JPH05252637A - 電線貫通部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電線貫通部の貫通電気導体あるいは絶縁気密シ
ール構造部分を動的な機器を使用せずに高い信頼性をも
って冷却して、温度上昇が低く、大電流通電を可能とし
た電線貫通部を提供する。 【構成】容器の壁等を貫通して電線等の導電体を配設す
る電線貫通部において、一端が前記容器10の壁に固定す
ると共に中間部に絶縁気密シール13を設けた気密シール
延長スリーブ14と、この気密シール延長スリーブ14の他
端に気密に支持されて前記容器の内外隔離した貫通導電
体15と、この貫通導電体15内に前記容器10の外側より貫
通導電体15の熱を排出するヒートパイプ19を埋設して、
このヒートパイプにより前記貫通導電体15、絶縁気密シ
ール13および気密シール延長スリーブ14等を冷却するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンク類や原子炉格納
施設等における電線貫通部に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタンクや原子炉格納施設等の気密容
器、あるいは気密室を電気的に貫通する必要がある場合
には、その貫通部の気密を保持するために貫通部分に電
線、あるいはケーブルを貫通させた後に、間隙部をコン
パウンド等により気密にシールする場合や、予め気密容
器のバウンダリー部を構成する専用の電線貫通部を設置
し、この電線貫通部を介して気密容器内外を電気的に接
続する方法がある。

【０００３】これら電線の貫通構造については、漏洩
率、容器内外の媒質の種類、および容器内外の圧力・圧
力差、容器内外の温度・温度差、貫通電線の仕様（電流
容量や電線構造）さらに、放射線等の条件によって最適
なものが選定される。これらの電気的な貫通構造を要求
するシステムのうち、特に高い信頼性と小さい漏洩率が
必要なものとして、原子炉格納施設の電線貫通部があ
る。

【０００４】原子炉格納施設については、万一原子炉か
ら放射能が漏洩しうる事故が発生した場合の環境への放
射能の放出を防ぐための最終の防護障壁であり、事故時
の高い温度、湿度、圧力、放射線に長時間耐え、かつ放
射性物質の漏洩をくい止める必要があり、高い信頼性と
事故条件における小さい漏洩率が要求される。さらに、
機能の健全性を常時あるいは定期的に確認できる必要が
ある。

【０００５】このような条件を満たすため、ハーメティ
ック材等の無機絶縁シール、エポキシ材などの有機絶縁
シールによる貫通部シール構造の電線貫通部が製作され
てきた。これらの電線貫通部は上記の事故発生時の条件
を満たすと同時に、多数の電線をコンパクトに貫通する
こと、性能劣化時に電線貫通部分の交換を可能とするこ
とを実現している。

【０００６】図10の構成断面図はその一例を示し、貫通
電気導体１は電線貫通部フレーム２にあけた穴に挿通し
たモジュールボディ３の中央部に２重のシール４，４に
よって支持されていて、前記モジュールボディ３は、電
線貫通部フレーム２との間に２重のＯリング５，５を介
して締付けボルトにより固定されている。

【０００７】このように電線貫通部分をモジュール構造
とすることによって交換可能な構造とすると共に、前記
２重のシール４，４間に形成された空間６に、配管７と
弁８および圧力計９を接続して、空間６を締め切った上
で常時加圧し、その圧力を監視することにより漏洩監視
ができると同時に漏洩率の測定が可能な構造としてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】通常電線貫通部におけ
る貫通電気導体１の電流容量は、電線の発熱、事故時に
原子炉格納施設内に発生する熱の電線貫通部への伝熱、
絶縁気密シール部の温度特性により制限を受け、導体サ
イズ 500平方mm程度のものが最も大きいものであった。

【０００９】従って、これより大電流を必要とする場合
には、最大サイズの導体を多数並列にして使用するた
め、電線貫通部の占めるスペースが大きくなるとゆう問
題があった。特に大電流を必要とする負荷、例えば、電
解装置やヒータ、電磁ポンプなどにおいては、その影響
が顕著となっていた。

【００１０】また事故時で温度条件が高い場合には、太
い貫通電気導体では特に電気導体を通じた貫通シール部
への伝熱が大きくなり、貫通シール部をより高い温度に
耐える構造とする必要があった。このため、原子炉格納
施設以外の電線貫通部、例えば、ガス製造施設の製造設
備室と一般室との貫通部や、放射性物質取扱施設の汚染
区域と一般区域の貫通部においても、大電流を通電する
もので温度が高くなる場合には、同様の支障が生じると
いう課題があった。

【００１１】本発明の目的とするところは、電線貫通部
の貫通電気導体あるいは絶縁気密シール構造部分を動的
な機器を使用せずに高い信頼性をもって冷却して、温度
上昇が低く、大電流通電を可能とした電線貫通部を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】容器の壁等を貫通して電
線等の導電体を配設する電線貫通部において、一端が前
記容器の壁に固定すると共に中間部に絶縁気密シールを
設けた気密シール延長スリーブと、この気密シール延長
スリーブの他端に気密に支持されて前記容器の内外隔離
した貫通導電体と、この貫通導電体内に前記容器の外側
より貫通導電体の熱を排出するヒートパイプを埋設し
て、このヒートパイプにより貫通導電体、絶縁気密シー
ルおよび気密シール延長スリーブ等を冷却することを特
徴とする。

【００１３】

【作用】貫通導電体の通電による発熱と容器内の熱は、
貫通導電体および絶縁気密シールを設けた気密シール延
長スリーブに伝達される。この熱は貫通導電体に埋設さ
れたヒートパイプの吸熱部にて汲上げられ、ヒートパイ
プ内を移送して放熱部に至り、放熱部から放出される。
これにより、前記貫通導電体および絶縁気密シール、気
密シール延長スリーブは冷却されて温度上昇は抑制され
る。

【００１４】またヒートパイプの放熱部に放熱板を設け
たり、冷媒で冷却すると温度上昇の低減と通電容量の増
大が可能で、ヒートパイプの一部を可とう連結部として
耐震性、耐振性向上、さらにヒートパイプの一部に絶縁
連結部を介挿して安全性が向上する。貫通導電体とヒー
トパイプに温度検出器を配設して健全性が監視でき、絶
縁気密シールを設けた気密シール延長スリーブを２重に
設けて、絶縁気密シール性の向上と信頼性、監視性が向
上する。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１の構成断
面図は本発明の電線貫通部の第１の実施例を示し、電線
貫通部フレーム２は容器10に溶接した容器スリーブ11
に、容器10の外側12において取付けられている。

【００１６】前記電線貫通部フレーム２の中央穴には、
円筒状で中間に絶縁気密シール13を設けた気密シール延
長スリーブ14の一端が気密に固定されていて、他端には
この気密シール延長スリーブ14と同心軸で、貫通導電体
15が気密に設けられていて、前記絶縁気密シール13等と
共に容器10内外の気密バウンダリーが構築されている。

【００１７】また貫通導電体15の外周と前記電線貫通部
フレーム２との間には絶縁ケーブルサポート16が配設さ
れていて、貫通導電体15の両端は、接続部17，17により
夫々外部電線、あるいはケーブル18，18が接続されてい
る。また貫通導電体15の一端は容器10の外側12において
屈曲していて、軸芯に容器10の外側12よりヒートパイプ
19が挿着されて構成されている。

【００１８】なお、このヒートパイプ19は、吸熱部19ａ
が貫通導電体15の内部に埋設され、放熱部19ｂは貫通導
電体15の外部に配置されて放熱板20が設けられていて、
貫通電気導体15における発熱、および容器10内から貫通
電気導体15に流入して絶縁気密シール13に伝わる熱は、
ヒートパイプ19の吸熱部19ａで吸熱冷却され、放熱部19
ｂで放熱板20から容器10外部の雰囲気に放熱される。

【００１９】次に上記構成による作用について説明す
る。容器10の内部と外側12を貫通する貫通電気導体15に
は、これに流れる電流による発熱と容器10内部からの熱
が伝達される。また気密シール延長スリーブ14と絶縁気
密シール13にも貫通電気導体15からの熱と、容器10内部
からの熱が伝わる。

【００２０】しかしながら、貫通電気導体15における熱
は、埋設されたヒートパイプ19の吸熱部19ａから放熱部
19ｂへ熱輸送されて、放熱板20から容器10外部の雰囲気
に効率良く放熱されて冷却されるため、貫通電気導体15
の温度は上昇しない。また貫通電気導体15が冷却される
と、気密シール延長スリーブ14での温度も低下し、さら
に、絶縁気密シール13の温度上昇も抑制することができ
る。

【００２１】なお、ヒートパイプ19は吸熱部19ａから放
熱部19ｂへの熱輸送に動的な機器を一切使用せず、信頼
性の高い冷却が可能であり、また、熱輸送時間が非常に
早いので、容器10内部での急激な熱の発生、例えば、事
故による容器10内の急激な温度上昇に対しても絶縁気密
シール13部の過度的な温度上昇を低く維持することがで
きる。

【００２２】また気密シール延長スリーブ14の表面から
も容器10内、および貫通電気導体15から伝達された熱を
容器20の外側12の雰囲気に放熱する。この気密シール延
長スリーブ14は、表面をコルゲート形状化あるいは図示
しない放熱用リブを設けて表面積を大きくすると、放熱
性がさらに良好となり冷却効果が向上する。さらに、こ
のコルゲート構造、あるいは放熱用リブを設けることに
より機械強度が増して容器10内の高い圧力に耐えること
ができる。

【００２３】以上のように、電線貫通部における貫通電
気導体15の発熱、および容器10内部からの流入熱を容器
10の外側12の雰囲気に放熱することによって、大電流の
電線貫通部が製作することができ、また設置スペースが
容易に確保され、容器10内が高温でも電線貫通部の絶縁
気密シール13の温度上昇を抑制して信頼性を向上するこ
とができる。

【００２４】本発明の第２の実施例を図２の構成断面図
で示す。ヒートパイプ19は、貫通電気導体15内に埋設し
た吸熱部19ａと、容器10外の床21から支持構造物22によ
って支持されている放熱部19ｂの間を、螺旋コルゲート
構造等によって可とう性を持たせた可とう連結部23にて
接続して構成されていて、他の部分は、上記第１の実施
例と同じ構成としている。

【００２５】本第２の実施例によれば、容器10に固定さ
れた貫通電気導体15内のヒートパイプ19の吸熱部19ａと
放熱部19ｂは相対的な変位が容易に可能な構造なので、
耐震性、耐振性が向上すると共に、容器10の熱変位に伴
う応力を緩和でき、電線貫通部における信頼性が向上す
る。なお、ヒートパイプ19の放熱部19ｂを設置する床2
1、天井・壁、あるいは機器や電線貫通部のフレーム等
であっても良い。

【００２６】図３の構成断面図は本発明の第３の実施例
を示す。本第３の実施例におけるヒートパイプ19は、貫
通電気導体15内に埋め込まれている吸熱部19ａと放熱部
19ｂの間を、絶縁連結部24によって結合した構成で、他
は上記第１の実施例および第２の実施例と同様な構成と
している。これにより、貫通電気導体１とヒートパイプ
19の放熱部19ｂは電気的に絶縁されるので、放熱部19ｂ
とその支持構造物22とを電気的に絶縁することが不要と
なる。また高電圧の電線貫通部では充電部を少なくする
ことができ、安全性を増すことができる。

【００２７】本発明の第４の実施例を図４に示す。この
第４の実施例では図４（ａ）の構成断面図と、図４
（ｂ）の図４（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図で示すよ
うに、貫通電気導体15にヒートパイプ19が２本埋設され
ている。なお、他の部分は上記第１の実施例と同様な構
成としている。このようにヒートパイプ19を冗長の複数
本配設した構成にすると、若しも１本のヒートパイプ19
が何らかの原因で冷却機能を失った場合においても、電
線貫通部の冷却機能を完全に喪失することがないので信
頼性が大幅に向上する。

【００２８】図５は本発明の第５の実施例を示す構成断
面図で、貫通電気導体１に埋設されたヒートパイプ19の
吸熱部19ａの近傍に熱電対等によって形成された温度検
出器25を埋め込んだ構成で、他の部分は上記第１の実施
例と同様な構成としている。

【００２９】本第５の実施例によれば、容器10内外のバ
ウンダリー部および絶縁気密シール13の健全性に何等影
響を与えずに、貫通電気導体15の温度や、絶縁気密シー
ル13近傍の温度を直接測定することができるので、その
健全性を信頼性高く監視することが容易にできる。な
お、温度検出器25は、貫通電気導体15から電気的に絶縁
しても良く、また温度検出器25は、冗長に複数設置する
ことにより信頼性が向上する。

【００３０】本発明の第６の実施例を図６の構成断面図
に示す。ヒートパイプ19の放熱部19ｂ、あるいは放熱板
20に温度検出器25を配置した構成で、他の部分は上記第
１の実施例、および第５の実施例と同様の構成としてい
る。ヒートパイプ19は、その原理によって早い温度伝達
時間と小さな吸熱部／放熱部温度差を有している。

【００３１】従って、温度検出器25で、ヒートパイプ19
の放熱部19ｂにおける温度を測定することで、貫通電気
導体15の発熱部分や、絶縁気密シール13近傍の温度を間
接的に精度良く、高い応答性にて測定することができる
ので、電線貫通部と、その各部における健全性の監視が
信頼性高く行うことができる。なお、温度検出器25は、
放熱部19ｂあるいは放熱板20と電気的に絶縁しても良
く。さらに、温度検出器25を冗長に配設すれば、測定精
度と信頼性を向上することができる。

【００３２】本発明の第７の実施例を図７の構成断面図
により示す。貫通電気導体15を電気的に絶縁して気密に
支持する絶縁気密シール13と気密シール延長スリーブ14
の外周に第２の絶縁気密シール26と第２の気密シール延
長スリーブ27を設けて、二重気密シールとし、この二つ
の絶縁気密シールの間に形成された空間28に連通する配
管７と弁８，８および圧力計９を設置した構成で、他の
部分は上記第１の実施例と同様な構成としている。

【００３３】本第７の実施例によれば、前記空間28を常
時加圧して締切り、この圧力を監視することにより、気
密シール部の漏洩監視ができると同時に、漏洩率の測定
も可能で、電線貫通部の気密シール部における健全性
を、常時監視することができて信頼性が向上する。

【００３４】図８は本発明の第８の実施例を示す構成断
面図で、電線貫通部フレーム２に、貫通電気導体１を支
持する二重気密シールを取付けたモジュールボディ29を
対峙させ、Ｏリング30，30を介して締付けボルトによっ
て気密に固定する。さらに、二重気密シール内に形成す
る空間28と連通して配管７と弁８，８および圧力計９を
設置した構成で、他の部分は上記第１の実施例および第
７の実施例と同様な構成としている。

【００３５】この第８の実施例によれば、電線貫通部フ
レーム２を取外すことなく、モジュールボディ29におい
て電線貫通部の交換が可能なので、設計変更により貫通
電気導体15の仕様を変更したり、万一の故障時の交換が
極めて容易で、保守性が優れている。さらに、上記第７
の実施例と同様に、二重気密シール内に形成する空間28
の圧力を監視することにより、気密シール機能の健全性
と、信頼性が向上する。

【００３６】本発明の第９の実施例を図９の構成断面図
に示す。ヒートパイプ19の放熱部19ｂは冷却水配管31内
に突出配置した構成とし、他の部分は上記第１の実施例
と同様な構成としている。なお、放熱板20は必要に応じ
て設けても良い。この第９の実施例によれば、ヒートパ
イプ19の放熱部19ｂは冷却水配管31内に流れる冷却水32
により、電線貫通部に伝達される大量の熱を効率よく除
去できるので、貫通電気導体15を始め絶縁気密シール13
の温度上昇を低く抑制することができ、信頼性を向上す
ることができる。

【００３７】なお、冷却媒体は、冷却水32の流水の他、
タンク等の置水、冷却風、冷凍機の冷媒などであっても
良い。また上記実施例は、いずれもその構成を適宜組合
わせることにより、重複した作用と効果が得られるもの
である。

【００３８】

【発明の効果】以上本発明によれば、電線貫通部におけ
る貫通電気導体および絶縁気密シール部の冷却がヒート
パイプにより効果的に行われて、電線貫通部の温度上昇
を抑制できるので、貫通電気導体の通電容量が増加し、
絶縁気密シールにおける絶縁、気密等、各機能の信頼性
が向上する。またヒートパイプは発熱部からの伝熱と放
熱作用が良好で、しかも動的機構がないためメンテナン
スフリーであり信頼性も高い。さらに、ヒートパイプの
吸熱部を貫通電気導体内に埋設することにより吸熱効果
が良好で、ヒートパイプが電線貫通部の絶縁気密シール
のバウンダリー部とならず高い信頼性が得られる。

【００３９】なお、第２の実施例によれば、耐震性、耐
振性が向上して、容器の熱変位に伴う応力を緩和するこ
とができる。また第３の実施例によれば、ヒートパイプ
の放熱部とその支持構造物における電気絶縁が不要で安
全性が向上する。第４の実施例では、冷却装置であるヒ
ートパイプの冗長性が確保され、単一のヒートパイプの
故障においても完全に冷却機能を喪失せず、信頼性がさ
らに向上する。

【００４０】第５の実施例では、バウンダリー部および
絶縁気密シール部の健全性に何等影響を与えずに、貫通
電気導体の発熱部分の温度と、絶縁気密シール部近傍の
温度を直接監視することができ、また第６の実施例によ
れば、ヒートパイプの早い温度伝達と温度傾斜の低い特
性から、簡便な構成で高い精度で貫通電気導体等の温度
監視ができる。さらに、温度検出器を冗長に設けること
により、監視精度と信頼性がより一層向上する。

【００４１】また第７の実施例によれば、絶縁気密シー
ル部の漏洩監視／漏洩率測定が容易で、信頼性と保全性
が向上できる。さらに、第８の実施例では、貫通電気導
体の交換が可能な構造のため実用性が高く。第９の実施
例によれば、貫通電気導体を強制冷却することにより、
大電流でより高い温度に耐える電線貫通部が得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第１の実
施例の構成断面図。

【図２】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第２の実
施例の構成断面図。

【図３】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第３の実
施例の構成断面図。

【図４】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第４の実
施例の構成断面図で、図４（ａ）は構成断面図、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図５】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第５の実
施例の構成断面図。

【図６】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第６の実
施例の構成断面図。

【図７】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第７の実
施例の構成断面図。

【図８】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第８の実
施例の構成断面図。

【図９】本発明の電線貫通部の一実施例に係る第９の実
施例の構成断面図。

【図１０】従来の電線貫通部の一例を示す構成断面図。

【符号の説明】

２…電線貫通部フレーム、７…配管、８…弁、９…圧力
計、10…容器、11…容器スリーブ、13，26…絶縁気密シ
ール、14，27…気密シール延長スリーブ、15…貫通導電
体、19…ヒートパイプ、19ａ…吸熱部、19ｂ…放熱部、
20…放熱板、21…床、22…支持構造物、23…可とう連結
部、24…絶縁連結部、25…温度検出器、28…空間、29…
モジュールボディ、30…Ｏリング、31…冷却水配管、32
…冷却水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器の壁等を貫通して電線等の導電体を
   配設する電線貫通部において、一端が前記容器の壁に固
   定すると共に中間部に絶縁気密シールを設けた気密シー
   ル延長スリーブと、この気密シール延長スリーブの他端
   に気密に支持されて前記容器の内外隔離した貫通導電体
   と、この貫通導電体内に前記容器の外側より貫通導電体
   の熱を排出するヒートパイプを埋設して、このヒートパ
   イプにより貫通導電体および気密シール部を冷却するこ
   とを特徴とする電線貫通部。