(57)【要約】【課題】低コストでシール性能を向上させることができるとともに、そのシール性能を長期に亘り保持することのできるダンパ装置におけるシール構造を提供する。【解決手段】ダクト７，１０，１３の流路途中に弁座１８，１９と弁体２０とが接離自在に設けられ、弁座１８，１９に弁体２０を押し付けることでダクト１０，１３の流路を閉止し、弁座１８，１９から弁体２０を引き離すことでダクト１０，１３の流路を開放するように構成されるダンパ装置１において、弁座１８，１９の座面１８ａ，１９ａを、弁座１８，１９に対する弁体２０の押し付け方向Ｐに凹の円弧面に沿わせるような形状に形成するとともに、弁座１８，１９に弁体２０を押し付けたときに座面１８ａ，１９ａに沿って弾性変形し、かつ弁座１８，１９の開口部Ｈを塞ぐ金属シート板２３，２３を、弁体２０の本体部分を構成するダンパブレード２２に湾曲可能に取り付ける。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクトの流路途中に弁座と弁体とが接離自在に設けられ、前記弁座に前記弁体を押し付けることにより、そのダクトの流路を閉止し、前記弁座に押し付けられた前記弁体をその弁座から引き離すことにより、そのダクトの流路を開放するように構成されるダンパ装置におけるシール構造であって、
前記弁座の座面を、その弁座に対する前記弁体の押し付け方向に凹の円弧面に沿わせるような形状に形成するとともに、
前記弁座に前記弁体を押し付けたときにその弁座の座面に沿って弾性変形し、かつその弁座の開口部を塞ぐシート状部材を、前記弁体の本体部分に湾曲可能に取り付けることを特徴とするダンパ装置におけるシール構造。
【請求項２】
前記シート状部材は、前記弁体の本体部分に弾性体を介して取り付けられている請求項１に記載のダンパ装置におけるシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排気ガスが流通されるダクトの流路切替等を行うダンパ装置におけるシール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガスタービン等の排気ガスを利用した熱電併給（コージェネレーション）設備においては、電気需要はあるが熱需要が無くなったときに、ダンパ装置の切替操作により、排気ガスを熱回収装置へと導く熱回収用流路から、排気ガスを直接に煙突へと導く排気ガス放出用流路に切り替えることで発電を持続させるようにされている。このダンパ装置の切替操作にて排気ガス放出用流路が選択されているときに、そのダンパ装置において排気ガスのリーク量が多いと、熱需要が無いにもかかわらず熱回収装置が加熱され続けるため、熱回収装置の熱を逃がすための機器の設置が必要になるという問題が発生し、逆にダンパ装置の切替操作にて熱回収用流路が選択されているときに、そのダンパ装置において排気ガスのリーク量が多いと、十分な熱の回収ができないという問題が発生する。
【０００３】
従来、これらの問題の発生の原因である排気ガスのリークを防止するためのシール手段としては、メタルタッチを利用したもの（例えば特許文献１参照）や、エアシールを利用したもの（例えば特許文献２参照）、ガスケットを利用したもの（例えば特許文献３参照）などが知られている。
【０００４】
ここで、特許文献１に係るメタルタッチを利用したシール手段は、図９に示されるように、ダンパ胴体１０１に形成された内向きフランジ１０２の全周に弁座の座面となる丸棒１０３を溶接するとともに、この丸棒１０３に当接するリング状の薄い金属シート板１０４を弁体１０５の外周に取り付け、４節回転機構１０６の駆動により、前記金属シート板１０４を弾性変形させるように前記丸棒１０３に押し付けることでシールするようにされている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１２５８３１号公報
【特許文献２】
特開平９−２０３４６８号公報
【特許文献３】
特公昭６３−６６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に係るメタルタッチ式のシール手段では、弁体１０５の外周に取り付けられた金属シート板１０４を丸棒１０３で形成される座面に押し付けてシールする際に、その金属シート板１０４の四辺部分はその押し付け力によってその丸棒１０３に良好に密着しつつ弾性変形されるものの、その金属シート板１０４の四隅部分Ｄ（図９（ｂ）参照）には四辺部分の弾性変形の皺寄せが作用するため、その四隅部分Ｄと座面との間に隙間が生じてしまい、排気ガスがリークしてしまうという問題点がある。なお、その四隅部分Ｄと座面との間に生じる隙間を考慮して、座面の形状寸法を厳密に設定することで排気ガスのリークを防止することも考えられるが、この場合、製作コストの増加を招くという問題点がある。一方、特許文献２に係るエアシール式のシール手段では、エア供給設備が別に必要であるため、コスト高であるという問題点がある。他方、ガスケット式のシール手段では、通常、静止箇所におけるガスの漏れ止めに好適に使用されるガスケットを、流路開閉動作部の閉止時のガス漏れを防止する目的で使用するようにされているために、ガスケットの劣化が進行し易く、そのためシール性能が早期に低下するという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、低コストでシール性能を向上させることができるとともに、そのシール性能を長期に亘り保持することのできるダンパ装置におけるシール構造を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるダンパ装置におけるシール構造は、ダクトの流路途中に弁座と弁体とが接離自在に設けられ、前記弁座に前記弁体を押し付けることにより、そのダクトの流路を閉止し、前記弁座に押し付けられた前記弁体をその弁座から引き離すことにより、そのダクトの流路を開放するように構成されるダンパ装置におけるシール構造であって、
前記弁座の座面を、その弁座に対する前記弁体の押し付け方向に凹の円弧面に沿わせるような形状に形成するとともに、
前記弁座に前記弁体を押し付けたときにその弁座の座面に沿って弾性変形し、かつその弁座の開口部を塞ぐシート状部材を、前記弁体の本体部分に湾曲可能に取り付けることを特徴とするものである（第１発明）。
【０００９】
本発明によれば、弁座に弁体を押し付けてダクトを閉止する際に、シート状部材が弁座の座面に沿って弾性変形されてその弁座の開口部がそのシート状部材によって塞がれるとともに、弁座に対する弁体の押し付け方向に凹の円弧面に沿わせるような形状に形成された弁座の座面の反り上がり方向に向かうにつれて増加されるシート状部材の反発力によってシート状部材と弁座の座面とが強力に密着されるので、閉止したダクト内に流体をリークさせることなく確実にシールすることが可能になる。また、このシール時のシート状部材の変形はそのシート状部材の弾性域で行われるから、当該シート状部材は殆ど劣化することがないため、シール性能を長期に亘り保持することが可能になる。また、弁座の歪や形状寸法誤差等がシート状部材の弾性変形と反発力とによって吸収され、加工精度の等級を多少下げても必要十分なシール性能を確保することができるので、製作コストを削減することができる。また、従来のエアシール式のシール手段におけるエア供給設備のような特別の設備が不要であるため、イニシャルコストおよびランニングコストの双方を著しく削減することができる。
【００１０】
本発明において、前記シート状部材は、前記弁体の本体部分に弾性体を介して取り付けられているのが好ましい（第２発明）。このようにすれば、弁座と弁体との間の取付位置関係に多少の誤差があっても、その誤差が弾性体によって吸収されるので、シール性能を安定に保持することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるダンパ装置におけるシール構造の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１には、本発明の一実施形態に係る熱電併給設備における排気ガス利用システムの概略構成図が示されている。
【００１３】
本実施形態に係る熱電併給（コージェネレーション）設備においては、図１に示されるように、図示省略されるガスタービンからの排気ガスをダンパ装置１を介して直接に煙突２へと導く排気ガス放出用流路３（図において一点鎖線矢印で示される流路）と、同排気ガスをダンパ装置１および熱回収装置４を介して煙突２へと導く熱回収用流路５（図において破線矢印で示される流路）を備えている。ここで、前記排気ガス放出用流路３においては、ガスタービンの排気ガス導出口（図示省略）とダンパ装置１の排気ガス導入口６とがダクト７で接続されるとともに、ダンパ装置１の一側の排気ガス導出口８と煙突２の排気ガス導入口９とがダクト１０で接続されている。一方、前記熱回収用流路５においては、ダンパ装置１の他側の排気ガス導出口１１と熱回収装置４の排気ガス導入口１２とがダクト１３で接続されるとともに、熱回収装置４の排気ガス導出口１４と前記ダクト１０におけるダクト接続口１５とがダクト１６で接続されている。
【００１４】
次に、前記ダンパ装置１の構造および作動について以下に説明する。図２には本実施形態におけるダンパ装置の概略構造説明図が、図３にはダンパ装置の作動説明図がそれぞれ示されている。
【００１５】
前記ダンパ装置１は、図２に示されるように、排気ガス導入口６、一側の排気ガス導出口８および他側の排気ガス導出口１１のそれぞれが三方に配置されてなる筐体１７と、前記一側の排気ガス導出口８と連通し前記筐体１７の内側面から突出するように形成される四角筒状（円筒状の場合もある）の一側の弁座１８と、前記他側の排気ガス導出口１１と連通し前記筐体１７の内側面から突出するように形成される四角筒状（円筒状の場合もある）の他側の弁座１９と、前記筐体１７内に回動自在に配される弁体２０を備え、前記弁体２０を一側（図２において右側）の方向に回動させてその弁体２０を一側の弁座１８に押し付けることによってダクト１０が閉止され（図３（ａ）参照）、これとは逆に前記弁体２０を他側（図２において左側）の方向に回動させてその弁体２０を他側の弁座１９に押し付けることによってダクト１３が閉止される（図３（ｂ）参照）ように構成されている。
【００１６】
前記各弁座１８，１９の座面１８ａ，１９ａは、図２および図４に示されるように、各弁座１８，１９に対する前記弁体２０の押し付け方向Ｐに凹の円弧面に沿わせるような形状に形成されている。また、各弁座１８，１９の座面１８ａ，１９ａにおいては、各座面１８ａ，１９ａに係合接触する各金属シート板（後に詳述する）２３，２３の変形が各金属シート板２３，２３の弾性域で行われるように、その曲率の大きさが設定されている。
【００１７】
前記弁体２０は、図示省略される電動モータを駆動源とする駆動機構によってθ＝０°〜９０°の範囲で回動操作されるダンパシャフト２１と、このダンパシャフト２１の周面に溶接固着され、当該弁体２０の本体部分を構成する矩形状のダンパブレード２２と、このダンパブレード２２における一側の面および他側の面のそれぞれに間隔を存して相対するように配される２組の金属シート板２３，２３（シート状部材）を備えている。
【００１８】
前記ダンパブレード２２における一側の面および他側の面のそれぞれには、図５（ａ）（ｂ）に示されるように、前記各金属シート板２３，２３の中央部分を支持する複数個（５個）の段付きねじ軸２４，２４，・・・が突設されている。各段付きねじ軸２４には、同図（ｂ）に示されるように、圧縮コイルばね２５、スプリングシート２６、金属シート板２３、ワッシャ２７およびナット２８が順に嵌め込まれ、圧縮コイルばね２５からの付勢力を受けるスプリングシート２６と、ナット２８の締め付けによってその段付きねじ軸２４の段付き部（図示省略）に固定されるワッシャ２７との間に、金属シート板２３が挟み込まれた状態で取り付けられている。ここで、ダンパブレード２２と各金属シート板２３，２３との離間距離Ｌは、各弁座１８，１９に対する弁体２０の押し付け動作にて各金属シート板２３，２３が各弁座１８，１９の座面１８ａ，１９ａに沿って湾曲しても、各金属シート板２３，２３がダンパブレード２２に干渉しないような長さ寸法に設定されている。また、本実施形態では、ダンパブレード２２と各金属シート板２３，２３との間に圧縮コイルばね２５，・・・を介在させることによって、図６に示されるように、弁体２０と各弁座１８，１９との間の取付位置関係に多少の誤差（例えば平行度不良等）があってもその誤差をそれら圧縮コイルばね２５，・・・で吸収させてシール性能を安定に保持するようにされている。
【００１９】
前記各金属シート板２３，２３は、各弁座１８，１９に弁体２０を押し付けたときに各座面１８ａ，１９ａに沿って容易に変形し得るようにその厚みが比較的薄肉（０．５〜１ｍｍ程度）に設定されるとともに、各座面１８ａ，１９ａに沿って変形したときに各弁座１８，１９の開口部Ｈ（図４参照）を塞ぎ得る外形寸法に設定されている。また、各金属シート板２３，２３においては、各弁座１８，１９に弁体２０を押し付けたときには各座面１８ａ，１９ａに沿って弾性変形し、逆に各弁座１８，１９に押し付けられた弁体２０を引き離したときには元の状態に戻る必要があるため、例えばばね鋼等のように薄肉でも弾力性が強い材質のもので作製される。なお、本実施形態のように高温で腐食性を有するガス雰囲気で金属シート板２３，２３が用いられるような場合には、当該金属シート板２３，２３の材料としてステンレス材（例えばＳＵＳ３０４）を採用するのが好ましい。
【００２０】
以上に述べたように構成されるダンパ装置１において、電気需要はあるが熱需要が無くなったときには、図３（ｂ）に示されるように、弁体２０を他側（図２において左側）の方向に回動させてその弁体２０を他側の弁座１９に押し付けることによってダクト１３が閉止され、これによって熱回収用流路５から排気ガス放出用流路３へと切り替えられる。この際、金属シート板２３が他側の弁座１９の座面１９ａに沿って弾性変形されてその他側の弁座１９の開口部Ｈがその金属シート板２３によって塞がれるとともに、他側の弁座１９の座面１９ａの反り上がり方向Ｔにいくにつれて増加される金属シート板２３の反発力によってその金属シート板２３と他側の弁座１９の座面１９ａとが強力に密着される。一方、熱需要が多くなったときには、図３（ａ）に示されるように、弁体２０を一側（図２において右側）の方向に回動させてその弁体２０を一側の弁座１８に押し付けることによってダクト１０が閉止され、これによって排気ガス放出用流路３から熱回収用流路５へと切り替えられる。この際、金属シート板２３が一側の弁座１８の座面１８ａに沿って弾性変形されてその一側の弁座１８の開口部Ｈがその金属シート板２３によって塞がれるとともに、一側の弁座１８の座面１８ａの反り上がり方向Ｔにいくにつれて増加される金属シート板２３の反発力によってその金属シート板２３と一側の弁座１８の座面１８ａとが強力に密着される。
【００２１】
本実施形態によれば、各弁座１８，１９に弁体２０を押し付けてダクト１０，１３を閉止する際に、各金属シート板２３，２３が各弁座１８，１９の座面１８ａ，１９ａに強力に密着されるので、閉止したダクト内に排気ガスをリークさせることなく確実にシールすることが可能になる。したがって、排気ガスのリークが原因で、熱需要が無いにもかかわらず熱回収装置１４が加熱され続けたり、熱回収装置１４において十分な熱の回収ができなかったりするといった不具合が確実に防止される。
【００２２】
さらに、本実施形態によれば、以下の（１）〜（５）に述べるような利点がある。
（１）シール時の各金属シート板２３，２３の変形は各金属シート板２３，２３の弾性域で行われるから、それら金属シート板２３，２３は殆ど劣化することがなく、そのためシール性能を長期に亘り保持することができる。
（２）各弁座１８，１９の歪や形状寸法誤差が各金属シート板２３，２３の弾性変形と反発力によって吸収され、加工精度の等級を多少下げても必要十分なシール性能を確保することができるので、製作コストを削減することができる。
（３）従来のエアシール式のシール手段におけるエア供給設備のような特別の設備が不要であるため、イニシャルコストおよびランニングコストの双方を著しく削減することができる。
（４）圧縮コイルばね２５からの付勢力を受けるスプリングシート２６と、ナット２８の締め付けによって段付きねじ軸２４の段付き部に固定されるワッシャ２７との間に、金属シート板２３が挟持される取付構造とされるので、溶接にて取り付けた場合における熱変形などの悪影響を受けることがなく、シール性能が損なわれる要因を製作段階で生じることがない。
（５）万一、金属シート板２３を交換する必要が生じた場合でも、ナット２８の締結を解除することにより金属シート板２３を簡単に取り外すことができるので、メンテナンスが行い易い。
【００２３】
なお、本実施形態においては、排気ガス放出用流路３と熱回収用流路５とを切り替える三方向切替ダンパ装置に本発明が適用された例を示したが、本発明の主旨に沿えば、例えば図７に示されるような、並列に設置された複数基のボイラ２９，２９のそれぞれの運転状況に合わせて各ボイラ２９，２９から送り出される排気ガスの流路（同図において実線矢印で示されるそれぞれの流路）を開放・閉止する二方向切替ダンパ装置３０，３０に対しても本発明を適用できる。
【００２４】
また、本実施形態においては、弁体２０におけるダンパブレード２２と各金属シート板２３，２３との間に介挿される弾性体が圧縮コイルばね２５，・・・である例を示したが、これに限られず、その弾性体が図８（ａ）に示されるような波形形状の板ばね３１，３１とされた弁体２０Ａや、その弾性体が同図（ｂ）に示されるようなゴム製のクッション材３２，・・・とされた弁体２０Ｂであっても、基本的に本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、弁座１８，１９の形状寸法、並びに弁座１８，１９と弁体２０との間の取付位置寸法を高精度に設定することが可能である場合には、同図（ｃ）に示されるような、ダンパブレード２２と各金属シート板２３，２３との間にスペーサ３３，・・・が介挿された構造の弁体２０Ｃを採用することも可能である。
【００２５】
また、本実施形態においては、排気ガスの流路を切り替えるダンパ装置に本発明が適用された例を示したが、空気、その他の流体の流路を切り替えるダンパ装置に対しても本発明を適用し得るのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る熱電併給設備における排気ガス利用システムの概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態におけるダンパ装置の概略構造説明図である。
【図３】図３は、ダンパ装置の作動説明図である。
【図４】図４は、弁座の形状を説明する外観斜視図である。
【図５】図５は、図２におけるＡ矢視図（ａ）および（ａ）におけるＢ矢視図（ｂ）である。
【図６】図６は、弁体に具備される弾性体の機能説明図である。
【図７】図７は、本発明が適用し得る他の態様のダンパ装置が使用される排気ガス利用システムの概略構成図である
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、弁体の他の態様例を表わす図である。
【図９】図９は、従来技術に係るシール構造を具備するダンパ装置の構造説明図（ａ）および（ａ）におけるＥ矢視図（ｂ）である。
【符号の説明】
１                      ダンパ装置
７，１０，１３          ダクト
１８                    一側の弁座
１９                    他側の弁座
１８ａ                  座面（一側の弁座）
１９ａ                  座面（他側の弁座）
２０                    弁体
２３                    金属シート板（シート状部材）
Ｈ                      開口部
Ｐ                      押し付け方向
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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