特開 2024-119690 フィードスルー構造、及び水中機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119690

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】フィードスルー構造、及び水中機器

(51)【国際特許分類】

   H02G 3/22 20060101AFI20240827BHJP

   H02G 15/14 20060101ALI20240827BHJP

   H02G 1/10 20060101ALI20240827BHJP

   H02G 9/00 20060101ALI20240827BHJP

   G02B 6/46 20060101ALN20240827BHJP

【ＦＩ】

H02G3/22

H02G15/14

H02G1/10

H02G9/00

G02B6/46 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026770

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】志賀 広明

(72)【発明者】

【氏名】長沢 敏秀

【テーマコード（参考）】

2H038

5G352

5G363

5G369

5G375

【Ｆターム（参考）】

2H038CA42

5G352EA07

5G363AA01

5G363AA03

5G363BA01

5G363BA07

5G363CA05

5G363CA12

5G363CA15

5G363CA20

5G363CB01

5G363CB20

5G369AA05

5G369BA02

5G369BB02

5G369DC13

5G369DC14

5G369DC16

5G375AA18

5G375AA20

5G375BB02

5G375BB23

5G375BB28

5G375CC02

5G375EA08

(57)【要約】

【課題】水中機器において、フィードスルーにおける水密性を向上する。
【解決手段】ボディ部品１２及びプロテクタ部品１３は、端面板２２の貫通孔に挿入される。プロテクタ部品１３は、貫通孔において、ボディ部品１２よりも端面板２２の外面側に配置される。ボディ部品１２は、テールケーブル２５を耐圧筐体本体２１の内部空間側に導入する。プロテクタ部品１３は、テールケーブル２５を保護する。ナット１４は、プロテクタ部品１３を端面板２２に固定する。弾性部材１５は、プロテクタ部品１３とナット１４との境界部分を覆うように端面板２２とに取り付けられる。絶縁性液体１６は、弾性部材１５と、プロテクタ部品１３との間の空間に充填される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通孔が形成される耐圧筐体の端面板の前記貫通孔に挿入され、テールケーブルを前記耐圧筐体の内部空間側に導入するボディ部品と、
前記貫通孔において、前記ボディ部品よりも前記端面板の外面側に配置され、前記テールケーブルを保護するプロテクタ部品と、
前記プロテクタ部品を前記端面板に固定するナットと、
前記プロテクタ部品と前記ナットとの境界部分を覆うように前記端面板に取り付けられる第１の弾性部材と、
前記第１の弾性部材と前記プロテクタ部品との間の空間に充填される絶縁性液体とを有するフィードスルー構造。

【請求項2】

前記第１の弾性部材の一端は、テープを用いて前記端面板に水密に固定され、前記第１の弾性部材の他端は、テープを用いて前記プロテクタ部品に水密に固定される、請求項１に記載のフィードスルー構造。

【請求項3】

前記ボディ部品は第１の金属材料を用いて形成され、前記プロテクタ部品、前記ナット、及び前記端面板は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料を用いて形成される、請求項１又は２に記載のフィードスルー構造。

【請求項4】

前記テールケーブルと前記プロテクタ部品とを水密に固定する第２の弾性部材を更に有する、請求項１又は２に記載のフィードスルー構造。

【請求項5】

前記第２の弾性部材と前記プロテクタ部品との間に、前記テールケーブルを保持するホルダを更に有する、請求項４に記載のフィードスルー構造。

【請求項6】

前記絶縁性液体は、更に、前記プロテクタ部品と前記テールケーブルとの間の空間に充填される、請求項１又は２に記載のフィードスルー構造。

【請求項7】

前記プロテクタ部品は、前記プロテクタ部品と前記テールケーブルとの間の空間と、前記第１の弾性部材と前記プロテクタ部品との間の空間とをつなぐ孔を有し、
前記絶縁性液体は、前記孔を通じて、前記第１の弾性部材と前記プロテクタ部品との間の空間と、前記プロテクタ部品と前記テールケーブルとの間の空間とに充填される、請求項６に記載のフィードスルー構造。

【請求項8】

少なくとも一方の端部に開口が形成され、内部空間を有する耐圧筐体本体と、
貫通孔が形成され、前記開口に配置される少なくとも１つの端面板と、
前記内部空間に配置される内部ユニットと、
前記貫通孔に挿入されるフィードスルー構造とを有し、
前記フィードスルー構造は、
前記端面板の前記貫通孔に挿入され、テールケーブルを前記耐圧筐体本体の内部空間側に導入するボディ部品と、
前記貫通孔において、前記ボディ部品よりも前記端面板の外面側に配置され、前記テールケーブルを保護するプロテクタ部品と、
前記プロテクタ部品を前記端面板に固定するナットと、
前記プロテクタ部品と前記ナットとの境界部分を覆うように前記端面板に取り付けられる第１の弾性部材と、
前記第１の弾性部材と前記プロテクタ部品との間の空間に充填される絶縁性液体とを有する、水中機器。

【請求項9】

前記第１の弾性部材の一端は、テープを用いて前記端面板に水密に固定され、前記第１の弾性部材の他端は、テープを用いて前記プロテクタ部品に水密に固定される、請求項８に記載の水中機器。

【請求項10】

前記ボディ部品は第１の金属材料を用いて形成され、前記プロテクタ部品、前記ナット、及び前記端面板は、前記第１の金属材料とは異なる金属材料を用いて形成される、請求項８又は９に記載の水中機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、フィードスルー構造、及び水中機器に関する。

【背景技術】

【0002】

関連技術として、特許文献１は、海底中継装置を開示する。海底中継装置は、内部に中継器ユニットが格納される耐圧筐体と、耐圧筐体の両端に配置される耐圧筐体蓋とを有する。耐圧筐体蓋には、海底ケーブルを中継器ユニットに接続するためのフィードスルー構造が配置される。特許文献１に記載のフィードスルー構造は、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、テールケーブル導入部に取り付けられるキャップ部材とを有する。キャップ部材が取り付けられたテールケーブル導入部は、耐圧筐体蓋に形成された開口に挿入され、ナットを用いて耐圧筐体蓋に固定される。

【0003】

特許文献１に記載のフィードスルー構造において、キャップ部材とテールケーブルとの間にゴムキャップが配置される。また、キャップ部材には、絶縁性オイルであるポリブデンを充填するためのポリブデン注入部が設けられており、ポリブデンは、ゴムキャップ及びキャップ部材とテールケーブル導入部との離間部分に充填される。ポリブデン注入部は、ポリブデンが充填された後、ネジにより閉塞される。ゴムキャップとテールケーブルとは、テープを用いてテーピングされ、ゴムキャップとテールケーブルとの隙間から海水が浸入することが抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２００６／０９７９７２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のフィードスルー構造では、フィードスルー構造と、耐圧筐体蓋との境界部分から海水が侵入することは考慮されていない。この部分から海水が侵入した場合、テールケーブル導入部と耐圧筐体蓋との境界にまで海水が到達する可能性がある。従って、水密性がより向上したフィードスルー構造が求められる。

【0006】

本開示は、上記事情に鑑み、フィードスルーにおける水密性を向上できるフィードスルー構造、及び水中機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示は、第１の態様において、フィードスルー構造を提供する。フィードスルー構造は、貫通孔が形成される耐圧筐体の端面板の前記貫通孔に挿入され、テールケーブルを前記耐圧筐体の内部空間側に導入するボディ部品と、前記貫通孔において、前記ボディ部品よりも前記端面板の外面側に配置され、前記テールケーブルを保護するプロテクタ部品と、前記プロテクタ部品を前記端面板に固定するナットと、前記プロテクタ部品と前記ナットとの境界部分を覆うように前記端面板に取り付けられる第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材と前記プロテクタ部品との間の空間に充填される絶縁性液体とを含む。

【0008】

本開示は、第２の態様として、水中機器を提供する。水中機器は、少なくとも一方の端部に開口が形成され、内部空間を有する耐圧筐体本体と、貫通孔が形成され、前記開口に配置される少なくとも１つの端面板と、前記内部空間に配置される内部ユニットと、前記貫通孔に挿入されるフィードスルー構造とを含む。フィードスルー構造は、前記端面板の前記貫通孔に挿入され、テールケーブルを前記耐圧筐体本体の内部空間側に導入するボディ部品と、前記貫通孔において、前記ボディ部品よりも前記端面板の外面側に配置され、前記テールケーブルを保護するプロテクタ部品と、前記プロテクタ部品を前記端面板に固定するナットと、前記プロテクタ部品と前記ナットとの境界部分を覆うように前記端面板に取り付けられる第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材と前記プロテクタ部品との間の空間に充填される絶縁性液体とを含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係るフィードスルー構造、及び水中機器は、フィードスルーにおける水密性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の水中機器の概略的な構成を示す断面図。

【図2】本開示の一実施形態に係る水中機器の構成例を示す断面図。

【図3】フィードスルー構造を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の説明に先立って、本開示の概要を説明する。図１は、本開示の水中機器の概略的な構成を示す。水中機器１０は、耐圧筐体本体２１、少なくとも１つの端面板２２、内部ユニット２３、及びフィードスルー構造１１を有する。耐圧筐体本体２１は、少なくとも一方の端部に開口が形成され、内部空間を有する。端面板２２は、開口に配置される。端面板２２には、貫通孔が形成されている。内部ユニット２３は、耐圧筐体本体２１の内部空間に配置される。フィードスルー構造１１は、端面板２２の貫通孔に挿入される。

【0012】

フィードスルー構造１１は、ボディ部品１２、プロテクタ部品１３、ナット１４、及び弾性部材１５、及び絶縁性液体１６を有する。ボディ部品１２及びプロテクタ部品１３は、端面板２２の貫通孔に挿入される。プロテクタ部品１３は、貫通孔において、ボディ部品１２よりも端面板２２の外面側に配置される。

【0013】

ボディ部品１２は、テールケーブル２５を耐圧筐体本体２１の内部空間側に導入する。プロテクタ部品１３は、テールケーブル２５を保護する。ナット１４は、プロテクタ部品１３を端面板２２に固定する。弾性部材１５は、プロテクタ部品１３とナット１４との境界部分を覆うように端面板２２とに取り付けられる。絶縁性液体１６は、弾性部材１５と、プロテクタ部品１３との間の空間に充填される。

【0014】

本開示では、弾性部材１５は、プロテクタ部品１３とナット１４との境界部分を覆う。また、弾性部材１５とプロテクタ部品１３との間の空間には、絶縁性液体１６が充填される。このようにすることで、プロテクタ部品１３とナット１４との境界部分から水が浸入すること防止することができ、フィードスルーにおける水密性を向上できる。

【0015】

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳細に説明する。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、同一の要素及び同様な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。

【0016】

図２は、本開示の一実施形態に係る水中機器の断面を示す。本実施形態において、水中機器１００は、例えば海中に配置される海底機器として構成される。水中機器１００は、耐圧筐体１０１、内部ユニット１０２を有する。水中機器１００は、図１に示される水中機器１０に対応する。耐圧筐体１０１は、図１に示される耐圧筐体２０に対応する。内部ユニット１０２は、図１に示される内部ユニット２３に対応する。

【0017】

耐圧筐体１０１は、中空円筒状の耐圧筐体本体１０３と、２つの端面板１０４とを有する。端面板１０４は、中実円筒状に形成されており、耐圧筐体本体１０３の開口端を閉塞する。端面板１０４は、テールケーブル１５０に接続されるケーブルを耐圧筐体本体１０３に引き込むフィードスルー構造１０５を有する。端面板１０４は、耐圧筐体カバーとも呼ばれる。耐圧筐体本体１０３は、図１に示される耐圧筐体本体２１に対応する。端面板１０４は、図１に示される端面板２２に対応する。テールケーブル１５０は、図１に示されるテールケーブル２５に対応する。

【0018】

内部ユニット１０２は、耐圧筐体本体１０３の内部空間に収容される。内部ユニット１０２は、水中機器１００において所定の機能を提供するための回路を含む。例えば、水中機器１００が光信号を伝搬する海底ケーブルの中継機として用いられる場合、内部ユニット１０２は、光信号を増幅する光信号増幅器を含む。内部ユニット１０２には、フィードスルー構造１０５を介して、テールケーブル１５０が接続される。テールケーブル１５０は、例えば、電気配線と光ケーブルとを含む。内部ユニット１０２は、テールケーブル１５０の電気配線から供給される電力で動作する。また、内部ユニット１０２は、テールケーブル１５０の光ファイバから供給される光信号を増幅する。

【0019】

図３は、フィードスルー構造１０５を示す。フィードスルー構造１０５は、ボディ部品１５１、プロテクタ部品１５２、グランドナット１５３、第１の弾性部材１５４、第２の弾性部材１５５、及びホルダ１５６を有する。フィードスルー構造１０５は、図１に示されるフィードスルー構造１１に対応する。フィードスルー構造１０５において、ボディ部品１５１、プロテクタ部品１５２、グランドナット１５３、及びホルダ１５６は、例えば金属材料を用いて形成される。

【0020】

端面板１０４は、耐圧筐体１０１（図２を参照）の内部空間を規定する内面１０４ａと、内面１０４ａとは反対側を向く外面１０４ｂとを有する。外面１０４ｂは、海底などの水中に設置された場合に高い圧力が加わる面である。端面板１０４には、耐圧筐体１０１の軸方向に延びる貫通孔１６０が形成されている。以下の説明において、「軸方向」は、耐圧筐体１０１の軸方向を意味するものとする。また、「径方向」は、耐圧筐体１０１の径方向を意味するものとする。貫通孔１６０は、内面１０４ａ及び外面１０４ｂに開口している。

【0021】

ボディ部品１５１及びプロテクタ部品１５２は、端面板１０４の貫通孔１６０の内部に配置される。ボディ部品１５１及びプロテクタ部品１５２は、それぞれ、テールケーブル１５０を内部に収容する貫通孔を有している。ボディ部品１５１及びプロテクタ部品１５２には、それぞれ径方向に形成される凹部が形成されていてもよく、その凹部には、環状に延びるＯリングが配置されてもよい。ボディ部品１５１は、図１に示されるボディ部品１２に対応する。プロテクタ部品１５２は、図１に示されるプロテクタ部品１３に対応する。

【0022】

テールケーブル１５０は、例えば、中心導体と、中心導体を被覆する樹脂を含む。中心導体は、給電管とも呼ばれる。中心導体は、例えば内部に光ファイバ及び電気配線が配置される金属製のパイプであってもよい。プロテクタ部品１５２は、貫通孔１６０において、ボディ部品１５１よりも高圧側、すなわち外面１０４ｂ側に配置される。グランドナット１５３は、貫通孔１６０において、ボディ部品１５１及びプロテクタ部品１５２を端面板１０４に固定するために使用される。グランドナット１５３は、図１に示されるナット１４に対応する。

【0023】

第１の弾性部材１５４は、一端が端面板１０４に取り付けられ、他端がプロテクタ部品１５２に取り付けられる。端面板１０４の外面１０４ｂは、貫通孔１６０の周りに凸部を有している。外面１０４ｂに形成された凸部の壁には、第１の弾性部材１５４の厚みに対応した段差が形成されており、第１の弾性部材１５４の一端はその段差に配置される。テープ１７１は、第１の弾性部材１５４の一端側において、端面板１０４と第１の弾性部材１５４とを水密に固定する。また、プロテクタ部品１５２には、第１の弾性部材１５４の厚みに対応した凹部が形成されており、第１の弾性部材１５４の他端は、その凹部に配置される。テープ１７２は、第１の弾性部材１５４の他端側において、プロテクタ部品１５２と第１の弾性部材１５４とを水密に固定する。第１の弾性部材１５４は、端面板１０４の貫通孔１６０と、フィードスルー構造１０５との境界部分を覆う。より詳細には、第１の弾性部材１５４は、グランドナット１５３と端面板１０４との境界部分を覆う。第１の弾性部材１５４は、図１に示される弾性部材１５に対応する。

【0024】

第２の弾性部材１５５は、一端がプロテクタ部品１５２に取り付けられ、他端がテールケーブル１５０に取り付けられる。プロテクタ部品１５２には、第２の弾性部材１５５の厚みに対応した段差が形成されており、第２の弾性部材１５５の一端は、その段差に配置される。テープ１７３は、第２の弾性部材１５５の一端側において、プロテクタ部品１５２と第２の弾性部材１５５とを水密に固定する。また、テープ１７４は、第２の弾性部材１５５の他端側において、テールケーブル１５０と第２の弾性部材１５５とを水密に固定する。第１の弾性部材１５４及第２の弾性部材１５５は、例えばゴム材料を用いて形成される。第１の弾性部材１５４及び第２の弾性部材１５５は、ゴムキャップとも呼ばれる。

【0025】

ホルダ１５６は、テールケーブル１５０の中心導体が端面板１０４の貫通孔の中央付近を通るように、テールケーブル１５０を保持する。ホルダ１５６は、フィードスルー構造において、テールケーブル１５０の接続部の強度保護のために使用される。ホルダ１５６は、例えば半円状の２つの部品で形成されており、中央部分に、テールケーブル１５０が通る穴が形成されている。ホルダ１５６の半円状の２つの部品は、テールケーブル１５０を挟み込むように、例えばネジなどを用いてプロテクタ部品１５２に取り付けられる。プロテクタ部品１５２及びホルダ１５６は、テールケーブル１５０が挙動した際に、曲がりや伸びが内部のボディ部品１５１に伝達しないように、テールケーブル５０を把持している。

【0026】

ホルダ１５６には、内部、すなわちプロテクタ部品１５２方向に絶縁性液体１５７を伝達させるための孔が形成されている。例えば、第２の弾性部材１５５が固定される前、テールケーブル１５０とプロテクタ部品１５２の間の空間には、ホルダ１５６に形成された孔を通じて、絶縁性液体１５７が充填される。絶縁性液体１５７は、典型的には、絶縁油又はフッ素系不活性液体である。また、プロテクタ部品１５２は、径方向のいくつかの箇所に、孔１５２ａを有する。孔１５２ａは、プロテクタ部品１５２とテールケーブル１５０との間に充填される絶縁性液体１５７を、プロテクタ部品１５２とグランドナット１５３との境界部分の方向に通過させる。絶縁性液体１５７は、図１に示される絶縁性液体１６に対応する。絶縁性液体１５７が充填された後、第２の弾性部材１５５がテールケーブル１５０及びプロテクタ部品１５２に固定される。

【0027】

ここで、一般的に、フィードスルー構造１０５のボディ部品１５１、プロテクタ部品１５２、及びグランドナット１５３と、端面板１０４とは、同じ金属材料で形成される。例えば、これら部品には、銅系材の金属が使用される。しかしながら、近年、これら部品に使用される金属が入手困難になりつつあり、原価低減、客先要求、及び製造性改善などの観点から、代替材が求められた。その場合、ボディ部品１５１に銅系材の金属（第１の金属材料）を使用し、プロテクタ部品１５２、グランドナット１５３、及び端面板１０４に、ステンレス合金、又はチタン合金などの新材料（第２の金属材料）を使用することが考えられる。しかしながら、そのような構成では、異種金属の接触面が水や海水によって侵食し、異種金属腐食が発生する可能性がある。海底中継器の標準設計としては、海水中における耐食性が良いこととされているため、腐食を防止する構造設計が必要である。

【0028】

本実施形態では、プロテクタ部品１５２とグランドナット１５３との境界は第１の弾性部材１５４で覆われ、かつ第１の弾性部材１５４とプロテクタ部品１５２及びグランドナット１５３の間の空間は絶縁性液体１５７で満たされる。このような構成を採用することで、端面板１０４の貫通孔１６０とフィードスルー構造１０５との境界部分、すなわち端面板１０４とグランドナット１５３との境界部分に海水などの水が浸入することが抑制される。また、本実施形態では、テールケーブル１５０とプロテクタ部品１５２との境界は第２の弾性部材１５５で覆われ、かつ第２の弾性部材１５５とプロテクタ部品１５２の間の空間は絶縁性液体１５７で満たされる。このような構成を採用することで、テールケーブル１５０とフィードスルー構造１０５との境界部分に海水などの水が浸入することが抑制される。

【0029】

本実施形態では、端面板１０４の貫通孔１６０とフィードスルー構造１０５との境界部分に水が浸入することを抑制できる。このため、本実施形態は、端面板１０４の貫通孔１６０とフィードスルー構造１０５との境界部分から海水が侵入し、侵入した水がボディ部品１５１に到達することを抑制できる。従って、本実施形態は、ボディ部品１５１と、プロテクタ部品１５２、グランドナット１５３、及び端面板１０４とで異なる金属材料が使用される場合でも、異種金属が接触する面に海水が入り込むことを防止でき、腐食の発生を防止できる。

【0030】

以上、本開示の実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に対して変更や修正を加えたものも、本開示に含まれる。

【符号の説明】

【0031】

１０：水中機器
１１：フィードスルー構造
１２：ボディ部品
１３：プロテクタ部品
１４：ナット
１５：弾性部材
１６：絶縁性液体
２０：耐圧筐体
２１：耐圧筐体本体
２２：端面板
２３：内部ユニット
２５：テールケーブル
１００：水中機器
１０１：耐圧筐体
１０２：内部ユニット
１０３：耐圧筐体本体
１０４：端面板
１０５：フィードスルー構造
１５０：テールケーブル
１５１：ボディ部品
１５２：プロテクタ部品
１５３：グランドナット
１５４：第１の弾性部材
１５５：第２の弾性部材
１５６：ホルダ
１５７：絶縁性液体
１６０：貫通孔
１７１－１７４：テープ

【図1】

【図2】

【図3】