JP2009041891A

JP2009041891A - 吸音ダクト

Info

Publication number: JP2009041891A
Application number: JP2007210488A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hosokawa; 俊之細川
Original assignee: Furukawa Sky KK
Current assignee: Furukawa Sky KK
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】ダクト中の流れの圧力損失を減少させると共に、ダクト中の通風路スペ−スを減少することなく、消音効果を発揮する吸音ダクトを提供する。
【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる繊維を固めてシート状に成形した吸音材３が整流板として通風路に配置されている吸音ダクト１。
【選択図】図１

Description

本発明は、工場の排気ダクト、機械の排気ダクトおよび電子機器の吸気ダクトや排気ダクトなどの空気の流れがあるところから発生する騒音対策に好適な吸音ダクトに関するものである。

工場の排気ダクト、機械の排気ダクト、電子機器の吸気ダクトや排気ダクト、地下街やトンネル等の吸気ダクトや排気ダクトなどの空気の流れがあるところから騒音が発生する例は多く、騒音対策が必要な場合が多々ある。
このような流れがあるところで使用される消音器の種類は、大きく（ａ）吸音形、（ｂ）リアクティーブ形、（ｃ）アクティーブ形に大別される。
（ａ）は、ダクトの内面にグラスウールやロックウールなどの吸音材を貼り付けたり、ダクトの断面を吸音材で仕切るように分散配置するものが知られている。
（ｂ）は、ダクトの途中が太くなっている拡張室形や、位相差で音を打ち消しあうような構造にした干渉形、ヘルムホルツやサイドブランチなどの共鳴形、などが知られている。
（ｃ）は、マイクで拾った音を解析し、逆位相の音を人工的に出して打ち消しあわせるものである。

しかし、このような消音器には、それぞれ以下のような問題点がある。
（ａ）にあっては、ロックウールやグラスウールは吸音するのに十分な厚みが必要なため、ダクトが狭くなってしまう。特に、分散配置するとダクトの圧力損失が大幅に増大するため、所定の排気性能を確保するためには送風機の出力を上げねばならない。また、排気のガスによっては繊維のバインダーの劣化が著しく進行し、吸音性能が低下する。また、排気風によって繊維が飛散する。
（ｂ）では、ある程度の広いスペースが必要となるので、設置場所に制限が伴い、設置しにくい。
（ｃ）は、技術的に複雑であり、高価である。

また、ダクトの用途が電子機器の場合、騒音防止と共に、機器内で発生する熱を冷却するための空気の通路の役割も果たす必要があるためまた別の問題がある。例えば、冷却用の空気を取り込むための吸気ダクトや、暖められた空気を外部に放出するための排気ダクトなどでは、空気の流れを起こすために大型のファンやブロアを使うことが難しいため、ダクト部の流れの抵抗（圧力損失）が増加するようなことは避けねばならない事項である。逆に、ファンやブロアの負荷を下げるために、ダクトの圧損を下げることが必要とされる。

このような空気が通る場所に適用される騒音防止のための吸音構造としては、以下のようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、図８（ａ）、（ｂ）に正面図および側面図で示される還気ガラリＡが記載されている。この還気ガラリはドア位の大きさの板体中央部分が通風ガラリになっており、このガラリに連通する縦長な長方形状通風開口４を裏面に添設している。通風開口４は厚さ５０ｍｍのグラスウ−ル５の表面を板状に圧縮成形したアルミ繊維吸音板６で通気路面を覆着構成した奥行き３０ｃｍのダクト状である。室内側の空気は還気ガラリの中央から整風翼７で上下方向に振り分けて通気路を長くし、還気ガラリ上下方向へ流れる過程で吸音板６、グラスウ−ル５で通気騒音が吸音、減音されながら還気ガラリの各上下端へ抜け、機械室の還気取入口へ至る。この通気路面に取り込まれ、グラスウ−ル５中から外部へ通気や騒音が漏れることのないように、通風開口４の外装面は鉄板による遮音板８で構成している。
しかし、この構造では、ダクトの内面にある程度の厚さの吸音材が必要になるため、もともと空気の流れに必要な容積に、吸音材部分を加えた容積が必要になるため、構造が大きくなってしまう。また、流れが途中で急に曲がっているような場合、吸音材は流れに対しては何も作用しないので、流れの抵抗が大きいままである。
特開平１−２６９８５２号公報

本発明は、上述のような従来の吸音・消音構造の問題点を解消し、ダクト中の流れの圧力損失を減少させると共に、ダクト中の通風路スペ−スを減少することなく、消音効果を発揮する吸音ダクトを提供することを目的とする。

本発明者等は、ダクトの吸音作用と圧損減少を同時に有する構造として、吸音シートに整流作用を持たせることを見出した。
すなわち本発明は、
（１）シート状の吸音材が整流板として通風路に配置されていることを特徴とする吸音ダクト、
（２）シート状の吸音材が整流板として、通風路のうち、少なくとも流れが乱れる部分に配置されていることを特徴とする吸音ダクト、
（３）前記流れが乱れる部分が、ダクトの湾曲している部位、またはダクトの分岐や合流している部位、またはダクトの断面が急激に拡大や縮小している部位であることを特徴とする、（２）に記載の吸音ダクト、および、
（４）前記シート状の吸音材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる繊維を固めてシート状に成形したものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の吸音ダクト、
を提供するものである。

本発明の吸音ダクトによれば、ダクトの中に入れる吸音材は薄いシート状であり、整流板として配置するので、大きな圧損の増加無く取り付け可能で、なおかつ、騒音が低減され、また、吸音材が通風路を狭くすることも殆どないので、ダクト断面を小さくすることができる。
また、吸音ダクトの中に入れる吸音材は薄いシート状で、ダクト中の流れが乱れる部分に、空気がスムースに流れるように整流板として取り付けられるので、何も無い場合に比べて圧損が低減され、なおかつ、騒音も低減される。
さらに、吸音材がアルミニウム繊維を固めたものであるので、薄いシート状に成形することができ、ダクトの中に入れても大きな圧損の増加が無い。また、アルミニウムであるので軽量で且つ劣化しにくく、実用範囲の熱による性能の低下も無い。

以下、本発明の吸音ダクトについて添付図面に基づき、実施形態の種々の例について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、実施形態で記す材料、構成、数値は例示であって、本発明はこれに制限されるものではなく適宜変更できる。

図１は、本発明の吸音ダクト１の第１実施形態の一実施態様の全体斜視図を示すものである。
断面が６０×６０ｍｍの四角形でストレートな形状のダクト２の中に、全長にわたって、ダクト内壁から離れたほぼ断面中央の位置に、シート状の吸音材３を１枚入れている。シート状の吸音材３は、径１００μｍ前後の細いアルミ繊維を不織布状に分散させたものを焼結して一体化した後圧延したもので、板厚は約１ｍｍである。このような構造にすれば、ダクトの一方から他方へ空気（ここでいう空気は、通常の空気や各種排気ガスなどの気体を意味するが、ミストなどの少量の液体または細かい粒子などの固体を含むものであっても良い）が流れる場合、シート状の吸音材の板厚が小さいので、その流れを阻害することがない。また、ダクトの一方に騒音源がある場合、シート状の吸音材とダクト内壁の間で音が反射を繰り返して減衰するので、ダクトの他方から出てくる騒音は低減される。

図２は、本発明の吸音ダクト１の第２実施形態の全体斜視図を示すものであり、ダクト２の中に入れるシート状の吸音材３の枚数を増やしている。これにより、吸音材の面積が増えるので吸音効果が増大する。
図３は、本発明の吸音ダクト１の第３実施形態の全体斜視図を示すものである。
これはダクト２の断面が円形の場合で、本実施態様ではダクトの直径を６０ｍｍとしている。シート状の吸音材３をダクトより小さい半径の円筒にし、ダクトの全長にわたって、同心円状に設置している。これにより、断面が四角形の場合と同様の効果が得られる。シート状吸音材については、半径違いのものを複数枚入れ子状に設置すれば、さらに吸音効果は増大する。

図４は、本発明の吸音ダクト１の第４実施形態の全体斜視図を示すものであり、ダク２が途中で湾曲しており、本実施態様では曲がりの角度は９０°である。このダクトの直線部分のみに、シート状の吸音材３を配置している。ダクトが曲がっていても、ストレートの場合と同様に、空気の流れを阻害することなく、騒音を低減することができる。
図５は、本発明の吸音ダクト１の第５実施形態の全体斜視図を示すものである。
ダクト２の途中の湾曲部分に沿うように、ダクト内に設置される吸音材３も湾曲し、湾曲部位のみに配置されている。本構造にすれば、中を流れる空気が、湾曲部のところでシート状の吸音材３に誘導されて整流されスムースに流れることになる。そのため、ダクト内壁にぶつかって乱流を引き起こし圧力損失が増大するようなことがない。つまり、本構造にすれば、騒音が低減できる上に、圧力損失も低減できる。

図６は、本発明の吸音ダクト１の第６実施形態の全体斜視図を示すものである。
ダクト２の湾曲部位だけでなくストレート部位にもシート状の吸音材３が設置されている。これにより、吸音材の面積が増えるので、さらに吸音効果が増大する。
図７は、本発明の吸音ダクト１の第７実施形態の全体斜視図を示すものである。
ダクト２の断面が円形で、途中で曲げられている。シート状の吸音材３は、ダクトより小さい半径で、ダクトと同じように湾曲する円筒であり、同心円状にダクトに沿うように設置されている。これにより、ダクト断面が四角形の場合と同じように、騒音が低減できる上に、整流作用により圧力損失も低減できる。

本実施態様では、ダクト形状がストレートの場合と一か所湾曲がある場合を例示したが、湾曲が複数個所あっても、またその方向がいかなる方向であっても、シート状の吸音材がダクトに沿うように、つまり、中を通る空気がスムースに流れるように配置されれば、同様の効果が得られる。また、通風部の途中が出っ張っていたりへこんでいたりなど、断面が途中で変化して流れが乱れている場合でも、適切に整流できるよう配置すれば、同様の効果が得られる。また、通風部が途中で分岐したり合流している場合でも、適切に整流できるように配置すれば、同様の効果が得られる。

本発明に用いられる吸音材は、厚さが薄いことが必要である。このため、一般的な吸音材であるガラスウールやロックウールなどのように、ある程度の厚さがあり、その中で音を減衰させるタイプのものは適さない。本発明に適する吸音材は、シート状に薄くて、壁とある程度距離をおいて配置され、壁との間の多重反射によって音を減衰させるタイプのものである。例えば、合成樹脂繊維や金属繊維等を焼結や結合剤などで一体化し、シート状にしたものである。特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の繊維不織布を焼結し、金属繊維シート材としたものが好適に用いることができる。
金属繊維シートの空隙率は好ましくは２０〜５０％の範囲内であり、また、単位面積当たりの質量（目付け量）は好ましくは５００〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲内である。このような好ましい条件を満たすアルミニウム繊維焼結不織布としては、例えば、「フルポーラス」（登録商標、古河スカイ株式会社製）などを挙げることができる。

ダクト通風路にシート状吸音材を配置する場合、シート状の吸音材とダクトの接合は、いかなる方法でもかまわないが、できるだけ流れを阻害しないよう突起などが小さくて済む方法であるの望ましい。
また、吸音材には設置場所における流れや環境による劣化に耐えることが必要で、そのために金属繊維に吸音性能が低下しない範囲で塗装したり、耐食性の皮膜を付与することができる。金属繊維がアルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合は、表面にアルマイト処理やベーマイト処理を施して耐食性を向上させることができる。また、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の材質は、量産性、加工性、吸音性能などを考慮して決定されるのが望ましい。

実際にシート状の吸音材サンプルを作製して、ダクトに配置し吸音性能と圧力損失を測定した。
使用したダクトは、断面が６０×６０ｍｍの四角形で、途中で１か所９０°に曲がっている（図４参照）。ダクトの中に配置するシート状の吸音材は１種類で、径１００μｍ前後の細いアルミニウム繊維を不織布状に分散させたものを焼結して一体化した後圧延したもので、板厚は約１ｍｍである。このシート状の吸音材の配置位置は、図４〜６に示すように「直線部位のみ」、「湾曲部位のみ」、「直線部位と湾曲部位の両方」、の３種類とした。それぞれの位置で、シート状の吸音材の枚数を「１枚」、「２枚」、「３枚」と変えて測定した。すなわち、測定した条件は、吸音材種類１×配置位置３×枚数３＝９条件であり、表１中に実施例１〜実施例９として記載した。
なお、従来例１は、ウレタン系の吸音材とし、ダクトの湾曲部内壁の外側曲面部分に貼り付けたものである。比較例１〜３は、板厚１ｍｍのアルミニウム板をシート状の吸音材と同じ形状に成形したもので、実施例１〜３と同じようにダクト内に配置した。

吸音性能の測定では、ダクトの一端の直近に騒音源となる小型スピーカーを置き、ピンクノイズを発生させた。他端の１００ｍｍ離れた位置には騒音計をおいて、１／３オクターブの音圧レベルの測定を行ない、Ａ特性のオーバーオール値を求め、ダクト内に吸音材等を何も設置しない状態からどれだけ変化したかで比較し表１に示した。マイナスの値が大きいほど、騒音が低減されたといえる。
圧力損失の測定では、風量測定専用の風洞にダクトを取り付け、風量０．５ｍ^３／分を流した場合の、ダクト両端の圧力値から圧力損失を求め、ダクト内に吸音材等を何も設置しない状態からどれだけ変化したかを比較し、その割合を表１に示した。マイナスの値が大きいほど、圧力損失が低減されたといえる。

いずれの実施例でも、騒音レベルは低減している。また、圧力損失は少なくとも同等か、あるいは、配置位置によっては大幅に低減することができている。

本発明の吸音ダクトの第１実施形態の全体斜視図である。本発明の吸音ダクトの第２実施形態の全体斜視図である。本発明の吸音ダクトの第３実施形態の全体斜視図である。本発明の吸音ダクトの第４実施形態の全体斜視図である。本発明の吸音ダクトの第５実施形態の全体斜視図である。本発明の吸音ダクトの第６実施形態の全体斜視図である。本発明の吸音ダクトの第７実施形態の全体斜視図である。従来技術の吸音構造の一例で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。

符号の説明

１吸音ダクト
２ダクト
３吸音材

Claims

シート状の吸音材が整流板として通風路に配置されていることを特徴とする吸音ダクト。
シート状の吸音材が整流板として、通風路のうち、少なくとも流れが乱れる部分に配置されていることを特徴とする吸音ダクト。
前記流れが乱れる部分が、ダクトの湾曲している部位、またはダクトの分岐や合流している部位、またはダクトの断面が急激に拡大や縮小している部位であることを特徴とする、請求項２に記載の吸音ダクト。
前記シート状の吸音材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる繊維を固めてシート状に成形したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音ダクト。