技術研究報告第 47 号 2021.11

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２）実験室における測定手法の提案と管種・管径の影響の検討
EXPERIMENTAL STUDY OF THE SOUND OF WATER FLOWING THROUGH A STORM DRAIN
Part 2 Proposal of laboratory measurement method and investigation of the effect of material and diameter of pipes

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

The authors have investigated the sound of water flowing through storm drains experimentally to decrease the noise level in the rooms near a storm drain.
In the previous paper, the authors conducted an experiment in an existing building and measured the sound generated by water flowing from several types ofpipes. However, in the experiments conducted in existing buildings or drainage test towers, it is difficult or sometimes impossible to change the flow ratio ordiameter of pipes because of the physical limitation of the buildings or facilities. Therefore, to obtain data of a wide variety of pipes that could be used asstorm drains in actual buildings, an easy way to measure the sound of water flowing in laboratories is desirable. This paper proposes a new measurement
method that imitates the sound of water flowing by pouring water into a closed pipe and shaking it vertically. The measured data of the proposed method fitsbetter than that of existing laboratory experiments to the actual sound of water flowing. To verify the validity of this method, the generated sound of theproposed method must be compared to that of actual water flowing with a wider variety of pipes including different diameters.
Keywords : Storm drain, Water flowing sound, Laboratory experiment, PVC pipe, Steel pipe, Fireproof two-layered pipe
雨水管，流水音，実験室実験，VP，鋼管，耐火二層管

1. はじめに実験室実験の有用性を検証する目的で以下の3 種類の実験を実施

雨水管の流水音は測定事例が少なく，放射音を予測するのが困難した．

である．筆者らは，雨水管の流水音の特性を把握するために実験を行っており，既報では実建物のルーフドレンに水を放流して屋内雨

実験 1：既報のスピーカ管内放射－近傍音圧式（吸音・遮音箱）水管に流水する現場実験によって，管の呼び径 100A の VP（硬質ポ3)-5)に準じ，図 1 に示す方法で管内外の 1/3oct. band 音圧レベル差をリ塩化ビニル管），SGP（配管用炭素鋼鋼管）の流水音特性を測定し求める．

た 1)2)．しかし雨水管には，排水を担当する建物の屋根面積により実験 2：既報の管内鋼球打撃式（吸音・遮音箱）6)7)に準じ，図 2 に100A を超える大口径を必要とするものもあり，その発生音の検証示す方法で鋼球落下音の管外における 1/3oct. band 最大音圧レベルが必要である．実建物や排水タワーを使用した実験は，実際の流水（Lmax）を求める．

音を測定することが可能であるが，揚水，流量の調整，管径の変更

吸音・遮音箱 木合板厚24、奥行934 内部ウレタン吸音

外部簡易無響室

958

データを取得することは難しい．
そこで筆者らは，安岡らが検討している排水管の発生騒音・遮音10などに制約があり，大口径配管の流水音を系列的に予測検討できる
キャップ

Mic.

吸音材
管芯SP

性能測定方法 3)-7)の中から 2 つの方法による実験を行い，更に，水対象管150 〃 〃 〃 150
750

入り管を上下に振る測定方法を検討し，系列的なデータ取得が可能

910

で流水に依存しない実験室実験の可否について検証した．

300

本報前半では，水入り管上下振りによる発生音の特性を示し，現1500300

図 1 実験 1：音圧レベル差測定方法

場実験の流水音，及び既報の方法による実験室実験との比較検証に

鋼球 10φ, 4.1g 落下 3 回
打点 3 点平均200ついて報告する．また後半では上記の 3 種類の実験室実験によって管種，管径が異なる管による発生音の特性を比較した結果を報告す

Mic.

開放る．

打点
150 300 300
750

50

管芯
落下高さ

開放

2. 雨水管内流水音測定手法の検討
2.1 実験概要及び設定条件

図 2 実験 2：鋼球落下音測定方法*1 戸田建設㈱技術開発センター 修士（工学）Technology Development Center, TODA CORPORATION, M.Eng.

*2 戸田建設㈱技術開発センター

Technology Development Center, TODA CORPORATION

4-1

ガイドパイプ雨水管の流水音に関する実験的検討（その２）

実験 3「水入り管上下振り」：JIS Z 8734:2000「音響－音圧法による管騒音源の音響パワーレベルの測定方法－残響室における精密測定
振幅方法」に準じ，管内に水を入れて両端をキャップで塞ぎ，図 3 のよ実験者

うに管を横倒しにして実験者が上下に振った際の 10 sec.間エネル
ギー平均音圧レベル（Leq）を 5 回測定して平均の 1/3oct. band 音響パワーレベルを求める．A 特性のオーバーオール値もグラフ中に示す．測定条件は，VP 100A，水量 1 L，振幅 200 mm，周期 2 回／sec.，
管長 500 mm を基準に，表 1 に示す他の条件に変化させたものとし

図 3 実験 3：水入り管上下振り発生音測定方法

た．測定室は十分な反射性，拡散性を有する残響室 8)を使用した．

表 1 実験 3 測定条件 ：呼び径 100A

40302010060 A

音圧レベル（dB）

5063 125 250 500 1k 2k 4k 8kb)
管種の違い
中心周波数（Hz）VP
管種
SGPBGN403020100A

レベルが広い帯域で約 3 dB 増加したが，実験 3 における図 5 a)水量，b)振幅を変更した場合では b)振幅と対応がよい．このことから配管の流水音は管に対する水の打撃が影響すると考えられる．ただし 4 kHz 付近の特性は図 4 a)と図 5 a)が近似しており，管内に占め
70605040302050403020A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

70403020

音響パワーレベル（dB）

5060504030

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

5040302050
40302010A2070b) 実験 2：鋼球落下

70

音圧レベル（dB）

音圧レベル差（dB）

80a) 実験 1：音圧レベル差

60100 mm
200 mm
400 mm63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

図 5 実験 3：水入り管上下振り発生音

図 4 現場実験流水音80b) 振幅の違い
振幅101070 A 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 70 A 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k500 mm
1 回/sec.
c)
周期の違いd) 管長の違い
中心周波数（Hz）
中心周波数（Hz）
周期
管長
2 回/sec.
1000 mm6060
3 回/sec.

1063 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

70
0.5 L
1L602La)
水量の違い
水量

音響パワーレベル（dB）

音圧レベル（dB）

50

250 L/min
500 L/min
BGN

現場実験では図 4 a)に見られるように流量が倍になることで音圧音響パワーレベル（dB）

a)
流量の違い
流量2.2 実験結果及び考察

SGP12200400231000×5 回の平均

音響パワーレベル（dB）

60VP
0.51001500
10

音響パワーレベル（dB）

管種水量(L)
振幅(mm)
周期(回/sec.)
管長(mm)
測定時間(sec.)

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

図 6 管種 VP，SGP の違いによる実験 1，2，3 結果4-2c) 実験 3：水入り管上下振り

60VP
SGP

5040302010

A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

5030

2010403020y = -0.2185x + 46.869
R² = 0.226730

音圧レベル（dB）

4050b) 現場実験と実験 2

現場実験

音圧レベル（dB）a) 現場実験と実験 1

現場実験

現場実験

音圧レベル（dB）

501040506070 30
実験1 音圧レベル差（dB）c) 現場実験と実験 34030400
800
1.6k
3.15k
6.3k
400800
1.6k
3.15k
6.3k

500
1k
2k
4k8k
500
1k
2k4k8k

630
1.25k
2.5k
5k
10k
630
1.25k
2.5k
5k
10k

Hz20

y = 0.1256x + 27.66
R² = 0.1442

y = 0.6898x + 5.4767
R² = 0.7112

104050607080 2030405060
実験2 音圧レベル（dB）
実験3 音響パワーレベル（dB）

図 7 現場実験流水音と実験 1，2，3 の相関図

る水量も関係があると考えられる．図 5 c)の周期 1 回/sec.は，水が上記の帯域では何らかの要因で空気伝搬音が増幅していると考え管から殆ど分離せず，発生音が小さい．図 5 d)管長の違いは発生音られる．
図 9 a)は管種の違いに対する実験 2 の結果である．SGP の放射音の差が小さかった．以上の特性より，実験 3 では基準として示したは VP に比べ低音域で小さく高音域で大きい．一方で FDP は VP よ

条件が妥当と考え，以後この条件で測定する．
実験 1 は空気伝搬音，実験 2 は固体伝搬音が主成分と考えられるりも全体的に小さな値を示しており，耐火被覆が鋼球による固体音が，管種 VP, SGP の違いによる図 4 b)の流水音は，図 6 a), b)いずれの放射を妨げていることがわかる．の周波数特性とも異なり，c)実験 3 の特性に近似している．図 7 の

図 10 a)は実験 3 における管種別の結果であり，実験 1，2 に比べ現場実験との相関図をみると，c)実験 3 の相関がよい．以上の結果

ピーク，ディップの数が少ない，なだらかな周波数特性となった．

は，管内の流水音は通常の空気伝搬音や固体伝搬音の測定では傾向

管種による違いは他の実験よりも小さいものの，中，高音域におけを把握することが困難であることを示唆している．

る音響パワーレベルが VP，FDP，SGP の順で大きいという一貫し3. 管種，管径の影響の検討た傾向が見られる．80 Hz から 250 Hz の帯域にかけて FDP の放射3.1 実験概要

音が他の管よりも大きいが，これは実験 1 と 2 では見られなかった

管種，管径の異なる管を対象に，2 章で扱った 3 種類の実験を実特徴であり，これらの結果も水が管壁に衝突した際の放射音がス施し，放射音の特性を調べた．ただし実験 3 では 2 章で基準としたピーカによる空気音や鋼球による固体音とは異なる特性を有する

水量 1 L，振幅 200 mm，周期 2 回／sec.，管長 500 mm の条件を採ことを示している．

用する．

(2) 管径の影響
管径を変えた際の実験 1 の結果を図 8 b)，c)に示す．125A 以下の測定対象として SGP（配管用炭素鋼鋼管）100A，FDP（耐火二層管）100A 及び VP（硬質ポリ塩化ビニル管）75A～200A を用いる．

比較的小さな管径を有する VP では，管径が大きくなるにつれて低試験体の一覧を表 2 に示す．

音域の音圧レベル差が小さくなる傾向があり，150A や 200A などの3.2 実験結果及び考察

径の大きな VP では低音域に限らず広い帯域で同様の傾向が見られ(1) 管種の影響る．VP は管径が大きいほど肉厚も厚くなり，管壁自体の遮音性能異なる管種に対する実験 1 の結果を図 8 a)に示す．SGP は VP にも大きくなるはずであるが，実験 1 において逆の傾向が見られたの比べ，鋭いピークとディップを多数有する周波数特性となった．まは放射面積の増加や円管の振動特性の変化によるものと推察された 4 kHz から上の帯域では VP よりも音圧レベル差が大きい．FDPる．
図 9 b)，c)は異なる管径に対する実験 2 の結果であるが，いずれは中，高音域の広い帯域で VP よりも大きな値を示しているが，1.6 kHz から 5 kHz の帯域では VP の方が大きな値となっている．の管径でも似た放射特性を示しており，低音域で 200A の音圧レベ

FDP は VP の外側に繊維モルタルによる被覆を施したものであるが，ルがわずかに大きい点を除けば管径の差が測定値に与える影響は小さい．

表 2 雨水管一覧
管種

管径（呼び径）

肉厚（mm）

1VP

100A

6.62FDP

100A

6.6 + 6.53SGP

100A

4.54VP

75A

5.55VP

125A

76VP

150A

8.97VP

200A10.3図 10 b)，c)は実験 3 において管径を変えた場合の結果である．
2 kHz から 4 kHz の帯域では管径が大きいほど音響パワーレベルが大きくなり，200A に関しては低音域でも他の管径より大きな値となった．しかしながら総合的な放射音に与える影響は軽微であり，A 特性音響パワーレベルも 3 dB 以内の範囲に収まっている．これ
らの結果は管径の増大に伴う管の肉厚の増加の影響と放射面積の増加の影響が相殺するため，放射音が大きく変わらないことを示唆している．ただし今回，実験 3 では水量一定の下で管径だけを変え

4-3

雨水管の流水音に関する実験的検討（その２）2) 土屋 他 「雨水管の流水音に関する実験的検討その 2 :排水高さ，管種，ている点に留意する必要があり，実際の建築で径の大きな雨水管を採用する場合は想定する流量も大きいはずであるから，放射音を予横引き管の影響」

測する際には流量の増加分を加味しなければならない．

pp.365-366 2020.9法の検討－その 1 :検討方法概要－」 日本建築学会大会学術講演梗概集

管内の流水音を実験室において測定する手法として，水入り管上下振りによる測定法を提案した．提案手法と，既存の 2 種類の実験

環境工学 pp.251-252 2008.94) 寺垣 他 「実験室における排水管の発生騒音・遮音性能に関する測定方法の検討－その 2 :測定結果(1)－」 日本建築学会大会学術講演梗概集
環境工学 pp.253-254 2008.95) 品川 他 「実験室における排水管の発生騒音・遮音性能に関する測定方法の検討－その 3 :測定結果(2)－」 日本建築学会大会学術講演梗概集
環境工学 pp.255-256 2008.96) 品川 他 「実験室における排水管の発生騒音・遮音性能に関する測定方法の検討－その 4 :鋼球落下装置および測定条件の検討－」 日本建築学会大会学術講演梗概集 環境工学 pp.253-254 2009.87) 安岡 他 「排水立管の排水騒音に関する代用測定方法について」 日本
建築学会大会学術講演梗概集 環境工学 pp.255-256 2009.88) 土屋 他 「戸田建設新音響実験施設の音響特性」 2012 秋季日本音響学会講演論文集 pp.1263-1264 2012.9

手法について，VP 及び SGP を対象に実験を行い，提案手法による測定値が実際の流水音と対応がよいことが示唆された．
管種，管径の異なる管に対してこれらの 3 種類の実験を行い，それぞれの結果が異なる傾向を有することを確認した．これらの管についても提案手法が実際の流水音とよく一致するかどうかを確認するためには，排水タワーなどを利用した流水音の測定が必要であり，今後の課題としたい．
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 :実験概要および流量の検討」 日本建築学会大会学術講演梗概集 環境工学 pp.363-364
2020.980FDP70605040a) 管種の違い

2075 A

7080125 A60504030b) 管径の違い

2063 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

100 A

音圧レベル差（dB）

SGP

音圧レベル差（dB）

音圧レベル差（dB）

VP30環境工学3) 安岡 他 「実験室における排水管の発生騒音・遮音性能に関する測定方

4. まとめ80

日本建築学会大会学術講演梗概集

100 A

70200 A

60504030c) 管径の違い

2063 125 250 500 1k 2k 4k 8k中心周波数（Hz）

150 A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k中心周波数（Hz）

図 8 実験 1：スピーカ管内放射－近傍音圧式（吸音・遮音箱）実験結果
VP

SGP

80

FDP

75 A

100 A

80

125 A

707060606050403020a) 管種の違い
A

音圧レベル（dB）

70

音圧レベル（dB）

音圧レベル（dB）

80

504030100 A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

A200 A

504030b) 管径の違い
20150 Ac) 管径の違い
2063 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）A63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

図 9 実験 2：管内鋼球打撃式（吸音・遮音箱）実験結果

50SGP

FDP40302010a) 管種の違い
A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

6075 A

50100 A

125 A

40302010b) 管径の違い
A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）

図 10 実験 3：水入り管上下振り実験結果

4-460

音響パワーレベル（dB）

VP

音響パワーレベル（dB）

音響パワーレベル（dB）

60

100 A

150 A

200 A

5040302010c) 管径の違い
A

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
中心周波数（Hz）