JPH0566158A - 温度センサおよび温度センサスイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲の温度範囲に使用できるとともに感度
が高く正確に動作し、かつ電磁界ノイズによる誤動作を
生じないようにしたものである。 【構成】 非磁性体からなるパイプケース本体２１内に
円筒状の第１の永久磁石２２、感温フェライト２３およ
び第２の永久磁石２５を非磁性体棒２６に嵌め込んで収
納する。第１の永久磁石２２の磁極Ｎと感温フェライト
２３の一端とを接着し、第２の永久磁石の磁極Ｎを感温
フェライト２３の他端側に配設する。なお、感温フェラ
イト２３の他端には残留磁気防止板２４を設ける。第２
の永久磁石２５の磁極Ｓ側は温度変化検出体２７をケー
ス本体２１から一部分が出入自在となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば電力機器等の通
電部導体の異常過熱を検出する温度センサおよび温度セ
ンサスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】電力機器の通電部導体には高電圧印加さ
れ、しかも大電流が流れるために、その導体が異常過熱
されることがある。このため、その導体にサーモラベル
を貼って色の変化を遠方から観察して異常過熱の検出を
行ったり、サーモカメラを用いて導体の異常過熱状態を
検出したりする手段を採っている。この他、導体の温度
を計測するには熱電対、測温体およびサーミスタがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように電力機器
の導体の異常過熱を検出するには、第１にサーモラベ
ル、第２にサーモカメラがあるが、第１のサーモラベル
は安価であるけれども、色の変化を検出する方法を検討
しないと、常時監視ができない問題があるとともに耐久
性に劣る問題もある。

【０００４】また、第２のサーモカメラの場合には高価
であるけれども、センサ部分の長期安定性に問題があ
る。さらに、熱電対、測温体やサーミスタの場合、導体
に電気的絶縁上のため直接取り付けられない問題があ
り、これら各温度センサはガスや絶縁物に伝達する温度
を計測するので、感度が低い問題があるとともに、他の
熱源の影響が大きい。

【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、広範囲の温度範囲に使用できるとともに感度が高
く正確に動作する温度センサおよび電磁界ノイズによる
誤動作を生じないようにした温度センサスイッチを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために、非磁性体ケース本体内に磁極性を逆向き
にして一対の永久磁石を装着し、両永久磁石の間に温度
変化に応じて強磁性状態から常磁性状態に変化する感温
磁性体およびこの感温磁性体の一端に残留磁気防止体を
接着して設け、この感温磁性体の他端を一方の永久磁石
と接着させ、他方の永久磁石の感温磁性体に対面する磁
極とは反対側の磁極に前記ケース本体から温度変化に応
じて一部分が出入自在な温度変化検出体を設けたことを
特徴とするものである。

【０００７】また前記ケース本体を発熱導体内に埋込む
とともに、前記温度変化検出体を覆う覆部材を設け、か
つその検出体に光線が透過可能な透孔を設け、この透孔
の両端に前記覆部材を貫通させて近接させた光ファイバ
の端部を配設し、前記検出体が前記ケース本体に一部分
が入ったとき光ファイバからの光線を遮断させるように
したものである。

【０００８】さらに、前記透孔に光線が拡散しにくいレ
ンズを装着したこと、および前記覆部材に動作点検棒挿
入孔を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】周囲の温度が高くなると、感温磁性体は常磁性
体となって、感温磁性体の一端に接着されている一方の
永久磁石からの磁力線が感温磁性体の他端にまで届かな
くなる。これによって、他方の永久磁石は感温磁性体の
他端に接触する。また、周囲の温度が低くなると、感温
磁性体は強磁性体となって、他方の永久磁石を感温磁性
体から離反させる。すると、他方の永久磁石が上下動あ
るいは左右に動く。これに伴って温度変化検出体も移動
し、ケース本体からその一部分が出入する。これによっ
て、周囲の変化が検出できる。

【００１０】また、前記温度変化検出体が上下動あるい
は左右に移動すると、検出体の透孔と光ファイバの端部
とによって形成されている光路が接断される。

【００１１】さらに温度変化検出体に設けた透孔に光線
が拡散しにくいレンズを装着すると、光ファイバに入射
される光線を減衰させることが低減できる。

【００１２】

【実施例】以下この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１Ａ，Ｂにおいて、１は発熱する導体（例え
ば遮断器の主回路導体）で、この導体１には温度センサ
２が穴３に埋め込まれる。温度センサ２は次のように構
成されている。２１は非磁性体からなるパイプケース本
体で、このパイプケース本体２１の内の底部には円筒状
の第１の永久磁石２２が配置される。この第１の永久磁
石２２の磁極Ｎには円筒状のＭｎ−Ｚｎ系のソフトフェ
ライトである感温フェライト２３の一端を接着する。こ
の感温フェライト２３は周囲温度が上昇して感温フェラ
イトのキューリ点温度以上になると、感温フェライトは
強磁性体が常磁性体に変化する性質を持ったものであ
る。

【００１３】感温フェライト２４の他端には残留磁気防
止板２４を設ける。２５は円筒状の第２の永久磁石で、
この第２の永久磁石２５はその磁極Ｎが下向きとなるよ
うにするとともに第１の永久磁石２２の磁極Ｎとは同極
性となるようにして前記ケース本体２１内に収納する。
なお、第１の永久磁石２２、感温フェライト２３および
第２の永久磁石２５には非磁性体棒２６が貫通されてい
る。２７は非磁性材からなる温度変化検出体で、この検
出体２７は第２の永久磁石２５の磁極Ｓに装着されてい
て、第２の永久磁石２５の上下動に伴って上下に動くよ
うに構成される。

【００１４】前記温度変化検出体２７の頭部２７ａには
光路となる透孔２７ｂが穿設され、この透孔２７ｂの両
端に近接して光フィバ２８ａ，２８ｂを配設する。２９
は非磁性材からなる温度変化検出体２７を覆う覆部材と
なるケースで、このケース２９には光ファイバ２８ａ，
２８ｂが貫通されている。３０は光ファイバアンプ部で
ある。

【００１５】次に上記実施例の動作を述べる。図２Ａに
示すように感温フェライト２３がキューリ温度以下のと
き図３に示す特性図（例えば特性曲線Ｃの場合）から感
温フェライト２３は強磁性状態になる。このため、第１
の永久磁石２２の磁極Ｎから出た磁力線は図２Ａに矢印
で示すように感温フェライト２３を通って磁極Ｓに戻っ
てくる。このため、感温フェライト２３の図示上端の磁
極はＮになる。この結果第２の永久磁石２５は反発され
て、第２の永久磁石２５と残留磁気防止板２４との間に
はギャップＧが生じる。このため、温度変化検出体２７
は上方に移動し、ケース２９の内面に当接される。

【００１６】前記検出体２７が上記のようにケース２９
の内面に当接すると透孔２７ｂと光ファイバ２８ａ，２
８ｂが連通状態になって光ファイバ２８ａからの光線は
透孔２７ｂを通って光ファイバ２８ｂに伝達される。そ
の後、導体１が通電等により次第に過熱されてきて異常
過熱状態になってキューリ点温度以上になると、感温フ
ェライト２３は図３に示すように、強磁性体が常磁性体
に変化する。すると、第１の永久磁石２２から出ていた
磁力線は感温フェライト２３の残留磁気防止板２４にま
で到達しなくなる。このため、第２の永久磁石２５は重
力を受けて落下して図２Ｂのようになる。従って、温度
変化検出体２７も降下し、光ファイバ２８ａからの光線
は温度変化検出体２７の頭部２７ａにより遮ぎられて光
ファイバ２８ｂに光線は入射されなくなる。このように
して、温度変化検出体２７の上下動によって光線の接断
ができる。

【００１７】なお、感温フェライトの長さＬの条件は図
４Ａ，Ｂに示すことからＬ＞Ｌ_Gを満たすようにする。
すなわち、第１の永久磁石２２の磁力を感温フェライト
２３で導いているので、感温フェライト２３が無い時、
第２の永久磁石２５が下るギャップＬ_Gより長くする。
また、第１，第２の永久磁石２２，２５の条件は図２Ａ
に示すように、第２の永久磁石２５を押して残留磁気防
止板２４に当接させた後、反発力Ｆ_Rで離れることであ
る。すなわち、残留磁気防止板２４にキューリ点以下の
温度で当接した場合、反発力Ｆ_Rと感温フェライト２３
と第２の永久磁石２５の吸収力が次式の関係にあるこ
と。

【００１８】Ｆ_R＞Ｆ_B 図５はこの発明の他の実施例で、この実施例はケース２
９の上部壁２９ａにセンサの動作点検棒挿入孔２９ｂを
穿設し、点検終了後にはその孔２９ｂをサーモラベル３
１で塞ぐように構成したものである。この実施例ではセ
ンサが確実に動作するかどうかを動作点検棒挿入孔２９
ｂから動作点検棒３２を押し込むことによって温度変化
検出体２７を強制的に押し下げると、光ファイバ２８ａ
からの光線は温度変化検出体２７の頭部２７ａで遮ぎら
れる。これにより、センサの動作点検を行うことができ
る。図５のように挿入孔２９ｂをサーモラベル３１で閉
塞するようにすれば防塵効果となる。

【００１９】図６は図１に示した温度センサを光ファイ
バループ内に複数個Ｎ設けた適用例で、この図６のよう
に構成すると、光電スイッチアンプ部３３を用いて多点
の監視を行うことができる。なお、センサ１，２はそれ
ぞれ別々の動作温度に設定してもよい。この図６の場合
にはセンサが１個以上設定温度を越えると検出でき、し
かもサーモラベルの変色によりどのセンサが動作したか
が識別できる。

【００２０】図１の実施例では第２の永久磁石２５は重
力で落下する場合について述べて来たが、センサの取付
位置によっては温度変化検出体２７とケース２９との間
に押しばねを介在させてもよい。また、光ファイバから
の光線も透過型から反射型となるように検出体２７の側
面にアルミコーティング等を行ってもよい。さらに、温
度変化検出体２７の透孔２７ｂには光線の拡散を極力少
なくする例えばセルホックマイクロレンズを設けてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば次
のような利点が得られる。

【００２２】（１）温度センサは耐震性にすぐれ、しか
も経時変化が少なく安定な動作が得られる。

【００２３】（２）温度センサは小形であるため、発熱
導体に穴を設けてそこに配置し、光ファイバ式光電スイ
ッチにより光の通過を検出するので、電磁界ノイズによ
る誤動作がなく、安価な温度センサスイッチが得られ
る。

【００２４】（３）温度センサは発熱導体の穴に取り付
けるので、導体に流れる磁界の影響を無くすことができ
る。

【００２５】（４）感温フェライトはキューリ温度での
感温が高く正確で安定した動作が得られる。また、この
キューリ温度は色々な値にセットした感温フェライトが
あるので、広い温度範囲の使用でも適当なキューリ温度
の感温フェライトを選ぶことにより、容易に温度スイッ
チが得られる。

【００２６】（５）キューリ温度より下ると光路が開く
ので、反復繰返し動作が可能であるから、ヒューズのよ
うに交換作業が不要となる。

【００２７】（６）温度センサの温度特性は感温フェラ
イトにより決まるため、外形は全く同じでも動作温度の
識別がサーモラベルにより行える。

【００２８】（７）温度センサに温度を加えなくても機
械的に点検できるため、保守点検の動作確認が容易にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａはこの発明の一実施例の要部を断面して示す
構成説明図、Ｂは平面図、

【図２】Ａは動作原理を説明するための感温フェライト
がキューリ温度以下（強磁性状態）のときの説明図、Ｂ
は同じく感温フェライトがキューリ温度以上（常磁性状
態）のときの説明図、

【図３】感温フェライトの飽和磁束密度対温度特性図、

【図４】Ａ，Ｂは感温フェライトの長さＬの条件を決定
する説明図、

【図５】Ａはこの発明の他の実施例を示す正常時の断面
図、Ｂは点検時の断面図、

【図６】温度センサの適用例を示す構成図。

【符号の説明】

１…導体、２…温度センサ、３…穴、２１…非磁性体パ
イプケース本体、２２…第１の永久磁石、２３…感温フ
ェライト、２４…残留磁気防止板、２５…第２の永久磁
石、２６…非磁性棒、２７…温度変化検出体、２８ａ，
２８ｂ…光ファイバ、２９…ケース、３１…サーモラベ
ル、３２…動作点検棒。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体ケース本体内に磁極性を逆向き
   にして一対の永久磁石を装着し、両永久磁石の間に温度
   変化に応じて強磁性状態から常磁性状態に変化する感温
   磁性体およびこの感温磁性体の一端に残留磁気防止体を
   接着して設け、この感温磁性体の他端を一方の永久磁石
   と接着させ、他方の永久磁石の感温磁性体に対面する磁
   極とは反対側の磁極に前記ケース本体から温度変化に応
   じて一部分が出入自在な温度変化検出体を設けたことを
   特徴とする温度センサ。
2. 【請求項２】 前記ケース本体を発熱導体内に埋込むと
   ともに、前記温度変化検出体を覆う覆部材を設け、かつ
   その検出体に光線が透過可能な透孔を設け、この透孔の
   両端に前記覆部材を貫通させて近接させた光ファイバの
   端部を配設し、前記検出体が前記ケース本体に一部分が
   入ったとき光ファイバからの光線を遮断させるようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の温度センサスイッ
   チ。
3. 【請求項３】 前記透孔に光線が拡散しにくいレンズを
   装着した請求項２に記載の温度センサスイッチ。
4. 【請求項４】 前記覆部材に温度変化検出体を押圧する
   動作点検棒挿入孔を設けたことを特徴とする請求項２に
   記載の温度センサスイッチ。