(57)【要約】【課題】  煙突本体の筒状部を上昇する気体の流速を簡単な構成で増大させるようにする。【解決手段】  煙突本体１２の頂部に、該煙突本体１２の排気口１２ａの部分で圧力を低下させるようにする中央部圧力低減部材１３を取り付ける。中央部圧力低減部材１３は、所要大きさの外径を有する円盤状としてあり、中央部に、上記排気口１２ａを同じ位の開口１４が設けてある。又、上記中央部圧力低減部材１３の上面は、外周辺部に比して中央部分が緩やかな曲線で高くなるように隆起する形状としてあり、どの方向からも中央部に風が集まり、且つ中央部に近づくに従って風速が増大するようにしてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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ことを特徴とする煙突。
【請求項２】
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請求項１記載の煙突。
【請求項３】
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請求項２記載の煙突。
【請求項４】
煙突本体の筒状部内の所要個所に、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請求項１、２又は３記載の煙突。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２２１２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の煙突の実施の一形態の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施の形態による場合の気流の原理を示す概要図である。
【図３】図１、図２に示す実施の形態における煙突本体の筒状部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し発電を行わせるようにした場合を示す図である。
【図４】本発明の煙突の実施の他の形態の概略を示す斜視図である。
【図５】本発明の煙突の実施の更に他の形態の概略を示す斜視図である。
【図６】図５に示す実施の形態による場合の気流の原理を示す概要図である。
【図７】従来の煙突内上昇気流を増大させるようにして発電させるようにした装置の縦断面図である。
【図８】図７の煙突の横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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