JPS6115338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、風呂装置における省エネルギーを目
的としたもので、循環水量の増加によつて熱効率
を改良するとともに自然放熱損失を小になしたも
のである。

従来の循環式風呂釜においては、その循環方法
が、自然循環式つまり熱交換器内の循環水入口と
出口間の温度差およびその高さを利用した密度差
による方式であつた。

このような方式においてその循環速度を早める
ためには、温度差あるいは高さを大きくしなけれ
ばならないが、それには限度があつて循環速度を
増加させることができないので、循環水側の熱伝
達率の増加を利用した熱交換器の改良がなされた
が、熱交換器内での湯垢の付着による熱伝達率の
減少がみられた。

また循環速度つまり循環水量が小さいと、吐出
循環管よりの温湯が上部に滞溜し、浴槽の上部と
下部との間で著しい温度差を生じ、入浴の際に攬
拌しながら入浴最適温度に達するのを確認しなけ
ればならない欠点があつた。

さらに吸込み循環管と吐出循環管が、いずれも
浴槽水位より下部に位置している場合、非加熱中
には熱交換器が外気により冷却され、そのために
浴槽内水温との温度差により逆循環が生じ放熱損
失が大となる欠点があつた。

このような放熱損失は、この種の風呂釜がほと
んどの場合屋外に設置されていることから、特に
冬場等はかなり大きなものであつた。

循環速度を増加させるために、循環管内にモー
タフアンを装着したり、あるいは吸込み循環管内
あるいは吐出循環管内に空気を送つて密度差を大
きくしたりしていた。しかしポンプをとりつけた
場合、その電気的絶縁が完全でないと漏電の危険
があり、実用上問題があつた。

また吸込み循環管内にエアーを送る方法では、
密度の小さい領域を高くとれるので、循環速度の
増加は望まれるが熱交換器内で気泡を発生させる
ために、熱交換器の酸化が促進され熱交換器が腐
食され易い欠点があつた。

また吐出循環管内に空気を送る方法では、密度
の小さい領域の高さを大きくとることができず、
空気の噴出速度をかなり大きくして、その運動エ
ネルギーによる同伴現象を利用するかしなければ
循環速度の大きな増加は望めなかつた。

さらに上記いずれの場合でも、循環速度促進機
能および加熱を停止した場合、前記放熱損失を防
ぐことはできなかつた。

本発明は、循環速度を増加させ、かつ放熱損失
を減少させて上記従来の欠点を除去したものであ
り、以下その一実施例について詳述する。

浴槽本体１と風呂釜本体２とは、浴槽本体１の
下部に開口された吸込み循環管６と、浴槽本体１
の上部に開口された吐出循環管７とにより連結さ
れており、循環水は吸込み循環管６より入り、吐
出循環管７より浴槽本体１内に吐出される間に熱
交換器３内で加熱される。

この熱交換器３の下部には、バーナ４が位置
し、このバーナ４による燃焼ガスが熱交換器３内
の通路を通つて熱交換され、排気筒５より排出さ
れる。

吸込み循環管６より入つた循環水は、熱交換器
３内を循環した後、熱交換器３とは仕切板８によ
つて仕切られた揚水室９内に入る。揚水室９内に
は主吐出循環管１０が、その下端を揚水室９の底
部近傍に開口させて位置されており、この循環管
１０の下部には、発泡材あるいは金属製の50〜
100μの通気性多孔体よりなるエアノズル１２が
存在している。浴槽水面より上部に位置され、そ
の停止中でも電気的に絶縁されるようにしている
エアポンプ１６により送入された圧縮空気は、電
気的絶縁材料、例えばプラスチツクス管などより
なる空気送気管１１を経てエアノズル１２に供給
されて微細な気泡を発生され、主吐出循環管１０
の下端より吸入された循環水とともに気液混相流
１３を形成する。

上記主吐出循環管１０の上端は、揚水室９の上
部に開口して吐出循環管７に連絡されている。主
吐出循環管１０と吐出循環管７との間には空間１
４を形成し、主吐出循環管１０よりの吐出運動エ
ネルギーによつて同伴される温水が、気液混相流
１２に付加されて気液混相流１５を形成し、浴槽
本体１に吐出される。

なお揚水室９は、第６図に示すように熱交換器
３と連絡管１７により連絡した構成でも良い。

次にその効果について述べる。

気泡を混入させた気液混相流体と周囲流体との
密度差を利用して揚水するいわゆるエアリツトポ
ンプの場合、周囲流体比重量γ、周囲流体と気相
との混合物比重量γ′，揚程Hd，圧縮空気管浸水
深さHs，全損失水頭ｈ_e，揚水管内の圧緒空気の
平均体積Wm、揚水量Ｑとの間には Ｑ＝Ｈｓ／Ｈｄ＋ｈ_ｅ Wm が成立し、揚水量Ｑは浸水深さHsに比例する。
上記実施例では、揚水室９の底部に気泡を発生さ
るエアノズル１２を位置させているので、浴槽水
面とエアノズル１２までの高さ、つまり浸水深さ
Hsを大きくとることができ、また揚水室９は熱
交換器３と分離して設けられるので、例えばバー
ナ４の高さ分の高さを上記浸水深さHsに付加す
ることができ、かなり大きい浸水深さを得ること
ができる。

揚水管径を20mmとした時の揚水量、この風呂装
置の場合は循環水量と、浸水深さを揚程で無次元
化した値との関係を実験的に求めたもので両者は
比例関係にあることがわかる。

また揚水管つまり吐出循環管は、吐出循環管７
と主吐出循環管１０との２個設けているので、主
吐出循環管１０によつて浸水深さが得られ、循環
水量の向上がはかられる。さらに主吐出循環管１
０からの循環水の吐出循環管７への吐出運動エネ
ルギーによる同伴現象を利用して空間１４からの
循環水を誘引させ、循環水量を増加させることが
できる。

このように循環水量が増加した場合、熱交換器
内の水側熱伝達率を増加することができるので、
これまでの燃焼ガス側の熱伝達率のみを向上させ
るような熱交換器構造は、水側熱伝達率を向上さ
せるような構造とすることができ、熱効率が大巾
に増加する。

また熱交換器内への気泡の混入もないので熱交
換器の酸化腐食も起らなくなる。

いま循環水量と熱効率を自然循環式の熱効率で
無次元化した値との関係を見ると第４図に示す通
りで、循環水量の増加とともに熱効率の増加がみ
られるので、熱効率の増加には水側の伝熱面を改
良すれば良いことがわかる。

また循環水量を増加させた場合、自然対流の際
に発生する浴槽の上下および下部での温度差はな
くなり、ほとんど均一となつて入浴時の攬拌等の
手間が省けるとともに温度制御を必要とする風呂
釜の場合に非常に効果的となる。

第５図は自然対流式と上記実施例による強制対
流式の場合における浴槽上部と下部との温度の時
間変化を示すもので、曲線Ａは、第１図ａ点およ
びｂ点における温度上昇曲線、曲線Ｂは自然対流
式の場合の第１図ａ点に相当する部分の値曲線ｃ
は同じくｂ点における値である。

さらに気液混相流で定常的な吐出が要求される
場合、スラツグ流あるいはバルグ流のような流れ
は間欠的な流れとなつて不適当であるが、上記実
施例のように圧縮空気を例えば発泡体などよりな
るエアフイルタを通して微細な気泡として発生さ
せると定常的な流れの気泡が得られる。

しかも上記実施例では、密度差を利用したエア
リフト現象により循環を行つているために、従来
のように吐出管を浴槽水面より下部に位置させる
必要がなく、そのために生じていた加熱停止後の
逆循環による放熱損失がなくなる。

以上のように、本発明は、浴槽と吸込み循環管
および吐出循環管を介して接続した熱交換器の上
部と連通する揚水室を有し、この揚水室には、下
端が空気送入装置に連絡された主吐出循環管を間
隔を設けて配設するとともにこの揚水室の上端は
上記吐出循環管に接続することにより熱効率を増
加させて省エネルギーをはかつた工業的価値の大
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における風呂装置の
断面図、第２図は同装置における熱交換器部の断
面図、第３図は循環水量と、浸水深さを揚程で無
次元化した値との関係線図、第４図は循環水量
と、熱効率を自然循環式の熱効率で無次元化した
値との関係線図、第５図は風呂装置における温度
上昇曲線図、第６図は他の例を示す熱交換器部の
断面図である。 １……浴槽本体、３……熱交換器、６……吸込
み循環管、７……吐出循環管、９……揚水室、１
０……主吐出循環管、１２……エアノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 浴槽と吸込循環管および吐出循環管を介して
   接続した熱交換器の上部と連通する揚水室を有
   し、この揚水室内には、下端が気泡発生装置に連
   絡された主吐出循環管を間隔を設けて配設すると
   ともに、この揚水室の上端は上記吐出循環管に接
   続したことを特徴とする風呂装置。