JP3794673B2 - 換気消音装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーテンウォールなどの建物外壁部に形成された、屋外と屋内との間を連通する換気通路に消音手段を備えた換気消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビル等の建物においては、環境保護の観点からエネルギーを必要としない自然換気装置の需要が高まっているが、自然換気を行えば、換気口から屋外騒音も屋内に侵入し、居住性、快適性が損なわれることとなり、この屋外騒音を低減する消音機能が必要になる。
【０００３】
この種の従来の自然換気装置は、屋外騒音が、屋外側導排気口から屋内側導排気口まで直進して屋内に侵入しないよう、換気通路を鉛直面内に屈曲させて形成して、装置内部で消音させて、侵入する騒音を低減している。
これらの換気消音装置の例として、実開昭６０−２１６４４号公報などにその開示がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記例などに従って所望の消音性能を得ようとすると、たとえば、吸音材の空気接触面の凸凹部により、空気の流れに対し抵抗が生じ、換気性能が低下してしまうことがある。また、吸音材のみの改良では、消音性能に限界がある。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、換気性能及び消音性能に優れた換気消音装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
＜請求項１記載の発明＞
建物外壁部に、屋外と屋内との間を連通し、屋外開口と屋内開口とが外気が直進することなく途中で２個所以上屈曲し、屋外側部、中間部及び屋内側部に区画された換気通路が形成され、
この換気通路のほぼ全体にわたって、通路側に吸音材が、背後に背面部材が設けられ、前記吸音材と背面部材との間は背後空気層とされ、この背後空気層は吸音材及び前記背面部材を要素として閉鎖された空間を構成し、
前記屋外側部の吸音材は低音域を吸音する材料、前記中間部の吸音材は高音域を吸音する材料、前記屋内側部の吸音材は中音域を吸音する材料からなることを特徴とする換気消音装置。
【００１２】
（作用効果）
本発明に係る換気消音装置は、建物外壁部に設ける関係で、短い距離の間において、高い消音効果を示すことが要求される。そこで、本発明の換気通路は外気が直進することなく途中が屈曲している。したがって、屈曲換気通路を通る過程で、吸音材及び背後空気層による消音効果が十分に発揮するようになる。さらに、本発明では単に吸音材を設けるのではなく、背後空気層を設け、この背後空気層は吸音材及び前記背面部材を要素として閉鎖された空間により構成されているので、より消音効果が高いものとなる。
特に、屋外側部で低音域を吸音し、中間部で高音域を吸音し、屋内側部で中音域を吸音するようにすると、広範な周波数領域全体で優れた消音効果を発揮する。
【００１３】
＜請求項２記載の発明＞
前記中間部の吸音材は、アルミニウム不織布を多孔質板でサンドイッチした材料からなる請求項１記載の換気消音装置。
【００１４】
＜請求項３記載の発明＞
前記屋外側部の吸音材は厚さ０．７〜１．０ｍｍの高分子系シートからなり、前記屋内側部の吸音材は、厚さ０．１〜０．３ｍｍの高分子系シートからなる請求項１記載の換気消音装置。
【００１５】
＜請求項４記載の発明＞
建物外壁部に、屋外と屋内との間を連通し、屋外開口と屋内開口とが外気が直進することなく途中で２個所以上屈曲し、屋外側部、中間部及び屋内側部に区画された換気通路が形成され、
この換気通路のほぼ全体にわたって、通路側に吸音材が、背後に背面部材が設けられ、前記吸音材と背面部材との間は背後空気層とされ、この背後空気層は吸音材及び前記背面部材を要素として閉鎖された空間を構成し、
前記屋外側部の吸音材は低音及び中音域を吸音する材料、前記中間部の吸音材は高音域を吸音する材料、前記屋内側部の吸音材は低音及び中音域を吸音する材料からなることを特徴とする換気消音装置。
【００１６】
（作用効果）
屋外側部で低音及び中音域を吸音し、中間部で高音域を吸音し、屋内側部で低音及び中音域域を吸音するようにすると、広範な周波数領域全体に対して優れた消音効果を発揮する。
【００１７】
＜請求項５記載の発明＞
前記屋外側部及び前記屋内側部の吸音材は、厚さ０．７〜１．０ｍｍの高分子系シートを通路側に、厚さ０．１〜０．３ｍｍの高分子系シートを背後空気層側に位置させ、かつほぼ全体として相互を接着することなく重ね合わせたものである請求項４記載の換気消音装置。
【００１８】
（作用効果）
厚さ０．７〜１．０ｍｍの高分子系シートは主に低音域を吸音し、厚さ０．１〜０．３ｍｍの高分子系シートは主に中音域を吸音する。しかるに、これらを全体として相互を接着することなく重ね合わせた状態で用いると、低音及び中音の両音域で優れた消音効果を発揮することが知見された。
【００１９】
＜請求項６記載の発明＞
前記高分子系シートは、分子が極性を有し、正電荷と負電荷の中心が別々に存在する双極性分子を有する請求項３または５記載の換気消音装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながらさらに詳説する。
（第１の実施の形態）
図１〜３は第１の実施の形態を示したもので、この例ではカーテンウォールの開口部下枠１と腰部上枠２の間に、換気消音装置３を構成した場合を示す。
【００２１】
屋外と屋内とは、屋外側導排気口６と屋内側導排気口７とが、カーテンウォールの幅手方向に延びる換気通路８により連通され、自然換気が行われるようにしてある。
【００２２】
換気通路８は、カーテンウォール幅手方向に通し材であって、たとえば厚さ２．０ｍｍの通路側の開口する横断面Ｃ形のアルミ押出し形材からなる本発明の背面部材を構成する吸音材止め形材２１、２１、２２、２２、２３、２３、２４、２４と、これらの前部のリップ部にたとえばビス止めなどにより接合・固定される吸音材３１、３１、３２、３２、３３、３３、３４、３４との間に、好適には厚さ１０ｍｍ〜３０ｍｍの背後空気層３５、３５…を生成させた各消音ユニットを、通路を隔てて離間対向させて配置することにより構成してある。また、各消音ユニットの背後空気層３５は、カーテンウォール幅手方向両端部に設けた端板（図示せず）により閉鎖された空間とされている。
【００２３】
実施の形態の換気通路８は直角の３つの直角の屈曲部１１、１２、１３をもって、４つの通路を形成し、音が換気通路８を直進して通過できないようにし、他方、吸音材に接触する面積を大きくして、屋外側から屋内側に、又は逆に屋内側から屋外側に向う音を大幅に減衰させるようにしてある。
【００２４】
屋内側導排気口７及び屋外側導排気口６は、図２及び図３に示すように、水平に間隔を置いた孔によって形成してある。必要により、換気通路８をカーテンウォール幅手方向に分割して、屋内側導排気口７の一つまたは複数単位に対応させることもできる。
【００２５】
屋内側導排気口７には換気パネル４を設けてあり、丁番９により回動自在に軸着し、夏期や冬期など空気調和機器を使用して空気調和を行う場合には閉塞し、春期や秋期などエネルギーを使用しないで、自然換気を行う場合には開放するようにしてある。さらに、開口部下枠１の屋内側導排気口７と換気パネル４との間に位置して、たとえばステンレス製の防虫網５を取付け、虫等の屋内への侵入を防ぐようにしてある。
【００２６】
また、この換気消音装置３では、屋外側導排気口６を屋内側導排気口７よりも下方に位置させていることから、換気パネル４を閉塞している場合は勿論のこと、換気パネル４を開放している場合であったとしても、雨水が屋外側導排気口６から屋内側導排気口７を通して屋内に侵入することが回避される。
【００２７】
また、吸音材止め形材２１、２１、２２、２２、２３、２３、２４、２４は、たとえば図１０に示すようにたとえばアルミ押出し形材により一体化したものであっても良い。この一体化は第２の実施の形態においても同様である。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図４には、第２の実施の形態を示した。第１の実施の形態と異なる点のみについて説明すると、屋外と屋内との間を連通している換気通路８が２つの屈曲部、第１屈曲部１１、第２屈曲部１２を有し、これらの屈曲部が水平面内に屈曲して形成されている。また、吸音材止め形材２１、２１、２２、２２、２３、２３はカーテンウォール高さ方向に通し材とし、外気を水平面内において屈曲させながら屋内に取り入れるようにしたものである。
【００２９】
（他の要素など）
本発明における吸音材としては、公知のものを用いることができるものの、高音域の吸音用としては、アルミニウム不織布を多孔質板でサンドイッチした材料からなるものを好適に使用できる。この吸音材は、特公平４−１３１４２号に開示されているように、溶融アルミニウム系金属を紡糸して金属繊維とし、これらを層状に形成し、多孔質板としてエクスパンドメタルを両面に配置するとともに、圧着したものである。具体的には、ユニックス社製のアルミニウム吸音板「ポアル」を挙げることができる。板厚は０．５〜３ｍｍ程度のものとすることができる。
【００３０】
中音域や低音域の吸音用としては、高分子系シート、より好適には分子が極性を有し、正電荷と負電荷の中心が別々に存在する双極性分子を有する高分子系シートを用いることができる。高分子素材としてはポリ塩化ビニルや塩素化ポリエチレンなどを用い、これに双極性を高めるための添加剤を添加することができる。この種の高分子系シートは、厚みにより吸音周波数域が変化する傾向にあり、厚い場合（たとえば０．７〜１．０ｍｍ）には低音域を、薄い場合（たとえば０．１〜０．３ｍｍ）には中音域を吸音するのに適している。低音域と中音域との両者を吸音するために、これらの０．７〜１．０ｍｍの高分子系シートを通路側に、０．１〜０．３ｍｍの高分子系シートを背後空気層側に位置させ、かつほぼ全体として相互を接着することなく重ね合わせたものを用いることができる。双極性分子を有する高分子シートとしては、シーシーアイ社製のシート吸音材「ダイポルギーシート」を挙げることができる。
【００３１】
他方、換気通路の屈曲数に必ずしも限定されないが、２つ以上であるのが望ましい。この場合、（１）屋外側部の吸音材は低音域を吸音する材料、中間部の吸音材は高音域を吸音する材料、屋内側部の吸音材は中音域を吸音する材料とする形態、（２）屋外側部の吸音材は低音及び中音域を吸音する材料、中間部の吸音材は高音域を吸音する材料、屋内側部の吸音材は低音及び中音域を吸音する材料とする形態を採るのが、広範な周波数領域全体に対して優れた消音効果を発揮することが知見されている。
【００３２】
背後空気層は、その層厚が１０ｍｍ〜１００ｍｍが一般的である。しかし、背後空気層の層厚が大きいと換気装置が大きくなる問題がある。このような場合は、層厚を１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で選ぶのが好適である。層厚を１０ｍｍ未満であると、消音効果が十分でない。
【００３３】
また、背後空気層部には、第２の吸音材として、グラスウール、ロックウール、発泡樹脂材料等の軟質で吸音効果のある材料を挿入するとより吸音効果が上がる。
【００３４】
＜実験例＞
実験例を挙げて本発明の効果について説明する。
（実験例１：第１の実施の形態に対応）
第１の実施の形態に対応した試験用換気消音装置を製作した。金属製多孔質板としてユニックス社製のアルミニウム吸音板「ポアルＣ−１」板厚１．６ｍｍを、双極性分子を有する高分子シートとしてシーシーアイ社製のシート吸音材「ダイポルギーシート」を使用した。
【００３５】
前記「ポアルＣ−１」が背後空気層を伴ったときの吸音特性は図５に示すとおりで、全周波数域に有効であるものの、高音域も比較的よく吸収する特性を示す。図５において、グラフの（○）は背後空気層５０ｍｍ、グラフの（□）は背後空気層１００ｍｍを伴った場合を示す。背後空気層の厚みが、吸音周波数と関係することが判る。
【００３６】
この「ダイポルギーシート」が背後空気層を伴ったときの吸音特性は、シート厚さ０．２ｍｍの場合には図６に示すように中音域をよく吸音し、シート厚さ０．８ｍｍの場合には図７に示すとおりで、シート厚さ０．２ｍｍは、厚さ０．８ｍｍよりも中音域をよく吸収する。図６及び７において、グラフの（○）は背後空気層２０ｍｍ、グラフの（□）は背後空気層１０ｍｍを伴った場合を示す。この場合も、背後空気層の厚みが、吸音周波数と関係することが判る。
【００３７】
吸音材の吸音特性を表す透過損失は、透過した音のエネルギーに対する入射した音のエネルギーの比率を表し、その数値が大きい程、吸音特性が優れているが、一般的に低音域は高音域に比べその透過損失が小さく吸収しにくい。このことと前記の各材料の吸音特性を考慮し、「ポアルＣ−１」板厚１．６ｍｍと「ダイポルギーシート」シート厚さ０．２ｍｍ、０．８ｍｍとを用いて３種類の換気消音装置を作製した。なお、いずれも背後空気層の厚みは１５ｍｍとした。
Ａ換気消音装置：２．０ｍｍ厚のアルミ板材を各吸音材止め形材に固定したもので、消音性能を期待しない装置。（Ｂ、Ｃ換気消音装置の消音性能を確認するための基準として製作したものである。）
Ｂ換気消音装置：第１吸音材３１，３１及び第２吸音材３２、３２に低音域を吸収する厚さ０．８ｍｍの「ダイポルギーシート」を、第３吸音材３３，３３に高音域を吸収する厚さ１．６ｍｍの「ポアルＣ−１」を、第４吸音材３４，３４に中音域を吸収する厚さ０．２ｍｍの「ダイポルギーシート」を各吸音材止め形材に固定したもの。
Ｃ換気消音装置：第１吸音材３１，３１及び第４吸音材３４，３４に、低音域を吸収する厚さ０．８ｍｍの「ダイポルギーシート」を通路側に、背後空気層側に中音域を吸収する厚さ０．２ｍｍの「ダイポルギーシート」を重ねてなるものを、第２吸音材３２，３２に低音域を吸収する厚さ０．８ｍｍの「ダイポルギーシート」を、第３吸音材３３，３３に高音域を吸収する厚さ１．６ｍｍの「ポアルＣ−１」を各吸音材止め形材に固定したもの。
【００３８】
図８に透過損失の測定結果を示す。本発明の換気消音装置Ｂ、Ｃは、きわめて高い消音性能を有していることが実証できた。
【００３９】
（実験例２：第２の実施の形態に対応）
３種類の換気消音装置を作製した。なお、いずれも背後空気層の厚みは１５ｍｍとした。
Ｄ換気消音装置：２．０ｍｍ厚のアルミ板材を各吸音材止め形材に固定したもので、消音性能を期待しない装置。（Ｅ、Ｆ換気消音装置の消音性能を確認するための基準として製作したものである。）
Ｅ換気消音装置：厚さ１．６ｍｍの「ポアルＣ−１」を各吸音材止め形材に固定したもの。
Ｆ換気消音装置：厚さ０．２ｍｍの「ダイポルギーシート」を各吸音材止め形材に固定したもの。
図９に透過損失の測定結果を示す。本発明の換気消音装置Ｅ、Ｆは、比較的高い消音性能を有しているが、２５０〜８００Ｈｚ領域においては、消音効果が期待したほどではなかった。
このことからも、実験例１のように消音域ごと吸音材を分けて設置することが有効であることが判る。
【００４０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の換気消音装置によれば、屈曲換気通路を通る過程で、吸音材及び背後空気層による消音効果が十分に発揮し、背後空気層を設け、この背後空気層は吸音材及び前記背面部材を要素として閉鎖された空間により構成されているので、換気性能及び消音性能に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の横断面図である。
【図２】第１の実施の形態の屋外からの斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の屋内からの斜視図である。
【図４】第２の実施の形態の斜視図である。
【図５】金属製多孔質板の吸音材の残響室法吸音率を示すグラフである。
【図６】高分子シート吸音材の垂直入射吸音率を示すグラフである。
【図７】同吸音材の厚みが異なる場合の垂直入射吸音率を示すグラフである。
【図８】第１の実施の形態の換気消音装置の消音性能を示すグラフである。
【図９】第２の実施の形態の換気消音装置の消音性能を示すグラフである。
【図１０】第１の実施の形態の他の例の横断面図である。
【符号の説明】
１…開口部下枠、２…腰部上枠、３…換気消音装置、４…換気パネル、５…防虫網、６…屋外側導排気口、７…屋内側導排気口、８…換気通路、９…丁番、１１…第１屈曲部、１２…第２屈曲部、１３…第３屈曲部、２１…第１吸音材止め形材、２２…第２吸音材止め形材、２３…第３吸音材止め形材、２４…第４吸音材止め形材、３１…第１吸音材、３２…第２吸音材、３３…第３吸音材、３４…第４吸音材、３５…背後空気層。

Claims (6)

1. 建物外壁部に、屋外と屋内との間を連通し、屋外開口と屋内開口とが外気が直進することなく途中で２個所以上屈曲し、屋外側部、中間部及び屋内側部に区画された換気通路が形成され、
   この換気通路のほぼ全体にわたって、通路側に吸音材が、背後に背面部材が設けられ、前記吸音材と背面部材との間は背後空気層とされ、この背後空気層は吸音材及び前記背面部材を要素として閉鎖された空間を構成し、
   前記屋外側部の吸音材は低音域を吸音する材料、前記中間部の吸音材は高音域を吸音する材料、前記屋内側部の吸音材は中音域を吸音する材料からなることを特徴とする換気消音装置。
2. 前記中間部の吸音材は、アルミニウム不織布を多孔質板でサンドイッチした材料からなる請求項１記載の換気消音装置。
3. 前記屋外側部の吸音材は厚さ０．７〜１．０ｍｍの高分子系シートからなり、前記屋内側部の吸音材は、厚さ０．１〜０．３ｍｍの高分子系シートからなる請求項１記載の換気消音装置。
4. 建物外壁部に、屋外と屋内との間を連通し、屋外開口と屋内開口とが外気が直進することなく途中で２個所以上屈曲し、屋外側部、中間部及び屋内側部に区画された換気通路が形成され、
   この換気通路のほぼ全体にわたって、通路側に吸音材が、背後に背面部材が設けられ、前記吸音材と背面部材との間は背後空気層とされ、この背後空気層は吸音材及び前記背面部材を要素として閉鎖された空間を構成し、
   前記屋外側部の吸音材は低音及び中音域を吸音する材料、前記中間部の吸音材は高音域を吸音する材料、前記屋内側部の吸音材は低音及び中音域を吸音する材料からなることを特徴とする換気消音装置。
5. 前記屋外側部及び前記屋内側部の吸音材は、厚さ０．７〜１．０ｍｍの高分子系シートを通路側に、厚さ０．１〜０．３ｍｍの高分子系シートを背後空気層側に位置させ、かつほぼ全体として相互を接着することなく重ね合わせたものである請求項４記載の換気消音装置。
6. 前記高分子系シートは、分子が極性を有し、正電荷と負電荷の中心が別々に存在する双極性分子を有する請求項３または５記載の換気消音装置。

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