JPH078308B2 - 渦流発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水面に渦流を発生させる装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、水面に人為的に渦流を作り出す方法として、擂鉢
形の囲繞壁の内部にジェット水流を噴射することにより
水を攪拌して渦巻き状の水流を作り出す方法が知られて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の方法で渦半径の大きな渦流を作り出すに
はその渦の大きさに見合う大きな動力が必要で、実使用
可能な動力の大きさとの関係から渦流の大きさも比較的
小さいものに制限されていた。また、従来の方法で作ら
れた渦流は中心部にそれほど深い凹み部分を作り出すこ
とができず、そのため、渦半径が大きくなればなるほど
渦流を明確に視認しにくくなる傾向があった。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、大きな動
力を必要としないにもかかわず、所望の渦半径の渦流
や、中心部の凹み部分の深い渦流を容易に作り出すこと
が可能な渦流発生装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る渦流発生装置は、水中に設置される中空容
器に、ポンプに接続されそのポンプにより中空容器の内
部の水を排出して該中空容器の内部に空間を形成する排
水口と、その中空容器の内部に形成された空間に外部の
水を落下させる導水口と、中空容器の内部の空間を外気
に連通させる通気口とが設けられてなるものである。

〔作 用〕

水槽の底部の孔から排水するときに水面に渦流が発生す
ることは日常的にしばしば経験することである。本発明
の渦流発生装置はその原理を応用したものであって、中
空容器の内部の水をその排出口からポンプによって排出
させることによってその中空容器の内部に空間を形成
し、その空間に導水口から外部の水を落下させるときに
中心部に深い凹み部分を有する渦流を生じさせるもので
ある。渦流の渦半径の大きさは上記導水口の大きさによ
って主に定まり、渦流の発生個所は上記導水口の位置に
よって主に定まる。また、ポンプによる排水量や導水口
の大きさ、さらには通気口を流通する空気量などを制御
すれば、任意のタイミングでまた連続的に水面に渦流を
発生させることができるようになる。

そのほか、本発明の渦流発生装置では、中空容器の内部
の空間に水が落下するときに同時にその水が曝気され
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例による渦流発生装置の概略構成
図である。１は中空容器で、水中に設置される。この中
空容器１には上向きに開口した導水口２と、ポンプＰに
接続された排出口３と、通気管４により外気に連通され
た通気口５とが設けられている。そして、上記導水口２
に絞り弁６が設けられ、上記通気管４にバルブ７が設け
られている。中空容器１はどんな形状であってもよく、
また、ポンプＰは中空容器１の内部の水を排出する能力
を有するものであればよい。

以上の構成で、中空容器１の内部に空間Ｓを作り出すと
共に、導水口２の絞り弁６と通気管４のバルブ７を開く
と、外部の水が落差により導水口２を通って上記空間Ｓ
に渦流を形成しながら落ち込み、それに伴って水面WLが
仮想線で示すように擂鉢状に凹む。こうして発生する渦
流の渦半径の大きさは、導水口２の開口面積によって主
に定まる。そのため、導水口２の開口面積を絞り弁６に
よって増減調節すると渦半径の大きさもそれに見合って
変化する。

中空容器１の内部に空間Ｓを作り出すには、バルブ７を
開いて中空容器１の内部が外気に連通した状態とした上
で、絞り弁６を全閉しポンプＰによって排出口３から中
空容器１の内部を排水するか、あるいは絞り弁６が開い
ているときに導水口２から中空容器１の内部に流入する
水量よりも多くの水量をポンプＰによって排水口３から
排出すればよい。前者の方法を利用し、中空容器１の内
部の排水とそれによって形成された中空容器１の内部の
空間Ｓに水を落下させることとを繰り返すことにより間
欠的に渦流を形成させることができ、また、絞り弁６を
開放するタイミングを制御すれば所望のタイミングで間
欠的に渦流を形成することが可能である。一方、後者の
方法を利用すれば連続的に渦流を形成させることが可能
である。そして、後者の方法において、絞り弁６により
導水口２の開口面積を調節したり、ポンプＰによる単位
時間当たりの排水量を調節したり、バルブ７の開度を変
化させて中空容器１の内部に対する吸排気能力を調節し
たりすることにより種々の姿態の渦流、たとえば渦半径
が大きくて勢いの強い渦流、渦半径が大きくて勢いの弱
い渦流、渦半径が小さくて勢いの強い渦流、渦半径が小
さくて勢いの弱い渦流などの種々の姿態の渦流が容易に
作り出される。

外部の水が中空容器１の内部の空間Ｓに落ち込むときに
はその水が曝気される。したがって、上記渦流発生装置
は、水を曝気させながら回流させる場合に、同時に渦流
を形成させる装置として利用することも可能である。

この実施例において、導水口２の絞り弁６は不可欠では
なく、導水口２の開口面積を調節する必要がないときは
ただ単に導水口２を開口させておくだけでよい。また、
中空容器１の内部に対する吸排気量を調節する必要がな
ければ、通気管４のバルブ７を省略することができる。

上述のようにして渦流を発生させるのと同時に、水面WL
と通気口５との間においてその渦流の接線方向に噴流を
付与することにより渦流が一層効果的に形成されること
を実験により確認している。渦流に接線方向の噴流を付
与する場合、その噴流の向きを変えることによって渦流
の向きを変えることができる。噴流の方向は渦流の接線
方向とそれよりも内方へ30度程度傾いた方向との間に設
定することが望ましい。また、噴流の噴射位置は渦流の
周方向の１箇所または等ピッチおきの複数箇所（必ずし
も等ピッチでなくてもよい。）、さらには水深方向の１
箇所または複数箇所に設定することが可能である。

中空容器１を水中に設置する方法としては、水底に中空
容器１を設置する方法や、フロートを用いて水中に浮揚
させる方法があり、後者には沼地などの水底が不安定の
場合に有益であるという利点があると共に、中空容器１
の設置深さを変化させて渦流の大きさを変えられる利点
もある。

〔発明の効果〕

本発明の渦流発生装置によれば、渦流が水の落差によっ
て形成されるため、ポンプには中空容器からの単なる排
水能力が要求されるだけであり、水を攪拌する能力や渦
流を生じさせながら水を移動させる能力は必ずしも要求
されない。そのため、ポンプが小型になり小動力で済
む。それにもかかわらず、渦流は中心部で深く凹み、し
かも小規模渦流や自然界で発生するような迫力のある超
大型渦流をも容易に作り出せる。また、中空容器の内部
の空間への水の落下量をポンプによる排出量との関係で
制御すれば任意のタイミングで、または連続的に渦流を
発生させることができ、イベント会場などに水圏として
設けられる貯水池などにあっては、静的な観覧物に過ぎ
なかったものが迫力のある動的な観覧物になり、その活
用度や話題性などを飛躍的に向上させることができる。

そのほか、本発明の渦流発生装置は水を曝気させながら
回流させる必要がある場合に、水面に斬新な渦流を生じ
させながらその要求を満たすことができるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による渦流発生装置の概略構成
図である。 １……中空容器、２……導水口、３……排水口、５……
通気口、Ｓ……空間、Ｐ……ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中に設置される中空容器に、ポンプに接
   続されそのポンプにより中空容器の内部の水を排出して
   該中空容器の内部に空間を形成する排水口と、その中空
   容器の内部に形成された空間に外部の水を落下させる導
   水口と、中空容器の内部の空間を外気に連通させる通気
   口とが設けられてなる渦流発生装置。