JP4026258B2 - 微細気泡発生装置ならびに浴槽システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を混入かつ溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させる微細気泡発生装置、ならびにその微細気泡発生装置を用いた浴槽システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記微細気泡発生装置は、従来から、浴槽内の湯水に含まれる垢などの浮遊物を除去するために利用されている。
【０００３】
従来の微細気泡発生装置の構成を図８に示す。図中、８０は微細気泡発生装置の全体を示している。この微細気泡発生装置８０は、浴槽９０に設けた浴槽水の取り出し口９１と戻し口９２とに循環通路８１を接続し、この循環通路８１の途中に循環ポンプ８２を配設し、循環通路８１において循環ポンプ８２の位置よりも上流にベンチュリ８３を配設し、循環通路８１において戻し口９２との接続部位に噴射ノズル８４を配設した構成である。
【０００４】
なお、ベンチュリ８３は、一般的に周知のものであるが、浴槽水の通過に伴いベンチュリ８３内部を負圧状態として、大気圧である外気を空気導入管８５から吸入するようになったものである。このベンチュリ８３による空気の吸入量は、浴槽水の通過速度や空気導入管８５の端部に設けられる電磁弁８６の開度により調節される。
【０００５】
ここで、上記微細気泡発生装置８０の動作を説明する。すなわち、循環ポンプ８２により浴槽９０内の浴槽水を取り出して、この浴槽水中にベンチュリ８３により外部の空気を混入させて、循環ポンプ８２の加圧力により浴槽水中に空気を溶解させてから、噴射ノズル８４を通じて浴槽９０内に噴射して戻すようになっており、浴槽９０内で微細気泡１００が発生する。つまり、ベンチュリ８３により空気を混入させた浴槽水を循環ポンプ８２により加圧して空気を溶解させ、しかる後に浴槽９０内に戻したときに、浴槽水に印加されてある圧力が浴槽９０内で一気に解放されることになり、浴槽水中に溶解された空気が析出して微細気泡１００になるのである。
【０００６】
ここで、浴槽１０内の浴槽水中に浮遊物１０１が存在する場合には、この浮遊物１０１が、前述したようにして浴槽９０内で発生される微細気泡１００に付着して、浴槽水の表面に浮上させられることになり、浴槽９０に設けてあるオーバーフロー排水口９３および排水管９４を介して排出されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において、微細気泡１００の発生量を多くするには、浴槽水中へ大量の空気を混入かつ溶解させる必要があるが、そのようにするには、大能力の循環ポンプ８２を用いて浴槽水の循環速度や循環量を多くする必要があるなど、イニシャルコストが高くつくことが指摘される。
【０００８】
また、上記従来例の構成において大能力の循環ポンプ８２を用いた場合、循環通路８１内の浴槽水の流速を速くすることができるから、ベンチュリ８３による空気吸入量を多くできるものの、浴槽水中に比較的大きな気泡が混入しやすくなるとともに、気泡それぞれが結合して大きく成長するおそれがあって、循環ポンプ８２がエアーロックしやすくなることが懸念される。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、微細気泡発生装置において、大能力の循環ポンプを用いずに、微細気泡の発生量を可及的に多くできるようにすることを目的としている。また、本発明では、浴槽システムにおいて、浴槽水中の浮遊物を効率よく除去できるようにすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる微細気泡発生装置は、貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を混入かつ溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させるものであって、貯溜槽に設けた液体の取り出し口と戻し口とに接続される循環通路と、循環通路の途中に配設されて貯溜槽内の液体を取り出して戻すよう循環させる循環ポンプと、循環通路において循環ポンプの上流と下流とに接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられて外部の空気を該バイパス通路を流れる液体に混入させる空気混入手段とを含み、前記空気混入手段が、バイパス通路内の液体の通過に伴い外部の空気を吸入するベンチュリとされており、前記循環通路において循環ポンプの下流でかつバイパス通路との接続部位よりも下流に、気液分離手段が配設されており、この気液分離手段で取り除いた空気を前記ベンチュリに導入させるように構成した。
【００１２】
請求項２の発明にかかる微細気泡発生装置は、上記請求項１において、前記バイパス通路においてベンチュリの上流に、空気抜き弁が配設されている。
【００１４】
請求項３の発明にかかる浴槽システムは、側壁部の所要高さ位置にオーバーフロー排水口を有する浴槽と、この浴槽に取り付けられる上記請求項１または２の微細気泡発生装置とを有している。
【００１５】
要するに、本発明では、循環通路において循環ポンプの配置位置の上流側と下流側とにバイパス通路を接続し、このバイパス通路に空気混入手段を配設するようにしている。これにより、循環通路において循環ポンプで加圧されて流通される液体の一部がバイパス通路を介して循環ポンプの上流に戻されるので、バイパス通路に設けてある空気混入手段から液体に対して何度も繰り返し空気が混入されることになる。この液体の循環により、液体に対する大量の空気を混入できるようになるから、従来例のように大能力の循環ポンプを用いずとも、貯溜槽内での微細気泡の発生量を多くできるようになる。しかも、従来例のように大能力の循環ポンプを用いないから、液体中に比較的大きな気泡が混入しにくくなり、循環ポンプがエアーロックする心配がなくなる。
【００１６】
また、循環通路においてバイパス通路との接続部位の下流に気液分離手段を配設した場合では、仮に循環通路を流れる液体に比較的大きな気泡が含まれていたとしても、この気泡が気液分離手段で除去されるので、貯溜槽内へ前記比較的大きな気泡が吐出されることがなくなる。
特に、請求項２のように、バイパス通路において空気混入手段としてのベンチュリの上流に空気抜き弁を配設した場合では、バイパス通路を流通する液体に比較的大きな気泡が混入していたとしても、それをベンチュリの上流で取り除けるようになるから、ベンチュリ内の液体の通過を円滑にできるようになって、ベンチュリの空気導入管からの万一の液体吐出が避けられるようになる。
【００１８】
そして、請求項３の浴槽システムのように、上記微細気泡発生装置を用いて浴槽内に大量の微細気泡を発生させるようにすれば、この微細気泡が浴槽内の浴槽水に含まれる浮遊物を浴槽水の表面側に効率よく浮上させることができる。これにより、表面側の浮遊物が浴槽のオーバーフロー排水口から効率よく排出されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の参考例１にかかり、浴槽システムの回路図である。図中、１０は浴槽、２０は微細気泡発生装置である。
【００２１】
浴槽１０の一側壁には、浴槽水の取り出し口１１と戻し口１２とが設けられており、また、浴槽１０の他の側壁において所要高さ位置には、オーバーフロー排水口１３が設けられている。このオーバーフロー排水口１３には、排水管１４が接続されており、排水管１４の端部には、電磁弁１５が設けられている。
【００２２】
微細気泡発生装置２０は、浴槽１０内の浴槽水を一旦取り出して、この浴槽水中に空気を混入させ溶解させてから、浴槽１０内に戻すことにより浴槽１０内で微細気泡を発生させるものであり、循環通路２１、循環ポンプ２２、バイパス通路２３、空気混入手段としてのベンチュリ２４、気液分離器２５、噴射ノズル２６を備えている。
【００２３】
循環通路２１は、浴槽１０に設けてある取り出し口１１と戻し口１２とに接続されており、浴槽１０内から浴槽水を取り出してから戻せるようになっている。
【００２４】
循環ポンプ２２は、循環通路２１の途中に配設されており、浴槽１０と循環通路２１との間で浴槽水を循環させるものである。
【００２５】
バイパス通路２３は、循環通路２１において循環ポンプ２２の上流部位と下流部位とに接続されている。
【００２６】
ベンチュリ２４は、バイパス通路２６の途中に配設されるもので、途中に空気導入管２７が取り付けられているとともに、この空気導入管２７の端部に電磁弁２８が設けられている。このベンチュリ２４は、一般的に周知のものであるが、浴槽水の通過に伴いベンチュリ２４内部を負圧状態として、大気圧である外気を空気導入管２７から吸入して浴槽水に対して混入させるものである。
【００２７】
気液分離器２５は、循環通路２１においてバイパス通路２３との接続部位よりも下流に配設されており、循環通路２１を通過する浴槽水に含まれる比較的大きな気泡を排除するものである。
【００２８】
噴射ノズル２６は、循環通路２１において浴槽１０の戻し口１２との接続部位に配設されており、循環通路２１を通ってきた浴槽水を浴槽１０内に減圧して噴射させるものである。この噴射ノズル２６は、円筒形の管体からなり、その中心孔は大径孔部分と小径孔部分とを長手方向に連接したような形状になっている。この噴射ノズル２６では、その大径孔部分から浴槽水が導入され、小径孔部分から浴槽１０側へ噴射される。
【００２９】
そして、この参考例１では、上記バイパス通路２３においてベンチュリ２４の上流側に、浴槽水中に比較的大きな気泡が含まれていたときに、それを取り除く空気抜き弁２９が配設されている。なお、図１では、循環通路２１において循環ポンプ２２の上流側部分と下流側部分とを上下に配置して、バイパス通路２３を上下に配置したような形態で示しているが、実際には、前記循環通路２１の上流側部分と下流側部分とバイパス通路２３は、すべてほぼ水平に配設される。そのため、バイパス通路２３を流れる浴槽水に比較的大きな気泡が含まれていると、この気泡がバイパス通路２３を構成する管体の上方の内面に沿って移動する形態となるから、前述した空気抜き弁２９では、管体内面に沿って移動する気泡のみを除去することができる。
【００３０】
次に、上記微細気泡発生装置２０の動作を説明する。つまり、図示しない操作部により運転開始スイッチをオン操作すると、循環ポンプ２２が駆動されることになり、浴槽１０内から浴槽水が循環通路２１内に引き出されることになる。これにより、浴槽水が循環ポンプ２２を通過すると、その一部がバイパス通路２３に流れ込み、ベンチュリ２４を通過する。このとき、ベンチュリ２４の内部が、負圧状態になり、このベンチュリ２４の内部に空気導入管２７および電磁弁２８を通じて外部の空気が吸引導入されることになる。この導入された空気は、ベンチュリ２４の内部でもってそこを通過する浴槽水に混入される。この空気が混入された浴槽水は、バイパス通路２３から循環通路２１において循環ポンプ２２の上流に戻されることになり、再度、循環ポンプ２２で循環通路２１の下流側に送り出される。
【００３１】
このようにして循環通路２１内を流れる浴槽水がバイパス通路２３に対して何度か繰り返して通過することになり、それにより、次第に大量の空気が混入されることになる。この空気が混入された浴槽水の一部は、バイパス通路２３に流れ込まずにそれよりも下流側に流れて、気液分離器２５に導入されることになる。この気液分離器２５に到達するまでの過程において、浴槽水中に混入された気泡が循環ポンプ２２の加圧力により溶解させられる。
【００３２】
ところで、上述した空気の混入過程や空気の溶解過程において、気泡それぞれが互いに結合して大きく成長することがあるが、この大きく成長した気泡は、気液分離器２５において除去される。
【００３３】
この気液分離器２５を通過した浴槽水は、噴射ノズル２６を経て浴槽１０内に戻される。浴槽水を浴槽１０内に戻すと、浴槽水に印加されてある圧力が噴射ノズル２６で減圧されてから、浴槽１０内で一気に解放されることになるために、浴槽水中に溶解させた空気が析出されて大量の微細気泡１６を発生することになる。
【００３４】
ここで、浴槽水中に浮遊物１７が存在する場合には、この浮遊物１７が、前述したようにして浴槽１０内で大量に発生される微細気泡１６に付着することにより、浴槽水の表面側に効率よく浮上させられるから、浴槽水の水位を若干上昇させて浴槽１０の排水管１４の電磁弁１５を開放すると、前記浴槽水の表面側に浮上させられた浮遊物が浴槽１０のオーバーフロー排水口１３および排水管１４を介して排出されることになる。
【００３５】
以上説明したように、この参考例での微細気泡発生装置２０では、浴槽１０から取り出した浴槽水に対して繰り返し空気を混入させることにより、従来例のように循環ポンプ２２を大能力にしなくても、浴槽水に対する空気の混入量を可及的に多くできて、しかも比較的大きな気泡を混入させないようにできるから、循環ポンプ２３のエアーロックを回避したうえで、浴槽水に対する空気の溶解率を高めることができる。したがって、浴槽１０内での微細気泡１６の発生率を高めることができて、浴槽１０内の浮遊物を効率よく除去できるようになる。
【００３６】
図２は本発明の実施形態を示している。この実施形態において上記参考例１と異なる構成は、気液分離器２５で取り除いた空気をベンチュリ２４に導入させるようにしていることである。
【００３７】
具体的に、気液分離器２５の空気室（図示省略）とベンチュリ２４の空気導入部位とをエア配管３０で連通連結させている。この場合、気液分離器２５内の空気は、気液分離器２５に導入される浴槽水の水圧により大気圧よりも高くなっているので、この比較的高圧の空気が気液分離器２５内からベンチュリ２４側へ導入されることになり、ベンチュリ２４で浴槽水に混入させられることになる。つまり、ベンチュリ２４での空気混入率が上記参考例１の場合よりも高められることになるので、上記参考例１に比べてさらに多くの微細気泡を発生させることができるようになる。
【００３８】
なお、この実施形態において、図示しないが、エア配管３０にキャピラリィと呼ばれる圧力抵抗体を配設するようにしてもよい。この圧力抵抗体は、圧力を低下させるものであり、この圧力抵抗体を設けた場合だと、気液分離器２５内の高圧水がベンチュリ２４側に流れることを確実に防止できるようになる。
【００３９】
図３および図４は本発明の参考例２を示している。この参考例２において上記参考例１と異なる構成は、バイパス通路２３においてベンチュリ２４の上流側部位と、循環通路２１において噴射ノズル２６の上流側部位とに、第１、第２電磁弁４０，４１を設け、これらの電磁弁４０，４１を間欠的に開閉させることにより、循環通路２１内に浴槽水を長時間滞留させるようにして、循環通路２１内の浴槽水に対してより多くの空気を混入かつ溶解させるようにしていることである。
【００４０】
具体的に、図４に示すように、循環ポンプ２２を駆動してから、所要時間ｔ１が経過するまでの間、２つの電磁弁４０，４１を共に閉状態としておき、所要時間ｔ１が経過したときにまず第１電磁弁４０のみを所要時間ｔ２だけ開状態とする。これにより、循環通路２１内の圧力が高められるとともに、循環通路２１内の浴槽水がバイパス通路２３を循環することになり、浴槽水に対して空気が繰り返し混入かつ溶解させられることになる。この後、第１の電磁弁４０を閉状態として所要時間ｔ３の経過を待ち、所要時間ｔ３が経過したときに、第２電磁弁４１のみを所要時間ｔ４だけ開状態とし、圧力を高めるとともに多量の空気を溶解させた浴槽水を浴槽１０内に一気に噴射して戻す。これにより、循環通路２１内の圧力が低下するので、その圧力が所要値以下にまで低下すると、第２電磁弁４１を閉状態とするのと同時に第１電磁弁４０を開状態とし、以降において上記の動作を繰り返す。
【００４１】
このように、２つの電磁弁４０，４１を所要のタイミングで間欠的に開閉操作することにより、循環通路２１内に浴槽水が長時間滞留されることになって、循環通路２１内の浴槽水の空気溶解率を高めることができるようになるので、上記参考例１に比べてより多くの微細気泡を発生させることができるようになる。したがって、循環ポンプ２２を小能力とするにあたって、上記参考例１の場合よりもさらに有効となる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４３】
（１）上記参考例１において、気液分離器２５や空気抜き弁２９を備えないものも本発明に含まれる。
【００４４】
（２）上記各実施形態での循環通路２１における循環ポンプ２２の上流部位とバイパス通路２３との接続部分については、図５（ａ）ないし（ｃ）に示すような構成とすることができる。但し、図５（ａ）に示すように、循環通路２１の管体の周面を開口してそこにバイパス通路２３の管体の端部を突き合わせた状態で接合したような場合だと、バイパス通路２３から空気を溶解した浴槽水が循環通路２１内を流れる浴槽水に対して合流するときに、バイパス通路２３と循環通路２１との接続部位でバイパス通路２３側から流れてくる浴槽水の一部が滞留する現象が発生するために、その部位で浴槽水に混入された気泡が相互に結合して図示のように大きく成長しやすくなると言える。このようにして発生した大きな気泡が循環通路２１に流れ込むと、循環ポンプ２２に流入することになるので、循環ポンプ２２がエアーロックしやすくなることが懸念される。このような浴槽水の滞留現象による気泡の成長を確実に防止するためには、循環通路２１とバイパス通路２３との接続形態について、図５（ｂ）や（ｃ）に示すような構成にするのが好ましい。つまり、図５（ｂ）では、循環通路２１とバイパス通路２３との結合部位において、バイパス通路２３の端部にＩ字形の継ぎ管４５を取り付け、この継ぎ管４５を循環通路２１の管体の内部に突入させた状態とし、この継ぎ管４５の突入端部の周面において循環通路２１での浴槽水の流れの下流側の領域に開口４５ａを設けることにより、バイパス通路２３から継ぎ管４５を経て流れ込む浴槽水を、循環通路２１内の浴槽水の流れる方向に沿わせるようにしている。また、図５（ｃ）では、循環通路２１とバイパス通路２３との結合部位において、バイパス通路２３の端部にほぼＬ字形の継ぎ管４６を取り付け、この継ぎ管４６の屈曲端部分を循環通路２１の管体の内部に突入させた状態とし、この導入管４６の屈曲端部分の端縁に開口４６ａを設けることにより、バイパス通路２３から継ぎ管４６を経て流れ込む浴槽水を、循環通路２１内の浴槽水の流れる方向に沿わせるようにしている。つまり、上述した図５（ｂ）や（ｃ）のような構造にすれば、バイパス通路２３と循環通路２１との合流部位で浴槽水の一部が滞留して気泡を成長させるという不具合の発生を回避できるようになる。
【００４５】
（３）上記各実施形態において、ベンチュリ２４を用いて浴槽水に空気を混入させるようにした例を挙げているが、コンプレッサなどを用いて浴槽水に空気を混入させるようにしてもよい。
【００４６】
（４）上記各実施形態での噴射ノズル２６については、例えば株式会社ＯＨＲ流体工学研究所製のＯＨＲ反応機を利用することができる。このＯＨＲ反応機は、例えば図６および図７に示すように、円筒形パイプ５０の長手方向ほぼ１／２の領域の大径孔５０ａの内周に２つのガイドベーン５１，５２を配設し、残りの長手方向ほぼ１／２の領域の小径孔５０ｂの内周面円周数カ所にきのこ形状の突起５３を設けた構成である。このガイドベーン５１，５２の存在する側を液体導入側とし、きのこ形状の突起５３の存在する側を液体吐出側として、利用する。このＯＨＲ反応機では、導入される浴槽水を、ガイドベーン５１，５２でもって図中の矢印のように旋回させてから、きのこ形状の突起５３によって未溶解の気泡が微細に分散させることによって大量の超微細な気泡を発生させるようになっている。このＯＨＲ反応機を上記各実施形態の微細気泡発生装置２０の噴射ノズル２６に代えて使用すれば、より多くの微細気泡を浴槽１０内で発生させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明にかかる微細気泡発生装置では、貯溜槽から取り出した液体に対して繰り返し空気を混入させることにより、従来例のように大能力の循環ポンプを用いなくとも、液体に対する空気の混入量を可及的に多くできるようにしているから、浴槽水中に混入させた気泡それぞれが互いに結合して大きく成長することを防止できて、浴槽水に混入させた空気を効率よく浴槽水中に溶解させることができる。そのために、貯溜槽内での微細気泡の発生率を高めることができる。このように、本発明の微細気泡発生装置では、従来例に比べて小能力の循環ポンプを用いることができるので、イニシャルコストを従来例に比べて低減できるようになる。
【００４８】
また、循環通路においてバイパス通路との接続部位の下流に気液分離手段を配設すれば、仮に循環通路を流れる液体に比較的大きな気泡が含まれているときでも、この気泡を気液分離手段で除去することができるので、貯溜槽内へ前記気泡が吐出されるという現象の発生を確実に回避できるようになる。
特に、請求項２の発明のように、バイパス通路において空気混入手段としてのベンチュリの上流に空気抜き弁を配設すれば、バイパス通路を流通する液体に比較的大きな気泡が混在していたときでも、それをベンチュリの上流で取り除けるようになるから、ベンチュリ内の液体の通過を円滑化できるようになって、ベンチュリの空気導入管路からの万一の液体吐出を避けることができるなど、液体に対して空気を効率よく混入させることができるようになる。
【００５０】
このような本発明の微細気泡発生装置を用いて請求項３の発明のような浴槽システムを構成すれば、浴槽の浴槽水中を浮遊する浮遊物を浴槽水の表面側に効率よく浮上させることができるから、浴槽のオーバーフロー排水口から浮遊物を効率よく排出できて、浴槽水の浄化が比較的短時間で行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１に係る浴槽システムの構成図
【図２】 本発明の実施形態に係る浴槽システムの構成図
【図３】 本発明の参考例２に係る浴槽システムの構成図
【図４】 参考例２の微細気泡発生装置の動作説明に用いるタイミングチャート
【図５】 本発明の微細気泡発生装置の循環通路とバイパス通路との接続部位を示す要部の断面図
【図６】 本発明の微細気泡発生装置の噴射ノズルの他の例を示す縦断面図
【図７】 図６中の（７）−（７）線断面の矢視図
【図８】 従来例に係る浴槽システムの構成図
【符号の説明】
１０ 浴槽
１１ 取り出し口
１２ 戻し口
１３ オーバーフロー排水口
１４ 排水管
１６ 微細気泡
１７ 浮遊物
２０ 微細気泡発生装置
２１ 循環通路
２２ 循環ポンプ
２３ バイパス通路
２４ ベンチュリ
２５ 気液分離器
２６ 噴射ノズル
２７ 空気導入管
２９ 空気抜き弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を混入かつ溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させる微細気泡発生装置、ならびにその微細気泡発生装置を用いた浴槽システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記微細気泡発生装置は、従来から、浴槽内の湯水に含まれる垢などの浮遊物を除去するために利用されている。
【０００３】
従来の微細気泡発生装置の構成を図８に示す。図中、８０は微細気泡発生装置の全体を示している。この微細気泡発生装置８０は、浴槽９０に設けた浴槽水の取り出し口９１と戻し口９２とに循環通路８１を接続し、この循環通路８１の途中に循環ポンプ８２を配設し、循環通路８１において循環ポンプ８２の位置よりも上流にベンチュリ８３を配設し、循環通路８１において戻し口９２との接続部位に噴射ノズル８４を配設した構成である。
【０００４】
なお、ベンチュリ８３は、一般的に周知のものであるが、浴槽水の通過に伴いベンチュリ８３内部を負圧状態として、大気圧である外気を空気導入管８５から吸入するようになったものである。このベンチュリ８３による空気の吸入量は、浴槽水の通過速度や空気導入管８５の端部に設けられる電磁弁８６の開度により調節される。
【０００５】
ここで、上記微細気泡発生装置８０の動作を説明する。すなわち、循環ポンプ８２により浴槽９０内の浴槽水を取り出して、この浴槽水中にベンチュリ８３により外部の空気を混入させて、循環ポンプ８２の加圧力により浴槽水中に空気を溶解させてから、噴射ノズル８４を通じて浴槽９０内に噴射して戻すようになっており、浴槽９０内で微細気泡１００が発生する。つまり、ベンチュリ８３により空気を混入させた浴槽水を循環ポンプ８２により加圧して空気を溶解させ、しかる後に浴槽９０内に戻したときに、浴槽水に印加されてある圧力が浴槽９０内で一気に解放されることになり、浴槽水中に溶解された空気が析出して微細気泡１００になるのである。
【０００６】
ここで、浴槽１０内の浴槽水中に浮遊物１０１が存在する場合には、この浮遊物１０１が、前述したようにして浴槽９０内で発生される微細気泡１００に付着して、浴槽水の表面に浮上させられることになり、浴槽９０に設けてあるオーバーフロー排水口９３および排水管９４を介して排出されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において、微細気泡１００の発生量を多くするには、浴槽水中へ大量の空気を混入かつ溶解させる必要があるが、そのようにするには、大能力の循環ポンプ８２を用いて浴槽水の循環速度や循環量を多くする必要があるなど、イニシャルコストが高くつくことが指摘される。
【０００８】
また、上記従来例の構成において大能力の循環ポンプ８２を用いた場合、循環通路８１内の浴槽水の流速を速くすることができるから、ベンチュリ８３による空気吸入量を多くできるものの、浴槽水中に比較的大きな気泡が混入しやすくなるとともに、気泡それぞれが結合して大きく成長するおそれがあって、循環ポンプ８２がエアーロックしやすくなることが懸念される。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、微細気泡発生装置において、大能力の循環ポンプを用いずに、微細気泡の発生量を可及的に多くできるようにすることを目的としている。また、本発明では、浴槽システムにおいて、浴槽水中の浮遊物を効率よく除去できるようにすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる微細気泡発生装置は、貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を混入かつ溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させるものであって、貯溜槽に設けた液体の取り出し口と戻し口とに接続される循環通路と、循環通路の途中に配設されて貯溜槽内の液体を取り出して戻すよう循環させる循環ポンプと、循環通路において循環ポンプの上流と下流とに接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられて外部の空気を該バイパス通路を流れる液体に混入させる空気混入手段とを含み、前記空気混入手段が、バイパス通路内の液体の通過に伴い外部の空気を吸入するベンチュリとされており、前記循環通路において循環ポンプの下流でかつバイパス通路との接続部位よりも下流に、気液分離手段が配設されており、この気液分離手段で取り除いた空気を前記ベンチュリに導入させるように構成した。
【００１２】
請求項２の発明にかかる微細気泡発生装置は、上記請求項１において、前記バイパス通路においてベンチュリの上流に、空気抜き弁が配設されている。
【００１４】
請求項３の発明にかかる浴槽システムは、側壁部の所要高さ位置にオーバーフロー排水口を有する浴槽と、この浴槽に取り付けられる上記請求項１または２の微細気泡発生装置とを有している。
【００１５】
要するに、本発明では、循環通路において循環ポンプの配置位置の上流側と下流側とにバイパス通路を接続し、このバイパス通路に空気混入手段を配設するようにしている。これにより、循環通路において循環ポンプで加圧されて流通される液体の一部がバイパス通路を介して循環ポンプの上流に戻されるので、バイパス通路に設けてある空気混入手段から液体に対して何度も繰り返し空気が混入されることになる。この液体の循環により、液体に対する大量の空気を混入できるようになるから、従来例のように大能力の循環ポンプを用いずとも、貯溜槽内での微細気泡の発生量を多くできるようになる。しかも、従来例のように大能力の循環ポンプを用いないから、液体中に比較的大きな気泡が混入しにくくなり、循環ポンプがエアーロックする心配がなくなる。
【００１６】
また、循環通路においてバイパス通路との接続部位の下流に気液分離手段を配設した場合では、仮に循環通路を流れる液体に比較的大きな気泡が含まれていたとしても、この気泡が気液分離手段で除去されるので、貯溜槽内へ前記比較的大きな気泡が吐出されることがなくなる。
特に、請求項２のように、バイパス通路において空気混入手段としてのベンチュリの上流に空気抜き弁を配設した場合では、バイパス通路を流通する液体に比較的大きな気泡が混入していたとしても、それをベンチュリの上流で取り除けるようになるから、ベンチュリ内の液体の通過を円滑にできるようになって、ベンチュリの空気導入管からの万一の液体吐出が避けられるようになる。
【００１８】
そして、請求項３の浴槽システムのように、上記微細気泡発生装置を用いて浴槽内に大量の微細気泡を発生させるようにすれば、この微細気泡が浴槽内の浴槽水に含まれる浮遊物を浴槽水の表面側に効率よく浮上させることができる。これにより、表面側の浮遊物が浴槽のオーバーフロー排水口から効率よく排出されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の参考例１にかかり、浴槽システムの回路図である。図中、１０は浴槽、２０は微細気泡発生装置である。
【００２１】
浴槽１０の一側壁には、浴槽水の取り出し口１１と戻し口１２とが設けられており、また、浴槽１０の他の側壁において所要高さ位置には、オーバーフロー排水口１３が設けられている。このオーバーフロー排水口１３には、排水管１４が接続されており、排水管１４の端部には、電磁弁１５が設けられている。
【００２２】
微細気泡発生装置２０は、浴槽１０内の浴槽水を一旦取り出して、この浴槽水中に空気を混入させ溶解させてから、浴槽１０内に戻すことにより浴槽１０内で微細気泡を発生させるものであり、循環通路２１、循環ポンプ２２、バイパス通路２３、空気混入手段としてのベンチュリ２４、気液分離器２５、噴射ノズル２６を備えている。
【００２３】
循環通路２１は、浴槽１０に設けてある取り出し口１１と戻し口１２とに接続されており、浴槽１０内から浴槽水を取り出してから戻せるようになっている。
【００２４】
循環ポンプ２２は、循環通路２１の途中に配設されており、浴槽１０と循環通路２１との間で浴槽水を循環させるものである。
【００２５】
バイパス通路２３は、循環通路２１において循環ポンプ２２の上流部位と下流部位とに接続されている。
【００２６】
ベンチュリ２４は、バイパス通路２６の途中に配設されるもので、途中に空気導入管２７が取り付けられているとともに、この空気導入管２７の端部に電磁弁２８が設けられている。このベンチュリ２４は、一般的に周知のものであるが、浴槽水の通過に伴いベンチュリ２４内部を負圧状態として、大気圧である外気を空気導入管２７から吸入して浴槽水に対して混入させるものである。
【００２７】
気液分離器２５は、循環通路２１においてバイパス通路２３との接続部位よりも下流に配設されており、循環通路２１を通過する浴槽水に含まれる比較的大きな気泡を排除するものである。
【００２８】
噴射ノズル２６は、循環通路２１において浴槽１０の戻し口１２との接続部位に配設されており、循環通路２１を通ってきた浴槽水を浴槽１０内に減圧して噴射させるものである。この噴射ノズル２６は、円筒形の管体からなり、その中心孔は大径孔部分と小径孔部分とを長手方向に連接したような形状になっている。この噴射ノズル２６では、その大径孔部分から浴槽水が導入され、小径孔部分から浴槽１０側へ噴射される。
【００２９】
そして、この参考例１では、上記バイパス通路２３においてベンチュリ２４の上流側に、浴槽水中に比較的大きな気泡が含まれていたときに、それを取り除く空気抜き弁２９が配設されている。なお、図１では、循環通路２１において循環ポンプ２２の上流側部分と下流側部分とを上下に配置して、バイパス通路２３を上下に配置したような形態で示しているが、実際には、前記循環通路２１の上流側部分と下流側部分とバイパス通路２３は、すべてほぼ水平に配設される。そのため、バイパス通路２３を流れる浴槽水に比較的大きな気泡が含まれていると、この気泡がバイパス通路２３を構成する管体の上方の内面に沿って移動する形態となるから、前述した空気抜き弁２９では、管体内面に沿って移動する気泡のみを除去することができる。
【００３０】
次に、上記微細気泡発生装置２０の動作を説明する。つまり、図示しない操作部により運転開始スイッチをオン操作すると、循環ポンプ２２が駆動されることになり、浴槽１０内から浴槽水が循環通路２１内に引き出されることになる。これにより、浴槽水が循環ポンプ２２を通過すると、その一部がバイパス通路２３に流れ込み、ベンチュリ２４を通過する。このとき、ベンチュリ２４の内部が、負圧状態になり、このベンチュリ２４の内部に空気導入管２７および電磁弁２８を通じて外部の空気が吸引導入されることになる。この導入された空気は、ベンチュリ２４の内部でもってそこを通過する浴槽水に混入される。この空気が混入された浴槽水は、バイパス通路２３から循環通路２１において循環ポンプ２２の上流に戻されることになり、再度、循環ポンプ２２で循環通路２１の下流側に送り出される。
【００３１】
このようにして循環通路２１内を流れる浴槽水がバイパス通路２３に対して何度か繰り返して通過することになり、それにより、次第に大量の空気が混入されることになる。この空気が混入された浴槽水の一部は、バイパス通路２３に流れ込まずにそれよりも下流側に流れて、気液分離器２５に導入されることになる。この気液分離器２５に到達するまでの過程において、浴槽水中に混入された気泡が循環ポンプ２２の加圧力により溶解させられる。
【００３２】
ところで、上述した空気の混入過程や空気の溶解過程において、気泡それぞれが互いに結合して大きく成長することがあるが、この大きく成長した気泡は、気液分離器２５において除去される。
【００３３】
この気液分離器２５を通過した浴槽水は、噴射ノズル２６を経て浴槽１０内に戻される。浴槽水を浴槽１０内に戻すと、浴槽水に印加されてある圧力が噴射ノズル２６で減圧されてから、浴槽１０内で一気に解放されることになるために、浴槽水中に溶解させた空気が析出されて大量の微細気泡１６を発生することになる。
【００３４】
ここで、浴槽水中に浮遊物１７が存在する場合には、この浮遊物１７が、前述したようにして浴槽１０内で大量に発生される微細気泡１６に付着することにより、浴槽水の表面側に効率よく浮上させられるから、浴槽水の水位を若干上昇させて浴槽１０の排水管１４の電磁弁１５を開放すると、前記浴槽水の表面側に浮上させられた浮遊物が浴槽１０のオーバーフロー排水口１３および排水管１４を介して排出されることになる。
【００３５】
以上説明したように、この参考例での微細気泡発生装置２０では、浴槽１０から取り出した浴槽水に対して繰り返し空気を混入させることにより、従来例のように循環ポンプ２２を大能力にしなくても、浴槽水に対する空気の混入量を可及的に多くできて、しかも比較的大きな気泡を混入させないようにできるから、循環ポンプ２３のエアーロックを回避したうえで、浴槽水に対する空気の溶解率を高めることができる。したがって、浴槽１０内での微細気泡１６の発生率を高めることができて、浴槽１０内の浮遊物を効率よく除去できるようになる。
【００３６】
図２は本発明の実施形態を示している。この実施形態において上記参考例１と異なる構成は、気液分離器２５で取り除いた空気をベンチュリ２４に導入させるようにしていることである。
【００３７】
具体的に、気液分離器２５の空気室（図示省略）とベンチュリ２４の空気導入部位とをエア配管３０で連通連結させている。この場合、気液分離器２５内の空気は、気液分離器２５に導入される浴槽水の水圧により大気圧よりも高くなっているので、この比較的高圧の空気が気液分離器２５内からベンチュリ２４側へ導入されることになり、ベンチュリ２４で浴槽水に混入させられることになる。つまり、ベンチュリ２４での空気混入率が上記参考例１の場合よりも高められることになるので、上記参考例１に比べてさらに多くの微細気泡を発生させることができるようになる。
【００３８】
なお、この実施形態において、図示しないが、エア配管３０にキャピラリィと呼ばれる圧力抵抗体を配設するようにしてもよい。この圧力抵抗体は、圧力を低下させるものであり、この圧力抵抗体を設けた場合だと、気液分離器２５内の高圧水がベンチュリ２４側に流れることを確実に防止できるようになる。
【００３９】
図３および図４は本発明の参考例２を示している。この参考例２において上記参考例１と異なる構成は、バイパス通路２３においてベンチュリ２４の上流側部位と、循環通路２１において噴射ノズル２６の上流側部位とに、第１、第２電磁弁４０，４１を設け、これらの電磁弁４０，４１を間欠的に開閉させることにより、循環通路２１内に浴槽水を長時間滞留させるようにして、循環通路２１内の浴槽水に対してより多くの空気を混入かつ溶解させるようにしていることである。
【００４０】
具体的に、図４に示すように、循環ポンプ２２を駆動してから、所要時間ｔ１が経過するまでの間、２つの電磁弁４０，４１を共に閉状態としておき、所要時間ｔ１が経過したときにまず第１電磁弁４０のみを所要時間ｔ２だけ開状態とする。これにより、循環通路２１内の圧力が高められるとともに、循環通路２１内の浴槽水がバイパス通路２３を循環することになり、浴槽水に対して空気が繰り返し混入かつ溶解させられることになる。この後、第１の電磁弁４０を閉状態として所要時間ｔ３の経過を待ち、所要時間ｔ３が経過したときに、第２電磁弁４１のみを所要時間ｔ４だけ開状態とし、圧力を高めるとともに多量の空気を溶解させた浴槽水を浴槽１０内に一気に噴射して戻す。これにより、循環通路２１内の圧力が低下するので、その圧力が所要値以下にまで低下すると、第２電磁弁４１を閉状態とするのと同時に第１電磁弁４０を開状態とし、以降において上記の動作を繰り返す。
【００４１】
このように、２つの電磁弁４０，４１を所要のタイミングで間欠的に開閉操作することにより、循環通路２１内に浴槽水が長時間滞留されることになって、循環通路２１内の浴槽水の空気溶解率を高めることができるようになるので、上記参考例１に比べてより多くの微細気泡を発生させることができるようになる。したがって、循環ポンプ２２を小能力とするにあたって、上記参考例１の場合よりもさらに有効となる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４３】
（１）上記参考例１において、気液分離器２５や空気抜き弁２９を備えないものも本発明に含まれる。
【００４４】
（２）上記各実施形態での循環通路２１における循環ポンプ２２の上流部位とバイパス通路２３との接続部分については、図５（ａ）ないし（ｃ）に示すような構成とすることができる。但し、図５（ａ）に示すように、循環通路２１の管体の周面を開口してそこにバイパス通路２３の管体の端部を突き合わせた状態で接合したような場合だと、バイパス通路２３から空気を溶解した浴槽水が循環通路２１内を流れる浴槽水に対して合流するときに、バイパス通路２３と循環通路２１との接続部位でバイパス通路２３側から流れてくる浴槽水の一部が滞留する現象が発生するために、その部位で浴槽水に混入された気泡が相互に結合して図示のように大きく成長しやすくなると言える。このようにして発生した大きな気泡が循環通路２１に流れ込むと、循環ポンプ２２に流入することになるので、循環ポンプ２２がエアーロックしやすくなることが懸念される。このような浴槽水の滞留現象による気泡の成長を確実に防止するためには、循環通路２１とバイパス通路２３との接続形態について、図５（ｂ）や（ｃ）に示すような構成にするのが好ましい。つまり、図５（ｂ）では、循環通路２１とバイパス通路２３との結合部位において、バイパス通路２３の端部にＩ字形の継ぎ管４５を取り付け、この継ぎ管４５を循環通路２１の管体の内部に突入させた状態とし、この継ぎ管４５の突入端部の周面において循環通路２１での浴槽水の流れの下流側の領域に開口４５ａを設けることにより、バイパス通路２３から継ぎ管４５を経て流れ込む浴槽水を、循環通路２１内の浴槽水の流れる方向に沿わせるようにしている。また、図５（ｃ）では、循環通路２１とバイパス通路２３との結合部位において、バイパス通路２３の端部にほぼＬ字形の継ぎ管４６を取り付け、この継ぎ管４６の屈曲端部分を循環通路２１の管体の内部に突入させた状態とし、この導入管４６の屈曲端部分の端縁に開口４６ａを設けることにより、バイパス通路２３から継ぎ管４６を経て流れ込む浴槽水を、循環通路２１内の浴槽水の流れる方向に沿わせるようにしている。つまり、上述した図５（ｂ）や（ｃ）のような構造にすれば、バイパス通路２３と循環通路２１との合流部位で浴槽水の一部が滞留して気泡を成長させるという不具合の発生を回避できるようになる。
【００４５】
（３）上記各実施形態において、ベンチュリ２４を用いて浴槽水に空気を混入させるようにした例を挙げているが、コンプレッサなどを用いて浴槽水に空気を混入させるようにしてもよい。
【００４６】
（４）上記各実施形態での噴射ノズル２６については、例えば株式会社ＯＨＲ流体工学研究所製のＯＨＲ反応機を利用することができる。このＯＨＲ反応機は、例えば図６および図７に示すように、円筒形パイプ５０の長手方向ほぼ１／２の領域の大径孔５０ａの内周に２つのガイドベーン５１，５２を配設し、残りの長手方向ほぼ１／２の領域の小径孔５０ｂの内周面円周数カ所にきのこ形状の突起５３を設けた構成である。このガイドベーン５１，５２の存在する側を液体導入側とし、きのこ形状の突起５３の存在する側を液体吐出側として、利用する。このＯＨＲ反応機では、導入される浴槽水を、ガイドベーン５１，５２でもって図中の矢印のように旋回させてから、きのこ形状の突起５３によって未溶解の気泡が微細に分散させることによって大量の超微細な気泡を発生させるようになっている。このＯＨＲ反応機を上記各実施形態の微細気泡発生装置２０の噴射ノズル２６に代えて使用すれば、より多くの微細気泡を浴槽１０内で発生させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明にかかる微細気泡発生装置では、貯溜槽から取り出した液体に対して繰り返し空気を混入させることにより、従来例のように大能力の循環ポンプを用いなくとも、液体に対する空気の混入量を可及的に多くできるようにしているから、浴槽水中に混入させた気泡それぞれが互いに結合して大きく成長することを防止できて、浴槽水に混入させた空気を効率よく浴槽水中に溶解させることができる。そのために、貯溜槽内での微細気泡の発生率を高めることができる。このように、本発明の微細気泡発生装置では、従来例に比べて小能力の循環ポンプを用いることができるので、イニシャルコストを従来例に比べて低減できるようになる。
【００４８】
また、循環通路においてバイパス通路との接続部位の下流に気液分離手段を配設すれば、仮に循環通路を流れる液体に比較的大きな気泡が含まれているときでも、この気泡を気液分離手段で除去することができるので、貯溜槽内へ前記気泡が吐出されるという現象の発生を確実に回避できるようになる。
特に、請求項２の発明のように、バイパス通路において空気混入手段としてのベンチュリの上流に空気抜き弁を配設すれば、バイパス通路を流通する液体に比較的大きな気泡が混在していたときでも、それをベンチュリの上流で取り除けるようになるから、ベンチュリ内の液体の通過を円滑化できるようになって、ベンチュリの空気導入管路からの万一の液体吐出を避けることができるなど、液体に対して空気を効率よく混入させることができるようになる。
【００５０】
このような本発明の微細気泡発生装置を用いて請求項３の発明のような浴槽システムを構成すれば、浴槽の浴槽水中を浮遊する浮遊物を浴槽水の表面側に効率よく浮上させることができるから、浴槽のオーバーフロー排水口から浮遊物を効率よく排出できて、浴槽水の浄化が比較的短時間で行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１に係る浴槽システムの構成図
【図２】 本発明の実施形態に係る浴槽システムの構成図
【図３】 本発明の参考例２に係る浴槽システムの構成図
【図４】 参考例２の微細気泡発生装置の動作説明に用いるタイミングチャート
【図５】 本発明の微細気泡発生装置の循環通路とバイパス通路との接続部位を示す要部の断面図
【図６】 本発明の微細気泡発生装置の噴射ノズルの他の例を示す縦断面図
【図７】 図６中の（７）−（７）線断面の矢視図
【図８】 従来例に係る浴槽システムの構成図
【符号の説明】
１０ 浴槽
１１ 取り出し口
１２ 戻し口
１３ オーバーフロー排水口
１４ 排水管
１６ 微細気泡
１７ 浮遊物
２０ 微細気泡発生装置
２１ 循環通路
２２ 循環ポンプ
２３ バイパス通路
２４ ベンチュリ
２５ 気液分離器
２６ 噴射ノズル
２７ 空気導入管
２９ 空気抜き弁
Claims (3)
- 貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を混入かつ溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させる微細気泡発生装置であって、
貯溜槽に設けた液体の取り出し口と戻し口とに接続される循環通路と、
循環通路の途中に配設されて貯溜槽内の液体を取り出して戻すよう循環させる循環ポンプと、
循環通路において循環ポンプの上流と下流とに接続されるバイパス通路と、
バイパス通路に設けられて外部の空気を該バイパス通路を流れる液体に混入させる空気混入手段と、
を含み、
前記空気混入手段が、バイパス通路内の液体の通過に伴い外部の空気を吸入するベンチュリとされており、
前記循環通路において循環ポンプの下流でかつバイパス通路との接続部位よりも下流に、気液分離手段が配設されており、
この気液分離手段で取り除いた空気を前記ベンチュリに導入させるように構成した、ことを特徴とする微細気泡発生装置。 - 請求項１の微細気泡発生装置において、
前記バイパス通路においてベンチュリの上流に、空気抜き弁が配設されている、ことを特徴とする微細気泡発生装置。 - 側壁部の所要高さ位置にオーバーフロー排水口を有する浴槽と、この浴槽に取り付けられる請求項１または２の微細気泡発生装置とを有する、ことを特徴とする浴槽システム。
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