特許 7505332 気中開閉器の浸水判定装置及び浸水判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】気中開閉器の浸水判定装置及び浸水判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/02 20060101AFI20240618BHJP

   G01M 3/04 20060101ALI20240618BHJP

   G01M 3/38 20060101ALI20240618BHJP

   H01H 33/53 20060101ALI20240618BHJP

   H02B 5/02 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

G01M3/02 J

G01M3/04 P

G01M3/38 J

H01H33/53 U

H02B5/02 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020144114

(22)【出願日】2020-08-28

(65)【公開番号】P2022039204

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-03-30

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大原 久征

【審査官】山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２１７１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２４４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０２６８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３８８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４３７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１９２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３１２０７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ３／００ － ３／４０

Ｈ０１Ｈ ３３／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱上に設置された気中開閉器の筐体の内部が浸水しているか否かを判定する気中開閉器 の浸水判定装置であって、
前記筐体の底面に対して、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定するためのレーザーを照射するレーザー照射器と、
前記底面での前記レーザーの照射位置における第１温度と比較される温度であって、前記気中開閉器の種類ごとに用意された複数の第２温度及び複数の前記第２温度よりも低い複数の第３温度の情報が記憶される記憶装置と、
前記レーザーが照射される前記気中開閉器の種類に対応する、前記記憶装置から読み出された前記第２温度及び前記第３温度の情報を用いて、前記第１温度と前記第２温度及び前記第３温度との比較結果に基づいて、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定する判定装置と、を備え、
前記レーザーはファイバーレーザーであり、
前記判定装置は、前記第１温度が前記第２温度の近傍であるときに、前記筐体の内部が浸水していないものと判定し、前記第１温度が前記第３温度の近傍であるときに、前記筐体の内部が浸水しているものと判定し、前記第１温度が前記第２温度及び前記第３温度の近傍ではないときに、判定動作を終了する
気中開閉器の浸水判定装置。

【請求項2】

前記記憶装置は、前記気中開閉器の製造元及び前記筐体の材質を示す情報を前記気中開閉器の種類を示す情報として、前記気中開閉器の種類ごとに前記第２温度及び前記第３温度を示す情報を記憶する、
請求項１に記載の気中開閉器の浸水判定装置。

【請求項3】

前記判定装置は、前記筐体の底面に現れる赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度に変換し、前記筐体の底面における前記ファイバーレーザーの照射位置の前記見かけの温度を前記第１温度として、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定する、
請求項１又は２に記載の気中開閉器の浸水判定装置。

【請求項4】

柱上に設置された気中開閉器の筐体の内部が浸水しているか否かを判定する気中開閉器 の浸水判定方法であって、
前記筐体の底面に対して、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定するためのレーザーをレーザー照射器から照射する第１ステップと、
前記底面での前記レーザーの照射位置における第１温度と比較される温度であって、前記気中開閉器の種類ごとに用意された複数の第２温度及び複数の前記第２温度よりも低い複数の第３温度の情報が記憶されている記憶装置から、前記レーザーが照射される前記気中開閉器の種類に対応する前記第２温度及び前記第３温度の情報を読み出し、前記第１温度と前記第２温度及び前記第３温度との比較結果に基づいて、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定装置によって判定する第２ステップと、を含み、
前記レーザーはファイバーレーザーであり、
前記第２ステップにおいて、前記第１温度が前記第２温度の近傍であるときに、前記筐体の内部が浸水していないものと判定し、前記第１温度が前記第２温度よりも低い第３温度の近傍であるときに、前記筐体の内部が浸水しているものと判定し、前記第１温度が前記第２温度及び前記第３温度の近傍ではないときに、判定動作を終了する、
気中開閉器の浸水判定方法。

【請求項5】

前記記憶装置は、前記気中開閉器の製造元及び前記筐体の材質を示す情報を前記気中開閉器の種類を示す情報として、前記気中開閉器の種類ごとに前記第２温度及び前記第３温度を示す情報を記憶する、
請求項４に記載の気中開閉器の浸水判定方法。

【請求項6】

前記第２ステップにおいて、前記筐体の底面に現れる赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度に変換し、前記筐体の底面における前記ファイバーレーザーの照射位置の前記見かけの温度を前記第１温度として、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定する、
請求項４又は５に記載の気中開閉器の浸水判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気中開閉器の浸水判定装置及び浸水判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、配電線路における電気の流れを変更させたり、停電工事の際に停電区間を構築したりするために、配電線路には、当該配電線路を気中で接続又は遮断する気中開閉器（例えば高圧気中開閉器）が施設されている。

【0003】

気中開閉器を構成する充電部等の電気部品が収容される筐体は、当該電気部品が筐体の外部に生じる要因（風雨、湿気、紫外線等）の影響を受けることがないように、例えばパッキンを用いて気密性を有する構造となっている。しかし、パッキンが経年劣化によって硬化したり亀裂を生じたりすると、筐体の気密性を維持することが困難となり、雨水がパッキンを通して筐体の内部に侵入することがある。雨水が筐体の内部に一旦侵入してしまうと、筐体内部の電気部品が雨水と接触することによって短絡が発生し、配電線路の停電事故につながる虞がある。このような停電事故が発生しないように、筐体の内部が浸水していないかどうかを定期的に確認することが望ましいが、筐体は金属材料で形成されているため、筐体の内部の様子を外部から確認することは容易ではない。

【0004】

そこで、気中開閉器の筐体内部への浸水の有無を確認する装置として、例えば、特許文献１に記載されているような浸水判定装置が提案されている。

【0005】

特許文献１の浸水判定装置は、ヒータ及び温度センサが露出している面を開閉器の筐体の底面に当接させた状態で、筐体の底面をヒータで加熱したときの底面の温度を温度センサで検出し、熱伝導率の原理を利用して温度検出結果から筐体内部の浸水の有無を判定する装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－８９８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１の装置を用いて筐体内部の浸水の有無を判定する場合、作業者が高所作業車に上り、ヤットコ等の工具を使って浸水判定装置を筐体の底面に固定しなければならず、更に、筐体内部の浸水の有無を判定するためには、少なくとも浸水判定装置を筐体の底面に取り付けてから数分程度経過した後の温度検出結果が必要となる。このように、１台の開閉器の浸水の有無を点検するために、膨大な労力と時間を要することとなり、効率的な点検作業とは言えない。

【0008】

そこで、本発明は、作業員が地上にいながら、気中開閉器の筐体の底面の温度を非接触で検出し、筐体の内部が浸水しているか否かを、気中開閉器の種類に応じて遠隔で確実に判定することが可能な浸水判定装置及び浸水判定方法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】

【0009】

前述した課題を解決する主たる本発明は、柱上に設置された気中開閉器の筐体の内部が浸水しているか否かを判定する気中開閉器 の浸水判定装置であって、前記筐体の底面に対して、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定するためのレーザーを照射するレーザー照射器と、前記底面での前記レーザーの照射位置における第１温度と比較される温度であって、前記気中開閉器の種類ごとに用意された複数の第２温度及び複数の前記第２温度よりも低い複数の第３温度の情報が記憶される記憶装置と、前記レーザーが照射される前記気中開閉器の種類に対応する、前記記憶装置から読み出された前記第２温度及び前記第３温度の情報を用いて、前記第１温度と前記第２温度及び前記第３温度との比較結果に基づいて、前記筐体の内部が浸水しているか否かを判定する判定装置と、を備え、前記レーザーはファイバーレーザーであり、前記判定装置は、前記第１温度が前記第２温度の近傍であるときに、前記筐体の内部が浸水していないものと判定し、前記第１温度が前記第３温度の近傍であるときに、前記筐体の内部が浸水しているものと判定し、前記第１温度が前記第２温度及び前記第３温度の近傍ではないときに、判定動作を終了する。
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、作業員が地上にいながら、気中開閉器の筐体の底面の温度を非接触で検出し、筐体の内部が浸水しているか否かを、気中開閉器の種類に応じて遠隔で確実に判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る気中開閉器の浸水の有無の判定方法を説明するための概略図である。

【図2】本実施形態に係る浸水判定装置に用いられるレーザー照射器の機能の一例を示す図である。

【図3】本実施形態に係る浸水判定装置に用いられる判定装置の機能の一例を示す図である。

【図4】気中開閉器の筐体の底面にレーザーを一定時間照射したときの、底面の照射位置での温度上昇を気中開閉器の種類ごとに示す表である。

【図5】図４に示す気中開閉器の１つの種類について、レーザーの照射時間と、気中開閉器の筐体の底面の照射位置での温度上昇との関係を示す特性図である。

【図6】本実施形態に係る浸水判定装置に用いられる第２及び第３温度を、気中開閉器の種類ごとに示すテーブルである。

【図7】赤外線サーモグラフのディスプレイの表示例を示す図である。

【図8】本実施形態に係る浸水判定装置を構成する判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0013】

＝＝＝気中開閉器の浸水の有無の判定方法＝＝＝
図１は、本実施形態に係る気中開閉器の浸水の有無を判定する方法を説明するための概略図である。

【0014】

図１において、気中開閉器１００は、電柱２００の高位置（例えば地上から約１０ｍの位置）に設置され、例えば、配電線路２１０における電気の流れを変更させたり、停電工事の際に停電区間を構築したりするために、配電線路２１０を気中で接続又は遮断する電力機器である。例えば、気中開閉器１００が高圧気中開閉器である場合、高圧気中開閉器は、配電線路２１０上における電力会社と需要家との責任分界点の位置を接続又は遮断することができるように設置されている。

【0015】

気中開閉器１００は、上流側（例えば電力会社側）の配電線路２１０と、下流側（例えば需要家側）の配電線路２１０と、を接続又は遮断するための充電部１１０を有している。この充電部１１０は、外部要因（風雨、湿気、紫外線等）の影響を受けて劣化することがないように、気中開閉器１００を構成する金属製の筐体１２０の内部に密閉された状態で収容されている。しかし、筐体１２０内部の気密性を確保するために使用されているパッキン（不図示）は、筐体１２０における本体部及び蓋部の境界から露出している場合が多く、そのため、上記外部要因の影響を受けて経年劣化してしまう。パッキンの劣化が一定以上に進むと、筐体１２０の気密性を確保することができなくなり、雨や湿気等がパッキンを通して筐体１２０の内部に侵入してしまう。こうして、筐体１２０が浸水してしまうと、浸水後の水が筐体１２０内の底部に溜まり、筐体１２０内に収容されている充電部１１０と接触して短絡事故を引き起こす虞があるため、定期的な点検作業が必要となる。

【0016】

気中開閉器１００を構成する筐体１２０は例えばステンレス鋼や鉄等の金属を材料として形成されていることから、筐体１２０が浸水しているか否かを外部から目視で判断することは困難である。そこで、上記の点検作業として、作業者が気中開閉器１００の設置場所まで上って、特許文献１に示すような浸水判定装置を気中開閉器１００の筐体の底面に取り付けるといった大変な作業を強いられているのが現状である。

【0017】

本実施形態では、作業者が地上にいながら、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを、非接触でなおかつ比較的短時間で、気中開閉器１００の種類に応じて確実に判定することが可能な装置及び方法を提供するものである。

【0018】

本実施形態における気中開閉器１００の浸水判定装置５００は、レーザー照射器３００及び判定装置４００を含んで構成される。

【0019】

レーザー照射器３００は、気中開閉器１００を構成する筐体１２０の外側の底面１３０に対して、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定するためのレーザーを照射するものである。レーザー照射器３００は、レーザーの出射口が筐体１２０の外側の底面１３０の方向を向くように、例えば路面上に設置される。尚、本実施形態では、このレーザーの一例としてファイバーレーザーを用いることとし、レーザー照射器３００の具体的な説明については後述する。

【0020】

判定装置４００は、ファイバーレーザーが筐体１２０の底面１３０に照射されているときの、底面１３０に現れる赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度（第１温度）に変換し、底面１３０におけるファイバーレーザーの照射位置の見かけの温度と、後述する第２及び第３温度との関係において、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定する装置である。判定装置４００の具体的な説明については後述する。

【0021】

ここで、気中開閉器１００には、様々な種類が存在する。気中開閉器１００の種類の１つとして、例えば気中開閉器１００の製造元が挙げられる。また、気中開閉器１００の種類の他の１つとして、例えば気中開閉器１００の仕様が挙げられる。気中開閉器１００の仕様とは、例えば、定格電圧、定格電流、定格周波数、定格短時間電流、定格短絡投入電流等のことである。本実施形態では、気中開閉器１００の種類とは、気中開閉器１００の製造元及び仕様を含む情報であることとする。

【0022】

気中開閉器１００を構成する筐体１２０については、上記の仕様に応じて、例えば、形状、材質、材質の厚み、塗料の種類、塗料の塗布工程等が異なる場合がある。従って、異なる種類で浸水していない複数の気中開閉器１００を用意し、それぞれの筐体１２０の底面１３０に同一出力値のファイバーレーザーを所定時間照射し続けた場合、底面１３０におけるファイバーレーザーの照射位置の見かけの温度は、それぞれ異なる温度カーブを描いて上昇し、同一の温度にはならない。同様に、異なる種類で一定量（数ｍｍ～数ｃｍ）浸水している複数の気中開閉器１００を用意し、それぞれの筐体１２０の底面１３０に同一出力値のファイバーレーザーを所定時間照射し続けた場合も、底面１３０におけるファイバーレーザーの照射位置の見かけの温度は、それぞれ異なる温度カーブを描いて上昇し、同一の温度にはならない。このように、上記の見かけの温度は、気中開閉器１００の種類に応じて異なることになるため、判定装置４００が筐体１２０の浸水の有無を判定する際に見かけの温度とともに用いる上記の第２及び第３温度の情報については、気中開閉器１００の種類ごとに用意すれば、筐体１２０の内部の浸水の有無を正しく判定することができる。第２及び第３温度の詳細については後述する。

【0023】

そして、レーザー照射器３００を路面上に設置し、判定装置４００によって、ファイバーレーザーが筐体１２０の底面１３０に照射されているときの底面１３０の温度を、底面１３０に現れる赤外線放射エネルギーを見かけの温度に変換することで非接触に検出し、この見かけの温度と、ファイバーレーザーが実際に照射されている気中開閉器１００の種類に対応する上記の第２及び第３温度との比較結果に基づいて、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定する。従って、作業者は、筐体１２０の内部が浸水しているか否かの判定作業のために、気中開閉器１００が設置されている高所まで上る必要はなく、安全に比較的短時間で確実に点検作業を行うことができる。これにより、気中開閉器１００の種類ごとに筐体１２０の内部が浸水しているか否かを正しく判定することが可能となる。
＝＝＝浸水判定装置＝＝＝

【0024】

＜レーザー照射器＞
図２は、本実施形態に係る浸水判定装置に用いられるレーザー照射器の機能の一例を示す図である。

【0025】

図２において、レーザー照射器３００は、気中開閉器１００の筐体１２０の底面１３０に照射すべきレーザーとして、近赤外波長（例えば１０６４ｎｍ）を有するファイバーレーザーを出力するものである。

【0026】

レーザー照射器３００は、ファイバーレーザーを出射するための手段として、励起部３１０、共振器部３２０、出射口３３０、脚部３４０を含んで構成されている。

【0027】

励起部３１０は、励起用の複数の半導体レーザー３１１と、複数の半導体レーザー３１１から出力されたレーザー（波長は約０．９μｍ）がそれぞれ光ファイバー３１２を介して伝搬される励起用コンバイナ３１３と、励起用コンバイナ３１３に伝搬された複数のレーザーが励起光として１つにまとまった状態で出力される光ファイバー３１４と、を含んで構成されている。

【0028】

共振器部３２０は、励起部３１０の光ファイバー３１４から出力される励起光を増幅してファイバーレーザーとして出力する。共振器部３２０は、励起光をファイバーレーザーとして増幅して出力するための手段として、高反射率ミラー３２１、増幅用ファイバー３２２、低反射率ミラー３２３を含んで構成されている。ここで、ファイバーレーザーは、光ファイバーを増幅媒体とする固体レーザーの一種である。増幅用ファイバー３２２は、光ファイバーの中心部の屈折率が最も高くなるように、コアに希土類元素Ｙｂ（イッテルビウム）がドープされている。励起部３１０から出力された励起光は、高反射率ミラー３２１で増幅された後に、増幅ファイバー３２２内でコアにドープされているＹｂを励起し、更に低反射率ミラー３２３で増幅され、ファイバーレーザーとして発振出力される。

【0029】

ファイバーレーザーは、増幅ファイバー３２２を通して伝搬されるため、エネルギー変換効率が良く、長焦点となる設計が可能といった利点を有している。そこで、本実施形態では、気中開閉器１００の筐体１２０の底面１３０までの照射距離が約１０ｍと長いことを考慮し、その底面１３０に対してレーザー照射器３００からファイバーレーザーを照射することとする。

【0030】

脚部３４０は、周知のカメラ用三脚のような構造であって、各脚の長さが調整可能である。レーザー照射器３００は、脚部３４０に支持され、脚部３４０の各脚の長さを調節することによって、その出射口３３０が筐体１２０の底面１３０の方向を向くこととなる。これにより、出射口３３０を通してファイバーレーザーを筐体１２０の底面１３０に確実に照射することが可能となる。尚、脚部３４０は、レーザー照射器３００を支持する構造の一例であって、出射口３３０が筐体１２０の底面１３０の方向を向くように調整可能な構造であれば、如何なる構造であってもよい。

【0031】

尚、レーザー照射器３００を路面上に設置する場合、作業者が誤ってレーザー照射器３００に接触してレーザー照射器３００を転倒させてしまう虞がある。このとき、ファイバーレーザーが人体に照射されることを避けなければならない。そこで、レーザー照射器３００に加速度センサや傾斜センサ（いずれも不図示）を更に備えて、ファイバーレーザーを筐体１２０の底面１３０に照射している最中に、これらのセンサがレーザー照射器３００の動きを検出した場合、レーザー照射器３００によるファイバーレーザーの出射動作を停止するようにしてもよい。

【0032】

筐体１２０は、外部要因による劣化を抑制するために、筐体１２０の外周面に対して塗料が塗布されている。筐体１２０の底面１３０に照射する際のファイバーレーザーの出力は、この塗装を痛めることがない程度の大きさに抑える必要がある。本出願人は、任意で選択された１つの種類の気中開閉器１００と同等の開閉器サンプル（新品、錆のない劣化品、錆のある劣化品等）を用意し、約１０ｍの距離を離して、レーザー照射器３００からファイバーレーザーの出力を変えながら筐体１２０の底面１３０に照射する実験を行った。その結果、ファイバーレーザーの出力は、複数種類の気中開閉器１００における筐体１２０内部の浸水の有無を判定するには、２０Ｗ程度で十分であることが知見として得られた。よって、レーザー照射器３００から出力されるファイバーレーザーの出力は、以後の説明において例えば２０Ｗであることとする。

【0033】

また、出願人は、筐体１２０の底面１３０にファイバーレーザーを照射したときの反射光が、人体に影響を与える可能性があるか否かについても実験を行った。例えば、任意で選択された１つの種類の気中開閉器１００における筐体１２０の底面１３０に相当する試験片サンプルとして、新品（サンプル１）、錆のない劣化品（サンプル２）、錆のある劣化品（サンプル３）を用意し、それぞれの試験片サンプルに対して、照射距離１ｍ、照射角度１０度、３０度、４５度の条件で、ファイバーレーザー（例えば２１．９５Ｗ）の照射を行った。そのときの反射光の測定結果を以下の表に示す。ここで、照射角度とは、試験片サンプルに垂直な仮想線から傾斜した角度のことを言う。つまり、傾斜角度が小さいほど、試験片サンプルに対するファイバーレーザーの照射強度は大きくなる。尚、試験片サンプルに照射されたファイバーレーザーの反射光の測定は、例えば、オーシャンフォトニクス株式会社の製品であるレーザパワーメータを用いて測定可能である。

【0034】

【0035】

試験片サンプルに対する照射強度が最も大きくなる照射角度１０度について考えてみる。反射光の強度は、照射距離が長くなると、照射距離の２乗分の１で小さくなる。上記の実験における照射距離は１ｍであったから、照射距離が実際のように１０ｍまで離れたとすると、サンプル１の反射光は１．３ｍＷ、サンプル２の反射光は０．００３４ｍＷ、サンプル３の反射光は０．００２５ｍＷとなる。このように、反射光の強度は、屋外の紫外線の強度である７０ｍＷ程度と比較しても十分に小さく、この実験結果から、複数種類の気中開閉器１００における筐体１２０の底面１３０に２０Ｗのファイバーレーザーを照射したときの反射光が人体に悪影響を及ぼすことはないと判断できることとなる。

【0036】

＜判定装置＞
図３は、本実施形態に係る浸水判定装置に用いられる判定装置の機能の一例を示す図である。

【0037】

図３において、判定装置４００は、複数種類の気中開閉器１００の中から、ファイバーレーザーが実際に照射される気中開閉器１００の情報を取り込み、この気中開閉器１００の筐体１２０の底面１３０に対して、レーザー照射器３００からファイバーレーザーが照射されているときの、底面１３０に現れる赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度に変換し、そして、底面１３０におけるファイバーレーザーの照射位置の見かけの温度と、この気中開閉器１００に対応して予め定められている第２及び第３温度との関係において、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定するものである。

【0038】

複数種類の異なる気中開閉器１００の筐体１２０の内部が浸水している場合と浸水していない場合の双方において、底面１３０に同一出力値のファイバーレーザーを所定時間照射し続けた場合に、底面１３０における照射位置での見かけの温度が同一にならないことは先に説明したとおりである。

【0039】

そこで、本出願人は、気中開閉器１００の種類を構成する「仕様」を筐体１２０の材質に限定し、「製造元」及び「材質」で気中開閉器１００の種類を区別することとし、上記の第２及び第３温度を求めるための実験を行った。具体的には、製造元として５社（Ａ社、Ｂ社、Ｃ社、Ｄ社、Ｅ社）の気中開閉器１００の製造メーカーを選択し、各製造元で製造されたステンレス鋼（ＳＵＳ）及び鉄を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００をそれぞれ１台ずつ用意し、これらの気中開閉器１００の筐体１２０が浸水していない場合と一定量浸水している場合の双方において、底面１３０に２０Ｗのファイバーレーザーを１分間照射し続けたときの、底面１３０の照射位置における見かけの温度を測定した。尚、５社の気中開閉器１００としては、例えば同程度の経年劣化したものが用意され、底面１３０の照射位置における温度は、例えば、後述する赤外線サーモグラフの機能を用いて測定することとする。

【0040】

図４は、上記の実験における測定結果を示す表である。尚、図４において、Ｄ社にはステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００が存在せず、Ｅ社には鉄を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００が存在しないため、Ｄ社及びＥ社それぞれの該当する欄には横線「－」が記してある。

【0041】

図４から明らかなように、Ａ社、Ｂ社、Ｃ社、Ｅ社のステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００の場合、筐体１２０の内部が浸水していないときの底面１３０の照射位置での見かけの温度は１３９℃から１９４℃の範囲でばらつき、筐体１２０の内部が一定量浸水しているときの底面１３０の照射位置での見かけの温度は６８℃から１２５℃の範囲でばらついている。一方、Ａ社、Ｂ社、Ｃ社、Ｄ社の鉄を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００の場合、筐体１２０の内部が浸水していないときの底面１３０の照射位置での見かけの温度は９１℃から１１０℃の範囲でばらつき、筐体１２０の内部が一定量浸水しているときの底面１３０の照射位置での見かけの温度は７１℃から８３℃の範囲でばらついている。つまり、気中開閉器１００の種類が異なっても、筐体１２０の内部が浸水していないときの方が筐体１２０の内部が一定量浸水しているときよりも、底面１３０の照射位置での見かけの温度が高くなる以外は知見として得ることはできなかった。このことより、筐体１２０の内部の浸水の有無を正しく判定するためには、気中開閉器１００の種類ごとに、上記の第２及び第３温度を設定することが必要になる。

【0042】

図５は、筐体１２０の底面１３０にファイバーレーザーを照射する照射時間（横軸）と、底面１３０の照射位置での見かけの温度（縦軸）との関係を、筐体１２０の内部が浸水していない場合と一定量浸水している場合の双方について示す特性図である。尚、図５において、実線は筐体１２０の内部が浸水していない場合を示し、破線は筐体１２０の内部が一定量浸水している場合を示している。図５では、例えば、Ｂ社のステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００について示すこととする。

【0043】

浸水していない筐体１２０の底面１３０に対して、出力値が２０Ｗのファイバーレーザーの照射を開始すると、底面１３０の照射位置での見かけの温度は徐々に上昇し始め、１分を経過した時点で１５８℃に到達する。一方、一定量浸水している筐体１２０の底面１３０に対して、出力値が２０Ｗのファイバーレーザーを照射すると、底面１３０の照射位置での見かけの温度は、浸水していない筐体１２０の底面１３０の見かけの温度よりも低い温度カーブを描いて徐々に上昇し、１分を経過した時点で８２℃に到達する。そこで、この気中開閉器１００については、見かけの温度１５８℃を含む例えば５度の温度範囲（例えば１５６℃～１６１℃）を第２温度として設定し、見かけの温度８２℃を含む例えば５度の温度範囲（例えば８０℃～８５℃）を第３温度として設定する。ここで、第２及び第３温度として一定の温度範囲をもたせるのは、図４に示されるＡ社～Ｅ社の気中開閉器１００の筐体１２０の底面１３０の上昇温度が、筐体１２０の製造ばらつき、筐体１２０の経年劣化等の要因によってばらつく可能性があるからである。他の種類の気中開閉器１００についても、第２及び第３温度を同様にして設定することができる。このようにして、図４に示される全種類の気中開閉器１００について、第２及び第３温度を設定することができる。

【0044】

判定装置４００は、判定動作を実現するための手段として、赤外線サーモグラフ４１０、入力部４２０、判定部４３０、記憶装置４４０、タイマー４５０を含んで構成されている。

【0045】

赤外線サーモグラフ４１０は、レーザー照射器３００からファイバーレーザーが筐体１２０の底面１３０に照射されているときの、底面１３０に現れる赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度に変換し、例えば底面１３０全体を、見かけの温度に対応する色を付した温度分布図にして、ディスプレイ４１１に表示する。このとき、底面１３０において、ファイバーレーザーが照射されている位置の見かけの温度を示す情報は、記憶装置４４０に逐次更新されながら記憶される。尚、赤外線サーモグラフ４１０の動作は、例えば、レーザー照射器３００に設けられている照射開始ボタン（不図示）を作業者が操作したときに発生する照射開始信号を受信することによって開始することとする。また、筐体１２０の底面１３０の温度分布を細かく検出し、作業者が底面１３０の温度分布の様子を把握し易くなるように、赤外線サーモグラフ４１０に拡大レンズ（例えば４倍レンズ）を装着した状態で、筐体１２０の底面１３０の赤外線放射エネルギーを見かけの温度に変換し、底面１３０の温度分布の様子をディスプレイ４１１に表示するようにしてもよい。

【0046】

タイマー４５０は、例えば、照射開始ボタンの操作を契機としてリセットされた状態から計時を開始する。

【0047】

記憶装置４４０には、図４に示すＡ社、Ｂ社、Ｃ社、Ｅ社で製造されたステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００についてそれぞれ設定された第２及び第３温度と、Ａ社、Ｂ社、Ｃ社、Ｄ社で製造された鉄を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００についてそれぞれ設定された第２及び第３温度とが、テーブルデータとして予め記憶されている。図６は、そのテーブルデータの一例を示す図である。

【0048】

入力部４２０は、複数種類の気中開閉器１００の中で、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定するために底面１３０にファイバーレーザーを照射する対象となる気中開閉器１００について、その種類を示す情報を入力するインターフェースである。例えば、Ｂ社のステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００が対象である場合、製造元が「Ｂ社」、筐体１２０の材質が「ステンレス鋼」であることを示す情報を作業者が入力部４２０に入力する。

【0049】

判定部４３０は、入力部４２０に入力された気中開閉器１００の種類を示す情報を取得すると、記憶装置４４０に記憶されている図６のテーブルデータの中から、該当する気中開閉器１００に設定された第２及び第３温度の情報を、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定するための情報として読み出し、判定動作に用いる。例えば、Ｂ社のステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００が判定対象である場合、判定部４３０は第２温度として１５６℃～１６１℃の温度範囲を示す情報、第３温度として８０℃～８５℃の温度範囲を示す情報を読み出す。そして、判定部４３０は、筐体１２０の底面１３０へのファイバーレーザーの照射開始から例えば１分が経過したときの、底面１３０の照射位置での見かけの温度が第２温度の範囲に含まれていた場合（第２温度の近傍の温度であった場合）、筐体１２０の内部は浸水していないものと判定する。一方、判定部４３０は、筐体１２０の底面１３０へのファイバーレーザーの照射開始から例えば１分が経過したときの、底面１３０の照射位置での見かけの温度が第３温度の範囲に含まれていた場合（第３温度の近傍の温度であった場合）、筐体１２０の内部は浸水しているものと判定する。尚、判定部４３０はマイクロコンピュータを含んで構成され、判定部４３０の機能は、記憶装置４４０に記憶されているプログラムを実行することによるソフトウエア処理によって実現されることとする。また、上記の第２及び第３温度は、本実施形態を分かり易く説明するための一例であって、見かけの温度を含む範囲であれば、気中開閉器１００の種類に応じて異なる値に設定されてもよい。判定部４３０は、上記の判定動作を終了すると、判定終了信号を出力し、タイマー４５０の動作を停止させるとともにタイマー４５０をリセットする。

【0050】

＜赤外線サーモグラフのディスプレイの一例＞
図７は、赤外線サーモグラフのディスプレイの表示例を示す図である。特に、図７（Ａ）は、筐体１２０が浸水していないときの底面１３０の所定位置にレーザー照射器３００から２０Ｗのファイバーレーザーを照射したときの、底面１３０全体の温度分布の一例を示している。一方、図７（Ｂ）は、筐体１２０が浸水しているときの底面１３０の所定位置にレーザー照射器３００から２０Ｗのファイバーレーザーを照射したときの、底面１３０全体の温度分布の一例を示している。例えば、判定対象となる気中開閉器１００は、Ｂ社のステンレス鋼を筐体１２０の材質とする種類であることとする。

【0051】

図７（Ａ）の事例では、十字印の位置はファイバーレーザーの照射位置であり、この位置の温度が照射開始から１分を経過した時点で１５８℃まで上昇した様子を示している。ディスプレイ４１１内の左上に示されている「最大１５８」がファイバーレーザーの照射位置の温度である。この様子から、作業者は、目視においてもディスプレイ４１１を通して、筐体１２０が浸水していないことを把握することが可能となる。

【0052】

また、図７（Ｂ）の事例では、十字印の位置はファイバーレーザーの照射位置であり、この位置の温度が照射開始から１分を経過した時点で８２℃までしか上昇しない様子を示している。ディスプレイ４１１内の左上に示されている「最大８２」がファイバーレーザーの照射位置の温度である。この様子から、作業者は、目視においてもディスプレイ４１１を通して、筐体１２０が浸水していることを把握することが可能となる。

【0053】

尚、ディスプレイ４１１における中央上部には、外気温が示されている。
＝＝＝判定部の動作の一例＝＝＝

【0054】

図８は、本実施形態に係る浸水判定装置５００を構成する判定装置４００の動作の一例を示すフローチャートである。尚、図８の説明において、Ｂ社のステンレス鋼を筐体１２０の材質とする気中開閉器１００を例に挙げることとする。

【0055】

先ず、電柱２００の高位置に設置されている気中開閉器１００における筐体１２０の底面１３０にファイバーレーザーを照射することが可能な路面上の位置を特定し、その位置にレーザー照射器３００を設置する。このとき、レーザー照射器３００の出射口３４０が筐体１２０の底面１３０の方向を向くように、脚部３５０の長さを調整する。また、ファイバーレーザーが筐体１２０の底面１３０に照射されているときの底面１３０の赤外線放射エネルギーを見かけの温度に変換することが可能な位置に判定装置４００を設置する。

【0056】

レーザー照射器３００及び判定装置４００の設置が完了したら、作業者は、ファイバーレーザーを照射しようとしている気中開閉器１００の種類を示す情報（製造元がＢ社、筐体１２０の材料がステンレス鋼）を入力部４２０に入力する。判定部４３０では、気中開閉器１００の種類を示す情報を入力部４２０から取得すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、記憶装置４４０から該当する気中開閉器１００の第２及び第３温度を示す情報を読み出し、判定動作を行う間、判定部４３０内にこの第２及び第３温度を示す情報を保持する（ステップＳ２）。尚、判定部４３０が入力部４２０から気中開閉器１００の種類を示す情報を取得できない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１の動作を繰り返す。

【0057】

該当する気中開閉器１００の第２及び第３温度を示す情報を判定部４３０が保持したことを契機として、レーザー照射器３００の照射開始ボタンの操作が有効となる。そして、作業者がレーザー照射器３００の照射開始ボタンを操作し、照射開始信号が発生すると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、レーザー照射器３００は、照射開始信号を契機としてファイバーレーザーを出射口３４０から出射し、このファイバーレーザーを筐体１２０の底面１３０に照射する（ステップＳ４）。

【0058】

また、判定装置４００は、レーザー照射器３００から上記の照射開始信号を受信し、この照射開始信号を契機として判定動作を開始する（ステップＳ５）。

【0059】

具体的には、赤外線サーモグラフ４１０は、筐体１２０の底面１３０に現れる赤外線放射エネルギーを一定時間（例えば１秒）ごとに見かけの温度に変換し、図７（Ａ）や図７（Ｂ）に示すように、ディスプレイ４１１に、底面１３０全体の温度分布図として表示する。また、気中開閉器１００の底面１３０にファイバーレーザーが照射されている位置における見かけの温度を示す情報を、判定部４３０を通して記憶部４３０に逐次更新しながら記憶させる。

【0060】

タイマー４５０は、照射開始信号によってリセットされて計時を開始し、計時時間を示す情報を判定部４３０に出力する。

【0061】

これによって、判定部４３０は、タイマー４５０による計時時間が経過する過程において、記憶部４４０に逐次更新されて記憶されている、筐体１２０の底面１３０にファイバーレーザーが照射されている位置における見かけの温度が、この気中開閉器１００の種類に対応付けられている第２及び第３温度に対してどのように変化していくのかを監視する。

【0062】

判定部４３０は、タイマー４５０による計時時間が１分を経過しているか否かを判定する（ステップＳ６）。

【0063】

タイマー４５０の計時時間が１分を経過した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、判定部４３０では、ファイバーレーザーが照射されている筐体１２０の底面１３０の見かけの温度が第２温度の範囲（１５６℃～１６１℃）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ７）。この見かけの温度が第２温度の範囲に含まれている場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、判定部４３０は、ファイバーレーザーを照射した対象の気中開閉器１００の筐体１２０は浸水していないものと判定する（ステップＳ８）。そして、判定部４３０は、判定動作を終了するべく、判定終了信号を出力する（ステップＳ９）。

【0064】

一方、ステップＳ７における見かけの温度が第２温度の範囲に含まれていない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、筐体１２０は浸水している可能性があるため、判定部４３０は、ファイバーレーザーが照射されている筐体１２０の底面１３０の見かけの温度が第２温度の範囲よりも低い第３温度の範囲（８０℃～８５℃）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ１０）。この見かけの温度が第３温度の範囲に含まれている場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、判定部４３０は、ファイバーレーザーを照射した対象の気中開閉器１００の筐体１２０は浸水しているものと判定する（ステップＳ１１）。そして、判定部４３０は、判定動作を終了するべく、判定終了信号を出力する（ステップＳ９）。

【0065】

また、見かけの温度が第３温度の範囲に含まれていない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、気中開閉器１００が正常に動作する上で浸水以外の支障が生じている可能性があるとして、判定部４３０は、判定動作を終了するべく、判定終了信号を出力する（ステップＳ９）。

【0066】

判定部４３０が判定終了信号を出力すると、この判定終了信号を契機として、レーザー照射器３００はファイバーレーザーの出射を停止し、タイマー４４０は計時動作を停止し、判定に係る一連の動作を終了する。

【0067】

尚、本実施形態では、筐体１２０の底面１３０上の１か所にファイバーレーザーを照射することによって、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定しているが、これに限るものではない。例えば、筐体１２０の底面１３０上の異なる複数の位置にファイバーレーザーを順次照射し、ファイバーレーザーの複数の照射位置ごとに、図８の判定動作を実行することによって、筐体１２０の浸水の有無に係る判定の確度を高めてもよい。また、本実施形態では、筐体１２０の浸水の有無を判定するためにファイバーレーザーを用いているが、これに限るものではない。ファイバーレーザー以外の固体レーザーであっても、本実施形態と同様に筐体１２０の浸水の有無を判定可能であれば採用してもよい。
＝＝＝まとめ＝＝＝

【0068】

以上説明したように、本実施形態に係る気中開閉器１００の浸水判定装置５００は、電柱２００の高位置に設置された気中開閉器１００の筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定するために、筐体１２０の底面１３０に対して、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定するためのファイバーレーザーを照射するレーザー照射器３００と、底面１３０でのファイバーレーザーの照射位置における第１温度（後述の見かけの温度）と比較される温度であって、気中開閉器１００の種類ごとに用意された複数の第２温度の情報が記憶される記憶装置４４０と、ファイバーレーザーが照射される気中開閉器１００の種類に対応する、記憶装置４４０から読み出された第２温度の情報を用いて、第１温度と第２温度との比較結果に基づいて、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定する判定装置４００と、を備える。

【0069】

また、記憶装置４４０は、気中開閉器１００の製造元（開閉器メーカー）及び筐体１２０の材質を示す情報を気中開閉器１００の種類を示す情報として、気中開閉器１００の種類ごとに第２温度を示す情報を記憶する。

【0070】

また、判定装置４００は、第１温度が第２温度の範囲に含まれるときに（つまり、第２温度の近傍であるときに）、筐体１２０の内部が浸水していないものと判定し、第１温度が第２温度の範囲に含まれていないときに（つまり、第２温度の近傍ではないときに）、筐体１２０の内部が浸水しているものと判定する。

【0071】

より具体的には、判定装置４００は、第１温度が第２温度の範囲に含まれるときに、筐体１２０の内部が浸水していないものと判定し、第１温度が第２温度よりも低い第３温度の範囲に含まれるときに、筐体１２０の内部が浸水しているものと判定する。

【0072】

また、判定装置４００は、筐体１２０の底面１３０に現れる赤外線放射エネルギーを検出して見かけの温度に変換し、筐体１２０の底面１１３０におけるファイバーレーザーの照射位置の見かけの温度を上記の第１温度として、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを判定する。

【0073】

そして、本実施形態によれば、作業員が地上にいながら、気中開閉器１００の筐体１２０の底面１３０の温度を非接触で検出し、筐体１２０の内部が浸水しているか否かを、気中開閉器１００の種類に応じて遠隔で確実に判定することが可能となる。

【0074】

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
例えば、判定装置４００を構成する判定部４３０の判定動作の部分を、作業者が赤外線サーモグラフ４１０のディスプレイ４１１に表示される温度分布図を、タイマー４５０の計時時間と照らしながら行ってもよい。また、気中開閉器１００の種類の一要素である仕様として、筐体の材質のみではなく、筐体の形状、材質、材質の厚み、塗料の種類等の少なくとも１つ以上の選択的な組み合わせを用いてもよい。

【符号の説明】

【0075】

１００ 気中開閉器
１１０ 充電部
１２０ 筐体
１３０ 底面
２００ 電柱
２１０ 配電線路
３００ レーザー照射器
３１０ 励起部
３１１ 半導体レーザー
３１２、３１４ 光ファイバー
３１３ 励起用コンバイナ
３２０ 共振器部
３２１ 高反射率ミラー
３２２ 増幅用ファイバー
３２３ 低反射率ミラー
４００ 判定装置
４１０ 赤外線サーモグラフ
４１１ ディスプレイ
４２０ 入力部
４３０ 判定部
４４０ 記憶装置
４５０ タイマー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】