(57)【要約】【課題】ケーブルに負荷が作用した箇所を検出することができる負荷検出機能付ケーブルを実現する。【解決手段】導体線１０と光ファイバ２０が撚り合わされている負荷検出機能付ケーブル１００において、光ファイバ２０の一端に、光ファイバ２０のコア２１に対してレーザー光を出射する光源およびコア２１内の散乱光を検出する検出器を有する光学装置５０を接続して光ファイバセンシング技術を利用することによって、光ファイバ２０が変形したり歪んだりした箇所を検出するようにして、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所を検出することを可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の導体線と、
前記導体線が延在する方向に沿わせた少なくとも１本の光ファイバと、を備えた負荷検出機能付ケーブルであって、
前記光ファイバの一端に、前記光ファイバのコアに対してレーザー光を出射する光源および前記コア内の散乱光を検出する検出器を有する光学装置が接続されて、前記光ファイバが変形した箇所を検出可能に構成されていることを特徴とする負荷検出機能付ケーブル。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記導体線と撚り合わされていることを特徴とする請求項１に記載の負荷検出機能付ケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバは、前記導体線の周囲に螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の負荷検出機能付ケーブル。
【請求項４】
前記光ファイバおよび前記導体線は、シースで被覆されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の負荷検出機能付ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンシング技術を用いて、ケーブルに負荷が作用した箇所を検出可能にする負荷検出機能付ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の素線を撚り合わせた導体の外周に絶縁体を設けた１本の検知線と、複数の素線を撚り合わせた導体の外周に絶縁体を設けた複数本の被検知線とを備え、検知線の周囲を複数本の被検知線で囲むように撚り合わせた構造の断線検知機能付ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この断線検知機能付ケーブルでは、検知線の導体の素線径を被検知線の導体の素線径よりも太くしたり、検知線の導体の素線と被検知線の導体の素線の材質を異ならせたりすることにより、検知線の屈曲寿命を被検知線よりも短くしており、その検知線に電流を流して断線の有無を検知することで、被検知線とされている絶縁電線の断線時期を予測し、その予測結果に基づいて断線検知機能付ケーブルの交換を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のケーブルの場合、絶縁電線（被検知線）の断線時期を予測することはできるものの、断線箇所（断線位置）までは予測することができないので、検知線の断線を検知した場合には、ケーブルを全線に亘って点検したり、ケーブル全体を交換したりしなければならないという問題があった。
一方、ケーブルに負荷がかかることで検知線が断線した場合に、その負荷発生箇所が分かれば、その部分をピンポイントで点検し、直ちにケーブルの交換が必要か、交換まで猶予がある状態かなど判断することや、検知線の断線箇所を含むようにケーブルを部分的に交換すればよいか判断することが可能になるので、ケーブルのメンテナンスを行う上で好ましい。
【０００５】
また、上記特許文献１のケーブルの場合、検知線の断線が発見された際には、既に絶縁電線（被検知線）にも劣化が進行していることがあり、当該ケーブルを使用したシステムが突然予期せぬシステムダウンを起こす虞があるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ケーブルに負荷が作用した箇所を検出することができる負荷検出機能付ケーブルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明は、
少なくとも１本の導体線と、
前記導体線が延在する方向に沿わせた少なくとも１本の光ファイバと、を備えた負荷検出機能付ケーブルであって、
前記光ファイバの一端に、前記光ファイバのコアに対してレーザー光を出射する光源および前記コア内の散乱光を検出する検出器を有する光学装置が接続されて、前記光ファイバが変形した箇所を検出可能に構成されているようにした。
【０００８】
かかる構成の負荷検出機能付ケーブルであれば、光ファイバセンシング技術を利用して、光ファイバが変形したり歪んだりした箇所を検出するようにして、負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した箇所を検出することができる。
そして、負荷検出機能付ケーブルに損傷が生じた可能性のある箇所を早期に特定することができるので、その箇所からケーブルの劣化が進行してしまう前に修理や交換を行うことができる。
【０００９】
また、望ましくは、
前記光ファイバは、前記導体線と撚り合わされているようにする。
こうすることで、負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した際、その負荷が光ファイバに作用し易くなり、負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した箇所を検出し易くなる。
【００１０】
また、望ましくは、
前記光ファイバは、前記導体線の周囲に螺旋状に巻き付けられているようにする。
こうすることで、負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した際、その負荷が光ファイバに作用し易くなり、負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した箇所を検出し易くなる。
【００１１】
また、望ましくは、
前記光ファイバおよび前記導体線は、シースで被覆されているようにする。
こうすることで、光ファイバが単純な摩擦などで損傷することを防げるので、負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した箇所の検出を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ケーブルに負荷が作用した箇所を検出することができる負荷検出機能付ケーブルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の負荷検出機能付ケーブルを示す斜視図（ａ）と、その断面図（ｂ）である。
【図２】負荷検出機能付ケーブルに負荷が作用した箇所を検出することについての説明図である。
【図３】ケーブル形状が異なる負荷検出機能付ケーブルを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る負荷検出機能付ケーブルの実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１５】
本実施形態の負荷検出機能付ケーブル１００は、例えば、図１（ａ）（ｂ）に示すように、２本の導体線１０と、１本の光ファイバ２０とを備えており、その導体線１０と光ファイバ２０は撚り合わされている。導体線１０と光ファイバ２０が撚り合わされた束は、絶縁材料からなるシース３０によって覆われている。
なお、導体線１０と光ファイバ２０の数は、これに限られず、少なくとも１本の導体線１０と、少なくとも１本の光ファイバ２０とを備え、導体線１０が延在する方向に光ファイバ２０が沿わされていればよい。
【００１６】
導体線１０は、複数の素線が撚り合わされた導体１１と、導体１１を覆う絶縁層１２とを備えて構成されている。
なお、２本の導体線１０は、素線の数が同じ導体１１であっても、素線の数が異なる導体１１であってもよい。また、素線の太さ（断面積）が同じ導体１１であっても、素線の太さ（断面積）が異なる導体１１であってもよい。
【００１７】
光ファイバ２０は、屈折率が比較的高いコア２１と、屈折率が比較的低いクラッド２２とを備えて構成されている。
クラッド２２は、コア２１の周囲を覆うように形成されており、そのクラッド２２を覆う被覆膜が設けられていてもよい。
【００１８】
この負荷検出機能付ケーブル１００の光ファイバ２０の一端には、光ファイバ２０のコア２１に対してレーザー光を出射する光源およびコア２１内の散乱光を検出する検出器を有する光学装置５０が接続されるようになっている（図２参照）。
本実施形態では、光ファイバ２０内でフレネル反射した光を検出可能なＯＴＤＲ（光学的時間領域反射計）が検出器（光検出器）として使用されており、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用し、光ファイバ２０に変形（歪み）が生じると、その変形によって散乱光が変化する現象を検知するセンサとして光ファイバ２０を利用している。そして、光ファイバ２０を利用して検知した光信号を解析することによって、光ファイバ２０が変形したり歪んだりした箇所を検出するようにして、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所を検出するように構成されている。
なお、光ファイバ２０が導体線１０と撚り合わされているので、負荷検出機能付ケーブル１０に負荷が作用した際、その負荷が光ファイバ２０に作用し易くなっている。
【００１９】
例えば、図２に示すように、負荷検出機能付ケーブル１００に強い衝撃などの負荷が作用して光ファイバ２０に変形や歪みが生じると、光ファイバ２０内でフレネル反射した光を光学装置５０が検出する。
そして、光ファイバ２０の一端（光学装置５０）から光ファイバ２０に変形が生じた箇所（負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所）までの距離Ｌは、例えば、レーザー光の伝搬速度に、レーザー光を出射した時間と反射光を受光した時間との時間差を乗算した値の１／２の値として求めることができる。
こうして、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所に関する距離情報と、フレネル反射光を受光した時間情報を対応付けて、図示しない記憶装置に記憶するとともに、図示しない表示装置に表示するようにすれば、何時、負荷検出機能付ケーブル１００の何処に負荷が作用したか、ユーザが把握することが可能になる。
【００２０】
このように、光ファイバセンシング技術を利用して、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所を検出し、その位置をユーザが把握することができれば、負荷検出機能付ケーブル１００に損傷が生じた可能性のある箇所を早期に特定することができるので、その箇所からケーブルの劣化が進行してしまう前に修理や交換を行うことができる。
【００２１】
特に、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所であって、負荷検出機能付ケーブル１００に損傷が生じた可能性のある箇所をピンポイントに特定することができるので、ケーブル全体の交換を行うのでなく、その部分的な交換を行うことが可能となって、修繕費を削減することができる。
また、負荷検出機能付ケーブル１００に負荷が作用した箇所を点検し、ケーブル（導体線１０）に損傷がなければ、直ちに修理や交換を行うことなく、要チェック箇所として登録するなどしておき、ユーザが定期的にその箇所を点検して劣化の進行の有無を確認するようにすればよい。そして、修繕が必要になった際に修理や交換を行うようにすればよい。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３に示すように、漏えい同軸ケーブルに本発明を適用してもよい。
本発明を漏えい同軸ケーブルに適用した負荷検出機能付ケーブル２００は、例えば、図３に示すように、管状の内部導体である導体線１と、導体線１の周囲に巻かれた絶縁材料からなる絶縁紐２と、導体線１と絶縁紐２を覆う絶縁材料からなる絶縁チューブ３と、絶縁チューブ３を覆う管状の外部導体４と、外部導体４を覆う絶縁材料からなるシース５と、絶縁チューブ３と外部導体４の間に配されている光ファイバ２０等を備えている。
なお、外部導体４にはスロット４ａが形成されており、シース５には吊線６が設けられている。
【００２３】
この負荷検出機能付ケーブル２００の光ファイバ２０は、絶縁紐２と絶縁チューブ３を介して導体線１の周囲に螺旋状に巻き付けられている。
このように、光ファイバ２０が導体線１の周囲に螺旋状に巻き付けられているので、負荷検出機能付ケーブル１０に負荷が作用した際、その負荷が光ファイバ２０に作用し易くなっている。
【００２４】
この負荷検出機能付ケーブル２００の光ファイバ２０の一端に、光ファイバ２０のコア２１に対してレーザー光を出射する光源およびコア２１内の散乱光を検出する検出器を有する光学装置５０を接続するようにすれば、上述したように、光ファイバセンシング技術を利用して、光ファイバ２０が変形したり歪んだりした箇所を検出するように、負荷検出機能付ケーブル２００に負荷が作用した箇所を検出することができる。
なお、負荷検出機能付ケーブル２００の光ファイバ２０は、絶縁チューブ３と外部導体４の間に配されていることに限らず、他の部材間に配されていてもよい。
【００２５】
以上のように、本実施形態の負荷検出機能付ケーブル１００，２００によれば、ケーブルに負荷が作用した箇所を検出することができる。
【００２６】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    導体線
１１    導体
１２    絶縁層
２０    光ファイバ
２１    コア
２２    クラッド
３０    シース
５０    光学装置
１００  負荷検出機能付ケーブル
１      導体線
２      絶縁紐
３      絶縁チューブ
４      外部導体
４ａ    スロット
５      シース
６      吊線
２００  負荷検出機能付ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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