(57)【要約】  応力腐食割れ、フラッシュアンダー、又は放電現象によるロッド破損に起因して生じる不良に対して早期に警告を発する手段を含む複合がいしが開示される。ポリマー外被によって取り囲まれ、且つ両端に端末金具が取り付けられたファイバーガラス製ロッドを備える複合がいしには、色素含有化学ドープ剤がドープされる。ドープ剤はファイバーガラス製ロッドの外側表面の近傍を囲むように位置する。ドープ剤は、水の移動及び拡散特性に対応する移動及び拡散特性を有し、且つ乾燥状態では不活性になってがいしの構成部品になじむように調合される。ドープ剤はがいしの内部に配置されて、湿気ががいしの外側表面の浸透経路と外被を通ってロッドに浸入すると、ドープ剤が活性化され、同じ浸透経路から浸出する。次に、活性化されたドープ剤によって、堆積物又は染色物質ががいし外被の外側表面に形成される。ドープ剤は、一つ以上の特定波長の照射光に対して感受性であるか、又は目視識別可能な色素を含む。がいしの外側表面上の活性化ドープ剤の堆積物は、適切な撮像機器によるがいしの外側表面の撮像又は裸眼によって検出することができる。
2007518217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電ケーブルを支持する複合がいしであって、
外側表面、第１端部及び第２端部を有するロッド、
内側表面及び外側表面を有し、ロッドを取り囲む外被であって、外被の内側表面がロッドの外側表面の少なくとも一部に隣接する外被、及び
ロッドの外側表面及び外被の内側表面の近傍に配置される化学ドープ剤
を備え、ドープ剤は色素を含有し、水の拡散特性に対応する拡散特性を有するように調合され、湿気に晒されると外被の浸透経路を通って外被の外側表面に移動し、外側表面の可視部分に沿って拡散し、外側表面の可視部分に半永久的に検出可能な染色物質を残すことにより、外被に浸透経路が存在することを示すように構成される、複合がいし。
【請求項２】
外被はシリコーン系ゴムにより作製され、ロッドは樹脂により保持されるガラスファイバーから形成されるマトリクスを含む、請求項１記載の複合がいし。
【請求項３】
外被はエチルプロピレンジエンモノマー系ゴムにより作製される、請求項１記載の複合がいし。
【請求項４】
更に、
ロッドの第１端部に取り付けられ、且つ外被の第１端部に第１シールによって取り付けられる第１端末金具、及び
ロッドの第２端部に取り付けられ、且つ外被の第２端部に第２シールによって取り付けられる第２端末金具
を備える、請求項１記載の複合がいし。
【請求項５】
ロッドはファイバーガラス製ロッドを含む、請求項４記載の複合がいし。
【請求項６】
化学ドープ剤はロッドの外側表面に沿って配置される、請求項４記載の複合がいし。
【請求項７】
更に、
外被の第１端部と第１端末金具との間に設けられる第１ゴムシール、及び
外被の第２端部と第２端末金具との間に設けられる第２ゴムシール
を備える、請求項４記載の複合がいし。
【請求項８】
化学ドープ剤はロッドの外側表面と、第１端末金具及び第２端末金具との間に配置される、請求項７記載の複合がいし。
【請求項９】
化学ドープ剤は、ロッドを構成するガラスファイバーマトリクス全体に渡って配置される、請求項２記載の複合がいし。
【請求項１０】
化学ドープ剤はロッド全体に渡って配置される塩の形態の化合物を含む、請求項４記載の複合がいし。
【請求項１１】
化学ドープ剤は外被を構成する材料全体に渡って配置される、請求項４記載の複合がいし。
【請求項１２】
色素は、水溶性レーザ色素、蛍光色素、染色物質、紫外線色素、赤外線吸収色素、又は太陽光励起蛍光色素から構成されるグループから選択され、ドープ剤は、色素が存在することによって、がいしから所定距離に位置する外側表面で検出することができる、請求項４記載の複合がいし。
【請求項１３】
化学ドープ剤は、紫外線検出手段、赤外線検出手段、目視検査手段、レーザ照射励起蛍光手段、レーザ照射励起吸収手段、又はハイパースペクトル検出手段により構成されるグループから選択される方法によって検出することができる、請求項４記載の複合がいし。
【請求項１４】
支持鉄塔から送電線を絶縁するためのがいしであって、
第１端部及び第２端部を有するファイバーガラス製ロッド、
ロッドの外側表面の周りに巻き付けられるゴム外被、及び
水溶性色素を含有し、外被とロッドとの間に配置される化学ドープ剤
を備え、ドープ剤が、湿気の外被への浸入及びロッドへの接触を可能にする浸透経路から浸出し、浸透経路に湿気が存在することによって生じる濃度勾配により生成される移動パターンに沿って、外被の外側表面の部分に移動するように構成される、がいし。
【請求項１５】
更に、
ロッドの第１端部に第１シールによって取り付けられる第１端末金具、及び
ロッドの第２端部に第２シールによって取り付けられる第２端末金具
を備える、請求項１４記載のがいし。
【請求項１６】
浸透経路は外被内部の割れを含む、請求項１４記載のがいし。
【請求項１７】
浸透経路は、第１端末金具又は第２端末金具のシール取り付け部分と外被との間の空隙を含む、請求項１４記載のがいし。
【請求項１８】
ドープ剤は、湿気が無いとき不活性状態で保存され、湿気に触れると加水分解状態に移行するように構成され、加水分解状態になると、水溶性色素は外被の外側表面に移動することができ、ドープ剤は加水分解時に水と同様の拡散特性を維持する、請求項１４記載のがいし。
【請求項１９】
ドープ剤は、液状、粒状、又は粉末状でがいし内部に配置される、請求項１８記載のがいし。
【請求項２０】
ドープ剤は、マイクロカプセル化された形態で、ロッド全体に配置される、請求項１８記載のがいし。
【請求項２１】
ドープ剤が活性化され、浸透経路から浸出するとき、水溶性色素が所定波長の照射光に対して高い感度を示す、請求項１８記載のがいし。
【請求項２２】
がいし内部のロッドが湿気に晒されることに起因してがいしが不良になる可能性を早期に検出する方法であって、
外被をロッドに取り付けるステップ、及び
水溶性色素を含有するドープ剤をロッドの外側表面及び外被の内側表面の近傍に挿入するステップ
を含み、ドープ剤は、湿気の外被への浸入及びロッドへの接触を可能にする浸透経路から浸出して外側表面の可視部分に沿って拡散し、半永久的に検出可能な染色物質を外側表面の可視部分に残すことにより。外被に浸透経路が存在することを示すように構成され、ドープ剤中の色素は、がいしから所定の距離に位置する外側表面で検出することができる、方法。
【請求項２３】
更に、
端末金具をロッドの各端部に取り付けるステップ、及び
ドープ剤をロッドの外側表面及びこれらの端末金具の少なくとも一つの内側表面の近傍に挿入するステップ
を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
色素は所定波長で放出される照射光を反射するように構成される、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
色素は所定波長で放出される照射光を吸収するように構成される、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
ドープ剤は、紫外線検出手段、赤外線検出手段、目視検査手段、レーザ照射励起蛍光手段、レーザ照射励起吸収手段、又はハイパースペクトル検出手段により構成されるグループから選択される方法によって検出することができる、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
ドープ剤は、紫外線検出手段、赤外線検出手段、目視検査手段、レーザ照射励起蛍光手段、レーザ照射励起吸収手段、又はハイパースペクトル検出手段により構成されるグループから選択される方法によって検出することができる、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
ドープ剤は液体化合物を構成し、且つ、本方法は、外被をロッドに取り付けるステップの前に、ロッドの外側表面にドープ剤をコーティングするステップを更に含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
更に、外被をロッドに取り付けるステップの前に、ドープ剤をロッド全体に分布させるステップを含み、且つドープ剤は、粒状、粉末状、又はマイクロカプセル形態にした化合物を構成する、請求項２２記載の方法。
【請求項３０】
ファイバーガラス製容器であって、
外側表面及び内側表面を有するファイバーガラスコア、
ファイバーガラスコアの外側表面の周りに配置され、且つ湿気が浸入することがないように容器の外側表面をハーメチックシールするように構成される外部保護外被、及び
水溶性色素を含有する化学ドープ剤
を備え、ドープ剤はコアの外側表面及び外被の内側表面の近傍に配置され、且つ、湿気に晒されると、外被の浸透経路を通って外被の外側表面に移動し、外側表面の可視部分に沿って拡散し、半永久的に検出可能な染色物質を外側表面の可視部分に残すことにより、外被に浸透経路が存在することを示すように構成される、ファイバーガラス製容器。
【請求項３１】
外被はシリコーン系ゴムにより作製され、且つコアは樹脂により保持されるガラスファイバーにより形成されるマトリクスを含む、請求項３０記載のファイバーガラス製容器。
【請求項３２】
化学ドープ剤は、湿気に晒されると所定波長で放出される照射光を吸収するように構成される、請求項３１記載のファイバーガラス製容器。
【請求項３３】
化学ドープ剤はコアの外側表面に沿って配置される、請求項３２記載のファイバーガラス製容器。
【請求項３４】
化学ドープ剤は、コアを構成するガラスファイバーマトリクス全体に渡って配置される、請求項３２記載のファイバーガラス製容器。
【請求項３５】
化学ドープ剤は、水溶性レーザ色素、蛍光色素、染色物質、紫外線色素、赤外線吸収色素、又は太陽光励起蛍光色素から構成されるグループから選択される、請求項３２記載のファイバーガラス製容器。
【請求項３６】
ドープ剤は、紫外線検出手段、赤外線検出手段、目視検査手段、レーザ照射励起蛍光手段、レーザ照射励起吸収手段、又はハイパースペクトル検出手段により構成されるグループから選択される方法によって検出することができる、請求項３２記載のファイバーガラス製容器。
【請求項３７】
高圧ガスを貯蔵するガラスファイバー製複合圧力容器であって、
貯蔵ガスに対する浸透バリアとして機能するように構成された内部ライナー、
樹脂マトリクスに含まれて貯蔵圧力に耐えるに十分な強度を提供するガラスファイバー製ライナーオーバーラップ、
外部動作環境から浸入する液体に対するバリアとして機能するように構成される外部樹脂、
内部ライナーの第１端部に接続され、且つ容器へのガスの出し入れを行うためのバルブとして構成される第１端末金具、
内部ライナーの第２端部に接続される第２端末金具、及び
ガラス製複合オーバーラップの近傍に配置される色素含有化学ドープ剤
を備え、ドープ剤は、湿気又は酸液に晒されると、浸透経路を通って容器の外側表面に移動し、外側表面の可視部分に沿って拡散し、半永久的に検出可能な染色物質を外側表面の可視部分に残すことにより、外被に浸透経路が存在することを示すように構成される、ガラスファイバー製複合圧力容器。
【請求項３８】
化学ドープ剤は、ライナーオーバーラップを構成するガラスファイバーマトリクス全体に渡って配置される、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項３９】
ドープ剤は、ライナーオーバーラップのガラスファイバーの表面に沿って配置される、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４０】
ドープ剤は、ライナーオーバーラップのガラスファイバーと樹脂マトリクスの境界に沿って配置される、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４１】
ドープ剤は、内部ライナーとライナーオーバーラップの境界に沿って配置される、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４２】
ドープ剤は、湿気が無いとき不活性状態で保存され、湿気に触れると加水分解状態に移行するように構成され、加水分解状態のドープ剤は複合圧力容器の外側表面に移動することができる、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４３】
ドープ剤は、酸液が無いとき不活性状態で保存され、湿気に触れると活性状態に移行するように構成され、活性状態のドープ剤は複合圧力容器の外側表面に移動することができる、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４４】
ドープ剤は、活性化されて浸透経路から浸出するとき、所定波長の照射光に対して高い感度を示す色素を含有する、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４５】
ドープ剤は、紫外線検出手段、赤外線検出手段、目視検査手段、レーザ照射励起蛍光手段、レーザ照射励起吸収手段、又はハイパースペクトル検出手段により構成されるグループから選択される方法によって検出することができる、請求項３７記載の複合圧力容器。
【請求項４６】
内側表面及び外側表面を有するポリマー部品を通って浸入する湿気又は酸液に関連して生じる状態により、不良が生じる可能性を早期に検出する方法であって、
フィラメントワインディングの前に、ポリマー部品を構成するガラスファイバーマトリクスに水溶性化学ドープ剤を添加するステップ、及び
湿気が無いとき不活性状態で保存され、湿気に触れると加水分解状態に移行するように化学ドープ剤を構成するステップ
を含み、化学ドープ剤が加水分解状態に移行すると水の溶解性に対応する溶解性を維持することにより、ドープ剤は、湿気のポリマー部品の内側表面への浸入を可能にする浸透経路を通ってポリマー部品の外側表面に移動することができる、方法。
【請求項４７】
更に、フィラメントワインディングの前に、化学ドープ剤を表面コーティングとしてガラスフィラメントに添加するステップを含む、請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
ドープ剤は、酸液が無いとき不活性状態で保存され、湿気に触れると活性状態に移行するように構成され、ドープ剤は水溶性色素を含有し、水溶性色素は、ドープ剤が活性化されるとポリマー部品の外側表面の可視部分に沿って移動し、ポリマー部品の観察者に対し、湿気が部品の外側表面を通って浸入していることを示す信号を供給するように調合される、請求項４６記載の方法。
【請求項４９】
ドープ剤は、液状、マイクロカプセル形態、塩の形態、粒状、又は粉末状から成るグループから選択される形態で用いられる化合物を含む、請求項４６記載の方法。
【請求項５０】
ドープ剤は、紫外線検出手段、赤外線検出手段、目視検査手段、レーザ照射励起蛍光手段、レーザ照射励起吸収手段、又はハイパースペクトル検出手段により構成されるグループから選択される方法によって検出することができる、請求項４６記載の方法。
【請求項５１】
ポリマー部品は、ファイバーガラス製容器、送電用及び配電用ブッシング、ターミネーション、サージアレスタ、複合がいし、又は複合圧力容器から成るグループから選択される部品を含む、請求項４６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は概して送電線のがいしに関し、特にファイバーガラス製ロッドが環境に露出することに起因して不良になる危険が高いユニットを識別する機能を改善した複合（非セラミック）がいしのような、化学ドープされた送電部品及び配電部品に関する。
【０００２】
発明の背景
送電及び配電システムは、時に苛酷な環境条件及び動作条件で正しく機能するために必要な構造的完全性を維持するために、種々の絶縁部品を含む。例えば、架空送電線は、電気伝導ケーブルをこれらのケーブルを支持する鉄塔から絶縁するがいしを必要とする。従来のがいしはセラミック又はガラスにより作製されるが、セラミックがいしは通常重く、且つ壊れ易いので、多くの新しい絶縁材料が開発されている。セラミックの代替物として、１９７０年代半ばに送電システムのがいしとして使用するために複合材料が開発された。このような複合がいしは「非セラミックがいし」（ＮＣＩ）又はポリマーがいしとも呼ばれ、普通、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーンゴム等の材料、又は他の類似の材料により作製されるがいし外被を用いる。がいし外被は普通、機械的荷重を担うファイバーガラス（或いは、繊維強化樹脂又はガラス強化樹脂）から成るコア又はロッドの周りに巻き付けられる。ファイバーガラス製ロッドは普通、樹脂に取り囲まれたガラスファイバーから製造される。ガラスファイバーは、Ｅガラス又は同様の材料により作製することができ、樹脂はエポキシ、ビニルエステル、ポリエステル又は同様の材料とすることができる。ロッドは普通、引っ張り力をケーブル及び送電線鉄塔に伝達する端末金具又はフランジに接続される。
複合がいしは軽量であり、材料費及び設置費が安価であるなど、従来のセラミックがいし及びガラスがいしよりも優れた幾つかの利点を有するが、複合がいしは、環境条件又は動作条件に関連するストレスに起因する幾つかの不良モードに弱い。例えば、がいしはオーバーヒート又はミスハンドリングによるロッドの機械的不良、又は汚損によるフラッシュオーバーを起こし易い。複合がいしの不良の大きな原因は、ポリマーがいし外被を通って浸入し、ファイバーガラス製ロッドに触れる湿気である。一般的に、複合がいしへの湿気の浸入に関して３つの主要な不良モードがある。即ち、応力腐食割れ（脆性破壊）、フラッシュアンダー（ｆｌａｓｈｕｎｄｅｒ）、及び放電作用によるロッド破損である。
【０００３】
脆性破壊としても知られる応力腐食割れは、複合がいしに関連する最も多い不良モードの一つである。「脆性破壊」という用語は一般的に、引っ張りの機械的荷重と組み合わされた電解腐食により生じる不良の外観を表現するために使用される。脆性破壊に関連する不良メカニズムは通常、金属イオンが酸又は水と一緒にガラスファイバーに滲み出して応力腐食割れに至ることにより生じる。脆性破壊理論では、水が浸透経路を通ってポリマー外被に浸入し、水がロッド内にたまることが必要である。水は酸の援助によってロッド内のガラスファイバーを腐食する。このような酸は、エポキシ硬化剤が加水分解することによって、又はコロナ放電により硝酸が生成されることによってガラスファイバー内に生じ得る。図１は、脆性破壊に起因して複合がいしのロッド内部で生じる不良パターンの例を示す。外被１０２はファイバーガラス製ロッド１０４を取り囲んでいる。破壊１０８は、ロッドが湿気に長時間触れたことで、ロッド内でファイバー１０６の断線が生じたことに起因する応力腐食によって生じている。
フラッシュアンダーは電気不良モードであり、この不良モードは通常、湿気がファイバーガラス製ロッドに触れ、ロッド、又はロッドとがいし外被との間の境界に沿って這い上がると生じる。湿気、及び湿気に起因する放電作用の何らかの副産物が、がいしに沿って長い距離を浸入すると、がいしは印加電圧に耐えることができず、フラッシュアンダー状態が生じる。これは、多くの場合、がいしロッドの割れ、又は穴として観察される。これが生じると、がいしは電気導体を送電線構造から電気的に絶縁することができない。
放電作用によるロッドの破損は機械的不良モードである。この不良モードでは、湿気及び他の汚損が分水システムを通って浸入し、ロッドに触れて内部放電が生じる。これらの内部放電によって、ロッドのファイバー及び樹脂マトリクスが破損して、ユニットが印加荷重を支えることができなくなり、この時点でロッドは通常分断される。この破損は放電作用に関連する熱力、化学力、及び動的力性に起因して生じる。
【０００４】
３つの主要な不良モードは機械的完全性又は電気的完全性の喪失につながるので、このような不良が送電線がいしに生じると極めて深刻である。複合がいしの強度及び完全性は、ロッドが本来的に有する電気的強度及び機械的強度、端末金具及びシールの設計及び材料、ゴム製分水システムの設計及び材料、ロッドの取り付け方法、及び環境及びフィールド配備条件を含む他の要素によって大きく変わる。上に述べたように、多くの複合がいし不良は、がいしロッドを構成するファイバーガラス材料への水の浸入に関連している。３つの不良モード、即ち脆性破壊、フラッシュアンダー、及び放電作用によるロッドの破損は全てがいしロッドに生じるので、外被に隠れて普通の検査では容易に発見又は検出することができない。例えば、湿気の浸入による不良を検出するためのがいしの簡単な目視検査では、長時間を要し、コストの高い、拡大観察が必要であり、且つ通常そのまま使用できるかどうかについての確実な評価を下すことができない。更に、場合によっては、ロッド不良を目視検査により検出する技術は全く行なうことができない。日中コロナ探知及び赤外線技術のような他の検査技術を使用して、不良モードの内の一つによって生じ得る、放電作用に関連する状態を識別することができる。このような試験は、がいしから一定の距離を置いた場所で行なうことができるが、試験では少数の不良モードしか検出することができず、検出を行なう検査時間に放電作用が起きる必要がある、という制限がある。更に、この種類の検査では、操作に関して非常に高いレベルの専門知識及び解析技術が必要となる。
【０００５】
従って、がいしの内部から外側表面に至る浸透経路が形成されることによって内部構造が湿気に晒されることに関連する不良モードを検出するための、外部保護カバーを備える複合がいし、又は他の種類の複合システムの検査方法を改良することが望まれる。
更に、応力腐食、フラッシュアンダー、又は放電作用によるロッド破損に起因する不良を防止するために早期警告を発し、且つ不良の徴候を実際に明示する必要なく離れた位置から検査を行なうことができる複合がいしを提供することが望まれる。
また、機器を用いた走査及び画像処理によってフィールドでの複合がいしの自動検査方法を提供することが望まれる。
【０００６】
発明の概要
ロッドが環境に晒されることに起因する不良を防止するために早期に警告を発する手段を含む複合がいし、又は他のポリマー容器について記載する。ポリマー外被によって取り囲まれるファイバーガラス製ロッドを備え、且つロッドの両端に端末金具が取り付けられた複合がいしには、色素を用いた化学ドープ剤がドープされる。ドープ剤は、ロッドと外被との間のコーティングなど、ファイバーガラス製ロッドの外側表面の周辺か、又はファイバーガラス製ロッドの樹脂成分など、ロッドマトリクス全体に渡って配置される。ドープ剤は、水の特性に相関する移動特性及び拡散特性を有し、且つ乾燥状態では不活性であって、がいし部品になじむように調合される。ドープ剤はがいしの内部に配置され、湿気が、がいしの外側表面内の浸透経路に沿って外被を通ってロッドに浸入すると、ドープ剤が活性化し、同じ浸透経路から浸出する。次に、活性化されたドープ剤はがいし外被の外側表面に堆積物を形成する。ドープ剤は、目視確認できるか、又は一つ以上の特定波長の照射光に高い感度を示す色素又は染色化合物を含む。がいしの外側表面上の活性化されたドープ剤の堆積物は、適切な撮像機器又は裸眼により、がいしの外側表面を観察することにより検出することができる。
本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付図面及び後述の詳細な説明により明らかになる。
【０００７】
添付図面に本発明を例示的且つ非限定的に示す。図面中、同様の参照記号は同様の構成要素を指す。
【実施例】
【０００８】
発明の詳細な説明
ファイバーガラス製ロッドが環境に晒されることに起因する不良を防止するために早期に警告を発する化学ドープ剤を含む複合がいし、又は容器について記載する。説明を目的とする以下の記述では、多くの特定の詳細を示して本発明を完全に理解することができるようにする。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、本発明はこれらの特定の詳細を用いることなく実施することができることが分かるであろう。他の場合では、公知の構造及び機器をブロック図の形で示して説明を簡単にする。好適な実施形態についての記述は、本明細書の請求の範囲に記載の技術範囲を制限するものではない。
軽量の複合がいしは１９５０年代に開発されて、セラミックがいしに取って替わり１，０００キロボルトの送電線に使用された。このようながいしは、大幅な軽量化を実現し、破損が減り、設置コストが低下し、従来のセラミックがいしよりも優れた他の種々の利点をもたらすことを特徴としていた。複合がいしは通常、２つの端末金具が取り付けられたファイバーガラス製ロッドと、ロッドを取り囲むポリマー又はゴム製の、シース又は外被とを備える。通常、シースは、がいしの表面から水を飛散させるための成形によるかさを有し、このかさはシリコーンゴム又はエチルプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、或いは他の同様の材料により作製することができる。
【０００９】
図２Ａは、懸垂型複合がいしを示しており、この複合がいしは本発明の一つ以上の実施形態を含むことができる。懸垂がいしは通常、引っ張り荷重を支えるＩ字型、Ｖ字型、又は引留型に構築される。図２Ａでは、電線２０６が鉄塔２０１と２０３との間に懸架されている。複合がいし２０２及び２０４は、導体２０６が２つの鉄塔の間で伸張するときに導体２０６を支えている。がいし２０２及び２０４内部のファイバーガラス製ロッドの完全性は重要であり、不良が生じると導体２０６と鉄塔２０１又は２０３との間が電気的に必ず短絡するか、又は導体２０６が地面に落下する。
本発明の実施形態は、他の種類の送電線がいし、配電線がいし及び変電所がいしに用いることもできる。更に、他の種類の送電用部品及び配電用部品を使用して本発明の実施形態を実現することもできる。これらの部品として、ブッシング、ターミネーション、サージアレスタ、及び絶縁機能を提供し、且つ環境からの保護を目的とする複合材料又は内部ファイバーガラス材料を含む外側表面により構成されるその他あらゆる種類の複合部品を挙げることができる。
【００１０】
図２Ｂは、本発明の一つ以上の実施形態を含むことができるポスト型複合がいしを示している。ポスト型がいしは通常、引っ張り荷重、曲げ荷重、又は圧縮荷重を担う。図２Ｂでは、導体２１６が、ポスト型がいし２１２及び２１４を頂部に搭載した鉄塔の間に延びている。これらのがいしは、ポリマー外被又はゴム外被、及び端末金具により取り囲まれるファイバーガラスコアも含む。懸垂がいし及びポスト型がいしの他に、本発明の態様は、ハーメチックシールされたコアをポリマー外被又はゴム外被の内側に含む、相間スペーサがいし等の他のいずれかの種類のがいし、及び全ての送電線がいし、配電線がいし及び変電所がいし、並びにケーブルターミネーション及び機器ブッシングに適用することもできる。
図２Ａに示す複合がいし２０２は通常、ゴム外被又はポリマー外被に覆われるファイバーガラス製ロッドから成り、端末金具がロッドの両端に取り付けられている。ゴムシールを使用して端末金具とがいし外被との間に密封境界を形成し、外部環境からロッドをハーメチックシールしている。シールはがいしの構成に応じて多くの形態を採ることができる。一部の設計はオーリング又は圧縮シールを含み、他の設計ではゴム外被を端末金具の上に直接接着する。送電線がいしは屋外に展開されるので、これらのがいしは、雨及び汚染物質などの環境条件に晒される。これらの条件はがいしの完全性を弱め、且つ低下させて機械的不良をもたらし、電線落下又は電気的短絡を引き起こす。
【００１１】
湿気ががいし内部のファイバーガラス製ロッドに触れると、種々の不良モードが引き起こされる。非常に多く観察される種類の不良の一つは脆性破壊型の不良であり、この不良では、ロッドのガラスファイバーが応力腐食割れに起因して破損する。湿気がファイバーガラス製ロッドに浸入することにより生じ得る他の種類の不良は、フラッシュアンダー、及び放電作用によるロッド破損である。がいし不良の大多数ではないが、機械的不良又は電気的な過負荷状態ではなく、湿気の浸入によって生じる不良の割合は大きい。従って、ロッドへの湿気の浸入を早期に検出することは、フィールドにおいて不良が生じる前に確実に補修工事を行なうために非常に重要である。
がいしはハーメチックシールされるように設計及び製造されるが、湿気は多くの異なる経路によってがいしの外被を通ってファイバーガラス製ロッドに浸入する。例えば、湿気は、がいし外被自体の割れ、穴、又は欠けを通って、端末金具の欠陥を通って、又は外被と端末金具との間のシールが不完全であることにより形成される空隙を通って浸入することができる。このような状態は、製造欠陥又は経時劣化、或いは作業者によるハンドリングミス、及び／又は厳しい環境条件により生じ得る。
現在の検査方法では通常、脆性破壊によるロッドの割れ、ロッドを破損し得る放電、又は炭化による電界変化に起因する湿気の存在及び不良の発生を検出しようとする。しかしながらこれらの方法では、通常、湿気が検査時に存在すること、又は放電に起因する破損を所定の検査方法、例えば目視検査、Ｘ線などにおいて容易に観察することができることが必要である。
【００１２】
ドープ剤構造
本発明の一実施形態では、がいしロッドの内部又は表面に、或いは樹脂ファイバーマトリクスの内部に化学ドープ剤を配置する。湿気ががいし外被を通って浸入し、ロッドに触れると、ドープ剤が活性化される。本明細書において、「活性化」という用語は、湿気の存在によるドープ剤の加水分解を指し、この加水分解によってドープ剤はがいしの表面に移動することができる。活性化したドープ剤は水の拡散特性と同様の拡散特性を有するように調合され、活性化されると、例えばロッドへの湿気の浸入を可能にする割れ又は空隙などの外被の浸透経路を通って移動することができる。ドープ剤ががいし外被の外側表面に配置されると、使用されるドープ剤の種類に対して感度の高い検出手段によりドープ剤の存在を検出することができる。例えば、蛍光着色されたドープ剤は紫外線（ＵＶ）ランプを使用して観察することができる。ドープ剤ががいしの外側で検出されると、湿気ががいしの表面上又は内部に存在しない場合、又は割れ又は空隙が検査の際に容易に観察することができない場合でも、ロッドのコアと接触する状態で湿気が以前含まれていたことが判明する。
本発明の態様では、複合がいしの不良では、水がゴム外被を通って移動し、ガラスファイバーを化学腐食により侵食するという現象を利用する。水は、ガラスファイバーを取り囲む外被及び樹脂とは基本的に反応しない。水は通常、外被及び／又はロッド樹脂の割れ、並びに外被と端末金具との間の気密不良箇所を透過することによりファイバーに到達する。ドープ剤内部の水溶性色素が水の浸入経路内に位置すると、色素が加水分解し、水に溶解する。浸入経路又は割れは水の残留分子を含み得るので、色素はがいし外被の外側表面に戻る。この色素の移動は濃度勾配により生じる。化学平衡は最も低いエネルギー状態であるので、色素は水が存在すると必ず均一濃度になろうとし、従って、内部の高い色素濃度の位置から外部の色素濃度がゼロ又は低い位置に移動する。更に、多くの色素は、水に溶解すると高い浸透圧を有するので、外被の外部への移動が浸透作用によって容易になる。
【００１３】
図３は、本発明の一実施形態による、湿気ががいし外被を通って浸入していることを表示するための、化学ドープ剤がドープされた複合がいしの構造を示している。複合がいし３００は、ゴム又はポリマー製の外被３０６により取り囲まれたファイバーガラス製ロッド３０１を備える。ロッド３０１の両端に取り付けられるのは端末金具３０２であり、これらの金具は、がいし外被３０６に対してゴムシールリング３０４によりシールされる。図３に示す実施形態の場合、化学ドープ剤３０８はファイバーガラス製ロッド３０１の表面の少なくとも一部に沿って塗布される。ドープ剤は、ロッド３０１の外側表面又はがいし外被３０６の内側表面、或いはこれらの表面の両方に、ロッドをがいし外被に挿入するか又はがいし外被をロッドに巻き付ける前に、塗布することができる。別の構成として、ドープ剤はがいし外被とロッドとの間に、端末金具をロッドの一方の端部又は両方の端部に取り付ける前に注入することができる。ドープ剤／色素層３０８は、個別の色素層、色素を含有するコーティング／接着層、又は色素を含浸させたゴム又はエポキシから成る表面層とすることができる。接着中間層はゴム外被と複合ロッドとの間の強力な接着層となって、湿気が浸入する確率を低くする。この層は、拡散経路長を長くすることにより湿気の浸入を低減するように作用するナノクレイとすることもできる。
ドープ剤３０８は、ロッドの表面の周り、又はファイバーガラス製ロッド構造の内部に、図３に示す構成とは異なる種々の構成で配置することができる。図４は、本発明の別の実施形態による、湿気ががいし外被を通って浸入していることを示すための、化学ドープ剤がドープされた複合がいしの構造を示している。複合がいし４００は、ゴム又はポリマー製の外被４０６により取り囲まれたファイバーガラス製ロッド４０１を備える。ロッド４０１の両端には端末金具４０２が取り付けられ、これらの金具は、がいし外被４０６に対してゴムシールリング４０４によりシールされる。図４に示す実施形態の場合、化学ドープ剤４０８は、端末金具４０２の下側、且つシール４０４の下側表面の少なくとも一部に塗布される。図４に示す実施形態を拡張し、図３に示すように、ドープ剤をロッド４０１の表面全体に含むようにすることができる。図４に示すドープ剤の配置によって、シール４０４に不良が生じる場合、又は端末金具４０２とがいし外被４０６との間のシールが不完全になる場合、ドープ剤の活性化及び移動が容易になる。
【００１４】
図３及び４に示す実施形態は、ドープ剤がファイバーガラス製ロッド３０１又は４０１の表面近傍に塗布される構成のがいしを示している。別の実施形態では、ドープ剤をファイバーガラス製ロッドの内部全体に分布させることができる。この実施形態では、ドープ工程はファイバーガラス製ロッドの製造工程に組み込むことができる。ファイバーガラス製ロッドは通常、樹脂に保持されてガラス−樹脂マトリクスを形成するガラスファイバー（例えば、Ｅ−ガラス）を含む。この実施形態の場合、ファイバーガラス製ロッドの製造前に、ドープ剤を樹脂化合物に添加することができる。ドープ剤は、ロッドの断面全体に渡って均一に分布させることができる。この場合、放出されるドープ剤の量は、ロッドが益々露出し、且つ破損するに従って増える。これにより、検査中に観測される活性化ドープ剤の量によって、ロッド内部の破損の程度を示すことができ、不良がいしを識別できる確率が高くなる。
本発明の更に別の実施形態では、ドープ剤はがいし外被を構成するゴム又はポリマー材料全体に分布させることができる。この実施形態の場合、湿気が外被の表面近くではなく、ロッド近くのがいしに浸入した時にドープ剤が活性化されるように、ドープ剤はロッドに近いがいし外被の深層に配置することが好ましい。同様に、ドープ剤は、図３に示すようなロッドの表面ではなく、ファイバーガラス製ロッド自体の上層全体に分布させることができる。この更に別の実施形態の場合、ドープ剤は、湿気ががいし外被だけでなく、ロッドのドープ剤を含む層を通って浸入するときに活性化される。ドープ剤は、製造上の制約及び要件に応じて、液状化合物、粉末状化合物、マイクロカプセル状化合物、又は同様の種類の化合物を含むことができる。
【００１５】
ドープ剤は液状組成物又は半液状（ゲル状）組成物に構成することができ、このような組成物は、ロッド、がいし外被、又は端末金具の表面にコーティングすることができるか、又はがいし内部で流れることができる、或いはドープ剤がロッド全体に分布する構成の実施形態において、ファイバーガラスマトリクスと混ざることができる。別の構成として、ドープ剤は、がいし又はロッドの内部に配置できる粉末状物質（乾燥物質）又は同様の化合物に構成することができる。ロッドの化合物及びがいしに関する製造方法に応じて、ドープ剤は粒状化合物として作製することもできる。
ドープ剤を複合がいしに、例えば製造プロセス中に塗布する機構は、固体粒子をロッドの表面、端末金具、及び／又は外被の内側表面に接着させる静電吸着又はファンデルワールス力を含むことができる。ドープ剤は樹脂又はゴム表面に共有結合することもでき、この場合の結合は湿気が触れることによって弱まるか又は壊れる。別の構成として、ドープ剤は、ロッド上の接着層、追加のエポキシコーティング、又は同様の物質に取り込むか、又はゴム外被の加硫プロセス又は硬化プロセスの間に、ファイバーガラス製ロッドに接触するゴム層に混ぜることができる。
【００１６】
図５は、本発明の更に別の実施形態による、湿気ががいし外被を通って浸入していることを示すための、化学ドープ剤がドープされた複合がいしの構造を示している。複合がいし５００は、ゴム又はポリマー製外被により取り囲まれ、端末金具が取り付けられたファイバーガラス製ロッド５０１を備える。図５に示す実施形態の場合、化学ドープ剤５０８は、マイクロカプセル化された色素、又は色素の塩としてロッドの内部全体に分布する。このような塩の形態では、ドープ剤は、がいしロッド５０１内部に含まれる酸又は水によって活性化される。塩形態の、又はマイクロカプセル化された色素として、ドープ剤はがいし内部を移動することができない。酸又は水に晒されたときのイオンの形態で、ドープ剤はロッドの中を自由に移動し、がいし外被のいずれの浸透経路からも出て行くことができる。このようなマイクロカプセル化色素を使用して、図３及び４に示す実施形態などにおけるロッド表面上、又は外被内部に使用されるドープ剤を包み込むこともできる。
マイクロカプセル化を用いる実施形態の場合、色素を水溶性ポリマーによってコーティングすることにより、色素による製造工場の汚染を防ぎ、且つ製造中に、がいし外被の外側で色素により表面が汚染される確率を最小化することができる。このようなポリマーコーティングはまた、製造中に外部湿気に晒されることによる色素の加水分解又は活性化を防止するように作用することができる。
【００１７】
マイクロカプセル化に関し、別の実施形態では、それ自体が浸透経路から出ることが可能なカプセルに、色素を包み込むことができる。この場合、色素溶液は透明の（観測波長の光を透過させる）マイクロカプセルコーティングに含まれる。湿気が浸入すると、色素含有カプセルは外被の表面に移動し、外被の表面構造に捕獲される。従って、色素は適切な波長でコーティングを通して検出することができる。この実施形態の場合、色素溶液はシクロデキストリン分子に取り込むことができる。一般的に、シクロデキストリンは弱水溶性（例えば１．８ｇｍ／１００ｍｌ）であるので、大量の湿気に晒されると、コーティングが溶解する。このようなナノカプセル化の別の形態では、バッキーボール分子を使用する。この実施形態の場合、フラーレン（バッキーボール）は内部に別の小さな分子を含むことができるので、ナノカプセルとして機能する。ナノカプセルサイズは、浸透経路を通って移動可能になるように選択する必要がある。
ここで、図３〜５を参照して記載した実施形態は、がいしのロッド、外被、端末金具、及びシールに対するドープ剤の様々な例示的配置を示すものであり、これらの実施形態の他の変形及び組み合わせを用いることができることに留意されたい。
【００１８】
ドープ剤組成物
上記の各実施形態では、ドープ剤は、水と反応する化学物質であるか、又はがいし外被を通って浸入し、がいしロッドの外側表面上又は外側表面近傍のドープ剤に触れる水によって運ばれる化学物質である。水は、外被又はシールの、或いは端末金具、シール、及び外被の間の境界のいずれかの割れ、空隙、又は欠けを通って、がいし外被又はゴムシールに浸入すると仮定する。ドープ剤は浸透経路から浸出することができる物質を含み、浸透経路によって水が浸入してロッドに達し、がいし外被の外側表面に沿って移動することができる。本発明の実施形態では、水ががいしの内部に移動すると、それに従って、同様のサイズ及び極性の化合物も滲み出すことができるという現象を利用する。ドープ剤は、環境からは容易には検出されず、濃度勾配によってドープ剤が双方向拡散経路又は双方向浸透経路に沿って外に向かって移動し易くなる元素により構成される。
本発明の一実施形態では、ドープ剤、例えばドープ剤３０８は水溶性のレーザ色素である。このようなドープ剤の一例はローダミン５９０塩化物である（ローダミン６Ｇとも呼ばれる）。この化合物の最大吸収波長は４７９ｎｍであり、レーザ色素の場合は、５×１０Ｅ−５モル濃度で使用される。この色素は、過塩素酸塩（ＣｌＯ４）及びテトラフルオロボレート（ＢＦ４）として利用することができる。別の適切な化合物はフルオレセインニナトリウム（ウラニンとも呼ばれる）である。この化合物の最大吸収波長は４１２ｎｍであり、４×１０Ｅ−３モル濃度のレーザ色素として使用され、その蛍光範囲は５３６〜５６８である。地下水追跡色素もドープ剤に使用することができる。地下水追跡色素はレーザ色素と同様の蛍光特性を有するが、裸眼で観察することもできる。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、ドープ剤は赤外線吸収色素とすることができる。このような色素の例として、ヘプタメチンシアニン（Heptamethinecyanine）色素、フタロシアニン色素、及びナフタロシアニン色素のようなシアニン色素を挙げることができる。他の例として、とりわけ、キノン−金属錯体色素を挙げることができる。これらの色素の溶解性が２０００単位の水に対して１単位よりも小さくなり得るため、これら例示的色素の一部は「水溶性」色素と呼ばれることがある。一般に、１００万分の１のオーダーの濃度の水溶液は、検出可能な電磁気変化を生じさせるのに十分である。これよりも水溶性の高い色素を用いることもできる。
一般に、本発明に使用するドープ剤の特徴には、浸透経路が形成されていないか、又は破損していないがいしの内部からドープ剤が移動すること、並びに、ドープ剤が、がいしの内部で長期間（例えば数十年）に渡って、且つ温度サイクル、コロナ放電、風荷重などのような非常の多くの環境ストレスに晒されても、安定、且つ化学的不活性を維持することが含まれる。ドープ剤として望ましい他の特徴は、検出手段に対する反応が大きいこと、移動／拡散特性が水と相関していること、一旦活性化されると長期間（例えば、少なくとも１年）に渡って環境の中で安定し、湿気ががいしに浸入してから長時間経過した後も検出可能であることである。
【００２０】
一実施形態では、ドープ剤はメチレンブルーのような半永久的な染色物質を加えることにより強化することができる。これは、ドープ剤自体ががいしの外側に残留しない場合も、ドープ剤ががいしの表面に存在していることを示し続けることができる。色素は、湿気に触れると効果的に溶解するマイクロカプセルの形態で供給することができる。このようなマイクロカプセル化により、色素の寿命を延ばし、がいしの性能に対する考えられる影響を全て最小化することができる。また、ドープ剤としての使用に適するのは、色素として技術的には知られていない幾つかの材料である。例えば、ポリスチレンはドープ剤として使用することができる。ポリスチレンの吸収励起のピークは約２６０ｎｍであり、蛍光のピークは３３０ｎｍである。この実施形態の場合、ポリスチレンはナノ球体にカプセル化することができ、これらのナノ球体をコーティングしてがいしの外側表面に付着させる。がいしの外部への移動が行なわれると、水銀光を励起光源として使用してポリスチレン球体を励起することができ、太陽そのものは見えない（ソーラーブラインド）ＵＶ帯域（コロナ放電では通常、２３０ｎｍ〜４０５ｎｍのＵＶ光が放射される）内部の２４０ｎｍ〜２８０ｎｍ範囲の放射線を検出する日中コロナ（例えばＤａｙＣｏｒ（登録商標））カメラのような、適切な検出器による検出が可能になる。
ポリスチレン球体は、雨ざらしゴムの表面エネルギーよりも低いが、侵食されていないゴムの表面エネルギーよりも高い表面エネルギーを有する材料によりコーティングするか、又は作製することができる。このようにして、球体はがいしの内側表面上のゴムを濡らすことがないが、雨ざらしの外側表面を濡らし、外側表面に付着する。粗くなった雨ざらしのゴム表面に物理的に閉じ込められることによって、ナノ球体が外被から洗い流されることが妨げられる。別の構成として、がいし内部では活性ではないが太陽光に晒されると活性になる「ソーラーグルー（ｓｏｌａｒ  ｇｌｕｅ）」を使用して、ナノ球体ががいし表面に付着し易くなるようにすることができる。
【００２１】
ドープ剤は、水溶性色素により構成することもでき、この水溶性色素の場合、最大強度の信号が非水溶液に関して得られる。このような化合物の例は、通常、電子冷却用の非導電液体として使用されるポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）である。ＰＡＯは液体であり、脂溶性色素の溶剤として使用することができる。この実施形態では、色素はＰＡＯに溶解させることができ、ロッドと外被との間の液体層として付加することができる。浸透経路を通して湿気に晒されると、ＰＡＯ色素溶液は外被の露出ゴムを優先的に濡らし、次いで毛細管現象により外被の外部に移動する。関連する別の構成として、有機溶剤又はＰＡＯは、水溶性コーティング剤にマイクロカプセル化することができる。水溶媒マイクロカプセルは水溶性色素と乾式混合することができ、次に混合粉末をがいしの内部に配置することができる。浸入する湿気に触れると、溶媒カプセルが溶解し、これによって解放された有機溶剤が色素を溶解する。次に、有機溶剤−色素溶液がゴムを濡らし、がいし外被の外へ移動する。
【００２２】
図６Ａ及び６Ｂは、本発明の一実施形態による、複合がいしのロッドに浸入した湿気の存在下でドープ剤が加水分解（活性化）及び移動する様子を示している。図６Ａでは、雨６２０による湿気が、複合がいしの外被６０７の割れ６０６を通って浸入している。割れ６０６は浸透経路を表わし、この浸透経路によって湿気はがいし外被を通ってロッドに浸入することができる。別の浸透経路６０８は、シール６０９の不良によって生じ得る。ドープ剤６０４は、図３に示すように、外被６０７の内側表面とロッド６０２の外側表面との間に配置される。湿気に触れると、ドープ剤６０４の部分６１０又は６１２が活性化される。がいしの中のドープ剤の濃度と、がいしの外の環境内のドープ剤の濃度との差によって、活性化したドープ剤が浸透経路６０６又は６０８から外に移動する。活性化ドープ剤ががいしの内部から、がいし外被の表面に向かって移動する様子を図６Ｂに示す。図６Ｂに示すように、活性化されると、活性化ドープ剤は浸透経路から浸出し、流れ出て堆積物６１４又は６１６を外被表面の上に形成する。浸透する色素又は染色物質を使用する場合、浸出した色素６１４は、厳密には表面堆積物に混ざるのではなく、図６Ｂに示すように外被のポリマー網に沿って浸透することによって外被に混ざることができる。ドープ剤に使用される色素又は染色物質に応じて、適切な撮像装置又は観測装置を使用することにより色素又は染色物質の存在を検出することができる。
【００２３】
図７は、本発明の一実施形態による、複合がいしのロッドに浸入した湿気の存在下におけるドープ剤の活性化、移動、及び検出を示している。図６Ｂに示すように、がいし外被が割れている場合、又はシールが有効に機能しない場合、ロッドが露出し、ドープ剤ががいしの外側表面から外に向かって移動する。図７は、がいし外被への水の浸入の２つの例示的実例を示す。割れ７０６は、図６Ａ及び６Ｂに示すような、がいし自体の外被の欠けである。結果的に水が浸入することによりドープ剤７０４が活性化７１０される。すると活性化されたドープ剤は割れ７０６を逆方向に通って流出し、がいし外被の表面上にドープ剤堆積物７１４を形成する。別の種類の浸透経路がシール７０９と外被７０７及び／又は端末金具７１１との間の空隙によって形成され得る。この様子を図７に空隙７０８として示す。湿気がこの空隙を通って浸入すると、ドープ剤７０４が活性化される。次に、活性化ドープ剤７１２が空隙７０８から流出して堆積物７１６を形成する。ドープ剤の構成に応じ、適切な検出手段を使用してがいしの表面上におけるドープ剤の存在を検出することができる。例えば、ソース７２０は、レーザ励起用蛍光色素のような、適切な波長の透過光に対して感受性の色素を含有するドープ剤堆積物７１４又は７１６の存在を明らかにすることができるレーザ送信機又は紫外線照射装置を示す。同様に、ソース７１８は、可視光カメラ、赤外線カメラ、又はハイパースペクトルカメラとすることができる。ノッチフィルタを使用して、特定波長の反射、吸収、又は蛍光を利用してあらゆるドープ剤堆積物の存在を検出することができる。これらの検査装置によってオペレータは離れた位置からがいし検査を行なうことができる（色素の観察が可能な場合、裸眼で欠陥ユニットを識別することもできる）。これらの装置は、自動検査手順に従って動作することもできる。がいしの外側表面上のドープ剤を検出することにより、がいしロッドが、不完全シール又はがいし外被の割れ、或いはがいし又は端末金具に生じ得る他の何らかの欠けに起因する湿気に晒されていることを実証することができる。ロッドの脆性破壊のような実際の不良モードは未だ生じていないとしても、ロッドが湿気に晒されていることは、このような不良モードが最終的に生じ得ることを示している。この状況で、がいしを必要に応じて補修する、又は取り替えることができる。このようにして、ドープ剤がドープされた複合がいしは自己診断機構を提供し、不良プロセスの早期に高危険度警告を発することができる。使用する色素及び検出ソースの種類に応じて、検出器は個別ユニット（図示せず）、ソース７１８又は７２０と一体化したユニット、又は目視検出可能な色素の場合人間オペレータのいずれかとすることができる。
【００２４】
ドープ剤の組成及び検出手段によっては、検出可能な信号を生成するために必要な色素の量は非常に少ない。例えば、特定のドープ剤／色素組成物の場合、ＵＶ、ＩＲ、レーザ、又は他の同様の検出手段を使用して信号を生成するためには、がいし表面上に百万分の１（１ｐｐｍ）の色素が存在するだけで十分である。がいし内部のドープ剤分布及びがいし内部へのドープ剤注入も、利用するドープ剤の種類によって変わる。例えば、ファイバーガラス製ロッドの１キログラム部分は、約１０グラムの色素を含有する（又は約１０グラムの色素でコーティングされる）。
前述の実施形態では、湿気の浸入によって加水分解が生じると、外被の外へ移動する色素を含有するドープ剤について記載した。別の構成として、ドープ剤は、外被表面上に存在する物質と連動して作用する活性剤を含むことができる。ドープ剤が表面に移動すると、化学反応が生じて、外被表面で観察することができるか、又は検出することができる色素が「広がる」。関連する実施形態では、外被はウィッキング剤を含むことができ、このウィッキング剤はドープ剤又は色素が外被の外側表面に沿って拡散し易くなるように作用するので、着色領域が広がる。ウィッキング剤は、防水外被の機能を維持するために疎水性でなければならず、従ってこの実施形態では、油溶性色素が使用される。
【００２５】
本発明の一実施形態では、自動検査システムが提供される。この実施形態の場合、デジタルスチルカメラ又はビデオカメラのような適切な撮像装置を使用して、非複合がいしを周期的に走査する。画像を収集し、リアルタイムで解析してがいし表面上に浸出している色素の存在を検出する。データベースには、ドープ剤の量の変化に応じたがいしの画像が多数保存される。コントラスト、色、又は他の指標について撮像画像を保存画像と比較する。ドープ剤が存在しない場合の画像の指標と撮像画像が一致する場合、試験の結果として「良品」という表示が返送される。一定量のドープ剤が存在する場合の画像の指標と撮像画像が一致する場合、試験の結果として「不良品」という表示が返送され、フラグを立てるか、又はメッセージをオペレータに送信するか、或いは画像を更に処理することにより、存在するドープ剤の量を求めるか、又は誤表示でないかを判定する。更なる処理には、表面コントラストの中に環境、照明、影、材料の差、又は浸出ドープ剤の存在に関係の無い他の理由に起因するものがないかを判断する撮像画像のフィルタ処理が含まれる。
本発明の態様は、水が外被を通って浸入することによりシステムの不良が生じ得る、外部保護カバーを備える他のあらゆる複合システム又はポリマー部品にも適用することができる。複合圧力容器はこのような種類の部品の例である。例えば、車両に使用されるか、又は貯蔵用の圧縮天然ガス（ＣＮＧ）タンクは多くの場合、ファイバーガラス製で、上記のように、応力腐食割れ又は関連する欠陥に起因して不良を生じる場合がある。このようなタンクは通常防水ライナー又は不浸透性塗料により覆われて湿気の浸入を防止する。これらのタンク又は容器に使用される複合オーバーラップは、多くの場合、湿気の浸入に対して十分に良好な外部バリアを持たず、水の浸入に弱い。タンクを構成するファイバーガラス材料には、図３、４、又は５に示すように、非セラミックがいしに関する上の議論に従って色素を埋め込むか、又は化学的に添加することができる。防水ライナー又はシールを通って浸入する湿気にタンク材料が晒されると、色素がタンクの表面に移動し、目視手段又は自動化手段によって色素を検出することができる。
【００２６】
特定の応用分野では、水の湿気ではなく酸に晒されることにより不良が生じ得る。実際の導入形態に応じて、水ではなく、酸の遊離（例えばｐＨ５以下）にのみ反応するようにドープ剤を構成することができる。マイクロカプセル化技術、又はほぼｐＨ６超の濃度で溶解しないような製薬的に逆の腸溶剤皮の使用により、酸の存在下でドープ剤を活性化することができる。別の構成として、中性ｐＨで透明であるが、一定の酸性度になると発色するような、ｐＨに対して感度の高い色素を使用することができる。
上述では、ロッドの環境への露出に起因する不良状態の早期警告を発する手段を含む複合がいしについて記載した。本発明について、特定の例示的実施形態を参照しながら記載したが、請求の範囲に示す本発明の広い技術思想及び技術範囲から逸脱せずに、これらの実施形態に種々の変形及び変更を加え得ることは明らかである。従って、明細書及び図は制限的な意味を持たず例示を目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】脆性破壊に起因する複合がいしのロッド内の不良パターンの一例を示す。
【図２】Ａは、本発明の一つ以上の実施形態を含むことができる懸垂型複合がいしを示し、Ｂは、本発明の一つ以上の実施形態を含むことができるポスト型複合がいしを示す。
【図３】本発明の一実施形態による化学ドープされた複合がいしの構造を示し、湿気ががいし外被を通って浸入する様子を示す。
【図４】本発明の第１の変形実施形態による化学ドープされた複合がいしの構造を示し、湿気ががいし外被を通って浸入する様子を示す。
【図５】本発明の第２の変形実施形態による化学ドープされた複合がいしの構造を示し、湿気ががいし外被を通って浸入する様子を示す。
【図６】Ａは、本発明の一実施形態による、複合がいしのロッドに浸入した湿気の存在下でドープ剤が活性化される様子を示し、Ｂは、図６Ａの活性化されたドープ剤の移動を示す。
【図７】本発明の一実施形態による、活性化されたドープ剤及び活性化されたドープ剤を検出して湿気ががいしのロッドに浸入していることを実証する手段を有する複合がいしを示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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