JP5114446B2 - 微細気泡発生浴槽 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽内で湯水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生浴槽に関する。

浴槽内の湯水をポンプによって循環させながら、浴槽から取り出した湯水を気体溶解装置に送り込み、空気を溶解させ、空気の溶解した湯水を浴槽内に送り出す微細気泡発生浴槽が知られている。微細気泡発生浴槽では、湯水に溶解した空気が浴槽内で析出し、湯水中に微細気泡が発生する。微細気泡は、浴槽内の湯水を白濁させ、牛乳風呂のような趣を与え、また、肌の保湿効果などがあり、温泉に匹敵する入浴の効能をもたらす。本出願人もこれまでに微細気泡発生浴槽について数多くの提案をし、また、実際に提供してきている。

ところで、下記特許文献１に記載した、本出願人が提案するような微細気泡発生浴槽では、湯水の循環を行うポンプは常時運転されるのが一般的である。このため、白濁、肌の保湿効果などの効能に要求される以上のものが得られても、ポンプは運転し続けるので、無駄な消費電力が大きくなっていることが指摘される。

また、たとえばポンプの駆動電圧を回転数などに応じて制御することによって、ポンプに備えたモータの特性に起因するポンプの個体のばらつきを低減させることは可能であるが、浴槽を設置する環境の違いや、湯水の噴射口の径などをはじめとする微細気泡発生浴槽の全体におけるばらつきは、そのようなポンプの運転制御によって低減させることはできない。このため、入浴により得られる効能が安定して実現されにくいおそれがあることが指摘される。

特開２００７−３１３４６４号公報

そこで、本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、消費電力を抑えるとともに、白濁、肌の保湿効果などの効能を安定して実現することのできる微細気泡発生浴槽を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。

第１の発明は、浴槽内の湯水をポンプによって吸い込み、循環させながら、気体溶解装置において湯水に空気を溶解させ、空気の溶解した湯水を浴槽内に送り返し、湯水に溶解した空気が圧力の低下により析出して湯水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生浴槽において、ポンプの動作を制御する制御部を備え、制御部には、ポンプの定常運転に対応する定常モードが設定され、定常モードでは、湯水中の溶存酸素濃度の時間による減少挙動と、湯水中の溶存酸素濃度の最低値とがあらかじめ設定され、湯水中の溶存酸素濃度が最低値を超えた後、制御部は、ポンプを停止させ、または湯水中に新たな微細気泡がほとんど発生しない状態にポンプの動作を変更させ、ポンプによる湯水の循環量をゼロまたはほぼゼロにし、湯水中の溶存酸素濃度が最低値にまで低減される時間が経過した後には、制御部は、ポンプを作動させ、湯水の循環を行わせることを特徴としている。

第２の発明は、上記第１の発明の特徴において、制御部には、また、ポンプの運転開始時に対応する起動モードも設定され、起動モードでは、ポンプによる湯水の循環量が、定常モードよりも大きく設定されていることを特徴としている。

上記第１の発明によれば、制御部は、定常モードでは、あらかじめ設定された、湯水中の溶存酸素濃度の時間による減少挙動と、湯水中の溶存酸素濃度の最低値とに基づいてポンプによる湯水の循環量を変化させるので、白濁、肌の保湿効果などの要求される効能に対応して微細気泡が浴槽内の湯水中に存在しているときはポンプを停止または実質的に停止状態にすることができる。このため、ポンプの常時運転が解消され、無駄な消費電力を十分に削減することができる。また、効能に対応する十分な微細気泡が、定常状態において浴槽内の湯水中に存在し、入浴により得られる上記効能が安定して実現される。

上記第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、制御部は、起動モードでは、浴槽内の湯水中に発生させる微細気泡の気泡量を急速に増加させ、白濁、肌の保湿効果などの入浴の効能が得られる定常状態に早く到達させることができる。待ち時間が短くなり、入浴者の満足度が高まる。

本発明の微細気泡発生浴槽の一実施形態を示した構成図である。 図１に示した制御部によるポンプの動作制御の原理について示したグラフである。

図１に示した微細気泡発生浴槽１において、湯水２を貯留する浴槽３は、側面部に湯水の吸込口４と吐出口５を備えている。浴槽３は、また、上面部を形成するフランジ部６に空気吸込口７を備えている。浴槽３の吸込口４は、配水管８を介してポンプ９の吸い込み側９ａに接続されている。ポンプ９の吐出側９ｂは、流入管１０を介して気体溶解装置１１の吸い込み側である噴射口１１ａに接続されている。気体溶解装置１１の吐出側である流出口１１ｂは、流出管１２を介して圧力開放部となるベンチュリ１３の一端に接続され、ベンチュリ１３の他端は、配水管１４を介して吐出口５に接続されている。空気吸込口７は、空気配管１５を介して流入管１０に連通している。空気配管１５の途中には逆止弁１６が設けられている。

微細気泡発生浴槽１では、ポンプ９の作動によって浴槽３内の湯水２を吸込口４から吸い込み、配水管８および流入管１０を通じて気体溶解装置１１に送り出す。気体溶解装置１１において湯水２は、噴射口１１ａから気体溶解装置１１に備えたタンク内に噴出し、タンク内に貯留していた空気または空気吸込口７から吸い込まれる浴室内の空気と混合され、湯水２中に空気が溶解する。所定の濃度に空気が溶解した湯水２は、流出口１１ｂから流出し、流出管１２および配水管１４を経て吐出口５から浴槽３内に送り出される。空気が溶解した湯水２は、浴槽３内に貯留する湯水２と混合され、このときまたはベンチュリ１３を経た後、湯水２中に溶解した空気が、圧力の低下にともない浴槽３やベンチュリ１３内で析出して微細気泡が発生する。

浴槽３内の湯水２は、ポンプ９の作動によって循環し、この循環が繰り返されて浴槽３内の湯水２の気泡量が増加し、浴槽３内の湯水２は微細気泡によって白濁し、牛乳風呂のような趣を与える。

このような微細気泡発生浴槽１に用いられるポンプ９については、特に制限はなく、たとえば遠心ポンプを利用したものなどが例示される。また、気体溶解装置１１についても特に制限はなく、本出願人が提案している、上記特許文献１に記載したものを含め、湯水２中に空気を溶解させることができる限り、任意のものを採用することができる。

そして、微細気泡発生浴槽１は、ポンプ９の作動および停止を行う制御部１７を備え、制御部１７は、ポンプ９に電気的に接続されている。制御部１７は、たとえばＯＮ/ＯＦＦのスイッチ入力などによって、ポンプ９の作動、停止を切り換え、微細気泡発生浴槽１の作動と停止を実現するものである。

また、制御部１７には、ポンプ９の運転に関し、定常モードと起動モードの２種類の運転モードが設定されている。

定常モードは、浴槽３内の湯水２中に存在している微細気泡の気泡量が、白濁、肌の保湿効果などの要求される効能に対応する基準値以上となる、ポンプ９の定常運転に対応する運転モードである。この定常モードでは、湯水２中に溶解している酸素、すなわち、溶存酸素（Dissolved Oxygen：ＤＯ）の濃度に関し、その時間による減少挙動があらかじめ設定されている。溶存酸素濃度の時間による減少挙動は、微細気泡発生浴槽１の設計時などに実験やシミュレーションなどから導出され、微細気泡発生浴槽１の製造時に制御部１７に設定されるものであり、溶存酸素濃度の時間に対する減少割合などとして設定される。そして、制御部１７は、あらかじめ設定されたその減少挙動に基づいてポンプ９による湯水２の循環量を変化させる。

具体的には、制御部１７には、図２に示したように、白濁、肌の保湿効果などの要求される効能の実現のために必要とされる、浴槽３内の湯水２中に発生している微細気泡の気泡量に関する基準値として、湯水２中の溶存酸素濃度の最低値が採用されている。定常モードでは、湯水２中の溶存酸素濃度がこの必要最低濃度以上となるように、あらかじめ設定された溶存酸素濃度の時間に対する減少割合に基づいて、ポンプ９のＯＮ/ＯＦＦを切り換える。すなわち、ポンプ９の起動によって浴槽３内の湯水２中の溶存酸素濃度が必要最低濃度を超えた後、制御部１７は、ポンプ９に印加する電圧を下げ、ポンプ９を停止、または湯水２中に新たな微細気泡がほとんど発生しない、実質的に停止している状態にして、湯水２の循環量を０またはほぼ０とする。このときの湯水２中の溶存酸素濃度は、制御部１７に設定することのできるポンプ９の起動時の運転時間などに対応して決定されるものであり、起動時のポンプ９の運転時間と湯水２中の溶存酸素濃度の関係も制御部１７にはあらかじめ設定することができる。

ポンプ９の印加電圧が低電圧のときには、浴槽３中の湯水２の循環量は０またはほぼ０に近いため、湯水２中に新たに微細気泡が発生することはほとんどなく、時間の経過とともに湯水２中の溶存酸素濃度は所定の割合で減少する。この所定の溶存酸素濃度の減少割合が、上記のとおり、制御部１７に設定されており、制御部１７は、ポンプ９の運転をタイマー制御する。すなわち、湯水２中の溶存酸素濃度が必要最低濃度となるまでの間、制御部１７は、ポンプ９の停止または実質的に停止した状態を継続させる。湯水２中の溶存酸素濃度がほとんど必要最低濃度にまで低減される時間が経過した後には、制御部１７は、印加電圧を高電圧に切り換え、ポンプ９に湯水２の循環を行わせる。このときのポンプ９の動作もタイマー制御され、所定時間ポンプ９が作動する。

ポンプ９の作動にともない浴槽３内の湯水２中に微細気泡が発生し、気泡量が増加する。これにともない浴槽３内の湯水２中の溶存酸素濃度も増加する。所定時間経過後は、上記起動後の状態と同様に制御部１７は、印加電圧を低電圧とし、ポンプ９を停止または実質的な停止状態にする。以降、定常モードでは、上記と同様な印加電圧制御およびタイマー制御によるポンプ９の動作制御が行われる。

このように、微細気泡発生浴槽１では、あらかじめ設定された、湯水２中の溶存酸素濃度の時間による減少挙動に基づいてポンプ９による湯水２の循環量を変化させるので、定常モードでは、白濁、肌の保湿効果などの要求される効能に対応して微細気泡が浴槽３内の湯水２中に存在しているときはポンプ９を停止または実質的な停止状態にすることができる。このため、ポンプ９の常時運転が解消され、定常モードは、いわゆる省エネモードであり、無駄な消費電力を十分に削減することができる。また、効能に対応する十分な微細気泡が、定常状態において浴槽３内の湯水２中に存在し、湯水２中の溶存酸素濃度は必要最低濃度を下回りにくく、入浴により得られる上記効能が安定して実現される。

なお、定常モードにおけるポンプ９の印加電圧の大きさや作動時間は、ポンプ９の能力、浴槽３の大きさなどを考慮して適宜に調整可能であり、微細気泡発生浴槽１の製造時に制御部１７に設定することができる。

また、湯水２中の溶存酸素濃度の時間による減少挙動は、水温、軟水または硬水などの水質などによって変化するものであるが、一般的には、水温が高いときなどの減少割合の最も大きい場合の減少挙動を制御部１７に設定することができる。こうすることによって、どのような場合にも、定常モードでは、必ず湯水２中の溶存酸素濃度が必要最低濃度を下回りにくくなり、入浴に得られる効能がより安定して実現される。

制御部１７に設定された起動モードは、図２に示したように、浴槽３内の湯水２中に微細気泡が存在していない状態から白濁、肌の保湿効果などの要求される効能の実現のために必要とされる、微細気泡が浴槽３内の湯水２中に存在している状態にする運転モードである。

起動モードでは、ポンプ９に高電圧を印加し、一定時間高電圧を印加し続ける。起動モードにおける印加電圧は、定常モードにおいてポンプ９を所定時間作動させ、湯水２中の溶存酸素濃度を上昇させるときの印加電圧よりも高く設定されている。このため、起動モードでのポンプ９による湯水２の循環量は、定常モードにおける湯水２の循環量より大きくなる。このように大きな湯水２の循環量としてポンプ９を連続的に作動させると、浴槽３内の湯水２中に発生する微細気泡の気泡量が急速に増加し、入浴の効能が得られる、湯水２中の溶存酸素が必要最低濃度に速く到達する。定常状態となるまでの所要時間が短縮され、待ち時間が少なくなり、入浴者の満足度が高まる。

起動モードにおけるポンプ９の印加電圧の大きさや作動時間も、上記定常モードと同様に、ポンプ９の能力、浴槽３の大きさなどを考慮して適宜に調整可能であり、微細気泡発生浴槽１の製造時に制御部１７に設定することができる。

以上のとおりにポンプ９の動作を制御する制御部１７については、一般には、組み込んだコンピュータに対応するソフトウエアとして実現することができる。この場合、制御部１７の構成が簡略化され、制御部１７を安価に実現することが可能となる。もちろん、ハードウエアとして構成することも可能であり、制御部１７の構成については様々な態様が可能とされる。

１ 微細気泡発生浴槽
２ 湯水
３ 浴槽
９ ポンプ
１１ 気体溶解装置
１７ 制御部

Claims (2)

1. 浴槽内の湯水をポンプによって吸い込み、循環させながら、気体溶解装置において湯水に空気を溶解させ、空気の溶解した湯水を浴槽内に送り返し、湯水に溶解した空気が圧力の低下により析出して湯水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生浴槽において、ポンプの動作を制御する制御部を備え、制御部には、ポンプの定常運転に対応する定常モードが設定され、定常モードでは、湯水中の溶存酸素濃度の時間による減少挙動と、湯水中の溶存酸素濃度の最低値とがあらかじめ設定され、湯水中の溶存酸素濃度が最低値を超えた後、制御部は、ポンプを停止させ、または湯水中に新たな微細気泡がほとんど発生しない状態にポンプの動作を変更させ、ポンプによる湯水の循環量をゼロまたはほぼゼロにし、湯水中の溶存酸素濃度が最低値にまで低減される時間が経過した後には、制御部は、ポンプを作動させ、湯水の循環を行わせることを特徴とする微細気泡発生浴槽。
2. 制御部には、また、ポンプの運転開始時に対応する起動モードも設定され、起動モードでは、ポンプによる湯水の循環量が、定常モードよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生浴槽。

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