JP6167285B2 - 液体微細化装置及びサウナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミストサウナ装置等に使用される液体微細化装置に関するものである。

家庭用の浴室の天井面等に設置される家庭用ミストサウナ装置では、浴室内の空気が吸気口から本体内に吸い込まれ、一次加熱手段により加熱される。加熱された空気は加湿ユニットで加湿され、さらに二次加熱手段で加熱された後、送気口から浴室内に送風される。

特許文献１に開示される液体微細化装置では、サウナ運転時に、回転モータの駆動力で回転駆動される揚水管で貯水部から揚水される水が揚水管に取着された回転板から遠心力で飛散される。そして、飛散された水滴は、液体微細化装置の筒状の経路の内壁に衝突して破砕され、前述の加熱された空気と混合されて水蒸気化される。

特開２０１２−１５２３０８号公報

上記のような液体微細化装置では、加湿ユニットで加湿される空気は水の水蒸気化にともなって気化熱を奪われるため、温度が低下する。そこで、加湿ユニットを通過した空気を二次加熱手段で加熱することとなる。

すると、ファンで吸気口から本体内に吸い込まれた空気が送気口に達するまでに、一次加熱手段、加湿ユニット、二次加熱手段を通過させる必要があり、さらに加湿ユニットと二次加熱手段との間に、加湿された空気から水粒を除去する気液分離装置を介在させることもある。

従って、空気が吸気口から送気口に達するまでの間で、圧送される空気に圧力損が発生して送気口からサウナ室内に送られる空気の風量が低下するとともに、風切り音等の騒音が増大する。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的はファンから送気口まで圧送される空気の圧力損の発生を抑制し得る液体微細化装置を提供することにある。

上記課題を解決する液体微細化装置は、本体ケース内に空気を吸い込むファンを回転駆動するファンモータと、前記ファンで吸い込まれた空気を前記本体ケース内で温めて温風とする一次熱交換器と、破砕モータの作動に基づいて、貯水部に貯留された水を細かな水粒に破砕するとともに、前記一次熱交換器を通過した温風を前記水粒により加湿する加湿ユニットと、前記加湿ユニットにより加湿された温風から水粒を除去する気液分離装置と、前記気液分離装置を通過した温風を再加熱する二次熱交換器と、前記二次熱交換器を通過した温風が吹き出す送気口と、を備えた液体微細化装置において、前記送気口は、前記二次熱交換器より下方に設けられ、前記加湿ユニットは、揚水管と、遠心破砕円板と、を備え、前記揚水管は、前記破砕モータの作動に基づいて回転して前記貯水部から水を巻き上げ、前記遠心破砕円板は、前記揚水管と一体に回転し、前記揚水管で巻き上げた水を飛散させ、前記ファンは、吹出口を有するファンケースを備え、前記吹出口の一部は、前記遠心破砕円板より上方に設けられ、前記吹出口から前記二次熱交換器に向かって下方成分を含む方向に温風を吹き出し、前記気液分離装置と前記二次熱交換器とを並設し、前記二次熱交換器を前記送気口側に傾けたことを特徴とする。

また、上記構成において、前記吹出口には、前記遠心破砕円板に向かって下方成分を含む方向に庇部が延設され、前記庇部は、前記遠心破砕円板より上方に設けられることが好ましい。

また、上記構成において、前記気液分離装置と前記二次熱交換器の対向する側面の挟み角が最大５°となるよう前記二次熱交換器を傾けることが好ましい。

また、上記課題を解決するサウナ装置は、液体微細化装置をサウナ室の天井面に設置したことを特徴とする。

本発明によれば、液体微細化装置のファンから送気口まで圧送される空気の圧力損の発生を抑制することができる。

一実施形態のサウナ室を示す斜視図である。 液体微細化装置を示す斜視図である。 液体微細化装置を示す斜視図である。 液体微細化装置を示す断面図である。 液体微細化装置を示す平面図である。 液体微細化装置の電気的構成を示すブロック図である。 液体微細化装置を示す斜視図である（（ａ）二次熱交換器４５°傾けた配置を示す図である、（ｂ）二次熱交換器を５°傾けた配置を示す図である。）。

以下、液体微細化装置を備えたサウナ装置の一実施形態を図面に従って説明する。

図１に示すように、浴室と兼用のサウナ室１の天井面２には液体微細化装置３が取付けられている。液体微細化装置３には、電気温水器あるいはガス温水器から熱源として熱水が配管４を介して供給されるとともに、配管５を介して水が供給される。

図２に示すように、前記液体微細化装置３はフロントパネル６の上方に本体ケース７が取着されている。そして、液体微細化装置３は前記サウナ室１内にフロントパネル６を露出させる状態で、本体ケース７がサウナ室１の天井裏に設置されている。

前記フロントパネル６には、サウナ室１内の空気を吸い込む吸気口８と、サウナ室１内に高温高湿度の空気を送り出す送気口９が設けられている。

図３及び図４に示すように、前記本体ケース７内には主に一次熱交換器１０、送風機１１、加湿ユニット１２、気液分離装置２８、二次熱交換器１３が設けられている。

一次熱交換器１０は、本体ケース７の吸気口８の上方に設置され、前記温水器から供給される熱水が循環するように構成される。

前記送風機１１は、本体ケース７に回転可能に支持された一対のファン１５間にファンモータ１６が配設され、そのファンモータ１６の動作に基づいてファン１５が回転される。そして、ファン１５の回転に基づいてサウナ室１内の空気が吸気口８から吸い込まれ、その空気は一次熱交換器１０で温められ後、加湿ユニット１２に案内される。

前記加湿ユニット１２は、前記本体ケース７の中央部において、前記ファン１５から温風が供給される位置に配設され、破砕モータ１７、揚水管１８、遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄ、破砕壁２０、貯水部２１等を備えている。

前記破砕モータ１７は本体ケース７の上部に固定され、その出力軸２２は下方に延設されるとともに、出力軸２２の下端部には揚水管１８が取着されている。前記揚水管１８は上方に向かって直径が大きくなる逆円錐状の円筒であり、揚水管１８の上端部に取着される軸部を介して出力軸２２に固定されている。従って、揚水管１８は出力軸２２と一体に回転される。

前記貯水部２１の底面は、出力軸２２の下方位置で最も深くなる浅いすり鉢状に形成されるとともに、その最深部に水位検知センサ１４が配設されている。また、前記揚水管１８の下端と貯水部２１の最深部との間には数ｍｍ程度の所要の隙間が確保されている。

図３に示すように、前記貯水部２１の側方位置には、給水弁２３を備えた給水部２４が配設され、その給水部２４には前記配管５から水が供給される。そして、後記制御部２９の動作により給水弁２３が開かれると、配管５から給水弁２３を介して水が貯水部２１に滴下される。

前記揚水管１８の上部には４層の円板状の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄが水平方向となる状態で設けられている。最上層の遠心破砕円板１９ａは揚水管１８の上端部を水平方向に屈曲して形成され、その下方には同一形状の３枚の遠心破砕円板１９ｂ〜１９ｄが最上層の遠心破砕円板１９ａから取付具を介して吊下支持されている。

前記遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄの間において、揚水管１８には揚水管１８の内外を連通させる四角形状の開口部２５が一定間隔毎に形成されている。

このような構成により、給水部２４から貯水部２１に水が供給され、貯水部２１に溜まった水の水面が揚水管１８の下端より上方に達している状態で前記破砕モータ１７の作動により揚水管１８が回転されると、貯水部２１に貯留されている水が遠心力により揚水管１８の内周面に沿って上方へ巻き上げられる。そして、各開口部２５から各遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄの上面を薄膜状となって案内された後、遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄの周縁からその周囲に細かな水滴となって飛散される。

図３〜図５に示すように、前記揚水管１８に対し前記ファン１５の反対側には前記破砕壁２０が形成され、その破砕壁２０は遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄを取り囲むように湾曲する衝立状に形成されている。

前記破砕壁２０の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄ側の側面には、上下方向に延びる突条が破砕枠２６として等間隔に多数形成されている。また、各破砕枠２６の下端は破砕壁２０の下縁より下方まで延設されている。

そして、前記遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄから飛散される細かな水滴が破砕壁２０及び破砕枠２６に衝突してさらに細かい水粒に破砕され、ファン１５から送風される温風により水粒が気化されて温風が加湿される。

前記揚水管１８とファンモータ１６との間には仕切り壁２７が設けられ、遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄから飛散される水滴によるファンモータ１６の濡れを防止している。仕切り壁２７に付着した水滴は、貯水部２１に落下する。また、前記破砕壁２０に付着した水粒も破砕枠２６の下端から貯水部２１に落下する。

図４に示すように、前記ファン１５はファンケース３４内で回転されるとともに、そのファンケース３４には前記加湿ユニット１２の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄ側に開口する吹出し口３５が形成されている。

また、前記吹出し口３５には前記ファン１５から送風される温風を前記遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄに向かって案内する庇部３６が遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄに向かって斜め下方に直線状に延設されている。そして、庇部３６と水平線との挟み角θ１が、ほぼ４５°、つまりは、加湿ユニット１２の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄの周囲に向かう角度となるように延設されている。

前記温風の送風方向において、前記破砕壁２０の後方には気液分離装置２８及び前記二次熱交換器１３が並設されている。気液分離装置２８は細い糸状の樹脂を複雑にからませたものであり、水滴が通過するときに糸状の樹脂に衝突することにより水滴が分離される。前記気液分離装置２８の全体形状はほぼ直方体状に形成されるとともに、前記温風が気液分離装置の上下方向中心線に対し直交する方向に通過するように配設されている。

前記二次熱交換器１３は全体形状がほぼ直方体状に形成されるとともに、前記気液分離装置２８から送風される温風が二次熱交換器１３の上下方向中心線に対しほぼ直交する方向に通過するように配設されている。

前記二次熱交換器１３と気液分離装置２８は、その対向する側面の挟み角θ２が５°以内となるほぼ平行な状態で、気液分離装置２８よりやや下方にオフセットされて配設されている。二次熱交換器１３は本体ケース７の送気口９の上方に設置され、前記温水器から供給される熱水が循環するように構成される。

そして、気液分離装置２８では破砕壁２０及び破砕枠２６を通過した温風に含まれる水粒が除去され、水蒸気を含む高湿の空気が二次熱交換器１３に案内される。二次熱交換器１３は、垂直方向に一定の間隔でアルミフィンを備えた構成であり、前記アルミフィンは水平方向に複数の銅管が配設されている。気液分離装置２８で除去された水粒は、貯水部２１に落下する。また、気化熱を奪われて温度が低下した温風が二次熱交換器１３で再加熱されて、前記送気口９からサウナ室１へ送風される。

一方、送気口９は、液体微細化装置３から吹出された空気をサウナ室１の床面まで届かせる必要があるため、二次熱交換器１３の面積より小さい。

次に、上記液体微細化装置３の電気的構成を説明する。

図６に示す制御部２９は、あらかじめ設定されたプログラムに基づいて動作するマイコン及びマイコンと各機器を接続するためのインターフェースを備え、リモコン３０から出力される操作信号と、第一及び第二の温度センサ３１，３２及び水位検知センサ１４から出力される検出信号が入力される。前記制御部２９は、液体微細化装置３のサウナ運転あるいは乾燥運転で動作させる時間を設定するタイマー機能を備えている。

第一の温度センサ３１は、前記一次熱交換器１０を通過した空気の温度を測定する位置に設けられ、第二の温度センサ３２は前記加湿ユニット１２を通過した空気の温度を測定する位置に設けられる。

前記制御部２９は、前記一次熱交換器１０及び二次熱交換器１３に熱水を供給する温水器３３に接続され、サウナ運転時及び乾燥運転時に温水器３３から一次熱交換器１０及び二次熱交換器１３に供給する温水を制御する。

前記制御部２９には前記給水弁２３が接続され、あらかじめ設定されているプログラムに基づいて給水弁２３を開閉制御して前記貯水部２１に供給する水量を制御する。

また、前記制御部２９には前記ファンモータ１６及び破砕モータ１７が接続され、あらかじめ設定されているプログラムに基づいて各モータの動作を制御する。

次に、上記のように構成された液体微細化装置の作用を説明する。

リモコン３０の操作に基づいて、サウナ運転を開始するための操作信号が制御部２９に入力されると、タイマー動作が開始されるとともに、制御部２９により一次及び二次熱交換器１０，１３に温水が供給され、ファンモータ１６と破砕モータ１７が回転駆動される。

次いで、ファンモータ１６及び破砕モータ１７が正常に動作しているか否かを確認した後、給水弁２３が開放されて、貯水部２１に水が供給される。

すると、サウナ室１内の空気が吸気口８から液体微細化装置３内に吸い込まれ、一次熱交換器１０で温められて加湿ユニット１２に送られる。加湿ユニット１２では、揚水管１８が回転されて貯水部２１から水が巻き上げられ、その水が遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄから細かな水滴となって周囲に飛散される。

遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄから破砕壁２０に向かって飛散された水滴は、破砕壁２０に衝突してさらに細かい水粒となり、ファン１５から送風される温風により気化される。

そして、水蒸気を含む高湿の空気が二次熱交換器１３に案内されて再加熱され、前記送気口９からサウナ室１内に送風される。

サウナ室１への高湿空気の送風が開始されると、制御部２９ではタイマー動作が開始される。そして、あらかじめ設定された時間を経てタイマー動作が終了したとき、あるいはリモコン３０からサウナ運転の停止信号が入力されると、給水弁２３が閉鎖され、乾燥運転が開始される。

乾燥運転が開始されると、一次及び二次熱交換器１０，１３への温水の供給が維持され、ファンモータ１６と破砕モータ１７が回転駆動される。この動作により、貯水部２１に残った水は気化される。

次いで、例えば１０分が経過したとき、あるいは第一の温度センサ３１の検出温度と第二の温度センサ３２の検出温度の差があらかじめ設定された温度差より小さくなったとき、あるいは水位検知センサ１４が水の存在を検知できなくなったとき、ファンモータ１６及び破砕モータ１７の作動が停止される。

すなわち、貯水部２１に供給される空気の気化熱による温度低下が小さくなったとき、あるいは水位検知センサ１４が貯水部２１に水が無くなったことを検知したとき、貯水部２１に残っていた水がすべて気化されたと認識して、ファンモータ１６及び破砕モータ１７の作動が停止される。

そして、一次熱交換器１０及び二次熱交換器１３への温水の供給が停止されて、乾燥運転が終了する。

上記のようなサウナ運転時に、遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄより噴射された水滴は破砕壁２０に衝突し微細化されるため、微細水滴は破砕円板１９ａ〜１９ｄと破砕壁２０の間の空間に非常に多く存在し、一方 ファン１５から加湿ユニット１２に送風される温風はファンケース３４の庇部３６により遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄ及び破砕壁２０に向かって送風されるため、加湿ユニット１２で水粒が温風により効率よく気化される。

また、気液分離装置２８と二次熱交換器１３とがほぼ平行に配列されており、加湿された温風が気液分離装置２８を通過するときには複雑に絡まった糸状の樹脂の間を通過するため多少の乱流となるが、二次熱交換器１３は送気口９側にオフセットされており、一方、二次熱交換器１３は垂直方向に一定の間隔でアルミフィンを備えたものであるため、気液分離装置２８から吹き出された温風は二次熱交換器１３以降は整流化されて送気口９に導かれる。気液分離装置２８と二次熱交換器１３との間に空間を設けることにより、気流の急激な変化が緩和でき、圧力損を低減する効果をもつ。また、気液分離装置２８を通過した温風は略垂直下方に位置する送気口９に導かれる。

図７に示すように、二次熱交換器１３を送気口９に近づけた位置とすると斜めの配置となるが、前記したとおり送気口９が下方向にあるため、二次熱交換器１３の内部で温風が水平に配列された銅管１３ａに衝突し屈曲するとともに、同じ厚みの二次熱交換器１３を用いた場合には斜め方向に温風が通過することとなり通過距離が長くなり圧力損が大きくなる。一方本発明の二次熱交換器１３の配置では通過距離が最小になるとともに衝突による屈曲も抑制できるため圧力損を小さくできる。

二次熱交換器１３をさらに送気口９に近づけた場合、送気口９の面積は気液分離装置２８に対しオフセットした位置に配置したときより小さくなるため、圧力損が大きくなることはいうまでもない。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）液体微細化装置３の作動により、サウナ室１へ高温高湿の温風を供給することができる。
（２）ファンケース３４の庇部３６により、ファン１５から加湿ユニット１２の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄに向かって温風が案内されるため、サウナ運転時に温風を効率よく加湿することができる。
（３）ファンケース３４の庇部３６により、ファン１５から加湿ユニット１２の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄに向かって温風が案内されるため、乾燥運転時に加湿ユニットを効率よく乾燥させることができる。
（４）加湿ユニット１２の遠心破砕円板１９ａ〜１９ｄ及び揚水管１８に対し、斜め上方から４５度の角度で温風を送風することができるので、加湿運転あるいは乾燥運転を効率よく行うことができる。
（５）気液分離装置２８と二次熱交換器１３との挟み角θ２を５度以下の角度としてほぼ平行とすることにより、圧送される空気での圧力損の発生を抑制することができる。従って、送気口からサウナ室内に送られる空気の風量の低下及び風切り音等の騒音を抑制することができる。
（６）気液分離装置２８に対し、二次熱交換器１３を送気口９側にオフセットしたので、温風を気液分離装置２８から二次熱交換器１３を経て送気口９に円滑に案内することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・庇部３６と水平線との挟み角θ１は、４０°から４５°の範囲に設定してもよい。

以上のように、本発明にかかる液体微細化装置は、ファンから送気口まで圧送される空気の圧力損の発生を抑制することができるので、ミストサウナ装置以外に、液体を微細化して気体に混合する装置に適用可能である。

１ サウナ室
２ 天井面
３ 液体微細化装置
４ 配管
５ 配管
６ フロントパネル
７ 本体ケース
８ 吸気口
９ 送気口
１０ 一次熱交換器
１１ 送風機
１２ 加湿ユニット
１３ 二次熱交換器
１３ａ 銅管
１４ 水位検知センサ
１５ ファン
１６ ファンモータ
１７ 破砕モータ
１８ 揚水管
１９ａ 遠心破砕円板
１９ｂ 遠心破砕円板
１９ｃ 遠心破砕円板
１９ｄ 遠心破砕円板
２０ 破砕壁
２１ 貯水部
２２ 出力軸
２３ 給水弁
２４ 給水部
２５ 開口部
２６ 破砕枠
２７ 仕切り壁
２８ 気液分離装置
２９ 制御部
３０ リモコン
３１ 第一の温度センサ
３２ 第二の温度センサ
３３ 温水器
３４ ファンケース
３５ 吹出し口
３６ 庇部

Claims (4)

1. 本体ケース内に空気を吸い込むファンを回転駆動するファンモータと、
   前記ファンで吸い込まれた空気を前記本体ケース内で温めて温風とする一次熱交換器と、破砕モータの作動に基づいて、貯水部に貯留された水を細かな水粒に破砕するとともに、前記一次熱交換器を通過した温風を前記水粒により加湿する加湿ユニットと、
   前記加湿ユニットにより加湿された温風から水粒を除去する気液分離装置と、
   前記気液分離装置を通過した温風を再加熱する二次熱交換器と、
   前記二次熱交換器を通過した温風が吹き出す送気口と、を備えた液体微細化装置において、
   前記送気口は、前記二次熱交換器より下方に設けられ、
   前記加湿ユニットは、揚水管と、遠心破砕円板と、を備え、
   前記揚水管は、前記破砕モータの作動に基づいて回転して前記貯水部から水を巻き上げ、前記遠心破砕円板は、前記揚水管と一体に回転し、前記揚水管で巻き上げた水を飛散させ、
   前記ファンは、吹出口を有するファンケースを備え、
   前記吹出口の一部は、前記遠心破砕円板より上方に設けられ、
   前記吹出口から前記二次熱交換器に向かって下方成分を含む方向に温風を吹き出し、
   前記気液分離装置と前記二次熱交換器とを並設し、前記二次熱交換器を前記送気口側に傾けたことを特徴とする液体微細化装置。
2. 請求項１に記載の液体微細化装置において、
   前記吹出口には、前記遠心破砕円板に向かって下方成分を含む方向に庇部が延設され、
   前記庇部は、前記遠心破砕円板より上方に設けられることを特徴とする液体微細化装置。
3. 請求項１又は２記載の液体微細化装置において、
   前記気液分離装置と前記二次熱交換器の対向する側面の挟み角が最大５°となるよう前記二次熱交換器を傾けることを特徴とする液体微細化装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体微細化装置をサウナ室の天井面に設置したこ
   とを特徴とするサウナ装置。
   

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