JP2007271607A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器に設けられたブッシングの劣化診断を、ブッシングが非破損の段階で行うための電線の異常検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の異常検出装置１は、互いに向かい当接して配された一対の対向部材２ａ，２ｂと、一対の対向部材２ａ，２ｂのそれぞれの第一長板４ａ，７ａに設けられたセンサコイル１１とを備え、センサコイル１１は、電線を両側から挟んだ状態で渦電流を発生させ、その磁束の変化から電線の異常を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電線の錆を検出する技術であり、特に、変圧器に接続されている電線の錆を検出する技術に関する。

近年、変圧器のブッシング破損に起因する配電線事故が増加傾向にある。その影響度から予防保全が必要であるが、ブッシング内部で劣化が進行し目視での劣化診断が難しいことから、劣化の疑いがあるもの全数を取り替えるしかないのが現状である。

ブッシングは、リード線からブッシング内部に水（雨水）が浸入し、それによりリード線に錆が発生するという段階を経て破損する場合が多い。

ところで、本発明者等は、電磁誘導法を応用して、電線に生じた小さな傷や錆等を検出する技術を先に発明した。

特許文献１に示す渦流探傷装置は、図１４に示すように、被測定電線に沿って配置された励磁コイル及び探傷コイルと、その被測定電線に沿い且つ探傷コイルに近接もしくは密接して配置された共振用コイルとを備えている。さらに、この共振用コイルには、共振用コイルに閾値を超える電流が流れたとき又は電圧が発生したときに動作する共振用回路が接続されている。

また、励磁コイル，探傷コイル，共振用コイルは、それぞれ一対の鞍型コイルで構成されており、被測定電線を包囲するように対向して配置されている。

電線に生じた小さな傷や錆を検出するためには、この渦流探傷装置を測定する電線に沿って移動させる。ここで、電線に傷や錆があると、探傷コイルのインピーダンスが変化し、それによって生じる磁束の変化が共振用コイルに対して及ぼす電磁誘導作用により、その共振用コイルに傷や錆が無い場合よりも大きな電流が流れる。

このようにして、特許文献１に記載の渦流探傷装置は、電線の傷や錆等の異常を検出して電線の劣化診断を行う。
特開２００４−３６１１０３号公報

本発明者は、先に発明した技術を応用し、高い精度で且つ短時間で電線の異常検出を行うことができる技術を提供することを課題とし本発明の異常検出装置を発明した。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、すなわち本発明は、電線に生じた異常を検出するための異常検出装置であって、電線に渦電流を発生させる励磁コイルと、その渦電流による磁束変化を検出する検出コイルを備え、励磁コイルの励磁周波数は２５０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚであることを特徴とする。尚、ここでの電線に生じた異常とは錆のことを意味している。

本発明によれば、励磁周波数２５０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚにて電線に生じた異常検出を行う。そのため、高い精度で異常検出を行うことができる。

そして、電線に生じた異常を高い精度で検出することができることにより、電線（リード線）に発生した錆により、リード線と変圧器との間に取り付けられたブッシングが破損してしまうことを非破損の段階で発見し、ブッシングの破損を未然に防ぐことができる。

ブッシングの破損を未然に防ぐことができることにより、配線線事故を防ぐことに繋がる。

また、本発明の異常検出装置は、電線に渦電流を発生させる複数の励磁コイルと、渦電流による磁束変化を検出する複数の検出コイルと、複数の励磁コイル及び検出コイルを切り換える切換手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の異常検出装置によれば、複数の検出コイルにより複数の検出結果を得ることができるため、検出結果の信憑性を高めることができる。

例えば、センサコイルが５組（一つの励磁コイルの両側を二つの検出コイルで挟んだものを一組のセンサコイルとし、一つの対向部材に５組のセンサコイルが設けられている場合）であれば、１組ずつ異常検出測定を行うことにより、検出結果は５個の個々の値ということになる。

さらに、本発明の異常検出装置は、複数の検出コイルの最大出力値及び最小出力値を測定する測定制御手段を更に備えた構成とすることもできる。

これは、新品のリード線又は錆が発生していないリード線の異常検出測定を行うと、検出コイルの最大出力値及び最小出力値は、錆が発生しているリード線の最大出力値及び最小出力値に比べてともに大きくなる、という特性を利用したものである。

このように、本発明の異常検出装置によれば、異常検出信号の大きさからだけでなく、最大出力値及び最小出力値から電線（リード線）の異常（錆の有無）を検出することができるため、異常検出結果の信憑性を高めることができる。

ここで、本発明は、電線に生じた異常を検出するための異常検出装置であって、
前記電線に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記渦電流による磁束変化を検出する検出コイルと、を備え、前記励磁コイルの励磁周波数は、前記電線の種別に応じて変更できることを特徴とする異常検出装置としてもよい。

本発明では、電線に渦電流を発生させる励磁コイルの励磁周波数が電線の種別に応じて変更できることを特徴とする。電線の種別とは、電線の属性を表すものであり、電線の径、被覆の有無、電線の素材、被覆がある場合には被覆の素材・厚さ等が例示できる。励磁コイルの電流の周波数をこのような電線の種別に応じた励磁周波数とすることで、様々な種類の電線に生じた異常検出を、高い精度かつ短時間で行うことができる。尚、異常検出を検出可能な励磁周波数帯域は、測定対象である電線の種別に応じて予め実験等を行うことで求めることができる。

また、本発明は、前記励磁コイル及び前記検出コイルが内蔵され、検出時において前記電線に取り付けられるクランプヘッド部と、長手方向先端寄りに前記クランプヘッド部が設けられた長棒状のポスト部とを更に備えるようにしてもよい。

クランプヘッド部は、検出時において電線に接触、換言するとクランプされる。クランプヘッド部が電線に接触した状態で、励磁コイルに電流を流すことで、電線に渦電流を発
生させることができ、また、検出コイルによって渦電流による磁束変化を検出することが可能となる。また、クランプヘッド部は、長棒状のポスト部の先端寄りに設けられている。これにより、電線と作業員との安全距離を確保することができる。従って、例えば検出対象の電線が高圧電線の場合においても、高い安全性の下で異常検出作業を行うことができる。

尚、ポスト部には、上記に加えて、異常検出装置の操作を受け付ける操作受付部や、励磁コイルや検出コイルを制御する制御部、検出結果や検出状況を表示する表示部等を設けてもよい。操作受付部、制御部及び表示部をポスト部に設けることで、検出結果の確認や異常検出装置の操作が手元で行えるので、利便性をより向上させることができる。更にポスト部には、励磁コイル、検出コイル等を稼動させるためのバッテリ部を設けてもよく、これにより電源コードを接続することなく使用が可能となるので、利便性をより向上させることができる。

また、本発明において、前記クランプヘッド部は、前記ポスト部に対して着脱自在としてもよい。電線の種別、特に電線の外径に応じて励磁コイル周波数を変更する場合、電線の径に応じてクランプヘッド部が変更できることが好ましい。例えば、所定の径を有する電線に適用可能なクランプヘッド部を用いて、この電線の所定の径よりも径が小さい電線を測定すると、クランプヘッド部と電線との密着性が低くなり、十分な検出精度を確保できない虞があるからである。本発明によれば、クランプヘッド部が着脱自在であることから、一つのポスト部に対して、電線の種別に適したクランプヘッド部を付け替えることが可能となる。これにより、電線の種別に応じたクランプヘッド部による検出が可能となるので、高い検出精度かつ短時間で電線の異常検出を行うことができる。

本発明によれば、変圧器に設けられたブッシングの劣化診断を、ブッシングが非破損の段階で行うための電線の異常検出装置を提供することができる。

以下、本実施形態における異常検出装置を用いた電線の異常検出について図面を参照し詳説する。尚、本実施形態における異常検出装置は、変圧器に接続している電線に生じた錆等の異常を検出することとして説明する。

＜第一実施形態＞
（装置の構成）
図１に本実施形態の異常検出装置の要部分解斜視図を示し、図２に異常検出装置１の要部断面図を示し、図３に図２の左側面図を示し、図４に図２の右側面図を示す。

異常検出装置１の主な外観は、互いに向かい当接して配された一対の対向部材２ａ，２ｂと、対向部材２ａ，２ｂのそれぞれの基端から延出した把持部（延出部）３ａ，３ｂとにより構成されている。尚、本実施例に係る対向部材２ａと把持部３ａ及び対向部材２ｂと把持部３ｂとは同一部材で形成されているが別部材にて形成してもよい。

対向部材２ａは、互いに向かい合う第一長板４ａと第二長板４ｂと、第一長板４ａと第二長板４ｂとの間に介在し、互いに向かい合う第三長板５ａと第四長板５ｂと、第一長板４ａ，第二長板４ｂ，第三長板５ａ，第四長板５ｂの各々の両端に位置する第一短板６ａと第二短板６ｂとにより構成された、全体形状が直方体の部材である。

同様に、対向部材２ｂは、互いに向かい合う第一長板７ａと第二長板７ｂと、第一長板７ａと第二長板７ｂとの間に介在し、互いに向かい合う第三長板８ａと第四長板８ｂと、
第一長板７ａ，第二長板７ｂ，第三長板８ａ，第四長板８ｂの各々の両端に位置する第一短板９ａと第二短板９ｂとにより構成された、全体形状が直方体の部材である。

また、対向部材２ａの第一長板４ａと対向部材２ｂの第一長板７ａとの長手方向の中心にはそれぞれの短手方向に沿った溝部１０ａ，１０ｂが設けられている。尚、溝部１０ａ，１０ｂの内壁は半円形状の湾曲を成している。

これらの溝部１０ａ，１０ｂは、対向部材２ａの第一長板４ａと対向部材２ｂの第一長板７ａとが当接したときに、第三長板５ａ及び第三長板８ａから第四長板５ｂ及び第四長板８ｂに貫通した貫通穴Ｐを形成する。この貫通穴Ｐに、異常検出測定の対象となる電線（本実施形態において、以下リード線とする。）が挟み込まれる（図３参照）。

さらに、溝部１０ａ，１０ｂのそれぞれの最深部１０ａ1，１０ｂ1付近には、センサコイル１１が設けられている。そのため、対向部材２ａ，２ｂの内部には、各センサコイル１１に励磁電流を流すため、また、異常検出信号を検出するための電線が配線されている。尚、センサコイル１１については後述する。

また、本実施形態に係る溝部１０ｂの最深部１０ｂ1付近に設けられたセンサコイル１
１の端部には、溝部１０ｂの開口に向かう付勢力を有するバネＢが設けられている。このバネＢがあることにより、貫通穴Ｐ内に収容されたリード線とセンサコイル１１との密着度を高める役割を果たす。

また、把持部３ａは、対向部材２ａの第一短板６ａから延出した第一延出板１２と、第一延出板１２の長手両側からそれぞれ立設した第一面板１３ａと第二面板１３ｂとを備えている。尚、第一面板１３ａと第二面板１３ｂとは、末端に向かって幅が細くなるような傾斜が設けられている。

同様に、把持部３ｂは、対向部材２ｂの第一短板９ａから延出した第二延出板１４と、第二延出板１４の長手両側からそれぞれ立設した第一面板１５ａと第二面板１５ｂとを備えている。さらに、把持部３ｂの第一面板１５ａには、把持部３ａの第一面板１３ａに連結する連結板１６ａが設けられ、把持部３ｂの第二面板１５ｂには、把持部３ａの第二面板１３ｂに連結する連結板１６ｂが設けられている。

そして、把持部３ａ第一延出板１２と、把持部３ｂの第二延出板１４との間には、ねじりコイルバネ１７が嵌入されている。このねじりコイルバネ１７はバネの中心（支持部）を支点としてねじりコイルバネ１７の両端が可動する。さらに、ねじりコイルバネ１７の中心は連結板１６ａ，１６ｂ間に固定され、ねじりコイルバネ１７の両端は第一延出板１２と第二延出板１４と圧接した状態で取り付けられている。尚、ねじりコイルバネ１７は、互いに向かい合った第一延出板１２と第二延出板１４とを離間させる方向（図２中矢印Ｘ，Ｙ方向）に付勢している。

また、図４に示すように、対向部材２ｂの第一短板９ａには、対向部材２ａ，２ｂに内蔵された電線が接続されたレセプタクル１８ａ，１８ｂが設けられている。これらのレセプタクル１８ａ，１８ｂは、プラグと接続する。以上が本実施形態の異常検出装置１の外観構成である。

（センサコイルの構成）
次に、対向部材２ａ，２ｂそれぞれに設けられているセンサコイル１１について詳説する。

図５に示すように、本実施形態に係るセンサコイル１１は、コイル１１ａ〜１１ｅの五つのセンサコイルからなる。尚、これらのセンサコイル１１ａ〜１１ｅは同じ構成を成しているためセンサコイル１１ａについてのみ説明し、センサコイル１１ｂ〜１１ｅについての説明は図面中に同符号を付すことにより簡略化する。

本実施形態に係るセンサコイル１１ａは、対向部材２ａと対向部材２ｂとの両方にまたがって設けられており、対向部材２ａに設けられたセンサコイルをセンサコイル１１ａ1
とし、対向部材２ｂに設けられたセンサコイルをセンサコイル１１ａ2とする。つまり、
センサコイル１１ａは、センサコイル１１ａ1とセンサコイル１１ａ2との一対のセンサコイルにより構成されている。つまり、本実施形態のセンサコイル１１は５組、すなわち１０個のセンサコイルを有している。

また、センサコイル１１ａ1は、電磁誘導によりリード線Ｌに渦電流を発生させる励磁
コイル１９ａと、励磁コイル１９ａの両側に配され、磁束の変化によりリード線Ｌの異常を検出する検出コイル２０ａ，２０ｂにより構成されている。つまり、一つの励磁コイルに対して二つの検出コイルが配されて一つのセンサコイルを形成している。

さらに、センサコイル１１ａ2は、センサコイル１１ａ1と同様に、励磁コイル１９ｂと、その励磁コイル１９ｂの両側に配された検出コイル２０ｃ，２０ｄにより構成されている。
以上が本実施形態に係るセンサコイル１１ａ〜１１ｅの構成である。

そして、センサコイル１１ａ〜１１ｅは、励磁電源（例えば２Ｖ程度の定電圧電源）を有する発信回路２１と、発信回路２１からの電圧を増幅する電力増幅器２２と、検出コイル２０ａ〜２０ｔからの異常検出信号を増幅するための増幅回路２３と、ノイズを除去するためのフィルタ回路２４と、フィルタ回路２４を通過した異常検出信号を位相検波するための位相検波回路２５と、位相検波回路２５から出力する信号を整流し且つノイズカットレベル以下のノイズをカットする全波整流回路２６と、全波整流回路２６から出力する異常検出信号を増幅する主増幅回路２７と直列に接続されている。尚、位相検波回路２５は、位相検波のためのマスキングの信号を得るために、移相回路２８を通して発信回路２１と接続されている。

さらに、本実施形態係るセンサコイル１１ａ〜１１ｅは、センサコイル１１ａ〜１１ｅへの通電及び信号検出を切り換える切換回路２９と、センサコイル１１ａ〜１１ｅのそれぞれの出力値（異常検出信号）を測定する測定制御回路３０と、測定制御回路３０により測定された値を表示する表示器３１と接続している。

（異常検出測定手順とその原理）
次に、上記した本実施形態の異常検出装置１を用いて、リード線の発錆状態を検出する原理とその手順について詳説する。尚、本実施形態の異常検出装置１は、一対のセンサコイルずつ異常検出測定を行うため、センサコイル１１ａについて詳説し、センサコイル１１ｂ〜１１ｅについては説明を簡素化する。

（１）異常検出装置１を測定対象のリード線に取り付ける。
作業員は、異常検出装置１の把持部３ａ，３ｂを握り、ねじりコイルバネ１７の付勢方向に対抗する方向に力を加える。すると、ねじりコイルバネ１７は変形し、対抗部材２ａと対抗部材２ｂとは互いに離間する方向に移動する。

対抗部材２ａの第一長板４ａと対抗部材２ｂの第一長板７ａとを離間させた後、それぞれの長板に形成された溝部１０ａ，１０ｂ内に測定対象のリード線Ｌを沿わせて配置させ
る（図３参照）。

そして、溝部１０ａ，１０ｂ内の正常な位置にリード線Ｌを配置させた後、作業員は、把持部３ａ，３ｂに加えていた力を緩めて、対抗部材２ａと対抗部材２ｂとを互いに向かい合う方向に移動させ（元の位置に戻す）、対抗部材２ａの第一長板４ａと対抗部材２ｂの第一長板７ａとを当接させる。

（２）発信回路２１から励磁電流を発する。
測定対象のリード線Ｌを対抗部材２ａ，２ｂの間に挟み込んだ後、センサコイル１１ａの各励磁コイル１９ａ，１９ｂを励磁させるために励磁電流を発生させる。この励磁電流は、周波数２５０〜４００ｋＨｚとするとよく、３００ｋＨｚとするとより好ましい。この値は、図６に示すように、励磁電流の周波数を変えて異常検出測定を行った結果に基づくものである。異常検出装置１は、リード線Ｌの導体を構成する素線のループ電流も測定しているため、素線間に絶縁ゴムが付着している場合、励磁電流の周波数が低い（〜２４０ｋＨｚ程度）と絶縁ゴムの付着を発錆と判定してしまう。一方、高い周波数（２５０〜４００ｋＨｚ程度）の励磁電流であれば、表層の測定が可能となり素線間に付着した絶縁物の影響を回避することができる。

また、発信回路２１から励磁電流が発されると同時に、発信回路２１は位相検波のためのマスキングの信号を移相回路２８に発信する。

（３）電力増幅器２２で励磁電流を増幅する。
電力増幅器２２は、発信回路２１から発信された励磁電流を増幅してセンサコイル１１ａに発信する。すると、リード線Ｌには高周波磁界が加えられる。図７に示すように、このときのリード線Ｌの導体を構成する素線には渦電流が発生する。検出コイル２０ａ〜２０ｄには、この渦電流が及ぼす電磁誘導作用により所定の電流が流れる。

また、これと同時に、移相回路２８は、発信回路２１から発信されたマスキングの信号を受信し、位相をπ分ずらした信号を位相検波回路に発信する。

（４）増幅回路２３にて検出コイル２０ａ〜２０ｄからの出力値を増幅させる。

（５）フィルタ回路２４によりノイズを除去する。
フィルタ回路２４の適正周波数は、上述した励磁電流の大きさと同じく３００ｋＨｚとする。このフィルタ回路２４を通過させることにより、外部ノイズを除去することができる。

（６）位相検波回路２５により位相検波を行う。
図９に示すように、発錆のあるリード線における検出信号は、錆の無いリード線における検出信号と比べて位相が遅れるという特性を有している。位相検波はこの特性を利用してリード線における発錆の有無を検出する。

発信回路２１から発された励磁電流の信号を基準とすると、錆の無いリード線における検出信号は、基準の信号の位相より若干遅れた波形を描く。一方、錆のあるリード線における検出信号は、錆のないリード線の検出信号の位相よりさらに遅れた波形を描く。

そして、双方の異常検出信号のπ〜２πをマスキングする。すると、錆の無いリード線における異常検出信号は、ほぼ正の信号のみが出力される。一方、錆のあるリード線における異常検出信号は、正の信号も負の信号もあり、信号を平均化すると位相検波回路２５の出力はほぼ零となる。

このように、本実施形態の異常検出装置１によれば、位相のズレからリード線の発錆の有無を検出することができる。

（７）位相検波回路２５によって検波された検出波を全波整流回路２６により整流する。

（８）整流した検出波を主増幅回路２７により増幅する。
このとき、測定制御回路３０からの指令に基づき切換回路２９がセンサコイル１１ａからセンサコイル１１ｂに切り換える。つまり、測定制御回路３０及び切換回路２９は、一つのセンサコイルが（２）〜（８）の工程を経る毎に別のセンサコイルに切り換える。

尚、本実施形態の異常検出装置１では、図８に示すように、一つのセンサコイルにおける異常検出測定時間が２秒（そのうちデータ読み込みに要する時間は１秒）である。すなわちセンサコイル１１ａ〜１１ｅの全てのセンサコイルが異常検出測定に要する時間は１０秒となる。

（９）表示器３１に出力値（異常検出測定結果）を表示する。
このとき、測定制御回路３０は、センサコイル毎に測定された５個の異常検出信号から最大値と最小値とを選択する。異常検出信号の最大値と最小値とは、リード線Ｌの１ターン分の錆の様相を検出するための値であり、対抗部材２ａと対抗部材２ｂとの間に挟み込んだリード線Ｌを５組のセンサコイルで検出し錆の状況を数値化したものである。リード線Ｌの１ターンの発錆が顕著な場合は、異常検出信号の最大値と最小値は共に低い値となる。また、発錆にむらのある場合は、最大値が比較的大きな値となり、最小値が比較的小さな値となり、最大値と最小値との乖離が大きくなる。一方、錆のない場合は、最大値及び最小値ともに比較的大きな値となる。尚、表示器３１には異常検出信号の最大値と最小値とが表示される。

このように、本実施形態の異常検出装置１によれば、測定制御回路３０によりリード線の発錆の有無又は様相を検出することができる。

以上が本実施形態の異常検出装置１によるリード線の発錆の有無を検出する工程及びその原理である。

このように、本実施形態の異常検出装置１によれば、センサコイルを５組設け、且つそれらのセンサコイルに流れる励磁周波数を２５０〜４００ｋＨｚとしたことで、リード線における発錆の検出精度を高めることが可能となった。

また、本実施形態の異常検出装置１は、測定制御回路３０によりリード線Ｌの１ターン分の最大値と最小値とを測定するため、発錆の様態まで検出することができる。

さらに、本実施形態の異常検出装置１が異常検出測定に要する時間は１０秒である。このように、比較的短時間で異常検出測定を行うことができるため、６６００ボルトの電圧がかかっている高圧線の発錆検出も短時間でより円滑に行うことができる。それに伴い、高圧電線の発錆の有無を検出する作業員にとっての作業負担を少なくすることができる。

以上のように、本実施形態の異常検出装置１を用いることで、リード線の発錆の有無及び様相を検出することができるため、変圧器に接続したリード線の発錆状況を検出することによりブッシングが破損してしまう前にブッシングの交換や修理を行うことができる。つまり、本実施形態の異常検出装置１を用いることで、ブッシングの劣化診断を非破壊で
行うことができる。

＜第二実施形態＞
次に第二実施形態の異常検出装置について説明する。図１０に第二実施形態の異常検出装置の正面図を示す。また、図１１に、第二実施形態の異常検出装置を示す。尚、本実施形態の異常検出装置の、上記実施形態の異常検出装置と同じ構成には、同符号を付し説明を簡略化する。

本実施形態の異常検出装置１は、長棒の先端にセンサコイル１１が内蔵されたクランプヘッド４０が設けられ、長棒の基端に絶縁性の部材にて形成された握り部４１が設けられている。クランプヘッド４０は、上述した実施例の異常検出装置と同じく、互いに向かい当接して配された一対の対向部材２ａ，２ｂを有している。

また、対向部材２ａと対向部材２ｂとの互いに当接する面には、溝部１０ａ，１０ｂが設けられている。尚、溝部１０ａ，１０ｂの内壁は半円形状の湾曲を成している。

これらの溝部１０ａ，１０ｂは、対向部材２ａと対向部材２ｂとが当接したときに、貫通穴Ｐを形成する。この貫通穴Ｐに、異常検出測定の対象となるリード線を挟み込む。

さらに、溝部１０ａ，１０ｂそれぞれの最深部の内部には、センサコイル１１が内蔵されている。そのため、対向部材２ａ，２ｂの内部から握り部４１内部に亘って、各センサコイル１１に励磁電流を流すため及び異常検出信号を検出するための電線が配線されている。

本実施形態に係るセンサコイル１１は、対向部材２ａと対向部材２ｂとの両方にまたがって設けられており、上述した実施形態のセンサコイル１１と同様に、５組のセンサコイルすなわち全部で１０個のセンサコイルからなっている。

また、握り部４１側に位置する対向部材２ｂの下部にはバネ４２が設けられ、そのバネ４２の下部には、握り部４１とバネ４２を繋ぐ固定操作ロッド４３が配されている。バネ４２は、対向部材２ｂが対向部材２ａと当接する方向に対向部材２ｂを付勢している。尚、バネ４２は、握り部４１を付勢方向と反対方向に引っ張ると、対向部材２ｂと対向部材２ａとを離間させる方向に伸びる。

さらに、固定操作ロッド４３の途中には、固定用操作ロッド４３を内部に挿通するリング状の鍔部４４が固定されている。尚、握り部４１、固定操作ロッド４３、鍔部４４は何れも絶縁部材により形成されている。

加えて、本実施形態の異常検出装置１はロック機構４５を有している。このロック機構４５は、図１０に示すように、握り部４１を挿通する筒状の部材であり、その側面には略逆Ｚ字型に切られた貫通溝４５ａが設けられている。尚、貫通溝４５ａの一端には「開」の表示があり、他端には「閉」の表示がある。そして、この貫通溝４５ａに対応する握り部４１には突起部４１ａが設けられている。

ロック機構４５を作用させるには、突起部４１ａを貫通溝４５ａに沿って移動させるために握り部４１を引き下ろす。すると、バネ４２が伸びて対向部材２ｂが下方に移動し、対向部材２ａと対向部材２ｂとが離間する。さらに、突起部４１ａを貫通溝４５ａの「開」の表示に向かって移動させるために、握り部４１を回転させる。突起部４１ａが貫通溝４５ａの終端まで移動すると、対向部材２ａと対向部材２ｂとの間が空いた状態でロックされる。

また、突起部４１ａを貫通溝４５ａの「閉」の方向に移動させる場合は、握り部４１を押し上げる。すると、バネ４２が縮んで対向部材２ｂが上方に移動し、対向部材２ａに当接する。さらに、突起部４１ａを貫通溝４５ａの「閉」の表示に向かって移動させるために、握り部４１を回転させる。突起部４１ａが貫通溝４５ａの終端まで移動すると、対向部材２ａと対向部材２ｂとは当接した状態でロックされる。

このような構成を有する本実施形態の異常検出装置１によれば、離れた位置に設けられたクランプヘッド４０を握り部４１により操作することができるため、検出対象の電線が高圧電線の場合においても、高い安全性の下で異常検出作業を行うことができる。

＜第三実施形態＞
次に第三実施形態の異常検出装置について説明する。第三実施形態の異常検出装置１ａの基本的な構成は、第二実施形態の異常検出装置１と同じである。従って、以下の説明では第二実施形態の異常検出装置との相違点を中心に説明するものとする。尚、上述した実施形態の異常検出装置と同じ構成には、同符号を付し説明を簡略化する。

図１２は、第三実施形態の異常検出装置の正面図を示す。本実施形態の異常検出装置１ａには、長棒５０（本発明のポスト部に相当する。）の先端にセンサコイル１１が内蔵されたクランプヘッド４０ａ（本発明のクランプヘッド部に相当する。）が設けられている。

クランプヘッド４０ａの基本的な構成は、上述した第二実施形態のクランプヘッド４０と同じである。すなわち、クランプヘッド４０ａには、対抗部材２ａ、２ｂ、溝部１０ａ、１０ｂ、貫通孔Ｐが設けられており、この貫通穴Ｐに、異常検出測定の対象となる電線を挟み込むことで電線の異常検出を行うことができる。ここで、本実施形態のクランプヘッド４０ａは、長棒５０に対して着脱自在である点で、上述した第二実施形態のクランプヘッドと異なっている。すなわち、クランプヘッド４０ａの端部には接続部５１ａが設けられ、一方長棒５０の先端側の端部には、接続部５１ａに着脱可能な被接続部５１ｂが設けられている。接続部５１ａ及び被接続部５１ｂの構成は、特に限定されない。例えば、接続部５１ａ、被接続部５１ｂを筒状部材で構成し、接続部５１ａと被接続部５１ｂのうちのいずれか一方の外径を他方の内径よりも小さく形成する。これにより、接続部５１ａと被接続部５１ｂとの嵌め込みが可能となる。なお、接続状態を維持するため、嵌合可能な環状溝を接続部５１ａ、５１ｂのそれぞれに設けてもよい。このように接続部５１ａ、被接続部５１ｂを設け、クランプヘッド４０ａを長棒５０に対して着脱自在な構成とすることで、異常検出装置１ａの利便性が向上される。

本実施形態の異常検出装置１ａでは、クランプヘッド４０ａが長棒５０に対して着脱自在であるため、予め用意した、電線の種別に適したクランプヘッド４０ａを付け替えることで、種別の異なる電線の異常検出を行うことができる。具体的には、例えば、クランプヘッド４０ａに設けられる貫通孔Ｐの径を検出対象としての電線の外径に応じて形成する。すなわち、例えば電線の径に応じて、５ｍｍ用、２０ｍｍ用、１５０ｍｍ用といったように、複数のクランプヘッド４０ａを予め設けておく。そして、電線の径に応じてクランプヘッド４０ａを付け替えることで、検出対象の電線の種別、特に外径に適したクランプヘッド４０ａでの測定が可能となる。検出対象の電線の外径に適したクランプヘッド４０ａによって異常検出を行うことで、クランプヘッド４０ａと電線との密着度が増すので、測定精度がより向上される。

ここで、種別の異なる電線の異常検出を行うに際しては、検出対象である電線に適した周波数の励磁電流で異常検出を行うことが好ましい。これは、本実施形態の異常検出装置
１ａは、上述した第一実施形態及び第二実施形態の異常検出装置１と同じく、発錆のある電線における検出信号が錆の無い電線における検出信号と比べて位相が遅れるという特性を利用して発錆の有無を検出するものであるところ、位相は検出対象の浸透深さ、換言すると径に比例するからである。すなわち、電線の径が変わった場合には位相の変化を検出し難くなる虞があるからである。

上述した実施形態も含め、本発明の異常検出装置は、渦電流（誘導電流）を利用するものである。ここで、例えば、電線の導体表面に平行な方向を持った、大きさＨ₀ｅ^jω^tの
磁界によって生じる渦電流は数１で与えられる。尚、Ｊは渦電流（誘導電流）、ωは角周波数、μは真空の透磁率（４π×１０^-7（Ｈ／ｍ））、σは導電率（Ｓ／ｍ）、Ｘは浸透深さ（ｍ）、Ｈ₀は電線表面における磁界の強さである。また、数１において、左項は振
幅を示し、右項は位相を示す。

ここで、図１３Ａ、図１３Ｂに、式１で示される大きさＨ₀ｅ^jω^tの磁界によって生じ
る渦電流のモデル図を示す。これらの図に示されるように、電線９０の導体表面（被覆９０ｂの表面）に平行な方向（紙面横方向）を持った、大きさＨ₀ｅ^jω^tの磁界によって生
じる数１で示される渦電流Ｊは、電線９０の円周方向に生じることになる。そして、この時の渦電流Ｊは、浸透深さＸによって変化することになる。なお、浸透深さＸは、磁界から導線９０ａの中心までの距離に相当するものである。

そして、本発明では、位相の変化を捉えることで電線の発錆の検出が可能となるが、位相は数１でも示されるように浸透深さＸに比例している。従って、浸透深さが変わると位相もこれに従って変わることから、位相の変化を正確に検出できない虞がある。そこで、本実施形態では、検出対象である電線の径、換言すると浸透深さに応じて周波数を変えることで位相の変化を性格に検出できるようにした。なお、周波数の変更は、例えば発信回路２１（図５参照）に周波数を変更可能な周波数変更回路を設けることで実現すればよい。検査対象である電線の種別に応じた周波数を用いることで、正確な位相のずれを検知することが可能となる。尚、浸透深さは、電線に被覆が設けられている場合には、被覆の表面から導線中心までの距離とすればよい。また、電線に被覆が設けられていない場合には、導線の表面から導線中心までの距離とすればよい。尚、発信回路２１から発せられる励磁電流の最適周波数は、検出対象である電線の種別毎に実験等を行うことで算出すればよい。すなわち、上述した第一実施形態では、径が５．５ｍｍのリード線の検出する対象とする場合を想定して予め実験を行うことで、励磁周波数として２５０〜４００ｋＨｚ（最適３００ｋＨｚ）を得られた。従って、電線の種別に応じた励磁電流の周波数は、電線の種別（径、被覆の有無、素材等）に応じて予め実験等を行って算出すればよい。

また、本実施形態の異常検出装置１ａには、ユニット６０が設けられ、このユニット６０には、表示器３１、本発明の操作受付部に相当する、ゼロ点調整ボタン６１、測定ボタン６２、データ確認ボタン６３、電源ボタン６４が設けられている。ゼロ点調整ボタン６１は、異常検出装置１ａの検出状態の初期化命令を受け付ける。測定ボタン６２は、異常検出装置１ａによる測定の開始を受け付ける。データ確認ボタン６３は、検出されたデー
タを作業員が確認したか否かを受け付ける。なお、記憶装置を設けて確認ボタン６３の指示によってデータが保存されるようにしてもよい。電源ボタン６４は、異常検出装置１ａのＯＮ／ＯＦＦを受け付ける。なお、上記に加えて励磁周波数の変更を受け付ける周波数調整ボタンを設けてもよい。

また、ユニット６０の内部には、操作受付部を介して受け付けた作業員からの指示に基づいて励磁コイルや検出コイルを制御する制御部（図示せず）を設けてもよい。このようなユニット６０を長棒５０に一体的に設けることで、作業員の手元で検出結果の確認や各種操作が行うことができるので、上述した第一実施形態や第二実施形態の異常検出装置よりも更に利便性を向上させることができる。

また、本実施形態の異常検出装置１ａには、バッテリ７０が長棒基端に設けられている。従って、本実施形態によれば、電源コードを接続することなく異常検出が行えるので、上述した第一実施形態や第二実施形態の異常検出装置よりも更に利便性を向上させることができる。

次に上述した第三実施形態の異常検出装置１ａの使用方法について説明する。なお、第三実施形態の異常検出装置１ａにおいても、発錆状態を検出する原理は、上述した第一実施形態や第二実施形態の異常検出装置と同じである。従って、発錆状態を検出する原理についての説明は省略する。

まず、本実施形態の異常検出装置１ａでは、測定前の手順として、作業員が検出対象である電線の径に適したクランプヘッド４０ａが長棒５０に接続する必要がある。接続が完了したら、作業員は、クランプヘッド４０ａを検出対象の電線に取り付ける。次に、作業員は、電源ボタン６４を押して電源をＯＮにする。電源がＯＮになると、表示器３１に電源がＯＮである旨が表示される。次に、作業員は、ゼロ点調整ボタン６１を押して異常検出装置１ａの初期化を行う。初期化が完了したら、作業員は、測定ボタン６２を押して、測定を開始する。尚、測定開始に際しては、現在の例示周波数が表示器３１に表示されるにしてもよい。また、その際、必要に応じて、励磁周波数の変更を受け付けるようにしてもよい。励磁周波数の変更は、ユニット６０に周波数調整ボタン（図示せず）を設けて受け付ければよい。測定が開始されると測定結果が表示器３１に表示される。作業員は、測定結果の確認ができたら、次にデータ確認ボタン６３を押す。データ確認ボタンが６３が押されることで、センサコイルを５組によるそれぞれの測定結果が順次表示される。測定が完了したら、作業員は、電源ボタン６４を押して電源をＯＦＦにし、測定を終了する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明に係る異常検出装置はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。

本実施形態の異常検出装置の斜視図である。 本実施形態の異常検出装置の断面図である。 図２の左側面図である。 図２の右側面図である。 本実施形態の異常検出装置の回路ブロック図である。 検出波の周波数特性を示すグラフである。 本実施形態のリード線における励磁磁束と渦電流の関係を示す図である。 本実施形態の異常検出装置による１サイクルの測定タイミングを示す図である。 位相検波の原理を示す図である。 第二実施形態の異常検出装置の正面図である。 図１０の左側面図である。 第三実施形態の異常検出装置の正面図を示す。 磁界によって生じる渦電流の様子を示すモデル図（側面）である。 図１３Ａの断面図である。 従来の渦流探傷装置のセンサコイルの配置を示す図である。

符号の説明

１ 異常検出装置
２ａ，２ｂ 対抗部材
３ａ，３ｂ 把持部
４ａ 第一長板
４ｂ 第二長板
５ａ 第三長板
５ｂ 第四長板
６ａ 第一短板
６ｂ 第二短板
７ａ 第一長板
７ｂ 第二長板
８ａ 第三長板
８ｂ 第四長板
９ａ 第一短板
９ｂ 第二短板
１０ａ，１０ｂ 溝部
１０ａ1，１０ｂ1 最深部
１１ センサコイル
１１ａ〜１１ｅ センサコイル
１１ａ1 センサコイル
１１ａ2 センサコイル
１２ 第一延出板（延出部）
１３ 第二延出板
１３ａ 第一面板
１３ｂ 第二面板
１４ 第二延出板（延出部）
１５ａ 第一面板
１５ｂ 第二面板
１６ａ，１６ｂ 連結板
１７ ねじりコイルバネ（付勢手段）
１８ａ，１８ｂ レセプタクル
１９ａ〜１９ｊ 励磁コイル
２０ａ〜２０ｔ 検出コイル
２１ 発信回路
２２ 電力増幅器
２３ 増幅回路
２４ フィルタ回路
２５ 位相検波回路
２６ 全波整流回路
２７ 主増幅回路
２８ 移相回路
２９ 切換回路
３０ 測定制御回路
３１ 表示器
４０ クランプヘッド
４１ 握り部
４１ａ 突起部
４２ バネ
４３ 固定操作ロッド
４４ 鍔部
４５ ロック機構
４５ａ 貫通溝
Ｂ バネ
Ｌ リード線
Ｐ 貫通穴

Claims (6)

1. 電線に生じた異常を検出するための異常検出装置であって、
   前記電線に渦電流を発生させる励磁コイルと、
   前記渦電流による磁束変化を検出する検出コイルとを備え、
   前記励磁コイルの励磁周波数は２５０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚであることを特徴とする異常検出装置。
2. 電線に生じた異常を検出するための異常検出装置であって、
   前記電線に渦電流を発生させる複数の励磁コイルと、
   前記渦電流による磁束変化を検出する複数の検出コイルと、
   前記複数の励磁コイル及び検出コイルを切り換える切換手段とを備えていることを特徴とする異常検出装置。
3. 前記複数の検出コイルの最大出力値及び最小出力値を測定する測定制御手段を更に備え、
   前記異常検出装置は、前記測定制御手段により測定された最大出力値と最小出力値の大きさに基づき前記電線の異常を検出することを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
4. 電線に生じた異常を検出するための異常検出装置であって、
   前記電線に渦電流を発生させる励磁コイルと、
   前記渦電流による磁束変化を検出する検出コイルと、を備え、
   前記励磁コイルの励磁周波数は、前記電線の種別に応じて変更できることを特徴とする異常検出装置。
5. 前記励磁コイル及び前記検出コイルが内蔵され、検出時において前記電線に取り付けられるクランプヘッド部と、
   長手方向先端寄りに前記クランプヘッド部が設けられた長棒状のポスト部と、を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の異常検出装置。
6. 前記クランプヘッド部は、前記ポスト部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項５に記載の異常検出装置。

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