JPH109999A - 直進透過型多層吸音室を備えた回流水槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水を強制循環させる場合に生じる流体騒音を
回流水槽のコーナー部に設けた吸音室で反射させずに可
能な限り吸収して、流体騒音が計測部での音響計測の評
価に与える悪影響を可及的に小さくする。 【解決手段】 水槽内の水を強制的に循環させて、計測
部１ａ内に一定方向の水流を生じさせ、計測部１ａの水
流中においた物体によって引き起こされる音の計測を行
う回流水槽１において、回流水槽１のコーナー部１ｅに
吸音室２を設け、吸音室２の内部に回流水槽１内の流体
と同一の流体を充填し、吸音室２と回流水槽１のコーナ
ー部１ｅとの境界面を音透過材２ａで形成し、吸音室２
の内部を吸音材２ｂで仕切り、吸音室２の内面を吸音楔
材２ｃで被覆形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水槽内の水を強
制的に循環させて、計測部内に一定方向の水流を生じさ
せ、計測部の水流中においた物体によって引き起こされ
る音の計測を行うために使用される回流水槽に係り、特
に、水を強制循環させる場合に生じる流体騒音を回流水
槽のコーナー部に設けた吸音室で可能な限り吸収して、
流体騒音が計測部での計測音に与える悪影響を可及的に
小さくする直進透過型多層吸音室を備えた回流水槽に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水槽内の水を例えばインペラ等を
用いて強制的に循環させて、計測部内に一定方向の水流
を生じさせ、計測部の水流中においた物体によって引き
起こされる音の計測を行うために使用される回流水槽が
知られている。

【０００３】回流水槽は水槽内の水を強制的に循環させ
て、計測部内に一定方向の水流を生じさせる構造になっ
ている。即ち、回流水槽は例えば計測部の底面下方に循
環用の連通管路が配設され、この連通管路の両端側は上
方側に湾曲しながら折り返して計測部の両側面に接続さ
れ、又連通管路の内部には水を強制的に循環させる例え
ばインペラが内装されている。

【０００４】回流水槽では、このインペラを駆動させ
て、計測部の一側面から水を計測部内に強制的に流入さ
せ、反対側の他側面から水を流出させ、この流出した水
を連通管を循環させて再び計測部内に流入させて、計測
部内に一定方向の水流を生じさせるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回流水槽を
用いて計測部の水流中においた物体によって引き起こさ
れる音の計測を行う実験においては、騒音が発生してお
り、この回流水槽の騒音源としては次のような原因があ
げられる。 (1) 水流発生用の軸流ポンプ（インペラとステータ）に
よる騒音 (2) ガイドベーン（案内翼）によって生じる流体騒音 (3) 水槽内で生じる乱流騒音（境界層騒音も含む） (4) ガイドベーン、水槽外板等の機械振動によって生じ
る騒音 (5) 駆動電動機と駆動軸系より生じる騒音 これらのなかで、(1),(2) 及び(3) は流体騒音で、(4),
(5) は機械的な騒音である。流体騒音で最も騒音レベル
が大きいのは、(1) に関するインペラにより生じる流体
騒音である。

【０００６】このインペラ（ステータの場合も）によっ
て生じた騒音の音波は、主として回流水槽の各コーナー
部を反射しながら計測部まで達して、計測部における音
響計測の評価に悪影響を与えるという不都合があった。

【０００７】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、水を強制循環させる場合に生じる流体
騒音を回流水槽のコーナー部に設けた吸音室で反射させ
ずに可能な限り吸収して、流体騒音が計測部での音響計
測の評価に与える悪影響を可及的に小さくすることので
きる直進透過型多層吸音室を備えた回流水槽を提供する
ことにある。

【０００８】

【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、水槽内の水を強制的に循環させて、計
測部内に一定方向の水流を生じさせ、計測部の水流中に
おいた物体によって引き起こされる音の計測を行う回流
水槽において、回流水槽のコーナー部に吸音室を設け、
吸音室の内部に回流水槽内の流体と同一の流体を充填
し、吸音室と回流水槽のコーナー部との境界面を音透過
材で形成し、吸音室の内部を吸音材で前後に仕切り、吸
音室の内面を吸音楔材で被覆形成した手段よりなるもの
である。

【０００９】ここで、好ましい態様として、吸音室の内
部は、複数の吸音材が一定間隔で配置されて多層に仕切
られているのがよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に記載の発明の実施の
形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。こ
こで、図１は回流水槽の概略全体側断面図、図２は吸音
室の側断面図、図３は吸音楔材の斜視図、図４は吸音楔
材のテーパー部長さと遮断周波数との関係図、図５は吸
音楔材の特性に対するテーパー部長さの影響図である。

【００１１】図において、直進透過型多層吸音室を備え
た回流水槽は、水槽内の水を強制的に循環させて水槽内
に一定方向の水流を生じさせる装置で、水槽内の水を強
制的に循環させて水槽内に一定方向の水流を生じさせる
回流水槽１、該回流水槽１のコーナー部１ｅに設けられ
流体騒音を吸収する吸音室２などから構成されている。

【００１２】回流水槽１は例えば垂直型タイプつまり上
下回りに循環する回流水槽からなり、その上部側に、実
験用の物体を浮かべた状態又は沈めた状態で、水流中に
おいた物体によって引き起こされる音響を計測する計測
部１ａが設けられている。

【００１３】計測部１ａ内の長手方向の一側面には計測
部１ａ内に循環流入する水の流入口が開口されている。
又流入口と相対向する側には計測部１ａ内を流れた水を
排出する排出口が開口されている。これら流入口及び排
出口が形成された計測部１ａ両端の外側には流入管路１
ｂ及び排出管路１ｃが各々設けられている。

【００１４】流入管路１ｂ及び排出管路１ｃはその先端
側が各々下側方向に向かって約９０度湾曲されたコーナ
ー部１ｅ，１ｅがそれぞれ形成されており、下方に向か
って湾曲された先端側は内向きの水平方向に向かって約
９０度湾曲されたコーナー部１ｅ，１ｅがそれぞれ形成
されて、計測部１ａの下方に配設された連通管路１ｄの
端部と接続されている。

【００１５】そして、回流水槽１は、これらの流入管路
１ｂ、排出管路１ｃ、連通管路１ｄ並びに、各コーナー
部１ｅなどによって、計測部１ａ内に流れを起こさせる
水の循環経路が構成される。

【００１６】吸音室２は、インペラ３の回転などによっ
て生じる流体騒音をコーナー部１ｅで反射させずに吸収
して可及的に小さくする室で、インペラ３が設置される
連通管路１ｄの下流端部側のコーナー部１ｅの前方側、
つまり音波の直進方向に設けられている。

【００１７】吸音室２の内部は密閉されていて、密閉さ
れた吸音室２の内部は回流水槽１内と同じ流体つまり例
えば水が充填されて満たされている。吸音室２の内部と
回流水槽１の内部との流体を同じにすることによって、
吸音室２と回流水槽１との境界面で音が反射して透過し
なくなるのを防いでいる。

【００１８】吸音室２とコーナー部１ｅとの境界面には
音透過材２ａが取付けられている。音透過材２ａは回流
水槽１内の流れを乱さずにインペラ３の騒音の音波を吸
音室２に入射する機能を果たす。境界面は音透過材２ａ
によって湾曲状に形成されていて、循環する水をスムー
ズに反射できるようになっている。この音透過材２ａに
は例えば回流水槽１で使用される水の固有音響インピー
ダンスにほぼ等しい例えばポリメチルメタアクリレート
（有機ガラス）などが使用されている。

【００１９】密閉された吸音室２の内部は、複数の吸音
材２ｂが一定間隔で前後に配置されて多層に仕切られて
いる。各吸音材２ｂは音波の直進に方向に対して直角に
遮るように吸音室２の内部に取付けられている。各吸音
材２ｂは音を吸収するもので、直進する音波は多層の吸
音材２ｂを通過する間に吸収される。

【００２０】吸音材２ｂの厚さは、厚ければ厚いほど低
周波域からの音波を遮断することができる。通常、吸音
材２ｂの厚さは、遮断しようとする音波の波長λの４分
の１以上の厚さにする必要がある。

【００２１】吸音室２の内面、つまり回流水槽１のコー
ナー部１ｅとの境界面を除く、左右両側面、奥端面、天
井面及び底面には、吸音楔材２ｃが取付けられていて、
吸音室２の内面はこの吸音楔材２ｃによって被覆形成さ
れている。

【００２２】吸音楔材２ｃは、その形状が円錐形や楔形
したもので、テーパ部の長さを増すと、低い遮断周波数
（音圧反射率が0.10になる最低周波数を遮断周波数と称
する。）まで吸収することができる。

【００２３】大雑把に吸音楔材２ｃのテーパ部の長さ
は、遮断周波数ｆ_c における波長λ_cの６分の１以上の
長さにする必要がある。式で表すと次の通りである。 λ_c ＝ｃ／ｆ_c ≧６Ｌ ここで、λ_c ：遮断周波数における音波の波長 ｃ ：音波の伝播速度 ｆ_c ：遮断周波数 Ｌ ：吸音楔材２ｃのテーパ部の長さ

【００２４】連通管路１ｄの内部には水流を生じさせる
インペラ３が取付けられている。このインペラ３の回転
軸は連通管路１ｄの外側に延びていて、排出管路１ｃの
外側下部に設置されたモーター３ａに連動連結されてい
る。このインペラ３は流体騒音の大きな原因の一つとな
っている。

【００２５】回流水槽１の各コーナー部１ｅには、ガイ
ドベーン４が設けられている。ガイドベーン４はコーナ
ー部１ｅでの水の流れ方向をスムーズに変える機能を果
たすものである。ガイドベーン４には吸音処理が施され
ていて、音波が反射しないように対処されている。

【００２６】次に、上記発明の実施の形態の構成に基づ
く作用について以下説明する。回流水槽１の計測部１ａ
に水流を生じさせるにはモーター３ａを駆動させる。モ
ーター３ａの駆動により連通管路１ｄ内のインペラ３は
回転して連通管路１ｄ内の水をコーナー部１ｅを経由し
て流入管路１ｂ側に圧送する。連通管路１ｄからコーナ
ー部１ｅを経由して流入管路１ｂに圧送された水は流入
管路１ｂを流れ、流入管路１ｂの下流側の流入口から計
測部１ａ内に流入する。

【００２７】計測部１ａ内に流入した水は反対側の排出
口に向かって一定の流速で流れる。このため、計測部１
ａ内には一定方向の水流が生じる。この計測部１ａで
は、実験用の物体を浮かべた状態又は沈めた状態で、水
流中においた物体によって引き起こされる音響計測が行
われる。

【００２８】計測部１ａ内に一定の水流を生じさせた水
は、排出口から排出管路１ｃ内に排出され、排出管路１
ｃを経て連通管路１ｄ内に入り、そこで再びインペラ３
によってコーナー部１ｅを経由して流入管路１ｂ側に循
環圧送される。

【００２９】ところで、回流水槽１内の水を強制循環さ
せるインペラ３が回転中に発生した騒音の音波は、連通
管路１ｄの内部を直進して前方のコーナー部１ｅに到達
するが、コーナー部１ｅの外側曲面には音透過材２ａが
取付けられており、また、コーナー部１ｅには吸音処理
を施されたガイドベーン４が取付けられている。

【００３０】このため、コーナー部１ｅまで直進したイ
ンペラ３で生じた騒音の音波は、コーナー部１ｅで反射
することなく、そのまま直進を続けて、コーナー部１ｅ
の外側曲面の音透過材２ａを透過して吸音室２に入る。

【００３１】吸音室２に入った音波は、一部は直進を続
けた、又他の一部は吸音室２の天井側、底面側、左右側
面側で反射する。吸音室２には音波の直進方向に対して
直角にこれを遮るように複数の吸音材２ｂが一定間隔を
あけて前後に取付けられており、直進する音波は各吸音
材２ｂで吸収されて弱まって行く。

【００３２】また、吸音室２の内面つまり天井側、左右
両側面、底面側、奥端側などで反射する一部の音波は、
反射する際に、内面に取付けられた吸音楔材２ｃで吸収
されて弱まり、反射を繰り返す度に音波は吸収されて弱
まって行く。

【００３３】なお、この発明は上記発明の実施の形態に
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。例え
ば、上記実施の形態では、回流水槽１は、垂直型タイプ
つまり上下回りに循環する回流水槽からなる場合で説明
したが、これに限定されるものではなく、水平型タイプ
つまり水平回りに循環する回流水槽でもよい。また、上
記実施の形態では、吸音室２はインペラ３が設置された
連通管路１ｄの下流端側のコーナー部１ｅに設けた場合
で説明したが、これ以外の他のコーナー部１ｅに設ける
ことができのは勿論である。更に、吸音室２の内部に
は、吸音材２ｂが複数配置されている場合で説明した
が、１つでもよく、要は少なくとも１つ以上の吸音材２
ｂが配置されて、仕切られていればよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、この発
明に係る直進透過型多層吸音室を備えた回流水槽によれ
ば、水槽内の水を強制的に循環させて、計測部内に一定
方向の水流を生じさせ、計測部の水流中においた物体に
よって引き起こされる音の計測を行う回流水槽におい
て、回流水槽のコーナー部に吸音室を設け、吸音室の内
部に回流水槽内の流体と同一の流体を充填し、吸音室と
回流水槽のコーナー部との境界面を音透過材で形成し、
吸音室の内部を吸音材で前後に仕切り、吸音室の内面を
吸音楔材で被覆形成したことにより、水を強制循環させ
る場合に生じる流体騒音を、コーナー部で反射させずに
吸音室の内部の吸音材及び内面の吸音楔材で可能な限り
吸収して、流体騒音が計測部での音響計測の評価に与え
る悪影響を可及的に小さくすることができる。

【００３５】また、請求項２のように、吸音室の内部
が、複数の吸音材が一定間隔で配置されて多層に仕切ら
れている場合には、複数の吸音材で更に流体騒音を吸収
することができる等、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】この発明の実施の形態を示す回流水槽の概略全
体側断面図である。

【図２】この発明の実施の形態を示す吸音室の側断面図
である。

【図３】この発明の実施の形態を示す吸音楔材の斜視図
である。

【図４】この発明の実施の形態を示す吸音楔材のテーパ
ー部長さと遮断周波数との関係図である。

【図５】この発明の実施の形態を示す吸音楔材の特性に
対するテーパー部長さの影響図である。

【符号の説明】

１ 回流水槽 １ａ 計測部 １ｂ 流入管路 １ｃ 排出管路 １ｄ 連通管路 １ｅ コーナー部 ２ 吸音室 ２ａ 音透過材 ２ｂ 吸音材 ２ｃ 吸音楔材 ３ インペラ ３ａ モーター ４ ガイドベーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽内の水を強制的に循環させて、計測
   部内に一定方向の水流を生じさせ、計測部の水流中にお
   いた物体によって引き起こされる音の計測を行う回流水
   槽において、回流水槽のコーナー部に吸音室を設け、吸
   音室の内部に回流水槽内の流体と同一の流体を充填し、
   吸音室と回流水槽のコーナー部との境界面を音透過材で
   形成し、吸音室の内部を吸音材で前後に仕切り、吸音室
   の内面を吸音楔材で被覆形成したことを特徴とする直進
   透過型多層吸音室を備えた回流水槽。
2. 【請求項２】 吸音室の内部は、複数の吸音材が一定間
   隔で配置されて多層に仕切られている請求項１記載の直
   進透過型多層吸音室を備えた回流水槽。