JP4364276B2 - 海底中継装置のフィードスルー及び海底中継装置 - Google Patents

Description

本発明は海底中継装置のフィードスルー及び海底中継装置に係り、特に海水の進入を防止する耐水構造を有する海底中継装置のフィードスルー及び海底中継装置に関する。

従来、光ファイバーを用いた海底ケーブルの海底中継装置は、海底ケーブルと共に数千メートルの深海に布設されるため高圧の海水圧を受ける。このため、海底中継装置は高耐圧、高水密性が要求される。

また、海底ケーブルを海底中継装置に導入する位置には、例えば特許文献１に開示されているように、フィードスルー（光ファイバーを海底中継装置内の中継器ユニットに接続するための構造）が設けられている。具体的には、中継器ユニットを格納する耐圧筐体の両側には耐圧筐体蓋が設けられており、フィードスルーはこの耐圧筐体蓋に形成された貫通孔に挿入される構成とされている。この際、フィードスルーは耐圧筐体内に海水が侵入しないよう高耐圧、高水密性を持って耐圧筐体蓋に取り付けられる構成とれさている。

図１は、従来の一例であるフィードスルー１００を示している。同図では耐圧筐体蓋１１０に取り付けられたフィードスルー１００を拡大して示しており、図中耐圧筐体蓋１１０より右側が海水であり、左側が筐体内となる。テールケーブル１０３は、光ファイバー１２３の外周に銅パイプ１２５及び絶縁体１２６を順次積層被覆した構成とされている。このテールケーブル１０３は、フィードスルー１００を構成するテールケーブル導入部１２２に一体的に接続された構成とされている。

ケーブル導入部１２２は、その外周部分にキャップ部材１３１が取り付けられる。キャップ部材１３１は、金属製である第１及び第２の部材１３２，１３３により構成されている。

第１の部材１３２はケーブル導入部１２２の筐体内側（図中左側）において、ケーブル導入部１２２の最外周部に位置する絶縁体１２６に固定されている。また、第２の部材１３３は、第１の部材１３２に螺着されることによりケーブル導入部１２２に固定される構成とされている。更に、キャップ部材１３１が取り付けられたケーブル導入部１２２は、ナット１３４を用いて耐圧筐体蓋１１０に固定される構成とされている。

ところで、第１及び第２の部材１３２，１３３が螺合することにより接する境界面１４３は、樹脂よりなる絶縁体１２６とも接する面である。このように、金属よりなる第１及び第２の部材１３２，１３３と樹脂よりなる絶縁体１２６とが接し、かつ海水圧も印加される境界面１４３は、特に耐電圧、耐水圧、気密が同時に要求される極めて重要なところであるため、高い信頼性が要求される。

このため、従来からキャップ部材１３１とテールケーブル１０３との間にゴムキャップ１４１を配設すると共に、ゴムキャップ１４１及びキャップ部材１３１とケーブル導入部１２２との離間部分にポリブデン１４０（絶縁性オイル）を充填することが行われていた。このため、第２の部材１３３には、ポリブデン１４０を充填するためのポリブデン注入部１４２が設けられており、ポリブデン１４０が充填された後にこのポリブデン注入部１４２はネジにより閉塞される構成とされていた。

この構成ではポリブデン１４０の水圧による圧縮や熱による体積変化は、ゴムキャップ１４１が弾性変形することにより吸収される。また、ゴムキャップ１４１とテールケーブル１０３との間から海水が浸入しないよう、ゴムキャップ１４１と海底ケーブル１０３はテープ１６５によりテーピングされた構成とされていた。
特開２００２−１１８９４８号公報

しかしながら、従来のフィードスルー１００では、ポリブデン１４０の海水圧による圧縮や熱による体積変化を吸収するために第２の部材１３３とテールケーブル１０３との間にゴムキャップ１４１を液密に配設する必要がある。また、キャップ部材１３１にはポリブデン１４０を充填するためのポリブデン注入部１４２が必要となり、更にはこのポリブデン注入部１４２を高い密閉性をもって閉塞するネジが必要となる。このため、フィードスルー１００の構成が複雑となり、部品点数が増加し、更にその組立が面倒となるという問題点があった。

また、ポリブデン１４０を充填する際は、このポリブデン１４０内に気泡が侵入しなように充填する必要がある。このため、従来ではポリブデン注入部１４２を介してポリブデン１４０を充填する部位を真空引きした後に、ポリブデン１４０を注入する工程としていた。このため、ポリブデン１４０の充填工程も非常に面倒なものであった。

更には、フィードスルー１００が搭載される海底中継装置については、耐圧筐体内の気密試験が行われるが、この際にヘリウムガスを耐圧筐体内に供給することにより気密試験が行われる。フィードスルー１００は、気密試験時においてはこのヘリウムガスに触れることとなり、樹脂よりなる絶縁体１２６（ポリエチレン等）に分子の小さなヘリウムガスが入り込んでしまうことがある。この場合には、試験後に絶縁体１２６からヘリウムが染み出し、これに起因してポリブデン１４０が漏れるトラブルが発生するという問題点が有った。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決する、改良された有用な海底中継装置のフィードスルー及び海底中継装置を提供することを総括的な目的とする。

本発明のより詳細な目的は、簡単な構成で高い信頼性を持って海底ケーブルに接続されたテールケーブルを耐圧筐体内に導入しうるフィードスルー及び海底中継装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明では、伝送路及び給電路を有した海底ケーブルに接続されたテールケーブルを海底中継装置内に導入する海底中継装置のフィードスルーであって、前記伝送路及び前記給電路を内設する絶縁体を有しており、前記海底ケーブルに接続されたテールケーブルを海底中継装置内に導入するテールケーブル導入部と、該テールケーブル導入部を前記海底中継装置に固定するキャップ部材と、前記ケーブル導入部の前記絶縁体と前記キャップ部材とが対峙する位置に設けられ、前記絶縁体の表面を被覆するよう形成されたゴム膜とを有することを特徴とするものである。

上記発明によれば、従来のように絶縁オイルを用いることなくゴム膜によりテールケーブル導入部とキャップ部材との境界部をシールするため、絶縁オイルを用いた場合に発生する気泡に起因したシール性の低下及び絶縁オイルの漏れに起因したシール性の低下が生じるようなことはなく、高い信頼性をもってシールを行うことができる。また、絶縁オイルを充填するための複雑な構成や、充填のための面倒な工程が不要となり、部品点数の削減及び製造工程の簡単化を図ることができる。

また、上記発明において、前記ゴム膜に前記絶縁体と前記キャップ部材との界面を液密に画成するシール部を形成することが望ましい。

また、上記発明において、前記ゴム膜に、他の部位の膜厚に比べて厚く形成されており、前記絶縁体と前記キャップ部材との界面を液密に画成するシール部を形成することが望ましい。

上記の各構成とすることにより、特に高い信頼性が必要とさせる絶縁体と前記キャップ部材との界面を確実にシールすることができる。

また、上記発明において、前記ゴム膜の厚さを０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定するこが望ましい。

また、上記発明において、前記ゴム膜を前記テールケーブル導入部から前記キャップから海水に延出した前記海底ケーブルに接続されるテールケーブルの一部にまで形成することが望ましい。

この構成とすることにより、ゴム膜内に海水が侵入することを防止できる。

また、上記発明において、前記キャップ部材は金属製であることが望ましい。

この構成とすることにより、テールケーブル導入部を海水の水圧から確実に保護することができる。

また、上記発明において、前記ケーブル導入部の絶縁体はポリエチレンとしてもよい。

また、海底中継装置を内部に中継器ユニットを搭載してなる耐圧筐体と、該耐圧筐体の前記中継器ユニットを挟んだ両側に配設されており、海水に対して前記中継器ユニットを液密に画成する耐圧筐体蓋と、前記耐圧筐体蓋に取り付けられた請求項１に記載のフィードスルーとを有する構成としてもよい。

本発明によれば、高い信頼性をもってシールを行うことができると共に、部品点数の削減及び製造工程の簡単化を図ることができる。

従来の一例であるフィードスルーの断面図である。 本発明の一実施例である海底中継装置の断面図である。 本発明の一実施例であるフィードスルーの断面図である。

符号の説明

１ 海底中継装置
２ カップリング部
３ 海底ケーブル
４ テールケーブル
５ 中継器ユニット
６ 耐圧筐体
１０ 耐圧筐体蓋
２０ フィードスルー
２２ ケーブル導入部
２３ 光ファイバー
２４ 給電線
２５ 銅パイプ
２６ 絶縁体
２７ 給電路
３１ キャップ
３２ 第１の部材
３３ 第２の部材
３４ ナット
３８ 第１の段部
３９ 第２の段部
６０ ゴム膜
６１ シール部
６５ テーピング

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。

図２は、本発明の一実施例である海底中継装置１を示している。同図に示すように、海底中継装置１は、耐圧筐体６内に中継器ユニット５を収容した構成とされている。また、耐圧筐体６の両側には海底ケーブル３と接続するためのカップリング部２が設けられている。

中継器ユニット５は、放熱緩衝体を介してベリリウム銅合金等よりなる円筒形の耐圧筐体６内に固着されている。放熱緩衝体は、耐圧筐体６内に挿入する外周放熱緩衝体８−１と、外周放熱緩衝体８−１の両端面を挟持するよう耐圧筐体６内に装着する端面放熱緩衝体８−２とからなる。

外周放熱緩衝体８−１は、金属細線を弾力ある円筒形に成形し、その外側を薄い金属板で被覆したものである。端面放熱緩衝体８−２は、金属細線を弾力ある中空円板形に成形し、その外側を薄い金属板で被覆したもので、その内径寸法は外周放熱緩衝体８−１の内径寸法よりも十分に小さい。この外周放熱緩衝体８−１は耐圧筐体６内に挿入され、更にその内部に中継器ユニット５が収容されている。

海底ケーブル３と中継器ユニット５と間に介在するカップリング部２は、海底ケーブル３の引留機能と、海底ケーブル３と海底中継装置１からのテールケーブル４との接続機能とを有するものである。このカップリング部２はベリリウム銅合金等からなるカップリング筐体７で保護されている。

一方、耐圧筐体６の両端部の開口には、この開口を気密に塞ぐ耐圧筐体蓋１０が設けられている。この耐圧筐体蓋１０には、本発明の要部となるフィードスルー２０が設けられている。海底ケーブル３に接続されたテールケーブル４は、フィードスルー２０内により気密に耐圧筐体６内に導入され、光ファイバー２３と給電線２４とに分離された上で中継器ユニット５に接続される。

続いて、図３を用いてフィードスルー２０の構成について説明する。尚、図３に示すようにフィードスルー２０は耐圧筐体６の両端部に配設された耐圧筐体蓋１０に夫々配設されるが、いずれのフィードスルー２０も同一構成であるため、図３には図２における右側のフィードスルー２０を図示し、これについてのみ説明するものとする。

図３は、耐圧筐体蓋１０に取り付けられたフィードスルー２０を拡大して示しており、図中耐圧筐体蓋１０より右側が海水であり左側が耐圧筐体６内となる。尚、海水側は高圧であるが、耐圧筐体６内は１気圧に保たれている。

テールケーブル４は、光ファイバー２３の外周に給電路となる銅パイプ２５及びこれを絶縁する絶縁体２６を順次積層被覆した構成とされている。このテールケーブル４は、フィードスルー２０を構成するテールケーブル導入部２２に一体的に接続された構成とされている。

テールケーブル導入部２２は、光ファイバー２３、銅パイプ２５、絶縁体２６、及び給電路２７等により構成されている。絶縁体２６は樹脂（例えばポリエチレン）を成形したものであり、その軸芯位置に光ファイバー２３が配設されている。この光ファイバー２３は海水側から耐圧筐体６内に向け延在するよう設けられており、よって海底ケーブル３と耐圧筐体６内の中継器ユニット５は光学的に接続される。

銅パイプ２５及び給電路２７は、この光ファイバー２３を覆うように形成されている。この銅パイプ２５と給電路２７はロウ付けされており、従って銅パイプ２５と給電路２７は電気的に接続された構成とされている。これによりの海底ケーブル３は耐圧筐体６内の中継器ユニット５に電気的にも接続された構成となる。更に、銅パイプ２５と給電路２７との間には、銅パイプ２５及び給電路２７よりも大径とされたフランジ部２８がネジ止めされている。

キャップ部材３１は、テールケーブル導入部２２の外周部に取り付けられている。キャップ部材３１は例えばベリリウム銅合金等の金属製であり、第１及び第２の部材３２，３３により構成されている。このように、キャップ部材３１を金属製とすることにより、テールケーブル導入部２２（光ファイバー２３、銅パイプ２５、絶縁体２６、給電路２７）を海水の水圧から確実に保護することができる。

第１の部材３２はテールケーブル導入部２２の筐体内側（図中左側）において、テールケーブル導入部２２の最外周部に位置する絶縁体２６に固定されている。具体的には、第１の部材３２の内周位置には波状の凹凸部３７が形成されており、この凹凸部３７が絶縁体２６に係合することにより、第１の部材３２は確実にテールケーブル導入部２２に固定される。また、第２の部材３３は、ネジ部４１において第１の部材３２に螺着されることによりテールケーブル導入部２２に固定される。これにより、キャップ部材３１はテールケーブル導入部２２に一体的に取り付けられた構成となる。

一方、耐圧筐体蓋１０には第１の部材３２が固定されたテールケーブル導入部２２を装着し得る装着凹部が予め形成されている。キャップ部材３１が固定されたテールケーブル導入部２２はこの装着凹部に装着された後、ナット３４をネジ部３６に螺合することにより耐圧筐体蓋１０に固定される。

具体的には、第２の部材３３には第３の段部４２が形成されており、ナット３４がこの第３の段部４２を耐圧筐体蓋１０に向け押圧することにより、キャップ部材３１が固定されたテールケーブル導入部２２は耐圧筐体蓋１０に固定される。また、キャップ部材３１を構成する第１の部材３２にはシール部材３５が設けられており、このシール部材３５によりキャップ部材３１（テールケーブル導入部２２）と耐圧筐体蓋１０は液密に画成された構成となる。

ところで、第１及び第２の部材３２，３３が螺合する際、第１の部材３２に形成された第１の段部３８と、第２の部材３３に形成された第２の段部３９とが当接する。この当接位置は、金属製のキャップ部材３１が樹脂製の絶縁体２６（テールケーブル導入部２２）とも対峙する位置であり、かつ海水圧も印加される位置である。また、耐電圧、耐水圧、気密が同時に要求される極めて重要な位置であるため、特に高い信頼性が要求される。

本実施例では、このケーブル導入部２２の絶縁体２６と、キャップ部材３１とが対峙する位置にゴム膜６０を設けたことを特徴とするものである。このゴム膜６０は絶縁体２６を被覆するよう形成されている。また、ゴム膜６０の膜厚は0.5mm〜1.0mmの範囲で設定されている。

更に、ゴム膜６０の配置されている範囲は、絶縁体２６、第１の部材３２、及び第２の部材３３が共に対峙する位置から、テールケーブル４の途中位置（即ち、海水内の位置）まで延出する位置まで配置されている。特に、絶縁体２６，第１の部材３２，及び第２の部材３３が共に対峙する位置では、ゴム膜６０の膜厚が他の部位の膜厚に比べて厚く設定されることによりシール部６１が形成されている。

このように本実施例に係るフィードスルー２０では、従来のように絶縁オイルであるポリブデン１４０（図１参照）を用いることなく、ゴム膜６０によりテールケーブル導入部２２とキャップ部材３１との境界部をシールする構造としている。このため、ポリブデン１４０を用いた場合に発生する気泡に起因したシール性の低下及びポリブデン１４０の漏れに起因したシール性の低下が生じるようなことはなく、高い信頼性をもってシールを行うことができる。

また、ゴム膜６０は簡単に装着することができるため、従来必要とされたポリブデン１４０を充填するための複雑な構成や充填のための面倒な工程が不要となり、部品点数の削減及び製造工程の簡単化を図ることができる。

また、本実施例では第１の部材３２第２の部材３３とが当接すると共に絶縁体２６が対峙する界面部分にシール部６１が形成されている。このシール部６１は、ゴム膜６０の他の部位に比べて膜厚が大きく設定されており、Ｏリングと等価な構成となり高いシール性を実現できる。従って、ゴム膜６０にシール部６１を形成することにより、特に高い信頼性が必要とさせるこの境界部分を確実にシールすることができる。

更に、本実施例では、ゴム膜６０がキャップ部材３１から海水側に延出したテールケーブル４の一部にまで形成されているため、ゴム膜６０内に海水が侵入することも防止できる。このように、ゴム膜６０が海水内に位置する構成しても、海水は高い圧力を有しているため、ゴム膜６０はこの圧力によりテールケーブル４に密着され、内部に気泡等が介在するようなことはない。

本発明は、海底等の高圧かつ高シール性を要求される環境に配設される機器のシール構造として適用可能である。

Claims (8)

1. 伝送路及び給電路を有した海底ケーブルに接続されたテールケーブルを海底中継装置内に導入する海底中継装置のフィードスルーであって、
   前記伝送路及び前記給電路を内設する絶縁体を有しており、前記海底ケーブルに接続されたテールケーブルを海底中継装置内に導入するテールケーブル導入部と、
   該テールケーブル導入部を前記海底中継装置に固定するキャップ部材と、
   前記ケーブル導入部の前記絶縁体と前記キャップ部材とが対峙する位置に設けられ、前記絶縁体の表面を被覆するよう形成されたゴム膜とを有することを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
2. 請求項１記載の海底中継装置のフィードスルーにおいて、
   前記ゴム膜に、前記絶縁体と前記キャップ部材との界面を液密に画成するシール部を形成したことを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
3. 請求項１記載の海底中継装置のフィードスルーにおいて、
   前記ゴム膜に、他の部位の膜厚に比べて厚く形成されており、前記絶縁体と前記キャップ部材との界面を液密に画成するシール部を形成したことを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
4. 請求項１記載の海底中継装置のフィードスルーにおいて、
   前記ゴム膜の厚さを０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定したことを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
5. 請求項１記載の海底中継装置のフィードスルーにおいて、
   前記ゴム膜は、前記ケーブル導入部から前記キャップから海水に延出した前記海底ケーブルに接続されたテールケーブルの一部にまで形成されていることを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
6. 請求項１記載の海底中継装置のフィードスルーにおいて、
   前記キャップ部材は金属製であることを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
7. 請求項１記載の海底中継装置のフィードスルーにおいて、
   前記テールケーブル導入部の絶縁体はポリエチレンであることを特徴とする海底中継装置のフィードスルー。
8. 内部に中継器ユニットを搭載してなる耐圧筐体と、
   該耐圧筐体の前記中継器ユニットを挟んだ両側に配設されており、海水に対して前記中継器ユニットを液密に画成する耐圧筐体蓋と、
   前記耐圧筐体蓋に取り付けられた請求項１に記載のフィードスルーとを有することを特徴とする海底中継装置。

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