(57)【要約】【課題】中継回路を含んだ中継器構成要素と給電線が近接しているため、給電線にサージが進入した場合、サージが静電誘導、電磁誘導によって中継回路に進入して機器の誤操作の原因となることを抑制する。【解決手段】ケーブルシステムに接続される中継器１において、内部に絶縁シリンダ１１が、さらにその内部に導体シリンダ１２が配置された円筒形の耐圧筺体１０、導体シリンダ１２内に絶縁物を介して収容された複数の中継器構成要素１３、耐圧筺体１０の外部から引き込まれ、中継器構成要素１３に電力を供給する給電線１５、この給電線１５を通して進入するサージから中継器構成要素１３を保護するために給電線１５の周囲を包む導電体からなるサージ抑制導体１９を備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に絶縁シリンダが、さらにその内部に導体シリンダが配置された円筒形の耐圧筺体、上記導体シリンダ内に絶縁物を介して収容された複数の中継器構成要素、上記耐圧筺体の外部から引き込まれ、上記中継器構成要素に電力を供給する給電線、該給電線を通して進入するサージから上記中継器構成要素を保護するために上記給電線を包む導電体からなるサージ抑制導体を備えたことを特徴とする中継器。
【請求項２】
請求項１に記載の中継器において、上記サージ抑制導体は、上記各々の中継器構成要素を横切る給電線のほぼ全長に亘りかつ中継器構成要素ごとに独立して設けられると共に、対応する中継器構成要素と同電位に保たれていることを特徴とする中継器。
【請求項３】
請求項２に記載の中継器において、上記サージ抑制導体を上記中継器構成要素に固定したことを特徴とする中継器。
【請求項４】
請求項１に記載の中継器において、上記サージ抑制導体は、上記中継器構成要素を横切る給電線のほぼ全長に亘りかつ中継器構成要素ごとに独立して設けられると共に、対応する中継器構成要素と絶縁され、上記導体シリンダと同電位に保たれていることを特徴とする中継器。
【請求項５】
請求項１に記載の中継器において、上記サージ抑制導体は、複数個の中継器構成要素を横切る給電線のほぼ全長に亘り連続して設けられると共に、上記導体シリンダと同電位に保たれ、上記中継器構成要素と絶縁されていることを特徴とする中継器。
【請求項６】
請求項１に記載の中継器において、上記サージ抑制導体は、上記中継器構成要素を横切る給電線の一部に設けられ、かつ隣接の中継器構成要素に設けられるサージ抑制導体との間に一定の間隔を有することを特徴とする中継器。
【請求項７】
請求項６に記載の中継器において、上記サージ抑制導体は、上記中継器構成要素と同電位に保たれ、上記導体シリンダと絶縁されていることを特徴とする中継器。
【請求項８】
請求項６に記載の中継器において、上記サージ抑制導体は、上記中継器構成要素と絶縁され、上記導体シリンダと同電位に保たれていることを特徴とする中継器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば海底ケーブルシステムに使用される中継器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の海底中継器では、耐圧筐体の中に配置された絶縁シリンダの内部に中継回路を含んだ複数の中継器構成要素が配置されている。また、前記絶縁シリンダの内部にはアレスタ、チョークコイルなどを含んだサージ保護回路も配置され、このサージ保護回路により中継器構成要素に直接サージが進入しないようになされている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３３６３０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際には中継回路を含んだ中継器構成要素と給電線は近接して設けられるため、給電線にサージが進入した場合、サージが静電誘導、電磁誘導によって中継回路に進入して機器の誤操作の原因となる場合があった。
【０００５】
上記サージの問題を解決するために、中継器内の導体シリンダ内で給電線を静電的、電磁的にシールドすることが有効な手段であるが、給電線に同軸ケーブルを用いると、中継器内の電位差の異なる部位で接地側のシールドを接続する必要があり、シールド線の取扱いが難しいこと、また、端面でのシールド処理が難しいこと、サージを完全にシールドするためにはシールドの厚みが一定以上必要となるなどの問題があった。この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る中継器は、内部に絶縁シリンダが、さらにその内部に導体シリンダが配置された円筒形の耐圧筺体、上記導体シリンダ内に絶縁物を介して収容された複数の中継器構成要素、上記耐圧筺体の外部から引き込まれ、上記中継器構成要素に電力を供給する給電線、該給電線を通して進入するサージから上記中継器構成要素を保護するために上記給電線の周囲を包む導電体からなるサージ抑制導体を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係る中継器の平面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’  断面を拡大して示す断面図である。図において、耐圧筐体１０は海底での水圧に耐えることを目的とした構造物であり、円筒形状をなし、内部に絶縁シリンダ１１が、またその中に導体シリンダ１２が同心円状に配置され、導体シリンダ１２の内部に通信信号を中継するための中継回路を備えた複数（図では中継器構成要素は４個）の中継器構成要素１３が、導体シリンダ１２との間で絶縁された状態で収容されている。
【０００８】
また、導体シリンダ１２内にはケーブルを伝搬するサージが上記中継器構成要素１３に直接進入するのを防止するためのアレスタを備えたサージ保護回路１４が配置されており、中継器構成要素１３は上記サージ保護回路１４を介して導体シリンダ１２内に配置されている給電線１５と電気的に接続されている。給電線１５は、耐圧筺体１０の両端に設けられたフィードスルー１６を通して外部に引き出され、ケーブルに接続される。フィードスルー１６は中継器１内部から給電線１５を引き出すために配置されているが、耐圧筐体１０と同様に海底での水圧に耐えるようになっている。１７は耐圧筺体１０の両端を覆う保護用のカバーである。
【０００９】
例えば海底ケーブルシステムでは大陸間など長距離において中継器に電力を供給する必要があるため一方の陸上側局舎にて正極性の直流高電圧を印加し、他方の陸上局舎では負極性の直流高電圧を印加して、それぞれの電位差とケーブルシステムに接続された中継器のインピーダンスによって一定の電流を流し、中継器内部の回路を動作させている。
【００１０】
そのため、陸上に近い中継器では、システムの運用中、給電線の電位が高いため、中継器内部の給電線１５はこの直流高電圧に対して絶縁が耐えうるものが選定され、例えば、ポリエチレンで被覆した直流高電圧用のケーブルが用いられる。また、中継器構成要素１３も同様に直流高電圧となるため、海中の電位（通常接地電位）に対して絶縁が耐えうるように絶縁シリンダ１１が設けられている。
【００１１】
中継器１では中継器構成要素１３内部の中継回路に設けられる半導体素子であるトランジスタ、ツェナーダイオードを配置するために図１に示すように中継器構成要素製造上の作業用窓１８を設けている。ケーブルを伝搬して陸上埋設ケーブルに進入した雷サージ、ケーブル障害によるシャントサージ、分岐器切替時のサージなどが中継器１に進入する場合がある。しかし、通常は、中継器１に、ケーブルを伝搬したサージが進入しても、中継器１内に設けられたサージ保護回路１４内部のアレスタによって直接中継器構成要素１３にサージが進入しないようになっている。
【００１２】
ところがサージ保護回路１４のアレスタが動作しても、中継回路には直接サージが進入しないが、導体シリンダ１２内の給電線１５にはサージ電圧・電流が伝搬するため、電磁結合もしくは、静電誘導によって中継器構成要素１３の作業用窓１８を介してサージが進入する恐れがある。サージが上述の原因にて進入すると中継回路の誤動作を誘引するばかりでなく、最悪の場合中継器内部素子の故障に至る場合があった。
【００１３】
そこで本発明の実施の形態１では、中継器１の中継器構成要素１３上を横切る給電線６を一定の厚みを持った導電体であるサージ抑制導体１９で包むことを特徴としている。サージ抑制導体１９の材質は鉄、銅、ＳＵＳ、銀、真ちゅう、アルミ等を用いる。サージ抑制導体１９は各中継器構成要素１３と同電位に保たれるが、中継器構成要素１３はすべて異なる電位を持つため、サージ抑制導電体１９は、対応する中継器構成要素１３ごとに独立させ、各々の中継器構成要素１３と電気的に同電位に保持されている。つまり隣接の中継器構成要素に対応する給電線部分に設けられたサージ抑制導電体同士は電気的に絶縁されている。また、サージ抑制導体１９と導体シリンダ１２の間は、図示していないが、適当な絶縁物を介して絶縁されている。
【００１４】
上記構成によれば、各中継器構成要素１３を横切って配置された給電線１５が図のように中継器構成要素１３を横切る区間の全長に亘ってサージ抑制導体１９で包まれている。従って、給電線１５と中継器構成要素１３との静電的あるいは電磁的な結合が無くなる。そのため、伝搬するサージは中継器構成要素１３の中継回路に進入しなくなる。
【００１５】
図１の構成では、サージ抑制導体１９は中継器構成要素１３と同電位に保たれているが、サージ抑制導体１９と中継器構成要素１３の間を絶縁シート、例えばマイラシート、テフロン（登録商標）シート、ポリエチレンシート、マイカシートで絶縁し、それぞれのサージ抑制導体１９同士を電気的に接続してその一端を導体シリンダ１２と電気的に接続することにより、サージ抑制導体１９と導体シリンダ１２を同電位に保持してもサージ保護機能が有効に作用する。
【００１６】
このような構成を採用することによって、静電誘導、若しくは電磁結合によって中継器構成要素内の中継回路基板へのサージ進入が無くなり、信頼性の高い中継器の製作を可能とする。
【００１７】
実施の形態２．
図２（ａ）この発明の実施の形態２に係る中継器を示す平面断面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）を同心軸で９０度回転して示す要部拡大側面断面図である。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。図２においては、給電線１５が導体シリンダ１２内に引き込まれた箇所からサージ保護回路１４に至るまでの区間を連続した一つのサージ抑制導体２０で包む。このサージ抑制導体２０は、実施の形態１のサージ抑制導体１９と同じ材質の一定の厚みを持った導電体で構成する。さらに、サージ抑制導体２０は、中継器構成要素１３との間に挿入された絶縁体２１により、すべての中継器構成要素１３と絶縁され、隣接の中継器構成要素１３同士が短絡しないようにされている。サージ抑制導体２０は、その一端を導体シリンダ１２に接続して導体シリンダ１２と同電位にする。この様に構成することによって、中継器内部で給電線を伝搬するサージが、中継器構成要素１３内部の中継器回路に静電結合、電磁誘導によって進入することが防止される。
【００１８】
上記構成を採用することにより、中継器構成要素間の絶縁を保ちつつ、静電誘導、電磁誘導による中継回路基板へのサージ進入保護が可能となるため、信頼性の高い中継器の製作を可能とする。また、サージ抑制導体は中継器構成要素ごとに分断する必要がないため、製作が容易となる。
【００１９】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る中継器を示す平面断面図である。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態３では、中継器構成要素１３上の給電線１５の一部だけを包むサージ抑制導体２２を配置する。このサージ抑制導体２２は、実施の形態１のサージ抑制導体１９と同じ材質の一定の厚みを持った導電体で構成し、中継器構成要素１３と同電位に保持される。一つの中継器構成要素に対応するサージ抑制導体２２と、隣接の中継器構成要素に対応するサージ抑制導体２２との間隔Ｌは一定の間隔にする。
【００２０】
この様に構成することによって、サージ抑制導体２２の配置間隔Ｌに対して波長が４／Ｌ以下の周波数の電磁波が給電線１５から放射されなくなる。従って、進入サージの周波数が限られている場合、上記の構成を用いることによって安価にかつ確実にサージ進入を防ぐことが可能となる。
【００２１】
ケーブルシャント時のサージ電圧・電流は高速なものが問題となり、一般的に周波数が最大でも１００ＭＨｚ程度と考えられている。例えば１００ＭＨｚ以下のサージ電圧を防ぐためにはＬの間隔が７５ｃｍあればよい。１ＧＨｚ以下のサージを防ぐにはこのＬの間隔を７．５ｃｍに設定する。サージ抑制導体２２はそれぞれ中継器構成要素１３と電気的に接続し、導体シリンダ１２とは絶縁物のシートなどで絶縁する構成を採用する。
【００２２】
上記構成を採用することにより、中継器内に進入するサージ周波数が予想できる場合、サージ抑制装置が簡便になるため、安価かつ信頼性の高い中継器の製作が可能となる。
【００２３】
実施の形態４．
またはこれとは逆に、図４に示すように、サージ抑制導体２２と中継器構成要素１３を絶縁体２１で絶縁して、それぞれのサージ抑制導体２２を導体シリンダ１２と同電位にしても同様の効果を奏する。
【００２４】
上記構成を採用することにより、中継器内に進入するサージ周波数が予想できる場合、サージ抑制装置が簡便になるため、安価かつ信頼性の高い中継器の製作が可能となる。
【００２５】
実施の形態５．
図５は実施の形態５に係る中継器の断面図である。本実施の形態５では、図１のサージ抑制導体を中継器１の導体シリンダ１２内の中継器構成要素１３に固定して一体化したサージ抑制導体２３を用いる。この場合、中継器構成要素１３とサージ抑制導体２３は同一の金属で構成されていても、異なる金属で構成されていてもよい。中継器１内のそれぞれの中継器構成要素１３は異なる電位をもつため、導体シリンダ１２との間は絶縁物のシートなどで絶縁をする。このような構成を採用することで中継器１に進入するサージから中継器構成要素１３内の中継回路を保護することが可能となり、信頼性の高い中継器を提供出来る。
【００２６】
上記構成を採用することにより、機械的に強固な、信頼性の高い中継器の製作を可能とする。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の中継器によれば、給電線から進入するサージが中継器構成要素に与える悪影響を抑制し、中継器の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る中継器の平面断面図（ａ）及びそのＡ−Ａ’  線における拡大断面図（ｂ）である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る中継器の平面断面図（ａ）及びそれを９０度回転して拡大して示す要部側面断面図（ｂ）である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る中継器の平面断面図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る中継器の要部側面Ｓ断面図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る中継器の断面図である。
【符号の説明】
１  中継器、                      １０  耐圧筐体、
１１  絶縁シリンダ、                １２  導体シリンダ、
１３  中継器構成要素、              １４  サージ保護回路、
１５  給電線、                      １６  フィードスルー、
１７  カバー                        １８  作業用窓、
１９  サージ抑制導体、              ２０  サージ抑制導体、
２１  絶縁体、                      ２２  サージ抑制導体、
２３  サージ抑制導体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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