(57)【要約】【課題】敷設作業及びメンテナンス作業を軽減することのできるボイラの計測装置を提供する。【解決手段】計測装置１は、ボイラ設備２の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部１０と、その所定箇所よりも低温な領域に設置され、電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部１２と、第一の端部１１ａと第二の端部１１ｂとを備え、当該第一の端部１１ａと第二の端部１１ｂとの温度差に応じた起電力を生成する熱電対１１と、を備え、計測データ送信処理部１２は、熱電対１１の生成する起電力から電力を得て無線送信する。【選択図】図１
2014095512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ設備の所定箇所に設置され、当該所定箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部と、
前記所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、
第一の端部と第二の端部とを備え、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する熱電対と、
を備え、
前記計測データ送信処理部は、前記熱電対の生成する起電力から電力を得て無線送信する
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記センサ部及び前記熱電対の第一の端部は、
前記ボイラ設備の炉壁または高温配管に設置され、
前記計測データ送信処理部及び前記熱電対の第二の端部は、
前記炉壁または高温配管よりも低温であるボイラ制御部に設置され、
前記計測データ送信処理部は、
前記センサ部及び前記熱電対と有線接続している
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記熱電対を複数有し、
当該複数の熱電対が直列、並列、またはその組み合わせで接続されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記計測データ送信処理部は、
前記熱電対の生成する起電力に基づいて第一の端子における温度を計測し、
前記センサ部から入力する電気信号に基づく計測データと、当該熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データに基づいて所定の演算を行い、当該演算によって算出されたデータを無線送信する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一に記載の計測装置。
【請求項５】
前記センサ部は、
設置された箇所の歪み量を電気信号に変換する歪みゲージを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一に記載の計測装置。
【請求項６】
前記センサ部は、
二つの前記歪みゲージと、
二つの参照抵抗素子と、
を備え、
前記二つの歪みゲージ及び前記二つの参照用抵抗素子を接続してブリッジ回路を構成する
ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
計測装置と計測データ受信装置とを備える計測システムであって、
前記計測装置は、
ボイラ設備の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部と、
前記ボイラ設備の所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、
第一の端部と第二の端部とを備え、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する熱電対と、
を備え、
前記計測データ送信処理部は、前記熱電対の生成する起電力から駆動電力を得て、前記計測データ受信装置へと無線送信し、
前記計測データ受信装置は、前記計測データ送信処理部から無線送信された計測データを出力する
ことを特徴とする計測システム。
【請求項８】
ボイラ設備の所定箇所に設置されたセンサ部が、当該所定箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力し、
第一の端部と第二の端部とを備える熱電対が、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じて起電力を生成し、
前記所定箇所よりも低温な領域に設置された計測データ送信処理部が、前記熱電対が生成する起電力から駆動電力を得て、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する
ことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの炉壁及び高温配管をモニタリングする計測装置、計測システム及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所などに用いられるボイラの状態を把握するために、ボイラを構成する各所において種々の計測（例えば、歪み計測等）を行うことがある。当該ボイラにおける計測では、センサを取り付ける計測位置と計測データを収集する位置（計測室等）とが大きく離れており、また、センサの設置個所も多数に及ぶため、ケーブル長、ケーブル敷設作業及びメンテナンス作業が膨大となる。
【０００３】
一方、複数のセンサユニット（センサ付無線端末）を空間に配置し、当該配置箇所の状態を示す計測データを無線信号で送信する無線センサネットワーク技術が開発されている。この無線センサネットワーク技術を利用した計測システムでは、センサから引き回していたケーブルを廃することが可能なため、当該計測システムの敷設作業及びメンテナンス作業の工数の削減が期待される。
【０００４】
また、大型構造物に上記無線センサネットワーク技術を運用した例として、航空機機体構造に所定のダクト（導波管）を設け、当該ダクト内に無線センサの無線信号を伝搬させることによって構築する計測システムが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３８３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようなボイラに無線センサネットワークを適用する場合においては、以下のような問題点が生じる。
【０００７】
まず、特許文献１に記載された航空機機体のように、ボイラに、無線信号、或いは有線ケーブルを通過させるダクトを予め設置してセンサネットワークを構築する手法が考えられる。しかし、ボイラ建屋、タービン建屋及びこれらを接続する高温配管等はその高さや周囲が数百メートルにも及ぶ建築物であり、また計測室との距離も大きく離れている。そのためダクトの設計・製造にかかる費用が増加し、本来の目的を達成することができない。またこの場合、事後的に計測ポイントを増設する等の柔軟なネットワーク構築への対応が難しい。
【０００８】
またセンサユニットは、センシングを行うセンサ部と、計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、バッテリとが一体となってモジュール化されているのが一般的である。しかしながら、ボイラの炉壁や高温配管等は３００℃、場合によっては６００℃を超える高温に達する。センサユニットに含まれる無線送信部（計測データ送信処理部）は、一般的な電子デバイスとしてそのような高温域では動作することができない。
【０００９】
またセンサユニットは、無線信号を発信するため機器として電源が必須である。ここで、一般的なセンサユニットはバッテリを搭載しているものが一般的であるが、この場合、長期間のモニタリングに際しバッテリ交換を要することとなる。特に、通常は人が出入りするような環境として設計されていない炉壁等に当該センサユニットを設置した場合、バッテリ交換の作業負担が増大する。また、センサユニットから計測データ受信器までの無線信号を中継する中継器を用いる場合、当該中継器にも何らかの電力供給源が必要である。
【００１０】
そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる計測装置、計測システム及び計測方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、ボイラ設備の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部と、前記所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、第一の端部と第二の端部とを備え、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する熱電対と、を備え、前記計測データ送信処理部は、前記熱電対の生成する起電力から電力を得て無線送信することを特徴とする計測装置である。
【００１２】
また本発明は、前記センサ部及び前記熱電対の第一の端部が、前記ボイラ設備の炉壁または高温配管に設置され、前記計測データ送信処理部及び前記熱電対の第二の端部が、前記炉壁または高温配管よりも低温であるボイラ制御部に設置され、前記計測データ送信処理部は、前記センサ部及び前記熱電対と有線接続していることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記熱電対を複数有し、当該複数の熱電対が直列、並列、またはその組み合わせで接続されていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記計測データ送信処理部が、前記熱電対の生成する起電力に基づいて第一の端子における温度を算出し、当該算出データを無線送信することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記センサ部は、設置された箇所の歪み量を電気信号に変換する歪みゲージを備えることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記センサ部が、二つの前記歪みゲージと、二つのｋ抵抗素子と、を備え、前記二つの歪みゲージ及び前記二つの参照用抵抗素子を接続してブリッジ回路を構成することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、計測装置と計測データ受信装置とを備える計測システムであって、前記計測装置は、ボイラ設備の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部と、前記ボイラ設備の所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、第一の端部と第二の端部とを備え、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する熱電対と、を備え、前記計測データ送信処理部は、前記熱電対の生成する起電力から駆動電力を得て、前記計測データ受信装置へと無線送信し、前記計測データ受信装置は、前記計測データ送信処理部から無線送信された計測データを出力することを特徴とする計測システムである。
【００１８】
また本発明は、ボイラ設備の所定箇所に設置されたセンサ部が、当該所定箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力し、第一の端部と第二の端部とを備える熱電対が、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じて起電力を生成し、前記所定箇所よりも低温な領域に設置された計測データ送信処理部が、前記熱電対が生成する起電力から駆動電力を得て、前記電気信号に基づく計測データを無線送信することを特徴とする計測方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、敷設作業及びメンテナンス作業を軽減することのできるボイラの計測装置、計測システム及び計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一の実施形態による計測装置の構成を示す第一の図である。
【図２】本発明の第一の実施形態による計測装置の構成を示す第二の図である。
【図３】第一の実施形態によるセンサ部１０及び熱電対１１の高温配管２１への設置例を示す図である。
【図４】第二の実施形態のセンサ部１０における回路構成の一例を示す図である。
【図５】第二の実施形態によるセンサ部１０及び熱電対１１の高温配管２１への設置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態による計測装置を、図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による計測装置の構成を示す第一の図である。この図において符号１は計測装置である。計測装置１は、ボイラ設備２の炉壁や高温配管等の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部１０を備えている。また計測装置１は、センサ部１０を設置した所定箇所よりも低温な領域に設置され、センサ部１０から入力した電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部１２を備えている。また計測装置１は、第一の端部１１ａと第二の端部１１ｂとを備え、当該第一の端部１１ａと第二の端部１１ｂとの温度差に応じた起電力を生成する熱電対１１を備えている。
なお、ボイラ設備２は炉２０、高温配管２１及びボイラ制御部２２を備え、タービン３及び発電機４とともに火力発電システムを構成している。
【００２２】
図１に示す通り、本実施形態による計測装置１のセンサ部１０及び熱電対１１の第一の端部１１ａは、炉２０の炉壁２０ａまたは高温配管２１に設置される。一方、計測データ送信処理部１２及び前記熱電対の第二の端部１１ｂは、炉壁２０ａまたは高温配管２１よりも低温であるボイラ制御部２２に設置される。そして計測データ送信処理部１２はセンサ部１０及び熱電対１１と有線接続する構成となっている。
【００２３】
ここで、炉壁２０ａ及び高温配管２１の管壁はバーナーに熱せられた蒸気に触れるため３００℃以上の高温に達する。本実施形態による計測装置１は、ボイラ設備２においてこのような高温に達する箇所における歪みをモニタリングするものである。計測装置１は、炉壁２０ａ、高温配管２１等における歪み量を、センサ部１０の歪みゲージ１０ａ（後述）を介してモニタリングする。ボイラ設備２のオペレータは、計測室（図示せず）にて、このような歪み量の計測データを参照して異常箇所を把握してメンテナンス作業を行う。
【００２４】
ところで、ボイラ設備２の観測ポイント（センサ部１０が設置された箇所）からオペレータが常時待機する計測室まで有線で引き回すことで計測システムを構築しようとすると、ケーブルの敷設作業やそのメンテナンス作業が増大し好ましくない。したがって、本実施形態による計測装置１は、図１に示すように、計測データ送信処理部１２がセンサ部１０を介して取得した歪み量を無線信号として無線送信する構成としている。しかしながら、計測データ送信処理部１２はいわゆる一般的な電子デバイスであるため、特に３００℃以上の高温となるような環境では使用することができない。そこで本実施形態による計測装置１は、図１に示すように、センサ部１０から、より低温な環境であるボイラ制御部２２に設置された計測データ送信処理部１２までを通信ケーブル１３で接続し、計測データ送信処理部１２は、通信ケーブル１３を介して取得した計測データを無線で送信することを特徴としている。
【００２５】
ボイラ制御部２２は、オペレータが、炉２０内部の火炎出力や高温配管２１を通過する蒸気圧等を調整するための各種制御を行う箇所である。ボイラ制御部２２はオペレータ自身が出入りする箇所であるため、比較的低温な環境（室温）に保たれている。なお、本実施形態では、計測データ送信処理部１２を、「低温な領域」の一例であるボイラ制御部２２に設置したが、本実施形態においてはこのような態様に限定されない。例えば、他の「低温な領域」として、ボイラ建屋（図示せず）の外壁や天井であったりしても構わない。
【００２６】
また本実施形態による計測装置１は熱電対１１を備えている。この熱電対１１は一般的に知られる熱電対と同等の機能を有している。すなわち、熱電対１１は第一の端部１１ａと第二の端部１１ｂを備えており、第一の端部１１ａ及び第二の端部１１ｂのそれぞれにおける温度の温度差に対応する起電力を生成する。
【００２７】
ここで、本実施形態における当該熱電対１１の一端である第一の端部１１ａはセンサ部１０が設置される箇所の近辺に設置されている。この熱電対１１は、センサ部１０周辺における温度計測に用いるものである。後述する通り、センサ部１０は歪みゲージ１０ａによる設置個所の歪み量を電気信号として取得するものである。しかし、３００℃以上の高温に達する高温配管２１等に単軸歪みゲージを適用する場合、当該歪みゲージの熱変形成分が計測に大きく影響してしまい、高温配管２１自身の熱変形応力等に起因する歪み量を計測することができない。そこで、センサ部１０の周辺に熱電対１１を設置し、その箇所の温度を取得して歪みゲージの熱変形分を差し引く（温度補償する）ことで、目的とする歪み量を算出することができる。
【００２８】
また本実施形態による計測装置１は、熱電対１１の別の一端である第二の端部１１ｂがボイラ制御部２２に設置されている。すなわちこの熱電対１１は、第二の端部１１ｂにおける温度を基準として第一の端部１１ａにおける炉壁２０ａまたは高温配管２１等の温度を計測する。なお、第二の端部１１ｂが計測データ送信処理部１２の内部に組み込まれており、計測データ送信処理部１２が内部に自身の温度（すなわち第二の端部１１ｂにおける温度）を取得する機能を有する構成であっても構わない。このようにすることで計測データ送信処理部１２は、第二の端部１１ｂの温度と、熱電対１１に生成される起電力を参照して、第一の端部１１ａにおける絶対温度を算出して得ることができる。
【００２９】
また上述した通り、本実施形態による計測装置１は、高温領域に設置されるセンサ部１０から低温領域に設置される計測データ送信処理部１２までは通信ケーブル１３を介して有線接続し、同様に高温領域に設置される第一の端部１１ａから計測データ送信処理部１２までは有線（熱電対１１）で引き回す構成となっている。したがってこの場合、計測装置１は、通信ケーブル１３と熱電対１１を束ねて一体化し、一のケーブルとして引き回す構成としてもよい。
【００３０】
そして、本実施形態による計測装置１の計測データ送信処理部１２は、熱電対１１の生成する起電力から電力を得て無線送信することを特徴とする。すなわち計測データ送信処理部１２は、高温領域である炉壁２０ａまたは高温配管２１等における温度と、低温領域であるボイラ制御部２２等における温度の温度差により、熱電対１１から駆動電力を得ることを特徴としている。
【００３１】
また、本実施形態による計測装置１は、図１に示すようにボイラ設備２の複数箇所を同時に計測する目的で、センサ部１０及び熱電対１１のペアを複数有していてもよい。すなわち計測データ送信処理部１２が複数の入力チャネルを有しており、それぞれの入力チャネルにおいて各センサ部１０及び熱電対１１と接続し、複数同時の計測処理を行う。そして、本実施形態による計測装置１は、高温配管２１等における温度が低く、計測データ送信処理部１２の駆動に必要な電力を供給できない場合であっても、複数設置された熱電対１１を直列、並列またはその組み合わせで接続し、個々の熱電対１１から供給される電力を集約して計測データ送信処理部１２を駆動するようにしてもよい。
【００３２】
図２は、本発明の第一の実施形態による計測装置１の構成を示す第二の図である。
図２には、計測データ送信処理部１２に接続された複数の熱電対１１が、直列に接続された場合の様子を示している。図２に示す通り、複数の熱電対１１は、それぞれの第一の端部１１ａが他の熱電対１１の第一の端子１１ｂし、第二の端部１１ｂが他の熱電対１１の第一の端子１１ａに接続する構成となっている。すなわち、本実施形態による計測装置１は、複数の熱電対１１を図２に示すような直列接続とすることにより、第一の端部１１ａと第二の端部１１ｂの温度差に応じて生じる起電力が足し合され、より高い起電力を得る構成となっている。同様に、複数の熱電対１１を並列接続とする構成としてより高い電流を得る構成としてもよい。
【００３３】
図３は、第一の実施形態によるセンサ部１０及び熱電対１１の高温配管２１への設置例を示す図である。
一方、本実施形態による計測装置１のセンサ部１０は、設置された箇所の歪み量を電気信号に変換する歪みゲージ１０ａを備えている。センサ部１０が簡素な単軸歪みゲージ１０ａのみからなる場合、図３（ａ）に示すように、高温配管２１の軸方向に歪みゲージ１０ａの軸を揃えることで、高温配管２１の長手方向の歪みを計測することができる。また図３（ｂ）に示すように、高温配管２１の周方向に歪みゲージ１０ａの軸を揃えることで、高温配管２１の周方向の歪みを計測することができる。ただし上述した通り、歪みゲージ１０ａが単軸歪みゲージである場合、取得される歪み量のうち歪みゲージ１０ａ自身の熱変形成分を除去するため、熱電対１１を歪みゲージ１０ａ周辺に設置し、歪みゲージ１０ａ周辺温度を取得する必要がある。
【００３４】
次に、本実施形態による計測装置１の具体的な処理について順を追って説明する。
まず、計測データ送信処理部１２は、通信ケーブル１３を介してセンサ部１０に所定の電圧を印加する。ボイラ設備２の炉壁２０ａまたは高温配管２１に設置されたセンサ部１０は、計測データ送信処理部１２からの印加電圧により、その設置箇所における歪みに応じた電気信号を出力する。計測データ送信処理部１２は、通信ケーブル１３を介して当該電気信号を入力し、歪み量の計測データを取得する。一方、熱電対１１は、高温領域（炉壁２０ａ、高温配管２１）に設置された第一の端部１１ａと低温領域（ボイラ制御部２２）に設置された第二の端部１１ｂの温度差に応じた起電力を計測データ送信処理部１２に出力している。計測データ送信処理部１２は上記処理と並列して、熱電対１１から入力する起電力から、第二の端部１１ｂにおける温度を基準として、第一の端部１１ａにおける温度を取得する。さらに、計測データ送信処理部１２は当該起電力から駆動電力を得て、取得した歪み量の計測データを無線送信する。当該計測データは、別途計測室に設置された計測データ受信装置に受信される。ボイラ設備２のオペレータは当該計測データ受信装置の出力を参照し、当該ボイラ設備２の各所における歪みの程度を把握することができる。
【００３５】
なお、計測データ送信処理部１２は、センサ部１０から入力する電気信号に基づく計測データ（歪み量の計測データ）と、熱電対１１から入力する起電力に基づく温度の計測データに基づいて所定の演算を行い、当該演算によって算出されたデータを無線送信してもよい。すなわち、計測データ送信処理部１２は、熱電対１１から別途取得した計測温度に基づいて、センサ部１０から取得した歪み量に対して、「所定の演算」として温度補償演算を行い、当該処理後のデータを真の歪み量として送信するようにしてもよい。ここで温度補償演算とは、例えば、歪みゲージの環境温度と当該歪みゲージの出力の関係を予め示した参照テーブルに基づいて歪みゲージの熱変形分を差し引くことで、目的とする歪み量を算出する演算のことである。
【００３６】
本実施形態による計測装置１によれば、センサ部１０が取得した計測データを計測データ送信処理部１２が無線送信するため、センサ部１０からオペレータが常時待機する計測室までのケーブル引き回しを、センサ部１０から計測データ送信処理部１２（ボイラ制御部２２）までの引き回しとすることができる。したがって、計測システムの敷設作業及びメンテナンス作業の工数を削減することができる。また上述した通り、計測装置１は、計測データ送信処理部１２とセンサ部１０を接続する通信ケーブル１３と、熱電対１１を一体化したケーブルを用いて敷設することにより、さらに敷設作業の負荷を軽減することができる。
【００３７】
そして、本実施形態による計測装置１によれば、熱電対１１の第一の端部１１ａ及び第二の端部１１ｂの間に生じる温度差が３００℃程度と大きいため、熱電対１１に生成される起電力も大きいものとなる。したがって、計測データ送信処理部１２はボイラの熱エネルギーから電力を得ることができるようになるためバッテリ交換作業が不要となり、メンテナンス作業の負荷がさらに軽減される。
【００３８】
なお、本実施形態においては、ボイラ設備２の運転状況によっては、熱電対１１の第一の端部１１ａにおける温度が低下するなどして、計測データ送信処理部１２への電力供給が不安定となることが想定される。しかし、本実施形態による計測装置１によれば、計測データ送信処理部１２が複数の入力チャネルを有しており、ボイラ設備２の複数の箇所を同時にモニタリングすることができる。そして、計測データ送信処理部１２は状況に応じて、複数設置された熱電対１１を直列、並列またはその組み合わせで接続することでより高い電力を出力し、計測データ送信処理部１２の動作を安定化させることができる。このようにして、計測装置１を用いた計測システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
【００３９】
さらに本実施形態においては、計測データ送信処理部１２が別途バッテリ（充電可能な二次電池とする）を備えており、熱電対１１が当該バッテリを充電する役割を果たす態様であっても構わない。すなわち、計測データ送信処理部１２がその主電源としてのバッテリを備えており、無線送信及び歪み計測モニタリングには専ら当該バッテリから供給される電力を利用する。そして、熱電対１１から得た起電力は、当該バッテリの充電用として利用する態様が考えられる。この場合、計測データ送信処理部１２は熱電対１１から得た起電力が数十ｍＶと低い場合であってもこれを昇圧することができるＤＣ−ＤＣコンバータを備えていてもよい。このようにすれば、計測データ送信処理部１２の動作を安定化させることができる上、バッテリの回復措置（充電または交換）を行う頻度を減らし、または、回復措置自体を廃することができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態による計測装置１によれば、敷設作業及びメンテナンス作業を軽減することのできるボイラの計測装置を提供することができる。
【００４１】
＜第二の実施形態＞
図４は、第二の実施形態のセンサ部１０における回路構成の一例を示す図である。
センサ部１０は、第一の実施形態で説明した単軸歪みゲージ１０ａ一つを有する態様の他、二つの歪みゲージ１０ａ、１０ｂと、二つの参照用抵抗素子１０ｃ、１０ｄと、を備える構成としてもよい。
センサ部１０は、これらの歪みゲージ１０ａ、１０ｂ及び参照用抵抗素子１０ｃ、１０ｄを接続して図４に示すようなブリッジ回路を構成する。ここで参照用抵抗素子１０ｃ、１０ｄは、既知の抵抗値を持つ抵抗素子である。図４に示すブリッジ回路の端子１０ｅ、１０ｆは電圧の入力端子であり、計測データ送信処理部１２が通信ケーブル１３を介して所定の電圧Ｖ１を端子１０ｅ、１０ｆ間に印加する（例えば１０ｆをグランドとして１０ｅにＶ１印加）。一方、端子１０ｇ、１０ｈは電圧の出力端子であり、歪みゲージ１０ａ、１０ｂにおける歪み量に応じた電圧値Ｖ２を出力する。電圧値Ｖ２は、通信ケーブル１３を介して、計測データ送信処理部１２に入力される。なお歪みゲージでブリッジ回路を構成する例は多種多様であり、本実施形態においても上記の回路構成例には限定されない。
【００４２】
図５は、第二の実施形態によるセンサ部１０及び熱電対１１の高温配管２１への設置例を示す図である。
センサ部１０は上述した通り、これら歪みゲージ１０ａ、１０ｂ及び参照用抵抗素子１０ｃ、１０ｄを接続してブリッジ回路を構成する。ここで図５（ａ）に示すように、高温配管２１の軸方向に歪みゲージ１０ａ、１０ｂの軸を揃えることで、高温配管２１の長手方向の歪みを計測することができる。また図５（ｂ）に示すように、高温配管２１の周方向に歪みゲージ１０ａ、１０ｂの軸を揃えることで、高温配管２１の周方向の歪みを計測することができる。
【００４３】
センサ部１０の回路構成をこれらの歪みゲージ１０ａ、１０ｂ及び参照用抵抗素子１０ｃ、１０ｄを接続してブリッジ回路とすることで、引き回し配線の温度影響等に起因する誤差を補償して高精度な計測を行うことができる。例えば、歪みゲージ１０ａ、１０ｂの抵抗値が環境温度に起因して変化したとしても、その環境温度に付随して参照用抵抗素子１０ｅ、１０ｆの抵抗値も変化するため、出力電圧は、最終的に熱に起因する分が差し引かれた（キャンセルされた）状態となって出力されることとなる。また図４（ａ）、（ｂ）に示すように、二つの歪みゲージ１０ａ、１０ｂをそれぞれ対抗する位置に配置することで、二つの歪みゲージ１０ａ、１０ｂの各所で観測される歪み量の平均を取得することができ、曲げ応力などの成分を除去し、より高精度な計測を行うことができる。
【００４４】
またセンサ部１０に上記ブリッジ回路を採用することで、センサ部１０は、歪みゲージ１０ａ、１０ｂの熱変形成分による誤差も除去された計測を行うことができるので、熱電対１１を用いての温度補償を行う処理を廃することができる。すなわち、第一の実施形態では、熱電対１１が出力する起電力に対し、計測データ送信処理部１２が温度モニタリングを行うための処理と電力供給を行うための処理の両方を担う必要があったのに対し、本実施形態では、熱電対１１が出力する起電力は専ら電力供給に用いればよいため、計測データ送信処理部１２の行うべき処理を簡素化することができる。なお、本実施形態による計測データ送信処理部１２は、熱電対１１が出力する起電力に基づく温度計測機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・計測装置
１０・・・センサ部
１０ａ、１０ｂ・・・歪みゲージ
１０ｃ、１０ｄ・・・参照用抵抗素子
１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｇ・・・端子
１１・・・熱電対
１１ａ・・・第一の端部
１１ｂ・・・第二の端部
１２・・・計測データ送信処理部
１３・・・通信ケーブル
２・・・ボイラ設備
２０・・・炉
２０ａ・・・炉壁
２１・・・高温配管
２２・・・ボイラ制御部
３・・・タービン
４・・・発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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