JP2007127345A - 風呂設備及び風呂設備の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロバブル風呂としての機能及び炭酸風呂としての機能を共に備え、これら機能を比較的現状の風呂設備に近い設備構成で実現することができる風呂設備及びその設備の運転方法を得る。
【解決手段】浴槽２内と燃焼型の追炊用加熱部３との間を浴槽水ｗ１が循環する循環路４を備え、往路５を介して浴槽２内から追炊用加熱部３に導かれる浴槽水ｗ１を追炊用加熱部３で加熱するとともに、復路８を介して浴槽２内に戻す風呂設備１を構成するに、往路で、浴槽２からの往き水ｗ２の温度を低下させ、低温状態にある往き水ｗ２にガスを溶解させるとともに、生成されるガス溶解水ｗ３を加圧して追炊用加熱部３に導き、加熱されたガス溶解水ｗ３を、復路において減圧弁１８で減圧してマイクロバブル化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して浴槽内に戻す風呂設備に関するとともに、そのような風呂設備の運転方法に関する。

微細気泡（以下、マイクロバブルと呼ぶ）技術は、もともとは下水の汚泥処理において加圧浮上法として用いられてきた。最近になって、マイクロバブルが帯電効果、圧縮効果、生活活性効果など、種々の有用な特徴を持っていることが判ってきた。特に、生活活性の効果に関しては、マイクロバブルは血流促進効果があり、マイクロバブルを利用した入浴システムが、温浴効果に優れているという報告がある。

マイクロバブルの生成方法としては、加圧溶解法、空気せん断法、フィルター法、超音波法等が知られている。業務用又は家庭用の入浴システムには、加圧溶解法による微細気泡発生装置が主に用いられており、これを利用した家庭用の入浴システムがすでに商品化されている。

例えば、特許文献１には、液体に気体（空気）が飽和状態で溶解した飽和溶液を製造する飽和溶液製造装置と、浴槽に取り付けた気泡発生ノズル及び給湯手段から構成される微細気泡風呂が記載されている。
この特許文献１に記載の技術では、飽和溶液製造装置は、〔００１２〕に記載されているように、液体と気体とを混合攪拌して飽和溶液を製造する。この装置で製造された飽和溶液は、給湯手段により発生される湯水と合流され、気泡発生ノズルに導かれて、浴槽内に減圧状態で送り込まれてマイクロバブルが生成される。
この技術は飽和溶液製造装置の存在を前提としている。

特許文献２には、炭酸ガスボンベより供給される炭酸ガスを、アキュムレータで浴槽からの循環温水に加圧溶解させ、再び浴槽に戻すことで、溶解炭酸ガスをマイクロバブル化する方法が記載されている。この技術では、ボンベが必要となる。

特許文献３は、水の浄化等に利用される気泡発生装置に関するものであり、加熱沸騰手段を使用することによる微細気泡発生（マイクロバブル発生）のメカニズムが開示されている。
この文献に開示の技術では、ガスが溶解した溶解水をマイクロバブルを発生したい槽内に導入するのに、その導入路に加熱沸騰手段を設け、溶解水を加熱沸騰させることで、その部位でマイクロバブルを発生させ、多数のマイクロバブルが含まれた気液混合状態の水を槽内に導くことで、浴槽内にマイクロバブルを供給する。
この技術は、槽に接続される液路に加熱沸騰手段を設けるだけで、マイクロバブルを発生できるため、この構成を風呂に応用すれば、比較的安価にマイクロバブル風呂を実現できることとなる。

また、鉱泉のうち、炭酸ガスが１０００ｐｐｍ以上含まれているものは、炭酸泉と呼ばれ、従来より様々な病気の治療や療養、リハビリテーションなどに利用されてきた。特に炭酸泉は、血行不良の改善や、血行促進に効果的であると言われている。このような炭酸泉（炭酸温水）を家庭でも利用できるよう、家庭用の炭酸風呂が提案されている。

マイクロバルブ風呂を実現する技術とは関係なく、所謂、炭酸風呂を実現する技術として、特許文献４に開示の技術がある。この技術は燃焼式の追炊用加熱部を備えた風呂設備において、追炊用加熱部から排出される燃焼排ガスを浴槽水に溶解させ、排ガスが溶解した排ガス溶解水を浴槽に戻すことで、炭酸風呂を実現する。

具体的には、当該明細書、図１に示されるように、浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間に浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して浴槽内から追炊用加熱部に導かれる浴槽水を追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して浴槽内に戻す構成とされており、さらに、往路に、浴槽からの往き水を追炊用加熱部から発生する排ガスが溶解した排ガス溶解水とする気液接触室を設け、この排ガス溶解水を追炊用加熱部により加熱して、加熱水を浴槽内に戻す構成とされている。

特開２００５−０３４６２４号公報（図１） 特公平７−０７３５９３号公報（図１） 特開２０００−１８９９４６号公報（図１） 特開平６−２６９３７１号公報（図１）

以上、説明してきたように、風呂がマイクロバブル風呂或いは炭酸風呂として働くことは非常に好ましいが、上述の従来技術においては、それぞれ以下のような問題がある。

特許文献１に開示の技術の問題点
この文献に開示の技術では、浴槽、追炊用加熱部、両者間に渡って設けられる循環路といった基本的な風呂の設備機器に加えて、飽和液製造装置を別途備える必要があり、設備がコスト高になるとともに大型化し、一般家庭には、普及し難い。

特許文献２に開示の技術の問題点
この文献に開示の技術では、浴槽から追炊用加熱部に送られる浴槽水に、炭酸ガスボンベから供給される炭酸ガスを混入させて、気液混合状態にある浴槽水をポンプに送りこんで、圧縮した後、追炊用加熱部に供給する構成を取るため、常時、炭酸ガスを供給するには問題があるとともに、設備が大型化さらにはコスト高になるという問題がある。

特許文献３に開示の技術の問題点
この文献に開示の技術を風呂に応用すると、浴槽に接続される導入路に加熱沸騰手段を備えるのみで、一応、マイクロバブル風呂を実現できるが、ガスが溶解した溶解液の供給手法に関しては何ら開示されておらず、ガスが溶解した溶解液が連続的に供給されることを仮定しないと連続運転が出来ない。さらに、連続的に溶解液を供給できたとしても、加熱沸騰手段の配設位置で、加熱による気泡の発生を予定しているため、実質上、その部位で浴槽水は局所的な沸騰状態にあることとなり、加熱量が大きくなる。
逆に、この装置構成では、槽内に供給される温水の温度はマイクロバブルが発生できる温度とする必要が生じ、この条件に支配されるため、給湯加熱に本来求められる温度とは、乖離した温度に温水が設定される。

特許文献４に開示の技術の問題点
この文献に開示の技術は、本来的に炭酸風呂を実現するものであり、マイクロバブルを常時発生させることはできない。

本発明の目的は、少なくともマイクロバブル風呂としての機能を備え、さらには炭酸風呂としての機能をも備えることが可能で、比較的現状の風呂設備に近い設備構成で実現することができる風呂設備及びその設備の運転方法を得ることにある。

上記目的を達成するための、本願に係る、
浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備の運転方法の特徴手段は、
前記往路で、前記浴槽からの往き水の温度を低下させ、低温状態にある往き水にガスを溶解させるとともに、生成されるガス溶解水を加圧して前記追炊用加熱部に導き、
前記追炊用加熱部で加熱された前記ガス溶解水を、前記復路において減圧を伴ってマイクロバブル化して浴槽内に戻すことにある。

この方法を使用する風呂設備は、
前記往路に、前記浴槽からの往き水の温度を低下させる往き水冷却手段と、当該往き水冷却手段により低温化された往き水にガスを溶解させてガス溶解水とするガス溶解手段とを設け、
前記ガス溶解水を加圧して前記追炊用加熱部に導く導入手段を設け、
前記復路に減圧弁を設けて構成できる。

この風呂設備を使用する場合の、マイクロバブルの発生原理を、ガスが空気の場合を例にとって図２に基づいて説明する。
図２は、横軸に水の水圧を、縦軸に空気の溶解度を採った図面であり、斜め右方向に上昇する傾斜線が、空気の飽和線を示している。この線から判明するように、圧力の上昇に伴って溶存空気量は上昇する。さて、同図には、二本の飽和線が記載されているが、上側に位置する飽和線Ｉが水温が２５℃における飽和線であり、下側に位置する飽和線ＩＩが水温が４０℃における飽和線である。これら二本の飽和線の比較で、水温が高い程、飽和状態にあって、溶存空気量が下がることが判る。

当該図において、ｓ１，ｓ２，ｓ３及びｓ４は、本願が問題とする循環路中での特定位置での溶存空気量を示したものである。
ｓ１は、循環路において空気が所定量溶解された状態を示しており、後述するように、この状態にあっては、水（往き水）は低温にあり、飽和線Ｉとの比較から空気が安定的に低温の水に溶解しうる状態にあることを示している。
ｓ２は、所定量の空気が溶解している水が、例えばポンプ及び加熱部で加圧及び加熱され昇圧された状態に対応している。加熱が行われると水の飽和線は、図２上、下降するが、空気量と飽和線ＩＩとの比較から水が加熱された状態でも、なお、安定的に空気が溶解できる状態にあることが判る。

ｓ３は、ｓ２で示す加圧状態にある水が減圧され、水が飽和する状態を示したものである。この状態ｓ３からさらに減圧が進むと、加熱状態にある水において空気は溶解することができず、気泡（マイクロバブル）となる。このようにして水が低圧の飽和状態に戻った状態がｓ４に示す状態である。このとき、状態ｓ１と状態ｓ２とでは、当然に溶存空気量は減少している。

以上が、本願におけるマイクロバブル発生のメカニズムであるが、以下、本願に係る風呂設備の構成に従ってその発生状況を説明する。
本願に係る浴槽設備では、浴槽内から追炊用加熱部に至る往路に、浴槽からの往き水の温度を低下させる往き水冷却手段を設け、先ず、往き水の温度を低下させる。例えば、図２に示す様に、往き水の温度を４０℃から２５℃に低下させる。この状況では、マイクロバブルを発生した後の浴槽水は、溶存ガスが低い状態ｓ４である。水は冷却され飽和線が上昇した状態にあることから、この状態では、溶存ガス濃度は低く、なおガスの溶け込みを許容できる状態に維持される。

この状態から、低温状態にある低温往き水はガス溶解手段に導かれ、溶存ガス濃度が上昇される。この状態が図２に示すｓ１の状態である。このとき、往き水は低圧状態にある。

さらに、ガス溶解手段により生成されるガス溶解水は導入手段に導かれ加圧状態とされるとともに、追炊用加熱部に導かれる。この状態が図２においてｓ２で示す状態であるが、状態ｓ１，ｓ２間で溶存ガス量は変化しないため、横軸に平行な変化となる。導入手段により昇圧されたガス溶解水は追炊用加熱部で加熱操作を受ける。本願にあっては、この追炊用加熱部における加熱は、必ずしも沸騰を伴う必要はない。この加熱操作により、その飽和線は図２上で下側へ移動する。即ち、飽和線ＩＩの状態となる。

追炊用加熱部から吐出される加圧加熱状態にある浴槽水は、減圧手段である減圧弁に導かれ、この部位で、図２におけるｓ２、ｓ３、ｓ４間に渡る減圧操作を受ける。ここで、ｓ２からｓ３に渡る操作は単なる減圧であり、ｓ３からｓ４に渡っては、変化が飽和線ＩＩを辿るため、ガス発生を伴うこととなりマイクロバブルが生成される。

結果、本願では、浴槽水の冷却、ガス溶解、加圧、加熱、減圧を経る一連の操作を実行することで、追炊用加熱部を利用して良好にマイクロバブルを発生させることができる。即ち、マイクロバブルの発生を連続且つ恒常的に、確実に行うことができる。

さて、浴槽水に溶解させるガスとしては、空気と追炊用加熱部で生成される排ガスとの混合ガス又は空気とすることができる。
混合ガスとする場合は、風呂に炭酸風呂としての機能も兼ね備えさせることができる。一方、空気のみを使用する場合は、空気の溶解度が比較的低いことから、マイクロバブル化が比較的容易となる。

以上説明した構成にあっては、風呂が必ずしも炭酸風呂となることを要件とするものではないが、積極的に炭酸風呂を実現する構成としては、以下のような構成を採用することが好ましい。
即ち、この例における本願に係る、浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備の特徴構成は、前記往路に、路内を流れる往き水の温度を低下させる往き水冷却手段と、前記往き水冷却手段により冷却された往き水に、前記追炊用加熱部から発生する排ガスを溶解させて排ガス溶解水とする気液接触室とを設け、
前記排ガス溶解水を前記追炊用加熱部により加熱し、追炊用加熱部から吐出される排ガス溶解水を前記復路に備えられる減圧弁を介して浴槽内に戻す構成を有することにある。

この特徴構成を備えた風呂設備にあっては、
浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備を運転するに、
前記往路において、路内を流れる往き水の温度を低下させ（往き水冷却工程）、この往き水冷却工程で冷却された往き水を前記追炊用加熱部から発生する排ガスが溶解した排ガス溶解水とし（排ガス溶解水生成工程）、生成される前記排ガス溶解水を前記追炊用加熱部により加熱し、当該追炊用加熱部から吐出される排ガス溶解加熱水を前記復路に備えられる減圧弁を介して減圧してマイクロバブル化する（減圧工程）前記浴槽内に戻す形態を取ることとなる。

この風呂設備にあっては、先ず、往路で、路内を流れる往き水の温度を往き水冷却手段により低下させる。そして、気液接触室において、冷却された往き水を追炊用加熱部から発生する排ガスが溶解した排ガス溶解水とすることで、往き水に炭酸ガスが溶解した炭酸泉となる。ここで、この例における風呂設備にあっても、浴槽水は浴槽内と追炊用加熱部との間における循環構造を取るため、この気液接触室から浴槽へ到る路程にあっては、排ガス溶解水が浴槽内へ押し込まれるだけの水頭を有する構成とされる。従って、少なくとも気液接触室から減圧弁に到る経路において、この経路を流れる排ガス溶解水は所定の水頭を有するもの（即ち加圧されたと同様な状態）とされる。

このようにして得られた排ガス溶解水は追炊用加熱部に導かれ、この部位で排ガス溶解水が加熱される。排ガスが溶解している液を追炊用加熱部等で急速加熱すると、先に図２をもって説明した飽和線Ｉが飽和線ＩＩである下降した状態となる。

その後、加熱状態にある排ガス溶解水は減圧弁を介して減圧され浴槽内に戻される。この減圧過程において、図２で、状態ｓ２、ｓ３を経てｓ４を到る状態として説明した変化が発生し、排ガス溶解水は、先に説明したと同様の原理に基づいてマイクロバブルを発生する。

従って、本願にあっては、浴槽―追炊用加熱部間に亘る循環形態で、往き水の冷却、排ガスの溶解、減圧の各操作を順に繰り返し、炭酸風呂形態におけるマイクロバブルの発生を連続且つ恒常的に、確実に行うことができる。

このように、炭酸風呂の実現を主な目的として、排ガスと往き水との気液接触室を設けて排ガス溶解水を得る風呂設備にあっては、前記排ガス溶解水に空気も溶解していることが好ましい。炭酸ガスと空気との溶解度は異なり、後者のほうが溶解し難いため、気泡形成（バブル化）には有利であるためである。

本願におけるマイクロバブル発生の基本は、できるだけ多くのガスを往き水に溶解させてマイクロバブル量を増加させるとともに、飽和状態を発生し易くする、あるいは、浴槽内の溶液との関係で、追炊用加熱部による加熱により飽和状態に近いガス溶解水を容易に得ることにある。

この目的に対して、浴槽内の水を冷却し、その冷却状態でガスを溶解させ、低温状態で得られたガス溶解水（浴槽水よりは低温にある）を、追炊用加熱部で急激に加熱することで、ガスの飽和線をまたいだ変化（比較的多くのガスが溶解している状態で飽和に達していない状態から、過飽和状態にもっていく大きな変化）を良好に発生させることができる。

以上説明してきたように、マイクロバブル風呂及び炭酸風呂とも、入浴設備として非常に高い温浴効果があるといわれているが、両者の機能を共に備えた入浴設備は現在のところ知られていない。
これに対して、本願にあっては、単一の風呂設備が、常時・安定的にマイクロバブル風呂として働くことが可能で、且つ炭酸風呂機能を容易に追加でき、温浴効果については相乗効果が得られ、従来の炭酸風呂やマイクロバブル風呂を凌駕する大きな温浴効果を得られる。

また、マイクロバブルには、炭酸泉にはない洗浄効果があることが知られている。更に、炭酸風呂は一般に視覚的効果が少なく、一般消費者からのニーズは低い問題があったが、マイクロバブル化することで、炭酸温水を乳白色とすることができる。
このようにして、従来よりも安価に、高い温浴効果と洗浄効果及び視覚効果を兼ね備えた入浴設備を提供することが可能となった。

本発明に係る風呂設備１の構成及びその運転方法に関して、以下、説明する。
本願は、図１及び２に示す第一の実施形態と、図３以降に示す第二の実施形態からなり、前者は、往き水の冷却、ガス混合、往き水加圧、追炊用加熱部による加熱、減圧弁による減圧を経てマイクロバブルを減圧弁部位で発生させるものに関し、後者は、往き水の冷却、往き水に対する水頭の付与、排ガスの溶解、追炊用加熱部による加熱、減圧弁による減圧を経てマイクロバブルを減圧弁部位で発生させるものに関する。

第一の実施形態
図１は、本願に係る風呂設備１の構成の概略を示す図面である。
図示するように、本願に係る風呂設備１は、浴槽２と、この浴槽２に対して設けられている追炊用加熱部３との間に渡って浴槽水ｗ１が循環する循環路４を備えて構成されている。本願にあっては、この浴槽水ｗ１が循環路４内にある状態では、その状態に従って、往き水ｗ２、ガス溶解水ｗ３、飽和ガス溶解水ｗ４と区別して呼ぶ。ここで、飽和ガス溶解水ｗ４は、ガスが飽和状態近くまで溶解している溶解水であり、一部過飽和になっているものも含む概念である。

浴槽２に設けられた吸引口２ａから追炊用加熱部３に至る往路５には、吸引口２ａ側から往路５内を流れる往き水ｗ２を冷却する冷却機構６が備えられるとともに、その下流側にガス混合室７が設けられている。このガス混合室７で、冷却後の往き水ｗ２に空気が混入されガス溶解水ｗ３が生成される。このガス溶解水ｗ３は追炊用加熱部３に送られ、加熱されて、本願にいう飽和ガス溶解水ｗ４となる。追炊用加熱部３から浴槽２の戻り口２ｂに至る復路８には、路内を流れる飽和ガス溶解水ｗ４を減圧する減圧弁１８が備えられている。この循環路４内での循環は、循環路４に設けられた循環ポンプ９により可能となっている。

冷却機構６
この冷却機構６は、吸引口２ａより吸引された浴槽水ｗ１である往き水ｗ２を冷却するための機構であり、追炊用加熱部３のファン１２に吸引される比較的低温の外気との熱交換により、例えば、往き水ｗ２を図２に示したように、２５℃近くまで冷却する。その目的から、この配管部位１０には熱交換用のフィン１０ａを備えており、この部位１０が本願にいう往き水冷却手段を構成する。

ガス混合室７
上記のようにして冷却された往き水ｗ２は、ガス混合室７に送られる。
このガス混合室７では、外気を吸引して往路を流れる往き水ｗ２に空気を吹き込み混合して溶かし込むように構成されており、浴槽水ｗ１はガス溶解水ｗ３となる。
この気液接触室７０内における、往き水ｗ２あるいはガス溶解水ｗ３の温度及び圧力に関して説明しておくと、浴槽水ｗ１の温度が４０℃の場合、この部位の水温は、その温度より前記冷却手段の働きにより１５℃程度低く設定されている。一方、圧力は、ほぼ大気圧に近い状態となっている。

追炊用加熱部３
追炊用加熱部３は、所謂、フィンアンドチューブ型の構造を採用しており、バーナ１３からの排ガスｇが有する熱とチューブ１５内を流れるガス溶解水ｗ３との間で熱交換を行なわせ、ガス溶解水ｗ３を加熱するという構造から、通常の追炊用加熱部と変わるところはない。但し、加熱の対象となるガス溶解水ｗ３は空気がある程度溶解したガス溶解水ｗ３であり、これが、この追炊用加熱部３の熱交換部１６において急速加熱されるため、飽和状態に近い飽和ガス溶解水とされる点で異なる。

この追炊用加熱部３における加熱に関して、さらに詳細に説明すると、追炊用加熱部３に送られてくるガス溶解水ｗ３の温度は、浴槽水ｗ１の温度を４０℃として、２５℃程度である。加熱後の飽和ガス溶解水ｗ４は、４０℃程度であり、その圧力は０．１６ＭＰａ（ゲージ圧：以下同じ）程度となる。

減圧弁１８
この減圧弁１８は、内部を流れる流体の圧力を所定の圧力まで急速に減圧するための弁であり、本願の風呂設備１の場合、浴槽２に設けられた戻り口２ｂにおける圧力程度まで積極的に減圧する。この減圧弁１８は、弁内に狭隘路部（図示省略）を備え、上記のように、不安定な状態にある飽和ガス溶解水ｗ４を内部で急速に減圧する。その部位で、ガスｇが、マイクロバブル（気泡）ｍｂとなる。そして、このようにして生成されたマイクロバブルｍｂを戻り口２ｂを介して浴槽２内に戻す。
結果、本願に係る風呂設備１では、常時、安定した状態でマイクロバブルｍｂを得ることができる。ここで、ガス混合室７において混合する空気に、追炊用加熱部３から発生する排ガスを混合しておくと、炭酸風呂としての機能も備える構成とすることができる。

第二の実施形態
図３は、本願に係る風呂設備１の別構成例の概略を示す図面である。
図示するように、この風呂設備１にあっても、浴槽２と、この浴槽２に対して設けられている追炊用加熱部３との間に渡って浴槽水ｗ１が循環する循環路４を備えて構成されている。この浴槽水ｗ１が循環路４内にある状態では、その状態に従って、往き水ｗ２、排ガス溶解水（ガス溶解水ｗ３の一種）ｗ３０、飽和ガス溶解水ｗ４と区別して呼ぶ。

浴槽２に設けられた吸引口２ａから追炊用加熱部３に至る往路５には、吸引口２ａ側から往路５内を流れる往き水ｗ２を冷却する冷却機構６が備えられるとともに、その下流側に気液接触室７０が設けられている。この気液接触室７０では、冷却後の往き水ｗ２が排ガス溶解水ｗ３０となり、追炊用加熱部３において飽和ガス溶解水ｗ４となる。前記追炊用加熱部３から浴槽２の戻り口２ｂに至る復路８には、路内を流れる飽和ガス溶解水ｗ４を減圧する減圧弁１８が備えられている。この循環路４内での循環は、循環路４に設けられた循環ポンプ９により可能となっている。

また、前記気液接触室７０内において形成される往き水ｗ２・排ガス溶解水ｗ３０の液面Ｌ１は、浴槽２内の浴槽水ｗ１の液面Ｌ２より鉛直方向で高く設定されており、気液接触室７０から追炊用加熱部３を介しての浴槽２内への送り込みが可能となっている。

冷却機構６
この冷却機構６は、吸引口２ａより吸引された浴槽水ｗ１である往き水ｗ２を冷却するための機構であり、往路５を構成する配管を比較的温度の低い外気と熱交換可能に構成されている。ここで、外気との熱交換により１５℃冷却するための部位である。
その目的から、この配管部位１０には熱交換用のフィン１０ａを備えており、この部位１０が本願にいう往き水冷却手段を構成する。

気液接触室７０
上記のようにして冷却された往き水ｗ２は、気液接触室７０に送られる。
図３に示されるように、追炊用加熱部３の吸気・排気系と、気液接触室７０の室内空間とは連通されるとともに、排気口１１を除いて、内部空間が閉空間を成すように構成されている。この構成にあっては、追炊用加熱部３の吸気ファン１２により吸気された外気は、バーナ１３において燃焼に使用された後、気液接触室７０内に導かれ、所定成分が往き水ｗ２に溶解した後、排気口１１を介して外部に排出される。

気液接触室７０内には、前記循環ポンプ９により送られてくる往き水ｗ２を散布する散布装置１４が複数備えられており、この室７内の下部領域において排ガス溶解水ｗ３０が、所定の鉛直方向位置で液面Ｌ１を形成できるように構成されている。追炊用加熱部３より排出されてくる排ガスｇは、往き水ｗ２の散布部位に導入され、排ガスｇが溶解することで、排ガス溶解水ｗ３０となる。気液接触を終えた排ガスｇは、排気口１１から排出される。
この気液接触室７０内における、往き水ｗ２あるいは排ガス溶解水ｗ３０の温度及び圧力に関して説明しておくと、浴槽水ｗ１の温度が４０℃の場合、この部位の水温は、その温度より前記冷却手段の働きにより１５℃、低く設定されている。一方、この気液接触室７０の位置に関連して、減圧弁１８に到る部位において所定の水頭を有するものとなる。
この気液接触室７０にあっては、散布状態にある往き水ｗ２及び排ガス溶解水ｗ３０の液面Ｌ１において、排ガスｇと往き水ｗ２の接触が起こり、往き水ｗ２に排ガスｇが溶解した排ガス溶解水ｗ３０となる。この排ガス溶解水ｗ３０は、実際上は炭酸水であり、空気もある程度溶解している。

追炊用加熱部３
先にも示したように、追炊用加熱部３は、所謂、フィンアンドチューブ型の構造を採用しており、通常の追炊用加熱部と変わるところはない。但し、加熱の対象となる排ガス溶解水ｗ３０は低温状態で気液接触を行う気液接触室７０から導かれることより、排ガスｇに関して、比較的多くの排ガスが溶け込んだ排ガス溶解水ｗ３０であり、これが、この追炊用加熱部３の熱交換部１６において急速加熱されるため、飽和状態に近い排ガス溶解水（この溶解水を飽和ガス溶解水ｗ４と呼ぶ）とされる点で異なる。

この追炊用加熱部３における加熱に関して、さらに詳細に説明すると、追炊用加熱部３に送られてくる排ガス溶解水ｗ３０の温度は、浴槽水ｗ１の温度を４０℃として、２７〜２８℃程度であり、その圧力は０．２ＭＰａ程度である。加熱後の過飽和排ガス溶解水ｗ４は、４２〜４３℃程度である。

後に炭酸ガスの溶解度曲線を使用して説明するように、炭酸ガスが飽和に近い状態で溶液中に溶解した溶解水を上記のように温度・圧力で変化させると、本来的には、溶解状態にあるガスが気泡となって溶液中に形成されるはずである。
しかしながら、発明者らの検討では、追炊用加熱部３の熱交換部１６では、加熱が急速に起こり、さらに、溶液の移流速度も所定速度以上に保たれることにより、排ガスｇがその飽和状態を超えて溶解した過飽和状態となる。即ち、本願構成では、追炊用加熱部３からその下流側に設けられる減圧弁１８に至るまでの間で、過飽和排ガス溶解水ｗ４は不安定な状態を維持される。

減圧弁１８
この減圧弁１８は、内部を流れる流体の圧力を所定の圧力まで急速に減圧するための弁であり、本願の風呂設備１の場合、浴槽２に設けられた戻り口２ｂにおける圧力程度まで積極的に減圧する。この減圧弁１８は、弁内に狭隘路部（図示省略）を備え、上記のように、不安定な状態にある過飽和排ガス溶解水ｗ４を内部で急速に減圧する。その部位で、排ガスｇ（主には溶解している炭酸ガス成分）が、マイクロバブル（気泡）ｍｂとなる。そして、このようにして生成されたマイクロバブルｍｂを戻り口２ｂを介して浴槽２内に戻す。
結果、本願に係る風呂設備１では、常時、安定した状態でマイクロバブルｍｂを得ることができるとともに、炭酸風呂を楽しむことができる。

以上が、本願に係る風呂設備１及びその運転方法に関する説明であるが、以下、本願構成を採用することにより、マイクロバブル風呂あるいはマイクロバブル機能を伴った炭酸風呂としての機能を有する風呂を実現できる理由に関して説明する。

この説明は、空気を直接マイクロバブル源とする場合と、炭酸ガス（二酸化炭素）をマイクロバブル源とする場合との差の説明であるが、実際は、燃焼排ガスには所定量の炭酸ガスが含有されていることから、空気単独若しくは排ガス（この排ガス中には炭酸ガス及び空気が含まれている）を使用してマイクロバブル風呂を実現する構成の説明となる。

図４、図５は、それぞれ、炭酸ガスの溶解度曲線、及び前記炭酸ガスの溶解度曲線から理論的に導かれる炭酸ガス飽和水の加熱とマイクロバブル発生量との関係を示したものである。
図６、図７は、それぞれ、空気の溶解度曲線、及び前記空気の溶解度曲線から理論的に導かれる空気飽和水の加熱とマイクロバブル発生量との関係を示したものである。

これらの図において「市販レベル」と記載しているのは、市販のマイクロバブル装置において、発生することが可能なマイクロバブルの量を、その溶液に対する比として示したものである。市販の製品において発生されているマイクロバブル量と溶液量との関係は、マイクロバブル量（ｍｌ）／溶液量（ｍｌ）で、０．０１５（ｍｌ／ｍｌ）程度である。 従って、この程度の量のマイクロバブルを発生できれば、充分、実用に供することが可能である。

図４、５を参照して、マイクロバブルの生成に関して、まず説明する。説明に際しては、ガスの溶解状態が飽和線を越えた部分のみを議論するが、図２で説明したように、溶液の減圧で飽和に至り、気泡発生に到る状態を議論するには、このような過飽和の状態を問題とすれば充分だからである。

図４に示すように、炭酸ガスの溶解度は、温度の上昇に従って低下する。
一方、図４の右上部に拡大して示すように、例えば、４０℃で飽和状態にある炭酸ガス溶解水（図上ａ´で示す状態にある）が加熱により４３℃まで温度上昇した場合、過飽和炭酸ガスは図上ｂ´で示す状態となる。ここで、過飽和状態が破れると、マイクロバブルが発生することとなり、その量は、ｂ´で示す量とｃでの飽和溶解度までの差となる。
この理論的なマイクロバブルの発生量を示したのが、図５である。図示するように、マイクロバルブの発生は４０℃を起点とすることができ、２〜３℃程度の比較的小さな温度上昇で、市販レベルのマイクロバブルを発生することが可能であることが判る。

即ち、一般的な風呂の浴槽水の温度である４０℃を基準に考えると、この温度・大気圧状態で炭酸ガスが飽和状態で水に溶解している（図４上、ａ´の点にある状態）と、２〜３℃の昇温加熱（同、ｂ´の点にある状態）、及び減圧に伴う飽和溶液への復帰（同、ｃの点にある状態）で、少なくとも市販レベルの炭酸ガスをマイクロバブルとすることが可能となる。

一方、対応する図６、７を参照すると、空気の場合は、比較的温度の低い２０℃近辺においては、上記のように比較的多くのマイクロバブルを発生することが可能であるが、例えば、一般的な風呂の温度である４０℃近辺においては、２〜３℃加熱する程度では、生成されるマイクロバブルの量が炭酸ガスに及ばない。発明者らの検討結果では、約３０倍の差がある。
要約すると、上記の加熱を行うだけでも、空気の場合と比較して炭酸ガスの場合は、多量のマイクロバブルを確保することが可能となる。

さて、先に示した実施の形態においては、往路５に冷却機構６を備えることで、排ガス溶解水ｗ３０（往き水ｗ２）の温度は３７℃程度より低下している。この温度状態は、追炊用加熱部３入口部位までほぼ保たれる。この場合に発生する現象について、再度、図４の右上図を使用して説明する。

一般的な風呂の浴槽水ｗ１の温度である４０℃の往き水ｗ２は冷却機構６により冷却を受け、３７℃より温度低下を起こした状態で気液接触させ、加熱、減圧を減ることで、飽和状態となる（図４上、ａの点にある状態）。例えば、追炊用加熱部３に送られ少なくとも６℃の昇温加熱を受け（同、ｂの点にある状態）、減圧弁１８により減圧されると、過飽和状態から飽和溶液へ急激に戻され（同、ｃの点にある状態）、少なくとも市販レベルの量の炭酸ガスをマイクロバブルとすることができる。

浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備において、マイクロバブル風呂として常時使用することができる風呂設備を得ることができた。

本願に係る風呂設備の設備構成を示す図 空気の溶解度曲線を示す図 本願に係る風呂設備の設備構成を示す図 炭酸ガスの溶解度曲線を示す図 炭酸ガス飽和水の加温とマイクロバブル発生量との関係を示す図 空気の溶解度曲線を示す図 空気飽和水の加温とマイクロバブル発生量との関係を示す図

符号の説明

１ 風呂設備
２ 浴槽
２ａ 吸引口
２ｂ 戻り口
３ 追炊用加熱部
４ 循環路
６ 冷却機構
７ ガス混合室
８ 減圧弁
１０ａ フィン
７０ 気液接触室
ｇ 排ガス
ｍｂ マイクロミスト
ｗ１ 浴槽水
ｗ２ 往き水
ｗ３ ガス溶解水
ｗ３０ 排ガス溶解水
ｗ４ 過飽和排ガス溶解水

Claims (6)

1. 浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備の運転方法であって、
   前記往路で、前記浴槽からの往き水の温度を低下させ、低温状態にある往き水にガスを溶解させるとともに、生成されるガス溶解水を加圧して前記追炊用加熱部に導き、
   前記追炊用加熱部で加熱された前記ガス溶解水を、前記復路において減圧を伴ってマイクロバブル化して浴槽内に戻す風呂設備の運転方法。
2. 前記ガスが、空気と前記追炊用加熱部で生成される排ガスとの混合ガス又は空気である請求項１記載の風呂設備の運転方法。
3. 浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備であって、
   前記往路に、前記浴槽からの往き水の温度を低下させる往き水冷却手段と、当該往き水冷却手段により低温化された往き水にガスを溶解させてガス溶解水とするガス溶解手段とを設け、
   前記ガス溶解水を加圧して前記追炊用加熱部に導く導入手段を設けるとともに、
   前記復路に減圧弁を設けた風呂設備。
4. 前記ガスが、空気と前記追炊用加熱部で生成される排ガスとの混合ガス又は空気である請求項３記載の風呂設備。
5. 浴槽内と燃焼型の追炊用加熱部との間を浴槽水が循環する循環路を備え、往路を介して前記浴槽内から前記追炊用加熱部に導かれる浴槽水を前記追炊用加熱部で加熱するとともに、復路を介して前記浴槽内に戻す風呂設備であって、
   前記往路に、路内を流れる往き水の温度を低下させる往き水冷却手段と、前記往き水冷却手段により冷却された往き水に、前記追炊用加熱部から発生する排ガスを溶解させて排ガス溶解水とする気液接触室とを設け、
   前記排ガス溶解水を前記追炊用加熱部により加熱し、追炊用加熱部から吐出される排ガス溶解水を前記復路に備えられる減圧弁を介して前記浴槽内に戻す風呂設備。
6. 前記排ガス溶解水に空気も溶解している請求項５記載の風呂設備。

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