JP2019148434A - オーバリティ計測センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】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第一磁石と、両第一磁石の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両第一磁石の間で変形板に固定され、両第一磁石を回転炉に固定したときに、回転炉に固定され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、を備え、第一磁石は、回転炉の円筒状外周面が変位した際に変位した円筒状外周面を変形板の懸架方向に移動可能に構成されている。【選択図】図4
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。
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。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、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第一磁石と、両第一磁石の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両第一磁石の間で前記変形板に固定され、前記両第一磁石を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に固定され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、を備え、前記第一磁石は、前記回転炉の前記円筒状外周面が変位した際に変位した前記円筒状外周面を前記変形板の懸架方向に移動可能に構成されている。
本発明では、第一磁石が回転炉の円筒状外周面に固定されると、変形板は、一対の第一磁石及び支持部材の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、変形板や変形板の表面に設けられたひずみゲージ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。
ところで、両第一磁石が回転炉の円筒状外周面に固定され、回転炉の変位量の長期計測中に回転炉の円筒状外周面の形状が変位する際、例えば、両第一磁石が回転炉の円筒状外周面に強固に固定されていると、変形板が回転炉の変位に追従して変形できないため、回転炉の外面の変位を正確に検出できなくなる。
これに対し、本発明では、回転炉の円筒状外周面が変位した際に第一磁石が変位した円筒状外周面に沿って移動可能であるため、変形板を円筒状外周面の変位に追従して変形させることができ、回転炉の外面の変位を確実に検出できる。
これに対し、本発明では、回転炉の円筒状外周面が変位した際に第一磁石が変位した円筒状外周面に沿って移動可能であるため、変形板を円筒状外周面の変位に追従して変形させることができ、回転炉の外面の変位を確実に検出できる。
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、前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面と該円筒状外周面との間に配置され、前記第一磁石との間で前記懸架方向に相対移動可能な非磁性の金属板からなる滑り板を有するとよい。
上記態様では、非磁性の金属板からなる滑り板と第一磁石とが相対移動可能に構成されていることから、第一磁石を円筒状外周面に当接した滑り板上で滑らせて移動させることができ、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
上記態様では、非磁性の金属板からなる滑り板と第一磁石とが相対移動可能に構成されていることから、第一磁石を円筒状外周面に当接した滑り板上で滑らせて移動させることができ、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
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、前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面に前記円筒状外周面に接触する摺動板が固定されており、前記摺動板は、前記固定面より前記懸架方向の長さが大きい平板であるとよい。
なお、上記平板は、該平板の中央から懸架方向に向かうにしたがって薄く構成されるとよい。
上記態様では、円筒状外周面に接触する摺動板が第一磁石の固定面に固定されているので、摺動板が固定された第一磁石が円筒状外周面上を摺動する際に、円筒状外周面に該摺動板が引っかかって、第一磁石が円筒状外周面を摺動できなくなる可能性を低減できる。
なお、上記平板は、該平板の中央から懸架方向に向かうにしたがって薄く構成されるとよい。
上記態様では、円筒状外周面に接触する摺動板が第一磁石の固定面に固定されているので、摺動板が固定された第一磁石が円筒状外周面上を摺動する際に、円筒状外周面に該摺動板が引っかかって、第一磁石が円筒状外周面を摺動できなくなる可能性を低減できる。
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、前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面に前記円筒状外周面に接触する摺動板が固定されており、前記摺動板は、前記固定面を覆う平板部と、該平板部の前記懸架方向の両端に設けられた屈曲部と、を有するとよい。
上記態様では、摺動板が屈曲部を有しているので、摺動板が固定された第一磁石が円筒状外周面上を摺動する際に、円筒状外周面に該摺動板が引っかかって、第一磁石が円筒状外周面を摺動できなくなる可能性を低減できる。
上記態様では、摺動板が屈曲部を有しているので、摺動板が固定された第一磁石が円筒状外周面上を摺動する際に、円筒状外周面に該摺動板が引っかかって、第一磁石が円筒状外周面を摺動できなくなる可能性を低減できる。
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、前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面は、前記懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されているとよい。
上記態様では、第一磁石の上記固定面が懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに摺動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
上記態様では、第一磁石の上記固定面が懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに摺動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
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、前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面に前記円筒状外周面に接触する摺動板が固定されており、前記摺動板は、前記懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されているとよい。
上記態様では、摺動板が懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに摺動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。また、摺動板を上記凸状円弧面に加工する方が、第一磁石の円筒状外周面への固定面を上記凸状円弧面に加工するよりも容易である。
上記態様では、摺動板が懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに摺動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。また、摺動板を上記凸状円弧面に加工する方が、第一磁石の円筒状外周面への固定面を上記凸状円弧面に加工するよりも容易である。
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、前記第一磁石は、ころ状に形成され、前記変形板に、前記円筒状外周面を前記懸架方向に転動可能に支持されているとよい。
上記態様では、ころ状の第一磁石が円筒状外周面を上記懸架方向に転動可能に変形板に支持されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに移動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
上記態様では、ころ状の第一磁石が円筒状外周面を上記懸架方向に転動可能に変形板に支持されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに移動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
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、前記変形板に、前記第一磁石を前記変形板の前記懸架方向に沿って移動可能に支持するスライド支持機構が設けられているとよい。
上記態様では、第一磁石が変形板の懸架方向に移動可能に支持されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに移動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
上記態様では、第一磁石が変形板の懸架方向に移動可能に支持されているので、第一磁石が円筒状外周面を滑らかに移動でき、変形板の形状を回転炉の円筒状外周面の変形に確実に追従させることができる。
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をさらに備え、前記熱電変換器は、前記第一磁石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、を有するとよい。
上記態様では、第一磁石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。
上記態様では、第一磁石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。
本発明によれば、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。
[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の周方向に間隔をおいて固定可能な一対の第一磁石2と、両第一磁石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、両第一磁石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。
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の周方向に間隔をおいて固定可能な一対の第一磁石2と、両第一磁石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、両第一磁石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。
[第一磁石の構成]
第一磁石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。このような第一磁石2は、略円柱状に形成され、円筒状外周面91への固定面20には、第一磁石2が回転炉9の円筒状外周面91に固定された際に、該円筒状外周面91に当接する摺動板22が固定されている。
第一磁石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。このような第一磁石2は、略円柱状に形成され、円筒状外周面91への固定面20には、第一磁石2が回転炉9の円筒状外周面91に固定された際に、該円筒状外周面91に当接する摺動板22が固定されている。
[摺動板の構成]
この摺動板22は、金属板により構成される矩形板状の平板であり、摺動板22の図4に示す変形板3の懸架方向H1の長さは、固定面20の懸架方向H1の長さよりも大きく形成されている。すなわち、摺動板22の面積は、固定面20の面積より大きい。また、摺動板22は、中央から懸架方向H1に向かうにしたがって薄く形成されている。
ここで、回転炉9の円筒状外周面91は鉄製であり、鏡面加工されていないことから錆等も発生しており、数mm程度の凹凸が無数に存在する。このため、これら凸凹の面を第一磁石2を当接させたまま移動させると、凸凹による引っ掛かりが生じて第一磁石2がスムーズに移動できない。
これに対し、摺動板22の懸架方向H1の長さは、固定面20の懸架方向H1の長さよりも大きく、かつ、中央から懸架方向H1に向かうにしたがって薄く形成されているので、摺動板22が固定された第一磁石2が円筒状外周面91上を摺動する際に、円筒状外周面91に該摺動板22が引っかかって、第一磁石2が円筒状外周面91を摺動できなくなる可能性を低減できる。すなわち、第一磁石2の固定面20が直接円筒状外周面91上を摺動するよりも摺動板22の方が摺動し易くなる。
[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1.0mm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、第一磁石2が固定されている。この第一磁石2の高さは、例えば10〜20mm程度とされる。
また、変形板3の表面32の第一磁石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。
この摺動板22は、金属板により構成される矩形板状の平板であり、摺動板22の図4に示す変形板3の懸架方向H1の長さは、固定面20の懸架方向H1の長さよりも大きく形成されている。すなわち、摺動板22の面積は、固定面20の面積より大きい。また、摺動板22は、中央から懸架方向H1に向かうにしたがって薄く形成されている。
ここで、回転炉9の円筒状外周面91は鉄製であり、鏡面加工されていないことから錆等も発生しており、数mm程度の凹凸が無数に存在する。このため、これら凸凹の面を第一磁石2を当接させたまま移動させると、凸凹による引っ掛かりが生じて第一磁石2がスムーズに移動できない。
これに対し、摺動板22の懸架方向H1の長さは、固定面20の懸架方向H1の長さよりも大きく、かつ、中央から懸架方向H1に向かうにしたがって薄く形成されているので、摺動板22が固定された第一磁石2が円筒状外周面91上を摺動する際に、円筒状外周面91に該摺動板22が引っかかって、第一磁石2が円筒状外周面91を摺動できなくなる可能性を低減できる。すなわち、第一磁石2の固定面20が直接円筒状外周面91上を摺動するよりも摺動板22の方が摺動し易くなる。
[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1.0mm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、第一磁石2が固定されている。この第一磁石2の高さは、例えば10〜20mm程度とされる。
また、変形板3の表面32の第一磁石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と両第一磁石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。
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と両第一磁石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。
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、第一磁石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、第一磁石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。
熱電変換器6は、図3に示すように、第一磁石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、第一磁石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、第二磁石65が配置されている。この第二磁石65は、熱電発電モジュール62の4隅に配置され、上記第一磁石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及び第二磁石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、第一磁石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。
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、第二磁石65が配置されている。この第二磁石65は、熱電発電モジュール62の4隅に配置され、上記第一磁石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及び第二磁石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、第一磁石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に第一磁石2の固定面20に固定されている摺動板22を当接させる。この際、第一磁石2は、摺動板22を介して回転炉9の円筒状外周面91に磁力により固定される。このように第一磁石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つの第二磁石65が位置しているため、これら第二磁石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つの第一磁石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、両第一磁石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。
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に第一磁石2の固定面20に固定されている摺動板22を当接させる。この際、第一磁石2は、摺動板22を介して回転炉9の円筒状外周面91に磁力により固定される。このように第一磁石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つの第二磁石65が位置しているため、これら第二磁石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つの第一磁石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、両第一磁石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。
ここで、両第一磁石2が回転炉9の円筒状外周面91に固定され、回転炉9の変位量の長期計測中に回転炉9の円筒状外周面91の形状が変位する際、例えば、両第一磁石2が回転炉9の円筒状外周面91に強固に固定されていると、回転炉9の変位に追従して変形板3が変形できないため、回転炉9の外面の変位を正確に検出できなくなる。
これに対し、本実施形態では、回転炉9の円筒状外周面91が変位した際に第一磁石2が変位した円筒状外周面91上を変形板3の懸架方向H1に沿って移動可能である。具体的には、第一磁石2の固定面20に摺動板22が固定されているので、円筒状外周面91上を摺動し易くなる。これにより、円筒状外周面91の形状と変形板3の形状とを略同じとすることができ、回転炉9の外面の変位を確実に検出できる。
これに対し、本実施形態では、回転炉9の円筒状外周面91が変位した際に第一磁石2が変位した円筒状外周面91上を変形板3の懸架方向H1に沿って移動可能である。具体的には、第一磁石2の固定面20に摺動板22が固定されているので、円筒状外周面91上を摺動し易くなる。これにより、円筒状外周面91の形状と変形板3の形状とを略同じとすることができ、回転炉9の外面の変位を確実に検出できる。
本実施形態では、第一磁石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、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。
[第1実施形態の第1変形例]
次に、本発明の第1実施形態の第1変形例について図面を用いて説明する。図5(a)は、本変形例のオーバリティ計測センサ1Aの第一磁石2近傍を拡大した側面図であり、図5(b)は、第一磁石2及び摺動板22Aを図5(a)とは90°異なる方向から見た(懸架方向H1に沿って見た)側面図である。
オーバリティ計測センサ1Aは、図5に示すように、第一磁石2の固定面20に固定される摺動板22Aを備え、摺動板22Aが平板部220に加えて屈曲部221を有する。この摺動板22Aは、変形板3に向かう方向に屈曲する屈曲部221を平板部220の両端に有している。
次に、本発明の第1実施形態の第1変形例について図面を用いて説明する。図5(a)は、本変形例のオーバリティ計測センサ1Aの第一磁石2近傍を拡大した側面図であり、図5(b)は、第一磁石2及び摺動板22Aを図5(a)とは90°異なる方向から見た(懸架方向H1に沿って見た)側面図である。
オーバリティ計測センサ1Aは、図5に示すように、第一磁石2の固定面20に固定される摺動板22Aを備え、摺動板22Aが平板部220に加えて屈曲部221を有する。この摺動板22Aは、変形板3に向かう方向に屈曲する屈曲部221を平板部220の両端に有している。
本変形例では、第一磁石2の円筒状外周面91への固定面20に固定された摺動板22Aが平板部220の両端に変形板3に向かって屈曲する屈曲部221を有しているので、例えば、第1実施形態の平板22が固定面20に固定されている場合に比べて摺動板22Aが固定された第一磁石2が円筒状外周面91上を摺動する際に、円筒状外周面91に該摺動板22Aが引っかかって、第一磁石2が円筒状外周面91を摺動できなくなる可能性をさらに低減できる。
[第1実施形態の第2変形例]
次に、本発明の第1実施形態の第2変形例について図面を用いて説明する。
図6は、上記第1実施形態の第2変形例に係るオーバリティ計測センサの側面図であり、(a)は、図3と同方向から見た第一磁石近傍を示し、(b)は、(a)とは90°異なる方向から見た第一磁石近傍を示している。
オーバリティ計測センサ1Bは、図6に示すように、第一磁石2に代えて、第一磁石2Bを備え、この第一磁石2Bの円筒状外周面91への固定面20Bは、懸架方向H1に湾曲する凸状円弧面により構成されている。なお、該固定面20Bは、半球状面により構成されていてもよい。
次に、本発明の第1実施形態の第2変形例について図面を用いて説明する。
図6は、上記第1実施形態の第2変形例に係るオーバリティ計測センサの側面図であり、(a)は、図3と同方向から見た第一磁石近傍を示し、(b)は、(a)とは90°異なる方向から見た第一磁石近傍を示している。
オーバリティ計測センサ1Bは、図6に示すように、第一磁石2に代えて、第一磁石2Bを備え、この第一磁石2Bの円筒状外周面91への固定面20Bは、懸架方向H1に湾曲する凸状円弧面により構成されている。なお、該固定面20Bは、半球状面により構成されていてもよい。
本変形例では、第一磁石2Bの円筒状外周面91への固定面20Bが懸架方向H1に湾曲する凸状円弧面により構成されているので、第一磁石2Bが円筒状外周面91を滑らかに摺動でき、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。なお、第一磁石2Bの固定面20Bが半球状面により構成されている場合には、該固定面20Bと円筒状外周面91との接触面積が小さくなるので、第一磁石2Bをより滑らかに円筒状外周面91上を摺動させることが可能となる。
[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7(a)は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Cの第一磁石2C近傍を拡大した側面図であり、図6(b)は、第一磁石2C及び第一磁石2Cを支持する各部材を図7(a)とは90°異なる方向から見た(懸架方向H1に沿って見た)側面図である。
オーバリティ計測センサ1Cは、円柱状の第一磁石2に代えて、ころ状の第一磁石2Cを備え、摺動板22を備えていない点で上記第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1Cは、図7に示すように、変形板3に固定される台座222と、台座222の両側に回転自在に支持されるころ状の第一磁石2Cと、を備えている。第一磁石2Cは、円板状に形成され、その両面にころ状の第一磁石2Cを両側から挟持する偏向ヨーク223が配置されている。
第一磁石2Cを挟持する一対の偏向ヨーク223は、該第一磁石2Cよりも若干大きい径の円板状に形成され、例えば、SUS400や鉄等の強磁性金属により構成されている。このような一対の偏向ヨーク223により挟持された第一磁石2Cは、図7に示すように、台座222を中心として両側に軸部材224及びナット225により支持され、円筒状外周面91を懸架方向H1に転動可能になっている。
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7(a)は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Cの第一磁石2C近傍を拡大した側面図であり、図6(b)は、第一磁石2C及び第一磁石2Cを支持する各部材を図7(a)とは90°異なる方向から見た(懸架方向H1に沿って見た)側面図である。
オーバリティ計測センサ1Cは、円柱状の第一磁石2に代えて、ころ状の第一磁石2Cを備え、摺動板22を備えていない点で上記第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1Cは、図7に示すように、変形板3に固定される台座222と、台座222の両側に回転自在に支持されるころ状の第一磁石2Cと、を備えている。第一磁石2Cは、円板状に形成され、その両面にころ状の第一磁石2Cを両側から挟持する偏向ヨーク223が配置されている。
第一磁石2Cを挟持する一対の偏向ヨーク223は、該第一磁石2Cよりも若干大きい径の円板状に形成され、例えば、SUS400や鉄等の強磁性金属により構成されている。このような一対の偏向ヨーク223により挟持された第一磁石2Cは、図7に示すように、台座222を中心として両側に軸部材224及びナット225により支持され、円筒状外周面91を懸架方向H1に転動可能になっている。
本実施形態では、ころ状の第一磁石2Cが円筒状外周面91を懸架方向H1に転動可能な状態で台座222に固定されているので、第一磁石2Cが円筒状外周面91を滑らかに移動でき、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8は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Dの正面図であり、図9は、オーバリティ計測センサ1Dを図8のA1−A1線で切断した断面を示す断面図である。
オーバリティ計測センサ1Dは、変形板3Dに第一磁石2を変形板3の懸架方向H1に沿って移動可能に支持具23(スライド支持機構)が設けられ、擦り板22を備えていない点で上記第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1Dは、図8及び図9に示すように、変形板3Dの両端部に懸架方向H1に沿って延びるスリット33が形成されている。また、オーバリティ計測センサ1Dは、第一磁石2を変形板3Dの懸架方向H1に沿って移動可能に支持する支持具23を備えている。
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8は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Dの正面図であり、図9は、オーバリティ計測センサ1Dを図8のA1−A1線で切断した断面を示す断面図である。
オーバリティ計測センサ1Dは、変形板3Dに第一磁石2を変形板3の懸架方向H1に沿って移動可能に支持具23(スライド支持機構)が設けられ、擦り板22を備えていない点で上記第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1Dは、図8及び図9に示すように、変形板3Dの両端部に懸架方向H1に沿って延びるスリット33が形成されている。また、オーバリティ計測センサ1Dは、第一磁石2を変形板3Dの懸架方向H1に沿って移動可能に支持する支持具23を備えている。
この支持具23は、図9に示すように、第一磁石2及びスペーサ234に固定したねじ231をスリット33に挿通するとともに、そのねじ231に挿通されるワッシャー233を変形板3Dの両面に配置し、ナット232とスペーサ234とにより、両ワッシャー233間に変形板3Dを挟持した状態にする。なお、ナット232は、懸架方向H1に第1磁石2が移動可能な程度のゆるみを有する位置に固定される。これにより、第一磁石2が変形板3Cのスリット33に沿って移動可能となる。
本実施形態では、第一磁石2が懸架方向H1に延びるスリット33に沿って移動可能に支持されているので、第一磁石2が円筒状外周面91を懸架方向H1に沿って滑らかに移動でき、変形板3D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。
なお、上記実施形態では、2つのワッシャー233間に変形板3Dを挟持する構成としたが、これに限らず、例えば2つのワッシャー233はなくてもよい。この場合、ナット232及びスペーサ234により変形板3Dを挟持する構成であってもよい。
なお、上記実施形態では、2つのワッシャー233間に変形板3Dを挟持する構成としたが、これに限らず、例えば2つのワッシャー233はなくてもよい。この場合、ナット232及びスペーサ234により変形板3Dを挟持する構成であってもよい。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について図面を用いて説明する。図10は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Eの平面図であり、図11は、オーバリティ計測センサ1Eの側面図である。
オーバリティ計測センサ1Eは、図10及び図11に示すように、非磁性の金属板からなる滑り板8を備える点及び第一磁石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1Eは、図10及び図11に示すように、変形板3の第一磁石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よりも面積が同程若しくは大きい弾性変形可能な非磁性の金属板である。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、オーバリティ計測センサ1Eの吸熱部61に固定されている。
次に、本発明の第4実施形態について図面を用いて説明する。図10は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Eの平面図であり、図11は、オーバリティ計測センサ1Eの側面図である。
オーバリティ計測センサ1Eは、図10及び図11に示すように、非磁性の金属板からなる滑り板8を備える点及び第一磁石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1Eは、図10及び図11に示すように、変形板3の第一磁石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よりも面積が同程若しくは大きい弾性変形可能な非磁性の金属板である。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、オーバリティ計測センサ1Eの吸熱部61に固定されている。
このような滑り板8は、図11に示すように、第一磁石2の円筒状外周面91への固定面20と該円筒状外周面91との間に配置され、この滑り板8上を第一磁石2が懸架方向H1に摺動可能に構成されている。
また、滑り板8は、磁性を有していないため、第一磁石2の円筒状外周面91への磁力に基づく固定力は、第一磁石2の固定面20が直接円筒状外周面91に固定される場合に比較して小さくなっている。具体的には、滑り板8を介してオーバリティ計測センサ1Eを円筒状外周面91に固定する第一磁石2の磁力は、オーバリティ計測センサ1Eの滑り板8を確実に円筒状外周面91に固定でき、かつ、第一磁石2が滑り板8上を摺動可能な磁力に設定されている。
また、本実施形態では、第一磁石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、滑り板8は、磁性を有していないため、第一磁石2の円筒状外周面91への磁力に基づく固定力は、第一磁石2の固定面20が直接円筒状外周面91に固定される場合に比較して小さくなっている。具体的には、滑り板8を介してオーバリティ計測センサ1Eを円筒状外周面91に固定する第一磁石2の磁力は、オーバリティ計測センサ1Eの滑り板8を確実に円筒状外周面91に固定でき、かつ、第一磁石2が滑り板8上を摺動可能な磁力に設定されている。
また、本実施形態では、第一磁石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。
本実施形態では、非磁性の滑り板8の上側に第一磁石2が配置される構成としたことから、第一磁石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5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について図面を用いて説明する。図12は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Fの平面図であり、図13は、オーバリティ計測センサ1Fの側面図である。
オーバリティ計測センサ1Fは、図12及び図13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6Fを変形板3から離間させ、変形板3とは異なる支持板8Fに熱電変換器6F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、第一磁石2を変形板3の両端部に2つずつ設けた点、放熱器63Fの放熱用フィン632Fの高さ寸法が大きい点、支持板8Fを備える点、及び支持板8F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1Fには、図12及び図13に示すように、変形板3の第一磁石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8Fが設けられている。
この支持板8F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8Fは、アルミニウム板等により構成されている。
次に、本発明の第5実施形態について図面を用いて説明する。図12は、本実施形態のオーバリティ計測センサ1Fの平面図であり、図13は、オーバリティ計測センサ1Fの側面図である。
オーバリティ計測センサ1Fは、図12及び図13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6Fを変形板3から離間させ、変形板3とは異なる支持板8Fに熱電変換器6F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、第一磁石2を変形板3の両端部に2つずつ設けた点、放熱器63Fの放熱用フィン632Fの高さ寸法が大きい点、支持板8Fを備える点、及び支持板8F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1Fには、図12及び図13に示すように、変形板3の第一磁石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8Fが設けられている。
この支持板8F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8F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8Fは、平面視において略矩形短冊状の本体部81Fと、本体部81Fの一方側(図12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82Fと、本体部81Fの他方側(図12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83Fと、を備えている。これらのうち、第1張出部82Fは、第2張出部83F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83F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82Fには、図12に示すように、熱電変換器6Fが配置される。すなわち、本実施形態では、熱電変換器6Fは、支持板8F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8F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8Fの第2張出部83Fの下側に配置され、磁石69は、本体部81F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8Fは、図13に示すように、上記第4実施形態における滑り板8とは異なり、第一磁石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。
また、支持板8F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8Fの第2張出部83Fの下側に配置され、磁石69は、本体部81F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8Fは、図13に示すように、上記第4実施形態における滑り板8とは異なり、第一磁石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、第一磁石2は、変形板3の両端部にスペーサ24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、第一磁石2の下面、磁石68,69及び熱電変換器6F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63Fの放熱用フィン632F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8Fの第1張出部82F上に固定され、第1張出部82Fの下側には、金属板64が配置されている。
また、熱拡散部631は、支持板8Fの第1張出部82F上に固定され、第1張出部82F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1Fは、スペーサ66に代えて、4つのスタッド66Fを備え、これら4つのスタッド66Fは、変形板3の両側に2本ずつ本体部81F及び第2張出部83F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63Fの上側に支持されていなくても、4つのスタッド66Fにより支持板8F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8F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8Fとの間に固定されている。すなわち、スペーサ67は、支持板8F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8F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。
また、変形板3と支持板8F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8Fとの間に固定されている。すなわち、スペーサ67は、支持板8F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8F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。
本実施形態では、第一磁石2の変形板3とは反対側の面に固定される強磁性の摺動板25の円筒状外周面91側の面が懸架方向H1に湾曲する凸状円弧面により構成されているので、第一磁石2が円筒状外周面91を滑らかに摺動でき、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。また、摺動板25を上記凸状円弧面に加工する方が、第一磁石2の円筒状外周面91への固定面20を上記凸状円弧面に加工するよりも容易である。
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6F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6Fは、支持板8Fの第1張出部82F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6F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、第一磁石2が回転炉9の円筒状外周面91に固定された際に、両第一磁石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8Fは、第一磁石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には当接しないので、支持板8Fが回転炉9の熱により劣化することを抑制でき、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、第一磁石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6F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6Fの発電効率を向上できる。
これに対し、本実施形態では、熱電変換器6Fは、支持板8Fの第1張出部82F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6F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、第一磁石2が回転炉9の円筒状外周面91に固定された際に、両第一磁石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8Fは、第一磁石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には当接しないので、支持板8Fが回転炉9の熱により劣化することを抑制でき、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、第一磁石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6F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6F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。
また、摺動板22は、非磁性の金属板により構成されていることとしたが、磁性を有しているものであってもよく、回転炉9の円筒状外周面91に確実に固定でき、かつ、円筒状外周面91の変位に追従して上記懸架方向H1に移動可能であればよい。
さらに、上記各実施形態では、熱電変換器6,6Fを備えることとしたが、これに限らず、熱電変換器6,6Fに代えて電池などを備える構成であってもよい。
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。
また、摺動板22は、非磁性の金属板により構成されていることとしたが、磁性を有しているものであってもよく、回転炉9の円筒状外周面91に確実に固定でき、かつ、円筒状外周面91の変位に追従して上記懸架方向H1に移動可能であればよい。
さらに、上記各実施形態では、熱電変換器6,6Fを備えることとしたが、これに限らず、熱電変換器6,6Fに代えて電池などを備える構成であってもよい。
1 1A 1B 1C 1D 1E 1F オーバリティ計測センサ
2 2B 2C 第一磁石
20B 固定面
21 取手
22 摺動板
22A 摺動板
220 平板部
221 屈曲部
23 支持具(スライド支持機構)
231 ねじ
232 ナット
233 ワッシャー
234 スペーサ
24 スペーサ
3 3C 変形板
31 裏面
32 表面
33 スリット
4 ひずみゲージ
5 制御部
6 6F 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 63F 放熱器
631 熱拡散部
632 632F 放熱用フィン
64 金属板
65 第二磁石
66 66F 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
8F 支持板
81F 本体部
82F 第1張出部
83F 第2張出部
9 回転炉
91 円筒状外周面
2 2B 2C 第一磁石
20B 固定面
21 取手
22 摺動板
22A 摺動板
220 平板部
221 屈曲部
23 支持具(スライド支持機構)
231 ねじ
232 ナット
233 ワッシャー
234 スペーサ
24 スペーサ
3 3C 変形板
31 裏面
32 表面
33 スリット
4 ひずみゲージ
5 制御部
6 6F 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 63F 放熱器
631 熱拡散部
632 632F 放熱用フィン
64 金属板
65 第二磁石
66 66F 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
8F 支持板
81F 本体部
82F 第1張出部
83F 第2張出部
9 回転炉
91 円筒状外周面
Claims (9)
- 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第一磁石と、両第一磁石の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両第一磁石の間で前記変形板に固定され、前記両第一磁石を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に固定され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、を備え、
前記第一磁石は、前記回転炉の前記円筒状外周面が変位した際に変位した前記円筒状外周面を前記変形板の懸架方向に移動可能に構成されていることを特徴とするオーバリティ計測センサ。 - 前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面と該円筒状外周面との間に配置され、前記第一磁石との間で前記懸架方向に相対移動可能な非磁性の金属板からなる滑り板を有す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。
- 前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面に前記円筒状外周面に接触する摺動板が固定されており、
前記摺動板は、前記固定面より前記懸架方向の長さが大きい平板であ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。 - 前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面に前記円筒状外周面に接触する摺動板が固定されており、
前記摺動板は、前記固定面を覆う平板部と、該平板部の前記懸架方向の両端に設けられた屈曲部と、を有す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。 - 前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面は、前記懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されてい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。
- 前記第一磁石の前記円筒状外周面への固定面に前記円筒状外周面に接触する摺動板が固定されており、
前記摺動板は、前記懸架方向に湾曲する凸状円弧面により構成されてい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。 - 前記第一磁石は、ころ状に形成され、前記変形板に、前記円筒状外周面を前記懸架方向に転動可能に支持されてい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。
- 前記変形板に、前記第一磁石を前記変形板の前記懸架方向に沿って移動可能に支持するスライド支持機構が設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のオーバリティ計測センサ。
- 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をさらに備え、
前記熱電変換器は、前記第一磁石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、を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のオーバリティ計測センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018031632A JP2019148434A (ja) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | オーバリティ計測センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018031632A JP2019148434A (ja) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | オーバリティ計測センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019148434A true JP2019148434A (ja) | 2019-09-05 |
Family
ID=67849347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018031632A Pending JP2019148434A (ja) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | オーバリティ計測センサ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019174203A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 株式会社熊谷組 | 構造体の損傷検知装置 |
CN111098191A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-05 | 中铝瑞闽股份有限公司 | 一种简易检测铝合金厚板加工是否变形的方法 |
CN114413743A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-29 | 米莱特智能科技(深圳)有限公司 | 一种电力检测用自动报警装置 |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
JP2003168182A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-06-13 | Nsk Ltd | ワイヤレスセンサ |
-
2018
- 2018-02-26 JP JP2018031632A patent/JP2019148434A/ja active Pending
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