WO2023145510A1 - 異常予兆検知機能付ケーブル - Google Patents

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WO2023145510A1
WO2023145510A1 PCT/JP2023/000993 JP2023000993W WO2023145510A1 WO 2023145510 A1 WO2023145510 A1 WO 2023145510A1 JP 2023000993 W JP2023000993 W JP 2023000993W WO 2023145510 A1 WO2023145510 A1 WO 2023145510A1
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WO
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wire
strands
conductor
cable
wires
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Application number
PCT/JP2023/000993
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English (en)
French (fr)
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洋和 小森
高弘 村田
不二夫 薗田
真人 伊澤
拓実 大嶋
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
Application filed by 株式会社オートネットワーク技術研究所, 住友電装株式会社, 住友電気工業株式会社 filed Critical 株式会社オートネットワーク技術研究所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks

Definitions

  • This disclosure relates to a cable with an anomaly sign detection function.
  • Wires are installed or laid in various electrical and electronic equipment, transportation equipment, buildings, public facilities, etc.
  • damage such as disconnection may occur in wires.
  • an electric wire is repeatedly bent or vibrated, the conductor constituting the electric wire may break due to metal fatigue.
  • Patent Document 1 discloses a sensing wire having a conductor made by twisting a plurality of strands and a conductor having a conductor made by twisting a plurality of strands to be detected.
  • a cable with a disconnection detection function is disclosed, which includes a wire and a twist pitch of the conductor of the detection wire is longer than the twist pitch of the conductor of the wire to be detected.
  • Patent Document 2 describes an electric cable consisting of a plurality of electric wires, an electric shield layer covering the electric wires, and a sheath covering the electric shield layer, and a disconnection consisting of a conductor wire provided in the electric shield layer and an insulating layer around the conductor wire.
  • a disconnection detection device comprising: The flexing life of the disconnection detection wire is set shorter than the flexing life of the electric wire. It is described that a voltage is applied to the conductor wire of the disconnection detection line by a voltage source, and disconnection of the electric shield layer is predicted from the detection signal of the first detector and the detection signal of the second detector.
  • Patent Document 3 discloses a cable with a disconnection detection function having a wire core in which a conductor is coated with an insulator and a disconnection detection line, in which the disconnection detection line is composed of a plurality of strands in which the conductor wire is coated with an insulator. , a configuration is disclosed in which the plurality of strands are composed of two or more types of strands having different flexing lives. Since the sensing wire is configured by combining strands with different flexing lifespans, it is possible to break the sensing wire in stages. Moreover, by insulating the strands of the detection wire individually, the change in resistance caused by the breakage of the strands appears clearly, and it is possible to detect the breakage more accurately.
  • JP 2013-182716 A Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-305478 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-299608
  • a detection wire that is more likely to break due to bending than the target wire is provided together with a target wire that is a target for detecting signs of disconnection, and the breakage of the detection wire is monitored. , it is possible to detect signs of disconnection of the target electric wire.
  • a means for monitoring breakage of the detection wire it is possible to adopt a method of inputting an electrical signal such as an alternating current to the conductor wire constituting the detection wire and monitoring changes in the response signal obtained by reflection or transmission. can. At this time, it is necessary to set a ground potential in order to use it as a reference for the electrical signal and to secure a return path for the electrical signal.
  • ground potential for this disconnection sign detection it is possible to use the ground potential of the entire device equipped with electric wires, such as an automobile.
  • the ground potential of the entire device is usually connected to various devices installed in the device, and noise originating from other devices is superimposed on the electrical signal for disconnection sign detection. It is often difficult to detect signs of disconnection accurately.
  • a method of separately providing a dedicated ground line for detecting a sign of disconnection without using the ground potential of the entire device is also conceivable. In this case, although the influence of noise can be suppressed to a low level, the number of wires routed inside the device increases, leading to a complicated internal structure and an increase in mass of the device.
  • a cable with an abnormality sign detection function includes a target wire having a wire conductor and a wire coating that covers the outer periphery of the wire conductor, a detection wire conductor, and a detection wire that covers the outer periphery of the detection wire conductor.
  • a coating wherein the sensing line conductor as a whole has a shorter flex life than the wire conductor, and the sensing line conductor includes, as strands, inner strands and the an outer wire having a shorter flex life than the inner wire, each of the inner wires being configured as a bare wire with an exposed conductive material;
  • a strand is arranged insulated with respect to the group of inner strands.
  • the cable with an anomaly sign detection function it is possible to detect a sign of wire breakage by inputting an electrical signal without using an external ground potential.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the cable with an abnormality sign detection function according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a detection wire included in the cable with an abnormality sign detection function according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a detection wire included in the cable with an abnormality sign detection function according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a detection wire included in the cable with an abnormality sign detection function according to the third embodiment of the present disclosure.
  • a cable with an abnormality sign detection function includes a target wire having a wire conductor and a wire coating that coats the outer periphery of the wire conductor, a detection wire conductor, and the outer periphery of the detection wire conductor.
  • the sensing wire conductor as a whole has a shorter bending life than the wire conductor
  • the sensing wire conductor is an inner wire as a wire and an outer wire whose bending life is shorter than that of the inner wire
  • each of the inner wires is configured as a bare wire with an exposed conductive material, and is formed on the outer periphery of the group of inner wires.
  • the outer strands are arranged insulated with respect to the group of inner strands.
  • the cable with an abnormality sign detection function includes a detection wire having a detection wire conductor with a shorter bending life than the wire conductor of the target wire. Therefore, when a load is repeatedly applied to the cable with an abnormality sign detection function due to bending or vibration, the wires included in the detection wire conductor break in a shorter period of time than the wire conductor of the target wire. When a break occurs in the element wire included in the detection wire, by detecting the break through electrical measurement such as characteristic impedance measurement, it is possible to detect a breakage in the target wire before the breakage occurs in the target wire. can be detected.
  • the inner wire group is used as a ground wire, and the ground potential determined as the potential of the ground wire is used as a reference, with respect to the outer wire.
  • An electrical signal may be input to perform electrical measurement. Since the outer wire has a shorter flex life than the inner wire, and the outer wire is arranged on the outer circumference of the inner wire, when a load due to bending or vibration is repeatedly applied to the detection wire, In addition, the outer strand breaks earlier than the inner strand. Therefore, by using the group of inner strands as a ground wire, it is possible to stably detect breakage of the outer strands by electrical measurement and sensitively detect signs of breakage of the target electric wire.
  • the outer wire and the inner wire constitute a common detection wire, the ground potential of the entire device equipped with the cable with the abnormality sign detection function is detected in order to detect the breakage of the wire by electrical measurement. There is no need to connect or install an independent ground wire outside the cable with anomaly sign detection function. Therefore, it is possible to perform stable electrical measurement while avoiding the influence of noise from the ground potential of the entire device and the increase in required space and mass due to the installation of an independent ground wire. Furthermore, the fact that the inner strands are configured as bare wires with exposed conductive material makes the group of inner strands provide a particularly stable ground potential.
  • the inner wire can also be used to detect a sign of disconnection of the target electric wire.
  • the inner wire has a longer flex life than the outer wire, and is arranged further inward than the outer wire. is repeatedly applied, the inner wire may also break after the outer wire breaks. Therefore, with another ground potential as a reference, electrical measurement is performed on the assembly of the outer and inner wires to detect the breakage of the outer wires and the subsequent breakage of the inner wires. , it becomes possible to detect a sign of disconnection in the electric wire conductor of the target electric wire in stages.
  • each of the outer wires preferably has an insulating layer on the outer periphery of the conductive material and is insulated from each other.
  • the insulating layer provided on the outer circumference of each of the outer strands serves to ensure insulation between the group of outer strands and the inner strands.
  • the outer wires are stepped one by one or several in accordance with the magnitude of the load applied to the cable with anomaly sign detection function. When the wire is broken, it is difficult for the broken wire to come into contact with the unbroken wire, thereby reestablishing continuity at the broken portion.
  • the outer circumference of the group of inner wires may be surrounded by an insulating material, and the outer wires may be arranged around the outer circumference of the insulating material.
  • the insulation between the inner wires and the outer wires can be ensured with a simple structure in which the outer circumference of the group of inner wires is covered with a continuous insulating material.
  • the outer strands may form a plurality of groups, and the outer peripheries of the plurality of groups may be surrounded by an insulating material.
  • the insulating material surrounding the outer perimeter of each of the plurality of groups of outer strands insulates the outer strands from each other and between the outer strands and the inner strands on a group-by-group basis. become a thing.
  • the outer strands are divided into a plurality of groups, and each group is insulated from each other, so that when the strands constituting one group or a part of the group are broken, the elements constituting the other group are broken. Contact with the wire is less likely to reestablish continuity at the break.
  • the outer strands are composed of a plurality of types of strands having mutually different bending lives, and the plurality of types of strands are insulated from each other among the strand types. Then, among the multiple types of outer wires, the outer wires with the shortest bending life are broken in order, and in the electrical measurement of the outer wires as a whole, the change due to the breaking of the outer wire with the short bending life comes first. A gradual change occurs in that the breakage of the long flex life outer strands occurs later. By detecting this step-by-step change, it is possible to determine in detail the degree of load applied to the cable with abnormality sign detection function and the degree of urgency of the sign of disconnection of the target electric wire.
  • strands with shorter flexing lives are arranged closer to the outer circumference of the sensing wire conductor.
  • a greater load due to bending is applied to the strands arranged on the outer peripheral side of the detection wire conductor, and the strands are more likely to break. Therefore, by arranging the outer wires with shorter bending lives closer to the outer circumference, the difference in susceptibility to breakage due to the difference in bending life is amplified by the effect of arrangement, and the wire type among the outer wires is increased. The difference in the time to rupture between the two increases. Therefore, it becomes easy to clearly identify the degree of urgency of the sign of disconnection of the target electric wire.
  • the inner wire and the outer wire preferably have different flex lifespans due to the difference in at least one of the constituent material and the wire diameter. Then, it is possible to easily provide a difference in bending life between the inner wire and the outer wire.
  • the cable with an abnormality sign detection function preferably includes a power supply line and a communication line as the target electric wires. In this case, signs of disconnection in both the power supply line and the communication line can be detected using the common detection line.
  • a cable with an abnormality sign detection function according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings.
  • a cable with an abnormality portent detection function according to an embodiment of the present disclosure is a cable capable of detecting a portent of damage occurring in a target electric wire included in the cable.
  • FIG. 1 shows the configuration of the cable 1 with an abnormality sign detection function according to the first embodiment of the present disclosure as a cross-sectional view cut perpendicularly to the axial direction.
  • a cable 1 with an abnormality sign detection function includes a target electric wire 2 (2A to 2D), a detection wire 3, a tape layer 4, and a sheath 5.
  • FIG. 2 shows a cross section of the sensing wire 3 .
  • the target electric wire 2 is an electric wire that performs functions such as power supply, voltage application, communication, etc., required by the device or the like mounted with the cable 1, and is an electric wire that is to be detected for signs of damage in the cable 1.
  • the number of target electric wires 2 is not particularly specified, and may be one or more.
  • Each target wire 2 has a wire conductor 21 (21A to 21D) configured as a conductor wire, and a wire coating 22 that covers the outer periphery of the wire conductor 21 and is made of an insulating material.
  • the cable 1 comprises four target wires 2A-2D. Two of these four are power supply lines 2A and 2B.
  • the other two are communication lines 2C and 2D having conductor cross-sectional areas smaller than those of the power lines 2A and 2B, and are twisted together to form a twisted pair.
  • the outer edge of the twisted pair is indicated by a dashed line.
  • This type of composite cable including power supply lines 2A, 2B and communication lines 2C, 2D is used for electric brakes of automobiles and the like.
  • the detection wire 3 is an electric wire that detects that the target electric wire 2 has a sign of breakage by causing its own breakage, as will be described later.
  • the sensing wire 3 has a sensing wire conductor 31 configured as a conductor wire and a sensing wire covering 32 made of an insulating material and covering the outer circumference of the sensing wire conductor 31 .
  • the number of detection lines 3 included in the cable 1 is not particularly limited, and may be one or more. Although the embodiment using only one detection wire 3 will be mainly described below, a plurality of detection wires 3 having different materials, wire diameters, numbers, etc. of the strands constituting the detection wire conductor 31 may be provided.
  • the detection line coating 32 is preferably provided as a separate member from the detection line conductor 31 by covering the outer periphery of the detection line conductor 31 as a whole, which will be described later.
  • the insulating layer 3c or the divided insulating layer 3e is provided on the outer circumference of the outer wire 3b constituting the outer circumference of the sensing wire conductor 31, these insulating layers 3c and 3e cover the sensing wire. It may also serve as a reference.
  • the bending life of the detection wire conductor 31 is shorter than that of the wire conductor 21 of the target wire 2 .
  • the bending life of a conductor or wire indicates the period until breakage occurs when it is bent, and the number of bends until breakage occurs when bending is repeated at a predetermined angle. can be evaluated. A larger number of times of bending indicates a longer bending life (higher bending resistance).
  • the detection wire conductor 31 includes a plurality of types of wires, but the bending life of the detection wire conductor 31 as a whole, that is, the bending life as an aggregate of all the wires is the target. It is shorter than the wire conductor 21 of the wire 2 .
  • the bending life of the detection line conductor 31 is shorter than that of each of the wire conductors 21 of the plurality of target wires 2 .
  • the power lines 2A, 2B and the communication lines 2C, 2D are included in the cable 1, it is common that the power lines 2A, 2B having a larger conductor cross-sectional area than the communication lines 2C, 2D have a shorter bending life. There is, and the bending life of the detection line conductor 31 is shorter than that of the power supply lines 2A and 2B.
  • the following forms can be exemplified.
  • the cross-sectional area of the conductor is the same, the greater the number of strands constituting the stranded conductor, the longer the flex life.
  • the thinner the wire that constitutes the conductor the longer the flex life.
  • the conductive material constituting the conductor exhibits high flex resistance as material properties, for example, when it has a large Young's modulus, a high rigidity modulus, and a high flexural strength, the flex life of the conductor becomes long.
  • the shorter the twist pitch of the strands of the conductor the longer the flex life of the conductor.
  • all the target wires 2 and the detection wires 3 are grouped together to form a wire group G.
  • the electric wire group G mutual arrangement of each target electric wire 2 and the detection wire 3 is not particularly limited, but the detection wire 3 is arranged in the center, and the outer periphery of the detection wire 3 is surrounded by a plurality of target electric wires. 2 is preferred.
  • the detection wire 3 and the target wire 2 may be simply bundled together as a wire bundle, but it is preferable to place the target wire 2 around the detection wire 3 around the detection wire 3 and twist them together. In this case, the central sensing wire 3 is also twisted.
  • a tape layer 4 is provided on the outer circumference of the wire group G.
  • the tape layer 4 serves to separate the target wires 2 and the detection wires 3 constituting the wire group G from the sheath 5 .
  • the form and material of the tape layer 4 are not particularly limited, but a preferred example is a form in which a tape body made of an insulating material such as paper or resin is spirally wound around the outer periphery of the wire group G. can be done.
  • the tape layer 4 is in close contact with the wire group G. That is, of the electric wires 2A to 2D, 3 constituting the electric wire group G, the electric wires facing the outermost circumference of the electric wire group G (target electric wires 2A, 2B, 2D in the figure) are in contact with the outer peripheral surface.
  • the sheath 5 is configured as an extruded insulator whose main component is a polymer material, surrounds the outer circumference of the tape layer 4, and constitutes the outermost circumference of the entire cable 1.
  • the sheath 5 is tightly attached to the outer circumference of the tape layer 4 .
  • it is preferable that the sheath 5 is in contact with the tape layer 4 over the entire circumference of the tape layer 4 without forming a gap between the sheath 5 and the tape layer 4 except for unavoidable gaps.
  • the sheath 5 may be composed of a single layer or a plurality of layers. are also made of materials with excellent mechanical properties such as wear resistance.
  • the tape layer 4 may be omitted, and the sheath 5 may be formed as an extruded body directly in close contact with the outer periphery of the wire group G.
  • the sheath 5 is formed as an extruded body and is in close contact with the outer periphery of the wire group G via the tape layer 4 as appropriate.
  • a sign of disconnection of the target electric wire 2 can be accurately detected by the detection wire 3 with sensitivity that does not depend on position or time.
  • the detection line conductor 31 that constitutes the detection line 3 included in the cable 1 with an abnormality portent detection function will be described.
  • the detection line conductor 31 is configured as an assembly of a plurality of strands (single strands of conductive wire material). Contains multiple.
  • the outer wire 3b has a shorter bending life than the inner wire 3a.
  • a plurality of inner strands 3a are assembled into one at the center to form a group.
  • a plurality of outer wires 3b are arranged around the outer circumference of the group of inner wires 3a.
  • the outer strands 3b are arranged around the outer circumference of the group of inner strands 3a. It is preferable that no other wire or member is interposed between the inner wire 3a and the outer wire 3b except for the insulating layer 3c around the outer wire 3b.
  • the sensing wire conductor 31 it is preferable that the entire assembly of the plurality of inner strands 3a and the plurality of outer strands 3b is twisted.
  • the outer wire 3b has a shorter bending life than the inner wire 3a.
  • the outer wire 3b and the inner wire 3a preferably have different flex lifespans because at least one of the constituent material and the wire diameter is different from each other.
  • the inner wire 3a may be made of a material exhibiting higher bending resistance as physical properties such as a higher Young's modulus, a higher rigidity modulus, and a higher bending strength than the outer wire 3b.
  • the inner wire 3a may be configured as a wire having a wire diameter smaller than that of the outer wire 3b.
  • the inner strands 3a and the outer strands 3b are different from each other at least in their constituent materials, and the inner strands 3a are preferably made of a material exhibiting higher bending resistance.
  • copper annealed copper
  • aluminum is used for the outer wire 3b and an aluminum alloy is used for the inner wire 3a
  • an aluminum alloy is used for the outer wire 3b.
  • a preferred example is a form in which a copper alloy or an aluminum alloy with relatively low bending resistance is used, and another copper alloy or aluminum alloy with a higher bending resistance is used for the inner wire 3a.
  • Each inner strand 3a is configured as a bare wire (including plated metal wires; the same applies in this specification). That is, each inner wire 3a does not have an insulating layer on the outer periphery, and the conductive material forming the inner wire 3a is directly exposed.
  • the detection line conductor 31 a plurality of inner strands 3a each configured as a bare wire are gathered to form a group, and electrical continuity is formed between the plurality of inner strands 3a.
  • each wire may be configured as a bare wire or may have an insulating layer on the outer periphery.
  • each outer strand 3b has an insulating layer 3c individually.
  • the insulating layer 3c individually covers the outer periphery of the conductive material forming each of the outer strands 3b.
  • the specific type and thickness of the insulating layer 3c are not particularly limited, it is preferably composed of an enamel coating layer.
  • the insulating layer 3c provided on the outer periphery of the outer wires 3b serves to insulate the outer wires 3b from the group of the inner wires 3a. At the same time, the insulating layer 3c insulates the individual outer strands 3b from each other.
  • the cable 1 includes a detection line conductor 31 having a shorter bending life than the electric wire conductor 21 of the target electric wire 2, in addition to the target electric wire 2 that performs a predetermined function in a device or the like. contains. If the cable 1 is repeatedly subjected to bending or vibration, the detection wire conductor 31 having a short bending life will break before the wire conductor 21 . The reason why the detection wire conductor 31 is broken is that the target wire 2 is also subjected to a load due to bending or vibration, and metal fatigue is accumulated in the wire conductor 21. If the load continues to be applied as it is, the target wire 2 This means that there is a possibility that the wire conductor 21 of the wire breakage may also occur.
  • a break in the sense line conductor 31 can be detected by an electrical measurement, such as a characteristic impedance measurement.
  • the breakage of the detection line conductor 31 means that at least part of the strands (the outer strands 3b and the inner strands 3a) constituting the detection line conductor 31 are broken.
  • disconnection of the wire conductor 21 of the target wire 2 may be simply referred to as disconnection of the target wire 2 .
  • the group of the inner wires 3a is used as a ground potential, and the outer wires There is a method of inputting an electrical signal to 3b to measure the characteristic impedance (or other electrical parameters obtained by electrical measurement; the same shall apply hereinafter).
  • a reference potential is set to the group of inner wires 3a, and an inspection signal containing an AC component is input to the group of outer wires 3b.
  • the response signal is detected by a reflection method or a transmission method, preferably a reflection method.
  • the electrical signal is reflected at the break, resulting in a discontinuous change in the response signal. Therefore, when the measured characteristic impedance changes more than the reference value, it is determined that the outer wire 3b is broken and the wire conductor 21 of the target wire 2 is a sign of breakage. be able to.
  • the characteristic impedance value usually changes in the direction of increasing.
  • the reference value of the characteristic impedance may be determined in advance as a threshold value for the amount of change that should be considered due to the breakage of the outer wire 3b, based on the actual measurement results when the outer wire 3b is not broken. .
  • a change in the characteristic impedance also occurs due to damage to the outer wire 3b that does not lead to breakage.
  • change in characteristic impedance due to breakage is treated as a representative, but damage to the outer wire 3b other than breakage is also a sign of breakage of the target wire 2 through change in characteristic impedance. can be used to detect
  • the time domain method or the frequency domain method is used to measure the characteristic impedance, a load is applied along the axial direction of the cable 1, and the position where the outer strand 3b of the detection line conductor 31 is broken is specified.
  • a pulse electric signal is input to a group of the outer strands 3b, and the time at which the characteristic impedance changes appears is converted to the position along the axial direction of the cable 1, whereby the outer strands 3b It is possible to know the position where the fracture occurred.
  • the characteristic impedance for the sensing line 3 may be measured at a predetermined time, such as a periodical inspection of equipment in which the cable 1 is arranged.
  • the bending life of the outer wire 3b is shorter than that of the inner wire 3a. Therefore, when the detection wire conductor 31 is repeatedly subjected to a load due to bending or vibration of the cable 1, the outer wire 3b breaks earlier than the inner wire 3a. Furthermore, even if the wires are the same, the wires placed on the outer side of the conductor are subjected to a larger load when the conductor is bent, and are more likely to break even with a small number of bends. Become. This is because, when the conductor is bent, the wire that can be bent with the smallest radius of curvature inside the bending shape is the wire arranged on the outermost side of the conductor.
  • the outer strand 3b is arranged on the outer periphery of the group of the inner strands 3a.
  • the difference in flex life between 3a and outer wire 3b is amplified, and the tendency for outer wire 3b to break more easily than inner wire 3a with fewer bends becomes even more pronounced.
  • the inner wire 3a is less likely to break than the outer wire 3b in the detection wire conductor 31.
  • the inner strand 3a is grounded unless all the inner strands 3a are also broken. It can be stably used as a wire and used as a reference potential for characteristic impedance measurement for the outer wire 3b.
  • the outer wire 3b breaks in a relatively short period of time when subjected to repeated loads due to bending or vibration. It will sensitively notify the sign of disconnection.
  • the group of inner wires 3a and the outer wires 3b are insulated from each other, so that the inner wires 3a functioning as ground wires and the outer wires 3b functioning as means for detecting signs of disconnection due to breakage, They can coexist concentrically within a single sense line conductor 31 .
  • the whole equipment equipped with the cable 1, such as an automobile can be used as a reference potential and a return path of an electric signal used for detecting a sign of disconnection.
  • an external ground potential such as a ground potential as a ground potential or a dedicated ground line provided separately from the cable 1 .
  • Various devices that make up the device are often connected to the ground potential of the entire device, including automobiles, and noise derived from these devices is likely to occur. It becomes a factor that lowers accuracy.
  • a dedicated ground line is provided separately from the cable 1, a space for installing the ground line is required, and this may lead to complication of the internal configuration of the device and an increase in mass.
  • the inner wire 3a is configured as a bare wire, and the inner wire 3a is gathered together at the center of the detection wire conductor 31. in groups. That is, the inner wire 3a behaves electrically as a single conductor as a whole. Therefore, in measuring the characteristic impedance with respect to the outer wire 3b, the inner wire 3a functions as a stable ground potential, and the characteristic impedance can be stably measured in a low noise state. As a result, it is possible to detect a sign of disconnection with high accuracy. If each of the inner wires 3a were covered with an insulating layer like the outer wires 3b, the ground potential would not be stable, which could hinder accurate characteristic impedance measurement.
  • each of the outer wires 3b is covered with the insulating layer 3c, it is possible to detect signs of disconnection step by step.
  • the detection line conductor 31 receives a load due to repeated bending or vibration, it is rare for all the outer wires 3b to break at once, unless an extremely large load is applied.
  • the outer wires 3b are broken one by one or several wires in turn, and after a certain period of time, the number of broken outer wires 3b gradually increases.
  • the characteristic impedance of the plurality of outer wires 3b as a whole is measured, if the outer wires 3b are broken, the continuity of conduction in the outer wires 3b is interrupted at the broken point.
  • the measured value of the characteristic impedance should change according to the number of broken wires.
  • each outer wire 3b does not have the insulating layer 3c and is mutually conductive, even if one outer wire 3b is broken, the adjacent unbroken outer wire 3b
  • continuity of conduction is not interrupted at the broken outer wire 3b (chattering; re-establishment of conduction).
  • the characteristic impedance of the outer wire 3b does not change.
  • the amount of change becomes small, or a situation where only a gradual change occurs.
  • the outer wires 3b are insulated from each other by the insulating layer 3c, even if one outer wire 3b is broken, the outer wires 3b are By being insulated from the wire 3b, the continuity of conduction of the outer wire 3b is stably maintained in a state in which continuity is interrupted across the breakage point. Then, the measured value of the characteristic impedance of the outer wire 3b as a whole is significantly and clearly affected by the breakage of the outer wire 3b.
  • the characteristic impedance of the outer wire 3b changes in a clear step-like manner, that is, the value A morphological change occurs in which the value suddenly fluctuates (usually rises) from a stable state, and the value becomes stable again after the change.
  • the stepwise change in the characteristic impedance it is possible to detect that the outer wire 3b is broken stepwise. It is also possible to estimate the number of outer strands 3b. Progression of the gradual breakage of the outer wire 3b means that the cable 1 as a whole is subject to cumulative load application due to repeated bending or the like. In other words, it means that the sign of disconnection in the target electric wire 2 due to metal fatigue is progressing.
  • the characteristic impedance measured for the entire outer wire 3b changes by a reference value or more, it can be determined that there is a sign of disconnection in the target wire 2.
  • the degree of urgency of the sign of breakage of the target wire 2 (how much load is applied to actually break the wire) or) can be determined. Then, for example, in the device in which the cable 1 is mounted, it is possible to take measures such as issuing an alarm according to the degree of urgency.
  • the inner wire 3a is used as the ground wire, and the mode of inspecting the sign of disconnection of the target wire 2 has been described.
  • the inner wire 3a is also a characteristic impedance measurement object.
  • the ground potential the ground potential of the entire device in which the cable 1 is mounted or the ground wire separately provided outside the cable 1 is used as the ground potential, and the outer wire 3b and the inner wire 3a are used as the ground potential.
  • the characteristic impedance of the sensing line conductor 31 as a whole is measured.
  • the outer wire 3b having a short bending life is first broken at a stage when the application of load due to bending or the like is not accumulated so much.
  • the inner wire 3a having a long life is broken.
  • the stepwise breakage of the outer wire 3b and the inner wire 3a causes the characteristic impedance to change stepwise.
  • the degree of urgency of a sign of breakage in the target wire 2 due to the application of a load can be determined over a wide range that cannot be covered only by step-by-step breakage of the mutually insulated outer wires 3b. , can be determined. If the noise in the ground potential of the entire device is slight, or if the increase in the required space due to the provision of an independent ground line is not a problem, it is possible to adopt this inspection mode.
  • a change in impedance corresponding to the gradual breaking of the outer strand 3b will occur more clearly and over a wider range of degrees of load application.
  • the outer wires 3b are arranged in a plurality of layers around the outer circumference of the group of the inner wires 3a, and the outer wires 3b with shorter flex life are arranged closer to the outer circumference of the detection wire conductor 31, these The difference in flexing life of the plurality of types of outer strands 3b can be further amplified by the arrangement effect.
  • a plurality of target wires 2 with different flexing lives are included, such as the power lines 2A and 2B and the communication lines 2C and 2D of the cable 1, disconnection of the target wires 2 with a short flexing life such as the power lines 2A and 2B
  • a sign of is detected by breaking of the outer wire 3b with a short bending life among the plurality of types of outer wires 3b, and multiple signs of breaking of the target wires 2 with a long bending life such as the communication lines 2C and 2D are detected.
  • the insulating layer 3c covering the outer periphery of each outer wire 3b is arranged so that the outer wires 3b are separated from the inner wires 3a. , insulates the outer strands 3b from each other among the strand types, and further insulates the outer strands 3b of each strand type from each other.
  • the wires 3a and 3b, particularly the outer wires 3b have different bending lives as the detection wire conductors 31 of the detection wires 3, and each has a characteristic impedance By measuring , it is possible to more clearly determine the degree of urgency of the sign of disconnection in the target electric wire 2 . The more the breakage of the detection wire conductor 31 including the wire with the long bending life is detected, the more the fatigue of the wire conductor 21 progresses, and it can be determined that the sign of breakage is imminent.
  • a plurality of target wires 2 with different flexing lives are included, such as the power lines 2A and 2B and the communication lines 2C and 2D of the cable 1, disconnection of the target wires 2 with a short flexing life such as the power lines 2A and 2B
  • the sign of is detected by the breakage of the detection wire conductor 31 containing a strand with a short bending life among the plurality of detection wire conductors 31, and the disconnection of the target electric wire 2 with a long bending life such as the communication lines 2C and 2D. It is also possible to configure such that the sign is detected by the breakage of the detection wire conductor 31 including a wire having a long bending life among the plurality of detection wire conductors 31 .
  • the outer strands 3b constituting the detection wire conductor 31 are insulated one by one by the insulating layer 3c. rice field. Since the outer wires 3b are insulated from each other in this way, the change in characteristic impedance due to the stepwise breakage of each outer wire 3b is detected, and the degree of urgency of the sign of breakage in the target electric wire 2 is determined. However, if it is not necessary to determine the breakage of the outer wires 3b one by one, it is not necessary to insulate the outer wires 3b one by one.
  • Each of the inner wires 3a which are wires with a relatively long bending life, is configured as a bare wire in which a conductive material is exposed, and a group of inner wires 3a has a relatively short bending life.
  • the outer wire 3b which is a wire
  • the use of the inner wire 3a as a ground wire allows the use of the external ground potential.
  • a sign of breakage in the target electric wire 2 can be detected using the change in the characteristic impedance due to the breakage of the outer wire 3b as an index.
  • a change in characteristic impedance occurs stepwise due to breakage of the outer wire 3b and breakage of the inner wire 3a. Urgency can be determined in at least two stages.
  • a cable with an abnormality sign detection function according to the second embodiment of the present disclosure has a configuration similar to that of the cable 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 as a whole. However, the configuration of the sensing line conductor 31' included in the sensing line 3' is different from the sensing line conductor 31 of the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a cross section of a detection wire 3' included in the cable with an abnormality sign detection function according to the second embodiment.
  • the outer wires 3b having a relatively short bending life are arranged on the outer periphery of the group of the inner wires 3a having a relatively long bending life. It is Here, both the inner wire 3a and the outer wire 3b are configured as bare wires with exposed conductive material. In this embodiment, the outer periphery of the group of inner strands 3a gathered at the central portion of the detection line conductor 31' is surrounded by inner and outer insulating layers 3d made of an insulating material.
  • the outer wires 3b are arranged on the outer periphery of the inner and outer insulating layers 3d, and the group of inner wires 3a and the outer wires 3b are insulated by the inner and outer insulating layers 3d.
  • the inner and outer insulating layers 3d may cover the outer periphery of the group of the inner wires 3a in any form, and may be made of an extruded resin coating layer, enamel coating layer, paper, resin, or other insulating material. Examples include those wound with a sheet body made of such an insulating material, and those covered with a tube body made of these insulating materials.
  • the outer wire 3b When bending and vibration are repeatedly applied to the detection wire conductor 31' due to the bending of the entire cable, the outer wire 3b has a short bending life and is positioned on the outer circumference of the detection wire conductor 31'. , break earlier than the inner wire 3a. By detecting the breakage of the outer wire 3b as a change in characteristic impedance, it is possible to detect that fatigue has accumulated in the wire conductor 21 of the target wire and that a sign of wire breakage has occurred.
  • the characteristic impedance is measured for the outer wire 3b by using the inner wire 3a as a ground wire when inspecting for signs of disconnection, the ground potential outside the cable is used to The characteristic impedance may be measured for the entire sensing line conductor 31' including the inner strand 3a.
  • the use of an external ground potential can be eliminated, and in the latter case, when the load due to repeated bending or vibration is applied, after the outer wire 3b breaks, the inner wire 3b
  • the breakage of the wire 3a it is possible to detect a sign of breakage in two steps.
  • the outer wires 3b are not insulated one by one. It is difficult to detect such rupture as a change in characteristic impedance. Therefore, it is difficult to determine the degree of urgency of the sign of breakage in the target electric wire by using the gradual breakage of the outer wire 3b.
  • a plurality of types of wires having mutually different flexing lives can be used as the outer wires 3b.
  • outer strands 3b are arranged such that outer strands 3b having a shorter bending life are arranged on the outer peripheral side, and between the layers of the outer strands 3b of different types, the inner and outer layers are arranged.
  • a layer of an insulating material similar to the insulating layer 3d may be provided to maintain mutual insulation between wire types.
  • the cable with abnormality sign detection function according to the third embodiment of the present disclosure also has the same configuration as the cable 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 as a whole. However, the configuration of the sensing line conductor 31'' included in the sensing line 3'' is different from the sensing line conductors 31, 31' of the first and second embodiments.
  • FIG. 4 shows a cross section of a detection wire 3′′ included in the cable with an abnormality sign detection function according to the third embodiment.
  • the outer strands 3 b having a relatively short flexing life are arranged on the outer periphery of the group of the inner strands 3 a having a relatively long flexing life.
  • the inner wire 3a is configured as a bare wire with an exposed conductive material.
  • Each of the outer wires 3b is also configured as a bare wire with an exposed conductive material, but is divided into a plurality of groups g.
  • the outer wires 3b forming each group g surrounded by the divided insulating layer 3e are not insulated from each other, but the outer wires 3b are insulated from each other by the divided insulating layer 3e between the groups g. .
  • the outer strands 3b are arranged on the outer periphery of the group of the inner strands 3a in units of groups g that are surrounded and partitioned by the split insulating layer 3e.
  • the divided insulating layer 3e may cover the outer periphery of each group g of the outer wires 3b in any form, and may be an extruded resin coating layer, an enamel coating layer, an insulating material such as paper or resin. Examples include those wound with a sheet body made of a material, and those covered with a tube body made of an insulating material.
  • the outer wire 3 b When the load due to bending and vibration is repeatedly applied to the detection wire conductor 31 ′′ due to bending of the entire cable, the outer wire 3 b has a short bending life and is positioned on the outer circumference of the detection wire conductor 31 ′′. As a result, it breaks earlier than the inner wire 3a. By detecting the breakage of the outer wire 3b as a change in the characteristic impedance, it is possible to detect that fatigue has accumulated in the conductor of the target wire and that a sign of breakage has occurred.
  • a characteristic impedance measurement may be made for the entire sensing line conductor 31'' combined with the inner strand 3a. It is possible to detect a sign of wire breakage in at least two stages by utilizing the fact that when a load due to bending or vibration is repeatedly applied, the inner wire 3a is broken after the outer wire 3b is broken. .
  • the outer wires 3b are not insulated one by one. It is difficult to detect such breakage as a change in characteristic impedance for each outer strand. However, if the group g partitioned by the divided insulating layer 3e is used as a unit, the disconnection of the outer wire 3b can be detected step by step.
  • the characteristic impedance measured for the outer wires 3b as a whole is A distinct change can occur in In this way, when the change in characteristic impedance occurs in stages, by detecting the change, the degree of urgency of the sign of disconnection in the target electric wire can be adjusted up to the number of groups g of the outer strands 3b. It is possible to classify the number of stages (6 stages when using the illustrated detection line 3′′) to detect.
  • this third embodiment it is not necessary to determine the degree of urgency of a sign of disconnection in the target electric wire with a resolution sufficient to identify the breakage of each outer wire 3b. It can be suitably applied when desired. In a situation where the bending of the cable does not occur equally in all directions but occurs frequently in some directions, a particularly large load is applied to the position corresponding to the inside of the bending shape in the sensing wire conductor 31 ′′. Then, in the group g of the outer wires 3b existing at such a position, a situation in which all the outer wires 3b within the group are broken is more likely to occur than in other groups g.
  • the detection wire conductor 31 ′′ of the third embodiment in which the outer wire 3 b is insulated in units of groups g, it is possible to effectively perform stepwise detection of signs of disconnection in the target wire due to bending or vibration. be able to.
  • different groups may be used as the outer strands 3b having different flexing lifespans. Then, breakage of the outer wires 3b occurs preferentially in the group g of the outer wires 3b having a short bending life, and the characteristic impedance is likely to change due to the breakage of all the outer wires 3b in the group.
  • a group g consisting of the outer strands 3b with a short bending life and a target wire with a long bending life such as the communication lines 2C and 2D, which can suitably detect a sign of disconnection in the target wire with a relatively short bending life.
  • a configuration is conceivable in which a detection line conductor 31 ′′ is provided with a group g of the outer strands 3 b having a long bending life, which can suitably detect signs of disconnection.
  • the gradual change in the characteristic impedance of the detection wire conductor 31′′ corresponding to the breakage of the outer strand 3b of g makes it possible to discriminate and detect signs of breakage in target wires with different flexing lives.
  • the target electric wire to be subjected to detection of a sign of disconnection and the group g of the outer strands 3b suitable for detecting the sign of disconnection of each target electric wire are arranged close to each other. It is more preferable to keep

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Abstract

外部のグラウンド電位を使用しなくても、電気信号を入力して、電線に断線が生じる予兆を検知することができる異常予兆検知機能付ケーブルを提供する。　電線導体と、前記電線導体の外周を被覆する電線被覆と、を有する対象電線と、検知線導体３１と、前記検知線導体３１の外周を被覆する検知線被覆３２と、を有する検知線３と、を有し、前記検知線導体３１は、全体として、前記電線導体よりも屈曲寿命が短く、かつ、前記検知線導体３１は、素線として、内側素線３ａと、前記内側素線３ａよりも屈曲寿命が短い外側素線３ｂと、を含み、前記内側素線３ａのそれぞれは、導電性材料が露出された裸線として構成され、前記内側素線３ａの群の外周に、前記外側素線３ｂが、前記内側素線３ａの群に対して絶縁された状態で配置されている、異常予兆検知機能付ケーブルとする。

Description

異常予兆検知機能付ケーブル
　本開示は、異常予兆検知機能付ケーブルに関する。
　種々の電気・電子機器や輸送用機器、建造物、公共設備等において、電線が搭載、また敷設されるが、電線の長期の使用に伴い、電線に断線等の損傷が発生する場合がある。例えば、電線に屈曲や振動が繰り返し加えられると、金属疲労により、電線を構成する導体に断線が発生する場合がある。断線等の損傷は、実際に発生する前に、金属疲労が進行している段階等、予兆の段階で検知することが好ましい。電線の損傷の発生を、予兆の段階で検知することができれば、その電線を交換する等の対策を実施することで、電線が配置された機器の機能停止等、電線の損傷に起因する不具合を、未然に防止することができる。
　電線の損傷の予兆を検出することを意図したケーブルとして、例えば、特許文献１に、複数の素線を撚り合わせた導体を有する検知線と、複数の素線を撚り合わせた導体を有する被検知線と、を備え、検知線の導体の撚りピッチが、被検知線の導体の撚りピッチよりも長くなった断線検知機能付ケーブルが開示されている。検知線の導体の撚りピッチを被検知線の導体の撚りピッチよりも長くすることで、検知線の屈曲寿命を被検知線の屈曲寿命よりも短くして、断線の予測を図っている。
　また、特許文献２に、複数の電線とそれら複数の電線を覆う電気シールド層と電気シールド層を覆うシースからなる電気ケーブルと、電気シールド層に設けられ導体線とその外周の絶縁層からなる断線検知線と、導体線に電気的に接続された電圧源と、導体線に電気的に接続された第１の検出器と、電気シールド層に電気的に接続された第２の検出器とを備えた断線検知装置が開示されている。断線検知線の屈曲寿命は電線の屈曲寿命よりも短く設定される。断線検知線の導体線に電圧源により電圧を印加し、第１の検出器の検出信号と第２の検出器の検出信号から電気シールド層の断線を予測することが記載されている。
　特許文献３には、導体を絶縁体で被覆した線心と、断線検知線とを有する断線検知機能付きケーブルにおいて、断線検知線が、導体線に絶縁体を被覆した複数本の素線からなり、それら複数本の素線が屈曲寿命の異なる２種類以上の素線からなる形態が開示されている。屈曲寿命の異なる素線を組み合わせて検知線を構成しているので、この検知線を段階的に断線させることが可能であるとされている。また検知線の素線を個々に絶縁することにより、素線断線による抵抗変化が明確に現れ、より正確な断線検知が可能であるとされている。
特開２０１３－１８２７１６号公報 特開２００７－３０５４７８号公報 特開２００７－２９９６０８号公報
　特許文献１～３に記載されるように、断線の予兆を検知する対象である対象電線とともに、その対象電線よりも屈曲によって破断しやすい検知線を設けておき、検知線の破断を監視することで、対象電線の断線の予兆を検知することが可能である。検知線の破断を監視するための手段としては、検知線を構成する導体線に、交流電流等の電気信号を入力し、反射または透過によって得られる応答信号の変化を監視する方法をとることができる。この際、電気信号に対する基準として用い、また電気信号のリターンパスを確保するために、グラウンド電位を設定する必要がある。
　この断線予兆検知のためのグラウンド電位としては、自動車等、電線を搭載している機器全体としてのグラウンド電位を利用することができる。しかし、機器全体のグラウンド電位には、その機器に搭載されている種々の装置が接続されていることが通常であり、断線予兆検知のための電気信号に、他の装置に由来するノイズが重畳されやすく、正確な断線予兆の検知が難しくなることが多い。他に、機器全体のグラウンド電位を利用せず、断線予兆検知ための検知線用に、専用のグラウンド線を別途設けておく方法も考えられる。この場合には、ノイズの影響は小さく抑えることができるが、機器の内部に配策される電線の本数が多くなり、機器の内部構造の複雑化や質量の増大につながる。機器全体のグラウンド電位や、専用のグラウンド線のように、検知線の外部のグラウンド電位を使用しなくても、検知線による断線予兆の検知を行うことができれば、ノイズの影響を低く抑えながら、断線予兆の検知に要する設備の簡素化を図ることができる。
　以上に鑑み、外部のグラウンド電位を使用しなくても、電気信号を入力して、電線に断線が生じる予兆を検知することができる異常予兆検知機能付ケーブルを提供することを課題とする。
　本開示にかかる異常予兆検知機能付ケーブルは、電線導体と、前記電線導体の外周を被覆する電線被覆と、を有する対象電線と、検知線導体と、前記検知線導体の外周を被覆する検知線被覆と、を有する検知線と、を有し、前記検知線導体は、全体として、前記電線導体よりも屈曲寿命が短く、かつ、前記検知線導体は、素線として、内側素線と、前記内側素線よりも屈曲寿命が短い外側素線と、を含み、前記内側素線のそれぞれは、導電性材料が露出された裸線として構成され、前記内側素線の群の外周に、前記外側素線が、前記内側素線の群に対して絶縁された状態で配置されている。
　本開示にかかる異常予兆検知機能付ケーブルによると、外部のグラウンド電位を使用しなくても、電気信号を入力して、電線に断線が生じる予兆を検知することができる。
図１は、本開示の第一の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルの構成を示す断面図である。 図２は、上記第一の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルに含まれる検知線の構成を示す断面図である。 図３は、本開示の第二の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルに含まれる検知線の構成を示す断面図である。 図４は、本開示の第三の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルに含まれる検知線の構成を示す断面図である。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施態様を説明する。
　本開示の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルは、電線導体と、前記電線導体の外周を被覆する電線被覆と、を有する対象電線と、検知線導体と、前記検知線導体の外周を被覆する検知線被覆と、を有する検知線と、を有し、前記検知線導体は、全体として、前記電線導体よりも屈曲寿命が短く、かつ、前記検知線導体は、素線として、内側素線と、前記内側素線よりも屈曲寿命が短い外側素線と、を含み、前記内側素線のそれぞれは、導電性材料が露出された裸線として構成され、前記内側素線の群の外周に、前記外側素線が、前記内側素線の群に対して絶縁された状態で配置されている。
　上記異常予兆検知機能付ケーブルは、対象電線の電線導体よりも屈曲寿命が短い検知線導体を有する検知線を含んでいる。よって、異常予兆検知機能付ケーブルに、屈曲や振動により負荷が繰り返し加えられると、対象電線の電線導体よりも、検知線導体に含まれる素線の方が短期間で破断することになる。検知線に含まれる素線に破断が生じた際に、特性インピーダンスの測定等、電気的測定によって、その破断を検出することで、対象電線に断線が発生する前に、対象電線に断線の予兆が生じていることを、検知することができる。
　この電気的測定に際して、検知線導体に含まれる２種の素線のうち、内側素線の群をグラウンド線として用い、そのグラウンド線の電位として定まるグラウンド電位を基準として、外側素線に対して電気信号を入力して、電気的測定を行えばよい。外側素線が内側素線よりも短い屈曲寿命を有することにより、また外側素線が内側素線の外周に配置されていることにより、検知線に屈曲や振動による負荷が繰り返して印加された際に、外側素線の方が内側素線よりも先に破断を起こす。よって、内側素線の群をグラウンド線として用いることで、電気的測定によって外側素線の破断を安定して検出し、対象電線の断線の予兆を敏感に検知することが可能となる。外側素線と内側素線が共通の検知線を構成しているため、電気的測定による素線の破断の検出のために、異常予兆検知機能付ケーブルが搭載された機器全体のグラウンド電位への接続や、異常予兆検知機能付ケーブルの外部への独立したグラウンド線の設置を必要としない。そのため、機器全体のグラウンド電位からのノイズの影響、また独立したグラウンド線の設置に伴う必要スペースや質量の増大を避けながら、安定した電気的測定を実施することができる。さらに、内側素線が、導電性材料が露出された裸線として構成されていることにより、内側素線の群が、特に安定性の高いグラウンド電位を与えるものとなる。
　加えて、この異常予兆検知機能付ケーブルにおいては、検知線導体の内側素線の群をグラウンド線として用いる代わりに、機器全体のグラウンド電位や別途設けたグラウンド線等、別のグラウンド電位を用いれば、内側素線も対象電線の断線予兆の検知に用いることができる。内側素線は、外側素線よりも屈曲寿命が長く、さらに外側素線よりも内側に配置されていることにより、外側素線よりは破断を起こしにくいが、屈曲や振動による負荷が検知線導体に繰り返して印加されると、外側素線が破断するよりも後に、内側素線も破断を起こす可能性がある。そこで、別のグラウンド電位を基準として、外側素線と内側素線の集合体に対して電気的測定を行い、外側素線の破断と、その後に起こる内側素線の破断をそれぞれ検出することで、対象電線の電線導体における断線の予兆を、段階的に検知することが可能となる。
　ここで、前記外側素線のそれぞれは、導電性材料の外周に絶縁層を有し、相互に対して絶縁されているとよい。この場合には、外側素線のそれぞれの外周に設けられた絶縁層が、外側素線と内側素線の群の間の絶縁を確保する役割を果たす。同時に、外側素線が１本ずつ相互に絶縁されていることにより、異常予兆検知機能付ケーブルに印加された負荷の大きさに応じて、外側素線が１本ずつあるいは数本ずつ段階的に破断した際に、破断した素線が、破断していない素線と接触することで、破断箇所の導通が再形成される事態が生じにくい。よって、特性インピーダンス等、電気的測定における測定値の変化が、外側素線の段階的な破断に応じて、敏感に起こるようになる。その段階的な破断を電気的測定によって順に検出することで、対象電線の断線の予兆の切迫の程度を、判別して検知することが可能となる。
　あるいは、前記内側素線の群の外周が、絶縁性材料で包囲され、前記絶縁性材料の外周に前記外側素線が配置されているとよい。この場合には、内側素線の群の外周を連続した絶縁性材料で被覆するだけの簡素な構成で、内側素線と外側素線の間の絶縁を確保することができる。
　あるいは、前記外側素線は、複数の群を構成しており、前記複数の群のそれぞれの外周が、絶縁性材料で包囲されているとよい。この場合には、外側素線の複数の群のそれぞれの外周を包囲する絶縁性材料が、群を単位として外側素線を相互に絶縁するとともに、外側素線と内側素線の間を絶縁するものとなる。外側素線が複数の群に分割され、各群が相互に絶縁されていることにより、１つの群、あるいは一部の群を構成する素線が破断した際に、他の群を構成する素線との接触によって、破断箇所に導通が再形成される事態が生じにくい。よって、特性インピーダンス等、電気的測定における測定値の変化が、外側素線の群を単位とした破断により、敏感に生じるようになる。つまり、ある群を構成する素線が全て破断すると、その破断が、外側素線の電気的特性の変化として明瞭に検出される。そのように、群を単位とした外側素線の段階的な破断を検出することで、対象電線の断線の予兆の切迫の程度を、ある程度の精度で判別して検知することが可能となる。
　前記外側素線は、相互に異なる屈曲寿命を有する複数種の素線より構成されており、前記複数種の素線は、素線種間で相互に絶縁されているとよい。すると、複数種の外側素線のうち、屈曲寿命の短い外側素線から順に破断することになり、外側素線全体としての電気的測定において、屈曲寿命の短い外側素線の破断による変化が先に起こり、屈曲寿命の長い外側素線の破断による変化がその後に起こるという、段階的な変化が生じる。この段階的な変化を検出することで、異常予兆検知機能付ケーブルに印加された負荷の程度や、対象電線の断線の予兆の切迫の程度を、詳細に判別することが可能となる。
　前記外側素線を構成する前記複数種の素線の中で、屈曲寿命が短い素線ほど、前記検知線導体の外周側に配置されているとよい。検知線導体の外周側に配置されている素線ほど、屈曲による負荷が大きく印加され、破断を起こしやすくなる。そこで、屈曲寿命の短い外側素線ほど外周側に配置しておくことで、屈曲寿命の差による破断しやすさの差異が、配置の効果で増幅され、外側素線の中で、素線種ごとの破断に至る時期の差が、大きくなる。そのため、対象電線の断線の予兆の切迫の程度を、明確に識別しやすくなる。
　前記内側素線と前記外側素線は、構成材料および線径の少なくとも一方が相互に異なることにより、相互に異なる屈曲寿命を有しているとよい。すると、内側素線と外側素線の間の屈曲寿命に、簡便に差を設けることができる。
　前記異常予兆検知機能付ケーブルは、前記対象電線として、電源線と、通信線とを含んでいるとよい。この場合には、電源線と通信線の両方における断線の予兆を、共通の検知線を用いて検知することができる。
［本開示の実施形態の詳細］
　以下、図面を用いて、本開示の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルについて詳細に説明する。本開示の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルは、当該ケーブルに含まれる対象電線において損傷が発生する予兆を、検知可能なケーブルである。
＜第一の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブル＞
（１）異常予兆検知機能付ケーブルの構成
　まず、本開示の第一の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブル（以下、単にケーブルと称する場合がある）について、説明する。図１に、本開示の第一の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブル１の構成を、軸線方向に垂直に切断した断面図にて表示する。異常予兆検知機能付ケーブル１は、対象電線２（２Ａ～２Ｄ）と、検知線３と、テープ層４と、シース５と、を含んでいる。図２は、検知線３の断面を示している。
　対象電線２は、給電、電圧印加、通信等、ケーブル１を搭載した機器等において求められる機能を果たす電線であり、ケーブル１において、損傷の予兆を検出すべき対象となる電線である。対象電線２の本数は特に指定されず、１本または複数とすることができる。各対象電線２は、導体線として構成された電線導体２１（２１Ａ～２１Ｄ）と、絶縁材料より構成されて電線導体２１の外周を被覆する電線被覆２２とを有している。図示した形態では、ケーブル１は、４本の対象電線２Ａ～２Ｄを備えている。それら４本のうち、２本は電源線２Ａ，２Ｂである。他の２本は、電源線２Ａ，２Ｂよりも導体断面積が小さい通信線２Ｃ，２Ｄであり、相互に撚り合わせられて、ツイストペアを構成している。図ではツイストペアの外縁を破線で表示している。この種の電源線２Ａ，２Ｂと通信線２Ｃ，２Ｄを備えた複合ケーブルは、自動車の電動ブレーキ等に用いられる。
　検知線３は、後に作用を説明するように、自らが破断を起こすことで、対象電線２に断線の予兆が発生していることを検知する電線である。検知線３は、導体線として構成された検知線導体３１と、絶縁材料より構成されて検知線導体３１の外周を被覆する検知線被覆３２とを有している。ケーブル１に含まれる検知線３の本数は特に限定されず、１本または複数とすることができる。以下では、検知線３を１本のみ用いる形態について主に説明するが、検知線導体３１を構成する素線の材質や線径、本数等の異なる複数の検知線３を設けてもよい。検知線被覆３２は、検知線導体３１の絶縁を確実に行う観点から、検知線導体３１とは別の部材として、検知線導体３１全体としての外周を被覆して設けることが好ましいが、後に説明するように、検知線導体３１の外周部を構成する外側素線３ｂの外周に、絶縁層３ｃあるいは分割絶縁層３ｅが設けられている場合に、それらの絶縁層３ｃ，３ｅが検知線被覆を兼ねるものであってもよい。
　検知線導体３１は、屈曲寿命が、対象電線２の電線導体２１よりも短くなっている。本明細書において、導体や素線の屈曲寿命とは、屈曲を受けた際に破断が起こるまでの期間を示し、所定の角度での屈曲を繰り返した際に破断が起こるまでの屈曲回数等として評価することができる。その屈曲回数が多いほど、屈曲寿命が長い（耐屈曲性が高い）ことを示す。後に説明するように、検知線導体３１は、複数種の素線を含んでいるが、検知線導体３１の全体としての屈曲寿命、つまり全素線を合わせた集合体としての屈曲寿命が、対象電線２の電線導体２１よりも短くなっている。また、ケーブル１が複数の対象電線２を含む場合には、それら複数の対象電線２の電線導体２１のそれぞれよりも、検知線導体３１の屈曲寿命が短くなっている。電源線２Ａ，２Ｂと通信線２Ｃ，２Ｄがケーブル１に含まれる場合に、通信線２Ｃ，２Ｄに比べて導体断面積の大きい電源線２Ａ，２Ｂの方が屈曲寿命が短いことが一般的であり、検知線導体３１は、その電源線２Ａ，２Ｂよりもさらに屈曲寿命が短くなっている。
　対象電線２と検知線３の間で、導体２１，３１の屈曲寿命に差を設ける手段としては、以下の形態を例示することができる。例えば、導体断面積が同じであれば撚線導体を構成する素線の本数が多いほど、屈曲寿命が長くなる。また、導体を構成する素線が細い方が、屈曲寿命が長くなる。また、導体を構成する導電性材料が、材料物性として高い耐屈曲性を示す場合、例えば大きなヤング率や高い剛性率、高い曲げ強度を有する場合には、導体の屈曲寿命が長くなる。さらに、特許文献１に記載されるように、導体における素線の撚りピッチが短いほど、導体の屈曲寿命が長くなる。
　ケーブル１において、全ての対象電線２と検知線３は、１つにまとめられ、電線群Ｇを構成している。電線群Ｇにおいて、各対象電線２および検知線３の相互配置は、特に限定されるものではないが、検知線３を中央に配置し、その検知線３の外周を囲んで、複数の対象電線２を配置する形態が好ましい。この際、検知線３が複数設けられる場合には、それら複数の検知線３を中央にまとめて配置するとよい。検知線３と対象電線２は、電線束としてまとめるだけでもよいが、検知線３を中心とし、その検知線３の外周に対象電線２を配置して、一括して撚る形態が好ましい。この場合に、中心の検知線３も撚られることになる。
　電線群Ｇの外周には、テープ層４が設けられている。テープ層４は、電線群Ｇを構成する各対象電線２および検知線３をシース５と分離する役割を果たす。テープ層４の形態および材料は、特に限定されないが、紙や樹脂等の絶縁性材料より構成されたテープ体が、電線群Ｇの外周に螺旋状に巻き付けられた形態を、好適に例示することができる。テープ層４は、電線群Ｇに密着している。つまり、電線群Ｇを構成する各電線２Ａ～２Ｄ，３のうち、電線群Ｇの最外周に面する電線（図では対象電線２Ａ，２Ｂ，２Ｄ）の外周面に接触している。
　シース５は、ポリマー材料を主成分とする絶縁体の押出成形体として構成されており、テープ層４の外周を囲んで、ケーブル１全体の最外周を構成している。シース５は、テープ層４の外周に密着している。つまり、テープ層４の外周の全域において、シース５とテープ層４の間に、不可避的なものを除いて空隙が形成されずに、シース５がテープ層４に接触していることが好ましい。シース５は、１層より構成されても、複数の層より構成されてもよいが、図示した形態では外層５１と内層５２の２層より構成されており、外層５１の方が、内層５２よりも、耐摩耗性等の機械的特性に優れた材料より構成されている。ケーブル１において、テープ層４を省略し、電線群Ｇの外周に直接密着する押出成形体として、シース５を形成してもよい。シース５が押出成形体として形成されており、適宜テープ層４を介して電線群Ｇの外周に密着していることで、対象電線２と検知線３の位置関係が、相互にずれにくくなり、対象電線２の断線の予兆を、位置や時期に依存しない感度で、検知線３によって正確に検知することができる。
（２）検知線導体の構成
　次に、異常予兆検知機能付ケーブル１に含まれる検知線３を構成する検知線導体３１について説明する。検知線導体３１は、複数の素線（導電線材料の単線）の集合体として構成されているが、全てが同じ素線よりなるのではなく、内側素線３ａと外側素線３ｂとをそれぞれ複数含んでいる。外側素線３ｂは、内側素線３ａよりも屈曲寿命が短くなっている。
　本実施形態にかかるケーブル１においては、複数の内側素線３ａが、中心部に１つに集合され、群を構成している。この内側素線３ａの群の外周に、複数の外側素線３ｂが配置されている。図示した形態では、内側素線３ａの群の外周を１周囲んで、外側素線３ｂが配置されている。内側素線３ａと外側素線３ｂの間には、外側素線３ｂの外周の絶縁層３ｃを除き、他の素線や部材が介在されないことが好ましい。検知線導体３１においては、複数の内側素線３ａと複数の外側素線３ｂの集合体全体に対して、撚りが加えられていることが好ましい。
　上記のように、外側素線３ｂは、内側素線３ａよりも屈曲寿命が短くなっている。外側素線３ｂと内側素線３ａは、構成材料および線径の少なくとも一方が相互に異なっていることにより、相互に異なる屈曲寿命を有するものであるとよい。構成材料の差としては、内側素線３ａを外側素線３ｂよりも、大きなヤング率や高い剛性率、高い曲げ強度等、材料物性として高い耐屈曲性を示す材料より構成すればよい。線径の差としては、内側素線３ａを外側素線３ｂよりも、線径の小さな素線として構成すればよい。好ましくは、内側素線３ａと外側素線３ｂが、少なくとも構成材料において相互に異なっており、内側素線３ａの方が高い耐屈曲性を示す材料より構成されるとよい。例えば、外側素線３ｂに銅（軟銅）を用い、内側素線３ａに銅合金を用いる形態、外側素線３ｂにアルミニウムを用い、内側素線３ａにアルミニウム合金を用いる形態、外側素線３ｂに比較的耐屈曲性の低い銅合金またはアルミニウム合金を用い、内側素線３ａにそれよりも耐屈曲性の高い別の銅合金またはアルミニウム合金を用いる形態を、好適に例示することができる。
　それぞれの内側素線３ａは、裸線（メッキされた金属線も含む；本明細書において同様）として構成されている。つまり、それぞれの内側素線３ａは、外周部に絶縁層を有さず、内側素線３ａを構成する導電性材料が直接露出している。検知線導体３１において、それぞれ裸線として構成された内側素線３ａが複数集合して群をなしており、複数の内側素線３ａの相互間には、導通が形成されている。
　外側素線３ｂは、内側素線３ａの群に対して絶縁されていれば、１本ずつは、裸線として構成されても、外周部に絶縁層を有していてもいずれでもよい。しかし、本実施形態においては、各外側素線３ｂは、個別に絶縁層３ｃを有している。つまり、それぞれの外側素線３ｂを構成する導電性材料の外周を個別に、絶縁層３ｃが被覆している。絶縁層３ｃの具体的な種類や厚さは特に限定されるものではないが、エナメル被覆層より構成されることが好ましい。この外側素線３ｂの外周に設けられた絶縁層３ｃは、内側素線３ａの群に対して外側素線３ｂを絶縁するものとなる。同時に、絶縁層３ｃは、個々の外側素線３ｂを、相互に対して絶縁するものとなる。
（３）断線検知の方法
　上記で説明したケーブル１が、機器等に搭載され、使用中に、繰り返して屈曲や振動を受けると、対象電線２を構成する電線導体２１に金属疲労が蓄積し、断線に至る可能性がある。対象電線２に断線が生じると、対象電線２が、給電、通信等の機能を果たせなくなり、ケーブル１が搭載された機器が、正常な機能を発揮し続けられなくなる可能性がある。さらには、対象電線２の断線に起因して、その機器に故障等の不具合が発生する可能性もある。
　しかし、本実施形態にかかるケーブル１は、機器等において所定の機能を果たす対象電線２に加えて、対象電線２の電線導体２１よりも屈曲寿命の短い検知線導体３１を備えた、検知線３を含んでいる。ケーブル１が繰り返して屈曲や振動を受けることがあると、屈曲寿命の短い検知線導体３１が、電線導体２１よりも先に破断を生じることになる。検知線導体３１に破断が生じたことは、対象電線２にも屈曲や振動による負荷が加えられて、電線導体２１に金属疲労が蓄積されており、そのまま負荷の印加が続けば、対象電線２の電線導体２１も断線を起こす可能性があることを意味する。検知線導体３１の破断は、特性インピーダンスの測定等、電気的測定によって検出することができる。ここで、検知線導体３１の破断とは、検知線導体３１を構成する素線（外側素線３ｂおよび内側素線３ａ）の少なくとも一部が破断を起こすことを指す。
　このように、屈曲寿命の短い検知線導体３１の破断を検出することで、対象電線２の電線導体２１に断線の予兆があることを、実際に対象電線２に断線が生じていない段階で、未然に検知することができる。対象電線２の断線の予兆を検知した段階で、対象電線２を新しいものに交換する等の措置を講じれば、対象電線２の断線によって引き起こされる不具合を、予防することができる。なお、本明細書において、対象電線２の電線導体２１の断線を、単に、対象電線２の断線と称する場合がある。
　本実施形態にかかるケーブル１において、検知線３を用いて対象電線２の断線の予兆を検知するための検査法の１つとして、内側素線３ａの群を、グラウンド電位として用い、外側素線３ｂに電気信号を入力して、特性インピーダンス（あるいは電気的測定によって得られる他の電気パラメータ；以下においても同様）の測定を行う方法がある。この場合には、特性インピーダンスの測定を行うに際し、内側素線３ａの群に基準電位を設定し、交流成分を含む検査信号を外側素線３ｂの群に入力する。そして、反射法または透過法、好ましくは反射法によって応答信号を検出する。
　検知線導体３１の中途部において、外側素線３ｂに破断が存在すると、その破断の箇所で電気信号の反射が起こるので、応答信号に不連続な変化が発生する。そこで、計測される特性インピーダンスに、基準値以上の変化が生じた場合に、外側素線３ｂに破断が発生しており、対象電線２の電線導体２１に断線の予兆が生じていると判定することができる。単純な直線状の検知線導体３１の外側素線３ｂに破断が生じると、通常は特性インピーダンス値が上昇する方向に変化する。特性インピーダンスの基準値は、外側素線３ｂに破断が発生していない場合の実測結果等に基づいて、外側素線３ｂの破断によるものとみなすべき変化量の閾値として、あらかじめ定めておけばよい。なお、特性インピーダンスの変化は、破断にまでは至らない外側素線３ｂの損傷によっても発生する。本明細書においては、破断による特性インピーダンスの変化を代表として扱っているが、破断以外の外側素線３ｂの損傷についても、同様に、特性インピーダンスの変化を介して、対象電線２の断線の予兆の検知に利用することができる。
　さらに特性インピーダンスの計測に、時間領域法または周波数領域法を用いれば、ケーブル１の軸線方向に沿って、負荷が印加され、検知線導体３１の外側素線３ｂに破断が生じた位置を特定することもできる。時間領域法の場合には、パルス電気信号を外側素線３ｂの群に入力し、特性インピーダンスに変化が現れた時間をケーブル１の軸線方向に沿った位置に変換することにより、外側素線３ｂに破断が生じた位置を知ることができる。周波数領域法の場合には、複数の周波数成分を含む電気信号を外側素線３ｂの群に入力し、応答信号をフーリエ変換して、周波数の情報をケーブル１上の位置の情報に変換すればよい。検知線３に対する特性インピーダンスの測定は、ケーブル１の使用中に、連続的あるいは断続的に行うことが好ましい。すると、対象電線２の電線導体２１に断線の予兆が生じれば、早期にその断線の予兆を発見し、ケーブル１が搭載された機器の使用者等に通知することができる。あるいは、ケーブル１が配置された機器の定期点検等、所定の時期に、検知線３に対して特性インピーダンスの測定を行ってもよい。
　本実施形態にかかるケーブル１の検知線導体３１においては、外側素線３ｂの方が内側素線３ａよりも屈曲寿命が短くなっている。よって、ケーブル１の屈曲や振動により、検知線導体３１が繰り返して負荷を受けた際に、外側素線３ｂの方が、内側素線３ａよりも先に破断を起こすことになる。さらに、同じ素線であっても、導体の外側に配置されている素線の方が、導体を屈曲させた際に、大きな負荷を印加されることになり、少ない屈曲回数でも破断に至りやすくなる。導体を曲げた際に、曲げ形状の内側で最も小さな曲率半径で曲げられる素線は、導体の最も外側に配置された素線だからである。本実施形態にかかるケーブル１の検知線導体３１において、外側素線３ｂは、内側素線３ａの群の外周に配置されているため、その配置の効果によって、素線自体の特性による内側素線３ａと外側素線３ｂの間の屈曲寿命の差が増幅され、外側素線３ｂが、内側素線３ａよりも少ない屈曲回数で破断を起こしやすい傾向が、さらに顕著となっている。
　このように、本実施形態にかかるケーブル１が、屈曲や振動によって負荷を受けても、検知線導体３１において、内側素線３ａは、外側素線３ｂよりも破断を起こしにくい。検知線導体３１が繰り返して負荷を印加された際に、外側素線３ａの一部が先に破断を起こしても、内側素線３ａも全て破断に至らない限り、内側素線３ａを、グラウンド線として安定して利用し、外側素線３ｂに対する特性インピーダンス測定の基準電位として用いることができる。一方で、外側素線３ｂは、屈曲や振動によって繰り返して負荷を受けた際に、比較的短期間で断線を起こすため、断線に伴う特性インピーダンスの変化を通じて、ケーブル１を構成する対象電線２における断線の予兆を、敏感に報知するものとなる。内側素線３ａの群と外側素線３ｂの間が、互いに絶縁されていることにより、グラウンド線として機能する内側素線３ａと、破断によって断線予兆の検知手段として機能する外側素線３ｂが、単一の検知線導体３１の中で、同心状に共存することができる。
　検知線導体３１に含まれる内側素線３ａの群をグラウンド線として利用できることで、断線予兆検知のために用いる電気信号の基準電位およびリターンパスとして、自動車等、ケーブル１を搭載している機器全体としてのグラウンド電位や、ケーブル１とは別に設けられた専用のグラウンド線等、外部のグラウンド電位を使用する必要は生じない。自動車をはじめとして、機器全体のグラウンド電位には、その機器を構成する種々の装置が接続されていることが多く、それらの装置に由来するノイズを生じやすいため、検知線３における特性インピーダンス測定の精度を低下させる要因となる。また、専用のグラウンド線をケーブル１と別に設ける場合には、そのグラウンド線を設置するためのスペースが必要となるとともに、機器の内部構成の複雑化や質量の増大につながりうる。
　さらに、本実施形態にかかるケーブル１の検知線導体３１においては、内側素線３ａが裸線として構成されており、その内側素線３ａが、検知線導体３１の中心部で、互いに集合して群をなしている。つまり、内側素線３ａは、電気的には、全体として、１本の導体として振舞う。そのため、外側素線３ｂに対する特性インピーダンスの測定において、内側素線３ａが安定なグラウンド電位として機能し、ノイズの少ない状態で、安定して特性インピーダンスの測定を継続することができる。その結果として、断線予兆の検知を高精度に行うことが可能となる。もし、内側素線３ａのそれぞれが、外側素線３ｂと同様に絶縁層によって被覆されているとすれば、グラウンド電位が安定せず、正確な特性インピーダンス測定に支障が生じる可能性がある。
　一方、外側素線３ｂについては、１本ずつが絶縁層３ｃで被覆されていることにより、断線予兆を段階的に検知することが可能となる。検知線導体３１が繰り返しの屈曲や振動によって負荷を受けた際に、極端に大きな負荷を印加されないかぎり、全ての外側素線３ｂが一度に破断することは稀であり、外側素線３ｂが１本ずつ、あるいは数本ずつ、順に破断し、ある程度の期間を経て、破断した外側素線３ｂの本数が徐々に増えていくことが多い。複数の外側素線３ｂ全体としての特性インピーダンスを計測している場合に、外側素線３ｂに破断が発生すると、破断の箇所で、その外側素線３ｂにおける導通の連続性が途切れることになるので、破断した断線の本数に応じて、特性インピーダンスの測定値が変化するはずである。しかし、もし各外側素線３ｂが絶縁層３ｃを有さず、相互に導通を有しているとすれば、ある外側素線３ｂが破断したとしても、隣接する破断していない外側素線３ｂが、その破断した外側素線３ｂと接触して、破断箇所を橋渡しすることで、その破断した外側素線３ｂにおいて、導通の連続性が途切れなくなる（チャタリング；導通の再形成）。すると、外側素線３ｂの特性インピーダンスに変化が生じなくなる。あるいは、変化が生じても、その変化量が小さくなる事態や、緩やかな変化しか生じなくなる事態が起こる。
　これに対し、本実施形態においては、各外側素線３ｂが絶縁層３ｃによって相互に絶縁されているため、ある外側素線３ｂが破断した際にも、その外側素線３ｂが周囲の外側素線３ｂから絶縁されていることにより、その外側素線３ｂの導通の連続性が、破断箇所を挟んで途切れた状態が、安定に維持されることになる。すると、外側素線３ｂ全体として計測される特性インピーダンスの測定値に、その外側素線３ｂの破断による影響が、大きく、また明瞭に生じるようになる。つまり、屈曲等によるケーブル１への負荷の印加が累積するに従って、外側素線３ｂが段階的に破断を起こす場合に、外側素線３ｂの特性インピーダンスに、階段状の明瞭な変化、つまり値が安定している状態から急激に値が変動し（通常は上昇し）、変化後に再び値が安定した状態となる形態の変化が、生じることになる。その階段状の特性インピーダンスの変化を検知することで、外側素線３ｂに段階的な破断が起こっていることを検知することができ、さらにその階段状の変化の回数や変化量から、破断した外側素線３ｂの本数を推定することも可能となる。外側素線３ｂの段階的な破断が進行することは、ケーブル１全体として、繰り返しの屈曲等により、累積的な負荷の印加が進行していることを意味する。つまり、金属疲労による対象電線２における断線の予兆が、進行していることを意味する。
　上記のように、外側素線３ｂ全体に対して計測される特性インピーダンスに、基準値以上の変化が生じた場合に、対象電線２に断線の予兆が生じていると判定することができるが、それに加えて、階段状の特性インピーダンス変化によって、外側素線３ｂの段階的な破断を検知することで、対象電線２の断線の予兆の切迫度（どの程度の負荷がさらに加われば実際に断線するか）を、判別することができる。すると、例えば、ケーブル１が搭載された機器において、切迫度に応じた警報を発する等の手段を講じることが可能となる。
　ここまで、検知線３において、内側素線３ａをグラウンド線として使用して、対象電線２の断線予兆の検査を行う形態について説明したが、本実施形態にかかるケーブル１において、検知線３を用いて対象電線２の断線の予兆を検知するための別の検査法として、内側素線３ａも特性インピーダンスの計測対象とする形態も用いることができる。この場合には、グラウンド電位として、ケーブル１が搭載された機器全体のグラウンド電位や、ケーブル１の外部に別途設けたグラウンド線を、グラウンド電位として用いて、外側素線３ｂと内側素線３ａを含む検知線導体３１全体としての特性インピーダンスを計測する。上記のように、屈曲寿命の短い外側素線３ｂが、屈曲等による負荷の印加がそれほど累積していない段階で、先に破断を起こした後、負荷がさらに累積して印加されてから、屈曲寿命の長い内側素線３ａが破断を起こす。この外側素線３ｂと内側素線３ａの段階的な破断によって、特性インピーダンスも段階的に変化する。この段階的な特性インピーダンスの変化を検出することで、相互に絶縁された外側素線３ｂの段階的な破断だけではカバーできない広い範囲にわたって、負荷の印加による対象電線２における断線予兆の切迫度を、判別することが可能となる。機器全体のグラウンド電位のノイズが軽度である場合や、独立したグラウンド線を別途設けることによる必要スペースの増大等が問題にならない場合には、この検査形態を採用することも考えうる。
（４）変形形態
　上記では、外側素線３ｂとして、内側素線３ａよりも屈曲寿命の短いものが１種類用いられる形態について説明を行った。しかし、外側素線３ｂとして、いずれも内側素線３ａよりは屈曲寿命が短く、かつ相互に屈曲寿命が異なる複数のものを用いることも考えられる。外側素線３ｂとしては、構成材料および線径の少なくとも一方が異なることで、屈曲寿命が異なるものを用いればよい。このように、屈曲寿命の異なる複数種の外側素線３ｂを用いれば、外側素線３ｂの中でも屈曲寿命が短いものほど、早期に破断を起こすことになるので、外側素線３ｂ全体としての特性インピーダンスにおいて、外側素線３ｂの段階的な破断に対応する変化が、さらに明瞭に、また負荷の印加の程度について幅広い範囲にわたって、生じることになる。特に、外側素線３ｂを内側素線３ａの群の外周に複数層で配置するようにし、屈曲寿命の短い外側素線３ｂほど、検知線導体３１の外周側に配置するようにすれば、それら複数種の外側素線３ｂの屈曲寿命の差を、配置の効果でさらに増幅することができる。さらに、ケーブル１の電源線２Ａ，２Ｂと通信線２Ｃ，２Ｄのように、屈曲寿命の異なる複数の対象電線２を含む場合に、電源線２Ａ，２Ｂ等、屈曲寿命の短い対象電線２の断線の予兆を、複数種の外側素線３ｂの中で屈曲寿命の短い外側素線３ｂの破断をもって検知するとともに、通信線２Ｃ，２Ｄ等、屈曲寿命の長い対象電線２の断線の予兆を、複数種の外側素線３ｂの中で屈曲寿命の長い外側素線３ｂの破断をもって検知するように構成することもできる。これらの形態のように、相互に屈曲寿命が異なる複数種の外側素線３ｂを用いる場合には、各外側素線３ｂの外周を被覆する絶縁層３ｃは、外側素線３ｂを内側素線３ａの群に対して絶縁するとともに、外側素線３ｂを素線種間で相互に絶縁し、さらに各素線種の外側素線３ｂを相互に絶縁する役割を果たす。
　また、上記では、１本の異常予兆検知機能付ケーブル１の中に、検知線３を１本のみ設けたが、複数設けることもできる。複数の検知線３を設ける場合には、それらの検知線３の検知線導体３１として、素線３ａ，３ｂ、特に外側素線３ｂが相互に異なる屈曲寿命を有するものを用い、それぞれに特性インピーダンスを計測すれば、対象電線２における断線の予兆の切迫度を、さらに明確に判別することが可能となる。屈曲寿命の長い素線を含んだ検知線導体３１の破断が検出されるほど、電線導体２１の疲労が進み、断線の予兆が切迫していると判定することができる。また、ケーブル１の電源線２Ａ，２Ｂと通信線２Ｃ，２Ｄのように、屈曲寿命の異なる複数の対象電線２を含む場合に、電源線２Ａ，２Ｂ等、屈曲寿命の短い対象電線２の断線の予兆を、複数の検知線導体３１の中で屈曲寿命の短い素線を含んだ検知線導体３１の破断をもって検知するとともに、通信線２Ｃ，２Ｄ等、屈曲寿命の長い対象電線２の断線の予兆を、それら複数の検知線導体３１の中で屈曲寿命の長い素線を含んだ検知線導体３１の破断をもって検知するように構成することもできる。
　以上で説明した本開示の第一の実施形態およびその変形形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブル１では、検知線導体３１を構成する外側素線３ｂが、絶縁層３ｃによって１本ずつ絶縁されていた。そのように各外側素線３ｂが相互間で絶縁されていることで、各外側素線３ｂの段階的な破断による特性インピーダンスの変化を検出し、対象電線２における断線の予兆の切迫度を判別することができるが、そのように外側素線３ｂの１本ずつの破断を判別する必要がない場合には、外側素線３ｂを１本ずつ絶縁することは必要ない。相対的に屈曲寿命が長い素線である内側素線３ａのそれぞれが、導電性材料が露出された裸線として構成され、その内側素線３ａの群の外周に、相対的に屈曲寿命が短い素線である外側素線３ｂが、内側素線３ａの群に対して絶縁された状態で配置されてさえいれば、内側素線３ａをグラウンド線として利用することで、外部のグラウンド電位を使用することなく、外側素線３ｂの破断による特性インピーダンスの変化を指標として、対象電線２における断線の予兆を検知することができる。また、適宜、外部のグラウンド電位を使用すれば、外側素線３ｂの破断と内側素線３ａの破断によって特性インピーダンスの変化が段階的に起こることを利用して、対象電線２の断線の予兆の切迫度を、少なくとも２段階では判別することができる。
　そのように、外側素線３ｂを個別に絶縁しない形態について、本開示の第二の実施形態および第三の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルとして次に説明する。なお、以下の第二の実施形態および第三の実施形態においても、個別の外側素線３ｂの外周に絶縁層３ｃが形成されることを妨げるものではないが、構成の簡素性の観点から、そのような絶縁層３ｃは設けられないことが好ましい。以下の第二の実施形態および第三の実施形態についての説明では、上記で詳細に説明した第一の実施形態と共通する構成については、説明を省略する。
＜第二の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブル＞
　本開示の第二の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルは、全体としては、図１に示した第一の実施形態にかかるケーブル１と同様の構成を有している。しかし、検知線３’に含まれる検知線導体３１’の構成が、上記第一の実施形態の検知線導体３１と相違している。図３に、第二の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルに含まれる検知線３’の断面を示す。
　第二の実施形態における検知線３’に含まれる検知線導体３１’も、相対的に屈曲寿命の長い内側素線３ａの群の外周に、相対的に屈曲寿命の短い外側素線３ｂが配置されている。ここでは、内側素線３ａおよび外側素線３ｂはともに、導電性材料が露出した裸線として構成されている。本実施形態においては、検知線導体３１’の中央部に集合された内側素線３ａの群の外周が、絶縁性材料よりなる内外絶縁層３ｄによって包囲されている。そして、その内外絶縁層３ｄの外周に外側素線３ｂが配置されており、内側素線３ａの群と外側素線３ｂが、内外絶縁層３ｄによって絶縁されている。内外絶縁層３ｄは、どのような形態で内側素線３ａの群の外周を被覆するものであってもよく、押出成形された樹脂被覆層、エナメル被覆層、紙や樹脂等の絶縁性材料よりなるシート体を巻き付けたもの、それらの絶縁性材料よりなるチューブ体を被せたもの等を例示することができる。
　ケーブル全体の屈曲等により、検知線導体３１’に屈曲や振動が繰り返して加えられると、外側素線３ｂが、屈曲寿命の短さと、検知線導体３１’の外周に位置するという配置の効果により、内側素線３ａよりも早期に破断する。この外側素線３ｂの破断を特性インピーダンスの変化として検出することで、対象電線の電線導体２１にも疲労が蓄積し、断線の予兆が発生していることを検知することができる。断線予兆の検査に際し、内側素線３ａをグラウンド線として使用して、外側素線３ｂに対して特性インピーダンスの測定を行っても、ケーブルの外部のグラウンド電位を使用して、外側素線３ｂと内側素線３ａを合わせた検知線導体３１’全体に対して特性インピーダンスの測定を行ってもよい。前者の場合には、外部のグラウンド電位の使用を排除することができ、後者の場合には、繰り返して屈曲や振動による負荷が印加された際に、外側素線３ｂが破断した後、内側素線３ａが破断することを利用して、２段階での断線予兆の検知が可能となる。
　この第二の実施形態においては、上記第一の実施形態とは異なり、外側素線３ｂが１本ずつ絶縁されていないことにより、外側素線３ｂが段階的に破断したとしても、その段階的な破断を特性インピーダンスの変化として検出することは難しい。よって、外側素線３ｂの段階的な破断を利用して対象電線における断線予兆の切迫度を判別することは困難である。しかし、外側素線３ｂを個別に絶縁する必要がなく、検知線導体３１’の構成を簡素にすることができるので、断線予兆の切迫度を詳細に判別する必要がない場合等に、好適に適用することができる。この第二の実施形態においても、外側素線３ｂとして、相互に異なる屈曲寿命を有する複数種の素線を用いることができる。その場合には、屈曲寿命が短い外側素線３ｂほど外周側に配置されるように、複数種の外側素線３ｂを配置し、それら種類の異なる外側素線３ｂの層の間に、上記内外絶縁層３ｄと同様の絶縁性材料の層を設けておき、素線種間で相互に絶縁を保てばよい。
＜第三の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブル＞
　本開示の第三の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルも、全体としては、図１に示した第一の実施形態にかかるケーブル１と同様の構成を有している。しかし、検知線３”に含まれる検知線導体３１”の構成が、上記第一の実施形態および第二の実施形態の検知線導体３１，３１’と相違している。図４に、第三の実施形態にかかる異常予兆検知機能付ケーブルに含まれる検知線３”の断面を示す。
　第三の実施形態における検知線３”に含まれる検知線導体３１”も、相対的に屈曲寿命の長い内側素線３ａの群の外周に、相対的に屈曲寿命の短い外側素線３ｂが配置されている。ここでは、内側素線３ａが、導電性材料が露出した裸線として構成されている。外側素線３ｂも、１本ずつは、導電性材料が露出した裸線として構成されているが、複数の群ｇに分割され、各群ｇの外周が、絶縁性材料よりなる分割絶縁層３ｅで包囲されている。分割絶縁層３ｅに囲まれた各群ｇを構成する外側素線３ｂは、相互に対して絶縁されないが、各群ｇの間では、分割絶縁層３ｅによって外側素線３ｂどうしが絶縁されている。外側素線３ｂは、分割絶縁層３ｅで包囲されて区画された群ｇを単位として、内側素線３ａの群の外周に配置されている。分割絶縁層３ｅは、どのような形態で外側素線３ｂの各群ｇの外周を被覆するものであってもよく、押出成形された樹脂被覆層、エナメル被覆層、紙や樹脂等の絶縁性材料よりなるシート体を巻き付けたもの、それらの絶縁性材料よりなるチューブ体を被せたもの等を例示することができる。
　ケーブル全体の屈曲等により、検知線導体３１”に屈曲や振動による負荷が繰り返して加えられると、外側素線３ｂが、屈曲寿命の短さと、検知線導体３１”の外周に位置するという配置の効果により、内側素線３ａよりも早期に破断する。この外側素線３ｂの破断を特性インピーダンスの変化として検出することで、対象電線の電線導体にも疲労が蓄積し、断線の予兆が発生していることを検知することができる。断線予兆の検査に際し、内側素線３ａをグラウンド線として使用して、外側素線３ｂに対して特性インピーダンスの測定を行っても、ケーブルの外部のグラウンド電位を使用して、外側素線３ｂと内側素線３ａを合わせた検知線導体３１”全体に対して特性インピーダンスの測定を行ってもよい。前者の場合には、外部のグラウンド電位の使用を排除することができ、後者の場合には、繰り返して屈曲や振動による負荷が印加された際に、外側素線３ｂが破断した後、内側素線３ａが破断することを利用して、少なくとも２段階での断線予兆の検知が可能となる。
　この第三の実施形態においては、上記第一の実施形態とは異なり、外側素線３ｂが１本ずつ絶縁されていないことにより、外側素線３ｂが段階的に破断したとしても、その段階的な破断を、外側素線１本ずつの単位で、特性インピーダンスの変化として検出することは難しい。しかし、分割絶縁層３ｅで区画された群ｇを単位としてであれば、外側素線３ｂの断線を段階的に検知することができる。つまり、ある群ｇを構成する外側素線３ｂの全てが破断すると、他の群ｇにおいて全ての外側素線３ｂの破断が起こっていない段階でも、外側素線３ｂ全体として計測している特性インピーダンスに、明瞭な変化が生じうる。このように、特性インピーダンスの変化が段階的に生じた場合に、その変化を検出することで、対象電線における断線の予兆の切迫度を、最大で、外側素線３ｂの群ｇの数に対応する段階数（図示した検知線３”を用いる場合には６段階）に区分して、検知することが可能となる。
　この第三の実施形態においては、対象電線における断線の予兆の切迫度を、１本１本の外側素線３ｂの破断を識別するほどの分解能で判別する必要はないが、ある程度の精度では判別したいような場合に、好適に適用することができる。ケーブルの屈曲が、全方向に等しく起こるのではなく、一部の方向に頻繁に起こる状況では、検知線導体３１”において、その屈曲形状の内側に相当する位置に、特に大きな負荷が印加されることになる。すると、そのような位置に存在する外側素線３ｂの群ｇにおいて、他の群ｇよりも、群内の外側素線３ｂが全て破断する状況が生じやすい。このような場合に、群ｇを単位として外側素線３ｂを絶縁した第三の実施形態の検知線導体３１”を利用することで、屈曲や振動による対象電線における断線予兆の段階的な検知を、効果的に行うことができる。
　また、群と群の間で、外側素線３ｂとして、屈曲寿命の異なるものを用いるようにしてもよい。すると、屈曲寿命の短い外側素線３ｂよりなる群ｇにおいて、外側素線３ｂの破断が優先的に起こり、群内の全外側素線３ｂの破断による特性インピーダンスの変化が生じやすくなる。例えば、図１に示した形態の電源線２Ａ，２Ｂと通信線２Ｃ，２Ｄのように、屈曲寿命の異なる複数の対象電線が共通のケーブルに含まれる場合に、電源線２Ａ，２Ｂのように屈曲寿命が比較的短い対象電線における断線の予兆を好適に検知することができる、屈曲寿命の短い外側素線３ｂよりなる群ｇと、通信線２Ｃ，２Ｄのように屈曲寿命の長い対象電線における断線の予兆を好適に検知することができる、屈曲寿命の長い外側素線３ｂよりなる群ｇと、をともに検知線導体３１”に設けておく形態が考えられる。この場合には、それら各群ｇの外側素線３ｂの破断に対応する検知線導体３１”の特性インピーダンスの段階的な変化により、屈曲寿命の異なる各対象電線における断線の予兆を、判別して検知することが可能となる。この場合に、異常予兆検知機能付ケーブルにおいて、断線予兆の検知の対象となる対象電線と、各対象電線の断線予兆を検知するのに適した外側素線３ｂの群ｇを、近接させて配置しておくと、さらに好ましい。
　以上、本開示の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
１　　　　　　　　　　　（異常予兆検知機能付）ケーブル
２　　　　　　　　　　　対象電線
　　２Ａ，２Ｂ　　　　　電源線
　　２Ｃ，２Ｄ　　　　　通信線
２１（２１Ａ～２１Ｄ）　電線導体
２２　　　　　　　　　　電線被覆
３，３’，３”　　　　　検知線
３１，３１’，３１”　　検知線導体
３２　　　　　　　　　　検知線被覆
３ａ　　　　　　　　　　内側素線
３ｂ　　　　　　　　　　外側素線
３ｃ　　　　　　　　　　絶縁層
３ｄ　　　　　　　　　　内外絶縁層
３ｅ　　　　　　　　　　分割絶縁層
４　　　　　　　　　　　テープ層
５　　　　　　　　　　　シース
５１　　　　　　　　　　外層
５２　　　　　　　　　　内層
Ｇ　　　　　　　　　　　電線群
ｇ　　　　　　　　　　　外側素線の群

Claims (8)

  1. 　電線導体と、前記電線導体の外周を被覆する電線被覆と、を有する対象電線と、
    　検知線導体と、前記検知線導体の外周を被覆する検知線被覆と、を有する検知線と、を有し、
    　前記検知線導体は、全体として、前記電線導体よりも屈曲寿命が短く、かつ、
    　前記検知線導体は、素線として、内側素線と、前記内側素線よりも屈曲寿命が短い外側素線と、を含み、
    　前記内側素線のそれぞれは、導電性材料が露出された裸線として構成され、
    　前記内側素線の群の外周に、前記外側素線が、前記内側素線の群に対して絶縁された状態で配置されている、異常予兆検知機能付ケーブル。
  2. 　前記外側素線のそれぞれは、導電性材料の外周に絶縁層を有し、相互に対して絶縁されている、請求項１に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。
  3. 　前記内側素線の群の外周が、絶縁性材料で包囲され、
    　前記絶縁性材料の外周に前記外側素線が配置されている、請求項１に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。
  4. 　前記外側素線は、複数の群を構成しており、前記複数の群のそれぞれの外周が、絶縁性材料で包囲されている、請求項１に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。
  5. 　前記外側素線は、相互に異なる屈曲寿命を有する複数種の素線より構成されており、前記複数種の素線は、素線種間で相互に絶縁されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。
  6. 　前記外側素線を構成する前記複数種の素線の中で、屈曲寿命が短い素線ほど、前記検知線導体の外周側に配置されている、請求項５に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。
  7. 　前記内側素線と前記外側素線は、構成材料および線径の少なくとも一方が相互に異なることにより、相互に異なる屈曲寿命を有している、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。
  8. 　前記対象電線として、電源線と、通信線とを含んでいる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の異常予兆検知機能付ケーブル。

     
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JP2021162449A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 株式会社オートネットワーク技術研究所 電線検査システム、電線検査方法、および電線

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