JP2006168458A

JP2006168458A - 非接触給電設備

Info

Publication number: JP2006168458A
Application number: JP2004361363A
Authority: JP
Inventors: Harumasa Yamamoto; 治正山本
Original assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Current assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】光ファイバーケーブルにより給電線付近の温度異常を検出するとともに、温度異常の場所を特定することができる非接触給電設備を提供すること。
【解決手段】電磁誘導により地上設備から搬送車の受電コイル１に非接触で電力を供給するものであり、給電線３の給電サポート２に沿って光ファイバーケーブル４を敷設し、光ファイバーケーブル４の一端に、ラマン散乱光の反ストークス側とストークス側の強度比から温度を計測するとともに、該強度比を時系列的に測定し、光速度と受信時刻から光ファイバーに沿った温度分布を検出する温度計測装置５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電設備に関し、特に、給電線に併設した光ファイバーケーブルにより給電線近傍の温度上昇を検出し、温度上昇時に給電を停止することができる非接触給電装置に関するものである。

非接触で負荷に電力を給電する場合、給電線の近傍に鉄等の金属物があると、金属内を通る磁束により渦電流損失が発生し、その部分が局部過熱する。
このような危険を防止するために、例えば、下記の特許文献１に記載されるような非接触給電設が提案されている。

この非接触給電設備は、給電線に沿って敷設した光ファイバーケーブルの両端に発光部と受光部とを接続し、受光部に、光減衰率を検出し、光減衰率が所定の減衰率以上となった時に警報を出力する検出回路を接続し、この検出回路の警報出力により給電線に供給される高周波電流を遮断するようにしている。
これにより、この非接触給電設備は、誤って給電線の近傍に鉄製工具などの金属が載置された場合にも、その発熱を光ファイバーケーブルを使用して検出し、給電線に流れている高周波電流を遮断することにより、給電線が加熱され燃焼する火災事故を防止することができる。

しかしながら、上記従来の非接触給電設備は、光ファイバーケーブルが温度上昇した際に、通過する光が減衰する性質を利用するもので、光ファイバーケーブルの一端から他端に到達する光量の低下を検出するものであることから、異常を検出して火災発生の前に給電を停止することはできるとしても、その場所を特定することができない。
また、搬送システムが大規模になって給電線が複数の給電区間に分割された場合は、この非接触給電設備では、その給電区間ごとに光ファイバーケーブルの投光装置と受光装置を設け、光ファイバーケーブルの両端を投光装置と受光装置とに接続する必要がある。
特開平８−２５１７０４号公報

本発明は、上記従来の非接触給電設備が有する問題点に鑑み、光ファイバーケーブルにより給電線付近の温度異常を検出するとともに、温度異常の場所を特定することができる非接触給電設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の非接触給電設備は、電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を供給する非接触給電設備において、給電線に沿って光ファイバーケーブルを敷設し、該光ファイバーケーブルの一端に、ラマン散乱光の反ストークス側とストークス側の強度比から温度を計測するとともに、該強度比を時系列的に測定し、光速度と受信時刻から光ファイバーケーブルに沿った温度分布を検出する温度計測装置を設けたことを特徴とする。

本発明の非接触給電設備によれば、電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を供給する非接触給電設備において、給電線に沿って光ファイバーケーブルを敷設し、該光ファイバーケーブルの一端に、ラマン散乱光の反ストークス側とストークス側の強度比から温度を計測するとともに、該強度比を時系列的に測定し、光速度と受信時刻から光ファイバーケーブルに沿った温度分布を検出する温度計測装置を設けることから、光ファイバーケーブルにより給電線付近の温度異常を検出するとともに、温度異常の場所を特定することができる。
また、光ファイバーケーブルの一端だけを温度計測装置につなぐため、光ファイバーケーブルの敷設の自由度が高く、さらに、高価な温度計測装置が１台ですむため設置コストを低廉にすることができる。

以下、本発明の非接触給電設備の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の非接触給電設備の一実施例を示す。
この非接触給電設備は、電磁誘導により地上設備から搬送車の受電コイル１に非接触で電力を供給するものであり、給電線３の給電サポート２に沿って光ファイバーケーブル４を敷設している。
そして、この非接触給電設備は、光ファイバーケーブル４の一端に、ラマン散乱光の反ストークス側とストークス側の強度比から温度を計測するとともに、該強度比を時系列的に測定し、光速度と受信時刻から光ファイバーに沿った温度分布を検出する温度計測装置５を設けている。

光ファイバーケーブル４の性質の１つとしてラマン散乱があり、本発明では、光ファイバーケーブル４に入射したレーザーパルス光により、光路のガラス分子から発生するラマン散乱光を利用して温度を測定する。
光ファイバーケーブル４に光パルスを入射すると、一部が後方散乱光として再び入射端まで戻る。ラマン散乱光は、この後方散乱光の一部であり、温度感受性の高い反ストークス側（短波長側）と、低いストークス側（長波長側）の両方から発生し、これらの強度比から温度が計測される。この強度比を時系列的に測定することにより、光速度と受信時刻から位置が求められ、光ファイバーケーブル４に沿った温度分布が求められる。

搬送車側の受電コイル１は、公知のように、給電線３を支持する給電サポート２をまたぐように配置される。
給電線３の近傍に金属板や工具類などが不用意に置かれた場合に、この金属による誘導加熱を検出するには、誘導加熱を発生する給電線近傍の位置に温度計測用の光ファイバーケーブル４を配置する。
給電線サポートが塩化ビニル系の樹脂製で製作されるため、射出整形時に光ファイバーケーブル４を固定する溝６ａ〜６ｄを形成し、光ファイバーケーブル４を図示の位置に配置する。

光ファイバーケーブル４を配置する個所は、溝６ａ〜６ｄの位置に限定することなく、給電線の近傍であれば床や壁にも配置することができる。この場合、壁の位置では光ファイバーケーブル４をテープ９等で貼り付けることもでき、また、床の位置では、溝状に加工したサポート７、８に入れて敷設することができる。

ラマン散乱を利用した光ファイバーケーブル温度計測装置５は、入射光に対し、入射側に戻る散乱光を計測するため、光ファイバーケーブル４を溝６ａ〜６ｄ、あるいは床や壁８〜７の位置に敷設する場合、例えば、図２に示すように、１本の光ファイバーケーブル４を、給電線サポート２の端まで溝４に敷設し、折り返し溝５に敷設し、端まで戻した後、折り返して溝６、７に敷設することを繰り返し、必要なすべての場所に敷設する。
すなわち、給電線３は給電区間の端部で折り返して往復で敷設し、高周波電源装置１０に接続するが、温度計測用の光ファイバーケーブル４は、給電線の敷設範囲で任意回数だけ折り返し、一端を温度計測装置５に接続する。

この場合、図３に示すように、給電線が複数の区間３ａ〜３ｆに分割され、各々、高周波電源装置１０ａ〜１０ｆで給電する場合においても、温度計測用の光ファイバーケーブル４は各々の給電区間で折り返さず、給電区間全体に対して必要な個所に環状に敷設し、その一端を温度計測装置５に接続する。
なお、光ファイバーケーブル４は任意の場所で接続することができ、敷設距離が長い場合でも、例えば、作業のしやすい場所で、適宜分割したものを接続して敷設することができる。

温度計測装置５としては、例えば、日立電線（株）製ＦＴＲ１０００型センサがある。
このセンサは、光ファイバーケーブル４の検出できる距離（範囲）が５ｋｍあり、数１００ｍの搬送を行う大規模な液晶パネル製造工場の搬送装置でも、折り返しにより４乃至１０箇所の場所を１本の光ファイバーケーブル４で敷設し、給電装置の近傍の温度を距離分解能約２ｍ、温度分解能約±２℃で測定することができる。

温度計測装置５からの距離に対する温度が計測でき、全体のレイアウトに重ね合わせることで、温度上昇している個所を特定し、規定温度異常になれば警報を発し、高周波電源装置１０の出力を遮断する。また、図示省略する火災報知器に警報を通知することもできる。

一方、通常、給電線の近傍の温度は室温と大差なく、３０℃以下である。塩化ビニル製の給電サポートあるいは給電線の被覆も塩化ビニルやポリエチレン等の材料であり、８０〜１００℃で軟化する。
したがって、これらの光ファイバーケーブル４の支持部材が軟化するよりも低い、かつ通常使用では達しない６０℃程度で温度異常を検出するように設定し、図示しない搬送制御装置に異常を発し、既に搬送車に積載し搬送している搬送物については目的の位置まで搬送する。搬送物を積載していない搬送車については新規に作業を割り付けないようにする。

液晶カセット搬送では、大部分の搬送は２〜３分で終了するが、稀に発生する最大距離の搬送では１０分程度を要する。この場合は、目的の場所まで搬送せずに最寄のステーションに搬送車を停車させ、１０分以内にすべての搬送車を停車させるようにする。
高周波電源装置１０は、温度計測装置５から温度異常を受領後、１０分間、運転を継続し、給電線への電源供給を遮断する。

また、この運転を継続している間にも温度が上昇することから、支持部材の軟化温度１００℃を超える場合には、直ちに電源供給を遮断するように第二警報信号を高周波電源装置１０に出力し、高周波電源装置１０は第二警報信号を入力すると直ちに給電線への給電を遮断する。

第一警報信号と第二警報信号の２つの検出レベルを設けることで、搬送中のガラスカセット等の搬送物にダメージを与えることを極力防ぎ、異常時に電源を遮断する。
第二警報により給電を遮断した後も温度が上昇する場合は、非接触給電装置以外の要因の火災、あるいは非接触給電装置のいずれかを特定できないが、既に火災が発生している可能性もあるため、図示していない火災報知器に信号を出力し、火災警報を発する。

光ファイバーケーブル温度計装置は３００℃程度まで計測可能であるため、支持部材の塩化ビニル樹脂の耐熱温度を超える温度領域まで計測することができ、また、光ファイバーケーブル４を敷設している区間の温度分布を計測できるため、温度上昇した場所を特定することができる。

かくして、本実施例の非接触給電設備は、電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を供給する非接触給電設備において、給電線に沿って光ファイバーケーブル４を敷設し、該光ファイバーケーブル４の一端に、ラマン散乱光の反ストークス側とストークス側の強度比から温度を計測するとともに、該強度比を時系列的に測定し、光速度と受信時刻から光ファイバーケーブル４に沿った温度分布を検出する温度計測装置５を設けることから、光ファイバーケーブル４により給電線付近の温度異常を検出するとともに、温度異常の場所を特定することができる。
また、光ファイバーケーブル４の一端だけを温度計測装置５につなぐため、光ファイバーケーブル４の敷設の自由度が高く、さらに、高価な温度計測装置５が１台ですむため設置コストを低廉にすることができる。

以上、本発明の非接触給電設備について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

以上、本発明の非接触給電設備は、光ファイバーケーブルにより給電線付近の温度異常を検出するとともに、温度異常の場所を特定するという特性を有していることから、例えば、搬送設備に非接触で電源を供給する半導体工場等のクリーンルーム内の搬送装置、あるいは自動車車体工場等の塗装ラインなど、温度上昇による火災の危険があるコンベア装置等に適用することができる。

本発明の非接触給電設備の一実施例を示す断面図である。給電線と光ファイバーケーブルの敷設例を示す平面図である。給電線と光ファイバーケーブルの他の敷設例を示す平面図である。

符号の説明

１受電コイル
２給電サポート
３給電線
４光ファイバーケーブル
５温度計測装置
６溝
７〜８サポート
９テープ
１０高周波電源装置

Claims

電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を供給する非接触給電設備において、給電線に沿って光ファイバーケーブルを敷設し、該光ファイバーケーブルの一端に、ラマン散乱光の反ストークス側とストークス側の強度比から温度を計測するとともに、該強度比を時系列的に測定し、光速度と受信時刻から光ファイバーケーブルに沿った温度分布を検出する温度計測装置を設けたことを特徴とする非接触給電設備。