特許 7449837 建物用煙突の継手構造

(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】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】建物用煙突の継手構造

(51)【国際特許分類】

   F23J 13/04 20060101AFI20240307BHJP

   E04H 12/28 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

F23J13/04 Z

E04H12/28 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020171160

(22)【出願日】2020-10-09

(65)【公開番号】P2022062943

(43)【公開日】2022-04-21

【審査請求日】2023-07-21

(73)【特許権者】

【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】100085556

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100115211

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 三十義

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 芳宣

(72)【発明者】

【氏名】野上 泰照

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６５５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－２５８５３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－３７９３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－２５４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／３２９３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－５６６３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｊ １３／０４

Ｅ０４Ｈ １２／２８

Ｆ２３Ｊ １３／００

Ｆ１６Ｌ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物に付設された煙突における筒状の第１煙突ユニットと、前記第１煙突ユニットの直下の筒状の第２煙突ユニットとの間に設けられて、これら煙突ユニットどうしの水平方向の相対変位を許容する建物用煙突の継手構造であって、
前記第１煙突ユニットの下端面と前記第２煙突ユニットの上端面との間の環状の継手用空間に設けられたマット状の継手パッキンと、
前記第２煙突ユニットの上端部に外方へ水平に突出されるように設けられ、上面が前記第２煙突ユニットの上端面と面一をなす張り出し台と、
前記第１煙突ユニットの外周面の下端部から下方へ突出され、前記継手パッキンの上側部の外周面と対面する垂下板と、
を備え、前記垂下板の下端部と前記第２煙突ユニットとの間には前記継手パッキンの下側部の膨出を許容する間隙が形成され、前記張り出し台が、前記継手パッキンの下側部より張り出していることを特徴とする建物用煙突の継手構造。

【請求項2】

前記継手パッキンが、ブランケット状の柔軟な断熱材と、断熱性の袋体を有し、前記断熱材が、継手用空間の全周にわたる閉じた環体状であり、前記袋体が、前記断熱材を包む輪環面状であることを特徴とする請求項１に記載の建物用煙突の継手構造。

【請求項3】

非膨出状態における前記継手パッキンの煙突周方向と直交する断面が、概略四角形状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の継手構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高層ビルなどの建物に設けられる煙突に関し、特に上下に積層された筒状の煙突ユニットどうしを相対変位可能に接続する継手構造に関する。

【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。通常、この種の煙突は、複数の筒形状の煙突ユニットを含む（特許文献１等参照）。これら煙突ユニットが、鉛直に一列に積層されている。地震時の変形に追従するために、上下に隣接する煙突ユニットどうしは相対変位（層間変位）が許容されている。これら上下の煙突ユニットどうしの間には継手パッキンが挟まれている。継手パッキンによって煙突ユニット間の気密性が確保されている。例えば特許文献１のパッキンは、耐火性及び弾性を有する無機質繊維によって構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実公昭６３－０５０５８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の煙突においては、上下の煙突ユニットどうしが地震等によって互いにずれたとしても、これら煙突ユニット間の気密性が確保されている必要がある。そこで、下側の煙突ユニットの上端面から外方へ水平に張り出す張り出し台を設け、継手パッキンを下側の煙突ユニットの上端面から張り出し台の先端部近くまで及ぶ幅広のマット状に形成することで、地震時には上側の煙突ユニットが継手パッキン上を滑るようにすることが考えられる。しかし、発明者の知見によれば、実際には、継手パッキンにおける、上側の煙突ユニットがずれて来ようとする側の上面部分が、めくれて凸凹になってしまい、上側の煙突ユニットがスムーズに滑らなかった。
本発明は、かかる事情に鑑み、上下の煙突ユニットどうし間に継手パッキンが挟まれた煙突において、地震時には煙突ユニットどうしの円滑な相対変位が許容されるようにするとともに、煙突ユニットどうし間の気密性を確保することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するため、本発明は、建物に付設された煙突における筒状の第１煙突ユニットと、前記第１煙突ユニットの直下の筒状の第２煙突ユニットとの間に設けられて、これら煙突ユニットどうしの水平方向の相対変位を許容する建物用煙突の継手構造であって、
前記第１煙突ユニットの下端面と前記第２煙突ユニットの上端面との間の環状の継手用空間に設けられたマット状の継手パッキンと、
前記第２煙突ユニットの上端部に外方へ水平に突出されるように設けられ、上面が前記第２煙突ユニットの上端面と面一をなす張り出し台と、
前記第１煙突ユニットの外周面の下端部から下方へ突出され、前記継手パッキンの上側部の外周面と対面する垂下板と、
を備え、前記垂下板の下端部と前記第２煙突ユニットとの間には前記継手パッキンの下側部の膨出を許容する間隙が形成され、前記張り出し台が、前記継手パッキンの下側部より張り出していることを特徴とする。

【0006】

当該建物用煙突の継手構造においては、継手パッキンにおける張り出し台上への膨出ないしは張り出しを十分に小さくできる。このため、地震による層間変形に伴い、上側の第１煙突ユニットが下側の第２煙突ユニットに対して張り出し台の張り出し方向へ横ずれしようとするとき、継手パッキンのめくれを抑制又は防止でき、第１煙突ユニットがスムーズに横ずれできる。しかも、継手パッキンが第１煙突ユニットと一緒に張り出し台上へずれることができる。第１煙突ユニットが第２煙突ユニットに対して引っ込もうとする側では、継手パッキンの上側部分が垂下板に引っ掛かって押し動かされることで、継手パッキンが第１煙突ユニットと共に引っ込む。これによって、上下の煙突ユニットの相対変位を許容して層間変形に追従できるとともに、これら煙突ユニットどうし間の気密性を確保できる。

【0007】

前記継手パッキンが、ブランケット状の柔軟な断熱材と、断熱性の袋体を有し、前記断熱材が、継手用空間の全周にわたる閉じた環体状であり、前記袋体が、前記断熱材を包む輪環面状であることが好ましい。
これによって、地震による第１煙突ユニットの横ずれ時に継手パッキンのめくれを確実に抑制又は防止できる。かつ煙突ユニットどうし間の断熱性及び気密性を確実に確保できる。

【0008】

非圧縮状態における前記継手パッキンの煙突周方向と直交する断面が、概略四角形状であることが好ましい。非圧縮状態とは、継手パッキンが第１煙突ユニットと第２煙突ユニットとによる圧縮力を受けていない状態を言う。これによって、継手パッキンのめくれを確実に抑制でき、煙突ユニットどうしの円滑な相対変位を確実に許容することができる。かつ、発明者の知見によれば、継手パッキンの角部における損耗を抑制できる。ちなみに非圧縮状態における継手パッキンの煙突周方向と直交する断面が円形であると、特に煙突の２つの側面が交わる角部における継手パッキンの損傷が大きい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、上下の煙突ユニットどうし間に継手パッキンが挟まれた煙突において、地震時には煙突ユニットどうしの円滑な相対変位が許容されるようにするとともに、煙突ユニットどうし間の気密性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る煙突を含む建物の高層階部分の解説正面図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う、前記煙突の継手の平面断面図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う、前記継手の正面断面図である。

【図4】図４は、図３に現れた継手パッキンの周方向の一部分の非膨出状態（デフォルト状態）における断面図である。

【図5】図５は、前記継手パッキンの斜視図である。

【図6】図６は、前記継手の地震時における煙突ユニットどうしの相対変位の一態様を示す正面断面図である。

【図7】図７は、前記継手の地震時における煙突ユニットどうしの相対変位の他の様を示す正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、高層ビルなどの建物１を示したものである。建物１には、ボイラーや発電機などからの排煙を放出するための煙突３が付設されている。本実施形態の煙突３の煙道ひいては煙突軸方向は屈曲されている。すなわち、煙突３は、建物１の低層部から屋上階１ｐｈまで鉛直に伸びる鉛直煙突部３ａと、屋上階１ｐｈにおいて水平に伸びる横行部３ｂと、横行部３ｂから立ち上がる立ち上がり部３ｃと、立ち上がり部３ｃの頂部の煙突口３ｄとを有している。

【0012】

図１に示すように、煙突３は、煙道を構成する複数の煙突ユニット１０と、継手１４，２０を備えている。図２に示すように、各煙突ユニット１０は、例えば断面四角形の筒状になっている。図１に示すように、複数の煙突ユニット１０が煙突軸方向に連ねられることによって煙道が形成されている。隣接する煙突ユニット１０どうしが継手１４を介して連ねられている。継手１４は、上下の煙突ユニットどうしのロッキングを許容する差し込みジョイントである。鉛直煙突部３ａの各煙突ユニット１０は、支持ブラケット１３を介して建物１の躯体１ａに支持されている。屋上階１ｐｈの横行部３ｂの各煙突ユニット１０は、吊フレーム１５によって吊支持されている。

【0013】

図１に示すように、煙突ユニット１０のうち、鉛直煙突部３ａの上端部の第１煙突ユニット１１は、これに連なる横行部３ｂの変位を直接受ける。このため、第１煙突ユニット１１とその直下の第２煙突ユニット１２との間には、継手１４に代えて、煙突ユニット１１，１２どうしのスウェー（水平方向の相対変位）を許容するスウェージョイントからなる継手２０（継手構造）が介在されている。

【0014】

詳述すると、図３に示すように、第１、第２煙突ユニット１１，１２を含む各煙突ユニット１０は、互いに重ねられた内側断熱ボード１３と外側断熱ボード１４を有している。第１煙突ユニット１１の下端部には、２枚の断熱ボード１３，１４の高低差による段差１３ｄが形成されている。段差１３ｄと、第１煙突ユニット１１の外側断熱ボード１４の下端面と、第２煙突ユニット１２の上端面とによって、継手用空間１９が形成されている。継手用空間１９は、煙突３の全周にわたる四角形の環状になっており、煙突３の外側及び内側へ開放されている。継手用空間１９に継手２０が配置されている。

【0015】

図３に示すように、継手２０は、継手パッキン２１と、枠部材３０と、台座４０によって構成されている。四角環状の継手用空間１９に継手パッキン２１が設けられている。図２に示すように、継手パッキン２１は、継手用空間１９の全周にわたる四角環状に形成されている。つまり、継手パッキン２１は、周方向に分割されておらず、継手用空間１９の全周にわたって一体物になっている。

【0016】

図３に示すように、継手パッキン２１は、圧縮変形可能なマット状である。継手パッキン２１は、ブランケット状の柔軟な断熱材２２と、断熱性の袋体２３を有している。断熱材２２は、継手用空間１９の全周にわたる四角形の閉環体状（ドーナツ状）に形成されている。好ましくは、断熱材２２の材質は、セラミックブランケットである。

【0017】

図５に示すように、袋体２３は、四角い輪環面状（トーラス状）に形成されている。該袋体２３が断熱材２２の表面全体を包んでいる。好ましくは、袋体２３の材質は、ガラスクロスである。なお、袋体２３は、全体として一体の輪環面状であればよく、複数枚のガラスクロス等の断熱布地を縫い合わせることで縫い目（継ぎ目）が形成されていてもよい。

【0018】

図４に示すように、非圧縮状態における継手パッキン２１の煙突周方向と直交する断面は、概略四角形状である。非圧縮状態とは、継手パッキン２１が第１煙突ユニット１１と第２煙突ユニット１２とによる後記圧縮力を受けていない状態を言う。

【0019】

図３に示すように、第１煙突ユニット１１の下端部に枠部材３０が設置されている。枠部材３０は、ウエブ３１と一対のフランジ３２，３３を有する断面コ字状（Ｃ字状）の型鋼材によって構成されている。ウエブ３１が外側断熱ボード１４の下端面に宛がわれて固定されている。一対のフランジ３２，３３が、煙突内外方向に対向している。煙突内側のフランジ３２が段差１３ｄに宛がわれて固定されている。

【0020】

煙突外側のフランジ３３は、第１煙突ユニット１１の外周面の下端部から下方へ突出（垂下）されている。以下、フランジ３３を適宜「垂下板３３」と称す。垂下板３３は、第１煙突ユニット１１の外周面より少し外方へ突出されているが、これに限らず、第１煙突ユニット１１の外周面と面一であってもよく、第１煙突ユニット１１の外周面より少し引っ込んでいてもよい。

【0021】

図３に示すように、垂下板３３の下端部は、継手用空間１９の高さ方向の中間部に配置されている。垂下板３３の下端部と第２煙突ユニット１２の上端面（具体的には台座４０の上面）との間には、間隙１９ｂが形成されている。
図２に示すように、枠部材３０ひいては垂下板３３は、四角形断面の煙突３の全周にわたる四角環状になっている。
図２及び図３に示すように、ウエブ３１と一対のフランジ３３によって、枠部材３０の内側にパッキン上側収容空間３４が画成されている。パッキン上側収容室３４は、下方へ開放され、かつ四角形断面の煙突３の全周にわたる四角環状になっている。

【0022】

図３に示すように、第２煙突ユニット１２の上端部に台座４０が設けられている。台座４０は、台座部４１と、張り出し台４２を一体に有している。台座部４１は、平板状をなし、第２煙突ユニット１２の断熱ボード１３，１４の上端面に被さっている。台座部４１の上面によって第２煙突ユニット１２の上端面が構成されている。

【0023】

台座部４１から煙突外方へ張り出し台４２が延出されている。張り出し台４２は、台座部４１と面一かつ一体の平板状である。該張り出し台４２が、第２煙突ユニット１２の上端部から煙突外方へ水平に突出されている。張り出し台４２の上面は、台座部４１の上面ひいては第２煙突ユニット１２の上端面と面一をなしている。

【0024】

図２に示すように、台座４０ひいては台座部４１及び張り出し台４２は、四角形断面の煙突３の全周にわたる四角環状になっている。

【0025】

図３に示すように、台座部４１に継手パッキン２１が載置されている。張り出し台４２が、継手パッキン２１の下側部より張り出している。継手パッキン２１は、張り出し台４２上に張り出す張り出し部分を実質的に有していない。

【0026】

継手パッキン２１の上側部は、枠部材３０のフランジ３２と垂下板３３の間に差し入れられることで、枠部材３０のパッキン上側収容室３４に嵌め込まれている。継手パッキン２１の上側部の外周面が垂下板３３の内面に押し当てられている。つまり、垂下板３３が、継手パッキン２１の上側部の外周面と対面している。

【0027】

図３に示すように、継手パッキン２１は、上下の煙突ユニット１１，１２に挟み付けられ、上下に圧縮されることで変形されている。詳しくは、継手パッキン２１の下側部が煙突の内外方向へ膨出されている。特に継手パッキン２１の下側部の外周部が、間隙１９ｂから張り出し台４２上へ膨出されている。言い換えると、間隙１９ｂが、継手パッキン２１の下側部の膨出を許容している。継手パッキン２１の下側部の外周部の膨出量ｄ_２１は、張り出し台４２の張り出し幅ｗ_４２と比して、十分に小さい。好ましくは、膨出量ｄ_２１は、張り出し幅ｗ_４２の数分の１以下である。

【0028】

圧縮によって継手パッキン２１の上下寸法が縮められている。継手パッキン２１の圧縮率ａは、好ましくは、ａ＝６５％～８５％程度であり、より好ましくはａ＝７５％程度である。これによって、気密性を確保できる。
ここで、圧縮率ａは、非圧縮状態（図４）における継手パッキン２１の高さ寸法ｈ_０に対する、圧縮状態（図３）における継手パッキン２１の高さ寸法ｈ_１の比を云う（ａ＝ｈ_１／ｈ_０）。

【0029】

図３に示すように、上下の煙突ユニット１１，１２の外周面間には、外周連結枠５０が跨ぐように設けられている。外周連結枠５０は、上下一対の枠材５１，５２と、継手カバー５３を含む。枠材５１，５２は、それぞれ断面コ字状の鋼材によって構成されている。上側の枠材５１は、第１煙突ユニット１１の外周面の下端部近くに設置されている。下側の枠材５２は、第２煙突ユニット１２の外周面の上端部近くに設置されている。枠材５１，５２どうしが、上下に離間して向き合っている。

【0030】

下側の枠材５２の上面は、張り出し台４２の下面に宛がわれている。枠材５２によって張り出し台４２が支持され、かつ補強されている。

【0031】

上下の枠材５１，５２の煙突外側を向く外端面どうし間に継手カバー５３が架け渡されている。継手カバー５３の上端部が枠材５１に固定されている。継手カバー５３の下端部が枠材５２に固定されている。継手カバー５３は、フレキシブル（柔軟）な断熱シートによって構成されている。好ましくは、継手カバー５３の材質は、ガラスクロスである。継手カバー５３は、煙突ユニット１１，１２どうしの相対変位（層間変形）に対応可能なように、弛められている。

【0032】

図２に示すように、継手カバー５３及び枠材５１，５２を含む外周連結枠５０は、煙突３の全周にわたって環状に設けられている。継手２０が、全周にわたって、継手カバー５３によって煙突外側から覆われている。継手カバー５３によって、継手２０内への塵埃侵入が防止されている。

【0033】

建物用煙突３においては、継手パッキン２１によって、上下の煙突ユニット１１，１２間の気密性及び断熱性を確保できる。
当該継手パッキン２１は、前述したように、張り出し台４２上への張り出し部分を実質的に有しておらず、膨出量ｄ２１（図３）は十分に小さい。
このため、図６に示すように、例えば、地震の揺れによって、上側の第１煙突ユニット１１が下側の第２煙突ユニット１２に対して張り出し台４２の張り出し方向（図６において右）へ横ずれするとき、継手パッキン２１のめくれが起きることが無い。したがって、第１煙突ユニット１１がスムーズに横ずれできる。このとき、継手パッキン２１は、フランジ３２ひいては段差１３ｄによって押し動かされることで、第１煙突ユニット１１と一緒に張り出し台４２上へずれることができる。

【0034】

図７に示すように、上側の第１煙突ユニット１１が下側の第２煙突ユニット１２に対して引っ込むときは、継手パッキン２１の上側部分が垂下板３３によって押し動かされることで、継手パッキン２１が第１煙突ユニット１１と共に引っ込む。
これによって、上下の煙突ユニット１１，１２の相対変位を許容でき、層間変形に追従できる。かつ、煙突ユニット１１，１２の相対変位にかかわらず、継手パッキン２１が、これら煙突ユニット１１，１２どうしの間の全周にわたって圧縮状態で介在されることによって、煙突ユニット１１，１２どうし間の気密性を確保できる。

【0035】

継手パッキン２１の断熱材２２及び袋体２３が周方向に分割されていない一体物の四角環状であることで、第１煙突ユニット１１の前記横ずれ時における継手パッキン２１のめくれを確実に抑制できる。
更に、非圧縮状態における継手パッキン２１の断面が四角形状であることによって、継手パッキン２１のめくれを確実に抑制できるとともに、継手パッキン２１の角部２１ｃにおける継手パッキン２１の損耗を確実に抑制できる。

【0036】

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、継手パッキン２１が、継手用空間１９の周方向に複数に分割されていてもよい。非圧縮状態における継手パッキン２１の煙突周方向と直交する断面が円形であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明は、例えば高層ビルに設けられた煙突に適用できる。

【符号の説明】

【0038】

３ 煙突
１１ 第１煙突ユニット
１２ 第２煙突ユニット
１９ 継手用空間
１９ｂ 間隙
２０ 継手（継手構造）
２１ 継手パッキン
２１ｃ 角部
２２ 断熱材
２３ 袋体
３０ 枠部材
３３ フランジ（垂下板）
３４ パッキン上側収容室
４０ 台座
４１ 台座部
４２ 張り出し台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】