JP4975316B2 - ダクト部品及びダクト構造 - Google Patents

Description

本発明は、遮音効果の優れたダクト部品及びダクト構造に関する。

外筒体と外筒体の内側に設けられた内筒体とを備え、内筒体の筒周面に内筒体の内側と内筒体の外側とに貫通する複数の孔を備えたダクト部品が知られている（例えば、特許文献１等参照）。また、外筒体と外筒体の内側に設けられた内筒体とを備え、内筒体の筒周面に内筒体の内側と内筒体の外側とに貫通する複数の孔を備え、外筒体と内筒体との間の空間に無機珪酸塩発泡体層が形成されたダクト部品が知られている（例えば、特許文献２等参照）。外筒体と外筒体の内側に設けられた内筒体とを備え、外筒体と内筒体との間には一端部から他端部に続く螺旋経路が形成され、内筒体の内側を通過する音の位相と螺旋経路を通過する音の位相との違いを利用した波形合成によって消音効果を得るようにしたダクト部品が知られている（例えば、特許文献３等参照）。
実開昭５８−１５３９３４号公報 特開平６−３３１２０８号公報 特開平６−１４７６２４号公報

しかしながら、特許文献１のダクト部品では、音の高周波成分を吸収できない。また、外筒体と内筒体との間の空間が一端部側で開口しているので、音の低周波成分を減衰させる効果も少ない。さらに、内筒体の筒周面の筒の長さ方向及び筒の周面に沿った方向、即ち、内筒体の筒周面の全面において複数の孔が均等に満遍なく形成されているために、内筒体に形成された複数の孔が内筒体の筒内を流通する空気の抵抗となって圧力損失を生じたり、空気が複数の孔を経由して内筒体の筒内側から筒外側に流出することによって圧力損失を生じたりするため、送風機として能力の大きいものを使用しなければならなくなる。特許文献２のダクト部品では、無機珪酸塩発泡体層により音の高周波成分を吸収できるが、音の低周波成分を減衰できない。さらに、特許文献１と同様に内筒体の筒周面全体に複数の孔が形成されていると考えられるために、内筒体に形成された複数の孔が内筒体の筒内を流通する空気の抵抗となって圧力損失を生じ、送風機として能力の大きいものを使用しなければならなくなる。特許文献３のダクト部品では、波形合成による消音作用を利用しているので、音の低周波成分に対して減衰効果が得られるが、音の高周波成分に対する減衰効果は少ないと考えられる。また、外筒体と内筒体との間に螺旋経路を形成しなければならず、構成が複雑となる。さらに、螺旋経路を備えるため、圧力損失が生じ、送風機として能力の大きいものを使用しなければならなくなると考えられる。すなわち、従来のダクト部品では、音の低周波成分及び高周波成分を共に効果的に減衰させることができず、さらに、圧力損失も小さくないという課題があった。

本発明によるダクト部品は、外筒体と、外筒体の内側に設けられた内筒体と、外筒体の端部と内筒体の端部とを繋いで外筒体の端部と内筒体の端部との間を密閉状態に塞ぐ塞体と、外筒体と内筒体と塞体とで囲まれた空気層と、内筒体の筒軸に沿った方向の一端部に形成された一方の有孔筒部と、内筒体の筒軸に沿った方向の中央部に形成された無孔筒部と、内筒体の筒軸に沿った方向の他端部に形成された他方の有孔筒部と、他方の有孔筒部の外周側に形成されて空気層と遮断された吸音体収納部と、吸音体収納部に収納された吸音体とを備え、一方の有孔筒部の筒周面には一方の有孔筒部の内側と空気層とに貫通する複数の孔を備え、他方の有孔筒部の筒周面には他方の有孔筒部の内側と吸音体収納部とに貫通する複数の孔を備え、内筒体の筒軸に沿った方向の両端部には有孔筒部よりも内筒体の筒軸に沿った方向に突出する連結部を備え、他のダクト部品が同軸状に配置された外筒体と内筒体とを備えた筒体により形成され、連結部が他のダクト部品における筒体の端部側から他のダクト部品の内筒体の内面に嵌り込むことによって、他のダクト部品と相隣接して接続可能に形成されたことを特徴とする。
有孔筒部が、孔として連続気泡を備えた材料により形成されたことも特徴とする。
外筒体の内面又は外面に保温体を備えたことも特徴とする。
外筒体の直径が他のダクト部品の外筒体の直径と同一寸法に形成され、内筒体の直径が他のダクト部品の内筒体の直径と同一寸法に形成されたことも特徴とする。
本発明のダクト構造は、住居内のレンジフードと住居外とを繋ぐ排気ダクトの途中箇所に上記ダクト部品を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、一方の有孔筒部の貫通孔を経由して空気層に入る音の低周波成分が減衰し、他方の有孔筒部の貫通孔を経由して吸音体収納部に入る音の高周波成分が減衰する。また、内筒体が無孔筒部を備えたのでダクト部品内での圧力損失を小さくできる。即ち、内筒体に形成する孔を少なくしたことで、孔に起因する圧力損失を少なくできる。よって、音の低周波成分及び高周波成分を共に効果的に減衰させることができるとともに圧力損失も小さくできるダクト部品を得ることができる。また、本発明のダクト部品は、他のダクト部品との接続のための連結部を備えたことにより、他のダクト部品との接続作業が容易となり、排気ダクトのようなダクトの配設作業が容易となる。
有孔筒部が、孔として連続気泡を備えた材料により形成された場合には、連続気泡や材料の板振動などによって、遮音効果及び圧力損失防止効果のより優れたダクト部品を得ることができる。
ダクト部品が、外筒体の内面又は外面に保温体を備えた構成とすることによって、吸音効果が向上するとともに、結露防止効果も得られ、耐火性能に優れた不燃ダクトとしての機能を得ることができる。
ダクト部品の外筒体の直径が他のダクト部品の外筒体の直径と同一寸法に形成され、ダクト部品の内筒体の直径が他のダクト部品の内筒体の直径と同一寸法に形成された構成としたことで、他のダクトとの組付けが容易で、他のダクトとの一体性が良くなる。さらに、内部空間における圧力損失の小さいダクトを形成できるようになる。
本発明のダクト構造によれば、ダクト部品が、住居内のレンジフードと住居外とを繋ぐ排気ダクトの途中箇所に設けられることによって排気ダクトの一部を形成した構造としたことで、ダクト部品を排気ダクトの一部を形成する中継用遮音ダクトとして機能させることができ、音の低周波成分及び高周波成分を共に効果的に減衰させることができるとともに圧力損失も小さくできる排気ダクトのようなダクトを形成できる。

図１乃至図５は本発明によるダクト部品の最良の形態を示し、図１は排気ダクトを形成するダクト部品及び単位ダクトの断面を示し、図２は排気ダクトの設置例を示し、図３はダクト部品の外観を示し、図４及び図５はダクト部品の遮音性能を示す。

最良の形態によるダクト部品１は、図３に示すように円筒形状に形成される。図１を参照し、ダクト部品１を説明する。ダクト部品１は、外筒体２、内筒体３、塞体４、連結部５；６を備える。外筒体２、内筒体３、塞体４、連結部５；６は、板厚０．５ｍｍ〜１．６ｍｍ程度の金属板により形成される。内筒体３は、外筒体２の内側に外筒体２と同軸に設けられる。塞体４は、外筒体２の端部７と内筒体３の端部８とを繋いで外筒体２の端部７と内筒体３の端部８との間を密閉状態に塞ぐ。外筒体２と内筒体３と塞体４とにより囲まれた空気層９が区画形成される。連結部５は、内筒体３の一端８ａより外側に延長する筒体により形成され、連結部６は、内筒体３の他端８ｂより外側に延長する筒体により形成される。連結部５；６を形成する筒体は、内筒体３と同軸で内筒体３と同じ直径寸法に形成される。内筒体３は、有孔筒部１１；１２、無孔筒部１３、吸音体収納部１４、吸音体１５を備える。一方の有孔筒部１１は、内筒体３の筒軸に沿った方向（以下、筒軸方向という）の一端部に形成され、有孔筒部１２は内筒体３の筒軸方向の他端部に形成され、無孔筒部１３は内筒体３の筒軸方向の中央部に形成される。有孔筒部１１；１２は、筒周面に複数の貫通孔１６を備える。すなわち、有孔筒部１１；１２は、パンチング鉄板により形成される。無孔筒部１３は、無孔筒部１３の内側と無孔筒部１３の外側である空気層９とを遮断する。吸音体収納部１４は、他方の有孔筒部１２の外側周囲に設けられる。吸音体収納部１４は、一方の有孔筒部１２と同軸に設けられた筒周面に孔のない無孔筒体１７と、無孔筒体１７の他端と有孔筒部１２の他端とを繋いで無孔筒体１７の他端と有孔筒部１２の他端との間を密閉状態に塞ぐ塞体４と、無孔筒体１７の一端と有孔筒部１２の一端とを繋いで無孔筒体１７の一端と有孔筒部１２の一端との間を密閉状態に塞ぐ他塞体１８と、一方の有孔筒部１２の外周面とによって区画形成され、かつ、空気層９と遮断された空間により形成される。吸音体収納部１４内には、連続気泡を備えたグラスウールやガラス繊維フェルトや不織布などのような吸音体１５が収納される。一方の有孔筒部１１の筒周面に形成された複数の貫通孔１６が、一方の有孔筒部１１の内側と空気層９とに跨って貫通する。したがって、一方の有孔筒部１１に形成された複数の貫通孔１６は空気層９への唯一の空気の出入口となる。他方の有孔筒部１２の筒周面に形成された複数の貫通孔１６が、他方の有孔筒部１２の内側と吸音体収納部１４とに跨って貫通する。したがって、他方の有孔筒部１２に形成された複数の貫通孔１６は吸音体収納部１４への唯一の空気の出入口となる。

ダクト部品１は、例えば、以下のように形成される。パンチング鉄板を筒状に形成して有孔筒部１１；１２を形成し、亜鉛鉄板を筒状に形成して無孔筒部１３を形成し、亜鉛鉄板を筒状に形成して２つの連結部５；６を形成し、亜鉛鉄板を筒状に形成して吸音体収納部１４の無孔筒体１７を形成するとともに亜鉛鉄板を座金形状の環状に形成して吸音体収納部１４の他塞体１８を形成し、亜鉛鉄板を座金形状の環状に形成して２つの塞体４；４を形成し、亜鉛鉄板を筒状に形成して外筒体２を形成しておく。次に、連結部５、有孔筒部１１、無孔筒部１３、有孔筒部１２、連結部６を、筒の中心軸に沿った方向に当該順番に並べてこれらを互いに溶接で接続することによって内筒体２及び連結部５；６からなる内側構成体２０を形成する。内側構成体２０における有孔筒部１２の外周に吸音体１５を筒状に巻き付ける。吸音体収納部１４を形成する無孔筒体１７の一端に他塞体１８を溶接で接続して吸音体収納部１４の収納筒体２１を形成する。当該収納筒体２１の他端部の開口側から当該収納筒体２１を内側構成体２０の連結部５の外周に嵌め込み、当該収納筒体２１を有孔筒部１２の外周の位置まで移動させて有孔筒部１２の外周に巻き付けられた吸音体１５の外側を覆うように設置し、収納筒体２１の他塞体１８と内筒体２の外周面とを溶接で接続する。一方の塞体４を連結部５の外周に嵌め込んで、内筒体３の一端位置まで移動させ、一方の塞体４と内筒体３の外周面とを溶接で接続する。他方の塞体４を連結部６の外周に嵌め込んで、内筒体３の他端位置まで移動させ、他方の塞体４と内筒体３の外周面とを溶接で接続し、他方の塞体４と吸音体収納部１４の収納筒体２１の他端とを溶接で接続する。外筒体２を内筒体３の外周側に配置し、外筒体２の一端と一方の塞体４とを溶接で接続するとともに、外筒体２の他端と他方の塞体４とを溶接で接続する。以上によって、ダクト部品１が形成される。

図２に示すように、ダクト部品１は、集合住宅３０において、空調ファン３１を備えたレンジフード３２と集合住宅３０の外部とを繋ぐ排気ダクト３３の途中箇所に繋がれることによって排気ダクト３３の一部を形成する中継用遮音ダクトとして機能させることができる。つまり、排気ダクト３３の一部にダクト部品１を設けることによって、音の低周波成分及び高周波成分を共に効果的に減衰させることができるとともに圧力損失も小さくできる排気ダクト３３を形成できる。
排気ダクト３３は、複数の単位ダクト３４（他のダクト）とダクト部品１とにより形成される。単位ダクト３４は、同軸配置された内筒体３５と外筒体３６とを備えて内筒体３５と外筒体３６との間にグラスウールのような保温材３７を備えた構成である（図１参照）。複数の単位ダクト３４としては、両端側にダクト部品１の連結部５；６と同様の連結部を備えた形態の雄形単位ダクト４１と、両端側に連結部を備えない形態の雌形単位ダクト４２とが用いられる。複数の単位ダクト３４のみで排気ダクト３３を構成する場合は、雄形単位ダクト４１の連結部を雌形単位ダクト４２の内筒体３５の内側に嵌め込んで雄形単位ダクト４１と雌形単位ダクト４２とを交互に連結していけばよいが、最良の形態では、排気ダクト３３の途中箇所に位置させる１つの雄形単位ダクト４１の代わりにダクト部品１を接続する。この際、ダクト部品１が、連結部５；６を備えるので、雌形単位ダクト４２との接続作業が容易となり、排気ダクト３３の配設作業を容易とできる。また、ダクト部品１は、一端側をレンジフード３２側に位置させ、他端側を集合住宅３０の外部側に位置させて接続する。これにより、ダクト部品１内の音進入側において、空調ファン３１の駆動によって発生する音の低周波成分が効率的に減衰される。なお、図２において、４３はレンジ台、４４は壁コンクリート、４５は階上コンクリート、４６は床、４７は天井、４８は排気ダクト３３の吊具である。

ダクト部品１の大きさは、例えば、外筒体２及び内筒体３の長さが５００ｍｍ、連結部５；６の長さがそれぞれ６０ｍｍ、全長が６２０ｍｍであり、外筒体２の直径が２５０ｍｍ、内筒体２及び連結部５；６の直径が１５０ｍｍ、吸音体収納部１４の直径が１９０ｍｍ、有孔筒部１１の長さが１００ｍｍ、有孔筒部１２の長さが２００ｍｍ、無孔筒部１３の長さが２００ｍｍである。
雄形単位ダクト４１の大きさは、例えば、外筒体３６及び内筒体３５の長さが１０００ｍｍ、連結部の長さがそれぞれ６０ｍｍであり、外筒体３６の直径が２５０ｍｍ、内筒体３５及び連結部の直径が１５０ｍｍである。
雌形単位ダクト４２の大きさは、例えば、外筒体３６及び内筒体３５の長さが１０００ｍｍ、外筒体３６の直径が２５０ｍｍ、内筒体３５の両端部の直径が、ダクト部品１の連結部５；６の直径や雄形単位ダクト４１の連結部の直径よりダクト部品１の連結部５；６や雄形単位ダクト４１の連結部の板厚分だけ大きい。
すなわち、ダクト部品１は、連結部５；６の直径が単位ダクト３４の内筒体３５の外周面と嵌り合う寸法に形成され、内筒体３の直径が単位ダクト３４の内筒体３５の直径と同一寸法に形成され、外筒体２の直径が単位ダクト３４の外筒体３６の直径と同一寸法に形成されたので、単位ダクト３４との組付けが容易で、単位ダクト３４との一体性を良くできる。また、組み立て後の排気ダクト３３の内部において径方向の段差が少なくなるので排気ダクト３３内の圧力損失も小さくできる。

作用を説明する。外部からの音が排気ダクト３３内に進入したり、レンジフード３２側から空調ファン３１の駆動によって発生する音などが排気ダクト３３内に進入すると、音が、中継用遮音ダクトとして機能するダクト部品１の一方の有孔筒部１１の貫通孔１６を経由して空気層９に入ったり、他方の有孔筒部１２の貫通孔１６を経由して吸音体収納部１４に入る。空気層９に入った音の低周波成分は外筒体２の内面と内筒体３の内面とに衝突して減衰する。吸音体収納部１４に入った音の高周波成分は吸音体１５に吸収されることによって減衰する。

最良の形態１のダクト部品１によれば、音の低周波成分が空気層９内で減衰するとともに音の高周波成分が吸音体収納部１４内の吸音体１５によって吸収されて減衰するので、遮音効果の優れたダクト部品１を提供できる。また、内筒体３が無孔筒部１３を備えたので、ダクト部品１内で圧力損失を小さくできる。さらに、他方の有孔筒部１２の外周には、空気層９と遮断された吸音体収納部１４を備えるため、内筒体３の筒内側を流通する空気が有孔筒部１２の貫通孔１６を経由して空気層９に流出しないので、有孔筒部１２での圧力損失をなくすことができる。つまり、音の低周波成分及び高周波成分を共に効果的に減衰させることができるとともに圧力損失も小さくできるダクト部品１を得ることができる。

最良の形態１によるダクト部品１の遮音効果について図４；５を参照し、説明する。図４は膨張型消音ダクトによる理論値と最良の形態１によるダクト部品１による実測値とを示したグラフである。膨張側消音ダクトの理論値とは、ダクト部品１の内筒体３を取り除いた形状、即ち、外筒体２、塞体４、連結部５；６を備え、外筒体２の筒内面に吸音材を設けた構成で、外筒体２、塞体４、連結部５；６の寸法がダクト部品１と同じである膨張側消音ダクトを想定し、周知の減衰量計算式で求めた値である。図４からわかるように、ダクト部品１によれば、２５０Ｈｚを境として２５０Ｈｚ以上の周波数成分の音に対する音圧レベル減衰量（ｄＢ）が膨張型消音ダクトによる理論値よりも優れている。

図５は、最良の形態１のダクト部品１による実測値と単位ダクト３４による実測値とを示したグラフである。図５からわかるように、ダクト部品１によれば、１２５Ｈｚ付近を除いて、１ｋＨｚ以上の高周波成分の音及び１ｋＨｚ未満の低周波成分の音に対する音圧レベル減衰量が単位ダクト３４よりも優れている。

最良の形態１では、内筒体３及び連結部５；６の直径を１５０ｍｍ、外筒体２の直径を２５０ｍｍｍとした。即ち、内筒体３の直径と外筒体２の直径との寸法比を１：１．６７とし、なるべく、この直径寸法比を小さくすることによって、一方の有孔筒部１１での圧力損失が小さくなるように構成している。つまり、直径寸法比を大きくすれば、空気層９の容積が大きくなり、空気が有孔筒部１１の貫通孔１６を経由して空気層９に流出することによる圧力損失が大きくなるからである。消音マフラーのように消音効果を重視して圧力損失を考慮しないものであれば、むしろ上記直径寸法比を大きくすることが好ましいが、圧力損失を極力少なくしたいダクト部品１としては好ましくないからである。そこで、例えば、外筒体２の直径寸法を内筒体３の直径寸法の２倍以下とすることによって、有孔筒部１１での圧力損失の小さいダクト部品１を得ることができる。また、ダクト部品１は天井裏に設置されるものであるから、外筒体２の直径寸法は天井裏への設置を考慮した寸法に形成する。実際には、ダクト部品１の外筒体２の直径寸法が２５０ｍｍ以上の場合、天井裏スペースの問題から天井裏へのダクト部品１の設置が困難な場合が多いと考えられる。そこで、例えば、外筒体２の直径寸法を２５０ｍｍ以下とすることで、天井裏に設置容易なダクト部品１を得ることができる。

最良の形態２
有孔筒部１１；１２が、孔１６としての連続気泡を備えた金属製の繊維積層板により形成された構成とする。金属製の繊維積層板は、アルミのくず、ステンレスのくずのような金属くずをプレスして板状に形成したものである。この繊維積層板では、狭い空間が板の厚さ方向に階段状に連続するような連続気泡が形成される。このような連続気泡を備えた繊維積層板により有孔筒部１１；１２を形成することによって、音の高周波成分が連続気泡の壁に衝突することによって減衰し、また、音圧によって有孔筒部１１；１２が板振動するので、音の低周波成分がこの板振動によって減衰する。さらに、音の低周波成分が小さな空間である連続気泡から大きな空間である空気層に入るので、効率的に減衰する。また、有孔筒部１１；１２の内面の抵抗も小さくなるので、圧力損失も小さくできる。よって、遮音効果及び圧力損失防止効果のより優れたダクト部品１を得ることができる。

図６に示すように、ダクト部品１が外筒体２の内周面にグラスウールのような吸音性能を備えた保温体５１を備えた構成としたり、図７に示すように、ダクト部品１が外筒体２の外周面に上記保温体５１を備えた構成とすれば、吸音効果が向上するとともに、結露防止効果も得られ、耐火性能に優れた不燃ダクトとしての機能を得ることができる。図７に示すように、他方の有孔筒部１２の外周面とこの外周面に対応する外筒体２の内周面との間すべてを吸音体収納部１４に形成してもよい。有孔筒部１１；１２はガラス繊維メッシュのような多孔性材料により形成してもよい。ダクト部品１は、１戸建住居における排気ダクトのようなダクトにも使用できる。ダクト部品１は、筒の延長形態が直線状である筒形状に形成されたものであってもよいし、筒の延長形態が曲線状である筒形状に形成されたものであってもよい。

排気ダクトを形成するダクト部品及び単位ダクトの断面図（最良の形態１）。 排気ダクトの設置例を示す図（最良の形態１）。 ダクト部品の外観を示す斜視図（最良の形態１）。 ダクト部品の遮音性能を示すグラフ（最良の形態１）。 ダクト部品の遮音性能を示すグラフ（最良の形態１）。 ダクト部品の他の形態を示す断面図。 ダクト部品の他の形態を示す断面図。

符号の説明

１ ダクト部品、２ 外筒体、３ 内筒体、４ 塞体、５；６ 連結部、
９ 空気層、１１ 一方の有孔筒部、１２ 他方の有孔筒部、１３ 無孔筒部、
１４ 吸音体収納部、１５ 吸音体、１６ 孔、３０ 集合住宅（住居）、
３２ レンジフード、３３ 排気ダクト、
３４ 単位ダクト（他のダクト部品）、５１ 保温体。

Claims (5)

1. 外筒体と、外筒体の内側に設けられた内筒体と、外筒体の端部と内筒体の端部とを繋いで外筒体の端部と内筒体の端部との間を密閉状態に塞ぐ塞体と、外筒体と内筒体と塞体とで囲まれた空気層と、内筒体の筒軸に沿った方向の一端部に形成された一方の有孔筒部と、内筒体の筒軸に沿った方向の中央部に形成された無孔筒部と、内筒体の筒軸に沿った方向の他端部に形成された他方の有孔筒部と、他方の有孔筒部の外周側に形成されて空気層と遮断された吸音体収納部と、吸音体収納部に収納された吸音体とを備え、一方の有孔筒部の筒周面には一方の有孔筒部の内側と空気層とに貫通する複数の孔を備え、他方の有孔筒部の筒周面には他方の有孔筒部の内側と吸音体収納部とに貫通する複数の孔を備え、内筒体の筒軸に沿った方向の両端部には有孔筒部よりも内筒体の筒軸に沿った方向に突出する連結部を備え、他のダクト部品が同軸状に配置された外筒体と内筒体とを備えた筒体により形成され、連結部が他のダクト部品における筒体の端部側から他のダクト部品の内筒体の内面に嵌り込むことによって、他のダクト部品と相隣接して接続可能に形成されたことを特徴とするダクト部品。
2. 有孔筒部が、孔として連続気泡を備えた材料により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のダクト部品。
3. 外筒体の内面又は外面に保温体を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダクト部品。
4. 外筒体の直径が他のダクト部品の外筒体の直径と同一寸法に形成され、内筒体の直径が他のダクト部品の内筒体の直径と同一寸法に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のダクト部品。
5. 住居内のレンジフードと住居外とを繋ぐ排気ダクトの途中箇所に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のダクト部品を備えたことを特徴とするダクト構造。

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