(57)【要約】      （修正有）【課題】在姿状態（非破壊・非解体）で、電線管内部に貯留する液体が存在するか否かを判別できるシステムを提供する。【解決手段】電線管である被検体の一部分を加熱する加熱部１８と、被検体の温度を計測する計測部２０と、加熱部１８による加熱時に計測部２０によって計測された、加熱に対する温度変化の実測値を、予め求めた被検体の加熱に対する温度変化の参照値と比較して、鉄道車両に設置した電線管内部に液体が浸入しているか否かを検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に設置した電線管内部に液体が浸入しているか否かを検知する液体浸入検知システムであって、
電線管である被検体の一部分を加熱する加熱部と、
前記被検体の温度を計測する計測部と、
前記加熱部による加熱時に前記計測部によって計測された、加熱に対する温度変化の実測値を、予め求めた前記被検体の加熱に対する温度変化の参照値と比較して、前記被検体内の液体浸入の有無を判定する判定部とを有することを特徴とする液体浸入検知システム。
【請求項２】
前記判定部は、前記実測値に基づく昇温波形を、前記参照値に基づく昇温波形と比較して、両昇温波形のずれが一定値を超えたときに、前記被検体内に液体浸入が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の液体浸入検知システム。
【請求項３】
前記判定部は、前記加熱部によって所定の出力で所定時間加熱した後の前記被検体の温度の実測値を、同一の加熱条件で得られた前記参照値と比較して、前記実測値の前記参照値に対するずれが一定値を超えたときに、前記被検体内に液体浸入が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の液体浸入検知システム。
【請求項４】
前記加熱部と前記計測部とが、被検体である管の外周に着脱可能な環状の部材に組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体浸入検知システム。
【請求項５】
前記加熱部と前記計測部が別体であり、被検体にそれぞれが近接して貼着されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体浸入検知システム。
【請求項６】
前記被検体は、金属管の内部に電線が配された電線管であり、鉛直方向下側に湾曲部分を持つ形状である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体浸入検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体浸入検知システムに関し、具体的には、電線管内部への液体の浸入の有無を構造体外部から検知する検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、内部に電線（例えば、高圧電線、低圧電線等）や電線回路（例えば、高圧電線回路、補助・低圧回路）が敷設された電線管が複数配置されている。これらの電線管には、図６に示すように鉄道車両の屋根上に配置された集電装置（パンタグラフ）の近傍より、駆動や制御用の機器を備える鉄道車両の床下に向かって鉄道車両の外部を引き回される構成をとっている電線管もある。また、電線管は、基本的に、浸水がないように構成されているものの、防水処理加工が不適切であった場合や、電線管内部の湿気が昼夜の温度差などによって凝縮した場合には、水等の液体が、電線管内部に蓄積（貯留）することとなる。ここで、電線管内部に液体が貯留した場合には、電線管内面の腐食や、敷設された電線の絶縁被膜の劣化につながる。したがって、鉄道車両においては、電線管内部に水の蓄積がないように保守することが重要である。
【０００３】
しかしながら、従来より、電線管内部に水が浸入しているか否かを、在姿状態で、すなわち非破壊または非解体の状態で、観測あるいは検知する手段は存在していない。電線管内部に水が蓄積するのを防ぐ方法として、例えば、電線管に水抜き穴を設けることも考えられるが、電線管内に異物が入るのも好ましくない上に、既存の電線管の全てに一つ一つ水抜き穴を追加工するのは、非常に手間が掛かる。
【０００４】
一方、液体浸入の検知装置として、浸水を検出しようとする筺体の内部に、二つの温度検出回路のサーミスタを、高低差をつけて配置し、その二つの温度検出回路の出力電圧の差の変化から、浸水を検知する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８９７７公報
【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、鉄道車両の電線管は、例えば直径が３８０ｍｍ程度であるなど、内部スペースが非常に小さく、形状も湾曲しているため、内部に温度検出器を設置するのは困難である。また、多数の電線管のそれぞれに温度検出器を設置するのは、コストの面でも実用的でない。さらに、鉄道車両は大きく振動するため、内部に常設した温度測定器の精度を保つことは困難であり、上記従来技術を適用することは難しい。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、在姿状態（非破壊・非解体）で、電線管内部に貯留する液体が存在するか否かを判別できるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、鉄道車両に設置した電線管内部に液体が浸入しているか否かを検知する液体浸入検知システムであって、電線管である被検体の一部分を加熱する加熱部と、前記被検体の温度を計測する計測部と、前記加熱部による加熱時に前記計測部によって計測された、加熱に対する温度変化の実測値を、予め求めた前記被検体の加熱に対する温度変化の参照値と比較して、前記被検体内の液体浸入の有無を判定する判定部とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記判定部は、前記実測値に基づく昇温波形を、前記参照値に基づく昇温波形と比較して、両昇温波形のずれが一定値を超えたときに、前記被検体内に液体浸入が有ると判定することとしてもよい。
【００１０】
また、前記判定部は、前記加熱部によって所定の出力で所定時間加熱した後の前記被検体の温度の実測値を、同一の加熱条件で得られた前記参照値と比較して、前記実測値の前記参照値に対するずれが一定値を超えたときに、前記被検体内に液体浸入が有ると判定することとしてもよい。
【００１１】
また、前記加熱部と前記計測部とが、被検体である管の外周に着脱可能な環状の部材に組み込まれていてもよく、前記加熱部と前記計測部が別体であり、被検体にそれぞれが近接して貼着されていてもよい。
【００１２】
また、前記被検体が、金属管の内部に電線が配された電線管であり、鉛直方向下側に湾曲部分を持つ形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鉄道車両の電線管内部に、水等の液体が浸入しているか否かを、在姿状態、すなわち非破壊または非解体の状態で観測あるいは検知することができる。したがって、電線管内部の腐食や電線の絶縁被覆の劣化に対して早期の対応が可能となり、コスト面および安全面において、非常に優れたメンテナンスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムの具体例を示す模式図である。
【図３】図２のシステムのセンサー部の斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図４のシステムの具体例を示す模式図である。
【図６】鉄道車両に備えられた電線管を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の液体浸入検知システムの一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、図１は、本発明の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施形態における液体浸入検知システム１０Ａは、センサー部１２と、本体１４と、センサー部１２および本体１４を接続する接続部１６とを備える。
【００１７】
センサー部１２は、加熱部１８および温度計測部２０を有している。加熱部１８および温度計測部２０は、センサー部１２が被検体に取り付けられた時に電線管である被検体に接する部分に設けられている。
【００１８】
加熱部１８は、センサー部１２が被検体に取り付けられることで被検体に接触し、被検体を加熱する接触型のヒーターである。加熱部１８としては、例えば、被検体を加熱することができる従来公知の加熱体、例えば、シースヒータや、カーボンヒータなどを用いることができる。なお、加熱部１８は、被検体を安定して加熱できるものであれば、非接触型のヒーターであってもよい。加熱部１８によって加熱する温度は、被検体の耐熱温度より低く、被検体またはその内部の部材に影響を及ぼさない温度に設定すればよい。
【００１９】
温度計測部２０は、センサー部１２が取り付けられた被検体の、加熱部１８の近傍の表面温度を計測する。温度計測部２０としては、例えば、熱電対、測温抵抗体、放射温度計などを用いることができる。温度計測部２０による計測結果は、接続部１６を介して本体１４へ送られる。
【００２０】
本体１４は、波形比較部２２、判定表示部２４、および電源部２６を有している。電源部２６は、液体浸入検知システム１０Ａの起動電源ボタンや、加熱部１８による加熱および温度計測部２０による計測の開始を指示するボタン、その他各種設定を変更するボタン等を有している。また、電源部２６は、加熱部１８による加熱の制御信号を、接続部１６を介して加熱部１８へ送る。
【００２１】
波形比較部２２および判定表示部２４は、センサー部１２による計測結果に基づいて被検体内の液体の浸入の有無を判定する判定部として機能する。波形比較部２２は、温度計測部２０からの計測結果を受け取って、加熱部１８によって加熱された被検体の温度変化の波形（実測波形）を記録する。そして、波形比較部２２は、その実測波形を、予め求められている参照波形と比較する。
【００２２】
参照波形とは、被検体と同様の構成の参照サンプルを用いて予め測定した、加熱時の温度変化の波形である。すなわち、被検体と同一のもので、内部の構成も同じにして、内部に液体のない状態で、実測と同様の加熱および温度測定を行って得たデータが、予め波形比較部２２に記憶されている。
【００２３】
判定表示部２４は、波形比較部２２による実測波形と参照波形との比較結果に基づき、被検体内への液体浸入の有無を判定して、その判定結果を表示する。具体的には、判定表示部２４は、実測波形と参照波形とのずれが一定値を超えている場合には、被検体内に液体が浸入していると判定し、両波形のずれが一定値以下であれば、液体の浸入は無いと判定する。
【００２４】
被検体内に液体の浸入が有る場合と無い場合とでは、熱伝導の速さが異なるため、加熱したときの昇温カーブが異なることになる。すなわち液体浸入が有った場合は、液体浸入の無い正常な場合に比べて温度上昇波形が緩やかになるはずである。したがって、加熱時の被検体の温度変化の波形を、基準となる波形と比較することで、液体浸入の有無を判断することができる。
【００２５】
ここで、液体浸入の有無とは、被検体および被検体内部の部品等に悪影響を及ぼす可能性のある量の液体の有無として設定すればよい。例えば、被検体内の空間に余裕があり、液体が数ｍｍ程度蓄積したくらいなら問題がないという場合には、液体の量が問題となる量を超えているか否かを液体浸入の有無として判断してもよい。その場合には、判断基準となる量の液体があるときの加熱時の温度変化のデータを、参照波形として波形比較部２２に記憶させておき、実測波形の立ち上がりが参照波形よりも緩やかであったときに、一定量以上の液体浸入が有ると判定すればよい。
【００２６】
なお、本実施形態では、判定部である波形比較部２２および判定表示部２４が、被検体の加熱による昇温時の実測波形と参照波形とを比較して、そのずれの大きさから被検体内の液体浸入の有無を判定しているが、判定部による判定は、他の方法によるものでもよい。例えば、加熱の出力を一定とし、被検体の加熱開始後、所定温度に達するまでの時間で比較してもよいし、加熱開始から一定時間後の被検体の温度で比較してもよい。
【００２７】
図２に、図１の液体浸入検知システム１０Ａの具体例を示す。図２は、鉄道車両の電線管２８の内部への液体浸入の有無を判定するシステムである。図２の電線管２８は、鉄道車両の外部に引き回される電線３０を保護するものであり、図２は、車両の下方に配された部分を示している。電線管２８は金属製（例えば、鉄製）の管であり、内部に電線３０が挿通されている。図示例では、車両の上部から垂直方向に伸びた電線管２８は、車両の下方で略９０度に屈曲しており、そのコーナー部がやや膨らみをもっている。そのため、電線管２８の内部の水蒸気が結露した場合などには、図２に示すように、コーナー部の膨らんだ部分に液体３２が溜まってしまう可能性がある。
【００２８】
図３に示すように、センサー部１２は、２分割された環状の部材であり、その内径が電線管２８の外径とほぼ一致している。センサー部１２は、電線管２８の外周に着脱可能である。センサー部１２の内周面には、電線管２８を接触加熱する加熱部１８、および、電線管２８の表面温度を計測する温度計測部２０が組み込まれている。このように、センサー部１２がコンパクトに構成されているため、鉄道車両の車両下のように狭い空間であっても、センサー部１２を簡単に取り付けることができ、液体浸入の有無を検査することができる。
【００２９】
センサー部１２を電線管２８の液体浸入（液体の蓄積）が疑われる部分に嵌めて、本体１４の電源部２６のスイッチを入れることで、センサー部１２の加熱部１８による電線管２８の加熱、および、温度計測部２０による計測が開始される。
【００３０】
電線管２８は金属であり、単体であれば熱伝導が速い（熱伝導率が高い）。しかし、内部に液体などの熱伝導の遅い（熱伝導率が低い）物体が存在すれば、熱伝導の速さに変化が生じる。そこで、電線管２８の外面の極狭い範囲を、加熱部１８によって、短時間だけ急速に加熱する。同時に、加熱した箇所の近傍部分の温度変化を、温度計測部２０によって一定時間観測する。加熱温度は、電線管２８の内部の電線に悪影響を及ぼさない範囲に設定される。
【００３１】
温度計測部２０による計測結果は、本体１４の図示しない波形比較部２２に送られる。波形比較部２２および判定表示部２４は、観測により得られた温度曲線の、参照曲線との違いにより、電線管２８の内部に液体が存在するか否かを判定し、判定結果を表示する。
【００３２】
電線管２８の肉厚や材質、コーティング厚さ、コーティング材料、内部の電線のサイズ等、構成の異なる複数の電線管２８を測定対象とする場合は、それぞれの電線管２８についての参照データを予め用意して波形比較部２２に記憶させておく。そして、本体１４の電源部２６に測定対象の種類を選択する操作部を設け、測定対象を選択して測定することで、波形比較部２２が、測定対象に対応する参照データを読み出して、実測データと参照データを比較し、判定表示部２４が、液体浸入の有無を判定して表示する。
【００３３】
図４は、本発明の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１の例では、加熱部１８と温度計測部２０とが一つの部材に組み込まれてセンサー部１２を構成していたのに対し、図４のシステム１０Ｂでは、加熱部１８と温度計測部２０とがそれぞれ別に設けられている。加熱部１８は接続部１６Ａによって、また、温度計測部２０は接続部１６Ｂによって、それぞれ本体１４に接続されている。したがって、本体１４の電源部２６からの加熱の制御信号は、接続部１６Ａによって加熱部１８へ送られ、温度計測部２０の計測結果は、接続部１６Ｂによって本体１４の波形比較部２２へ送られる。
【００３４】
図５は、図４のシステム１０Ｂの具体例を示す概念図である。同図に示すように、加熱部１８と温度計測部２０とを別個に設ける場合には、それぞれを被検体である電線管２８の測定対象部に近接して取り付ければよい。加熱部１８と温度計測部２０の電線管２８への取り付け方法は、従来公知の技術を用いればよく、例えば、マグネット式にして電線管２８に簡単に着脱できるようにしてもよい。
【００３５】
以上、本発明の液体浸入検知システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種の変更を加えてもよい。また、上記実施形態では、金属製の電線管を中心に説明を行ったが、金属製以外の電線管であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０Ａ、１０Ｂ  液体浸入検知システム
１２  センサー部
１４  本体
１６、１６Ａ、１６Ｂ  接続部
１８  加熱部
２０  温度計測部
２２  波形比較部
２４  判定表示部
２６  電源部
２８  電線管
３０  電線
３２  液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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