JP6598371B2 - 気液混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、気液混合装置に関するものである。

湯水通路と、湯水に気体を混入させる気体混入部と湯水の流れに関して気体混入部の下流に配設され湯水に混入した気泡を微細化し気体を湯水に溶解させる気体溶解部とを有し湯水通路の途上に配設された気体溶存水生成器と、気体混入部に接続する気体通路を開閉する開閉弁とを備える気液混合装置であって、開閉弁は、気体溶存水生成器よりも上流側の湯水通路に配設されたフロースイッチの作動に基づいて、湯水通路への通水の入り切りに連動して気体通路を開閉する電磁弁であることを特徴とする気液混合装置が特許文献１に開示されている。

特開２０１４−０３６９１３号公報

特許文献１の気液混合装置には、電子機器であるフロースイッチや電磁弁が誤作動を起こして気体溶存水生成の安定性が損なわれる可能性があり、気液混合装置を浴室に設置した場合に漏電の危険性を生じ、電子機器の配設に電気工事が必要であり施工性が良くない等の問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、湯水通路と、湯水に気体を混入させる気体混入部と湯水の流れに関して気体混入部の下流に配設され湯水に混入した気泡を微細化し気体を湯水に溶解させる気体溶解部とを有し湯水通路の途上に配設された気体溶存水生成器と、気体混入部に接続する気体通路を開閉する開閉弁とを備える気液混合装置であって、電子機器を使わずに湯水通路への通水の入り切りに連動して気体通路を開閉する気液混合装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、湯水通路と、湯水に気体を混入させる気体混入部と湯水の流れに関して気体混入部の下流に配設され湯水に混入した気泡を微細化し気体を湯水に溶解させる気体溶解部とを有し湯水通路の途上に配設された気体溶存水生成器と、気体混入部に接続する気体通路を開閉する第１開閉弁と、気体通路の第１開閉弁よりも下流の部位を開閉する第２開閉弁とを備え、第１開閉弁と第２開閉弁とは、それぞれ、ダイヤフラムとダイヤフラムの一方の端面に気体溶解部よりも上流側の湯水通路内の湯水一次圧を印加する高圧側感圧室と、ダイヤフラムの他方の端面に気体溶解部よりも下流側の湯水通路内の湯水二次圧を印加する低圧側感圧室と、ダイヤフラムを高圧側感圧室側へ付勢するバネと、ダイヤフラムに係合しダイヤフラムに連動して気体通路を開閉する弁体とを有することを特徴とする気液混合装置を提供する。
湯水通路への通水が開始され、ひいては気体溶解部への通水が開始されると、気体溶解部を湯水が通過する際に圧力損失が発生し、気体溶解部よりも上流側の湯水通路内の湯水一次圧と気体溶解部よりも下流側の湯水通路内の湯水二次圧との間に差圧が発生する。第１開閉弁と第２開閉弁のダイヤフラムに印加される湯水一次圧と湯水二次圧の差圧による付勢力がバネの付勢力に打ち勝ってダイヤフラムが低圧側感圧室側へ移動し、ダイヤフラムに係合して連動する弁体が気体通路を開き、気体の気体溶存水生成器への供給が開始され、気体溶存水が生成される。生成された気体溶存水は気液混合装置から吐出し下流側の水回り機器に供給される
湯水通路への通水が停止し、ひいては気体溶解部への通水が停止すると、湯水一次圧と湯水二次圧との差圧が無くなり、バネの付勢力を受けてダイヤフラムが高圧側感圧室側へ移動し、ダイヤフラムに連動する弁体が気体通路を閉じ、気体の気体溶存水生成器への供給が停止する。
本発明に係る気液混合装置においては、電子機器を使わずに湯水通路への通水の入り切りに連動して気体通路を開閉し、気体溶存水生成器への気体の供給を入り切りする。従って、気体溶存水生成の安定性は高く、浴室に設置しても漏電の危険性が無く、電気工事が不要なので施工性が良い。
気体通路を開閉する弁を二つ配設することにより、弁体への異物付着等によって一方が閉鎖不良を起こしても、他方が正常作動していれば湯水通路への通水の入り切りに連動して気体通路を確実に開閉し、気体溶存水生成器への気体の供給を確実に入り切りすることができる。この結果、気体溶存水生成の安定性が向上する。特に、気液混合装置が家庭用の水回り機器に用いられた場合、保守が十全に行われない可能性があり、弁体への異物付着等で開閉弁が閉鎖不良を起こす可能性がある。この場合、開閉弁を二つ配設することにより、開閉弁を一つ配設した場合に比べて、気液混合装置の安定作動期間が延長される可能性がある。

本発明の好ましい態様においては、湯水二次圧は第１開閉弁の低圧側感圧室を介して第２開閉弁の低圧側感圧室に印加される。
気体溶解部よりも下流側の湯水通路から、第１開閉弁の低圧側感圧室と第２開閉弁の低圧側感圧室とに別個独立に湯水二次圧を導くよりも、気体溶解部よりも下流側の湯水通路から第１開閉弁の低圧側感圧室に湯水二次圧を導き、更に第１開閉弁の低圧側感圧室から第２開閉弁の低圧側感圧室に湯水二次圧を導いた方が、気液混合装置の工作性が向上する。
本発明の好ましい態様においては、第１開閉弁の低圧側感圧室と第２開閉弁の低圧側感圧室との間の連通路に、水抜き栓が配設されている。
第１開閉弁と第２開閉弁の保守時に、第１開閉弁と第２開閉弁の低圧側感圧室の水抜きを行うが、第１開閉弁の低圧側感圧室と第２開閉弁の低圧側感圧室との間の連通路に水抜き栓を配設しておけば、単一の水抜き栓で第１開閉弁と第２開閉弁の低圧側感圧室の水抜きが可能となる。第１開閉弁と第２開閉弁のそれぞれに水抜き栓を配設する場合に比べて部品数が低減する。
本発明の好ましい態様においては、気液混合装置は、湯水通路の気体溶存水生成器よりも上流の部位と気体溶存水生成器よりも下流の部位を接続するバイパス通路を備え、湯水通路の気体溶存水生成器よりも下流の部位とバイパス通路との接続部に流路切替弁が配設されている。
バイパス通路と流路切替弁の配設により、気液混合装置からの気体溶存水の吐出と気体溶存水を含まない湯水の吐出の切り替えを瞬時に行うことが可能になる。
本発明の好ましい態様においては、気体は炭酸ガスである。
気体が炭酸ガスである場合、気液混合装置は炭酸泉生成装置となり、各種水回り機器に組み込むことにより、広範な利用が見込まれる。
本発明においては、湯水混合水栓とシャワーヘッドとの間の湯水通路に前記何れかの気液混合装置が介挿されていることを特徴とする気体溶存水シャワー装置を提供する。
湯水混合水栓とシャワーヘッドとの間の湯水通路に前記何れかの気液混合装置を介挿することにより、気体溶存水シャワー装置を形成することができる。

本発明を炭酸泉生成用に具現化した炭酸泉生成装置の一実施例のブロック図である。

本発明を炭酸泉生成用に具現化した炭酸泉生成装置の一実施例を説明する。
図１に示すように、炭酸泉生成装置１は、湯水通路２と、湯水に炭酸ガスを混入させる炭酸ガス混入部３ａと湯水の流れに関して炭酸ガス混入部３ａの下流に配設され、ノズルから吐出する高速噴流や、小径流路集合体通過流や、噴流と壁との衝突流等によって湯水と炭酸ガス気泡とを攪拌混合して炭酸ガス気泡を微細化し炭酸ガスを湯水に溶解させる炭酸ガス溶解部３ｂとを有し湯水通路２の途上に配設された炭酸生成器３と、炭酸ガス混入部３ａに接続する炭酸ガス通路４を開閉する第１開閉弁５と、炭酸ガス通路４の第１開閉弁５よりも下流の部位を開閉する第２開閉弁６とを備えている。
第１開閉弁５は、ダイヤフラム５ａと、湯水通路２から分岐した導圧通路２ａを介して導入された炭酸ガス溶解部３ｂよりも上流側の湯水通路２内の湯水一次圧をダイヤフラム５ａの一方の端面に印加する高圧側感圧室５ｂと、湯水通路２から分岐した導圧通路２ｂを介して導入された炭酸ガス溶解部３ｂよりも下流側の湯水通路２内の湯水二次圧をダイヤフラム５ａの他方の端面に印加する低圧側感圧室５ｃと、ダイヤフラム５ａを高圧側感圧室５ｂ側へ付勢するバネ５ｄと、バネ５ｅの付勢力を受けてダイヤフラム５ａに係合しダイヤフラム５ａに連動して低圧側感圧室５ｃの外側で炭酸ガス通路４を開閉する弁体５ｆとを有している。
第２開閉弁６は、ダイヤフラム６ａと、湯水通路２の導圧通路２ａの分岐点よりも下流側の部位から導入された炭酸ガス溶解部３ｂよりも上流側の湯水通路２内の湯水一次圧をダイヤフラム６ａの一方の端面に印加する高圧側感圧室６ｂと、第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃから延びる導圧通路２ｃを介して導入された炭酸ガス溶解部３ｂよりも下流側の湯水通路２内の湯水二次圧をダイヤフラム６ａの他方の端面に印加する低圧側感圧室６ｃと、ダイヤフラム６ａを高圧側感圧室６ｂ側へ付勢するバネ６ｄと、ダイヤフラム６ａに固定されダイヤフラム６ａに連動して炭酸ガス通路４の第１開閉弁５よりも下流の部位、より具体的には高圧側感圧室６ｂ内へ延びた炭酸ガス通路４の下流端を開閉する弁体６ｅとを有している。湯水通路２の導圧通路２ａ分岐点よりも下流の部位が高圧側感圧室６ｂに接続している。高圧側感圧室６ｂは炭酸生成器３の炭酸ガス混入部３ａを形成している。
炭酸泉生成装置１は更に、湯水通路２の導圧通路２ａの分岐点よりも上流側の部位と湯水通路２の導圧通路２ｂの分岐点よりも下流側の部位とを連通させるバイパス通路２ｄと、湯水通路２の導圧通路２ｂの分岐点よりも下流側の部位とバイパス通路２ｄとの接続部に配設された流路切替弁７と、導圧通路２ｃの途上に配設された水抜き栓８と、湯水通路２のバイパス通路２ｄの分岐点よりも上流側の部位に配設された減圧弁９と、炭酸ガス通路４の第１開閉弁５よりも上流側の部位に配設された逆止弁１０とを備えている。
上記諸部材がユニット化され、炭酸泉生成装置１を形成している。水抜き栓８を除く諸部材は筐体１１内に収容されており、水抜き栓８は筐体１１外へ突出している。
湯水通路２の上流端が形成する単炭酸泉生成装置１の湯水入口１ａは湯水混合栓１００に接続し、湯水通路２の下流端が形成する単炭酸泉生成装置１の炭酸泉出口１ｂはシャワーヘッド２００に接続し、炭酸ガス通路４の上流端が形成する単炭酸泉生成装置１の炭酸ガス入口１ｃは流量調整弁３０１、炭酸ガス流量計３０２、圧力調整弁３０３を介して炭酸ガスボンベ３０４に接続している。

炭酸泉生成装置１の作動を説明する。
湯水混合栓１００が閉鎖されている時は、炭酸ガス溶解部３ｂを湯水が流れないので、湯水通路２の炭酸ガス溶解部３ｂより上流側の部位、より具体的には炭酸ガス溶解部３ｂと減圧弁９との間で延在する部位内の湯水一次圧と湯水通路２の炭酸ガス溶解部３ｂより下流側の部位内の湯水二次圧とは同圧である。従って、高圧側感圧室５ｂ、６ｂ内の湯水一次圧と低圧側感圧室５ｃ、６ｃの内の湯水二次圧とは同圧であり、ダイヤフラム５ａ、６ａはバネ５ｄ、６ｄの付勢力を受けて高圧側感圧室５ｂ、６ｂ側へ移動し、ダイヤフラム５ａ、６ａに係合する弁体５ｆ、６ｅは炭酸ガス通路４を閉じている。従って、炭酸混合部３ａには炭酸ガスは供給されない。

湯水混合栓１００が開放されると、図１に黒矢印で示すように、湯水入口１ａを通って炭酸泉生成装置１に湯水が流入し、更に減圧弁９と、湯水通路２とを通って炭酸生成器３に湯水が流入する。湯水が炭酸生成器３の炭酸ガス溶解部３ｂを通過する際に発生する圧力損失により、湯水通路２の炭酸ガス溶解部３ｂと減圧弁９との間で延在する部位内の湯水一次圧と湯水通路２の炭酸ガス溶解部３ｂより下流側の部位内の湯水二次圧との間に差圧が発生し、高圧側感圧室５ｂ、６ｂ内の湯水一次圧と低圧側感圧室５ｃ、６ｃ内の湯水二次圧との間に差圧が発生し、前記差圧によるダイヤフラム５ａ、６ａを低圧側感圧室５ｃ、６ｃ側へ付勢する付勢力がバネ（５ｄ＋５ｅ）、６ｄの付勢力とダイヤフラム５ａ、６ａの反発力との和に打ち勝ち、ダイヤフラム５ａ、６ａが低圧側感圧室５ｃ、６ｃ側へ移動し、ダイヤフラム５ａ、６ａに係合する弁体５ｆ、６ｅが炭酸ガス通路４を開く。
図１に白抜矢印で示すように、炭酸ガスボンベ３０４から、圧力調整弁３０３と、炭酸ガス流量計３０２と、流量調整弁３０１と、炭酸ガス入口１ｃとを通って炭酸泉生成装置１に炭酸ガスが流入し、更に逆止弁１０と、炭酸ガス通路４と、第１開閉弁５と、第２開閉弁６とを通って、炭酸生成器３の炭酸ガス混入部３ａ、すなわち第２開閉弁６の高圧側感圧室６ｂに炭酸ガスが流入する。第２開閉弁６の高圧側感圧室６ｂには、湯水通路２から湯水が流入する。
炭酸生成器３の炭酸ガス混入部３ａ内で湯水と炭酸ガスとが混合され、炭酸ガスの気泡を含む湯水が炭酸ガス溶解部３ｂを通過し、湯水と炭酸ガス気泡とが攪拌混合されて炭酸ガスが湯水に溶解され、炭酸泉が生成される。炭酸泉はハッチング矢印で示すように、湯水通路２と流路切替弁７と炭酸泉出口１ｂとを通って炭酸泉生成装置１から流出し、シャワーヘッド２００から吐出する。

湯水混合栓１００が閉鎖されると、炭酸ガス溶解部３ｂ内の湯水の流れが停止し、湯水通路２の炭酸ガス溶解部３ｂより上流側の部位、より具体的には炭酸ガス溶解部３ｂと減圧弁９との間で延在する部位内の湯水一次圧と炭酸ガス溶解部３ｂより下流側の部位内の湯水二次圧とが同圧となり、高圧側感圧室５ｂ、６ｂ内の湯水一次圧と低圧側感圧室５ｃ、６ｃ内の湯水二次圧とが同圧になり、ダイヤフラム５ａ、６ａはバネ（５ｄ＋５ｅ）、６ｄの付勢力を受け自身の反発力に抗して高圧側感圧室５ｂ、６ｂ側へ移動し、ダイヤフラム５ａ、６ａに係合する弁体５ｆ、６ｅが炭酸ガス通路４を閉じ、炭酸ガス生成器３への炭酸ガスの供給が停止する。

第１開閉弁５、第２開閉弁６の何れか一方が弁体への異物付着等によって閉鎖不良を起こしても、他方が正常作動していれば、湯水通路２への通水の入り切りに連動する炭酸ガス通路４の開閉、ひいては湯水通路２への通水の入り切りに連動する炭酸生成器３への炭酸ガスの供給の入り切りが維持される。
流路切替弁７を操作することにより、炭酸泉生成装置１、ひいてはシャワーヘッド２００からの炭酸泉の吐出と炭酸を含まない湯水の吐出とが瞬時に切り替わる。
第１開閉弁５、第２開閉弁６の保守時に、水抜き栓８を開くことにより、第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃと第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃとが同時に水抜きされる。

炭酸泉の炭酸溶解濃度は炭酸生成器３に供給される湯水の水圧と炭酸ガスの圧力とに影響される。一方、湯水混合栓１００から供給される湯水の水圧は、湯水混合栓１００の設置地域や、集合住宅の場合には湯水混合栓１００の設置階によって異なる。炭酸泉生成装置１においては、炭酸泉の炭酸溶解濃度が適正値になるように、湯水混合栓１００から供給される湯水の水圧に合わせて炭酸ガスの供給圧を圧力調整弁３０３で調整している。
湯水混合栓１００の設置地域や、集合住宅の場合には湯水混合栓１００の設置階によって湯水混合栓１００から供給される湯水の水圧が異なることを勘案して、炭酸泉の炭酸溶解濃度が適正値になるように、湯水混合栓１００から供給される湯水の水圧に合わせて炭酸ガスの供給圧を圧力調整弁３０３で調整していても、湯水混合栓１００から供給される湯水の水圧は常時一定ではなく変動するので、炭酸泉生成装置１においては、炭酸生成器３よりも上流側に減圧弁９を配設して炭酸生成器３に流入する湯水の水圧変動を抑制し、炭酸泉の炭酸溶解濃度の変動を抑制している。

上記説明から分かるように、本実施例に係る炭酸泉生成装置１においては、電子機器を使わずに湯水通路２への通水の入り切りに連動して炭酸生成器３への炭酸ガスの供給を入り切りする。従って、炭酸泉生成の安定性は高く、浴室に設置しても漏電の危険性が無く、電気工事を必要としないので施工性が良い。
第１開閉弁５、第２開閉弁６の何れか一方が弁体への異物付着等によって閉鎖不良を起こしても、他方が正常作動していれば、湯水通路２への通水の入り切りに連動する炭酸ガス通路４の開閉、ひいては湯水通路２への通水の入り切りに連動する炭酸生成器３への炭酸ガスの供給の入り切を維持することができる。この結果、炭酸泉生成の安定性が向上する。上記実施例において、シャワーヘッドが家庭用の場合、炭酸泉生成装置１の保守が十全に行われない可能性があり、弁体への異物付着等により炭酸ガス通路の開閉弁が閉鎖不良を起こす可能性がある。この場合、開閉弁を二つ配設することにより、開閉弁を一つ配設した場合に比べて、炭酸泉生成装置１の安定作動期間が延長される可能性がある。
湯水二次圧は、導圧通路２ｂを介して第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃに導入され、更に導圧通路２ｃを介して第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃから第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃに印加される。炭酸ガス溶解部３ｂよりも下流側の湯水通路２に、第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃへの導圧通路と第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃへの導圧通路とを別個独立に接続する場合に比べて、湯水通路２には第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃへの導圧通路２ｂのみを接続し、第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃと第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃとを導圧通路２ｃで接続した方が、工作性が向上する。
第１開閉弁５、第２開閉弁６の保守時に、第１開閉弁５の低圧側感圧５ｃと第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃとを連結する導圧通路２ｃの途上に配設された水抜き栓８を開くことにより、第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃと第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃとを同時に水抜きすることができる。炭酸ガス溶解部３ｂよりも下流側の湯水通路２に、第１開閉弁５の低圧側感圧室５ｃへの導圧通路と第２開閉弁６の低圧側感圧室６ｃへの導圧通路とを別個独立に接続すると、各導圧通路に水抜き栓を配設する必要を生じ部品数が増加する。
バイパス通路２ｄと流路切替弁７を操作することにより、炭酸泉生成装置１、ひいてはシャワーヘッド２００からの炭酸泉の吐出と炭酸を含まない湯水の吐出とを瞬時に切り替えることができる。この結果、炭酸泉生成装置１に接続される下流側の水回り機器の利便性が、上記実施例ではシャワー装置の利便性が、向上する。

上記実施例では、第２開閉弁６の高圧側感圧室６ｂが炭酸生成器３の炭酸ガス混入部３ａを形成するように炭酸泉生成装置１を構成したが、第２開閉弁６を第１開閉弁５と同様の構成とし、炭酸ガス通路４の第２開閉弁６よりも下流の部位を第２開閉弁６とは別体の炭酸ガス混入部に接続しても良い。
炭酸泉生成装置１の下流側に接続される機器はシャワーヘッド２００に限定されない。蛇口、浴槽その他の水回り機器でも良い。風呂用の循環温水装置の湯通路に炭酸泉生成装置１を取り付けても良い。

以上、本発明を炭酸泉生成用に具現化した炭酸泉生成装置の一実施例を説明したが、本発明を炭酸ガス以外の気体を湯水に混入溶解させる装置として利用しても良い。

本発明は、気液混合装置に広く利用可能である。

１ 炭酸泉生成装置
２ 湯水通路
２ｄ バイパス通路
３ 炭酸生成器
４ 炭酸ガス通路
５ 第１開閉弁
６ 第２開閉弁
７ 流路切替弁
８ 水抜き栓
９ 減圧弁
１１ 筐体
１００ 湯水混合栓
２００ シャワーヘッド
３０１ 流量調整弁
３０２ 炭酸ガス流量計
３０３ 圧力調整弁
３０４ 炭酸ガスボンベ

Claims (6)

1. 湯水通路と、湯水に気体を混入させる気体混入部と湯水の流れに関して気体混入部の下流に配設され湯水に混入した気泡を微細化し気体を湯水に溶解させる気体溶解部とを有し湯水通路の途上に配設された気体溶存水生成器と、気体混入部に接続する気体通路を開閉する第１開閉弁と、気体通路の第１開閉弁よりも下流の部位を開閉する第２開閉弁とを備え、第１開閉弁と第２開閉弁とは、それぞれ、ダイヤフラムとダイヤフラムの一方の端面に気体溶解部よりも上流側の湯水通路内の湯水一次圧を印加する高圧側感圧室と、ダイヤフラムの他方の端面に気体溶解部よりも下流側の湯水通路内の湯水二次圧を印加する低圧側感圧室と、ダイヤフラムを高圧側感圧室側へ付勢するバネと、ダイヤフラムに係合しダイヤフラムに連動して気体通路を開閉する弁体とを有することを特徴とする気液混合装置。
2. 湯水二次圧は第１開閉弁の低圧側感圧室を介して第２開閉弁の低圧側感圧室に印加されることを特徴とする請求項１に記載の気液混合装置。
3. 第１開閉弁の低圧側感圧室と第２開閉弁の低圧側感圧室との間の連通路に、水抜き栓が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の気液混合装置。
4. 湯水通路の気体溶存水生成器よりも上流の部位と気体溶存水生成器よりも下流の部位とを接続するバイパス通路を備え、湯水通路の気体溶存水生成器よりも下流の部位とバイパス通路との接続部に流路切替弁が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の気液混合装置。
5. 気体が炭酸ガスであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の気液混合装置。
6. 湯水混合水栓とシャワーヘッドとの間の湯水通路に請求項１乃至５の何れか１項に記載の気液混合装置が介挿されていることを特徴とするシャワー装置。

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