(57)【要約】 【課題】  液体の自然対流に基づいて液体を循環させながら保持容器外に出た液体を加熱する方式の液体の加温器に搭載され、保持容器内の液体の温度上昇を高効率にする流体循環装置を提供することである。【解決手段】  流体循環装置１０は、保持容器１１の壁１７の内側に設置され、上方の孔を通じて保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４を、下方の孔の近傍に移動させる。羽根２４は、駆動部２６によって回転される回転板２２に固定される。【選択図】      図１
2009036412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持容器に保持される液体の液面よりも下方に、高さ方向に並ぶ複数の孔が保持容器の壁に形成され、
前記複数の孔のうちの下方の孔から保持容器外に取出された液体が加熱されて上方の孔から保持容器内に供給される保持容器に設けられる流体循環装置であって、
前記複数の孔が形成された保持容器の壁の内側に設置され、
前記上方の孔を通じて保持容器内に供給される加熱された液体を、前記下方の孔の近傍に移動させることを特徴とする流体循環装置。
【請求項２】
前記壁の内面に垂直な方向に延びる回転軸線を中心に回転する回転板と、
回転板に固定され、回転板とともに回転し、回転によって前記上方の孔の近傍の液体を、前記下方の孔の近傍に移動させる羽根と、
回転板を回転させる駆動部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の流体循環装置。
【請求項３】
回転軸線は、前記２つの孔の軸線を含む仮想一平面から離れて設けられ、
回転板と羽根と駆動部とを収納する筐体をさらに含み、
前記回転軸線を中心とする半径方向外方から回転板と羽根と駆動部とを包囲する筐体の周壁のうち、回転軸線を含む鉛直仮想平面に関して前記２つの孔の位置から遠い側の部分は、羽根の回転に伴って、回転軸線から遠い位置の羽根の先端が描く軌跡近傍に形成され、
周壁のうち、前記鉛直仮想平面に関して前記２つの孔の位置に近い側の部分は、前記軌跡から離れて形成されることを特徴とする請求項２に記載の流体循環装置。
【請求項４】
前記周壁のうちの上端部には、貫通孔が形成され、
前記２つの孔の位置に近い側の部分のうちの下端部には、筐体の内部空間から筐体の外部空間に開かれる開口が形成されることを特徴とする請求項３に記載の流体循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持容器内の流体を循環させる流体循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、第１の従来技術に係る浴水循環器１の斜視図である。第１の従来技術の流体循環装置として、浴槽内２の浴水を循環して濾過するための循環器用装置と、循環器用装置を制御するための制御装置と、容器とを備えて構成される浴水循環器１が知られている。第１の従来技術に係る浴槽循環装置１では、浴槽内の水は吸水管路３を通じて浴槽外に移動し、浴槽縁に載置された容器内の循環路を通過した後、吐出管路４を通じて浴槽内に戻る。
【０００３】
図１１は、第２の従来技術においてバスアダプタ５を適用した構成図である。第２の従来技術の流体循環装置として、浴槽内外を循環させる浴槽内外循環経路６に併設して、浴槽内を循環させるための循環経路を設けたバスアダプタ５が知られている。第２の従来技術に係るバスアダプタ５では、ノズル７から浴槽８内に送られる水の運動を利用して、水の循環を補助する装置である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５３１７号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の従来技術に係る浴槽循環装置１では、ジェット流を噴出でき、吸入吐出ユニットから吐出される浴水を入浴者に対向して噴出させるけれども、浴槽内の水を、温度の高い位置から温度の低い位置へ選択的に移動させることはできない。したがって、第１の従来技術に係る浴槽循環装置１を、液体を保持する保持容器に搭載しても、保持容器内の液体の自然対流を利用することができず、液体の加温の効率化を図ることはできないという問題点がある。
【０００６】
第２の従来技術に係るバスアダプタでは、排水口を単位時間に通過して浴槽内に送られる水の量は、多ければ多いほど、水を循環させることになる。しかし、水の自然対流に基づいて水を循環させながら、浴槽外に出た水を加熱する方式の風呂湯沸かし器に、第２の従来技術に係る装置を適用しても、液体の循環の効率を自然対流以上に高くすることはできないという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、液体の自然対流に基づいて液体を循環させながら保持容器外に出た液体を加熱する方式の液体の加温器に搭載され、保持容器内の液体の温度上昇を高効率にする流体循環装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、保持容器に保持される液体の液面よりも下方に、高さ方向に並ぶ複数の孔が保持容器の壁に形成され、
前記複数の孔のうちの下方の孔から保持容器外に取出された液体が加熱されて上方の孔から保持容器内に供給される保持容器に設けられる流体循環装置であって、
前記複数の孔が形成された保持容器の壁の内側に設置され、
前記上方の孔を通じて保持容器内に供給される加熱された液体を、前記下方の孔の近傍に移動させることを特徴とする流体循環装置である。
【０００９】
また本発明は、前記壁の内面に垂直な方向に延びる回転軸線を中心に回転する回転板と、
回転板に固定され、回転板とともに回転し、回転によって前記上方の孔の近傍の液体を、前記下方の孔の近傍に移動させる羽根と、
回転板を回転させる駆動部とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、回転軸線は、前記２つの孔の軸線を含む仮想一平面から離れて設けられ、
回転板と羽根と駆動部とを収納する筐体をさらに含み、
前記回転軸線を中心とする半径方向外方から回転板と羽根と駆動部とを包囲する筐体の周壁のうち、回転軸線を含む鉛直仮想平面に関して前記２つの孔の位置から遠い側の部分は、羽根の回転に伴って、回転軸線から遠い位置の羽根の先端が描く軌跡近傍に形成され、
周壁のうち、前記鉛直仮想平面に関して前記２つの孔の位置に近い側の部分は、前記軌跡から離れて形成されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記周壁のうちの上端部には、貫通孔が形成され、
前記２つの孔の位置に近い側の部分のうちの下端部には、筐体の内部空間から筐体の外部空間に開かれる開口が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流体循環装置は、保持容器の壁の内側に設置され、上方の孔を通じて保持容器内に輸送される加熱された液体を、下方の孔の近傍に移動させる。これによって、加熱によって温度が上昇した液体を、再度下方の孔に送り込むことができ、２つの孔近傍の液体の温度を、流体循環装置を設置しない場合に比べて高くすることができる。これによって、２つの孔近傍の液体と、２つの孔から遠い位置の液体との温度差を大きくすることができる。したがって、保持容器内の自然対流の速さを速くすることができ、保持容器内の液体の温度上昇を速くすることができる。
【００１３】
また加熱によって温度が上昇した液体が、液面付近に留まることを防止することができる。したがって、温度が上昇した液体の熱エネルギが液面から上方へ拡散することを防止することができる。これによって、保持容器内の液体の温度上昇の効率を高くすることができる。
【００１４】
また本発明によれば、羽根は、駆動部によって回転される回転板に固定されるので、駆動部の駆動力によって回転する。これによって、上方の孔近傍の液体を、下方の孔の近傍に移動させることができる。したがって、水中モータによって液体を移動させる場合に比べて、液体の移動距離を一定に保つことが容易になる。したがって、上方の孔を通じて保持容器内に輸送される加熱された液体を、効率よく下方の孔に送り込むことができる。また液体内に発生した気泡が上方に移動することを許容することができるので、温度上昇によって発生した液体内の気泡が、下方の孔に送り込まれることを防止することができる。液体内の気泡が再び管内で加熱されることを防止できるので、液体内の気泡が下方の孔に送り込まれる場合に比べて、液体の加熱の効率を高くすることができる。
【００１５】
また本発明によれば、筐体の周壁のうち、回転軸線を含む鉛直仮想平面に関して２つの孔の位置から遠い側の部分は、羽根の先端が描く軌跡近傍に形成され、周壁のうち、２つの孔の位置に近いの部分は、羽根の先端が描く軌跡から離れて形成される。これによって、羽根が、鉛直仮想平面に関して２つの孔の位置から遠い側を通過するときには、羽根の回転によって移動する液体を少なくし、羽根が、鉛直仮想平面に関して２つの孔の位置から近い側を通過するときには、羽根の回転によって移動する液体を多くすることができる。したがって、羽根の回転によって上方から下方へ移動する液体の量を、下方から上方へ移動する液体の量よりも多くすることができる。
【００１６】
また本発明によれば、筐体の周壁のうちの上端部には貫通孔が形成される。これによって、温度上昇によって液体内に発生した気泡を筐体の外方へ排出することができる。また前記２つの孔の位置に近い側の部分のうちの下端部には、筐体の内部空間から筐体の外部空間に開かれる開口が形成される。これによって、筐体内の液体の一部を筐体の外方へ排出することができる。筐体の内部には、外方の液体が、周壁のうちの上端部に形成された貫通孔から流入することができるので、流体循環装置は、外方の液体を上方の貫通孔から下方の開口に通過させることができる。これによって、保持容器内の流体の対流を乱流にすることができる。したがって、保持容器内において温度の高い液体が上方で層を成し、温度の低い液体が下方で層を成すことを防止することができる。これによって、貫通孔が形成されない場合および開口が形成されない場合に比べて、温度が上昇した液体の熱エネルギが液面から上方へ拡散することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０の断面図である。図１は、流体循環装置１０のうち、保持容器１１の内方に臨む筐体１２の板状部材１３を除去した残余の部分を、保持容器１１の内部から見た断面図である。本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０は、保持容器１１内の液体１４を保持容器１１内で循環させ、液体１４の温度上昇の効率を高くする装置である。
【００１９】
第１実施形態に係る流体保持装置は、液体１４の自然対流に基づいて液体１４を循環させながら保持容器１１外に出た液体１４を加熱する方式の液体１４の加温器１６に搭載される。保持容器１１は、液体１４を保持する容器である。保持容器１１の壁１７には、複数の孔が形成される。複数の孔は、保持容器１１に保持される液体１４の液面１８よりも下方に、高さ方向に並んで形成される。複数の孔のうちの下方の孔から保持容器外に取出された液体は、保持容器外において加熱され、加熱された後、上方の孔から保持容器内に供給される。
【００２０】
複数のそれぞれの孔を規定するそれぞれの部分は、保持容器１１の外部において管路１９によって接続される。管路１９は、保持容器１１の内部空間と複数の孔によって連通させており、保持容器１１に保持された液体１４は、保持容器１１の外部の管路１９にも満たされる。以下、複数の孔が形成される保持容器１１の壁１７を、単に「壁」と称する。第１実施形態において複数の孔は、上方の孔と下方の孔とから成る２つの孔とする。
【００２１】
加温器１６は、液体１４を保持する保持容器１１と保持容器１１に接続された管路１９と、管路１９を過熱する加熱部２１とを含んで構成される。管路１９内に満たされた液体１４は、管路１９外の加熱部２１によって加熱される。加熱部２１は、管路１９を管路１９の外方から加熱する部分であって、管路１９を管路１９の外方から加熱することによって管路１９内の液体１４の温度を上昇させる。保持容器１１内および管路１９内に保持される液体１４は、温度上昇によって、体積が膨張する。したがって、温度が上昇すると液体１４の密度は低くなる。温度が異なる液体１４が接触すると、温度の高い液体１４は温度の低い液体１４から浮力を受けて、温度の低い液体１４よりも相対的に上方に移動する。
【００２２】
管路１９に満たされた液体１４は、管路１９途中で加熱され、温度が上昇し、密度が低下するので、上方へ向かう。これによって前記２つの孔のうち、下方の孔から管路１９内に液体１４が進入し、管路１９内の液体１４は２つの孔のうちの上方の孔から、保持容器１１内に輸送される。第１実施形態に係る流体循環装置１０は、２つの孔が形成された保持容器１１の壁１７の内側に設置される。流体循環装置１０は、上方の孔を通じて保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４を、下方の孔の近傍に移動させる。
【００２３】
流体保持装置は、回転板２２と、羽根２４と、駆動部２６とを含んで構成される。回転板２２は、壁１７の内面に垂直な方向に延びる回転軸線Ｌ１を中心に回転する。羽根２４は、回転板２２に固定され、回転板２２とともに回転し、回転によって上方の孔近傍の液体１４を下方の孔近傍に移動させる。駆動部２６は、回転板２２を回転させる。
【００２４】
回転軸線Ｌ１は、２つの孔の軸線を含む仮想一平面Ｓ２から離れて設けられ、流体保持装置は、筐体１２をさらに含んで構成される。筐体１２は、回転板２２と羽根２４と駆動部２６とを収納する。筐体１２は、板状部材１３と周壁２７とを含んで構成される。板状部材１３は、回転板２２、羽根２４および駆動部２６よりも保持容器１１の内側に配置される。周壁２７は、回転軸線Ｌ１を中心とする半径方向外方から、回転板２２と羽根２４と駆動部２６とを包囲する。周壁２７のうち、回転軸線Ｌ１を含む鉛直仮想平面Ｓ１に関して、２つの孔の位置から遠い側の部分は、羽根２４の回転に伴って、回転軸線Ｌ１から遠い位置の羽根２４の先端５１が描く軌跡近傍に形成される。鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置に近い側の部分は、回転軸線Ｌ１から遠い位置の羽根２４の先端５１が描く軌跡から離れて形成される。本発明において、回転軸線Ｌ１を含む鉛直な仮想平面を「鉛直仮想平面」と称する。
【００２５】
周壁２７のうちの上端部には、貫通孔２８が形成される。また前記２つの孔の位置に近い側の部分のうちの下端部には開口３２が形成される。開口３２は、筐体１２の内部空間から筐体１２の外部空間に開かれて形成される。
【００２６】
流体循環装置１０は、保持容器１１の壁１７面の内側に設置され、上方の孔を通じて保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４を、下方の孔の近傍に移動させる。加熱によって温度が上昇した液体１４は、再度下方の孔から管路１９に送り込まれ、２つの孔近傍の液体１４の温度は、流体循環装置１０を設置しない場合に比べて高くなる。これによって、２つの孔近傍の液体１４と、保持容器１１内の液体１４のうち、２つの孔から遠い位置の液体１４との温度差は大きくなる。したがって、保持容器１１内の自然対流の速さは速くなり、保持容器１１内の液体１４の温度上昇は速くなる。
【００２７】
また加熱によって温度が上昇した液体１４が、液面１８付近に留まることが防止される。したがって、温度が上昇した液体１４の熱エネルギが液面１８から上方へ拡散することが防止される。これによって、保持容器１１内の液体１４の温度上昇の効率が高くなる。
【００２８】
羽根２４は、駆動部２６によって回転される回転板２２に固定され、駆動部２６の駆動力によって回転する。羽根２４は回転によって、上方の孔近傍の液体１４を、下方の孔の近傍に移動させる。羽根２４の回転は、水中モータ３９によって液体１４を移動させる場合に比べて、液体１４の移動距離を一定に保つことが容易である。したがって、上方の孔を通じて保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４を、効率よく下方の孔に送り込む。また液体１４内に発生した気泡が上方に移動することを許容し、温度上昇によって発生した液体１４内の気泡が、下方の孔に送り込まれることを防止する。これによって、液体１４内の気泡が再び管内で加熱されることを防止し、液体１４内の気泡が下方の孔に送り込まれる場合に比べて、液体１４の加熱の効率を高くする。
【００２９】
筐体１２の周壁２７のうち、回転軸線Ｌ１を含む鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置から遠い側の部分は、羽根２４の先端５１が描く軌跡近傍に形成され、２つの孔の位置に近いの部分は、羽根２４の先端５１が描く軌跡から離れて形成される。羽根２４が、鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置から遠い側を通過するときには、羽根２４の回転によって移動する液体１４は、少なくなり、羽根２４が、鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置から近い側を通過するときには、羽根２４の回転によって移動する液体１４は、多くなる。したがって、羽根２４の回転によって上方から下方へ移動する液体１４の量は、下方から上方へ移動する液体１４の量よりも多くなる。
【００３０】
筐体１２の周壁２７のうちの上端部には貫通孔２８が形成される。温度上昇によって液体１４内に発生した気泡は、貫通孔２８から筐体１２の外方へ排出される。また鉛直仮想平面Ｓ１に関して前記２つの孔の位置に近い側の部分のうちの下端部には、筐体１２の内部空間から筐体１２の外部空間に開かれる開口３２が形成される。筐体１２内の液体１４の一部は、開口３２から筐体１２の外方へ排出される。外方の液体１４は、周壁２７のうちの上端部に形成された貫通孔２８から筐体１２の内部に流入する。
【００３１】
筐体１２内の加熱された液体が開口３２を通過して筐体１２外に移動すると、開口３２を通過した液体１４は、羽根２４の回転力によって与えられた初速度をもって保持容器１１内を移動すると同時に、温度が高く密度が低いことによって周囲の液体１４から浮力を受けて上昇する。開口３２を通過した液体１４の温度と筐体外の液体１４の温度との温度差が小さい場合に比べて、開口３２を通過した液体１４の温度と筐体外の液体１４の温度との温度差が大きい場合には、開口３２を通過した液体１４は、筐体外の液体１４に対して大きな自然対流の駆動力を与える。
【００３２】
また周囲の液体１４からの浮力とともに羽根２４の回転力に基づく液体１４の運動量が、開口３２を通過した液体１４の初速度を通じて筐体外の液体１４にも伝達される。これによって、流体循環装置１０は、保持容器１１内の液体１４の対流を乱流にする。したがって、保持容器１１内において温度の高い液体１４が上方で層を成し、温度の低い液体１４が下方で層を成すことを防止する。これによって、貫通孔２８が形成されない場合および開口３２が形成されない場合に比べて、温度が上昇した液体１４の熱エネルギが液面１８から上方へ拡散することが防止される。
【００３３】
図２は、本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０を、図１に示した切断面線Ａ−Ａで切断して見た断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０を浴槽に設置したときの、浴槽および流体循環装置１０の断面図である。図２において、羽根２４の位置は図１における位置とは変更して示しており、羽根２４のうちの１つは省略して示す。第１実施形態において流体循環装置１０は、水の自然対流に基づいて水を循環させながら浴槽外に出た水を加熱する方式の風呂釜に搭載される。前記液体１４は、第１実施形態において水であり、前記保持容器１１は、浴槽である。浴槽の形状は、大略的に直方体であり、浴槽の１つの壁１７には、高さ方向に並んで形成される２つの孔が形成される。以下、２つの孔のうち上方の孔を「上方孔」、下方の孔を「下方孔」と称する。
【００３４】
加温器１６は、加熱部２１が一定時間稼動された後、加熱部２１の稼動を停止させるタイマを含む。タイマは、１．５Ｖ以上５Ｖ以下の直流電源によって駆動し、時間計測を行う機能と、加熱部２１が稼動しているか否かを検出する機能と、加熱部２１の稼動を停止させる機能とを有し、加熱部２１が稼動を開始してから一定時間稼動し続けると、加熱部２１の稼動を停止させる。タイマが加熱部２１の連続稼動を許容する前記一定時間は、加温器１６の使用者がタイマを操作して設定する。第１実施形態においてタイマは、１．５Ｖの電源電圧で駆動するものとする。
【００３５】
２つの孔が形成される壁１７は、鉛直に形成され、上方孔３３および下方孔３４の軸線は、水平に設定される。上方孔３３および下方孔３４の内径Ｄ１は、いずれも６０ミリメートル（millimeter, 略号「ｍｍ」）とし、上方孔３３および下方孔３４の軸線間の距離Ｄ２は、互いに１２０ｍｍ、鉛直に離れて設定される。上方孔３３は、浴槽の縁、すなわち壁１７の上端部よりも１００ｍｍ以上、下方に離れて形成される。上方孔３３および下方孔３４の軸線は平行であり、上方孔３３および下方孔３４の軸線を両方含む１つの仮想平面を「仮想一平面」と称する。仮想一平面Ｓ２は、鉛直な平面である。
【００３６】
第１実施形態に係る流体循環装置１０は、筐体１２と、回転板２２と、羽根２４と、回転駆動力伝達体３６と、駆動部２６と、取付け部材３８とを含んで構成される。駆動部２６は、水中モータ３９を含んで構成され、水中モータ３９の回転は、水中モータ３９の回転軸４２、ウォーム４４を介して回転板２２に伝えられる。水中モータ３９の駆動によって水中モータ３９の回転軸４２は回転し、軸に取付けられたウォーム４４が回転する。回転板２２は、ウォーム４４と嵌合してウォーム４４の回転駆動力を伝えるウォーム４４ホイールとしての機能を有する。ウォーム４４の表面部には、ねじは右ねじが形成され、ウォーム４４の表面部は、回転板２２の外縁部と嵌合する。駆動部２６は、鉛直仮想平面Ｓ１に関して、仮想一平面Ｓ２とは反対側に設置される。
【００３７】
駆動部２６は、筐体１２に固定される。水中モータ３９は、水中モータ３９の回転軸４２の方向が鉛直方向に向けて設置され、ウォーム４４は、水中モータ３９の鉛直下方に位置する。水中モータ３９が駆動することによって、水中モータ３９の回転軸４２およびウォーム４４は上方から下方に見て、時計回りに回転する。保持容器１１、上方孔３３および下方孔３４に対する水中モータ３９の相対位置は、固定される。水中モータ３９は１．５ボルト（volts, 略号「Ｖ」）以上５Ｖ以下の直流電流で駆動する。第１実施形態において水中モータ３９は、前記タイマの駆動に使用される電源を、電源として共用利用するものとし、水中モータ３９の電源電圧は１．５Ｖとする。水中モータ３９の駆動は、加熱部２１の稼動に連動して駆動され、加熱部２１の稼動が停止すると同時に水中モータ３９の駆動は停止される。
【００３８】
ウォーム４４の直径は１０ｍｍとし、１分間あたりに１５００回転する。水中モータ３９に使用される電力は、保持部材の外方から配線を通じて供給される。配線は、防水性と耐熱性とを備える。配線には、異常時に発生する過剰電圧を除去するための接地用配線が含まれており、接地用配線は、基準電位部と同電位に保たれる。第１実施形態において基準電位部は大地の電位とし、接地用配線の一部は、大地と同電位の部材に接続される。
【００３９】
回転板２２は、板状部材１３で、大略的に円形の形状をしている。回転板２２は、その厚み方向に延びる回転軸線Ｌ１を中心に回転する。本発明において、回転板２２の回転軸線Ｌ１を、単に「回転軸線」と称する。回転軸線Ｌ１は、壁１７の保持容器１１の内側の面に垂直に設定される。回転軸線Ｌ１の方向を「回転軸線方向」と称し、回転軸線方向Ｘの２つの向きのうち、壁１７から保持容器１１の内方に向かう向きを「回転軸線方向一方」と称し、保持容器１１の内方から壁１７に向かう向きを「回転軸線方向他方」と称する。１つの軸線に対し、この軸線に直交する全ての直線の方向を総称して、その軸線の「半径方向」と称する。回転板２２の半径方向外方の外縁部は、ウォーム４４と嵌合する歯が形成される。回転軸線方向Ｘに見て、ウォーム４４と嵌合する歯も含めて回転板２２を円に近似すると、回転板２２の外径Ｄ３は、１６０ｍｍに設定される。
【００４０】
回転板２２に形成される歯は、１．５ｍｍ毎に１つ、すなわち１．５ｍｍのピッチで形成され、回転板２２全体には３３５個ほどの歯が形成される。水中モータ３９の回転軸４２およびウォーム４４は１分間に１５００回ほど回転するので、回転板２２および羽根２４は１分間に４．５回ほど回転する。上方孔３３から保持容器１１内に輸送される温度の高い液体１４には、気泡が含まれている。羽根２４の回転が速ければ速いほど、気泡が筐体１２上端部の孔から筐体１２の外に排出されにくくなり、羽根２４の回転が遅ければ遅いほど、温度の高い液体１４を下方に移動させる効率は下がる。したがって、回転板２２の回転の速度は、１分間当たりに１回以上２０回以内が好ましく、１分間当たりに２回以上１０回以内であることが、さらに好ましい。
【００４１】
第１実施形態における流体循環装置１０を保持容器１１の内側から、回転軸線Ｌ１に沿って見ると、回転軸線Ｌ１は、仮想一平面Ｓ２よりも左側に配置される。保持容器１１の内側から回転軸線Ｌ１に沿って見ると、水中モータ３９が駆動され、ウォーム４４が回転することによって、回転板２２は時計回りに回転する。回転板２２の回転軸４６は、回転板２２に対して固定され、回転板２２が回転軸線Ｌ１を中心に回転すると、回転板２２の回転軸４６も回転板２２とともに回転する。
【００４２】
羽根２４は、回転板２２に４つ取り付けられ、回転板２２に対し、回転駆動力伝達体３６を介して固定される。羽根２４は、回転板２２よりも回転軸線方向他方Ｘ２に位置して設置される。４つの羽根２４のそれぞれは、大略的に平板状の部材として形成され、回転板２２の回転軸４６から半径方向に延びて設置される。それぞれの羽根２４の回転軸４６近傍の端部を「基端部」と称し、半径方向外方の端部を「先端部」と称する。先端部４９の半径方向外方の端を「先端」と称する。４つの羽根２４は、回転軸線Ｌ１まわりに並び、回転軸線Ｌ１まわりの周方向に、隣り合う羽根２４と互いに９０度の角度を成して、設けられる。それぞれの羽根２４の半径方向の長さは、回転板２２の半径よりも長く設定される。それぞれの羽根２４の厚み方向は、回転軸線Ｌ１まわりの周方向に一致する。
【００４３】
羽根２４の先端部４９には、凹部が形成される。先端部４９の、羽根２４の厚み方向に垂直な２つの表面のうち、回転板２２の回転に伴って液体１４から受ける圧力が高くなる面には凹面として形成され、凹面と反対側の表面は凸面として形成される。換言すれば、羽根２４の先端部４９は、匙の窪みのような窪みが形成され、羽根２４の窪みを規定する表面部は、羽根２４の回転によって液体１４をかく。羽根２４の窪みを規定する表面部は、羽根２４の回転に伴って、上方孔３３近傍の保持容器１１内の液体１４を、下方孔３４近傍に移動させる。回転軸線Ｌ１と上方孔３３の軸線との距離は、回転板２２の半径よりも長く設定され、回転軸線Ｌ１と下方孔３４の軸線との距離も、回転板２２の半径よりも長く設定される。
【００４４】
回転駆動力伝達体３６は、回転板２２の回転駆動力を羽根２４に伝達する部材である。回転駆動力伝達体３６は回転軸線方向Ｘに延びる直線を軸線とする円柱状の形状をしており、回転駆動力伝達体３６の外径は、回転板２２の外径よりも小さい。回転駆動力伝達体３６の回転軸線方向一方Ｘ１の端面は、回転板２２に対して固定され、回転軸線方向他方Ｘ２の端面には、羽根２４の基端部４８が固定される。
【００４５】
回転板２２の回転軸４６の軸受７８は、筐体１２に設けられる。筐体１２は、板状部材１３と、周壁２７と、網目部材５２とを含んで構成され、駆動部２６、回転板２２および羽根２４を収納する。板状部材１３は、駆動部２６、回転板２２および羽根２４よりも回転軸線方向一方Ｘ１に配置される部分であり、周壁２７は、駆動部２６、回転板２２および羽根２４よりも回転軸線Ｌ１の半径方向外方に配置される部分である。網目部材５２は、駆動部２６、回転板２２および羽根２４よりも回転軸線方向他方Ｘ２に配置される部分である。駆動部２６は、板状部材１３によって支持され、回転板２２の回転軸４６は、板状部材１３および網目部材５２によって支持される。板状部材１３および網目部材５２はそれぞれ、回転板２２の回転軸４６の軸受７８を含んで構成される。
【００４６】
周壁２７は、軸線方向に同じ長さを有する板状の部材として形成される。周壁２７のうち、鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２から遠い側の部分は、およそ回転軸線Ｌ１から等距離に形成され、円筒の一部を成す。鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２から遠い側の部分の外径Ｄ４は、２８０ｍｍとする。周壁２７のうち、鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２に近い側の周壁２７においては、回転軸線Ｌ１から周壁２７各部までの距離が、周壁２７の上端部から下端部に向かうにつれて次第に長くなる。回転軸線Ｌ１から周壁２７各部までの距離は、仮想一平面Ｓ２が周壁２７と交わる部分のうち下方に位置する部分において、最も長くなる。周壁２７部分の上端部付近において、回転軸線Ｌ１から周壁２７各部までの距離は、鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２に遠い側の周壁２７と鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２に近い側の周壁２７とでは、連続的に変化するけれども、周壁２７下端部付近において回転軸線Ｌ１から周壁２７各部までの距離は、不連続的に変化する。
【００４７】
回転軸線Ｌ１からの距離が最も長くなる、仮想一平面Ｓ２が周壁２７の下端部と交わる部分を、以下「周壁最下端部」と称し、周壁最下端部５４よりも鉛直仮想平面Ｓ１側の部分を「円筒状周壁端部」と称する。周壁最下端部５４と円筒状周壁端部５６とでは、回転軸線Ｌ１からの距離が異なる。周壁最下端部５４と円筒状周壁端部５６との間には、開口３２が形成される。開口３２は、網５８で塞がれており、筐体１２の外部からの手指の挿入を阻止する。周壁最下端部５４と円筒状周壁端部５６との距離Ｄ５は、７５ｍｍに設定される。網５８の目は、筐体１２内の内部空間と筐体１２の外部空間とを連通する。回転軸線方向Ｘに見て開口３２の形状は、周壁最下端部５４と円筒状周壁端部５６とを直径の両端とする半円の形に形成される。開口３２は、筐体１２の外部空間に凸の形状に形成される。
【００４８】
周壁２７のうち、鉛直仮想平面Ｓ１と回転軸線Ｌ１よりも上方で交わる部分を、以下「周壁最上端部」と称する。周壁最上端部５７には、貫通孔２８が形成され、貫通孔２８には網５８が設けられ、網５８の目は筐体１２内の内部空間と筐体１２の外部空間とを連通する。周壁最上端部５７に設けられた網５８の目を通して、筐体１２内部の気泡は筐体１２の外に排出される。周壁最上端部５７の網５８は、筐体１２の外部からの手指の挿入を阻止する機能も有し、網５８の目は、手指を挿入を阻止する程度に小さく設定される。第１実施形態において流体循環装置１０は、保持容器１１の内方に、回転軸線方向一方Ｘ１へ１０ｍｍ以上２５ｍｍ以内で壁１７から突出して形成される。
【００４９】
図４は、本発明の第１実施形態における板状部材１３の平面図である。図５は、本発明の第１実施形態における板状部材１３を図４に示す切断面線Ｂ−Ｂで切断して見た断面図である。板状部材１３は、大略的に平板状の部材として形成される。板状部材１３は、周壁２７と、開口３２および貫通孔２８に設けられる網５８と、周壁２７とによって規定される内部空間に対して、回転軸線方向一方Ｘ１に設けられる。板状部材１３には、複数の切起こし部６２が形成される。平板状の部材の一部を線状に切断し、線状の切口で分割される両側の部分のうち、切口近傍の一方の部分を平板状の部材の厚み方向に変位させると、切口は開かれて開口部６１が形成される。このように形成された開口部６１およびその近傍を「切起こし部」と称する。切起こし部６２の形成に伴って厚み方向に変位した部分は、板状部材１３に対して回転軸線方向他方Ｘ２に変位される。切起こし部６２に形成される切口は、回転軸線Ｌ１を中心とする同心円の一部の形状を成す円弧状に形成される。
【００５０】
筐体１２内外の液体１４は、切起こし部６２に形成された開口部６１を通過して移動可能である。これによって、筐体１２の外の液体１４に比べて温度の高い筐体１２内の液体１４と、筐体１２の外の液体１４とが混合される。切起こし部６２に形成された開口部６１は、手指を挿入を阻止する程度に小さく設定される。羽根２４の回転によって筐体１２内の液体１４中では、圧力の比較的高い部分と比較的低い部分が生じるけれども、切起こし部６２が形成されることによって、羽根２４の回転によって生じる圧力差が緩和される。切起こし部６２に形成された開口部６１を通過して、筐体１２の内部空間と外部空間との間を単位時間当たりに移動する液体１４の量が多ければ多いほど、羽根２４による上方孔３３近傍から下方孔３４近傍への液体１４の移動効率が低下し、単位時間当たりに開口部６１を通過する液体１４の量が少なければ少ないほど、筐体１２内の液体１４が有する熱エネルギの拡散が阻止される。したがって、切起こし部６２に形成される開口部６１の大きさと板状部材１３に形成される切起こし部６２の個数は、予め定められる。
【００５１】
板状部材１３には、駆動部２６が取付けられる。駆動部２６のうちの水中モータ３９の部分が、板状部材１３の回転軸４６方向他方から、固定部材６３によって取付けられる。固定部材６３は、水中モータ３９の周囲に固着され、板状部材１３にねじ部品６４によって取付けられる。
【００５２】
図６は、本発明の第１実施形態における網目部材５２の平面図である。網目部材５２は、板状部材１３、周壁２７および周壁２７に設けられる複数の網５８とともに、筐体１２内の内部空間を規定する。網目部材５２は、周壁２７と、開口３２および貫通孔２８に設けられる網５８と、周壁２７とによって規定される内部空間に対して、回転軸線方向他方Ｘ２に設けられる。網目部材５２は、回転板２２の回転軸４６近傍を除いて、網の目が形成された平坦な部材として形成される。網目部材５２は、網の目が回転軸線方向一方Ｘ１の空間と回転軸線方向他方Ｘ２の空間とを連通する姿勢で、上方孔３３を規定する部分および下方孔３４を規定する部分に、取付け部材３８を介して取付けられる。回転軸線方向Ｘに見て網目部材５２の形状は、板状部材１３を回転軸線方向Ｘに見たときの、板状部材１３の形状と同じ形状に形成される。上方孔３３から保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４と、下方孔３４から管内に移動する液体１４とは、網目部材５２の網の目を回転軸線方向Ｘに通過して、筐体１２の内部空間に出入りする。
【００５３】
図７は、本発明の第１実施形態における取付け部材３８の断面図および斜視図である。第１実施形態における取付け部材３８は、分岐部材６５、雌ねじ部材６６および雄ねじ部材６７を含んで構成される。図７（ａ）は、分岐部材６５の断面図であり、図７（ｂ）は、雌ねじ部材６６の断面図であり、図７（ｃ）は、雄ねじ部材６７の斜視図である。分岐部材６５は、回転軸線方向Ｘに延びる軸線を有する円筒状の円筒部６８と、円筒部６８から回転軸線方向他方Ｘ２に突出して延びる突出部６９とを含んで構成される。
【００５４】
突出部６９は、円筒部６８の軸線まわりの周方向に互いに等しい間隔をあけて並ぶ。円筒部６８および突出部６９の外径は、上方孔３３および下方孔３４の内径にほぼ等しく、円筒部６８および突出部６９の半径方向外方の表面は、上方孔３３または下方孔３４に対し、上方孔３３または下方孔３４の軸線に関して半径方向内方から接する。突出部６９の半径方向の厚みは、回転軸線方向他方Ｘ２に向かうにつれて増大する。換言すれば、回転軸線方向Ｘに垂直の平面内の、突出部６９の半径方向内方に接する円の直径は、回転軸線方向他方Ｘ２に向かうにつれて小さくなる。
【００５５】
突出部６９は、半径方向に弾性変形可能に形成され、突出部６９に雌ねじ部材６６が半径方向内方から接触し、半径方向外方に押圧することによって、弾性変形する。雌ねじ部材６６は、大略的に円筒形状に形成され、円筒の軸線を回転軸線方向Ｘに向けて配置される。雌ねじ部材６６の回転軸線方向一方Ｘ１側のおよそ半分の部分の外径は、分岐部材６５の円筒部６８の内径にほぼ等しく、分岐部材６５の円筒部６８に対し、円筒部６８の軸線に関して半径方向内方から接する。雌ねじ部材６６の回転軸線方向他方Ｘ２側のおよそ半分の部分の外径は、回転軸線方向他方Ｘ２に向かうにつれて小さくなり、先細の形状になっている。以下、雌ねじ部材６６の回転軸線方向他方Ｘ２側のおよそ半分の、先細の形状になった部分を「テーパ部」と称する。
【００５６】
雌ねじ部材６６が回転軸線方向一方Ｘ１から分岐部材６５の分岐部材６５の内方に挿入されると、雌ねじ部材６６は、分岐部材６５の半径方向内方から接する。雌ねじ部材６６のテーパ部７２の半径方向外方の表面が分岐部材６５の突出部６９の半径方向内方の表面に接触すると、雌ねじ部材６６の回転軸線方向他方Ｘ２への進行は、突出部６９によって妨げられるけれども、分岐部材６５に対して雌ねじ部材６６がさらに回転軸線方向他方Ｘ２に進行すると、テーパ部７２の半径方向外方の表面は、突出部６９を半径方向外方に押し広げる。突出部６９は弾性変形し、半径方向外方に変位する。分岐部材６５の突出部６９を回転軸線方向他方Ｘ２に向けた状態で、上方孔３３または下方孔３４に分岐部材６５を挿入し、雌ねじ部材６６のテーパ部７２を回転軸線方向他方Ｘ２に向けた状態で、すでに挿入された分岐部材６５に雌ねじ部材６６を挿入すると、突出部６９が半径方向外方に変位することによって、分岐部材６５および雌ねじ部材６６は、上方孔３３または下方孔３４を規定する部分に固定される。
【００５７】
雌ねじ部材６６の半径方向内方には、回転軸線方向Ｘに延びる直線を軸線とする雌ねじが形成される。雌ねじは、雌ねじ部材６６の回転軸線方向一方Ｘ１側のおよそ半分に形成される。雌ねじ部材６６に形成される雌ねじは、雄ねじ部材６７に形成される雄ねじに螺合する。
【００５８】
雄ねじ部材６７は、雌ねじ部材６６に挿入される部材である。雄ねじ部材６７の回転軸線方向一方Ｘ１には、回転軸線方向Ｘに垂直に広がるフランジ部７４が形成される。雄ねじ部材６７のうちフランジ部７４を除く残余の部分は、フランジ部７４を除いて大略的に円筒形状に形成され、円筒の軸線を回転軸線方向Ｘに向け、フランジ部７４を回転軸線方向一方Ｘ１に向けて雌ねじ部材６６の内部に挿入される。以下、雄ねじ部材６７のうちフランジ部７４を除く残余の部分を「螺合部」と称する。
【００５９】
フランジ部７４の回転軸線方向一方Ｘ１の端面は回転軸線Ｌ１に垂直に形成され、フランジ部７４を回転軸線方向Ｘに見た外形は、円形に形成される。フランジ部７４の外径は、円筒形状の部分の外形よりも大きく形成され、フランジ部７４には、回転軸線方向Ｘに延びるビス孔７７が形成される。第１実施形態においてフランジ部７４の外径は、８０ｍｍである。フランジ部７４は、円筒部６８および突出部６９と軸線を同じくして形成され、円筒部６８および突出部６９の軸線まわりの全周にわたって、円筒部６８および突出部６９よりも、これらの軸線を中心とする半径方向外方に１０ｍｍ広く延びて形成される。ビス孔７７は複数形成されるものとし、第１実施形態においてビス孔７７は、１つの雄ねじ部材６７に対して３つ形成される。それぞれのビス孔７７には、ねじ部品６４が螺合する。
【００６０】
雄ねじ部材６７の円筒形状の部分の半径方向外方の表面部には、雄ねじが形成される。螺合部７６は、雌ねじ部材６６に対して回転して雌ねじ部材６６に挿入され、雌ねじ部材６６に対して螺合する。上方孔３３または下方孔３４に対して固定された分岐部材６５および雌ねじ部材６６に対して、雄ねじ部材６７が挿入されることによって、雄ねじ部材６７は間接的に上方孔３３または下方孔３４に固定される。雄ねじ部材６７の半径方向内方の表面は、回転軸線方向Ｘに延びる直線を軸線とする円筒形に形成され、雄ねじ部材６７の内径は、回転軸線方向Ｘの位置に関して一様である。
【００６１】
雄ねじ部材６７のフランジ部７４には、網目部材５２が取付けられる。網目部材５２はねじ部品６４によって雄ねじ部材６７のフランジ部７４に固定される。ねじ部品６４の頭は、すりわり付きの丸頭、なべ頭またはトラス頭として形成され、ねじ部品６４の頭の座面は、平らな一平面を成す。
【００６２】
分岐部材６５、雌ねじ部材６６および雄ねじ部材６７は、それぞれ２つずつ設けられ、上方孔３３および下方孔３４のそれぞれに１つずつ設置される。上方孔３３を規定する部分および下方孔３４を規定する部分に分岐部材６５、雌ねじ部材６６および雄ねじ部材６７を取付けた状態で、網目部材５２は雄ねじ部材６７のフランジ部７４に固定される。網目部材５２をフランジ部７４に固定するねじ部品６４は、網目部材５２の網の目に挿入され、ねじ部品６４の頭は、網目部材５２を回転軸線方向一方Ｘ１から回転軸線方向他方Ｘ２に向けて押圧する。これによって、網目部材５２は保持容器１１に対して固定される。流体循環装置１０を保持容器１１に取付ける作業は、ねじ部品６４に対応するドライバおよび手指によって可能である。ドライバ以外の他の工具を必要としない。
【００６３】
回転板２２の回転軸４６は、筐体１２のうちの板状部材１３と網目部材５２に設けられる軸受７８によって支持される。回転軸線方向Ｘに見て板状部材１３の中央部には、回転板２２の回転軸４６が嵌合するための嵌合孔８１が形成される。嵌合孔８１の内径は回転板２２の回転軸４６の外形にほぼ一致し、嵌合孔８１に挿入された回転板２２の回転軸４６は、嵌合孔８１を規定する部分に対して摺動可能である。回転軸線方向Ｘに見て網目部材５２の中央部に、回転板２２の回転軸４６が嵌合するための嵌合孔８１が形成され、嵌合孔８１を規定する軸受７８が形成される。嵌合孔８１の内径は回転板２２の回転軸４６の外形にほぼ一致し、嵌合孔８１に挿入された回転板２２の回転軸４６は、嵌合孔８１を規定する部分に対して摺動可能である。回転板２２の回転軸線方向一方Ｘ１および回転軸線方向他方Ｘ２において回転軸４６は、軸受７８に摺動しながら周方向に回転する。
【００６４】
網目部材５２には、周壁２７がさらに固定され、板状部材１３は周壁２７に固定される。筐体１２は、筐体１２内部に収納される駆動部２６、回転板２２および羽根２４を支持する。網目部材５２、周壁２７、板状部材１３、回転板２２および羽根２４はステンレススチールから形成され、分岐部材６５、雌ねじ部材６６および雄ねじ部材６７は、耐熱性を有する樹脂から形成される。分岐部材６５は、ゴム弾性を有する樹脂から形成されることが好ましく、たとえばシリコンゴムから形成される。雌ねじ部材６６および雄ねじ部材６７は、たとえばポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミドから形成される。ねじ部品６４は、ステンレススチールから形成される。
【００６５】
第１実施形態によれば、流体循環装置１０は、保持容器１１の壁１７の内側に設置され、上方孔３３を通じて保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４を、下方孔３４の近傍に移動させる。これによって、加熱によって温度が上昇した液体１４を、再度下方孔３４から管路１９に送り込むことができ、２つの孔近傍の液体１４の温度を、流体循環装置１０を設置しない場合に比べて高くすることができる。これによって、２つの孔近傍の液体１４と、保持容器１１内の液体１４のうちの、２つの孔から遠い位置の液体１４との温度差を大きくすることができる。したがって、保持容器１１内の自然対流の速さを速くすることができ、保持容器１１内の液体１４の温度上昇を速くすることができる。
【００６６】
また加熱によって温度が上昇した液体１４が、液面１８付近に留まることを防止することができる。したがって、温度が上昇した液体１４の熱エネルギが液面１８から上方へ拡散することを防止することができる。加熱されて上方孔３３から保持容器１１内に輸送される液体１４が、上方へ移動すれば、加熱された液体１４の熱が液面１８から上方へ拡散するけれども、流体循環装置１０によって加熱された液体１４を下方に移動させることによって、液面１８から上方へ拡散する熱量を小さくすることができる。したがって、液面１８から上方への拡散が防がれた熱量を、保持容器１１内の液体１４の温度上昇に利用することができる。これによって、保持容器１１内の液体１４の温度上昇の効率を高くすることができる。
【００６７】
開口３２を通過した液体１４は、羽根２４の回転力によって与えられた初速度をもって保持容器１１内を移動すると同時に、温度が高く密度が低いことによって周囲の液体１４から浮力を受けて上昇する。開口３２を通過した液体１４の温度と筐体外の液体１４の温度との温度差が小さい場合に比べて、開口３２を通過した液体１４の温度と筐体外の液体１４の温度との温度差が大きい場合に、開口３２を通過した液体１４は、筐体外の液体１４に対して大きな自然対流の駆動力を与える。
【００６８】
また周囲の液体１４からの浮力とともに羽根２４の回転力に基づく液体１４の運動量が、開口３２を通過した液体１４の初速度を通じて筐体外の液体１４にも伝達される。これによって、流体循環装置１０は、保持容器１１内の液体１４を攪拌することができる。したがって、温度の高い液体１４が保持容器１１内の一部分に偏る場合に比べて、液体１４に隣接する気体または部材への熱の拡散を防止し、液体１４の温度上昇の効率を高くすることができる。
【００６９】
また第１実施形態によれば、羽根２４は、駆動部２６によって回転される回転板２２に固定されるので、駆動部２６の駆動力によって回転する。これによって、上方の孔近傍の液体１４を、下方の孔の近傍に移動させることができる。したがって、水中モータ３９によって液体１４を移動させる場合に比べて、液体１４の移動距離を一定に保つことが容易になる。したがって、上方の孔を通じて保持容器１１内に輸送される加熱された液体１４を、効率よく下方の孔に送り込むことができる。また液体１４内に発生した気泡が上方に移動することを許容することができるので、温度上昇によって発生した液体１４内の気泡が、下方の孔に送り込まれることを防止することができる。液体１４内の気泡が再び管内で加熱されることを防止できるので、液体１４内の気泡が下方の孔に送り込まれる場合に比べて、液体１４の加熱の効率を高くすることができる。
【００７０】
また第１実施形態によれば、筐体１２の周壁２７のうち、回転軸線Ｌ１を含む鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置から遠い側の部分は、羽根２４の先端５１が描く軌跡近傍に形成され、周壁２７のうち、２つの孔の位置に近いの部分は、羽根２４の先端５１が描く軌跡から離れて形成される。これによって、羽根２４が、鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置から遠い側を通過するときには、羽根２４の回転によって移動する液体１４を少なくし、羽根２４が、鉛直仮想平面Ｓ１に関して２つの孔の位置から近い側を通過するときには、羽根２４の回転によって移動する液体１４を多くすることができる。したがって、羽根２４の回転によって上方から下方へ移動する液体１４の量を、下方から上方へ移動する液体１４の量よりも多くすることができる。
【００７１】
また第１実施形態によれば、筐体１２の周壁２７のうちの上端部には貫通孔２８が形成される。これによって、温度上昇によって液体１４内に発生した気泡を筐体１２の外方へ排出することができる。また周壁最下端部５４と円筒状周壁端部５６との間には、筐体１２の内部空間から筐体１２の外部空間に開かれる開口３２が形成される。これによって、筐体１２内の液体１４の一部を筐体１２の外方へ排出することができる。筐体１２の内部には、外方の液体１４が、周壁２７のうちの上端部に形成された貫通孔２８から流入することができるので、流体循環装置１０は、外方の液体１４を上方の貫通孔２８から下方の開口３２に通過させることができる。これによって、保持容器１１内の流体の対流を乱流にすることができる。したがって、保持容器１１内において温度の高い液体１４が上方で層を成し、温度の低い液体１４が下方で層を成すことを防止することができる。これによって、貫通孔２８が形成されない場合および開口３２が形成されない場合に比べて、温度が上昇した液体１４の熱エネルギが液面１８から上方へ拡散することを防止することができる。
【００７２】
板状部材１３には、切起こし部６２が形成される。これによって、筐体１２内外の液体１４は、筐体１２の内部空間と外部空間とを移動することができる。したがって、筐体１２内部の比較的温度の高い液体１４と筐体１２外部の比較的温度の低い液体１４とが混合され、筐体１２内部の液体１４の温度が高くなりすぎることを防止することができる。これによって、流体循環装置１０の熱変形および劣化を防ぐことができる。また切起こし部６２を形成することによって、切起こし部６２が形成されない場合に比べて、板状部材１３の機械的強度を高くすることができる。これによって板状部材１３に外力が付与されたときの板状部材１３の変形を抑制することができる。したがって、回転部材および羽根２４が安定に回転することができる。
【００７３】
また、切起こし部６２に形成された開口部６１は、回転軸線方向Ｘに開口３２せず、回転軸線Ｌ１の半径方向に開口３２する。これによって、板状部材１３に回転軸線方向Ｘに貫通する孔が形成される場合に比べて、筐体１２内に手指が進入することを防ぐことができる。また周方向に回転する筐体１２内部の液体１４が、開口部６１を通じて筐体１２内外に移動することを容易にすることができる。
【００７４】
駆動部２６の水中モータ３９は、鉛直仮想平面Ｓ１に関して、仮想一平面Ｓ２とは反対側に設置される。これによって、上方孔３３から保持容器１１内に輸送される温度の高い液体１４が、攪拌される以前に駆動部２６に接触することを防止することができる。したがって、駆動部２６を上方孔３３近傍または下方孔３４近傍に配置する場合に比べて、駆動部２６の温度上昇を抑制することができる。また上方孔３３近傍の空間と下方孔３４近傍の空間との間の空間を、駆動部２６が占めることがない。したがって、駆動部２６が上方孔３３近傍または下方孔３４近傍に配置される場合に比べて、羽根２４による攪拌によって、上方孔３３近傍の液体１４が容易に下方孔３４近傍に移動することができる。
【００７５】
第１実施形態において流体循環装置１０は、取付け部材３８によって、上方孔３３および下方孔３４に取付けられる。これによって、流体循環装置１０は、すでに設置されている保持容器１１を変形または切断することなく、保持容器１１に対して設置することができる。取付けに必要な工具はドライバであるので、複数の種類の工具を用いて保持容器１１を加工して流体循環装置１０を取付ける場合に比べて、ドライバと手指によって容易に取付けることができる。
【００７６】
図８は、第２実施形態における板状部材１３の断面図である。第２実施形態に係る流体循環装置１０は、筐体１２と、回転板２２と、羽根２４と、回転駆動伝達体と、駆動部２６と、取付け部材３８とを含んで構成される。第２実施形態における筐体１２は、板状部材１３と、周壁２７と、網目部材５２とを含んで構成され、駆動部２６、回転板２２および羽根２４を収納する。板状部材１３は、駆動部２６、回転板２２および羽根２４よりも回転軸線方向一方Ｘ１に配置される部分である。
【００７７】
板状部材１３は、周壁２７は、駆動部２６、回転板２２および羽根２４よりも回転軸線Ｌ１の半径方向外方に配置される部分である。第２実施形態において板状部材１３は、２つの層を含む板状の部材から形成される。２つの層は回転軸線方向Ｘを厚み方向として設置され、２つの層のうち、回転軸線方向一方Ｘ１の層８２は樹脂によって形成され、回転軸線方向他方Ｘ２の層８４はステンレススチールから形成される。
【００７８】
板状部材１３には、複数の切起こし部６２が形成される。２つの層のうちの一方に形成される切起こし部６２と、他方に形成される切起こし部６２とは、半径方向および周方向に同じ位置に形成され、回転軸線方向Ｘに互いに重ねて形成される。切起こし部６２の形成に伴って厚み方向に変位した部分は、板状部材１３に対して回転軸線方向他方Ｘ２に変位される。切起こし部６２に形成される切口は、回転軸線Ｌ１を中心とする同心円の一部の形状を成す円弧状に形成される。筐体１２内外の液体１４は、切起こし部６２に形成された開口部６１を通過して移動可能である。切起こし部６２に形成された開口部６１は、手指を挿入を阻止する程度に小さく設定される。
【００７９】
第２実施形態において回転板２２の回転軸４６は、板状部材１３および網目部材５２に固定される。回転板２２および回転駆動力伝達体３６はそれぞれ、回転軸４６の軸受７８を含んで構成される。羽根２４は、回転板２２に固定される回転駆動力伝達体３６に固定され、回転軸４６に対しては固定されていない。回転板２２および回転駆動力伝達体３６と回転軸４６とは、周方向に摺動することによって、相対的に変位し、回転板２２および羽根２４は周方向に回転する。
【００８０】
図９は、本発明の第２実施形態における取付け部材３８の断面図である。第２実施形態における取付け部材３８は、分岐部材６５および内接部材８６を含んで構成される。図９（ａ）は、分岐部材６５の断面図であり、図９（ｂ）は、内接部材８６の一部を切り欠いて示した断面図である。分岐部材６５は、第１実施形態における分岐部材６５と同様である。内接部材８６は、分岐部材６５の半径方向内方の空間に挿入されて、分岐部材６５を上方孔３３または下方孔３４に押付け固定する。また内接部材８６は、網目部材５２に対して固定されることによって、網目部材５２を保持容器１１に対して固定する。
【００８１】
内接部材８６の回転軸線方向一方Ｘ１には、回転軸線方向Ｘに垂直に広がるフランジ部７４が形成される。内接部材８６は、フランジ部７４を除いて大略的に円筒形状に形成され、円筒の軸線を回転軸線方向Ｘに向け、フランジ部７４を回転軸線方向一方Ｘ１に向けて分岐部材６５の内部に挿入される。フランジ部７４の回転軸線方向一方Ｘ１の端面は、回転軸４６に垂直に形成され、フランジ部７４を回転軸線方向Ｘに見た外形は、円形に形成される。フランジ部７４の外径は、円筒形状の部分の外径よりも大きく形成され、フランジ部７４には、回転軸線方向Ｘに延びるビス孔７７が形成される。ビス孔７７は、複数形成されるものとし、第２実施形態におけるビス孔７７は、１つの内接部材８６に対して３つ形成される。それぞれのビス孔７７には、ねじ部品６４が螺合する。
【００８２】
フランジ部７４を除いて、内接部材８６の回転軸線方向一方Ｘ１側のおよそ半分の部分の外径は、分岐部材６５の円筒部６８の内径にほぼ等しく形成される。雌ねじ部材６６の回転軸線方向他方Ｘ２側のおよそ半分の部分の外径は、回転軸線方向他方Ｘ２に向かうにつれて小さくなり、先細の形状になっている。以下、内接部材８６の回転軸線方向他方Ｘ２側のおよそ半分の、先細の形状になった部分を、雌ねじ部材６６の場合と同様に「テーパ部」と称する。
【００８３】
内接部材８６が回転軸線方向一方Ｘ１から分岐部材６５の分岐部材６５の内方に挿入されると、内接部材８６は、分岐部材６５の半径方向内方から接する。内接部材８６のテーパ部７２の半径方向外方の表面が分岐部材６５の突出部６９の半径方向内方の表面に接触すると、内接部材８６の回転軸線方向他方Ｘ２への進行は、突出部６９によって妨げられるけれども、分岐部材６５に対して内接部材８６がさらに回転軸線方向他方Ｘ２に進行すると、テーパ部７２の半径方向外方の表面は、突出部６９を半径方向外方に押し広げる。突出部６９は弾性変形し、半径方向外方に変位する。分岐部材６５の突出部６９を回転軸線方向他方Ｘ２に向けた状態で、上方孔３３または下方孔３４に分岐部材６５を挿入し、内接部材８６のテーパ部７２を回転軸線方向他方Ｘ２に向けた状態で、すでに挿入された分岐部材６５に内接部材８６を挿入すると、突出部６９が半径方向外方に変位することによって、分岐部材６５および内接部材８６は、上方孔３３または下方孔３４を規定する部分に固定される。
【００８４】
分岐部材６５および内接部材８６は、それぞれ２つずつ設けられ、上方孔３３および下方孔３４のそれぞれに１つずつ設置される。上方孔３３を規定する部分および下方孔３４を規定する部分に分岐部材６５および内接部材８６を取付けた状態で、網目部材５２は内接部材８６のフランジ部７４に固定される。網目部材５２をフランジ部７４に固定するねじ部品６４は、網目部材５２の網の目に挿入され、ねじ部品６４の頭は、網目部材５２を回転軸線方向一方Ｘ１から回転軸線方向他方Ｘ２に向けて押圧する。これによって、網目部材５２は保持容器１１に対して固定される。
【００８５】
第１および第２実施形態における流体循環装置１０を保持容器１１の内側から、回転軸線Ｌ１に沿って見ると、回転軸線Ｌ１は、仮想一平面Ｓ２よりも左側に配置されるけれども、他の実施形態において流体循環装置は、鉛直な平面に関して、第１および第２実施形態と面対称な構成であってもよい。またさらに他の実施形態においては、流体循環装置を保持容器の内側から、回転軸線に沿って見ると、回転軸線は、仮想一平面よりも右側に配置される。水中モータおよび水中モータの回転軸は、鉛直仮想平面に関して仮想一平面と反対側に位置し、水中モータの回転の向きは同じであるとする。この状態において、ウォームに形成されるねじを左ねじとすることによって、羽根が上方孔近傍から下方孔近傍に液体を移動させる構成としてもよい。
【００８６】
第１および第２実施形態において、羽根２４は、４枚形成されるものとしたけれども、羽根２４の個数は、規定しない。たとえば他の実施形態において羽根の個数は、２つ以上であっても、３つ以上であっても、５つ以上であってもよい。
【００８７】
第１および第２実施形態において、周壁２７のうち鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２から遠い側の部分の外径Ｄ４は、２８０ｍｍとしたけれども、本発明において、周壁２７のうち鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２から遠い側の部分の外径Ｄ４については、規定しない。周壁２７のうち、鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２から遠い側の部分が円筒の一部を成し、鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２に近い側の周壁２７において回転軸線Ｌ１から周壁２７各部までの距離が、周壁２７の上端部から下端部に向かうにつれて次第に長くなる形状であれば、足りる。たとえば他の実施形態において周壁２７のうち鉛直仮想平面Ｓ１よりも仮想一平面Ｓ２から遠い側の部分の外径Ｄ４は、２８０ｍｍよりも大きくてもよく、また２８０ｍｍ未満であってもよい。
【００８８】
第１および第２実施形態において壁１７の内面は、鉛直な平面であるものとしたけれども、他の実施形態において流体循環装置が設置される壁は、鉛直でなくてもよい。回転軸線は壁の内面に垂直であるものとし、回転軸線方向一方に向かうにつれて高さが高くなる場合に、流体循環装置を壁の内面に設置してもよい。また回転軸線方向一方に向かうにつれて、高さが低くなる場合に、流体循環装置を壁の内面に設置してもよい。この２つの場合において、壁の内面が鉛直な平面に対して成す角度は、４５度以内が好ましい。流体循環装置によって移動される液体が、保持容器内の液体全体を攪拌するためには、壁の内面が鉛直な平面に対して成す角度は、小さければ小さいほど好ましい。
【００８９】
第１および第２実施形態において、回転軸４６と軸受７８とは摺動することによって、互いの周方向の相対位置を変化させるとしたけれども、他の実施形態において回転軸と軸受とは、ボールベアリングを介して接続されてもよい。
【００９０】
第１および第２実施形態において周壁２７はステンレススチールから形成されるものとしたけれども、他の実施形態において周壁は、２層の板状の部材から形成されるものとし、半径方向外方の層は樹脂製とし、半径方向内方の層はステンレススチールから形成されるものとしてもよい。また板状部材と周壁とは、１つの部材として一体に形成されてもよく、樹脂から成る１つの板状の部材から形成されるものとしてもよい。
【００９１】
第１および第２実施形態において、網目部材５２をフランジ部７４に固定するねじ部品６４は、網目部材５２の網の目に挿入されるものとしたけれども、他の実施形態において網目部材には、ねじ部品の頭の外形よりも小さくねじ部品のねじ基本の外形よりも大きな穴が形成される板状の部材が取り付けられ、この板状の部材をフランジ部に固定することによって、網目部材が保持容器に固定されてもよい。
【００９２】
第１および第２実施形態において、水中モータ３９の回転軸４２は鉛直方向に設置されるものとしたけれども、本発明において駆動部の水中モータは、鉛直仮想平面に関して仮想一平面よりも反対側に設置されれば、足りる。たとえば他の実施形態において水中モータの回転軸は、鉛直方向に対して角度を成して設置されてもよい。
【００９３】
第１および第２実施形態において流体循環装置１０は、浴槽に設置され、浴槽内の水の温度上昇の効率を高くすることに適用されたけれども、本発明に係る流体循環装置は、液体の自然対流に基づいて液体を循環させながら保持容器外に出た液体を加熱する方式の保持容器に設置されるならば、足りる。たとえば他の実施形態において流体循環装置は、ガラス製品の洗浄を行う洗浄タンクに設置されてもよい。またさらに他の実施形態において流体循環装置は、半導体材料または金属材料の溶湯を保持する保持容器に設置されてもよい。
【００９４】
第１および第２実施形態において駆動部２６は、筐体１２に内包されるものとしたけれども、他の実施形態において、駆動部２６の水中モータの３９の一部分は、筐体１２の外部に位置していてもよい。
【００９５】
第１および第２実施形態において保持容器に形成される孔は２つであるものとし、上方の孔および下方の孔はそれぞれ１つずつであるものとしたけれども、本発明において保持容器に形成される孔は複数であれば、足りる。たとえば他の実施形態において保持容器に形成される複数の孔は、単数または複数の上方の孔と、単数または複数の下方の孔とから成る３つ以上、または４つ以上の孔であってもよい。さらに他の実施形態において上方の孔および下方の孔は、それぞれ３つずつ形成されてもよい。自然対流によって、保持容器内から保持容器外に向けて保持容器内の液体が通過する孔を下方の孔とし、加熱されて温度が上昇した液体が、保持容器外から保持容器内に輸送されるときに通過する孔を上方の孔とする。
【００９６】
第１および第２実施形態において流体循環装置１０は、保持容器１１の内方に、回転軸線方向一方Ｘ１へ１０ｍｍ以上２５ｍｍ以内で壁１７から突出して形成されるものとしたけれども、他の実施形態において流体循環装置は、壁に埋没して形成されてもよい。すでに設置されている加温器に対して流体循環装置を設置するのではなく、流体循環装置を備えた状態で加温器を形成する場合には、回転軸線方向の流体循環装置の長さと同じ深さの溝を、保持容器の壁に対して回転軸線方向に形成し、壁に形成された溝内に、流体循環装置を設置する。壁のうちの溝の周囲の部分と、流体循環装置の板状部材とは、回転軸線方向一方に向かう面が面一状に形成されるものとする。
【００９７】
この場合開口部よりも筐体の外方に、傾斜板を設けることが好ましい。傾斜板は、開口部の高さ方向の高さと同じ高さで、羽根の回転軸の下方に設置される。傾斜板は、開口部から離れる向きに向かうにつれて、回転軸線方向一方に向かう平板状の部材である。傾斜板を設けることによって、開口部から筐体の外方に出た液体は、進行方向が変えられ、保持容器の内方に向かう。これによって、流体循環装置を壁に埋没させて形成した場合にも、筐体から外方にでた加熱された液体が保持容器内の液体を攪拌する。したがって、保持容器内の液体の温度上昇を、高効率にすることができる。
【００９８】
保持容器内の液体に浸されるべき物体を、保持容器内に保持する場合には、流体循環装置を壁に埋没させ、壁のうちの溝の周囲の部分と、流体循環装置の板状部材とを、面一状に形成することによって、物体を保持容器に出し入れするときに、物体の出し入れが流体循環装置によって阻止されることを防止することができる。
【００９９】
保持容器が浴槽である場合には、流体循環装置を壁に埋没させ、壁のうちの溝の周囲の部分と、流体循環装置の板状部材とを、面一状に形成することによって、入浴する人が溝の周囲の壁の部分にも寄りかかることを可能にする。したがって、流体循環装置が壁から回転方向一方に突出して設けられる場合に比べて、入浴を快適にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０を、図１に示した切断面線Ａ−Ａで切断して見た断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る流体循環装置１０を浴槽に設置したときの、浴槽および流体循環装置１０の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における板状部材１３の平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における板状部材１３を図４に示す切断面線Ｂ−Ｂで切断して見た断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態における網目部材５２の平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態における取付け部材３８の断面図および斜視図である。
【図８】第２実施形態における板状部材１３の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における取付け部材３８の断面図である。
【図１０】第１の従来技術に係る浴水循環器１の斜視図である。
【図１１】第２の従来技術においてバスアダプタ５を適用した構成図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  流体循環装置
１１  保持容器
１２  筐体
１３  板状部材
１４  液体
１６  加温器
１７  壁
１８  液面
１９  管路
２１  加熱部
２２  回転板
２４  羽根
２６  駆動部
２７  周壁
２８  貫通孔
３２  開口
３３  上方孔
３４  下方孔
３９  水中モータ
４６  回転軸
４８  基端部
４９  先端部
５１  先端
５２  網目部材
６１  開口部
６２  切起こし部
６５  分岐部材
６６  雌ねじ部材
６７  雄ねじ部材
７８  軸受
【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】
2009036412.tif 000009
【図８】
2009036412.tif 000010
【図９】
2009036412.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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