CN103154530B - 虹吸管 - Google Patents

Abstract

利用虹吸管从容器取出液体具有不需要容器具有特别的构造等优点，相反，不利用虹吸管则虹吸的起动复杂。如果为了使起动简便，在液体取出路径内设置阀等，则将降低小型化的可能性，还会增加故障风险。虹吸管的弯曲部形状采用以下结构：通过采用毛细管效应占优势的内壁间尺寸，不需设置可动部件，就能够以最低限度的结构且只需进行倾斜容器的动作来起动虹吸管。

Description

虹吸管

技术领域

本发明涉及从容器中取出液体的虹吸管。

背景技术

自古以来，从土木治水、各种工厂设备到家庭用品，虹吸的原理就被应用于液体的输送方面。

使用虹吸管而从容器中取出液体的方法，与在比较小的规模的系统中利用设置于容器下部的取出口和水龙头来进行取出的方法相比，具有以下优点：

·已经装有液体的容器即使没有取出口，之后通过设置虹吸管也能连续或断续地利用液体。

·容器本身不需要具有用于取出液体的构造。由于能够利用没有突起构造的、并且根据情况可以层叠收纳多个的容器，因此能够以一套器具来单独运送，提高了运送性，并且能够削减运送多个时的运送成本。

·能够在取出液体的路径上不使用可动部件来构成，因此出现故障的风险变小。

同样，与使用泵进行取出的情况相比，具有以下优越性：

·在路径内没有用于汲出的可动部件，因此出现故障的风险变小。

·能够以低成本构成。

·容易小型化。

另外，作为原始的取出方法，只是使容器倾斜而将液体从容器边缘部取出的方法虽然在容器上没有取出构造的情况下也是可以的，但与之相比还具有以下优点：

·能够由虹吸管来决定取出速度和取出位置，因此能够减少洒落到容器外的浪费液体量。

在使用虹吸管的情况下，在开始液体取出时，需要使管内产生虹吸或者压力虹吸状态。

在不使用外部的起动手段，且在虹吸管的液体路径中也不具有阀和泵构造的情况下，有人使用以下这样的方法，但是都具有下面所述问题。

·将虹吸管整体浸入液体中使管内充满液体，然后使管内密闭而设置

为使用状态的方法

虹吸管是固定形状的情况下，考虑到有少量剩余液体时，就需要使容器宽度达到虹吸管的长度以上，这样有时会因容器形状的问题导致不可实施。

虹吸管具有柔软性的情况下，虽然没有上述这种限制，但是一般情况下少量液体时，容器越深，开始取出时的操作就越难。

在不希望液体接触人手的情况下实施起来比较困难。

·从取出口吸出空气来使虹吸管内充满液体的方法

当用嘴吸出而在安全方面或者卫生方面存在问题的情况下，像下面的专利文献1所述那样使用泵等。如果是小径的虹吸管，则比较容易减少顶部的空气残留，因此是有效的方法，但是泵构造的增设会成为小型化时的阻碍原因。此外，部件的增加也会使得故障的风险增高。

·从在虹吸管顶部预先设置的可开闭的开口注入液体来作为“引水”从而使虹吸管内充满液体的方法

主要是大规模工程等中使用的方法。不只是取出口，浸入液体的吸液口侧也必须以密闭的状态注入引水，在小规模的系统中实施很复杂。

另外，在不希望液体接触人手的情况下实施困难。

另一方面，作为在虹吸管的液体路径中设置了阀和泵构造的例子，有下面专利文献2和3所列举的方法。

两种方法是在从容器取出液体时，都能简便地产生虹吸或者压力虹吸状态的结构，但是，由于要增设与阀和泵构造本身以及操作这些相适应的适当大小的操作部，因此难以实现小型化。另外，由于在液体取出的路径内使用可动部件，因此与没有它们的情况相比，不论怎么做，故障的风险都会增高。

接下来，说明本发明中利用的虹吸或者压力虹吸的产生原理。

与固体接触的、在此是与虹吸管的内表面接触的液体，从接触部分开始起算在下式所示的毛细管长度κ^（-1）左右的距离内，毛细管效应与重力相比处于优势状态。

[数1]

毛细管长度 ${\mathrm{\κ}}^{-1}=\sqrt{\frac{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\ρg}}}$

在此，ρ（kg/m^3）是液体的密度，g（m/s^2）是重力加速度，γ（N/m）是液体的表面张力。毛细管长度在g=9.8（m/s^2）的地球上，一般为2到3mm左右。由于其详细说明在例如下面的非专利文献1等中被公开，因此省略说明。

利用图7到图9来说明向虹吸状态的转移。图中所给出的标记在3幅图中是通用的，101是装有液体的容器的侧壁，102是虹吸管，103是容器内的液面，104是虹吸管内的液面，105是虹吸管102和容器侧壁101所夹空间的液面，箭头106在图中是表示毛细管长度的指标（注意事项在之后说明）。

图7是表示将容器水平放置的状态的图，容器内的液面103和虹吸管内的液面104除了与虹吸管102和侧壁101接触的部位附近以外在垂直方向上处于大致一致的水平。变窄的空间的液面105处于稍微高一些的水平。

图8是表示使容器倾斜而即将向虹吸状态转移之前的状态的图，容器内的液面103处于比侧壁101边缘部高一些的水平，处于因表面张力而未洒出的状态。此时虹吸管内液面104在比容器内液面103高出毛细管长度106程度的位置而与管内上表面接触。液面105沿侧壁101边缘面上升。

图9是表示将容器倾斜到转移至虹吸状态的角度的状态的图，容器内液面103进一步上升，比容器边缘高出毛细管长度的程度。至此，虹吸管102的内壁上表面与容器内液面103的水平差在最高部也在毛细管长度106以下，虹吸管内液面104越过最高部而被引导到容器外侧。

移到容器外侧的液体在虹吸管内表面间的距离大于毛细管长度的2倍时，重力的影响将占优势。实际上，虹吸管内液面104经图9的状态沿虹吸管102向容器外的方向落下。液面不久通过虹吸管的末端到达容器外的空间，形成虹吸或者压力虹吸状态。如果与毛细管长度106相比空间足够小，则表面张力占优势，液面105不会到达容器外。

利用上述原理，通过根据液体和使用环境采用适当的材质、形状，能够适当地进行液体的取出。

图7到图9所示的毛细管长度的指标106是为了清楚地便于说明的大致指标，它们本来是受液体与各部分的接触角、壁面与重力的角度影响的不同值，在实用上，作为将图9中的2个指标相加而得到的动作条件值，可以视为：减去管的壁厚和自容器浮起的量之后，在毛细管长度的2倍以下。

在增大虹吸管的截面积的情况下，如上所述，由于虹吸管102内壁间的尺寸要求已被大致决定，因此在形状上产生困难，如果能够保证制造的精密度，则在一定程度上没有问题。

经过实际研究，使用了材质为不锈钢、黄铜、聚碳酸酯、丙烯、PET，管端处的截面为圆形、内径6mm以下的虹吸管。确认所用的容器的材质为陶器、玻璃、钢铁、不锈钢、钛、塑料杯，液体为水和热水。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第一三二九七号公报

专利文献2：日本特开2000-209978号公报

专利文献3：日本实公昭24-6552号公报

非专利文献

非专利文献1：ドゥジェンヌ他著／奥村剛訳

              「表面张力の物理学第2版

              ―しずく、あわ、みずたま、さざなみの世界」

                              吉岡書店2008年

发明内容

要解决的问题点在于利用虹吸管开始取出液体的操作一般较复杂，此外，在要解决这一点的情况下，难以实现器具的小型化，出现故障的风险也变高。

本发明的最主要特征是，使虹吸管的与容器的边缘部接触的弯曲部的形状在一定范围内具有液体的毛细管长度的2倍以下的内壁间距离，由此通过使容器倾斜来产生虹吸或者压力虹吸现象。

发明效果

本发明的虹吸管具有以下优点：通过倾斜容器能够简便地开始液体的取出，并且不需追加部件，因此器具不会变大，另外也不容易发生故障。

附图说明

图1是表示使用虹吸管时的结构的说明图。（实施例1）

图2是表示使用图1结构时的动作的说明图。（实施例1）

图3是表示使用图1结构时的动作的说明图。（实施例1）

图4是表示使用虹吸管时的结构的说明图。（实施例2）

图5是表示使用图4结构时的动作的说明图。（实施例2）

图6是表示使用图4结构时的动作的说明图。（实施例2）

图7是表示虹吸管的详细动作的说明图。（背景技术）

图8是表示虹吸管的详细动作的说明图。（背景技术）

图9是表示虹吸管的详细动作的说明图。（背景技术）

具体实施方式

使用2个实施例来说明本发明的虹吸管。

实施例1

图1是表示使用本发明第1实施例时的结构的图，1为容器、2为液体、3为虹吸管（以下相同，虹吸管3到图3为止）。虹吸管3在容器外侧具有突起部分，因此在设置于容器1的边缘部的状态下因重量而成为倾斜状态。

图2是表示开始液体取出时的状态的图。在容器1内的液面从容器的边缘部起充分隆起的状态下，利用上述背景技术中说明的原理，使得虹吸或者压力虹吸状态成立，产生液体的取出流4。

图3是表示在图2的状态之后使容器1的倾斜减小一些的状态。在该状态下，虹吸管3的下游前端还位于比容器1内的液面低的位置，因此取出流4继续流出。也就是，在比取出开始的条件更宽松的倾斜范围内能够继续取出，而且在该范围内能够调整取出速度。

在形成以下状态的情况下，将停止取出，即：液体的流出使得容器1内的液面低于虹吸管3的下游前端的状态、或者减少容器1的倾斜或进而反向倾斜而使虹吸管3的下游前端高于容器1内的液面的状态。

通过在不停止取出的状态下根据液体的流出而增加容器1的倾斜，能够将容器1内的液体大致全部连续地取出。

本结构能够以单个部件的虹吸管3简单地开始或停止从容器1取出液体，因此特别适用于重视一套器具的收纳性和便携性的用途。通过将虹吸管3的弯曲部以外部分构成为分割结构而使该弯曲部以外部分具有可弯曲性，根据用途还能够进一步改善收纳性和便携性。

实施例2

图4是表示使用本发明第2实施例时的结构的图，5是第2实施例的虹吸管，6是延长管，7是将虹吸管5和延长管6气密连接的连接部，8是将延长管6和虹吸管5保持于容器1的支撑件。实施例2的特征在于，将虹吸管5的弯曲部大致弯曲180度，并且将延长管6暂时延伸下落至容器1的底面高度，然后再将其下游前端抬高至容器1的边缘高度的程度。

图5是表示开始取出液体时的状态的图。与实施例1一样，在此，虹吸或者压力虹吸状态成立。液面下落到延长管6的弯转部后再次前进到处于比容器1内的液面低的位置的延长管6并通过下游端而产生取出流9。

图6是在图5之后使容器1回到原来的姿势的图。与第1实施例的不同之处是在该状态下取出流9消失，但是虹吸状态未消除，液面停留在延长管6的下游端之前的位置10。如果在该状态下再次使容器1倾斜，则容器1内的液面即使是未达到容器1的边缘部的角度，在延长管6的下游前端达到比容器1内的液面低的水平的时刻，也会重新产生取出流9。根据该结构，虹吸状态一旦产生，只要不将液体取完或者不将虹吸管拆除，则虹吸状态就不会消除。

对于第2实施例的结构，在一边细微地调整取出流9的强度一边少量地一点一点取出使用液体的情况下特别有效。连接部7使得虹吸管5和延长管6能够分割，从而容易清扫。通过使延长管6采用可以弯折的弹性材料，能够不大幅度降低收纳性和便携性地实现虹吸管。

此外，本发明的应用范围不限于上述各实施例。本发明能够应用于比从容器取出液体的取出器具和装置更广的范围。

产业利用可能性

本发明能够应用于制造从容器取出液体的取出器具和装置的产业等。

符号说明

1  容器

2  液体

3  虹吸管（实施例1）

5  虹吸管（实施例2）

6  延长管（实施例2）

Claims (1)

1.一种虹吸管，用于从容器内取出液体，其特征在于：

与容器的边缘部接触的弯曲部的形状在一定范围内具有液体的毛细管长度的2倍以下的内壁间距离，而且，所述一定范围以外的容器外侧的虹吸管的内表面间的距离大于毛细管长度的2倍，

通过使上述容器倾斜而产生虹吸或者压力虹吸现象。