(57)【要約】【課題】高精度の検波器を用いなくても１つのアンテナだけで精度良くシールド部材の異常を検出することができる異常検出装置を提供する。【解決手段】同軸ケーブル２３上に設けられたサーキュレータ２２が、同軸ケーブル２３を伝送する電波のうち送受信アンテナＡＴから発振器２１に向かう反射波Ｗ３、及び、発振器２１からの進行波Ｗ１の一部を分岐させた分岐進行波Ｗ２、を重ね合わせたレベルをポートＰ３から出力する。サーキュレータ２２は、分岐進行波Ｗ２のレベルが送受信アンテナＡＴに達した進行波Ｗ１のうち送受信アンテナＡＴで反射されたアンテナ反射波Ｗ３２と同じレベルになるように設けられている。アンテナ反射波Ｗ３１と分岐進行波Ｗ２との位相がサーキュレータ２２において互いに１８０度異なるように、送受信アンテナＡＴ−サーキュレータ２２間の同軸ケーブル２３の長さが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置において、
前記電線に沿って走査できるように配置されたアンテナと、
前記アンテナに向かう進行波を出力する発振器と、
前記アンテナ−前記発振器間に設けられた給電路と、
前記給電路を伝送する電波のうち前記アンテナから前記発振器に向かう反射波、及び、前記発振器からの進行波の一部を分岐させた分岐進行波、を重ね合わせたレベルを出力する前記給電路上に設けられた合波手段と、を備え、
前記分岐進行波のレベルが前記アンテナに達した前記進行波のうち前記アンテナで反射されたアンテナ反射波と同じレベルになるように、前記合波手段が設けられ、
前記アンテナ反射波と前記分岐進行波との位相が前記合波手段において互いに１８０度異なるように、前記アンテナ−前記合波手段間の前記給電路の長さが設けられている
ことを特徴とするシールド部材の異常検出装置。
【請求項２】
導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材の被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置において、
前記電線に沿って走査できるように配置されたアンテナと、
前記アンテナに向かう進行波を出力する発振器と、
前記アンテナ−前記発振器間に設けられた給電路と、
前記給電路を伝送する電波のうち前記アンテナから前記発振器に向かう反射波、及び、前記発振器からの進行波の一部を分岐させた分岐進行波、を重ね合わせたレベルを出力する前記給電路上に設けられた合波手段と、
前記アンテナに達した前記進行波のうち前記アンテナで反射されたアンテナ進行波と前記分岐進行波との位相が前記合波手段において互いに１８０度異なるように、前記アンテナ−前記合波手段間の前記給電路上に流れる電波の位相を変化させる移相器と、を備え、
前記分岐進行波のレベルが前記アンテナに達した前記進行波のうち前記アンテナで反射されたアンテナ反射波と同じレベルになるように、前記合波手段が設けられている
ことを特徴とするシールド部材の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド部材の異常検出装置に係り、特に、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述した電線として、図１に示すような、高圧電力を供給するためのＣＶケーブル１０が知られている。同図に示すように、ＣＶケーブル１０は、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。
【０００３】
芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、外部からのノイズの進入を防止するために設けられている。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられる。シース１４は、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。
【０００４】
上述したＣＶケーブル１０は、布設状況や経年変化などによって銅テープ１３にズレが生じることがある。このズレにより、芯線１１には、場所によって銅テープ１３に覆われない異常部が生じることがある。これにより、ＣＶケーブル１０の性能品質が劣化するという問題があった。
【０００５】
この銅テープ１３のズレを検出するためには従来は、Ｘ線撮影を用いた方法が提案されている（例えば特許文献１〜４）。しかしながら、Ｘ線撮影できる装置は、装置自体が大きく、高価な上、撮影するには資格などを必要とするため汎用性が低いという問題があった。
【０００６】
そこで、本出願人は、電波を送信する送信アンテナと電波を受信する受信アンテナとの間にＣＶケーブル１０を挟んだ構成の銅テープ１３の異常検出装置を提案した（特許文献５、６）。この異常検出装置は、銅テープ１３の有無による受信アンテナの受信レベルの変動によって銅テープ１３のズレ検出を行うものである。しかしながら、この異常検出装置は、送信アンテナと受信アンテナとの２つのアンテナが必要であり、コスト的に問題があった。そこで、本発明者らは、１つのアンテナから送信されてＣＶケーブル１０で反射された後に再びそのアンテナで受信された電波の受信レベルに基づいて銅テープ１３の異常を検出する異常検出装置を考えた。
【０００７】
詳しく説明すると、銅テープ１３がある正常部に向かってアンテナから送信された電波は、銅テープ１３で反射された後にアンテナで受信されて反射波として給電路上を伝送する。これに対して、銅テープ１３がない異常部に向かってアンテナから送信された電波は、芯線１１で反射された後にアンテナで受信されて反射波として給電路上を伝送する。よって、銅テープ１３の有無によってアンテナから送信されて再びアンテナで受信されるまでの電波の経路、即ち経路長が異なる。それ故、銅テープ１３の有無によってアンテナで受信された後に給電路上を伝送する反射波の位相が異なり、レベルが異なる。本発明者らは、この銅テープ１３の有無による反射波のレベル差を見て銅テープ１３の異常を検出することができると考えた。
【０００８】
しかしながら、上述した反射波はそのレベルに対して銅テープ１３の有無によるレベル差が小さいため、分解能の高い高精度な検波器を用いないと異常検出を行うことができない、という問題があった。
【０００９】
また、本発明者らは、アンテナを銅テープ１３に近接させることで銅テープ１３の有無によりアンテナのインピーダンスが変化してアンテナでの反射波が変化することを利用して銅テープ１３の異常を検出する方法を考えた。しかしこの方法では、銅テープ１３のずれの有無でアンテナのインピーダンスを大きく変化させるため、波長λに対してアンテナと銅テープ１３との距離を近接（例えばλ／４以下）させ且つ、アンテナと芯線１１間の距離をある程度離す（例えばλ／４以上）必要があり、アンテナの配置位置の調整が難しい、という問題があった。
【００１０】
さらに、本発明者らは、アンテナでの反射波とＣＶケーブル１０での反射波とを干渉させて、銅テープ１３の有無による干渉波のレベル差が大きくなるように、アンテナ−ＣＶケーブル１０間の距離を調整する方法を考えた。しかしながら、この方法も、アンテナ−ＣＶケーブル１０間の距離を一定（数ｍｍ単位）にする必要があり、アンテナの配置位置の調整が難しい、という問題があった。
【特許文献１】特公平６−８１３９６号公報
【特許文献２】特公平７−２１４６８号公報
【特許文献３】特開平６−２０７８２６号公報
【特許文献４】特開平５−２６６４７号公報
【特許文献５】特願２００６−２５４５５９号
【特許文献６】特願２００７−２００５８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、高精度の検波器を用いなくても１つのアンテナだけで精度良く、かつ、簡単にシールド部材の異常を検出することができる異常検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置において、前記電線に沿って走査できるように配置されたアンテナと、前記アンテナに向かう進行波を出力する発振器と、前記アンテナ−前記発振器間に設けられた給電路と、前記給電路を伝送する電波のうち前記アンテナから前記発振器に向かう反射波、及び、前記発振器からの進行波の一部を分岐させた分岐進行波、を重ね合わせたレベルを出力する前記給電路上に設けられた合波手段と、を備え、前記分岐進行波のレベルが前記アンテナに達した前記進行波のうち前記アンテナで反射されたアンテナ反射波と同じレベルになるように、前記合波手段が設けられ、前記アンテナ反射波と前記分岐進行波との位相が前記合波手段において互いに１８０度異なるように、前記アンテナ−前記合波手段間の前記給電路の長さが設けられていることを特徴とするシールド部材の異常検出装置に存する。
【００１３】
請求項２記載の発明は、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材の被覆する外部絶縁体、を有する電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置において、前記電線に沿って走査できるように配置されたアンテナと、前記アンテナに向かう進行波を出力する発振器と、前記アンテナ−前記発振器間に設けられた給電路と、前記給電路を伝送する電波のうち前記アンテナから前記発振器に向かう反射波、及び、前記発振器からの進行波の一部を分岐させた分岐進行波、を重ね合わせたレベルを出力する前記給電路上に設けられた合波手段と、前記アンテナに達した前記進行波のうち前記アンテナで反射されたアンテナ進行波と前記分岐進行波との位相が前記合波手段において互いに１８０度異なるように、前記アンテナ−前記合波手段間の前記給電路上に流れる電波の位相を変化させる移相器と、を備え、前記分岐進行波のレベルが前記アンテナに達した前記進行波のうち前記アンテナで反射されたアンテナ反射波と同じレベルになるように、前記合波手段が設けられていることを特徴とするシールド部材の異常検出装置に存する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１及び２記載の発明によれば、合波手段によりアンテナから発振器に向かう反射波のうちアンテナ反射波を相殺して電線反射波のみを合波手段から出力することができる。即ち、シールド部材の有無に関係なくほぼ一定のレベルのアンテナ反射波を相殺してシールド部材の有無によってレベル差が生じる電線反射波のみを合波手段から出力することができる。このため、電線反射波のレベルに合わせた検波器を用いればよく、高精度の検波器を用いなくても１つのアンテナだけで精度良くシールド部材の異常を検出することができる。また、シールド部材の有無によってアンテナのインピーダンスを変化させたり、アンテナ−電線間の距離を一定に保たなくてもよく簡単にシールド部材の異常を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明のシールド部材としての銅テープの異常検出装置について図１を参照して説明する。上記異常検出装置２０は、１つのアンテナとしての送受信アンテナＡＴをＣＶケーブル１０の長手方向に走査して銅テープ１３の異常を検出する装置である。上記ＣＶケーブル１０は、背景技術で説明したように、図１に示すように、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。
【００１６】
芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられる。シース１４は、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。ここで、銅テープ１３の異常とは、銅テープ１３がズレて芯線１１の一部に銅テープ１３によって覆われていない部分が生じること言う。
【００１７】
上記異常検出装置２０は、送受信アンテナＡＴと、発振器２１と、合波手段としてのサーキュレータ２２と、給電路としての同軸ケーブル２３と、検波器２４と、判定器２５と、を備えている。送受信アンテナＡＴは、ＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査できるように図示しない取付部によってＣＶケーブル１０に取り付けられている。発振器２１は、発振して上記送受信アンテナＡＴに向かう進行波Ｗ１を出力する。発振器２１は、送受信アンテナＡＴに達した進行波Ｗ１のうち送受信アンテナＡＴで反射されたアンテナ反射波Ｗ３１を最小にするために送受信アンテナＡＴの共振周波数で発振する。
【００１８】
サーキュレータ２２は、後述する送受信アンテナＡＴ−発振器２１間の給電路である同軸ケーブル２３上に設けられている。サーキュレータ２２は、３つのポートＰ１〜Ｐ３を有している。サーキュレータ２２においてはポートＰ１に入力された進行波Ｗ１のほとんどがポートＰ２から出力される。ポートＰ１に入力された進行波Ｗ１の一部である分岐進行波Ｗ２が、ポートＰ３から出力される。また、ポートＰ２に入力された反射波Ｗ３のほとんどが、ポートＰ３から出力される。よって、ポートＰ３は、分岐進行波Ｗ２と反射波Ｗ３とを重ね合わせた干渉波が出力される。このサーキュレータ２２としては、上記分岐進行波Ｗ２のレベルが上記アンテナ反射波Ｗ３１と同じレベルになるような、ポートＰ３からポートＰ１のアイソレーションを有するものを用いている。
【００１９】
同軸ケーブル２３は、送受信アンテナＡＴ−発振器２１間の給電路である。同軸ケーブル２３には、発振器２１から出力された送受信アンテナＡＴに向かう進行波Ｗ１が伝送される。同軸ケーブル２３には、受信アンテナＡＴに達した進行波Ｗ１のうち送受信アンテナＡＴで反射されたアンテナ反射波Ｗ３１が伝送される。同軸ケーブル２３には、送受信アンテナＡＴから放射されてＣＶケーブル１０の芯線１１又は銅テープ１３で反射されたケーブル反射波Ｗ３２が再び送受信アンテナＡＴで受信されて伝送される。この同軸ケーブル２３の送受信アンテナＡＴ−サーキュレータ２２のポートＰ２間の長さは、アンテナ反射波Ｗ３１と分岐進行波Ｗ２との位相がサーキュレータ２２において互いに１８０度異なるように設けられている。
【００２０】
より詳しく説明すると、例えば進行波Ｗ１、分岐進行波Ｗ２、反射波Ｗ３、アンテナ反射波Ｗ３１及びケーブル反射波Ｗ３２の波長をそれぞれλとする。そこで、送受信アンテナＡＴ−サーキュレータ２２間の同軸ケーブル２３の長さを（λ×ｎ＋λ／４）にすることで、サーキュレータ２２での分岐進行波Ｗ２と送受信アンテナＡＴでの進行波Ｗ１との位相が９０度異なる（同軸ケーブル２３の波長短縮率は無視する）。よって、サーキュレータ２２でのアンテナ反射波Ｗ３１と分岐進行波Ｗ２との位相を互いに同軸ケーブル２３の往復分である１８０度異ならせることができる。
【００２１】
検波器２４は、上述したサーキュレータ２２のポートＰ３から出力される干渉波を受信して、その受信レベルを判定器２５に対して出力する。判定器２５は、例えば一定時間経過する毎に、又は、ＣＶケーブル１０を一定距離走査する毎に、検波器２４から出力された受信レベルと予め定めた閾値とを比較して銅テープ１３のズレの有無を検出する。
【００２２】
次に、上述した構成の異常検出装置２０の動作について説明する。まず、作業者が上述した図示しない取付部を用いてＣＶケーブル１０に送受信アンテナＡＴを取り付ける。その後、作業者が図示しない操作手段を操作して発振器２１を発振させる。これにより発振器２１は発振して送受信アンテナＡＴに向かって進行波Ｗ１を出力する。図１に示すように、発振器２１から出力される進行波Ｗ１は、同軸ケーブル２３を伝送してサーキュレーション２３のポートＰ１に入力される。
【００２３】
ポートＰ１に入力された進行波Ｗ１は、そのほとんどがポートＰ２から出力される。また、ポートＰ１に入力された進行波Ｗ１の一部は、分岐進行波Ｗ２としてポートＰ３から出力される。ポートＰ２から出力された進行波Ｗ１は、同軸ケーブル２３を伝送して送受信アンテナＡＴに到達する。進行波Ｗ１が入力されると送受信アンテナＡＴは、ＣＶケーブル１０に向かって進行波Ｗ１を放射する。なお、進行波Ｗ１の一部は、一点鎖線で示すように送受信アンテナＡＴで反射されてアンテナ反射波Ｗ３１となり送受信アンテナＡＴ２から発振器２１に向かって同軸ケーブル２３を伝送する。
【００２４】
また、送受信アンテナＡＴから放射された進行波Ｗ１は、ＣＶケーブル１０の銅テープ１３又は芯線１１で反射されてケーブル反射波Ｗ３２として送受信アンテナＡＴに受信される。送受信アンテナＡＴで受信されたケーブル反射波Ｗ３２は、送受信アンテナＡＴから発振器２１に向かって同軸ケーブル２３を伝送する。よって、同軸ケーブル２３には、アンテナ反射波Ｗ３１とケーブル反射波Ｗ３２とが干渉した反射波Ｗ３が送受信アンテナＡＴから発振器２１に向かって伝送される。同軸ケーブル２３を伝送する反射波Ｗ３は、サーキュレータ２２のポートＰ２に入力される。ポートＰ２に入力された反射波Ｗ３は、ポートＰ３から出力される。よって、ポートＰ３からは、分岐進行波Ｗ２と反射波Ｗ３とを重ね合わせた干渉波が出力される。
【００２５】
上記サーキュレータ２２は、上述したように分岐進行波Ｗ２のレベルが反射波Ｗ３を構成するアンテナ反射波Ｗ３１と同じレベルになるようなものが用いられている。また、送受信アンテナＡＴ−サーキュレータ２２間の同軸ケーブル２３の長さが、分岐進行波Ｗ２とアンテナ反射波Ｗ３１との位相がサーキュレータ２２において互いに１８０度異なるように設けられている。即ち、ポートＰ３からは、互いに同レベルでかつ位相が１８０度異なる分岐進行波Ｗ２とアンテナ反射波Ｗ３１とが重なり合う。このため、分岐進行波Ｗ２とアンテナ反射波Ｗ３１とが互いに打ち消し合い、ポートＰ３からはケーブル反射波Ｗ３２のみが出力される。
【００２６】
ところで、銅テープ１３がある正常部と銅テープ１３がない異常部とでは、送受信アンテナＡＴから送信（放射）されてＣＶケーブル１０で反射された後に送受信アンテナＡＴに受信されるまでの電波の経路長が異なり、結果、同軸ケーブル２３を伝送するケーブル反射波Ｗ３２の受信レベルが異なる。よって、ポートＰ３からは、銅テープ１３の有無によって受信レベルが異なるケーブル反射波Ｗ３２が出力される。検波器２４は、このケーブル反射波Ｗ３２のレベルを判定器２５に対して出力する。そして、判定器２５は、ケーブル反射波Ｗ３２と予め定めた閾値とを比較して、ＣＶケーブル１０の異常を検出する。
【００２７】
上述した異常検出装置２０によれば、サーキュレータ２２により送受信アンテナＡＴから発振器２１に向かう反射波Ｗ３のうちアンテナ反射波Ｗ３１を相殺してケーブル反射波Ｗ３２のみをサーキュレータ２２のポートＰ３から出力することができる。即ち、銅テープ１３の有無に関係なくほぼ一定のレベルのアンテナ反射波Ｗ３１を相殺して銅テープ１３の有無によってレベル差が生じるケーブル反射波Ｗ３２のみをサーキュレータ２２のポートＰ３から出力することができる。上記ケーブル反射波Ｗ３２は送受信アンテナＡＴと同軸ケーブル２３とのインピーダンス整合を良好にしても進行波Ｗ１に対して約−１０〜−２０ｄＢ程度生じる。このため、ケーブル反射波Ｗ３２のレベルに合わせた検波器２４を用いればよく、高精度の検波器２４を用いなくても１つの送受信アンテナＡＴだけで精度良く銅テープ１３の異常を検出することができる。また、銅テープ１３の有無によって送受信アンテナＡＴのインピーダンスを変化させたり、送受信アンテナＡＴ−ＣＶケーブル１０間の距離を一定に保たなくてもよく簡単に銅テープ１３の異常を検出することができる。
【００２８】
また、上述した実施形態によれば、同軸ケーブル２３の長さを調整して、アンテナ反射波Ｗ３１と分岐進行波Ｗ２との位相がサーキュレータ２２において互いに１８０度ズレるようにしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図２に示すように、送受信アンテナＡＴ−サーキュレータ２２間の同軸ケーブル２３上に移相器２６を挿入して、アンテナ反射波Ｗ３１と分岐進行波Ｗ２との位相が互いに１８０度ズレるようにしてもよい。
【００２９】
また、上述した実施形態では、合波手段としてサーキュレータ２２を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。合波手段としては、同軸ケーブル２３を伝送する電波のうち送受信アンテナＡＴから発振器２１に向かう反射波Ｗ３、及び、発振器２１からの進行波Ｗ１の一部を分岐させた分岐進行波Ｗ２、を重ね合わせたレベルを出力するものであればよく、例えば方向性結合器、減衰器、アイソレータや回路基板（マイクロストリップ）で構成してもよい。
【００３０】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は銅テープがある正常部に取り付けられた本発明の銅テープ（シールド部材）の異常検出装置を示す構成図であり、（ｂ）は銅テープがない異常部に取り付けられた本発明の銅テープの異常検出装置を示す構成図である。
【図２】他の実施形態における銅テープの異常検出装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０    ＣＶケーブル（電線）
１１    芯線
１２    絶縁体（内部絶縁体）
１３    銅テープ（シールド部材）
１４    シース（外部絶縁体）
２０    異常検出装置
２１    発振器
２２    サーキュレータ（合波手段）
ＡＴ    送受信アンテナ（アンテナ）
【図１】
2009250962.tif 000003
【図２】
2009250962.tif 000004