JPH0510509Y2 - - Google Patents

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JPH0510509Y2
JPH0510509Y2 JP1983156336U JP15633683U JPH0510509Y2 JP H0510509 Y2 JPH0510509 Y2 JP H0510509Y2 JP 1983156336 U JP1983156336 U JP 1983156336U JP 15633683 U JP15633683 U JP 15633683U JP H0510509 Y2 JPH0510509 Y2 JP H0510509Y2
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JP
Japan
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heat
power cable
heat pipe
pipe
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Discharge Heating (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

産業上の利用分野 この考案は地中電力ケーブルをヒートパイプを
用いて冷却する装置に関するものであり、送配電
に係わる産業において利用できるものである。 従来の技術 例えば変電所における引出口などでは、電力ケ
ーブルが複数回線布設されることから、電力ケー
ブルが集中するために、引出口付近では温度が上
昇し、特に夏場では外気温が高いために、外気に
よる冷却が不充分となり、その結果送電容量を低
下せざるを得なくなる場合がある。そこで従来で
は、電力ケーブルもしくはその近辺と冷却用熱交
換器との間で冷却水や油を循環させて電力ケーブ
ルを冷却したり、電力ケーブルのサイズを大きく
したりして温度上昇を抑制していたが、このよう
な従来の手段では、設備や工事が大掛りになるた
めにイニシヤルコストが嵩み、また冷却器を用い
る場合にはランニングコストが嵩むなどの問題が
あつた。 従来、このような問題を解消するために、ヒー
トパイプによつて電力ケーブルが発する熱を大気
等の冷却部へ運ぶことにより、電力ケーブルを冷
却する方法が考えられている。ヒートパイプを用
いた場合、冷却すべく区間が200m程度以下であ
れば、特に支障なく冷却することができ、またメ
ンテナンスもほとんど不要であるなどのメリツト
があるが、電力ケーブルを引き入れた管路が細い
場合には、ヒートパイプを電力ケーブルに沿わせ
ることができず、このような場合、電力ケーブル
とヒートパイプとの間での熱伝達抵抗を可及的に
小さくする必要がある。また冷却を外気によつて
行なう場合には、特に夏季の日中で外気温が相当
高くなるために、電力ケーブルを一時的に補助す
る何らかの手段を講じる必要がある。 考案の目的 この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、地中電力ケーブルを常時良好に冷却すること
のできる冷却装置を提供することを目的とするも
のである。 考案の構成および作用 この考案は、電力ケーブルを挿通すべく形成し
た複数の管路のうちいずれかの管路に電力ケーブ
ルを挿通するとともに、電力ケーブルを挿通して
いない他のいずれかの管路に、一端部を冷却部に
連結したヒートパイプを挿入し、かつそのヒート
パイプの挿入された管路内に、非磁性体の金属製
ウールと状態変化に伴う潜熱として熱を蓄える潜
熱蓄熱材とを充填し、さらにこれら金属製ウール
と潜熱蓄熱材とを充填した管路の開口端をキヤツ
プで密閉するとともに、いずれかのキヤツプを伸
縮する構造としたことを特徴とするものである。
したがつてこの考案では、金属製ウールがヒート
パイプに対する熱伝達を媒介し、しかも金属製ウ
ールは熱伝導率が良好であるうえに、非磁性体で
あるために電磁誘導による発熱がないから、電力
ケーブルの発した熱を効率良くヒートパイプに伝
えることができ、また外気を冷却源とした場合、
夜間等の低温時に前記潜熱蓄熱材が凝固して所謂
冷熱を蓄えたことになるため、昼間等外気温が高
くなつた場合に、潜熱蓄熱材が蓄えた所謂冷熱に
よつて電力ケーブルを冷却することができる。さ
らに前記管路を密閉するいずれかのキヤツプを伸
縮する構造としたので、潜熱蓄熱材の温度変化や
状態変化による体積の増減をそのキヤツプの伸縮
によつて吸収でき、したがつて潜熱蓄熱材を前記
管路内に空隙を設けることなく充填し、熱伝達率
を良好にすることができる。 実施例 以下この考案の実施例を添付の図面を参照して
説明する。第1図はこの考案の一実施例を示す略
解斜視図であつて、電力ケーブル挿通用の複数の
管路1を形成したコンクリートブロツク2が地中
に埋設されるとともに、そのコンクリートブロツ
ク2の両端側に竪穴すなわちハンドホール3が形
成されている。前記管路1のうちいずれか複数の
管路1には電力ケーブル4が挿通され、その電力
ケーブル4はハンドホール3から地上に引き出さ
れて地上設備5に接続されている。また前記管路
1のうち電力ケーブル4を挿通していない空の管
路1内に、その一端側からヒートパイプ6が挿入
されており、かつそのヒートパイプ6の端部が、
地上に設置した冷却器7にハンドホール3を経て
連結されている。その冷却器7としては、大気を
ヒートパイプ6の端部に強制的に吹き付けて空冷
する構成、あるいは自然換気によりヒートパイプ
6の端部を空冷する構成のいずれのものも使用す
ることができる。またヒートパイプ6を挿入した
前記管路1の両端部が第2図に示すようにキヤツ
プ8,9によつて密閉され、かつその管路1内に
金属ウール10と潜熱蓄熱材11とが第3図に示
すように空隙が生じない程度に封入されている。
ここで前記キヤツプ8,9のうち一方のキヤツプ
8は、ヒートパイプ6を挿入した管路1内の内容
物の熱膨張を許容するよう伸縮自在なべローズキ
ヤツプとされている。また前記金属製ウール10
は管路1の内壁とヒートパイプ6との間の熱授受
を促進するためのものであつて、銅等の非磁性を
示す金属の細線を相互にからませたものである。
さらに潜熱蓄熱材11は外気の温度が低い場合に
ヒートパイプ6を介して熱を奪われることにより
凝固し、その結果所謂冷熱を状態変化(相変化)
に伴う潜熱として蓄えるものであり、その一例と
してポリエチレングリコールを用いることができ
る。 つぎに上記のように構成した装置の作用につい
て説明すると、送電に伴つて電力ケーブル4から
発した熱は、前記コンクリートブロツク2を暖め
るが、その温度が外気の温度以上になると、コン
クリートブロツク2とヒートパイプ6との間で温
度差が生じるために、コンクリートブロツク2か
らヒートパイプ6への熱伝達が生じる。その場
合、ヒートパイプ6を挿入した管路1の内部に潜
熱蓄熱材11と共に封入した金属製ウール10
が、管路1の内壁からヒートパイプ6への熱伝達
を媒介し、しかも金属製ウール10の熱伝導率が
高いから、ヒートパイプ6に対して効率良く熱伝
達することができる。そしてヒートパイプ6は、
与えられた熱によつて内部の作動流体が蒸発気化
し、その蒸気が冷却器7側の端部に流れて放熱液
化することにより、潜熱として熱輸送を行なう。
すなわち電力ケーブル4から発した熱が外気に与
えられることになり、換言すれば電力ケーブル4
を外気によつて冷却することができる。 また、冬季の夜間等外気の温度が相当低くなつ
た場合、前記潜熱蓄熱材11は外気の温度近くま
で冷却され、その結果潜熱をも奪われて凝固し、
換言すれば所謂冷熱を潜熱として蓄える。その場
合、潜熱蓄熱材11と共に金属製ウール10が混
在しているために、その金属製ウール10が核と
なつて潜熱蓄熱材11が凝固し、その結果凝固点
以下でも凝固しない過冷却現象を防止することが
できる。以上のようにして潜熱蓄熱材11が冷熱
を蓄えた後、日中等に外気の温度が上昇した場
合、ヒートパイプ6を介した吸熱量が低下するも
のの、潜熱蓄熱材11が融解熱を吸収するため、
潜熱蓄熱材11が完全に融解しかつ外気の温度に
昇温するまでは、潜熱蓄熱材11によつて電力ケ
ーブル4を冷却することができる。 なお、前記蓄熱材11は加熱および冷却される
ことにより膨張および収縮するが、上記実施例で
は、管路1を密閉しているがキヤツプ8がベロー
ズキヤツプであつて潜熱蓄熱材11の膨張・収縮
に伴つて伸縮する構成であるから、前記管路1の
内圧変化やそれに伴う潜熱蓄熱材11の漏洩など
の不都合を未然に防止することができる。 第1図はこの考案の具体例での結果をヒートパ
イプを設置しない比較例での結果と併せて示すも
ので、この表から明らかなようにヒートパイプを
用いて冷却することにより、許容電流および送電
容量が増大することが認められる。
Industrial Application Field This invention relates to a device for cooling underground power cables using a heat pipe, and can be used in industries related to power transmission and distribution. Conventional technology For example, at the outlet of a substation, multiple lines of power cables are laid, and as the power cables are concentrated, the temperature rises near the outlet.Especially in the summer, the outside temperature is high. Cooling by outside air may become insufficient, and as a result, power transmission capacity may have to be reduced. Conventionally, the temperature rise has been suppressed by circulating cooling water or oil between the power cable or its vicinity and a cooling heat exchanger, or by increasing the size of the power cable. However, such conventional means have problems such as increased initial cost due to large-scale equipment and construction, and increased running cost when using a cooler. Conventionally, in order to solve such problems, a method has been considered in which the power cable is cooled by transporting the heat generated by the power cable to a cooling part such as the atmosphere using a heat pipe. When using a heat pipe, if the area to be cooled is about 200 meters or less, it can be cooled without any problems and has the advantage of requiring almost no maintenance. If the heat pipe is thin, the heat pipe cannot be placed along the power cable, and in such a case, it is necessary to reduce the heat transfer resistance between the power cable and the heat pipe as much as possible. In addition, when cooling is performed using outside air, it is necessary to take some means to temporarily support the power cable since the outside temperature becomes quite high, especially during the daytime in summer. Purpose of the invention This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a cooling device that can constantly cool underground power cables well. Structure and operation of the device This device is capable of inserting a power cable into any one of a plurality of conduits formed to pass the power cable therethrough, and also inserting the power cable into any of the other conduits through which the power cable is not inserted. A heat pipe whose one end is connected to the cooling section is inserted, and inside the pipe into which the heat pipe is inserted, a non-magnetic metal wool and a latent heat storage material that stores heat as latent heat due to a change in state are inserted. Further, the open end of the conduit filled with the metal wool and the latent heat storage material is sealed with a cap, and one of the caps is structured to be expandable and contractable.
Therefore, in this invention, metal wool mediates heat transfer to the heat pipe, and metal wool has good thermal conductivity, and since it is a non-magnetic material, there is no heat generation due to electromagnetic induction. The heat generated by the power cable can be efficiently transferred to the heat pipe, and when outside air is used as the cooling source,
At low temperatures such as at night, the latent heat storage material solidifies and stores so-called cold heat, so when the outside temperature is high during the day, the power cable is cooled by the so-called cold heat stored by the latent heat storage material. be able to. Furthermore, since one of the caps that seals the pipes has a structure that expands and contracts, increases and decreases in the volume of the latent heat storage material due to temperature changes and state changes can be absorbed by the expansion and contraction of the cap. It is possible to fill the pipe without creating any voids and improve the heat transfer coefficient. Embodiments Hereinafter, embodiments of this invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing one embodiment of this invention, in which a concrete block 2 forming a plurality of conduits 1 for power cable insertion is buried underground, and both ends of the concrete block 2 are buried underground. A vertical hole or hand hole 3 is formed on the side. A power cable 4 is inserted through any plurality of the pipes 1 among the pipes 1, and the power cable 4 is pulled out from the hand hole 3 to the ground and connected to ground equipment 5. Further, a heat pipe 6 is inserted from one end of the empty pipe line 1 through which the power cable 4 is not inserted, and the end of the heat pipe 6 is
It is connected to a cooler 7 installed on the ground via a hand hole 3. As the cooler 7, either a structure in which air is cooled by forcibly blowing the atmospheric air onto the end of the heat pipe 6, or a structure in which the end of the heat pipe 6 is air-cooled by natural ventilation can be used. Further, both ends of the pipe line 1 into which the heat pipe 6 is inserted are sealed by caps 8 and 9 as shown in FIG. As shown in Figure 3, they are sealed to such an extent that no voids are formed.
Here, one of the caps 8 and 9 is a bellows cap that is expandable and retractable so as to allow thermal expansion of the contents in the conduit 1 into which the heat pipe 6 is inserted. In addition, the metal wool 10
This is for promoting heat exchange between the inner wall of the conduit 1 and the heat pipe 6, and is made by intertwining fine wires of non-magnetic metal such as copper.
Further, when the temperature of the outside air is low, the latent heat storage material 11 solidifies by being removed from heat through the heat pipe 6, and as a result, the so-called cold heat changes state (phase change).
This is something that is stored as latent heat that accompanies it, and polyethylene glycol can be used as an example. Next, to explain the operation of the device configured as above, the heat generated from the power cable 4 during power transmission warms the concrete block 2, but when the temperature exceeds the temperature of the outside air, the concrete block 2 and Since there is a temperature difference between the concrete block 2 and the heat pipe 6, heat transfer occurs from the concrete block 2 to the heat pipe 6. In that case, the metal wool 10 is sealed together with the latent heat storage material 11 inside the pipe line 1 into which the heat pipe 6 is inserted.
mediates heat transfer from the inner wall of the conduit 1 to the heat pipe 6, and since the metal wool 10 has a high thermal conductivity, heat can be efficiently transferred to the heat pipe 6. And the heat pipe 6 is
The applied heat evaporates the internal working fluid, and the vapor flows to the end on the cooler 7 side and liquefies heat, thereby transporting heat as latent heat.
In other words, the heat generated from the power cable 4 is given to the outside air.
can be cooled by outside air. Further, when the temperature of the outside air is considerably low, such as at night in winter, the latent heat storage material 11 is cooled to a temperature close to that of the outside air, and as a result, the latent heat is also taken away and solidified.
In other words, so-called cold heat is stored as latent heat. In that case, since the metal wool 10 is mixed with the latent heat storage material 11, the metal wool 10 becomes a nucleus and the latent heat storage material 11 solidifies, thereby preventing the supercooling phenomenon in which the latent heat storage material 11 does not solidify even below the freezing point. can do. After the latent heat storage material 11 stores cold heat as described above, when the temperature of the outside air increases during the daytime, the amount of heat absorbed through the heat pipe 6 decreases, but the latent heat storage material 11 absorbs the heat of fusion. For,
The power cable 4 can be cooled by the latent heat storage material 11 until the latent heat storage material 11 completely melts and the temperature rises to the temperature of the outside air. The heat storage material 11 expands and contracts when heated and cooled. In the above embodiment, the pipe line 1 is sealed, but the cap 8 is a bellows cap, and the latent heat storage material 11 expands and contracts. Since it is configured to expand and contract as the pipe line 1 changes, it is possible to prevent inconveniences such as changes in the internal pressure of the pipe line 1 and leakage of the latent heat storage material 11 due to the change in the internal pressure. Figure 1 shows the results of a specific example of this invention together with the results of a comparative example without a heat pipe.As is clear from this table, by cooling with a heat pipe, the allowable current and It is recognized that the power transmission capacity will increase.

【表】【table】

【表】 考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案によれ
ば、熱伝導率の高い金属製ウールがヒートパイプ
に対する熱伝達を媒介するために、ヒートパイプ
が介した吸熱すなわち電力ケーブルの冷却を効率
良く行なうことができ、同時に金属製ウールが潜
熱蓄熱材の凝固の核となるために、潜熱蓄熱材の
過冷却現象を防止できる。また金属製ウールが非
磁性体であるから、送電に伴つて電磁誘導現象や
それに伴う発熱を防止できる。さらにこの考案で
は、ヒートパイプが挿入されている管路に封入し
た潜熱蓄熱材が、その凝固時の潜熱として所謂冷
熱を蓄えるから、凝固した潜熱蓄熱材が電力ケー
ブルの冷却を補完するように作用し、したがつて
冷却部の温度変化が大きい場合であつても、特に
支障なく電力ケーブルの冷却を行なうことができ
る。またさらにこの考案では、潜熱蓄熱材を封入
した管路を密閉しているキヤツプのいずれかが伸
縮構造であるから、潜熱蓄熱材の体積変化をその
キヤツプの伸縮によつて吸収でき、その結果、空
隙を生じない程度に潜熱蓄熱材を管路内に充填で
きるので、熱伝達率が良好になる。
[Table] Effects of the invention As is clear from the above explanation, according to this invention, since the metal wool with high thermal conductivity mediates heat transfer to the heat pipe, heat absorption through the heat pipe, that is, the power cable Cooling can be performed efficiently, and at the same time, since the metal wool serves as the nucleus for solidification of the latent heat storage material, overcooling of the latent heat storage material can be prevented. Furthermore, since the metal wool is non-magnetic, it is possible to prevent electromagnetic induction phenomena and associated heat generation during power transmission. Furthermore, in this design, the latent heat storage material sealed in the conduit in which the heat pipe is inserted stores so-called cold heat as latent heat when it solidifies, so the solidified latent heat storage material acts to supplement the cooling of the power cable. Therefore, even if the temperature change in the cooling section is large, the power cable can be cooled without any particular problem. Furthermore, in this invention, since one of the caps that seals the conduit containing the latent heat storage material has an expandable structure, changes in the volume of the latent heat storage material can be absorbed by the expansion and contraction of the cap, and as a result, Since the latent heat storage material can be filled into the pipe to such an extent that no voids are formed, the heat transfer coefficient is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案の一実施例を示す概略的な斜
視図、第2図は管路の密閉構造を示す略解図、第
3図はヒートパイプを挿入した管路の断面図であ
る。 1……管路、4……電力ケーブル、6……ヒー
トパイプ、7……冷却器、10……金属製ウー
ル、11……潜熱蓄熱材。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of this invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a sealed structure of a conduit, and FIG. 3 is a sectional view of a conduit into which a heat pipe is inserted. 1... Conduit, 4... Power cable, 6... Heat pipe, 7... Cooler, 10... Metal wool, 11... Latent heat storage material.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 電力ケーブルを挿通すべく形成した複数の管路
のうちいずれかの管路に電力ケーブルを挿通する
とともに、電力ケーブルを挿通していない他のい
ずれかの管路に、一端部を冷却部に連結したヒー
トパイプを挿入し、かつそのヒートパイプの挿入
された管路内に、非磁性体の金属製ウールと状態
変化い伴なう潜熱として熱を蓄えるポリエチレン
グリコールとを充填し、さらにこれら金属製ウー
ルとポリエチレングリコールとを充填した管路の
開口端をキヤツプで密閉するとともに、いずれか
のキヤツプを伸縮する構造としたことを特徴とす
るヒートパイプを用いた地中電力ケーブルの冷却
装置。
Insert the power cable into one of the plurality of conduits formed to insert the power cable, and connect one end to the cooling unit to any other conduit through which the power cable is not inserted. Insert a heat pipe into which the heat pipe is inserted, and fill the pipe line into which the heat pipe is inserted with non-magnetic metal wool and polyethylene glycol that stores heat as latent heat accompanying state changes. A cooling device for an underground power cable using a heat pipe, characterized in that the open end of a conduit filled with wool and polyethylene glycol is sealed with a cap, and one of the caps is structured to expand and contract.
JP1983156336U 1983-10-08 1983-10-08 Underground power cable cooling system using heat pipes Granted JPS6066225U (en)

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JPS6066225U JPS6066225U (en) 1985-05-10
JPH0510509Y2 true JPH0510509Y2 (en) 1993-03-15

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