特開 2021-23904 焼き締めボルトの冷却用ノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-23904(P2021-23904A)

(43)【公開日】2021年2月22日

(54)【発明の名称】焼き締めボルトの冷却用ノズル

(51)【国際特許分類】

   B05B 1/20 20060101AFI20210125BHJP

   B23P 19/06 20060101ALI20210125BHJP

【ＦＩ】

   B05B1/20

   B23P19/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-146129(P2019-146129)

(22)【出願日】2019年8月8日

(71)【出願人】

【識別番号】000208695

【氏名又は名称】第一高周波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100187506

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 優子

(72)【発明者】

【氏名】中野 倫之

(72)【発明者】

【氏名】花田 慎伍

【テーマコード（参考）】

4F033

【Ｆターム（参考）】

4F033AA05

4F033BA02

4F033DA05

4F033EA06

4F033GA11

4F033LA04

4F033LA12

4F033NA01

(57)【要約】

【課題】焼き締めボルトに施された軸孔内におけるエアーの流れを一定にすることで、焼き締めボルトの冷却効率を向上させた焼き締めボルトの冷却用ノズルを提供すること。
【解決手段】軸芯に沿って軸孔３ａが形成された焼き締めボルト３を、冷却用空気によって冷却する焼き締めボルトの冷却用ノズルであって、冷却用ノズル２１は、焼き締めボルトの軸孔内に挿入され、直線状に形成されて先端部が閉塞された筒体部２２と、筒体部の側面に穿設され、当該筒体部の基端部側から筒体部内に導入された冷却用空気を、焼き締めボルトの軸孔内に吹き出す複数の吹出し孔２３とが備えられる。複数の吹出し孔の各軸線の全てが、筒体部の長手方向の軸線に対して、筒体部の先端部側に向かって鋭角に、もしくは基端部側に向かって鋭角となるように、それぞれ形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸芯に沿って軸孔が形成された焼き締めボルトを、冷却用空気によって冷却する焼き締めボルトの冷却用ノズルであって、
前記冷却用ノズルは、前記焼き締めボルトの軸孔内に挿入され、直線状に形成されて先端部が閉塞された筒体部と、前記筒体部の側面に穿設され、当該筒体部の基端部側から筒体部内に導入された冷却用空気を、前記焼き締めボルトの軸孔内に吹き出す複数の吹出し孔とが備えられ、
前記複数の吹出し孔の各軸線の全てが、前記筒体部の長手方向の軸線に対して、筒体部の前記先端部側に向かって鋭角に、もしくは前記基端部側に向かって鋭角となるように、それぞれ形成されていることを特徴とする焼き締めボルトの冷却用ノズル。

【請求項2】

前記筒体部の長手方向の軸線に対する前記各吹出し孔の軸線の交差する角度が、３０度ないし６０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の焼き締めボルトの冷却用ノズル。

【請求項3】

軸芯に沿って軸孔が形成された焼き締めボルトを、冷却用空気によって冷却する焼き締めボルトの冷却用ノズルであって、
前記冷却用ノズルは、前記焼き締めボルトの軸孔内に挿入され、直線状に形成されて先端部が閉塞された筒体部と、前記筒体部の側面に穿設され、当該筒体部の基端部側から筒体部内に導入された冷却用空気を、前記焼き締めボルトの軸孔内に吹き出す複数の吹出し孔とが備えられ、
前記各吹出し孔は、前記筒体部の長手方向に沿って間欠的に集合体を作って穿設されていることを特徴とする焼き締めボルトの冷却用ノズル。

【請求項4】

筒体部の前記基端部側において集合体を作る吹出し孔の数が最も少なく、筒体部の前記先端部側において集合体を作る吹出し孔の数が最も多くなるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の焼き締めボルトの冷却用ノズル。

【請求項5】

前記筒体部の基端部には、筒体部の長手方向に直交する方向に突出する鍔部が配置され、前記鍔部により、焼き締めボルトに形成された軸孔への前記筒体部の挿入位置が設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の焼き締めボルトの冷却用ノズル。

【請求項6】

前記鍔部は、筒体部の長手方向に沿って摺動可能に配置されると共に、長手方向の任意の位置において前記筒体部に固定する固定手段が施されていることを特徴とする請求項５に記載の焼き締めボルトの冷却用ノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、焼き締めボルトの軸芯に沿って形成された軸孔内に挿入され、焼き締めボルトを冷却するための焼き締めボルトの冷却用ノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、蒸気タービンにおけるタービン車室は、車室上半部と車室下半部とに分割されている。このようなタービン車室では、車室上半部と車室下半部の各々にフランジが形成され、タービン車室内の蒸気が外部に漏洩することを防止するために、上下のフランジが多数のボルトおよびナットにより締め付けられている。
このようなタービン車室では、車室上半部のフランジと車室下半部のフランジとの締結に、焼き締め手法が採用される。

【0003】

図４は焼き締め手法に用いられる焼き締めボルトおよび締め付けナットの一例を断面図によって示している。すなわち、タービン車室を構成する車室上半部のフランジ１と、車室下半部のフランジ２には、ボルト挿通用の貫通孔１ａ，２ａが形成されており、この貫通孔１ａ，２ａにボルト３が挿通される。

【0004】

前記ボルト３は、両端部に雄ねじが形成され、また軸芯に沿って直線状の軸孔３ａが形成されている。このボルト３の両端部の雄ねじには、座金４，５をそれぞれ介して、上下の締め付けナット６，７が螺着され、これにより、上下のフランジ１，２は締結される。 なお、上下の締め付けナット６，７には、それぞれ開口６ａ，７ａが形成されており、これらの開口６ａ，７ａは、前記したボルト３の軸孔３ａと直線上で一致するようにそれぞれ穿設されている。

【0005】

前記焼き締め手法は、ボルトを加熱して伸長させた状態で、ボルトに螺合させた締め付けナットを所定の回転位置までねじ込み、その後、ボルトを冷却することにより前記ボルトは軸方向に収縮し、締め付けナットがフランジに押し付けられることで、フランジ同志が強固に締結されるものである。

【0006】

したがって、前記ボルト３に形成された軸孔３ａ内には、長尺状に形成された例えば高周波加熱ヒータが挿入され、誘導加熱による発熱を利用してボルト３は加熱される。
そして、ボルト３が所定温度まで加熱された状態で、ボルト３に対して締め付けナット６，７を締め付け、その後自然冷却によりボルト３が冷える（４０℃以下）のを待って、上下フランジ１，２間の隙間計測などが行なわれる。

【0007】

しかし、自然放冷によってボルトの冷却を待つには、半日以上の時間を要することになるため、これが全体工程を圧迫することになる。
そこで、締め付けナットの締め付け後に、加熱された焼き締めボルトをエアーにより冷却する手段が提案されており、その一例が特許文献１に開示されている。

【0008】

特許文献１の図４に示されたエアーによる冷却装置によると、エアー送出用の可撓性パイプ（エアーホース）の先端に、多数のエアー吹き出し孔を備えた筒状部が接続されている。すなわちこの筒状部を、焼き締めボルトの軸芯に沿って形成された軸孔内に挿入して、エアー吹き出し孔からエアーを吹き出すことで、加熱されたボルトを冷却することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００３−１１７７３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、特許文献１に示されたエアーによる冷却装置については、焼き締めボルトを利用する業界において多用されているものの、筒状部の全体にわたって満遍なくエアー吹き出し孔を備えた構成であるために、焼き締めボルトに施された軸孔内におけるエアーの流れが定まらず、このためにボルトの冷却効率が悪く、工夫の余地がある。

【0011】

そこで、この発明は、焼き締めボルトに施された軸孔内におけるエアーの流れを一定にすることで、焼き締めボルトの冷却効率を向上させた焼き締めボルトの冷却用ノズルを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係る焼き締めボルトの冷却用ノズルは、軸芯に沿って軸孔が形成された焼き締めボルトを、冷却用空気によって冷却する焼き締めボルトの冷却用ノズルであって、前記冷却用ノズルは、前記焼き締めボルトの軸孔内に挿入され、直線状に形成されて先端部が閉塞された筒体部と、前記筒体部の側面に穿設され、当該筒体部の基端部側から筒体部内に導入された冷却用空気を、前記焼き締めボルトの軸孔内に吹き出す複数の吹出し孔とが備えられ、前記複数の吹出し孔の各軸線の全てが、前記筒体部の長手方向の軸線に対して、筒体部の前記先端部側に向かって鋭角に、もしくは前記基端部側に向かって鋭角となるように、それぞれ形成されていることを特徴とする。

【0013】

この場合、前記筒体部の長手方向の軸線に対する前記各吹出し孔の軸線の交差する角度が、３０度ないし６０度の範囲に設定されていることが望ましい。

【0014】

また、前記した課題を解決するためになされたこの発明に係る焼き締めボルトの冷却用ノズルは、軸芯に沿って軸孔が形成された焼き締めボルトを、冷却用空気によって冷却する焼き締めボルトの冷却用ノズルであって、前記冷却用ノズルは、前記焼き締めボルトの軸孔内に挿入され、直線状に形成されて先端部が閉塞された筒体部と、前記筒体部の側面に穿設され、当該筒体部の基端部側から筒体部内に導入された冷却用空気を、前記焼き締めボルトの軸孔内に吹き出す複数の吹出し孔とが備えられ、前記各吹出し孔は、前記筒体部の長手方向に沿って間欠的に集合体を作って穿設されていることを特徴とする。

【0015】

この場合、筒体部の前記基端部側において集合体を作る吹出し孔の数が最も少なく、筒体部の前記先端部側において集合体を作る吹出し孔の数が最も多くなるように構成されていることが望ましい。

【0016】

そして、前記筒体部の基端部には、好ましくは筒体部の長手方向に直交する方向に突出する鍔部が配置され、前記鍔部により、焼き締めボルトに形成された軸孔への前記筒体部の挿入位置が設定されるように構成される。
加えて、前記鍔部は、筒体部の長手方向に沿って摺動可能に配置されると共に、長手方向の任意の位置において前記筒体部に固定する固定手段が施されていることが望ましい。

【発明の効果】

【0017】

前記したこの発明に係る焼き締めボルトの冷却用ノズルによると、冷却用ノズルの筒体部の側面には、焼き締めボルトの軸内に冷却用空気を吹き出す複数の吹出し孔が形成され、吹出し孔の各軸線の全てが、筒体部の長手方向の軸線に対して、筒体部の先端部側に向かって鋭角に、もしくは筒体部の基端部側に向かって鋭角となるように、それぞれ形成される。
したがって、複数の吹出し孔から吹出される冷却用空気によって、焼き締めボルトの軸孔内に一方向に空気の流れを作ることができ、この一方向への空気の流れが焼き締めボルトの冷却効率を向上させることに寄与することができる。

【0018】

また、前記各吹出し孔は、筒体部の長手方向に沿って間欠的に集合体を作って穿設されるので、各集合体ごとの吹出し孔の数を適切に選定することにより、各集合体ごとの冷却用空気の吹出し量を偏りなく設定することができる。
これにより、焼き締めボルトの長手方向の全体にわたって、より均等に冷却効果を与えることができ、焼き締めボルトの冷却効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】この発明に係る冷却用ノズルを付帯設備と共に示した正面図である。

【図2】冷却用ノズルの単品構成を示し、（Ａ）冷却用ノズル全体の断面図、（Ｂ）はａ部の拡大断面図、（Ｃ）はｂ部の拡大断面図、（Ｄ）はｃ部の拡大断面図、（Ｅ）はｄ−ｄ線より矢印方向に見た断面図である。

【図3】冷却用ノズルに取り付けられる鍔部の分解図である。

【図4】焼き締めボルトをタービン車室のフランジに装着した状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

この発明に係る焼き締めボルトの冷却用ノズルについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、冷却用ノズルをエアークーラー等を含む付帯設備と共に示しており、エアーヘッダーから供給される高圧エアーが、エアープラグ１１およびエアーホース１２を介して取り込まれ、エアーホース１２を介した高圧エアーは、ボールバルブ１３を介してエアーフィルタ１４に供給される。
そして、エアーフィルタ１４を経た高圧エアーは、エアープラグ１５およびハイカプラソケット１６を介して、エアークーラー１７に導入される。

【0021】

エアークーラー１７は、高圧（圧縮）エアーを受けて、冷風と温風とを生成する渦流発生型冷却機により構成されている。この渦流発生型冷却機は、高圧エアーによる渦流によって冷却された冷風を発生するものであり、東浜工業株式会社製のエアークーラー（商品名）等が知られている。
図１に示すエアークーラー１７の円筒状本体の上端部からは温風が放出され、冷風はハイカプラプラグ１８およびソケットカプラー１９を介して、冷却用ノズル２１に供給される。

【0022】

冷却用ノズル２１は、図２（Ａ）に断面図で示したように、直線状に形成されて先端部が閉塞された筒体部２２により構成され、この筒体部２２の側面には複数の冷却用空気の吹出し孔２３が穿設されている。
そして、筒体部２２が図４に示した焼き締めボルト３の軸孔３ａ内に収容され、前記したエアークーラー１７により生成された冷風が、冷却用空気の吹出し孔２３から軸孔３ａ内に吹き出されることで、焼き締めボルト３を効果的に冷却することができる。

【0023】

なお、前記筒体部２２の基端部には、図２（Ｂ）に拡大して示すように短軸の接続ソケット２４が溶接により取り付けられており、この接続ソケット２４が、図２に示したソケットカプラー１９に取り付けられて、筒体部２２は前記したエアークーラー１７と一体となるように構成されている。
また、前記筒体部２２の先端部には、図２（Ｄ）に示したように栓体２５が溶接により取り付けられ、これにより前記したとおり筒体部２２の先端部は閉塞されている。

【0024】

そして、この実施の形態における筒体部２２の側面に形成された吹出し孔２３の各軸線は、図２（Ｃ）に示すように筒体部２２の長手方向の軸線に対して、筒体部２２の先端部側に向かって鋭角となるように、それぞれ形成（穿設）されている。
図２（Ｃ）に示す吹出し孔２３の軸線は、筒体部２２の長手方向の軸線に対して、θ＝４５度となるように構成されている。

【0025】

このように、各吹出し孔２３の軸線の角度を設定することにより、図４に示す焼き締めボルト３の軸孔３ａ内に冷却用ノズル２１を収容した場合、冷却用ノズル２１の吹出し孔２３から吹き出される冷風は、焼き締めボルトの軸孔３ａ内において、一方向に空気の流れを作ることができる。この一方向への空気の流れが円滑になされることにより、焼き締めボルト３の冷却効率を向上させることに寄与することができる。

【0026】

なお、筒体部２２の長手方向の軸線に対する各吹出し孔２３の軸線の交差する角度θは、３０度ないし６０度の範囲に設定されていることが望ましい。
これは、θ＝６０度を超える場合には、吹出し孔２３から焼き締めボルトの軸孔３ａ内への空気の当たり角度が大きくなり、焼き締めボルトの軸孔３ａ内における一方向への円滑な空気の流れを作ることが困難になる。

【0027】

また、θ＝３０度未満に設定しようとする場合には、筒体部２２の肉厚が所定以上必要となる。しかし筒体部２２の外径は細く、筒体部２２の内径はある程度確保する必要があることから、筒体部２２の肉厚の確保が困難であり、このような制約により角度θ＝３０度以上とすることが望まれる。
一例として、図に示す筒体部２２は、軸方向の長さ寸法が７００ｍｍ、外径寸法が１２ｍｍ、内径寸法が８ｍｍになされ、各吹出し孔２３の直径はそれぞれ４ｍｍに設定されている。なお筒体部２２の前記寸法は、焼き締めボルト３の軸方向の長さや軸孔３ａの内径に応じて、適宜選定されることになる。

【0028】

一方、筒体部２２に形成された前記吹出し孔２３は、図２（Ｅ）に示すように筒体部２２の周に沿って等間隔に、すなわち１２０度の間隔をおいて３つの吹出し孔２３がそれぞれ形成されている。
しかも前記吹出し孔２３は、図２（Ａ）に示すように筒体部２２の長手方向に沿って、間欠的に集合体を作って穿設されている。
すなわち、筒体部２２における接続ソケット２４が取り付けられた基端部側において集合体を作る吹出し孔の数が最も少なく、筒体部２２の先端部側において集合体を作る吹出し孔の数が最も多くなるように構成されている。

【0029】

この例においては、筒体部２２の基端部側に第１集合体２３ａが形成されて、軸方向に２列で計６個の吹出し孔２３が形成され、筒体部２２の中央部に第２集合体２３ｂが形成されて、軸方向に３列で計９個の吹出し孔２３が形成されている。さらに筒体部２２の先端部側に第３集合体２３ｃが形成されて、軸方向に３列で計９個の吹出し孔２３が形成されている。

【0030】

前記したエアークーラー１７からのエアーは、筒体部２２の基端部側に導入されるため、基端部側におけるエアーの圧力は高く、筒体部２２の先端部側のエアーの圧力は低くなる。そこで、基端部側の吹出し孔２３の数を少なく、先端部側の吹出し孔２３の数を多く設定することで、エアーの吹き出し量を、筒体部２２の長手方向に沿って均一化させることができる。
これにより、焼き締めボルトの長手方向の全体にわたって、より均等に冷却効果を与えることができ、焼き締めボルトの冷却効率を向上させることに寄与できる。

【0031】

図１に示すように冷却用ノズル２１の筒体部２２には、その基端部に鍔部２７が取り付けられおり、この鍔部２７は筒体部２２の長手方向に直交する方向に突出している。
前記冷却用ノズル２１の先端部を下向きにして、冷却用ノズル２１を焼き締めボルト３の軸孔３ａに差し込んだ際に、この鍔部は２７は焼き締めボルト３に螺着した上側の締め付けナット６に当接することで、軸孔３ａへの筒体部２２の挿入位置が適切に設定できるようにされる。すなわち、鍔部２７はストッパーとして機能するものとなる。

【0032】

図３に鍔部２７の分解図が示されており、この鍔部２７は互いに接合される第１鍔部２７Ａと第２鍔部２７Ｂにより構成され、第１と第２鍔部２７Ａ，２７Ｂの互いに接合される面の中央部には、筒体部２２が挿入される凹み部２７ａがそれぞれ形成されている。
そして、第１鍔部２７Ａには、前記凹み部２７ａを挟んだ両側に、締め付けねじ（皿ねじ）２８のねじ部が螺合するねじ孔２７ｂが形成されており、第２鍔部２７Ｂには、凹み部２７ａを挟んだ両側に、締結ねじ２８の通し孔２７ｃが形成されている。

【0033】

したがって、締め付けねじ２８のねじ部を、通し孔２７ｃを介して第１鍔部２７Ａのねじ孔２７ｂに締め付けることで、筒体部２２に対して鍔部２７の位置が固定される。
すなわち第１と第２鍔部２７Ａ，２７Ｂ、および二本の締結ねじ２８によって、筒体部２２の長手方向の任意の位置において、鍔部２７を筒体部２２に対して固定可能な固定手段が形成されている。
これにより、焼き締めボルト３の寸法に応じて、冷却用ノズル２１の設置位置を調整することが可能となる。

【0034】

以上説明した実施の形態においては、焼き締めボルト３の軸孔３ａが軸方向に貫通しており、したがって図示例においては、冷却用ノズル２１に形成される吹出し孔２３の軸線は、全て筒体部２２の先端部側に向かって鋭角（４５度）となるように形成されている。
しかし、軸孔３ａが軸方向に貫通している場合には、冷却用ノズル２１に形成される吹出し孔２３の軸線は、全て筒体部２２の基端部側に向かって鋭角に形成されたものも採用することができる。

【0035】

一方、前記焼き締めボルト３については、その軸孔３ａが先端部において閉塞されている植え込みボルトが用いられる場合がある。この場合には、冷却用ノズル２１に形成される吹出し孔２３の軸線は、全て筒体部２２の基端部側に向かって鋭角に形成されたものが採用される。したがって、軸孔３ａ内の空気の流れは、冷却用ノズル２１の基端部側に向かって流れることになり、これにより、植え込みボルトを効果的に冷却することが可能となる。

【符号の説明】

【0036】

１，２ フランジ
１ａ，２ａ 貫通孔
３ 焼き締めボルト
３ａ 軸孔
４，５ 座金
６，７ 締め付けナット
６ａ，７ａ 開口
１１ エアープラグ
１２ エアーホース
１３ ボールバルブ
１４ エアーフィルタ
１５ エアープラグ
１６ ハイカプラソケット
１７ エアークーラー
１８ ハイカプラプラグ
１９ ソケットカプラー
２１ 冷却用ノズル
２２ 筒体部
２３ 吹出し孔
２３ａ 第１集合体
２３ｂ 第２集合体
２３ｃ 第３集合体
２４ 接続ソケット
２５ 栓体
２７ 鍔部（ストッパー）
２７Ａ 第１鍔部
２７Ｂ 第２鍔部
２７ａ 凹み部
２７ｂ ねじ孔
２７ｃ 通し孔
２８ 締結ねじ（皿ねじ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】