JP4567578B2 - ミストサウナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、噴霧ヘッドから温水をミスト状に噴出させてサウナ効果を得られるようにしたミストサウナ装置に関する。

従来、この種のミストサウナ装置として、噴霧ヘッドに連なる噴霧用流路に液々熱交換器を介設し、熱源機から熱媒循環路を介して液々熱交換器に供給される熱媒体により、噴霧ヘッドに供給する水を加熱するようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。このものでは、噴霧用流路に、閉弁で噴霧ヘッドへの給水を遮断する噴霧弁を介設すると共に、液々熱交換器の下流側の噴霧用流路の部分の温度を検出する噴霧温度センサを設け、噴霧弁を開弁して噴霧ヘッドからの噴霧を行うミスト運転時に、噴霧温度センサの検出温度が一定温度に維持されるように温調制御している。

また、上記従来例では、液々熱交換器の近傍の熱媒循環路の部分の温度を検出する熱媒温度センサを設け、ミスト運転の開始指令で液々熱交換器に熱源機から熱媒体を供給した後、熱媒温度センサの検出温度が所定の加熱設定温度に上昇したときに、液々熱交換器の予熱が完了したと判断して噴霧弁を開弁させ、ミスト運転を開始するようにしている。これによれば、ミスト運転の開始時に液々熱交換器の残留水が低温のまま噴霧ヘッドから噴出することを防止できる。

然し、これでは、液々熱交換器の予熱完了時期を判別するために熱媒温度センサが必要になって、コストが高くなる。また、ミスト運転開始前は液々熱交換器に通水されないため、液々熱交換器での熱媒体と水との熱交換効率が悪く、残留水の温度が十分に上昇しないうちに熱媒温度センサの検出温度が加熱設定温度に上昇してしまうことがあり、ミスト運転開始時に残留水が比較低温で噴霧ヘッドから噴出してしまう。
特開２００３−３３４２３０号公報(００３５〜００４２、図３、図５)

本発明は、以上の点に鑑み、液々熱交換器の残留水が十分に加熱されないまま噴霧ヘッドから噴出することを熱媒温度センサを用いずに確実に防止できるようにした低コストのミストサウナ装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、熱源機と、噴霧ヘッドと、噴霧ヘッドに連なる噴霧用流路に介設した液々熱交換器とを備え、熱源機から熱媒循環路を介して液々熱交換器に供給される熱媒体により、噴霧ヘッドに供給する水を加熱するようにしたミストサウナ装置であって、噴霧用流路に介設された、閉弁で噴霧ヘッドへの給水を遮断する噴霧弁と、液々熱交換器の下流側の噴霧流路の部分の温度を検出する噴霧温度センサとが設けられているものにおいて、噴霧ヘッドからの噴霧を行うミスト運転の開始指令で液々熱交換器への通水を停止したまま熱源機から液々熱交換器への熱媒体の供給を開始した後、噴霧温度センサの検出温度に基づいて液々熱交換器の残留水の温度が所定の予熱完了温度以上に上昇したか否かを判別する判別手段を備え、判別手段は、噴霧温度センサの検出温度が予熱完了温度より低く設定される所定の判定温度以上になる状態が所定の判定時間継続したときに液々熱交換器の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判別するように構成され、判別手段により液々熱交換器の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判別された後、噴霧弁を開弁させてミスト運転を開始することを特徴とする。

液々熱交換器の残留水の温度は噴霧温度センサで直接検出することはできないが、噴霧温度センサの設置部への液々熱交換器からの配管及び水を介しての伝熱により、液々熱交換器の残留水の加熱に伴いこの残留水の温度と相関性を持って噴霧温度センサの検出温度が上昇する。そして、本発明によれば、噴霧温度センサの検出温度に基づいて液々熱交換器の残留水の温度が所定の予熱完了温度以上に上昇したと判別されたときにミスト運転を開始するため、液々熱交換器の残留水が十分に予熱されないまま噴霧ヘッドから噴出することを確実に防止できる。従って、噴霧温度センサだけで液々熱交換器の予熱完了時期を適切に判別でき、熱媒温度センサが不要になって、コストダウンを図ることができる。

ところで、噴霧温度センサの検出温度は液々熱交換器の残留水の温度より遅れて上昇する。そのため、噴霧温度センサの検出温度が予熱完了温度に上昇したときに、液々熱交換器の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判断してミスト運転を開始したのでは、ミスト運転開始時点で液々熱交換器の残留水が予熱完了温度をかなり上回る温度に予熱されてしまい、過度の予熱によるエネルギー浪費を生ずる。そこで、液々熱交換器の残留水の温度に対する噴霧温度センサの検出温度の上昇遅れ分だけ予熱完了温度より低く設定した温度に噴霧温度センサの検出温度が上昇したときに、液々熱交換器の残留水の温度が所定の予熱完了温度以上に上昇したと判別することも考えられる。然し、噴霧温度センサの下流側の噴霧用流路の配管の断熱が不十分で配管温度が低くなっている場合には、噴霧温度センサの検出温度がある程度上昇したところで液々熱交換器からの熱が噴霧温度センサの設置部より下流側の噴霧用流路の配管に奪われて、噴霧温度センサの検出温度の上昇が抑さえられ、検出温度が上記温度に上昇するまでにかなり時間がかかってしまい、液々熱交換器の残留水が過度に予熱されてしまう。

かかる問題を解決する上で、判別手段は、噴霧温度センサの検出温度が予熱完了温度より低く設定される所定の判定温度以上になる状態が所定の判定時間継続したときに液々熱交換器の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判別するように構成されることが望ましい。ここで、判定温度を、噴霧温度センサの設置部の下流側の噴霧用流路の配管温度が低いときに噴霧温度センサの検出温度の上昇が抑えられる温度より低い温度に設定しておけば、噴霧温度センサの検出温度は配管温度が低いときでも比較的早く判定温度に上昇し、その後検出温度の上昇が抑えられても、液々熱交換器の残留水が加熱され続ける限り、検出温度は継続して判定温度以上になる。そして、噴霧温度センサの検出温度が判定温度以上なる状態の継続時間は液々熱交換器の残留水の温度を表すパラメータになる。従って、判別手段を上記の如く構成すれば、配管温度が低い場合でも、予熱完了時期を適切に判別して、過度の予熱を有効に防止できる。

尚、後述する実施形態において、上記判別手段に相当するのは図２のＳ３のステップである。

図１を参照して、１は浴室ＢＲの天井部ＢＲａに配置した浴室暖房機を示している。浴室暖房機１は、浴室ＢＲ内の空気を循環させる循環ファン２と放熱器３とを内蔵している。放熱器３は、浴室ＢＲの外部(屋外等)に配置した熱源機４に熱媒循環路５を介して接続されている。そして、図外の浴室暖房機用リモコンに設けられた暖房スイッチがオンされたとき、熱源機４を作動させると共に、熱媒循環路５に介設した放熱器３用の熱動弁３ａを開弁させ、熱源機４で加熱された熱媒体(水、不凍液等)を放熱器３に供給するようにしている。これにより、放熱器３で加熱された空気が浴室ＢＲに循環されて、浴室ＢＲの暖房が行われる。

浴室暖房機１の浴室ＢＲ内に臨む下面部分には噴霧ヘッド６が設けられている。噴霧ヘッド６には、水道管７に逆止弁８を介して接続される噴霧用流路９を介して水が供給される。噴霧用流路９には液々熱交換器１０が介設されている。そして、熱源機４で加熱された熱媒体を浴室暖房機１用の熱媒循環路５から分岐した液々熱交換器１０用の熱媒循環路１１を介して液々熱交換器１０に供給し、噴霧ヘッド６に供給する水を液々熱交換器１０において熱媒体により加熱できるようにしている。熱媒循環路１１には、熱媒体の流量を調節可能な熱媒弁１２が介設されている。

噴霧用流路９には、液々熱交換器１０の上流側に位置する第１噴霧弁１３と、液々熱交換器１０の下流側に位置する第２噴霧弁１４とが介設されている。これら噴霧弁１３，１４は何れもその閉弁で噴霧ヘッド６への給水を遮断し、第１と第２の両噴霧弁１３，１４が共に開弁されたときに噴霧ヘッド６に給水される。また、液々熱交換器１０の下流側の噴霧用流路９の部分には、第２噴霧弁１４の近傍に位置させて、サーミスタから成る噴霧温度センサ１５が設けられている。

上記した液々熱交換器１０、熱媒弁１２、第１噴霧弁１３、第２噴霧弁１４及び噴霧温度センサ１５は、浴室暖房機１の上面に設置した噴霧ユニット１６に内蔵されている。そして、噴霧ユニット１６に設けた噴霧コントローラ１７に噴霧温度センサ１５の検出信号を入力し、この噴霧コントローラ１７により熱媒弁１２、第１噴霧弁１３及び第２噴霧弁１４を制御するようにしている。噴霧コントローラ１７は浴室暖房機用リモコンに通信可能に接続されており、このリモコンに設けた噴霧スイッチがオンされたとき噴霧コントローラ１７による噴霧制御が行われる。

噴霧制御の詳細は図２に示す通りであり、先ず、Ｓ１のステップで噴霧スイッチがオンされたか否か、即ち、ミスト運転の開始指令が出されたか否かを判別する。噴霧スイッチがオンされたときは、Ｓ２のステップに進み、第１と第２の両噴霧弁１３，１４を閉弁したまま、熱媒弁１２のみを開弁する。また、噴霧スイッチがオンされると、浴室暖房機用リモコンからの信号で熱源機４の作動が開始される。これにより、熱源機４で加熱された熱媒体が熱媒循環路１１を介して液々熱交換器１０に供給され、液々熱交換器１０への通水を停止した状態で液々熱交換器１０の残留水を加熱する予熱運転が開始される。尚、熱媒体は熱源機４で所定の加熱設定温度(例えば、８０℃)に加熱される。

次に、Ｓ３のステップに進み、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆに基づいて液々熱交換器１０の残留水の温度が所定の予熱完了温度(例えば、７０℃)以上に上昇したか否かを判別する。この判別処理については後で詳述する。残留水の温度が予熱完了温度以上になったと判別されたときは、Ｓ４のステップで予熱運転の完了をブザー等により所定時間(例えば、１０秒)報知した後、Ｓ５のステップで第１と第２の両噴霧弁１３，１４を開弁して噴霧ヘッド６に給水し、噴霧ヘッド６からの温水噴霧を行うミスト運転を開始する。ミスト運転開始後は、Ｓ６のステップで温調制御を行う。温調制御は、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが所定の噴霧設定温度(例えば、７０℃)になるように熱媒弁１２により熱媒体の流量を制御することで行われる。次に、Ｓ７のステップに進み、噴霧スイッチがオフされるかタイマー時間が経過してミスト運転の停止指令が出されたか否かを判別し、停止指令が出されるまではＳ６のステップに戻って温調制御を継続する。停止指令が出されたときは、Ｓ８のステップで熱媒弁１２を閉弁すると共に、第１と第２の両噴霧弁１３，１４を閉弁してミスト運転を停止する。

次に、Ｓ３のステップでの判別処理について説明するが、その前に、液々熱交換器１０の残留水と噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆとの関係について図３(ａ)(ｂ)を参照して説明する。尚、図３(ａ)は残留水の予熱運転開始前の温度(初期温度)が約２５℃の場合、図３(ｂ)は残留水の初期温度が約１０℃の場合であり、各図のａ線は液々熱交換器１０の残留水の実際の温度、ｂ線は噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆを示している。予熱運転を開始すると、噴霧温度センサ１５の設置部への液々熱交換器１０からの配管及び水を介しての伝熱により、残留水の温度に遅れて噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが残留水の温度と相関性を持って上昇する。残留水の温度が予熱完了温度たる７０℃に上昇したとき、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆは残留水の初期温度に係らず約６０℃に上昇する。従って、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが６０℃に上昇したときに、液々熱交換器１０の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判別することも可能である。

然し、噴霧温度センサ１５の設置部より下流側の噴霧用流路９の配管の断熱が不十分で配管温度が低くなっている場合には、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆがある程度上昇したところで液々熱交換器１０からの熱が噴霧温度センサ１５の設置部より下流側の噴霧用流路９の配管に奪われて、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆの上昇が抑さえられ、検出温度Ｔｆが６０℃に上昇するまでにかなり時間がかかってしまう。そして、検出温度Ｔｆが６０℃に上昇したときには、液々熱交換器１０の残留水が７０℃をかなり上回る温度になり、残留水の過度の予熱によるエネルギー浪費を生ずる。

ここで、噴霧温度センサ１５の設置部より下流側の噴霧用流路９の配管温度が低くなっている場合でも、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆは４０℃程度までは比較的早く上昇する。そして、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが４０℃に上昇してから液々熱交換器１０の残留水の温度が７０℃に上昇するまでにかかる時間ｔは、残留水の初期温度が比較的高い図３(ａ)の場合で約５０秒、残留水の初期温度が比較的低い図３(ｂ)の場合で約４０秒になる。噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが４０℃以上になる状態の継続時間が６０秒程度になれば、通常想定される如何なる条件下でも液々熱交換器１０の残留水の温度は７０℃以上になる。

そこで、本実施形態では、Ｓ３のステップでの判別処理において、４０℃に設定された判定温度ＹＴ１と、６０秒に設定された判定時間Ｙｔ１とを用い、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが判定温度ＹＴ１以上になる状態が判定時間Ｙｔ１継続したときに、液々熱交換器１０の残留水の温度が予熱完了温度以上になったと判別して、Ｓ４以下のステップに進むようにしている。これによれば、液々熱交換器１０の残留水が予熱完了温度以上になる前にミスト運転が開始されて、残留水が比較的低温で噴霧ヘッド６から噴出されることを確実に防止できる。また、噴霧温度センサ１５の設置部の下流側の噴霧用流路９の配管温度が低い場合に、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆの上昇が判定温度ＹＴ１を上回る領域で抑えられても、過度の予熱が行われることを有効に防止できる。

また、Ｓ３のステップで液々熱交換器１０の残留水の温度が予熱完了温度以上になったと判別されるまでは、Ｓ９のステップに進み、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが判定温度ＹＴより低く設定される故障判別温度ＹＴ２（例えば、３０℃）にまで上昇しないまま所定時間Ｙｔ２(例えば、５分)経過したか否かを判別する。そして、Ｔｆ＜ＹＴ２のままＹｔ２経過したときは、熱源機４や熱媒弁１２等の故障を生じたと判断し、Ｓ１０のステップで異常停止処理を行う。異常停止処理では、異常を報知し、更に、熱媒弁１２を閉弁すると共に熱源機４を停止する。

ところで、判定温度ＹＴ１を４０℃より低い温度に設定することも可能であるが、余り低く設定すると、夏季等において予熱運転開始前に噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが判定温度ＹＴ１を超えてしまうことがあり、予熱完了時期を判別できなくなる。また、判定温度ＹＴ１を余り高く設定すると、配管温度が低い場合、噴霧温度センサ１５の検出温度Ｔｆが判定温度ＹＴ１に上昇する前に検出温度Ｔｆの上昇が抑えられてしまう。そのため、判定温度ＹＴ１は４０〜５０℃程度に設定することが望ましい。尚、判定時間Ｙｔは、液々熱交換器１０と噴霧温度センサ１５の設置部との間の配管長さに合わせて適切に設定する必要がある。

また、本実施形態では、予熱完了温度を噴霧設定温度に等しい７０℃に設定しているが、これより低く設定することも可能である。但し、予熱完了温度を７０℃以上に設定すれば、ミスト運転停止中に仮に残留水内で雑菌が繁殖しても、ミスト運転開始前に雑菌は加熱殺菌され、衛生的である。従って、噴霧設定温度が７０℃より低く設定される場合でも、予熱完了温度は７０℃以上に設定し、これに応じて判定時間ＹＴと判定時間Ｙｔとを定めることが望ましい。また、Ｓ４のステップで所定時間の予熱完了報知を行うことにより、殺菌時間を確保できる。

また、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分に残留する水は低温のまま噴霧ヘッド６から噴出される可能性が高いが、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分の残留水の量は多くても３０ｃｃ程度であり、２００ｃｃ以上にもなる液々熱交換器１０の残留水と比べて極少量であるため、実用上問題にはならない。尚、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分から排水路を分岐し、ミスト運転終了時に排水路に介設した排水弁を開弁して、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分に残留する水を排水することも考えられる。然し、これではミストサウナ装置の設置時に排水工事が必要になり、作業が面倒になる。そこで、本実施形態では、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分の残留水が極少量で特に問題にならないことから、排水路を省略して設置工事の容易化を図っている。

また、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分の配管長さが長く、この部分の残留水の量が無視できないほど多くなる場合には、浴室暖房機１用の熱媒循環路５と噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分とを抱き合わせれば良い。これによれば、液々熱交換器１０の残留水を予熱する際に、噴霧温度センサ１５の下流側の噴霧用流路９の部分に残留する水を浴室暖房機１用の熱媒循環路５に循環させる熱媒体で予熱できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、噴霧用流路９に液々熱交換器１０の上流側と下流側に位置する第１と第２の２つの噴霧弁１３，１４を介設したが、両噴霧弁１３，１４の何れか一方を省略しても良い。また、上記実施形態では、浴室暖房機１に噴霧ヘッド６と噴霧ユニット１６とを組み合わせたが、浴室暖房機１から分離して噴霧ヘッド６と噴霧ユニット１６とを設けることも可能である。

本発明の実施形態のミストサウナ装置の全体構成を示す模式的断面図。 実施形態のミストサウナ装置で実行する噴霧制御の内容を示すフロー図。 液々熱交換器の残留水の温度と噴霧温度センサの検出温度の変化特性を示すグラフ。

符号の説明

４…熱源機、６…噴霧ヘッド、９…噴霧用流路、１０…液々熱交換器、１１…熱媒循環路、１３，１４…噴霧弁、１５…噴霧温度センサ、１７…噴霧コントローラ。

Claims (1)

1. 熱源機と、噴霧ヘッドと、噴霧ヘッドに連なる噴霧用流路に介設した液々熱交換器とを備え、熱源機から熱媒循環路を介して液々熱交換器に供給される熱媒体により、噴霧ヘッドに供給する水を加熱するようにしたミストサウナ装置であって、噴霧用流路に介設された、閉弁で噴霧ヘッドへの給水を遮断する噴霧弁と、液々熱交換器の下流側の噴霧流路の部分の温度を検出する噴霧温度センサとが設けられているものにおいて、
   噴霧ヘッドからの噴霧を行うミスト運転の開始指令で液々熱交換器への通水を停止したまま熱源機から液々熱交換器への熱媒体の供給を開始した後、噴霧温度センサの検出温度に基づいて液々熱交換器の残留水の温度が所定の予熱完了温度以上に上昇したか否かを判別する判別手段を備え、
   判別手段は、噴霧温度センサの検出温度が予熱完了温度より低く設定される所定の判定温度以上になる状態が所定の判定時間継続したときに液々熱交換器の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判別するように構成され、
   判別手段により液々熱交換器の残留水の温度が予熱完了温度以上に上昇したと判別された後、噴霧弁を開弁させてミスト運転を開始することを特徴とするミストサウナ装置。

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