(57)【要約】【課題】低価格で高耐食性、制振性を有し、また、軽量化により簡易な基礎を用いることができる煙突を提供することを目的としている。【解決手段】外筒２と内筒３とからなる二重円筒型の煙突１おいて、前記内筒３を前記外筒２よりも高耐食性の材質となし、前記外筒２の上部内側に設けた第一固定部２１に前記内筒の外側に設けた第二固定部３１を係合することにより、前記内筒３を基礎４から分離した状態で前記外筒２に固定し、前記外筒２よりも突出した前記内筒３の部分に振り子式制振装置５を設けることにより、内筒３を薄肉化して、軽量化と高価な材料の減量を可能としながら、振動にも強い煙突を提供する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎上に立設された鋼製の外筒と、前記外筒よりも上方に突出する鋼製の内筒とからなる煙突おいて、前記内筒を前記外筒よりも高耐食性の材質となし、前記外筒の上部内側に設けた第一固定部に前記内筒の外側に設けた第二固定部を係合することにより、前記内筒を前記基礎から分離した状態で前記外筒に固定し、前記外筒よりも突出した前記内筒の部分に振り子式制振装置を設けたことを特徴とする煙突。
【請求項２】
前記請求項１に記載の煙突において、前記基礎として既設の基礎の上に新たに設けた基礎を用いたことを特徴する煙突。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼製の内筒と外筒からなる二重円筒型煙突に関し、特に高耐食性を有しながら、コストを低くし、軽量で、振動にも強い煙突に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内筒と外筒からなる二重円筒型煙突はあるが、高耐食性、低コスト、軽量をともに満足するものはなかった。例えば、特開平８−５３９５５号に記載のものは、内筒が基礎上に立設されているので、内筒を内筒自身の重量に耐える強度とする必要があり、内筒の肉厚は相当厚いものとせざるを得なかった。また、風による揺れなどの振動に対する制振対策が、内筒と外筒との間において下部から上部にわたる複数箇所に制振のための支持構造を設けた複雑なものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５３９５５号公報（段落００１０，段落００１７，図２，図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内筒内を通過するガスに対する十分な耐食性を持たせるために、内筒の材質に高耐食性の鋼材を使用すると、鋼材の価格は高耐食性のものほど高くなるので、この従来例のように内筒の肉厚を厚いものとした場合、材料費が高くなる。また、制振のための支持構造を、内筒と外筒との間で下部から上部にわたって設けているため、製作コストが高くなる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高耐食性、制振性を確保しようとすると価格が高くなるという問題に対し、低価格で高耐食性、制振性を有する煙突を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用することとした。
請求項１に記載の発明は、基礎上に立設された鋼製の外筒と、前記外筒よりも上方に突出する鋼製の内筒とからなる煙突おいて、前記内筒を前記外筒よりも高耐食性の材質となし、前記外筒の上部内側に設けた第一固定部に前記内筒の外側に設けた第二固定部を係合することにより、前記内筒を前記基礎から分離した状態で前記外筒に固定し、前記外筒よりも突出した前記内筒の部分に振り子式制振装置を設けたことを特徴としている。
【０００７】
この構成により、内筒を基礎から分離した状態で外筒上部に係合固定することにより、固定部より下の部分の内筒の重量が内筒自身に加わらないため、言い替えれば、内筒の圧縮力が加わらないため、内筒を基礎上に立設する場合よりも強度的に弱くしても、内筒の形態を保持できるので、内筒の肉厚を薄くして、高耐食性の材質の使用量を減らすことができて、コストを低減できる。
また、内筒の肉厚を薄くすることにより、強度が弱くなっても、振り子式制振装置を内筒に設けて、風などによる振動に対しての強度を確保できるとともに、振り子式制振装置の設置場所が外筒よりも突き出した部分であるため、設置が容易で、製作コストを低減できる。
さらに、内筒を外筒に固定するのに、外筒の上部内側に設けた第一固定部に前記内筒の外側に設けた第二固定部を係合するだけであるので、製作が容易である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の煙突において、前記基礎として既設の基礎の上に新たに設けた基礎を用いたことを特徴している。
【０００９】
この構成によると、老朽化した煙突を撤去した後に残った基礎の上に、新たに設けた簡易な基礎の上に、請求項１に記載の軽量な煙突を設けて、既設の基礎の撤去が最小限にできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〈全体概略〉
図１は煙突１全体の構造を示す。煙突１は外筒２と内筒３とからなる二重円筒構造である。前記外筒２は間隙を隔てて前記内筒３を囲むように配置される。外筒２は、基礎４上立設され、前記内筒３を支持するだけで、煙道とはならない。
前記内筒３は、煙道となり、基礎４から自立せず、外筒２に支持される。
【００１１】
前記内筒３の一部は前記外筒２よりも上方に突き出ていて、前記内筒３の上部は空中に開口し、前記内筒３の下部は煙道となるダクト６との接続部３２を有する。外筒２には、この接続部３２またはダクト６を通過させる開口が設けてある。また、前記内筒の底部３３は傾斜した板で塞がれていて、傾斜の下端にドレンを排出するための配管３４が設けてある。図１には、後述する外装３６や保温材３５を設けていない場合を示した。
【００１２】
〈内筒の保温材と外装〉
図２は、前記外筒２と前記内筒３とが係合する部分の断面を示している。前記内筒３の外周面に前記内筒３の内面温度の低下を防止するためロックウール等の保温材３５を設けている。なお、排ガスの温度が十分に高くて、温度低下があっても、排ガスの上昇力を失わない場合など、保温材３５を設けないこともある。
【００１３】
さらに、前記内筒３が前記外筒２よりも上方に突き出ている部分では、保温材３５の周囲に板金を巻きつけて外装３６としている。この外装３６の下部は、前記外筒２の上部に達し、前記外筒２と前記内筒３との間隙を覆う保護カバー３７を形成している。この保護カバー３７は、前記外筒２と前記内筒３の間隙に雨水が進入することを防止するためのものであり、図２に示すように、前記外装３６と一体的であってもよいし、別体であってもよい。図１は、前記保温材３５や外装３７を設けていない場合を示したが、図２は、これらを設けた場合を示している。
【００１４】
〈中間プラットホーム〉
図１に示すように、煙突のほぼ中間の高さ位置に当たる前記外筒２部分には、保守・点検用の中間プラットホーム２２が設けてある。この中間プラットホーム２２は、前記外筒の外側に張り出した水平板２３とこの水平板２３上の周囲の手すり２４とからなっている。また、中間プラットホーム２２には、航空障害灯２５が設けられている。
【００１５】
〈頂部プラットホーム〉
図１に示すように、前記煙突１のほぼ最上部の高さ位置に当たる前記内筒２部分には、頂部プラットホーム１０を設けている。図２は、この頂部プラットホーム１０に関する平面図である。この頂部プラットホーム１０は、前記内筒３の外側に張り出した水平板１１とこの水平板１１上に設けた手すり１２とからなっている。この頂部プラットホーム４０には、航空障害灯１３が設けられている。
【００１６】
〈振り子式制振装置〉
図２に示すように、頂部プラットホーム１０の水平板１１上には、少なくとも２つの振り子式制振装置５が前記内筒３を中心とした対象位置に設置されている。この振り子式制振装置５は、図５に示すように、全体として略円柱形状のユニットである。主に、ユニバーサルジョイント５１、支持棒５２、ウェイト５３、オイルダンパ５４と押し引きバネ５５からなっている。ユニバーサルジョイント５１を下側に配置し、ウェイト５３を上側に配置し、その間を支持棒５２でつないでいる。複数のオイルダンパ５４と複数の押し引きバネ５５とを、この支持棒５２の周囲に支持棒５２に並列的に配置している。中心に円形の開口部分のある上部円板５６をユニットの底面と平行に設け、ユニバーサルジョイント５１の上部に前記支持棒５２やウェイト５１とともに動く下部円板５７を設けている。前記オイルダンパ５４と前記押し引きバネ５５の上端をそれぞれ上部円板５６に揺動可能に接続し、また、それらの下端を下部円板５７に揺動可能に接続している。
【００１７】
一般に、煙突のような搭状構造物は、塔状構造物の風下側に交互に生じる渦（カルマン渦）によって風と直角方向に振動（揚力振動）するが、渦の発生周期と煙突の固有周期が一致して共振状態になったときに大きな振幅となり、クラックや破断といった疲労破壊を生じることがある。
前記振り子式制振装置５によれば、前記内筒３が上述したように風により揺れ始めると、図６に示したように、ウェイト５３が共振して揺れるが、前記内筒３の揺れに遅れて揺れるので、前記内筒３とは反対方向に揺れ、この力により揺れを抑制する。
【００１８】
軽量化やコスト低減のため前記内筒３の肉厚を薄くすると、揺れやすく、かつ、揺れに対しての強度が弱くなるが、前記内筒３の上部に設けた前記振り子式制振装置５が、上述のように、内筒３の水平方向の振動を制振するため、疲労破壊を効果的に防止できる。また、ユニットとなっている前記制振装置５を用いれば、煙突１全体にわたるような大掛かりな製作作業を必要とせず、前記制振装置５を前記煙突１の上部に設置し、前記押し引きバネ５５を調節して、前記内筒３の固有周期とほぼ同じ周期にするだけで、前記内筒３の風による振動を低減できるので、簡単に制振機能付の煙突を製作できる。特に、振り子式制振装置５の設置場所が外筒２よりも突き出した部分であるため、設置が容易で、製作コストを低減できる。
【００１９】
〈煙突の材質と煙突の大きさ〉
前記外筒２は炭素鋼製である。前記内筒３も鋼製であるが、前記外筒２よりも高い耐食性を有する材質、例えば、ステンレス鋼製とすることにより、煙道を流れるガスが腐食を促す成分を含む場合でも、前記外筒２と同じ材質を用いた場合よりも、前記内筒３の耐久性に優れたものとすることができる。
【００２０】
前記煙突１の高さが６０から７０ｍの場合、前記外筒２の高さは５０ｍ〜６０ｍ程度であり、前記外筒から突出した部分の前記内筒３の高さは、５ｍ〜１０ｍ程度であり、前記外筒２の肉厚は６ｍｍ〜１７ｍｍ程度であり、前記内筒３の肉厚は６ｍｍ〜９ｍｍ程度である。外筒も内筒も上方の部材ほど肉厚の薄いものを用いるが、同一水平面での外筒２と内筒３とを比較すると外筒２よりも内筒３の方に肉厚の薄いものを用いている。
また、外装３６も排煙ガスによる外面の腐食を防止するため耐食鋼で構成する。この外装の肉厚は３ｍｍ〜６ｍｍ程度である。
【００２１】
〈内筒固定構造〉
図３は、前記内筒３を前記外筒２に係合支持する構造を示している。断面が内部空洞の長方形の部材により形成した環状物を、前記外筒２の上部内周面に沿って設けて、これを第一固定部２１とする。また、断面が内部空洞の長方形の部材により形成した環状物を内筒の外周面に沿って設けて、これを第二固定部３１とする。第一固定部２１の下部に外筒２に固定したリブ２７を設けて補強する。また、第二固定部３１の上部に内筒３に固定したリブ３９を設けて補強する。
【００２２】
前記第一固定部２１の上面に前記第二固定部３１を載置し、前記第一固定部２１と前記第二固定部３１とを互いに溶接により固定する。前記内筒は基礎４までとどかない長さとなっていて、前記内筒３を基礎４から分離した状態で、前記外筒２に係合支持する構造となっている。即ち、前記第一固定部２１と前記第二固定部３１とで、前記内筒３を前記外筒２に固定する内筒固定部を構成しており、内筒を外筒に固定するのに、外筒の上部内側に設けた第一固定部に前記内筒の外側に設けた第二固定部を係合するだけであるので、製作が容易である。
【００２３】
これにより、前記第二固定部３１から下の部分の前記内筒３は、前記外筒２に吊り下げられる構造となるので、前記内筒３自身の大きな圧縮力を想定した強度とする必要がなく、肉厚を薄くできる。また、前記煙突１の重量の低減ができ、前記外筒２に用いる鋼と比較すると価格の高い耐食鋼の使用量を減らしてコストの低減ができる。
【００２４】
前記内筒３の肉厚を薄くして軽量とするためには、前記第二固定部３１を前記内筒３の最上部に設けることが望ましが、前記内筒３も実用的にはある程度の強度を有するものでないと製作が困難であり、また、多少の腐食が生じても使用を継続できるようにすることを考慮すると、前記頂部プラットホーム１０の重量と前記振り子式制振装置５の重量と前記内筒３の一部の重量を加えた程度の荷重による圧縮力に耐え得る程度の肉厚が前記内筒３に必要となる。
【００２５】
従って、前記外筒２の鋼材の使用量を低減させることも考慮して、前記外筒２よりも前記内筒２を突出した構成とし、前記第一固定部２１は前記外筒２の最上部に設けて、前記第二固定部３１は前記内筒３の最上部ではなく前記内筒３の５分の４〜６分の５の高さくらいの位置に設けている。なお、前記第一固定部２１も前記外筒２の最上部から多少下に設けてもよい。
【００２６】
前記内筒３の前記接続部３２と前記ダクト６とを直接接続せず、前記内筒３にフレキシブルダクトを介して接続することが好ましい。フレキシブルダクトを介して接続すれば、前記内筒３に大きな圧縮力がかかったり、引張り力がかかったりすることがないように設置しやすいからである。
【００２７】
〈外筒と内筒の間隔保持〉
図４は、前記外筒２と前記内筒３との間隔を保持する構造を示している。図４に示すように、断面が内部空洞の長方形の部材により形成する環状物を前記第二固定部３１より下方の適所に内筒外周面に沿って設けて、これを内側スライド部３８とする。帯状の板により形成する環状物を前記内側スライド部３８に対向する前記外筒２内周面に設けて、これを外側スライド部２６とする。前記内筒３が熱により膨張しても、前記内側スライド部３８と前期外側スライド部２６により、前記外筒２と前記内筒３との間隔を適当に保ちつつ、前記内筒３が前記外筒２に直接圧着しないようにしている。前記内側スライド部３８も前記外側スライド部２６もステンレス鋼製とする。炭素鋼製とした場合よりも、ステンレス鋼製としたほうが、圧着力や温度が高くなっても、互いに固着し難いからである。
【００２８】
また、前記内側スライド部２６は、内筒３外周面に沿って一周して設けられているので、内筒３内を通過するガス流の変動により、内筒３の断面が楕円形などに変形するのを防止して、円形形状を保持する役割も果たしている。即ち、前記内筒スライド部２６は内筒形状保持部ともなっている。特に、肉厚の薄い内筒３を用いる場合には、変形が生じやすいので、この内筒形状保持部を設けることは有効である。
【００２９】
なお、内側スライド部３８と外側スライド部２６は、内筒３と外筒２の間隔を保持できればよく、外側スライド部２６として、内部空洞の長方形の部材により形成する環状物を用いてもよい。
また、本実施例では外筒２の最上部に前記第一固定部２１を設定した例を示したが、前記第一固定部２１を外筒２の略中間部に設定し、前記第一固定部２１の上下適所に前記外側スライド部２６を設定してもよい。
【００３０】
〈基礎〉
前記煙突１は、前記内筒３も前記外筒２も鋼製であり、また、前記内筒３が前記外筒２の前記第一固定部２１から吊り下げられているので、前記内筒３を基礎４上に立設する場合に比較して、前記内筒３の肉厚も薄く、軽量であるため、簡易な基礎に適した構造の煙突である。よって、重いコンクリート製の煙突が老朽化して新設が必要になった場合であっても、既にある地中に埋めたコンクリート製の基礎４１を撤去して、新たに基礎を作り直すことなく、老朽化した煙突を撤去した後の既設の基礎４１の上にアンカーフレームを含むコンクリート製の基礎４２を設けて、これを新たな基礎４２として、本実施例の煙突を建設することができる。この場合、既設基礎４１の撤去が不要な分だけ、工事費が低減できる。
また、通常通り基礎を作る場合でも煙突が軽量で制振機能も有するので、コンクリートの煙突を立てる場合などと比べて、基礎工事が比較的簡単になる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した本発明においては以下の効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、基礎上に立設された鋼製の外筒と、前記外筒よりも上方に突出する鋼製の内筒とからなる煙突おいて、前記内筒を前記外筒よりも高耐食性の材質となし、前記外筒の上部内側に設けた第一固定部に前記内筒の外側に設けた第二固定部を係合することにより、前記内筒を前記基礎から分離した状態で前記外筒に固定し、前記外筒よりも突出した前記内筒の部分に振り子式制振装置を設けたので、内筒の肉厚を薄くして、高耐食性の材質の使用量を減らすことができて、コストを低減でき、かつ、風などによる振動に対しての強度を確保できるとともに、設置が容易で、製作コストを低減できる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、前記請求項１に記載の煙突において前記基礎として既設の基礎の上に新たに設けた基礎を用いたので、例えば、老朽化したコンクリート製の煙突を撤去した後に残った基礎の上に、新たに設けた簡易な基礎の上に、請求項１の発明に係る軽量な煙突を設けたため、既設の基礎の撤去が最小限ですむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る煙突に関する全体構造を示す側面図
【図２】本発明の一実施形態に係る頂部プラットホームに関する平面図
【図３】本発明の一実施形態に係る内筒を外筒に係合支持する構造部分の拡大断面図
【図４】本発明の一実施形態に係る外筒と内筒との間隔を保持する構造部分の拡大断面図
【図５】本発明の一実施形態に係る振り子式制振装置の概略斜視図
【図６】図５に示した振り子式制振装置の機能を説明する概略側面図
【符号の説明】
１…煙突
２…外筒
３…内筒
４…基礎
５…振り子式制振装置
６…ダクト
１０…頂部プラットホーム
１１…水平板
１２…手すり
１３…航空障害灯
２１…第一固定部
２２…中間プラットホーム
２３…水平板
２４…手すり
２５…航空障害灯
２６…外側スライド部
２７…リブ
３１…第二固定部
３２…接続部
３３…底部
３４…配管
３５…保温材
３６…外装
３７…保護カバー
３８…内側スライド部
３９…リブ
４１…既設基礎
４２…新設基礎
５１…ユニバーサルジョイント
５２…支持棒
５３…ウェイト
５４…オイルダンパ
５５…押し引きバネ
５６…上部円板
５７…下部円板
【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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