(57)【要約】      （修正有）【課題】煙道を流れる排気流の排気効率を高める煙突を提供する。【解決手段】煙突は、筒壁１０に、排気流の流れ方向Ｆに沿う方向に延びる凹溝４１を複数列に亘って並設することによって、筒壁１０の壁面と排気流との境界面である界面に渦流を生成させる。凹溝４１に変えて複数のディンプルを設けてもよい。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
排気発生源から送出された排気流を、筒壁の内部空間によって形成された煙道を通じて外部に放出させるための煙突であって、
上記筒壁に凹部群を設けることによって当該筒壁の壁面と排気流との境界面である界面に渦流を生成させるようにしてあることを特徴とする煙突。
【請求項２】
上記凹部群が、排気流の流れ方向に沿う方向に延びる凹溝を複数列に亘って並設してなる請求項１に記載した煙突。
【請求項３】
上記凹部群が、排気流の流れ方向に沿う方向に並べられた複数のディンプルを複数列に亘って並設してなる請求項１に記載した煙突。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、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通じて外部に放出させるための煙突に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、四角筒形の煙突では、四角筒形の鋼板製の外壁で被覆したり鋼製の枠組みで取り囲んだりしている四角筒状の断熱材を、薄肉ステンレス鋼板でなる筒壁によって内張りしてたものが知られている。この種の煙突では、煙突性能上、煙道を通じて上昇する排気流の排気効率を高めることが求められている。
【０００３】
先行例では、円筒状の煙突の煙道に導入された排気流の排気効率を高めるために、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偏流板を配置することによって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（特許文献１参照）。また、他の先行例では、円筒状の煙突の煙道内に配備した螺旋形状の排気案内羽根の作用により排気流を効果的に旋回させて排気効率を高めることが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６３−４４６６７号公報
【特許文献２】実登３２２６２０４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２によって提案されている先行例は、排気流を円筒状の煙突の煙道内でその内周面に沿って旋回させることを意図していることから、四角筒形の煙突に対してはそのままでは適用することができない。
【０００６】
本考案は、以上の状況に鑑みてなされたもので、煙突が四角筒形であっても円筒状であっても同様に適用することが可能であり、しかも、煙突規模の大小を問わずに適用することが可能でありながら、煙道を通じて上昇する排気流の排気効率を高めることのできる煙突を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案に係る煙突は、排気発生源から送出された排気流を、筒壁の内部空間によって形成された煙道を通じて外部に放出させるための煙突である。そして、上記筒壁に凹部群を設けることによって当該筒壁の壁面と排気流との境界面である界面に渦流を生成させるようにしてある、というものである。
【０００８】
このように構成された煙突によれば、筒壁の壁面と排気流との界面で生成した渦流の作用によって、筒壁の壁面と煙道内の排気流との表面摩擦抵抗、言い換えると排気抵抗が減少して排気流の排気効率が高まる。
【０００９】
この点をさらに説明すると、本考案では、筒壁に凹部群を設けることによって当該筒壁の壁面と排気流との界面に比較的小さく規則的な渦流を生成させるようにしてあることにより、煙道を排気流が上昇すると筒壁の壁面と排気流との界面付近で層厚の薄い渦流層が生成されると考えられ、これによりランダムで大きな乱流の発生が抑制され、また、この渦流層によって取り囲まれた排気流（「本流」という。）と筒壁との接触が渦流層によって回避されて本流の表面摩擦抵抗が効率よく低減化され、これにより本流が高速で排気されるようになるものと推測される。これに対して、渦流層を形成する界面付近の排気流は、本流に混ざって本流と共に上昇するか、あるいは、本流よりも低速で上昇するものと考えられる。この状況下において、本流に属する排気流の量は、渦流層に属する排気流の量よりも圧倒的に多くなるので、全体として排気流の排気効率が高まるものと推測される。
【００１０】
本考案では、上記凹部群が、排気流の流れ方向に沿う方向に延びる凹溝を複数列に亘って並設してなる、という構成を採用することが可能である。また、上記凹部群が、排気流の流れ方向に沿う方向に並べられた複数のディンプルを複数列に亘って並設してなる、という構成を採用することも可能である。これらの各考案において、凹部群が凹溝によって形成されているものでは、凹溝が排気流の流れ方向に沿う方向に延びているために、凹溝自体が排気流の流れを遮るような作用を発揮することはない。そのため、上記した渦流による排気抵抗を減少させる作用が有効に発揮されるようになる。また、凹部群がディンプルによって構成されているものでは、個々のディンプルが効率よく渦流を生成する。そのため、上記した渦流による排気抵抗を減少させる作用が有効に発揮されるようになる。
【考案の効果】
【００１１】
以上のように、本考案に係る煙突によれば、筒壁の壁面と排気流との界面で生成した比較的小さく規則的な渦流の作用によって、ランダムで大きな乱流の発生が抑制されて、排気抵抗が減少して排気流の排気効率が高まる、という効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案の適用対象である煙突を例示した概略横断平面図である。
【図２】第１実施形態に係る筒壁の一部を説明的に示した概略斜視図である。
【図３】図２の筒壁の一部を説明的に示した横断平面図である。
【図４】図２の筒壁についての変形例の一部を説明的に示した横断平面図である。
【図５】第２実施形態に係る筒壁の一部を説明的に示した横断平面図である。
【図６】図５の筒壁一部を説明的に示した横断平面図である。
【図７】図５の筒壁についての変形例の一部を説明的に示した概略正面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
以下、本考案を実施形態を参照して説明する。図１は本考案の適用対象である煙突１００を例示した概略横断平面図である。
【００１４】
同図の煙突１００は、たとえば、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。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程度の煙突ユニットを断積み状に接続することによって構築される。
【００１５】
図１の煙突１００は四角筒形に形成されていて、四角筒状の断熱材２０の内面が、厚さ１〜２ｍｍ程度の薄肉ステンレス鋼板でなる四角筒形の筒壁１０によって内張りされているのに対して、四角筒状の断熱材２０の外面が四角筒形の鋼板製の外壁３０で被覆されている。この煙突１００において、筒壁１０は平板状のパネル材を四角筒形に組み合わせることによって形成されている。同様に、外壁３０も、平板状のパネル材を四角筒形に組み合わせることによって形成されている。この煙突１００において、排気流は、筒壁１０の内部空間によって形成された煙道１１０を上昇した後、煙突１００の上端部から外部に放出される。
【００１６】
図２及び図３に第１実施形態に係る煙突１００の筒壁１０を示していて、図２は筒壁１０の一部を説明的に示した概略斜視図、図３は図２の筒壁１０一部を説明的に示した横断平面図である。また、図４は図２の筒壁１０についての変形例の一部を説明的に示した横断平面図である。
【００１７】
図２のように、筒壁１０には、矢印で示した排気流の流れ方向Ｆに沿う方向（四角筒形の筒壁１０の軸線方向）に延びる凹溝４１が平行にかつ横方向に複数列に亘って等間隔おきに並設されている。それぞれの凹溝４１の溝幅はたとえば１．５〜１０ｍｍ程度に定められている。複数列の凹溝４１…の相互間隔はできるだけ狭くして筒壁１０の平坦な内面１１の面積を可及的小さくしておくことが望ましい。そして、この煙突１００では、筒壁１０に上記したような形態で凹溝４１を設けることによって、当該筒壁１０の壁面と排気流との境界面である界面に、図中円弧状の矢印で示したように排気流の流れ方向Ｆに並んだ渦流Ｗを生成させるようにしてある。
【００１８】
このように構成された煙突１００によれば、筒壁１０の壁面と排気流との界面で生成した比較的小さく規則的な渦流Ｗの作用によって、ランダムで大きな乱流が抑制され、排気抵抗が減少して排気流の排気効率が高まる。特にこの実施形態では、凹溝４１が排気流の流れ方向Ｆに沿う方向に延びているために、凹溝４１自体が排気流の流れを遮ることはない。そのため、上記した渦流Ｗによる排気抵抗を減少させる作用が有効に発揮されるようになる。また、界面で生成される渦流Ｗが排気流の流れ方向Ｆに規則的に並ぶことにより、ランダムに渦流が生成される場合に比べても排気抵抗が減少するという利点がある。
【００１９】
この第１実施形態において、渦流Ｗの間隔や大きさは、凹溝４１…溝幅や深さを変えたり、相隣接する凹溝４１，４１の相互間隔を変えたりすることによって変化させることが可能である。したがって、このことを勘案して、渦流Ｗの間隔や大きさを、排気抵抗が最少になるように定めることが望まれる。
【００２０】
図３には四角形状の凹溝４１を例示しているけれども、凹溝４１の形状は、図４のように三角形の谷形にしておいてもよい。このように、凹溝４１の形状を三角形の谷形にしておくと、凹溝４１の表面積が図３の四角形状の凹溝４１の表面積よりも小さくなるので、排気抵抗が四角形状の凹溝４１の場合よりも減少するものと考えられる。なお、凹溝４１の形状は図例に限定されることはなく、図示していないけれども断面円弧状の凹溝であってもよい。
【００２１】
図５及び図６に第２実施形態に係る煙突１００の筒壁１０を示していて、図５は筒壁１０の一部を説明的に示した概略正面図、図６は図５の筒壁１０一部を説明的に示した横断平面図である。また、図７は図５の筒壁１０についての変形例の一部を説明的に示した概略正面図である。
【００２２】
図５のように、筒壁１０には、排気流の流れ方向Ｆに沿う方向（筒壁１０の軸線方向）に等間隔おきに並べられた複数のディンプル４５…が横方向に複数列に亘って並設されている。符号ａは複数のディンプル４５…でなる列を示している。図５の事例では、ディンプル４５が正面視円形の碗形凹みによって形成されている。また、各列ａ…に属する複数のディンプル４５…の相互間隔や相隣接列ａ，ａの相互間隔はできるだけ狭くして筒壁１０の平坦な内面１１の面積を可及的小さくしておくことが望まれる。この煙突１００では、筒壁１０に上記したような形態でディンプル４５を設けることによって、当該筒壁１０の壁面と排気流との境界面である界面に、図６に弧状の矢印で示したように個々の列ａ…（図５参照）において排気流の流れ方向Ｆに並んだ渦流Ｗを生成させるようにしてある。
【００２３】
このように構成された煙突１００によれば、筒壁１０の壁面と排気流との界面で生成した渦流Ｗの作用によって、排気抵抗が減少して排気流の排気効率が高まる。特にこの実施形態では、各列ａ…に属するディンプル４５が排気流の流れ方向Ｆに沿って規則正しく並んでいることにより界面で生成される渦流Ｗが排気流の流れ方向Ｆに並ぶようになる。その結果、筒壁１０の壁面が滑面である場合に比べても、また、ランダムに渦流が生成される場合に比べても、排気抵抗が減少するという利点がある。
【００２４】
この第２実施形態において、渦流Ｗの間隔や大きさはディンプル４５の直径や深さ、相互間隔を変えることによって変化させることが可能である。このことにより、渦流Ｗの間隔や大きさは、排気抵抗が最少になるようにディンプル４５の直径や深さ、相互間隔を定めておくことが望まれる。
【００２５】
図５及び図６には、ディンプル４５が正面視円形の碗形凹みによって形成されている事例を示しているけれども、ディンプル４５の形状は、図７のように矩形であっても、図示していない三角形や菱形といった他の形状であってもよい。
【００２６】
本考案では、第１実施形態で採用されている複数列の凹溝４１…及び第２実施形態で採用されている複数のディンプル４５…を凹部群４０と規定し、この凹部群４０を設けることによって筒壁１０の壁面と排気流との境界面である界面に渦流を生成させるようにしてある。また、図１を参照して説明したように、断熱材２０の内面に内張りされている筒壁１０には、厚さ１〜２ｍｍ程度の薄肉ステンレス鋼板が採用されている。このため、上記凹部群４０を形成している第１実施形態の複数列の凹溝４１…や第２実施形態の複数のディンプル４５…は、上記の薄肉ステンレス鋼板に対してプレス加工を施すことによって容易にかつ安価に形成することができる。さらに、図１では四角筒形の煙突１００を例示しているけれども、煙突の形態は円筒形であっても、その内張り材としての円筒状の筒壁に凹溝やディンプルなどによって形成された凹部群を具備させることが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  筒壁
４０  凹部群
４１  凹溝
４５  ディンプル
１００  煙突
１１０  煙道
Ｆ  排気流の流れ方向
Ｗ  渦流
【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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