JP3237302B2 - 炭酸泉製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二酸化炭素を含むガス
を湯に溶解させ、炭酸を含有した湯を作る炭酸泉製造装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の炭酸泉製造装置には、図３
に示すようなものがあった。図中の実線矢印は湯水の流
れ方向、破線矢印は燃焼ガスの流れ方向を示している。

【０００３】湯または水が通る給水給湯路１と、二酸化
炭素を含むガスが通る導入路２と、導入路２から供給さ
れたガスを給水給湯路１内に導入し、ガス中に含まれる
二酸化炭素を湯または水に溶解する給水給湯路１の途中
に設けた混合器３と、湯または水と湯または水に溶解し
なかった未溶解ガスを分離する混合器３の給水給湯路１
下流側に設けた分離器４と、分離器４において分離した
未溶解ガスを分離器４から排出するエアベント５から構
成されていた。

【０００４】上記構成により、二酸化炭素を含んだガス
は、導入路２から混合器３に導かれる。一方湯または水
は給水給湯路１を介して混合器３に供給される。混合器
３において湯または水とガスが混合し、ガス中の水溶性
の高い二酸化炭素が溶解して炭酸ガスを含む湯または水
となる。その後分離器４において溶解しなかった未溶解
ガスと二酸化炭素が溶解した湯または水は分離され、未
溶解ガスはエアベント５を介して分離器４から排出され
る。また二酸化炭素が溶解した湯または水は分離器４を
出た後、給水給湯路１を介して所定の場所に供給される
ようにようになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、混合器３において導入出来るガスの流
量は給水給湯路１を流れる湯または水の流量に比例する
ため、一般的な水道の供給水圧では流量が少なく、また
エアベント５から排出出来るガスの流量が少ないため、
導入出来るガスの流量が少なくなる。従って湯または水
に溶解された二酸化炭素の濃度も低くなってしまってい
た。さらに、設置状況によって給水給湯路１の下流側の
圧損が増えた場合、出湯流量が低下するとともに、混合
器３の背圧が増加し、混合器におけるガスの吸込流量が
減少し、濃度が著しく下がることがあった。

【０００６】また、分離器４内の湯面が下がった場合に
は、分離器４内のガスが給水給湯路１内に侵入し、湯を
使用する給水給湯路１の出口からガスが一緒に噴出する
ことがあった。また給水給湯路１を公共の水道などに直
結させた場合、万一水道側が負圧になると、二酸化ガス
を含んだ湯が水道に逆流する場合があるという課題があ
った。

【０００７】次に、上記構成における炭酸濃度について
数式を用いて説明する。給水給湯路１を流れる湯の流量
をＱｗ、導入されるガスの流量Ｑｇとすると、湯中の炭
酸の濃度Ｃは、次式に示すようなガス流量と湯の流量の
比に比例した関数として表わすことが出来る。

【０００８】Ｃ＝Ｆ（Ｑｇ／Ｑｗ） ところが、ＱｇはＱｗにほぼ比例した関係を持つため、
ＱｇとＱｗの比例定数を仮にＡとすると、次式のように
なる。

【０００９】Ｑｇ＝Ａ・Ｑｗ この式を濃度の式に代入すると、 Ｃ＝Ｆ（Ｑｗ・Ａ／Ｑｗ）＝Ｆ（Ａ）＝ｃｏｎｓｔ． となり、濃度はＱｗに関係無しに、ほぼ一定値をとるこ
とになる。従って、この構成では高濃度化することが困
難であることが推測される。

【００１０】本発明の炭酸泉製造装置は、このような従
来の課題を解決するもので、単位出湯流量当りに導入す
るガスの流量を増加させ、湯中の炭酸濃度を高め、炭酸
により得られる血流増加作用等の医学的効果を高めるこ
と。並びに分離器内に貯った湯の水位を検知し、その水
位に応じて分離器から排出されるガスの流量を調節する
ことにより、分離器内の水位が下がってガスが出湯路中
に侵入して使用場所からガスが噴出することを防止する
こと。また分離器内の水位が上がって湯が分離器から溢
れ出ることを防止することにより、装置の使用上の安全
性を高めることを第１の目的としている。

【００１１】本発明の第２の目的は、下流側の圧損に関
係なく単位出湯流量当りに導入するガスの流量を増加さ
せ、湯中の炭酸濃度を高め、炭酸により得られる血流増
加作用等の医学的効果を高めること、並びに分離器内に
貯った湯の水位を検知し、その水位に応じて分離器から
排出されるガスの流量を調節することにより、分離器内
の水位が下がってガスが出湯路中に侵入して使用場所か
らガスが噴出することを防止すること、また分離器内の
水位が上がって湯が分離器から溢れ出ることを防止する
ことにより、装置の使用上の安全性を高めること、さら
にポンプ等の搬送手段によって湯を搬送することによ
り、装置の設置条件や装置下流側の圧損が変化した場合
でも、安定した流量の湯を出湯することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の炭酸泉製造装置の第１の技術手段
は、湯を供給する給湯路と、二酸化炭素が含まれたガス
を供給する導入路と、給湯路に接続された、湯とガスを
分離する分離器と、分離器内に貯った湯の水位を検知す
る水位検知手段と、分離器内の湯を循環させる循環回路
と、循環回路の途中に設けられた、循環回路内の湯を搬
送する搬送手段と、循環回路の搬送手段の下流側に設け
られ、導入路から供給されたガスを循環回路中に導入し
溶解させる混合器と、分離器から湯を出湯する出湯路
と、分離器から分離したガスを排出する排出路と、排出
路の途中に設けられ、排出路内を流れるガスの流量を調
節する排出量調節手段と、水位検知手段で得られた情報
に基づき排出量調節手段を制御する制御手段を備えたも
のである。

【００１３】また第２の目的を達成するために、本発明
の炭酸泉製造装置の第２の技術手段は、湯を供給する給
湯路と、二酸化炭素が含まれたガスを供給する導入路
と、給湯路に接続された、湯とガスを分離する分離器
と、分離器内に貯った湯の水位を検知する水位検知手段
と、分離器内の湯を循環させる循環回路と、循環回路の
途中に設けられた、循環回路内の湯を搬送する搬送手段
と、循環回路の搬送手段の下流側に設けられ、導入路か
ら供給されたガスを循環回路中に導入し溶解させる混合
器と、搬送手段と混合器の間の循環回路から分岐し、循
環回路から湯を出湯する出湯路と、分離器から分離した
ガスを排出する排出路と、排出路の途中に設けられ、排
出路内を流れるガスの流量を調節する排出量調節手段
と、水位検知手段で得られた情報に基づき排出量調節手
段を制御する制御手段を備えたものである。

【００１４】

【作用】本発明は、上記の第１の技術手段により、湯は
給湯路から分離器に供給される。分離器内に貯った湯
は、搬送手段によって循環回路内を流れ混合器を介して
分離器に戻る。混合器において導入路から供給された二
酸化炭素を含むガスが循環回路内に導入され、湯とガス
が混合される。ガス中の水溶性の高い二酸化炭素は湯中
に溶解され、湯は炭酸を含んだ湯となる。湯に溶解しな
かった未溶解のガスと湯は分離器において分離され、分
離器内部上方に滞留する。分離器内に貯った湯の水位を
水位検知手段によって検知し、湯面が上がり湯が分離器
から溢れそうになれば排出路内を流れる流量が少なくな
るように排出量調節手段を制御し、逆に湯面が下がり循
環路や出湯路にガスが混入しそうになれば排出路内を流
れるガスの流量が多くなるように排出量調節手段を制御
する。このように分離器で分離した未溶解のガスは排出
量調節手段によって流量調節され、排出路を介して排出
される。一方、炭酸を含んだ湯は出湯路を介して所定の
場所に供給される。

【００１５】混合器が、湯を供給する給湯路または出湯
路に直結されていない別設の循環回路に設けられている
ため、導入されるガスの流量は給湯路または出湯路を流
れる湯の流量に関係せず、循環回路を流れる循環流量に
比例する。循環流量は設けた搬送手段の能力により決定
されるため、搬送手段の能力を上げれば上げるほど導入
されるガスの流量は増え、高濃度にすることが出来る。

【００１６】ここで、湯中の炭酸濃度について数式を用
いて説明する。給湯路および出湯路内を流れる湯の流量
をＱｗ、循環回路内を流れる湯の流量（循環流量）をＱ
ｊ、導入されるガスの流量Ｑｇとすると、湯中の炭酸の
濃度Ｃは、次式に示すようなガス流量と湯の流量の比に
比例した関数として表わすことが出来る。

【００１７】Ｃ＝Ｆ（Ｑｇ／Ｑｗ） ところが、ＱｇはＱｊにほぼ比例した関係を持つため、
ＱｇとＱｗの比例定数を仮にＡとすると、次式のように
なる。

【００１８】Ｑｇ＝Ｑｊ・Ａ この式を濃度の式に代入すると、 Ｃ＝Ｆ（Ａ・Ｑｊ／Ｑｗ） となり、濃度はＱｊ／Ｑｗに比例する。従って、循環流
量を増やせば増やすほど高濃度化にすることが出来る。

【００１９】一般的に循環流量Ｑｊは供給される湯の流
量Ｑｗの３〜４倍にすることが出来るので濃度も従来の
３〜４倍にすることが出来る。

【００２０】また本発明の第２の技術手段においては、
第１の技術手段と同様に湯は給湯路から分離器に供給さ
れる。分離器内に貯った湯は、搬送手段によって循環回
路内を流れ混合器を介して分離器に戻る。混合器におい
て導入路から供給された二酸化炭素を含むガスが循環回
路内に導入され、湯とガスが混合される。ガス中の水溶
性の高い二酸化炭素は湯中に溶解され、湯は炭酸を含ん
だ湯となる。湯に溶解しなかった未溶解のガスと湯は分
離器において分離され、分離器内部上方に滞留する。分
離器内に貯った湯の水位を水位検知手段によって検知
し、湯面が上がって、分離器から溢れそうになれば排出
路内を流れる流量が少なくなるように排出量調節手段を
制御し、逆に湯面が下がって、循環路や出湯路にガスが
混入しそうになれば排出路内を流れるガスの流量が多く
なるように排出量調節手段を制御する。このように分離
器で分離した未溶解のガスは排出量調節手段によって流
量調節され、排出路を介して排出される。一方、炭酸を
含んだ湯は循環回路に分岐して設けた出湯路から搬送手
段によって高圧で出湯される。

【００２１】混合器が、湯を供給する給湯路または出湯
路に直結されていない別設の循環回路に設けられている
ため、導入されるガスの流量は給湯路または出湯路を流
れる湯の流量に関係せず、循環回路を流れる循環流量に
比例する。循環流量は設けた搬送手段の能力により決定
されるため、搬送手段の能力を上げれば上げるほど導入
されるガスの流量は増え、高濃度にすることが出来る。

【００２２】また搬送手段の下流側の循環回路から分岐
して出湯路を設けたことによって、湯を強制搬送して所
定の場所に供給するため、設置条件等により出湯路の下
流側で圧損が大きくなっても、安定した流量を確保する
ことが出来る。

【００２３】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。図中の実線矢印は湯水の流れ方向を示し、破
線矢印はガスの流れ方向を示し、また破線は信号線を示
している。また同一の構成要素には同一の符号を付けて
いる。

【００２４】図１は、本発明の炭酸泉製造装置の第１の
技術手段を給湯機に応用した場合の一実施例の要部切断
の概略構成図である。

【００２５】６は燃焼用空気を供給する燃焼ファン７に
よって供給された空気と燃料供給路８の途中に設けられ
た燃料調節手段９によって流量調節された燃料を混合し
燃焼させる燃焼手段である。燃焼手段６から燃焼ガスの
流れ方向下流側に順に燃焼室１０と熱交換器１１と排気
路１２が連接して設けられている。排気路１２の途中に
は、燃焼ガスの一部が流れるように導入路１３が排気路
１２から分岐して設けられている。１４は熱交換器１１
に水を供給する給水路である。また給水路１４の途中に
は給水路１４内を流れる水の流量を検知する入側水流量
検知手段１５と水の温度を検知する入水温検知手段１６
が設けられている。給水路１４から供給された水は熱交
換器１１で熱交換されて湯となり給湯路１７に入る。湯
は給湯路１７の途中に設けられた出湯温検知手段１８に
おいて温度を検知された後、分離器１９に至る。分離器
１９において湯とガスが分離され、湯だけが分離器１９
から出湯路２０を介して浴槽２１等の所定の場所に供給
される。分離器１９には、分離器１９内部に貯った湯の
水位を検知する水位検知手段２２が設けられている。ま
た分離器１９の底部と上部に接続口を持ち、分離器１９
内の湯を循環させる循環回路２３が備えられており、循
環回路２３の途中には湯を搬送する搬送手段２４が設け
られている。また循環回路２３の搬送手段２４の下流側
には、導入路１３から供給された燃焼ガスを循環回路２
３内に導入する混合器２５が設けられている。分離器１
９には分離したガスを大気中に排出する排出路２６が設
けられており、排出路２６の途中には排出路２６内を流
れるガスの流量を制御する排出量調節手段２７が設けら
れている。

【００２６】また２８は出湯する湯の温度を設定する温
度設定手段である。２９は装置全体を制御する制御手段
であり、燃焼ファン７、燃料調節手段９、入側流量検知
手段１５、入水温検知手段１６、出湯温検知手段１８、
水位検知手段２２、搬送手段２４、排出量調節手段２
７、温度設定手段２８と図に示すように結線されてい
る。

【００２７】上記構成において、空気は燃焼ファン７に
よって燃焼手段６に供給され、燃料は燃料調節手段９で
流量調節され燃料供給路８から燃焼手段６に供給され
る。燃焼手段６では供給された空気と燃料が混合され、
燃焼室１０内で燃焼を行う。燃焼によって生成された燃
焼ガスは熱交換器１１で給水路１４から供給された水と
熱交換を行い、燃焼ガスは排気路１２より排気される。
燃焼ガスの一部は排気路１２の途中から分岐して設けた
導入路１３を介して混合器２５へ導かれる。一方、熱交
換器１１に給水路１４から供給された水は熱交換されて
湯となり給湯路１７を介して分離器１９に至る。分離器
１９に入った湯は搬送手段２４によって循環回路２３に
入り、循環回路２３の途中に設けた混合器２５において
導入路１３から供給された燃焼ガスと混合し、分離器１
９に戻る。途中燃焼ガス中の水溶性の高い二酸化炭素は
湯中に溶解し炭酸の含んだ湯となる。分離器１９には炭
酸を含んだ湯と湯に溶解しなかった未溶解のガスが混ざ
って排出される。分離器１９において湯と未溶解のガス
が分離され、未溶解のガスは排出量調節手段２７によっ
て流量調節されて排出路２６から排出され、炭酸を含ん
だ湯が出湯路２０から所定の場所に供給される。

【００２８】制御手段２９は、温度設定手段２８で設定
された温度の湯を出湯するように、入側水流量検知手段
１５で得られた流量と、入水温検知手段１６で得られた
水温、並びに出湯温検知手段１８で得られた湯温の情報
に基づいて、燃焼手段６で燃焼する燃焼量を決定し、決
定した燃焼量になるように燃料調節手段９を制御し、同
燃焼量で安定した燃焼が行えるように、燃焼ファン７の
能力を制御する。また分離器１９内の湯の水位を検知
し、水位が高ければ、排出路２６内を流れるガスの流量
が少なくなるように排出量調節手段２７を制御すること
により、分離器１９内の圧力を高め、分離器１９内の湯
の水位を下げる。また逆に分離器１９内の湯の水位が低
ければ、排出路２６内を流れるガスの流量が多くなるよ
うに排出量調節手段２７を制御することにより、分離器
１９内の圧力を低め、分離器１９内の湯の水位を上げ
る。また搬送手段２４の運転を制御する。

【００２９】このような構成により、搬送手段２４を用
いて分離器１９内の湯を大量に循環させることにより、
循環回路２３中に大量の燃焼ガスを導入することが出
来、出湯路２０から出湯する湯中の炭酸濃度を高めるこ
とが出来る。また分離器１９内の水位に応じて排出量調
節手段２７を制御することにより、水位を安定に保つこ
とが出来、湯が分離器１９から溢れ出たり、ガスが循環
回路２３内に混入して騒音を発生させたり、出湯路２０
にガスが混入し湯の使用個所でガスが噴出するといった
ことを防止するにより装置使用上の安全性を確保するこ
とが出来る。

【００３０】図２は本発明の炭酸泉製造装置の第２の技
術手段を給湯機に応用した場合の一実施例であり、上記
第１の技術手段の実施例と異なる点は、出湯路２０を搬
送手段２４と混合器２５の間の循環回路２３に分岐して
設けたことである。そしてこれ以外の構成は上記第１の
技術手段の実施例と同じであり、同一符号を付け詳細な
説明を省略する。

【００３１】上記構成において、炭酸が溶解した湯は循
環回路２３内を循環し、搬送手段２４の下流側から一部
が出湯路２０を介して所定の場所に圧送される。出湯路
２０から出湯する湯は搬送手段２４により高圧で送られ
るため、浴槽２１と装置の位置関係や出湯路２０の配管
長さ等の設置状況による圧損が多少変化しても、分離器
１９へ湯が逆流したり、供給する湯の流量が著しく変化
することが無く、安定した湯の供給が出来る。また搬送
手段２４を用いて分離器１９内の湯を大量に循環させる
ことにより、循環回路２３中に大量の燃焼ガスを導入す
ることが出来、出湯路２０から出湯する湯中の炭酸濃度
を高めることが出来る。また分離器１９内の水位に応じ
て排出量調節手段２７を制御することにより、水位を安
定に保つことが出来、湯が分離器１９から溢れ出たり、
ガスが循環回路２３内に混入して騒音を発生させたり、
出湯路２０にガスが混入し湯の使用個所でガスが噴出す
るといったことを防止するにより装置使用上の安全性を
確保することが出来る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の炭酸泉製造装置に
よれば、次のような効果が得られる。

【００３３】請求項１記載の発明によれば、搬送手段を
用いて分離器内の湯を大量に循環させることにより、循
環回路中に大量の燃焼ガスを導入することが出来、出湯
路から出湯する湯中の炭酸濃度を高めることが出来、入
浴等により高い血流増加作用を得ることが出来る。また
分離器内に貯った湯の水位を検知し、その水位に応じて
分離器から排出されるガスの流量を調節することによ
り、分離器内の水位が下がってガスが出湯路中に侵入し
て使用場所からガスが噴出することを防止すると共に、
分離器内の水位が上がって湯が分離器から溢れ出ること
を防止することにより、装置の使用上の安全性を確保す
ることが出来る。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、搬送手段を
用いて分離器内の湯を大量に循環させることにより、循
環回路中に大量の燃焼ガスを導入することが出来、出湯
路から出湯する湯中の炭酸濃度を高めることが出来、入
浴等により高い血流増加作用を得ることが出来る。また
分離器を排出路を介して大気開放し、給湯路と分離器を
縁切りした構成をとることにより、給湯路に炭酸を含ん
だ湯が逆流することを防止し、衛生上の安全性を確保す
ることが出来る。また分離器内に貯った湯の水位を検知
し、その水位に応じて分離器から排出されるガスの流量
を調節することにより、分離器内の水位が下がってガス
が出湯路中に侵入して使用場所からガスが噴出すること
を防止すると共に、分離器内の水位が上がって湯が分離
器から溢れ出ることを防止することにより、装置の使用
上の安全性を確保することが出来る。さらに出湯路から
出湯する湯は搬送手段により高圧で送られるため、浴槽
と装置の位置関係や出湯路の配管長さ等の設置状況によ
る圧損が多少変化しても、分離器へ湯が逆流したり、供
給する湯の流量が著しく変化することが無く、安定した
湯の供給が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭酸泉製造装置を給湯機に応用した場
合の一実施例の要部構成図

【図２】本発明の炭酸泉製造装置を給湯機に応用した場
合の他の実施例の要部構成図

【図３】従来の炭酸泉製造装置の要部構成図

【符号の説明】

１３ 導入路 １７ 給湯路 １９ 分離器 ２０ 出湯路 ２２ 水位検知手段 ２３ 循環回路 ２４ 搬送手段 ２５ 混合器 ２６ 排出路 ２７ 排出量調節手段 ２９ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古米 幸郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−269371（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−307712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/00 602

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯を供給する給湯路と、二酸化炭素が含ま
   れたガスを供給する導入路と、前記給湯路に接続された
   湯とガスを分離する分離器と、前記分離器内に貯った湯
   の水位を検知する水位検知手段と、前記分離器内の湯を
   循環させる循環回路と、前記循環回路の途中に設けられ
   前記循環回路内の湯を搬送する搬送手段と、前記循環回
   路の前記搬送手段の下流側に設けられ前記導入路から供
   給されたガスを前記循環回路中に導入し溶解させる混合
   器と、前記分離器から湯を出湯する出湯路と、前記分離
   器から分離したガスを排出する排出路と、前記排出路の
   途中に設けられ前記排出路内を流れるガスの流量を調節
   する排出量調節手段と、前記水位検知手段で得られた情
   報に基づき前記排出量調節手段を制御する制御手段とを
   備えた炭酸泉製造装置。
2. 【請求項２】湯を供給する給湯路と、二酸化炭素が含ま
   れたガスを供給する導入路と、前記給湯路に接続され湯
   とガスを分離する分離器と、前記分離器内に貯った湯の
   水位を検知する水位検知手段と、前記分離器内の湯を循
   環させる循環回路と、前記循環回路の途中に設けられ前
   記循環回路内の湯を搬送する搬送手段と、前記循環回路
   の前記搬送手段の下流側に設けら前記導入路から供給さ
   れたガスを前記循環回路中に導入し溶解させる混合器
   と、前記搬送手段と前記混合器の間の前記循環回路から
   分岐し、前記循環回路から湯を出湯する出湯路と、前記
   分離器から分離したガスを排出する排出路と、前記排出
   路の途中に設けられ、ガスの流量を調節する排出量調節
   手段と、前記水位検知手段で得られた情報に基づき前記
   排出量調節手段を制御する制御手段とを備えた炭酸泉製
   造装置。