(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆電線の中心導体と容量結合する注入電極と、
前記中心導体と容量結合する検出電極と、
検査交流電圧を生成すると共に当該検査交流電圧を前記注入電極を介して前記中心導体に非接触で注入する交流電圧生成部と、
前記検査交流電圧の注入に起因して前記被覆電線に発生する電流の一部を前記検出電極を介して入力すると共に検出電圧に変換して出力する電流検出部と、
前記検査交流電圧の電圧値に対する前記検出電圧の電圧値の比率を算出すると共に当該算出した比率が予め決められた基準比率以上のときに、前記被覆電線の表面が汚れていると判別する処理部とを備えている被覆電線の表面汚れ検出装置。
【請求項２】
前記被覆電線の表面が汚れていると前記処理部によって判別されたときにその旨を出力する出力部を備えている請求項１記載の被覆電線の表面汚れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆電線の表面に生じた汚れ（塵や埃の付着に起因した汚れ）を検出する被覆電線の表面汚れ検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者は、検出対象体に生じている交流電圧を非接触で検出する各種の電圧検出装置を既に提案している（下記の特許文献１など）。これらの電圧検出装置では、検出対象体に対して検出電極を対向配置することによって、検出対象体と検出電極とを容量結合（静電容量を介して結合）させ、この静電容量を介して検出対象体と検出電極との間に流れる電流に基づいて、検出対象体の交流電圧を検出する。また、特許文献１にも開示されているように、この電圧検出装置は、電路を検査対象体として、電路についての電圧（線間電圧など）も検出することが可能である。
【０００３】
しかしながら、電路（通常は、被覆電線で構成される）の表面に塵や埃が付着して汚れの層が形成され、この汚れの層が水分を含んで導電性を帯びる状態に至ることがある。この状態では、電路の芯線（中心導体）と電圧検出装置の検出電極との間に、導電性を有する汚れの層が介在することになるため、結合容量を介して電路の芯線と電圧検出装置の検出電極との間に流れる電流の一部が、この汚れの層を介して漏れ出る結果、検出対象体としての電路の芯線に生じる交流電圧の測定精度が低下するという改善すべき課題が存在している。
【０００４】
この課題を改善するため、電圧検出に先立ち、例えば下記の特許文献２に開示されている非接触式表面抵抗測定装置を使用して、検出対象体の表面に汚れの層が形成されているか否かを検出する構成を採用することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５３２０１号公報（第１４−１５頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−８４０２０号公報（第４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この非接触式表面抵抗測定装置を使用する構成には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、この非接触式表面抵抗測定装置では、フェライトコイルなどのコイルで渦電流発生部を構成し、このコイルに交流波電圧を印加し、コイルを導電膜（表面抵抗を測定するもの）に近づけることで、導電膜に高周波誘導結合による渦電流を流している。しかしながら、高周波誘導結合によって渦電流を流し得るようにするためには、一般的に、コイルに大きな電流を流す必要が生じる。このため、この非接触式表面抵抗測定装置には、大きな電流を発生させる電源が必要になり、装置が大型化すると共に装置コストが上昇するという解決すべき課題が存在していいる。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、大きな電流を発生させる電源を不要として、装置の小型化および低コスト化を図り得る被覆電線の表面汚れ検出装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の被覆電線の表面汚れ検出装置は、被覆電線の中心導体と容量結合する注入電極と、前記中心導体と容量結合する検出電極と、検査交流電圧を生成すると共に当該検査交流電圧を前記注入電極を介して前記中心導体に非接触で注入する交流電圧生成部と、前記検査交流電圧の注入に起因して前記被覆電線に発生する電流の一部を前記検出電極を介して入力すると共に検出電圧に変換して出力する電流検出部と、前記検査交流電圧の電圧値に対する前記検出電圧の電圧値の比率を算出すると共に当該算出した比率が予め決められた基準比率以上のときに、前記被覆電線の表面が汚れていると判別する処理部とを備えている。
【０００９】
また、請求項２記載の被覆電線の表面汚れ検出装置は、請求項１記載の被覆電線の表面汚れ検出装置ポンプ回路において、前記被覆電線の表面が汚れていると前記処理部によって判別されたときにその旨を出力する出力部を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の被覆電線の表面汚れ検出装置によれば、生成した検査交流電圧を注入電極を介して被覆電線の中心導体に非接触で注入する交流電圧生成部と、検査交流電圧の注入に起因して被覆電線の表面の汚れの層を介して流れる電流の一部を検出電極を介して入力する電流検出部とを備えて、被覆電線の表面の汚れを検出するため、渦電流発生用の大きな電流を発生させる電源を不要にすることができる結果、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１１】
請求項２記載の被覆電線の表面汚れ検出装置によれば、被覆電線の表面が汚れているときに、出力部がその旨を出力するため、被覆電線の表面が汚れていることを確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】検出装置１の構成図である。
【図２】被覆電線１２の表面に汚れの層１３が形成されていない状態での検出装置１の動作を説明するための説明図である。
【図３】被覆電線１２の表面に汚れの層１３が形成されている状態での検出装置１の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、被覆電線の表面汚れ検出装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
最初に、被覆電線の表面汚れ検出装置１（以下、「検出装置１」ともいう）の構成について、図面を参照して説明する。
【００１５】
検出装置１は、図１に示すように、注入電極２、検出電極３、交流電圧生成部４、電流検出部５、Ａ／Ｄ変換部６、処理部７および出力部８を備え、商用電源１１から出力された商用電圧Ｖａｃを伝送するための被覆電線１２の表面が汚れているか否かを非接触で検出する。被覆電線１２は、一例として、商用電圧Ｖａｃを伝送する中心導体１２ａ、および絶縁被覆１２ｂを備えている。
【００１６】
注入電極２および検出電極３は、被覆電線１２に対向して非接触の状態で配設されて、中心導体１２ａとそれぞれ容量結合する。
【００１７】
交流電圧生成部４は、電圧生成回路４ａおよび電圧増幅回路４ｂを備えている。電圧生成回路４ａは、予め規定された電圧値（振幅）であって、商用電圧Ｖａｃの周波数（商用周波数）とは異なる周波数（例えば商用周波数を超える周波数）の交流電圧Ｖ１を生成する。電圧増幅回路４ｂは、交流電圧Ｖ１を所定の増幅率で増幅して検査交流電圧Ｖ２として注入電極２に出力する。この構成により、交流電圧生成部４は、生成した既知の電圧値（振幅）の検査交流電圧Ｖ２を注入電極２を介して被覆電線１２の中心導体１２ａに非接触で注入する。
【００１８】
電流検出部５は、信号増幅回路５ａおよび検波回路５ｂを備えている。信号増幅回路５ａは、一例として電流電圧変換回路で構成されて、種々の要因で被覆電線１２に発生する電流Ｉのうちの検出電極３を介して入力する電流Ｉｄを検出電圧Ｖｉに変換して出力する。この場合、この電流Ｉｄは、例えば、中心導体１２ａで伝送される商用電圧Ｖａｃ、および外来ノイズによって中心導体１２ａに誘起されるノイズ電圧に起因して生じる電流Ｉｄ１と、交流電圧生成部４から出力される検査交流電圧Ｖ２のうちの中心導体１２ａに注入される検査交流電圧Ｖ２および被覆電線１２の表面（絶縁被覆１２ｂの表面）に汚れの層１３（図３参照）が存在しているときにはこの層１３に注入される検査交流電圧Ｖ２に起因して生じる電流Ｉｄ２との合成電流となる。
【００１９】
検波回路５ｂは、同期検波回路として構成されて、検出電圧Ｖｉを交流電圧Ｖ１に同期して検波することにより、検出電圧Ｖｉに含まれている電圧のうちから、ノイズや商用電圧Ｖａｃに起因して発生する電流Ｉｄ１に基づく電圧Ｖｉ１を除去すると共に、交流電圧生成部４による検査交流電圧Ｖ２の中心導体１２ａや汚れの層１３への注入に起因して発生する電流Ｉｄ２に基づく電圧Ｖｉ２のみを検出して、この電圧Ｖｉ２の振幅（電圧値）に応じて電圧値が変化する直流電圧としての検出電圧Ｖｄを出力する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部６は、検出電圧Ｖｄを予め決められた周期でサンプリングすることにより、検出電圧Ｖｄの電圧値を示す電圧データＤｄを出力する。本例では、検出電圧Ｖｄの電圧値は、上記したように電圧Ｖｉ２の振幅（電圧値）に応じて変化するものであるため、電圧データＤｄは、電流Ｉｄ２の電流値を示すデータでもある。
【００２１】
処理部７は、一例として、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されている。また、処理部７は、検査交流電圧Ｖ２の電圧値に対する電圧データＤｄで示される電圧値の比率ｋ（＝Ｖｄ／Ｖ２）に基づいて、被覆電線１２の表面に汚れの層１３が存在するか否か（つまり、被覆電線１２の表面が汚れているか否か）を判別する判別処理を実行する。処理部７のメモリには、既知である検査交流電圧Ｖ２の電圧値（振幅）と、比率ｋについての基準比率ｋｒｅｆとが予め記憶されている。この場合、基準比率ｋｒｅｆとは、被覆電線１２の表面の汚れが許容できる状態のときの最大の比率ｋであり、実験などで予め算出された値である。出力部８は、一例として、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されて、判別処理の結果を画面に文字やマークなどで表示する。
【００２２】
次いで、検出装置１の動作について、図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、図２に示すように、被覆電線１２の表面に汚れの層１３が存在していないときの動作について説明する。
【００２４】
この場合、注入電極２は、被覆電線１２の中心導体１２ａと静電容量Ｃ１を介して容量結合している。また、検出電極３は、被覆電線１２の中心導体１２ａと静電容量Ｃ２を介して容量結合している。この場合、各静電容量Ｃ１，Ｃ２は、数ｐＦ〜１００ｐＦ程度であるため、交流電圧Ｖ１の周波数を例えば１００ｋＨｚとしても、各電極２，３と中心導体１２ａとの間のインピーダンスは１０数キロΩ以上の高い値となる。一方、中心導体１２ａは、商用電源１１の内部抵抗Ｒを介してグランドに接地されるが、この内部抵抗Ｒの抵抗値は通常高くても数Ω程度であることから、中心導体１２ａとグランドとのインピーダンスも高くても数Ω程度である。
【００２５】
このため、この状態（汚れの層１３が存在しない状態）では、交流電圧生成部４から注入電極２を介して中心導体１２ａに注入された検査交流電圧Ｖ２に起因して中心導体１２ａに発生する電流Ｉｄ２（交流電圧生成部４から被覆電線１２に流れ込む電流）は、その殆どが電流Ｉｄ１と共に、インピーダンスの低い商用電源１１を介してグランドに流れる。したがって、インピーダンスの高い静電容量Ｃ２を介して中心導体１２ａに接続された電流検出部５への電流Ｉｄ２の入力（破線で示す経路に沿った電流Ｉｄ２の入力）は殆ど発生しない。これにより、電流検出部５から出力される検出電圧Ｖｄの電圧値は極めて低いものとなる。
【００２６】
処理部７は、判別処理において、電圧データＤｄで示されるこの検出電圧Ｖｄの電圧値についての検査交流電圧Ｖ２の電圧値に対する比率ｋを算出し、さらに、算出した比率ｋと基準比率ｋｒｅｆとを比較する。この場合、上記したように検出電圧Ｖｄの電圧値が極めて低いため、算出される比率ｋも極めて低い値となり、基準比率ｋｒｅｆ以下となる。したがって、処理部７は、算出した比率ｋと基準比率ｋｒｅｆとの比較の結果、算出した比率ｋが基準比率ｋｒｅｆを下回るため、被覆電線１２の表面の汚れは許容範囲内であると判別する。また、処理部７は、この判別結果を表示装置で構成された出力部８の画面に表示させる。
【００２７】
次いで、図３に示すように、被覆電線１２の表面に汚れの層１３が存在しているときの動作について説明する。一般的に、汚れの層１３は、大気中の塵や埃が絶縁被覆１２ｂの表面に付着して形成されると共に、大気中の水分（湿気）を含んだ状態となっている。このため、汚れの層１３は、絶縁被覆１２ｂの抵抗値よりも低い抵抗値を示す導体層として機能する。
【００２８】
これにより、注入電極２は、汚れの層１３と静電容量Ｃ１ａを介して容量結合し、検出電極３は、汚れの層１３と静電容量Ｃ２ａを介して容量結合する。また、汚れの層１３は、被覆電線１２の中心導体１２ａとの間に形成される分布容量Ｃ３を介して中心導体１２ａと容量結合している。この場合においても、各静電容量Ｃ１ａ，Ｃ２ａは、数ｐＦ〜１００ｐＦ程度であるため、交流電圧Ｖ１の上記の周波数に対して、そのインピーダンスは１０数キロΩ以上の高い値となる。
【００２９】
しかしながら、汚れの層１３の方が中心導体１２ａよりも各電極２，３に近い位置に存在しているため、交流電圧生成部４から注入電極２を介しての被覆電線１２への検査交流電圧Ｖ２の注入に起因して静電容量Ｃ１ａに流れる電流Ｉｄ２は、図３に示すように、その一部の電流Ｉｄ２ａが、汚れの層１３および静電容量Ｃ２ａを介して検出電極３から電流検出部５に入力され、他の一部の電流Ｉｄ２ｂが、静電容量Ｃ１ａ、汚れの層１３、分布容量Ｃ３、中心導体１２ａおよび商用電源１１を介して、電流Ｉｄ１と共にグランドに流れる。
【００３０】
また、汚れの層１３の抵抗値が低いほど（被覆電線１２の表面の汚れが酷くなるほど）、注入電極２から静電容量Ｃ１ａを介して汚れの層１３に注入される電流Ｉｄ２ａは増加し、その結果、検出電極３から電流検出部５に入力される電流Ｉｄ２ａの電流値も増加する。なお、分布容量Ｃ３は、各静電容量Ｃ１ａ，Ｃ２ａとほぼ同じ数ｐＦ〜１００ｐＦ程度であるため、交流電圧Ｖ１の上記の周波数に対して、そのインピーダンスは１０数キロΩ以上の高い値となる。このため、分布容量Ｃ３を介して中心導体１２ａに一旦注入された電流Ｉｄ２ｂのうち、再度、分布容量Ｃ３を介して汚れの層１３に伝達され、さらに検出電極３を介して電流検出部５に入力される電流は極めて少ない。したがって、電流検出部５から出力される検出電圧Ｖｄの電圧値は、被覆電線１２の表面の汚れが少なくなれば小さくなり、汚れが多くなれば大きくなる（汚れの程度に応じて変化する）。
【００３１】
このため、被覆電線１２の表面の汚れが許容範囲内のときには、算出される比率ｋは基準比率ｋｒｅｆ以下となることから、処理部７は、判別処理において、算出した比率ｋが基準比率ｋｒｅｆ以下であるという結果に基づき、被覆電線１２の表面の汚れは許容範囲内であると判別する。一方、被覆電線１２における表面の汚れが許容範囲を超えるときには、算出される比率ｋは基準比率ｋｒｅｆを上回る状態となることから、処理部７は、判別処理において、算出した比率ｋが基準比率ｋｒｅｆを上回るという結果に基づき、被覆電線１２の表面の汚れは許容範囲外である（被覆電線１２の表面が汚れている）と判別する。また、処理部７は、この判別結果を表示装置で構成された出力部８の画面に表示させる。
【００３２】
このように、この検出装置１では、交流電圧生成部４が被覆電線１２の中心導体１２ａと容量結合する注入電極２を介して検査交流電圧Ｖ２を中心導体１２ａに非接触で注入している状態において、被覆電線１２の表面に汚れの層１３が存在しているときには、電流検出部５が、この汚れの層１３に流れる電流Ｉｄ２ａを被覆電線１２の中心導体１２ａと容量結合する検出電極３を介して入力して検出電圧Ｖｄに変換して出力し、処理部７が、この検出電圧Ｖｄを示す電圧データＤｄに基づいて被覆電線１２の表面が汚れているか否かを判別する。
【００３３】
したがって、この検出装置１によれば、上記の交流電圧生成部４および電流検出部５を備えた構成によって、被覆電線１２の表面の汚れを検出することができるため、渦電流発生用の大きな電流を発生させる電源を不要にすることができる結果、検出装置１の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００３４】
また、この検出装置１によれば、被覆電線１２の表面が汚れていると処理部７によって判別されたときにその旨を出力する出力部８を備えたことにより、出力部８からの出力に基づいて、被覆電線１２の表面が汚れていることを確実に把握することができる。特に本例では、出力部８を表示装置で構成して、判別結果を画面に表示するようにしたことにより、被覆電線１２の表面が汚れているとの判別結果を目視にて確実に把握することができる。
【００３５】
なお、上記の検出装置１では、処理部７による判別の結果（汚れの層１３の有無）を出力部８としての液晶ディスプレイなどの表示装置に表示させる構成を採用しているが、出力部８をインジケータやスピーカ（またはブザー）で構成して、光や音で判別結果を出力する構成を採用することもできる。この構成を採用して、被覆電線１２の表面が汚れているときに、インジケータを点灯させたり、スピーカなどを鳴動させることにより、被覆電線１２の表面が汚れていることをオペレータに確実に認識させることができる。また、出力部８を伝送装置で構成して、判別結果を他の装置に伝送する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１  検出装置
２  注入電極
３  検出電極
４  交流電圧生成部
５  電流検出部
７  処理部
１２  被覆電線
１２ａ  中心導体
ｋ  比率
ｋｒｅｆ  基準比率
Ｖ２  検査交流電圧
Ｖｄ  検出電圧
【図１】
0005693404.tif 000002
【図２】
0005693404.tif 000003
【図３】
0005693404.tif 000004