(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機高分子材料からなる被覆層を有する鉄道設備用低圧電線ケーブルを診断対象とする超音波劣化診断装置であって、
当該装置は、超音波送信手段と、超音波受信手段と、該送信手段から該受信手段へと超音波が前記被覆層を伝搬するときの伝搬時間を測定する伝搬時間測定手段と、被覆層の表面温度を測定する温度測定手段とを有し、
超音波送信手段、超音波受信手段および温度測定手段は、それぞれ、プローブ部と制御部とに分離しており、
該温度測定手段は、プローブ部として、被覆層の表面と接するための良熱伝導性部材と、該部材に取り付けられた温度センサとを有し、
超音波送信手段、超音波受信手段および温度測定手段の各プローブ部は、合体して１つのプローブ部となっており、
さらに、当該装置は、ケーブル保持具を有し、
該ケーブル保持具は、２つのレバーが支点部でリンク状に結合され、弾性体の復帰力によって上記低圧電線ケーブルを挟み込む構造とされており、
該ケーブルを挟み込む部分には、前記１つに合体したプローブ部と、該ケーブルを受けるための受け部材とが設けられ、該受け部材には溝が設けられ、この溝と前記１つに合体したプローブ部とによって該ケーブルを挟んで保持し得る構造とされ、超音波送信手段、超音波受信手段および温度測定手段の各プローブ部が、１つに合体した状態にて、被覆層の表面に一定荷重で接触し得る構成とされていることを特徴とする、鉄道設備用低圧電線ケーブルのための超音波劣化診断装置。
【請求項２】
超音波送信手段は、被覆層の表面上にディレーチップを介して超音波発振子を設置し得る構成とされ、
超音波受信手段は、被覆層の表面上において超音波送信手段から所定の距離だけ離れた位置に、ディレーチップを介して超音波検出素子を設置し得る構成とされ、
上記１つに合体したプローブ部のうち、被覆層に接触する面には、超音波送信手段のディレーチップと、超音波受信手段のディレーチップと、温度測定手段の良熱伝導性部材とが露出している、請求項１記載の超音波劣化診断装置。
【請求項３】
良熱伝導性部材が、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものである請求項１記載の超音波劣化診断装置。
【請求項４】
さらに、演算部を有し、
該演算部は、被覆層の材料に関して超音波伝搬特性と劣化診断特性とが対応した劣化診断用データ群を有し、上記伝搬時間を含む超音波伝搬特性を、温度測定手段で得た温度を用いて温度補正し、前記劣化診断用データ群を用いて被覆層の劣化診断特性を求める演算を行なうものである請求項１記載の超音波劣化診断装置。
【請求項５】
上記溝の表面には、保持すべき低圧電線ケーブルに対する滑り止めが設けられている請求項１記載の超音波劣化診断装置。
【請求項６】
上記滑り止めが、上記溝の表面に粗面化加工が施されてなるものであるか、または、上記溝の表面に弾性材料からなる層が設けられてなるものである請求項５記載の超音波劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて電線ケーブルの劣化を診断する技術分野に属するものであり、特に、鉄道設備用の低圧電線ケーブル（以下、「鉄道用低圧ケーブル」または単に「ケーブル」とも呼ぶ）を診断するための診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道用低圧ケーブルは、線路に沿って多数設けられた設備や機器などに対する電力供給や、これらを制御するための信号電流の供給などのために敷設され、沿線のあらゆる設備に対して重要な役割を果している。沿線の設備としては、例えば、踏み切りなどの信号器・遮断機、ポイントに関係する装置、種々の監視装置や制御機器などが挙げられる。
【０００３】
鉄道用低圧ケーブルの被覆層（導線の外周を被覆する有機高分子材料からなる絶縁体層）に、劣化による絶縁不良などの不具合が発生すると、安全で安定した車両の運転や、鉄道設備全体の運営に支障をきたす恐れがある。このため、鉄道用低圧ケーブルに対しては、一般の低圧ケーブルよりも高い頻度で、定期的に絶縁性能試験が実施されている。
【０００４】
従来、鉄道用低圧ケーブルに対する絶縁性能試験では、ケーブルの相間（例えば、３相交流の各相に対応するケーブル同士の間）あるいは対地の絶縁抵抗を電気的に測定したり、超低周波電流を重畳通電して漏洩成分を抽出することで絶縁性能を直接測定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の診断方法では、測定の際に停電させることが必要である。鉄道設備は、年間を通して２４時間稼動状態にあるため、検査員の安全上の問題や、劣化診断に対する時間的制約が多い。このような限られた時間内においてケーブルの劣化診断を正確に行なわねばならないために、検査員は厳しい検査作業を強いられていた。また、測定のためには、電源設備など、大掛かりな設備が必要であるという問題もあった。
【０００６】
上記問題点を解決すべく、本発明者等は、先ず、超音波による劣化診断方法を鉄道用低圧ケーブルに適用することによって、活線状態でのケーブルの診断を試みた。しかしそこで、鉄道設備の保守現場における超音波劣化診断の実施の形態をさらに検討したところ、超音波劣化診断であっても、鉄道用途であるがために次のような問題点があることがわかった。
【０００７】
▲１▼列車の走行する線路・設備等のすぐ近くあるいは内部で作業するため危険を伴い、長時間作業では作業員の安全確保が難しい。
▲２▼上記▲１▼の理由から保安要員を伴って診断作業するため、長時間になると人件費が高くなる。
▲３▼鉄道線路は長距離にわたっており、特定の区間内でも診断ポイントが非常に多く、１点の診断に時間をかけるような低い効率の作業は好ましくない。
▲４▼沿線の様々な環境のもとで超音波診断を行うには、特定の温度への補正が必要であり、そのため、診断対象となるケーブルの表面温度を測定しなければならない。しかし、電源・電装ボックスなどの制御箱や、トラフ（線路に沿ったコンクリートの溝であって、電線が納まっている部分）内での診断などでは、診断のために制御箱やトラフのふたを開けるが、その際に直射日光や外気などによってケーブル温度が急速に変化する。従って、超音波伝搬特性については迅速に行わないと実態の温度下での伝搬測定ができず、また、ケーブル表面温度についても迅速に測定しないと実態の温度が得られず正確な温度補正ができない。
【０００８】
以上のように、鉄道設備の保守現場においては迅速な測定作業が必要であり、特に上記▲４▼の問題に対応するためには、被覆層の表面温度を迅速かつ正確に測定しなければならないことがわかった。
【０００９】
本発明の課題は、上記問題を解決し、簡単な設備で、鉄道用低圧ケーブルの劣化を正確にかつ迅速に診断できる、鉄道設備の保守現場での使用に適した超音波劣化診断装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波劣化診断装置は、次の特徴を有するものである。
（１）有機高分子材料からなる被覆層を有する鉄道設備用低圧電線ケーブルを診断対象とする超音波劣化診断装置であって、
当該装置は、超音波送信手段と、超音波受信手段と、該送信手段から該受信手段へと超音波が前記被覆層を伝搬するときの伝搬時間を測定する伝搬時間測定手段と、被覆層の表面温度を測定する温度測定手段とを有し、
超音波送信手段、超音波受信手段および温度測定手段は、それぞれ、プローブ部と制御部とに分離しており、
該温度測定手段は、プローブ部として、被覆層の表面と接するための良熱伝導性部材と、該部材に取り付けられた温度センサとを有し、
超音波送信手段、超音波受信手段および温度測定手段の各プローブ部は、合体して１つのプローブ部となっており、
さらに、当該装置は、ケーブル保持具を有し、
該ケーブル保持具は、２つのレバーが支点部でリンク状に結合され、弾性体の復帰力によって上記低圧電線ケーブルを挟み込む構造とされており、
該ケーブルを挟み込む部分には、前記１つに合体したプローブ部と、該ケーブルを受けるための受け部材とが設けられ、該受け部材には溝が設けられ、この溝と前記１つに合体したプローブ部とによって該ケーブルを挟んで保持し得る構造とされ、超音波送信手段、超音波受信手段および温度測定手段の各プローブ部が、１つに合体した状態にて、被覆層の表面に一定荷重で接触し得る構成とされていることを特徴とする、鉄道設備用低圧電線ケーブルのための超音波劣化診断装置。
（２）超音波送信手段は、被覆層の表面上にディレーチップを介して超音波発振子を設置し得る構成とされ、
超音波受信手段は、被覆層の表面上において超音波送信手段から所定の距離だけ離れた位置に、ディレーチップを介して超音波検出素子を設置し得る構成とされ、
上記１つに合体したプローブ部のうち、被覆層に接触する面には、超音波送信手段のディレーチップと、超音波受信手段のディレーチップと、温度測定手段の良熱伝導性部材とが露出している、上記（１）記載の超音波劣化診断装置。
（３）良熱伝導性部材が、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものである上記（１）記載の超音波劣化診断装置。
（４）さらに、演算部を有し、
該演算部は、被覆層の材料に関して超音波伝搬特性と劣化診断特性とが対応した劣化診断用データ群を有し、上記伝搬時間を含む超音波伝搬特性を、温度測定手段で得た温度を用いて温度補正し、前記劣化診断用データ群を用いて被覆層の劣化診断特性を求める演算を行なうものである上記（１）記載の超音波劣化診断装置。
（５）上記溝の表面には、保持すべき低圧電線ケーブルに対する滑り止めが設けられている上記（１）記載の超音波劣化診断装置。
（６）上記滑り止めが、上記溝の表面に粗面化加工が施されてなるものであるか、または、上記溝の表面に弾性材料からなる層が設けられてなるものである上記（５）記載の超音波劣化診断装置。
【００１５】
【作用】
超音波によるケーブルの劣化診断方法は、被覆層を構成する有機高分子材料の劣化の程度に応じて、該層の超音波の伝搬特性（伝搬速度、伝搬時間など）が変化することを利用するものであり、伝搬特性を測定し、その値から対応する劣化診断特性を求めるという方法である。
【００１６】
被覆層を伝搬する超音波の伝搬特性（伝搬速度、伝搬時間など）は、温度依存性を示し、被覆層の温度に大きく左右される。鉄道用低圧ケーブルのような外気や日光などに曝されているものは、伝搬時間の測定と共に、被覆層の表面温度を正確に測定し、前記伝搬時間の測定結果を、標準の温度での値へと補正しなければならない。しかも上記「発明が解決しようとする課題の説明」で述べたように、温度測定は迅速でなければ正確な測定が困難である。
【００１７】
そのため本発明では、ケーブルの被覆層の表面温度を測定し得る構成とすると共に、温度センサの先端に良熱伝導性部材を設け、この部材を介して温度を測定する構成とした。この良熱伝導性部材が被覆層の表面温度に素早く到達するために、温度センサの温度検出部は良熱伝導性部材を介して被覆層表面の温度を早く正確に検知することができる。また、この良熱伝導性部材が適度な熱容量を持つために、日射、風等の外界からの温度擾乱が抑制される。即ち、測定対象に対する高い温度応答性と、外界からの温度擾乱に対する測定の安定性とを両立した温度測定が可能となっている。
【００１８】
またさらに、保守現場における検査員の測定作業動作を観察したところ、診断装置をケーブルの被覆層に接触させる際に接触が不安定になりがちであるため、測定値に大きなばらつきが生じ、診断結果の精度が低くなっていることがわかった。本発明では、より好ましい態様として、滑り止めが設けられた溝を有する保持具を用い、超音波送信手段、超音波受信手段、温度測定手段などと、保持具の溝とによって、ケーブルを確実に把持する構成とした。これによって、測定作業が容易になり、また診断装置（特に温度測定手段）とケーブルの被覆層との接触状態は安定し、測定値のばらつきが小さくなった。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による超音波劣化診断装置は、図１に一例を示すように、超音波送信手段（以下「送信手段」）１と、超音波受信手段（以下「受信手段」）２と、伝搬時間測定手段（図１では制御部５に含まれている）と、温度測定手段３とを少なくとも有する。送信手段１、受信手段２、温度測定手段３は、ケーブルＣの被覆層Ｃ１の表面に接している。
【００２０】
送信手段１は、受信手段２に向かって超音波Ｗを被覆層Ｃ１へ送り出し、受信手段２は、送信手段１から所定距離だけ離れた位置でそれを受ける。伝搬時間測定手段は、超音波Ｗが送信手段から受信手段まで伝搬するのに要する時間（送信から受信までの時間）を測定する。伝搬時間が得られると、そのままの形でまたは他の伝搬特性の形に変換し、温度補正して、その値から被覆層の劣化診断特性の値を求める。この温度補正を行なうために、被覆層の表面温度を測定する温度測定手段３が設けられている。温度測定手段３は、被覆層に直接接触させるための良熱伝導性部材３１と、それに取り付けられた温度センサ３２とを有する。このように構成した診断装置によって、上記作用の説明で述べたように、伝搬特性の温度補正が正確にできるようになり、正しい劣化診断が可能となる。
【００２１】
診断対象となる鉄道用低圧ケーブルは、電気設備技術基準に規定された直流７５０Ｖ以下、交流６００Ｖ以下低電圧用の絶縁電線である。該ケーブルは、図１に示すように、中心の導線Ｃ２の外側に、有機高分子材料からなる絶縁体層を被覆層として有する。該有機高分子材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂、天然や合成によるゴム、熱可塑性エラストマーなどが用いられている。
【００２２】
送信手段、受信手段は、被覆層を伝搬経路として超音波の送信・受信を行なう装置である。送信手段、受信手段は、被覆層に装着される先端のプローブ部だけでなく、各々、超音波を送信、受信するためのシステム全体を指し、超音波振動子（送信）や超音波検出素子（受信）などの変換素子の他に、電気エネルギーの供給や増幅を行なう駆動回路系、該素子と被覆層との間に介在するディレーチップなどが含まれる。
【００２３】
図１の例では、診断装置全体の構成が、被覆層に装着されるプローブ部４と、それに有線（無線でもよい）で接続された制御部５とに分離した構成となっており、送信手段１、受信手段２、温度測定手段３も、それぞれプローブ部と、制御部とに分離している。例えば、送信手段１では、ディレーチップ１１と変換素子１２はプローブ部４に含まれ、その駆動回路系は制御部５に含まれている。しかし、このような分離型の態様だけでなく、駆動回路系とプローブ部とが一体となった態様でもよく、各手段内での一体型・分離型は、各手段毎に自由に選択してよい。また、図１の例では、好ましい操作性の点から、送信手段１、受信手段２、温度測定手段３の各プローブ部が合体し１つのプローブ部４となっているが、温度測定手段３だけを独立させる態様など、各手段同士の一体化・分離化も、自由に選択してよい。
【００２４】
超音波の送信、受信の方法は、被覆層表面に垂直に内部方向へ超音波を発射し深層で反射してきた波を同じ位置で受信する方法や、被覆層表面から斜め下方に超音波を発射し深層で反射させて離れた位置で受信する方法など、種々の公知の手法を用いてよい。なかでも、ディレーチップを用いて超音波を被覆層の表面に沿って受信手段まで直接伝搬させる方法は、外部から明確に測定し得る〔時間、直線距離〕という量だけで伝搬速度が算出できる方法である。以下に、送信手段、受信手段、伝搬時間測定手段などについては、ディレーチップを用いて超音波を被覆層の表面に沿って伝搬させる態様を代表として本発明を説明する。
【００２５】
図１に示すように、送信手段１では、超音波発振子１２が、ディレーチップ１１を介して被覆層Ｃ１の表面上に設置されている。受信手段２では、超音波検出素子２２が、ディレーチップ２１を介して被覆層Ｃ１の表面上に、送信手段１から所定の距離だけ離れた位置に設置されている。この構成によって、送信手段１から発信された超音波Ｗは、ディレーチップ１１を介して被覆層内に入る。ディレーチップ１１は被覆層の材料に対して超音波伝搬速度の点で選択された材料からなり傾斜角度が選択されており、超音波はディレーチップと被覆層との界面で伝搬方向を変え、被覆層の表面に沿って（即ち被覆層の表面および表面付近を通って）受信手段２の位置まで直線的に伝搬し、ディレーチップ２１を介して検出素子２２で受信される。そのときの伝搬時間は、伝搬時間測定手段によって測定される。
【００２６】
ディレーチップは、変換素子と被覆層との間に介在させるものであって、超音波の伝搬方向を屈折させ、被覆層の表面に沿うように送り、また、表面に沿って伝搬して来た超音波を受け入れることができるように構成されたものである。ディレーチップの基本的な構造は従来技術を参照してよい。
【００２７】
超音波が伝搬する被覆層の表面および表面付近は、被覆層の表面から３ｍｍ程度の深さまでの領域が主となる。従って、被覆層が充分に厚い場合は問題ないが、例えば厚みが１．５ｍｍしかない場合、超音波の一部は、被覆層の下層（ケーブルでは導体など、被覆層下に隣接する次の層）との界面で反射して、あるいは該界面と被覆層表面との間で反射を繰り返して、伝搬することになり、正確な伝搬特性が測定できない場合もある。そこで、より正確に測定するためには、例えば、被覆層の表面および表面から１ｍｍ程度までの深さで超音波を伝搬させるなど、下層に達しない深さで、送信手段から受信手段へ直線的に伝搬させるのが好ましい。
【００２８】
本発明で使用する超音波の周波数には制限はない。なお、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、エチレン・プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）など、ケーブルの被覆層に多用される有機高分子材料では、概して超音波の減衰が大きいので、減衰が比較的少ない０．１〜５ＭＨｚ程度、特に０．５〜２ＭＨｚ程度の周波数が好ましい。
【００２９】
伝搬特性は、被覆層の材料中に超音波を伝搬させたときの伝搬状態を示す量であってかつ材料の劣化と相関関係を有するものであればよい。例えば、特に有用な伝搬時間や伝搬速度の他にも、超音波の受信感度、超音波波形の周波数変化、超音波波形の形状変化、超音波の減衰特性などが挙げられる。
【００３０】
劣化診断特性は、被覆層に用いられる有機高分子材料（以下「被覆層の材料」ともいう）の劣化度を示し得る特性であって伝搬特性と相関関係を有するものであればよい。例えば、材料の表面反発硬度、表面針入硬度、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、インパルス破壊電圧強度、捩じりトルクや曲げ剛性など、機械的特性や電気的特性が挙げられる。特に、破断伸び率は、ケーブルの被覆層の劣化度を顕著に表し、伝搬特性とも強い相関関係を有するので、劣化診断特性として好ましく用いられる。
【００３１】
一般に、ケーブルの被覆層の破断伸び率が５０％に近づくと、振動や衝撃によりクラックが発生する傾向にあり、その結果外部からの水の侵入などにより絶縁破壊を起こす可能性がある。従って、ケーブルの取替は破断伸び率が５０％程度となるのを目安にして行えば良いと考えられる。但し、劣化の指標の基準は適宜使用者で決定しても良い。
【００３２】
伝搬時間測定手段は、送信手段からは受信手段までの伝搬時間を測定し得る装置であればよく、その構成は限定されないが、図１の例のように、送信手段から送信を開始したという信号を受け、受信手段から着信したという信号を受けて、その間の時間をカウントし伝搬時間とする演算が簡易で正確である。ディレーチップの介在などで発生する細かい誤差は必要に応じて補正すればよい。
【００３３】
温度測定手段は、被覆層の表面温度を測定するものであり、図１に示すように、被覆層の表面に対して良熱伝導性部材３１を接触させ、この部材に温度センサ３２を取り付けて、被覆層の表面温度を、良熱伝導性部材３１を介して測定する構成である。温度測定手段は、温度を測定するためのシステム全体を指し、送信手段などと同様、先端のプローブ部だけでなく、検出信号の増幅を行なう増幅回路系などが含まれる。
【００３４】
良熱伝導性部材は、被覆層の表面温度によく応答し、熱を効率よく温度センサに伝達し得るものであればよく、単一の素材からなる板状や塊状の態様の他に、高い熱伝導率を達成し得るように構成された構造体であってもよい。本発明でいう良熱伝導性とは、常温付近での熱伝導率が概ね１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることをいう。低コストで簡単に適度な熱容量を持つ部材に形成し得る態様としては、一般に知られている良熱伝導性の金属材料を用い、板状、塊状とする態様が好ましい。そのような金属としては、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましいものとして挙げられる。前記板状の態様には、加工が容易で熱容量を面積で簡単に調節できるという利点があり、一方、円柱状、角柱状、円錐状、角錐状などの塊状の態様には、熱容量を体積で調節でき、ケーブルとの接触面を小さくして全体としてセンサを小型化できるという利点がある。
【００３５】
良熱伝導性部材を上記板状とする場合、例えば板面が正方形の場合では大きさは２ｍｍ×２ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍ程度、板厚は０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度が好ましい。また、塊状とする場合、例えば円柱の場合では、接触面の大きさは直径２ｍｍ〜１０ｍｍ程度、円柱の高さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。熱容量を調整するために、上記範囲を外れても問題はなく、また、いかなる形状としてもよい。また、接触面はケーブルに沿うよう湾曲面としてもよい。被覆層と良熱伝導性部材との接触は、計測時だけの接触でも、恒久的な固定であってもよい。
【００３６】
温度センサは、特に限定されず、公知の温度測定センサをもちいてよい。例えば、熱電対、白金抵抗測温体、サーミスタ等が挙げられる。上記のとおり、必要な検出に必要な回路部は一体型でも分離型でもよい。
【００３７】
送信手段、受信手段、温度測定手段の各プローブ部のケーブルに対する配置関係は限定されないが、超音波を被覆層表面に沿って直線的に伝搬させるには、送信手段、受信手段をケーブルの長手方向に沿って配置するのが好ましい。それらに対して、温度測定手段は、超音波の伝搬の障害にならない程度の近傍に位置するのが好ましい。図１の例では、送信手段、受信手段、温度測定手段は、ケーブルの長手方向に沿って一直線上に配置されている。
【００３８】
上記作用の説明で述べたように、超音波によるケーブルの劣化診断方法は、伝搬特性の値から対応する劣化診断特性を求めるという方法である。従って、現場において、即座に劣化度の判定を下すには、ケーブルの種類に応じて異なる種々の被覆層の有機高分子材料について、伝搬特性と劣化診断特性との関係を予め求めておき、その場で伝搬特性から劣化診断特性に変換できるようにしておくべきである。この伝搬特性／診断特性の変換は、相関グラフ等を用いた手作業でもよいが、被覆層の種々の材料に関して伝搬特性と診断特性とが対応した劣化診断用データ群を有する演算部を本発明の装置に設け、伝搬特性から診断特性を自動的に求める構成とするのが迅速で正確である。伝搬特性は手入力であってもよいが、各手段と直結させる態様が好ましい。
【００３９】
演算部は、少なくとも伝搬特性を診断特性に変換するものであるが、図１に示すように、送信手段、受信手段、伝搬時間測定手段、温度測定手段をコントロールし、伝搬時間を求め、温度補正し、必要ならば伝搬速度などの他の伝搬特性に変換し、劣化診断用データ群から劣化診断特性を選びだすまでの作業を集中的に行なう制御部そのものであってもよい。装置としてはコンピュータが最適である。
【００４０】
劣化診断用データ群は、変換用の実験式を用いるような連続的なものでも、対応データが集合した離散的なものでもよい。また、劣化診断用データ群は、「伝搬特性」と「診断特性」とが２元で対応したものとするだけではなく、これらに「時間の経過」の要素を加え、「時間の経過」と「診断特性」と「伝搬特性」とが３元で対応したデータ群としてもよい。またさらに他の要素を加えて多元で対応したデータ群としてもよい。
【００４１】
データ群に「時間の経過」を要素として加えることによって、単に被覆層の機械的特性・電気的特性の値の判定をすることだけでなく、伝搬特性の経時的変化から診断特性の経時的変化を知ることができ、余寿命（残存寿命）の推定など、時間の経過に関係する評価を含めた総合的な診断が可能となる。特に、余寿命の推定は、測定時点までの劣化ではなく、測定時点から後の劣化の進行を診断するものであり、ケーブルなどの設備には有用な劣化診断である。
【００４２】
上記作用の説明で述べたように、本発明では、保守現場における検査員の作業性を改善しかつ測定を安定化するために、診断装置の先端部にケーブル保持具を提供している。図２（ａ）はその一例であって、受け部材７に溝６が設けられ、この溝６とプローブ部４とによってケーブルＣを挟んで保持する構成である。
【００４３】
図２（ａ）に示すケーブル保持具のプローブ部４の内部構造は、図１に示すものと同様である。プローブ部４の接触面には、図２（ｂ）に示すように、送信手段、受信手段のディレーチップ１１、１２、温度測定手段の良熱伝導性部材３１が露出している。
【００４４】
ケーブル保持具の溝６の表面には、保持すべきケーブルに対する滑り止めを設け、ケーブルの保持を確実にするのが好ましい。該滑り止めの態様は限定されないが、例えば、溝の表面に、グルービング加工、ローレット加工などの各種粗面化加工を施す態様、溝の表面にゴムなどの弾性材料からなる層を設ける態様などが挙げられる。また、溝６を有する受け部材７全体の一部または全部を弾性材料で作成してもよい。弾性材料からなる溝面に上記粗面化加工を施すことも効果的である。
【００４５】
溝の断面形状はどのような形でも制限はないが、安定性や各種サイズの電線ケーブルの把持しやすさの点でＶ字形またはＵ字形が望ましい。
【００４６】
ケーブル保持具全体の構造としては、図２（ａ）に示すように、弾性体８の復帰力によってプローブ部４と受け部材７とでケーブルを挟み込む構造が好ましい。これによって、送信手段、受信手段、温度センサを、ケーブルの被覆層表面に常に一定荷重で安定して接触させることができる。
【００４７】
弾性体は、荷重を容易に設定できる点では種々のバネが好ましいが、ゴムなどの弾性材料の塊状物であってもよい。弾性体の復帰力は、圧縮、引っ張り、捩じり、曲げなどのいずれの変位によるものであってもよい。また、弾性体の力を利用してケーブルを挟み込む機構に特に制限はない。図２（ａ）の態様では、２つのレバーＬ１、Ｌ２を支点部９でリンク状に結合し、圧縮コイルバネ８の力を作用させて、洗濯バサミの様にケーブルＣを挟む構造となっている。
【００４８】
被覆層の伝搬特性からその劣化度を求めるという超音波劣化診断の基本的な技術、被覆層を構成する有機高分子材料、伝搬特性と劣化診断特性との関係などについては、特開平７−３５３７２号公報、特開平７−３５３７３号公報、特開平１０−５４８２７号公報、特開平１０−３００７３１号公報、特開平１１−１４６０７号公報を参照してよい。
【００４９】
【実施例】
本実施例では、図２に示す態様のケーブル保持具を有する超音波劣化診断装置を製作し、ケーブル保持具の各部の仕様、即ち、▲１▼良熱伝導性部材の材料、▲２▼良熱伝導性部材の形状、▲３▼ケーブル保持具の溝の断面形状、▲４▼溝面の表面材料、▲５▼溝面の表面に対する粗面化加工を、種々に変化させて、ケーブルの被覆層表面の温度測定の応答性、温度測定値の安定性、ケーブルの把持安定性を調べた。
また、比較例として、良熱伝導性部材を除去したもの、良熱伝導性部材の代わりに熱伝導性の悪い材料を用いたもの、溝面の表面材料が固く滑り止めの無いものを製作した。
【００５０】
測定対象の鉄道用低圧ケーブルは、ＪＩＳ  Ｃ  ３３４２に定められる６００Ｖ３心ビニル絶縁ビニルシースケーブルＶＶＲ５．５ｍｍ2 であって、屋外に敷設されたものである。測定時の気温は２７℃であった。
【００５１】
温度測定手段の良熱伝導性部材の形状は、塊状の一例として直径４ｍｍ、高さ４ｍｍの円柱状のものと、外形５ｍｍ×５ｍｍ、厚さ１ｍｍの板状のものを用いた。温度センサには、白金抵抗測温体を使用した。
【００５２】
温度測定の応答性は、判定用の基準とするために別途設置した熱電対温度計の指示値と、温度測定値が一致するまでの時間で評価した。熱電対温度計は、測定点から３０ｍｍ離れた被覆層表面に絶縁テープで固定し、被覆層の正しい表面温度を示すよう、十分に長い時間を経過させた。
【００５３】
温度測定値の安定性は、温度測定値が熱電対温度計の指示値と一致した後、１分間の温度変動幅で評価した。
【００５４】
ケーブルの把持安定性は、鉛直方向および水平方向に布設されたケーブルを、ケーブル保持具で把持し、手を離したときに接触部にずれが生じるかどうかを観察した。
【００５５】
実施例および比較例として製作した診断装置における、ケーブル保持具の仕様の変更内容を表１に示す。表１中、良熱伝導性部材の材料を示す記号のうち、「Ａｌ合金」はＪＩＳ規定の展伸用アルミニウム合金（６０６１）、「ＳＵＳ」はＪＩＳ規定のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、「黄銅」はＪＩＳ規定の６０／４０黄銅（Ｃ２８０１）、「ＰＥ」はポリエチレン、「ＰＶＣ」はポリ塩化ビニルを示す。
また、溝表面に対する粗面化加工では、「Ｒ」はローレット加工、「ＳＢ」はサンドブラスト加工、「Ｇ」はグルービング加工を示す。
【００５６】
【表１】
0003725747.tif 000002
【００５７】
実施例および比較例として製作したケーブル保持具の評価を表２に示す。
表２では、温度測定の応答性については、応答に要する秒数を４段階に分け、１０秒以内の応答を「◎」、１５秒以内を「○」、３０秒以内を「△」、３１秒以上を「×」で示している。
また、温度測定値の安定性については、温度変動幅を４段階に分け、１℃以内の変動を「◎」、２℃以内を「○」、４℃以内を「△」、５℃以上を「×」で示している。
また、ケーブルの把持安定性については、観察の結果を４段階に分け、ずれ無しを「◎」、僅かなずれを「○」、大きなずれを「△」、落下を「×」で示している。
【００５８】
【表２】
0003725747.tif 000003
【００５９】
表２に示すとおり、良熱伝導性部材を設けた本発明の装置の方が、設けない比較例よりも、ケーブルの表面温度に迅速に応答しかつ安定していることが明らかとなった。また、ケーブル保持具の操作性の点では、溝面に滑り止めを施した本実施例のものは、バネの力でケーブルを挟むだけで、手を離しても温度センサが被覆層の表面からずれることがなかった。このことから、高所や狭隘な部分など、診断装置をケーブルに対して手で保持しにくい場所でも、正確な劣化診断が可能であることがわかった。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の超音波劣化診断装置は、簡単な構成でありながら、鉄道用低圧ケーブルの敷設現場において被覆層の表面温度を正確にかつ迅速に測定できる。従って、測定される超音波伝搬特性に対してその場で正確な温度補正が可能であり、ひいては正確でかつ迅速な劣化診断が可能である。
また、本発明の超音波劣化診断装置は、鉄道設備の保守現場での使用に適したケーブル保持具を備えているから、検査員の作業性を改善し、正確でかつ迅速な劣化診断が可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波劣化診断装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】本発明おいて、超音波劣化診断装置に付与されたケーブル保持具の一構成例を示す模式図である。図２（ａ）は、ケーブルＣを挟んだ状態を示している。ケーブルＣは紙面と垂直に交わっている。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すケーブル保持具のプローブ部４の、ケーブルに対する接触面を見せた斜視図である。
【符号の説明】
１      超音波送信手段
２      超音波受信手段
３      温度測定手段
３１    良熱伝導性部材
３２    温度センサ
４      プローブ部
５      制御部
Ｃ      鉄道用低圧ケーブル
Ｃ１    被覆層
Ｗ      超音波
【図１】
0003725747.tif 000004
【図２】
0003725747.tif 000005