穴の大きさを変化させたい

質問

適切なカテゴリーが見当たらなかったので、ここに書き込ませていただきます。

容器の底に穴をあけ、そこから水が流れ出るようにしたいと思っています。その穴の直径を0.5～5mmの間で任意に変化できるようにしたいのですが、いい方法はありますでしょうか？
光学系における絞りと似たような構造で、なおかつ穴以外の部分から全く水がもれないようなものがあればいいのですが。
分解能はできれば0.1mm程度必要です。

回答No.4

himara-hus · ベストアンサー

この大きさであれば、多分、正確に穴を開けた仕切り板を50枚用意する方が早くて安くて確実だと思います。
または、仕切り板に直径１ｃｍ程度の穴を開けておいて、そこに正確に穴を開けた鉄板（50枚）をおき反対側から磁石で固定する。水漏れが心配ならグリスなどを回りに塗る。

お礼

回答ありがとうございます。
鉄板と磁石とグリスの組み合わせで水漏れは防げるんですね。試してみようと思います。

回答No.8

phobos

補足説明ありがとうございます。少し状況が判りました。

どうやら質問者さんの実験のキモは、穴径を0.1mm単位で正確に測定できるかどうかということになりそうですね。
逆に言えば、0.1mmの精度で正確な穴をあけられるかどうかとも言えます。
そうすると、やはり精密ドリルの外径を利用するのが現実的だと思われます。

> これをやってしまうと再現性のチェックができないのですが・・・。

対案１：
仕切板（あるいは箱＋仕切板）を３～５個くらい用意して、0.5～5.0mmの穴をあける一連の実験を繰り返すというのはいかがでしょう。その測定値のバラツキ度合いをみれば再現性はかなりチェックできると思います。

対案２：
仕切板に10mm径程度の穴をあけておいて、そこに油粘土でフタをします。
この際、あらかじめ粘土には先ほどのドリルの根本の方（刃のついていないほう）を差し込んでおき、フタをしたあとで慎重に引き抜きます。こうすれば何度でも「再現」はできますが、しかし穴径の再現性や精度には大きな疑問が残りますが……。

とりあえず現在思いつくところとしては以上ですが、もう一つ、以下のサイトも「別の意味で」ご参考になると思います（投稿しようとしたら速攻で締められていたので……）　http://www.skeptics.jp/

お礼

回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

にせ科学の件についてもありがとうございます。以前に物理学会でにせ科学についてのシンポジウムがあったのですが、他にも活動されているところがあるのですね。

回答No.7

phobos

質問者さんの行いたい実験のイメージと目的がいまいち解らないのですが、
下記の点が解れば、より適切な回答が寄せられるかも知れません。
Ａ）仕切板を通して水が移動する最中に穴径を連続的に変更する必要はあるのか？
Ｂ）正確な穴径を知る必要はあるのか？
Ｃ）穴の中心位置は変わらないのか？

このほか
Ｄ）水面高さはどのようにして測定するのか？（定規による目視か、あるいは波高計等の測定器を使うのか？）
Ｅ）測定項目は穴径、水面高さの他は何か？水面高さが等しくなるまでの時間か？
　……などもありますが、それらはひとまず省きます。

とりあえず以下は、Ａ）＝ＮＯ、Ｂ）＝ＹＥＳ、Ｃ）＝ＹＥＳと仮定した場合の回答です。

仕切板を１mm厚程度の塩ビ板などで作ります。
φ0.5、0.6、...1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0（間隔は適宜）の径のドリル刃（セット売りが便利）とピンバイスを用意します。（ツールについては下記を参照されたし）
http://vicdiy.com/e-shop/cgi-bin/item.cgi?item_id=C01029

仕切板に最初は0.5mm径の穴をあけ、ひとつ実験が終わったら一段太いドリルで穴を開け直して、次の実験を行う……こんな方法ではいかがでしょう？

参考URL：

http://vicdiy.com/e-shop/cgi-bin/item.cgi?item_id=C01029

補足

ありがとうございます。説明が不十分で申し訳ありません。

ご指摘の件ですが、
A)=NO　B)=YES C)YES D)レーザー変位計で測定します　E)水面の高さの時間変化と穴径です。

＞仕切板に最初は0.5mm径の穴をあけ、ひとつ実験が終わったら一段太いドリルで穴を開け直して、次の実験を行う……こんな方法ではいかがでしょう？

これをやってしまうと再現性のチェックができないのですが・・・。

回答No.6

oo14

薄いシリコンゴムのチューブを２つのリングに渡しリングを相対的に逆回転させ穴の径の変更をおこないます。イメージは神戸のポートタワーにように２つのリング間がよじれる感じです。なおシリコンゴムは薄いことと円筒形であることが必須なので、安価で強度のあるコンドームなどが考えられます。どうしても前後にテーパー部ができますが、よじらなくても中央部を紐を２重巻きぐらいしてひっぱることで径を変更するのも手です。こういうものを作るときは発想が大事です。

回答No.5

microham2

実験中に穴の経を変化させる必要がないなら、ANo4の方の言われる方法をもう一歩進めて、経の異なる穴を持つ箱を５０個つくる方法はどうでしょう？　漏れを心配しなくてすみますし、グリス成分の溶けだしも心配しなくてすみます。穴の位置の取り付け位置の微妙な位置の違いによる再現性への影響も最小限にできます。と思うんですが。

補足

回答ありがとうございます。
イメージがわかないのですが、箱というのはどこにどうつければいいのでしょうか？

回答No.3

miitama

miitama了解致しました、つまり差が小さくなると非常に長い時間（期間）が掛かると云う様な精密実験ですね。

・シリコンゴム（柔らかくて強度のある物）を円形に切って密着させて貼り付け、中心部に.1mmの穴を開ける。
・穴の周りにリングを置き、リングがシリコンゴム全体を押して伸びる事により穴を広げる構造にする。
・リングに掛かる圧力はテコの原理を利用し、ネジを使って精密調整、固定できるようにする。
・片側に付けたのでは目視誤差が出る為に、もう片方にも同じ質量の物を入れて均一にする。

こんなのでは駄目でしょうか・・もう少し考えて見ます。

補足

回答ありがとうございます。

＞穴の周りにリングを置き、リングがシリコンゴム全体を押して伸びる事により穴を広げる構造にする。
＞リングに掛かる圧力はテコの原理を利用し、ネジを使って精密調整、固定できるようにする。

イメージがわきにくいのですが、リングというのはどういうものを用いればいいのでしょうか？圧力を調整する方法がよくわからないのですが・・・。

回答No.2

miitama

＜光学系における絞りと似たような構造＞とは平面を主とした考えでしょうか？
圧力は気圧以上には掛けないのでしょうか？
実用でしょうか、実験的なものでしょうか？
溜めた水でしょうか、流れる水でしょうか？
もしタンクに溜めた水であるならば、立体的にで良かったら簡単に出来ますが、、、
例えば、注射器のような物に、0.１mmの穴を並べて開けた物を作り、プランジャーを移動させる事により任意の量を調整する・・など。
つまり、0.1づつ増減ができると思いますが・・

補足

図面をここに示すことができず、何とも説明しにくかったために上に書いたような質問をしたのですが、もう少し詳しい状況を書かせていただきます。

実際には容器の底に穴を開けるのではありません。
実験で次のようなことをしたいと考えています（本当はもっと複雑ですが、全部書くとわけがわからなくなってしまうので、簡単に書きます）。
「容器（縦10cmx横20cmx高さ30cmくらい)に仕切りを入れ、10cmx10cmx30cmくらいの２つ領域に分ける。そして、その仕切りに小さな穴をあけ、その穴の大きさを任意に制御できるようにする。分けられた２つの領域にそれぞれ水を入れる。水の高さを異なるようにしておくと、水面の高いほうから水面の低い方へ、穴を介して水が流れ、２つの領域の水面の高さが同じになったところでつりあう。この課程において、穴以外の部分から一切水がもれないようにする。」

困っていることは、何か（プランジャーと言うんでしょうか？）を移動させることで穴の大きさをコントロールしようとすると、そのプランジャーを接着剤等で固定してしまうわけにいかず（移動させなければいけないため）、その結果隙間から水漏れしてしまうのではないか、ということです。

なんとも説明しにくいのですが、伝わりましたでしょうか？ポイントは、水漏れを起こさないようにして、穴の部分だけを介して水が出入りするようにしたい、ということです。
宜しくお願いします。

回答No.1

outerlimit

穴が真円を要求しないのならば　スリットと押さえ板でできますが
真円だと
必要な径の穴を開けたアダプタを用意し交換する
コーンを複数用意し必要な径になるように先端を切断し、最大径のコーンを容器に取り付け、径を変える場合、所定のコーンを差し込む
防水はグリスを軽く塗れば充分でしょう

お礼

回答ありがとうございます。
グリスを塗ることで水漏れは防げるんですね。