(57)【要約】【課題】高温排気筒において、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命になるようにする。【解決手段】高温排気筒ユニット１は、第１筒状部と第２筒状部と第３筒状部とが形成された３つの筒部材が軸方向に配置され排気ガスＧを流通させる筒本体２と、各筒部材の内部を流通する気体を層流として流通させる整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃと、を備え、軸方向に互いに隣り合う筒部材のうち、筒本体２の基端側の筒部材を基端側筒部材、筒本体２の先端側の筒部材を先端側筒部材というとき、基端側筒部材の第３筒状部は、先端側筒部材の第１筒状部の内部において先端側筒部材の第１筒状部との間に外気が流入する隙間をあけて配置され、各第２筒状部は、基端側から先端側に向かって漸次縮径する筒内面を有し、隙間を通して外気が流入し、筒部材のそれぞれの内部で、外気が各筒部材の筒内面に沿う層流として流通するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筒状部と、前記第１筒状部の筒内面よりも縮径された筒内面を有する第２筒状部と前記第２筒状部の筒内面以下に縮径された筒内面を有する第３筒状部と、がこの順に形成された筒部材が、軸方向において複数並んで配置され、前記筒部材の内部に高温排気ガスを流通させる筒本体と、
前記筒部材のそれぞれの内部に設置されて、前記筒部材の内部を流通する気体を層流として流通させる整流器と、
を備え、
軸方向において互いに隣り合う前記筒部材のうち、前記筒本体の基端側に位置する筒部材を基端側筒部材、前記筒本体の先端側の位置する筒部材を先端側筒部材と称するとき、
前記基端側筒部材の第３筒状部は、前記先端側筒部材の第１筒状部の内部において前記先端側筒部材の第１筒状部との間に外気が流入する隙間をあけて配置され、
前記第２筒状部のうち少なくとも一つは、基端側から先端側に向かって漸次縮径する筒内面を有し、
前記隙間を通して前記外気が流入し、前記筒部材のそれぞれの内部で、前記外気が前記筒部材のそれぞれの筒内面に沿う層流として流通するようにした、高温排気筒。
【請求項２】
前記第１筒状部および前記第３筒状部は、基端側から先端側に向かって縮径するテーパ部である、請求項１に記載の高温排気筒。
【請求項３】
前記整流器は、前記筒部材の軸方向に直交する断面において、格子状または同心円状をなして配置され、軸方向に延ばされた整流板を備える、請求項１または２に記載の高温排気筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発動発電機等の発電プラントで用いられるガスタービン等の燃焼による高温の排気ガスを排出するための高温排気筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
発動発電機を使用する施設では、発動発電機が運転された際に発生する高温の排気ガスが、煙突等を含む排気筒を用いて外気に放出・希釈されるようになっている。排気ガスの放出は施設周辺への影響を少なくするため、可能な限り高所にて行われることが多く、そのため、排気筒には細長い管状のものが使用される。
また、排気ガスの温度や排気圧力は発電発動機の種類によって異なり、それぞれに対応する排気筒仕様とする必要がある。現在、主流となりつつある発動発電機では発動機としてガスタービンエンジンを使用するため、従来、主流であったディーゼルエンジンと比較して排気ガスの温度と流速が高く、一例では排気ガス温度が６００℃、排気ガス風速が４０ｍ/ｓに達する。
【０００３】
ガスタービン等の燃焼排気ガスに用いる高温排気筒として、従来、例えば金属製の二重管の間に断熱材を装填した排気筒を縦方向に積層した排気筒ユニットが知られている。断熱材は例えば無機系材料による繊維状または発泡状材料からなっている。この高温排気筒では、断熱材を挟んだ金属製二重管をジョイント部で上下方向に複数連結して排気筒ユニットを形成している。
また、他の高温排気ガス用煙突では、構造用炭素鋼によって外壁の煙突筒身を形成し、その内面に断熱材を形成している。しかし炭素鋼の煙突筒身の外面温度は、６０℃〜７０℃以下に抑える必要があるため、断熱材を厚くライニングせざるを得なかった。
これを改善した特許文献１に記載の高温排気ガス用煙突では、煙突筒身の内面の断熱材を第１層と第２層に分離してその間に空気流通路を形成し、煙突筒身の下部内面と第１層の断熱材の間に導入用空間を形成して空気流通路に連通させている。そして、煙突筒身の導入用空間から導入された外気が空気流通路を流れて煙突の内外壁を冷却できるので、第１層と第２層による断熱材の厚みを薄くして煙突を軽量化できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５１１２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来の高温排気筒や高温排気ガス用煙突では、ジョイント部や煙突の上端開口を通して雨水等が浸入し易く、これによって内部の断熱材が含水した状態になる可能性が高い。発動発電機が連続して常時稼働している場合には、断熱材に浸入した水が排気熱によって即座に蒸発するため二重管や煙突の内部や断熱材に滞留することはない。
しかしながら、発動発電機が間欠運転される場合、例えば非常用発電機等のように非常時と点検時等に間欠的に運転される場合には二重管の高温排気筒や煙突内に浸入した水が断熱材に含浸され易い。その状態で発動発電機の運転が間欠的に行われると、特にガスタービンエンジンのように高温排気ガスが二重管の高温排気筒や煙突内を通過した場合、急激な温度上昇によって水分が蒸発し、断熱材内部の急激な圧力上昇によって断熱材の破損をもたらす可能性がある。
これに対し、断熱材を排除して単純な金属製の排気筒や煙突を使用した場合には、排気筒や煙突の構造を支える部分が直接排気熱の影響を受けて例えば６００℃前後に温度上昇することで、鋼製の金属を使用すれば強度が半分程度に落ちてしまい寿命が低下するという欠点が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命の高温排気筒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の高温排気筒は、第１筒状部と、前記第１筒状部の筒内面よりも縮径された筒内面を有する第２筒状部と前記第２筒状部の筒内面以下に縮径された筒内面を有する第３筒状部と、がこの順に形成された筒部材が、軸方向において複数並んで配置され、前記筒部材の内部に高温排気ガスを流通させる筒本体と、前記筒部材のそれぞれの内部に設置されて、前記筒部材の内部を流通する気体を層流として流通させる整流器と、を備え、軸方向において互いに隣り合う前記筒部材のうち、前記筒本体の基端側に位置する筒部材を基端側筒部材、前記筒本体の先端側の位置する筒部材を先端側筒部材と称するとき、前記基端側筒部材の第３筒状部は、前記先端側筒部材の第１筒状部の内部において前記先端側筒部材の第１筒状部との間に外気が流入する隙間をあけて配置され、前記第２筒状部のうち少なくとも一つは、基端側から先端側に向かって漸次縮径する筒内面を有し、前記隙間を通して前記外気が流入し、前記筒部材のそれぞれの内部で、前記外気が前記筒部材のそれぞれの筒内面に沿う層流として流通するようにした。
【０００８】
この場合、筒本体の基端に高温排気ガスが流入すると、高温排気ガスは、各整流器を通って整流され、乱流や拡散流になることなく、筒本体の内部を先端側に向かって流れる。その際、隙間の開口の近傍を高温排気ガスが軸方向に高速に流れることで、隙間がベンチュリー効果により負圧になり、隙間から外気が流入する。流入した外気は整流器の作用によって層流として先端側に向かって流れるため、流入した外気は筒部材の筒内面に沿って先端側に流れる。すなわち、流入した外気は筒部材の筒内面に沿って筒部材の外周領域を流れ、高温排気ガスは中央領域を層流として流れる。この結果、筒部材の筒内面には、高温排気ガスが接触せず、低温の外気流が接触するため、筒部材の温度上昇が抑制される。
さらに、外気および高温排気ガスが、基端側から先端側に向かって漸次縮径する筒内面を有する第２筒状部を通過すると、流路断面積が漸次減少するために。外気および高温排気ガスが加速される。このため、この第２筒状部よりも上流側で流路抵抗などによる筒本体内の外気および高温排気ガスに減速が生じたとしても、この第２筒状部によって加速できるため、下流側での外気の吸引量が低下することを抑制できる。
【０００９】
上記高温排気筒では、前記第１筒状部および前記第３筒状部は、基端側から先端側に向かって縮径するテーパ部であってもよい。
この場合、外気が第１筒状部を通過する際には外気が、外気および高温排気ガスが第３筒状部を通過する際には、外気および高温排気ガスが、それぞれ加速される。このため、外気の吸引量が低下することをさらに抑制できる。
【００１０】
上記高温排気筒では、前記整流器は、前記筒部材の軸方向に直交する断面において、格子状または同心円状をなして配置され、軸方向に延ばされた整流板を備えてもよい。
この場合、整流器を筒部材の軸方向に直交する断面において格子状または同心円状に形成するため、高温排気ガスと外気とがそれぞれ整流器の格子または同心円の開口に沿ってそれぞれガイドされる。このため、流れが乱されにくくなり、良好な層流が形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高温排気筒によれば、筒本体において、筒内面に高温排気ガスが接触することなく外気に接触するため、温度上昇が抑制され、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命の高温排気筒を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの構成例を示す模式的な部分破断斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットに用いる筒部材の一例を示す模式的な部分破断斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの動作説明図である。
【図６】本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの変形例（第１変形例）の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの変形例（第２変形例）の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの変形例（第３変形例）の構成例を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態の高温排気筒ユニットの構成例を示す模式的な部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１４】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットについて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの構成例を示す模式的な部分破断斜視図である。図２は、本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットに用いる筒部材の一例を示す模式的な部分破断斜視図である。図３は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の高温排気筒ユニット１（高温排気筒）は、複数の筒部材が軸方向において並んで配置された筒本体２と、整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃと、を備える。
高温排気筒ユニット１は、鉛直軸に対して傾斜して配置されていてもよいが、以下では、鉛直軸に沿って配置されている場合の例で説明する。筒本体２の基端は鉛直下方の端部であり、先端は鉛直上方の端部である。
以下では、高温排気筒ユニット１内の各部材に関しても、軸方向における相対位置を説明する場合に、高温排気筒ユニット１の基端寄りの位置（部位）を基端側の位置（部位）、先端寄りの位置（部位）であることを先端側の位置（部位）という場合がある。
【００１６】
高温排気筒ユニット１は、例えば発動発電機として図示しないガスタービンで燃料を燃焼した後の排気ガスＧ（高温排気ガス）を放出するための煙突である。
排気ガスＧは、例えば６５０℃〜６００℃程度の高温であり、筒本体２の基端部に連通する排気出口８を通して、高温排気筒ユニット１の基端に流入する。高温排気筒ユニット１の内部を通過した排気ガスＧは、高温排気筒ユニット１の先端から大気に放出される。
排気出口８は、例えば水平排気筒から略Ｌ字状に屈曲して上方に開口する。
【００１７】
筒本体２に含まれる筒部材の個数は、複数であれば特に限定されないが、図１に示す筒本体２は、一例として、第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃの３つの筒部材を備える。
第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃは、筒本体２の基端側から先端側に向かってこの順に配置されている。第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃは、各中心軸線が同軸となるように、直列に配列されている。
【００１８】
図２に示すように、単体の第１筒部材２Ａは、板厚が略一定（一定の場合を含む）の筒状部材であり、基端側から先端側に向かって、第１筒状部５Ａ（テーパ部）、第２筒状部３Ａ、および第３筒状部４Ａ（テーパ部）が形成されている。
【００１９】
第１筒状部５Ａは、基端部に円状の開口５ａが形成され、基端側から先端側に向かうにつれて、内面５ｂ（筒内面）の内径および外面５ｃの外径が漸次縮径する円錐台状の筒状部である。
第１筒状部５Ａの先端は、第２筒状部３Ａの基端側の開口３ａに接続している。
第２筒状部３Ａは、基端部に円状の開口３ａが形成され、基端側から先端側に向かうにつれて内面３ｂ（筒内面）の内径および外面３ｃの外径が漸次縮径する円錐台状の筒状部である。
第２筒状部３Ａの先端は、第３筒状部４Ａの基端側の開口４ａに接続している。
第３筒状部４Ａは、基端部に円状の開口４ａが形成され、基端側から先端側に向かうにつれて内面４ｂ（筒内面）の内径よび外面４ｃの外径が漸次縮径する円錐台状の筒状部である。
第３筒状部４Ａの先端には、円状の開口４ｄが形成されている。
【００２０】
第１筒部材２Ａにおいて、開口５ａ、３ａ、４ａ、４ｄの内径をそれぞれｄ５ａ、ｄ３ａ、ｄ４ａ、ｄ４ｄとし、外径をそれぞれＤ５ａ、Ｄ３ａ、Ｄ４ａ、Ｄ４ｄとする。本実施形態では、ｄ５ａ＞ｄ３ａ＞ｄ４ａ＞ｄ４ｄ、かつ、Ｄ５ａ＞Ｄ３ａ＞Ｄ４ａ＞Ｄ４ｄである。
【００２１】
第１筒状部５Ａ、第２筒状部３Ａ、および第３筒状部４Ａの軸方向の各長さは、特に限定されない。本実施形態では、一例として、第２筒状部３Ａ、第３筒状部４Ａ、および第１筒状部５Ａの順に、軸方向の長さが長くなっている。
【００２２】
図１に示すように、第２筒部材２Ｂ（第３筒部材２Ｃ）は、内径および外径の大きさを除けば、第１筒部材２Ａと略同様な形状を有する。
図２に示すように、単体の第２筒部材２Ｂ（第３筒部材２Ｃ）は、板厚が略一定（一定の場合を含む）の筒状部材であり、基端側から先端側に向かって、第１筒状部５Ｂ（５Ｃ）、第２筒状部３Ｂ（３Ｃ）、および第３筒状部４Ｂ（４Ｃ）が形成されている。
【００２３】
図１に示すように、第１筒部材２Ａ（基端側筒部材）の第３筒状部４Ａは、先端側に隣接する第２筒部材２Ｂ（先端側筒部材）の第１筒状部５Ｂの内部に挿入され、隙間９ａをあけて配置されている。第１筒部材２Ａと第２筒部材２Ｂとは、図示略の支持部によって互いの相対位置が固定されている。
図３に示すように、隙間９ａは、第１筒状部５Ｂの内面５ｂと、第３筒状部４Ａの外面４ｃと、の間に形成される。
隙間９ａにおける第１筒状部５Ｂの内面５ｂと第３筒状部４Ａの外面４ｃとの間隔（以下、「隙間９ａの大きさ」という）は、周方向においては一定であるが、軸方向においては変化してもよい。例えば、隙間９ａの大きさは、隙間９ａの基端側となる開口５ａの位置ではｈ１であり、隙間９ａの先端側となる開口４ｄの位置ではｈ２である。
【００２４】
ｈ１、ｈ２の大きさは、隙間９ａを通して第１筒部材２Ａ内に流入する外気Ｋ１の流量が適切に確保できるようにすればよい。
ｈ１、ｈ２の相対的な大きさは、隙間９ａの流路断面積が、基端側の開口５ａから先端側の開口４ｄに向かって漸次減少する大きさにすることがより好ましい。
例えば、ｈ２＜ｈ１とすれば、開口５ａから開口４ｄに向かうにつれて、ｈ１からｈ２に漸次縮小するため、隙間９ａの流路断面積も、確実に開口５ａから開口４ｄに向かうにつれて漸次減少する。
【００２５】
例えば、ｈ２＝ｈ１の場合、隙間９ａの大きさは一定であるが、隙間９ａ全体は、基端側から先端側に縮径する円錐台状である。すなわち、隙間９ａの流路断面形状は、幅一定の円環であって、かつ、基端側から先端側に向かうにつれて漸次縮径していく。このため、ｈ２＝ｈ１であっても、隙間９ａの流路断面積は、確実に開口５ａから開口４ｄに向かうにつれて漸次減少する。
一方、ｈ２＞ｈ１の場合でも、第３筒状部４Ａと第１筒状部５Ｂの縮径の度合い（テーパの大きさ）によっては、流路断面積が開口５ａから開口４ｄに向かうにつれて漸次減少することが可能である。
【００２６】
図１に示すように、第２筒部材２Ｂ（基端側筒部材）の第３筒状部４Ｂは、基端側に隣接する第３筒部材２Ｃ（先端側筒部材）の第１筒状部５Ｃの内部に挿入され、隙間９ｂをあけて配置されている。第２筒部材２Ｂと第３筒部材２Ｃとは、図示略の支持部によって互いの相対位置が固定されている。
隙間９ｂは、第１筒状部５Ｃの内面５ｂと、第３筒状部４Ｂの外面４ｃと、の間に形成される。
隙間９ｂにおける第１筒状部５Ｃの内面５ｂと第３筒状部４Ｂの外面４ｃとの間隔（以下、「隙間９ｂの大きさ」という）は、周方向においては一定であるが、軸方向においては変化してもよい。本実施形態では、隙間９ｂの大きさは、隙間９ａと同様、基端側となる開口５ａの位置ではｈ１、先端側となる開口４ｄの位置ではｈ２としている。ただし、隙間９ｂにおけるｈ１、ｈ２の寸法は、隙間９ａにおけるｈ１、ｈ２とは変えてもよい。
【００２７】
第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃは、例えば、鋼製等の金属製である。
第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃを支持する支持部の構成としては、例えば、各筒部材を個々に、高温排気筒ユニット１の外部の図示略の固定部（例えば、躯体、壁面、支柱等）に連結する構成でもよい。あるいは、支持部の構成としては、隙間９ａ（９ｂ）を介して互いに対向する第３筒状部４Ａ（４Ｂ）と第１筒状部５Ｂ（５Ｃ）との間において、柱状、板状などの連結部材を周方向に間をあけて配置した構成でもよい。
【００２８】
図１に示すように、第１筒部材２Ａの第１筒状部５Ａの内部には、例えば、円筒状の排気出口８の先端部が、隙間１０をあけて配置されている。排気出口８と第１筒部材２Ａとは、図示略の支持部によって互いの相対位置が固定されている。
隙間１０は、例えば、隙間９ａと同様の形状に形成される。
なお、排気出口８は、円筒状には限定されず、基端側から先端側に向かって縮径するテーパ状に形成されてもよい。
【００２９】
整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、それぞれ第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、第３筒部材２Ｃの内部に配置されて、各筒部材の内部を流通する気体を層流として流通させる。
整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、例えば、鋼製等の金属製である。
整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、それぞれの配置位置における筒部材の内径の相違に応じて外形が異なる点を除いて、同様に構成される。そこで、以下では、整流器７Ａの例を中心として説明する。
【００３０】
図２に示すように、整流器７Ａは、軸方向に延びる長板状の板部７ａ（整流板）が軸方向から見て格子状に組み込まれている。軸方向における整流器７Ａの位置は、第２筒状部３Ａの範囲であればどの位置でもよい。ただし、第１筒状部５Ａに沿って流入する外気Ｋ１（図１参照）を効率的に整流するには、整流器７Ａの基端を第２筒状部３Ａの基端部に配置するとよい。
また、整流器７Ａの軸方向の長さは、第２筒状部３Ａの長さ以下の範囲で、良好な整流性能が得られる適宜長さにすることができる。
図２に示す例では、整流器７Ａは、第２筒状部３Ａの長さよりも短く形成され、第２筒状部３Ａの基端側に配置されている。
整流器７Ａは、第２筒状部３Ａの内面３ｂから離間して配置されてもよいが、製造コストを考慮すると、整流器７Ａの外側側面が内面３ｂに当接するように形成することがより好ましい。
整流器７Ａは、第２筒状部３Ａの内面３ｂに、例えば、溶接等で固定されてもよい。あるいは、図２に示す例のように、整流器７Ａが第２筒状部３Ａの基端側に配置される場合には、整流器７Ａが図２では図示されない排気出口８（図１参照）の先端に着座して固定されてもよい。
【００３１】
整流器７Ａの先端には、四角形と四角形の一部を欠いた形状とを含む略四角形状の開口部７ｂが多数形成されている（図４参照）。整流器７Ａの基端には、各開口部７ｂに対応してそれぞれ開口部７ｃが形成されている。
各開口部７ｂ、７ｃの間には、軸方向に直交する断面が略四角形状の流路が軸方向に延ばされている。
１つの流路の流路断面積は、軸方向において一定でもよいし、変化してもよい。流路断面積が変化する場合には、圧力損失を低減するため、基端側の開口部７ｃの断面積が先端側の開口部７ｂの断面積よりも大きく、その間の断面積は、基端側から先端側に漸次縮小する変化が好ましい。
【００３２】
本実施形態の構成において、例えば、板部７ａの板厚は一定でもよい。この場合、四角形断面の流路では、流路断面積を一定にすることができる。
整流器７Ａの外周部における四角形の一部を欠いた形状の流路は、板部７ａと第２筒状部３Ａの内面３ｂとの間に形成される。この場合、第２筒状部３Ａの内面３ｂは基端側から先端側に向かって縮径しているため、流路断面積は基端側から先端側に向かって漸次減少する。
本実施形態の構成において、例えば、板部７ａの板厚は、基端側から先端側に向かって漸次厚くなっていてもよい。このようにすれば、四角形断面の流路でも、四角形の一部を欠いた形状の流路でも、流路断面積が基端側から先端側に向かって漸次減少するように構成することができる。
【００３３】
本実施形態の高温排気筒ユニット１の動作を説明する。
図５は、本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの動作説明図である。
【００３４】
例えば、発動発電機として図示しないガスタービンで燃料を燃焼すると、図５に示すように、高温の排気ガスＧが排気出口８から上方の高温排気筒ユニット１の第１筒部材２Ａに流入する。
排気ガスＧは、第１筒部材２Ａの第１筒状部５Ａを通って第２筒状部３Ａに流れる。このとき、第１筒状部５Ａは、基端側から先端側に縮径するテーパ部になっているため、排気ガスＧは流速を増して第２筒状部３Ａに向かう。
第１筒状部５Ａによって、排気ガスＧの流速が増加することで、排気出口８と第１筒状部５Ａとの隙間１０から排気ガスＧよりも低温の外気Ｋ１が第１筒部材２Ａ内に流入する。外気Ｋ１は、第１筒状部５Ａの内面５ｂに沿って上方に流れる。
【００３５】
第２筒状部３Ａ内には、整流器７Ａが設置されているために、外気Ｋ１および排気ガスＧは、整流器７Ａを通過することによって、層流に整流される。
このとき、外気Ｋ１は、第１筒状部５Ａの内面５ｂに沿って進むため、内面５ｂの先端側に隣接する第２筒状部３Ａの内面３ｂに沿って進む。このため、外気Ｋ１は、図４に示すように、整流器７Ａの外周部７ｄに流入する。
排気ガスＧは、排気出口８の上方に進み隙間１０から流入する外気Ｋ１によって外周が囲まれた状態で、第２筒状部３Ａの中心部に集中するように流れる。このため、図４に示すように、排気ガスＧは、整流器７Ａの中心部７ｅに流入する。
【００３６】
整流器７Ａの外周部７ｄ、中心部７ｅにはそれぞれ複数の流路が形成されているため、異なる流路を通過する外気Ｋ１と排気ガスＧとは混じり合うことなく別々の流路を通って整流される。外気Ｋ１と排気ガスＧとが同一の流路を通過する場合、流路内で一部が混じり合う可能性がある。しかし、外気Ｋ１が通過する範囲内に複数の開口部７ｂ、７ｃが形成されることによって、外気Ｋ１のみが通過して、排気ガスＧとが互いに混じり合わない流路を形成することができる。
整流器７Ａの流路のうち、基端側から先端側に向かって流路断面が縮径する流路を通る外気Ｋ１、排気ガスＧは、整流されるとともに加速される。
【００３７】
整流器７Ａの外周部７ｄ、中心部７ｅの開口部７ｃに流入した外気Ｋ１、排気ガスＧは、それぞれの上方の開口部７ｂから第２筒状部３Ａの先端側に流れる。このため、中心部７ｅを通過する排気ガスＧは、整流器７Ａの上方でも、外周部７ｄを通過する外気Ｋ１によって外周を囲まれる。外気Ｋ１、排気ガスＧは、いずれも整流されて層流になっているため、互いにほとんど混合することなく、先端側に進む。
本実施形態では、第２筒状部３Ａの内面３ｂは、基端側から先端側に向かうにつれて縮径するテーパ状であるため、外気Ｋ１および排気ガスＧはいずれも加速される。このため、内面３ｂのテーパを適宜の大きさに形成すれば、整流器７Ａを通過する際の抵抗によって外気Ｋ１および排気ガスＧの流速が下がっても、外気Ｋ１および排気ガスＧの流速を回復することができる。
【００３８】
第２筒状部３Ａによって加速された外気Ｋ１および排気ガスＧは、第２筒状部３Ａの先端部と同径の開口４ａから次第に縮径する第３筒状部４Ａを通過することでさらに流速を増して第２筒部材２Ｂの第１筒状部５Ｂに流入する。
このように、第１筒部材２Ａの内部では、中心部に高温の排気ガスＧの層流が流れ、排気ガスＧを囲む外周部には、内面５ｂ、３ｂ、４ｂに沿って、より低温であって常温に近い外気Ｋ１の層流が流れる。このため、第１筒部材２Ａの各内面には、排気ガスＧが接触せず、かつ低温の外気Ｋ１が接触することによって、排気ガスＧが中心部を流れても温度上昇が抑制される。
【００３９】
第３筒状部４Ａを通過することによって速度を増した外気Ｋ１が、隙間９ａの先端側を通過すると、ベンチュリー効果によって隙間９ａが負圧になる。このため、隙間９ａを通って外気Ｋ２が第２筒部材２Ｂ内に流入する。外気Ｋ２は、第１筒状部５Ｂの内面５ｂに沿って上方に流れる。
外気Ｋ２の内側には、整流された外気Ｋ１および排気ガスＧに流れる。外気Ｋ１は排気ガスＧで熱せられて、ある程度は温度上昇しているが、外気Ｋ２は、高温排気筒ユニット１の外部から流入するため、外気温に等しく、第２筒部材２Ｂに到達する外気Ｋ１よりも低温である。
【００４０】
第２筒状部３Ｂ内には、整流器７Ｂが設置されているために、外気Ｋ２と、外気Ｋ１および排気ガスＧとは、整流器７Ｂを通過することによって、整流器７Ａを通過する場合と同様にして層流に整流される。
このとき、外気Ｋ２は、第１筒状部５Ｂの内面５ｂに沿って進むため、内面５ｂの先端側に隣接する第２筒状部３Ｂの内面３ｂに沿って進む。このため、外気Ｋ２は、整流器７Ｂの外周部に流入する。
外気Ｋ１および排気ガスＧは、第１筒部材２Ａの開口４ｄの上方に進み隙間９ａから流入する外気Ｋ２によって外周が囲まれた状態で、第２筒状部３Ｂの中心部に集中するように流れる。このため、外気Ｋ１および排気ガスＧは、整流器７Ｂの中心部に流入する。
整流器７Ｂでは、整流器７Ａと同様に、外気Ｋ２が整流器７Ｂの外周部に流れ、外気Ｋ１および排気ガスＧが整流器７Ｂの中心部に流れるため、互いにほとんど混じり合うことなく別々の流路を通って整流される。
整流器７Ｂの流路のうち、基端側から先端側に向かって流路断面が縮径する流路を通る外気Ｋ２、Ｋ１、および排気ガスＧは、整流されるとともに加速される。
【００４１】
整流器７Ｂの開口部７ｃに流入した、外気Ｋ２と、外気Ｋ１および排気ガスＧとは、それぞれの上方の開口部７ｂから第２筒状部３Ｂの先端側に流れる。このため、中心部を通過する外気Ｋ１および排気ガスＧは、整流器７Ｂの上方でも、外周部を通過する外気Ｋ２によって外周を囲まれる。外気Ｋ２と、外気Ｋ１および排気ガスＧとは、いずれも整流されて層流になっているため、互いにほとんど混合することなく先端側に進む。
【００４２】
整流器７Ａでは、排気ガスＧと、排気ガスＧをリング状に囲む外気Ｋ１とによって２層の層流が形成される。これに対して、整流器７Ｂでは、排気ガスＧと、排気ガスＧをリング状に囲む外気Ｋ１と、外気Ｋ１をリング状に囲む３層の層流が形成される。
ただし、第２筒部材２Ｂの内部においては、外気Ｋ１および排気ガスＧをリング状に囲む外気Ｋ２の層流が形成されていることが重要である。外気Ｋ１と排気ガスＧとは、全体として層流になっていればよく、必ずしも２層に分かれた層流でなくてもよい。
【００４３】
本実施形態では、第２筒状部３Ｂの内面３ｂは、基端側から先端側に向かうにつれて縮径するテーパ状であるため、外気Ｋ２と、外気Ｋ１および排気ガスＧはいずれも加速される。このため、内面３ｂのテーパを適宜の大きさに形成すれば、整流器７Ｂを通過する際の抵抗によって、外気Ｋ２と、外気Ｋ１および排気ガスＧとの流速が下がっても、流速を回復することができる。
【００４４】
第２筒状部３Ｂによって加速された外気Ｋ２と、外気Ｋ１および排気ガスＧとは、第２筒状部３Ｂの先端部と同径の開口３ａから次第に縮径する第３筒状部４Ｂを通過することでさらに流速を増して、図示略の第３筒部材２Ｃの第１筒状部５Ｂに流入する。
このように、第２筒部材２Ｂの内部では、中心部に高温の排気ガスＧを含む外気Ｋ１および排気ガスＧの層流が流れ、外気Ｋ１および排気ガスＧを囲む外周部には、内面５ｂ、３ｂ、４ｂに沿って、より低温であって常温に近い外気Ｋ２の層流が流れる。このため、第２筒部材２Ｂの各内面には、外気Ｋ１および排気ガスＧが接触せず、かつ低温の外気Ｋ２が接触することによって、排気ガスＧが中心部を流れても温度上昇が抑制される。
【００４５】
第３筒部材２Ｃに流入する外気Ｋ２、Ｋ１、および排気ガスＧは、第２筒部材２Ｂにおけると同様にして、隙間９ｂから外気Ｋ３（図１参照）が流入し、外気Ｋ３によってリング状に囲まれた状態で整流器７Ｃによって整流される。排気ガスＧは、第２筒部材２Ｂを通過する場合と同様に、第３筒部材２Ｃの内面に接触することなく第３筒状部４Ｃの開口４ａから外部に排気される。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の高温排気筒ユニット１によれば、排気出口８から排気ガスＧが流入すると、整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃで順次整流されるとともに、隙間１０、９ａ、９ｂの近傍で高速に流れることで、隙間１０、９ａ、９ｂから、それぞれ外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が流入する。このため、筒本体２の内面と排気ガスＧとの間に、排気ガスＧに比べて格段に低温である外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３のいずれからなる層流が形成されることで、排気ガスＧが筒本体２の内面に接触しない。この結果、高温排気筒ユニット１では、断熱材を用いることなく、筒本体２の温度上昇を抑制することができる。
さらに、筒本体２の温度上昇が抑制されるため、筒本体２が高温に曝されることによる強度低下が抑制される。このため、高温排気筒ユニット１は長寿命になる。
筒本体２内を流れる排気ガスＧ等の流速が低下すると、外気の流入量が低下して筒本体２の温度上昇の抑制がうまくいかなくなる可能性があるが、高温排気筒ユニット１では、第２筒状部３Ａ、３Ｂ、３Ｃが、いずれも基端側から先端側に縮径されているため、第２筒状部３Ａ、３Ｂ、３Ｃの通過時に排気ガスＧ等が加速される。このため、高温排気筒ユニット１は、外気の流入量を安定させることができる。
【００４７】
高温排気筒ユニット１では、断熱材を用いることなく筒本体２の温度上昇を抑制できるため、高温排気筒ユニット１内に雨水が浸入したり、結露が生じたりした場合でも、間欠運転を行う際の水分の急激な加熱による断熱材の破損などを引き起こすことがない。
高温排気筒ユニット１は、温度上昇を抑制するために断熱材や二重管等を使用しなくてもよいため、製造コストを低減できる。
高温排気筒ユニット１内に雨水が浸入したり結露したりしたとしても、水分は筒本体２の内面を伝わって第１筒状部５Ａ、５Ｂ、５Ｃから外部環境に排出されるため、雨水や結露による水の悪影響を回避できる。
【００４８】
［第１変形例］
次に、上記第一実施形態の第１変形例について説明する。
図６は、本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの変形例（第１変形例）の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００４９】
図１に示すように、本変形例の高温排気筒ユニット１１（高温排気筒）は、上記第一実施形態の高温排気筒ユニット１の第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃに代えて、第１筒部材１２Ａ、第２筒部材１２Ｂ、および第３筒部材１２Ｃの３つの筒部材を備える。第１筒部材１２Ａ、第２筒部材１２Ｂ、および第３筒部材１２Ｃは、筒本体１２を構成する。
以下、上記第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５０】
図６に示すように、第１筒部材１２Ａ（第２筒部材１２Ｂ、第３筒部材１２Ｃ）は、上記第一実施形態の整流器７Ａ（７Ｂ、７Ｃ）に代えて、整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）を備える。
整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）は、板厚一定の長板状の板部１７ａ（整流板）が軸方向から見て格子状に組み込まれている。整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）の先端には、整流器７Ａ（７Ｂ、７Ｃ）と同様の略四角形状の開口部１７ｂが多数形成されている（図４参照）。整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）の基端には、各開口部１７ｂに対応してそれぞれ開口部１７ｃが形成されている。
各開口部１７ｂ、１７ｃの間には、軸方向に直交する断面が略四角形状の流路が軸方向に延ばされている。
１つの流路の断面形状は、断面積が軸方向における同位置の開口３ａの断面積に比例する形状であって、軸方向の異なる位置で互いに相似になる形状に形成される。このため、各流路の流路断面積は、基端側の開口部１７ｃの断面積から先端側の開口部１７ｂの断面積まで直線的に変化する。各流路は、開口部１７ｃを底面、開口部１７ｂを上面とする錐台状である。各流路の中心軸線Ｃは、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の中心軸線Ｏに対して、一般には斜行している。
このような整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）の形状により、各板部１７ａは互いに非平行に配置されている。
【００５１】
本変形例の高温排気筒ユニット１１によれば、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）に流入する外気および排気ガスＧが整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）によって層流に整流され、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂによって流速が加速される。
このため、第１筒部材１２Ａ、第２筒部材１２Ｂ、第３筒部材１２Ｃの各内面には、それぞれ隙間１０、９ａ、９ｂから流入した外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が層流として流れ、排気ガスＧが内面に接触することがない。これにより、本変形例の高温排気筒ユニット１１は、上記第一実施形態と同様に、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命の高温排気筒になっている。
さらに、本変形例では、整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）の各流路の流路断面積が、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の軸方向に直交する断面積に比例して変化する。このため、整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）を通過する外気または排気ガスＧの流速が、整流器１７Ａ（１７Ｂ、１７Ｃ）を含む第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）内ですべて同様に変化する。この結果、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内部を通過する外気および排気ガスＧが流路断面内で一様に加速され、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）において層流の乱れが起こりにくく、整流性能が良好になる。
【００５２】
［第２変形例］
次に、上記第一実施形態の第２変形例について説明する。
図７は、本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの変形例（第２変形例）の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００５３】
図７に軸方向に直交する断面を示すように、本変形例の高温排気筒ユニット２１（高温排気筒）は、上記第一実施形態の高温排気筒ユニット１の第１筒部材２Ａ（第２筒部材２Ｂ、第３筒部材２Ｃ）に代えて、筒部材である第１筒部材２２Ａ（第２筒部材２２Ｂ、第３筒部材２２Ｃ）を備える。第１筒部材２２Ａ、第２筒部材２２Ｂ、および第３筒部材２２Ｃは、筒本体２２を構成する。
以下、上記第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
第１筒部材２２Ａ（第２筒部材２２Ｂ、第３筒部材２２Ｃ）は、上記第一実施形態の整流器７Ａ（７Ｂ、７Ｃ）に代えて、整流器２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃを備える。
整流器２７Ａ（２７Ｂ、２７Ｃ）は、軸方向に延びる同心円筒状の複数の板部２７ａ（整流板）と、板部２７ａを径方向に連結する複数の連結板２７ｄ（整流板）とを備える。
板部２７ａの枚数は特に限定されない（図７の例では４枚）。各板部２７ａの径方向の間隔は、等間隔でもよいし不等間隔でもよい。また、板部２７ａの枚数および径方向の間隔は、整流器２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの間で互いに異なっていてもよい。径方向の最外部における板部２７ａは、整流器２７Ａ（２７Ｂ、２７Ｃ）の先端部において、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂとの間に開口部２７ｂが形成される位置に配置される。
連結板２７ｄの枚数は特に限定されない。図７では、一例として、連結板２７ｄが周方向を４等分する４箇所において径方向に延ばされている。ただし、各板部２７ａを連結する連結板２７ｄは、径方向に連続していなくてもよい。例えば、連結板２７ｄは、径方向に隣接する板部２７ａに挟まれる円環状の領域において、周方向の離間長さが一定になるように配置されてもよい。
板部２７ａと連結板２７ｄとは、それぞれの交差部において、例えば、溶接などによって接合されている。
最外周における連結板２７ｄは、例えば、溶接などによって、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂに固定されている。
【００５５】
このような構成によって、整流器２７Ａ（２７Ｂ、２７Ｃ）における開口部２７ｂは、軸方向から見ると、同心の円環領域が、連結板２７ｄによって周方向に区切られた略円弧状に形成されている。
各板部２７ａによって挟まれた領域には、開口部２７ｂの流路断面が軸方向に延ばされた流路が形成されている。
最外周における板部２７ａと第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂに挟まれた領域には、各開口部２７ｂの径方向の幅が基端側に向かうにつれて拡幅する流路が形成されている。
【００５６】
本変形例の高温排気筒ユニット２１によれば、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）に流入する外気および排気ガスＧが整流器２７Ａ（２７Ｂ、２７Ｃ）によって層流に整流され、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂによって流速が加速される。
このため、第１筒部材２２Ａ、第２筒部材２２Ｂ、第３筒部材２２Ｃの各内面には、それぞれ隙間１０、９ａ、９ｂから流入した外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が層流として流れ、排気ガスＧが内面に接触することがない。これにより、本変形例の高温排気筒ユニット２１は、上記第一実施形態と同様に、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命の高温排気筒になっている。
さらに、本変形例の整流器２７Ａ（２７Ｂ、２７Ｃ）の各流路の流路断面積が、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂの中心軸線に関して同心円状の略円弧状である。このため、整流器２７Ａ（２７Ｂ、２７Ｃ）は、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）を流れる外気および排気ガスＧの略軸対称の流れを、略軸対称の層流に整流できるため、整流性能がより良好になる。
【００５７】
［第３変形例］
次に、上記第一実施形態の第３変形例について説明する。
図８は、本発明の第一実施形態の高温排気筒ユニットの変形例（第３変形例）の構成例を示す模式的な断面図である。
【００５８】
図８に示すように、本変形例の高温排気筒ユニット３１（高温排気筒）は、上記第一実施形態の高温排気筒ユニット１の第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃに代えて、第１筒部材３２Ａ、第２筒部材３２Ｂ、および第３筒部材３２Ｃの３つの筒部材を備える。第１筒部材３２Ａ、第２筒部材３２Ｂ、および第３筒部材３２Ｃは、筒本体３２を構成する。
以下、上記第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５９】
第１筒部材３２Ａ（第２筒部材３２Ｂ、第３筒部材３２Ｃ）は、上記第一実施形態の第３筒状部４Ａ（４Ｂ、４Ｃ）、第１筒状部５Ａ（５Ｂ、５Ｃ）に代えて、それぞれ、第３筒状部３４Ａ（３４Ｂ、３４Ｃ）、第１筒状部３５Ａ（３５Ｂ、３５Ｃ）を備える。
第１筒部材３２Ａ、第２筒部材３２Ｂ、および第３筒部材３２Ｃは、本変形例の筒本体３２を構成する。
【００６０】
第３筒状部３４Ａ（３４Ｂ、３４Ｃ）は、上記第一実施形態の第３筒状部４Ａ（４Ｂ、４Ｃ）がテーパ部であるのに対して、開口４ａと同径の内径を有する円筒状に形成された点が異なる。
第３筒状部３４Ａ（３４Ｂ、３４Ｃ）の先端には、開口４ａと同径の円状の開口３４ｄが形成される。
第３筒状部３４Ａ（３４Ｂ、３４Ｃ）の内径および外径は、少なくとも第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内径および外径よりも大きい。本変形例では、一例として、第３筒状部３４Ａ（３４Ｂ、３４Ｃ）の内径および外径は、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の基端部における内径および外径に等しい。
【００６１】
第１筒状部３５Ａ（３５Ｂ、３５Ｃ）は、フランジ部３５ｅと、円筒部３５ｄとを備える。
フランジ部３５ｅは、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の開口３ａから径方向外側に延ばされた、軸方向から見て円環状の板状部である。
円筒部３５ｄは、フランジ部３５ｅの外周部から基端側に延ばされている。円筒部３５ｄの基端部には、開口３ａよりも大径の円状の開口３５ａが形成される。
【００６２】
第１筒部材３２Ａの第３筒状部３４Ａは、先端側に隣接する第２筒部材３２Ｂの第１筒状部３５Ｂの内部に挿入され、隙間３９ａをあけて配置されている。第１筒部材３２Ａと第２筒部材３２Ｂとは、図示略の支持部によって互いの相対位置が固定されている。
隙間３９ａは、第１筒状部３５Ｂの内面３５ｂ（筒内面）と、第３筒状部３４Ａの外面３４ｃと、の間に形成される。
隙間３９ａにおける第１筒状部３５Ｂの内面３５ｂと第３筒状部３４Ａの外面３４ｃとの間隔は、周方向においては一定値Ｈ１である。一方、第３筒状部４Ａと第１筒状部３５Ｂにおけるフランジ部３５ｅとの距離はＨ２（ただし、Ｈ２＜Ｈ１）である。
Ｈ１、Ｈ２の大きさは、隙間９ａを通して第１筒部材２Ａ内に流入する外気Ｋ２の流量が適切に確保できるようにすればよい。
【００６３】
同様に、第２筒部材３２Ｂの第３筒状部３４Ｂは、基端側に隣接する第３筒部材３２Ｃの第１筒状部３５Ｃの内部に挿入され、隙間３９ｂをあけて配置されている。第２筒部材３２Ｂと第３筒部材３２Ｃとは、図示略の支持部によって互いの相対位置が固定されている。
隙間３９ｂは、第１筒状部３５Ｃの内面３５ｂと、第３筒状部３４Ｂの外面３４ｃと、の間に形成される。
隙間３９ｂにおける第１筒状部３５Ｃの内面５ｂと第３筒状部３４Ｂの外面４ｃとの間隔は一定値Ｈ１である。第３筒状部４Ｂと第１筒状部３５Ｃにおけるフランジ部３５ｅとの距離はＨ２（ただし、Ｈ２＜Ｈ１）である。
ただし、隙間３９ｂにおけるＨ１、Ｈ２の寸法は、隙間３９ａにおけるＨ１、Ｈ２とは変えてもよい。
【００６４】
同様に、第１筒部材３２Ａの第１筒状部３５Ａの内部には、排気出口８の先端部が、隙間４０をあけて配置されている。排気出口８と第１筒部材３２Ａとは、図示略の支持部によって互いの相対位置が固定されている。
隙間４０は、例えば、隙間３９ａと同様の形状に形成される。
【００６５】
このような構成によれば、外気および排気ガスＧの流路が、第３筒状部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃにおいて、円筒状であるため、第３筒状部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃでは外気および排気ガスＧが加速されない点が、上記第一実施形態と異なる。
さらに、外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の流路が、略円筒状であるため、基端側の流路の幅Ｈ１が先端側の流路の幅Ｈ２に縮小することによってのみ外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が加速される点が、上記第一実施形態と異なる。
【００６６】
本変形例の高温排気筒ユニット３１によれば、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）に流入する外気および排気ガスＧが整流器７Ａ（７Ｂ、７Ｃ）によって層流に整流され、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）の内面３ｂによって流速が加速される。
このため、第１筒部材３２Ａ、第２筒部材３２Ｂ、第３筒部材３２Ｃの各内面には、それぞれ隙間４０、３９ａ、３９ｂから流入した外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が層流として流れ、排気ガスＧが内面に接触することがない。これにより、本変形例の高温排気筒ユニット３１は、上記第一実施形態と同様に、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命の高温排気筒になっている。
【００６７】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態の高温排気筒について説明する。
図９は、本発明の第二実施形態の高温排気筒ユニットの構成例を示す模式的な部分破断斜視図である。
【００６８】
図９に示すように、本実施形態の高温排気筒ユニット４１（高温排気筒）は、上記第一実施形態の高温排気筒ユニット１の第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、第３筒部材２Ｃ、および整流器７Ａ、７Ｂ、７Ｃに代えて、第１筒部材４２Ａ、第２筒部材４２Ｂ、第３筒部材４２Ｃ、および整流器４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃを備える。第１筒部材４２Ａ、第２筒部材４２Ｂ、および第３筒部材４２Ｃの３つの筒部材は、筒本体４２を構成する。
以下、上記第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６９】
第１筒部材４２Ａ、第２筒部材４２Ｂ、および第３筒部材４２Ｃは、軸方向に直交する断面形状が略四角形である点のみが、上記第一実施形態の第１筒部材２Ａ、第２筒部材２Ｂ、および第３筒部材２Ｃと異なる。第１筒部材４２Ａ、第２筒部材４２Ｂ、および第３筒部材４２Ｃにおける「略四角形」の断面形状は、正方形、長方形を含む凸四角形の他に、四角形の角が丸められた形状や、四角形の四辺が円弧状に湾曲した形状などが含まれる。
以下では、一例として、図９に示すように、軸方向に直交する断面形状が正方形の場合の例で説明する。
【００７０】
第１筒部材４２Ａ（第２筒部材４２Ｂ、第３筒部材４２Ｃ）は、上記第一実施形態における第１筒状部５Ａ（５Ｂ、５Ｃ）、第２筒状部３Ａ（３Ｂ、３Ｃ）、第３筒状部４Ａ（４Ｂ、４Ｃ）に代えて、軸方向に直交する断面が正方形の第１筒状部４５Ａ（４５Ｂ、４５Ｃ）、第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）、第３筒状部４４Ａ（４４Ｂ、４４Ｃ）を備える。
第１筒状部４５Ｃの内部には第３筒状部４４Ｂが、第１筒状部４５Ｂの内部には第３筒状部４４Ｃが、第１筒状部４５Ａの内部には軸方向に直交する断面が正方形の排気出口４８が、それぞれ隙間４９ｂ、４９ａ、５０をあけて配置されている。
第１筒部材４２Ａ、第２筒部材４２Ｂ、第３筒部材４２Ｃ、および排気出口４８は、上記第一実施形態と同様にして互いに軸方向の位置が固定されている。
本実施形態の筒本体４２において、それぞれの軸方向に直交する断面の正方形の対辺に直交する縦断面の形状は、上記第一実施形態の筒本体２の中心軸線を含む縦断面の形状と同一である。
このため、第１筒状部４５Ａ（４５Ｂ、４５Ｃ）、第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）、および第３筒状部４４Ａ（４４Ｂ、４４Ｃ）は、基端側から先端側に縮径する四角錐台状の角筒からなる。
【００７１】
整流器４７Ａ（４７Ｂ、４７Ｃ）は、第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）が四角錐台状の角筒であることに対応して、外形が第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）の内面４３ｂ（筒内面）に当接する四角錐台状である点を除いて、整流器７Ａ（７Ｂ、７Ｃ）と同様の部材である。
整流器４７Ａ（４７Ｂ、４７Ｃ）は、上記第一実施形態の整流器７Ａ（７Ｂ、７Ｃ）と同様にして、第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）の内面４３ｂに固定される。
【００７２】
このような構成により、本実施形態の高温排気筒ユニット４１は、中心軸線に直交する断面形状が正方形である以外は、上記第一実施形態の高温排気筒ユニット１と同様の構成を有する。
このため、高温排気筒ユニット４１によれば、第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）に流入する外気Ｋ１（Ｋ２、Ｋ３）および排気ガスＧが整流器４７Ａ（４７Ｂ、４７Ｃ）によって層流に整流され、第２筒状部４３Ａ（４３Ｂ、４３Ｃ）の内面４３ｂによって流速が加速される。
このため、第１筒部材４２Ａ、第２筒部材４２Ｂ、第３筒部材４２Ｃの各内面には、それぞれ隙間５０、４９ａ、４９ｂから流入した外気Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が層流として流れ、排気ガスＧが内面に接触することがない。これにより、本実施形態の高温排気筒ユニット４１は、上記第一実施形態と同様に、断熱材を用いることなく高温排気ガスの接触を抑えて高強度で長寿命の高温排気筒になっている。
【００７３】
なお、上記第一実施形態では、第１筒状部および第３筒状部がテーパ部からなる場合の例で説明し、上記第３変形例では、第１筒状部および第３筒状部が円筒部からなる場合の例で説明した。しかし、第１筒状部および第３筒状部の一方のみがテーパ部で構成されてもよい。
【００７４】
上記各実施形態および各変形例の説明では、筒本体が３つの筒部材からなり、３つの筒部材すべてが、基端側から先端側に縮径する第２筒状部を有する場合の例で説明した。しかし、基端側から先端側に縮径する第２筒状部は、内部を通る気体を加速することが必要な部位に配置された少なくとも一つの筒部材に形成されていればよい。
例えば、筒本体の基端側のみ、先端側のみに、基端側から先端側に縮径する第２筒状部を設けてもよい。例えば、軸方向において、適宜間隔をあけた筒部材に基端側から先端側に縮径する第２筒状部を設けてもよい。
【００７５】
上記第二実施形態の説明では、筒本体４２および整流器４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃの軸方向に直交する断面における外形が略四角形の場合の例で説明した。しかし、これらの外形状は、略四角形以外の略多角形であってもよい。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態及びその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上記第２変形例の整流器に、上記第１変形例を適用して、整流器の流路の断面積が基端側から先端側に第２筒状部と流路断面積と同様に縮径するようにしてもよい。
例えば、上記第一実施形態の整流器において外周部のみを、上記第２変形例と同様の同心円状の流路に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１、１１、２１、３１、４１  高温排気筒ユニット（高温排気筒）
２、１２、２２、３２、４２  筒本体
２Ａ、１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａ  第１筒部材（筒部材、基端側筒部材）
２Ｂ、１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂ  第２筒部材（筒部材、先端側筒部材、基端側筒部材）
２Ｃ、１２Ｃ、２２Ｃ、３２Ｃ、４２Ｃ  第３筒部材（筒部材、先端側筒部材）
３ａ、４ａ、４ｄ、５ａ、３４ｄ、３５ａ  開口
３ｂ、４ｂ、５ｂ、３５ｂ、４３ｂ  内面（筒内面）
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ  第２筒状部
３ｃ、４ｃ、５ｃ、３４ｃ  外面
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ  第３筒状部
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ  第１筒状部
７ａ、１７ａ、２７ａ  板部（整流板）
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ  整流器
７ｂ、７ｃ、１７ｂ、１７ｃ、２７ｂ  開口部
８、４８  排気出口
９ａ、９ｂ、１０、３９ａ、３９ｂ、４０、４９ａ、４９ｂ、５０  隙間
１７ｂ、１７ｃ  開口部
２７ｄ  連結板（整流板）
３５ｄ  円筒部
Ｇ  排気ガス（高温排気ガス）
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３  外気
【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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【図９】
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