JP2019132591A - オーバリティ計測センサ - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリー交換を不要にでき、かつ高温下においても長期的に使用できるオーバリティ計測センサを提供する。【解決手段】回転炉の円筒状外周面の周方向に間隔をおいて固定可能な一対の取付部と、両取付部の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両取付部の間で変形板に固定され、両取付部を回転炉に固定したときに、回転炉に当接して変形板を支持する支持部材と、変形板の表面に設けられ、該変形板のひずみ値を検出するひずみゲージと、ひずみゲージを制御するとともに外部機器との通信を行う制御部と、ひずみゲージ及び制御部に電源を供給する熱電変換器と、を備え、熱電変換器は、両取付部を回転炉に固定したときに、回転炉に当接可能な吸熱部と、吸熱部の回転炉とは反対側に設けられた熱電発電モジュールと、該熱電発電モジュールの吸熱部とは反対側の面に固定された放熱器と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ロータリーキルンの回転炉に取り付けられ、その回転炉の変位を計測するための回転炉用のオーバリティ計測センサに関する。

ごみ焼却設備やセメント製造設備等で使用されているロータリーキルン（回転炉）は、例えば特許文献１に記載されているように、筒状に形成された長尺な重量物（胴体）により構成され、胴体の軸心方向に沿って並列に配置された複数のタイヤと、このタイヤに転動するローラで支持されている。このため、特許文献１にも記載されているように、ロータリーキルンを長時間稼働させると、タイヤやローラの偏摩耗、キルン支持基礎の沈降（胴体の落ち込み）や熱劣化が生じる。そして、これらの現象が生じる初期段階では、胴体に歪みが生じ、オーバリティ（胴体の変形率）が大きくなることが知られている。

また、特許文献２には、回転炉の直径方向の変形を測定する測定器として、差動トランスを用いた変形測定装置の例が記載されている。この変形測定装置では、差動トランスを固定した細長いビームを回転炉の外面から一定距離に保持し、差動トランスの作動軸先端の接触子をバネにより常に下方に押し下げられるようにして回転炉の外面に接触させ、回転炉の外面の変形状態によって上下に変位する作動軸の変位量を測定することにより、回転炉の変形量（オーバリティ）を算出している。この変形測定装置では、ビームの左右両端部に脚が固定されており、これらの脚の先端が回転炉外面と接触することで、ビームが回転炉の外面から一定距離に保持されるようになっている。また、ビームの中央箇所には、差動トランスの挿入孔があけられ、差動トランスの作動軸、バネ、接触子が、ビームの下方に顕出する構成とされる。

特開２０１４−１８５７８８号公報 特開昭６２−３４００２号公報

都市廃棄物燃焼炉における熱電発電システム 日本機械学会熱工学公演会論文集No.97-25 C133 1997.11.5〜7

しかしながら、特許文献２に記載されるような変形測定装置（オーバリティ計測センサ）では、差動トランス（測定器）の作動軸先端の接触子を高熱の回転炉外面に直接接触させることから、長期的に継続して測定を行うことができない。つまり、差動トランス自体が高温にさらされることで、長期使用において不具合を生じることが懸念される。
一方で、オーバリティ計測センサにおいて、トラブルの発生を防ぎ、又はトラブルが発生した際の被害を最小限にとどめるためには、継続的に各種点検項目を計測することが望ましい。このため、オーバリティ計測センサに非特許文献１に記載されるような熱電発電システムを用いて、バッテリー交換を不要にすることが考えられている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バッテリー交換を不要にでき、かつ高温下においても長期的に使用できるオーバリティ計測センサを提供することを目的とする。

本発明のオーバリティ計測センサは、回転炉の円筒状外周面の周方向に間隔をおいて固定可能な一対の取付部と、両取付部の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両取付部の間で前記変形板に固定され、前記両取付部を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に当接して前記変形板を支持する支持部材と、前記変形板の表面に設けられ、該変形板のひずみ値を検出するひずみゲージと、前記ひずみゲージの前記ひずみ値を測定するとともに外部機器との通信を行う制御部と、前記ひずみゲージ及び前記制御部に電源を供給する熱電変換器と、を備え、前記熱電変換器は、前記両取付部を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に当接可能な吸熱部と、前記吸熱部の前記回転炉とは反対側に設けられた熱電発電モジュールと、該熱電発電モジュールの前記吸熱部とは反対側の面に固定された放熱器と、を備える。

本発明では、取付部が回転炉の円筒状外周面に固定されると、変形板は、一対の取付部及び支持部材の３点で円筒状外周面に支持される。このため、円筒状外周面が変形すると、その変形に伴って表面形状の変化に追従するように弾性変形する。そして、この弾性変形した変形板のひずみ値をひずみゲージにより検出することで回転炉の変位をより確実に測定できる。また、変形板が回転炉と隙間を開けて上記３点で支持されるので、変形板が高温になることを抑制できる。これにより、回転炉の外面の変位を継続して測定でき、長期間にわたって監視できる。この場合、取付部が回転炉の円筒状外周面に固定されたときに、吸熱部が回転炉（円筒状外周面）に当接するので、回転炉の熱を吸熱部により確実に吸収でき、該熱を熱電発電モジュールに伝達することができる。また、熱電発電モジュールの吸熱部とは反対側の面に放熱器が固定されているので、熱電発電モジュールからの熱を確実に放熱でき、これらにより構成される熱電変換器による発電効率を高めることができる。したがって、略永続的に電源を制御部及びひずみゲージに供給でき、バッテリーの交換を不要にし、かつ回転炉の円筒状外周面（外面）の変位を長期間にわたって測定できる。

本発明のオーバリティ計測センサの好ましい態様としては、前記熱電発電モジュールは、前記吸熱部と前記変形板との間に設けられ、前記放熱器は、前記熱電発電モジュールとは反対側の前記変形板の表面に固定され、前記支持部材は、前記吸熱部及び前記熱電発電モジュールからなるとよい。
上記態様では、取付部が回転炉の円筒状外周面に固定されると、変形板は、一対の取付部と、熱電変換器の吸熱部及び熱電発電モジュールとの３点で円筒状外周面に支持される。
また、熱電変換器の吸熱部及び熱電発電モジュールにより支持部材が構成されるので、支持部材を別途設ける必要がなく、かつ、熱電変換器が変形板に設けられることから、オーバリティ計測センサを小型化できる。

本発明のオーバリティ計測センサの好ましい態様としては、前記制御部は、前記放熱器における前記変形板に固定されている面とは反対側に設けられているとよい。
上記態様では、制御部が放熱器における変形板に固定されている面とは反対側、すなわち、回転炉から離れた位置に配置されているので、制御部が回転炉の熱にさらされることを確実に抑制できる。

本発明のオーバリティ計測センサの好ましい態様としては、前記両取付部は、前記変形板の両端部に固定され、かつ前記熱電変換器は、前記両取付部の中間位置で前記変形板に固定され、前記ひずみゲージは、前記熱電変換器と前記両取付部との間に２つずつ設けられ、２つの前記ひずみゲージは、前記変形板を挟んで対向して設けられ、４つの前記ひずみゲージのそれぞれが結線され、４ゲージ法のブリッジ回路を構成しているとよい。
上記態様では、熱電変換器と両取付部との間に２つのひずみゲージが変形板を挟んで対向して設けられ、４つのひずみゲージが結線されて４ゲージ法のブリッジ回路を構成していることから、熱電変換器を変形板の中心部として、該変形板の左右の変形度合い（曲げひずみ）の差異を平均化することができる。また、変形板が熱膨張により伸長する際に、変形板の上下にひずみゲージがブリッジ接続されているので、熱膨張による抵抗変化を相殺でき、曲げ（上側が伸びて下側が縮む）の抵抗変化のみを出力できる。すなわち、温度による変形板の伸縮の影響を除去しつつ出力を増加させることができ、ひずみ値の精度を向上できる。

本発明のオーバリティ計測センサの好ましい態様としては、前記変形板の前記取付部が設けられている側に位置し、前記ひずみゲージに対向して遮熱板が設けられているとよい。
上記態様では、ひずみゲージに対向して設けられている遮熱板が変形板の取付部が設けられている側に位置しているので、該遮熱板により回転炉の熱がひずみゲージに伝達されることを抑制でき、ひずみゲージが熱により変形又は故障する可能性を低減できる。

本発明によれば、バッテリー交換を不要にでき、かつ高温下においても長期的に使用できるオーバリティ計測センサを提供できる。

本発明の第１実施形態に係るオーバリティ計測センサの斜視図である。 図１に示すオーバリティ計測センサの正面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサの側面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサが回転炉の外面に固定された状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るオーバリティ計測センサの正面図である。 図５に示すオーバリティ計測センサの側面図である。 本発明の第３実施形態に係るオーバリティ計測センサの正面図である。 図７に示すオーバリティ計測センサの側面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［オーバリティ計測センサの概略構成］
図１〜図３に示す本発明の第１実施形態に係るオーバリティ計測センサ１は、図４に示すように、高温に加熱される鉄鋼等の磁性体により構成されるロータリーキルンの回転炉（鋼管、シェル）９の円筒状外周面９１に装着され、回転する回転炉９の歪み（変形量）を計測するものである。
オーバリティ計測センサ１は、回転炉９の円筒状外周面９１に固定可能な一対の取付部２と、両取付部２の間に懸架された弾性変形可能な変形板３と、変形板３の表面に設けられ、該変形板３のひずみ値を検出するひずみゲージ４と、ひずみゲージ４のひずみ値を測定するとともに外部機器との通信を行う制御部５と、両取付部２の間で変形板３に固定され、ひずみゲージ４及び制御部５に電源を供給する熱電変換器６と、回転炉９の温度を検出する熱電対７と、を備えている。

［取付部の構成］
取付部２は、変形板３の裏面３１の両端部に固定され、回転炉９の円筒状外周面９１に固定可能な磁石により構成されている。この磁石としては、例えばアルニコ磁石やサマリウムコバルト磁石等のキュリー温度が高く、高温使用が可能な耐性磁石により構成されている。
［変形板の構成］
変形板３は、図２に示すように、平面視で略矩形の短冊状に形成される弾性変形可能な非磁性の金属性の鋼板である。この変形板３は、例えばＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）等により構成されている。なお、本実施形態では、変形板３は、短辺の長さが５０ｍｍ、長辺の長さが３００ｍｍ、厚さ寸法が１ｍｍに設定されている。このような変形板３の裏面３１の両端部には、取付部２が固定されている。この取付部２の高さは、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度とされる。
また、変形板３の表面３２の取付部２の上側には、取手２１が固定されている。さらに、変形板３の裏面３１の略中央には、熱電変換器６の熱電発電モジュール６２が金属板６４を介して固定され、変形板３の表面３２には、放熱器６３が固定されている。

［ひずみゲージの構成］
ひずみゲージ４は、電気絶縁物により構成されるベース上に金属箔や抵抗線により構成される抵抗体が形成され、これに引き出し線がつけられたものである。このひずみゲージ４は、測定対象物である変形板３の表面３２及び裏面３１に接着剤等により固定され、変形板３が湾曲（弾性変形）すると、その伸縮に比例して上記抵抗体が伸縮して抵抗値（電圧）が変化し、この変化を検出する。
このようなひずみゲージ４は、図１及び図３に示すように、熱電変換器６と両取付部２との間に２つずつ設けられ、２つのひずみゲージ４は、変形板３を挟んで対向して平行に設けられている。これら４つのひずみゲージは、図示を省略するがそれぞれ結線され、４ゲージ法のブリッジ回路を構成し、これらは制御部５に接続されている。

［制御部の構成］
制御部５は、外部機器（例えば、無線通信可能なコンピュータ等）との通信を行う。また、制御部５には、メモリ（図示省略）が搭載されている。これにより、例えば制御部５は、上記ブリッジ回路に現れる電位差からひずみ値を算出し、外部機器（図示省略）に送信する。
なお、このような制御部５は、放熱器６３における変形板３に固定されている面とは反対側、すなわち、放熱器６３の上側に設けられており、オーバリティ計測センサ１が回転炉９に装着された際に、該回転炉９の熱にさらされることを抑制している。

［熱電変換器の構成］
熱電変換器６は、図３に示すように、取付部２を回転炉９に固定したときに、回転炉９に当接可能な吸熱部６１と、吸熱部６１と変形板３との間に設けられた熱電発電モジュール６２と、該熱電発電モジュール６２とは反対側の変形板３の表面３２に固定された放熱器６３と、を備え、吸熱部６１と放熱器６３との間の温度差を利用して熱電発電モジュール６２により発電する構成とされている。熱電発電モジュール６２で発電された電力は、制御部５に供給され、さらに制御部５を介してひずみゲージ４に供給される。
吸熱部６１は、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料により形成され、本実施形態では、吸熱部６１は、アルミニウムにより形成された矩形板状の金属板により構成されている。この吸熱部６１は、取付部２が回転炉９に固定された際に、回転炉９の円筒状外周面９１に当接して回転炉９の熱を吸収する。この吸熱部６１の変形板３側の面には、熱電発電モジュール６２及び熱電対７が載置され、回転炉９の熱が吸熱部６１を介して熱電発電モジュール６２及び熱電対７に伝達されるようになっている。

熱電発電モジュール６２は、図示は省略するが、配線基板の間に、一対のＰ型熱電変換素子とＮ型熱電変換素子とを、Ｐ型、Ｎ型、Ｐ型、Ｎ型の順に交互に配置されるように、電気的に直列に接続した構成とされ、両配線基板間に温度差を付与して各熱電変換素子にゼーベック効果により起電力を生じさせるものである。なお、熱電発電モジュール６２の吸熱側及び放熱側のそれぞれには、セラミックス板（図示省略）が配置され、絶縁されている。
この熱電発電モジュール６２は、例えばアルミニウム等により構成される矩形板状の金属板６４を介して変形板３に固定され、その周囲には、磁石６５が配置されている。この磁石６５は、熱電発電モジュール６２の４隅に配置され、上記取付部２と同様に、例えばアルニコ磁石やサマリウムコバルト磁石等のキュリー温度が高く、高温使用が可能な耐性磁石により構成され、その直径は、例えば１６ｍｍに設定されている。このような熱電発電モジュール６２及び磁石６５は、吸熱部６１と金属板６４との間に挟持されて固定されている。
このような吸熱部６１及び熱電発電モジュール６２は、変形板３の裏面３１側に位置し、吸熱部６１は、取付部２が回転炉９に固定された際に、円筒状外周面９１に当接して変形板３を支持することから、吸熱部６１及び熱電発電モジュール６２は、本発明の支持部材を構成している。

放熱器６３は、いわゆるヒートシンクであり、アルミニウム、銅等の熱伝導性の高い材料により形成される。本実施形態では、放熱器６３は、放熱性と強度とのバランスに優れたアルミニウムにより形成されており、変形板３の表面３２における熱電発電モジュール６２と対向する位置に固定される平板状の熱拡散部６３１と、この熱拡散部６３１の変形板３に固定される面とは反対側の上面に立設された複数の帯板状の放熱用フィン６３２とを有している。この放熱用フィン６３２は、オーバリティ計測センサ１が回転炉９に固定され、回転炉９とともにオーバリティ計測センサ１が回転した際に、複数の帯板状の放熱用フィン６３２間に外気を流通させやすくするため、上記回転方向に沿って形成されている。このような放熱用フィン６３２の高さ寸法は、例えば、５０ｍｍに設定されている。

そして、熱拡散部６３１と熱電発電モジュール６２とが変形板３を介して対向して配置されているので、熱拡散部６３１の下面から伝達された熱電発電モジュール６２の熱は、熱拡散部６３１から放熱用フィン６３２に向けて拡散するとともに、表面積が広く設けられた放熱用フィン６３２により外気に放出されるようになっている。このため、放熱器６３においては、熱電発電モジュール６２から離れるにつれて、すなわち熱拡散部６３１の下面側から放熱用フィン６３２の先端側に向かうにつれて温度が低くなり、放熱器６３の上部側が下部側よりも低温になる。なお、放熱器６３では、放熱用フィン６３２の先端側が最も低温となる。

そして、オーバリティ計測センサ１においては、放熱器６３の熱電発電モジュール６２から離れた位置の低温部側であり、また、放熱器６３において最も低温となる放熱用フィン６３２の先端側に、制御部５がスペーサ６６を介して配置されている。なお、制御部５は、放熱器６３の熱電発電モジュール６２から離れた位置に配置すればよく、熱電発電モジュール６２から離して制御部５を配置することで、制御部５に熱が伝達されることを抑制できる。

なお、放熱器６３は、平板状の熱拡散部６３１と帯板状の放熱用フィン６３２とを有する構成としたが、放熱器の形状はこれに限定されるものではなく、例えば平板状の熱拡散部６３１の上面に、ピン状の放熱用フィンが複数立設した形状を採用することもできるし、オーバリティ計測センサ１の構成に応じて適宜形状を変更したその他の形状を有する放熱器を採用することができる。

［オーバリティ計測センサの回転炉への装着方法］
このようなオーバリティ計測センサ１は、例えば以下の手順にて回転炉９に固定（装着）される。
まず、ユーザは、オーバリティ計測センサ１の両側の取手２１を把持し、回転炉９の円筒状外周面９１に取付部２を当接させる。この際、取付部２は磁石等により構成されているため、回転炉９の円筒状外周面９１に磁力により固定される。このように取付部２が回転炉９に固定されると、変形板３の両端が回転炉９側に引っ張られて、該変形板３の中央部分に位置する熱電変換器６の吸熱部６１も回転炉９に当接する。また、吸熱部６１の上側には、熱電発電モジュール６２が位置し、その周囲には４つの磁石６５が位置しているため、これら磁石６５の磁力により吸熱部６１が回転炉９の円筒状外周面９１に確実に当接する。
このように、回転炉９の円筒状外周面９１には、２つの取付部２及び吸熱部６１が当接することから、変形板３は、これらにより３点で支持される。このため、両取付部２の間の部分で円筒状外周面９１が変形すると、図４に示すように、変形板３が円筒状外周面９１の変形に伴って表面形状の変化に追従するように弾性変形する。このように弾性変形した変形板３の変形は、４つのひずみゲージにより検出され、回転炉９の円筒状外周面９１の変位が算出されることとなる。

上記実施形態では、取付部２が回転炉９の円筒状外周面９１に固定されたときに、吸熱部６１が回転炉９（円筒状外周面９１）に当接するので、回転炉９の熱を吸熱部６１により確実に吸収でき、該熱を熱電発電モジュール６２に伝達することができる。また、熱電発電モジュール６２とは反対側の変形板３の表面３２に放熱器６３が固定されているので、熱電発電モジュール６２からの熱を確実に放熱でき、これらにより構成される熱電変換器６による発電効率を高めることができる。したがって、略永続的に電源を制御部５及びひずみゲージ４に供給でき、バッテリーの交換を不要にし、かつ回転炉９の円筒状外周面９１（外面）の変位を長期間にわたって測定できる。
また、変形板３が回転炉９と隙間を開けて上記３点で支持されるので、変形板３が高温になることを抑制できる。これにより、回転炉９の外面の変位を継続して測定でき、長期間にわたって監視できる。

また、制御部５が回転炉９から離れた位置、すなわち、放熱器６３の放熱用フィン６３２上にスペーサ６６を介して配置されているので、制御部５が回転炉９の熱にさらされることを確実に抑制できる。
さらに、熱電変換器６と両取付部２との間に２つのひずみゲージ４が変形板３を挟んで対向して設けられ、４つのひずみゲージ４が結線されて４ゲージ法のブリッジ回路を構成していることから、熱電変換器６を変形板３の中心部として、該変形板３の左右の変形度合い（曲げひずみ）の差異を平均化することができる。また、温度による変形板３の伸縮の影響を除去しつつ出力を増加させることができ、ひずみ値の精度を向上できる。したがって、回転炉９の円筒状外周面９１の変位を確実に検出できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を用いて説明する。図５は、本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ａの平面図であり、図６は、オーバリティ計測センサ１Ａの側面図である。
オーバリティ計測センサ１Ａは、図５及び図６に示すように、滑り板８を備える点及び取付部２を変形板３の両端部に２つずつ設けた点で上記第１実施形態と異なる。
なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同一又は略同一の構成については、同じ番号を付し、説明を省略又は簡略化する。
オーバリティ計測センサ１Ａは、図５及び図６に示すように、変形板３の取付部２が設けられている側に位置し、ひずみゲージ４に対向して滑り板８が設けられている。この滑り板８は、平面視で変形板３よりも幅広く両側に張り出す略矩形の短冊状に形成され、かつ、変形板３よりも面積が同程度若しくは大きい弾性変形可能な非磁性の金属性の鋼板である。この滑り板８は、変形板３と同様に、例えばＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）等により構成されている。なお、本実施形態では、滑り板８は、短辺の長さが７５ｍｍ、長辺の長さが３００ｍｍ、厚さ寸法が０．５ｍｍに設定されている。また、本実施形態では、滑り板８は、吸熱部６１に固定されている。
このような滑り板８は、図６に示すように、取付部２の下側に位置し、取付部２を回転炉９の円筒状外周面９１に固定した際に該円筒状外周面９１に当接する。また、本実施形態では、取付部２は、変形板３の両端部に２つずつ配置され、その上側には、取手２１が取り付けられている。これにより、変形板３をより強固に回転炉９の円筒状外周面９１に固定することができる。

本実施形態では、非磁性の滑り板８の上側に取付部２が配置される構成としたことから、取付部２を滑り板８上で滑らせて移動させることができ、変形板３の形状を回転炉９の円筒状外周面９１の変形に確実に追従させることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面を用いて説明する。図７は、本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ｂの平面図であり、図８は、オーバリティ計測センサ１Ｂの側面図である。
オーバリティ計測センサ１Ｂは、図７及び図８に示すように、変形板３に熱電変換器６を固定していたのに対して、熱電変換器６Ｂを変形板３から離間させ、変形板３とは異なる支持板８Ｂに熱電変換器６Ｂが支持されている点が第１実施形態と大きく異なる点であり、その他、取付部２を変形板３の両端部に２つずつ設けた点、放熱器６３Ｂの放熱用フィン６３２Ｂの高さ寸法が大きい点、支持板８Ｂを備える点、及び支持板８Ｂの下側に磁石６８，６９をさらに設ける点も上記第１実施形態と異なる。
なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同一又は略同一の構成については、同じ番号を付し、説明を省略又は簡略化する。
オーバリティ計測センサ１Ｂには、図７及び図８に示すように、変形板３の取付部２が設けられている側（下側）に位置し、ひずみゲージ４に対向して支持板８Ｂが設けられている。すなわち、支持板８Ｂは、本発明の遮熱板として機能する。
この支持板８Ｂは、平面視で変形板３よりも幅広く両側に張り出す形状であり、その張り出した部分の略中央部分がさらに外側に張り出す形状に形成され、かつ、変形板３よりも面積が大きい。この支持板８Ｂは、アルミニウム板等により構成されている。

具体的には、支持板８Ｂは、平面視において略矩形短冊状の本体部８１Ｂと、本体部８１Ｂの一方側（図７における上側）の端部の略中央から外側に張り出す第１張出部８２Ｂと、本体部８１Ｂの他方側（図７における下側）の端部の略中央から外側に張り出す第２張出部８３Ｂと、を備えている。これらのうち、第１張出部８２Ｂは、第２張出部８３Ｂよりもさらに外側に張り出しており、その面積は、第２張出部８３Ｂの面積より大きく形成されている。このような第１張出部８２Ｂには、図７に示すように、熱電変換器６Ｂが配置される。すなわち、本実施形態では、熱電変換器６Ｂは、支持板８Ｂにおける平面視において変形板３と重ならない位置に固定されている。
また、支持板８Ｂの下側（回転炉９の円筒状外周面９１側）には、例えばアルニコ磁石やサマリウムコバルト磁石等のキュリー温度が高く、高温使用が可能な耐性磁石により構成される磁石６８，６９が配置されている。具体的には、磁石６８は、支持板８Ｂの第２張出部８３Ｂの下側に配置され、磁石６９は、本体部８１Ｂの下側で、かつ平面視において変形板３の略中央に配置される。このため、支持板８Ｂは、図８に示すように、上記第２実施形態における滑り板８とは異なり、取付部２を回転炉９の円筒状外周面９１に固定した際に、円筒状外周面９１には当接しない。

なお、本実施形態では、取付部２は、変形板３の両端部にスペーサ２２を介して２つずつ配置され、その上側には、取手２１が取り付けられている。また、取付部２の下面、磁石６８，６９及び熱電変換器６Ｂの吸熱部６１の下面のそれぞれは、同一面上に位置している。これにより、変形板３をより安定して回転炉９の円筒状外周面９１に固定することができる。

また、放熱器６３Ｂの放熱用フィン６３２Ｂの高さ寸法は、上記放熱用フィン６３２の高さ寸法（例えば、５０ｍｍ）の略２倍（例えば、９０ｍｍ）となっている。
また、熱拡散部６３１は、支持板８Ｂの第１張出部８２Ｂ上に固定され、第１張出部８２Ｂの下側には、金属板６４が配置されている。

さらに、オーバリティ計測センサ１Ｂは、スペーサ６６に代えて、４つのスタッド６６Ｂを備え、これら４つのスタッド６６Ｂは、変形板３の両側に２本ずつ本体部８１Ｂ及び第２張出部８３Ｂに配置され、制御部５を支持する。これにより、制御部５は、放熱器６３Ｂの上側に支持されていなくても、４つのスタッド６６Ｂにより支持板８Ｂ上に固定されるので、制御部５が回転炉９の熱に直接さらされることを抑制している。
また、変形板３と支持板８Ｂとの間には、柱状のスペーサ６７が配置され、このスペーサ６７は、平面視において磁石６９と重なるように変形板３と支持板８Ｂとの間に固定されている。すなわち、スペーサ６７は、支持板８Ｂを介して磁石６９に対向する位置に配置され、変形板３と支持板８Ｂとを固定している。これにより、変形板３の中央部は、スペーサ６７を介して磁石６９により支持される。すなわち、磁石６９及びスペーサ６７は、本発明の支持部材に相当する。

ここで、例えば、上記各実施形態のように変形板３の中心部に熱電変換器６Ｂが固定されていると、放熱器６３や金属板６４に接触している変形板３は、回転炉９の円筒状外周面９１の変形をトレースしにくい。
これに対し、本実施形態では、熱電変換器６Ｂは、支持板８Ｂの第１張出部８２Ｂに設けられている、すなわち、平面視において変形板３と重ならない位置に設けられ、変形板３は、熱電変換器６Ｂよりも変形板３に当接する面積が小さいスペーサ６７（磁石６９）により支持されていることから、変形板３により円筒状外周面９１の変形をより精度よくトレースできる。なお、変形板３は、取付部２が回転炉９の円筒状外周面９１に固定された際に、両取付部２及び磁石６９により回転炉９と隙間を開けて３点で支持されるので、本実施形態においても変形板３が高温になることを抑制できる。
また、支持板８Ｂを設けているので、ひずみゲージ４が回転炉９の熱にさらされることを抑制できる。
さらに、取付部２が回転炉９の円筒状外周面９１に固定された際に、熱電変換器６Ｂの吸熱部６１が確実に当接するので、吸熱部６１により回転炉９の熱を確実に吸収でき、熱電変換器６Ｂの発電効率を向上できる。

その他、細部構成は上記各実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、変形板３は、例えばＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）等により構成されていることとしたが、これに限らず、弾性変形可能で、耐熱性を有するものであればよい。

１ １Ａ １Ｂ オーバリティ計測センサ
２ 取付部
２１ 取手
２２ スペーサ
３ 変形板
３１ 裏面
３２ 表面
４ ひずみゲージ
５ 制御部
６ ６Ｂ 熱電変換器
６１ 吸熱部（支持部材）
６２ 熱電発電モジュール（支持部材）
６３ ６３Ｂ 放熱器
６３１ 熱拡散部
６３２ ６３２Ｂ 放熱用フィン
６４ 金属板
６５ 磁石
６６ スペーサ
６６Ｂ スタッド
６７ スペーサ
６８ 磁石
６９ 磁石（支持部材）
７ 熱電対
８ 滑り板
８Ｂ 支持板（遮熱板）
８１Ｂ 本体部
８２Ｂ 第１張出部
８３Ｂ 第２張出部
９ 回転炉
９１ 円筒状外周面

Claims (5)

1. 回転炉の円筒状外周面の周方向に間隔をおいて固定可能な一対の取付部と、両取付部の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両取付部の間で前記変形板に固定され、前記両取付部を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に当接して前記変形板を支持する支持部材と、前記変形板の表面に設けられ、該変形板のひずみ値を検出するひずみゲージと、前記ひずみゲージを制御するとともに外部機器との通信を行う制御部と、前記ひずみゲージ及び前記制御部に電源を供給する熱電変換器と、を備え、
   前記熱電変換器は、前記両取付部を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に当接可能な吸熱部と、前記吸熱部の前記回転炉とは反対側に設けられた熱電発電モジュールと、該熱電発電モジュールの前記吸熱部とは反対側の面に固定された放熱器と、を備えることを特徴とするオーバリティ計測センサ。
2. 前記熱電発電モジュールは、前記吸熱部と前記変形板との間に設けられ、前記放熱器は、前記熱電発電モジュールとは反対側の前記変形板の表面に固定され、前記支持部材は、前記吸熱部及び前記熱電発電モジュールからなることを特徴とする請求項１に記載のオーバリティ計測センサ。
3. 前記制御部は、前記放熱器における前記変形板に固定されている面とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のオーバリティ計測センサ。
4. 前記両取付部は、前記変形板の両端部に固定され、かつ前記熱電変換器は、前記両取付部の中間位置で前記変形板に固定され、
   前記ひずみゲージは、前記熱電変換器と前記両取付部との間に２つずつ設けられ、２つの前記ひずみゲージは、前記変形板を挟んで対向して設けられ、
   ４つの前記ひずみゲージのそれぞれが結線され、４ゲージ法のブリッジ回路を構成していることを特徴とする請求項２又は３に記載のオーバリティ計測センサ。
5. 前記変形板の前記取付部が設けられている側に位置し、前記ひずみゲージに対向して遮熱板が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のオーバリティ計測センサ。

Images