CN104335019B - 光纤温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤温度传感器，在夹层汇流条层间绝缘材料上安装了温度监视功能，该光纤温度传感器是在由极薄型片材构成的框体内收纳有光缆而形成的，所述极薄型片材采用与所述夹层汇流条层间绝缘材料同等以上的绝缘材质，在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构成的多个极薄圆柱体，在所述多个极薄圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上的长度进行卷绕，而不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温度，框体侧表面部由硅酮密封材料封堵，所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构成的密封构件进行密封。

Description

光纤温度传感器

技术领域

本发明涉及一种光纤温度传感器，用于对电气部件内部的汇流条或螺栓等各个零件的温度异常实施常时监视。

背景技术

在近年来的变频器盘上，由于进行高速开关动作，由逆变器盘内汇流条的电感引起的开关电涌电压会增大。因此，减轻这种开关电涌电压就很重要。为了减轻电感，有效的方法是采用所谓的夹层汇流条，在该夹层汇流条中，使开关电流向负荷控制用的开关电路的一端流动的汇流条与使开关电流从开关电路的另一端流出的汇流条之间隔着具有电绝缘性的材料而相互面对。

然而，有时会因夹层汇流条的老化或夹层汇流条层间绝缘材料的绝缘性变差而导致短路等故障发生。而传统的方法不可能预防这种故障。

另外，就连用于将汇流条加以接合的紧固螺栓类等，也会因为老化或振动、冲击而导致螺栓松动。因此会发生局部过热问题。

这样，为了能够预防变频器等电气部件盘内部的突发故障，需要实施监视。

作为监视温度异常的方法，有一种采用光纤的温度监视装置。这种温度监视装置在隧道防灾设备等多个领域得到了运用(例如专利文献1)。

专利文献1是使沿隧道长度方向设置的整个一根光缆作为温度传感器发挥功能，通过整体测定从光缆的一端到另一端的全长上温度分布，来检测火灾的发生。

然而，专利文献1记载的隧道防灾设备虽然能够对光缆的长度方向的温度分布进行测定，但温度测定点要根据距离分辨能力来决定。因此，隧道防灾设备用于大型结构部件或以隧道为代表的大型线状的结构物，在设备内部的极其狭窄的空间内则不能同样地使用光纤温度监视装置。

专利文献2和专利文献3中披露了在这种狭小空间内使用光纤温度监视装置的例子。

专利文献2记载的光纤温度传感器是将光缆按与距离分辨能力相当的长度以上进行卷绕，来对局部温度进行测定。专利文献2是将传感器部与导热性良好的充填剂一同用粘接剂加以固定后与被测定体接触配置。

然而，由于是将光缆自身与导热性良好的充填剂用粘接剂加以固定，因此测温精度降低了。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平8-4499号公报

专利文献2：日本专利特开平7-181086号公报

专利文献3：日本专利特开2000－356473号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

另外，专利文献3是在坩埚式感应加热炉中，通过在形成坩埚的耐火物中埋设光缆来检测目标温度的。专利文献3是对具有某种程度容量的物品而只检测一个最高温度位置上的温度，并不特别需要针对光纤的温度检测分辨能力采取措施。即，专利文献3不适用于在狭小空间内针对各个局部作多个温度检测。

如上所述，传统的光纤温度监视装置容易适用于大型结构部件和线状结构物。然而，不能应用于变频器盘之类的有限空间和狭小范围内。尤其不能对汇流条的过热等重大异常实施监视。

本发明的目的是提供一种光纤温度传感器，能够在狭小的范围内对所需的多个位置上的温度实施经常监视。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的光纤温度传感器是在夹层汇流条层间绝缘材料上安装了温度监视功能的光纤温度传感器，其特征在于，是在由极薄型片材构成的框体内收纳有光缆而形成的，该极薄型片材采用与所述夹层汇流条层间绝缘材料同等或以上的绝缘材质，在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构成的多个极薄圆柱体，在所述多个极薄圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上进行卷绕，而不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温度，将框体侧表面部用硅酮密封材料封堵，并将所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构成的密封构件进行密封。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的一例的图。

图2是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的另一例的图。

图3是本发明实施例1的光纤温度传感器的剖视图。

图4是表示本发明实施例2的光纤温度传感器的结构的图。

图5是表示本发明实施例2的光纤温度传感器的与汇流条接合部单体相符的片状结构的图。

图6是表示使用了本发明的光纤温度传感器的温度分布测定装置的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明实施方式的光纤温度传感器。

(实施例1)

图1是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的一例的图。图1(A)是表示两个夹层汇流条10与光纤温度传感器1a间的结构的立体图，图1(B)是表示光纤温度传感器1a的结构的立体图。

图1所示的光纤温度传感器1a设置在盘内的两个夹层汇流条10之间(层间)。图1所示的例子是在夹层汇流条10上形成有弯曲部10A，以沿着该弯曲部10A形成框体1B而制作出光纤温度传感器1a。

光纤温度传感器1a在与两个夹层汇流条10相对的位置上具有框体1A、与框体1A接合的框体1B以及与框体1B接合的框体1C。图3是本发明实施例1的光纤温度传感器1a的剖视图。光纤温度传感器1a所设有的框体1A～1C分别由极薄型绝缘片构成。作为框体，采用玻璃环氧树脂层压板作为能够加工成形为极薄型片材的绝缘材料。

框体1A～1C分别由框体上表面1、框体底面2、以及框体侧表面3来形成，内部收纳有光缆5。

在框体侧表面3上用硅酮密封材料形成了硅酮封堵层4。另外，框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构成的密封构件9实施密封。用密封构件9能够提高密封性。

在框体内的多个部位收纳了由与框体材料相同材料构成的多个极薄圆柱体6。在各极薄圆柱体6上，不是将光缆5固定，而是按照与距离分辨能力相当的长度以上进行卷绕，由此形成多个感应圈7。通过设置多个感应圈7，即使受到振动或过大的力等，光缆5也不会发生断线，能够测定多个部位的温度。

另外，通过设置多个感应圈7，能够在夹层汇流条10与感应圈7相对的部位测定所需位置的温度。

另外，还以填补感应圈7的空隙的方式配置了与极薄圆柱体6相同结构及相同材料的圆形间隔件8。因此，即使承受过大的力，光纤温度传感器自身也不会破损，能够在光缆5不断线的情况下测定温度。

为了减少布线距离，最好使夹层汇流条10非常接近，并且光纤温度传感器1a的厚度越薄越好。因此，框体上表面1、框体底面2分别是厚度L2、L3为0.5mm的极薄型片材。感应圈7和圆形间隔件8的厚度L1设定为卷绕光缆5所需的最小尺寸，即1mm。从而，光纤温度传感器1a的整体厚度为2mm。光缆5以具有少许间隙的方式卷绕在极薄圆柱体6上。

图1(B)所示的光缆5从光纤温度传感器1a的下端依次卷绕到配置在右侧一排的各极薄圆柱体6上，形成多个感应圈7。光缆5再从光纤温度传感器1a的上端依次卷绕到配置在左侧一排的各极薄圆柱体6上，形成多个感应圈7，然后光缆5返回光纤传感器1a的下端。

在这种场合，在各框体1A～1C的框体侧表面3上设有通孔11，光缆5穿过通孔11，将各框体之间接合，使各框体1A～1C形成一体。

图2是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的另一例的图。图2(A)是表示两个夹层汇流条10a与光纤温度传感器1b间的结构的立体图，图2(B)是表示光纤温度传感器1b的结构的立体图。

图2所示的光纤温度传感器1b设置在盘内的两个夹层汇流条10a之间(层间)。图2所示的例子是在夹层汇流条10a上形成有直角弯曲部10b，以沿着该直角弯曲部10b的方式形成直角弯曲部10B而制作出光纤温度传感器1b。在该直角弯曲部10B上设有通孔11，光缆5穿过通孔11，将各框体间加以接合，使各框体形成一体。

为了提高夹层汇流条10、10a的层间绝缘性，图1及图2所示的光纤温度传感器1a、1b的宽度比夹层汇流条10、10a的宽度大。由感应圈7和圆形间隔件8构成的温度监视部只设在与夹层汇流条10、10a重叠的部分上。

如上所述，实施例1的光纤温度传感器通过使互为相对的夹层汇流条10、10a极其接近，能够一直监视所需多个位置上的温度，且能预防故障。即，能够在感应圈7的任一位置上收集各个时间的温度变化。运用时，通过发现温度急剧变化或温度缓缓地持续上升等温度变化倾向，能够监视夹层汇流条10、10a的时效变化和异常情况。

而且，由于采用极薄型片材结构，能够在狭窄的空间里设置光纤温度传感器，并且重量轻。另外，维修时容易更换和拆卸光纤温度传感器。

(实施例2)

图4是表示本发明实施例2的光纤温度传感器的结构的图。

在图4中，当用螺栓13将汇流条12a(第一汇流条)和汇流条12b(第二汇流条)加以紧固时，光纤温度传感器1c就对汇流条接合部的螺栓13松弛导致电流集中从而导致螺栓13过热的情况予以监视。光纤温度传感器1c由极薄型片材构成，配置在汇流条12b上。光纤温度传感器1c的内部结构与图3所示的结构相同。

在图4中，形成了具有螺栓孔14的多个感应圈15。即，光纤温度传感器1c的框体由玻璃环氧树脂层压板构成，在与汇流条12b接触的光纤温度传感器1c的框体面上形成了与螺栓13的直径相符的螺栓孔14(通孔)，使得光纤温度传感器1c具有玻璃环氧树脂垫片的功能。

具体是，多个极薄圆柱体6的每一个都设有与螺栓13的直径相符的安装螺栓用的螺栓孔14，螺栓13穿过螺栓孔14而紧固在汇流条12a和汇流条12b上。由此，光纤温度传感器1c能够对因汇流条接合部的螺栓13松弛导致电流集中从而引发螺栓13过热的情况加以监视。

图5是表示本发明实施例2的光纤温度传感器的与汇流条接合部单体相符的片状结构的图。图5(A)是光纤温度传感器的立体图，图5(B)是光纤温度传感器的剖视图。图5中，光缆5被从图中未示的测定装置引导到框体16，将光缆5卷绕到框体16内的极薄圆柱体6上，形成感应圈15。使螺栓13穿过该感应圈15，并且使螺栓13紧固在汇流条12a和汇流条12b上，从而与图4同样地，能作为具有温度传感功能的玻璃环氧树脂垫片发挥作用，并且能够制成所需的形状。

图6是表示使用了本发明的光纤温度传感器的温度分布测定装置的结构框图。以下，参照图6来说明使用了光纤温度传感器的温度分布测定处理。温度分布测定装置具有：脉冲发生器24、光源25、光谱仪26、感光器27、数据处理部28以及数据显示部29。

脉冲发生器24发生脉冲信号并将脉冲信号输出到光源25。光源25将与来自脉冲发生器24的脉冲信号对应的光信号输出到光谱仪26。光谱仪26将来自光源25的光信号输出到夹层汇流条10和接合螺栓的各个传感器上的光缆30。可以将实施例1及实施例2的光纤温度传感器同时设置在一个测定装置上。

因此，光谱仪26将光信号送到各个传感器上的光缆30，且将从各个传感器上的光缆30送出的光信号输出到感光器27。数据处理部28基于来自感光器27的光信号，通过设在光纤30上的光纤温度传感器的温度信息对所需位置的温度分布进行测定，数据显示部29则显示所需位置的温度分布。

工业上的可利用性

本发明还适用于可能因台风、大雨、尘土等恶劣环境或感应磁场等而发生故障的密封配电盘式高压配电设备。

Claims (3)

1.一种光纤温度传感器，在夹层汇流条层间绝缘材料上安装了温度监视部，其特征在于，

该光纤温度传感器是在由薄型片材构成的框体内收纳有光缆而形成的，所述薄型片材采用与所述夹层汇流条层间绝缘材料的绝缘性能同等以上的绝缘材质，

在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构成的多个薄型圆柱体，在所述多个薄型圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上的长度进行卷绕，而不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温度，

框体侧表面部由硅酮密封材料封堵，所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构成的密封构件进行密封。

2.如权利要求1所述的光纤温度传感器，其特征在于，

以填补所述感应圈的空隙的方式配置有与所述薄型圆柱体相同构成的间隔件。

3.一种光纤温度传感器，用于对将第一汇流条和第二汇流条加以接合的螺栓的温度实施监视，其特征在于，

该光纤温度传感器是在由薄型片材构成的框体内收纳有光缆而形成的，所述薄型片材采用绝缘材质，

在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构成的多个薄型圆柱体，在所述多个薄型圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上的长度进行卷绕，而不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温度，

框体侧表面部由硅酮密封材料封堵，所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构成的密封构件进行密封，

在所述多个感应圈的各个感应圈内设置有用于安装所述螺栓的通孔。