技術研究報告第 48 号 2022.11

戸田建設株式会社

雨水管の流水音に関する実験的検討（その３）排水タワーを利用した検討
EXPERIMENTAL STUDY OF THE SOUND OF WATER FLOWING THROUGH A STORM DRAIN
Part 3 Investigation using drainage test tower

佐 脇 真 平*1, 土 屋 裕 造*2, 山 内 崇*1, 竹 中 優 揮*2
Shimpei SAWAKI, Yuzo TSUCHIYA, Takashi YAMAUCHI and Yuki TAKENAKA

The authors conducted an experimental study on the sound of running water in a rainwater pipe to reduce the level of the noise which is transmitted to an
adjoining room from rainwater pipes. Previous measurements and experiments have been conducted in the existing building and laboratory, but because of
the limitations in the facilities and the method itself, it was not possible to investigate the effects of flowrate, pipe diameters and roof drainage systematically.
In this context, experiments were carried out using a drainage test tower to clarify the effects of the parameters above, from which we gained the following
knowledge:
1. The effect the flowrate exerts varies according to the presence or absence of sound insulation cover.
2. FDP has less noise radiation than VP.
3. The larger the VP pipe diameter at the elbow, the louder the radiated sound.
4. When there is a sufficient flow in the siphon drainage system, the radiated sound is largely reduced.
Keywords : Storm drain, Water flowing sound, Drainage test tower, PVC pipe, Steel pipe, Fireproof two-layered pipe, Siphonic drainage system
雨水管，流水音，排水タワー，PV 管，鋼管，耐火二層管，サイフォン式ドレン

揚水ポンプから水を供給

1. はじめに

水槽

建物内部に雨水管が配置される場合，降雨時の流水音が居室内に

5F
マイクロフォン

遮音室

振動ピックアップ

3,000

伝搬することが懸念される．筆者らはこれまで雨水管の流水音について，実建物における実験 1)及び実験室実験 2)を通じて検討を行ってきた．しかし，以上の実験では流量の違いによる発生音の推移及

4F

び管径の違いによる発生音と実際の配管流水音との対応についての検証が不十分であった．そこで，今回筆者らは排水タワーを用いた実験によって，より広範な条件の下で配管の流水音を測定した．

3,000

SGP150A
PE75A

本報では，排水タワー内に雨水管を想定して設置された配管を対象とし，流量，管種，管径，屋上ドレンの違いが音圧レベル，振動加

VP100A
VP75A
FDP100A

3F

遮音室
3,000

速度レベルに与える影響を検討した結果を報告する．

2. 実験概要及び設定条件

2F

本実験で使用した排水タワーの概要を図 1，2 に示す．所定の流量3,000をポンプにより揚水し，高さ 12 m（5 階）で水を供給する．水の供給方法として縦管上部に接続した配管から直接水を供給する方法

遮音ボックスと，ドレンが設置された水槽内に水を流し込む方法の 2 種類を用い

1F
排水槽

部分には遮音室が設けられ，最下階 1 階のエルボ部分は内部を吸音a

図 1 排水タワー模式図
200

処理した木板で構成された遮音ボックスで囲まれている．
管種として VP（硬質ポリ塩化ビニル管），FDP（耐火二層管），PE（ポリエチレン管），SGP（鋼管）を採用し，管径は 75A ～ 150A と

c

b

900

る．排水タワーは鉄骨造で建屋内に設置されており，2，4 階の直管900

する．VP100A に関しては GW25 kgm3，25 mm の上に遮音シートを

図 2 1F 遮音ボックス模式図

巻いた場合の測定を行う．水槽内に水を流し込む条件では，一般的*1 戸田建設㈱技術研究所 修士（工学）Technology Research Institute TODA CORPORATION, M.Eng.

*2 戸田建設㈱技術研究所

Technology Research Institute, TODA CORPORATION

3-1

雨水管の流水音に関する実験的検討（その３）3. 実験結果及び考察

表 1 比較条件
流量

遮音

3.1 時系列データ

管種

管径

125

VP

100A

なし

直接

250

VP

100A

バンド A 特性音圧レベルの時系列データを示す．
時定数は 0.125 秒，

なし

直接

500

VP

100A

サンプリング周期は 0.1 秒である．今回利用する排水タワーでは揚

なし

直接

720

VP

100A

水開始から 10 秒程で管の流水が安定し，音圧レベルは概ね定常状なし

直接態となる．以下では周波数別音圧レベル及び振動加速度レベルとし

125

VP

100A

あり

直接

250

VP

100A

て，ポンプ揚水開始から停止までの 70 秒間中，配管の流水音が安

あり

直接

500

VP

100A

定している時間帯 30 秒間（VP100A，100 L/min では図中に示す分

あり

直接

720

VP

100A

析区間）の Leq を分析した結果を示す．なお測定は各条件 3 回ずつあり

直接行い，3 回の音圧レベル，振動加速度レベルが概ね一致することを

500

FDP

100A

なし

直接

確認している．

250

VP

75A

なし

直接

3.2 流量の影響

250

PE

75A

なし

サイフォン式ドレン

500

PE

75A

図 4，5 に VP100A 裸管及び遮音巻きの流量別の音圧レベルと振なし

サイフォン式ドレン

1,000

PE

75A

動加速度レベル，図 7 に過去に行った集合住宅用排水管の音圧レベなし

サイフォン式ドレンル 3)を示す．排水管では既往論文 3, 4 など)により流量を倍にすること

1,200

PE

75A

なし

サイフォン式ドレン

500

SGP

150A

で音圧レベルが約 3 dB 増加するという知見が得られているのに対

なし

通常ドレン

1,000

SGP

150A

し，今回の雨水管では A 特性音圧レベルの増加量が小さい．これは

なし

通常ドレン

A 特性音圧レベルを決定している高音域において，排水管と比べて(L/min.)

水の供給方法巻き

図 3 に VP100A，500 L/min.の場合の 2 階における 1/1 オクターブ

流量増加に対する増加幅が小さいことによる．排水管では各階に設けられている集合継手により回転を与えられた流水が管壁面にドレンの 2 種類を使用する．揚水量は各配管の想定流量に応じて沿って落下するのに対し雨水管では障害なく落下し，こうした流れ

125 ～ 1,200 L/min.の範囲で変化させる．本実験における比較条件方の違いが，流量と発生音の関係に差異をもたらす要因となっていを表 1 に示す．測定項目は，管芯から 200 mm の位置での音圧レベる可能性がある．高音域での増加幅が小さい傾向は測定階の違い，

ルと管表面の振動加速度レベルとする．1 階，2 階，4 階に設けられエルボの有無に依らず見られ，振動加速度レベルも同様の結果を示た測定点を図 1，2 に示す．

した．VP に遮音巻きを施した場合の音圧レベルを図 6 に示す．同A特性音圧レベル(dB)

な屋上ドレンと，管内でサイフォン現象が生じるように設計された

70
60
50
40
30
20
10
0

dBA

63

125

500

250

1k

2k

4k

8k (Hz)

分析区間
0

10

20

30

50

40

60

70

80

90

時間(s)

図 3 音圧レベル時間変動：VP100A，500 L/min，1/1 オクターブバンド

音圧レベル（dB）

70
60
50
40
30

60
50
40
30

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

a) 4F 直管

10

80
70
60
50
40
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 720 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 500 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 250 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 125 L/min
BGN

30
20

20

20
10

2F直管 VP100A 720 L/min
2F直管 VP100A 500 L/min
2F直管 VP100A 250 L/min
2F直管 VP100A 125 L/min
BGN

70
音圧レベル（dB）

4F直管 VP100A 720 L/min
4F直管 VP100A 500 L/min
4F直管 VP100A 250 L/min
4F直管 VP100A 125 L/min
BGN

音圧レベル（dB）

80

80

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

b) 2F 直管図 4 流量別音圧レベル（VP100A 裸管）

3-2

10

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

c) 1F エルボ

技術研究報告第 48 号 2022.11

戸田建設株式会社

120

120

120
2F直管 VP100A 720 L/min

4F直管 VP100A 720 L/min
110

4F直管 VP100A 250 L/min
100

4F直管 VP100A 125 L/min

90
80
70

110

2F直管 VP100A 500 L/min
2F直管 VP100A 250 L/min

100

2F直管 VP100A 125 L/min

90
80
70

振動加速度レベル（dB）

4F直管 VP100A 500 L/min
振動加速度レベル（dB）

振動加速度レベル（dB）

110

60

60
50

90
80
70

1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 720 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 500 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 250 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 125 L/min

60

50

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

100

50

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

a) 4F 直管b) 2F 直管c) 1F エルボ

図 5 流量別振動加速度レベル（VP100A 裸管）

音圧レベル（dB）

音圧レベル（dB）

60
50
40
30

直管VP100A 240 L/min
直管VP100A 120 L/min
直管VP100A 60 L/min
BGN

70
60
50
40
30

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

10

60
50
40
30
20

20

20

エルボVP100A 240 L/min
エルボVP100A 120 L/min
エルボVP100A 60 L/min
BGN

70
音圧レベル（dB）

2F直管 VP100A遮音巻 720 L/min
2F直管 VP100A遮音巻 500 L/min
2F直管 VP100A遮音巻 250 L/min
2F直管 VP100A遮音巻 125 L/min
BGN

70

10

80

80

80

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

中心周波数（Hz）

10

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

a) 直管b) エルボ

図 6 流量別音圧レベル（2F 直管，VP100A 遮音巻き）

図 7 流量別音圧レベル（排水管，VP100A，集合管継手あり）(2) エルボ

じ位置の VP 裸管の音圧レベル図 5 b)と比べて，遮音巻き条件ではエルボにおける管種の影響として，1 階エルボでの VP 及び FDP

高音域の音圧レベルが大きく低減し，A 特性音圧レベルは中音域で決定している．このため遮音巻きを施した雨水管では裸管と比べての音圧レベル測定結果を図 10 に，エルボ立管部（a），エルボ曲部

流量増加による A 特性音圧レベルの増加幅が大きくなった．

（b），エルボ横引管部（c）における振動加速度度レベル測定結果を3.3 管種の影響

図 11 に示す．図 10 の音圧レベル測定結果によると，A 特性音圧レ(1) 直管ベルが VP が約 69 dB，FDP が約 61 dB となり，直管を上回る 8 dB

100A の VP 及び FDP における流量 500 L/min.の場合の，2 階の直差となった．周波数特性は 80 Hz 以下，800 Hz 以上の帯域で FDP が管近傍における音圧レベルを図 8 に，配管表面の振動加速度レベル

VP を下回っており，直管と異なる特性となった．図 11 の振動加速を図 9 に示す．図 8 の音圧レベル測定結果によると，A 特性音圧レ

度レベルをみると，いずれの測定点においても多くの帯域で FDP がベルが VP が約 53 dB，FDP が約 48 dB となり，FDP が 5 dB 小さい

VP を下回っており，特に 630 Hz 以上の帯域ではその傾向が顕著に結果となった．周波数特性をみると 50 Hz 帯域を除くすべての帯域みられる．管内の流水がエルボの管壁に衝突する位置である測定点

で FDP のレベルが VP を下回っている．また，図 9 の振動加速度レb に着目すると，
VP が 1.6 kHz にピークを持つ特性であるのに対し，ベルも全帯域で FDP が VP を下回っており，音圧レベルの結果と概FDP では 4 ～ 5 kHz となっており，FDP の方が卓越周波数が高くね対応している．これらの結果は，FDP が内管（硬質ポリ塩化ビニなっている．これは FDP の繊維モルタルによる管壁の密度や剛性

ル）と外管（繊維モルタル）で構成されており，VP に対して構造的の増加に伴い，共振系が高域にシフトしたためと思われる．

に遮音性，剛性が高いことに起因すると考えられる．

3-3

雨水管の流水音に関する実験的検討（その３）2F直管 VP100A 500 L/min

2F直管 VP100A 500 L/min
110
振動加速度レベル（dB）

2F直管 FDP100A 500 L/min

60
50
40
30

70

2F直管 FDP100A 500 L/min

100

音圧レベル（dB）

70
音圧レベル（dB）

80

120

80

90
80
70

60
50
40
30

20

60

20

10

50

10

1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 500 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ FDP100A 500 L/min

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

A

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

図 8 管種別音圧レベル（直管）

図 9 管種別振動加速度レベル（直管）120

図 10 管種別音圧レベル（エルボ）

120

120

110

110

1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 500 L/min

100
90
80
70

100
90
80
70
60

60

振動加速度レベル（dB）

振動加速度レベル（dB）

1Fｴﾙﾎﾞ FDP100A 500 L/min

振動加速度レベル（dB）

1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 500 L/min
110

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 500 L/min

1Fｴﾙﾎﾞ FDP100A 500 L/min

100
90
80
70
60

1Fｴﾙﾎﾞ FDP100A 500 L/min
50

50

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

50

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

a) 1F エルボ測定点 ab) 1F エルボ測定点 bc) 1F エルボ測定点 c

図 11 管種別振動加速度レベル（エルボ）802F直管 VP100A 250 L/min
110
振動加速度レベル（dB）

2F直管 VP75A 250 L/min

60
50
40
30

70

2F直管 VP75A 250 L/min

100

音圧レベル（dB）

70
音圧レベル（dB）

801202F直管 VP100A 250 L/min

90
80
70

60
50
40
30

20

60

20

10

50

10

1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 250 L/min
1Fｴﾙﾎﾞ VP75A 250 L/min

A

1k 2k
2k 4k
4k 8k
8k
63 125 250 500 1k
中心周波数（Hz）

図 12 管径別音圧レベル（直管）63 125 250 500 1k 2k 4k 8kA

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

図 13 管径別振動加速度レベル（直管）図 14 管径別音圧レベル（エルボ）3-4戸田建設株式会社

120

120

110

110

110

100
90
80
70
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 250 L/min

60

振動加速度レベル（dB）

120

振動加速度レベル（dB）

振動加速度レベル（dB）

技術研究報告第 48 号 2022.11

100
90
80
70
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 250 L/min

60

1Fｴﾙﾎﾞ VP75A 250 L/min
50

100
90
80
70
1Fｴﾙﾎﾞ VP100A 250 L/min

60

1Fｴﾙﾎﾞ VP75A 250 L/min

1Fｴﾙﾎﾞ VP75A 250 L/min
50

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

50

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

中心周波数（Hz）

a) 1F エルボ測定点 ab) 1F エルボ測定点 bc) 1F エルボ測定点 c

図 15 管径別振動加速度レベル（エルボ）

3.4 管径の影響差はみられないが，測定点 b は 400 ㎐以上で 100A のレベルが大(1) 直管きくなっている．この測定点 b での傾向は音圧レベルの結果と近似

直管での管径の影響として，VP の 100A と 75A について前節としていることから，流水が管壁に衝突する部位からの放射音の寄与

同様の測定を行った結果を図 12，13 に示す．流量は 250 L/min.とすが大きいことがうかがえる．

る．図 12 の音圧レベル測定結果によると，800 Hz 以上では管径の3.5 屋上ドレンの影響違いによる変化はみられない．630 Hz 以下では帯域によって差がみ

図 16 ～ 18 に PE75A（サイフォン式）で流量を 1,200 L/min.とられるものの，A 特性音圧レベルは 100A が 48 dB，75A が 47 dB と

500 L/min.とした場合，SGP150A（通常ドレン）で 500 L/min.とした

同程度となり影響は軽微であるといえる．図 13 の振動加速度の結場合の，排水タワー2 階における 1/1 オクターブバンド A 特性音圧

果をみると，1.6 kHz 以下ではレベル差がみられるが，2 kHz 以上でレベルの時間変動を示す．時定数は 0.125 秒，サンプリング周期はは変化は確認できない．管径が大きくなることにより，放射面積が0.1 秒である．ポンプ揚水開始から停止までの時間は PE75A（サイ増え，管壁面の剛性が低下することが予想されるが，一方で，肉厚

フォン式）のみ 240 秒，それ以外では 180 秒である．図 16 の PE75A

は 75A が 5.5 mm，100A が 6.6 mm と管径の増加と共に増大してい（サイフォン式），流量 1,200 L/min.の条件では揚水開始後約 60 秒

る．そのため，それぞれの影響が相殺され，直管においては管径がを境に発生音の性状が大きく変わっているが，これは管内が満流状

放射音に及ぼす影響は限定的といえる．

態となりサイフォン現象が生じたことに起因する変化である．満流(2) エルボになる前は，水は空気とともに管内に流れ込み比較的大きな音が発

エルボにおける管径の影響として，VP の 100A と 75A について生するが，満流に達した後は放射音が大きく低減している．揚水停測定を行った結果を図 14，15 に示す．図 14 の音圧レベル測定結果

止後は水の供給が止まり満流状態が維持できなくなるため放射音によると，A 特性音圧レベルは 100A が 69 ㏈，75A が 64 ㏈となが再び増加している．図 17 は PE75A（サイフォン式）の，流量

り，管径が大きい 100A が 5 ㏈大きい結果となった．周波数特性で500 L/min.の場合の結果である．この流量では管内が満水に達するは 315 ㎐以上で 100A のレベルが大きくなっているのが確認できことはなく，
揚水開始後20 秒以降は概ね定常状態を維持している．
図 18 に示すのは一般的なドレンによる結果であり，この場合も揚ルの測定結果をみると，測定点 a，c では管径の違いによる明確な

水開始後 20 秒以降は放射音が安定しており，揚水を停止するまで

A特性音圧レベル(dB)る．これらの傾向は直管の場合と異なる．図 15 の振動加速度レベ

70
60
50
40
30
20
10
0

dBA

63

250

125

分析区間 1
0

30

1k

500

2k

8k (Hz)4k

分析区間 2
60

90

120

150

180

210

240

時間(s)

図 16 音圧レベル時間変動（PE75A，サイフォン式， 1,200L/min.）

3-5

270

300

330

目立った変化は生じていない．
図 19，20 は排水タワー2 階における
PE75A（サイフォン式）の放射音と管表面の振動について，流量ごとの周波数特性を示したものである．流量

A特性音圧レベル(dB)

雨水管の流水音に関する実験的検討（その３）

1,200 L/min.以外は，放射音が安定してい

70
60
50
40
30
20
10
0

dBA

0

30

る時間帯における 30 秒間の Leq を示しになる前後の 2 区間（図 16 に示す分析
区間 1 と 2）における Leq を示している．
管が 満 流 状 態 に ない 場 合 ， 流 量
250 L/min.の音圧レベルと振動加速度レ
ベルが低周波数域でやや小さな値を示していること以外は，測定値の流量によ

A特性音圧レベル(dB)ており，流量 1,200 L/min.では満流状態

70
60
50
40
30
20
10
0

dBA

0

る変化は小さい．一方で管が満流状態にある 1,200 L/min.の分析区間 2 では音圧

63

125

60

250

500

1k

2k

120
150
180
時間(s)
図 17 音圧レベル時間変動（PE75A，サイフォン式，500L/min.）

63

30

90

125

60

250

90

500

120
時間(s)

1k

150

4k

8k
(Hz)

210

2k

4k

180

210

240

8k
(Hz)

240

図 18 音圧レベル時間変動（SGP150A，通常ドレン，500L/min.）

レベルは中高音域が，振動加速度レベル
は全帯域にわたり測定値が大きく低減

100

している．

90

2F直管PE 75A 1200 L/min(区間2)の 2 階における音圧レベル及び振動加802F直管PE 75A 500 L/min

速度レベルである．流量が増加すること70

図 21，22 は SGP150A（通常ドレン）

加量が小さいという，水を配管に直接供給した場合の測定結果と類似した傾向を示しており，通常のドレンを想定する

2F直管PE 75A 250 L/min

60
50
40

110
振動加速度レベル（dB）

度レベルが増加する一方，高音域では増120

2F直管PE 75A 1000 L/min

音圧レベル（dB）

で低音域での音圧レベル及び振動加速

130

2F直管PE 75A 1200 L/min(区間1)

100
90
80
70
60

限りは，水を直接供給する方法によって

30

雨水時の管内の水流を模擬できること

20

50

10

40

を示唆している．
4. おわりに排水タワーを利用して種々の条件で

030

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

2F直管PE 75A 1200 L/min(区間1)2F直管PE 75A 1200 L/min(区間2)2F直管PE 75A 1000 L/min
2F直管PE 75A 500 L/min
2F直管PE 75A 250 L/min

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

雨水管の流水音を比較することで以下
雨水管は排水管と比べて，流量増

2F直管 SGP 150A 500 L/minに比べ放射音が小さい③

VP の管径が異なる場合，直管においては放射音に差は見られない

音圧レベル（dB）

直管，エルボにおいて FDP は VP

100

70

レベルに与える影響は遮音巻きの
②

60
50
40
30

が，エルボにおいては管径が大きい方が放射音が大きい④

サイフォン現象を用いた雨水排水方式では，十分な水が供給され管

2F直管 SGP 150A 1000 L/min

2F直管 SGP 150A 1000 L/min

加幅が小さく，流量が A 特性音圧有無で異なる110

80

加による高音域の音圧レベルの増

2F直管 SGP 150A 500 L/min

90
80
70
60
50

20
10

振動加速度レベル（dB）①

中心周波数（Hz）
図 20 流量別振動加速度レベル（サイフォン式）.

中心周波数（Hz）
図 19 流量別音圧レベル（サイフォン式）.

の知見を得た．

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

図 21 流量別音圧レベル（通常ドレン）

3-6

40

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

図 22 流量別振動加速度レベル（通常ドレン）

技術研究報告第 48 号 2022.11

戸田建設株式会社

内が満流状態に達すると放射音が大きく低減する
今後は今回の結果を踏まえ，要求される室内静謐性能と必要な雨水音対策の関係を整理し設計に役立てるとともに，より効果的な対策の検討を進めていきたい．
謝辞
本研究において積水化学工業(株)の皆様には多大なるご協力を賜りました．
この場を借りて深く御礼申し上げます．
参考文献
1) 佐脇 他 「雨水管の流水音に関する実験的検討その 1，2」 日本建築学会大会学術講演梗概集 環境工学 pp.363-366 2020.9
2) 土屋 他 「雨水管の流水音に関する実験的検討その 3，4」 日本建築学会大会学術講演梗概集 環境工学 pp.347-350 2021.9
3) 土屋 他, 「排水タワーを用いた脚部継手・オフセット排水管流水発生音測定例」 戸田建設(株)技術研究報告第 42 号,2016.11
4) 市川 他, 「排水タワーを用いた排水設備音の計測事例」 INCE 研発,2018.10

3-7