家の近くの小川から塩ビ管で水を引きました．

質問

・集水口と排水口の間の高低差は約１ｍ．
・塩ビ管の長さは約24ｍ，途中3箇所でL字に曲げてある．
・塩ビ管の内径は44ｍｍ，集水口と排水口は31ｍｍ．
・塩ビ管は全て接着剤で接続．
・排水口にホースを接続．
工事完了しましたが，水が集水口の高さ＋5ｃｍ位までしか上がってきません．排水口付近では集水口の高さ近くまで水が上がってくるものと思っていましたが，何故でしょうか？
排水口高さ＋50ｃｍ位までは上がって欲しいのですが，対策はありませんか？
以上，よろしくお願いします．

回答No.17

ORUKA1951 · ベストアンサー

図のようになるのです。
　通水すれば、吐水口から水が抜かれるため、高い部分が負圧になり水は供給されますから、水は出続けます。
　しかし、吐水口を上げてしまうと、左部分はサイホンになりますが、負圧部分に引かれて左側のパイプ内水面が高くなりますが、バランスを取れた高さで留まってしまいます。

　安価な透明ホース(定尺50m)を買ってきて、何が起きているかを観察するのが一番よいです。

　私は、家の傍の小川より高い位置の水槽に水をあげる必要がありラムポンプを作りましたが、それは吸水水面より高い位置まで水をあげることが出来ました。
　　　　　　　↑
　＼　　　　│
　　　＼＿＿⊥＿→

　それでもメンテナンスが結構必要でしたから、今はお休み中です。

回答No.16

ORUKA1951

今度は図を添付し忘れた

補足

何度もすみません．
現状は図の左側で集水口は上を向いて水没しています．（集水口はダム状にしてある）

　■
　■　　　　　■■■■　　　　　　　　　
　■　　　　　■　　　■　　　　　　　　　　　■
　■■■■■　　　■■■■■■■■■
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑今は上に向けており水は流れない．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　横にすれば流れる．
　　　　　　　　　↑
　　　　　　　　　菅の一部に空気が溜まっている可能性あり．しかし流れる．

以上，よろしくお願いします．

回答No.15

ORUKA1951

図を間違えました。

　流水抵抗で、空気だまりのエアーを排出し切れていないのです。たとえ出来たとしても、エアーはたまって行くので無理でしょう。

　私が作ったラムポンプは、1mの落差で吸水口より（排水溝じゃない）２ｍ程度まで水をあげることが出来ました。

[対策]
・途中に山を作らない
・樋のように、開放した形で流す。
・パイプを細くして排気できるようにする。
・ホースで配管し、エアー送りが出来るようにする。
・一旦水槽にため、ポンプで上げる。
・ラムポンプを使う
など

回答No.14

ORUKA1951

＞現在，排水口に付けてあるホースを水平にすると水は流れます．故に途中に空気溜まりがあるとは思えないのですが．
　管が太いため排気できないのです！！！

回答No.13

ORUKA1951

全く読まれてないので。これで最後にします。
＞「排水口に接続してあるホース内の水位が何故集水口と同じ高さにならないのか？」ということです．
　No.10の図の左上の状態に必ずなるからです。
　水には、必ず大気が溶け込んでいます。水を停止し水温が上がると気泡が発生します。水道水をコップに入れておいて置くとコップの内壁に泡が沢山くっつきます。
　これは避けようが無いのです。

　お風呂にホースを入れて水が出せるか・・・子供のときこの実験をした経験があると思います。なかなかうまく行かなかったと思います。

　高低差1mではラムポンプは難しいですが、無動力となればそれしかない。

　あと、もっと細いパイプ--ホース--を使う---ホースで試す事です。水の慣性は利用できませんが、確実でしょう。出来れば透明ホースで。15mm程度が良いでしょう。
　太いと、流速が遅くなりかえってトラブルの原因になります。

補足

なかなか理解できなくてすみません．
現在，排水口に付けてあるホースを水平にすると水は流れます．故に途中に空気溜まりがあるとは思えないのですが．
疑問は，排水口に付けたホースを上向きにした場合，水位が5cm位（排水口に比べ）しか上がらず，なぜ集水口の高さにならないかということです．

回答No.12

risunotorasan

本来理論的にいえば、高低差が有れば水は高いところから低いところに流れる。
従って集水枡のテンバ（川の水の高さ）と　排水溝の高さは同じになるはずです。

長時間経っても同じ高さにならないと言うことは、皆さんの言うパスカルの原理？　そうじゃなくってサイホンの原理が成り立っていないからだと推測できます。

A)　であれば質問者さんの理論通りに排水口の水色線で高さはそろいます。

しかし
B）地形も影響するでしょうから、こんな状態になっている場合　或いはもう少し複雑にパイプが波打って上下していた場合、排水口まで届かないことは理論的に成り立つと思えます。

B)の場合で考えられるのは、そのパイプ内に溜まっている空気を強制的にパイプ外に出すことしか方法は有りません。
実際サイホンの原理を完全に行う条件は整っているのですから・・・

ただ　気になることが有るのですが、どちらのパイプの先も13ｍｍ程直径が小さくなっています。
これは、計算して見れば判ると思いますが　それぞれのパイプの直径から表面積を出した時に　恐らく1/2の表面積しか確保されていないはずです。
22ｍｍ　X　22　X　3.14　＝　　　1519.76
15.5ｍｍ　X　15.5　X　3.14　＝　754.385

せっかく長いパイプを太くしてもそれぞれの口を絞ることでの悪影響は　エルボーを使った問題などと比較になりません。

後は　上流での集水の問題。
川は必ず堰き止めて　小さなダムを作ってください
仮設で良いのです　一旦作って見て実験してほしいのです。
こうすることで　パイプの口にかかる水圧はぐんと変わってきます。
パイプに逃げ込もうとする力が強いほど　パイプ内の水圧は高くなります。

旨く行けば　たとえば　50ｃｍ程の高さを堰き止めて作ったとすれば、一気にパイプ内の空気も放出されるかも判りません。
水深は1気圧増えるためには10Mの深さが必要ですが、
お風呂の残り湯で栓を抜いた時　最初は音を立てて抜けていくのと同じです。　
また　その時の栓が引っ張られる力が水圧ですから・・・

川の深さを深くする工夫を真っ先に試してはいかがでしょうか？

補足

回答ありがとうございます．
図を添付する方法が解らない為説明が難しいのですが，状況を再度説明させてもらいます．
・集水口は現在水没（水面下約3cm）しています．（水は流れていない）
・集水口と排水口は確実に1m以上の高低差があります．
・排水口に透明ホースを接続してあり高さ50cm程上向きにしてあります．この状態でホース内の水位は排水口＋5cm程しかありません．
・排水口に接続してあるホースを横にし排水口と同じ高さ（海抜)にすると，水は問題なく流れます．故に途中に空気溜まりがあり流れを止めているとは思えません．
疑問は，「排水口に接続してあるホース内の水位が何故集水口と同じ高さにならないのか？」ということです．
再度アドバイスお願いします．

回答No.11

ORUKA1951

説明を忘れていましたが、ラムポンプは水流に含まれる泡も、加圧タンクの空気層の補給に再利用します。
　(タンクに繫がるパイプに小さい穴をあけてそこからも補給します。)

　水量にもよりますが、流水量の１割～２割程度の水を高所に押し上げると考えると良いでしょう。

　サイホンでは、必ず泡の混入があるため定時運転は不可能です。

回答No.10

ORUKA1951

No.6です。
　添付図左上のように、水流には必ず空気の泡が混入するため、水の流れが遅いと、あるいは止めてしまうと高い部分に空気溜まりができて、流れなくなるのです。
　これはお風呂の残り湯にホースを入れてサイホンで流すと簡単に再現実験が出来ます。

　そのため1mの落差を利用して、みずを排出し、それをパルス的に遮断して水の慣性を利用して押し上げる方法しかありません。２００年くらい前に発明されています。

　下は、その仕組みと私がPETボトルを利用して自作したラムポンプです。これで３ｍまであげることができます。

　結構挑戦されている方もいますので、自作の方法は
　⇒水撃ポンプ or 水槌ポンプ or ラムポンプ 自作 - Google 検索( https://www.google.co.jp/search?q=%E6%B0%B4%E6%92%83%E3%83%9D%E3%83%B3%E3%83%97%20OR%20%E6%B0%B4%E6%A7%8C%E3%83%9D%E3%83%B3%E3%83%97%20OR%20%E3%83%A9%E3%83%A0%E3%83%9D%E3%83%B3%E3%83%97%20%E8%87%AA%E4%BD%9C )

回答No.9

face_off_frog

Ｎｏ．8です、河川利用料ってのもかかるんじゃないでしょうか？勝手にやってるとまずい事になるかもしれませんけど・・・

回答No.8

face_off_frog

配管抵抗ってのがありますよ、直管1ｍに付き、エルボ一個に付きいくらかの圧力損失はあります。同じ高さまでは上がらないと思います、貯め置きするならパスカルの原理で貯めた時の高さは同じにはなると思います。

回答No.7

ORUKA1951

ラムポンプを使ってください。
詳しくは、No.6