JP6762081B2

JP6762081B2 - フレキシブルダクト

Info

Publication number: JP6762081B2
Application number: JP2014157667A
Authority: JP
Inventors: 元宏中澤; 真幸尾形
Original assignee: Fujimori Sangyo Co Ltd
Current assignee: Fujimori Sangyo Co Ltd
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2034-08-01
Also published as: JP2016035345A

Description

本発明は、建物の空調設備におけるフレキシブルダクトに関し、特にフレキシブルダクトの主ダクトと分岐ダクトとの接続部の断熱構造に関する。

一般に、オフィスビル等の建物には冷暖房や換気等を行なう空調設備が設けられている。空調設備は、空気を通すダクトを備えている。通常、ダクトは、冷暖房機等の空調機から延びる主ダクトと、この主ダクトから分岐する分岐ダクトとを有している。分岐ダクトが、各空調エリアへ延びている。近年、この種のダクトとして、軽量で伸縮性を備えたフレキシブルダクト（特許文献１等参照）の需要が高まっている。

特許文献１のフレキシブルダクトにおいては、主ダクトと分岐ダクトとの接続部にダクト接続手段が設けられている。ダクト接続手段は、支持部材と、分岐管部材とを有している。支持部材が主ダクトの内部に配置される。分岐管部材は、ベースプレートと、このベースプレートから突出する枝管部とを含む。ベースプレートが支持部材によって主ダクトの周側部に固定される。枝管部に分岐ダクトの基端部が接続される。

特許第２９８４７０８号公報

上掲特許文献では、分岐ダクトの断熱層が枝管部の外周に被さっている。したがって、分岐ダクトの断熱層だけで、主ダクトと分岐ダクトとの接続部の断熱（保温）を図っている。しかし、接続部における断熱手段としては十分でない場合があり、冷暖房の熱が接続部から外部に漏れたり接続部外表面に結露が生じたりするおそれがあった。
本発明は、前記事情に鑑み、主ダクトと分岐ダクトとの接続部の断熱性（保温性）を高めることを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明は、主ダクトと、前記主ダクトの周側部から分岐された分岐ダクトと、前記主ダクトの周側部と前記分岐ダクトの基端部とを接続するダクト接続手段とを備えたフレキシブルダクトにおいて、前記ダクト接続手段が、前記分岐ダクトの基端部の周方向に沿う環状の接続断熱層を有し、前記接続断熱層が、ポリオレフィン発泡樹脂にて構成されていることを特徴とする。
これによって、主ダクトと分岐ダクトとの接続部における断熱性（保温性）を確保でき、接続部において冷暖房の熱が外部に漏れたり結露が生じたりするのを防止できる。

前記ダクト接続手段が、前記主ダクトの周側部を貫通するとともに前記主ダクトの外側へ突出された分岐管を有し、前記接続断熱層が、前記分岐管の前記突出された部分の外周に被さり、かつ前記分岐ダクトの基端部が、前記接続断熱層の外周に被さっていることが好ましい。
これによって、主ダクトと分岐ダクトとの接続部における断熱性を確実に確保できる。

前記接続断熱層を構成するポリオレフィン発泡樹脂が、ポリエチレン発泡樹脂であることが好ましい。

本発明によれば、フレキシブルダクトの主ダクトと分岐ダクトとの接続部における断熱性（保温性）を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態を示し、フレキシブルダクトの概略構成を示す斜視図である。図２は、前記フレキシブルダクトの主ダクトと分岐ダクトとの接続部の断面図である。図３は、実施例１における一試料の結露限界線を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図２は、例えばオフィスビル等の建物の空調設備の配管として用いられるフレキシブルダクト１を示したものである。フレキシブルダクト１は、アルミダクトより軽量で、柔軟かつ伸縮可能な空調用配管であり、主ダクト１０と、分岐ダクト２０とを備えている。図示しない冷暖房機や換気装置から主ダクト１０が延びている。この主ダクト１０から分岐ダクト２０が分岐している。この分岐ダクト２０が各空調エリア（図示せず）へ延びている。

図１及び図２に示すように、主ダクト１０は、芯材１１と、内膜体１２と、第１断熱層１３と、外膜体１４とを備えている。芯材１１は、鋼、鉄等の金属にて構成され、螺旋状になっている。内膜体１２は、不織布や樹脂シートにて構成されている。この内膜体１２の外周に芯材１１が止着されることによって、内膜体１２が管状に保形されている。内膜体１２の内部に第１気体流路１９が画成されている。第１気体流路１９内を、温調（冷暖房）された空気や換気対象の空気等の気体が通される。

第１断熱層１３は、柔軟なグラスウールにて構成され、管状になっている。この第１断熱層１３が、内膜体１２及び芯材１１の外周を囲んでいる。第１断熱層１３の内周面と外周面との間の厚さは、例えば２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。

外膜体１４は、例えばポリエチレン等の樹脂単層又はポリエチレンテレフタレート等の樹脂層とアルミニウム等の金属層とを積層することによって構成され、管状になっている。この外膜体１４が、第１断熱層１３の外周を囲んでいる。
なお、図２において、内膜体１２及び外膜体１４の厚さは、第１断熱層１３の厚さに対して誇張されている。

図１及び図２に示すように、主ダクト１０の周側部から分岐ダクト２０が分岐されている。主ダクト１０の周側部には、分岐ダクト２０との連通用の連通穴１８が形成されている。連通穴１８は、概略円形になっており、主ダクト１０の内膜体１２、第１断熱層１３、及び外膜体１４を貫通している。連通穴１８内に芯材１１の一部が露出されている。

分岐ダクト２０は、主ダクト１０と同様の構造になっている。すなわち、分岐ダクト２０は、芯材２１と、内膜体２２と、第２断熱層２３と、外膜体２４を有している。芯材２１は、螺旋状の金属にて構成されている。内膜体２２は、不織布や樹脂シートにて構成され、外周側から芯材２１に止着されることによって管状に保形されている。内膜体２２の内部に第２気体流路２９が画成されている。この第２気体流路２９が、連通穴１８を介して第１気体流路１９と連通されている。

第２断熱層２３は、柔軟なグラスウールにて構成され、内膜体２２及び芯材２１の外周を囲んでいる。第２断熱層２３の内周面と外周面との間の厚さは、例えば２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。外膜体２４は、樹脂層と金属層との積層体にて構成され、第２断熱層２３の外周を囲んでいる。
図２において、内膜体２２及び外膜体２４の厚さは、第２断熱層２３の厚さに対して誇張されている。

図２に示すように、分岐ダクト２０の基端部（同図において下端部）の第２断熱層２３は、径方向に圧縮されている。これによって、分岐ダクト２０の基端部の外径が収縮されている。以下、分岐ダクト２０の基端部の収縮された部分を、絞り部２０ｅと称す。絞り部２０ｅにおける外膜体２４は、第２断熱層２３の基端面（図２において下端面）から分岐ダクト２０の内周面へ回り込んでいる。絞り部２０ｅの外周には、板バンド２６が巻き付けられることで第２断熱層２３が締め付けられている。また、板バンド２６の抜け止めのために、ビス２５が絞り部２０ｅの厚さ方向に打ち込まれている。ビス２５は、絞り部２０ｅの周方向に間隔を置いて複数設けられている。更に板バンド２６の外側に粘着テープ２７が貼り付けられている。絞り部２０ｅの基端面（図２において下端面）は、主ダクト１０における連通穴１８の周辺の外面に当接されている。

図１及び図２に示すように、フレキシブルダクト１における主ダクト１０と分岐ダクト２０との接続部１ｃには、ダクト接続手段３０が設けられている。ダクト接続手段３０によって主ダクト１０の周側部と分岐ダクト２０の基端部とが接続されている。ダクト接続手段３０は、分岐部材３１と、支持部材３２とを含む。

分岐部材３１は、分岐管３１ａと、鍔部３１ｂとを一体に有している。分岐部材３１を介して主ダクト１０から分岐ダクト２０が分岐される。分岐部材３１の材質は、アルミニウム、鉄、鋼等の金属であるが、硬質樹脂等であってもよい。分岐管３１ａは、円筒状になっている。この分岐管３１ａの基端部が連通穴１８に挿通されている。言い換えると、分岐管３１ａが主ダクト１０の周側部を貫通している。

分岐管３１ａの基端部（図２において下端部）は、連通穴１８の内部における第１断熱層１３と内膜体１２との境付近に位置している。この分岐管３１ａの基端部から鍔部３１ｂが径方向外側へ突出されている。この鍔部３１ｂが、連通穴１８の周辺部における断熱層１３の内周面と芯材１１及び内膜体１２の外周面との間に挿し入れられている。したがって、鍔部３１ｂの内側面（第１気体流路１９を向く面、図２において下面）が、芯材１１と直接的に当接している。

分岐部材３１は、支持部材３２によって主ダクト１０に支持される。支持部材３２は、アルミニウム、鉄、鋼等の金属にて構成され、円環状の板形状になっている。好ましくは、支持部材３２は、人の手の力で容易に変形できる程度の弾性を有している。支持部材３２の中央部には中心穴３２ｃが形成されている。この支持部材３２が、連通穴１８の周辺部における内膜体１２の内周面に宛がわれている。そして、鍔部３１ｂと支持部材３２とが、芯材１１及び内膜体１２を挟んで連結部材３４にて連結されている。連結部材３４は、リベットにて構成されているが、ボルト及びナット等にて構成されていてもよい。連結部材３４に代えて、鍔部３１ｂ及び支持部材３２の何れか一方に係止爪が突出して設けられ、他方に前記係止爪を係止する穴等の係止部が設けられていてもよい。

分岐管３１ａの基端部と支持部材３２の内周縁との間には、粘着性充填剤４３が充填されている。粘着性充填剤４３は、分岐管３１ａ及び支持部材３２の内周縁の全周にわたって環状に延びている。この粘着性充填剤４３によって分岐管３１ａと支持部材３２との間が気密にシールされている。粘着性充填剤４３として、合成ゴム系又はシリコーン系等のコーキング剤が用いられている。

ダクト接続手段３０における分岐管３１ａの先端部（図２において上端部）は、主ダクト１０から外側（図２において上）へ突出されている。この分岐管３１ａの先端部に分岐ダクト２０が接続されている。第１気体流路１９が、分岐管３１ａの内部、及び支持部材３２の中心穴３２ｃを経て第２気体流路２９に連なっている。第１気体流路１９の気体が、ダクト接続手段３０内を経て、第２気体流路２９へ分流される。

分岐管３１ａの先端部の外周には、接続断熱層３３が被さっている。この接続断熱層３３の外周に分岐ダクト２０の絞り部２０ｅを含む基端部が被さっている。つまり、分岐ダクト２０の基端部の内周面と分岐管３１ａの先端部の外周面との間に接続断熱層３３が介在されている。したがって、フレキシブルダクト１の接続部１ｃにおける断熱層は、分岐ダクト２０の第２断熱層２３と接続断熱層３３との二層構造になっている。

接続断熱層３３は、断熱層１３，２３とは別体の断熱層であり、分岐ダクト２０の基端部の周方向に沿う環状になっている。接続断熱層３３は、ポリオレフィン発泡樹脂にて構成され、好ましくはポリエチレン発泡樹脂にて構成されている。また、接続断熱層３３は、多数の微細な独立気泡を有している。さらに、接続断熱層３３を構成する樹脂は、架橋されていることが好ましい。

接続断熱層３３は、断熱層１３，２３よりも断熱性が高い（熱伝導率が低い）。好ましくは、接続断熱層３３の熱伝導率は、０．０３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．０３７Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、より好ましくは０．０３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．０３２Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
接続断熱層３３の発泡倍率は、好ましくは５倍〜４０倍程度である。
接続断熱層３３の厚さｔ_３３は、好ましくはｔ_３３＝３ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。
接続断熱層３３の軸長Ｌ_３３は、好ましくはＬ_３３＝１０ｍｍ〜１３０ｍｍ程度である。
接続断熱層３３のみかけ密度は、好ましくは５ｋｇ／ｍ^２〜５０ｋｇ／ｍ^２である。ここで、みかけ密度とは、接続断熱層３３の重量をみかけの体積で除した密度を言う。みかけの体積とは、接続断熱層３３の実部だけでなく接続断熱層３３の内部の気体層をも含めた体積を言う。

接続断熱層３３の初期形状は平坦なシート状になっている。この接続断熱層３３が、分岐管３１ａの外周に巻き付けられることによって環状（筒状）になっている。接続断熱層３３と分岐管３１ａの間には、接着剤層３５が介在されている。接着剤層３５の材質は、例えばアクリル系である。接着剤層３５は、接続断熱層３３に塗布してもよく、分岐管３１ａの外周面に塗布してもよい。この接着剤層３５によって接続断熱層３３と分岐管３１ａとが接着されている。

接続断熱層３３の基端面（図２において下端面）は、主ダクト１０における連通穴１８の周辺の外面に接している。接続断熱層３３の先端面（図２において上端面）は、分岐管３１ａの先端面とほぼ面一になっている。したがって、分岐管３１ａにおける主ダクト１０から突出された部分の外周部のほぼ全体が接続断熱層３３によって覆われている。接続断熱層３３の軸長Ｌ_３３は、分岐ダクト２０の絞り部２０ｅの軸長よりも大きい。そのため、接続断熱層３３の先端部が、分岐ダクト２０における絞り部２０ｅよりも奥側（図２において上）へ入り込んでいる。

主ダクト１０に分岐ダクト２０を接続する手順の一例を説明する。
主ダクト１０における分岐ダクト２０が分岐されるべき部分の外膜体１４と第１断熱層１３と内膜体１２とを円形に切除し、連通穴１８を形成する。
この連通穴１８を通して主ダクト１０の内部に支持部材３２を入れる。このとき、支持部材３２は、連通穴１８を通過できるように弾性変形させる。なお、主ダクト１０の長手方向の端部の開口から連通穴１８までの距離によっては、支持部材３２を前記開口から主ダクト１０の内部に入れてもよい。更に分岐部材３１の基端部を連通穴１８に挿入するとともに、鍔部３１ｂを第１断熱層１３と内膜体１２との間に挿し入れる。そして、鍔部３１ｂと支持部材３２とを、内膜体１２及び芯材１１を挟んで連結部材３４によって連結する。分岐管３１ａの基端部と支持部材３２の内周縁との間には、粘着性充填剤４３を塗布する。

分岐管３１ａにおける主ダクト１０から突出した先端部の外周には、接着剤層３５を介して接続断熱層３３を貼り付ける。
さらに、この接続断熱層３３の外周に分岐ダクト２０の基端部を被せる。この分岐ダクト２０の絞り部２０ｅの外周に板バンド２６を巻いて締め付けるとともにビス２５を打ち込んで抜け止めする。さらに、粘着テープ２７を貼り付けて養生する。これによって、分岐ダクト２０を分岐管３１ａに縛り付ける。

前記のフレキシブルダクト１によれば、主ダクト１０と分岐ダクト２０との間のダクト接続手段３０に接続断熱層３３を設けることによって、フレキシブルダクト１の接続部１ｃおける断熱性（保温性）を確保できる。接続断熱層３３の材質としてポリオレフィン発泡樹脂を用い、好ましくはポリエチレン発泡樹脂を用いることによって、断熱性を高くすることができる。或いは、接続断熱層３３の厚さが小さくても、所要の断熱性（保温性）を確保できる。接続断熱層３３の厚さを小さくできるから、この接続断熱層３３の外周に分岐ダクト２０の基端部を被せることができる。これによって、フレキシブルダクト１の接続部１ｃにおける断熱層を第２断熱層２３と接続断熱層３３との二層構造にでき、フレキシブルダクト１の接続部１ｃの断熱性（保温性）を十分に確保できる。この結果、フレキシブルダクト１の接続部１ｃの外表面に結露が生じるのを防止できる。また、冷暖房の熱がフレキシブルダクト１の接続部１ｃから外部へ漏れるのを確実に防止でき、冷暖房効率を向上できる。

接続部１ｃにおいて、接続断熱層３３が絞り部２０ｅと重なっている領域Ｒ_０では、第２断熱層２３が収縮されている分だけ分岐ダクト２０の断熱性が低下するが、第２断熱層２３と接続断熱層３３とが重なることによって、主ダクト１０及び分岐ダクト２０の接続部１ｃ以外の部分と同程度の断熱性を確保できる。また、接続断熱層３３が絞り部２０ｅよりも分岐ダクト２０の奥側（図２において上側）へ入り込んだ領域Ｒ_１では、収縮されていない第２断熱層２３と接続断熱層３３とが重なることによって、主ダクト１０及び分岐ダクト２０の接続部１ｃ以外の部分を上回る断熱性を確保できる。しかも、分岐管３１ａにおける主ダクト１０から突出された部分のほぼ全体を接続断熱層３３によって覆うことによって、接続部１ｃ内を通る空調気体の熱が金属製の分岐管３１ａを伝って放散されるのを確実に防止することができる。この結果、接続部１ｃにおける結露を確実に防止できるとともに、冷暖房効率を確実に向上できる。

発明者等の試算によれば、接続断熱層３３の熱伝導率を好ましくは０．０３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．０３７Ｗ／ｍ・Ｋ程度、より好ましくは０．０３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度とすることによって、接続断熱層３３の厚さｔ_３３がｔ_３３＝３ｍｍ〜２０ｍｍ程度であっても、通常の使用条件（例えばダクト周囲温度＝２０℃〜３０℃程度、相対湿度＝５０％ＲＨ〜８０％ＲＨ程度、冷房温度＝１１℃〜１５℃程度）であれば、接続部１ｃの外表面に結露が生じるのを十分に防止できる。

接続部１ｃにおける結露を防止するために必要な接続断熱層３３の厚さｔ_３３は、式１によって求めることができる。

ここで、λ_３３は、接続断熱層３３の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。
Ｋは、接続部１ｃにおける結露防止に必要な熱貫流率（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）であり、接続部１ｃの周辺の外気温度及び露点温度、接続部１ｃの内部温度、接続部１ｃの表面の熱伝達率αoなどによって決まる。
α_ｉは、接続部１ｃの内表面での熱伝達率（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）である。
α_ｏは、接続部１ｃの外表面での熱伝達率（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）である。
riは、接続部１ｃの内半径（ｍ）である。
roは、接続部１ｃの外半径（ｍ）である。
rnは、接続部１ｃの軸心から第n層外面までの距離（ｍ）である。
λnは、第n層の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。
なお、第１層（ｎ＝１）は分岐管３１ａ、第２層（ｎ＝２）は接続断熱層３３、第３層（ｎ＝３）は内膜体２２、第４層（ｎ＝４）は第２断熱層２３、第５層（ｎ＝５）は外膜体２４である。

また、接続断熱層３３の気泡は独立気泡であるために、気泡の内部で結露が生じるおそれがなく、ひいては気泡内結露による保温性の低下を招くことがない。
接続断熱層３３は、グラスウールではなく、発泡樹脂にて構成されているため、小片が飛散するおそれがない。
さらに、ポリオレフィン発泡樹脂は安価であるから、フレキシブルダクト１の製造コストを低減できる。

本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、接続断熱層３３は、ポリエチレン発泡樹脂に限られず、ポリプロピレン（ＰＰ）発泡樹脂などの、他のポリオレフィン発泡樹脂にて構成されていてもよい。
本発明の主ダクト及び分岐ダクトは相対的であり、分岐ダクト２０から更に第２の分岐ダクトが分岐されている場合は、分岐ダクト２０が、第２の分岐ダクトに対して「主ダクト」となり得、第２の分岐ダクトが「分岐ダクト」となり得る。

ポリエチレン発泡樹脂からなる接続断熱層３３の試料について結露発生限界をシミュレーションした。
試料の厚さは３ｍｍ、みかけ密度は３３ｋｇ／ｍ^３、熱伝導率は０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ（at 20℃）、熱貫流率は１．２２Ｗ／ｍ^２Ｋであった。
その結果、図３に示すように、前述した通常の使用条件（ダクト周囲温度２０℃〜３０℃程度、相対湿度５０％ＲＨ〜８０％ＲＨ程度、冷房温度１１℃〜１５℃程度）であれば、結露を十分に防止でき、厚さ３ｍｍで、２５ｍｍ厚さの断熱層に迫る断熱性能を発揮できることが確認された。

本発明は、例えばオフィスビルの空調配管として利用できる。

１フレキシブルダクト
１ｃ接続部
１０主ダクト
２０分岐ダクト
３０ダクト接続手段
３１ａ分岐管
３３接続断熱層

Claims

主ダクトと、前記主ダクトの周側部から分岐された分岐ダクトと、前記主ダクトの周側部と前記分岐ダクトの基端部とを接続するダクト接続手段とを備えたフレキシブルダクトにおいて、
前記ダクト接続手段が、前記分岐ダクトの基端部の周方向に沿う環状の接続断熱層を有し、前記接続断熱層が、ポリオレフィン発泡樹脂にて構成されており、前記分岐ダクトが第２断熱層を有し、前記第２断熱層が前記基端部においては径方向に圧縮されることによって前記基端部が絞り部となり、前記絞り部は、前記分岐ダクトにおける前記基端部より前記主ダクト側とは反対の奥側の部分よりも外径が小さくなっており、
前記接続断熱層の外周に前記絞り部が被さるとともに、前記接続断熱層の先端部が前記奥側の部分へ入り込んでおり、
前記ダクト接続手段が、前記主ダクトの周側部に形成された連通穴に挿通されるとともに前記主ダクトの外側へ突出された分岐管を更に有し、前記接続断熱層が、前記分岐管の前記突出された部分の外周に被さり、かつ前記接続断熱層の基端面が、前記主ダクトにおける前記連通穴の周辺の外面に接していることを特徴とするフレキシブルダクト。
前記主ダクトが第１断熱層を有し、前記接続断熱層の熱伝導率が、前記第１断熱層及び前記第２断熱層の熱伝導率より低く、０．０３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．０３７Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルダクト。
前記接続断熱層を構成するポリオレフィン発泡樹脂が、ポリエチレン発泡樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルダクト。