JPH0751336A - 気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浴槽水中等に大気泡と微細気泡を安定して発
生させる。 【構成】 微細気泡発生の場合には、水槽１の水を戻管
１２、エジェクタ部１５を介してポンプ５の吸入部１１
に吸入し、ポンプ５の循環水回路７を循環して第２空気
流入器１８ａよりエジェクタ部１５へ流入した空気の溶
解している循環水と合流する。この水はポンプ５、循環
水切替手段１９、第２往管９を経て微細気泡発生部２よ
り吐出する。そして、この時に減圧され、溶解空気が大
気泡発生部３から白色となって水中にでる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水を循環させるポンプ
によって、水槽内に微細気泡、大気泡を発生させる機能
を有する気泡発生装置の制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の微細気泡を発生させる気
泡発生装置（噴流浴装置）として、特公平３−１４４６
４号公報の開示例を図３〜図６に示す。

【０００３】図において、浴槽１０１内に温水１０２を
循環させるポンプ１０３を備えたポンプユニット１０４
と、ポンプ１０３の吸入側管路１０５に連結された温水
１０２の吸入器１０６およびポンプ１０３の吐出側管路
１０７に２方弁１０８を介して分岐連結された低圧噴流
ノズル１０９並びに高圧噴流ノズル１１０を備えたノズ
ルユニット１１１で構成されている。またポンプ１０３
の吸入側管路１０５にはジェット通路１１２が設けら
れ、吐出側管路１０７からジェット通路１１２の間には
シャトルバルブ１１３を介して分岐通路１１４を配管し
ている。前記シャトルバルブ１１３は図４の如くスプリ
ング１１５により付勢された円錐弁１１６と、この円錐
弁１１６に連結された弁棒１１７、空気取り入れ通路１
１８、空気通路１１９で構成されている。さらに高圧噴
流ノズル１１０は図５の如く螺旋通路１２０、１２１を
交互に備えた気液混合器１２２と、スプリング１２３に
よって付勢された弁体１２４および噴流吐出口１２５を
備えたレリーフバルブ１２６で構成されている。また低
圧噴流ノズル１０９は、図６の如く温水の流動通路１２
７と、この流動通路１２７の外周に形成された空気流入
通路１２８を備え、流動通路１２７の下流には細い通路
１２９、広い室１３０、ノズル１３１が構成されてい
る。また空気流入通路１２８は細い通路１３２を介して
広い室１３０に連通している。

【０００４】次に動作を説明すると、微細気泡の発生時
には図３において、ポンプ１０３を運転すると温水１０
２は吸入器１０６から吸入側管路１０５を介してポンプ
１０３に吸引され、その後ポンプ１０３から吐出側管路
１０７を介して高圧噴流ノズル１１０から微細気泡が噴
出される。この時にはポンプ１０３の吐出圧は分岐管路
１１４に作用し、吐出圧が大きくなり、弁棒１１７に連
結した円錐弁１１６がスプリング１１５の付勢力に打ち
勝って、円錐弁１１６に開成する。その結果、空気取り
入れ通路１１８、円錐弁１１６、空気通路１１９を介し
てジェット通路１１２に空気が吸引され、ポンプ１０３
に吸引される。吸引された空気は高圧でポンプ１０３、
吐出側管路１０７および高圧噴流ノズル１１０内の気液
混合器１２２に送られ加圧溶解されて、高圧噴流ノズル
１１０の弁体１２４および噴流吐出口１２５から微細気
泡が浴槽１０１に吐出される。一方、大気泡発生動作時
には図３の２方弁１０８が切り替わり、ポンプ１０３か
らの温水は低圧噴流ノズル１０９から大気泡が浴槽１０
１へ噴出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
では、微細気泡発生の運転時において、２方弁１０８を
高圧噴流ノズル１１０側に切り替え、ポンプ１０３が作
動すると温水１０２が吸入器１０６から吸入側管路１０
５を介してポンプ１０３に吸入する。温水１０２が吸入
すると、レリーフバルブ１２６が吐出抵抗となり、ポン
プ１０３、吐出側管路１０７、シャトルバルブ１１３が
ほぼ瞬間的に高圧状態になる。一方、大気泡発生の運転
時において、２方弁１０８を低圧噴流ノズル１０９に切
り替え、ポンプ１０３が作動すると温水１０２が微細気
泡発生の運転時と同様の流入経路、すなわち吸入器１０
６から吸入側管路１０５、ジェット通路１１２を介して
ポンプ１０３に吸入している。このように微細気泡、大
気泡運転時に温水１０２を同一経路で流入することは、
特に大気泡発生では、大流量が必要であるにもかかわら
ず、図４のシャトルバルブ１１３のジェット通路１１２
が空気吸引のエジェクタ作用の機能を発揮させるため、
一般的に言われているノズルとデュフューザとを兼用し
た構成としている。そのため開口面積が小さく、その結
果として抵抗が大きくなり、ポンプ１０３の吸入負圧が
大きくなり、大流量を確保することができない。

【０００６】また、微細気泡発生の運転時、シャトルバ
ルブ１１３は電気的な制御がなくても、空気を自動吸入
する優れた方式を１つであるが、シャトルバルブ１１３
に設けた弁棒１１７が高圧力により作動し、前記弁棒１
１７に連結した円錐弁１１６がスプリング１１５の付勢
力に打ち勝って、円錐弁１１６が開成し、空気を流入す
る構成である。このため高圧力の変化、すなわち図５の
レリーフバルブ１２６のスプリング１２３によって付勢
された弁体１２４からの噴流状態によって、前記弁体１
２４に加わる付勢力が連続的に不安定に変化する。この
ため前記弁体１２４が不安定に開成することは、前記弁
棒１１７に加わる付勢力も不安定となり、吸引される空
気量が変化することになる。その結果として、安定した
微細気泡の発生ができなくなるなど、従来の技術では、
大気泡、微細気泡の発生を十分に配慮した構成ではな
く、また考慮した制御もされていないなど実用上の課題
があった。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するもので、上
述した大気泡の発生、微細気泡の発生が安定化した優れ
た気泡発生装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の気泡発生装置は水槽と、この水槽に空気を混
入した水を吐出し、大気泡を生じさせる大気泡発生部
と、この大気泡発生部に直列に接続し、水槽に微細気泡
を生じさせる微細気泡発生部と、水を循環させるポンプ
と、大気泡発生部に連通した第１往管と、微細気泡発生
部に連通した第２往管と、水槽に連通し、水をポンプの
吸入部側へ戻す戻管と、ポンプの吐出部と吸入部に両端
を接続し、かつ途中を第１往管と第２往管に切替え連通
せしめる循環水切替手段となし、この循環水切替手段よ
り一部の水をポンプの吸入部側へ循環させる循環水回路
と、前記循環水切替手段に入口側を連通し、ポンプの吸
入部に出口側を連通して循環水回路に設け、かつ前記戻
管を接続する水流入部及び微細気泡発生時に空気を流入
せしめる空気流入部、前記両流入部と連通し、かつ循環
水の吐出力で負圧作用を生じさせる負圧部を有するエジ
ェクタ部と、大気泡発生時のみ循環水の流通を停止、ま
た減少させる循環水切替手段を、大気泡発生時には第１
往管と第２往管に、微細気泡発生時には第２往管にそれ
ぞれ切替え連通せしめ戻管を、大気泡発生時にポンプの
吸入部のみに直接連通せしめるか、またはポンプの吸入
部に直接とエジェクタ部の水流入部の両方から連通せし
め、微細気泡発生時にエジェクタ部の水流入部のみを介
して連通せしめる戻管切替手段と、大気泡発生時と微細
気泡発生時に前記戻管切替手段と循環水切替手段をそれ
ぞれ切替せしめる制御手段を備えたものである。

【０００９】

【作用】上記技術手段において、微細気泡発生側に制御
手段により戻管切替手段と循環水切替手段が切替えられ
ると、第２往管のみに連通し、戻管がエジェクタ部の水
流入部のみを介してポンプの吸入部に連通される。

【００１０】そして、ポンプの運転により吐出された水
の一部が循環水切替手段を経て循環水回路を循環すると
共に、エジェクタ部の負圧部の作用で空気流入部より流
入した空気が水に加圧溶解される。すなわち、この流入
した空気はポンプの吸入部から吸引され、ポンプの高速
回転により微細空気化され、気液接触効率が大きくな
り、ポンプを含む高圧化された水回路で、ほぼ瞬間的に
加圧溶解される。また未溶解の空気は循環水回路に設け
た循環水切替手段から吐出する循環水の水量Ｑ１と再循
環する循環水の水量Ｑ２と前記エジェクタ部の水流入部
から流入した水の水量Ｑ３とした場合、Ｑ１＝Ｑ３すな
わち微細気泡発生部から吐出した水量はＱ１となり、吐
出した水量Ｑ１分のみをＱ３分として流入させる。一
方、再循環する水量Ｑ２は可能な限り多くすることが望
ましい。なぜならＱ２／Ｑ１比を仮に循環回数とする
と、この循環比を大とすることにより、未溶解空気を循
環水回路でさらに加圧溶解することができる。この溶解
した空気は、微細気泡発生部で一気に減圧されて、微細
気泡となり水槽に吐出される。

【００１１】また、大気泡発生側に制御手段により往管
切替手段と戻管切替手段と循環水制御手段が切替えられ
ると、第１往管と第２往管の両方に循環水吐出部が接続
され、戻管はポンプの吸入部に直接と、または直接とエ
ジェクタ部の水流部を介しての両方から接続される。そ
して、ポンプの運転により、ポンプの吸入部には前記し
た両方から水が流入して多くなり、かつ循環水回路の循
環水が停止または減少し、ポンプの加圧作用で第１、第
２の往管の両方を並行してより多く水が流れ大気泡発生
部より水槽に吐出し、その時の吐出力で空気を流入して
水中に混入し水槽に大気泡を発生させる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例につき、図１及び図２
にしたがい説明する。

【００１３】図において、１は気泡を水中に生じさせる
浴槽等の水槽、２は水槽１の水中に微細気泡を生じさせ
る微細気泡発生部で、直列に接続した大気泡発生部３を
介して水槽１に通じる。大気泡発生部３は水槽１に取付
け、水中に大気泡を生じさせる。５は水槽１の水４を循
環させるポンプで、吐出部６と吸入部１１を有する。７
は循環水回路で、一端をポンプ５の吐出部６に、他端を
吸入部１１に接続するとともに、途中に第１往管８と第
２往管９へ切替えて連通せしめる循環水切替手段１９を
形成し、かつこの循環水切替手段１９より一部の水をポ
ンプ５の吸入部側へ循環させる。１９はモータ式の３方
弁よりなる循環水切替手段で、第１往管８、第２往管
９、循環回路７にそれぞれ接続して微細気泡発生時には
第２往管９に、大気泡発生時には第１往管８と第２往管
９にそれぞれ切替え接続する。

【００１４】１２は水槽１の水４をポンプ５の吸入部１
１側に戻す戻管で、大気泡発生部３を介して水槽１に連
通し、かつポンプ５の吸入部１１側に連通している。１
５は循環水回路７の循環水切替手段１９に入口側を接続
し、ポンプ５の吸入部１１に出口側を接続して循環水回
路７に接続したエジェクタ部で、循環水の吐出力で負圧
作用を生じさせる負圧部１５ａと、これに連通して負圧
作用で微細気泡発生時のみ空気を流入せしめる空気流入
部１４及び戻管１２を接続して水を流入せしめる水流入
部１３を備えている。１６は水流入部１３またはその近
傍の戻管１２の管径を絞って形成した抵抗部で、エジェ
クタ部１５の負圧部１５ａからの水と空気を負圧流入さ
せるためのものである。１８は空気電磁弁からなる第１
空気流入器で、パイプを介して大気泡発生部３に接続し
ている。また１８ａは同じく空気電磁弁からなる第２空
気流入器で、パイプを介してエジェクタ部１５の空気流
入部１４に接続している。

【００１５】２１はモータ式の２方弁からなる戻管切替
手段で、大気泡発生時には戻管１２をポンプ５の吸入部
１１へ直接接続するように構成し、微細気泡発生時には
この回路を閉じるように切替えるものである。２２はポ
ンプ５、第１空気流入器１８、第２空気流入器１８ａ、
戻管切替手段２１、循環水切替手段１９にそれぞれ結線
した制御手段で、微細気泡発生時には循環水切替手段１
９を第２往管９に切替え、戻管切替手段２１を閉成し、
ポンプ５の運転開始後、第２空気流入器１８ａを開成す
る制御と、大気泡発生時には循環水切替手段１９を第１
往管８と第２往管９に連通させ、戻管切替手段２１を開
成し、ポンプ５の運転開始後に第２空気流入器１８ａを
閉じ、第１空気流入器１８を開成する制御を行うように
シーケンスが構成されている。２３は大と微細の気泡発
生の選択指示を制御手段２２に行う操作部で、微細気泡
用釦と大気泡用釦を備えている。

【００１６】次に、上記実施例における気泡発生の動作
を説明する。 （微細気泡発生の運転）操作部２３で微細気泡発生の指
示をするべく、微細気泡スイッチを入れると、制御手段
２２により次のように制御される。すなわち、図１の
（ａ）のように循環水切替手段１９が第２往管９側に切
替えられ、そして戻管切替手段２１が閉成し、続いてポ
ンプ５が運転を開始する。そして、ポンプ５が運転を開
始すると第２空気流入器１８ａが開成する。すると水が
満たされた状態にあるポンプ５が回転し、循環水の一部
が循環水切替手段１９を経て、第２往管９に流れ、そし
て微細気泡発生部２から大気泡発生部３を通過して水槽
１に噴出するとともに循環水の残りが循環水回路７を循
環する。この循環が行われるとエジェクタ部１５が機能
し、水槽１の水４は戻管１２を経てエジェクタ部１５の
水流入部１３から負圧部１５ａに吸引される。そして、
この水４がポンプ５の吸入部１１に吸引されると、ポン
プ５の吸引側の圧力が上昇するとともに吐出部６側の圧
力も昇圧される。すなわち、微細気泡発生部２の吐出口
が急縮小しているので、ポンプ５は略締切運転の状態で
動作しているので、吸入部１１側の圧力が上昇した上に
ポンプ５の締切圧力が加わり圧力上昇が得られる。この
ような運転状態において第２空気流入器１８ａから空気
が流入してきて空気流入部１４よりエジェクタ部１５の
負圧部１５ａに吸引され、そして吸入部１１からポンプ
５に入り吐出部６から循環水切替手段１９、第２往管９
へと送られる。この時、循環水回路７、第２往管９内は
高圧のため、先に吸引された空気は水４に溶解された状
態にある。そして空気の溶解された水が微細気泡発生部
２を通過すると急激に減圧されて溶解していた空気が微
細気泡となって大気泡発生部３を経て水槽１に乳白色と
なって広がるのである。

【００１７】以上のように微細気泡発生時にはエジェク
タ部１５の水流入部１３側のみから水を流入させるよう
に切り替えることにより、ポンプ５、循環水回路７およ
び微細気泡発生部２の水回路を高圧化することができ
る。この高圧化した水回路にエジェクタ部１５に設けた
抵抗部１６によって、空気流入部１４を負圧とし、前記
空気流入部に連結した第２空気流入器１８ａから空気を
流入させるように切り替え、一定量の安定した空気が流
入される。この流入された空気はポンプ５の吸入部１１
から吸入され、ポンプ５の高速回転翼により微細空気化
され、気液接触効率が大きくなり、ポンプ５を含む高圧
化された水回路で、ほぼ瞬間的に加圧溶解される。また
未溶解の空気は循環水回路７に設けた循環水切替手段１
９から吐出する。水量Ｑ１と再循環する循環水の水量Ｑ
２と前記エジェクタ部１５の水流入部１３から流入した
水の水量Ｑ３とした場合、Ｑ１＝Ｑ３すなわち微細気泡
発生部２から吐出した水量はＱ１となり、吐出した水量
Ｑ１分のみをＱ３分として流入させる。一方、再循環す
る水量Ｑ２は可能な限り多くすることが望ましい。なぜ
ならＱ２／Ｑ１比を仮に循環回数とすると、この循環比
を大とすることにより、未溶解空気を循環水回路７でさ
らに加圧溶解することができる。この溶解した空気は、
微細気泡発生部で一気に減圧されて、微細気泡となり水
槽に吐出される。

【００１８】（大気泡発生の運転）操作部２３で大気泡
発生の指示をするべく大気泡スイッチを入れると（Ｓ）
制御手段２２により次のように制御される。すなわち、
図１の（ｂ）のように循環水切替手段１９が第１往管８
と第２往管９の両方に切替えられそしてまた戻管切替手
段２１が開成し、続いてポンプ５が運転を開始する。そ
して、ポンプ５が運転を開始すると第１空気流入器１８
が開成する。すると水が満たされた状態にあるポンプ５
が回転し、水槽１の水４は戻管１２、戻管切替手段２１
を経て直接にポンプ５の吸入部１１に至る水回路と、戻
管１２、エジェクタ部１５の水流入部１３、循環水回路
７の一部を経てポンプ５の吸入部１１に至る水回路の両
方から戻り、結果として大気泡発生に必要な大水量がポ
ンプ５に吸引され、そして吐出部６から吐出される。そ
して、循環水切替手段１９は循環水回路７に連通されて
いないので、全てが第１往管８と第２往管９に吐出され
る。すなわち、循環水切替手段１９を経た水は微細気泡
発生部２を経て大気泡発生部３から水槽１に、微細気泡
発生時よりもはるかに多い水量がいきおいよく吐出され
る。そして、この吐出力により、既に開成している第１
空気流入器１８から流入してきた空気が水に混入して水
槽１に広がり大気泡が発生するのである。

【００１９】以上のように大気泡発生の運転時にはポン
プ５の吸入部１１に吸入する水量Ｑ４を多くするように
切り替えるとともに、循環水回路７にも水が循環しない
ようにすることにより、水回路を低圧化して、大気泡発
生に必要な水量を確保することができる。またこの時エ
ジェクタ部１５の空気流入部１４から空気が流入しない
ように切り替えることにより、ポンプ５に異常流入する
空気を防止して、ポンプのエアーがみをなくし、ポンプ
を正常運転させることができる。また大気泡発生部３に
連結した第１空気流入器１８から大気泡発生部３に空気
が流入するように切り替えると、大気泡発生部に設けた
エジェクタ作用により安定した空気が流入され、大気泡
となり水槽１に吐出される。ここで重要なことは、戻管
切替手段２１の開口面積を可能な限り大きくすることに
より、吸入する水量Ｑ４を多くすることができる。また
エジェクタ部１５の水流入部１３も併せて水を同時に流
入することにより、水流入部１３から流入する水量Ｑ５
と前記Ｑ４が加わり、さらに大気泡発生用の吐出水量を
多くすることができる。

【００２０】図２は本発明の実施例の制御シーケンスを
示すもので図２の（ａ）および（ｂ）に従い説明する。
図１の（ｂ）の如く大気泡発生中から微細気泡発生に操
作部２３により変更を指示すると、Ｓ６〜Ｓ１０のシー
ケンスにあって、微細気泡スイッチを入にすると（Ｓ
１）、優先的に制御手段２２が第１空気流入器１８を閉
成する（Ｓ２）この後は前述したように循環水切替手段
１９が第２往管９側に切替り（Ｓ３）、そして戻管切替
手段２１が閉弁して戻管１２を水流入部１３のみに連通
し（Ｓ４）、さらにまた第２空気流入器１８ａを開成し
（Ｓ５）、以上の順番の制御により気泡発生に入る。

【００２１】図２の（ｂ）は微細気泡発生中から大気泡
発生へ操作部２３で変更指示した場合を示している。Ｓ
１１〜Ｓ１５のシーケンスにあって、大気泡スイッチを
入れると（Ｓ１６）、優先的にまず第２空気流入器１８
ａが閉成する（Ｓ１７）。続いて戻管切替手段２１が戻
管１２を、水流入部１３だけでなく、ポンプ５の吸入部
１１にも直接に接続するように切替える（Ｓ１８）。次
に循環水切替手段１９を閉成し（Ｓ１９）、第１往管８
と第２往管９側に切替え最後に第１空気流入器１７を開
成する（Ｓ２０）。このような順序で制御手段２２が制
御することで、大気泡発生の運転に入り、その動作は図
１の（ｂ）で説明した場合と同じである。

【００２２】

【発明の効果】このように本発明の気泡発生装置は微細
気泡発生において、戻管切替手段が戻管をポンプの吸入
部へ直接連通するのを閉じてエジェクタ部の水流入部の
みから水を流入せしめると共に循環水切替手段が循環水
回路を開成し循環水切替手段が微細気泡発生部に連通す
る第２往管に循環水回路の循環水吐出部を連通し一方、
ポンプ、循環水回路、第２往管の水回路を高圧化してエ
ジェクタ部の空気流入部から流入する空気を水中に加圧
溶解せしめるから、一定量の安定した空気が流入し安定
した微細気泡を発生できる。

【００２３】また、大気泡発生の運転時には大気泡発生
部に通じる第１往管だけでなく、大気泡発生部に連通し
ている微細気泡発生時に使用する第２往管にも水を流す
ように循環水切替手段が動作するから、大気泡発生部か
らは多量の水が吐出して大気泡の噴流をさらに多くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明気泡発生装置の一実施例におけ
る微細気泡発生時の配管回路図 （ｂ）は同装置の大気泡発生時の配管回路図

【図２】（ａ）同装置において、大気泡発生中から微細
気泡発生に切替えた場合のフローチャート （ｂ）同装置において、微細気泡発生中から大気泡発生
に切替えた場合のフローチャート

【図３】従来の噴流浴装置を示すシステム構成図

【図４】同装置のシャトルバルブの断面図

【図５】同装置のレリーフバルブの断面図

【図６】同装置の低圧噴流ノズルの断面図

【符号の説明】

１ 水槽 ２ 微細気泡発生部 ３ 大気泡発生部 ５ ポンプ ６ 吐出部 ７ 循環水回路 ８ 第１往管 ９ 第２往管 １１ 吸入部 １２ 戻管 １３ 水流入部 １４ 空気流入部 １５ エジェクタ部 １８，１８ａ 第１及び第２空気流入器 １９ 循環水切替手段 ２１ 戻管切替手段 ２２ 制御手段 ２３ 操作部

フロントページの続き (72)発明者 河合 祐 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水槽と、この水槽に空気を混入した水を吐
   出し、大気泡を生じさせる大気泡発生部と、この大気泡
   発生部に直列に接続し、水槽に微細気泡を生じさせる微
   細気泡発生部と、水を循環させるポンプと、大気泡発生
   部に連通した第１往管と、微細気泡発生部に連通した第
   ２往管と、水槽に連通し、水をポンプの吸入部側へ戻す
   戻管と、ポンプの吐出部と吸入部に両端を接続し、かつ
   途中を第１往管と第２往管に切替え連通せしめる循環水
   切替手段となし、この循環水切替手段より一部の水をポ
   ンプの吸入部側へ循環させる循環水回路と、前記循環水
   切替手段に入口側を連通し、ポンプの吸入部に出口側を
   連通して循環水回路に設け、かつ前記戻管を接続する水
   流入部及び微細気泡発生時に空気を流入せしめる空気流
   入部、前記両流入部と連通し、かつ循環水の吐出力で負
   圧作用を生じさせる負圧部を有するエジェクタ部と、大
   気泡発生時のみ循環水の流通を停止、または減少させる
   循環水切替手段を、大気泡発生時には第１往管と第２往
   管に、微細気泡発生時には第２往管にそれぞれ切替え連
   通せしめ戻管を、大気泡発生時にポンプの吸入部のみに
   直接連通せしめるか、またはポンプの吸入部に直接とエ
   ジェクタ部の水流入部の両方から連通せしめ、微細気泡
   発生時にエジェクタ部の水流入部のみを介して連通せし
   める戻管切替手段と、大気泡発生時と微細気泡発生時に
   前記戻管切替手段と循環水切替手段をそれぞれ切替せし
   める制御手段を備えた気泡発生装置。