JP6471075B2 - ケーブル及びケーブル用液体検知部材 - Google Patents

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Description

本発明は、電力や信号を送信するケーブル、及びケーブル用液体検知部材に関する。
従来、液体の浸水を検知可能なケーブルとして、特許文献1〜3のようなものがある。特許文献1は、ケーブルコアを覆うプラスチック外被の内側に、電気的に絶縁された複数本の導電性プラスチック条を設け、導電性プラスチック条間の電気的特性の変化により外傷や浸水を外被レベルで検知する構成を開示している。特許文献2は、導体の上に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、遮蔽層、外部シースを積層し、外部シース内に浸水した水分を検知する被覆型センサーを設けた構成を開示している。特許文献3は、多芯ケーブルのコア部位の外周に箔状もしくは帯状金属を長手方向に螺旋状に巻き回して構築された電極と、この電極の周縁上に配置された透水構造の絶縁層と、この絶縁層の外周に配置された電極とを設けた構成を開示している。
特開平06−338227号公報 特開2010−286422号公報 特開平08−261862号公報
しかしながら、上記従来の構成では、電極間の抵抗値の小さな変化を検知する必要があるため、外被の破損により浸水した液体を高い信頼性で検知することが困難であったり、或いは、電極部材間の距離に影響される液体の検知感度を調整することが困難であるという問題がある。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ケーブルの外被内側に浸水した液体を高い信頼性で検知可能であり、且つ、液体の検知感度を容易に調整することが可能な、ケーブル及びケーブル用液体検知部材を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明のケーブルは、ケーブルコアと、前記ケーブルコアに併設された液体検知部材と、前記ケーブルコア及び前記液体検知部材を被覆した外被とを有し、前記液体検知部材は、液体との接触により導電性を発揮する絶縁部材と、前記絶縁部材の同一面上に接触状態で設けられ、互いに電気的に分離された複数の線状の電極部材とを有することを特徴とする。
上記の構成によれば、外被が破損して液体が外被の内側に浸水した場合において、絶縁部材が液体との接触により導電性を発揮することによって、絶縁部材に接触状態で設けられた電極部材間が電気的に絶縁状態から導電状態になる。これにより、電極部材間の抵抗値の大きな変化を検知することによって、外被の破損により浸水した液体を高い信頼性で検知することができる。
また、液体検知部材は、線状の電極部材が絶縁部材の同一面上に配置されることによって、絶縁部材の厚み方向に電極部材を配置した場合よりも、電極部材間の距離を大きく変化させることが可能になっている。これにより、電極部材間の距離に影響される液体の検知感度を容易に調整することが可能になっている。
また、本発明のケーブルにおいて、前記絶縁部材がシート状に形成され、前記絶縁部材の表面において、前記電極部材同士が互いに並行に配置されていてもよい。上記の構成によれば、液体検知部材がシート状の外形を有することによって、ケーブルの用途や構造、設置場所等に応じて様々な液体検知部材の併設方法を選択的に採用することができる。
また、本発明のケーブルにおいて、前記液体検知部材が、前記ケーブルコアの周囲に螺旋状に配置されていてもよい。液体検知部材を、例えば、ケーブルコアの長さ方向(延在方向)に平行に配置した場合には、外被の内側に浸水した液体がケーブルコアの長さ方向にのみ広がると、液体の検知が困難となる可能性がある。一方で、上記の構成のように、液体検知部材をケーブルコアの周囲に螺旋状に配置した場合、外被の内側に浸水した液体が何れの方向に広がったとしても液体を検知することが可能となるため、ケーブルコアの長さ方向に平行に配置した場合と比べて、外被の内側に浸水した液体を検知し易い。
また、本発明のケーブルにおいて、前記液体検知部材は、前記絶縁部材及び前記電極部材を剥離可能に被覆した保護層を有していてもよい。上記の構成によれば、絶縁部材における保護層で被覆された部位においては、保護層が絶縁部材への液体の浸水を阻止するため、保護層が正常に存在する限り、絶縁部材が導電性を発揮することはない。従って、この場合は、液体検知部材は、絶縁部材における保護層が剥離された部位における、液体の浸水を主に検知する構成となる。これにより、例えば、液体の浸水により重大な障害が起こり得る等の監視が必要な監視箇所についてのみ保護層を剥離することで、監視箇所以外においては、保護層を破損する程度の大きな破損がケーブルに起きない限りは液体の浸水を検知しないようにすることが可能となる。このように、監視箇所と監視箇所以外とで、浸水する液体の検知感度を異ならせることで、不要なケーブルの交換や修理が行われることを抑制することができる。
また、本発明のケーブルにおいて、前記液体検知部材は、前記絶縁部材がシート状に形成され、前記絶縁部材の表面において、前記電極部材同士が互いに並行に配置されており、前記絶縁部材と前記電極部材を、被覆した保護層を有しており、前記絶縁部材における、前記電極部材間の内側領域、及び、前記内側領域及び前記電極部材の配置領域を除いた外側領域それぞれに対する、前記保護層の剥離強度は、前記外側領域よりも前記内側領域の方が小さくてもよい。上記の構成によれば、外側領域が内側領域に比べて保護層が剥離し難いため、液体検知部材が外部からの負荷に対して強いものになり、ケーブルの信頼性を高めることができる。また、保護層を剥離して絶縁部材を外部に露出する作業を行うときに、作業スペースを確保し易い外側領域に被覆した保護層を冶具で切り取ると、小さな剥離強度で内側領域に被覆した保護層のみが残る。従って、保護層を絶縁部材から容易に剥離することができる。これにより、保護層において、絶縁部材の内側領域に被覆した部位の剥離強度が相当に小さくても、例えば、手作業で剥離できる程度の剥離強度であっても、絶縁部材の外側領域に被覆した部位の剥離強度は大きいため、液体検知部材の機械的な負荷に対する信頼性を維持しつつ、容易に剥離の作業を行うことが可能になる。
また、本発明のケーブル用液体検知部材は、ケーブルの外被の内側に併設されるケーブル用液体検知部材であって、液体との接触により導電性を発揮する絶縁部材と、前記絶縁部材に接触状態で設けられ、互いに電気的に分離された複数の線状の電極部材と、前記絶縁部材と前記電極部材を、剥離可能に被覆した保護層とを有していることを特徴とする。
上記の構成によれば、絶縁部材における保護層で被覆された部位においては、保護層が絶縁部材への液体の浸水を阻止するため、保護層が正常に存在する限り、絶縁部材が導電性を発揮することはない。従って、この場合は、ケーブル用液体検知部材は、絶縁部材における保護層が剥離された部位における、液体の浸水を主に検知する構成となる。これにより、例えば、液体の浸水により重大な障害が起こり得る等の監視が必要な監視箇所についてのみ保護層を剥離することで、監視箇所以外においては、保護層を破損する程度の大きな破損がケーブルに起きない限りは液体の浸水を検知しないようにすることが可能となる。このように、監視箇所と監視箇所以外とで、浸水する液体の検知感度を異ならせることで、不要なケーブルの交換や修理が行われることを抑制することができる。
また、本発明のケーブル用液体検知部材において、前記絶縁部材がシート状に形成され、前記絶縁部材の表面において、前記電極部材同士が互いに並行に配置されており、前記絶縁部材における、前記電極部材間の内側領域、及び、前記内側領域及び前記電極部材の配置領域を除いた外側領域それぞれに対する、前記保護層の剥離強度は、前記外側領域よりも前記内側領域の方が小さくてもよい。上記の構成によれば、外側領域が内側領域に比べて保護層が剥離し難いため、液体検知部材が外部からの負荷に対して強いものになり、ケーブルの信頼性を高めることができる。また、保護層を剥離して絶縁部材を外部に露出する作業を行うときに、作業スペースを確保し易い外側領域に被覆した保護層を冶具で切り取ると、小さな剥離強度で内側領域に被覆した保護層のみが残る。従って、保護層を絶縁部材から容易に剥離することができる。これにより、保護層において、絶縁部材の内側領域に被覆した部位の剥離強度が相当に小さくても、例えば、手作業で剥離できる程度の剥離強度であっても、絶縁部材の外側領域に被覆した部位の剥離強度は大きいため、液体検知部材の機械的な負荷に対する信頼性を維持しつつ、容易に剥離の作業を行うことが可能になる。
また、本発明のケーブル用液体検知部材において、前記保護層は、シート状の保護シートと、前記絶縁部材に接着する接着層とを有しており、前記絶縁部材における、前記接着層に対する単位面積当たりの接触面積が、前記外側領域よりも前記内側領域の方が小さくてもよい。上記の構成によれば、絶縁部材の接着層に対する単位面積当たりの接触面積の大小により、保護層における、絶縁部材の外側領域に被覆した部位と内側領域に被覆した部位とで、その剥離強度を変えることができる。
ケーブルの外被内側に浸水した液体を高い信頼性で検知することが可能であると共に、液体の検知感度を容易に調整することが可能である。
第1実施形態に係るケーブルの概要を示す説明図である。 図1に示す液体検知部材の断面構造を示す説明図である。 図1に示す計測装置の電気的構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る、液体検知部材の断面構造を示す説明図である。 第2実施形態に係る、ケーブルとコネクタとの接続態様を示す図である。 第2実施形態に係る、液体検知部材の平面図である。 変形例に係る液体検知部材の断面構造を示す説明図である。 変形例に係る液体検知部材の断面構造を示す説明図である。 変形例に係るケーブルの斜視図である。 変形例に係るケーブルの斜視図である。 ケーブルと防水コネクタとの接続関係を示す説明図である。 メスコネクタの斜視図である。 オスコネクタの斜視図である。 変形例に係るメスコネクタの斜視図である。 変形例に係るオスコネクタの斜視図である。 ケーブルと電気機器との接続関係を示す説明図である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、本発明のケーブルを、送電線路、配電線路、配線線路等に使用される電力ケーブルに適用して説明するが、本発明のケーブルはこれに限定されるものではない。本発明のケーブルは、例えば、電話用ケーブル、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、海底光ケーブル等の通信ケーブルや、電気機器配線や電子・通信機器配線の機器用のケーブルなど種々のケーブルに適用することもできる。
(ケーブル)
本実施形態に係るケーブル1は、図1に示すように、円柱形状をしており、ケーブルコア2、ケーブルコア2に併設された液体検知部材5、及び、ケーブルコア2及び液体検知部材5を被覆する外被6を有している。
液体検知部材5は、液体との接触により導電性を発揮する絶縁部材14と、絶縁部材14の同一面上に接触状態で設けられ、互いに電気的に分離された複数(本実施形態では2つ)の電極部材15a,15bを有している。この液体検知部材5は、外被6の内側に浸水した液体が絶縁部材14に接触することにより、電極部材15a,15b間の電気抵抗値が変化するように構成されている。
また、電極部材15a,15bは、後述する計測装置7に接続されている。計測装置7は、電極部材15a,15b間の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値に基づいて、液体検知部材5の状態が『浸水状態』及び『非浸水状態』の何れであるかを判別する。
ここで、『液体』は、液体検知部材5の検知対象となる液状物であり、液状物であれば、材質や物性に限定されるものではない。液状物は、絶縁部材14に含浸・溜液される程度の流動性を有することを意味する。『液体』の種類としては、海水、純水、及び不純物を含む水の他、酸、アルカリ、油、有機溶剤等の有機物であってもよい。また、『液体』の物性は、ケーブル1が使用される環境温度下で液状化している物質であればよい。
『非浸水状態』とは、絶縁部材14が導電性を発揮していない状態である。『浸水状態』とは、絶縁部材14が導電性を発揮している状態である。即ち、『浸水状態』は、絶縁部材14に液体が接触することにより絶縁部材14が導電性を発揮し、電極部材15a,15b間が絶縁部材14により電気的に接続されている状態である。従って、絶縁部材14の電気抵抗値は、『非浸水状態』の場合よりも『浸水状態』の場合の方が小さな電気抵抗値となる。これにより、計測装置7は、電極部材15a,15b間の電気抵抗値を計測することで、『浸水状態』と『非浸水状態』とを判別することが可能になる。
なお、液体検知部材5の状態が、非浸水状態である場合には、ケーブル1に交換や修理が必要な異常が発生していないことを表している。一方で、液体検知部材5の状態が浸水状態である場合には、ケーブル1に交換や修理が必要な異常が発生していることを表している。計測装置7は、液体検知部材5の状態を判別することで、ケーブル1の上記異常の有無も判別している。
(ケーブル:ケーブルコア)
次に、ケーブル1の各構成要素について詳細に説明する。ケーブルコア2は、外被6の内側に配される、ケーブル1の主要部であり、一以上の絶縁心線3を少なくとも含む。この絶縁心線3は、銅等の導体からなる導線3aと、導線3aを被覆する絶縁被覆3bとからなる。
以下、ケーブルコア2として、複数の絶縁心線3を撚り合わせたものを例として説明するが、ケーブルコア2の構成はこれに限定されるものではない。例えば、ゲーブルコア2が、複数の絶縁心線3を撚り合わせずに平行に並列したものであってもよい。また、ケーブルコア2は、絶縁心線3に加えて、複数の絶縁心線3の相互の位置を保持するためのスペーサ等の、絶縁心線3間に介在される介在物や、絶縁心線3の外周に巻かれるテープを含むものであってもよい。
ケーブルコア2の先端部(開始端や終端)は、ケーブルコア2と他の電力機器等とを接続するためのコネクタ8に接続される。このとき、ケーブルコア2における、コネクタ8と接続される先端部では、絶縁心線3における導線3aは、絶縁被覆3bが剥がされて剥き出しになっている。また、ケーブルコア2の先端部及びコネクタ8は、外部からの衝撃等を防ぐためにケース9に格納されている。なお、ケース9にはケーブル1を挿通可能な貫通孔(不図示)が形成されており、この貫通孔とケーブル1との間には、ケース9内への液体の浸水を防ぐためのシール材が設けられている。
(ケーブル:外被)
外被6は、ケーブルコア2と液体検知部材5とを液密状態に被覆する、円筒状の被覆部材(シース)である。この外被6は、ケーブルコア2の、機械的防護、化学的防護、防水等を目的として設けられる。外被6の素材としては、例えば、ポリ塩化ビニル組成物、熱可塑性ポリウレタン組成物などの種々の樹脂材料を採用することができる。
(ケーブル:液体検知部材)
液体検知部材5は、外被6の破損等により外被6の内側に浸水した液体を検知する液体検知センサーとして機能する部材である。以下、液体検知部材5の各構成要素について詳細に説明する。
(ケーブル:液体検知部材:絶縁部材)
絶縁部材14は、液体との接触により導電性を発揮する部材である。即ち、絶縁部材14は、液体が含侵されていない場合は高抵抗値の絶縁状態であり、液体と接触した場合は小さな抵抗値により導電状態となる。従って、絶縁部材14に液体が含侵されていない場合には、電極部材15a,15bは互いに電気的な接続がされていない状態となる。また、電極部材15a,15bは、絶縁部材14が液体と接触している場合、この絶縁部材14により電気的に接続される状態となる。尚、絶縁部材14における『高抵抗値』は、計測装置7において『浸水状態』と『非浸水状態』とを判別可能にするため、空気の抵抗値よりも小さな抵抗値に設定されている。
絶縁部材14は、長尺なシート状の部材であり、可撓性を有している。絶縁部材14は、液体との接触により導電性を発揮すると共に、液体を吸液及び保持させる吸液・保持構造を有している。即ち、絶縁部材14は、液体の浸透により全体として絶縁性から導電性に変化するように構成されている。
絶縁部材14が備える『吸液・保持構造』は、検知対象物である液体が浸透される構造であれば、材質や形状に限定されるものではない。例えば、不織布構造、連続気泡等を有した多孔性構造、無孔性材料に1以上の孔が形成された構造、無孔性材料に1以上のスリットが形成された構造が例示される。絶縁部材14が不織布や紙である場合には、僅かな液体であっても毛細管現象により絶縁部材14に浸透して絶縁状態から導電状態に変化することになるため、高い検知精度の液体検知部材5とすることができる。
絶縁部材14の材質は、液体との非接触時において高抵抗値を有する材質であれば、特に限定されるものではない。例えば、絶縁部材14には、不織布、紙等を用いることができる。
具体的に、絶縁部材14の材質としては、布(綿、麻など)や紙等の植物繊維(セルロース繊維)、化学繊維(レーヨン、キュプラなど)、セラミック、エンジニアリングプラスチック、多孔質素材(スポンジなど)が例示される。エンジニアリングプラスチックとしては、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、ポリエステル、ポリベンツイミダゾール、アラミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられる。
より具体的には、ユニチカ株式会社製(登録商標:MARIX)のポリエステル樹脂からなる不織布を絶縁部材14に用いることができる。この不織布は、ポリエステル繊維を接着する樹脂は水溶性のアクリル樹脂であるため、親水性を有している。尚、上記の不織布の製造法はスパンボンド法である。不織布品番が#20507WTDにおいては、目付けが50g/m2、平均厚みが155μmである。不織布品番が#20604FLDにおいては、目付けが60g/m2、平均厚みが150μmである。不織布品番が#10606WTDにおいては、目付けが60g/m2、平均厚みが215μm(嵩高性あり)である。
絶縁部材14の厚みは、10〜500μmが好ましい。また、絶縁部材14は、検知対象物である液体に対して親液性を有していることが好ましい。例えば、検知対象とする液体が水であれば、親水性であることが好ましい。親液性を有した構成であると、僅かな液体であっても絶縁部材14内に浸透して絶縁状態から導電状態に変化する。従って、少量の液体でも検知することができると共に、検知までの時間を短縮することができる。
尚、絶縁部材14は、材質自体が親液性を有しているものでもよいし、疎液性の材質の表面に親液性の層が形成されたものでもよい。例えば、絶縁部材14は、吸液・保持構造における液体との接触部の少なくとも一部に、液体に対して界面活性を有する界面活性剤が付着されていてもよい。この場合には、検知対象の液体の種類に応じて界面活性剤の種類を使い分けることにより、水、油など検知対象を選択可能な液体検知部材5とすることができる。
さらに、絶縁部材14は、液体に溶解してイオン化する溶解材料(無機塩類:塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウムなど)が付着されていてもよい。この場合には、液体自体に導電性がない液体(純水、油等)でも、該液体によりイオン化した溶解材料が絶縁部材14を導電性に変化させることが可能になる。
(ケーブル:液体検知部材:電極部材)
図2に示すように、電極部材15a,15bは、線状の形状をしており、絶縁部材14の同一面上に接触状態で設けられている。この電極部材15a,15b各々の一端は、外部に露出されており、計測装置7の後述するコネクタ部材71a,71bに接続されている。電極部材15a,15bは、絶縁部材14の表面において、この絶縁部材14の長さ方向に沿って互いに並行に配置されている。電極部材15a,15bと絶縁部材14とは、接着により接触状態にされてもよいし、単に当接されることにより接触状態にされてもよい
また、電極部材15a,15bは、互いに所定の間隔だけ隔てて配置されている。これにより、電極部材15a,15bは、互いに電気的に分離されている。所定の間隔とは、液体検知部材5を設置する雰囲気の湿度に反応して誤動作しない程度の間隔を意味する。従って、並行配置であってもよいし、櫛状や柵状などであってもよい。
ところで、電極部材15a,15b間の電気抵抗値は、これら電極部材15a,15b間の距離に依存している。従って、電極部材15a,15b間の距離を変更することで、液体検知部材5の検知感度を変更することができる。ここで、本実施形態では、線状の電極部材15a,15bが絶縁部材14の同一面上に配置されているため、これら電極部材15a,15bを絶縁部材14の厚み方向に配置した場合と比べて、電極部材15a,15b間の距離を大きく変えることができる。このように、本実施形態では、電極部材15a,15b間の距離の設定の自由度が大きいため、液体検知部材5の検知感度を容易に調整することができる。
また、電極部材15a,15bは、導電性を有すれば、どのような材質であっても構わない。例えば、電極部材15a,15bの材料としては、ニッケル、銅、銀、錫、金、パラジウム、アルミニウム、クロム、チタン、及び、亜鉛の何れか、またはこれらの2つ以上を含む合金等が使用できる。その中でもアルミや銅等の金属であることが好ましい。
また、電極部材15a,15bとして、圧延加工による金属箔、電解による金属箔(特殊電解銅箔など)が採用されてもよく、また、真空蒸着、スパッタリング、CVD法、MO(メタルオーガニック)、メッキ、印刷法などにより形成される金属薄膜が採用されてもよい。また、電極部材15a,15bとして、銅ペースト、銀ペースト、カーボンペーストなどのペースト材料が採用されてもよい。
加えて、電極部材15a,15bは、金属層と導電性接着剤層とが積層された構成にされていてもよい。導電性接着剤層は、樹脂と導電性粒子とを含む接着剤層である。樹脂の材料の例としては、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、熱可塑性エラストマ系樹脂、ゴム系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
導電性粒子の材料の例としては、銅粉、銀粉、ニッケル粉、銀コ−ト銅粉(AgコートCu粉)、金コート銅粉、銀コートニッケル粉(AgコートNi粉)、金コートニッケル粉があり、これら金属粉は、水アトマイズ法、カーボニル法等により作製することができる。また、上記以外にも、金属粉に樹脂を被覆した粒子、樹脂に金属粉を被覆した粒子を用いることもできる。尚、導電性粒子は、AgコートCu粉、又はAgコートNi粉であることが好ましい。この理由は、安価な材料により導電性の向上した導電性粒子を得ることができるからである。
(ケーブル:液体検知部材の配置態様)
上記のように構成された液体検知部材5は、ケーブルコア2の周囲に螺旋状に巻回されている。
ところで、液体検知部材5をケーブル1(ケーブルコア2)の長さ方向(延在方向)に平行に配置した場合、電極部材15a,15bもケーブル1の長さ方向に平行となる。このとき、外被6が破損して液体が外被6の内側に浸水し、その浸水した液体がケーブル1の周方向に広がった場合には、電極部材15a,15b間の絶縁部材14に液体が接触することで電極部材15a,15b間の電気抵抗値は変化する。一方で、浸水した液体がケーブル1の長さ方向にのみ広がった場合には、電極部材15a,15b間の絶縁部材14に液体が接触せず、電極部材15a,15b間の電気抵抗値が変化しない可能性がある。このため、液体検知部材5をケーブルコア2の長さ方向に平行に配置した場合には、その検知精度は低くなる。
これに対して、本実施形態のように、液体検知部材5をケーブルコア2に螺旋状に巻回した場合、電極部材15a,15bは、ケーブル1の長さ方向及び周方向何れとも交差することになる。従って、外被6の内側に浸水した液体が、ケーブル1の長さ方向及びケーブル1の周方向の何れに広がった場合でも、電極部材15a,15b間の絶縁部材14に液体が接触することになるため、電極部材15a,15b間の電気抵抗値が確実に変化することになる。その結果として、液体検知部材5の検知精度を向上させることができる。
また、液体検知部材5をこのケーブルコア2を螺旋状に巻回すると、本実施形態のようにケーブルコア2が複数の絶縁心線3を撚り合わせたものである場合には、その撚り合わせた絶縁心線3がバラケないようにすることができる。即ち、液体検知部材5を押さえ巻きテープとして機能させることも可能である。
また、本実施形態では、ケーブルコア2に巻きつける液体検知部材5の巻き付けピッチは、液体検知部材5の端同士が接触する突き合せ状態となるように設定されている。つまり、液体検知部材5をケーブルコア2に巻きつけたときに、ケーブルコア2が外部に露出されないように構成されている。
なお、液体検知部材5の巻き付けピッチは、これに限定されず、ケーブルコア2の一部が外部に露出されるように液体検知部材5の端を互いに間隔を開けて巻きつけてもよく、また、液体検知部材5の一部が互いに重なり合うように巻きつけてもよい。また、ケーブルコア2の長さ方向における各部位で、その巻き付けピッチを互いに異ならせてもよい。また、ケーブル1において検知精度を高めたい部位にのみ、ケーブルコア2の全周を液体検知部材5で螺旋状に巻回し、その他の部位については、液体検知部材5をケーブルコア2の長さ方向と平行に配置するように構成してもよい。
以上のように、本実施形態では、液体検知部材5がシート状の外形を有することによって、ケーブル1の用途や構造、設置場所等に応じて様々な液体検知部材5の併設方法を選択的に採用することができる。
なお、本実施形態では、絶縁部材14において電極部材15a,15bが形成された面が、ケーブル1の径外側となるように配置させているが、ケーブル1の径内側となるように配置されていてもよい。
(ケーブルの製造方法)
本実施形態のケーブル1は、従来の種々の製造方法によって製造し得るが、以下、その一例について簡単に説明する。
まず、樹脂組成物からなる絶縁体を、銅等からなる導体上に押出被膜することで絶縁心線3を作製する。次いで、この絶縁心線3を複数本撚り合わせることでケーブルコア2とする。
そして、公知のテープ巻回機構を用いて、ケーブルコア2をその長さ方向に走行させながら、液体検知部材5を押さえ巻きテープとして、ケーブルコア2の円周方向に回転しながらケーブルコア2の外周面上に連続して供給することによって、液体検知部材5をケーブルコア2の全周に螺旋状に巻回する。また、このとき、液体検知部材5の外周面に、樹脂組成物からなる外被6(シース)を押出成形することで、ケーブル1を製造することができる。
(計測装置)
次に、液体検知部材5の電極部材15a,15bに接続される計測装置7について、説明する。先に少し触れたように、計測装置7は、液体検知部材5における電極部材15a,15b間の電気抵抗値を計測し、その計測結果に基づいて、液体検知部材5の状態(非浸水状態、及び浸水状態)を判別するための装置である。
(計測装置の電気的構成)
計測装置7は、図3に示すように、コネクタ部材71a,71b、抵抗値計測回路72、A/D変換回路73、演算回路74、ROM75、RAM76、通信インターフェース77、及び電源回路78を備えている。
コネクタ部材71a,71bそれぞれは、液体検知部材5の電極部材15a,15bそれぞれと接続される。抵抗値計測回路72は、電源回路78からの電力供給により、コネクタ部材71a,71bを介して、電極部材15a,15b間に所定の電圧を印加する。そして、抵抗値計測回路72は、電流計(不図示)により電極部材15a,15b間を流れる電流を計測し、この電流と印加した電圧とに基づき、電極部材15a,15b間の電気抵抗値を算出する。抵抗値計測回路72は、この算出した電気抵抗値をアナログ信号にてA/D変換回路73に出力する。A/D変換回路73は、抵抗値計測回路72から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、演算回路74に出力する。
演算回路74は、電源回路78からの電力供給により、各種プログラムを実行するとともに、各種アクチュエータの動作を制御する。例えば、演算回路74は、ROM75やRAM76等の記憶手段に格納された浸水判別プログラムを実行することで、A/D変換回路73から出力された、電極部材15a,15b間の電気抵抗値を示すデジタル信号に基づいて液体検知部材5の状態を判別する。具体的には、ROM75やRAM76等には、予め所定の閾値が記憶されている。そして、演算回路74は、電極部材15a,15b間の電気抵抗値が閾値未満の場合には、液体検知部材5が『非浸水状態』であり、ケーブル1に異常が生じていないと判別する。一方で、演算回路74は、電極部材15a,15b間の電気抵抗値が閾値以上の場合には、液体検知部材5が『浸水状態』であり、ケーブル1に異常が生じており、ケーブル1の交換・修理等が必要であると判別する。
また、演算回路74は、通信インターフェース77を介して、ケーブル1の異常の有無を示す異常情報を外部へ出力することが可能となっている。即ち、通信インターフェース77は、少なくとも異常情報をデータ送信可能なインターフェースである。具体的に、演算回路74は、通信インターフェース77を介して、固有のID(Identification)情報を異常情報と共にデータ送信する。固有のID情報とは、計測装置7を個別に識別するための情報である。本実施形態において、計測装置7は、異常情報を図示しない監視装置へ送信する。これにより、監視装置は、例えば、異常時の自動対応(例えば、ケーブルコア2の導線3aを介した電力の送電の自動停止)等が可能となっている。このように、ID情報に基づいてデータ送信元の計測装置7を特定することができる。従って、異常が発生しているケーブル1を特定することができるため、ID情報と設置場所を対応させておけば、複数のケーブル1を遠隔地から監視することができる。尚、本実施形態では、上述の通り、無線通信により判別情報信号を外部へ出力するものであるが、計測装置7に端末側通信部として有線用の外部接点出力をさらに設けてもよい。これにより、端末側通信部は無線、有線のどちらでも対応できる。
変形例として、計測装置7が、スピーカやディスプレイなどの報知手段を有しており、この報知手段によりケーブル1の異常情報を計測装置7の近傍にいるユーザに対して報知可能に構成されていてもよい。
以上、本実施形態によると、外被6が破損しておらず、液体が外被6の内側に浸水していない場合には、絶縁部材14は導電性を発揮していない状態となる。その結果として、電極部材15a,15b間の電気抵抗値は高抵抗値となり、計測装置7は、液体検知部材5の状態が『非浸水状態』であり、ケーブル1に異常が生じていないと判別することが可能となる。一方で、外被6が破損して液体が外被6の内側に浸水すると、絶縁部材14は導電性を発揮する状態となる。その結果として、電極部材15a,15b間の電気抵抗値は小さな抵抗値となり、計測装置7は液体検知部材5の状態が『浸水状態』であり、ケーブル1に異常が生じていると判別することが可能となる。以上のように、電極部材15a,15b間の電気抵抗値の大きな変化を検知することで、外被6の破損による浸水を高い信頼性で検知することが可能となる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る液体検知部材について説明する。第2実施形態において、第1実施形態と異なる点は、液体検知部材が保護層を有している点である。以下においては、上述した第1実施形態と同一の箇所については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
先に触れたように、絶縁心線3(ケーブルコア2)の先端部では、導線3aから絶縁被覆3bがはかされて導線3aは剥き出しにされている。従って、この剥き出しにされた導線3aに液体が接触すると、ケーブルコア2の複数の導線3a間でショートが生じ、重大な障害が生じる要因となる。上述したように、ケーブルコア2の先端部はケース9に格納されているため、通常では、ケーブルコア2の先端部に液体が接触することはない。しかしながら、ケース9外にある外被6の破損により浸水した液体が、ケーブルコア2の長さ方向に沿って外被6の内側を移動してケーブルコア2の先端部に到達する可能性がある。加えて、ケース9とケーブル1との間にはシール材が設けられているものの、このシール材に異常がある場合には、ケース9内に液体が浸水してケーブルコア2の先端部に到達する可能性がある。従って、ケーブル1の先端部は、浸水により重大な生じる部位であり、少量の浸水も検知可能なように監視しておく必要がある監視箇所である。
一方で、ケーブル1の中央部では、導線3aには絶縁被覆3bが被覆されているため、外被6の内側に少量の液体が浸水したとしても、重大な障害が生じることはなく、ケーブル1の使用を継続することは可能である。ここで、このケーブル1の中央部における液体検知部材5の検知感度を、ケーブル1の先端部と同様な検知感度にすると、ケーブル1が未だ使用継続可能である場合でも、計測装置7はケーブル1に異常が発生していると判別してしまう。その結果として、不要なケーブル1の交換や修理が行われる可能性がある。
そこで、本実施形態の液体検知部材50は、図4及び図5に示すように、絶縁部材14、及び電極部材15a,15bに加えて、2つの保護層20,30を有している。保護層20は、絶縁部材14における電極部材15a,15bが形成された形成面、及び、電極部材15a,15bを、液密状態に剥離可能に被覆する。保護層30は、絶縁部材14における上記形成面とは反対側の面を液密状態に、剥離可能に被覆する。
保護層20,30は、外被6の内側に浸水した液体が絶縁部材14に進行するのを阻止するための層である。本実施形態では、保護層20,30は、PET等の樹脂からなる無孔性材料である。このため、保護層20,30は、絶縁部材14よりも浸透性が低い。また、保護層20,30は、接着剤、熱圧着や熱融着等により絶縁部材14に対して剥離可能に接着されている。
そして、図5に示すように、ケーブル1の先端部などの浸水により重大な障害が生じる監視箇所においては、保護層20,30は絶縁部材14から剥離されている。これにより、液体検知部材50の、監視箇所における液体の検知感度が高くすることができる。
一方で、ケーブル1の中央部などの監視箇所以外の監視外箇所については、保護層20,30を剥離せずに、絶縁部材14や電極部材15a,15bを被覆したままの状態にする。これにより、監視外箇所については、外被6の内側に液体が浸水したとしても、保護層20,30が正常に存在する限り、絶縁部材14が液体の接触により導電性を発揮することはない。これにより、液体検知部材50の、監視外箇所における液体の検知感度を低くすることができる。
以上のように、ケーブル1における監視箇所と監視外箇所とで、外被6の内側に浸水する液体の検知感度を異ならせることで、不要なケーブル1の交換や修理が行われることを抑制することができる。
なお、ケーブル1において、浸水により重大な障害が生じる監視箇所の位置、必要な液体検知部材50の長さ、液体検知部材50の配置態様(巻き方等)が事前に分かっているのであれば、液体検知部材50の製造過程において、監視外箇所に対応する絶縁部材14の部分にのみ保護層20,30を被覆していてもよい。しかしながら、実際には、ケーブル1の設置場所や設置方法により監視箇所は異なる可能性がある。例えば、ケーブル1の設置場所や設置方法によっては、ケーブル1の中央部分を監視する必要がある場合がある。また、液体検知部材50を巻回するケーブルコア2のコア径や、巻回ピッチ等に応じて、必要な液体検知部材50の長さも異なる。このため、液体検知部材50において、監視箇所に対応する部位を事前に把握するのは困難である。加えて、液体検知部材50の製造過程において、絶縁部材14の一部にのみ保護層20,30を被覆した場合、使用態様が限定されることになる。そこで、本実施形態では、液体検知部材50の製造過程においては、絶縁部材14の全面に保護層20,30を剥離可能に被覆する。そして、ケーブルコア2の使用態様に応じて、後から監視箇所に対応する部分のみ保護層20,30を剥離するように構成されている。
(保護層の剥離強度)
ところで、保護層20,30の絶縁部材14からの剥離を容易にするために、保護層20,30の剥離強度を全面に亘り一様に小さくすると、液体検知部材50が外部からの負荷に対して弱いものとなる。そのため、監視外箇所において保護層20,30が意図せずに絶縁部材14から剥離される可能性があるため、ケーブル1の信頼性が低下する。
また、液体検知部材50が外部からの負荷に対して強いものにするために、保護層20,30の剥離強度を全面に亘り一様に大きくすると、監視箇所において保護層20,30を絶縁部材14から剥離することが困難となる。
そこで、本実施形態では、図6に示すように、絶縁部材14の全領域を、電極部材15a,15b間の内側領域、電極部材15a,15bの配置領域、及び、これら領域を除いた外側領域に区分する。そして、保護層20,30の絶縁部材14に対する剥離強度を外側領域よりも内側領域の方が小さくなるように構成されている。
例えば、保護層20,30を絶縁部材14に対して接着剤により接着する場合には、外側領域では接着強度が強い材質の接着剤を採用し、内側領域では接着強度が弱い材質の接着剤を採用する。保護層20,30を熱圧着により絶縁部材14に対して圧着する場合には、例えば、絶縁部材14の外側領域においては長さ方向の全域に亘り保護層20,30を圧着する一方で、絶縁部材14の内側領域においては、長さ方向に関して所定間隔おきに保護層20,30を圧着する。また、保護層20,30を熱融着により絶縁部材14に対して融着する場合には、例えば、絶縁部材14の外側領域においては加熱温度を高くして保護層20,30を融着し、絶縁部材14の内側領域においては加熱温度を低くして保護層20,30を融着する。以上の何れの方法においても、保護層20,30の絶縁部材14に対する剥離強度を外側領域よりも内側領域の方を小さくすることができる。なお、上記以外の方法により、保護層20,30の絶縁部材14に対する剥離強度を外側領域よりも内側領域の方が小さくなるように構成されていてもよい。
以上の構成により、液体検知部材50は、絶縁部材14における外側領域の方が内側領域と比べて保護層20,30が剥離し難いため、液体検知部材50が外部からの負荷に対して強いものになり、ケーブル1の信頼性を高めることができる。
また、監視箇所において、保護層20,30を絶縁部材14から剥離して絶縁部材14を外部に露出する剥離作業を行うときには、まず、絶縁部材14の外側領域、及び保護層20におけるこの外側領域に対応する部位を冶具で切り取る切取作業を行う。これにより、監視箇所においては、小さな剥離強度で内側領域に被覆した保護層20,30のみが残ることになる。その結果として、この監視箇所における保護層20,30を容易に剥離することが可能となる。加えて、保護層20,30における冶具で切り取る箇所は、絶縁部材14の内側領域とは異なり、外側領域に被覆した保護層であるため、作業スペースを確保し易く、容易に作業を行うことができる。
なお、上記切取作業において、絶縁部材14は切り取らずに、保護層20,30のみを切り取ってもよい。また、2つの保護層20,30のうちの何れか一方の保護層のみ切り取ってもよい。また、絶縁部材14の外側領域を、電極部材15a,15b側の内領域と、電極部材15a,15bとは反対側の外領域とにさらに区分し、保護層20,30の剥離強度を、この外領域よりも内領域の方が小さくなるように構成してもよい。この場合、上記切取作業において、絶縁部材14における外側領域と配置領域との境界で切り取らなくても、外側領域の内領域を切り取るようにすることで、この切取作業後の保護層20,30の絶縁部材14からの剥離を容易に行うことができる。
以上、保護層20,30において、絶縁部材14の内側領域に被覆した部位の剥離強度が相当に小さくても、例えば、手作業で剥離できる程度の剥離強度であっても、絶縁部材14の外側領域に被覆した部位の剥離強度は大きいため、液体検知部材50の機械的な負荷に対する強度を維持しつつ、容易に剥離の作業を行うことが可能になる。
(第2実施形態に係る液体検知部材の変形例)
以下、第2実施形態に係る液体検知部材の変形例について説明する。図7に示す液体検知部材150では、絶縁部材14の両面を被覆する保護層120,130の幅が、絶縁部材14の幅よりも大きくされている。そして、これら保護層120,130の幅方向の両端同士が互いに接着されている。これにより、絶縁部材14及び電極部材15a,15bは、保護層120,130により全周が被覆されることになる。その結果として、外被6の内側に液体が浸水したとしても、これらの保護層120,130が正常に存在する限り、絶縁部材14が液体の接触により導電性を発揮する可能性をより確実に低減することができる。その結果として、ケーブル1の信頼性を向上させることができる。
また、別の変形例として、図8に示す液体検知部材250では、絶縁部材214における、電極部材15a,15bが形成された片面のみ保護層220が被覆されている。このよう、絶縁部材214の片面にのみに保護層220が被覆されている場合でも、液体検知部材250を、突き合せ状態でケーブルコア2に巻き付ける等の配置態様を最適化することにより、絶縁部材214への液体の進行を抑制することができる。
保護層220は、シート状の保護シート220aと、保護シート220aを絶縁部材214に接着する接着層220bとを有している。本実施形態では、保護シート220aは、PET等の樹脂からなる無孔性のシートであり、絶縁部材214よりも浸透性が低い。接着層220bは、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、熱可塑性エラストマ系樹脂、ゴム系樹脂、ポリエステル系樹脂等の樹脂材料から構成されている。
また、絶縁部材214において、外側領域の表面214aは凹凸状に形成されている。これにより、外側領域の表面214aは、内側領域の表面214bと比べて単位面積当たりの表面積が大きい。その結果として、絶縁部材214における、接着層220bの単位面積当たりの接触面積が、外側領域よりも内側領域の方が小さくなる。これにより、絶縁部材214の内側領域に対する接着剤の材質と、外側領域に対する接着剤の材質を変えずに、同じ材質の接着剤で接着層220b全てを形成したとしても、保護層220において、絶縁部材214の外側領域に被膜した部位の方が、内側領域に被膜した部位よりも剥離強度を高くすることができる。
(その他の変形例)
上述の実施形態では、絶縁部材14,214はシート状に形成されていたが,特にこれに限定されるものではない。例えば、図9に示す液体検知部材350のように、円筒状に形成された絶縁部材314であってもよい。この場合、電極部材15a,15bは、絶縁部材314の円柱軸に沿って平行に配置されていてもよい。また、図10に示す液体検知部材450のように、電極部材15a,15bが絶縁部材314の周囲を螺旋状に巻回するように構成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、ケーブルコアに対して1つの液体検知部材が設けられていたが、ケーブルコアの絶縁心線毎に液体検知部材を設けられていてもよい。また、上述の実施形態では、保護層20,30の絶縁部材14に対する剥離強度を外側領域よりも内側領域の方が小さくなるように構成されているが、絶縁部材14の全面に亘り剥離強度が一様にされていてもよい。
また、図11及び図12に示すように、ケーブルコア2の先端部が、防水コネクタに接続されていてもよい。以下、ケーブルコア2の先端部が防水コネクタのメスコネクタ500に接続されている構成について説明する。なお、このメスコネクタ500は、対となるオスコネクタ550(図13参照)に接続可能である。
メスコネクタ500は、ゴムやエラストマからなるハウジング501を有している、このハウジング501は、ケーブル1の先端部において、このケーブル1上にモールド成形により一体形成されている。ハウジング501は、図12に示すように、ハウジング本体501aと、受容部501bとを有している。ハウジング本体501a内には、ケーブルコア2の複数の絶縁心線3が挿入されている。また、ハウジング本体501aの先端部には、オスコネクタ550の後述する当接面551cと密着(当接)される、略矩形状の当接面501cが形成されている。この当接面501c上には、絶縁心線3の数に対応する複数の端子502が突出して配設されている。この複数の端子502は、当接面501c上において、2列の端子列を構成している。端子502各々は、ハウジング本体501a内において、絶縁心線3の導線3aと電気的に接続されている。受容部501bは、ハウジング本体501aの当接面501cの周縁に接続されており、オスコネクタ550の後述する被受容部551bを受容可能である。
オスコネクタ550は、図13に示すように、ゴムやエラストマからなるハウジング551を有している。ハウジング551は、ハウジング本体551aと、被受容部551bとを有している。ハウジング本体551a内には複数の導線(不図示)が配されている。被受容部551bはハウジング本体551aの先端部に接続されており、メスコネクタ500とオスコネクタ550との接続時において、メスコネクタ500の受容部501bに受容される。この被受容部551bの先端部には、メスコネクタ500の当接面501cに当接される、略矩形状の当接面551cが形成されている。そして、この当接面551cには、メス端子502が挿入される複数のコンタクトキャビティ552が形成されている。このコンタクトキャビティ552は、当接面551c上において2列に配列されている。コンタクトキャビティ552各々には、メスコネクタ500の端子502と電気的に接続される端子(不図示)、及び、この端子に接続される上記導線が配されている。
以上の構成により、メスコネクタ500とオスコネクタ550とが接続されると、メスコネクタ500の端子502と、オスコネクタ550の端子とが電気的に接続される。また、このとき、オスコネクタ550の被受容部551bがメスコネクタ500の受容部501bに受容され、且つ、当接面501cと当接面551cとが密着される。これにより、メスコネクタ500とオスコネクタ550との間に液体が浸入することが防止されている。なお、被受容部551bの全周に亘ってシール材を設けて、メスコネクタ500との接続時において、このシール材により被受容部551bと受容部501bとの間が封止されるように構成されていてもよい。
また、上記では、ケーブル1が接続されるメスコネクタ500、及びそのメスコネクタ500が接続されるオスコネクタ550は、それぞれ、端子が2列に配置される種類のコネクタであったが、この種に限定されるものではない。例えば、図14及び図15に示される防水コネクタのタイプであってもよい。具体的には、メスコネクタ600のハウジング601、及びオスコネクタ650のハウジング651は、それぞれ略円筒の形状をしている。図14に示すように、メスコネクタ600のハウジング601は、ハウジング本体601aと、受容部601bとを有している。ハウジング本体601aの当接面601cは略円状の形状をしており、複数の端子602が当接面601cの円心を中心とした4回回転対称に配置されている。オスコネクタ650のハウジング651は、図15に示すように、ハウジング本体651aと、被受容部651bとを有している。被受容部651bの当接面651cは略円状の形状をしており、複数のコンタクトキャビティ652が当接面651cの円心を中心とした4回回転対称に配置されている。また、メスコネクタ600とオスコネクタ650の接続時においては、当接面601cとが当接面651cと密着されるとともに、受容部601bの先端と、ハウジング本体651aの先端とが密着するように構成されている。また、このハウジング本体651aの先端にはパッキン材653が設けられており、このパッキン材653によりハウジング本体651aと受容部601bとの間が封止されるように構成されている。以上の構成においても、メスコネクタ600とオスコネクタ650との間に液体が浸入することが防止されている。
また、別の変形例として、ケーブル1が電気機器配線用のケーブルとして適用される場合において、図16に示すように、ケーブル1の先端部において、絶縁心線3の導線3aが、照明機器等の電気機器700に対して直接接続されていてもよい。
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。
また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。
1 ケーブル
5,50,150,250,350,450 液体検知部材
6 外被
14,214,314 絶縁部材
15a,15b 電極部材
20,30,120,130,220 保護層

Claims (4)

  1. ケーブル全体において液体検知部材に剥離可能な保護層が設けられたケーブルであって、
    ケーブルコアと、
    前記ケーブルコアに併設された前記液体検知部材と、
    前記ケーブルコア及び前記液体検知部材を被覆した外被とを有し、
    前記液体検知部材は、
    液体との接触により導電性を発揮する絶縁部材と、
    前記絶縁部材の同一面上に接触状態で設けられ、互いに電気的に分離された複数の線状の電極部材とを有し、
    さらに、前記液体検知部材は、
    前記絶縁部材がシート状に形成され、前記絶縁部材の表面において、前記電極部材同士が互いに並行に配置されており、
    前記絶縁部材と前記電極部材を、被覆した前記保護層を有しており、
    前記絶縁部材における、前記電極部材間の内側領域、及び、前記内側領域及び前記電極部材の配置領域を除いた外側領域それぞれに対する、前記保護層の剥離強度は、前記外側領域よりも前記内側領域の方が小さいことを特徴とするケーブル。
  2. 前記液体検知部材が、前記ケーブルコアの周囲に螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のケーブル。
  3. ケーブルの外被の内側に併設されるケーブル用液体検知部材であって、
    液体との接触により導電性を発揮する絶縁部材と、
    前記絶縁部材に接触状態で設けられ、互いに電気的に分離された複数の線状の電極部材と、
    前記絶縁部材と前記電極部材を、剥離可能に被覆した保護層とを有しており、
    前記絶縁部材がシート状に形成され、前記絶縁部材の表面において、前記電極部材同士が互いに並行に配置されており、
    前記絶縁部材における、前記電極部材間の内側領域、及び、前記内側領域及び前記電極部材の配置領域を除いた外側領域それぞれに対する、前記保護層の剥離強度は、前記外側領域よりも前記内側領域の方が小さいことを特徴とするケーブル用液体検知部材
  4. 前記保護層は、シート状の保護シートと、前記絶縁部材に接着する接着層とを有しており、
    前記絶縁部材における、前記接着層に対する単位面積当たりの接触面積が、前記外側領域よりも前記内側領域の方が小さいことを特徴とする請求項3に記載のケーブル用液体検知部材。

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