JP6300221B2

JP6300221B2 - 炭酸水吐出装置

Info

Publication number: JP6300221B2
Application number: JP2013121900A
Authority: JP
Inventors: 敏彦大林
Original assignee: Takara Belmont Corp
Current assignee: Takara Belmont Corp
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP2014237103A

Description

本発明は、理美容院等での洗髪や美顔施術等に使用される炭酸水吐出装置に関する。

下記特許文献１には、原水の流量によらず、一定の炭酸ガス濃度の炭酸水を製造可能な従来の炭酸水製造装置に係る発明が提案されている。

また、本願出願人は、炭酸水吐出装置に係る発明を下記特許文献２において提案している。この発明は、ボイラー等の水供給源からの水（湯）と炭酸ガスボンベを含む炭酸ガス供給源からの炭酸ガスとをカスケードポンプにより混合、攪拌し、該カスケードポンプの回転数を制御して任意の濃度、流量の炭酸水を得るようにした炭酸水吐出装置である。

特開２００１−２９３３４２号公報特開２０１３−８６０７８号公報

特許文献１で提案される炭酸水製造装置は、目標とする炭酸水の濃度をひとたび設定すれば、これを容易に変更する手段が備わっていない。特許文献２で提案される炭酸水吐出装置では、炭酸水濃度の変更を可能としているが、カスケードポンプを利用した構成であるので、例えば、洗髪ボウルに備わる止水栓によって水量を調節することができず、ユーザーから、より使い勝手の良いものを得たいという要望がある。また、ボンベ中の炭酸ガスが僅かになると、供給される炭酸ガスの圧力が低下して一定濃度の炭酸水が得られなくなるために、炭酸ガスが残っているのにもかかわらず、新しいボンベと交換する必要があり、炭酸ガスの有効利用という観点から改善の余地があった。

本発明は上記実情に鑑み提案され、洗髪ボウルに備わる止水栓によって水量を調節することができ、尚且つ、ボンベ中の炭酸ガスを使い切ることができるようにして、極めて使い勝手の良い炭酸水吐出装置を提供すること目的とする。

本発明に係る炭酸水吐出装置は、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスの圧力を圧力センサで測定し、この圧力測定値に基づいて制御基盤がバルブの動作量を決定して前記バルブを動かし、これにより原水に混合される前記炭酸ガスの量が制御されることを特徴とする。

さらに、止水栓を通じて調整された原水の流量を流量センサで測定し、この流量測定値に基づいて制御基盤がバルブの動作量を決定して前記バルブを動かし、これにより前記原水に混合される炭酸ガスの量が制御されることを特徴とする。

上記制御基盤は、前記圧力センサで測定した圧力測定値及び、前記流量センサで測定した流量測定値に基づいてバルブの動作量を一つ決定し、この動作量に基づいて前記バルブを動かす構成であることが好ましい。

また、上記炭酸ガスは、小口径の孔を通じて前記原水の水流へ噴射されて混合される構成であることが、さらに好ましい。

本発明に係る炭酸水吐出装置は、圧力センサで測定した炭酸ガスの圧力測定値に基づいて制御基盤がバルブの動作量を決定してバルブを動かし、これにより原水に混合される炭酸ガスの量が制御される構成を備えている。したがって、ボンベの炭酸ガスが僅かになって供給されるガスの圧力が低下しても、低下したガス圧に基づいて炭酸ガスの量をバルブで制御しながら原水に混合することができて、一定濃度の炭酸水を得ることができる。

さらに、止水栓を通じて調整された原水の流量を流量センサで測定し、この流量測定値に基づいて制御基盤がバルブの動作量を決定してバルブを動かし、これにより原水に混合する炭酸ガスの量が制御される構成も備えている。したがって、ユーザーが使い慣れた止水栓での水量調整を可能としつつ、尚且つ、一定濃度の炭酸水を得ることができて極めて使い勝手の良い炭酸水吐出装置を提供することができる。なお、炭酸水吐出装置に供給される原水の水圧は適宜の圧力であればよく、炭酸水吐出装置の吐出口に取り付けようとするシャワーヘッドの種類等も適宜のものであればよく、特に限定されることがない。

本発明は、制御基盤が圧力センサで測定した圧力測定値及び、流量センサで測定した流量測定値に基づいてバルブの動作量を一つ決定し、この動作量に基づいてバルブを動かす構成を備えることが好ましい。バルブの動作量はガス圧との関係が反比例であり、流量との関係が比例であるので、一定濃度の炭酸水を得るための制御がやや複雑化することになるが、上記構成により、対応したバルブ動作量が一つだけ決定されてバルブが動かされるため、目的濃度の炭酸水を確実に得ることができる。そうすると、止水栓から供給される原水の流量変化、ボンベから供給されるガスの圧力変化に柔軟に対応した炭酸水吐出装置を提供することができるようになる。

また、炭酸ガスが小口径の孔を通じて原水の水流へ噴射されて混合される構成とすれば、炭酸ガスを原水の水流中に勢いよく混合させることができるので、より効率的に炭酸ガスを原水に溶かすことができ、炭酸水の作用を効果的に与えることができる。

なお、本発明は、カスケードポンプが不要であるので構成が簡単となり、小型化することができ、消費電力を抑えることもできて、低コスト化することができる。

本発明に係る炭酸水吐出装置の概略構成を説明するブロック図である。本発明に係る炭酸水吐出装置におけるオリフィスを通じて炭酸ガスが原水に撹拌されつつ混合される様子を模式的に示した説明図である。

以下、本発明に係る炭酸水吐出装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明していく。この実施形態は、本発明の構成を具現化した例示に過ぎず、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことができる。

本発明に係る炭酸水吐出装置Ｘは、図１に概略で示すように、装置本体のガス路１０と、このガス路１０に供給されてきた炭酸ガスＧの圧力を測定する圧力センサ１と、装置本体の水路２０と、この水路２０に止水栓Ｆから供給されてきた原水Ｌの流量を測定する流量センサ２とを備えている。さらに、原水Ｌへ混合する炭酸ガスＧの量を開閉動作によって決定するためのバルブとして、例えば、比例制御弁３を備えている。圧力センサ１で測定された圧力測定値及び流量センサ２で測定された流量測定値が入力され、これらの数値に基づいて比例制御弁３の動作量を決定し、出力して比例制御弁３を動かす制御基盤４も備えている。図１に示すように、炭酸水吐出装置Ｘにおいて炭酸ガスＧは、ガス路１０と水路２０との接続部である混合部３０において、小口径の孔としての例えば、オリフィス５（図２も参照のこと）を通じて原水Ｌへ混合される。後述するように、オリフィス５は混合部３０において、原水Ｌの水流中に炭酸ガスＧが噴出されると十分に撹拌されるような配置とすることで、炭酸ガスＧを原水Ｌへ効率的に溶かすことができる。

圧力センサ１は、炭酸ガス供給源（例えば、炭酸ガス（ＣＯ_２）ボンベ）から、装置の保全のために一定圧力以上で供給されないように制限を行うレギュレーターを通じてガス路１０に供給された炭酸ガスＧそのものの圧力を測定する。圧力センサ１で測定された圧力測定値は、制御基盤４へ出力される。なお、圧力センサ１は公知のものを採用することができる。レギュレーターは装置の内外のどちらに設置しても構わない。

流量センサ２は、水や湯を排出するボイラー等の水（湯）供給源（図示省略）から、装置外の止水栓Ｆで流量が調整されて水路２０に供給されてきた原水Ｌの流量を測定する。流量センサ２は、水路２０を流れる原水Ｌそのものの時間当たりの流量を測定する。流量センサ２で測定された流量測定値は、制御基盤４へ出力される。流量センサ２についても公知のものを採用することができる。

比例制御弁３は、入力信号（制御基盤４からの出力信号）の強度に比例したバルブ開度が得られる弁であり、原水Ｌに混合しようとする炭酸ガスＧの量の定量的な制御を行うことができる。本発明において、バルブとしては、上述した比例制御弁３のほか、電磁弁も採用され得る。この場合、例えば、複数の電磁弁を組み合わせることにより、炭酸ガス量の定量的な制御を行うことが可能である。

制御基盤４は、圧力センサ１で測定された圧力測定値に基づいて、予め設定されていた圧力値との差分から、比例制御弁３の動作量を決定して動かし、原水Ｌに混合される炭酸ガスＧの量を制御する。すなわち、ボンベ中の炭酸ガスＧが残り僅かとなり、ガス路２０に供給される炭酸ガスＧのガス圧が低下すると、この低下によって予め設定されていた圧力との差分が大きくなるので、これに対応して比例制御弁３の動作量を決定し、例えば、相対的に開度が大きくなるように比例制御弁３を動かして、製造する炭酸水が予め設定していたとおりの濃度となるように、比例制御弁３通過後のガス路１０における炭酸ガスＧの量を制御する。これにより、炭酸水吐出装置Ｘにおいて常に、予め設定していた所定濃度の炭酸水が製造されるようになる。

さらに、制御基盤４は、流量センサ２で測定された流量測定値に基づいて、予め設定されていた流量値との差分から、比例制御弁３の動作量を決定して動かし、これにより原水Ｌに混合される炭酸ガスＧの量を制御する。すなわち、例えば、止水栓Ｆが全開とされたときの流量を予め設定し、この設定した流量と、実際に流量センサ２で測定された止水栓Ｆで調整された流量の値である流量測定値との差分から、これに対応して比例制御弁３の動作量を決定し、例えば、相対的に開度が小さくなるように比例制御弁３を動かして、製造する炭酸水が予め設定していたとおりの濃度となるように、比例制御弁３通過後のガス路１０における炭酸ガスＧの量を制御する。これによっても炭酸水吐出装置Ｘにおいて常に、予め設定していた所定濃度の炭酸水が製造されるようになる。

特に、制御基盤４は本発明において、圧力センサ１で測定した圧力測定値及び、流量センサ２で測定した流量測定値という２つの変数に基づいて、圧力、流量のそれぞれの差分を求めると共に演算し、その解として比例制御弁３の動作量を一つ決定する。そして、この決定した一の動作量に基づいて比例制御弁３を動かす構成である。すなわち、ガス路１０に供給される炭酸ガスＧのガス圧の変化、及び、止水栓Ｆによる水路２０での原水Ｌの流量の変化に対し、柔軟に比例制御弁３の開度を制御し、炭酸水を予め設定していたとおりの濃度で製造することができる。これにより、炭酸水吐出装置Ｘにおいて確実に、予め設定していた所定濃度の炭酸水が製造されるようになる。そして、ボンベから無くなるまで炭酸ガスＧを無駄なく利用することができる。施術者は、止水栓Ｆでの調整により柔軟に流量を調整しながら、被施術者へ炭酸水を利用したサービスを提供することができる。

なお、本発明では、その他の実施例として、圧力用、流量用にそれぞれ比例制御弁を用意するなどし、圧力センサで測定された圧力測定値に基づいて、制御基盤が圧力用の比例制御弁の動作量を決定して動かすと共に、流量センサで測定された流量測定値に基づいて、制御基盤が流量用の比例制御弁の動作量を決定して動かして炭酸ガスの量を制御することで、これらの制御の結果として混合部において所定の炭酸ガスＧの量となるように導き、所定濃度の炭酸水を製造する構成であってもよい。このような炭酸水吐出装置であっても、予め設定していた所定濃度の炭酸水を製造することができる。

ここで、図２に示すように、本実施形態における炭酸水吐出装置Ｘは、ガス路１０と水路２０との接続部、すなわち、比例制御弁３でその量が制御された炭酸ガスＧが原水Ｌに混合される混合部３０において、小口径の孔であるオリフィス５が複数配置されて構成されることが好ましい。オリフィス５が複数配置されていることで、炭酸ガスＧはオリフィス５を通じて原水Ｌの水流中に勢いよく噴出されて十分に撹拌され、炭酸ガスＧを原水Ｌへ効率的に溶かすことができるからである。特に、図２に示すように、偏心対向させてオリフィス５を二箇所に設けた構成例では、炭酸ガスＧは原水Ｌの水流中に渦Ｗを形成する等して十分撹拌されるため、原水Ｌ中に効率的に溶けることになる。また、混合部において、偏心対向させて三箇所以上、オリフィスを設けてもよい。このほか、混合部においてオリフィスを一箇所設ける構成例であっても、例えば、水路の壁面の周方向に沿った向きに噴出されるようにオリフィスを配置することで、炭酸ガスが水路の壁面を伝うことで渦を形成するようになって十分に撹拌され、本発明として好ましい形態となる。

予め設定された濃度で製造された炭酸水は、例えば、炭酸水吐出装置Ｘの炭酸水吐出部にシャワーヘッド等が取り付けられているので、このシャワーヘット等を通じて装置外（洗顔ボウル等）へ吐出することができる。そして、施術者は、止水栓Ｆで調整した流量の炭酸水で、被施術者への洗髪等のサービスを提供することができる。

以下、本発明に係る炭酸水吐出装置Ｘを使って、施術者が被施術者に対し、毛髪や頭皮の汚れ等に応じて炭酸水の濃度を設定し、洗髪を行う様子を簡単に説明する。

炭酸水吐出装置Ｘの制御基盤４にはＣＰＵ、比例制御弁３を動かすためのソフトウェアを記憶するＲＯＭ、及び新たな情報を書き込むＲＡＭ等が内蔵されている。また、制御基盤４の入力端子には圧力センサ１と、流量センサ２と、炭酸水の濃度を設定する操作パネルに設けられたスイッチ等が接続されている。制御基盤４の出力端子には比例制御弁３と、操作パネルのスイッチで設定した値を表示する発光ダイオード群等が接続されている。

まず、施術者が操作パネルに設置されている炭酸水で洗髪を行う選択スイッチを操作することで、炭酸水吐出装置Ｘはオン状態となり、圧力センサ１、流量センサ２等が作動すると共に、選択スイッチの近傍に設けられ、選択スイッチで炭酸水を選択した時に通電される炭酸水表示灯が点灯する。続いて、施術者は生成しようとする炭酸水の濃度を設定するための濃度スイッチを操作する。この濃度スイッチによる炭酸水の濃度設定は、例えば、３段階であり、施術者が３段目（濃度が一番高い）を選択すると、濃度スイッチの近傍に設けられている濃度表示灯が、３段目である旨を表示する。なお、濃度設定は３段階に限定されるものではない。ここまで、止水栓Ｆは閉じられた状態である。

次に、施術者は、止水栓Ｆでその流量を調整しながら、水（湯）を供給源から炭酸水吐出装置Ｘへ供給する。炭酸水吐出装置Ｘでは、水路２０を通じて流量センサ２でその流量が測定され、その流量測定値が流量センサ２から出力されて制御基盤４に送出される。同時に、炭酸ガス供給源からレギュレーターを通じて炭酸ガスＧがガス路１０に供給されるので、そのガス圧が圧力センサ１で測定され、圧力測定値が圧力センサ１から出力されて制御基盤４に送出される。

制御基盤４では、圧力センサ１で測定した圧力測定値及び、流量センサ２で測定した流量測定値という２つの変数に基づいて、圧力、流量のそれぞれの差分が求められると共に演算が行われ、その解として設定された炭酸水濃度（３段目の濃度）となる比例制御弁３の動作量が一つ決定され、その出力によって比例制御弁３が適切な開度となるように動かされる。そして、開度が制御された比例制御弁３を通じ、炭酸ガスＧの比例制御弁３を通過した後のガス路１０を流れる量が、予め設定されている濃度（３段目の濃度）の炭酸水が製造される量となる。

予め設定された濃度の炭酸水が製造される量となった炭酸ガスＧは混合部３０を経て、止水栓Ｆで調整された水（湯）の流量の原水Ｌに混合され、撹拌され、溶けて炭酸水となって、その吐出口よりシャワーヘッドに供給される。これにより施術者は炭酸水による洗髪を行うことができる。

本発明では、ボンベ中の炭酸ガスＧが残り僅かとなり、ガス路２０に供給される炭酸ガスＧのガス圧が低下してきた場合に炭酸水吐出装置Ｘを動作させても、制御基盤４によって、低下したガス圧に対応した比例制御弁３の動作量を決定し、具体的には、相対的に開度が大きくなるように比例制御弁３を動かして、予め設定していたとおりの濃度の炭酸水を製造することができる。また、被施術者が例えば、緩やかな流量での洗髪を希望した場合等に、止水栓Ｆを絞った場合にも、これに対応した比例制御弁３の動作量を決定し、具体的には、相対的に開度が小さくなるように比例制御弁３を動かして、予め設定していたとおりの濃度の炭酸水を製造することができる。

特に、圧力センサ１で測定した圧力測定値及び、流量センサ２で測定した流量測定値という２つの変数に基づいて、圧力、流量のそれぞれの差分を求めると共に演算をし、その解として比例制御弁３の動作量を一つ決定し、その動作量に基づいて比例制御弁３を動かす構成であるので、ボンベから供給される炭酸ガスＧのガス圧の変化、止水栓Ｆで調整された流量の変化に柔軟に対応し、炭酸水を予め設定していたとおりの濃度で吐出口よりシャワーヘッドに供給されて、洗髪等のサービスを提供することができる。

なお、本発明に係る炭酸水吐出装置Ｘは、例えば、制御基盤４へタイマー等で設定時間を設定する機能を付加する等により、タイマーにより、その動作を自動的に停止させることができる。その後、施術者が止水栓Ｆを閉じれば、洗髪の作業を完了させることができる。被施術者が炭酸水によらず、水（湯）による洗髪を望む場合には、選択スイッチで普通の洗髪を選ぶことにより、流量センサ２等を作動させないで炭酸水吐出装置Ｘをオフ状態とした上で、炭酸水吐出装置Ｘの水路２０を活用し、すなわち、炭酸水吐出装置Ｘを止水栓Ｆから外すことなしに普通の洗髪を行うことができる。また、炭酸水の濃度については、制御基盤４において予め記憶されている複数の濃度の他、操作パネルを通じて新たに設定することもできる。原水Ｌの流量は止水栓Ｆを通じて施術者が設定するので、操作パネル上で何ら設定する必要がない。

したがって、本発明に係る炭酸水吐出装置Ｘは、ボンベの炭酸ガスＧが僅かになって供給されるガスの圧力が低下しても、予め設定した一定濃度の炭酸水を得ることができてボンベ中の炭酸ガスＧを無駄なく有効利用することができる。さらに、止水栓Ｆを通じて調整された流量に対応して原水Ｌに混合する炭酸ガスＧの量が制御されるので、一定濃度の炭酸水の流量を、ユーザーが使い慣れた止水栓Ｆで調整しながら提供することが可能となる。すなわち、本発明は、止水栓から供給される原水Ｌの流量変化、ボンベから供給される炭酸ガスＧの圧力変化に柔軟に対応し、極めて使い勝手の良い炭酸水吐出装置を提供することができるようになる。

さらに、炭酸ガスＧは炭酸水吐出装置Ｘの混合部３０において、原水Ｌの水流中で十分に撹拌されるように配置されたオリフィス５を通じて噴射されるため、効率的に炭酸ガスＧを原水Ｌに溶かすことができ、炭酸水の作用を効果的に与えることができる。本発明の炭酸水吐出装置Ｘは、カスケードポンプが不要であるので構成が簡単であり、小型化することができ、消費電力を抑えることもできて、導入及びランニニングのコストを小さくすることができる。

以上、本発明の一実施形態を例示して説明したが、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。例えば、上述したように、本発明に係る炭酸水吐出装置は、圧力用、流量用にそれぞれ比例制御弁を用意するなどし、制御基盤が圧力用の比例制御弁の動作量及び流量用の比例制御弁の動作量それぞれを決定し、動かして、原水に混合する炭酸ガスの量を制御する構成が可能である。圧力用、流量用のそれぞれの比例制御弁を通じ、混合部において所定の炭酸ガス量となるように導くことで、予め設定していた所定濃度の炭酸水を製造することもできるからである。また、混合部において炭酸ガスを原水に混合させるために通過させる小口径の孔についても、炭酸ガスの十分な撹拌が得られる限り、上述した形態の他、１以上の小口径の孔を様々な形態で配置することができる。

１・・圧力センサ
１０・ガス路
２・・流量センサ
２０・水路
３・・比例制御弁（バルブ）
３０・混合部
４・・制御基盤
５・・オリフィス
Ｆ・・止水栓
Ｇ・・炭酸ガス
Ｌ・・原水
Ｗ・・渦
Ｘ・・炭酸水吐出装置

Claims

炭酸ガス供給源と、ガス路を介して前記炭酸ガス供給源と連結されたバルブと、
前記ガス路の炭酸ガスの圧力の変化を測定する圧力センサと、止水栓を通じて調整され、水路に供給される原水の流量を測定する流量センサと、を備え、
前記圧力センサで測定した圧力測定値に基づいて制御基盤が前記バルブの動作量を決定し、前記バルブを動かすことで前記原水に混合される炭酸ガスの量が制御され、前記流量センサで測定した流量測定値に基づいて前記制御基盤が前記バルブの動作量を決定して前記バルブを動かすことで、前記原水に混合される炭酸ガスの量が制御される炭酸水吐出装置であって、
前記制御基盤は、前記圧力測定値及び前記流量測定値に基づいて、前記バルブの動作量を一つ決定し、この動作量に基づいて前記バルブを動かす、
ことを特徴とする炭酸水吐出装置。
前記圧力測定値が、予め設定された圧力値よりも低下したときに、前記制御基盤は、前記バルブの開度を大きくし、前記原水に混合される炭酸ガスの量を増加させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の炭酸水吐出装置。
前記炭酸ガスは、前記水路の壁面の周方向に沿った向きに噴出されるように配置された小口径の孔を通じて前記原水へ噴射されて混合される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の炭酸水吐出装置。
前記小口径の孔は、偏心対向させて設けられる、
ことを特徴とする請求項３に記載の炭酸水吐出装置。