JP3550695B2 - 気泡発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水を循環させるポンプによって、水槽内に微細気泡、大気泡を発生させる機能を有する気泡発生装置の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の微細気泡を発生させる気泡発生装置（噴流浴装置）として、特公平３−１４４６４号公報の開示例を図７〜図１０に示す。浴槽１０１内に温水１０２を循環させるポンプ１０３を備えたポンプユニット１０４と、ポンプ１０３の吸入側管路１０５に連結された温水１０２の吸入器１０６およびポンプ１０３の吐出側管路１０７に２方弁１０８を介して分岐連結された低圧噴流ノズル１０９並びに高圧噴流ノズル１１０を備えたノズルユニット１１１で構成されている。
【０００３】
またポンプ１０３の吸入側管路１０５にはジェット通路１１２が設けられ、吐出側管路１０７からジェット通路１１２の間にはシャトルバルブ１１３を介して分岐通路１１４を配管している。前記シャトルバルブ１１３は図８の如くスプリング１１５に付勢された円錐弁１１６と、この円錐弁１１６に連結された弁棒１１７、空気取り入れ通路１１８、空気通路１１９で構成されている。さらに高圧噴流ノズル１１０は図９の如く螺旋通路１２０、１２１を交互に備えた気液混合器１２２と、スプリング１２３によって付勢された弁体１２４および噴流吐出口１２５を備えたレリーフバルブ１２６で構成されている。
【０００４】
また低圧噴流ノズル１０９は、図１０の如く流動通路１２７と、この流動通路１２７の外周に形成された空気流入通路１２８を備え、流動通路１２７の下流には細い通路１２９、広い室１３０、ノズル１３１が構成されている。また空気流入通路１２８は細い通路１３２を介して広い室１３０に連通している。次に動作を説明すると、微細気泡の発生時には図７において、ポンプ１０３を運転すると温水１０２は吸入器１０６から吸入側管路１０５を介してポンプ１０３に吸引され、その後ポンプ１０３から吐出側管路１０７を介して高圧噴流ノズル１１０から微細気泡が噴出される。
【０００５】
この時にはポンプ１０３の吐出圧力は分岐管路１１４に作用し、吐出圧力が大きくなり、弁棒１１７に連結した円錐弁１１６がスプリング１１５の付勢力に打ち勝って、円錐弁１１６に開成する。その結果、空気取り入れ通路１１８、円錐弁１１６、空気通路１１９を介してジェット通路１１２に空気が吸引され、ポンプ１０３に吸引される。吸引された空気は高圧力でポンプ１０３、吐出側管路１０７および高圧噴流ノズル１１０内の気液混合器１２２に送られ加圧溶解されて、高圧噴流ノズル１１０の弁体１２４および噴流吐出口１２５から微細気泡が浴槽１０１に吐出される。一方、大気泡発生時には図７の２方弁１０８が切り替わり、ポンプ１０３からの温水は低圧噴流ノズル１０９から大気泡が浴槽１０１へ噴出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記構成では、微細気泡発生の運転時において、２方弁１０８を高圧噴流ノズル１１０側に切り替え、ポンプ１０３が作動すると温水１０２が吸入器１０６から吸入側管路１０５を介してポンプ１０３に吸入する。温水１０２が吸入すると、レリーフバルブ１２６が吐出抵抗となり、ポンプ１０３、吐出側管路１０７、シャトルバルブ１１３がほぼ瞬間的に高圧状態になる。一方、大気泡発生の運転時において、２方弁１０８を低圧噴流ノズル１０９に切り替え、ポンプ１０３が作動すると温水１０２が微細気泡発生の運転時と同様の流入経路、すなわち吸入器１０６から吸入側管路１０５、ジェット通路１１２を介してポンプ１０３に吸入している。
【０００７】
このように微細気泡、大気泡運転時に温水１０２を同一経路で流入することは、特に大気泡発生では、大流量が必要で有るにもかかわらず、図８のシャトルバルブ１１３のジェット通路１１２が空気吸引のエジェクタ作用の機能を発揮させるため、一般的に言われているノズルとデュフューザとを兼用した構成としている。そのため開口面積が小さく、その結果として抵抗が大きくなり、ポンプ１０３の吸入負圧が大きくなり、大流量を確保することができない。
【０００８】
また、微細気泡発生の運転時、シャトルバルブ１１３は電気的な制御がなくても空気を自動吸入する優れた方式の１つであるが、シャトルバルブ１１３に設けた弁棒１１７が高圧力により作動し、前記弁棒１１７に連結した円錐弁１１６がスプリング１１５の付勢力に打ち勝って、円錐弁１１６が開成し、空気を流入する構成である。このため高圧力の変化、すなわち図９のレリーフバルブ１２６のスプリング１２３によって付勢された弁体１２４からの噴流状態によって、前記弁体１２４に加わる付勢力が連続的に不安定に変化する。このため前記弁体１２４が不安定に開成することは、前記弁棒１１７に加わる付勢力も不安定となり、吸引される空気量が変化することになる。その結果として、安定した微細気泡の発生ができなくなる。すなわち従来の技術では、大気泡、微細気泡ともに上述したような実用上の課題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するもので、大気泡発生及び、微細気泡発生をともに安定化するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の気泡発生装置は、水槽と、この水槽に設けられた微細気泡発生部と大気泡発生部とからなる気泡噴流装置と、前記水槽の水を循環するポンプと、このポンプの吐出部と吸入部の間に設けたバイパス回路と、このバイパス回路から分岐し、大気泡発生部へ連通した第１往き管および微細気泡発生部へ連通した第２往き管と、前記第１往き管に設け、大気泡発生時に第１往き管と第２往き管、また微細気泡発生に第２往き管へ切り替える第１切り替え手段と、前記バイパス回路に設けた水流入部と空気流入部を有するエジェクタ部と、前記エジェクタの一部に設けた水と空気を負圧流入させる抵抗部と、前記空気流入部に設けた空気逆流防止装置と、この空気逆流防止装置と連通し空気量を調節する空気制御装置と、この空気制御装置の上流に設けた空気流入手段と、前記水槽の水をポンプの吸入部に吸入する戻り管と、この戻り管から分岐し、大気泡発生時にポンプの吸入部に連通した第１戻り管とエジェクタ部の水流入部に連通した第２戻り管に切り替え、微細気泡発生時に前記第２戻り管へと流れを切り替える第２切り替え手段と、大気泡発生動作及び微細気泡発生動作の制御を行 う制御手段とを備え、前記制御手段は、大気泡スイッチを「切」にしとたとき、ポンプ停止後、空気流入手段を開成し、微細気泡スイッチを「切」にしたとき、空気流入手段を閉成し、第２切り替え手段と第１切り替え手段をそれぞれ大気泡発生側に切り替え、一定時間遅延させてポンプを停止し、その後、空気流入手段を開成するようにしたものである。
【００１１】
また本発明の気泡発生装置における第２技術手段は、上記第１技術手段に加えて、大気泡スイッチあるいは微細気泡スイッチを「切」にしたとき行われる一連の動作終了後、空気流入手段の開成状態を一定時間保持し、その後、閉成状態とするようにしたものである。
【００１２】
【作用】
上記第１技術手段において、制御手段により、（ａ）大気泡発生の運転時には、エジェクタ部の空気流入部に設けた空気流入手段が閉成しているため、ポンプの吸入部の負圧がそのまま空気流入部から空気流入手段の間にかかることになる。運転を「切」、すなわちポンプの作動がＯＦＦしても空気流入部に設けた空気逆流防止装置が働き閉成する。このとき空気逆流防止装置と連通し空気量を調節する空気制御装置、空気流入手段の間が、前記負圧の状態のままとなる。この負圧が大きくなる条件として、大気泡運転を連続使用（すなわち微細気泡運転をしないで）すると負圧が加算されるため、空気流入手段の開成に大トルクが必要となり、開成不能状態になりやすい。
【００１３】
そのため大気泡発生の運転スイッチを「切」にすると、ポンプを停止後毎に、空気流入手段を開成することにより、負圧を大気圧に戻すことによって、微細気泡発生の運転スイッチを「入」にすると、小トルクで空気流入手段を開成できることになり、安定して微細気泡を発生することができる。
【００１４】
また（ｂ）微細気泡発生の運転スイッチを「切」にすると、空気流入手段を閉成し、ポンプの吸入部に流入する空気を無くし、第２切り替え手段と第１切り替え手段をそれぞれ大気泡発生側に切り替え、一定時間遅効させてポンプを停止する。このときポンプ、第１往き管および第２往き管内の未溶解の空気を水槽に排出させることにより、次の大気泡発生、微細気泡発生の安定化、すなわちポンプ作動の立ち上がりをスムーズすることができる。次にポンプを停止後、空気流入手段を一定時間開成する事により、上述の如く、小トルクで空気流入手段を開成することができる。
【００１５】
また第２技術手段において、上記第１技術手段の一連の動作終了後、空気流入手段を一定時間開成後、閉成状態に切り替えることにより、次の大気泡発生、微細気泡発生の立ち上がり制御手段が簡素化、すなわち空気流入手段の閉成作動時間を無くすることができるため、立ち上がりを早くすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の一実施例につき、図１〜図４に従い説明する。図１は大気泡発生時の配管回路図を示し、１は気泡を水中に生じさせる浴槽等の水槽、２は微細気泡発生部、３は大気泡発生部を一体化し、水槽１の水中に気泡を生じさせる気泡噴流装置である。５は水槽１の水４を循環させるポンプで、吐出部６と吸入部７を有する。８はバイパス回路で、一端をポンプ５の吐出部６に、他端を吸入部７に接続するとともに、途中に第１往き管９と第２往き管１０およびバイパス回路８を開成と閉止する第１切り替え手段１１で、モータ式の３方弁よりなる。１２は第１切り替え手段１１とポンプ５の吸入部７の間に接続したエジェクタ部で、微細気泡発生時のみ空気を流入せしめる空気流入部１３と微細気泡発生時と大気泡発生時に水槽１の水４を流入する水流入部１４を備えている。
【００１７】
１５は水流入部１４またはその近傍の第２戻り管１８の管径を絞って形成した抵抗部で、エジェクタ部１２に水と空気を負圧流入させるためのものである。１６は水槽１の水４をポンプ５の吸入部７に連通した戻り管で、この戻り管１６は微細気泡発生時に第２戻り管１８に、大気泡発生時に第１戻り管１７と第２戻り管１８に戻り水を切り替える第２切り替え手段１９で、モータ式の３方弁よりなる。２０は空気流入部１３またはその近傍に備えた空気逆流防止装置で、この空気逆流防止装置２０は微細気泡発生時に空気量を制御する空気制御装置２１に逆流する空気と水を防止し安定して空気を流入させるもので、空気流入手段２２に連通している。
【００１８】
２３はポンプ５、第１切り替え手段１１、第２切り替え手段１９、空気流入手段２２にそれぞれ結線した制御手段で、大気泡発生時にはポンプ５を作動、第２切り替え手段１９を第１戻り管１７と第２戻り管１８に、また第１切り替え手段１１を第１往き管９と第２往き管１０にそれぞれ切り替え制御を行うようにシーケンスが構成されている。２４は大気泡と微細気泡の気泡発生の選択指示を制御手段２３に行う操作部で、大気泡用釦と微細気泡用釦を備えている。
【００１９】
次に、図２のフローチャート８（ステップＳ１〜Ｓ３）にしたがい気泡停止の動作を説明する。大気泡運転から大気泡スイッチを切れば（Ｓ１）、ポンプ５の運転が停止される（Ｓ２）と同時、またはその後に続いて空気流入手段２２を開成（Ｓ３）することによって、大気泡運転時に生じる空気流入部１３の空気逆流防止装置２０から空気流入手段２２の連通部の負圧を大気圧に毎回戻すことによって、次の微細気泡運転の空気流入手段２２の作動トルクを小さくすることができ、微細気泡発生の安定化と空気流入手段Ｂ２２の耐久性を著しく向上することができる。
【００２０】
次に図３は微細気泡発生時の配管回路図を示し、図１の実施例と同一構造部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。微細気泡発生時には第１切り替え手段１１を第２往き管１０とバイパス回路８側に連通、また戻り管１６に設けた第２切り替え手段１９を第２戻り管１８側のみに連通して、エジェクタ部１２の水流入部１４より流入することによって、バイパス回路および第２往き管１０を昇圧する。昇圧後、空気流入手段２２を開成して、空気制御装置２１により流入する空気量を制御する。
【００２１】
この空気制御装置２１がなければ、流入する空気量が制御することができないため、多量の空気がポンプ５に流入するとポンプ５がエアーがみを生じ、昇圧することができなくなる。このように一定量の空気を流入することによって、空気は高圧溶解し、その一部が微細気泡発生部２により急激に減圧され微細気泡が発生する。
【００２２】
上記実施例において、図４のフローチャートにしたがい気泡停止の動作を説明する。微細気泡スイッチを切れば（Ｓ４）、空気流入手段２２を閉成する（Ｓ５）と、第２切り替え手段１９を大気泡側に切り替える（Ｓ６）、すなわち第１戻り管１７と第２戻り管１８に連通。その後第１切り替え手段１１を大気泡側に切り替える（Ｓ７）、すなわち第１往き管９と第２往き管１０に連通する。そして連通後、ポンプ５を一定時間作動させ（Ｓ８）、ポンプ５および第１往き管９と第２往き管１０から未溶解空気を水槽１に排出する。
【００２３】
その後にポンプ５を停止（Ｓ９）後、図２と同様に大気泡運転となり、大気泡運転時に生じる空気流入部１３の空気逆流防止装置２０から空気流入手段２２までの負圧が大きくなるため、空気流入手段２２を開成する（Ｓ１０）ことによって、図２と同様に大気圧に毎回戻すことができる。その作用効果は図２に詳述したもの同一である。
【００２４】
次に本発明の他の実施例を図５、図６のフローチャートを用いて説明する。これらの図は図２、図４にさらに空気流入手段２２を一定時間開成させた後、空気流入手段２２を閉成するローラステップを加えた制御手段としたものである。この制御手段にすることによって、次の気泡運転、すなわち大気泡発生、微細気泡発生までの作動時間を短縮して、立ち上がりを早くすることができる。
【００２５】
本発明では大気泡発生用の空気流入手段について未図示であるが、ポンプ５を停止したとき、大気泡発生用の空気流入手段は開成または閉成のどちらでもよいが、特に微細気泡の運転スイッチを「切」の場合、空気流入手段は閉成する方が望ましい。なぜなら閉成すると循環量が多くなること、静音循環ができることなどの利点もある。
【００２６】
【発明の効果】
このように本発明の請求項１記載の気泡発生装置は、気泡発生運転後に、運転スイッチを「切」にするとポンプを停止し、空気流入手段を開成することにより、空気逆流防止装置から空気流入手段の連通部の負圧を大気圧に戻すことによって、空気流入手段の作動トルクを小さくして、次の微細気泡発生運転時に空気流入手段の開成を容易にすることができ、安定した微細気泡が発生できる。また空気流入手段の作動トルクが小さく耐久性を著しく向上することができる。
【００２７】
また本発明の請求項２記載の気泡発生装置は、大気泡スイッチあるいは微細気泡スイッチを「切」にしたとき行われる一連の動作終了後、空気流入手段の開成状態を一定時間保持し、その後、閉成状態とすることによって、次の気泡発生までの作動時間を短縮して、立ち上がりを早くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における気泡発生装置の大気泡発生時を示す構成図
【図２】同装置の制御手段の動作フローチャート
【図３】同装置の微細気泡発生時を示す構成図
【図４】同装置の制御手段の動作フローチャート
【図５】本発明の他の実施例における気泡発生装置の大気泡発生時の制御手段の動作フローチャート
【図６】同装置の微細気泡発生時の制御手段の動作フローチャート
【図７】従来の噴流浴装置を示すシステム構成図
【図８】同装置のシャトルバルブの断面図
【図９】同装置のレリーフバルブの断面図
【図１０】同装置の低圧噴流ノズルの断面図
【符号の説明】
１ 水槽
２ 微細気泡発生部
３ 大気泡発生部
５ ポンプ
６ 吐出部
７ 吸入部
８ バイパス回路
９ 第１往き管
１０ 第２往き管
１１ 第１切り替え手段
１２ エジェクタ部
１３ 空気流入部
１４ 水流入部
１６ 戻り管
１７ 第１戻り管
１８ 第２戻り管
１９ 第２切り替え手段
２０ 空気逆流防止装置
２１ 空気制御装置
２２ 空気流入手段
２３ 制御手段

Claims (2)

1. 水槽と、この水槽に設けられた微細気泡発生部と大気泡発生部とからなる気泡噴流装置と、前記水槽の水を循環するポンプと、このポンプの吐出部と吸入部の間に設けたバイパス回路と、このバイパス回路から分岐し、大気泡発生部へ連通した第１往き管および微細気泡発生部へ連通した第２往き管と、前記第１往き管に設け、大気泡発生時に第１往き管と第２往き管、また微細気泡発生に第２往き管へ切り替える第１切り替え手段と、前記バイパス回路に設けた水流入部と空気流入部を有するエジェクタ部と、前記エジェクタの一部に設けた水と空気を負圧流入させる抵抗部と、前記空気流入部に設けた空気逆流防止装置と、この空気逆流防止装置と連通し空気量を調節する空気制御装置と、この空気制御装置の上流に設けた空気流入手段と、前記水槽の水をポンプの吸入部に吸入する戻り管と、この戻り管から分岐し、大気泡発生時にポンプの吸入部に連通した第１戻り管とエジェクタ部の水流入部に連通した第２戻り管に切り替え、微細気泡発生時に前記第２戻り管へと流れを切り替える第２切り替え手段と、大気泡発生動作及び微細気泡発生動作の制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、大気泡スイッチを「切」にしとたとき、ポンプ停止後、空気流入手段を開成し、微細気泡スイッチを「切」にしたとき、空気流入手段を閉成し、第２切り替え手段と第１切り替え手段をそれぞれ大気泡発生側に切り替え、一定時間遅延させてポンプを停止し、その後、空気流入手段を開成するようにした気泡発生装置。
2. 請求項１において、大気泡スイッチあるいは微細気泡スイッチを「切」にしたとき行われる一連の動作終了後、空気流入手段の開成状態を一定時間保持し、その後、閉成状態とするようにした請求項１記載の気泡発生装置。

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