給排気口消音器の気流および音響特性について

給排気口消音器の気流および音響特性について 

日大生産工(院) ○加藤 尚子  日大生産工 板本 守正・宮内 香織 

1. 緒言 

給排気口消音器の気流および音響特性に ついて実験的に明らかにした結果を報告す る。 

2. 供試体 

図 1 に供試体０および花粉フィルターを示 す。供試体０は、長さ 150,220,290 ㎜の 100φ の単管に外気側給排気口および室内側給排 気口を設置したものである。 

供試体０の内部に図 2 に示す消音フィルタ ー1〜3 を挿入したものを供試体番号 I〜III と する。消音フィルター2 はフィルター内部に挿 入するボードの形状が 1/2,1/3,1/5,1/7 円の 4 

種類であり、消音フィルター3 はフィルター内 部の空間の直径が 30φと 50φの 2 種類がある。

また、消音フィルターの長さは 70,140,210 ㎜の 3 種類とする。供試体の名称は「供試体番号‐

供試体長さ‐花粉フィルターの有無」で示す。

花粉フィルターを用いる場合を A と示し、消音 フィルターの上流側に 1 枚挿入する。花粉フィ ルターを用いない場合を N と示す。 

一例を挙げれば、供試体番号 II、消音フィ ルター長さ 140 ㎜の内部フィルター形状が 1/5 円で花粉フィルターを用いたものを「II‐140‐

A(1/5)」とする。 

消音フィルター挿入

室内側 給排気口 外気側

給排気口

（消音フィルターの上流側に挿入）

花粉フィルター

70,140,210 11

32 40

8 40

150,220,290

On Airflow and Sound Characteristics of Supply and Exhaust Openings Naoko KATO, Morimasa ITAMOTO and Kaori MIYAUCHI

表 1 供試体形状 

図 1 供試体０および花粉フィルター 

図 2 消音フィルター 

70 140 210

1 内部空洞 ○ - -

2 ( 1/2 ) マイクロボード 1/2円 ○ - - 2 ( 1/3 ) マイクロボード 1/3円 ○ ○ ○ 2 ( 1/5 ) マイクロボード 1/5円 - ○ - 2 ( 1/7 ) マイクロボード 1/7円 - - ○ 3 ( 30φ ) 内部の空間 30φ ○ ○ ○ 3 ( 50φ ) 内部の空間 50φ ○ ○ ○

長さ [㎜]

消音フィルター

番号 形状

(a)消音フィルター1

9

9 98 80

内部空洞

80 98

9 12

9

12 46 70

(b)消音フィルター2（1/2）

29 29 (c)消音フィルター2(1/3)12

98 9 80 9

21

(e)消音フィルター2（1/7）

9

12

80 98 9

21 12 21 12 1221

12 1221

12 21 1/7円 (51.4°) 7枚 210

140

2012

9 98 80 9

12 1220 ^{20 20}1212 (d)消音フィルター2（1/5）

1/5円 (72°) 5枚

70,140,210 グラスウール(マグ)充填

98 30,5 0 9 9

(f)消音フィルター3（30φor 50φ）

3. 実験装置および方法  実験装置を図 3 に示す。 

消音フィルターを挿入する遮音壁の厚さは 供試体の長さにより 150,220,290 ㎜と変化させ る。 

3-1 損失圧力 

図 3(a)に示すダクト系に送風し、供試体上 流側の鉄板ダクト側壁に設置した静圧管により 供試体前の静圧を測定し、これと残響室内静 圧との差を損失圧力とする。また、損失圧力を 供試体入口平均流速の速度圧で除して形状 抵抗係数ζを求める。なお、供試体入口平均 流速は、流量測定用ダクトに設置したピトー管 により求める。 

3-2 挿入損失 

図 3(b)に示すダクト系において、スピー   

カにより 1/1 オクターブバンドのピンクノイズを 発生させ、供試体より放射された音の残響室 内平均音圧レベルを測定する。供試体に消音 フィルターを設置した場合と設置しない場合と の残響室内平均音圧レベル差から挿入損失 を求める。 

3-3 遮音特性 

測定は JIS A 1417 : 2000  建築物の空気音 遮断性能測定方法 に準じる。 

 図 3(c)に示すダクト系において、スピーカに より 1/1 オクターブバンドのピンクノイズを発生 させ、供試体上流側の鉄板ダクト内平均音圧 レベルと、供試体より放射された音の残響室内 平均音圧レベルおよび残響時間とを測定し、

これらから各供試体の透過損失を求める。 

X '

Measurement point of 900

Speaker

200φ

900×900

〃 900

600φ

900

1800 900

X

750

2700 900

〃

1500×1500

Test unit 100φ

Reverberation   room

sound pressure level in reverberation room Measurement point of

sound pressure level in chamber

X-X' section

750

150,220,290

Measurement point of sound pressure level

900

Speaker 200φ

900×900

〃 900

600φ

900

1800 900

450

150,220,290 2700

900

〃

1500×1500

Test unit 100φ

Reverberation   room

 in reververation room

Quiet  Plenum 

Pitot 

1000×1000

600×600 100φ

600×600

900×900 1500×1500

Measurement point of  Reverberation  150,220,290 450 450

300

1800 〃 1800

1800 900 900 450

200 900 900 1800

500150 900

chamber source 

 of air tube  room

static pressure 

Test unit 100φ

100

ｂ) 挿入損失 

ｃ) 遮音特性  a) 損失圧力 

図 3 実験装置 

4. 実験結果および考察  4-1 損失圧力 

図 4 と 5 には供試体番号 II および  III の入口平均流速と損失圧力との関  係を示す。供試体の形状、長さの違い  によらず、損失圧力はいずれも入口平  均流速の二乗に比例する。 

供試体番号 II および III の入口平均  流速および直径を基準とするレイノル  ズ数 Re.と形状抵抗係数ζとの関係を  図 6 および 7 に示す。形状抵抗係数は、 

測定範囲内のレイノルズ数(Re.=0.1〜 

0.35×10

)に対してほぼ一定な値を示  す。他の供試体についても同様の結果  が得られた。 

供試体の形状抵抗係数を整理した結  果を表２に示す。供試体が長いほど形  状抵抗係数は小さくなる傾向を示す。 

III(30φ)および III(50φ)を比較すると、内部 空間の直径の大きい III(50φ)の方が形状抵抗 係数は小さい。また、花粉フィルターを用いる 場合の II‐210 および III‐210 における形状抵 抗係数は、用いない場合のそれに比べ、いず れの供試体においても 0.3 大きくなる。よって 他の供試体においても同様な傾向を示すと考 えられる。 

A N A N A N

0 - 2.7 - 2.1 - 1.6

I - 2.9 - - - -

II（1/2） - 3.2 - - - -

II（1/3） - 3.2 2.4 - 2.1 1.8

II（1/5） - - 2.2 - - -

II（1/7） - - - - 2.0 1.7

III（30φ） - 4.5 2.6 - - 2.1

III（50φ） - 3.4 2.4 - 2.4 2.1

供試体

供試体の長さ [ ㎜ ]

70 140 210

表 2 供試体の形状抵抗係数ζ 

Press u re  Loss [mmA q] 

Face Velocity [m/s] 

図 4 供試体番号 II の損失圧力 

Press u re  Loss [Pa] 

1.5 2 3 4 5 6 6

0.5 0.6 0.8 1 2 4 6 6

 II- 70-N(1/3)  II-210-A(1/7)  II-210-N(1/7)

4.9 6 8 10 20 40

Press u re  Loss [mmA q] 

Press u re  Loss [Pa] 

Face Velocity [m/s] 

図 5 供試体番号 III の損失圧力 

1.5 2 3 4 5 6 6

0.5 0.6 0.8 1 2 4 6 6

 III-210-N(50φ)  III-210-N(30φ)  III- 70-N(50φ)

 III-140-A(50φ)  III-140-A(30φ)

4.9 6 8 10 20 40

Reynolds Number Re.×10⁵  図 6 供試体番号 II の形状抵抗係数 

Ｌｏｓｓ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ζ 

0.08

0.08 0.1 1 0.2 0.4

2 4 6 8 10

 II- 70-N(1/3)  II-210-A(1/7)  II-210-N(1/7)

Reynolds Number Re.×10⁵  図 7 供試体番号 III の形状抵抗係数 

Ｌｏｓｓ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ζ 

0.08

0.08 0.1 1 0.2 0.4

2 4 6 8

10  III- 70-N(50φ)

 III-140-A(50φ)  III-140-A(30φ)

 III‑210‑N(50φ)

 III‑210‑N(30φ)

4-2 挿入損失 

図 8 と 9 には供試体番号 II および III の挿 入損失を示す。 

供試体 II、III どちらも、消音フィルター長さ 70

㎜における挿入損失は、500Hz 帯域がやや大 きい値を示すのに対し、長さ 140,210 ㎜におい てはその傾向はみられない。一部を除き、供 試体が長くなるにつれ、挿入損失は大きくなる。

また、花粉フィルターを用いる場合の挿入損失 は、花粉フィルターを用いない場合のそれとほ ぼ等しい傾向を示す。 

4-3 遮音特性 

遮音性能の評価は JIS A 1419-1：2000 建 築物及び建築部材の遮音性能の評価方法‐

第一部：空気音遮断性能 付属書 I 建築物 及び建築部材の空気音遮断性能の等級曲線 による評価 に準じる。０‐70‐N、０‐140‐N、０‐

210‐N および III‐210‐N(30φ)の透過損失  測定値と、０‐210‐N に III‐210‐N(30φ)の  挿入損失を加えた遮音特性予測値とを図  10 に示す。 

供試体０の透過損失は低音部を除き、 

供試体の長さの違いによらずほぼ一様な  傾向を示す。また、III‐210‐N(30φ)の透過  損失測定値と遮音特性予測値とはすべ  ての周波数帯域においてほぼ等しいことから、

他の供試体においても同様の傾向を示すと考 えられる。一例として供試体番号 III(30φ)の遮 音特性予測値を表 3 に示す。 

5. 結論 

給排気口消音器の気流および音響特性に ついて実験的に明らかにした。 

謝辞：本研究は K.K 愛住設計の市川勇氏、マイクロ･

ダクトシステム K.K の小林正之氏、平成 17 年度卒業 生の協力を得た。ここに記して深謝する。 

周波数 [ Hz ]

63 125 250 500 1ｋ 2ｋ 4ｋ 8ｋ

31.5 34.0

45.0 42.5 52.0 42.0 52.0 41.0 35.0

43.0 38.5

140 21.0 24.5

35.0

44.5 22.5

37.0 25.0 31.0

供試体の長さ [ ㎜ ] 70

22.0

210 26.0 29.5 37.0 36.0

1/1 Octave Band Center Frequency [Hz] 

図 8 供試体番号 III の形状抵抗係数 

Inser tio n Loss [dB] 

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 0

10 20 30

 II- 70-A(1/3)  II- 70-N(1/3)  II-140-N(1/3)  II-140-N(1/5)  II-210-N(1/7)

1/1 Octave Band Center Frequency [Hz] 

図 9 供試体番号 III の形状抵抗係数 

Inser tio n Loss [dB] 

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 0

10 20 30

 III- 70-N(50φ)  III- 70-N(30φ)  III-210-N(50φ)  III-210-A(30φ)  III-210-N(30φ)

1/1 Octave Band Center Frequency [Hz] 

図 10 供試体０と供試体番号 III の透過損失および 供試体番号 III の遮音特性 

Transmis sion Loss  [dB]  Sound At te nu at ion [dB ] 

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 0

10 20 30 40 50 60

   0-210-N      透過損失測定値  III-210-N(30φ) 透過損失測定値  III-210-N(30φ) 遮音特性予測値  0- 70-N 透過損失測定値  0-140-N 透過損失測定値