JPS62271304A - 電源ケ−ブル用過温度感知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 発明の分野 本発明は、一般に温度制御装置に関し、更に詳しくは、
電源ケーブルと共に使用して該電源ケーブルの過温度状
態を監視し、警報を発しその他の応答をするに適した温
度制御装置に関する。

発明の背景 現在、地中、空気循環が可変の開放導管中、または大都
市の場合には地下の蒸気バイブの近傍に電源ケーブルが
設置されている。これらのすべての条件はその状況下に
あるケーブルの温度曲線を変化させる。現在設置されて
いる電源ケーブルは、特に過負荷を受けた場合、ケーブ
ル導体の温度を追跡する手段を何していない。特に、地
下電源ケーブルにおいては過負荷状態従って過温度状態
が電源ケーブル自身が発火し、燃焼するほど苛酷となり
うろことが経験されている。同様な経験として、電源ケ
ーブルが高電力装置に給電している場合、電源ケーブル
は建物の壁の中で発火することがある。

温度依存抵抗または容量特性を有する電気的絶縁材料が
長いこと過熱感知制御用途において広く使用されてきた
。そして、米国特許第２，５８１゜２１２号に開示され
、特許請求されているスブナ−（Ｓｐｏｏｎｅｒ　）お
よびグリーンハフ（Ｇｒｃｅｎｈａｌｇｈ）の特許によ
ると、電気毛布および類似の物品に対する過熱保護のた
めにこのような材料を使用することが講じられ、基本的
な安全性を確保している。

この特許が教示するところによると、絶縁材料はスイッ
チ手段と動作的に組み合わされて加熱素子と同一の広が
りを持ち、毛布のどこかの温度が所定の最大温度を超え
ると、毛布の加熱電源装置が遮断されるようになってい
る。この絶縁材料はこのように機能する際に物理的な変
化を受けずまたその他の不可逆的変化を受けないので、
電気スイッチの一種として動くとき上述した目的のため
に繰り返し使用でき毛布の作動温度限界を常に監視する
のに育苗である。

更に、スプーナ・ジュニアは、米国特許第２゜５８１．
２１３号において、基本的には温度感知ケーブルの形式
をした、従来の接続箱の接続部に適応した温度応答信号
および（ｉＬ　ｉｌ￥検出装置を提案している。この構
成の感熱材料は、永久的に過温する前に、警報および／
または表示回路を作動する。スブーナの米国特許第２．
５８Ｌ　　２１３号は３木の導体を有し、その第３番目
の導体は比較的低い抵抗を有して電圧測定回路内に設け
られている。十分高い温度がケーブルに沿ったいづれか
の個所で発生すると、第１の導体を分離している感熱材
料を通って電流が流れ、測定回路例えば、指針のフレに
よって測定回路が形成されベルまたは他の警報装置が駆
動される。これは監視領域が異常加熱状態になったこと
を示している。

電源ケーブルに関連した過温度問題は従来取り扱われて
なく、上述したように新規なものである。

電源ケーブルの全長に沿って電源ケーブルの過温度状態
を監視し、検出し、警報を発しその他の応答をすること
ができる装置に対する要望かあるということが最近の地
下ケーブルの火災から明らかになった。

発明の概要 本発明は、電源ケーブルの全長に沿って温度を監視する
ために電源ケーブルに適用でき、所定の１３度を趨えた
とき、ケーブルへの電力を遮断することができる過温度
感知（ＯＴＳ）装置に関する。

ケーブルが非常に長い場合には、多くのＯＴＳ装置を使
用して局部的な高温部分を識別してもよい。

このＯＴＳ装置は、感知ワイヤ、固体制御装置、１ｇ度
監硯装置および警報回路を有している。感知ワイヤはケ
ーブルの全長に沿って隣接している。

固体制御装置は感知ワイヤに適合しており電源ケーブル
内の高温部分を検出するのに必要な電力を感知ワイヤに
供給している。また、制御装置は感知ワイヤの温度を監
視する温度指示器にも適合し、同じく所定の最高温度を
超えたとき、警報回路をトリップするリレー回路にも適
合する。感知ワイヤは一対の導体から成り、この一対の
導体は可撓性のある感熱有機材料によって均一に離隔さ
れ、絶縁された関係に維持されている。この感熱有機材
料は通常の温度においては絶縁体であるが、温度が上昇
すると電気抵抗が十分に変化し、有意の電流を適度な電
位レベルで導く。

発明の詳細な説明 次に本発明の実施例について図面に従って詳細な説明を
行なう。本発明は、その発明の精神および範囲内におい
て当業者に明らかな変更および変形をなしうろことは理
解されよう。

図面に従って、まず最初に第１図を参照すると、本発明
の感知ワイヤ１が示されており、この感知ワイヤ１は検
出ワイヤ２を有しており、この検出ワイヤ２の上には後
述する感熱重合体材料の組成物が同心被覆物３として押
出成形され、この被覆物は検出ワイヤ２に直接接触して
いるが、かならずしも結合されてなく、検出ワイヤ２の
全長にわたって伸びている。第２の検出ワイヤ４、即ち
編組ラップが絶縁彼覆物３の上に設けられ、ビニル外波
５が第２の検出ワイヤ４を絶縁し、保護するように設け
られている。これら数個の構成物の対称関係が感知ワイ
ヤ組立体の横断面図である第２図に示されている。

第３図は、本発明による電源ケーブル６内における感知
ワイヤ１の位置を示している。電源ケーブル６は導体ワ
イヤ７のネットワークををし、この導体ワイヤ７を介し
て電力が伝送される。感知ワイヤ１は導体ワイヤ７のネ
ットワーク内に埋込まれ、電源ケーブル６の全長にわた
って伸びている。絶縁保護外波８が最終の外側絶縁物と
して設けられている。

電源ケーブル６の製造においては、保護外波８を設ける
前に導電ワイヤ７のネットワーク内のいづれの位置に設
けられてもよい。好適実施例においては、感知ワイヤ１
は第３図に示すように保護外波８の近傍に設けられてい
る。

第４図は本発明のＯＴＳ装置に使用される固体制御装置
９の電気回路図である。

第４図に示すように、固体制御装置９は第１の比較ゲー
ト１２、第２の比較ゲート１４、差動ゲート１６および
ＤＣ電源を有する。

第５図は本発明のＯＴＳ装置にブリッジ回路制御装置を
使用した固体制御装置の別の実施例の電気回路図である
。

第５図に示すように、感知ワイヤ１は負荷または電源ケ
ーブル６に並列に接続されたブリッジ回路の一部を構成
している。この回路は抵抗Ｒ３およびＲ４、リレー２０
、コンデンサＣ３および誘導コイルＬ１を有する。

このブリッジ回路は、可変誘導コイルを調整することに
よって平衡化され、ゼロの出力を与える。

局部的な温度上昇が発生すると、感熱重合体材料のイン
ピーダンス特性が変化して、電流が感熱重合体材料に流
れ、これによってブリッジ回路に不平衡が形成される。

この不平衡はコンデンサＣ３を介して出力電圧を発生し
、負荷回路を開放し、および／または警報をトリップす
る。

第６図は本発明による電源ケーブル用の完全な過温度感
知システムを示す構成図である。このシステムは電源ケ
ーブル６の全長にわたって隣接して延びる感知ワイヤ１
を有する第３図の電源ケーブル６、温度指示器１０を有
する固体制御装置９および警報装置１１ををする。警報
装置１１は、通常の可聴周波および／または可視警報装
置、即ちサイレン、ライトなどのいづれであってよい。

本発明は、広い意味において制御ケーブルまたは電源分
配用に使用される単線または多線導体とともに使用する
ことができる。ＯＴＳ装置は特に５ＫＶないし１３８Ｋ
Ｖ、好まＬ＜　は１５ＫＶないし３０ＫＶの電力サービ
スを提供することができる地Ｆケーブルに使用するのに
適している。

本発明の装置を使用して、電源ケーブルに沿って過温度
状態を検出するには、第６図を参照できる。電源ケーブ
ル６は絶縁保護外波８内に配設され、ケーブル６の全長
にわたって伸びている感知ワイヤ１とともに製造される
。感知ワイヤ１を有する電源ケーブル６は適当な任意の
長さのものでよいが、非常に長い場合には、多くの検知
ワイヤを個々に導入することが好ましい。

感知ワイヤ１は、約２０ＡＷＧの直径を有する銅線２と
これにほぼ均一な厚さで押出成形された約２−１００ミ
ル好ましくは１０ミルの感熱重合体被覆物３を有してい
る。

本発明で使用される感知ワイヤ）Ｉ■造はグリーンハフ
の米国特許出願筒５４８，３７６号におおむね開示され
ている。

グリーンハフの特許出願に説明されているように、第１
図の同心被覆物３は、一般に、所望の電気的特性を与え
る・添加物を含んだナイロンポリアミド樹脂、ポリ塩化
ビニルおよびセルロースエステルのような重合体材料で
ある。これらの熱応答材料は全て高い負の係数の比誘電
率（Ｓ、　　１．　　Ｃ。

）を何するか、または正の温度係数の抵抗（Ｐ。

Ｔ、Ｃ，）を有する。しかしながら、グリーンハフは、
室温に対する９０℃のＳＩＣ比が従来周知の材料よりも
３ないし５倍高いアクリロニトリル−ブタジエンゴムの
使用を提案している。更に、硫黄は銅ワイヤの導体を腐
食するおそれがあるが、前記アクリロニトリル−ブタジ
エンゴムは遊離または元素状の硫黄を実質的に含んでい
ない。更に、これらの物質は熱硬化性であり、従って、
意図する目的または機能に有害な変形または添加剤の移
動を受けないということがグリーンハフによって見出さ
れている。更に、これらの組成物は温度感知特性を強化
する添加剤と配合しやすいものである。特に、組成物が
重量で少なくとも０．５％のカルボキシル基単位を含む
場合には、１ｇ度が室温から９０℃に増大すると、Ｓ、
　　１．　　Ｃ，に対する電気的応答が変化する比率を
伴なう物質的特性と同様高７Ｈ度老化に対する抵抗が増
強される。ポリ塩化ビニルおよび粘土のような他の添加
物を組成物中に配合して、組成物の特性を改良してもよ
い。

被覆物３の材料は、少なくとも１％のアクリロニトリル
を有し実質的に硫黄を含有しないアクリロニトリル−ブ
タジエン硬化ゴム、少なくとも０゜５％のカルボン酸モ
ノマー単位を含むアクリロニトリル−ブタジエン硬化ゴ
ム、および前記ゴムポリビニル配合物からなる群から選
択されることが好ましい。

電源ケーブル６を設定したら、感知ワイヤの検出ワイヤ
２および４は固体制御装置９に接続される。検知ワイヤ
１からの検出ワイヤ２はコンデンサＣ１、トランジスタ
Ｑ１および可変抵抗Ｒ１を含む第１の比較ゲート１２に
接続される。

感知ワイヤ１からの第２の検出ワイヤ４はコンデンサＣ
２、トランジスタＱ２および可変抵抗Ｒ２を含む第２の
比較ゲート１４に接続される。直流電圧が制御回路に供
給され、検出ワイヤ２および４間の直流抵抗か連続的に
監視されている。

周囲温度、即ち起動温度において、比較ゲート１２およ
び１４は可変抵抗Ｒ１およびＲ２をそれぞれ調節するこ
とによって同じ電圧に調整される。

３５°Ｃに上昇した温度で、２つの比較ゲートは再び別
の共通基桑電圧に調整され、装置の感度の設定と校正が
行なわれる。

差動ゲート１６は４つのダイオード、４つのトランジス
タおよび４つの抵抗を有する。差動ゲート１６は比較ゲ
ート１２および１４間の電位差を監視するように機能し
、０．１−１０ボルト、好ましくは０．７ボルトの予め
設定した電圧差か発生すると、警報装置１１を駆動する
。更に、リレーを設はケーブル６の電源供給回路を分路
して過温度状態を回避しこれによって地下火災を防止で
きる。

警報装置１１は可聴周波、セン光などを含む通常の装置
であってよい。

本発明は広義において、本発明の原理から逸脱すること
なく、またその主要な利点を犠牲にすることなく、特許
請求の範囲内において前記特定の記載実施例に限定され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の感知ワイヤの部分破断側面図であり
、 第２図は第１図の感知ワイヤの横断面図であり、第３図
は本発明による電源ケーブルに適用された感知ワイヤの
横断面図であり、 第４図は本発明による固体制御装置の構成図であり、 第５図は本発明による固体制御装置の別の実施例の構成
図であり、 第６図は電源ケーブルの全長に沿って高温部分を検出す
るように電源ケーブルに適用された過温度感知システム
の構成図である。 １・・・感知ワイヤ、２，４・・・検出ワイヤ、３・・
・被覆物、５・・・外被、６・・・電源ケーブル、９・
・・固体制御装置、１１・・・警報装置、１２・・・第
１の比較ゲート、１４・・・第２の比較ゲート１６・・
・差動ゲート。 Ｆ／Ｇ、２　　　　　　　　　　　Ｆ／（３，，３彷、
ｆ−へ■、ｙ−／／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、過温度状態を監視し、検出し、警報しその他の応答
   をするに適した過温度感知装置と、単線または多線導体
   とを含む組立体であって、 （ａ）保護外被内で単線または多線導体に隣接してこれ
   と同延に延びるとともに、電源に接続された第１および
   第２の検出ワイヤを有し、この第１および第２の検出ワ
   イヤが第１の検出ワイヤと同心かつ同延の被覆体として
   押出成形された感熱重合体材料によって全長にわたって
   均一に間隔をおかれている、感知ワイヤと、 （ｂ）前記電源ケーブルと電気回路をなすように接続さ
   れた２つの端子および前記感熱被覆体を介する電気抵抗
   の変化を連続的に監視して表示する手段を有する固体制
   御装置と、 （ｃ）前記固体制御装置に作動的に接続され、前記電源
   ケーブルの過温度状態を識別する警報手段と、 を含む組立体。 ２、特許請求の範囲第１項記載の組立体において、前記
   感熱重合体材料は、ナイロンポリアミド樹脂、ポリ塩化
   ビニル、セルロースエステル、少なくとも１％のアクリ
   ロニトリルを有し実質的に硫黄を含有しないアクリロニ
   トリル−ブタジエン硬化ゴム、少なくとも０．５％のカ
   ルボン酸モノマー単位を含有するアクリロニトリル−ブ
   タジエン硬化ゴムおよび前記ゴム類のポリ塩化ビニル配
   合物から成る群から選択されるものである、組立体。 ３、特許請求の範囲第１項記載の組立体において、前記
   重合体材料は２５ないし４５％のアクリロニトリルモノ
   マー単位を有するアクリロニトリル−ブタジエンゴムで
   ある、組立体。 ４、特許請求の範囲第１項記載の組立体において、前記
   重合体材料は混合および配合されており、酸化亜鉛が硬
   化剤であり、混合物は少なくとも７％のカタルポ（Ｃａ
   ｔａｌｐｏ）粘土を有し、配合された重合体材料の９０
   ℃および室温の比誘電率の比が３０より大きい、組立体
   。 ５、特許請求の範囲第１項または第２項記載の組立体に
   おいて、前記固体制御装置は、前記第１の検出ワイヤに
   電気回路をなすように接続され前記第１の検出ワイヤの
   抵抗を測定する第１の比較ゲート１２と、前記第２の検
   出ワイヤと電気回路をなすように接続され前記第２の検
   出ワイヤの抵抗を測定する第２の比較ゲート１４と、前
   記ゲート１２および１４間の電位差を測定し前記ゲート
   間の予め設定された０．１ないし１０ボルトの電圧差に
   達したとき、リレーが前記警報手段を作動し、同時に、
   電流を前記電源ケーブルに供給する電気回路を分路する
   差動ゲートとを含む、組立体。