(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる保温断熱方式のダクトの端部を保温断熱材の厚みの変化を滑らかにする、又は変化を小さくするように互いにオーバーラップさせて接続する高温ダクトの接続構造において、前記ダクトの端部を互いにオーバーラップさせる構造は、ダクトプレートを同一断面形状にし、各保温断熱材のダクトプレートに接する面と反対の面をテーパー状に形成した構造であることを特徴とする高温ダクトの接続構造。
【請求項２】
異なる保温断熱方式のダクトの端部を保温断熱材の厚みの変化を滑らかにする、又は変化を小さくするように互いにオーバーラップさせて接続する高温ダクトの接続構造において、前記ダクトの端部を互いにオーバーラップさせる構造は、ダクトプレートを同一断面形状にし、各保温断熱材のダクトプレートに接する面と反対の面を階段状に形成した構造であることを特徴とする高温ダクトの接続構造。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のオーバーラップさせる部分は、ダクトブロック同士の結合位置と異なる場所に設けたことを特徴とする高温ダクトの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温ダクトの接続構造に関するもので、異なる保温断熱方式を採用したダクト同士の接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高温ダクトの場合、ダクトプレートとして高級材料（Ｃｒ−Ｍｏ材、ＳＵＳ材）を用いて外面に保温材を添設するか、もしくは、通常の炭素鋼を用いて内面に保温材を添設する保温断熱方式が採られる。これらの保温断熱方式は、流体の流速、ダクトサイズ、発生する熱応力、トータルコスト、伸縮継手等の耐熱温度が低いものを組み込む場合の部材温度等に応じて適宜選定される。
高温ダクトを使用する例としては、図３に示したようなガスタービン１から排熱回収ボイラ２に高温流体を導くダクト３がある。この場合には、ガスタービン１から排出された高温の排ガスがダクト３を経て排熱回収ボイラ２に入り、ここで高温の排ガスによって内部に配置されている伝熱管４内の流体から蒸気を発生させる。なお、蒸気は図示していない蒸気タービンへと送られ、蒸気タービンによって発電がなされる。このような高温ガスのダクト３では、保温断熱方式が異なるダクトが互いに接続されて使用される場合がある。その場合、それらの異なる保温断熱方式のダクト３ａ，３ｂは、図４に示したように、互いを突き合わせるようにして接続される。なお、図４において、符号Ｄはダクト結合部分を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の高温ダクトの接続構造では、保温断熱方式の違いから、図５に示したように、接続部分に大きな温度勾配による熱応力が生じ、その熱応力によってダクト３の変形、破損につながる虞れがある。そこで、従来では接続部分の補強、部材の大型化等によってこれに対処していたが、熱応力による変形はさらに大きくなり、その効果は必ずしも十分ではなかった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、ダクトの接続部分での熱応力の低減を図り、変形、破損を防止するとともに、安価に保温断熱方式の異なるダクトを接続することが可能な高温ダクトの接続構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、異なる保温断熱方式のダクトの端部を保温断熱材の厚みの変化を滑らかにする、又は変化を小さくするように互いにオーバーラップさせて接続する高温ダクトの接続構造において、前記ダクトの端部を互いにオーバーラップさせる構造は、ダクトプレートを同一断面形状にし、各保温断熱材のダクトプレートに接する面と反対の面をテーパー状に形成した構造である。
また、本発明では、異なる保温断熱方式のダクトの端部を保温断熱材の厚みの変化を滑らかにする、又は変化を小さくするように互いにオーバーラップさせて接続する高温ダクトの接続構造において、前記ダクトの端部を互いにオーバーラップさせる構造は、ダクトプレートを同一断面形状にし、各保温断熱材のダクトプレートに接する面と反対の面を階段状に形成した構造である。
そして、オーバーラップさせる部分は、ダクトブロック同士の結合位置と異なる場所に設けることもできる。
【０００６】
この発明によれば、ダクトの接続部分での熱応力の低減が図れる。したがって、ダクトの変形，破損が防止され、しかも補強材等の特別な対処が必要なく安価に実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る保温断熱方式の異なる高温ダクトの接続構造例を示している。
図１（ａ）に示した高温ダクトの接続構造では、接続部においてダクトプレート１０をテーパー状（ダクトの断面が円形の場合には円錐台形状，ダクトの断面が角形の場合には角錐台形状）に形成している。そして、一方のダクト１１は、ダクトプレート１０の外面に保温断熱材１２を配置し、該保温断熱材１２をダクトプレート１０から外方へ突設させたピン１３によって位置決めし、該ピン１３に係合させた止め金１４によってダクトプレート１０に保持されている。また、他方のダクト１５は、ダクトプレート１０の内面に保温断熱材１６を配置し、さらに保温断熱材１６の内面に耐熱鋼プレート１７を配置し、該耐熱鋼プレート１７および保温断熱材１６をダクトプレート１０から内方へ突設させたピン１８によって位置決めし、該ピン１８に係合させた止め金１９によってダクトプレート１０に保持されている。したがって、この接続構造では、オーバーラップする部分の保温断熱材の厚みの変化を滑らかにした構造となっている。
またこの接続構造は、ダクト内径がほぼ同一もしくは一定の拡大、縮小をしているダクト１０、１５を接続する場合に好適である。この接続構造では、ダクト内径を必要な寸法とする様に、断熱材１６、ダクトプレート１０を加工することが好ましい。
【０００８】
また、図１（ｂ）に示した高温ダクトの接続構造は、特に熱応力が大きくなる場合やダクトプレート構造を単純化したい場合に好適な構造で、同一形状（径および形が同一）もしくは同一の変化（径および形が滑らかに、かつ一定の変化率で変化）でダクトプレート１０を配置している。そして、ダクトプレート１０の外面に添設させた一方のダクト１１の保温断熱材１２の外面をテーパ状に形成し、ダクトプレート１０の内面に添設させた他方のダクト１５の保温断熱材１６の内面をテーパ状に形成し、それらのテーパー部がダクトプレート１０を挟んで重なり合うように配置している。したがって、この接続構造では、オーバーラップする部分の保温断熱材の厚みの変化を滑らかにした構造となっている。なお、この構造の場合は、両ダクト１１，１５の内周面を連設するために、内面保温施工部分を押える耐熱鋼プレート１７を折り曲げる必要がある。
【０００９】
また、図１（ｃ）に示した高温ダクトの接続構造は、特に熱応力が大きくなる場合やダクトプレート構造を単純化したい場合に好適な構造で、同一形状（径および形が同一）もしくは同一の変化（径および形が滑らかに、かつ一定の変化率で変化）でダクトプレート１０を配置し、ダクトプレート１０の外面に添設させた一方のダクト１１の保温断熱材１２の外面を階段状に形成し、ダクトプレート１０の内面に添設させた他方のダクト１５の保温断熱材１６の内面を階段状に形成し、それらの階段状部がダクトプレート１０を挟んで重なり合うように配置している。
この構造は、薄いマット状の保温断熱材を用いて保温断熱施工をする場合に、テーパー状の加工を行うことなく、保温断熱材の厚みの変化を小さくすることができ、施工が容易となる。
【００１０】
また、図１（ｄ）に示した高温ダクトの接続構造は、同一形状のダクトプレート１０を配置し、ダクトプレート１０の外面に添設させた一方のダクト１１の保温断熱材１２と、ダクトプレート１０の内面に添設させた他方のダクト１５の保温断熱材１６とをダクトプレート１０を挟んで重なり合うように配置している。この接続構造は、保温断熱材１２，１６の厚みをそのまま維持しながらダクトプレート１０に直接オーバーラップさせている。この接続構造は構造施工を極端に簡素化したい場合や、内部流体温度と外気温度の差が小さく熱応力の発生が小さい場合に好適である。
【００１１】
なお、上記図１（ｂ）〜（ｄ）の接続構造の場合にも、各保温断熱材１２，１６および耐熱鋼プレート１７が、ピン１３，１８および止め金１４，１９によってダクトプレート１０に保持されている。
なお、上記図１（ｂ）〜（ｄ）の接続構造の場合にも、各保温断熱材１２、１６および耐熱鋼プレート１７が、ピン１３、１８および止め金１４、１９によってダクトプレート１０に保持されている。
【００１２】
図２は、図１（ａ）に示した高温ダクトの接続構造における熱応力特性を示した図であり、この図からも明らかなように、本発明の接続構造では、熱応力の低減がみられる。
【００１３】
なお、一般的にダクトは複数のブロックに分割して製作されるが、本発明の接続構造を、ブロックの接続部分以外の部分に設けるようにすれば、熱応力の発生をさらに抑えることができる。
また、本発明の接続構造は、図３における排熱回収ボイラ２の胴部Ｂに適用してもよく、発電設備以外の高温ダクトに適用することもできる。
【００１４】
【発明の効果】
上記したように、本発明に係る高温ダクトの接続構造では、オーバーラップ構造を採用しているので、従来構造の接続部分に発生する熱応力の低減が図れる。したがって、ダクトの接続部で発生する熱応力がダクト材の許容応力を越えた場合のダクトの変形、破損を防止することができる。
また、本発明に係る高温ダクトの接続構造では、従来のように、熱応力に対抗させて大きな部材を使用したり大型の補強構造等を採用したりする必要はなく、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る保温断熱方式の異なる高温ダクトの接続構造例を概念的に示したもので、（ａ）はダクトプレートをテーパー状に形成した接続構造の断面図、（ｂ）は保温断熱材をテーパー状に形成した接続構造の断面図、（ｃ）は保温断熱材を階段状に形成した接続構造の断面図、（ｄ）はダクトプレートを挟んで保温断熱材を重ねて配置した接続構造の断面図である。
【図２】本発明に係る高温ダクトの接続構造における熱応力特性を示した図である。
【図３】高温ダクトの接続構造が適用される発電設備の一部を示した概念図である。
【図４】従来の高温ダクトの接続構造を示した概念的な断面図である。
【図５】図４に示した高温ダクトの接続構造における熱応力特性を示した図である。
【符号の説明】
１０  ダクトプレート
１１  一方のダクト
１２  保温断熱材
１３  ピン
１４  止め金
１５  他方のダクト
１６  保温断熱材
１７  耐熱鋼プレート
１８  ピン
１９  止め金
【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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