JP3101673B2 - 水平溜りをもつサイフォン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、サイフォンを用いて
なす液体の移し替えにおいて、一度の操作により連続し
て作動し、また水平溜りの操作によって任意の水深をそ
のまま放置していても、維持し機能するサイフォンに関
する。 【０００２】 【従来の技術】サイフォンは、液面の高い方から低い方
に向かって引き続き流れ移る。しかし高い方の液面から
管の最高所までの高さをｈとし、液の密度をｐとすれ
ば、ｈｐｇが（ｇは重力加速度 以下同じ）大気圧より
大きくなれば用をなさない。（理化学辞典 １９５８） 【０００３】例えばストーブに灯油を移し替えるとき用
いる所謂サイフォンで孔を開けることにより一連の機能
は終了する。 【０００４】恒久性はみられないない。 【０００５】水平溜りについては例えばＡ，Ｂ二つの容
器に液体を入れ管で連結させる。いまＡの容器に液をい
れると、Ｂの液面は、Ａの液面と水平になる。（Ｂをあ
げるとＡは上がる）これはＡ，Ｂ両容器ともに水平溜り
としての性質をそれぞれもっている。 【０００６】このような水平溜りには方向性はみられな
い。方向性をもたせるためには逆流防止弁をつける必要
がある。 【０００７】大きな入れ物 例えばタムにおいて利用す
るときには、とうてい満足することは出来なく不可能に
等しい。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】サイフォンは、多くの
場合監視無しで用いることは不可能である。、液を容器
から他の容器へ間歇的に移すことは、（例えばピペット
洗浄装置）監視無しでも用いられるが、例えば比重のこ
となる液の分液作業のようなちよっと複雑な、または精
密性が加味されたことになると可能性は薄れる。 【０００９】例えば、ダムの放水孔の代替法としてのサ
イフォン利用等があげられる。 【００１０】この発明は、このような従来の技術の欠点
を除去して、新規なサイフォンを提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】この発明の原理は、ｈｐ
ｇ≦大気圧 の関係を維持するようになされている。
Ａ，Ｂと二つの容器に管をいれ連結させ、例えばＡの容
器に液を入れると、Ｂの容器の液面は、Ａの容器の液面
と水平になるように上がる。これは、水平溜りの原理で
ある。この場合両方共に水平溜りの性質をもっている。 【００１２】 しかし、この性質は、単なる水平の溜り
であって、先達は、原理の探究に至らなっかった。 【００１３】本発明者は、管そのものを容器の代替とし
て利用できないかを長年にわたり研究の結果、それ迄は
不可能といわれていた孔があいている管をサイフォンと
して用いることによって、その代替法として満足ができ
ることを発見した。先のＡ，Ｂの容器では、管の双方の
切断個所が液中にあるだけで水平溜りとなるが、サイフ
ォン管での水平溜りを作るには、最低限の条件が存在す
る。本発明者の豊富な経験では、使用するサイフォン管
の口径によっては法則のその存在をも知らずに見過ごし
てしまう。この条件とは、サイフォン本体の排出口側の
管の最高所から水平溜りを作るために上方へ曲げる基点
までの垂直方向に計った長さが、吸入口側の最高所から
吸入口までの垂直方向に計った長さよりも短い点で、上
方へＵ字状となる形態を作り、Ｕ字状曲部を形成し、曲
げた部分から少なくとも管の直径以上の長さだけ上方へ
伸ばし、その長さを保ち排出させる方向に管を斜め下方
へ曲げ、排出口側曲部を形成し、この排出口側曲部の頂
点に空気孔が位置するときには、サイフォンとしての機
能は維持できることを発見した。本願のサイフォンの原
理である（参照［０００２］［００１１］）ｈｐｇ≦大
気圧^※の制約を維持するには、サイフォンの排出口側の
管の最高所から水平溜りを作るために上方へ曲げる基点
までの垂直方向に計った長さが、吸入口側の最高所から
吸入口までの長さよりも短い点で、としたのは本願サイ
フォンの恒久性に大きな関係がある。容器側から顕彰す
る。吸入口が停止水面とおなじレベルになったとき、サ
イフォン本体に満たされていた液は容器内に流れ込む。
水平溜りの液は空にならぬ程度留まる。この現象は、逆
流防止弁が本願のサイフォンには装置として組み込まれ
ていないからである。この時のサイフォンの全体像をみ
ると、吸入口からサイフォン本体の逆Ｕ字状に曲げた点
まで垂直方向に計った長さと、排出口側曲部の管の下辺
からサイフォン本体の逆Ｕ字状に曲げた点までを垂直方
向に計った長さを比較すると、排出口側の方が長い。先
の「短い点で」Ｕ字状形態を作るとしたところを「長い
点で」とした場合にはそのようになり、即ち ｈｐｇ＞
大気圧となって機能は終了し、その後で液の補給がなさ
れても、また水平溜りが完璧であっても再機能はしな
い。停止水面と水平溜りの上辺が必ず同じレベルとなる
ことから、容器に挿入する吸入口側の管の口端は常時溶
液の中にある必然性がある。これらのことから確実性の
ある「短い点で」とした。「短い点で」としたときの作
用効果は、即ち ｈｐｇ≦大気圧の条件を持続する。太
い管の場合には図４の如く孔をあけえられる個所は大き
く範囲が広がることもわかった。また孔はピンホールで
あっても機能する。またサイフォン管は角形の管であっ
てもこれらの条件には替りはない。但し最低でも管の深
さ以上と読み替える。 【００１４】理化学的作業において、水平溜りを上下に
移動することにより、移送される容器の水深は、自由に
コントロールできる。このことは容器が不透明な金属の
タンクであっても、不都合なことは認められない。 【実施例】この発明の具体的な実施例を図１〜図３につ
いて説明する。サイフォンの排出口側の管でＵ字状とな
る形態を作り、曲げた部分から少なくとも管の直径以上
の長さを上方へ伸ばし、その長さを保ち排出させる方向
に管を斜め下方へ曲げて排出口側曲部を形成し、排出口
側曲部の頂点に空気孔を設ける。この斜め下方へ曲げた
管の内面の下辺の最高位値が停止水面７となり、そのレ
ベルでＵ字状の曲げた管が水平溜り５となる。容器１の
液面が停止水面まで下がって排出が停止しても水平溜り
の存在により、その作用でサイフォン本体３には、常に
液が満たされている。図２参照。この時水平溜り５の内
面の上辺の最高位値は、停止水面のレベルよりも下に位
置するように配置する。管を曲げて加工するとき、つぶ
れることにより管の直径に狂いが生じたり、または停止
水面において波が立ったりすると、停止水面に凹凸が生
じてその凹凸が水平溜りのレベルまでひびくことを配慮
して、Ｕ字状に曲げた管の上方へ伸ばした長さを管の直
径以上とした。本発明のサイフォンの作動を説明する。
サイフォンを図１の様に液の入った容器１に装着する。
例えば、排出口にホースを取り付けて、空気孔をふさ
ぐ。ホースをつぶして陰圧にしその陰圧を保つためホー
スによる排出口を締めてサイフォン内に液を満たした状
態にする。空気孔４を明けると同時に排出口も明けると
瞬時に排出口６から液が排出され、液面が停止水面にま
でなると、液の排出は停止するが、水平溜り５より上流
のサイフォン本体３には、液が満たされている。このと
き容器１に液が補給されて液面が停止水面より上昇した
ときには、液の排出は自動的に再開さ、液面が停止水面
になるまで液の排出は続く。理化学的作業において、水
平溜りを上下に移動することにより、移送される容器の
水深は自由にコントロールできる。これはサイフォン本
体の逆Ｕ字状に曲げた部分を、紐または針金等を天井か
ら、または容器の側に支持台によって支持された支柱に
吊り下げることにより、紐や針金の長さを変えることで
停止水面の高さを替えて水深をコントロールする。機械
的に容器の上辺とサイフォン本体の逆Ｕ字状曲部との間
にネジ棒やジャッキ等を装着しサイフォン本体を紐や針
金と同じ様に縦の移動で停止水面の高さを変える。また
サイフォン本体の逆Ｕ字状曲部と水平溜りとの間を可動
性物質、例えばゴム管を用いて連結させて水平溜りの上
下移動を可能にする。この場合には容器に注射器様のピ
ストンが伸び縮みする器具を固定することで望みの高さ
を設定する。また、例えばカメラを空中に静止させるの
に用いる三脚のエレベーターを操作して高さを固定す
る。その他の方法として、サイフォン本体の逆Ｕ字状曲
部から水平溜りまでの長さが異なる幾つかのサイフォン
を使いわけることで、停止水面を変えることにより容器
の水深をコントロールする。※（サイフォンの最高所ま
での高さをｈ，液の密度をｐ，ｇは重力速度） 【００１５】 【応用例１】具体的な応用例について説明すれば、排出
口がない石臼を水槽として金魚を飼育した。本発明のサ
イフォンで毎分１０〜１５滴程度になるようにセットし
て３年間の飼育実験をした。このようにわずかな水量で
あっても本発明のサイフォンは機能して、換水し腐敗は
みられなかった。対照として換水をしない水槽での飼育
は、水が腐敗をして金魚は死滅した。 【００１６】 【応用例２】例えば分液ロートを用いて溶液の分離をす
るような作業の場合に、メスシリンダーのような細い縦
長の容器に本発明のサイフォンの吸入口を分液の境界帯
から充分離しセットして、溶液を連続して滴下し機能さ
せることで、分液の作業は連続してまた自動化された。 【００１７】 【応用例３】例えば、ダム公害の一つである放流される
混濁水の解決に、本発明のサイフォンを利用すること
で、簡易な解決策となると思われる。本発明のサイフォ
ンは太い管であっても使用に耐え得られる。ダム本体に
本発明のサイフォンを装着するときは、安定性を増すた
めに円管にこだわることはない。 【００１８】 【発明の効果】石臼，陶器製の火鉢，瓶，ガラス容器等
孔をあけることが困難なものを使用しても漏出（溢れて
汚す）すことはなく、流水層として利用することができ
る。 【００１９】大量の比重の異なる溶液の分離、殊に分液
ロートを用いて分離する様な場合には、分液ロートの代
替として使うときには、自動化と連続しての分離を合わ
せて可能にする。 【００２０】ダムのような大きな入れ物であっても、本
願発明のサイフォンは使用するに耐え得られる。このこ
とはダム公害として問題となっている混濁水の放水解決
策の一方法としての利用ができると思われる。ダムを建
設するときは、放流する水質は当然清澄水となるように
設計されているであろうが、ダムの湖底は複雑で一定で
ない。多くの場合はダムの供用後しばらくしないと放水
される水質は、判らない。どうしても清澄水が出ないと
して新たに放水孔を作ることは、不可能である。既存の
放水孔に替わる方法としては、サイフォンをおいて他に
術はない。所謂一般に使われるところのサイフォンで
は、大口径となると使用に耐えられない。本願発明によ
るサイフォンの提供は、唯一つ、混濁水の放水解決方法
として期待される。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明サイフォン装着時における水平溜り透視
図。 【図２】本発明のサイフォン停止時における液の状態の
透視図。 【図３】本発明のサイフォンの構成。 【図４】空気孔，水平溜り周辺拡大図。 【符号の説明】 １ 容器 ２ 吸入口 ３ サイフォン本体 ４ 空気孔 ５ 水平溜り ６ 排出口 ７ 停止水面 ８ 容器のサイフォン装着側の壁 ９ 停止水面延長線と排出管上壁の交点 １０ 孔をあけえられる範囲

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．管を逆Ｕ字状に曲げて逆Ｕ字状曲部を形成し、この
   逆Ｕ字状に曲げた点から一方を吸入口側とし、他方を排
   出口側としたサイフォンに於いて、サイフォンの排出口
   側の管の最高所から水平溜りを形成するために上方へ曲
   げる基点までの垂直方向に計った長さが、吸入口側の管
   の最高所から吸入口までの垂直方向に計った長さよりも
   短い点で上方へＵ字状となる形態を作り、Ｕ字状曲部を
   形成し、曲げた部分から少なくとも管の直径以上の長さ
   だけ上方へ伸ばし、その長さを保ち排出させる方向に管
   を斜め下方へ曲げて、排出口側曲部を形成し、管の口端
   を排出口とすると共に、排出口側曲部の頂点に空気孔を
   設けて、管による水 平溜りをもつことを特徴とするサ
   イフォン。