JP2002228542A - 気流吹出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗騒音に対する低減効果が向上された気流吹
出し装置を提供する。 【解決手段】 気流吹出し部３８からの気流は、第１案
内部３９によって主流の速い流れが外方へ導かれ、第２
案内部４０によって伴流の遅い流れが内方へ導かれ、こ
れらの主流と伴流とを混合する。この混合によって、主
流と伴流との速度の変化率が緩和され、こうしてせん断
流に起因する噴流騒音が低減される。また第１案内部３
９と第２案内部４０とは、気流の流れ方向下流側の気流
吹出し部３８に設け、前記気流吹出し部３８内の境界層
を、層流境界層から乱流境界層に変化させて、周方向に
流れの流体力学的挙動の同時性を弱め、気流吹出し部か
ら放出される流れを、非一様化し、渦放出に起因する騒
音を抑制するとともに、噴流騒音および渦騒音の両者が
ともに低減され、気流吹出し部３８から吹出された気流
によるせん断流および渦の挙動が脆弱化され、暗騒音が
低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風洞実験設備、ト
ンネル換気塔および空調ダクトなどの気流吹出し口とし
て好適に実施することができる気流吹出し装置に関し、
さらに詳しくは、前記気流吹出し装置の気流の吹出し時
に発生する暗騒音を低減するための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の技術の低騒音風洞１の
一部を簡略化して示す断面図である。所定形状を有する
試験体Ｍの空力騒音の実験では、送風時において試験体
Ｍに起因しない不要な雑音、すなわち暗騒音を、その試
験体Ｍに要求される騒音レベル以下に抑制する必要があ
り、このような暗騒音が少ない低騒音風洞として、回流
式風洞１が用いられている。この回流式風洞１は、軸線
２上に間隔をあけて設けられるノズル３とコレクタ４と
を有する。これらのノズル３とコレクタ４との間には、
前記間隔によって計測空間５が介在される。なお、他の
低騒音風洞１として、吹出し式風洞が周知であるが、前
記回流式風洞１のようにコレクタ４は存在しない。

【０００３】前記回流式風洞１において、計測空間５に
は、高速鉄道車両、航空機および自動車などを模擬した
縮小模型が試験体Ｍとして設置される。ノズル３から所
定の流速で吹出された気流は、試験体Ｍが配置される計
測空間５を経て、コレクタ４内へ吸引されて回収され、
図示しない整流板および送風機などが設けられる回流風
洞部によって加速および整流された後、再びノズル３か
ら吹出される。前記試験体Ｍから発生する音響は、集音
マイクによって集音され、その音響信号は、試験体Ｍの
形状に対する空力特性などを算出するためのデータとし
て用いられる。

【０００４】このような回流式風洞１においては、
（ａ）ノズル３の内壁面６上の境界層７から発生する境
界層騒音、（ｂ）ノズル３の下流側開口端の吹出し口３
ａから放出された渦９の放出によって発生する渦騒音、
（ｃ）ノズル３から吹出された気流のうちの撹拌の影響
を受けないポテンシャルコア１１の主流（コア流ともい
う）とその周囲の静止した空気１３との速度差によって
生じた乱流拡散層１５のせん断流１６から発生する噴流
騒音、ならびに（ｄ）せん断流１６の渦と前記乱流拡散
層１５の周囲の伴流１８の渦とがコレクタ４の壁面２０
で衝突することによって生じる騒音、などを含む暗騒音
が不可避的に発生するため、この暗騒音をできるだけ低
減することができる技術が求められている。

【０００５】図１１は、暗騒音を低減するための従来の
技術の風洞に備えられるノズル３の吹出し口３ａの一部
を示す斜視図であり、この従来の技術は、特開平６−２
０１５１２号公報に開示されている。この従来の技術で
は、噴流騒音（ｃ）の大きさは噴流周囲のせん断流１６
の強さに依存し、このせん断流１６の強さは、ノズル３
の内壁面６の境界層７の状態に影響を受け、この境界層
７は、層流境界層が乱流境界層に比べて、周方向に同時
性があるせん断流を発生し易く、かつ渦を放出し易い、
という見地に基づいて、ノズル３の内壁面６上の境界層
７を層流境界層から乱流境界層へ遷移し易くし、境界層
７の周方向の厚さ分布を非一様にすることによって、境
界層７の周方向の同時性を弱くし、また境界層７を厚み
Ｔを大きくすることによって、せん断流の速度勾配を緩
和して強さを弱め、せん断流に起因する噴流騒音および
渦騒音を低減している。

【０００６】具体的には、図１１（１）に示されるよう
に、ノズル３の開放端の吹出し口３ａの内壁面６に、主
流の流れ方向下流側になるにつれて内方（図１１（１）
の上方）に突出する複数の多角錘状の突起物２０、ある
いは図１１（２）に示されるように、主流の流れ方向下
流側になるにつれて外方（図１１（２）の下方）に突出
する複数の三角錘状の凹状部２１によって形成される溝
２２を、周方向に所定の間隔ΔＬ１，ΔＬ２をあけて、
前記主流の流れ方向に沿ってそれぞれ設け、このような
突起物２０および溝２２によって、ノズル３の内壁面６
上の境界層７の部分的な乱流境界層への遷移を促進し、
境界層７内の流れの挙動に対する同時性を弱めて、渦騒
音および噴流騒音を低減している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では、図１１（１）の複数の突起物２０をノズル３の吹
出し口３ａの内壁面６に設けること、および図１１
（２）の複数の三角錐状の溝２２をノズル３の吹出し口
３ａの内壁面６に設けることによって、境界層７を拡散
し、前記境界層７を形成している気流の流れを、同時性
の高い状態から低い状態、すなわち非同時性への移行を
促進するとともに、乱流へ遷移させ、これによって渦騒
音およびせん断流による噴流騒音のある程度の低減を図
ることが可能であるが、それには限界がある。

【０００８】すなわち、上記の従来の技術においては、
上記の渦騒音および噴流騒音を含む暗騒音のより高い低
減効果を達成するには、前記突起物２０および溝２２の
形状寸法の変更などによって、境界層７の非同時性の促
進および境界層厚の増加を図る必要があるが、それには
主流に大きな影響を与えて乱さない範囲で実現しなけれ
ばならないというという制限がある。

【０００９】そのため、渦騒音および噴流騒音に対する
低減効果が得られるとしても、前記ノズル３の内側に存
在して気流に大きな影響を与える前記突起物２０および
溝２２の形状寸法をむやみに変更することはできず、特
に低周波数域の暗騒音を充分に低減することができない
という問題がある。このような問題は、上記の風洞に限
らず、たとえばトンネル換気塔および空調ダクトなどの
気流吹出し部においても、同様である。

【００１０】本発明の目的は、暗騒音に対する低減効果
を向上することができるようにした気流吹出し装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、気流を吹出す気流吹出し部に、前記気流の流れ方向
に延びかつ前記気流を流れ方向下流側になるにつれて外
方へ案内する第１案内部と、前記流れ方向に延びかつ前
記気流を流れ方向下流側になるにつれて内方へ案内する
第２案内部とを、周方向に交互に設けることを特徴とす
る気流吹出し装置である。

【００１２】本発明に従えば、気流吹出し部から吹出さ
れる気流は、第１案内部によって主流の速い流れが外方
へ導かれ、第２案内部によって伴流の遅い流れが内方へ
導かれ、これらの主流と伴流とを混合することができ
る。この混合によって、気流吹出し部から吹出された気
流のうち、ポテンシャルコアの周囲に形成される乱流拡
散層のせん断流の強さが外側へ向かうにつれて小さくな
っていく変化の度合い、すなわち主流と伴流との速度の
変化率が緩和され、こうしてせん断流に起因する噴流騒
音が低減される。

【００１３】また、前記第１案内部と第２案内部とは、
気流の流れ方向下流側の気流吹出し部に設けられるの
で、前記気流吹出し部内の境界層を、層流境界層から乱
流境界層に変化させて、周方向に流れの流体力学的挙動
の同時性を弱め、気流吹出し部から放出される流れを、
非一様化する。このような周方向の流れの非一様化によ
って、気流吹出し部から同時に放出される大きな渦を細
かく粉砕し、こうして渦放出に起因する騒音が抑制さ
れ、渦騒音が低減される。

【００１４】以上のようにして噴流騒音および渦騒音の
両者がともに低減されるので、気流吹出し部から吹出さ
れた気流、すなわち噴流による暗騒音の主な発生原因と
なるせん断流および渦の挙動が脆弱化され、前記従来の
技術に比べて、暗騒音のより高い低減効果を達成するこ
とができる。

【００１５】請求項２記載の本発明は、第１案内部の外
方への突出量および第２案内部の内方への突出量は、平
坦状の気流吹出し部によって予め測定した境界層の厚さ
の０.１〜０.５倍に選ばれることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、気流吹出し部に、外方お
よび内方への各突出量が境界層の厚さの０.１〜０.５倍
の第１および第２案内部がそれぞれ形成されることによ
って、確実に暗騒音を低減することができる。前記境界
層は、気流吹出し部に第１および第２案内部が形成され
ていない平坦状の気流吹出し部に生じる境界層であっ
て、この境界層の厚さを予め測定し、あるいは第１およ
び第２案内部が形成されていない別途の気流吹出し装置
を用いて、前記境界層の厚さを測定しておき、こうして
得られた境界層の厚さに基づいて、前記第１および第２
案内部の外方および内方への各突出量が、上記のように
それぞれ決定される。

【００１７】前記第１案内部の外方への突出量が境界層
の厚さの０.１倍未満であれば、気流吹出し部の周囲の
空気に向けて導かれて混合する主流が極端に少なくな
り、実質上、噴流騒音の効果的な低減を図ることができ
ない。また、前記第１案内部の突出量が前記境界層の厚
さの０.５倍を超えると、第１案内部によって外方へ放
散される気流が過度に多くなって主流、すなわち層流域
に影響を与え、流れを乱してしまうという不具合が生じ
る。

【００１８】また、前記第２案内部の内方への突出量が
前記境界層の厚さの０.１倍未満であれば、主流に向け
て導かれて混合する伴流が極端に少なくなり、実質上、
噴流騒音の効果的な低減を図ることができない。また、
前記第２案内部の突出量が前記境界層の厚さの０.５倍
を超えると、第２案内部は主流、すなわち層流域に影響
を与え、流れを乱してしまうという不具合が生じる。そ
のため、第２案内部の突出量は、上記のように境界層の
厚さの０.１〜０.５倍とすることによって、確実に暗騒
音の低減効果を達成することができる。

【００１９】請求項３記載の本発明は、第１および第２
案内部の内方への突出量は、気流吹出し装置の前記気流
の流れ方向に沿う長さの０．００２〜０．０８倍に選ば
れることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、気流吹出し部に外方およ
び内方への突出量が気流吹出し装置の流れ方向に沿う長
さの０．００２〜０．０８倍の第１および第２案内部が
形成されることによって、確実に暗騒音を低減すること
ができる。

【００２１】前記第１案内部の外方への突出量が、前記
流れ方向に沿う長さの０．００２倍未満であれば、主流
に向けて導かれて混合する伴流が極端に少なくなり、実
質上、噴流騒音の効果的な低減を図ることができない。
また、前記第１案内部の突出量が前記流れ方向に沿う長
さの０．０８倍を超えると、第１案内部によって外方へ
放散される気流が過度に多くなって主流、すなわち層流
域に影響を与え、流れを乱してしまうという不具合が生
じる。

【００２２】また、第２案内部の内方への突出量が、前
記流れ方向に沿う長さの０．００２倍未満であれば、主
流に向けて導かれて混合する伴流が極端に少なくなり、
実質上、噴流騒音の効果的な低減を図ることができな
い。また、前記第２案内部の突出量が前記流れ方向に沿
う長さの０．０８倍を超えると、第２案内部は主流、す
なわち層流域に影響を与え、流れを乱してしまうという
不具合が生じる。

【００２３】したがって第１および第２案内部の各突出
量は、上記のように気流吹出し装置の流れ方向に沿う長
さの０．００２〜０．０８倍に選ばれ、確実に暗騒音の
低減効果を達成することができる。

【００２４】請求項４記載の本発明は、各第１案内部の
周方向の間隔および各第２案内部の周方向の各間隔は、
平坦状の気流吹出し部によって予め測定した境界層の厚
さの１.５〜２.５倍に選ばれることを特徴とする。

【００２５】本発明に従えば、気流吹出し部に周方向に
境界層の厚さの１.５〜２.５倍の間隔で第１および第２
案内部を形成することによって、主流への伴流の混合を
確実に行い、せん断流の強さを確実に減少させることが
できる。

【００２６】前記第１および第２案内部の周方向の各間
隔が境界層の厚さの１.５倍未満であれば、主流が伴流
によって過度に乱され、充分な暗騒音の低減効果を得る
ことができない。また前記間隔が２．５を超えると、主
流と伴流との混合が充分行われなくなり、気流放出に対
する同時性を充分に低減することができなくなり、噴流
騒音に対して充分な低減効果が得られないという不具合
が生じる。したがって上記のように、第２案内部を境界
層の厚さの１．５〜２．５倍の間隔で気流吹出し部に設
けることによって、確実に暗騒音を低減することが可能
となる。

【００２７】請求項５記載の本発明は、前記第１および
第２案内部のうち少なくともいずれか一方は、前記気流
の流れ方向下流側になるにつれて拡開していることを特
徴とする。

【００２８】本発明に従えば、前記気流吹出し部に周方
向に交互に隣接して設けられる第１および第２案内部の
うち少なくともいずれか一方、すなわち第１および第２
案内部のいずれか一方が、気流の流れ方向下流側になる
につれて拡開して形成される。第１案内部だけが拡開し
て形成される場合には、第１案内部によって主流が流れ
方向下流側になるにつれて外方へ案内されるとともに、
周方向両側へも案内され、この周方向両側へ案内された
気流によって、伴流がより一層撹拌され、流れに対する
周方向の同時性を弱めることができる。

【００２９】また、第２案内部が前記気流の流れ方向下
流側になるにつれて拡開して形成される場合には、第２
案内部によって伴流が流れ方向下流側になるにつれて内
方へ案内されるとともに、周方向両側へ案内され、この
周方向両側へ案内された気流によって、主流がより一層
撹拌され、流れに対する周方向の同時性を弱めることが
できる。

【００３０】さらに、第１および第２案内部の双方が前
記流れ方向下流側になるにつれて拡開して形成される場
合には、前記第１案内部による伴流の撹拌効果と、前記
第２案内部による主流の撹拌効果とが得られ、さらに気
流に対する周方向の同時性を打ち消すことができる。

【００３１】このように第１および第２案内部のうち少
なくともいずれか一方が気流の流れ方向下流側になるに
つれて拡開することによって、主流および伴流の一方ま
たは主流および伴流の双方を撹拌して、気流吹出し部か
ら吹出される気流の周方向の同時性を脆弱化し、噴流騒
音を減収させることができる。

【００３２】請求項６記載の本発明は、前記気流吹出し
装置には、気流吹出し部を外囲し、この気流吹出し部か
ら前記流れ方向上流側に延びる筒状の伴流案内カバー体
が設けられることを特徴とする。

【００３３】本発明に従えば、前記伴流案内カバー体に
よって、主流の気流吹出し部からの吹出しによって伴流
を発生し易くし、前記気流吹出し部の周囲に生じる伴流
への外乱の影響、たとえば伴流の一部の外方へ拡散ある
いは流速のばらつきなどによるみだれを防止して、安定
して周方向に均一な伴流を生じさせ、確実に主流と伴流
とを混合させて、せん断流による騒音を低減し、暗騒音
を減少させることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
気流吹出し装置３０を示す斜視図である。本実施の形態
の気流吹出し装置３０は、後述の図２に示す回流式風洞
４１の吹出しノズルとして用いることができ、気流の流
れ方向Ａに対して垂直な断面が四角形状の胴部３１と、
胴部３１の前記流れ方向Ａ上流側の一端部から直角に屈
曲して外方に突出するフランジ３２と、このフランジ３
２を後述する風洞本体３３の流れ方向Ａ下流側の端部に
設けられるフランジ３４に着脱可能に連結する連結手段
３５と含む。前記胴部３１は、空力音が発生しないよう
に内面が平滑化され、たとえばアルミニウム合金、スチ
ール、複合材またはプラスチックなどの硬質材料から成
る。

【００３５】前記気流は、本実施の形態において、後述
の回流式風洞４１によって循環される空気をいう。ま
た、前記気流吹出し装置３０は、吹出し式風洞に対して
も適用可能であり、この場合、送風機などの気流発生設
備からの吹出し気流が使用される。本実施の形態では、
風洞へ適用したときの一例として、回流式風洞４１につ
いて説明する。

【００３６】前記連結手段３５は、各複数のボルト３６
およびナット３７によって実現され、各フランジ３２，
３４に周方向に間隔をあけて形成されるボルト挿通孔に
挿通された各ボルト３６の軸部にナット３７が螺着さ
れ、各フランジ３２，３４が、各内周部間で気流を乱さ
ないように、段差のない実質的に連続した内周面を成し
て、着脱可能にフランジ接合される。

【００３７】胴部３１の流れ方向Ａ下流側の他端部に
は、気流を吹出す吹出し口４３を規定する気流吹出し部
３８が設けられる。この気流吹出し部３８は、前記気流
の流れ方向Ａ下流側になるにつれて外方へ傾斜し、内側
から見て外方へ突出する断面が凹状の第１案内部３９
と、前記流れ方向Ａ下流側になるにつれて内方へ傾斜
し、内側から見て手前に突出する断面が逆凹状の第２案
内部４０とが、周方向に後述の一定の間隔ΔＬ３をあけ
て交互に形成される。

【００３８】図２は、気流吹出し装置３０を備える回流
式風洞４１の全体の構成を模式的に示す平面図である。
この回流式風洞４１は、内壁が吸音構造とされる計測室
４２と、計測室４２内で気流の吹出し口４３および吸込
み口４４が同一軸線上に間隔をあけて対向して設けられ
る、平面形状が略Ｃ字状の前記風洞本体３３とを有す
る。

【００３９】風洞本体３３内には、送風機４６が設けら
れ、この送風機４６は、前記流れ方向Ａの気流を風洞本
体３３内に発生させ、その気流の風量を、前記吹出し口
４３および吸込み口４４間の計測領域で実験目的に応じ
た希望する流速が得られるように、調整可能に構成され
ている。

【００４０】風洞本体３３は、前記吸込み口４４から流
れ方向Ａ下流側に向かって、第１拡散部５０、第１屈曲
部５１、第１直胴部５２、第２屈曲部５３、第２拡散部
５４、第３屈曲部５５、第２直胴部５６、第４屈曲部５
７、第３直胴部５８および縮流部５９を有する。

【００４１】第１〜第４屈曲部５１，５３，５５，５７
には、流れ方向Ａ上流側からの気流をほぼ直角に屈曲さ
せて、流れ方向Ａ下流側に導く各複数の第１〜第４案内
ブレード６１〜６４がそれぞれ設けられる。また、第１
および第２直胴部５２，５６には、金網などによって実
現される消音器６５，６６が設けられる。これらの消音
器６５，６６は、前記送風機４６の運転時に、送風機４
６から発生する振動を吸収して減衰させ、前記振動が風
洞内の空気を伝達媒体として、吹出し口４３および吸込
み口４４に伝達されて導かれることを防止している。さ
らに、第３直胴部５８には、縮流部５９よりも流れ方向
Ａの上流側で気流を整流する整流器６７が設けられる。

【００４２】このような風洞本体３３の流れ方向Ａ下流
側の端部には、前述したように、連結手段３５によって
気流吹出し装置３０が設けられる。この気流吹出し装置
３０の気流吹出し部３８は、前記吹出し口４３を規定
し、この吹出し口４３から吹出される気流によって、た
とえば鉄道車両模型および航空機模型などのような試験
体６８の風洞実験が行われる。

【００４３】図３は、気流吹出し部３８を図１の切断面
線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た拡大断面図である。前記気流
吹出し部３８は、流れ方向Ａに沿う軸線方向に長さＬ１
を有する範囲にわたって、周方向全周にわたって形成さ
れる。この長さＬ１は、後述の各第２案内部４０の内側
への突出量ｈ２の８倍以上に選ばれる。

【００４４】このような気流吹出し部３８において、前
記外方へ突出する各第１案内部３９の突出量ｈ１は、胴
部３１のフランジ３２寄りの平坦状の基部７０の内面７
１ａを含む４つの各仮想平面から外側（図３では上方）
へ垂直な方向に、気流吹出し部３８の仮想線で示す出口
端における後述の境界層７２の厚さＴの０.１〜０.５倍
（ｈ１＝０．１・Ｔ〜０．５・Ｔ）に選ばれる。また、
第１案内部３９の周方向の間隔ΔＬ３ａは、前述の図１
に示されるように、気流吹出し部３８の出口端における
境界層７２の厚さＴの１.５〜２.５倍（ΔＬ３ａ＝１．
５・Ｔ〜２．５・Ｔ）に選ばれる。

【００４５】また、前記気流吹出し部３８において、内
方へ突出する各第２案内部４０は、上記の各第１案内部
３９間に周方向に一体的に連なって形成され、内方（図
３では下方）への突出量ｈ２は、前記基部７０の内面７
１ｂを含む４つの各仮想平面から気流吹出し部３８の前
記出口端における境界層７２の厚さＴの０.１〜０.５倍
（ｈ２＝０．１・Ｔ〜０．５・Ｔ）に選ばれる。さら
に、各第２案内部４０の周方向の間隔ΔＬ３ｂは、前述
の図１に示されるように、気流吹出し部３８内の境界層
７２の厚さＴの１.５〜２.５倍（ΔＬ３＝１．５・Ｔ〜
２．５・Ｔ）に選ばれる。

【００４６】上記の境界層７２は、仮想線で示されるよ
うに、気流吹出し部３８に第１および第２案内部３９，
４０が形成されていない状態で、前記気流吹出し部３８
に生じる境界層であって、この境界層７２の厚さＴを予
め測定し、あるいは第１および第２案内部３９，４０が
形成されていない別途の気流吹出し装置を用いて、前記
境界層７２の厚さＴを測定しておき、こうして得られた
境界層７２の厚さＴに基づいて、前記第１および第２案
内部３９，４０の外方および内方への各突出量ｈ１，ｈ
２が、上記のようにそれぞれ決定される。なお、前記第
１および第２案内部３９，４０が形成されていない気流
吹出し部は、次に本実施の形態に対する比較例として示
す図４（１）の気流吹出し部３８’に相当する。

【００４７】図４は、本実施の形態の気流吹出し部３８
および比較例の気流吹出し部３８’から吐出された気流
の流速分布を示す図であり、図４（１）は比較例の気流
吹出し部３８’から吹出された気流の流速分布を示し、
図４（２）は本実施の形態の第１および第２案内部３
９，４０が形成された気流吹出し部３８から吹出された
気流の流速分布を示す。図４（１）に示されるように、
本実施の形態でいう第１および第２案内部３９，４０が
形成されていない比較例の平坦筒状の気流吹出し部３
８’では、境界層７２の気流の撹拌による混合がほとん
ど発生しないため、中央の主流に対して周縁の気流は、
壁面に近づくにつれて急激に速度Ｖ１が減少し、強い渦
を発生し易く、さらにせん断流が強くなり、渦騒音およ
び噴流騒音を発生する。

【００４８】これに対して本実施の形態では、図４
（２）に示されるように、気流吹出し部３８には交互に
第１案内部３９と第２案内部４０とが形成されるので、
境界層７２の気流が撹拌されて混合し、境界層７２の厚
みを積極的に増加させ、主流に対して周縁部の流速Ｖ２
は緩やかに減少する。これによってせん断流による噴流
騒音が減少する。

【００４９】図５は、本実施の形態の気流吹出し部３８
および比較例の気流吹出し部３８’から放出される各気
流の状態を示す図であり、図５（１）は比較例の気流吹
出し部３８’から放出された気流の状態を示し、図５
（２）は本実施の形態の気流吹出し部３８から放出され
た気流の状態を示す。図５（１）に示されるように、本
実施の形態でいう第１および第２案内部３９，４０が形
成されていない比較例の平坦筒状の気流吹出し部３８’
では、大きな渦が、矢符Ｆ１で示されるように、同時に
放出される。

【００５０】これに対して、図５（２）に示されるよう
に、第１案内部３９と第２案内部４０とが交互に形成さ
れる本実施の形態の気流吹出し部３８では、この気流吹
出し部３８の内側の早い流れの気流が、第１案内部３９
によって、矢符Ｆ２で示されるように外側に放出され、
外側の遅い流れの気流が第２案内部４０によって、矢符
Ｆ３で示されるように、内側に放出されるので、渦が周
方向に分断され、渦放出の同時性がなくなり、これによ
って渦騒音が減衰される。

【００５１】図６は、本件発明者による暗騒音の低減効
果を確認するための実験における測定条件を簡略化して
示す平面図である。本件発明者は、前述の図２に示され
るような風洞４１を模擬した実験設備によって、図５お
よび図６で比較例として述べた平坦筒状の気流吹出し部
３８’を有する気流吹出し装置（比較例）、および前記
第１案内部３９と第２案内部４０とが周方向に交互に形
成された本実施の形態の気流吹出し部３８を有する気流
吹出し装置（実施例）を、それぞれ模擬気流吹出し装置
Ｊとして風洞本体３３に順次付け換えて、集音マイクＭ
によって計測した。

【００５２】風洞本体３３の気流の流れ方向下流側に
は、コレクタＣを同一軸線上に配置し、風洞本体３３に
装着された模擬気流吹出し装置Ｊから吹出される気流の
速度を変化させた場合（後述の図７）、および前記模擬
気流吹出し装置Ｊから一定の速度（＝３００ｋｍ／ｈ）
で気流を放出した場合（後述の図８）について、暗騒音
の低減効果を確認した。前記集音マイクＭは、模擬気流
吹出し装置ＪおよびコレクタＣの中心軸線を含む仮想一
水平面上で、模擬吹出し装置Ｊの有効内径Ｄに対して、
模擬吹出し装置Ｊの下流側端部からコレクタＣ側に１
Ｄ、前記中心軸線から一側方に１．５Ｄの位置に設置し
た。次に、その測定結果について述べる。

【００５３】図７は、風速変化に対して集音マイクＭに
よって測定された騒音レベル[ｄＢＡ]と風速[ｍ/sec]と
の関係を示すグラフである。同図において、ラインａは
比較例として上記の平坦筒状の模擬気流吹出し装置Ｊを
用いて風速を変化させながら音圧レベルを測定したとき
の結果を示し、ラインｂは実施例として上記の第１およ
び第２案内部３９，４０が形成される模擬気流吹出し装
置Ｊを用いて風速を変化させながら音圧レベルを測定し
たときの測定結果を示す。同図から明らかなように、本
実施例の暗騒音低減効果が確認された。

【００５４】図８は、１／３オクターブバンド中心周波
数について集音マイクＭによって測定された騒音レベル
の変化を示すグラフである。同図において、ラインｄは
比較例を示し、ラインｅは実施例を示す。このような１
／３オクターブバンド中心周波数[Hz]において、本実施
例の低減効果が低周波領域で高いことが確認された。

【００５５】以上のような構成によれば、気流吹出し部
３８から吹出される気流は、第１案内部３９によって主
流の速い流れが外方へ導かれ、第２案内部４０によって
伴流の遅い流れが内方へ導かれ、これらの主流と伴流と
を混合することができる。この混合によって、気流吹出
し部から吹出された気流のうち、ポテンシャルコアの周
囲に形成される乱流拡散層のせん断流の強さ、すなわち
主流と伴流との速度の変化率が緩和されることによっ
て、せん断流に起因する騒音が抑制されて、噴流騒音が
低減される。

【００５６】また、前記第１案内部３９と第２案内部４
０とが気流吹出し部３８に設けられるので、前記気流吹
出し部３８内の境界層７２を、層流境界層から乱流境界
層に変化させて、周方向に流れの流体力学的挙動の同時
性を弱め、気流吹出し部３８から放出される流れを、非
一様化する。このような周方向の流れの非一様化によっ
て、気流吹出し部３８から同時に放出される大きな渦を
細かく分断し、渦放出に起因する騒音が抑制され、渦騒
音が低減される。

【００５７】さらに気流吹出し部３８には、周方向に予
め、または別途に測定した境界層７２の厚さＴの１.５
〜２.５倍以下の間隔ΔＬ３ａ，ΔＬ３ｂで、第１およ
び第２案内部３９，４０を形成することによって、主流
と伴流との混合を確実に行い、せん断流の強さを確実に
緩和することができる。

【００５８】前記第１案内部３９の外方への突出量ｈ１
が境界層７２の厚さＴの０.１倍未満であれば、気流吹
出し部３８の周囲の空気に向けて導かれて混合する主流
が極端に少なくなり、実質上、噴流騒音の効果的な低減
を図ることができない。また、前記第１案内部３９の突
出量ｈ１が前記境界層７２の厚さＴの０.５倍を超える
と、第１案内部３９によって外方へ放散される気流が過
度に多くなって主流、すなわち層流域に影響を与え、流
れを乱してしまうという不具合が生じる。

【００５９】第２案内部４０の周方向の間隔ΔＬ３が境
界層７２の厚さＴの１.５倍未満であれば、主流が伴流
によって過度に乱され、充分な暗騒音の低減効果を得る
ことができない。また前記間隔ΔＬ３が２．５を超える
と、前記第２案内部４０によって主流に向けて供給され
る伴流が少なくなり、主流と伴流との混合が充分行われ
なくなり、噴流騒音に対して充分な低減効果が得られな
いという不具合が生じる。したがって上記のように、第
２案内部４０を境界層７２の厚さＴの１．５〜２．５倍
の間隔ΔＬ３で気流吹出し部３８に設けることによっ
て、確実に暗騒音を低減することが可能となる。

【００６０】さらに気流吹出し部３８に内方への突出量
ｈ２が境界層７２の厚さＴの０.１〜０.５倍の第２案内
部４０が形成されることによって、確実に暗騒音の低減
効果を達成することができる。この第２案内部４０の突
出量ｈ２が前記境界層７２の厚さＴの０.１倍未満であ
れば、主流に向けて導かれて混合する伴流が極端に少な
くなり、実質上、噴流騒音の低減効果を得ることができ
ない。

【００６１】また、前記第２案内部４０の突出量ｈ２が
前記境界層７２の厚さＴの０.５倍を超えると、第２案
内部４０は主流、すなわち層流域に影響を与え、流れを
乱してしまうという不具合が生じる。そのため、第２案
内部４０の突出量ｈ２は、上記のように境界層７２の厚
さＴの０.１〜０.５倍とすることによって、確実に暗騒
音の低減効果を達成することができる。

【００６２】このようにして噴流騒音および渦騒音が低
減されるので、気流吹出し部３８から吹出された気流、
すなわち噴流による暗騒音の発生が抑制され、前記従来
の技術に比べて、暗騒音に対してより高い低減効果を達
成することができる。

【００６３】さらに本発明の実施の他の形態では、上記
の実施の形態に加えて、図９の縦断面図に示されるよう
に、風洞本体３３の気流の流れ方向Ａ下流側の端部と、
気流吹出し装置３０とを外囲する筒状の伴流案内カバー
体４８を、前記気流吹出し装置３０の軸線と同軸に設
け、各フランジ３２，３４を前記流れ方向Ａに滑らかな
流線形状の案内面４９ａを有する伴流内カバー体４９に
よって覆うように構成される。

【００６４】前記伴流案内カバー体４８の流れ方向Ａ下
流側端部には、前記気流吹出し装置３０の第１および第
２案内部３９，４０にそれぞれ対応して同一の間隔ΔＬ
３で、内方および外方に凹および凸となる第１および第
２伴流案内部１３９，１４０が周方向に交互に形成され
る。

【００６５】上記伴流案内カバー体４８によって、気流
吹出し装置３０の気流吹出し部３８から吹出された気流
によって発生する伴流に対する外乱の影響を少なくして
流れを安定化することができる。また、伴流案内カバー
体４８に第１および第２伴流案内部１３９，１４０が第
１および第２案内部３９，４０に設けられるので、第１
および第２案内部３９，４０によって、前述の図５
（２）のように、外向きおよび内向きに導かれる気流Ｆ
２，Ｆ３を形成し易くし、確実に主流と伴流とを混合し
て前記せん断流に起因する暗騒音を低減することができ
る。さらに、各フランジ３２，３４が第２伴流内カバー
体４９によって覆われるので、各フランジ３２，３４に
よる気流の乱れが防がれ、より一層、伴流を安定して形
成することができる。

【００６６】本発明の実施の他の形態では、図９の実施
の形態の伴流案内カバー体４８において、第１および第
２伴流案内部１３９，１４０を設けず、流れ方向Ｂ上流
側から下流側へ略平坦な曲面または平面で一様に連なる
構成であってもよい。

【００６７】上記の図９の実施の形態において、伴流案
内カバー体４８と気流吹出し装置３０との間の空間に、
気流Ｂの気流発生源として、前記風洞本体３３の気流を
導くようにしてもよく、また別途に送風機または圧縮器
などによって実現される送風設備を用いて、気流の流量
を暗騒音が最小となるように制御する構成であってもよ
い。

【００６８】本発明の実施のさらに他の形態では、第１
および第２案内部３９，４０の外方および内方への突出
量ｈ１，ｈ２は、気流吹出し装置３０の前記気流の流れ
方向Ａに沿う長さＬ（図１および図９参照）の０．００
２〜０．０８倍に選ばれてもよい。

【００６９】このような構成によれば、前記第１案内部
３９の外方への突出量ｈ１が、前記流れ方向Ａに沿う長
さＬの０．００２倍未満であれば、主流に向けて導かれ
て混合する伴流が極端に少なくなり、実質上、噴流騒音
の効果的な低減を図ることができない。また、前記第１
案内部３９の突出量ｈ１が前記流れ方向Ａに沿う長さＬ
の０．０８倍を超えると、第１案内部３９によって外方
へ放散される気流が過度に多くなって主流、すなわち層
流域に影響を与え、流れを乱してしまうという不具合が
生じる。

【００７０】また、第２案内部４０の内方への突出量ｈ
２が、前記流れ方向Ａに沿う長さＬの０．００２倍未満
であれば、主流に向けて導かれて混合する伴流が極端に
少なくなり、実質上、噴流騒音の効果的な低減を図るこ
とができない。さらに、前記第２案内部４０の突出量ｈ
２が前記流れ方向Ａに沿う長さＬの０．０８倍を超える
と、第２案内部４０は主流、すなわち層流域に影響を与
え、流れを乱してしまうという不具合が生じる。

【００７１】したがって第１および第２案内部３９，４
０の各突出量は、上記のように気流吹出し装置３０の流
れ方向Ａに沿う長さＬの０．００２〜０．０８倍に選ば
れ、確実に暗騒音の低減効果を達成することができる。

【００７２】本発明の実施の他の形態では、第１および
第２案内部３９，４０は半円錐形に限らず、その他の形
状、たとえば半四角錘形、三角錐形およびその他の多角
錘形であってもよく、同様な効果を達成することができ
る。このように前記第１および第２案内部のうち少なく
ともいずれか一方は、前記半円錐形、半四角錘形、三角
錐形およびその他の多角錘形などの気流の流れ方向Ａ下
流側になるにつれて拡開している形状とされてもよく、
さらに、前記気流吹出し部３８に周方向に交互に隣接し
て設けられる第１および第２案内部３９，４０のうち少
なくともいずれか一方が、気流の流れ方向Ａ下流側にな
るにつれて拡開して形成されてもよい。

【００７３】第１案内部３９だけが拡開して形成される
場合には、第１案内部３９によって主流が流れ方向下流
側になるにつれて外方へ案内されるとともに、周方向両
側へも案内され、この周方向両側へ案内された気流によ
って、伴流がより一層撹拌され、流れに対する周方向の
同時性を弱めることができる。

【００７４】また、第２案内部４０だけが拡開して形成
される場合には、第２案内部４０によって伴流が流れ方
向Ａ下流側になるにつれて内方へ案内されるとともに、
周方向両側へ案内され、この周方向両側へ案内された気
流によって、主流がより一層撹拌され、流れに対する周
方向の同時性を弱めることができる。

【００７５】さらに、第１および第２案内部３９，４０
の双方が前記流れ方向Ａ下流側になるにつれて拡開して
形成される場合には、前記第１案内部３９による伴流の
撹拌効果と、前記第２案内部４０による主流の撹拌効果
とが得られ、さらに気流に対する周方向の同時性を打ち
消すことができる。

【００７６】このように第１および第２案内部３９，４
０のうち少なくともいずれか一方が気流の流れ方向下流
側になるにつれて拡開することによって、主流および伴
流の一方または主流および伴流の双方を撹拌して、気流
吹出し部から吹出される気流の周方向の同時性を脆弱化
し、噴流騒音を減収させることができる。

【００７７】本発明は、風洞実験設備だけでなく、トン
ネル換気塔および空調ダクトなどの気流吹出し口として
好適に実施することができる。このような場合において
も、同様に暗騒音を確実に低減することができるととも
に、円滑かつ安定して気流を排出することができる。

【００７８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、噴流騒
音および渦騒音の両者がともに低減されるので、気流吹
出し部から吹出された気流、すなわち噴流による暗騒音
の主な発生原因となるせん断流および渦の挙動が脆弱化
され、前記従来の技術に比べて、暗騒音のより高い低減
効果を達成することができる。

【００７９】請求項２記載の本発明によれば、境界層の
厚さの０.１〜０.５倍とすることによって、より確実に
暗騒音の低減効果を達成することができる。

【００８０】請求項３記載の本発明によれば、第１およ
び第２案内部の各突出量が気流吹出し装置の流れ方向に
沿う長さの０．００２〜０．０８倍に選ばれるので、確
実に暗騒音の低減効果を達成することができる。

【００８１】請求項４記載の本発明は、第２案内部を境
界層の厚さの１．５〜２．５倍の間隔で気流吹出し部に
設けることによって、確実に暗騒音を低減することが可
能となる。

【００８２】請求項５記載の本発明によれば、第１およ
び第２案内部のうち少なくともいずれか一方が気流の流
れ方向下流側になるにつれて拡開して形成されるので、
主流と伴流とを撹拌して、気流吹出し部から吹出される
気流の周方向の同時性を低下させ、噴流騒音を減収させ
ることができる。

【００８３】請求項６記載の本発明によれば、伴流案内
カバー体によって、主流の気流吹出し部からの吹出しに
よって伴流を発生し易くし、気流吹出し部の周囲に生じ
る伴流への外乱の影響、たとえば伴流の一部の外方へ拡
散あるいは流速のばらつきなどによるみだれを防止し
て、安定して周方向に均一な伴流を生じさせ、確実に主
流と伴流とを混合させて、せん断流による騒音を低減
し、暗騒音を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の気流吹出し装置３０を
示す斜視図である。

【図２】気流吹出し装置３０を備える回流式風洞４１の
全体の構成を模式的に示す平面図である。

【図３】気流吹出し部３８を図１の切断面線ＩＩＩ−Ｉ
ＩＩから見た拡大断面図である。

【図４】本実施の形態の気流吹出し部３８および比較例
の気流吹出し部３８’から吐出された気流の流速分布を
示す図であり、図４（１）は比較例の気流吹出し部３
８’から吹出された気流の流速分布を示し、図４（２）
は本実施の形態の第１および第２案内部３９，４０が形
成された気流吹出し部３８から吹出された気流の流速分
布を示す。

【図５】本実施の形態の気流吹出し部３８および比較例
の気流吹出し部３８’から放出される各気流の状態を示
す図であり、図５（１）は比較例の気流吹出し部３８’
から放出された気流の状態を示し、図５（２）は本実施
の形態の気流吹出し部３８から放出された気流の状態を
示す。

【図６】本件発明者による暗騒音の低減効果を確認する
ための実験における測定条件を簡略化して示す平面図で
ある。

【図７】風速変化に対して集音マイクＭによって測定さ
れた騒音レベル[ｄＢＡ]と風速[ｍ/sec]との関係を示す
グラフである。

【図８】１／３オクターブバンド中心周波数について集
音マイクＭによって測定された騒音レベルの変化を示す
グラフである。

【図９】本発明の実施の他の形態を示す縦断面図であ
る。

【図１０】従来の技術の低騒音風洞１の一部を模式的に
示す断面図である。

【図１１】暗騒音を低減するための従来の技術の風洞に
備えられるノズル３の吹出し口３ａの一部を示す斜視図
である。

【符号の説明】 ３０ 気流吹出し装置 ３１ 胴部 ３２ フランジ ３３ 風洞本体 ３４ フランジ ３８ 気流吹出し部 ３９ 第１案内部 ４１ 回流式風洞 ４２ 計測室 ４３ 吹出し口 ４４ 吸込み口 ４５ 風洞本体 ４６ 送風機 ４８ 伴流外カバー体 ４９ 伴流内カバー体 ４９ａ 案内面 ５０ 第１拡散部 ５１ 第１屈曲部 ５２ 第１直胴部 ５３ 第２屈曲部 ５４ 第２拡散層 ５５ 第３屈曲部 ５６ 第２直胴部 ５７ 第４屈曲部 ５８ 第３直胴部 ５９ 縮流部 ６１〜６４ 第１〜第４案内ブレード ６５，６６ 消音器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白銀 英之 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 Ｆターム(参考） 2G023 AA01 AB07 AB13 3L080 BE02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気流を吹出す気流吹出し部に、前記気流
   の流れ方向に延びかつ前記気流を流れ方向下流側になる
   につれて外方へ案内する第１案内部と、前記流れ方向に
   延びかつ前記気流を流れ方向下流側になるにつれて内方
   へ案内する第２案内部とを、周方向に交互に設けること
   を特徴とする気流吹出し装置。
2. 【請求項２】 第１案内部の外方への突出量および第２
   案内部の内方への突出量は、平坦状の気流吹出し部によ
   って予め測定した境界層の厚さの０.１〜０.５倍に選ば
   れることを特徴とする請求項１記載の気流吹出し装置。
3. 【請求項３】 第１案内部の外方への突出量および第２
   案内部の内方への突出量は、気流吹出し装置の前記気流
   の流れ方向に沿う長さの０．００２〜０．０８倍に選ば
   れることを特徴とする請求項１記載の気流吹出し装置。
4. 【請求項４】 各第１案内部の周方向の間隔および各第
   ２案内部の周方向の間隔は、平坦状の気流吹出し部によ
   って予め測定した境界層の厚さの１.５〜２.５倍に選ば
   れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記
   載の気流吹出し装置。
5. 【請求項５】 前記第１および第２案内部のうち少なく
   ともいずれか一方は、前記気流の流れ方向下流側になる
   につれて拡開していることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１つに記載の気流吹出し装置。
6. 【請求項６】 前記気流吹出し装置には、気流吹出し部
   を外囲し、この気流吹出し部から前記流れ方向上流側に
   延びる筒状の伴流案内カバー体が設けられることを特徴
   とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の気流吹出し
   装置。