JP4871714B2 - 換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、換気性能を保持しながら、外部からの騒音を低減させる消音機能を備えた換気装置に関する。

従来、建物の換気を行いつつ不要な音が進入するのを防ぐようにした先行技術として、特許文献１や特許文献２がある。特許文献１はドア枠に換気口を設けたものであり、換気口内に、蛇行した換気通路を形成するように複数の遮蔽板を設けることで換気口を通して室内の音が隣の部屋に洩れるのを防いでいる。また、特許文献２は壁に換気口を設けたものであり、一方の部屋に形成された換気口の孔の位置と、他方の部屋に形成された換気口の孔の位置を上下にずらして重ならないように配置することで隣の部屋への音洩れを防いでいる。
特開昭６２−２９６９１号 特開昭５７−１２２２３４号

上記先行例では、蛇行させた換気通路の内壁に吸音材を貼付し、騒音音波が換気通路の中を伝わる過程で吸音材に吸音させることによって騒音のエネルギーを低減させている。したがって、高い消音効果を得るためには長い換気通路が必要になり、消音機構部の寸法が大型化するという問題がある。換気通路の長さを確保するためにドアや壁の厚み方向に蛇行させればドア・壁からの飛び出し寸法が大きくなり、ドア・壁の高さ方向に蛇行させれば、ドア・壁の表面積に対して消音機構部が占める割合が増大してしまうのである。また、換気通路の長さを長くするほど或いは蛇行させるほど換気に伴う抵抗が増大し、換気の効率が低下するという問題も生じる。

本発明は上記先行例が抱える問題点に対処してなされたものであり、建物の壁面に取り付けて建物内外の換気を行う換気装置において、長い換気通路を必要とすることなく良好な換気性を確保しながら、同時に遮音性を備えた換気装置を提供できないかという点を課題としている。

本発明は、上記課題を解決するために、装置本体の室外面と室内面にそれぞれ通風口を開口し、装置本体内に各通風口を連通する通気路を備え、該通気路を通じて換気を図るとともに室外から室内への騒音の進入を防ぐようにした換気装置において、通気路を分岐形成し、一方の通気路から進入する騒音音波と他方の通気路から進入する騒音音波とが出会ったとき、互いに打ち消し合う位相ズレを生じるよう各通気路の長さを異ならせたことを特徴とする換気装置を提供するものである。

また、通気路に隣接して所定容積の消音室を形成し、通気路の壁面に通気路から進入する騒音音波を消音室に反射する反射板を形成することで、消音性能の向上を図ったものである。

本発明では、通気路を通じて室内外の空気流通が図られ、特に室内に外気導入が行われる。このとき、外部の騒音源からの騒音音波が通気路を通じて進入されることになるが、通気路を室外側通風口から分岐し室内側通風口で合流させるように形成するとともに、各通気路の長さを異ならせたので、一方の通気路から進入する騒音音波と他方の通気路から進入する騒音音波とが合流すると、反転した位相が出会って打ち消し合うように作用して音圧エネルギーの減衰が図られる。また、装置内に消音室を形成し、通気路の壁面に反射板を形成したので、通気路から進入される騒音音波が消音室に導入されて音圧エネルギーの減衰が図られる。よって、吸音材を貼付した長い通気路がなくても、消音効果と換気性能を両立した換気装置を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例１の換気装置について説明する。図１は実施例１の換気装置の設置状態を示す説明図、図２は換気装置１の内部構造を示す断面図である。
換気装置１は、主に窓枠２の長手方向に併設され、窓３を閉じたままでも室外と室内の空気流通をある程度確保するためのものである。４は本体ケーシングで、室外面４ａ・室内面４ｂ・両側面４ｃ・４ｄで囲まれる箱状に形成し、室外面４ａの幅方向中央部に室外通風口５を開口し、室内面４ｂの幅方向中央部から一方の側面４ｄに寄った位置に室内通風口６を開口している。室外通風口５は、主に外気を室内へ導入する外気取り入れ口として機能し、外部からゴミや埃等が進入することを防ぐためのフィルター体７が取り付けられている。室内通風口６は、主に室外通風口５から取り込んだ外気を室内へ送出する外気導入口として機能し、換気の要否を切り換えられるように、開閉フラップ８により開閉される。

９，１０は室外通風口５と室内通風口６を連通する通気路で、室外通風口５近傍から分岐し、室内通風口６近傍で合流して、室外通風口５から室内通風口６に至る２つの独立した流通路を形成している。１１は吸音材１２を詰めた消音室で、各通気路９，１０に跨った位置（ここでは本体ケーシング４のほぼ中央位置）に設けられ、各通気路９，１０中の騒音を取り込んで音圧エネルギーの減衰を図るものである。

続いて、通気路９，１０及び消音室１１の構成について詳細に説明する。尚、説明の便宜上、図２における断面姿勢（本体ケーシングの室外面を上側とした姿勢）に基づいて説明するものとし、以下に記載する上向き・下向き等の方向は図２上での位置関係を示すものである。
第１通気路９は、隔壁１３・１４によって本体ケーシング４内に区画形成される。隔壁１３は、室外通風口５の開口縁を基端１３ａとして、この基端１３ａから本体ケーシング４の内壁面４ｃにかけて下向きの円弧面１３ｂを形成するとともに、本体ケーシング４の内壁面４ｃから本体ケーシング４の中央にかけて上向きの楕円面１３ｃを形成し、その終端１３ｄを楕円面１３ｃの第２焦点ｆ２にむけて直角に折曲した形状をなしている。

ここで、円弧面１３ｂはパンチングパネル、楕円面１３ｃは平板パネルをそれぞれ円弧状及び楕円状に加工して形成される。そして、円弧面１３ｂの背面に当たる本体ケーシング４の隅部には、吸音材１９を詰めた消音室２０が形成されている。

隔壁１４は、隔壁１３の楕円面１３ｃの第１焦点ｆ１を基端１４ａとして、この基端１４ａから本体ケーシング４の中心線ＣＬにかけて下向きの楕円面１４ｂを形成し、その終端１４ｃを消音室１１内に延在した形状をなしている。隔壁１３と隔壁１４とは、隔壁１３の楕円面１３ｃの第２焦点ｆ２と隔壁１４の楕円面１４ｂの第１焦点ｆ３とが重なり合うような位置関係で取り付けられている。

第２通気路１０は、隔壁１５・１６によって本体ケーシング４内に区画形成され、本体ケーシング４の中心線ＣＬを対称軸にして、第１通気路９と線対称に現れるので、説明を省略する。

消音室１１は、隔壁１４の終端を囲むように上向きに開口した断面コ字状をなし、隔壁１４の楕円面１４ｂの第２焦点ｆ４がこの消音室１１のコ字状開口１１ａの位置と重なり合う位置関係で固定されている。また、消音室１１は、本体ケーシング４の室内面４ｂと空間を持たせて固定され、第１通気路９から室内通風口６に至る延長通気路１７を確保している。１８は音波反射板で、放物線の断面形状を形成し、放物面を室外通風口５に対向させるとともに、放物面の焦点ｆ５が室外通風口６の位置と重なり合う姿勢で固定されている。

さて、前述したように室外通風口５と室内通風口６は、本体ケーシング４の中心線ＣＬに対してずらした位置関係に開口している。このため、第１通気路９の長さと、第２通気路１０の長さを比べると、第１通気路９の方が延長通気路１７分だけ長く設定されている。この各通気路９，１０の長さの違いは、室外通風口５から取り込まれる騒音ができるだけ室内に入り込まないようにする消音機能の一つとして作用する。すなわち、室外通風口５から取り込まれる騒音のうち、消音室１１で消音されなかった音波が第１通気路９と第２通気路１０を通じて合流するときに、各通気路の長さが異なるので、位相が反転した音波同士が打ち消し合うように作用し消音効果をもたらすのである。よって、延長通気路１７の長さは、第１通気路９からの音波と第２通気路１０からの音波の位相が反転する長さとなるように設定される。

続いて、実施例１の動作について説明する。図３は実施例１における換気動作を示す説明図、図４は実施例１における消音動作を示す説明図である。
○換気動作
開閉フラップ８を開放すると、室外通風口５から外気が取り込まれる。室外通風口５には、フィルター体７が取り付けられており、ゴミや埃の侵入が抑制される。取り込まれた外気は、蛇行した第１通気路９及び第２通気路１０に分岐して導入されるため、風量が抑えられるとともに、雨などの侵入も抑えられる。第１通気路９及び第２通気路１０はやがて合流し、室内通風口６から室内に外気が導入される。尚、開閉フラップ８の開閉だけでは、通気を開放するか遮断するかの選択しかできないため、室内通風口６の近くに通風口の開度を手動で調整するスリットや風量に応じて自動的に開度が変化する風量調整弁等を設けるのが望ましい。

○消音動作
開閉フラップ８を開放すると、室外通風口５から騒音音波が取り込まれる。室外通風口５から進入した騒音音波は、まず音波反射板１８で室外通風口５に合わせた焦点ｆ５に向けて反射され、その一部が再び室外通風口５から外に向かって跳ね返される（第１消音）。

音波反射板１８で反射されなかった音波は、第１通気路９と第２通気路１０を通じて本体ケーシング４内に導入され、隔壁間で乱反射しながら隔壁１３の楕円面１３ｃに進行する。この進行過程において、パンチングパネルで形成した円弧面１３ｂからその背面の消音室２０に取り込まれ、消音室２０内で乱反射を繰り返すことによって反射波同士がエネルギーを打ち消し合ったり、あるいは吸音材１９の作用で音波の持つエネルギーが低減される結果、騒音音波のエネルギーが大幅に減少して消音される。また、隔壁１３・１４間での乱反射による反射波同士のエネルギー損失も作用して音圧減衰が図られる（第２消音）。

隔壁１３の楕円面１３ｃに到達した音波は、この楕円面１３ｃで反射を起こすことになるが、このとき隔壁１４の基端１４ａを楕円面１３ｃの第１焦点ｆ１に合わせているため、隔壁１４の基端１４ａと円弧面１３ｂ終端との開口ｄ１から進行する音波は、第１焦点ｆ１の外側から楕円面１３ｃに当たるため、その反射音波は楕円面１３ｃの第２焦点ｆ２の外側に向けて反射することになる。ここで、隔壁１３の終端１３ｄは楕円面１３ｃの第２焦点ｆ２に向けて折り曲げているため、反射音波はこの隔壁１３終端１３ｄと楕円面１３ｃとの空間ｄ２に集束し、通気路中に飛び出しにくくなり、結果的に室内への侵入が軽減される（第３消音）。

楕円面１３ｃを飛び出した音波は、隔壁１４の楕円面１４ｂで反射を起こすことになるが、このとき楕円面１４ｂの第１焦点ｆ３を楕円面１３ｃの第２焦点ｆ２に合わせているため、隔壁１４の基端１４ａと隔壁１３の終端１３ｄとの開口ｄ３から飛び出す音波は、楕円面１４ｂの第１焦点ｆ３の外側から楕円面１４ｂに当たるため、その反射音波は消音室１１の開口ｄ４を通じて消音室１１に導入されることになる。消音室１１の中に入り込んだ騒音音波は、消音室１１内で乱反射を繰り返すことによって反射波同士がエネルギーを打ち消し合ったり、あるいは吸音材１２の作用で音波の持つエネルギーが低減される結果、騒音音波のエネルギーが大幅に減少して消音される（第４消音）。

消音室１１に取り込まれなかった音波や消音室１１から通気路中の戻った音波は、最終的に消音室１１開口縁と楕円面１３ｃ折曲部との開口ｄ５から室内通風口６に向けて進行することになるが、第１通気路９と第２通気路１０の合流点Ｐで位相が反転した音波同士が出会うことで音圧エネルギーの減衰が図られる（第５消音）。

こうして、室外通風口５から取り込まれた騒音音波は、本体ケーシング４内で段階的に消音作用が与えられることで、室内への進入が最小限に抑えられる。もちろん、室外通風口５から入り込んでくる全ての騒音音波を消音することは困難であり、消音しきれなかった騒音音波は室内通風口６から室内へと漏れてしまうが、その音圧エネルギーは大幅に低減されることになり、十分な消音効果を得ることができる。

尚、実施例１における隔壁は、真正な円弧面・楕円面を形成しているが、パネルを多角状に折り曲げたり、連続的に組み合わせたりして近似円弧を形成するようにしても良い。この場合、反射の方向性が乱れるものの、上記した複数段階での消音作用により、十分な消音性能を得ることができる。

実施例１の換気装置の設置状態を示す説明図である。 実施例１の換気装置の内部構造を示す断面図である。 実施例１における換気動作を示す説明図である。 実施例１における消音動作を示す説明図である。

符号の説明

１ 装置本体
４ 本体ケーシング
５ 室外通風口
６ 室内通風口
９ 第１通気路
１０ 第２通気路
１１ 消音室

Claims (2)

1. 装置本体の室外面と室内面にそれぞれ通風口を開口し、装置本体内に各通風口を連通する通気路を備え、該通気路を通じて換気を図るとともに室外から室内への騒音の進入を防ぐようにした換気装置において、
   前記通気路を分岐形成し、一方の通気路から進入する騒音音波と他方の通気路から進入する騒音音波とが出会ったとき、互いに打ち消し合う位相ズレを生じるよう各通気路の長さを異ならせたことを特徴とする換気装置。
   
2. 前記通気路に隣接して所定容積の消音室を形成するとともに、前記通気路の壁面に通気路から進入する騒音音波を前記消音室に反射する反射板を形成したことを特徴とする上記請求項１記載の換気装置。

Images