(57)【要約】【課題】  排気筒から放出される騒音によって環境が損なわれという事態を改善する。【解決手段】  排気通路１２に臨む排気導入口２１の上方に、パーライトでなる多孔質粉粒体３１を通気性を保持して塊状に保形してなる消音体３を設置する。排気通路１２の周壁面に、パーライトでなる多孔質粉粒体を通気性を保持して層状に保形してなる消音層４４を積層する。消音体３を、排気通路１２内の排気流れ方向複数箇所に配備する。排気導入口２１の下方にパーライトでなる多孔質粉粒体を層状に保形してなる下部消音層５を配備する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に臨む排気導入口の上方で上記排気通路内に、多孔質粉粒体を塊状に保形してなる消音体が設置されていると共に、少なくとも上記消音体の周囲の上記排気通路の周壁面に、上記多孔質粉粒体を層状に保形してなる消音層が積層されていることを特徴とする排気筒。
【請求項２】
上記消音体が、上記排気通路内を上昇する排気流と接触して振動を起こす形態で排気通路内に設置されている請求項１に記載した排気筒。
【請求項３】
上記消音体が、上記排気通路内の排気流れ方向複数箇所に配備されている請求項１又は請求項２に記載した排気筒。
【請求項４】
上記消音体が砲弾形に形作られている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載した排気筒。
【請求項５】
上記排気導入口の下方で上記排気通路の下端部に、上記多孔質粉粒体でなる下部消音層が配備されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載した排気筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気筒、特に消音対策を施した排気筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙突を含む排気筒は、その設置場所に応じて、機械室での機械の動作音、燃焼音などの排気筒の外部で発生する音を拾って放出したり、排気筒の排気通路を流れる排気の流動音を放出したりしていたので、それらの音が騒音となって環境を損なうという事態が起こっていた。
【０００３】
一方、従来例として、煙突本体の底部に吸音材でできた消音装置を設け、その消音装置のケーシング内部に、上方に拡開したテーパ状の吸音体を上下動可能に設けた消音装置内蔵型煙突があった（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２３１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている消音装置内蔵型煙突は、テーパ状の吸音体を上下動させることによって消音する音の音域を調節することを主目的としているに過ぎないので、上掲の機械の動作音、燃焼音などの排気筒の外部で発生する音や排気の流動音のような排気筒の内部で発生する音を全体として消音したいという要求に十分に応え得るものではなかった。
【０００６】
本発明は以上の状況の下でなされたものであり、煙突を含む排気筒から放出される音の包括的な消音化を図ることを可能にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る排気筒は、排気通路に臨む排気導入口の上方で上記排気通路内に、多孔質粉粒体を塊状に保形してなる消音体が設置されていると共に、少なくとも上記消音体の周囲の上記排気通路の周壁面に、上記多孔質粉粒体を層状に保形してなる消音層が積層されている、というものである。
【０００８】
この発明によれば、消音体や消音層を形成している多孔質粉粒体が、排気通路内で音波を乱反射して干渉させたり、音波を吸収したり、吸収して取り込んだ音波をその層内で乱反射して干渉させたりする作用を発揮することにより、また、上記多孔質粉粒体が音波との摩擦によって音響エネルギーを吸収したりする作用を発揮することにより、排気筒出口からの音の放出が抑制されて高い消音作用を発揮する。多孔質粉粒体には、パーライトのほか、ガラスビーズ、アルミナバブルなどを採用することが可能である。このうち、パーライトは、気密性の小気泡の集合体であって砂の１／１０〜１／２０の重さであるために軽量性に優れ、耐火性や耐薬品性に優れているため、排気筒に設置してもその排気筒に加わる強度上の負担が小さく抑えられるだけでなく、高温排気に対しても優れた耐久性を示して初期の消音作用が長期に亘って持続し、ＰＨ値の偏った排気に対して化学的に安定した性質を示すので、そのような排気環境下でも初期の消音作用が長期に亘って持続するという特筆すべき作用を発揮する。
【０００９】
本発明では、上記消音体が、上記排気通路内を上昇する排気流と接触して振動を起こす形態で排気通路内に設置されていることが望ましく、そのようになっていると、消音体が振動することによって音波を乱反射させる作用が向上し、それによって消音作用が向上する。
【００１０】
本発明では、上記消音体が、上記排気通路内の排気流れ方向複数箇所に配備されている、という構成を作用することが可能である。また、上記消音体が砲弾形に形作られている、という構成を採用することも可能である。
【００１１】
また、本発明では、上記排気導入口の下方で上記排気通路の下端部に、上記多孔質粉粒体でなる下部消音層が配備されていてもよい。これによると、排気通路の内部では消音体が、排気通路の周壁面側では消音層が、それぞれ消音作用を発揮するだけでなく、排気通路の下端部で下部消音層が消音作用を発揮するので、消音作用がさらに確実に発揮されるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、パーライト、ガラスビーズ、アルミナバブルなどの多孔質粉粒体を一定の形状に保形してなる消音体、同消音層が、外部から排気筒に取り込まれた音波や排気筒内で発生した音波を効率よく乱反射したり、層内に吸収して乱反射したりして消音作用を発揮し、排気筒から放出される騒音が著しく軽減されるようになり、排気筒から放出される騒音によって環境が損なわれという事態が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明に係る排気筒を概略で示した部分縦断側面図、図２は消音層配備箇所の詳細断面図、図３は消音体を概略で示した一部破断正面図である。
【００１４】
図１において、１は排気筒本体で、この排気筒本体１には、ビル用あるいは工場用の煙突や排煙ダクト、空調用ダクトなどの排気のためのものが含まれる。図例の排気筒には、排気筒本体１に取り付けられたエルボ形の排気導入管２の端部開口によって形成された排気導入口２１が備わっていて、この排気導入口２１が排気筒本体１の内部空間によって形成されている排気通路１２の中央で上向きに開口して排気通路１２に臨んでいる。
【００１５】
この排気筒では、排気通路１２内で排気導入口２１の上方に消音体３が設置され、その消音体３の周囲の排気通路１２の周壁面、すなわち排気筒本体１の内周面にライニング４が積層されている。さらに、排気導入口２１の下方で排気通路１２の下端部に下部消音層５が設置されていると共に、排気通路１２の下端部に水抜きパイプ６が取り付けられている。
【００１６】
図３のように、消音体３は、所要量の多孔質粉粒体３１を通気性を有する外殻３２に装填することによって塊状に保形してなり、多孔質粉粒体３１にはパーライトが用いられているのに対し、外殻３２には耐発錆性に優れた穴あきステンレス板又はステンレスメッシュが用いられている。
【００１７】
多孔質粉粒体３１として用いられているパーライトは、天然火山ガラスである真珠岩や松脂岩を所定の粒度に粉砕して急速に加熱、膨張させることによって得られる気密性小気泡の集合体である。このうち、真珠岩パーライトを多孔質粉粒体３１として用いる場合には、たとえば、ＳｉＯ2 ７５．０％、Ａｌ2 Ｏ3 １４．０％、Ｆｅ2 Ｏ3 ０．９％、ＣａＯ０．１％：Ｋ2 Ｏ４．２％、Ｎａ2 ０３．５％の組成を持つ真珠岩パーライトを好適に使用することができる。この組成のパーライトは、単位容積質量が砂の１／１０〜１／２０という軽量性を持ち、１２００℃でも溶融しないという耐火性を備え、熱伝導率が０．０３６〜０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃で断熱性に優れ、ガラス質であるために耐薬品性に優れ、ＰＨ値が７を示す中性であって化学的に安定した性質を示す。図３に示した消音体３は砲弾状に保形されているけれども、その他の塊状、たとえば球状に形作られていてもよい。消音体３を砲弾状に保形する場合には、その長軸長さｂを最大直径ａの２倍程度に定めておけばよい。また、消音体３の最大直径ａはライニング４の直径Ｄ１の１／３〜１／５程度に定めておけばよい（図１参照）。
【００１８】
図１のように、図例の排気筒では、排気導入口２１の上方に大きな消音体３を配備し、その上方に小さな消音体３を複数個配備し、排気導入口２１から大きな消音体３の設置箇所までの高さｈ１を排気導入口２１の直径Ｄ２の３倍程度に定め、大きな消音体３から小さな消音体３までの高さｈ２を１５００ｍｍ程度に定め、排気導入口２１の直径Ｄ２を排気導入管２の水平通路２２よりも大径としてあるけれども、消音体３の大きさや数、配置パターンなどは図例に限定されるものではなく、また、消音体３の配置位置は、排気導入口２１の上方の排気通路１２内であれば変更可能である。
【００１９】
ライニング４は、ロックウールなどの断熱層４２を不織布４３，４３で挟んで保形した外層４１と、その外層４１の内側に積層されていて、多孔質粉粒体層４５の内側に不織布４６と通気性を有する内殻４７を配備してなる内層として消音層４４とを備えている。多孔質粉粒体層４５には上記消音体３に用いられているものと同様のパーライトが採用されている。また、内殻４７には、耐発錆性に優れた穴あきステンレス板又はステンレスメッシュ（金網）が採用されている。内殻４７に穴あきステンレス板を採用する場合には、内殻４７を波形に成形したものを好適に採用することが可能であり、そのような波形の内殻４７を用いると後述する消音効果が高まる（この点については後述する）。消音層４４では、不織布４６や内殻４７によってパーライトの脱落や形崩れが防止されている。なお、この構成のライニング４は、常温排気を対象とする排気筒に用いられているものであり、高温排気を対象とする排気筒の場合には、上記した各不織布４３，４６の代わりに、耐熱性を備えた素材、たとえばガラス布又はセラミック布などを採用する必要がある。
【００２０】
下部消音層５は、多孔質粉粒体を所定形状に保形したものであって、多孔質粉粒体には上記同様のパーライトが用いられ、また、保形には穴あきステンレス板やステンレスメッシュや不織布などが用いられている。
【００２１】
以上のように構成された排気筒によると、消音体３や消音層４４を形成しているパーライトでなる多孔質粉粒体が、排気通路１２内で音波を乱反射して干渉させたり、音波を吸収したり、吸収して取り込んだ音波をその層内で乱反射して干渉させたりする作用を発揮することにより、また、上記多孔質粉粒体が音波との摩擦によって音響エネルギーを吸収したりする作用を発揮することにより、排気筒出口からの音の放出が抑制されて高い消音作用を発揮することを確認している。特に、消音層４４の内殻４７に波形の穴あきステンレス板を採用した場合には、その内殻４７が音波を乱反射するのでさらに消音効果が高まる。しかし、内殻４７に波形の穴あきステンレス板を採用する場合、その軸長を長くしすぎると流体の流動抵抗（摩擦抵抗）が大きくなりすぎて排気筒の排煙作用が損なわれるおそれが生じるので、その軸長をそのような不都合を生じない長さに抑えることが望まれる。また、下部消音層５も同様の消音作用を発揮する。
【００２２】
また、多孔質粉粒体として用いているパーライトを用いているので、その軽量性によって排気筒に加わる強度上の負担が小さく抑えられ、その化学的安定性によって初期の消音作用が長期に亘って持続することを確認している。
【００２３】
ところで、この実施形態では、図１で類推することができるように、消音体３を、排気筒本体１に取り付けた支持杆１３に揺動自在に取り付けてある。このようにしておくと、消音体３が、排気通路１２内を上昇する排気流と接触して振動を起こすので、その消音体３による音波を乱反射させる作用が向上して消音作用がいっそう向上する。
【００２４】
本発明において、上記消音層４４は、少なくとも消音体３の周囲の排気通路１２の周壁面に積層されていればよく、必ずしも排気筒本体１の全高部分に配備されていることを要しない。たとえば、消音層４４を、図１に示した排気導入口２１から大きな消音体３の設置箇所までの高さｈ１と大きな消音体３から小さな消音体３までの高さｈ２とを併せた高さ範囲に定めたり、さらにその高さ範囲を上方にｈ３（ｈ３はたとえば２０００ｍｍ程度）だけ延ばした範囲に積層しておけばよい。また、消音層４４の軸長がこの程度であれば、上記したように内殻４４を波形にした場合でも、流体の流動抵抗（摩擦抵抗）が大きくなりすぎるという事態が起こらない。また、消音層４４を積層していない範囲Ｈでは、排気通路の周壁１ａの構成材料である耐火断熱材自体にパーライトなどの多孔質粉粒体を含ませておく、という対策を講じることによって、その周壁面が消音作用を発揮するようになる。すなわち、排気通路の周壁１ａの構成材料である耐火断熱材としては、たとえば、ゾノライト系珪酸カルシウムやキャスタブルなどがあり、それらを構成材料とする場合には、ゾノライト系珪酸カルシウムやキャスタブルなどにパーライトなどの所要量の多孔質粉粒体を混合して周壁１ａを形成しておくと、周壁１ａ自体が消音作用を発揮するようになる。
【００２５】
なお、下部消音層５は必要に応じて設置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る排気筒を概略で示した部分縦断側面図である。
【図２】消音層配備箇所の詳細断面図である。
【図３】消音体を概略で示した一部破断正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
３  消音体
５  下部消音層
１２  排気通路
２１  排気導入口
３１  多孔質粉粒体
４４  消音層
４５  多孔質粉粒体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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