(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転中心に沿った軸穴の内面の温度を計測する温度計測装置であって、
前記軸穴内に挿入され設置される筒状部材と、
前記筒状部材に設置されるフランジ部と、
前記筒状部材の内部から前記フランジ部の外周部にわたって配線され、前記配線の先端に前記フランジ部の外周部から周外方向に突出し前記内面に対して接触する検出部を有する温度センサと、を備え、
前記フランジ部の最大外径は前記軸穴の内径よりも小さく設定され、
前記軸穴内に挿入され設置された状態での装置重心が、前記回転体の回転中心に対して前記検出部が配置される側に偏心している
ことを特徴とする、回転体の温度計測装置。
【請求項２】
前記軸穴内に挿入され設置された状態での前記フランジ部の重心が、前記回転体の回転中心に対して前記検出部が配置される側に偏心している
ことを特徴とする、請求項１に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項３】
前記フランジ部の外周部に、前記フランジ部の重心を前記偏心状態にする切欠部が形成されている
ことを特徴とする、請求項２に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項４】
前記フランジ部の前記筒状部材の軸心に対して前記検出部が配置される側の第１半部に、外周が径方向外方に突出した第１突出部が形成されると共に、前記第１半部と反対側の第２半部に、外周が径方向外方に突出した第２突出部が形成され、
前記第１突出部と前記第２突出部との間の外周部に前記切欠部が形成され、
前記第１突出部は前記第２突出部よりも周方向に広い大きさに形成されている
ことを特徴とする、請求項３に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項５】
前記筒状部材の軸心と前記検出部の検出点を含む平面上に前記装置重心が配置されている
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項６】
前記フランジ部の外周は滑らかな曲面状に形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項７】
前記フランジ部に、前記温度センサを配線する配線用穴部が加工され、
前記温度センサと前記配線用穴部との間に断熱材が介装されている
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記内面に対して線接触可能な線状に形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項９】
前記フランジ部の外周部と、前記ロータの軸穴との間に、前記フランジ部の前記ロータの軸穴に対する周方向位置を案内するガイド機構が備えられている
ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項１０】
前記内面の温度検出を要する検出対象箇所は、前記回転体の軸方向に分布して複数配置され、
前記筒状部材には、前記検出対象箇所に対応した位置に複数の前記フランジ部が固設されている
ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項１１】
複数の前記フランジ部の各重心位置は、前記筒状部材の軸心に対して同一方向に偏心している
ことを特徴とする、請求項１０に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項１２】
前記筒状部材は、一端において前記回転体に接合されている
ことを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置。
【請求項１３】
軸穴を有する回転体であって、
請求項１〜１２の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置を装着されている
ことを特徴とする、回転体。
【請求項１４】
請求項１３に記載の回転体をロータとして備えている
ことを特徴とする、タービン。
【請求項１５】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置を用いて、前記回転体の軸穴の内面の温度を計測する回転体の温度計測方法であって、
前記軸穴内に前記筒状部材を挿入し、前記温度センサの前記検出部を前記内面の温度検出を要する検出対象箇所に対向するように配置して、前記筒状部材を前記回転体に設置する準備工程と、
前記回転体を回転させて前記回転体と一体に前記筒状部材を回転させ、この回転に伴って前記フランジ部に前記偏心する側に向けて発生する遠心力によって、前記検出部を前記内面に当接させて前記内面の温度を計測する計測工程と、を有する
ことを特徴とする、回転体の温度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の温度計測装置及びこの温度計測装置を備えた回転体，タービン、並びにこの温度計測装置を用いた回転体の温度計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転機器のロータ等の回転体の温度状態を計測することが必要な場合がある。例えば、蒸気タービンのロータは高温下に晒されるため、運転時のロータがどのような温度状態にあるかは、ロータの材料選定などロータの開発において重要な情報である。そこで、ロータの温度を計測することが要求される。この場合、ロータの外面のみならずロータ内部の温度情報も要求されることがある。
【０００３】
温度を確実に計測するためには、接触式温度センサを用いることが有効である。そこで、ロータ等の回転体の内部、即ち、回転体の中心部分に貫通形成された穴（軸穴）の内面に温度センサの検知部を接触させれば、回転体内部の温度を確実に計測することができる。ただし、回転体の軸穴の所定の軸方向位置に温度センサを配置し、温度センサの検知部を穴内面に接触させた状態に保持する必要がある。
【０００４】
これに関し、特許文献１には、非回転の管又は穴（非回転体の穴）の円壁面温度を測定する装置が開示されている。この装置は、管状の支持筒と、この支持筒を径方向に貫通する穴に摺動可能に装備したピストンと、ピストンの外側端面に取り付けられた温度センサと、支持筒を軸方向に貫通する操作軸と、操作軸の操作でピストンを押圧するバネとを有し、支持筒を非回転体の穴に挿入し、操作軸を操作することで、バネがピストンを押圧して温度センサの検出部を穴の内面に圧着させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭５８−３６９９０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、特許文献１の装置のように、操作軸を操作することで、バネがピストンを押圧して温度センサの検出部を穴の内面に圧着させるように構成すると、温度センサの検出部を穴の内面に圧着させることはできるものの、温度センサの検出部を支持筒の外周から出没させるために、ピストンやバネを含んだ機構が必要であり、構造が複雑になる。
【０００７】
また、穴の内径が小さいほど、操作軸の径も小さくする必要があり、操作軸の剛性確保が困難になる。さらに、穴の奥深くに温度センサを挿入する場合、温度センサを出没操作する際の、操作軸の操作入力箇所と温度センサの出没作動箇所との距離が長くなるので、操作軸の剛性確保が一層困難になる。
【０００８】
さらに、温度センサを挿入するセンサ支持部材（例えば、上記管状の支持筒）を挿入する穴の内周面に例えば溶接段差等の段差がある場合、センサ支持部材を穴内部に差し込もうとすると、センサ支持部材の外周が段差に引っ掛かって、センサを穴の内部の所定位置まで到達させることが困難になる。
【０００９】
このセンサ保持部材の外周を小さくし、センサ保持部材の外周と穴の内周面とのクリアランスを大きく取れば、センサ保持部材の外周を段差に引っ掛かり難くすることができるが、例えば特許文献１の装置の場合、操作軸の外径がさらに規制されることとなり、操作軸の剛性確保がより一層困難になる。
【００１０】
また、特許文献１の装置は、非回転体の穴に温度センサを挿入して温度を計測するものであるが、回転体の軸穴に温度センサを挿入して温度を計測する場合、温度センサや温度センサの検出部を穴の内面に圧着させる機構が回転影響を受けて、望みの圧接状態が得られないおそれがある。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、タービンのロータ等の回転体の軸穴内の所定位置に温度センサを確実に挿入し設置して、温度センサの検出部を軸穴内面に確実に圧接させて回転体の回転時における内部温度を計測することができるようにした、回転体の温度計測装置及び回転体，タービン、並びに回転体の温度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】
【００１２】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の回転体の温度計測装置は、回転体の回転中心に沿った軸穴の内面の温度を計測する温度計測装置であって、前記軸穴内に挿入され設置される筒状部材と、前記筒状部材に設置されるフランジ部と、前記筒状部材の内部から前記フランジ部の外周部にわたって配線され、前記配線の先端に前記フランジ部の外周部から周外方向に突出し前記内面に対して接触する検出部を有する温度センサと、を備え、前記フランジ部の最大外径は前記軸穴の内径よりも小さく設定され、前記軸穴内に挿入され設置された状態での装置重心が、前記回転体の回転中心に対して前記検出部が配置される側に偏心していることを特徴としている。
なお、温度センサには、例えば熱電対を適用することができる。
また、前記フランジ部の最大外径は前記軸穴の内径よりも挿入クリアランス分以上小さく設定されることが好ましい。この場合の挿入クリアランスは、フランジ部が軸穴内に支障なく進入していけるように軸穴の内面の状態に応じて設定される。
【００１３】
（２）前記軸穴内に挿入され設置された状態での前記フランジ部の重心が、前記回転体の回転中心に対して前記検出部が配置される側に偏心していることが好ましい。
【００１４】
（３）前記フランジ部の外周部に、前記フランジ部の重心を前記偏心状態にする切欠部が形成されていることが好ましい。
【００１５】
（４）前記フランジ部の前記筒状部材の軸心に対して前記検出部が配置される側の第１半部に、外周が径方向外方に突出した第１突出部が形成されると共に、前記第１半部と反対側の第２半部に、外周が径方向外方に突出した第２突出部が形成され、前記第１突出部と前記第２突出部との間の外周部に前記切欠部が形成され、前記第１突出部は前記第２突出部よりも周方向に広い大きさに形成されていることが好ましい。
【００１６】
（５）前記筒状部材の軸心と前記検出部の検出点を含む平面上に前記装置重心が配置されていることが好ましい。
【００１７】
（６）前記フランジ部の外周は滑らかな曲面状に形成されていることが好ましい。
【００１８】
（７）前記フランジ部に、前記温度センサを配線する配線用穴部が加工され、前記温度センサと前記配線用穴部との間に断熱材が介装されていることが好ましい。
【００１９】
（８）前記検出部は、前記内面に対して線接触可能な線状に形成されていることが好ましい。
【００２０】
（９）前記フランジ部の外周部と、前記ロータの軸穴との間に、前記フランジ部の前記ロータの軸穴に対する周方向位置を案内するガイド機構が備えられていることが好ましい。
【００２１】
（１０）前記内面の温度検出を要する検出対象箇所は、前記回転体の軸方向に分布して複数配置され、前記筒状部材には、前記検出対象箇所に対応した位置に複数の前記フランジ部が固設されていることが好ましい。
【００２２】
（１１）複数の前記フランジ部の各重心位置は、前記筒状部材の軸心に対して同一方向に偏心していることが好ましい。
【００２３】
（１２）前記筒状部材は、一端において前記回転体に接合されていることが好ましい。
【００２４】
（１３）本発明の回転体は、軸穴を有する回転体であって、（１）〜（１２）の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置を装着されていることを特徴としている。
【００２５】
（１４）本発明のタービンは、（１３）に記載の回転体をロータとして備えていることを特徴としている。
【００２６】
（１５）本発明の回転体の温度計測方法は、（１）〜（１２）の何れか１項に記載の回転体の温度計測装置を用いて、前記回転体の軸穴の内面の温度を計測する回転体の温度計測方法であって、前記軸穴内に前記筒状部材を挿入し、前記温度センサの前記検出部を前記内面の温度検出を要する検出対象箇所に対向するように配置して、前記筒状部材を前記回転体に設置する準備工程と、前記回転体を回転させて前記回転体と一体に前記筒状部材を回転させ、この回転に伴って前記フランジ部に前記偏心する側に向けて発生する遠心力によって、前記検出部を前記内面に当接させて前記内面の温度を計測する計測工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、回転体の軸穴内に、筒状部材を挿入しフランジ部に装備された温度センサの検出部を、軸穴の内の所要位置に配置する。この際、フランジ部の最大外径は軸穴の内径よりも小さく設定されているので、筒状部材の軸穴内への挿入を支障なく行うことができる。
【００２８】
そして、回転体を回転させながら、温度センサによって回転体の軸穴の内面の温度を検出する。回転体を回転させると回転体と一体に筒状部材も回転し、この回転に伴って筒状部材にはその偏心する方向に向かって遠心力が発生し、フランジ部が偏心する方向に変位する。偏心する方向の側には検出部が配置されているので、フランジ部の変位に伴って検出部が回転体の軸穴の内面に圧接し、軸穴の内面の温度を確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転体の温度計測装置を示す図であり、（ａ）はそのフランジ部の正面図、（ｂ）はそのフランジ部の断面図〔図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図〕である。
【図２】本発明の各実施形態に係る回転体を示す縦断面図である。
【図３】本発明の各実施形態に係る回転体の温度計測装置の回転体への取付状態を示す回転体の要部縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る回転体の温度計測装置を示すフランジ部の正面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る回転体の温度計測装置を示すフランジ部の要部断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る回転体の温度計測装置を示すフランジ部の正面図である。
【図７】本発明の変形例に係る回転体の温度計測装置を示すフランジ部の要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００３１】
〔回転体〕
まず、各実施形態にかかる回転体の温度計測装置（温度計測用治具とも言う）が適用される回転体について説明する。
本実施形態にかかる回転体は、回転機器（例えば蒸気タービン）のロータであって、図２に示すように、このロータ１は、ロータ回転中心に沿った中空の軸穴１ａを有し、軸方向に複数（ここでは、３つ）に分割されたローラ部分２，３，４を結合箇所５，６でそれぞれ結合して形成されている。なお、ローラ部分２，３，４は同一材料でもよく異種材料でもよい。
【００３２】
また、結合箇所５，６は溶接により結合される。この溶接結合は、ローラ部分２，３，４の外周側から行われるため、各ローラ部分２，３，４の端部の溶接結合部５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは外周側から溶接結合するために、内周側は中空で切り欠かれ外周側だけが当接して溶接対象箇所となるように形成されている。このため、各ローラ部分２，３，４を溶接結合して形成されたロータ１の軸穴１ａの内面１ｆには、溶接結合部５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの内周側の切り欠きによる段差（溶接に起因する溶接段差）７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが形成されている。
【００３３】
なお、本実施形態では、ロータ１の軸穴１ａは、図２中、右側のみが開口した一端開口穴であり、軸穴１ａの内径Ｄは極めて小さく、この内径Ｄに比べて軸穴１ａの奥行長さＬは極めて長く形成されている。本温度計測装置は、ロータ１の内部の温度を、ロータ１の軸穴１ａの内面１ｆに温度センサの検知部を直接接触させて計測する。
【００３４】
第１実施形態
〔温度計測装置の構成〕
図３に示すように、本温度計測装置１０は、軸穴１ａ内に挿入されて所定位置に設置されるパイプ（筒状部材）２０と、このパイプ２０に固設されたフランジ部３０と、パイプ２０の内部２１からフランジ部３０の外周部３１にわたって配線され、配線の先端にフランジ部３０の外周部３１から周外方向に突出した検出部４１を有する熱電対（温度センサ）４０と、本温度計測装置１０をロータ１に接合するための接合フランジ部５０と、を備えている。なお、図３において、筒状部材２０，フランジ部３０，５０の断面ハッチングは省略する。
【００３５】
本実施形態では、パイプ２０は軸方向に複数に分割されたパイプ材（筒状材）２２Ａ〜２２Ｅ（以下、個々の筒状体を区別しない場合は符号２２で示す）がフランジ部３０を介して結合されて構成される。
【００３６】
図１（ｂ）はこのパイプ材２２がフランジ部３０を介して結合される部分を示す拡大断面図（例えば図３のＢ部のフランジ部３０に関する、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図）である。図１（ｂ）に示すように、フランジ部３０は、２枚のフランジ部材３２，３３が厚み方向に重合されて構成される。各フランジ部材３２，３３は、パイプ材２２の端部に例えば溶接等によって固着されている。各フランジ部材３２，３３を重合させてボルト６１によって締結することで、各フランジ部材３２，３３が結合されたフランジ部３０が形成されると共に、２つのパイプ材２２が直列状に結合される。
【００３７】
このようにして、長手方向の所要個所に複数のフランジ部３０が配置され、内径Ｄが極めて小さく奥行長さＬが極めて長い軸穴１ａに対応した、細くて長いパイプ２０が形成される。なお、先端の筒状体２２Ａの先端側端部においては、フランジ部材３３のみ固着され先端側のフランジ部材３２にはパイプ材２２は固着されない。また、基端のパイプ材２２Ｅの基端側端部には接合フランジ部５０が固着される。
【００３８】
熱電対４０は、このように構成されるパイプ２０の内部２１に配線され、さらにパイプ２０の内部２１からフランジ部３０の外周部３１にわたって配線され、先端の検出部４１がフランジ部３０の外周部３１から周外方向に突出している。このように、筒状部材２０の内部２１からフランジ部３０の外周部３１にわたって配線するために、互いに重合するフランジ部材３２，３３の一方又は両方の重合面に、配線用溝３４が形成されている。
【００３９】
こうして、熱電対４０は各フランジ部３０に配線される。特に、各フランジ部３０は、いずれも熱電対４０の検出部４１がフランジ部３０の外周部３１の同一方向に位置するように配置されている。
【００４０】
ここで、本温度計測装置１０に特徴的なフランジ部３０の構成について説明する。
図１（ａ）は本温度計測装置１０のフランジ部３０の正面図である。図１（ａ）に示すように、外周部３１は、二点鎖線で示す基準円３１ｃに対して切り欠かれた切欠部３５ａ，３５ｂ，３５ｃが形成されている。なお、フランジ部３０の基準円３１ｃの中心Ｏ１はフランジ部３０が結合されるパイプ２０の軸心（本温度計測装置１０の軸心でもある）と一致する。
【００４１】
切欠部３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、フランジ部３０において熱電対４０の検出部４１が配置される側とは反対側を主体に形成されている。本実施形態では、切欠部３５ａ，３５ｃの相互間に第１突出部３６ａが、切欠部３５ａ，３５ｂの相互間に第２突出部３６ｂが、及び切欠部３５ｂ，３５ｃの相互間に第２突出部３６ｃが、それぞれ形成されている。各突出部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの先端部は、基準円状に位置している。
【００４２】
このうち、第１突出部３６ａは、フランジ部３０において熱電対４０の検出部４１が配置される側に配置され、第２突出部３６ｂ，３６ｃは、フランジ部３０において熱電対４０の検出部４１が配置される側とは反対側に配置されている。また、第１突出部３６ａの周方向長さＷ１は第２突出部３６ｂ，３６ｃの周方向長さＷ２，Ｗ３を合わせたものよりも十分に大きく設定されている〔Ｗ１≫（Ｗ２＋Ｗ３）〕。
【００４３】
なお、検出部４１が配置される側とは、検出部４１の配置を中心とする基準円３１ｃの半円部分（半部）である。つまり、基準円３１ｃの中心Ｏ１と検出部４１の検出点４１ｐとを結ぶ直線と直交する直径線である基準線〔図１（ａ）において一点鎖線で示す〕ＢＬを基準に、検出部４１のある側、即ち、図１（ａ）において基準線ＢＬよりも右側の半部（第１半部）Ｐ１が、検出部４１が配置される側である。また、熱電対４０の検出部４１が配置される側とは反対側とは、図１（ａ）において基準線ＢＬよりも左側の半部（第２半部）Ｐ２である。
【００４４】
このような形状設定によって、フランジ部３０の重心Ｇ１は、基準円３１ｃの中心Ｏ１に対して、検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に偏心した位置に配置されている。ここでは、フランジ部３０の重心Ｇ１は、基準円３１ｃの中心Ｏ１と検出部４１の検出点４１ｐとを結ぶ直線上に位置しており、最も好ましい偏心態様であるが、重心Ｇ１は、中心Ｏ１と検出点４１ｐとを結ぶ直線上から外れていてもよい。
【００４５】
これによって、パイプ２０及びフランジ部３０からなる本温度計測装置１０の横断面上の重心（装置重心）Ｇ２も、本温度計測装置１０の軸心Ｏ１に対して、検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に偏心した位置に配置されている。また、重心Ｇ２も、基準円３１ｃの中心Ｏ１と検出部４１の検出点４１ｐとを結ぶ直線上に、即ち、パイプ２０の軸心Ｏ１と検出部４１の検出点４１ｐとを含む平面上に、配置されている。
【００４６】
また、フランジ部３０の最大外径（即ち、基準円３１ｃの直径ｄ）は、ロータ１の軸穴１ａの内径Ｄよりも小さく設定されている。この設定は、本温度計測装置１０をロータ１の軸穴１ａ内に挿入させていく際に、フランジ部３０の外周部３１が軸穴１ａの内面１ｆに引っ掛かることなく進入できるようにする、挿入クリアランスを確保するためである。この挿入クリアランスは、フランジ部３０が軸穴１ａ内に支障なく進入していけるように軸穴１ａの内面１ｆの状態に応じて設定される。
【００４７】
特に、本実施形態に係るロータ１は、ローラ部分２，３，４を溶接結合して形成されており、ロータ１の軸穴１ａの内面１ｆには、段差７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが形成されている。したがって、本実施形態の挿入クリアランスは、段差７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにおいてもフランジ部３０が軸穴１ａ内に支障なく進入していけるように大きめに設定される。
さらに、フランジ部３０の外周部３１は滑らかな曲面状に形成され、これによって、フランジ部３０が軸穴１ａ内に滑らかに進入できるようになっている。
【００４８】
このように、構成された本温度計測装置１０は、図３に示すように、パイプ２０の基端側端部の接合フランジ部５０を、ロータ１の軸穴１ａの開口部１ｂ周辺に接合する。ここでは、フランジ部５０をボルト６２によって締結固定して接合しているが、本温度計測装置１０のロータ１の軸穴１ａへの接合態様はこれに限らず、少なくとも、温度計測装置１０が、ロータ１の軸穴１ａに対して、軸方向へのずれや回転方向へのずれを規制できるように、ずれ止めや廻り止めを考慮して本温度計測装置１０をロータ１の軸穴１ａへ接合すればよい。本温度計測装置１０は、図１（ａ）に示すように、その軸心（フランジ部３０の基準円３１ｃの中心であり、パイプ２０の軸心でもある）Ｏ１をロータ１の回転中心Ｏ０と一致或いは略一致させてロータ１に接合される。また、熱電対４０は、軸穴１ａの開口部１ｂからロータ１外に取り出されて、例えばスリップリングやテレメータ等を用いるなどして、検出情報が固定側に取り込まれるようになっている。
【００４９】
ただし、本温度計測装置１０は、上記挿入クリアランスの影響を受けて、温度計測装置１０の軸心Ｏ１がロータ１の回転中心Ｏ０からずれを生じうるが、このような軸心Ｏ１のロータ１の回転中心Ｏ０に対するずれを考慮しても、温度計測装置１０の重心Ｇ２がロータ１の回転中心Ｏ０に対して、検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に偏心した位置となるように偏心量が設定されている。
【００５０】
〔作用及び効果〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０は、上述のように構成されているので、以下に示すようにして、ロータ１の回転作動中におけるロータ１の内部温度を計測することができる。
【００５１】
つまり、ロータ１の軸穴１ａ内に、パイプ２０を挿入し，各フランジ部３０に装備された熱電対４０の検出部４１を、軸穴１ａの内の所要位置に配置する（準備工程）。この際、フランジ部３０の最大外径ｄは軸穴１ａの内径Ｄよりも小さく設定されているので、第１突出部３６ａ及び第２突出部３６ｂ，３６ｃの先端を軸穴１ａの内面１ｆに適宜摺接させながら、パイプ２０の挿入を支障なく行うことができる。これにより、本実施形態に係る温度計測装置１０を装備したロータ（回転体）１及びこのロータ１を備えたタービンが構成される。
【００５２】
特に、フランジ部３０の最大外径ｄは、軸穴１ａの内径Ｄよりも、段差７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを考慮した挿入クリアランス分以上小さく設定されているので、段差７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにおいてもフランジ部３０を支障なく軸穴１ａ内に進入させることができ、良好な作業性が確保される。
【００５３】
そして、ロータ１を回転させると、温度計測装置１０の重心Ｇ２がロータ１の回転中心Ｏ０に対して、検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に偏心しているので、温度計測装置１０の各部は、この偏心している方向に遠心力を受ける。これによって、図１（ａ）に二点鎖線で示すように、ロータ１の軸心１ａ内において、各フランジ部３０が遠心力方向（白矢印参照）、即ち、温度計測装置１０の重心Ｇ２が偏心している検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に変位し、検出部４１が軸心１ａの内面１ｆに圧接する。
【００５４】
したがって、ロータ１の回転中に、軸心１ａの内面１ｆに圧接した検出部４１では、内面１ｆの温度（ロータ内面メタル温度）に応じた熱起電力が発生し、ロータ１の外部からこの熱電対４０の熱起電力が検出信号として取り出されて、内面１ｆの温度が計測される（計測工程）。
【００５５】
このように、本温度計測装置１０によれば、ロータ１の回転に伴って温度計測装置１０に発生する遠心力を利用して、各検出部４１を軸心１ａの内面１ｆに確実に圧接させて、内面１ｆの温度（ロータ内面メタル温度）を計測するので、信頼性の高い計測結果を得ることができる。特に、重心Ｇ２がパイプ２０の軸心Ｏ１と検出部４１の検出点４１ｐとを含む平面上に配置されているので、遠心力が検出部４１の内面１ｆへの圧接に効率よく作用し、検出部４１を内面１ｆに確実に圧接させて信頼性の高い計測結果を得ることができる。
【００５６】
例えば、蒸気タービンのロータは高温下に晒されるため、運転時のロータがどのような温度状態にあるかは、ロータの材料選定などロータの開発において重要な情報であるが、本温度計測装置１０によれば、このような情報を高精度で取得することができ、ロータの開発に寄与しうるものである。
【００５７】
なお、パイプ２０の挿入時に、第１突出部３６ａ及び第２突出部３６ｂ，３６ｃの先端を軸穴１ａの内面１ｆにより円滑に摺接させるために、図１（ｂ）に二点鎖線で示すように、第１突出部３６ａの先端（外周側先端）の挿入方向前縁部及び後縁部に、面取り状の切欠き３７ａ，３７ｂを設けてもよい。また、切欠き３７ａ，３７ｂを滑らかな曲面で形成すればさらに摺接を円滑にすることができる。さらに、第２突出部３６ｂ，３６ｃの切欠き３７ｂを大きく取れば、重心Ｇ１，Ｇ２をより大きく偏心させることもできる。
【００５８】
第２実施形態
〔温度計測装置の構成〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０Ｂは、フランジ部３０の形状のみが第１実施形態のものと異なっている。
つまり、図４に示すように、本実施形態のフランジ部３０Ｂは、その外周部３１Ｂに、二点鎖線で示す基準円３１ｃに対して切り欠かれた２つの切欠部３５ｄ，３５ｅが形成されている。切欠部３５ｄ，３５ｅは、フランジ部３０Ｂにおいて熱電対４０の検出部４１が配置される側とは反対側を主体に形成されている。そして、切欠部３５ｄ，３５ｅの相互間に第１突出部３６ｄ及び第２突出部３６ｅが、それぞれ形成されている。各突出部３６ｄ，３６ｅの先端部は、基準円状に位置している。
【００５９】
このうち、第１突出部３６ｄは、フランジ部３０において熱電対４０の検出部４１が配置される側に配置され、第２突出部３６ｅは、フランジ部３０において熱電対４０の検出部４１が配置される側とは反対側に配置されている。また、第１実施形態と同様に、第１突出部３６ｄの周方向長さＷ４は第２突出部３６ｅの周方向長さＷ５よりも十分に大きく設定されている（Ｗ４≫Ｗ５）。
【００６０】
このような形状設定によって、フランジ部３０Ｂの重心Ｇ１Ｂは、基準円３１ｃの中心Ｏ１に対して、検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に偏心した位置に配置されている。ここでも、フランジ部３０Ｂの重心Ｇ１Ｂは、基準円３１ｃの中心Ｏ１と検出部４１の検出点４１ｐとを結ぶ直線上に位置しており、最も好ましい偏心態様であるが、重心Ｇ１Ｂは、中心Ｏ１と検出点４１ｐとを結ぶ直線上から外れていてもよい。
【００６１】
これによって、パイプ２０及びフランジ部３０Ｂからなる本温度計測装置１０の横断面上の重心Ｇ２Ｂも、本温度計測装置１０の軸心Ｏ１に対して、検出部４１が配置される側（第１半部）Ｐ１に偏心した位置に配置されている。
【００６２】
また、本実施形態でも、第１実施形態と同様、挿入クリアランスを確保するために、フランジ部３０Ｂの最大外径である基準円３１ｃの直径ｄは、ロータ１の軸穴１ａの内径Ｄよりも小さく設定されている。特に、挿入クリアランスは、段差７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにおいてもフランジ部３０が軸穴１ａ内に支障なく進入できるように大きめに設定される。
これらの構成を除いて、本温度計測装置１０Ｂは、第１実施形態と同様に構成される。
【００６３】
〔作用及び効果〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０Ｂは、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
つまり、フランジ部３０Ｂの最大外径ｄは軸穴１ａの内径Ｄよりも十分に小さく設定されているので、パイプ２０の挿入を支障なく行うことができる。
また、ロータ１の回転に伴って温度計測装置１０Ｂに発生する遠心力を利用して、各検出部４１を軸心１ａの内面１ｆに確実に圧接させて、内面１ｆの温度を計測するので、信頼性の高い計測結果を得ることができる。
【００６４】
第３実施形態
〔温度計測装置の構成〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０Ｃは、熱電対４０Ｃの検出部４１Ｃの構成のみが第１実施形態のものと異なっている。
つまり、図５に示すように、熱電対４０Ｃの検出部４１Ｃは、ロータ１の軸心１ａの内面１ｆに線接触（或いは、面接触）するように、熱電対４０Ｃの先端が屈曲形成されて構成される。本実施形態では、熱電対４０Ｃの先端がロータ１の軸心１ａの内面１ｆの軸方向に向かうように屈曲形成されているが、軸心１ａの内面１ｆの周方向に向かうように屈曲形成されてもよい。
【００６５】
また、配線用溝３４Ｃも、フランジ部３０Ｃの外周部３１Ｃまで延びて形成され、外周部３１Ｃの配線用溝３４Ｃ内に沿って検出部４１Ｃが配線されている。
さらに、配線用溝３４Ｃと熱電対４０Ｃ（検出部４１Ｃを含む）との間には、断熱材７０が介装されている。
このほかは、第１実施形態と同様に構成される。
【００６６】
〔作用及び効果〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０Ｃは、上述のように構成されているので、１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる上に、検出部４１Ｃがロータ１の軸心１ａの内面１ｆに線接触（或いは、面接触）するので、安定して精度よく内面１ｆの温度を計測することができる。
【００６７】
また、配線用溝３４Ｃと熱電対４０Ｃ（検出部４１Ｃを含む）との間には、断熱材７０が介装されているので、熱電対４０Ｃはフランジ部３０Ｃの温度影響を抑制され、より精度よく内面１ｆの温度を計測することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、検出部４１Ｃが内面１ｆへ線接触（或いは、面接触）する構成、及び、配線用溝３４Ｃと熱電対４０Ｃとの間に、断熱材７０が介装される構成を共にそなえているが、これらの一方のみを備えてもよい。
【００６９】
第４実施形態
〔温度計測装置の構成〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０Ｄのフランジ部３０Ｄは、第１実施形態のフランジ部３０に対して、フランジ部３０Ｄが、軸心１ａの内面１ｆに対して所定の回転方向（周方向）の位置（位相）となるように案内するガイド機構８０が追加されている。これ以外は、第１実施形態のもの同様に構成されている。
【００７０】
つまり、図６に示すように、ガイド機構８０は、軸心１ａの内面１ｆに基部８１ａを埋設させて、軸方向に延在するガイドレール８１と、フランジ部３０Ｄの外周部３１Ｄに形成されガイド溝８２とを備えて構成される。ガイドレール８１は先端縁８１ｂが軸心１ａの内部空間に突出している。ガイドレール８１の先端縁８１ｂに向かう両面８１ｃ，８１ｄは、互いに平行なガイド面として構成される。
【００７１】
フランジ部３０Ｄのガイド溝８２は、両ガイド面８１ｃ，８１ｄに対向する摺接面８１ａ，８１ｂを備え、温度計測装置１０Ｄのパイプ２０を軸心１ａに挿入させる際には、フランジ部３０Ｄのガイド溝８２の摺接面８１ａ，８１ｂをガイドレール８１のガイド面８１ｃ，８１ｄに摺接させながら行なう。これによって、各フランジ部３０Ｄは、軸心１ａの内面１ｆに対して所定の回転方向（周方向）の位置（位相）となる。
【００７２】
なお、ここでは、両ガイド面８１ｃ，８１ｄは、温度計測装置１０Ｄが遠心力を受ける方向と平行に位置しており、温度計測装置１０Ｄが遠心力を受けて移動する際に、摺接面８１ａ，８１ｂとガイド面８１ｃ，８１ｄとの摺接部がこの移動の抵抗にならないように設定されている。
このほかは、第１実施形態と同様に構成され、フランジ部３０Ｄの重心Ｇ１Ｄは同様に偏心し、温度計測装置１０Ｄの重心Ｇ２Ｄも同様に偏心している。
【００７３】
〔作用及び効果〕
本実施形態に係る回転体の温度計測装置１０Ｄは、上述のように構成されているので、１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる上に、各フランジ部３０Ｄは、軸心１ａの内面１ｆに対して所定の回転方向の位置となるため、検出部４１Ｅを軸心１ａの内面１ｆの所定の回転方向の位置に圧接させて、内面１ｆの必要個所の温度を確実に計測することができる効果がある。
【００７４】
〔その他〕
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、上記各実施形態では、２枚のフランジ部材３２，３３又は３２Ｃ，３３Ｃを厚み方向に重合されてフランジ部３０，３０Ｂ〜３０Ｄを構成し、２枚のフランジ部材３２，３３又は３２Ｃ，３３Ｃの間に配線用溝３４，３４Ｃを形成し、熱電対４０，４０Ｃを配線したが、フランジ部は１枚のフランジ部材のみから構成してもよい。
【００７５】
この場合、図７に示す温度計測装置１０Ｅのように、フランジ部３０Ｅに配線用穴３４Ｅをパイプ２０寄りから外周部３１Ｅまで貫通するように加工して、配線用穴３４Ｅ内に熱電対４０Ｅを配線してもよい。この場合も、第１実施形態と同様に、フランジ部３０Ｅの重心Ｇ１Ｅは偏心し、温度計測装置１０Ｅの重心Ｇ２Ｅも偏心している。
【００７６】
また、上記各実施形態及び変形例（図７）では、フランジ部３０，３０Ｂ〜３０Ｅの重心Ｇ１，Ｇ１Ｂを温度計測装置１０の軸心Ｏ１に対して偏心させることにより、温度計測装置１０のの重心Ｇ２，Ｇ２Ｂを軸心Ｏ１に対して偏心させているが、パイプ２０の重心を温度計測装置１０の軸心Ｏ１に対して偏心させることにより、温度計測装置１０のの重心Ｇ２を軸心Ｏ１に対して偏心させてもよく、さらに、これらを組み合わせてもよい。
【００７７】
また、上記の各実施形態のフランジ部３０，３０Ｂ〜３０Ｅにおいて、切欠部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ並びに第１突出部３６ａ，３６ｄ、第２突出部３６ｂ，３６ｃ，３６ｅの正面視形状は、何れも一例であり、種々の形状を採用しうる。重心位置の偏心設定の観点からは、フランジ部の正面視形状だけでなく、フランジ部の厚みに着目して、重心位置を偏心させる側を厚く、その反対側を薄く設定することも有効である。
【００７８】
さらに、上記各実施形態及び変形例では、熱電対を温度センサに適用したが、適用する温度センサはこれに限らず、接触式の温度センサであれば広く適用できる。
また、上記各実施形態及び変形例では、回転体の温度計測装置が適用される回転体を、回転機器（例えば蒸気タービン）のロータとしたが、本装置は種々のロータに適用でき、また、ロータでなくとも回転機械の回転体で軸穴を有するものであれば広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  回転体としてのロータ
１ａ  ロータ１の軸穴
１ｆ  軸穴１ａの内面
２，３，４  ローラ部分
５，６  結合箇所
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ  溶接結合部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  段差（溶接段差）
１０，１０Ｂ〜１０Ｅ  温度計測装置
２０  パイプ（筒状部材）
２１  パイプ２０の内部
２２，２２Ａ〜２２Ｅ  パイプ材（筒状材）
３０，３０Ｂ〜３０Ｅ  フランジ部
３１，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ  フランジ部３０，３０Ｂ〜３０Ｅの外周部
３１ｃ  基準円
３２，３３  フランジ部材
３４，３４Ｃ  配線用溝
３４Ｅ  配線用穴
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ  切欠部
３６ａ，３６ｄ  第１突出部
３６ｂ，３６ｃ，３６ｅ  第２突出部
４０，４０Ｃ，４０Ｅ  熱電対（温度センサ）
４１，４１Ｃ，４１Ｅ  検出部
４１ｐ  検出点
５０  接合フランジ部
６１  ボルト
７０  断熱材
８０  ガイド機構
８１  ガイドレール
８２  ガイド溝
Ｇ１，Ｇ１Ｂ，Ｇ１Ｄ，Ｇ１Ｅ  フランジ部３０，３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｅの重心
Ｇ２，Ｇ２Ｂ，Ｇ２Ｄ，Ｇ２Ｅ  温度計測装置１０，１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅの重心（装置重心）
Ｏ１  基準円３１ｃの中心，パイプ２０の軸心，温度計測装置の軸心
Ｏ０  ロータ１の回転中心
ＢＬ  基準線
Ｐ１  第１半部
Ｐ２  第２半部
Ｗ１  第１突出部３６ａの周方向長さ
Ｗ２，Ｗ３  第２突出部３６ｂ，３６ｃの周方向長さ
Ｗ４  第１突出部３６ｄの周方向長さ
Ｗ５  第２突出部３６ｅの周方向長さ
【図１】
0006774770.tif 000002
【図２】
0006774770.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006774770.tif 000007
【図７】
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