JP2011141150A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電線と異常検出センサとの距離を一定に保ちつつ小型化を図った異常検出装置を提供する。
【解決手段】半月部材２１には、送受信アンテナＡＴが取り付けられている。半月部材２１には、その一端から他端に向かって直線状に延在するＣＶケーブル１０が嵌め込まれる断面半月型の溝２１ａが設けられている。この半月部材２１の溝２１ａにＣＶケーブル１０を嵌め込んだ状態で半月部材２１をＣＶケーブル１０の長手方向に沿って移動させることにより、送受信アンテナＡＴとＣＶケーブル１０との距離を一定に保った状態で送受信アンテナＡＴをＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、異常検出装置に係り、特に、電線のシールド部材の有無によって出力が変化する異常検出センサを前記電線の長手方向に沿って走査させることにより、前記電線の異常を検出する異常検出装置に関するものである。

上述した電線として、図１に示すような、高圧電力を供給するためのＣＶケーブル１０が知られている。同図に示すように、ＣＶケーブル１０は、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１３と、を備えている。

芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、内部で発生した電界が外部に漏れないように遮蔽するために設けられている。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられる。シース１４は、ポリ塩化ビニルなどから成り、銅テープ１３を被覆する。

上述したＣＶケーブル１０は、布設状況や経年変化などによって銅テープ１３にズレが生じることがある。このズレにより、芯線１１には、場所によって銅テープ１３に覆われない部分が生じることがある。これにより、ＣＶケーブル１０の性能品質が劣化するという問題があった。

この銅テープ１３のズレを検出するために従来は、Ｘ線撮影を用いた方法が提案されている。しかしながら、Ｘ線撮影できる装置は、装置自体が大きく、高価な上、撮影するには資格などを必要とするため汎用性が低いという問題があった。

そこで、従来では、銅テープ１３の有無により出力が変化するプローブや電極、アンテナなどの異常検出センサをＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査させて、ＣＶケーブル１０の異常を検出する異常検出装置が提案されている（特許文献１〜３）。このような異常検出装置として、例えば図１０に示すようなものが考えられる。

同図に示すように、異常検出装置３０は、ＣＶケーブル１０の銅テープ１３の有無によって出力が変化する異常検出センサ３１と、内部に異常検出センサ３１が取り付けられる金属製の箱型の走査部材３２と、を備えている。走査部材３２は、中央にＣＶケーブル１０が貫通される貫通孔３２ｃが設けられている。また、走査部材３２は、この貫通孔３２ｃを２分割するように分割された一対の分割部材３２ａ、３２ｂと、一対の分割部材３２ａ、３２ｂを接離可能に互いに連結する連結部３２ｄと、から構成されている。

上記構成の異常検出装置３０によれば、貫通孔３２ｃ内にＣＶケーブル１０を貫通するように一対の分割部材３２ａ、３２ｂ間にＣＶケーブル１０を挟んだ状態で走査部材３２をＣＶケーブル１０の長手方向に沿って移動させることにより、異常検出センサ３１とＣＶケーブル１０との距離を一定に保ちつつ異常検出センサ３１をＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査させることができ、検出精度の向上を図ることができる。また、金属製の走査部材３２により異常検出センサ３１を覆うことにより、異常検出センサ３１が外部電波（ノイズ）の影響を受けにくい。さらに、異常検出センサ３１がアンテナである場合は、金属製の走査部材３２により異常検出センサ３１を覆うことにより、このアンテナからの電波の漏れを少なくすることができる。

しかしながら、このように一対の分割部材３２ａ、３２ｂでＣＶケーブル１０を挟む構成では、走査部材３２のサイズが大きくなり、ＣＶケーブル１０が密集した箇所や狭い場所に敷設されたＣＶケーブル１０の検査が困難になる、という問題があった。

特開２００６−６７６７９号公報 特開２００５−４５８９６号公報 特開２００８−７６１７４号公報

そこで、本発明は、電線と異常検出センサとの距離を一定に保ちつつ小型化を図った異常検出装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、電線のシールド部材の有無によって出力が変化する異常検出センサを前記電線の長手方向に沿って走査させることにより、前記電線の異常を検出する異常検出装置において、前記異常検出センサが取り付けられた走査部材を備え、前記走査部材には、その一端から他端に向かって直線状に延在する前記電線が嵌め込まれる断面半月型の溝が設けられていることを特徴とする異常検出装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記走査部材を覆うシールド部材又は電波吸収部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置に存する。

請求項３記載の発明は、前記走査部材の前記溝に設けられた前記溝の内側面と前記電線の外側面との接触を検出する接触検出センサと、前記接触検出センサにより前記溝の内側面と前記電線の外側面とが接触されていないことが検出されたときにその旨を伝える報知手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の異常検出装置に存する。

請求項４記載の発明は、前記走査部材の溝との間に前記電線を挟んで前記電線を前記走査部材に固定するために、前記走査部材に取り付けられたベルトをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の異常検出装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、走査部材に設けられた断面半月型の溝に電線を挿入した状態で電線の長手方向に沿って走査部材を走査させることにより、電線と異常検出センサとの距離を一定に保つことができる。また、走査部材に電線の外側面の全周を覆う貫通穴を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、シールド部材又は電波吸収部材を設けることにより、異常検出センサが外部電波（ノイズ）の影響を受けにくい。

請求項３記載の発明によれば、報知手段が、接触検出センサにより溝の内側面と電線の外側面とが接触されていないことが検出されたときにその旨を伝えるので、溝の内側面と電線の外側面とが接触されていない状態で走査部材が走査されるのを防ぎ、より確実に電線と異常検出センサとの距離を一定に保ち精度良く検出することができる。

請求項４記載の発明によれば、ベルトと走査部材の溝との間に電線を挟んだ状態で走査部材が走査されるので、溝の内側面と電線の外側面とが接触されていない状態で走査部材が走査されるのを防ぎ、より確実に電線と異常検出センサとの距離を一定に保ち精度良く検出することができる。

第１実施形態における本発明の異常検出装置を示す概略構成図である。 ＣＶケーブル上を走査させたときの図１に示す半月部材の斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）図２に示す半月部材の正面図、底面図及び上面図である。 ＣＶケーブルに取り付けていない状態の送受信アンテナのＳ１１特性を示すグラフである。 ＣＶケーブルと送受信アンテナとの距離Ｌ＝５mmにおいて銅テープがある正常なＣＶケーブルと銅テープがないＣＶケーブルとに取り付けたときの送受信アンテナのＳ１１特性を測定した結果を示すグラフである。 ＣＶケーブルと送受信アンテナとの距離Ｌ＝１０mmにおいて銅テープがある正常なＣＶケーブルと銅テープがないＣＶケーブルとに取り付けたときの送受信アンテナのＳ１１特性を測定した結果を示すグラフである。 ＣＶケーブルと送受信アンテナとの距離Ｌ＝２０mmにおいて銅テープがある正常なＣＶケーブルと銅テープがないＣＶケーブルとに取り付けたときの送受信アンテナのＳ１１特性を測定した結果を示すグラフである。 第２実施形態における本発明の異常検出装置を構成する半月部材の概略正面図である。 第３実施形態における本発明の異常検出装置を構成する半月部材の概略正面図である。 従来の走査部材の一例を示す斜視図である。

第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１は、第１実施形態における本発明の異常検出装置２０を示す概略構成図である。この異常検出装置２０は、例えばＣＶケーブル１０の銅テープ１３の異常を検出する。ここで、銅テープ１３の異常とは、銅テープ１３がズレて、芯線１１の一部に銅テープ１３によって覆われていない部分が生じることを言う。

上記ＣＶケーブル１０は、背景技術で説明したように、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられている。シース１４は、ポリ塩化ビニルなどから成り、銅テープ１３を被覆する。

異常検出装置２０は、異常検出センサとしての送受信アンテナＡＴと、走査部材としての半月部材２１と、シールド部材２２と、発振回路２３と、サーキュレータ２４と、受信回路２５と、を備えている。上記送受信アンテナＡＴは、例えばパッチアンテナからなり、ＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査できるように半月部材２１に取り付けられている。

上記半月部材２１は、図２及び図３に示すように、箱型に形成されていて、その底面に一端から他端に向かって直線的に延在する断面半月型の溝２１ａが設けられている。この溝２１ａには、図２に示すように、ＣＶケーブル１０の外径と溝２１ａの内径とを合わせるように、ＣＶケーブル１０が嵌め込まれる。

また、上記半月部材２１の上面には、上記送受信アンテナＡＴが取り付けられている。詳しくは、半月部材２１の上面に送受信アンテナＡＴを重ねて、その送受信アンテナＡＴに送信電力を供給したり、送受信アンテナＡＴからの受信電力を取り込むための端子金具２６をさらに重ねた後に、ネジ止めすることにより、半月部材２１に送受信アンテナＡＴ及び端子金具２６を取り付ける。

そして、図２に示すように、上記半月部材２１の溝２１ａにＣＶケーブル１０を嵌め込んだ状態で半月部材２１をＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って移動させると、送受信アンテナＡＴとＣＶケーブル１０との距離Ｌを一定に保った状態で送受信アンテナＡＴをＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査できる。なお、距離Ｌは、銅テープ１３の有無によって送受信アンテナＡＴの共振周波数が異なるような距離内に設定されている。

上記シールド部材２２は、導電性の金属板から構成されていて、半月部材２１の溝２１ａの内側面及び送受信アンテナＡＴを除いた部分を覆っている。上記シールド部材２２は、導電性の金属板を切り抜き加工すると共に折り曲げ加工することによって半月部材２１の外形に合わせた形状に設けられている。そして、半月部材２１にシールド部材２２を被せた状態でネジ止めすることによりシールド部材２２が半月部材２１に取り付けられる。

上記発振回路２３は、発振して上記送受信アンテナＡＴに向かう進行波Ｗ１を出力する。サーキュレータ２４は、３つのポートＰ１〜Ｐ３を有している。サーキュレータ２４においては、ポートＰ１に入力された発振回路２３からの進行波Ｗ１がポートＰ２から出力される。また、ポートＰ２に入力された送受信アンテナＡＴからの反射波Ｗ２がポートＰ３から出力される。なお、反射波Ｗ２は、送受信アンテナＡＴから放射された進行波Ｗ１のうちＣＶケーブル１０の芯線１１又は銅テープ１３で反射された反射波と、送受信アンテナＡＴに達した進行波Ｗ１のうち送受信アンテナＡＴで反射された反射波と、から構成されている。

よって、サーキュレータ２４のポートＰ１−発振回路２３間の伝送路には、上記進行波Ｗ１が伝送される。サーキュレータ２４のポートＰ２−送受信アンテナＡＴ間の伝送路には、上記進行波Ｗ１及び反射波Ｗ２が伝送される。サーキュレータ２４のポートＰ３−受信回路２５の伝送路には、上記反射波Ｗ２が伝送される。

上記受信回路２５は、検波回路２５１と、判別回路２５２と、警報回路２５３と、を備えている。検波回路２５１は、上述したサーキュレータ２４のポートＰ３から出力される反射波Ｗ２を受信して、その受信レベルを判別回路２５２に対して出力する。判別回路２５２は、例えば一定時間経過する毎に、又は、ＣＶケーブル１０を所定距離走査する毎に検波回路２５１から出力された受信レベルと予め定めた閾値とを比較して銅テープ１３がズレていると判別したとき、その旨を警報回路２５３に対して出力する。警報回路２５３は、判別回路２５２が銅テープ１３のズレを判別したとき警報を発生する。

次に、上述した異常検出装置２０の動作を説明する前に、本発明の銅テープ１３の異常検出方法の原理について説明する。まず、発明者は、ＣＶケーブル１０に取り付けていない状態の送受信アンテナＡＴのＳ１１（反射）特性を測定した。結果を図４に示す。また、発明者は、ＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離Ｌを５mm、１０mm、２０mmと変化させ、銅テープ１３がある正常なＣＶケーブル１０と銅テープ１３がズレて銅テープ１３がないＣＶケーブル１０とにそれぞれ取り付けたときの送受信アンテナＡＴのＳ１１特性を測定した。なお、ＣＶケーブル１０は１５０mm²の導体サイズのものを用いた。結果を、図５〜図７に示す。

図４に示すように、ＣＶケーブル１０に取り付けられていない送受信アンテナＡＴ単体の共振周波数は２．４４ＧＨｚである。また、図５〜図７に示すように、ＣＶケーブ１０に送受信アンテナＡＴを取り付けると、銅テープ１３があるときの送受信アンテナＡＴの共振周波数が銅テープ１３がないときの送受信アンテナＡＴの共振周波数よりも高周波側にシフトすることが分かった。

一般的にアンテナに金属を近づけると共振周波数が変化する。よって、銅テープ１３があるときは金属体である銅テープ１３が送受信アンテナＡＴの近傍に配置されるため、送受信アンテナＡＴの共振周波数がシフトすると考えられる。一方、銅テープ１３がないときは芯線１１が送受信アンテナＡＴの一番近くに配置される金属体となるが、銅テープ１３に比べて離れた位置に配置されるため、送受信アンテナＡＴが芯線１１の影響を受けることはなく、共振周波数はほとんどシフトしないと考えられる。

また、図５〜図７に示すように、銅テープ１３があるときの共振周波数におけるＳ１１と銅テープ１３がないときの共振周波数におけるＳ１１とが異なるのは、送受信アンテナＡＴから放射された電波が銅テープ１３で反射したときと芯線１１で反射したときとで反射量および伝送経路長などが異なるためである。

具体的には、Ｌ＝５mmのときは、銅テープ１３があるときの送受信アンテナＡＴの共振周波数は２．５１ＧＨｚであり、共振周波数のシフト量は７０ＭＨｚである。よって、ＣＶケーブル１０に取り付けられていない送受信アンテナＡＴ単体の共振周波数２．４４ＧＨｚでは銅テープ１３の有無によるＳ１１の差は６ｄＢ程度しかないが、銅テープ１３があるときの送受信アンテナＡＴの共振周波数である２．５１ＧＨｚでは銅テープ１３の有無によるＳ１１の差は１５ｄＢと大きな差を得ることができることが分かった。

また、Ｌ＝１０mmのときは、銅テープ１３があるときの送受信アンテナＡＴの共振周波数は２．４７ＧＨｚであり、共振周波数のシフト量はＬ＝５mmよりも小さい３０ＭＨｚである。しかしながら、Ｌ＝５mmのときと同様に銅テープ１３があるときの送受信アンテナＡＴの共振周波数である２．４７ＧＨｚでは銅テープ１３の有無によるＳ１１の差は２０ｄＢ以上と大きな差を得ることができることが分かった。

また、Ｌ＝２０mmのときは、ＣＶケーブル１０で反射された反射波の影響がほとんどなくなる。このため、銅テープ１３があるときの共振周波数におけるＳ１１と銅テープ１３がないときの共振周波数におけるＳ１１とが同じになり、またそれぞれの共振周波数の差もほとんどないため、銅テープ１３の有無によるＳ１１の差はほとんどない。そこで、本実施形態では、ＣＶケーブル１０−送受信アンテナＡＴ間の距離Ｌを例えば１０mm以内にし、銅テープ１３があるときの共振周波数で発振回路２３を発振させることにより、銅テープ１３の有無による検波回路２５１の受信レベル差を大きくした。

次に、上述した原理を踏まえた上で異常検出装置２０を用いた異常検出方法について説明する。まず、作業者は、送受信アンテナＡＴが取り付けられた半月部材２１の溝２１ａにＣＶケーブル１０を嵌め込む。このとき、ＣＶケーブル１０の外側面と溝２１ａの内側面とを接触させて合わせるようにする。上述したように半月部材２１は、ＣＶケーブル１０に対して銅テープ１３の有無によって共振周波数が異なるような距離内に送受信アンテナＡＴが配置されるように設けられている。本実施形態では、例えば距離Ｌ＝５mmになるように半月部材２１が設けられている。

次に、作業者は、異常検出装置２０を走査して発振回路２３から銅テープ１３があるときの送受信アンテナＡＴの共振周波数２．５１ＧＨｚ（図５参照）で発振する送受信アンテナＡＴに向かう進行波Ｗ１を出力させた後、半月部材２１をＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って走査させる。これにより、進行波Ｗ１のうち送受信アンテナＡＴで反射されたり、ＣＶケーブル１０の銅テープ１３又は芯線１１で反射された送受信アンテナＡＴから発振回路２３に戻る反射波Ｗ２が検波回路２５１で検波される。

検波回路２５１は、上記反射波Ｗ２を検波してその受信レベルを判別回路２５２に対して出力する。判別回路２５２は、例えば一定時間経過する毎に、又は、ＣＶケーブル１０を一定距離走査する毎に、検波回路２５１から出力された受信レベルと予め定めた閾値とを比較して銅テープ１３の有無を判別する。例えば、Ｌ＝５mmに設定した場合は、図５に示すように、共振周波数２．５１ＧＨｚにおける銅テープ１３があるときのＳ１１は−２１ｄＢであり、銅テープ１３がないときのＳ１１は−６ｄＢである。よって、閾値＝−１５ｄＢに設定して、判別回路２５２は、検波回路２５１から出力された受信レベルが−１５ｄＢ以上のときに銅テープ１３がズレていると判別する。警報回路２５３は、判別回路２５２により銅テープ１３がズレていると判別されたとき警報を発生して作業者に伝える。

図５〜図７を比較しても明らかなようにＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離Ｌが変わると、送受信アンテナＡＴの特性も大きく変わる。このため、ＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離Ｌを一定に保てないままＣＶケーブル１０を走査すると、銅テープ１３の有無を正確に検出することができない。上述した本発明の異常検出装置２０によれば、半月部材２１に設けられた断面半月型の溝２１ａにＣＶケーブル１０を嵌め込んだ状態でＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って半月部材２１を走査させることにより、ＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離を一定に保つことができ、検出精度向上を図ることができる。また、半月部材２１にＣＶケーブル１０の外側面の全周を覆う貫通穴を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。

また、上述した異常検出装置２０によれば、シールド部材２２を設けることにより、送受信アンテナＡＴが外部電波（ノイズ）の影響を受けにくい。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、溝２１ａの内側面とＣＶケーブル１０の外側面とが接触したときオンし、接触していないときオフする接触スイッチ１２５（接触検出センサ）を設けた点と、警報回路２５３を報知手段として機能させ、接触スイッチ１２５により溝２１ａの内側面とＣＶケーブル１０の外側面とが接触していないことが検出されたときその旨を警報回路２５３が報知する点である。

上述した第２実施形態によれば、警報回路２５３が、接触スイッチ１２５がオフして溝２１ａの内側面とＣＶケーブル１０の外側面とが接触されていない旨を伝えるので、溝２１ａの内側面とＣＶケーブル１０の外側面とが接触されていない状態で半月部材２１が走査されるのを防ぎ、より確実にＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離Ｌを一定に保ち精度良く検出することができる。

第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。第１実施形態と第３実施形態とで大きく異なる点はベルト２８を設けた点である。このベルト２８は、半月部材２１の溝２１ａとの間にＣＶケーブル１０を挟んでＣＶケーブル１０を半月部材２１に固定するために、半月部材２１に取り付けられている。このように、ベルト２８と半月部材２１の溝２１ａとの間にＣＶケーブル１０を挟んだ状態で半月部材２１が走査されるので、溝２１ａの内側面とＣＶケーブル１０の外側面とが接触されていない状態で半月部材２１が走査されるのを防ぎ、より確実にＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離Ｌを一定に保ち精度良く検出することができる。

なお、上述した第１〜第３実施形態においては、異常検出センサとして送受信アンテナＡＴを用いたが、本発明はこれに限ったものではない。異常検出センサとしては、ＣＶケーブル１０の銅テープ１３の有無によって出力が変化するものであればよく、例えば、特許文献１、２に記載されたプローブや電極であってもよい。

また、上述した第１〜第３実施形態によれば、シールド部材２２により半月部材２１を覆っていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、電波吸収部材により半月部材２１を覆うようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０ ＣＶケーブル（電線）
１３ 銅テープ（シールド部材）
２０ 異常検出装置
２１ 半月部材（走査部材）
２１ａ 溝
２２ シールド部材
２８ ベルト
１２５ 接触スイッチ（接触検出センサ）
２５３ 警報回路（報知手段）
ＡＴ 送受信アンテナ（異常検出センサ）

Claims (4)

1. 電線のシールド部材の有無によって出力が変化する異常検出センサを前記電線の長手方向に沿って走査させることにより、前記電線の異常を検出する異常検出装置において、
   前記異常検出センサが取り付けられた走査部材を備え、
   前記走査部材には、その一端から他端に向かって直線状に延在する前記電線が嵌め込まれる断面半月型の溝が設けられている
   ことを特徴とする異常検出装置。
2. 前記走査部材を覆うシールド部材又は電波吸収部材をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
3. 前記走査部材の前記溝に設けられた前記溝の内側面と前記電線の外側面との接触を検出する接触検出センサと、
   前記接触検出センサにより前記溝の内側面と前記電線の外側面とが接触されていないことが検出されたときにその旨を伝える報知手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の異常検出装置。
4. 前記走査部材の溝との間に前記電線を挟んで前記電線を前記走査部材に固定するために、前記走査部材に取り付けられたベルトをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の異常検出装置。

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