(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
口径の異なる矩形ダクトのケーシング外周に亘って型鋼のフランジを設置するダクトの補強構造であって、
前記ケーシングの面に垂直方向に前記型鋼のフランジを設置し、
前記ダクトのコーナ部の互いに接続すべき前記フランジ間に当て板を介在させて、前記当て板と前記フランジとを固定接合する
ことを特徴とするダクトの補強構造。
【請求項２】
請求項１に記載のダクトの補強構造において、
前記コーナ部の近傍に、前記フランジと前記ケーシングとに固定接合される補強板を設けることを特徴とするダクトの補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボイラダクトに係り、特に内部保温構造方式のフランジのコーナ接合部の剛性を強化するために好適な接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７〜図１１に内部保温構造方式の従来構造の例を示す。図７は従来構造のボイラダクトの外観形状を示すものであり、図８はダクトのガス流れに対する直角方向の断面図である。図９は図８と同様の断面図であってダクト面の傾斜が急である場合の図である。図１０は図８のＥーＥ断面図であってフランジのコーナ接合部の構造を示し、図１１は図１０をそのＣーＣ方向から見た図である。
【０００３】
発電用ボイラのダクトは内部を温度３００〜６００°Ｃ、圧力２００〜１５００ｍｍＡｑの排ガスを煙突まで導く通路として形成されるもので、全周を６〜９ｍｍの金属製のケーシング１で矩形に構成している。
【０００４】
ダクト内部の圧力に耐えられる強度を保つように、ガスの流れ方向にケーシング１の強度が耐えられるスパンのピッチでスティフナ４を設け（スティフナ４はケーシング１面の全長に沿って連続していてもよいし、不連続のものでもよい。図８では不連続のスティフナを示している。）、更に、ガス流れ直角方向にケーシング全周にフランジ２を設け、前記スティフナ４とフランジ２が前記ケーシング１に沿って連続してまたは断続的に溶接固定された構造となっている。
【０００５】
この場合、外部保温形式のときはケーシングの温度がガス温度と同じとなるため、内部にパイプ等のステーを各フランジ間に接続して内圧の釣り合いを保つように設計するため、フランジの大きさはそれ程大きな形状とはならないが、内部保温構造の場合には、内部ステーは温度差の問題で設置することが不可能であり、最終的に内部の圧力は外部のフランジ２で全て受け持つことになり相当の大きさの部材で構成する必要がある。
【０００６】
ここで、フランジ２同士のコーナ部材の接合は、フランジの全体たわみの低減及び曲げモーメントの低減のため剛接合（端部モーメントを伝えることが出来る接合構造）とすることでフランジに作用する最大モーメントあるいはたわみを低減でき非常に経済的な構造が提供できる。
【０００７】
しかしながら、ダクトの形状が直方体形状をしている場合、フランジのコーナ部の接続は容易に剛接合とすることができるが、ダクトの各面が傾斜している場合、ダクトケーシング面に直角に作用している内圧に強度的に有効にフランジを配置しようとすると、ケーシング面に直角にフランジの強軸の芯を合わせることが必要となる。しかし、各ケーシング面にフランジ２を直角に配置すると、各コーナ部のフランジ端部の取り合い部分は傾斜角度分ずれた形状で取り合うこととなって端部の接合は剛接合とすることができないことになる。
【０００８】
フランジのコーナ部における端部を剛接合構造としようとすると、各フランジの芯を合わせる必要が有り、そのためフランジの取り付け角度は、図８に示すようにケーシングと直角方向に対して角度θだけ傾けて取り付ける必要があり、そのため角度の急なダクトの場合に（図９参照）、圧力の作用する方向に対してフランジの強度が非常に低下し（前記圧力作用方向に対してフランジの芯が傾いていることにより）、且つケーシングへの取り付けが難しい（ケーシング面に対して複数のフランジを適宜に角度を持たせて取り付けるという作業の煩雑さ、また角度の付されたフランジのケーシングへの溶接作業の困難さ等）という問題があった。
【０００９】
なお、図１０および図１１は、フランジ２の取り付け角度が、ケーシング１の直角方向に対して角度θだけ傾いて配置されていることにより、前記フランジのコーナ部における端部が剛接合構造となっていることを示した図である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術構造では、ダクト口径が変化する構造で各面の傾斜が大きくなる場合に、有効的にフランジの強度を生かし、コーナ部の接続を簡単に剛接合とすることができる構造を提供することが課題であった。
【００１１】
本発明の目的は、図１〜図６に示すようにダクトコーナ部に当て板構造並びにコーナ部近傍に補強板を採用することで、前記課題を解消することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、フランジをダクトケーシングに対して垂直に設置し、各フランジ断面のズレの生じるダクトコーナ部には、当て板を設置し、各フランジにかかる荷重を相互に受け渡しできる構造（剛接合）にすること、により達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である補強構造を図１〜図６に示す。ここにおいて、図１は本発明のボイラダクトの外観形状を示すものであり、図２はダクトのガス流れに対する直角方向の断面図である。図３は図２のＡーＡ断面図であってフランジのコーナ接合部に当て板を有する構造を示し、図４は図３をフランジ２ａ側から見た図である。図５はフランジのコーナ接合部近傍に設けた補強板とフランジおよびケーシングとの配置関係を示す図である。図６はフランジのコーナ接合部における当て板とフランジとの配置関係を示す図である。
【００１４】
そして、１はダクトケーシング、２はフランジ、３は当て板、４はスティフナ、５は補強板、をそれぞれ示す。
【００１５】
内部保温ダクトの構造は、フランジ以外の構造は従来構造同様で、ダクトケーシング１と、フランジ（補強材）２と、フランジ（補強材）同士をその端部で接合する当て板３と、ダクトケーシングを補強するスティフナ４と、ダクトコーナ部の近傍に設けられたフランジの補強板５と、から構成されている。
【００１６】
フランジ（補強材）２は、図２に示すように、ダクトケーシング１に対して垂直に設置されており、傾斜の異なるケーシング各面のコーナ部におけるフランジ（補強材）間の断面のズレは、コーナ部に設けられた当て板３を設置して繋げている（図３、図６を参照）。また、前記コーナ部近傍において、フランジとケーシングとを固定構造とする補強板５を設けている。
【００１７】
スティフナ４は、ケーシング１面の全長に沿って連続していてもよいし、不連続のものでもよい。図２では不連続のスティフナを示している。そして、スティフナ４はケーシング１に沿って連続してまたは断続的に溶接固定された構造となっている。
【００１８】
また、ガス流れに対する直角方向にケーシング全周にフランジ２を設け、フランジ２がケーシング１に沿って連続してまたは断続的に溶接固定された構造となっている。図２ではフランジはＴ型鋼として図示しているが、本発明ではこの形状に限らない。
【００１９】
図６に示すように、フランジ２のコーナ部における端部は、その全縁部が当て板３に当接していて溶接等で固定されている。また、図５に示すように、補強板５は、ダクトコーナ部の近傍でＴ型鋼の両側に設けられケーシング１とフランジ２に適宜に溶接固定されていて、前記コーナ部におけるフランジ端部の強度向上を図っている。
【００２０】
以上説明したような構造を有する当て板と補強板を設けることにより、各フランジにかかる荷重を当て板３及び補強板５を介して他の部材に伝達出来るようになり、圧力などの荷重による曲げモーメントをコーナ部で負担可能としている。また、この際、各フランジ間の荷重伝達は、コーナ部に設置した当て板３の曲げ剛性で伝達していることから、当て板の弾性変形による曲げエネルギーの吸収がはかられることから、コーナ部のフランジ周辺の発生応力を従来構造と比較して、モデル試験で７１％低下させることができた。
【００２１】
ここにおいて、当て板が、互いにズレのあるフランジ端部を接合する機能を有するとともにフランジ端部の強度を強度を向上させる機能を有するものであり、補強板５は図５に示すような溶接固定構造と配置により、フランジ端部の強度をより一層向上させるものである。
【００２２】
本発明は、以上のように、フランジをケーシング面に垂直に設置すること（ダクト内圧に強度的に有効に働く）に伴う、互いに接合すべきフランジ端部のズレを当て板を介在させて繋ぐとともにフランジ端部の強度を向上させているのである。即ち、本発明のフランジは、ダクトケーシングに対して垂直にかかる荷重に対しても十分に能力を発揮でき、ケーシングに対して垂直であるから取り付けも容易となる。
【００２３】
換言すると、本発明は、フランジ接続部に設けた十分剛性のある（フランジ板厚以上）当て板とフランジを一体に溶接固定することで、当て板を介して各フランジ間の荷重伝達が行えるようになり、圧力などのダクトに作用する荷重によりフランジに発生する曲げモーメントをコーナ部で負担することが可能になる。
【００２４】
また、この結果、フランジをダクトケーシングに垂直に設置できるようになり、フランジ本来の剛性が発揮でき、フランジの設置も容易になる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、内部保温ダクトで口径が変化する場合の構造において、接合部のフランジ断面のずれるダクトコーナ部の各部材間の荷重伝達が容易に行え、当て板の曲げ剛性により強度も強化される。
【００２６】
またコーナ部に本発明を採用することで補強材をダクトケーシングに垂直に設置することができ、取り付けも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボイラダクトの外観形状を示す図である。
【図２】ダクトのガス流れに対する直角方向の断面図である。
【図３】図２のＡーＡ断面図であってフランジのコーナ接合部に当て板を有する構造を示す図である。
【図４】図３をフランジ２ａ側から見た図である。
【図５】フランジのコーナ接合部近傍に設けた補強板とフランジおよびケーシングとの配置関係を示す図である。
【図６】フランジのコーナ接合部における当て板とフランジとの配置関係を示す図である。
【図７】従来構造のボイラダクトの外観形状を示す図である。
【図８】ダクトのガス流れに対する直角方向の断面図である。
【図９】図８と同様の断面図であってダクト面の傾斜が急である場合の図である。
【図１０】は図８のＥーＥ断面図であってフランジのコーナ接合部の構造を示す図である。
【図１１】図１０をそのＣーＣ方向から見た図である。
【符号の説明】
１  ダクトケーシング
２  フランジ
３  当て板
４  スティフナ
５  補強板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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