JP6638177B2

JP6638177B2 - 内部温度測定装置、内部温度測定方法及び内部温度測定プログラム

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Publication number: JP6638177B2
Application number: JP2016046906A
Authority: JP
Inventors: 田中　実; 実田中
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-03-10
Also published as: JP2017161394A

Description

本発明は、磁気浮上式鉄道用の地上コイルの温度監視に適用される内部温度測定装置、内部温度測定方法及び内部温度測定プログラムに関する。

鉄道設備等の温度を監視する一般的な手法として、サーモラベルやサーミスタや熱電対といった接触式の検出手段を利用する、又は放熱温度計やサーモグラフィといった非接触式の検出手段が知られている。

また、超電導を利用した磁気浮上式鉄道には、モールド樹脂によりコイル導体の周囲が覆われた地上コイルが用いられる。
この地上コイルでは、車両に搭載した超電導磁石との相互作用により電磁力の影響を受けるとともに、さらに高電圧も加わる。このため、地上コイルのコイル導体を覆うモールド樹脂には、高い機械強度と絶縁耐力が要求されることになる。

また、この地上コイルで用いられるモールド樹脂の機械強度や絶縁耐力は、温度の影響を受けるために、その温度管理が非常に重要である。
地上コイルの温度検出手段としては、例えば、特許文献１に示される光ファイバ温度センサ等の適用が考えられる。

特開平１１−１６５３２４号公報

ところで、上述した磁気浮上式鉄道用の地上コイルでは、コイル導体を通電することによってモールド樹脂の表面より、導体近傍のモールド樹脂内部の温度が高くなり、このため、樹脂内部温度を測定することが、磁気浮上式鉄道用の地上コイルの温度管理のために必要とされる。
しかしながら、上述した磁気浮上式鉄道用の地上コイルにあっては、モールド樹脂内部の温度を測定すべく、サーミスタや熱電対をモールド樹脂内に埋め込むことが必要であるにもかかわらず、当該モールド樹脂の絶縁性能を損なうことなくセンサを埋め込むことが困難である。特許文献１に記載の光ファイバ温度センサを製造時に埋み込めば、センサ自体が絶縁体であるため、絶縁性能を維持することが期待されるが、導体近傍にモールド樹脂の剥離や空隙等があると絶縁耐力が低下するため、高い樹脂モールド技術が必要となり、さらに、現場における光ファイバの配線作業や測定にもコストと労力が必要となる。そこで、容易に樹脂内部温度が検出できる新たな手法の開発が必要となっていた。
モールド樹脂内部の温度を測定する手法として、地上コイルの使用条件を考慮して樹脂表面と樹脂内部との温度差を仮定し、その仮定値に基づき樹脂表面温度の測定値から樹脂内部温度を推定することも考えられるが、地上コイルの通電電流の大きさは、走行条件によって様々であり、外気温や列車風等の影響も受けることから、温度差を仮定することは困難であり、内部温度の値を求めることが困難となっていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込むことなく、また、該樹脂の機械強度や絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定することができる内部温度測定装置、内部温度測定方法及び内部温度測定プログラムを提供する。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明によれば、熱源を内部に有しかつ該熱源の表面が被覆層により覆われた測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定装置であって、前記測定対象物の表面温度を測定する温度センサと、前記測定対象物の表面の熱流束を測定する熱流センサと、これらの温度センサ及び熱流センサの測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから前記測定対象物の内部温度を演算する演算部と、を有することを特徴とする。

本発明では、測定対象物の表面に設けた温度センサ及び熱流センサからの各測定値と、該測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから当該測定対象物の内部温度を演算することができる。
すなわち、本発明では、測定対象物の表面に温度センサ及び熱流センサを設けるだけで、該測定対象物の内部温度を測定できるものであり、これにより、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できるとの効果が得られる。

また、本発明によれば、前記演算部では、予め設定された「Ｔ_２＝ｑｄ／λ＋Ｔ_１」（Ｔ_１：測定対象物の表面温度、Ｔ_２：測定対象物の内部温度、ｑ：熱流束、ｄ：樹脂厚、λ：熱伝導率）との計算式に基づき、前記測定対象物の内部温度を求めることを特徴とする。

そして、本発明では、演算部にて、予め設定された「Ｔ_２＝ｑｄ／λ＋Ｔ_１」（Ｔ_１：測定対象物の表面温度、Ｔ_２：測定対象物の内部温度、ｑ：熱流束、ｄ：樹脂厚、λ：熱伝導率）との計算式に基づき、測定対象物の内部温度を求めるようにしたので、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できる。

また、本発明によれば、前記測定対象物は、前記熱源となるコイル導体を内部に有し該コイル導体の表面がモールド樹脂により覆われた磁気浮上式鉄道用の地上コイルであることを特徴とする。

そして、本発明では、熱源となるコイル導体を内部に有し該コイル導体の表面がモールド樹脂により覆われた磁気浮上式鉄道用の地上コイルを、測定対象物とすることで、該地上コイルのモールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該モールド樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなくその内部温度を測定できる。

また、本発明によれば、前記演算部には、前記測定対象物での内部温度演算データを送信する無線装置がさらに具備されていることを特徴とする。

そして、本発明では、演算部に、測定対象物での内部温度演算データを送信する無線装置が設けられているので、この無線装置を通じて、高電圧となる地上コイルとの接触による感電の危険を避けながら、外部から測定対象物の内部温度を監視することができる。

また、本発明によれば、前記測定対象物を保守管理する管理者又は保守用車の受信端末では、前記無線装置から発信された内部温度演算データが受信されることを特徴とする。

そして、本発明では、測定対象物を保守管理する管理者又は保守用車の受信端末にて、無線装置から発信された内部温度演算データを受信できることから、該受信端末を通じて、高電圧となる地上コイルとの接触による感電の危険を避けながら、外部から測定対象物の内部温度を監視することができる。

また、本発明によれば、前記演算部は、列車通過毎に測定した内部温度のうち、最高値となる内部温度演算データを出力することを特徴とする。

そして、本発明では、リニア車両通過検知後、所定時間経過してから内部温度演算データを出力することにより、強磁場や列車風などの外部環境の影響を受けず、さらに導体の熱が樹脂表面に十分に伝わってから、内部温度演算データを得ることができる。

また、本発明によれば、前記演算部又は受信端末の少なくとも一方には、前記内部温度演算データが予め定めた閾値を越えた場合に、保守点検を指示する報知手段が設けられていることを特徴とする。

そして、本発明では、演算部又は受信端末の少なくとも一方に、内部温度演算データが予め定めた閾値を越えた場合に、保守点検を指示する報知手段が設けられているので、この報知手段からの保守点検指示を参照することで、内部温度に異常のある測定対象物を直ちに把握し、早期の保守管理が可能となる。

また、本発明によれば、前記内部温度演算データには前記測定対象物を識別するための識別情報が付されることを特徴とする。

そして、本発明では、内部温度演算データには測定対象物を識別するための識別情報が付されているので、該識別情報を通じて、特定箇所における測定対象物の内部温度を直ちに認識及び監視することができる。

また、本発明は、熱源を内部に有しかつ該熱源の表面が被覆層により覆われた測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定方法であって、前記測定対象物の表面温度を測定する温度測定工程と、前記測定対象物の表面の熱流束を測定する熱流束測定工程と、前記測定工程で得た温度及び熱流束の測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから前記測定対象物の内部温度を演算する演算工程と、を有することを特徴とする。

そして、本発明に示す内部温度測定方法によれば、測定対象物の表面に設けた温度センサ及び熱流センサからの各測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから当該測定対象物の内部温度を演算することができる。
すなわち、本発明では、測定対象物の表面に温度センサ及び熱流センサを設けるだけで、該測定対象物の内部温度を測定できるものであり、これにより、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できるとの効果が得られる。

また、本発明は、熱源を内部に有しかつ該熱源の表面が被覆層により覆われた測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定プログラムであって、前記測定対象物の表面温度を測定する温度測定段階と、前記測定対象物の表面の熱流束を測定する熱流束測定段階と、前記測定段階で得た温度及び熱流束の測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから前記測定対象物の内部温度を演算する演算段階と、を有することを特徴とする。

そして、本発明に示す内部温度測定プログラムによれば、測定対象物の表面に設けた温度センサ及び熱流センサからの各測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから当該測定対象物の内部温度を演算することができる。
すなわち、本発明では、測定対象物の表面に温度センサ及び熱流センサを設けるだけで、該測定対象物の内部温度を測定できるものであり、これにより、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できるとの効果が得られる。

本発明によれば、測定対象物の表面に温度センサ及び熱流センサを設けるだけで、該測定対象物の内部温度を測定できるものであり、これにより、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できるとの効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る内部温度測定装置を示す図であって、（Ａ）は地上コイルに対するセンサ位置を示す正面図、（Ｂ）は内部温度測定装置の詳細を示す図である。熱流センサの原理を説明するための図であって、（Ａ）は全体を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。内部温度を測定する試験対象となる地上コイルを示す図であって、（Ａ）は全体を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の背面図である。図３による測定結果（樹脂内部温度）と、これと比較する表面温度、コイル導体温度を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る制御フローを示す図である。（Ａ）は図５の制御フローに用いられる地上コイルの表面温度が安定化するまでの時間を示すグラフ、（Ｂ）は地上コイルにおける内部温度の変化を示すグラフである。本発明の第３実施形態に係る無線装置を示す概略構成図である。保守用車に設置された携帯端末を示す図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る内部温度測定装置１００の配置図であって、符号１で示す測定対象物内に設置されている。
本例では、この測定対象物１として、図１（Ａ）の如き、熱源となるコイル導体２を内部に有し、かつ該コイル導体２の表面がモールド樹脂３により覆われた磁気浮上式鉄道用の地上コイルＣ（以下、地上コイルという）が示されており、併設された内部温度測定装置１００によりその内部温度が測定される。

内部温度測定装置１００は、図１（Ｂ）の一部側面図に示されるように、地上コイルＣの被覆層となるモールド樹脂３の表面温度を測定する温度センサ１０と、該温度センサ１０の近傍位置にある該モールド樹脂３の表面の熱流束を測定する熱流センサ１１と、これら温度センサ１０及び熱流センサ１１の測定値から地上コイルＣの内部温度を演算する演算部２０と、を有する。

熱流センサ１１は感度を確保するために一定の長さを有する長方形であって、地上コイルＣのモールド樹脂３の表面にて、長手方向は、コイル導体２の巻回方向に沿うように配置され、短手方向の長さは導体幅に比べて十分短く、また、短手方向の中心は、導体幅の中心、または、中心付近に配置される。温度センサ１０は、該熱流センサ１１の近傍で、該熱流センサ設置位置と同じ温度とみなせる位置に配置される。
また、この熱流センサ１１は、図２及び以下の演算式（数式１）に示されるように、検出素子となる平面状微小熱抵抗体を熱流が貫通するときに（貫通方向を矢印ｘで示し、同方向に沿う平面状微小熱抵抗体の厚さをδＸで示す）、該熱流の大きさに比例した熱抵抗体の表面と裏面に生じる温度（ｔ１、ｔ２）の差分（δＴ）を検出することで、その熱流密度となる熱流束ｑ（Ｗ／ｍ^２）を検出するものである。
そして、この演算式（数式１）を、熱源となるコイル導体２を内部に有しかつ該コイル導体２が厚さ「ｄ」で熱伝導率が「λ」のモールド樹脂３により覆われた測定対象物１に適用して、地上コイルＣの内部温度を演算により推定することが、先の演算部２０にて行われる。

すなわち、演算部２０では、以下に示す演算式（数式１）に、温度センサ１０及び熱流センサ１１の測定値と、地上コイルＣを被覆するモールド樹脂３の厚さ（ｄ）と、該モールド樹脂３の熱伝導率（λ）とを代入することにより、地上コイルＣの内部温度を演算により推定している。
演算部２０に記憶された具体的な演算式（数式１）について図１及び図２を参照して説明すると、該演算部２０では、熱流センサ１１で検出される熱流束ｑ（Ｗ／ｍ^２）について、固体厚に相当するモールド樹脂厚（ｘ方向のモールド樹脂厚：ｄ）と、該樹脂厚を熱が通過する際に変化する温度差ΔＴ（Ｔ_２−Ｔ_１）と、固体であるモールド樹脂の熱伝導率（λ）とに基づき、以下の関係を設定している。

熱流束ｑ＝−λδＴ／δＸ＝λ（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ（Ｗ／ｍ^２） ……数式１
なお、上記数式１おいて、モールド樹脂厚ｄは、熱源となるコイル導体２と外面の熱流センサ１１との間に位置するモールド樹脂３の厚さを示すものであり、Ｔ_１はモールド樹脂厚ｄの計測位置における外側部の地上コイル表面温度、Ｔ_２はモールド樹脂厚ｄの計測位置における内側部の樹脂内部温度を示している。
そして、符号Ｔ_１で示される地上コイルＣの表面温度を、熱流センサ１１近傍の温度センサ１０にて検出すれば、以下の数式２に基づき、符号Ｔ_２で示されるコイル導体２近傍の地上コイルＣの内部温度（℃）を演算により求めることができる。
内部温度Ｔ_２＝ｑｄ／λ＋Ｔ_１（°Ｃ） ……数式２

そして、上記の数式２で示す関係が成立することを以下に示す実験により確認した。
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、測定対象物１となる地上コイルＣの表面に、温度センサ１０及び熱流センサ１１を複数組（Ｐ１〜Ｐ６）並べて配置した。
このとき、これら温度センサ１０及び熱流センサ１１は、コイル導体２に沿うように配置しかつコイル導体２の外側に位置するモールド樹脂３上に配置した上で、これら各位置（Ｐ１〜Ｐ６）における温度センサ１０及び熱流センサ１１の検出値に基づき、監視点ＰＡとなる内部温度を求めた。
この監視点ＰＡは、熱流センサ１１の直近となるモールド樹脂３のコイル導体２に接する位置を指すものであり、熱流センサ１１の測定値と該熱流センサ１１の設置箇所と同一温度とみなせる近傍の温度センサ１０の測定値と、上述した数式２とに基づき、監視点ＰＡとなる地上コイルＣの内部温度が演算される。

なお、この実験で使用される地上コイルＣでは、磁気浮上式鉄道用の推進・浮上・案内兼用地上コイル（ＰＬＧコイル）を使用しており、コイル導体幅100mmに対して、モールド樹脂厚ｄは約15mmである。該コイル内の上コイル導体上のエポキシ樹脂表面に、温度センサ１０となる熱電対と、熱流センサ１１とを近接させかつ並べて配置した。
そして、この状態で、浮上系回路（8の字回路）に直流電流を通電し、表面温度と熱流束が飽和したことを確認した後、一定時間間隔で表面温度と熱流束を測定して、ノイズを除き、平均化することで、地上コイルＣの内部温度（Ｔ_２）を確定した。

図４に、地上コイルＣに供給する直流電流を９０Ａとした場合に、温度センサ１０となる熱電対及び熱流センサ１１での測定値と、数式２とに基づき、各位置（Ｐ１〜Ｐ６）における樹脂内部温度（Ｔ_２）を計算により推定した結果を示した。
なお、図４の試験結果では、地上コイルＣの表面温度が（イ）で示され、該地上コイルＣの樹脂内部温度が（ロ）で示され、該地上コイルＣの実際の導体温度が（ハ）で示されている。

この結果となる樹脂内部温度（ロ）の演算値を参照して分かるように、当該演算値は、実測した地上コイルＣの対応する表面温度（イ）に対して、６〜１２℃高くなることが確認された。また、表側からの樹脂内部温度（ロ）の演算値と裏側からの樹脂内部温度（ロ）の演算値がほぼ一致することも確認できた。
さらに、樹脂内部温度（ロ）の演算値の妥当性を確認するために、抵抗法で測定した上コイル導体温度（ハ）の平均値も併せて示した。そして、これら（ロ）及び（ハ）で示される温度値を参照して分かるように、これら温度値は同程度になることから、数式２を用いて地上コイルＣの表面温度が予想通り演算できたと考察される。

なお、上記演算は演算部２０にて行い、その演算結果となる内部温度演算データ（符号Ｚ１で示す）は図１に示されるように別途設けた表示部２１に表示されるとともに、無線装置２２を通じて外部端末に送信される（詳細は以下の第３実施形態にて説明）。

以上詳細に説明したように第１実施形態に係る内部温度測定装置１００によれば、地上コイルＣの表面に設けた温度センサ１０及び熱流センサ１１からの各測定値と、地上コイルＣを被覆するモールド樹脂３の厚さと、該モールド樹脂３の熱伝導率とから当該地上コイルＣの内部温度を演算することができる。
すなわち、上記内部温度測定装置１００では、地上コイルＣの表面に温度センサ１０及び熱流センサ１１を設けるだけで、該地上コイルＣの内部温度を測定できるものであり、これにより、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できるとの効果が得られる。

また、上記内部温度測定装置１００では、数式２に示される計算式に基づき、地上コイルＣの内部温度を求めるようにしたので、モールド樹脂内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できる。

（第２実施形態）
次に、図５〜図６（Ａ）（Ｂ）を参照して、第２実施形態に係る内部温度測定方法及び内部温度測定プログラムについて説明する。
これら内部温度測定方法及び内部温度測定プログラムは、図１に示されるような、地上コイルＣの被覆層となるモールド樹脂３の熱流束を測定する熱流センサ１１及び熱流センサ１１の位置と同一温度とみなせる該モールド樹脂３の表面温度を測定する温度センサ１０での測定値に基づき実行されるものであり、図５に示される工程及び段階（以下、ステップと表現する）毎に行われる。
なお、以下のステップは、磁気浮上式鉄道での利用を想定しており、該磁気浮上式鉄道にて車両が通過する毎に実行される。
また、以下のステップに関するプログラムは演算部２０内に設定するものであるが、これに限定されず、地上コイルＣを保守管理する管理者又は保守用車の受信端末内に設定し、当該受信端末にて実行しても良い。

《ステップ１》
列車が通過したか否かを判断し、ＹＥＳの場合にステップ２に進む。

《ステップ２》
車両が通過した後、一定時間経過したか否かを判断し、ＹＥＳの場合に次のステップ３に進む。なお、ここで設定される一定時間は、強磁場や列車風５０（図１参照）による測定ノイズを防ぐと共に、通電後に一定時間経過して、導体の熱が樹脂表面に十分に伝わるまでの時間であり、例えば、図６（Ａ）に示されるように、温度変化が０に収束するまでの飽和時間（ｔａ）を予め計測することで事前に設定しておく。

《ステップ３》
ステップ２で計測した時間経過後、所定時間毎に、地上コイルＣの表面に位置する温度センサ１０及び熱流センサ１１からそれぞれ測定値を取り込む。

《ステップ４》
ステップ３で複数回取り込んだ温度センサ１０及び熱流センサ１１の測定値からノイズを除去するとともに、これら各測定値の平均値を求める。

《ステップ５》
ステップ４で得た温度センサ１０及び熱流センサ１１の測定値と、上述した数式２とに基づき、監視点ＰＡとなる地上コイルＣの内部温度（Ｔ_２）を演算し、その演算結果を記録する。

《ステップ６》
ステップ５の記録データに基づき、図６（Ｂ）で示すような地上コイルＣにおける内部温度（Ｔ_２）の経時的変化を観察し、設定時間内に、該内部温度（Ｔ_２）がピークとなる最高値（Ｔmax）を出力する。

《ステップ７》
ステップ６で得た地上コイルＣにおける内部温度（Ｔ_２）の最高値（Ｔmax）が予め設定した温度基準値を越えたか否かを判断し、ＹＥＳの場合にステップ8に進み、ＮＯの場合に先のステップ１に戻る。

《ステップ８》
ステップ７での判定結果に基づき、表示部２１にアラーム表示をするとともに、無線装置２２を通じて外部の端末にアラーム信号を送信する。そして、作業者はこのようなアラーム表示及びアラーム信号に基づき当該地上コイルＣの点検を行うようにする。
なお、以上のステップ１〜７はステップ７で異常判定が行われない場合に操作者から停止指示がない限り実行され続ける。

以上詳細に説明したように第２実施形態に示す内部温度測定方法及び内部温度測定プログラムによれば、温度センサ１０及び熱流センサ１１の測定値と、上述した数式２とに基づき、監視点ＰＡとなる地上コイルＣの内部温度（Ｔ_２）を演算することができる。
すなわち、第２実施形態に示す内部温度測定方法及び内部温度測定プログラムでは、地上コイルＣの表面に温度センサ１０及び熱流センサ１１を設けるだけで、該地上コイルＣの内部温度（Ｔ_２）を演算できるものであり、これにより、モールド樹脂３内に温度検出手段を埋め込まず、該樹脂の絶縁耐力の低下を招くことなく内部温度を測定できるとの効果が得られる。

また、この第２実施形態では、内部温度演算データが予め定めた閾値を越えた場合に、保守点検を指示する報知手段が設けられているので、この報知手段からの保守点検指示を参照することで、内部温度に異常のある地上コイルＣを直ちに把握し、早期の保守管理が可能となる。

また、この第２実施形態では、設定時間内において最高値（Ｔmax）となる内部温度演算データを出力することにより、外部環境の影響を受けない平常時の内部温度演算データを得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図７〜図８を参照して説明する。
第３実施形態が、先の第１及び第２実施形態と構成を異にするのは、数式２によって得られた地上コイルＣの内部温度（Ｔ_２）を示す演算データＺ１に、該地上コイルＣの識別情報Ｚ２を付した点にある。
すなわち、第３実施形態では、図７に示すように、演算部２０で演算された地上コイルＣの内部温度演算データＺ１（具体的には図５のステップ６で得た地上コイルＣにおける内部温度の最高値（Ｔmax））に、該地上コイルＣに固有な識別情報Ｚ２を付加して、無線手段２２から共に外部に出力する。
これら地上コイルＣの内部温度演算データＺ１及び識別情報Ｚ２は、図７に示すように地上コイルＣを保守管理する管理者又は保守用車の受信端末３０・３１に送信される。
例えば、受信端末３０・３１としては現場管理者が携帯するスマートフォン３０、又は図８に示されるような軌道メンテナンスのための保守用車３２に搭載された携帯端末であっても良い。

以上詳細に説明したように第３実施形態に係る内部温度測定装置によれば、演算部２０に、地上コイルＣでの内部温度演算データＺ１を送信する無線装置２２が設けられているので、この無線装置２２を通じて、移動中に外部から地上コイルＣの内部温度を効率良く監視することができ、高電圧となる地上コイルとの接触による感電の危険を避けることができる。

また、第３実施形態に係る内部温度測定装置では、地上コイルＣを保守管理する管理者又は保守用車３２の受信端末３０・３１にて、無線装置２２から発信された内部温度演算データＺ１を受信できることから、該受信端末３０・３１を通じて、移動中に外部から地上コイルＣの内部温度を効率良く監視することができ、高電圧となる地上コイルとの接触による感電の危険を避けることができる。

また、第３実施形態に係る内部温度測定装置では、内部温度演算データＺ１には地上コイルＣを識別するための識別情報Ｚ２が付されているので、該識別情報Ｚ２を通じて、特定箇所における地上コイルＣの内部温度を直ちに認識及び監視することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１測定対象物
２コイル導体
３モールド樹脂
１０温度センサ
１１熱流センサ
２０演算部
２２無線装置
３０受信端末
３１受信端末
１００内部温度測定装置
Ｃ地上コイル
Ｚ１内部温度演算データ
Ｚ２識別情報

Claims

熱源を内部に有しかつ該熱源の表面が被覆層により覆われた測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定装置であって、
前記測定対象物の表面温度を測定する温度センサと、
前記測定対象物の表面の熱流束を測定する熱流センサと、
これらの温度センサ及び熱流センサの測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから前記測定対象物の内部温度を演算する演算部と、を有し、
前記測定対象物は、前記熱源となるコイル導体を内部に有し該コイル導体の表面がモールド樹脂により覆われた磁気浮上式鉄道用の地上コイルで、熱流センサは長方形で、モールド樹脂の表面に配置され、その長手方向は、コイル導体の巻回方向に沿うように配置され、短手方向の中心は導体幅の中心、又は中心付近に設置され、温度センサは該熱流センサ近傍のモールド樹脂表面に配置され、該熱流センサ設置位置と同一温度とみなせる位置に配置されることを特徴とする内部温度測定装置。
前記演算部では、予め設定された計算式「Ｔ２＝ｑｄ／λ＋Ｔ１」（Ｔ１：測定対象物の表面温度、Ｔ２：測定対象物の内部温度、ｑ：熱流束、ｄ：樹脂厚、λ：熱伝導率）に基づき、前記測定対象物の内部温度を求めることを特徴とする請求項１に記載の内部温度測定装置。
前記演算部には、前記測定対象物での内部温度演算データを送信する無線装置がさらに具備されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の内部温度測定装置。
前記測定対象物を保守管理する管理者又は保守用車の受信端末では、前記無線装置から発信された内部温度演算データが受信されることを特徴とする請求項３に記載の内部温度測定装置。
前記演算部は、設定時間内において最高値となる内部温度演算データを出力することを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の内部温度測定装置。
前記演算部又は受信端末の少なくとも一方には、前記内部温度演算データが予め定めた閾値を越えた場合に、保守点検を指示する報知手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内部温度測定装置。
前記内部温度演算データには前記測定対象物を識別するための識別情報が付されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の内部温度測定装置。
熱源を内部に有しかつ該熱源の表面が被覆層により覆われた測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定方法であって、
前記測定対象物の表面温度を測定する温度測定工程と、
前記測定対象物の表面の熱流束を測定する熱流束測定工程と、
前記測定工程で得た温度及び熱流束の測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから前記測定対象物の内部温度を演算する演算工程と、を有し、
前記測定対象物は、前記熱源となるコイル導体を内部に有し該コイル導体の表面がモールド樹脂により覆われた磁気浮上式鉄道用の地上コイルで、熱流センサは長方形で、モールド樹脂の表面に配置され、その長手方向は、コイル導体の巻回方向に沿うように配置され、短手方向の中心は導体幅の中心、又は中心付近に設置され、温度センサは該熱流センサ近傍のモールド樹脂表面に配置され、該熱流センサ設置位置と同一温度とみなせる位置に配置されることを特徴とする内部温度測定方法。
演算部に、熱源を内部に有しかつ該熱源の表面が被覆層により覆われた測定対象物の内部温度を測定させるための内部温度測定プログラムであって、
演算部に、前記測定対象物の表面温度の測定値と、
前記測定対象物の表面の熱流束の測定値とを取り込む段階と、
取り込んだ温度及び熱流束の測定値と、前記測定対象物を被覆する被覆層の厚さと、該被覆層の熱伝導率とから前記測定対象物の内部温度を演算する演算段階と、を実行させる内部温度測定プログラムであり、
前記測定対象物は、前記熱源となるコイル導体を内部に有し該コイル導体の表面がモールド樹脂により覆われた磁気浮上式鉄道用の地上コイルで、熱流センサは長方形で、モールド樹脂の表面に配置され、その長手方向は、コイル導体の巻回方向に沿うように配置され、短手方向の中心は導体幅の中心、又は中心付近に設置され、温度センサは該熱流センサ近傍のモールド樹脂表面に配置され、該熱流センサ設置位置と同一温度とみなせる位置に配置されることを特徴とする内部温度測定プログラム。