穴付き柱状管

【課題】管内での共鳴を抑制でき、管内での発生音を小さくできる穴付き柱状管を提供する。
【解決手段】本発明に係る穴付き柱状管１は、両方の端部に開口部１０Ａ；１０Ｂを有した両端開口の管２と、管２の周壁に管の内外に貫通するように設けられた穴５と、管２の端部の開口部１０Ａ；１０Ｂを塞ぐ蓋材１１Ａ；１１Ｂと、吸音材１２Ａ；１２Ｂとを備え、吸音材１２Ａ；１２Ｂが、管２の両端開口に蓋材１１Ａ；１１Ｂを取付けた両端閉塞管１Ｘの管内の両端側に設けられた構成としたことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内での共鳴を抑制でき、管内での発生音を小さくできる穴付き柱状管に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラス構造を形成する部材、仮設枠組足場、架線支持部材、支持管などに用いられる両端閉塞の柱状管（パイプ）として、柱状管の周壁に管の内外に貫通する複数の穴を備えた構成の穴付き柱状管が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
上記複数の穴は、柱状管の内側にめっきを塗布するためや、雨水抜き用、ボルト通し用などに利用される。
例えば図１５に示すように、従来の穴付き柱状管１Ａは、管２の周壁２１に管２の中心線３と直交する１つの線を中心線４とする２つの穴５；５を備える。穴５は、図１６に示すように、周壁２１の外面２２と内面２３とに貫通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の両端閉塞の穴付き柱状管１Ａにおいては、図１６に示すように、風Ｆの方向が穴５の中心線４と交差（例えば直交）する方向である場合、風Ｆが管２から離れる穴縁（エッジ）Ａにおいて風の渦Ｆ１が放出され、この渦Ｆ１が風の流れに乗って下流側の穴縁（エッジ）Ｂに衝突して音を発生させるとともに、ここで発生する圧力波Ｆ２が上流の穴縁Ａに伝播して次の渦Ｆ１を作るという現象が周期的に繰り返されることによって、いわゆる、フィードバック発振音（風切り音）が発生する。従来、穴付き柱状管１Ａでは、２つの穴５；５の中心線４が同じであるので、上述したように、例えば、２つの穴５；５の中心線４と交差する方向の風Ｆが吹くと、２つの穴５；５においてそれぞれフィードバック発振音が発生する。このように発生したフィードバック発振音が、穴付き柱状管１Ａ内に伝搬して穴付き柱状管１Ａの両端で反射し、一部の周波数が共鳴することにより増大する。当該共鳴しやすい一部の周波数は、穴付き柱状管１Ａの形状や管の径寸法や管の長さによって変わる。
そこで、本発明は、管内での共鳴を抑制することにより、管内での発生音を小さくできる穴付き柱状管を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る穴付き柱状管は、少なくとも一端が開口された管と、管の周壁に管の内外に貫通するように設けられた穴と、管の一端の開口部を塞ぐ蓋材と、吸音材とを備え、吸音材が、一端の開口部に蓋材を取付けた管の管内に設けられた構成としたので、管内に伝搬した音が吸音材により吸収されて、管内での共鳴が抑制され、管内での発生音を小さくできる。
本発明に係る穴付き柱状管は、両方の端部に開口部を有した両端開口の管と、管の周壁に管の内外に貫通するように設けられた穴と、管の端部の開口部を塞ぐ蓋材と、吸音材とを備え、吸音材が、管の両端開口に蓋材を取付けた両端閉塞管の管内の両端側に設けられた構成としたので、管内に伝搬した音が吸音材により吸収されて、管内での共鳴が抑制され、管内での発生音を小さくできる。
また、一般的に、音が、音の伝播性状の異なる空間と空間との境界を通過する際には、音エネルギーが大幅に減衰することが知られている。よって、吸音材を蓋材の内底面より離して設置することにより、吸音材と蓋材の内底面との間に空間層を設け、吸音材と空間層との境界を設けたので、当該境界で音エネルギーが大幅に減衰され、管内での共鳴をより抑制できて、管内での発生音をより小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】穴付き柱状管の断面図（形態１）。
【図２】穴付き柱状管の斜視図（形態１）。
【図３】穴付き柱状管の分解斜視図（形態１）。
【図４】穴付き柱状管の断面図（形態２）。
【図５】穴付き柱状管の断面図（形態３）。
【図６】穴付き柱状管の断面図（形態４）。
【図７】穴付き柱状管の斜視図（形態１乃至形態４）。
【図８】穴付き柱状管の実験結果を示す図（従来例）。
【図９】穴付き柱状管の実験結果を示す図（形態１乃至形態３）。
【図１０】穴付き柱状管の実験結果を示す図（形態４）。
【図１１】穴付き柱状管の実験結果を示す図（形態１乃至形態３）。
【図１２】穴付き柱状管の実験結果を示す図（従来例）。
【図１３】穴付き柱状管の実験結果を示す図（形態１乃至形態３）。
【図１４】穴付き柱状管の実験結果を示す図（形態１乃至形態３）。
【図１５】穴付き柱状管の斜視図（従来）。
【図１６】フィードバック発振音の発生原理を説明した図（従来）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
形態１
図１に示すように、穴付き柱状管１は、両方の端部に開口部１０Ａ；１０Ｂを有した断面円形状の管２と、管２の周壁２１に管２の内外に貫通するように設けられた穴５と、管２の一端開口部１０Ａを塞ぐ蓋材１１Ａと、管２の他端開口部１０Ｂを塞ぐ蓋材１１Ｂと、蓋材１１Ａの内側において蓋材１１Ａの内底面１５Ａより離れて設置された吸音材１２Ａと、蓋材１１Ｂの内側において蓋材１１Ｂの内底面１５Ｂより離れて設置された吸音材１２Ｂと、蓋材１１Ａの内底面１５Ａと吸音材１２Ａとの間に形成された空間層（空気層）１６Ａと、蓋材１１Ｂの内底面１５Ｂと吸音材１２Ｂとの間に形成された空間層１６Ｂとを備える。吸音材１２Ａと蓋材１１Ａの内底面１５Ａとの間の距離Ｘ、吸音材１２Ｂと蓋材１１Ｂの内底面１５Ｂとの間の距離Ｘは、１ｃｍ〜１０ｃｍ程度とした。図２に示すように、穴５としては、管２の中心線３と直交する１つの線を中心線４とする２つの穴５；５の対を、管２の両方の端部側にそれぞれ備える。穴付き柱状管１は、鋼材、プラスチック、ＦＲＰなどの材料により形成される。
【０００８】
即ち、穴付き柱状管１は、吸音材１２Ａ；１２Ｂが、管２の両方の開口部１０Ａ；１０Ｂに蓋材１１Ａ；１１Ｂを取付けた両端閉塞管１Ｘの管２内の両端側に設けられ、吸音材１２Ａ；１２Ｂを蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂより離して設置したことにより、吸音材１２Ａ；１２Ｂと蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂとの間に空間層１６Ａ；１６Ｂを設けた構成である。
【０００９】
図３に示すように、蓋材１１Ａ；１１Ｂは、一端閉塞他端開口の有底円筒形に形成される。蓋材１１Ａの他端開口側の外周面にはねじ部３１を備える。管２の一端開口部１０Ａの内周面にはねじ部３１とねじ結合されるねじ部３２を備える。蓋材１１Ｂの他端開口側の外周面にはねじ部３３を備える。管２の他端開口部１０Ｂの内周面にはねじ部３３とねじ結合されるねじ部３４を備える。
【００１０】
図３に示すように、吸音材１２Ａ；１２Ｂは、円形板状に形成される。吸音材１２Ａ；１２Ｂの円形外周面と蓋材１１Ａ；１１Ｂの円形内周面とが接着剤やネジなどの結合材により結合される。尚、吸音材１２Ａ；１２Ｂが管２内に脱落しないように、管２の一端開口部１０Ａ；他端開口部１０Ｂの内周面に吸音材１２Ａ；１２Ｂを支持する図外の支持リブを設け、吸音材１２Ａ；１２Ｂと支持リブとを接着剤やネジなどの結合材により結合しておくことが好ましい。
【００１１】
図１に示すように、円形内周面に円形板状の吸音材１２Ａを取付けた蓋材１１Ａのねじ部３１と管２の一端開口部１０Ａのねじ部３２とをねじ結合させることによって一端開口部１０Ａが蓋材１１Ａで塞がれ、かつ、円形内周面に円形板状の吸音材１２Ｂを取付けた蓋材１１Ｂのねじ部３３と管２の他端開口部１０Ｂのねじ部３４とをねじ結合させることによって他端開口部１０Ｂが蓋材１１Ｂで塞がれたことにより、蓋材１１Ａ；１１Ｂの内側に吸音材１２Ａ；１２Ｂを備えた両端閉塞管１Ｘである穴付き柱状管１が形成される。
【００１２】
形態１による穴付き柱状管１でも、図１５，図１６で説明したように、風Ｆの方向が穴５の中心線４と交差（例えば直交）する方向である場合、風Ｆが管２から離れる穴縁（エッジ）Ａにおいて風の渦Ｆ１が放出され、この渦Ｆ１が風の流れに乗って下流側の穴縁（エッジ）Ｂに衝突して音を発生させるとともに、ここで発生する圧力波Ｆ２が上流の穴縁Ａに伝播して次の渦Ｆ１を作るという現象が周期的に繰り返されることによって、いわゆる、フィードバック発振音（風切り音）が発生し、その音が穴付き柱状管１内に伝搬する。
しかしながら、形態１の穴付き柱状管１は、吸音材１２Ａ；１２Ｂを蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂより離して設置し、吸音材１２Ａ；１２Ｂと蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂとの間に空間層１６Ａ；１６Ｂを設けた構成としたので、穴付き柱状管１内に伝搬した音が吸音材１２Ａ；１２Ｂで吸収されて、音圧レベルが低下するので、管内での共鳴が抑制されて、管内での発生音を小さくできる。即ち、音が蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂで反射されて吸音材１２Ａ；１２Ｂに入る回数及び吸音材１２Ａ；１２Ｂより出る回数が増え、音が吸音材１２Ａ；１２Ｂに入る際及び吸音材１２Ａ；１２Ｂより出る際に音エネルギーが熱エネルギーに変換されて、音エネルギーが減衰するので、管内での共鳴が抑制され、管内での発生音を小さくできる。また、吸音材１２Ａ；１２Ｂを蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂより離して設置したことにより、吸音材１２Ａ；１２Ｂと蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂとの間に空間層１６Ａ；１６Ｂを設け、吸音材１２Ａ；１２Ｂと空間層１６Ａ；１６Ｂとの境界を設けたので、当該境界で音エネルギーが大幅に減衰されるため、管内での共鳴がより抑制され、管内での発生音をより小さくできる。
【００１３】
形態２
図４に示すように、吸音材１２Ａが、管２の一端開口部１０Ａ側の内側において蓋材１１Ａの内底面１５Ａより離れて設置され、吸音材１２Ｂが、管２の他端開口部１０Ｂ側の内側において蓋材１１Ｂの内底面１５Ｂより離れて設置された構成の穴付き柱状管１としてもよい。
【００１４】
形態３
図５に示すように、吸音材１２Ａが、管２の一端開口部１０Ａ側の内側及び蓋材１１Ａの内側に跨るように設けられてかつ蓋材１１Ａの内底面１５Ａより離れて設置され、吸音材１２Ｂが、管２の他端開口部１０Ｂ側の内側及び蓋材１１Ｂの内側に跨るように設けられてかつ蓋材１１Ｂの内底面１５Ｂより離れて設置された構成の穴付き柱状管１としてもよい。
【００１５】
形態４
図６に示すように、管２の両方の端面を閉塞する蓋材１１Ａ；１１Ｂの内底面１５Ａ；１５Ｂに吸音材１２Ａ；１２Ｂを接着して備えた構成の穴付き柱状管１としてもよい。当該構成の穴付き柱状管１であっても、発生した音のエネルギーが吸音材１２Ａ；１２Ｂによって吸収され、音圧レベルが低下する。即ち、音が吸音材１２Ａ；１２Ｂに入る際及び吸音材１２Ａ；１２Ｂより出る際に音エネルギーが熱エネルギーに変換されて、音エネルギーが減衰するので、管内での共鳴を抑制でき、管内での発生音を小さくできる。
【００１６】
形態１乃至形態４の構成の穴付き柱状管１の効果を実験により確認した。
実験では、焼成発泡ガラスを原料として連続気泡を有した発泡ガラス吸音板を吸音材として用いた穴付き柱状管（以下、発泡ガラスタイプという）、ポーラス板である軽石板を吸音材として用いた穴付き柱状管（以下、軽石タイプという）、吸音材を備えない穴付き柱状管（以下、未処理（従来の穴付き柱状管）という）、について、風洞実験により、発生音のフーリエ解析を行い発生音のＡ特性補正音圧レベルを求めた。
尚、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、管２の中心線３と直交する１つの線を中心線４とする２つの穴５；５を備えた穴付き柱状管１Ｃ（以下、２穴タイプという）と、管２の中心線３と直交する１つの線を中心線４とする２つの穴５；５と管２の中心線３及び中心線４と直交する１つの線を中心線とする２つの穴５；５とを備えた穴付き柱状管１Ｄ（以下、４穴タイプという）を用いた。そして、２穴タイプの穴付き柱状管１Ｃでは、中心線３及び中心線４と９０度で交差する向きの風Ｆを穴付き柱状管１Ｃに送風し、４穴タイプの穴付き柱状管１Ｄでは、中心線３と直交し、かつ、中心線４；４に対してそれぞれ４５度で交差する向きの風Ｆを穴付き柱状管１Ｄに送風した。風速は９ｍ／ｓとした。
【００１７】
図８は、２穴タイプ未処理の穴付き柱状管１Ｃ（以下、２穴９０度未処理という）で実験した結果を示し、図９は、２穴タイプ＋発泡ガラスタイプ＋空気層の穴付き柱状管１Ｃ（以下、２穴９０度発泡ガラス＋空気層という）で実験した結果を示し、図１０は、２穴タイプ＋軽石タイプ（空気層なし）の穴付き柱状管１Ｃ（以下、２穴９０度軽石という）で実験した結果を示し、図１１は、２穴タイプ＋軽石タイプ＋空気層の穴付き柱状管１Ｃ（以下、２穴９０度軽石＋空気層という）で実験した結果を示し、図１２は、４穴タイプ未処理の穴付き柱状管１Ｄ（以下、４穴４５度未処理という）で実験した結果を示し、図１３は、４穴タイプ＋発泡ガラスタイプ＋空気層の穴付き柱状管１Ｄ（以下、４穴４５度発泡ガラス＋空気層という）で実験した結果を示し、図１４は、４穴タイプ＋軽石タイプ＋空気層の穴付き柱状管１Ｄ（以下、４穴４５度軽石＋空気層という）で実験した結果を示す。
【００１８】
以下、実験により明らかとなった２００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数領域でのフィードバック発振音抑制効果について図８乃至図１４を参照して説明する。
【００１９】
図８と図９とを見比べて、２穴９０度発泡ガラス＋空気層の場合、２穴９０度未処理と比べて、音圧レベルが、２５０Ｈｚ付近で１５．４ｄＢ減少し、３００Ｈｚ付近で７．９ｄＢ減少し、６５０Ｈｚ付近で１６．５ｄＢ減少し、９００Ｈｚ付近で１１．１ｄＢ減少し、１２００Ｈｚ付近で４．４ｄＢ減少したことがわかる。
図８と図１０とを見比べて、２穴９０度軽石の場合、２穴９０度未処理と比べて、音圧レベルが、２５０Ｈｚ付近で１６．２ｄＢ減少し、３００Ｈｚ付近で１４．５ｄＢ減少し、６５０Ｈｚ付近で１．４ｄＢ減少し、９００Ｈｚ付近で１２．９ｄＢ減少し、１２００Ｈｚ付近で６．３ｄＢ減少したことがわかる。
図８と図１１とを見比べて、２穴９０度軽石＋空気層の場合、２穴９０度未処理と比べて、音圧レベルが、２５０Ｈｚ付近で１６．８ｄＢ減少し、３００Ｈｚ付近で１６．４ｄＢ減少し、６５０Ｈｚ付近で３．８ｄＢ減少し、９００Ｈｚ付近で１２．４ｄＢ減少し、１２００Ｈｚ付近で５．３ｄＢ減少したことがわかる。
【００２０】
図１２と図１３とを見比べて、４穴４５度発泡ガラス＋空気層の場合、４穴４５度未処理と比べて、音圧レベルが、３００Ｈｚ付近で６．３ｄＢ減少し、４５０Ｈｚ付近で２８．６ｄＢ減少し、６５０Ｈｚ付近で１２．９ｄＢ減少し、１２００Ｈｚ付近で４．７ｄＢ減少し、１９５０Ｈｚ付近で６．６ｄＢ減少したことがわかる。
図１２と図１４とを見比べて、４穴４５度軽石＋空気層の場合、４穴４５度未処理と比べて、音圧レベルが、３００Ｈｚ付近で９．２ｄＢ減少し、４５０Ｈｚ付近で２９．１ｄＢ減少し、６５０Ｈｚ付近で２．３ｄＢ減少し、１２００Ｈｚ付近で６．１ｄＢ減少し、１９５０Ｈｚ付近で６．０ｄＢ減少したことがわかる。
【００２１】
形態５
上記では、蓋材１１Ａ；１１Ｂを備えた構成の穴付き柱状管１を説明したが、蓋材１１Ａ；１１Ｂを備えずに、両方の端部に開口部１０Ａ；１０Ｂを有した両端開口の管２の端部の開口部１０Ａ；１０Ｂが吸音材１２Ａ；１２Ｂにより塞がれた構成の穴付き柱状管としてもよい。
【００２２】
形態６
形態１乃至５では、両端開口の管に吸音材を設けた柱状管を説明したが、一端が開口され、他端が閉塞された管において、一端側の管内に吸音材を設けた柱状管、あるいは、一端開口部を塞ぐように吸音材を設けた柱状管としてもよい。当該柱状管でも、管内に伝搬した音が吸音材により吸収されて、管内での共鳴が抑制され、管内での発生音を小さくできる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
吸音材としては、上記で説明したもの以外のものを用いてもよく、特に、連続気泡を備えた構成のものを用いればよい。
管２の断面形状や穴５の形状は、円形以外でもよい。管２や穴５の大きさも特に限定されない。
【符号の説明】
【００２４】
１穴付き柱状管、１Ｘ両端閉塞管、２管、５穴、１０Ａ；１０Ｂ開口部、
１１Ａ；１１Ｂ蓋材、１２Ａ；１２Ｂ吸音材、１５Ａ；１５Ｂ蓋材の内底面、
１６Ａ；１６Ｂ空間層。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端が開口された管と、管の周壁に管の内外に貫通するように設けられた穴と、管の一端の開口部を塞ぐ蓋材と、吸音材とを備え、吸音材が、一端の開口部に蓋材を取付けた管の管内に設けられたことを特徴とする穴付き柱状管。
【請求項２】
両方の端部に開口部を有した両端開口の管と、管の周壁に管の内外に貫通するように設けられた穴と、管の端部の開口部を塞ぐ蓋材と、吸音材とを備え、吸音材が、管の両端開口に蓋材を取付けた両端閉塞管の両端側の管内に設けられたことを特徴とする穴付き柱状管。
【請求項３】
吸音材が蓋材の内底面より離れて設置されたことにより、吸音材と蓋材の内底面との間に空間層を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穴付き柱状管。

【図１】