JP5536494B2 - シールド部材の異常検出装置及びシールド部材の異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、シールド部材の異常検出装置及びその方法に係り、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装置及びその方法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、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が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。

このような問題を解決するために、例えば、発振回路を発振させてアンテナからＣＶケーブル１０に向かって電波を送信して、アンテナから発振回路に戻ってくる反射波の受信パワーに基づいて銅テープ１３のズレを検出する異常検出装置が提案されている（特許文献１、２）。

上述した従来の異常検出装置は、銅テープ１３のズレがない正常部をアンテナで走査したときの反射波の受信パワーを基準値として、上記反射波の受信パワーが基準値に対して所定値以上増加（又は、減少）したときに銅テープ１３のズレが生じて銅テープ１３が無いと判定している。このため、従来の異常検出装置では、単に銅テープ１３のズレの有無を検出するだけで銅テープ１３のズレ幅（即ち銅テープ１３により覆われていない部分の幅）がどの程度あるかを検出することができなかった。

特開２００９−５４５６４号公報 特開２００９−２８１８５０号公報

そこで、本発明は、シールド部材のズレ幅を検出することができるシールド部材の異常検出装置及びシールド部材の異常検出方法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、を有する電線に向かって電波を送信するアンテナと、前記アンテナに対して電波を入力する発振回路と、前記アンテナから前記発振回路に戻る反射波を検波する検波回路と、を備えたシールド部材の異常検出装置において、前記アンテナを用いて所定幅未満の前記シールド部材のズレが生じているズレ部を走査したときの前記反射波の受信パワーが、前記シールド部材がある正常部を走査したときの前記反射波の受信パワーより低くなり、かつ、前記アンテナを用いて前記所定幅以上の前記シールド部材のズレが生じているズレ部を走査したときの前記反射波の受信パワーが、前記シールド部材がある正常部を走査したときの前記反射波の受信パワーより高くなるように、前記電線と前記アンテナとの距離、及び／又は、前記発振回路の発振周波数が設定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。

請求項２に記載の発明は、前記検波回路により検波された前記反射波の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に前記所定幅未満の前記シールド部材のズレを検出し、前記検波回路により検波された前記反射波の受信パワーが前記基準値に比べて第２閾値以上高い場合に前記所定幅以上の前記シールド部材のズレを検出する異常検出手段を備え、前記基準値が、前記シールド部材がある正常部を前記アンテナで走査したときの反射波の受信パワーの値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のシールド部材の異常検出装置に存する。

請求項３記載の発明は、前記発振回路の発振周波数が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド部材の異常検出装置に存する。

請求項４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、を有する電線に向かってアンテナからの電波を送信する工程と、前記アンテナから戻ってくる反射波に基づいて前記シールド部材のズレを検出する工程と、を順次行うシールド部材の異常検出方法において、前記アンテナから戻ってくる反射波に基づいて前記シールド部材のズレを検出する工程において、前記反射波の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に所定幅未満の前記シールド部材のズレを検出し、前記反射波の受信パワーが前記基準値に比べて第２閾値以上高い場合に前記所定幅以上の前記シールド部材のズレを検出し、前記基準値が、前記シールド部材がある正常部を前記アンテナで走査したときの反射波の受信パワーの値に設定されていることを特徴とする異常検出方法に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、アンテナを用いて所定幅未満のシールド部材のズレが生じているズレ部を走査したときの反射波の受信パワーが、シールド部材がある正常部を走査したときの反射波の受信パワーより低くなり、かつ、アンテナを用いて所定幅以上のシールド部材のズレが生じているズレ部を走査したときの反射波の受信パワーが、シールド部材がある正常部を走査したときの反射波の受信パワーより高くなるように、電線とアンテナとの距離、及び／又は、発振回路の発振周波数が設定されているので、反射波の受信パワーに基づいてシールド部材のズレ幅を検出することができる。

請求項２記載の発明によれば、異常検出手段が、検波回路により検波された反射波の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に所定幅未満のシールド部材のズレを検出し、検波回路により検波された反射波の受信パワーが基準値に比べて第２閾値以上高い場合に所定幅以上のシールド部材のズレを検出するので、シールド部材のズレ幅を検出することができる。

請求項３記載の発明によれば、発振回路の発振周波数が調整可能に設けられているので、発振周波数を調整することにより所定幅を調整することができる。

請求項４記載の発明によれば、アンテナから戻ってくる反射波に基づいてシールド部材のズレを検出する工程において、反射波の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に所定幅未満のシールド部材のズレを検出し、反射波の受信パワーが前記基準値に比べて第２閾値以上高い場合に所定幅以上のシールド部材のズレを検出するので、シールド部材のズレ幅を検出することができる。

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。 （Ａ）〜（Ｅ）は、銅テープのズレ幅が１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのＣＶケーブルを送受信アンテナで走査したときの反射波の受信パワーを測定した結果を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、銅テープのズレ幅が２０ｍｍ、２５ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍのＣＶケーブルを送受信アンテナで走査したときの反射波の受信パワーを測定した結果を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、発振回路の発振周波数を５．７８ＧＨｚ、５．７９ＧＨｚ、５．７９５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚに変化させてズレ幅が１５ｍｍのＣＶケーブルを送受信アンテナで走査したときの反射波の受信パワーを測定した結果を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、発振回路の発振周波数を５．７８ＧＨｚ、５．７９ＧＨｚ、５．７９５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚに変化させてズレ幅が２０ｍｍのＣＶケーブルを送受信アンテナで走査したときの反射波の受信パワーを測定した結果を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、発振回路の発振周波数を５．７８ＧＨｚ、５．７９ＧＨｚ、５．７９５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚに変化させてズレ幅が２５ｍｍのＣＶケーブルを送受信アンテナで走査したときの反射波の受信パワーを測定した結果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２０の一実施の形態を示す構成図である。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、アンテナとしての送受信アンテナＡＴと、発振回路２１と、サーキュレータ２２と、受信回路２４と、を備えている。送受信アンテナＡＴは、ＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査できるように図示しない取付部によってＣＶケーブル１０に取り付けられている。この送受信アンテナＡＴとしては、例えば５．８ＧＨｚ帯のマイクロストリップアンテナを用いている。発振回路２１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。この発振回路２１の発振周波数は調整可能に設けられている。

上記サーキュレータ２２は、３つのポートＰ１〜Ｐ３を有している。サーキュレータ２２においては、ポートＰ１に入力された発振回路２１から送受信アンテナＡＴに向かって進む進行波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から受信回路２４に向かって進む反射波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２２のポートＰ１−発振回路２１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２２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２２のポートＰ３−受信回路２４の伝送路には、上記反射波Ｗ２が伝送される。

上記受信回路２４は、検波回路２４１と、異常検出手段としての判別回路２４２と、警報回路２４３と、を備えている。検波回路２４１は、上述したサーキュレータ２２のポートＰ３から出力される反射波Ｗ２を受信して、その受信パワーを判別回路２４２に対して出力する。判別回路２４２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２４１から出力された受信パワーと予め定めた後述する基準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２４３に対して出力する。警報回路２４３は、判別回路２４２が銅テープ１３のズレを判別したとき音声や表示器などを用いて警報を発生する。

次に、上述した構成の異常検出装置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、本発明者は、ＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離を調整して複数パターンに変化させて、パターン毎に銅テープ１３のズレ幅が１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍの各ＣＶケーブル１０の長手方向に沿って送受信アンテナＡＴを走査させたときの反射波Ｗ２の受信パワーを測定した。この測定では、芯線１１の断面積が１５０ｍｍ²、長さが１ｍのＣＶケーブル１０を用いている。また、このＣＶケーブル１０の銅テープ１３を剥がしてズレ状態を模擬している。さらに、発振回路２１の発振周波数は５．７９ＧＨｚに設定した。

結果、ＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離を調整すると、図２及び図３に示すような特性が得られることが分かった。図２及び図３において、横軸はＣＶケーブル１０を走査して測定したときの時間であり、縦軸は反射波Ｗ２の受信パワーである。図２に示すように、銅テープ１３がズレていない正常部での反射波Ｗ２の受信パワーは、−１９ｄＢｍである。また、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、銅テープ１３のズレ幅が１ｍｍ〜５ｍｍにおいては、銅テープ１３のズレが発生しているズレ部での反射波Ｗ２の受信パワーは、ズレ部中央で最も低下する。即ち、ズレ幅が１ｍｍ〜５ｍｍにおいては、受信パワー低下のピークは１箇所となる。

これに対して、図２（Ｄ）に示すように、銅テープ１３のズレ幅が１０ｍｍにおいては、ズレ部と正常部との境の２箇所で最も受信パワーの低下が見られる。即ち、ズレ幅が１０ｍｍにおいては、受信パワー低下のピークは２箇所となる。また、図２（Ｅ）に示すように、銅テープ１３のズレ幅が１５ｍｍにおいては、ズレ部の中心での受信パワーと正常部での受信パワーがほぼ同じになり、あたかもアルファベットの「Ｗ」のようになる。

また、図３（Ａ）に示すように、銅テープ１３のズレ幅が２０ｍｍになるとズレ部の中心での受信パワーが正常部での受信パワーより大きくなる（正常部：−１９ｄＢｍ、ズレ部中心：−１６ｄＢｍ）。さらに、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、銅テープ１３のズレ幅が２０ｍｍ以上の場合も同様にズレ部の中心での受信パワーが正常部での受信パワーより大きくなる。以上のことから明らかなように、正常部での受信パワーを基準値として、受信パワーが高い方と低い方とで閾値を用いれば銅テープ１３のズレ幅が２０ｍｍ未満であるか、２０ｍｍ以上であるか判別できることが分かった。

次に、本発明者は、図２及び図３に示す特性が得られるようなＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離を保持しつつ発振回路２１の発振周波数を５．７８ＧＨｚ、５．７９ＧＨｚ、５．７９５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚと変化させて、各周波数毎に銅テープ１３のズレ幅が１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍのＣＶケーブル１０の長手方向に沿って送受信アンテナＡＴの反射波Ｗ２の受信パワーを測定した。結果を図４〜図６に示す。

図４〜図６から明らかなように、ズレ部中心での受信レベルのピークの高さは、発振回路２１の発振周波数を変えることにより調整することができることが分かった。よって、発振回路２１の発振周波数を変えることにより、判別したい判別ズレ幅（＝請求項中の所定幅）を調整できることが分かった。即ち、判別ズレ幅を１５ｍｍに設定したい場合は、図４に示すように、発振周波数を５．８ＧＨｚに設定すればよい。また、判別ズレ幅を２０ｍｍに設定したい場合は、図５に示すように、発振周波数を５．７９５ＧＨｚに設定すればよく、判別ズレ幅を２５ｍｍに設定したい場合は、図６に示すように、発振周波数を５．７９ＧＨｚに設定すればよい。

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、上述した図示しない取付部を用いて、ＣＶケーブル１０に対して、図２及び図３に示す特性が得られるような距離に送受信アンテナＡＴを配置する。その後、作業者は、発振回路２１を操作して発振回路２１の発振周波数を上述したように判別したい判別ズレ幅に応じた値に調整する。その後、作業者は、異常検出装置２０を操作して発振回路２１から調整した発振周波数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２１に戻る反射波Ｗ２が検波回路２４１で検波される。

検波回路２４１は、上記反射波Ｗ２を検波してその受信レベルを判別回路２４２に対して出力する。判別回路２４２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２４１から出力された受信レベルと基準値とを比較して銅テープ１３の有無を判別する。なお、基準値は、予め正常部を送受信アンテナＡＴで走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーを測定して、その値に設定されている。図２及び図３に示す場合は、−１９ｄＢｍに設定されている。

具体的には、判別回路２４２は、検波回路２４１により検波された反射波Ｗ２の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に発振回路２１の発振周波数により調整された判別ズレ幅未満のズレが生じていると判別して、その旨を警報回路２４３に対して出力する。これに応じて警報回路２４３は、判別ズレ幅未満の銅テープ１３のズレが生じている旨を報知する。

また、判別回路２４２は、検波回路２４１により検波された反射波Ｗ２の受信パワーが基準値に比べて第２閾値以上高い場合に発振回路２１の発振周波数により調整されたズレ幅以上のズレが生じていると判別して、その旨を警報回路２４３に対して出力する。これに応じて警報回路２４３は、判別ズレ幅以上の銅テープ１３のズレが生じている旨を報知する。

さらに、判別回路２４２は、検波回路２４１により検波された反射波Ｗ２の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上高くもなく、第２閾値以上低くもなければ、正常であると判別して、その旨を警報回路２４３に対して出力する。これに応じて警報回路２４３は、正常である旨を報知する。

上述した異常検出装置２０によれば、送受信アンテナＡＴを用いて判別ズレ幅未満の銅テープ１３のズレが生じているズレ部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーが銅テープ１３がある正常部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーより低くなり、かつ、送受信アンテナＡＴを用いて判別ズレ幅以上の銅テープ１３のズレが生じているズレ部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーが銅テープ１３がある正常部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーより高くなるように、ＣＶケーブル１０と送受信アンテナＡＴとの距離や発振回路２１の発振周波数が設定されている。さらに、判別回路２４２が、検波回路２４１により検波された反射波Ｗ２の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に判別ズレ幅未満の銅テープ１３のズレを検出し、検波回路２４１により検波された反射波Ｗ２の受信パワーが基準値に比べて第２閾値以上高い場合に判別ズレ幅以上の銅テープ１３のズレを検出するので、銅テープ１３のズレ幅を検出することができる。

上述した異常検出装置２０によれば、発振回路２１の発振周波数が調整可能に設けられているので、発振周波数を調整することにより所定幅を調整することができる。

なお、図２〜図６に示す特性は、送受信アンテナＡＴの種類や例えば送受信アンテナＡＴの周りにシールドケースを設けた場合はそのシールドケースの形状材質によって変わるため、送受信アンテナＡＴやシールドケースに合わせて送受信アンテナＡＴとＣＶケーブル１０との距離を調整して、判別ズレ幅未満のズレ部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーが正常部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーより低くなり、かつ、判別ズレ幅以上のズレ部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーが正常部を走査したときの反射波Ｗ２の受信パワーより高くなるような特性を得ればよい。

また、上述した実施形態によれば、判別回路２４２により銅テープ１３がズレているかを判別させていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、検波回路２４１により検波された反射波Ｗ２の受信パワーを表示させる表示部を設けて、作業者が表示部により表示された反射波Ｗ２の受信レベルを見て銅テープ１３がズレているか、そのズレ幅が判別ズレ幅未満であるか以下であるか判別できるようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、発振回路２１の発振周波数を調整可能にしていたが、判別ズレ幅を調整する必要がなければ、発振回路２１としてその発振周波数が固定のものを用いてもよい。

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）
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
２４１ 検波回路
２４２ 判別回路（異常検出手段）
ＡＴ 送受信アンテナ（アンテナ）

Claims (4)

1. 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、を有する電線に向かって電波を送信するアンテナと、前記アンテナに対して電波を入力する発振回路と、前記アンテナから前記発振回路に戻る反射波を検波する検波回路と、を備えたシールド部材の異常検出装置において、
   前記アンテナを用いて所定幅未満の前記シールド部材のズレが生じているズレ部を走査したときの前記反射波の受信パワーが、前記シールド部材がある正常部を走査したときの前記反射波の受信パワーより低くなり、かつ、前記アンテナを用いて前記所定幅以上の前記シールド部材のズレが生じているズレ部を走査したときの前記反射波の受信パワーが、前記シールド部材がある正常部を走査したときの前記反射波の受信パワーより高くなるように、前記電線と前記アンテナとの距離、及び／又は、前記発振回路の発振周波数が設定されている
   ことを特徴とするシールド部材の異常検出装置。
2. 前記検波回路により検波された前記反射波の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に前記所定幅未満の前記シールド部材のズレを検出し、前記検波回路により検波された前記反射波の受信パワーが前記基準値に比べて第２閾値以上高い場合に前記所定幅以上の前記シールド部材のズレを検出する異常検出手段を備え、
   前記基準値が、前記シールド部材がある正常部を前記アンテナで走査したときの反射波の受信パワーの値に設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のシールド部材の異常検出装置。
3. 前記発振回路の発振周波数が調整可能に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド部材の異常検出装置。
4. 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、を有する電線に向かってアンテナからの電波を送信する工程と、前記アンテナから戻ってくる反射波に基づいて前記シールド部材のズレを検出する工程と、を順次行うシールド部材の異常検出方法において、
   前記アンテナから戻ってくる反射波に基づいて前記シールド部材のズレを検出する工程において、前記反射波の受信パワーが基準値に比べて第１閾値以上低い場合に所定幅未満の前記シールド部材のズレを検出し、前記反射波の受信パワーが前記基準値に比べて第２閾値以上高い場合に前記所定幅以上の前記シールド部材のズレを検出し、
   前記基準値が、前記シールド部材がある正常部を前記アンテナで走査したときの反射波の受信パワーの値に設定されている
   ことを特徴とする異常検出方法。

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