JP2020153579A - オーバリティ計測センサ及びセメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転炉の変形量を継続して確実に計測できるオーバリティ計測センサ及びセメントの製造方法を提供する。【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脚部と、両第一脚部の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、両第一脚部の間で変形板に固定され両第一脚部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第二脚部と、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、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、両第一脚部及び第二脚部を貫通状態に配置する開口を有するとともに、変形板の弾性変形が可能な空間をあけて変形板を囲むケースと、を備え、ケースには、該ケースを円筒状外周面に固定可能な固定部が設けられ、熱電変換器及び制御部は、ケースに接続されている。【選択図】図１

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及びセメントの製造方法に関する。

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が磁石により回転炉に固定され、その磁石の付近に設けた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。

さらに、特許文献３には、炉本体の内部温度を測定するためのロータリーキルン炉用温度測定装置が記載されている。このロータリーキルン炉用温度測定装置は、炉本体からの放熱を回収して炉本体に配設された送信機に電力を供給する熱電池を備えており、特許文献２には、バッテリー交換をすることなく送信機を作動させて連続的に測定データを得られることが記載されている。また、この熱電池は、炉本体側に配置される熱吸収板と、この熱吸収板と対向配置される熱放出板と、これら熱吸収板と熱放出板との間に配設された熱電素子とを備えており、熱吸収板と熱放出板との間に温度差が生じた場合に、熱電素子にゼーベック効果により起電力が発生して電流が流れる構成とされている。

特開２０１４−１８５７８８号公報 特開昭６２−３４００２号公報 特開２００８−２４１６４８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の変形測定装置（オーバリティ計測センサ）では、長期使用を想定しておらず、バッテリーを使用していることからも、電力供給に制限があり、短時間における測定は可能であるが、長期的に継続して測定を行うことはできない。

一方、特許文献３に記載のロータリーキルン温度測定装置には、装置が配設される炉本体からの放熱を回収して電力を供給する熱電池が備えられているが、この熱電池を特許文献２に記載のオーバリティ計測センサに適用しても、その自重の他、特許文献３の熱電池を特許文献２のオーバリティ計測センサに取り付けたとき、熱電池部分の熱膨張による変形によりオーバリティ計測センサの測定部分にひずみが生じて、オーバリティ計測センサにより測定した回転炉の変形量を正確に測定できない可能性がある。このため、特許文献２に記載のオーバリティ計測センサに特許文献３に記載の熱電池を設けたとしても、長期間に亘って回転炉の変形量を継続して計測できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回転炉の変形量を継続して正確に計測できるオーバリティ計測センサ及びセメントの製造方法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脚部と、両第一脚部の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、前記両第一脚部の間で前記変形板に固定され前記両第一脚部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第二脚部と、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、前記両第一脚部及び前記第二脚部を貫通状態に配置する開口を有するとともに、前記変形板の弾性変形が可能な空間をあけて前記変形板を囲むケースと、を備え、前記ケースには、該ケースを前記円筒状外周面に固定可能な固定部が設けられ、前記熱電変換器及び前記制御部は、前記ケースに接続されている。

本発明では、両第一脚部が回転炉の円筒状外周面に固定されると、変形板は、ケース内部で一対の両第一脚部及び第二脚部の３点で円筒状外周面に支持され、ケースにより弾性変形を阻害されることなく円筒状外周面に沿う形状に変形する。また、熱電変換器及び制御部がケースに接続され、変形板に直接固定されていないことから、熱電変換器やケースの熱膨張による変形が変形板に作用することを抑制できる。また、回転炉の回転により熱電変換器及び制御部の自重が変形板に作用して、これらの自重により生じる歪みの発生を抑制するので、変形板を確実に円筒状外周面に沿う形状にでき、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。さらに、熱電変換器によりひずみゲージ及び制御部に電源を供給できるので、回転炉の変形量を継続して計測できる。

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、前記ケースは、前記変形板に対向して配置され、かつ前記開口が形成された底板を有しているとよい。

上記態様では、ケースが変形板に対向して配置される底板を有していることから、ケースの底部が遮熱板として機能するので、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、耐熱性を向上できる。このため、長期にわたって回転炉の変形量を測定できる。

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、前記ケースには、前記変形板の懸架方向及び前記懸架方向と直交する方向のいずれかに延出する延出部が設けられ、前記延出部に前記熱電変換器が接続されているとよい。

上記態様では、熱電変換器をケースの側面側に配置することができる。これにより、熱電変換器の熱がケースに伝達されることを抑制でき、ひずみゲージの劣化を抑制できる。

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、前記熱電変換器は、前記第一脚部及び前記固定部を前記回転炉に固定されたときに、前記回転炉に当接する吸熱部を有しているとよい。

上記態様では、吸熱部が回転炉に当接して回転炉の熱を吸熱するので、熱電変換器の発電効率を高めることができる。このため、制御部及びひずみゲージに確実に電源を供給できるので、回転炉の変形量を長期にわたって計測できる。

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、前記固定部は、前記ケースの長さ方向に離間して配置される第一固定脚部及び第二固定脚部を備え、前記第二固定脚部は、前記第一固定脚部を中心に前記ケースを回動する方向に付勢する弾性部材を有し、前記熱電変換器は、前記第一固定脚部に対して前記第二固定脚部とは反対側の位置に接続されているとよい。

ここで、熱電変換器が単にケースに固定されている場合、両第一脚部を回転炉に固定すると、ケースが弾性変形しないので、回転炉の曲率半径によっては、熱電変換器の吸熱部の第一脚部側の端部が回転炉の円筒状外周面から浮き上がる可能性がある。この場合、吸熱部は、空気層を介して回転炉の熱を吸熱することとなり、熱電変換効率が低下する。これに対し、上記態様では、第二固定脚部が弾性部材を有していることから、第一固定脚部を中心に回動させることにより、熱電変換器の吸熱部を確実に回転炉の円筒状外周面に当接させることができる。したがって、熱電変換器の熱電変換効率の低下を抑制でき、回転炉の変形量を継続して確実に計測できる。

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、前記延出部は、弾性変形可能に構成されているとよい。

上記態様では、熱電変換器が延出部に接続され、延出部が弾性変形可能に構成されているので、熱電変換器の吸熱部を確実に円筒状外周面に当接させることができ、熱電変換効率を確実に高めることができる。

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、前記延出部は、前記ケースの側面に沿って移動可能に支持されているとよい。

上記態様では、延出部がケースの側面に沿って移動可能に構成されているので、熱電変換器の吸熱部を円筒状外周面により確実に当接させることができ、熱電変換効率を確実に高めることができる。

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、前記両第一脚部及び前記第二脚部のそれぞれは、同素材により同形状に形成されており、前記両第一脚部は、両第一脚部が第二脚部を中心に変形板に対して対称に配置されているとよい。

上記態様では、両第一脚部及び第二脚部のそれぞれが同素材により同形状に形成され、両第一脚部が第二脚部を中心に変形板に対して対称に配置されているので、回転炉からの熱が各脚部に伝達されてもこれらの熱膨張率が同じであるため、変形板の不要な変形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、前記ケースは、前記変形板の前記両第一脚部及び前記第二脚部とは反対側の面に対向する天板を有しているとよい。

上記態様では、変形板を覆う天板を有していることから、雨天時であっても雨粒が変形板に当たることがないので、ひずみゲージにより検出されるひずみ値にノイズが含まれることを抑制できる。

本発明のセメントの製造方法は、ロータリーキルンにより原料を焼成してセメントクリンカを生成し、該セメントクリンカを用いてセメントを製造するセメントの製造方法であって、上記オーバリティ計測センサを回転中の前記ロータリーキルンの回転炉に装着した状態で前記セメントを製造する。

本発明では、セメントの製造中（回転炉の回転中）にロータリーキルンの回転炉の変形量を計測できるので、ロータリーキルンを停止させて回転炉の変形量を計測する場合に比べて、セメントの生産効率を向上できる。すなわち、セメントの生産効率が低下することを抑制しつつ、回転炉の変形量を計測できる。

本発明によれば、回転炉の変形量を継続して正確に計測できるオーバリティ計測センサを提供でき、セメントの生産効率を向上できる。

本発明の第一実施形態に係るオーバリティ計測センサを回転炉の円筒状外周面に固定された状態を示す側面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサの上面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサを変形板の懸架方向に直交する方向から見た側面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサの測定部を変形板の懸架方向に沿う方向から見た側面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサの端部を拡大して示す断面図である。 図１に示すオーバリティ計測センサの変形板に形成される開口部及び軸部材を示す平面図である。 回転炉の外面に固定された状態の図１に示すオーバリティ計測センサの端部を拡大して示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係るオーバリティ計測センサが回転炉の円筒状外周面に固定された状態を示す側面図である。 本発明の第三実施形態に係るオーバリティ計測センサが回転炉の円筒状外周面に固定された状態を示す側面図である。 図９に示すオーバリティ計測センサを懸架方向に沿う方向から見た側面図である。 上記第三実施形態の第一変形例に係るオーバリティ計測センサを懸架方向に沿う方向から見た側面図である。 上記第三実施形態の第二変形例に係るオーバリティ計測センサを懸架方向に沿う方向から見た側面図である。 本発明の第四実施形態に係るオーバリティ計測センサが回転炉の円筒状外周面に固定された状態を示す側面図である。 図１３に示すオーバリティ計測センサのＡ１−Ａ１線に沿う矢視断面図である。

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、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１〜３に示す本発明の第一実施形態に係るオーバリティ計測センサ１は、図１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脚部２と、両第一脚部２の間に懸架された弾性変形可能な変形板３と、両第一脚部２の間で変形板３に固定され両第一脚部２を回転炉に固定したときに回転炉９に固定されて変形板３を支持する第二脚部２０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、両第一脚部２の間で変形板３に固定され、両第一脚部２を回転炉９に固定したときに、回転炉９に固定されて変形板３を支持し、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、を備えている。また、オーバリティ計測センサ１は、図１に示すように、両第一脚部２を貫通状態に配置する開口８０及び第二脚部２０を貫通状態に配置する開口８５０を有するとともに、変形板３の弾性変形が可能な空間をあけて変形板３を囲むケース８を備えている。このケース８には、該ケース８を円筒状外周面９１に固定可能な固定部８５１が設けられ、熱電変換器６及び制御部５がケース８に接続されている。

また、オーバリティ計測センサ１は、変形板３に対向して配置され、両第一脚部２及び第二脚部２０に固定される弾性変形可能な補助板７と、補助板７の両端に固定され、変形板３を該変形板３の懸架方向に移動可能かつ回転炉９の円筒状外周面９１に追従する変形板３の表面に直交する方向の弾性変形以外の変形を規制して支持する一対の支持部材２３と、を備えている。

［第一脚部の構成］
一対の第一脚部２は、図１及び図４に示すように、補助板７の両端部に固定され、回転炉９の円筒状外周面９１に固定可能な円柱状の磁石２０１及びスペーサ２０２により構成されている。この磁石２０１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、その高さは、例えば１０〜２０ｍｍ程度とされる。また、両第一磁石は、磁石２０１と補助板７との間に円筒状のスペーサ２０２を有している。このような第一磁石２０１及びスペーサ２０２は、ねじ部材２２の軸部２２１により貫通されて補助板７に固定される。

［第二脚部の構成］
第二脚部２０は、図１及び図４に示すように、補助板７の中央に固定され、回転炉９の円筒状外周面９１に固定可能な磁石２０１及びスペーサ２０２により構成されている。すなわち、第二脚部２０は、両第一脚部２と同素材により同形状に構成されている。この第二脚部２０は、両第一脚部２の中心に位置している。換言すると、両第一脚部２は、第二脚部２０を中心に補助板７（変形板３）に対して対称に配置されている。具体的には、第一脚部２は、補助板７の一端側に２個、他端側に２個、補助板７の幅方向に並んで配置され、第二脚部２０は、中央に２個、補助板７の幅方向に並んで配置されている。

［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２．０ｍｍに設定されている。
この変形板３の両端部には、図５〜図７に示すように円形状の開口部３０が形成され、この開口部３０には、ねじ部材２２の軸部２２１が貫通する。この開口部３０の内周縁の径は、例えば、６．０ｍｍに設定され、軸部２２１の外径は４．０ｍｍに設定される。この軸部２２１は、開口部３０の中心に位置することから、図６に示すように、その内周縁との間に隙間Ｗ１，Ｗ２が形成される。この隙間Ｗ１，Ｗ２の各距離は、例えば、１ｍｍに設定される。

［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２及び図４に示すように、熱電変換器６と両第一脚部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。

［補助板の構成］
補助板７は、図１、図４、図５及び図７に示すように、変形板３に対向して配置され、この変形板３よりも両第一脚部２側に位置している。この補助板７は、変形板３と略同形状に形成される弾性変形可能な非磁性の金属板である。この補助板７は、例えばＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）等により構成されている。この補助板７は、支持部材２３にねじ部材２２により固定されている。
なお、本実施形態では、補助板７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。

［支持部材の構成］
一対の支持部材２３はねじ部材２２により補助板７の両端に固定され、変形板３を該変形板３の懸架方向に移動可能かつ回転炉９の円筒状外周面９１に追従する変形板３の表面に直交する方向の弾性変形以外の変形を規制して支持する。この一対の支持部材２３は、変形板３の懸架方向に直交する方向から見て、略コの字状に形成され、図４、図５及び図７に示すように、変形板３の上側に位置する上側支持部２３１と、補助板７の表面７２に当接する下側支持部２３２と、これら上側支持部２３１及び下側支持部２３２とを連結する連結部２３３とを備えている。

この上側支持部２３１と下側支持部２３２には、上述したねじ部材２２の軸部２２１が貫通している。すなわち、ねじ部材２２の軸部２２１は、補助板７の幅方向に並んで配置される２つの第一脚部２を連結するためのブロック２１、上側支持部２３１、変形板３、下側支持部２３２、補助板７及び第一脚部２を貫通し、これらを固定している。なお、上述したように、軸部２２１は、変形板３の開口部３０の中心を貫通しているものの、開口部３０の内周縁と軸部２２１との間には、上記隙間Ｗ１，Ｗ２が形成されているので、変形板３は、両第一脚部２及び補助板７に拘束されず、上記懸架方向に移動可能に両支持部材２３に支持される。

また、変形板３は、支持部材２３の上側支持部２３１と下側支持部２３２との間に位置し、下側支持部２３２の上側にスペーサを介して支持されている。この上側支持部２３１と変形板３との間には、図５に示すように、隙間Ｗ３が形成されている。この隙間Ｗ３は、例えば２００μｍ程度に設定され、両第一脚部２が回転炉９の円筒状外周面９１に固定された際、上側支持部２３１の内側端部Ｐ１と変形板３とが接触する。すなわち、上側支持部２３１の内側端部Ｐ１により、図７に示すように、変形板３の回転炉９の円筒状外周面９１に追従する変形板３の表面に直交する方向の弾性変形以外の変形を規制している。

ここで、上側支持部２３１の内側端部Ｐ１と変形板３との接触位置が固定されている場合、オーバリティ計測センサ１を装着する回転炉９によっては、変形板３に当接する内側端部Ｐ１の位置が適切ではない場合が生じる。このため、本実施形態では、支持部材２３は、上記懸架方向に移動可能に構成されている。これにより、オーバリティ計測センサ１を固定する回転炉９の円筒状外周面９１の曲率半径等に応じて、両支持部材２３の上側支持部２３１の内側端部Ｐ１の位置を変更可能にしている。

なお、本実施形態では、両支持部材２３は、上記懸架方向に移動可能としたが、これに限らず、例えば、両支持部材２３は、変形板３の表面と直交する方向に移動可能としてもよい。これによれば、上記隙間Ｗ３の距離を変更でき、その結果、上側支持部２３１の内側端部Ｐ１と変形板３との接触位置を変更可能となる。

［ケースの構成］
ケース８は、図１〜３に示すように、剛性の高い非磁性の金属板により構成され、変形板３の弾性変形が可能な空間を開けて変形板３を囲む構成である。なお、図２に示す破断線より左側の部分は、天板８６より下側を示している。このケース８は、変形板３の平面形状より大きい平面形状を有する矩形枠状に形成されており、内部に収容される変形板３の懸架方向に延びる第一側板８１と、第一側板８１に対向して設けられる第二側板８２と、を備えている。

また、ケース８は、第一側板８１の底面及び第二側板８２の底面のそれぞれを連結し、ケース８の底部を構成する底板８５と、各側板８１，８２により囲まれて配置される変形板３に対向して配置され、変形板３の両第一脚部２及び第二脚部２０とは反対側の面である表面３２を覆う天板８６と、を備えている。なお、底板８５は、ケース８の略中央に位置しており、各側板８１，８２により構成される空間の中央にのみ構成され、様々な曲率の回転炉９の円筒状外周面９１に両第一脚部２を固定した際に、両第一脚部２が底板８５に接触しないようにその両端側は解放されている。すなわち、この解放された空間がケース８の開口８０として機能する。そして、この開口８０を介して両第一脚部２がケース８の外部に露出可能とされている。

この天板８６は、各側板８１，８２の上端部よりも上方位置に固定されている。具体的には、ケース８の第一側板８１及び第二側板８２の略中央部分から上側に向けて延びる一対の軸部８７、及び、第一側板８１及び第二側板８２の両端から上側に向けて延びる一対の取手８９のそれぞれに各側板８１，８２の上端との間に隙間を開けた状態で固定されている。また、軸部８７は、底板８５と第一及び第二側板８１，８２とを貫通したねじにより固定され、軸部８７の上端部には、上側ケース８８が接続されており、この上側ケース８８内には、制御部５が配置されている。

矩形板状の底板８５の底面には、第二脚部２０のスペーサ２０２を貫通させる開口８５０（開口）が形成されるとともに、固定部８５１が固定されている。この固定部８５１は、第一脚部２及び第二脚部２０と同様に、磁石８５２とスペーサ８５３とからなり、矩形板状の固定部８５１の各角部分にそれぞれ設けられている。すなわち、４つの固定部８５１によりケース８が回転炉９に固定される。そして、開口８５０により第二脚部２０が底板８５よりも下側（回転炉９側）に位置することとなる。これにより、第二脚部２０のスペーサ２０２は、開口８５０により変形板３の表面に直交する方向に移動可能となる。

第一側板８１及び第二側板８２の一方側（図１における左側）には、各側板８１，８２を貫通する軸部材８０５が設けられており、この軸部材８０５の先端には、変形板３の懸架方向に沿う方向に延出し、熱電変換器６が接続される延出部８０６が固定されている。この延出部８０６は、変形板３と同様に弾性変形可能なＳＵＳ等により形成され、図２に示すように、第一側板８１及び第二側板８２の底部を覆う帯状に形成され、その端部は、熱電変換器の第二磁石６５と金属板６４との間に挟持されている。

また、第一側板８１及び第二側板８２の一方側の端部（図１及び図２における左側の端部）には、熱電変換器６を第一側板８１及び第二側板８２に沿って移動可能に支持する固定板８０１が固定されている。この固定板８０１には、熱電変換器６の放熱部６３がねじ８０４により固定されている。また、固定板８０１には、円弧状の開口部８０２が形成されており、この開口部８０２の内周縁内にねじ８０３が固定されている。これにより、熱電変換器６が開口部８０２に沿って移動可能に支持される。

［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、上述したようにケース８の最上部に位置する上側ケース８８内に配置され、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１に示すように、第一脚部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、放熱部６３と、を備え、吸熱部６１と放熱部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。この熱電発電モジュール６２と制御部５とは、可撓性の第１絶縁被覆線（図示省略）により接続されている。また、制御部５とひずみゲージ４とは、可撓性の第２絶縁被覆線（図示省略）により接続されている。このため、熱電発電モジュール６２で発電された電力は、第１絶縁被覆線を介して制御部５に供給され、さらに制御部５及び第２絶縁被覆線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、第一脚部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の補助板７側の面には、熱電発電モジュール６２及び熱電対（図示省略）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、セラミックス板や窒化ケイ素板（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、延出部８０６及び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を介して放熱部６３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、上記第一脚部２の磁石２０１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２０ｍｍ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と延出部８０６（金属板６４）との間に挟持されて固定されている。

放熱部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、放熱部６３は、熱伝導性とその軽さに優れたアルミニウムにより形成されている。

［セメントの製造方法］
セメントの製造方法は、粉体原料を生成する原料工程と、粉体原料をロータリーキルンにより焼成してセメントクリンカを生成する焼成工程と、セメントクリンカに石灰等を混合してセメントを生成する仕上げ工程と、を備えている。
本実施形態では、オーバリティ計測センサ１は、ロータリーキルンを構成する回転中の回転炉９に装着され、オーバリティ計測センサ１が装着された状態でセメントクリンカ（セメント）が製造される。

［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８９を把持し、回転炉９の円筒状外周面９１に両第一脚部２、第二脚部２０及び固定部８５１を当接させる。この際、両第一脚部２、第二脚部２０及び固定部８５１は、回転炉９の円筒状外周面９１に磁力により固定される。このように第一脚部２、第二脚部２０及び固定部８５１が回転炉９に固定されると、延出部８０６が回転炉９側に引っ張られて、該延出部８０６に接続された熱電変換器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つの第一脚部２及び第二脚部２０が当接することから、補助板７はこれらにより３点で支持される。これに対して、変形板３は、第二脚部２０（中央）の部分では、回転炉９に固定されるが、両端部では一対の支持部材２３により変形板３の懸架方向に移動可能かつ回転炉９の円筒状外周面９１に追従する変形板３の表面に直交する方向の弾性変形以外の変形を規制して支持されているので、回転炉９の円筒状外周面９１が変形すると、図７に示すように、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。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。

なお、回転炉９にオーバリティ計測センサ１を装着する際、回転炉９が回転しているため、２つの第一脚部２を同時に回転炉９の円筒状外周面９１に装着することが難しい。このため、一方の第一脚部２を円筒状外周面９１に固定すると、回転炉９の回転に合わせて固定部８５１及び第二脚部２０、他方の第一脚部２の順で円筒状外周面９１に固定される。このため、回転炉９への第一脚部２の取付姿勢には若干の歪みが生じやすい。

これに対し、本実施形態では、回転炉９への両第一脚部２の取付姿勢に若干の歪みが生じ、補助板７に不測の変形が生じたとしても、変形板３が両第一脚部２及び補助板７に拘束されていないので、変形板３に取り付け時の歪みに伴う応力が生じることを抑制できる。これにより、弾性変形した変形板３のひずみ値をひずみゲージ４により検出することで回転炉９の変位を確実に測定できる。

本実施形態では、両第一脚部２が回転炉９の円筒状外周面９１に固定されると、変形板３は、ケース８内部で一対の両第一脚部２及び第二脚部２０の３点で円筒状外周面９１に支持され、ケース８により弾性変形を阻害されることなく円筒状外周面９１に沿う形状に変形する。また、熱電変換器６及び制御部５がケース８に接続され、変形板３に直接固定されていないことから、熱電変換器６やケース８の熱膨張による変形が変形板３に作用することを抑制できる。また、回転炉９の回転により熱電変換器６及び制御部５の自重が変形板３に作用してこれらの自重により生じる歪みの発生を抑制するので、変形板３を確実に円筒状外周面９１に沿う形状にでき、弾性変形した変形板３のひずみ値をひずみゲージ４により検出することで回転炉９の変位を確実に測定できる。さらに、熱電変換器６によりひずみゲージ４及び制御部５に電源を供給できるので、回転炉９の変形量を継続して計測できる。

また、ケース８が変形板３に対向して配置される底板８５を有していることから、ケース８の底部が遮熱板として機能する他、補助板７も遮熱板として機能するので、変形板３が高温になることを抑制できる。また、熱電変換器６をケース８の側面（第三側板８３の側面）に配置することができるので、熱電変換器６の熱がケース８に伝達されることを抑制できる。これにより、変形板３の表面に設けられたひずみゲージ４が高温になることを抑制し、ひずみゲージの劣化を抑制して、耐熱性を向上できる。さらに、このため、長期にわたって回転炉９の変形量を測定できる。
さらに、熱電変換器６が延出部８０６に接続されているので、熱電変換器６をケース８の側面側に配置することができ、熱電変換器６の熱がケース８に伝達されることを抑制できる。加えて、延出部８０６が弾性変形可能に構成されているので、熱電変換器６の吸熱部６１を確実に円筒状外周面９１に当接させることができ、熱電変換効率を確実に高めることができる。

また、両第一脚部２及び第二脚部２０のそれぞれが同素材により同形状に形成され、両第一脚部２が第二脚部２０を中心に変形板３に対して対称に配置されているので、回転炉９からの熱が各脚部２，２０に伝達されても、これらの熱膨張率が同じであるため、変形板３の不要な変形を確実に抑制できる。さらに、変形板３を覆う天板８６を有していることから、雨天時であっても雨粒が変形板に当たることがないので、ひずみゲージ４により検出されるひずみ値にノイズが含まれることを抑制できる。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。
さらに、セメントの製造中（回転炉９の回転中）にロータリーキルンの回転炉９の変形量を計測できるので、ロータリーキルンを停止させて回転炉９の変形量を計測する場合に比べて、セメントの生産効率を向上できる。すなわち、セメントの生産効率が低下することを抑制しつつ、回転炉の変形量を計測できる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二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１Ａの正面図である。
オーバリティ計測センサ１Ａは、ケース８の底板８５に固定される固定部８５１に代えて、第一固定脚部８５１Ａ及び第二固定脚部８５４を備えている点、及び熱電変換器６が放熱部６３を備えず、ケース８の底部（第一及び第二側板８１，８２の底面）に固定されている点で上記第一実施形態と異なる。また、本実施形態では、なお、以下の説明では、上記第一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。

本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ａは、図８に示すように、熱電変換器６の金属板６４がケース８の第一及び第二側板８１，８２の底面に固定されている。また、ケース８の底板８５の底面には、ケース８の長さ方向に離間して配置される第一固定脚部８５１Ａ及び第二固定脚部８５４を備えている。この第一固定脚部８５１Ａは、固定部８５１と同様に磁石８５２及びスペーサ８５３からなる。一方、第二固定脚部８５４は、磁石８５２及びスペーサ８５３を備えるとともに、スペーサ８５３の周囲に配置され、第一固定脚部８５１Ａを中心にケース８を回動する方向に付勢する弾性部材８５５を有している。また、熱電変換器６は、ケース８の底部における第一及び第二側板８１，８２の底面における第一固定脚部８５１Ａに対して第二固定脚部８５４とは反対側（図８における左側）の位置に接続されているとよい。

ここで、熱電変換器６が単にケース８に固定されている場合、ケース８を回転炉９に固定すると、ケース８は弾性変形しないので回転炉９の曲率半径によっては、熱電変換器６の吸熱部６１の第一脚部２側の端部が回転炉９の円筒状外周面９１から浮き上がる可能性がある。このため、吸熱部６１は、空気層を介して回転炉９の熱を吸熱することとなり、熱電変換効率が低下する。これに対し、本実施形態では、第二固定脚部８５４が弾性部材８５５を有していることから、第一固定脚部８５１Ａを中心に回動させることにより、熱電変換器６の吸熱部６１を確実に回転炉９の円筒状外周面９１に当接させることができる。したがって、熱電変換器６の熱電変換効率の低下を抑制でき、回転炉９の変形量を継続して確実に計測できる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について図面を用いて説明する。図９は、本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ｂの正面図であり、図１０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、ケース８の第一側板８１の側面に熱電変換器６が配置されている点で上記第一実施形態と異なる。また、本実施形態では、なお、以下の説明では、上記第一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。

本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ｂは、図９及び図１０に示すように、ケース８の略中央に位置する底板８５の中央部分に連結され、変形板３の懸架方向と直交する方向に延出する延出部８０６Ｂが設けられている。この延出部８０６Ｂは、例えば、剛性の高い非磁性の金属板により構成されている。この延出部８０６Ｂには、熱電変換器６が接続されている。具体的には、延出部８０６Ｂの下面には、熱電変換器６の金属板６４が当接するとともに、第二磁石６５がねじ等により固定されている。一方、延出部８０６Ｂの上面には、熱電変換器６の放熱部６３が固定されている。これにより、吸熱部６１により吸熱された回転炉９の熱は、熱電発電モジュール６２、金属板６４、延出部８０６Ｂを介して放熱部６３へと伝達される。また、ケース８の底板８５に設けられた固定部８５１の下面と吸熱部６１の下面とは、同一平面上に位置している。

本実施形態では、熱電変換器６をケース８の側面側（第一側板８１側）に配置しているので、熱電変換器の熱がケース８に伝達されることを抑制でき、ひずみゲージの劣化を抑制できる。また、延出部８０６Ｂがケース８の略中央に位置する底板８５の中央部分に連結され、かつ、固定部８５１の下面と吸熱部６１の下面とが同一平面上に位置しているので、オーバリティ計測センサ１Ｂを回転炉９の円筒状外周面９１に固定した際に、吸熱部６１を確実に円筒状外周面９１に当接させることができ、発電効率を高めることができる。

［第三実施形態の第一変形例］
なお、上記第三実施形態では、延出部８０６Ｂは、剛性の高い非磁性の金属板により構成することとしたが、これに限らない。
図１１は、第三実施形態の第一変形例に係るオーバリティ計測センサ１Ｃを示す側面図である。この第一変形例に係るオーバリティ計測センサ１Ｃは、図１１に示すように、延出部８０６Ｂに代えて、弾性変形可能な金属板（例えば、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）等）により構成される延出部８０６Ｃを有している。また、この変形例では、延出部８０６Ｃの先端部は、第二磁石６５と放熱部６３とを固定するねじにより、第二磁石６５の上面に固定されている。すなわち、本変形例では、熱電変換器６は、金属板６４の上面に放熱部６３が直接固定されている。このため、延出部８０６Ｃには、段差が設けられており、この段差を有することにより、固定部８５１の下面と吸熱部６１の下面とを同一平面上に位置するようにしている。

本変形例では、延出部８０６Ｃが弾性変形可能な金属板により構成されているので、この延出部８０６Ｃのばね性により、熱電変換器６の各部の熱膨張による変形がケース８に影響を及ぼすこと（ケース８が傾くこと等）を吸収できる。

［第三実施形態の第二変形例］
図１２は、第三実施形態の第二変形例に係るオーバリティ計測センサ１Ｄを示す側面図である。この第一変形例に係るオーバリティ計測センサ１Ｃは、図１２に示すように、延出部８０６Ｂに代えて、剛性の高い非磁性の金属板により構成されるＬ字状の延出部８０６Ｄを有している。この延出部８０６Ｄの基端部は、第一側板８１に沿うように配置され、縦方向（変形板３の上面に直交する方向であり、以下、Ｔ２方向という。）に延びる開口部８０８を有しており、この開口部８０８には、ねじ８０７が貫通し、このねじ８０７により延出部８０６Ｄが第一側板８１に縦方向に摺動可能に固定されている。一方、延出部８０６Ｄの先端部は、第三変形例と同様に、熱電変換器６が接続されている。すなわち、延出部８０６Ｄの先端部は、熱電変換器６の金属板６４と放熱部６３との間に位置し、これらがねじにより固定されている。

上記変形例では、延出部８０６Ｄがケース８の側面（第一側板８１）に沿ってＴ２方向に移動可能に構成されているので、熱電変換器６の各部の熱膨張による変形がケース８に影響を及ぼすこと（ケース８が傾くこと等）を吸収できる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について図面を用いて説明する。図１３は、本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ｅの正面図であり、図１４は、図１３のＡ１−Ａ１線に沿う矢視断面図である。
オーバリティ計測センサ１Ｅは、天板８６が各側板８１，８２の上端に固定されたケース８Ｅ、及びケース８Ｅを囲む枠部材６６を有する熱電変換器６Ｅを備える点で上記第一実施形態と異なる。また、本実施形態では、なお、以下の説明では、上記第一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。

本実施形態のオーバリティ計測センサ１Ｅは、図１３及び図１４に示すように、ケース８Ｅを備えている。このケース８Ｅは、天板８６が各側板８１，８２の上端に固定され一体化されている。熱電変換器６Ｅは、金属板６４と放熱部６３との間に枠部材６６を有し、この枠部材６６内には、ケース８Ｅが挿通する。このため、ケース８Ｅの一部（第一脚部２と第２脚部２０との間の領域）は、枠部材６６によりその周囲を囲まれた状態となる。
また、枠部材６６は、図１４に示すように、ケース８Ｅと隙間を開けた状態で配置され、その両側部には、縦方向に延びる開口部６８が形成され、この開口部６８を貫通するねじ６７によりケース８Ｅに固定されている。このため、枠部材６６を有する熱電変換器６Ｅは、ケース８Ｅに対してねじ６７を中心として回動可能で、かつ、ケース８Ｅの側面（第一側板８１及び第二側板８２）に沿ってＴ２方向（変形板３の表面に直交する方向）に移動可能に支持される。

本変形例では、熱電変換器６Ｅの枠部材６６がケースの側面に沿ってＴ２方向に移動可能に構成され、かつ、ねじ６７を中心として回動可能であるので、熱電変換器６Ｅの各部の熱膨張による変形がケース８Ｅに影響を及ぼすこと（ケース８Ｅが傾くこと等）を吸収できる。

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、上記各実施形態では、ケース８は、底板８５及び天板８６を備えることとしたが、これに限らず、これらのいずれかのみを備えることとしてもよい。

上記各実施形態では、両第一脚部２及び第二脚部２０のそれぞれは、同素材により同形状に形成されていることとしたが、これに限らず、例えば、両第一脚部２と第二脚部２０とは異なる素材により異なる形状に形成されていてもよい。例えば、第二脚部２０をステンレス鋼により構成し、両第一脚部２をインコネル（登録商標：スペシャルメタルズコーポレーション）により構成してもよい。この場合、ステンレス鋼の熱膨張係数とインコネル（登録商標：スペシャルメタルズコーポレーション）の熱膨張係数とが近い値となるので、異なる素材により構成されても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記実施形態では、変形板３及び補助板７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。
上記各実施形態では、補助板７は、変形板３よりも両第一脚部２側に設けられていることとしたが、これに限らず、補助板７が変形板３の上側（両第一脚部２とは反対側）に設けられていてもよい。

また、上記各実施形態では、上側支持部２３１、下側支持部２３２及び連結部２３３からなる支持部材２３を例示したが、支持部材の構成は、上記に限らず、変形板３を該変形板３の懸架方向に移動可能かつ回転炉９の円筒状外周面９１に追従する変形板３の表面３２に直交する方向の弾性変形以外の変形を規制して支持する構成であれば、その形状は問わない。

１ １Ａ １Ｂ １Ｃ １Ｄ １Ｅ オーバリティ計測センサ
２ 第一脚部
２０ 第二脚部
２０１ 磁石
２０２ スペーサ
２１ ブロック
２２ ねじ部材
２２１ 軸部
２３ 支持部材
２３１ 上側支持部
２３２ 下側支持部
２３３ 連結部
３ 変形板
３１ 裏面
３２ 表面
４ ひずみゲージ
５ 制御部
６ 熱電変換器
６１ 吸熱部
６２ 熱電発電モジュール
６３ 放熱部
６４ 金属板
６５ 第二磁石
６６ 枠部材
６７ ねじ
６８ 開口部
７ 補助板
７１ 裏面
７２ 表面
８ ８Ｅ ケース
８０ 開口
８１ 第一側板
８２ 第二側板
８５ 底板
８６ 天板
８７ 軸部
８８ 上側ケース
８９ 取手
８０１ 固定板
８０２ 開口部
８０３ ねじ
８０４ ねじ
８０５ 軸部材
８０６ ８０６Ｂ ８０６Ｃ ８０６Ｄ 延出部
８５０ 開口
８５１ 固定部
８５１Ａ 第一固定脚部
８５２ 磁石
８５３ スペーサ
８５４ 第二固定脚部
８５５ 弾性部材
９ 回転炉
９１ 円筒状外周面

Claims (10)

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第一脚部と、両第一脚部の間に懸架された弾性変形可能な変形板と、前記両第一脚部の間で前記変形板に固定され前記両第一脚部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第二脚部と、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、前記両第一脚部及び前記第二脚部を貫通状態に配置する開口を有するとともに、前記変形板の弾性変形が可能な空間をあけて前記変形板を囲むケースと、を備え、
   前記ケースには、該ケースを前記円筒状外周面に固定可能な固定部が設けられ、前記熱電変換器及び前記制御部は、前記ケースに接続されていることを特徴とするオーバリティ計測センサ。
2. 前記ケースは、前記変形板に対向して配置され、かつ前記開口が形成された底板を有し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。
3. 前記ケースには、前記変形板の懸架方向及び前記懸架方向と直交する方向のいずれかに延出する延出部が設けられ、
   前記延出部に前記熱電変換器が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオーバリティ計測センサ。
4. 前記熱電変換器は、前記第一脚部及び前記固定部を前記回転炉に固定したときに、前記回転炉に当接する吸熱部を有していることを特徴とする請求項３に記載のオーバリティ計測センサ。
5. 前記固定部は、前記ケースの長さ方向に離間して配置される第一固定脚部及び第二固定脚部を備え、
   前記第二固定脚部は、前記第一固定脚部を中心に前記ケースを回動する方向に付勢する弾性部材を有し、
   前記熱電変換器は、前記第一固定脚部に対して前記第二固定脚部とは反対側の位置に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のオーバリティ計測センサ。
6. 前記延出部は、弾性変形可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のオーバリティ計測センサ。
7. 前記延出部は、前記ケースの側面に沿って移動可能に支持されていることを特徴とする請求項４又は６に記載のオーバリティ計測センサ。
8. 前記両第一脚部及び前記第二脚部のそれぞれは、同素材により同形状に形成されており、
   前記両第一脚部は、第二脚部を中心に変形板に対して対称に配置さ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。
9. 前記ケースは、前記変形板の前記両第一脚部及び前記第二脚部とは反対側の面に対向する天板を有してい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。
10. ロータリーキルンにより原料を焼成してセメントクリンカを生成し、該セメントクリンカを用いてセメントを製造するセメントの製造方法であって、
    請求項１から９のいずれか一項に記載のオーバリティ計測センサを回転中の前記ロータリーキルンの回転炉に装着した状態で、前記セメントを製造することを特徴とするセメントの製造方法。

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