(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を有するトンネル内を冷却するシステムであって、前記トンネル内の長手方向に沿って所定間隔で設けられ、５〜５０μｍの粒径でこのトンネル内に水を噴霧する噴霧装置と、
前記噴霧装置に給水する給水装置と、
前記トンネルは、第１の立坑と第２の立坑を有するものであり，当該トンネル内の長手方向に沿ってトンネル内に第１の立坑を通じて送風する送風装置、又は前記トンネル内における前記送風装置の下流側でトンネル内の雰囲気を第２の立坑を通じて排気する排気装置の少なくともいずれか一方と、
前記トンネル内における送風装置の下流側、又は排気装置の上流側の雰囲気を前記第１、第２の立坑とは別の第１の経路を通じて前記トンネル内の上部に設けられた吸引口から吸引する機構と、前記吸引した空気と吸湿剤とを接触させて当該吸引した空気に対して減湿処理を行う減湿装置と、減湿装置によって減湿処理された空気を、前記第１の経路の下流側に位置する第２の経路を通じて前記トンネル内の上部に設けられた給気口から再びトンネル内に戻す機構とを有する減湿塔を備え、
前記減湿塔は、前記トンネルの長手方向に沿って所定間隔で地上に複数設けられていることを特徴とする、冷却システム。
【請求項２】
前記減湿装置は吸湿剤として吸収剤を用いた湿式減湿装置であり、さらに減湿処理を行った後の吸収剤を回収して当該吸収剤を再生する再生装置を前記減湿塔に備え、当該再生装置は、吸収剤、又は当該吸収剤を蓄える容器を加熱して再生する方式であることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記減湿装置は吸湿剤として吸着剤を用いた吸着式減湿装置であり、さらに減湿処理を行った後の吸着剤を再生するための加熱した再生空気を生成する再生装置を前記減湿塔に備えたことを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項４】
再生装置において再生用に使用する温熱はヒートポンプから供給され、当該ヒートポンプからの冷熱は、減湿装置によって減湿処理された後の空気の冷却に用いられるように構成されたことを特徴とする、請求項２又は３に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電力ケーブル洞道と呼ばれている、高電圧電力ケーブルを地中に布設するための大規模かつ長いトンネルなどを冷却するのに適した冷却システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば１００〜１０００ｋＶのＣＶケーブル（架橋ポリエチレンケーブル）などの高電圧ケーブルは、地中に布設されることがあり、かかる場合には電力ケーブル洞道とよばれるトンネルを地中に形成し、この中にケーブルラックと呼ばれる支持棚を適宜間隔で設置して、前記ケーブルをこのケーブルラック上に支持するようにしている。この電力ケーブル洞道と呼ばれるトンネルは、例えば直径が５ｍ、長さが３０ｋｍに及ぶものがある。
【０００３】
しかしながら前記した高電圧の送電ケーブルになると、ケーブルから多量の熱が発生するので洞道内は例えば４５℃以上もの高温となり、ケーブルの性能を劣化させるなどケーブル自体にとって好ましくなく、また劣悪な温熱環境であるため、メンテナンスを行う作業員にとっても問題となっていた。そのため従来から、次のような手段によって、この種の電力ケーブル洞道内を冷却することが行われている。
【０００４】
まず洞道内に外気を取り入れて冷却する方法が行われている。この方法は、原理的に最も簡単な方法である。さらに他の方法として、洞道内に別途冷却管を配管し、この冷却管の中に冷却水や冷媒を通流させ、当該冷却管を電力ケーブルに接触させたり、あるいは当該冷却管を洞道内の上方に布設して、電力ケーブルを間接的に冷却することも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら外気を取り入れる方法は、非常に多量の外気を取り入れる必要があり、取り入れるための導入ファンや排気のための排気ファンを始めとして、多くの設備が必要となり、しかもこれらは大容量に対応する必要性から大型化し、エネルギ消費も多かった。一方冷却管による間接冷却は、まず冷却水や冷媒を生成するための大容量の冷却器が必要となる。さらに冷却管の中を流れる冷却水等の水質の管理も別途必要となり、メンテナンスの点でも難があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、前記したような電力ケーブル洞道等を始めとする発熱体を有するトンネル内を簡単にかつ効率よく冷却すると共に、トンネル内雰囲気の環境を大幅に改善することができる冷却システムを提供して、前記問題の解決を図ることをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１によれば、発熱体を有するトンネル内を冷却するシステムであって、前記トンネル内の長手方向に沿って所定間隔で設けられ、５〜５０μｍの粒径でこのトンネル内に水を噴霧する噴霧装置と、
前記噴霧装置に給水する給水装置と、
前記トンネルは、第１の立坑と第２の立坑を有するものであり，当該トンネル内の長手方向に沿ってトンネル内に第１の立坑を通じて送風する送風装置、又は前記トンネル内における前記送風装置の下流側でトンネル内の雰囲気を第２の立坑を通じて排気する排気装置の少なくともいずれか一方と、
前記トンネル内における送風装置の下流側、又は排気装置の上流側の雰囲気を前記第１、第２の立坑とは別の第１の経路を通じて前記トンネル内の上部に設けられた吸引口から吸引する機構と、前記吸引した空気と吸湿剤とを接触させて当該吸引した空気に対して減湿処理を行う減湿装置と、減湿装置によって減湿処理された空気を、前記第１の経路の下流側に位置する第２の経路を通じて前記トンネル内の上部に設けられた給気口から再びトンネル内に戻す機構とを有する減湿塔を備え、
前記減湿塔は、前記トンネルの長手方向に沿って所定間隔で地上に複数設けられていることを特徴とする、冷却システム。
【０００８】
かかる冷却システムによれば、噴霧された水のミストがトンネル内の発熱体の熱によって気化し、その際に奪われる熱によってトンネル内を冷却することができる。また噴霧された水の粒径は、５〜５０μｍに設定されているから、効率よく直ちに気化させることが可能である。さらに送風装置や排気装置によってトンネル内には、長手方向に沿った一定方向の気流が形成されているから、奪った熱もこの気流によって効率よく外部に排出することができる。ここで噴霧装置の設置間隔については、トンネルの大きさや長さ、発熱体からの熱量等に応じて適宜設定すればよく、例えば、高電圧電力ケーブルのケーブル洞道を冷却する場合には、０．５ｍ〜１０ｍ間隔で設置することが提案できる。
【００１０】
また本発明において、減湿装置は、吸湿剤と処理空気とを接触させて減湿するタイプのものを使用し、さらにトンネル内の雰囲気を例えば一旦トンネル外に吸引し、そこで減湿してから再びトンネル内に戻すようにしている。したがって、減湿装置の構成やレイアウトの自由度が大きい。しかもこのような方式を採れば、上流の水分（湿気）が吸湿剤に吸収されることで潜熱（凝縮熱）が空気に移動し、空気は一旦高温、低湿になる。その後周辺の空気などで冷却されると、中温、低湿になる。この状態でトンネル内に戻されて再び微細な粒径で水が噴霧されると、水は直ちに気化してトンネル内の空気から潜熱（気化熱）を奪い、空気は低温となる。したがって、トンネル内をより好適に冷却することが可能である。
【００１１】
このような減湿装置としては、請求項２のように、吸湿剤として吸収剤を用いた湿式減湿装置が提案でき、しかも請求項２の減湿装置では、減湿処理を行った後の吸収剤を回収して当該吸収剤を再生する再生装置を減湿塔に備え、当該再生装置は、吸収剤自体や、吸収剤を蓄える容器を加熱して再生する方式であるから、再生が容易であり、しかも例えば容器を加熱することで再生できるから、例えば夜間電力を用いた温水やヒータで加熱することで、ランニングコストを大幅に下げることができる。吸収剤としては、例えば塩化リチウムや臭化リチウムの溶液を挙げることができる。
【００１３】
減湿装置としては、請求項３に記載したような、例えばシリカゲルやゼオライトを用いた吸着式減湿装置を用い、さらに減湿処理を行った後の吸着剤を再生するための加熱した再生空気を生成する再生装置を別途設けるように構成してもよい。
【００１４】
前記冷却システムにおいて再生に使用する温熱源を、請求項４のように、ヒートポンプに求めるようにすれば、当該ヒートポンプからの冷熱を、減湿装置によって減湿処理された後の空気の冷却に用いることができる。したがってエネルギの有効利用が図られ、トンネル内の冷却にも寄与する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態にかかる冷却システムについて説明する。図１は、本実施の形態にかかる冷却システムの構成の概略を示しており、１は高電圧ケーブル２を布設するためのケーブル洞道であり、このケーブル洞道は、例えば発電所から変電所や架空線布設箇所の立ち上がり部へと高電圧ケーブル２を布設するためのものである。
【００１７】
このケーブル洞道１の高電圧ケーブル２の洞道内への入口を構成するケーブル用立坑３、及び出口を構成するケーブル用立坑４の各外側、すなわちケーブル洞道１の両端部のさらに外方寄りの地点には、さらに別途立坑１１、１２が施工されている。立坑１１は、送風装置としての給気ファン１３を有するファンコイルユニット１４から、ケーブル洞道１内へ送風するためのものである。また立坑１２は、排気装置としての排気ファン１５によって、ケーブル洞道１内の雰囲気を地上に排気するためのものである。この場合、もちろん立坑１１、１２内に適宜ダクトを施工して、このダクトを通じて送風、排気するようにしてもよい。さらに地下部分のケーブル洞道１の入口に送風ファン、ケーブル洞道１の地下部分の出口に排気ファンを設置してもよく、さらに本実施の形態にこれら地下部分のファン配置を併用してもよい。
【００１８】
そして図２にも示したように、ケーブル洞道１内の天井部付近には、給水管２１が配管されており、この給水管２１には、噴霧装置としてのノズル２２が適宜間隔の下で取り付けられている。このノズル２２は、給水管２１内を流れる水を５〜５０μｍ程度の粒径のミストにして、下方の高電圧ケーブル２に向けて噴霧するようになっている。給水管２１の水は、立坑１１の地上の出口付近に設置されているタンク２３から、ポンプ２４によって供給されるようになっている。なお２３ａはタンクに水を汲み上げるための揚水ポンプである。
【００１９】
前記したファンコイルユニット１４は、冷却コイル１６、加熱コイル１７、及びフィルタ１８を備えており、取り入れた外気をフィルタ１８を通過させて清浄化した後、これら冷却コイル１６、加熱コイル１７によって温度調整する空気調和装置として用いられている。
【００２０】
ケーブル洞道１の中間部分における給水管２１には、ノズル２２が取り付けられていないエリアが設定され、当該エリアＥには、ケーブル洞道１内の雰囲気を吸引する吸引口４１が設けられている。この吸引口４１から吸引された空気は、地上に設置されている減湿塔４２内の減湿装置で減湿された後、給気口４３を通じて再びケーブル洞道１内へと戻されるようになっている。
【００２１】
減湿塔４２は、図３に示した構成を有している。まず、吸引ファン４４によって吸引口４１から吸引されたケーブル洞道１内の空気は、減湿装置４５内に導入されるようになっている。減湿装置４５は、吸湿剤として塩化リチウム溶液などの液体吸収剤を用いた湿式減湿装置であり、タンク４６内に貯えられている液体吸収剤が、ポンプ４７によって減湿装置４５内のシャワーノズル４８から散布されると、吸引ファン４４によって吸引口４１から吸引されたケーブル洞道１内の空気が、液体吸収剤と接触して減湿される構成である。吸引量は、例えばケーブル洞道１内を流れる全風量の１／３〜１／２程度の量となるように設定されている。
【００２２】
散布された液体吸収剤は、パン４９で受容され、ポンプ５０によってタンク４６へと戻される。タンク４６は再生装置して機能するように構成され、ヒートポンプ装置５１によって供給される温熱によってタンク４６内の液体吸収剤が加熱され、この加熱によって再生されるようになっている。このときヒートポンプ装置５１に発生する冷熱は、冷却器５２の冷熱源となるように構成されている。したがってヒートポンプ装置５１を有効に利用することができる。この冷却器５２は、減湿装置４５によって減湿処理された空気に対して、冷却処理するようになっている。したがって、減湿装置４５によって減湿処理された空気は、減湿処理された後、冷却されて給気口４３から再びケーブル洞道１内に戻されることになる。
【００２３】
本実施の形態にかかる冷却システムの主要部は、以上の構成を有しており、ノズル２２から、５〜５０μｍという微小な粒径の水のミストが噴霧されると、高電圧ケーブル２からの熱によって該ミストが直ちに気化し、そのときに周囲の雰囲気から熱を奪う。またファンコイルユニット１４の給気ファン１３からケーブル洞道１内へと送風されると共に、排気ファン１５によって、ケーブル洞道１内の雰囲気は地上に排気されるようになっているから、ケーブル洞道１内には、図１の太矢印で示したように、立坑１１から立坑１２へと一定方向の空気流が形成されている。したがって、前記ミストが気化した際の熱雰囲気は、滞ることなくこの空気流よって地上へと排気される。
【００２４】
しかもケーブル洞道１の中間部の雰囲気は、吸引口４１から吸引されて減湿装置４５によって減湿された後、再びケーブル洞道１内へと戻されるようになっているから、ケーブル洞道１内の雰囲気が過度に湿潤な雰囲気となることが防止されている。そのうえケーブル洞道１内へと戻される際には、冷却器５２によってこの減湿後の空気をそこで冷却することが可能であるから、ケーブル洞道１内をこれによって冷却することも可能になっている。したがって、ケーブル洞道１内の環境をよりいっそう好適に改善することができる。
【００２５】
さらにまた前記実施の形態においては、給気ファン１３によって送風する空気がファンコイルユニット１４によってさらに冷却処理等が行えるから、外気の温度や湿度が高い場合であっても、これを適切な温湿度まで下げることが可能である。
【００２６】
なおケーブル洞道１が長距離に渡り、その結果１つの減湿塔４２だけでは、所定の湿潤度以下にできない場合には、図４に示したように、サブステーションともいうべき他の減湿塔４２’を適当な間隔で設置すればよい。そうすれば、図４の下方のグラフに示したように、水分量の目標値（ＭＡＸ）を越えることなく、他の減湿塔４２’のエリアで水分量を低減させることができる。したがってケーブル洞道１全体に渡って、過度の湿潤雰囲気となるのを防止できる。
【００２７】
前記実施の形態においては、ケーブル洞道１内の雰囲気を減湿するにあたって、吸引口４１からケーブル洞道１内の雰囲気を吸引ファン４４によって、一旦地上の減湿塔４２内の減湿装置４５内へと導入するようにしていたが、これに代えて、図５に示したように、ケーブル洞道１内に湿式の減湿装置６１を直接設置してもよい。この場合、既述したように、ケーブル洞道１内を流れる全風量を減湿する必要はないので、軸方向からみて例えばケーブル洞道１内の断面積の１／３〜１／２程度の広さで、ケーブル洞道１内を流れる気流を装置内に取れ入れるように構成すればよい。したがって、ケーブル洞道１内に敷設される高電圧ケーブル２の邪魔になることはない。
【００２８】
この減湿装置６１は、ケーブル洞道１内に形成される空気流をそのまま装置内に通過させて、シャワーノズル６２から散布される液体吸収剤と気液接触させて減湿処理を行うようになっている。かかる構成によれば、吸引ファン等の設置は不要である。
【００２９】
なお散布された液体吸収剤は、パン６３によって回収され、ポンプ６４によって地上に設置されているタンク６５へと汲み上げられるようになっている。そしてポンプ６６によって温水器６７から供給される温水によって、タンク６５内の液体吸収剤は加熱され、再生される。なおこの温水器６７は、例えば夜間電力を使用するタイプの電気温水器を用いれば、夜間に温水を生成しておくことができるので、ランニングコストの低廉化が図れる。
【００３０】
前記した冷却システムで用いた減湿装置４５、６１は、いずれも液体吸収剤を吸湿剤として使用するいわゆる湿式減湿装置であったが、本発明はシリカゲルやゼオライトなどの吸着剤を吸湿剤として使用するいわゆる乾式の減湿装置を用いることも可能である。
【００３１】
図６は、かかる例を示しており、吸引口４１から吸引ファン７１吸引されたケーブル洞道１内の空気は、乾式減湿装置７２、７３へと送られる。この例では、２台の乾式減湿装置７２、７３を用いており、ダンパＤ1、Ｄ2によっていずれかの乾式減湿装置７２、７３を減湿運転させるか任意に切換可能になっている。そして例えばダンパＤ1を開放、ダンパＤ2を閉鎖して乾式減湿装置７２を使用している場合には、他の乾式減湿装置７３には、加熱コイル７４によって加熱された再生空気が再生ファン７５によって送られるようになっている。このような再生空気の供給経路の切換は、ダンパＤ3、Ｄ4によって行われる。
【００３２】
加熱コイル７４には、温水器７６で生成された温水がポンプ７７によって送られるようになっている。この温水器７６についても、夜間電力を使用するタイプの電気温水器を用いれば、夜間に温水を生成しておくことができるので、ランニングコストの低廉化が図れる。
【００３３】
乾式減湿装置７２で減湿処理された空気は、給気口４３を通じてケーブル洞道１内へと戻される。他方、乾式減湿装置７３を再生した再生空気は、排気口７８から外部へと排出される。したがって、この場合には、出口側のダンパＤ5が開放され、ダンパＤ6が閉鎖される。またダンパＤ7は閉鎖状態であり、ダンパＤ8は開放している。減湿処理を行って乾式減湿装置７２の減湿能力が低下した場合には、適宜前記ダンパＤ1〜Ｄ8を切り換え、乾式減湿装置７２を再生運転、乾式減湿装置７３を減湿運転するようにすれば、連続して減湿処理が実施できる。いずれにしろ本発明では、乾式減湿装置を使用しても、ケーブル洞道１内の雰囲気が過度に湿潤になることを防止できるものである。もちろんその場合も、再生機能を付加することが容易である。
【００３４】
前記実施の形態は、冷却対象として高電圧ケーブル２を布設するケーブル洞道１を選んだ例であったが、本発明はこれに限らず、発熱体が内部に存在している他の大規模空間や長尺空間に対しても適用可能である。例えばドーム球場などの屋内競技場や、地下鉄の構内、地下鉄のトンネル、地下街、その他大深度地下構築物に対しても本発明は適用できる。したがって、本願で明細書でいうトンネルには、これら大規模空間や長尺空間が含まれるものである。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１〜４の発明によれば、発熱体を有するトンネル内を効率よく冷却することができると共に、トンネル内の雰囲気が過度に湿潤になるのを防止することが可能である。しかも長距離のトンネルを冷却する場合に有効である。また減湿装置の構成やレイアウトの自由度が大きい。請求項２の冷却システムでは、吸収剤の再生を容易に実施することができる。さらに請求項３の場合には、大きい減湿能力が得られるから、トンネル内の環境改善の効果が大きい。そして請求項４の冷却システムによれば、エネルギの有効利用が図られ、トンネル内の冷却効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態にかかる冷却システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】  図１の冷却システムにおけるケーブル洞道の軸方向の縦断面図である。
【図３】図１の冷却システムに用いた減湿塔の構成の概略を示す説明図である。
【図４】複数の減湿塔を設置した場合の概略と、それに対応したケーブル洞道内の水分量の変化を示す説明図である。
【図５】減湿装置をケーブル洞道内に設置した例を示す説明図である。
【図６】乾式の減湿装置を減湿装置として使用した例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    ケーブル洞道
２    高電圧ケーブル
１１    立坑（送風用）
１２    立坑（排気用）
１３    給気ファン
１４    ファンコイルユニット
１５    排気ファン
２１    給水管
２２    ノズル
２４    ポンプ
４１    吸引口
４２    減湿塔
４３    給気口
４４    吸引ファン
４５    減湿装置
４６    タンク
５１    ヒートポンプ装置
５２    冷却器
【図１】
0004053650.tif 000002
【図２】
0004053650.tif 000003
【図３】
0004053650.tif 000004
【図４】
0004053650.tif 000005
【図５】
0004053650.tif 000006
【図６】
0004053650.tif 000007