伸縮継手
【課題】エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手の長寿命化をより図る。
【解決手段】熱電変換放出部４０は、断熱部３１により排気の熱を断熱し、断熱部３１の外側に配置されたベローズ３６により排気を遮断する。そして、断熱部３１とベローズ３６との間に配設された熱電変換放出部４０によって、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて熱電素子層４１が排気の熱を電気へ変換して電気抵抗器４３を介して外部へ放出する。この熱電素子層４１は、ｐ型素子とｎ型素子とが柔軟層により拘束されたスケルトン型の熱電素子として構成されており、ベローズ３６の内側の面に固定されている。また、熱電素子層４１には排気の熱を収集する熱収集層と外部に熱を放出する伝熱層とが配設されており、より温度差を生じるものとした。このように、熱電変換放出部４０では、駆動力を要さずにベローズ３６の温度上昇をより緩和可能である。
【解決手段】熱電変換放出部４０は、断熱部３１により排気の熱を断熱し、断熱部３１の外側に配置されたベローズ３６により排気を遮断する。そして、断熱部３１とベローズ３６との間に配設された熱電変換放出部４０によって、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて熱電素子層４１が排気の熱を電気へ変換して電気抵抗器４３を介して外部へ放出する。この熱電素子層４１は、ｐ型素子とｎ型素子とが柔軟層により拘束されたスケルトン型の熱電素子として構成されており、ベローズ３６の内側の面に固定されている。また、熱電素子層４１には排気の熱を収集する熱収集層と外部に熱を放出する伝熱層とが配設されており、より温度差を生じるものとした。このように、熱電変換放出部４０では、駆動力を要さずにベローズ３６の温度上昇をより緩和可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮継手に関し、より詳しくは、加熱された流体が通過するダクトとダクトとの間を接続する伸縮継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伸縮継手としては、圧縮機により圧縮された空気と供給された燃料とを混合・燃焼した燃焼ガスによりタービンを駆動して発電を行い、排出された排気を移送する排気ダクト間を連結するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この伸縮継手では、圧縮機で圧縮された空気の一部が供給されるようになっており、この空気を用いて伸縮継手を冷却することにより、伸縮継手の溶損などを抑制することができる。また、伸縮継手としては、一方の排気ダクトのフランジと他方の排気ダクトのフランジとの間に介装した伸縮継手の内側に、水冷ジャケットを形成し、この水冷ジャケット内部に冷却水を一定量流通させて伸縮継手を冷却することにより、この伸縮継手の寿命を延ばすことができるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３９６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に、伸縮継手では、例えば、排気ダクトを流れる燃焼後の排気の温度は、その燃焼状態の変化などによって急激に上昇することがある。しかしながら、上述の特許文献１，２に記載の伸縮継手では、急激な温度上昇に十分対応しているとはいえず、このような場合には伸縮継手の温度が上昇して劣化がより促進することがあり、伸縮継手の長寿命化はまだ十分でなかった。また、上述した伸縮継手では、冷媒としての空気や冷却水をポンプ等の駆動により流通させて常時冷却することから、エネルギーロスが大きかった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、エネルギー効率の低下を抑制しつつ長寿命化をより図ることができる伸縮継手を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の伸縮継手は、
加熱された流体が通過する第１のダクトと第２のダクトとの間に該流体が通過可能に配設され該第１及び第２のダクトを通過する流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部の外部側に配設され柔軟性を有し前記流体を遮断する遮断部と、
前記断熱部と前記遮断部との間に配設され該断熱部側と該遮断部側との温度差に応じて前記流体の熱を電気へ変換して外部へ放出する熱電変換放出部と、
を備えたものである。
【０００８】
この伸縮継手では、断熱部により流体の熱を断熱し、断熱部の外部側に配置された柔軟性を有する遮断部により流体を遮断する。そして、断熱部と遮断部との間に配設されている熱電変換放出部によって、断熱部側と遮断部側との温度差に応じて流体の熱を電気へ変換して外部へ放出する。このように、断熱部側と遮断部側との温度差に応じて流体からの熱を電気へ変換して外部に放出するから、定常状態での流体の温度では勿論のこと、急激な温度上昇がある場合においても、遮断部の温度が上昇するのをより緩和することができる。また、例えば冷却媒体を循環させて遮断部を冷却するものに比してエネルギー消費をより抑制することができる。したがって、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手の長寿命化をより図ることができる。ここで、「流体」としては、例えば、排気や吸気などの気体、溶液などの液体、粉体などの固体などが挙げられる。
【０００９】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、ｐ型素子とｎ型素子とにより構成される熱電素子層と、該熱電素子層に通電可能に接続された抵抗器と、を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱電素子層によりｐ型素子とｎ型素子とにより熱を電気へ変換し、変換された電気を抵抗器で消費することによって、遮断部の温度が急激に上昇するのをより緩和することができる。
【００１０】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、前記断熱部側に前記流体の熱を収集する熱収集層、を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱収集層を利用して断熱部側の熱を収集し、断熱部側と遮断部側とでより大きな温度差とすることが可能であるため、遮断部の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。
【００１１】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、前記ｐ型素子及び前記ｎ型素子が柔軟層に配設されたスケルトン型の熱電素子層を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱電素子層を柔軟なものとして遮断部へより近接させることが可能なため、より十分に遮断部の温度上昇を抑制することができ、ひいては伸縮継手の長寿命化を一層図ることができる。
【００１２】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、前記遮断部側に外部へ熱を伝導する伝熱層を備えているものとしてもよい。こうすれば、伝熱層を利用して遮断部側の熱を外部へ伝熱し断熱部側と遮断部側とでより大きな温度差とし熱から電気への変換を促すことが可能であるため、遮断部の温度の急激な上昇をより緩和することができる。このとき、前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記伝熱層に伝熱可能となるように接続されているものとしてもよい。こうすれば、放熱部によって伝熱層からの熱を外部へ放熱するため、断熱部側と遮断部側とで更に大きな温度差とし、遮断部の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。
【００１３】
前記熱電変換放出部は、断熱部側に固定されているものとしてもよいし、遮断部側に固定されているものとしてもよいが、遮断部に固定されていることが好ましい。こうすれば、より十分に遮断部の温度上昇を抑制することができるため、伸縮継手の長寿命化を図りやすい。
【００１４】
抵抗器を備えた態様の本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記抵抗器に伝熱可能となるように接続されているものとしてもよい。こうすれば、より効率よく抵抗器で電気を消費することが可能であり、遮断部の温度の急激な上昇をより緩和することができる。
【００１５】
本発明の伸縮継手において、前記断熱部及び前記遮断部は、燃料の燃焼を行い発電機で発電されたあとの流体を流通するよう該発電機側に固定されている第１のダクトと、前記流体を放出する煙突側に固定されている第２のダクトと、に配設されるものとしてもよい。いわゆる発電施設では、伸縮継手を利用することが多いため、本発明を適用する意義が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である火力発電所１０の構成の概略を示す構成図。
【図２】伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０の断面図。
【図３】熱電変換放出部４０の構成の概略を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である火力発電所１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０の断面図であり、図３は、熱電変換放出部４０の構成の概略を示す構成図である。本実施形態の火力発電所１０は、図１に示すように、空気導入管１１が接続され空気を圧縮する圧縮機１２と、燃料導入管１４を介して供給された燃料を圧縮機１２に接続され供給された圧縮空気により燃焼する燃焼器１６と、燃焼ガスによって回転駆動されるタービン１７が回転軸に接続されこの回転駆動力によって発電する発電機１８と、が配設されている。また、火力発電所１０は、燃焼器１６の下流側に固定され燃焼ガスにより発電したあとの高温の流体としての排気が通過する筒状体である第１ダクト２２と、排気を外部へ放出する煙突２６側に接続され排気が通過する筒状体である第２ダクト２４と、第１ダクト２２と第２ダクト２４との間に配設され排気の外部への排出を遮断すると共に各ダクトの膨張・収縮を緩和する非金属製の伸縮継手３０と、が配設されている。また、火力発電所１０は、図示しないが、熱回収ボイラ及び冷却水の流通経路が燃焼器１６の下流側に設けられ、熱回収ボイラにより生成した蒸気で蒸気タービンを駆動して発電するいわゆるコンバインドサイクル方式の発電を行う施設として構成されている。
【００１８】
次に、本発明の主たる構成である伸縮継手３０について説明する。図２に示すように、伸縮継手３０は、筒状体に形成されており、排気が通過する第１ダクト２２と第２ダクト２４との間に排気が通過可能に配設されている。ここで、第１ダクト２２の下流側には、先端が第２ダクト２４の内径より小さな筒状体として形成されたバッフル板２３が配設されている。このバッフル板２３は、例えばステンレスなどにより構成することができる。ここで、第２ダクト２４の上流側の開口にバッフル板２３を挿入した状態で第１ダクト２２が発電機１８側に固定されると共に、第２ダクト２４が煙突２６側に固定されている。また、伸縮継手３０は、バッフル板２３の外周を取り巻くように、第１ダクト２２の外周に設けられた固定用台座２２ａにその一端が固定され、第２ダクト２４の外周に設けられた固定用台座２４ａにその他端が固定されている。このように、伸縮継手３０は、バッフル板２３の存在により、第１ダクト２２を通過した排気に直接曝されないよう配設されている。
【００１９】
この伸縮継手３０は、排気の熱を断熱する断熱部３１と、断熱部３１の外部側に配設され柔軟性を有し排気を遮断する遮断部としてのベローズ３６と、断熱部３１とベローズ３６との間に配設された熱電変換放出部４０と、を備えている。断熱部３１は、ベローズ３６の保護を図る部材であり、その一端が固定用台座２２ａの内壁に当接すると共に、その他端が固定用台座２４ａの内壁に当接した状態で、拘束具によって固定されている。この断熱部３１は、内側から順に、耐熱性がより高い第１断熱材３２及び第２断熱材３３と、耐熱性が比較的高い第３断熱材３４及び第４断熱材３５との４層により構成されているものとした。第１断熱材３２及び第２断熱材３３は、例えば、セラミックス繊維製フェルトなどにより構成することができる。また、第３断熱材３４及び第４断熱材３５は、ガラス繊維製フェルトなどにより構成することができる。なお、断熱材の層数は、排気の温度や流量などに合わせて適宜選択すればよい。また、断熱部３１の材質は、セラミックス繊維製フェルト、ガラス繊維製フェルト及びこれらの組み合わせなどより適宜選択すればよい。
【００２０】
ベローズ３６は、その一端が固定用台座２２ａの外面と押さえ板３７とに挟持されて拘束具により固定されると共に、その他端が固定用台座２４ａの外面と押さえ板３８とに挟持されて固定されている。このベローズ３６は、例えば、図３に示すように、内側から順に、フッ素樹脂層シートとガラス繊維製クロスとの複合材である排気側層３６ａ，３６ｂと、ガラス繊維製クロスである中間層３６ｃと、ステンレス線入りガラス繊維製クロスである外部層３６ｄとの４層構造となっており、より内側は耐食層とし、より外側は機械的強度を付与する層により構成されている。このように、断熱部３１及びベローズ３６は、燃料の燃焼を行い発電機１８で発電されたあとの排気を流通するよう発電機１８側に固定されている第１ダクト２２と、排気を放出する煙突２６側に固定されている第２ダクト２４と、に配設されている。なお、このベローズ３６が排気の圧力の有無によって張った状態と張っていない状態となることから、このベローズ３６と断熱部３１との間にベローズ３６の移動用の空間が設けられた状態で、ベローズ３６及び断熱部３１がそれぞれ第１ダクト２２及び第２ダクト２４の間に固定されている。
【００２１】
熱電変換放出部４０は、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気の熱を電気へ変換して外部へ放出するものであり、ベローズ３６の内側の面に固定されている。この熱電変換放出部４０は、図３に示すように、熱電変換素子を有する熱電素子層４１と、熱電素子層４１と伝熱可能に接続された第１放熱部４２と、熱電素子層４１と通電可能に接続された電気抵抗器４３と、熱電素子層４１の断熱部３１側の面に配設され排気の熱を収集する熱収集層４８と、熱電素子層４１のベローズ３６側の面に配設され外部へ熱を伝導する伝熱層４９と、を備えている。熱電素子層４１は、複数の柱状のｐ型素子４５の軸方向の中央部分と、複数の柱状のｎ型素子４６の軸方向の中央部分とが、柔軟性を有する樹脂層である柔軟層４７に結束された構造を有するスケルトン型の熱電素子として構成されている。また、熱電素子層４１では、ｐ型素子４５とｎ型素子４６とが交互に配列されており、このｐ型素子４５とｎ型素子４６とが図示しない電極により直列となるよう交互に電気的に接続されている。この熱電素子層４１は、断熱部３１側の面が高温面となり、ベローズ３６側の面が低温面となると電気抵抗器４３へ電流が流れるようにそれぞれのｐ型素子４５とｎ型素子４６とが通電可能に接続されている。また、熱電素子層４１は、柱状のｐ型素子４５の軸方向の中央部及び柱状のｎ型素子４６の軸方向の中央部が柔軟性を有する樹脂層の柔軟層４７で結束された構造を有しており、ベローズ３６の湾曲に合わせて湾曲可能となっている。このため、熱電素子層４１とベローズ３６とが剥離しにくい。ｐ型素子４５としては、例えば、ＢｉＳｂＴｅ系（テルル化物系）、ＭｎＳｉ系（シリサイド系）及びＮａＣｏ2Ｏ4（酸化物系）などから選ばれる１以上を用いることができる。また、ｎ型素子４６としては、ＢｉＴｅ系（テルル化物系）及びＭｇＳｉ系（シリサイド系）などから選ばれる１以上を用いることができる。
【００２２】
熱電素子層４１の高温面に配設されている熱収集層４８は、排気の熱を収集する層であり、熱伝導性の高い材質、例えば、アルミニウム、白金、銀、ステンレス、銅などから選ばれる１以上の箔として形成されているのが好ましい。この熱収集層４８は、熱伝導性の高い材料とするのが好ましく、アルミニウムが好ましい。また、熱電素子層４１の低温面に配設されている伝熱層４９は、外部へ熱を伝導する層であり、熱伝導性の高い材質、例えば、アルミニウム、白金、銀、ステンレス、銅などから選ばれる１以上の箔により形成されているのが好ましい。この伝熱層４９は、耐食性も高い材料とするのが好ましく、アルミニウムが好ましい。伝熱層４９には放熱板を有する第１放熱部４２が伝熱可能に接続されており、この第１放熱部４２が外部へ熱を放出することにより熱電素子層４１の低温面をより冷却する。この熱収集層４８や伝熱層４９は、耐熱性を有する半田、例えばＳｎＳｂ（融点２３２℃）やＡｕＳｎ（融点２８０℃）などによって熱電素子層４１の高温面及び低温面に固定されている。電気抵抗器４３は、ｐ型素子４５の端子とｎ型素子４６の端子とに接続され熱電素子層４１で生じた電流を再び熱へ変換するものであり、放熱板を有する第２放熱部４４が伝熱可能となるように接続されている。
【００２３】
次に、高温の排気が第１ダクト２２及び第２ダクト２４を流通する際の伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０の状態の変化について図１〜３を用いて説明する。火力発電所１０の燃焼器１６で燃料を燃焼してタービン１７を駆動し発電機１８で発電を行うと、高温の排気が第１ダクト２２及び第２ダクト２４を流通する（図１，２参照）。このとき、流通する排気はバッフル板２３により伸縮継手３０には直接吹き付けられず、断熱部３１などの急激な温度上昇は抑えられている。また、断熱部３１の各層や熱電変換放出部４０によって温度が低減された排気によりベローズ３６が外側方向に押圧され膨らんだ状態となる。このとき、熱収集層４８が排気の熱を収集すると共に、伝熱層４９が第１放熱部４２やベローズ３６を介して放熱することから、熱電素子層４１の断熱部３１側の面（高温面）とベローズ３６側の面（低温面）とに温度差が生じる。そして、熱電素子層４１がその温度差に応じて排気の熱を電流へ変換し、この変換された電流が電気抵抗器４３に流れる。電気抵抗器４３では、この電流を更に熱へ変換して第２放熱部４４を介して放熱する。このようにして、熱電変換放出部４０により排気の熱を電気へ変換し外部へ放出することにより、ベローズ３６への伝熱を緩和する。特に、燃焼器１６での燃焼状態によっては排気温度が急激に上昇しベローズ３６の熱劣化が促進されてしまうことが考えられるが、熱電素子層４１の高温面と低温面との温度差が大きくなり、熱電素子層４１での電流への変換が大きくなるから、ベローズ３６への伝熱の高い緩和効果が得られる。ここで、熱電変換放出部４０を備えない一般的な伸縮継手について説明する。一般的に、伸縮継手を継続使用する場合、例えば、断熱材は、経年の熱履歴により繊維等が硬化し、燃焼器の定期的な起動・停止の繰り返しによる伸縮により損傷し、火力発電所の運転時の排気の流通などにより断熱材の飛散などが生じることがある。このような損傷により発生した隙間に高温の排気が入り込み、最終的にはベローズへ到達し、ベローズの劣化が生じるものと考えられる。特に、燃焼器からの排気温度が急激に上昇する場合などにベローズの熱劣化が大きく促進されると考えられる。本実施形態の伸縮継手３０では、熱電変換放出部４０によって、断熱部３１側の面とベローズ３６側の面との温度差に応じて熱を電気へ変換して外部へ放出するため、特別な駆動力を必要とせずにベローズ３６の熱劣化をより抑制することができる。
【００２４】
以上詳述した本実施形態の熱電変換放出部４０によれば、断熱部３１により排気の熱を断熱し、断熱部３１の外部側に配置された柔軟性を有するベローズ３６により排気を遮断する。そして、断熱部３１とベローズ３６との間に配設されている熱電変換放出部４０によって、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気の熱を電気へ変換して外部へ放出する。このように、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気からの熱を電気へ変換して外部に放出するから、定常状態での排気の温度では勿論のこと、急激な温度上昇がある場合においても、ベローズ３６の温度が上昇するのをより緩和することができる。また、例えば冷却媒体を循環させてベローズ３６を冷却するものに比してエネルギー消費をより抑制することができる。したがって、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。
【００２５】
また、熱電素子層４１によりｐ型素子４５とｎ型素子４６とにより熱を電気へ変換し、変換された電気を電気抵抗器４３で消費することによって、ベローズ３６の温度が急激に上昇するのをより緩和することができる。更に、熱収集層４８を利用して断熱部３１側の熱を収集し、断熱部３１側とベローズ３６側とでより大きな温度差とすることが可能であるため、ベローズ３６の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。更にまた、ｐ型素子４５及びｎ型素子４６が柔軟層４７に配設されたスケルトン型の熱電素子層４１を備えているため、熱電素子層４１を柔軟なものとしてベローズ３６へより近接させることが可能であり、より十分にベローズ３６の温度上昇を抑制することができ、ひいては伸縮継手３０の長寿命化を一層図ることができる。そして、伝熱層４９を利用してベローズ３６側の熱を外部へ伝熱し断熱部３１側とベローズ３６側とでより大きな温度差とし熱から電気への変換を促すことが可能であるため、ベローズ３６の温度の急激な上昇をより緩和することができる。そしてまた、第１放熱部４２によって伝熱層４９からの熱を外部へ放熱するため、断熱部３１側とベローズ３６側とで更に大きな温度差とし、ベローズ３６の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。そして更に、熱電変換放出部４０は、ベローズ３６に固定されているため、より十分にベローズ３６の温度上昇を抑制することができ、伸縮継手３０の長寿命化を図りやすい。そして更にまた、第２放熱部４４が電気抵抗器４３に伝熱可能となるように接続されているため、より効率よく電気抵抗器４３で電気を消費することが可能であり、ベローズ３６の温度の急激な上昇をより緩和することができる。また、火力発電所１０では、伸縮継手３０を利用することが多いため、本発明を適用する意義が高い。
【００２６】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２７】
例えば、上述した実施形態では、熱電素子層４１に熱収集層４８が配設されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、熱電素子層４１の高温面及び低温面で温度差は生じうるから、熱電素子層４１によりエネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。また、熱電素子層４１に伝熱層４９が配設されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、熱電素子層４１の高温面及び低温面で温度差は生じうるから、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。また、第１放熱部４２が伝熱層４９に接続されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、熱電素子層４１の高温面及び低温面で温度差は生じうるから、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。また、第２放熱部４４が電気抵抗器４３に接続されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、電気抵抗器４３で電流から熱へ変換可能であるから、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。
【００２８】
上述した実施形態では、熱電素子層４１は、柔軟層４７によりｐ型素子４５及びｎ型素子４６の中央で結束するものとしたが、特にこれに限定されず、これに加え、又はこれに代えてｐ型素子４５及びｎ型素子４６の高温面へ耐熱性の柔軟層を固定することにより湾曲可能なものとしてもよいし、ｐ型素子４５及びｎ型素子４６の低温面へ柔軟層を固定することにより湾曲可能なものとしてもよい。
【００２９】
上述した実施形態では、熱電素子層４１は、スケルトン型の構成としたが、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気の熱を電気へ変換して外部へ放出するものとすれば特にこれに限定されず、高温面及び低温面のうち少なくとも一方の面に例えばセラミックスの基板などを固定したものを利用するものとしてもよい。こうすれば、柔軟性には劣るがベローズ３６側への排熱の伝達を抑制することはできるため、伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。なお、基板を有する熱電素子層を用いる際には、できるだけ小さなユニットとし、このユニットを柔軟層で連結させるなどすることにより、できるだけ湾曲可能なものとすることが好ましい。
【００３０】
上述した実施形態では、熱電変換放出部４０は、ベローズ３６へ固定されているものとしたが、断熱部３１とベローズ３６との間に配設するものとすれば、特にこれに限定されず、断熱部３１へ固定するものとしてもよい。こうしてもベローズ３６側への排熱の伝達を抑制することができるため、伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。
【００３１】
上述した実施形態では、第１ダクト２２が発電機１８側に固定され、第２ダクト２４が煙突２６側に固定されているものとして説明したが、燃焼器１６から煙突２６までの間の構造物に固定されているダクトであれば特に限定されず、また、複数の伸縮継手３０を配設するものとしてもかまわない。
【００３２】
上述した実施形態では、第１ダクト２２、第２ダクト２４及び伸縮継手３０は筒状体であるものとしたが、排気が流通可能であれば特にこれに限られず、角柱状であってもよいし、楕円柱状であってもよい。
【００３３】
上述した実施形態では、伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０は、火力発電所１０の排気を流通するダクトに用いるものとしたが、加熱された流体を流通するダクトに用いるものとすれば特にこれに限定されず、例えば、ゴミ処理場、化学プラント工場などにおいて、加熱された排気や吸気などの気体を流通するダクトや、加熱された溶液などの液体を流通するダクト、加熱された粉体などの固体を流通するダクトなどに適用するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 火力発電所、１１ 空気導入管、１２ 圧縮機、１４ 燃料導入管、１６ 燃焼器、１７ タービン、１８ 発電機、２２ 第１ダクト、２２ａ 固定用台座、２３ バッフル板、２４ 第２ダクト、２４ａ 固定用台座、２６ 煙突、３０ 伸縮継手、３１ 断熱部、３２ 第１断熱材、３３ 第２断熱材、３４ 第３断熱材、３５ 第４断熱材、３６ ベローズ、３６ａ，３６ｂ 排気側層、３６ｃ 中間層、３６ｄ 外部層、３７，３８ 押さえ板、４０ 熱電変換放出部、４１ 熱電素子層、４２ 第１放熱部、４３ 電気抵抗器、４４ 第２放熱部、４５ ｐ型素子、４６ ｎ型素子、４７ 柔軟層、４８ 熱収集層、４９ 伝熱層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮継手に関し、より詳しくは、加熱された流体が通過するダクトとダクトとの間を接続する伸縮継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伸縮継手としては、圧縮機により圧縮された空気と供給された燃料とを混合・燃焼した燃焼ガスによりタービンを駆動して発電を行い、排出された排気を移送する排気ダクト間を連結するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この伸縮継手では、圧縮機で圧縮された空気の一部が供給されるようになっており、この空気を用いて伸縮継手を冷却することにより、伸縮継手の溶損などを抑制することができる。また、伸縮継手としては、一方の排気ダクトのフランジと他方の排気ダクトのフランジとの間に介装した伸縮継手の内側に、水冷ジャケットを形成し、この水冷ジャケット内部に冷却水を一定量流通させて伸縮継手を冷却することにより、この伸縮継手の寿命を延ばすことができるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３９６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に、伸縮継手では、例えば、排気ダクトを流れる燃焼後の排気の温度は、その燃焼状態の変化などによって急激に上昇することがある。しかしながら、上述の特許文献１，２に記載の伸縮継手では、急激な温度上昇に十分対応しているとはいえず、このような場合には伸縮継手の温度が上昇して劣化がより促進することがあり、伸縮継手の長寿命化はまだ十分でなかった。また、上述した伸縮継手では、冷媒としての空気や冷却水をポンプ等の駆動により流通させて常時冷却することから、エネルギーロスが大きかった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、エネルギー効率の低下を抑制しつつ長寿命化をより図ることができる伸縮継手を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の伸縮継手は、
加熱された流体が通過する第１のダクトと第２のダクトとの間に該流体が通過可能に配設され該第１及び第２のダクトを通過する流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部の外部側に配設され柔軟性を有し前記流体を遮断する遮断部と、
前記断熱部と前記遮断部との間に配設され該断熱部側と該遮断部側との温度差に応じて前記流体の熱を電気へ変換して外部へ放出する熱電変換放出部と、
を備えたものである。
【０００８】
この伸縮継手では、断熱部により流体の熱を断熱し、断熱部の外部側に配置された柔軟性を有する遮断部により流体を遮断する。そして、断熱部と遮断部との間に配設されている熱電変換放出部によって、断熱部側と遮断部側との温度差に応じて流体の熱を電気へ変換して外部へ放出する。このように、断熱部側と遮断部側との温度差に応じて流体からの熱を電気へ変換して外部に放出するから、定常状態での流体の温度では勿論のこと、急激な温度上昇がある場合においても、遮断部の温度が上昇するのをより緩和することができる。また、例えば冷却媒体を循環させて遮断部を冷却するものに比してエネルギー消費をより抑制することができる。したがって、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手の長寿命化をより図ることができる。ここで、「流体」としては、例えば、排気や吸気などの気体、溶液などの液体、粉体などの固体などが挙げられる。
【０００９】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、ｐ型素子とｎ型素子とにより構成される熱電素子層と、該熱電素子層に通電可能に接続された抵抗器と、を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱電素子層によりｐ型素子とｎ型素子とにより熱を電気へ変換し、変換された電気を抵抗器で消費することによって、遮断部の温度が急激に上昇するのをより緩和することができる。
【００１０】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、前記断熱部側に前記流体の熱を収集する熱収集層、を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱収集層を利用して断熱部側の熱を収集し、断熱部側と遮断部側とでより大きな温度差とすることが可能であるため、遮断部の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。
【００１１】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、前記ｐ型素子及び前記ｎ型素子が柔軟層に配設されたスケルトン型の熱電素子層を備えているものとしてもよい。こうすれば、熱電素子層を柔軟なものとして遮断部へより近接させることが可能なため、より十分に遮断部の温度上昇を抑制することができ、ひいては伸縮継手の長寿命化を一層図ることができる。
【００１２】
本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、前記遮断部側に外部へ熱を伝導する伝熱層を備えているものとしてもよい。こうすれば、伝熱層を利用して遮断部側の熱を外部へ伝熱し断熱部側と遮断部側とでより大きな温度差とし熱から電気への変換を促すことが可能であるため、遮断部の温度の急激な上昇をより緩和することができる。このとき、前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記伝熱層に伝熱可能となるように接続されているものとしてもよい。こうすれば、放熱部によって伝熱層からの熱を外部へ放熱するため、断熱部側と遮断部側とで更に大きな温度差とし、遮断部の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。
【００１３】
前記熱電変換放出部は、断熱部側に固定されているものとしてもよいし、遮断部側に固定されているものとしてもよいが、遮断部に固定されていることが好ましい。こうすれば、より十分に遮断部の温度上昇を抑制することができるため、伸縮継手の長寿命化を図りやすい。
【００１４】
抵抗器を備えた態様の本発明の伸縮継手において、前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記抵抗器に伝熱可能となるように接続されているものとしてもよい。こうすれば、より効率よく抵抗器で電気を消費することが可能であり、遮断部の温度の急激な上昇をより緩和することができる。
【００１５】
本発明の伸縮継手において、前記断熱部及び前記遮断部は、燃料の燃焼を行い発電機で発電されたあとの流体を流通するよう該発電機側に固定されている第１のダクトと、前記流体を放出する煙突側に固定されている第２のダクトと、に配設されるものとしてもよい。いわゆる発電施設では、伸縮継手を利用することが多いため、本発明を適用する意義が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である火力発電所１０の構成の概略を示す構成図。
【図２】伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０の断面図。
【図３】熱電変換放出部４０の構成の概略を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である火力発電所１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０の断面図であり、図３は、熱電変換放出部４０の構成の概略を示す構成図である。本実施形態の火力発電所１０は、図１に示すように、空気導入管１１が接続され空気を圧縮する圧縮機１２と、燃料導入管１４を介して供給された燃料を圧縮機１２に接続され供給された圧縮空気により燃焼する燃焼器１６と、燃焼ガスによって回転駆動されるタービン１７が回転軸に接続されこの回転駆動力によって発電する発電機１８と、が配設されている。また、火力発電所１０は、燃焼器１６の下流側に固定され燃焼ガスにより発電したあとの高温の流体としての排気が通過する筒状体である第１ダクト２２と、排気を外部へ放出する煙突２６側に接続され排気が通過する筒状体である第２ダクト２４と、第１ダクト２２と第２ダクト２４との間に配設され排気の外部への排出を遮断すると共に各ダクトの膨張・収縮を緩和する非金属製の伸縮継手３０と、が配設されている。また、火力発電所１０は、図示しないが、熱回収ボイラ及び冷却水の流通経路が燃焼器１６の下流側に設けられ、熱回収ボイラにより生成した蒸気で蒸気タービンを駆動して発電するいわゆるコンバインドサイクル方式の発電を行う施設として構成されている。
【００１８】
次に、本発明の主たる構成である伸縮継手３０について説明する。図２に示すように、伸縮継手３０は、筒状体に形成されており、排気が通過する第１ダクト２２と第２ダクト２４との間に排気が通過可能に配設されている。ここで、第１ダクト２２の下流側には、先端が第２ダクト２４の内径より小さな筒状体として形成されたバッフル板２３が配設されている。このバッフル板２３は、例えばステンレスなどにより構成することができる。ここで、第２ダクト２４の上流側の開口にバッフル板２３を挿入した状態で第１ダクト２２が発電機１８側に固定されると共に、第２ダクト２４が煙突２６側に固定されている。また、伸縮継手３０は、バッフル板２３の外周を取り巻くように、第１ダクト２２の外周に設けられた固定用台座２２ａにその一端が固定され、第２ダクト２４の外周に設けられた固定用台座２４ａにその他端が固定されている。このように、伸縮継手３０は、バッフル板２３の存在により、第１ダクト２２を通過した排気に直接曝されないよう配設されている。
【００１９】
この伸縮継手３０は、排気の熱を断熱する断熱部３１と、断熱部３１の外部側に配設され柔軟性を有し排気を遮断する遮断部としてのベローズ３６と、断熱部３１とベローズ３６との間に配設された熱電変換放出部４０と、を備えている。断熱部３１は、ベローズ３６の保護を図る部材であり、その一端が固定用台座２２ａの内壁に当接すると共に、その他端が固定用台座２４ａの内壁に当接した状態で、拘束具によって固定されている。この断熱部３１は、内側から順に、耐熱性がより高い第１断熱材３２及び第２断熱材３３と、耐熱性が比較的高い第３断熱材３４及び第４断熱材３５との４層により構成されているものとした。第１断熱材３２及び第２断熱材３３は、例えば、セラミックス繊維製フェルトなどにより構成することができる。また、第３断熱材３４及び第４断熱材３５は、ガラス繊維製フェルトなどにより構成することができる。なお、断熱材の層数は、排気の温度や流量などに合わせて適宜選択すればよい。また、断熱部３１の材質は、セラミックス繊維製フェルト、ガラス繊維製フェルト及びこれらの組み合わせなどより適宜選択すればよい。
【００２０】
ベローズ３６は、その一端が固定用台座２２ａの外面と押さえ板３７とに挟持されて拘束具により固定されると共に、その他端が固定用台座２４ａの外面と押さえ板３８とに挟持されて固定されている。このベローズ３６は、例えば、図３に示すように、内側から順に、フッ素樹脂層シートとガラス繊維製クロスとの複合材である排気側層３６ａ，３６ｂと、ガラス繊維製クロスである中間層３６ｃと、ステンレス線入りガラス繊維製クロスである外部層３６ｄとの４層構造となっており、より内側は耐食層とし、より外側は機械的強度を付与する層により構成されている。このように、断熱部３１及びベローズ３６は、燃料の燃焼を行い発電機１８で発電されたあとの排気を流通するよう発電機１８側に固定されている第１ダクト２２と、排気を放出する煙突２６側に固定されている第２ダクト２４と、に配設されている。なお、このベローズ３６が排気の圧力の有無によって張った状態と張っていない状態となることから、このベローズ３６と断熱部３１との間にベローズ３６の移動用の空間が設けられた状態で、ベローズ３６及び断熱部３１がそれぞれ第１ダクト２２及び第２ダクト２４の間に固定されている。
【００２１】
熱電変換放出部４０は、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気の熱を電気へ変換して外部へ放出するものであり、ベローズ３６の内側の面に固定されている。この熱電変換放出部４０は、図３に示すように、熱電変換素子を有する熱電素子層４１と、熱電素子層４１と伝熱可能に接続された第１放熱部４２と、熱電素子層４１と通電可能に接続された電気抵抗器４３と、熱電素子層４１の断熱部３１側の面に配設され排気の熱を収集する熱収集層４８と、熱電素子層４１のベローズ３６側の面に配設され外部へ熱を伝導する伝熱層４９と、を備えている。熱電素子層４１は、複数の柱状のｐ型素子４５の軸方向の中央部分と、複数の柱状のｎ型素子４６の軸方向の中央部分とが、柔軟性を有する樹脂層である柔軟層４７に結束された構造を有するスケルトン型の熱電素子として構成されている。また、熱電素子層４１では、ｐ型素子４５とｎ型素子４６とが交互に配列されており、このｐ型素子４５とｎ型素子４６とが図示しない電極により直列となるよう交互に電気的に接続されている。この熱電素子層４１は、断熱部３１側の面が高温面となり、ベローズ３６側の面が低温面となると電気抵抗器４３へ電流が流れるようにそれぞれのｐ型素子４５とｎ型素子４６とが通電可能に接続されている。また、熱電素子層４１は、柱状のｐ型素子４５の軸方向の中央部及び柱状のｎ型素子４６の軸方向の中央部が柔軟性を有する樹脂層の柔軟層４７で結束された構造を有しており、ベローズ３６の湾曲に合わせて湾曲可能となっている。このため、熱電素子層４１とベローズ３６とが剥離しにくい。ｐ型素子４５としては、例えば、ＢｉＳｂＴｅ系（テルル化物系）、ＭｎＳｉ系（シリサイド系）及びＮａＣｏ2Ｏ4（酸化物系）などから選ばれる１以上を用いることができる。また、ｎ型素子４６としては、ＢｉＴｅ系（テルル化物系）及びＭｇＳｉ系（シリサイド系）などから選ばれる１以上を用いることができる。
【００２２】
熱電素子層４１の高温面に配設されている熱収集層４８は、排気の熱を収集する層であり、熱伝導性の高い材質、例えば、アルミニウム、白金、銀、ステンレス、銅などから選ばれる１以上の箔として形成されているのが好ましい。この熱収集層４８は、熱伝導性の高い材料とするのが好ましく、アルミニウムが好ましい。また、熱電素子層４１の低温面に配設されている伝熱層４９は、外部へ熱を伝導する層であり、熱伝導性の高い材質、例えば、アルミニウム、白金、銀、ステンレス、銅などから選ばれる１以上の箔により形成されているのが好ましい。この伝熱層４９は、耐食性も高い材料とするのが好ましく、アルミニウムが好ましい。伝熱層４９には放熱板を有する第１放熱部４２が伝熱可能に接続されており、この第１放熱部４２が外部へ熱を放出することにより熱電素子層４１の低温面をより冷却する。この熱収集層４８や伝熱層４９は、耐熱性を有する半田、例えばＳｎＳｂ（融点２３２℃）やＡｕＳｎ（融点２８０℃）などによって熱電素子層４１の高温面及び低温面に固定されている。電気抵抗器４３は、ｐ型素子４５の端子とｎ型素子４６の端子とに接続され熱電素子層４１で生じた電流を再び熱へ変換するものであり、放熱板を有する第２放熱部４４が伝熱可能となるように接続されている。
【００２３】
次に、高温の排気が第１ダクト２２及び第２ダクト２４を流通する際の伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０の状態の変化について図１〜３を用いて説明する。火力発電所１０の燃焼器１６で燃料を燃焼してタービン１７を駆動し発電機１８で発電を行うと、高温の排気が第１ダクト２２及び第２ダクト２４を流通する（図１，２参照）。このとき、流通する排気はバッフル板２３により伸縮継手３０には直接吹き付けられず、断熱部３１などの急激な温度上昇は抑えられている。また、断熱部３１の各層や熱電変換放出部４０によって温度が低減された排気によりベローズ３６が外側方向に押圧され膨らんだ状態となる。このとき、熱収集層４８が排気の熱を収集すると共に、伝熱層４９が第１放熱部４２やベローズ３６を介して放熱することから、熱電素子層４１の断熱部３１側の面（高温面）とベローズ３６側の面（低温面）とに温度差が生じる。そして、熱電素子層４１がその温度差に応じて排気の熱を電流へ変換し、この変換された電流が電気抵抗器４３に流れる。電気抵抗器４３では、この電流を更に熱へ変換して第２放熱部４４を介して放熱する。このようにして、熱電変換放出部４０により排気の熱を電気へ変換し外部へ放出することにより、ベローズ３６への伝熱を緩和する。特に、燃焼器１６での燃焼状態によっては排気温度が急激に上昇しベローズ３６の熱劣化が促進されてしまうことが考えられるが、熱電素子層４１の高温面と低温面との温度差が大きくなり、熱電素子層４１での電流への変換が大きくなるから、ベローズ３６への伝熱の高い緩和効果が得られる。ここで、熱電変換放出部４０を備えない一般的な伸縮継手について説明する。一般的に、伸縮継手を継続使用する場合、例えば、断熱材は、経年の熱履歴により繊維等が硬化し、燃焼器の定期的な起動・停止の繰り返しによる伸縮により損傷し、火力発電所の運転時の排気の流通などにより断熱材の飛散などが生じることがある。このような損傷により発生した隙間に高温の排気が入り込み、最終的にはベローズへ到達し、ベローズの劣化が生じるものと考えられる。特に、燃焼器からの排気温度が急激に上昇する場合などにベローズの熱劣化が大きく促進されると考えられる。本実施形態の伸縮継手３０では、熱電変換放出部４０によって、断熱部３１側の面とベローズ３６側の面との温度差に応じて熱を電気へ変換して外部へ放出するため、特別な駆動力を必要とせずにベローズ３６の熱劣化をより抑制することができる。
【００２４】
以上詳述した本実施形態の熱電変換放出部４０によれば、断熱部３１により排気の熱を断熱し、断熱部３１の外部側に配置された柔軟性を有するベローズ３６により排気を遮断する。そして、断熱部３１とベローズ３６との間に配設されている熱電変換放出部４０によって、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気の熱を電気へ変換して外部へ放出する。このように、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気からの熱を電気へ変換して外部に放出するから、定常状態での排気の温度では勿論のこと、急激な温度上昇がある場合においても、ベローズ３６の温度が上昇するのをより緩和することができる。また、例えば冷却媒体を循環させてベローズ３６を冷却するものに比してエネルギー消費をより抑制することができる。したがって、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。
【００２５】
また、熱電素子層４１によりｐ型素子４５とｎ型素子４６とにより熱を電気へ変換し、変換された電気を電気抵抗器４３で消費することによって、ベローズ３６の温度が急激に上昇するのをより緩和することができる。更に、熱収集層４８を利用して断熱部３１側の熱を収集し、断熱部３１側とベローズ３６側とでより大きな温度差とすることが可能であるため、ベローズ３６の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。更にまた、ｐ型素子４５及びｎ型素子４６が柔軟層４７に配設されたスケルトン型の熱電素子層４１を備えているため、熱電素子層４１を柔軟なものとしてベローズ３６へより近接させることが可能であり、より十分にベローズ３６の温度上昇を抑制することができ、ひいては伸縮継手３０の長寿命化を一層図ることができる。そして、伝熱層４９を利用してベローズ３６側の熱を外部へ伝熱し断熱部３１側とベローズ３６側とでより大きな温度差とし熱から電気への変換を促すことが可能であるため、ベローズ３６の温度の急激な上昇をより緩和することができる。そしてまた、第１放熱部４２によって伝熱層４９からの熱を外部へ放熱するため、断熱部３１側とベローズ３６側とで更に大きな温度差とし、ベローズ３６の温度の急激な上昇を一層緩和することができる。そして更に、熱電変換放出部４０は、ベローズ３６に固定されているため、より十分にベローズ３６の温度上昇を抑制することができ、伸縮継手３０の長寿命化を図りやすい。そして更にまた、第２放熱部４４が電気抵抗器４３に伝熱可能となるように接続されているため、より効率よく電気抵抗器４３で電気を消費することが可能であり、ベローズ３６の温度の急激な上昇をより緩和することができる。また、火力発電所１０では、伸縮継手３０を利用することが多いため、本発明を適用する意義が高い。
【００２６】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２７】
例えば、上述した実施形態では、熱電素子層４１に熱収集層４８が配設されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、熱電素子層４１の高温面及び低温面で温度差は生じうるから、熱電素子層４１によりエネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。また、熱電素子層４１に伝熱層４９が配設されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、熱電素子層４１の高温面及び低温面で温度差は生じうるから、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。また、第１放熱部４２が伝熱層４９に接続されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、熱電素子層４１の高温面及び低温面で温度差は生じうるから、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。また、第２放熱部４４が電気抵抗器４３に接続されているものとしたが、これを省略してもよい。こうしても、電気抵抗器４３で電流から熱へ変換可能であるから、エネルギー効率の低下を抑制しつつ伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。
【００２８】
上述した実施形態では、熱電素子層４１は、柔軟層４７によりｐ型素子４５及びｎ型素子４６の中央で結束するものとしたが、特にこれに限定されず、これに加え、又はこれに代えてｐ型素子４５及びｎ型素子４６の高温面へ耐熱性の柔軟層を固定することにより湾曲可能なものとしてもよいし、ｐ型素子４５及びｎ型素子４６の低温面へ柔軟層を固定することにより湾曲可能なものとしてもよい。
【００２９】
上述した実施形態では、熱電素子層４１は、スケルトン型の構成としたが、断熱部３１側とベローズ３６側との温度差に応じて排気の熱を電気へ変換して外部へ放出するものとすれば特にこれに限定されず、高温面及び低温面のうち少なくとも一方の面に例えばセラミックスの基板などを固定したものを利用するものとしてもよい。こうすれば、柔軟性には劣るがベローズ３６側への排熱の伝達を抑制することはできるため、伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。なお、基板を有する熱電素子層を用いる際には、できるだけ小さなユニットとし、このユニットを柔軟層で連結させるなどすることにより、できるだけ湾曲可能なものとすることが好ましい。
【００３０】
上述した実施形態では、熱電変換放出部４０は、ベローズ３６へ固定されているものとしたが、断熱部３１とベローズ３６との間に配設するものとすれば、特にこれに限定されず、断熱部３１へ固定するものとしてもよい。こうしてもベローズ３６側への排熱の伝達を抑制することができるため、伸縮継手３０の長寿命化をより図ることができる。
【００３１】
上述した実施形態では、第１ダクト２２が発電機１８側に固定され、第２ダクト２４が煙突２６側に固定されているものとして説明したが、燃焼器１６から煙突２６までの間の構造物に固定されているダクトであれば特に限定されず、また、複数の伸縮継手３０を配設するものとしてもかまわない。
【００３２】
上述した実施形態では、第１ダクト２２、第２ダクト２４及び伸縮継手３０は筒状体であるものとしたが、排気が流通可能であれば特にこれに限られず、角柱状であってもよいし、楕円柱状であってもよい。
【００３３】
上述した実施形態では、伸縮継手３０及び熱電変換放出部４０は、火力発電所１０の排気を流通するダクトに用いるものとしたが、加熱された流体を流通するダクトに用いるものとすれば特にこれに限定されず、例えば、ゴミ処理場、化学プラント工場などにおいて、加熱された排気や吸気などの気体を流通するダクトや、加熱された溶液などの液体を流通するダクト、加熱された粉体などの固体を流通するダクトなどに適用するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 火力発電所、１１ 空気導入管、１２ 圧縮機、１４ 燃料導入管、１６ 燃焼器、１７ タービン、１８ 発電機、２２ 第１ダクト、２２ａ 固定用台座、２３ バッフル板、２４ 第２ダクト、２４ａ 固定用台座、２６ 煙突、３０ 伸縮継手、３１ 断熱部、３２ 第１断熱材、３３ 第２断熱材、３４ 第３断熱材、３５ 第４断熱材、３６ ベローズ、３６ａ，３６ｂ 排気側層、３６ｃ 中間層、３６ｄ 外部層、３７，３８ 押さえ板、４０ 熱電変換放出部、４１ 熱電素子層、４２ 第１放熱部、４３ 電気抵抗器、４４ 第２放熱部、４５ ｐ型素子、４６ ｎ型素子、４７ 柔軟層、４８ 熱収集層、４９ 伝熱層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された流体が通過する第１のダクトと第２のダクトとの間に該流体が通過可能に配設され該第１及び第２のダクトを通過する流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部の外部側に配設され柔軟性を有し前記流体を遮断する遮断部と、
前記断熱部と前記遮断部との間に配設され該断熱部側と該遮断部側との温度差に応じて前記流体の熱を電気へ変換して外部へ放出する熱電変換放出部と、
を備えた伸縮継手。
【請求項２】
前記熱電変換放出部は、ｐ型素子とｎ型素子とにより構成される熱電素子層と、該熱電素子層に通電可能に接続された抵抗器と、を備えている、請求項１に記載の伸縮継手。
【請求項３】
前記熱電変換放出部は、前記断熱部側に前記流体の熱を収集する熱収集層、を備えている、請求項１又は２に記載の伸縮継手。
【請求項４】
前記熱電変換放出部は、前記ｐ型素子及び前記ｎ型素子が柔軟層に配設されたスケルトン型の熱電素子層を備えている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項５】
前記熱電変換放出部は、前記遮断部側に外部へ熱を伝導する伝熱層を備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項６】
前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記伝熱層に伝熱可能となるように接続されている、請求項５に記載の伸縮継手。
【請求項７】
前記熱電変換放出部は、前記遮断部に固定されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項８】
前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記抵抗器に伝熱可能となるように接続されている、請求項２に記載の伸縮継手。
【請求項９】
前記断熱部及び前記遮断部は、燃料の燃焼を行い発電機で発電されたあとの流体を流通するよう該発電機側に固定されている第１のダクトと、前記流体を放出する煙突側に固定されている第２のダクトと、に配設される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項１】
加熱された流体が通過する第１のダクトと第２のダクトとの間に該流体が通過可能に配設され該第１及び第２のダクトを通過する流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部の外部側に配設され柔軟性を有し前記流体を遮断する遮断部と、
前記断熱部と前記遮断部との間に配設され該断熱部側と該遮断部側との温度差に応じて前記流体の熱を電気へ変換して外部へ放出する熱電変換放出部と、
を備えた伸縮継手。
【請求項２】
前記熱電変換放出部は、ｐ型素子とｎ型素子とにより構成される熱電素子層と、該熱電素子層に通電可能に接続された抵抗器と、を備えている、請求項１に記載の伸縮継手。
【請求項３】
前記熱電変換放出部は、前記断熱部側に前記流体の熱を収集する熱収集層、を備えている、請求項１又は２に記載の伸縮継手。
【請求項４】
前記熱電変換放出部は、前記ｐ型素子及び前記ｎ型素子が柔軟層に配設されたスケルトン型の熱電素子層を備えている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項５】
前記熱電変換放出部は、前記遮断部側に外部へ熱を伝導する伝熱層を備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項６】
前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記伝熱層に伝熱可能となるように接続されている、請求項５に記載の伸縮継手。
【請求項７】
前記熱電変換放出部は、前記遮断部に固定されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【請求項８】
前記熱電変換放出部は、放熱板を有する放熱部が前記抵抗器に伝熱可能となるように接続されている、請求項２に記載の伸縮継手。
【請求項９】
前記断熱部及び前記遮断部は、燃料の燃焼を行い発電機で発電されたあとの流体を流通するよう該発電機側に固定されている第１のダクトと、前記流体を放出する煙突側に固定されている第２のダクトと、に配設される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の伸縮継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２７１９０（Ｐ２０１１−２７１９０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７４２７７（Ｐ２００９−１７４２７７）
【出願日】平成２１年７月２７日（２００９．７．２７）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２７日（２００９．７．２７）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
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