JP4717804B2 - 過熱検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、過熱検出センサ（overheat detection sensor）に関する。

そのようなセンサは、特に、実施される領域において火災の危険性を検出するのに使用されるのを目的とする。

特に、モータ領域（航空機、船、ヘリコプタ、潜水艦、スペースシャトル、工業機械装置）における、そして、より一般的には、敏感な領域（ホールド（holds）、変速装置など）における、過熱を検出するアプリケーションを提供する点で有利である。

気体型（pneumatic type）の過熱検出器は、従来から知られている。

そのような検出器は気体を使用し、過熱の影響の下、それが膨張するとき、該検出器の平均温度を超えるしきい値が示されることで、電気的接触を切り換える。この点において、ＵＳPatent 5,136,278に参照がなされると有利である。

例えば、金属酸化物型（metal oxide type）の手段もまた、一般的に備えられ、検出器の全長のいたるところに分布し、それらに関して、しきい値越えを局所的に示すことを可能にする。

気体の入ったセンサは、移動部の組み立てを要求し、そして、それ故、複雑であり、製造費用が高価になる、欠点を有する。

負温度係数抵抗（a negative thermal coefficient resistor）を有する検出器（専門用語のＮＴＣケーブルが一般的に使用される）もまた、知られている。

そのようなセンサは、本質的に、局所的な過熱の検出を備えている。

それらは、単一基準センサであり、障害のある状況にそれほど強くない。

本発明に関しては、既述の検出器の欠点を克服し得る、検出システムを提案する。

それに関して、過熱の情報の幾つかの部分のリアルタイムの取得を可能にするセンサを提案する。

このセンサで、特に、センサを構成する物質の電気的特性をもっぱら使用することにより、全体的な過熱と局所的な過熱、をリアルタイムに量化することが可能である。

このセンサの構造は、高い信頼性を有する利点をさらに有する。

より具体的には、本発明により提案されるこのセンサは、第１の導電性のシース内に伸びる導電性コアを備え、コアと第１のシースとは正または負温度係数を有する物質により分離され、検出器は第１のシースの周りに伸びるとともに絶縁体により第１のシースから分離された正または負温度係数を有する物質から成るワイヤをさらに備え、中央のコア、第１のシース、およびワイヤはコネクタ手段に接続されていることを特徴とする。

有利な実施例において、第１のシースの周りに伸びるワイヤは、第１のシースに巻き付けられたワイヤである。

また、コアと第１のシースとを分離する物質は、負温度係数を有する物質であり、巻き付けられたワイヤは、正温度係数を有する物質である。

本発明の他の特徴および利点は、一例であって限定するものではなく、そして、添付図面を参照して通読されるべき、以下の既述によりさらに明らかになる。

図１ないし図５に示されたセンサは、以下本文において“内部（internal）”シースと称されるシース２内に伸びる、円筒形のコア１を備える。このコア１とこの内部シースとは、両方とも導電性物質で構成されている。それらは、コア１とシース２との間に挿入された、半導体の粉末（semiconducting powder）により、相互に絶縁されている。

内部シース２自身は、導電性ワイヤ４が巻き付けられた、絶縁シース３ａで覆われている。

この導電性ワイヤ４は、導電性物質で構成される、外部（external）シース６から、巻き付けられたワイヤ４と外部シース６との間に挿入される、絶縁性シース３ｂにより、分離される。

センサの一端において、異なるシース間の絶縁は、絶縁性粉末により、提供される。

センサの他端において、センサは、コア１、内部シース２、および巻き付けられたワイヤ４が電気的に外部の処理回路に接続され得る、コネクタ手段１０（図４ｂと図５）を備える。

これらのコネクタ手段１０は、特に、内部シース２に接触する電極８、コア１に接触する電極９ｂ、巻き付けられたワイヤ４に接触する電極９、および、電極８、９ｂ、および９が硬ろう付けされた、コネクタのケース、を備える。

ケース１１の全体は、接続の機械的保護と同じように、接地に対して全体の電気的絶縁を保証する、高温接着剤（high temperature cement）１２で満たされている。

そのような構造で、ケーブルは、コア１の一端と内部シース２の一端との間の電圧、コア１のこの同じ一端と巻き付けられたワイヤ４の一端との間の電圧、さらに、巻き付けられたワイヤ４および内部シース２のこの同じ一端の電圧、を測定することが可能であること、を得られる。

そのようなケーブルは、２つの機能を集積する。

第１の機能は、ケーブルが部分高温領域（a point hot area）の情報の一部を取得するのを可能にする。

この情報の一部は、特に、コア１、内部シース２、および、コア１が被覆される半導体性粉末２ｂで構成される構造により得られる。

好ましい実施例において、コアと内部シースとの間の測定された抵抗が周知の法則（Ｒ＝ｆ（Ｔ））に従って減少するように、使用された粉末２ｂは負温度係数の感熱抵抗（heat-sensitive resistance）を有する粉末である。

この種の物質に対する抵抗変化の法則が一般に指数関数型なので、センサの加熱は、たとえ非常に局所的な領域においても、有意に物質の抵抗を下げ、そしてそれ故、容易に検出可能である。

代替的に、勿論、粉末は正温度係数型（positive temperature coefficient type）であってもよい。

コア１と内部シース２とがニッケルで構成されると有利である。

一例として、内部シース２が0.8mmと1.4mmとの間の直径および0.15mmと0.4mmとの間の厚さを有するのに対し、中央のコア１が0.15mmと0.3mmとの間の直径を有する。

半導体粉末のさまざまな種類が、検出されるべき最高温度に応じて、使用されてもよい。

特に、低温（６５０℃以下）に対しては、６５０℃以下で優れた電気的特性を有する酸化マンガン（ＭｎＯ）粉末が、使用されると有利である。この粉末は、さらに、温度の上昇に伴って減少する電気的抵抗を有するとともに、抵抗の大きな変化を可能にする。

より高い温度に対しては、ＭｎＯ粉末とアルミナ（alumina）粉末の混合物が、使用されると有利である。そのような混合物は、実際、室温から最高約６５０℃の範囲における抵抗の優れたダイナミック・レンジ（dynamic range）を可能にする。

センサにより提供される第２の機能は、センサが配置された領域の全体的な加熱の検出である。この機能は、加熱抵抗プローブ（heat-resistive probe）を構成する巻き線４により得られる。

巻き線４を構成するワイヤは、例えば、ニッケル（正温度係数を有する物質）からなる。

測定された電気的抵抗は、それ故、巻き付けられたワイヤ４と内部シース２との間のものである。

一例として、０．１５mmから０．３０mmの直径を有するニッケルワイヤが、一定間隔（例えば、完成したセンサの２００mmに対し直線で７００ｍｍ）で巻き付けられる。

より具体的には、ケーブルの製造は、以下のようにして、実施される。

第１段階において、シース２を形成するのに用いるチューブ内に伸びる内部コア１にっよって形成された空間が半導通性の粉末で満たされる（ステップ１２）。

この全体が、均一の成形体を備えるために伸ばされ、または縮められ、もし必要であれば加熱処理される（ステップ１４）。ＮＴＣケーブルがそれ故得られる。

絶縁セラミック（絶縁シース３）のブレード（braid）がこのケーブルの上に形成される（ステップ１５）。これにより、ニッケルワイヤは、一定間隔でこの絶縁シース３に巻き付けられる（巻き付け実施１６）。

絶縁オーバシース(oversheath)は、そして、このワイヤ４の上に堆積される（ステップ１７）。組み立ては、絶縁シース３に使用されたそれらよりも大きいサイズでらせん状に硬ろう付けすることにより実施される。

この全体が、そこでニッケルチューブ（外部シース６）内に組み立てられ、そして、均一で丈夫な組み立て品を形成する（ステップ１４）ために、伸ばされ、または縮められる（ステップ１８）。

センサは、そして、望まれた長さに合わされ、そのコネクタに接続される（ステップ１９）。

この目的のために、それは、外部に対するハーメチックシール（気密）を提供するガラス・シール（grass seal）で満たされ、そして、ケースがろう付けされ、接続される。

ちょうど記述されたこのセンサは、高温、振動、圧縮ストレス、高い汚染、湿気、電気機械ストレスを受ける領域で設置することができる利益を有する。

それを使用する電気モジュール（electrical module）は、同じ環境の状態に耐える。

このセンサは、非常に高い可撓性を提供する機械的構造である利益を有する、ことが注目される。加えて、実行する機能が電気的（気圧式、水圧式ではない）機能であるので、センサは、高い信頼性のものであり、情報の喪失の危険性の無い長いケーブルとして製造され得る。

本発明の一実施例に従うセンサの略斜視図である。 図１のセンサの細部の略斜視図である。 図１および図２のセンサの略部分図である。 図３の細部の概略図である。 図３の細部の概略図である。 先の図のセンサ、および関係するコネクタ手段の概略図である。 先の図のセンサの製造工程における異なるステップを示す図である。

Claims (10)

1. 導電性を有する第１のシース内に伸び、且つ導電性を有するコアを備え、前記コアと前記第１のシースとは正または負温度係数を有する物質により分離されており、さらに前記第１のシースの周りに伸びるとともに絶縁体により前記第１のシースから分離された正または負温度係数物質のワイヤを備え、前記コア、前記第１のシース、および前記ワイヤはコネクタ手段に接続され、
   前記コネクタ手段は、前記コア、前記第１のシース、および前記ワイヤを処理回路に電気的に接続し得るものであり、
   前記第１のシースの周りに伸びる前記ワイヤは、前記第１のシースに巻き付けられている
   ことを特徴とする過熱検出センサ。
2. 前記コアと前記第１のシースとを分離する前記物質は、負温度係数物質であり、前記ワイヤは、正温度係数物質であることを特徴とする請求項１に記載の過熱検出センサ。
3. 前記コア、前記第１のシース、および前記ワイヤは、ニッケルから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の過熱検出センサ。
4. 前記第１のシースと前記コアとを分離する前記物質は、酸化マンガン（MnO）粉末であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の過熱検出センサ。
5. 前記第１のシースから前記コアを分離する前記物質は、酸化マンガン（MnO）とアルミナ（Al₂O₃）とが混合された物質であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の過熱検出センサ。
6. 前記巻き付けられたワイヤと前記第１のシースとの間に挿入された前記絶縁体は、前記第１のシース上に形成されたセラミックブレード（ceramic braid）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の過熱検出センサ。
7. 前記コア、前記第１のシース、および前記巻き付けられたワイヤから構成される構造は、伸ばされまたは縮められたチューブ内に配置されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の過熱検出センサ。
8. 前記チューブはニッケルチューブであることを特徴とする請求項７に記載の過熱検出センサ。
9. 前記ニッケルチューブは、絶縁セラミックブレードにより前記巻き付けられたワイヤから分離されていることを特徴とする請求項８に記載の過熱検出センサ。
10. 一端で、高温接着剤が充填された接続ケースを備えることを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の過熱検出センサ。

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