JP3319588B2 - 流勢の減衰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流勢を減衰し、静
水面を確保するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば水槽内へ水を導入する場合、噴流
の流勢が強いと水面の変動も大きくなり、越流堰では顕
著な流量変化を来すことになる。そこで水槽への導入時
に噴流の流勢を減衰する装置が着想され、本発明者自
身、その先願（特願平１０−１９３６８２号）において
減衰手段を組み合わせた越流堰を提案した。

【０００３】上記の先願における噴流の減衰手段は水中
放流された水を導入する減勢筒を有し、この減勢筒に導
入した水に対流を生じさせ、中心部にて衝突させて減勢
するもので、相当の効果がある。しかし噴流の導入位置
と水槽底との間の余裕が不足する場合には、減勢筒の設
置が困難となることが予想される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の点に着
目してなされたものであり、その課題は設置場所の形状
や構造の如何を問わずに噴流の流勢を減衰可能とするこ
とである。また本発明の他の課題は小さな水槽でも静水
面を確保できるようにし、流水の速度水頭を極小とする
ことにより、水槽から流出する流量の変動を極小とする
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、装置内へ導入された水流を受け止める衝突面
を有し、衝突後四方へ流動する水流を受け止めるように
衝突面を取り囲んだ周側部を有し、さらに衝突面より反
行する水流を受け止め内方へ還流させるつば部を有して
おり、上記の衝突、反行、還流により流勢の減衰した水
流を部外へ流出させる１次流出口を周側部に形成した１
次減衰部と、この１次減衰部を内部に収め得る容器状の
形態を持ち、１次流出口から流出した水流を受け止める
障害部を有し、受け止められた水流の還流可能な空間を
作るつば部を有し、さらに内部の水流を部外へ流出させ
る最終流出口を有する最終減衰部とを含んで、流勢の減
衰装置を構成するという手段を講じたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に係る流勢の減衰装置は水
流特に噴流のエネルギーの減衰を図るものであり、それ
によって静水面を確保することを目的とする。水流は水
槽、その他湛水機能を有する部分に水中放流又は空中放
流によって導入される。

【０００７】導入される水流は例えば配水管の弁付き開
口より噴出させられる。こうした開口が１次減衰部への
入り口である場合、噴流が口縁に当たらない開口形状、
口径を選択する。また、開口とその上流側に位置する弁
付き開口との間隔は０．５Ｄ（Ｄは開口径で２倍の断面
積を確保する。）を最少とすることが望ましい。この構
成により、部内での還流を容易化し、かつ水槽内の水が
噴流に吸込まれキャビテーションの発生を防止すること
ができる。

【０００８】水流は、本発明装置に、導入開口より導入
される。本発明装置の１次減衰部は開口から導入された
噴流を受け止める衝突面を有する。衝突面は水流の衝突
により流勢を減衰させるものであり、流線に対して概ね
直交するような位置関係を取るものとすることができ
る。

【０００９】１次減衰部は、また、衝突後に四方へ流動
しようとする流れを受け止めるように、上記衝突面を取
り囲んだ周側部を有する。周側部は円筒面とすることが
できるが、その場合、円筒内径は開口より拡散して衝突
面に衝き当たる噴流の直径以上とすることが望ましい。
図１、図３参照。衝突後の流れを周側部の壁面に沿って
反行する流れ（壁面噴流とも称する。）とすることが周
側部の目的の一つである。周側部の長さ、円筒型の場合
には軸方向長さは、０．５Ｄ以上とすることが望まし
い。

【００１０】１次減衰部は、さらに、衝突面より反行す
る水流を導入口周囲にて受け止め、内方へ還流させるつ
ば部を有する。反行して来る水流をまた反行させる場
合、つば部は衝突面とほぼ平行となる。つば部は例えば
周側部の先端から内方へ所要の幅で内向きのつばのよう
に張り出した形状とされるが、この場合、内向きのつば
で囲まれる空間が１次減衰部への導入のための開口とな
る。

【００１１】この１次減衰部にて１次減衰された水流を
部外へ流出させるための１次流出口は周側部に形成され
る。１次流出口は規則的に形成した多数のスリット状の
ものから成る。スリット形状は水流方向と平行な方向に
細長いものとするが、例えば長方形、長三角形、長台形
状等任意に選定することができ、態様は適宜設定可能で
ある。スリット状であることにより抵抗が増して減勢効
果が高まる。しかし、１次減衰部の水が部外へ流出でき
ることもまた重要であるので、周側部の全面積の４０〜
６０％は１次流出口として開口していることが望まし
い。

【００１２】上記１次減衰部を内部に収め得る容器状の
形態を持つ、最終減衰部が１次減衰部に組み合わされ
る。つまり本発明装置は多段階、少なくとも２段階の減
衰部を有することを一つの特徴とするものである。最終
減衰部は外部周側部で代替可能な障害部と最終流出口と
を有する。

【００１３】障害部は１次流出口から流出した水流を受
け止める部分である。１次流出口から流出した水流が何
の抵抗も受けることなく直接部外へ流出可能とすれば本
発明の減衰効果は不十分となるので、これを防止するた
めに障害部が設けられる。故に障害部は特別に設けたも
のでも良いし、最終減衰部の構成の一部を利用して設け
たものでも良い。最終減衰部は１次減衰部を収納する形
態となるので、この意味では容器の構造を有する。また
受け止められた水流の還流空間を作るつば部を有してい
る。

【００１４】内部から水流を最終的に外部へ流出させる
のが最終流出口である。最終流出口も１次流出口と同様
にスリット状のものとすることができるが、最終流出口
は１次流出口の見通し線上を外して配置し、１次流出口
から流出しようとする水流を受け止める面が最終流出口
間に配置されるようにする。このようにした場合、１次
流出口と最終流出口との間に特別の障害部を設けなくて
も、障害部を設けたのと同等の減勢効果を得ることがで
きる。

【００１５】外部周側部の先端部と開口との間が、１次
減衰部におけるつば部と同様に水流を還流させるための
空間を作るためのつば部となる。つば部はさらに内縁に
周側部とほぼ平行となる垂れ縁又はそれと同等の部分を
有すものとすることができる。最終減衰部の幅（内径）
及び軸方向長さ（高さ）は、本発明装置より流出する水
流の速度によって決まる最終流出口の開口面積との相互
関係から定まるが、最小でも１．５Ｄは必要である。

【００１６】以上の説明において明らかなことではある
が、本発明のものは、鉛直噴流だけではなく、他の任意
の方向から誘導され得る噴流を扱うことができる。また
上記説明に使用した数値は、本発明の効果を確認する過
程において得られたものではあるが、限定的解釈のため
に使用されるべきではない。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明をより詳細に説明
する。図１、図２は鉛直噴流を扱う実施例１を示す。図
において、符号１１は水槽の槽底、１２は水中放流を目
的として設置された配水管、１３はその開口１４端近く
に設けられた弁であり、操作系１５によって開閉操作さ
れる。

【００１８】本発明の減衰装置１０において１次減衰部
２０は開口１４から流出する噴流の流れ軸上に配置され
ており、導入口２１から導入された噴流を直接受け止め
る衝突面２２と、衝突面２２から四方へ流動しようとす
る水流を受け止めて反行する壁面流を形成することがで
きる周側部２３と、周側部２３の先端に設けられたつば
部２４とを有する。つば部２４で囲まれた導入口２１は
開口１４より流出する噴流と触れ合わない直径を有し、
また衝突面２２も噴流の直径以上の直径を有することが
望ましい。

【００１９】上記１次減衰部２０から流出する水流の出
口として、１次流出口２５が周側部２３にのみ形成され
ている。図２参照。例示の場合、円筒型に形成された周
側部全周を１８分割し、１個置きに１次流出口２５とし
て縦長スリット状の開口部が９箇所設けられそれぞれの
周壁面２６は非開口部として閉じている。図３参照。

【００２０】１次減衰部２０の外部には、１次減衰部２
０を取り囲んで最終減衰部３０が設けられる。例示の最
終減衰部３０は、１次減衰部２０と同様円筒容器型の形
状を有し、かつ同心円状に配置されることにより、内部
に１次減衰部２０を収めた構造をとる。最終減衰部３０
も円筒容器型の外部導入口３１及び底面３２と外部周側
部３３及びつば部３４を有する。鉛直噴流を扱う実施例
１では、最終減衰部３０の底面３２は１次減衰部２０の
底面である衝突面２２とともに、槽底１１に取り付けら
れている。

【００２１】最終減衰部３０の周側部３３には１次流出
口２５から部外へ流出する水流を受け止める、周壁面２
６が障害部３６として最終流出口３５と交互に並んでい
る。図２参照。そのため最終流出口３５と障害部３６と
は、１次流出口２５と周壁面２６の角度間隔と同じ角度
間隔で、かつ半ピッチずつずらせた配置となっている。
つまり１次減衰部２０、最終減衰部３０の開口部（１次
流出口２５、最終流出口３５）は見通し線上に配置する
ことなく、内から外へ向かう水流が必らず非開口部（周
壁面２６、障害部３６）に衝突してエネルギーを喪失す
るように構成されている。このとき、外方の開口部、非
開口部の幅は１次減衰部２０と最終減衰部３０との半径
比に応じて大小決めることができ、これによりエネルギ
ーを非開口部で喪失せずして外部へ流出することがない
ようにされる。

【００２２】周壁面２６を障害部３６とした場合、障害
部３６に当たる噴流はほぼ９０度方向転換することにな
るが、内方へ向かう流れを多くすることによってより抵
抗を高め水槽水面をより沈静化することができる。そこ
で障害部３６の最終流出口３５に臨む縁に内方へ向けた
突縁３８を設けることができる。但し、本装置の内部抵
抗が高くなり過ぎると逆流を起こす可能性もあるので流
量、流速等の条件を勘案して好適な抵抗を決めるものと
する。

【００２３】さらに、外部周側部３３に沿う水流はつば
部３４において流れ方向が１８０度転換されるように設
けられた、垂れ縁３７によって規定される方向へ向か
う。上記つば部３４の内方つば部２４に対する大きさ
も、１次減衰部２０と最終減衰部３０の半径の比に応じ
た寸法に決められる。外部周側部３３の内径及び高さに
ついては、本発明装置１０より水槽へ流出する速度によ
り最終流出口３５の面積が決められるのでそれらの相互
関係により決定されるが、最低高さは１．５Ｄとする。
このような装置１０は水流から及ぼされる力に対抗する
ため、基盤１６をボルト止め１７により槽底１１に固定
する。

【００２４】上記は鉛直噴流に対する実施例であるが本
発明はこれに限らず、任意方向の噴流についても同様な
減勢効果を発揮する。図４はその１例として水平噴流を
扱っている。上記水平噴流に関する実施例２では、１次
減衰部２０も、それを内部に収めるように組み合わされ
る最終減衰部３０も、共に実施例１のものを横向きにし
たような構成を有する。しかし１次、最終両減衰部２
０、３０の衝突面２２、３２が共に槽底１１についてい
るのに対して、実施例２のものでは、共に水槽の壁面か
ら離れており、特に最終減衰部３０では底面３２にも最
終流出口３５が設けられる。このため実施例２の装置１
０は支持脚１８を介して水槽に設置される。

【００２５】実施例２のものでは、配水管１２の開口１
４端が本発明装置１０の１次減衰部２０における導入口
２１に対して、０．５Ｄの間隔をもって配置されている
点、実施例１のものと同様である。しかし最終減衰部３
０における導入口３１が１次減衰部２０における導入口
２１と一致しているため、配水管端は最終減衰部３０か
らやや離れた位置に配置されている。或いは、衝突面２
２に１次流出口２５を設け、最終減衰部３０の最終流出
口３５から水槽内へ流出させても良いのであるが、その
場合でも１次、最終両流出口２５、３５は見通し線上に
配置されないようにする。その他の点、つまり噴流の流
勢を減衰するための基本的構成については実施例１と全
く同様で良いので、実施例１の符号を図４に援用するこ
とにし、詳細な説明は繰り返さない。

【００２６】このような構成において、配水管１２で導
かれ開口１４から導出された噴流は本発明装置１０の衝
突面２２に衝突し、四方へ均等に移動してまずエネルギ
ーを喪失する。次いで周側部２３によって装置導入口２
１の方向へ向きを変え、周側部２３に沿って反行、移動
し、つば部２４によってさらに内方へと向きを変える
が、その間に水流の一部は１次流出口２５から１次減衰
部外へ流出する。

【００２７】１次流出口２５から外部へ流出した水流は
半径方向外方へ向かうので、その進行方向前方を遮って
いる外部周側部３３の障害部３６に衝突する。実施例１
において、１次流出口２５から流出した流れは導入口方
向への運動成分も併せ持っており、そのため反行流と平
行につば部３４まで行き当たり、再び内方へ還流する
が、その間に水流同士の衝突等を経て殆んどのエネルギ
ーを喪失し、最終減衰部３０の最終流出口３５から槽内
へ流出する。

【００２８】水平噴流を扱う実施例２の場合も、基本的
には、実施例１の場合と変わるところはない。しかし、
１次減衰部２０から出たエネルギーの弱まった流れは、
底面３２の方向へも向かい、そこに形成された最終流出
口３５より槽内へ流出する。この方法は特に水槽水深が
浅い場合には有効である。水槽水深が浅い場合、上記の
ように鉛直方向への流出を少なくするだけでなく、水面
に向いた側面方向の開口面積を少なくとることにより静
水面の確保がより容易となる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成されかつ作用す
るものであるから、設置場所の形状や構造の如何を問わ
ずに噴流の流勢を減衰可能となり、特に小さな水槽や浅
い水槽でも静水面を確保することができるという効果を
奏する。その結果、水槽容積の縮小による経費節減や、
既設水槽における水面の安定を図る手段として効果を発
揮する。また流水の速度水頭が極小となるので、例えば
越流堰との組み合わせにおいて、流量の変動が極小とな
り、より正確な配水が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流勢の減衰装置の実施例１を示す
縦断面図。

【図２】同じく横断面図。

【図３】１次減衰部の縦断面図。

【図４】実施例２を示す縦断面図。

【符号の説明】 ２０ １次減衰部 ２１ 導入口 ２２ 衝突面 ２３ 周側部 ２４ つば部 ２５ １次流出口 ３０ 最終減衰部 ３１ 外部導入口 ３２ 底面 ３３ 外部周側部 ３４ つば部 ３５ 最終流出口 ３６ 障害部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流勢を減衰し、静水面を確保するための
   装置であって、装置内へ導入された水流を受け止める衝
   突面を有し、衝突後四方へ流動する水流を受け止め反行
   させるように衝突面を取り囲んだ周側部を有し、さらに
   衝突面より反行する水流を受け止め内方へ還流させるつ
   ば部を有しており、上記の衝突、反行、還流により流勢
   の減衰した水流を部外へ流出させる１次流出口を周側部
   に形成した１次減衰部と、この１次減衰部を内部に収め
   得る容器状の形態を持ち、１次流出口から流出した水流
   を受け止める障害部を有し、受け止められた水流の還流
   可能な空間を作るつば部を有し、さらに内部の水流を部
   外へ流出させる最終流出口を有する最終減衰部とを含ん
   で構成されることを特徴とした流勢の減衰装置。
2. 【請求項２】 最終流出口は１次流出口の見通し線上を
   外して配置し、最終流出口間の壁面を１次流出口から直
   接流出しようとする水流を受け止める障害部とした請求
   項１記載の流勢の減衰装置。