複数のケーブルに対応するケーブル・グランドの正しいサイズとは？

はじめに

マルチケーブル敷設のためのケーブルグランドのサイジングに苦労していませんか？サイズを間違えると、シーリング不良、ケーブルの損傷、または完全な取り付けの失敗につながる可能性があります。多くのエンジニアは、コントロールパネル、ジャンクション・ボックス、または1つのグランドに複数のケーブルを通す必要のある機器を扱う際に、この問題に直面します。

複数のケーブルに対応するケーブルグランドのサイズを正しく決めるには、すべてのケーブルの総断面積を計算し、適切なシーリングコンプレッションのために15-20%のクリアランスを追加します。 IP等級¹ 完全性。 重要なのは、すべてのケーブルのための十分なスペースと、環境密閉のための十分な圧縮のバランスをとることである。

Bepto Connectorのセールス・ディレクターとして、私は業界を問わず、数え切れないほどのエンジニアがマルチケーブル・サイジングの課題を解決する手助けをしてきました。つい先月、シュトゥットガルトの大手自動車工場のマーカスが、彼のチームの誤ったサイジングが水の浸入を引き起こし、5万ユーロ相当の制御装置を損傷させた後、当社に連絡してきました。彼の経験、そして当社の実績あるサイジング手法は、同じような高価な失敗を避けるのに役立ちます。

目次

• マルチケーブル・グランド・サイジングの重要な要素とは？
• グランド選定のためのケーブル総面積の計算方法は？
• マルチ・ケーブル・グランドの種類と使用時期について
• 複数のケーブルで適切なシーリングを確保するには？
• 避けるべきマルチケーブルのサイズに関する一般的な間違いとは？
• マルチケーブル・グランド・サイジングに関するFAQ

マルチケーブル・グランド・サイジングの重要な要素とは？

マルチ・ケーブル・グランドのサイジングは、信頼できる長期性能を保証するために、ケーブル径、シーリング要件、環境条件、設置上の制約を慎重に考慮する必要があります。 これらの要因を理解することで、システムの完全性を損なうサイジングの誤りを防ぐことができます。

ケーブル径のバリエーション

個別ケーブル測定
ケーブルの外径は、絶縁体の厚さ、シールド、導体数によって異なります。各ケーブルの外径を正確に測定することが重要です。製造公差が大きく異なる場合があるため、カタログの仕様だけに頼らないようにしてください。

ケーブルの柔軟性に関する考慮事項
柔軟なケーブルは、設置中に圧縮されやすいが、硬いケーブルはその形状を維持する。これは、グランド内にケーブルをどれだけ密に収納できるかに影響し、適切な設置に必要な最小グランドサイズに影響する。

環境シーリング要件

IP定格 メンテナンス
マルチケーブルの取り付けでは、シーリングエレメントに複数の貫通部があるにもかかわらず、要求されるIP定格を維持しなければなりません。より高いIP定格（IP67、IP68）では、よりタイトなシーリング圧縮が必要となり、同じ数のケーブルを収容するためには、より大きなグランドサイズが必要となる場合があります。

温度と耐薬品性
使用環境は、ケーブルの膨張とシーリング材の性能の両方に影響します。高温用途ではケーブルの膨張を引き起こし、さらなるクリアランスが必要になります。一方、化学薬品への暴露では、圧縮特性が異なる特定のエラストマー材料が必要になります。

シュトゥットガルトのマーカスは、この教訓を苦労して学んだ。彼の最初の計算では、塗装ブース内の温度膨張を考慮しておらず、80℃に加熱されたケーブルがグランドのシール能力を超えて膨張してしまったのだ。"室温では完璧に適合していたのですが、夏の暑さでシールが破損し、制御システムに水害が発生しました "と彼は説明した。

インストール・アクセシビリティ

スペースの制約
グランド位置周辺の利用可能なスペースは、グランドサイズの選択とケーブル配線の両方に影響する。狭いスペースでは、1グランドあたりのケーブル本数が少ない小型のグランドが必要になったり、限られたエリアで複数のケーブルを収容する特殊な薄型設計が必要になったりします。

メンテナンス・アクセス
グランドのサイズを決める際には、将来のケーブルの追加や交換を考慮してください。わずかにオーバーサイジングすることで、グランドを完全に交換することなく将来の拡張に対応することができ、レトロフィット状況での人件費を大幅に節約することができます。

ベプトのマルチケーブルグランドは、幅広い温度範囲でIP等級を維持する高度なシーリング設計を採用しています。当社の ISO9001認証取得² 当社の広範なテストにより、さまざまなケーブルの組み合わせや環境条件での性能が検証されています。

グランド選定のためのケーブル総面積の計算方法は？

正確な面積の計算には、個々のケーブルの直径を測定し、断面積を計算し、合計し、シーリングの圧縮と設置の公差に適切なクリアランス係数を加える必要があります。 このシステマティックなアプローチにより、毎回適切なグランドサイジングが保証されます。

段階的計算方法

ステップ1：各ケーブルの直径を測定する
用途 キャリパス³ ケーブルは完全な円形でない場合があるため、各ケーブルの外径を複数箇所で測定すること。適切なクリアランスを確保するため、各ケーブルの最大直径を記録してください。

ステップ2：個々の断面積の計算
各ケーブルについて、式を使って面積を計算する：面積 = π × (直径/2)²。
例：直径12mmのケーブル＝π×(12/2)²＝π×36＝113.1mm²の場合

ステップ3：ケーブル総面積の合計
個々のケーブルの面積をすべて加算し、ケーブルが占める総断面積を求める。
例ケーブル3本（12mm、8mm、6mm）＝113.1 + 50.3 + 28.3 = 191.7 mm² （12mm、8mm、6mmの場合

ステップ4：クリアランス係数の適用
適切なシーリングコンプレッションのためにクリアランスを追加する：

• 標準的なアプリケーション15-20%クリアランス
• 高いIP定格要件20-25%クリアランス  
• 難しい設置条件25-30%クリアランス

ステップ5：適切なグランドサイズの選択
計算された総面積に対応するシール内径のグランドを選択する。

実際の計算例

ドバイで石油化学施設を管理するハッサンは、最近、マルチケーブルの設置のためにグランドサイズを決める必要があった：

• 2×16mm電源ケーブル
• 3×10mmコントロールケーブル  
• 2 × 6mm信号ケーブル

計算プロセス：

• 16mmケーブル：2 × π × 8² = 2 × 201.1 = 402.2 mm²
• 10mmケーブル3×π×5²=3×78.5=235.6mm²となります。
• 6mm ケーブル：2 × π × 3² = 2 × 28.3 = 56.6 mm² （2 × π × 3² = 2 × 28.3 = 56.6 mm²)
• ケーブルの総面積： 694.4 mm²
• 20%クリアランス付き： 694.4×1.2＝833.3mm²となる。
• 必要なグランド径： √(833.3/π) × 2 = 32.5mm

ハッサンは、IP67の要件を満たす適切なシーリングコンプレッションで完璧にフィットする当社のM40マルチケーブルグランド（内径34mm）を選択しました。

ケーブルの梱包効率

理論的なパッキングと実践的なパッキング
数学的な計算によって必要最小限の面積が得られるとはいえ、実際のケーブル敷設で完璧な梱包効率が達成されることはめったにありません。ケーブルは当然、空隙のある不規則なパターンを形成するため、理論計算以上のクリアランスが必要となる。

梱包係数⁴ ガイドライン

• 同じようなサイズの丸いケーブル： 85-90% のパッキング効率
• 混合ケーブルサイズ： 75-85% のパッキング効率  
• 不規則なケーブル形状： 70-80% のパッキング効率

計算したケーブル面積を適切なパッキン効率で割って、これらの係数を適用し、実際に必要なグランド面積を決定する。

マルチ・ケーブル・グランドの種類と使用時期について

マルチケーブルグランドには、スプリットボディタイプ、インサートベースシステム、モジュラー構成などいくつかの設計があり、それぞれ特定の設置要件やケーブルの組み合わせに最適化されています。 適切なタイプを選択することで、最適な性能と設置効率を確保できる。

スプリットボディ・マルチケーブルグランド

デザインの特徴
スプリットボディグランドは、ケーブルの端を切り離すことなくケーブルの取り付けを可能にする取り外し可能なトップセクションを備えています。この設計は、ケーブルがすでに終端されている後付けアプリケーションでの取り付けを大幅に簡素化します。

最適なアプリケーション

• 既存のケーブル終端を使用した後付け設置
• 頻繁なケーブルアクセスが必要なメンテナンス用途
• ケーブル操作のためのスペースが限られている設置場所
• 保護等級IP65～IP67を必要とするアプリケーション

パフォーマンスに関する考察
スプリットボディの設計は、シーリングインターフェイスが追加されているため、一般的にソリッドボディの代替品よりも若干低いIP定格を達成しています。しかし、Oリングシール付きのプレミアム設計は、ほとんどの産業用アプリケーションに適したIP67定格を達成することができます。

インサートベースのグランドシステム

モジュラー・シーリング・アプローチ
インサートベースのシステムでは、特定のケーブルの組み合わせのために、あらかじめ穴が形成された取り外し可能なシーリングインサートを使用します。複数のインサートオプションにより、グランドボディのサイズを一定に保ちながら、様々なケーブル配置に対応するカスタマイズが可能です。

主な利点

• 標準化されたグランドボディが在庫を削減
• 交換可能なインサートにより、さまざまなケーブルの組み合わせに対応
• 適切なインサート選択による優れたシール性能
• さまざまなケーブル要件に対応する費用対効果

選考基準
様々なケーブルの組み合わせに対して柔軟性が必要な場合や、一般的なグランドボディのサイズで標準化することで在庫上の利点が得られる場合は、インサートベースのシステムをお選びください。

ソリッド・ボディ用マルチ・ケーブル・グランド

最高のパフォーマンス設計
ソリッドボディグランドは、追加のシーリングインターフェースを持たない一体構造により、最高のIP等級と最も堅牢なシーリング性能を提供します。これらのグランドは、厳しい環境条件に優れています。

アプリケーション・フォーカス

• IP68等級を必要とする海洋およびオフショア設備
• アグレッシブな媒体への暴露を伴う化学処理
• 過酷な気象条件にさらされる屋外設置
• 最大限の信頼性が不可欠なクリティカル・アプリケーション

設置条件
ソリッドボディグランドは、最終終端前にケーブルの取り付けが必要なため、新規取り付けには理想的ですが、レトロフィット用途には困難です。

グランドタイプ選択マトリックス

Beptoでは、一貫した品質基準と交換可能なねじ切りシステムにより、3種類のグランドをすべて製造しています。当社のモジュラーアプローチにより、お客様は各アプリケーションに最適なシール方法を選択しながら、ネジサイズを標準化することができます。

複数のケーブルで適切なシーリングを確保するには？

複数のケーブルを適切にシーリングするには、圧縮の均一性、シーリング材の選択、すべてのケーブル貫通部の圧力を一定に保つ施工手順に細心の注意を払う必要があります。 さまざまなサイズのケーブルで信頼性の高いシーリングを実現するには、独特の課題があります。

圧縮均一性の課題

さまざまなケーブル径
異なるサイズのケーブルが同じグランドを通過する場合、直径のばらつきにもかかわらず、シーリングエレメントは各ケーブルを均一に圧縮しなければなりません。このため、圧縮圧力を一定に保ちながら、ケーブルの太さの違いに対応する特殊なシーリング設計が必要となります。

シーリング・エレメントの設計
先進的なマルチケーブルグランドは、異なるケーブル径に適応する目盛り付きシールエレメントまたは複数の圧縮ゾーンを使用しています。これらの設計は、太いケーブルの過圧縮を防止しながら、細いケーブルの適切な圧縮を保証します。

マルチケーブル用途の材料選択

エラストマーの柔軟性要件
マルチケーブル用途では、優れた柔軟性と回復性を持つシーリング材が要求されます。エラストマーは、温度や圧力の変化に対してシーリングの完全性を維持しながら、不規則なケーブル配置に適合しなければなりません。

温度安定性
異なるケーブルは様々な量の熱を発生し、グランド内に温度勾配を生じさせる。シーリング材は、局所的なシール不良を防ぐために、このような温度変化に対しても特性を維持する必要があります。

化学適合性マトリックス

インストールのベストプラクティス

ケーブルの準備
取り付けの際、シールエレメントを損傷する可能性のある鋭利なエッジ、バリ、ケーブルタイの残骸を取り除く。ケーブル・ジャケットがきれいで、シールの接着に影響するような油や汚染物質がないことを確認する。

圧縮トルクのガイドライン
シールの変形を防ぐため、圧縮は徐々に均等に行うこと。締めすぎはシールのはみ出しや不均一な圧縮の原因となり、締めすぎは環境保護を損ないます。

検証手順
設置後、IP67/IP68アプリケーションの圧力試験や標準的な工業用設置の目視検査など、適切な試験方法でシーリングの完全性を確認してください。

シュトゥットガルトのマーカスは、今では私たちが推奨する取り付け手順を忠実に守っています。「あなたが提供してくれた段階的な圧縮手順によって、シーリングの問題は完全に解消されました。「半年前にガイドラインを導入して以来、一度もシールの不具合は起きていません。

避けるべきマルチケーブルのサイズに関する一般的な間違いとは？

よくあるサイジングの間違いには、クリアランスの計算不足、温度膨張の無視、互換性のないケーブルタイプの混合、長期的なメンテナンス要件の考慮漏れなどがあります。 このようなエラーから学ぶことで、コストのかかる設置の問題やシステムの故障を防ぐことができる。

間違い1：不十分なクリアランス計算

問題点
多くのエンジニアは、シーリングの圧縮、取り付け公差、熱膨張のために十分なクリアランスを持たずに、正確なケーブル面積を計算します。この結果、正しいサイズのグランドができますが、適切なシーリングが得られなかったり、ケーブルの動きを十分に許容できなかったりします。

現実の結果

• ケーブル敷設時の困難
• シーリング性能の低下とIP定格の不具合
• 過度の圧縮によるケーブル被覆の損傷
• オーバーストレスによるシールの早期破損

予防戦略
高温用途や重要なシーリング要件がある場合は、常に最低 15-20% のクリアランスを追加してください。不明な点がある場合は、仕様を確定する前にサンプルグランドでケーブルをテストフィットしてください。

間違い2：ケーブルタイプの互換性を無視する

問題点
電源ケーブルと感度の高い信号ケーブルを同じグランドに混在させると、次のようなことが起こります。 電磁妨害⁵一方、異なる温度定格のケーブルを組み合わせると、システムの安全性が損なわれる可能性がある。

技術的課題

• シグナルインテグリティに影響を及ぼす電源ケーブルからのEMI
• ケーブル間の熱伝導による絶縁劣化  
• 機械的応力を生み出す膨張率の違い
• ケーブル被覆材料間の化学的非互換性

ベスト・プラクティス・ソリューション
互換性のあるケーブルをグループ化し、必要に応じて異なるケーブルタイプに別々のグランドを使用する。電源ケーブルと制御ケーブルが混在する場合は、EMC定格のグランドを検討してください。

間違い3：環境要因の見落とし

温度拡張の監督
ドバイのハッサン氏は、当初は室温のケーブル測定値に基づいてグランドサイズを決めましたが、彼の施設の60℃の動作温度を考慮していませんでした。「3ヶ月後、工場全体でシールの不具合が発生しました。「ケーブルがグランドの容量を超えて膨張し、洗浄手順に必要なIP67等級が損なわれました。

湿度と化学物質への暴露
環境条件を考慮しないと、ケーブルの特性とシーリング材の性能の両方に影響します。高湿度はケーブルの膨張を引き起こし、化学物質への暴露は特定のエラストマーを劣化させる可能性があります。

間違い4：不十分な将来計画

ケーブル増設引当金なし
現在のケーブル要件に正確にグランドをサイジングすることは、将来のシステム拡張やケーブル交換の余地を残さない。このような近視眼的なアプローチは、修正が必要な場合、しばしば完全なグランドの交換を必要とします。

メンテナンス・アクセスの制限
可能な限り小さなグランドサイズを選ぶと、将来のメンテナンスやケーブル交換の手順が複雑になり、初期の材料節約にもかかわらず、長期的な人件費が増加する可能性がある。

戦略的サイジング・アプローチ
グランド25-30%のサイズは、スペースが許す限り、当面の要求より大きくすることを考慮してください。この適度なオーバーサイズは、現在のケーブル負荷で適切なシーリング性能を維持しながら、将来のニーズに対応します。

間違い5：誤ったグランドタイプの選択

シングル・ケーブル・グランドの複数ケーブルへの使用
適切なマルチケーブル設計の代わりに、複数のシングルケーブルグランドを使おうとする設置もある。これは一見費用対効果に優れているように見えますが、労働力の増加、シーリングを必要とする貫通部の増加、エンクロージャーの構造的弱体化の可能性により、トータルコストが高くなることがよくあります。

インストールの制約を無視する
ケーブルを切り離すことができない後付けアプリケーションにソリッドボディグランドを選択すると、不必要な設置の複雑さと人件費が発生します。スプリットボディまたはインサートベースの設計は、しばしばこのような状況に対してより良いソリューションを提供します。

Beptoでは、お客様がこのようなよくある間違いを回避できるよう、詳細なサイジングガイドとアプリケーションサポートを提供しています。当社の技術チームが重要な用途を検討し、各特定要件に最適なグランドの選択とサイジングを保証します。

結論

複数のケーブルに対してケーブルグランドのサイズを正しく決めるには、ケーブルエリアの体系的な計算、適切なクリアランス係数、環境条件と設置要件を慎重に考慮する必要があります。重要なのは、すべてのケーブルに十分なスペースと、信頼性の高い環境シーリングのための十分な圧縮のバランスをとることです。

成功するかどうかは、正確な測定、適切なクリアランス計算、そして特定のアプリケーションに適したグランドタイプの選択にかかっています。このプロセスは複雑に見えるかもしれませんが、実績のある方法論に従うことで、システムの性能と信頼性を損なう、コストのかかるサイジングエラーを防ぐことができます。

ベプトコネクタでは、標準的な産業設備から厳しい海洋および化学処理環境に至るまで、あらゆる用途に対応する包括的なマルチケーブルグランドを提供しています。当社のISO9001およびTUV認証は一貫した品質を保証し、当社の技術サポートチームはお客様が特定の要件に最適なサイズと選択を達成できるよう支援します。

覚えておいてください：適切なグランドのサイジングは、システムの信頼性への投資です。時間をかけて正確に計算し、全ての環境要因を考慮し、何年もトラブルのない性能を提供する高品質のグランドを選択します。計画における余分な努力は、後々の高価な問題を防ぎます。

マルチケーブル・グランド・サイジングに関するFAQ