JP7302843B2 - 抵抗体サブユニット及び海底機器 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗体サブユニット及び海底機器に関する。

海底ケーブルシステムでは、増幅器や分岐装置といった複数の海底機器が海底ケーブル上に設けられる。海底機器は、陸上端局装置より海底ケーブルを介した電流供給を受けて動作する。海底機器には、サージ保護を目的としたサージ保護回路を設ける必要があるが、このサージ保護回路は抵抗体を備える。特許文献１には、海底機器のサージ保護回路における抵抗体（抵抗器）の実装構造が開示される。

特開平７－３３６３０９号公報

陸上局舎からの給電量の増加に伴い、海底機器のサージ保護回路におけるサージ耐力の向上及び、稼働システム切替時のケーブル電荷のディスチャージ時の回路保護が必要となる。これを実現するためには、サージ保護回路に大電力対応の抵抗体を実装することが考えられる。海底機器は長年の故障耐性が求められることから、海底機器内に搭載する、大電力対応の抵抗体が実装されたユニット（抵抗体サブユニット）は、抵抗体が破損しないような構造にする必要がある。また、大電力対応の抵抗体は一般的に大型であるが、海底機器は実装可能なスペースに制限があるため、上記抵抗体サブユニットは海底機器に収容可能な構造にする必要もある。

本開示の目的は、以上の背景に鑑みなされたものであり、海底機器に大電力対応の抵抗体を実装するという課題を解決する抵抗体サブユニットを提供することにある。

一態様による抵抗体サブユニットは、並列に並んで配置された複数の円筒型抵抗体と、
前記複数の円筒型抵抗体を収容する筐体と、前記複数の円筒型抵抗体の一端及び他端に位置するように前記筐体に固定され、前記複数の円筒型抵抗体が取り付けられた一対の取付部材と、前記複数の円筒型抵抗体のそれぞれの一端と他端を前記一対の取付部材に取り付けするための留め具と、を備えるものである。

上述の態様によれば、海底機器に大電力対応の抵抗体を実装するという課題を解決することができる。

実施の形態１にかかる抵抗体サブユニットの構成を示す模式図である。 実施の形態２にかかる抵抗体サブユニットの構成を示す斜視図である。 実施の形態２にかかる抵抗体サブユニットの構成を示す斜視図である。 実施の形態２にかかる抵抗体サブユニットにおける筐体の収容部に配置された構成要素の分解斜視図である。 実施の形態２にかかる抵抗体サブユニットの円筒型抵抗体と第１取付ブロック及び第２取付ブロックを筐体６の側方から見た模式図である。 実施の形態２にかかる抵抗体サブユニットの軸状部材の構造の詳細を示す模式図である。 仮締めされた軸状部材を緩めるように回転させたときの作用について説明する模式図である。 変形例１に係る円筒型抵抗体を取り付けする構造について示す模式図である。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、図に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１にかかる抵抗体サブユニットの構成を示す模式図である。図１に示すように、抵抗体サブユニット２１０は、複数の円筒型抵抗体２０１と、筐体２０６と、一対の取付部材２２１と、留め具２０４と、を備える。

複数の円筒型抵抗体２０１は、並列に並んで配置されている。筐体２０６は、複数の円筒型抵抗体２０１を収容する。一対の取付部材２２１は、複数の円筒型抵抗体２０１の一端及び他端に位置するように筐体２０６に固定され、複数の円筒型抵抗体２０１が取り付けられている。留め具２０４は、複数の円筒型抵抗体２０１のそれぞれの一端と他端を一対の取付部材２２１に取り付けするためのものである。

このように構成することで、海底機器に大電力対応の抵抗体を実装するという課題を解決することができる。

［実施の形態２］
図２及び図３は、実施の形態２にかかる抵抗体の実装構造である抵抗体サブユニット１０の構成を示す斜視図である。ここで、図２は抵抗体サブユニット１０の一方の側から見た図、図３は抵抗体サブユニット１０の他方の側から見た図である。実施の形態２にかかる抵抗体サブユニット１０は、海底ケーブルを介して電流供給を受けて動作する海底機器への搭載に適している。図２及び図３に示すように、抵抗体サブユニット１０は、複数の円筒型抵抗体１と、筐体６と、一対の取付部材である第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２と、を備える。

筐体６は、複数の円筒型抵抗体１を収容する。筐体６は、一方の側に収容部６ａ（図２参照）有し、他方の側に収容部６ｂ（図３参照）を有する。筐体６は、例えばエポキシガラスで形成されている。エポキシガラスは、ガラス繊維とエポキシ樹脂を積層させた材料で、耐熱温度が高く、断熱・絶縁・機械的強度に優れている。

筐体６における、収容部６ａ（図２参照）及び収容部６ｂ（図３参照）には、それぞれ、複数の円筒型抵抗体１を並列に並べたものが配置されている。収容部６ａ（図２参照）には、６本の円筒型抵抗体１を並列に並べたものが１段収容されている。これに対し、収容部６ｂ（図３参照）には、６本の円筒型抵抗体１を並列に並んだものが２段重ねで収容されている。このように、複数の円筒型抵抗体１を並列に並べたものを多段に重ねて配置するようにしてもよい。このようにすることで、海底機器における実装可能なスペースに、効率的に円筒型抵抗体１を収容することができる。

収容部６ａ（図２参照）及び収容部６ｂ（図３参照）には、複数の円筒型抵抗体１を取り付けするための一対の取付部材である、第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２が設けられている。第１取付ブロック２１は、複数の円筒型抵抗体１の一端に位置するように筐体６に固定されている。第２取付ブロック２２は、複数の円筒型抵抗体１の他端に位置するように筐体６に固定されている。第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２は、高剛性（高ヤング率）の材料、例えば鋼（Ｓ４５Ｃ）で形成されている。

次に、円筒型抵抗体１と、第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２と、を取り付けする構造について説明する。なお、円筒型抵抗体１と、第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２と、を取り付けする構造は、抵抗体サブユニット１０における収容部６ａ（図２参照）と収容部６ｂ（図３参照）で基本的に同じである。収容部６ｂの構造は、収容部６ａの構造に対し、複数の円筒型抵抗体１を並列に並べたものが２段重ねになっている点のみ異なる。よって、以下の取り付け構造の説明は、収容部６ａの構造を例として説明する。

図４は、抵抗体サブユニット１０における収容部６ａに配置された構成要素の分解斜視図である。図５は、円筒型抵抗体１と第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２を筐体６の側方（図２に示す矢印Ａの方）から見た模式図である。なお、図４及び図５においては、収容部６ｂ（図３参照）の側の構成要素の記載を省略している。

図４及び図５に示すように、円筒型抵抗体１は、中空円筒状の本体部１１と、本体部１１の一端及び他端にそれぞれ配置された電極キャップ１２と、により構成されている。本体部１１は、電気的抵抗を有する抵抗体であり、例えば、カーボン等を含有するセラミック材の焼結体で形成されている。電極キャップ１２は、高剛性（高ヤング率）の材料、例えば鋼（Ｓ４５Ｃ）で形成されている。電極キャップ１２には円筒型抵抗体１を固定するためのネジ穴１２ａが形成されている。本体部１１と電極キャップ１２とは、接合部１３において半田材により円周上に半田付けされ、電気的に接合されている。

第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２は、円筒型抵抗体１を固定するための部材である。第１取付ブロック２１は円筒型抵抗体１の一端に配置され、第２取付ブロック２２は円筒型抵抗体１の他端に配置される。円筒型抵抗体１の一端はネジ５により第１取付ブロック２１に固定され、円筒型抵抗体１の他端は軸状部材４により第２取付ブロック２２に固定される。第１取付ブロック２１には、ネジ５を貫通させるための貫通穴２１ａが形成されている。第２取付ブロック２２には、軸状部材４を貫通させるための貫通穴２２ａが形成されている。また、電極キャップ１２には、後述する軸状部材４のネジ部分、ネジ５と螺合可能なネジ穴１２ａが形成されている。

図６は、軸状部材４の構造の詳細を示す模式図である。図６に示すように、軸状部材４には、ネジ部分４１、円筒部分４２、仕切り板４３が形成されている。ネジ部分４１は、電極キャップ１２のネジ穴１２ａに螺合する。円筒部分４２は、第２取付ブロック２２の貫通穴２２ａに嵌合する。仕切り板４３は、ネジ部分４１と円筒部分４２の間において、軸状部材４の軸方向に垂直に固定配置された平板（例えば円形の平板）である。仕切り板４３は、図５に示すように、円筒型抵抗体１を筐体６に固定（実装）した状態では、電極キャップ１２と第２取付ブロック２２の間に位置する。円筒部分４２における、仕切り板４３と第２取付ブロック２２との間にはバネ座金９が挿入されている。

次に、図５及び図６を参照して、円筒型抵抗体１を実装する手順について説明する。
１）まず、予め、軸状部材４のネジ部分４１を円筒型抵抗体１の一端の電極キャップ１２のネジ穴１２ａに合わせ、軸状部材４を時計回りに回転させて仮締めする（軸状部材４のネジ部分４１は右ネジであるとする）。
２）そして、軸状部材４の円筒部分４２にバネ座金９を挿入する。
３）次に、第２取付ブロック２２の貫通穴２２ａに軸状部材４の円筒部分４２を挿入する。
４）次に、第１取付ブロック２１の貫通穴２１ａと円筒型抵抗体１の他端の電極キャップ１２のネジ穴１２ａとの位置を合わせ、ネジ５により第１取付ブロック２１と円筒型抵抗体１の他端の電極キャップ１２とを結合する。
５）そして、円筒型抵抗体１の一端の電極キャップ１２のネジ穴１２ａに仮締めされた軸状部材４を今度は反時計回りに回転させる。つまり、仮締めされた軸状部材４を緩めるように回転させる。

図７は、仮締めされた軸状部材４を緩めるように回転させたときの作用について説明する模式図である。図７の上段に示すように、電極キャップ１２のネジ穴１２ａに仮締めされた軸状部材４を反時計回りＲ１に回転させると、軸状部材４は矢印Ａ１の方向に移動するので、仕切り板４３及びバネ座金９が第２取付ブロック２２の内壁に近づく。そして、図７の下段に示すように、バネ座金９が第２取付ブロック２２の内壁に接触すると、仕切り板４３及びバネ座金９には第２取付ブロック２２の内壁より力Ｆ１が及ぼされる。これにより、電極キャップ１２には軸状部材４のネジ穴１２ａより力Ｆ２が及ぼされる。力Ｆ２は、Ｘ軸正方向、すなわち、円筒型抵抗体１（図５参照）を長手方向に圧縮するように作用している。

次に、図４及び図５を参照して、第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２と、筐体６と、の補強構造について説明する。
図４及び図５に示すように、第１取付ブロック２１には、複数の円筒型抵抗体１の軸方向に平行に複数のリブ２１ｂが立設されている。第２取付ブロック２２には、複数の円筒型抵抗体１の軸方向に平行に複数のリブ２２ｂが立設されている。また、筐体６には、複数の円筒型抵抗体１の軸方向に平行に複数のリブ６１が立設されている。

図５に示すように、第１取付ブロック２１は、電極キャップ１２よりＦ５に示す方向に力を受けている。また、第２取付ブロック２２は、バネ座金９よりＦ６に示す方向に力を受けている。すなわち、第１取付ブロック２１及び第２取付ブロック２２は円筒型抵抗体１の軸方向に平行に力を受けている。第１取付ブロック２１にリブ２１ｂが立設されていることで、第１取付ブロック２１が力Ｆ５によりたわんでしまうのを防止することができる。同様に、第２取付ブロック２２にリブ２２ｂが立設されていることで、第２取付ブロック２２が力Ｆ６によりたわんでしまうのを防止することができる。

図５に示すように、筐体６は、第１取付ブロック２１が固定されている箇所６２においてＦ５によるモーメントを受けている。また、筐体６は、第２取付ブロック２２が固定されている箇所６３においてＦ６によるモーメントを受けている。筐体６にリブ６１が立設されていることで、筐体６がこれらのモーメントによりたわんでしまうのを防止することができる。

［変形例１］
図８は、変形例１に係る円筒型抵抗体１を取り付けする構造について示す模式図である。図８は、図５と対応する。変形例１に係る円筒型抵抗体１を取り付けする構造では、図８に示すように、円筒型抵抗体１は、両端においてそれぞれ配置された第１取付ブロック２１により筐体６に取付けされている。円筒型抵抗体１は、電極キャップ１２の両端部をそれぞれ第１取付ブロック２１にネジ５によってネジ止めすることで固定されている。

図８の左側の第１取付ブロック２１は、電極キャップ１２よりＦ７に示す方向に力を受けている。図８の右側の第１取付ブロック２１は、電極キャップ１２よりＦ８に示す方向に力を受けている。すなわち、円筒型抵抗体１の両端にそれぞれ配置された第１取付ブロック２１は円筒型抵抗体１の軸方向に平行に力を受けている。第１取付ブロック２１にリブ２１ｂが立設されていることで、第１取付ブロック２１が力Ｆ７、Ｆ８によりたわんでしまうのを防止することができる。

筐体６は、図８の左側の第１取付ブロック２１が固定されている箇所６２においてＦ７によるモーメントを受けている。また、筐体６は、図８の右側の第１取付ブロック２１が固定されている箇所６３においてＦ８によるモーメントを受けている。筐体６にリブ６１が立設されていることで、筐体６がこれらのモーメントによりたわんでしまうのを防止することができる。

なお、以上、実施の形態を参照して本開示について説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１、２０１ 円筒型抵抗体
４ 軸状部材
５、 ネジ
６ 筐体
６ａ、６ｂ 収容部
９ バネ座金
１０、２１０ 抵抗体サブユニット
１１ 本体部
１２ 電極キャップ
１２ａ ネジ穴
１３ 接合部
２１ 第１取付ブロック
２１ａ、２２ａ 貫通穴
２１ｂ、２２ｂ、６１ リブ
２２ 第２取付ブロック
４１ ネジ部分
４２ 円筒部分
４３ 仕切り板
２０４ 留め具
２２１ 取付部材

Claims (6)

1. 並列に並んで配置された複数の円筒型抵抗体と、
   前記複数の円筒型抵抗体を収容する筐体と、
   前記複数の円筒型抵抗体の一端及び他端に位置するように前記筐体に固定され、前記複数の円筒型抵抗体が取り付けられた一対の取付部材と、
   前記複数の円筒型抵抗体のそれぞれの一端と他端を前記一対の取付部材に取り付けするための留め具と、を備え、
   前記取付部材には、前記複数の円筒型抵抗体の軸方向に平行に複数のリブが立設されている、
   抵抗体サブユニット。
2. 前記筐体には、前記複数の円筒型抵抗体の軸方向に平行に複数のリブが立設されている、請求項１に記載の抵抗体サブユニット。
3. 前記一対の取り付け部材には、並列に並んで配置された前記複数の円筒型抵抗体が多段に重ねて取付けられている、請求項１又は２に記載の抵抗体サブユニット。
4. 前記筐体はエポキシガラスで形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の抵抗体サブユニット。
5. 前記取付部材は鋼で形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の抵抗体サブユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の抵抗体サブユニットを備え、海底ケーブルを介して電流供給を受けて動作する海底機器。

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