(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実験水路の長手方向両端側を上下に分割して上層分割室と下層分割室とを形成し、上層分割室及び下層分割室が各々形成された両端側を除いた長手方向の中央部分を上下に分割されていない上下連通室とし、該実験水路内に密度の異なる液体で上層と下層を作り、上層液を貯留する上層液貯留槽と下層液を貯留する下層液貯留槽とを各々設置し、上記各分割室内に、その出入口寄りの側面に流出口を、その奥側に流入口を各々形成し、上記各分割室の出入口側に整流器を設け、上記上層分割室内に形成された各流入口及び流出口と上層液貯留槽とを連絡する供給通路及び排出通路を各々設け、上記下層分割室内に形成された各流入口及び流出口と下層液貯留槽とを連絡する供給通路及び排出通路を各々設け、各貯留槽内の液を供給通路を経て実験水路内に供給する供給ポンプと実験水路内の液を排出通路を経て各貯留槽内に排出する排出ポンプとを各々設けたことを特徴とする成層往復流実験水路。
【請求項２】
実験水路の長手方向両端側を上下に多段に分割した請求項１記載の成層往復流実験水路。
【請求項３】
実験水路の上下に分割された最上層分割室内に低水位空気流入阻止壁を形成した請求項１又は２記載の成層往復流実験水路。
【請求項４】
実験水路の各分割室内の流入口の前方に多孔板を取り付けた請求項１又は２記載の成層往復流実験水路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上層と下層との密度が異なり潮汐流を伴う成層状態中での鉛直混合能力の海底構造物による変化や、鉛直循環流の変化を明らかにする成層往復流実験水路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上層と下層との密度が異なる成層状態中での鉛直混合能力の海底構造物による変化や、鉛直循環流の変化を明らかにする実験水路においては、密度の異なる上層液と下層液を一方向に流すいわゆる定常流方式とした実験が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように従来の実験水路においては、密度の異なる上層液と下層液を定常流状態で実験が行われ、潮汐流を伴うような自然の流れと相違しており、自然の流れに近い状態つまり上下層で流れが往復的な振動を繰り返す状態での上層液と下層液との混合変化や鉛直循環流の変化を実験することができなかった。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、実験水路内に密度の異なる液体で上層と下層を作り、上層及び下層で自然の流れに近い往復流を生じさせて、自然の流れに近い状態つまり上下層で流れが生じている状態での上層と下層との混じり合いを実験することのできる成層往復流実験水路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するためにこの発明は、実験水路の長手方向両端側を上下に分割して上層分割室と下層分割室とを形成し、上層分割室及び下層分割室が各々形成された両端側を除いた長手方向の中央部分を上下に分割されていない上下連通室とし、該実験水路内に密度の異なる液体で上層と下層を作り、上層液を貯留する上層液貯留槽と下層液を貯留する下層液貯留槽とを各々設置し、上記各分割室内に、その出入口寄りの側面に流出口を、その奥側に流入口を各々形成し、上記各分割室の出入口側に整流器を設け、上記上層分割室内に形成された各流入口及び流出口と上層液貯留槽とを連絡する供給通路及び排出通路を各々設け、上記下層分割室内に形成された各流入口及び流出口と下層液貯留槽とを連絡する供給通路及び排出通路を各々設け、各貯留槽内の液を供給通路を経て実験水路内に供給する供給ポンプと実験水路内の液を排出通路を経て各貯留槽内に排出する排出ポンプとを各々設けた手段よりなるものである。
【０００６】
ここで、好ましい態様として、実験水路の長手方向両端側を上下に多段に分割したものでもよく、また、実験水路の上下に分割された最上層分割室内に低水位空気流入阻止壁を形成するのがよく、さらに、実験水路の各分割室内の流入口の前方に多孔板を取り付けるのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいてこの発明をより具体的に説明する。
【０００８】
ここで、図１は全体系統図、図２は全体側面図、図３は全体正面図、図４は部分拡大側面図、図５は部分拡大平面図、図６は部分拡大正面図、図７は貯留槽の内部側面図、図８は貯留槽の内部正面図である。
【０００９】
図において、成層往復流実験水路１は、該実験水路１内に密度の異なる液体で上層と下層を作り、上層及び下層で自然の流れに近い往復流を生じさせて、自然の流れに近い状態つまり上下層で流れが生じている状態で上層液と下層液との混じり合いを実験することができる特徴を有している。
【００１０】
成層往復流実験水路１は一方向に長い直方体状の形状を有しており、その長い一方向つまり長手方向の両端側は水平分割板１ａによって上下に例えば二分割されて、上層分割室２，３及び下層分割室４，５が各々形成されている。両端側の分割室２，４及び分割室３，５の長さは成層往復流実験水路１の全長の１０％程度である。上層分割室２，３と下層分割室４，５とは上記の水平分割板１ａによって完全に仕切られており、上層分割室２，３内の上層液と下層分割室４，５内の下層液とが混じり合うことはない。
【００１１】
成層往復流実験水路１は上層分割室２，３及び下層分割室４，５が各々形成された両端側を除いた長手方向の中央部分は上下に分割されていない上下連通室１ｂになっている。この上下連通室１ｂは両側面には観測用の透明窓が形成されている。成層往復流実験水路１はその下部が機枠１ｃで支持されている。
【００１２】
成層往復流実験水路１の両端側に形成された各上層分割室２，３内には、上層に往復動する流れを生じさせるために、当該室２，３内に上層液が流入する流入口２ａ，３ａと当該室２，３内の上層液が流出する流出口２ｂ，３ｂが形成されている。流入口２ａ，３ａは各上層分割室２，３の奥側に形成されている。流入口２ａ，３ａは上層分割室２，３の奥端又は奥端の側面に形成されている。流出口２ｂ，３ｂは上層分割室２，３の出入口寄りの側面に形成されている。
【００１３】
即ち、上層分割室２の流入口２ａから上層液が流入し、中央の上下連通室１ｂを流れて向かい側の上層分割室３の流出口３ｂから排出されることにより、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂに上層液による一方向の流れを生じさせる。また、上層分割室３の流入口３ａから上層液が流入し、中央の上下連通室１ｂを流れて向かい側の上層分割室２の流出口２ｂから排出されることにより、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂに上層液による逆方向の流れを生じさせる。このようにして、成層往復流実験水路１の上層には往復の流れを生じさせる。
【００１４】
各上層分割室２，３の出入口側には整流器２ｃ，３ｃが設けられている。整流器２ｃ，３ｃは流入口２ａ，３ａから上層分割室２，３内に流入した上層液が上層分割室２，３の出入口から中央部の上下連通室１ｂ内に排出される際に均一な流れになるようにするためのものである。整流器２ｃ，３ｃには例えばハニカム構造体及びサランロックが使用されている。
【００１５】
上層分割室２，３の内部には流入口２ａ，３ａが形成された前方側に多孔板２ｄ，３ｄが該上層分割室２，３を横断して塞ぐ方向に取り付けられている。多孔板２ｄ，３ｄは流入口２ａ，３ａから上層分割室２，３内に流入した上層液が上層分割室２，３内で均一な流れになるようにするために設けられたもので、平板状の表面に多数の小孔が形成されたものからなる。
【００１６】
また、上層分割室２，３の内部には当該上層分割室２，３の水位を下げても、奥側の流入口２ａ，３ａ部分の水位を満杯状態に維持して空気が流入するのを阻止する低水位空気流入阻止壁２ｅ，３ｅが形成されている。流入口２ａ，３ａ部分に空気が流入すると空気によって流入口２ａ，３ａから上層分割室２，３内に流入する上層液に乱れが生じて均一な流れを妨げる要因となるため、低水位空気流入阻止壁２ｅ，３ｅによってこの空気の流入による均一な流れを阻害する要因を阻止するものである。低水位空気流入阻止壁２ｅ，３ｅは流出口２ｂ，３ｂと流入口２ａ，３ａの中間部分に形成されている。
【００１７】
低水位空気流入阻止壁２ｅ，３ｅは、上層分割室２，３の天井側に形成されていて、上層分割室２，３の奥側に向かってその天井部分が底面の水平分割板１ａ側に一定角度で傾斜して低くなるように形成されており、最も低い部分は上層分割室２，３の通常高さの１０分の１程度でその部分は平行に形成され、そこから奥側に向かって逆に天井部分が急な傾斜角度で高くなるように形成されている。低水位空気流入阻止壁２ｅ，３ｅの最も低くなる部分の少し手前の底面上には突起板２ｆ，３ｆが上層分割室２，３の幅方向に横設されている。
【００１８】
成層往復流実験水路１の両端側に形成された上記各下層分割室４，５内には、下層に往復動する流れを生じさせるために、当該室４，５内に下層液が流入する流入口４ａ，５ａと当該室４，５内の下層液が流出する流出口４ｂ，５ｂが形成されている。流入口４ａ，５ａは各下層分割室４，５の奥側に形成されている。流入口４ａ，５ａは下層分割室４，５の奥端又は奥端の側面に形成されている。流出口４ｂ，５ｂは下層分割室４，５の出入口寄りの側面に形成されている。
【００１９】
即ち、下層分割室４の流入口４ａから下層液が流入し、中央の上下連通室１ｂを流れて向かい側の下層分割室５の流出口５ｂから排出されることにより、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂに下層液による一方向の流れを生じさせる。また、下層分割室５の流入口５ａから下層液が流入し、中央の上下連通室１ｂを流れて向かい側の下層分割室４の流出口４ｂから排出されることにより、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂに下層液による逆方向の流れを生じさせる。このようにして、成層往復流実験水路１の下層には往復の流れを生じさせる。
【００２０】
各下層分割室４，５の出入口側には整流器４ｃ，５ｃが設けられている。整流器４ｃ，５ｃは流入口４ａ，５ａから下層分割室４，５内に流入した下層液が下層分割室４，５の出入口から中央部の上下連通室１ｂ内に排出される際に均一な流れになるようにするためのものである。整流器４ｃ，５ｃには例えばハニカム構造体及びサランロックが使用されている。
【００２１】
下層分割室４，５の内部には流入口４ａ，５ａが形成された前方側に多孔板４ｄ，５ｄが該下層分割室４，５を横断して塞ぐ方向に取り付けられている。多孔板４ｄ，５ｄは流入口４ａ，５ａから下層分割室４，５内に流入した下層液が下層分割室４，５内で均一な流れになるようにするために設けられたもので、平板状の表面に多数の小孔が形成されたものからなる。
【００２２】
上層液貯留槽６は、流入口２ａ，３ａから上層分割室２，３内に供給される上層液及び上層分割室２，３の流出口２ｂ，３ｂから排出された上層液を貯留する槽である。上層液貯留槽６は成層往復流実験水路１に比べて容積が大きく、成層往復流実験水路１の上層で使用される上層液の数倍の量を貯留する能力を備えており、上層分割室２，３の流出口２ｂ，３ｂから排出される上層液中に一部混ざった下層液を成層往復流実験水路１の数倍の量を貯留している上層液貯留槽６内の上層液で充分に希薄化して、上層液貯留槽６から上層分割室２，３に上層液を供給する際に実験の妨げとならない程度にすることができる。
【００２３】
上層分割室２，３と上記上層液貯留槽６との間には上層液を供給及び排出するための上層通路７が各々設けられている。即ち、上層分割室２の流入口２ａと上層液貯留槽６との間には上層供給通路７ａが設けられ、上層分割室２の流出口２ｂと上層液貯留槽６との間には上層排出通路７ｂが設けられている。また、上層分割室３の流入口３ａと上層液貯留槽６との間には上層供給通路７ｃが設けられ、上層分割室３の流出口３ｂと上層液貯留槽６との間には上層排出通路７ｄが設けられている。
【００２４】
下層液貯留槽８は、流入口４ａ，５ａから下層分割室４，５内に供給される下層液及び下層分割室４，５の流出口４ｂ，５ｂから排出された下層液を貯留する槽である。下層液貯留槽８は成層往復流実験水路１に比べて容積が大きく、成層往復流実験水路１の下層で使用される下層液の数倍の量を貯留する能力を備えており、下層分割室４，５の流出口４ｂ，５ｂから排出される下層液中に一部混ざった上層液を成層往復流実験水路１の数倍の量を貯留している下層液貯留槽８内の下層液で充分に希薄化して、下層液貯留槽８から下層分割室４，５に下層液を供給する際に実験の妨げとならない程度にすることができる。
【００２５】
下層分割室４，５と上記下層液貯留槽８との間には下層液を供給及び排出するための下層通路９が各々設けられている。即ち、下層分割室４の流入口４ａと下層液貯留槽８との間には下層供給通路９ａが設けられ、下層分割室４の流出口４ｂと下層液貯留槽８との間には下層排出通路９ｂが設けられている。また、下層分割室５の流入口５ａと下層液貯留槽８との間には下層供給通路９ｃが設けられ、下層分割室５の流出口５ｂと下層液貯留槽８との間には下層排出通路９ｄが設けられている。
【００２６】
上層液供給ポンプ１０は上層液貯留槽６内の上層液を上層供給通路７ａ，７ｃを通じて上層分割室２，３に送り込んで供給するポンプで、この発明の実施の形態では上層液供給ポンプ１０は上層液貯留槽６の内部に設けられている。この上層液供給ポンプ１０は、上層分割室２，３に交互に上層液を送り込む機構になっており、同時に上層分割室２，３に上層液を送り込むことはできない機構になっている。
【００２７】
即ち、上層液供給ポンプ１０は摺動自在に内装されたピストン１０ａによってその内部が二つの室に分けられ、ピストン１０ａによって分けられた二つ室には吸入口１０ｂと圧送口１０ｃ、吸入口１０ｄと圧送口１０ｅがそれぞれ形成され、又各吸入口１０ｂ，１０ｄ、圧送口１０ｃ，１０ｅには逆止め弁１０ｆがそれぞれ取付けられていて、逆流を防いでいる。そして、上層液供給ポンプ１０の圧送口１０ｃには上層供給通路７ａの一端が接続され、圧送口１０ｅには上層供給通路７ｃの一端が接続されている。
【００２８】
これにより、上層液貯留槽６内の上層液を上層供給通路７ａを通じて上層分割室２に送り込む場合には、上層液貯留槽６内の上層液を上層供給通路７ｃを通じて上層分割室３に送り込む部分は一時休止になり、逆に、上層液貯留槽６内の上層液を上層供給通路７ｃを通じて上層分割室３に送り込む場合には、上層液貯留槽６内の上層液を上層供給通路７ａを通じて上層分割室２に送り込む部分は一時休止になる。
【００２９】
上層液排出ポンプ１１は上層分割室２，３内の上層液を上層供給通路７ａ，７ｃを通じて上層液貯留槽６に排出するポンプで、この発明の実施の形態では上層液排出ポンプ１１は上層液貯留槽６の内部に設けられている。この上層液排出ポンプ１１は、上層分割室２，３から交互に上層液を排出する機構になっており、同時に上層分割室２，３から上層液を排出することはできない機構になっている。
【００３０】
即ち、上層液排出ポンプ１１は摺動自在に内装されたピストン１１ａによってその内部が二つの室に分けられ、ピストン１１ａによって分けられた二つ室には吸入口１１ｂと排出口１１ｃ、吸入口１１ｄと排出口１１ｅがそれぞれ形成され、又各吸入口１１ｂ，１１ｄ、排出口１１ｃ，１１ｅには逆止め弁１１ｆがそれぞれ取付けられていて、逆流を防いでいる。そして、上層液排出ポンプ１１の吸入口１１ｂには上層排出通路７ｂの一端が接続され、吸入口１１ｄには上層排出通路７ｄの一端が接続されている。
【００３１】
これにより、上層分割室２内の上層液を上層排出通路７ｂを通じて上層液貯留槽６に排出する場合には、上層分割室３内の上層液を上層排出通路７ｄを通じて上層液貯留槽６に排出する部分は一時休止になり、逆に、上層分割室３内の上層液を上層排出通路７ｄを通じて上層液貯留槽６に排出する場合には、上層分割室２内の上層液を上層排出通路７ｂを通じて上層液貯留槽６に排出する部分は一時休止になる。
【００３２】
また、上記の上層液供給ポンプ１０と上層液排出ポンプ１１は連動して駆動するように構成されている。即ち、上層液供給ポンプ１０のピストンロッド１０ｇと上層液排出ポンプ１１のピストンロッド１１ｇは、連結ロッド６ｃに連結されていて同期で駆動する。この連結ロッド６ｃは上層液貯留槽６の上部に設置されたシリンダ機構６ａのピストンロッド６ｂの先端にその中央部が一体的に連結されている。上層液供給ポンプ１０と上層液排出ポンプ１１は連結ロッド６ｃを介してシリンダ機構６ａの駆動により同期して駆動する構造になっている。
【００３３】
下層液供給ポンプ１２は下層液貯留槽８内の下層液を下層供給通路９ａ，９ｃを通じて下層分割室４，５に送り込んで供給するポンプで、この発明の実施の形態では下層液供給ポンプ１２は下層液貯留槽８の内部に設けられている。この下層液供給ポンプ１２は、下層分割室４，５に交互に下層液を送り込む機構になっており、同時に下層分割室４，５に下層液を送り込むことはできない機構になっている。
【００３４】
即ち、下層液供給ポンプ１２は摺動自在に内装されたピストン１２ａによってその内部が二つの室に分けられ、ピストン１２ａによって分けられた二つ室には吸入口１２ｂと圧送口１２ｃ、吸入口１２ｄと圧送口１２ｅがそれぞれ形成され、又各吸入口１２ｂ，１２ｄ、圧送口１２ｃ，１２ｅには逆止め弁１２ｆがそれぞれ取付けられていて、逆流を防いでいる。そして、下層液供給ポンプ１２の圧送口１２ｃには下層供給通路９ａの一端が接続され、圧送口１２ｅには下層供給通路９ｃの一端が接続されている。
【００３５】
これにより、下層液貯留槽８内の下層液を下層供給通路９ａを通じて下層分割室４に送り込む場合には、下層液貯留槽８内の下層液を下層供給通路９ｃを通じて下層分割室５に送り込む部分は一時休止になり、逆に、下層液貯留槽８内の下層液を下層供給通路９ｃを通じて下層分割室５に送り込む場合には、下層液貯留槽８内の下層液を下層供給通路９ａを通じて下層分割室４に送り込む部分は一時休止になる。
【００３６】
下層液排出ポンプ１３は下層分割室４，５内の下層液を下層供給通路９ａ，９ｃを通じて下層液貯留槽８に排出するポンプで、この発明の実施の形態では下層液排出ポンプ１３は下層液貯留槽８の内部に設けられている。この下層液排出ポンプ１３は、下層分割室４，５から交互に下層液を排出する機構になっており、同時に下層分割室４，５から下層液を排出することはできない機構になっている。
【００３７】
即ち、下層液排出ポンプ１３は摺動自在に内装されたピストン１３ａによってその内部が二つの室に分けられ、ピストン１３ａによって分けられた二つ室には吸入口１３ｂと排出口１３ｃ、吸入口１３ｄと排出口１３ｅがそれぞれ形成され、又各吸入口１３ｂ，１３ｄ、排出口１３ｃ，１３ｅには逆止め弁１３ｆがそれぞれ取付けられていて、逆流を防いでいる。そして、下層液排出ポンプ１３の吸入口１３ｂには下層排出通路９ｂの一端が接続され、吸入口１３ｄには下層排出通路９ｄの一端が接続されている。
【００３８】
これにより、下層分割室４内の下層液を下層排出通路９ｂを通じて下層液貯留槽８に排出する場合には、下層分割室５内の下層液を下層排出通路９ｄを通じて下層液貯留槽８に排出する部分は一時休止になり、逆に、下層分割室５内の下層液を下層排出通路９ｄを通じて下層液貯留槽８に排出する場合には、下層分割室４内の下層液を下層排出通路９ｂを通じて下層液貯留槽８に排出する部分は一時休止になる。
【００３９】
また、上記の上層液供給ポンプ１２と上層液排出ポンプ１３は連動して駆動するように構成されている。即ち、上層液供給ポンプ１２のピストンロッド１２ｇと上層液排出ポンプ１３のピストンロッド１３ｇは、連結ロッド８ｃに連結されていて同期で駆動する。この連結ロッド８ｃは下層液貯留槽８の上部に設置されたシリンダ機構８ａのピストンロッド８ｂの先端にその中央部が一体的に連結されている。上層液供給ポンプ１２と上層液排出ポンプ１３は連結ロッド８ｃを介してシリンダ機構８ａの駆動により同期して駆動する構造になっている。
【００４０】
次に、上記発明の実施の形態の構成に基づく動作について以下説明する。
成層往復流実験水路１内で上層と下層に往復動の流れを生じさせるには、それぞれ密度の異なる上層液及び下層液が貯留された上層液貯留槽６及び下層液貯留槽８に設けられた上層液供給ポンプ１０、上層液排出ポンプ１１、下層液供給ポンプ１２、下層液排出ポンプ１３をそれぞれ駆動させる。これらのポンプ１０，１１，１２，１３の駆動はシリンダ機構６ａ，８ａを駆動させることにより行われる。
【００４１】
上層液貯留槽６の上層液供給ポンプ１０の駆動によって、ピストン１０ａが図面で下側に移動すると、下側の室は圧縮されて圧力が高くなり圧送口１０ｃの逆止め弁１０ｆが開いて、上層液は上層液供給ポンプ１０の圧送口１０ｃから上層供給通路７ａ内を圧送されて上層分割室２の流入口２ａから上層分割室２内に流入する。
【００４２】
上層分割室２内に流入した上層液は、その前方に取付けられた多孔板２ｄを通過する際に流れがある程度均一化され、上層分割室２内を出入口側に向かって押し出され、出入口側の整流器２ｃを通過する際に流れは均一化されて、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂの上層側に押し出される。
【００４３】
また、上層液排出ポンプ１１のピストン１１ａが上層液供給ポンプ１０のピストン１０ａに連動して図面で下側に移動すると、上側の室は膨脹されて圧力が低くなり吸入口１１ｄの逆止め弁１１ｆが開いて、上層分割室３内の出口側の上層液は流出口３ｂから上層排出通路７ｄ内に排出され、上層排出通路７ｄ内を流れて上層液貯留槽６の上層液排出ポンプ１１の吸入口１１ｄから上層液排出ポンプ１１内に排出される。
【００４４】
このように、上層分割室２から上層液が流入する一方で、上層分割室２の向かい側の上層分割室３の内部から上層液が排出されるため、上層分割室２からその向かい側の上層分割室３に向かって上層液の流れが生じる。
【００４５】
続いて、上層液供給ポンプ１０のピストン１０ａが図面で上側に移動すると、上側の室は圧縮されて圧力が高くなり圧送口１０ｅの逆止め弁１０ｆが開いて、上層液は上層液供給ポンプ１０の圧送口１０ｅから上層供給通路７ｃ内を圧送されて上層分割室３の流入口３ａから上層分割室３内に流入する。
【００４６】
上層分割室３内に流入した上層液は、その前方に取付けられた多孔板３ｄを通過する際に流れがある程度均一化され、上層分割室３内を出入口側に向かって押し出され、出入口側の整流器３ｃを通過する際に流れは均一化されて、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂの上層側に押し出される。
【００４７】
また、上層液排出ポンプ１１のピストン１１ａが上層液供給ポンプ１０のピストン１０ａに連動して図面で上側に移動すると、下側の室は膨脹されて圧力が低くなり吸入口１１ｂの逆止め弁１１ｆが開いて、上層分割室２内の出口側の上層液は流出口２ｂから上層排出通路７ｂ内に排出され、上層排出通路７ｂ内を流れて上層液貯留槽６の上層液排出ポンプ１１の吸入口１１ｂから上層液排出ポンプ１１内に排出される。
【００４８】
このように、上層分割室３から上層液が流入する一方で、上層分割室３の向かい側の上層分割室２の内部から上層液が排出されるため、上層分割室３からその向かい側の上層分割室２に向かって上層液の流れが生じる。
【００４９】
一方、下層液貯留槽８の下層液供給ポンプ１２の駆動により、下層液供給ポンプ１０のピストン１２ａが図面で下側に移動すると、下側の室は圧縮されて圧力が高くなり圧送口１２ｃの逆止め弁１２ｆが開いて、下層液は下層液供給ポンプ１２の圧送口１２ｃから下層供給通路９ａ内を圧送されて下層分割室４の流入口４ａから下層分割室４内に流入する。
【００５０】
下層分割室４内に流入した下層液は、その前方に取付けられた多孔板４ｄを通過する際に流れがある程度均一化され、下層分割室４内を出入口側に向かって押し出され、出入口側の整流器４ｃを通過する際に流れは均一化されて、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂの下層側に押し出される。
【００５１】
また、下層液排出ポンプ１３のピストン１３ａが下層液供給ポンプ１０のピストン１２ａに連動して図面で下側に移動すると、上側の室は膨脹されて圧力が低くなり、吸入口１３ｄの逆止め弁１３ｆが開いて、下層分割室５内の出口側の下層液は流出口５ｂから下層排出通路９ｄ内に排出され、下層排出通路９ｄ内を流れて下層液貯留槽８の下層液排出ポンプ１３の吸入口１３ｄから下層液排出ポンプ１３内に排出される。
【００５２】
このように、下層分割室４から下層液が流入する一方で、下層分割室４の向かい側の下層分割室５の内部から下層液が排出されるため、下層分割室４からその向かい側の下層分割室５に向かって下層液の流れが生じる。
【００５３】
続いて、下層液供給ポンプ１２の駆動によってピストン１２ａが図面で上側に移動すると、上側の室は圧縮されて圧力が高くなり圧送口１２ｅの逆止め弁１２ｆが開いて、下層液は下層液供給ポンプ１２の圧送口１２ｅから下層供給通路９ｃ内を圧送されて下層分割室５の流入口５ａから下層分割室５内に流入する。
【００５４】
下層分割室５内に流入した下層液は、その前方に取付けられた多孔板５ｄを通過する際に流れがある程度均一化され、下層分割室５内を出入口側に向かって押し出され、出入口側の整流器５ｃを通過する際に流れは均一化されて、成層往復流実験水路１の上下連通室１ｂの下層側に押し出される。
【００５５】
また、下層液排出ポンプ１３のピストン１３ａが下層液供給ポンプ１２のピストン１２ａに連動して図面で上側に移動すると、下側の室は膨脹されて圧力が低くなり吸入口１３ｂの逆止め弁１３ｆが開いて、下層分割室４内の出口側の下層液は流出口４ｂから下層排出通路９ｂ内に排出され、下層排出通路９ｂ内を流れて下層液貯留槽８の下層液排出ポンプ１３の吸入口１３ｂから下層液排出ポンプ１３内に排出される。
【００５６】
このように、下層分割室５から下層液が流入する一方で、下層分割室５の向かい側の下層分割室４の内部から下層液が排出されるため、下層分割室５からその向かい側の下層分割室４に向かって下層液の流れが生じる。
【００５７】
なお、この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例えば、上記発明の実施の形態においては、上下に二分割されている場合で説明したが、これに限定されるものではなく、上下に三分割や四分割などの上下に多段に分割されていてもよい。この場合には、各層の液を貯留する貯留槽並びに供給ポンプ及び排出ポンプは分割された数だけ設ける。
【００５８】
【発明の効果】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る成層往復流実験水路によれば、実験水路内に密度の異なる液体で上層と下層を作り、上層及び下層で自然の流れに近い往復流を生じさせることができ、自然の流れに近い状態つまり上下層で流れが生じている状態での上層と下層との混じり合いを実験することができる。これにより、自然の流れに近い状態で、上層と下層との密度が異なり潮汐流を伴う成層状態中での鉛直混合能力の海底構造物による変化や、鉛直循環流の変化を明らかにする実験を達成することが可能となる。
【００５９】
また、請求項２の構成の場合には、分割された数だけの密度の異なる層を作り、多層で自然の流れに近い往復流を生じさせることができ、自然の流れに近い状態つまり多層で流れが生じている状態での多層における混じり合いの実験を行うことができる。
【００６０】
また、請求項３の構成の場合には、最上層で水位が低くなっても、流入口部分の水位を満杯状態に維持して空気が流入するのを阻止することができ、これにより、流入口部分に空気が流入することよって流入口から最上層分割室内に流入する上層液に乱れが生じて均一な流れを妨げる要因となるのを未然に防ぐことができる。
【００６１】
更に、請求項４の構成の場合には、流入口の前方に取り付けた多孔板によって、この多孔板が整流器と協働することにより、流入口から流入する液の流れを均一な流れに近づけるようにすることができる等、極めて新規的有益なる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す全体系統図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す全体側面図である。
【図３】この発明の実施の形態を示す全体正面図である。
【図４】この発明の実施の形態を示す部分拡大側面図である。
【図５】この発明の実施の形態を示す部分拡大平面図である。
【図６】この発明の実施の形態を示す部分拡大正面図である。
【図７】この発明の実施の形態を示す貯留槽の内部側面図である。
【図８】この発明の実施の形態を示す貯留槽の内部正面図である。
【符号の説明】
１    成層往復流実験水路
１ａ  水平分割板
１ｂ  上下連通室
１ｃ  機枠
２    上層分割室
２ａ  流入口
２ｂ  流出口
２ｃ  整流器
２ｄ  多孔板
２ｅ  低水位空気流入阻止壁
２ｆ  突起板
３    上層分割室
３ａ  流入口
３ｂ  流出口
３ｃ  整流器
３ｄ  多孔板
３ｅ  低水位空気流入阻止壁
３ｆ  突起板
４    下層分割室
４ａ  流入口
４ｂ  流出口
４ｃ  整流器
４ｄ  多孔板
５    下層分割室
５ａ  流入口
５ｂ  流出口
５ｃ  整流器
５ｄ  多孔板
６    上層液貯留槽
６ａ  シリンダ機構
６ｂ  ピストンロッド
６ｃ  連結ロッド
７    上層通路
７ａ  上層供給通路
７ｂ  上層排出通路
７ｃ  上層供給通路
７ｄ  上層排出通路
８    下層液貯留槽
８ａ  シリンダ機構
８ｂ  ピストンロッド
８ｃ  連結ロッド
９    下層通路
９ａ  下層供給通路
９ｂ  下層排出通路
９ｃ  下層供給通路
９ｄ  下層排出通路
１０    上層液供給ポンプ
１０ａ  ピストン
１０ｂ  吸入口
１０ｃ  圧送口
１０ｄ  吸入口
１０ｅ  圧送口
１０ｆ  逆止め弁
１０ｇ  ピストンロッド
１１    上層液排出ポンプ
１１ａ  ピストン
１１ｂ  吸入口
１１ｃ  排出口
１１ｄ  吸入口
１１ｅ  排出口
１１ｆ  逆止め弁
１１ｇ  ピストンロッド
１２    下層液供給ポンプ
１２ａ  ピストン
１２ｂ  吸入口
１２ｃ  圧送口
１２ｄ  吸入口
１２ｅ  圧送口
１２ｆ  逆止め弁
１２ｇ  ピストンロッド
１３    下層液排出ポンプ
１３ａ  ピストン
１３ｂ  吸入口
１３ｃ  排出口
１３ｄ  吸入口
１３ｅ  排出口
１３ｆ  逆止め弁
１３ｇ  ピストンロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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