JP2003235149A - 光ケーブル用海中分岐装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁耐力に優れた光ケーブル用海中分岐装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 耐圧円筒筐体２２と端面板２３からなる
耐圧筐体２１と、耐圧筐体２１内に設けられ、給電経路
を切り替える機能を持った給電切り替え回路ユニット２
４と、耐圧筐体２１の外部に信号を導出する光ファイバ
３４ａ、３４ｂとを備え、給電切り替え回路ユニット２
４が密閉構造体２５に設置され、密閉構造体２５内部に
絶縁性液体２６が充填され、耐圧筐体２１と密閉構造体
２５との間には不活性ガスが充填されている構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ケーブル用海
中分岐装置に関し、耐圧筐体内に収納された、直流高電
圧の給電経路を切り替えるための給電切り替え回路ユニ
ットにおける絶縁耐力を向上した光ケーブル用海中分岐
装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の海中分岐装置の構成を示
す断面図である。図において、１は深海の水圧に耐える
程度に形成されている耐圧筐体であり、φ４００×１５
００ｍｍ程度の寸法を有する耐圧円筒筐体２と、海水の
浸入を防ぐための耐圧円筒筐体２の側壁を密封するため
の厚さ１００ｍｍ程度の端面板３とで構成されている。
４はこの耐圧筐体１内に設けられた回路ユニットであ
り、例えば光信号を増幅するための光学回路ユニット５
と、直流高電圧の給電切り替えを行う給電切り替え回路
ユニット６とで構成されている。

【０００３】７は回路ユニット４を内蔵する、φ３００
ｍｍ程度の金属円筒である。８は金属円筒７を耐圧筐体
１から絶縁する、厚さ３ｍｍ程度のポリエチレン円筒、
９は回路ユニット４の熱を放熱し、外部から回路ユニッ
ト４に加えられる衝撃を緩衝する、厚さ１０ｍｍ程度の
金属メッシュスプリング、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１
０ｄは通信用の各光海底ケーブル１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄを耐圧筐体１内にそれぞれ導くためのフィー
ドスルーである。

【０００４】１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光を伝
送する光ファイバ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは
電圧を供給する給電線、１４は一方の端面板３に設けら
れた、φ２ｍｍ程度の気密封止孔、１５はこの気密封止
孔１４から耐圧筐体１内に充填された窒素ガス、１６は
気密封止孔１４を外部から封止するための封止ピンであ
る。

【０００５】次に、従来の海中分岐装置の形成方法につ
いて説明する。まず、光学回路ユニット５および給電切
り替え回路ユニット６を配線組立後、金属円筒７内に収
納し回路ユニット４を構成する。次に、金属円筒７をポ
リエチレン円筒８内に収納して金属円筒７全体を絶縁す
る。次に、ポリエチレン円筒８の外周に金属メッシュス
プリング９を介して、ポリエチレン円筒８内に収納した
金属円筒７を耐圧円筒筐体２内に収納し、耐圧円筒筐体
２の両端に端面板３をはめ込み水密封止し、耐圧筐体１
を構成する。

【０００６】また、端面板３には、フィードスルー１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄをそれぞれ設け、それぞれ
の光海底ケーブル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから
光ファイバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと給電線１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとを分離して回路ユニッ
ト４内に供給している。以上のように構成した耐圧筐体
１内に、端面板３の気密封止孔１４より窒素ガス１５を
約１．５気圧で充填し、封止ピン１６により気密封止す
る。

【０００７】このように形成された従来の海中分岐装置
において、光海底ケーブル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１
１ｄを通して給電された直流高電圧は光学回路ユニット
５の電源電圧として用いられる。そして、この回路部電
子部品（図示せず）で発生する熱は熱伝導によりポリエ
チレン円筒８から金属メッシュスプリング９を介して、
耐圧筐体１より海水中に放熱される。

【０００８】また、給電切り替え回路ユニット６内には
真空リレーを配置し（図示せず）、障害時に給電経路を
切り替える機能を持たせている。給電切り替え回路ユニ
ット６内は耐圧筐体１内に充填されている窒素ガス１５
によって直流高電圧に対する絶縁耐力が確保されてい
る。更に、耐圧筐体１内の部品はこの窒素ガス１５によ
り酸化が防止されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の海中分岐装置は
上記のように構成され、窒素ガスによって回路ユニット
内の給電切り替え回路ユニットは絶縁されていた。しか
し、通信の大容量化に伴って直流給電電圧は上昇し、窒
素ガス１５では絶縁破壊が生じ、部分放電が発生し、リ
ーク電流の増加やフラッシオーバに至る可能性があると
いう問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためなされたもので、絶縁耐力に優れた光ケーブル用海
中分岐装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ケーブ
ル用海中分岐装置は、耐圧筐体と、該耐圧筐体内に設け
られた給電切り替え回路ユニットと、上記耐圧筐体の外
部に信号を導出する光ファイバとを備え、上記給電切り
替え回路ユニットが密閉構造体に設置され、該密閉構造
体内部に絶縁性液体が充填され、上記耐圧筐体と上記密
閉構造体との間には不活性ガスが充填されているもので
ある。

【００１２】また、密閉構造体内部に、一部気体が充填
されている、または残留しているものである。

【００１３】また、絶縁性液体に、フッ素系不活性液体
が用いられているものである。

【００１４】また、給電切り替え回路ユニットが、高圧
側の真空リレーと接地側の真空リレーとを有し、上記高
圧側の真空リレーと上記接地側の真空リレーとが別々の
金属板に取り付けられ、上記高圧側の真空リレーと上記
接地側の真空リレーとが対向するように、絶縁材からな
る支柱および固定部を介して配置されているものであ
る。

【００１５】また、高圧側の真空リレーの先端側と接地
側の真空リレーの先端側とが対向するように配置されて
いるものである。

【００１６】また、支柱及び固定部材に、熱可塑性のプ
ラスチックが用いられているものである。

【００１７】また、光ファイバは、絶縁性液体に接触し
ないように配設されているものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の
形態１の光ケーブル用海中分岐装置の構成を示す断面図
であり、光回路ユニットを備えていない場合を示してい
る。図において、２１は深海の水圧（８００気圧）に耐
える程度に形成されている耐圧筐体で、例えばφ４００
×１５００ｍｍの円筒金属からなる耐圧円筒筐体２２
と、海水の浸入を防ぐため耐圧円筒筐体２２の両端の側
壁を密封するための例えば厚さ１００ｍｍ程度の金属板
からなる端面板２３で構成されている。

【００１９】２４は直流高電圧の給電切り替え回路ユニ
ット、２５は給電切り替え回路ユニット２４を収納する
密閉構造体、２６は密閉構造体２５に充填された絶縁性
液体、２７ａは密閉構造体２５に絶縁性液体２６を注入
する注入口２７ｂを気密に塞ぐ、めくらネジである。

【００２０】絶縁性液体２６には、例えば絶縁油やフッ
素系不活性液体などの利用が考えられる。絶縁性液体２
６は密閉構造体２５内部を満たすように充填してもよい
し、一部に気体が残留するようにしてもよいし、または
気体を一部充填するようにしてもよい。

【００２１】２８は密閉構造体２５を所定の位置に保持
する、例えばφ３００ｍｍ程度の金属円筒、２９は金属
円筒２８を耐圧筐体２１から絶縁するために形成され、
例えば厚さ３ｍｍ程度のポリエチレンからなるポリエチ
レン円筒である。

【００２２】３０は給電切り替え回路ユニット２４の放
熱および緩衝のために形成され、例えば厚さ１０ｍｍ程
度の円筒状金属メッシュからなる金属メッシュスプリン
グ、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは通信用の各光海
底ケーブル３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを耐圧筐体
２１内にそれぞれ導くためのフィードスルー、３３ａ、
３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは電圧を供給するための給電
線、３４ａ、３４ｂは光を伝送する光ファイバケーブル
で、各光ファイバケーブル３４ａ、３４ｂおよび給電線
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは給電切り替え回路ユ
ニット２４の各端子から耐圧筐体２１の外部に信号を導
出するための信号線と成る。

【００２３】３５は一方の端面板２３に設けられた、例
えばφ２ｍｍ程度の気密封止孔、３６は気密封止孔３５
を外部から封止するための封止ピンであり、気密封止孔
３５から窒素ガス等の不活性ガスが封入され、密閉構造
体２５の外部は不活性ガスで覆われている。

【００２４】３７ａ、３７ｂは高圧側の真空リレー、３
７ｃ、３７ｄは接地側の真空リレー、３８は真空リレー
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄを制御する電子部品、
３９は金属板、４０は絶縁材からなる絶縁支柱、４１は
絶縁支柱４０に金属板３９を固定する絶縁材からなるナ
ット等の固定部である。

【００２５】高圧側の真空リレー３７ａ、３７ｂと接地
側の真空リレー３７ｃ、３７ｄは別々の金属板３９に取
り付けられ、絶縁支柱４０を介して配置され、固定部４
１で固定されている。また、高圧側の真空リレー３７
ａ、３７ｂと接地側の真空リレー３７ｃ、３７ｄは先端
側が対向するように配置されている。

【００２６】絶縁支柱４０および固定部４１に熱可塑性
のプラスチック材料が用いられている。

【００２７】次に、この発明の実施の形態１の光ケーブ
ル用海中分岐装置の形成方法について説明する。まず、
真空リレー３７ａ、３７ｂと接地側の真空リレー３７
ｃ、３７ｄを別々の金属板３９に取り付ける。

【００２８】次に、真空リレー３７ａ、３７ｂの先端と
接地側の真空リレー３７ｃ、３７ｄの先端が対向するよ
うに配置し、ネジ付の絶縁支柱４０で支持し、ナットか
らなる固定部４１で固定した後、ホットメルト法で絶縁
支柱４０と固定部４１とを融着することによって絶縁支
柱４０に金属板３９を締結する。

【００２９】次に、真空リレー３７ａと３７ｃの端子間
および３７ｂと３７ｄの端子間を低圧電線４２を用いて
配線する。端子と低圧電線４２は半田付によって固着す
る。

【００３０】次に、このように構成した給電切り替え回
路ユニット２４を、金属蓋２５ａと金属円筒部２５ｃに
収納し所定の位置に図示していないボルトなどによって
固定する。

【００３１】次に、金属蓋２５ａに絶縁端子４３ａ、４
３ｂ、４３ｃを取り付け、給電切り替え回路ユニット２
４と絶縁端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃとは高圧電線４４
を用いて接続する。

【００３２】さらに、金属蓋２５ａを金属円筒部２５ｃ
に取り付け、密閉構造体２５とする。金属蓋２５ａは、
パッキン２５ｂでシールし、図示していないボルト等で
金属円筒部２５ｃに取り付ける。

【００３３】このように構成した密閉構造体２５内に、
金属蓋２５ａに設けた注入口２７ｂからフッ素系不活性
液体からなる絶縁性液体２６を注入する。

【００３４】絶縁性液体２６の注入は、図２に示すよう
に、配管４５の他端に３方切り換え弁４６を接続し、３
方切り換え弁４６の一端に真空ポンプ４７を、もう一端
に絶縁性液体２６が貯溜された容器４８を接続し、次
に、真空ポンプ４７により配管４５を介して密閉構造体
２５内を所望の例えば約数ｔｏｒｒまで真空減圧し、次
に、３方切り換え弁４６を切り換え、容器４８から配管
４５を介して大気圧にて加圧された絶縁性液体２６を密
閉構造体２５内に充填する。この際、絶縁液体２６とし
てフッ素系不活性液体を用いると、粘度が約１ｃｓｔと
低いため、注入時間を短く行うことができる。そして、
配管４５を外して、めくらネジ２７ａにより注入口２７
ｂを気密封止する。

【００３５】ここで密閉構造体２５内部の空間の容積を
Ｖ１、真空減圧度をＰ１、大気圧をＰ２、とすると、耐
圧筐体２１内部に残存する気体の容積Ｖ２はボイル−シ
ャルルの法則よりＶ２＝（Ｐ１／Ｐ２）×Ｖ１となる。
したがってＰ１を７ｔｏｒｒにすると、Ｐ２＝７６０ｔ
ｏｒｒより、Ｖ２はＶ１の約１／１００にすることがで
きる。また、真空減圧度Ｐ１を調節することによって、
一部気体を残留状態にすることができる。また、絶縁性
液体２６を充填した後、絶縁性液体２６の一部を気体と
置換するように、気体を充填してもよい。

【００３６】次に、金属円筒２８内に密閉構造体２５を
収納し、密閉構造体２５を図示していないボルトなどに
よって金属円筒２８に固定する。

【００３７】次に、密閉構造体２５を収納した金属円筒
２８をポリエチレン円筒２９内に収納して全体を絶縁
し、さらに、ポリエチレン円筒２９の外周に金属メッシ
ュスプリング３０を介して、耐圧円筒筐体２２内に収納
し、耐圧円筒筐体２２の両端に端面板２３をはめ込み水
密封止し、耐圧筐体２１を構成する。

【００３８】また、端面板２３は、フィードスルー３１
ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄをそれぞれ設け、それぞれ
の光海底ケーブル３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの給
電線３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを給電切り替え回
路ユニット２４内に供給するように、密閉構造体２５お
よび絶縁端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃに接続する。

【００３９】また、光ファイバケーブル３４ａ、３４ｂ
は、金属円筒２８の内面に形成した溝２８ａを通して、
フィードスルー３１ａと３１ｃおよび３１ｄとの間を接
続する。

【００４０】以上のように構成した耐圧筐体２１内に
は、端面板２３の気密封止孔３５から窒素ガス等の不活
性ガスを約１．５気圧程度で充填し、封止ピン３６によ
って気密封止する。

【００４１】上記のように形成された実施の形態１の海
中分岐装置へ光海底ケーブル３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、
３１ｄを通して給電された直流高電圧は、光学回路ユニ
ットの電源電圧として用いられる。

【００４２】また、給電切り替え回路ユニット２４内に
は真空リレー３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄを配置
し、障害時に給電経路を切り替える機能を持たせてい
る。

【００４３】上記のように形成された実施の形態１の光
ケーブル用海中分岐装置は、密閉構造体２５内に絶縁性
液体２６が充填されており、窒素ガスに比較すると、部
分放電開始電圧や、フラッシオーバ電圧などの絶縁特性
が約１０倍向上する。また、熱伝達係数は約５倍大きい
ため、外部へ効率よく放熱することができるものであ
る。したがって、高信頼性および高電圧化となる海中分
岐装置を得ることができる。

【００４４】また、フッ素系不活性液体は常圧において
液体であり、３０℃〜２１５℃程度の沸点を有するもの
である。したがって、絶縁性液体にフッ素系不活性液体
を用いることによって、フッ素系不活性液体を密閉構造
体２５へ充填した後、抜き取る際に、密閉構造体２５を
フッ素系不活性液体の沸点程度まで加熱することによ
り、フッ素系不活性液体を完全に給電切り替え回路ユニ
ット２４から除去することができる。

【００４５】また、密閉構造体２５の外部を不活性ガス
で覆うことによって、水圧等による外圧によって生じる
歪を不活性ガスで吸収し、密閉構造体２５の内部の給電
切り替え回路ユニット２４に直接歪が加わるのを防止す
ることができる。

【００４６】また、高圧側の真空リレー３７ａ、３７ｂ
と接地側の真空リレー３７ｃ、３７ｄは絶縁支柱４０を
介して配置することによって、高圧側と接地側との沿面
距離を長くすることができ、また、高圧側の真空リレー
３７ａ、３７ｂの先端側と接地側の真空リレー３７ｃ、
３７ｄの先端側とを対向させることによって、真空リレ
ー間の配線を短縮し小型にすることができる。

【００４７】また、絶縁支柱４０および固定部４１に熱
可塑性のプラスチック材料を用いることによって、加熱
によって絶縁支柱４０に金属板３９を締結することがで
き、締結部の経年的なゆるみを防止することができる。

【００４８】また、光ファイバケーブル３４ａ、３４ｂ
は、金属円筒２８の内面に形成した溝２８ａを通す等を
行い、絶縁性液体２６と接触しないようにすることによ
って、絶縁性液体２６から遊離する可能性がある水素な
どの化合物による透過率の劣化を防止することができ
る。

【００４９】また、密閉構造体２５内部に一部気体が残
留あるいは充填された状態にすることによって、外部か
ら加わる圧力による歪を吸収する能力が強化される。

【００５０】なお、上記実施の形態１では、光回路ユニ
ットがない場合を説明したが、光回路ユニットがある場
合も、給電切り替え回路ユニット２４を収納した密閉構
造体２５の構成、密閉構造体２５外部の不活性ガスの構
成を実施の形態１と同様とすることができる。

【００５１】

【発明の効果】この発明に係る光ケーブル用海中分岐装
置によれば、耐圧筐体と、該耐圧筐体内に設けられた給
電切り替え回路ユニットと、上記耐圧筐体の外部に信号
を導出する光ファイバとを備え、上記給電切り替え回路
ユニットが密閉構造体に設置され、該密閉構造体内部に
絶縁性液体が充填され、上記耐圧筐体と上記密閉構造体
との間には不活性ガスが充填されているものであるの
で、絶縁耐力および放熱性に優れた光回路収納用海底機
材を提供することが可能となる。

【００５２】また、密閉構造体内部に、一部気体が充填
されているものであるので、外部から加わる圧力による
歪を吸収する能力を強化することができる。

【００５３】また、絶縁性液体に、フッ素系不活性液体
が用いられているものであるので、作業性に優れた光ケ
ーブル用海中分岐装置が得られる。

【００５４】また、給電切り替え回路ユニットが、高圧
側の真空リレーと接地側の真空リレーとを有し、上記高
圧側の真空リレーと上記接地側の真空リレーとが別々の
金属板に取り付けられ、上記高圧側の真空リレーと上記
接地側の真空リレーとが対向するように、絶縁材からな
る支柱および固定部材を介して配置されているものであ
るので、沿面距離を長くすることができる。

【００５５】また、高圧側の真空リレーの先端側と接地
側の真空リレーの先端側とが対向するように配置されて
いるものであるので、真空リレー間の配線を短縮し小型
にすることができる。

【００５６】また、支柱及び固定部材に、熱可塑性のプ
ラスチックが用いられているものであるので、加熱によ
って絶縁支柱に金属板を締結することができ、経年的な
ゆるみを防止することができる。

【００５７】また、光ファイバは、絶縁性液体に接触し
ないように配設されているものであるので、光ファイバ
の透過率の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による光ケーブル用
海中分岐装置の構成を示す断面図である。

【図２】 図１に示した海中分岐装置の密閉構造体内に
絶縁性液体を充填する際の状態を示す断面図である。

【図３】 従来の海中分岐装置の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２１ 耐圧筐体、２２ 耐圧円筒筐体、２３ 端面板、
２４ 給電切り替え回路ユニット、２５ 密閉構造体、
２５ａ 金属蓋、２５ｂ パッキン、２６ 絶縁性液
体、２７ａ めくらネジ、２７ｂ 注入口、２８ 金属
円筒、２８ａ 溝、２９ ポリエチレン円筒、３０ 金
属メッシュスプリング、３１ａ〜３１ｄ フィードスル
ー、３２ａ〜３２ｄ 光海底ケーブル、３３ａ〜３３ｄ
給電線、３４ａ，３４ｂ 光ファイバケーブル、３５
気密封止孔、３６ 封止ピン、３７ａ〜３７ｄ 真空
リレー、３８ 電子部品、３９ 金属板、４０ 絶縁支
柱、４１ 固定部、４２ 低圧電線、４３ａ，４３ｂ，
４３ｃ 絶縁端子、４４ 高圧電線、４５ 配管、４６
３方切り換え弁、４７ 真空ポンプ、４８ 容器。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H038 AA21 CA38 CA67 5G355 AA10 BA02 BA11 5G375 AA18 BA27 BB33 BB74 CA02 CA19 CB10 CC10 DB22 EA08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐圧筐体と、該耐圧筐体内に設けられた
   給電切り替え回路ユニットと、上記耐圧筐体の外部に信
   号を導出する光ファイバとを備え、上記給電切り替え回
   路ユニットが密閉構造体に設置され、該密閉構造体内部
   に絶縁性液体が充填され、上記耐圧筐体と上記密閉構造
   体との間には不活性ガスが充填されていることを特徴と
   する光ケーブル用海中分岐装置。
2. 【請求項２】 密閉構造体内部に、一部気体が充填され
   ている、または残留していることを特徴とする請求項１
   記載の光ケーブル用海中分岐装置。
3. 【請求項３】 絶縁性液体に、フッ素系不活性液体が用
   いられていることを特徴とする請求項１記載の光ケーブ
   ル用海中分岐装置。
4. 【請求項４】 給電切り替え回路ユニットが、高圧側の
   真空リレーと接地側の真空リレーとを有し、上記高圧側
   の真空リレーと上記接地側の真空リレーとが別々の金属
   板に取り付けられ、上記高圧側の真空リレーと上記接地
   側の真空リレーとが対向するように、絶縁材からなる支
   柱および固定部を介して配置されていることを特徴とす
   る請求項１記載の光ケーブル用海中分岐装置。
5. 【請求項５】 高圧側の真空リレーの先端側と接地側の
   真空リレーの先端側とが対向するように配置されている
   ことを特徴とする請求項４記載の光ケーブル用海中分岐
   装置。
6. 【請求項６】 支柱及び固定部材に、熱可塑性のプラス
   チックが用いられていることを特徴とする請求項４記載
   の光ケーブル用海中分岐装置。
7. 【請求項７】 光ファイバは、絶縁性液体に接触しない
   ように配設されていることを特徴とする請求項１記載の
   光ケーブル用海中分岐装置。