JP3263375B2 - 洞道の換気塔における低騒音ガラリ構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾けて配設された
複数の羽根板を備えた、洞道の換気塔における低騒音ガ
ラリ構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、電力ケーブル等が配設さ
れた洞道に外気を供給するための外気供給システムにお
いては、地上に換気塔が配設され、該換気塔を介して外
気が取り込まれるようになっている。そのために、前記
洞道と換気塔との間の送気通路内にブロワが配設される
とともに、換気塔にガラリ構造体が配設され、前記ブロ
ワを作動させると、外気は、ガラリ構造体を介して換気
塔内に吸引され、送気通路を介して洞道に供給される。

【０００３】図２は従来のガラリ構造体の断面図であ
る。図において、１１は換気塔の壁であり、該壁１１の
所定の部分に形成された矩（く）形のガラリ取付口１２
に、樹脂、金属等によって形成されたガラリ構造体１３
が取り付けられる。該ガラリ構造体１３は、断面が矩形
の形状を有し、水平に延びる上枠１４、断面が「Ｌ」字
状の形状を有し、水平に延びる下枠１５、前記上枠１４
の両端と下枠１５の両端との間を連結して垂直に延びる
左右の側枠１６、及び傾けて配設された複数の羽根板１
７を備え、該羽根板１７は、前記上枠１４、下枠１５及
び側枠１６によって包囲され、矩形の形状を有する通気
口１８に、所定のピッチで配設され、各羽根板１７間に
通気流路２０が形成される。なお、前記上枠１４、下枠
１５及び側枠１６は、いずれも中空体から成る。

【０００４】前記羽根板１７は、ガラリ構造体１３の前
端（図における左端）近傍から後端（図における右端）
近傍まで斜めに立ち上がる傾斜部２１、該傾斜部２１の
前端Ｂ１から下方に延びる前端垂直部２２、及び前記傾
斜部２１の後端Ｂ２から上方に延びる後端垂直部２３を
備え、該後端垂直部２３の上端Ｂ３には前方（図におけ
る左方）に向けて水切り部としての水平部２４が、前記
前端垂直部２２の下端Ｂ４には後方（図における右方）
に向けて水切り部としての突出片３３が、前記水平部２
４の前端Ｂ５には下方に向けて水切り部としての突出片
３４が形成される。なお、前記前端Ｂ１における羽根板
１７の裏面には、下方に向けて補強用の第１のリブ３１
が、前記後端Ｂ２における羽根板１７の表面には、前方
に向けて第２のリブ３２が形成される。

【０００５】そして、各羽根板１７の前端垂直部２２と
直下に配設された羽根板１７の後端垂直部２３とは、高
さ方向において同じ位置に置かれる。すなわち、傾斜部
２１の前端Ｂ１と後端垂直部２３の上端Ｂ３及び水平部
２４の前端Ｂ５とが高さ方向において同じ位置に置かれ
るとともに、傾斜部２１の後端Ｂ２と前端垂直部２２の
下端Ｂ４とが高さ方向において同じ位置に置かれる。

【０００６】なお、最上端の羽根板１７は上枠１４に固
定され、羽根板１７と上枠１４との間に通気流路２０は
形成されない。また、最下端の羽根板１７は下枠１５に
固定されないので、羽根板１７と下枠１５との間に通気
流路３０が形成される。この場合、前記下枠１５の後端
部１５ａが立ち上げられるとともに、該後端部１５ａの
上端から前方に向けて水切り部としての水平部２９が形
成される。

【０００７】このように、傾斜部２１の前端Ｂ１に前端
垂直部２２が、傾斜部２１の後端Ｂ２に後端垂直部２３
が形成されるとともに、該後端垂直部２３の上端Ｂ３に
水平部２４が形成されるので、換気塔内に進入しようと
する雨、外気中の水分等（以下「雨等」という。）は、
傾斜部２１及び前端垂直部２２によって進入が阻止され
る。すなわち、前端垂直部２２に当たった雨等は前端垂
直部２２に沿って落下し、傾斜部２１に当たった雨等
は、傾斜部２１に沿って下方に移動した後、前端垂直部
２２に沿って落下する。また、前記傾斜部２１に当たっ
た雨等が、各通気流路２０を通過する外気の流れによっ
て傾斜部２１に沿って上方に移動した場合、後端垂直部
２３及び水平部２４によって換気塔内に進入するのが阻
止される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のガラリ構造体１３においては、羽根板１７の近傍に
おいて外気の速度、密度等が変動することによって、ま
た、図示されない送気通路内に配設されたブロワを作動
させ、外気を前記通気流路２０を介して換気塔内に進入
させるときに、外気の速度が変動したり、外気に乱流が
発生したりすることによって、風切音が発生し、該風切
音によって騒音が発生してしまう。

【０００９】ところが、閑静な住宅地に換気塔を建てる
場合の騒音の規制値は厳しく、規制値を満たす場合で
も、住民からの苦情が寄せられることが多いことから、
騒音が発生するのを抑制する必要性は極めて高い。そこ
で、該騒音が発生するのを抑制するために、各羽根板１
７の枚数を少なくしてピッチを長くし、ガラリ構造体１
３を通過する外気の速度、すなわち、面風速を低くする
ことが考えられる。なお、該面風速は、ガラリ構造体１
３を通過する外気の流量をガラリ構造体１３の面積で除
算することによって得られる。

【００１０】ところが、５〔ｍ／ｓ〕以下の低い面風速
の場合、各羽根板１７の形状、寸法等の設計条件、及び
面風速等の通気条件によっては、エオルス音による騒音
が発生してしまう。また、各羽根板１７のピッチを長く
すると、雨等がその分換気塔内に進入しやすくなるだけ
でなく、鳥等の小動物が換気塔内に進入したり、換気塔
内が見えて美観を損ねたりしてしまう。

【００１１】本発明は、前記従来のガラリ構造体の問題
点を解決して、騒音が発生するのを抑制することがで
き、雨等及び小動物が換気塔内に進入したり、美観を損
ねたりするのを防止することができる洞道の換気塔にお
ける低騒音ガラリ構造体を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の洞
道の換気塔における低騒音ガラリ構造体においては、ブ
ロアを作動させることによって外気を吸引する換気塔の
壁の所定の部分に形成されたガラリ取付口に、前面を換
気塔外に向けて、後面を換気塔内に向けて取り付けられ
るようになっている。また、該換気塔の壁に固定された
枠体と、該枠体内に、１１４〜１２６〔ｍｍ〕のピッチ
で、かつ、所定の傾斜角で傾けて配設された複数の羽根
板とを有する。そして、該各羽根板は、前記低騒音ガラ
リ構造体の前面における前端近傍から、前記低騒音ガラ
リ構造体の後面における後端近傍まで斜めに立ち上がる
傾斜部、該傾斜部の前端から水切り部を形成することな
く下方に延在させて形成された前端垂直部、及び前記傾
斜部の後端から水切り部を形成することなく上方に延在
させて形成された後端垂直部を備える。

【００１３】また、前記羽根板の前端垂直部の下端と直
下に配設された羽根板の後端垂直部の上端とが、高さ方
向において同じ位置に置かれる。そして、前記ピッチの
長さに対応させて水平方向における前記各羽根板の前端
垂直部と後端垂直部との間の距離を表すガラリ断面幅が
８８〜９９〔ｍｍ〕に設定され、かつ、前記各羽根板間
の最短距離を前記ピッチで除算することによって得られ
る開口率は、０．５〜０．７にされる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図３は本発明の
実施の形態における外気供給システムを示す概念図であ
る。図において、３５は地上に配設された換気塔、３６
は地下に形成され、電力ケーブル３７等が配設された空
洞部としての洞道である。なお、本実施の形態において
は、空洞部として、洞道について説明するが、トンネ
ル、建築物の換気用の空洞、地下鉄用の空洞等に本発明
を適用することができる。

【００１５】前記換気塔３５を介して洞道３６に外気を
取り込むために、前記換気塔３５と洞道３６との間に送
気通路３８が形成され、該送気通路３８内に吸音装置４
３及びブロワ４４が配設される。そして、前記換気塔３
５に樹脂、金属（例えば、アルミニウム、鉄又はステン
レス）等によって形成された低騒音ガラリ構造体５３が
配設され、図示されない駆動手段としてのモータを駆動
することによって前記ブロワ４４を作動させると、外気
は、低騒音ガラリ構造体５３を介して換気塔３５内に吸
引され、送気通路３８において吸音装置４３及びブロワ
４４を通過し、洞道３６に供給される。このとき、ブロ
ワ４４が作動するのに伴って騒音が発生するが、外気の
流れ方向におけるブロワ４４より上流側に吸音装置４３
が配設されるので、発生した騒音が吸音装置４３によっ
て吸音される。なお、１１は換気塔３５の壁であり、該
壁１１の所定の部分に形成された矩形のガラリ取付口１
２に低騒音ガラリ構造体５３が取り付けられる。

【００１６】次に、該低騒音ガラリ構造体５３について
説明する。図１は本発明の実施の形態における低騒音ガ
ラリ構造体の断面図である。図において、１１は換気塔
３５（図３）の壁であり、該壁１１の所定の部分に形成
された矩形のガラリ取付口１２に、低騒音ガラリ構造体
５３が、前面（図における左面）を換気塔３５外に向け
て、後面（図における右面）を換気塔３５内に向けて取
り付けられる。前記低騒音ガラリ構造体５３は、断面が
矩形の形状を有し、水平に延びる上枠５４、断面が矩形
の形状を有し、前記上枠５４と所定の距離を置いて配設
され、水平に延びる下枠５５、前記上枠５４の両端と下
枠５５の両端との間を連結して垂直に延びる左右の側枠
５６、及び傾けて配設された複数（本実施の形態におい
ては、４枚）の羽根板５７を備え、該羽根板５７は、前
記上枠５４、下枠５５及び側枠５６によって包囲され、
矩形の形状を有する通気口１８に、所定のピッチｐ１で
配設され、各羽根板５７間に通気流路６０が形成され
る。なお、前記上枠５４、下枠５５及び側枠５６は、い
ずれも中空体から成り、それぞれ、「Ｌ」字状の形状を
有するブラケット４５を介して、壁１１に固定される。
また、前記上枠５４、下枠５５及び側枠５６によって枠
体が構成される。

【００１７】前記羽根板５７は、低騒音ガラリ構造体５
３の前端（図における左端）近傍から後端（図における
右端）近傍まで傾斜角が、４２〜４８〔°〕、好ましく
は、約４５〔°〕で斜めに立ち上がる傾斜部６１、該傾
斜部６１の前端Ｂ１１から水切り部を形成することなく
下方に延在させて形成された前端垂直部６２、及び前記
傾斜部６１の後端Ｂ１２から水切り部を形成することな
く上方に延在させて形成された後端垂直部６３を備え
る。また、前記前端Ｂ１１における羽根板５７の裏面に
は、後方（図における右方）に向けて第１のリブ６４
が、前記後端Ｂ１２における羽根板５７の表面には、前
方（図における左方）に向けて第２のリブ６５が形成さ
れる。

【００１８】なお、最上端の羽根板５７は上枠５４に固
定され、最下端の羽根板５７は下枠５５に固定され、羽
根板５７と上枠５４及び下枠５５との間に通気流路は形
成されない。このように、傾斜部６１の前端Ｂ１１に前
端垂直部６２が、傾斜部６１の後端Ｂ１２に後端垂直部
６３が形成されるので、換気塔３５内に進入しようとす
る雨等は、傾斜部６１及び前端垂直部６２によって進入
が阻止される。すなわち、前端垂直部６２に当たった雨
等は前端垂直部６２に沿って落下し、傾斜部６１に当た
った雨等は、傾斜部６１に沿って下方に移動した後、前
端垂直部６２に沿って落下する。また、前記傾斜部６１
に当たった雨等が、各通気流路６０を通過する外気の流
れによって傾斜部６１に沿って上方に移動した場合、後
端垂直部６３によって換気塔３５内に進入するのが阻止
される。

【００１９】なお、前記各通気流路６０において、後端
垂直部６３の上端Ｂ１４と傾斜部６１との間の距離、す
なわち、最小通過寸法をｑ１としたとき、低騒音ガラリ
構造体５３の開口率Ｋは、 Ｋ＝ｑ１／ｐ１ で表すことができる。

【００２０】ところで、前述されたように、前端垂直部
６２の下端Ｂ１３及び後端垂直部６３の上端Ｂ１４の端
面には水切り部が形成されず、下端Ｂ１３は下枠５５に
向けて延在するだけであり、上端Ｂ１４は上枠５４に向
けて延在するだけである。したがって、ブロワ４４を作
動させ、外気を前記通気流路６０を介して換気塔３５内
に進入させたとき、下端Ｂ１３、上端Ｂ１４等の端部に
おいて外気の速度が変動したり、外気に乱流が発生した
りするのを抑制することができるので、風切音による騒
音が発生するのを抑制することができる。

【００２１】また、前記各羽根板５７の枚数を従来のガ
ラリ構造体１３（図２参照）より少なくし、ピッチｐ１
を長くすることによって、通気流路６０内の面風速を低
くし、前記端部において乱流が発生するのを一層抑制す
るようにしている。この場合、ピッチｐ１が長くされる
ので、面風速が低いにもかかわらず、カルマン渦が発生
する領域をほぼなくすことができる。したがって、外気
の流れ方向における後端垂直部６３より下流側において
カルマン渦が発生するのを抑制することができるので、
エオルス音による騒音が発生するのを抑制することがで
きる。

【００２２】そして、前記ピッチｐ１が長くされるのに
伴って、ガラリ断面幅、すなわち、水平方向における前
端垂直部６２と後端垂直部６３との間の距離が長くさ
れ、羽根板５７が短手方向において十分に長くされて、
各羽根板５７の前端垂直部６２の下端Ｂ１３と直下に配
設された羽根板５７の後端垂直部６３の上端Ｂ１４とが
高さ方向において同じ位置に置かれる。したがって、雨
等が換気塔３５内に進入しやすくなったり、鳥等の小動
物が換気塔３５内に進入したり、換気塔３５内が見えて
美観を損ねたりすることがない。

【００２３】図４は従来のガラリ構造体及び本発明の低
騒音ガラリ構造体の特性の比較図である。なお、図にお
いて、横軸に（対数で）面風速を、縦軸に風切音を採っ
てある。図において、ａは従来のガラリ構造体１３（図
２参照）のガラリ断面幅を６２〔ｍｍ〕にし、ピッチｐ
１（図１）を７０〔ｍｍ〕にし、ガラリ構造体１３の開
口率Ｋを０．３７にしたときの特性を、ｂは本発明の低
騒音ガラリ構造体５３のガラリ断面幅を９４〔ｍｍ〕に
し、ピッチｐ１を１２０〔ｍｍ〕にし、低騒音ガラリ構
造体５３の開口率Ｋを０．６０１にして、実験室におい
て試験を行ったときの特性を、ｃは本発明の低騒音ガラ
リ構造体５３のガラリ断面幅を９４〔ｍｍ〕にし、ピッ
チｐ１を１２０〔ｍｍ〕にし、低騒音ガラリ構造体５３
の開口率Ｋを０．６０１にして、実際に現場に取り付け
たときの特性を示す。なお、本発明において、羽根板５
７の厚さを３〔ｍｍ〕にし、前端垂直部６２及び後端垂
直部６３の長さを１５〔ｍｍ〕にした。

【００２４】図から分かるように、本発明の低騒音ガラ
リ構造体５３においては、従来のガラリ構造体１３と比
べて、面風速がどの値を採っても、風切音による騒音を
１０〜２０〔ｄＢ〕程度小さく、すなわち、１０〜２５
〔％〕程度カットすることができる。特に、面風速が
２．５〔ｍ／ｓ〕以下である場合、前記騒音は、約４５
〔ｄＢ〕に減少し、３０〔％〕程度カットされることが
分かる。

【００２５】通常の騒音対策では、騒音を数〔％〕カッ
トするのに留まることを考慮すると、本実施の形態にお
いては、風切音による騒音を１０〜２５〔％〕程度カッ
トすることができるので、騒音を抑制する効果は極めて
顕著である。したがって、低騒音ガラリ構造体５３を地
上に配設する上で何ら問題はない。なお、閑静な住宅地
に換気塔３５を建てる場合の騒音の規制値は厳しく、２
〔ｍ／ｓ〕以下の面風速において騒音を４５〔ｄＢ〕以
下にする必要がある。本実施の形態においては、前記規
制値を満たしていることが分かる。

【００２６】前記低騒音ガラリ構造体５３のガラリ断面
幅及びピッチｐ１は次のようにして算出した。すなわ
ち、従来のガラリ構造体１３における各羽根板１７の水
平部２４及び突出片３３、３４を除去し、各羽根板１７
を延長して、各羽根板１７の前端垂直部２２の下端Ｂ４
と直下に配設された羽根板１７の後端垂直部２３の上端
Ｂ３とを同じ位置に置こうとすると、必要なガラリ断面
幅は約９４〔ｍｍ〕になる。

【００２７】そして、ガラリ断面幅を約９４〔ｍｍ〕に
して、ガラリ構造体１３の開口率Ｋを変化させたとき
の、ピッチｐ１の好ましい値は約１２０〔ｍｍ〕になっ
た。この場合、ガラリ断面幅とピッチｐ１との比は、約
０．７９である。そこで、本発明において、低騒音ガラ
リ構造体５３のガラリ断面幅を８９〜９９、好ましく
は、約９４〔ｍｍ〕とし、開口率Ｋを０．５〜０．７、
好ましくは、約０．６とし、ピッチｐ１を１１４〜１２
６〔ｍｍ〕、好ましくは、約１２０〔ｍｍ〕とした。

【００２８】従来のガラリ構造体１３において、ガラリ
断面幅が６２〔ｍｍ〕であり、ピッチｐ１が７０〔ｍ
ｍ〕であり、開口率Ｋが０．３７であるのに対して、本
発明の低騒音ガラリ構造体５３において、ガラリ断面幅
は約１．５倍であり、ピッチｐ１は約１．７倍であり、
開口率Ｋは約１．６２倍である。なお、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基
づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発
明の範囲から排除するものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、洞道の換気塔における低騒音ガラリ構造体におい
ては、ブロアを作動させることによって外気を吸引する
換気塔の壁の所定の部分に形成されたガラリ取付口に、
前面を換気塔外に向けて、後面を換気塔内に向けて取り
付けられるようになっている。また、該換気塔の壁に固
定された枠体と、該枠体内に、１１４〜１２６〔ｍｍ〕
のピッチで、かつ、所定の傾斜角で傾けて配設された複
数の羽根板とを有する。そして、該各羽根板は、前記低
騒音ガラリ構造体の前面における前端近傍から、前記低
騒音ガラリ構造体の後面における後端近傍まで斜めに立
ち上がる傾斜部、該傾斜部の前端から水切り部を形成す
ることなく下方に延在させて形成された前端垂直部、及
び前記傾斜部の後端から水切り部を形成することなく上
方に延在させて形成された後端垂直部を備える。また、
前記羽根板の前端垂直部の下端と直下に配設された羽根
板の後端垂直部の上端とが、高さ方向において同じ位置
に置かれる。そして、前記ピッチの長さに対応させて水
平方向における前記各羽根板の前端垂直部と後端垂直部
との間の距離を表すガラリ断面幅が８８〜９９〔ｍｍ〕
に設定され、かつ、前記各羽根板間の最短距離を前記ピ
ッチで除算することによって得られる開口率は、０．５
〜０．７にされる。

【００３０】この場合、前端垂直部の下端及び後端垂直
部の上端には水切り部が形成されないので、前端垂直部
の下端、後端垂直部の上端等の端部において乱流が発生
するのを抑制することができる。したがって、洞道に外
気を取り込むために、ブロアを作動させて外気を換気塔
内に進入させたとき、風切音による騒音が発生するのを
抑制することができる。

【００３１】また、各羽根板の前端垂直部の下端と直下
に配設された羽根板の後端垂直部の上端とが高さ方向に
おいて同じ位置に置かれる。したがって、雨等が換気塔
内に進入しやすくなったり、鳥等の小動物が換気塔内に
進入したり、換気塔内が見えて美観を損ねたりすること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における低騒音ガラリ構造
体の断面図である。

【図２】従来のガラリ構造体の断面図である。

【図３】本発明の実施の形態における外気供給システム
を示す概念図である。

【図４】従来のガラリ構造体及び本発明の低騒音ガラリ
構造体の特性の比較図である。

【符号の説明】

５３ 低騒音ガラリ構造体 ５４ 上枠 ５５ 下枠 ５６ 側枠 ５７ 羽根板 ６１ 傾斜部 ６２ 前端垂直部 ６３ 後端垂直部 Ｂ１１ 前端 Ｂ１２ 後端 Ｂ１３ 下端 Ｂ１４ 上端 ｐ１ ピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−183314（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−62419（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−71092（ＪＰ，Ｕ) 実公 平７−45728（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E06B 7/02 - 7/082 H02G 9/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロアを作動させることによって外気を
   吸引する換気塔の壁の所定の部分に形成されたガラリ取
   付口に、前面を換気塔外に向けて、後面を換気塔内に向
   けて取り付けられた、洞道の換気塔における低騒音ガラ
   リ構造体において、 （ａ）前記換気塔の壁に固定された枠体と、 （ｂ）該枠体内に、１１４〜１２６〔ｍｍ〕のピッチ
   で、かつ、所定の傾斜角で傾けて配設された複数の羽根
   板とを有するとともに、 （ｃ）該各羽根板は、前記低騒音ガラリ構造体の前面に
   おける前端近傍から、前記低騒音ガラリ構造体の後面に
   おける後端近傍まで斜めに立ち上がる傾斜部、該傾斜部
   の前端から水切り部を形成することなく下方に延在させ
   て形成された前端垂直部、及び前記傾斜部の後端から水
   切り部を形成することなく上方に延在させて形成された
   後端垂直部を備え、 （ｄ）前記羽根板の前端垂直部の下端と直下に配設され
   た羽根板の後端垂直部の上端とが、高さ方向において同
   じ位置に置かれ、 （ｅ）前記ピッチの長さに対応させて水平方向における
   前記各羽根板の前端垂直部と後端垂直部との間の距離を
   表すガラリ断面幅が８８〜９９〔ｍｍ〕に設定され、か
   つ、前記各羽根板間の最短距離を前記ピッチで除算する
   ことによって得られる開口率は、０．５〜０．７にされ
   ることを特徴とする洞道の換気塔における低騒音ガラリ
   構造体。
2. 【請求項２】 前記各羽根板の傾斜角は４２〜４８
   〔°〕にされる請求項１に記載の洞道の換気塔における
   低騒音ガラリ構造体。
3. 【請求項３】 前記各羽根板のピッチは約１２０〔ｍ
   ｍ〕にされる請求項１に記載の洞道の換気塔における低
   騒音ガラリ構造体。
4. 【請求項４】 前記各羽根板の傾斜角は約４５〔°〕に
   される請求項１に記載の洞道の換気塔における低騒音ガ
   ラリ構造体。
5. 【請求項５】 前記ガラリ断面幅は約９４〔ｍｍ〕にさ
   れる請求項２に記載の洞道の換気塔における低騒音ガラ
   リ構造体。
6. 【請求項６】 前記開口率は約０．６にされる請求項１
   に記載の洞道の換気塔における低騒音ガラリ構造体。