サイフォンの原理について

質問

現在水槽をステンレスラックに載せて縦３段に並べており、
ヒーターの電気代節約で上、中、下と縦並びの循環を考えています。

１、縦のレイアウトで循環は可能でしょうか？
２、パイプ内の空気を抜くためにポンプが必要な様ですが、
　　ポンプがなければ失敗する確率高いでしょうか？
３、各水槽の容量が小さく水位も１０ｃｍ程度と低めですが使用できそうですか？
４、原理的に水圧、空気圧の働きにて同水位になるとの事ですが、
　　仮にひとつの水槽の水換えをした場合、その後水質や水温は循環され
　　各水槽が一定になるのでしょうか？水位が同じになる様に各水槽に働きかけると
　　考えてよろしいですか？
５、水位が同じになった後は各水槽内の水の動きは止まると考えてよろしいですか？
６、内径１５mmの塩ビ管のジョイントで考えていますが空気漏れの可能性高いでしょうか？

上記の質問に加え具体的な自作キット等ご紹介いただけましたらありがたく思います。

よろしくお願いします。

回答No.1

x530 · ベストアンサー

> 現在水槽をステンレスラックに載せて縦３段に並べており、
> ヒーターの電気代節約で上、中、下と縦並びの循環を考えています。
・アイリスオーヤマなどのメタルラックは、重量物をのせるとメタルがたわみます。
このため、底面全面で重量を支える必要のある水槽をメタルラックにのせることは危険です。
３０×１８×２４ｃｍ（１２Ｌ）程度の水槽ならばもんだいありませんが、４５ｃｍなどの中型水槽以上は危険です。
（コンパネなどを敷いた上に水槽を置く場合はＯＫ）

> １、縦のレイアウトで循環は可能でしょうか？
・問題ありません。

> ２、パイプ内の空気を抜くためにポンプが必要な様ですが、
・大きさが分からないので、答えようがありません。
一般的な６０ｃｍ程度の水槽ならば必要ありません。
逆Ｕ字のサイフォンパイプに水を満たして、両端を空気が入らないように水中でキャップして設置すればＯＫ。

> 　　ポンプがなければ失敗する確率高いでしょうか？
・ポンプがなければ水の循環が出来ません。
水を循環させないのならば、サイフォンパイプで接続する意味もありません。

> ３、各水槽の容量が小さく水位も１０ｃｍ程度と低めですが使用できそうですか？
・極端な低水位は難しいと思います。

> ４、原理的に水圧、空気圧の働きにて同水位になるとの事ですが、
> 　　仮にひとつの水槽の水換えをした場合、その後水質や水温は循環され
> 　　各水槽が一定になるのでしょうか？水位が同じになる様に各水槽に働きかけると
> 　　考えてよろしいですか？
・ＯＫ。

> ５、水位が同じになった後は各水槽内の水の動きは止まると考えてよろしいですか？
・オーバーフロー管の設定により、各水槽の水位は自由です。
・水の動きは、ポンプが停止していれば止まります。

> ６、内径１５mmの塩ビ管のジョイントで考えていますが空気漏れの可能性高いでしょうか？
・水槽水量が書かれていないのに、内径１５ｍｍが適当か否かは答えようがありません。
ただ、内径１５ｍｍでは、１０Ｌ水槽でも細すぎます。
最低でもトイレットペーパーの芯の内径程度ないと、安全＆安心を保証できません。

水槽を縦てに接続する場合、サイフォンオーバーフロー式で接続します。
水槽を越える逆Ｕ字のサイフォンパイプは、万が一、詰まったときのために最低２本設置することをオススメします。
サイフォンパイプは内部の空気の有無を確認するため、透明か半透明のパイプをオススメします。

原理は下図のとおり。
下図を応用して、水槽を３段、４段と重ねて行きます。
揚水ポンプは、最下段の水槽に一台設置し、最上段の水槽へ排水します。
http://hoki-aquarium.at.webry.info/200709/article_11.html

ある程度、大きな水槽では、エア抜きようのパワーヘッドを取り付ける必要があります。
小さな水槽では、サイフォンパイプ内の空気を常日頃監視し、空気が溜まらなければエア抜き設備は必要ナシ。

各々の水槽の、吸水口と排水口の設置する高さで漏水防止を図ります。
先の図では、上部水槽のサイフォン排水パイプが水槽の深部まで差し込んでいますが、これは、危険です。
排水パイプの水取り入れ口を高い位置に設置することにより、下部水槽へ環流する最大水量が把握でき、下部水槽が溢れないように調整出来ます。
最下段のポンプ吸水口と、最上段のポンプ吐き出し口も同様です。
停電などによりポンプが停止すれば逆流します。
逆流しても、最上段のポンプ吐き出し口を水槽上部に設置すれば、逆流量が把握できます。

お礼

縦並びの循環はポンプが必須なわけですね。レイアウトから見直し横並びで再検討してみます。毎度ご親切にありがとうございます。大変参考にさせていただいています。

補足

回答ありがとうございます。しかし正直複雑すぎて何をおっしゃってる意味がよくわかりません。単に上中下と３つの水槽に上→中→下と径の太いホースを接続すると循環されるのですか？わかりやすく水槽としましたが１５リットル程度のプラケースです。ポンプの使用は考えていないので・・・下→中への循環はできるのですか？できないのであれば一律にはならないですよね？下のプラケースを水換えした場合下と同じように中、上の水質も均一になるのですか？重力の関係で理屈的にできないように思うんですけど・・・・・

回答No.2

x530

No.1です。
> 単に上中下と３つの水槽に上→中→下と径の太いホースを接続すると循環されるのですか？
・サイフォンの原理は、、、
「サイフォンパイプ」で接続された、隣り合った２本以上の水槽の水位はすべて同じになる事。

３つの水槽を上→中→下とサイフォンパイプで接続したら、上と中の水は下水槽に移動してしまいます。
もちろん、下水槽の水が上部水槽へ移動することもありません。

> わかりやすく水槽としましたが１５リットル程度のプラケースです。
・プラケースはガラスよりもたわみに強い素材ですから、メタルラックでも問題ないと思います。

> ポンプの使用は考えていないので・・・下→中への循環はできるのですか？
・できません。
水は高いところから低いところへ流れるだけです。

> できないのであれば一律にはならないですよね？
・はい。

> 下のプラケースを水換えした場合下と同じように中、上の水質も均一になるのですか？重力の関係で理屈的にできないように思うんですけど・・・・・
・上から、下へ流れてきた水を、下部水槽に設置したポンプにより最上部の水槽へポンプアップする必要があります。

> しかし正直複雑すぎて何をおっしゃってる意味がよくわかりません。
・この掲示板の、文書によるコミュニケーションの限界。
直接、ご説明できれば、一発で、ご理解頂ける無いようなのですが、残念です。
複数の水槽を上下に接続するキーは、先の回答の「リンク図」右側部分です。
「リンク図」右側部分の２重カップ部分。
この、小さな内側のカップが、サイフォンパイプで接続された、隣り合ったもう一方の水槽の役割を果たします。

＝上部水槽＝
２重カップの内側カップと、隣の上水槽の水位が、サイフォンの原理で、必ず同じになります。
内側のカップから溢れた水がはパイプを伝わって、中間の水槽へ移動する仕組みです。

＝中間水槽＝
中間の水槽にも、「リンク図」右側部分の２重カップ部分を設置します。

２重カップの内側カップと、隣の中間水槽の水位が、サイフォンの原理で、必ず同じになります。
内側のカップから溢れた水はパイプを伝わって、下部の水槽へ移動する仕組みです。

＝下部水槽＝
最後に下部水槽に流れ込んできた水をポンプにより上部水槽へポンプアップすれば、上、中、下の水槽に水を回すことが可能になる仕組みです。