JP6776052B2 - Negative pressure wave generator - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルの坑口から外部に向けて放射されるトンネル微気圧波を低減するための負圧波発生装置に関する。 The present invention relates to a negative pressure wave generator for reducing tunnel micro-pressure waves radiated from the tunnel entrance to the outside.
トンネル微気圧波とは、列車のトンネルへの突入によって生じた空気の圧縮波が、トンネル内を音速で伝播し、パルス状の圧力波となって、反対側の坑口から外部に向けて放射される空気力学的現象である。 A tunnel micro-pressure wave is a compressed wave of air generated by a train entering a tunnel, which propagates at the speed of sound in the tunnel, becomes a pulsed pressure wave, and is radiated outward from the wellhead on the opposite side. It is an aerodynamic phenomenon.
具体的には、列車が高速でトンネルに突入すると、その列車前方の空気が圧縮されて、その圧力が上昇し、これが圧縮波となって、トンネル内を出口に向けてほぼ音速で伝播する。そして、その圧縮波がトンネルの出口に到達すると、その大部分は、反射してトンネルの入口側に向けて戻る一方、その一部分は、パルス状の圧力波となって、トンネルの出口から外部に向けて放射される。一般的に、このような、パルス状の圧力波は、トンネル微気圧波と呼ばれている。 Specifically, when a train rushes into a tunnel at high speed, the air in front of the train is compressed and the pressure rises, which becomes a compression wave and propagates in the tunnel toward the exit at almost sonic speed. Then, when the compressed wave reaches the exit of the tunnel, most of it is reflected and returned toward the entrance side of the tunnel, while a part of the compressed wave becomes a pulsed pressure wave from the exit of the tunnel to the outside. It is radiated toward. Generally, such a pulsed pressure wave is called a tunnel micropressure wave.
また、トンネル微気圧波が放射された場合には、その圧力が解放されて低下し、空気が急激に膨張するため、トンネルの出口周辺に、大きな空気圧音(破裂音、発破音)が発生することがある。このような、トンネル微気圧波に起因する空気圧音は、列車のトンネル突入速度が高くなる程、大きくなる傾向にあり、空気圧音の大きさによっては、近隣家屋に振動騒音を与えることになり、沿線の環境問題を引き起こすおそれがある。 In addition, when a tunnel micro-pressure wave is radiated, the pressure is released and drops, and the air expands rapidly, so a loud air pressure sound (plosive sound, blasting sound) is generated around the exit of the tunnel. Sometimes. The air pressure noise caused by such a tunnel micro-pressure wave tends to increase as the tunnel entry speed of the train increases, and depending on the loudness of the air pressure sound, vibration noise may be given to neighboring houses. It may cause environmental problems along the railway line.
そこで、従来から、トンネル微気圧波を低減させるための装置が、種々提供されている。この装置においては、トンネル微気圧波がトンネルの出口から放射されると同時に、パルス状の負圧波を発生させて、トンネル微気圧波に干渉させるようにしている。つまり、正のパルス波となるトンネル微気圧波を、負のパルス波となる負圧波によって相殺するようにしている。 Therefore, various devices for reducing tunnel micro-pressure waves have been conventionally provided. In this device, the tunnel micro-pressure wave is radiated from the exit of the tunnel, and at the same time, a pulse-shaped negative pressure wave is generated to interfere with the tunnel micro-pressure wave. That is, the tunnel micropressure wave, which is a positive pulse wave, is canceled by the negative pressure wave, which is a negative pulse wave.
そして、上述したような、従来の負圧波発生装置としては、例えば、特許文献1に開示されている。
Then, as the conventional negative pressure wave generator as described above, for example,
ここで、上記従来の負圧波発生装置においては、真空容器に開口された開口部を、弁体によって開閉可能としている。そして、弁体に作用する内外圧力差と、駆動用ばねのばね力とによって、弁体を開けることにより、外気を開口部から真空容器内に吸い込んで、負圧波を発生させるようにしている。 Here, in the conventional negative pressure wave generator, the opening opened in the vacuum container can be opened and closed by a valve body. Then, the valve body is opened by the pressure difference between the inside and outside pressure acting on the valve body and the spring force of the driving spring, so that the outside air is sucked into the vacuum vessel through the opening to generate a negative pressure wave.
しかしながら、上記従来の負圧波発生装置においては、駆動用ばねを備えているため、その伸縮時における駆動用ばねと他部材との接触に伴って、摩擦音や衝突音等の可聴音が発生することになる。そして、沿線の環境問題という観点から考えれば、そのような可聴音に対しても、何らかの対策を講じる必要がある。 However, since the conventional negative pressure wave generator is provided with a drive spring, audible sounds such as fricatives and collision sounds are generated due to contact between the drive spring and other members during expansion and contraction. become. From the viewpoint of environmental problems along the railway lines, it is necessary to take some measures against such audible sounds.
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、可聴音の発生を抑制しつつ、トンネル微気圧波を低減することができる負圧波発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a negative pressure wave generator capable of reducing tunnel micro-pressure waves while suppressing generation of audible sounds.
上記課題を解決する第1の発明に係る負圧波発生装置は、
トンネルの坑口から外部に向けてパルス状に放射されるトンネル微気圧波に対して、パルス状に発生させた負圧波を干渉させることにより、正のパルス波となるトンネル微気圧波を負のパルス波となる負圧波によって相殺する負圧波発生装置であって、
内部を真空状態に維持することが可能となる真空容器と、
前記真空容器に開口する開口部と、
前記開口部を開閉可能に支持され、前記真空容器の内外圧力差のみによって、当該真空容器の内側に向けて開く弁体とを備える
ことを特徴とする。
The negative pressure wave generator according to the first invention that solves the above problems is
By interfering the pulse-generated negative pressure wave with the tunnel micro-pressure wave radiated in a pulse shape from the tunnel entrance to the outside, the tunnel micro-pressure wave that becomes a positive pulse wave is converted into a negative pulse. It is a negative pressure wave generator that cancels out by the negative pressure wave that becomes a wave.
A vacuum container that can maintain the inside in a vacuum state,
The opening that opens in the vacuum container and
The opening is supported so as to be openable and closable, and is provided with a valve body that opens toward the inside of the vacuum vessel only by the pressure difference between the inside and outside of the vacuum vessel.
上記課題を解決する第2の発明に係る負圧波発生装置は、
前記開口部の上流側端部は、所定の曲率半径を有するR形状となり、前記開口部における前記上流側端部よりも下流側の部位は、凹凸が無い平坦となると共に、
前記弁体の上流側端部は、所定の曲率半径を有するR形状となり、前記弁体における前記上流側端部よりも下流側の部位は、凹凸が無い平坦となる
ことを特徴とする。
The negative pressure wave generator according to the second invention that solves the above problems is
The upstream end of the opening has an R shape having a predetermined radius of curvature, and the portion of the opening on the downstream side of the upstream end is flat without unevenness.
The upstream end of the valve body has an R shape having a predetermined radius of curvature, and the portion of the valve body on the downstream side of the upstream end is flat without unevenness.
従って、本発明に係る負圧波発生装置によれば、弁体を、真空容器の内外圧力差のみを利用して、開けるようにすることにより、可聴音の発生を抑制しつつ、トンネル微気圧波を低減させることができる。 Therefore, according to the negative pressure wave generator according to the present invention, the valve body can be opened by using only the pressure difference between the inside and outside of the vacuum vessel, thereby suppressing the generation of audible sound and the tunnel micropressure wave. Can be reduced.
以下、本発明に係る負圧波発生装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、図1及び図2においては、実線の矢印を、部材の移動方向として示すと共に、白抜きの矢印を、外気の吸引流れ方向として示している。 Hereinafter, the negative pressure wave generator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in FIG. 1 and FIG. 2, the solid line arrow is shown as the moving direction of the member, and the white arrow is shown as the suction flow direction of the outside air.
先ず始めに、図3に示すように、トンネル100には、列車200が、入口(坑口)101から高速で突入し、その反対側となる出口(坑口)102から退出する。このように、列車200が高速でトンネル100内に突入した際には、パルス状の圧力波となるトンネル微気圧波W2が、出口102から外部に向けて放射されるときがある。そこで、本発明に係る負圧波発生装置1は、例えば、トンネル100の出口102付近に設けられており、上記トンネル微気圧波W2に対して、負圧波W3を発生させることにより、そのトンネル微気圧波W2を低減可能となっている。
First of all, as shown in FIG. 3, a
図1に示すように、負圧波発生装置1は、円筒状をなす真空容器11を有している。この真空容器11の前端部11aには、円形をなす開口部11bが開口されている。また、真空容器11内には、円盤状をなす弁体12が、開口部11bに対して、進退可能に支持されている。この弁体12は、開口部11bと同軸状に配置されており、当該開口部11bを開閉可能となっている。
As shown in FIG. 1, the negative
弁体12の中心部には、弁軸13の前端が嵌入されており、この弁軸13の軸方向中間部には、保持板14が嵌入されている。一方、真空容器11の内周面には、複数の支持フレーム15,16が、その中心部に向けて延びるように支持されている。そして、支持フレーム15,16の先端は、弁軸13を軸方向に摺動可能に支持している。即ち、弁体12の開閉方向は、弁軸13の軸方向、及び、開口部11bの中心軸方向と一致している。
The front end of the
また、支持フレーム15の後面には、環状をなす磁石収納部材17が、弁軸13を中心として支持されている。この磁石収納部材17内には、複数の電磁石18が、弁軸13の径方向外側で、且つ、弁軸13の周方向に所定の間隔で収納されている。これらの電磁石18は、保持板14と軸方向において対向しており、その内部に励磁電流が流されると、保持板14を吸着可能となっている。そして、磁石収納部材17には、保持板14が電磁石18を軸方向外側から覆うように当接可能となっている。
Further, on the rear surface of the
これに対して、支持フレーム16の前面には、環状をなすストッパ部材19が、弁軸13を中心として支持されている。このストッパ部材19は、ゴムやウレタン等の弾性材料から形成されており、保持板14と軸方向において対向している。つまり、ストッパ部材19は、軸方向に伸縮可能となっており、その前端に当接した保持板14のそれ以上の後退を規制すると共に、その当接時における衝撃を吸収可能となっている。なお、ストッパ部材19として、ショックアブソーバ等の緩衝器や、油圧ダンパを採用しても構わない。
On the other hand, on the front surface of the
更に、真空容器11の後端中心部には、油圧シリンダ20が、弁軸13と同軸状に設けられている。この油圧シリンダ20は、ピストンロッド20aを軸方向に伸縮可能としている。つまり、油圧シリンダ20のピストンロッド20aは、弁軸13の後端面を押圧可能となっている。
Further, a
そして、真空容器11には、ポンプ接続口11cが形成されており、このポンプ接続口11cには、真空ポンプ21が接続されている。これにより、真空ポンプ21を駆動させることにより、真空容器11内を所定の圧力(真空状態)に維持することができる。このように、真空容器11の内圧を、外気の圧力(大気圧)よりも低圧とすることによって、弁体12に対して内外圧力差が作用することになり、その内外圧力差を利用して、弁体12の開動作を行うようにしている。
A
ここで、図2に示すように、開口部11bの内周縁における上流側端部(上流側角部)は、所定の曲率半径を有するR形状をなしており、その内周縁における上流側端部よりも下流側の部位は、凹凸(段差)が無い平坦をなしている。これに対して、弁体12の外周縁における上流側端部(上流側角部)は、所定の曲率半径を有するR形状をなしており、その外周縁における上流側端部よりも下流側の部位は、凹凸(段差)が無い平坦をなしている。このような、弁形状(バルブ形状)及び通気口形状(ポート形状)を採用することにより、外気が開口部11bと弁体12との間の開口を通過する際の流動音を抑えることができる。
Here, as shown in FIG. 2, the upstream side end portion (upstream side corner portion) in the inner peripheral edge of the
よって、弁体12を開ける場合には、先ず、真空ポンプ21を駆動させて、真空容器11内を真空状態に維持する。これにより、弁体12には、内外圧力差が作用することになる。
Therefore, when opening the
次いで、電磁石18への通電を停止することにより、当該電磁石18による保持板14への吸着力を解放する。これにより、弁体12は、作用する内外圧力差によって、自然と開くことになり、この弁体12が開くと同時に、開口部11bから負圧波W3が発生する。
Next, by stopping the energization of the
即ち、電磁石18による保持板14への吸着力が解放されると、弁体12は、真空容器11の内外圧力差のみによって開くことになり、負圧波W3が発生する。
That is, when the attractive force of the
そして、弁体12の開動作に伴って、弁軸13と共に後退した保持板14は、ストッパ部材19に当接した後、そのストッパ部材19を押し込むことにより停止する。これにより、弁体12が全開状態となる。このとき、弁体12の開動作に伴って発生した衝撃は、ストッパ部材19によって吸収される。
Then, as the
また、弁体12を閉める場合には、先ず、油圧シリンダ20のピストンロッド20aを伸長させて、弁軸13の後端面をそのピストンロッド20aによって押圧する。これにより、弁軸13が軸方向に前進するため、弁体12は、開口部11bに着座して、全閉状態となる。
When closing the
これと同時に、弁体12の閉動作に伴って、弁軸13と共に前進した保持板14は、ストッパ部材19から離脱して、磁石収納部材17に当接した後、電磁石18に吸着される。これにより、弁軸13の軸方向への移動が規制されることになり、弁体12の全閉状態が保持される。
At the same time, with the closing operation of the
以上より、図3に示すように、列車200が高速でトンネル100の入口101に突入すると、当該トンネル100内における入口101側において、列車200の前方に圧縮波W1が発生する。この圧縮波W1は、発生後直ちに、トンネル100内を出口102に向けて音速で伝播した後、その圧縮波W1の一部が、パルス状の圧力波となるトンネル微気圧波W2として、出口102から外部に向けて放射される。
From the above, as shown in FIG. 3, when the
これと同時に、負圧波発生装置1を駆動させて、パルス状の負圧波W3を発生させる。これにより、正のパルス波となるトンネル微気圧波W2に対して、負のパルス波となる負圧波W3を干渉させることができるため、当該トンネル微気圧波W2が低減される。
At the same time, the negative
具体的には、トンネル微気圧波W2が放射されると、電磁石18による保持板14への吸着力を解放する。これにより、真空容器11内は、真空ポンプ21の駆動によって予め真空状態に維持されているため、全閉状態の弁体12は、真空容器11の内外圧力差によって開き始める。このように、弁体12が開くと、負圧波W3が開口部11bから発生して、トンネル微気圧波W2が低減される。
Specifically, when the tunnel micro-pressure wave W2 is radiated, the attraction force of the
このとき、弁体12の開動作は、ばね等の付勢部材による付勢力を使用することなく、真空容器11の内外圧力差のみによって行われるため、弁体12は静かに開く。また、外気が開口部11bと弁体12との間の開口を通過する際には、当該外気が滑らかに流れるため、流動音の発生が抑制されている。
At this time, since the opening operation of the
次いで、真空容器11内が外気によって満たされると、油圧シリンダ20を駆動させて、弁体12を閉め始める。そして、弁体12が開口部11bに着座して、当該弁体12が全閉状態になると、真空ポンプ21を駆動させて、真空容器11内を真空状態に維持する。これにより、負圧波発生装置1は、次回放射されるトンネル微気圧波W2に対して、待機状態となる。
Next, when the inside of the
従って、本発明に係る負圧波発生装置1によれば、弁体12を、真空容器11の内外圧力差のみを利用して、開けるようにすることにより、摩擦音や衝突音等の可聴音の発生を抑制しつつ、トンネル微気圧波W2を低減させることができる。また、上述した弁形状及び通気口形状を採用することにより、外気が開口部11bと弁体12との間の開口を通過する際の流動音を抑えることができる。
Therefore, according to the negative
1 負圧波発生装置
11 真空容器
11b 開口部
12 弁体
13 弁軸
14 保持板
15,16 支持フレーム
17 磁石収納部材
18 電磁石
19 ストッパ部材
20 油圧シリンダ
21 真空ポンプ
100 トンネル
200 列車
W1 圧縮波
W2 トンネル微気圧波
W3 負圧波
1 Negative
Claims (2)
内部を真空状態に維持することが可能となる真空容器と、
前記真空容器に開口する開口部と、
前記開口部を開閉可能に支持され、前記真空容器の内外圧力差のみによって、当該真空容器の内側に向けて開く弁体とを備える
ことを特徴とする負圧波発生装置。 By interfering the pulse-generated negative pressure wave with the tunnel micro-pressure wave radiated in a pulse shape from the tunnel entrance to the outside, the tunnel micro-pressure wave that becomes a positive pulse wave is converted into a negative pulse. It is a negative pressure wave generator that cancels out by the negative pressure wave that becomes a wave.
A vacuum container that can maintain the inside in a vacuum state,
The opening that opens in the vacuum container and
A negative pressure wave generator, characterized in that the opening is supported so as to be openable and closable, and a valve body that opens toward the inside of the vacuum container only by the pressure difference between the inside and outside of the vacuum container is provided.
前記開口部の上流側端部は、所定の曲率半径を有するR形状となり、前記開口部における前記上流側端部よりも下流側の部位は、凹凸が無い平坦となると共に、
前記弁体の上流側端部は、所定の曲率半径を有するR形状となり、前記弁体における前記上流側端部よりも下流側の部位は、凹凸が無い平坦となる
ことを特徴とする負圧波発生装置。 In the negative pressure wave generator according to claim 1,
The upstream end of the opening has an R shape having a predetermined radius of curvature, and the portion of the opening on the downstream side of the upstream end is flat without unevenness.
The upstream end of the valve body has an R shape having a predetermined radius of curvature, and the portion of the valve body on the downstream side of the upstream end is flat without unevenness. Generator.
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