JPH01248088A - 長期用砂時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は砂時計に係り、殊に１ケ月又は１年等の長期用
砂時計に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、透明ガラス容器の中腹部を対向する円錐形に
絞って細い部分（蜂の腰）を構成し、その容器内に砂を
封入すると共に１反転自在に自立する構成になり、砂の
落下速度によって時間を計量する砂時計があるが、近年
使用されているこの種の砂時計は、卓上装飾用の短時間
用であって長期間計測用のものではない。

砂時計の計測時間は蜂の腰から単位時間当りに流出する
砂の量によって決まることはいうまでもない。即ち、砂
の容量重量を単位時間当りの流出重量で割ったときの商
がその砂時計の時間であり、蜂の腰の孔径りと単位時間
当りの流出重量Ｗの関係を両対数グラフとすると、 Ｗ　＝　ａ　Ｄ　ｂ（ｂ　＝　２．５−２．７）ｕｏｇ
　Ｗ＝＝　Ｑｏｇ　ａ　＋　ｂ　＋ＱｏｇＤであり、正
確な直線が得られ、比例関係をもっていることがよく知
られている。

従って、長時間用の砂時計を設計するためには、容器の
内容量を大きくするか又は蜂の腰の孔径を小さくするこ
とが要件となる。

然るに砂時計はできるだけ小型であることが好ましいた
め、容器の内容量を大きくすることには限界があり、ま
た、蜂の腰の孔径を小さくし過ぎると、砂が詰って該蜂
の腰部を流動しなくなる。

これを砂時計の限界流出孔径とよんでいる。

一般に限界流出孔径は、粗い砂の場合、砂の最大粒子径
の約６倍であるといわれており、例えば砂材の最大粒子
径が約０．２ｍｍの場合は限界流出孔径は１．２ｍｍと
なる。従って、蜂の腰の孔径を小さくして長期用砂時計
を構成するためには、該砂時計に用いる砂の最大粒子径
を小さくすることで目的を達成することができるようで
あるが、実際には最大粒子径を０．ＩＩにして、前記限
界粒子孔径を０．６ｍｍにした場合には砂材が流れなく
なってしまう。

これは、砂材の最大粒子径を０．１ｍ位にすると粒子の
自重が軽くなり、砂粒子が相互に付着しあう傾向（付着
力）に抗して落下することができなくなるのである。

このように微粒子間に働く力としては、他に静電気力、
磁力１分子間力（ファン・デル・ワールス力及び化学結
合力）が知られている。

上記静電気力の影響を少なくし、砂材相互の粒子間付着
を防止するために、一般に砂時計の容器内は真空ではな
く、適度の湿度（設置場所の最低気温において、露点に
達しない程度）を持った空気が封入しである。この結果
、砂材が下側の容器に落下するとその体積相当量の空気
が蜂の腰を逆流するようになるため、大粒子の砂材の場
合は粒子間を空気が通過して問題を生じないが、微粒に
なるとその空気が通過し難くなって間歇的な空気の逆流
現象が生じ、その間砂材が空気の浮力に支えられて落下
速度が安定しなくなり、気温の変動による砂流量の変化
を生ずる問題を有しており、砂時計において、１年等の
長期間に亘って安定した砂材の落下を確保することは極
めて困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような理由により、砂時計の長時間化は困難であ
り容器の大型化が避けられないものであった・ また、この種の砂時計では砂材の形状及び粒子径を一定
に保つために１人工的な砂材を使用しており、自然な趣
を欠くものであった。

本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、砂時計
の蜂の腰における限界流出孔径をより小さくすることが
できると共に、小型で長時間使用することができる砂時
計を提供することを目的とすると共に、加えて天然砂を
使用した長期用砂時計を提供することを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る長期用砂時計は、砂材を収容する一対の透
明ガラス製細口容器を中心軸上に対向して固設し、該両
容器の口間を、中央位置に穿設した所定の孔径を有する
上記砂材の流量制御用オリフィスの両端に連続してそれ
ぞれ円錐形凹部を形成してしてなる砂落下速度制御部材
を介して連通ずると共に、上記オリフィスを挾んだ両容
器間をバイパス通気路によって連通したことを要旨とす
るものであり、砂材として洗浄し、粒子径を揃えた天然
砂を使用するものである。

〔作用〕

上記構成の砂時計は、流量制御用オリフィスを構成した
砂落下速度制御部材を一対の透明ガラス製細口容器の間
に介在せしめたことによって、落下する砂材の流量を正
確に制御することが可能となる。また下側容器に流入し
た砂材の容量に相当する空気がバイパス通気路を経由し
て上側容器に置換するようになるため、上記オリフィス
における逆流する気流がなくなり、砂材の流量制御にお
ける前記間歇逆流等の外乱を解消して、より正確な砂材
の落下を行うことができる。

〔実施例〕

以下１本発明に係る長期用砂時計の一実施例を図面に従
って説明する。

第１図は砂時計の外観を示すものであり、符号２は砂時
計本体１を固設し１反転可能に支持するための反転架台
である。該反転架台２は、外枠３が円環を成すように内
枠４の外側に多数のリブ枠５．５・・・を介して組み立
てられた円形架枠をなしており、該外枠３は設置基礎６
に固設した架台受台７，７によって転勤自在に支承し、
反転架台２を回転可能に垂直架設して成る。上記架台受
台７はそれぞれ軸受ブロック８に対して支持ローラ９と
押えローラ１０，１０を回動自在に軸着した構造に成り
、反転架台２の外枠３を挾持摺動する。

砂時計本体１は第２図に示すように、透明ガラスによっ
て成型された、容器口側部材１１と容器底側部材１２を
機密的に開閉自在に構成した一対の砂材収容容器１３と
、砂落下速度制御部材１４及びバイパス通気管１５とか
ら構成してあり、前記反転架台２に対して支持ブラケッ
ト１６及び支持架１７を介して固設して成る。上記砂材
収容容器１３の容器口側部材１１は、細口１８に連続し
て円錐形肩部１９を構成しており、該円錐形肩部１９の
勾配θは５５度を越えることが好ましい。

また第３図に示すように上記砂落下速度制御部材１４は
、その中央位置に所定の孔径φを有する上記砂材の流量
制御用オリフィス２０を穿設すると共に、該オリフィス
２０の両端に連続してそれぞれ円錐形凹部２１，２１を
形成してして成る。

該砂落下速度制御部材１４の両端に固着した円盤状のオ
リフィス取付金具２２．２２の流通孔２３゜２３間は、
バイパス通気管１５によって接続し。

該オリフィス２０のバイパス通気路２４を構成するもの
で、該バイパス通路２４の両開口端は、それぞれオリフ
ィス２０側に傾斜（傾斜角度６０度）した傾斜通気部２
５．２５を構成している。上記砂落下速度制御部材１４
は１両端部をそれぞれオリフィス取付金具２２と容器口
側部材１１の細口１８との間に機密的に介装したベロー
ズ２６，２６によって連結してあり、砂材収容容器１３
，１３に加わる外力を吸収する緩衝連結構造を成す。

本発明の長期用砂時計は上記砂材収容容器１３゜１３の
一方に砂材ａを充填して使用するものであり、必要に応
じてオリフィス２０下方位置近傍に落下する砂材ａを監
視し、オリフィス２０の閉塞を検出するレーザ光型検出
装置（図示せず）を設けることもできる。

次に前記構成の砂時計に使用する砂材ａについて述べる
。

該砂は天然砂（珪砂）を使用し、旋回流円筒型ミル等の
研磨装置によって水中で長時間相互研磨により尖鋭な角
部を丸めたものを使用する。

該砂材ａとして使用する砂は、オリフィス２０の径φが
０．６〜０．８５ｍのとき、その孔を閉塞しないように
、また粒度偏析による粒度の統計的変化を避けるため、
粒子サイズ比を２の四乗根。

１．１８に揃える０例えば１５０〜１２５ミクロン、あ
るいは１２５〜１０６ミクロン、１０６〜９０ミクロン
に揃え、９０ミクロン以下は容器壁への付着が著しいた
め完全に除去する。

砂の表面を旋回流円筒型ミル方式によって充分に洗浄し
た後、熱風真空乾燥機によって表面水分を完全に除去し
たものを使用する。

要すれば、アルコール、ｐｂ、ｓｂ、金属塩等により砂
に対して表面処理を施し、吸着水分を少なくすることが
できるもので、砂材収容容器１３のガラス内面も同様の
処理を施すことが望ましい。

蛛の腰を構成するオリフィス２０を砂材ａが通過する際
、従来の砂時計では落ちる砂粒子の体積相当分の空気が
置換され、オリフィス２０を逆流しようとして砂粒子に
流体抵抗をおよぼし、砂粒子が小さい場合には、これが
架橋形成の原因に成り砂の粒径に限界を生じたが、上記
構成の長期用砂時計によれば、バイパス通気路２４を構
成したことによってオリフィス２０を小径にすると共に
、砂材ａの粒径を小さくすることが可能と成るものであ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る長期用砂時計は、１年等
の長期間に亘って安定した砂材の落下を確保することが
できると共に、砂材として自然砂を使用することができ
るため、自然な趣を有するものであり、殊に大型砂時計
を構築する場合に他の自然物と調和させることができる
特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る長期用砂時計の外観を示す一部切
欠した正面図、第２図は砂時計本体を示す正面図、第３
図はオリフィス部を示す拡大断面図、第４図は第１図に
おけるＩＶ−ＩＶ線断面図であ机 １・・・砂時計本体　　　　２・・・反転架台７・・・
架台受台　　　　１１・・・容器口側部材１２・・・容
器底側部材　　１３・・・砂材収容容器１４・・・砂落
下速度制御部材 １５・・・バイパス通気管　１８・・・細口２ｏ・・・
オリフィス　　　２４・・・バイパス通気路１．１　　
　　　　第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）砂材を収容する一対の透明ガラス製細口容器を中
   心軸上に対向して固設し、該両容器の口間を、中央位置
   に穿設した所定の孔径を有する上記砂材の流量制御用オ
   リフィスの両端に連続してそれぞれ円錐形凹部を形成し
   てしてなる砂落下速度制御部材を介して連通すると共に
   、上記オリフィスを挾んだ両容器間をバイパス通気路に
   よって連通して成る長期用砂時計。
2. （２）砂落下速度制御部材と両細口容器間をそれぞれベ
   ローズを介して接続して成る請求項１記載の長期用砂時
   計。
3. （３）透明ガラス製細口容器が口側部分と底側部分とか
   らなる分割構造になる請求項１又は２記載の長期用砂時
   計。
4. （４）円形架枠の外輪部を回動自在に枢設してなる反転
   架台に固設して成る請求項１、２又は３記載の長期用砂
   時計。