JP2021134992A - 煙突 - Google Patents

Abstract

【課題】排気流路を流れる排気を効果的に旋回させて排気効率を高める。【解決手段】煙道１２０に、平板材を捻れ形状にツイスト加工することによって形成された板体３０でなる排気案内羽根１０を設ける。板体３０の直線状の捻り中心軸Ｃを煙道１２０の中心軸線Ｃ１に沿うように配備している。板体３０の螺旋状に延びる両側端面３３，３３を筒壁１１０の内周面１１に当接させている。【選択図】図１

Description

本発明は、排気発生源から送出された排煙や排ガスなどの排気流を、筒壁の内部空間によって形成された煙道を上昇させて外部に放出させるための煙突に関する。

従来、円筒状の煙突において、煙道に導入された排気流の排出効率を高めるために、排気流を煙道内で旋回させるように工夫したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）特許文献１によって開示された煙突では、排気発生源から送出された排気流を煙道に導入するための横向きの導入管の出口に、複数の平らな偏流板が所定の間隔を隔てた鉛直姿勢で斜め前方に向けて配置されていると共に、煙道の底部には傾斜面が形成されている。

このような煙突によれば、排気発生源から送出された排気流が、横向きから上向きに方向転換しつつ、上記偏流板の作用により旋回流に変換されて煙道に導入される。これにより、煙道に導入された排気流が旋回しながら煙道を上昇して煙突の排気効率（排出効率）が高められるとされている。

実公昭６３−４４６６７号公報

しかしながら、特許文献１によって提案されている煙突では、排気流が、横向きから上向きに方向転換しつつ、上記偏流板の作用により旋回流に変換されるために、排気流の流れを妨げる大きな抵抗が発生して旋回流の勢いが減衰してしまうであろうと考えられる。

一方、この種の煙突には、その口径（煙突の内径）が大径（２５０ｍｍ〜１５００ｍｍ）で、高さが１０ｍ以上にも達する長寸のものがあり、このような大径で長寸の大規模な煙突においては、排気流を旋回させながら排出させて排気効率を高めるためには、煙道内で上昇する旋回流の持続時間を延長することが有益であることが判っている。しかし、前記の技術では、排気流が導入管の出口から煙道の下部領域に導入された後の一定時間内でのみ旋回流が持続するだけで、煙道の中間部領域や上部領域では旋回流の勢いが減衰してしまっている傾向がある。このため、煙道内での勢いの強い旋回流の持続時間をそれほど長く保つことができなくなって、高い排気効率を達成することをそれほど期待することができないという問題があった。

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたもので、煙突が小規模であるか大規模であるかにかかわらず、煙道の途中箇所でその煙道を上昇する排気流に旋回作用を付与して上方へ導くことができるようにすることにより、排気効率を高めやすい煙突を提供することを目的としている。

本発明に係る煙突は、排気発生源から送出された排気流を、円筒状の筒壁の内部空間によって形成された煙道を上昇させて外部に放出させるための煙突であって、上記煙道に、この煙道を上昇する排気流を衝突させて当該排気流に旋回作用を付与する排気案内羽根が設けられていると共に、この排気案内羽根が、平板材を捻れ形状にツイスト加工することによって形成された板体でなり、この板体の直線状の捻り中心軸が上記煙道の中心軸線に沿うように配備されている、というものである。また、この煙突にあっては、上記板体の螺旋状に延びる両側端面の全長部分が上記筒壁の内周面に当接している、という構成を採用することが望ましい。

このように構成されている煙突によれば、排気案内羽根の設置箇所では、板体によって、煙道が、板体の捻れ形状の片側表面と筒壁の内周面とによって囲まれた通路と、板体の捻れ形状の他側表面と筒壁の内周面とによって囲まれた通路との２つの通路に仕切られる。そして、これらの２つの通路に分かれて上昇する排気流に対して、板体の捻れ形状の片側表面及び他側表面により旋回作用が付与される。このため、煙道を上昇する排気流が、排気案内羽根の設置箇所ではそれほど大きな抵抗を受けずに無理なく旋回流に変換されて上昇し、排気案内羽根の設置箇所を通過した後には、旋回流が、一定時間持続してその持続時間に応じた到達距離が得られる。旋回流の持続時間や到達距離の長さは、捻れ形状の板体の上下方向長さや板体の捻れ角度に影響されるけれども、板体の上下方向長さや板体の捻れ角度を調節することは容易である。したがって、この煙突によれば、煙道内での勢いの強い旋回流の持続時間を長くして旋回流の到達距離を延長することが可能になって外部に放出される排気流の排気効率を高めやすい。特に、板体の螺旋状に延びる両側端面の全長部分が筒壁の内周面に当接している、という構成を採用しておくと、板体の介在箇所、すなわち排気案内羽根の設置箇所では２つの通路に分かれて上昇する旋回流同士が混在して旋回流が乱れるという事態が起こらないので、このことも、煙道内での勢いの強い旋回流の持続時間を長くして旋回流の到達距離を延長することにより、外部に放出される排気流の排気効率を高めることに役立つ。

以上のように、本発明に係る煙突によれば、煙道を上昇する排気流を衝突させて当該排気流に旋回作用を付与する排気案内羽根として、平板材を捻れ形状にツイスト加工することによって形成された板体を用いているため、排気案内羽根の構成が板体のみの単一部品によって簡素化され、製作コストや排気案内羽根の設置コストが安く付く。それにもかかわらず、煙道内での勢いの強い旋回流の持続時間を容易に長くすることが可能になり、外部に放出される排気流の排気効率を高めやすくなるという効果が奏される。

本発明の実施形態に係る煙突の要部を説明的に示した一部破断斜視図である。 図１の煙突の要部の横断平面図である。 ツイスト加工する前の平板材の形状を例示した正面図である。

以下、本発明を実施形態を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る煙突の要部を説明的に示した一部破断斜視図、図２は図１の煙突の要部の横断平面図、図３はツイスト加工する前の平板材の形状を例示した正面図である。

図１に及び図２に示した煙突１００は、建物躯体の各階のスラブ（床）に設けられた開口を有する煙突構築用スペースとしての吹き抜けに設置されている。この種の煙突１００では、下端部が、建物に設置されたガスタービンやディーゼルエンジン、ボイラー、廃棄物焼却炉といった排気発生源から延び出た横向きの導入管の出口に接続されているのに対して、上端部が建物の屋上などに突出されている。また、一般的には、煙突１００が長さ６ｍ程度の複数の円筒状の筒壁１１０のユニットを断積み状に接続することによって構築されている。そして、個々の筒壁１１０が、一般的には、断熱槽の内外両側に鋼板製の外筒と内筒とを備えているけれども、図示例ではこの筒壁１１０を簡略化して１層構造のものとして示している。この煙突１００において、排気流Ｆは、筒壁１１０の内部空間によって形成された煙道１２０を上昇した後、煙突１００の上端部から外部に放出される。

煙道１２０に、この煙道１２０を上昇する排気流Ｆを衝突させて当該排気流Ｆに旋回作用を付与する排気案内羽根１０が設けられている。排気案内羽根１０は、図３に例示した縦長矩形の平板材２０を捻れ形状にツイスト加工することによって形成された板体３０の単一部品でなる。平板材２０にはステンレス鋼板などの高温環境下での耐久性に優れた鋼板を好ましく採用することができる。ツイスト加工は、平板材２０の縦軸線Ｐを中心にしてその上端部と下端部とに逆向きの捻り力を加えることによって行われる。図示例では、図３の矢印ａ，ｂのように、平板材２０の上端部に時計方向ａの捻り力を加え、平板材２０の下端部に反時計方向ｂの捻り力を加えることによってツイスト加工が行われている。

この実施形態では、平板材２０の上端部と下端部とが直角になるようなツイスト加工を行うことによって製作された捻れ形状の板体３０を、図１又は図２のように煙道１２０の高さ方向の所定箇所に介在させている。板体３０の介在箇所では、板体３０の直線状の捻り中心軸Ｃ（図３に示した平板材２０の縦軸線Ｐに一致する。）が煙道１２０の中心軸線Ｃ１に沿うようにその中心軸線Ｃ１上に配備されている。また、ツイスト加工の対象である図３に示した平板材２０の横幅寸法は、図１又は図２に示した円筒状の筒壁１１０の内周直径に見合う寸法に定められている。このため、図１又は図２によって判るように、ツイスト加工によって製作された板体３０において、上端面３１及び下端面３２は、互いに直交した形態で円筒状の筒壁１１０の内部空間である煙道１２０を横切り、上端面３１及び下端面３２の一端部同士及び他端部同士の相互間に亘って螺旋状に延びる両側端面３３，３３の全長部分が円筒状の筒壁１１０の内周面１１１に沿い、その内周面１１１に当接する。板体３０は、その両側端面３３，３３を筒壁１１０の内周面を形成している鋼板に溶接やボルト止めなどの適宜手段で接合される。なお、図２では、板体３０の捻れ形状を理解しやすくすることを意図して、捻れ形状の板体３０の上向きの延出方向を矢印Ｕ１，Ｕ２によって表現している。

この実施形態による煙突１００によれば、板体３０によって形成された排気案内羽根１０の設置箇所では、板体３０によって、煙道１２０が、板体３０の捻れ形状の片側表面３５と筒壁１１０の内周面１１１とによって囲まれた通路１２１と、板体３０の捻れ形状の他側表面３６と筒壁１１０の内周面１１１とによって囲まれた通路１２２との２つの通路に仕切られる。そして、これらの２つの通路１２１，１２２に分かれて上昇する排気流に対して、板体３０の捻れ形状の片側表面３５及び他側表面３６により旋回作用が付与される。このため、煙道１２０を上昇する排気流Ｆが、排気案内羽根１０の設置箇所ではそれほど大きな抵抗を受けずに無理なく旋回流に変換されて上昇し、排気案内羽根１０の設置箇所を通過した後には旋回流が一定時間持続し、旋回流の持続時間に応じた到達距離が得られることになる。

排気案内羽根１０の設置箇所を通過した後での旋回流の持続時間や到達距離の長さは、
捻れ形状の板体３０の上下方向長さや板体３０の捻れ角度に影響される。この点に関して、板体３０の上下方向長さや板体３０の捻れ角度を調節することは、平板材２０の製作工程やツイスト加工工程において容易に可能である。したがって、煙突１００の高さや口径などを勘案し、板体３０の上下方向長さや捻れ角度を適切に定めておくことによって、煙道１２０内での勢いの強い旋回流の持続時間を長くして旋回流の到達距離を延長することが可能になり、そのことを通じて、外部に放出する排気流の排気効率を高めることができる。特に、この実施形態のように、板体３０の螺旋状に延びる両側端面３３，３３の全長部分を筒壁１１０の内周面１１に当接させておくと、板体３０の介在箇所、すなわち排気案内羽根１０の設置箇所では２つの通路１２１，１２２に分かれて上昇する旋回流同士が混在して旋回流が乱れるという事態が起こらなくなるので、煙道１２０内での勢いの強い旋回流の持続時間を長くなって旋回流の到達距離が延長され、外部に放出する排気流の排気効率が顕著に高まる。

この実施形態では、平板材２０をツイスト加工することによって、排気案内羽根１０を形成している板体３０の上端面３１と下端面３２との捻れ角度θ（図１参照）が直角になるようにしているけれども、この捻れ角度θは、ツイスト加工時に直角より小さい角度や大きい角度に調節することが容易に可能である。捻れ角度θを直角よりも小さくすると、排気案内羽根１０による排気流の迎え角が小さくなって旋回流の旋回方向が上向きに近づき安くなり、捻れ角度θを直角よりも大きくすると、上記迎え角が大きくなって旋回流の旋回方向が横向きに近づき安くなる。また、板体３０の上下方向長さは、ツイスト加工の対象である平板材２０（図３参照）の長さに見合って定まる、そして、板体３０の上下方向長さを長くすると、上記迎え角が小さくなって旋回流の旋回方向が上向きに近づき安くなり、板体３０の上下方向長さを短くすると、上記迎え角が大きくなって旋回流の旋回方向が横向きに近づき安くなる。なお、上記した迎え角とは、排気流Ｆが衝突する板体３０の片側表面３５や他側表面３６における排気流Ｆの流れ方向に対する傾き角度のことである。

上記した実施形態において、排気案内羽根１０は煙道１２０の複数箇所に多段に亘って設けておいてもよく、そうしておくと、外部の放出される排気流の排気効率が一層高まる。また、上記の実施形態では、建物躯体の煙突構築用スペースとしての吹き抜けに設置される大形の煙突１００に本発明を適用した事例を説明したけれども、この点は、空調用などに用いられる排煙用の比較的小規模の煙突についても同様に適用することができる。

１０ 排気案内羽根
２０ 平板材
３０ 板体
３３ 板体の両側端面
１００ 煙突
１１０ 筒壁
１１１ 筒壁の内周面
１２０ 煙道
Ｃ 板体の捻り中心軸
Ｃ１ 煙道の中心軸線
Ｆ 排気流

Claims (2)

1. 排気発生源から送出された排気流を、円筒状の筒壁の内部空間によって形成された煙道を上昇させて外部に放出させるための煙突であって、
   上記煙道に、この煙道を上昇する排気流を衝突させて当該排気流に旋回作用を付与する排気案内羽根が設けられていると共に、この排気案内羽根が、平板材を捻れ形状にツイスト加工することによって形成された板体でなり、この板体の直線状の捻り中心軸が上記煙道の中心軸線に沿うように配備されていることを特徴とする煙突。
2. 上記板体の螺旋状に延びる両側端面の全長部分が上記筒壁の内周面に当接している請求項１に記載した煙突。

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