JP4503112B2 - 海中分岐装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、海中分岐装置に関する。
【0002】
光海底ケーブル伝送システムは、国際間及び国内通信手段をとして広く採用されているが、これは通信衛星或いは従来の短波による無線通信の伝送品質と比較して、雑音、遅延時間の面で優れ、機密が保持できる等の理由による。
【0003】
光海底ケーブル伝送システムにおいては、光海底ケーブルの伝送特性の劣化を防止し信号を増幅するために、所定間隔ごとに海底中継器が設けられており、この海底中継器は陸上に設置された給電装置により一定電流を供給されて駆動される。
【0004】
光海底ケーブル伝送システムは、光海底ケーブルと、光海底ケーブルの途中に所定間隔ごとに挿入された光海底中継器が主な構成機器であるが、光海底ケーブルは内部に多数の光ファイバを収容しており、更に一本の光ファイバ内を波長分割多重化された光信号が伝送されるため、海中で複数の伝走路に分岐するために海中分岐装置が用いられる。
【0005】
【従来の技術】
海中分岐装置は一般的に、トランクケーブルを第1及び第2の分岐ケーブルに分岐するために使用される。このような海中分岐装置は光海底中継器と光海底中継器の間又は光海底中継器と陸上の端局装置との間に設置される。
【0006】
更に、海中分岐装置は1つの分岐ケーブルが不通になった場合でも、別の分岐ケーブルの通信が途絶えないように切り替え機能を有しており、給電切替ユニットと光ファイバ切替ユニットによって構成される。
【0007】
光海底中継器及び海中分岐装置への給電は、陸揚げ局からケーブル経由で直列定電流給電される。その電圧はシステム長が1万kmの場合、約14kVにも達する。
【0008】
この給電電圧を以下のパラメータで計算してみる。
(1) 給電電流は1A(定電流)
(2) ケーブルの抵抗値は約1Ω/km
(3) 1万km方式での中継器スパン長約65km
1万km方式での中継器台数約150台
(4) 光海底中継器の電圧約30V
ケーブル分の電圧は、1万km×1A×1Ω/km=10kVとなり、光海底中継器分の電圧は、30V×150=4.5kVとなる。よって、全体の電圧は約15kVとなる。
【0009】
この高電圧が印加される給電路を切り替えるには、小型で高耐電圧の切替デバイスが必要である。この目的の為に、最も適している真空リレーを複数個採用して給電切替ユニットを一般的に構成している。
【0010】
図1を参照すると、海中分岐装置の概略断面図が示されている。海中分岐装置2の内部分岐ユニット4はクッション部材6を介して耐圧筐体8内に収容されている。
【0011】
耐圧筐体8はシリンダ10とシリンダ10の両端に溶接されたカバー12,14とを含んでいる。耐圧筐体8は、例えばベリリウム銅から形成されている。内部分岐ユニット4は4個の真空リレーをカバーする保護カバー15を有している。
【0012】
海中分岐装置2は、その一端でトランク側カップリング16を介してトランクケーブル18に接続されており、その他端でブランチ側カップリング20,22を介して分岐ケーブル24,26にそれぞれ接続されている。
【0013】
トランク側カップリング16はジンバル28を含んでおり、このジンバル28が海中分岐装置2に対するトランクケーブル18のあらゆる方向の変位を許容する。
【0014】
同様に、ブランチ側カップリング20,22もそれぞれ図示しないジンバルを含んでおり、これらのジンバルが海中分岐装置2に対する分岐ケーブル24,26のあらゆる方向の変位を許容する。ジンバル28はジンバルハウジング30中に収容されており、分岐側ジンバルもそれぞれジンバルハウジング32,34中に収容されている。
【0015】
海中分岐装置等の海中機器は、修理が容易でないため25年以上の高信頼性が要求される。そのため、内部で使用される部品を湿度の低い雰囲気に維持するために、耐圧筐体8の内部17の空気は乾燥窒素ガスで置換されて、耐圧筐体8の内部17が密封されている。
【0016】
図2は従来の真空リレーの各端子と給電線との接続部の構造を示しており、図2(A)は図2(B)のA−A線断面図であり、図2(B)は図2(A)のB−B線断面図である。
【0017】
符号38は真空リレーであり、リレーを構成する機能部品がガラス容器40中に収容されて、その内部が真空吸引されている。真空リレー38は真空リレー取り付け面42に固定されている。
【0018】
真空リレー38の各端子44には接続片50の一端が巻きつけられて溶接されている。接続片50の他端には給電線46の銅線48が係合されて、係合部は半田付けされている。
【0019】
真空リレー38には図4に最も良く示されるように複数のスリット53を有する保護カバー52が被せられて、この保護カバー52は複数のネジ54で真空リレー取り付け面42に固定されている。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
海中分岐装置では、高電圧の給電路を切り替えるために真空リレーを使用するが、通常この真空リレーは空気雰囲気中で絶縁耐圧特性等を設計・評価してその特性が十分保証されている。このため、空気雰囲気中よりも絶縁性が劣る雰囲気中、例えば窒素ガス雰囲気中で使用すると所望の耐電圧特性が得られないことが起きる。
【0021】
海中分岐装置では、筐体溶接封止後、内部空気と乾燥窒素ガスを置換した後の絶縁耐圧試験で耐電圧特性の不良が発見された場合、戻り手番が非常に多い。一方、溶接封止前に確認試験を行う場合は、海中分岐装置を大きなチャンバ内に入れて内部を真空にし、乾燥窒素ガスに置換した後でなければ確認試験は出来ず、非常に大きな設備と工数を必要とする。よって、冗長構成等の十分信頼性の高い確実な高耐電圧構造が必要である。
【0022】
図2乃至図4に示した従来例では、保護カバー52は真空リレー38の保護以外の機能は有していない。よって、海中分岐装置内の真空リレーの耐電圧特性が十分でない場合には、真空リレーの端子間で放電を起こしたり、真空リレーの端子と内部分岐ユニットに使用している真鍮製の半割カバーとの間で放電が起こる恐れがあった。
【0023】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、十分信頼性の高い真空リレーの高耐電圧構造を具備した海中分岐装置を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、空気より絶縁耐圧特性が劣るガスで置換され密封された耐圧筐体と、前記耐圧筐体内に収容された給電切替ユニットと光ファイバ切替ユニットとから成る内部分岐ユニットと、高電圧が印加される分岐した複数の給電路を切り替える真空リレーと、給電線の外径と同程度の内径を有するスリーブを具備した絶縁性キャップとを備え、前記絶縁性キャップで、前記真空リレーの各端子と前記給電線との接続部を覆ったことを特徴とする海中分岐装置が提供される。
【0025】
真空リレーの各端子と給電線との接続部を絶縁性キャップで覆ったことにより、十分信頼性の高い高耐電圧構造が提供される。
【0026】
本発明の他の側面によると、耐圧筐体内に給電切替ユニットと光ファイバ切替ユニットとから成る内部分岐ユニットを収容し、該耐圧筐体内を空気よりも絶縁耐圧特性が劣るガスで置換して密封し、高電圧が印加される分岐した複数の給電路間の切り替えに真空リレーを使用した海中分岐装置において、前記真空リレーの各端子間にその内周面が真空リレーのガラス容器外周に接触する仕切部が配置されるように、複数の仕切部を有する絶縁性カバーで前記真空リレー全体を覆ったことを特徴とする海中分岐装置が提供される。
【0027】
上述したような絶縁性カバーで真空リレー全体を覆うことにより、十分信頼性の高い高耐電圧構造が提供される。
【0028】
真空リレーの各端子と給電線との接続部を絶縁性キャップで覆うと共に、絶縁性カバーで真空リレー全体を覆うようにした冗長構成をとるようにしても良い。
【0029】
【発明の実施の形態】
図5を参照すると、内部分岐ユニットの構造図が示されており、図5(B)は内部分岐ユニット4の平面図であり、図5(C)がその正面図、図5(A)がその背面図である。
【0030】
内部分岐ユニット4は本発明実施形態に係る各真空リレーを覆った5つの高耐電圧構造56を有している。58,68は端面板であり、複数のケーブルが端面板58,68を通して内部分岐ユニット4内に導入されている。
【0031】
図6は内部分岐ユニットの端面図であり、図6(A)が右端面図、図6(B)が左端面図をそれぞれ示している。符号60,62,70が光ファイバのテールケーブルであり、64,66,72,74が給電ケーブルをそれぞれ示している。
【0032】
図7を参照すると、本発明第1実施形態の真空リレーの高耐電圧構造が示されている。図7(A)は一部断面正面図であり、図7(B)は一部断面平面図である。
【0033】
真空リレー38が真空リレー搭載面42に固定されている。真空リレー38のガラス容器40の外径は個々の真空リレーごとにある程度の個体差がある。43は真空リレー搭載面42と真空リレー38との間の隙間である。
【0034】
真空リレー38の構造は従来例と同様であり、各端子44には接続片50の一端が捲きつけられて溶接されている。図7(B)に示されるように、被覆を有する給電線46の銅線48の先端は折り曲げられており、その折曲げ部が接続片50の他端に係合し、係合部が半田78で半田付けされている。
【0035】
図8は第1実施形態の拡大図を示しており、図8(A)が真空リレーの端子と給電線との接続部の拡大断面図であり、図8(B)は端子44を省略した図8(A)のB方向矢視図である。
【0036】
図8(A)に最も良く示されるように、給電線46の外径と同程度の内径を有するスリーブ81を具備した絶縁性キャップ80を給電線46の軸方向に移動して真空リレー38のガラス容器40に寄せた後、熱収縮チューブ82でキャップ80を給電線46に固定する。
【0037】
キャップ80は、例えば低密度ポリエチレンから形成される。熱収縮チューブ82に換えて接着テープ等でキャップ80を給電線46に固定するようにしても良い。
【0038】
端子44と給電線46との接続部を絶縁性のキャップ80で覆ったため、真空リレー38のガラス容器40の外径やガラス容器40と端子44との接続部分の形状の個体差を吸収することにより、安定して端子間の放電経路を長くすることが出来る。これにより、空気雰囲気中よりも絶縁性が劣る窒素ガス雰囲気中でも絶縁耐圧性能を十分保証することが出来る。
【0039】
図9及び図10を参照すると、本発明第2実施形態の高耐電圧構造が示されている。図9(A)は図9(B)のA−A線断面図であり、図9(B)は図9(A)のB−B線断面図である。
【0040】
図9(B)に最も良く示されるように、真空リレー38の各端子44間にその内周面が真空リレー38のガラス容器40外周に接触する複数の仕切部85を有する一対の絶縁性2分割カバー86A,86Bで真空リレー38全体を覆って、各2分割カバー86A,86Bを長円穴90でネジ92により真空リレー取り付け面42に固定する。
【0041】
即ち、各2分割カバー86A,86Bは端子44と給電線46の接続部を収容する複数のスリット88を有しており、各スリット88中に接続部を収容するようにガラス容器40の外径と同等の曲率の内周面を有する仕切部85を備えた2分割カバー86A,86Bを、真空リレーのガラス容器40の外周面に寄せた後、長円穴90でネジ92により2分割カバー86A,86Bを真空リレー取り付け面42に固定する。
【0042】
2分割カバー86A,86Bは、例えばポリエチレン、テフロン等の絶縁性樹脂から形成されている。これにより、ガラス容器40の外径やガラス容器40と端子44の接続部分の形状の個体差を吸収することにより、安定して端子44間の放電経路を迂回させて長くすることが出来、空気雰囲気中よりも絶縁性が劣る窒素ガス雰囲気中でも絶縁耐圧性能を十分保証することが出来る。
【0043】
図11及び図12を参照すると、本発明第3実施形態の高耐電圧構造が示されている。図11(A)は図11(B)のA−A線断面図であり、図11(B)は図11(A)のB−B線断面図である。図12(A)は第3実施形態の正面図であり、図12(B)はその平面図である。
【0044】
本実施形態は、第1実施形態のキャップ80と第2実施形態の2分割カバー86A,86Bを同時に取り付けた冗長構成としたものであり、高耐電圧構造の高い信頼性を確保することが出来る。
【0045】
この冗長構成により、筐体溶接封止前の窒素ガス雰囲気中での確認試験を不用とし、且つ筐体溶接後の絶縁耐圧特性不良に依る工程戻りをなくすことができる。
【0046】
図13を参照すると、第3実施形態を具備した内部分岐ユニットの概略断面図が示されている。内部分岐ユニット4は真鍮製の半割カバー94で覆われており、半割カバー94の上にはポリエチレンパイプ96が被せられている。符号98は各回路に接続される高圧端子を有する高圧端子部であり、絶縁性カバー100により覆われている。
【0047】
よって、キャップ80及び2分割カバー86A,86Bによる高耐電圧構造、並びにカバー100による高耐電圧構造により、真空リレー38の高圧端子部と半割カバー94との間及び高圧端子部98と半割カバー94との間の放電を確実に防止することが出来る。
【0048】
図14を参照すると、本発明の他の実施形態が示されている。図14(A)は一部断面正面図であり、図14(B)は一部断面平面図である。
【0049】
図14は3つの実施形態を含んでいる。すなわち、真空リレー38の端子44と給電線46との接続部を開口101を有する絶縁性ブロック102で覆う実施形態と、端子44と給電線46との隣接する接続部の間に絶縁性の仕切り版104を挿入する実施形態と、接続部に絶縁性テープ106を捲きつける実施形態を含んでいる。これらの実施形態によっても、ある程度の効果を挙げることが出来る。
【0050】
【発明の効果】
本発明に依れば、真空リレーの端子と給電線との接続部の高耐電圧構造及び/又は2分割カバーにより真空リレー全体を覆う高耐電圧構造により、空気雰囲気中よりも絶縁性が劣る窒素ガス雰囲気中でも絶縁耐圧性能を十分保証することの出来る海中分岐装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】海中分岐装置の概略断面図である。
【図2】従来例を示す図である。
【図3】従来例平面図である。
【図4】従来例の保護カバーを示す図である。
【図5】内部分岐ユニット構造図である。
【図6】内部分岐ユニット端面図である。
【図7】本発明第1実施形態を示す図である。
【図8】第1実施形態拡大図である。
【図9】本発明第2実施形態を示す図である。
【図10】第2実施形態平面図である。
【図11】本発明第3実施形態を示す図である。
【図12】本発明第3実施形態を示す図である。
【図13】第3実施形態を具備した内部分岐ユニット断面図である。
【図14】他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
2 海中分岐装置
4 内部分岐ユニット
8 耐圧筐体
18 トランクケーブル
24,26 分岐ケーブル
38 真空リレー
44 端子
46 給電線
48 銅線
50 接続片
80 キャップ
82 収縮チューブ
86A,86B 2分割カバー
Claims (4)
- 空気より絶縁耐圧特性が劣るガスで置換され密封された耐圧筐体と、
前記耐圧筐体内に収容された給電切替ユニットと光ファイバ切替ユニットとから成る内部分岐ユニットと、
高電圧が印加される分岐した複数の給電路を切り替える真空リレーと、
給電線の外径と同程度の内径を有するスリーブを具備した絶縁性キャップとを備え、
前記絶縁性キャップで、前記真空リレーの各端子と前記給電線との接続部を覆ったことを特徴とする海中分岐装置。 - 前記真空リレーの各端子間にその内周面が真空リレーのガラス容器外周に接触する仕切り部が配置されるように、複数の仕切部を有する絶縁性カバーで前記真空リレー全体を覆ったことを特徴とする請求項1記載の海中分岐装置。
- 前記絶縁性カバーを2分割カバーから構成し、各2分割カバーを前記ガラス容器外周に寄せて各2分割カバーを真空リレー取り付け面に固定したことを特徴とする請求項2記載の海中分岐装置。
- 前記絶縁性キャップと前記給電線との接続部を熱収縮チューブで覆って、該熱収縮チューブで該絶縁性キャップを該給電線に固定したことを特徴とする請求項1記載の海中分岐装置。
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