(57)【要約】【課題】同軸ケーブル接続部分の気密性を損なうことなく、内部導体温度を測定し、同軸ケーブル接続部分の温度監視を行う。【解決手段】温度監視システムは、同軸ケーブル同士の接続部分近傍の外部導体２２に、内部導体からの赤外線ＩＲを透過すべく設けられた赤外線透過窓部材２５、赤外線透過窓部材２５に対応する位置に配置され、赤外線ＩＲを受光して温度測定信号Ｔ１を出力する赤外線温度センサ３１および温度測定信号Ｔ１を変換して温度測定データＤＴ１を出力する温度測定回路３３を備えた複数の温度測定装置と、温度測定データをとりまとめて伝送する伝送装置と、伝送装置からの温度測定データに基づいて同軸ケーブル同士の接続部分の劣化状態を予測し、告知する中央監視装置と、を備える。【選択図】　　　図３
2004085355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部導体および前記外部導体に同軸に配置された内部導体を有する同軸ケーブル同士の接続部分における前記内部導体の温度を測定する温度測定装置において、
前記同軸ケーブル同士の接続部分近傍の前記外部導体に、前記内部導体からの赤外線を透過すべく設けられた赤外線透過窓と、
前記赤外線透過窓に対応する位置に配置され、前記赤外線を受光して温度測定信号を出力する赤外線温度センサと、
を備えたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の温度測定装置において、
前記温度測定信号を変換して温度測定データを出力する温度測定回路を備えたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の温度測定装置において、
前記接続部分近傍の周囲温度を測定して周囲温度測定信号を出力する温度センサを備え、
前記温度測定回路は、前記周囲温度測定信号を変換して周囲温度測定データを出力する、
ことを特徴とする温度測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の温度測定装置において、
前記赤外線透過窓は、前記外部導体に形成された開口部と、
前記開口部に嵌め込まれたゲルマニウム製の窓部材と、
を備えていることを特徴とする温度測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の温度測定装置において、
前記開口部は、前記同軸ケーブル上を伝送される信号の波長よりも十分小さな寸法を有することを特徴とする温度測定装置。
【請求項６】
外部導体および前記外部導体に同軸に配置された内部導体を有する同軸ケーブル同士の接続部分近傍の前記外部導体に、前記内部導体からの赤外線を透過すべく設けられた赤外線透過窓、前記赤外線透過窓に対応する位置に配置され、前記赤外線を受光して温度測定信号を出力する赤外線温度センサおよび前記温度測定信号を変換して温度測定データを出力する温度測定回路を備えた複数の温度測定装置と、
前記温度測定データに基づいて前記同軸ケーブル同士の接続部分の劣化状態を予測し、告知する監視装置と、
を備えたことを特徴とする温度監視システム。
【請求項７】
請求項６記載の温度監視システムにおいて、
前記温度測定装置からの前記温度測定データをとりまとめて前記監視装置に伝送する伝送装置を備えたことを特徴とする温度監視システム。
【請求項８】
請求項６記載の温度監視システムにおいて、
前記温度測定装置は、前記接続部分近傍の周囲温度を測定して周囲温度測定信号を出力する温度センサを備え、前記温度測定回路は、前記周囲温度測定信号を変換して周囲温度測定データを出力し、
前記監視装置は、前記温度測定データおよび前記周囲温度測定データに基づいて前記同軸ケーブル同士の接続部分の劣化状態を予測し、告知する、
ことを特徴とする温度監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度測定装置および温度監視システムに係り、特に放送用送信アンテナに送信電力を供給する中空同軸ケーブルの接続部分の内部導体の温度を測定する温度測定装置およびこの温度測定装置を備えた温度監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
放送用送信アンテナにおいては、送信電力を供給するために中空同軸ケーブルが用いられる場合がある。
【０００３】
このような構成において、中空同軸ケーブルの接続部分は、劣化などにともなって抵抗値が増大し発熱により中空同軸ケーブルが焼損する可能性がある。これを回避すべく、従来においては、中空同軸ケーブル同士の接続部分の周囲において、輻射電波あるいはＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｔａｎｄｉｎｇ　Ｗａｖｅ　Ｒａｔｉｏ；電圧定在波比）のモニタリングや、直流抵抗の測定などを行って中空同軸ケーブルの接続部分の劣化状態を推定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、輻射電波やＶＳＷＲのモニタリングや直流抵抗の測定では、劣化の生じやすい中空同軸ケーブル同士の接続部分（特に一対の中空同軸ケーブルの接触部分）の内部導体の温度変化を直接測定するものではないため、複数箇所ある接続部分のうちいずれに劣化が生じているのか（故障が生じているのか）を特定するのは困難であった。また、劣化状態をリアルタイムに把握することも困難であった。
【０００５】
従って、故障可能性の高い接続部分を予測することもできず、焼損が発生してから交換を行うということが一般に行われていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、同軸ケーブル同士の接続部分の気密性を損なうことなく、内部導体温度を測定し、同軸ケーブル同士の接続部分の温度監視を行うことが可能な温度測定装置および温度監視システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、外部導体および前記外部導体に同軸に配置された内部導体を有する同軸ケーブル同士の接続部分における前記内部導体の温度を測定する温度測定装置は、前記同軸ケーブル同士の接続部分近傍の前記外部導体に、前記内部導体からの赤外線を透過すべく設けられた赤外線透過窓と、前記赤外線透過窓に対応する位置に配置され、前記赤外線を受光して温度測定信号を出力する赤外線温度センサと、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、赤外線温度センサは、赤外線透過窓を透過した赤外線を受光して温度測定信号を出力する。
【０００９】
この場合において、前記温度測定信号を変換して温度測定データを出力する温度測定回路を備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記接続部分近傍の周囲温度を測定して周囲温度測定信号を出力する温度センサを備え、前記温度測定回路は、前記周囲温度測定信号を変換して周囲温度測定データを出力するようにしてもよい。
【００１１】
さらに、前記赤外線透過窓は、前記外部導体に形成された開口部と、前記開口部に嵌め込まれたゲルマニウム製の窓部材と、を備えるようにしてもよい。
【００１２】
さらにまた、前記開口部は、前記同軸ケーブル上を伝送される信号の波長よりも十分小さな寸法を有するようにしてもよい。
【００１３】
また、温度監視システムは、外部導体および前記外部導体に同軸に配置された内部導体を有する同軸ケーブル同士の接続部分近傍の前記外部導体に、前記内部導体からの赤外線を透過すべく設けられた赤外線透過窓、前記赤外線透過窓に対応する位置に配置され、前記赤外線を受光して温度測定信号を出力する赤外線温度センサおよび前記温度測定信号を変換して温度測定データを出力する温度測定回路を備えた複数の温度測定装置と、前記温度測定データに基づいて前記同軸ケーブル同士の接続部分の劣化状態を予測し、告知する監視装置と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、赤外線温度センサは、赤外線透過窓を透過した赤外線を受光して温度測定信号を対応する温度測定回路に出力する。
【００１５】
各温度測定回路は、入力された温度測定信号を変換して温度測定データを監視装置に対して出力する。
【００１６】
これにより、監視装置は、温度測定データに基づいて同軸ケーブル同士の接続部分の劣化状態を予測し、告知する。
【００１７】
この場合において、前記温度測定装置からの前記温度測定データをとりまとめて前記監視装置に伝送する伝送装置を備えるようにしてもよい。
【００１８】
また、前記温度測定装置は、前記接続部分近傍の周囲温度を測定して周囲温度測定信号を出力する温度センサを備え、前記温度測定回路は、前記周囲温度測定信号を変換して周囲温度測定データを出力し、前記監視装置は、前記温度測定データおよび前記周囲温度測定データに基づいて前記同軸ケーブル同士の接続部分の劣化状態を予測し、告知するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、温度監視システムの概要構成説明図である。
【００２１】
温度監視システム１０は、大別すると、温度測定装置１１−１〜１１−ｎと、伝送装置１２と、中央監視装置１３と、を備えている。
【００２２】
温度測定装置１１−１〜１１−ｎは、対応する一対の中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘ（Ｘ：１〜ｎ）を接続する接続フランジ１６の近傍に配置され、それぞれが中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分の温度および中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘ近傍の周囲温度を測定して第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘを伝送装置１２に送出する。
【００２３】
伝送装置１２は、受信したｎ組の第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘをとりまとめて、所定の送信タイミングで中央監視装置１３に送出する。
【００２４】
中央監視装置１３は、受信したｎ組の第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘに基づいて一対の中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分の温度変化をリアルタイムで監視し、温度変化状態および劣化状態の予測状態をオペレータに告知することとなる。
【００２５】
次に、温度測定装置１１−１を例として温度測定装置の構成について説明する。
【００２６】
図２は、温度測定装置１１−１の取り付け状態説明のための部分断面図である。
【００２７】
中空同軸ケーブル１５−１１は、大別すると外部導体２１と、誘電体２２と、内部導体２３と、を備えている。
【００２８】
外部導体２１は、例えば、真鍮で形成されている。そして、内部導体２３は、誘電体２２により外部導体２１に支持されている。
【００２９】
従って、内部導体２３の放射した赤外線は、そのままでは、外部導体２１に吸収され、外部導体の温度上昇に費やされることとなるが、当該温度上昇量は極めて小さく、内部導体２３の温度変化を検出するのには適さない。
【００３０】
そこで、本実施形態では、外部導体２１の接続フランジ１６の近傍に中空同軸ケーブル上を伝送される信号の波長よりも十分小さな寸法（径、対角線の長さある一辺の長さ）を有する開口部として機能する貫通孔２１Ｗを設ける。そして、この貫通孔２１Ｗに内部導体２３の放射した赤外線を透過させるための窓部材として機能する赤外線透過窓部材２５を設けている。ここで、貫通孔２１Ｗおよび赤外線透過窓部材２５は、赤外線透過窓として機能する。
【００３１】
ところで、赤外線透過窓部材２５は、赤外線を効率良く透過させることはもちろんであるが、中空同軸ケーブル１５−１１は、全体にわたって気密を保つ必要があるため、空気や水を通さない安定な材質で形成されていることが必要とされる。そこで、本実施形態では、赤外線透過窓部材２５としてゲルマニウムを使用している。
【００３２】
赤外線透過窓部材２５としてゲルマニウムを用いた理由は、以下の通りである。
【００３３】
赤外線透過窓部材２５として利用可能な赤外線透過材料としては、まず、シリコンが挙げられるが、赤外線透過率がゲルマニウムと比較して低く、温度測定性能が低下すると考えられる。また、他の赤外線透過材料として、フッ化バリウムがあるが、潮解性を有しているため、屋外環境での使用には適していないという課題がある。
【００３４】
これらに対してゲルマニウムは、赤外線透過率が高く、温度や湿度に対して極めて安定であり、屋外環境における温度の高精度測定に適用することが可能となっている。
【００３５】
この場合において、ゲルマニウム製の赤外線透過窓部材２５を用いて実際に外部導体２１に赤外線透過窓を設ける場合には、ゴムなどのシーリング材２５Ａで赤外線透過窓部材２５の周囲をシーリングし、気密性を確保し、空気が中空同軸ケーブル１５−１１内に入り込まないようにしている。
【００３６】
図３は、温度測定装置１１−１の概要構成ブロック図である。
【００３７】
温度測定装置１１−１は、大別すると、ゲルマニウム製の赤外線透過窓部材２５と、赤外線センサ３１と、温度センサ３２と、温度測定回路３３と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３４と、シールドケース３５（図２参照）と、を備えている。
【００３８】
赤外線センサ３１は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）系赤外線センサ、ＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）系赤外センサ、ＰＶＦ２赤外線センサ、ＰｂＴａＯ３赤外線センサなどの焦電型赤外線センサや、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの量子型赤外線センサなどが用いられ、赤外線透過窓部材２５を透過した赤外線ＩＲの量に応じて第１温度測定信号Ｔ１を温度測定回路３３に出力する。
【００３９】
温度センサ３２は、白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対、サーモパイルを含む赤外線センサ、トランジスタの温度特性を利用したＩＣ化温度センサ、水晶のＹカットを利用した水晶温度センサなどが用いられ、外部導体付近の環境温度を測定して第２温度測定信号Ｔ２を温度測定回路３３に出力する。
【００４０】
温度測定回路３３は、第１温度測定信号Ｔ１および第２温度測定信号Ｔ２の増幅およびアナログ／ディジタル変換を行って第１温度測定データＤＴ１および第２温度測定データＤＴ２を出力する。
【００４１】
通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３４は、所定の通信プロトコルに基づいて第１温度測定データＤＴ１および第２温度測定データＤＴ２を電送装置１２に送信する。
【００４２】
シールドケース３５は、その全体あるいは表面に電磁波遮断シールド材が用いられており、シールドケース３５外からシールドケース３５内に強い電磁波が入射するのを防止し、正確な温度測定が行えるようにしている。
【００４３】
次に中央監視装置１３による実際の温度監視処理について説明する。
【００４４】
上述したように、伝送装置１２は、受信したｎ組の第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘをとりまとめて、所定の送信タイミングで中央監視装置１３に送出してくる。
【００４５】
そこで、中央監視装置１３は、受信した対となる第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘを実際の温度、すなわち、内部導体２３の温度ＴＭ１および外部導体２１の周囲温度ＴＭ２に変換する。
【００４６】
次に中央監視装置１３は、内部導体２３の温度ＴＭ１から外部導体２１の周囲温度ＴＭ２を差し引いた温度差ＤＴＭを求め、
ＤＴＭ＝ＴＭ１−ＴＭ２
さらに、算出した温度差ＤＴＭを時系列的に収集して、温度差の経時的変化を監視する。
【００４７】
ところで、一対の中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分には、当該接続部分の劣化が進んだ状態では、高周波電力が集中して数分程度で高温になることが知られている。
【００４８】
具体的には、正常な状態では、中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分における内部導体２３の温度は、７０℃前後となっているが、劣化が進んだ状態では、１，０００℃を超えることもあり得る。
【００４９】
このような状態に至る前には、数週間から数日以前から穏やかな温度上昇が観察されている。
【００５０】
そこで、中央監視装置１３は、温度差の経時的変化に基づいて、中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分における内部導体２３の穏やかな温度上昇が検出された場合には、中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分の劣化が進みつつ状態であることをいずれの中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分であるかを特定して、オペレータに警告し、注意を促すようになっている。
【００５１】
さらに、万が一、急激に中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分の温度が上昇し、焼損した場合にも、その旨をいずれの中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの接続部分であるかを特定して、オペレータに告知するようになっている。
【００５２】
以上の説明のように、本実施形態によれば、中空同軸ケーブルの接続部分の性能劣化を確実に予測し、焼損事故を未然に防止することができる。さらに何らかの原因で焼損状態に至った場合でも、直ちに焼損位置を特定し、復旧作業を迅速に行え、焼損事故の影響を低減することができる。
【００５３】
以上の説明においては、赤外線透過窓の材料としてゲルマニウムを用いる場合を説明したが、これに限られるものではなく、伝送信号に影響を与えず、所望の赤外線透過量を確保でき、かつ、耐環境性の高い材料であれば任意の材料を用いることが可能である。
【００５４】
以上の説明においては、一対の中空同軸ケーブル１５−１Ｘ、１５−２Ｘの一方にのみ、温度測定装置を設ける構成を採っていたが、双方に設けるようにすることも可能である。
【００５５】
以上の説明においては、温度測定装置１１−１〜１１−ｎの出力した第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘを伝送装置１２がとりまとめて、所定の送信タイミングで中央監視装置１３に送出していたが、温度測定装置に１１−１〜１１−ｎに無線通信機能を持たせ、直接、中央監視装置１３に送出するように構成することも可能である。同様に、伝送装置１２と中央監視装置１３との間を無線通信で接続するように構成することも可能である。
【００５６】
以上の説明においては、中央監視装置１３が、温度測定装置１１−１〜１１−ｎの出力した第１温度測定データＤＴ１Ｘおよび第２温度測定データＤＴ２Ｘを実際の内部導体温度および外部導体周囲の温度に変換していたが、温度測定装置１１−１〜１１−ｎあるいは伝送装置１２において実際の温度に変換するように構成することも可能である。さらに温度測定装置１１−１〜１１−ｎあるいは伝送装置１２において温度差まで算出するようにすることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、同軸ケーブルの接続部分の性能劣化の予測が可能となり、焼損事故を未然に防ぐことが可能となり、同軸ケーブルを伝送路として用いるシステムのメンテナンスの手間を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】温度監視システムの概要構成説明図である。
【図２】温度測定装置の取り付け状態説明のための部分断面図である。
【図３】温度測定装置の概要構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０　温度監視システム
１１−１〜１１−ｎ　温度測定装置
１２　伝送装置
１３　中央監視装置
１５−１Ｘ、１５−２Ｘ　　中空同軸ケーブル（Ｘ：１〜ｎ）
１６　接続フランジ
２１　外部導体
２２　誘電体
２３　内部導体
２５　赤外線透過窓（開口部、窓部材）
３１　赤外線センサ
３２　温度センサ
３３　温度測定回路
３４　通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）
３５　シールドケース
ＤＴ１Ｘ　第１温度測定データ（Ｘ：１〜ｎ）
ＤＴ２Ｘ　第２温度測定データ（Ｘ：１〜ｎ）
Ｔ１　第１温度測定信号
Ｔ２　第２温度測定信号
【図１】
2004085355.tif 000003
【図２】
2004085355.tif 000004
【図３】
2004085355.tif 000005