JP2017534873A - 電気導体の容量性温度検出 - Google Patents
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Abstract
電力ケーブル（１０）の電気導体（３１）の温度を直接検出、測定又は監視するためのシステムが提供される。温度感知コンデンサ（２１Ｃ）は電気導体（３１）と直接熱接触して配置されている。温度感知コンデンサ（２１Ｃ）は、電気導体（３１）の温度によって変動する比誘電率を有する誘電体材料を含む。電気導体（３１）の温度は、温度感知コンデンサ（２１Ｃ）の静電容量を測定することによって検出、測定又は監視され得る。【選択図】図３
Description
本発明は、概して、電気導体の温度監視システムに関し、特に、少なくとも（半）導電層内に封入される電気導体、例えば、配電システムにおける送電用ケーブルの電気導体の温度監視システムに関する。
中及び高電圧配電システムは、現代社会において、重要な役割を担っている。安全と安心は、配電システムの「健全性」のために、常に考慮されるべき要素である。したがって、配電システムの「健全性」の監視を可能とする技術が存在すべきである。
中及び高電圧配電システムなどの配電システムにおいて、電気ケーブルの導体の温度は、ケーブルが伝送する電流が増大するにつれ、上昇する場合がある。したがって、かかるシステムの「健全性」は、例えば、このようなシステムの弱点となり得るケーブルの接合部又は連結部において、作動中の電気導体の温度を監視することにより評価できる。通常、ケーブルの接合部又は連結部を通る正常電流は、例えば、約９０℃までの温度を生じる場合がある。ケーブル接合部又は連結部の温度がこの温度を超えて上昇する場合、この配電システムの何かががおかしい可能性があることを示しているおそれがある。一方、既存の配電システムが最大の電流容量であるかどうか、既存のシステムを使って追加電力を確実に配電できるかどうか、又は追加のインフラ支出が必要かどうか、を知るのにもまた有用である。
例えば、中及び高電圧配電システムにおける作動中の電力ケーブル、並びにケーブルの接合部及び連結部は、典型的には、いくつかの絶縁層及び（半）導電層によって絶縁されかつ保護されている、及び／又は一般的に地下に埋設されているか、若しくは頭上高くに配置されている。作動中の電気導体の温度を、例えば、ケーブルの接合部又は連結部で直接監視又は測定することに対する要求がある。
簡潔には、一態様において、本発明は、電力ケーブルの電気導体の温度を直接検出、測定、又は監視するためのシステム及び方法を記載する。本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は、電気導体と直接熱接触する温度感知コンデンサを提供する。温度感知コンデンサは、電気導体の温度によって変動する比誘電率を有する誘電体材料を含む。電気導体の温度は、温度感知コンデンサの静電容量を測定することによって検出、測定又は監視され得る。
いくつかの実施形態では、温度感知コンデンサはコンデンサ本体を有する。コンデンサ本体は、電気導体を取り囲み、温度感知コンデンサと電気導体との間の熱接触面積を最大にする。この配置により、電気導体のより頑健かつ信頼性の高い温度測定を提供することができる。相互嵌合構成の電極が提供され、温度に対するコンデンサの感度は、電極の幾何学的配置を変化させることによって制御され得る。
一実施形態では、少なくとも１つの（半）導電層内に封入された電気導体の温度を検出するための温度検出装置が提供される。装置は、温度感知コンデンサを含む。温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置された少なくとも２つの電極と、を含む。電極はコンデンサ本体により支持されている。コンデンサ本体の少なくとも一部は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含む。電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されている。コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する。
別の実施形態では、電気ケーブルアセンブリは、（半）導電層内に封入された電気導体と、それぞれが電気導体の温度を検出するためのものである１つ以上の温度検出装置と、を含む。温度検出装置は電気導体に沿って分配されており、電気導体の温度分布を検出するように構成されている。温度検出装置のそれぞれが温度感知コンデンサを含む。温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置された少なくとも２つの電極と、を含む。電極はコンデンサ本体により支持されている。コンデンサ本体の少なくとも一部は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含む。電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されている。コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する。
別の実施形態では、電力ケーブル接続アセンブリは、第１の電気導体及び第２の電気導体と、第１の電気導体と第２の電気導体とを取り囲み、接続するコネクタと、第１の電気導体及び第２の電気導体とコネクタとを封入する（半）導電層と、を含む。温度検出装置は、第１又は第２の電気導体と（半）導電層との間に配置された温度感知コンデンサを含む。温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置され、コンデンサ本体により支持された少なくとも２つの電極と、を含む。コンデンサ本体の少なくとも一部は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含む。電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されている。コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する。
本開示の例示的実施形態では、様々な予期せぬ結果及び利点が得られる。本開示の例示的な実施形態のこのような利点の１つは、温度感知コンデンサと電気導体との間の熱接触表面積を最大にすることができるということである。測定される電気導体の温度は、電気導体の表面の限られた面積の局所温度ではなく、平均温度であり得る。本明細書中に記載される実施形態は、電気導体のより頑健かつ信頼性の高い温度測定を提供することができる。加えて、温度に対するコンデンサの感度は、相互嵌合構成で配置された電極の幾何学的配置を変化させることによって制御され得る。
例示的実施形態の列挙
例示的実施形態を態様として以下に列挙する。実施形態Ａ〜Ｏのいずれかと実施形態Ｐ〜Ｘのいずれかとを、組み合わせることができる点を理解されたい。
例示的実施形態を態様として以下に列挙する。実施形態Ａ〜Ｏのいずれかと実施形態Ｐ〜Ｘのいずれかとを、組み合わせることができる点を理解されたい。
実施形態Ａ。少なくとも１つの（半）導電層内に封入された電気導体の温度を検出するための温度検出装置であって、
温度感知コンデンサを備え、温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置され、コンデンサ本体により支持された少なくとも２つの電極と、を備えており、コンデンサ本体の少なくとも一部分は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含んでおり、電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されており、
コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する、温度検出装置。
温度感知コンデンサを備え、温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置され、コンデンサ本体により支持された少なくとも２つの電極と、を備えており、コンデンサ本体の少なくとも一部分は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含んでおり、電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されており、
コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する、温度検出装置。
実施形態Ｂ。コンデンサ本体は、内部表面と外部表面とを備えるリング形構造を有する、実施形態Ａの装置。
実施形態Ｃ。コンデンサ本体は電気導体を取り囲み、コンデンサ本体の内部表面を電気導体の周方向表面に押し付けて当該周方向表面と熱接触させるために可撓性であり、電極は、コンデンサ本体の外部表面に配置されている又はコンデンサ本体に埋設されている、実施形態Ｂの装置。
実施形態Ｄ。コンデンサ本体は、電気導体と直接接触している熱伝導部分を更に含む、実施形態Ａ〜Ｃのいずれかの装置。
実施形態Ｅ。電極は、相互嵌合櫛型構成で配置されている第１の電極と第２の電極とを含む、先行するいずれかの実施形態の装置。
実施形態Ｆ。コンデンサは電気導体と（半）導電層との間に配置されており、（半）導電層に封入されている、先行するいずれかの実施形態の装置。
実施形態Ｇ。温度感知誘電体材料は１種以上の合成高分子を含む、先行するいずれかの実施形態の装置。
実施形態Ｈ。合成高分子は、ナイロン−６及びナイロン−６，６のうちの少なくとも１つを含む、実施形態Ｇの装置。
実施形態Ｉ。温度感知誘電体材料は、ポリマーマトリックス中に分散した強誘電性セラミック材料の粒子を含む、先行するいずれかの実施形態の装置。
実施形態Ｊ。ポリマーマトリックスは、シリコーン、エポキシ、エチレンプロピレンジエンゴム、ポリオレフィン、ポリウレタン、エピクロロヒドリン、フルオロエラストマー、ポリオレフィン、ポリアミド及びポリイミドからなる群から選択されるポリマーを含む、実施形態Ｉの装置。
実施形態Ｋ。強誘電性セラミック材料は、静電容量感知組成物の約１５重量％〜約９０重量％を構成する、実施形態Ｉ又はＪの装置。
実施形態Ｌ。強誘電性セラミック材料は、ドープされたＢａＴｉＯ３、ＢａＳｎＴｉＯ３、ＢａＨｆＴｉＯ３、ＢａＳｒＴｉＯ３、ＢａＺｒＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ（１−ｘ）］Ｏ３、及びｘ［Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］−（１−ｘ）［ＰｂＴｉＯ３］、並びにこれらの組み合わせ及び混合物からなる群から選択される、実施形態Ｉ〜Ｋのいずれか１つの装置。
実施形態Ｍ。相互嵌合型コンデンサに電気接続されて、受動ＬＣ回路を形成しているインダクタを更に備えている、先行するいずれかの実施形態の装置。
実施形態Ｎ。受動ＬＣ回路に電磁結合されている送受信ユニットを更に備えており、送受信ユニットは、電気導体の温度の変化時の、相互嵌合型コンデンサの静電容量の変化を示す信号を送出するように構成されている、実施形態Ｍの装置。
実施形態Ｏ。
（半）導電層に封入された電気導体と、
先行するいずれかの実施形態の温度検出装置のうちの１つ以上と、を備えている、電気ケーブルアセンブリであって、
温度検出装置は電気導体に沿って分配されており、電気導体の温度分布を検出するように構成されている、電気ケーブルアセンブリ。
（半）導電層に封入された電気導体と、
先行するいずれかの実施形態の温度検出装置のうちの１つ以上と、を備えている、電気ケーブルアセンブリであって、
温度検出装置は電気導体に沿って分配されており、電気導体の温度分布を検出するように構成されている、電気ケーブルアセンブリ。
実施形態Ｐ。
第１の電気導体及び第２の電気導体と、
第１の電気導体及び第２の電気導体を取り囲み、接続するコネクタと、
第１の電気導体及び第２の電気導体と、コネクタとを封入する第１の（半）導電層と、
第１又は第２の電気導体と第１の（半）導電層との間に配置された温度感知コンデンサを備えている温度検出装置と、を備える電力ケーブル接続アセンブリであって、温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置され、コンデンサ本体により支持された少なくとも２つの電極と、を備えており、コンデンサ本体の少なくとも一部分は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含んでおり、電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されており、コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する、電力ケーブル接続アセンブリ。
第１の電気導体及び第２の電気導体と、
第１の電気導体及び第２の電気導体を取り囲み、接続するコネクタと、
第１の電気導体及び第２の電気導体と、コネクタとを封入する第１の（半）導電層と、
第１又は第２の電気導体と第１の（半）導電層との間に配置された温度感知コンデンサを備えている温度検出装置と、を備える電力ケーブル接続アセンブリであって、温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置され、コンデンサ本体により支持された少なくとも２つの電極と、を備えており、コンデンサ本体の少なくとも一部分は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含んでおり、電極は温度感知誘電体材料の近傍に配置されており、コンデンサ本体は電気導体と熱接触して配置されており、温度感知コンデンサの静電容量は電気導体の温度によって変動する、電力ケーブル接続アセンブリ。
実施形態Ｑ。コンデンサ本体は、内部表面と外部表面とを備えるリング形構造を有する、実施形態Ｐのアセンブリ。
実施形態Ｒ。コンデンサ本体は電気導体を取り囲み、コンデンサ本体の内部表面を電気導体の周方向表面に押し付けて当該周方向表面と熱接触させるために可撓性であり、電極は、コンデンサ本体の外部表面に配置されている又はコンデンサ本体に埋設されている、実施形態Ｑのアセンブリ。
実施形態Ｓ。コンデンサ本体は、電気導体と直接接触している熱伝導部分を更に含む、実施形態Ｐ〜Ｒのいずれか１つのアセンブリ。
実施形態Ｔ。電極は、相互嵌合櫛型構成で配置されている第１の電極と第２の電極とを含む、実施形態Ｐ〜Ｒのいずれか１つのアセンブリ。
実施形態Ｕ。温度感知誘電体材料は１種以上の合成高分子を含む、実施形態Ｐ〜Ｒのいずれか１つのアセンブリ。
実施形態Ｖ。合成高分子は、ナイロン−６及びナイロン−６，６のうちの少なくとも１つを含む、実施形態Ｕのアセンブリ。
実施形態Ｗ。温度検出装置は、コンデンサに電気接続されて、受動ＬＣ回路を形成しているインダクタを更に備えている、実施形態Ｐ〜Ｒのいずれか１つのアセンブリ。
実施形態Ｘ。温度検出装置は、受動ＬＣ回路に電磁結合されている送受信ユニットを更に備えており、送受信ユニットは、第１又は第２の電気導体の温度の変化時の、コンデンサの静電容量の変化を示す信号を送出するように構成されている、実施形態Ｗのアセンブリ。
本開示の例示的実施形態の、様々な態様及び利点が要約されてきた。上記の「発明の概要」は、それらの本開示の特定の例示的実施形態の、図示される各実施形態又は全ての実装を説明することを意図するものではない。以下の図面及び「発明を実施するための形態」は、本明細書に開示される原理を使用する特定の好ましい実施形態を、より詳細に例示するものである。
以下の本開示の様々な実施形態の「発明を実施するための形態」を、添付図面と併せて考慮することで、より完全に本開示を理解し得る。
一実施形態に係る、電気導体の温度を監視するためのシステムの概略ブロック図である。
一実施形態に係る、電気導体の温度を監視するためのシステムのＬＣループの概略回路図である。
一実施形態に係る、ケーブル接続アセンブリの電気導体の温度を監視するためのシステムの適用例の部分切取概略図である。
一実施形態に係る、電気導体の温度を監視するためのシステムの概略回路図である。
一実施形態に係る、システムの受動性誘導ユニットである、ケーブル接続アセンブリの電気導体の一部分の断面図である。
図５のケーブル接続アセンブリの一部分の部分側断面図である。
一実施形態に係る、温度感知コンデンサの斜視側面図である。
実施例１に係る、電気導体の温度と温度感知コンデンサの比誘電率との間の関係を示すグラフである。
実施例１に係る、電気導体の温度と温度感知コンデンサの損失正接との間の関係を示すグラフである。 これらの図面中、同様の参照番号は、同様の要素を示す。上記で定義された図面は、一定の縮尺で描かれていない場合があり、本開示の様々な実施形態を示すものであるが、「発明を実施するための形態」で記述されるように、他の実施形態もまた想到される。全ての場合に、本開示は、本明細書で開示される開示内容を、明示的な限定によってではなく、例示的実施形態を表現することによって説明する。本開示の範囲及び趣旨に含まれる他の多くの変更及び実施形態を、当業者が考案することが可能である点を理解されたい。
本開示は、例えば、中又は高電圧（例えば、１ｋＶ超又は１０ｋＶ超）電力ケーブルの電気導体の温度を監視するためのシステム及び方法の実施形態を提供する。内部電源（例えばバッテリー）を必要とせず、かつ外部電源に物理的に接続する必要がない装置を意味する、「受動的」装置を用いてこのような監視を実行することは、とりわけ有用であり得る。このような用途において使用され得る受動的装置のうちの１種類は、ＬＣ回路（すなわち、誘導−静電容量回路）に依存する。当業者であれば理解するであろうように、適切に設計されたＬＣ回路は、共振周波数を呈し得、この共振周波数は、装置へのいかなる結線も必ずしも必要とすることなしに監視することができる（連続的か不連続的かにかかわらず）。このような装置で、電力ケーブルの一部分と熱連通又は接触させて配置される温度感知コンデンサを用いる場合、電力ケーブルのその部分の温度変化は、温度感知コンデンサの温度を比例して変化させることができる。この温度変化はＬＣ回路の共振周波数を変化させることができ、それを検知及び使用して電力ケーブルの当該部分の温度を推測することができる。
図１は、一実施形態に係る電気導体３１の温度を監視するためのシステム１００の概略図である。システム１００は、受動性誘導ユニット２０と、送受信ユニット４０と、制御ユニット５０と、を含む。以下に記載するように、受動性誘導ユニット２０は、少なくとも１つの温度感知コンデンサを含むように構成されている。温度感知コンデンサは、温度によって変化する特性パラメータを有し、電気導体３１と熱接触するように構成されている。いくつかの実施形態では、温度感知コンデンサは、電気導体３１の外部表面と直接接触している。
いくつかの実施形態では、受動性誘導ユニット２０は、電気導体３１の温度によって変化する共振周波数及び／又はＱ値を有し得る。送受信ユニット４０は、受動性誘導ユニット２０に電磁結合され得るとともに、誘導ユニット２０の共振周波数及び／又はＱ値を表す信号を送出し得る。制御ユニット５０は、送受信ユニット４０と通信することができ、共振周波数及び／又はＱ値を表す信号を確認し、その確認した共振周波数及び／又はＱ値を表す信号に基づいて、電気導体３１の温度の値を決定する。いくつかの実施形態では、システム１００は、任意の中央監視ユニットを更に含んでもよい。任意の中央監視ユニットは、制御ユニット５０と無線で（例えば、モバイルネットワークを介して）又は有線で通信し、電気導体３１の温度の決定値を受け取り、これに従い決定を行うことができる。
いくつかの実施形態では、動作中に、電気導体３１の温度を監視する必要がある場合、制御ユニット５０は、送受信ユニット４０に指示信号Ｓ１を送出してもよい。送受信ユニット４０は、一旦指示信号Ｓ１を受信すると、次いで、誘導ユニット２０に加振信号Ｓ２を送出する。加振信号Ｓ２は、誘導ユニット２０を誘導して、振動させることができる。送受信ユニット４０は、誘導ユニット２０からの発振信号Ｓ３を検知し、次いで、制御ユニット５０に帰還信号Ｓ４を送出することができる。発振信号Ｓ３及び帰還信号Ｓ４は、電気導体３１の温度によって変化し得る、誘導ユニット２０の共振周波数及び／又はＱ値を表す情報を含む。制御ユニット５０は、確認した帰還信号Ｓ４に基づいて、電気導体３１の温度の値を決定できる。
いくつかの実施形態では、システム１００は、任意のエネルギーハーベスティングユニット６０を更に含んでいてもよい。エネルギーハーベスティングユニット６０は、交流電流が電気導体３１を通って流れる際、電気導体３１から電力を発電し、その発電した電力を送受信ユニット４０及び／又は制御ユニット５０に供給するように成され得る。
一実施形態では、誘導ユニット２０は、図２に示すインダクタコンデンサ（ＬＣ）ループ２１を含み得る。ＬＣループ２１は、例えばワイヤを介して、直列に電気接続されている、温度感知コンデンサ２１Ｃとインダクタ２１Ｌとを含む。温度感知コンデンサ２１Ｃは、温度によって変化する静電容量を有する。この場合、実際の適用時には、温度感知コンデンサ２１Ｃは、図１の電気導体３１の外面と熱接触し得るか又は直接接触し得る。インダクタ２１Ｌは、例えば、誘導コイル、プリントアンテナ等を含む任意の種類のインダクタであり得る。ＬＣループ２１は、１つ以上のコンデンサ及び／又は１つ以上のインダクタを含んでもよいことが理解され得る。
ＬＣループ２１の共振周波数ｆｒは、下記の式（１）に従って算出できる。
式中、Ｌは、インダクタンス、例えばインダクタ２１Ｌのインダクタンスの値を示し、Ｃは、静電容量、例えばコンデンサ２１Ｃの静電容量の値を示す。
式中、Ｌは、インダクタンス、例えばインダクタ２１Ｌのインダクタンスの値を示し、Ｃは、静電容量、例えばコンデンサ２１Ｃの静電容量の値を示す。
実際には、ＬＣループ２１は、多少の抵抗損失、拡散損失、及び／又は吸収損失を有する場合があり、これらの損失は単一の小さい直列抵抗Ｒｓとしてモデル化され得る。こうしたＬＣループ２１のＱ値は、下記の式（２）に従って算出できる。
式中、ω０＝２πｆｒであり、ここでｆｒは共振周波数を示す。
ＬＣループ２１のインダクタンス又は静電容量のいずれかが変化する場合、共振周波数ｆｒ及びＱ値もそれに応じて変化するであろうことがわかる。図２に示す実施形態では、コンデンサ２１Ｃは温度を感知し、電気導体３１と熱接触するように構成されている。温度感知コンデンサ２１Ｃの温度は電気導体３１の温度の変化によって変化することができ、これにより、コンデンサ２１Ｃの静電容量の変化を生じさせる。その結果、ＬＣループ２１の共振周波数ｆｒ及びＱ値は、電気導体３１の異なる温度によって変化し得る。
式中、ω０＝２πｆｒであり、ここでｆｒは共振周波数を示す。
ＬＣループ２１のインダクタンス又は静電容量のいずれかが変化する場合、共振周波数ｆｒ及びＱ値もそれに応じて変化するであろうことがわかる。図２に示す実施形態では、コンデンサ２１Ｃは温度を感知し、電気導体３１と熱接触するように構成されている。温度感知コンデンサ２１Ｃの温度は電気導体３１の温度の変化によって変化することができ、これにより、コンデンサ２１Ｃの静電容量の変化を生じさせる。その結果、ＬＣループ２１の共振周波数ｆｒ及びＱ値は、電気導体３１の異なる温度によって変化し得る。
いくつかの実施形態では、例えば、図１の誘導ユニット２０及び送受信ユニット４０などの一連の結合された誘導ユニット及び送受信ユニットが、電気導体３１などの電力ケーブルの電気導体に沿って分配され得る。結合された誘導ユニット及び送受信ユニットのそれぞれは、誘導ユニット（例えば、誘導ユニット２０）それぞれと熱接触している電気導体の一部分の局所温度を測定することができる。測定された局所温度を制御ユニット５０が受け取り、電気導体に沿う温度分布を決定することができる。
図３は、一実施形態に係る、受動性誘導ユニット２０と、送受信ユニット４０と、例えばケーブル接続アセンブリ３０内に封入された電気導体３１の温度を監視又は測定するための制御ユニット５０と、を含む図１のシステム１００の用途例を示す。
ケーブル接続アセンブリ３０内で、電気ケーブル１０の２つの部分が接続されている。電気ケーブル１０の各部分は、電気導体３１と、絶縁層３３と、（半）導電層３５と、を含む。絶縁層３３及び（半）導電層３５は、電気導体３１を封入している。コネクタ１２は、接続された電気導体３１を同心状に取り囲む。第１の（半）導電（又は電極）層１３（ここでは金属層）は、接続された電気導体３１とコネクタ１２とを同心状に取り囲み、コネクタ１２及び電気導体３１の周りに遮蔽ファラデーケージを形成する。いくつかの実施形態では、「（半）導電」は、特定の構造によって、層が半導電性又は導電性になり得ることを示している。絶縁層１１（幾何学的ストレス制御部品１６を含む）は、第１の（半）導電層１３を取り囲む。前述の構造は、シールド層及び接地層としての機能を果たす第２の（半）導電層１４（ここでは金属ハウジング）の内側に配設される。樹脂が、ポート１８のうちの１つを通って金属ハウジング１４内に注入され、絶縁層１１周辺の領域を埋めることができる。収縮性スリーブ層１５は、最外層として機能する。
この実施形態では、電気導体３１の一部が、コネクタ１２によって覆われ、次いで、第１の（半）導電層１３と、絶縁層１１と、第２の（半）導電層１４と、収縮性スリーブ層１５と、によって封入される。この実施形態では、収縮性スリーブ層１５は、２つの重複セクション１５１及び１５２を含み、その重複部分の間に通路１５３を残す。通路１５３は、収縮性スリーブ層１５の外側から、第２の（半）導電層１４上にあるポート１８を通って、第２の（半）導電層１４の内側までである。
図３に示すように、受動性誘導ユニット２０は、電気導体３１のうちの１つに隣接して、かつ第１の（半）導電層１３の内側に位置付けられる。好ましくは、電気導体３１の一部分は、電気ケーブル１０の絶縁層３３とコネクタ１２との間に露出し、受動性誘導ユニット２０は、電気導体３１の露出した部分の周りに位置付けられてもよい。受動性誘導ユニット２０の位置に関するより詳細な説明は、図６を参照して、以下で提示する。
送受信ユニット４０は、第１の（半）導電層１３の外側かつ第２の（半）導電層１４の内側、すなわち、第１の（半）導電層１３と第２の（半）導電層１４との間に位置付けられる。図４に示されるような一実施形態では、送受信ユニット４０はインダクタ４４を含む。インダクタ４４は、例えば、誘導コイル、プリントアンテナ等を含む任意の種類のインダクタを含み得る。インダクタ４４は、図３の絶縁層１１の周りに配置され得る。いくつかの実施形態では、インダクタ４４及び受動性誘導ユニット２０のインダクタ２１Ｌは、電磁結合を向上させるために、同一断面に位置し得る。送受信ユニット４０及びその位置決めの実施形態に関するより詳細な説明は、図５を参照して、以下で提供する。
いくつかの実施形態では、受動性誘導ユニット２０と送受信ユニット４０との組み合わせは、アセンブリ３０外側の電気ケーブル１０の特定部分に位置し得る。受動性誘導ユニット２０は、電気導体３１に隣接し、かつ電気ケーブル１０の（半）導電層３５及び絶縁層３３により封入されて配置され得る。送受信ユニット４０は（半）導電層３５の外側に配置することができ、受動性誘導ユニット２０と電磁結合されるように構成することができる。一連のこのような組み合わせを電気ケーブル１０に沿って分配し、電気導体３１の温度分布を提供することができる。
図３を再度参照すると、制御ユニット５０は、ワイヤ５１を介して送受信ユニット４０と通信するように構成されている。ワイヤ５１は、ワイヤ５１が送受信ユニット４０から、ポート１８を通って、制御ユニット５０へと延出できるように、通路１５３内に収容され得る。電力誘導コイル６１を含む任意のエネルギーハーベスティングユニット６０は、アセンブリ３０の外側かつケーブル１０の周りに位置し得るか、又は第２の（半）導電層１４と収縮性スリーブ層１５との間に位置し得る。エネルギーハーベスティングユニット６０は、ワイヤ５２を通じて、送受信ユニット４０及び／又は制御ユニット５０に電力を供給するために使用され得る。本明細書を通じて、ワイヤ５１及びワイヤ５２はそれぞれが「ワイヤ」と称されるが、ワイヤ５１及びワイヤ５２のいずれか一方又は両方は、システムの機能上の必要に応じて、複数のワイヤを含んでいてもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、任意のエネルギーハーベスティングユニット６０の誘導コイル６１は、例えば、鉄心変流器、空心変流器又はロゴウスキーコイルを含み得る。誘導コイル６１は、第１の（半）導電層１３の外側に、又は、第２の（半）導電層が使用される場合には、その外側に、位置付けられ得る。好ましくは、エネルギーハーベスティングユニット６０は、発電した電力を送受信ユニット４０に提供するために主に使用されてもよく、そのため、エネルギーハーベスティングユニット６０は、送受信ユニット４０が位置する層の外側に位置付けられ得る。したがって、エネルギーハーベスティングユニット６０は、１つ又は２つ以上のワイヤを介して、送受信ユニット４０と電気接続されていてもよい。いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスティングユニット６０は、発電した電力を、送受信ユニット４０及び／又は制御ユニット５０に合わせて適切に変化させるための任意の整流回路を更に含んでもよい。
図５は、コネクタ１２に隣接する電気導体３１上に配置されている図３の誘導ユニット２０の近接斜視図である。図５の実施形態では、収縮性スリーブ層１５は連続的であり、収縮性スリーブ層１５には、ポート１８を収容し、ワイヤ５１が出るのを可能にするための穴が開けられている。
図６は、受動性誘導ユニット２０の例示的位置を示す拡大図である。一例として、受動性誘導ユニット２０は、図２に示すように、インダクタ２１Ｌと、温度感知コンデンサ２１Ｃと、を含む。インダクタ２１Ｌ及び温度感知コンデンサ２１Ｃは、ワイヤ２２０を介して電気接続されている。インダクタ２１Ｌと温度感知コンデンサ２１Ｃとを取り付けるために、取付具２１０が提供される。図６の実施形態では、取付具２１０は、本体２１０１とチャネル２１０２とを含む。チャネル２１０２に電気導体３１を通すために、チャネル２１０２は、電気導体３１を収容するようになっている。本体２１０１は、温度感知コンデンサ２１Ｃを収容するチャンバ２１０３を有し、チャンバ２１０３は、温度感知コンデンサ２１Ｃが動作中の電気導体３１の外面と熱接触又は直接接触できるように、チャネル２１０２に通じ得る。インダクタ２１Ｌは、本体２１０１に巻き付くようになっている。取付具２１０は、本体２１０１を収容するためのカバー２１０４を更に含む。
図７は、一実施形態に係る、温度感知コンデンサ２１Ｃの斜視側面図である。温度感知コンデンサ２１Ｃは、コンデンサ本体７２と、コンデンサ本体７２により支持された電極７４ａ及び７４ｂと、を含む。図７の実施形態では、コンデンサ本体７２は、内部表面７２１と外部表面７２２とを備えるリング形構造を有する。内部表面７２１はチャネル７２３を画定する。
電極７４ａ及び電極７４ｂは、コンデンサ本体７２の外部表面７２２上に配置されているか又はコンデンサ本体７２の外部表面７２２に埋設されている。電極７４ａ及び電極７４ｂに隣接するコンデンサ本体７２の少なくとも一部分は、温度感知誘電体材料を含む。温度感知誘電体材料は、例えば、電極７４ａと電極７４ｂとの間に、電極７４ａ及び電極７４ｂの頂部に、並びに／又は電極７４ａ及び電極７４ｂの底部に配置され得る。コンデンサ本体７２の温度感知誘電体材料は電極７４ａと電極７４ｂとを分離し、電極７４ａ及び電極７４ｂとともに機能し、相互嵌合型コンデンサを形成する。
図７の実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂは、相互嵌合櫛型構成で配置されている。電極７４ａ及び電極７４ｂのそれぞれは、各々の端部線７４２によって電気的に接続された導電線又は「フィンガ」７４１の配置を含む。フィンガ７４１は、相互嵌合構成で配置されている。フィンガ７４１はそれぞれ、長さＬ、幅Ｗ及び厚さＴを有し得る。フィンガ７４１は、フィンガ間に間隙Ｇ１を有して互いに平行に配置され得る。いくつかの実施形態では、長さＬ、幅Ｗ及び間隙Ｇ１は、例えば、数マイクロメートルから数センチメートルであることができ、厚さＴは、例えば、数ナノメートルから数ｍｍであることができる。電極７４ａ及び電極７４ｂの寸法は、コンデンサ本体７２の大きさ及び／又は電気導体３１の直径に従い予め決定され得ることは理解すべきである。フィンガ７４１は、相互嵌合型コンデンサを形成する任意の適切な幾何学的形態又は構成で提供され得ることもまた理解すべきである。
いくつかの実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂは、コンデンサ本体７２の外部表面７２２上に配置され得る。いくつかの実施形態では、フィンガ７４１の少なくとも一部分をコンデンサ本体７２の外部表面７２２に、厚さ方向に沿って埋設することができる。電極７４ａ及び電極７４ｂは、例えば、金属、金属合金、金属充填ポリマーなどの任意の適切な導電性材料で作製され得る。
いくつかの実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂはコンデンサ本体７２に完全に埋設され得る。一実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂは外部表面７２２に隣接して配置され得る。別の実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂは、内部表面７２１に隣接して配置され得る。別の実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂのフィンガは、コンデンサ本体７２内部かつ外部表面７２２と内部表面７２１との間に配置され得る。
いくつかの実施形態では、コンデンサ２１Ｃは、任意のリング構造を更に含み得る。任意のリング構造は、コンデンサ本体７２と同軸状に配置され得るとともに、外部表面７２２並びに外部表面７２２上の電極７４ａ及び電極７４ｂを覆うことができる。任意のリング構造は、コンデンサ本体７２の材料と比べて同じ又は異なる誘電率（又は比誘電率）を有する１つ以上の誘電体材料を含み得る。
いくつかの実施形態では、コンデンサ２１Ｃの静電容量は、コンデンサ本体７２の比誘電率を変化させることにより変化させることができる。この変化は、従来の平行平板コンデンサにおける直線関係と比べると非直線であり得る。いくつかの実施形態では、コンデンサ２１Ｃの所望の静電容量は、例えば、長さＬ、幅Ｗ、厚さＴ、間隙Ｇ１等を含む、電極７４ａ及び電極７４ｂの幾何学的パラメータを変化させることにより得ることができる。コンデンサ２１Ｃは、２つを超える電極を含み得ることは理解すべきである。いくつかの実施形態では、コンデンサ２１Ｃは、また、任意の接地電極及び任意のガード電極を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、コンデンサ２１Ｃの静電容量は、温度の変化によりその幾何学的形状が変化すると変化し得る。いくつかの実施形態では、コンデンサ２１Ｃのコンデンサ本体７２は、電気導体３１と熱接触する際の温度変化により熱的に膨張又は収縮し得る。いくつかの実施形態では、コンデンサ本体７２は、２０℃で、例えば、５×１０−６Ｋ−１〜５０×１０−６Ｋ−１の容量熱膨張係数（volumetric coefficient of thermal expansion）を有し得る。コンデンサ本体７２の熱膨張は、コンデンサ２１Ｃの静電容量の変化Ｄ１を引き起こしてもよい。いくつかの実施形態では、電極７４ａ及び電極７４ｂの幾何学的配置、形状及び／又は相対位置は、温度によって変化してもよく、この変化により、コンデンサ２１Ｃの静電容量の変化Ｄ２を引き起こしてもよい。
いくつかの実施形態では、上記静電容量の変化Ｄ１及び／又はＤ２は、温度によるコンデンサ本体７２の材料の比誘電率の変化によって引き起こされる静電容量の変化よりも大幅に低く（例えば、１桁低く）することができ、静電容量の変化Ｄ１及び／又はＤ２は、電気導体３１の温度の決定において無視できるほどであり得る。いくつかの実施形態では、上記静電容量の変化Ｄ１及びＤ２は、事前に較正することができ、コンデンサ本体７２の比誘電率の変化に関連する静電容量の変化から分離可能である。適切な事前較正の後、静電容量の変化Ｄ１及び／若しくはＤ２を用いて、電気導体３１の温度を単独で又は温度による比誘電率の変化に関連する静電容量の変化と団体で決定することができる。
図６及び図７を参照すると、温度感知コンデンサ２１Ｃは、電気導体３１と熱接触して配置されており、チャネル７２３はその中に電気導体３１を通すようになっている。電気導体３１は、コンデンサ本体７２の内部表面７２１と直接接触し得る。図７の実施形態で示すコンデンサ本体７２はリング形構造を有するが、コンデンサ本体７２と電気導体３１との間に最大の接触面が提供され、熱を効果的に交換できさえすれば、コンデンサ本体は任意の適切な形状にできることを理解すべきである。
コンデンサ本体７２の内部表面７２１は、電気導体３１の外部表面を周方向に取り囲むことができる。コンデンサ本体７２と熱接触している電気導体３１の部分の温度は、コンデンサ２１Ｃの静電容量の変化に基づき測定することができる。測定される温度は、電気導体３１の表面上の限られた面積の局所温度ではなく、熱接触している部分の全周方向表面積の平均温度であり得る。このことにより、電気導体３１のより頑健かつ信頼性の高い温度測定を提供することができる。
いくつかの実施形態では、コンデンサ本体７２は、電気導体３１の温度によって変化する比誘電率を有する誘電体材料の単一ブロックであり得る。他の実施形態では、コンデンサ本体７２は、外部表面７４ｂに隣接して配置された、温度感知誘電体材料を含む外部部分と、内部表面７４ａに隣接して配置された、温度感知誘電体部分を支持するための及び外部部分と電気導体３１との間の熱交換を促すための任意の熱伝導部分と、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンデンサ本体７２の内部表面７２１は熱伝導材料を含み、コンデンサ本体７２と電気導体３１との間の熱交換を促すことができる。
いくつかの実施形態では、コンデンサ本体７２は弾性材料を含み得る。弾性材料は、コンデンサ本体７２の内部表面７２１を電気導体３１に押し付けて、コンデンサ本体７２の内部表面７２１と電気導体３１との間に密な熱接触をもたらすことができるように変形可能である。
本明細書中に記載されるいくつかの実施形態では、温度感知コンデンサ２１Ｃは１つ以上の温度感知誘電体材料を含み、１つ以上の温度感知誘電体材料のそれぞれは、電気導体３１の温度によって変化する各々の比誘電率を有する。いくつかの実施形態では、温度感知誘電体材料の少なくとも１つは、３０℃〜１５０℃の温度範囲にわたり比誘電率対温度の正の傾きを示し得る。正の傾きとは、温度感知誘電体材料が、３０℃〜１５０℃の範囲内の少なくともどこかにおいて、温度の関数として、１℃につき少なくとも０．１％の大きさの比誘電率の変化（δｋ／Ｋ、つまり、基準比誘電率に対し比率化した比誘電率の変化）を示すことを意味する。種々の例示的実施形態では、温度感知誘電体材料は、３０℃〜１５０℃の範囲内において、１℃につき少なくとも０．１５、０．２、０．４、０．８、１．２、１．６又は２．４％の大きさの比誘電率の変化を示してもよい。
いくつかの実施形態では、温度感知誘電体材料のうちの少なくとも１つは、３０℃〜１５０℃の温度範囲にわたり比誘電率対温度の負の傾きを示し得る。負の傾きとは、温度感知誘電体材料が、３０℃〜１５０℃の範囲内の少なくともどこかにおいて、温度の関数として、１℃につき少なくとも−０．１％の大きさの比誘電率の変化（δｋ／Ｋ、つまり、基準比誘電率に対し比率化した比誘電率の変化）を示すことを意味する。種々の例示的実施形態では、温度感知誘電体材料は、３０℃〜１５０℃の範囲内において、１℃につき少なくとも−０．１５、−０．２、−０．４、−０．８、−１．２、−１．６又は−２．４％の大きさの比誘電率の変化を示してもよい。
一部の実施形態では、温度感知コンデンサ２１Ｃの温度感知誘電体材料の全損失正接（ｔａｎδ）は、３０〜１５０℃の温度範囲にわたって、かつ１ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数において、約０．３以下であってもよい。特定の実施形態では、損失正接は、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数で測定してもよい。
いくつかの実施形態では、温度感知誘電体材料は、１種以上の合成高分子を含む。いくつかの実施形態では、合成高分子は、ナイロン−６及びナイロン−６，６のうちの少なくとも１つを含み得る。
いくつかの実施形態では、温度感知コンデンサ２１Ｃの温度感知誘電体材料は、強誘電性セラミック材料の粒子を含んでもよい。３０℃未満の測定可能な電気キュリー温度を呈し、かつ３０℃〜１５０℃の温度範囲にわたって静電容量感知組成物に静電容量対温度比の負の傾斜を付与する、任意の好適なセラミック強誘電性材料を使用することができる。様々な実施形態では、潜在的に好適な材料は、ドープされた及び／又は変性のＢａＴｉＯ３、ＢａＳｎＴｉＯ３、ＢａＨｆＴｉＯ３、ＢａＳｒＴｉＯ３、ＢａＺｒＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ（１−ｘ）］Ｏ３、及びｘ［Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］−（１−ｘ）［ＰｂＴｉＯ３］、並びにこれらの組み合わせ及び混合物からなる群から選択してもよい。
いくつかの実施形態では、強誘電性セラミック材料の粒子をポリマーマトリックス中に分散させてもよい。所望される場合には強誘電性セラミック材料の粒子を中に分散させてもよいポリマーマトリックスは、任意の好適なポリマー材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックスは、熱可塑性組成物を含んでもよく、熱可塑性組成物を、例えば、強誘電性セラミック材料の粒子が熱可塑性組成物中に十分に混和され得る十分に高い温度へと昇温させ、次に冷却させて固体物品を形成してもよい。又は、このようなポリマーマトリックスは、強誘電性セラミック材料をその中に分散させることができる熱硬化性材料、例えば液体又は半固体の材料を含んでもよく、これを次に硬化させて（任意の好適な手段、例えば熱エネルギー、照射、触媒、及び／又は反応開始剤の添加等によって）固体物品を形成することができる。得られる組成物は、固く、剛性である場合もあり、又は比較的弾性である場合もある。しかし、得られる組成物が固体であることは、厳密には必要ではないことがある。むしろ、得られる組成物は、半固体、グリース、ゲル、ワックス、マスチック、又は必要に応じて更には接着剤（例えば感圧接着剤）であってもよい。
ポリマーマトリックス中に分散される場合、様々な実施形態では、強誘電性セラミック材料の粒子は、得られる組成物の（すなわち、ポリマーマトリックス及び強誘電性セラミック材料、並びに存在する場合は任意の他の添加剤の合計の）少なくとも約３０、４０、５０、６０、６５、又は７０重量％を構成してもよい。更なる実施形態では、強誘電性セラミック材料の粒子は、組成物の最大約９０、８０、７０、６０、５０、４０、又は３０重量％を構成してもよい。特定の実施形態では、強誘電性セラミック材料の粒子は、パーコレーションしきい値（組成物の絶対静電容量及び／又は温度によるその静電容量の変化がそこで著しく上昇し得る点）に接近又は超過する重量（及び体積）パーセントでポリマーマトリックス中に提供されてもよい。
種々の実施形態では、ポリマーマトリックスは、例えば、ウレタン系ポリマー；シリコーン系ポリマー；ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）系ポリマー；ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）；例えばポリエチレン又はポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマー；エポキシ樹脂；フッ素含有ポリマー（例えば、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ヘキサフルオロプロピレン単位を含むポリマー並びにその共重合体及びブレンド）、任意の他のハロゲン含有ポリマー（例えば、塩素化及び／又は臭素化ポリマー）、ポリエーテル、（メタ）アクリル系ポリマー等を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックスは、シリコーン、エポキシ、エチレンプロピレンジエンゴム、ポリオレフィン、ポリウレタン、エピクロロヒドリン、フルオロエラストマー、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアミド（例えば、ナイロン等）、ポリイミド（例えば、カプトン型材料）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーを含み得る。これらは、あくまで代表的な大まかな部類にすぎず、あらゆる適当なポリマー材料、コポリマー、又はそれらの混合物を使用することができる点は強調しておく。（しかし、好適な高分子材料は、一般に非導電性材料であり得、しばしば自然状態では本質的に電気絶縁性であり得る。）組成物はまた、例えば処理性、耐候性などを向上させる目的で他の任意の適当な添加剤を含んでもよい。したがって、有用であり得る添加剤としては、加工助剤、離型剤、安定化剤、酸化防止剤、及び可塑剤などが挙げられ得る。
本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は、電気導体との最大の熱接触面を有する温度感知コンデンサを提供する。いくつかの温度感知コンデンサは、リング形構造を有するとともに、電気導体を取り囲み、温度感知コンデンサと電気導体との間の熱接触面積を最大にする。これにより、電気導体のより頑健かつ信頼性の高い温度測定を提供することができる。相互嵌合構成の電極がコンデンサの外部表面に隣接して提供されており、温度に対するコンデンサの感度は、電極の幾何学的配置を変化させることによって制御され得る。
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」への言及は、用語「実施形態」の前に、用語「例示的」が含まれているか否かに関わらず、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の特定の例示的実施形態のうちの少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえ、本明細書全体を通して、様々な箇所での「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「実施形態では」などの語句の出現は、必ずしも、本開示の特定の例示的実施形態のうちの、同じ実施形態に言及するものではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の好適な方法で１つ又は複数の実施形態に組み合わされてもよい。
実施例１−温度感知コンデンサ
例示的な温度感知コンデンサを、電気導体（例えば、図１の電気導体３１）の温度を検出するために作製した。この温度感知コンデンサは図７に示すような構成を有する。コンデンサ本体はナイロン−６材料で作製した。電極はコンデンサ本体の外部表面上に、相互嵌合型コンデンサを形成するように配置した。温度感知コンデンサの誘電特性は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０「固体電気絶縁物のＡＣ損失特性と誘電率（比誘電率）の標準試験方法」を含むＡＳＴＭ標準試験方法に従い、誘電分光計を使用することにより測定した。
例示的な温度感知コンデンサを、電気導体（例えば、図１の電気導体３１）の温度を検出するために作製した。この温度感知コンデンサは図７に示すような構成を有する。コンデンサ本体はナイロン−６材料で作製した。電極はコンデンサ本体の外部表面上に、相互嵌合型コンデンサを形成するように配置した。温度感知コンデンサの誘電特性は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０「固体電気絶縁物のＡＣ損失特性と誘電率（比誘電率）の標準試験方法」を含むＡＳＴＭ標準試験方法に従い、誘電分光計を使用することにより測定した。
図８は、電気導体３１の温度とコンデンサ本体の比誘電率との間の関係を示すグラフである。比誘電率は、それぞれ１３３ｋＨｚ、９４．９ｋＨｚ及び６７．８ｋＨＺにおいて測定した。
図９は、電気導体３１の温度とコンデンサ本体の損失正接との間の関係を示すグラフである。損失正接は、それぞれ１３３ｋＨｚ、９４．９ｋＨｚ及び６７．８ｋＨＺにおいて測定した。
本明細書では、特定の例示的実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者には、上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び等価物を容易に想起することができる点が、理解されるであろう。したがって、本開示は、本明細書で上記された例示的実施形態に、過度に限定されるものではないことを理解されたい。特に、本明細書で使用するとき、端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包含される全ての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）ことが意図される。更には、本明細書で使用される全ての数は、用語「約」によって修飾されるものと想定される。更に、種々の例示的な実施形態が説明されてきた。これらの実施形態及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれるものである。
Claims (15)
- 少なくとも（半）導電層内に封入された電気導体の温度を検出するための温度検出装置であって、
温度感知コンデンサを備え、前記温度感知コンデンサは、コンデンサ本体と、相互嵌合構成で配置され、前記コンデンサ本体により支持された少なくとも２つの電極と、を備えており、前記コンデンサ本体の少なくとも一部分は、温度によって変化する比誘電率を有する１つ以上の温度感知誘電体材料を含んでおり、前記電極は前記温度感知誘電体材料の近傍に配置されており、
前記コンデンサ本体は前記電気導体と熱接触して配置されており、前記温度感知コンデンサの静電容量は前記電気導体の前記温度によって変動する、
装置。 - 前記コンデンサ本体は、内部表面と外部表面とを備えるリング形構造を有する、請求項１に記載の装置。
- 前記コンデンサ本体は前記電気導体を取り囲み、前記コンデンサ本体の前記内部表面を前記電気導体の周方向表面に押し付けて当該周方向表面と熱接触させるために可撓性であり、前記電極は、前記コンデンサ本体の前記外部表面に配置されている又は前記コンデンサ本体に埋設されている、請求項２に記載の装置。
- 前記コンデンサ本体は、前記電気導体と直接接触している熱伝導部分を更に含む、請求項１に記載の装置。
- 前記電極は、相互嵌合櫛型構成で配置されている第１の電極と第２の電極とを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記コンデンサは前記電気導体と前記（半）導電層との間に配置されており、前記（半）導電層によって封入されている、請求項１に記載の装置。
- 前記温度感知誘電体材料は１種以上の合成高分子を含む、請求項１に記載の装置。
- 前記合成高分子は、ナイロン−６及びナイロン−６，６のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の装置。
- 前記１つ以上の温度感知誘電体材料は、ポリマーマトリックス中に分散した強誘電性セラミック材料の粒子を含む、請求項１に記載の装置。
- 前記ポリマーマトリックスは、シリコーン、エポキシ、エチレンプロピレンジエンゴム、ポリオレフィン、ポリウレタン、エピクロロヒドリン、フルオロエラストマー、ポリオレフィン、ポリアミド及びポリイミドからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項９に記載の装置。
- 前記強誘電性セラミック材料は、前記静電容量感知組成物の約１５重量％〜約９０重量％を構成する、請求項９に記載の装置。
- 前記強誘電性セラミック材料は、ドープされたＢａＴｉＯ３、ＢａＳｎＴｉＯ３、ＢａＨｆＴｉＯ３、ＢａＳｒＴｉＯ３、ＢａＺｒＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ（１−ｘ）］Ｏ３、及びｘ［Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］−（１−ｘ）［ＰｂＴｉＯ３］、並びにこれらの組み合わせ及び混合物からなる群から選択される、請求項９に記載の装置。
- 前記相互嵌合型コンデンサに電気接続されて、受動ＬＣ回路を形成しているインダクタを更に備えている、請求項１に記載の装置。
- 前記受動ＬＣ回路に電磁結合されている送受信ユニットを更に備えており、前記送受信ユニットは、前記電気導体の前記温度の変化時の、前記相互嵌合型コンデンサの前記静電容量の変化を示す信号を送出するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
- （半）導電層に封入された電気導体と、
請求項１に記載の温度検出装置のうちの１つ以上と、
を備えている、電気ケーブルアセンブリであって、
前記温度検出装置は前記電気導体に沿って分配されており、前記電気導体の温度分布を検出するように構成されている、
電気ケーブルアセンブリ。
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