JP2013132487A

JP2013132487A - 洗浄装置

Info

Publication number: JP2013132487A
Application number: JP2011286088A
Authority: JP
Inventors: Akira Morikawa; 彰守川; Isamu Hirashiki; 勇平敷; Kiyoko Hirata; 清子平田; Seiji Furukawa; 誠司古川; Shoji Miyashita; 章志宮下; Fumiko Korenaga; 文子是永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP5742710B2

Abstract

【課題】浴槽の壁面に沿った平行方向に水流を吹き出しても浴槽全体で一方向の旋回流を形成することができないため、浴槽壁面に付着した汚れの除去が不十分である。また、浴水から分離した汚れは水上に浮遊するが、特定の箇所に濃縮して集めることができないため、浴槽の壁面に再付着しやすいという問題点があった。
【解決手段】水または湯をためる水槽と、水槽に設けられ、水槽の外周を外接する四角形の辺Ａ、Ｂの長さをそれぞれＸ、Ｙとし、辺Ｂに水槽内に吹き出す吹き出し口を備え、吹き出し口に配管を介して気泡発生手段と、吹き出し口と近接ないし、配管を介して接続する、水に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備え、吹き出し口は、辺Ｂとの角度θ（単位は度）として、θ＝ａｒｃｔａｎ(Ｘ/Ｙ)±１０度の範囲となるよう、吹き出し口の方向を設定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、浴槽に接続された風呂給湯装置や水槽などに係り、特に微細気泡による浴槽や水槽の壁面の洗浄機能を有する浴槽および水槽の洗浄装置に関するものである。

浴室や台所に温水を供給する給湯器は電気給湯器、ガス給湯器、石油給湯器などに大別されるが、いずれも熱を水に伝えるために熱交換器と呼ばれる部分が存在する。電気給湯器の中でも、最近は特に、省エネルギーや地球温暖化対策としての二酸化炭素（ＣＯ₂）削減の観点から、自然冷媒であるＣＯ₂を用いたヒートポンプ熱交換式タイプの電気給湯器（ヒートポンプ給湯器）が注目されている。その原理は、大気の熱を吸収した後に冷媒に熱を移し、その熱でお湯を沸かすものである。具体的に言えば気体を圧縮したときに発生する高熱をタンク内の水へ熱交換器で移し、その気体を膨張させたときの冷気によって再び冷媒の温度を大気温まで戻す繰り返し操作によるものである。ニクロム線による加熱方式を用いた電気温水器は理論上投入エネルギー以上の熱エネルギーを得ることはできないが、ヒートポンプ給湯器は大気の熱を活用する仕組みのため、運転に要するエネルギーよりも多くの熱エネルギーを利用することができる。

浴槽に接続されたもので、追い焚き系と呼ばれる浴槽内に溜められたお湯を再加熱する熱交換器を有する風呂給湯装置の場合は、入浴により人体から発生した皮脂汚れ成分が浴水中に溶出する。このため、浴水中に存在する皮脂汚れ成分は、給湯器の追い焚き機能により、皮脂汚れ成分が浴槽壁面に付着したり、堆積したりする。皮脂汚れ成分は入浴後に手により洗剤を用いて洗浄されているが、大きな負担がかかることから、自動で洗浄する方策が求められている。

従来の風呂設備においては、浴槽の内壁面には水流口が設けられており、先ず、浴槽内に水または湯を張り、その状態で水流口から水流を内壁面に沿って噴出させて、水または湯による内壁面に沿った旋回水流を形成させ、この旋回水流により浴槽内壁面を洗浄しようとするものである。洗剤を入れて旋回水流により良好に内壁面を洗浄して、徐々に排水口から水または湯を抜き取り、浴槽内の水位を徐々に低下させながら内壁面の底側まで良好に旋回水流により洗浄することで、浴槽壁面の自動洗浄が可能な浴槽自動洗浄装置がある（例えば、特許文献１を参照。）。

また、他の浴槽自動洗浄装置では、浴槽の壁面に噴出具が取り付けられ、噴出具はバブル噴出口と、下向きの水流噴出口が設けられ、バブルポンプの作動により浴槽水中に微細気泡を噴出させ、さらに水流噴出口から水流を下向きに浴槽の底面に向けて噴出させて、浴槽水を浴槽内で旋回させる旋回流を浴槽内に発生させることで、浴水に含まれる汚れ成分を分離して浮上させる浴槽自動洗浄装置がある（例えば、特許文献２を参照）。

特開平１１−１２３１５０号公報（第２頁、第１図）特開２００８−１６７８７７号公報（第４頁、第１図）

このような浴槽自動洗浄装置にあっては、浴槽の壁面に沿った平行方向に水流を吹き出しても浴槽全体で一方向の旋回流を形成することができないため、浴槽壁面に付着した汚れの除去が不十分である。特に、除去が困難な石鹸カス等塊状の汚れは残留しやすいという問題点があった。また、浴水から分離した汚れは水上に浮遊するが、特定の箇所に濃縮して集めることができないため、浴槽の壁面に再付着しやすいという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、水槽または浴槽の壁面を短時間で効率的に洗浄し、分離した汚れが水槽または浴槽壁面に再付着しない水槽または浴槽の洗浄装置を得ることを目的としている。

この発明に係る洗浄装置は、液体を貯める略直方体形状の槽と、液体が噴き出す槽の内壁に設けられた吹き出し口と、液体に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備えた洗浄装置であって、槽に水平面で外周に外接する四角形の辺の長さをＸ及びＹとした場合に、吹き出し口は、辺の中心線上に設けられ、吹き出し口の方向は、辺と角度θ（単位は度）としてθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）±１０度の範囲であることを特徴とするものである。

この発明によれば、一つの吹き出し口で浴槽または水槽の壁面に沿った、一方向の流れを形成することで、浴槽または水槽の壁面に付着した汚れを高速に除去でき、浴槽または水槽の中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。

本発明の実施の形態１による風呂給湯装置を示す概略構成図である。本発明の実施の形態１による気泡注入用のエジェクタの概略構成と動作原理とを示す断面図である。本発明の実施の形態１による浴槽を上から見た時の水流の様子を示す図である。本発明の実施の形態１を説明する実験装置を示す概略図である。本発明の実施の形態１を説明する実験装置を説明する図である。本発明の実施の形態１による実験結果を示す図である。本発明の実施の形態１による実験結果を示す図である。本発明の実施の形態１および３による浴槽アダプタを水平方向から見た時の断面図である。本発明の実施の形態２による浴槽を上から見た図である。本発明の実施の形態４による浴槽を上から見た図である。本発明の実施の形態６による浴槽を上から見た図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における風呂給湯装置を示す概略構成図である。図１に示すように、風呂給湯装置１は、大きく分けてヒートポンプユニット２と貯湯タンクユニット３と浴槽４とから構成されている。ヒートポンプユニット２は、冷媒用循環配管９により、外気の熱を二酸化炭素（ＣＯ₂）の冷媒に移す空気用熱交換器５、冷媒を圧縮する圧縮機６、冷媒の熱で水を加熱する水加熱用熱交換器（放熱器）７、冷媒を冷却する膨張弁８の順に接続されて、冷熱サイクルが構成され、貯湯タンクユニット３に熱を供給する。

貯湯タンクユニット３は、ヒートポンプユニット２の冷熱サイクルにより供給された熱により水を温水１０に変え、貯湯タンク１１に貯蔵する湯沸機能と、浴槽４に温水１０を供給する給湯機能と、浴槽４の浴水１２を追い焚きする追い焚き機能を有している。貯湯タンク１１には、貯湯タンク１１に上水を供給するための上水管１３に繋がれた給水配管１４が設けられており、ヒートポンプユニット２の水加熱用熱交換器７の熱で貯湯タンク１１の水を温水１０に変える水加熱用熱交換器７に循環ポンプ１５を介して通水する湯沸配管１７が設けられている。また、貯湯タンク１１の温水１０を浴槽４に供給するため蛇口１８まで給湯配管１９も設けられている。さらに、貯湯タンク１１には、貯湯タンク１１の温水１０で浴槽４の浴水１２を追い焚きする追い焚き用熱交換器２０に温水１０を供給する加熱配管２１と温水１０を循環させる循環ポンプ２２が設けられている。浴槽４には、浴水１２を追い焚きするため、循環ポンプ２３により追い焚き用熱交換器２０に通水する追い焚き用循環配管２４が接続され、また、追い焚き用循環配管２４には気泡注入用のエジェクタ２５ａが取り付けられている。

その他、浴槽４に水を供給する給水配管２６が蛇口１８に接続され、追い焚き用循環配管２４に上水を供給する給水配管２７と、この給水配管２７および湯沸配管１７には、それぞれ気泡注入用のエジェクタ２５ｂも備え、三方弁２８を介して追い焚き用循環配管２４に接続されている。また、エジェクタ２５ａ，２５ｂには水の逆流を防止するための逆止弁３８ａ，３８ｂおよび空気の出入りを制御するための電磁弁３９ａ，３９ｂを接続している。さらに、追い焚き用循環配管２４は浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に接続されている。図１では通常、配管に取り付けられている開閉弁類は省略している。

浴水には入浴時に人体から排出した皮脂や塵、細菌、さらには上水にはＣａやＭｇなどの金属イオンの炭酸塩等の汚れ成分が含まれている。金属イオンは石鹸などの界面活性剤と反応し、石鹸カス（金属石鹸）が生成し、皮脂などと共に浴槽の壁面に付着する。これらの汚れは乾燥すると浴槽壁面に固着し、専用の洗剤を用いても除去することが困難になるため、汚れが付着して乾燥するまでの間に、洗浄除去することが効果的である。

図２は、本発明で使用される気泡注入用のエジェクタ２５の概略構成と動作原理を示す断面図である。ここでは、エジェクタ２５ａを例にして説明する。管路３０に狭窄部３１と、流体３２の流入口３３及び流出口３４と、気体が注入されるガス吸引口３５とを持っている。管路３０の狭窄部３１で流体の流速を高め、その部分で発生する減圧現象(通常ベルヌーイの定理と呼ばれる。)を利用して、ガス吸引口３５から外部の気体３６を吸引し、流体に微細気泡３７を導入する機能を有するものである。これによって、基本的にはポンプ等を使用することなく流体３２に微細気泡３７を注入することが可能となる。

特に、微細気泡の中でも、特に、マイクロバブルと称される直径が１００μｍ以下の気泡は体積に比して表面積が非常に大きい特徴を有する。気泡の表面は疎水性のため皮脂などの汚れを吸着する特性がある。このことからマイクロバブルを多く発生させて、汚れ対象部位に接触させることで、高効率の洗浄を達成することができる。なお、直径が１ｍｍ以下の微細気泡であれば、直径が１ｍｍを超えるバブルとは異なり、マクロバブルに近い効果がある程度は得ることができる。

本発明はこの微細気泡表面が持つ付着作用を利用して、浴槽壁面に付着する汚れ成分を除去するものである。具体的には、気泡を注入する手段として、内部で負圧が発生するエジェクタ２５ａ，ｂを利用し、配管を介して浴槽の水に微細気泡を注入するものである。

液中の気泡は密度が高くなると、気泡同士の衝突頻度が高くなることによって、合一といわれる合体現象のため気泡が大きくなってしまい、洗浄効果が低下する。そこで、合一を抑制する添加剤を微量、水に添加することにより、エジェクタ２５ａ，ｂで生成された気泡を液中で安定化させ、気泡の合一を抑制することがより効果的である。

添加剤としては、アルコール系化合物を主とする水酸基含有化合物（ａ１）、アミノ基含有化合物（ａ２）、カルボキシル基含有化合物（ａ３）が好ましく、さらに好ましくは、ａ１うちの１価のアルコール（ａ１１）及び２〜８価の多価アルコール（ａ１２）、並びに（ａ２）のうちのモノアミン類（ａ２１）、ポリアミン類（ａ２２）及びアルカノールアミン類（ａ２３）である。特に、好ましいのは（ａ１１）および（ａ１２）、とりわけ好ましいのは（ａ１２）である。

（ａ１１）としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、１−ペンタノール、アリルアルコール、合成もしくは天然の高級アルコール（例えば、炭素数１４〜１５の合成アルコール（市販品としては「ドバノール４５」三菱化学株式会社製など）等の炭素数１〜１８、好ましくは炭素数１〜８の１価アルコールが挙げられる。

（ａ１２）としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、１，４−ビス（ヒドロキシエチル）ベンゼンおよび２，２−ビス（４，４’−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン等の炭素数２〜１８の２価アルコール；グリセリンおよびトリメチロールプロパン等の炭素数３〜１８の３価アルコール；並びに、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、トリグリセリン、α−メチルグルコシド、ソルビトール、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリトール、グルコース、フルクトースおよびショ糖等の４〜８価のアルコールが挙げられる。

（ａ１３）としては、フェノールおよび炭素数１〜６のアルキル基を有するアルキルフェノール（例えば、クレゾールおよびｐ−エチルフェノール等）等の１価フェノールが挙げられる。

（ａ１４）としては、ピロガロール、カテコール、ヒドロキノン、ビスフェノール（例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等）およびトリスフェノール（例えば、トリスフェノールＰＡ等）等の多価フェノールが挙げられる。

（ａ１５）としては、セルロース系化合物（例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびそれらのケン化物等）、ゼラチン、デンプン、デキストリン、ノボラック樹脂（例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等）、ポリフェノール、ポリブタジエンポリオール、ひまし油系ポリオール、並びにヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートの（共）重合体およびポリビニルアルコール等の多官能（２〜１００）ポリオール等のその他の多価アルコール等が挙げられる。

アミノ基含有化合物（ａ２）としては、アンモニア、モノアミン類（ａ２１）、ポリアミン類（ａ２２）、アミノアルコール類（ａ２３）およびその他のアミノ化合物（ａ２４）が挙がられる。

（ａ２１）の具体例としては、炭素数１〜２０のアルキルモノアミン類（ブチルアミン等）、炭素数６〜１８の芳香族モノアミン（アニリン等）のモノアミン類等が挙げられる。

（ａ２２）としては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンおよびジエチレントリアミン等の脂肪族ポリアミン；ピペラジンおよびＮ−アミノエチルピペラジン等の複素環式ポリアミン類；ジシクロヘキシルメタンジアミンおよびイソホロンジアミン等の脂環式ポリアミン；フェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジフェニルエ−テルジアミンおよびポリフェニルメタンポリアミン等の芳香族ポリアミン；ジカルボン酸と過剰のポリアミン類との縮合により得られるポリアミドポリアミン；並びにポリエーテルポリアミン等が挙げられる。

（ａ２３）としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンおよびトリイソプロパノールアミン等のアミノアルコール（この場合はアルコールとアミンの両方の活性水素がｐ価の価数に相当する）が挙げられる。

また、市販の浴槽洗浄用の洗剤を用いてもよい。例えば、ツムラライフサイエンス（株）の「バスピカ」であり、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの界面活性剤が含まれているものが好適である。この場合、気泡の合一を防ぐ効果の他、洗剤自体が界面活性の役割も持つため、マイクロバブルとともに相乗的な洗浄効果が得られる。

さらに、添加剤または洗剤の濃度としては、１ｐｐｍから１０００ｐｐｍの濃度範囲で用いることが好ましく、特に好ましいのは１０ｐｐｍから２００ｐｐｍの濃度である。浴水が２００Ｌで添加剤が液体であれば、２ｍＬから４０ｍＬを添加し、粉末（固体）であれば、２ｇから４０ｇ添加すればよい。添加量が少なければ洗浄効果が低く、一方、添加量が多ければ水面に気泡が多量に発生して滞留し、さらにすすぎの操作が煩雑になるからである。

本実施の形態では添加剤または洗剤はユーザーの手で投入するが、自動で供給する装置を設けてもよい。添加剤ないし洗剤を投入することで、微細気泡の気泡密度を高い状態に維持できるために、浴槽の洗浄に効果を発揮することができる。

次に、実施の形態１の風呂給湯装置の動作について、図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、ここでは、貯湯タンクに貯えられた水を温水にするために、空気中の熱を利用するヒートポンプ方式の熱交換器によるものについて説明する。まず、空気用熱交換器５で外気の熱を吸収した自然冷媒であるＣＯ₂冷媒は蒸発され、冷媒用循環配管９を通って圧縮機６で圧縮されて高温高圧の気体となり水加熱用熱交換器７に送られる。一方、上水管１３から給水配管１４を経て貯湯タンク１１に注水された水は、循環ポンプ１５により湯沸配管１７を通って、水加熱用熱交換器７に送り込まれた高温の冷媒との熱交換により加熱され、再び貯湯タンク１１に戻される。また、水加熱用熱交換器７で熱を奪われた冷媒は、膨張弁８で減圧され液体となって再び空気用熱交換器５に戻され、外気の熱を吸収して、冷媒用循環配管９内を循環して冷熱サイクルを構成する。

上述の操作を繰り返すことにより貯湯タンク１１の水の温度は高められ、所定の温度を持つ温水１０として貯蔵される。貯湯タンク１１の温水１０は、給湯配管１９を介して、蛇口１８から浴槽４に供給され、入浴に供される。浴水１２の温度を調整するために、上水管１３から給水配管２６を利用して上水を浴槽４に供給される。

次に、浴槽４を洗浄する動作について説明する。浴槽４の洗浄を行う場合は、入浴が終了後に、適量の洗剤をユーザーの手で投入してリモコンのスイッチ（図示せず）を押すと、浴槽４の浴水１２は循環ポンプ２３により追い焚き用循環配管２４を通り、エジェクタ２５ａで微細気泡が注入され、追い焚き用熱交換器２０へ送られ、浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に戻される。

図３は、浴槽４を上から見た時の水流の様子を示す図であり、浴槽アダプタ４０の位置及び浴槽アダプタ４０から吹き出した水流の様子を示す図である。図において、浴槽アダプタ４０の吹き出し口からの吹き出しの流れは浴槽４に対して一方向の旋回流を形成しているため、浴槽４の壁面を良好に洗浄することができる。吹き出した水流は浴槽４の壁面を洗浄し、さらに分離された汚れ成分が、浴槽４の中心部である領域Ｄに集積する。その後、所定時間、例えば２０分間動作させた後、循環ポンプ２３を停止させ、リモコンでブザーを鳴らし、浴槽４の洗浄が終了したことをユーザーに知らせる。ユーザーは浴槽４にある水栓を抜くことで、浴水１２が排水される。この時、汚れは領域Ｄの部分に集積しているため、浴槽４の壁面に再付着することを防止できる。

浴水１２の水位が浴槽アダプタ４０の部分よりも下がったことを追い焚き用循環配管２４の途上に配設された水位センサ（図示せず。）で検知すると、上水管１３から水道水が供給され、エジェクタ２５ｂで微細気泡が注入された水は三方弁３８を通じて、追い焚き用熱交換器２０や追い焚き用循環配管２４のすすぎを行い、すすぎ水は浴槽アダプタ４０を介して、浴槽４に導かれ排水される。

図４は、実験装置を示す概略図であり、より具体的には浴槽４内の水流の吹き出し方向と旋回流との関係について調べるために行った実験装置の構成を示す図である。図４に示すように浴槽４、循環ポンプ２３、追い焚き用循環配管２４、浴槽アダプタ４０、エジェクタ２５ａ、追い焚き用熱交換器２０、水の流量計５４、圧力計５６で循環回路を構成した。エジェクタ２５ａには配管を介して、逆止弁３８ａ、電磁弁３９ａ、ガス流量計５５、圧力計５７を接続している。浴槽４には約２００Ｌの浴水１２を入れ、循環ポンプ２３はＤＣモーターを内蔵している種類のものを用いた。追い焚き用循環配管２４は内径１３ｍｍの架橋ポリエチレン製のものとし長さは１５ｍとした。

図５は実験装置を説明する図であり、より具体的には浴槽４を上から見たときの概略図である。浴槽４に外接する四角形を考え、四角形の辺Ａの長さをX、辺Ｂの長さをＹとする。この実験の浴槽４の場合、Ｘは９８０ｍｍ、Ｙは６２０ｍｍであった。浴槽アダプタ４０は辺Ｂの側に取り付けた。浴槽アダプタ４０の吹き出し方向は辺Ｂに対して角度θ（単位は度）としてθを０度、１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度に変化させた浴槽アダプタ４０を製作した。また、浴槽４の４箇所のコーナー部分のアール部分はおよそ半径１０ｃｍの曲率のものを用いた。θは槽に水平面で外周に外接する四角形の辺（浴槽アダプタが一番近い辺）に対して、鉛直上方からみた際の角度となる。

実験はまず浴水１２を４０℃付近に加温し、市販の浴槽洗浄用洗剤４０ｍＬを浴水１２に添加した。次に電磁弁３９ａを開き、循環ポンプ２３を動作させて浴水１２の循環の流れを形成し定常的な循環の流れとなるまで５分間待機した。この時、水の流量計５４は７Ｌ／ｍｉｎ、ガス流量計５５は約６０ｍＬ／ｍｉｎを示していた。この時、配管内を観察すると、１００μｍ以下の微細気泡が多数発生していることが確認できた。なお、１００μｍ以下の微細気泡は通常、球体状となる。

実験結果を以下に示す。図６および図７は実験結果を示す図である。浴槽アダプタ４０の角度θが０度、２０度、３０の場合は、図６に示すように浴槽アダプタ４０からの水の流れはいったん辺Ａの浴槽壁面に当たり、中心方向に跳ね返る水流の挙動を示した。全体的に水流は複雑な流れとなり、領域Ｃのようにまったく水が流れない箇所が存在した。領域Ｃに接する浴槽４０の壁面には水流が当たらなかった。

一方、角度θが４０、５０、６０度と大きくなるにつれて、図３に示すように浴槽壁面に沿った一方向の旋回流が形成されていくことが確認された。この場合、領域Ｄの部分に汚れが含まれた泡が集積していた。また、角度θが７０度、８０度とさらに大きくするにつれて、図７に示すように浴槽４０の中心方向への水流が強くなり、逆に一方向の旋回流が形成しにくいことも確認できた。

以上の実験結果を表１に示す。表１は角度θを変化させた時の、浴槽４の壁面の目視で判断した洗浄効果、旋回流の形成状況、汚れの集まる位置、水面の状況を一覧にしたものである。

表において、◎はもっとも良い、○は良い、△はやや悪い、×は悪い、を意味し、目視で判断したものである。

以上の実験結果から、浴槽アダプタ４０の吹き出し方向の角度θは６０度が最適であることが分かった。ただし、６０度に厳密に設定する必要はなく、余裕を見て５０度から７０度くらいとするのが適当である。

浴槽４は実際には様々な形状が存在するが、この形状の違いにより角度θは最適な角度とすべきと推定される。今回の浴槽４の場合、試みにｔａｎθ＝Ｘ/Ｙを満たすθを考えてみると、この実験の場合、Ｘは９８０ｍｍであり、Ｙが６２０ｍｍであることから、θは５８度と計算され、実験結果と合致する。

この理論を元に、Ｘ＝６２０ｍｍ、Ｙ＝９８０ｍｍの場合、またＸ＝７８０ｍｍ、Ｙ＝７８０ｍｍの場合のそれぞれの最適な角度はそれぞれ３２度、４５度であることから、この計算結果に基づいて、上記と同様にそれぞれ個別に浴槽４を製作して実験を行った結果、図６に示すような一方向の旋回流が形成できることを確認することができた。

従って、ａｒｃｔａｎ（Ｘ/Ｙ）＝θを満たすθとし、上下１０度の範囲で吹き出し方向を設定することで、一つの吹き出し口で水槽の壁面に沿った、一方向の流れを形成し、水槽壁面に付着した汚れを高速に除去でき、水槽中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

なお、本実施の形態１では浴槽４の中から浴槽アダプタ４０の方を見て、右側から吹き出す場合としたが、左側から吹き出す場合であっても、浴槽４と浴槽アダプタ４０は対称系であるため全く同様である。

本実施の形態では、吹き出しの水流は水平方向の成分のみ考えたが、上下方向の成分についても考慮しても良い。図８は、浴槽アダプタを水平方向から見た時の断面図である。浴槽４の中から浴槽アダプタ４０を水平方向に見たときの図であるが、浴槽アダプタ４０の吹き出し口４１の吹き出し角度θ‘は通常は９０度に設定する。ただし、浴槽４の底部付近または浴槽４の喫水線付近を重点的に洗浄したい場合はθ’を適宜変更してもよい。

また、排水時またはすすぎの動作が終了直前に、循環ポンプ２３の流量を上げ、浴槽４の壁面に付着した泡を除去するブロー動作を行っても良い。

本実施の形態１では貯湯タンクの水を加熱するのにヒートポンプ式の加熱装置を使用する場合について説明した。しかし、ヒートポンプ式の加熱装置に限定するものではなく、この他、電気ヒータによるもの、ガスの燃焼によるもの、石油（灯油）の燃焼によるもの、太陽熱によるものなどであってもよい。追い焚き用の熱交換器を有する風呂給湯装置であればよく、いずれの風呂給湯装置であっても同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態１では浴槽を洗浄する場合について示したが、浴槽に限らず一般の水槽の洗浄に適用可能である。例えば、魚介類の保管、飼育用の水槽、マンションなどの水道用の貯水槽、防火水槽についても同様である。

すなわち、液体を貯める槽であればよく、このことは他の実施の形態においても共通することである。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

以上のように、浴槽（水槽等を含む。）と、浴槽に設けられ浴槽の水平面での外周を外接する四角形の辺Ａ、Ｂの長さをそれぞれＸ、Ｙとし、辺Ｂに浴槽内に吹き出す吹き出し口を備え、吹き出し口と近接ないし、配管を介して接続し、水に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備え、吹き出し口は、辺Ｂとの角度θ（単位は度）として、θ＝ａｒｃｔａｎ(Ｘ/Ｙ)±１０度の範囲となるよう、吹き出し口の方向を設定しているので、一つの吹き出し口で浴槽の壁面に沿った、一方向の流れを形成し、浴槽の壁面に付着した汚れを高速に除去でき、浴槽の中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

すなわち、液体を貯める略直方体形状の槽と、液体が噴き出す槽の内壁に設けられた吹き出し口と、液体に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備えた洗浄装置であって、槽に水平面で外周に外接する四角形の辺の長さをＸ及びＹとした場合に、吹き出し口は、辺の中心線上に設けられ、吹き出し口の方向は、辺と角度θ（単位は度）としてθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）±１０度の範囲であるので、槽の壁面に付着した汚れを高速に除去できる。

また、気泡発生手段からの微細気泡の気泡径は１００μｍ以下のマイクロバブルであるので、一つの吹き出し口で浴槽（水槽等を含む。）の壁面に沿った、一方向の流れを形成し、さらにマイクロバブルを用いることで浴槽の壁面に付着した汚れを高速に除去でき、浴槽の中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

実施の形態２．
本実施の形態では図４において浴槽アダプタ４０が辺Ｂの中心に設置されていない場合である。図９は実施の形態２による浴槽を上から見た時の図である。浴槽４と浴槽アダプタ４０の位置関係を示すものであり、辺Ｂの中心線からの辺Ｂ‘に相当する長さＹｔだけずれた位置に浴槽アダプタ４０を設置するものである。その他の構成と動作は実施の形態１と同様であるため省略する。

浴槽アダプタ４０の位置が辺Ｂの中心部分に無い場合は、吹き出し方向を示す角度θは実施の形態１とは変える必要がある。実施の形態１と同様に、Ｘは９８０ｍｍであり、Ｙが６２０ｍｍの浴槽４で、Ｙｔが１００ｍｍの位置に浴槽アダプタ４０を取り付け、θが、０度、１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度の実験を行った。実験の結果、θが６０度以下では、実施の形態１のθが４０度以下の実験の場合と同様に、図５に示すような浴槽アダプタ４０からの水の流れはいったん辺Ａの浴槽壁面に当たり、中心方向に跳ね返る水流の挙動を示した。全体的に水流は複雑な流れとなり、領域Ｃのようにまったく水流が流れない箇所が存在した。領域Ｃに接する浴槽４０の壁面には水流が当たらなかった。一方θが７０度または８０度の場合で一方向の旋回流が形成できることが確認できた。

ここでｔａｎθ＝（Ｘ/（Ｙ−２×Ｙｔ)）を満たすθを考えてみると、この実験の場合、Ｘは９８０ｍｍであり、Ｙが６２０ｍｍ、Ｙｔが２００ｍｍであることから、θは７７度と計算され、実験結果とほぼ合致した。

従って、ａｒｃｔａｎ（Ｘ/（Ｙ−２×Ｙｔ)）＝θを満たすθとし、上下１０度の範囲で吹き出し方向を設定することで、一つの吹き出し口で水槽の壁面に沿った、一方向の流れを形成し、水槽壁面に付着した汚れを高速に除去でき、水槽中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

以上のように、辺Ｂの中心から長さＹｔだけずれた位置に上記吹き出し口を備え、吹き出し口は、辺Ｂとの角度θ（単位は度）としてθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ/（Ｙ−２×Ｙｔ)）±１０度の範囲となるよう、吹き出し口の方向を設定することで、吹き出し口が中心位置からずれたとしても、浴槽（水槽等を含む。）の壁面に沿った、一方向の流れを形成し、浴槽の壁面に付着した汚れを高速に除去でき、浴槽の中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

すなわち、液体を貯める略直方体形状の槽と、液体が噴き出す槽の内壁に設けられた吹き出し口と、液体に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備えた洗浄装置であって、槽に水平面で外周に外接する四角形の辺の長さをＸ及びＹとした場合に、吹き出し口は、辺の中心線からＹｔ分離れた位置に設けられ、吹き出し口の方向は、辺と角度θ（単位は度）としてθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／（Ｙ−２×Ｙｔ）±１０度の範囲であるので、槽の壁面に付着した汚れを高速に除去できる。

実施の形態３.
本実施の形態は、実施の形態１を示す図８において、浴槽洗浄時に浴槽アダプタ４０の吹き出し口４１の吹き出し方向を可変とする。すなわち角度θ‘を時間に応じて変化させる動作、すなわち首振りの動作を行う。回転させる機構については、モーターにより回転させる機構、水流の遠心力によって自動で回転させる機構、手動で回転させる機構のいずれでもよい。その他の構成は実施の形態１または２と同様であるため説明を省略する。

動作については、入浴が終了後に、適量の洗剤を投入してリモコンのスイッチ（図示せず）を押すと、浴槽４の浴水１２は循環ポンプ２３により追い焚き用循環配管２４を通り、エジェクタ２５ａで微細気泡が注入され、追い焚き用熱交換器２０へ送られ、浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に戻される。この時、浴槽アダプタ４０の吹き出し口からの吹き出しの流れは浴槽４に対して一方向の旋回流を形成しているため、浴槽４の壁面を良好に洗浄することができる。さらに図８に示すように角度θ‘が時々刻々と変化するため、吹き出し口４１が時々刻々と回転する。

分離された汚れ成分は、図６に示すように領域Ｄに集積する。その後、一定時間例えば２０分動作させた後、循環ポンプ２３を停止させ、リモコンでブザーを鳴らし、浴槽４の洗浄が終了したことをユーザーに知らせる。ユーザーは浴槽４にある水栓を抜くことで、浴水１２が排水される。この時、汚れは領域Ｄの部分に集積しているため、浴槽４の壁面に再付着することを防止できる。

浴水１２の水位が浴槽アダプタ４０の部分よりも下がったことを水位センサで検知すると、上水管１３から水道水が供給され、エジェクタ２５ｂで微細気泡が注入された水は三方弁３８を通じて、追い焚き用熱交換器２０や追い焚き用循環配管２４のすすぎを行い、すすぎ水は浴槽アダプタ４０を介して、浴槽に導かれ排水される。

ここで、角度θ‘が一部の範囲において吹き出し口４１から水流が吹き出すようにしてもよい。角度θ’の範囲としては、例えば−１２０度から＋１２０度のように、水面付近に水流が吹き出す場合のみを吹き出すようにすると効率的に洗浄可能である。

また、入浴時と洗浄時で角度θ‘を変化させてもよい。例えば、入浴時はθ’を４５度とすれば、追い焚き用熱交換器２０からの熱いお湯が入浴者に接することなく、追い焚きをすることができ、洗浄時には角度θ‘を９０度にすることで効率的に洗浄することが可能となる。

以上のように、吹き出し口が浴槽（水槽等を含む。）の中心方向を軸として回転可能とし、入浴時と洗浄時で吹き出し口の方向を変えるので、入浴者の利便を損ねることなく、浴槽の壁面に付着した汚れを高速に除去でき、浴槽の中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

また、吹き出し口が浴槽（水槽等を含む。）の中心方向を軸として回転可能とし、洗浄時において吹き出し口の方向を回転させるので、浴槽の壁面に付着した汚れを高速に除去でき、浴槽の中心部分に汚れを集積する洗浄効果が達成できる。

実施の形態４．
図１０は本実施の形態４を示す浴槽４を上から見た図である。実施の形態１を示す図５において浴槽４の壁面に排出口４２を設けた。排出口４２の位置は浴槽アダプタ４０の対面側としたが、これに限ることなく、浴槽４０の任意の位置で可能である。上下方向については浴水１２の喫水線部分付近にするのが望ましい。さらに、実施の形態３の図８に示すように吹き出し口４１が任意の角度θ‘が自動で回転できるように構成する。その他の構成は実施の形態１または２と同様であるため説明を省略する。

動作については、入浴が終了後に、適量の洗剤を投入してリモコンのスイッチを押すと、浴槽４の浴水１２は循環ポンプ２３により追い焚き用循環配管２４を通り、エジェクタ２５ａで微細気泡が注入され、追い焚き用熱交換器２０へ送られ、浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に戻される。この時、浴槽アダプタ４０の吹き出し口からの吹き出しの流れは浴槽４に対して一方向の旋回流を形成しているため、浴槽４の壁面を良好に洗浄することができる。分離された汚れ成分は、図３に示すように領域Ｄに集積する。その後、一定時間、例えば、２０分動作させた後、吹き出し口４１を角度θ‘を変えることで吹き出し方向を変えて、水流が排出口４２に直接当たるように変更する。角度θ’はこの場合＋１８０度である。この動作を３分動作させることで、水面に浮上し、集積した汚れをすべて排出する。次に循環ポンプ２３を停止させ、リモコンでブザーを鳴らし、浴槽４の洗浄が終了したことをユーザーに知らせる。ユーザーは浴槽４の底部にある水栓を抜くことで、浴水１２が排水される。

浴水１２の水位が浴槽アダプタ４０の部分よりも下がったことを水位センサで検知すると、上水管１３から水道水が供給され、エジェクタ２５ｂで微細気泡が注入された水は三方弁３８を通じて、追い焚き用熱交換器２０や追い焚き用循環配管２４のすすぎを行い、すすぎ水は浴槽アダプタ４０を介して、浴槽４に導かれ排水される。

排水口４２から水面に集積した汚れをあらかじめ排出することで、浴槽４の壁面への汚れの再付着を防止するという効果を奏する。

以上のように、浴槽（水槽等を含む。）の壁面または底部に排出口を設け、洗浄時において吹き出し口の向きを変えるので、浴槽洗浄時に集積した汚れをすみやかに浴槽外に排出することができる。

実施の形態５．
本実施の形態では実施の形態４と構成は同じであるが、動作が異なる。入浴が終了後に、適量の洗剤を投入してリモコンのスイッチを押すと、浴槽４の浴水１２は循環ポンプ２３により追い焚き用循環配管２４を通り、エジェクタ２５ａで微細気泡が注入され、追い焚き用熱交換器２０へ送られ、浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に戻される。この時、浴槽アダプタ４０の吹き出し口からの吹き出しの流れは浴槽４に対して一方向の旋回流を形成しているため、浴槽４の壁面を良好に洗浄することができる。分離された汚れ成分は、図３に示すように領域Ｄに集積する。その後、一定時間例えば２０分動作させた後、図１の上水管１３から水道水を給水配管２７、エジェクタ２５ｂ、逆止弁２９、三方弁２８を介し、循環ポンプ２３または追い焚き用熱交換器２０側の追い焚き用循環配管２４の両方に流れ、浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に供給される。水道水が供給されることで図１０に示す排水口４２からオーバーフローとして排水される。

この時吹き出し口４１の角度θおよびθ‘を変えることで吹き出し方向を変えて、水流が領域Ｄの方向に吹き出すように変更する。この動作を３分動作させることで、水面に浮上し、集積した汚れをすべて排出する。次に循環ポンプ２３を停止させ、リモコンでブザーを鳴らし、浴槽４の洗浄が終了したことをユーザーに知らせる。ユーザーは浴槽４の底部にある水栓を抜くことで、浴水１２が排水される。

水道水を注入してオーバーフローさせて排水口４２から水面に集積した汚れをあらかじめ排出することで、浴槽４の壁面への汚れの再付着を防止するという効果を奏する。

また、本実施の形態では水道水を注入したが、貯湯タンク１１の温水１０または温水１０と水道水の混合水を注水してもよい。

実施の形態６．
図１１は本実施の形態の浴槽４を上から見た図であり、実施の形態４に示す図１０と異なる点として、排出口４２が浴壁ではなく、浴槽洗浄時の汚れが集積する領域Ｄの付近に排出口４３を設ける点が異なる。排出口４３は断面が同心円の配管形状であり、入浴時は邪魔にならないよう浴槽４の底の下部に収納されている。排出口４３は配管形状としたが蛇腹状の構造としてもよい。また、排出口４３の穴の高さについては入浴時の水面よりも２〜３ｃｍほど低くし、水位センサによって浴水１２の水位を検知することで、排出口４３の穴の高さを制御してもよい。

動作については、入浴が終了後に、適量の洗剤を投入してリモコンのスイッチを押すと、まずは排出口４３が水面までリフトアップする動作を行う。さらに、浴槽４の浴水１２は循環ポンプ２３により追い焚き用循環配管２４を通り、エジェクタ２５ａで微細気泡が注入され、追い焚き用熱交換器２０へ送られ、浴槽アダプタ４０を介して浴槽４に戻される。この時、浴槽アダプタ４０の吹き出し口からの吹き出しの流れは浴槽４に対して一方向の旋回流を形成しているため、浴槽４の壁面を良好に洗浄することができる。分離された汚れ成分は、図３に示すように領域Ｄに集積する。

その後、一定時間例えば２０分動作させた後、吹き出し口４１を角度θ‘を変えることで吹き出し方向を変えて、水流が排出口４３に直接当たるように変更する。角度θ’はこの場合＋１８０度程度である。この動作を３分動作させることで、水面に浮上し、集積した汚れをすべて排出する。次に、循環ポンプ２３を停止させ、リモコンでブザーを鳴らし、浴槽４の洗浄が終了したことをユーザーに知らせる。ユーザーは浴槽４の底部にある水栓を抜くことで、浴水１２が排水される。

排水口４３から水面に集積した汚れをあらかじめ排出することで、浴槽４の壁面への汚れの再付着を防止するという効果を奏する。

１風呂給湯装置、２ヒートポンプユニット、３貯湯タンクユニット、４浴槽、５空気用熱交換器、６圧縮機、７水加熱用熱交換器、８膨張弁、９冷媒用循環配管、１０温水、１１貯湯タンク、１２浴水、１３上水管、１４給水配管、１５循環ポンプ、１７湯沸配管、１８蛇口、１９給湯配管、２０追い焚き用熱交換器、２１加熱配管、２２循環ポンプ、２３循環ポンプ、２４追い焚き用循環配管、２５ａエジェクタ、２５ｂエジェクタ、２６給水配管、２７給水管、２８三方弁、２９逆止弁、３０管路、３１狭窄部、３２流体、３３流入口、３４流出口、３５ガス吸引口、３６外部の気体、３７微細気泡、３８ａ逆止弁、３８ｂ逆止弁、３９ａ電磁弁、３９ｂ電磁弁、４０浴槽アダプタ、４１吹き出し口、４２排出口、４３排出口、５４水の流量計、５５ガス流量計、５６圧力計、５７圧力計。

Claims

液体を貯める略直方体形状の槽と、
前記液体が噴き出す前記槽の内壁に設けられた吹き出し口と、
前記液体に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備えた洗浄装置であって、
前記槽に水平面で外周に外接する四角形の辺の長さをＸ及びＹとした場合に、
前記吹き出し口は、前記辺の中心線上に設けられ、
前記吹き出し口の方向は、前記辺と角度θ（単位は度）としてθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）±１０度の範囲であることを特徴とする洗浄装置。
液体を貯める略直方体形状の槽と、
前記液体が噴き出す前記槽の内壁に設けられた吹き出し口と、
前記液体に微細気泡を発生させる気泡発生手段とを備えた洗浄装置であって、
前記槽に水平面で外周に外接する四角形の辺の長さをＸ及びＹとした場合に、
前記吹き出し口は、前記辺の中心線からＹｔ分離れた位置に設けられ、
前記吹き出し口の方向は、前記辺と角度θ（単位は度）としてθ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／（Ｙ−２×Ｙｔ）±１０度の範囲であることを特徴とする洗浄装置。
吹き出し口は、槽の中心方向を軸として回転可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の洗浄装置。
微細気泡は、１００μｍ以下のマイクロバブルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の洗浄装置。