本発明は、ワイヤレス給電装置、テレメータ計測システム及び回転機械に関する。

ガスタービン等の回転機械の運転状況を監視する運転監視システムとして、テレメータ計測システムが知られている。テレメータ計測システムは、例えばタービンの各動翼に取り付けられた複数のセンサによって該動翼の状態を検出する。そして、これらセンサの検出情報は、各センサに対応するように回転側に設けられた送信機によって、固定側に無線送信される。

ここで、回転側に取り付けられたセンサ及び送信機を駆動する電力は、固定側からワイヤレス給電装置によって回転側の受電モジュールに非接触で給電される。このようなワイヤレス給電装置として、固定側の送電用コイルによって、回転側の受電用コイルに非接触で給電を行う誘導給電方式のもの知られている(例えば特許文献1参照)開示されている。 また、一般的に送電アンテナから送信されるマイクロ波を受電アンテナで受信して電力に変換する電波方式のワイヤレス給電装置が知られている。

特許第6012229号公報

ところで、上記特許文献1に記載のワイヤレス給電装置は誘導給電方式を採用しているため、送電用コイル・受電用コイル間の伝送距離が短い。そのため、両コイルの径寸法や設置位置を回転機械の設計段階で予め考慮しなければ、適切な無線送電を実現することが困難であった。

また、電波方式のワイヤレス給電装置を回転機械に適用した場合、回転体に環状に配置された複数の受電アンテナに電力を送電するため、固定側には多数の送電用のパッチアンテナを環状に配置する必要がある。この場合、各パッチアンテナから放射される電波の干渉による受電アンテナの受信電力の低下を回避すべく、各パッチアンテナの位相調整を行う必要がある。そのため、各パッチアンテナに対応して移相器を設け、個別に調整を行わなければならず、装置の複雑化及び作業の煩雑化を招いてしまう虞があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、設置の自由度を向上させることができ、かつ、複雑化及び作業の煩雑化を抑制できるワイヤレス給電装置、テレメータ計測システム及び回転機械を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。 即ち、本発明の第一態様に係るワイヤレス給電装置は、軸線回りに回転するロータに周方向に間隔をあけて配置された複数の受電アンテナに対して、ステータ側から非接触で給電するワイヤレス給電装置であって、高周波信号を発振する発振器と、前記高周波信号を電波として放射する複数の放射部が前記周方向に配列されるとともに前記周方向に円弧状に延びる漏洩アンテナを有し、環状をなす送電部と、を備える。

本態様では、送電部としての漏洩アンテナから放射する電波を受電アンテナで受電することにより、回転側に電力が送電される。このようなアンテナ方式の場合、誘導給電方式に比べて伝送距離が長いため、送電アンテナ及び受電アンテナの設置の自由度を向上させることができる。

一方、本態様では、送電部としての漏洩アンテナが周方向に延びているため、一の漏洩アンテナによって周方向に配列された複数の受電アンテナに同時に電波を放射することができる。即ち、漏洩アンテナによって周方向の広い範囲に位置する受電アンテナ群に対して同時に電波を放射することができる。 また、漏洩アンテナには一の発振器からの高周波信号が伝搬するため、放射部のピッチ及び大きさを適切に設定することにより、各放射部から放射される電波の位相を適切に設定することができる。これによって、近接する放射部から放射される電波同士でフェージングが発生することにより受電アンテナの受信電力が低下してしまうことを抑制できる。さらに、固定側に送電用のパッチアンテナを多数配列した場合のように、パッチアンテナ毎に発振器を設ける必要はない。さらに、パッチアンテナ毎に移送器を設置することでの個別の位相調整を行う必要もない。

上記態様では、前記送電部は、複数の前記漏洩アンテナが前記周方向の端部同士の間に間隙を介して前記周方向に配列されることで環状をなしていてもよい。

漏洩アンテナが周方向に分割された構造をなすことによって、全体として環状をなす送電部を回転機械の外周側から容易に取り付け、取り外しを行うことができる。

上記態様では、前記発振器は、複数の前記漏洩アンテナに対応するように複数設けられ、複数の前記発振器に対して、各前記発振器が発振する前記高周波信号を揃える同期信号を出力する基準発振器を備えていてもよい。

送電部を複数の漏洩アンテナによって構成した場合であっても、各漏洩アンテナによって周方向の広い範囲に電波を放射することができるため、パッチアンテナを多数並べた場合に比べて構造の複雑化を回避することができる。また、各漏洩アンテナに対応して設けられた発振器から伝搬される高周波信号は、基準発振器によって位相が揃えられているため、送電部全体として一様な電波を放射することができる。これにより、フェージングを抑制し、受信電力の低下を回避することができる。

上記態様では、前記発振器が発振する高周波信号を各前記漏洩アンテナに分配する分配器を備えていてもよい。

この場合も上記同様、各漏洩アンテナには同様の位相の高周波信号が伝搬されることになる。そのため、送電部全体として一様な電波を放射し、フェージングを抑制することができる。

上記態様では、前記分配器によって各漏洩アンテナに分配される前記高周波信号の位相を調整可能な移相器を備えていてもよい。

これにより各漏洩アンテナから放射される電波の位相の微調整を行うことができ、各漏洩アンテナからの電波の位相をより精度高く一致させることができる。 また、各受電アンテナの受信電力を見ながら移相器によって位相調整を行うことで、例えば分配器・漏洩アンテナ間の配線長や漏洩アンテナの周方向の寸法が異なる場合であっても、各漏洩アンテナから放射される電波の位相差をより小さくすることができる。

上記態様では、前記放射部の少なくとも一部を覆う誘電体レンズを備えていてもよい。

これによって、漏洩アンテナの放射部に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。したがって、当該異物による漏洩アンテナの特性劣化を抑制できる。 また、誘電体レンズによって電波の指向性を任意に設定することができる。よって、送電部と受電アンテナとの設置の自由度をさらに向上させることができる。

上記態様では、前記漏洩アンテナは、漏洩導波管であることが好ましい。

漏洩導波管は、一般に耐熱性が高いため、漏洩アンテナをより高温環境下に設置することができる。したがって、設置の自由度をさらに向上させることができる。

本発明の第二態様に係るテレメータ計測システムは、上記いずれかのワイヤレス給電装置、及び、前記ステータ側に設けられて無線情報を受信する受信部を有するステータ側ユニットと、前記受電アンテナを有する受電モジュール、該受電アンテナが受電する電力によって駆動されて前記ロータの状態を検出するセンサ、及び、前記受電アンテナが受電する電力によって駆動さ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を有し、前記ロータに対して周方向に間隔をあけて複数設けられたロータ側ユニットと、を備える。

本発明の第三態様に係る回転機械は、前記ステータと、前記ステータに対して前記軸線回りに回転する回転軸、及び、該回転軸の外周面から放射状に延びるように設けられた複数の動翼を有する前記ロータと、上記のテレメータ計測システムと、を備え、前記センサは、それぞれ前記動翼に設けられている。

本発明のワイヤレス給電装置、テレメータ計測システム及び回転機械によれば、設置の自由度を向上させることができ、かつ、複雑化及び作業の煩雑化を抑制できる。

第一実施形態に係るガスタービンの模式的な縦断面図である。

第一実施形態に係るテレメータ計測システムの概略構成を示す縦断面図である。

第一実施形態に係るワイヤレス給電装置の概略構成図である。

第一実施形態に係るワイヤレス給電装置の漏洩導波管の放出部の配列態様の一例を示す図である。

第一実施形態の変形例に係るワイヤレス給電装置の漏洩導波管の放出部の配列態様の一例を示す図である。

第二実施形態に係るワイヤレス給電装置の概略構成図である。

第三実施形態に係るワイヤレス給電装置の概略構成図である。

第四実施形態に係るワイヤレス給電装置の漏洩導波管及び誘電体レンズの周方向に直交する断面図である。

第四実施形態の第一変形例に係るワイヤレス給電装置の漏洩導波管及び誘電体レンズの周方向に直交する断面図である。

第四実施形態の第二変形例に係るワイヤレス給電装置の漏洩導波管及び誘電体レンズの周方向に直交する断面図である。

以下、本発明の第一実施形態について図1から図4を参照して説明する。 図1に示すように、本実施形態に係るガスタービン1は、高圧空気を生成する圧縮機10と、高圧空気に燃料を混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器20と、燃焼ガスによって駆動されるタービン30と、を備えている。

圧縮機10は、軸線O回りに回転する圧縮機ロータ11と、圧縮機ロータ11を外周側から覆う圧縮機ケーシング12と、を有している。圧縮機ロータ11は、軸線Oに沿って延びる柱状をなしている。圧縮機ロータ11の外周面上には、軸線O方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼段13が設けられている。各圧縮機動翼段13は、圧縮機ロータ11の外周面上で軸線Oの周方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼14を有している。

圧縮機ケーシング12は、軸線Oを中心とする筒状をなしている。圧縮機ケーシング12の内周面には、軸線O方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼段15が設けられている。これらの圧縮機静翼段15は、上記の圧縮機動翼段13に対して、軸線O方向から見て交互に配列されている。各圧縮機静翼段15は、圧縮機ケーシング12の内周面上で、軸線Oの周方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼16を有している。

燃焼器20は、上記の圧縮機ケーシング12と、後述するタービンケーシング32との間に設けられている。圧縮機10で生成された高圧空気は、燃焼器20内部で燃料と混合されて予混合ガスとなる。燃焼器20内で、この予混合ガスが燃焼することで高温高圧の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、タービンケーシング32内に導かれてタービン30を駆動する。

タービン30は、軸線O回りに回転するタービンロータ31と、タービンロータ31を外周側から覆うタービンケーシング32と、を有している。タービンロータ31は、軸線を中心としたディスク状をなすタービンディスク31a(図2参照)が軸線O方向に複数積層されることで、全体として軸線Oに沿って延びる柱状をなしている。各タービンディスク31aの外周にはタービン動翼段33が設けられている。これにより、タービンロータ31には、軸線O方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼段33が設けられていることになる。

各タービン動翼段33は、タービンロータ31の外周面上で、軸線Oの周方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼34を有している。このタービンロータ31は、上記の圧縮機ロータ11に対して軸線O方向に一体に連結されることで、ガスタービンロータを形成する。

タービンケーシング32は、軸線Oを中心とする筒状をなしている。タービンケーシング32の内周面には、軸線O方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼段35が設けられている。これらのタービン静翼段35は、上記のタービン動翼段33に対して、軸線O方向から見て交互に配列されている。各タービン静翼段35は、タービンケーシング32の内周面上で、軸線Oの周方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼36を有している。タービンケーシング32は、上記の圧縮機ケーシング12に対して軸線O方向に連結されることで、ガスタービンケーシングを形成する。すなわち、上記のガスタービンロータは、このガスタービンケーシング内で、軸線O回りに一体に回転可能とされている。

ここで本実施形態では、運転中のガスタービン1の運転状況を監視するためのテレメータ計測システム40を備えている。テレメータ計測システム40は、図2に示すように、ロータ側ユニット50とステータ側ユニット60とを備えている。

ロータ側ユニット50は、ガスタービン1のタービンロータ31に一体に設けられており、該タービンロータ31の回転に伴って軸線O回りに回転する。ロータ側ユニット50は、受電モジュール51、二次電池53、センサ54及び送信部55を有する。ロータ側ユニット50は、それぞれ一の受電モジュール51、二次電池53、センサ54及び送信部55を一組として、複数組を有している。

受電モジュール51は、外部から電波(マイクロ波)として伝送される電力を受電する受電アンテナ52を有している。受電アンテナ52は、タービンディスク31aの外面から露出するように該タービンディスク31aの軸線O方向一方側(図2における右側、タービンの下流側)を向く面に、周方向に間隔をあけて複数設けられている。該受電モジュール51は、例えば、各タービン動翼34に対応するように、周方向に所定の角度で間隔をあけながら複数が設けられていてもよい。受電アンテナ52で受信した電波は、受電モジュール51内で電力に変換される。

二次電池53は、複数の受電モジュール51に対応するように複数が設けられている。各二次電池53は、各受電モジュール51と一体に設けられている。二次電池53は、対応する受電モジュール51と電気的に接続されており、受電モジュール51が受電した電力によって充電される。二次電池53は、センサ54及び送信部55に対してこれらを駆動するための電力を供給する。即ち、本実施形態では、受電モジュール51が受電した電力は、二次電池53を介してセンサ54及び送信部55に給電される。

センサ54は、タービンディスク31aに対して周方向に間隔をあけて複数設けられており、本実施形態では、各タービン動翼34に取り付けられている。センサ54としては、例えばタービン動翼34の振動を検出する歪みゲージやタービン動翼34の温度を検出する熱電対等が用いられている。なお、ガスタービン1の運転状態におけるタービン動翼34の物理量を検出可能であれば、他のセンサ54を用いてもよい。これらセンサ54は、対応する組の二次電池53に電気的に接続されており、該センサ54を駆動するための電力が二次電池53から供給される。

送信部55は、受電モジュール51及び二次電池53と対応するように周方向に間隔をあけて複数が設けられている。受電アンテナ52は、タービンディスク31aの外面から露出するように該タービンディスク31aの軸線O方向一方側(図2における右側、タービンの下流側)を向く面に設けられている。一組の送信部55、受電モジュール51、二次電池53は、互いに一体に設けられている。送信部55は、二次電池53及びセンサ54と電気的に接続されている。送信部55は二次電池53から供給される電力によって駆動される。送信部55には、対応するセンサ54が検出した検出信号が入力される。送信部55は、センサ54の検出信号を無線情報に変換し、送信アンテナを介して無線情報を外部に送信する。

次にステータ側ユニット60について説明する。ステータ側ユニット60は、受信部61、信号処理装置62、表示部63、及びワイヤレス給電装置70を有する。ステータ側ユニット60の受信部61は、静止部材32a(ステータ)に設けられている。 ここで、静止部材32aは、軸線O回りに回転するタービンロータ31に対して、回転せずに静止している部材であって、本実施形態では例えばタービンケーシング32に固定されている。なお、静止部材32aは、タービンケーシング32に固定されているのみならず、静止している構造物に取り付けられていればよい。

静止部材32aは、ロータ側ユニット50の受電モジュール51、受電アンテナ52が設けられたタービンディスク31aの面に軸線O一方側から対向する円盤状をなす静止部材本体32bを有している。タービンロータ31は静止部材本体32bを軸線O方向に貫通している。静止部材32aは、静止部材本体32bからタービンディスク31aに向かって、即ち軸線O方向一方側(図2の右側、タービン30の上流側)に向かって突出する突出部32cを有する。該突出部32cは周方向に間隔をあけて複数設けられている。該突出部32cの先端は、ロータ側ユニット50の受電モジュール51及び送信部55と間隔をあけて、かつ、近接して配置されている。

受信部61は、静止部材32aの突出部32cに設けられており、ロータ側ユニット50の送信部55が送信する無線情報を受信する受信アンテナを有する。受信アンテナは、静止部材32aの各突出部32cに設けられていてよいし、各突出部32cを固定箇所として周方向に延びるように設けられていてもよい。受信部61は、送信部55に対して、軸線O方向一方側かつ径方向外側に間隔をあけて配置されている。即ち、受信部61は送信部55に対して軸線O方向に対して傾斜する方向に対向している。

信号処理装置62は、受信部61が受信した無線情報が入力される。信号処理装置62は、無線情報に含まれるセンサ54の検出信号を抽出する。 表示部63は、信号処理装置62が抽出したセンサ54の検出信号を、例えばガスタービン1の管理者が確認できるように表示する。 これら信号処理装置62及び表示部63は、ガスタービン1の外部に設けられていてもよい。

次にワイヤレス給電装置70について図2及び図3を用いて説明する。ワイヤレス給電装置70は、タービンロータ31に周方向に間隔をあけて配置された複数の受電アンテナ52に対して、静止部材32a側から非接触で給電する。 ワイヤレス給電装置70は、送電部71及び発振器90を有する。

送電部71は、全体として軸線Oを中心とした円環状をなしている。送電部71は、静止部材32aに対して固定されている。本実施形態では、送電部71は、一の漏洩導波管80(漏洩アンテナ)によって構成されている。

漏洩導波管80は、周方向に向かって、かつ、軸線Oを中心とした円弧に沿って延びている。漏洩導波管80は、内部が中空状とされており、延在方向に直交する断面形状が例えば方形又は円形とされている。漏洩導波管80は周方向の一方側の端部である第一端部81と、周方向の他方側の端部である第二端部82とがわずかな間隙を介して対向している。即ち、漏洩導波管80はC字状をなすように湾曲しており、間隙を除く全周で軸線Oを囲う円環状をなしている。

漏洩導波管80は、静止部材32aの複数の突出部32cの先端に固定されている。即ち、漏洩導波管80は、周方向に間隔をあけて配置された突出部32cを順次経由しながら、当該突出部32cを固定箇所としている。漏洩導波管80は、図2に示すように、ロータ側ユニット50に円環状に配列された受電アンテナ52に対して、軸線O方向一方側かつ径方向外側に位置している。即ち、漏洩導波管80は、各受電アンテナ52に対して軸線O方向に対して傾斜する方向に対向している。

このような漏洩導波管80における受電アンテナ52側を向く面、例えば軸線O方向他方側の面には、該漏洩導波管80を貫通する複数の放射部83が、互いに間隔をあけて配列されている。 本実施形態では、詳しくは図4に示すように、周方向を長手方向として延在する放射部83が、周方向に向かうにしたがって漏洩導波管80の径方向内側の部分と径方向外側の部分とに交互にジグザグ状に配置されている。

発振器90は、図示しない電源からの給電に応じて、所定の周波数の高周波信号を発振する。発振器90は、漏洩導波管80の第一端部81に配線を介して電気的に接続されている。発振器90が発振した高周波信号が漏洩導波管80の第一端部81に伝送されることで、漏洩導波管80内では、第一端部81側から第二端部82側に向かって電磁波が電磁界を形成しながら伝搬する。この電磁波に基づいて、各放射部83から該放射部83の形成箇所に応じた位相の電波(マイクロ波)が放射される。

次に本実施形態の作用効果について説明する。 タービンロータ31が回転状態にあるガスタービン1の運転時には、各タービン動翼34に取り付けられたセンサ54が二次電池53からの電力によって駆動されることで、該センサ54の検出信号が送信部55に出力される。送信部55は、二次電池53からの電力によって駆動されることで、当該検出信号を無線情報に変換してステータ側ユニット60の送信部55に送信する。信号処理装置62では、送信部55が受信した無線情報からセンサ54の検出信号を抽出し、当該検出信号が表示部63に表示される。これに基づいて、ガスタービン1の管理者は、ガスタービン1の運転状態の正常・異常を判断する。

このようなタービン動翼34の状態検出と同時にステータ側ユニット60のワイヤレス給電装置70からロータ側ユニット50の受電アンテナ52に無線送電が行われ、二次電池53が充電される。

即ち、ワイヤレス給電装置70の発振器90が発振した高周波信号は、漏洩導波管80内を電磁波として伝搬し、各放射部83から電波が放射される。放射部83が漏洩導波管80の周方向全域に形成されているため、当該電波は周方向全域から放射されることになる。このように放射される電波は、軸線O回りに回転方向Rに回転している受電モジュール51の受電アンテナ52によって受信される。各受電アンテナ52は、回転時に周方向に移動する過程で、各放射部83から放射される電波を順次受信する。即ち、受電アンテナ52は、周方向の全域で漏洩導波管80の各放射部83からの電波を順次受信する。各受電アンテナ52が受信した電波は受電モジュール51で電力に変換され、二次電池53に供給される。これにより、二次電池53は、センサ54及び送信部55を駆動するための電力が充電される。

以上のように本実施形態では、送電部71としての漏洩導波管80から放射する電波を受電アンテナ52で受電することにより回転側に電力が送電されるアンテナ方式の無線送電を採用している。アンテナ方式は、例えば回転側と静止側とでコイルを介してエネルギーを伝送する誘導給電方式に比べて伝送距離が長い。 ここで、伝送距離が短い誘導給電方式を採用する場合、ガスタービン1の回転側と静止側とで無線送電を行うためには、コイルの径寸法や設置位置をガスタービン1の設計段階で予め考慮する必要がある。そのため、誘導給電方式の給電装置を後付けできないという問題がある。 これに対して本実施形態では、アンテナ方式を採用しているため、比較的伝送距離が長くても十分に静止側から回転側への送電を行うことができる。そのため、設計の自由度を向上させることができる他、ガスタービン1にワイヤレス給電装置70を後付けすることも可能となる。

また、本実施形態では、送電部71としての一の漏洩導波管80が周方向に円環状に延びているため、一の漏洩導波管80によって周方向に配列された複数の受電アンテナ52に電波を同時に放射することができる。即ち、一の漏洩導波管80によって周方向の広い範囲に位置する受電アンテナ52群に対して同時に電波を放射することができる。

さらに、漏洩導波管80には一の発振器90からの高周波信号が伝搬するため、放射部83のピッチ及び大きさを適切に設定することにより、各放射部83から放射される電波の位相を揃えることができる。これによって、近接する放射部83から放射される電波同士でフェージングが発生することにより受電アンテナ52の受信電力が低下してしまうことを抑制できる。

ここで、例えば漏洩導波管80に変えてパッチアンテナを用いて回転側への送電を行うことを試みた場合、各パッチアンテナの位相を揃えるためには、周方向に波長の2分の1のピッチで多数のパッチアンテナを配列する必要がある。さらに、各パッチアンテナから放射される位相の調整を行うためには、パッチアンテナ毎に移送器を設置する必要がある。

これに対して本実施形態では、一の漏洩導波管80が多数のパッチアンテナを兼ねているため、構造を簡易にすることができ、コストを低減することができる。さらに、各放射部83の形成箇所(ピッチ)、形状を適切に設定することで各放射部83から放射される電波の位相を揃えることができるため、移送器を個別に設置して位相調整を行う必要もない。そのため、装置の複雑化及び作業の煩雑化を回避することができる。

また、漏洩導波管80は、パッチアンテナや誘導給電方式のコイルに比べて一般的に耐熱性が高いため、例えばタービン30の比較的高温になる箇所にも設置することができる。したがって、設計の自由度をより大きく確保することができる。 特にガスタービン1は、発電効率が最大となるように設計されている。ワイヤレス給電装置70の設計の自由度が高ければ、それだけ本来のガスタービン1の設計を損なわせずに当該ワイヤレス給電装置70を設置することができる。そのため、ガスタービン1としての本来の機能を担保しながら、ワイヤレス給電装置70を柔軟性高く設置することができる。

なお、第一実施形態の変形例として、例えば図5に示すように放射部84を形成してもよい。 即ち、当該変形例では、各放射部84が周方向に向かうに従って径方向に向かう斜め方向を長手方向としている。より詳細には、一の放射部84が周方向一方側に向かうにしたがって径方向外側に延びており、該放射部84の周方向一方側に隣り合う他の放射部84は、周方向一方側に向かうにしたがって径方向内側に延びている。このように変形例では、複数の放射部84がジグザグ状に延在するように配列されている。

これによっても、放射部84のピッチや形状を適切に設定することにより、各放射部84から放射される電波の位相を揃えることができる。これにより、複数の放射部84から放射される電波が互いに干渉してしまうことを抑制し、受電アンテナ52での受電レベルを高く維持することができる。

次に本発明の第二実施形態について図6を参照して説明する。図6では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 第二実施形態のワイヤレス給電装置170は、送電部171、複数の発振器90及び基準発振器190を備えている。

第二実施形態の送電部171は、複数(本実施形態では2つ)の漏洩導波管180を有している。これら漏洩導波管180は、周方向に向かって、かつ、軸線Oを中心とする円弧に沿って延びている。本実施形態では、各漏洩導波管180は、それぞれ軸線Oを中心とする約180°の範囲で延在している。2つの漏洩導波管180の周方向の寸法は同一とされている。

また、2つの漏洩導波管180は、周方向の端部同士の間に間隙を介して周方向に配列されている。より詳細には、一方の漏洩導波管180の第一端部181は、他方の漏洩導波管180の第二端部182と僅かな間隙を介して周方向に対向している。他方の漏洩導波管180の第一端部181は、一方の漏洩導波管180の第二端部182と僅かな間隙を介して周方向に対向している。これによって、送電部171は全体として軸線Oを中心とした円環状をなしている。

本実施形態では、発振器90は複数の漏洩導波管180に対応して複数(本実施形態では2つ)が設けられている。各発振器90はそれぞれ対応する漏洩導波管180に対して配線を介して接続されている。本実施形態では、一方の発振器90は一方の漏洩導波管180の第一端部181に配線を介して接続されている。他方の発振器90は他方の漏洩導波管180の第二端部182に配線を介して接続されている。各配線の長さは同一とされていることが好ましい。

基準発振器190は、各発振器90に電気的に接続されている。基準発振器190は、各発振器90が発振する高周波信号が一致するように、これら発振器90に対して発振トリガーとしての同期信号を出力する。当該同期信号に基づいて、各発振器90は、異なる発振器90との間で、周波数が互いに一致するように、かつ、互いに位相が揃うように高周波信号を発振する。

このような第二実施形態のワイヤレス給電装置170では、送電部171を構成する漏洩導波管180が周方向に複数に分割された構造をなしている。このため、全体として環状をなす送電部71をタービン30の外周側から容易に取り付け、取り外しを行うことができる。したがって、製造・組み立てが容易になる他、メンテナンス時の着脱作業を容易に行うことができる。

また、このように送電部71を複数の漏洩導波管180によって構成した場合であっても、各漏洩導波管180の多数の放射部83によって周方向の広い範囲(本実施形態では180°の範囲)に電波を放射することができる。よって、パッチアンテナを多数並べた場合に比べて構造の複雑化を回避することができる。 さらに、各漏洩導波管180に対応して設けられた発振器90から伝搬される高周波信号は、基準発振器190によって周波数及び位相が揃えられているため、送電部171全体として一様な電波を放射することができる。これにより、フェージングを抑制し、受信電力の低下を回避することができる。

次に本発明の第三実施形態について図7を参照して説明する。図7では第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 第三実施形態のワイヤレス給電装置270は、送電部171、発振器90、分配器290及び移相器291を備えている。

本実施形態では、発振器90は一つのみが設けられている。発振器90と複数(本実施形態では2つ)の漏洩導波管180との間には、分配器290が介在されている。 分配器290は、発振器90が発振する高周波信号を各漏洩アンテナに分配する。分配器290と一方の漏洩導波管180の第一端部181とは配線によって直接的に電気的に接続されている。分配器290と他方の漏洩導波管180の第二端部182とは配線によって接続されているが、当該配線の中途には移相器291が設置されている。

本実施形態では、一の発振器90からの高周波信号を分配器290によって各漏洩導波管80に伝搬する構成のため、各漏洩アンテナには同様の位相の高周波信号が伝搬されることになる。そのため、そのため、送電部171全体として一様な電波を放射し、フェージングを抑制することができる。

さらに、他方の漏洩導波管180と分配器290との間に移相器291が介在しているため、他方の漏洩導波管180から放射される電波の位相の微調整を行うことができる。 特に、一方の漏洩導波管180の第二端部182と他方の漏洩導波管180の第一端部181とは、高周波信号が伝送される箇所から離間しているため、フェージングが発生し易い。例えば2つの漏洩導波管180の周方向の寸法が異なる場合や、2つの漏洩導波管80に高周波信号を伝送する配線の長さが異なる場合には、上記箇所でフェージングが発生する場合がある。 本実施形態では、例えば各受電アンテナ52の受信電力を見ながら移相器291によって位相調整を行うことで、各漏洩導波管180から放射される電波の位相差をより小さくすることができ、フェージングの発生をより一層抑制できる。

次に本発明の第四実施形態について図8を参照して説明する。図8では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 第四実施形態の漏洩導波管80には、各放射部83に誘電体レンズ100が設けられている。誘電体レンズ100は例えばポリ4フッ化エチレン等の樹脂によって形成されている。 誘電体レンズ100は、放射部83を閉塞する入射面101と、該入射面101に接続されるとともに該入射面101に傾斜して出射面102とを有している。

このような誘電体レンズ100が設けられていることで、当該誘電体レンズ100が放射部83のカバーとなる。そのため、漏洩導波管80の外部から放射部83を介して内側に異物が侵入してしまうことを抑制できる。これによって、異物による漏洩導波管80の特性劣化を回避できる。

また、誘電体レンズ100は放射部83から放射される電波を透過させるため、無線送電の妨げとならない。また、本実施形態のように、電波が入射する入射面101と電波が出射する出射面102とを交差させることによって、これら入射面101と出射面102との交差角度に応じて任意の方向に電波を出射することができる。したがって、電波の指向性を任意に変化させることができ、ワイヤレス給電装置70給電装置の設置の自由度をさらに向上させることができる。

第四実施形態の第一変形例として、例えば図9に示すように、入射面111と出射面112とを有する誘電体レンズ110の入射面111を放射部83から外方に離間させ、入射面111と放射部83との間に空気層113を介在させてもよい。これによって、空気層及び誘電体レンズを通過して進行する電波の指向性をより大きく調整することができる。

さらに、第四実施形態の第二変形例として、例えば図10に示すように、誘電体レンズ120の入射面121の反対側に位置する出射面122を、電波の進行方向に対して凸曲面状に形成してもよい。これにより、出射面122から出射される電波は、放射部83の開口方向に集約されることになる。したがって、電波の強度を高めることができ、受電アンテナ52に対して電波を安定的に供給することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 例えば第二実施形態では、送電部171を2つの漏洩導波管80によって構成したが、3つ以上の漏洩導波管180によって構成してもよい。この場合も、円弧状をなす漏洩導波管180をその端部同士を隙間を介して対向するように配列することで、全体として環状の送電部171を構成することができる。

また、各漏洩導波管180には複数の放射部83が形成されているため、各漏洩導波管180それぞれがパッチアンテナ複数分と同様に電波を放射できる。そのため、装置全体の構造を簡易なものとすることができる。また、各漏洩導波管180から放射される電波の位相を移相器291によって調整する場合であっても、放射部83毎ではなく漏洩導波管180毎で調整を行えばよい。したがって、構造の簡易化に加えて、作業の手間を大幅に低減することができる。

実施形態では、漏洩アンテナとして漏洩導波管80,180を採用した例について説明したが、例えば漏洩同軸ケーブル等の他の漏洩アンテナを用いてもよい。

実施形態ではガスタービン1のタービン30にワイヤレス給電装置70、テレメータ計測システム40を適用した例について説明したが、例えば、ガスタービン1の圧縮機10に適用してもよいし、蒸気タービ等の他の回転機械に適用してもよい。

1 ガスタービン 10 圧縮機 11 圧縮機ロータ 12 圧縮機ケーシング 13 圧縮機動翼段 14 圧縮機動翼 15 圧縮機静翼段 16 圧縮機静翼 20 燃焼器 30 タービン 31 タービンロータ(ロータ) 31a タービンディスク 32 タービンケーシング 32a 静止部材(ステータ) 32b 静止部材本体 32c 突出部 33 タービン動翼段 34 タービン動翼 35 タービン静翼段 36 タービン静翼 40 テレメータ計測システム 50 ロータ側ユニット 51 受電モジュール 52 受電アンテナ 53 二次電池 54 センサ 55 送信部 60 ステータ側ユニット 61 受信部 62 信号処理装置 63 表示部 70 ワイヤレス給電装置 71 送電部 80 漏洩導波管(漏洩アンテナ) 81 第一端部 82 第二端部 83 放射部 84 放射部 90 発振器 170 ワイヤレス給電装置 171 送電部 180 漏洩導波管 181 第一端部 182 第二端部 183 放射部 190 基準発振器 270 ワイヤレス給電装置 290 分配器 291 移相器 100 誘電体レンズ 101 入射面 102 出射面 110 誘電体レンズ 111 入射面 112 出射面 113 空気層 120 誘電体レンズ 121 入射面 122 出射面 O 軸線 R 回転方向