JP5080139B2 - 給水システム - Google Patents

Description

本発明は、空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる装置に関する。

浴槽内に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置が知られている。特許文献１に、従来技術に係る微細気泡発生装置が開示されている。この微細気泡発生装置は、タンクと、循環水路と、空気導入路を備えている。循環水路は、第１水路と第２水路を備えている。第１水路は、上流端が浴槽に接続されており、下流端がタンクに接続されている。タンクと第１水路の接続部には、第１水路から供給される水をタンク内に噴射する噴射ノズルが設置されている。第１水路には、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプが介装されている。第２水路は、上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続されている。第２水路と浴槽の接続部には減圧ノズル（噴出ノズル）が設置されている。空気導入路には、空気導入路を開閉する空気弁が介装されている。制御装置は、ポンプと空気弁を制御する。

この微細気泡発生装置は、水が貯められている浴槽に空気を溶解している加圧水を供給することによって、浴槽内に微細気泡を発生させる（すなわち、浴槽内の水の中に微細気泡を発生させる）。
この微細気泡発生装置を使用する際には、最初に空気弁を開く。すると、タンク内の水が第２水路を通って浴槽内に流れ込み、タンク内の水位が下がる。それとともに、空気が空気導入路を通ってタンク内に導入される（空気導入ステップ）。
タンク内に空気を導入したら、空気弁を閉じるとともにポンプを作動させる。すると、浴槽内の水が第１水路を通って噴射ノズルに供給される。そして、噴射ノズルからタンク内に勢いよく噴射される。タンク内に噴射された水は、第２水路と減圧ノズルを通って浴槽内に流れ込む。しかしながら、減圧ノズルの水路抵抗は高いので、浴槽内に流れ込む水量は、噴射ノズルからタンク内に噴射される水量に比べて少ない。したがって、タンク内に水が貯まり、タンク内の水位が徐々に上昇する。タンク内の水位が上昇するにつれて、タンク内の圧力が上昇する。タンク内の圧力が上昇すると、タンク内に噴射された水がタンク内を飛翔している間や、噴射された水がタンク内に貯まっている水の水面等に衝突するときに、水の中に空気が溶解する。したがって、タンク内に、空気を溶解している加圧水（以下では、空気溶解加圧水という）が貯まる。上述したように、タンク内に貯まっている空気溶解加圧水の一部は、第２水路と減圧ノズルを通って浴槽内に流れ込む。すなわち、空気溶解加圧水が浴槽に供給される（給水ステップ）。浴槽内に流れ込んだ空気溶解加圧水は、減圧ノズルを通過した時に急激に減圧される。すると、水に溶解していた空気が微細気泡となる。すなわち、浴槽内に多量の微細気泡が発生する。浴槽内に微細気泡が発生すると、浴槽内の水が白濁する。
タンク内の水位が満水に近い水位まで上昇すると、タンク内の空気がほとんど無くなる。そのために、タンク内の水に空気を溶解させることができなくなる。したがって、制御装置は、タンク内の水位が所定水位まで上昇したら、再度、空気導入ステップを実行する。空気導入ステップと給水ステップを交互に繰り返し実行することで、浴槽内に微細気泡を断続的に発生させることができる。

特開２００１−１７０６１８号公報

上述したように、従来の微細気泡発生装置では、第１水路から供給された水を、噴射ノズルから勢いよくタンク内に噴射する。噴射ノズルは、第１水路から供給された水を勢いよくタンク内に噴射するために、口径が絞られている。また、タンク内に水を分散させて噴射するために、タンク内に水を噴射するための水路が分岐している噴射ノズルもある。分岐している水路では、水路の口径がさらに小さくなっている。
第１水路から供給される水の中には、微小な異物等が存在していることがある。したがって、噴射ノズルには、水とともに異物が送り込まれる。上述したように、噴射ノズルの口径は絞られている。したがって、噴射ノズルに異物が送り込まれると、その異物が噴射ノズルで詰まり易い。すなわち、特許文献１の微細気泡発生装置には、噴射ノズルが詰まり易いという問題があった。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、水路の詰まりが発生し難い微細気泡発生装置を提供することを目的とする。

本発明の給水システムは、空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる。この給水システムは、上流端が水供給源に接続可能な第１水路と、熱源機と、微細気泡発生装置を有している。熱源機は、第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、第１水路内の水を加熱する加熱器を備えている。微細気泡発生装置は、第１水路の下流端に接続されているタンクと、第１水路とタンクとの接続部に対向してタンク内に取り付けられている水衝突部材と、熱源機よりも下流側の第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、タンク内に空気を導入する空気導入路と、空気導入路を開閉する空気弁と、上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続可能な第２水路と、第２水路と浴槽の接続部に設置される減圧ノズルを備えている。
なお、「接続」とは、一方の構成物から他方の構成物へ水または空気が流れることが可能な状態にすることをいう。例えば、「一方の構成物と他方の構成物が接続されている」との表現は、「一方の構成物と他方の構成物が物理的に直接接続されており、それらの構成物間を水（または空気）が流れることが可能な状態」のみならず、「一方の構成物と他方の構成物が水路（または空気路）を介して接続されており、それらの構成物間を水（または空気）が流れることが可能な状態」をも含む。

この給水システムでは、ポンプによって送り出された水が第１水路内から直接タンク内に放出される。タンク内に放出された水は、タンク内に取り付けられている水衝突部材に衝突する。すると、水が水衝突部材に衝突するときに、水の中に空気が溶解する。また、水衝突部材に衝突した水は、水衝突部材によって跳ね返されたり、水衝突部材によって案内されることにより、タンク内に散布される。これによって、タンク内で水と空気とが接触する機会が増える。したがって、タンク内を水が飛翔している間にも、水の中に空気が溶解する。また、散布された水がタンク内に溜まっている水の水面に衝突するときにも、水の中に空気が溶解する。したがって、タンク内に空気溶解加圧水が溜まる。したがって、タンク内の空気溶解加圧水が第２水路と減圧ノズルを経て浴槽に供給され、浴槽内に微細気泡が発生する。
この給水システムでは、第１水路とタンクの接続部に噴射ノズルが設けられておらず、第１水路から直接タンク内に水が放出される。したがって、第１水路とタンクとの接続部に異物が詰まることが抑制されている。
なお、上述した給水システムは、第３水路を備えていることが好ましい。第３水路は、一方の端部が、熱源機のポンプよりも下流側であり、微細気泡発生装置のポンプよりも上流側の位置で第１水路に接続されており、他方の端部が浴槽に接続されていることが好ましい。熱源機のポンプが設置されている第１水路から第３水路に水が流れる状態と、熱源機のポンプが設置されている第１水路から微細気泡発生装置のポンプが設置されている第１水路に水が流れる状態とを切り換え可能であることが好ましい。第１水路の上流端をタンクに接続した状態と、第１水路の上流端を水供給源に接続した状態とを切り換え可能であることが好ましい。空気弁を開き、第１水路の上流端をタンクに接続し、熱源機のポンプが設置されている第１水路から第３水路に水が流れる状態として、熱源機のポンプを作動させる空気導入ステップと、空気弁を閉じ、第１水路の上流端を水供給源に接続し、熱源機のポンプが設置されている第１水路から微細気泡発生装置のポンプが設置されている第１水路に水が流れる状態として、熱源機のポンプと微細気泡発生装置のポンプを作動させる水導入ステップを実行することが好ましい。

上述した給水システムでは、水衝突部材の衝突面が、接続部から放出される水の放出軸を回転対称軸とし、接続部側を頂点とする円錐面であることが好ましい。
なお、「接続部から放出される水の放出軸」とは、接続部から水が放出される向きと平行であって接続部における第１水路の開口形状の中心を通る軸である。例えば、第１水路が円筒管によって構成されている場合は、接続部近傍の第１水路（円筒管）の中心軸が、水の放出軸である。
このような構成によれば、水が衝突面に案内されて、タンク内に好適に散布される。したがって、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

上述した給水システムでは、水衝突部材の衝突面に、凹部が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、水が凹部に衝突するときに、水の中に空気が溶解しやすくなる。また、凹部に案内されて散布される水と、円錐面に案内されて散布される水とで、水の飛翔軌道が異なることとなるので、より分散してタンク内に水が散布される。したがって、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

上述した給水システムでは、水衝突部材の衝突面が、接続部から放出される水の放出軸を回転対称軸とし、接続部側を頂点とするとともに、その頂点を通る曲線を前記回転対称軸の周りに回転させた凸状の回転曲面であってもよい。
このような構成によれば、水が衝突面に案内されてタンク内に散布されるときに、水膜状に水が飛翔する。したがって、水と空気との接触面積が増え、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

上述した給水システムでは、水衝突部材の衝突面が、接続部から放出される水の放出軸に対して略垂直な平面であってもよい。
このような構成によれば、水が衝突面に略垂直に衝突するので、衝突の際に空気が溶解しやすくなる。また、衝突面で跳ね返って散布される水と、衝突面に案内されて散布される水とで水の飛翔軌道が異なることとなるので、より分散してタンク内に水が散布される。したがって、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

本発明によると、噴射ノズルを設けないで好適にタンク内に空気溶解加圧水を貯めることができる。したがって、水路が詰まり難い給水システムを提供することができる。

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（特徴１）水衝突部材の衝突面は、接続部から放出される水の放出軸を回転対称軸とし、接続部側を頂点とする円錐面であり、その衝突面には複数の凹部が形成されている。
（特徴２）凹部は、水の放出軸に対して垂直な底面を有している。
（特徴３）凹部の底面は、衝突面と交差している。

本発明の微細気泡発生装置を備えた給水システムの実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、給水システム１００の回路図を示している。図示するように、給水システム１００は、微細気泡発生装置１０と、熱源機７０と、浴槽９０を有している。微細気泡発生装置１０は、浴槽９０及び熱源機７０に接続されている。熱源機７０は、水道水供給源２００に接続されている。微細気泡発生装置１０はユニット化されており、既設の浴槽９０と既設の熱源機７０の間に後から追加することができる。

（微細気泡発生装置１０の構成）
微細気泡発生装置１０は、タンク１２と、第１水路１８と、空気導入路２６と、第２水路３２と、排水路３８と、分岐水路４２と、制御装置５０を備えている。

タンク１２は、内部に水を貯めることができる。タンク１２の上部に、第１水路１８の下流端と空気導入路２６の下流端が接続されている。タンク１２の下部には、第２水路３２の上流端が接続されている。
タンク１２の内部には、タンク１２の上面から下方に伸びる水位電極１４ａ、１４ｂが設置されている。水位電極１４ａは、水位電極１４ｂに比べて長い。図示していないが、水位電極１４ａ、１４ｂは、制御装置５０と電気的に接続されている。水位電極１４ａ、１４ｂは、タンク１２内に貯まっている水の水面に接触すると、制御装置５０に信号を出力する。

図２は、タンク１２と第１水路１８の接続部１８ａ近傍の拡大断面図を示している。図示するように、タンク１２と第１水路１８の接続部１８ａは、第１水路１８の下流端がタンク１２内に開口した水放出口となっている。タンク１２の内部には、タンク１２と第１水路１８の接続部１８ａと対向する位置に、水衝突部材１５が固定されている。水衝突部材１５は、真鍮からなる部材である。図３は、水衝突部材１５の斜視図を示している。図２、図３に示すように、水衝突部材１５は、衝突体１６と、衝突体１６から延出されている２つの平板体１７を有している。各平板体１７には、貫通孔１７ａが形成されている。図２に示すように、タンク１２内には、タンク１２の上面から下方に伸びる２つの取り付け部材９２が設置されている。各貫通孔１７ａには、各取り付け部材９２の先端が挿通されている。水衝突部材１５は、ナット９４によって取り付け部材９２の先端に固定されている。これによって、水衝突部材１５は、接続部１８ａと対向する位置に固定されている。
衝突体１６は、接続部１８ａから放出された水が衝突する衝突面１６ａを備えている。衝突面１６ａは、円錐面である。図２及び図３に示す直線９６は、接続部１８ａ近傍の第１水路１８の中心軸（第１水路１８を構成する円筒管の中心軸）を示している。接続部１８ａからは、水の放出形状が中心軸９６を中心とした対称形状となるように、水が放出される。すなわち、中心軸９６は、接続部１８ａから放出される水の放出軸である。水衝突部材１５は、衝突面１６ａ（すなわち、円錐面）の頂点１６ｂが接続部１８ａ側に位置し、衝突面１６ａの回転対称軸（すなわち、円錐面の回転対称軸）が中心軸９６と略一致するように取り付けられている。衝突体１６の外周部の直径（図２の距離Ｘ１）は、約２０ｍｍである。また、衝突体１６の高さ（平板体１７の上面からの高さ、図２の距離Ｙ１）は、約１０ｍｍである。また、衝突体１６は、衝突体１６と接続部１８ａの間の距離（図２の距離Ｙ２）が約１０ｍｍとなるように設置されている。
衝突面１６ａには、複数の凹部１６ｃが形成されている。各凹部１６ｃは、中心軸９６と平行な壁面１６ｄと、中心軸９６に対して垂直な底面１６ｅを備えている。
図３に示すように、衝突体１６の外周部には、中心軸９６と平行に伸びる溝１６ｆが形成されている。

図１に示すように、第１水路１８は、上流端が切換弁２０に連結されており、下流端がタンク１２に接続されている。後に詳述するが、第１水路１８の上流端は、給水システム１００の各部の弁を切り替えることによって、水供給源（浴槽９０または後述する水道水供給源２００）に接続される。第１水路１８のポンプ２２下流側は、内径が６ｍｍの円筒管（水道管）により構成されている。
図２に示すように、第１水路１８を構成する円筒管の下流端近傍（接続部１８ａの近傍）は、略直線状となっている。すなわち、接続部１８ａ近傍においては、第１水路１８の断面積が一定（内径６ｍｍ）となっている。
図１に示すように、第１水路１８には、ポンプ２２が介装されている。ポンプ２２は、第１水路１８内の水を下流側へ送り出す。図示していないが、ポンプ２２は、制御装置５０と電気的に接続されている。ポンプ２２の作動は、制御装置５０によって制御される。
第１水路１８のポンプ２２の下流側には、逆止弁２４が介装されている。逆止弁２４は、第１水路１８内の水及び空気が逆流することを阻止する。

空気導入路２６は、上流端が大気に開放されており、下流端がタンク１２の上部に接続されている。空気導入路２６は、タンク１２内に空気を導入する。
空気導入路２６には、空気逆止弁３０が介装されている。空気逆止弁３０は、空気導入路２６内を空気が逆流することを阻止する。
空気導入路２６の空気逆止弁３０の下流側には、空気弁２８が介装されている。空気弁２８は、空気導入路２６を開閉する。図示していないが、空気弁２８は制御装置５０と電気的に接続されている。空気弁２８の開閉は、制御装置５０によって制御される。

第２水路３２は、上流端がタンク１２の下部に接続されており、下流端が浴槽９０に接続されている。
第２水路３２の途中には、排水路３８が接続されている。
排水路３８との接続部より下流側の第２水路３２には、給水弁３４が介装されている。給水弁３４は、第２水路３２を開閉する。図示していないが、給水弁３４は制御装置５０と電気的に接続されている。給水弁３４の開閉は、制御装置５０によって制御される。
第２水路３２と浴槽９０との接続部には、減圧ノズル３６が設置されている。減圧ノズル３６は、第２水路３２から供給される水を浴槽９０内に放出する。減圧ノズル３６は、水路抵抗が高い。

排水路３８は、上流端が第２水路３２の途中に接続されており、下流端が切換弁４０に連結されている。

分岐水路４２は、水路４２ａと、水路４２ａから分岐した水路４２ｂ、４２ｃを備えている。水路４２ａの端部は、浴槽９０に接続されている。水路４２ｂの端部は、切換弁２０に連結されている。水路４２ｃの端部は、切換弁４０に連結されている。
水路４２ｃには、逆止弁４４が介装されている。逆止弁４４は、水路４２ｃ内の水が切換弁４０側に流れることを許容し、分岐水路４２の分岐部側に流れることを阻止する。

切換弁２０には、第１水路１８の上流端と、分岐水路４２（水路４２ｂ）の端部と、後述する循環水路７２の下流端が連結されている。切換弁２０は、循環水路７２から第１水路１８に水が流れる状態（すなわち、循環水路７２と第１水路１８とを接続した状態）と、循環水路７２から水路４２ｂに水が流れる状態（すなわち、循環水路７２と水路４２ｂとを接続した状態）とを切り替える。図示していないが、切換弁２０は、制御装置５０と電気的に接続されている。切換弁２０の切換えは、制御装置５０によって制御される。

切換弁４０には、排水路３８の下流端と、分岐水路４２（水路４２ｃ）の端部と、循環水路７２の上流端が連結されている。切換弁４０は、排水路３８から循環水路７２に水が流れる状態（すなわち、排水路３８と循環水路７２とを接続した状態）と、水路４２ｃから循環水路７２に水が流れる状態（すなわち、水路４２ｃと循環水路７２とを接続した状態）とを切り替える。図示していないが、切換弁４０は、制御装置５０と電気的に接続されている。切換弁４０の切換えは、制御装置５０によって制御される。

上述したように、制御装置５０は、水位電極１４ａ、１４ｂ、ポンプ２２、空気弁２８、給水弁３４及び切換弁２０、４０と電気的に接続されている。図示していないが、制御装置５０は、後に詳述する熱源機７０の、ポンプ７４、注水弁８２及び加熱器７６、８０とも電気的に接続されている。また、制御装置５０は、図示していない入力装置とも電気的に接続されている。給水システム１００のユーザが入力装置を操作することで、制御装置５０に制御信号が入力される。制御装置５０は、入力装置から入力される制御信号と、水位電極１４ａ、１４ｂから入力される信号に応じて、ポンプ２２、空気弁２８、給水弁３４、切換弁２０、４０、ポンプ７４、注水弁８２及び加熱器７６、８０を制御する。

（熱源機７０の構成）
熱源機７０は、循環水路７２と、注水路７８を備えている。

循環水路７２は、上流端が切換弁４０に連結されており、下流端が切換弁２０に連結されている。
循環水路７２の途中には、注水路７８が接続されている。
注水路７８との接続部より下流側の循環水路７２には、ポンプ７４が介装されている。ポンプ７４は、循環水路７２内の水を下流側へ送り出す。図示していないが、ポンプ７４は、制御装置５０と電気的に接続されている。ポンプ７４の作動は、制御装置５０によって制御される。
循環水路７２のポンプ７４の下流側には、加熱器７６が設置されている。加熱器７６は、循環水路７２内を流れる水を加熱する。図示していないが、加熱器７６は、制御装置５０と電気的に接続されている。加熱器７６の作動は、制御装置５０によって制御される。

注水路７８は、上流端が水道水供給源２００に接続されており、下流端が循環水路７２の途中に接続されている。
注水路７８には、加熱器８０が設置されている。加熱器８０は、注水路７８内を流れる水を加熱する。図示していないが、加熱器８０は、制御装置５０と電気的に接続されている。加熱器８０の作動は、制御装置５０によって制御される。
注水路７８の加熱器８０の下流側には、注水弁８２が介装されている。注水弁８２は、注水路７８を開閉する。図示していないが、注水弁８２は制御装置５０と電気的に接続されている。注水弁８２の開閉は、制御装置５０によって制御される。

（給水システム１００の動作）
次に、給水システム１００の動作について説明する。給水システム１００が待機状態にある場合には、タンク１２内には、水位電極１４ｂが水面に接触する水位まで水が貯まっている。ユーザが入力装置で所定の操作を行うと、制御装置５０に微細気泡供給運転の実行を指示する制御信号が入力される。制御装置５０は、その制御信号の入力を受けると、図４のフローチャートを実行する。

制御装置５０は、図４に示すように、ステップＳ２、Ｓ４で構成される足し湯運転を実行する。
図１は、ステップＳ２（空気導入ステップ）を実行中の給水システム１００の状態を示しており、図１中の矢印は空気導入ステップ実行時の水の流れを示している。空気導入ステップでは、制御装置５０は、以下の状態に給水システム１００の各部を制御する。
・ポンプ２２：停止
・空気弁２８：開
・給水弁３４：閉
・切換弁２０：循環水路７２と分岐水路４２とを接続している状態
・切換弁４０：排水路３８と循環水路７２とを接続している状態
・加熱器７６：停止
・加熱器８０：停止
・ポンプ７４：作動
・注水弁８２：閉

図１に示すように、空気導入ステップでは、タンク１２から、第２水路３２、排水路３８、循環水路７２及び分岐水路４２（水路４２ｂ、水路４２ａ）を経て浴槽９０に到達する排水流路が形成される。空気導入ステップでは、熱源機７０のポンプ７４が排水流路（循環水路７２）内の水を下流側へ送り出すので、タンク１２内の水は排水流路を流れて浴槽９０に排出される。
すなわち、タンク１２内の水は、第２水路３２へ流れる。第２水路３２では、給水弁３４が閉じているので、水は第２水路３２から排水路３８へ流れる。切換弁４０は排水路３８と循環水路７２を接続しているので、水は排水路３８から循環水路７２へ流れる。注水弁８２が閉じているので、水は循環水路７２内を切換弁２０に向かって流れる。切換弁２０は循環水路７２と分岐水路４２（水路４２ｂ）を接続しているので、水は循環水路７２から水路４２ｂへ流れる。水路４２ｃは切換弁４０によって端部が閉じられているので、水は水路４２ｂから水路４２ａへ流れ、浴槽９０に供給される。

空気導入ステップでは、空気弁２８が開いている。タンク１２内の圧力は、水位の低下ととともに減少する。タンク１２内の圧力が大気圧以下となると、空気導入路２６を通ってタンク１２内に空気が流入する。したがって、タンク１２内の水面より上側は、略大気圧の空気で満たされる。

制御装置５０は、タンク１２内の水位が、水位電極１４ａが水面と非接触となる水位となるまで空気導入ステップを継続する。上述したように、給水システム１００では、熱源機７０のポンプ７４がタンク１２内の水を排出するポンプとして作動するので、タンク１２内の水は比較的高速で排出される。

ステップＳ２が終了すると、図４に示すように、制御装置５０はステップＳ４（注水ステップ）を実行する。図５は、注水ステップを実行中の給水システム１００の状態を示しており、図５中の矢印は注水ステップ実行時の水の流れを示している。注水ステップでは、制御装置５０は、以下の状態に給水システム１００の各部を制御する。
・ポンプ２２：作動
・空気弁２８：閉
・給水弁３４：開
・切換弁２０：循環水路７２と第１水路１８とを接続している状態
・切換弁４０：分岐水路４２と循環水路７２とを接続している状態
・加熱器７６：停止
・加熱器８０：作動
・ポンプ７４：作動
・注水弁８２：開

図５に示すように、注水ステップでは、水道水供給源２００から、注水路７８、循環水路７２、第１水路１８、タンク１２及び第２水路３２を経て、浴槽９０に到達する注水流路が形成される。注水ステップでは、水道水供給源２００から水の供給圧力が加わるとともに、ポンプ７４とポンプ２２が注水流路（循環水路７２、第１水路１８）内の水を下流側へ送り出す。したがって、水道水供給源２００から供給される水は、注水流路を流れて浴槽９０に供給される。
すなわち、注水弁８２が開いているので、水道水供給源２００から注水路７８内に水が流入する。注水路７８に流入した水は、循環水路７２へ流れる。循環水路７２の上流端は、切換弁４０によって分岐水路４２（水路４２ｃ）に接続されているが、水路４２ｃは逆止弁４４によって逆流が阻止されている。したがって、水は循環水路７２内を切換弁２０へ向かって流れる。切換弁２０は循環水路７２と第１水路１８を接続しているので、水は循環水路７２から第１水路１８へ流れる。そして、第１水路１８の下流端（接続部１８ａ）からタンク１２内に放出される。タンク１２内での水の動きについては後に詳述するが、タンク１２内に放出された水は第２水路３２へ流れる。給水弁３４が開いており、排水路３８の下流端が切換弁４０によって閉じられているので、水は第２水路３２内を下流側へ流れる。そして、減圧ノズル３６から浴槽９０内へ水が放出される。

上述したように、水道水供給源２００から供給される水は、水道水供給源２００からの水の供給圧力と、ポンプ７４、ポンプ２２が水を送り込む圧力によってタンク１２へ送られる。したがって、接続部１８ａからタンク１２内に高い流速で水が放出される。このとき、空気弁２８は閉じているので、タンク１２は第２水路３２を除いて密閉されている。タンク１２内の水は第２水路３２を経て減圧ノズル３６から浴槽９０内へ放出されるが、上述したように、減圧ノズル３６の水路抵抗は高い。したがって、減圧ノズル３６から浴槽９０内に放出される水量よりも、接続部１８ａからタンク１２内に放出される水量の方が多くなる。これによって、タンク１２内に水が貯まり、タンク１２内の圧力が高圧となる。
また、接続部１８ａからタンク１２内に放出される水は、衝突部材１５（衝突体１６）に衝突する。図６は、衝突体１６に衝突する水の流れの説明図であり、図３のＶＩ−ＶＩ線における衝突体１６の断面図を示している。矢印１１０に示すように、接続部１８ａから衝突体１６に向かって水が放出され、水が衝突体１６に衝突する。すなわち、水が衝突面１６ａまたは凹部１６ｃに衝突する。このとき、水の中に空気が巻き込まれて、水の中に空気が溶解する。また、衝突面１６ａに水が衝突すると、矢印１１２に示すように衝突面１６ａ上を水が流れる。衝突面１６ａ上を外周部まで流れた水は、外周部からタンク１２の下方へ流れ落ちる。外周部に到達した水の一部は、衝突体１６の外周部の溝１６ｆに案内されて、矢印１１３に示すように衝突体１６から流れ落ちる。また、外周部で溝１６ｆに案内されない水は、矢印１１４に示すように衝突面１６ａに沿って流れ落ちる。すなわち、衝突体１６の外周部に到達した水が流れ落ちる方向が、外周部の溝１６ｆによって案内されるか否かによって異なることとなる。したがって、外周部から流れ落ちる水は、分散してタンク１２内に散布される。また、衝突面１６ａ上を流れて平板体１７（図３参照）へ流れた水は、平板体１７の端部から下方へ流れ落ちる。また、凹部１６ｃには、矢印１１０に示すように接続部１８ａから放出された水や、矢印１１２に示すように衝突面１６ａ上を流れた水が流入する。凹部１６ｃに流入した水は、矢印１１６に示すように流れ、タンク１２内に散布される。以上に説明したように、衝突体１６に衝突した水は、種々のルートを通ってタンク１２内に散布される。したがって、タンク１２内に分散して水が散布される。衝突体１６に衝突してタンク１２内に散布された水は、タンク１２内を飛翔している間に空気と接触する。このときにも、水の中に空気が溶解する。上述したように、タンク１２内に分散して水が散布されるので、水が空気と接触する機会が増大する。したがって、より多くの空気が水の中に溶解する。また、タンク１２内に散布された水がタンク１２の内壁またはタンク１２内に貯まっている水の水面に衝突するときにも、水の中に空気が溶解する。したがって、タンク１２内に空気を溶解している空気溶解加圧水が貯まる。
タンク１２内に貯まっている空気溶解加圧水は、第２水路３２と減圧ノズル３６を介して浴槽９０内に放出される。浴槽９０内に放出された空気溶解加圧水は、減圧ノズル３６を通過した瞬間に急激に減圧される。すると、水に溶解していた空気が、直径２０μｍ程度の微細気泡となる。すなわち、浴槽９０内に多量の微細気泡が発生し、水が白濁する。
また、浴槽９０に供給される水は、注水路７８内を流れるときに加熱器８０によって加熱されている。したがって、浴槽９０には温水が供給される。

上述したように、注水ステップでは、減圧ノズル３６から浴槽９０内に放出される水量よりも、接続部１８ａからタンク１２内に放出される水量の方が多い。したがって、タンク１２内の水位は、注水ステップを実行している間に徐々に上昇する。制御装置５０は、タンク１２内の水位が、水位電極１４ｂが水面と接触する水位となるまで注水ステップを継続する。
なお、水位電極１４ｂは、水衝突部材１５よりも下方まで伸びている。したがって、注水ステップの終了時に、水衝突部材１５は水面より上側に位置している。したがって、注水ステップの実行中に水衝突部材１５が水没してしまうことがない。注水ステップの実行中は、常に、接続部１８ａから放出された水が水衝突部材１５に衝突する。

足し湯運転が終了すると、図４に示すように、制御装置５０はステップＳ６、Ｓ８で構成される循環運転を実行する。

ステップＳ６では、制御装置５０は、ステップＳ２と同様にして空気導入ステップを実行する。これによって、タンク１２内に空気が導入される。

ステップＳ６が終了すると、制御装置５０はステップＳ８（給水ステップ）を実行する。図７は、給水ステップ実行中の給水システム１００の状態を示しており、図７中の矢印は給水ステップ実行時の水の流れを示している。給水ステップでは、制御装置５０は、以下の状態に給水システム１００の各部を制御する。
・ポンプ２２：作動
・空気弁２８：閉
・給水弁３４：開
・切換弁２０：循環水路７２と第１水路１８とを接続している状態
・切換弁４０：分岐水路４２と循環水路７２とを接続している状態
・加熱器７６：停止
・加熱器８０：停止
・ポンプ７４：作動
・注水弁８２：閉

図７に示すように、給水ステップでは、浴槽９０から、分岐水路４２（水路４２ａ、４２ｃ）、循環水路７２、第１水路１８、タンク１２及び第２水路３２を経て浴槽９０に到達する給水流路が形成される。給水ステップでは、ポンプ７４とポンプ２２が給水流路（循環水路７２、第１水路１８）内の水を下流側へ送り出す。したがって、浴槽９０内の水が給水流路の上流端（水路４２ａ）に導入され、給水流路の下流端（第２水路３２）から浴槽９０に戻される。
すなわち、浴槽９０内の水は、分岐水路４２（水路４２ａ）へ流れる。水路４２ｂは切換弁２０によって端部が閉じられているので、水は水路４２ａから水路４２ｃへ流れる。切換弁４０が水路４２ｃと循環水路７２を接続しているので、水は水路４２ｃから循環水路７２へ流れる。注水弁８２が閉じているので、水は循環水路７２内を切換弁２０に向かって流れる。切換弁２０が循環水路７２と第１水路１８を接続しているので、水は循環水路７２から第１水路１８へ流れる。そして、第１水路１８の下流端（接続部１８ａ）からタンク１２内に放出される。タンク１２内に放出された水は第２水路３２へ流れる。給水弁３４が開いており、排水路３８の下流端が切換弁４０によって閉じられているので、水は第２水路３２内を下流側へ流れる。そして、減圧ノズル３６から浴槽９０内へ水が放出される。

給水ステップでは、注水ステップと同様にして、タンク１２内に空気溶解加圧水が貯まる。したがって、浴槽９０内に多量の微細気泡が発生し、水が白濁する。制御装置５０は、タンク１２内の水位が、水位電極１４ｂが水面と接触する水位となるまで給水ステップを継続する。

制御装置５０は、循環運転を３回実行すると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、足し湯運転（ステップＳ１２、Ｓ１４）を実行する。

ステップＳ１２、Ｓ１４の足し湯運転は、ステップＳ２、Ｓ４の足し湯運転と同様にして行う。ステップＳ１２、Ｓ１４で足し湯運転を実行することで、給水システム１００の水路内がクリーニングされる。すなわち、循環運転の実行時には、浴槽９０から供給される水が給水システム１００の水路内を流れる。したがって、循環運転の終了後には、給水システム１００の水路内に異物等が残存していることが多い。循環運転の終了後に、足し湯運転（注水ステップ）を実行し、水道水供給源２００から供給される水を水路内に流すことで、給水システム１００の水路内をクリーニングすることができる。

以上に説明したように、本実施例の微細気泡発生装置１０は、第１水路１８とタンク１２との接続部１８ａに対向してタンク１２内に取り付けられている水衝突部材１５を備えている。接続部１８ａから放出された水が水衝突部材１５に衝突するので、水の中に好適に空気を溶解させることができる。したがって、水路の断面積が小さい噴射ノズル等を接続部１８ａに設置することなく、浴槽９０内に微細気泡を発生させることができる。

また、上述した微細気泡発生装置１０では、第１水路１８の断面積が、タンク１２との接続部１８ａ近傍において一定である。したがって、接続部１８ａに異物が詰まり難い。

また、上述した微細気泡発生装置１０では、第１水路１８のうちの断面積が最も小さい部分での直径が５ｍｍ以上となっている。したがって、第１水路１８（すなわち、接続部１８ａ）が詰まることがほとんど無い。

また、上述した微細気泡発生装置１０では、第１水路１８がタンク１２の上面に接続されている。したがって、接続部１８ａから水が垂直下方に放出され、水衝突部材１５に衝突した水が四方に均等に散布される。したがって、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

また、上述した微細気泡発生装置１０では、水衝突部材１５の衝突面１６ａが、接続部１８ａから放出される水の放出軸９６を回転対称軸とし、接続部１８ａ側を頂点とする円錐面に形成されている。したがって、水が衝突面１６ａに案内されて、タンク１２内に好適に散布される。したがって、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

また、上述した微細気泡発生装置１０では、水衝突部材１５の衝突面１６ａに、凹部１６ｃが形成されている。したがって、水が凹部１６ｃに衝突するときに、水の中に空気が溶解し易い。また、凹部１６ｃに案内されて散布される水と、衝突面１６ａ（円錐面）に案内されて散布される水とで、水の飛翔軌道が異なるので、より分散してタンク１２内に水が散布される。したがって、効率的に水の中に空気を溶解させることができる。

なお、水衝突部材１５の衝突面１６ａは、図８に示すような形状であってもよい。図８の水衝突部材１５では、衝突面１６ａが、接続部１８ａから放出される水の放出軸９６を回転対称軸とし、接続部１８ａ側を頂点とするとともに、その頂点を通る曲線を放出軸９６周りに回転させた凸状の回転曲面に形成されている。この場合、衝突体１６の外周部の直径（図８の距離Ｘ２）が約１５ｍｍであり、衝突体１６の高さ（図８の距離Ｙ３：なお、図８の距離Ｙ４は平板体１７の厚みである）が約１５ｍｍであることが好ましい。
この水衝突部材１５では、矢印１１８に示すように接続部１８ａから放出された水が、衝突面１６ａで跳ね返され難い。したがって、多くの水が、矢印１２０に示すように衝突面１６ａ上を流れる。衝突面１６ａ上を流れた水は、衝突面１６ａの外周部から矢印１２２に示すように散布される。衝突面１６ａ上に凹凸がないので、衝突面１６ａの外周部から水膜状に水が散布される。このように水が散布されると、水と空気との接触面積が増える。したがって、水の中に空気が溶解しやすくなる。

また、水衝突部材１５の衝突面１６ａは、図９、図１０に示すような形状であってもよい。図９、図１０の水衝突部材１５では、衝突面１６ａが、接続部１８ａから放出される水の放出軸９６に対して略垂直な平面に形成されている。この場合、衝突体１６の外周部の直径（図１０の距離Ｘ３）が約２０ｍｍであり、衝突体１６の高さ（図１０の距離Ｙ５：なお、図１０の距離Ｙ６は平板体１７の厚みである）が約５ｍｍであることが好ましい。なお、衝突面１６ａには、凹凸が形成されていることが好ましい。衝突面１６ａに凹凸が形成されていると、衝突面１６ａに衝突した水が凹凸部で跳ね返るので、水がより分散してタンク１２内に散布される。図９及び図１０の水衝突部材１５では、衝突面１６ａに、衝突面１６ａの中心から外周に向かって伸びる放射状の溝１６ｇが形成されている。
図１０に示すように、この水衝突部材１５では、矢印１２４に示すように接続部１８ａから放出された水が、衝突面１６ａに略垂直に衝突する。したがって、水が衝突面１６ａに衝突したときに、水の中に空気が溶解し易い。また、衝突面１６ａに衝突した水が跳ね返り易い。特に、衝突面１６ａに溝１６ｇが形成されているので、衝突面１６ａに衝突した水は、分散してタンク１２内に散布される。また、衝突面１６ａに衝突した水の一部は、矢印１２６に示すように衝突面１６ａ上を外周部に向かって流れ、矢印１２８に示すようにタンク１２内に散布される。このとき、溝１６ｇによって衝突面１６ａ上の水の流れが案内されるので、より強い勢いで水がタンク１２内に散布される。したがって、散布された水がタンク１２の内壁やタンク１２内に貯まっている水の水面に衝突するときに、より多くの空気が水の中に溶解する。

なお、図３に示す水衝突部材１５の外周部に中心軸９６と平行に形成された溝１６ｆは、図８及び図９に示す水衝突部材１５に形成しても良い。このように、溝１６ｆを形成しても、水の中に空気を好適に溶解させることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

空気導入ステップ実行時の給水システム１００の系統図。 接続部１８ａ近傍の拡大断面図。 水衝突部材１５の斜視図。 微細気泡供給運転のフローチャート。 注水ステップ実行時の給水システム１００の系統図 図３のＶＩ−ＶＩ線における水衝突部材１５の断面図。 給水ステップ実行時の給水システム１００の系統図。 図６の断面図に対応する断面における第１の変形例の水衝突部材１５の断面図。 第２の変形例の水衝突部材１５の斜視図。 図９のＸ−Ｘ線における第２の変形例の水衝突部材１５の断面図。

符号の説明

１０：微細気泡発生装置
１２：タンク
１５：水衝突部材
１６：衝突体
１６ａ：衝突面
１６ｂ：頂点
１６ｃ：凹部
１６ｄ：壁面
１７：平板体
１８：第１水路
１８ａ：接続部
２２：ポンプ
２６：空気導入路
２８：空気弁
３２：第２水路
３４：給水弁
３６：減圧ノズル
３８：排水路
４２：分岐水路
５０：制御装置
７０：熱源機
７２：循環水路
７４：ポンプ
７６：加熱器
７８：注水路
８０：加熱器
８２：注水弁
９０：浴槽
９６：中心軸
１００：給水システム

Claims (5)

1. 空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる給水システムであって、
   上流端が水供給源に接続可能な第１水路と、熱源機と、微細気泡発生装置を有しており、
   熱源機は、
   第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、
   第１水路内の水を加熱する加熱器、
   を備えており、
   微細気泡発生装置は、
   第１水路の下流端に接続されているタンクと、
   第１水路とタンクとの接続部に対向してタンク内に取り付けられている水衝突部材と、
   熱源機よりも下流側の第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、
   タンク内に空気を導入する空気導入路と、
   空気導入路を開閉する空気弁と、
   上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続可能な第２水路と、
   第２水路と浴槽の接続部に設置される減圧ノズル、
   を備えており、
   一方の端部が、熱源機のポンプよりも下流側であり、微細気泡発生装置のポンプよりも上流側の位置で第１水路に接続されており、他方の端部が浴槽に接続されている第３水路を備えており、
   熱源機のポンプが設置されている第１水路から第３水路に水が流れる状態と、熱源機のポンプが設置されている第１水路から微細気泡発生装置のポンプが設置されている第１水路に水が流れる状態とを切り換え可能であり、
   第１水路の上流端をタンクに接続した状態と、第１水路の上流端を水供給源に接続した状態とを切り換え可能であり、
   空気弁を開き、第１水路の上流端をタンクに接続し、熱源機のポンプが設置されている第１水路から第３水路に水が流れる状態として、熱源機のポンプを作動させる空気導入ステップと、
   空気弁を閉じ、第１水路の上流端を水供給源に接続し、熱源機のポンプが設置されている第１水路から微細気泡発生装置のポンプが設置されている第１水路に水が流れる状態として、熱源機のポンプと微細気泡発生装置のポンプを作動させる水導入ステップ、
   を実行することを特徴とする給水システム。
2. 水衝突部材の衝突面が、接続部から放出される水の放出軸を回転対称軸とし、接続部側を頂点とする円錐面であることを特徴とする請求項１に記載の給水システム。
3. 水衝突部材の衝突面に、凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の給水システム。
4. 空気を溶解している加圧水を浴槽に供給し、溶解空気から得られる微細気泡を浴槽内で発生させる給水システムであって、
   上流端が水供給源に接続可能な第１水路と、熱源機と、微細気泡発生装置を有しており、
   熱源機は、
   第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、
   第１水路内の水を加熱する加熱器、
   を備えており、
   微細気泡発生装置は、
   第１水路の下流端に接続されているタンクと、
   第１水路とタンクとの接続部に対向してタンク内に取り付けられている水衝突部材と、
   熱源機よりも下流側の第１水路に介装されており、第１水路内の水を下流側へ送り出すポンプと、
   タンク内に空気を導入する空気導入路と、
   空気導入路を開閉する空気弁と、
   上流端がタンクに接続されており、下流端が浴槽に接続可能な第２水路と、
   第２水路と浴槽の接続部に設置される減圧ノズル、
   を備えており、
   水衝突部材の衝突面が、接続部から放出される水の放出軸を回転対称軸とし、接続部側を頂点とするとともに、その頂点を通る曲線を前記回転対称軸の周りに回転させた凸状の回転曲面であることを特徴とする給水システム。
5. 水衝突部材の衝突面が、接続部から放出される水の放出軸に対して略垂直な平面であることを特徴とする請求項１に記載の給水システム。

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