JPH109998A - 回流水槽騒音低減用インペラ回転位相制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水を強制循環させる場合にインペラで生じる
流体騒音を、２基のインペラの回転位相をずらしてお互
いのインペラによって生じる流体騒音の音波を相殺させ
ることにより低減して、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】 水槽内の水をインペラ２で強制的に循環
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の連通
管路１ｄ内に２基のインペラ２，２を並設して配置し、
２基のインペラ２，２の回転位相を、３６０度÷インペ
ラの翼数÷２、の角度だけそれぞれずらして回転させる
ようにした。

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、水槽内の水をイ
ンペラで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
において、特に、水を強制循環させる場合にインペラで
生じる流体騒音を、２基のインペラの回転位相をずらし
てお互いのインペラによって生じる流体騒音の音波を相
殺させることにより低減して、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回流水槽騒音
低減用インペラ回転位相制御方式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インペラで
生じる流体騒音を、２基のインペラの回転位相をずらし
てお互いのインペラによって生じる流体騒音の音波を相
殺させることにより低減して、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
のできる回流水槽騒音低減用インペラ回転位相制御方式
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、水槽内の水をインペラで強制的に循
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、回流水槽の連通管路内に２
基のインペラを並設して配置し、２基のインペラの回転
位相を、３６０度÷インペラの翼数÷２、の角度だけそ
れぞれずらして回転させるようにした手段よりなるもの
である。

【０００９】

【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（Ａ）
は左右に並設された２基のインペラの概略正面図、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）の右側のインペラの流体騒音の音波
の変動図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の左側のインペラの
流体騒音の音波の変動図、図２（Ｄ）は図２（Ｂ）と
（Ｃ）のインペラの流体騒音の音波の変動図を合成した
合成変動図である。

【００１０】図において、回流水槽騒音低減用インペラ
回転位相制御方式は、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使用されも
ので、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の連通
管路１ｄの内部に並設して配置された２基のインペラ
２，２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、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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】連通管路１ｄの内部には水流を生じさせる
２基のインペラ２，２が例えば左右に並設して配置され
ている。２基のインペラ２，２のそれぞれのインペラシ
ャフト２ｂ，２ｂ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２ａに連
動連結されている。このインペラ２，２は流体騒音の大
きな原因の一つとなっている。

【００１６】ところで、インペラ２によって発生する流
体騒音の変動は、翼２ｃの数と回転数を乗じた周波数が
卓越している。これは２インペラ方式の回流水槽の場
合、それぞれのインペラ２，２の回転の位相をずらし、
一方のインペラ２の流体騒音の音波が山のとき、他方の
インペラ２の流体騒音の音波が谷になるようにインペラ
２の回転位相角を制御する。それによって、お互いのイ
ンペラ２，２によって生じる流体騒音の音波が相殺する
ことになり、騒音を低減させることができる。なお、回
転方向としては、各々のインペラ２，２が内廻りの場合
でも外廻りの場合でも同様な効果を得られる。

【００１７】そこで、例えば左右に並設した２基のイン
ペラ２，２の回転位相を、３６０度÷インペラの翼数÷
２、の角度だけそれぞれずらして回転させるようにする
ことにより、一方のインペラ２の流体騒音の音波が山の
とき、他方のインペラ２の流体騒音の音波が谷になるよ
うに制御することができる。例えば、翼２ｃの数が２個
のときは９０度、翼２ｃの数が３個のときは６０度、翼
２ｃの数が４個のときは４５度、翼２ｃの数が５個のと
きは３６度、となる。

【００１８】回転の制御の方式としては、例えば、２基
のインペラ２，２のそれぞれのインペラシャフト２ｂ，
２ｂを外部の１個のモーター２ａに連動連結する場合
に、左右のインペラ２，２の翼２ｃ，２ｃの角度が、上
記の３６０度÷インペラの翼数÷２、の角度だけずれる
ように取付ける方法である。

【００１９】図２に示すように、インペラ２の翼２ｃの
数が４個の場合には、左右のインペラ２の翼２ｃ，２ｃ
の角度を４５度ずらした状態で、左右のインペラシャフ
ト２ｂを外部の１個のモーター２ａに連動連結させてお
く。この場合、モーター２ａを駆動させると、左右のイ
ンペラ２，２の翼２ｃ，２ｃは、常に４５度の角度だけ
ずれた状態で回転させることができる。

【００２０】回流水槽１の各コーナー部１ｅには、ガイ
ドベーン３が設けられている。ガイドベーン３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３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。

【００２１】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２ａを駆動させる。モ
ーター２ａの駆動により連通管路１ｄ内の２基のインペ
ラ２，２は、各翼２ｃ，２ｃの角度が４５度ずれた状態
で回転して連通管路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。

【００２２】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。

【００２３】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２
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。

【００２４】ところで、回流水槽１内の水を強制循環さ
せる２基のインペラ２，２が回転中に発生する流体騒音
は、上記のように、２基のインペラ２，２は、その４個
の各翼２ｃ，２ｃの角度がお互いに４５度ずれた状態で
回転しているため、相殺されて低減される。

【００２５】即ち、図２（Ａ）に示すように、それぞれ
のインペラ２，２の４個の各翼２ｃ，２ｃの角度は４５
度ずれているので、図２（Ｂ）の右側のインペラ２の流
体騒音の音波が山のとき、図２（Ｃ）の左側のインペラ
２の流体騒音の音波が谷になる（図２（Ｂ）（Ｃ）参
照）。これによって、お互いのインペラ２，２によって
生じる流体騒音の音波が相殺する（図２（Ｄ）参照）こ
とになり、騒音を低減させることができる。

【００２６】低減された流体騒音は、インペラ２，２の
下流側に向かって進み、途中に設けられた各コーナー部
１ｅのガイドベーン３で反射されながら進むが、反射さ
れるガイドベーン３には吸音処理が施されているので、
反射する度に吸音されて弱められて減衰して行く。

【００２７】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、２基のインペラ２，２は左右に並設
されている場合で説明したが、上下に並設されていても
よい。

【００２８】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、この発
明に係る回流水槽騒音低減用インペラ回転位相制御方式
によれば、水槽内の水をインペラで強制的に循環させ
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、回流水槽の連通管路内に２基のイ
ンペラを並設して配置し、２基のインペラの回転位相
を、３６０度÷インペラの翼数÷２、の角度だけそれぞ
れずらして回転させるようにしたことにより、水を強制
循環させる場合にインペラで生じる流体騒音を、２基の
インペラの回転位相をずらしてお互いのインペラによっ
て生じる流体騒音の音波を相殺させることにより低減す
ることができ、これにより、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。

【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】（Ａ）はこの発明の実施の形態を示す左右に並
設された２基のインペラの概略正面図である。（Ｂ）は
図２（Ａ）の右側のインペラの流体騒音の音波の変動図
である。（Ｃ）は図２（Ａ）の左側のインペラの流体騒
音の音波の変動図である。（Ｄ）は図２（Ｂ）と（Ｃ）
のインペラの流体騒音の音波の変動図を合成した合成変
動図である。

【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 インペラ ２ａ モーター ２ｂ インペラシャフト ２ｃ 翼 ３ ガイドベーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽内の水をインペラで強制的に循環さ
   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、回流水槽の連通管路内に２基の
   インペラを並設して配置し、２基のインペラの回転位相
   を、３６０度÷インペラの翼数÷２、の角度だけそれぞ
   れずらして回転させるようにしたことを特徴とする回流
   水槽騒音低減用インペラ回転位相制御方式。