(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内に放射される音波を吸収するための吸音構造であって、
管路内に配置した吸音部材を備え、該吸音部材は、上記管路端面に面した平坦面と上記管路内周面に面した外周面からなる外形を有し、上記管路端面に面した平坦面によって、上記管路の端面から反射される音波を吸収する端面吸音部が形成され、上記外周面に形成された溝又は凹部によって、上記管内周面から反射される音波を吸収する周面吸音部が形成されることを特徴とする吸音構造。
【請求項２】
上記吸音部材は、上記端面吸音部が上記管路の端部から音波の１／４波長に相当する位置に配置され、上記周面吸音部は上記管路内面との間で共鳴部として構成されていることを特徴とする請求項１記載の吸音構造。
【請求項３】
上記吸音部材は上記管路内面形状に倣った外形を有し、上記周面吸音部は上記吸音部材の外周方向に沿って複数形成された溝で構成されていることを特徴とする請求項１記載の吸音構造。
【請求項４】
上記吸音部材は、音波が入射する側の端面の周方向に複数の勾配面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸音構造。
【請求項５】
上記吸音部材は、多孔質性発泡材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの一つに記載の吸音構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸音構造に関し、さらに詳しくは、管路内にて反射する音波を吸収するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設されているガス管や水道管等の管は、長期間の敷設により腐食が発生して劣化したり、外力で損傷する場合がある。そこで、管の内部を調査して補修等の作業により改修対策を採ることが必要となる。
改修対策の一つとして、管内面に樹脂液を塗付してライニング処理する工法がある。
しかし、この方法では、管内に供給される樹脂液の量が適性でないと、樹脂液が余分に消費されたり、塗付量が不足してライニングが良好に行えないという事態を招く虞がある。
このため、管内に供給される樹脂液の量を適性化するには、管内径が既知であるので、ライニング対象となる管路の長さを正確に割出しておくことが必要となる。
【０００３】
埋設管の長さを測定する手段として、従来より、音波式管路測長システムが開発されている。
このシステムでは、本支管から需要先に引き込まれた供内管などの管路を測長する場合、測長対象となる管路の地上開口部に音波式管路測長器を設置し、この音波式管路測長器に装備されている発音部および集音部とを利用して、発音部から放射された音波の反射時間および音速により反射位置までの距離を算出するようになっている。
反射位置には、管路内に位置する継手部や分岐部および開放された管路端部がある。
ところで、上記音波式管路測長システムでは、本支管から分岐する分岐管が複数ある場合、その一つを対象として測長する場合、他の分岐管からの反射音波と測長対象となる管路からの反射音波とを区別する必要がある。
このため、従来では、測長対象となる分岐管以外の管路には、反射音波を生起させない構造が採用されるようになっており、例えば測長対象外の管路端末部にグラスウールやスポンジなどの発泡材を用いた吸音材や位相を逆に設定した音波を放射して音波を打ち消すようにしたアクティブノイズコントロール方式などが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した吸音材を用いた場合には、入射した音波エネルギーが摩擦によって発生する熱エネルギーに変換される比率が大きくなる一方、透過してしまう場合もあり、透過した音波が管路内に反射してしまう場合もあり、完全な吸音を得ることができにくいのが現状である。
また、アクティブノイズコントロール方式では、設備が大がかりになりやすく、簡易的な測長を行うとする場合に適さないのが現状である。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の吸音構造における問題に鑑み、簡単な構成によって大きな吸音特性が得られる吸音構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明は、管路内に放射される音波を吸収するための吸音構造であって、管路内に配置した吸音部材を備え、該吸音部材は、上記管路端面に面した平坦面と上記管路内周面に面した外周面からなる外形を有し、上記管路端面に面した平坦面によって、上記管路の端面から反射される音波を吸収する端面吸音部が形成され、上記外周面に形成された溝又は凹部によって、上記管内周面から反射される音波を吸収する周面吸音部が形成されることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記吸音部材は、上記端面吸音部が上記管路の端部から音波の１／４波長に相当する位置に配置され、上記周面吸音部は上記管路内面との間で共鳴部として構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記吸音部材は上記管路内面形状に倣った外形を有し、上記周面吸音部は上記吸音部材の外周方向に沿って複数形成された溝で構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記吸音部材は、上記端面吸音部と反対側で該吸音部材に向けて音波が入射してくる側の端面の周方向に複数の勾配面が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、上記吸音部材は、多孔質性発泡材料により形成されていることを特徴としている。
【００１１】
【作用】
請求項１乃至５記載の発明では、管路内における管路の端面から音波の１／４波長の位置、換言すれば、音圧の腹に相当する位置に端面吸音部を位置させた多孔質発泡材料の吸音部材が配置されているので、入射音波を端面に直接当たるようにして入射音波を内部で振動させて吸音させることができるとともに、内部を透過して管周面で反射した音波が周面吸音部内で振動することでエネルギー変換により吸音させることができる。特に、周面吸音部が溝部で構成された共鳴部に相当するので端面吸音部を透過して音波が溝部内に入り込んだ際に溝部内の空気振動を誘起してその振動によるエネルギー変換によって音波を吸収することができる。また、管内面との反射振動を利用できるように端面吸音部と反対側で該吸音部材に向けて音波が入射してくる側の端面の周方向に複数の勾配面が設けられているので、エネルギー変換を効率よく行うことで音波の吸収効率を向上させることができ、管路内面への透過音波を低減することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、図示実施例により本発明の詳細を説明する。
図１は、本発明実施例による吸音構造が適用される配管形態を説明するための模式図であり、同図に示されている配管形態は次の通りである。
道路下に埋設された本支管２０よりサービスチー２１を介して分岐されるメイン供給管２２と、該メイン供給管２２の端部に至る途中から分岐される複数の分岐供給管２３Ａ、２３Ｂが配管された形態であり、メイン供給管２２および分岐供給管２３Ａ、２３Ｂは、それぞれガスメータを介して需要家先のガス機器に連通している。
【００１３】
図１に示した配管形態において、メイン供給管２２を対象として測長するような場合、測長対象とならない管路である分岐供給管２３Ａ、２３Ｂには、吸音構造が適用されるようになっている。
すなわち、図２において分岐供給管２３Ａ、２３Ｂ（図２には分岐供給管２３Ａを対象として示してあるが、分岐供給管２３Ｂも同様な構成となっている）は、開口端がソケットプラグ２４によって閉塞され、音波の反射位置に相当する端部から、測長に用いられる音波の１／４波長に相当する位置に吸音部材２５が設けられている。なお、図２において二点鎖線で示す波形は音波を示している。
【００１４】
図２において吸音部材２５は、本実施例の場合、高反撥性ウレタン材などの多孔質性発泡材を用いて分岐供給管２３Ａの内面形状に倣った形状に成形されたものであり、その詳細が図３乃至図５に示されている。
図３において吸音部材２５は、分岐供給管２３Ａの長手方向に平行する長手方向を有し、管路内で入射する音波を吸音する端面吸音部２５Ａと、管路内周面から反射する音波を吸音する周面吸音部２５Ｂとが設けられている。
端面吸音部２５Ａは、ほぼ平坦面に形成され、また周面吸音部２５Ｂは端面吸音部２５Ａから所定距離Ｓを隔てた位置において吸音部材２５の外周方向に沿って複数形成された溝で構成されている。
【００１５】
本実施例は以上のような構成であるから、分岐供給管２３Ａ内を伝搬する音波は、端面吸音部２５Ａに入射すると内部に多数存在する細孔中の空気を振動させ、その際に発生する摩擦抵抗により音のエネルギーから熱のエネルギーに変換されて吸音される。このとき、上記距離Ｓは、吸音部での厚さを規定するものであり、この厚さの範囲内で上述したエネルギー変換が行われる。
【００１６】
一方、端面吸音部２５Ａにおいて入射した音波の全てが吸音されるわけではなく、一部が透過して管路内面に反射することもある。このため、管路内面で反射した音波は、管路内面に出射する際に周面吸音部２５Ｂに達し、それまでの端面吸音部２５Ａでの細孔に比べて面積の大きい周面吸音部２５Ｂにおいて周面吸音部２５Ｂ内の空気を振動させて、いわゆる共鳴し、熱エネルギーへの変換により吸音される。さらに、管路内面で反射した音波は周面吸音部２５Ｂと管路内面との間で反射を繰り返しながら減衰され、吸音される。
【００１７】
吸音部材２５における端面吸音部２５Ａは、周面吸音部２５Ｂをはさんで両端面に設けられているので、吸音部材２５を透過して端部開口に向けて出射した音波はソケットプラグ２４との間で反射すると、再度、端面吸音部２５Ａに入射することで前述したように吸音される。なお、吸音部材２５とソケットプラグ２４との間には空気層が介在しているので、吸音効果が生じる周波数の範囲を広く採ることも可能である。
【００１８】
以上のような実施例によれば、端面吸音部２５Ａに加えて周面吸音部２５Ｂを設けることで管路内で直接入射する音波だけでなく、透過して管路内面に反射する音波をも効率よく吸音することができる。なお、周面吸音部２５Ｂの数、大きさなどは音波の周波数に対応した減衰特性が得られることを基準に変更可能である。
【００１９】
上記吸音部材２５における端面吸音部２５Ａは、図５に示す構成を用いることも可能である。図５（Ａ）に示す吸音部材２５は、管路における音波の入射面側およびこれと反対側の面にそれぞれ径の異なる端面吸音部２５Ａ、２５０Ａを備え、両端面吸音部同士は入射側から後方に向けてテーパ面２５Ｔにより連続されている。テーパ面２５Ｔの周方向には、複数の凹部で構成された周面吸音部２５Ｂが設けられている。端面吸音部２５０Ａの外径は図３に示した場合と同様に、管路内面に当接して吸音部材２５を保持できる値に設定されている。また、テーパ面で連続させる形状としては、図５（Ｂ）に示すように、端面吸音部２５Ａの周方向に複数のテーパ面２５Ｔを設け、各テーパ面２５Ｔの間を凹部からなる周面吸音部２５Ｂに相当させることも可能である。しかし、端面吸音部２５での吸音を効率よく行うという観点からすると、周面吸音部２５Ｂが端面吸音部２５Ａの周縁に連続しないことが音波のエネルギー変換を行う厚さを確保する上で好ましいが、成形上での困難性などによっては図５（Ｂ）に示した構成にすることもできる。図５に示す構成では、直接端面吸音部２５Ａに入射した音波を内部でエネルギー変換して吸音すると共に端面吸音部２５Ａを透過した音波はテーパ面２５Ｔと管路内面との間で反射しながら減衰させられるようになり、透過する機会を低減して吸音効率を向上させることができる。
【００２０】
さらに、図５（Ｂ）に示した構成の変形例としては、図６に示す構成とすることも可能である。
図６においては、音波の入射側に位置する端面吸音部（便宜上、符号２５Ａ’で示す）は、入射側と反対側に位置する端面吸音部（便宜上、符号２５Ｃ’で示す）よりも僅かに小さい外径で形成され、端面吸音部２５Ｃ’側に基部が一体化されている。端面吸音部２５Ａ’の外周面には、周方向に沿って複数箇所が抉り取られて凹部２５Ａ１’が形成されている。
凹部２５Ａ１’における端面吸音部２５Ａ’側は、端面吸音部２５Ａ’の表面積をなるべく大きく変化させない程度の抉り深さとされ、端面吸音部２５Ａ’で直接入射する音波の入射面積を損なわないようにしてある。なお、凹部２５Ａ１’は、図６（Ｂ）に示すように、端面吸音部２５Ｃ’に向けて徐々に端面吸音部２５Ａ’の外径に近づくように傾斜する勾配面で構成され、音波の反射を繰り返して減衰させる箇所とされている。
このような構成においては、端面吸音部２５Ａ’に入射した音波は、図５（Ａ）に示した構成の場合と同様に、端面吸音部２５Ａ’内でのエネルギー変換に加えて凹部２５Ａ１’の底面と管路内面との間での繰り返し反射による減衰作用によってエネルギー変換されて吸音される。
【００２１】
発明者は、図３および図５に示した構成の吸音部材２５を用いて吸音効率を観察したところ、円柱形状の多孔質性発泡材を用いた場合に比べて、分岐供給管からの反射音波が１／８程度に抑制されたことを確認することができた。このような反射音波に対応する出力信号は、本来の測長対象となる管路からの反射音波に対応する出力信号とレベル的に大きな違いとなり、反射音波の誤検知をきわめて少なくすることができる。なお、上記周面吸音部２５Ｂ、隙間Ｓおよび端面吸音部２５Ａの勾配面２５Ａ１の角度は使用する音波の周波数に応じて最良の減衰特性が得られるように適宜変更可能なものである。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１乃至５記載の発明によれば、多孔質性発泡材により成形された吸音部材に端面吸音部および周面吸音部を設けることにより直接入射する音波はもちろん、透過して管路内面で反射する音波もそれぞれ吸音することができるので、吸音効率を向上させることが可能となる。
特に、周面吸音部は溝で構成されているので、簡単な構成により吸音効果を高めることが可能となる。
さらに、端面吸音部にて勾配面を形成した場合には、入射音波の反射機会を多くして空気の振動によるエネルギー変換を早めて吸音部材中での減衰効果を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例による吸音構造が適用される配管形態の一例を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した吸音構造を説明するための模式図である。
【図３】図２に示した吸音構造に用いられる吸音部材の構成を説明するための斜視図である。
【図４】図３中、符号（４）で示す方向の矢視断面図である。
【図５】図３に示した吸音部材の構造に関する変形例を説明するための斜視図である。
【図６】図３に示した吸音部材の構造に関する他の変形例を説明するための図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視断面図である。
【符号の説明】
２０              本支管
２２              メイン供給管
２３Ａ、２３Ｂ    分岐供給管
２５              吸音部材
２５Ａ            端面吸音部
２５Ａ１          勾配面
２５Ｂ            周面吸音部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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