ダクト連結装置
【課題】耐久性を有し、交換回数削減及びメンテナンスコスト削減が可能なダクト連結装置を提供すること。
【解決手段】ダクト連結装置は、上側鋼製ダクト２の端面９における厚さ方向の中央部に形成され且つ周方向に連続する凸部６と、下側鋼製ダクト３の端面１１における厚さ方向における中央部に形成され且つ前記凸部６に嵌合する凹部７と、隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３とを備えている。凸部６における両方の側面１２に周方向に連続する溝１６を形成し、溝１６に円筒コイルばね１７を介してシール部材１８を溝１６に摺動可能に密着するように配設した。円筒コイルばね１７の弾性力によりシール部材１８が対向する凹部７の側面１３を押圧している。
【解決手段】ダクト連結装置は、上側鋼製ダクト２の端面９における厚さ方向の中央部に形成され且つ周方向に連続する凸部６と、下側鋼製ダクト３の端面１１における厚さ方向における中央部に形成され且つ前記凸部６に嵌合する凹部７と、隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３とを備えている。凸部６における両方の側面１２に周方向に連続する溝１６を形成し、溝１６に円筒コイルばね１７を介してシール部材１８を溝１６に摺動可能に密着するように配設した。円筒コイルばね１７の弾性力によりシール部材１８が対向する凹部７の側面１３を押圧している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、発電所における鋼製ダクトの連結部に使用されるダクト連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所における鋼製ダクトでは、伸縮継手を要所に配設する。伸縮継手はダクトを連結するダクト連結装置の一種である。この伸縮継手には、一般に、金属ベローズ型伸縮継手が使用されている。金属ベローズ型伸縮継手は、金属製のベローズ（蛇腹）部を有しており、ボイラの排ガス等による温度変化に起因する鋼製ダクトの長手方向の変形をベローズ部の伸縮により許容する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２２０７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の金属ベローズ型伸縮継手に使用される材料は、柔軟性は高いが耐食性が低い鋼材であった。そのため、伸縮継手が使用中に高温の排ガスの熱等に起因して腐食し、頻繁に交換しなければならず、メンテナンスのコストが増大していた。
【０００４】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、耐久性を有し、交換回数削減及びメンテナンスコスト削減が可能なダクト連結装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための請求項１の発明は、一対のダクトを連結するダクト連結装置であって、一方のダクトの端面におけるダクト壁面の厚さ方向の中間部に設けられ且つ周方向に連続する凹部と、他方のダクトの端部に設けられ且つ前記凹部に嵌合する嵌合部とを備え、前記凹部と嵌合部は、それぞれ前記ダクトの内側と外側に互いに向かい合った側面を有し、前記一対のダクトの凹部と嵌合部とを嵌合させた状態で、これら凹部と嵌合部との間に隙間を形成し、前記凹部と前記嵌合部の少なくとも一方の前記内外両側面に周方向に連続する溝を形成し、該溝内に附勢手段によって溝の外側に向かって附勢されて相手側の側面に当接するシール部材を摺動可能に配設したことを特徴とする。
【０００６】
ここで、ダクトとは、ダクト本体部と、該ダクト本体部における連結すべき側の端部に取り付けられた筒状部材とから構成されたものも含む（以下、同じ）。すなわち、ダクト本体部とは別体である筒状部材に形成されているダクト連結装置も請求項１のダクト連結装置に含む。
【０００７】
請求項１の発明によれば、シール部材及び附勢手段を耐食性の材質にすれば、ダクト連結装置の耐食性が向上して耐久性が向上する。これにより、ダクト連結装置の交換作業の回数を削減できるため、メンテナンスのコストの削減が可能になる。
【０００８】
また、請求項１の発明によれば、一対のダクトが熱により変形しても、一対のダクトの端部間の隙間により許容することができる。また、この変形前後及び変形中も、シール部材と溝の間、シール部材と対向する側面との間でシール性が確保されるため、ダクト内の高温排ガス等が漏洩することを防止できる。
【０００９】
また、請求項１の発明によれば、凹部が厚さ方向の端部ではなく、中間部にあるため、凹部と嵌合部の少なくとも一方の内外両側面にシール部材を配設することができる。また、凹部と嵌合部の少なくとも一方の内外両側面にシール部材を配設することにより、一対のダクトの熱による変形が厚さ方向に大きく生じた場合でも、内外両側面の少なくとも一方のシール部材によりシール性が確保される。また、凹部と嵌合部の少なくとも一方の内外両側面にシール部材を配設することにより、片側の側面にだけシール部材を配設している場合より、シール性が向上する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記嵌合部を、他方のダクトの端面に形成した周方向に連続する凸部としたものである。
【００１１】
請求項２の発明によれば、他方のダクトの厚さに関係なく、他方のダクトにおいて凹部に嵌合する嵌合部が得られる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記シール部材を、金属製としたものである。
【００１３】
請求項３の発明によれば、シール部材に適度の硬度が得られ、シール部材が附勢手段の力により変形することや、摺動によるシール部材の磨耗や対向する側面に押圧されることによるシール部材の変形が抑制される。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一の発明において、前記溝を、前記嵌合部に形成したものである。
【００１５】
溝を凹部に形成した場合、このダクト連結装置の組み立て作業において嵌合部を凹部に挿入する際に、溝から突出するシール部材に嵌合部の先端が引っ掛かるため、嵌合部の挿入をスムーズに行うことができない。これに対して、請求項４の発明によれば、このダクト連結装置の組み立て作業において嵌合部を凹部に挿入する際に、溝から突出するシール部材を溝に押し込みながら挿入することできるため、嵌合部の挿入をスムーズに行うことができる。これにより、ダクト連結装置の組み立て作業が容易になる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか一の発明において、前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成したものである。
【００１７】
請求項５の発明によれば、溝を内外両側面のそれぞれに単数形成した場合より、シール性が向上する。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか一の発明において、前記シール部材を、前記溝のそれぞれに周方向に複数配設したものである。
【００１９】
請求項６の発明によれば、周方向に配設されるシール部材の数が増大するに従い、対向する側面に厚さ方向の変形が生じた場合におけるシール部材と対向する側面との間の厚さ方向の隙間が減少する。これにより、シール部材と対向する側面との間のシール性を向上させることができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１〜４の何れか一の発明において、前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成すると共に、前記シール部材を、前記溝のぞれぞれに周方向に複数配設し、前記溝のそれぞれにおける複数のシール部材間の周方向の隙間についての周方向の位置が、前記溝によって異なるものである。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ダクト内の高温排ガス等がシール部材間の隙間を介したダクト外へ漏洩する経路が蛇行する。このため、ダクト内の高温排ガス等がダクト外へ漏洩する可能性が減少し、ダクト連結装置のシール性が向上する。また、請求項５、６と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか一の発明において、前記一対のダクト、前記凹部、前記嵌合部の軸直角方向断面を矩形状とし、前記シール部材を、前記矩形の各辺に対応する前記溝の部分単位で見た場合に、周方向に複数配設したものである。
【００２３】
請求項８の発明によれば、軸直角方向断面を矩形状としたダクトについて、引用する請求項１〜７の発明の作用効果が得られる。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項１〜８の何れか一の発明において、前記附勢手段を、金属製の円筒コイルばねとしたものである。
【００２５】
請求項９の発明によれば、適度な弾性力によりシール部材を適度に附勢することが可能になる。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項１〜９の何れか一の発明において、前記凹部と前記嵌合部との間の空間及び前記溝の内部の空間に、グリースを充填したものである。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、嵌合部、凹部に対するシール部材の摩擦が減少するため、嵌合部、凹部、シール部材の磨耗が抑制される。また、内部応力の原因となるダクトの微小な変形が許容できるようになるため、内部応力が抑制されることによりダクトの長寿命化が可能になる。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項１〜８の何れか一の発明において、前記附勢手段を、前記溝の内部であって前記シール部材の背面側に形成した油室と、該油室に圧油を供給するポンプとで構成したものである。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、油室内の油の圧力はコイルばね等の弾性力のように長期使用による低下や消失がないため、長期間安定してシール部材を附勢することが可能である。また、シール部材と溝との摺動部位を油が潤滑するため、シール部材が溝に対してスムーズに摺動することができる。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記油を前記油室の内外で出し入れ循環させるようにしたものである。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、循環路に圧力調整用のバルブを備えれば、これにより油室内の油の圧力を微調整することが可能になる。また、油を浄化するフィルターを循環路に備えれば、シール部材と溝との摩擦により発生した金属粉などを除去することが可能になる。
【００３２】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記循環中の油を強制的に冷却するようにしたものである。
【００３３】
請求項１３の発明によれば、高温による油の劣化を抑制することが可能になる。また、冷却した油が循環することにより、ダクト連結装置全体の高温による劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、耐久性を有し、交換回数削減及びメンテナンスコスト削減が可能なダクト連結装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１実施形態に係るダクト連結装置の配設例を示す模式図である。このダクト連結装置１は、上方に位置する上側鋼製ダクト２の端部４及び下方に位置する下側鋼製ダクト３の端部５に形成されている。上側鋼製ダクト２及び下側鋼製ダクト３はともに筒状で、かつ軸直角方向の断面は矩形状（本実施形態では正方形状）であり、端部４、５の軸は鉛直方向である。端部４、５の近辺で軸は屈曲し、水平方向に延在している。なお、以下、特に注釈がない限り、軸方向、軸直角方向、周方向は、ダクト連結装置１が形成されている上側鋼製ダクト２の端部４及び下側鋼製ダクト３の端部５を基準にしたものとする。
【００３７】
この実施形態では、例えば、ボイラからの高温の排ガスは、図１の白矢印で示すように、上側鋼製ダクト２、ダクト連結装置１、下側鋼製ダクト３の順に流れて、例えば煙突から外部に出て行く。
【００３８】
詳述すれば、図２に示すように、ダクト連結装置１は、上側鋼製ダクト２の壁の端部４に凸部６を有し、下側鋼製ダクト３の壁の端部５に凹部７を有する。凸部６は凹部７に所定の隙間を介して嵌合する嵌合部である。なお、図２では、上下方向が軸方向で、左右方向がダクト２、３の厚さ方向であり、ダクト２，３に対して左側がダクト２、３の内側で、ダクト２、３に対して右側がダクト２、３の外側である。凸部６は、上側鋼製ダクト２の端面９（本実施形態では端面９の厚さ方向の中央部）に形成され且つ周方向に連続する。凸部６は、縦断面が矩形状であり、軸直角方向断面は、矩形状（本実施形態では正方形状）である。凹部７は、下側鋼製ダクト３の端面１１における厚さ方向の中間部（本実施形態では中央部）に形成され且つ周方向に連続する。凹部７は、縦断面が矩形状であり、軸直角方向断面は、矩形状（本実施形態では正方形状）である。
【００３９】
上側鋼製ダクト２の端部４と下側鋼製ダクト３の端部５との間には所定の隙間が形成されている。詳述すれば、上側鋼製ダクト２の端面９と、下側鋼製ダクト３の端面１１との間には軸方向に所定の隙間Ｇ１が形成されている。凸部６の側面１２と、凹部７の側面１３との間にも厚さ方向に所定の隙間Ｇ２が形成されている。凸部６の先端面１４と、凹部７の底面１５との間にも軸方向に所定の隙間Ｇ３が形成されている。
【００４０】
凸部６の２つの側面１２のそれぞれには、周方向に連続する溝１６が等間隔で平行に３個形成されている。溝１６は、全て同形状であり、縦断面は矩形状である。側面１２に形成されている溝１６のそれぞれは、反対側の側面１２に形成されている溝１６のそれぞれに対して、軸方向の位置が同じである。
【００４１】
それぞれの溝１６には、円筒コイルばね１７を介してシール部材１８が配設されている。円筒コイルばね１７は、その軸が厚さ方向になるように且つ周方向に複数配設されている。シール部材１８は、後述する凸部６の角部に配設されるものを除いて、同形状の略直方体であり、縦断面は略正方形状である。シール部材１８は、凸部６における軸直角方向断面形状の正方形の各辺に対応する溝１６の部分ごとに、直方体の長手方向が周方向になるように複数配設されている。シール部材１８の側面の１つが、円筒コイルばね１７に当接し、上下の２つの側面が溝１６の側面に摺動可能に密着し、側面の１つが、対向する凹部の側面１３に当接している。円筒コイルばね１７は溝１６とシール部材１８との間で圧縮状態であり、この弾性力によりシール部材１８は、対向する凹部７の側面１３を押圧している。すなわち、円筒コイルばね１７がシール部材１８を附勢する附勢手段となっている。
【００４２】
図３に示すように、凸部６の角部（凸部６における軸直角方向断面形状の正方形の角に対応する溝１６の部分）に配設されるシール部材１８’は、軸直角方向断面がＬ字状である。即ち、直方体を途中で直角に屈曲させた形状である。シール部材１８’における周方向に隣接する２つの側面が、円筒コイルばね１７に接触し、上下の２つの側面が溝１６の側面に摺動可能に密着し、周方向に隣接する２つの側面が、対向する凹部７の側面１３に当接している。円筒コイルばね１７は溝１６とシール部材１８との間で圧縮状態であり、この弾性力によりシール部材１８’は、対向する凹部７の側面１３を押圧している。すなわち、円筒コイルばね１７がシール部材１８’を附勢する附勢手段となっている。
【００４３】
この実施形態では、円筒コイルばね１７は同形状で、シール部材１８、１８’ごとに所定の間隔で周方向に配設されている。これにより、シール部材１８、１８’が対向する凹部７の側面１３を押圧する力の微調整が可能になる。しかし、これに限定されず、例えば、同形状の円筒コイルばね１７を、周方向に全て等間隔に配設してもよい。
【００４４】
シール部材１８、１８’及び円筒コイルばね１７の材質は、耐食性を有する材料、例えば、ステンレス、高合金鋼、テフロン（登録商標）等である。これにより、ダクト連結装置１の耐食性が向上して耐久性が向上するため、ダクト連結装置１の交換作業の回数を削減できるので、メンテナンスのコストの削減が可能になる。
【００４５】
シール部材１８、１８’が、その側面で対向する凹部７の側面１３を押圧していることにより、シール部材１８、１８’と対向する凹部７の側面１３との間のシール性が向上する。更に、ダクト２、３の熱による変形が相対的に軸方向又は厚さ方向に生じた場合にも、シール部材１８、１８’が、その側面で対向する凹部７の側面１３を押圧するため、シール性が保持される。また、シール部材１８、１８’が、その側面で溝１６の側面に摺動可能に密着していることにより、シール部材１８、１８’と溝１６の側面との間のシール性が確保される。更に、ダクト２、３の熱による変形が相対的に厚さ方向に生じた場合にも、シール部材１８、１８’が、その側面で溝１６の側面に摺動且つ密着するため、シール性が保持される。これらのシール部材１８、１８’のシール性により、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が外部へ漏洩するのが防止される。
【００４６】
図４に示すように、シール部材１８、１８’は、各溝１６に配列された状態で、周方向に所定の隙間Ｇ４を有する。隙間Ｇ４の大きさは、略同じであるが、溝１６によって、周方向の位置が異なる。また、反対側の側面１２においても、隙間Ｇ４の大きさは略同じであるが、溝１６によって、周方向の位置は異なる。両方の側面１２における全ての隙間Ｇ４について、溝１６によって、周方向の位置は異なる。
【００４７】
このシール部材１８、１８’は、凸部６における軸直角方向断面形状の正方形の各辺に対応する溝１６の部分単位で見た場合に、周方向に複数配設されている。周方向に配設されるシール部材１８、１８’の数が増大するに従い、対抗する側面１３に厚さ方向の変形が生じた場合におけるシール部材１８、１８’と対向する側面１３との間の厚さ方向の隙間が減少する。これにより、シール部材１８、１８’と対向する側面１３との間のシール性を向上させることができる。
【００４８】
シール部材１８、１８’の周方向の隙間Ｇ４は、上記のようなシール部材１８、１８’が側面１３における厚さ方向の変形によるシール部材１８、１８’の移動や、シール部材１８、１８’自体の熱による変形等を許容するためのものである。一方、隙間Ｇ４は、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が外部へ漏洩する経路になる。しかし、これに対して、両方の側面１２における全ての隙間Ｇ４について溝１６によって周方向の位置が異なるため、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が隙間Ｇ４を介して外部へ漏洩する経路が蛇行する。このため、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が隙間Ｇ４を介して外部へ漏洩することが抑制されるので、両方の側面１２における各溝１６の隙間Ｇ４について周方向の位置が同じものがある場合より、ダクト連結装置１のシール性が向上する。
【００４９】
上記の構成により、ダクト２、３が熱により変形しても、相対的な軸方向（図２で上下方向）の変形は、隙間Ｇ１、Ｇ３により許容することができる。相対的な厚さ方向（図２で左右方向）の変形は、隙間Ｇ２により許容することができる。また、これらの変形前後及び変形中も、シール部材１８、１８’と溝１６の間、シール部材１８、１８’と対向する凹部７の側面１３との間でシール性が確保されるため、ダクト内の高温排ガス等の漏洩を防止できる。
【００５０】
凸部６の両方の側面１２にシール部材１８、１８’を配設することにより、ダクト２、３の熱による変形が厚さ方向に大きく生じた場合でも、両方の側面１２の少なくとも一方のシール部材１８、１８’によりシール性が確保される。また、凸部６の両方の側面１２にシール部材１８、１８’を配設しているため、一方の側面１２にだけシール部材１８、１８’を配設している場合より、シール性が向上する。
【００５１】
また、凸部６と凹部７との間の空間や溝１６内部の空間に潤滑油、例えばグリースを充填してもよい。この場合には、凸部６と凹部７に対するシール部材１８の摩擦が減少するため、凸部６、凹部７、シール部材１８の磨耗が抑制される。また、ダクトの内部応力の原因となるダクトの微小な変形をも許容できる。このため、内部応力が抑制されることによりダクトの長寿命化が可能になる。
【００５２】
次に第２実施形態について説明する。第１実施形態と異なる主な点は、シール部材１８、１８’を附勢する附勢手段を、溝１６の内部であってシール部材１８、１８’の背面側に形成した油室と、該油室に圧油を供給するポンプとで構成した点である。図５の下方の拡大図に例示するように、溝１６の面とシール部材１８とオイルシール１９に囲まれた空間Ｓ（油室）内には油が満たされており、この油の圧力により、シール部材１８は、凹部７の側面１３に押圧される。シール部材１８’についても同様である。空間Ｓ内の油は、この使用環境に耐えられるものであれば、材質は特に問わない。なお、図５における方向は図２と同様である。
【００５３】
空間Ｓは、溝１６の側面に設けられると共にシール部材１８、１８’に当接するオイルシール１９によって溝１６の外の空間から隔離されている。シール部材１８、１８’は、オイルシール１９に対して摺動可能である。本実施形態では、図６に示すように、溝１６を仕切るように仕切り部２９が溝１６に形成されており、シール部材１８、１８’のそれぞれに対応して、空間Ｓが形成されるようになっている。オイルシール１９は、溝１６及び仕切り部２９の側面に沿って延在している。オイルシール１９は、この使用環境に耐えられるものであれば、材質は特に問わず、例えば鋼、シリコンゴム、フッ素ゴム等である。また、オイルシール１９をシール部材１８に設けてもよい。
【００５４】
第２実施形態では、シール部材１８、１８’における側面１３に当接する部分の縦断面形状は、側面１３側に凸である部分円弧状である。これにより、側面１３との接触が線接触となり、第１実施形態のようにシール部材１８、１８’の面で側面１３と接触する場合より、側面１３に歪みがある場合のシール性が向上する。また、シール部材１８、１８’が側面１３に対して摺動する場合の摩擦力が第１実施形態に比較して減少する。勿論この形状は第１実施形態においても採用可能である。
【００５５】
空間Ｓに面する溝１６には第１油供給路２０と第１油排出路２１が開口している。溝１６において、第１油供給路２０の開口部２２は第１油排出路２１の開口部２３より鉛直方向で下方の位置である。空間Ｓ内の油は、第１油供給路２０から供給され、第１油排出路２１から排出される。従って、シール部材１８、１８’を押圧する空間Ｓ内の油の圧力は、第１油供給路２０から供給される油の圧力と第１油排出路２１から排出される油の差圧である。
【００５６】
図５に示すように、第１油供給路２０は、第２油供給路２４から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して厚さ方向に延在し各溝１６に開口する。図７に示すように、第２油供給路２４は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油供給路２４から複数の第１油供給路２０が分岐している。第１油供給路２０と第２油供給路２４の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油供給路２０の方が第２油供給路２４より小さい。同様に、第１油排出路２１は、第２油排出路２５から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して厚さ方向に延在し各溝１６に開口する。第２油排出路２５は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油排出路２５から複数の第１油排出路２１が分岐している。第１油排出路２１と第２油排出路２５の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油排出路２１の方が第２油排出路２５より小さい。第２油供給路２４は、第２油排出路２５より鉛直方向で下方に位置する。
【００５７】
図７に示すように、第２油供給路２４はバルブ２８を介してポンプ２６に接続している。一方、第２油排出路２５は冷却タンク２７に接続している。冷却タンク２７はポンプ２６に接続している。ポンプ２６の駆動力により、油は、冷却タンク２７から、ポンプ２６、バルブ２８、第２油供給路２４、第１油供給路２０、空間Ｓ、第１油排出路２１、第２油排出路２５の順に通過し、冷却タンク２７に戻ってくる。すなわち、ポンプ２６の駆動力により、油は循環している。
【００５８】
冷却タンク２７に戻った油は冷媒との熱交換により強制的に冷却される。熱交換に用いられる冷媒は、例えば、水やエチレングリコール水溶液であるが、特にこれに限定されるものではない。油が冷却されることにより、油の高温による劣化が抑制され、また、冷却された油が循環することによりダクト連結装置１が冷却され、ダクト連結装置１全体の高温による劣化も抑制される。
【００５９】
ポンプ２６と第２油供給路２４との間に設置されたバルブ２８は圧力調整用であり、このバルブを調整することにより第２油供給路２４の油の圧力を調整することができる。これにより、空間Ｓ内の油の圧力を微調整することができる。更に、ダクト２、３に相対的な厚さ方向の変形が生じた場合等に備えて、空間Ｓ内の油の圧力を部分的に調整できるように、第１油供給路２０にバルブを設置してもよい。その他の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態では、シール部材１８、１８’を側面１３に押圧する附勢手段を、溝１６の内部であってシール部材１８、１８’の背面側に形成した空間Ｓと、空間Ｓに圧油を供給するポンプ２６とで構成した。このため、第１実施形態のように、附勢手段として円筒コイルばね１７を用いた場合のように、円筒コイルばね１７の劣化又は折損に起因してシール部材１８、１８’を側面１３に押圧する力が減少又は消失するということが無い。すなわち、長期間安定してシール部材１８を側面１３に押圧することが可能である。また、シール部材１８、１８’と溝１６の側面との間、又はシール部材１８、１８’とオイルシール１９との間を油が潤滑するため、シール部材１８、１８’が溝１６の側面又はオイルシール１９に対してスムーズに摺動することができる。
【００６１】
第２実施形態では、図６に示すように、溝１６を仕切るように仕切り部２９が溝１６に形成されており、シール部材１８、１８’のそれぞれに対応して、空間Ｓが形成されるようになっている。これにより、例えば、第１油供給路２０、第１油排出路２１に圧力調節バルブを備えることにより、空間Ｓごとに油の圧力を設定することが可能になる。即ち、シール部材１８、１８’を側面１３に押圧する力を、シール部材１８、１８’ごとに設定することができる。しかし、溝１６に仕切り部２９は必ずしも必要ではなく、溝１６に仕切り部２９をなくし、シール部材１８、１８’の周方向隙間Ｇ４をオイルシール１９のみで埋めるようにしてもよい。
【００６２】
次に第３実施形態について説明する。第２実施形態と異なる主な点は、シール部材１８、１８’と空間Ｓ（油室）の形状である。図８の下方の拡大図に例示するように、溝１６の底面に形成された貫通孔３０の内面とシール部材１８とオイルシール１９に囲まれた空間Ｓ（油室）内には油が満たされており、この油の圧力により、シール部材１８は、凹部７の側面１３に押圧される。シール部材１８は第２実施形態と同形状の本体部と溝１６の底面側の面に設けられた複数（図９に示す例では３個）の円柱形状の突出部３１とから構成されており、突出部３１のそれぞれが円形状の貫通孔３０に挿入されている。シール部材１８’についても実質的に同様である。なお、図８における方向は図２と同様である。
【００６３】
空間Ｓは、貫通孔３０の内周面に設けられると共にシール部材１８、１８’の突出部３１に当接するオイルシール１９によって溝１６内の空間から隔離されている。シール部材１８、１８’の突出部３１は、オイルシール１９に対して摺動可能である。シール部材１８、１８’の突出部３１のそれぞれに対応して、空間Ｓが形成されるようになっている。オイルシール１９は、円環状であり、貫通孔３０の内周面の開口側に設けられている。また、オイルシール１９をシール部材１８に設けてもよい。本実施形態ではオイルシール１９が円環状で小型であり汎用品も使用可能となるので第２実施形態の場合よりも、オイルシール１９のコストを削減することができる。また、シール部材１８，１８’の１個当たりの突出部３１の数を少なくするほど、オイルシール１９の数を少なくでき、オイルシール１９のコストを削減することができる。
【００６４】
空間Ｓを形成する貫通孔３０の内周面には第１油供給路２０と第１油排出路２１が開口している。貫通孔３０において、第１油供給路２０の開口部２２は第１油排出路２１の開口部２３より鉛直方向で下方の位置である。空間Ｓ内の油は、第１油供給路２０から供給され、第１油排出路２１から排出される。従って、シール部材１８、１８’を押圧する空間Ｓ内の油の圧力は、第１油供給路２０から供給される油の圧力と第１油排出路２１から排出される油の差圧である。
【００６５】
図８に示すように、第１油供給路２０は、第２油供給路２４から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して周方向に延在し各貫通孔３０に開口する。第２実施形態と同様に、第２油供給路２４は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油供給路２４から複数の第１油供給路２０が分岐している。第１油供給路２０と第２油供給路２４の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油供給路２０の方が第２油供給路２４より小さい。同様に、第１油排出路２１は、第２油排出路２５から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して周方向に延在し各貫通孔３０に開口する（図９（Ｂ）参照）。第２油排出路２５は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油排出路２５から複数の第１油排出路２１が分岐している。第１油排出路２１と第２油排出路２５の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油排出路２１の方が第２油排出路２５より小さい。第２油供給路２４は、第２油排出路２５より鉛直方向で下方に位置する。その他の構成は第２実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６６】
第３実施形態では、第２実施形態と異なり、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を押圧するための空間Ｓを、貫通孔３０により形成することにより共通化している。これにより、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を同時に押圧することができる。また、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を押圧するための空間Ｓを、別々の非貫通孔で形成せずに貫通孔３０により形成することにより製造を容易にでき、製造コストを削減できる。また、凸部６の厚さが厚い場合等には、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を押圧するための空間Ｓを、別々の非貫通孔で形成してもよい。この場合でも異なる側面１２に形成された非貫通孔同士を連絡路で連通すれば、一方の非貫通孔のみにしか開口部２２，２３がなくても、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を同時に押圧することができる。
【００６７】
なお、第３実施形態では、シール部材１８、１８’の周方向の隙間Ｇ４は、各側面１２において溝１６によって周方向の位置が異なるが、両方の側面１２で見ると隙間Ｇ４の周方向の位置が同じになる場合が有り得る。しかし、各側面１２において隙間Ｇ４の周方向の位置が異なるだけでも、シール性はあるので問題はない。
【００６８】
上記実施形態では、溝１６ないしシール部材１８、１８’の列は凸部６における１つの側面１２に付き３個であるが、本発明はこれに限定されることなく、溝１６ないしシール部材１８、１８’の列を３以上に増やしてもよい。溝１６ないしシール部材１８、１８’の列の数が多いほどシール性が向上する。
【００６９】
上記実施形態では、シール部材１８、１８’を押圧する力として、円筒コイルばね１７の弾性力、空間Ｓ内の油の圧力を用いたが、これに限定されるものではない。円筒コイルばね１７以外のばねの弾性力は勿論、ゴム等の弾性力でもよい。また、空間Ｓ内に満たした油以外の液体の圧力は勿論、空気、窒素等の気体の圧力でもよい。
【００７０】
上記実施形態では、ダクト連結装置１を、軸が鉛直方向になるように配設しているが、本発明はこれに限定されることなく、ダクトの軸に合わせて例えば、水平方向になるように配設してもよい。
【００７１】
本発明は、上記実施形態の他にも、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係るダクト連結装置の配設例を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のダクト連結装置の要部についての縦断面図である。
【図３】第１実施形態のダクト連結装置についての軸直角方向断面図であり、図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】第１実施形態のダクト連結装置についての図２の矢印Ｙから見た凸部の側面図である。
【図５】第２実施形態のダクト連結装置の要部についての縦断面図である。
【図６】第２実施形態のダクト連結装置の拡大図であり、（Ａ）が図５のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）が図５の矢印Ｚから見た凸部の側面図である。
【図７】第２実施形態のダクト連結装置についての油の循環経路を示す図であり、図５の矢印Ｚから見た凸部を含む。
【図８】第３実施形態のダクト連結装置の要部についての縦断面図である。
【図９】第３実施形態のダクト連結装置の拡大図であり、（Ａ）が図８のＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）が図８の矢印Ｃから見た凸部の側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ダクト連結装置
２ 上側鋼製ダクト
３ 下側鋼製ダクト
４ 上側鋼製ダクトの端部
５ 下側鋼製ダクトの端部
６ 凸部
７ 凹部
９ 上側鋼製ダクトの端面
１１ 下側鋼製ダクトの端面
１２ 凸部の側面
１３ 凹部の側面
１６ 溝
１７ 円筒コイルばね（附勢手段）
１８、１８’ シール部材
２６ ポンプ
Ｇ１ ダクトの端面間の隙間
Ｇ２、Ｇ３ 凸部と凹部との間の隙間
Ｇ４ シール部材間の隙間
Ｓ 空間（油室）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、発電所における鋼製ダクトの連結部に使用されるダクト連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所における鋼製ダクトでは、伸縮継手を要所に配設する。伸縮継手はダクトを連結するダクト連結装置の一種である。この伸縮継手には、一般に、金属ベローズ型伸縮継手が使用されている。金属ベローズ型伸縮継手は、金属製のベローズ（蛇腹）部を有しており、ボイラの排ガス等による温度変化に起因する鋼製ダクトの長手方向の変形をベローズ部の伸縮により許容する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２２０７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の金属ベローズ型伸縮継手に使用される材料は、柔軟性は高いが耐食性が低い鋼材であった。そのため、伸縮継手が使用中に高温の排ガスの熱等に起因して腐食し、頻繁に交換しなければならず、メンテナンスのコストが増大していた。
【０００４】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、耐久性を有し、交換回数削減及びメンテナンスコスト削減が可能なダクト連結装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための請求項１の発明は、一対のダクトを連結するダクト連結装置であって、一方のダクトの端面におけるダクト壁面の厚さ方向の中間部に設けられ且つ周方向に連続する凹部と、他方のダクトの端部に設けられ且つ前記凹部に嵌合する嵌合部とを備え、前記凹部と嵌合部は、それぞれ前記ダクトの内側と外側に互いに向かい合った側面を有し、前記一対のダクトの凹部と嵌合部とを嵌合させた状態で、これら凹部と嵌合部との間に隙間を形成し、前記凹部と前記嵌合部の少なくとも一方の前記内外両側面に周方向に連続する溝を形成し、該溝内に附勢手段によって溝の外側に向かって附勢されて相手側の側面に当接するシール部材を摺動可能に配設したことを特徴とする。
【０００６】
ここで、ダクトとは、ダクト本体部と、該ダクト本体部における連結すべき側の端部に取り付けられた筒状部材とから構成されたものも含む（以下、同じ）。すなわち、ダクト本体部とは別体である筒状部材に形成されているダクト連結装置も請求項１のダクト連結装置に含む。
【０００７】
請求項１の発明によれば、シール部材及び附勢手段を耐食性の材質にすれば、ダクト連結装置の耐食性が向上して耐久性が向上する。これにより、ダクト連結装置の交換作業の回数を削減できるため、メンテナンスのコストの削減が可能になる。
【０００８】
また、請求項１の発明によれば、一対のダクトが熱により変形しても、一対のダクトの端部間の隙間により許容することができる。また、この変形前後及び変形中も、シール部材と溝の間、シール部材と対向する側面との間でシール性が確保されるため、ダクト内の高温排ガス等が漏洩することを防止できる。
【０００９】
また、請求項１の発明によれば、凹部が厚さ方向の端部ではなく、中間部にあるため、凹部と嵌合部の少なくとも一方の内外両側面にシール部材を配設することができる。また、凹部と嵌合部の少なくとも一方の内外両側面にシール部材を配設することにより、一対のダクトの熱による変形が厚さ方向に大きく生じた場合でも、内外両側面の少なくとも一方のシール部材によりシール性が確保される。また、凹部と嵌合部の少なくとも一方の内外両側面にシール部材を配設することにより、片側の側面にだけシール部材を配設している場合より、シール性が向上する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記嵌合部を、他方のダクトの端面に形成した周方向に連続する凸部としたものである。
【００１１】
請求項２の発明によれば、他方のダクトの厚さに関係なく、他方のダクトにおいて凹部に嵌合する嵌合部が得られる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記シール部材を、金属製としたものである。
【００１３】
請求項３の発明によれば、シール部材に適度の硬度が得られ、シール部材が附勢手段の力により変形することや、摺動によるシール部材の磨耗や対向する側面に押圧されることによるシール部材の変形が抑制される。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一の発明において、前記溝を、前記嵌合部に形成したものである。
【００１５】
溝を凹部に形成した場合、このダクト連結装置の組み立て作業において嵌合部を凹部に挿入する際に、溝から突出するシール部材に嵌合部の先端が引っ掛かるため、嵌合部の挿入をスムーズに行うことができない。これに対して、請求項４の発明によれば、このダクト連結装置の組み立て作業において嵌合部を凹部に挿入する際に、溝から突出するシール部材を溝に押し込みながら挿入することできるため、嵌合部の挿入をスムーズに行うことができる。これにより、ダクト連結装置の組み立て作業が容易になる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか一の発明において、前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成したものである。
【００１７】
請求項５の発明によれば、溝を内外両側面のそれぞれに単数形成した場合より、シール性が向上する。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか一の発明において、前記シール部材を、前記溝のそれぞれに周方向に複数配設したものである。
【００１９】
請求項６の発明によれば、周方向に配設されるシール部材の数が増大するに従い、対向する側面に厚さ方向の変形が生じた場合におけるシール部材と対向する側面との間の厚さ方向の隙間が減少する。これにより、シール部材と対向する側面との間のシール性を向上させることができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１〜４の何れか一の発明において、前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成すると共に、前記シール部材を、前記溝のぞれぞれに周方向に複数配設し、前記溝のそれぞれにおける複数のシール部材間の周方向の隙間についての周方向の位置が、前記溝によって異なるものである。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ダクト内の高温排ガス等がシール部材間の隙間を介したダクト外へ漏洩する経路が蛇行する。このため、ダクト内の高温排ガス等がダクト外へ漏洩する可能性が減少し、ダクト連結装置のシール性が向上する。また、請求項５、６と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか一の発明において、前記一対のダクト、前記凹部、前記嵌合部の軸直角方向断面を矩形状とし、前記シール部材を、前記矩形の各辺に対応する前記溝の部分単位で見た場合に、周方向に複数配設したものである。
【００２３】
請求項８の発明によれば、軸直角方向断面を矩形状としたダクトについて、引用する請求項１〜７の発明の作用効果が得られる。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項１〜８の何れか一の発明において、前記附勢手段を、金属製の円筒コイルばねとしたものである。
【００２５】
請求項９の発明によれば、適度な弾性力によりシール部材を適度に附勢することが可能になる。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項１〜９の何れか一の発明において、前記凹部と前記嵌合部との間の空間及び前記溝の内部の空間に、グリースを充填したものである。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、嵌合部、凹部に対するシール部材の摩擦が減少するため、嵌合部、凹部、シール部材の磨耗が抑制される。また、内部応力の原因となるダクトの微小な変形が許容できるようになるため、内部応力が抑制されることによりダクトの長寿命化が可能になる。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項１〜８の何れか一の発明において、前記附勢手段を、前記溝の内部であって前記シール部材の背面側に形成した油室と、該油室に圧油を供給するポンプとで構成したものである。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、油室内の油の圧力はコイルばね等の弾性力のように長期使用による低下や消失がないため、長期間安定してシール部材を附勢することが可能である。また、シール部材と溝との摺動部位を油が潤滑するため、シール部材が溝に対してスムーズに摺動することができる。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記油を前記油室の内外で出し入れ循環させるようにしたものである。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、循環路に圧力調整用のバルブを備えれば、これにより油室内の油の圧力を微調整することが可能になる。また、油を浄化するフィルターを循環路に備えれば、シール部材と溝との摩擦により発生した金属粉などを除去することが可能になる。
【００３２】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記循環中の油を強制的に冷却するようにしたものである。
【００３３】
請求項１３の発明によれば、高温による油の劣化を抑制することが可能になる。また、冷却した油が循環することにより、ダクト連結装置全体の高温による劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、耐久性を有し、交換回数削減及びメンテナンスコスト削減が可能なダクト連結装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１実施形態に係るダクト連結装置の配設例を示す模式図である。このダクト連結装置１は、上方に位置する上側鋼製ダクト２の端部４及び下方に位置する下側鋼製ダクト３の端部５に形成されている。上側鋼製ダクト２及び下側鋼製ダクト３はともに筒状で、かつ軸直角方向の断面は矩形状（本実施形態では正方形状）であり、端部４、５の軸は鉛直方向である。端部４、５の近辺で軸は屈曲し、水平方向に延在している。なお、以下、特に注釈がない限り、軸方向、軸直角方向、周方向は、ダクト連結装置１が形成されている上側鋼製ダクト２の端部４及び下側鋼製ダクト３の端部５を基準にしたものとする。
【００３７】
この実施形態では、例えば、ボイラからの高温の排ガスは、図１の白矢印で示すように、上側鋼製ダクト２、ダクト連結装置１、下側鋼製ダクト３の順に流れて、例えば煙突から外部に出て行く。
【００３８】
詳述すれば、図２に示すように、ダクト連結装置１は、上側鋼製ダクト２の壁の端部４に凸部６を有し、下側鋼製ダクト３の壁の端部５に凹部７を有する。凸部６は凹部７に所定の隙間を介して嵌合する嵌合部である。なお、図２では、上下方向が軸方向で、左右方向がダクト２、３の厚さ方向であり、ダクト２，３に対して左側がダクト２、３の内側で、ダクト２、３に対して右側がダクト２、３の外側である。凸部６は、上側鋼製ダクト２の端面９（本実施形態では端面９の厚さ方向の中央部）に形成され且つ周方向に連続する。凸部６は、縦断面が矩形状であり、軸直角方向断面は、矩形状（本実施形態では正方形状）である。凹部７は、下側鋼製ダクト３の端面１１における厚さ方向の中間部（本実施形態では中央部）に形成され且つ周方向に連続する。凹部７は、縦断面が矩形状であり、軸直角方向断面は、矩形状（本実施形態では正方形状）である。
【００３９】
上側鋼製ダクト２の端部４と下側鋼製ダクト３の端部５との間には所定の隙間が形成されている。詳述すれば、上側鋼製ダクト２の端面９と、下側鋼製ダクト３の端面１１との間には軸方向に所定の隙間Ｇ１が形成されている。凸部６の側面１２と、凹部７の側面１３との間にも厚さ方向に所定の隙間Ｇ２が形成されている。凸部６の先端面１４と、凹部７の底面１５との間にも軸方向に所定の隙間Ｇ３が形成されている。
【００４０】
凸部６の２つの側面１２のそれぞれには、周方向に連続する溝１６が等間隔で平行に３個形成されている。溝１６は、全て同形状であり、縦断面は矩形状である。側面１２に形成されている溝１６のそれぞれは、反対側の側面１２に形成されている溝１６のそれぞれに対して、軸方向の位置が同じである。
【００４１】
それぞれの溝１６には、円筒コイルばね１７を介してシール部材１８が配設されている。円筒コイルばね１７は、その軸が厚さ方向になるように且つ周方向に複数配設されている。シール部材１８は、後述する凸部６の角部に配設されるものを除いて、同形状の略直方体であり、縦断面は略正方形状である。シール部材１８は、凸部６における軸直角方向断面形状の正方形の各辺に対応する溝１６の部分ごとに、直方体の長手方向が周方向になるように複数配設されている。シール部材１８の側面の１つが、円筒コイルばね１７に当接し、上下の２つの側面が溝１６の側面に摺動可能に密着し、側面の１つが、対向する凹部の側面１３に当接している。円筒コイルばね１７は溝１６とシール部材１８との間で圧縮状態であり、この弾性力によりシール部材１８は、対向する凹部７の側面１３を押圧している。すなわち、円筒コイルばね１７がシール部材１８を附勢する附勢手段となっている。
【００４２】
図３に示すように、凸部６の角部（凸部６における軸直角方向断面形状の正方形の角に対応する溝１６の部分）に配設されるシール部材１８’は、軸直角方向断面がＬ字状である。即ち、直方体を途中で直角に屈曲させた形状である。シール部材１８’における周方向に隣接する２つの側面が、円筒コイルばね１７に接触し、上下の２つの側面が溝１６の側面に摺動可能に密着し、周方向に隣接する２つの側面が、対向する凹部７の側面１３に当接している。円筒コイルばね１７は溝１６とシール部材１８との間で圧縮状態であり、この弾性力によりシール部材１８’は、対向する凹部７の側面１３を押圧している。すなわち、円筒コイルばね１７がシール部材１８’を附勢する附勢手段となっている。
【００４３】
この実施形態では、円筒コイルばね１７は同形状で、シール部材１８、１８’ごとに所定の間隔で周方向に配設されている。これにより、シール部材１８、１８’が対向する凹部７の側面１３を押圧する力の微調整が可能になる。しかし、これに限定されず、例えば、同形状の円筒コイルばね１７を、周方向に全て等間隔に配設してもよい。
【００４４】
シール部材１８、１８’及び円筒コイルばね１７の材質は、耐食性を有する材料、例えば、ステンレス、高合金鋼、テフロン（登録商標）等である。これにより、ダクト連結装置１の耐食性が向上して耐久性が向上するため、ダクト連結装置１の交換作業の回数を削減できるので、メンテナンスのコストの削減が可能になる。
【００４５】
シール部材１８、１８’が、その側面で対向する凹部７の側面１３を押圧していることにより、シール部材１８、１８’と対向する凹部７の側面１３との間のシール性が向上する。更に、ダクト２、３の熱による変形が相対的に軸方向又は厚さ方向に生じた場合にも、シール部材１８、１８’が、その側面で対向する凹部７の側面１３を押圧するため、シール性が保持される。また、シール部材１８、１８’が、その側面で溝１６の側面に摺動可能に密着していることにより、シール部材１８、１８’と溝１６の側面との間のシール性が確保される。更に、ダクト２、３の熱による変形が相対的に厚さ方向に生じた場合にも、シール部材１８、１８’が、その側面で溝１６の側面に摺動且つ密着するため、シール性が保持される。これらのシール部材１８、１８’のシール性により、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が外部へ漏洩するのが防止される。
【００４６】
図４に示すように、シール部材１８、１８’は、各溝１６に配列された状態で、周方向に所定の隙間Ｇ４を有する。隙間Ｇ４の大きさは、略同じであるが、溝１６によって、周方向の位置が異なる。また、反対側の側面１２においても、隙間Ｇ４の大きさは略同じであるが、溝１６によって、周方向の位置は異なる。両方の側面１２における全ての隙間Ｇ４について、溝１６によって、周方向の位置は異なる。
【００４７】
このシール部材１８、１８’は、凸部６における軸直角方向断面形状の正方形の各辺に対応する溝１６の部分単位で見た場合に、周方向に複数配設されている。周方向に配設されるシール部材１８、１８’の数が増大するに従い、対抗する側面１３に厚さ方向の変形が生じた場合におけるシール部材１８、１８’と対向する側面１３との間の厚さ方向の隙間が減少する。これにより、シール部材１８、１８’と対向する側面１３との間のシール性を向上させることができる。
【００４８】
シール部材１８、１８’の周方向の隙間Ｇ４は、上記のようなシール部材１８、１８’が側面１３における厚さ方向の変形によるシール部材１８、１８’の移動や、シール部材１８、１８’自体の熱による変形等を許容するためのものである。一方、隙間Ｇ４は、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が外部へ漏洩する経路になる。しかし、これに対して、両方の側面１２における全ての隙間Ｇ４について溝１６によって周方向の位置が異なるため、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が隙間Ｇ４を介して外部へ漏洩する経路が蛇行する。このため、ダクト２、３の内部の高温排ガス等が隙間Ｇ４を介して外部へ漏洩することが抑制されるので、両方の側面１２における各溝１６の隙間Ｇ４について周方向の位置が同じものがある場合より、ダクト連結装置１のシール性が向上する。
【００４９】
上記の構成により、ダクト２、３が熱により変形しても、相対的な軸方向（図２で上下方向）の変形は、隙間Ｇ１、Ｇ３により許容することができる。相対的な厚さ方向（図２で左右方向）の変形は、隙間Ｇ２により許容することができる。また、これらの変形前後及び変形中も、シール部材１８、１８’と溝１６の間、シール部材１８、１８’と対向する凹部７の側面１３との間でシール性が確保されるため、ダクト内の高温排ガス等の漏洩を防止できる。
【００５０】
凸部６の両方の側面１２にシール部材１８、１８’を配設することにより、ダクト２、３の熱による変形が厚さ方向に大きく生じた場合でも、両方の側面１２の少なくとも一方のシール部材１８、１８’によりシール性が確保される。また、凸部６の両方の側面１２にシール部材１８、１８’を配設しているため、一方の側面１２にだけシール部材１８、１８’を配設している場合より、シール性が向上する。
【００５１】
また、凸部６と凹部７との間の空間や溝１６内部の空間に潤滑油、例えばグリースを充填してもよい。この場合には、凸部６と凹部７に対するシール部材１８の摩擦が減少するため、凸部６、凹部７、シール部材１８の磨耗が抑制される。また、ダクトの内部応力の原因となるダクトの微小な変形をも許容できる。このため、内部応力が抑制されることによりダクトの長寿命化が可能になる。
【００５２】
次に第２実施形態について説明する。第１実施形態と異なる主な点は、シール部材１８、１８’を附勢する附勢手段を、溝１６の内部であってシール部材１８、１８’の背面側に形成した油室と、該油室に圧油を供給するポンプとで構成した点である。図５の下方の拡大図に例示するように、溝１６の面とシール部材１８とオイルシール１９に囲まれた空間Ｓ（油室）内には油が満たされており、この油の圧力により、シール部材１８は、凹部７の側面１３に押圧される。シール部材１８’についても同様である。空間Ｓ内の油は、この使用環境に耐えられるものであれば、材質は特に問わない。なお、図５における方向は図２と同様である。
【００５３】
空間Ｓは、溝１６の側面に設けられると共にシール部材１８、１８’に当接するオイルシール１９によって溝１６の外の空間から隔離されている。シール部材１８、１８’は、オイルシール１９に対して摺動可能である。本実施形態では、図６に示すように、溝１６を仕切るように仕切り部２９が溝１６に形成されており、シール部材１８、１８’のそれぞれに対応して、空間Ｓが形成されるようになっている。オイルシール１９は、溝１６及び仕切り部２９の側面に沿って延在している。オイルシール１９は、この使用環境に耐えられるものであれば、材質は特に問わず、例えば鋼、シリコンゴム、フッ素ゴム等である。また、オイルシール１９をシール部材１８に設けてもよい。
【００５４】
第２実施形態では、シール部材１８、１８’における側面１３に当接する部分の縦断面形状は、側面１３側に凸である部分円弧状である。これにより、側面１３との接触が線接触となり、第１実施形態のようにシール部材１８、１８’の面で側面１３と接触する場合より、側面１３に歪みがある場合のシール性が向上する。また、シール部材１８、１８’が側面１３に対して摺動する場合の摩擦力が第１実施形態に比較して減少する。勿論この形状は第１実施形態においても採用可能である。
【００５５】
空間Ｓに面する溝１６には第１油供給路２０と第１油排出路２１が開口している。溝１６において、第１油供給路２０の開口部２２は第１油排出路２１の開口部２３より鉛直方向で下方の位置である。空間Ｓ内の油は、第１油供給路２０から供給され、第１油排出路２１から排出される。従って、シール部材１８、１８’を押圧する空間Ｓ内の油の圧力は、第１油供給路２０から供給される油の圧力と第１油排出路２１から排出される油の差圧である。
【００５６】
図５に示すように、第１油供給路２０は、第２油供給路２４から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して厚さ方向に延在し各溝１６に開口する。図７に示すように、第２油供給路２４は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油供給路２４から複数の第１油供給路２０が分岐している。第１油供給路２０と第２油供給路２４の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油供給路２０の方が第２油供給路２４より小さい。同様に、第１油排出路２１は、第２油排出路２５から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して厚さ方向に延在し各溝１６に開口する。第２油排出路２５は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油排出路２５から複数の第１油排出路２１が分岐している。第１油排出路２１と第２油排出路２５の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油排出路２１の方が第２油排出路２５より小さい。第２油供給路２４は、第２油排出路２５より鉛直方向で下方に位置する。
【００５７】
図７に示すように、第２油供給路２４はバルブ２８を介してポンプ２６に接続している。一方、第２油排出路２５は冷却タンク２７に接続している。冷却タンク２７はポンプ２６に接続している。ポンプ２６の駆動力により、油は、冷却タンク２７から、ポンプ２６、バルブ２８、第２油供給路２４、第１油供給路２０、空間Ｓ、第１油排出路２１、第２油排出路２５の順に通過し、冷却タンク２７に戻ってくる。すなわち、ポンプ２６の駆動力により、油は循環している。
【００５８】
冷却タンク２７に戻った油は冷媒との熱交換により強制的に冷却される。熱交換に用いられる冷媒は、例えば、水やエチレングリコール水溶液であるが、特にこれに限定されるものではない。油が冷却されることにより、油の高温による劣化が抑制され、また、冷却された油が循環することによりダクト連結装置１が冷却され、ダクト連結装置１全体の高温による劣化も抑制される。
【００５９】
ポンプ２６と第２油供給路２４との間に設置されたバルブ２８は圧力調整用であり、このバルブを調整することにより第２油供給路２４の油の圧力を調整することができる。これにより、空間Ｓ内の油の圧力を微調整することができる。更に、ダクト２、３に相対的な厚さ方向の変形が生じた場合等に備えて、空間Ｓ内の油の圧力を部分的に調整できるように、第１油供給路２０にバルブを設置してもよい。その他の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態では、シール部材１８、１８’を側面１３に押圧する附勢手段を、溝１６の内部であってシール部材１８、１８’の背面側に形成した空間Ｓと、空間Ｓに圧油を供給するポンプ２６とで構成した。このため、第１実施形態のように、附勢手段として円筒コイルばね１７を用いた場合のように、円筒コイルばね１７の劣化又は折損に起因してシール部材１８、１８’を側面１３に押圧する力が減少又は消失するということが無い。すなわち、長期間安定してシール部材１８を側面１３に押圧することが可能である。また、シール部材１８、１８’と溝１６の側面との間、又はシール部材１８、１８’とオイルシール１９との間を油が潤滑するため、シール部材１８、１８’が溝１６の側面又はオイルシール１９に対してスムーズに摺動することができる。
【００６１】
第２実施形態では、図６に示すように、溝１６を仕切るように仕切り部２９が溝１６に形成されており、シール部材１８、１８’のそれぞれに対応して、空間Ｓが形成されるようになっている。これにより、例えば、第１油供給路２０、第１油排出路２１に圧力調節バルブを備えることにより、空間Ｓごとに油の圧力を設定することが可能になる。即ち、シール部材１８、１８’を側面１３に押圧する力を、シール部材１８、１８’ごとに設定することができる。しかし、溝１６に仕切り部２９は必ずしも必要ではなく、溝１６に仕切り部２９をなくし、シール部材１８、１８’の周方向隙間Ｇ４をオイルシール１９のみで埋めるようにしてもよい。
【００６２】
次に第３実施形態について説明する。第２実施形態と異なる主な点は、シール部材１８、１８’と空間Ｓ（油室）の形状である。図８の下方の拡大図に例示するように、溝１６の底面に形成された貫通孔３０の内面とシール部材１８とオイルシール１９に囲まれた空間Ｓ（油室）内には油が満たされており、この油の圧力により、シール部材１８は、凹部７の側面１３に押圧される。シール部材１８は第２実施形態と同形状の本体部と溝１６の底面側の面に設けられた複数（図９に示す例では３個）の円柱形状の突出部３１とから構成されており、突出部３１のそれぞれが円形状の貫通孔３０に挿入されている。シール部材１８’についても実質的に同様である。なお、図８における方向は図２と同様である。
【００６３】
空間Ｓは、貫通孔３０の内周面に設けられると共にシール部材１８、１８’の突出部３１に当接するオイルシール１９によって溝１６内の空間から隔離されている。シール部材１８、１８’の突出部３１は、オイルシール１９に対して摺動可能である。シール部材１８、１８’の突出部３１のそれぞれに対応して、空間Ｓが形成されるようになっている。オイルシール１９は、円環状であり、貫通孔３０の内周面の開口側に設けられている。また、オイルシール１９をシール部材１８に設けてもよい。本実施形態ではオイルシール１９が円環状で小型であり汎用品も使用可能となるので第２実施形態の場合よりも、オイルシール１９のコストを削減することができる。また、シール部材１８，１８’の１個当たりの突出部３１の数を少なくするほど、オイルシール１９の数を少なくでき、オイルシール１９のコストを削減することができる。
【００６４】
空間Ｓを形成する貫通孔３０の内周面には第１油供給路２０と第１油排出路２１が開口している。貫通孔３０において、第１油供給路２０の開口部２２は第１油排出路２１の開口部２３より鉛直方向で下方の位置である。空間Ｓ内の油は、第１油供給路２０から供給され、第１油排出路２１から排出される。従って、シール部材１８、１８’を押圧する空間Ｓ内の油の圧力は、第１油供給路２０から供給される油の圧力と第１油排出路２１から排出される油の差圧である。
【００６５】
図８に示すように、第１油供給路２０は、第２油供給路２４から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して周方向に延在し各貫通孔３０に開口する。第２実施形態と同様に、第２油供給路２４は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油供給路２４から複数の第１油供給路２０が分岐している。第１油供給路２０と第２油供給路２４の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油供給路２０の方が第２油供給路２４より小さい。同様に、第１油排出路２１は、第２油排出路２５から分岐して鉛直方向下方に延在すると共に３箇所で分岐して周方向に延在し各貫通孔３０に開口する（図９（Ｂ）参照）。第２油排出路２５は上側鋼製ダクト２内を周方向に延在し、第２油排出路２５から複数の第１油排出路２１が分岐している。第１油排出路２１と第２油排出路２５の横断面形状は円形であり、その直径は、第１油排出路２１の方が第２油排出路２５より小さい。第２油供給路２４は、第２油排出路２５より鉛直方向で下方に位置する。その他の構成は第２実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６６】
第３実施形態では、第２実施形態と異なり、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を押圧するための空間Ｓを、貫通孔３０により形成することにより共通化している。これにより、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を同時に押圧することができる。また、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を押圧するための空間Ｓを、別々の非貫通孔で形成せずに貫通孔３０により形成することにより製造を容易にでき、製造コストを削減できる。また、凸部６の厚さが厚い場合等には、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を押圧するための空間Ｓを、別々の非貫通孔で形成してもよい。この場合でも異なる側面１２に形成された非貫通孔同士を連絡路で連通すれば、一方の非貫通孔のみにしか開口部２２，２３がなくても、凸部６の両方の側面１２に配設されたシール部材１８、１８’を同時に押圧することができる。
【００６７】
なお、第３実施形態では、シール部材１８、１８’の周方向の隙間Ｇ４は、各側面１２において溝１６によって周方向の位置が異なるが、両方の側面１２で見ると隙間Ｇ４の周方向の位置が同じになる場合が有り得る。しかし、各側面１２において隙間Ｇ４の周方向の位置が異なるだけでも、シール性はあるので問題はない。
【００６８】
上記実施形態では、溝１６ないしシール部材１８、１８’の列は凸部６における１つの側面１２に付き３個であるが、本発明はこれに限定されることなく、溝１６ないしシール部材１８、１８’の列を３以上に増やしてもよい。溝１６ないしシール部材１８、１８’の列の数が多いほどシール性が向上する。
【００６９】
上記実施形態では、シール部材１８、１８’を押圧する力として、円筒コイルばね１７の弾性力、空間Ｓ内の油の圧力を用いたが、これに限定されるものではない。円筒コイルばね１７以外のばねの弾性力は勿論、ゴム等の弾性力でもよい。また、空間Ｓ内に満たした油以外の液体の圧力は勿論、空気、窒素等の気体の圧力でもよい。
【００７０】
上記実施形態では、ダクト連結装置１を、軸が鉛直方向になるように配設しているが、本発明はこれに限定されることなく、ダクトの軸に合わせて例えば、水平方向になるように配設してもよい。
【００７１】
本発明は、上記実施形態の他にも、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係るダクト連結装置の配設例を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のダクト連結装置の要部についての縦断面図である。
【図３】第１実施形態のダクト連結装置についての軸直角方向断面図であり、図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】第１実施形態のダクト連結装置についての図２の矢印Ｙから見た凸部の側面図である。
【図５】第２実施形態のダクト連結装置の要部についての縦断面図である。
【図６】第２実施形態のダクト連結装置の拡大図であり、（Ａ）が図５のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）が図５の矢印Ｚから見た凸部の側面図である。
【図７】第２実施形態のダクト連結装置についての油の循環経路を示す図であり、図５の矢印Ｚから見た凸部を含む。
【図８】第３実施形態のダクト連結装置の要部についての縦断面図である。
【図９】第３実施形態のダクト連結装置の拡大図であり、（Ａ）が図８のＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）が図８の矢印Ｃから見た凸部の側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ダクト連結装置
２ 上側鋼製ダクト
３ 下側鋼製ダクト
４ 上側鋼製ダクトの端部
５ 下側鋼製ダクトの端部
６ 凸部
７ 凹部
９ 上側鋼製ダクトの端面
１１ 下側鋼製ダクトの端面
１２ 凸部の側面
１３ 凹部の側面
１６ 溝
１７ 円筒コイルばね（附勢手段）
１８、１８’ シール部材
２６ ポンプ
Ｇ１ ダクトの端面間の隙間
Ｇ２、Ｇ３ 凸部と凹部との間の隙間
Ｇ４ シール部材間の隙間
Ｓ 空間（油室）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のダクトを連結するダクト連結装置であって、
一方のダクトの端面におけるダクト壁面の厚さ方向の中間部に設けられ且つ周方向に連続する凹部と、他方のダクトの端部に設けられ且つ前記凹部に嵌合する嵌合部とを備え、
前記凹部と嵌合部は、それぞれ前記ダクトの内側と外側に互いに向かい合った側面を有し、
前記一対のダクトの凹部と嵌合部とを嵌合させた状態で、これら凹部と嵌合部との間に隙間を形成し、
前記凹部と前記嵌合部の少なくとも一方の前記内外両側面に周方向に連続する溝を形成し、該溝内に附勢手段によって溝の外側に向かって附勢されて相手側の側面に当接するシール部材を摺動可能に配設したことを特徴とするダクト連結装置。
【請求項２】
前記嵌合部を、他方のダクトの端面に形成した周方向に連続する凸部とした請求項１に記載のダクト連結装置。
【請求項３】
前記シール部材を、金属製とした請求項１又は２に記載のダクト連結装置。
【請求項４】
前記溝を、前記嵌合部に形成した請求項１〜３の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項５】
前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成した請求項１〜４の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項６】
前記シール部材を、前記溝のそれぞれに周方向に複数配設した請求項１〜５の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項７】
前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成すると共に、前記シール部材を、前記溝のぞれぞれに周方向に複数配設し、
前記溝のそれぞれにおける複数のシール部材間の周方向の隙間についての周方向の位置が、前記溝によって異なる請求項１〜４の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項８】
前記一対のダクト、前記凹部、前記嵌合部の軸直角方向断面を矩形状とし、
前記シール部材を、前記矩形の各辺に対応する前記溝の部分単位で見た場合に、周方向に複数配設した請求項１〜７の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項９】
前記附勢手段を、金属製の円筒コイルばねとした請求項１〜８の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項１０】
前記凹部と前記嵌合部との間の空間及び前記溝の内部の空間に、グリースを充填した請求項１〜９の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項１１】
前記附勢手段を、前記溝の内部であって前記シール部材の背面側に形成した油室と、該油室に圧油を供給するポンプとで構成した請求項１〜８の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項１２】
前記油を前記油室の内外で出し入れ循環させるようにした請求項１１に記載のダクト連結装置。
【請求項１３】
前記循環中の油を強制的に冷却するようにした請求項１２に記載のダクト連結装置。
【請求項１】
一対のダクトを連結するダクト連結装置であって、
一方のダクトの端面におけるダクト壁面の厚さ方向の中間部に設けられ且つ周方向に連続する凹部と、他方のダクトの端部に設けられ且つ前記凹部に嵌合する嵌合部とを備え、
前記凹部と嵌合部は、それぞれ前記ダクトの内側と外側に互いに向かい合った側面を有し、
前記一対のダクトの凹部と嵌合部とを嵌合させた状態で、これら凹部と嵌合部との間に隙間を形成し、
前記凹部と前記嵌合部の少なくとも一方の前記内外両側面に周方向に連続する溝を形成し、該溝内に附勢手段によって溝の外側に向かって附勢されて相手側の側面に当接するシール部材を摺動可能に配設したことを特徴とするダクト連結装置。
【請求項２】
前記嵌合部を、他方のダクトの端面に形成した周方向に連続する凸部とした請求項１に記載のダクト連結装置。
【請求項３】
前記シール部材を、金属製とした請求項１又は２に記載のダクト連結装置。
【請求項４】
前記溝を、前記嵌合部に形成した請求項１〜３の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項５】
前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成した請求項１〜４の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項６】
前記シール部材を、前記溝のそれぞれに周方向に複数配設した請求項１〜５の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項７】
前記溝を、前記内外両側面のそれぞれに複数形成すると共に、前記シール部材を、前記溝のぞれぞれに周方向に複数配設し、
前記溝のそれぞれにおける複数のシール部材間の周方向の隙間についての周方向の位置が、前記溝によって異なる請求項１〜４の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項８】
前記一対のダクト、前記凹部、前記嵌合部の軸直角方向断面を矩形状とし、
前記シール部材を、前記矩形の各辺に対応する前記溝の部分単位で見た場合に、周方向に複数配設した請求項１〜７の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項９】
前記附勢手段を、金属製の円筒コイルばねとした請求項１〜８の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項１０】
前記凹部と前記嵌合部との間の空間及び前記溝の内部の空間に、グリースを充填した請求項１〜９の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項１１】
前記附勢手段を、前記溝の内部であって前記シール部材の背面側に形成した油室と、該油室に圧油を供給するポンプとで構成した請求項１〜８の何れか一に記載のダクト連結装置。
【請求項１２】
前記油を前記油室の内外で出し入れ循環させるようにした請求項１１に記載のダクト連結装置。
【請求項１３】
前記循環中の油を強制的に冷却するようにした請求項１２に記載のダクト連結装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−３８２２４（Ｐ２０１０−３８２２４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２００９５３（Ｐ２００８−２００９５３）
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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