JP6565638B2

JP6565638B2 - ケーブル接続装置

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Publication number: JP6565638B2
Application number: JP2015233250A
Authority: JP
Inventors: 陽介角; 秋元　克弥; 克弥秋元; 千綿　直文; 直文千綿; 村田　亘; 亘村田; 幸則相島; 寛沖川
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: JP2017103854A; EP3174165A1; CN106816726B; EP3174165B1; CN106816726A

Description

本発明は、ケーブル接続装置に関する。

従来、一対の電力ケーブルを接続するケーブル接続装置として、幹線用の電力ケーブルと車両間を接続する渡り用の電力ケーブルとを接続するケーブル接続装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このケーブル接続装置は、幹線用の電力ケーブルと渡り用の電力ケーブルの端末をそれぞれ段剥ぎして露出されたケーブル導体の接続部の周辺で電気的絶縁を図るために、接続部の周囲に雄側ゴムユニット、雌側ゴムユニット及びエポキシ樹脂からなるコーン状部材の絶縁部品を配置し、これらの絶縁部品を筐体内に収容している。これらの絶縁部品は、コーン状部材を両側から雄側ゴムユニット及び雌側ゴムユニットで挟み、筐体に付属されたレバーを操作することで絶縁部品間で密着する構成となっている。

欧州特許第０８１５６１８号明細書

しかし、従来のケーブル接続装置によれば、絶縁部品間で接触する面（界面）の面積が比較的大きいため、絶縁部品の組立時に絶縁部品の界面から空気が抜けきれずに界面にボイドが残留するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、接続部の周囲の絶縁部品の界面にボイドの残留を抑制することができるケーブル接続装置を提供することにある。

［１］接続対象の一対の電力ケーブルの端末から露出したケーブル導体の接続部の周囲に配置される複数の絶縁部品を備え、前記複数の絶縁部品は、内側に円錐状の内側接触面を有する雌側部品と、外側に円錐状の外側接触面を有する雄側部品と、前記雌側部品と前記雄側部品との間に配置され、前記内側接触面に接触する雌側接触面及び前記外側接触面に接触する雄側接触面を有する、絶縁材料から形成された絶縁体部と、中心に軸方向に形成された貫通穴とを有する中間部品とを備え、前記中間部品は、前記雄側接触面の面積が前記雌側接触面の面積よりも小さく、前記雌側接触面を前記雌側部品の前記内側接触面に接触させる際に、前記貫通穴と前記接続部及び前記電力ケーブルとの間に形成される空隙が前記雌側接触面と前記内側接触面との間の界面からの空気逃げの流路となる、ケーブル接続装置。
［２］前記中間部品は、前記絶縁体部の内側に配置される導電管を備えた前記［１］に記載のケーブル接続装置。
［３］前記雌側部品及び前記雄側部品は、主としてゴムから形成され、前記中間部品の前記絶縁体部は、前記ゴムよりも硬い前記絶縁材料から形成された、前記［１］又は［２］に記載のケーブル接続装置。

本発明によれば、接続部の周囲の絶縁部品の界面にボイドの残留を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るケーブル接続装置の概略の構成例を示す断面図である。図２は、図１に示すケーブル接続装置の要部の分解斜視図である。図３は、図１に示すケーブル接続装置の組立工程を説明するための要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係るケーブル接続装置の概略の構成例を示す断面図である。図２は、図１に示すケーブル接続装置の要部の分解斜視図である。

このケーブル接続装置１は、接続対象の一対の電力ケーブル２Ａ、２Ｂの端末をそれぞれ段剥ぎして露出されたケーブル導体２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ接続された一対の導体接続管３Ａ、３Ｂによって接続部３を構成し、この接続部３の周辺で電気的絶縁を図るために、接続部３の周囲に雌側ゴムユニット４、雄側ゴムユニット５及びエポキシユニット６の３つの絶縁部品を配置している。

これらの絶縁部品には、一対の電力ケーブル２Ａ、２Ｂの接合時にその接合を容易ならしめ、かつ、接合面（界面）から空気等を除去する目的で、所定の組立順序で組立を行うとともに、エポキシユニット６に空気逃げの流路を設けている。ここで、雌側ゴムユニット４は、雌側部品の一例である。雄側ゴムユニット５は、雄側部品の一例である。エポキシユニット６は、中間部品の一例である。

また、ケーブル接続装置１は、一対の電力ケーブル２Ａ、２Ｂが一対の導体接続管３Ａ、３Ｂによって接続された状態で雌側ゴムユニット４、雄側ゴムユニット５及びエポキシユニット６を収容する第１の筐体７、中間筐体８及び第２の筐体９と、雄側ゴムユニット５を雌側ゴムユニット４側に押圧部材１０を介して押圧するバネ部材１１とを備える。

電力ケーブル２Ａ、２Ｂは、例えば、撚線からなるケーブル導体２０Ａ、２０Ｂを有し、ケーブル導体２０Ａ、２０Ｂの外周に、内部半導電層と、絶縁層２１Ａ、２１Ｂ、外部半導電層、遮蔽層、押えテープ層、シース層がこの順序で形成されている。

（雌側ゴムユニットの構成）
雌側ゴムユニット４は、ほとんどの部分が電力ケーブル２Ａの外周側に配置される。雌側ゴムユニット４は、主としてゴムから形成され、内側に円錐状の内側接触面４ａを有し、中心に軸方向に沿う貫通穴４ｂを有する。具体的には、雌側ゴムユニット４は、ゴムモールドによって形成された絶縁体部４０と、絶縁体部４０の軸方向の両側に配置された導電性ゴムからなる半導電層４１、４２とを備える。貫通穴４ｂは、電力ケーブル２Ａとの界面にボイドが形成されないように電力ケーブル２Ａの外径（図１に示す場合は絶縁層２１Ａの外径）よりも小さいサイズとなっている。また、雌側ゴムユニット４は、エポキシユニット６の端面６ｄが当接される底面４ｃを有する。また、雌側ゴムユニット４は、第１の筐体７の垂直壁部７１の内側の面に当接する端面４ｄとを有する。

絶縁体部４０は、例えば、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等から形成されている。

半導電層４１、４２は、電界の集中を緩和させるために設けられており、主としてポリマー系材料から形成され、例えば、エチレンプロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合（ＥＶＡ）樹脂、ブチルゴム等のゴムにカーボン等の導電性粉末を分散して導電性を持たせたものを押出成形することにより形成される。

（雄側ゴムユニットの構成）
雄側ゴムユニット５は、電力ケーブル２Ｂの外周側に配置される。雄側ゴムユニット５は、主としてゴムから形成され、導体接続管３Ｂ側に円錐状の外側接触面５ａ、及び導体接続管３Ｂと反対側に円錐状の外側接触面５ｂを有し、中心に軸方向に沿う貫通穴５ｃを有する。具体的には、雄側ゴムユニット５は、導体接続管３Ｂ側に設けられた絶縁体部５０と、導体接続管３Ｂとは反対側に設けられた導電性ゴムからなる半導電層５１とを備える。貫通穴５ｃは、電力ケーブル２Ｂとの界面にボイドが形成されないように電力ケーブル２Ｂの外径（図１に示す場合は絶縁層２１Ｂの外径）よりも小さいサイズとなっている。また、雄側ゴムユニット５は、最大径となる周面５ｄの外径は、後述するエポキシユニット６の内周面６ｆよりも小さいサイズが好ましい。

絶縁体部５０は、例えば、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等から形成されている。

半導電層５１は、電界の集中を緩和させるために設けられており、主としてポリマー系材料から形成され、例えば、エチレンプロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合（ＥＶＡ）樹脂、ブチルゴム等のゴムにカーボン等の導電性粉末を分散して導電性を持たせたものを押出成形することにより形成される。

（エポキシユニットの構成）
エポキシユニット６は、雌側ゴムユニット４と雄側ゴムユニット５との間であって、一対の導体接続管３Ａ、３Ｂの外周側に配置される。エポキシユニット６は、雌側ゴムユニット４の内側接触面４ａに接触する雌側接触面６ａ及び雄側ゴムユニット５の外側接触面５ａに接触する雄側接触面６ｂを有する。エポキシユニット６は、雌側ゴムユニット４及び雄側ゴムユニット５を構成するゴムよりも硬い絶縁材料、例えばエポキシ樹脂から形成された絶縁体部６０と、中心に軸方向に沿う貫通穴６ｃを有し、絶縁体部６０の内側に配置される導電管６１とを備える。また、エポキシユニット６は、雌側ゴムユニット４の底面４ｃに当接する端面６ｄと、後述する中間筐体８の厚肉筒部８１の端面８ａに当接する端面６ｅとを有する。導電管６１は、例えば黄銅、アルミウム合金等の金属から形成されている。

雄側ゴムユニット５の外側接触面５ａとエポキシユニット６の雄側接触面６ｂとの接触面積は、雌側ゴムユニット４の内側接触面４ａとエポキシユニット６の雌側接触面６ａとの接触面積よりも小さく、かつ、雄側接触面６ｂの中心軸に対する傾斜角が雌側接触面６ａの中心軸に対する傾斜角よりも大きく設定されている。

エポキシユニット６の雄側接触面６ｂに雄側ゴムユニット５の外側接触面５ａが接触させていない状態で、エポキシユニット６の雌側接触面６ａを雌側ゴムユニット４の内側接触面４ａに接触させる際に、導電管６１の貫通穴６ｃと接続部３及び電力ケーブル２Ｂとの間に形成される空隙がエポキシユニット６の雌側接触面６ａと雌側ゴムユニット４の内側接触面４ａとの間の界面からの空気逃げの流路となる。

（筐体の構成）
第１の筐体７は、小径筒部７０と、小径筒部７０の一方の端部から外側に形成された垂直壁部７１と、垂直壁部７１の外側の端部に接続された大径筒部７２と、大径筒部７２の外側に形成されたフランジ部７３とを備える。フランジ部７３には、複数の取付け穴が等間隔で形成されている。

中間筐体８は、薄肉筒部８０と、厚肉筒部８１とを備える。薄肉筒部８０の端面８ｂには、フランジ部７３に形成された複数の取付け穴に対応する位置に複数のボルト８２が突設されている。厚肉筒部８１の端面８ｃには、第２の筐体９のフランジ部９３に形成された複数の取付け穴に対応する位置に複数のボルト８２が突設されている。

第２の筐体９は、小径筒部９０と、小径筒部９０の一方の端部から外側に形成された垂直壁部９１と、垂直壁部９１の外側の端部に接続された大径筒部９２と、大径筒部９２の一方の端部から外側に形成されたフランジ部９３とを備える。フランジ部９３には、複数の取付け穴が等間隔で形成されている。

中間筐体８の薄肉筒部８０から突設しているボルト８２が第１の筐体７のフランジ部７３の取付け穴に挿入されるように、薄肉筒部８０の内側に第１の筐体７の大径筒部７２を挿入した後、ボルト８２にナット８３を締結することにより、中間筐体８と第１の筐体７とが組み立てられる。中間筐体８の厚肉筒部８１から突設しているボルト８２を第２の筐体９のフランジ部９３の取付け穴に挿入し、ボルト８２にナット８３を締結することにより、中間筐体８と第２の筐体９とが組み立てられる。

第１の筐体７、中間筐体８及び第２の筐体９は、例えばアルミニウム等の金属から形成される。なお、第１の筐体７、中間筐体８及び第２の筐体９の構造は、図１のものに限られない。

押圧部材１０は、円筒状の形状を有し、バネ部材１１が接触する軸方向に垂直な接触面１０ａと、雄側ゴムユニット５の外側接触面５ｂに接触する円錐状の接触面１０ｂとを有する。押圧部材１０は、例えばアルミニウム等の金属から形成されている。

（組立工程）
次に、図１〜図３を参照してケーブル接続装置１の組立工程を説明する。図３は、図１に示すケーブル接続装置の組立工程を説明するための要部断面図である。なお、図３では、第１の筐体７、中間筐体８及び第２の筐体９、押圧部材１０及びバネ部材１１の図示を省略している。

（１）予備作業
接続対象の一対の電力ケーブル２Ａ、２Ｂの端末をそれぞれ段剥ぎしてケーブル導体２０Ａ、２０Ｂを露出させ、ケーブル導体２０Ａ、２０Ｂに導体接続管３Ａ、３Ｂを接続する。一方の電力ケーブル２Ａの絶縁層２１Ａに雌側ゴムユニット４を挿入する。他方の電力ケーブル２Ｂの絶縁層２１Ｂに雄側ゴムユニット５及びエポキシユニット６を挿入する。この段階では、雄側ゴムユニット５を導体接続管３Ｂから離しておく。次に、導体接続管３Ａ、３Ｂ同士を接続する。

（２）雌側ゴムユニット４とエポキシユニット６との組立
前述したようにボルト８２にナット８３を締結して第１の筐体７と中間筐体８とを組み立てて雌側ゴムユニット４の内側にエポキシユニット６を配置させる。このとき、図３に示すように雌側ゴムユニット４の内側接触面４ａとエポキシユニット６の雌側接触面６ａとの間の空気は、図３中ａで示すように貫通穴６ｃの側に流れ込み、その空気は図３中ｂで示すように貫通穴６ｃ内を流れ、図３中ｃで示すように大気へと逃げる。中間筐体８の厚肉筒部８１の端面８ａがエポキシユニット６の端面６ｅを押し付け、この押し付け力によって内側接触面４ａと雌側接触面６ａとは密着し、雌側ゴムユニット４の端面４ｄが第１の筐体７の垂直壁部７１の内側の面に押し付けられる。内側接触面４ａと雌側接触面６ａとの間には、主に雌側ゴムユニット４及びポキシユニット６が有するゴム弾性力が作用する。

（３）雄側ゴムユニット５の組立
雄側ゴムユニット５の外側接触面５ｂの側に押圧部材１０及びバネ部材１１を配置し、前述したようにボルト８２にナット８３を締結して中間筐体８と第２の筐体９とを組み立てる。雄側ゴムユニット５の外側接触面５ａとエポキシユニット６の雄側接触面６ｂとの間には、バネ部材１１のバネ力による押し付け力が作用する。外側接触面５ａと雄側接触面６ｂとの間の接触面積は、内側接触面４ａと雌側接触面６ａとの間の接触面積と比べて小さく、かつ、雄側接触面６ｂの中心軸に対する傾斜角が雌側接触面６ａの中心軸に対する傾斜角よりも大きいため、ボイドが外側接触面５ａと雄側接触面６ｂとの間の界面に残留する可能性は低い。

（実施の形態の作用、効果）
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
（１）エポキシユニット６の雌側接触面６ａを雌側ゴムユニット４の内側接触面４ａに接触させる際に、貫通穴６ｃと接続部３及び電力ケーブル２Ｂとの間に形成される空隙が雌側接触面６ａと内側接触面４ａとの間の界面からの空気逃げの流路となっているため、雌側接触面６ａと内側接触面４ａとの間の界面にボイドが残留するのを抑制することができる。
（２）エポキシユニット６は、雄側接触面６ｂの面積が雌側接触面６ａの面積よりも小さく、かつ、雄側接触面６ｂの中心軸に対する傾斜角が雌側接触面６ａの中心軸に対する傾斜角よりも大きいため、雄側接触面６ｂと外側接触面５ａとの間の界面にボイドが残留するのを抑制することができる。
（３）雄側接触面６ｂと外側接触面５ａとの間の界面は、バネ部材１１によるバネ力が作用するため、製造誤差や経年変化をバネ部材１１で吸収できるため、絶縁信頼性を確保することができる。
（４）本ケーブル接続装置１は軸方向の小型化が図れるため、幹線用の電力ケーブルと両間を接続する渡り用の電力ケーブルとを接続するケーブル接続装置として好ましい。

なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々な実施の形態が可能である。また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態の構成要素の一部を省くことや変更することが可能である。

１…ケーブル接続装置、２Ａ、２Ｂ…電力ケーブル、３…接続部、
３Ａ、３Ｂ…導体接続管、４…雌側ゴムユニット、４ａ…内側接触面、４ｂ…貫通穴、
４ｃ…底面、４ｄ…端面、５…雄側ゴムユニット、５ａ、５ｂ…外側接触面、
５ｃ…貫通穴、５ｄ…周面、６…エポキシユニット、６ａ…雌側接触面、
６ｂ…雄側接触面、６ｃ…貫通穴、６ｄ、６ｅ…端面、６ｆ…内周面、７…第１の筐体、
８…中間筐体、８ａ、８ｂ、８ｃ…端面、９…第２の筐体、１０…押圧部材、
１０ａ、１０ｂ…接触面、１１…バネ部材、２０Ａ、２０Ｂ…ケーブル導体、
２１Ａ、２１Ｂ…絶縁層、４０…絶縁体部、４１…半導電層、５０…絶縁体部、
５１…半導電層、６０…絶縁体部、６１…導電管、７０…小径筒部、７１…垂直壁部、
７２…大径筒部、７３…フランジ部、８０…薄肉筒部、８１…厚肉筒部、８２…ボルト、
８３…ナット、９０…小径筒部、９１…垂直壁部、９２…大径筒部、９３…フランジ部

Claims

接続対象の一対の電力ケーブルの端末から露出したケーブル導体の接続部の周囲に配置される複数の絶縁部品を備え、
前記複数の絶縁部品は、内側に円錐状の内側接触面を有する雌側部品と、
外側に円錐状の外側接触面を有する雄側部品と、
前記雌側部品と前記雄側部品との間に配置され、前記内側接触面に接触する雌側接触面及び前記外側接触面に接触する雄側接触面を有する、絶縁材料から形成された絶縁体部と、中心に軸方向に形成された貫通穴とを有する中間部品とを備え、
前記中間部品は、前記雄側接触面の面積が前記雌側接触面の面積よりも小さく、前記雌側接触面を前記雌側部品の前記内側接触面に接触させる際に、前記貫通穴と前記接続部及び前記電力ケーブルとの間に形成される空隙が前記雌側接触面と前記内側接触面との間の界面からの空気逃げの流路となる、
ケーブル接続装置。
前記中間部品は、前記絶縁体部の内側に配置される導電管を備えた請求項１に記載のケーブル接続装置。
前記雌側部品及び前記雄側部品は、主としてゴムから形成され、
前記中間部品の前記絶縁体部は、前記ゴムよりも硬い前記絶縁材料から形成された、
請求項１又は２に記載のケーブル接続装置。