JP4980823B2 - 無線式温度測定装置及び前記無線式温度測定装置を用いた温度監視方法 - Google Patents

Description

この発明は、電力用設備における被測定物の充電部の温度を測定する無線式温度センサを用いて前記電力用設備の温度監視を行うための無線式温度測定装置及び前記無線式温度測定装置を用いた温度監視方法に関する。

従来、電力用設備は、一般的なメンテナンスの方法として接続部の異常等を検知するために、示温ラベルや非接触式の温度測定装置を用いて温度監視が行われている。

例えば、特許文献１の温度監視装置は、反射体が監視する対象となる裸充電部分に取り付けられる。この反射体は裸充電部分の温度変化によって変色及び変形のいずれかの現象によって入射光に対する反射光の反射状態が変化するものである。また、この反射体に投光しその反射光の受光の変化により開閉する接点を有する光電スイッチが備えられている。これにより、裸充電部分の温度変化によって反射体の反射状態が変化すると、光電スイッチの接点が開閉して警報が発せられることで、温度監視が行われる。

また、特許文献２の温度管理装置は、示温変色部材を被温度管理部材に付着しておき、この示温変色部材を色センサで監視する。この色センサは、被温度管理部材の温度が所定値に達したときに示温変色部材が示す設定色を検出して所定の電気信号を送出する。さらに、前記色センサには、前記示温変色部材を撮影するカラーカメラヘッドと、このカラーカメラヘッドがとらえた示温変色部材の設定色を検出して所定の電気信号を送出するコントローラとを具備している。

また、特許文献３の温度表示装置は、電線などの充電部近くの温度を検出して液晶素子に表示させる装置である。すなわち、電界エネルギーを利用するために、充電部の近くに２枚又は１枚の集電板よりなる集電部を配置する。この集電部と、温度センサの検出した温度を液晶素子に表示させる温度表示回路とを接続する。集電部は活線時に充電部近くの電界によって集電部に誘起される電力が温度表示回路を駆動するのに必要な電力を満たすように設定しておくものである。

また、特許文献４の感熱ラベルは、発電機や発動機、加熱器などの過熱状態などを臭気で知らせることで温度管理を行うものである。すなわち、感熱ラベルは、和紙や上質紙などの吸収性基材層の上に臭気料層が設けられ、その臭気料層が熱溶融性組成物層と気体透過フィルム層とで覆われている。熱溶融性組成物層が臭気料層の臭気料の揮散を有効に抑制して封入状態で長期間保存する。

このような感熱ラベルを機器に貼り付けることで、前記機器に過熱異常が生じたときに、熱溶融性組成物層が溶融してその一部は吸収性基材層に吸収される。臭気料層の臭気料は、溶融状態の熱溶融性組成物層と気体透過フィルム層とを通過して揮散し、付近の人の嗅覚を刺激する。

また、特許文献５の温度監視システムは、輸送ボックスの内部に、内容物を金属層で囲む保冷容器を複数収容して輸送する際に、輸送ボックスから電磁波を漏洩させることなく、複数の各保冷容器の内部温度をリアルタイムに監視するものである。すなわち、複数の各保冷容器には温度測定装置が収容されており、この温度測定装置は、周辺温度を測定し、この測定した温度データ信号を長波帯又は超長波帯の電磁波を伝送媒体として送信するものである。前記各温度測定装置が送信した温度データ信号は、輸送ボックス内に配置されている温度監視装置で受信されることで、輸送中における各保冷容器の内部温度を監視する。

また、特許文献６の無線ＩＣタグシステムは、ＲＦＩＤタグが貼付された生鮮食品を保管した冷凍倉庫の温度を測定して、前記ＲＦＩＤタグにリアルタイムで書き込むシステムである。すなわち、ＲＦＩＤタグリーダライダの温度処理部は、温度センサを用いて一定時間の間隔で温度を測定し、この測定した温度が書込部を用いてリアルタイムで前記ＲＦＩＤタグに書き込まれるよう構成している。

また、特許文献７の電子システムのワイヤレス温度監視は、無線で温度を感知するものである。フレームには、ＲＦＩＤトランシーバと、温度を感知する１つ以上の部品が配置されている。前記部品には、当該部品の表面温度又は電子システム内の空気温度を検出するセンサを備えたＲＦＩＤトランポンダが含まれている。このＲＦＩＤトランポンダは、前記センサを介して検出される温度を記憶するメモリを有している。また、前記ＲＦＩＤトランシーバとＲＦＩＤトランスポンダは、前記電子システムの温度に関して互いにワイヤレス通信するよう構成されている。
特開平２−１９０７２４号公報 特開平１０−１１５５６０号公報 特許第２７５４９４３号公報 特許第３１７６７３１号公報 特開２００６−１１５８５号公報 特開２００６−２３９６３号公報 特開２００７−１２０５２号公報

ところで、従来の特許文献１〜特許文献４は、温度変化に対し、過去の最大温度もしくは現在の温度を目視や嗅覚などの感覚で認識することが可能であるが、温度変化のトレンドをつかむことはできない。

また、特許文献５〜特許文献７は、ＲＦＩＤなどの無線式温度センサで温度変化のトレンドを記録することが可能である。しかしながら、無線式温度センサが高圧充電部に取り付けられた場合は、無線式温度センサが電子回路を有するために高圧充電部の放電現象や誘導等により、回路故障や誤動作が懸念される。この回路故障や誤動作を回避するためには、センサ部を同電位に保つことが良いことが分かっている。

しかし、センサ部を同電位に保つには、金属等からなる収納ケースに収納する必要があるが、無線式温度センサは金属を介して外部と通信することが不可能である。

この発明は、無線式温度センサを電力用設備などの充電部に直接取り付けても、回路故障や誤動作を起こすことなく、外部で温度監視を行うことができる無線式温度測定装置及び前記無線式温度測定装置を用いた温度監視方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の無線式温度測定装置は、電力用設備の温度監視を行うために前記電力用設備における被測定物の充電部の温度を測定する無線式温度センサを有する無線式温度測定装置において、
前記無線式温度センサは、前記被測定物の充電部の発生熱を集熱する集熱部と、この集熱部で集熱した温度を測定する処理部と、この処理部で測定した温度測定値を送信データとして発信するアンテナ部と、を有しており、しかも、前記無線式温度センサは、半導電性ゴム又は半導電性樹脂からなるケース内に収納され、少なくとも前記ケース側の一部が前記充電部と接触している集熱部もしくは前記充電部と直接接触していることを特徴とするものである。

この発明の温度監視方法は、無線式温度センサを有する無線式温度測定装置を電力用設備の被測定物の充電部に設置して前記充電部の温度監視を行う際に、
前記無線式温度センサは、半導電性ゴム又は半導電性樹脂からなるケース内に収納され、少なくともこのケース側の一部が前記充電部と接触している集熱部もしくは前記充電部と直接接触しており、
前記無線式温度センサで前記被測定物の充電部の温度を測定し、この測定した温度測定値を送信データに変換して前記ケースの外部へ発信し、この発信した送信データを外部の受信装置で受信し、この受信した送信データから変換した温度測定値に基づいて前記被測定物の充電部の温度監視を行うことを特徴とするものである。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明の無線式温度測定装置によれば、無線式温度センサが、少なくとも導電性樹脂製ケース側の一部が前記充電部と接触している集熱部もしくは前記充電部と直接接触しているので、無線式温度センサのセンサ部を充電部と同電位に保つことが可能となるので、高圧充電部の放電現象や誘導等による回路故障や誤動作を回避することができる。また、樹脂製ケースは金属ケースのように通信を遮断することがないので外部へ送信データの発信が可能となる。

また、この発明の温度監視方法によれば、無線式温度測定装置を用いて電力用設備における被測定物の充電部に装着することで、回路故障や誤動作を起こすことなく、無線式温度センサで測定した充電部の温度測定値を送信データとして外部へ発信することができる。この発信された送信データは外部の受信装置で受信して温度測定値に変換し、この温度測定値に基づいて、従来では困難であった電力用設備の温度変化のトレンド監視を安価で実現することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１を参照するに、この実施の形態に係る無線式温度測定装置１は、電力用設備における被測定物の充電部３の温度を測定する無線式温度センサ５が、導電性樹脂製ケース７の内部に収納されている。しかも、この導電性樹脂製ケース７は、前記被測定物の充電部３と接触部９で直接接触されている。

なお、上記の導電性樹脂製ケース７の導電性樹脂としては、ゴム系であれば、ＥＰゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の半導電性ゴムが用いられ、樹脂系であれば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の半導電性樹脂が用いられる。この実施の形態ではＥＰゴムが用いられている。

特に、上記のシリコンゴムの場合、液状シリコンでは成型温度が８０°Ｃ以下であり、ＲＴＶゴムでは常温と成型温度が低いために、無線式温度センサ５を一体に成型することが可能となる。その他の樹脂の場合は成型温度が１００°Ｃを超えるので、まず樹脂製ケース７を成型し、その中に無線式温度センサ５を装着することとなる。

また、上記の無線式温度センサ５は、前記被測定物の充電部３の発生熱を集熱する集熱部１１と、この集熱部１１で集熱した温度を測定し、かつ、この温度測定値を送信データに変換するセンサ回路からなる処理部１３と、この処理部１３の送信データを発信するアンテナ部１５と、を有している。前記集熱部１１が前記被測定物の充電部３に接触しており、一方、前記アンテナ部１５が前記被測定物の充電部３と接触しない位置に配置されている。

以上のように、無線式温度センサ５の場合は、アンテナ部１５が充電部３の金属に接触した状態では通信距離を確保できないので、アンテナ部１５が直接に接触部９（測定対象）に接触しない構造としている。

図１において、導電性樹脂製ケース７の内周が無線式センサ５を構成している集熱部１１、処理部１３およびアンテナ部１５に接触している例で示しているが、無線式センサ５が導電性樹脂製ケース７に接触せず、例えば隙間をあけて覆われていてもよい。いずれにしても、導電性樹脂製ケース７の一部が充電部３に接触している集熱部１１もしくは充電部３に直接接触していればよい。そして、前記集熱部１１と処理部１３との間に断熱層を設けて処理部１３を充電部３からの熱から保護するようにしてもよい。

上記構成により、この無線式温度測定装置１では、無線式温度センサ５のセンサ回路を前記充電部３と同電位に保つことと、無線式温度センサ５から発信される信号を外部の受信装置１７で受信可能とすることの２つを実現することができる。

その理由は、例えば、上記の無線式温度センサ５が導電性樹脂製ケース７でなく、金属ケースに収納された場合は、無線式温度センサ５のセンサ回路を充電部３と同電位に保つことができるが、無線式温度センサ５から発信される信号が金属ケースで遮断されてしまう。一方、無線式温度センサ５が導電性樹脂製ケース７でなく、単なる樹脂製ケースに収納された場合は、無線式温度センサ５から発信される信号が外部の受信装置１７で受信可能となるが、無線式温度センサ５のセンサ回路を充電部３と同電位に保つことができないことになる。

ところが、この実施の形態の無線式温度測定装置１は、樹脂製ケース７の内部に収納した無線式温度センサ５の集熱部１１を前記充電部３に直接接触させることで、充電部３の温度を測定することができ、しかも、無線式温度センサ５のセンサ回路が導電性樹脂製ケース７に収納された状態になるので、無線式温度センサ５のセンサ回路を充電部３と同電位に保つことが可能となる。つまり、無線式温度センサ５のセンサ回路が導電性樹脂製ケース７内に収納され、かつ、導電性樹脂製ケース７の一部が充電部３に接触している集熱部１１もしくは充電部３に直接接触している状態になることで、充電部３からの気中放電等による無線式温度センサ５のセンサ回路への影響を防止することができる。

以上のことから、無線式温度センサ５が、導電性樹脂製ケース７の内部に配置されることで、処理部１３のセンサ回路を充電部３と同電位に保つことができ、高圧充電部３の放電現象や誘導等による回路故障や誤動作を回避することができる。また、金属ケースとは異なり、外部へ送信データの発信が可能となる。その結果、電力用設備の温度変化のトレンド監視を安価に実現することが可能となる。

なお、図１では、アクティブ方式の無線式温度センサ５を図示しているが、パッシブ方式やセミパッシブ方式の無線式温度センサ５においても同様の効果が得られる。

次に、前述した実施の形態の無線式温度測定装置１を用いた電力用設備の例について説明する。

図２ないしは図４を参照するに、送電用ケーブル１９の端部から３本の電力用ケーブル２１が図示しない電力用設備の各圧縮端子２３にボルト２５で連結して接続される。なお、各電力用ケーブル２１の先端側はゴムストレスコーン２７で被覆されており、さらに加えて絶縁テープ２９で卷回されている。

各電力用ケーブル２１の接続部の温度変化を監視するために、図２に示されているように、この実施の形態の無線式温度測定装置１が前記各電力用ケーブル２１の高圧充電部３に取り付けられている。

図３を参照するに、無線式温度センサ５が電力用ケーブル２１の高圧充電部３の先端面に接触するように配置される。さらに、無線式温度センサ５及び高圧充電部３の先端部が導電性樹脂製ケース７としてのゴムカバー３１で覆われることで、無線式温度センサ５がゴムカバー３１（導電性樹脂製ケース７）の内部に収納された状態になる。しかも、ゴムカバー３１は、図４に示されているように、絶縁層３３が内部半導体層３５と外部半導体層３７でサンドイッチされた３層構造のサンドイッチ構造である。

したがって、前記充電部３と接触する接触部９はゴムカバー３１の内部半導体層３５で構成されており、無線式温度センサ５がゴムカバー３１の内部半導体層３５で収納された状態になるので、無線式温度センサ５の処理部２３であるセンサ回路を充電部３と同電位に保つことが可能となる。しかも、ゴムカバー３１は、金属ケースのように無線式温度センサ５の通信を遮断することがないので、無線式温度センサ５から発信される信号を外部へ送信することができる。

なお、この実施の形態では、電力用設備の高圧充電部３に適用されているが、電力用設備の高圧充電部３以外にも、例えば低圧充電部３の温度監視等にも適用可能である。

また、電力用ケーブル２１の外部には、上記の無線式温度測定装置１の無線式温度センサ５から発信された送信データを受信する受信装置１７が設けられており、この受信装置１７は演算装置３９（制御装置）としての例えばパソコンに接続されている。

上記構成により、電力用設備における被測定物の充電部３の温度監視を行う際には、無線式温度測定装置１の無線式温度センサ５の集熱部１１で充電部３の発生熱が集熱され、この集熱部１１の温度が処理部１３で測定され、この測定した温度測定値は送信データに変換され、この送信データはアンテナ部１５から外部へ発信される。

このとき、送信データはゴムカバー３１を通過して外部の受信装置１７で受信される。この受信した送信データは演算装置３９（制御装置）で温度測定値に変換され、この温度測定値に基づいて前記被測定物の充電部３の温度監視が行われる。

なお、上記の温度監視方法において、荷電状態での温度データの受信確認試験を行ったところ、対地で１２．７ｋＶ（２２／√３ｋＶ）課電時に、約２ｍ（メートル）の距離で通信可能であることが確認された。すなわち、無線通信距離は約２ｍ（メートル）であった。

以上のように、この実施の形態の無線式温度測定装置１が電力用設備における被測定物の充電部３に装着されることで、回路故障や誤動作を起こすことなく、無線式温度センサ５で測定した充電部３の温度測定値を送信データとしてゴムカバー３１（導電性樹脂製ケース７）を通過して外部へ発信することができる。この発信された送信データは外部の受信装置１７で受信して温度測定値に変換し、この温度測定値に基づいて、従来では困難であった電力用設備の温度変化のトレンド監視を安価で実現することができる。

この発明の実施の形態の無線式温度測定装置を示す概略説明図である。 この発明の実施の形態の無線式温度測定装置を用いた電力用設備を示す概略説明図である。 図２の無線式温度測定装置を装着した部分の拡大断面図と受信装置による温度監視方法を示す概略説明図である。 図３の無線式温度測定装置を装着するゴムカバーの拡大断面図である。

符号の説明

１ 無線式温度測定装置
３ 充電部
５ 無線式温度センサ
７ 導電性樹脂製ケース
９ 接触部
１１ 集熱部
１３ 処理部
１５ アンテナ部
１７ 受信装置
１９ 送電用ケーブル
２１ 電力用ケーブル
２３ 圧縮端子
２５ ボルト
２７ ゴムストレスコーン
２９ 絶縁テープ
３１ ゴムカバー（樹脂製ケース７）
３３ 絶縁層
３５ 内部半導体層
３７ 外部半導体層
３９ 演算装置（制御装置）

Claims (2)

1. 電力用設備の温度監視を行うために前記電力用設備における被測定物の充電部の温度を測定する無線式温度センサを有する無線式温度測定装置において、
   前記無線式温度センサは、前記被測定物の充電部の発生熱を集熱する集熱部と、この集熱部で集熱した温度を測定する処理部と、この処理部で測定した温度測定値を送信データとして発信するアンテナ部と、を有しており、しかも、前記無線式温度センサは、半導電性ゴム又は半導電性樹脂からなるケース内に収納され、少なくとも前記ケース側の一部が前記充電部と接触している集熱部もしくは前記充電部と直接接触していることを特徴とする無線式温度測定装置。
2. 無線式温度センサを有する無線式温度測定装置を電力用設備の被測定物の充電部に設置して前記充電部の温度監視を行う際に、
   前記無線式温度センサは、半導電性ゴム又は半導電性樹脂からなるケース内に収納され、少なくともこのケース側の一部が前記充電部と接触している集熱部もしくは前記充電部と直接接触しており、
   前記無線式温度センサで前記被測定物の充電部の温度を測定し、この測定した温度測定値を送信データに変換して前記ケースの外部へ発信し、この発信した送信データを外部の受信装置で受信し、この受信した送信データから変換した温度測定値に基づいて前記被測定物の充電部の温度監視を行うことを特徴とする温度監視方法。

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