JP2008284109A - 微細気泡発生装置と微細気泡の発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内への水の供給を開始してから、より早く浴槽内に微細気泡を発生させることができる微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】微細気泡発生装置は、タンクと、タンクに接続されている第１水路と、第１水路に介装されているポンプと、空気導入路と、空気導入路を開閉する空気弁と、タンクと浴槽を接続する第２水路と、第２水路と浴槽の接続部に設置される減圧ノズルと、第２水路を開閉する給水弁と、制御装置を備えている。制御装置は、空気弁を開いて、タンク内に空気を導入するステップと、空気導入後に空気弁を閉じ、給水弁を閉じた状態でポンプを作動して、タンク内に空気溶解加圧水を貯めるステップと、タンク内の圧力が上昇したときに給水弁を開くことによって、空気溶解加圧水を浴槽に送り出すステップを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる装置と、その方法に関する。

浴槽内に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置が知られている。特許文献１には、従来技術に係る微細気泡発生装置が開示されている。この微細気泡発生装置は、タンクと、循環水路と、空気導入路と、制御装置（コントローラ）を備えている。循環水路は、第１水路と第２水路を備えている。第１水路は、上流端が浴槽に接続されており、下流端がタンクに接続されている。第２水路は、上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続されている。第１水路には、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプが介装されている。第２水路と浴槽の接続部には減圧ノズル（噴出ノズル）が設置されている。空気導入路には、空気導入路を開閉する空気弁が介装されている。制御装置は、ポンプと空気弁を制御する。

この微細気泡発生装置は、水が貯められている浴槽に空気を溶解している加圧水を供給することによって、浴槽内に微細気泡を発生させる（すなわち、浴槽内の水の中に微細気泡を発生させる）。
この微細気泡発生装置を作動させると、最初に制御装置が空気弁を開く。すると、タンク内の水が第２水路を通って浴槽内に流れ込み、タンク内の水位が下がる。それとともに、空気が空気導入路を通ってタンク内に導入される（空気導入ステップ）。
タンク内に空気を導入したら、制御装置が空気弁を閉じるとともにポンプを作動させる。すると、浴槽内の水が第１水路を通ってタンク内に供給される。このとき、ポンプによって加圧された水がタンク内に供給される。タンク内に供給された水は、第２水路と減圧ノズルを通って浴槽内に流れ込む。しかしながら、減圧ノズルの流路抵抗が高いので、浴槽内に流れ込む水量は、第１水路からタンク内に供給される水量に比べて少ない。したがって、タンク内に水が貯まり、タンク内の水位が徐々に上昇する。タンク内の水位が上昇するにつれて、タンク内の圧力が上昇する。タンク内に供給された水がタンク内に貯まっている水の水面等に衝突するときには、水の中に空気が巻き込まれる。このとき、タンク内の圧力が高いので、水の中に巻き込まれた空気は水に溶解する。すなわち、タンク内に水が供給されることで、タンク内に空気を溶解している加圧水（以下では、空気溶解加圧水という）が貯まる。上述したように、タンク内に貯まっている空気溶解加圧水の一部は、第２水路と減圧ノズルを通って浴槽内に流れ込む。すなわち、空気溶解加圧水が浴槽に供給される（給水ステップ）。浴槽内に流れ込んだ空気溶解加圧水は、減圧ノズルを通過した時に急激に減圧される。すると、水に溶解していた空気が微細気泡となる。すなわち、浴槽内に多量の微細気泡が発生する。浴槽内に微細気泡が発生すると、浴槽内の水が白濁する。
タンク内の水位が満水に近い水位まで上昇すると、タンク内の空気がほとんど無くなる。すると、タンク内の水に空気を溶解させることができなくなる。したがって、制御装置は、タンク内の水位が所定水位まで上昇したら、再度、空気導入ステップを実行する。空気導入ステップと給水ステップを繰り返し実行することで、断続的に浴槽内に微細気泡を発生させることができる。

特開２００１−１７０６１８号公報

上述したように、特許文献１の微細気泡発生装置では、タンク内の水を浴槽に供給しながらタンク内に水を貯める。したがって、タンク内への水の供給を開始してから、タンク内の圧力が空気を溶解させるのに必要な圧力に上昇するまでに時間がかかる。タンク内の圧力が低い状態では、タンク内の水にほとんど空気が溶解しない。したがって、浴槽に供給される水にほとんど空気が溶解しておらず、浴槽内に微細気泡を発生させることができない。このような理由から、特許文献１の微細気泡発生装置は、タンク内への水の供給を開始してから浴槽内に微細気泡が発生するまでに、約３０秒の時間がかかる。すなわち、特許文献１の微細気泡発生装置は、タンク内への水の供給を開始してから浴槽内に微細気泡が発生するまでに非常に長い時間を要するという問題があった。特に、空気導入ステップと給水ステップを繰り返し実行する場合、このように浴槽内で微細気泡が発生しない時間が長いと、浴槽内の水を白濁した状態に維持することができない。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、タンク内への水の供給を開始してからより早く浴槽内に微細気泡を発生させることができる微細気泡発生装置を提供することを目的とする。

本発明の微細気泡発生装置は、空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる。この微細気泡発生装置は、タンクと、第１水路と、ポンプと、空気導入路と、空気弁と、第２水路と、減圧ノズルと、給水弁と、制御装置を備えている。第１水路は、上流端が水供給源に接続可能であり、下流端がタンクに接続されている。ポンプは、第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出す。空気導入路は、タンク内に空気を導入する。空気弁は、空気導入路を開閉する。第２水路は、上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続可能である。減圧ノズルは、第２水路と浴槽の接続部に設置される。給水弁は、第２水路に介装されており、第２水路を開閉する。制御装置は、ポンプと、空気弁と、給水弁を制御する。そして、制御装置が、空気弁を開いて、タンク内に空気を導入する空気導入ステップと、タンク内に空気を導入した後に空気弁を閉じるとともに、給水弁を閉じた状態でポンプを作動させることによって、タンク内に水を供給して空気を溶解した加圧水をタンク内に貯める貯水ステップと、貯水ステップによってタンク内の圧力が上昇した時に、空気弁を閉じた状態を維持し、かつ、ポンプを作動させた状態を維持しながら給水弁を開くことによって、空気を溶解した加圧水をタンクから第２水路と減圧ノズルを介して浴槽に送り出す給水ステップを実行することを特徴とする。
なお、「接続」とは、一方の構成物から他方の構成物へ水または空気が流れることが可能な状態にすることをいう。例えば、「一方の構成物と他方の構成物が接続されている」との表現は、「一方の構成物と他方の構成物が物理的に直接接続されており、それらの構成物間を水（または空気）が流れることが可能な状態」のみならず、「一方の構成物と他方の構成物が水路（または空気路）を介して接続されており、それらの構成物間を水（または空気）が流れることが可能な状態」をも意味する。

この微細気泡発生装置では、制御装置が空気導入ステップを実行することにより、タンク内に空気が導入される。空気導入ステップを実行すると、制御装置は、貯水ステップを実行する。貯水ステップでは、空気弁と給水弁を閉じた状態で、ポンプを作動させる。すると、第１水路からタンク内に加圧された水が供給される。このとき、空気弁と給水弁が閉じているので、タンクは密閉されている。密閉されたタンク内に加圧された水が供給されるので、タンク内の圧力が急激に上昇する。したがって、短時間でタンク内に空気溶解加圧水が貯まる。制御装置は、タンク内の圧力が上昇したときに、給水弁を開く（給水ステップ）。これによって、タンク内の空気溶解加圧水が浴槽に供給され、浴槽内に微細気泡が発生する。給水弁を開いた後は、タンク内の圧力は若干低下する。しかしながら、ポンプがタンクに水を送り続けているので、タンク内の圧力は水に空気を溶解させるのに十分な圧力に維持される。したがって、引き続きタンクから浴槽に空気溶解加圧水を供給しながら、タンク内に空気溶解加圧水が貯められる。タンク内の水位が十分に上昇したら、再度、空気導入ステップから給水ステップを実行することで、浴槽内に微細気泡を発生させることができる。
このように、この微細気泡発生装置では、タンク内へ水を供給し始める際には、タンクを密閉しておく。したがって、急激にタンク内の圧力が上昇し、短時間でタンク内に空気溶解加圧水を貯めることができる。制御装置は、タンク内の圧力が上昇した時に給水弁を開くので、タンク内へ水を供給し始めた直後から浴槽内に微細気泡を発生させることができる。
なお、上記の空気導入ステップでは、空気弁を開いた状態でタンク内の水をタンク外に排出することができる何れの構成をも採用することができる。例えば、空気弁と給水弁を開いて、タンク内の水を浴槽内に流れ込ませてもよい。また、タンクまたは第２水路に排水路を接続しておき、排水路を介してタンク内の水を排出してもよい。

上述した微細気泡発生装置では、制御装置が、貯水ステップを開始してから所定時間経過後に給水ステップを実行してもよい。
タンク内の圧力は、貯水ステップを開始してから一定時間後に必要な圧力に達する。したがって、給水ステップを開始するタイミングを、貯水ステップを開始してからの経過時間によって制御しても、好適に浴槽に微細気泡を発生させることができる。

上述した微細気泡発生装置では、制御装置が、貯水ステップでタンク内の水位が所定水位に達した時に給水ステップを実行してもよい。
給水弁を閉じている状態では、タンク内の圧力は、タンク内の水位に略比例する。したがって、給水ステップを開始するタイミングを、タンク内の水位によって制御しても、好適に浴槽に微細気泡を発生させることができる。

本発明は、新たな微細気泡の発生方法をも提供する。この微細気泡発生方法は、タンク内に空気を溶解した加圧水を貯めておき、その加圧水を浴槽に供給することによって浴槽内で微細気泡を発生させる。この微細気泡発生方法は、タンク内に空気を導入する空気導入路を開いてタンク内に空気を導入する空気導入ステップと、タンク内に空気を導入した後に前記空気導入路を閉じるとともに、タンクと浴槽を接続する水路を閉じた状態でタンクに水を送り込むポンプを作動させることによって、タンク内に水を供給して空気を溶解した加圧水をタンク内に貯める貯水ステップと、水をタンク内に供給することによってタンク内の圧力が上昇した時に、前記給気路を閉じた状態を維持し、かつ、ポンプを作動させた状態を維持しながら、前記水路を開くことによって、空気を溶解した加圧水をタンクから浴槽に送り出す給水ステップを有している。
この微細気泡発生方法によれば、タンク内への水の供給の開始後すぐに、浴槽内に微細気泡を発生させることができる。

本発明によると、タンク内へ水を供給し始めた直後に、浴槽内で微細気泡を発生させることができる。空気導入ステップから給水ステップを繰り返し実行して断続的に浴槽内に微細気泡を発生させるときには、微細気泡が発生しない時間を短縮化することができる。したがって、浴槽内に微細気泡が存在している状態（すなわち、水が白濁している状態）を維持することができる。

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（特徴１）給水システムは、微細気泡発生装置と熱源機を備えている。
（特徴２）熱源機は、循環水路と、循環水路に介装されているポンプと、循環水路内の水を加熱する加熱器を備えている。
（特徴３）貯水ステップ及び給水ステップの実行時には、第１水路の上流端は循環水路の下流端に接続され、循環水路の上流端は浴槽に接続される。
（特徴４）貯水ステップ及び給水ステップの実行時には、制御装置は、微細気泡発生装置のポンプとともに熱源機のポンプを作動させる。
（特徴５）微細気泡発生装置は、上流端が第２水路の途中に接続されている排水路をさらに有している。
（特徴６）空気導入ステップの実行時には、排水路の下流端は循環水路の上流端に接続され、循環水路の下流端は浴槽に接続される。
（特徴７）空気導入ステップの実行時には、制御装置は、熱源機のポンプを作動させる。
（特徴８）給水ステップの実行時には、排水路は閉じられる。
（特徴９）タンクと第１水路の接続部には、第１水路から供給される水をタンク内に噴射する噴射ノズルが設置されている。

本発明の微細気泡発生装置を備えた給水システムの実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、給水システム１００の回路図を示している。図示するように、給水システム１００は、微細気泡発生装置１０と、熱源機７０と、浴槽９０を有している。微細気泡発生装置１０は、浴槽９０及び熱源機７０に接続されている。熱源機７０は、水道水供給源２００に接続されている。微細気泡発生装置１０はユニット化されており、既設の浴槽９０と既設の熱源機７０の間に後から追加することができる。

（微細気泡発生装置１０の構成）
微細気泡発生装置１０は、タンク１２と、第１水路１８と、空気導入路２６と、第２水路３２と、排水路３８と、分岐水路４２と、制御装置５０を備えている。

タンク１２は、内部に水を貯めることができる。タンク１２の上部には、第１水路１８と空気導入路２６が接続されている。タンク１２の下部には、第２水路３２が接続されている。
タンク１２の上部には、噴射ノズル１６が設置されている。噴射ノズル１６には、第１水路１８の下流端が接続されている。噴射ノズル１６は、第１水路１８から供給される水をタンク１２内に噴射する。
タンク１２の内部には、タンク１２の上面から下方に伸びる水位電極１４ａ、１４ｂが設置されている。水位電極１４ａは、水位電極１４ｂに比べて長い。図示していないが、水位電極１４ａ、１４ｂは、制御装置５０と電気的に接続されている。水位電極１４ａ、１４ｂは、タンク１２内に貯まっている水の水面に接触すると、制御装置５０に信号を出力する。

第１水路１８は、上流端が切換弁２０に連結されており、下流端がタンク１２の噴射ノズル１６に接続されている。後に詳述するが、第１水路１８の上流端は、給水システム１００の各部の弁を切り替えることによって、水供給源（浴槽９０または後述する水道水供給源２００）に接続される。
第１水路１８には、ポンプ２２が介装されている。ポンプ２２は、第１水路１８内の水を下流側へ送り出す。図示していないが、ポンプ２２は、制御装置５０と電気的に接続されている。ポンプ２２の作動は、制御装置５０によって制御される。
第１水路１８のポンプ２２の下流側には、逆止弁２４が介装されている。逆止弁２４は、第１水路１８内の水が逆流することを阻止する。

空気導入路２６は、上流端が外部に開放されており、下流端がタンク１２の上部に接続されている。空気導入路２６は、タンク１２内に空気を導入する。
空気導入路２６には、空気逆止弁３０が介装されている。空気逆止弁３０は、空気導入路２６内を空気が逆流することを阻止する。
空気導入路２６の空気逆止弁３０の下流側には、空気弁２８が介装されている。空気弁２８は、空気導入路２６を開閉する。図示していないが、空気弁２８は制御装置５０と電気的に接続されている。空気弁２８の開閉は、制御装置５０によって制御される。

第２水路３２は、上流端がタンク１２の下部に接続されており、下流端が浴槽９０に接続されている。
第２水路３２の途中には、排水路３８が接続されている。
排水路３８との接続部より下流側の第２水路３２には、給水弁３４が介装されている。給水弁３４は、第２水路３２を開閉する。図示していないが、給水弁３４は制御装置５０と電気的に接続されている。給水弁３４の開閉は、制御装置５０によって制御される。
第２水路３２と浴槽９０との接続部には、減圧ノズル３６が設置されている。減圧ノズル３６は、第２水路３２から供給される水を浴槽９０内に噴出する。減圧ノズル３６は、流路の断面積が小さい。したがって、したがって、減圧ノズル３６は、流路抵抗が非常に高い。

排水路３８は、上流端が第２水路３２の途中に接続されており、下流端が切換弁４０に連結されている。

分岐水路４２は、水路４２ａと、水路４２ａから分岐した水路４２ｂ、４２ｃを備えている。水路４２ａの端部は、浴槽９０に接続されている。水路４２ｂの端部は、切換弁２０に連結されている。水路４２ｃの端部は、切換弁４０に連結されている。
水路４２ｃには、逆止弁４４が介装されている。逆止弁４４は、水路４２ｃ内の水が切換弁４０側に流れることを許容し、分岐水路４２の分岐部側に流れることを阻止する。

切換弁２０には、第１水路１８の上流端と、分岐水路４２（水路４２ｂ）の端部と、後述する循環水路７２の下流端が連結されている。切換弁２０は、循環水路７２から第１水路１８に水が流れる状態（すなわち、循環水路７２と第１水路１８とを接続した状態）と、循環水路７２から水路４２ｂに水が流れる状態（すなわち、循環水路７２と水路４２ｂとを接続した状態）とを切り替える。図示していないが、切換弁２０は、制御装置５０と電気的に接続されている。切換弁２０の切換えは、制御装置５０によって制御される。

切換弁４０には、排水路３８の下流端と、分岐水路４２（水路４２ｃ）の端部と、循環水路７２の上流端が連結されている。切換弁４０は、排水路３８から循環水路７２に水が流れる状態（すなわち、排水路３８と循環水路７２とを接続した状態）と、水路４２ｃから循環水路７２に水が流れる状態（すなわち、水路４２ｃと循環水路７２とを接続した状態）とを切り替える。図示していないが、切換弁４０は、制御装置５０と電気的に接続されている。切換弁４０の切換えは、制御装置５０によって制御される。

上述したように、制御装置５０は、水位電極１４ａ、１４ｂ、ポンプ２２、空気弁２８、給水弁３４及び切換弁２０、４０と電気的に接続されている。図示していないが、制御装置５０は、後に詳述する熱源機７０の、ポンプ７４、注水弁８２及び加熱器７６、８０とも電気的に接続されている。また、制御装置５０は、図示していない入力装置とも電気的に接続されている。給水システム１００のユーザが入力装置を操作することで、制御装置５０に制御信号が入力される。制御装置５０は、入力装置から入力される制御信号と、水位電極１４ａ、１４ｂから入力される信号に応じて、ポンプ２２、空気弁２８、給水弁３４、切換弁２０、４０、ポンプ７４、注水弁８２及び加熱器７６、８０を制御する。

（熱源機７０の構成）
熱源機７０は、循環水路７２と、注水路７８を備えている。

循環水路７２は、上流端が切換弁４０に連結されており、下流端が切換弁２０に連結されている。
循環水路７２の途中には、注水路７８が接続されている。
注水路７８との接続部より下流側の循環水路７２には、ポンプ７４が介装されている。ポンプ７４は、循環水路７２内の水を下流側へ送り出す。図示していないが、ポンプ７４は、制御装置５０と電気的に接続されている。ポンプ７４の作動は、制御装置５０によって制御される。
循環水路７２のポンプ７４の下流側には、加熱器７６が設置されている。加熱器７６は、循環水路７２内を流れる水を加熱する。図示していないが、加熱器７６は、制御装置５０と電気的に接続されている。加熱器７６の作動は、制御装置５０によって制御される。

注水路７８は、上流端が水道水供給源２００に接続されており、下流端が循環水路７２の途中に接続されている。
注水路７８には、加熱器８０が設置されている。加熱器８０は、注水路７８内を流れる水を加熱する。図示していないが、加熱器８０は、制御装置５０と電気的に接続されている。加熱器８０の作動は、制御装置５０によって制御される。
注水路７８の加熱器８０の下流側には、注水弁８２が介装されている。注水弁８２は、注水路７８を開閉する。図示していないが、注水弁８２は制御装置５０と電気的に接続されている。注水弁８２の開閉は、制御装置５０によって制御される。

（給水システム１００の動作）
次に、給水システム１００の動作について説明する。給水システム１００が待機状態にある場合には、タンク１２内には、水位電極１４ｂが水面に接触する水位まで水が貯まっている。ユーザが入力装置で所定の操作を行うと、制御装置５０に微細気泡供給運転の実行を指示する制御信号が入力される。制御装置５０は、その制御信号の入力を受けると、図２のフローチャートを実行する。

制御装置５０は、図２に示すように、ステップＳ２、Ｓ４で構成される足し湯運転を実行する。
図１は、ステップＳ２（空気導入ステップ）を実行中の給水システム１００の状態を示しており、図１中の矢印は空気導入ステップ実行時の水の流れを示している。空気導入ステップでは、制御装置５０は、以下の状態に給水システム１００の各部を制御する。
・ポンプ２２：停止
・空気弁２８：開
・給水弁３４：閉
・切換弁２０：循環水路７２と分岐水路４２とを接続している状態
・切換弁４０：排水路３８と循環水路７２とを接続している状態
・加熱器７６：停止
・加熱器８０：停止
・ポンプ７４：作動
・注水弁８２：閉

図１に示すように、空気導入ステップでは、タンク１２から、第２水路３２、排水路３８、循環水路７２及び分岐水路４２（水路４２ｂ、水路４２ａ）を経て浴槽９０に到達する排水流路が形成される。空気導入ステップでは、熱源機７０のポンプ７４が排水流路（循環水路７２）内の水を下流側へ送り出すので、タンク１２内の水は排水流路を流れて浴槽９０に排出される。
すなわち、タンク１２内の水は、第２水路３２へ流れる。第２水路３２では、給水弁３４が閉じているので、水は第２水路３２から排水路３８へ流れる。切換弁４０は排水路３８と循環水路７２を接続しているので、水は排水路３８から循環水路７２へ流れる。注水弁８２が閉じているので、水は循環水路７２内を切換弁２０に向かって流れる。切換弁２０は循環水路７２と分岐水路４２（水路４２ｂ）を接続しているので、水は循環水路７２から水路４２ｂへ流れる。水路４２ｃは切換弁４０によって端部が閉じられているので、水は水路４２ｂから水路４２ａへ流れ、浴槽９０に供給される。

空気導入ステップでは、空気弁２８が開いている。タンク１２内の圧力は、水位の低下ととともに減少する。タンク１２内の圧力が大気圧以下となると、空気導入路２６を通ってタンク１２内に空気が流入する。したがって、タンク１２内の水面より上側は、略大気圧の空気で満たされる。

制御装置５０は、タンク１２内の水位が、水位電極１４ａが水面と非接触となる水位となるまで空気導入ステップを継続する。上述したように、給水システム１００では、熱源機７０のポンプ７４がタンク１２内の水を排出するポンプとして作動するので、タンク１２内の水は比較的高速で排出される。本実施例では、空気導入ステップは約５秒で終了する。

ステップＳ２が終了すると、図２に示すように、制御装置５０はステップＳ４（注水ステップ）を実行する。図３は、注水ステップを実行中の給水システム１００の状態を示しており、図３中の矢印は注水ステップ実行時の水の流れを示している。注水ステップでは、制御装置５０は、以下の状態に給水システム１００の各部を制御する。
・ポンプ２２：作動
・空気弁２８：閉
・給水弁３４：開
・切換弁２０：循環水路７２と第１水路１８とを接続している状態
・切換弁４０：分岐水路４２と循環水路７２とを接続している状態
・加熱器７６：停止
・加熱器８０：作動
・ポンプ７４：作動
・注水弁８２：開

図３に示すように、注水ステップでは、水道水供給源２００から、注水路７８、循環水路７２、第１水路１８、タンク１２及び第２水路３２を経て、浴槽９０に到達する注水流路が形成される。注水ステップでは、水道水供給源２００から水の供給圧力が加わるとともに、ポンプ７４とポンプ２２が注水流路（循環水路７２、第１水路１８）内の水を下流側へ送り出す。したがって、水道水供給源２００から供給される水は、注水流路を流れて浴槽９０に供給される。
すなわち、注水弁８２が開いているので、水道水供給源２００から注水路７８内に水が流入する。注水路７８に流入した水は、循環水路７２へ流れる。循環水路７２の上流端は、切換弁４０によって分岐水路４２（水路４２ｃ）に接続されているが、水路４２ｃは逆止弁４４によって逆流が阻止されている。したがって、水は循環水路７２内を切換弁２０へ向かって流れる。切換弁２０は循環水路７２と第１水路１８を接続しているので、水は循環水路７２から第１水路１８へ流れる。そして、第１水路１８の下流端に接続されている噴射ノズル１６からタンク１２内に噴射される。タンク１２内での水の動きについては後に詳述するが、タンク１２内に噴射された水は第２水路３２へ流れる。給水弁３４が開いており、排水路３８の下流端が切換弁４０によって閉じられているので、水は第２水路３２内を下流側へ流れる。そして、減圧ノズル３６から浴槽９０内へ水が放出される。

上述したように、水道水供給源２００から供給される水は、水道水供給源２００からの水の供給圧力と、ポンプ７４、ポンプ２２が水を送り込む圧力によってタンク１２へ送られる。したがって、水は非常に高い圧力でタンク１２へ供給される。すなわち、噴射ノズル１６からタンク１２内に非常に高い圧力で水が噴射される。このとき、空気弁２８は閉じているので、タンク１２は第２水路３２を除いて密閉されている。タンク１２内の水は第２水路３２を経て減圧ノズル３６から浴槽９０内へ放出されるが、上述したように、減圧ノズル３６の流路抵抗は非常に高い。したがって、減圧ノズル３６から浴槽９０内に放出される水量よりも、噴射ノズル１６からタンク１２内に噴射される水量の方が多くなる。これによって、タンク１２内に水が貯まり、タンク１２内の圧力が高圧となる。噴射ノズル１６から噴射される水の圧力が非常に高いので、タンク１２内の圧力は比較的短時間で高圧となる。タンク１２内に噴射された水がタンク１２内に貯まっている水の水面等に衝突するときには、水の中に空気が巻き込まれる。このとき、タンク１２内の圧力が高いので、水の中に巻き込まれた空気は水に溶解する。これによって、タンク１２内に空気を溶解している空気溶解加圧水が貯まる。したがって、噴射ノズル１６から浴槽９０内に空気溶解加圧水が放出されることとなる。浴槽９０内に放出された空気溶解加圧水は、減圧ノズル３６を通過した瞬間に急激に減圧される。すると、水に溶解していた空気が、直径２０μｍ程度の微細気泡となる。すなわち、浴槽９０内に多量の微細気泡が発生し、水が白濁する。
また、浴槽９０に供給される水は、注水路７８内を流れるときに加熱器８０によって加熱されている。したがって、浴槽９０には温水が供給される。

上述したように、注水ステップでは、減圧ノズル３６から浴槽９０内に放出される水量よりも、噴射ノズル１６からタンク１２内に噴射される水量の方が多い。したがって、タンク１２内の水位は、注水ステップを実行している間に徐々に上昇する。制御装置５０は、タンク１２内の水位が、水位電極１４ｂが水面と接触する水位となるまで注水ステップを継続する。

足し湯運転が終了すると、図２に示すように、制御装置５０はステップＳ６〜Ｓ１０で構成される循環運転を実行する。

ステップＳ６では、制御装置５０は、ステップＳ２と同様にして空気導入ステップを実行する。これによって、タンク１２内に空気が導入される。

ステップＳ６が終了すると、制御装置５０はステップＳ８（貯水ステップ）を実行する。図４は、貯水ステップ実行中の給水システム１００の状態を示しており、図４中の矢印は貯水ステップ実行時の水の流れを示している。貯水ステップでは、制御装置５０は、以下の状態に給水システム１００の各部を制御する。
・ポンプ２２：作動
・空気弁２８：閉
・給水弁３４：閉
・切換弁２０：循環水路７２と第１水路１８とを接続している状態
・切換弁４０：分岐水路４２と循環水路７２とを接続している状態
・加熱器７６：停止
・加熱器８０：停止
・ポンプ７４：作動
・注水弁８２：閉

図４に示すように、貯水ステップでは、浴槽９０から、分岐水路４２（水路４２ａ、４２ｃ）、循環水路７２、第１水路１８を経てタンク１２に到達する貯水流路が形成される。貯水ステップでは、ポンプ７４とポンプ２２が貯水流路（循環水路７２、第１水路１８）内の水を下流側へ送り出すので、浴槽９０内の水は貯水流路を流れてタンク１２に供給される。
すなわち、浴槽９０内の水は、分岐水路４２（水路４２ａ）へ流れる。水路４２ｂは切換弁２０によって端部が閉じられているので、水は水路４２ａから水路４２ｃへ流れる。切換弁４０が水路４２ｃと循環水路７２を接続しているので、水は水路４２ｃから循環水路７２へ流れる。注水弁８２が閉じているので、水は循環水路７２内を切換弁２０に向かって流れる。切換弁２０が循環水路７２と第１水路１８を接続しているので、水は循環水路７２から第１水路１８へ流れる。そして、噴射ノズル１６からタンク１２内へ水が噴射される。

図５は、循環運転実行中における給水システム１００の各部の状態の変化を示している。図５（ａ）は、タンク１２内の圧力Ｐａの変化を示している。図５（ｂ）は、タンク１２内の水位ＷＬの変化を示している。図５（ｃ）は、タンク１２内の水に溶解している空気の濃度Ｃｏを示している。図５（ｄ）は、浴槽９０内の微細気泡の発生量Ａｍの変化を示している。図５（ａ）〜図５（ｄ）の横軸は時間ｔ１を示している。図５において、タイミングｔａは貯水ステップの開始時を示している。タイミングｔｂは、給水ステップの開始時を示している。タイミングｔｃは、空気導入ステップの開始時を示している。
貯水ステップでは、給水弁３４が閉じており、排水路３８の下流端が切換弁４０によって閉じられており、空気弁２８が閉じている。すなわち、タンク１２は密閉されている。密閉状態のタンク１２内に噴射ノズル１６から水が噴射されるので、タンク１２内に噴射された水はタンク１２内に貯まる。したがって、図５（ｂ）に示すように、貯水ステップ（ステップＳ８）の実行時（図５のタイミングｔａ〜ｔｂの期間）においては、水位ＷＬが上昇している。また、タンク１２が密閉されているので、タンク１２内の圧力が急激に上昇する。したがって、図５（ａ）に示すように、タンク１２内の圧力Ｐａが急激に上昇する。タンク１２内の圧力が上昇すると、タンク１２内の水に溶解する空気の量が多くなる。したがって、図５に（ｃ）示すように、タンク１２内の水に溶解している空気の濃度Ｃｏが急激に上昇する。また、給水弁３４が閉じているので、浴槽９０に空気溶解加圧水は供給されない。したがって、図５（ｄ）に示すように、浴槽９０内で発生する微細気泡の量Ａｍは０である。

制御装置５０は、貯水ステップを５秒間継続する。貯水ステップの終了時においては、タンク１２内の圧力は約４．０ｋｇ／ｃｍ^２まで上昇する。

ステップＳ８が終了すると、図２に示すように、制御装置５０はステップＳ１０（給水ステップ）を実行する。給水ステップでは、制御装置５０は、給水弁３４を開く。その他のポンプ、弁、加熱器の制御状態は、貯水ステップから変更しない。

給水弁３４を開くと、タンク１２内の圧力によって、空気溶解加圧水が、タンク１２から第２水路３２と減圧ノズル３６を介して浴槽９０内に放出される。これによって、浴槽９０内に多量の微細気泡が発生する。したがって、図５（ｄ）に示すように、給水ステップ開始直後（図５のタイミングｔｂ後）に、浴槽９０内の微細気泡の発生量Ａｍが上昇する。また、タンク１２内の空気溶解加圧水が第２水路３２に流出するので、図５（ａ）に示すように、給水ステップ開始直後に、タンク１２内の圧力Ｐａは若干低下する。しかしながら、ポンプ２２とポンプ７４は継続して作動しているので、噴射ノズル１６からタンク１２内に水が噴射され続ける。このとき、減圧ノズル３６の流路抵抗が高いので、噴射ノズル１６から噴射される水量は、タンク１２から第２水路３２に流出する水量に比べて多い。したがって、給水ステップ実行時（図５のタイミングｔｂ〜ｔｃの期間）においては、タンク１２内は高い圧力状態（約３．３ｋｇ／ｃｍ^２）に維持される。また、給水ステップ実行時においては、図５（ｂ）に示すように、タンク１２内の水位ＷＬは、徐々に上昇する。また、タンク１２内の圧力Ｐａが略一定圧力に維持されるので、タンク１２内の水に溶解している空気の濃度Ｃｏも略一定値で推移する。但し、タンク１２内の水位が満水に近い水位となると、タンク１２内の空気の量が少なくなるので、空気の濃度Ｃｏは若干低下する。このようにタンク１２内の水に溶解している空気の濃度Ｃｏが変化するので、浴槽９０内の微細気泡の発生量Ａｍも略同様に変化する。

制御装置５０は、タンク１２内の水位が、水位電極１４ｂが水面と接触する水位（図５（ｂ）に示す水位ＷＬ１）となるまで給水ステップを継続する。本実施例では、給水ステップは約３分間継続される。
後述するが、制御装置５０は、給水ステップ終了後に、再度、空気導入ステップを実行する。空気導入ステップの実行時（図５のタイミングｔｃ〜ｔａの期間）には、タンク１２内の圧力が略大気圧まで低下する（図５（ａ）参照）。また、タンク１２内の水位は低下する（図５（ｂ）参照）。タンク１２内の圧力が略大気圧まで低下するので、タンク１２内の水に溶解している空気の濃度Ｃｏは略０となる（図５（ｃ）参照）。また、浴槽９０内の微細気泡の発生量Ａｍは略０となる（図５（ｄ）参照）。

図２に示すように、制御装置５０は、ステップＳ６〜Ｓ１０の循環運転を繰り返し３回実行する。上述したように、貯水ステップでは、給水弁３４を閉じた状態でタンク１２内に水を噴射するので、タンク１２内の圧力が急激に上昇する。すなわち、水の噴射後、すぐにタンク１２内に空気溶解加圧水が貯まる。制御装置５０は、タンク１２内の圧力が上昇すると給水弁３４を開くので、タンク１２内に水を噴射してから浴槽９０に微細気泡を発生させるまでの時間が非常に短い。また、空気導入ステップでは、熱源機７０のポンプ７４によってタンク１２内の水を排出するので、タンク１２内の水を短時間で排出することができる。したがって、循環運転の繰り返し時には、浴槽９０内に微細気泡が発生しない時間が非常に短く、浴槽９０内に微細気泡が存在している状態（すなわち、浴槽９０内の水が白濁している状態）を維持することができる。上述したように、本実施例では、浴槽９０内に微細気泡が発生しない空気導入ステップと貯水ステップの実行時間はそれぞれ約５秒（合計約１０秒）と非常に短い。それに対し、浴槽９０内に微細気泡が発生する給水ステップの実行時間は約３分である。したがって、浴槽９０内に微細気泡が存在している状態を維持することができる。

制御装置５０は、循環運転を３回実行すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、足し湯運転（ステップＳ１４、Ｓ１６）を実行する。

ステップＳ１４、Ｓ１６の足し湯運転は、ステップＳ２、Ｓ４の足し湯運転と同様にして行う。ステップＳ１４、Ｓ１６で足し湯運転を実行することで、給水システム１００の水路内がクリーニングされる。すなわち、循環運転の実行時には、浴槽９０から供給される水が給水システム１００の水路内を流れる。したがって、循環運転の終了後には、給水システム１００の水路内に異物等が残存していることが多い。循環運転の終了後に、足し湯運転（注水ステップ）を実行し、水道水供給源２００から供給される水を水路内に流すことで、給水システム１００の水路内をクリーニングすることができる。

以上に説明したように、本実施例の微細気泡発生装置１０は、タンク１２内に空気を導入した後に、空気弁２８を閉じるとともに、給水弁３４を閉じてタンク１２を密閉する。そして、噴射ノズル１６からタンク１２内に加圧水を噴射して、タンク１２内の圧力を急激に上昇させる。これによって、タンク１２内に空気溶解加圧水を貯める（貯水ステップ）。そして、貯水ステップによってタンク１２内の圧力が上昇したタイミングで、空気弁２８を閉じた状態を維持し、かつ、ポンプ２２及びポンプ７４を作動させた状態を維持しながら給水弁３４を開く。これによって、空気溶解加圧水をタンク１２から第２水路３２と減圧ノズル３６を介して浴槽９０に送り出す（給水ステップ）。したがって、タンク１２内へ水を噴射し始めた直後に、浴槽９０内に微細気泡を発生させることができる。

また、本実施例の給水システム１００では、空気導入ステップで、熱源機７０のポンプ７４によってタンク１２内の水を排出する。したがって、水の自重やタンク１２内の圧力によってタンク１２内の水を排出する場合に比べて、空気導入ステップの実行時間をより短くすることができる。これによって、浴槽９０内に微細気泡が発生しない時間がより短くなる。

また、本実施例の給水システム１００では、タンク１２内に水を噴射するときに、微細気泡発生装置１０のポンプ２２だけでなく、熱源機７０のポンプ７４によっても水をタンク１２へ送り出す。したがって、タンク１２により高圧で水を供給することができる。

また、上述した微細気泡発生装置１０は、既に設置されている浴槽に取り付けられる場合がある。このような場合、浴槽の設置環境に合わせて、微細気泡発生装置１０を設置する必要がある。したがって、浴槽に接続する第２水路３２の長さ、太さ等を、接続する浴槽によって変更する必要がある。このように、第２水路３２の長さ、太さ等が異なると、第２水路３２の流路抵抗も異なることとなる。従来の微細気泡発生装置では、第２水路の流路抵抗が低くなったときには、タンク内の圧力が上昇し難くなる。したがって、浴槽内に微細気泡を発生させるまでに要する時間が長くなってしまう。このように、従来の微細気泡発生装置では、第２水路の流路抵抗によっても、微細気泡を発生させるのに要する時間が左右されてしまう。本実施例の微細気泡発生装置１０では、タンク１２を密閉して空気溶解加圧水を貯め、タンク１２内の圧力が上昇した後に空気溶解加圧水を浴槽へ供給する。したがって、浴槽内に微細気泡を発生させるまでに要する時間が、第２水路３２の流路抵抗に左右されない。

なお、上述した微細気泡発生装置１０では、浴槽９０を水供給源とする循環運転において貯水ステップを実行した。しかしながら、水道水供給源２００を水供給源とする足し湯運転の注水ステップの前に貯水ステップを実行してもよい。すなわち、給水弁３４を閉じて水道水供給源２００からの水をタンク１２内へ噴射し、タンク１２内の圧力が上昇したときに給水弁３４を開き、注水ステップへ移行する。このように貯水ステップを実行することで、足し湯運転時にも、タンク１２内への水の噴射を開始してから浴槽９０内に微細気泡が発生するまでの時間を短くすることができる。

また、上述した微細気泡発生装置１０では、タンク１２内の圧力が上昇するタイミング（貯水ステップの開始後約５秒）で給水ステップを開始した。しかし、タンク１２内の圧力を検出する圧力センサを設置し、タンク１２内の圧力が所定圧力となったときに給水ステップを開始してもよい。また、貯水ステップ実行時においてはタンク１２内の圧力は、タンク１２内の水位に略比例する。したがって、タンク１２内の水位を検出する水位センサを設置し、タンク１２内の水位が所定水位となったときに給水ステップを開始してもよい。このように給水ステップを開始しても、給水ステップの開始と略同時に浴槽９０内に微細気泡を発生させることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

空気導入ステップ実行時の給水システム１００の系統図。 制御装置５０が実行する処理のフローチャート。 注水ステップ実行時の給水システム１００の系統図。 貯水ステップ実行時の給水システム１００の系統図。 循環運転中の給水システム１００の各部の状態の変化を示すグラフ。

符号の説明

１０：微細気泡発生装置
１２：タンク
１４ａ、１４ｂ：水位電極
１６：噴射ノズル
１８：第１水路
２０：切換弁
２２：ポンプ
２６：空気導入路
２８：空気弁
３２：第２水路
３４：給水弁
３６：減圧ノズル
３８：排水路
４０：切換弁
４２：分岐水路
５０：制御装置
７０：熱源機
７２：循環水路
７４：ポンプ
７６：加熱器
７８：注水路
８０：加熱器
８２：注水弁
９０：浴槽
１００：給水システム

Claims (5)

1. 空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる装置であって、
   タンクと、
   上流端が水供給源に接続可能であり、下流端がタンクに接続されている第１水路と、
   第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、
   タンク内に空気を導入する空気導入路と、
   空気導入路を開閉する空気弁と、
   上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続可能な第２水路と、
   第２水路と浴槽の接続部に設置される減圧ノズルと、
   第２水路に介装されており、第２水路を開閉する給水弁と、
   ポンプと、空気弁と、給水弁を制御する制御装置を備えており、
   その制御装置は、
   空気弁を開いて、タンク内に空気を導入する空気導入ステップと、
   タンク内に空気を導入した後に空気弁を閉じるとともに、給水弁を閉じた状態でポンプを作動させることによって、タンク内に水を供給して空気を溶解した加圧水をタンク内に貯める貯水ステップと、
   貯水ステップによってタンク内の圧力が上昇した時に、空気弁を閉じた状態を維持し、かつ、ポンプを作動させた状態を維持しながら給水弁を開くことによって、空気を溶解した加圧水をタンクから第２水路と減圧ノズルを介して浴槽に送り出す給水ステップ、
   を実行することを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 制御装置は、貯水ステップを開始してから所定時間経過後に給水ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
3. 制御装置は、貯水ステップでタンク内の水位が所定水位に達した時に給水ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
4. 第１水路の上流端が浴槽に接続可能であり、ポンプを作動させることによって浴槽内の水をタンクに供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微細気泡発生装置。
5. タンク内に空気を溶解した加圧水を貯めておき、その加圧水を浴槽に供給することによって浴槽内で微細気泡を発生させる方法であって、
   タンク内に空気を導入する空気導入路を開いてタンク内に空気を導入する空気導入ステップと、
   タンク内に空気を導入した後に前記空気導入路を閉じるとともに、タンクと浴槽を接続する水路を閉じた状態でタンクに水を送り込むポンプを作動させることによって、タンク内に水を供給して空気を溶解した加圧水をタンク内に貯める貯水ステップと、
   水をタンク内に供給することによってタンク内の圧力が上昇した時に、前記空気導入路を閉じた状態を維持し、かつ、ポンプを作動させた状態を維持しながら、前記水路を開くことによって、空気を溶解した加圧水をタンクから浴槽に送り出す給水ステップ、
   を有することを特徴とする微細気泡の発生方法。

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