液循環装置

【課題】ポンプを使用せずに、液体を循環させる循環装置の開発を課題とする。
【解決手段】第一液溜部形成部材２と、第二液溜部形成部材３と、往き側連通路形成部材５及び戻り側連通路形成部材６によって構成されている。第一液溜部形成部材２を昇温すると液溜室８内の気圧が上昇し、循環液３５は、往き側連通路３０を昇り、第二液溜部形成部材３内に溜まる。循環液３５が運ばれ、往き側連通路形成部材５の下端が、第一液溜部形成部材側２内の液面から離れると、第一液溜部形成部材側２内の気化ガスが、往き側連通路形成部材５を経て漏れ、第一液溜部形成部材側２内の気圧が低下し、循環液３５は、重力によって第一液溜部形成部材側２内に落下する。第一液溜部形成部材側２に入った循環液３５は、低温のため第一液溜部形成部材２内の温度が低下して負圧傾向となり、第二液溜部形成部材３内の循環液３５が、吸引されて第一液溜部形成部材側２内に戻る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ等の動力を使用することなく、内部の液を循環させる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体を利用する技術分野においては、閉じられた環状回路または一部が開放された環状回路に液体を循環させる構造を有する装置が多用されている。
例えば離れた位置に熱を移動させる熱交換回路においては、二つの熱交換器を設置し、両者を含む循環回路を形成し、その回路に熱媒体を循環させる。
【０００３】
図２４は、その代表的な例を示すものであり、温泉水の熱を利用した暖房装置の回路である。
図２４に示す暖房回路１００は、吸熱用の熱交換器１０１と、排熱用の熱交換器１０２を持ち、両者の間を循環回路１０３で環状に接続している。また循環回路１０３にはポンプ１０５が設けられている。
吸熱用の熱交換器１０１は、いわゆる液・液熱交換器であり、一次側流路に温泉水が通過される。吸熱用の熱交換器１０１の二次側流路は、前記した循環回路１０３の一部を構成している。
【０００４】
排熱用の熱交換器１０２は、気・液熱交換器であり、一次側が前記した循環回路１０３の一部を構成している。
気・液熱交換器１０２、具体的にはファンコンベクタであり、二次側に通風路を有し、当該通風路にファン１０６の送風を通過させる。
【０００５】
図２４に示す暖房回路１００では、ポンプ１０５を起動して循環回路１０３内の熱媒体を循環させる。そして前記した様に吸熱用の熱交換器１０１の一次側流路に温泉水を通過させ、熱交換器１０２の二次側の通風路に送風する。
【０００６】
その結果、吸熱用の熱交換器１０１内においては、温泉水と熱媒体との間で熱交換され、熱媒体が昇温する。昇温した熱媒体は、循環回路１０３を流れて排熱用の熱交換器１０２に至り、送風路を昇温する。その結果、送風路を通過する送風の温度が上昇し、温かい風がファンコンベクタから排出されて室内を暖房する。
【０００７】
また図２５は、クーリングタワー１１０を利用した水冷式の冷房装置の冷房回路１１１である。
冷房回路１１１は、圧縮機１１２、水冷式凝縮器１１３、膨張弁１１５及び蒸発器１１６によって構成される冷凍回路１２０と、凝縮器１１３を冷却するクーリングタワー回路１２１とを備えている。
クーリングタワー回路１２１は、凝縮器１１３内の冷却水流路１２３とクーリングタワー１１０内の管路（熱交換器）１２６を環状に結ぶものであり、回路中にポンプ１２５が設けられている。
【０００８】
クーリングタワー回路１２１では、ポンプ１２５を起動してクーリングタワー回路１２１内の冷却水を循環させる。その結果、凝縮器１１３から熱を受けて昇温した冷却水が、クーリングタワー１１０内の管路（熱交換器）１２６に入る。一方、クーリングタワー１１０内においては、冷却水が流れる管路（熱交換器）１２６に散水して、内部を流れる冷却水を冷却する。そして冷却された冷却水は、再度凝縮器１１３内の冷却水流路１２３に戻って凝縮器１１３で発生した熱を奪い、冷媒の凝縮に寄与する。
【０００９】
また環状回路に液体を循環させる構造は、水処理回路にも利用されている。例えば図２６の水処理回路１３０の様に、貯留槽１３１と、濾過・殺菌槽１３２を備え、両者の間を開放形の環状流路１３３で結合し、回路中にポンプ１３５が設けられている。
水処理回路１３０では、貯留槽１３１内の水を抜き出してポンプ１３５で濾過・殺菌槽１３２に圧送し、濾過、殺菌して貯留槽１３１に戻す。
【００１０】
環状回路に液体を循環させる他の構造として、図２７の様な反応装置１４０もある。
図２７の反応装置１４０は、貯留槽１４１と、反応槽１４２を備え、両者の間を環状流路１４５で結合し、回路中にポンプ１４６が設けられている。
反応装置１４０では、貯留槽１４１内の液を抜き出してポンプ１４６で反応槽１４２に圧送し、液内の物質に化学反応を起こさせて貯留槽１４１に戻す。
反応装置１４０では、貯留槽１４１と反応槽１４２との間で液を循環させて、反応を徐々に進めてゆく。
反応槽１４２に代わって、他の化学物質等を液中に溶解させたり、特定の物質を除去する槽を採用してもよい。
【００１１】
また図２８の様に、貯留槽１５０に循環回路１５１を設け、循環回路１５１にポンプ１５２を設けた回路もある。この回路は、貯留槽１５０を攪拌し、貯留槽１５０内の液が分離したり、成分が沈降することを防ぐ場合に採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記した様に、液体を循環させる機能を備えた装置は、いずれもポンプを備えている。そのためいろいろな弊害が起こる場合がある。
第一の弊害として、ポンプを動作させるための動力が必要である。そのためポンプを動作させるためのモータやエンジンが必要であり、さらにこれらを動作させる電気や燃料を要する。そのため省エネルギーを追求する装置では、省エネルギーによって得られるエネルギーと、ポンプを動作させるのに要するエネルギーの損得を考慮する必要が生じ、得られるエネルギーに比べてポンプを動作するのに要するエネルギーが大きい場合は、省エネルギーの目的に反する結果となる。
【００１４】
またポンプは、多くの場合、液体を激しく攪拌するので、攪拌を嫌う反応物質を扱う場合には、液体を循環させる回路を採用することができない。
なお攪拌を嫌う液としては、他に、細胞の培養液がある。例えば細胞を培養液中で培養させる場合、培養液に流れや動きがある方が培養成績が優れるものの、液が攪拌されると、細胞が死滅してしまうことがある。
【００１５】
またポンプは、回転部分を有するので、液漏れを起こす場合がある。そのため液漏れが厳に禁じられる液を循環させる場合には、特殊な構造のポンプを採用する必要がある。例えば、毒物や核反応物質を含む水を循環させる場合には、特殊構造のポンプを使用しなければならず、コストが嵩む。
【００１６】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、ポンプを使用せずに、液体を循環させる循環装置の開発を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、第一液溜部と、第二液溜部と、前記両液溜部を連結する往き側連通路及び戻り側連通路を有し、
循環液の全てが第一液溜部内にあるときの液面の地上高と、循環液の全てが第二液溜部内にあるときの液面の地上高を比較すると、循環液の全てが第二液溜部内にあるときの液面の地上高の方が循環液の全てが第一液溜部内にあるときの液面の地上高よりも高く、
第一液溜部は気密性を有し、
前記往き側連通路の第一液溜部側の開口位置は、循環液の全てが第一液溜部内にあるときに循環液中に浸る位置であり、
前記戻り側連通路の第二液溜部側の開口位置は、循環液の全てが第二液溜部内にあるときに循環液中に浸る位置であり、
第一液溜部側から第二液溜部に流体を送る際の抵抗は、往き側連通路の方が戻り側連通路よりも小さいことを特徴とする液循環装置である。
【００１８】
なお、循環液の一部又は全部が第二液溜部内にあるときには、開口の一部又は全部が循環液から離れる位置であることが望ましい。
【００１９】
本発明の液循環装置は、第一液溜部を加熱傾向とし、第二液溜部を冷却傾向とすることによって、循環液が循環する。
本発明の液循環装置は、循環液の全部または大部分が第一液溜部内にある状態から循環が開始される。
即ち第一液溜部は気密性を有するから、循環液の全部または大部内が第一液溜部内にある状態において第一液溜部が加熱傾向となると、第一液溜部内の圧力が上昇する。より望ましくは循環液の一部を気化させ、その蒸気圧によって第一液溜部内を昇圧する。ここで往き側連通路の第一液溜部側の開口位置は、循環液の全てが第一液溜部内にあるときに循環液中に浸る位置であるから、第一液溜部内が昇圧すると、第一液溜部内の気体が循環液の液面を押圧し、循環液が加圧されて往き側連通路内に入る。
ここで第一液溜部には、往き側連通路だけでなく、戻り側連通路についても連通しているが、第一液溜部側から第二液溜部に流体を送る際の抵抗は、往き側連通路の方が戻り側連通路よりも小さいので、循環液は、往き側連通路に優先的に入って第二液溜部側に移動する。
第二液溜部は、冷却傾向にあるから、第二液溜部に流れ込んだ循環液は冷却され、温度が低下する。そして循環液の多くが第二液溜部内に流れ込むと、往き側連通路の液位が下がり、第一液溜部側の開口の一部又は全部が循環液から離れる。
その結果、第一液溜部内の気体が往き側連通路を通って第二液溜部側に排気され、第一液溜部側の圧力が低下する。
一方、循環液の全てが第一液溜部内にあるときの液面の地上高と、循環液の全てが第二液溜部内にあるときの液面の地上高を比較すると、循環液の全てが第二液溜部内にあるときの液面高さ（いずれも地上高）の方が循環液の全てが第一液溜部内にあるときの液面高さに比べて高いから、循環液の多くが第二液溜部内にある場合の液面の地上高は、第二液溜部の方が高い。また戻り側連通路の第二液溜部側の開口位置は、循環液の全てが第二液溜部内にあるときに循環液中に浸る位置であるから、第二液溜部内の液は、戻り側連通路に入り、重力によって第一液溜部側に落下して流れる。
その結果、循環液が第一液溜部内に入り、第一液溜部内の液位が上昇して往き側連通路の第一液溜部側の開口を封鎖する。
また第一液溜部内に戻った循環液は、冷却されていて温度が低下しているから、第一液溜部内の気温が低下し、内部の気体が収縮して第一液溜部内が負圧傾向となる。その結果、第二液溜部側に残っていた循環液が、第一液溜部側の負圧に吸引され、戻り側連通路を経て第一液溜部に戻る。
そして循環液は、第一液溜部内で再度昇温し、第一液溜部内の圧力を上昇させて循環液を第二液溜部側に押し上げ、前記した循環を繰り返す。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、戻り側連通路には、循環液の一部が残留して液封する液封部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液循環装置である。
【００２１】
本発明では、戻り側連通路に液封部が設けられているので、第一液溜部が加熱傾向となって第一液溜部内の圧力が上昇したとき、第一液溜部内の圧力が戻り側連通路を通って逃げることを阻止する。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、第一液溜部が第二液溜部よりも高温の環境に置かれることを特徴とする請求項１又は２に記載の液循環装置である。
【００２３】
第一液溜部を第二液溜部よりも高温の環境に置くための方策としては、なんらかの熱源を用意して当該熱源で第一液溜部を加熱する方策や、なんらかの冷却装置や低温度の物質を用意して第二液溜部側を冷却する方策が考えられる。
雰囲気温度の異なる場所に第一液溜部と第二液溜部を設置して両者の間に温度差を形成させてもよい。
太陽熱や電熱等の輻射熱によって第一液溜部を加熱してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の液循環装置は、ポンプを使用することなく液体を循環させることができるので、ポンプを使用することによる弊害がない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の液循環装置の正面図である。
【図２】図１の液循環装置の動作を示す説明図である。
【図３】図１の液循環装置の図２に次ぐ動作を示す説明図である。
【図４】図１の液循環装置の図３に次ぐ動作を示す説明図である。
【図５】図１の液循環装置の図４に次ぐ動作を示す説明図である。
【図６】図１の液循環装置の図５に次ぐ動作を示す説明図である。
【図７】図１の液循環装置の図６に次ぐ動作を示す説明図である。
【図８】図１の液循環装置の図７に次ぐ動作を示す説明図である。
【図９】図１の液循環装置の図８に次ぐ動作を示す説明図である。
【図１０】図１の液循環装置の図９に次ぐ動作を示す説明図である。
【図１１】図１の液循環装置の図１０に次ぐ動作を示す説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の液循環装置の正面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の液循環装置の正面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の液循環装置の正面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態の液循環装置の正面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の液循環装置の正面図である。
【図１７】本発明の液循環装置の第１の用途を説明する液循環装置の正面図である。
【図１８】本発明の液循環装置の第２の用途を説明する液循環装置の正面図である。
【図１９】本発明の液循環装置の第３の用途を説明する液循環装置の正面図である。
【図２０】本発明の液循環装置の第４の用途を説明する液循環装置の正面図である。
【図２１】本発明の第７実施形態の液循環装置の正面図である。
【図２２】本発明の第８実施形態の液循環装置の正面図である。
【図２３】本発明の第９実施形態の液循環装置の正面図である。
【図２４】環状回路に液体を循環させる構造を有する装置の第１例を示す回路図である。
【図２５】環状回路に液体を循環させる構造を有する装置の第２例を示す回路図である。
【図２６】環状回路に液体を循環させる構造を有する装置の第３例を示す回路図である。
【図２７】環状回路に液体を循環させる構造を有する装置の第４例を示す回路図である。
【図２８】環状回路に液体を循環させる構造を有する装置の第５例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態の液循環装置１は、図１の様に、第一液溜部形成部材２と、第二液溜部形成部材３と、往き側連通路形成部材５及び戻り側連通路形成部材６によって構成されている。
【００２７】
第一液溜部形成部材２は、フラスコ状をした容器であり、球形の液溜室８に細長い円筒部７が連続するものである。円筒部７の軸芯は、液溜室８の中心を通る。
第一液溜部形成部材２は、ガラス、樹脂、金属等の気密性を保持することができる素材によって製作されており、内部に循環液を溜めることができる。
第一液溜部形成部材２には、液戻り口１０が設けられている。
液戻り口１０は短管状であり、第一液溜部形成部材２の液溜室８に一体的に設けられており、液溜室８の内外を連通している。
【００２８】
液戻り口１０は、図１の姿勢を基準として液溜室８の上半球側に設けられている。即ち液戻り口１０は、液溜室８と円筒部７の接続部近傍に設けられており、図１の様に円筒部７を垂直姿勢に保持した姿勢を基準とすると、液戻り口１０は、高さ方向の中心線Ａよりも上にあり、液溜室８の内部に斜め下方向に向かって開口する。
【００２９】
第二液溜部形成部材３は、上端が開放された円筒形の容器であり、底面が球面形状をしている。第二液溜部形成部材３についてもガラス、樹脂、金属等によって作られている。
第二液溜部形成部材３には、液排出口１１が設けられている。液排出口１１は、谷間部３２と、山状部２２を有した複雑な形状をした管である。即ち液排出口１１は、図１の様に第二液溜部形成部材３を垂直姿勢に保持した状態を基準として、底面近傍にその端部が一体的に接続されている。
液排出口１１は、前記した端部から外側斜め下方向に延びる下傾斜部２１と、下傾斜部２１の末端部がさらに垂直方向上方に立ち上がった立ち上げ部２３、上凸ターン部２５及び立ち下げ部２６を有している。
そして下傾斜部２１と立ち上げ部２３との間で谷間部３２が形成され、立ち上げ部２３、上凸ターン部２５及び立ち下げ部２６で山状部２２が形成されている。
【００３０】
往き側連通路形成部材５は、ガラス、樹脂、金属等で作られた直線状の管であり、第一液溜部形成部材２と第二液溜部形成部材３とを連通している。
より詳細には、往き側連通路形成部材５の下部側は、第一液溜部形成部材２の円筒部７を通過し、その下端が液溜室８の中に至っている。より具体的には、往き側連通路形成部材５の下端は、液溜室８の高さ方向の中心線Ａよりも下側の位置に開口１８がある。
【００３１】
一方、往き側連通路形成部材５の上部側は、第二液溜部形成部材３の中心を通って第二液溜部形成部材３の内部に入り込んでいる。そして第二液溜部形成部材３の中間部分に往き側連通路形成部材５の上端開口１７があり、往き側連通路形成部材５は当該部分で開口している。
【００３２】
往き側連通路形成部材５と、第一液溜部形成部材２の上端部１２との間は、密閉されていて気密性が保持されている。
また往き側連通路形成部材５と、第二液溜部形成部材３の下端部１３との間も、密閉されていて気密性が保持されている。
【００３３】
戻り側連通路形成部材６は、可撓性を有するチューブで構成されている。戻り側連通路形成部材６の一端は、第二液溜部形成部材３の液排出口１１の先端に、ジョイント１５で接続されている。また戻り側連通路形成部材６の他端は、第一液溜部形成部材２の液戻り口１０にジョイント１６で接続されている。
【００３４】
戻り側連通路形成部材６は、図１の様に、一部が下側に垂れ下がった状態で取り付けられている。即ち戻り側連通路形成部材６は、故意に一部が下側に垂れ下がった状態とされており、下凸ターン部２０が設けられている。本実施形態では、下凸ターン部２０の最も下の位置は、第二液溜部形成部材３の底よりもさらに下側にある。
【００３５】
本実施形態では、第一液溜部形成部材２の内部が第一液溜部２７として機能し、第二液溜部形成部材３の内部が第二液溜部２８として機能する。
また往き側連通路形成部材５が往き側連通路３０として機能する。さらに第二液溜部形成部材３の液排出口１１と戻り側連通路形成部材６が戻り側連通路３１として機能する。
【００３６】
次に本実施形態の液循環装置１の機能について説明する。
準備段階として、図２の様に、液循環装置１内に、循環させるべき液体を入れる。液体の種類は、問わないが、気化しやすい液体であることが望ましい。例えば、アルコールや、エーテル等の沸点が低い液体は、循環させやすい。
本実施形態では、液としてエチルアルコールを採用している。
【００３７】
循環液３５は、図２の様に、第一液溜部形成部材２の中（第一液溜部２７の中）に入れるが、少なくとも往き側連通路形成部材５の下部の開口１８が浸る液位まで循環液３５を入れることが必要である。
ただし第一液溜部形成部材２の中を循環液３５で満たすことは望ましくなく、循環液３５の液位は、液溜室８の高さ方向の中心線Ａよりも上であって、液戻り口１０の液溜室８側の開口部３９よりも下であることが望ましい。
【００３８】
また戻り側連通路３１の一部たる第二液溜部形成部材３の谷間部３２と、戻り側連通路形成部材６の下凸ターン部２０にも、循環液３５を入れる。谷間部３２及び下凸ターン部２０に入った循環液３５は、図２の様に、循環液３５を挟んで前後の部分を遮断する。即ち本実施形態では、戻り側連通路３１の谷間部３２と下凸ターン部２０に液封部３６，３７が形成される。
【００３９】
この状態から、第一液溜部形成部材２の液溜室８だけを昇温し、第二液溜部形成部材３側を冷却する。実験室的には、第一液溜部形成部材２の液溜室８を恒温水槽（ウォーターバス）に漬けて湯浴し、第一液溜部形成部材２の液溜室８を温める。第二液溜部形成部材３側は外気に晒す。その結果、第一液溜部形成部材２の温度が第二液溜部形成部材３側よりも高い状態となる。
より具体的には、第一液溜部形成部材２の液溜室８を、循環液３５の沸点を越える温度に温める。
【００４０】
その結果、第一液溜部形成部材２内の循環液３５が気化し、液溜室８内の気圧が上昇する。ここで往き側連通路形成部材５は、直線状の管であって内部には気体が入っているだけであるのに対し、戻り側連通路３１は、曲線状であり、さらに下凸ターン部２０に循環液３５が溜まっていて液封部３７が形成され、谷間部３２にも液封部３６が形成されている。そのため第一液溜部形成部材側２から第二液溜部形成部材３に流体を送る際の抵抗は、往き側連通路３０の方が戻り側連通路３１よりも小さい。
【００４１】
また往き側連通路形成部材５の端部は、循環液３５に浸っている。
そのため液溜室８内が昇圧することにより、循環液３５の液面が押され、図３の様に、循環液３５は、往き側連通路３０を昇る。
そして遂には、循環液３５は、図４の様に往き側連通路３０の上端から溢れ、第二液溜部形成部材３内に溜まる。
第二液溜部形成部材３は湯浴されていないので、第二液溜部形成部材３内に入った循環液３５は、周囲に熱を奪われて温度低下する。
【００４２】
循環液３５は、さらに第一液溜部形成部材側２から第二液溜部形成部材３に押し上げられ図５、図６の様に第二液溜部形成部材３の液位が次第に上昇し、戻り側連通路３１の開口３４を浸す。そしてさらに液位は上昇し、上凸ターン部２５の高さを越える。
そして遂には、循環液３５の大部分が、第一液溜部形成部材側２から第二液溜部形成部材３に運ばれ、往き側連通路形成部材５の下端が、第一液溜部形成部材側２内の液面から離れる。
【００４３】
その結果、図７の様に、第一液溜部形成部材側２内の気化ガスが、往き側連通路形成部材５の下端から第二液溜部形成部材３側に洩れ、第一液溜部形成部材側２内の気圧が低下し、第一液溜部形成部材側２内の圧力と第二液溜部形成部材３の圧力の差が小さくなる。
一方、第二液溜部形成部材３の高さは、第一液溜部形成部材側２よりも高く、両者の液位は、第二液溜部形成部材３の方が高い。また第二液溜部形成部材３内の液位は、戻り側連通路３１の上凸ターン部２５の高さを越えている。且つ戻り側連通路３１の開口３４は循環液３５に浸っている。そのため、第二液溜部形成部材３内の循環液３５は、重力によって図８の様に第一液溜部形成部材側２内に落下する。
【００４４】
また第二液溜部形成部材３内の循環液３５は、第一液溜部形成部材側２内の循環液３５に比べて温度が低いので、第二液溜部形成部材３内の循環液３５が、第一液溜部形成部材側２内に落下すると、第一液溜部形成部材２内の温度が低下し、第二液溜部形成部材３内の気体が収縮して内部が負圧傾向となる。
その結果、図９に示すように、第二液溜部形成部材３内に残存する循環液３５が、一気に吸引され、第一液溜部形成部材側２内に戻る。
【００４５】
さらに、戻り側連通路３１の谷間部３２と、下凸ターン部２０には、循環液３５が残存し、図１０の様に循環開始時（図２）と同様の状態となる。
即ち液循環装置１の第一液溜部形成部材２に、循環液３５の大半が入り、往き側連通路形成部材５の下部の開口１８が循環液３５に浸っている。
また循環液３５の液位は、液溜室８の高さ方向の中心線Ａよりも上であって、液戻り口１０の液溜室８側の開口３９よりも下である。
戻り側連通路３１の一部たる液排出口１１の谷間部３２と、戻り側連通路形成部材６の下凸ターン部２０に、循環液３５が残存し、液封部３６，３７が形成される。
【００４６】
また第一液溜部形成部材２の液溜室８は、引き続き湯浴されているから、第一液溜部形成部材２内の循環液３５が気化し、液溜室８内の気圧が上昇し、図１１の様に、循環液３５は、往き側連通路３０を昇る。
後は前記した工程を繰り返し、循環液３５は、液循環装置１内を無限に循環する。
【００４７】
以上説明した第１実施形態では、図１の様に、往き側連通路形成部材５の上部側を第二液溜部形成部材３の中間部分にまで伸ばしたが、図１２の様に往き側連通路形成部材５の上部側が、第二液溜部形成部材３の底に開くものであってもよい。
第１実施形態では、図１の様に、戻り側連通路形成部材６を第一液溜部形成部材２の上部に接続し、第一液溜部形成部材２に循環液３５の大半が戻った状態においても、戻り側連通路形成部材６の末端部が循環液３５に浸らない位置としたが、図１３の様に、戻り側連通路形成部材６を第一液溜部形成部材２の底近くに接続し、第一液溜部形成部材２に循環液３５の大半が戻った状態においては、戻り側連通路３１の末端部（液戻り口１０の液溜室８側の開口部３９）が循環液３５に浸ってもよい。
【００４８】
また上記した第１実施形態では、液封部３６，３７を２か所に設けたが、図１４の様に一か所だけに液封部３７を設けてもよい。
【００４９】
上記した第１実施形態では、第二液溜部形成部材３として開放形のものを採用した。この理由は、第二液溜部形成部材３を大気開放して第二液溜部形成部材３内の圧力を常に大気圧と一致させ、第一液溜部形成部材２の液溜室８だけを昇温して液溜室８内の気圧が上昇させたとき、第二液溜部形成部材３内の気圧が第一液溜部形成部材２内の気圧よりも低くなる様にするためである。
【００５０】
しかしながら、第一液溜部形成部材２の液溜室８だけを昇温して液溜室８内の気圧を上昇させたとき、第二液溜部形成部材３内の気圧が第一液溜部形成部材２内の気圧よりも低くなる様に工夫されておれば、第二液溜部形成部材３を密閉形とすることも可能である。
例えば図１５の様に、第二液溜部形成部材３の容積を第一液溜部形成部材２よりも大きくし、循環液３５が往き側連通路形成部材５から第二液溜部形成部材３内に入っても、第二液溜部形成部材３の容積変化が小さいものとすることにより、第二液溜部形成部材３内の気圧を第一液溜部形成部材２内の気圧よりも低い状態に維持することができる。
【００５１】
さらに図１６の様に、第二液溜部形成部材３が容積変化を許容するものであるならば、第二液溜部形成部材３が密閉形であっても第二液溜部形成部材３内の気圧を第一液溜部形成部材２内の気圧よりも低い状態に維持することができる。
【００５２】
また先に説明した実施形態では、循環液３５として単一組成のものを採用したが、例えばアルコールと水という様に比重や沸点の異なる液体の混合物を循環液３５として使用してもよい。エーテルと水の混合物の様に、２層に分離してしまう様な循環液３５を使用することも可能である（図１７）。
沸点の異なる液体の混合物を循環液３５として使用すると、循環液３５を昇温することによって、沸点の低い液体が気化し、第二液溜部内の圧力を上昇させるので、沸点の低い液体であっても循環させることができる。
【００５３】
本発明の液循環装置の用途は、背景技術の欄で例示した装置に適用することができるが、その他の用途として、液循環の運動から動力を取り出すこともできる。例えば、図１８の様に一連の流路の中に、水車４０を設け、液流によって水車４０を回転させることができる。また水車４０の回転力を利用して発電を行うことができる。
【００５４】
循環液として、エチルメチルエーテル等の沸点が常温近傍の液体を使用し、温泉や地熱に第一液溜部をさらし、第二液溜部を河川や海水で冷却することによって循環液を循環させることができ、比較的温度の低い熱源（温泉水や地熱）を利用して発電を行うこともできる。
【００５５】
また図１９の様に、第二液溜部形成部材３内に、化学薬品４５等を投入し、液循環装置１内の液を循環させることにより、化学薬品４５を循環液３５中にゆっくりと溶かしたり、ゆっくりと反応させることができる。化学薬品４５に代わって、活性炭等の物理的作用（吸着作用等）を有する物質を第二液溜部形成部材３内に投入し、循環液３５を処理することができる。
また化学薬品等に代わってコーヒ豆や、漢方薬を第二液溜部形成部材３内に投入し、有効成分をゆっくりと抽出することもできる。
【００５６】
また図２０の様に、一連の流路の中に、フィルター４１を設け、循環液３５から特定の物質や不純物を除去することも可能である。
また本発明の液循環装置１を玩具や、教育資料として活用することもできる。例えば、液循環装置１の各部材をガラスやアクリル等の透明な素材で製作し、内部の循環液３５を着色すれば、循環液３５が循環する様子を観察することができる。そのため本発明の液循環装置１は、玩具や、教育資料としての用途も考えられる。
【００５７】
本発明の液循環装置１では、第一液溜部２７の温度と第二液溜部２８の温度を一定に保てば、一定の周期で循環液３５が循環する。この性質を利用して液循環装置１を時計や時計玩具として利用することもできる。
【００５８】
また本発明の液循環装置１は、熱を移動させる器具としての利用も考えられる。
【００５９】
以上説明した実施形態は、本発明の原理の説明を容易にするために、実験室的な器具（フラスコやガラス管等）を利用した構成を説明したが、本発明を工業的に利用する場合には、当然素材や形状が異なるものとなる。
例えば図２１に示すように、第一液溜部４６や第二液溜部４７が、細い管状となる場合もある。また、先の実施形態では、いずれも第一液溜部の真上の位置に第二液溜部を設けたが、図２２の様に、第一液溜部５０に対して水平方向にずれた位置に第二液溜部５１が設けられる可能性もある。
【００６０】
以上説明した実施形態では、戻り側連通路３１の一部に液封部３６，３７を設け、当該液封部３６，３７の作用によって、戻り側連通路３１に抵抗を付け、往き側連通路３０に循環液３５が流れやすい様に構成した。本構成は、機械的な可動部分が無いので故障が少ない。また循環液３５を攪拌しにくいので、循環液の攪拌を嫌う装置に対して好適である。しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、液封部３６，３７に代わって機械的な逆止弁５２を採用してもよい（図２３）。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、液体を循環させる構造を備えた機械・器具、玩具、教育資材に広く利用することができ、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６２】
１液循環装置
２第一液溜部形成部材
３第二液溜部形成部材
５往き側連通路形成部材
６戻り側連通路形成部材
７円筒部
８液溜室
１０液戻り口
１１液排出口
２０下凸ターン部
２２山状部
２３立ち上げ部
２５上凸ターン部
２６立ち下げ部
２７第一液溜部
２８第二液溜部
３０往き側連通路
３１戻り側連通路
３２谷間部
３５循環液
４０水車
４１フィルター
４５化学薬品
４６第一液溜部
４７第二液溜部
５０第一液溜部
５１第二液溜部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一液溜部と、第二液溜部と、前記両液溜部を連結する往き側連通路及び戻り側連通路を有し、
循環液の全てが第一液溜部内にあるときの液面の地上高と、循環液の全てが第二液溜部内にあるときの液面の地上高を比較すると、循環液の全てが第二液溜部内にあるときの液面の地上高の方が循環液の全てが第一液溜部内にあるときの液面の地上高よりも高く、
第一液溜部は気密性を有し、
前記往き側連通路の第一液溜部側の開口位置は、循環液の全てが第一液溜部内にあるときに循環液中に浸る位置であり、
前記戻り側連通路の第二液溜部側の開口位置は、循環液の全てが第二液溜部内にあるときに循環液中に浸る位置であり、
第一液溜部側から第二液溜部に流体を送る際の抵抗は、往き側連通路の方が戻り側連通路よりも小さいことを特徴とする液循環装置。
【請求項２】
戻り側連通路には、循環液の一部が残留して液封する液封部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液循環装置。
【請求項３】
第一液溜部が第二液溜部よりも高温の環境に置かれることを特徴とする請求項１又は２に記載の液循環装置。

【図１】