JP3143096B2 - 回流水槽の往復振動流発生装置 - Google Patents

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、測定部内に水の
往復振動流を生じさせるようにした回流水槽の往復振動
流発生装置に係り、特に、２基のインペラを交互に反対
方向に回転させると共に２基のインペラの回転に連動し
て開閉弁を開閉させ、或いは１基のインペラを交互に正
逆回転させると共にインペラの正逆回転に連動して開閉
弁を開閉させて、測定部内に短周期の水の往復振動流を
容易に発生させる回流水槽の往復振動流発生装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回流水槽の測定部内に実験用の種
々のタイプの水の往復振動流を発生させたい場合には、
循環水路中に配置されたピストンの往復運動を利用して
測定部内に水の往復振動流を発生させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ンを利用して短周期の水の往復振動流を発生させる場
合、水の抵抗が大きくなってピストンを短周期に往復運
動させるには、ピストンを強い力で往復駆動させる必要
があり、ピストンが大型になるという不都合があった。

【０００４】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、インペラを交互に反対方向に回転させ
ると共にインペラの回転に連動して開閉弁を開閉させ
て、測定部内に短周期の水の往復振動流を容易に発生さ
せることのできる回流水槽の往復振動流発生装置を提供
することにある。

【０００５】

【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、請求項１の発明は、測定部と循環水路とからなる
回流水槽において、循環水路に２基のインペラを間隔を
あけて相対向して配置し、２基のインペラの中間の循環
水路に開閉弁を設け、２基のインペラを交互に反対方向
に回転させると共に一方のインペラの回転中は他方のイ
ンペラの回転を停止させ、各インペラの回転が最大時又
は最大時を僅かに過ぎた時に開閉弁を全開し、一方のイ
ンペラ回転停止時から他方のインペラ回転開始時まで開
閉弁を全閉し、２基のインペラの回転及び停止に連動し
て開閉弁を開閉させて水槽内の水を強制的に往復循環さ
せ、測定部内に水の往復振動流を生じさせる手段よりな
るものである。

【０００６】また、請求項２の発明は、測定部と循環水
路とからなる回流水槽において、循環水路に２基のイン
ペラを間隔をあけて相対向して配置し、各インペラと測
定部との間の循環水路に開閉弁をそれぞれ設け、２基の
インペラを交互に反対方向に回転させると共に一方のイ
ンペラの回転中は他方のインペラの回転を停止させ、各
インペラの回転が最大時又は最大時を僅かに過ぎた時に
各開閉弁を全開し、一方のインペラ回転停止時から他方
のインペラ回転開始時まで各開閉弁を全閉し、２基のイ
ンペラの回転及び停止に連動して各開閉弁を開閉させて
水槽内の水を強制的に往復循環させ、測定部内に水の往
復振動流を生じさせる手段よりなるものである。

【０００７】また、請求項３の発明は、測定部と循環水
路とからなる回流水槽において、循環水路に正逆回転自
在な１基のインペラを間隔を配置し、循環水路に開閉弁
を設け、１基のインペラを交互に正逆回転させると共に
インペラの正逆回転が最大時又は最大時を僅かに過ぎた
時に開閉弁を全開し、回転するインペラ回転の回転停止
時からインペラの逆回転開始時まで開閉弁を全閉し、イ
ンペラの正逆回転及び停止に連動して開閉弁を開閉させ
て水槽内の水を強制的に往復循環させ、測定部内に水の
往復振動流を生じさせる手段よりなるものである。

【０００８】

【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。

【０００９】〔実施の形態−１〕ここで、図１は回流水
槽の概略全体側断面図、図２は制御機構図、図３は２基
のインペラの交互の回転と開閉弁の開閉との関係図であ
る。

【００１０】図において、回流水槽の往復振動流発生装
置は、水槽内の水を強制的に往復循環させて水槽内に往
復する水流を生じさせる装置で、水槽内の水を強制的に
往復循環させて水槽内に往復水流を生じさせる回流水槽
１、往復振動流を発生させる２基のインペラ２，３、２
基のインペラ２，３の回転及び停止に連動して循環水路
を開閉する開閉弁４などから構成されている。

【００１１】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、その上部側には往
復振動流を利用して種々の測定を行う測定部１ａが設け
られている。

【００１２】測定部１ａ内の長手方向の両端側には測定
部１ａ内に流入又は測定部１ａ内から流出する水の流出
入口がそれぞれ開口されている。これら流出入口がそれ
ぞれ形成された測定部１ａ両端側の外方側には流出入管
路１ｂ，１ｃが各々設けられている。

【００１３】流出入管路１ｂ，１ｃはその先端側が各々
下側方向に向かって約９０度湾曲されて上部コーナー部
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
度湾曲されて下部コーナー部１ｆ，１ｆがそれぞれ形成
されて、測定部１ａの下方に配設された連通管路１ｄの
両端部とそれぞれ接続されている。

【００１４】そして、回流水槽１は、これらの流出入管
路１ｂ，１ｃ、連通管路１ｄ並びに、各上部コーナー部
１ｅ，１ｅ及び下部コーナー部１ｆ，１ｆなどによっ
て、測定部１ａ内に往復振動流を起こさせる水の循環水
路が構成される。

【００１５】循環水路の一部を構成する連通管路１ｄの
内部には、往復振動流を起こさせる２基のインペラ２，
３が間隔をあけて相対向して配置されている。各インペ
ラ２，３のインペラシャフト２ｂ，３ｂは連通管路１ｄ
の外側に延びていて、流出入管路１ｂ，１ｃの外側下部
に設置されたモーター２ａ，３ａにそれぞれ連動連結さ
れている。

【００１６】間隔をあけて向かい合う２基のインペラ
２，３は、それぞれ反対向きに回転するように配置され
ている。即ち、図で例えば左側のインペラ２は反時計回
りの循環水流を起こすように回転し、又右側のインペラ
３は時計回りの循環水流を起こすように回転するように
配置されている。

【００１７】また、２基のインペラ２，３は交互に反対
方向に回転するようになっていて、同時に互いに逆向き
に回転することはない。即ち、例えば一方のインペラ２
が回転しているときには他方のインペラ３は回転を停止
し、又インペラ３が回転しているときにはインペラ２は
回転を停止している。インペラ２，３の回転及びその停
止はモーター２ａ，３ａの制御によって行われる。

【００１８】回流水槽１の各上部コーナー部１ｅ，１ｅ
には、ガイドベーン１ｇがそれぞれ設けられている。ガ
イドベーン１ｇは上部コーナー部１ｅ，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。ま
た、インペラ２，３の先端側にはステータ２ｃ，３ｃが
それぞれ近接して設けられている。

【００１９】２基のインペラ２，３の中間の循環水路の
一部を構成する連通管路１ｄには開閉弁４が設けられて
いる。開閉弁４は連通管路１ｄを開閉する弁で、開閉弁
４が閉じているときには、循環水流が遮られて循環水流
は止まる。

【００２０】開閉弁４は、一方向への流れの惰性を止め
て、逆方向への流れを容易に生じさせる機能を果たし、
２基のインペラ２，３との連動によって、短周期の往復
振動流を容易に発生させる機能を果たす。開閉弁４は、
連通管路１ｄの断面内に設けられた垂直軸回り又は水平
軸回りに回転して連通管路１ｄを開閉する。開閉弁４の
垂直軸又は水平軸は開閉モーター４ａに連動連結されて
いて、この開閉モーター４ａの駆動によって開閉弁４は
開閉される。

【００２１】開閉弁４は、２基のインペラ２，３の回転
及び停止に連動して連通管路１ｄを開閉するようになっ
ている。即ち、開閉弁４は各インペラ２，３の回転が最
大時又は最大時を僅かに過ぎた時に全開する。この最大
時を僅かに過ぎた時とは、最大回転時のインペラ２，３
によって送り出された流れが開閉弁４に到達するまでの
短い時間である。また、一方のインペラ回転停止時から
他方のインペラ回転開始時まで連通管路１ｄを全閉す
る。

【００２２】開閉弁４は、各インペラ２，３の回転が最
大時又は最大時を僅かに過ぎた時に全開し、各インペラ
２，３の回転が最大から停止に向かうに従って、除々に
閉じられて行き、停止したときに全閉状態となる。この
最大時を僅かに過ぎた時とは、最大回転時のインペラ
２，３によって送り出された流れが開閉弁４に到達する
までの短い時間である。そして、もう一方のインペラが
回転し始めると、再び除々に開き始める。この場合、例
えばインペラ２の回転停止とインペラ３の回転開始が同
時の場合には、開閉弁４の全閉時間は瞬間的な時間とな
り、瞬間的に閉じて再び開き始めることになる。

【００２３】インペラ２，３のモーター２ａ，３ａの回
転及び停止、並びに開閉弁４の開閉モーター４ａの回転
及び停止は、制御装置５によって制御される。制御装置
５は、２基のインペラ２，３の回転及び停止に連動して
開閉弁４を開閉させて水槽内の水を強制的に往復循環さ
せ、測定部１ａ内に往復振動流を生じさせ、又短周期の
往復振動流の発生を容易にする。

【００２４】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の測定部１ａ
に往復振動流を生じさせるには、インペラ２，３のモー
ター２ａ，３ａを交互に逆向きに回転させ、又これに連
動して連通管路１ｄ内の開閉弁４を開閉させる。

【００２５】先ず一方側のインペラ、例えばインペラ２
のモーター２ａを駆動させる。制御装置５からの指令に
よりモーター２ａは駆動開始する。また、このモーター
２ａの駆動に連動して、制御装置５からの指令により、
開閉モーター４ａは駆動開始して、連通管路１ｄを閉じ
ていた開閉弁４は開き始める。そして、モーター２ａが
最高回転時又は最大回転時を僅かに過ぎた時に開閉弁４
は全開状態となる。この最大時を僅かに過ぎた時とは、
最大回転時のインペラ２，３によって送り出された流れ
が開閉弁４に到達するまでの短い時間である。

【００２６】モーター２ａの駆動により連通管路１ｄ内
の左側のインペラ２は回転し、又連通管路１ｄ内の開閉
弁４が開き始めることにより、回転するインペラ２は連
通管路１ｄ内の水を下部コーナー部１ｆ及び上部コーナ
ー部１ｅを経由して流出入管路１ｃ側に圧送する。

【００２７】連通管路１ｄから下部コーナー部１ｆ及び
上部コーナー部１ｅを経由して流出入管路１ｃに圧送さ
れた水は流出入管路１ｃを流れ、流出入管路１ｃの端部
側の流出入口から測定部１ａ内に流入する。

【００２８】測定部１ａ内に流入した水は反対側の流出
入口に向かって流れる。このため、測定部１ａ内には一
方向の水流が生じる。測定部１ａ内に一方向の水流を生
じさせた水は、流出入口から流出入管路１ｂ内に排出さ
れ、流出入管路１ｂを経て連通管路１ｄ内に入り、そこ
で再びインペラ２によって流出入管路１ｃ側に循環圧送
される。

【００２９】制御装置５からの指令により、モーター２
ａの回転は除々に小さくなって停止し、また、モーター
２ａの回転が除々に小さくなるに従って、制御装置５か
らの指令によって開閉弁４も全開状態から全閉状態に移
行して、モーター２ａが停止すると、開閉弁４は全閉状
態になる。

【００３０】モーター２ａの回転が小さくなると共に開
閉弁４が全開状態から全閉状態に移行するに従って、測
定部１ａ内の一方向の流れは除々に小さくなり、モータ
ー２ａの回転停止及び開閉弁４の全閉により、慣性によ
って流れが続くの防がれ、測定部１ａ内の流れは容易に
止まる。

【００３１】モーター２ａの停止直後に、制御装置５か
らの指令により、モーター３ａが駆動を開始する。モー
ター３ａの駆動開始に合わせて、制御装置５からの指令
により、開閉モーター４ａは駆動開始して全閉状態の開
閉弁４を開き始める。そして、モーター３ａが最高回転
時又は最大回転時を僅かに過ぎた時に開閉弁４は全開状
態となる。この最大時を僅かに過ぎた時とは、最大回転
時のインペラ２，３によって送り出された流れが開閉弁
４に到達するまでの短い時間である。

【００３２】モーター３ａの駆動により連通管路１ｄ内
の右側のインペラ３は前記のインペラ２と逆方向に回転
し、又連通管路１ｄ内の開閉弁４が開き始めることによ
り、回転するインペラ３は連通管路１ｄ内の水を前記と
逆向きの下部コーナー部１ｆ及び上部コーナー部１ｅを
経由して流出入管路１ｂ側に圧送する。

【００３３】連通管路１ｄから下部コーナー部１ｆ及び
上部コーナー部１ｅを経由して流出入管路１ｂに圧送さ
れた水は流出入管路１ｂを流れ、流出入管路１ｂの端部
側の流出入口から測定部１ａ内に流入する。

【００３４】測定部１ａ内に流入した水は反対側の流出
入口に向かって流れる。このため、測定部１ａ内には前
記と逆向きの水流が生じる。測定部１ａ内に逆向きの水
流を生じさせた水は、流出入口から流出入管路１ｃ内に
排出され、流出入管路１ｃを経て連通管路１ｄ内に入
り、そこで再びインペラ３によって流出入管路１ｂ側に
循環圧送される。

【００３５】このようにして、インペラ２，３のモータ
ー２ａ，３ａを交互に逆向きに回転させ、又これに連動
して連通管路１ｄ内の開閉弁４を開閉させることによっ
て、測定部１ａに往復振動流を容易に発生させることが
できる。

【００３６】この場合において、交互に回転するインペ
ラ２，３のモーター２ａ，３ａの各回転時間を短くし、
これに連動させて開閉弁４の開閉時間を短くすることに
よって、測定部１ａに短周期の往復振動流を容易に発生
させることができる。

【００３７】また、交互に回転するインペラ２，３のモ
ーター２ａ，３ａの各回転時間を長くし、これに連動さ
せて開閉弁４の開閉時間を長くすることによって、測定
部１ａに長い周期の往復振動流を容易に発生させること
もできる。

【００３８】〔実施の形態−２〕ここで、図４は回流水
槽の概略全体側断面図、図５は制御機構図である。

【００３９】実施の形態−２が前記実施の形態−１と異
なるのは、開閉弁４が２基設けられ、又その２基の開閉
弁４は、インペラ２と測定部１ａとの間、インペラ３と
測定部１ａとの間に設けられていることであり、これ以
外は前記実施の形態−１の構成と同一であるので、同一
符号を付してその説明を省略する。

【００４０】２基の開閉弁４，４は、インペラ２，３の
交互の回転に連動して開閉するようになっている。即
ち、インペラ２，３が最大回転時又は最大回転時を僅か
に過ぎた時に２基の開閉弁４，４は全開される。この最
大時を僅かに過ぎた時とは、最大回転時のインペラ２，
３によって送り出された流れが開閉弁４に到達するまで
の短い時間である。又一方のインペラ２（又は３）の回
転が停止しに向かうに従って除々に閉まり始め、一方の
インペラ２（又は３）の回転が停止し、他方のインペラ
３（又は２）が回転直前には全閉状態となり、他方のイ
ンペラ３（又は２）が回転し始めると再び開き始める。

【００４１】２基のインペラ２，３及び２基の開閉弁４
による水の往復振動流の発生の動作は、前記実施の形態
−１と同様であるので、その説明を省略する。

【００４２】開閉弁４，４が循環水路の途中に２基設け
られている場合には、１基の場合に比べて、より確実に
往路流及び復路流の流れを止めて、より短周期の水の往
復振動流の発生を容易にする。

【００４３】〔実施の形態−３〕ここで、図６は回流水
槽の概略全体側断面図、図７は制御機構図、図８は１基
のインペラの正逆回転と開閉弁の開閉との関係図であ
る。

【００４４】実施の形態−３が前記実施の形態−１と異
なるのは、正逆回転自在なインペラ６が連通管路１ｄ内
に１基設けられていることであり、これ以外は前記実施
の形態−１の構成と同一であるので、同一符号を付して
その説明を省略する。

【００４５】１基の正逆回転自在なインペラ６は、例え
ば正回転することによって測定部１ａ内に往路流を発生
させ、又逆回転することによって測定部１ａ内に復路流
を発生させるようになっている。正逆回転自在なインペ
ラ６のインペラシャフト６ｂは連通管路１ｄの外側に延
びていて、流出入管路１ｃの外側下部に設置されたモー
ター６ａに連動連結されている。インペラ６の先端側に
はステータ６ｃが近接して設けられている。

【００４６】また、連通管路１ｄ内に設けられた開閉弁
４は、正逆回転するインペラ６と連動して開閉するよう
になっている。即ち、インペラ６が最大正回転時又は最
大正回転時を僅かに過ぎた時、及び最大逆回転時又は最
大逆回転時を僅かに過ぎた時に、それぞれ開閉弁４は全
開される。この最大時を僅かに過ぎた時とは、最大正回
転時又は最大逆回転時のインペラ６によって送り出され
た流れが開閉弁４に到達するまでの短い時間である。又
インペラ６の正回転（又は逆回転）が停止しに向かうに
従って開閉弁４は除々に閉まり始め、インペラ６の正回
転（又は逆回転）の停止時に開閉弁４は全閉状態とな
り、インペラ６が逆向きの回転をし始めると開閉弁４は
再び開き始める。

【００４７】１基の正逆回転自在なインペラ６及び開閉
弁４による水の往復振動流の発生の動作は、前記実施の
形態−１と同様であるので、その説明を省略する。

【００４８】１基の正逆回転自在なインペラ６が循環水
路の途中に配置されている場合には、２基のインペラ
２，３が配置されている場合に比べて、部品数が減り、
その分、構造が簡単となり、コスト低減に寄与する。

【００４９】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。

【００５０】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、請求項
１〜３の発明に係る回流水槽の往復振動流発生装置によ
れば、インペラを交互に逆向きに回転させ、又これに連
動して開閉弁を開閉させることによって、測定部に往復
振動流を容易に発生させることができる。しかも、この
場合に、交互に回転するインペラの各回転時間を短く
し、これに連動させて開閉弁の開閉時間を短くすること
によって、測定部に短周期の往復振動流を容易に発生さ
せることができる。また、交互に回転するインペラの各
回転時間を長くし、これに連動させて開閉弁の開閉時間
を長くすることによって、測定部に長い周期の往復振動
流を容易に発生させることもできる。さらに、乱れの少
ない整流された往復振動流を得ることができ、しかも、
小さい駆動馬力でより短周期で振幅の大きい往復振動流
を発生させることができる。また、インペラと開閉弁と
の簡単な制御であり、往復振動流の制御を簡単にするこ
とができる。

【００５１】また、請求項２に係る回流水槽の往復振動
流発生装置によれば、開閉弁が循環水路の途中に２基設
けられているので、１基の場合に比べて、より確実に往
路流及び復路流の流れを止めて、より短周期の水の往復
振動流の発生を容易にすることができる。

【００５２】また、請求項３に係る回流水槽の往復振動
流発生装置によれば、１基の正逆回転自在なインペラが
循環水路の途中に配置されているので、２基のインペラ
が配置されている場合に比べて、部品数が減り、その
分、構造が簡単となり、装置全体のコスト低減に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態−１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−１を示す制御機構図で
ある。

【図３】この発明の実施の形態−１を示す２基のインペ
ラの交互の回転と開閉弁の開閉との関係図である。

【図４】この発明の実施の形態−２を示す回流水槽の概
略全体側断面図である。

【図５】この発明の実施の形態−２を示す制御機構図で
ある。

【図６】この発明の実施の形態−３を示す回流水槽の概
略全体側断面図である。

【図７】この発明の実施の形態−３を示す制御機構図で
ある。

【図８】この発明の実施の形態−３を示す１基のインペ
ラの正逆回転と開閉弁の開閉との関係図である。

【符号の説明】

１ 回流水槽 １ａ 測定部 １ｂ 流出入管路 １ｃ 流出入管路 １ｄ 連通管路 １ｅ 上部コーナー部 １ｆ 下部コーナー部 １ｇ ガイドベーン ２ インペラ ２ａ モーター ２ｂ インペラシャフト ２ｃ ステータ ３ インペラ ３ａ モーター ３ｂ インペラシャフト ３ｃ ステータ ４ 開閉弁 ４ａ 開閉モーター ５ 制御装置 ６ インペラ ６ａ モーター ６ｂ インペラシャフト ６ｃ ステータ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定部と循環水路とからなる回流水槽に
   おいて、循環水路に２基のインペラを間隔をあけて相対
   向して配置し、２基のインペラの中間の循環水路に開閉
   弁を設け、２基のインペラを交互に反対方向に回転させ
   ると共に一方のインペラの回転中は他方のインペラの回
   転を停止させ、各インペラの回転が最大時又は最大時を
   僅かに過ぎた時に開閉弁を全開し、一方のインペラ回転
   停止時から他方のインペラ回転開始時まで開閉弁を全閉
   し、２基のインペラの回転及び停止に連動して開閉弁を
   開閉させて水槽内の水を強制的に往復循環させ、測定部
   内に水の往復振動流を生じさせることを特徴とする回流
   水槽の往復振動流発生装置。
2. 【請求項２】 測定部と循環水路とからなる回流水槽に
   おいて、循環水路に２基のインペラを間隔をあけて相対
   向して配置し、各インペラと測定部との間の循環水路に
   開閉弁をそれぞれ設け、２基のインペラを交互に反対方
   向に回転させると共に一方のインペラの回転中は他方の
   インペラの回転を停止させ、各インペラの回転が最大時
   又は最大時を僅かに過ぎた時に各開閉弁を全開し、一方
   のインペラ回転停止時から他方のインペラ回転開始時ま
   で各開閉弁を全閉し、２基のインペラの回転及び停止に
   連動して各開閉弁を開閉させて水槽内の水を強制的に往
   復循環させ、測定部内に水の往復振動流を生じさせるこ
   とを特徴とする回流水槽の往復振動流発生装置。
3. 【請求項３】 測定部と循環水路とからなる回流水槽に
   おいて、循環水路に正逆回転自在な１基のインペラを間
   隔を配置し、循環水路に開閉弁を設け、１基のインペラ
   を交互に正逆回転させると共にインペラの正逆回転が最
   大時又は最大時を僅かに過ぎた時に開閉弁を全開し、回
   転するインペラ回転の回転停止時からインペラの逆回転
   開始時まで開閉弁を全閉し、インペラの正逆回転及び停
   止に連動して開閉弁を開閉させて水槽内の水を強制的に
   往復循環させ、測定部内に水の往復振動流を生じさせる
   ことを特徴とする回流水槽の往復振動流発生装置。