JP2010133690A - ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの衝撃に対する強度に優れ、断熱材の機能低下等を防止することができ、音も反響しにくく、また、ダクトの小口径化、低圧力損失化、高断熱化を実現可能なダクトを提供する。
【解決手段】ダクト１は、金属製のスパイラル管１０の内周面に熱硬化性樹脂発泡体の断熱材層２０が形成され、さらに該断熱材層２０の内周面に合成樹脂フィルム層３０が形成されてなる。熱硬化性樹脂発泡体として、密度は２０〜８０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率（０℃）は０．０２０〜０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるフェノールウレタンフォームを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調設備において用いられる、保温断熱性に優れた断熱材付きのダクトに関する。

特許文献１は、不燃断熱ダクト管に関するものであり、その段落０００２には、従来の断熱材付きのダクトに関し、次のような説明が記載されている。「建造物に設備される暖冷房用エアーダクト等に使用される不燃断熱ダクト管は、従来、亜鉛めっき鋼板、ステンレススチール鋼板等の薄鋼板の帯体の幅方向の一側端をＵ字形に折り曲げ、他方の側端を逆Ｌ字形に折り曲げて、帯体を螺旋状に巻回すると共に、隣接するＵ字形の開口部へ他方の逆Ｋ（Ｌ）字形の突出した一辺を嵌め込み、この状態で上下のかしめロール間で両者を押圧してかしめて、帯体を逐次螺旋状に繋いで筒体を形成するスパイラル管の外周面にガラス繊維等の不燃断熱材を巻き付け、更に不燃断熱材の表面にアスファルトルーフィング、アルミ蒸着プラスチックフィルム等の防水、防湿層を形成することによって作製されている。」
このように、従来の断熱材付きのダクトとしては、スパイラル鋼管等の剛性を有する管を基管とし、その外周面にグラスウール等の断熱材を接着剤を使用して巻き付け、さらにその外周面にアルミフィルムを接着剤を使用して巻き付けたものが一般的に知られており、市場に流通している。

特許第３５０３３３３号公報

しかし、上記従来の断熱材付きダクトは、スパイラル鋼管にグラスウール等の断熱材を巻き付け、さらにその外表面をアルミフィルムを巻き付けて保護している層構成であるため、運搬時、保管時、施工時の外部からの衝撃等によって、最外層のアルミフィルムが破れたり、断熱層を含めて凹んだり、変形したり、また最外層が破れることによって断熱材であるグラスウールが飛散したりすることがあった。また、グラスウールが露出すると水や結露によって断熱材の機能が低下したり、寿命が短くなるという問題があった。さらに、最内層がスパイラル鋼管等の金属管であるため、音がダクト内で反響しやすく、伝播もしやすかった。
また、ダクト内の最内層にスパイラル形成による凹凸があるため、該部分にゴミが溜まりやすく、それが細菌発生の温床となることから、掃除する必要があったが、これは大変な作業で維持管理が面倒であった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、外部からの衝撃に対する強度に優れ、断熱材の機能低下等を防止することができ、音も反響しにくく、また、ダクトの小口径化、低圧力損失化、高断熱化を実現可能なダクトを提供することを目的とする。

（１）本発明は、金属製のスパイラル管の内周面に熱硬化性樹脂発泡体の断熱材層が形成され、さらに該断熱材層の内周面に合成樹脂フィルム層が形成されてなるダクトである。
（２）前記熱硬化性樹脂発泡体はフェノールウレタンフォームであるダクトである。
（３）前記フェノールウレタンフォームの密度は２０〜８０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率（０℃）は０．０２０〜０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるダクトである。
（４）前記合成樹脂フィルム層は、ダクトの軸方向にリブレット加工が施されているダクトである。

（１）本発明に係るダクトよれば、金属製のスパイラル管の内周面に熱硬化性樹脂発泡体の断熱材層が形成されているため、外部からの衝撃に対する強度に優れており、従来のように、運搬時、保管時、施工時の外部からの衝撃等によって、最外層のアルミフィルムが破れたり、断熱層を含めて凹んだり、変形したり、また最外層が破れることによって断熱材であるグラスウールが飛散したりすることがない。このため、断熱材の機能の低下等を防止し得る。
また、熱硬化性樹脂発泡体の断熱材層を介して最内層に合成樹脂フィルム層が形成されてなるため、音がダクト内で反響しにくく、伝播もしにくい。内面にハゼ部を備えたスパイラル管を用いても、内側には断熱材層と合成樹脂フィルム層があるため、ダクトの最内周面にハゼ部が突出することがないので、内部を通る空気の乱流を減少することができる。ダクトの最内層にゴミが溜まることもなく、清潔な状態を維持することができる。
（２）前記熱硬化性樹脂発泡体はフェノールウレタンフォームであるため、従来のグラスウール等を用いたダクトに比べて、熱伝導率が低く、そのため、ダクトの小口径化、低圧力損失化、高断熱化を実現することができる。ノンフロン発泡により製造できるので、環境上も有益である。
（３）前記フェノールウレタンフォームの密度は２０〜８０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率（０℃）は０．０２０〜０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることにより、ダクトの小口径化、低圧力損失化、高断熱化を顕著に実現することができる。
（４）前記合成樹脂フィルム層は、ダクトの軸方向にリブレット加工が施されているため、内部を通る空気の乱流を減少し、圧力損失の低減が図られる。

本発明の実施例を挙げ、図面を参照して説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形、付加等が可能である。

図１は実施例のダクト１を示すもので（ａ）は側面図、（ｂ）は正面（断面）図、図２はハゼ部を例示する側断面図、図３はダクトの正面図であって、製造方法の説明図である。

＜全体構造＞
ダクト１は、外周側から内周側へ順に、最外層を形成する円筒状のスパイラル管１０と、中間層を形成する断熱材層２０と、最内層を形成する合成樹脂フィルム層３０とにより構成されている。

＜スパイラル管＞
ダクト１の基管を構成するスパイラル管１０は、金属製で剛性を有する。帯状板を螺旋状に巻いてその重なり部をハゼ嵌合することにより円筒状に形成されている。帯状板は、亜鉛メッキ鋼板、ステンレス鋼板、高耐食溶融めっき鋼板、塩化ビニル樹脂被覆鋼板、アルミニウム、その他の金属板により構成され、その板厚は、通常、０．３〜２．０ｍｍ程度である。
スパイラル管１０のハゼ嵌合部１１は、例えば、図２に示すように、外側ハゼ部１３と内側ハゼ部１５とがハゼ嵌合されることによって形成されている。図示の例では、ハゼ嵌合部１１は、スパイラル管１０の内周面に突出するように形成されており、外周面には突出しておらず、外周面は平らである。
外側ハゼ部１３は、帯状板の一方の側縁に位置してスパイラル管１０の外面の一部を形成する外方側縁部１３ａと、この外方側縁部１３ａに連なって断面Ｕ字形となるように内側にハゼ状に折り返された折り返し部１３ｂとからなっている。
内側ハゼ部１５は、帯状板の他方の側縁に位置してスパイラル管１０の内面の一部を形成する内方側縁部１５ａ（前記折り返し部１３ｂの内側に巻きつく）と、この内方側縁部１５ａに連なって断面Ｕ字形となるように外側にハゼ状に折り返された折り返し部１５ｂとからなる。
外側ハゼ部１３の折り返し部１３ｂと内側ハゼ部１５の折り返し部１５ｂが、互いに相手側のハゼ部の断面Ｕ字形の隙間内に嵌合することにより、外側ハゼ部１３と内側ハゼ部１５とがハゼ嵌合して接合されている。
ハゼ嵌合部１１をスパイラル管の外周面に形成することも可能であるが、ハゼ嵌合部１１を内周面に形成したスパイラル管１０を用いることにより、外周面にハゼ嵌合部がある場合に施工時に生じる引っ掛かりがなく、作業がしやすく、また内側には断熱材層と合成樹脂フィルム層があるため、ダクトの最内周面にハゼ部が突出することがないので、内部を通る空気の乱流を減少することができる。
また、ダクトの接続部等に用いられるエルボ管や曲線で曲がった形状のダクトとして使用するスパイラル管は、アルミ箔、鉄箔等の厚さ０．０５〜０．１５ｍｍ程度の比較的薄い素材を用いることが望ましい。このような薄い金属板を螺旋状に捲回したスパイラル管として、例えば、実公平３−１７１０５号公報に記載されているような（図４参照）、互いに隣接するハゼ嵌合部１１の中間位置に数本のコルゲート状リブを１２を相互に伸縮自在に密接せしめて構成したものが挙げられる。図４（ａ）は、ハゼ嵌合部１１とコルゲート状リブ１２を表した部分拡大図であり、図４（ｂ）は、スパイラル管１０の伸張状態を示した側面図である。

＜断熱材層＞
断熱材層２０は、スパイラル管１０の内周面に密着状態に配設されている。断熱材層２０を構成する断熱材は、熱硬化性樹脂発泡体により構成されている。
熱硬化性樹脂発泡体は、独立気泡構造で、ポリウレタンフォーム、フェノールフォーム、フェノールウレタンフォーム等により形成される。好ましくは、フェノールウレタンフォームが用いられる。
フェノールウレタンフォームは、ウレタンフォームを構成する主剤であるポリオールとイソシアネートにフェノール樹脂を混合して得られる発泡体である。
耐熱性、断熱性に優れているフェノールフォームの利点と、コスト性、施工性に優れているウレタンフォームの利点を併せ持つ。自己硬化性、自己接着性に優れ、さらに大きな特徴として、ポリウレタンフォームの大きな問題であった、高断熱（熱伝導率0.026程度）を実現させるためのフロン、代替フロンによる発泡を、ノンフロンで代替発泡できる。これにより、環境対策を実現しながら高断熱（0.024以下）を実現できる。
前記主要構成成分に発泡剤、硬化剤、整泡剤等を混合して、発泡させ、硬化することにより得ることができる。発泡倍率は、例えば１５〜２５倍のものを用いることができる。
フェノールウレタンフォームの密度は、好ましくは２０〜８０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率（０℃）は０．０２０〜０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
断熱材層２０の厚みは、ダクトの大きさ等にもよるが、通常、１０〜２５ｍｍである。

＜合成樹脂フィルム層＞
合成樹脂フィルム層３０は、断熱材層２０の内面に密着して形成されている。断熱材層２０の内面に合成樹脂フィルム層３０を設けることにより、突出部がなく全体として平滑面をなす筒状の内部空間が形成され、内部を通過する空気の乱流が発生しにくい。
合成樹脂フィルム層３０の合成樹脂フィルムは、断熱材層２０との接着性、ガスバリアー性、さらには耐熱性の良好な熱可塑性樹脂が用いられる。例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが用いられる。合成樹脂フィルム層３０の厚みは、例えば３０〜１００μｍである。単層のほか複数層を有する複合フィルムを用いることも可能である。
上記合成樹脂フィルム層３０には、その内面に、ダクトの軸方向にリブレット加工が施されているものがよい。リブレット加工を施すことにより、 内部を通過する空気の乱流を減少させ、圧力損失を低減することができる。リブレットは、例えば１０〜１００μｍの間隔で、微細な直線状の突起をダクトの軸方向に設けたものが挙げられる。

＜製造方法＞
本発明に係るダクトの製造方法は何ら限定されるものではないが、以下に一例を示す。
（１）図３（ａ）に示すように、製筒した金属製の所要長さのスパイラル管１０の中心に、合成樹脂フィルム３０を巻いた型枠４０を挿入する。この型枠は、直径の拡大縮小が可能なもの（図示省略）を用いる。
（２）次いで、スパイラル管１０と型枠４０（合成樹脂フィルム３０を巻いた形枠４０）との間に形成される空隙２５に、該空隙の両端部を閉塞した状態で、前記の熱硬化性樹脂発泡体を形成するための、自己接着性を有する熱硬化性樹脂（組成物）を発泡剤、硬化剤、必要に応じて触媒等とともに所要量注入する。
（３）注入した熱硬化性樹脂が発泡、硬化後、型枠４０のみを型枠直径を縮小させて引き抜く。これにより、図３（ｂ）に示すように、金属製のスパイラル管１０の内周面に熱硬化性樹脂発泡体の断熱材層２０が形成され、さらに該断熱材層２０の内周面に合成樹脂フィルム層３０が形成されてなるダクト１が得られる。
熱硬化性樹脂の自己接着性によって、接着剤を用いることなく、金属製のスパイラル管１０と断熱材層２０とを、また断熱材層２０と合成樹脂フィルム層３０とを同時に強固に接着することができ、工程も少なく、生産性も良好である。接着剤を用いていないので、接着剤使用によるホルムアルデヒドの発生もない。
上記のほか、発泡途中段階の樹脂材をフォーム状でエア圧によって充填していく方法その他の適宜方法を用いることが可能である。

＜実施例＞
内部にターンバックルを設置した筒状の１５０ｍｍ径の型枠を用い、上記製造方法に基き、ダクトを製造した。なお、断熱材層（フェノールウレタンフォーム）を形成するための熱硬化樹脂材として重量比でイソシアネート：ポリオール（フェノール樹脂入り）＝１：１のもの（比重１．１５、粘度３００〜４００（Ｐａ・ｓ）、発泡倍率２５〜３０倍品）を用いた。
得られたダクトは、次の構成を備えたものである。
・スパイラル管：外径１７５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのスパイラル鋼管
・断熱材層：フェノールウレタンフォームの密度は４０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率（０℃）は０．０２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）
・合成樹脂フィルム：厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム

上記実施例により得られたダクトと市販されている従来のダクト（上記実施例と同材料、同構造のスパイラル管を基管とし、その外周面にグラスウールの断熱材（密度：４０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率：０．０４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、厚さ２５ｍｍ）を接着剤を使用して巻き付け、さらにその外周面にアルミフィルムを接着剤を使用して巻き付けた従来品）とを具体的に比較すると、次のような効果を奏する。
(1) 小口径化
断熱材の断熱性能がグラスウールに比べて約２倍となっているため、従来品と同内径の実施例のダクトでは、従来品の断熱材の厚み２５ｍｍに対し、約１０ｍｍ程度に抑えることが可能である。このため、従来品と同等の性能を有しながらも、建物内の設置スペースを小さくすることができ、作業効率を向上させることができる。
輸送、保管のスペースでは、約２０％の省スペース化が実現できる。
(2) 低圧力損失化
従来品と同外径の実施例のダクトでは、内径を３０ｍｍ程度大きくできるため、従来品に比べてダクト内を通過する空気の圧力損失を５０〜７０％低減することができる。これにより同様の設置スペースで、格別の損失を低減することができる。
(3) 高断熱化
従来品と同外径、同内径の実施例のダクトでは、従来のグラスウールに比べて約２倍の断熱性能が得られる。これにより、ダクト内の熱を外部へ伝えにくくなり、熱効率を向上することができる。
フェノールウレタンフォームを用いたノンフロンの発泡により、これまでノンフロンでなし得なかった０．０２２以下の熱伝導率が実現され、一般の硬質ポリウレタンフォームに比べると難燃性の面でも優れている。
ノンフロン発泡による断熱材の使用により、地球温暖化、オゾン層破壊の問題を回避できる。

ダクト１を示すもので（ａ）は側面図、（ｂ）は正面（断面）図である。 ハゼ部１１を例示する側断面図である。 ダクトの正面図であって、製造方法の説明図である。 スパイラル管１０の部分拡大図と側面図である。

符号の説明

１ ダクト
１０ スパイラル管
２０ 断熱材層
３０ 合成樹脂フィルム層
４０ 型枠

Claims (4)

1. 金属製のスパイラル管の内周面に熱硬化性樹脂発泡体の断熱材層が形成され、さらに該断熱材層の内周面に合成樹脂フィルム層が形成されてなるダクト。
2. 前記熱硬化性樹脂発泡体はフェノールウレタンフォームである、請求項１に記載のダクト。
3. 前記フェノールウレタンフォームの密度は２０〜８０ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率（０℃）は０．０２０〜０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である請求項２に記載のダクト。
4. 前記合成樹脂フィルム層は、ダクトの軸方向にリブレット加工が施されている、請求項１〜３のいずれかに記載のダクト。

Images