JP2003304629A - 海底ケーブル陸上げ部の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で効率よく電力ケーブルなどの発熱体を
冷却することのできる海底ケーブル陸上げ部の冷却構造
を提供する。 【解決手段】 水中から陸上げされた電力ケーブル２の
熱を大気中に放散させて冷却する海底ケーブル陸上げ部
の冷却システム１において、毛細管作用によって水を吸
い上げる外装材８が、一端部を前記水中に浸漬し、かつ
他端側を前記陸上げされた電力ケーブル２に沿わせて配
置されており、前記外装材８が、電力ケーブル２の近傍
に電力ケーブル２に沿わせて共に埋設されている。ま
た、放熱部７側端部を大気中に露出させたヒートパイプ
４の加熱部５側端部が、電力ケーブル２の近傍に電力ケ
ーブル２に沿わせて電力ケーブル２と共に埋設されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、海底に敷設され
た電力ケーブルなどの発熱体の過熱を防止する海底ケー
ブル陸上げ部の冷却構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、離島への送電に海底に敷設された
電力ケーブルが使用されるようになってきている。最近
の電気および電子機器の増加によって、離島での電力消
費量が増加の傾向にある。したがって、電力ケーブルの
送電容量も増加している。この電力ケーブルの送電容量
の増加にともない、電力ケーブルからの発熱が送電容量
の増大を阻害するようになってきている。すなわち海底
部分では完全に水中にあるから、送電にともなって生じ
た熱が水に奪われて温度上昇が防止される。しかしなが
ら、海底から陸上に至る部分では、地中に設けた管路内
に敷設されるから、海水による冷却機能を得ることがで
きない。特に海底電力ケーブルでは、鎧装鉄線や防食層
が多重に設けられているから、放熱性の悪い地中管路内
での温度上昇が顕著になるおそれがある。

【０００３】また、海底に敷設した電力ケーブルは、そ
の渚の部分すなわち陸上げ部分でいわゆるヒートスポッ
トが生じ、その部分の温度上昇によって送電容量が制約
を受けている。この海底の電力ケーブルの敷設経路のう
ち陸上げ部分は、一般的な電力ケーブルとは異なり、海
水に接近した部分である。

【０００４】上記の電力ケーブルの冷却のために、ヒー
トパイプが従来使用されている。その冷却構造の一例
が、特開平１１−０９８６６７号公報に記載されてい
る。この例によると、ヒートパイプの一端部を電力ケー
ブルと共に管路の内部に敷設し、そのヒートパイプの他
方の端部を、地上側の冷却部に配置し、管路の内部から
ヒートパイプを介して熱を外部に運び出すことにより、
電力ケーブルを間接的に冷却するように構成されてい
る。また、前記管路とマンホールとの間に、ケーブルお
よびヒートパイプを貫通させたシールドが設けられてい
るから、前記管路からマンホールへの海水の浸入を防止
し、ヒートパイプの冷却部分に塩が付着して放熱抵抗が
増大しケーブルの冷却効率を悪くするなどの塩害を抑制
されると同時に腐食も防止される。

【０００５】上記のような冷却構造であれば、海底に敷
設された電力ケーブルなどの発熱体を効率よく冷却する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような海底ケー
ブル陸上げ部の冷却構造は、海底ケーブルの周囲から熱
を奪って放熱する構造であり、ケーブルから直接熱を奪
うものではないので、ケーブルを充分に冷却するには、
ヒートパイプの本数を多くせざるを得ない。しかしなが
ら、多数のヒートパイプが使用されると、前記冷却構造
がコストアップになってしまうという不都合があった。
また、前記冷却構造を製作する工期が増加してしまうと
いう不都合があった。したがって、前記海底ケーブル陸
上げ部の冷却構造の改良が要求されていた。

【０００７】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであり、安価で効率よく電力ケーブルなどの発熱
体を冷却することのできる海底ケーブル陸上げ部の冷却
構造を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、水中から陸上
げされたケーブルの熱を大気中に放散させて冷却する海
底ケーブル陸上げ部の冷却構造において、毛細管作用に
よって水を吸い上げる多孔質体が、一端部を前記水中に
浸漬し、かつ他端側を前記陸上げされたケーブルに沿わ
せて配置されていることを特徴とする海底ケーブル陸上
げ部の冷却構造である。

【０００９】したがって、請求項１によれば、水中から
浜辺の砂地に海底ケーブルが陸上げされている。この海
底ケーブルの陸上げ部分に多孔質体が、一端部を前記水
中に浸漬し、かつ他端側を前記陸上げされたケーブルに
沿わせて配置されている。そのため、前記多孔質体によ
る毛細管作用によって、海底ケーブルの周囲に自動的に
水が供給され、その水の顕熱および蒸発潜熱によってケ
ーブルを冷却できる。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１の構成
に加えて、前記多孔質体が、前記ケーブルのシース表面
に設けられていることを特徴とする海底ケーブル陸上げ
部の冷却構造である。

【００１１】したがって、請求項２によれば、請求項１
の発明と同様の作用が生じる他に、前記多孔質体が前記
ケーブルのシース表面に設けられているので、冷却のた
めの特別な設備を不要にできる。

【００１２】また、請求項３の発明は、請求項１の構成
に加えて、前記多孔質体が、前記ケーブルの近傍にケー
ブルに沿わせてケーブルと共に埋設されていることを特
徴とする海底ケーブル陸上げ部の冷却構造である。

【００１３】したがって、請求項３の発明によれば、請
求項１の発明と同様の作用が生じる他に、前記多孔質体
が、前記ケーブルの近傍で前記ケーブルに沿わせて共に
埋設されていることによって、前記多孔質体による毛細
管作用が生じると、前記多孔質体のみならず、前記ケー
ブルが埋設されている砂地などの乾燥している周囲にも
自動的に水が供給され、その水の顕熱および蒸発潜熱に
よってケーブルを冷却できる。

【００１４】また、請求項４の発明は、請求項１の構成
に加えて、放熱部側端部を大気中に露出させたヒートパ
イプの加熱部側端部が、前記ケーブルの近傍にケーブル
に沿わせてケーブルと共に埋設されていることを特徴と
する海底ケーブル陸上げ部の冷却構造である。

【００１５】したがって、請求項４の発明によれば、請
求項１の発明と同様の作用が生じる他に、前記多孔質体
がヒートパイプと併用されるので、前記海底ケーブルに
熱が生じると、前記多孔質体の周囲の水が蒸発して熱が
奪われる。その結果、各ヒートパイプに伝達される熱量
が減少される。そのため、ヒートパイプの本数を減らす
ことができる。

【００１６】また、請求項５の発明は、請求項４の構成
に加えて、前記多孔質体が、前記ヒートパイプの加熱部
側端部の外表面を被覆するように前記ヒートパイプに取
り付けられていることを特徴とする海底ケーブル陸上げ
部の冷却構造である。

【００１７】したがって、請求項５の発明によれば、請
求項４の発明と同様の作用が生じる他に、ヒートパイプ
の外表面に多孔質体を装着することにより、前記冷却構
造が簡単になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の具体例を説明
する。離島の送電等に利用される電力ケーブルを冷却す
る、海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の一例である冷却
システム１を図１に示す。冷却システム１では、電力ケ
ーブル２が海底から陸上げされており、その陸上側の端
部が地中部分に設けられたマンホール３に接続されてい
る。また、電力ケーブル２の前記陸上げ部分に、一方の
端部が所定長さに沿って添わされている複数本のヒート
パイプ４が配置されている。このヒートパイプ４の一方
の端部が加熱部５とされており、先端部分が海中に浸入
している。この加熱部５および前記陸上げ部分が、いわ
ゆる浜辺に埋設されている。したがって、図２に示すよ
うに電力ケーブル２の前記陸上げ部分および加熱部５の
周囲に、砂６が配置されている。また、ヒートパイプ４
の他の端部は、地中から大気中に引き出されており、放
熱部７とされている。放熱部７には、薄板状のフィン７
Ａが設けられている。

【００１９】各ヒートパイプ４の外装は、図３に示すよ
うに、外装材８によって被覆されている。この外装材８
は、多孔質体の一例であるポーラスセラミックスで形成
されている。このポーラスセラミックスの材料として
は、焼結金属である炭化チタン（ＴｉＣ）が例示される
が他の材料でもよい。また、外装材８は、砂６よりも実
効毛細管半径が小さくなっている。そのため、外装材８
に生じる毛細管圧力が、砂６に生じる毛細管圧力よりも
大きくなっている。

【００２０】上記の冷却システム１によって、電力ケー
ブル２が冷却される作用を説明する。まず、電力ケーブ
ル２が通電されると、電力ケーブル２に不可避的な熱が
発生する。前記熱は電力ケーブル２の外装表面から直
接、あるいは砂６を介して、複数本のヒートパイプ４の
電力ケーブル２に沿って配置されている部分に熱伝達さ
れる。

【００２１】一方、複数本の各ヒートパイプ４は、内部
のヒートパイプコンテナ４Ａが外装材８によって被覆さ
れており、さらに各ヒートパイプ４の一端部が海中に浸
入している。外装材８は、上述の材料で形成されている
ので、前記材料の外表面に形成されている細孔が海水に
接触すると毛細管力を生じる。したがって、外装材８に
海水が吸い上げられて、外装材８およびその周囲の砂６
が湿潤している。そのため、電力ケーブル２に熱が生じ
ると、外装材８およびその周囲の砂６に含まれている海
水が蒸発して熱が奪われる。その結果、各ヒートパイプ
４に伝達される熱量が減少する。

【００２２】つぎに、前記減少した熱がヒートパイプ４
の内部に伝達される。そのため、ヒートパイプコンテナ
４Ａの内部で作動流体が沸騰して蒸発し、加熱部５から
放熱部７までの熱輸送が行われる。冷却システム１は、
マンホール３から離れた場所に放熱部７を延出させてい
る。放熱部７にはフィン７Ａが設けられているので、放
熱部７の大気への放熱面積が増加されている。したがっ
て、ヒートパイプ４の内部を輸送されてきた熱は、フィ
ン７Ａによって大気中に放熱される。

【００２３】上述の具体例によると、冷却システム１に
おいて、水中から浜辺の砂地に電力ケーブル２が陸上げ
されている。この電力ケーブル２の陸上げ部分に多孔質
体である外装材８が、一端部を前記海中に浸漬し、かつ
他端側を前記陸上げされた電力ケーブル２に沿わせて配
置されている。そのため、外装材８による毛細管作用に
よって、その水の顕熱および蒸発潜熱によって電力ケー
ブル２を冷却できる。その結果、効率よく電力ケーブル
２を冷却することができる。

【００２４】また、外装材８が電力ケーブル２の近傍で
電力ケーブル２に沿わせて共に埋設されていることによ
って、水中から外装材８による毛細管作用によって砂６
などの乾燥する周囲に自動的に水が供給され、その水の
顕熱および蒸発潜熱によって電力ケーブル２を冷却でき
る。その結果、冷却システム１の冷却効率を向上するこ
とができる。

【００２５】また、ヒートパイプ４と外装材８とが併用
されるので、冷却システム１の電力ケーブル２に熱が生
じると、外装材８およびその周囲の砂６に含まれている
海水が蒸発して熱が奪われる。その結果、各ヒートパイ
プ４の放熱部７に伝達される熱量を減少することができ
るので、ヒートパイプ４の本数を減らすことができる。
その結果、冷却システム１の製作コストおよび工期等を
削減することができる。

【００２６】また、ヒートパイプ４の外表面に外装材８
が装着されているので構造が簡単になる。その結果、さ
らに冷却システム１の製作コストおよび工期等を削減す
ることができる。

【００２７】図４に、この発明の他の例を示す。なお、
上述の具体例と同一または同等の部材には、同一の符号
を付けてその部材の説明を省略する。図４に示す冷却シ
ステム９では、電力ケーブル１０が海底から陸上げされ
ており、その陸上側の端部が地中部分に設けられたマン
ホール３に接続されている。また、電力ケーブル１０の
前記陸上げ部分に、一方の端部が所定長さに沿って添わ
されている複数本のヒートパイプ１１が配置されてい
る。このヒートパイプ１１の一方の端部が、加熱部１２
とされている。この加熱部１２全体および前記陸上げ部
分が、いわゆる浜辺に埋設されている。したがって、電
力ケーブル１０の前記陸上げ部分および加熱部５の周囲
に、砂６が配置されている。また、ヒートパイプ１１の
他の端部は、地中から大気中に引き出されており、放熱
部７とされている。放熱部７には、フィン７Ａが設けら
れている。

【００２８】電力ケーブル１０の前記陸上げ部分のシー
ス表面には、図５に示すように外装材８が装着されてい
る。この外装材８の一方の先端部分が海中に浸入してい
る。

【００２９】上記の冷却システム９によると、冷却シス
テム１と同等の冷却作用が生じる他に、外装材８が電気
ケーブル１０のシース表面に装着されているので、冷却
のための特別な設備を不要にすることができる。その結
果、前記冷却システム９の製造コストを低減することが
できる。

【００３０】なお、電力ケーブルおよびヒートパイプの
外装材８の周囲に砂６に代えて、セラミック粒子が配置
されても良い。このセラミック粒子としては、数センチ
から数ミリの種々の粒径のものを用いることができる。
この粒子を充填する場合、単一の大きさのものを充填し
ても良いが、粒径が異なるものを混合して使用すること
により伝導効率を向上させることができる。

【００３１】また、上述の具体例では、冷却システム１
および９が、海のいわゆる渚部に設置されている電力ケ
ーブルを冷却したが、この発明の海底ケーブル陸上げ部
の冷却構造の設置場所は、海底ケーブルという名称では
あるが、上述の設置場所に限定されない。例えば、冷却
システム１が湖畔やダムに設置されてもよい。要は、水
がある設置場所ならばよい。

【００３２】また、上述の具体例では、この発明の海底
ケーブル陸上げ部の冷却構造が、海底の電力ケーブルの
冷却に使用されたが、この発明の海底ケーブル陸上げ部
の冷却構造の適応は、上述の電力ケーブルに限定されな
い。したがって、任意のケーブル部材を冷却することが
できる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明したように、請求項１の発明
によれば、水中から浜辺の砂地に陸上げされている海底
ケーブルに沿わせて配置されている多孔質体の一端部が
前記水中に浸漬しているので、前記多孔質体による毛細
管作用によって、海底ケーブルの周囲に自動的に水を供
給することができる。そのため、水の顕熱および蒸発潜
熱によって海底ケーブルを冷却することができる。その
結果、効率よく海底ケーブルを冷却することができる。

【００３４】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が生じる他に、前記多孔質体が前記
ケーブルのシース表面に設けられているので、前記冷却
構造を簡単にすることができる。そのため、冷却のため
の特別な設備を不要にすることができる。その結果、前
記海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の製造コストを低減
することができる。

【００３５】また、請求項３の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が生じる他に、前記多孔質体が、前
記ケーブルの近傍で前記ケーブルに沿わせて共に埋設さ
れていることによって、水中から前記多孔質体による毛
細管作用によって前記砂地などの乾燥する周囲に自動的
に水を供給することができる。そのため、水の顕熱およ
び蒸発潜熱によって海底ケーブルを冷却できる。その結
果、海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の冷却効率を向上
することができる。

【００３６】また、請求項４の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が生じる他に、ヒートパイプと前記
多孔質体とが併用されるので、各ヒートパイプに伝達さ
れる熱量を減少することができる。その結果、前記ヒー
トパイプの本数を減らすことができる。そのため、海底
ケーブル陸上げ部の冷却構造の製作コストおよび工期等
を削減することができる。

【００３７】また、請求項５の発明によれば、請求項４
の発明と同等の効果が生じる他に、ヒートパイプの外表
面に多孔質体を装着することにより構造を簡単にするこ
とができる。そのため、さらに海底ケーブル陸上げ部の
冷却構造の製作コストおよび工期等を削減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の
具体例を簡略的に示す全体図である。

【図２】図１の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の一部
断面図である。

【図３】図１の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の要部
を示す一部断面図である。

【図４】この発明の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の
他の具体例を簡略的に示す全体図である。

【図５】図４の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造の要部
を示す一部断面図である。

【符号の説明】

１，９…冷却システム、 ２，１０…電力ケーブル、
４、１１…ヒートパイプ、 ５、１２…加熱部、 ７…
放熱部、 ８…外装材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 墨谷 真蔵 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 5G369 AA01 BA01 BA02 BA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中から陸上げされたケーブルの熱を大
   気中に放散させて冷却する海底ケーブル陸上げ部の冷却
   構造において、 毛細管作用によって水を吸い上げる多孔質体が、一端部
   を前記水中に浸漬し、かつ他端側を前記陸上げされたケ
   ーブルに沿わせて配置されていることを特徴とする海底
   ケーブル陸上げ部の冷却構造。
2. 【請求項２】 前記多孔質体が、前記ケーブルのシース
   表面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造。
3. 【請求項３】 前記多孔質体が、前記ケーブルの近傍に
   ケーブルに沿わせてケーブルと共に埋設されていること
   を特徴とする請求項１に記載の海底ケーブル陸上げ部の
   冷却構造。
4. 【請求項４】 放熱部側端部を大気中に露出させたヒー
   トパイプの加熱部側端部が、前記ケーブルの近傍にケー
   ブルに沿わせてケーブルと共に埋設されていることを特
   徴とする請求項１に記載の海底ケーブル陸上げ部の冷却
   構造。
5. 【請求項５】 前記多孔質体が、前記ヒートパイプの加
   熱部側端部の外表面を被覆するように前記ヒートパイプ
   に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載
   の海底ケーブル陸上げ部の冷却構造。