JP2007225211A - 消音機能を備えた通気装置及びこれを用いた換気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】通気を良好に行いながら、通気路を通じて伝播する音を消音することができ、しかも構造が簡単な通気装置を提供する。
【解決手段】この通気装置１は、音波入射用の開口８を有する複数の中空状の消音ユニット２、２を備え、それら消音ユニット２、２を組み合わせることによって、消音ユニット２、２間に通気路１０を形成するとともに、消音ユニット２、２の開口８、８を通気路１０に臨ませたものである。このような通気装置１を例えば住宅の壁体や建具に組み込むことで、換気効率を良好に維持しながら遮音性能を高めることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、戸建て住宅やマンション等の壁体や建具等に組み込まれる消音機能を備えた通気装置及びこれを用いた換気構造に関する。

一般に、戸建て住宅やマンション等において、部屋の壁や建具に換気用の通気路を設けて室内を換気する場合、通気路を通じて外部の音が室内に侵入したり、室内の音が外部に漏れるといった問題がある。

このため、従来においては、通気路内に発泡体やグラスウール等の吸音材を設けて、通気路を通じて伝搬する音を吸音するといった対策が採られている。しかしながら、このように通気路内に吸音材を設けると、この吸音材が通気抵抗となって、換気効率が悪くなるといった不具合があった。

そこで、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、通気抵抗を小さく抑えながら、通気路を通じて伝搬する音の低減を図るようにした構造のものが提案されている。

特開２００５-１７２２７３ 特開２００５-１７２２７４

しかしながら、上記の特許文献１や特許文献２に開示されている構造の場合でも、通気路内に多孔体や分画板を備えたパイプユニット等の遮音用の部材を設けているので、これらが依然として通気の妨げとなり、換気効率の低下を生じ易いといった不具合があった。

また、壁や建具に備え付ける換気用の設備とは別に、通気路内に仕込む遮音用の部材が別途必要となるため、構造が複雑になってコスト高を招き易いといった不具合もあった。

そこで、この発明は、上記不具合を解決するため、通気を良好に行いながら、通気路を通じて伝播する音を消音することができ、しかも構造が簡単な消音機能を備えた通気装置及びこれを用いた換気構造の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、この発明の通気装置は、音波入射用の開口８、９を有する複数の中空状の消音ユニット２、２を備え、それら消音ユニット２、２を組み合わせることによって、前記消音ユニット２、２間に通気路１０を形成するとともに、前記消音ユニット２、２の前記開口８、９を前記通気路１０に臨ませたことを特徴とする。

具体的には、全体を扁平した略直方体状に形成して、その正面側及び背面側に前記通気路１０の出入口１０ａ、１０ａを夫々形成している。また、左右の側面側に開放する前記通気路１０の開放部分を塞ぐように、前記左右の側面側に閉塞部材３、３を夫々取り付けている。さらに、前記閉塞部材３、３を、音波入射用の開口２２、２３を有する中空状の補助消音ユニット３、３として、その補助消音ユニット３、３の開口２２、２３を前記通気路１０に臨ませている。さらにまた、前記消音ユニット２、２によって消音する音の周波数帯域と、前記補助消音ユニット３、３によって消音する音の周波数帯域とを異ならせている。

また、一対の略Ｌ型の消音ユニット２、２を互いに逆向きに組み合わせて、それら消音ユニット２、２間に略Ｚ字状の前記通気路１０を形成している。より具体的には、前記一対の消音ユニット２、２の長手部５、５同士を対向させ、一方の消音ユニット２の長手部５先端と他方の消音ユニット２の短手部６との間の隙間、及び、他方の消音ユニット２の長手部５先端と一方の消音ユニット２の短手部６との間の隙間を、前記通気路１０の出入口１０ａ、１０ａとしている。

この発明の換気構造は、上記の通気装置１・・を、建物の壁体３０、３５や建具３６、３７に埋め込んで、それら壁体３０、３５や建具３６、３７に前記通気装置１・・における通気路１０・・の出入口１０ａ・・を開放する開口部３３・・を形成している。

この発明の通気装置では、複数の消音ユニットを組み合わせて、それらユニット間に通気路を形成しているので、通気の妨げとなる部材が通気路内に存在せず、通気を良好に行うことができ、しかも通気路を通じて伝搬する音を効果的に消音することができる。

また、このように消音ユニットを組み合わせただけの簡単な構造であって、メンテナンスも容易であり、しかも各消音ユニットの形状や大きさ、配置等を適宜調整することで、通気量や消音する音の周波数帯域を任意に設定することができ、設計の自由度も高い。

さらに、全体を扁平した略直方体状に形成しているので、壁体や建具の内部における狭いスペースにも容易に組み込むことができる。しかも、相対する側に通気路の出入口を夫々形成しているので、壁体や建具によって仕切られた屋外と室内、或いは、室内同士を通気路を介して連通させて、屋外と室内との間や室内間での換気を実現することができる。

また、通気路の開放部分を塞ぐ閉塞部材として、補助消音ユニットを用いることで、消音効率を高めることができ、さらに消音ユニットによって消音する音の周波数帯域と、補助消音ユニットによって消音する音の周波数帯域とを異ならせることで、幅広い周波数帯域の音を消音することができる。

さらにまた、一対の略Ｌ型の消音ユニットを互いに逆向きに組み合わせて構成することで、複数種類の形状の消音ユニットを組み合わせる場合と比較して、構造をより一層簡単にして製造コストの低減を図ることができ、装置全体をコンパクトにしながらも消音ユニットの空洞部の長さも十分に確保することができる。

この発明の換気構造では、壁体や建具によって仕切られた屋外と室内、或いは、室内同士を通気路を介して連通させて、屋外と室内との間や室内間での換気を効率良く行うことができ、しかも通気路を通じて伝搬する音を効果的に消音して、遮音性能を向上することができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の一実施形態に係る通気装置１は、図１及び図２に示すように、一対の中空状の消音ユニット２、２及び一対の中空状の補助消音ユニット３、３を組み合わせることによって構成されている。すなわち、２種類のユニット２、３・・を合計４個使用して構成されている。なお、消音ユニット２、２同士は互いに同形状であり、また補助消音ユニット３、３同士は互いに同形状となっている。

消音ユニット２は、図３に示すように、略直方体状の長手部５と略直方体状の短手部６とを一体的に連結することで、全体が略Ｌ型に形成されており、その内部には略Ｌ型の空洞部７が設けられている。

そして、短手部６には、音波を空洞部７に導く音波入射用の開口８が形成されている。この開口８は、例えば消音ユニット２の内側コーナー部に沿ってスリット状に形成されている。また、この短手部６の開口８から長手部５の先端まで空洞部７の長さが、消音対象となる例えば低周波数帯域の音の波長の約１／４の長さに設定されている。なお、短手部６の開口８から長手部５の先端までの長さを適宜調整することで、異なる周波数帯域の音を消音することができる。

この消音ユニット２においては、消音対象となる音の主成分をなす音波が開口８から空洞部７へ入射すると、その音波が長手部５の先端で反射して開口８から出射するときには、１／４波長分を一往復することにより半波長だけずれる。従って、出射波は入射波に対してその位相が１８０度だけずれることになり、両者は打ち消しあって消音対象となる音を消音することができる。従って、この消音ユニット２は、音響管として機能するようになっている。

なお、消音ユニット２の内部に複数の仕切板を設けて、長さの異なる複数の空洞部を区画形成することで、１つの消音ユニット２において幅広い周波数帯域の音を消音するようにしても良い。また、消音ユニット２の音波入射用の開口８は、短手部６に形成するだけに限らず、例えば長手部５に形成しても良い。また、その形状もスリット状に限るものではない。

さらに、消音ユニット２としては、上記のように音響管として機能するものだけに限らず、例えばヘルムホルツ型共鳴器として機能するものであっても良い。この場合、上記のようなスリット状の開口８の代わりに、図４に示すように、例えば消音ユニット２に、複数の小孔からなる開口９・・を適宜間隔をあけて形成している。

このヘルムホルツ型共鳴器として機能する消音ユニット２においては、消音対象となる音の主成分をなす音波が開口９・・に入射すると、この開口９・・内の空気が質量となるとともに、空洞部７内の空気がバネとなって共鳴系を構成し、開口９・・内の空気が激しく振動する。これにより開口９・・内の空気と開口９・・の周壁との摩擦によって音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて、消音対象となる音を消音する。また、このように開口９・・内の空気が激しく振動することは、その開口９・・における音圧は極小となり、近似的に音響的ソフトな境界を構成し、通気路１０内を音波が伝搬することを妨げる機能を持つことにもなる。なお、開口９・・の口径や個数、配置等を適宜調整することで、異なる周波数帯域の音を消音することができる。また、この消音ユニット２の内部に複数の仕切板を設けて、各開口９・・に対応した複数の空洞部を区画形成し、これら空洞部の大きさ等を適宜調整することで、１つの消音ユニット２において幅広い周波数帯域の音を消音するようにしても良い。

一方、補助消音ユニット３は、図５に示すように、中空の略直方体状に形成されており、その内部には複数の仕切板２０・・が設けられて、長さの異なる複数の空洞部２１ａ〜２１ｆが区画形成されている。

この補助消音ユニット３には、音波を空洞部２１ａ〜２１ｆに導く音波入射用の開口２２が形成されている。この開口２２は、例えば補助消音ユニット３の一側面にスリット状に形成されている。各空洞部２１ａ〜２１ｆの長さは、消音対象となる例えば高周波数帯域の音の波長の約１／４の長さに夫々設定されている。なお、各空洞部２１ａ〜２１ｆの長さを適宜調整することで、異なる周波数帯域の音を消音することができる。

この補助消音ユニット３においては、消音ユニット２の場合と同様に、消音対象となる音の主成分をなす音波が開口２２から各空洞部２１ａ〜２１ｆへ入射すると、その音波が各空洞部２１ａ〜２１ｆの終端で反射して開口２２から出射するときには、１／４波長分を一往復することにより半波長だけずれる。従って、出射波は入射波に対してその位相が１８０度だけずれることになり、両者は打ち消しあって消音対象となる音を消音することができる。従って、この補助消音ユニット３は、複数の音響管を組み合わせた構造のものと同じように機能するようになっている。

なお、補助消音ユニット３としても、上記のように音響管として機能するものだけに限らず、例えばヘルムホルツ型共鳴器として機能するものを用いるようにしても良い。この場合、上記のようなスリット状の開口２２の代わりに、図６に示すように、補助消音ユニット３に、例えば複数の小孔からなる開口２３・・を適宜間隔をあけて形成して、仕切板２０・・を廃止している。なお、開口２３・・の口径や個数、配置等を適宜調整することで、異なる周波数帯域の音を消音することができる。また、この補助消音ユニット３の内部に複数の仕切板を設けて、各開口２３・・に対応した複数の空洞部を区画形成し、これら空洞部の大きさ等を適宜調整することで、１つの補助消音ユニット３において幅広い周波数帯域の音を消音するようにしても良い。

通気装置１は、以下のようにして組み立てられている。すなわち、図１及び図７に示すように、一対の消音ユニット２、２が、それら消音ユニット２、２間に略Ｚ字状の通気路１０を形成するように、互いに逆向きに組み合わされている。具体的には、消音ユニット２、２の長手部５、５同士が対向するとともに、一方の消音ユニット２の長手部５先端と他方の消音ユニット２の短手部６との間、及び、他方の消音ユニット２の長手部５先端と一方の消音ユニット２の短手部６との間に夫々隙間があけられた状態で組み合わされている。そして、これら隙間が、略Ｚ字状の通気路１０の端部に位置する出入口１０ａ、１０ａとなっている。

また、このように消音ユニット２、２を逆向きにして組み合わせただけでは、通気路１０の両側部が開放した状態となるので、その開放部分を塞ぐようにして補助消音ユニット３、３が配されている。すなわち、補助消音ユニット３、３は、通気路１０の開放部分を閉塞する閉塞部材となっている。

消音ユニット２、２と補助消音ユニット３、３とは、接着剤等によって接着されて一体的に組み合わされている。なお、消音ユニット２、２と補助消音ユニット３、３とを、例えば係合機構によって係合させることで、ユニット２、３・・を分解可能に組み合わせるようにしても良い。

この組み合わせ状態において、消音ユニット２、２の開口８、８及び補助ユニット３、３の開口２２、２２が通気路１０に臨んでいる。消音ユニット２、２の開口８、８は、通気路１０のほぼ幅全長に亘って配され、補助消音ユニット３、３の開口２２、２２は、通気路１０のほぼ高さ全長に亘って配されている。なお、ヘルムホルツ型共鳴器として機能する消音ユニット２、２や補助消音ユニット３、３を用いた場合でも、それらの開口９、２３・・を通気路１０に臨むようにして配置することは言うまでもない。

このようにして組み立てられた通気装置１は、図２に示すように、全体形状が扁平した略直方体状となっていて、その正面側下部及び背面側上部に通気路１０の出入口１０ａ、１０ａが夫々開口し、左右の側面側には補助消音ユニット３、３が取り付けられて、それら側面側に開放する通気路１０の開放部分を塞いでいる。

この通気装置１の寸法としては、図２に示すように、例えば横幅Ｗが約３００ｍｍ、高さＨが約２６０ｍｍ、厚さＬが約１００ｍｍに設定されており、このような縦長の扁平形状とすることで、壁体や建具の内部における狭いスペースにも容易に組み込むことができるようになっている。なお、これら各寸法は、あくまでも一例であって上記に限定されるものではない。

図８及び図９は、上記構成の通気装置１を住宅の壁体である外壁３０に組み込んだ状態を示している。すなわち、通気装置１・・は、その正面側を外壁材３１に沿わせ、背面側を内装材３２に沿わせるようにして、外壁材３１と内装材３２との間の空間Ｓに横並びに埋め込まれている。そして、外壁材３１及び内装材３２には、通気装置１・・における通気路１０・・の出入口１０ａ・・を開放するスリット状の開口部３３・・が夫々形成されている。この場合、外壁材３１側の開口部３３・・は、内装材３２側の開口部３３・・よりも下位置に配置されており、屋外から室内へ雨水等が侵入しないようになっている。

なお、通気装置１・・の外壁３０への組み込み方は、上記に限定されるものではなく、例えば通気路１０の出入口１０ａ、１０ａが縦向きになうようにして、空間Ｓに縦並びに埋め込むようにしても良い。また、図８及び図９は、音響管として機能する消音ユニット２、２及び補助消音ユニット３、３を用いた通気装置１の施工例を示しているが、ヘルムホルツ型共鳴器として機能する消音ユニット２、２や補助消音ユニット３、３を用いた通気装置１であっても、同様に施工すれば良い。

このようにして、外壁３０に通気装置１を組み込むことで、屋外と室内との間での自然換気を、通気抵抗の小さい通気路１０を介して効率良く行うことができ、通気路１０を通じて伝搬する音を、消音ユニット２、２や補助消音ユニット３、３によって効果的に消音することができる。しかも、消音ユニット２、２によって消音する音の周波数帯域と、補助消音ユニット３、３によって消音する音の周波数帯域とを異ならせることで、幅広い周波数帯域の音を消音することができる。

上記の通気装置１は、外壁３０に組み込むだけでなく、例えば図１０に示すように住宅の間仕切り壁３５に組み込んで、室内間での換気に利用しても良く、また図１１や図１２に示すように、住宅の建具であるサッシ３６やドア３７に組み込むようしても良い。さらには、天井や床に組み込んで、室内と天井裏空間や床下空間との間での通気に利用しても良い。

この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。

例えば、通気装置における消音ユニットとしては、略Ｌ型のものだけに限らず、組み合わせることでユニット間に通気路を形成するような形状のものであれば良い。また、消音ユニットや補助消音ユニットの内部に、グラスウール等の吸音材を適宜充填するようにしても良い。さらに、消音ユニットや補助消音ユニットの一部又は全部を多孔質板材によって形成して、この多孔質板材を通気路に面するように配置することで、その多数の微小な孔を音波入射用の開口として通気路に臨ませて、消音対象となる音を消音するようにしても良い。さらにまた、音響管やヘルムホルツ型共鳴器として機能する消音ユニットや補助消音ユニットに対して、このような多孔質板材による構造を組み合わせても良い。

また、通気路の開放部分を塞ぐ閉塞部材としては、補助消音ユニットのような消音機能を備えたものだけに限らず、例えば単なる板状やブロック状のものであっても良い。さらに、閉塞部材は必ずしも必要ではなく、例えば壁や建材等の内部へ通気装置を組み込むにあたって、壁や建材等の内部に設けたスタッド等によって通気路の開放部分を塞ぐようにすれば、閉塞部材を廃止しても良い。また、図１３に示すように、複数の通気装置を並設して組み合わせる場合には、通気装置間において閉塞部材を廃止しても良い。

この発明の一実施形態に係る通気装置の分解斜視図である。 同じくその斜視図である。 消音ユニットの斜視図である。 別の消音ユニットの斜視図である。 補助消音ユニットの分解斜視図である。 別の補助消音ユニットの斜視図である。 通気装置の縦断面図である。 通気装置を外壁に組み込んだ状態を示す斜視図である。 同じくその縦断面図である。 通気装置を間仕切り壁に組み込んだ状態を示す斜視図である。 通気装置をサッシに組み込んだ状態を示す斜視図である。 通気装置をドアに組み込んだ状態を示す斜視図である。 複数の通気装置を並設して組み合わせた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１・・通気装置、２・・消音ユニット、３・・補助消音ユニット(閉塞部材)、５・・長手部、６・・短手部、８，９・・音波入射用の開口、１０・・通気路、１０ａ・・出入口、２２、２３・・音波入射用の開口、３０・・外壁、３３・・開口部、３５・・間仕切り壁、３６・・サッシ、３７・・ドア

Claims (8)

1. 音波入射用の開口（８）（９）を有する複数の中空状の消音ユニット（２）（２）を備え、それら消音ユニット（２）（２）を組み合わせることによって、前記消音ユニット（２）（２）間に通気路（１０）を形成するとともに、前記消音ユニット（２）（２）の前記開口（８）（９）を前記通気路（１０）に臨ませたことを特徴とする消音機能を備えた通気装置。
2. 全体を扁平した略直方体状に形成して、その正面側及び背面側に前記通気路（１０）の出入口（１０ａ）（１０ａ）を夫々形成した請求項１記載の消音機能を備えた通気装置。
3. 左右の側面側に開放する前記通気路（１０）の開放部分を塞ぐように、前記左右の側面側に閉塞部材（３）（３）を夫々取り付けた請求項２記載の消音機能を備えた通気装置。
4. 前記閉塞部材（３）（３）を、音波入射用の開口（２２）（２３）を有する中空状の補助消音ユニット（３）（３）として、その補助消音ユニット（３）（３）の開口（２２）（２３）を前記通気路（１０）に臨ませた請求項３記載の消音機能を備えた通気装置。
5. 前記消音ユニット（２）（２）によって消音する音の周波数帯域と、前記補助消音ユニット（３）（３）によって消音する音の周波数帯域とを異ならせた請求項４記載の消音機能を備えた通気装置。
6. 一対の略Ｌ型の消音ユニット（２）（２）を互いに逆向きに組み合わせて、それら消音ユニット（２）（２）間に略Ｚ字状の前記通気路（１０）を形成した請求項１乃至５のいずれかに記載の消音機能を備えた通気装置。
7. 前記一対の消音ユニット（２）（２）の長手部（５）（５）同士を対向させ、一方の消音ユニット（２）の長手部（５）先端と他方の消音ユニット（２）の短手部（６）との間の隙間、及び、他方の消音ユニット（２）の長手部（５）先端と一方の消音ユニット（２）の短手部（６）との間の隙間を、前記通気路（１０）の出入口（１０ａ）（１０ａ）とした請求項６記載の消音機能を備えた通気装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の通気装置（１）・・を、建物の壁体（３０）（３５）や建具（３６）（３７）に埋め込んで、それら壁体（３０）（３５）や建具（３６）（３７）に前記通気装置（１）・・における通気路（１０）・・の出入口（１０ａ）・・を開放する開口部（３３）・・を形成したことを特徴とする換気構造。