JP5391972B2 - 液体微細化装置とそれを用いたサウナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体微細化装置とそれを用いたサウナ装置に関するものである。

例えば、サウナ装置に用いられる液体微細化装置の構成は、次のような構成となっていた。

すなわち、吸込口と排気口を有する本体ケースと、この本体ケース内の通気路に設けた加熱手段および送風手段と、この送風手段と排気口間に設けた微細化手段とを備え、前記微細化手段は、給水管から液体を噴射させる構成となっていた（例えば特許文献１参照）。

特開平６−６３１０３号公報

上記従来例で課題となるのは、ノズルから噴出された液体のうち、微細化できなかった液体を排出するために、サウナ室に配管を施工しなければならず、施工作業が煩雑になるということである。

すなわち、ノズルから液体を噴出して液体を微細化するタイプのものでは、液体を完全に微細化することができず、サウナ装置に残った大量の非微細化液体を処理するためにサウナ室に配管を延長して、この非微細化液体をサウナ室に排出するようになっている。このような配管をサウナ室に美観的に施工するのは非常に煩雑な作業となっている。

そこで本発明は、施工作業を簡単に行えるようにすることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、吸込口と排気口を有する本体ケースと、この本体ケース内の前記吸込口と前記排気口を結ぶ風路に設けた加熱手段および送風手段と、この送風手段と前記排気口間の風路内に設けた液体微細化手段とを備え、前記液体微細化手段は、上下方向に開口した筒状の経路と、この筒状の経路内に設けた回転手段と、この回転手段に液体を供給する液体供給手段とを有し、前記回転手段は、上下方向に向けて配置した回転軸と、この回転軸の軸方向に所定間隔で固定した複数の回転板とを有し、前記液体供給手段は、液体を移送し、上方の回転板に液体を供給する配管と、この配管途中に配した定流量弁を有し、この定流量弁上流側近傍で前記定流量弁に供給する液体を加熱し、前記定流量弁に供給する液体の加熱は、温風を熱源とし、前記定流量弁上流側近傍の配管を、前記排気口近傍の筒状の経路の外面に接するように設けることより、上記目的を達成している。

以上のように、本発明は、定流量弁上流側近傍で前記定流量弁に供給する液体を加熱できる構成にすることにより、高速で回転する回転手段に微細化に必要な最低限の液体をほぼ定量供給できるので、結果として、液体の微細化時に大量の排液が発生しないものとなる。

つまり、定流量弁の精度は流れる液体の温度に左右され、特に低温時に精度が悪い。そこで本発明では、定流量弁に供給する液体を加熱することにより精度の高い範囲で定流量弁を使用できるので、高速で回転する回転手段に微細化に必要な最低限の液体をほぼ定量供給でき、微細化終了時においては、供給した液体をほぼすべて微細化あるいは気化することができ、その結果として、施工作業が簡単になるという効果を奏する。

さらに定流量弁上流側近傍の配管を排気口近傍の筒状の経路の外面に接するように設けることにより、定流量弁に供給する水を加熱することができる。さらに温風温度は安定しており、加熱した水温もほぼ一定にできるため、定流量弁の精度をより向上できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態における液体微細化装置を用いたサウナ装置の斜視図 同液体微細化装置の垂直断面の構成図 定流量弁の特性を示すグラフ 本発明の実施の形態における配管加熱構成を示す斜視図 本発明の実施の形態における他の配管加熱構成を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における液体微細化装置を用いたサウナ装置の斜視図であり、この図１に示すように、サウナ室１の天井面２には、液体微細化装置３が取り付けられている。以下、本実施の形態では、微細化する液体を水として説明する。

液体微細化装置３は、図２に示すように、吸込口４と排気口５を有する本体ケース６と、この本体ケース６内の吸込口４と排気口５とを結ぶ風路に設けた加熱手段としての熱交換器７および送風手段としてのファンモータ８と、このファンモータ８と排気口５との間に設けた液体微細化手段９とを備えた構成としている。

また、ファンモータ８から液体微細化手段９へ通じる風路は、ケーシング１０により形成され、液体微細化手段９と排気口５の間に補助熱交換器１１を設けている。

液体微細化手段９は、図２に示すように、筒状の経路１２と、この筒状の経路１２の内部に設けた回転手段１３と、この回転手段１３に水を供給する液体供給手段としての給水管１４を備える。この給水管１４には定流量弁１５を設け、この定流量弁１５の上流側配管１６は筒状の経路１２に接触するように配している。さらに開閉弁１７が上流側配管１６に、開閉弁１８が給水管１４の分岐管に、それぞれ設けられている。

回転手段１３は、回転軸１９と、この回転軸１９の軸方向に、回転軸１９を中心として回動する複数の回転板２０ａ，２０ｂを所定間隔で固定して設けている。本実施の形態では、回転軸１９の上方に設けた回転板２０ａと、下方に設けた回転板２０ｂとの二つを設ける構成とする。

回転手段１３の上部には、回転軸１９を駆動するためのモータ２１を備え、回転手段１３の下部には、モータ２１の駆動により高速回転する回転軸１９および複数の回転板２０ａ，２０ｂを支えるための保持部２２を備えている。

筒状の経路１２の内壁には、内壁に付着した水を下方の回転板２０ｂへと案内する液体案内手段２３として、貯水手段２４および水路２５を設ける構成とする。

液体案内手段２３は、図２に示すように、筒状の経路１２の内壁に付着した水を下方の回転板２０ｂへと案内するために、本実施の形態では、上方の回転板２０ａと下方の回転板２０ｂとの間に、筒状の経路１２の内壁に沿って貯水手段２４を設け、この貯水手段２４から下方の回転板２０ｂの上面へと水を案内する水路２５を設ける構成とする。水路２５は、貯水手段２４の三方から筒状の経路１２の中心に向かって伸びる形状とし、図２に示すように下方の回転板２０ｂの上面で中心に向かい開口している。

以上の構成において、次に動作を説明する。

サウナ室１内において、サウナを使用する場合、まず、図示していないガス湯沸かし器や電気温水器等の熱源から、図１に示すパイプ２６を介し、図２に示す熱交換器７に温水が供給される。また、給水管１４へは配管２７により市水が供給される。給水管１４に供給される市水は、極めて少量であって、この時点では、給水管１４から排出されていない。

この状態で、熱交換器７が運転され、ファンモータ８が駆動されると、ファンモータ８が吸込口４を介してサウナ室１内の空気を吸い込み、吸い込まれた空気は熱交換器７によって加熱される。加熱された空気は、ファンモータ８によって、ケーシング１０を介して、筒状の経路１２へと送られる。

一方、モータ２１が駆動されると、回転軸１９が高速回転し、それにともない回転板２０ａおよび回転板２０ｂが高速回転される。

このとき、給水管１４は、高速回転する上方の回転板２０ａの上面に水を供給する。上方の回転板２０ａの上面に供給された水は、高速回転による遠心力によって外周方向に向かって薄膜状に広がり、この薄膜状になった水は、回転板２０ａの外周縁から接線方向へと高速で吹き飛ばされる。

このように、遠心力で飛散した水滴は、筒状の経路１２の内壁に衝突して破砕され、水の微細化が促進される。

そして、給水管１４から上方の回転板２０ａの上面に供給された水は、この時点で大部分が微細化され、加熱された暖かい空気と混ざって蒸気の状態となっている。

一方、上方の回転板２０ａから遠心力により飛散した水滴のうち、微細化されずに筒状の経路１２の内壁に付着したわずかな水滴や、微細化された後に内壁において結露した微量の水滴は、筒状の経路１２の内壁をつたって、貯水手段２４に流れ落ち、貯水される。貯水手段２４に貯まったわずかな水は、水路２５を介して、貯水手段２４の三方向から、下方の回転板２０ｂの上面へと運ばれる。

このように、下方の回転板２０ｂに運ばれたわずかな水も、上方の回転板２０ａと同様に下方の回転板２０ｂが高速回転することにより、微細化が行われる。すなわち、筒状の経路１２の内壁から、貯水手段２４および水路２５を介して、下方の回転板２０ｂの上面に供給されたわずかな水滴は、高速回転による遠心力で外周方向に向かって薄膜状に広がって、外周縁から接線方向へと高速で吹き飛ばされ、吹き飛ばされた水滴が筒状の経路１２の内壁に衝突して破砕され、水の微細化が促進される。

このように、上方の回転板２０ａに供給された水は、上方の回転板２０ａが高速回転することによって大部分が微細化されるのに加え、わずかに残った微細化されなかった一部の水滴も、筒状の経路１２に設けた液体案内手段２３を介して、高速回転する下方の回転板２０ｂへと運ばれてほぼ完全に微細化される。

回転板２０ａおよび回転板２０ｂの高速回転によって微細化された水を含む暖かい空気は、ファンモータ８の送風によって、排気口５からサウナ室１の内部へ蒸気として供給される。

このとき、下方の回転板２０ｂへ運ばれた水滴がほぼ完全に微細化されるためには、給水管１４から高速回転する上方の回転板２０ａの上面に供給する水の量が問題となる。すなわち、回転板の枚数やモータの回転数等により決定される、液体微細化手段９の微細化能力により、微細化できる水の量は設定される。

この水量を定流量弁１５により設定する際、水温が問題となる。すなわち定流量弁１５の精度は水温に左右され、その要因は水の粘性係数の温度依存性にあると考えられる。

図３に水の温度と水の粘性係数及び水量の関係を示す。実線が水の粘性係数、破線が水量で、水量は定流量弁１５を水温４０℃で３０ｃｃ／ｍｉｎと設定した時の定流量弁１５を流れる水量である。図３のグラフから明らかなように、水の粘性係数は、低水温時での変化は大きく、水温が高くなるにつれて、変化は小さくなり、定流量弁１５を流れる水量も、同様の傾向を示している。

このような定流量弁１５の温度依存性を考慮すれば、定流量弁１５に供給する水の温度は高い方がよく、グラフに示すように水温４０℃で給水管１４から３０ｃｃ／ｍｉｎを上方の回転板２０ａの上面に供給する場合、水温が１℃変化しても供給水量はほとんど変わらない。

このように、定流量弁１５に供給する水の温度を高くする必要があるため、図２に示すように、定流量弁１５の上流側配管１６を排気口５近傍の筒状の経路１２の外面に接触するように配している。この場合、筒状の経路１２内を通過する温風を熱源として定流量弁１５に供給する水を加熱している。

すなわち、排気口５からサウナ室１の内部へ供給される微細化水を含む温風は５０〜６０℃と暖かく、排気口５近傍の筒状の経路１２の外面も温められているため、定流量弁１５の上流側配管１６を排気口５近傍の筒状の経路１２の外面に接触するように配することにより、定流量弁１５に供給する水を加熱することができる。さらに温風温度は安定しており、加熱した水温もほぼ一定にできるため、定流量弁１５の精度をより向上できる。

定流量弁１５の上流側配管１６を排気口５近傍の筒状の経路１２の外面に接触するように配する例を図４に示す。

図４に示すように、上流側配管１６は排気口５近傍の筒状の経路１２の外面に接触させ、下から上へ、Ｕ字状に２往復させている。この往復回数、すなわち接触させる部分の長さは、必要加熱量の最大値から決定され、供給水温が最低となる冬場の例えば５℃から加熱する場合でも設定温度まで加熱できるよう、決定される。

また、図２に示す、補助熱交換器１１を液体微細化手段９と排気口５の間に設けることにより、排気口５からサウナ室１の内部へ供給される微細化水を含む温風の温度を高めることができるので、筒状の経路１２を介しての、温風から上流側配管１６内への単位面積当たりの熱交換量を増やせるため、定流量弁１５に供給する水を短時間で加熱することができる。すなわち、上記の接触させる部分の長さを短くできる。

また、このサウナ運転を中断あるいは停止した場合には、給水管１４からの給水が先に停止し、遅れてファンモータ８と回転手段１３の回転が停止する。そのため、給水管１４から給水停止までに供給された温水は、上方の回転板２０ａおよび下方の回転板２０ｂの高速回転によって、ほぼすべて微細化されている。

さらに給水停止時には、開閉弁１７を閉じた後、開閉弁１８を開くことにより、定流量弁１５内を含めた開閉弁１７の下流側配管内の残水を上方の回転板２０ａへ供給する。

配管内の残水を排出することにより、長時間放置による菌の繁殖等を防止でき、回転手段１３へ供給する水の水質を維持することができる。回転手段１３へ供給された残水は、上方の回転板２０ａおよび下方の回転板２０ｂの高速回転によって、ほぼすべて微細化され、サウナ室へ排出される。

以上のように、定流量弁１５に供給する水を温風を熱源として加熱することにより精度の高い範囲で定流量弁１５を使用できるので、高速で回転する回転手段１３に微細化に必要な最低限の水をほぼ定量供給でき、微細化終了時においては、供給した水をほぼすべて微細化あるいは気化することができ、その結果として、施工作業が簡単になるという効果を奏する。

次に、温水を熱源として、定流量弁１５に供給する水を加熱する例を図５の配管構成を示す図で説明する。図２と同様の構成は同じ番号を付し、詳細な説明は省略する。

図５では、図２では図示しなかった、水−水熱交換器３１とスプラッシュノズル３２を備え、温水循環設備３３であるガス湯沸かし器や電気温水器からの温水を、熱交換器７、補助熱交換器１１および水−水熱交換器３１で熱交換させ、この熱交換後の温水を熱源として、定流量弁１５に供給する水を加熱している。一方、市水配管は分岐管で定流量弁１５と水−水熱交換器３１に供給されている。

ここで、水−水熱交換器３１とスプラッシュノズル３２を備えることにより、この水−水熱交換器３１にて加熱された温水をスプラッシュノズル３２からサウナ室１へ噴霧でき、室内には水滴をほとんど供給しない加湿運転に対し強制的に水を噴霧するスプラッシュ運転もできる液体微細化装置である。

以上の構成において、次に動作を説明する。

温水循環設備３３から出た温水は、補助熱交換器１１までの経路途中で分配され、一部の温水は水−水熱交換器３１へ供給され、水−水熱交換器３１内ではスプラッシュノズル３２へ供給される水を加熱している。また、補助熱交換器１１で微細化水を含む空気を加熱した温水は、次に熱交換器７へ送られ、熱交換器７内でサウナ室から吸い込んだ空気を加熱する。この熱交換器７を出た温水は水−水熱交換器３１内で熱交換した温水と合流し、温水循環設備３３へ戻り、温水循環設備３３内で再加熱され、循環利用される。

一方、定流量弁１５に供給する市水は、熱交換器７及び水−水熱交換器３１内で熱交換した温水が通る配管との熱交換で加熱されている。この加熱のための熱源は温水循環設備３３へ戻る温水であり、熱交換器７、補助熱交換器１１および水−水熱交換器３１の熱交換に影響を与えず、各熱交換器での熱交換量はほぼ一定しているため、定流量弁１５に供給する水をほぼ一定温度まで加熱できる。

さらに、熱交換器７を出た温水と水−水熱交換器３１内で熱交換した温水の合流後の配管と熱交換しており、合流前の熱交換器７を出た温水の配管との熱交換に比べ、温水量が多く、配管同士の少ない接触で定流量弁１５に供給する水を加熱できる。

以上のように、温水を熱源とした場合も、定流量弁１５に供給する水を加熱することにより精度の高い範囲で定流量弁１５を使用できるので、高速で回転する回転手段１３に微細化に必要な最低限の水をほぼ定量供給でき、微細化終了時においては、供給した水をほぼすべて微細化あるいは気化することができ、その結果として、施工作業が簡単になるという効果を奏する。

なお、複数の回転板２０ａ，２０ｂの回転数は、３０００ｒｐｍ（ｒｐｍは毎分の回転数を表す単位）より低い回転数とすることにより、高速回転による騒音を抑えることが可能となるという効果を奏する。

以上、本実施の形態では、上記の液体微細化装置３をサウナ室１に設置してサウナ装置として利用した場合に、定流量弁１５に供給する水を定流量弁１５上流側近傍で加熱することにより精度の高い範囲で定流量弁１５を使用できるので、高速で回転する回転手段１３に微細化に必要な最低限の水をほぼ定量供給できる。よって、供給した水をほぼ完全に微細化することができ、わずかに残った非微細化水を特別に排出せずとも、液体微細化手段９に残った熱によって自然に乾燥できる程度の分量となるので、微細化できなかった水を排水として処理するための配管施工の工事が不要となり、結果として、サウナ装置の施工作業が簡単になるという効果を奏する。

以上のように、本発明の液体微細化装置は、定流量弁に供給する水を加熱することにより精度の高い範囲で定流量弁を使用でき、高速で回転する回転手段に微細化に必要な最低限の水をほぼ定量供給できるので、水を効率よく、ほぼ完全に微細化することが可能となり、微細化されなかった水を特別に排出しなくても自然に乾燥させることもできるので、排液手段を別途設ける必要のないものとなる。

したがって、例えば、サウナ装置、加湿装置、冷却装置、噴霧装置、洗浄装置、植物育成設備等への活用が期待される。また、水だけでなく、油や洗剤等のその他の液体の微細化設備にも利用することが可能である。

４ 吸込口
５ 排気口
６ 本体ケース
７ 熱交換器
８ ファンモータ
９ 液体微細化手段
１０ ケーシング
１１ 補助熱交換器
１２ 筒状の経路
１３ 回転手段
１４ 給水管
１５ 定流量弁
１６ 上流側配管
１７、１８ 開閉弁
１９ 回転軸
２０ａ、２０ｂ 回転板
２１ モータ
２２ 保持部
２３ 液体案内手段
２４ 貯水手段
２５ 水路
２６ パイプ
２７ 配管

Claims (7)

1. 吸込口と排気口を有する本体ケースと、この本体ケース内の前記吸込口と前記排気口を結ぶ風路に設けた加熱手段および送風手段と、この送風手段と前記排気口間の風路内に設けた液体微細化手段とを備え、前記液体微細化手段は、上下方向に開口した筒状の経路と、この筒状の経路内に設けた回転手段と、この回転手段に液体を供給する液体供給手段とを有し、前記回転手段は、上下方向に向けて配置した回転軸と、この回転軸の軸方向に所定間隔で固定した複数の回転板とを有し、前記液体供給手段は、液体を移送し、上方の回転板に液体を供給する配管と、この配管途中に配した定流量弁を有し、この定流量弁上流側近傍で前記定流量弁に供給する液体を加熱し、前記定流量弁に供給する液体の加熱は、温風を熱源とし、前記定流量弁上流側近傍の配管を、前記排気口近傍の筒状の経路の外面に接するように設けることを特徴とする液体微細化装置。
2. 補助加熱手段を、液体微細化手段の上方向に開口した筒状の経路と排気口との間に設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体微細化装置。
3. 定流量弁に供給する液体の加熱は、温水を熱源とすることを特徴とする請求項１に記載の液体微細化装置。
4. 加熱手段は温水を熱源とし、加熱手段で熱交換した後の温水配管と、定流量弁上流側近傍の配管を接触させることを特徴とする請求項３に記載の液体微細化装置。
5. 水加熱手段を有し、
   加熱手段で熱交換した後の温水と水加熱手段で熱交換した後の温水の合流後の配管と、定流量弁上流側近傍の配管を接触させることを特徴とする請求項３に記載の液体微細化装置。
6. 定流量弁とこの定流量弁に供給する液体を加熱する箇所との間に開閉弁と、前記定流量弁の下流側にも開閉弁を設けた請求項１から５のいずれか一つに記載の液体微細化装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の液体微細化装置をサウナ室の天井に設けたサウナ装置。

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