CN111094823A

CN111094823A - 线缆卷筒

Info

Publication number: CN111094823A
Application number: CN201980004119.7A
Authority: CN
Inventors: 高桥建次
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-05-01
Also published as: EP3649390A1; WO2019142874A1; JP2019123605A; US20200235560A1; JP6427696B1

Abstract

本发明提供一种线缆卷筒。线缆卷筒(10)具备横跨主体部(1)以及凸缘部(2)而配置的多个热管(4)。热管(4)的蒸发部(4a)配设于主体部(1)，热管(4)的冷凝部(4b)配设于凸缘部(2)。

Description

线缆卷筒

技术领域

本发明涉及线缆卷筒。

本申请主张于2018年1月18日提出的日本专利申请第2018－006601号的优先权，并在此引用其内容。

背景技术

以往以来，公知有下述专利文献1所示的线缆卷筒。该线缆卷筒与送风机等连接而被使用。在线缆卷筒的主体部设置有孔，通过孔将空冷用的空气送入主体部内，从而将卷绕于主体部的电力线缆冷却。

专利文献1：日本专利第2910941号公报

在上述专利文献1的结构中，为了冷却电力线缆，需要连接送风机等。因此，在装置整体的小型化、可搬性的提高、低成本化等观点上存在改善的余地。

发明内容

本发明是考虑这样的事情而提出的，其提供一种能够不使用送风机等地将卷绕于主体部的线缆高效地冷却的线缆卷筒。

为了解决上述课题，本发明的一个方式所涉及的线缆卷筒具有主体部以及凸缘部，在上述主体部卷绕线缆，在上述线缆卷筒中，具备横跨上述主体部以及上述凸缘部而配置的多个热管，上述热管的蒸发部配设于上述主体部，上述热管的冷凝部配设于上述凸缘部。

根据上述方式，热管的蒸发部配设于线缆卷筒的主体部，热管的冷凝部配设于线缆卷筒的凸缘部。由此，在卷绕于主体部的线缆发热的情况下，能够通过热管使主体部的热向凸缘部高效地移动。另外，能够使移动的热从凸缘部高效地散热。因此，即使不连接例如送风机等，也能够使卷绕着的线缆高效地冷却。

这里，也可以构成为上述凸缘部具有固定了上述冷凝部的散热用凸缘部，上述主体部与上述散热用凸缘部分离。

若对热管中的蒸发部与冷凝部之间的中间部分施加热，则有可能产生工作流体在该中间部分蒸发而意外地向蒸发部侧逆流的现象。

因此，通过将主体部与散热用凸缘部分离地配置，从而抑制对热管的中间部分施加热，能够抑制上述现象的产生。

另外，也可以构成为上述凸缘部具有固定于上述主体部并且从上述主体部向径向外侧延伸的线缆用凸缘部，上述散热用凸缘部与上述线缆用凸缘部在轴向上分离。

在该情况下，使要求强度的线缆用凸缘部与要求散热性的散热用凸缘部分开独立，从而能够满足各自的要求。

另外，也可以构成为，上述凸缘部具有固定了上述冷凝部的散热用凸缘部，在上述散热用凸缘部形成有沿周向延伸的多个槽部。

在该情况下，散热用凸缘部的表面积增加，由此能够使从热管的蒸发部向冷凝部输送的热在散热用凸缘部高效地释放。另外，在使线缆卷筒以主体部的中心轴为中心而旋转时，能够利用通过沿周向延伸的槽部的空气而高效地散热。

另外，也可以构成为，上述凸缘部具有固定了上述冷凝部的散热用凸缘部，在上述散热用凸缘部形成有沿径向延伸的多个槽部。

在该情况下，散热用凸缘部的表面积增加，由此能够使从热管的蒸发部向冷凝部输送的热在散热用凸缘部高效地释放。另外，在使线缆卷筒以主体部的中心轴为中心而旋转时，利用沿径向延伸的槽部对散热用凸缘部的周围的空气进行搅拌。因此，能够更加提高散热效率。

根据本发明的上述方式，可提供一种能够不使用送风机等而将卷绕于主体部的线缆高效地冷却的线缆卷筒。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的线缆卷筒的剖视图。

图2A是图1的A方向向视图。

图2B是图1的B-B剖面向视图。

图3A是表示在散热用凸缘部形成有沿周向延伸的多个槽部的变形例的图。

图3B是表示在散热用凸缘部形成有沿径向延伸的多个槽部的变形例的图。

具体实施方式

以下，使用图1～图3B对本实施方式的线缆卷筒10进行说明。

如图1所示，线缆卷筒10具有主体部1以及一对凸缘部2。主体部1为圆筒状，一对凸缘部2分别配置于主体部1的两端部。主体部1的直径例如为300mm左右。

在主体部1卷绕有电力供给用的线缆等(以下，简称为线缆)。若在线缆卷绕于主体部1的状态下通电，则线缆会发热，因此需要冷却该线缆。特别是在高电压或者大电流的情况下，线缆的发热量变多，因此寻求高效地冷却主体部1的技术。

另外，为了送出卷绕于主体部1的线缆、或抽出所卷绕的线缆，使线缆卷筒10能够以主体部1的中心轴O为中心旋转。例如，线缆卷筒10安装于送出机的卷筒轴(未图示)，以与该卷筒轴一体旋转。卷筒轴以中心轴O为中心而旋转，由此能够将线缆卷绕于线缆卷筒10的主体部1。另外，通过使卷筒轴反转，从而能够送出所卷绕的线缆。

(方向定义)

在本实施方式中，将沿着中心轴O的方向称为轴向。另外，从轴向观察，将与中心轴O交叉的方向称为径向，将以中心轴O为中心进行卷绕的方向称为周向。另外，从凸缘部2观察，将轴向上主体部1所配置的一侧称为轴向内侧，将其相反的一侧称为轴向外侧。

(热管)

线缆卷筒10具备横跨主体部1以及凸缘部2而配置的多个热管4。各热管4具有沿轴向延伸的蒸发部4a、和沿径向延伸的冷凝部4b。蒸发部4a配设于主体部1，冷凝部4b配设于凸缘部2。蒸发部4a从主体部1的轴向中央部朝向轴向外侧延伸。冷凝部4b从蒸发部4a的轴向外侧的端部朝向径向外侧延伸。在本实施方式中，各热管4形成为L字型，在轴向上相邻的两个热管4的蒸发部4a彼此在主体部1的轴向中央部附近对置。将该对置的两个热管4作为一对热管对。多个热管对在周向上等间隔地配置。

如图2所示，在本实施方式的线缆卷筒10，沿周向等间隔地配置有8个热管对。在该情况下，热管对沿周向隔着45°的间隔地配置。热管4的直径例如为8mm。此外，也可以根据线缆的发热量，适当地变更要配设的热管4的数量、直径。

热管4具有容器和封入于容器内的管芯及工作流体。

容器例如是内部被中空地封闭的管等。容器的材质能够根据工作流体的种类、使用温度等的条件来适当地选择。特别是，在使用铜、铝等热传导率高的金属材料的情况下，能够提高热输送性、热扩散性。容器例如能够使用铜管、铝管、不锈钢管等金属管来形成。

管芯在容器内沿着热管4的延伸方向配置。作为管芯的材质，例如能够使用金属细丝纤维、金属网、以及金属粉末的烧结体(多孔质烧结体)等。在管芯的内部，形成有产生毛细管力的多个细孔。

工作流体是能够因加热而蒸发、因散热而冷凝的流体。工作流体的种类能够根据使用热管4的温度等而适当地选择。作为工作流体，例如能够使用水、醇、替代性氟氯烃等。

容器的内部空间作为供气相的工作流体从蒸发部4a侧向冷凝部4b侧移动的流路发挥功能，借助气相的工作流体的传质，进行从蒸发部4a侧向冷凝部4b侧的热输送。管芯具有如下功能：使在冷凝部4b冷凝了的工作流体通过毛细现象向蒸发部4a侧回流，从而能够持续进行热管4的动作。

这样，热管4能够从高温部侧朝向低温部侧持续输送热。

(主体部)

主体部1形成为圆筒形状，在主体部1的外周面卷绕有线缆。为了对所卷绕的线缆进行冷却，在主体部1配设有热管4的蒸发部4a。在本实施方式中，热管4的蒸发部4a与在主体部1的内周面抵接或者接近。

在本实施方式中，各热管4的蒸发部4a以与主体部1接触的方式，分别通过固定板3而固定于主体部1。如图2A以及图2B所示，固定板3从轴向观察时形成为圆弧状。在固定板3形成有蒸发部用槽3a和多个埋头孔3b。

蒸发部用槽3a是收容热管4的蒸发部4a的槽。蒸发部用槽3a从固定板3的外周面朝向径向内侧凹陷。蒸发部用槽3a具有与热管4的直径同等的宽度以及深度。蒸发部用槽3a沿着轴向遍及固定板3的全长地延伸。

埋头孔3b沿径向贯通固定板3。埋头孔3b形成为能够供螺钉从径向内侧插入。该螺钉拧入形成于主体部1的螺孔1a，从而将固定板3以及热管4固定于主体部1。此外，热管4的固定方法能够适当地变更。例如，也可以通过粘合、焊接，将固定板3或者热管4固定于主体部1。另外，也可以不使用固定板3地固定热管。

(凸缘部)

凸缘部2位于主体部1的轴向的两端部，由线缆用凸缘部21以及散热用凸缘部22构成。

线缆用凸缘部21在从轴向观察时形成为环状。线缆用凸缘部21固定于主体部1，并且从主体部1的轴向两端部朝向径向外侧延伸。线缆用凸缘部21具有防止层叠并卷绕于主体部1的外圆周的线缆的塌卷的功能。

在线缆用凸缘部21的径向内侧的端部，配置有将线缆卷筒10安装于上述的卷筒轴的安装部件5。作为安装部件5，能够使用轴承等。此外，安装部件5设置于主体部1等。

散热用凸缘部22在从轴向观察时形成为环状，具有与线缆用凸缘部21的外径同等的外径。散热用凸缘部22配设于线缆用凸缘部21的轴向外侧。在散热用凸缘部22固定有热管4的冷凝部4b。散热用凸缘部22具有如下作用：从热管4的冷凝部4b接受热量，并将其从散热用凸缘部22的表面释放。因此，作为散热用凸缘部22，优选为铝等热阻较小的材质。

本实施方式的散热用凸缘部22由内侧部件22a以及多个外侧部件22b构成。内侧部件22a以及外侧部件22b在轴向上夹住热管4的冷凝部4b。内侧部件22a位于比外侧部件22b靠轴向内侧的位置。

内侧部件22a在从轴向观察时形成为环状。内侧部件22a的内径比主体部1的外径大。多个外侧部件22b在从轴向观察时具有将环沿周向均等分割的形状。外侧部件22b的内径比内侧部件22a的内径小。在各外侧部件22b形成有冷凝部用槽22b1和多个埋头孔22b2。

冷凝部用槽22b1是收容热管4的冷凝部4b的槽。冷凝部用槽22b1从外侧部件22b的轴向内侧面朝向轴向外侧凹陷。冷凝部用槽22b1具有与热管4的直径同等的宽度以及深度。冷凝部用槽22b1沿着径向遍及外侧部件22b的全长地延伸。

埋头孔22b2沿轴向贯通外侧部件22b。埋头孔22b2形成为能够供螺钉从轴向外侧插入。该螺钉拧入形成于内侧部件22a的螺纹孔22a2，从而使得热管4的冷凝部4b在被内侧部件22a和外侧部件22b夹着的状态下固定。此外，冷凝部4b的固定方法能够适当地变更。例如也可以通过粘合、焊接，将外侧部件22b或者冷凝部4b固定于内侧部件22a。另外，也可以将热管4固定于外侧部件22b或者内侧部件22a的某一方。

在本实施方式中，散热用凸缘部22与主体部1分离地配置，通过热管4与主体部1连接而被支承。

另外，散热用凸缘部22在轴向上与线缆用凸缘部21分离。

接下来，对如以上那样构成的线缆卷筒10的作用进行说明。

线缆卷筒10的主体部1被在卷绕于线缆卷筒10的状态下使用的线缆加热。在与主体部1的内周面接触的热管4的蒸发部4a中，管芯内的液相的工作流体经由容器的壁面被加热而蒸发。因工作流体的蒸发，从而提高蒸发部4a侧的容器内的气体的压力。由此，成为了气相的工作流体在容器的内部空间朝向冷凝部4b侧移动。

散热用凸缘部22从热管4的冷凝部4b接受热，将所接受的热与外部空气进行交接。因此，到达冷凝部4b的气相的工作流体经由容器的壁面被夺热而冷凝，成为液滴并附着于容器的壁面。工作流体的液滴因毛细管力而浸入管芯的细孔。管芯的细孔内的液相的工作流体因毛细管力而向管芯的蒸发部4a侧移动。

到达管芯的蒸发部4a的液相的工作流体经由与主体部1的内周面接触的容器的壁面而被再次加热，并从蒸发部4a的管芯的表面蒸发。蒸发并成为了气相的工作流体再次通过容器的内部空间而向冷凝部4b侧移动。这样，热管4反复利用工作流体的液相/气相间的相变，从而能够将在热管4的蒸发部4a侧回收的热重复输送至冷凝部4b侧。

如以上说明的那样，根据本实施方式的线缆卷筒，热管4的蒸发部4a配设于主体部1，冷凝部4b配设于凸缘部2。由此，在卷绕于主体部1的线缆发热的情况下，能够通过热管4使主体部1的热向凸缘部2高效地移动。另外，能够使移动的热从凸缘部2高效地散热。因此，即使不连接例如送风机等，也能高效地冷却所卷绕的线缆。

这里，若在热管4中的蒸发部4a与冷凝部4b之间的中间部分施加热，则有可能产生工作流体在中间部分蒸发而意外地向蒸发部4a侧逆流的现象。因此，如本实施方式那样将主体部1与散热用凸缘部22分离地配置，从而抑制对热管4的中间部分施加热，能够抑制上述现象的产生。并且，也能够抑制热从主体部1向散热用凸缘部22直接移动。

另外，通过分开独立地设置要求强度的线缆用凸缘部21和要求散热性的散热用凸缘部22，容易满足各自的要求。并且，能够抑制线缆用凸缘部21与散热用凸缘部22之间的热的移动。

此外，本发明的技术的范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，在上述实施方式中采用L字型的热管4，使两个热管4的蒸发部4a彼此在轴向上对置而配置。热管4的形状并不限定于此，也可以采用使在轴向上对置配置的两个L字型热管4形成为一体的形状的C字型的热管。在该情况下，也可以构成为热管4的蒸发部4a遍及主体部1的轴向的全长地延伸，冷凝部4b从蒸发部4a的轴向两端部朝向径向外侧延伸。

另外，为了提高散热用凸缘部22的热交换效率，也可以在散热用凸缘部22的表面形成凹凸形状。

例如图3A所示，也可以在外侧部件22b的轴向外侧的表面形成沿周向延伸的多个槽部61。在这种情况下，散热用凸缘部22的表面积增加，从而能够使热管4的冷凝部4b的热高效地散热。另外，在使线缆卷筒10以主体部1的中心轴O为中心而旋转时，能够利用通过沿周向延伸的多个槽部61的空气而高效地散热。

或者如图3B所示，也可以在外侧部件22b的轴向外侧的表面形成沿径向延伸的多个槽部62。在该情况下，散热用凸缘部22的表面积也增加，由此能够使热管4的冷凝部4b的热高效地散热。另外，在使线缆卷筒10以主体部1的中心轴O为中心而旋转时，能够利用沿径向延伸的多个槽部62而对散热用凸缘部22的周围的空气进行搅拌，因此能够高效地散热。

另外，也可以将图3A所示的外侧部件22b与图3B所示的外侧部件22b组合来使用。另外，可以使上述槽部61、62形成于内侧部件22a(散热用凸缘部22的轴向内侧的面)，也可以通过凹痕等其他的形状而形成凹凸形状。

另外，线缆卷筒10也可以不具备线缆用凸缘部21。在该情况下，例如也可以在线缆的卷取中使用横移装置等而防止塌卷。

另外，热管4以使蒸发部4a与主体部1的内周面接触的方式配置，但例如也可以将蒸发部4a配置于主体部1的外周侧，使之与线缆抵接或者接近。

另外，冷凝部4b被内侧部件22a和外侧部件22b双方夹持，但冷凝部4b也可以配置为与两个部件22a、22b中的一方的部件接触或者接近。

另外，也可以构成为散热用凸缘部22不具有内侧部件22a，在线缆用凸缘部21与外侧部件22b之间固定有热管4的冷凝部4b。

另外，在上述实施方式中，散热用凸缘部22通过热管4与主体部1连接而被支承。然而，例如散热用凸缘部22也可以与安装部件5连接而被支承。或者，也可以在内侧部件22a与线缆用凸缘部21分离而在两者之间设置有空间的状态下，散热用凸缘部22通过螺钉等连接部件与线缆用凸缘部21连接而被支承。或者，在线缆卷筒10与卷筒轴成为一体的情况下，散热用凸缘部22也可以与卷筒轴连接而被支承。

另外，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，适当地将上述的实施方式中的构成要素置换为公知的构成要素，另外也可以适当地组合上述的实施方式、变形例。

附图标记的说明

1...主体部；2...凸缘部；4...热管；4a...蒸发部；4b...冷凝部；10...线缆卷筒；21...线缆用凸缘部；22...散热用凸缘部；61、62...槽部。

Claims

1.一种线缆卷筒，具有主体部以及凸缘部，在所述主体部卷绕线缆，其中，

具备横跨所述主体部以及所述凸缘部而配置的多个热管，

所述热管的蒸发部配设于所述主体部，

所述热管的冷凝部配设于所述凸缘部。

2.根据权利要求1所述的线缆卷筒，其中，

所述凸缘部具有固定了所述冷凝部的散热用凸缘部，

所述主体部与所述散热用凸缘部分离。

3.根据权利要求2所述的线缆卷筒，其中，

所述凸缘部具有固定于所述主体部并且从所述主体部向径向外侧延伸的线缆用凸缘部，

所述散热用凸缘部与所述线缆用凸缘部在轴向上分离。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的线缆卷筒，其中，

所述凸缘部具有固定了所述冷凝部的散热用凸缘部，

在所述散热用凸缘部形成有沿周向延伸的多个槽部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的线缆卷筒，其中，

所述凸缘部具有固定了所述冷凝部的散热用凸缘部，

在所述散热用凸缘部形成有沿径向延伸的多个槽部。