JP2015004278A - Exhaust energy recovery device - Google Patents

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松本 敏男
Toshio Matsumoto
敏男 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust energy recovery device that secures an air current acting on a wind turbine while holding an upward current as a source for power generation in a stable state and can thereby stably generate electric power with good efficiency.SOLUTION: An exhaust energy recovery device comprises: an exhaust tower 1 that exhaust air flows in from a low place and is emitted from to the atmosphere at a high place; an intake pipe 5 which is linked to a lower part of the exhaust tower and sucks the outside air with an upstream current of the exhaust air in the exhaust tower; a wind turbine 6 which is connected to an upstream side of the intake pipe to be rotated with the outside air current sucked by the intake pipe; and an electric generator 7 which is rotatably driven by the wind turbine.

Description

本発明は排気エネルギー回収装置に係わり、特に、加熱された排気の熱エネルギーを、前記加熱された排気の気流を利用して発電を行なうことにより、この排気の熱エネルギーを回収するようにした排気エネルギー回収装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust energy recovery device, and in particular, an exhaust gas that recovers the thermal energy of the exhaust gas by generating power using the heat energy of the heated exhaust gas using the air flow of the heated exhaust gas. The present invention relates to an energy recovery device.

一般に、気体の流動性を利用したエネルギー回収装置として、前記気体としての自然の風を利用して大きな風車を回転させ、この風車の回転を発電機に伝達して発電を行なうことにより、前記風のエネルギーを回収するようにした、いわゆる風力発電が知られている。   In general, as an energy recovery device using gas fluidity, a large windmill is rotated using the natural wind as the gas, and the rotation of the windmill is transmitted to a generator to generate power. So-called wind power generation, which recovers the energy, is known.

このような風車を用いた風力発電においては、自然の風を利用しているが、この自然の風の風量や風向が一定でないことから、発電量にばらつきが生じ、電力の供給が安定しないという問題点がある。   In wind power generation using such a windmill, natural wind is used, but since the volume and direction of the natural wind are not constant, the amount of power generation varies and the power supply is not stable. There is a problem.

このような問題点を改善する方法として、たとえば、特許文献1あるいは特許文献2に記載されているようなエネルギー回収装置が提案されている。   As a method for improving such a problem, for example, an energy recovery device as described in Patent Document 1 or Patent Document 2 has been proposed.

前者のエネルギー回収装置は、高層ビルに、低層階部位から屋上まで連通する垂直な風路を設け、この風路の低層階部分に空気取り入れ口を設けるとともに、屋上近傍に開口部を設け、さらに、前記風路内の所定階毎に風力発電機とその回転羽根を設置して構成したものである。   In the former energy recovery device, a high-rise building is provided with a vertical air passage communicating from the lower floor part to the rooftop, an air intake is provided in the lower floor portion of this airway, and an opening is provided near the rooftop. A wind power generator and its rotating blades are installed for each predetermined floor in the air passage.

そして、前記空気が加熱空気であると、前記風路の空気取り入れ口に流入した空気密度が外気に比して小さく、これによって前記空気に浮力が生じ、前記風路内に上昇気流を生じさせ、この上昇気流によって前記各回転羽根を回転させ、この回転を用いて前記風力発電機において発電を行なうようにしている。   When the air is heated air, the density of the air flowing into the air intake port of the air passage is smaller than that of the outside air, thereby generating buoyancy in the air and causing an updraft in the air passage. The rotating blades are rotated by the rising air current, and the wind power generator is configured to generate electric power using the rotation.

また、後者のエネルギー回収装置は、煙突内にその長さ方向に沿ってスパイラルファンを装着し、前記煙突の下部に連続して形成された吸気路内に発電機を設置し、前記吸気路の壁部を貫通して設置された回転伝達機構を介して、前記スパイラルファンの回転を前記発電機に伝達するようにしたものである。   Further, the latter energy recovery device is equipped with a spiral fan along its length in the chimney, and a generator is installed in an intake passage formed continuously in the lower part of the chimney, The rotation of the spiral fan is transmitted to the generator via a rotation transmission mechanism installed through the wall.

そして、この技術も、前記煙突内に生成される加熱空気の上昇気流によって、前記煙突内に設けられているスパイラルファンを回転させるとともに、その回転を、回転伝達機構を介して前記発電機へ伝達して発電を行なうようにしている。   And this technique also rotates the spiral fan provided in the chimney by the rising airflow of the heated air generated in the chimney, and transmits the rotation to the generator via the rotation transmission mechanism. Power generation.

このような何れの技術も、加熱気体を排出する施設、たとえば、焼却施設や火力発電施設等に好適に適用される。   Any of these techniques is suitably applied to facilities that discharge heated gas, such as incineration facilities and thermal power generation facilities.

実用新案登録第3153015号公報Utility Model Registration No. 3153015 特開2009−121451号公報JP 2009-121451 A

しかしながら、前述した技術においても、なお、つぎのような改善すべき点が残されている。   However, the following points to be improved still remain in the above-described technique.

すなわち、前述した何れの技術においても、風路(煙突)の吸気口から排出口に至る上昇気流の流れの中に、前記回転羽根やスパイラルファンを設置していることから、前記上昇気流の大きな抵抗となるばかりでなく、この気流を大きく乱してしまい、回転羽根やスパイラルファンの効率的な回転が阻害され、また、これらの回転が不安定なものとなる。   That is, in any of the above-described techniques, since the rotating blades and the spiral fan are installed in the flow of the updraft from the air inlet (chimney) to the outlet, the large updraft is generated. In addition to resistance, this air flow is greatly disturbed, and the efficient rotation of the rotating blades and the spiral fan is impeded, and these rotations become unstable.

この結果、発電効率の低下や、発電量が不安定なものとなるという不具合が生じるおそれがある。   As a result, there is a risk that the power generation efficiency is lowered or the power generation amount becomes unstable.

また、前記スパイラルファンや風力発電機を風路(煙突)内に配置することにより、これらの機器の大きさや重量が、前記風路や煙突の形状によって規制されてしまい、使用できる発電機が制約されてしまう。   In addition, by arranging the spiral fan or wind power generator in the air path (chimney), the size and weight of these devices are restricted by the shape of the air path or chimney, and the generator that can be used is restricted. Will be.

さらに、前述した上昇気流を形成する気体は高温であるために、前述した何れの技術においても、発電に使用される機器の全てが高温にさらされることとなり、その耐久性が損なわれるか、あるいは、高価な機器となる。   Furthermore, since the gas that forms the above-described updraft is high temperature, in any of the above-described techniques, all of the equipment used for power generation is exposed to high temperature, and its durability is impaired, or , Become expensive equipment.

また、発電に使用される機器の保守・点検や交換を行なう場合、前記風路への排気の流入を停止すべく、併設されている施設の稼働をも停止させる必要があるが、このような作業時の施設の稼働停止により、この施設の稼働率を低下させてしまう懸念もある。   In addition, when performing maintenance, inspection and replacement of equipment used for power generation, it is necessary to stop the operation of the facility provided in order to stop the inflow of exhaust gas to the air passage. There is also a concern that the operation rate of the facility may be reduced due to the suspension of the facility operation.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、発電の元となる上昇気流を安定した状態に保持しつつ発電装置へ作用する気流を確保し、これによって、効率がよく安定した発電を行ない、また、発電に用いられる機器の諸元が、上昇気流を生成する手段に左右されることを回避し、さらに、前記上昇気流が、発電に用いられる機器に直接作用することを防止して、その耐久性を向上させることのできる排気エネルギー回収装置を提供することを解決課題とする。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and ensures an airflow that acts on the power generation device while maintaining a rising airflow that is a source of power generation in a stable state, thereby improving efficiency. Perform stable power generation, avoid that the specifications of the equipment used for power generation are affected by the means for generating the updraft, and that the updraft directly affects the equipment used for power generation It is an object of the present invention to provide an exhaust energy recovery device that can prevent the above and improve its durability.

前述した課題を解決するために、本発明の排気エネルギー回収装置は、加熱された排気を放出する施設に併設されて、前記排気の熱エネルギーを回収するようにした排気エネルギー回収装置であって、前記排気が低所から流入し、この排気を高所において大気へ放出する排気塔と、この排気塔の下方に連通され、この排気塔内における前記排気の上昇気流によって外気を吸引する吸気管と、この吸気管の上流側に連設されて、この吸気管によって吸引される外気流によって回転させられる風車と、この風車によって回転駆動される発電機とからなることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, an exhaust energy recovery apparatus of the present invention is an exhaust energy recovery apparatus that is provided in a facility that discharges heated exhaust and recovers thermal energy of the exhaust, An exhaust tower from which the exhaust flows from a low place and discharges the exhaust to the atmosphere at a high place; and an intake pipe which is communicated below the exhaust tower and sucks outside air by an upward flow of the exhaust in the exhaust tower; The wind turbine is connected to the upstream side of the intake pipe and is rotated by an external air flow sucked by the intake pipe, and a generator driven to rotate by the wind turbine.

このような構成とすることにより、排気塔において上昇気流が生成されると、その流れに引き込まれるようにして、前記排気塔の低所において、前記吸気管を介して外気が吸引される。   With this configuration, when an updraft is generated in the exhaust tower, outside air is sucked through the intake pipe at a low portion of the exhaust tower so as to be drawn into the flow.

ここで、前記外気を吸引する前記吸気管の上流側に、発電に用いられる風車と発電機が設けられていることにより、前記吸気管を介して引き込まれる外気の気流によって前記風車が回転させられるとともに前記発電機において発電される。   Here, by providing a windmill and a generator used for power generation upstream of the intake pipe for sucking the outside air, the windmill is rotated by the airflow of the outside air drawn through the intake pipe. At the same time, power is generated by the generator.

したがって、前記施設からの排気の熱エネルギーが前記発電機による発電によって電気エネルギーとして回収される。   Therefore, the thermal energy of the exhaust from the facility is recovered as electric energy by the power generation by the generator.

そして、前記排気は、前記排気塔内を上昇するのみで、前記風車や発電機に直接作用するようなことはなく、また、前記排気塔内に、前記排気の流れに対して抵抗となる機器はない。   The exhaust gas only rises in the exhaust tower and does not directly act on the windmill or the generator, and the exhaust tower has resistance to the exhaust flow. There is no.

これによって、前記上昇気流は、前記排気塔からの抵抗が常に一定に保持され、安定した均一な流れとなる。   As a result, the ascending air current is kept in a constant and uniform flow, while the resistance from the exhaust tower is always kept constant.

一方、前述したように前記上昇気流が安定した状態に保持されることから、これによって引き込まれる前記吸気管内の外気の流れも安定する。
したがって、この外気の気流によって作動される風車の回転ならびに発電機の作動も安定したものとなり、安定した発電量を確保することができる。
On the other hand, since the ascending airflow is maintained in a stable state as described above, the flow of outside air in the intake pipe drawn in by this is also stabilized.
Accordingly, the rotation of the windmill and the operation of the generator that are operated by the airflow of the outside air are stabilized, and a stable power generation amount can be ensured.

前記発電に用いられる風車や発電機は、前記吸気管を介して前記排気塔の外部に離間して設けられるものであるから、これらの機器の形状が排気塔の形状に左右されることがなく、前記風車や発電機等を自由な諸元の元に作成することができる。   Since the windmill and generator used for the power generation are provided apart from the exhaust tower via the intake pipe, the shape of these devices is not affected by the shape of the exhaust tower. The wind turbine and the generator can be created based on free specifications.

また、前記上昇気流の温度が高温である場合であっても、この上昇気流が前記風車や発電機に直接作用することがないことから、これらの風車や発電機の耐久性を損なうことはない。   Further, even when the temperature of the ascending air current is high, the ascending air current does not directly act on the wind turbine or the generator, so that the durability of the wind turbine or the generator is not impaired. .

したがって、排気エネルギー回収装置の健全性を長期にわたって保持することができるとともに、排気温度を極力高めて発電効率の向上や発電量の増加を容易に行なうことができる。   Therefore, the soundness of the exhaust energy recovery device can be maintained over a long period of time, and the exhaust gas temperature can be raised as much as possible to easily improve the power generation efficiency and increase the power generation amount.

さらに、前記風車や発電機といった機器の保守・点検ないしは交換のための作業を行なう際に、前記排気塔へ吸引される前記機器内の気流を停止させる必要があるが、この気流を停止させた場合でも、前記排気塔内の排気の流れを停止させる必要はない。   Furthermore, it is necessary to stop the air flow in the equipment sucked into the exhaust tower when performing maintenance, inspection or replacement work for the equipment such as the windmill and the generator. Even in this case, it is not necessary to stop the flow of exhaust gas in the exhaust tower.

したがって、併設されている施設の稼働を止めることなく前述した作業を行なうことができ、この施設の稼働率に影響を与えることはない。   Therefore, the above-described operation can be performed without stopping the operation of the facility provided side by side, and the operation rate of this facility is not affected.

本発明の好ましい形態として、前記風車と前記発電機との間に、両者の接続および切り離しを行なうクラッチ機構を設ける。   As a preferred embodiment of the present invention, a clutch mechanism that connects and disconnects the wind turbine and the generator is provided.

このような構成とすることにより、前記風車と前記発電機との接続状態を解除することにより、前記風車の回転を止めることなく、前記発電機の保守・点検作業、若しくは、交換作業を行なうことができる。   By adopting such a configuration, it is possible to perform maintenance / inspection work or replacement work of the generator without stopping the rotation of the windmill by releasing the connection state between the windmill and the generator. Can do.

また、本発明の好ましい形態として、前記風車と前記発電機との間に、前記風車の回転を変速して前記発電機へ伝達する変速機構を設けることが挙げられる。   Further, as a preferred embodiment of the present invention, a speed change mechanism for changing the speed of the windmill and transmitting it to the generator may be provided between the windmill and the generator.

このような構成とすることにより、前記発電機に伝達される前記風車の回転力を前記変速機構によって調整して、前記風車において発生する回転力と、前記発電機への負荷とを適正に調製することができる。   With such a configuration, the rotational force of the windmill transmitted to the generator is adjusted by the speed change mechanism, and the rotational force generated in the windmill and the load on the generator are appropriately adjusted. can do.

これによって、前記風車において発生させられる回転力を、前記発電機の駆動に最適な駆動力に変換し、効率のよい発電を行なうことができる。   Thereby, the rotational force generated in the windmill can be converted into a driving force optimal for driving the generator, and efficient power generation can be performed.

本発明によれば、発電の元となる上昇気流を安定した状態に保持しつつ、風車へ作用する安定した気流を確保し、これによって、効率がよく安定した発電を行ない、また、発電に用いられる機器の諸元が、上昇気流を生成する手段に左右されることのない、さらに、前記上昇気流が、発電に用いられる機器に直接作用することを防止して、その耐久性を向上させることのできる排気エネルギー回収装置を提供することができる。   According to the present invention, a stable airflow acting on a windmill is secured while maintaining an updraft that is a source of power generation in a stable state, and thereby efficient and stable power generation is performed. The specifications of the equipment to be used are not affected by the means for generating the updraft, and further, the updraft is prevented from acting directly on the equipment used for power generation, thereby improving its durability. It is possible to provide an exhaust energy recovery device that can perform the operation.

本発明の一実施形態の全体構成を示す一部を断面した斜視図である。It is the perspective view which carried out the cross section of a part which shows the whole structure of one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態の全体構成を示す一部を断面した斜視図である。It is the perspective view which carried out the cross section of a part which shows the whole structure of other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態の全体構成を示す一部を断面した斜視図である。It is the perspective view which carried out the cross section of a part which shows the whole structure of other embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態について図1を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態の全体構成を示す斜視図であり、加熱された排気を排出する施設Bに併設され、前記排気による上昇気流を生成する排気塔1と、この排気塔1の下部に連設された発電ユニット2とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, an exhaust tower 1 that is provided in a facility B that exhausts heated exhaust and generates an upward airflow from the exhaust, and the exhaust tower 1 And a power generation unit 2 connected to the lower portion of the power generation unit 2.

前記施設Bは、たとえば、焼却施設や火力発電施設等であり、前記排気塔1の下部に、排気ダクトDにより連通させられている。   The facility B is, for example, an incineration facility, a thermal power generation facility, or the like, and is communicated with the lower part of the exhaust tower 1 by an exhaust duct D.

前記排気塔1は、その下部に、前記施設Bから延設された前記排気ダクトDの一端が接続された吸気部3が設けられ、上端に、高所の外気に開放された排気部4が設けられている。   The exhaust tower 1 is provided at its lower part with an intake part 3 to which one end of the exhaust duct D extending from the facility B is connected, and at the upper end, an exhaust part 4 opened to high outside air. Is provided.

前記発電ユニット2は、前記排気塔1の下部に、前記排気塔1の内部と連通させられた状態で接続され、かつ、前記排気塔1の外部へ延設された吸気管5と、この吸気管5に、前記排気塔1の外部において接続された風車6と、この風車6によって回転駆動される発電機7とを備えている。   The power generation unit 2 is connected to a lower portion of the exhaust tower 1 in a state of being in communication with the inside of the exhaust tower 1 and extends to the outside of the exhaust tower 1. The pipe 5 is provided with a windmill 6 connected outside the exhaust tower 1 and a generator 7 that is rotationally driven by the windmill 6.

前記排気塔1の内部で、前記吸気部3の上部には、前記排気塔1の内径を漸次狭めることによって形成されたオリフィス部Zが設けられ、このオリフィス部Zに対応して、前記吸気管5の一端部が取り付けられている。   Inside the exhaust tower 1, an orifice portion Z formed by gradually narrowing the inner diameter of the exhaust tower 1 is provided above the intake portion 3, and the intake pipe corresponds to the orifice portion Z. One end of 5 is attached.

すなわち、前記吸気管5は、前記排気塔1の周壁の、前記オリフィス部Zと前記吸気部3との間の部位において貫通して敷設され、その一端部が、前記排気塔1の中心部において前記排気部4へ向けて折曲されるとともに、その先端部が前記オリフィス部Zの最小径部近傍に位置させられている。   That is, the intake pipe 5 is laid and pierced through a portion of the peripheral wall of the exhaust tower 1 between the orifice portion Z and the intake portion 3, and one end thereof is formed at the center of the exhaust tower 1. While being bent toward the exhaust part 4, the tip part is positioned in the vicinity of the minimum diameter part of the orifice part Z.

前記吸気管5に連設されている前記風車6は、ケーシング8内に回転自在に装着された構成となっており、このケーシング8には、その内部に外気を引き込む風導入管9が設けられ、さらに、この風導入管9には、引き込まれる外気に含まれる粉塵等を除去するフィルター10が装着されている。   The wind turbine 6 connected to the intake pipe 5 is rotatably mounted in a casing 8. The casing 8 is provided with a wind introduction pipe 9 that draws outside air into the casing 8. In addition, the wind introduction tube 9 is provided with a filter 10 for removing dust and the like contained in the outside air to be drawn.

そして、前記ケーシング8に前記風導入管9を経て引き込まれた外気は、前記ケーシング8内の風車6に作用した後に、前記吸気管5から前記排気塔1内に引き込まれるようになっており、この外気がケーシング8内を通過する間に、前記風車6を回転させるようになっている。   The outside air drawn into the casing 8 through the wind introduction pipe 9 is drawn into the exhaust tower 1 from the intake pipe 5 after acting on the wind turbine 6 in the casing 8. The wind turbine 6 is rotated while the outside air passes through the casing 8.

前記風車6と前記発電機7との間には、本実施形態では、クラッチ機構および変速機構とからなる回転伝達機構11が介装されており、前記クラッチ機構によって、前記風車6と発電機7との接続およびその解除を行ない、また、前記変速機構によって、前記風車6の回転を変速して前記発電機7へ伝達するようになっている。   In the present embodiment, a rotation transmission mechanism 11 including a clutch mechanism and a speed change mechanism is interposed between the windmill 6 and the generator 7. The clutch mechanism causes the windmill 6 and the generator 7 to be interposed. In addition, the rotation of the wind turbine 6 is shifted and transmitted to the generator 7 by the speed change mechanism.

本実施形態においては、前記吸気管5、風車6、発電機7、ケーシング8、風導入管9、フィルター10、回転伝達機構11によって発電ユニット2が構成されている。   In the present embodiment, the power generation unit 2 is configured by the intake pipe 5, the wind turbine 6, the generator 7, the casing 8, the wind introduction pipe 9, the filter 10, and the rotation transmission mechanism 11.

このように構成された本実施形態に係わる排気エネルギー回収装置は、前記施設Bから排出される加熱された排気が、前記排気ダクトDおよび吸気部3を経て前記排気塔1の内部下方へ流入させられる。   In the exhaust energy recovery apparatus according to this embodiment configured as described above, the heated exhaust exhausted from the facility B is caused to flow downward inside the exhaust tower 1 through the exhaust duct D and the intake section 3. It is done.

このように、加熱された排気が前記排気塔1の下部に流入すると、前記排気の密度が熱のために小さくなっており、これに起因して発生する浮力によって、前記排気が前記排気部4へ向かって上昇し、これによって、前記排気塔1内に上昇気流が生成される。   As described above, when the heated exhaust gas flows into the lower portion of the exhaust tower 1, the density of the exhaust gas is reduced due to heat, and the exhaust gas is reduced by the buoyancy generated due to this. As a result, an updraft is generated in the exhaust tower 1.

ここで、前記排気塔1は、その内部に、前述した上昇気流の流れに対して抵抗となる部材が存在せず、このため、均一な上昇気流が生成される。   Here, the exhaust tower 1 does not have a member that resists the flow of the above-described updraft inside the exhaust tower 1, and thus a uniform updraft is generated.

このように、前記排気塔1内において上昇気流が生成されると、この上昇する気体が前記オリフィス部Zを通過する際に(図1に実線矢印で示す)、このオリフィス部Zにおいて圧力降下を生じさせ、このオリフィス部Zに大気圧より低い圧力の負圧領域を形成する。   Thus, when an ascending airflow is generated in the exhaust tower 1, when the rising gas passes through the orifice part Z (shown by a solid line arrow in FIG. 1), a pressure drop is generated in the orifice part Z. As a result, a negative pressure region having a pressure lower than the atmospheric pressure is formed in the orifice portion Z.

このようにして前記オリフィス部Zが負圧状態となると、このオリフィス部Zの近傍に位置されている前記吸気管5の先端に負圧が作用し、この吸気管5内の気体が前記排気塔1内へと吸引され(図1に破線矢印で示す)、その内部の気体とともに上昇気流を生成しつつ、前記排気部4から外気へ放出される。   When the orifice part Z is in a negative pressure state in this way, a negative pressure is applied to the tip of the intake pipe 5 positioned in the vicinity of the orifice part Z, and the gas in the intake pipe 5 is transferred to the exhaust tower. 1 (indicated by a broken line arrow in FIG. 1) and is discharged from the exhaust unit 4 to the outside air while generating an upward air flow with the gas inside.

そして、前記吸気管5内の気体が前記排気塔1内に吸引されると、これに伴って、前記ケーシング8内の圧力が低下することから、このケーシング8内に、前記フィルター10および風導入管9を経て外気が吸い込まれる。   When the gas in the intake pipe 5 is sucked into the exhaust tower 1, the pressure in the casing 8 is reduced accordingly. Therefore, the filter 10 and the wind introduction are introduced into the casing 8. Outside air is sucked through the tube 9.

これによって、前記フィルター10から風導入管9、前記ケーシング8、および、吸気管5を経て前記排気塔1内へ至る気流が生じ、前記ケーシング8内を流れる気体によって前記風車6が回転させられ、この風車6の回転が、前記回転伝達軸11を経て前記発電機7へ伝達されることにより、この発電機7が回転駆動させられて発電が行なわれる。   As a result, an air flow from the filter 10 to the exhaust tower 1 through the wind introduction pipe 9, the casing 8, and the intake pipe 5 is generated, and the wind turbine 6 is rotated by the gas flowing in the casing 8, The rotation of the wind turbine 6 is transmitted to the generator 7 through the rotation transmission shaft 11, whereby the generator 7 is rotationally driven to generate power.

この結果、排気の熱エネルギーが、前記発電機7において発生させられる電力に変換されて回収される。   As a result, the heat energy of the exhaust is converted into electric power generated in the generator 7 and recovered.

本実施形態においては、前記排気塔1と前記発電ユニット2とを吸気管5を介して連結し、前記発電ユニット2の主要構成部材を前記排気塔1から独立して設置した構成となっている。   In this embodiment, the exhaust tower 1 and the power generation unit 2 are connected via an intake pipe 5, and main components of the power generation unit 2 are installed independently from the exhaust tower 1. .

これによって、前記発電ユニット2は、前記施設Bや前記排気塔1の形状や寸法等に係わらず、独立した諸元の元に製作することができ、その設計の自由度が極めて大きく、適切な諸元の排気エネルギー回収装置とすることができる。   As a result, the power generation unit 2 can be manufactured based on independent specifications regardless of the shape and dimensions of the facility B and the exhaust tower 1, and the design freedom is extremely high. It can be set as the exhaust energy recovery device of specifications.

ところで、本実施形態においては、前記風車6と前記発電機7との間にクラッチ機構を備えた回転伝達機構11を設けてある。
このクラッチ機構により、前記風車6が回転状態にある場合においても、この風車6と前記発電機7との間の回転伝達を遮断することができるので、この発電機7の保守点検時等において、前記風車6の稼働状態に左右されることなく作業を行なうことができる。
By the way, in this embodiment, the rotation transmission mechanism 11 provided with the clutch mechanism is provided between the windmill 6 and the generator 7.
Even when the windmill 6 is in a rotating state, this clutch mechanism can block the rotation transmission between the windmill 6 and the generator 7. The work can be performed without being influenced by the operating state of the wind turbine 6.

また、前記回転伝達機構11が変速機構を備えている。
この変速機構は、前記風車6の回転を変速して前記発電機7へ伝達するようにしたもので、この変速比を適宜設定することにより、前記風車6から前記発電機7へ加えられる駆動力を適切なものに調製して、この発電機7の稼働状態を安定化することができる。
The rotation transmission mechanism 11 includes a speed change mechanism.
The speed change mechanism is configured to change the rotation of the wind turbine 6 and transmit it to the generator 7. By appropriately setting the speed ratio, the driving force applied from the wind turbine 6 to the generator 7 is changed. Can be adjusted to an appropriate value to stabilize the operating state of the generator 7.

さらに、前記風車や発電機といった機器の保守・点検ないしは交換のための作業を行なう際に、前記排気塔へ吸引される前記機器内の気流を停止させる必要があるが、この気流を停止させた場合でも、前記排気塔内の排気の流れを停止させる必要はない。   Furthermore, it is necessary to stop the air flow in the equipment sucked into the exhaust tower when performing maintenance, inspection or replacement work for the equipment such as the windmill and the generator. Even in this case, it is not necessary to stop the flow of exhaust gas in the exhaust tower.

したがって、併設されている施設の稼働を止めることなく前述した作業を行なうことができ、この施設の稼働率に影響を与えることはない。   Therefore, the above-described operation can be performed without stopping the operation of the facility provided side by side, and the operation rate of this facility is not affected.

なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。   Note that the shapes, dimensions, and the like of the constituent members shown in the above embodiment are merely examples, and various changes can be made based on design requirements and the like.

たとえば、前記実施形態においては、前記吸気管5の先端を、前記排気塔1の中心部において上方へ折曲形成することにより、この先端を、前記オリフィス部Zに位置させた例について示したが、これに代えて、図2に示すように、前記吸気管5の先端を、前記オリフィス部Zの最小径部に開口させるように設置することも可能である。   For example, in the above-described embodiment, the tip of the intake pipe 5 is bent upward at the center of the exhaust tower 1 so that the tip is positioned at the orifice Z. Instead of this, as shown in FIG. 2, it is also possible to install the tip of the intake pipe 5 so as to open to the minimum diameter portion of the orifice portion Z.

また、図3に示すように、前記排気塔1を、前記排気ダクトDと連続した内塔1aと、この内塔1aを、空間Sをおいて取り巻くように設けられた外塔1bとによって構成しておき、前記吸気管5を前記外塔1bの下部に接続した構成とすることも可能である。   Further, as shown in FIG. 3, the exhaust tower 1 is constituted by an inner tower 1 a continuous with the exhaust duct D, and an outer tower 1 b provided so as to surround the inner tower 1 a with a space S therebetween. In addition, the intake pipe 5 may be connected to the lower portion of the outer tower 1b.

この実施形態においては、前記施設Bから排出される加熱気体は、前記排気ダクトDから、前記内塔1aの下部に設けられている吸気部3を経て前記内塔1a内に流れ込み、その熱によって上昇して排気部4から外気へ放出される。   In this embodiment, the heated gas discharged from the facility B flows into the inner tower 1a from the exhaust duct D through the intake section 3 provided at the lower part of the inner tower 1a, and by the heat It rises and is discharged from the exhaust part 4 to the outside air.

そして、前記加熱気体が前記内塔1a内を上昇する間に、この内塔1aの壁面を介して前記空間S内の気体を暖め、これによって、前記空間S内に上昇気流を生じさせる。   And while the said heating gas raises the inside of the said inner tower 1a, the gas in the said space S is warmed through the wall surface of this inner tower 1a, and thereby an upward airflow is produced in the said space S.

このような空間S内の上昇気流により、前記外塔1bに接続されている吸気管5を介して外気が吸い込まれた後に上方へ押し上げられ、前記排気部4から外気へ放出される。   Due to the rising air flow in the space S, the outside air is sucked in through the intake pipe 5 connected to the outer tower 1b, and then pushed upward, and is discharged from the exhaust unit 4 to the outside air.

このような吸気管5を介して吸い込まれる外気の流れによって、前記風車6の回転および発電機7における発電が行なわれる。   The wind turbine 6 is rotated and the generator 7 generates electric power by the flow of outside air sucked through the intake pipe 5.

そして、前述した内塔1aと外塔1bとからなる排気塔1は、一般的な煙突構造であることから、前述した発電ユニットを、既存の外塔1bの下部に接続することによって、エネルギー回収装置を容易に構築することができる。   And since the exhaust tower 1 which consists of the inner tower 1a mentioned above and the outer tower 1b is a general chimney structure, energy recovery is achieved by connecting the power generation unit mentioned above to the lower part of the existing outer tower 1b. The device can be easily constructed.

1 排気塔
1a 内塔
1b 外塔
2 発電ユニット
3 吸気部
4 排気部
5 吸気管
6 風車
7 発電機
8 ケーシング
9 風導入管
10 フィルター
11 回転伝達機構
B 施設
D 排気ダクト
S 空間
Z オリフィス部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust tower 1a Inner tower 1b Outer tower 2 Power generation unit 3 Intake part 4 Exhaust part 5 Intake pipe 6 Windmill 7 Generator 8 Casing 9 Wind introduction pipe 10 Filter 11 Rotation transmission mechanism B Facility D Exhaust duct S Space Z Orifice part

前述した課題を解決するために、本発明の排気エネルギー回収装置は、加熱された排気を放出する施設に併設されて、前記排気の熱エネルギーを回収するようにした排気エネルギー回収装置であって、前記施設に設けられ、この施設から放出される前記排気を高所において放出する排気塔の下部に、外気を導入する吸気管を連設し、この吸気管に、この吸気管を流れる前記外気によって回転させられる風車を設けるとともに、この風車に、その回転によって駆動される発電機を接続してなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an exhaust energy recovery apparatus of the present invention is an exhaust energy recovery apparatus that is provided in a facility that discharges heated exhaust and recovers thermal energy of the exhaust, An intake pipe that introduces outside air is connected to a lower part of an exhaust tower that is provided in the facility and discharges the exhaust discharged from the facility at a high place, and the outside air flowing through the intake pipe is connected to the intake pipe by the outside air. A windmill to be rotated is provided, and a generator driven by the rotation is connected to the windmill .

前述した課題を解決するために、本発明の排気エネルギー回収装置は、加熱された排気を放出する施設に併設されて、前記排気の熱エネルギーを回収するようにした排気エネルギー回収装置であって、前記施設に設けられ、この施設から放出される前記排気を高所において放出する排気塔の下部に、外気を導入する吸気管を連設し、この吸気管に、この吸気管を流れる前記外気によって回転させられる風車を設けるとともに、この風車に、その回転によって駆動される発電機を接続してなり、かつ、前記風車と発電機は前記吸気管を介して前記排気塔の外部に離間して設けていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an exhaust energy recovery apparatus of the present invention is an exhaust energy recovery apparatus that is provided in a facility that discharges heated exhaust and recovers thermal energy of the exhaust, An intake pipe that introduces outside air is connected to a lower part of an exhaust tower that is provided in the facility and discharges the exhaust discharged from the facility at a high place, and the outside air flowing through the intake pipe is connected to the intake pipe by the outside air. provided with a wind turbine to be rotated, to the windmill, the Ri name to connect a generator driven by the rotation, and the wind turbine and the generator is spaced outside of the exhaust tower through the intake pipe It is provided .

Claims (2)

加熱された排気を放出する施設に併設されて、前記排気の熱エネルギーを回収するようにした排気エネルギー回収装置であって、前記排気が低所から流入し、この排気を高所において大気へ放出する排気塔と、この排気塔の下方に連通され、この排気塔内における前記排気の上昇気流によって外気を吸引する吸気管と、この吸気管の上流側に連設されて、この吸気管によって吸引される外気流によって回転させられる風車と、この風車によって回転駆動される発電機とからなることを特徴とする排気エネルギー回収装置。   An exhaust energy recovery device that is attached to a facility that discharges heated exhaust and recovers the thermal energy of the exhaust, wherein the exhaust flows from a low place and is discharged to the atmosphere at a high place. An exhaust tower that communicates with the exhaust tower, and an intake pipe that sucks outside air by the rising air flow of the exhaust gas in the exhaust tower, and is connected to the upstream side of the intake pipe and is sucked by the intake pipe An exhaust energy recovery apparatus comprising: a windmill rotated by an external airflow generated by the motor and a generator driven to rotate by the windmill. 前記風車と前記発電機との間に、両者の接続および切り離しを行なうクラッチ機構と、前記風車の回転を変速して前記発電機へ伝達する変速機構が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の排気エネルギー回収装置。

A clutch mechanism that connects and disconnects the wind turbine and the generator, and a transmission mechanism that shifts the rotation of the wind turbine and transmits the rotation to the generator are provided between the wind turbine and the generator. 2. The exhaust energy recovery device according to 1.

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