特許 6012229 回転機械のテレメータ計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6012229

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】回転機械のテレメータ計測システム

(51)【国際特許分類】

   G08C 17/00 20060101AFI20161011BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   G08C17/00 B

   G01M99/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-86884(P2012-86884)

(22)【出願日】2012年4月5日

(65)【公開番号】特開2013-218439(P2013-218439A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2015年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】釘宮 航

(72)【発明者】

【氏名】新井 眞

(72)【発明者】

【氏名】大山 宏治

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開平８−２１０９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３７８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４１４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０００８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９６９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５６２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０８Ｃ１３／００−２５／０４

Ｇ０１Ｍ１３／００−１５／１４

Ｇ０１Ｍ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静止部材に回転自在に支持され、かつロータディスク及び前記ロータディスクに取り付けられる動翼を含む回転体に備えられて、前記動翼の状態を検出するセンサと、
前記ロータディスクに備えられて、前記センサの検出信号を無線情報として送信する送信部と、
前記ロータディスクに備えられて、前記センサ及び前記送信部に電力を供給する２次電池と、
前記２次電池を充電する電力を供給する充電手段と、
前記静止部材に備えられて、前記無線情報を受信する受信部と、
を含み、
前記充電手段は、前記静止部材に送電用コイルを備える送電部と、前記回転体のロータディスクに受電用コイルを備える受電部とを含み、
前記送電用コイル及び前記受電用コイルは、前記回転体の軸方向に対向配置され、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの配置位置は、前記回転体の回転軸から同じ距離であり、
前記受電部は、非接触電力電送により前記送電用コイルから前記受電用コイルに受電した電力で前記２次電池を充電することを特徴とする回転機械のテレメータ計測システム。

【請求項2】

前記送信部及び前記２次電池は、前記ロータディスクのバランスホールの内部に配置され、前記バランスホールの位置が前記受電用コイルの位置よりも、前記回転体の回転軸からの距離が大きい、請求項１に記載の回転機械のテレメータ計測システム。

【請求項3】

前記送電用コイル及び前記受電用コイルは、前記回転体の回転周方向に分割され、複数の導体が巻回されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機械のテレメータ計測システム。

【請求項4】

前記送電用コイル及び前記受電用コイルは、複数の磁性体コアのそれぞれに巻回され、複数の磁性体コアのうち、一組の磁性体コアが前記回転軸を囲むように配置されている請求項３に記載の回転機械のテレメータ計測システム。

【請求項5】

前記受電部は、電磁界共鳴による非接触電力電送により前記送電用コイルから前記受電用コイルに受電した電力で前記２次電池を充電することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転機械のテレメータ計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気タービンまたはガスタービン等の動翼を有する回転機械において、動翼に発生する振動応力の計測等に際して用いられる回転機械のテレメータ計測システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的な蒸気タービンは、ケーシングに回転軸であるロータが回転自在に支持され、このロータの外周部に動翼が設けられると共に、ケーシングに静翼が設けられ、蒸気通路にこの動翼と静翼が交互に複数配設されて構成されている。従って、この動翼及び静翼を流れる蒸気により、動翼を介してロータが回転駆動することができる。

【0003】

このような蒸気タービン等の回転機械において、動翼に発生する振動応力を計測する場合には、動翼に歪みゲージなどのセンサを貼り付け、テレメータ送信機を用いて回転側の信号を無線で静止側のテレメータ受信機に伝達し、動翼に発生する振動応力を計測している技術がある（特許文献１及び特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−２１０９２９号公報

【特許文献2】特開２０００−１３７８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に、センサ及びテレメータ送信機が電力を必要とするため、センサ及びテレメータ送信機に電力を供給する１次電池を備えるが、１次電池は消耗するため交換が必要であり、連続計測時間は制限されてしまう。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するものであり、動翼を有する回転機械において、動翼の状態を検出する連続計測時間を延ばすことのできる回転機械のテレメータ計測システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、回転機械のテレメータ計測システムは、静止部材に回転自在に支持され、かつロータディスク及び前記ロータディスクに取り付けられる動翼を含む回転体に備えられて、前記動翼の状態を検出するセンサと、前記回転体に備えられて、前記センサの検出信号を無線情報として送信する送信部と、前記回転体に備えられて、前記センサ及び前記送信部に電力を供給する２次電池と、前記回転体に備えられて、前記２次電池を充電する電力を供給する充電手段と、前記静止部材に備えられて、前記無線情報を受信する受信部と、を含むことを特徴とする。

【0008】

この回転機械のテレメータ計測システムは、２次電池が消耗しても、充電手段が２次電池を充電することで、センサ及び送信部に電力を供給する。このため、回転機械のテレメータ計測システムは、動翼の状態を検出する連続計測時間を延ばすことができる。

【0009】

本発明において、前記充電手段は、前記静止部材に送電用コイルを備える送電部と、前記回転体に受電用コイルを備える受電部とを含み、前記受電部は、非接触電力電送により前記送電用コイルから前記受電用コイルに受電した電力で前記２次電池を充電することが好ましい。

【0010】

回転機械の動翼は、駆動時に回転しているので、センサ及び送信部は、回転体に取り付けられている。上述した充電手段は、非接触電力伝送により、静止部材側の電力を伝送して２次電池を充電することができる。このため、回転体に電力を伝送するワイヤリングのための機構を設けることも不用となり、回転体の信頼性を高めることができる。センサ及び送信部は、受電用コイルに受電した電力を常時給電されるようにすれば、２次電池の電力と併用することで、電源の安定性を確保することができる。

【0011】

本発明において、前記送電用コイル及び前記受電用コイルの配置位置は、前記回転体の回転軸から同じ距離であることが好ましい。

【0012】

同じ距離を有する送電用コイル及び受電用コイルを取り付ける回転機械が増やすことにより、送電用コイル及び受電用コイルの品種を低減できることからテレメータ計測システムの都度設計が不用となり、コストを抑制することができる。

【0013】

本発明において、前記送電用コイル及び前記受電用コイルは、前記回転体の回転周方向に分割され、複数の導体が巻回されていることが好ましい。

【0014】

この構造により、送電用コイル及び受電用コイルは、ロータディスクの周方向に沿って延びるように巻回できるので、コイルを相対的に大きくし、送電用コイル及び受電用コイルが互いに非接触の状態で電力の伝送距離を伸ばすことができる。

【0015】

本発明において、前記受電部は、電磁界共鳴による非接触電力電送により前記送電用コイルから前記受電用コイルに受電した電力で前記２次電池を充電することが好ましい。

【0016】

これにより、送電用コイル及び受電用コイルが互いに非接触の状態で電力の伝送距離を伸ばすことができる。

【0017】

本発明において、前記充電手段は、光を発光する発光素子を前記静止部材に備える送電部と、前記光を受け電力を発生するフォトダイオードを前記回転体に備える受電部とを含み、前記受電部は、前記フォトダイオードが発生する電力で前記２次電池を充電することが好ましい。

【0018】

回転機械の動翼は、駆動時に回転しているので、センサ及び送信部は、回転体に取り付けられている。上述した充電手段は、光を介して静止部材側の電力を伝送して２次電池を充電することができる。このため、回転体に電力を伝送するワイヤリングのための機構を設けることも不用となり、回転体の信頼性を高めることができる。センサ及び送信部は、フォトダイオードが発電した電力を常時給電されるようにすれば、２次電池の電力と併用することで、電源の安定性を確保できる。

【0019】

本発明において、前記充電手段は、前記回転体の熱を受け電力を発生する熱電変換素子を前記回転体に備える受電部を含み、前記受電部は、前記熱電変換素子が発生する電力で前記２次電池を充電することが好ましい。

【0020】

回転機械の動翼は、駆動時に回転しているので、センサ及び送信部は、回転体に取り付けられている。静止側からの給電を受けずに、充電手段は、熱電変換素子が回転体の周囲の熱を受け発電し、熱電変換素子が発生する電力で２次電池を充電する。このため、回転体に電力を伝送するワイヤリングのための機構を設けることも不用となり、回転体の信頼性を高めることができる。センサ及び送信部は、熱電変換素子が発電した電力を常時給電されるようにすれば、２次電池の電力と併用することで、電源の安定性を確保できる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、動翼を有する回転機械において、動翼の状態を検出する連続計測時間を延ばすことのできる回転機械のテレメータ計測システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、蒸気タービンの概略構成図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るテレメータ計測システムを説明する説明図である。

【図3】図３は、図２の部分拡大図である。

【図4】図４は、実施形態１に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、送電用コイルまたは受電用コイルの概略構成図である。

【図6】図６は、実施形態１の変形例に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、実施形態２に係るテレメータ計測システムを説明する説明図である。

【図8】図８は、実施形態２に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。

【図9】図９は、実施形態３に係るテレメータ計測システムを説明する説明図である。

【図10】図１０は、実施形態３に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。

【図11】図１１は、実施形態３の熱電変換素子の構成を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0024】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る蒸気タービンを表す概略構成図である。実施形態１では、回転機械として、蒸気タービンを例に挙げて説明する。

【0025】

実施形態１の蒸気タービン１０において、図１に示すように、静止部材であるケーシング１１は、中空形状をなし、回転体としてのロータ１２が複数の軸受１３により回転自在に支持されている。このロータ１２は、ケーシング１１の内部において、外周部にロータディスク１４を介して動翼１５が固定されている。この場合、動翼１５は、ロータ１２における軸方向に所定間隔で複数段にわたって設けられている。また、ケーシング１１は、この複数段の動翼１５の間に位置して、複数段の静翼１６が固定されている。そして、ケーシング１１は、この動翼１５及び静翼１６が配設される通路に蒸気通路１７が形成されており、蒸気供給口１８と蒸気排出口１９が設けられ、蒸気通路１７に連通している。

【0026】

従って、蒸気がこの蒸気供給口１８から蒸気通路１７に供給されると、この蒸気が複数の動翼１５と静翼１６を通過することで、各動翼１５を介してロータ１２が駆動回転し、このロータ１２に連結された図示しない発電機を駆動する一方、動翼１５を駆動した蒸気は、排気ディフューザ（図示略）で静圧に変換されてから蒸気排出口１９から大気に放出される。

【0027】

図２は、実施形態１のテレメータ計測システムを説明する説明図である。図３は、図２の部分拡大図である。図４は、実施形態１に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。上述した蒸気タービン１０のような回転機械において、動翼１５に発生する振動応力を計測する場合には、動翼１５に歪みゲージ等の動翼の状態を検出するセンサ４０を貼り付け、テレメータ計測システム１を用いて、ロータ１２側におけるセンサ４０の信号を無線情報として静止部材１６Ａ側の制御部８に伝達し、例えば、動翼１５に発生する振動応力を計測している。図２に示すように、静止部材１６Ａは、動翼１５を備えるロータ１２の近傍に、ロータ１２と非接触で位置して、上述したケーシング１１の一部として位置している。

【0028】

図２、図３及び図４に示すように、テレメータ計測システム１は、センサ４０と、送信部２と、送信アンテナ３と、２次電池４と、充電手段５と、受信部６と、受信アンテナ７と、制御部８と、を含む。センサ４０は、動翼１５に貼り付けられた歪みゲージであり、配線ｉｓは、センサ４０が検出した動翼１５の振動応力に応じた検出信号を送信部２に伝達する。センサ４０は、動翼１５に貼り付けられた熱電対であってもよい。

【0029】

送信部２は、センサ４０の検出信号を無線情報ｉｗとする。そして、送信部２は、受信部６に送信アンテナ３を介して無線情報ｉｗを送信するテレメータ発信機である。受信部６は、受信アンテナ７を介して受信するテレメータ受信機であり、無線情報ｉｗを制御部８に送出する。上述したセンサ４０及び送信部２には、２次電池４の電力が電力線Ｐｗを介して供給されている。

【0030】

制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心とするマイクロプロセッサと、このＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、記憶手段となる記憶装置とを含む。制御部８は、無線情報ｉｗに含まれるセンサ４０の検出信号を抽出し、記憶手段に記憶する。制御部８は、表示手段８Ａを備えることが好ましく、表示手段８Ａがセンサ４０の検出信号を表示する。

【0031】

実施形態１に係る充電手段５は、図２に示す静止部材１６Ａに送電用コイルＬ１を備える送電部５２と、ロータ１２に受電用コイルＬ２を備える受電部５１と、電源５３とを含む。送電部５２は、上述した制御部８に制御されている。図４に示すように、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２は、電磁誘導により非接触で電力を伝送する非接触電力伝送手段５４を構成する。

【0032】

図５は、送電用コイルまたは受電用コイルの概略構成図である。図２及び図３に示すように、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２は、ロータディスク１４の側面及び、静止部材１６Ａにそれぞれ配置され、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２が対向して配置されている。

【0033】

送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の配置位置は、図３に示すように、ロータディスク１４の回転軸Ｚｒから同じ距離ｒ１であり、図４に示すように、回転軸Ｚｒと平行な方向からみて、周方向に延び、回転軸Ｚｒを囲むように配置されている。距離ｒ１は、多様な回転機械のロータディスク１４の径に対応可能な半径位置を選択することがより好ましい。このため、同じ距離ｒ１を有する送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２を取り付ける回転機械が増やすことにより、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２の品種を低減できることから、テレメータ計測システム１の都度設計が不用となり、コストを抑制することができる。

【0034】

図３に示すように、送信部２及び２次電池４は、バランスホール１４ａの内部に配置されていることが好ましい。バランスホール１４ａは、上述した距離ｒ１と異なる半径の距離ｒ２にあるロータディスク１４の凹部である。バランスホール１４ａは、ロータ１２の回転振動を抑制する錘を配置可能な凹部であるが、この凹部に送信部２及び２次電池４を配置することで、送信部２及び２次電池４がロータディスク１４の端部に突出することを抑制することができる。そして、送信部２及び２次電池４がバランスホール１４ａの内部に配置されている場合、ロータ１２の回転により送信部２及び２次電池４が故障する可能性を抑制することができる。

【0035】

図５に示すように、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２は、ロータディスク１４の周方向に分割され、複数の導体５７が磁性体のコア５６に巻回されている。送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２は、例えば、コイル半体５５Ａと、コイル半体５５Ｂとが、回転軸Ｚｒを囲むように配置されている。このため、送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２は、ロータ１２の回転軸Ｚｒの周囲に設置が容易である。送電用コイルＬ１及び受電用コイルＬ２は、ロータディスク１４の周方向に沿って延びるように巻回できるので、コイルを相対的に大きくし、電力の伝送距離を伸ばすことができる。

【0036】

図４に示すように、制御部８の制御指令に基づいて、送電部５２が、電源５３の電力を送電線ＰＡより受け、送電用コイルＬ１に電流を流す。送電用コイルＬ１の周囲に磁界が生じ、受電用コイルＬ２を貫く磁束に変化を与える電磁誘導が生じ、受電用コイルＬ２に電流が流れる。このように、非接触電力伝送手段５４は、送電用コイルＬ１から受ける起電力により受電用コイルＬ２が受電する。受電部５１は、充電回路を備えており、受電用コイルＬ２が受電した電力を配線Ｐｃに送り２次電池４を充電する。

【0037】

回転機械である蒸気タービン１０の動翼１５は、駆動時に回転しているので、センサ４０及び送信部２は、ロータ１２に取り付けられている。上述した充電手段５は、非接触電力伝送により、静止部材１６Ａの電力を伝送して２次電池４を充電することができる。このため、ロータ１２に電力を伝送するワイヤリングのための機構を設けることも不用となり、ロータ１２の信頼性を高めることができる。センサ４０及び送信部２は、受電用コイルＬ２に受電した電力を常時給電されるようにすれば、２次電池４の電力と併用することで、電源の安定性を確保することができる。

【0038】

以上説明したように、実施形態１に係るテレメータ計測システム１は、センサ４０と、送信部２と、２次電池４と、充電手段５と、受信部６と、を含む。センサ４０は、動翼１５の状態を検出する。送信部２は、センサ４０の検出信号を無線情報ｉｗとして送信する。２次電池４は、センサ４０及び送信部２に電力を供給する。充電手段５は、２次電池４を充電する電力を供給する。受信部６は、静止部材１６Ａに備えられ、無線情報ｉｗを受信する。この回転機械のテレメータ計測システム１は、２次電池４が消耗しても、充電手段５が２次電池を充電することで、センサ４０及び送信部２に電力を供給する。このため、回転機械のテレメータ計測システム１は、動翼１５の状態を検出する連続計測時間を延ばすことができる。

【0039】

（変形例）
図６は、実施形態１の変形例に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。実施形態１の変形例に係るテレメータ計測システム１Ａは、非接触電力伝送手段５４Ａが電磁界共鳴による非接触電力電送を行う。

【0040】

実施形態１の変形例に係る充電手段５は、図２に示す静止部材１６Ａに送電用コイルＬ１Ａ及びコンデンサＣ１を備える送電部５２と、ロータ１２に受電用コイルＬ２Ａ及びコンデンサＣ２を備える受電部５１と、電源５３とを含む。図６に示すように、送電用コイルＬ１Ａ、コンデンサＣ１、受電用コイルＬ２Ａ及びコンデンサＣ２は、磁気共鳴により非接触で電力を伝送する非接触電力伝送手段５４Ａを構成する。

【0041】

制御部８の制御指令に基づいて、送電部５２が、電源５３の電力を送電線ＰＡより受け、送電用コイルＬ１Ａ及びコンデンサＣ１が周囲の磁場を振動させる。送電用コイルＬ１Ａ及びＣ１の周囲の磁場の振動と共振周波数が同じ受電用コイルＬ２Ａ及びコンデンサＣ２は、共鳴し受電用コイルＬ２Ａに電流が流れる。このように、非接触電力伝送手段５４は、送電用コイルＬ１Ａ及びコンデンサＣ１を含む共振回路と、受電用コイルＬ２Ａ及びコンデンサＣ２を含む共振回路との共振周波数が同じであるため、電磁界共鳴により、受電用コイルＬ２Ａが受電する。受電部５１は、受電用コイルＬ２Ａが受電した電力を配線Ｐｃに送り２次電池４を充電する。

【0042】

受電部５１は、電磁界共鳴による非接触電力電送により送電用コイルＬ１Ａから受電用コイルにＬ２Ａに受電した電力で２次電池４を充電する。これにより、送電用コイルＬ１Ａ及び受電用コイルＬ２Ａが互いに非接触の状態で電力の伝送距離を伸ばすことができる。例えば、実施形態１の変形例に係る充電手段５は、実施形態１に係る充電手段５に比較して、伝送距離を長くすることができる。

【0043】

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るテレメータ計測システムを説明する説明図である。図８は、実施形態２に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。実施形態２に係るテレメータ計測システム１Ｂは、受電部５１が光によりフォトダイオード５１ａが発生する電力で２次電池４を充電する。

【0044】

実施形態２に係る充電手段５は、図７に示す静止部材１６Ａに光を発光する発光素子５２ａを備える送電部５２と、ロータ１２に光を受け電力を発生するフォトダイオード５１ａを備える受電部５１と、電源５３とを含む。送電部５２は、上述した制御部８に制御されている。発光素子５２ａは、例えば発光ダイオードである。

【0045】

図７に示すように、発光素子５２ａ及びフォトダイオード５１ａは、ロータディスク１４の外周面及び、静止部材１６Ａにそれぞれ配置され、発光素子５２ａ及びフォトダイオード５１ａが対向して配置されている。発光素子５２ａ及びフォトダイオード５１ａは、ロータディスク１４の側面及び、静止部材１６Ａにそれぞれ配置され、発光素子５２ａ及びフォトダイオード５１ａが対向して配置されていてもよい。

【0046】

図８に示すように、制御部８の制御指令に基づいて、送電部５２が、電源５３の電力を送電線ＰＡより受け、発光素子５２ａに電流を流す。発光素子５２ａの周囲に光が生じ、この光を受光したフォトダイオード５１ａには、電流が流れる。このように、実施形態２に係るテレメータ計測システム１Ｂは、発光素子５２ａが発光する光によりフォトダイオード５１ａ発電し、受電部５１が受電する。受電部５１は、フォトダイオード５１ａが発電した電力を配線Ｐｃに送り２次電池４を充電する。

【0047】

実施形態２に係る充電手段５は、光を発光する発光素子５２ａを静止部材１６Ａに備える送電部５２と、発光素子５２ａの光を受け電力を発生するフォトダイオード５１ａをロータ１２に備える受電部５１とを含み、受電部５１は、フォトダイオード５１ａが発生する電力で２次電池４を充電する。

【0048】

実施形態２に係る充電手段５は、光を介して静止部材１６Ａ側の電力を伝送して２次電池４を充電することができる。このため、ロータ１２に電力を伝送するワイヤリングのための機構を設けることも不用となり、ロータ１２の信頼性を高めることができる。センサ４０及び送信部２は、フォトダイオード５１ａが発電した電力を常時給電されるようにすれば、２次電池４の電力と併用することで、電源の安定性を確保できる。

【0049】

（実施形態３）
図９は、実施形態３に係るテレメータ計測システムを説明する説明図である。図１０は、実施形態３に係るテレメータ計測システムの構成を示すブロック図である。図１１は、実施形態３の熱電変換素子の構成を示す構成図である。上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。実施形態３に係るテレメータ計測システム１Ｃは、熱電変換素子５１ｂが発生する電力で２次電池４を充電する。

【0050】

図９及び図１０に示すように、実施形態３に係る充電手段５は、ロータ１２周囲の熱を受け電力を発生する熱電変換素子５１ｂを備える受電部５１をロータ１２に含む。この構造により、ロータ１２の外部の電源５３の電力が不用となる。

【0051】

図１１に示すように、熱電変換素子５１ｂは、熱伝導率の小さいｎ型半導体であるｎ型熱電変換部９１と、ｐ型半導体であるｐ型熱電変換部９２とを備える。このｎ型熱電変換部９１及びｐ型熱電変換部９２は、熱電変換材料から構成される。並置されたｎ型熱電変換部９１とｐ型熱電変換部９２の上端面には、２つの熱電変換部９１、９２に共通な電極９３が接続される。一方、ｎ型熱電変換部９１とｐ型熱電変換部９２との下端面には、それぞれ独立した電極９４ａ、９４ｂが接続される。

【0052】

図９に示す動翼１５を駆動した蒸気の熱は、熱電変換素子５１ｂの電極９３を加熱する。図１１に示す熱電変換素子５１ｂは、電極９３が加熱される場合、電極９３と電極９４ａ、９４ｂとの間で、熱励起されたキャリアによってｐ型熱電変換部９２がｎ型熱電変換部９１よりも高電位になる。電極９４ａ、９４ｂ間に負荷となる受電部５１が接続されていると、ｐ型熱電変換部９２からｎ型熱電変換部９１側へ電流が流れる。

【0053】

実施形態３に係る充電手段５は、ロータ１２の熱を受け電力を発生する熱電変換素子５１ｂをロータ１２に備える受電部５１を含み、受電部５１は、熱電変換素子５１ｂが発生する電力で２次電池４を充電する。

【0054】

図１０に示すように、実施形態３に係るテレメータ計測システム１Ｃは、熱電変換素子５１ｂがロータ１２の周囲の熱を受け発電し、受電部５１が受電する。受電部５１は、熱電変換素子５１ｂが発電した電力を配線Ｐｃに送り２次電池４を充電する。実施形態３に係るテレメータ計測システム１Ｃは、蒸気タービン１０の排熱を利用して、２次電池４を充電するため、エネルギー効率を高めることができる。このため、ロータ１２に電力を伝送するワイヤリングのための機構を設けることも不用となり、ロータ１２の信頼性を高めることができる。センサ４０及び送信部２は、熱電変換素子５１ｂが発電した電力を常時給電されるようにすれば、２次電池４の電力と併用することで、電源の安定性を確保できる。

【0055】

また、上述した各実施形態では、テレメータ計測システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを蒸気タービン１０に適用して説明したが、ロータディスク及び前記ロータディスクに取り付けられる動翼を含む回転体を備えた、ガスタービン、圧縮機、ガスタービン及び蒸気タービンを組み合わせた複合発電システムなどの回転機械にも適用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ テレメータ計測システム
２ 送信部
３ 送信アンテナ
４ ２次電池
５ 充電手段
６ 受信部
７ 受信アンテナ
８ 制御部
８Ａ 表示手段
１０ 蒸気タービン
１１ ケーシング
１２ ロータ
１４ ロータディスク
１４ａ バランスホール
１５ 動翼
１６ 静翼
１６Ａ 静止部材
１７ 蒸気通路
１８ 蒸気供給口
１９ 蒸気排出口
４０ センサ
５１ 受電部
５１ａ フォトダイオード
５１ｂ 熱電変換素子
５２ 送電部
５２ａ 発光素子
５３ 電源
５４、５４Ａ 非接触電力伝送手段
５５Ａ、５５Ｂ コイル半体
５６ コア
５７ 導体
９１ ｎ型熱電変換部
９２ ｐ型熱電変換部
９３、９４ａ、９４ｂ 電極
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｌ１、Ｌ１Ａ 送電用コイル
Ｌ２、Ｌ２Ａ 受電用コイル
Ｚｒ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】