JP2011245450A - 加圧容器 - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内に加圧導入される水に適切な量の空気を溶存させることができる加圧容器を提供する。
【解決手段】空気を含む水が加圧導入されるタンク３１の上端部に、水の注入口３２を形成し、タンク３１の下端部側には水の導出口を形成する。注入口３２の下側に間隔を介した下側に、タンク３１内を上下に仕切る仕切り板３４を設け、仕切り板３４の外周縁とタンク３１の内周壁との間に予め定められた設定間隔の隙間Ｓを形成する。注入口３２から注ぎ込まれる水が仕切り板３４の上に落下し絵隙間Ｓを通った後、タンク３１の内周壁の被添面に添ってタンク３１の下部側に落下して攪拌されながら貯留されることによって、水にタンク３１内の未溶存の空気を溶存し、仕切り板３４の下側に貯留される水の水面と仕切り板３４下面との間にはタンク３１内の未溶存空気の空気層を形成する。水位検出用の電極３５，３６を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽に微細気泡（白濁式）を発生させる微細気泡発生機能を備えた風呂装置に適用される加圧容器に関するものである。

浴槽内に気泡を発生させる気泡発生装置が用いられており、中でも、気泡発生装置から非常に微細な気泡を浴槽湯水内に吐出することにより、浴槽湯水内に白濁式の（多量の微細泡により白濁して見える）微細気泡を発生させる装置の需要が伸びてきている。微細気泡（白濁式）を浴槽内に発生させると、入浴した人の保温性を高めたり、汚れを落としやすくできたりするといった効果があるといわれており、利用者は、快適な入浴タイムを送ることができる（例えば、特許文献１、参照。）。

浴槽内に微細気泡を発生させるためには、例えば浴槽に接続された追い焚き循環路内に、該追い焚き循環路内を通る湯水（浴槽湯水）に空気を加圧溶存させるための加圧容器を設けることが行われている。その加圧容器の例として、図２９（ａ）に示すように、タンク３１の上部側から加圧導入されてタンク３１内に注ぎ込まれる水（湯水）を、水の注入口３２の近傍に設けた部材９９に当てながら空気層中を落下させて水を攪拌させる構成が提案されている（例えば、特許文献２、参照。）。

特許第２５１２９５２号公報 特開２００８−３０２０５４号公報

しかしながら、図２９（ａ）に示した構成においては、空気層中でターゲットの部材９９に水を当てることで発生する音（破砕音）がうるさく、さらに、微細気泡発生機能を備えた風呂装置の小型化や低価格化のために、加圧容器の小型化を行うと、図２９（ｂ）に示すように、タンク３１内に注入された水が激しく攪拌されすぎて、ちょうど炭酸水をコップに勢いよく注ぐとコップの縁まで泡が来る（タンク３１内が泡で満たされる）が、この泡の上から炭酸水を注ぐと、泡の上でさらに新たに注いだ炭酸水の泡が形成されるように、タンク３１内に空気層が形成されないといった問題が生じた。

このように、タンク３１内に未溶存の空気層が形成されないと（タンク３１内に泡が充満しないようにしないと）、微細気泡連続発生にとって必要なタンク内の未溶存空気量を計測することが困難となり、適切な微細気泡発生機能を得ることが難しくなる。なお、吸い込む空気量が多いとタンク内の未溶存の空気が金具から吹出してしまう。その結果、白濁度を悪くし、大きな音も出て不快となる。逆に吸い込む空気が少ないとタンク内の未溶存の空気が不足し、水に白濁させるための十分な空気を溶かすことができなくなる。その結果、十分に白濁しなくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、タンクが小型化してもタンク内に形成される空気層の容積を適切にしながら、加圧された状態でタンク内に注ぎ込まれる水に適切な量の空気を溶存させることができる加圧容器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、次の構成をもって課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、空気を含む水が加圧導入されるタンクの上部に、当該空気を含む水を前記タンク内に注ぎ込む注入口が形成され、前記タンクの下端部側には水の導出口が形成されており、また、前記注入口の下側に間隔を介し前記タンク内を上下に仕切る仕切り板が設けられて、該仕切り板の上から下に水を流下させるための隙間が形成されており、前記注入口から注ぎ込まれる水が前記隙間を通った後に被添面に添って通り、タンクの下部側に落下して攪拌されながら貯留されることによって、前記水に前記タンク内の未溶存の空気が溶存されると共に前記仕切り板の下側に貯留される水の水面と前記仕切り板下面との間には前記タンク内の未溶存空気の空気層が形成される構成と成しており、前記仕切り板よりも下部側の水の水位を検出して前記空気層の容積の大小を判断するための水位検出手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記隙間は仕切り板の外周縁とタンクの内周壁との間に予め定められた設定間隔で形成され、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記隙間を通った後にタンク内周壁の被添面に添ってタンクの下部側に落下する構成としたことを特徴とする。

さらに、第３の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記隙間は仕切り板の外周端において該仕切り板の外周方向に互いに間隔を介して複数形成された切り欠きとタンク内周壁との間に形成され、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記隙間を通った後にタンク内周壁の被添面に添ってタンクの下部側に落下する構成としたことを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記仕切り板には貫通孔が形成され、該貫通孔の上部側を覆うテーブル板部が前記仕切り板の板面と上下方向に隙間を介して設けられており、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記テーブル板部の上に落下した後、前記隙間を通り、前記テーブル板部下の被添面に添って通った後、前記貫通孔を通って前記タンクの下部側に落下する構成と成していることを特徴とする。

さらに、第５の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記仕切り板には貫通孔が形成され、該貫通孔の上部側には水の注入口から注ぎ込まれる水を衝突させるターゲット部材が仕切り板の板面と上下方向に隙間を介して設けられ、前記水の注入口から注ぎ込まれる水が前記ターゲット部材の上に落下して衝突した後、前記隙間を通り、前記ターゲット部材の下面の被添面に添って通った後、前記貫通孔を通って前記タンクの下部側に落下する構成と成していることを特徴とする。

本発明では、空気を含む水が加圧導入されるタンクの上部に、当該空気を含む水をタンク内に注ぎ込む水の注入口が形成されて、該水の注入口の下側に間隔を介し、タンク内を上下に仕切る仕切り板が設けられているので、前記水は仕切り板の上側に落下する。そして、前記水は、仕切り板の上から下に水を流下させるための隙間を通った後に被添面に添って通り、タンクの下部側に落下して攪拌されながら貯留されることによって、前記水に前記タンク内の未溶存の空気が溶存されると共に前記仕切り板の下側に貯留される水の水面と前記仕切り板下面との間には前記タンク内の未溶存空気の空気層が形成される。そして、水位検出手段によって、仕切り板よりも下部側の水の水位を的確に検出できるので、前記空気層の大きさを検出してその大小を判断でき、浴槽湯水内に溶存させる空気の量を計測することが容易となり、適切な微細気泡発生機能を得ることができる。

また、隙間を仕切り板の外周縁とタンクの内周壁との間に予め定められた設定間隔で形成し、水の注入口から注ぎ込まれる水を、前記隙間を通った後にタンク内周壁の被添面（タンク側周壁の内壁面）に添ってタンクの下部側に落下するようにすることによって、前記効果を良好に発揮することができる。

さらに、隙間を、仕切り板の外周端において該仕切り板の外周方向に互いに間隔を介して複数形成された切り欠きとタンク内周壁との間に形成し、水の注入口から注ぎ込まれる水を、前記隙間を通った後にタンク内周壁の被添面に添ってタンクの下部側に落下するようにすることによって、前記効果を良好に発揮することができる。

さらに、仕切り板に貫通孔を形成し、該貫通孔の上部側を覆うテーブル板部を前記仕切り板の板面と上下方向に隙間を介して設け、水の注入口から注ぎ込まれる水を前記テーブル板部の上に落下させた後、前記隙間を通し、前記テーブル板部下の被添面に添って通った後に、前記貫通孔を通って前記タンクの下部側に落下するようにすることによって、前記効果を良好に発揮することができる。

さらに、仕切り板に貫通孔を形成し、該貫通孔の上部側には水の注入口から注ぎ込まれる水を衝突させるターゲット部材を仕切り板の板面と上下方向に隙間を介して設け、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記ターゲット部材の上に落下して衝突した後、前記隙間を通り、前記ターゲット部材の下面の被添面に添って通った後、前記貫通孔を通って前記タンクの下部側に落下するようにすることによって、前記効果を良好に発揮することができる。

本発明に係る加圧容器の第１実施例の構成を模式的に示す説明図である。 実施例の加圧容器に水を入れたときに形成されるエア層、泡層を説明するための模式図である。 第１実施例について、注入する水の流量を変えたときのエア層、泡層の長さおよび、濁度の検討結果を示すグラフである。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置のシステム構成例を示す模式図である。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置における微細気泡発生機能の制御構成例を示す模式図である。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置における微細気泡発生装置の構成とその動作例を示す模式的な断面図である。 図６に示す微細気泡発生装置の動作を、動作部を拡大して示す模式的な断面図である。 図６に示す微細気泡発生装置に適用されている流量対応開閉弁の機能例を説明するためのグラフである。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置において循環ポンプの回転数に対応させた空気導入弁の開閉タイミングを説明するためのグラフである。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置における空気導入弁の構成とその動作例を示す模式的な断面図である。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置の動作例を示すフローチャートである。 実施例の加圧容器を適用する風呂装置の図１１に続く動作例を示すフローチャートである。 加圧容器の第２実施例の構成および動作を模式的に示す説明図である。 第２実施例について、注入する水の流量を変えたときのエア層、泡層の長さおよび、濁度の検討結果を示すグラフである。 第２実施例の変形例を示す説明図である。 加圧容器の第３実施例に適用されている仕切り板の構成を示す平面図（ａ）と、仕切り板とタンク内壁との位置関係を示す断面図（ｂ）と、切り欠きの個数を３０個として形成した仕切り板の構成例を示す平面図（ｃ）である。 第３実施例について、切り欠きの総面積を９０ｍｍ^２としたときのエア層と泡層の長さおよび、濁度の検討結果を示すグラフである。 第３実施例について、切り欠きの総面積を１２０ｍｍ^２としたときのエア層と泡層の長さおよび、濁度の検討結果を示すグラフである。 第３実施例について、切り欠きの総面積を１８０ｍｍ^２としたときのエア層と泡層の長さおよび、濁度の検討結果を示すグラフである。 第３実施例について、切り欠きの総面積に対するエア長／泡長の割合および、濁度の検討結果を示すグラフである。 第３実施例について、切り欠きの総面積により異なる、流量と流速との関係の検討結果を示すグラフである。 第３実施例の変形例における仕切り板の平面図（ａ）と仕切り板の取り付け構成例の模式的な斜視図（ｂ）である。 第４実施例の構成（ａ）と動作（ｂ）を示す断面説明図である。 第４実施例に設けられているターゲット部材の構成を示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）および、空気層の形成状態例を示す断面説明図（ｃ）である。 その他の実施例の構成を示す模式的な断面説明図である。 電極を３本用いて形成した加圧容器の例の外観斜視図である。 加圧容器のさらに別の実施例の構成を示す断面説明図である。 加圧容器のさらにまた別の例の構成を模式的に示す説明図である。 従来提案されている加圧容器の構成と問題点を説明するための模式的な説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付してある。

図１（ａ）には、本発明に係る加圧容器の第１実施例の構成が、模式的な縦断面図により示されている。同図に示すように、本実施例の加圧容器３０は、略円筒形状で、かつ、加圧容器３０にかけられる高い圧力に耐えられるように、断面形状が略楕円形の繭型形状と成しており、加圧容器３０には、空気を含む水が加圧導入されるタンク３１の上端中央部に、当該空気を含む水を前記タンク３１内に注ぎ込む（吐出する）水の注入口３２が下向きに向けて形成されている。タンク３１の下端部側には水の導出口３３と、長期未使用時にタンク内の水を抜く水の排出口３７とが形成されており、排出口３７は通常は閉状態と成している。

なお、本実施例の加圧容器３０は、例えば図４に示すようなシステム構成を備えた風呂装置に適用されるものである。この風呂装置の構成の詳細は後述するが、浴槽２６に接続されている追い焚き循環通路２５に、浴槽湯水を循環させるポンプである循環ポンプ２１が設けられて、この循環ポンプ２１の駆動によって循環させる浴槽湯水に、空気導入弁３８を介して外部から導入される空気を加圧溶存させて吐出し、加圧容器３０に加圧導入する構成と成している。つまり、空気を含む水が循環ポンプ２１内で撹拌されて加圧容器３０に加圧導入されるが、溶解しきれない空気は、一部そのまま（気液２相混相流のまま）加圧容器３０のタンク注入口３２に至る。

また、空気の混入量（混入比率）は、空気の見かけの流速（ＷＧＯ）と液体の見かけの流速（ＷＬＯ）の比である気体体積流量比を用いて表すことができる。本実施例および後述する第２実施例〜第４実施例において、ＷＬＯは５．５〜７リットル／分、ＷＧＯは、１気圧換算で約４００〜７００ｃｃ／分であり、Ｇｒｉｆｆｉｔｈ−Ｗａｌｌｉｓ液体様式線図の縦軸で示されるβ（ＷＧＯ／（ＷＧＯ＋ＷＬＯ））は０．２以下であることから、圧縮されて圧力が高められれば、βが必ず０．２以下となるため、各実施例での気液２相混相流は全てＢｕｂｂｌｅｆｌｏｗと考えられる。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、加圧容器３０の注入口３２の下側に間隔を介し、タンク３１内を上下に仕切る金属製の仕切り板（ターゲット板）３４が設けられている。なお、仕切り板３４とタンク３１の内周壁との間には、仕切り板３４の上から下へ水を流下させるための隙間Ｓが形成されている。また、加圧容器３０には、仕切り板３４よりも下部側の水の水位を検出するための水位検出手段として、電極３５，３６と、図１には図示されていないグラウンド電極とが設けられている。なお、図２６には、電極を３本設けた場合の加圧容器３０の外観斜視図が示されており、同図における符号１３７がグランド電極である。また、電極３５は低水位電極であり、電極３６は高水位電極であり、グランド電極１３７を含め、いずれもカーボン電極により形成されている。

本実施例の加圧容器３０が設けられる風呂装置においては、電極３５により水位が検出されなくなると前記空気導入弁３８を閉とし、電極３６により水位が検出されると空気導入弁３８を開として、図１（ｃ）に示すような、タンク３１内の水の上に形成される空気層（未溶存空気層）Ａ（斜線部分）の容積が調整される。つまり、電極３５，３６，１３７は空気層Ａの容積の大小を判断するために設けられ、この判断に基づき、空気層Ａの容積が調整されるものであり、また、水の加圧容器３０への加圧導入タイミングは後述するが、その加圧導入される水は、空気を含む水の場合と水のみの場合の２通りが存在する。なお、電極３５，３６，１３７が検出する水位は水面の場合もあるが、多くの場合、水面上に広がる気泡上端が電極３５，３６，１３７により水位として検出され、その検出水位に基づいて空気導入弁３８が開閉制御される。

また、図１（ｂ）の横断面図に示すように、前記仕切り板３４の外周縁と前記タンク３１の内周壁との間の隙間Ｓは、予め定められた設定間隔に形成されている。なお、仕切り板３４には、前記各電極３５，３６およびグランド電極１３７を通過する通過部の穴が形成されているが、図１（ｂ）においては、これらの穴の図示は省略されている。本実施例において、例えばタンク３１の内壁の径が４５ｍｍであるのに対し、仕切り板３４の直径は４２ｍｍに形成されており、隙間（タンク内壁と仕切り板３４の外周と間の隙間）の径Ｓは１．５ｍｍ、隙間の面積は２０４．８８５ｍｍ^２に形成されている。この隙間の面積が、直径８ｍｍの注入口３２の断面積５０ｍｍ^２よりも大きく形成されるように、隙間Ｓの大きさが決定されている。すなわち、仕切り板３４とタンク内壁の径の差を利用した隙間ノズルとなっている。

そして、図１（ｃ）の模式的な動作図に示すように、注入口３２から注ぎ込まれる空気を含む水が、図の矢印に示すように仕切り板３４の中央部上に落下して該仕切り板３４上を通った後に、前記隙間Ｓを通り、その後、（ベルヌーイの定理と水の粘性による水流曲げ力の反力による吸い寄せ効果による吸着現象によって）タンク内周壁の被添面（タンク側周壁の内壁面）に付着しながら、空気層Ａ中も水滴が四散しないで流下するように、前記隙間Ｓを通った水をタンク内周壁の被添面に添わせて、水の流れをまとめて流下させている。注入口３２から流動様式Ｂｕｂｂｌｅｆｌｏｗで注ぎ込まれた空気を含む水は、仕切り板３４で仕切られた上部空間内で拡大し、隙間Ｓで縮小されて空気層Ａ中に放出される。この拡縮により、気体の溶解が促進されると共に、前記上部空間は隙間Ｓから放出される空気を含む（または水）の均圧室の役割も担っている。

なお、空気を含む水の注ぎ込み開始からすぐに、仕切り板３４で仕切られた上部空間は空気を含む水で満たされる（前記の如く、β＜０．２なので、ほぼ水で満たされる）。そして、その水は流下中に周りの空気層Ａ中の空気を取り込みながらタンク３１の下部側に落下する。本願発明者は、タンク３１の下部に貯留する水面下で跳水現象と見られる渦運動と気泡発生を確認していることから、タンク内周壁の被添面（内側面）に添わせた流れは射流（乱流）と考えている。そして、射流のまま、タンク下部に貯留する水面に至った空気を含む水は、貯留水との衝突により速度が落ちて常流となるとともに、射流から常流への不連続変化時に発生する跳水現象で激しい渦運動が発生する。

この渦運動をタンク下部に貯留する水中で発生させるために、本実施例では、気液２相混相流を、設定角度以上（例えば５０度以上。本実施例では垂直である９０度）で、あたかもタンク下部に貯留する水中に押し込んで、跳水現象を水面で水封するようにしながら（跳水現象が空気層Ａ中で発生しないようにしながら渦運動を水中で）発生させ、前記渦運動で気液が攪拌されながら貯留されることによって、水にタンク３１内の空気が溶存されると共に、水中から未溶解の気泡が浮上してくるようにして、仕切り板３４の下側に貯留される水の水面と仕切り板３４の下面との間には、タンク３４内の未溶存空気の空気層Ａが形成される構成と成している。

なお、気液２相混相流を、５０度より小さい角度で注入口３２から注ぎ込むと、水切りや反跳水と同じような現象が発生し、水面上で跳水現象が発生し、発生した気泡が水面上を移動した後で水面下に沈み、その後、勢いを失って水面に上昇する。このとき、水面を水が叩く音や、水面上で発生する跳水現象に伴って音が発生する。また、後述の追い焚き循環路２５の配管距離の問題があるので、本実施例の場合には注入口３２から空気を含む水を注ぎ込む場合には、しだいに空気層Ａが増加する（水位が下がる）ようにしている。

また、注入口３２から注ぎ込まれるものが水のみの場合であっても、前記隙間Ｓを通った水は、タンク内周壁の被添面に添って周りの空気層Ａ中の空気を巻き込みながらタンクの下部側に落下するので、タンク３１内の未溶存の空気が溶存され、しだいに空気層Ａは減少していく（水位が上がる）。

以上のように、高圧下で、気体と液体を射流から常流への不連続変化で放出される運動エネルギーで出来る前記渦運動の渦に巻き込んで気体を溶解させることで、効率良く空気を溶存でき、かつ、空気を水中で巻き込んで溶解させることで、水しぶきが飛び交わない綺麗な空気層Ａができる。この結果、本実施例では、前記電極は水しぶきを浴びることなく、未溶存の空気量を誤検出なしに適切に検出することができた。さらに、気泡が過運動に巻き込まれて破砕するときに発する音も水封し、あたかも、水で遮音するような形となるので、静かな溶解が可能となる。

ところで、本実施例では、加圧容器３０の注入口３２を下向きに形成し、タンク３０の下部に貯留する水面に対して垂直である９０度で空気を含む水を押し込んでいるが、その理由は以下の通りである。つまり、流速が速い場合には例えば水面に対して水を注入する角度が５０度であっても跳水現象を水封できるが、タンクの幅寸法が大きくなり、小型化には向かないのに対し、前記角度が垂直である９０度に近くなるにしたがい、流速が遅くなっても跳水現象を水封できるからである。なお、流速が速い場合に垂直である９０度で水を注入しても跳水現象を水封できるが、水中奥深くで前記渦運動が発生するため（後述の、泡層長さ−エア層長さが大きくなるため）、タンク３１の縦寸法が大きくなり小型化には向かない。

また、前記渦運動の水中発生位置（以下、泡層長さという）を最短にする（小さくする）水面衝突流速は、前記隙間Ｓによって決まるものであり、この水面衝突流速は、フルード数が１に近い１より大きい値であって、例えば空気混入時のフルード数が１より大きく（渦を有効に形成するためには、フルード数が１．７以上で）３２以下（Ｇｒｉｆｆｉｔｈ−Ｗａｌｌｉｓ液体様式線図の横軸フルード数の２乗（（ＷＧＯ＋ＷＬＯ）^２／ｇＳ）が１０００以下）となる速度であるが、前記隙間Ｓを通過するのは、高圧下で、かつ気液２相混相流であり、気液二相流流れ加速現象が発生するため隙間Ｓでの通過流速を計算できない。

ただし、本実施例においては、図３で後述するように、空気を除いた水のみが隙間Ｓを通過する（空気導入弁３８の電磁弁６５の閉時の）流速としては、約４４０ｍｍ／ｓｅｃ（秒）以上の流速（流量約５．５リットル／分）となるような隙間が好ましいことを実験で確認しており、本願発明者は、空気混入時の（空気導入弁３８の電磁弁６５の開時の）流速が、空気を除いた水のみが隙間Ｓを通過する流速（約４４０ｍｍ／秒以上）の数倍となるものと推定している。

なお、前記隙間Ｓは、（４５ｍｍ−４２ｍｍ）／２＝１．５ｍｍであり、水面下の水流の厚みｈ（水深に相当）が０．００１５ｍであるため、この水流の厚みｈを通過する限界水流の流速（限界流速）は、ｇ（重力加速度：９．８ｍ／ｓｅｃ^２）を用いて、限界流ｃ＝√（ｇｈ）＝√（９．８×０．００１５）＝０．１２１２４／秒として表すことができる。すなわち、隙間Ｓを通る流速が４４０ｍｍ／秒位であっても、隙間Ｓを通る水流の限界流速は約１２１ｍｍ／秒以上であり、かつ、タンク内周壁流下中に跳水現象特有の水流の膨らみ（射流から常流変化時にできる前記渦運動でできる膨らみ）を見ることができないことからも、空気導入弁３８の電磁弁６５の開閉にかかわらず、タンク内周壁の被添面に添って流下する水流は常流ではなく（流速が４４０ｍｍ／秒であって、限界流速１２１ｍｍ／秒より小さくなく）、射流（乱流）（流速は流速４４０ｍｍ／秒であるので、限界流速１２１ｍｍ／秒より大きく、射流である）と考えられる。なお、流速４４０ｍｍ／秒、限界流速１２１ｍｍ／秒の場合、隙間Ｓ通過時または通過直後のフルード数は３．６（流速４４０ｍｍ／秒÷限界流速１２１ｍｍ／秒）以上となる。なお、空気を除かない場合（空気混合時の場合）は、フルード数は、この値よりも大きくなると推定される。

また、図１（ｃ）に示す水流の流れに乗って、水面上部にはタンク略中央部分より気泡が上昇し、時間と共に水面上を覆ってくる。このとき、タンク略中央部分の気泡は下から上に上昇してきている最中なので、上方への運動エネルギーを所有しているが、水面上に広がった、すなわちタンク側壁がわであり、タンク周囲部（タンク内周壁近傍）にある気泡は上方への運動エネルギーを所有していない。射流のままタンク下部に貯留する水面に至った空気を含む水は、タンク側壁がわにある気泡を巻き込むことがあるが、気泡が上方への運動エネルギーを所有していないので（気泡の移動方向と射流の方向が対向していないので）、気泡を容易に水面下に押し込むことができる。

すなわち、本実施例では、タンク内周壁の被添面に添って流下する水流によって生じてタンク側壁がわにある（下側に移動する）気泡と、タンクの下部から水面側に上昇していく気泡とが衝突することによって前記水流の速度が落ちて常流となり、気泡上で跳水現象が発生して、空気層Ａ中を水しぶきが飛び交うといった事態が生じることを防止している。この結果、本実施例では、フルード数を気泡押し込み必要相当分、増やさなくてもよいような構造となっている。また、水中を上昇してくる気泡を空気層Ａまで上昇しきる前に再度水流で押し込むことがないので、空気層Ａが気泡で満たされてしまうこと（貯留水に入った気泡が空気層Ａ中に出ることができずに再循環を繰り返し、気泡量が増え続けること）も防止できる構造となっている。

さらに、本実施例の加圧容器３０は、タンク３１内に固定された仕切り板３４上に水が落ちて当たる構成であり、水を当てる部材をタンク３１内の水の上に浮かせているような構成がないため、そのような部材が水の流れに沿って移動するといったことはない。したがって、電極３５，３６やグランド電極１３７が衝撃に弱いカーボン電極により形成されていても、これらの電極３５，３６，１３７に前記部材が当たって電極３５，３６，１３７が破損するといったことを防ぐことができる。

さらに、本実施例の加圧容器３０は、水の流れが図１（ｃ）に示すように流れてタンク３１内で攪拌されるので、タンク３１の下部側から上部側に流れてきた水が電極３５，３６，１３７に当たらないようにすることができるので、水流による電極３５，３６，１３７の破損を防止し、水位を誤検出するといったことも防ぐことができる。さらに、貯留水中に（加圧容器３０の貯留水が溜まる部分に）流れを妨げる突起物が無いので、前記突起物が跳水現象で振動（加圧容器３０が振動）することもなく、また、前記突起物が圧力腐食割れを起こして水中に落下し、その落下した突起物が電極３５，３６，１３７に当たってこれらの電極３５，３６，１３７を破壊するといったことも防ぐことができる。

なお、本発明者は、本実施例の加圧容器３０について、図２に示すエア層の長さ（エア長）と泡層の長さ（泡長）と濁度を、加圧容器３０に導入される水の流量を変えて検討した。ここで、濁度とは、空気の溶解（溶存）濃度である。図３には、その検討結果が示されており、本検討では、フルード数３．６以上である４〜４．７に相当する流量６リットル／分〜７リットル／分の試験データが示されている。

図３において、特性線ａ、ｂ、ｃは、それぞれ、前記流量を６リットル／分、６．５リットル／分、７リットル／分としたときの泡層の長さを示し、特性線ｄ、ｅ、ｆは、それぞれ、前記流量を６リットル／分、６．５リットル／分、７リットル／分としたときのエア層の長さを示し、特性線ｇ、ｈ、ｉは、それぞれ、前記流量を６リットル／分、６．５リットル／分、７リットル／分としたときの濁度を示している。また、３分後と４分後について、流量（リットル／分）と、エア長（ｃｍ）、泡長（ｃｍ）、エア長／泡長、泡長−エア長（ｃｍ）、濁度、フルード数、流速（ｍｍ／秒）の関係を表１に示す。

図３のグラフおよび表１から分かるように、仕切り板３４の外周縁と前記タンク３１の内周壁との間の隙間面積が同じでも、加圧容器３０に導入される水の流量によって、エア層の長さ、泡層の長さ、濁度に違いがあることが分かった。また、加圧容器３０に注入する水の注入時間が４分までの間は、その時間が増えるに従い、エア層の長さ、泡層の長さ、濁度は全て大きくなることが分かった。

ところで、タンク３１内の未溶存空気が同じ体積の場合において、エア層の長さ（仕切り板３４からエア層下端までの長さ）が長いほうが、電極３５，３６，１３７が水（または気泡）に濡れにくくなる。そのため、未溶存空気量検出の誤検出が少なくなるし、より多くの未溶存空気をタンク３１にためていることになるため、空気導入弁３８のオンオフ（開閉）頻度を少なくできる。また、タンク３１内の未溶存空気が同じ体積の場合において、泡層の長さ（仕切り板から泡層下端までの長さ）が長いほうが、未溶存空気がタンク３１外に噴出する恐れが高くなり、空気導入弁３８を早くオフする（閉じる）必要がある。したがって、エア層が長く、泡層が短いほうが、タンク３１内の未溶存空気が同じ場合、未溶存空気量の検出が有利となる。この観点から、エア層長さ÷泡層長さ（エア長／泡長）が大きいほど空気導入弁３８の開閉制御がしやすい。

ちなみに、図３に示した結果が得られた前記検討において、白濁度合い計測は、ＯＰＴＥＸ社製の濁度チェッカーＳＣ−Ｔ３を用いている。白濁度合い（濁度）は、１８０リットルの浴槽中央部水面下５ｃｍにおける計測器の数値をそのまま示しており、数値が大きいほど白濁していることを示す。そして、濁度が高く、浴槽の水の白さが増したほうが、入浴感が向上してよい。

次に、本実施例の加圧容器３０が適用される風呂装置の例として、図４に示す風呂装置のシステム構成について説明する。この風呂装置は、給湯動作機能と、浴槽２６への湯張りを含む自動運転の動作機能と、浴槽湯水の追い焚き動作機能と、浴槽２６内の湯水に微細気泡を発生させる機能とを備えている。以下、この風呂装置のシステム構成について簡単に説明する。

この風呂装置は屋外に設置され、同図に示すように、器具ケース２７内に、追い焚きバーナ１６と、３つの燃焼面を持つ給湯バーナ１０とを設けた風呂給湯装置であり、給湯バーナ１０の上側には給湯熱交換器７（７ａ，７ｂ）が、追い焚きバーナ１６の上側には、浴槽湯水の追い焚き用の追い焚き熱交換器１５（１５ａ，１５ｂ）が、それぞれ設けられている。バーナ１０，１６の燃料としてはこの風呂装置ではガスが用いられており、ファン７６で燃焼用の空気をバーナ１０，１６に送っている。給湯熱交換器７ａと追い焚き熱交換器１５ａは一次熱交換器であり、給湯熱交換器７ｂと追い焚き熱交換器１５ｂは二次熱交換器（潜熱回収用熱交換器）である。給湯熱交換器７の入側には給水通路５が設けられ、該給水通路５には、入水温度センサ６と流量センサ４とが介設されている。給湯熱交換器７の出側には給湯通路１１が接続されており、給湯通路１１には給湯温度センサ８が設けられている。

前記追い焚き熱交換器１５の入側には、管路１９と、浴槽湯水を循環させるポンプである追い焚き循環ポンプ２１と、戻り管２３とが接続され、追い焚き熱交換器１５の出側には往管２４が接続されている。往管２４と戻り管２３とは浴槽２６に接続されており、これら往管２４、戻り管２３、追い焚き熱交換器１５、管路１９を有して前記追い焚き循環通路２５が形成されている。追い焚き循環路２５には、循環ポンプ２１の吸い込み側（つまり、戻り管２３）に、流水スイッチ２２と、水位センサ２０と、追い焚き循環路２５に空気を導入する空気導入弁３８とが設けられており、循環ポンプ２１は、該循環ポンプ２１の駆動によって循環させる浴槽湯水に空気導入弁３８を介して外部から導入される空気を加圧溶存させて吐出する。

循環ポンプ２１は、カスケードポンプにより形成されており、空気を吸い込んでも駆動できる構成と成している。したがって、空気溶存と湯水循環との両方を１台の循環ポンプ２１によって行えるので、湯水循環用のポンプと空気溶存用のポンプとの２つのポンプを設ける構成に比べ、装置構成を簡略化でき、風呂装置の小型化、低価格化を実現できる。

また、追い焚き循環路２５には、循環ポンプ２１の吐出側の管路１９に、本実施例の加圧容器３０が設けられ、該加圧容器３０の下流側に、前記追い焚き熱交換器１５が設けられている。加圧容器３０は、循環ポンプ２１によって加圧された浴槽湯水をタンク３１内に吐出導入し、前記の如く攪拌しながら貯留することによって、タンク３１内の未溶存空気を前記浴槽湯水に追加溶存させる。追い焚き循環路２５の浴槽２６との接続部には、前記空気が溶存された浴槽湯水を浴槽２６内に噴出させることにより、浴槽２６内の湯水に微細気泡を噴出させる微細気泡噴出装置３９が設けられている。

このように、浴槽２６内の湯水に微細気泡を発生させるシステム構成において、カスケードポンプにより形成された循環ポンプ２１の下流側に本実施例の加圧容器３０を設け、さらにその下流側に追い焚き熱交換器１５を設けることにより、以下の効果を奏することができる。

つまり、循環ポンプ２１により吸い込まれた湯水内には、循環ポンプ２１の駆動によって空気の溶存が行われるが、十分ではなく、未溶存の空気が湯水内に泡の形で含まれた状態であり、その状態の湯水が銅製の追い焚き熱交換器１５内に導入されると、追い焚き熱交換器１５内にさび（気液２相流流れ加速腐食）や割れ（２相流による流力弾性振動応力腐食割れ）が生じるおそれがある。それに対し、循環ポンプ２１の下流側に本実施例の加圧容器３０を設けることにより、湯水内に空気を追加溶存させて空気を湯水内に十分にとけ込ませた状態（未溶存空気の気泡を含まない状態）で、この湯水を追い焚き熱交換器１５内に導入すれば、追い焚き熱交換器１５内にさびが生じるといった問題を防ぐことができる。

なお、戻り管２３の空気導入弁３８が設けられている位置から加圧容器３０のタンク３１に至る部品の配管は、タンク３１も含めて、配管、循環ポンプ２１、循環ポンプ２１のエンペラーに至るまで、さびや割れを防止するため軟質架橋ポリエチレン管やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等樹脂配管、樹脂部材を用いる構成と成している。

また、図４に示す構成の風呂装置において、追い焚き循環通路２５は、注湯通路１４を介して前記給湯通路１１に接続されており、注湯通路１４には、注湯電磁弁１３が介設されている。なお、図４において、符号９は給湯バーナ１０へのガス通路、符号５１，５２はガス電磁弁、符号１７は追い焚きバーナ１６へのガス通路、符号９８はドレン管、符号９７はドレンの中和器を、それぞれ示している。

次に、この風呂装置の動作について簡単に説明する。風呂装置には制御装置３が設けられ、図４には図示されていないが、制御装置３には風呂リモコン装置と台所リモコン装置が信号接続されている。この風呂装置において、風呂リモコン装置または台所リモコン装置の運転スイッチをオンした状態で給湯管路１１から給湯先に設けられている給湯栓（図示せず）を開くことにより、給湯機能の動作が開始される。この動作は、制御装置３内の燃焼制御部（図示せず）の制御によって、入水温度センサ６による入水温と、流量センサ４による給湯量に基づき、給湯温度センサ８により検出される給湯温（出湯温）が給湯設定温度となるように、給湯バーナ１０を燃焼して行われる。

また、風呂装置における自動運転の機能は、風呂と台所のリモコン装置の少なくとも一方に設けられている自動スイッチをオンすることにより開始するものであり、注湯電磁弁１３が開かれ、給湯機能の動作と同様に給湯熱交換器７を通って加熱された湯が、給湯管路１１から注湯路１４に入り、戻り管２３と往管２４を有して構成される追い焚き循環路２５を通して浴槽２６へ落とし込まれる。

湯張りが完了したときに注湯電磁弁１３が閉じられ、風呂温度センサ１８によって検出される検出温度が湯張り設定温度（風呂設定温度）よりも低いときには追い焚き機能の動作が行われる。この追い焚き機能の動作は、循環ポンプ２１が駆動されて浴槽２６の湯水が追い焚き循環路２５を通して循環されて行われるものであり、風呂温度センサ１８により検出される検出温度が風呂設定温度になるように追い焚きバーナ１６を燃焼させ、追い焚き熱交換器１５を加熱して行われる。自動運転の動作においては、引き続き、予め設定された設定時間だけ、浴槽湯水の温度が風呂の設定温度よりも許容範囲を越えて低くならないように、保温機能の動作が行なわれる。追い焚き単独運転の機能は、通常、風呂リモコン装置に設けられている追い焚きスイッチが押されたときに、前記追い焚き機能の動作を行うものである。

また、制御装置３は、図５に示す微細気泡発生制御構成を有しており、該微細気泡発生制御構成は、ポンプ駆動制御手段４１と空気導入弁開閉制御手段４２と燃焼制御手段７７を有している。これらの制御手段４１，４２，７７は、風呂リモコン装置１に設けられた微細気泡発生操作部４３に信号接続され、微細気泡発生操作部４３を介して追い焚き動作指令操作部４４に信号接続されている。

微細気泡発生操作部４３は、風呂装置の微細気泡噴出動作をオンオフする操作部である。微細気泡発生操作部４３は、例えば風呂リモコン装置１に、泡発生スイッチとして設けられ、このスイッチのオンオフに応じて微細気泡吐出動作のオン操作とオフ操作が行えるようになっている。また、スイッチがオンされてから予め定められた設定時間が経過したときには自動的にスイッチがオフされるようになっている。スイッチのオンオフ信号は、ポンプ駆動制御手段４１と空気導入弁開閉制御手段４２に加えられる。このように、風呂リモコン装置１に微細気泡発生操作部４３を設けることにより、この微細気泡発生操作部４３の操作によって、容易に、微細気泡噴出動作のオンオフを操作でき、簡単な操作で快適な入浴タイムを実現できる。

追い焚き動作指令操作部４４は、風呂装置の追い焚き動作をオンする操作部である。追い焚き動作指令操作部４４は、風呂リモコン装置１に、前記追い焚きスイッチとして設けられ、このスイッチがオンされると、追い焚き指令が微細気泡発生操作部４３に伝わり、微細気泡発生操作部４３から追い焚き動作指令に応じた動作指令をポンプ駆動制御手段４１と空気導入弁開閉制御手段４２と燃焼制御手段７７に加える。追い焚き機能の動作中に微細気泡発生操作部４３から微細気泡噴出動作のオン操作が加えられると（又は微細気泡噴出動作中に例えば保温機能からの追い焚き機能動作のオン操作が行われると）、ポンプ駆動制御手段４１と空気導入弁開閉制御手段４２による（空気導入弁３８の開閉制御、循環ポンプ２１の駆動制御等の）微細気泡噴出動作を優先させながら、燃焼制御手段７７が、風呂温度センサ１８により検出される検出温度が風呂設定温度になるまで追い焚きバーナ１６を燃焼させ、追い焚き熱交換器１５を加熱する。

前記追い焚き機能の動作と微細気泡噴出動作を同時に行っている最中に微細気泡噴出動作のオフ操作が行われると、一度追い焚きバーナ１６の燃焼を停止させ、循環ポンプ２１を一度オフするか、流量をゼロに近いくらい少なくなるような回転数にまで低下させ、後述の流量対応開閉弁４８が（切替圧力以下となって）開いたのち、前記追い焚き機能の動作を再開する。前記追い焚き動作と微細気泡噴出動作を同時に行っている最中に追い焚き機能の動作オフ操作が行われると、追い焚きバーナ１６の燃焼を停止させる。

このように、追い焚き動作と微細気泡噴出動作を同時に行なった場合には、湯水を追い焚き熱交換器１５内で加温することになるが、空気を多量に溶解させた液体を加温すると溶解度が下がるため、特に溶け込ませた空気の中の窒素が追い焚き熱交換器１５内以降の配管内で気泡を再形成し、これがさび（気液２相流流れ加速腐食）の原因となる場合がある。本実施例の加圧容器３０を適用している風呂装置は、微細気泡噴出装置３９から浴槽２６内に噴出する際に減圧して浴槽２６内に微細気泡を発生させるようにし、すなわち、循環ポンプ２１から細気泡噴出装置３９間の圧力が高くなる部分に銅製の追い焚き熱交換器１５を設け、かつ、追い焚き熱交換器１５内でさび（気液２相流流れ加速腐食）や割れ（２相流による流力弾性振動応力腐食割れ）の原因と空気を多量に溶解させた液体を加温する場合は、流量対応開閉弁４８を閉じるように、後述のようなポンプ駆動制御手段４１による制御を行うことで、気泡の再形成を防止している。したがって、空気を多量に溶解させていない液体を加温する場合（通常の追焚き）は、流量対応開閉弁４８を開くように、後述のようなポンプ駆動制御手段４１による制御を行って、効率的な追い焚きの高速化を図っている。

ポンプ駆動制御手段４１は、微細気泡噴出動作時には循環ポンプ２１の回転数を高くして、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量を予め定められる設定流量以上にし、追い焚き動作時には循環ポンプ２１の回転数を低くして微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量を前記設定流量未満にする。本実施例の加圧容器３０を適用している風呂装置において、このポンプ駆動制御手段４１による循環ポンプ２１の回転制御等による流量制御によって、微細気泡発生装置３９の流量対応開閉弁４８が前記の如く開閉し、微細気泡発生動作、追い焚き動作および、これらの同時動作の機能を可能にしている。

なお、風呂装置と浴槽２６との間は、往管２４、戻り管２３で接続するが、風呂装置と浴槽２６の間の距離は各取付現場毎で異なる。浴槽２６のすぐ近傍に風呂装置がある場合もあるし、浴槽２６から２０ｍといった離れた場所に風呂装置が設置される場合もある。本実施例の加圧容器３０を適用している風呂装置において、循環ポンプ２１は、モーターの能力が少し高いものを用い、配管距離の違いによるモーター負荷変動しても回転数があまり影響をうけないように設計している。その結果、配管距離（流量抵抗）の如何に関わらず、加圧容器３０への吐出容量が６．５リットル±０．５リットルを維持することで、前記フルード数が大きく変わらないようにしている。

さらに、回転数を維持できるように、循環ポンプ２１に適用するモーターとして、例えばＤＣブラシレスモーター等を用い、配管距離の違いによるモーター負荷が変動しても回転数が変化しないようにしてもよい。ただし、上述の場合よりも負荷変動による吐出容量変化が大きくできるので、電流等を監視して負荷変動に応じて回転数を可変できるようにして、吐出容量を設定流量である６．５±０．５リットル／分以下に維持できるような構成とすることが望ましい。なお、流量が少ない条件（配管距離が長い場合等で例えば流量６リットル／分のときが流量が少ない条件）であっても、多い条件であっても、本実施例の加圧容器３０において、注入口３２から空気を含む水を注ぎ込む場合には、しだいに空気層Ａが増加する（水位が下がる）ようにしている。

さらに、微細気泡噴出装置３９の構成は特に限定されるものではないが、例えば図６（ａ）および図６（ｂ）に示す構成とすることができる。この例では、微細気泡噴出装置３９は、本体部４９とカバー部材５０とを有し、カバー部材５０には直径０．８ｍｍの多数の円形小径貫通穴が設けられたフィルタ５４が設けられている。また、本体部４９には、追い焚き循環路２５の往管２４と戻り管２３とに接続される管路接続口５５と、浴槽２６側への吐出口５６が設けられており、これらの間に微細気泡発生用流路４６と追い焚き用流路４７が設けられている。また、微細気泡発生用流路４６と追い焚き用流路４７の間に、流量対応開閉弁４８が設けられている。この流量対応開閉弁４８は、バネで弁体を可動可能にし、弁体に当たる流量に応じて所定の圧力を弁の上流に生じ、設定流量以上で弁体が弁座にたどり着くと流れを閉止して弁上流圧力が急上昇し、この圧力急上昇でより閉止を確実にする。

循環ポンプ２１を駆動させると、フィルタ５４を通して微細気泡噴出装置３９の本体部４９内に浴槽湯水が吸い込まれ、追い焚き循環路２５の戻り管２３に導かれる。一方、往管２４側から本体部４９に導入される湯水は、微細気泡発生用流路４６と追い焚き用流路４７の少なくとも一方を通り、吐出口５６から吐出する。なお、微細気泡発生用流路４６は、追い焚き循環路２５を通って循環した浴槽湯水を、図６（ｂ）の矢印に示すように、ノズル４５を通して浴槽２６内に噴出させることにより浴槽２６内に微細気泡を発生させる。追い焚き用流路４７は、前記浴槽湯水を、図６（ａ）の矢印に示すように、ノズル４５を通さずに（あるいは殆ど通さずに）浴槽２６内に導出する。

流量対応開閉弁４８は、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量に応じて開閉弁４８の上流側に水圧上昇が生じる構造の弁なので、該水圧が前記設定流量時に生じる閉弁設定圧力以上の時に閉じる弁であり、一度弁が閉じると流路が狭い微細気泡発生用流路４６にのみ湯水が導出されるので、圧力が急上昇する。そして、流量を少なくすることで開弁設定圧力以下にすると開く弁であり、ポンプ駆動制御手段４１による循環ポンプ２１の回転数（圧力）制御によって、以下のように動作し、この流量対応開閉弁４８の動作に応じて、湯水が、前記の如く、微細気泡発生用流路４６、追い焚き用流路４７の少なくとも一方を通って浴槽２６内に導出される。

つまり、追い焚き動作時には、ポンプ駆動制御手段４１による循環ポンプ２１の制御（回転数や印加電圧制御）によって、一時的にほぼ停止位にとなるくらい循環ポンプ２１の循環水量を少なくするか停止するかし、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量によって生じる圧力が開弁設定圧力以下となると、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、流量対応開閉弁４８がスプリング５３に付勢されて開いた状態となる。開弁後、循環ポンプ２１の回転数を上げ（又は通電を再開し）、追焚き回転数（又は電圧）とすることにより、前記湯水は、実線矢印に示すように、追い焚き用流路４７を通して浴槽２６内に導出され、通常の浴槽湯水の追い焚き動作が行われる。なお、この追い焚き動作時には、湯水は、追い焚き用流路４７を通ることに加え、微細気泡発生用流路４６は追い焚き用流路４７と比べ非常に狭いため、流量対応開閉弁４８が閉じていない場合、追い焚き用流路４７を優先的に通る（微細気泡発生用流路４６を通る湯水の流量が小さい）。したがって、追い焚き動作時に微細気泡は発生しない。

一方、微細気泡噴出動作時には、ポンプ駆動制御手段４１による循環ポンプ２１の制御（回転数や印加電圧制御）によって、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量を閉弁圧力以上となる設定流量以上にすることにより、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、流量対応開閉弁４８が水圧によってスプリング５３の付勢力に抗して押されて閉じられる。そして、このことにより、前記湯水が、破線矢印に示すように、微細気泡発生用流路４６を通して浴槽２６内に噴出されることによって、微細気泡が浴槽２６内に噴出されて白濁化が行われる。

このように、流量対応開閉弁４８を適用して微細気泡噴出装置３９を形成することにより、循環ポンプ２１の回転数制御等を行うだけで、微細気泡噴出装置３９内に電気配線等の構成を設けることなく、追い焚き動作時と微細気泡発生動作時との微細気泡噴出装置３９内の流路を切り替えることができ、装置構成および制御構成を簡単にできる。

なお、流量対応開閉弁４８は、図８に示す切り替え特性を有しており、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量が小さいときには、管路接続口５５から導入される湯水が追い焚き用流路４７を通って浴槽２６内に導出され、その流量圧力特性は、図８の特性線ａに示すように、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量が多くなるにつれて大きくなる。

ただし、微細気泡噴出装置３９に導入される湯水の流量が設定流量（ここでは約６リットル／分）以上となると、流量対応開閉弁４８は、図７（ｂ）に示したように、スプリング５３の付勢力に抗して閉じられるので、前記湯水は、追い焚き用流路４７を通れなくなり、微細気泡発生用流路４６を通して浴槽２６内に噴出される。なお、微細気泡発生用流路４６を通じて浴湯水が循環する場合、その流量と、微細気泡発生用流路４６に加わる圧力の関係は特性線ｂのようになる。微細気泡発生用流路４６は非常に微小なため、わずかな流量であっても大きな圧力を生じる為、流量対応開閉弁４８が開くには流量をゼロに近いくらい少なくしなければならない（切替圧力以下になるような流量がそれくらい少ない）。

また、空気導入弁開閉制御手段４２は、循環ポンプ２１の回転数に連動させて、例えば図９のエアオンのタイミングに示すように、例えば２階に浴槽２６がある場合等を予め想定し、負圧になりにくい設置条件下でも追い焚き循環路２５内が負圧になるようなポンプ回転数を定め、循環ポンプ２１の回転数がその予め定めた弁開設定値まで上がったら、空気導入弁３８を開く（エアオン）。また、同図のエアオフのタイミングに示すように、循環ポンプ２１の停止操作が行われて、循環ポンプ２１の回転数が予め定めた弁閉設定値まで下がったら、空気導入弁３８を閉じる（エアオフ）。

なお、電極を３本でなく、２本で構成した場合には、空気導入弁開閉制御手段４２は、微細気泡発生動作時に、予め定めた設定間隔毎に、空気導入弁３８の開閉動作を行い、その際、加圧容器３０の電極３５，３６の検出結果に基づいて、タンク３１内の湯水の水位が設定水位を超えたときには空気導入弁３８を開く時間を長くし、タンク３１内の湯水の水面と容器上端部との間の空気層の容積を大きくして、前記湯水の水位を設定水位以下にするように前記空気導入弁３８の開閉制御を行う。また、２本の電極３５、３６を、予め定められた水位で導通するような長さ（同じ長さ）とし、水位チェック時に電極３５と電極３６とが導通したら水位が電極３５，３６の先端位置に達するまで高くなっているので、エアオンで空気導入弁３８を開いて空気導入（エアオン）、電極３５と電極３６とが絶縁状態なら水位が電極３５，３６の先端位置に達するまで高くなっていないのでエアオフとする（空気導入弁３８を閉じる）といったように、空気導入弁３８の開閉制御をしてもよい。

空気導入弁３８の構成は特に限定されるものではないが、例えば、図１０に示すような構成とすることができる。この空気導入弁３８は、本体部５７とカバー部材５８とを有し、本体部５７は、循環路接続部６２を介して追い焚き循環路２５に接続され、注湯路接続部６３を介して前記注湯路１４（図４、参照）に接続されている。また、本体部５７には電磁弁６５と逆止弁６１が設けられ、カバー部材５８には、空気導入口６０とフィルタ５９が設けられている。

所定の時期に電磁弁６５を開にすることにより、空気導入弁３８内に空気が取り入れられる。つまり、例えば循環ポンプ２１の回転数に対応して制御を行うものにおいては、回転数が規定値に達すると電磁弁６５を開にし、循環ポンプ２１の回転数に対応する制御を行わないものにおいては、循環ポンプ２１の起動後、所定時間後に電磁弁６５を開くことにより、循環ポンプ２１で作り出される負圧によって空気が取り入れられる。そうすると、逆止弁６１は吸入される空気の力で図の右側に移動し、フィルタ５９を介して空気導入口６０から導入される空気が、図の矢印Ｃに示すようにして通路６４内に導入される。本実施例および後述する第２〜第４実施例において、追い焚き循環路２５を５．５〜７リットル／分の湯水循環時に導入される空気量は、約４００ｃｃ／分〜７００ｃｃ／分（１気圧時）となっている。この通路６４は、追い焚き循環路２５に接続されており、追い焚き循環路２５内を通る湯水が図の矢印Ａに示すように流れるため、この湯水に前記空気が溶存される。なお、図の矢印Ｂに示すように、注湯路１４から湯水が導入された場合は、この湯水が通路６４内に導入されて追い焚き循環路２５を通して浴槽２６に落とし込まれる。

なお、図１１、図１２には、前記風呂装置の動作例がフローチャートにより示されている。図１１に示すように、ステップＳ１Ａで、追い焚きスイッチがオンされる（追い焚き動作指令操作部４４の操作が行われる）と、ステップＳ２Ａで、微細気泡発生運転が行われているか否かの確認が行われる。この微細気泡発生運転確認は、循環ポンプ２１の高回転動作、空気導入弁３８の開閉制御等が行われて、微細気泡発生運転が行われているか否かを確認する動作である。そして、この確認が行われたら（微細気泡発生運転が行われていたら）、ステップＳ３Ａで、追い焚き熱交換器１５の加熱を行って風呂の追い焚き燃焼を開始し、ステップＳ４Ａで、図１２のステップＳ１［Ａ］に進む。また、ステップＳ２Ａで微細気泡発生運転が確認されなかった（微細気泡発生運転が行われていなかったと判断された）ときには、ステップＳ５Ａで、循環ポンプ２１をオンして低回転で運転し、ステップＳ６Ａで追い焚き熱交換器１５の加熱を行って風呂の追い焚き燃焼を開始し、ステップＳ７Ａで、図１２のステップＳ１［Ａ］に進む。

また、ステップＳ１Ｂで、微細気泡発生スイッチがオンされる（微細気泡発生操作部４３の操作が行われる）と、ステップＳ２Ｂで、追い焚き運転が行われているか否かの確認が行われる。この追い焚き運転確認は、循環ポンプ２１が低回転動作され、追い焚きバーナ１６の燃焼等が行われて、追い焚き運転が行われているか否かを確認する動作である。そして、この確認が行われたら（追い焚き運転が行われていたら）、ステップＳ３Ｂで、循環ポンプ２１の運転を高回転運転とし、ステップＳ４Ｂで、微細気泡発生運転を開始する。そして、ステップＳ５Ｂで、図１２のステップＳ１［Ａ］に進む。また、ステップＳ２Ｂで追い焚き運転が確認されなかったときには（追い焚き運転が行われていなかったら）、ステップＳ６Ｂで、循環ポンプ２１をオンして高回転で運転し、ステップＳ７Ｂで微細気泡発生運転を開始し、ステップＳ８Ｂで、図１２のステップＳ１［Ａ］に進む。

図１２のステップＳ１に進んだら、ステップＳ２で、風呂温度センサ１８により検出される風呂温度（風呂検出温度）が設定温度以上か否かを判断し、風呂温度が設定温度以上のときには、ステップＳ３で、微細気泡発生運転が行われているか否かの確認を行い、微細気泡発生運転が行われていたら、ステップＳ４で、追い焚きバーナ１６の燃焼を停止し、ステップＳ５で追い焚き運転を終了して、ステップＳ６に進む。なお、ステップＳ３での微細気泡発生運転が行われていなかったときには、ステップＳ１２で、追い焚きバーナ１６の燃焼を停止し、ステップＳ１３で循環ポンプ２１をオフし、ステップＳ１４で、追い焚き運転を終了する。

また、ステップＳ６では、微細気泡発生運転時間が設定時間以上行われているか否かを判断し、行われているときには、ステップＳ７で、追い焚き運転の確認を行う。なお、微細気泡発生運転時間が設定時間以上行われていないときには、ステップＳ２に戻る。ステップＳ７で、追い焚き運転が確認されたときには、ステップＳ８で循環ポンプ２１をオフし、ステップＳ９で、微細気泡発生運転を停止し、ステップＳ１０で、微細気泡発生運転を終了し、ステップＳ１１で、循環ポンプ２１をオンして低回転で運転し、ステップＳ２に戻る。また、ステップＳ７で、追い焚き運転確認が行われないときには、ステップＳ１５で循環ポンプ２１をオフし、ステップＳ１６で、微細気泡発生運転を停止し、ステップＳ１７で、微細気泡発生運転を終了する。

以下、本発明の加圧容器の第２実施例について、図１３を参照して説明する。なお、第２実施例を初めとし、以下に述べる実施例において、前記第１実施例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。

図１３（ａ）には、第２実施例の加圧容器３０の上端側の部位の縦断面構成が模式的に示されている。第２実施例は前記第１実施例とほぼ同様に構成されており、第２実施例が第１実施例と異なる特徴的なことは、仕切り板３４の上から下へ水を流下させるための隙間を、仕切り板３４の中央部に形成したことである。つまり、第２実施例では、仕切り板３４の中央部に貫通孔２９が形成され、該貫通孔２９の上部側を覆うテーブル板部２８が仕切り板３４の板面と上下方向に隙間ｔを介して設けられており、注入口３２から注ぎ込まれる水がテーブル板部３４の上に落下した後、隙間ｔを通り、テーブル板部２８の下の被添面（図１３（ｅ）のＢ、参照）に添って通った後、貫通孔２９を水流が接触することなく（貫通孔２９を囲む仕切り板３４の内壁に接触することなく）通ってタンク３１の下部側に落下する構成と成している。つまり、水（空気を含む水と含まない水それぞれ）が貫通孔２９を通る際、この貫通孔２９の周りの仕切り板３４の壁（仕切り板３４の内壁）には非接触で通り、仕切り板３４の下側に落下する。

なお、図１３（ｂ）には、仕切り板２４とテーブル板部２８の結合構成が側面図により示されており、図１３（ｃ）には、その平面構成が示されている（電極通過部の穴は表示省略）。これらの図に示すように、テーブル板部２８は、脚部６５を介して仕切り板３４に連結されており、この脚部６５の幅Ｗ（図１３（ｃ）、参照）は３ｍｍに形成されている。また、仕切り板３４とテーブル板部２８との隙間ｔは、例えば３ｍｍに形成され、テーブル板部２８と貫通孔２９の直径は共に２０ｍｍに形成されている。したがって、隙間ｔの総面積（テーブル板部２８の外周に沿った領域の隙間面積から脚部６５の形成領域を除く領域の面積）は、２０×π×３−３×３×４＝１５２．４ｍｍ^２となり、注入口３２の断面積５０ｍｍ^２よりも大きく形成されている。

第２実施例は以上のように構成されており、第２実施例においては、注入口３２からタンク３１内に注ぎ込まれる水が、図１３（ｄ）の模式的な動作図に示すように、テーブル板部２８の上に落下して該テーブル板部２８上を通った後、該テーブル板部２８と仕切り板３４との間隔ｔを通り、テーブル板部２８の下の被添面に沿って通った後、貫通孔２９を通って略垂直に螺旋を描きながらタンク３１の下部側に落下して攪拌されながら貯留されることによって、前記水にタンク３１内の空気が溶存されると共に、仕切り板３４の下側に貯留される水の水面と仕切り板３４の下面との間にはタンク３１内の未溶存空気の空気層Ａが形成される構成と成している。なお、前記第１実施例では、空気層Ａが略円柱形であるのに対し、第２実施例では前記テーブル板部２８の下も空気層であることから、空気層Ａは、略凸型、すなわち大小２つの円柱を重ねたような形の空気層となっている。

また、図１５（ａ）には、第２実施例の加圧容器３０の変形例が示されており、この図に示すように、貫通孔２９の下端からタンク３１の下部に貯留する水面に至る間に棒状の流下添わせ棒６６を設け、水をこの流下添わせ棒６６に添わせて流下させる構成を適用することもできる。しかし、第２実施例においては、隙間ｔを出た後も、テーブル板部２８の裏面を添わせることで、棒に添わせることなく流下させても、後述の通り、棒に添わせて流下させる場合と同等以上の効果があることが分かっている（水を、一度、何かに添わせて空気層中を流下させると、流れをまとめることができるので、空気層Ａ中に水滴を四散させずに滴下できる）。そして、第２実施例において、水は、隙間ｔを通ってテーブル板部２８の下面（裏面）に添って流れた後に、螺旋を描きながらタンク３１の略中央部を下部側に落下していき、この流下中に周りの空気層Ａ中の空気を取り込みながらタンクの下部側に落下する。

なお、空気を除いた水のみが隙間ｔを通過する流速としては、約６５０〜７７０ｍｍ／秒位の流速（６リットル／分〜７リットル／分）となるような隙間ｔが好ましいことを実験で確認しており、空気混入時には、空気を除いた水のみが隙間ｔを通過する流速の数倍となるものと推定している。なお、隙間３ｍｍ（水流の厚みｈ＝０．００３ｍ）を通過する水流の流速が、約６５０〜７７０ｍｍ／秒位の流速であっても、限界流ｃ＝√（ｇｈ）＝√（９.8×０．００３）＝０．１７１４６、すなわち約１７１ｍｍ／秒以上であることからも射流（乱流）と考えられ、第２実施例の場合では、隙間ｔ通過時または通過直後のフルード数３．８以上としている。なお、空気を除かない場合（空気混合時の場合）は、フルード数はこの値よりも大きくなると推定される。

本願発明者は、第２実施例の形態でも、空気層Ａ中で落下する水流形状が変わらず、跳水現象が水の落下中に発生すると、水流の太さが均一でなくなり、かつ、跳水発生地点で水流から分離した水滴が貯留する水面に落下するのが観察される。また、タンク３１の下部に貯留する水面下で、跳水現象と見られる渦運動と気泡発生を確認している。すなわち、前記渦運動の渦に巻き込んで溶解させることで効率良く空気を溶存でき、かつ、空気を水中で巻き込んで溶解させることで、水しぶきが飛び交わない綺麗な空気層Ａが第２実施例の形態でもできる。

ところで、タンク３１の下端部側には、水の導出口３３と、長期未使用時にタンク内の水を抜くために設けられている、通常は閉状態の水の排出口３７とが形成されているが、この水の排出口３７は、タンク３１内の完全水抜きのためにはタンク３１の最下端部に設けることが好ましい。したがって、第２実施例において、水の導出口３３は、タンク３１の下端のサイドに設けられている。

第２実施例が前記第１実施例と異なることの一つは、第１実施例においては、水流をタンク３１の壁面に添わせて落下させる構成であるのに対し、第２実施例では、水流をタンク３１の中央部分に落下させていることである。タンク３１内の水流は、第１実施例では、図１（ｃ）に示したように、タンク３１の壁面に添わせて落下した水流が水面を通過後、側面を下った後、中央に集まり上昇するのに対し、第２実施例では、図１３（ｄ）に示すように、タンク３１の中央部分を落下した水流が水面を通過後、中央を下った後、側面を上昇する。

この結果、貯留水中を移動する気泡を含む水流の下端の位置は、前記第１実施例ではタンク壁面となり、第２実施例ではタンク３１の中央となる。そして、第２実施例では、タンク内壁面における気泡を含む水流の下端は、タンク中央部に比べると、ごくわずか上になるので、水の排出口３７の入り口部近傍における泡層の長さが実質的に短くなり（図１（ｃ）のＨ１と図１３（ｄ）のＨ１を比較参照）、未溶存空気がタンク３１の外に噴出する恐れがごくわずか低くなる。つまり、泡層長さが長いほうが未溶存空気のタンク外部への噴出の恐れが高くなるが、第２実施例は、第１実施例と同様に水の導出口３３をタンク３１の側部に形成した場合に、水の流下位置を第１実施例と異なる（水をタンク中央部に流下させる）ことにより、タンク３１の長さを変えることなく泡層長さが長くても未溶存空気がタンク外に噴出する恐れが低い実施例である。

さらに、第２実施例では、隙間ｔを３ｍｍと大きくとれるので、前記微細気泡噴出装置３９のフィルタ５４の小径貫通口を通過したゴミや髪の毛等が隙間で目詰まりする可能性がないという利点がある。なお、水面上部にはタンク側壁近傍（タンク内周壁近傍）より気泡が上昇してきて水面上を覆っている。このとき、タンク側壁近傍の気泡は、下から上に上昇してきている最中なので、上方への運動エネルギーを所有しているが、水面上に広がっているタンク３１の中央部にある気泡は、上方への運動エネルギーを所有していない。したがって、射流のままタンク３１の下部に貯留する水面に至った空気を含む水が、その気泡を容易に水面下に押し込むことができる。つまり、第２実施例でも気泡の移動方向と射流の方向が対向していないので、射流が気泡との衝突によって速度を落として常流となり、気泡上で跳水現象が発生して空気層中を水しぶきが飛び交うといった事態を防止している。

本発明者は、第２実施例の加圧容器３０についても、図２に示したエア層の長さと泡層の長さと濁度を加圧容器３０に導入される水の流量を変えて検討した。その検討結果が図１４に示されており、本検討ではフルード数３．８〜４．５に相当する流量６リットル／分〜７リットル／分の試験データが示されている。なお、図１４において、特性線ａ、ｂ、ｃは、それぞれ、前記流量を６リットル／分、６．５リットル／分、７リットル／分としたときの泡層の長さを示し、特性線ｄ、ｅ、ｆは、それぞれ、前記流量を６リットル／分、６．５リットル／分、７リットル／分としたときのエア層の長さを示し、特性線ｇ、ｈ、ｉは、それぞれ、前記流量を６リットル／分、６．５リットル／分、７リットル／分としたときの濁度を示している。

また、３分後と４分後について、流量（リットル／分）と、エア長（ｃｍ）、泡長（ｃｍ）、エア長／泡長、泡長−エア長（ｃｍ）、濁度、フルード数、流速（ｍｍ／秒）の関係を表２に示す。

図１４に示すグラフおよび表２から分かるように、加圧容器３０に導入される水の流量によって、エア層の長さ、泡層の長さ、濁度に違いがあることが分かった。また、加圧容器３０に注入する水の注入時間が４分までの間は、その時間が増えるに従い、エア層の長さ、泡層の長さ、濁度は全て大きくなることが分かった。

また、この図１４および表２に示す第２実施例の検討結果を前記第１実施例の図３および表１に示した検討結果と比較すると、第２実施例は、流量６．５リットル／分において、３分で濁度４４０（泡層長さが１５ｃｍ）となっており、第１実施例に比べて濁るのが早く強くなっている。すなわち、前記第１実施例では、図３において、流量６．５リットル／分での３分での濁度は３３０（泡層長さが１３ｃｍ）、４分でも３９０（泡層長さが１５ｃｍ）となっており、明らかに第２実施例の方が濁るのが早く強くなっている。なお、流量７リットル／分では、前記第１実施例と第２実施例とで優位差がみられないことから、第２実施例の方が前記配管距離によって変化する吐出容量、すなわち流量変化に強い構造であることがわかる。

さらに６．５リットル／分の時の、泡層長さ−エア層長さは、前記第１実施例では３分後に７ｃｍであるのに対し、第２実施例では３分後に１１ｃｍとなっている。すなわち、フルード数が４．４の第１実施例よりフルード数が４．１の第２実施例のほうが、フルード数が低いにもかかわらず、泡層長さ−エア層長さが長いことから、第１実施例では、水をタンク３１の内周壁面に添わせて流下させている間に流速が落ちる（フルード数が小さくなる）ものと推測され、タンク３１の略中央部を添わせるものなく突っ切る第２実施例のほうが、水の流速の減少が少ない（水面到達時のフルード数が第２実施例の方が高い、第２実施例の速度低下＜第１実施例の速度低下）ものと考えられる。

このことを示すように、泡長−エア長は、前記第１実施例では５−７ｃｍであり、第２実施例では１０−１１ｃｍとなっており、第２実施例は、図１（ｃ）のＨ１と図１３（ｄ）のＨ１で示される、未溶存空気がタンク外に噴出する恐れのごくわずかな差をうまく利用して、流量６．５リットル／分の性能を引き上げ、流量７リットル／分から流量６．５リットル／分に下がっても、濁度の急激な低下をさけられるようにしている。ただし、エア層／泡層の値は、第１実施例が０．４６〜０．６であるのに対し、第２実施例では、０．２１〜０．２７で、明らかに悪くなっており、第２実施例では制御面で難易度が上がっている。

以下、本発明の加圧容器の第３実施例について、図１６を参照して説明する。第３実施例は前記第１実施例とほぼ同様に構成されており、第３実施例が第１実施例と異なる特徴的なことは、仕切り板３４の上から下へ水を流下させる隙間を、図１６（ａ）に示すように、仕切り板３４の外周端において該仕切り板３４の外周方向に互いに間隔を介して複数形成された切り欠きＫと、タンク３１の内周壁との間に形成したことである（図１６（ｂ）、参照）。なお、図１６においても、電極通過部の穴は表示省略している。また、この例において、切り欠きＫは矩形状に形成されて互いに等間隔で配置され、仕切り板３４は歯車形状と成しており、仕切り板３４をタンク３１内に配置した加圧容器３０の断面図が、図１６（ｂ）に示すようになる。

第３実施例では、注入口３２から注ぎ込まれる水は、仕切り板３４の中央部上に落下して該仕切り板３４上を通った後に、切り欠きＫを通り、タンク内周壁の被添面に添ってタンク３１の下部側に落下する。すなわち、第３実施例でも、水をタンク内周壁の被添面に添わせて流下させ、水の流下中に周りの空気層Ａ中の空気を取り込みながらタンクの下部側に落下させる。本願発明者は第３実施例でもタンク３１の下部に貯留する水面下で跳水現象と見られる渦運動と気泡発生を確認している。そして前記渦運動で攪拌されながら貯留されることによって、前記水にタンク３１内の空気が溶存されると共に、仕切り板３４の下側に貯留される水の水面と仕切り板３４の下面との間にはタンク３１内の空気の空気層Ａが形成される構成と成している。第３実施例も前記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

なお、第３実施例では、図２１で後述するように、空気を除いた水のみが切り欠きＫを通過する流速としては、約５５０ｍｍ／秒以上位の流速（流量約６リットル／分）となるような隙間を持つことが好ましいことを実験で確認しており、空気混入時には前記流速の数倍となるものと推定している。このような条件を満たす切り欠きＫの形成例として、図１６（ｃ）に示すように、切り欠きＫを仕切り板３４に３０個形成する例があり、ここで、複数の切り欠きＫの総面積（隙間の総面積）が注入口３２の断面積５０ｍｍ^２よりも大きい１８０ｍｍ^２となるように、幅（タンク３１の周方向の長さ）（図１６（ａ）、参照）が２ｍｍで、奥行き（タンク３１の直径方向の長さ）（図１６（ａ）、参照）が３ｍｍとする。

なお、隙間３ｍｍ（水流の厚みｈ＝０．００３ｍ）を通過する水流の流速が約５５０ｍｍ／秒位の流速であっても、限界流ｃ＝√（ｇｈ）＝√（９.８×０．００３）＝０．１７１４６、すなわち約１７１ｍｍ／秒以上であることからも射流（乱流）と考えられ、第３実施例の場合では、フルード数３．２（流速５５０ｍｍ／秒÷限界流１７１ｍｍ／秒）以上としている。なお、空気を除かない場合（空気混合時の場合）は、この値より大きくなると推定される。

第３実施例では、フルード数を３．２として、前記第１実施例のフルード数３．６よりも小さいフルード数を実現しているのも関わらず、第１実施例では、隙間Ｓが１．５ｍｍであったのに対し、第３実施例における切り欠きＫとタンク３１内壁との隙間を３ｍｍと大きくとれるので、前記微細気泡噴出装置３９のフィルタ５４の小径貫通口を通過したゴミや髪の毛等が隙間で目詰まりする可能性がないという利点がある。

つまり、前記第１実施例の構成において、隙間Ｓを狭くすれば高いフルード数を得られ、ポンプも小型のものを用いることができるが、一方、隙間Ｓを小さくすると、微細気泡噴出装置３９に設けられているフィルタ５４の小径貫通口を通過したゴミや髪の毛等が目詰まりする可能性があり、故障の原因となることが予想されるが、第３実施例では、この点も合わせて解決している。すなわち、第３実施例は、前記第１実施例に比して、隙間Ｓを狭くするのではなく、間隔を介して複数の切り欠きＫを設けることで高いフルード数を得ることができるので、加圧容器３０を風呂装置に適用したときの循環ポンプ２１も小型のものを用いることができ、しかも、第１実施例では、隙間Ｓを小さくすると前述のフィルタ５４の小径貫通口を通過したゴミや髪の毛等が目詰まりする可能性があるのに対し、第３実施例は、切り欠きＫとタンク３１内壁との空間を２ｍｍ×３ｍｍとして大きくとることで、故障の原因を取り除いた実施形態である。

本発明者は、第３実施例において、切り欠きＫの面積（仕切り板３４の板面方向の面積）を様々に変えて、前記エア層の長さと泡層の長さと濁度について検討した。本検討では、フルード数３．２（隙間の総面積１８０ｍｍ^２、流量６リットル／分のときの値であり、流速５５０ｍｍ／秒÷限界流１７１ｍｍ／秒）〜１０．７（隙間の総面積９０ｍｍ^２、７リットル／分のときの値であり、流速１２９６．３ｍｍ／秒÷限界流１２１ｍｍ／秒）に相当する、流量６リットル／分〜７リットル／分の試験データを示す。その結果を、図１７〜図１９に示す。なお、第１〜第３実施例および後述の第４実施例中で、フルード数の最大値は１０．７であるが、空気を除かない場合（空気混合時の場合）は、この値より大きくなると推定される。しかし、フルード数の２乗は、１０００（フルード数約３２）を超えないものと考えられる。

図１７は、複数の切り欠きＫの総面積を注入口３２の断面積５０ｍｍ^２よりも大きい９０ｍｍ^２（幅２ｍｍ×奥行き１．５ｍｍの切り欠きＫを３０個配設）とし、図１８は、複数の切り欠きＫの総面積を注入口３２の断面積５０ｍｍ^２よりも大きい１２０ｍｍ^２（幅２ｍｍ×奥行き２ｍｍの切り欠きＫを３０個配設）とし、図１９は、複数の切り欠きＫの総面積を１８０ｍｍ^２として検討したものであり、それぞれの図において、特性線ａは泡層の長さ、特性線ｂはエア層の長さ、特性線ｃは濁度を示している。なお、タンク３１内に注入する水の流量は、いずれも６．５リットル／分としている。

また、図１７、図１８、図１９において、３分後の値と４分後の値をそれぞれ表３〜表５に示す。

また、図２０には、タンク３１内に注入する水の流量を６リットル／分とし、複数の切り欠きＫの総面積（すなわち、仕切り板３４とタンク３１の内周壁との隙間の総面積）を変えたときの、泡層の長さに対するエア層の長さの割合（エア長／泡長）の検討結果が特性線ａに、濁度平均値が特性線ｂにそれぞれ示されている。特性線ａに示すエア長／泡長の割合は、複数の切り欠きＫの総面積が大きくなるにつれて大きくなる傾向を示しており、特性線ｂに示す濁度平均値は、複数の切り欠きＫの総面積が大きくなるにつれて小さくなる傾向を示している。

なお、この検討では、総面積１２０ｍｍ^２における検討結果が、エア長／泡長の割合および濁度の両方において、総面積９０ｍｍ^２における値に比べてかなり小さくなっているが、実際には、エア長／泡長の割合は特性線ａ’に示すように比例的に大きくなり、濁度平均値は、特性線ｂ’に示すように、比例的に小さくなるものと考えられる。これら特性線ａ’と特性線ｂ’の交点における隙間面積になるように、複数の切り欠きＫの総面積を形成することにより、エア長／泡長の割合と濁度とのバランスに優れた加圧容器３０が形成されると考えられる。

また、図２１には、複数の切り欠きＫの総面積を９０ｍｍ^２、１２０ｍｍ^２、１８０ｍｍ^２としたときの、タンク３１内に注入される水の流量と流速との関係を検討した結果が示されている。特性線ａは切り欠きＫの総面積を９０ｍｍ^２としたときの検討結果、特性線ｂは切り欠きＫの総面積を１２０ｍｍ^２としたときの検討結果、特性線ｃは切り欠きＫの総面積を１８０ｍｍ^２としたときの検討結果である。これらの特性線に示されるように、切り欠きＫの総面積により、タンク３１内に注入される水の流量に対する流速が変化するため、この流速が、エア長／泡長の割合と濁度の値に関係していると考えられる。

以上のように、第３実施例の場合、フルード数を第１実施例よりも広範囲に広げたにも関わらず、濁度は低くなったが毛詰まりを防止できた上で、タンク内周壁の被添面を添わせて流下させる一実施例として上げることができる。

なお、複数の切り欠きＫの形成に当たり、その総面積が１８０ｍｍ^２となるようにするには、幅２ｍｍ、奥行き３ｍｍの切り欠きＫを３０個形成し、切り欠きＫの総面積が１２０ｍｍ^２となるようにするには、幅２ｍｍ、奥行き２ｍｍの切り欠きＫを３０個形成し、切り欠きＫの総面積が９０ｍｍ^２となるようにするには、幅２ｍｍ、奥行き１．５ｍｍの切り欠きＫを３０個形成するというごとく、幅２ｍｍ、奥行き１．５ｍｍ〜３ｍｍの切り欠きＫを３０個、互いに間隔を介して形成する。切り欠きＫを通った水が、その切り欠きＫの幅と同じ幅でもって流下すれば、タンク内周壁には、仕切り板３４の切り欠きＫ同士の間隔に対応する位置に、水の流れのない部分が存在することになるが、水は、タンク内周壁の被添面を添っての流下中に、前記流れのない部分にも広がる。このことから、第３実施例は、水の流下中に、その水の速度が落ちる割合が大きい（第２実施例の速度低下割合＜第１実施例の速度低下割合＜第３実施例の速度低下割合）と考えられる。したがって、第３実施例で濁度を上げるには、水の流下中の抵抗や、速度の落ちる割合を少なくすればよいと考えられる。

そこで、例えば図２２（ａ）、（ｂ）に示す変形例のように、切り欠きＫを仕切り板３４の周方向に長い形状としてその個数を例えば４個程度に減らし、切り欠きＫと隣り合う切り欠きＫとの間隔も広く形成した仕切り板３４を形成することが好ましい。この例において、仕切り板３４とタンク３１の内壁との隙間総面積（仕切り板３４の切り欠きＫの総面積）を１８０ｍｍ^２とする場合は、タンク３１の内壁の径が４５ｍｍであるのに対し、図２２（ａ）に示すような、仕切り板３４の切り欠きＫが形成されていない領域の直径Ｄ１は略４５ｍｍ、切り欠きＫの奥行き（厚み）ｔｋ（切り欠きＫの仕切り板直径方向の長さ）を３ｍｍとして、切り欠きＫが形成されている領域の直径Ｄ２は３９ｍｍとする。

そして、切り欠きＫの仕切り板周方向の長さは、仕切り板３４の中心角α（ここでは４０〜４６度程度）に対応する値とし、第３実施例で形成した幅２ｍｍの切り欠きＫを７〜８個位まとめた形状とし、切り欠きＫの間隔の仕切り板周方向の長さは仕切り板３４の中心角β’（ここでは５０〜４４度程度）に対応する値とする。なお、前記隙間総面積が１２０ｍｍ^２の場合には、切り欠きＫの奥行きｔｋを２ｍｍとし、切り欠きＫが形成されている領域の直径Ｄ２は４１ｍｍとし、前記隙間総面積が９０ｍｍ^２の場合には、切り欠きＫの奥行きｔｋを１．５ｍｍとして、切り欠きＫが形成されている領域の直径Ｄ２は４２ｍｍとして、同様に仕切り板３４を形成する。なお、切り欠きＫの形成数を適宜増減させて、その数に対応させて中心角α、β’を適宜大きくしたり小さくしたりしてもよい。

また、切り欠きＫを通った水の水流が、隣り合う切り欠きＫ同士の間隔に広がるのを防止するために、図２２（ｂ）に示すように、タンク３１の壁面に凹凸を形成するとよい。つまり、切り欠きＫと対向する壁面７４を凹部に形成し、切り欠きＫ同士の間隔に対向する壁面７５を凸部に形成して、これらの凹部と凸部はタンク３１の長手方向に伸設する。また、壁面７４が形成されている領域の内壁径を４５ｍｍとし、壁面７５が形成されている領域の内壁径を３９ｍｍとし（仕切り板３４における切り欠きＫが形成されている領域の直径Ｄ２が３９ｍｍであることに対応させて）、この段差によって水流が広がることを防止する（凸部を水流広がり防止壁とする）ようにしてもよい。

以下、本発明の加圧容器の第４実施例について、図２３、図２４を参照して説明する。第４実施例は、図２３（ａ）に示すように、第２実施例と同様に、仕切り板３４には貫通孔２９が形成されているが、第４実施例においては、貫通孔２９の上部側に、水の注入口３２から注ぎ込まれる水を衝突させるターゲット部材６７が仕切り板３４の板面と上下方向に隙間ｔを介して設けられ、水の注入口３２から注ぎ込まれる水がターゲット部材６７の上に落下して衝突した後、隙間ｔを通り、ターゲット部材６７の下面の被添面に添って通った後、貫通孔２９を水流が接触することなく（貫通孔２９を囲む仕切り板３４の内壁に接触することなく）通って、タンク３１の下部側に落下する構成と成している。貫通孔２９の直径は２０ｍｍであり、ターゲット部材６７は、図２４（ａ）に示すように、支持板６８上に略円錐形状に形成され、ターゲット部材６７の表面には複数の凹部７２が間隔を介して設けられている。

支持板６８には、ターゲット部材６７の両側にそれぞれ、支持棒挿入孔６９が形成されており、図２４（ｂ）に示すように、タンク３１の上端内壁から下側に伸設された支持棒７０が支持棒挿入孔６９に挿入されて、固定用部材７１によって固定されることによって、支持板６８がタンク３１に固定され、ターゲット部材６７がタンク３１に固定されている。ターゲット部材６７の底面の直径（図２４（ｂ）のＤｔ）は２０ｍｍで、貫通孔２０の径と等しく形成されており、ターゲット部材６７の底面と仕切り板３４との隙間ｔ（図２４（ｃ）参照）は３ｍｍに形成されている。したがって、隙間ｔの総面積（ターゲット部材６７の底面の外周に沿った領域の隙間面積）は、２０×π×３＝１８８．４ｍｍ^２となり、注入口３２の断面積５０ｍｍ^２よりも大きい。

第４実施例において、図２３（ｂ）に示すように、ターゲット部材６７に衝突した水は、ターゲット部材６７の底面の被添面に添って通った後、該ターゲット部材６７の底面と仕切り板３４との間隔を通り、貫通孔２９を水流が接触することなく通って略垂直に螺旋を描きながらタンク３１の下部側に落下して攪拌されながら貯留されることによって、前記水にタンク３１内の空気が溶存されると共に、仕切り板３４の下側に貯留される水の水面と仕切り板３４の下面との間にはタンク３１内の未溶存空気の空気層Ａが形成される構成と成し、前記第２実施例と同様の効果を奏する。また、第４実施例では、ターゲット部材６７の下も空気層Ａであることから、図２４（ｃ）に示すように、空気層Ａは、略凸型、すなわち大小２つの円柱を重ねたような形の空気層となっており、前記第２実施例と同様に、ターゲット部材６７に当たる水流衝突音、気泡破砕音を水封遮音できる。

なお、ターゲット部材６７の形状は特に限定されるものではないが、この例に示す円錐形状の部材のように、底側に向かうにつれて広がる形状にすると、水を拡散（正確には、注入口３２からの注ぎ込み開始からすぐに、仕切り板３４で仕切られた上部空間は空気を含む水で満たされるので、水中での空気拡散と言った方がよい）しやすくなり、好ましい。また、この際、底面積を貫通孔２９の面積より大きい面積に形成することが好ましい。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。例えば、第３実施例のように、仕切り板３４に切り欠きＫを形成する構成において、その間隔や形状、配設数等は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。

また、前記第１実施例や前記第３実施例の場合には、気泡を含む水流の下端の位置と水の出口との高さ方向の寸法Ｈ（Ｈ１、Ｈ２）を大きくとるために、タンク３１の下端部側（前記各実施例における水の排出口３７の形成位置）に水の導出口を形成し、タンク３１の下部側の側部（前記各実施例における水の導出口３３の形成位置）に水の排出口を形成することが好ましい。

さらに、第１実施例においても、前記第３実施例の変形例のように、タンク３１の内周壁に段差（凹凸）を設けても構わない。

さらに、第２実施例の変形例として、例えば図１５（ｂ）に示すように、仕切り板３４の貫通孔２９を仕切り板３４の中央からずれた位置に形成してもよい。この場合も、図１５（ｂ）に示すように流下添わせ棒６６を設けてもよいが、流下添わせ棒６６は省略してもよい。

さらに、前記各実施例では、水の注入口３２は下向きに形成したが、例えば図２５に示すように、上向きに形成してもよく、水の注入口３２の角度は適宜設定されるものである。

さらに、図２７（ａ）、（ｂ）に示すように、仕切り板３４の上から下へ水を流下させるための隙間を、仕切り板３４の外周近傍領域に設けた貫通孔２９により形成し、図２７（ａ）に示すように、貫通孔２９を通った水が空気層Ａを通った後に、タンク内周壁の被添面に添って流下するように構成してもよいし、図２７（ｂ）に示すように、貫通孔２９を通った水が空気層Ａを通り、板部７３に添って通った後に、タンク内周壁の被添面に添って流下するように構成してもよい。

さらに、前記各実施例では、加圧容器３０のタンク形状を略球形状（楕円球形状）としてタンク内部からタンク壁部に加えられる圧力に有利な形状とし、そのタンク３１内に仕切り板３４を設け、仕切り板３４の上側（水の上部空間）で水流を拡大し、隙間で水流を縮小する拡縮空間とし、空気層Ａや貯留水のある空間を一体とすることにより加圧容器３０を小型化しているが、例えば図２８（ａ）に示すような断面構成を有していてもよい。

同図に示す構成は、タンク３１に水を注入する注入管７８を設けて形成され、この注入管７８の上流側に管路の拡径部７９を形成して、この拡径部７９内にターゲット部材６７を設けている。また、注入管７８において、タンク３１に挿入されている領域は、図２８（ｂ）の斜視図および、図２８（ｄ）の平面図に示すように、先端側に向かうにつれて水平方向の幅が広く形成されると共に、上下方向の間隔は狭く形成されて、管路を上下に押しつぶしたような形状と成している。注入管７８の先端は、図２８（ｃ）に示すように、逆樋形状と成し、均一間隔の隙間Ｓが形成されている。この例は、水流を拡大する領域（拡径部７９）および、水流を縮小する隙間形成領域（同図の注入管７８の先端側）と、水の貯留領域（タンク３１）とを別体として形成して形成した例であり、このような例においても、隙間Ｓの総面積を注入口３２の面積（例えば５０ｍｍ^２）より大きく形成する。

さらに、本発明の加圧容器が適用される風呂装置のシステム構成は図４に示した構成とするとは限らず、適宜設定されるものである。つまり、本発明の加圧容器は、例えば前記実施例と同様の微細気泡を発生する構成を有する風呂装置等の装置に適宜適用されるものであり、その風呂装置は、浴槽に給水された水を追い焚きするタイプの追い焚き機能のみの風呂装置でもよいし、暖房機能や太陽熱利用集熱機能などの他の機能を有していてもよい。また、風呂装置は、ガス以外の燃料を燃焼させて水を加熱して湯とする装置としてもよいし、電気によって水を加熱して湯とする装置としてもよく、その詳細は適宜設定されるものである。また、本発明の加圧容器は、風呂装置以外であっても、微細気泡を発生させる構成等に適用できる。

本発明は、例えば浴槽内の湯を白濁させて快適な入浴タイムを実現できるので、家庭用やホテル等の宿泊施設等、様々な場所に設けられる微細気泡発生機能を備えた風呂装置や小型のプール等に、微細気泡発生用の湯水に対する空気溶存用の加圧容器として利用できる。

１ 風呂リモコン装置
３ 制御装置
１５ 追い焚き熱交換器
１６ 追い焚きバーナ
２１ 循環ポンプ
２５ 追い焚き循環路
２６ 浴槽
２８ テーブル板部
３０ 加圧容器
３１ タンク
３２ 注入口
３３ 導出口
３４ 仕切り板
３５，３６ 電極
３８ 空気導入弁
３９ 微細気泡噴出装置
４１ ポンプ駆動制御手段
４２ 空気導入弁開閉制御手段
４３ 微細気泡発生操作部
４４ 追い焚き動作指令操作部
６５ 脚部
６７ ターゲット部材
７７ 燃焼制御手段

Claims (5)

1. 空気を含む水が加圧導入されるタンクの上部に、当該空気を含む水を前記タンク内に注ぎ込む注入口が形成され、前記タンクの下端部側には水の導出口が形成されており、また、前記注入口の下側に間隔を介し前記タンク内を上下に仕切る仕切り板が設けられて、該仕切り板の上から下に水を流下させるための隙間が形成されており、前記注入口から注ぎ込まれる水が前記隙間を通った後に被添面に添って通り、タンクの下部側に落下して攪拌されながら貯留されることによって、前記水に前記タンク内の未溶存の空気が溶存されると共に前記仕切り板の下側に貯留される水の水面と前記仕切り板下面との間には前記タンク内の未溶存空気の空気層が形成される構成と成しており、前記仕切り板よりも下部側の水の水位を検出して前記空気層の容積の大小を判断するための水位検出手段が設けられていることを特徴とする加圧容器。
2. 隙間は仕切り板の外周縁とタンクの内周壁との間に予め定められた設定間隔で形成され、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記隙間を通った後にタンク内周壁の被添面に添ってタンクの下部側に落下する構成としたことを特徴とする請求項１記載の加圧容器。
3. 隙間は仕切り板の外周端において該仕切り板の外周方向に互いに間隔を介して複数形成された切り欠きとタンク内周壁との間に形成され、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記隙間を通った後にタンク内周壁の被添面に添ってタンクの下部側に落下する構成としたことを特徴とする請求項１記載の加圧容器。
4. 仕切り板には貫通孔が形成され、該貫通孔の上部側を覆うテーブル板部が前記仕切り板の板面と上下方向に隙間を介して設けられており、水の注入口から注ぎ込まれる水が前記テーブル板部の上に落下した後、前記隙間を通り、前記テーブル板部下の被添面に添って通った後、前記貫通孔を通って前記タンクの下部側に落下する構成と成していることを特徴とする請求項１記載の加圧容器。
5. 仕切り板には貫通孔が形成され、該貫通孔の上部側には水の注入口から注ぎ込まれる水を衝突させるターゲット部材が仕切り板の板面と上下方向に隙間を介して設けられ、前記水の注入口から注ぎ込まれる水が前記ターゲット部材の上に落下して衝突した後、前記隙間を通り、前記ターゲット部材の下面の被添面に添って通った後、前記貫通孔を通って前記タンクの下部側に落下する構成と成していることを特徴とする請求項１記載の加圧容器。

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