JP4101203B2 - ケーブル接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルの接続構造に関するものである。

電力ケーブルを地中に直接埋設して敷設する場合、ケーブルの接続部分は、外傷や浸水から保護される必要がある。このようにケーブル接続部分を保護する手段として、コフィンボックスがある。コフィンボックスは、ＦＲＰ（ファイバー強化プラスチック）等からなる容器であり、たとえば特許文献１に記載されているように、円筒を長手方向に対して二つ割りした舟形のコフィンボックス片を向かい合わせてケーブルの接続部分を覆うようにしたものが知られている。

また、上のような二つ割りタイプのコフィンボックスを用いる代わりに、筒状の胴体とその端部に設けたフランジ部とからなるコフィンボックスを用い、ケーブルや接地線の外部への取出しはフランジ部を通して行うという構造もある。このような筒型のコフィンボックスは製作が容易であるため、低コストとすることができる。

コフィンボックスを用いた従来のケーブル接続構造について図３を用いて説明する。このケーブル接続部においては、ケーブル接続部本体１がコフィンボックス２３内に収容されている。コフィンボックス２３は、コフィンボックス胴体２２の両側にフランジ２０Ａ、２０Ｂを設けた構造となっている。フランジ２０Ａ及び２０Ｂは、前記コフィンボックス胴体２２と別体に形成されている。フランジ２０Ａは、ケーブル挿通口３Ａと接地線引出し管２１が設けられており、フランジ２０Ｂは、ケーブル挿通口３Ｂが設けられている。コフィンボックス胴体２２の上部には、防水混和物注入口５Ａ、５Ｂが設けられている。ケーブル接続部本体１は、コフィンボックス２３のケーブル挿通口３Ａ及び３Ｂを通って、コフィンボックス２３内に収容されている。

接続されるケーブルの金属被層９Ａ及び９Ｂが、接地線６の外側導体及び内側導体に接続され、接地線６はコフィンボックス２３の接地線引出し管２１を通じて外部に引き出されている。ケーブル挿通口３Ａ及び３Ｂ、接地線引出し管２１、防水混和物注入口５Ａ及び５Ｂは、それぞれ外側から防食テープ（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ａ’、８Ｂ’）を巻きつけることにより、コフィンボックス２３内部への水分の侵入を防ぐ構造となっている。

コフィンボックス２３内部の空隙は、防水混和物７により充填されている。防水混和物７は、コフィンボックス２３の上部に設けられた防水混和物注入口５Ａ、５Ｂから注入される。

次に、この従来のケーブル接続構造の形成方法を図４〜５を用いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、フランジ２０Ａのケーブル挿通口３Ａに、接続される一方のケーブル２Ａを挿通する。また、もう一つのフランジ２０Ｂにコフィンボックス胴体２２を取り付け、ケーブル挿通口３Ｂに他方のケーブル２Ｂを挿通する。ケーブル挿通口３Ａ及び３Ｂは、後述する防食テープの巻きつけを行うため、フランジ２０Ａ及び２０Ｂの面から、それぞれ適当な長さを持って設けられている。

ケーブル２Ａ、２Ｂの絶縁層、遮蔽層などを順に段剥ぎ処理したのち、導体接続管等を用いて導体同士の接続を行い、その周囲にゴムブロック等の補強絶縁層を取付けることにより、ケーブル接続部本体１を組み立てる（図４（ｂ））。図中では、ケーブル接続部本体１の内部は省略されている。また、接地線引出し管２１に接地線６を挿通する。

接地線６を適切な長さに切断し、接地線６の絶縁層端部から外側導体６ａ、内側導体６ｂを露出させる（図４（ｃ））。続いて、ケーブル２Ａ、２Ｂから露出された金属被層９Ａ、９Ｂに、接地線６の外側導体６ａ、内側導体６ｂを接続する（図５（ａ））。その後、コフィンボックス胴体２２を、ケーブル２Ｂ側から移動させてケーブル接続部本体１を覆うようにし、フランジ２０Ａに嵌め込み固定する（図５（ｂ））。これにより、ケーブル接続部本体１を収容する一体のコフィンボックス２３ができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、ケーブル挿通口３Ａ、３Ｂ及び接地線引出し管２１に防食テープ８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを巻き付ける。次に、コフィンボックス２３に設けられた防水混和物注入口５Ａ及び５Ｂから防水混和物７を充填する。防水混和物７は、液状で注入されるが、コフィンボックス２３内で硬化しゴム状となってケーブル接続部本体１を覆う。その後、防水混和物注入口５Ａ及び５Ｂを塞ぎ、外側から防食テープ８Ａ’、８Ｂ’の巻き付けを行う。以上のようにして、図３に示したようなケーブル接続構造が完成する。

ところで、従来のコフィンボックスにおいては、ケーブルの使用時にケーブル導体が約９０℃近くまで発熱することにより、充填されている防水混和物やコフィンボックス内部に存在する空気の熱膨張が起こり、コフィンボックスの内圧の上昇を招いていた。内圧の上昇によってコフィンボックス結合部（フランジの継ぎ目）や防水混和物注入口の防食処理部の破損が起こり易くなり、コフィンボックスの防水能力の低下につながり、事故の原因ともなるため、改善が望まれていた。

この内圧上昇による破損を防止するには、コフィンボックス結合部や防水混和物注入口を耐圧力構造とすることが考えられるが、これは、サイズの増大や高コスト化を招くため、好ましくなかった。

一方、特許文献２には、ケーブル接続部分を保護する保護箱に充填された防水混和物（コンパウンド）にゴム状弾性体を混在させるという方法が記載されている。この方法によれば、ケーブル接続部分の温度が上昇して防水混和物が熱膨張した場合に、ゴム状弾性体が収縮して防水混和物の膨張分を吸収するとされている。
特開２００３−８７９２０号公報 実公平６−０４６１９３号公報

しかしながら、特許文献２に示された方法では、ゴム状弾性体として合成ゴム等を使用するため、防水混和物の熱膨張がある程度大きくなると、ゴム状弾性体では防水混和物の体積膨張を吸収しきれなくなる。そのため、コフィンボックスの内圧上昇を十分に防止することができなかった。

これらに鑑み、本発明は、ケーブル導体の温度上昇によるコフィンボックスの内圧上昇を防ぎ、信頼性に優れた安価でコンパクトなケーブル接続構造を得ることを目的としてなされたものである。

上記の目的を達成するため、本発明は、ケーブル相互の接続部を収容するコフィンボックスと、該コフィンボックス内に充填された防水混和物とを有し、前記コフィンボックス内に防水混和物が膨張した際に体積が減少する緩衝材を配置したケーブル接続構造において、前記緩衝材はシート形状であり、前記コフィンボックスの両端部に、前記緩衝材のシート面が前記ケーブルの軸方向に対して略垂直になるように配置されていることを特徴とするケーブル接続構造である。

この緩衝材は、防水混和物が膨張した際に体積が減少するため、防水混和物の熱膨張により増加する体積を吸収することができ、ケーブル使用時の発熱によるコフィンボックスの内圧上昇を防止することができる。

また、シート形状の緩衝材を、そのシート面が前記ケーブルの軸方向に対して略垂直になるように配置されていることとすると、緩衝材がコフィンボックス内部における熱放散を妨げることがなく、またコフィンボックス組立時における施工性にも優れることとなる。

上のような体積が減少できる緩衝材としては、たとえば発泡ポリエチレンなどのように空気層を豊富に内包した高分子発泡体を主材料とするものが適当である。

本発明によれば、ケーブル接続構造におけるコフィンボックスの内圧上昇を防ぐことができるため、防食処理部の破損等によってコフィンボックスの防水機能が低下することのない、信頼性に優れたケーブル接続構造を安価でコンパクトな構造によって実現することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を使用して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るケーブル接続部の説明図である。このケーブル接続部においては、ケーブル接続部本体１がコフィンボックス２３内に収容されている。コフィンボックス２３は、コフィンボックス胴体２２の両側にフランジ２０Ａ、２０Ｂを設けた構造となっている。フランジ２０Ａ及び２０Ｂは、前記コフィンボックス胴体２２と別体に形成されている。フランジ２０Ａは、ケーブル挿通口３Ａと接地線引出し管２１が設けられており、フランジ２０Ｂは、ケーブル挿通口３Ｂが設けられている。コフィンボックス胴体２２の上部には、防水混和物注入口５Ａ、５Ｂが設けられている。ケーブル接続部本体１は、コフィンボックス２３のケーブル挿通口３Ａ及び３Ｂを通って、コフィンボックス２３内に収容されている。

接続されるケーブルの金属被層９Ａ及び９Ｂが、接地線６の外側導体及び内側導体に接続され、接地線６はコフィンボックス２３の接地線引出し管２１を通じて外部に引き出されている。ケーブル挿通口３Ａ及び３Ｂ、接地線引出し管２１、防水混和物注入口５Ａ及び５Ｂは、それぞれ外側から防食テープ（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ａ’、８Ｂ’）を巻きつけることにより、コフィンボックス２３内部への水分の侵入を防ぐ構造となっている。

コフィンボックス２３内部の空隙は、防水混和物７により充填されている。防水混和物７は、コフィンボックス２３の上部に設けられた防水混和物注入口５Ａ、５Ｂから注入される。

コフィンボックスの両端部に、発泡ポリエチレンからなる緩衝材４Ａ及び４Ｂが配置されている。この緩衝材４Ａ及び４Ｂは、コフィンボックス断面とほぼ同じ大きさ及び形状を持つシート状をしており、そのシート面がケーブルの軸方向に対して略垂直になるように配置されている。この緩衝材の量は、熱放散の観点から必要最小限とすることが望ましく、その必要十分な量について、以下に説明する。

コフィンボックス内部の空間には隙間ができないように防水混和物が充填されることが好ましい。但し、防水混和物はケーブル使用時に温度が上がることによって熱膨張するため、この膨張した状態でコフィンボックス内部をちょうど占めるようにする。すなわち、ケーブル使用時の温度を９０℃とすると、
Ｖ（混）_９０℃＝Ｖ（coff） 式（１）
となる。但し、左辺は防水混和物の体積、右辺はコフィンボックスの容積である。

ここで、充填時の温度（２５℃とする）においては、防水混和物の体積は上記よりも小さいため、コフィンボックスには隙間ができる。この隙間を緩衝材で埋めることによって、防水混和物の体積熱膨張を緩衝材によって吸収させるようにする。充填時の緩衝材の体積をＶ（緩）_２５℃として、このことを表すと、
Ｖ（混）_２５℃＋Ｖ（緩）_２５℃＝Ｖ（coff） 式（２）
となる。
式（２）より、
Ｖ（緩）_２５℃＝Ｖ（coff）−Ｖ（混）_２５℃
＝Ｖ（coff）｛１−Ｖ（混）_２５℃／（coff）｝ 式（３）
式（１）を考慮して
Ｖ（緩）_２５℃＝Ｖ（coff）｛１−Ｖ（混）_２５℃／Ｖ（混）_９０℃｝ 式（４）
ここでＶ（混）_９０℃は、防水混和物の線膨張係数αと温度差ΔＴ（＝９０℃−２５℃）を用いて、
Ｖ（混）_９０℃＝Ｖ（混）_２５℃（１＋３α・ΔＴ） 式（５）
と表すことができるので、式（４）より
Ｖ（緩）_２５℃＝Ｖ（coff）｛１−１／（１＋３α・ΔＴ）｝
＝Ｖ（coff）｛３α・ΔＴ／（１＋３α・ΔＴ）｝ 式（６）
ここで、３α・ΔＴは１に比べて十分小さいので、式（６）より
Ｖ（緩）_２５℃≒Ｖ（coff）・３α・ΔＴ 式（７）
よって、式（７）を満たすような体積の緩衝材を使用すればよい。

たとえば、防水混和物の線膨張係数がα＝１．４×１０^−４（１／℃）の場合、式（７）は、
Ｖ（緩）_２５℃≒Ｖ（coff）×（３×１．４×１０^−４）×（９０−２５）
＝Ｖ（coff）×０．０２７３
となり、コフィンボックス容積の２．７３％に相当する体積の緩衝材を使用すればよい。

もっとも、緩衝材の体積はゼロにはなり得ないので、厳密には、上記のケーブル使用温度（９０℃）における防水混和物の体積増加は完全に吸収されることにはならない。しかし、現実には、防水混和物の温度はケーブル使用温度に到達することはなく、防水混和物の実際の体積増加は上記で考えている増加量よりは小さいので、緩衝材による膨張分の吸収効果は十分に得られると考えて差し支えない。

このケーブル接続構造を作製する際は、図２に示すように、組立て前のフランジ２０Ａ及び２０Ｂに、ケーブルや接地線が挿通できるように穴をくり抜いた緩衝材４Ａ及び４Ｂを嵌め込んでおく。フランジ２０Ａ、２０Ｂは、従来のものと同様、ケーブル相通口３Ａ、３Ｂや接地線引出し管２１を有している。これ以降は、従来の作製方法（図４〜５参照）と同様にしてケーブル接続構造を作製できる。

本実施形態では、コフィンボックスの両端に緩衝材を配置した場合について示したが、いずれか片側のみにシート形状の前記緩衝材をそのシート面がケーブルの軸方向に対して略垂直になるように配置してもよい。

なお、図２では、筒状の胴体とその端部に設けたフランジ部とからなるコフィンボックスの場合について示したが、より広く用いられている二つ割りタイプの舟形コフィンボックスの場合についても本発明の適用が可能であることは言うまでもない。この場合も、コフィンボックスのケーブル挿通口が設けられた端部に、シート状の緩衝材を配置するとよい。

本発明の実施形態に係るケーブル接続構造を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るケーブル接続構造の作製方法の一部を示す図である。 従来のケーブル接続構造を示す縦断面図である。 従来のケーブル接続構造の作製方法を示す図である。 従来のケーブル接続構造の作製方法を示す図である。

符号の説明

１ ケーブル接続部本体
３Ａ、３Ｂ ケーブル挿通口
４Ａ、４Ｂ 緩衝材
５Ａ、５Ｂ 防水混和物注入口
６ 接地線
６ａ 外側導体
６ｂ 内側導体
７ 防水混和物
８Ａ、８Ｂ、８Ａ’、８Ｂ’、８Ｃ 防食テープ
９Ａ、９Ｂ 金属被層
２０Ａ、２０Ｂ フランジ
２１ 接地線引出し管
２２ コフィンボックス胴体
２３ コフィンボックス

Claims (4)

1. ケーブル相互の接続部を収容するコフィンボックスと、該コフィンボックス内に充填された防水混和物とを有し、前記コフィンボックス内に防水混和物が膨張した際に体積が減少する緩衝材を配置したケーブル接続構造において、
   前記緩衝材はシート形状であり、前記コフィンボックスの両端部に、前記緩衝材のシート面が前記ケーブルの軸方向に対して略垂直になるように配置されていることを特徴とするケーブル接続構造。
2. 前記緩衝材の主材料は高分子発泡体であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル接続構造。
3. 前記緩衝材は、その体積が、使用時の前記ケーブル温度における前記防水混和物の体積と充填温度における前記防水混和物の体積との差に相当する量であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載のケーブル接続構造。
4. 前記コフィンボックス内に防水混和物が膨張した際に体積が減少する緩衝材の量を、
   前記防水混和物の線膨張係数α、前記防水混和物の充填時の温度での前記緩衝材の体積Ｖ（緩）、ケーブル使用時の温度での前記コフィンボックスの容積Ｖ（ｃｏｆｆ）とすると、
   Ｖ（緩）≒Ｖ（ｃｏｆｆ）×３α×（ケーブル使用時の温度−防水混和物の充填時の温度)
   であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のケーブル接続構造。

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