JPH0748128B2 - 水中音を含む多分岐水流発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、多数の放物線状水流からなる噴水の各水流
中に、水中音を含有させることによって生じる水玉を含
ませ、この噴水にマルチストロボ光を照射することによ
り水玉が輝いて美しい観賞用の噴水を実現するための、
水中音を含む多分岐水流発生装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、水が通るホースをタイマーにより一定時間間隔で
叩いてホース内の水流中に水中音を発生させ、この水中
音の密なる部分が噴出口に達すると、その噴出口付近に
水の分子運動の盛んな部分が生じ、この分子運動の盛ん
な部分が噴出口より噴出すると、噴出水流中でその部分
が水玉を形成し、この水玉を含む噴出水流にマルチスト
ロボ光を照射して水玉を輝かせることにより噴出水流を
表現する方法が、本発明者の発明に係わる特公昭61−26
068号公報（特許第1371156号）に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記した特公昭61−26068号は、放物線を説明するため
の物理教材を目的とするものであって単水流を対象とし
ており、この装置を多数まとめると本願の目的とする多
数の噴水流からなる観賞用の噴水が得られるが、これで
は装置が複雑となり実用的でない。

そこでこれを一つにまとめて簡素化しようとすると、水
流に反射波や回折波が生じて噴水中に不必要な水玉が生
じたり、水流が乱れるといった問題があった。

従って反射波や回折波の発生原因を抑えて、多数の整っ
た水流に分岐する手段が課題であった。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決するためのこの発明は、円筒形の下端
中央に給水管を接続した下部本体と、截頭円錐形の上端
周縁部に多数の分岐管を接続した上部本体とを連結して
中空体を形成し、上記上部本体の内部の中心に上端から
逆円錐体を垂下して設け、上記下部本体の内部に、円筒
体の上半部に振動発生手段を組み込んだ水中音発生器
を、内周との間に環状水路を形成し、この環状水路を横
慣する複数本の支持管により支持して設置し、この水中
音発生器は、上端を円形の弾性体からなる振動膜を張設
して塞ぎ、この振動膜の中心部下面に振動コイルを接着
し、この振動コイルの内部に収まっている円柱状突起を
持つコアに取り付けたリング状の永久磁石を上記振動コ
イルの周囲に配置し、さらに、上記下部本体の底部に通
水性及び弾性を有する多孔質なスポンジを充填してフィ
ルター構成し、このスポンジが上記環状水路の下端を塞
ぐとともに、上記水中音発生器の円筒体の下半部内に一
部が入り込んで、この円筒体の下半部内に上記スポンジ
が露出する空気溜を形成している、水中音を含む多分岐
水流発生装置である。

（作用） この発明は多数の噴水水流に不必要な水玉を含まず、正
規な水中音による水玉のみを現出させることが主たる目
的であって、不必要な水玉の成因には次のものがある。

（ａ）外部からの振動 （ｂ）脈流及び乱流 （ｃ）発生した水中音の回折波及び反射波 ここで、（ａ）の外部からの振動の影響を防ぐために、
上部本体及び下部本体をゴムまたはプラスチックの如き
振動しにくい材料で構成する。

（ｂ）の脈流・乱流は、ポンプで送られる水には必ず含
まれており、給水管から供給される水の脈流・乱流は組
み込まれているフィルターによって減少・消滅させる。

（ｃ）の回折波及び反射波は本発明の構成により生ぜし
めないようにする。

すなわち、給水管から供給される水が先ずフィルターを
通過するが、このときスポンジ自体の弾性と、空気溜及
びその空気溜に露出している部分のスポンジに含まれて
いる空気の体積弾性との相乗効果により、給水中の脈流
及び乱流を減少・消滅させたのち、環状水路を上昇して
上部本体内部の空間に充満する。

この空間は内周が円錐形であり、かつ中心に逆円錐体が
垂下しているので、周囲の壁が総て円周面であって平面
や凹凸のない構造となっており、下端部で円形であり、
上方に向かうに従って横断面が漸次面積を狭めたドーナ
ツ状となり、上端から多数の分岐管に流入するようにな
っている。

この空間の底部に水中音発生器の振動膜が位置し、この
振動膜が振動コイルの作用により毎秒50回又は60回振動
して、空間に充満している水に水中音を生ぜしめる。

このとき、振動膜は円形であり、その円形中心に振動源
が作用することにより振動は周囲に均等に伝播して波動
伝播の影が生じない構造として回折波の発生を抑えてい
る。

さらに、周囲の円錐内壁及び逆円錐体の外周には、反射
波の原因となる波動伝播方向に対して垂直な平面や変形
部をつくらない構造として反射波の発生を抑えている。

かくして、水中音は多数の分岐管付近に達すると水の分
子運動が盛んとなり、分岐管から噴出する水流中に美し
い水玉となって順次出現する。

この噴水に本出願人の出願に係わる平成２年特許願第25
3533号「移動する粒状物体の識別方法」の発明を実施し
て、２色以上のマルチストロボ光を交互に照射すると、
噴水に含まれている水玉が赤や青に輝いて美しい噴水と
して観賞できるものである。

（実 施 例） 以下この発明を、図面に示す実施例に基づいて詳細説明
する。

第１図は本発明装置の中央縦断面を示し、第２図は側
面、第３図は平面、第４図は底面をそれぞれ示す図であ
って、図において（１）は下部本体で、硬質プラスチッ
ク製の有底円筒体からなり、その上端開口部の周囲にフ
ランジ（1a）を形成し、下端中央に給水管（２）が接続
してあり、この給水管（２）の内径範囲の底面には第４
図に示す如く多数の給水孔（３）が設けてある。

（４）は上部本体で、硬質プラスチック製の截頭円錐形
外殻を持ち、下端外周にフランジ（4a）を形成し、上端
周縁部に多数の分岐管（５）が接続されている。

下部本体（１）と上部本体（４）とをフランジ（1a）及
び（4a）をパッキン（６）を介して接合し、多数のボル
ト（７）とナット（８）により連結して中空体を形成
し、この中空体内部には、上部本体（４）の頂部から中
心に垂下した逆円錐体（９）が設けられるとともに、下
部本体（１）の内周との間に環状水路（10）を形成し
て、円筒体の上半部に振動発生手段を組み込んだ水中音
発生器（11）が、環状水路（10）を貫通する４本の支持
管（12）により下部本体（１）に支持されて設置してあ
る。

その水中音発生器（11）の構造は、直立した円筒体（1
3）の高さのほぼ中央に中底（14）を設けるとともに、
上端に円形のゴムからなる振動膜（15）をリング状の膜
押え（16）により押えて多数の小ねじ（17）により止め
て張設して塞いであり、この振動膜（15）の中心部下面
に振動コイル（18）が接着されており、この振動コイル
（18）の周囲にリング状の永久磁石（20）が、振動コイ
ル（18）との間に少しの隙間（Ｇ）を隔てて配置され、
この永久磁石（20）は、中央に振動コイル（18）の内部
に嵌まる円柱状の突起を持つコア（19）の下端に形成さ
れている円形座（19a）に取り付けられ、このコア（1
9）は中底（14）上に固着されている。

さらに、コア（19）の上端と、振動膜（15）との間の振
動コイル（18）内にスポンジからなるクッション材（2
1）が介在してあって、振動膜（15）が水圧により下方
に過剰湾曲するのを防止している。

また、支持管（12）は水中音発生器（11）の内部を大気
に通じる通気路を兼ねるとともに、この支持管（12）の
一つから電源コード（図示省略）を挿入して振動コイル
（18）に通電する。

（22）はフィルターで、下部本体（１）の低部に形成さ
れ、弾性と通水性を有する多孔質のスポンジ（23）が、
環状水路（10）の下端を塞ぐとともに、水中音発生器
（11）の下部の円筒部内の下半部まで進入して充填さ
れ、このスポンジ（23）の上端と中底（14）との間に空
気溜（24）を形成したものである。

以上の構造により、給水管（２）から注入される水は給
水孔（３）を通って下部本体（１）内に入り、スポンジ
（23）を通過して環状水路（10）を上昇するが、このと
き水面（Ｗ）は水中音発生器（11）の下部の円筒部内の
スポンジ（23）内に位置して、この液面（Ｗ）より上部
のスポンジ（23）と空気溜（24）に空気が圧縮されて残
ることになる。

こうして、水がスポンジ（23）を通過するとき、スポン
ジ（23）自体の弾性と、空気溜（24）と液面（Ｗ）より
上部のスポンジ（23）に含まれる空気の和の体積弾性と
の相乗効果により、水中に含まれる脈流及び乱流が濾過
されて整流となるものである。

かくして、整流となった水は、上部本体（４）内の空間
（Ｓ）に充満することになるが、この空間（Ｓ）の低部
には水中音発生器（11）の振動膜（15）が面しており、
振動コイル（18）に60Hzの交流電流を流すと、振動コイ
ル（18）と永久磁石（20）との磁界の力を受けて振動コ
イル（18）が上下方向に振動して振動膜（15）を振動さ
せることにより、空間（Ｓ）内の水中に水中音が発生す
る。

このとき、水中音発生器（11）は回折波を生じにくい形
態でなければならない。

回折波が生じる悪い例を第７図、第８図及び第９図に示
す。

第７図は空間（Ｓ）の円錐壁に給水管（２′）を設けた
もので、この給水管（２′）と円錐壁との接合部（ｔ）
部分に破線矢に示す如く回折波（ｋ）が生じ、この回折
波（ｋ）が不必要な水玉をつくる因となるものであり、
従って周壁面に変形があってはならない。

また、第８図は正方形の水中音発生器（11′）の平面
図、第９図は第８図の中央断面図であって、正方形の振
動膜（15′）の四隅部（ｐ），（ｑ），（ｒ），（ｓ）
は振動しにくいため、中心部の振動で生じた水中音は四
隅部（ｐ），（ｑ），（ｒ），（ｓ）に回折して不必要
な水玉をつくる因となるものであり、従って正方形など
円形以外の振動膜を使用してはならない。

つぎに、反射波は水中音の進行方向に対して垂直な平面
があると生じやすくなるもので、仮に空間（Ｓ）内に垂
下している逆円錐体（９）が無いものとすると、上部本
体（４）の頂部内面は平面となり、水中音がこの平面に
達すると反射波が生じて、この反射波が不必要な水玉を
つくる因となるものであり、従って空間（Ｓ）を形成す
る内面に平面をつくってはならない。

この点本発明は回折波も反射波も生じない構成となって
いて、空間（Ｓ）内の水中に生じた水中音は上方に進ん
で上端の分岐管（５）付近に達して水の分子運動が盛ん
となり、分岐管（５）から噴出する噴水中に美しい水玉
を形成するものである。

この水玉を形成する原理は前記した特公昭61−26068号
公報に示されており、ここでは詳述を省く。

このようにして得られた水玉を含む多分岐水流に、前記
の平成２年特許願第253533号「移動する粒状物体の識別
方法」の発明に係わる、２色以上のマルチストロボ光を
交互に照射すると、噴水に含まれている水玉が赤や青に
輝いて美しい観賞用の噴水が得られるものである。

（発明の効果） 以上説明した本発明に係わる水中音を含む多分岐水流発
生装置によれば、給水管から供給される水流は先ずフィ
ルターを通過することによりスポンジの弾性と空気溜内
の空気の体積弾性との相乗効果により水流中に含まれる
脈流や乱流を濾過して整流とすることができ、さらに振
動膜を円形とし、その中心に振動源を作用させるととも
に、水中音発生室の周壁を振動発生点を通る垂直軸心を
中心とする円周面で構成して、水中音の伝播方向に対し
て垂直な平面や凹凸のない構成としたことにより、回折
波や反射波の発生を抑えて不必要な水玉が生じるのを防
止し、水中音による水玉のみを含む多分岐水流となり、
この多分岐水流からなる噴水流に２色以上のマルチスト
ロボ光を照射することにより、観賞用の美しい噴水が得
られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す中央縦断側面図であ
る。 第２図は同じく側面図である。 第３図は同じく平面図である。 第４図は同じく底面図である。 第５図は第１図をＡ−Ａ線方向に見た図である。 第６図は第１図のＢ−Ｂ線断面図である。 第７図は回折波の生じる悪い例を示す中央縦断部分断面
図である。 第８図は同じく回折波の生じる悪い例を示す水中音発生
器の平面図である。 第９図は第８図Ｃ−Ｃ線断面図である。 １……下部本体 ２……給水管 ３……給水孔 ４……上部本体 ５……分岐管 ９……逆円錐体 10……環状水路 11……水中音発生器 12……支持管 15……振動膜 18……振動コイル 19……コア 20……永久磁石 22……フィルター 23……スポンジ 24……空気溜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２１Ｐ 7/00 7137−3Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形の下端中央に給水管を接続した下部
   本体と、截頭円錐形の上端周縁部に多数の分岐管を接続
   した上部本体とを連結して中空体を形成し、上記上部本
   体の内部の中心に上端から逆円錐体を垂下して設け、上
   記下部本体の内部に、円筒体の上半部に振動発生手段を
   組み込んだ水中音発生器を、内周との間に環状水路を形
   成して、該環状水路を横慣する複数本の支持管により上
   記下部本体に支持して設置し、該水中音発生器は、上端
   を円形の弾性体からなる振動膜を張設して塞ぎ、該振動
   膜の中心部下面に振動コイルを接着し、該振動コイルの
   内部に収まっている円柱状突起を持つコアに取り付けた
   リング状の永久磁石を上記振動コイルの周囲に配置し、
   さらに、上記下部本体の底部に通水性及び弾性を有する
   多孔質なスポンジを充填してフィルターを構成し、該ス
   ポンジが上記環状水路の下端を塞ぐとともに、上記水中
   音発生器の円筒体の下半部内に一部が入り込んで、該円
   筒体の下半部内に上記スポンジが露出する空気溜を形成
   していることを特徴とする、水中音を含む多分岐水流発
   生装置。