JP2012047702A

JP2012047702A - シールド部材の異常検出方法及びシールド部材の異常検出装置

Info

Publication number: JP2012047702A
Application number: JP2010192650A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Taguchi; 範高田口
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: JP5506607B2

Abstract

【課題】広帯域でシールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法及びその装置を提供する。
【解決手段】互いに別体に設けられた送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２を、銅テープ１３がある正常部を走査したときと銅テープ１３がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように、ＣＶケーブル１０に近接配置すると共に、ＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べて配置する。次に、送信アンテナＡＴ１１から電波を送信させる。そして、判別回路２４が、受信アンテナＡＴ１２が受信した受信電波Ｗ４に基づいて銅テープ１３の異常を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド部材の異常検出方法及びその装置に係り、特に、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法及びその装置に関するものである。

上述した電線として、図５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、外部からのノイズの進入を防止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、ポリエチレンなどから成り、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のずれが生じることがある。このずれにより、芯線１１には、場所によって銅テープ１３に覆われない異常部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。

そこで、上述した問題を解決するために、図５に示すような異常検出装置が提案されている（特許文献１）。同図に示すように、異常検出装置２０は、送受信アンテナＡＴ２と、送受信アンテナＡＴ２に対して進行波Ｗ１を出力する発振回路２１と、送受信アンテナＡＴ２からの反射波Ｗ２を検出するサーキュレータ２２と、上記反射波Ｗ２を受信する受信回路２３と、受信回路２３が受信した反射波Ｗ２のレベルに基づいて銅テープ１３のずれ判別（検出）を行う判別回路２４と、判別回路２４により銅テープ１３がずれていると判別されたときにその旨の警報を発生する警報回路２５と、を備えている。

次に、上述した異常検出装置２０の詳細な構成を説明する前に、この異常検出装置２０の異常検出原理について説明する。上記送受信アンテナＡＴ２は、一般的に、金属体に近接するとアンテナインピーダンスが低下し送受信アンテナＡＴ２と給電路とのインピーダンス整合が取れなくなり送受信アンテナＡＴ２でのアンテナ反射波Ｗ２２が大きくなる。よって、銅テープ１３がある正常部分を送受信アンテナＡＴ２で走査したときは、送受信アンテナＡＴ２と金属体である銅テープ１３が近接して送受信アンテナＡＴ２でのアンテナ反射波Ｗ２２が大きくなる。

これに対して、銅テープ１３にずれが生じている異常部分を送受信アンテナＡＴ２で走査したときは、送受信アンテナＡＴ２と銅テープ１３とが近接しなくなり送受信アンテナＡＴ２でのアンテナ反射波Ｗ２２が低下する。上記異常検出装置２０は、上記送受信アンテナＡＴ２からのアンテナ反射波Ｗ２２をみることで１つの送受信アンテナＡＴ２で銅テープ１３のずれ検出を行うものである。実際には異常検出装置２０は、上記アンテナ反射波Ｗ２２と後述するケーブル反射波Ｗ２１との干渉波である反射波Ｗ２に基づいて銅テープ１３のずれを検出している。

上記異常検出装置２０の構成について話を戻すと、上記送受信アンテナＡＴ２は、図示しない取付部によってＣＶケーブル１０に沿って走査できるようにＣＶケーブル１０に取り付けられる。また、送受信アンテナＡＴ２は、上記取付部によってＣＶケーブル１０に取り付けられると、銅テープ１３がある正常部を走査したときと銅テープ１３がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するようにＣＶケーブル１０に近接配置されている。

上記サーキュレータ２２は、発振回路２１からの進行波Ｗ１が入力されるポートＰ１と、ポートＰ１から入力された進行波Ｗ１が出力されるポートＰ２と、ポートＰ２に入力された送受信アンテナＡＴ２の反射波Ｗ２が出力されるポートＰ３と、が設けられている。

上記サーキュレータ２２においては、発振回路２１からの進行波Ｗ１がポートＰ１に入力されると、このポートＰ１に入力された進行波Ｗ１がポートＰ２から出力されて、送受信アンテナＡＴ２に伝送される。送受信アンテナＡＴ２に達した進行波Ｗ１の一部は、送受信アンテナＡＴ２から送信電波Ｗ３として放射される。この放射された送信電波Ｗ３がＣＶケーブル１０の芯線１１又は銅テープ１３で反射されてケーブル反射波Ｗ２１として再び送受信アンテナＡＴ２で受信される。この送受信アンテナＡＴ２で受信されたケーブル反射波Ｗ２１がポートＰ２に入力される。

また、送受信アンテナＡＴ２に達した進行波Ｗ１の残りの一部は、送受信アンテナＡＴ２で反射される。この送受信アンテナＡＴ２で反射されたアンテナ反射波Ｗ２２がポートＰ２に入力される。即ち、ポートＰ２には、ケーブル反射波Ｗ２１とアンテナ反射波Ｗ２２との干渉波が反射波Ｗ２として入力される。上記した構成の異常検出装置２０において発振回路２１の発振周波数を変化させたときの反射波Ｗ２のレベルを測定した結果を、図６に示す。

しかしながら、上述したように１つの送受信アンテナＡＴ２をＣＶケーブル１０に沿って走査する方法では、下記に述べる問題点が生じる。即ち、従来の異常検出方法では、銅テープ１３のずれによる送受信アンテナＡＴのインピーダンス変化、即ち送受信アンテナＡＴの反射特性による共振部分でずれ検出を行っているため、測定周波数範囲が狭い、という問題があった。即ち、図６に示すように共振周波数付近の５．７１〜５．７２ＧＨｚいう狭いエリアでしか銅テープ１３の有無による反射波Ｗ２の変動量を大きくすることができないため、広帯域で銅テープ１３のずれを検出することができない、という問題があった。

特開２００９−２８１８５０号公報

そこで、本発明は、広帯域でシールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法及びその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、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法において、互いに別体に設けられた送信アンテナ及び受信アンテナを、前記シールド部材がある正常部を走査したときと前記シールド部材がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように、前記電線に近接配置すると共に、前記電線の長手方向に沿って並べて配置する工程と、前記送信アンテナから電波を送信させる工程と、前記受信アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド部材の異常を検出する工程と、を順次行うことを特徴とするシールド部材の異常検出方法に存する。

請求項２記載の発明は、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置において、前記シールド部材がある正常部を走査したときと前記シールド部材がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように前記電線に近接配置される送信アンテナと、前記送信アンテナとは別体に設けられ、前記シールド部材がある正常部を走査したときと前記シールド部材がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように前記電線に近接配置される受信アンテナと、前記送信アンテナから電波を送信させるための進行波を出力する発振回路と、前記受信アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド部材の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが、前記電線の長手方向に沿って並べて配置されていることを特徴とするシールド部材の異常検出装置に存する。

以上説明したように請求項１及び２記載の発明によれば、送信アンテナと受信アンテナとが、別々に設けられると共に、電線の長手方向に沿って並べて配置されている。これにより、異常部付近を送信アンテナ及び受信アンテナで走査すると、送信アンテナ及び受信アンテナの一方が電線の異常部上を走査し、他方が電線の正常部上を走査することとなり、送信アンテナ及び受信アンテナのうち他方のみのインピーダンスが低下して、送信アンテナ及び受信アンテナのマッチングが取れなくなり、受信アンテナでの受信レベルが低下する。一方、正常部付近を送信アンテナ及び受信アンテナで走査すると、送信アンテナ及び受信アンテナの双方が電線の正常部上を走査することとなり、送信アンテナ及び受信アンテナの双方のマッチングが取れるため、受信アンテナの受信レベルが高くなる。これにより、広帯域でシールド部材の有無による受信アンテナが受信した電波のレベルの変化量を大きくすることができるので、広帯域でシールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法及びその装置を提供することができる。

本発明のシールド部材の異常検出方法を実施したシールド部材の異常検出装置の一実施の形態を示す構成図である。図１に示す送信アンテナ及び受信アンテナが取り付けられる半月部材を示す斜視図である。図１に示す異常検出装置の動作を説明するための説明図である。図１に示す異常検出装置の周波数対受信電波Ｗ４特性を示すグラフである。従来のシールド部材の異常検出装置の一例を示すブロック図である。図５に示す異常検出装置の周波数対反射波Ｗ２特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のシールド部材の異常検出方法を実施したシールド部材の異常検出装置（以下単に「異常検出装置」と略記する。）の一実施形態を示す構成図である。この異常検出装置２０は、電線として例えば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がずれて、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、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。

異常検出装置２０は、ＣＶケーブル１０に向けて送信電波Ｗ３を送信する送信アンテナＡＴ１１と、送信アンテナＡＴ１１からの送信電波Ｗ３を受信する受信アンテナＡＴ１２と、送信アンテナＡＴ１１に対して進行波Ｗ１を出力する発振回路２１と、受信アンテナＡＴ１２により受信された受信電波Ｗ４を受信する受信回路２３と、受信回路２３が受信した受信電波Ｗ４のレベルに基づいて銅テープ１３のずれ判別（検出）を行う異常検出手段としての判別回路２４と、判別回路２４により銅テープ１３がずれていると判別されたときにその旨の警報を発生する警報回路２５と、を備えている。

上記送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２は各々、別々に設けられ、互いに同一アンテナから構成されている。これら送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２は、ＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って走査できるように図２に示す半月部材３０に取り付けられている。

上記半月部材３０は、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３０ａが設けられている。この溝３０ａには、ＣＶケーブル１０の外径と溝３０ａ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３０の上面には、上記送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２がＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べられるように、取り付けられている。

そして、図２に示すように、上記半月部材３０の溝３０ａにＣＶケーブル１０を嵌め込んだ状態で半月部材３０をＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って移動させると、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２とＣＶケーブル１０との距離を一定に保った状態で、かつ、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２を長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べた状態で、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２をＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って走査できる。なお、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２と、ＣＶケーブル１０との距離は、銅テープ１３の有無によって送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２のインピーダンスが変化するような距離内に設定されている。

次に、上述した構成の異常検出装置２０を用いた異常検出手順について説明する。まず、上記半月部材３０の溝３０ａにＣＶケーブル１０を嵌め込む。これにより、互いに別体に設けられた送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２を、銅テープ１３がある正常部を走査したときと銅テープ１３がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように、ＣＶケーブル１０に近接配置すると共に、ＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べて配置することができる。次に、発振回路２１を操作して、発振回路２１を送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２の共振周波数で発振させて進行波Ｗ１を出力させる。

これにより、図１に示すように、送信アンテナＡＴ１１に達した進行波Ｗ１のほどんどが、送信アンテナＡＴ１１から送信電波Ｗ３として放射される。また、送信アンテナＡＴ１１に達した進行波Ｗ１の一部は、送信アンテナＡＴ１１で反射されてアンテナ反射波Ｗ２２として発振回路２１に向かって進む。

上記放射された送信電波Ｗ３は、ＣＶケーブル１０の芯線１１または銅テープ１３で反射されて受信アンテナＡＴ１２に伝搬される。または、送信アンテナＡＴ１１から直接受信アンテナＡＴ１２に伝搬される。これら受信アンテナＡＴ１２に伝搬された送信電波Ｗ３が受信アンテナＡＴ１２で受信電波Ｗ４として受信される。そして、判別回路２４が、この受信電波Ｗ４の受信レベルに基づいて銅テープ１３のずれ判別を行い、ずれが生じていると判別したときに警報回路２５を制御してその旨の警報を発生させる。

上述した異常検出装置２０によれば、送信アンテナＡＴ１１と受信アンテナＡＴ１２とが、別々に設けられると共に、ＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べて配置されている。これにより、異常部付近を送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２で走査すると、図３（Ａ）に示すように、受信アンテナＡＴ１２がＣＶケーブル１０の異常部上を走査し、送信アンテナＡＴ１１がＣＶケーブル１０の正常部上を走査することとなる。これにより、送信アンテナＡＴ１１のみのインピーダンスが低下して、受信アンテナＡＴ１２のインピーダンスは低下しないため、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２のマッチングが取れなくなり、受信アンテナＡＴ１２が送信電波Ｗ３を効率よく受信できず受信電波Ｗ４の受信レベルが低下する。

一方、正常部付近を送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２で走査すると、図３（Ｂ）に示すように、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２の双方がＣＶケーブル１０の正常部上を走査することとなる。これにより、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２のマッチングが取れるため、受信アンテナＡＴ１２が送信電波Ｗ３を効率よく受信して受信電波Ｗ４のレベルが高くなる。これにより、広帯域で銅テープ１３の有無による受信アンテナＡＴ１２が受信した受信電波Ｗ４のレベルの変化量を大きくすることができるので、広帯域で銅テープ１３の異常を検出する異常検出装置２０を提供することができる。

次に、本発明者は、図１に示す異常検出装置２０において発振回路２１の発振周波数を変化させたときの受信電波Ｗ４のレベルを測定して、効果を確認した。結果を、図４に示す。なお、送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２としてそれぞれ、図５の従来の異常検出装置２０を用いて図６に示す特性をシミュレーションしたときに用いられる送受信アンテナＡＴ２と同一のアンテナを用いている。結果、従来の送受信アンテナＡＴ２と同じ送信アンテナＡＴ１１、受信アンテナＡＴ１２を用いたとしても５．６ＧＨｚ〜６．０ＧＨｚの広い範囲で銅テープ１３の有無による受信電波Ｗ４の変化量を大きくすることができ、広帯域で銅テープ１３の異常を検出できることが分かった。

上述した実施形態では、半月部材３０上に送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２を取り付けていたが、本発明はこれに限ったものではない。送信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２をＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べられればよく、他の取付部材を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、送受信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２がＣＶケーブル１０の長手方向Ｙ１に沿って互いに間隔を空けて並べられていたが、本発明はこれに限ったものではない。送受信アンテナＡＴ１１及び受信アンテナＡＴ１２は、長手方向Ｙ１に沿って並べていればよく、間隔を空けなくてもよい。

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。

１０ＣＶケーブル（電線）
１１芯線
１２絶縁体（内部絶縁体）
１３銅テープ（シールド部材）
１４シース（外部絶縁体）
２０異常検出装置
２１発振回路
２４判別回路（異常検出手段）
ＡＴ１１送信アンテナ
ＡＴ１２受信アンテナ

Claims

導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法において、
互いに別体に設けられた送信アンテナ及び受信アンテナを、前記シールド部材がある正常部を走査したときと前記シールド部材がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように、前記電線に近接配置すると共に、前記電線の長手方向に沿って並べて配置する工程と、
前記送信アンテナから電波を送信させる工程と、
前記受信アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド部材の異常を検出する工程と、
を順次行うことを特徴とするシールド部材の異常検出方法。
導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置において、
前記シールド部材がある正常部を走査したときと前記シールド部材がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように前記電線に近接配置される送信アンテナと、
前記送信アンテナとは別体に設けられ、前記シールド部材がある正常部を走査したときと前記シールド部材がない異常部を走査したときとでアンテナインピーダンスが変化するように前記電線に近接配置される受信アンテナと、
前記送信アンテナから電波を送信させるための進行波を出力する発振回路と、
前記受信アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド部材の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが、前記電線の長手方向に沿って並べて配置されている
ことを特徴とするシールド部材の異常検出装置。