JP2010145016A - Chimney - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、出口部の圧力を小さくして該出口部に向けて上昇する気流の流速を増大させるようにする煙突に関するものである。 The present invention relates to a chimney that reduces the pressure at the outlet and increases the flow velocity of the airflow rising toward the outlet.
煙突は、排気を大気へ排出させる筒状の装置として各種用途に用いられているが、一般に、高さを高くすると煙突内を上昇する排気の風速が増大する傾向にあることが確認されている。 The chimney is used for various applications as a cylindrical device that exhausts the exhaust to the atmosphere, but it is generally confirmed that increasing the height tends to increase the wind speed of the exhaust rising in the chimney. .
又、従来の煙突において、頂部の出口部としての排気口の圧力を低くすることにより煙突内の上昇気流の速度を増大させることができる、ということも、従来より知られており、このような考え方に基づいて煙突内の上昇気流の流速を増大させるようにしたものとして、次のようなものが提案されている。 It is also known in the prior art that in conventional chimneys, the speed of the updraft in the chimney can be increased by lowering the pressure at the exhaust outlet as the top outlet. The following has been proposed as a method of increasing the flow velocity of the rising airflow in the chimney based on the concept.
すなわち、図7及び図8に示す如く、基礎上に構築されている円錐状の構造物1の上面に、回転軸2をベアリング3より回転自在に支持させ、該回転軸2の横幅の広い上辺円錐状部分の側面に、円環状の浮動煙突4群の同心円状のカバー5の上部を一体に取り付けて、回転軸2と浮動煙突4が一体に回転するようにしてある。上記浮動煙突4には、上記回転軸2に対して放射状に羽根6群が取り付けてあり、又、該浮動煙突4の外板7に隣接して誘導板8が固定されている。上記浮動煙突4群の下方には、水平気流を上昇気流に方向転換させる地表気流利用装置9が取り付けてあり、上記回転軸2の上方には、上空気流を整流する上空気流利用装置10が支柱11で取り付けてある。これにより、浮動煙突4群の内部では、下方の気圧より上方の気圧が低いので、常時上昇気流が発生しており、したがって、各浮動煙突内に固定された羽根6群を上昇気流が上昇すると、各羽根の角度と上昇気流の速度に相応する回転力が発生するようにしてある。この回転力で浮動煙突の上方では、上空気流の速度に反比例して気圧が降下し、又、各浮動煙突内の上昇気流の速度は、その上方の気圧に反比例して増加するようにしてある(たとえば、特許文献1参照)。
That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the
ところが、上記特許文献1に記載されたものは、構造物の上部に形成されている煙突部の上面に回転軸2を回転自在に支持させて、この回転軸2に浮動煙突群を一体に取り付けて回転軸とともに回転するようにし、地表気流利用装置9により水平気流を上昇気流に方向転換させるようにしてあるものであり、複雑な構造となっているものである。
However, the one described in
そこで、本発明は、簡単な構造のもので確実に出口部の圧力を低下させるようにして内部を上昇する気流の流速を増大させることができるようにした煙突を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide a chimney having a simple structure and capable of increasing the flow velocity of the airflow rising inside by reliably reducing the pressure at the outlet.
本発明は、上記課題を解決するために、筒状の煙突本体の頂部に水平状態にして中心部を取り付けた中央部圧力低減部材を、煙突本体の外径よりも大きい外形とすると共に、中央に煙突本体の排気口に連通する開口を有するものとし、且つ横風が開口中心に近づくに従って風速を増大できるように周辺部分から開口辺縁まで滑らかな曲線で隆起させた表面形状としてなる構成とし、該中央部圧力低減部材の開口を煙突本体の排気口に合わせて両者を一体にしてなる構成とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a central pressure reducing member having a central portion attached to the top of a cylindrical chimney main body in a horizontal state with an outer shape larger than the outer diameter of the chimney main body, It has an opening that communicates with the exhaust port of the chimney main body, and has a configuration that has a surface shape raised from a peripheral portion to the opening edge so that the wind speed can be increased as the crosswind approaches the center of the opening, The opening of the central part pressure reducing member is configured to be integrated with the exhaust port of the chimney body.
又、上記構成における中央部圧力低減部材の表面に、所要高さのガイドフィンを放射方向に複数配設して、中央への集風を行わせるようにした構成とする。 Further, a plurality of guide fins having a required height are arranged in the radial direction on the surface of the central pressure reducing member in the above configuration so as to collect air toward the center.
更に、表面にガイドフィンを放射方向に取り付けた中央部圧力低減部材を、表面側が向き合うように上下に所要間隔を保持して一体に組み合わせ、該上下2枚とした下側の中央部圧力低減部材を、煙突本体の頂部に取り付けるようにした構成としてもよい。 Furthermore, a central pressure reducing member with guide fins attached to the surface in the radial direction is integrally combined with the required distance above and below so that the front side faces each other, and the lower central pressure reducing member made up of the two upper and lower sheets It is good also as a structure attached to the top part of a chimney main body.
更に各構成において、煙突本体の筒状部内の所要箇所に発電タービンを設置して、上昇気流で発電タービンを駆動させ発電させるようにした構成としてよい。 Furthermore, in each structure, it is good also as a structure which installed the power generation turbine in the required location in the cylindrical part of a chimney main body, drives a power generation turbine with an updraft, and was made to generate electric power.
本発明の煙突によれば、次のような優れた効果を有する。
(1)筒状の煙突本体の頂部に水平状態にして中心部を取り付けた中央部圧力低減部材を、煙突本体の外径よりも大きい外形とすると共に、中央に煙突本体の排気口に連通する開口を有するものとし、且つ横風が開口中心に近づくに従って風速を増大できるように周辺部分から開口辺縁まで滑らかな曲線で隆起させた表面形状としてなる構成とし、該中央部圧力低減部材の開口を煙突本体の排気口に合わせて両者を一体にしてなる構成としてあるので、横風が吹くと、横風の一部は中央部圧力低減部材の表面に沿い誘導されることにより中央の開口中心に近づくに従って横風の風速が増大する。風速が増大すると、ベルヌーイの定理に従い圧力が低下することから、煙突本体の排気口位置の圧力が低下して煙突本体の上下間での圧力差が増大し、煙突本体内を上昇する気体の風速を増大させることができる。
(2)煙突頂部の簡単な構成で上昇気体の風速を増大させることができて容易に実施可能である。
(3)上記により煙突本体の高さを低くしても上昇気体の風速を落とすことなく排気させることができる。
(4)中央部圧力低減部材の表面に、ガイドフィンを取り付けることにより、中央への集風効果を高めることができて、中央の圧力低減を図ることができ、上昇気体の風速をより増大させることが可能となる。
(5)更に、表面にガイドフィンを放射方向に取り付けた中央部圧力低減部材を、表面側が向き合うように上下に所要間隔を保持して一体に組み合わせ、該上下2枚とした下側の中央部圧力低減部材を、煙突本体の頂部に取り付けるようにした構成とすることにより、集風効果を更に高めることができる。
(6)上記各構成において、煙突本体の筒状部内の所要個所に、発電タービンを設置することにより、増大させられた上昇気流で発電タービンを駆動させて発電させることができ、且つ発電量を増大させることができる。
The chimney of the present invention has the following excellent effects.
(1) The central pressure reducing member, which is attached to the central portion in the horizontal state at the top of the cylindrical chimney main body, has an outer shape larger than the outer diameter of the chimney main body, and communicates with the exhaust port of the chimney main body at the center. It has an opening, and is configured to have a surface shape raised from a peripheral portion to an opening edge so that the wind speed can be increased as the cross wind approaches the center of the opening, and the opening of the central pressure reducing member is formed. Since both are united according to the exhaust port of the chimney main body, when a crosswind blows, a part of the crosswind is guided along the surface of the central pressure reducing member and approaches the center opening center. The wind speed of the cross wind increases. When the wind speed increases, the pressure decreases according to Bernoulli's theorem, so the pressure at the exhaust port of the chimney body decreases, the pressure difference between the top and bottom of the chimney body increases, and the wind speed of the gas rising inside the chimney body Can be increased.
(2) It is possible to easily increase the wind speed of the rising gas with a simple configuration of the chimney top.
(3) Even if the height of the chimney main body is lowered as described above, the rising gas can be exhausted without reducing the wind speed.
(4) By attaching guide fins to the surface of the central pressure reducing member, the effect of collecting air at the center can be enhanced, the pressure at the center can be reduced, and the wind speed of the rising gas is further increased. It becomes possible.
(5) Further, a central pressure reducing member having guide fins attached in the radial direction on the surface is integrally combined with the required distance above and below so that the front side faces each other, and the lower central portion is made into two pieces By adopting a configuration in which the pressure reducing member is attached to the top of the chimney main body, the wind collecting effect can be further enhanced.
(6) In each of the above configurations, by installing a power generation turbine at a required location in the cylindrical portion of the chimney main body, the power generation turbine can be driven by the increased updraft to generate power, and the amount of power generation can be reduced. Can be increased.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の煙突の基本構成の概要を示すもので、タワー状としてある煙突本体12の頂部に、所要大きさの外径寸法を有する円盤形状としてあり、横風が中央部に近づくに従って風速を増大できるように上面側の周辺部から滑らかな曲線で中央部分へ向けて緩やかに隆起するような形状としてある中央部圧力低減部材13の中央部を取り付けて一体構造とするようにする。
FIG. 1 shows an outline of the basic structure of a chimney according to the present invention. The chimney
詳述すると、上記中央部圧力低減部材13は、中央部に煙突本体12の出口部となる排気口12aと同じような大きさの開口14が設けてあり、所要大きさの外径の円盤状としてある。又、表面となる上面には、中央部分を緩やかな傾斜で高くして、外周辺部から滑らかな曲線で隆起させるような形状、換言すると、煙突本体12の頂部に取り付けられた上記中央部圧力低減部材13は、中央部から外周辺部に向かうに従い鉛直下方に向かう緩やかな曲線を描き、外周に近づくにつれて上方側へカーブし最外周部は水平となるような形状としてあり、鉛直断面は、ベンチュリ管と同様な曲線を描くようにしてある。これにより、外周部のどの方向からでも中央部に向う横風は、中央部分の隆起部15に沿い流されるときに流速が中央部で増加させられるようにしてある。
More specifically, the central
上記中央部圧力低減部材13を、中央部の開口14が煙突本体12の排気口12aと一致して連通するように煙突本体12の頂部に位置させ、両者を一体に固定して、煙突本体12の頂部に円盤状の中央部圧力低減部材13を有する煙突とする。
The central
本発明の煙突は、上記構成としてあるので、煙突本体12を所要長さとして設置して使用すると、煙突本体12の頂部付近に横風(水平方向の風)16が吹いた際、図2に原理を示す如く、煙突本体12の頂部に設置された中央部圧力低減部材13の上方を吹き抜ける横風に対して、上記中央部圧力低減部材13の上面中央部分の隆起部15に沿い屈曲させられながら誘導される横風16の一部が開口14の上方部で合流させられて通過させられるようになることから、煙突本体12の排気口12aの中心に横風16が近づくに従って風速が増大することになる。風速が増大すると、ベルヌーイの定理に従い圧力の低下が生じる。これにより煙突本体12の頂部の排気口12aにおける圧力と煙突本体12内の下部位置における圧力との差が増大することになり、煙突本体12内の気体の浮力が増大し、上昇気流の流速(風速)/流量(風量)が増大することになる。
Since the chimney of the present invention has the above-described configuration, when the chimney
したがって、たとえば、図3に示す如く、煙突本体12の筒状部の所要個所に、発電タービン17を設置した構成とすると、上記上昇気流の増大に伴い上記発電タービン17が駆動され、風力発電が行われて、発電量を増大させることが可能となる。
Therefore, for example, as shown in FIG. 3, when the
上記横風が吹く際に中央部で圧力低下を生じさせるようにしてある中央部圧力低減部材13は、円盤状として中央部分が滑らかな曲面で隆起するような形状としてあることから、360度のどの方向からの横風16に対しても上面に沿って気流が誘導されるため、中央部で風速を増大させることができる。
The central
なお、本発明における中央部圧力低減部材13は外径が大きければ大きいほど有利であるが、重量との関係等で適宜大きさは選定すればよい。
In addition, although the center part
次に、図4は、本発明の実施の他の形態を示すもので、図1に示した実施の形態における中央部圧力低減部材13と同様な表面形状としたものにおいて、上面の開口14辺縁部から外周辺縁部に達する長さのガイドフィン18を周方向に所要間隔で放射状に配置して、各々のガイドフィン18を立てて設置し、周辺からの横風が煙突本体12の排気口12aの中心に集められるようにしてなる中央部圧力低減部材13Aとしたものであり、その他の構成は図1に示したものと同じであり、同一のものには同一符号が付してある。
Next, FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, which has a surface shape similar to that of the central
この実施の形態によれば、煙突本体12に対して横風が吹くと、煙突本体12の頂部の中央部圧力低減部材13Aの上方では、図2に示すと同様の横風の流れとなるが、本実施の形態では、上記中央部圧力低減部材13Aの上面にガイドフィン18が放射方向に設けてあり、且つ周方向に隣接する各ガイドフィン18間は、開口14側に近づくほど絞られた間隔とされていることから、中央部圧力低減部材13Aに沿って誘導される気流は、上記部材13Aの上面形状に沿う流れとガイドフィン18にガイドされる流れとにより、煙突本体12の排気口12aに近づくに従い気流の流速は大幅に増大させられることになる。これにより、前記したと同様に、ベルヌーイの定理に従い煙突本体12の排気口12aの部分で圧力の低下が生じることになり、煙突本体12の排気口12a部分と煙突本体12の下部位置との圧力差が増大することになり、煙突本体12の筒状部を上昇する風速/風量を増大させることができることになる。
According to this embodiment, when a cross wind blows to the chimney
更に、図5は、本発明の実施の他の形態として、図4の実施の形態を発展させたもので、図4に示したガイドフィン18付きの中央部圧力低減部材13Aと同様な構成を有するものを、表面側が相対向するように配置して、両中央部圧力低減部材13Aの対峙間隔を任意に設定し、周辺部の所要個所を間隔保持部材19を介して連結し、上下に相対向する2つの中央部圧力低減部材13Aを一体にして1つの中央部圧力低減部材13Bとしたものである。
Further, FIG. 5 is an extension of the embodiment of FIG. 4 as another embodiment of the present invention, and has the same configuration as the central
このように構成した上下一体の中央部圧力低減部材13Bのいずれか一方の開口14を、煙突本体12の頂部に取り付けると共に、該煙突本体12に取り付けた中央部圧力低減部材13Bの下面と煙突本体12の外壁面との間に、補強用リブ20を、周方向に複数個取り付け、二重構造とした中央部圧力低減部材13Bを煙突本体12に強固に支持させるようにする。
One of the upper and lower central
この実施の形態によれば、上下に配置した2つの部材13A間に所要の隙間が形成されており、周辺部の隙間よりも中央部分の隙間が狭くなるようにしてあるので、図6に示す原理図の如く、横風16が吹いて、該横風16が一方向に吹き抜ける場合に、先ず、上下の部材13A間に流入した横風16は、上下の各部材13Aの表面に沿い誘導されると共に、ガイドフィン18にガイドされて誘導される。上記誘導される横風16は、中央部に近づくに従って絞られることから風速が増大する。風速が増大すると、前記したと同様にベルヌーイの定理に従い圧力の低下が生じ、図6の煙突本体12の排気口12a部分で圧力低下となる。これにより煙突本体12の上下間での圧力差が増大し、煙突本体12内の気体の浮力も増大することになり、上昇する気体の風速を増大させることができる。又、この実施の形態では、図4に示すような構成とした部材13Aをガイドフィン18が内側となるように対向させて上下に組み合わせて煙突本体12の頂部に取り付けた構成としてあることから、図4に示す実施の形態によるよりも集風効果を高めることができる、という利点を有する。
According to this embodiment, the required gap is formed between the two
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、図4、図5に示す各実施の形態においても、図3に示すように、煙突本体12の筒状部内の所要個所に発電タービンを設置するようにし、筒状部内を上昇する風速の増大により発電タービンを駆動させ、発電量を増大させるようにしてもよいこと、又、図4及び図5に示すガイドフィン18は中央部へ気流を集められるものであれば、図示以外の形状のものとしてもよいこと、各ガイドフィン18は部材13Aの周辺部まで達する長さとした場合を示したが、外端部が周辺部に達していなくてもよいこと、図5及び図6に示す実施の形態において、上側に位置する部材13Aの中央部の開口14は閉塞して雨水の浸入を防ぐようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and in each of the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, as shown in FIG. 3, a required portion in the cylindrical portion of the chimney
12 煙突本体
12a 排気口
13,13A,13B 中央部圧力低減部材
14 開口
15 隆起部
16 横風
17 発電タービン
18 ガイドフィン
12
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JP2008323230A JP2010145016A (en) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | Chimney |
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