JP2020159657A - 液体微細化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送気口からの水滴飛散を抑制する液体微細化装置を提供することができる。【解決手段】本体ケース内に空気を吸い込むファンと、ファンで吸い込まれた空気を前記本体ケース内で温める熱交換器と、貯水部に貯留された水を細かな水粒に破砕するとともに、熱交換器を通過した温風を該水粒で加湿する加湿ユニットと、加湿された温風から水粒を除去する気液分離装置と、気液分離装置を通過した温風が吹き出す送気口とを備えた液体微細化装置において、気液分離装置は、第１の気液分離装置及び第２の気液分離装置を含み、加湿された温風が第１の気液分離装置を通過した後、第２の気液分離装置を通過するように配置され、第１の気液分離装置は、第２の気液分離装置に対して所定の距離を介して配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、ミストサウナ装置等に使用される液体微細化装置に関するものである。

家庭用の浴室の天井面等に設置される家庭用ミストサウナ装置では、浴室内の空気が吸気口から本体内に吸い込まれ、一次加熱手段により加熱される。加熱された空気は加湿ユニットで加湿され、さらに二次加熱手段で加熱された後、送気口から浴室内に送風される。

特許文献１に開示される液体微細化装置では、サウナ運転時に、回転モータの駆動力で回転駆動される揚水管で貯水部から揚水される水が揚水管に取着された回転板から遠心力で飛散される。そして、飛散された水滴は、液体微細化装置の筒状の経路の内壁に衝突して破砕され、前述の加熱された空気と混合されて水蒸気化される。

特開２０１２−１５２３０８号公報

上記のような液体微細化装置では、ファンで吸気口から本体内に吸い込まれた空気が送気口に達するまでに、一次加熱手段、加湿ユニット、二次加熱手段を通過させる必要があり、さらに加湿ユニットと二次加熱手段との間に、加湿された空気から水粒を除去する気液分離装置を介在させることもある。

気液分離装置は、加湿ユニットで加湿された空気を通過させて、送気口から送風される空気に含まれる水滴をより小さくする方式として知られている。

このような気液分離装置は、付着した水滴が気液分離装置を伝って下部に達するような構造にしている。しかしながら、気液分離装置の端部において、水滴がファンによる風速に押されると、押された水滴が送気口から浴室内に飛散し、入浴者に不快感を与えてしまうおそれがあった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、送気口からの水滴飛散を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の液体微細化装置は、本体ケース内に空気を吸い込むファンと、前記ファンで吸い込まれた空気を前記本体ケース内で温める熱交換器と、貯水部に貯留された水を細かな水粒に破砕するとともに、前記熱交換器を通過した温風を該水粒で加湿する加湿ユニットと、加湿された温風から水粒を除去する気液分離装置と、前記気液分離装置を通過した温風が吹き出す送気口とを備えた液体微細化装置において、前記気液分離装置は、第１の気液分離装置及び第２の気液分離装置を含み、加湿された温風が前記第１の気液分離装置を通過した後、前記第２の気液分離装置を通過するように配置され、前記第１の気液分離装置は、前記第２の気液分離装置に対して所定の距離を介して配置されることを特徴とする。

本発明によれば、送気口からの水滴飛散を抑制した液体微細化装置を提供することができる。

一実施形態のサウナ室を示す斜視図である。 サウナ室から見た液体微細化装置を示す斜視図である。 液体微細化装置の一部を示す斜視図である。 液体微細化装置の断面図である。 液体微細化装置の電気的構成を示すブロック図である。 液体微細化装置を示す断面図である（（ａ）第１の気液分離装置と第２の気液分離装置との配置を示す図である、（ｂ）第１の気液分離装置のみを配置した場合を示す図である。）。

以下、液体微細化装置を備えたサウナ装置の一実施形態を図面に従って説明する。

図１に示すように、浴室と兼用のサウナ室１の天井面２には液体微細化装置３が取付けられている。液体微細化装置３には、電気温水器あるいはガス温水器から熱源として熱水が配管４を介して供給されるとともに、配管５を介して水が供給される。また、天井面２の天井裏に設置された液体微細化装置３の点検口５０が設けられており、浴室外の脱衣室５２に備えられた操作パネル５３と液体微細化装置３を接続する信号線５１等の電気回路系を保守点検、修理をする際に、天井裏に上がらずに点検口５０から上半身を入れるだけで作業することができる。

図２は、サウナ室１から見た液体微細化装置３を示す斜視図である。

図２に示すように、液体微細化装置３はフロントパネル６の上方に本体ケース７が取着されている。そして、液体微細化装置３はサウナ室１内にフロントパネル６を露出させる状態で、本体ケース７がサウナ室１の天井裏に設置されている。

フロントパネル６には、サウナ室１内の空気を吸い込む吸気口８と、サウナ室１内に高温高湿度の空気を送り出す送気口９が設けられている。また、送気口９には、液体微細化装置３にて生成されたミストを吹き出すミストノズル９ａが設けられている。

図３は、液体微細化装置３の一部の斜視図を示し、図４は、液体微細化装置３の断面図を示す。

図３及び図４に示すように、本体ケース７内には主に一次熱交換器１０、送風機１１、加湿ユニット１２、第１の気液分離装置４０、第２の気液分離装置４１が設けられている。

一次熱交換器１０は、本体ケース７の吸気口８の上方に設置され、後述する温水器３６から供給される熱水が循環するように構成される。

送風機１１は、本体ケース７に回転可能に支持された一対のファン１５間にファンモータ１６が配設され、そのファンモータ１６の動作に基づいてファン１５が回転される。そして、ファン１５の回転に基づいてサウナ室１内の空気が吸気口８から吸い込まれ、その空気は一次熱交換器１０で温められた後、加湿ユニット１２に案内される。

加湿ユニット１２は、本体ケース７の中央部において、ファン１５から温風が供給される位置に配設され、破砕モータ１７、揚水管１８、遠心破砕円板１９、破砕壁２０、貯水部２１等を備えている。

破砕モータ１７は本体ケース７の上部に固定され、その出力軸は下方に延設されるとともに、出力軸の下端部には揚水管１８が取着されている。揚水管１８は上方に向かって直径が大きくなる逆円錐状の円筒であり、揚水管１８の上端部に取着される軸部を介して出力軸に固定されている。従って、揚水管１８は出力軸と一体に回転される。

貯水部２１の底面は、出力軸の下方位置で最も深くなる浅いすり鉢状に形成されるとともに、その最深部に水位検知センサ１４が配設されている。また、揚水管１８の下端と貯水部２１の最深部との間には数ｍｍ程度の所要の隙間が確保されている。

図４に示すように、貯水部２１の側方位置には、給水弁２３を備えた給水部２４が配設され、その給水部２４には配管５から水が供給される。そして、後述する制御部２９の動作により給水弁２３が開かれると、配管５から給水弁２３を介して水が貯水部２１に滴下される。

揚水管１８の上部には４層の円板状の遠心破砕円板１９が水平方向となる状態で設けられている。最上層の遠心破砕円板１９は揚水管１８の上端部を水平方向に屈曲して形成され、その下方には同一形状の３枚の遠心破砕円板１９が最上層の遠心破砕円板１９から取付具を介して吊下支持されている。

４層の遠心破砕円板１９の間において、揚水管１８には揚水管１８の内外を連通させる四角形状の開口部２５が一定間隔毎に形成されている。

このような構成において、給水部２４から貯水部２１に水が供給され、貯水部２１に溜まった水の水面が揚水管１８の下端より上方に達している状態で、破砕モータ１７の作動により揚水管１８が回転されると、貯水部２１に貯留されている水が遠心力により揚水管１８の内周面に沿って上方へ巻き上げられる。そして、各開口部２５から各遠心破砕円板１９の上面を薄膜状となって案内された後、遠心破砕円板１９の周縁からその周囲に細かな水滴となって飛散される。

図４に示すように、揚水管１８に対しファン１５の反対側には破砕壁２０が形成される。破砕壁２０は遠心破砕円板１９を取り囲むように湾曲する衝立状に形成されている。

破砕壁２０の遠心破砕円板１９側の側面には、上下方向に延びる突条が破砕枠２６として等間隔に多数形成されている。また、各破砕枠２６の下端は破砕壁２０の下縁より下方まで延設されている。

遠心破砕円板１９から飛散される細かな水滴が破砕壁２０及び破砕枠２６に衝突してさらに細かい水粒に破砕され、ファン１５から送風される温風により水粒が気化されて温風が加湿される。

揚水管１８とファンモータ１６との間には仕切り壁３３が設けられ、遠心破砕円板１９から飛散される水滴によるファンモータ１６の濡れを防止している。仕切り壁３３に付着した水滴は、貯水部２１に落下する。また、破砕壁２０に付着した水粒も破砕枠２６の下端から貯水部２１に落下する。

また、液体微細化装置３の本体ケース７は、換気路２７と連通する。換気路２７は、サウナ室１の空気を屋外に排出する換気手段としての換気ファン２８を備える。換気路２７は、本体ケース７の点検口５０側の外部にねじ止めされて設けられる。換気ファン２８により、換気路２７を介してサウナ室１の空気を屋外に排気することができる。

図４に示すように、ファン１５はファンケース３４内で回転されるとともに、そのファンケース３４には加湿ユニット１２の遠心破砕円板１９側に開口する吹出口３５が形成されている。

温風の送風方向において、破砕壁２０の後方には第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１が並設されている。第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１は細い糸状の樹脂を複雑にからませたものであり、加湿された温風が通過するときに糸状の樹脂に衝突することにより送風される空気から水滴が分離される。第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１の全体形状はほぼ直方体状に形成されるとともに、温風が気液分離装置の上下方向中心線に対し直交する方向に通過するように配設されている。

第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１は、加湿された温風が第１の気液分離装置４０を通過した後、第２の気液分離装置４１を通過するように配置される。第１の気液分離装置４０は、第２の気液分離装置４１に対して所定の距離を介して隣接される。この時、第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１は、気液分離装置の上下方向中心線に対し直交する方向の長さ（厚み）が概ね同じであることが望ましい。

第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１は同一の形状であってもよい。また、第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１の上下方向の長さは、同じであることを想定しているが、異なる長さから構成されていても良く、特に限定されない。

そして、第１の気液分離装置４０では破砕壁２０及び破砕枠２６を通過した温風に含まれる水粒が除去され、水粒が一部除去された温風が第２の気液分離装置４１に案内される。第２の気液分離装置４１は、第１の気液分離装置４０を通過した温風に含まれる水粒をさらに除去した後、温風を送気口９からサウナ室１へ送風する。

第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１で除去された水粒は、貯水部２１に落下する。

次に、上記液体微細化装置３の電気的構成を説明する。

図５は、液体微細化装置の電気的構成を示すブロック図である。

図５に示す制御部２９は、あらかじめ設定されたプログラムに基づいて動作するマイコン及びマイコンと各機器を接続するためのインターフェースを備える。制御部２９には、例えば操作パネル５３から出力される操作信号と、浴室内温度センサ３１、浴室内湿度センサ３２、及び複数個の水位検知センサ１４から出力される検出信号とが入力される。制御部２９は、液体微細化装置３のサウナ運転あるいは乾燥運転で動作させる時間を設定するタイマー機能を備えている。

浴室内温度センサ３１は、一次熱交換器１０を通過する前における浴室内の温度を測定する位置に設けられ、浴室内湿度センサ３２は一次熱交換器１０を通過する前における浴室内の湿度を測定する位置に設けられる（図４参照）。

制御部２９は、一次熱交換器１０に熱水を供給する温水器３６に接続され、サウナ運転時及び乾燥運転時・暖房運転時に温水器３６から一次熱交換器１０に供給する温水を制御する。

制御部２９には給水弁２３が接続され、複数個の水位センサーの入力値をもとにあらかじめ設定されているプログラムに基づいて給水弁２３を開閉制御して貯水部２１に供給する水量を制御する。

また、制御部２９にはファンモータ１６及び破砕モータ１７、風向モータ５４が接続され、あらかじめ設定されているプログラムに基づいて各モータの動作を制御する。

次に、上記のように構成された液体微細化装置の作用を説明する。

操作パネル５３の操作に基づいて、サウナ運転を開始するための操作信号が制御部２９に入力されると、タイマー動作が開始される。また、制御部２９は、一次熱交換器１０への温水の供給を温水器３６へ指示する。さらに、制御部２９は、ファンモータ１６と破砕モータ１７、風向モータ５４を回転駆動させる。

次いで、制御部２９は、ファンモータ１６及び破砕モータ１７が正常に動作しているか否かを確認した後、給水弁２３の開放を指示する。給水弁２３が開となることで、貯水部２１に水が供給される。

ファンモータ１６の運転により、サウナ室１内の空気が吸気口８から液体微細化装置３内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、一次熱交換器１０で温められて加湿ユニット１２に送られる。加湿ユニット１２では、揚水管１８が回転されて貯水部２１から水が巻き上げられ、その水が遠心破砕円板１９から細かな水滴となって周囲に飛散される。

遠心破砕円板１９から破砕壁２０に向かって飛散された水滴は、破砕壁２０に衝突してさらに細かい水粒となり、ファン１５から送風される温風により気化される。

上述したような遠心破砕方式の加湿によれば、加湿に用いる水滴の大きさを非常に小さく（例えば１ミクロン未満程度に）することができるので、使用者に不快感を与えるおそれが低くなる。

そして、水蒸気を含む高湿の空気は、第１の気液分離装置４０を通過してから、第２の気液分離装置４１を通過した後、送気口９からサウナ室１内に送風される。

サウナ室１への高湿空気の送風が開始されると、制御部２９ではタイマー動作が開始される。そして、あらかじめ設定された時間を経てタイマー動作が終了したとき、あるいは操作パネル５３からサウナ運転の停止信号が入力されると、給水弁２３が閉鎖され、乾燥運転が開始される。

乾燥運転が開始されると、一次熱交換器１０への温水の供給が維持され、ファンモータ１６と破砕モータ１７が回転駆動される。この動作により、貯水部２１に残った水は気化される。

次いで、例えば１０分が経過したとき、あるいは浴室内温度センサ３１の検出温度と浴室内湿度センサ３２の検出湿度があらかじめ設定された温度範囲及び湿度範囲になったとき、あるいは水位検知センサ１４が水の存在を検知できなくなったとき、ファンモータ１６及び破砕モータ１７の作動が停止される。

すなわち、貯水部２１に供給される空気が、所定の温度になったとき、所定の湿度以下になったとき、あるいは水位検知センサ１４が貯水部２１に水が無くなったことを検知したとき、貯水部２１に残っていた水がすべて気化されたと認識して、ファンモータ１６及び破砕モータ１７の作動が停止される。そして、一次熱交換器１０への温水の供給が停止されて、乾燥運転が終了する。

また、乾燥運転させても温風の温度が上昇しない場合、すなわち、浴室内温度センサ３１で検知した温度がほぼ一定になってきた場合や温風の相対湿度が９０％を上回った場合は、制御部２９により、換気ファン２８を運転し、吸気口８から吸込んだ空気の一部を換気路２７を経由して屋外へ排気することにより、含有可能水分量を多くして、乾燥時間を短縮することができる。

上記のようなサウナ運転時に、遠心破砕円板１９より噴射された水滴は破砕壁２０に衝突し微細化されるため、微細水滴は遠心破砕円板１９と破砕壁２０の間の空間に非常に多く存在し、一方、ファン１５から加湿ユニット１２に送風される温風は、上記微細水滴を気化した後、所定の間隔が設けられた第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１を通過するので、微細水滴を段階的に除去できるため、浴室内に飛散する微細水滴を抑制することができる。

また、第１の気液分離装置４０と第２の気液分離装置４１は、所定の距離を介して隣接している。加湿された温風が第１の気液分離装置４０を通過するときには複雑に絡まった糸状の樹脂の間を通過するため多少の乱流となるが、隣接された第２の気液分離装置４１を通過することによって、第１の気液分離装置４０から吹き出された温風は整流化されて送気口９に導かれる。第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１は、所定の空間が設けられることにより、気流の急激な変化が緩和でき、第２の気液分離装置４１を通過する前に微細水滴の一部を貯水部２１に落下させる効果をもつ。また、第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１を通過した温風は略垂直下方に位置する送気口９に導かれる。

図６は、（ａ）第１の気液分離装置と第２の気液分離装置とを配置した液体微細化装置３を示す図であり、（ｂ）第１の気液分離装置のみを配置した液体微細化装置３を示す図である。

上述したように、第１の気液分離装置４０は、加湿ユニット１２で加湿された温風を通過させて、付着した水滴が第１の気液分離装置４０を伝って下部に達するような構造である。図６（ｂ）に示すように、第１の気液分離装置４０のみを通過する場合、第１の気液分離装置４０の端部において、水滴がファン１５による風速に押されると、押された水滴が送気口９からサウナ室１内に飛散することとなり、入浴者に不快感を与えてしまうおそれがある。

一方、図６（ａ）に示すような本実施形態の液体微細化装置３においては、第１の気液分離装置４０に付着した水滴に対してファン１５による風速を与えても、水滴が所定の距離を移動して第２の気液分離装置４１に受け止められるため、受け止められた水滴を貯水部２１に落下させることができる。すなわち、水滴が送気口９からサウナ室１内に飛散されることを抑制することができる。第１の気液分離装置を通過するときには複雑に絡まった糸状の樹脂を伝って水滴は下方の貯水部２１に落ちてくるが、糸状の樹脂を伝うために第１の気液分離装置の端部に達するまでに必ずしも貯水部２１までに落ちてくることはなく、上述した風速に押され端部から剥離する。その剥離された水滴を第２の気液分離装置にて受けるが、気液分離装置内の落下距離は糸状の樹脂を伝っているため矢印Ｃのように落下距離は小さく、第１の気液分離装置と第２の気液分離装置の間の空間内の落下距離は伝うものがなく重力の落下になるため矢印Ｄのように同一厚みで比べると落下距離は大きくなる。そのため、空間を設けることは有用となる。

第１の気液分離装置と第２の分離装置の厚さ及び空間の距離に関しては気液分離装置の圧損と風速と糸状の樹脂の絡まり方の仕様・加湿ユニットの加湿量により最適な仕様を実験的数値またはシミュレーションにより決定する。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）液体微細化装置３の作動により、サウナ室１へ高温高湿の温風を供給することができる。
（２）第１の気液分離装置４０及び第２の気液分離装置４１は、所定の距離を介して設置されているため、第１の気液分離装置４０に付着した水滴がファン１５による風速を与えられても、水滴は第２の気液分離装置４１で吸収されるため、浴室内に微細水滴が飛散することを抑制できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１の気液分離装置４０と第２の気液分離装置４１は、さらに気液分離装置を設けた構成でもよく、第１の気液分離装置４０と第２の気液分離装置４１のみから構成される形態に限定されない。
・圧損軽減の観点から、第１の気液分離装置４０と第２の気液分離装置４１は、気液分離装置の上下方向において位置をずらして設けてもよい。これにより、送気口９に向けて効率よく送風することができる。
・圧損軽減の観点から、第１の気液分離装置４０もしくは第２の気液分離装置４１は、送気口９に対して傾けるように設けてもよい。これにより、送気口９に向けて効率よく送風することができる。

以上、本発明について、実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素にいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明に係る液体微細化装置は、送気口から水滴が浴室に飛散することを抑制するものであるので、浴室に使用される加湿機能付きの浴室暖房乾燥機等として有用である。

１ サウナ室
２ 天井面
３ 液体微細化装置
４ 配管
５ 配管
６ フロントパネル
７ 本体ケース
８ 吸気口
９ 送気口
９ａ ミストノズル
１０ 一次熱交換器
１１ 送風機
１２ 加湿ユニット
１４ 水位検知センサ
１５ ファン
１６ ファンモータ
１７ 破砕モータ
１８ 揚水管
１９ 遠心破砕円板
２０ 破砕壁
２１ 貯水部
２３ 給水弁
２４ 給水部
２５ 開口部
２６ 破砕枠
２７ 換気路
２８ 換気ファン
２９ 制御部
３１ 浴室内温度センサ
３２ 浴室内湿度センサ
３３ 仕切り壁
３４ ファンケース
３５ 吹出口
３６ 温水器
４０ 第１の気液分離装置
４１ 第２の気液分離装置
５０ 点検口
５１ 信号線
５２ 脱衣室
５３ 操作パネル
５４ 風向モータ

Claims (2)

1. 本体ケース内に空気を吸い込むファンと、
   前記ファンで吸い込まれた空気を前記本体ケース内で温める熱交換器と、
   貯水部に貯留された水を細かな水粒に破砕するとともに、前記熱交換器を通過した温風を該水粒で加湿する加湿ユニットと、
   加湿された温風から水粒を除去する気液分離装置と、
   前記気液分離装置を通過した温風が吹き出す送気口とを備えた液体微細化装置において、
   前記気液分離装置は、
   第１の気液分離装置及び第２の気液分離装置を含み、
   加湿された温風が前記第１の気液分離装置を通過した後、前記第２の気液分離装置を通過するように配置され、
   前記第１の気液分離装置は、前記第２の気液分離装置に対して所定の距離を介して配置されることを特徴とする液体微細化装置。
2. 前記第１の気液分離装置は、前記第２の気液分離装置と隣接して設けられることを特徴とする請求項１に記載の液体微細化装置。