JPH05223654A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性に優れるとともに動作の安定化を図る
ことができるようにした。 【構成】 導体１には凹部２を形成する。凹部２内には
温度センサ３を設ける。温度センサ３は第１，第２の感
温磁性体３１，３２と、これら磁性体３１，３２で挟持
した第１の永久磁石３３と、第２の感温磁磁性体３２に
接着された反磁性材３４と、第２の永久磁石３５と、こ
の第２の永久磁石３５に立設された温度変化検出体３６
から構成される。発光部４と受光部５との間を温度変化
検出体３６が動く。

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
であるにもかかわらず、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、耐久性に優れるとともに動作の安定化を図った温
度センサ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】この発明の第１発明は上
記の目的を達成するために、第１，第２の永久磁石と、
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
第１，第２の感温磁性体とを交互に積層して導体に形成
した凹部に配設し、第２の永久磁石を導体の温度上昇変
化に応じて導体の凹部から出没自在となるようにしたも
のである。

【０００７】第２発明は導体の凹部に第１，第２の永久
磁石で挾まれ、かつ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を設け、この感温磁性体
は凹状に形成され、その感温磁性体の凹部に配設された
第２永久磁石を導体の凹部から出没自在となるようにし
たものである。

【０００８】

【作用】第１発明は、第１，第２の永久磁石と感温磁性
体を交互に積層したことにより、第２の永久磁石への作
用力をキュリー点付近で大きくできる。すなわち第２の
永久磁石への反発あるいは吸引を大きくできる。また、
第２発明は感温磁性体で凹状に形成されているため、第
２の永久磁石は導体への通電電流による磁界の影響がな
くなる。

【０００９】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１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には凹部２を形成する。
この凹部２内には温度センサ３が設けられる。この温度
センサ３は次のように構成される。３１，３２は円柱状
の第１および第２の感温磁性体で、この第１および第２
の感温磁性体３１，３２はＭ_n−Ｚ_n系のソフトフェライ
トである感温フェライトからなり、この感温フェライト
は周囲温度が上昇し、感温フェライトのキュリー温度以
上になると、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。

【００１０】３３は円柱状の第１の永久磁石で、この第
１の永久磁石３３は第１，第２の感温磁性体３１，３２
によりサンドイッチ状に挾持され、第１の永久磁石３３
の両接触面は第１，第２の感温磁性体３１，３２と接着
される。３４は第２の感温磁性体３２に接着された黄銅
等からなる反磁性材である。３５は円柱状あるいは円筒
状に形成された第２の永久磁石で、この第２の永久磁石
３５は第１の永久磁石３３の磁極が図示のように図示上
側がＮ極の場合はこれと同極性が図示下側に位置するよ
うに反磁性材３４の上に配置する。第２の永久磁石３５
の磁極Ｓ側には棒状の温度変化検出体３６を植設する。

【００１１】４は導体１の外周に配設された発光部、５
は受光部で、発光部４からの光線は温度検出体３６によ
り通常は遮ぎられている。しかし、導体１の温度が高く
なり、感温フェライトのキュリー温度以上になると、第
２の永久磁石３５は自重により落下する。これにより、
温度検出体３６で遮ぎられていた発光部４からの光線は
受光部５に入射して図示しない電気回路等を介して導体
１に温度上昇があったことを報知する。上記図１の実施
例は反発形のものであるが、次の図２は吸引形の実施例
であり、図１と同一部分は同一符号を付して示す。

【００１２】図２において、第２の永久磁石３５は第１
の永久磁石３３の磁極とは異なる、すなわち、両磁石が
吸引する磁極となるように構成する。図では第１の永久
磁石３３がＮ極のときには第２の永久磁石３５の磁極を
Ｓ極となるようにする。また、第２の永久磁石３５は円
筒状に形成してその中空孔には第２の永久磁石３５が上
下可能なガイド棒３７を貫通させる。ガイド棒３７の一
端は反磁性材３４に固着され、他端にはストッパ３８が
設けられる。この図２では第２の永久磁石３５が温度変
化検出体を兼る。

【００１３】上記のように構成した場合は、導体１の温
度が高くなり、その温度が感温フェライトのキュリー温
度以上になると第１，第２の感温磁性体３１，３２は常
磁性体になるため、第２の永久磁石３５はその自重でス
トッパ３８まで落下して光線を遮ぎることにより、導体
１に温度上昇があったことを報知する。

【００１４】上記図１，図２の実施例では第１，第２の
感温磁性体３１，３２を設けて第１の永久磁石３３をサ
ンドイッチ状にしたので、後述のようにキュリー温度付
近の磁性変化（強磁性体から常磁性体およびこの反対）
を大きくできる。

【００１５】図３は図２に示す吸引形の変形例を示すも
ので、図３においては第１の感温磁性体を省いて、第２
の感温磁性体３２だけを用い、その磁性体３２の軸方向
に凹部３２ａを形成し、その凹部３２ａに第２の永久磁
石３５を配設したものである。このように第２の感温磁
性体３２を構成すると、導体１の温度が上昇し、その温
度がキュリー点近くになった場合でも、導体１に流れて
いる電流による磁界は第２の感温磁性体３２の側壁３２
ｂで妨げられる。これにより、第２の永久磁石３５には
前記磁界による影響がなくなって安定な動作となる。

【００１６】次に図１，図２に示した実施例において第
１の感温磁性体３１を設けた利点について述べる。ま
ず、永久磁石の反磁界を利用して磁石表面磁束密度をコ
ントロールする原理を説明する。反磁界とは図４ａ，ｂ
に示すように、永久磁石が自分で作るＮ極，Ｓ極によっ
て外部に磁界を作る一方、磁石内部にも同じＮ極，Ｓ極
によって磁界を生じることである。反磁界は大きさも向
きも磁石内部の磁束密度とは異なっている。また、反磁
界は自分自身の磁化を減少させるように作用し、Ｎ極と
Ｓ極が近づくほど、すなわち、磁石の長さが小さい程大
きくなる。従って、図４ａ，ｂにおいて、磁石のＮ極，
Ｓ極の距離は外部空間では両者等しいが、磁石内での距
離は図４ａの方が大きいので、反磁界は小さくなる。

【００１７】次に永久磁石の動作点について述べる。図
５において、永久磁石に加わる反磁界がＨ_dであるき、
永久磁石は減磁曲線上Ｂ_dに相当する磁束密度を出して
いる。このようにＨ_d，Ｂ_dで示される点を、その永久磁
石の動作点と呼ぶ。しかし、実際の使用にあたっては、
この動作点は周囲の状況によって変化する。例えば、着
磁した直後の磁石の動作点が図５に示すＰ点であったと
しても、その磁石に鉄片等の磁性体をつけると、磁石の
反磁界が減少し、磁束密度がさらに増加する所に動作点
が移動する。図５でＨ_d′は第１の感温磁性体３１が図
１に示すように配置されたときの反磁界を示し、その磁
性体３１がキュリー温度以上になったときの反磁界はＨ
_dとなる。このため、磁石の残留磁束密度が磁性体３１
のキュリー温度以上になると、Ｂ_d′はＢ_dに減少する。
この変化が第２の感温磁性体３２と第２の永久磁石３５
の温度変化特性に加わる。

【００１８】さらに、円柱状磁石中心線上の磁束密度
（磁界）の計算式を図６の円柱状磁石の場合について示
すと次式のようになる。

【００１９】

【数１】

【００２０】上記式において、Ｘ＝Ｏとすれば表面磁束
密度を表し、Ｘ＝−Ｌ／２とすれば単体磁石の動作点の
Ｈ_dを表す。

【００２１】また、図６に示す円柱状磁石の磁極裏面に
磁性体がある図７の場合には、上記式のＬに２Ｌを代入
すればよい。そこで、図７に示すように磁石の磁極裏面
に磁性体のある影響は、表面磁石密度（Ｘ＝Ｏ）の変化
として磁石単体では次の（２）式のようになる。

【００２２】

【数２】

【００２３】次の（３）式は磁石裏面に磁性体がある場
合のものである。

【００２４】

【数３】

【００２５】（２）式と（３）式の比をとると次の
（４）式になる。

【００２６】

【数４】

【００２７】上記（４）式においてＲ＝Ｌ（Ｒは半径，
Ｌは磁石の長さ）の場合は１．２６倍になる。

【００２８】強磁性体の磁化の強さは、絶対零度より温
度が上昇するにつれて減少する。等方性バリウムフェラ
イトにおいては、残留磁束密度に対して保磁力が極めて
大きく減磁曲線が直線であるので、通常の使用温度範囲
では図８に示すように温度変化に対して可逆的に変化す
る。

【００２９】上記のように図１，図２に示した実施例で
は第１の感温磁性体３１の影響で第２の感温磁性体３２
のキュリー点付近の磁力変化を大きくすることができ
る。これにより温度センサとしての動作の安定化を図る
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
永久磁石への作用力がキュリー点付近で大きく変化させ
ることができるので、温度センサの動作の安定化を図る
ことができるとともに、導体への通電電流による磁界変
化の影響を防ぐことができ、動作の安定した温度センサ
を得ることができる。また、耐久性に優れた温度センサ
も得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略的な構成図。

【図２】この発明の他の実施例を示す概略的な構成図。

【図３】図２に示す変形例を示す概略的な構成図。

【図４】ａ，ｂは反磁界を説明するための説明図。

【図５】永久磁石の動作点を述べるための説明図。

【図６】円柱状磁石を示す概略構成図。

【図７】磁極裏面に磁性体のある場合の説明図。

【図８】磁気特性の可逆的な変化特性図。

【符号の説明】

１…導体、２…凹部、３…温度センサ、４…発光部、５
…受光部、３１…第１の感温磁性体、３２…第２の感温
磁性体、３３…第１の永久磁石、３４…反磁性材、３５
…第２の永久磁石、３６…温度変化検出体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１，第２の永久磁石と、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第１，第２の
   感温磁性体とを交互に積層して導体に形成した凹部に配
   設し、第２の永久磁石を導体の温度上昇変化に応じて導
   体の凹部から出没自在となるようにしたことを特徴とす
   る温度センサ。
2. 【請求項２】 導体の凹部に第１，第２の永久磁石で挾
   まれ、かつ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を設け、この感温磁性体は凹状に
   形成され、その感温磁性体の凹部に配設された第２永久
   磁石を導体の凹部から出没自在となるようにしたことを
   特徴とする温度センサ。