JP7049194B2 - 煙突及びその内張部材 - Google Patents

Description

本発明は、煙突に関し、特に煙突本体の内周に内張部材が設けられた煙突に関する。

例えば特許文献１の煙突は、鋼製の煙突本体の内周に内張部材が設けられている。内張部材の内部が煙道となっている。煙突本体の内周面から錆等の剥離物が遊離したとしても、内張部材で煙突本体の内周を覆っておくことによって、前記剥離物が排ガスと一緒に煙道を通って大気中にまき散らされるのが防止される。

特許文献１における煙突本体は円筒形であり、内張部材も円筒形になっている。円筒形の内張部材は、加熱されると周方向の全周にわたって一様に膨張変形され得る。
四角形などの多角形断面の煙突も知られている。

特開平０８－２１０６２２号公報

円形断面の煙突は、その周りに大きなデッドスペースが出来る。大型になればなるほど、デッドスペースが大きくなってしまう。
これに対し、煙突を例えば四角形断面にすれば、デッドスペースを小さくできる。好ましくは、前記四角形断面の煙突本体の内周には四角形断面の内張部材を設けることで、特許文献１の円筒形煙突と同様に煙突本体の内周面からの剥離物の放散を防止できる。一方、四角形断面の内張部材が加熱されると円形断面の場合よりも不規則的に熱変形される。熱変形の仕方によっては、排ガスが、内張部材の内側を通るだけでなく煙突本体の内周面と内張部材との間をも通ることで、煙突本体の内周面からの剥離物が排ガスと一緒に大気中に放散されるおそれがある。また、排ガスが煙突本体に接触することで、煙突本体の損傷、劣化が進むおそれがある。
本発明は、かかる事情に鑑み、四角形などの多角形の煙突において、内張部材の熱変形態様の不規則性を緩和ないしは解消して、所望の方向に熱変形が起きるようにし、ひいては前記剥離物の放散や煙突本体の損傷、劣化を防止することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る煙突は、多角形断面の煙突本体と、前記煙突本体の内周に設けられた内張部材とを備え、
前記内張部材が、前記煙突本体より多い角数の多角形の筒形状に形成され、かつ前記煙突本体の１の煙突角部と対峙する前記内張部材の第１内張角部の内角が、前記煙突角部の内角より大きいことを特徴とする。
これによって、内張部材の熱変形態様の不規則性を緩和できる。
「煙突角部の内角＜第１内張角部の内角」であることから、第１内張角部は煙突角部から煙突内側へ離れて配置される。
好ましくは、内張部材の角数は、煙突本体の角数の２倍である。例えば、四角形断面の煙突本体においては、内張部材は八角形断面であることが好ましい。

前記内張部材における前記第１内張角部と周方向に隣接する第２内張角部が、前記煙突本体の煙突壁板の内壁面の中間部と対峙していることが好ましい。
言い換えると、内張部材における、煙突本体の前記内壁面の中間部と対峙する部分が屈曲されて第２内張角部が形成されていることが好ましい。これによって、例えば、第１内張角部が煙突角部に対して接近離間したり、第２内張角部が煙突壁板に対して接近離間したりするような熱変形態様を起こさせることができる。
煙突本体は、該煙突本体の角数と同じ数の煙突壁板を有し、これら煙突壁板が環状に組まれ、隣接する煙突壁板どうしが交差して煙突角部が形成されることが好ましい。各煙突壁板は、平板状であることが好ましい。

前記第１内張角部の内角が、前記第２内張角部の内角より小さいことが好ましい。すなわち、前記第２内張角部の内角が、前記第１内張角部の内角よりも１８０°に近いことが好ましい。これによって、内張部材の熱変形態様の不規則性を確実に緩和できる。

前記第１内張角部が前記煙突角部から解放され、かつ前記第２内張角部が前記煙突壁板に拘束されていることが好ましい。そうすることによって、内張部材の熱変形時には、第１内張角部が煙突角部に対して接近離間されるとともに、該第１内張角部の角度が拡縮される。

前記第１内張角部が前記煙突角部に拘束され、かつ前記第２内張角部が前記煙突壁板から解放されていてもよい。この場合、内張部材の熱変形時には、第２内張角部が煙突壁板に対して接近離間されるとともに、該第２内張角部の角度が拡縮される。

前記内張部材が、シームレスの多角形筒形状又はシームレス溶接部を有するセミシームレスの多角形筒形状であることが好ましい。
これによって、排ガスが内張部材の継目（シーム部）を透過して煙突本体と内張部材との間に入り込むのを防止できる。したがって、排ガスとの接触による煙突本体の損傷、劣化を一層確実に防止できる。

前記煙突本体の煙突壁板が、珪酸カルシウムを成分として含むことが好ましい。
当該煙突壁板からは珪酸カルシウムを含む粉状の剥離物が遊離され得る。これに対し、内張部材で煙突本体の内周を覆っておくことによって、前記粉状の剥離物が排ガスと一緒に大気中にまき散らされるのを防止できる。更に内張部材をシームレス構造又はセミシームレス構造とすれば、例えば高温かつ高湿度の排ガスが珪酸カルシウム製煙突壁板に接触するのを確実に防止でき、前記珪酸カルシウム製煙突壁板の損傷を確実に防止することができる。

本発明に係る煙突の内張部材は、多角形断面の煙突本体の内周に設けられる内張部材であって、
前記煙突本体より多い角数の多角形の筒形状に形成され、かつ前記煙突本体の１の煙突角部と対峙する第１内張角部の内角が、前記煙突角部の内角より大きいことを特徴とする。

本発明によれば、四角形などの多角形の煙突において、内張部材の熱変形の不規則性を緩和ないしは解消でき、所望の方向に熱変形が起きるようにすることができる。したがって、内張部材の不規則変形によって、排ガスが煙突本体と内張部材との間に入り込むのを防止できる。ひいては、煙突本体の内周面からの剥離物が排ガスと一緒に大気中に放散されるのを防止できる。また、排ガスが煙突本体に接触、吸収されるのを防止でき、煙突本体の損傷、劣化を抑制できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る煙突の正面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う、前記煙突の平面断面図である。 図３は、前記煙突の内張部材の斜視図である。 図４は、前記煙突の一部を、前記内張部材の熱変形状態で示す平面断面図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る煙突の平面断面図である。 図６は、前記第２実施形態の煙突の一部を、内張部材の熱変形状態で示す平面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜第１実施形態＞
図１～図４は、本発明の第１実施形態を示したものである。図１に示すように、例えば商業用ビル等の建物（図示省略）の内部又は外部に煙突１が鉛直に立設されている。煙突１は、例えばボイラー、発電機、冷温水発生器などからの排ガスｇの放出用であるが、本発明が特にこれに限るものではない。

煙突１は、煙突本体１０と、フレーム２０と、内張部材３０を備えている。
図２に示すように、煙突本体１０の断面形状は四角形（多角形）になっている。詳しくは、煙突本体１０は、４つの平板状の煙突壁板１１を有している。これら煙突壁板１１が互いに四角形の環状に組まれている。隣接する２つの煙突壁板１１どうしが直角に交差することによって煙突角部１３が形成されている。煙突本体１０には４つの煙突角部１３が形成されている。各煙突角部１３の内角θ_１３は、θ_１３＝９０°である。
図２における煙突本体１０の断面は正方形であるが、これに限らず長方形、平行四辺形、台形などであってもよい。

煙突壁板１１は、珪酸カルシウムを主成分として含む。煙突壁板１１は、６００℃以上の温度に耐え得る耐熱性を有している。

図１に示すように、煙突本体１０の外周には、フレーム２０が設けられている。フレーム２０は、鉛直な縦フレーム部材２１と、水平な横フレーム部材２２を含む。フレーム部材２１，２２は、例えばＬ字アングルなどの鋼材によって構成されている。

図２に示すように、煙突本体１０の内周に内張部材３０が設けられている。煙突本体１０の各煙突壁板１１の内壁面１１ａが、内張部材３０によって覆われている。内張部材３０の内部が、排ガスｇの通る煙道１ａとなっている。

図３に示すように、内張部材３０は、八角形断面の筒形状になっている。要するに、内張部材３０は、煙突本体１０より多い角数の多角形、好ましくは煙突本体１０の角数の２倍の角数の多角形の筒形状に形成されている。
内張部材３０の厚さは、１ｍｍ程度である。図において内張部材３０の厚みは誇張されている。

図２及び図３に示すように、内張部材３０は、１枚の金属板３９を折り曲げ加工することによって構成されている。金属板３９の材質としては、ステンレス、鋼鉄などが挙げられる。該金属板３９の折り曲げ加工によって、８つの平板状の内張板部３１が形成されている。金属板３９の周方向の両端部３９ｅ，３９ｅは、互いに突き当てられ、シームレス溶接によって一体化されている。これによって、ビード状のシームレス溶接部３２が形成されている。内張部材３０は、周方向にセミシームレスの多角形環状となっている。
なお、シームレス溶接部３２は、図３においては内張部材３０の後記４つの第１内張角部３３のうちの１つに配置されているが、これに限らず、後記４つの第２内張角部３４のうちの１つに配置されていてもよく、１の内張板部３１の中間部に配置されていてもよい。

図２に示すように、内張部材３０における隣接する２つの内張板部３１どうしが交差することによって内張角部３３，３４が形成されている。内張板部３１には８つの内張角部３３，３４が形成されている。具体的には、内張部材３０は、４つの第１内張角部３３と、４つの第２内張角部３４を有している。内張部材３０の周方向に沿って第１内張角部３３と第２内張角部３４が交互に配置されている。言い換えると、第１内張角部３３と第２内張角部３４とが周方向に隣接している。

各第１内張角部３３は、煙突本体１０の１の煙突角部１３に対して煙突内側に離れて対峙している。第１内張角部３３の内角（以下「第１内角θ_３３」と称す）は、煙突角部１３の内角θ_１３より大きい。好ましくは、第１内角θ_３３は、θ_３３＝１００°～１２０°程度である。
第１内張角部３３は、煙突角部１３から解放されている。したがって、図４に示すように、第１内張角部３３は、煙突角部１３に対して接近離間するような熱変形及び第１内角θ_３３が拡縮するような熱変形を許容されている。

図２に示すように、第２内張角部３４は、煙突本体１０の煙突壁板１１の内壁面１１ａの中間部と対峙している。言い換えると、内張部材３０における、煙突本体１０の内壁面１１ａの中間部と対峙する部分が屈曲されて第２内張角部３４が形成されている。第２内張角部３４の内角（以下「第２内角θ_３４」と称す）は、第１内角θ_３３より大きい（θ_３４＜θ_３３）。好ましくは、第２内角θ_３４は、θ_３４＝１２０°～１７０°程度である。

第２内張角部３４と煙突壁板１１との間の距離ｄ_２は、第１内張角部３３と煙突角部１３との間の距離ｄ_１より短い（ｄ_２＜ｄ_１）。好ましくは、第２内張角部３４は煙突壁板１１の内壁面１１ａにほぼ接しており、ｄ_２≒０である。

第２内張角部３４は、拘束部材４１によって煙突壁板１１に拘束されている。これによって、第２内張角部３４が煙突壁板１１に対して接近離間するような熱変形を阻止されている。なお、第２内角θ_３４が拡縮するような第２内張角部３４の熱変形は許容されている。
拘束部材４１は、例えばアンカーボルトによって構成されている。

図１に示すように、商業用ビルのボイラや発電機等からの排ガスｇは、四角形煙突１の内張部材３０の内側の煙道１ａを通って大気に放出される。煙突本体１０を四角形断面とすることによって円形断面の煙突よりデッドスペースを小さくできる。
煙突壁板１１からは珪酸カルシウムを含む粉状の剥離物が遊離され得る。これに対し、内張部材３０で煙突本体１０の内周を覆っておくことによって、粉状の剥離物が排ガスｇと一緒に大気中にまき散らされるのを防止できる。

排ガスｇは例えば数百℃～６００℃程度の高温である。かかる高温の排ガスｇが内張部材３０と接触し、内張部材３０が加熱されて熱変形される。詳しくは図４の実線にて示すように、第１内張角部３３を挟んで両側の内張板部３１が伸び変形し、これに伴って第１内張角部３３が煙突角部１３へ向かって接近され、第１内角θ_３３が小さくなる。
なお、図４において二点鎖線は、熱変形していない状態の内張部材３０を示す。
換言すると、内張部材３０が一定の熱変形を起こすようにでき、熱変形の不規則性を緩和ないしは解消できる。好ましくは、煙道１ａが外周側へ広がる方向に熱変形を起こすようにできる。したがって、内張部材３０が熱変形を来しても、煙突本体１０の内周面と内張部材３０の外周面との間の隙間１ｃに排ガスｇが入り込むのを防止できる。この結果、前記粉状剥離物が排ガスｇと一緒に大気中に放散されるのを確実に防止できる。更には、高温高湿度の排ガスｇが煙突本体１０と接触して珪酸カルシウムに吸収されるのを防止でき、煙突本体１０が破損するのを防止できる。
加えて、内張部材３０はセミシームレス構造であるから、前記高温高湿度の排ガスｇが隙間１ｃに入り込むのを確実に防止できる。したがって、前記粉状剥離物の大気中への放散や煙突本体１０の破損を一層確実に防止できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態＞
図５～図６は、本発明の第２実施形態を示したものである。
図５に示すように、第２実施形態の煙突１Ｂにおいては、第１内張角部３３が、斜めのブラケットからなる拘束部材４２によって煙突角部１３に拘束されている。第１内張角部３３は煙突角部１３に対して接近離間するような熱変形を阻止されている。第１内角θ_３３が拡縮するような第１内張角部３３の熱変形は許容されている。

煙突１Ｂの第２内張角部３４は、煙突壁板１１から解放されており、かつ煙突壁板１１に対して煙突内側に離れている。したがって、第２内張角部３４は、煙突壁板１１に対して接近離間するような熱変形及び第２内角θ_３４が拡縮するような熱変形を許容されている。

図６の実線に示すように、内張部材３０が排ガスｇによって加熱されたときは、第２内張角部３４を挟んで両側の内張板部３１が伸び変形し、これに伴って第２内張角部３４が煙突壁板１１へ向かって接近され、第２内角θ_３４が小さくなる。かつ第１内角θ_３３が大きくなる。このようにして、第２実施形態の煙突１Ｂにおいても内張部材３０が一定の熱変形を起こすようにでき、熱変形の不規則性を緩和ないしは解消できる。
なお、図６において、二点鎖線は、熱変形していない状態の内張部材３０を示す。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、煙突本体の断面形状は、四角形に限られず、三角形や五角形以上の多角形であってもよい。
内張部材の断面形状は、煙突本体の断面形状に合わせた多角形状とする。
内張部材３０が、周方向に完全なシームレスの多角形筒形状であってもよい。

本発明は、例えば商業用ビルのボイラや発電機の排ガス用煙突に適用できる。

１，１Ｂ 煙突
１ａ 煙道
１ｃ 隙間
１０ 煙突本体
１１ 煙突壁板
１１ａ 内壁面
１３ 煙突角部
３０ 内張部材
３１ 内張板部
３２ シームレス溶接部
３３ 第１内張角部
３４ 第２内張角部
θ_１３ 煙突角部の内角
θ_３３ 第１内角θ_３３
θ_３4 第２内角θ_３４
ｇ 排ガス

Claims (8)

1. 多角形断面の煙突本体と、前記煙突本体の内周に設けられた内張部材とを備え、
   前記内張部材が、前記煙突本体より多い角数の多角形の筒形状に形成され、かつ前記煙突本体の１の煙突角部と対峙する前記内張部材の第１内張角部の内角が、前記煙突角部の内角より大きいことを特徴とする煙突。
2. 前記内張部材における前記第１内張角部と周方向に隣接する第２内張角部が、前記煙突本体の煙突壁板の内壁面の中間部と対峙していることを特徴とする請求項１に記載の煙突。
3. 前記第１内張角部の内角が、前記第２内張角部の内角より小さいことを特徴とする請求項２に記載の煙突。
4. 前記第１内張角部が前記煙突角部から解放され、かつ前記第２内張角部が前記煙突壁板に拘束されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の煙突。
5. 前記第１内張角部が前記煙突角部に拘束され、かつ前記第２内張角部が前記煙突壁板から解放されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の煙突。
6. 前記内張部材が、シームレスの多角形筒形状又はシームレス溶接部を有するセミシームレスの多角形筒形状であることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の煙突。
7. 前記煙突本体の煙突壁板が、珪酸カルシウムを成分として含むことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の煙突。
8. 多角形断面の煙突本体の内周に設けられる内張部材であって、
   前記煙突本体より多い角数の多角形の筒形状に形成され、かつ前記煙突本体の１の煙突角部と対峙する第１内張角部の内角が、前記煙突角部の内角より大きいことを特徴とする煙突の内張部材。

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