JP2011025198A

JP2011025198A - 微細気泡発生装置

Info

Publication number: JP2011025198A
Application number: JP2009175604A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Maeda; 康成前田; Yoshiyasu Ito; 良泰伊藤; Shigeyuki Yamaguchi; 重行山口; Kyoko Tsutsumi; 恭子堤; Hitoshi Kitamura; 仁史北村; Hisanori Shibata; 尚紀柴田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: JP5065348B2

Abstract

【課題】微細気泡の発生にともない酸素溶解水中の溶存酸素濃度が余分に低下するのを抑制することができる微細気泡発生装置を提供すること。
【解決手段】微細気泡発生装置１において、酸素溶解水の圧力を急激に低下させて微細気泡５を発生させ、微細気泡を含んだ水を吐出する微細気泡吐出部１６と、酸素溶解水の圧力を徐々に低下させて酸素溶解水を吐出する酸素溶解水吐出部１７とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽内の湯水中などに微細気泡を発生させる微細気泡発生装置に関する。

たとえば、浴槽内の湯水をポンプによって循環させながら、浴槽から取り出した湯水に空気を溶解させ、酸素の溶解した酸素溶解水を浴槽内に送り出す微細気泡発生装置が知られている。浴槽内に噴出する酸素溶解水では、溶解した酸素が減圧にともなって析出し、微細気泡が発生する。微細気泡は、浴槽内の湯水を白濁させ、牛乳風呂のような趣を与え、また、肌の保湿効果などがあり、温泉に匹敵する入浴の効能をもたらす。

本出願人も、これまでに微細気泡を発生させる微細気泡発生装置について数多くの提案をし、また、実際に提供してきている。たとえば、下記特許文献１では、高酸素濃度の空気を生成する酸素富化装置を微細気泡発生装置と組み合わせた微細気泡発生浴槽装置を提案している。

この微細気泡発生浴槽装置では、酸素富化装置から高酸素濃度の空気を供給する空気供給経路を２つの分岐経路に分岐し、そのうちの１つを微細気泡発生装置に連通させ、他の１つを浴室内またはジェットバス装置の空気取込口に連通させている。

上記微細気泡発生浴槽装置は、酸素富化装置から高酸素濃度の空気を供給するときに微細気泡発生装置以外に浴室内に供給することができ、浴室内の酸素濃度を上げて肺呼吸を楽にさせ、快適な入浴を可能にする。また、ジェットバス装置から高酸素濃度の空気の気泡を含んだ湯水を噴出させることができ、高酸素濃度の空気が入浴者の顔付近に当たり、上記と同様な効果を奏する。

特開２００５−３２４００１号公報

ところで、特許文献１に記載した微細気泡発生浴槽装置が備える微細気泡発生装置は、微細気泡を発生させるが、
一般に、酸素溶解水中の酸素は、溶存酸素濃度が高いほど気化しやすく、特に微細気泡は比表面積が大きいため、溶存酸素濃度を高濃度に保つことは難しくなっている。上記したような肌の保湿効果などの入浴の効能をもたらすためには、浴槽中の溶存酸素濃度をある程度以上高くしておく必要があり、湯水中の溶存酸素濃度の低下を抑えることが微細気泡発生装置に要求される。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、微細気泡の発生にともない酸素溶解水中の溶存酸素濃度が余分に低下するのを抑制することができる微細気泡発生装置を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。

第１の発明は、水に酸素を溶解させた酸素溶解水中から酸素を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生装置において、酸素溶解水の圧力を急激に低下させて微細気泡を発生させ、微細気泡を含んだ水を吐出する微細気泡吐出部と、酸素溶解水の圧力を徐々に低下させて酸素溶解水を吐出する酸素溶解水吐出部とを備えていることを特徴としている。

第２の発明は、上記第１の発明の特徴において、酸素溶解水吐出部からの吐出と微細気泡吐出部からの吐出を切り替える切替手段をも備えていることを特徴としている。

第３の発明は、上記第１または第２の発明の特徴において、酸素溶解水吐出部が微細気泡吐出部の外周に配置されていることを特徴としている。

上記第１の発明によれば、微細気泡発生装置は、酸素溶解水の圧力を急激に低下させて微細気泡を発生させ、微細気泡を含んだ水を吐出する微細気泡吐出部と、酸素溶解水の圧力を徐々に低下させて酸素溶解水を吐出する酸素溶解水吐出部とを備えているので、微細気泡が生成する流路と微細気泡を含まない酸素溶解水の流路とに分けることができる。このため、微細気泡の発生にともなう酸素溶解水中の溶存酸素濃度の余分な低下を抑制することができ、微細気泡の供給と酸素溶解水の供給を両立させることができる。

上記第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、入浴者は、微細気泡と酸素溶解水の効能を選択して享受することができる。
・上記第３の発明によれば、上記第１または第２の発明の効果に加え、酸素溶解水吐出部が微細気泡吐出部の外周に配置されているので、微細気泡を含んだ水と酸素溶解水をともに吐出する際に、微細気泡吐出部に酸素溶解水が混ざりにくくなり、酸素溶解水吐出部から吐出する酸素溶解水中の溶存酸素濃度の低下を抑制することができる。また、微細気泡吐出部と酸素溶解水吐出部を、これらをともに備えた吐出ユニットとして構成することができる。

本発明の微細気泡発生装置の第１実施形態を示した構成図である。本発明の微細気泡発生装置の第２実施形態を示した構成図である。本発明の微細気泡発生装置の第３実施形態を示した構成図である。図３に示した微細気泡発生装置における吐出ユニットを示した断面図である。流路の形状による流速分布の変化を示した模式図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の微細気泡発生装置の第１実施形態を示した構成図である。

第１実施形態として示した微細気泡発生装置１は、浴槽２に並設されたものであり、浴槽２内の湯水３を一旦浴槽２の外部に取り出し、溶解タンク４において湯水３中に空気を溶解させ、酸素の溶解した酸素溶解水を生成し、この酸素溶解水を浴槽２に送り出して湯水３中に微細気泡５を供給する。

微細気泡発生装置１は、浴槽２内の湯水３を浴槽２の外部に取り出した後、浴槽２に戻す、湯水３の循環を行うポンプ６を備えている。また、微細気泡発生装置１は、湯水３の循環経路７を備えている。ポンプ６は、循環経路７の途中に配設されている。

循環経路７は、配管８、９、１０によって形成されており、ポンプ６の吸い込み側と、浴槽２の側壁部に設けることのできる、湯水３を浴槽２の外部に取り出すための吸込口１１とが、配管８によって接続されている。ポンプ６の吐出側は、溶解タンク４と配管９によって接続されている。溶解タンク４は、浴槽２と配管１０によって接続されている。配管１０の下流端は、浴槽２において吸込口１１が配設された側壁部とは異なる側壁部に配設された第１の噴射口１２に連通している。

また、循環経路７は、下流側の配管１０において分岐し、分岐経路１３が微細気泡発生装置１に配設されている。分岐経路１３は配管１４によって形成され、配管１４の上流端は配管１０の途中に接続され、下流端は、第１の噴射口１２が配設された浴槽２の側壁部に、第１の噴射口１２とは異なる位置に配設された第２の噴射口１５に連通している。

微細気泡発生装置１は、また、微細気泡吐出部１６と酸素溶解水吐出部１７を備えている。微細気泡吐出部１６は、分岐経路１３を形成する配管１４の下流端に接続されるとともに、浴槽２の側壁部に配設され、第２の噴射口１５と連通している。酸素溶解水吐出部１７は、循環経路７の下流側を形成する配管１０の下流端に接続されるとともに、浴槽２の側壁部に配設され、第１の噴射口１２と連通している。

微細気泡吐出部１６は、溶解タンク４内において加圧下で湯水３に空気を溶解させて生成した、酸素の溶解した酸素溶解水の圧力を急激に低下させて微細気泡を発生させるものであり、微細気泡を含んだ水を第２の噴射口１５を通じて浴槽２内に吐出するものである。酸素溶解水吐出部１７は、溶解タンク４内で生成した上記酸素溶解水の圧力を徐々に低下させ、微細気泡をほとんど含まない酸素溶解水を第１の噴射口１２を通じて浴槽２内に吐出するものである。

微細気泡吐出部１６と酸素溶解水吐出部１７では、酸素溶解水の流速分布を異ならせることによって微細気泡の発生の有無を制御することができる。すなわち、微細気泡吐出部１６では、酸素溶解水の流速分布を速くし、飽和水蒸気圧以下の圧力分布にして、酸素溶解水が流通する際に酸素溶解水中から酸素を析出させ、微細気泡を発生させる。一方、酸素溶解水吐出部１７では、酸素溶解水の流速分布を低速または均一にして飽和水蒸気圧より大きくなるようにし、微細気泡の発生を抑制する。このような微細気泡吐出部１６および酸素溶解水吐出部１７は、たとえばノズルユニットなどとして構成することができ、ノズルユニットの流路の管径によって流速分布を調整することができるる。

以上の微細気泡発生装置１は、次のように動作する。

たとえば、浴室内のスイッチ操作などによってポンプ６が駆動すると、浴槽２内の湯水３を吸込口１１から吸い込み、配管８、ポンプ６および配管９を通じて溶解タンク４内に湯水３が噴出し、供給される。このとき、湯水３は、溶解タンク４の上部に貯留する空気を巻き込み、空気と混合され、また、空気が湯水３に溶解し、酸素の溶解した酸素溶解水が生成する。

微細気泡発生装置１には、溶解タンク４に到る循環経路７の途中、すなわち、配管８、９のいずれかの途中にエジェクタなどを接続することができる。この場合、湯水３の流通にともなって発生する負圧を利用して浴室内の空気を吸引し、湯水３と混合して気液混合流体として溶解タンク４に供給することができる。

このようにして、溶解タンク４内に貯留していた空気およびエジェクタなどによって吸引される浴室内の空気が湯水３に溶解し、酸素溶解水中の溶存酸素濃度が十分に高くなる。

生成した酸素溶解水は、配管１０を通じてそのうちの一部が酸素溶解水吐出部１７に流入する。酸素溶解水吐出部１７では、酸素溶解水の圧力が徐々に低下するので、溶解した酸素はほとんど析出することはなく、微細気泡の発生が抑制される。その結果、酸素溶解水中の溶存酸素濃度は十分高く保たれ、酸素溶解水吐出部１７は、溶存酸素濃度の高い酸素溶解水を第１の噴射口１２を通じて浴槽２に向けて吐出する。

酸素溶解水の他の一部は、分岐経路１３を形成する配管１４を通じて微細気泡吐出部１６に流入する。微細気泡吐出部１６では、酸素溶解水の圧力が急激に低下するため、キャビテーションが発生し、酸素溶解水中の酸素が析出して微細気泡５が発生する。微細気泡５を含んだ湯水は、微細気泡吐出部１６から第２の噴射口１５を通じて浴槽２内に吐出される。微細気泡の発生にともない浴槽２内の湯水３は白濁し、温泉水のような趣を呈する。

このように、微細気泡発生装置１では、微細気泡吐出部１６と酸素溶解水吐出部１７を備えているので、微細気泡５が生成する流路（分岐経路１３に相当）と微細気泡を含まない酸素溶解水の流路（循環経路７に相当）とに分かれている。このため、微細気泡５を浴槽２内に供給することができる一方で、酸素溶解水吐出部１７から酸素溶解水そのものを供給することができ、微細気泡５の発生にともなう酸素溶解水中の溶存酸素濃度の余分な低下を抑制することができる。微細気泡発生装置１は、微細気泡５の供給と酸素溶解水の供給を両立させることができる。浴槽２内の湯水３中の溶存酸素濃度は高く保持され、入浴者は、微細気泡５ばかりでなく、酸素溶解水それ自体の効能も享受することができる。

なお、微細気泡発生装置１には、上記特許文献１に記載した酸素富化装置を組み合わせることもでき、高酸素濃度の空気を入浴者に供給して入浴の効能などを一層高めることができる。
（第２実施形態）
図２は、本発明の微細気泡発生装置の第２実施形態を示した構成図である。

図２において、図１に示した第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、以下その説明を省略する。

第２実施形態として示した微細気泡発生装置１では、循環経路７から分岐経路１３が分岐する分岐部１８、すなわち、配管１４の上流端が配管１０に接続される接続部に、切替手段として切替バルブ１９が配設され、溶解タンク４内で生成した酸素溶解水の経路を切替バルブ１９によって切替可能としている。酸素溶解水の経路は、切替バルブ１９によって分岐経路１３または循環経路７に切り替えられ、分岐経路１３を流通する場合には、酸素溶解水は微細気泡吐出部１６から吐出されるため、微細気泡５が発生し、微細気泡５が浴槽２内に供給される。循環経路７を流通する場合には、酸素溶解水は酸素溶解水吐出部１７から吐出されるため、微細気泡５の発生はほとんどなく、溶存酸素濃度の十分に高い酸素溶解水が浴槽２内に供給される。

このように、微細気泡発生装置１では、微細気泡５と酸素溶解水の浴槽２内への供給は切替可能であり、いずれか一方のみの供給が可能である。入浴者は、微細気泡５と酸素溶解水の効能を選択して享受することができる。微細気泡５を浴槽２内へ供給する場合は、入浴者の保温効果が高まり、酸素溶解水を浴槽２内へ供給する場合は、入浴者の保湿効果が高まる傾向にある。

なお、切替バルブ１９の切り替えは、たとえばモータ２０を付設し、操作スイッチの入力にともなう電気信号にしたがって自動的に行ったり、切替レバーを付設し、手動操作可能にしたりするなど、適宜な方式により行うことができる。

また、切替バルブ１９は、分岐経路１３と循環経路７に流通させる酸素溶解水の流量を調整し、酸素溶解水を分岐経路１３と循環経路７の両方に流通させ、各経路１３、７の流量を相対的に変化させて制御するものとすることもできる。この場合、図１に示した第１実施形態の微細気泡発生装置１とほぼ同等な機能を実現することができる。
（第３実施形態）
図３は、本発明の微細気泡発生装置の第３実施形態を示した構成図であり、図４は、図３に示した微細気泡発生装置における吐出ユニットを示した断面図である。

図３において、図１に示した第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、以下その説明を省略する。

第３実施形態として示した微細気泡発生装置１では、循環経路７の下流側に位置し、溶解タンク４と浴槽２を接続する配管１０の下流端に吐出ユニット２２が接続され、吐出ユニット２２は、浴槽２において吸込口１１が配設された側壁部とは異なる側壁部に配設されている。吐出ユニット２２が配設された浴槽２の側壁部には第３の噴射口２１が配設され、吐出ユニット２２は第３の噴射口２１と連通している。

図４は、図３に示した微細気泡発生装置における吐出ユニットを示した断面図である。

吐出ユニット２２は、微細気泡吐出部２３と酸素溶解水吐出部２４を備え、微細気泡吐出部２３は、吐出ユニット２２の中心部に配置され、酸素溶解水吐出部２４は、微細気泡吐出部２３の外周に配置されている。微細気泡吐出部２３と酸素溶解水吐出部２４は、ともに酸素溶解水の流路２５、２６を形成するものであり、微細気泡吐出部２３の流路２５は、入口２７側において吐出ユニット２２の長さ方向に沿ってまっすぐに延びている。また、微細気泡吐出部２３の流路２５は、入口２７と出口２８の間の中間において管径が次第に拡大され、出口２８側において再び吐出ユニット２２の長さ方向にまっすぐに延びている。一方、酸素溶解水吐出部２４の流路２６は、入口２９側において湾曲しつつ管径が縮小され、縮小された管径は、入口２９と出口３０の間の中間で次第に拡大され、出口３０は、微細気泡吐出部２３の出口２８から遠ざかり、吐出ユニット２２の外周縁近くに配置されている。

また、微細気泡吐出部２３と酸素溶解水吐出部２４の流路２５、２６は、入口２７、２９の形状が異なってもいる。微細気泡吐出部２３の流路２５の入口２７は、エッジ部２７ａが略直角に切り立っているが、酸素溶解水吐出部２４の流路２６の入口２９は、エッジ部２９ａがなだらかに湾曲し、Ｒ状に形成されている。このような入口２７、２９の形状の相違によって、微細気泡吐出部２３の流路に流入する酸素溶解水には微細気泡５が発生し、酸素溶解水吐出部２４の流路２６に流入する酸素溶解水には微細気泡５はほとんど発生しない。

図５は、流路の形状による流速分布の変化を示した模式図である。

大管径部３１から小管径部３２に流入する酸素溶解水の挙動は、小管径部３２の入口３３の形状によって変化する。入口３３のエッジ部３３ａが略直角に切り立っている場合、小管径部３２の外周部を流れる酸素溶解水の流速ｖ_ａが非常に速くなり、これにともない酸素溶解水の圧力が飽和水蒸気圧以下に急激に低下する。その結果、流速分布がピークとなる、小管径部３２の外周部付近ｐにおいてキャビテーションが発生し、微細気泡５が発生する。

一方、入口３３のエッジ部３３ｂがなだらかに湾曲し、Ｒ状に形成されている場合、酸素溶解水の流速Ｖ_ｂは、上記酸素溶解水の流速ｖ_ａと比較して遅く、流速分布は管径方向に均一または小管径部３２の中央部で最大となる。このため、酸素溶解水の圧力は飽和水蒸気圧よりも高く、また、小管径部３２をその長さ方向に流れるにつれて徐々に低下し、キャビテーションはほとんど発生しない。

このような実験的知見に基づいて、図４に示した吐出ユニット２２の微細気泡吐出部２３と酸素溶解水吐出部２４は形成されている。吐出ユニット２２の入口２２ａに流入する酸素溶解水のうち、微細気泡吐出部２３の流路２５に流入する酸素溶解水には微細気泡５が発生し、微細気泡吐出部２３は、微細気泡５を含んだ水を流路２５の出口２８から吐出する。酸素溶解水吐出部２４の流路２６に流入する酸素溶解水には微細気泡５はほとんど発生せず、酸素溶解水吐出部２４は、溶存酸素濃度が十分に高い酸素溶解水を流路２６の出口３０から吐出する。

このように、吐出ユニット２２では、微細気泡吐出部２３および酸素溶解水吐出部２４の両方を備えるとともに、酸素溶解水吐出部２４が微細気泡吐出部２３の外周に配置されているので、微細気泡５が生成する流路２５と微細気泡を含まない酸素溶解水の流路２６とに分かれている。高濃度の酸素溶解水が気泡に接触すると酸素が気泡の中に気化し、酸素溶解水の溶存酸素濃度が低下する原因となるが、酸素溶解水吐出部２４を吐出ユニット２２の外周部に配置すると、拡散しやすい酸素溶解水を外側に向けて吐出し、流動抵抗が大きく拡散しにくい微細気泡５を微細気泡吐出部２３から中央部に吐出することができるため、微細気泡吐出部２３に酸素溶解水が混ざりにくくなり、酸素溶解水吐出部２４から吐出する酸素溶解水中の溶存酸素濃度の低下を抑制することができる。

また、吐出ユニット２２に、微細気泡吐出部２３、酸素溶解水吐出部２４の両方を備えているため、微細気泡５を浴槽２内に供給することができる一方で、酸素溶解水吐出部２４から酸素溶解水そのものを供給することができ、微細気泡５の発生にともなう酸素溶解水中の溶存酸素濃度の余分な低下を抑制することができる。微細気泡発生装置１は、微細気泡５の供給と酸素溶解水の供給を両立させることができる。浴槽２内の湯水３中の溶存酸素濃度は高く保持され、入浴者は、微細気泡５ばかりでなく、酸素溶解水それ自体の効能も享受することができる。

なお、第３実施形態の微細気泡発生装置１にも、上記特許文献１に記載した酸素富化装置を組み合わせることができ、高酸素濃度の空気を入浴者に供給して入浴の効能などを一層高めることができる。

本発明の微細気泡発生装置は、以上の実施形態によって限定されるものではない。微細気泡吐出部および酸素溶解水吐出部をはじめとして、溶解タンクやポンプなどの構成には各種の態様が可能である。また、微細気泡発生装置を設置可能とする対象は、浴槽に限定されることはなく、微細気泡および酸素溶解水の両方の供給が必要とされる各種の装置などとすることができる。

１微細気泡発生装置
５微細気泡
１６、２３微細気泡吐出部
１７、２４酸素溶解水吐出部
１９切替バルブ

Claims

水に酸素を溶解させた酸素溶解水中から酸素を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生装置において、酸素溶解水の圧力を急激に低下させて微細気泡を発生させ、微細気泡を含んだ水を吐出する微細気泡吐出部と、酸素溶解水の圧力を徐々に低下させて酸素溶解水を吐出する酸素溶解水吐出部とを備えていることを特徴とする微細気泡発生装置。
酸素溶解水吐出部からの吐出と微細気泡吐出部からの吐出を切り替える切替手段をも備えてい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。
酸素溶解水吐出部が微細気泡吐出部の外周に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡発生装置。