JP2020137981A - 水中自動浮沈装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中生物を模した浮沈体が浮沈運動を繰り返す水槽ディスプレーは、気泡発生装置並びに浮沈体にメカニカルな気泡放出機構を用いるため大型装置となり、可搬もできる個人観賞用として小型化，簡略化を図るのが困難であった。【解決手段】容器底部に器内と連通した紐と直径数ｍｍの孔を設置した密閉透明容器を用いる。容器を水で満たすと紐から水が滴下することで空気が他方の孔から吸込まれ容器内に気泡が供給される。浮沈体には筒状の中空体上部に網目数ｍｍの網を配置する。筒の下方から入った気泡は網で捕えられ、これが浮力となり浮沈体は浮揚する。浮沈体が水面に到達すると、捕らえられていた気泡は気中で破裂・消滅するため、浮沈体は浮力を失い自動的に沈降する。容器底部で再び気泡を捉えることにより、浮沈体の上下降運動が継続される。本装置は電力，メカニカルな機構を不要とし、装置の小型化が可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、水で満たされた透明容器の中で浮沈体が上下運動を繰り返す鑑賞装置に関する。

デパートやホテル等の商用施設において、水槽の中で水中生物を模した浮沈体が昇降を繰り返すディスプレーが設置され、動きのある清涼感を演出している。

これらのディスプレーにおいては、電動ポンプを用いて気泡を水槽の底から絶えず発生させる装置が組み込まれ、水中生物を模した浮沈体はこの気泡を捉え浮揚する。一方この浮沈体には水面に達すると気泡を放出するメカニカルな機構が組み込まれており、水面まで上昇すると気泡を放出し浮力を失い下降に転じ、その後再び気泡を捉えて浮揚を始めるというパターンが継続的に繰り返される。

上述のごとく、従来の方式では水中生物を模した浮沈体に上下動を継続させるために、電力による気泡発生装置の設置ならびにメカニカルな気泡放出機構を浮沈体に内蔵させることが不可欠であった。このため装置の規模が大きくなり、商用ディスプレーとしては成立するものの、持ち運びもできる個人観賞用として、装置の小型化，簡略化を図るのは困難であるという課題があった。

個人観賞用としての小型，軽量の水中自動浮沈装置を成立させるために、本発明では継続的な気泡の発生に電力を使わないこと、並びに可動部を持たずに捕えた気泡を自動的に放出する機構を採用することで、課題を解決する。

まず電力を使わずに気泡を発生させるための解決手段は、容器の底に２箇所以上の孔を設け、一つの孔には数ｃｍの長さを持った紐を挿入し、残りの孔は直径数ｍｍの孔を設けたことを特徴とする密閉透明容器を用いる。容器内の水は紐に浸透し、浸った水の重さで紐下端よりゆっくり滴下する。容器は密閉されているため、水の滴下分だけ空気が他方の孔から吸い込まれ容器内に気泡が継続して供給される。

浮沈体の自動気泡放出機構は、筒状の中空体上部に網目数ｍｍの気泡確保用の網を配置した浮沈体を用いることで解決する。この網目を数ｍｍの細かさに設定すると、浮沈体の下方から入った気泡は水の表面張力によりこの網に捕らえられ、これが浮力となり浮沈体は浮揚する。網目が細かすぎると浮沈体が水面に到達した後も気泡は消滅しないが、適度な細かさに設定すると捕らえられていた気泡は水面上で自動的に破裂し気泡は消滅する。これにより浮沈体は浮力を失い自動的に沈降し、再び底部で気泡を捕えると浮揚に転じ、この昇降運動が継続される。

本実施形態に係る水中自動浮沈装置によると、浮沈体の昇降運動に電力やメカニカルな動作を一切介さないため、装置の小型化，簡略化が可能となる。従来の商用ディスプレーと同様の動きを、持ち運びもできる小型の個人観賞用として楽しむことができる。

本実施形態に係る水中自動浮沈装置の側面図 浮沈体の斜視図 浮沈体の網で確保された気泡を示す拡大図 キャップの斜視図

図１は本発明に係わる水中自動浮沈装置として、キャップ付ペットボトルを用いた実施例を示す。

図１において、キャップ７には直径約３ｍｍ程度の孔穴を２か所設け、一方の穴には漏水の滴下用の紐８を挿入する。他方の穴９は空気吸込み用であり、気泡の発生孔でもある。

ペットボトル１内に入れる浮沈体３は、プラスチックの筒１０と姿勢安定用の錘１１と網目が約１ｍｍ〜２ｍｍの網１２で構成される。気泡を捕える浮沈体３は筒状の構造とし、水中で安定した姿勢を確保できるよう、浮沈体３の下部には錘１１を取り付ける。この錘１１は浮沈体全体の比重が水よりもほんの少しだけ大きくなるよう重さを調整する。また浮沈体３の上部には気泡の捕獲と放出を行うための網１２を配置する。この網の網目設定が非常に重要なポイントで、網目が粗いと気泡が網目を抜けてしまうが、約２ｍｍ程度以下の細かさに設定すると水の表面張力の作用で気泡を捕らえることができる。但し網目が細かすぎると浮沈体が上昇し網１１が水面５上に到達しても、気泡が消滅しづらい。実験では網目を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに選定すると、水中での気泡の確保と水面上での気泡の消滅が可能となった。

このように構成された水中自動浮沈装置について、動作を説明する。
ペットボトル１に水を注水し、浮沈体３をキャップ口より挿入する。その後キャップ７を締めこみ、図１のごとくペットボトル１を逆さに吊るす。キャップ７の孔に取り付けられた紐８から水が垂れ始めると、ペットボトル内が若干負圧になるため、キャップ７の他方の孔９から外気が吸い込まれ、その空気はペットボトル内で気泡４となって、ボトルの底部から上昇する。この気泡の一部は、ペットボトルの底部に留まっている浮沈体３の下部から取り込まれる。取り込まれた気泡は浮沈体３の上部の網１２に捕えられ、浮沈体３に浮力を印加する。浮沈体３の比重は水より少しだけ重く調整されているため、気泡による浮力が加わることで、浮沈体全体の比重が水より軽くなり、ゆっくり浮揚を始める。

浮沈体３がペットボトル上部の水面に到達すると、網１２に捕らえられていた気泡１３は水面上に露出することで破裂消滅し、浮力を失った浮沈体は自重によりゆっくり沈降を始める。

浮沈体３がペットボトル下部まで降下すると、再びキャップ９部から発生してくる気泡４を捕え浮上を再開する。この連続した浮沈運動は水がなくなるまで繰り返される。水が垂れる紐８の長さ設定によるが、１リットルのペットボトルで約８時間程度の浮沈運動を継続させることができる。

本実施形態に係る水中自動浮沈装置においては、電力やメカニカルな機構を一切用いないため、装置の小型化，簡略化が可能となる。またペットボトルやプラスチック素材等簡単に手に入る材料のみで製作することができ、従来の大型ディスプレーと同様水中生物を模した躍動感ある動きを再現することが可能となる。また一旦水を補充すれば数時間に亘り動作を継続し、持ち運びも容易なので室内や庭先の樹木に吊るす等、いろいろな状況に応じた観賞用として楽しむことができる。

１…容器（ペットボトル）
２…水
３…浮沈体
４…底部から発生する気泡
５…水面
６…吊下げ冶具
７…キャップ
８…紐
９…空気孔
１０…筒
１１…錘
１２…網
１３…網に捕えられた気泡

Claims (1)

1. 水で満たされた透明容器の中で浮沈体が上下運動を繰り返す鑑賞装置において、容器底部に器内と連通した紐と直径数ミリの孔を設置したことを特徴とする密閉容器と、筒状の中空体上部に網目数ミリの網を配置したことを特徴とする浮沈体で構成される水中自動浮沈装置。