(57)【要約】【課題】ダウンホール圧縮機に用いるモータには電力を送る必要があり、一般的な電力ケーブルでは耐熱温度が100℃程度であることから、一般的な電力ケーブルをダウンホール圧縮機用に用いるためには、ケーブルを冷却する必要がある。そこで、本発明は、ダウンホール圧縮機が設置される、大深度、100℃以上の高温という特有の条件下において、電力ケーブル表面温度を100℃以下に保つことを特徴としたダウンホール圧縮機用電力ケーブルの冷却装置を提供する。【解決手段】電力ケーブル１０の表面に多孔質体４０を巻きつけ、多孔質体の上端４０Ａを水源５０に浸すことで重力および毛細管力により多孔質体内部に水を浸透させると同時に、多孔質体４０の外側に大気圧程度の空間８０を設けることで、多孔質体表面での蒸発および発生した蒸気の排出流路を確保したダウンホール圧縮機用ケーブルの冷却装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルの温度を冷却する構成を備えたケーブル冷却装置において、
多孔質体にて前記ケーブルを覆い、
前記多孔質体上端を水に浸すことで、前記多孔質体内部に水を保持し、
前記ケーブルを覆う多孔質体表面の外側に空間を設けることで、多孔質体表面での水の蒸発と発生した蒸気の排出を行う構造を備えたことを特徴とするケーブル冷却装置。
【請求項２】
請求項１のケーブル冷却装置において、
前記多孔質体で覆われたケーブルが、ケーブル管内に収められ、多孔質体とケーブル管内面の間には水の蒸発と蒸気排出のための空間が設けられていることを特徴するケーブル冷却装置。
【請求項３】
請求項2のケーブル冷却装置において、
前記ケーブルを収めるケーブル管の上端には吸入ポンプが取付けられ、ケーブル管内の圧力を積極的に低下させる手段を備えたことを特徴とするケーブル冷却装置。
【請求項４】
請求項1のケーブル冷却装置において、
前記多孔質体内部に微小な穴が設けられており、多孔質体を浸透する冷却用の水を流す機能を備えたことを特徴とするケーブル冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が〔特許文献１〕に記載されている。この公報には、「水中から陸上げされた電力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システムにおいて、毛細管作用によって水を吸い上げる外装材が、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に沿わせて配置されており、前記外装材が、電力ケーブルの近傍に電力ケーブルに沿わせて共に埋設されている。また、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、電力ケーブルの近傍に電力ケーブルに沿わせて電力ケーブルと共に埋設されている。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2003-304629号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ダウンホール圧縮機は、枯渇油井などの地下大深度に設置される圧縮機である。大深度では通常地熱により高温となっており、温度は百数十度程度である。ダウンホール圧縮機のモータに電力を送る電力ケーブルにおいては、ケーブル内部の絶縁部の耐熱温度によりケーブルの耐熱温度が決まる。特殊品を除き、一般的に用いられる電力ケーブルの絶縁体の耐熱温度は百度程度以下であり、一般的な電力ケーブルをダウンホール圧縮機モータ用電力ケーブルに用いるためには、電力ケーブルを冷却する構造が必要である。（特許文献１）には、海底ケーブル陸上げ部の冷却構造が記載されている。しかし、（特許文献１）に記載された冷却構造は、放熱部側端部を大気中に露出させる構造としており、大深度のケーブルを冷却する方法として（特許文献１）の構造を用いた場合、大深度部と大気露出部との距離が遠く、大深度部の冷却が十分に実施されないという問題が想定できる。本発明の目的は、放熱部側端部を大気中に露出させる構造を用いずに、大深度のダウンホール圧縮機のモータに用いる電力ケーブルを冷却する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のダウンホール圧縮機用冷却装置では、電力ケーブルを多孔質体にて覆い、多孔質体上端を水に浸し、重力および毛細管力により常に多孔質体内部に水を保持するとともに、電力ケーブルを覆う多孔質体の外側に空間を設け、蒸気排出用の流路を確保することで、多孔質体表面での水の蒸発および発生した蒸気の排出を可能とすることにより達成される。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明はケーブルの温度を冷却する構成を備えたケーブル冷却装置において、多孔質体にて前記ケーブルを覆い、前記多孔質体上端を水に浸すことで、前記多孔質体内部に水を保持し、前記ケーブルを覆う多孔質体表面の外側に空間を設けることで、多孔質体表面での水の蒸発と発生した蒸気の排出を行う構造を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
更に、本発明はケーブル冷却装置において、前記多孔質体で覆われたケーブルが、ケーブル管内に収められ、多孔質体とケーブル管内面の間には水の蒸発と蒸気排出のための空間が設けられていることを特徴するものである。
【０００８】
更に、本発明はケーブル冷却装置において、前記ケーブルを収めるケーブル管の上端には吸入ポンプが取付けられ、ケーブル管内の圧力を積極的に低下させる手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明はケーブル冷却装置において、前記多孔質体内部に微小な穴が設けられており、多孔質体を浸透する冷却用の水を流す機能を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動力を用いることなく、ダウンホール圧縮機用の電力ケーブルを水の沸点以下に冷却する装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による冷却装置の構成図の例である。
【図２】電力ケーブル管内に設置した多孔質体付き電力ケーブルの構成図の例である。
【図３】冷却装置を構成する多孔質体の構造図の例である。
【図４】微小な穴を設けた多孔質体付き電力ケーブルの構造図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明を用いたダウンホール圧縮機モータ用電力ケーブルの構成図である。電力ケーブル１０は地上に設置される配電盤２０から地下の圧縮機のモータ３０まで繋がっている。電力ケーブル１０の表面には多孔質体４０が設けられており、例えば、シート状の多孔質体４０をケーブル表面に巻きつけることで、ケーブル表面と多孔質の内面の摩擦により、多孔質体はケーブルに保持される。多孔質体４０の材料としては、軽くて柔軟性に富む空孔を多く含んだ多孔質アルミニウムが候補として挙げられるが、その他に、銅、ステンレス鋼等からなる多孔質金属や、アルミナや炭化けい素、炭化チタン等からなる多孔質セラミックスを用いてもよい。
【００１４】
地表にある多孔質体４０の上端部分４０Ａは水源５０に浸されており、水は、重力および毛細管力により多孔質体内部を浸透し、圧縮機のモータ３０に至るまでの電力ケーブル１０の全表面が水で覆われる。ダウンホール圧縮機が設置される坑道６０が斜めに掘られており、それに伴って、電力ケーブルも斜めに設置される場合においても、電力ケーブル１０の全面が多孔質体４０で覆われているため、毛細管力により電力ケーブル全面が水で覆われる。本実施例では、電力ケーブル１０は電力ケーブル管７０の内部に設置される。電力ケーブル管の上端７０Ａは、地表で開放され、下端７０Ｂは電力ケーブル管７０とモータ３０の外壁を溶接またはシール等により密閉する構造となっており、ケーブル管７０内部の空間の圧力は大気圧程度に保たれている。
【００１５】
図２に電力ケーブル管内部の外形図を示す。電力ケーブル１０の外側の多孔質体４０と電力ケーブル管７０の間には隙間８０が設けられており、この隙間８０の圧力は前述のとおり大気圧程度であるため、多孔質体４０表面が100℃以上になると水が蒸発し始める。水の蒸発を利用することにより電力ケーブル１０を常に100℃以下に保つことができる。また多孔質体４０が巻かれた電力ケーブル１０はある一定のスパンで固定部材９０により電力ケーブル管７０に保持されているため、多孔質体４０および電力ケーブル１０は、各固定部材９０の間のある一定区間の自重にのみ耐える強度を有すればよい。多孔質体表面からの蒸発により発生した水蒸気は、対流により、多孔質体40と電力ケーブル管70内の隙間８０を通って、地表面に排出される。ここで、電力ケーブル管上端の大気開放端７０Ａに吸入ポンプ１００を取り付け、多孔質体と電力ケーブル管の隙間８０の水蒸気を積極的に吸上げることで、隙間８０の圧力を低下させ、多孔質表面での水の蒸発を促進してもよい。
【００１６】
尚、大深度における空間１１０の圧力が高圧でなく大気圧程度である場合には、電力ケーブル管７０を用いることなく、多孔質体を巻いた電力ケーブルが直接坑道内の空間１１０に接するように電力ケーブル１０を設置してもよい。このとき電力ケーブルの自重を支える固定部材９０は、例えば、坑道の壁面に据え付けることとなる。
【実施例２】
【００１７】
本実施例では、実施例１の多孔質体４０において、多孔質体内部に冷却用の水が通る微小な穴１２０を設け、多孔質体自体とともに穴にも水を通すことで、多孔質体内部を浸透する水の量を増加させる。
【００１８】
図３に電力ケーブル１０に巻かれた状態の多孔質体４０の構造図を示す。大深度の坑道内の温度が高く、電力ケーブルの表面を覆う多孔質体４０の表面からの蒸発量が大きい場合、多量の冷却用の水を多孔質体４０に浸透させることで、多孔質体内部の水が表面で全て蒸発し、多孔質体の温度が100℃以上になることを防ぐ。微小な穴は図３のように、多孔質体内部に等間隔に設置する。穴の径および個数は、多孔質の材質および浸透させる水の量に応じて、任意に設定可能である。微小な穴は、電力ケーブル１０に巻かれた多孔質体４０のケーブル軸方向の全長にわたり、断面上の同じ位置に設ける必要はなく、図４に示すように、ある長さ区間ごとに区切って、断面上の別の位置に設けてもよい。このとき、穴の径および個数は各区間において統一させると、全長にわたって多孔質内の水の浸透量を一定とできる。
【００１９】
また一方で、多孔質表面が100℃以上になる区間においては、多孔質体表面から水が蒸発するため、下流の区間への水の流出量は、上流の区間からの水の流入量から水の蒸発量を差し引いたものとなる。このため、水の蒸発量を考慮して、各区間の多孔質体が乾くことがないように、多孔質体への水の浸透量を区間毎に調節することとしてもよく、各区間において、微小な穴の径および個数を調節することが考えられる。例えば、図４に示すように、多孔質体表面が100℃以上となる区間より上流の領域では、下流への浸透量を確保するために、穴の径および個数は大きくし、100℃以上となる区間より下流の領域では、下流に向かうほど徐々に浸透量が小さくなるように、穴の径および個数を小さくする。これにより、各区間において上流からの流入量が下流からの流出量以上とすることができ、水の蒸発量を考慮しても、多孔質体は水を含んだ状態を維持できる。なお、多孔質体４０の中に微小な穴１２０を設けること以外は、本実施例の冷却装置は実施例１と同じ構造、構成を採用することが可能である。
【００２０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  電力ケーブル
２０  配電盤
３０  モータ
４０  多孔質体
５０  水源
６０  坑道
７０  電力ケーブル管
８０  隙間
９０  固定部材
１００  吸入ポンプ
１１０  大深度空間
１２０  微小な穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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