JP5696287B2 - 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、サウナ装置設置時の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微細化できなかった液体を処理するためにサウナ室に配管を延長して、この微細化できなかった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、サウナ装置設置時の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、この液体微細化手段と加熱手段および送風手段を制御する制御手段とを備え、前記液体微細化手段は、垂直方向に配置され、上方開口部および下方開口部を有する筒状の経路と、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、前記筒状の経路の下部に設けた貯水部を有し、前記回転手段は、上下方向に向けて配置した回転軸と、この回転軸を回転させる回転モータと、前記回転軸の軸方向に所定間隔で固定した複数の回転板と、前記回転軸に固定されるとともに前記貯水部から水を吸上げる揚水管を有し、この揚水管は、逆円錐形状で、この揚水管の上部で、上方の回転板と下方の回転板の間には、水平方向に長い開口２５（スリット）を設け、この開口の外側周囲には、前記筒状の経路に支持された環状の当て板を設け、前記揚水管の下部の外壁には、前記貯水部からの液体が前記揚水管の前記外壁に沿って上昇することを防止する撒き上がり防止部を設け、上記目的を達成している。

以上のように、本発明は、上部の回転板に供給する液体の量が多くなり微細化できなかった液体が液体微細化装置内の貯水部に溜まってきても、揚水管を有した回転手段により確実に揚水して何度も回転板に供給でき微細化できるので、結果として、微細化の性能を確実に維持しつつ微細化運転終了時には揚水管で揚水できない液体が貯水部に残るだけで、液体供給を停止させ、乾燥運転を行うことにより貯水部の残水を乾燥させることができる。

すなわち、微細化運転時では、揚水管で揚水する液体を確実に回転板へ供給でき微細化し、微細化運転終了後では、給水弁を閉じ、液体を供給しない状態で貯水部の残水に温風を当てることにより、乾燥運転後には液体微細化装置内の残水はなくなるので、排水管は不要で、液体微細化装置設置時の施工作業を簡単に行えるようにすることができる。

本発明の実施の形態１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 （ａ）同揚水管の側面を示す構成図、（ｂ）同揚水管の構成を示す斜視図、（ｃ）同揚水管の図３（ａ）のＡ−Ａ断面を示す構成図、（ｄ）同揚水管の図３（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す構成図 同制御手段のブロック図 同乾燥運転の制御を示すフローチャート

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１）
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２面には、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に示すごとく、下面に吸込口４と排気口５を有する箱状の本体ケース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、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、ファンケーシング１０により形成され、液体微細化手段９と排気口５と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に示すごとく、垂直方向に配置され、上方開口部および下方開口部を有する筒状の経路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に給水弁１７が設けられている。そして、給水管１４の給水先端は、後述する回転板２０ａの回転部分に対して回転軸１９よりに配置している。

回転手段１３は、上下方向に向けて配置した回転軸１９を有し、この回転軸１９の軸方向には、回転軸１９を中心として回動する複数の回転板２０ａ，２０ｂ、２０ｃ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の上方から下方へ回転板２０ａ、回転板２０ｂ、回転板２０ｃと３枚の回転板を設ける構成とする。

回転手段１３の上部には、回転軸１９を駆動するための回転モータ２１を備え、回転手段１３の下部には、回転板２０ａ、回転板２０ｂ、回転板２０ｃと一体に形成された、逆円錐状の揚水管２２を上下方向に備えている。

ここで、揚水管２２の下部の外壁には、貯水部２６からの水が揚水管２２の前記外壁に沿って不規則に、また一部は前記外壁から剥離しながら上昇することを防止する撒き上がり防止部としてのリブ３３を設けている。なお、リブ３３は、貯水部２６の液面３４より上方に設けるようにする。

ここで、撒き上がり防止部としてリブ３３としたのは、安価に製作でき、かつ、後述するように上昇してくる貯水を筒状の経路１２の内壁へ衝突をさせたり、あるいは、下方の貯水部２６へ落下させたりすることで、前記外壁から前記貯水を剥離させる切っ掛けとなるものを、簡単に設けることができるからである。

回転板２０ａと回転板２０ｂとの間の外周部分、および、回転板２０ｂと回転板２０ｃとの間の外周部分には、揚水管２２の内面側で揚水した水を、下方の回転板２０ｂ、回転板２０ｃへ落下させる当て板２３を環状に設けている。

なお、当て板２３は、筒状の経路１２の内壁からの突出した複数の支持棒２４で支持されている。

また、図３に示すごとく、揚水管２２の回転板２０ａと２０ｂ間、および２０ｂと２０ｃ間には、揚水した水を回転による遠心力で噴出させる水平方向に長い開口２５である開口２５ａ、２５ｂをそれぞれの間に２個ずつ設けている。

さらに、各回転板２０ａと２０ｂ間、および２０ｂと２０ｃ間で水を噴出させる方向が異なるように、開口２５ａ、２５ｂの位置を周方向にずらしている。

具体的には、本実施形態においては、図３（ｃ）（ｄ）に示すごとく、二つの開口２５ａは１８０度の位置に配置し、二つの開口２５ｂは１８０度の位置に配置し、さらに開口２５ａと２５ｂの中心角θは９０度としているので、４つの開口２５ａ、２５ｂにより、揚水した水を３６０度全周に噴出させることができる。

また、筒状の経路１２の下部には図２に示すごとく貯水部２６を有し、揚水管２２で揚水できない水量、すなわち微細化運転終了時の貯水部２６の貯水量が少なくなるよう、筒状の経路１２の下部は、例えば逆台形の形状（下方に凸）としている。

また、温度検知手段として、筒状の経路１２の下部開口に温度センサ２７ａ、筒状の経路１２の上部開口に温度センサ２７ｂが設けられている。

次に制御手段２８の構成を、図４を用いて説明する。

制御手段２８は、制御部２９と表示部や運転操作スイッチ（図示なし）とを備えたリモコン３０と、温度検知手段としての温度センサ２７ａ、２７ｂで構成されている。

制御部２９はマイクロコンピューター（以下マイコンと記載、図示なし）を有し、マイコンはリモコン３０からの操作信号により、図２に示すごとく、熱交換器７へ温水を供給するポンプや、ファンモータ８、回転軸１９を駆動する回転モータ２１、給水弁１７を制御している。

以上の構成において、次に動作を説明する。

図１に示すごとく、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、パイプ３１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、図１に示すごとく配管３２により市水が供給される。給水管１４に供給される市水は、図２に示すごとく定流量弁１５によって設定されたきわめて少量であって、回転モータ２１が駆動されるまでは、給水弁１７により止められ、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を介して図１に示すごとくサウナ室１内の空気を吸い込み、吸い込まれた空気は図２に示すごとく熱交換器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、ファンケーシング１０を介して、筒状の経路１２へと送られる。

一方、回転モータ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、２０ｂ、２０ｃ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の上面の回転軸１９に近い位置に、定流量弁１５で設定された流量の水を供給する。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、前述の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の内壁を伝って、貯水部２６に流れ落ち、貯水される。

このとき、貯水部２６の上方では揚水管２２が回転しており、貯水部２６の貯水量が増え、水の液面３４すなわち水面が揚水管２２の下端に近づくと、貯水部２６の貯水は水面上の空気と一緒に巻き上げられ、揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動していく。

すなわち、この揚水管２２は、上述のごとく逆円錐状となっているので、内部には吸引力が働くようになっている。このため、貯水部２６の貯水は水面上の空気と一緒に巻き上げられ、揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動していく。

そして、図３に示すごとく、揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動した水は、まず、回転板２０ｂ、回転板２０ｃの間の開口２５ｂから回転による遠心力で噴出し、図２に示すとごく環状に設けられた当て板２３に当たり、回転板２０ｃへ落下する。

回転板２０ｃへ落下した水は、上方の回転板２０ａの上面に供給された水と同様に、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２０ｃ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。

また揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動し、図３に示すごとく開口２５ｂから噴出しなかった水は、回転板２０ａ、回転板２０ｂの間の開口２５ａから回転による遠心力で噴出し、環状に設けられた当て板２３に当たり、回転板２０ｂへ落下する。

回転板２０ｂへ落下した水は、上方の回転板２０ａの上面に供給された水と同様に、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２０ｂ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、図２に示すごとく、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。

このとき、揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動する水は、回転モータ２１が高速回転しているため、螺旋状に旋回して上方へ移動するのではなく、内壁全周において略均一な状態で真上に移動していく。

すなわち、図３に示すごとく、各回転板の間に２個ずつ設けられた水平方向に長い開口２５である開口２５ａ、２５ｂの位置を周方向で同じ位置に設けた場合、揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動してきた水は最初の開口２５ｂから噴出し、上側の開口２５ａへは水が上がって来なくなるため、各回転板２０ａ〜２０ｃの間で水を噴出させる方向が異なるように、開口２５ａ、２５ｂの位置を周方向にずらしている。

このように、揚水管２２で揚水した水も、図２に示すごとく、上方の回転板２０ａに供給した水と同様、ほとんど全て微細化され、加熱された暖かい空気と混ざって蒸気の状態となって上方の開口から排出されるが、一部は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となり、筒状の経路１２の内壁を伝って、貯水部２６に流れ落ち、貯水される。

また、ここで、貯水部２６の上方では揚水管２２が回転しており、貯水部２６の貯水量が増え、液面３４が揚水管２２の下端に近づくと、貯水部２６の貯水は水面上の空気と一緒に巻き上げられ、揚水管２２の内壁を伝って上方へ移動していくが、なかには、揚水管２２の外壁を伝わって上方へ移動していくものもある。しかし、前記揚水管２２の外壁を伝わって上方へ移動していく貯水は、撒き上がり防止部としてのリブ３３により衝突して外側に流れ筒状の経路１２の内壁へ衝突をしたり、あるいは、リブ３３により衝突して下方へ流れたりして、再び貯水部２６へ戻る、という作用を生じる。

つまり、リブ３３は、上方へ移動してくる貯水が、前記揚水管２２の外壁と接触している箇所を離させるきっかけの役割を担っている。

また、リブ３３により外方に吹き飛ばされる貯水の粒は大きいので、ファンモータ８から吹き出される気流に乗って、排気口５より吹き出される、ということを防ぐことができる。つまり、施工作業を簡単に行えるようにすることができるとともに、排気口５から吹き出される水滴は、回転板２０ａおよび回転板２０ｂ、２０ｃによって微細化されたものだけということになる。

そして、このように回転板２０ａおよび回転板２０ｂ、２０ｃ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から図１に示すごとくサウナ室１の内部へ蒸気として供給される。

このとき、図２に示すごとく揚水管２２内を揚水した水も、上方の回転板２０ａに供給した水と同様、回転板２０ａおよび回転板２０ｂ、２０ｃによって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２０ａ〜２０ｃの枚数や回転モータ２１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、たとえば３０ｃｃ／ｍｉｎである。

しかし、定流量弁１５は水温や水圧により流量にバラツキを生じるため、貯水部２６での貯水量及び揚水管２２での揚水量にバッファ機能を持たせており、例えば定流量弁１５から３０ｃｃ／ｍｉｎ以上供給された場合には、当初バッファ量を増やしつつ、微細化水量も増加し、定常状態では定流量弁１５からの供給水量と微細化水量がほぼ同じとなる。

この定常状態でのバッファ量が微細化（サウナ）運転終了時の残水であり、この残水を乾燥させる乾燥運転が、排水の必要性をなくすことができるという点が、本実施形態の特徴である。

次に排水の必要性をなくすことができると言う特徴点を、微細化（サウナ）運転終了後の乾燥運転について図５のフローチャートを用いて説明する。

先ず、サウナ運転時は、熱交換器７への温水は供給し、ファンモータ８は運転し、給水弁１７は開放する。

そして、図５のフローチャートに示すように、タイマーあるいはリモコン３０の操作によりサウナ運転が終了すると、まず、図２に示すごとく給水弁１７を閉じ、給水管１４から上方の回転板２０ａの上面への水の供給を停止する。

この時点での水の供給源は貯水部２６だけであり、揚水管２２による揚水が可能な間は、揚水管２２により回転板２０ｂ、回転板２０ｃへ前述のように水が供給され、大部分が微細化され、ファンモータ８の送風によって、排気口５から図１に示すごとくサウナ室１の内部へ排出される。

図２に示すごとく揚水管２２による揚水ができなくなった時にも、ファンモータ８は送風され、また熱交換器７および補助熱交換器１１への温水循環は継続された状態なので、貯水部２６に残ったわずかな水は、温風が当たることで、次第にその残水量は減っていく。

本実施形態の場合、揚水管２２による揚水ができなくなった時の貯水部２６の残水量は約５ｃｃ（実験から）で、乾燥運転１０分も行えば、貯水部２６の残水を乾燥できる。

この乾燥運転は、図５のフローチャートの（Ｓ１）に示すように、タイマーで１０分間だけ行ってもよく、または（Ｓ２）のごとく、図２に示す液体微細化手段９の入口に設けた温度センサ２７ａと出口に設けた温度センサ２７ｂの検知した温度を用いて乾燥運転を終了させてもよい。

すなわち、省エネのため少しでも乾燥運転時間を短くしたい場合、液体微細化手段９で残水が有る場合には水の蒸発により送風空気から気化熱が奪われるため、入口の空気温度よりも出口の空気温度の方が低くなることを利用して出入口の温度差から乾燥状態を判断し、乾燥運転を終了させることができる。

温度センサ２７ａ、２７ｂの代わりに湿度センサを用いてもよく、より明確に乾燥状態が判断できる。

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、供給した水をほぼ完全に微細化することができ、貯水部２６にわずかに残った微細化できなかった水を特別に排出せずとも、サウナ運転終了後の乾燥運転によって乾燥できるので、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。

さらに、例えば定流量弁１５のバラツキで設定した流量より多く水が上方の回転板２０ａの上面に供給された場合にも、貯水部２６により貯水できるとともに、揚水管２２によりその貯水を回転板に供給できるので、サウナ運転終了時の残水を少なくして乾燥運転時間を短くすることができる。

以上のように、本発明の液体微細化装置は、定流量弁のバラツキにより上方の回転板に供給する液体の量が多くなり微細化できなかった液体が液体微細化装置内の貯水部に溜まってきても、揚水管を有した回転手段により揚水して何度も回転板に供給でき微細化できるので、結果として、微細化運転終了時には揚水管で揚水できない液体が貯水部に残るだけで、液体供給を停止させ、乾燥運転を行うことにより貯水部の残水を乾燥させることができる。

このため、液体微細化装置内に溜まった水を常時排出する必要がなくなり、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。

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。

１ サウナ室
２ 天井
３ 液体微細化装置
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 ファンケーシング
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 給水弁
１９ 回転軸
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 回転板
２１ 回転モータ
２２ 揚水管
２３ 当て板
２４ 支持棒
２５ 長い開口
２５ａ、２５ｂ 開口
２６ 貯水部
２７ａ、２７ｂ 温度センサ
２８ 制御手段
２９ 制御部
３０ リモコン
３１ パイプ
３２ 配管
３３ リブ
３４ 液面

Claims (5)

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、この液体微細化手段と加熱手段および送風手段を制御する制御手段とを備え、前記液体微細化手段は、垂直方向に配置され、上方開口部および下方開口部を有する前記吸込口を介してサウナ室内の空気を吸い込み、吸い込まれた前記空気は前記加熱手段である熱交換器によって加熱され前記排気口から前記空気を前記サウナ室へ供給される間に設けた筒状の経路と、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、前記筒状の経路の下部に設けた貯水部を有し、前記回転手段は、上下方向に向けて配置した回転軸と、この回転軸を回転させる回転モータと、前記回転軸の軸方向の外壁面に所定間隔で並列して固定した複数の回転板と、前記回転軸に固定されるとともに前記貯水部から水を吸上げる揚水管を有し、この揚水管は、逆円錐形状で、この揚水管の上部で、上方の回転板と下方の回転板の間の前記揚水管の外壁部には、水平方向に長い開口（スリット）を設け、この開口の外側周囲には、前記筒状の経路に支持された環状の当て板を設け、前記揚水管の下部の外壁には、前記貯水部からの液体が前記揚水管の前記外壁に沿って上昇することを防止する撒き上がり防止部としてのリブを設けたものであって、前記回転板は、３枚以上で、かつ水を噴出させる方向が異なるように前記揚水管の前記長い開口である開口の周方向の位置を前記回転板間毎にずらすことを特徴とする液体微細化装置。
2. 制御手段は、筒状の経路の上方開口部および下方開口部に設けた温度検知手段を有し、この温度検知手段で検知した温度により、乾燥運転を制御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。
3. 筒状の経路の上方開口部および下方開口部に湿度検知手段を設け、この湿度検知手段で検知した湿度により、乾燥運転を制御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. 補助加熱手段を液体微細化手段の筒状の経路の上方開口部と排気口との間に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体微細化装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の液体微細化装置をサウナ室の天井に設けたことを特徴とするサウナ装置。

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