特許 6364785 ピストンサポート支持管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6364785

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】ピストンサポート支持管

(51)【国際特許分類】

   F17B 1/02 20060101AFI20180723BHJP

   F17B 1/24 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   F17B1/02

   F17B1/24

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-10371(P2014-10371)

(22)【出願日】2014年1月23日

(65)【公開番号】特開2015-137731(P2015-137731A)

(43)【公開日】2015年7月30日

【審査請求日】2016年9月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100128587

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 一騎

(72)【発明者】

【氏名】久野 元嗣

(72)【発明者】

【氏名】花田 純一郎

【審査官】 二ッ谷 裕子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１５５５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−６１３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１３５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１４５９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１３３０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−５９１９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表平９−５１０４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−１４４３４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｂ １／００ − １／２６

Ｂ６５Ｄ ８８／００ − ９０／６６

Ｆ１６Ｌ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスを貯蔵するガスホルダーにおいて、前記ガスホルダーのピストンと底板との間に起立配置されて前記ピストンを前記底板から離隔した位置に支持するピストンサポートのうち底板外縁に配置されるピストンサポートを支持するピストンサポート支持管であって、
中空の外管と、前記外管の中空部分に配置された中空の内管とからなり、前記外管の内面と前記内管の外面によって空間を形成することを特徴とする、ピストンサポート支持管。

【請求項2】

前記内管の肉厚は、６．１５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のピストンサポート支持管。

【請求項3】

前記外管の内面と前記内管の外面との間に、前記内管の最大変形しろ以上の間隔を設けることを特徴とする、請求項１または２に記載のピストンサポート支持管。

【請求項4】

前記外管は、前記ガスホルダーのピストンの外縁を支持する支持具に固定されており、
前記外管と前記内管とは、溶接により固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストンサポート支持管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスホルダーのピストンサポートを支持するピストンサポート支持管の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスホルダーは、その内部にガスを貯留する装置であり、ガスの需要と供給の変動（アンバランス）量をピストンの上下動により時間的に吸収することができる。ガスホルダーとしては、例えばピストンと底板とが同一形状を有しており、ピストンの着底時にピストンと底板とがほぼ隙間無く接触するタイプのガスホルダー（例えば「ウィギンス型ガスホルダー」）が知られている。このガスホルダーにおいて、ピストンは、側板と屋根とで囲まれた空間内を、ガス貯留量に応じて昇降自在である。

【0003】

このタイプのガスホルダーでは、ピストンの着底時には底板との間に隙間が無い。このため、ガスホルダー内部の点検・補修を実施する際には、その都度、ピストンと底板との間に複数のピストンサポートを取り付けて、ピストンの荷重をピストンサポートを介して底板で支持して、作業スペースを確保する必要がある。ピストンサポートの取り付け作業は、作業員がピストンの上部に乗って仕切フランジを取り外した後に、ピストンの上側から底板との間にピストンサポートを挿入し、ピストンにピストンサポートを取り付けるといった手順で行われる。

【0004】

ここで、ガスホルダー内部の点検・補修時に設置される複数のピストンサポートのうちホルダーの底部外縁に側板に沿って配設されるピストンサポート（以下、「アウターピストンサポート」という。）は、ピストンをホルダーの底部外縁で支持する支持具に設置される。支持具には、アウターピストンサポートが挿入され、これを支持するピストンサポート支持管が予め設置されている。

【0005】

ピストンサポート支持管は、常にガスホルダー内部に置かれているため、水分やＣＯ_２を含むガスに長時間にわたって曝される。特に、転炉ガス（ＬＤＧ）、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）等の製鉄プロセスから発生するガス（副生ガス）は、ＣＯ２や、粉塵除去を目的とした水処理に起因する水分が多く含まれ、ピストンサポート支持管に錆が発生し易い。このため、ピストンサポート支持管の内周面において腐食が進行し、腐食により発生した錆によってピストンサポート支持管の内周面が変形して凹凸やフクレが生じる。このようなピストンサポート支持管の変形によって、ピストンサポートの挿入が不可能となる、あるいはピストンサポート挿入時の抵抗が大きくなってピストンサポートの設置が困難になる。

【0006】

また、腐食によりピストンサポート支持管の強度が低下するため、腐食が進んだピストンサポート支持管については取り替える必要がある。しかし、ピストンサポート支持管は支持具のコンクリートダムに埋め込まれているため、取替時にはコンクリート部を全て破壊する必要がある。加えて、腐食が進行しておらず取替不要なピストンサポート支持管をも取り替える必要が生じ、多大な工事費用がかかるため、経済的でない。

【0007】

このような課題に対して、例えば特許文献１には、傾倒可能なピストンサポートをピストンに常設することにより、煩雑なピストンサポートの着脱を不要とし、ガスホルダー内部の点検・補修作業を簡易にしたガスホルダーが開示されている。特許文献１に記載のガスホルダーにおいては、ピストンサポートがピストンに常設されているためピストンサポート支持管は不要となるため、ピストンサポート支持管の腐食やそのメンテナンス性に対する懸念がなくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８−２３２３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、上記特許文献１に記載のガスホルダーでは、常設されるピストンサポートは水分やＣＯ_２を含むガスに長時間にわたって曝されることになり、ピストンサポートの耐久性が懸念される。また、アウターピストンサポートは支持具のコンクリートダムに設置されているため、アウターピストンサポートについて取り替えの必要が生じた際には、従来と同様、支持具のコンクリートダムのコンクリート部を破壊する必要がある。

【0010】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、アウターピストンサポートの設置を作業者の負荷なく確実に行うことができるようにするとともに、ピストンサポート支持管更新工事の頻度が低減されるメンテナンス性の高い、新規かつ改良されたガスホルダーのピストンサポートを支持するピストンサポート支持管を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

ガスを貯蔵するガスホルダーにおいて、ガスホルダーのピストンと底板との間に起立配置されてピストンを底板から離隔した位置に支持するピストンサポートのうち底板外縁に配置されるピストンサポートを支持するピストンサポート支持管であって、中空の外管と、外管の中空部分に配置された中空の内管とからなり、外管の内面と内管の外面によって空間を形成することを特徴とする。

【0012】

本発明によれば、ピストンサポート支持管を外管と内管とからなる二重管構造とし、これらの間に空間を設ける。これにより、内管の内面の腐食によって生じた錆により当該内面に凹凸やフクレが生じても、ピストンサポート挿入時には内管が主として弾性変形し、錆部の厚みを吸収する。したがって、ピストンサポート挿入時の抵抗が軽減される。

【0013】

内管の肉厚は６．１５ｍｍ以下とするのが好ましい。これにより、ピストンサポート挿入時に内管が変形しやすくなり、錆部の厚みを吸収することができる。

【0014】

また、外管の内面と内管の外面との間に、内管の最大変形しろ以上の間隔を設けるようにしてもよい。これにより、内管が最大変形した場合であっても内管が変形により外管を外側へ押すことがないため、確実に錆部の厚みを吸収することができる。

【0015】

さらに、外管は、ガスホルダーのピストンの外縁を支持する支持具に固定されており、外管と内管とは溶接により固定するようにしてもよい。これにより、内管の腐食が進行し取替が必要となった場合でも、ピストンサポート支持管が埋め込まれている支持具を破壊する必要は無く、内管の交換のみで補修が可能である。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように本発明によれば、アウターピストンサポートの設置を作業者の負荷なく確実に行うことができるようにするとともに、ピストンサポート支持管の工事の頻度を低減し、メンテナンス性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るガスホルダーの通常運転時の構成を示す模式図である。

【図2】同実施形態に係るガスホルダーの内部点検時の構成を示す模式図である。

【図3】同実施形態に係るピストンにおけるピストンサポートの配列の一例を示す平面図である。

【図4】同実施形態に係るガスホルダーの通常運転時におけるピストンサポート支持管の状態を示す概略説明図である。

【図5】同実施形態に係るガスホルダーの内部点検時におけるピストンサポート支持管の状態を示す概略説明図である。

【図6】図５に示すアウターピストンサポートが挿入されたときのピストンサポート支持管の状態を示す部分断面図である。

【図7】同実施形態に係るピストンサポート支持管の外管、内管、およびアウターピストンサポートの配置関係を説明する部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0019】

＜１．ガスホルダーの概略構成＞
［自動撮像装置の外観例］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係るガスホルダー１０の概略構成について説明する。図１および図２は、本実施形態にかかるガスホルダー１０の全体構成を、運転時、内部点検時ごとにそれぞれ示す模式図である。図３は、ピストン１におけるピストンサポートの配列の一例を示す平面図である。

【0020】

本実施形態にかかるガスホルダー１０は、図１に示すように、ホルダー内に昇降自在に配設される円形ドーム状のピストン１１と、ホルダー底部に設置される円形ドーム状の底板１２と、ホルダー側面を取り囲むように起立配置された円筒形の側板１３と、ホルダー上部を覆う円形ドーム状の屋根１４とを主に備える。

【0021】

ガスホルダー１０は、全体として略円筒形状を有する乾式ガスホルダーであって、ピストン１１と底板１２とが略同一形状を有し、ピストン１１が側板１３にゴムシール機構１６を介して連結されたタイプのガスホルダーである。ガスホルダー１０は、例えば、高さ数十ｍ、直径数十ｍの貯蔵設備であり、その内部に、例えば、転炉ガス（ＬＤＧ）、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、天然ガス、石炭ガス等の各種のガスを貯蔵できる。

【0022】

ピストン１１は、その外周がホルダー直径より若干小さい径の略円形であり、その中心部が最高点に位置するような円形ドーム形状を有する。ピストン１１は、板厚が例えば４．５ｍｍ程度の比較的薄い鋼板等で製造されており、その強度を補強するための梁材等の構造補強材は取り付けられていない。このため、ピストン１１の板厚により、ピストン１１の質量が定まり、この結果、ピストン１１の下部に貯蔵されるガス圧が決定する。かかるピストン１１は、図１に示すように、その下部側に貯蔵されるガス量に応じて、ホルダー内を昇降自在である。

【0023】

底板１２は、例えば、コンクリート等を打設して製造された基台の上面に、鋼板等をドーム状に貼り合わせて構成されている。底板１２とピストン１１とは、略同一の円形ドーム形状を有する。上述のようにピストン１１には構造補強材が設置されていないので、ガスホルダー１０が停止してピストン１１が着底したときには、ピストン１１と底板１２とは、ほぼ隙間無く接触する。このように、ピストン１１と底板１２との間に隙間がなくホルダー内へのガス流入がない場合であっても、ピストン１１と底板１２との間が負圧になりにくいので、薄い板状のピストン１１が変形して破損することを防止できる。

【0024】

側板１３及び屋根１４は、例えば、複数の鋼板等を溶接等により気密に接合して構築される。また、屋根１４の中心部には換気口１５が設けられており、さらに、側板１３には、小さな換気窓である複数のシェルベント（図示せず。）が配置されている。ピストン１１が上昇したときには、ゴムシール機構１６のシールゴム（アウターシール１６１）がガス圧力により側板１３に押し付けられるため、シェルベントにより、側板１３と当該シールゴムとの間の空気を円滑に抜くことができる。なお、屋根１４の形状は、図１及び図２に示すようなドーム形状の例に限定されず、例えば、平坦な円板形状または円錐形状などであってもよい。

【0025】

また、ピストン１１は、ゴムシール機構１６を介して側板１３に昇降自在に連結されている。このゴムシール機構１６は、例えば、アウタシール１６１を介して側板１３に対して昇降自在に配設されたＴフェンダ１６２と、インナシール１６３を介してＴフェンダ１６２に対して昇降自在に配設され、ピストン１１の外縁を支持する支持具１６４と、ホルダー内の底部外縁に側板１３に沿って配設されるＴフェンダ架台１６５と、から構成される。アウタシール１６１及びインナシール１６３は、弾性変形可能なゴムシールで形成されており、これにより、側板１３とＴフェンダ１６２との間、及び、Ｔフェンダ１６２と支持部１６４との間をシールできる。

【0026】

かかるゴムシール機構１６によりピストン１１と側板１３とをシールすることで、ピストン１１下部の貯留空間に貯留されたガスが、ピストン１１と側板１３との間からピストン１１の上部空間に漏れることを防止できる。また、かかるゴムシール機構１６を用いることにより、上述のようにピストン１１の構造を支持するための構造補強部材が設置不要となる。このため、ピストン１１と底板１２を略同一形状の簡易な構造にできるとともに、ピストン１１がシール機構上の制約を受けることなくホルダー底部まで到達できる。従って、ピストン１１の着底時に、ピストン１１と底板１２とがほぼ隙間無く接触できるようになる。

【0027】

また、ピストン１１の外縁を支持する支持具１６４には、貯蔵されるガスに接するピストン１１の内面（すなわち、下面）及び底板１２の点検・補修作業時にピストンサポート２０（アウターピストンサポート２１０）を支持するピストンサポート支持管（図４〜図６の符号３０）が設けられる。なお、ピストンサポート支持管の構成の詳細については後述する。

【0028】

側板１３の下部には、ガスホルダー１０内にガスを流入／流出するためのガス流出入口１７が設けられている。このガス流出入口１７、ホルダー出入口弁１８及び配管を介して、外部のブロワー１９によって、ガスホルダー１０内にガスが流出入される。なお、本実施形態では、ガスホルダー１０にガス流出入口１７を１つだけ設置しているが、かかる例に限定されず、ガス流入口とガス流出口とを別々に設置してもよい。

【0029】

以上のような構造のガスホルダー１０において、貯蔵されるガスに接するピストン１１の内面（即ち、下面）及び底板１２の点検・補修作業を行う場合には、図２に示すようにピストン１１と底板１２との間に複数のピストンサポート２０を起立配置させる。こうしてピストンサポート２０によりピストン１１の荷重を支持することで、ピストン１１の下方に作業スペースを確保することができる。すなわち、ピストンサポート２０は、ピストン１１と底板１２との間に起立配置されて、ピストン１１を支持する棒状の支持部材である。ピストンサポート２０として、例えば円形の横断面形状を有する鋼管を用いることができる。

【0030】

ピストンサポート２０は、図３に示すように、複数のピストンサポート２０が、平面円形のピストン１１の中心点を中心とした各同心円上に、周方向に沿って等間隔で配設されている。また、図３に示すように、複数のピストンサポート２０は、ピストン１１の径方向にも、ほぼ等間隔で配設されている。これにより、ピストン１１と底板１２との間に複数のピストンサポート２０を略均等に配置して、バランス良くピストン１１を支持できる。なお、本実施形態において、ピストンサポート２０のうちガスホルダー１０の底部外縁に側板１３に沿って配設されるものをアウターピストンサポート２１０とし、アウターピストンサポート２１０以外のもの（すなわち、アウターピストンサポート２１０よりピストン１１の中心側にあるもの）をインナーピストンサポート２２０という。

【0031】

ここで、ピストンサポート２０のうちアウターピストンサポート２１０は、使用時には支持具１６４のコンクリートダム１６４ａに埋め込まれたピストンサポート支持管３０に挿入される。本実施形態に係るピストンサポート支持管３０は、外管と内管とからなる二重管構造となっている。これにより、水分やＣＯ_２を含むガスに長時間にわたって曝されるピストンサポート支持管３０が腐食してその内面に発生した錆による凹凸やフクレによってアウターピストンサポート２１０が挿入できない、あるいは挿入しにくくなることを回避することができる。本実施形態に係るピストンサポート支持管３０の構成については、以下、詳細に説明する。

【0032】

＜２．ピストンサポート支持管＞
図４〜図７に基づいて、本実施形態に係るピストンサポート支持管３０の構成について説明する。なお、図４は、本実施形態に係るガスホルダー１０の通常運転時におけるピストンサポート支持管３０の状態を示す概略説明図である。図５は、本実施形態に係るガスホルダー１０の内部点検時におけるピストンサポート支持管３０の状態を示す概略説明図である。図６は、図５に示すアウターピストンサポート２１０が挿入されたときのピストンサポート支持管３０の状態を示す部分断面図である。図７は、本実施形態に係るピストンサポート支持管３０の外管３１０、内管３２０、およびアウターピストンサポート２１０の配置関係を説明する部分拡大断面図である。

【0033】

［２−１．構成］
ピストンサポート支持管３０は、図４に示すように、支持具１６４のコンクリートダム１６４ａに埋め込まれて設けられている。ピストンサポート支持管３０は、例えばコンクリートダム１６４ａの上部側（ピストン１１の上面側）からはピストンサポート支持管３０の上部が突出するように設置される。本実施形態に係るピストンサポート支持管３０は、上述したように外管３１０と内管３２０とからなる二重管構造となっている。外管３１０および内管３２０は、例えば圧力配管用の炭素鋼鋼管を用いて構成することができる。

【0034】

外管３１０は、コンクリートダム１６４ａに埋め込まれて固定されている円筒形状の中空部材である。コンクリートダム１６４ａから突出した外管３１０の上端部にはフランジ３１２が形成されており、外管３１０と内管３２０とを固定する際に用いられる固定プレート３４２がフランジ３１２上に配置されている。外管３１０は中空となっており、その中空部分に内管３２０が配置される。

【0035】

内管３２０は、外管３１０の中空部分に挿通され、外管３１０に固定される円筒形状の中空部材である。外管３１０と内管３２０とは、上端部および下端部において、固定プレート３４２、３４４を介して溶接により固定されている。内管３２０は、コンクリートダム１６４ａに既に固定されている外管３１０に対して溶接固定してガスホルダー１０に設置してもよく、まず外管３１０と内管３２０とを溶接固定した後、二重管化されたピストンサポート支持部３０の外管３１０部分をコンクリートダム１６４ａに埋め込んで設置してもよい。

【0036】

外管３１０と内管３２０との間には、図７に示すように、所定の間隔ｔ_２を有するように空間が形成される。ピストンサポート支持管３０の内管３２０の内面は、水分やＣＯ_２を含むガスに触れて腐食し、錆が発生する（図７下側の錆部４）。発生した錆は、約２．５〜２．７倍程度まで体積が膨張する。アウターピストンサポート２１０挿入時には、アウターピストンサポート２１０は、ピストンサポート支持管３０内面に発生した錆部４を半径方向外側へ押し、これによりピストンサポート支持管２１０の内管３２０の錆、フクレ発生部は半径方向外側へ変形する。この変形は、主として弾性変形であるが、塑性変形等の変形も含まれる。外管３１０の内面と内管３２０の外面とによって形成される空間は、この内管３２０の半径方向外側への変形を吸収するために設けられる。

【0037】

すなわち、ピストンサポート支持管３０の内管３２０がアウターピストンサポート２１０から力を受けることにより弾性変形を生じ、外管３１０と内管３２０の間に設けられた空間分の変形が可能となる。したがって、外管３１０の内面と内管３２０の外面とは、内管３２０に持たせる最大変形しろ以上離隔させることで、内管３２０が最大変形した場合であっても内管３２０が変形により外管３１０を半径方向外側へ押すことがなくなる。内管３２０の最大変形しろは、内管３２０の寸法や材質、錆の発生位置等に応じて決定される。例えば、内管３２０の最大変形しろを０．５ｍｍとしたとき、内管３２０の肉厚を６．１５ｍｍ以下とすることで内管３２０の最大変形量を０．５ｍｍ以下とすることが可能となる。

【0038】

このように、外管３１０の内面と内管３２０の外面とによって形成される空間を設けることで、錆やフクレによる厚み増加によりアウターピストンサポート２１０と内管３２０との間に空間が無くなっても、アウターピストンサポート２１０の挿入が可能となる。

【0039】

本実施形態において、内管３２０は、上部が外管３１０よりも長く突出するように設けられ、上端部にはフランジ３２２が形成されている。フランジ３２２は、ガスホルダー１０の通常運転時に設置される蓋３３０、あるいはアウターピストンサポート２１０のフランジと固定するために設けられている。フランジ３２２を外管３１０の上端部から離れた位置に設けることで、蓋３２２あるいはアウターピストンサポート２１０を設けた際に、これらとピストンサポート支持管３０（具体的にはフランジ３２２）とを固定する作業を行い易くすることができる。

【0040】

ガスホルダー１０の通常運転時に設置される蓋３３０は、図４に示すように、中空となっているピストンサポート支持管３０の上部開口を覆うように設けられる。蓋３３０は、図２に示すように内部点検時にアウターピストンサポート２１０を設置する際には取り外され、アウターピストンサポート２１０が設置されない通常運転時、停止時に設置される。この作業を行い易くするために、蓋部３３０の上部には、取っ手３３２が設けられている。蓋３３０は、ピストンサポート支持管３０に設置されたとき、内管３２０のフランジ３２２と例えばボルトなどの固定部材により固定される。

【0041】

一方、ピストンサポート支持管３０にアウターピストンサポート２１０が設置されると、図５に示すように、ガスホルダー１０のピストン１１と底板１２との間に空間が形成される。アウターピストンサポート２１０は、図５に示すように上端部に取っ手２１４が設けられたフランジ２１２を備えてもよい。フランジ２１２は、アウターピストンサポート２１０がピストンサポート支持管３０に設置されたとき、内管３２０のフランジ３２２と例えばボルトなどの固定部材により固定される。取っ手２１４は、ピストンサポート支持管３０への設置、除去作業を行い易くするために設けられている。

【0042】

［２−２．メンテナンス性について］
本実施形態に係るピストンサポート支持管３０は、外管３１０と内管３２０とからなる二重管構造とすることで、外管３１０の内面は内管３２０の外面と対向し、ガスに触れない構成となる。したがって、ガスによる腐食や変形はピストンサポート支持管３０のうち内管３２０にて生じることになる。また、コンクリートブロック１６４ａには外管３１０のみが固定され、内管３２０はコンクリートブロック１６４ａとは独立して設けられる。

【0043】

これより、ピストンサポート支持管３０において内管３２０の腐食や変形が進行し取り替えが必要となった場合には、外管３１０と溶接されている内管３２０のみを取り外し、新たな内管３２０をコンクリートブロック１６４ａに固定されている外管３１０に溶接して固定することで、ピストンサポート支持管３０を補修することができる。したがって、ピストンサポート支持管３０の取り替えを、コンクリートブロック１６４ａを破壊することなく実施することができる。

【0044】

＜３．まとめ＞
以上、本実施形態に係るガスホルダーのピストンサポートを支持するピストンサポート支持管３０の構成とその作用について説明した。本実施形態によれば、ピストンサポート支持管３０を外管３１０と内管３２０とからなる二重管構造とし、これらの間に空間を設ける。これにより、内管３２０の内面の腐食によって生じた錆により当該内面に凹凸やフクレが生じても、アウターピストンサポート２１０挿入時には内管３２０が主として弾性変形し、錆部の厚みを吸収する。したがって、アウターピストンサポート２１０挿入時の抵抗が軽減される。

【0045】

また、内管３２０の腐食が進行し取替が必要となった場合でも、従来のようにピストンサポート支持管３０が埋め込まれているコンクリートブロック１６４ａを破壊する必要は無く、内管３２０の交換のみで補修が可能である。

【実施例】

【0046】

実施例として、ピストンサポート支持管の二重管化によるフクレの吸収効果を検証した。ここでは、図４〜図７に基づき説明した本発明に係る構成のピストンサポート支持管を実施例、従来の１つの管からなる構成のピストンサポート支持管を比較例として、以下の条件にて錆がピストンサポート支持管中央に局所的に発生した場合におけるピストンサポートの変形量を数値シミュレーションにより算出した。また、ピストンサポート支持管の内面に０．３５ｍｍを超える厚みの錆が発生した場合において、実施例および比較例におけるピストンサポート支持管へのアウターピストンサポートの挿入可否を検証した。結果を下記表１に示す。

【0047】

［前提条件］
支持管の外管：１２５Ａ ＳＴＰＧ（Ｓｃｈ４０）
支持管（比較例）、支持管の内管（実施例）：１００Ａ ＳＴＰＧ（Ｓｃｈ４０）
アウターピストンサポート：９０Ａ ＳＴＰＧ（Ｓｃｈ４０）
腐食速度：１３２μｍ／Ｙ
（ＣＯ_２、水分を含む転炉ガス３０〜７０℃雰囲気環境下での実績腐食最大速度）
錆部の体積膨張最大速度：３５６μｍ／Ｙ（実績膨張最大速度）
縦弾性係数：１９６，０００Ｎ／ｍｍ^２
許容応力：２０６Ｎ／ｍｍ^２
サポート支持管長（外管、内管）：１．６ｍ

【0048】

【表1】

【0049】

まず、比較例では、ピストンサポート支持管は１つの管から形成されているため、アウターピストンサポートとピストンサポート支持管内面との間隔ｔ_１が０．３５ｍｍ（０．７ｍｍ／２）のとき錆厚みが０．３５ｍｍを超えると、アウターピストンサポートを挿入するには強いハンマリングが必要となったり、挿入不可能となったりすると考えられる。また、この比較例のピストンサポート支持管を用いた場合の耐久時間を上記腐食速度、錆部の体積膨張最大速度等に基づきシミュレーションすると、使用開始から約１．６年でアウターピストンサポートの挿入が困難となるものが発生することが判明した。

【0050】

一方、実施例では内管内側の局所的な錆の発生により内管のフクレが０．３５ｍｍを超えても、外管と内管の間に間隔ｔ_２の空間があるため、内管が半径方向外側に変形し、フクレが吸収される。このため、錆部が発生しても軽いハンマリングでアウターピストンサポートを挿入することが可能と考えられる。

【0051】

より詳細に説明すると、内管が０．５ｍｍ変形した場合（当該条件における内管の最大変形しろ）に、錆部がアウターピストンサポートに与える内径方向の力を１０８，５８４Ｎ、静止摩擦係数を０．５２とすると、アウターピストンサポートにかかる摩擦抵抗は５６，４６４Ｎ（１０８，５８４Ｎ×０．５２）となる。なお、静止摩擦係数０．５２は、一般的な鋼材間の静止摩擦係数として用いられる値である。ここで、ハンマーの重さを５ｋｇ、ハンマリング１回につきアウターピストンサポートが押し下げられる距離を５ｍｍとすると、必要なハンマリングスピードは時速２７．１ｋｍ／ｈとなり、現実的に当該作業は容易に実行可能であると考えられる。

【0052】

なお、本実施例では、内管の肉厚が６ｍｍの例であり、１〜２ｍ程度の支持管長さ（本願発明例は１．６ｍ）では軽いハンマリングによる内管変形でピストンサポートの挿入が可能である。なお本願発明者らの検討では、内管肉厚が６．１５ｍｍ以下であれば、人手によるハンマリングによって、ピストンサポート挿入が可能な内管変形が実現できるものと考えられる。一般的なピストンサポート本数を勘案すると、内管肉厚の下限値を２ｍｍとすると、ピストンを支持する強度が確保でき使用できる。

【0053】

また、実施例において内管が弾性変形により許容が可能な変形しろ（最大変形しろ）は、当該寸法、材質、錆の発生位置の条件より０．５ｍｍであった。したがって、ピストンサポート支持管を二重管化することで、最大変形しろ０．５ｍｍにアウターピストンサポートと内管と間隔０．３５ｍｍを合わせて、０．８５ｍｍの錆厚みまで許容が可能であると考えられる。

【0054】

実施例のピストンサポート支持管を用いた場合の耐久時間については、上記腐食速度、錆部の体積膨張最大速度等に基づきシミュレーションすると、使用開始から約３．８年までは確実にアウターピストンサポートを挿入できることが判明した。シミュレーションによれば、上記比較例よりも２倍以上長い期間、ピストンサポート支持管を使用できることがわかった。

【0055】

以上より、ピストンサポート支持管を上述の本実施形態に係る本発明の構成とすることで、ピストンサポート支持管の内面に錆が発生しても、ピストンサポートの挿入が容易となる。また、本発明の構成のピストンサポート支持管では、アウターピストンサポートを挿入できる、許容可能な錆厚みが大きくなる。これにより、ピストンサポート支持管の取替周期を長期化することが可能となる。

【0056】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0057】

例えば、上記実施形態では、ピストンサポートは、強度面と製造の容易さの観点から、例えば、円形の横断面形状を有する鋼管を用いるものとして説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ピストンサポートは、四角、多角形、楕円など任意の横断面形状であってもよい。ピストンサポート支持管の外管および内管の形状は、ピストンサポートの形状に応じて適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0058】

４ 錆部
１０ ガスホルダー
１１ ピストン
１２ 底板
１３ 側板
１４ 屋根
１５ 換気口
１６ ゴムシール機構
１７ ガス流出入口
１８ ホルダー出入口弁
１９ ブロワー
２０ ピストンサポート
３０ ピストンサポート支持管
１６４ 支持具
１６４ａ コンクリートブロック
２１０ アウターピストンサポート
２２０ インナーピストンサポート
３１０ 外管
３２０ 内管
３３０ 蓋
３４２、３４４ 固定プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】