DE4231945C2 - System zur Einmischung von Kohlendioxid in Badewasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Einmi­ schung von Kohlendioxid in Badewasser einer Badewanne:
mit einem Kreislauf, der mit der Badewanne an einem Einlaß und einem Auslaß verbunden ist und eine Booster-Pumpe zur Zirkulation einschließt
einer Quelle zur Zufuhr von CO₂-Gas oder eines Gemisches aus CO₂-Gas und Luft, die über eine CO₂-Gaszufuhrleitung mit dem Kreislauf stromaufwärts der Booster-Pumpe verbun­ den ist;
einer Luftzufuhrleitung, die mit dem Kreislauf stromauf­ wärts der Booster-Pumpe verbunden ist;
wobei die CO₂-Gaszufuhrleitung und die Luftzufuhrleitung mit ansteuerbaren Ventilen versehen sind;
einem Druckspeicher, der im besagten Kreislauf stromabwärts der Booster-Pumpe angeordnet ist, wobei der Druckspeicher eine Wasserkammer zur vorübergehenden Speicherung des unter Druck stehenden Badewassers und eine Gaskammer zur Speicherung des nicht-gelösten Gases, das aus dem unter Druck stehenden Wasser austritt, aufweist; und
einer Ablaßleitung, die mit der Gaskammer verbunden ist und die ein ansteuerbares Ventil aufweist.

Ein gattungsgemäßes System ist bereits aus der japanischen Patentveröffentlichung [KOKAI] Nr. 3-131259 bekannt, bei dem CO₂-Gas zusammen mit einer geringen Menge Luft in Badewasser eingemischt wird, das zu einer Badewanne zugeführt werden soll, um es zu ermöglichen, daß der Benutzer in seinem eigenen Heim in den Genuß eines Bades in kohlendioxidhaltigem Wasser kommt. Das System schließt eine Booster-Pumpe zum Zirkulieren des Badewassers aus einer und in eine Badewanne, sowie zum Einmischen des CO₂-Gases und der Luft in das Badewasser bei einem erhöhten Druck ein. Stromabwärts der Pumpe ist ein Druckspeicher vorgesehen, um nicht-gelöstes oder überschüssiges CO₂-Gas und nicht-gelöste oder überschüssige Luft aus dem Badewasser abzutrennen und das Badewasser einzuleiten, wodurch sichergestellt wird, daß Badewasser eingeleitet wird, in dem das CO₂-Gas und die Luft erfolgreich gelöst sind, und damit verhindert wird, daß nicht-gelöstes CO₂ und nicht-gelöste Luft in die Badewanne eingeleitet wird. Die Abtrennung des nicht-gelösten CO₂-Gases und der nicht-gelösten Luft hat im wesentlichen den Hintergrund, daß, wenn nicht­ gelöstes Gas zusammen mit dem Badewasser in das Bad eingelassen wird, große Blasen von CO₂-Gas und Luft sehr wahrscheinlich in der Badewanne auftreten, so daß dadurch ein großer Anteil des CO₂-Gases entweicht, d. h. der Gehalt an gelöstem CO₂-Gas verringert wird, was die Wirkung des kohlensäurehaltigen Bades wesentlich herabsetzt. Bei der Verwendung des Druckspeichers bleibt jedoch das Problem, daß abgeschiedenes CO₂-Gas als nicht-gelöstes Gas im Druckspeicher verloren geht. Außerdem ist das System in der Lage, Luft im Badewasser zu lösen, so daß die gelöste Luft Mikroblasen im Badewasser bilden kann, nachdem dieses in die Badewanne eingelassen und dort auf Außendruck gebracht worden ist. Um eine angemessene Luftmenge zu erreichen, ist das System so konstruiert, daß es am besten ein Abgas aus einem Kohlenwasserstoff-Brennstoff als Quelle des Gasgemisches aus CO₂-Gas und Luft verwendet. Wenn das System jedoch modifiziert wird, um das CO₂-Gas aus einer Quelle mit reinem CO₂ zu erhalten, zum Beispiel aus einer CO₂-Flasche oder einer chemische Apparatur, um reines CO₂-Gas durch einen chemischen Prozeß zu bilden, ist das System nicht in der Lage, Luftblasen zu erzeugen.

Angesichts der obigen Probleme und Unzulänglichkeiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System zur Einmischung von Kohlendioxid in Badewasser zu schaffen, das in der Lage ist, das CO₂-Gas wirtschaftlicher zurückzuführen, die selektive Verwendung einer Quelle mit reinem CO₂ und einer Quelle, die ein Ge­ misch aus CO₂-Gas und Luft produziert, zu ermöglichen, und sicherzustellen, daß zusätzlich zum Lösen des CO₂-Gases im Badewasser eine Möglichkeit zur Bildung von Luftblasen geschaffen wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Rück­ führleitung, die besagte Gaskammer im Druckspeicher über ein ansteuerbares Ventil mit dem Kreislauf stromaufwärts der Booster-Pumpe verbindet;
einen CO₂-Sensor zur Messung der CO₂-Konzentration in dem dem Badewasser im Kreislauf zugeführten Gas und zum Lie­ fern eines Ausgangssignals zu einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit vom Ausgangssignal die Ventile in der Rückführleitung bzw. der Ablaßleitung öff­ net und schließt.

Die Rückführleitung und die Ablaßleitung sind entsprechend mit Ventilen versehen, die selektiv geöffnet und geschlos­ sen werden können, so daß das System in der Lage ist, auf der Grundlage unterschiedlicher Konzentrationen des aus der Quelle zugeführten CO₂-Gases selektiv in einem Rück­ führmodus, in dem das nicht-gelöste Gas in das zirkulie­ rende Badewasser zurück eingespeist wird, und einem Ablaß­ modus, in dem das nicht-gelöste Gas nach außerhalb des Kreislaufes abgelassen wird, zu arbeiten. D.h., wenn ein sehr reiches CO₂-Gas mit z. B. 95 Vol.-% oder mehr CO₂-Ge­ halt zugeführt wird, ist das System in der Lage, im Rück­ führmodus zu arbeiten, um das CO₂-Gas zurückzuführen, das sich nicht sofort im zirkulierenden Badewasser gelöst hat, um eine wirkungsvolle und wirtschaftliche Verwendung des CO₂-Gases sicherzustellen. Wenn andererseits ein relativ armes CO₂-Gas mit z. B. 50 Vol.-% oder weniger CO₂-Gehalt zugeführt wird, kann das System in den Ablaßmodus versetzt werden, um den Aufbau der gesamten gelösten Menge des CO₂- Gase s im Badewasser unter Verlust von nur einer geringen Menge des CO₂-Gases zu beschleunigen. Dies deshalb, weil bei einem relativ niedrigen CO₂-Gehalt nahezu das gesamte CO₂-Gas gleichzeitig im Badewasser gelöst werden kann, so daß nur eine geringe Menge des CO₂-Gases nicht-gelöst zu­ rückbleibt und sich in der Gaskammer des Druckspeichers ansammelt. Mittels des CO₂-Sensors kann das System auf der Grundlage der so gemessenen CO₂-Konzentration des aus der CO₂-Quelle zugeführten Gases automatisch den Rückführ- bzw. Ablaßmodus auswählen, um eine effiziente und wirtschaftli­ che Arbeitsweise für das Lösen des CO₂-Gases im Badewasser sicherzustellen.

Im Gegensatz dazu sammelt sich, wegen der beträchtlich geringeren Löslichkeit von Luft in Wasser, die etwa 1/44 derjenigen von CO₂-Gas beträgt, wenn der Anteil an Luft erhöht wird, eine größere Menge Luft in der Gaskammer des Druckspeichers an. Folglich ist es nicht effektiv, die Luft in den Kreislauf zurückzuführen, da die Rückführluft im Badewasser nur über einen sehr langen Zeitraum der Wie­ derholung des Kreislaufs des Badewassers aus und in die Badewanne gelöst werden kann. In diesem Zustand wählt das System den Ablaßmodus, um effizient zu arbeiten, damit ein mit Kohlendioxid angereichertes Bad mit einem gewünschten Gehalt an gelöstem CO₂-Gas zur Verfügung gestellt wird. Au­ ßerdem kann, wenn ein relativ reiches CO₂-Gas, z. B. 50 bis 95 Vol.-% CO₂-Gehalt, zugeführt wird, das System in einer Kombination aus Rückführ- und Ablaßmodus arbeiten.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Steuereinheit auf der Grundlage des Ausgangssignals des CO₂-Sensors so steu­ ert, daß sie die Ventile in der CO₂-Gaszufuhrleitung und der Luftzufuhrleitung im Feedback öffnet und schließt.

Es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, daß we­ nigstens 5 Vol.-% Luft im Einspeisegas wesentlich ist, um Mikroluftblasen in der Badewanne zu bilden und das CO₂-Gas in der Badewanne in gelöstem Zustand zu erhalten, obwohl der exakte Mechanismus hierfür nicht bekannt ist. Mit an­ deren Worten werden, wenn das Gas, das dem im Kreislauf zirkulierenden Badewasser zugeführt wird, weniger als 5% Luft enthält, große Blasen aus CO₂-Gas auftreten, wenn das Badewasser mit gelöstem CO₂ unter Druckabfall in die Bade­ wanne einfließt, was bedeutet, daß das gelöste CO₂-Gas schnell in Blasen aufsteigen wird und daher nicht über eine längere Zeit im Wasser der Badewanne gelöst bleibt, was die gewünschte Therapiewirkung verringert. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß das System zusammen mit dem CO₂-Gas eine geeignete Menge Luft erhält. Wenn z. B. eine CO₂-Gasflasche, die nahezu 100 Vol-% CO₂-Gas liefert, als Quelle für das CO₂-Gas ausgewählt wird, muß die Zufuhrleitung für Luft geöffnet werden, um eine geeignete Menge Luft zusammen mit dem CO₂-Gas zuzuführen, damit ein Gasgemisch aus 95% CO₂ und 5% Luft zugeführt werden kann. Wenn andererseits die Quelle für CO₂-Gas so ausgewählt wird, daß sie 95% oder weniger CO₂-Gas liefert, wird das System so umgeschaltet, da-die Zufuhrleitung für Luft geschlossen wird, um das Gasgemisch mit 95% oder weniger CO₂ zuzuführen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druckspeicher mit einem Niveausensor versehen, der das Wasserniveau des Badewassers im Druckspeicher mißt, und den Meßwert der Steuereinheit zuführt. Der obige CO₂-Sensor wird von dem Niveausensor und der Steuereinheit realisiert, die steuert, daß die CO₂-Gasleitung für einen begrenzten Zeitraum geöffnet wird, um eine vorbestimmte Menge CO₂-Gas aus der CO₂-Quelle durch die CO₂-Gasleitung zum im Kreislauf zirkulierenden Badewasser zuzuführen, während die Booster- Pumpe so arbeitet, daß das zugeführte CO₂-Gas im Badewasser gelöst wird, mit geöffneter Rückführleitung und geschlossener Ablaßleitung, währenddessen der Niveausensor eine Wasserniveauschwankung des Badewassers im Druckspeicher überwacht, was das Ausmaß des im Badewasser gelösten CO₂-Gases widerspiegelt. Die Steuereinheit berechnet dann eine Niveauanstiegsgeschwindigkeit des Badewassers als indikativ für die Konzentration des aus der Quelle zugeführten CO₂-Gases. Mit dieser Anordnung wird der Druckspeicher am besten verwendet, um die CO₂-Konzentration des zugeführten CO₂-Gases zu messen, ohne daß irgendein anderer CO₂-Sensor, der die Kosten des Systems erhöht, erforderlich wäre.

Zusätzlich offenbart die vorliegende Erfindung vorteilhafte Steuerungen für die Auswahl eines effektiven Betriebsmodus in Abhängigkeit von der nachgewiesenen CO₂-Konzentration des zum im Kreislauf zirkulierenden Badewasser zugeführten CO₂-Gases. Solche Steuerungen schließen die Auswahl des Rückführmodus, des Ablaßmodus sowie des Rückführ/Ablaß-Modus ein.

Im Rückführmodus, der gewählt wird, wenn die CO₂-Konzentration des zugeführten Gases zum Beispiel über 70% beträgt, arbeitet die Steuereinheit zunächst so, daß sie das Gemisch aus CO₂ und Luft in einer konstanten Menge zum im Kreislauf zirkulierenden Badewasser mit geöffneter Rückführleitung zuführt. Dann arbeitet die Steuereinheit so, daß sie die Zufuhr des Mischgases beendet und so weitermacht, daß sie das nicht­ gelöste CO₂Gas durch die Rückführleitung stromaufwärts der Booster-Pumpe in das Badewasser zurückeinspeist, bis das Wasserniveau im Druckspeicher bis zu einer vorbestimmten oberen Grenze ansteigt. Die obere Grenze wird als ein Niveau ausgewählt, bei dem das in der Gaskammer des Druckspeichers abgetrennte nicht-gelöste Gas einen großen Anteil Luft enthält, von dem man nicht erwartet, daß er weiter im Badewasser gelöst wird. Wenn das Wasserniveau diese obere Grenze erreicht, arbeitet die Steuereinheit so, daß sie wieder die konstante Menge des Mischgases zum Badewasser zuführt, und wiederholt den obigen Rückführschritt der Rückeinspeisung des CO₂-Gases aus dem Druckspeicher in das zirkulierende Badewasser. Zusätzlich zur Bestimmung des Endes der Rückführung wird der Druckspeicher auch verwendet, um die Menge an zugeführtem Gas zu steuern, indem das Wasserniveau im Druckspeicher aufgrund der Tatsache überwacht wird, daß das Wasserniveau absinkt, wenn die Zufuhrmenge des Gases ansteigt. D.h. während des Zuführens des Mischgases zum Badewasser überwacht die Steuereinheit das Wasserniveau und stoppt die Zufuhr des Gases, wenn das Wasserniveau bis zu einem vorbestimmten unteren Niveau absinkt.

Im Ablaßmodus, der ausgewählt wird, wenn die CO₂-Konzentration des zugeführten Gases zum Beispiel unter 50% liegt, arbeitet die Steuereinheit so, daß sie kontinuierlich das Mischgas mit im wesentlichen konstanter Durchflußgeschwindigkeit zum Badewasser im Kreislauf zuführt, während sie die Ablaßleitung periodisch öffnet und schließt und zwar derart, daß die Ablaßleitung geöffnet wird, wenn festgestellt wird, daß das Wasserniveau auf eine vorbestimmte untere Grenze absinkt, und geschlossen wird, wenn festgestellt wird, daß das Wasserniveau auf eine vorbestimmte obere Grenze ansteigt. Auf diese Art und Weise wird das Wasserniveau im Druckspeicher in einem bestimmten Bereich gehalten, so daß der Druckspeicher von übermäßigen Schwankungen des Wasserniveaus verschont bleibt, wodurch das Ausströmen von Wasser durch die Ablaßleitung verhindert wird und auch, daß nicht-gelöstes Gas sich wieder mit dem Badewasser vermischt.

Der Rückführ/Ablaß-Modus, der eine sequentielle Kombination eines modifizierten Rückfuhrmodus und des Ablaßmodus ist, wird ausgewählt, wenn die CO₂-Konzentration des zugeführten Gases z. B. zwischen 50 und 70% liegt. Zunächst startet die Steuereinheit den Rückführmodus, um eine konstante Menge des Mischgases zuzuführen, und danach arbeitet sie so, daß das nicht-gelöste Gas aus dem Druckspeicher (in das Badewasser) im Kreislauf zurückgeführt wird, bis die Anstiegsgeschwindigkeit des Wasserniveaus auf einen bestimmten Wert abgesenkt ist. Der Wert wird als eine minimale Geschwindigkeit ausgewählt, die widerspiegelt, daß kein weiteres wesentliches Lösen des abgetrennten Gases im Druckspeicher stattfindet. Dies bedeutet im Detail, daß, wenn das im Druckspeicher abgetrennte CO₂-Gas zurückgeführt und im Badewasser in Abwesenheit einer frischen Zufuhr des Mischgases gelöst wird, das Wasserniveau im Druckspeicher zunächst merkbar ansteigen wird und dann mit einhergehender Abnahme in der Wasseranstiegsgeschwindigkeit langsamer. Daher wird, bevor die Anstiegsgeschwindigkeit auf die Minimalgeschwindigkeit fällt, im wesentlichen das gesamte CO₂-Gas zurückgeführt und gelöst, während die Luft nicht-gelöst bleibt. Danach startet die Steuereinheit den Ablaßmodus, indem die Ablaßleitung geöffnet wird, um restliches Gas, das hauptsächlich aus Luft besteht, aus dem Druckspeicher nach außerhalb des Kreislaufes abzugeben, bis das Wasserniveau auf eine vorbestimmte obere Grenze ansteigt. Sobald dies eintritt, arbeitet die Steuereinheit so, daß sie die Ablaßleitung wieder schließt und erneut den Rückführmodus startet, in dem die konstante Menge des Mischgases zugeführt wird. Auf diese Art und Weise werden der Rückführ- und Ablaßmodus wiederholt, um das Gas effizient und effektiv im Badewasser zu lösen.

Vorzugsweise schließt das System eine CO₂-Kontrolleinheit ein, die den CO₂-Gehalt des Badewassers mißt und anzeigt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die CO₂-Kontrolleinheit ein Display zur Anzeige des gemessenen CO₂-Gehalts umfaßt.

Das Ausgangssignal der obigen CO₂-Kontrolleinheit kann in der Steuereinheit so verwendet werden, daß der Betrieb der Booster-Pumpe in Reaktion auf den gemessenen CO₂-Gehalt derart gesteuert wird, daß der CO₂-Gehalt in der Badewanne bei einem gewünschten Niveau gehalten oder auf ein ge­ wünschtes Niveau eingestellt wird.

Die vorliegende Erfindung offenbart in den weiteren Unter­ ansprüchen auch eine einzigartige und vorteilhafte Kon­ struktion solch einer CO₂-Kontrolleinheit, die in der Lage ist, den gelösten Gehalt des CO₂-Gases im Badewasser kor­ rekt zu überwachen, und die ohne weiteres zur Verwendung bei der Überwachung von CO₂-Gas in mit Kohlensäure versetz­ ten Flüssigkeiten, wie etwa Bier und Sodawasser, verwendet werden kann.

Diese und noch andere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels deutlich werden, wenn dies im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, daß das erfindungsge­ mäße System an Hand einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine Innenansicht eines im obigen System verwendeten Druckspeichers;

Fig. 3-10 Flußdiagramme, die die Betriebsarten des obigen Systems veranschaulichen;

Fig. 11 eine schematische Ansicht einer Modifikation des obigen Systems;

Fig. 12-16 Querschnittsansichten, die die Betriebsarten des beim obigen System zur Überwachung des CO₂- Gehaltes in einem aus einer Badewanne entnommenen Badewasser verwendeten CO₂-Kontrolleinheit veranschaulichen; und

Fig. 17-21 Querschnittsansichten, die ähnliche Betriebsarten einer modifizierten CO₂-Kontrolleinheit veranschaulichen, die im obigen System zum Überwachen des CO₂-Gehaltes in aus einer Badewanne entnommenem Badewasser verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System umfaßt eine Zufuhrquelle 10 zur Zuführung konzentrierten Kohlendioxidgases (CO₂), eine Badewanne 20, die ein bestimmtes Volumen Badewasser enthält, und einen Kreislauf 30, der mit der Badewanne 20 an einem Einlaß 31 und einem Auslaß 32 zur Zirkulation des Badewassers aus der und in die Badewanne 20 durch den Einlaß 31 und den Auslaß 32 verbunden ist. Eine Booster-Pumpe 33 ist im Kreislauf 30 vorgesehen, um das Badewasser zur Zirkulation voranzutreiben und um CO₂-Gas und Luft in das im Kreislauf 30 zirkulierende Badewasser einzumischen. Zu diesem Zweck erstreckt sich eine Gaszufuhrleitung 40 von der Zufuhrquelle 10 aus und endet stromaufwärts der Booster-Pumpe 33 im Kreislauf 30, um das konzentrierte CO₂-Gas mit oder ohne Luft zum Badewasser im Kreislauf zuzuführen. Ebenfalls mit dem Kreislauf 30 stromaufwärts der Booster-Pumpe 33 verbunden ist eine Zufuhrleitung 50 für Luft vorgesehen, um Luft zum Badewasser zuzuführen, wenn erwartet wird, daß keine wesentliche Menge Luft aus der Quelle 10 zugeführt wird. Die Zufuhrleitungen 40 und 50 für Gas und Luft sind entsprechend mit Ventilen 41 und 51 versehen.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß das System zusammen mit dem CO₂-Gas eine bestimmte Menge Luft, vorzugsweise wenigstens 5 Vol.-% Luft, benötigt, um Mikroluftblasen zu bilden und das CO₂-Gas in der Badewanne 20 über eine längere Zeit zur Erhöhung des Badwirkung gelöst zu halten. Obgleich ein exakter Mechanismus nicht bekannt ist, ist empirisch nachgewiesen worden, daß, wenn eine begrenzte Menge Luft zusammen mit einer großen Menge CO₂-Gas in dem Badewasser unter Druck gelöst ist, das gelöste CO₂-Gas nicht dazu neigt, große Blasen zu bilden, wenn das Badewasser durch den Auslaß 32 unter Druckabfall in die Badewanne eintritt. Mit anderen Worten werden, wenn keine wesentliche Menge Luft im unter Druck stehenden Badewasser gelöst ist, große Blasen CO₂- Gas auftreten, wenn das Badewasser unter Druckabfall in die Badewanne einströmt. Wenn dies eintritt, steigt das CO₂-Gas schnell in Form großer Blasen auf und löst sich nicht im Badewasser in der Badewanne. Andererseits treten mit Lösen einer begrenzten Menge Luft im Badewasser zusammen mit dem CO₂- Gas in der Badewanne nur Mikroblasen auf, die im Badewasser über einen längeren Zeitraum verbleiben, was dazu beiträgt, daß ein schnelles Absinken des Gehaltes an gelöstem CO₂-Gas gehemmt wird.

Zwei Vermutungen können diesem Phänomen Rechnung tragen. Eine besteht darin, daß die Mikroblasen im wesentlichen aus Luft gebildet werden, und die andere darin, daß, selbst wenn die Mikroblasen im wesentlichen CO₂-Gas enthalten, die Mikroblasen im Badewasser über einen längeren Zeitraum verbleiben und damit erhöhte Möglichkeiten einer erneuten Lösung des CO₂-Gases im Badewasser bieten. In jedem Fall ist entdeckt worden, daß wenigstens 5% Luft im konzentrierten CO₂-Gas, das zum Kreislauf zugeführt werden soll, für den Zweck notwendig ist, den CO₂-Gehalt im Badewasser der Badewanne 20 über einen längeren Zeitraum bei einem gewünschten Niveau zu halten. In der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, das CO₂-Gas im Badewasser der Badewanne 20 mit bis zu 250 ppm oder mehr zu lösen, um den Badwirkung zu verstärken. Ein solcher Gehalt an gelöstem CO₂ kann als dem obigen Grund über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden.

Die Zufuhrquelle 10 kann eine CO₂-Flasche 11, die nahezu 100% reines CO₂-Gas liefert, eine chemische Apparatur 12, die nahezu 100% reines CO₂-Gas durch einen chemischen Prozeß bildet, und eine CO₂-Konzentrationseinrichtung 13 zur Erzeugung konzentrierten CO₂-Gases aus Abgas eines Kohlenwasserstoff­ brennstoffes, der aus einer Verbrennungseinrichtung 14 austritt, die ein Boiler zum Erhitzen des Bades 20 sein kann, einschließen. Wenn die CO₂-Flasche 11 oder die chemische Apparatur 12 als Zufuhrquelle ausgewählt wird, wird die Luftzufuhrleitung 50 geöffnet, um Außenluft zuzuführen, die mit dem reinen CO₂-Gas in der Gaszufuhrleitung 40 vermischt wird, um ein Mischgas aus CO₂ und Luft, vorzugsweise in einem 95 : 5-Verhältnis, zum Kreislauf 30 zuzuführen. Die CO₂- Konzentrationseinrichtung 13 ist in der Lage, normalerweise das Mischgas aus CO₂ und Luft mit einer CO₂-Konzentration von 50 bis 95% mit einer genügenden Menge Luft zu liefern. Daher ist, wenn diese Einrichtung ausgewählt wird, keine zusätzliche Zufuhr von Außenluft erforderlich, und die Luftzufuhrleitung 50 bleibt geschlossen. Die Luftzufuhrleitung 50 kann jedoch, falls erforderlich, geöffnet werden, um eine zusätzliche Luftmenge zuzuführen, wenn die Einrichtung 13 das CO₂-Gas mit 95% oder mehr CO₂-Konzentration liefert.

Im Kreislauf 30 stromabwärts der Booster-Pumpe 33 angeordnet ist ein Druckspeicher 60 vorgesehen, zur vorübergehenden Speicherung des unter Druck stehenden Badewassers, um Pulsieren des durch den Kreislauf zugeführten Badewassers zu verhindern und um nicht-gelöstes Gas abzutrennen, das im Badewasser unter der Druckbeaufschlagung durch die Booster- Pumpe 33 enthalten ist. Solches nicht-gelöstes Gas ist inhärent in einer großen Menge vorhanden, weil eine Überschußmenge des Mischgases zum Kreislauf 30 in einem Versuch zugeführt wird, durch das Unterdrucksetzen in der Booster-Pumpe 33 eine größere Menge des Gases im Badewasser zu lösen.

Wie in Fig. 2 gezeigt besteht der Druckspeicher 60 aus einer Wasserkammer 61 und einer Gaskammer 64, die darüber angeordnet ist. Die Wasserkammer 61 ist mit dem Kreislauf 30 durch ein Einströmrohr 62 und ein Ausströmrohr 63 verbunden, um vorübergehend das unter Druck stehende Badewasser, das aus der Booster-Pumpe 33 durch das Einströmrohr 62 zugeführt wird, zu speichern und das Badewasser durch das Ausströmrohr 63 zur Badewanne 20 weiterzuleiten. Die Gaskammer 64 speichert das nicht-gelöste Gas, das aus dem Badewasser abgetrennt wird, um das Gas selektiv stromaufwärts der Pumpe 33 in den Kreislauf 30 wieder einzuspeisen und das Gas nach außen aus dem Kreislauf 30 abzulassen. Zu diesem Zweck ist die Gaskammer 64 mit dem Kreislauf über eine Rückführleitung 34 mit einem Rückführventil 36 und mit der Außenluft über eine Ablaßleitung 37 mit einem Ablaßventil 38 verbunden. Die Rückführleitung 35 und die Ablaßleitung 38 sind mit der Gaskammer 64 gemeinsam durch ein Rohr 65 und einen Begrenzer 66, der die ausströmende Gasmenge aus der Gaskammer 64 zu den Leitungen 35 und 37 verringert, verbunden.

Wie im Detail weiter unten diskutiert wird das Wasserniveau im Druckspeicher über einen begrenzten Bereich in Abhängigkeit von der gelösten Menge an CO₂ im unter Druck stehenden Badewasser variieren, das seinerseits mit der variierenden Menge des Mischgases, das zum Kreislauf zugeführt wird, und mit der variierenden ausströmenden Gasmenge aus der Gaskammer 64 variiert. Um die Variation des Wasserniveaus festzustellen, schließt der Druckspeicher 64 einen Niveausensor 70 ein, der eine erste, eine zweite und eine dritte Elektrode 71 bis 73 umfaßt, die sich vertikal nach unten bis zu verschiedenen Niveaus hin erstrecken. Die erste und die zweite Elektrode 71 und 72 definieren eine obere bzw. eine untere Grenze des Badewassers, während die dritte Elektrode 73 mit ihrem unteren Ende tief in das Badewasser über die untere Grenze hinaus eintaucht, um als gemeinsame Elektrode für die erste und die zweite Elektrode 71 und 72 zu dienen. Der Niveausensor 70 liefert ein Ausgangssignal zu einer Steuereinheit 80, die in der Lage ist, eine Niveauanstiegsgeschwindigkeit des Wasserniveaus im Druckspeicher 60 aus den unten diskutierten Gründen zu berechnen.

Ebenfalls im System eingeschlossen ist eine CO₂- Kontrolleinheit 90 zur Überwachung der gelösten Menge an CO₂- Gas im Badewasser, das aus der Badewanne 20 entnommen wird. Zu diesem Zweck ist die CO₂-Kontrolleinheit 90 durch einen Wasserzufuhrkanal 91 mit dem Kreislauf 30 zwischen dem Einlaß 31 und der Booster-Pumpe 33 verbunden, um das Badewasser aus der Badewanne 20 aufzunehmen. Aus weiter unten im Detail diskutierten Gründen ist die CO₂-Kontrolleinheit 90 auch mit der Luftzufuhrleitung 50 stromaufwärts des Ventils 51 durch einen Luftkanal 93 verbunden, um die Außenluft auf zunehmen, und mit einem Ablaßkanal 95, um sowohl das Badewasser als auch die Luft dort hindurch abzugeben.

Ein Steuerpult 100 ist neben der Badewanne 20 vorgesehen und empfängt ein Ausgangssignal von der CO₂-Kontrolleinheit 90 zur Anzeige des gemessenen CO₂-Gehaltes auf einem Display 101, so daß ein Benutzter leicht über den gemessenen CO₂-Gehalt informiert werden kann. Das Steuerpult 100 schließt einen Schalt- und Wahlabschnitt 102 zum Ein- und Ausschalten des Systems und zum Auswählen zwischen einem Bad mit sich im Badewasser lösenden CO₂-Gas bei gleichzeitiger Mikroluftblasen­ bildung und einem Mikro-Luftblasenbad, bei dem nur Mikroluftblasen ohne CO₂-Gaslösung gebildet werden, ein. Zusätzlich schließt der Schalt- und Wahlabschnitt 102 einen Schalter für das Aktivieren der CO₂-Kontrolleinheit 90 ein, um den gemessenen CO₂-Gehalt anzuzeigen.

Das Steuerpult 100 ist mit der Steuereinheit 80 verbunden, welche die Booster-Pumpe 33, die Ventile 41 und 51 und die Ventile 36 und 38 auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Niveausensor 70 des Druckspeichers 60 sowie des Ausgangssignals aus dem Steuerpult 100 und aus der CO₂- Kontrolleinheit 90 steuert, um das CO₂-Gas effektiv im Badewasser zu lösen und einen gewünschten Gehalt an gelöstem CO₂-Gas, z. B. 250 ppm, in der Badewanne zu erreichen. Die Arbeitsweise wird nun unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 3 bis 10 erläutert.

Anfangssequenz

Wie in Fig. 3 dargestellt, reagiert die Steuereinheit 80 beim Anstellen des Systems am Steuerpult 100 so, daß sie die Booster-Pumpe 33 startet und prüft, ob ein Bad mit eingemischtem Kohlendioxid oder ein Bad nur mit Mikroluftblasen ausgewählt ist. Wenn ein Mikroluftblasenbad ausgewählt ist, gibt die Steuereinheit 80 den Befehl, die geforderte Arbeitsweise durchzuführen, angegeben durch Unterprogramm A, das fortgesetzt wird, bis der Benutzer das System ausschaltet. Details des Unterprogramms A werden später unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 9 erläutert. Wenn andererseits ein Bad mit eingemischtem Kohlendioxid ausgewählt ist, wird zunächst eine Kontrolle durchgeführt, um in einem Unterprogramm B die CO₂-Konzentration des durch die Gaszufuhrleitung 40 aus der Quelle 10 zugeführten CO₂-Gases zu analysieren. Danach wird auf der Grundlage der CO₂-Analyse eine Wahl unter vier Modi getroffen. Wenn z. B. die CO₂-Konzentration des Zufuhrgases sich als größer als 95% herausstellt, wird ein Rückführmodus mit Luftzufuhr gewählt (angegeben durch Unterprogramm C). Wenn die CO₂-Konzentration zwischen 70 und 95 % liegt, wird ein Rückführmodus mit Luftzufuhr gewählt (Unterprogramm D). Wenn die CO₂-Konzentration zwischen 50 und 70% liegt, wird ein Rückführ/Ablaßmodus ohne Luftzufuhr gewählt (Unterprogramm E). Wenn die CO₂-Konzentration niedriger als 50% ist, wird ein Ablaßmodus gewählt (Unterprogramm F).

Analyse der CO₂-Konzentration des Zufuhrgases

Im Unterprogramm B, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, besteht der erste Schritt daraus, das Rückführventil 36 zu öffnen und das Ablaßventil 38 zu schließen. Danach wird ein Zeitgeber auf Anfang gestellt, um mit dem Zählen der Zeit zu beginnen. Gleichzeitig wird das CO₂-Gaszufuhrventil 41 geöffnet, während das Luftzufuhrventil 51 geschlossen bleibt, um das Zuführen des Gases der unbekannten CO₂-Konzentration aus der Quelle 10 zum im Kreislauf 30 zirkulierenden Badewasser zuzuführen. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit [Zeit vorüber] oder nachdem eine vorbestimmte Menge des Gases zum Kreislauf 30 zugeführt worden ist, wird das CO₂-Gaszufuhrventil 41 geschlossen, während die Pumpe 33 fortfährt, das Badewasser zu zirkulieren, wobei das Rückführventil 36 geöffnet bleibt. So wird nicht­ gelöstes, im Druckspeicher 60 abgetrenntes Gas zurückgeführt, um im zirkulierenden Badewasser gelöst zu werden. Unter Berücksichtung der Tatsache, das CO₂-Gas eine viel größere Löslichkeit zeigt als Luft, wird das CO₂-Gas, das im nicht­ gelösten Gas aus dem Druckspeicher 60 verbleibt, schnell und leicht gelöst werden, während es zurückgeführt wird, aber die Luft im nicht-gelösten Gas aus dem Druckspeicher wird sich schwer weiter im Badewasser lösen. Dies bedeutet, daß während des Rückführens das Wasserniveau anfänglich schnell ansteigen wird, da die Menge des sich lösenden CO₂-Gases ansteigt, anschließend aber langsamer ansteigen wird, nachdem das CO₂-Gas im wesentlichen vollständig im Badewasser gelöst worden ist. Demgemäß wird eine Niveauanstiegsgeschwindigkeit des Wasserniveaus im Druckspeicher 60 festgestellt, die direkt proportional zur CO₂-Konzentration des Zufuhrgases ist und dafür einen guten Indikator zur Verfügung stellt. Zu diesem Zweck berechnet die. Steuereinheit 80 die Niveauanstiegsgeschwindigkeit des Badewassers im Druckspeicher 60 unter Verwendung des Ausgangssignals vom Niveausensor 70. D.h., daß die Steuereinheit 80 die Niveauanstiegsgeschwindig­ keit des Badewassers, das von der unteren Grenze, die durch die Elektrode 72 definiert ist, bis zur oberen Grenze, die durch die Elektrode 71 definiert ist, im Druckspeicher 60 ansteigt, verarbeitet und die CO₂-Konzentration unter Bezugnahme auf bekannte Daten bestimmt, die für die Beziehung zwischen der CO₂-Konzentration und der Niveauanstiegsge­ schwindigkeit verfügbar sind. Danach wird eine Steuerung vorgenommen, um eine der vier Modi in Übereinstimmung mit der so bestimmten CO₂-Konzentration des Zufuhrgases auszuwählen.

Rückführmodus mit Luftzufuhr

Wenn die CO₂-Konzentration 95% übersteigt, wählt die Steuereinheit 80 den Rückführmodus mit Luftzufuhr und führt Unterprogramm C durch. Wie in Fig. 5 gezeigt, beginnt Unterprogramm C mit dem Öffnen des Rückfuhrventils 36 und dem Schließen des Ablaßventils 38, wenn sie sich in den jeweils umgekehrten Zuständen befinden. Dann werden das CO₂- Gaszufuhrventil 41 und das Luftzufuhrventil 51 so geöffnet, daß zum zirkulierenden Badewasser ein Mischgas zugeführt wird₁ das etwa 95% CO₂ und 5% Luft enthält. Wie weiter oben erläutert, sollten wenigstens 5% Luft zusätzlich zugeführt werden, um ein effektives Kohlendioxidbad mit Mikroluftblasenbildung zu erzielen. Wenn das Mischgas zugeführt wird, wird das Wasserniveau im Druckspeicher 60 mit dem Anstieg des nicht-gelösten Gases gesenkt. Wenn das Wasserniveau auf die untere Grenze im Druckspeicher 60 abgesenkt ist, erkennt die Steuereinheit 80, daß eine geeignete Menge Mischgas zugeführt worden ist und reagiert so, daß sie das CO₂-Gaszufuhrventil 41 und das Luftzufuhrventil 51 schließt. Dadurch wird die Rückführung nicht-gelösten Gases fortgesetzt ohne Einspeisung einer frischen Zufuhr des Mischgases. Wenn die Rückführung fortschreitet, um das zurückgeführte Gas zu lösen, steigt das Wasserniveau im Druckspeicher 60 auf die obere Grenze, in welchem Zustand die Steuereinheit 80 die Situation so bewertet, daß die Luft im nicht-gelösten Gas überwiegt und daher keine weitere Rückführung notwendig ist, weswegen sie einen Betriebszyklus abschließt und zurückspringt, um erneut das CO₂-Gaszufuhrventil 41 und das Luftzufuhrventil 51 für eine weitere Zufuhr von frischem Mischgas zum zirkulierenden Badewasser zu öffnen. Danach werden dieselben Schritte wiederholt, um den Gehalt an gelöstem CO₂-Gas im Badewasser zu erhöhen.

Bevor die Ventile 41 und 51 erneut geöffnet werden, überprüft die Steuereinheit 80, ob z. B. 5 Minuten, gerechnet vom Beginn des ersten Betriebszyklus, abgelaufen sind, und, falls dies der Fall ist, wird das Unterprogramm abgebrochen und kehrt zum CO₂-Analyseschritt in der Anfangssequenz von Fig. 3 zurück, um die CO₂-Konzentration erneut zu analysieren und einen geeigneten der vier Modi auf der Grundlage der neu analysierten CO₂-Konzentration auszuwählen. Ansonsten wird der Betriebszyklus wiederholt.

Rückführmodus ohne Luftzufuhr

Wenn die CO₂-Konzentration zwischen 70 und 95% liegt, wählt die Steuereinheit 80 den Rückführmodus ohne Luftzufuhr und führt Unterprogramm D durch, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn eine genügende Menge Luft zusammen mit dem CO₂-Gas durch die CO₂-Gaszufuhrleitung 40 zugeführt wird, gibt es kein Bedürfnis, Außenluft durch die Luftzufuhrleitung 50 einzuführen. Das CO₂-Gas ist jedoch noch ziemlich reich, so daß das Rückführen des nicht-gelösten Gases unter dem Gesichtspunkt der Ersparnis von CO₂-Gas noch erforderlich ist. Dieses Unterprogramm D ist identisch mit Unterprogramm C, mit der Ausnahme, daß das Luftzufuhrventil 51 konstant geschlossen bleibt.

Rückführ/Ablaßmodus ohne Luftzufuhr

Wenn die CO₂-Konzentration zwischen 50 und 70% liegt, wird der Rückführ/Ablaßmodus ausgewählt, um Unterprogramm E von Fig. 7 durchzuführen. In diesem Zustand wird genügend Luft zusammen mit dem CO₂-Gas aus der Quelle 10 zugeführt und das Luftzufuhrventil 51 bleibt geschlossen. Dieser Modus ermöglicht es, daß das nicht-gelöste Gas im Druckspeicher 60 in einer etwas unterschiedlichen Art und Weise vom obigen Rückführmodus zurückgeführt wird. Zunächst wird das Rückführventil 36 geöffnet und das Ablaßventil 38 geschlossen. Danach wird das CO₂-Gaszufuhrventil 41 geöffnet, um das Mischgas zum zirkulierenden Badewasser zum Kreislauf 30 zuzuführen. Nach Zuführung einer vorbestimmten Menge des Mischgases, die in der Steuereinheit 80 durch das Absinken des Wasserniveaus auf die untere Grenze erkannt wird, reagiert die Kontrolleinheit 80 so, daß sie das CO₂-Gaszufuhrventil 41 schließt und ermöglicht, daß nicht-gelöstes Gas zum Kreislauf 30 zurückgeführt wird. Wenn die Rückführung fortschreitet, wird die Niveauanstiegsgeschwindigkeit des Badewassers als Folge davon abgesenkt daß das zirkulierende Badewasser mit dem CO₂-Gas gesättigt wird, mit einem entsprechend angestiegenen Anteil Luft im nicht-gelösten Gas. Wenn die Niveauanstiegsgeschwindigkeit auf ein Minimalniveau fällt, was bedeutet, daß im wesentlichen nur die Luft nicht-gelöst bleibt, erkennt die Steuereinheit 80, daß die Luft im nicht­ gelösten Gas überwiegt und nutzlos im Druckspeicher zurückbleibt und reagiert so darauf, daß sie das Ablaßventil 38 öffnet, um nicht-gelöstes Gas aus dem Kreislauf heraus auszustoßen. Dies führt dazu, daß das Wasserniveau im Druckspeicher 60 bis zur oberen Grenze ansteigt. Wenn dies eintritt, schließt die Steuereinheit 80 das Ablaßventil 38, um das Austreten von Badewasser durch die Ablaßleitung 37 zu verhindern, wodurch- ein Betriebszyklus abgeschlossen wird. Danach überprüft die Steuereinheit 80, ob 5 Minuten, gerechnet vom Beginn des einen Betriebszyklus, vergangen sind und macht so weiter, daß sie den Betriebszyklus wiederholt, wenn 5 Minuten noch nicht vergangen sind. Wenn die Zeit vorüber ist, wird das Unterprogramm abgebrochen und kehrt zum CO₂- Analyseschritt in der Anfangssequenz von Fig. 3 zurück.

Ablaßmodus ohne Luftzufuhr

Wenn die CO₂-Konzentration niedriger als 50% ist, wählt die Steuereinheit 80 den Ablaßmodus, um Unterprogramm F von Fig. 8 durchzuführen. Wie bei den obigen zwei Modi wird Unterprogramm F mit geschlossenem Luftzufuhrventil 51 durchgeführt, weil eine ausreichende Menge Luft zusammen mit dem CO₂-Gas aus der Quelle 10 zugeführt wird. Bei diesem Modus hält die Steuereinheit 80 das CO₂-Gaszufuhrventil 41 zur kontinuierlichen Zufuhr des Mischgases aus der Quelle 10 mit im wesentlichen konstanter Durchflußgeschwindigkeit zum im Kreislauf 30 zirkulierenden Badewasser geöffnet, während das Rückfuhrventil 36 geschlossen bleibt und das Ablaßventil 38 ebenfalls anfänglich geschlossen ist. Wenn die zugeführte Menge des Mischgases mit dem einhergehenden Anstieg der Menge an nicht-gelöstem Gas ansteigt, sinkt das Wasserniveau im Druckspeicher 60. Wenn das Wasserniveau bis zur unteren Grenze herunterkommt, was anzeigt, daß eine beträchtliche Menge nicht-gelöstes Gas sich angesammelt hat, reagiert die Steuereinheit 80 so, daß sie das Ablaßventil 38 öffnet, um das nicht-gelöste Gas aus dem Kreislauf nach außen abzugeben, wodurch verhindert wird, daß große Blasen von nicht-gelöstem Gas sich im in die Badewanne 20 einströmenden Badewasser bilden. Nach Abgabe des nicht-gelösten Gases, wird das Wasserniveau beginnen, aufgrund der kontinuierlichen Zufuhr des Mischgases wieder zu steigen. Wenn das Wasserniveau bis zur oberen Grenze steigt, wird das Ablaßventil 38 wieder geschlossen, um einen Betriebszyklus abzuschließen. Danach überprüft die Steuereinheit 80, ob 5 Minuten, gerechnet vom Beginn des einen Betriebszyklus, vergangen sind und macht so weiter, daß sie den Betriebszyklus wiederholt, wenn 5 Minuten noch nicht vergangen sind. Wenn die Zeit vorüber ist, wird das Unterprogramm abgebrochen und kehrt zum CO₂-Analyseschritt in der Anfangssequenz von Fig. 3 zurück.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß der Zeitraum von 5 Minuten nur beispielhaft genannt ist und der entsprechende Zeitraum nach Erfordernis variiert werden kann. Obgleich dieser Ablaßmodus so beschrieben ist, daß er in Reaktion auf eine CO₂-Konzentration von weniger als 50% gewählt wird, kann dieser Modus auch unabhängig von der CO₂-Konzentration willkürlich gewählt werden, um das Lösen des CO₂-Gases im Badewasser auf Kosten der Verschwendung von CO₂-Gas zu beschleunigen. Außerdem sollte angemerkt werden, daß die obigen Grenzkonzentrationen für CO₂ zur Auswahl zwischen den obigen vier Modi ebenfalls nur beispielhaft angegeben sind und in Abhängigkeit von der tatsächlichen Anordnung und Konstruktion des Systems oder der Kapazität der Pumpe oder dergleichen variiert werden können.

Mikro-Luftblasenbad

Fig. 9 veranschaulicht ein Unterprogramm A, durch das ein Mikro-Luftblasenbad erzeugt wird. Wenn Mikroluftblasenbildung in der Anfangssequenz von Fig. 3 gewählt wird, reagiert die Steuereinheit 80 so, daß sie das Rückführventil 36 öffnet und das Ablaßventil 38 schließt sowie das Luftzufuhrventil 51 öffnet und das CO₂-Gaszufuhrventil 41 schließt, um nur Außenluft durch die Luftzufuhrleitung 50 zum zirkulierenden Badewasser zum Kreislauf 30 zuzuführen, um dies darin durch Unterdrucksetzen mit der Pumpe 33 zu lösen. Nachdem eine vorbestimmte Menge Luft mit einhergehenden Absinken des Wasserniveaus auf die untere Grenze im Druckspeicher 60 zugeführt ist, reagiert die Steuereinheit 80 so, daß sie das Luftzufuhrventil 51 schließt, wodurch es nicht-gelöster Luft ermöglicht wird, durch die Rückführleitung zum zirkulierenden Badewasser zurückzuströmen, während die Zufuhr von Frischluft abgeschaltet ist. Wenn das Wasserniveau bis zur oberen Grenze ansteigt, erkennt die Steuereinheit 80, daß eine genügende Luftmenge gelöst ist, und reagiert so, daß sie das Luftzufuhrventil 51 wieder öffnet und dieselben Schritte wiederholt. Dadurch bildet die im Badewasser gelöste Luft Mikroblasen, wenn sie bei Druckabfall auf Normaldruck in die Badewanne 20 einströmt.

Obgleich sowohl im obigen Rückführmodus als auch im Rückführ/Ablaßmodus die zugeführte Menge des Mischgases zum zirkulierenden Badewasser auf der Grundlage der Niveauschwankung des Badewassers im Druckspeicher 60 gesteuert wird, ist es ebenso möglich, einen Zeitgeber für denselben Zweck einzusetzen. Fig. 10 veranschaulicht ein modifiziertes Unterprogramm C für den Rückführmodus mit Luftzufuhr, der anstelle des obigen Unterprogramms C verwendet werden kann. Wie in der Figur dargestellt, wird ein Zeitgeber auf Anfang gestellt, bevor das CO₂-Gaszufuhrventil 41 und das Luftzufuhrventil 51 geöffnet werden, um das Mischgas zuzuführen. Nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist oder die Zeit vorüber ist, reagiert die Steuereinheit 80 so, daß sie die Ventile 41 und 51 schließt, um die Zufuhr des Mischgases zu beenden, wodurch sichergestellt ist, daß eine gewünschte Menge des Mischgases in jedem Betriebszyklus des Modus zugeführt wird. Die anderen Schritte sind identisch mit denjenigen von Fig. 5, so daß eine erneute Erläuterung an dieser Stelle nicht notwendig erscheint.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die CO₂ Konzentration des Zufuhrgases aus der Quelle 10 auf der Grundlage der Wasserniveauschwankung im Druckspeicher 60 bestimmt. Es ist natürlich möglich, einen herkömmlichen CO₂- Sensor in der CO₂-Gaszufuhrleitung 40 zu verwenden. Außerdem sollte angemerkt werden, daß der Niveausensor 70 nicht auf die Konstruktion von Fig. 2 beschränkt ist und auch einen Schwimmschalter oder eine elektrostatische Sonde umfassen kann, die in der Lage ist, die Wasserniveauschwankung im wesentlichen linear abzufühlen. Bei der Verwendung eines solchen Sensors könnte das Wasserniveau auf mehreren Niveaus überprüft werden, um eine genauere Steuerung auf der Grundlage der Wasserniveauschwankung zu ermöglichen.

Obgleich die obige Ausführungsform zur schematischen Darstellung so gezeichnet ist, daß sie nur einen Auslaß 32 aufweist, durch den das unter Druck gesetzte Badewasser mit darin gelöstem CO₂-Gas in die Badewanne 20 eintritt, kann die Badewanne 20 mit einer Vielzahl von ähnlichen Auslässen 32 ausgebildet sein, wie in Fig. 11 dargestellt. Diese Auslässe 32 sind durch die einzelnen Ventile 39-1 bis 39-6 gemeinsam mit dem Kreislauf 30 verbunden, so daß jeder gewünschte Auslaß 32 oder jede gewünschte Kombination von Auslässen 32 gemäß den Wünschen des Benutzers aktiviert werden kann. Außerdem kann wenigstens einer der Auslässe 32 mit einer abnehmbaren Düse 21 versehen sein, um das Badewasser auf einen gewünschten Körperbereich des Benutzers zu richten.

Die CO₂-Kontrolleinheit 90, die im System eingeschlossen ist, um den Gehalt an gelösten CO₂-Gas in der Badewanne anzuzeigen, kann zur Steuerung der Arbeitsweise des Systems verwendet werden, um den Gehalt an gelöstem CO₂-Gas in einer geeigneten Weise zu regeln, wie etwa durch Variieren der CO₂-Konzentration des Mischgases, das durch-die Gaszufuhrleitung 40 und die Luftzufuhrleitung 50 zugeführt wird und/oder durch Variieren der Betriebsmodi. Fig. 12 bis 16 veranschaulichen die Konstruktion der CO₂-Kontrolleinheit 90, die eine Zelle 110 zur Aufnahme von aus dem Badewanne 20 durch den Einlaß 31 und den Wasserzufuhrkanal 91, der vom Kreislauf 30 abzweigt, entnommenes Badewasser aufzunehmen. Am unteren Ende einer Seitenwand der Zelle 110 ist eine Einlaßöffnung 111 ausgebildet, die mit dem Wasserzufuhrkanal 91 über ein Zufuhrventil 92 verbunden ist. An der gegenüberliegenden Seitenwand der Zelle 110 ist in mittlerer Höhe eine Ablaßöffnung 115 ausgebildet, von der aus sich der Ablaßkanal 95 erstreckt. Der Ablaßkanal 95 schließt ein Ablaßventil 96 und eine Saugpumpe 99 zum Absaugen eines Teils des Wassers aus der Zelle 110 ein. Am oberen Ende der Seitenwand der Zelle 110 ist eine Nebenablaßöffnung 117 ausgebildet, die mit Abstand nach oben von der Ablaßöffnung 115 angeordnet ist und von der aus sich ein Nebenkanal 97 mit einem Nebenablaßventil 98 erstreckt, um im Ablaßkanal 95 hinter der Saugpumpe 99 zu enden. In der oberen Wand der Zelle 110 ist eine Lufteinlaßöffnung 113 ausgebildet, die mit einem Luftkanal 93 über ein Luftventil 94 verbunden ist. Der Luftkanal 93 ist mit der Luftzufuhrleitung 50 stromaufwärts des Luftzufuhrventils 51 verbunden, um Außenluft dort hindurch in die Zelle 110 einzubringen. Ein Ultraschallerreger 118 ist am Boden der Zelle 110 angeordnet, um das Badewasser anzuregen, damit das gelöste CO₂-Gas aus ihm in die Gasphase ausgetrieben wird. Ein Drucksensor 119 ist auf der oberen Wand der Zelle 110 angeordnet, um die Druckschwankung der Gasphase aufgrund der Ultraschallerregung zu messen.

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise der CO₂-Kontrolleinheit 90 erläutert. Zunächst wird, wie in Fig. 13 dargestellt, die Saugpumpe 99 angestellt, wobei die Ventile 92 und 98 geöffnet und die Ventile 94 und 96 geschlossen sind, um Badewasser aus der Badewanne 20 in die Zelle 110 zu ziehen und die Zelle 110 mit dem Badewasser zu füllen. Danach werden die Ventile 92 und 98 geschlossen und stattdessen die Ventile 94 und 96 geöffnet, während die Saugpumpe 99 weiterläuft, um einen Teil des Badewassers aus der Zelle 110 nach außen abzuziehen, währenddessen Außenluft in die Zelle 110 eingeführt wird. Dies wird fortgesetzt, bis das Wasserniveau des Badewassers auf ein Niveau abgesenkt ist, das der Ablaßöffnung 115 entspricht, wie in Fig. 15 dargestellt. In diesem Zustand ist die Gasphase mit Außenluft gefüllt und bei atmosphärischem Druck gehalten. Bei Erreichen dieses Zustands wird die Saugpumpe 99 ausgeschaltet, alle Ventile 92, 94, 96 und 98 geschlossen und der Ultraschallerreger 118 eingeschaltet, um das Badewasser anzuregen, wodurch das gelöste CO₂-Gas schnell in die Gasphase abgegeben wird und dadurch deren Druck erhöht. Der Drucksensor 119 stellt den so erhöhten Druck fest und verarbeitet ihn, um daraus den Gehalt an CO₂-Gas zu bestimmen, der im Badewasser gelöst gewesen ist, auf der Grundlage einer bekannten Beziehung zwischen der Druckschwankung und dem Gehalt an CO₂- Gas im Wasser. Das Ausgangssignal des Drucksensors 119 wird in das Steuerpult zur Anzeige des so bestimmten Gehaltes im CO₂- Gas weitergegeben. Nach Messung des Gehaltes an CO₂-Gas wird die CO₂-Kontrolleinheit 90 wieder in den Zustand von Fig. 13 zurückversetzt, indem die Zelle mit frischem Badewasser gefüllt wird, so daß das System bereit ist, erneut den Gehalt an CO₂-Gas des frischen Badewassers zu messen. Auf diese Art und Weise kann die Überwachung zu jeder gewünschten Zeit durchgeführt werden.

Fig. 17 bis 21 veranschaulichen eine modifizierte CO₂- Kontrolleinheit, die bei der Erfindung verwendet werden kann. Die CO₂-Kontrolleinheit umfaßt eine ähnliche Zelle 110A, hergestellt aus einem Kunststoffmaterial, zur Speicherung von aus der Badewanne 20 entnommenen Badewasser. Die Zelle 110A ist ausgebildet mit einer Einlaßöffnung 111A, einer Ablaßöffnung 115A und einer Lufteinlaßöffnung 113A, die in einer Seitenwand der Zelle 110A angeordnet und mit einem Wasserzufuhrkanal 91A über ein Zufuhrventil 92A bzw. einen Ablaßkanal 95A über ein Ablaßventil 96A bzw. einen Luftkanal 93A über ein Luftventil 94A verbunden sind. Der Ablaßkanal 95A ist mit einer Saugpumpe 99A versehen, um das Badewasser aus der Badewanne 20 durch die Einlaßöffnung 31 und durch den Wasserzufuhrkanal 91A anzusaugen. Die Zelle 110A ist auch mit einem Ultraschallerreger 118A am Boden derselben und mit einem Drucksensor 119A an seinem oberen Ende versehen.

Die Arbeitsweise dieser CO₂-Kontrolleinheit wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 bis 21 erläutert. Zunächst wird die Saugpumpe 99A angestellt, wobei das Zufuhrventil 92A und das Ablaßventil 96A geöffnet und das Luftventil 94A geschlossen ist, um das Badewasser in die Zelle zu ziehen, während es durch den Ablaßkanal 95A abgelassen wird, wie in Fig. 18 gezeigt, wodurch eine kontinuierliche Erneuerung des Badewassers in der Zelle 110A erfolgt. Danach wird, wie in Fig. 19 dargestellt, das Zufuhrventil 92A geschlossen, während die Saugpumpe 99A angeschaltet bleibt, wobei das Ablaßventil 96A und das Luftventil 94A geöffnet sind, um Außenluft durch die Zelle 110A zu zirkulieren, wodurch das Wasserniveau des Badewassers in der Zelle auf ein Niveau eingestellt wird, daß der Ablaßöffnung 115A entspricht, um darüber eine Gasphase aufzubauen, die bei atmosphärischem Druck gehalten ist. Nachdem das Wasserniveau sich stabilisiert hat, wird die Saugpumpe 99A abgeschaltet und gleichzeitig werden alle Ventile 92A, 94A und 96A geschlossen, wie in Fig. 20 dargestellt. Anschließend wird der Ultraschallerreger 118A eingeschaltet, um das Badewasser in die Gasphase zu Spritzen, wie in Fig. 21 dargestellt, wodurch das gelöste CO₂-Gas in die Gasphase ausgetrieben wird, so daß der Druck in der Zelle ansteigt. Der Drucksensor 119A mißt den Druckanstieg und bestimmt daraus den Gehalt an CO₂-Gas im Badewasser und liefert ein entsprechendes Ausgangssignal zum Steuerpult zur Anzeige des Gehaltes an CO₂-Gas. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß der Ultraschallerreger 118A, der in diesem Falle verwendet wird, eine große Energie besitzt, um das Wasser kräftig zu verspritzen und dadurch die Austreibung des CO₂-Gases in die Gasphase in einer sehr kurzen Zeit zu bewirken. Das hochspritzende Wasser wird dabei gegen die obere Wand der Zelle 110A geschleudert und erwärmt diese dadurch beträchtlich. Um die aus Kunststoff hergestellte Zelle 110A vor Wärmeschäden zu schützen, wird die Zelle 110A an ihrem oberen Ende mit einer wärmebeständigen Platte 120 z. B. aus rostfreiem Stahl oder dergleichen versehen.

Es ist anzumerken, daß die obige CO₂-Kontrolleinheit gut geeignet ist, um Gehalte an CO₂-Gas nicht nur im Badewasser, sondern auch in anderen kohlendioxidhaltigen Flüssigkeiten oder Getränken, wie etwa Bier und Schaumwein, zu analysieren.

Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kom­ bination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren ver­ schiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Zufuhrquelle
11 CO₂-Flasche
12 chemische Apparatur
13 CO₂-Konzentrationseinrichtung
20 Badewanne
21 Düse
30 Kreislauf
31 Einlaß
32 Auslaß
33 Booster-Pumpe
35 Rückführleitung
36 Rückführventil
37 Ablaßleitung
38 Ablaßventil
39 Ventil
40 Gaszufuhrleitung
50 Luftzufuhrleitung
60 Druckspeicher
61 Wasserkammer
62 Einströmrohr
63 Ausströmrohr
64 Gaskammer
65 Rohr
66 Begrenzer

Claims (11)

1. System zur Einmischung von Kohlendioxid in Badewasser einer Badewanne:
mit einem Kreislauf (30), der mit der Badewanne (20) an einem Einlaß (31) und einem Auslaß (32) verbunden ist und eine Booster-Pumpe (33) zur Zirkulation einschließt;
einer Quelle (10) zur Zufuhr von CO₂-Gas oder eines Gemi­ sches aus CO₂-Gas und Luft, die über eine CO₂-Gaszu­ fuhrleitung (40) mit dem Kreislauf (30) stromaufwärts der Booster-Pumpe (33) verbunden ist;
einer Luftzufuhrleitung (50), die mit dem Kreislauf (30) stromaufwärts der Booster-Pumpe (33) verbunden ist;
wobei die CO₂-Gaszufuhrleitung (40) und die Luftzufuhrlei­ tung (50) mit ansteuerbaren Ventilen (41, 51) versehen sind;
einem Druckspeicher (60), der im besagten Kreislauf (30) stromabwärts der Booster-Pumpe (33) angeordnet ist, wobei der Druckspeicher (60) eine Wasserkammer (61) zur vorüber­ gehenden Speicherung des unter Druck stehenden Badewassers und eine Gaskammer (64) zur Speicherung des nicht-gelösten Gases, das aus dem unter Druck stehenden Wasser austritt, aufweist; und
einer Ablaßleitung (37), die mit der Gaskammer (64) ver­ bunden ist und die ein ansteuerbares Ventil (38) aufweist;
gekennzeichnet durch:
eine Rückführleitung (35), die besagte Gaskammer (64) im Druckspeicher (60) über ein ansteuerbares Ventil (36) mit dem Kreislauf (30) stromaufwärts der Booster-Pumpe (33) verbindet;
einen CO₂-Sensor zur Messung der CO₂-Konzentration in dem dem Badewasser im Kreislauf zugeführten Gas und zum Lie­ fern eines Ausgangssignals zu einer Steuereinheit (80), wobei die Steuereinheit (80) in Abhängigkeit vom Aus­ gangssignal die Ventile (36, 38) in der Rückführleitung (35) bzw. der Ablaßleitung (37) öffnet und schließt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (80) auf der Grundlage des Ausgangssignals des CO₂-Sensors so steuert, daß sie die Ventile (41, 51) in der CO₂-Gaszufuhrleitung (40) und der Luftzufuhrleitung (50) im Feedback öffnet und schließt.

3. System nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckspeicher (60) mit einem Niveausen­ sor (70) versehen ist, der das Wasserniveau des Badewas­ sers im Druckspeicher (60) mißt, und den Meßwert der Steu­ ereinheit (80) zuführt.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (35) und die Ab­ laßleitung (37) entsprechend mit Begrenzern (66) zum Re­ geln des Wasserdurchflusses versehen sind.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (32) der Badewanne eine Mehrzahl von Ausflußöffnungen umfaßt.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (32) der Badewanne (20) eine abnehmbare Düse (21) einschließt.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine CO₂-Kontrolleinheit (90), die den CO₂- Gehalt des Badewassers mißt und anzeigt.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die CO₂-Kontrolleinheit (90) ein Display (101) zur Anzeige des gemessenen CO₂-Gehalts umfaßt.

9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die CO₂-Kontrolleinheit (90) folgendes umfaßt:
eine Zelle (110; 110A);
einen Wasserzufuhrkanal (91; 91A) mit einem Zufuhrventil (92; 92A), über das Badewasser in die Zelle (110; 110A) zuführbar ist;
einen Ablaßkanal (95; 95A), wobei der Ablaßkanal (95; 95A) über ein Ablaßventil (96; 96A) und eine Saugpumpe (99; 99A) mit der Zelle (110; 110A) verbunden ist;
einen Luftkanal (93; 93A), der über ein Luftventil (94; 94A) mit der Zelle (100; 100A) verbunden ist;
einen Ultraschallerreger (188; 118A) zur Erregung des in der Zelle befindlichen Badewassers, um das gelöste CO₂-Gas daraus in die Gasphase auszutreiben; und
einen Drucksensor (119; 119A) zum Messen des Drucks in der Zelle (110; 110A).

10. System nach Anspruch 9, weiter gekennzeichnet durch einen Nebenkanal (97), der sich von einer Stelle der Zelle (110; 110A) oberhalb der Verbindung (115) des Ablaßkanals (95) und gemeinsam mit dem Ablaßkanal (95) zur Saugpumpe (99) erstreckt, wobei der Nebenkanal (97) mit einem an­ steuerbaren Ventil (98) versehen ist, das so gesteuert wird, daß es zum Auffüllen der Zelle (110; 110A) mit Bade­ wasser öffnet und zum Bestimmen des Gehalts an gelöstem CO₂-Gas schließt.

11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zelle (110A) ein Kunststoffmaterial umfaßt und mit einer wärmebeständigen Platte (120) auf der dem Ultraschallerreger (118A) gegenüberliegenden Seite verse­ hen ist.