(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側支持構造体に免震部材を介装した荷重支持手段により内部煙筒の上部を吊支え式に且つ水平方向にスライド可能に支持すると共に、該内部煙筒の下部外周面を前記外側支持構造体の側面支持手段により上下方向に沿ってスライド可能に支持し、前記荷重支持手段と前記側面支持手段とによる各支持位置の間における前記内部煙筒の側面を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して前記外側支持構造体に接続したことを特徴とする内部煙筒吊支え式煙突。
【請求項２】
請求項１に記載の内部煙筒吊支え式煙突において、前記荷重支持手段による前記内部煙筒の支持位置の直下の側面を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して前記外側支持構造体に接続したことを特徴とする内部煙筒吊支え式煙突。
【請求項３】
請求項１に記載の内部煙筒吊支え式煙突において、前記荷重支持手段と前記側面支持手段とによる各支持位置の間における前記内部煙筒の側面の上下方向複数位置を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して前記外側支持構造体に接続したことを特徴とする内部煙筒吊支え式煙突。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用の高層煙突として使用される内部煙筒吊支え式の煙突に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用の高層煙突では、鉄塔などの外側支持構造体の内部に煙筒が直立して設けられており、この内部煙筒の重量を軽量化するため、内部煙筒の上部を外側支持構造体に吊支え支持する方法が用いられつつある。図７に従来の内部煙筒吊支え式煙突の概略を示す。
【０００３】
図７に示すように、従来の内部煙筒吊支え式煙突０１は、鉄塔構造や外筒構造等からなる外側支持構造体０２と、この外側支持構造体０２に吊支え支持された内部煙筒０３とから構成されている。
【０００４】
この内部煙筒０３は、上部外面に取付けた複数のブラケットまたはリングビーム０４を外側支持構造体０２の上向き水平支持面０５上に水平方向にスライド自在に載置し、旋回方向の滑りをストッパ０６によって拘束することで吊支え式に支持されている。一方、内部煙筒０３の下部は、外側支持構造体０２の各節点高さに設けられた水平方向となる互いに直交するＸ軸及びＹ軸方向の４個の側面支持部材０７によって上下方向に移動自在に支持されている。そして、内部煙筒０３の下部には排煙ダクト０８が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の内部煙筒吊支え式煙突０１にあって、内部煙筒０３は上部がブラケットまたはリングビーム０４を介して外側支持構造体０２に吊支え支持され、その下部が各接点高さ位置で側面支持部材０７により側面支持している。そのため、地震の発生時には、この内部煙筒０３が外側支持構造体０２と一体的に水平方向に振動することになる。従って、外側支持構造体０２をより高強度に頑丈に構成することが必要になり、内部煙筒０３の重量を軽減しても、外側支持構造体０２の重量が増加することで、煙突０１全体として重量は変化せずに軽量化が困難となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、外側支持構造体を含めた煙突全体の軽量化を図った内部煙筒吊支え式煙突を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の内部煙筒吊支え式煙突は、外側支持構造体に免震部材を介装した荷重支持手段により内部煙筒の上部を吊支え式に且つ水平方向にスライド可能に支持すると共に、該内部煙筒の下部外周面を前記外側支持構造体の側面支持手段により上下方向に沿ってスライド可能に支持し、前記荷重支持手段と前記側面支持手段とによる各支持位置の間における前記内部煙筒の側面を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して前記外側支持構造体に接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明の内部煙筒吊支え式煙突では、前記荷重支持手段による前記内部煙筒の支持位置の直下の側面を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して前記外側支持構造体に接続したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３の発明の内部煙筒吊支え式煙突では、前記荷重支持手段と前記側面支持手段とによる各支持位置の間における前記内部煙筒の側面の上下方向複数位置を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して前記外側支持構造体に接続したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明の第１実施形態に係る内部煙筒吊支え式煙突の正面概略、図２に本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突における複数の振動モードによりモデル化した概略、図３に本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突における減衰器の減衰系数に対する固有振動モードの付加減衰定数の関係を示すグラフ、図４に従来と本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突における基準モデル地震波入力時に発生する曲げモーメントに対する煙突高さの関係を表すグラフを示す。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１は、外側支持構造体１２と、この外側支持構造体１２に吊支え支持された内部煙筒１３とから構成されている。外側支持構造体１２は鉄塔構造や外筒構造等からなるものであり、内部煙筒１３はこの外側支持構造体１２の上部に荷重支持機構１４によって吊支え式に支持されている。即ち、内部煙筒１３の上部外面に取付けた複数個のブラケットまたはリングビーム１５の下面は、これと対向するように外側支持構造体１２の上向き水平支持面１６に免振ゴム１７を介して支持されている。つまり、荷重支持機構１４は、ブラケットまたはリングビーム１５と、外側支持構造体１２の上向き水平支持面１６と、両者の間に介装された免振ゴム１７とによって構成されている。なお、この荷重支持機構１４は、外側支持構造体１２の上端より下位高さに設けても良いものである。
【００１３】
そして、内部煙筒１３の下端には排煙ダクト１８が接続されており、排煙ダクト１８の接続部の上部位置（下部位置でもよい。）が外側支持構造体１２に設けた互いに水平方向に交差するＸ軸、Ｙ軸方向の４個の側面支持部材１９によって支持されている。また、内部煙筒１３における、荷重支持機構１４と側面支持部材１９との中間位置が、外側支持構造体１２との間に少なくとも互いに水平方向に交差するＸ軸，Ｙ軸方向に接続して設けられた減衰器２０によって支持されている。
【００１４】
このように本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１の内部煙筒１３は、上部の荷重支持機構１４によって外側支持構造体１２上に荷重が支持され、下端部が側面支持部材１９によって上下方向に沿ってスライド可能に側面から支持され、中間部が複数個の減衰器２０によって外側支持構造体１２に水平方向に接続して支持されている。
【００１５】
このような本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１において、図２に示すように、同図(ａ)は、外側支持構造体１２と内部煙筒１３を２本の並列するビームとしてモデルして表したものである。一例として、煙突１１の高さは１５０ｍ、上部の荷重支持機構１４から下部の側面支持手段１９までの高さは約１２０ｍ、減衰器２０の減衰係数は、Ｃ＝１００ｔ・ｓ／ｍとしてある。
【００１６】
そして、図２(ｂ)〜(ｅ)に示すように、４つ異なる振動モードをモデル化すると、点線は煙突１１の静止状態、実線は煙突１１が片側へ半周期振動した状態を示し、外側支持構造体１２と内部煙筒１３には、各振動モード毎に異なった別の振動が生じることがわかる。
【００１７】
このことから、減衰器２０を用いた場合の１次〜４次振動モード（図２(ｂ)〜(ｅ)）における、減衰器２０の減衰係数Ｃ＝１００（横軸）と、固有振動及び付加減衰定数ｈ（％）・（縦軸）は図３に示すようなものとなる。即ち、図３に示すように、減衰器２０を用いていない場合の固有振動の減衰定数（％）は全体的に０．５％程度であり、減衰器２０を用いることで、外側支持構造体１２と、内部煙筒１３との振動差の大きい２次振動モード及び４次振動モードの付加減衰定数ｈが減衰器２０の減衰係数Ｃの増加に応じて大幅に上昇し、振動差の少ない１次振動モード及び３次振動モード下でも、減衰器２０を用いてない場合に比較して全般的に約１．７〜９倍の範囲で付加減衰定数ｈ（％）が漸増するようになる。
【００１８】
従って、減衰係数Ｃ＝１００ｔ・ｓ／ｍの減衰器２０を用いた、本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１では、図３のグラフで右端に示される最大の付加減衰定数ｈ（％）の振動減衰効果を得ることができる。
【００１９】
また、図４(ａ)には従来の内部煙筒吊支え式煙突、図４(ｂ)には本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１において、地震振動に対する構造設計上の比較を示すものであり、神戸海洋気象台、ＥＬ−ＣＥＮＴＲＯ、ＴＡＦＴ、八戸の地震波で行った振動解析によって、それぞれの煙突に生じた曲げモーメント（ｔｍ）値を、比較検討した結果を示している。グラフ、傾斜した点数は、参考として示した建設省の告示式に基づく応答計算結果である。
【００２０】
この図４のグラフからもわかるように、従来構成の内部煙筒吊支え式煙突（図４(ａ)）では、入力された各モードの地震波により煙突に発生する曲げモーメントの大部分が、建設省の告示式値を超えるのに対し、本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１（図４(ｂ)）では、発生する曲げモーメントの大部分が、告示式値以下に減少する効果が明瞭である。
【００２１】
この結果、従来型の煙筒吊支え式煙突は、曲げモーメントに対向するため外側支持構造体１２の補強が不可欠であるのに対し、本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突１１では、外側支持構造体１２を軽量化できる効果が得られることが明らかである。
【００２２】
図５に本発明の第２実施形態に係る内部煙筒吊支え式煙突の正面概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２３】
本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突３１は、図５に示すように、内部煙筒１３の上部が外側支持構造体１２の上部に荷重支持機構１４によって吊支え式に支持されており、下部が外側支持構造体１２に設けた側面支持部材１９によって支持されている。また、内部煙筒１３の中間部が、外側支持構造体１２に減衰器２０によって支持されると共に、荷重支持機構１４による支持位置の直下位置の側面が外側支持構造体１２との間に少なくとも互いに水平方向に交差するＸ軸，Ｙ軸方向に接続して設けられた減衰器３２によって支持されている。
【００２４】
従って、本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突３１にあっては、前述した第１実施形態の作用を表した図２及び図３の各振動モードが、荷重支持機構１４の高さ位置で、静止状態に対して最大の煙突１１の水平振動、または内部煙筒１３と外側支持構造体１３の相互間に最大の水平振動差を生じる。そして、このとき、荷重支持機構１４の直下の減衰器３２が、荷重支持機構１４の高さ位置に生じる水平振動エネルギーを吸収し、その結果、内部煙筒吊支え式煙突１１全体の水平振動を軽減させる効果が得られる。このため、地震波で外側支持構造体１２に生じる曲げモーメントの大きさをより軽減させることが可能になる。
【００２５】
図６に本発明の第３実施形態に係る内部煙筒吊支え式煙突の正面概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２６】
本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突４１は、図６に示すように、内部煙筒１３の上部が外側支持構造体１２の上部に荷重支持機構１４によって吊支え式に支持されており、下部が外側支持構造体１２に設けた側面支持部材１９によって支持されている。また、内部煙筒１３の中間部が、荷重支持機構１４と側面支持部材１９とによる各支持位置の間で、外側支持構造体１２との間に少なくとも互いに水平方向に交差するＸ軸，Ｙ軸方向に接続して設けられた複数（本実施形態では３つ）の減衰器４２，４３，４４によって支持されている。なお、減衰器４２，４３，４４の取付位置及び数は、煙突４１の高さに応じて適宜に決定されるものである。
【００２７】
従って、本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突３１にあっては、地震により煙突４１に発生する水平振動エネルギが、上下に多段に配置された荷重支持機構１４と、減衰器４２，４３，４４によって分散吸収され、煙突４１全体の水平振動と曲げモーメントが軽減される効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の内部煙筒吊支え式煙突によれば、外側支持構造体に免震部材を介装した荷重支持手段により内部煙筒の上部を吊支え式に支持すると共に、内部煙筒の下部外周面を外側支持構造体の側面支持手段により上下方向に沿ってスライド可能に支持し、荷重支持手段と側面支持手段とによる各支持位置の間における内部煙筒の側面を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して外側支持構造体に接続したので、最大の付加減衰定数の振動減衰効果を得ることができ、発生する曲げモーメントを減少させることで外側支持構造体を含めた煙突全体の軽量化を図ることができる。
【００２９】
また、請求項２の発明の内部煙筒吊支え式煙突によれば、荷重支持手段による内部煙筒の支持位置の直下の側面を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して外側支持構造体に接続したので、煙突全体の水平振動を軽減させることで外側支持構造体に生じる曲げモーメントの大きさをより軽減することができる。
【００３０】
また、請求項３の発明の内部煙筒吊支え式煙突によれば、荷重支持手段と側面支持手段とによる各支持位置の間における内部煙筒の側面の上下方向複数位置を少なくとも水平方向の振動エネルギを吸収する減衰器を介して外側支持構造体に接続したので、発生する水平振動エネルギを荷重支持機構及び複数の減衰器によって分散吸収することで、煙突全体の水平振動と曲げモーメントを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内部煙筒吊支え式煙突の正面概略図である。
【図２】本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突における複数の振動モードによりモデル化した概略図である。
【図３】本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突における減衰器の減衰系数に対する固有振動モードの付加減衰定数の関係を示すグラフである。
【図４】従来と本実施形態の内部煙筒吊支え式煙突における基準モデル地震波入力時に発生する曲げモーメントに対する煙突高さの関係を表すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内部煙筒吊支え式煙突の正面概略図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る内部煙筒吊支え式煙突の正面概略図である。
【図７】従来の内部煙筒吊支え式煙突の概略図である。
【符号の説明】
１１，３１，４１  内部煙筒吊支え式煙突
１２  外側支持構造体
１３  内部煙筒
１４  荷重支持機構
１７  免振ゴム
１９  側面支持部材
２０，３２，４２，４３，４４  減衰器
【図１】
0003891703.tif 000002
【図２】
0003891703.tif 000003
【図３】
0003891703.tif 000004
【図４】
0003891703.tif 000005
【図５】
0003891703.tif 000006
【図６】
0003891703.tif 000007
【図７】
0003891703.tif 000008