JPS5850400A - 水中音サイレンサ - Google Patents

水中音サイレンサ

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JPS5850400A
JPS5850400A JP56146724A JP14672481A JPS5850400A JP S5850400 A JPS5850400 A JP S5850400A JP 56146724 A JP56146724 A JP 56146724A JP 14672481 A JP14672481 A JP 14672481A JP S5850400 A JPS5850400 A JP S5850400A
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JP
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water
air
water conduit
conduit
air chamber
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Jinichiro Yoshida
甚一郎 吉田
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Shimizu Construction Co Ltd
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Shimizu Construction Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/033Noise absorbers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • F04C15/0049Equalization of pressure pulses

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水導管内2通る水の脈動音2消す水中音サ
イレン+jvc関するものである。
一般に、第1図に示すような水の導管系vcは水中音サ
イVンサの装備が必要とさねでいる。すなわち、この水
の導管系にあっては、例えば羽根車式ポンプ1の羽根の
回転によって引き起される水の脈動音が配管に伝わり、
そしてこれが配管の支持金具2に伝って建物の壁および
スラブを振動させる結呆として騒音が発生するからであ
る。なお図中3はフレキシブルジヨイント?示す。
ところで、従来から上記のような水の導管系に装備され
る水中音サイレンサ(「パイプサイレンサ」とも称され
ている。)としては補々のものが提案さね実施されてい
る。しかしながら、従来の水中音サイレン−y′は、そ
の取付は位置によっては消音効果が期待できないことが
あり、しかも比較的大型かつ高価であるなどの問題がめ
った。
この発明は、上記事情に鑑み、水導管への取付は位1l
itに関し充分に考慮してなされたものであり、優れた
消音効果2有すると共に、小型かつ安価な水中音サイレ
ンサEW供すること2目的とする。
以丁、この発明の一実施例を第2図乃至第13図に基づ
いて説明する。
図中符号4は、水の4′w系中に嘔付けられる水導管で
あり、その左端がポンプの吐出側に管接続されていて、
その右端からフレキシブルジヨイント52介して後続の
水導管に水2導くようvcなっている。この水導管4の
両1IIIIにはそれぞれT継手6がf接続され、そし
てこれらのT継手62利用して水導’14の両1lII
Iに空気室A、Bが形成されている。なお、これら水導
管4′#3よび各T継手6は例えば鋼材またはグラスチ
ック材からなるものである〇 空気室A、Bは同型のものであって、次のように構成さ
れている。すなわち、上方へ延出するT継手6の分岐管
部6aの開口部内1111に、7ランジ72有する短管
8がねじ付けられ、そしてこのフランジ7の上部に、枠
状の金網支持金具9.枠状のパツキン10.透明プラス
チック板11の局部、7272体12が1−次重なる状
態でボルト13とナツト14とにより一括固定されてい
る。透明プラスチック板11は’i”IIIIA手6の
分岐:ri1部6aの開口Ifllを液曽的に閉塞して
おり、このことにより短管8の内部2水導管4内から上
方へ膨出する)膨出空間Sとしている。また、この透明
プラスチック板11は、膨出空間S内?フランジ体12
の中央貫通窓12aを通して外部から視昭できるように
なしている。金鋼支持金具9の内周縁には、下方へ膨出
する袋形状の金鋼15の開口周縁が取付けられている0
この金鋼15内には、ゴムまたはプラスチック製の空気
入りボール16が収納されている。
このように、空気室A、Bは、それぞれ膨出空間S内に
空気入りボール162保持して構成されている。
ところで、本発明にありでは、水導管4の長さ方向1だ
おける空気室A、Hの間隔1.t、この水#’lf4内
を通る水の脈動波の波長の略1/8の長さに限定してい
る。この結果、空気室A、Bは水の脈動音の光分な消音
作用2果すようになっている。
そこで、次に空気室A、Bの間隔Is E’上記の値に
限定したことの有意性について説明する。
菫ず、1つの空気室2有する配管内の水中音圧Vベル分
布Vこついて説明する(秋元徳三![水撃作用と圧力脈
動」)。すなわち、′:45図に示すように空気室Cと
有する水導管P内にその左方からP−sir+ 2π/
(1−−)で漱わされる正弦波が入射したとき、水導管
P内における空気室Cの左方−1のIの領域部分と、そ
の右方側の■の領域部分の水中音の振幅U!およびUs
は丁式で表わさねる。
m’x=訂(L−x+l) U I ==P−8a −1+RL”+2RLam 2
xmx−・−−−(2)U;管内の水中音の振ri](
mAq)P:入射波の振巾(mAq) f:周波数 (Hz) t ;時間  (S) C:音速 (m/8) X:距離 (m) RL:空気室のある位置における反射係数Sa: 空気
室のある位置における波の通過率l:管路長の補正長さ
 (m) La:空気室迄の長さ (nl) L:管路長 (m) RL:管路4(右端)の反射係数 このうちL%L 、 l 、 8aは次のように求めら
れる。
EFLr、 = 1− r)(1−RL” )・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ (3)!ニー(L−L
a) ・・・・・・・・・・・・ (4) D= 4(1+BRt、−2xm a )+Bt(1+
RL’+2Rt、ais2tma )ma = 2!−
(L −La ) k=−L ” kゴb k′:比熱比 va:空気室内空気門 (m”) Ha:空気室内圧力 (mAq) a:管断面積 (m”) 、y:、を力加速i9.8 (m/s”)ところで、空
気室C2有しない木樽=iFの水中けの振幅Uは下式で
衣わされる。
U=P・う、11+RL1〒落Lens宣 ・・・・・
・・・・・・・(6)そこで、次に管路端(右端)の反
射係数RL。
−1としたときE =+jにとって、・Ip中の水中音
圧レベルの分布2みると第6図に示すようになる。
すなわち、1llI記式(1) 、 (6)から明らか
なように、Hの領域部分では波の谷の位置が空気室Cの
肩無によっては変化しない。また、■の領域部分では空
気値Cの谷1iVC応じて波の谷の位置が移動し、その
谷1tが充分に大きければ、谷の位「直は空気室Cの位
1dと一紋してd=0となる。ところで、前記釦式(4
)におけるB(1)11!(空気室Cの谷tに関係する
)が8以上であれば、dの値は波の半波長rの10%m
17jとなる。なお、r(ま変化しない。
このような管路端(右端)の反射ffl#RLと空気室
Cの位置(ま、波の通過率8aに対して次のように関係
する。すなわち、弔7図および第8因に示すように、空
気室Cが定在波の谷の位置にあるときには通過率8aが
大きくなって、波の減衰効果がなくなり、他方、空気室
Cが定在波の谷の位置から1/4r以上離れているとき
には通過率を1Zlos度にまでFげて、波の減衰効果
?充分に得ることができる。
したがって、空気室C3定在波の谷から1/4r以上離
した位置に駆足して設けることが、彼の減衰効果2+1
6上できわめて有効である。
ところが、定在波の谷の位置?予測して、空気室C2上
記の限定位置に確実に設けることは困難である。これは
、定在波の谷の位置が反射物の位]綾と水中音速によっ
て定まり、特に水中音速)ま水中の空気値によって微妙
VC変化するからである。
ここに、不発明が2つの空気室A、82波長の111i
i’/  (’/4 r )の間隔11で設けたことの
有意性がある。
すなわぢ、本発明は、空気室の容J1が大きい場合には
波の谷の位置がその空気室に近づくということvc着目
してなされたものであり、空気室A。
Bの間隔!、?上記の値に限定することによって、一方
の空気室Aが波の谷の位WE調整し、そして他方の空気
室Bが波の減衰作用2効果的に果すように組合わせてい
る。
ところで、水中の空気値が大きくなった場合、波の波長
が小さくなって他方の空気室BrC波の次の谷がかかる
ことが懸念される。ところが、第9図に示すように、図
中笑線の半波長rの波が半波長1/3rvc変化するま
での範囲内vcあっては、空気室Bに波の谷がかからな
い。
すなわち、空気室Bが波の谷から1/4rの範囲にない
ための条件は下式で我わされる。
r′ x) a このことから、空気室A、Hの間隔11が初期の設定値
のままであっても、波長が1/3に変化するまでの広範
囲に亘って充分な波の減衰作用を果すことが分かる。
ちなみに、第2図に示す本発明の実施例において、水4
管4E内径80IllIIの鋼管として、その内@’/
C一般のポンプ騒音の周波数100Hz〜300Hz程
度の波2入射した場合、水中音速は水中の空気量および
水導管4の成形材料によって変化するため理論値の15
00m/s よりもかなり小さくなる。そして、例えば
上記水導管4内における実際の水中音速が1200m7
/aで周波数が150Hzのときには、11の値は10
100Oとなる。
しかして、本発明に係る水中音サイレンサが優れた波の
減衰作用、すなわち脈動音の消音作用2果すこと;ま、
下記の実鹸によって立証された。
第10図は、本すイレンサの第1の実験装置itε示す
。ここにセットされているサイレンサは、その水4*4
が内径80mの鋼管とされ、かつ2つの空気室A、Bの
間隔l、が1300龍とされている。また、このサイレ
ン丈が取付けられる水の導管系の各寸法は、12 = 
1600mg、 l、 =300頚。
7、=150躇、 ls =200Il+i+、 le
 =3300報。
1117−555 (1+ytrとされ、そしてサイレ
ン丈の下端側の管内に水中スピーカ18がセットされて
いる。
なお、サイレン丈の上端1則の)V千シブルジョイント
5はステンレス製とされ、またサイレン丈の下端側の接
続管17は透明管とされている。
このような、第1の実に*装置において、水中スピーカ
18から125Hz、160Hz、200Hz。
250Hz の4楕類の波2入射させ、そして各管内の
水中音レベル2水中マイクロホン(図示せず)によって
検出した。この実験結果2、第11図(a)。
第11(菌(b)、第11図(C)、第11図(d)に
示す。これらの実験結果の特に検出点■〜■におけろ水
中片レベルから明らかなように、本すイレンサは潰れた
脈動音の消音作用3果した。
第12図は本すイレンサの第2の実験装置E示す。ここ
にセットされているサイレン丈は、その水4管4が内径
80朋の鋼管とされ、かつ2つの空気MA、Hの間隔1
1が600脂とされている。
このツ″イレンサが取付けられる水の導管系の各寸法ハ
、l、=900y+x、l、=1000朋、l、。=1
50rtrm、 l、、 =300mm、 l、、:2
300nIIIとされ、そしてサイレン丈のF端111
1jの管内に水中スピーカ18がセットされている。な
お、サイレン丈の下端側のフレキシブルジヨイント5は
ステンレス製とさハ、また接続v19は透明管とされて
いる。
このような第2の実験装置ニおいて、水中スピーカ18
から125Hz、1601(Z、2001−IZ。
250Hz の4種類の波2入射させ、そして各管内の
水中音レベル2水中マイクロホン(図示せず)によって
検出した。この実験結果2第13図(a)。
第13図(b)、Ir13図(C)、第18図(d)に
示す。これらの実験結果の特に検出点(D〜■におけろ
水中音レベルから明らかなように、本サイV/すは前記
第1の実験結果と同様に浚れた脈動音の消音作用?果し
た。
なお、上記各実施例では、膨出空間S内に空気入りボー
ル16F保持して空気室A、 、 B ’e購成してい
るが、この空気室A、Hの構成は、例えば膨出空間S内
に単に空気2封入す6等通′f、設計変更が一丁訂巨で
ある。また、このような空気室A、13)、脈動波の波
長の略1/8の間隔で水4前に2つ以上設けて、多段階
的な消音作用?来すようにしてもよい。
以上詳細に説明しなように、この発明に係る水中音す・
イVンサによれば、水導管に脈動波の波長の略1/8の
限定間隔で複数の空気室2設けているから、各空気室の
協働によって脈動音の消音作用2nA実かつ効果的に果
すことができる。ちなみに、この種従来の最先のサイレ
ン丈と比較すると、周波数によっては20dB j以上
も消音効果が大きいことが判った〇 また、複数の空気室の相互間隔のみ2限定することによ
って優れた消音作用2果すから、この限定条件3満す限
りにおいては、水導管に対する各空気室の取付は位1M
は任意であり、この各空気室の取付は位置によって消音
効果が減少することがない。
また、水導管に空気室E設けるのみの簡単な構成でしか
も一般の配管材をF2用いて容易に制作し得るから、サ
イレン丈自体がコンパクトでかつこの種従来のサイレン
丈の約1/2程度の低コストで提供することができる。
また、水導管内から外方へ膨出する空間内に、空気入り
ボール保持して空気室2構成すれば、このボールの交換
1/cよって空気室の保守が容易である等種々の効果2
奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図くまボ/プを有する水の導管系の一例?示す概略
図、第2図はこの発明の一実施例と示す外税図、第3図
はその空気室部分の拡大断面図、第4商はその空気室内
の銖の断面図、第5図乃至第8図はこの発明の作用原理
2説明するために一つの空気室の作用2示す図、第9図
はこの発明の詳細な説明するために示す図、第1OIA
はこの発明の第1の実験装置gの構成比1、第111直
a)・〜(d)は第1の実験装置による実験結果2示す
図、第12図(まこの発明の第2の実験装置の構成図、
第13l¥、1(a)〜(6戸ま第2の実験装置による
実績結果2示す図である。 4・・・・水4管、16・・・・・・ボール、A、B・
・・・空気室、S ・・・膨出空間。 出願人渭水建設株式会社 第1図 手続補正書(自制 特許庁長官殿 1、 事件の表示 l旧ロ56年特許願第146724号 2、発明の名称 水中音サイレンサ 3、 補正をする者 特許出願人 (,22q)清水建設株式会社 4、代理人 6、補正の内容 3行目に記載の[なお、上記実施例では・・・・・・が
可能である。」を下記のとおり補正する。 「なお、上記各実施例では、膨出空間S内に空気入りボ
ール16ft保持して空気室A。 B?構成しているが、この空気室A、Hの構成は何ら限
定されず適宜設計変更が可能であり、例えばボールL6
に代えて、第1≠図ta+または第14図(blに示す
ような空気封入のエアバッグ20またはダイヤフラム2
1を膨出空間S内に保持する構成としてもよい。前者の
エアバッグ20は、例えば空気を通しにくいプラスチッ
クまたは金N蒸着膜プラスチックの周部同士の加熱圧着
によって、内部に空気の密封空間が形成されており、ま
た後者のダイヤフラム21は、例えばステンレス等によ
って形成さ7’していて、内部に空気の密封空間を有し
ている。」 (3)同第1≠頁第6行目から第9行目に記載の「また
、・・・・・・効果?奏する。」を下記のとおり補正す
る。 「また、水導管内から外、方へ膨出する空間内に、空気
入りボール、エアバッグまたはタイヤプラム等の4弾性
の空気封入体を保持しの効果を秦する。」 (4)同第75頁第2行目に記載の「図」と「である。 」との間に、「、第1グ図(a)および第1グ図fbl
はそれぞれ空気封入体の他の実施例を示す縦断面図」と
加入する。 (5)同第75頁第3行目に記載の「16・・・・・・
ボール、」?、r16.20.21・・・・・・空気封
入体、」と補正する。 (6)図面に添付図面の第1グ図talおよび第1≠図
+l)l を追加する。 以上 特許請求の範囲 (1)水導管内を通る水の脈動音を消す水中音サイレン
サにおいて、前記水導管に、該水導管内を通る水の脈動
波の波長の略イのr#、J隔で該水導管内シこ通じる複
数の空気室を設けてなることを特徴とする水中音サイレ
ンサ。 (2〕  前記空気室が、前記水導管に設けられ該水導
管内から外方へ膨出する膨出空間と、該膨出空間内シこ
保持されかつ内部に空気を封入した1弾性の空気封入体
とでなる特許請求の範囲第り項記載の水中音サイレンサ
。 第 (b) 1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水導管内を通る水の脈動音2消す水中音サイレン
    サにおいて、前記水導管に、該水導管内2通る水の脈動
    波の波長の略1/8の間隔で該水導管内に通じる複数の
    空気室2設けてなること2特徴とする水中音サイレンサ
  2. (2)前記空気室が、前記水導管に設けられ該水導管内
    から外方へ膨出する膨出空間と、該膨出空間内に保持さ
    れかつ内部に空気ε封入したボールとでなる特許請求の
    範囲第1項記載の水中音サイレンサ。
JP56146724A 1981-09-17 1981-09-17 水中音サイレンサ Granted JPS5850400A (ja)

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