(57)【要約】  本発明は、サンドイッチブスバー相間絶縁材に温度監視機能を実装した光ファイバ温度センサであって、前記サンドイッチブスバー相間絶縁材と同等以上の絶縁材質を用いた極薄型シートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、筐体材料と同材料からなる複数の極薄円柱状材が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の極薄円柱状材の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封する。
2013183126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンドイッチブスバー相間絶縁材に温度監視機能を実装した光ファイバ温度センサであって、
前記サンドイッチブスバー相間絶縁材と同等以上の絶縁材質を用いた極薄型シートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、
筐体材料と同材料からなる複数の極薄円柱状材が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の極薄円柱状材の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、
筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封することを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【請求項２】
前記センシングリングの空隙を埋めるように前記極薄円柱状材と同一構成のスペーサを配置することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項３】
第１のブスバーと第２のブスバーとを接合するボルトの温度を監視する光ファイバ温度センサであって、
絶縁材質を用いた極薄型シートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、
筐体材料と同材料からなる複数の極薄円柱状材が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の極薄円柱状材の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、
筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封し、
前記複数のセンサリングの各々のセンサリング内に前記ボルトを装着するための貫通穴を持つことを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気品内部を構成するブスバーやボルトなどの個々の器具の温度異常を常時、監視する光ファイバ温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインバータ盤においては、高速スイッチング化により、インバータ盤内のブスバーのインダクタンスによるスイッチングサージ電圧が大きくなる。このため、このスイッチングサージ電圧を低減することが重要である。インダクタンスを低減するためには、負荷制御用のスイッチング回路の一端へスイッチング電流を流すブスバーと、スイッチング回路の他端からスイッチング電流が流出するブスバーとを、電気的な絶縁性を有する材料を介して対面させる、所謂、サンドイッチブスバーを採用することが有効である。【０００３】
しかしながら、サンドイッチブスバーの経年劣化やサンドイッチブスバー相間絶縁材料の絶縁劣化による短絡などのトラブルが発生することがある。しかし、従来の方法では、このトラブルを未然に防ぐことはできなかった。【０００４】
また、ブスバーを接合する際の締め付けボルト類においても、経年劣化や振動、衝撃によりボルトの緩みが発生していた。このため、局所的に過熱が発生するという問題があった。【０００５】
このように、インバータなどの電気品盤内部の突発的なトラブルを未然に防ぐための監視を行うことが課題である。【０００６】
温度異常の監視方法として、光ファイバを用いた温度監視装置がある。この温度監視装置は、トンネル防災設備など多様な分野で運用されている（例えば、特許文献１）。【０００７】
特許文献１では、トンネルの長さ方向に設置された１本の光ファイバケーブルの全長が温度センサとして機能し、光ファイバケーブルの一端から他端まで全長に亙る温度分布が一括して測定されることにより、火災の発生が検知される。【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたトンネル防災設備は、光ファイバケーブルの長手方向に沿った温度分布を計測することができるが、温度測定点が距離分解能により決定される。このため、トンネル防災設備は、大規模な構成部品、あるいは、トンネルに代表される大規模な線状の構造物に対して運用されており、機器内部の、極めて狭い空間には光ファイバ温度監視装置はそのまま利用することはできなかった。  
この狭小空間に光ファイバ温度監視装置を適用したものとして特許文献２、特許文献３が知られている。【０００９】
特許文献２に記載された光ファイバ温度センサは、光ファイバケーブルを距離分解能に相当する長さ以上に巻回し、局所温度を測定している。特許文献２では、センサ部が熱伝導性の良い充填材と共に接着剤で固着されて被測定体と接触して配置されている。【００１０】
しかしながら、光ファイバケーブル自身を熱伝導性の良い充填材と接着材とで固着することにより、測温精度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−４４９９号公報
【特許文献２】特開平７−１８１０８６号公報
【特許文献３】特開２０００−３５６４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
また、特許文献３は、るつぼ型誘導炉において、るつぼを形成する耐火物中に光ファイバケーブルを埋設することにより、目的の温度を検出している。特許文献３は、ある程度の容量を持ったものに対して、その最も温度が高い位置の温度を１つだけ検出しており、光ファイバの温度検出分解能に対する施策を特段に必要とするケースではない。即ち、特許文献３は、狭小空間での局所毎の複数の温度検出には適していない。【００１３】
このように、従来の光ファイバ温度監視装置は、大規模な構成部品、線状構造物に対する運用には容易に適用できる。しかし、インバータ盤のような限られたスペースで、且つ、狭小範囲に対する適用についてはその応用がなされていない。特にブスバーの過熱など重大な異常を監視することができない。【００１４】
本発明の課題は、狭小範囲において、所望の複数の位置の温度を常時監視でき、トラブルを未然に防ぐことができる光ファイバ温度センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ温度センサは、サンドイッチブスバー相間絶縁材に温度監視機能を実装した光ファイバ温度センサであって、前記サンドイッチブスバー相間絶縁材と同等以上の絶縁材質を用いた極薄型シートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、筐体材料と同材料からなる複数の極薄円柱状材が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の極薄円柱状材の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る光ファイバ温度センサの一例を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る光ファイバ温度センサの他の一例を示す図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る光ファイバ温度センサの断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例２に係る光ファイバ温度センサの構造を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施例２に係る光ファイバ温度センサのブスバー接合部単体に合わせたシート形状の構成を示す図である。
【図６】図６は本発明の光ファイバ温度センサを用いた温度分布測定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る光ファイバ温度センサが、図面を参照しながら詳細に説明される。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係る光ファイバ温度センサの一例を示す図である。図１（Ａ）は２つのサンドイッチブスバー１０と光ファイバ温度センサ１ａとの構造を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は光ファイバ温度センサ１ａの構造を示す斜視図である。
【００１９】
図１に示す光ファイバ温度センサ１ａは、盤内の２つのサンドイッチブスバー１０の相互間（相間）に設置されている。図１に示す例は、サンドイッチブスバー１０に曲部１０Ａが形成され、この曲部１０Ａに沿うように筐体１Ｂが形成された光ファイバ温度センサ１ａが製作されている。
【００２０】
光ファイバ温度センサ１ａは、２つのサンドイッチブスバー１０と対向する位置に、筐体１Ａと、筐体１Ａに接合される筐体１Ｂと、筐体１Ｂに接合される筐体１Ｃとを有している。
【００２１】
図３は本発明の実施例１に係る光ファイバ温度センサ１ａの断面図である。光ファイバ温度センサ１ａに有する筐体１Ａ〜１Ｃの各々は、極薄型絶縁シートからなる。筐体としては、極薄型シートに成形加工することができる絶縁材料としてガラスエポキシ樹脂積層板が用いられる。
【００２２】
筐体１Ａ〜１Ｃの各々は、筐体上面１、筐体底面２、筐体側面３から形成され、内部に光ファイバケーブル５が収納される。
【００２３】
筐体側面３にはシリコンシーリング材によりシリコンシーリング４が施されている。また、筐体の表面全体は、シリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材９により密封されている。密封部材９により密封性を高めることができる。
【００２４】
筐体内の複数の箇所には、筐体材料と同材料からなる複数の極薄円柱状材６が収納されている。複数の極薄円柱状材６の各々には、光ファイバケーブル５を固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリング７を形成している。複数のセンシングリング７により、振動や過大な力などを受けても、光ファイバケーブル５が断線することなく、複数の箇所の温度を測定することができる。
【００２５】
また、複数のセンシングリング７を有することにより、サンドイッチブスバー１０に対してセンシングリング７に対向する部位において、所望する位置の温度を測定することができる。
【００２６】
また、センシングリング７の空隙を埋めるように極薄円柱状材６と同一構成及び同一材料の円形スペーサ８が配置されている。このため、過大な力を受けても光ファイバ温度センサ自身が破損せず、光ファイバケーブル５が断線することなく温度を測定することができる。
【００２７】
サンドイッチブスバー１０は、配線距離を低減するために、非常に近接しており、光ファイバ温度センサ１ａの厚さはできるだけ薄くすることが好ましい。このため、筐体上面１、筐体底面２の厚さＬ２，Ｌ３は、それぞれ０．５ｍｍの極薄型シートである。センシングリング７と円形スペーサ８の厚さＬ１は、光ファイバケーブル５を巻回するために必要な最小寸法として１ ｍｍに設定する。従って、光ファイバ温度センサ１ａ全体の厚さは２ｍｍとする。光ファイバケーブル５は、極薄円柱状材６に対して若干のクリアランスを持って巻回される。
【００２８】
図１（Ｂ）に示す光ファイバケーブル５は、光ファイバ温度センサ１ａの下端から右側一列に配置された複数の極薄円柱状材６の各々に順番に巻回されて複数のセンシングリング７が形成されている。さらに、光ファイバケーブル５は、光ファイバ温度センサ１ａの上端から左側一列に配置された複数の極薄円柱状材６の各々に順番に巻回されて複数のセンシングリング７が形成され、光ファイバケーブル５は、光ファイバ温度センサ１ａの下端に戻されている。
【００２９】
この場合、各筐体１Ａ〜１Ｃの筐体側面３には貫通穴１１が設けられ、光ファイバケーブル５が貫通穴１１を通って各筐体間が接合されて、各筐体１Ａ〜１Ｃが一体化されている。
【００３０】
図２は本発明の実施例１に係る光ファイバ温度センサの他の一例を示す図である。図２（Ａ）は２つのサンドイッチブスバー１０ａと光ファイバ温度センサ１ｂとの構造を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は光ファイバ温度センサ１ｂの構造を示す斜視図である。
【００３１】
図２に示す光ファイバ温度センサ１ｂは、盤内の２つのサンドイッチブスバー１０ａの相間に設置されている。図２に示す例は、サンドイッチブスバー１０ａに直角曲部１０ｂが形成され、この直角曲部１０ｂに沿うように直角曲部１０Ｂが形成された光ファイバ温度センサ１ｂが製作されている。この直角曲部１０Ｂには、貫通穴１１が設けられ、光ファイバケーブル５が貫通穴１１を通って各筐体間が接合されて、各筐体が一体化されている。
【００３２】
図１及び図２に示す光ファイバ温度センサ１ａ，１ｂは、サンドイッチブスバー１０，１０ａ相間の絶縁性を向上させるため、サンドイッチブスバー１０，１０ａの幅よりも大きな幅に製作される。センシングリング７と円形スペーサ８による温度監視部は、サンドイッチブスバー１０，１０ａと重なる部分のみに設けられている。
【００３３】
このように実施例１の光ファイバ温度センサによれば、対向するサンドイッチブスバー１０，１０ａに極めて接近させることにより、所望の複数の位置の温度を常時監視でき、トラブルを未然に防ぐことができる。即ち、センサリング７のどの位置でも時間毎の温度変化を収集することができる。運用として、急激な温度変化や徐々に温度が上昇し続けるなどの温度変化傾向を見ることにより、サンドイッチブスバー１０，１０ａの経年変化、異常を監視することができる。
【００３４】
さらに、極薄型シート構造により、狭い空間に光ファイバ温度センサを設置でき、軽量性に優れている。また、メンテナンス時に光ファイバ温度センサを容易に交換、脱着することができる。
【００３５】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２に係る光ファイバ温度センサの構造を示す図である。
【００３６】
図４において、ブスバー１２ａ（第１のブスバー）とブスバー１２ｂ（第２のブスバー）とがボルト１３によりボルト締めされる場合に、光ファイバ温度センサ１ｃは、ブスバー接合部のボルト１３の緩みにより電流が集中することによるボルト１３の過熱を監視することを特徴とする。光ファイバ温度センサ１ｃは、極薄型シートからなり、ブスバー１２ｂ上に配置されている。光ファイバ温度センサ１ｃの内部構造は、図３に示す構造と同じである。
【００３７】
図４において、ボルト穴１４を有する複数のセンサリング１５が形成されている。即ち、光ファイバ温度センサ１ｃの筐体は、ガラスエポキシ樹脂積層板からなり、ブスバー１２ｂに接触する光ファイバ温度センサ１ｃの筐体面に、ボルト１３の直径に合わせたボルト穴１４（貫通穴）を形成し、ガラスエポキシワッシャーとしての機能を持たせている。
【００３８】
具体的には、複数の極薄円柱部材６の各々に、ボルト１３の直径に合わせたボルト装着用のボルト穴１４が設けられ、ボルト穴１４を通ってボルト１３がブスバー１２ａとブスバー１２ｂとにボルト締めされる。これにより、光ファイバ温度センサ１ｃは、ブスバー接合部のボルト１３の緩みにより電流が集中することによるボルト１３の過熱を監視できる。
【００３９】
図５は本発明の実施例２に係る光ファイバ温度センサのブスバー接合部単体に合わせたシート形状の構成を示す図である。図５（Ａ）は光ファイバ温度センサの斜視図、図５（Ｂ）は光ファイバ温度センサの断面図である。図５では、光ファイバケーブル５が図示しない測定装置から筐体１６に導かれ、筐体１６内の極薄円柱状材６に光ファイバケーブル５を複数回巻回してセンサリング１５が形成されている。このセンサリング１５をボルト１３が挿通して、ボルト１３がブスバー１２ａとブスバー１２ｂとにボルト締めされることで、図４と同様に温度センシング機能を有したガラスエポキシワッシャーとして機能するとともに、所望の形状に作り込むことができる。
【００４０】
図６は本発明の光ファイバ温度センサを用いた温度分布測定装置を示す構成ブロック図である。図６を参照しながら光ファイバ温度センサを用いた温度分布測定処理を説明する。温度分布測定装置は、パルス発生器２４、光源２５、光分光器２６、受光器２７、データ処理部２８、データ表示部２９を有している。
【００４１】
パルス発生器２４は、パルス信号を発生し、パルス信号を光源２５に出力する。光源２５は、パルス発生器２４からのパルス信号に応じた光信号を光分光器２６に出力する。光分光器２６は、光源２５からの光信号を、サンドイッチブスバー１０や接合ボルトのセンサ個数分の光ファイバケーブル３０に出力する。実施例１及び実施例２の光ファイバ温度センサを一つの測定装置で一度に備えることができる。
【００４２】
このため、光分光器２６は、光信号をセンサ個数分の光ファイバケーブル３０に送り、センサ個数分の光ファイバケーブル３０から送られてくる光信号を受光器２７に出力する。データ処理部２８は、受光器２７からの光信号に基づき光ファイバケーブル３０に有する光ファイバ温度センサの温度情報により所望する位置の温度分布を計測し、データ表示部２９は、所望する位置の温度分布を表示する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、台風や雨、ホコリなどの劣悪環境や、誘導磁場などによるトラブルが考え得るキュービクル式高圧受配電設備にも適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月23日(2015.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンドイッチブスバー相間絶縁材に温度監視機能を実装した光ファイバ温度センサであって、
前記サンドイッチブスバー相間絶縁材と同等以上の絶縁材質を用いたシートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、
筐体材料と同材料からなる複数の円柱材料が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の円柱材料の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、
筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封することを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【請求項２】
前記センシングリングの空隙を埋めるように前記円柱材料と同一構成のスペーサを配置することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項３】
第１のブスバーと第２のブスバーとを接合するボルトの温度を監視する光ファイバ温度センサであって、
絶縁材質を用いたシートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、
筐体材料と同材料からなる複数の円柱材料が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の円柱材料の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、
筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封し、
前記複数のセンサリングの各々のセンサリング内に前記ボルトを装着するための貫通穴を持つことを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ温度センサは、サンドイッチブスバー相間絶縁材に温度監視機能を実装した光ファイバ温度センサであって、前記サンドイッチブスバー相間絶縁材と同等以上の絶縁材質を用いたシートからなる筐体内に光ファイバケーブルを収納して形成され、筐体材料と同材料からなる複数の円柱材料が前記筐体内の複数の箇所に収納され、前記複数の円柱材料の各々に前記光ファイバケーブルを固定せずに距離分解能に相当する長さ以上に巻回することにより複数のセンシングリングを形成し、前記複数のセンシングリングにより前記複数の箇所の温度を測定し、筐体側面部をシリコンシーリングし、前記筐体の表面全体をシリコン系の液体絶縁材料からなる密封部材により密封することを特徴とする。
【国際調査報告】
2013183126.tif 000009
2013183126.tif 000010
2013183126.tif 000011
2013183126.tif 000012