JPH0746028Y2 - 洞道内電力ケーブル用冷却設備 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は洞道の内部に布設した電力ケーブルを冷却す
るための設備に関するものである。

従来の技術 電力ケーブルは送電に伴って発熱するので、洞道の内部
に布設した電力ケーブルにあっては、ケーブルの発熱が
洞道内の温度上昇を招来し、これが電力ケーブルの温度
上昇の要因にもなるので、送電容量が制約されることに
なる。またケーブルの発熱による洞道内の温度上昇は、
洞道内の作業環境を悪化させることにもなる。

そのため従来一般には、一定間隔ごとに送風機と排気口
とを設け、外気を洞道の内部に送込むとともに、洞道内
の温度の高い空気を外部に放出させている。また冷却能
力を更に高くする必要がある場合には、洞道の途中にヒ
ートポンプを用いた吸熱装置を設置することもある。

考案が解決しようとする課題 強制換気による冷却方式は、洞道の内部の空気を外気と
入れ替えることによって冷却するものであるが、この方
式では冷却能率が外気温度に大きく制約されるうえに、
洞道内で作業を行なう場合には、洞道内での風速が制限
されるために、この点でも冷却能率が制約され、したが
って必要充分な冷却を行ない難い問題があった。

このような不都合はヒートポンプの吸熱装置を併用する
ことによって解消することもできるが、従来一般に使用
されているヒートポンプは、フロンを冷媒として使用し
ているものであるために、洞道内の空気と断熱膨張させ
た冷媒との間の熱交換器のほかに、圧縮して温度の高く
なった冷媒と外気との間の熱交換器との少なくとも二つ
の熱交換器を必要とし、そのため設備が大型化し、その
設置に広いスペースを確保しなければならず、しかもそ
れぞれの設置位置が制約されるなどの問題があった。

この考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、効率
の良い冷却を行なうことのできる洞道内電力ケーブルの
冷却設備を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、電力ケーブ
ルを布設した洞道内の空気を吸引して加圧圧縮する圧縮
手段と、その圧縮空気から熱を奪って洞道の外の大気に
放熱する冷却手段と、冷却後の空気を断熱膨張させた後
に洞道内に送り込む膨張手段とを備えたブレイトンサイ
クル空気冷却器を、前記洞道内の所定箇所に設置したこ
とを特徴とするものである。

またこの考案では、前記冷却手段は、前記洞道内に設置
されかつ前記圧縮空気から熱を奪う第１熱交換器と、洞
道の外部に設置されかつ前記大気に熱を放出する第２熱
交換器と、これらの第１熱交換器と第２熱交換器とを連
結したヒートパイプとを備えた構成とすることができ
る。

作用 この考案の設備では、洞道内の空気は、圧縮手段に吸入
されてここで加圧圧縮され、その結果温度の上昇した空
気は冷却手段によって冷却される。この冷却手段を前記
第１熱交換器と第２熱交換器とをヒートパイプを介して
連結した構成とすれば、圧縮空気の有する熱をヒートパ
イプが第１熱交換器から第２熱交換器に運び、この第２
熱交換器で洞道の外部の大気に熱を放出し、これにより
圧縮空気を冷却する。加圧されかつ冷却された空気は膨
張手段において断熱膨張させられて温度が低下し、その
状態で洞道の内部に送り込まれるので、洞道の内部およ
び電力ケーブルが冷却される。

実施例 つぎにこの考案の実施例を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模式図であって、電
力ケーブル１を布設した洞道２に連通させて所定間隔ご
とに設けた堅孔３の内部に、モータ４によって駆動され
るターボ圧縮機５が設けられ、その吐出口は堅穴３内に
設置してある熱交換器６に接続されている。また前記タ
ーボ圧縮機５と同軸上に断熱膨張手段であるラジアルタ
ービン７が設けられ、そのラジアルタービン７の流入口
に前記熱交換器６の流出口が接続され、さらにラジアル
タービン７の流出口に除湿器８が接続されている。な
お、このラジアルタービン７の流出口およびこれに接続
した除湿器８は洞道２内に向けて配置され、断熱膨張さ
せかつ除湿した空気を洞道２に送り込むようになってい
る。

前記熱交換器６は、ヒートパイプ式熱交換器の蒸発部を
構成するものであって、そのヒートパイプ式熱交換器の
具体例を第２図に示す。すなわちここに示すヒートパイ
プ９は所謂ループ型のものであって、蒸発部と凝固部と
を蒸気管10と液戻り管11とで連通させて全体としてルー
プ状に構成され、その蒸発部は、上部ヘッダ管12と下部
ヘッダ管13との間に複数本のパイプ14を配置して格子状
に構成され、そのパイプ14の部分が熱交換器６のチャン
バー15内に配置されている。また凝縮部は上部ヘッダ部
16と下部ヘッダ部17とを連通させている複数本のチュー
ブ18をシェル19で包囲した構成であって地上側に配置さ
れており、その上部ヘッダ部16が蒸発部の上部ヘッダ管
12に蒸気管10を介して接続され、下部ヘッダ部17が前記
蒸発部の下部ヘッダ管13に液戻り管11を介して接続され
ている。そしてこれら蒸発部および凝縮部ならびにこの
両者を連通させている蒸気管10および液戻り管11の内部
には空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で水などの
凝縮性の流体が作動流体として封入されている。さらに
凝縮部のシェル19には水を外気の対向流で冷却する周知
の構成の冷却塔20が接続され、かつこれらの間に循環ポ
ンプ21が介装されている。

なお、前記モータ４には例えばインバーターを主体とす
る制御器22が接続され、洞道２内の温度や湿度あるいは
電力ケーブル１の温度もしくは送電電流に基づいてモー
タ４の出力を無段階に制御するようになっている。

上記の設備の作用を次に説明すると、洞道２内の温度な
どの情報に基づく制御器22から出力信号によってモータ
４が駆動されると、洞道２内の空気がターボ圧縮機５に
吸引されるとともに加圧圧縮される。これは第３図のｔ
−ｓ線図では−の過程である。加圧圧縮されて温度
の上昇した空気は、熱交換器６の内部流れる間にヒート
パイプ９の蒸発部における作動流体を加熱し、換言すれ
ばヒートパイプ９の作動流体によって熱を奪われる。ヒ
ートパイプ９内の作動流体は熱交換器６で空気から熱を
奪って蒸発し、その蒸気は蒸気管10を通って凝縮部すな
わち上部ヘッダ部16ならびにチューブ18に流入する。こ
の凝縮部は冷却塔20で冷やした水が循環供給されて冷却
されており、したがって作動流体の蒸気はシェル19内の
水によって熱を奪われて凝縮し、その結果、液化した作
動流体は液戻り管11を経て蒸発部に還流する。したがっ
て加圧圧縮した空気の熱はヒートパイプ９によってその
凝縮部側に運ばれ、ここから水によって冷却塔20に運ば
れた後に大気に放出される。このような冷却過程はｔ−
ｓ線図では−の過程である。熱交換器６で冷却され
た空気はラジアルタービン７に送られ、ここで断熱膨張
すると同時にラジアルタービン７を駆動してこれと同軸
上に設けてあるターボ圧縮機５の駆動を補助する。この
過程はｔ−ｓ線図では−の過程である。このように
してエンタルピーを低下させた空気はその周囲から熱を
奪って周囲を冷却し、またそれに伴って上昇した湿度を
除湿器８で低下させ、そして最終的に洞道２内に送り込
まれる。すなわち洞道２内の空気はブレイトン冷却サイ
クルに従って冷却されて再度洞道２内に送られ、その結
果、電力ケーブル１の雰囲気の温度が低下することによ
り、電力ケーブル１が冷却される。

なお、上記の実施例では熱交換器６をヒートパイプ式熱
交換器の蒸発部として構成したが、この考案では加圧圧
縮した空気を冷却する熱交換器を直接洞道２の外部の大
気に接触させて冷却するよう構成してもよく、またヒー
トパイプ式の熱交換器を使用する場合にはループ型ヒー
トパイプ以外に一般的な直管タイプのヒートパイプを使
用してもよい。さらにこの考案で使用するブレイトン冷
却サイクルは１段圧縮のサイクルに限らず、多段圧縮の
サイクルを採用することもできる。そしてまたこの考案
の断熱膨張手段は、一般的な膨張弁であってもよく、上
記の実施例で示したラジアルタービンに限定されない。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案の冷却設備で
は、電力ケーブルを布設してある洞道内の空気を直接、
圧縮および冷却ならびに断熱膨張させてそのエンタルピ
ーを低下させるから、設備がコンパクト化されるうえに
効率の良い冷却を行なうことができ、また温度制御も容
易になる。また加圧圧縮して温度の上昇した空気の熱を
大気に放出するためにヒートパイプ式の熱交換器を使用
すれば、大気への放熱を行なう装置の設置の自由度が増
し、設計および施工性が向上する。さらにフロン冷凍機
を使用した設備と比較すると、フロン冷凍機はフロンを
使用した所謂間接冷却であるが、この考案は洞道内の空
気を断熱膨張させてその温度を低下させる所謂直接冷却
であるから、熱交換効率が良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す模式図、第２図はそ
の冷却手段の一例としてのヒートパイプ式熱交換器を示
す模式図、第３図はｔ−ｓ線図である。 １……電力ケーブル、２……洞道、５……ターボ圧縮
機、６……熱交換器、７……ラジアルタービン、９……
ヒートパイプ、16……上部ヘッダ部、17……下部ヘッダ
部、18……チューブ、19……シェル、20……冷却塔。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電力ケーブルを布設した洞道内の空気を吸
   引して加圧圧縮する圧縮手段と、その圧縮空気から熱を
   奪って洞道の外の大気に放熱する冷却手段と、冷却後の
   空気を断熱膨張させた後に洞道内に送り込む膨張手段と
   を備えたブレイトンサイクル空気冷却器が、前記洞道内
   の所定箇所に設置されていることを特徴とする洞道内電
   力ケーブル用冷却設備。
2. 【請求項２】前記冷却手段は、前記洞道内に設置されか
   つ前記圧縮空気から熱を奪う第１熱交換器と、洞道の外
   部に設置されかつ前記大気に熱を放出する第２熱交換器
   と、これらの第１熱交換器と第２熱交換器とを連結した
   ヒートパイプとを備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の洞道内電力ケーブル用冷却設備。