JP2000297960A

JP2000297960A - 空調配管用ダクト

Info

Publication number: JP2000297960A
Application number: JP11104586A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Asakura; 宏朝倉; Tomio Miyake; 富雄三宅; Masafumi Kawai; 雅史河合; Kenichi Yamaguchi; 憲一山口; Tadahide Monno; 匡秀門野
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】換気空調装置に接続する配管用断熱・消音ダ
クトにおいて、断熱性能を高め、省エネルギー化を実現
し、換気空調装置本体を小型化・軽量化できるようにす
る。【解決手段】ダクト管壁内の断熱材または消音材に空
気層を設け、管壁の断熱性能を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はダクトに関する。特
に、換気空調装置に接続する断熱・消音ダクトに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】住宅の省エネルギー性を高めるため、近
年、高気密・高断熱住宅が普及しつつある。この高気密
・高断熱住宅では、その高断熱性を利用して、全館２４
時間冷暖房換気システムによって、住宅内を冷暖房して
いる場合がある。すなわち、図３に示すように、住宅１
の屋根裏２に換気空調装置３を設置し、その換気空調装
置３から送風用ダクト４を屋根裏２、住宅壁面内５、１
階天井裏６等に配管し、各室に新鮮空気及び冷暖房され
た空気が送られ、回収用ダクト７によって汚染空気は再
び換気空調装置３に戻り、住宅外へ排気される。

【０００３】換気空調装置３は、図４に示すように、換
気用給気ファン１０６、換気用排気ファン１０７、室内
循環送風用ファン１０８、全熱交換器１０９、冷暖房用
熱交換器１１０を内蔵し、新鮮空気を外気導入口１０２
から換気用給気ファン１０６によって導入し、排気との
熱交換を行う全熱交換器１０９を通り、更に冷暖房用熱
交換器１１０によって冷房又は暖房され、分岐チャンバ
１１２を介して送風用ダクト４によって各室に給気す
る。この時、全熱交換器１０９を通過した新鮮空気は、
室内循環送風用ファン１０８によって循環空気導入口１
０５から入ってくる循環空気と混合されて冷暖房用熱交
換器１１０を通る。室内給気され汚染した空気は各室か
ら換気用排気ファン１０７によって回収用ダクト７を介
して排気導入口１０３に戻り、全熱交換器１０９を通っ
て排気排出口１０１より住宅外へ排出する。

【０００４】この送風用及び回収用ダクトを利用した全
館冷暖房換気システムでは、送風用ダクトで、住宅内の
各部屋に、確実に一定量の新鮮空気を送り込むことがで
き、しかもその新鮮空気は、回収用ダクトで回収された
汚染空気から、換気空調装置内の全熱交換器で熱量回収
されるため、換気による住宅内の熱エネルギー損失を低
減することができる。同時に、送風用及び回収用ダクト
（以下ダクトと記す）内を流れる冷風或いは温風の熱損
失を防止するため、ダクト自体の断熱効果も求められ
る。よって、ダクトは、例えば図５に示すように、断熱
材１１と補強体１２を螺旋状に巻いて円管を形成し、管
の内外壁をシール材１３でシールしている。断熱材１１
としては発泡ポリエチレン、補強体１２としては硬質塩
化ビニル、シール材１３としては軟質塩化ビニルテープ
などが使用される。

【０００５】また、ダクトの使用により住宅内の各部屋
が連通することになるため、ダクトには消音効果も望ま
れる。そのため、例えば、図６のような、断熱材１１及
び消音材１４を二層構造にしたものと補強体１２を螺旋
状に巻いて円管を形成し、管の内外壁をシール材１３で
シールしたものも存在する。断熱材１１としては発泡ポ
リエチレン、消音材１４としては発泡ポリウレタン、補
強体１２としては硬質塩化ビニル、シール材としては軟
質塩化ビニルテープなどが使用される。

【０００６】しかしながら、住宅の構造によっては換気
空調装置から各室までの距離に差が生じるため、換気空
調装置から離れた部屋では、ダクト長が長くなってしま
い、短いダクトに比べて熱損失が大きくなる。即ちダク
ト内を冷風が流れる場合、長いダクトでは部屋での吹き
出し温度が高く、温風が流れる場合、長いダクトでは部
屋での吹き出し温度が低くなってしまうという問題があ
る。

【０００７】その解決策として、送風用ファンに風量６
００ｍ³／ｈ程度という大風量のものを使用して、長い
ダクトにおいても熱搬送量を確保する方法があるが、大
風量を発生させる大型のファンが必要となり、換気空調
装置自体が大きく重くなることによる施工性の低下、住
宅構造物への負担も大きくなるという不具合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の技術的
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、換気空調装置に使用される配管用ダク
トにおいて、断熱構造部に熱伝導率の小さな空気層を設
けることにより、ダクトからの熱損失を低減し、省エネ
ルギー性能を高めることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のダクトは、内部に空気層を有する断熱材と
補強体とで管状体を構成するとともに、該管状体の表裏
両面をシール材で覆ったことを第１の特徴としている。

【００１０】また、本発明のダクトは、内部に空気層を
有する断熱材と消音材と補強体とで管状体を構成すると
ともに、該管状体の表裏両面をシール材で覆ったことを
第２の特徴としている。

【００１１】上記第１の特徴によれば、住宅等の換気空
調装置に接続されたダクトにおいて、ダクト管壁からの
熱損失を低減できるため、長いダクトが配管されて空調
される空間と、短いダクトが配管されて空調される空間
との室温差を小さくでき、居住空間を快適にすることが
できる。

【００１２】或いは、ダクトの配管長に差が無い場合、
ダクト管壁からの熱損失低減により、送風量が同じまま
であると各室に供給される熱量が過剰供給となるため、
空調された空気の送風量を下げることができる。このこ
とにより、換気空調装置に内蔵されている室内循環送風
用ファンを小型化できるため、換気空調装置本体の小型
化・軽量化が可能となり、施工性の向上と同時に、住宅
構造物への負担軽減による住宅の耐久性向上が可能とな
る。

【００１３】また上記第２の特徴によれば、住宅等の換
気空調装置に接続されたダクトにおいて、ダクト管壁か
らの熱損失を低減できるため、長いダクトが配管されて
空調される空間と、短いダクトが配管されて空調される
空間との室温差を小さくでき、かつ消音材の消音効果に
より各室間の騒音伝播を低減できるため、居住空間を快
適にすることができる。

【００１４】或いは、ダクトの配管長に差が無い場合、
ダクト管壁からの送風量が同じままであると各室に供給
される熱量が過剰供給となるため、空調された空気の送
風量を下げることができる。このことにより、換気空調
装置に内蔵されている室内循環送風用ファンを小型化で
きるため、換気空調装置本体の小型化・軽量化が可能と
なり、施工性の向上と同時に、住宅構造物への負担軽減
による住宅の耐久性向上が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形
態によるダクトを示す図である。断熱材２１が二層にな
って螺旋状に巻かれており、ダクトの強度を確保するた
め、断熱材２１の螺旋の隙間に補強体２２が螺旋状に巻
かれている。これら断熱材２１、補強体２２で構成され
る管壁の内外面はシール材２３で覆われ、管内外を隔絶
している。二層になった断熱材２１は、互いに接する全
面に座ぐり加工が施されており、空気層２４を形成して
いる。

【００１６】断熱材２１の材質は熱伝導率の小さいもの
が好ましく、例えば発泡ポリエチレンが用いられる。補
強体２２の材質としては、湾曲はするが屈曲しない程度
の強度を持ったものが好ましく、例えば硬質塩化ビニル
が用いられる。シール材２３の材質としては、柔軟性に
優れたものが好ましく、例えば軟質塩化ビニルテープが
用いられる。

【００１７】ここで、本発明の断熱ダクトが、入口で保
有している熱量を、どれだけ出口まで搬送できるかを理
論的に計算する。ダクト全長をある長さＬでｎ等分した
とき、入口から１番目の長さＬのダクト内空気が周囲温
度に対して保有している熱量ｑ ₁（ｋｃａｌ）は下記で
求められる。ｑ₁＝πｒ²Ｌ×Ｃ_v×（ｔ₁―ｔ₀）…（１）式ｒ：ダクト内径（ｍ）Ｌ：ダクト長さ（ｍ）Ｃ_v ：空気の定積比熱（ｋｃａｌ／ｍ³℃）ｔ₁：等分された１番目の長さＬ（ｍ）ダクト内空気
温度（℃）ｔ₀：ダクト周囲空気温度（℃）また、長さＬ（ｍ）のダクト内空気が単位時間当たりに
周囲流体に放出する熱量ｑ_a（ｋｃａｌ／ｈ）はＬ：ダクト長さ（ｍ） α₁：ダクト内面と空気との熱伝達率（ｋｃａｌ／ｍ²
ｈ℃）ｒ₁：１番目の断熱層の厚み（ｍ）ｒ_i：ｉ番目の断熱層の厚み（ｍ） λ_i：ｉ番目の断熱層の熱伝導率（ｋｃａｌ／ｍｈ
℃） α₂：ダクト外面と空気との熱伝達率（ｋｃａｌ／ｍ²
ｈ℃）であり、このダクト内を空気が通過する時間Ｔ_s（ｈ）
はＴ_s＝（πｒ²Ｌ）／Ｑ…（３）式Ｑ：風量（ｍ³／ｈ）なので、その時間Ｔ_sで、ｎ等分されたダクト入口から
１番目の長さＬのダクトが損失する熱量ｑ_a1（ｋｃａ
ｌ）はｑ_a1＝ｑ_a×Ｔ_s…（４）式で求められる。次に、ダクト入口から、ｎ等分された２
番目のダクトＬ（ｍ）当たりで周囲空気に対して保有す
る熱量ｑ₂（ｋｃａｌ）はｑ₂＝ｑ₁―ｑ_a1＝πｒ²Ｌ×Ｃ_v×（ｔ₂−ｔ₀）…（５）
式ｔ₂：ｎ等分された２番目の長さＬ（ｍ）ダクト内空
気温度（℃）で表される。（５）式よりｔ₂を求めることができ、
（２）式でｔ₁をｔ₂と置き換えることにより、ｎ等分さ
れた入口から２番目の長さＬ（ｍ）のダクトで周囲流体
に放出する熱量ｑ_b（ｋｃａｌ／ｈ）を求めることがで
きる。更に（４）式から、時間Ｔ_sで、ｎ等分されたダ
クト入口から２番目の長さＬのダクトが損失する熱量ｑ
_a2（ｋｃａｌ）を求めることができる。再び（５）式に
て、ｔ₂をｔ₃とおけば、ｎ等分された３番目の長さＬ
（ｍ）ダクト内空気温度（℃）を求めることができる。
以上の様な計算を繰り返すことによって、長さＬ（ｍ）
でｎ等分されたダクトでｎ番目の長さＬ（ｍ）内空気す
なわちダクト出口空気での保有熱量を求めることができ
る。

【００１８】次に実際の数値例を用いて、本発明を採用
しない場合と、した場合との断熱性能の比較を行い、本
発明のダクトの効果について試算する。今、図５におい
て、ダクト内径φ１００ｍｍ、ダクト長さ１５ｍ、断熱
材１１の材質は発泡ポリエチレン（λ＝０．０３８ｋｃ
ａｌ／ｍｈ℃）１層のみで、厚みが２０ｍｍであるとす
る。ダクト内面及び外面と空気との熱伝達率を１０ｋｃ
ａｌ／ｍ²ｈ℃、ダクト周囲温度を１０℃、ダクト入口
から６０℃の温風が１２０ｍ³／ｈの風量で送られ、断
熱材で形成されるダクト長さが、補強体部分の長さに比
べて十分大きいとする。このダクトを例えば１５０等分
して、長さ０．１ｍ毎に前述の（１）から（５）式の計
算を繰り返すと、ダクト出口の長さ０．１ｍ内空気の保
有熱量は８．６７×１０^-3ｋｃａｌとなる。

【００１９】今、図１のダクトについて、ダクト内径φ
１００ｍｍ、ダクト長さ１５ｍ、断熱材材質は二層とも
発泡ポリエチレン（λ＝０．０３８ｋｃａｌ／ｍｈ℃）
で、１層の厚みが１０ｍｍであるとする。但し、それぞ
れの発泡ポリエチレンには深さ５ｍｍずつの座ぐり加工
即ち溝加工が施されており、厚さ１０ｍｍの空気層（λ
＝０．０１９ｋｃａｌ／ｍｈ℃）を形成している。つま
り、ダクト内面から発泡ポリエチレン５ｍｍ、空気層１
０ｍｍ、再び発泡ポリエチレン５ｍｍの計２０ｍｍがダ
クト管壁の厚みである。ダクト内面及び外面と空気との
熱伝達率を１０ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃、ダクト周囲温度を
１０℃、ダクト入口から６０℃の温風が１２０ｍ³／ｈ
の風量で送られ、空気層を形成しているダクト長さは、
空気層を形成していないダクト部、即ち発泡ポリエチレ
ンで座ぐり加工の無い部分及び補強体部分の長さに比べ
て十分大きいとする。このダクトを例えば１５０等分し
て、長さ０．１ｍ毎に前述の（１）から（５）式の計算
を繰り返すと、ダクト出口の長さ０．１ｍ内空気の保有
熱量は９．４３×１０^-3ｋｃａｌであり、断熱材を発泡
ポリエチレンのみ厚さ２０ｍｍにした場合と比較して、
約９％の熱搬送量アップとなる。或いは、断熱材を発泡
ポリエチレンのみ厚さ２０ｍｍにした場合と同じ熱搬送
量を確保するのに必要な風量は、８２ｍ³／ｈとなり、
１２０ｍ³／ｈに対して３２％の風量ダウンとなる。

【００２０】このように、ダクトに空気層を配すること
によって、断熱性能が高まるため、長いダクトを配管し
た空間における空調の快適性を高めることができる。或
いは、断熱性能の向上により、熱量の過剰供給になる場
合は、送風量を低減することができるので、熱搬送能力
を従来技術と同等としながら、送風ファン或いはモータ
の小型化即ち換気空調装置本体の小型化が可能となり、
施工性の向上・住宅構造物への負荷低減となる。

【００２１】図２は本発明の第２の実施形態によるダク
トを示す図である。断熱材３１と消音材３２とが二層に
なって螺旋状に巻かれており、ダクトの強度を確保する
ため、断熱材３１と消音材３２の螺旋の隙間に補強体３
３が螺旋状に巻かれている。これら断熱材３１、消音材
３２、補強体３３で構成される管壁の内外面はシール材
３５で覆われ、管内外を隔絶している。断熱材３１と消
音材３２は、互いに接する全面に座ぐり加工が施されて
おり、空気層３４を形成している。

【００２２】断熱材３１の材質は熱伝導率の小さいもの
が好ましく、例えば発泡ポリエチレンが用いられる。消
音材３２の材質は消音効果の優れたものが好ましく、例
えば発泡ポリウレタンが用いられる。補強体３３の材質
としては、湾曲はするが屈曲しない程度の強度を持った
ものが好ましく、例えば硬質塩化ビニルが用いられる。
シール材３５の材質としては、柔軟性に優れたものが好
ましく、例えば軟質塩化ビニルテープが用いられる。

【００２３】本発明の第１の実施形態と同様に、実際の
数値例を用いて、本発明を採用しない場合と、した場合
との断熱性能の比較を行い、本発明のダクトの効果につ
いて試算する。今、図６において、ダクト内径φ１００
ｍｍ、ダクト長さ１５ｍ、断熱材１１の材質は発泡ポリ
エチレン（λ＝０．０３８ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、消音材
１４の材質は発泡ポリウレタン（λ＝０．０４３ｋｃａ
ｌ／ｍｈ℃）で、厚みがそれぞれ１０ｍｍであるとす
る。ダクト内面及び外面と空気との熱伝達率を１０ｋｃ
ａｌ／ｍ²ｈ℃、ダクト周囲温度を１０℃、ダクト入口
から６０℃の温風が１２０ｍ³／ｈの風量で送られ、断
熱材で形成されるダクト長さが、補強体部分の長さに比
べて十分大きいとする。このダクトを例えば１５０等分
して、長さ０．１ｍ毎に前述の（１）から（５）式の計
算を繰り返すと、ダクト出口の長さ０．１ｍ内空気での
保有熱量は８．６２×１０^-3ｋｃａｌとなる。

【００２４】また、図２のダクトについて、ダクト内径
φ１００ｍｍ、ダクト長さ１５ｍ、断熱材材質は発泡ポ
リエチレン（λ＝０．０３８ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、消音
材材質は発泡ポリウレタン（λ＝０．０４３ｋｃａｌ／
ｍｈ℃）で、それぞれの厚みが１０ｍｍであるとする。
但し、断熱材である発泡ポリエチレンには深さ５ｍｍの
座ぐり加工が施されており、厚さ５ｍｍの空気層（λ＝
０．０１９ｋｃａｌ／ｍｈ℃）を形成している。つま
り、ダクト内面から発泡ポリエチレン５ｍｍ、空気層５
ｍｍ、発泡ポリウレタン１０ｍｍの計２０ｍｍがダクト
管壁の厚みである。ダクト内面及び外面と空気との熱伝
達率を１０ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃、ダクト周囲温度を１０
℃、ダクト入口から６０℃の温風が１２０ｍ³／ｈの風
量で送られ、空気層を形成しているダクト長さは、空気
層を形成していないダクト部、即ち発泡ポリエチレンで
座ぐり加工の無い部分及び補強体部分の長さに比べて十
分大きいとする。このダクトを例えば１５０等分して、
長さ０．１ｍ毎に前述の（１）から（５）式の計算を繰
り返すと、ダクト出口の長さ０．１ｍ内空気での保有熱
量は９．０９×１０^-3ｋｃａｌであり、断熱材を発泡ポ
リエチレンのみ厚さ２０ｍｍにした場合と比較して、約
６％の熱搬送量アップとなる。或いは、断熱材を発泡ポ
リエチレンのみ厚さ２０ｍｍにした場合と同じ熱搬送量
を確保するのに必要な風量は、９７ｍ³／ｈとなり、１
２０ｍ³／ｈに対して１９％の風量ダウンとなる。

【００２５】このように、ダクトに空気層を配すること
によって、断熱性能が高まるため、消音効果を保ちなが
ら、長いダクトを配管した空間における空調の快適性を
高めることができる。或いは、断熱性能の向上により、
熱量の過剰供給になる場合は、送風量を低減することが
できるので、消音効果・熱搬送能力を従来技術と同等と
しながら、送風ファン或いはモータの小型化即ち換気空
調装置本体の小型化が可能となり、施工性の向上・住宅
構造物への負荷低減が可能となる。

【００２６】なお、上記実施形態では、断熱材或いは消
音材に座ぐり加工を施し、重ね合わせることで空気層を
形成したが、１層の断熱材或いは消音材に中空層を形成
してもよい。また、上記の実施形態１、実施形態２で
は、共に補強体を螺旋状として説明したが、螺旋状に限
定されるものではなく、輪状の補強体を等間隔で配して
も良い。

【００２７】

【発明の効果】本発明の空調配管用ダクトは上述の通
り、ダクトに空気層を配することによって、断熱性能が
高まるため、長いダクトを配管した空間における空調の
快適性を高めることができるとともに、熱搬送能力を従
来技術と同等としながら、送風ファン或いはモータの小
型化、即ち換気空調装置本体の小型化が可能となり、施
工性の向上・住宅構造物への負荷の低減が可能となる。
或いは、消音効果を保ちながら、長いダクトを配管した
空間における空調の快適性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による空気層付断熱ダクト
の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態による空気層付断熱・消音
ダクトの構成を示す図である。

【図３】住宅に設置された全館２４時間冷暖房換気シス
テムの構成を示す図である。

【図４】全館２４時間冷暖房換気システムの換気空調装
置本体の構成を示す図である。

【図５】従来技術による断熱ダクトの構成の１例を示す
図である。

【図６】従来技術による断熱・消音ダクトの構成の１例
を示す図である。

【符号の説明】

１住宅３換気空調装置４送風用ダクト７回収用ダクト８断熱材９補強体１０シール材１１消音材２１断熱材２２補強体２３シール材２４空気層１０１排気排出口１０２外気導入口１０３排気導入口１０５循環空気導入口１０６換気用給気ファン１０７換気用排気ファン１０８室内循環送風用ファン１０９全熱交換器１１０冷暖房用熱交換器１１２分岐チャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口憲一兵庫県神戸市中央区江戸町93番地株式会社ノーリツ内 (72)発明者門野匡秀兵庫県神戸市中央区江戸町93番地株式会社ノーリツ内Ｆターム(参考） 3H111 AA02 BA15 CA03 CB05 CB24 CC07 DA13 DA15 DB11 DB18 3L080 AD00 AE01 AE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に空気層を有する断熱材と補強体と
で管状体を構成するとともに、該管状体の表裏両面をシ
ール材で覆ったことを特徴とする空調配管用ダクト。
【請求項２】内部に空気層を有する断熱材と消音材と
補強体とで管状体を構成するとともに、該管状体の表裏
両面をシール材で覆ったことを特徴とする空調配管用ダ
クト。