JP4452582B2

JP4452582B2 - 排気筒

Info

Publication number: JP4452582B2
Application number: JP2004249140A
Authority: JP
Inventors: 裕治山田; 公博小林
Original assignee: コーキ株式会社
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006064315A

Description

本発明は、排気筒、特に消音対策を施した排気筒に関する。

煙突を含む排気筒は、その設置場所に応じて、機械室での機械の動作音や燃焼室の燃焼音といった排気筒の外部で発生する音を拾って放出したり、排気筒の排気通路を流れる排気の流動音を放出したりしていたので、それらの音が騒音となって環境を損なうという事態が起こっていた。

一方、従来例として、煙突本体の底部に吸音材でできた消音装置を設け、その消音装置のケーシング内部に、上方に拡開したテーパ状の吸音体を上下動可能に設けた消音装置内蔵型煙突があった（特許文献１参照）。

特開平６−３２３１２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている消音装置内蔵型煙突は、テーパ状の吸音体を上下動させることによって消音する音の音域を調節することを主目的としているに過ぎないので、上掲の機械の動作音、燃焼音などの排気筒の外部で発生する音や排気の流動音のような排気筒の内部で発生する音を全体として消音したいという要求に十分に応え得るものではなかった。

本発明は以上の状況の下でなされたものであり、煙突を含む排気筒から放出される音の包括的な消音化を図ることを可能にすることを目的としている。

本発明に係る排気筒は、筒壁に、内部空間が排気通路を形成している鋼製の筒状体と、発泡性断熱材である多孔質粉粒体の層でなる消音層との積層部分が含まれる排気筒において、上記筒状体に、径小筒部と、この径小筒部の上下両側に配備された上下の径大筒部と、これらの径大筒部を上記径小筒部に連続させている上下のテーパ状筒部と、上側の上記径大筒部の上端部に連設された先窄まり筒部とが備わっているというものであり、上記消音層には消音性能を備えた繊維質断熱材層が隣合って追加して積層されていると共に、それらの繊維質断熱材層と上記消音層との間に、止水材が介在されている。

この発明によれば、消音層を形成している多孔質粉粒体が、音波を吸収したり、吸収して取り込んだ音波をその層内で乱反射して干渉させたりする作用を発揮することにより、また、上記多孔質粉粒体が音波との摩擦によって音響エネルギーを吸収したりする作用を発揮することにより、排気筒出口からの音の放出が抑制されて高い消音作用を発揮するだけにとどまらず、当該排気筒の最も内側部分において、径小筒部と径大筒部とテーパ状筒部と先窄まり筒部とによって形作られた鋼製の筒状体の形状によって、排気通路を流れる排気が絞られたり絞られた後に解放されたりすることになって消音作用がさらに助長され、全体として消音作用が顕著に発揮されるようになる。

多孔質粉粒体には、パーライトのほか、ガラスビーズ、アルミナバブルなどを採用することが可能である。このうち、パーライトは、気密性の小気泡の集合体であって砂の１／１０〜１／２０の重さであるために軽量性に優れ、耐火性や耐薬品性に優れているため、排気筒に設置してもその排気筒に加わる強度上の負担が小さく抑えられるだけでなく、高温排気に対しても優れた耐久性を示して初期の消音作用が長期に亘って持続し、ＰＨ値の偏った排気に対して化学的に安定した性質を示すので、そのような排気環境下でも初期の消音作用が長期に亘って持続するという特筆すべき作用を発揮する。

消音性能を備えた繊維質断熱材層の繊維質断熱材にはロックウールやガラスウールを好適に用いることができ、これらの繊維質断熱材を採用した繊維質断熱材層も音波を吸収することによる消音性能を発揮する。そのため、この繊維質断熱材層を消音層に追加して積層しておくと、上記消音層による上記した消音作用と繊維質断熱材層による消音作用とが相乗して顕著な消音効果が得られる。ところで、繊維質断熱材層の繊維質断熱材にロックウールやガラスウールを用いた場合、それらの繊維質断熱材が毛細管現象を示す微細な空間を備えることになるために、上記筒状体とその繊維質断熱材層との相互間空間に消音層として用いられる多孔質粉粒体を、流し込み、吹付け、こて塗りなどの適宜方法で配備したときに、多孔質粉粒体のバインダとして用いられている水が、乾燥しにくい繊維質断熱材に浸入してその断熱性能や消音性能を著しく低下させるおそれがある。しかしながら、この点は、本発明のように、繊維質断熱材層と上記消音層との間に、止水材が介在されているという構成を採用しておくことにより、止水材が繊維質断熱材への水の浸入を防ぐことに役立ち、水が繊維質断熱材の層内に浸入してその断熱性能や消音性能を低下させるという事態が解消される。止水材には、０．１〜２００μｍ厚さのアルミニウム箔や１００〜２００μｍ厚さの薄鋼板を好適に用いることができるが、内部温度が２５０度以下の場合は、樹脂製のフィルムなどでもよい。そして、これらの止水材を適用しておくことにより遮音性や熱遮断性も向上する。

以上のように、本発明によれば、パーライト、ガラスビーズ、アルミナバブルなどの多孔質粉粒体でなる消音層が、外部から排気筒に取り込まれた音波や排気筒内で発生した音波を効率よく乱反射したり、層内に吸収して乱反射したりして消音作用を発揮するだけでなく、筒状体の形状を消音性を向上させ得る形状にしてあるので、排気筒から放出される騒音が著しく軽減されるようになり、排気筒から放出される騒音によって環境が損なわれるという事態が改善される。

図１は本発明に係る排気筒を概略で示した部分縦断側面図、図２は繊維質断熱材層５の断面図、図３は排気筒の筒壁の他の構成を示した部分縦断側面図である。

図１に示した排気筒１には、ビル用あるいは工場用の煙突や排煙ダクト、空調用ダクトなどの排気のためのものが含まれる。また、この排気筒１には、その筒壁に取り付けられたエルボ形の排気導入管２の端部開口によって形成された排気導入口２１が備わっていて、この排気導入口２１が排気筒本体１の排気通路１２の径方向中央で上向きに開口してその排気通路１２に臨んでいる。

この排気筒１では、その筒壁に、内部空間が排気通路を形成している筒状体４と、発泡性断熱材である多孔質粉粒体の層でなる消音層６との積層部分が含まれている。ここで、「筒壁に筒状体４と消音層６との積層部分が含まれている」とは、筒壁の一部又は全部が筒状体４と消音層６との積層部分によって形成されているということである。言い換えると、筒壁の全高領域において、その一部の領域に筒状体４と消音層６との積層部分が存在する場合と、その全部の領域に筒状体４と消音層６との積層部分が存在している場合との両方を含む意味である。加えて、上記積層部分が、筒壁の全高領域に部分的に１箇所だけ形成されている場合のほか、２箇所以上の複数箇所に形成されている場合を含む意味である。図例の排気筒１では、排気通路１２内で排気導入口２１の上方に消音体３が設置され、その消音体３の周囲に、埋め殺し型枠としての上記筒状体４と、この筒状体４の外側に配備された繊維質断熱材層５と、これらの筒状体４及び繊維質断熱材層５の相互間空間に、流し込み、吹付け、こて塗りなどの適宜方法で配備された多孔質粉粒体の層でなる上記消音層６とが配備されている。なお、図示していないけれども、排気導入口２１の下方で排気通路１２の下端部には下部消音層が設置されていると共に、排気通路１２の下端部に水抜きパイプが取り付けられている。

筒状体４には、ステンレス鋼板などの発錆しにくい円筒状の鋼板が用いられるが、この鋼板を波形の穴あきステンレス板、例えばパンチングメタルや金網で形成してもよい。しかし、この波形の穴あきステンレス板を採用する場合は、その軸長方向に長くしすぎると流体の流動抵抗（摩擦抵抗）が大きくなりすぎて、排気筒の排煙作用が損なわれる畏れが生じるので、その軸長をそのような不都合を生じない長さ、例えば、下記する径小筒部４１と、この径小筒部４１の上下両側に配備された上下の径大筒部４３，４４と、これらの径大筒部４３，４４を径小筒部４１に連続させている上下のテーパ状筒部４５，４６と、上側の径大筒部４３の上端部に連設された先窄まり筒部４７近傍にのみ設けることが望ましい。

消音体３は、所要量の多孔質粉粒体を通気性を有する外殻に装填することによって塊状に保形してなり、多孔質粉粒体にはパーライトが用いられているのに対し、外殻には耐発錆性に優れた穴あきステンレス板又はステンレスメッシュが用いられている。多孔質粉粒体として用いられているパーライトは、天然火山ガラスである真珠岩や松脂岩を所定の粒度に粉砕して急速に加熱、膨張させることによって得られる気密性小気泡の集合体である。このうち、真珠岩パーライトを多孔質粉粒体３１として用いる場合には、たとえば、ＳｉＯ² ７５．０％、Ａｌ²Ｏ³ １４．０％、Ｆｅ²Ｏ³ ０．９％、ＣａＯ０．１％、Ｋ²Ｏ４．２％、Ｎａ²Ｏ３．５％の組成を持つ真珠岩パーライトを好適に使用することができる。この組成のパーライトは、単位容積質量が砂の１／１０〜１／２０という軽量性を持ち、１２００℃でも溶融しないという耐火性を備え、熱伝導率が０．０３６〜０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃で断熱性に優れ、ガラス質であるために耐薬品性に優れ、ＰＨ値が７を示す中性であって化学的に安定した性質を示す。図３に示した消音体３は球状に保形されているけれども、その他の塊状、たとえば砲弾状に形作られていてもよい。

図例の排気筒１では、図１のように上下２箇所に大きさの異なる消音体３，３を配備してあるけれども、消音体３の大きさや数、配置パターンなどは図例に限定されるものではなく、また、消音体３の配置位置は、排気導入口２１の上方の排気通路１２内であれば変更可能である。

消音層６を形成している多孔質粉粒体には消音体３に用いられているものと同様のパーライトが採用されていて、この消音層６は、筒状体４と繊維質断熱材層５との相互間空間に配備された上記多孔質粉粒体の層でなる。

図２に繊維質断熱材層５の構成を示してある。この繊維質断熱材層５は、ロックウールやガラスウールなどの繊維質断熱材５１を、外側の鋼管５２と内側の止水材５３とによって挟むことによって形成されている。止水材５３は、水溶液をバインダーとするパーライトを用いて、流し込み、吹付け、こて塗りなどの適宜方法で消音層６を形成するときに、繊維質断熱材５１への水の浸入を防ぐためにあらかじめ繊維質断熱材５１と消音層６との間に介在させており、そうしておくことにより、水が、乾燥しにくい繊維質断熱材５１の層内に浸入してその断熱性能や消音性能を低下させるという事態が起こらなくなる。止水材には、０．１〜２００μｍ厚さのアルミニウム箔や１００〜２００μｍ厚さの薄鋼板を好適に用いることができるが、内部温度が２５０度以下の場合は、樹脂製のフィルムなどでもよく、これらの止水材を適用しておくことにより遮音性や熱遮断性も向上することが判っている。

以上のように構成された排気筒によると、消音体３や消音層６を形成しているパーライトでなる多孔質粉粒体が、排気通路１２内で音波を乱反射して干渉させたり、音波を吸収したり、吸収して取り込んだ音波をその層内で乱反射して干渉させたりする作用を発揮することにより、また、上記多孔質粉粒体が音波との摩擦によって音響エネルギーを吸収したりする作用を発揮することにより、排気筒出口からの音の放出が抑制されて高い消音作用を発揮することを確認している。なお、消音体３を省略した場合にも高い消音作用を発揮することを確認している。

この実施形態では、図１のように、筒状体４に、径小筒部４１と、この径小筒部４１の上下両側に配備された上下の径大筒部４３，４４と、これらの径大筒部４３，４４を径小筒部４１に連続させている上下のテーパ状筒部４５，４６と、上側の径大筒部４３の上端部に連設された先窄まり筒部４７とが備わっている。そして、上記した上下の消音体３は、上下の径大筒部４３，４４に囲まれた空間に配備されている。このように構成されている筒状体４の内部空間の形状は、自動車の排気筒に設けられる消音筒の内部空間の形状に類似しているものであり、その形状面の特徴によって消音性を発揮する。したがって、消音体３や消音層６による消音作用に加えて、筒状体４の形状的特徴によっても消音作用が得られて、排気筒から放出される騒音が著しく軽減されるようになり、排気筒から放出される騒音によって環境が損なわれるという事態が改善される。なお、図例では、筒状体４が、上下１つずつの径大筒部４３，４４と１つの径小筒部４１と上下のテーパ状筒部４５，４６とを１単位とする消音領域が１段だけ設けられている事例を示したけれども、この点は、上記消音領域の単位を２段又はそれより多い段数に亘って設けることもあり得る。

ところで、この実施形態では、図１で類推することができるように、消音体３を、筒状体４に取り付けた支持杆１３に揺動自在に取り付けてある。このようにしておくと、消音体３が、排気通路１２内を上昇する排気流と接触して振動を起こすので、その消音体３による音波を乱反射させる作用が向上して消音作用がいっそう向上する。

本発明において、消音層６は、少なくとも消音体３の周囲に配備されていることが望ましく、必ずしも排気筒本体１の全高部分に配備されていることを要しない。

この実施形態では多孔質粉粒体としてパーライトを採用したけれども、多孔質粉粒体には、ガラスビーズ、アルミナバブルなどを採用することも可能である。

図３は他の実施形態での筒壁の積層構造を示している。この実施形態では、筒状体４の外側に、外面に止水材５３を介在させて繊維室断熱材５１を配備し、その外側に上記同様の消音層６を配備し、最も外側にコンクリート層８を形成してある。排気温度が低い場合にはこの実施形態のようにように構成することが可能である。しかし、そのようにした場合、消音層６だけでは、コンクリート層８を打設して形成するときに発生する外圧力に抗する強度を満足に確保できないこともあり得ると考えられる。そこで、この実施形態では、消音層６の外面にスパイラル鋼管７を配備し、そのスパイラル鋼管７によってコンクリート層８を打設して形成するときの外圧力に抗する強度を確保している。なお、スパイラル鋼管を消音層６の内面に配備して外圧力に抗する必要な強度を確保することも可能である。

本発明に係る排気筒を概略で示した部分縦断側面図である。繊維質断熱材層の断面図である。排気筒の筒壁の他の構成を示した部分縦断側面図である。

３消音体
４筒状体
５繊維質断熱材層
６消音層
１２排気通路
２１排気導入口
４１径小筒部
４３，４４径大筒部
４５，４６テーパ状筒部
４７先窄まり筒部
５１繊維質断熱材
５２鋼管
５３止水材

Claims

筒壁に、内部空間が排気通路を形成している鋼製の筒状体と、発泡性断熱材である多孔質粉粒体の層でなる消音層との積層部分が含まれる排気筒において、
上記筒状体に、径小筒部と、この径小筒部の上下両側に配備された上下の径大筒部と、これらの径大筒部を上記径小筒部に連続させている上下のテーパ状筒部と、上側の上記径大筒部の上端部に連設された先窄まり筒部とが備わり、上記消音層に消音性能を備えた繊維質断熱材層が隣合って追加して積層され、それらの繊維質断熱材層と上記消音層との間に、止水材が介在されていることを特徴とする排気筒。