(57)【要約】【課題】  回転する容器の内部温度を計測し外部の装置に計測データを伝送する回転容器の内部温度計測装置において、回転容器と外部固定部の間で有線による結合無しで非接触で連続的に電力を供給する装置を低コストかつ簡便に提供する。【解決手段】  銅線を平面的に巻いたコイルを柔軟性のある樹脂の絶縁平板で挟んだだけの簡単な構造の受電コイルを回転容器側外周に並べて取り付け、外部の所定位置に設置した非接触の送電アンテナからの電磁波を受電コイルに照射することで、切れ目無く非接触で電力の供給ができ、自由なタイミングで非接触データ伝送を可能としたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する円筒状の回転容器内部の温度を計測する装置において、平面的に巻いた銅線による受電コイルとその銅線端を整流器に接続して構成される受電部を前記回転容器の外周表面の同一回転軌道に沿って設置し、前記受電部の整流器の出力側を回転容器の外周表面に設置した平滑回路に接続して回転体側電源装置とし、送電コイルと該送電コイルに交流電流を供給する送電用発振器を回転容器から非接触の外部で前記受電コイルの回転軌道上の所定位置に設置すると共に、回転容器の回転に伴って回転中の受電コイルの少なくとも一部が常に前記送電コイルの指向性エリアに入るように該受電コイルを回転容器の外周表面に設置したことを特徴とする非接触連続給電装置。
【請求項２】
受電部は複数組からなり、複数組の受電部を回転容器の外周表面の同一回転軌道に沿って連続して設置した請求項１記載の非接触連続給電装置。
【請求項３】
受電部の受電コイルは平面的に巻いた銅線の巻き線を絶縁フィルムで挟んだ構造からなる請求項１記載又は請求項２記載の非接触連続給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する容器の内部温度の状態監視及び／または回転容器内部の温度制御を効果的に行うため、回転容器内部の温度をリアルタイムで計測し外部の監視及び／または制御装置に回転容器と外部固定部の間で非接触でありながら連続的に電力を伝達する非接触連続給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼炉など容器内での燃焼の制御においては、容器内部の温度分布を計測してそのデータをリアルタイムで燃焼制御装置に伝達することが必要かつ効果的である。しかしながらロータリーキルン炉などの場合、相対的に回転関係にある機器間の電力及びデータの受け渡しが必要であり、従来はスリップリングやトロリー方式の接触型が主に用いられ近年は非接触型として誘導給電の電磁波にデータを重畳する方式が用いられてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の接触型データ伝送装置をロータリーキルン炉に適用する場合は炉の構造上、スリップリングやトロリー架線を炉の側面全周に設置しなければならず設備が大型かつ高価になる。また、接触部の機械的磨耗のために保守費用も大きいという欠点があった。
【０００４】
また、近年は誘導給電に通信データを重畳した非接触のデータ伝送装置が採用されてきているが、その方式は誘導給電の送受電コイルにデータを重畳させるために、回転容器上の受電コイルと定置の送電コイルが対峙した位置の時しか通信できず自由なタイミングでのデータ伝送が出来なかった。また、誘導給電に通信データを重畳させているため、電力と通信データの分離装置が必要であり、装置の小型化が難しいという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、回転容器内部の温度計測装置および計測データを外部に送出するデータ伝送機器に安価かつ非接触で連続的に電力を供給する非接触連続給電装置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】
【０００６】
以上の課題を達成するために、請求項１の発明は、回転する円筒状の回転容器内部の温度を計測する装置において、平面的に巻いた銅線による受電コイルとその銅線端を整流器に接続して構成される受電部を前記回転容器の外周表面の同一回転軌道に沿って設置し、前記受電部の整流器の出力側を回転容器の外周表面に設置した平滑回路に接続して回転体側電源装置とし、送電コイルと該送電コイルに交流電流を供給する送電用発振器を回転容器から非接触の外部で前記受電コイルの回転軌道上の所定位置に設置すると共に、回転容器の回転に伴って回転中の受電コイルの少なくとも一部が常に前記送電コイルの指向性エリアに入るように該受電コイルを回転容器の外周表面に設置した手段よりなる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、受電部は複数組からなり、複数組の受電部を回転容器の外周表面の同一回転軌道に沿って連続して設置した手段よりなる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、受電部の受電コイルは平面的に巻いた銅線の巻き線を絶縁フィルムで挟んだ構造からなる手段よりなる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、平面的に巻いた簡単な構造をもつ受電コイルを回転容器外周に、回転容器から非接触の外部の所定位置に設置した送電コイルの指向性のエリアに入るように取り付けたので、回転容器の位置角がどの位置にあっても、送電コイルから送出される電磁波による電力を受電でき、送電コイルから送出される電磁波で受電コイルに励起した電流を整流器で整流し平滑化することで、回転容器側の温度検出回路とデータ伝送機器に電力を非接触で連続的に供給することができる。
これにより、回転容器の位置角に関係なく、電磁波により非接触で連続的にロータリーキルン炉などの回転容器の温度などの計測回路及びデータ伝送装置に電力を供給できるため、温度などの計測及び計測データの送信タイミングと回転位置の同期が不要となり自由なタイミングでの計測及びデータ伝送が可能となった。
【００１０】
請求項２の発明によれば、回転容器の外周の長さに合わせてそれぞれ受電部を作る必要がなく、回転容器の外周の長さの大小に合わせて設置する受電部の個数を調整するのみで容易に対応できてその汎用性が高く、したがって、非接触で連続給電を安価で容易に実現できるようになった。しかも、形状が真円、長円、矩形など様々な形状の受電コイルに対して、常に受電コイルの一部または全部が送電コイルの指向性エリアに入るよう配置できるため、容易に非接触で連続給電の受電部を構築できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、回転容器側の受電コイルを巻き線を絶縁フィルムで挟んだ簡単で軽量な構造にすることで、回転容器の外周への設置を容易にできる。すなわち、受電コイルは柔軟な絶縁フィルムと銅線で作られているため回転容器への取り付けは容器の筒表面に貼り付けるだけの簡単なものとなりその取り付け作業も簡単となる。したがって、非接触で連続給電を安価で容易に実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を実施するための形態を示すもので複数組の受電部を回転容器の外周表面に設置したときの構成図である。
【図２】本発明を実施するための形態を示す受電コイルと整流器からなる受電部構成単位の説明図である。
【図３】（Ａ）は本発明を実施するための形態における受電コイルの構造を示す斜視図、（Ｂ）は受電コイルの構造を示す分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は本発明を実施するための形態を示す送電コイルの側面図、（Ｂ）は送電コイルの正面図である。
【図５】本発明を実施するための形態を示す送電コイルと受電コイルによる非接触連続給電装置の設置概念の説明図である。
【図６】本発明を実施するための形態を示す送電コイルの中心と受電コイルの中心との横方向の距離と受電部構成単位の整流回路の出力との関係を示すグラフである。
【図７】本発明を実施するための形態を示す受電コイルを隣接するコイルの中心同士の距離を１５ｃｍとして8個設置したときの送電コイルと受電コイルの位置関係と各受電部構成単位の整流後の出力を結合した受電部全体の合成出力との関係を示すグラフである。
【図８】本発明を実施するための別の形態を示すもので一組の受電部を回転容器の外周表面に設置したときの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に記載の発明を実施するための形態に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
本発明を実施するための形態を図１及び図８に示す。本発明の受電コイル２と整流器３からなる図２に示す受電部構成単位を回転容器としての例えばロータリーキルン炉１の外周表面に受電コイル２の少なくとも一部が送電コイル９の指向性エリアに常に入るよう設置することで、回転容器側データ計測伝送装置に必要な電力の連続的な供給が蓄電池を設けることなく可能となり、切れ目無く自由なタイミングでデータ伝送をできるようになった。
【００１４】
図１は本発明を実施するための形態を示すもので複数組の受電部を回転容器の外周表面に設置したときの構成図である。図２は受電コイルと整流器からなる受電部構成単位の構成図である。回転容器としての例えばロータリーキルン炉１は、例えば横向きに設置されており、水平軸回り回転する。図示しないロータリーキルン炉１の両端側はローラーなどにより、回転自在に支持されている。
【００１５】
図１においては、ロータリーキルン炉１の外周の回転方向周りには、複数組の受電部の受電コイル２が当該ロータリーキルン炉１の外周表面の同一回転軌道に沿って連続して設置されている。連続して設置される複数組の受電部の各受電コイル同士は、それぞれ隣り合う他の受電コイル２の何れかの少なくとも一部が送電コイル９の指向性エリアに常に入る間隔で設置されている。
【００１６】
図８においては、ロータリーキルン炉１の外周の回転方向周りには、一組の受電部の受電コイル２が当該ロータリーキルン炉１の外周表面の同一回転軌道に沿って一周して設置されている。一周して設置される一組の受電部の受電コイル２は、その一部が送電コイル９の指向性エリアに常に入るように設置されている。
【００１７】
ロータリーキルン炉１の外周表面の回転方向周りには、各受電コイル２の銅線端が接続される複数組の整流器３がそれぞれ設置されている。また、ロータリーキルン炉１の外周表面には各整流器３から電流の供給を受ける平滑回路４、炉内温度計測装置５及びデータ伝送装置６がそれぞれ設置されている。ロータリーキルン炉１の外周表面には各整流器３から電流の供給を受ける平滑回路４によって回転体側電源装置が構成される。
【００１８】
ロータリーキルン炉１の外部には、外周表面に設置された受電コイル２の回転軌道上に非接触状態で送電コイル９が設置され、送電コイル９に交流電流を供給する送電用発振器１０が設置されている。また、ロータリーキルン炉１の外部には、データ伝送装置６からのデータを受信するデータ受信機７及びデータ処理装置８が設置されている。送電用発振器１０及びデータ処理装置８には外部電源から電力が供給される。
【００１９】
そして、ロータリーキルン炉１の外部に設けた送電用発振器１０で生成し送電コイル９から照射される電磁波を受電コイル２が受けて励起した電流を整流器３で整流した後、平滑回路４で平滑化し、同じくロータリーキルン炉１に取り付けた炉内温度計測装置５及びデータ伝送装置６に供給する。炉内温度計測装置５が計測した炉内温度のデジタル値をデータ伝送装置６が特定小電力データ通信を用いて送出し、炉の外部に設置したデータ受信機７で受信しデータ処理装置８に送る構造になっている。
【００２０】
図３は受電コイルの構造を示す斜視図及び分解斜視図である。銅線を平面上にループ状に巻いた受電コイル２−２を柔軟性と絶縁性を持った絶縁フィルム２−１、２−３で挟んだ簡単な構造のものである。受電コイル２−２の銅線の両端は絶縁フィルム２−１、２−３の外部に取り出されて、図２の整流器３に接続されている。銅線を平面上にループ状に巻いた受電コイル２の形状は図示する長円以外にも真円、矩形など様々な形状が利用可能である。
【００２１】
図４は送電コイルの側面図及び正面図である。平面ループ状に巻いた銅線を柔軟性と絶縁性を持った絶縁フィルムで挟んだ簡単な構造の送電コイル９−１を送電コイル筐体９−２のロータリーキルン炉１に面する表面に貼り付け、図1の送電用発信機１０で生成した交流電流を電磁波として送出する。
【００２２】
図５は本発明を実施するための形態における送電コイル９と受電コイル２による非接触連続給電装置の設置概念の説明図である。送電コイル９は、回転するロータリーキルン炉１から少し離れた非接触状態で設置されている。また、ロータリーキルン炉１の外周表面に連続して設置された複数組の各受電コイル２の少なくとも一部が常に送電コイル９の指向エリアに入るような所定位置に、この送電コイル９は設置されている。
【００２３】
ロータリーキルン炉１の外周に連続して設置した複数組の受電コイル２とロータリーキルン炉1の外部の所定位置で、受電コイル2の回転面上になるよう設置した送電コイル９を用いた電磁波による送受電において、送電コイル９と受電コイル２の距離は５ｃｍ乃至１５ｃｍが望ましく、送電コイル９に流す電流の周波数は５０kＨｚ乃至２００kＨｚが望ましい。実施の形態では前述のコイル間の距離を８ｃｍとし周波数は１００kＨｚとした。また、上記の構成において受電コイル２と送電コイル９の巻き数はそれぞれ前者が５ターン、後者は１５ターンで、送電コイル９の外形は１０ｃｍ×２５ｃｍの楕円、受電コイル２の外形は８ｃｍ×１５ｃｍの楕円とした。
【００２４】
図６は本発明の前記実施の形態において送電コイル９の中心と受電コイル２の中心との横方向の距離と受電部構成単位の整流回路の出力１２との関係を示すグラフである。曲線１１は受電コイル２に対しる送電コイル９の指向性の中心のある位置における整流回路１２の出力レベルを示している。
【００２５】
図７は受電コイル２を隣接するコイルの中心同士の距離を１５ｃｍとして8個設置したときの送電コイル９と受電コイル２の位置関係と各受電部構成単位の整流後の出力を結合した受電部全体の合成出力１５との関係を示すグラフである。送電コイル９の指向性の中心が8個の受電コイル２のいずれかに向き合うどの位置にあっても電力の供給が出来る。
【００２６】
前述の構成において、受電コイル２を回転容器の全周に亘って連続して設置することによって回転容器の回転角がどの位置にあっても連続的に電力を供給することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の平面コイルと整流器と平滑回路からなる非接触連続給電の2次側電源と２．４GHz帯特定小電力データ通信による構成を用いて温度計測のみならず、回転している装置の圧力や加速度等の各種状態量の計測と非接触伝送を簡便に実現できる。また、平滑回路のコンデンサ容量に対し回転体側回路の必要電力が十分に小さい場合は図２の受電部構成単位を１個設置するだけで回転体が回転している期間は連続給電が可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１      ロータリーキルン炉
２      受電コイル
３      整流器
４      平滑回路
５      炉内温度計測装置
６      データ送信機
７      データ受信機
８      データ処理装置
９      送電コイル
１０    送電用発振器
１１    １個の受電コイルと送電コイルの位置に対する受電電力レベルを示す曲線
１２    受電部構成単位の整流回路の出力
１３    ８個の受電コイルと送電コイルの位置に対する受電電力レベルを示す曲線
１４    結合器
１５    ２次整流回路の出力
【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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【図６】
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【図７】
2011101485.tif 000009
【図８】
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