特開 2023-96458 建物用煙突及びその脚部

(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】P2023096458

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】建物用煙突及びその脚部

(51)【国際特許分類】

   E04F 17/02 20060101AFI20230630BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20230630BHJP

   F23J 13/00 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

E04F17/02 B

E04B1/58 511H

F23J13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212248

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】591029921

【氏名又は名称】フジモリ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003340

【氏名又は名称】弁理士法人湧泉特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中澤 元宏

(72)【発明者】

【氏名】江水 友弘

(72)【発明者】

【氏名】栃下 裕也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 芳宣

【テーマコード（参考）】

2E125

3K070

【Ｆターム（参考）】

2E125AA02

2E125AG03

2E125BB01

2E125BB22

2E125CA05

2E125CA16

3K070AC01

3K070AC12

(57)【要約】

【課題】建物用煙突の脚部の軽量化を図るとともに、水がクラックから脚部の内部に浸み込むのを防止する。
【解決手段】建物用煙突１０の脚部２０を、建物１の躯体床４に据え付ける。脚部２０から煙突本体１１を立ち上げる。脚部２０の周壁２２の内側に煙突底パン３０を張り渡す。煙突底パン３０を金属板によって構成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物の躯体床に据え付けられる脚部と、前記脚部から立ち上がる煙突本体と、を備え、
前記脚部が、周壁と、前記周壁の内側に張り渡された金属板からなる煙突底パンとを含むことを特徴とする建物用煙突。

【請求項2】

前記脚部には、前記煙突底パンを、面内方向の熱変位を許容するように支持する支持手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の建物用煙突。

【請求項3】

前記脚部には、前記周壁から内側へ突出されるとともに前記煙突本体の下端部が載せられる本体受けが設けられており、
前記煙突底パンの外周部が、前記本体受けの下面に宛がわれてボルトによって連結され、前記外周部には前記ボルトを挿通する挿通孔が形成され、前記挿通孔がルーズ孔であることを特徴とする請求項１又は２に記載の建物用煙突。

【請求項4】

前記支持手段が、前記周壁から内側へ突出されたパン受けを有し、前記煙突底パンの外周部が、前記パン受けの上に載せられ、前記周壁の内面と前記煙突底パンの外周部とが、前記熱変位を許容するように離間されていることを特徴とする請求項２に記載の建物用煙突。

【請求項5】

建物用煙突における、建物の躯体床に据え付けられる脚部であって、
周壁と、
前記周壁の内側に張り渡された金属板からなる煙突底パンと、
を含むことを特徴とする建物用煙突の脚部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、煙突に関し、特に建物に付属される煙突の底部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ボイラーや発電機等が有る建物には、排ガスを放出するための煙突が備えられている（特許文献１等参照）。この種の煙突の底部を構成する脚部が建物の躯体床に据え付けられている。脚部から煙突本体が立ち上がっている。

【0003】

前記脚部の外周は、鋼製の周壁によって構成されている。周壁の内部には、キャスタブル耐火物が装填されている。該キャスタブル耐火物の上面すなわち脚部の上面には、排水口へ向かって下がる排水勾配が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－０５６６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

建物用煙突の脚部におけるキャスタブル耐火物は、比重が大きいうえに、脚部の内部のほぼ全体を占める体積を有している。このため、脚部が重く、工場からの搬出や施工現場での据え付けが容易でないだけでなく、据え付けられた脚部を支える躯体床への負荷が大きい。躯体床を構成するコンクリートスラブの鉄筋数を増やしたり厚みを大きくしたりする必要が生じることもある。
また、キャスタブル耐火物は、経年劣化によってクラックが入りやすい。すると、水がクラックからキャスタブル耐火物の内部に浸み込み易くなって内部に溜まり、周辺の鋼材を錆びやすくするおそれがある。
本発明は、かかる事情に鑑み、建物用煙突の脚部の軽量化を図るとともに、水が脚部の内部に溜まるのを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明に係る建物用煙突は、建物の躯体床に据え付けられる脚部と、前記脚部から立ち上がる煙突本体と、を備え、
前記脚部が、周壁と、前記周壁の内側に張り渡された金属板からなる煙突底パンとを含むことを特徴とする。
本発明に係る建物用煙突の脚部は、建物用煙突における、建物の躯体床に据え付けられる脚部であって、周壁と、前記周壁の内側に張り渡された金属板からなる煙突底パンと、を含むことを特徴とする。
金属製の煙突底パンを設けることによって、煙突脚部からキャスタブル耐火物を省略でき、金属製の煙突底パンを薄肉にすることで脚部を軽量化できる。
金属製の煙突底パンはキャスタブル耐火物よりクラック等の劣化損傷部が出来にくい。したがって、水が脚部の内部に溜まるのを防止できる。前記煙突底パンの金属材質は、ステンレスなどの耐食性金属が好ましい。
脚部の内部には、耐熱グラスフェルトなどの軽比重断熱材が装填されており、該断熱材の上面に前記煙突底パンが被せられていることが好ましい。

【0007】

前記脚部には、前記煙突底パンを面内方向の熱変位を許容するように支持する支持手段が設けられていることが好ましい。
前記支持手段によって、煙突底パンを支持するとともに煙突底パンの熱膨張を吸収できる。

【0008】

前記脚部には、前記周壁から内側へ突出されるとともに前記煙突本体の下端部が載せられる本体受けが設けられており、
前記煙突底パンの外周部が、前記本体受けの下面に宛がわれてボルトによって連結され、前記外周部には前記ボルトを挿通する挿通孔が形成され、前記挿通孔がルーズ孔であることが好ましい。
これによって、煙突本体用の本体受けが、煙突底パン用の支持手段として提供される。 前記ルーズ孔の内周縁とボルトとの間のクリアランスによって、煙突底パンの熱膨張を吸収できる。

【0009】

前記支持手段が、前記周壁から内側へ突出されたパン受けを有し、前記煙突底パンの外周部が、前記パン受けの上に載せられ、前記周壁の内面と前記煙突底パンの外周部とが、前記熱変位を許容するように離間されていることが好ましい。
前記パン受けによって、煙突底パンを支持できるとともに、煙突底パンの外周部がパン受け上で変位でき、煙突底パンの熱膨張を吸収できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、建物用煙突の脚部の軽量化を図るとともに、水が脚部の内部に浸み込んで脚部の内部に溜まるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る建物用煙突の下側部分の正面断面図である。

【図2】図２は、図１の円部ＩＩを拡大して示す正面断面図である。

【図3】図３は、前記建物用煙突の脚部の斜視図である。

【図4】図４は、図２の円部ＩＶを拡大して示す断面図である。

【図5】図５は、図２のＶ－Ｖ線に沿う、前記建物用煙突の平面断面図である。

【図6】図６は、本発明の第２実施形態に係る建物用煙突の下側部分の拡大正面断面図である。

【図7】図７は、図６の円部ＶＩＩを拡大して示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜第１実施形態（図１～図５）＞
図１に示すように、建物１の躯体１ａ内に吹き抜け空間２が設けられている。吹き抜け空間２は、建物１を鉛直に吹き抜けている。吹き抜け空間２内に建物用煙突１０が設置されている。建物用煙突１０は、煙突本体１１と、脚部２０を含む。図２に示すように、煙突本体１１は、断熱壁１３と、外壁１４と、内壁１５を含み、軸線を鉛直（上下）に向けた平面視四角形（図３）の筒状（角筒形）になっている。断熱壁１３は、珪酸カルシウム等の硬質の断熱材料にて構成されている。断熱壁１３の外面に外壁１４が設けられている。断熱壁１３の内面に内壁１５が設けられている。外壁１４及び内壁１５は、鋼板等の金属板によって構成されている。
詳細な図示は省略するが、煙突本体１１は、複数の煙突ユニットに分割されている。これら煙突ユニットが、上下へ一列に積層されることによって、煙突本体１１が構成されている。各煙突ユニットは、支持アームを介して吹き抜け空間２のまわりの建物躯体１ａに支持されている。

【0013】

図１に示すように、建物１内におけるボイラーや発電機等のガス排出を伴う設備（図示省略）からの排気ダクト３が、煙突本体１１の下端部近くの側部に接続されている。煙突１０の上端部（図示は省略）は、建物１の屋上等に突出されている。

【0014】

建物用煙突１０の底部構造は、次のように構成されている。
図１に示すように、建物１の吹き抜け空間２の底部には、煙突基礎４が設けられている。煙突基礎４は、建物１の躯体床の一部を構成するコンクリートスラブからなる。煙突基礎４上に脚部２０が据え付けられている。脚部２０から煙突本体１１が立ち上げられている。

【0015】

図２及び図３に示すように、脚部２０は、底板２１と、周壁２２を含み、平面視で四角形の箱状ないしは台盤状に形成されている。底板２１は、四角形の鋼板によって構成されている。底板２１の外周部は、周壁２２の４辺から外方へ延び出て、底フランジ２１ｆとなっている。底フランジ２１ｆが、アンカーボルト５によって、煙突基礎４に固定されている。これによって、脚部３０が煙突基礎４（躯体床）に定着されている。アンカーボルト５は、基礎４のコンクリート打設時にコンクリートに埋設する埋め込みアンカーであるが、これに限らず、後煙突１０の設置時に打設する後施工アンカーでもよい。

【0016】

図３に示すように、底板２１上に周壁２２が設けられている。図１及び図２に示すように、周壁２２は、煙突本体１１の外壁１４と一体になっている。外壁１４を構成する鋼板の下側部分が、脚部２０の周壁２２となっている。周壁２２が底板２１の上面に突き当てられて溶接されている。周壁２２の外面と底フランジ２１ｆとで作る外側隅角部には、鉛直をなす複数の外側縦リブ２４が、周壁２２の外周に沿って間隔を置いて設けられている。図２及び図５に示すように、周壁２２の内面と底板２１とで作る内側隅角部には、鉛直をなす複数（図では１つだけ図示）の内側縦リブ２５が、周壁２２の内周に沿って間隔を置いて設けられている。内側縦リブ２５の上端部は、周壁２２の中間高さに配置されている。

【0017】

図２及び図３に示すように、周壁２２の内面（図２において左側面）には、本体受け４１が、脚部２０の内側（図２において左方）へ突出されるように設けられている。本体受け４１は、厚肉の鋼板によって四角形の枠状に形成されている。本体受け４１の外周縁が、周壁２２の内面に突き当てられて溶接されている。かつ、内側縦リブ２５の上端部が、本体受け４１の下面に突き当てられて溶接されることによって、本体受け４１が内側縦リブ２５（支持リブ）によって下側から支持されている。

【0018】

煙突本体１１の断熱壁１３が、本体受け４１に載せられて支持されている。
なお、脚部２０の周壁２２と煙突本体１１の外壁１４とが別体であってもよい。外壁１４とは別体の周壁２２に煙突本体１１の下端部が差し込まれていてもよい。

【0019】

図１及び図２に示すように、脚部２０の内部空間における、本体受け４１より下側の部分には、軽比重断熱材２３が充填されている。軽比重断熱材２３の比重は、好ましくは１以下であり、砂を主成分とするキャスタブル耐火物と比べると十分に軽い。軽比重断熱材２３の材質は、好ましくは耐熱グラスフェルトであるが、これに限らず、耐熱発泡樹脂などが用いられていてもよい。

【0020】

図２及び図３に示すように、軽比重断熱材２３の上面に、煙突底パン３０が被せられている。煙突底パン３０は、外周部を除くパン部分３１と、前記外周部からなる被保持部３２を含み、脚部２０の断面形状に合わせた四角形の板状に形成されている。図３に示すように、パン部分３１の中央部には、排水口３５が設けられている。パン部分３１には、排水口３５へ向かって下がる排水勾配が形成されている。
なお、排水口３５の位置は、パン部分３１の中央部に限らず、パン部分３１の端部又はコーナー部であってもよい。

【0021】

図２に示すように、パン部分３１の外周に被保持部３２が設けられている。被保持部３２は、排水勾配を有さず、水平になっている。被保持部３２とパン部分３１との連続部には、屈曲部３６が形成されている。

【0022】

図３に示すように、パン部分３１及び被保持部３２からなる煙突底パン３０は、４つの角と排水口３５とを結ぶ対角線状の分割線３３において４枚の分割板３４に分割されている。各分割板３４におけるパン部分３１を構成する部分が、排水口３５へ向かって下へ傾けられている。隣接する分割板３４の対向縁どうしが突き当てられて溶接されている。その溶接ビードが分割線３３となっている。

【0023】

各分割板３４ひいては煙突底パン３０の材質は、好ましくはステンレス鋼などの耐食性金属にて構成されている。煙突底パン３０は、排水勾配を保持し得る保形性があればよく、建物用煙突１０の構造強度を担う必要はない。したがって、煙突底パン３０は薄肉でよい。例えば、煙突底パン３０の厚みは、１ｍｍ程度～数ｍｍ程度であるが、１ｍｍ未満であってもよい。

【0024】

図２及び図３に示すように、煙突底パン３０が、周壁２の内側に張り渡されている。煙突底パン３０は、脚部２０の内部における、本体受け４１付近の高さ、ないしは本体受け４１より少し下の高さに配置されている。パン部分３１が、本体受け４１の内側に露出した軽比重断熱材２３を覆うとともに、本体受け４１の内側空間を塞いでいる。

【0025】

図２に示すように、被保持部３２が、本体受け４１の下面に宛がわれるとともに、ボルト４２及びナット４３によって、本体受け４１と連結されている。図３に示すように、ボルト４２は、本体受け４１の周方向に互いに間隔を置いて配置されている。

【0026】

本体受け４１と、ボルト４２及びナット４３によって、支持手段４０が構成されている。被保持部３２が、支持手段４０を介して周壁２２に支持されている。煙突本体１１を受ける本体受け４１が、煙突底パン３０の支持部材として提供されている。

【0027】

図２に示すように、煙突本体１１の断熱壁１３の下端面には、逃げ凹部１３ｄが形成されている。逃げ凹部１３ｄ内にボルト４２の頭部が入り込んでいる。
ボルト４２の頭部は、本体受け４１の上面に溶接されていてもよい。

【0028】

図５に示すように、被保持部３２の外端部（図５において右端部）は、周壁２２には達しておらず、内側縦リブ２５からも脚部中央側（図５において左側）へ離れている。図４及び図５に示すように、被保持部３２におけるボルト４２を通す挿通孔３２ｄは、ボルト４２の首下部の外径より十分に大径のルーズ孔になっている。煙突底パン３０とナット４３との間のワッシャ４４は、挿通孔３２ｄより大径になっている。これによって、煙突底パン３０の面内方向の熱変位（熱膨張及び熱収縮）が許容されている。言い換えると、支持手段４０は、煙突底パン３０を、当該煙突底パン３０の面内方向の熱変位を許容するように支持している。

【0029】

建物用煙突１０においては、脚部２０の上面が排水勾配付きの煙突底パン３０によって構成されることによって、脚部２０上の水を排水口３５へ流下させて排水できる。
金属製の煙突底パン３０は、排水勾配を保持できる程度の最低限の保形強度を有していればよく、極力薄肉にして軽量化できる。煙突底パン３０の下側の脚部内空間には、重比重のキャスタブル耐火物に代えて、軽比重断熱材２３を充填できる。これによって、キャスタブル耐火物を有する煙突脚部に比べて、脚部２０を十分に軽量化することができる。したがって、煙突製造工場からの脚部２０の搬出作業や、建物１の施工現場での脚部２０の据え付け作業のための揚重機を小型化でき、作業を容易化できる。
さらには、脚部２０の静荷重を受ける煙突基礎４（躯体床）への定常的な負荷を低減できる。したがって、建物１の構築にあたって、煙突基礎４を構成するコンクリートスラブの鉄筋数を増やしたり厚みを大きくしたりする必要を回避できる。

【0030】

煙突底パン３０は、キャスタブル耐火物と比べて経年劣化しにくく、クラックなどの劣化損傷部が出来にくい。したがって、そのような劣化損傷部から、水が、脚部２０の内部に浸み込んで溜まるおそれを低減でき、脚部２０の周壁部２２や底板２１等の鋼材が錆びるおそれを低減できる。
金属製の煙突底パン３０は、線膨張係数が比較的大きいため、排出ガスの熱で大きく熱膨張される。一方、挿通孔３２ｄがボルト４２より十分に大径のルーズ孔になっているため、煙突底パン３０の熱膨張変位を吸収できる。また、被保持部３２の外端部と内側縦リブ２５との間に十分な離間距離が設定されているため、煙突底パン３０が熱膨張しても、被保持部３２が内側縦リブ２５に突き当たって熱膨張が拘束されることがない。もちろん、被保持部３２が周壁２２に突き当たって熱膨張が拘束されることはない。

【0031】

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態（図６～図７）＞
図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る建物用煙突１０Ｂにおいては、脚部２０の上端部にフランジ２６が設けられている。フランジ２６は、周壁２２の上端部から外方（図６において右方）へ突出されている。周壁２２の外面の上側部分には支持リブ２７が設けられており、フランジ２６が支持リブ２７によって下側から支持されている。フランジ２６の上面は、周壁２２の上端面と面一になっている。

【0032】

煙突本体１１の下端部には、フランジ１６が、外方（図６において右方）へ突出するように設けられている。フランジ１６の上面には補強リブ１７が設けられている。フランジ１６の下面は、煙突本体１１の下端の断熱壁１３を受ける底板１８の下面と面一になっている。底板１８の外周部（図６において右側部）が、外壁１４よりも延び出て、フランジ１６を構成していてもよい。

【0033】

脚部２０の上に煙突本体１１が載せられている。底板１８及びフランジ１６の下面が、周壁２２の上端面及びフランジ２６の上面に突き当てられている。フランジ１６，２６どうしが、ボルト２８によって連結されている。

【0034】

図６に示すように、建物用煙突１０Ｂにおける、脚部２０の煙突底パン５０は、排水勾配が付けられたパン部分５１と、水平な被支持部５３（外周部）との間に、堰部５２が設けられている。堰部５２は、パン部分５１を囲むとともに、パン部分５１から垂直に立ち上がる段差になっている。被支持部５３が堰部５２の上端部から外方（図６において右方）へ水平に突出されている。

【0035】

図６に示すように、建物用煙突１０Ｂの脚部２０の周壁２２の内面には、本体受け４１（図２）に代えて、パン受け６１（煙突底パンの支持手段）が設けられている。パン受け６１は、周壁２２から内側へ突出されている。詳細な図示は省略するが、パン受け６１は、周壁２２の内周に沿う枠板状に形成されている。パン受け６１の外周部が周壁２２に溶接されている。

【0036】

図６に示すように、煙突底パン５０の被保持部５３が、パン受け６１の上に載せられている。これによって、煙突底パン５０が、パン受け６１に支持されている。図７に示すように、被保持部５３とパン受け６１との間には、パッキン６２が介在されている。被保持部５３の上に煙突本体１１の底板１８が被さっている。底板１８と被保持部５３との間には、パッキン６３が介在されている。

【0037】

図７に示すように、被保持部５３の外端部５３ｅは、周壁２２の内面まで達しておらず、周壁２２の内面から離間されている。これによって、被保持部５３がパン受け６１の上面に沿って内外方向（図７において左右）へ変位でき、煙突底パン５０の熱膨張が許容されている。

【0038】

第２実施形態の煙突底パン５０によれば、パン部分５１に排水勾配が形成されているだけでなく、パン部分５１と被保持部５３（外周部）との間には段差状の堰部５２が形成されているため、パン部分５１上の水が、被保持部５３へ流れ込むのを阻止できる。さらに、パッキン６２，６３によって、水が、煙突底パン５０の外端部を回り込むのを防止できる。これによって、軽比重断熱材２３に水が浸み込むのを確実に防止でき、脚部２０の周壁部２２や底板２１等の鋼材が錆びるのを抑えることができる。

【0039】

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、建物用煙突ひいては脚部の断面形状は、四角形に限らず、円形でもよく、四角形以外の多角形であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、例えば商業ビル、工場などの建物に付属された煙突に適用できる。

【符号の説明】

【0041】

１ 建物
１ａ 躯体
２ 吹き抜け空間
３ 排気ダクト
４ 煙突基礎（躯体床）
１０，１０Ｂ 建物用煙突
１１ 煙突本体
１３ 断熱壁
１３ｄ 逃げ凹部
１４ 外壁
１５ 内壁
１６ フランジ
１７ 補強リブ
１８ 底板
２０ 脚部
２１ 底板
２２ 周壁
２３ 軽比重断熱材
２４ 外側縦リブ
２５ 内側縦リブ
２６ フランジ
２７ 支持リブ
２８ ボルト
３０ 煙突底パン
３１ パン部分
３２ 被保持部（外周部）
３２ｄ 挿通孔
３３ 分割線
３４ 分割板
３５ 排水口
３６ 屈曲部（連続部）
４０ 支持手段
４１ 本体受け
４２ ボルト
４３ ナット
４４ ワッシャ
５０ 煙突底パン
５１ パン部分
５３ 被支持部（外周部）
５２ 堰部
６１ パン受け（煙突底パンの支持手段）
６２，６３ パッキン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】