JPH08164311A

JPH08164311A - セラミックス管の接続構造

Info

Publication number: JPH08164311A
Application number: JP30874794A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tsunoda; 英雄角田; Hisataka Urakata; 久隆浦方; Yuichiro Kitagawa; 雄一郎北川; Kenji Umekawa; 健治梅川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP3219617B2

Abstract

(57)【要約】【目的】一対の金属管板の間に鉛直に張り渡される一
本又は複数本のセラミックス管とを備えた装置の、金属
管板及び他のセラミックス管に対するセラミックス管の
接続構造において、セラミックス管の応力を最小限にと
どめ、破損を防止する。【構成】上下の管板の孔にそれぞれ連なる短い鉛直な
金属製の管を取付け、下管板に取り付けられた前記金属
管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキンを介して
最下位のセラミックス管の端部を載せ、下位のセラミッ
クス管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキンを介
して上位のセラミックス管の端部を載せ、最上位のセラ
ミックス管の端部にパッキンを介して短い金属管の環状
凹部を設けた端部を載せ、同短い金属管を上管板に取り
付けられた前記金属管の内側にシール材を介して摺動可
能に嵌装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属管板および他のセラ
ミックス管に対するセラミックス管の接続構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、石炭を燃料とする加圧流動床ボイ
ラの開発が進められ、この燃焼ガスでガスタービンの運
転を行なうシステムの検討が行なわれている。この際、
燃焼ガスの脱塵を行なう目的で、高温で機能するセラミ
ックフィルタが必要になる。このガス温度は、８５０℃
以上であり、従来のバグフィルタ等の装置は使用できな
い。そのために、管状のセラミックフィルタの開発が進
められている。セラミックフィルタで最も問題となるの
は、破損である。セラミックは、従来の金属やバグフィ
ルタ材と異なり、柔軟性がなく伸びないため臨界応力を
越えると即時破断する。特に、セラミックスの場合、最
も問題となるのは熱膨張率の異なる金属との接続部、及
び、複数のセラミックス管の接続部である。セラミック
スフィルタ装置においては、エレメント寸法が長尺で、
接続部あるいは、接続部を金属スリーブや接着剤を用い
て拘束した場合、この部分に、熱膨張差による大きな応
力が発生し破損する可能性が高い。セラミックの損傷の
多くが、この接続部の構造不具合によって発生するとい
っても過言ではない。また、このような破損を防止しう
る接続方法は、従来技術には皆無である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のセラミックスフ
ィルタ装置の場合、水平に配置された上下の大きな金属
製管板の間に、多数の長尺の管状エレメントが鉛直に設
置される。金属製管板は、製造時にすでに歪みを持って
おり、仮に製造が完璧で歪みが全くないものが製造でき
たとしても、ボイラ起動時の管板自身の温度差によって
大きな変形を生じる。また、正常運転中も定期的に表面
についたダストを取り払うための逆洗が行われ、剛性を
高くした場合でも数ｍｍの変形が生じる。この管板変形
により、管板との接続部や、セラミックス管の接続部に
は大きな応力が発生し容易に破損する。一般的に言え
ば、予想外の大きな応力が発生した場合に、これまでの
ような、セラミックスを拘束した構造ではほとんどの場
合破損していた。

【０００４】本発明は上記従来技術の欠点を解消し、セ
ラミックスエレメントの接続相手部材に大変形が生じた
場合においても、脆く破損しやすいセラミックス管に発
生する応力を最小限に止め、破損を防止することのでき
るセラミックス管の接続構造を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、上下に向き合ってそれぞれ水平に設
けられた一対の金属管板と、同一対の金属管板の対応す
る各一対の孔の間にそれぞれ鉛直に張り渡される一本又
は複数本のセラミックス管とを備えた装置の、金属管板
及び他のセラミックス管に対するセラミックス管の接続
構造において、次の特徴を有するセラミックス管の接続
構造に関するものである。

【０００６】（１）上下の管板の孔にそれぞれ連なる短
い鉛直な金属製の管を取付け、下管板に取り付けられた
前記金属管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキン
を介して最下位のセラミックス管の端部を載せ、下位の
セラミックス管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッ
キンを介して上位のセラミックス管の端部を載せ、最上
位のセラミックス管の端部にパッキンを介して短い金属
管の環状凹部を設けた端部を載せ、同短い金属管を上管
板に取り付けられた前記金属管の内側にシール材を介し
て摺動可能に嵌装した。

【０００７】（２）前記（１）項に記載のセラミックス
管の接続構造において、パッキンとして、スリーブ編み
（筒状）としたセラミックス繊維を押しつぶしその長手
方向の両端をつないでリング状に縫製し、その外周部に
固定紐を取り付けたものを使用する。

【０００８】

【作用】本発明の接続構造においては、最上部のシール
材を介して摺動可能に嵌装されている部分より下の部分
においては、上位のものは下位のものの上にパッキンを
介して自重のみによって載っている。したがって相互に
拘束状態になっていない。熱膨張によって上下の管板の
間隔が開いた場合においても、上記摺動部が滑るだけ
で、接続状態は変らない。したがってセラミックス管に
過大な応力が生じることがないので、破損を防ぐことが
できる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る高温フィルタ
装置の部分縦断面図である。図において、１は金属製の
上管板、２は同じく金属製の下管板、３は鉛直に配置さ
れている多孔質の上セラミックス管、４は同じく鉛直に
配置されている多孔質の下セラミックス管である。これ
らのセラミックス管はフィルタエレメントとして作用す
るものである。５は上接続部であり、上管板１と上セラ
ミックス管３とを接続している部分である。６は中間接
続部であり、上セラミックス管３と下セラミックス管４
とを接続している部分である。７は下接続部であり、下
管板２と下セラミックス管４とを接続している部分であ
る。

【００１０】この装置は、多孔質のセラミックス管３，
４の中にダストを含んだ排ガスを流し、同セラミックス
管の外方へ向けて濾過されたガスを通過させて流すもの
である。上記各接続部は、セラミックスに生じる応力を
最小限にし、破損を防止するよう配慮されたものであ
る。

【００１１】図２は図１のＡ部拡大図であり、上接続部
の一部を示している。図において、１は金属製の上管
板、３は多孔質の上セラミックス管、８はフランジ部と
管状部とからなる金属部材、９は平板状の金属部材、１
０は管状の金属部材、１１は金属部材８，９を上管板１
に締結するボルト、１２は金属部材８の内側に装着され
ている繊維シール材、１３は同繊維シール材の内側に管
軸方向に摺動可能に嵌装されている金属管、１４は同金
属管１３の下端の環状凹部と上セラミックス管３の上端
面との間に介装されているパッキン材である。このパッ
キン材は、比較的直径の小さいセラミックス繊維からな
るロープパッキンが用いられている。

【００１２】図３は図１のＢ部の拡大図であり、中間接
続部の一部を示している。図において、３は上セラミッ
クス管、４は下セラミックス管、１５はシートパッキ
ン、１６は固定紐である。この接続構造は、下セラミッ
クス管の上面を環状凹部すなわち受け皿状に加工し、こ
の面にシートパッキン１５を置いたものである。このシ
ートパッキンは内径５０ｍｍのスリーブ編み（筒状）と
したセラミックス繊維を偏平に押しつぶし、それをその
長手方向の両端をつないでリング状に縫製したもので、
セラミックス管の内径１４０ｍｍ、外径１７０ｍｍに対
して、リング状に成形した後のシートパッキンは内径１
４０ｍｍ、外径２３０ｍｍとし、これを下セラミックス
管４の環状凹部の上に置き、さらに下セラミックス管４
を取り巻くような格好でセットした後、パッキン外周面
に予め縫いつけておいた固定紐１６で下セラミックス管
４に縛って固定してある。上セラミックス管３は、この
ようにセットしたシートパッキンの上に載せてあるだけ
である。

【００１３】図４は図１のＣ部の拡大図であり、下接続
部の一部を示している。図において、２は下管板、４は
下セラミックス管、１７はフランジ部と短い円筒部とか
らなる金属部材、１８は同金属部材１７のフランジ部を
下管板２に結合するボルト、１９はシートパッキン、２
０は固定紐である。金属部材１７の上部は図３の下セラ
ミックス管４の上部と同様に環状凹部すなわち受皿状に
加工してあり、そこに装着されているシートパッキン１
９は図３のシートパッキン１５と同じ材質形状のもので
あり、同じようにセットされている。下セラミックス管
４はシートパッキン１９の上に載せてあるだけである。

【００１４】本フィルタ装置が稼働すると高温となり、
セラミックスに比して金属は熱膨張係数が大であること
によってセラミックス管に対して金属部分が伸び、上下
管板１，２はその間隔が離れる。セラミックス管３，４
の合計全長が例えば６．４ｍである場合は、金属容器に
取付けられた上下管板の距離とセラミックス管との伸び
差は数１０ｍｍに達する。図１において、下管板が固定
され、上管板が変位するものとして考えると、図２にお
いて、上管板１、金属部材８，９，１０および繊維シー
ル材１２は上昇し、金属管１３はパッキン材１４を介し
て上セラミックス管３に取り残され、上セラミックス管
３はシートパッキン１５を介して下セラミックス管４上
に取り残され、下セラミックス管４はシートパッキン１
９を介して下管板２に固定している金属部材１７上に取
り残された格好になる。即ち、熱伸び差が生じても、繊
維シール材１２と金属管１３の間でシール性が保たれた
ままで摺動が生じ、金属管１３と上セラミックス管３、
上セラミックス管３と下セラミックス管４、下セラミッ
クス管４と下管板２に固定されている金属部材１７のそ
れぞれの間は、上部のものの自重だけでシール性を保
ち、相互位置を保った状となる。各セラミックス管を拘
束するものは無いので、各セラミックス管は破損をまぬ
がれることができる。

【００１５】本実施例のセラミックス管は、相手部材に
対してその上部あるいは下部に置かれたパッキンを介し
て接続されている。このパッキンは接続部において、少
なくとも一方に対しては接着されておらず、上側部材の
自重荷重を圧縮方向に受けるだけで、拘束荷重は発生し
ない。もし、地震等の万一予期し得ない高い応力が管板
に発生した場合にも、接続部の両部材間が開きシール性
が低下し、この部分が安全装置として作用し、ダストリ
ークを起すだけであり、応力がセラミックス管に直接加
わることがない。

【００１６】シートパッキンの役割は、脆いセラミック
スを直接硬いものに当てないことによる欠け防止、定常
運転時の微小な傾きに対応し隙間からのダストやガスの
漏れを最小限に止めるためのシール性である。パッキン
の材質は、セラミックスより柔らかく、使用温度に応じ
た耐熱性を有するものであれば良く、例えば、金属パッ
キン、無機物を固めたセラミックスパッキン、グラスウ
ールやセラミックス繊維を織って布状にしたシートパッ
キン、それらを編んだロープパッキン、温度が低ければ
バイトン等の有機系パッキンでもかまわない。

【００１７】但し、本発明の主たる適用対象である高温
セラミックスフィルタでは、手段の項の（２）に示した
スリーブ状に編んだセラミック繊維を円管状に縫製し、
その外周に固定紐を取り付けたシートパッキンが望まし
い。先ず、スリーブ状にすることで内部が中空なため、
中実のロープと比較して、シール高さが一定の場合、比
較的大きな径のものを使用することでシール面積を大き
く取ることが出来る。また、編むことで、織ったものと
比較して、方向性が無くシール性能を一定に保ちやす
く、柔軟性が優れているため低い面圧でも変形能が大き
い特徴がある。尚、シールの対象が、ガスではなく、ダ
ストであり、パッキン材は、固定せずフリーであるた
め、逆洗などでの飛散を防止するためには、ガスフリー
でダストシール性が良いものが最適であり、この観点か
らも、密度の低いスリーブ編みの方が望ましい。次に、
スリーブ状に編んだセラミック繊維をリング状に縫製す
るのは、継ぎ目からのリークを防止するためである。縫
製しないと、製品への装着時に一定寸法になりにくく、
シール性が不安定になる。そして、その外周に取り付け
る固定紐は、編みであるため寸法が不安定なシートパッ
キンの径を固定することと、外径側にはみ出させたシー
トパッキンを、対象物に被せ、紐で固定することで、装
着時の外れを防止する効果がある。

【００１８】以上の様な構造のフィルタ装置にガス温度
８５０℃、ダスト濃度５ｇ／Ｎｍ³の条件で通ガスを行
い５００時間の試験を行なった。その結果、フィルタ出
口のダスト濃度を１０ｍｇ／Ｎｍ³以下の基準に抑える
ことが出来、充分なダストシール性を有することを確認
した。

【００１９】本実施例のシール構造は、高温脱塵ガスフ
ィルタ等、大型で長尺化が必要な部材において、相対的
に金属と比較して低強度のセラミックスを拘束せずシー
ル性を確保できるため、セラミックスで最も問題となる
破損の危険性を減少させることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明のセラミックス管の接続構造にお
いては、上下の管板の孔にそれぞれ連なる短い鉛直な金
属製の管を取付け、下管板に取り付けられた前記金属管
の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキンを介して最
下位のセラミックス管の端部を載せ、下位のセラミック
ス管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキンを介し
て上位のセラミックス管の端部を載せ、最上位のセラミ
ックス管の端部にパッキンを介して短い金属管の環状凹
部を設けた端部を載せ、同短い金属管を上管板に取り付
けられた前記金属管の内側にシール材を介して摺動可能
に嵌装してあるので、セラミックス管に発生する応力を
最小限にとどめ、破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る高温フィルタ装置の部
分縦断面図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】図１のＢ部拡大図

【図４】図１のＣ部拡大図。

【符号の説明】

１上管板（金属製）２下管板（金属製）３上セラミックス管（多孔質）４下セラミックス管（多孔質）５上接続部６中間接続部７下接続部８金属部材９金属部材１０金属部材１１ボルト１２繊維シール材１３金属管１４シートパッキン材１５シートパッキン材１６固定紐１７金属部材１８ボルト１９シートパッキン２０固定紐

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅川健治長崎市深堀町５丁目717番地１長菱エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下に向き合ってそれぞれ水平に設けら
れた一対の金属管板と、同一対の金属管板の対応する各
一対の孔の間にそれぞれ鉛直に張り渡される一本又は複
数本のセラミックス管とを備えた装置の、金属管板及び
他のセラミックス管に対するセラミックス管の接続構造
において、上下の管板の孔にそれぞれ連なる短い鉛直な
金属製の管を取付け、下管板に取り付けられた前記金属
管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキンを介して
最下位のセラミックス管の端部を載せ、下位のセラミッ
クス管の端部に環状凹部を設けて同凹部にパッキンを介
して上位のセラミックス管の端部を載せ、最上位のセラ
ミックス管の端部にパッキンを介して短い金属管の環状
凹部を設けた端部を載せ、同短い金属管を上管板に取り
付けられた前記金属管の内側にシール材を介して摺動可
能に嵌装したことを特徴とするセラミックス管の接続構
造。
【請求項２】上記パッキンとして、スリーブ編み（筒
状）としたセラミックス繊維を押しつぶしその長手方向
の両端をつないでリング状に縫製し、その外周部に固定
紐を取り付けたものを使用することを特徴とする請求項
１に記載のセラミックス管の接続構造。