JPH07120352A - 流動環境シミュレーション回流水槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆向きに回転する一対のインペラを用いて実
海域の種々のタイプの流れを発生させて、大型のピスト
ンの使用を不要にして装置の小型化を図る。 【構成】 回流水槽２の上部開放面に実海域で波によっ
て生じる海底付近の流れ（前後流）を再現させる流動環
境シミュレーション回流水槽１において、上下回りに循
環する回流水槽２の循環通路２ｄ内に、逆向きに回転す
る一対のインペラ３，４をそれぞれ配置した構成よりな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回流水槽の上部開放
面に実海域で波によって生じる海底付近の流れ（前後
流）を再現させる流動環境シミュレーション回流水槽に
係り、特に、逆向きに回転する一対のインペラを用いて
実海域の種々のタイプの流れを発生させるようにした流
動環境シミュレーション回流水槽に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回流水槽の上部開放面に実海域で
波によって生じる海底付近の流れ（前後流）を再現させ
る流動環境シミュレーション回流水槽は、循環通路中に
配置されたピストンの往復運動を利用して前後流を発生
させている。

【０００３】従来のピストンを利用して前後流を発生さ
せる流動環境シミュレーション回流水槽では、例えば、
流速１ｍ／秒、周期６秒の波を発生させる場合、上部が
開放された水槽部分の断面が30cm×30cmのとき、周期６
秒の半分の３秒間が往路の移動で、残りの３秒間が復路
の移動となり、１ｍ／秒×３秒＝３ｍの水の移動が必要
となる。

【０００４】回流水槽内の水を３ｍ移動させるために
は、ピストンの断面積が水槽部分の断面と同一の30cm×
30cmのとき、ピストンのストロークが３ｍ必要となり、
３ｍ往復動するピストンはその構造が大型となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、回流水槽
の上部開放面に実海域で波によって生じる海底付近の流
れ（前後流）を再現させる従来の流動環境シミュレーシ
ョン回流水槽にあっては、ピストンを用いて流れを発生
させるため、ピストンのストロークが長くなり、ピスト
ンが大型になる不都合があった。

【０００６】また、ピストンのストロークとピストンの
断面積とは反比例の関係にあり、例えば、ピストンのス
トロークを半分にしたい場合には、ピストンの断面積を
２倍にすればよいが、ピストンの断面積が大きくなって
この場合もピストンは大型になる。

【０００７】このように、従来の流動環境シミュレーシ
ョン回流水槽にあっては、ピストンのストロークが長く
なるか又はピストンの断面積が大きくなるかの何れかで
あり、何れの場合もピストンが大型になり、これに起因
して回流水槽も大型になるという不都合があった。

【０００８】この発明は、上記のような課題に鑑み、そ
の課題を解決すべく創案されたものであって、その目的
とするところは、逆向きに回転する一対のインペラを用
いて実海域の種々のタイプの流れを発生させて、大型の
ピストンの使用を不要にして装置の小型化を図ることの
できる流動環境シミュレーション回流水槽を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めにこの発明は、回流水槽の上部開放面に実海域で波に
よって生じる海底付近の流れ（前後流）を再現させる流
動環境シミュレーション回流水槽において、上下回りに
循環する回流水槽の循環通路内に、逆向きに回転する一
対のインペラをそれぞれ配置した構成よりなるものであ
る。

【００１０】

【作用】以上のような構成を有するこの発明は、次のよ
うに作用する。すなわち、逆向きに回転する一対のイン
ペラを交互に回転させることによって、回流水槽内の水
は一定時間毎にその流れが逆方向となり、回流水槽内を
往復移動して、回流水槽の上部開放面に前後流を生じさ
せて、実海域の種々のタイプの流れを発生させるように
作用する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発
明をより具体的に説明する。ここで、図１は流動環境シ
ミュレーション回流水槽の概略全体斜視図、図２は流動
環境シミュレーション回流水槽の上部斜視図である。

【００１２】図において、流動環境シミュレーション回
流水槽１は、水槽内の水を強制的に往復循環させて上部
開放面に実海域で波によって生じる海底付近の流れ（前
後流）を再現させることができる装置で、水が往復循環
して水槽部２ａに前後流を生じる回流水槽２と、この回
流水槽２の下部に配設された循環通路２ｄ内に配置さ
れ、水槽内の水を強制的に往復循環させて水槽内に前後
流を生じさせる一対のインペラ３，４とから主に構成さ
れている。

【００１３】回流水槽２はその上部側に前後流を生じさ
せる水槽部２ａが設けられている。水槽部２ａはその上
部が開放面になっていて、その上部開放面に前後流が生
じる。水槽部２ａ内の長手方向の両側面には水槽部２ａ
内に循環流出入する水の流出入口が各々開口されてい
る。この各流出入口が形成された水槽部２ａ両端の外側
には流出入管２ｂが各々設けられている。

【００１４】流出入管２ｂはその先端側が各々下方に向
かって約 180度折り曲げられており、その先端にはそれ
ぞれ水槽部２ａの下方に配設された連通管２ｃの端部が
接続されている。そして、これらの流出入管２ｂ及び連
通管２ｃによって水槽部２ａ内に流れを起こさせる水の
循環通路２ｄが構成される。

【００１５】循環通路２ｄの一部を構成する連通管２ｃ
の内部には、逆向きに回転してそれぞれ逆方向に水流を
生じさせる一対のインペラ３，４が向かい合うように配
置されている。この一対のインペラ３，４が交互に回転
することによって、水槽部２ａの上部開放面に前後流を
発生させることができる。

【００１６】実施例の図面では、両流出入管２ｂの下端
側が分岐されて連通管２ｃが２基平行に配設されてい
て、各連通管２ｃ内には、一対のインペラ３，４が向か
い合うように配置されている。

【００１７】この一対のインペラ３，４は、連通管２ｃ
内に挿入された回転軸３ａ，４ａの先端に固設されてい
る。この一対のインペラ３，４の回転軸３ａ，４ａは連
通管２ｃの両外側にそれぞれ延びていて、その後端には
駆動プーリー３ｂ，４ｂが固設されている。

【００１８】回転軸３ａ，４ａの後端の各駆動プーリー
３ｂ，４ｂには無端ベルト３ｃ，４ｃの一方が回装され
ている。無端ベルト３ｃ，４ｃの他方は両流出入管２ｂ
の外側下部に設置された各モーター３ｄ，４ｄに回装さ
れている。各モーター３ｄ，４ｄは正逆流制御装置５に
接続されていて、この正逆流制御装置５によってモータ
ー３ｄ，４ｄの回転時間や出力等が制御される。

【００１９】一対のインペラ３，４は、回転軸３ａ，４
ａ、駆動プーリー３ｂ，４ｂ及び無端ベルト３ｃ，４ｃ
を介して、モーター３ｄ，４ｄにそれぞれ連動連結され
ていて、制御装置５に入力された制御条件に基づいて、
水槽部２ａの上部開放面に前後流を発生させる。

【００２０】回流水槽２の上部の水槽部２ａには、その
両幅側の側壁に観測窓６が形成されている。上部開放面
の左右両側端となる水槽部２ａの両側壁の各上端には、
計測レール７が敷設され、左右の計測レール７上には作
業台車８が走行自在に載置されている。水槽部２ａの上
部開放面の上方には天井クレーン９が走行自在に配置さ
れている。

【００２１】水槽部２ａの長手方向の両端側の上面に
は、制波と消波を兼ねる制波板兼消波装置１０が設けら
れている。また、両制波板兼消波装置１０のそれぞれ後
方側となる各流出入管２ｂの上面には、気泡除去装置１
１及び真空ポンプ１２がそれぞれ設けられている。

【００２２】回流水槽２の上部の水槽部２ａの底面に
は、実海域の例えば砂層箱１３が設けられている。ま
た、水槽部２ａの長手方向の端部側の底面には底面流を
制御する底面流制御装置１４が設けられている。

【００２３】水槽部２ａの長手方向の両端側の流出入管
２ｂの流出入口には整流格子１５が取付けられている。
整流格子１５は、一対のインペラ３，４によって螺旋状
に回旋して乱れている流れを一様流に整流する機能を果
たす。この整流格子１５の後方の各流出入管２ｂ内には
流れを案内するガイドベーン１６がそれぞれ設けられて
いる。

【００２４】回流水槽２の上部の水槽部２ａの外部側方
には、一対のインペラ３，４のモーター３ｄ，４ｄを制
御する正逆流制御装置５が設けられている。この正逆流
制御装置５に、種々の設定流速や周期などを予め入力し
ておく。この種々の設定流速や周期などに、一対のイン
ペラ３，４のモーター３ｄ，４ｄの回転時間や出力など
が対応している。この正逆流制御装置５には、入力ボー
ドが設けられており、この入力ボードを通じて入力さ
れ、ディスプレーには流速が表示されるようになってい
る。

【００２５】また、正逆流制御装置５の傍には操作盤５
ａが設けられている。操作盤５ａを通じて、設定流速、
流れ方向、底面流制御装置１４の回転数などを設定す
る。操作盤５ａには、流速、底面流制御装置１４の回転
数、水温、塩分濃度、ＰＨなどが表示されるようになっ
ている。

【００２６】次に、上記実施例の構成に基づく作用につ
いて以下説明する。回流水槽２の水槽部２ａに前後流を
生じさせるには、正逆流制御装置５によって予め種々の
前後流の条件を入力しておき、操作盤５ａの操作によっ
て、一対のインペラ３，４のモーター３ｄ，４ｄを交互
に一定時間駆動させる。

【００２７】モーター３ｄ，４ｄの駆動により連通管２
ｃ内の一対のインペラ３，４は、交互に一定時間、互い
に逆向きに回転して、連通管２ｃ内の水を流出入管２ｂ
を通じて水槽部２ａ内に往復移動させて前後流を発生さ
せる。

【００２８】例えば、流速１ｍ／秒、周期６秒の前後流
を発生させたい場合には次のような動作が行われる。

【００２９】モーター３ｄが駆動してインペラ３は３秒
間回転し、連通管２ｃ内の水を矢印Ａ方向に流速１ｍ／
秒で３秒間移動させて、インペラ４側の流出入管２ｂ側
に圧送する。連通管２ｃから流出入管２ｂに圧送された
水は、流出入管２ｂを上り、流出入管２ｂの上部側のガ
イドベーン１６によって案内され、流出入口側に設けら
れている整流格子１５によって回旋流は一様流に整流さ
れ、流出入口から水槽部２ａ内に流入する。

【００３０】３秒経過すると、インペラ３のモーター３
ｄは駆動を停止し、モーター４ｄが駆動してインペラ４
が逆向きに３秒間回転し、連通管２ｃ内の水を矢印Ｂ方
向に流速１ｍ／秒で３秒間移動させて、インペラ３側の
流出入管２ｂ側に圧送する。連通管２ｃから流出入管２
ｂに圧送された水は、流出入管２ｂを上り、流出入管２
ｂの上部側のガイドベーン１６によって案内され、流出
入口側に設けられている整流格子１５によって回旋流は
一様流に整流され、流出入口から水槽部２ａ内に流入す
る。

【００３１】このようにして、水槽部２ａの互いに向か
い合う流出入管２ｂの各流出入口からは、３秒経過する
毎に、交互に水が流入して、水槽部２ａには矢印Ａ方向
の流れと矢印Ｂ方向の流れが交互に生じて、流速１ｍ／
秒、周期６秒の前後流を発生させることができる。

【００３２】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々
の改変をなし得ることは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、この発
明に係る流動環境シミュレーション回流水槽によれば、
回流水槽の上部開放面に実海域で波によって生じる海底
付近の流れ（前後流）を再現させる流動環境シミュレー
ション回流水槽において、上下回りに循環する回流水槽
の循環通路内に、逆向きに回転する一対のインペラをそ
れぞれ配置したことにより、逆向きに回転する一対のイ
ンペラを交互に回転させることによって、回流水槽内の
水を往復移動させて回流水槽の上部開放面に前後流を生
じさせることができる。これにより、大型のピストンの
使用を不要にすることができ、この結果、装置の小型化
を図ることができる、という極めて新規的有益なる効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す流動環境シミュレーシ
ョン回流水槽の概略全体斜視図である。

【図２】この発明の実施例を示す流動環境シミュレーシ
ョン回流水槽の上部斜視図である。

【符号の説明】

１ 流動環境シミュレーション回流水槽 ２ 回流水槽 ２ａ 水槽部 ２ｂ 流出入管 ２ｃ 連通管 ２ｄ 循環通路 ３ インペラ ３ａ 回転軸 ３ｂ 駆動プーリー ３ｃ 無端ベルト ３ｄ モーター ４ インペラ ４ａ 回転軸 ４ｂ 駆動プーリー ４ｃ 無端ベルト ４ｄ モーター ５ 正逆流制御装置 ５ａ 操作盤 ６ 観測窓 ７ 計測レール ８ 作業台車 ９ 天井クレーン １０ 制波板兼消波装置 １１ 気泡除去装置 １２ 真空ポンプ １３ 砂層箱 １４ 底面流制御装置 １５ 整流格子 １６ ガイドベーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回流水槽の上部開放面に実海域で波によ
   って生じる海底付近の流れ（前後流）を再現させる流動
   環境シミュレーション回流水槽において、上下回りに循
   環する回流水槽の循環通路内に、逆向きに回転する一対
   のインペラをそれぞれ配置したことを特徴とする流動環
   境シミュレーション回流水槽。