JPH11344475A - 被覆ケーブルの劣化診断方法および余寿命推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被覆ケーブルの劣化診断方法、および劣化診
断時以降の被覆ケーブルの余寿命をも推定する方法を提
供することにある。 【解決手段】 劣化診断方法では、予め調査した超音波
伝搬特性の温度依存性を利用して求めた特定温度（基準
温度）での超音波伝搬特性Ｖtsにより被覆ケーブルの劣
化度を診断する。一方、余寿命推定方法では、被覆層を
形成する有機高分子材料についての超音波伝搬特性Ｖts
または劣化診断特性（例えば、破断伸び率）をパラメー
タとする複数のアレニウス曲線を利用して、劣化診断以
降の被覆ケーブルの予定運転温度に就いて、有機高分子
材料の余寿命推定スタート時点の特性が予め定めた寿命
値に達するに要する時間をもって余寿命と推定する。 【効果】 特定温度での超音波伝搬特性Ｖtsにより被覆
ケーブルの劣化を正しく診断できる。一方、推定寿命に
至る前に被覆ケーブルを撤去し得、被覆ケーブルの絶縁
破壊事故や火災事故を未然に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被覆ケーブルの劣
化診断方法および余寿命推定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの有機高分子材料は、熱、日光、放
射線あるいはその他の原因により劣化し、劣化の進行と
共にその超音波伝搬特性Ｖやその他の特性が変化するこ
とが知られている。例えば、劣化の進行と共に有機高分
子材料の破断伸び率が低下し、劣化した有機高分子材料
中での超音波の伝搬特性が変化する。この現象を利用し
て、有機高分子材料の劣化度を超音波の伝搬特性の変化
から診断する方法が周知である。一方、電力ケーブル、
通信ケーブル、屋内配電線などの各種絶縁電線は、その
電気絶縁層やシース層などの被覆層の劣化により停電や
火災事故が生じる可能性があるので、稼働中におけるそ
の被覆層の劣化度を定期的な測定により監視する必要が
ある。しかもその監視は、電線が稼働中である故にその
被覆層を破壊することなく行う必要があるために上記の
超音波診断法を絶縁電線の非破壊劣化診断に適用するこ
とが提案されている。

【０００３】例えば、特開平７−３５７３３号公報で
は、診断対象の電力ケーブルの被覆層の外表面上から超
音波をケーブルの半径方向、即ち垂直方向に入射し、被
覆層中での超音波伝搬特性Ｖ（超音波伝搬速度）を下式
(1) にて求める方法が提案されている。 Ｖ＝２α／hm (1) 式(1) において、αは被覆層の厚みであり、hmは超音波
の入射から該被覆層の下層（例えば、導体）の表面で反
射して再び入射位置まで帰還するに要した時間である。

【０００４】上記の方法では、被覆層の厚みαが既知で
あることが前提となるので、本発明者らは、先に被覆層
の厚みαに無関係に超音波伝搬特性Ｖを測定し得る方法
を提案した。その方法においては、検査対象の被覆層の
表面に超音波送信手段と超音波受信手段とを互いの設置
間隔Ｌ1 とＬ2 とで設置し、各設置間隔毎に超音波送信
手段から送信された超音波が検査対象の被覆層中を伝搬
して超音波受信手段にて受信される迄に要する伝搬時間
hm1 とhm2 とをそれぞれ測定し、超音波伝搬特性Ｖ（超
音波伝搬速度）を下式(2) にて求める。 Ｖ＝（Ｌ2 −Ｌ1 ）／（hm2 −hm1 ） (2)

【０００５】ところで被覆層内での超音波伝搬特性Ｖ
は、被覆層を形成する有機高分子材料の化学的劣化の進
行により変化するのみならず、被覆層（有機高分子材
料）の温度によっても大きく変化し、このために被覆ケ
ーブルの劣化診断が正しく行えず信頼性に欠ける問題が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
に鑑みて劣化診断の信頼性が改善された超音波伝搬特性
による被覆ケーブルの劣化診断方法を提供することにあ
る。更に本発明の課題は、劣化診断時以降における被覆
ケーブルの余寿命を推定する方法をも提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の各課題は、つぎに
示す方法により解決することができる。 (1) 診断対象とする被覆ケーブルの有機高分子材料にて
形成された被覆層の超音波伝搬特性Ｖの値から被覆ケー
ブルの劣化度を診断するにあたり、有機高分子材料中で
の超音波伝搬特性Ｖと温度ｔとの相関関係（Ｖ−ｔ相関
関係）を確立する工程１、任意に選定した基準温度ｔｓ
を設定する工程２、超音波伝搬特性Ｖを測定したときの
被覆層の温度が基準温度ｔｓと異なる場合には、工程１
で確立したＶ−ｔ相関関係により該測定値を基準温度ｔ
ｓでの超音波伝搬特性Ｖtsに換算する工程３、および超
音波伝搬特性Ｖtsの値から被覆ケーブルの劣化度を診断
する工程４とを有することを特徴とする被覆ケーブルの
劣化診断方法。 (2) 超音波伝搬特性Ｖが、超音波伝搬速度または超音波
伝搬時間である上記(1)記載の被覆ケーブルの劣化診断
方法。 (3) Ｖ−ｔ相関関係が、被覆層を形成する有機高分子材
料と同じ組成を有する再現材料または該再現材料と類似
の材料について測定温度を変えて超音波伝搬特性Ｖを測
定することにより確立されたものである上記(1) または
(2) 記載の被覆ケーブルの劣化診断方法。 (4) 再現材料と類似の材料が、該有機高分子材料中の特
定有機高分子と同種の有機高分子をベースとし、その超
音波伝搬特性Ｖtsは再現材料の超音波伝搬特性Ｖtsの±
２０％以下の差異内で一致するものである上記(3) 記載
の被覆ケーブルの劣化診断方法。 (5) 被覆層を形成する該有機高分子材料が、特定有機高
分子をベースとして可塑剤、充填剤、およびカーボンブ
ラックからなる群から選ばれた少なくとも１種を含むも
のである場合には、上記の少なくとも１種が可塑剤であ
るときはその種類、充填剤であるときはその配合量、カ
ーボンブラックであるときはその配合量を含む該特定有
機高分子の組成物について超音波伝搬特性Ｖtsと超音波
伝搬特性Ｖts以外の劣化診断特性Ｃとの相関関係（Ｖts
−Ｃ相関関係）を確立して、Ｖts−Ｃ相関関係にて求め
た劣化診断特性Ｃから被覆ケーブルの劣化度を診断する
上記(1) 〜(4) のいずれかに記載の被覆ケーブルの劣化
診断方法。 (6) 劣化診断特性Ｃが、引張強さ、破断伸び率、弾性
率、ヤング率、モジュラス、誘電率、誘電正接、体積抵
抗率、交流破壊電圧強度、およびインパルス破壊電圧強
度からなる群から選ばれた少なくとも１種である上記
(5) 記載の被覆ケーブルの劣化診断方法。 (7) 有機高分子材料にて形成された被覆層を有する被覆
ケーブルの余寿命を推定するにあたり、被覆層を形成す
る有機高分子材料自体、該有機高分子材料と同じ組成を
有する再現材料、または該再現材料と類似の材料からな
る群から選ばれた少なくとも１材料について該材料の基
準温度ｔｓでの超音波伝搬特性Ｖtsまたは劣化診断特性
Ｃをパラメータとして加熱温度ｔと加熱時間ｈとの相関
関係（ｔ−ｈ相関関係）を実験的に確立する工程α、該
ｔ−ｈ相関関係の中から任意に選定した少なくとも一パ
ラメータ値についてのｔ−ｈ相関関係を寿命ｔ−ｈ相関
関係として定める工程β、一定期間布設された余寿命推
定対象の被覆ケーブルの被覆層を形成する有機高分子材
料の超音波伝搬特性Ｖtsまたは劣化診断特性Ｃの値を得
る工程γ、上記の一定期間布設以降における被覆ケーブ
ルの被覆層の平均温度における寿命ｔ−ｈ相関関係上の
加熱時間ｈ1 と工程γにおいて得た超音波伝搬特性Ｖts
または劣化診断特性Ｃの値（パラメータ値）についての
ｔ−ｈ相関関係上の加熱時間ｈ2 を求る工程δ、および
加熱時間ｈ1 と加熱時間ｈ2 との時間差をもって被覆ケ
ーブルの余寿命とする工程ε、とを有することを特徴と
する被覆ケーブルの余寿命推定方法。 (8) 被覆ケーブルが、上記(1) 〜(6) のいずれかに記載
の方法により劣化診断されたものである上記(7) 記載の
被覆ケーブルの余寿命推定方法。 (9) ｔ−ｈ相関関係における加熱温度ｔが、絶対温度Ｔ
の逆数であり、加熱時間ｈが加熱時間の対数である上記
(7) または(8) 記載の被覆ケーブルの余寿命推定方法。 (10)劣化診断特性Ｃが、引張強さ、破断伸び率、弾性
率、ヤング率、モジュラス、誘電率、誘電正接、体積抵
抗率、交流破壊電圧強度、およびインパルス破壊電圧強
度からなる群から選ばれた少なくとも１種である上記
(7) 〜(9) のいずれかに記載の被覆ケーブルの余寿命推
定方法。

【０００８】

【作用】超音波伝搬特性Ｖを実測したときの被覆層の温
度ｔが基準温度ｔｓと異なっている場合には、その実測
値を工程１において確立したＶ−ｔ相関関係により超音
波伝搬特性Ｖtsに補正し、ついで超音波伝搬特性Ｖtsの
値にて被覆ケーブルの劣化度を診断する。よって実測時
の温度による超音波伝搬特性Ｖの変動を消去し得て、上
記の劣化診断上の課題を解決することができる。また本
発明の余寿命推定の課題は、工程αにて確立したｔ−ｈ
相関関係を利用し、一定期間布設以降における被覆ケー
ブルの被覆層の予想されるあるいは人為的に決定する平
均温度を基に、工程εにて後記する方法により被覆ケー
ブルの余寿命を推定することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】被覆ケーブルの劣化診断方法の工程１にお
いて、有機高分子材料中での超音波伝搬特性Ｖと温度ｔ
との相関関係（以下、Ｖ−ｔ相関関係）を確立する。そ
の際Ｖ−ｔ相関関係は、基本的には診断対象とする被覆
ケーブル自体を検討対象とし、その被覆層の超音波伝搬
特性Ｖを種々の温度下で測定することによって確立する
ことができる。Ｖ−ｔ相関関係は、被覆ケーブルの劣化
の程度による影響は一般的に小さい。よって上記の検討
対象としては、未劣化の被覆ケーブルであってよく、あ
るいは数年間の使用にてある程度劣化が進行している被
覆ケーブルであってもよい。

【００１１】Ｖ−ｔ相関関係は、上記の方法以外にもつ
ぎのような代替方法によっても確立することができる。
先ず、診断対象とする被覆ケーブルの被覆層を形成する
有機高分子材料と同じ組成であって別途実験室などで調
製した再現材料、あるいは該再現材料と組成並びに超音
波伝搬特性Ｖが類似する類似材料を用意する。再現材料
は該有機高分子材料自体の仕様書から、あるいは該材料
自体を分析することによりその組成を把握して配合調製
することができる。上記の類似材料としては、有機高分
子材料自体に使用されている特定有機高分子と同じ有機
高分子をベースとする種々の組成物であって、後記する
基準温度ｔｓにおけるその超音波伝搬特性Ｖtsが同温度
における該再現材料の超音波伝搬特性Ｖtsの±２０％以
下の差異内で一致するものが用いられる。

【００１２】つぎに上記の再現材料または類似材料のう
ちの少なくとも１種を用い、その材料を適当な加工品、
例えば、厚さ０．５〜５ｍｍ程度のシートや診断対象と
する被覆ケーブルと同構造の被覆ケーブルに成形加工す
る。診断対象とする被覆ケーブルの該有機高分子材料が
架橋体である場合には、上記で採用した材料は成形加工
の際に架橋される。最後にかくして得られた加工品につ
いて超音波伝搬特性Ｖを種々の温度下で測定する。その
際、加工品の劣化の程度は前記と同様に不問としてよ
い。

【００１３】〔Ｖ−ｔ相関関係の例〕外径１０ｍｍの撚
線銅導体の上に厚さ２ｍｍの架橋ポリエチレン絶縁層を
有し、その上に厚さ１．５ｍｍの可塑化ポリ塩化ビニル
組成物のシース層を有する６００Ｖ用電力ケーブルを対
象として、該ケーブルから採取した未劣化のケーブル試
験片と該ケーブル試験片を１１０℃に温度調節したオー
ブン中で３００時間加熱劣化させた劣化ケーブル試験片
とを用意し、それぞれについて５℃、２５℃、および４
０℃にそれぞれ温度調節したオーブン中に約２時間放置
し、その後オーブン中で各シース層の超音波伝搬特性Ｖ
を測定した。その結果を図１に示す。図１において、Ａ
は未劣化のケーブル試験片についてのグラフであり、Ｂ
は劣化ケーブル試験片についてのグラフである。Ａ、Ｂ
両グラフにおける超音波伝搬特性Ｖ〔ここでは正しく
は、超音波伝搬速度（ｍ／ｓ）〕と温度ｔ（℃）とは、
それぞれ下式(3) 、式(4) にて表すことができるＶ−ｔ
相関関係がり、また両式中の比例定数ａは、共に−５．
５であることがわかる。しかして、上記の電力ケーブル
におけるシース層については、未劣化あるいは劣化ケー
ブルを問わず、式(3) または式(4) のＶ−ｔ相関関係に
より下記の一般式(5) を有する超音波伝搬特性Ｖts−温
度関係式が成立することを確認した。 Ｖ ＝ａｔ＋２２８０ (3) Ｖ ＝ａｔ＋２０２０ (4) Ｖts＝−５．５（ｔｓ−ｔｘ）＋Ｖtx (5) （ここに、Ｖtxは温度ｔｘ( 測定時の温度) における超
音波伝搬特性Ｖ、Ｖtsは基準温度ｔｓにおける超音波伝
搬特性である。）。

【００１４】特定有機高分子の種類が異なる各種有機高
分子材料の被覆層を有する多くの被覆ケーブルも、概し
て上記の一般式(5) のような一次式型の（但し比例定数
は材料種により異なる。）超音波伝搬特性Ｖts−温度関
係式を示す。なお劣化の進行とともにＶ−ｔ相関関係の
比例定数ａの値が変化する場合、あるいは一次式型から
二次式型へあるいはその逆へ変化する場合などもある
が、かかる場合でも引張強さや破断伸び率などの初期値
からの残率が７０％程度以上であるような軽度劣化段階
と残率が７０％程度以下であるような重度劣化段階との
二段階にわけて、各段階毎の超音波伝搬特性Ｖts−温度
関係式を用意して、劣化の度合いに応じて該関係式を使
い分けるだけで実際上十分であることが多い。

【００１５】工程２において基準温度ｔｓとしては、こ
れを任意に選定し得るが、工程１にて確立したＶ−ｔ相
関関係にて無理なく超音波伝搬特性Ｖを補正し得る温度
であることが好ましい。該関係を例えば１５〜５０℃の
温度範囲で確立した場合には、基準温度ｔｓは例えば２
５℃である。

【００１６】本発明における劣化診断のために実測され
る被覆ケーブルの特性は、診断対象とする被覆ケーブル
の被覆層の超音波伝搬特性Ｖと温度ｔである。超音波伝
搬特性Ｖ自体は、前記した式(1) や式(2) で示される方
法など、周知の方法によって測定することができる。被
覆層の温度ｔは、正しくは各超音波伝搬特性Ｖの測定方
法において超音波が伝搬する被覆層内の通路の平均温度
であるが、多くの場合、被覆層の表面温度で代替えする
ことができる。

【００１７】超音波伝搬特性Ｖを実測したときの該被覆
層の温度ｔが基準温度ｔｓと異なっている場合には、工
程３において超音波伝搬特性Ｖts−温度関係式により該
実測値を超音波伝搬特性Ｖtsに換算し、ついで工程４に
て超音波伝搬特性Ｖtsの値から被覆ケーブルの劣化度を
診断する。

【００１８】本発明での劣化診断においては、超音波伝
搬特性Ｖts自体の値を基に被覆ケーブルの劣化診断を行
ってもよい。またその際に超音波伝搬特性Ｖtsとして
は、超音波伝搬特性Ｖtsに対応する超音波伝搬速度、超
音波伝搬時間（超音波伝搬時間の逆数も含む）などであ
ってもよい。しかし、有機高分子材料の劣化による超音
波伝搬特性Ｖtsと超音波伝搬特性Ｖts以外の後記する劣
化診断特性Ｃとの相関関係（以下、Ｖts−Ｃ相関関係）
を予め別途確立しておき、非破壊検査の故に測定が容易
な超音波伝搬特性Ｖtsの変化からＶts−Ｃ相関関係によ
り劣化診断特性Ｃの変化を把握し、かく把握した劣化診
断特性Ｃの変化を基に劣化診断を行った方が誤診の可能
性が少なくて好ましい。なお本発明において、劣化診断
特性Ｃとしては、超音波伝搬特性Ｖのような有機高分子
材料の表面を主たる測定対象とする機械的特性とは異な
って、該材料の表面および／またはその内部を測定対象
とする各種の特性を意味する。例えば、引張強さ、破断
伸び率、弾性率、ヤング率、モジュラスなどの機械的特
性、誘電率、誘電正接、体積抵抗率、交流破壊電圧強
度、インパルス破壊電圧強度などの電気的特性などがあ
る。上記の機械的特性は、例えば被覆ケーブルの被覆層
などから打ち抜き採取したダンベル試料に就いてＪＩＳ
やＡＳＴＭなどに規定する通常の方法で測定することが
できる。

【００１９】有機高分子材料には、該材料のベースとし
て用いられている特定有機高分子に特有の各種の配合
剤、例えば、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの老化防止
剤、加工助剤、可塑剤、安定剤、顔料、架橋剤、架橋助
剤、充填剤、カーボンブラックあるいはその他、のうち
の数種が各配合剤に固有の通常量にて配合されている。

【００２０】上記の特定有機高分子としては、一般的に
は所謂、機械的構造材料として使用し得る程度の機械強
度を有する合成または天然のものなどが対象となる。有
機高分子の例を挙げると、樹脂ではポリエチレン、架橋
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−４
−メチルペンテン−１などのポリオレフィン、ナイロン
などのポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、熱可塑性ポリエステル、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリテ
トラフルオロエチレンなど、ゴムでは天然ゴム、イソプ
レンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴ
ム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合ゴム、ス
チレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合ゴ
ム、エチレン−エチルアクリレート共重合ゴム、クロロ
プレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピ
クロロヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムな
ど、熱可塑性エラストマーではＡＢＡ型トリブロックや
（ＡＢ）_n Ｘ型ラジアルブロックなどのスチレン系熱可
塑性エラストマー、ブレンド型ＴＰＯ、部分架橋ブレン
ド型ＴＰＯ、完全架橋ブレンド型ＴＰＯなどのポリオレ
フィン系熱可塑性エラストマー、ニトリルゴムブレンド
体や部分架橋ニトリルゴムブレンド体などのポリ塩化ビ
ニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系やポリエ
ーテル系などのポリウレタン系熱可塑性エラストマー、
ポリエステル・ポリエーテル型やポリエステル・ポリエ
ステル型などのポリエステル系熱可塑性エラストマーな
どである。就中、ケーブル用の有機高分子として多用さ
れているポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンな
どの樹脂類、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン
共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合
ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコーン
ゴムなどのゴム類である。

【００２１】ところで本発明者らの研究によれば、多く
の配合剤についてはそれらの各通常量での配合の有無は
有機高分子材料の劣化によるＶts−Ｃ相関関係に影響を
及ぼさないが、可塑剤、充填剤、およびカーボンブラッ
クについてはそれらのうちの少なくとも１種が配合され
ている場合には、可塑剤についてはその種類、充填剤と
カーボンブラックについては各配合量によって多少変わ
る。よって本発明においては、つぎに示す改良診断方法
にて劣化診断を行うことが好ましい。改良診断方法にお
いては、先ず診断対象の被覆ケーブルの被覆層を形成す
る有機高分子材料が、可塑剤、充填剤、およびカーボン
ブラックのうちの少なくとも１種を含むものであるか否
かを調べる。該有機高分子材料がそれらの少なくとも１
種を含む場合、それが可塑剤であるとその種類、充填剤
であるとその配合量、カーボンブラックであるとその配
合量に着目し、かかる可塑剤種あるいは配合量を有する
有機高分子材料についてそのＶts−Ｃ相関関係を確立す
る。一方、該診断対象被覆ケーブルの超音波伝搬特性Ｖ
tsを求め、ついで確立したＶts−Ｃ相関関係から被覆ケ
ーブルの劣化状態を劣化診断特性Ｃにて診断する。

【００２２】可塑剤の例を挙げると、ジメチル−フタレ
ート、ジエチル−フタレート、ジブチル−フタレート、
ジ−ｎ−オクチル−フタレート、ジフェニル−フタレー
ト、ジイソデシル−フタレート、ジ−ｎ−アルキル−フ
タレートなどのフタル酸誘導体類、ジメチル−イソフタ
レートなどのイソフタル酸誘導体類、ジ−（２−エチル
ヘキシル）テトラヒドロフタレートなどのテトラヒドロ
フタル酸誘導体類、ジブチル−アジペート、ジイソデシ
ル−アジペート、ジ−ｎ−オクチル−アジペート、ジ−
ｎ−アルキル−アジペートなどのアジピン酸誘導体類、
トリ−（２−エチルヘキシル）トリメリテート、トリ−
ｎ−オクチル−トリメリテート、トリ−イソオクチル−
トリメリテート、トリ−イソデシル−トリメリテート、
トリ−イソノニル−トリメリテート、高級アルコール−
トリメリテートなどのトリメリット酸誘導体類、あるい
はその他の酸誘導体類である。

【００２３】充填剤の例を挙げると、軽質炭酸カルシウ
ム、重質炭酸カルシウムなどの炭酸カルシウム類、ハー
ドクレー、ソフトクレー、焼成クレー、シラン改質クレ
ーなどのクレー類、ミストロベーパタルクなどのタルク
類、シリカ、ウォラストナイト、ゼオライト、けい藻
土、けい砂、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、リトボ
ン、酸化マグネシウム、二硫化モリブデンなどである。

【００２４】カーボンブラックの例を挙げると、チャン
ネルブラック類、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ−３３９、ＨＡ
Ｆ、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＥＣＦなどのフ
ァーネスブラック類、ＦＴ、ＭＴなどのサーマルブラッ
ク類、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの
導電性ブラック類などである。

【００２５】診断対象の被覆ケーブルの被覆層を形成す
る有機高分子材料が、可塑剤、充填剤、およびカーボン
ブラックのうちの少なくとも１種を含むものであるか否
かは種々の方法で調べることができる。ケーブルメーカ
ーが自社製の被覆ケーブルを診断対象とする場合にはそ
の製造仕様書からそれがわかり、ケーブルユーザーが有
機高分子材料を指定してケーブルメーカーに製造させた
被覆ケーブルを診断対象とする場合も同様である。

【００２６】上記のケースでない場合でも、被覆ケーブ
ルの表面に施された印字から有機高分子材料のベースた
る特定有機高分子の種類がわかり、特定有機高分子の種
類がわかると可塑剤、充填剤、およびカーボンブラック
の配合の有無をかなり高い確率で推定することができ
る。あるいは、被覆ケーブルから少量の有機高分子材料
を採取し、これを熱重量分析や赤外線吸収スペクトルの
測定にかけてそれを判別することができる。

【００２７】特定有機高分子がポリ塩化ビニルであれ
ば、通常、可塑剤が配合されており、その種類の判別お
よび配合量の測定は、例えば溶剤（アセトン、メタノー
ル、ＴＨＦなど）を含ませた脱脂綿にて被覆ケーブルの
有機高分子材料の表面を擦って可塑剤を採取し、その脱
脂綿中の成分を赤外線吸収スペクトル、ＧＰＣ（ゲル濾
過クロマトグラフィー）、ＨＰＬＣ（高速液体クロマト
グラフィー）で分析することで可能である。

【００２８】特定有機高分子がポリ塩化ビニルやゴム系
材料であると、通常、充填剤が配合されており、その配
合量は被覆ケーブルから少量のサンプル（数ｍｇ）を採
取し、これをＴＧＡ（熱重量分析）により分析すること
で定量できる。特定有機高分子がゴム系材料であれば、
充填剤の他にカーボンブラックも配合されており、その
配合量も充填剤の配合量の測定と同様にサンプルを採取
して行えば良い。

【００２９】つぎにＶts−Ｃ相関関係の確立方法につい
て述べる。該関係における可塑剤の種類の影響について
は、一般的に各酸誘導体類のうちの個々のメンバー間の
差は意外に小さく、むしろ各酸誘導体類間の差のほうが
大きい。よって本発明においては、配合されている可塑
剤の具体名が判明しているときにはその具体名の可塑剤
についてＶts−Ｃ相関関係を確立してよいが、具体名を
分析するまでもなく、可塑剤の酸誘導体類名、例えば、
フタル酸誘導体類、イソフタル酸誘導体類などにて該関
係を確立してよい。

【００３０】有機高分子材料が、例えば、ある種のフタ
ル酸誘導体にて可塑化されたポリ塩化ビニルである場
合、該フタル酸誘導体を含むポリ塩化ビニルのモデル組
成物を調製し、その組成物を適当な成形品、例えば、厚
さ０．５〜５ｍｍ程度のシートあるいは被覆ケーブルな
どに成形加工し、かかる成形品の形態にて放射線照射や
加熱などにより種々の程度に劣化させ、劣化度の異なる
成形品毎に前記した劣化診断特性Ｃの一種と超音波伝搬
特性Ｖとを測定し、ついで超音波伝搬特性Ｖを超音波伝
搬特性Ｖtsに補正し、かくしてＶts−Ｃ相関関係を得
る。

【００３１】有機高分子材料が、例えば、特定量の充填
剤と特定量のカーボンブラックとを含むエチレン−プロ
ピレン−ジエン三元共重合ゴムである場合、該特定量の
充填剤を含む該ゴムのモデル組成物、または該特定量の
カーボンブラックを含む該ゴムのモデル組成物を調製
し、その何れかの組成物について上記したポリ塩化ビニ
ルのモデル組成物の場合と同様にしてＶts−Ｃ相関関係
を確立する。

【００３２】有機高分子材料が、特定量の充填剤と特定
量のカーボンブラックとを含むエチレン−プロピレン−
ジエン三元共重合ゴムのように充填剤とカーボンブラッ
クとを含むものである場合、前記したように特定量の充
填剤を含む該ゴムのモデル組成物または該特定量のカー
ボンブラックを含む該ゴムのモデル組成物の何れか一方
を対象としてＶts−Ｃ相関関係を確立してもよく、それ
らの両方から確立してもよい。後者の場合において一方
から確立されたものと他方から確立されたものとで差が
生じることがあるが、その場合には両者の平均値を採用
すると劣化診断の精度が向上する。さらに特定量の充填
剤と特定量のカーボンブラックとの両方を含むモデル組
成物についてＶts−Ｃ相関関係を確立すると、一層精度
のよい劣化診断が可能となる。同様のことが、可塑剤と
充填剤および／またはカーボンブラックとを含む有機高
分子材料についても該当する。

【００３３】可塑剤は、前記の通り、その種類特にその
酸誘導体類の違いがＶts−Ｃ相関関係に大きく影響す
る。しかしトリメリット酸誘導体類などのように、酸誘
導体類のうちにはその配合量も該関係に大きく影響する
ものがある。よって該関係の確立に際し、使用されてい
る可塑剤の具体名または酸誘導体類名が判明すると、そ
の可塑剤またはその酸誘導体類について事前に配合量の
影響の有無を調査し、影響ある場合には特定量の該可塑
剤または同類の酸誘導体を配合したモデル組成物を用い
て該関係を確立するとよい。

【００３４】Ｖts−Ｃ相関関係の確立にあたり、診断対
象となる被覆ケーブルにおける有機高分子材料中での可
塑剤、充填剤あるいはカーボンブラックの配合量と各モ
デル組成物中でのそれとは互いに一致していることが好
ましいが、有機高分子材料中での配合量の±５％程度の
誤差は許容できる。

【００３５】上記の各モデル組成物には、可塑剤、充填
剤あるいはカーボンブラック以外で有機高分子材料に通
常配合される他の配合剤、例えば安定剤、酸化防止剤、
顔料、加工助剤などは配合してもしなくてもよい。なお
ゴム組成物の場合には、通常の架橋剤と架橋技術にて予
め架橋して用いられる。

【００３６】Ｖts−Ｃ相関関係は、一般的に、有機高分
子材料の劣化条件によって多少変わる。しかし本発明の
改良診断方法においては、上記の各モデル組成物を例え
ば室温〜２５０℃程度の温度域および／または放射線照
射例えば１０Ｇｙ／ｈ〜１０ｋＧｙ／ｈ程度のγ線照射
にて劣化させた場合に得られるＶts−Ｃ相関関係は、他
の条件で劣化した多くの被覆ケーブルの劣化診断に実際
的に使用することができる。しかし一層精度の高い劣化
診断を行うには、診断対象の被覆ケーブルが遭遇する劣
化環境またはそれに近い環境にてモデル組成物を劣化さ
せ、かかる劣化組成物についてＶts−Ｃ相関関係を確立
しておくことが好ましい。

【００３７】一方、改良診断方法を被覆ケーブルの有機
高分子材料の組成が未知である場合や既知の場合を問わ
ず、一般的あるいは広範囲の被覆ケーブルの劣化診断に
適用する場合には、つぎのようにする。まず各有機高分
子毎に可塑剤の種類とその配合量、充填剤の配合量、お
よびカーボンブラックの配合量を変えた多数のモデル組
成物を調製し、各モデル組成物毎に前記と同様にして劣
化させ、劣化した試料について必要な項目の測定を行
う。かくすると、可塑剤の種類とその配合量、充填剤の
配合量、およびカーボンブラックの配合量をパラメータ
とする多数のＶts−Ｃ相関関係を確立することができ
る。

【００３８】なお被覆ケーブルの有機高分子材料として
高頻度で使用される有機高分子の種類は前記したような
ものを含めてせいぜい十数種程度であり、そのうちで可
塑剤が配合されるのはポリ塩化ビニルのみであり、可塑
剤としても個々の具体名でなくても酸誘導体類名でよく
て高頻度で使用される酸誘導体類にしてもフタル酸誘導
体類やトリメリット酸誘導体類である。よって、高頻度
で使用される有機高分子や可塑剤に限定して上記のデー
タ群を確立しておいても実用的に頗る有用である。Ｖts
−Ｃ相関関係を確立する際のモデル組成物における可塑
剤、充填剤およびカーボンブラックの配合量は、実用の
被覆ケーブルにおける配合量範囲を含み、それよりやヽ
広い範囲内で約５〜１０点、変量する程度でよい。

【００３９】上記の一般的な改良診断方法において、つ
ぎのような劣化診断プログラムを記録した記録媒体を用
意しておくとよい。該記録媒体は、診断対象とする被
覆ケーブルの有機高分子材料に用いられた特定有機高分
子の種類、該有機高分子に配合される可塑剤の種類と配
合量、充填剤の配合量およびカーボンブラックの配合量
を入力情報として入力させる手順と、上記の多数のＶ
ts−Ｃ相関関係の中から、前記入力情報と同じ条件を持
つＶts−Ｃ相関関係を選択させる手順と、診断対象と
する有機高分子材料の超音波伝搬特性Ｖtsを入力させ、
その入力値と前記選択されたデータとから劣化診断特性
Ｃを算出させる手順とをコンピュータに実行させるプロ
グラムを記録したものである。

【００４０】本発明においては、一定期間布設された被
覆ケーブルの余寿命はつぎに示す工程α〜工程εを有す
る方法により推定することができる。まず工程αにおい
ては、被覆層を形成する有機高分子材料自体、該有機高
分子材料と同じ組成を有する再現材料、または該再現材
料と類似の材料からなる群から選ばれた少なくとも１材
料（以下、試験材料）について、その超音波伝搬特性Ｖ
tsまたは劣化診断特性Ｃをパラメータとして加熱温度ｔ
と加熱時間ｈとの相関関係（以下、ｔ−ｈ相関関係）を
実験的に確立する。その際の上記した再現材料や該再現
材料と類似の材料については、本発明の劣化診断方法に
おいて前記したものと同じものであってよく、また劣化
診断特性Ｃも前記と同じもの、例えば破断伸び率、であ
ってよい。

【００４１】以下、劣化診断特性Ｃとして破断伸び率を
取り上げて、それをパラメータとする一般的なｔ−ｈ相
関関係の確立方法、並びにそのｔ−ｈ相関関係を利用し
た被覆ケーブルの一般的な余寿命推定方法について説明
する。ｔ−ｈ相関関係の確立方法並びに余寿命推定方法
についての以下の説明は、破断伸び率以外の他の劣化診
断特性Ｃおよび超音波伝搬特性Ｖtsについても当てはま
る。

【００４２】まず上記の試験材料について、それをプレ
ス加工にて例えば厚さ１〜５ｍｍ程度のシートに加工
し、該シートを加熱劣化試料としてこれを種々の加熱温
度ｔで適当時間、オーブン中で加熱して各加熱温度ｔ毎
に加熱時間ｈに対する破断伸び率の変化を測定する。そ
の際、加熱温度ｔは可及的に広温度範囲で且つ小刻みと
することが好ましいが、一般的に９０℃以下の低温度で
の加熱では劣化の進行が遅いので通常は１００〜２００
℃の範囲で少なくとも５０℃刻み、特に２０℃刻みとす
ることが好ましい。一方、各加熱温度ｔ毎の加熱時間ｈ
は、少なくとも１ケ月間、特に少なくとも３ケ月間とす
ることが好ましい。図２はその結果のモデルグラフであ
って、加熱温度ｔ（ｔ1 〜ｔ4)をパラメータとして横軸
を加熱時間ｈとし、縦軸を破断伸び率（％）としてい
る。なお上記した試験材料の加熱劣化試料としては、上
記のプレス加工シートに代えて劣化診断対象（余寿命推
定対象）の未劣化の被覆ケーブル自体であってもよいこ
とは勿論である。

【００４３】つぎに、一定の破断伸び率( 例えば、２０
０％）における加熱温度（ｔ1 〜ｔ4)と加熱時間ｈとの
関係を図２から読み取ってグラフ化する。図３はその一
例であって、そこでは横軸に加熱温度ｔの絶対温度Ｔの
逆数を取り縦軸に加熱時間ｈの対数を取って、破断伸び
率をパラメータとして、それが１００％、１５０％、２
００％、２５０％、および３００％である場合の各ｔ−
ｈ相関関係、所謂アレニウス曲線を示している。図２か
ら読み取ったデータから図３上でアレニウス曲線を求め
る際には最少二乗法にて相関係数が最少となる一次式
（直線）、あるいは二次以上の多次式を求めるとよい
が、多くの場合、実際的には一次式（直線）で近似する
ことができる。

【００４４】工程βにおいて、図３に示す破断伸び率１
００％、１５０％、２００％、２５０％、３００％など
についての複数のｔ−ｈ相関関係の中から任意に選定し
た特定パラメータ値についてのｔ−ｈ相関関係を寿命ｔ
−ｈ相関関係として定める。その際、被覆ケーブルの種
類、ケーブルユーザーのケーブル管理基準、あるいはそ
の他の事情を考慮して寿命ｔ−ｈ相関関係を選択し設定
してよい。いまここでは本発明の説明のために、太線で
示す破断伸び率が１００％のｔ−ｈ相関関係を寿命ｔ−
ｈ相関関係と仮に定めておく。

【００４５】工程γにおいては、一定期間布設された被
覆ケーブルの被覆層を形成する有機高分子材料の破断伸
び率が調べられるが、それは本発明の劣化診断方法につ
いて前記した方法にて測定した、Ｖts−Ｃ相関関係の一
つたる、超音波伝搬特性Ｖtsと破断伸び率との相関関係
とから知ることができる。

【００４６】つぎに工程δにおいて、上記の一定期間布
設以降における被覆ケーブルの被覆層の平均温度を把握
する。その平均温度は、ケーブルユーザーが定めた被覆
ケーブルの予定運転温度であったり、ケーブル布設環境
から予想される被覆ケーブルの予想運転温度であったり
する。あるいはケーブルユーザーが、今後のケーブル運
転計画を策定するための仮の運転温度である場合もあ
る。いずれにせよ、かかる平均温度における寿命ｔ−ｈ
相関関係上の加熱時間ｈ1 と工程γにおいて得た超音波
伝搬特性Ｖtsまたは劣化診断特性Ｃの値のｔ−ｈ相関関
係上の加熱時間ｈ2 を求る。工程γにて得た被覆層の破
断伸び率が例えば２５０％であったとし、それ以降にお
いて被覆ケーブルを被覆層の平均温度が６０℃、７０
℃、８０℃、あるいは９０℃となる温度で運転する場合
を考えるとする。運転温度が９０℃の場合、破断伸び率
が１００％（図３のａ点）および２５０％（図３のｂ
点）となるそれぞれの縦軸の加熱時間ｈ1 とｈ2 とを読
み取る。

【００４７】工程εにおいては、加熱時間ｈ1 と加熱時
間ｈ2 との時間差（ｈ1 −ｈ2 ）を算出し、かく算出し
た時間差をもって被覆ケーブルの余寿命と推定する。運
転温度９０℃の場合と同様の方法にて、運転温度８０
℃、７０℃、および６０℃の場合の推定余寿命を知るこ
とができる。

【００４８】例えば６０℃で運転されたポリ塩化ビニル
シース層を有する絶縁電線について、超音波伝搬速度か
ら該シース層の破断伸び率を算出したところ、２５０％
であった。該シース層の破断伸び率が１００％になる時
をもって該絶縁電線の寿命であると設定すると、２５０
％から１００％に低下するのに要する期間、即ち余寿命
は１４年と推定された。

【００４９】

【発明の効果】超音波伝搬特性Ｖは、非破壊検査である
ためにその測定は容易であるが、被覆層の温度によって
大きく変化し、このために従来は被覆ケーブルの劣化診
断が正しく行えない問題があったが、本発明の劣化診断
方法によれば、超音波伝搬特性Ｖの実測値に温度補正を
行った超音波伝搬特性Ｖts（基準温度ｔｓでの超音波伝
搬特性）を採用するので、被覆ケーブルの劣化診断を正
しく行うことができる。また本発明の余寿命推定方法に
よれば、一定期間運転した被覆ケーブルのその後の運転
温度毎の余寿命を推定することができるので、推定寿命
に至る前にそれを撤去し必要に応じて新品と交換し得
て、しかして被覆ケーブルの絶縁破壊事故や火災事故を
未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】被覆ケーブルの被覆層における超音波伝搬特性
Ｖと温度ｔとの関係を示すグラフ例である。

【図２】被覆ケーブルの余寿命を推定するために用いら
れ、被覆ケーブルの被覆層を形成する有機高分子材料な
どについての加熱温度をパラメータとする加熱時間と破
断伸び率との関係を示すモデルグラフである。

【図３】図２から読み取った数値にて作成され、破断伸
び率値をパラメータとする加熱温度（絶対温度Ｔ）の逆
数と加熱時間の対数との関係（ｔ−ｈ相関関係）を示す
グラフである。

【符号の説明】

Ａ 未劣化のケーブル試験片についてのグラフ Ｂ 劣化ケーブル試験片についてのグラフ ａ 破断伸び率が１００％であるｔ−ｈ相関関係上に
おける運転温度（平均温度）が９０℃の点 ｂ 破断伸び率が２５０％であるｔ−ｈ相関関係上に
おける運転温度（平均温度）が９０℃の点

フロントページの続き (72)発明者 芦田 哲哉 兵庫県尼崎市東向島西之町８番地 三菱電 線工業株式会社内 (72)発明者 藤井 政徳 兵庫県尼崎市東向島西之町８番地 三菱電 線工業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 診断対象とする被覆ケーブルの有機高分
   子材料にて形成された被覆層の超音波伝搬特性Ｖの値か
   ら被覆ケーブルの劣化度を診断するにあたり、有機高分
   子材料中での超音波伝搬特性Ｖと温度ｔとの相関関係
   （Ｖ−ｔ相関関係）を確立する工程１、任意に選定した
   基準温度ｔｓを設定する工程２、超音波伝搬特性Ｖを測
   定したときの被覆層の温度が基準温度ｔｓと異なる場合
   には、工程１で確立したＶ−ｔ相関関係により該測定値
   を基準温度ｔｓでの超音波伝搬特性Ｖtsに換算する工程
   ３、および超音波伝搬特性Ｖtsの値から被覆ケーブルの
   劣化度を診断する工程４とを有することを特徴とする被
   覆ケーブルの劣化診断方法。
2. 【請求項２】 超音波伝搬特性Ｖが、超音波伝搬速度ま
   たは超音波伝搬時間である請求項１記載の被覆ケーブル
   の劣化診断方法。
3. 【請求項３】 Ｖ−ｔ相関関係が、被覆層を形成する有
   機高分子材料と同じ組成を有する再現材料または該再現
   材料と類似の材料について測定温度を変えて超音波伝搬
   特性Ｖを測定することにより確立されたものである請求
   項１または２記載の被覆ケーブルの劣化診断方法。
4. 【請求項４】 再現材料と類似の材料が、該有機高分子
   材料中の特定有機高分子と同種の有機高分子をベースと
   し、その超音波伝搬特性Ｖtsは再現材料の超音波伝搬特
   性Ｖtsの±２０％以下の差異内で一致するものである請
   求項３記載の被覆ケーブルの劣化診断方法。
5. 【請求項５】 被覆層を形成する該有機高分子材料が、
   特定有機高分子をベースとして可塑剤、充填剤、および
   カーボンブラックからなる群から選ばれた少なくとも１
   種を含むものである場合には、上記の少なくとも１種が
   可塑剤であるときはその種類、充填剤であるときはその
   配合量、カーボンブラックであるときはその配合量を含
   む該特定有機高分子の組成物について超音波伝搬特性Ｖ
   tsと超音波伝搬特性Ｖts以外の劣化診断特性Ｃとの相関
   関係（Ｖts−Ｃ相関関係）を確立して、Ｖts−Ｃ相関関
   係にて求めた劣化診断特性Ｃから被覆ケーブルの劣化度
   を診断する請求項１〜４のいずれかに記載の被覆ケーブ
   ルの劣化診断方法。
6. 【請求項６】 劣化診断特性Ｃが、引張強さ、破断伸び
   率、弾性率、ヤング率、モジュラス、誘電率、誘電正
   接、体積抵抗率、交流破壊電圧強度、およびインパルス
   破壊電圧強度からなる群から選ばれた少なくとも１種で
   ある請求項５記載の被覆ケーブルの劣化診断方法。
7. 【請求項７】 有機高分子材料にて形成された被覆層を
   有する被覆ケーブルの余寿命を推定するにあたり、被覆
   層を形成する有機高分子材料自体、該有機高分子材料と
   同じ組成を有する再現材料、または該再現材料と類似の
   材料からなる群から選ばれた少なくとも１材料について
   該材料の基準温度ｔｓでの超音波伝搬特性Ｖtsまたは劣
   化診断特性Ｃをパラメータとして加熱温度ｔと加熱時間
   ｈとの相関関係（ｔ−ｈ相関関係）を実験的に確立する
   工程α、該ｔ−ｈ相関関係の中から任意に選定した少な
   くとも一パラメータ値についてのｔ−ｈ相関関係を寿命
   ｔ−ｈ相関関係として定める工程β、一定期間布設され
   た余寿命推定対象の被覆ケーブルの被覆層を形成する有
   機高分子材料の超音波伝搬特性Ｖtsまたは劣化診断特性
   Ｃの値を得る工程γ、上記の一定期間布設以降における
   被覆ケーブルの被覆層の平均温度における寿命ｔ−ｈ相
   関関係上の加熱時間ｈ1 と工程γにおいて得た超音波伝
   搬特性Ｖtsまたは劣化診断特性Ｃの値（パラメータ値）
   についてのｔ−ｈ相関関係上の加熱時間ｈ2 を求る工程
   δ、および加熱時間ｈ1 と加熱時間ｈ2 との時間差をも
   って被覆ケーブルの余寿命とする工程ε、とを有するこ
   とを特徴とする被覆ケーブルの余寿命推定方法。
8. 【請求項８】 被覆ケーブルが、請求項１〜６のいずれ
   かに記載の方法により劣化診断されたものである請求項
   ７記載の被覆ケーブルの余寿命推定方法。
9. 【請求項９】 ｔ−ｈ相関関係における加熱温度ｔが、
   絶対温度Ｔの逆数であり、加熱時間ｈが加熱時間の対数
   である請求項７または８記載の被覆ケーブルの余寿命推
   定方法。
10. 【請求項１０】 劣化診断特性Ｃが、引張強さ、破断伸
    び率、弾性率、ヤング率、モジュラス、誘電率、誘電正
    接、体積抵抗率、交流破壊電圧強度、およびインパルス
    破壊電圧強度からなる群から選ばれた少なくとも１種で
    ある請求項７〜９のいずれかに記載の被覆ケーブルの余
    寿命推定方法。