酸素富化空気導入装置
【課題】簡易な構成を付加するだけで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御することができる酸素富化空気導入装置を提供する。
【解決手段】減圧手段で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させて、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにした酸素富化空気導入装置11(A)において、導入配管14内の圧力を検知する圧力センサー20と、この圧力センサー20の下流側の導入配管14から分岐する分岐配管21と、この分岐配管21を開閉可能な大気開閉弁22とが設けられて、導入配管14内の圧力が所定値より大きいことを圧力センサー20で検知した時に、大気開閉弁22を開くようにした。
【解決手段】減圧手段で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させて、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにした酸素富化空気導入装置11(A)において、導入配管14内の圧力を検知する圧力センサー20と、この圧力センサー20の下流側の導入配管14から分岐する分岐配管21と、この分岐配管21を開閉可能な大気開閉弁22とが設けられて、導入配管14内の圧力が所定値より大きいことを圧力センサー20で検知した時に、大気開閉弁22を開くようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸素富化空気導入装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、酸素富化膜と、真空ポンプと、酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンとから構成され、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管の酸素富化ノズルから浴室内に噴出するようにした酸素富化装置がある(特許文献1参照)。
【0003】
このような酸素富化膜を用いて酸素富化空気を生成するためには、真空圧で酸素を透過させる必要があることから、酸素富化膜に真空ポンプで真空圧を作用させることで、真空圧に応じた酸素濃度の酸素富化空気を生成するようにしている。
【0004】
ところで、酸素富化膜の特性上、環境温度によって、酸素富化空気の導入流量が大きく変動するため、真空ポンプの駆動制御によって導入流量が一定となるように制御していた。
【0005】
しかしながら、真空ポンプとして、駆動制御が可能な高精度のものを必要とするから、コスト高になるという問題があった。
【特許文献1】特開2006−130197号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、高精度で高価な真空ポンプ等を用いることなく、簡易な構成を付加するだけで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御することができる酸素富化空気導入装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明の第1の手段は、請求項1のように、酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、前記導入配管内の圧力を検知する圧力センサーと、この圧力センサーの下流側の導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、導入配管内の圧力が所定値より大きいことを圧力センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置を提供するものである。
【0008】
本発明の第2の手段は、請求項2のように、酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、前記酸素富化膜の温度を検知する温度センサーと、前記導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、酸素富化膜の温度が所定値より小さいことを温度センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置を提供するものである。
【0009】
請求項3のように、請求項2において、前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けた換気ファンを正転・逆転に切り替え運転をすることが好ましい。
【0010】
請求項4のように、請求項1〜3のいずれか一項において、前記導入配管の大気開閉弁よりも大気側に、大気導入抵抗部を設けることが好ましい。
【0011】
請求項5のように、請求項1〜4のいずれか一項において、前記酸素富化膜を制御ユニットの内部に設置することが好ましい。
【0012】
請求項6のように、請求項1〜5のいずれか一項において、前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けたペルチェ素子で酸素富化膜の温度を制御することが好ましい。
【0013】
請求項7のように、請求項1〜6のいずれか一項において、前記導入配管中に、温度が上がると膨張して開口面積を狭め、温度が下がると収縮して開口面積を広げる導入開閉弁を設けることが好ましい。
【0014】
請求項8のように、請求項1〜6のいずれか一項において、前記減圧手段で発生する減圧は、通水管の水流で発生する負圧であることが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の請求項1によれば、導入配管内の圧力が所定値より大きい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)ことを圧力センサーで検知した時に、大気開閉弁を開いて大気を導入配管に導入することで、酸素富化空気の不足分を補って、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、減圧手段として真空ポンプを用いた場合であっても、駆動制御可能な高精度のものを必要としないから、コスト安になる。
【0016】
本発明の請求項2によれば、酸素富化膜の温度が所定値より小さい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)ことを温度センサーで検知した時に、大気開閉弁を開いて大気を導入配管に導入することで、酸素富化空気の不足分を補って、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、減圧手段として真空ポンプを用いた場合であっても、駆動制御可能な高精度のものを必要としないから、コスト安になる。
【0017】
請求項3によれば、温度がほぼ一定に管理される制御ユニットを利用することで、酸素富化膜の温度変動が抑制されることと相俟って、換気ファンによる送風と排風とを制御して、酸素富化膜の温度変動がより抑制されるようになるから、大気開閉弁を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御がより少なくて済むようになる。
【0018】
請求項4によれば、大気導入抵抗部により、大気の導入流量の変動が抑制されるようになる。
【0019】
請求項5によれば、温度がほぼ一定に管理される制御ユニットを利用することで、酸素富化膜の温度変動が抑制されるようになるから、大気開閉弁を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御が少なくて済むようになる。
【0020】
請求項6によれば、酸素富化膜に取付けたペルチェ素子で、酸素富化膜の温度変動がより抑制されるようになる。
【0021】
請求項7によれば、酸素富化空気の温度が下がった(つまり酸素富化空気の導入流量が減少した)時に、開口面積を広げるとともに、酸素富化空気の温度が上がった(つまり酸素富化空気の導入流量が増加した)時に、開口面積を狭めることで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。
【0022】
請求項8によれば、通水管の水流で発生する負圧を利用して、高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入することができるから、高価な真空ポンプが不要なるので、コスト安になる。また、真空ポンプのような大きい設置空間が不要となって、真空ポンプの配置スペースを省略できることから、装置全体として小型化設計が可能となり、したがって小空間に設置が可能となる。さらに、真空ポンプのような故障等もないので耐久性が向上するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0024】
図6は、微細気泡発生浴槽1であり、この浴槽1の側壁には、吐出(微細気泡発生)ノズル2と吸込み口3とが設けられ、吐出ノズル2と吸込み口3とは循環用の通水管4で連結されている。
【0025】
この通水管4には、循環ポンプ(送水ポンプ)5が介設されていて、循環ポンプ5の駆動で、浴槽1内の浴湯を吸込み口3から吸い込んで通水管4を介して吐出ノズル2から浴槽1内に吐出するようになっている。
【0026】
酸素富化空気導入装置11は、酸素富化膜12と、この酸素富化膜12の表面空気を換気する換気ファン13と、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管4に導入口14aから導入する導入配管14とで構成されていて、導入配管14の導入口14aは、循環ポンプ5の上流側(吸い込み側)に設定されている。
【0027】
循環ポンプ5の下流側(吐出側)の通水管4には、溶解タンク15が設けられている。
【0028】
そして、循環ポンプ5の駆動で、浴槽1内の浴湯を吸込み口3から吸い込んで通水管4を介して吐出ノズル2から浴槽1内に吐出する過程において、酸素富化空気導入装置11で発生した高濃度の酸素富化空気を導入配管14の導入口14aから通水管4に導入するとともに、この導入された酸素富化空気を溶解タンク15で浴湯に混合攪拌することで溶解した後に、吐出ノズル2から浴槽1内に吐出する際に、再気化させることで微細気泡が発生するようになる。この微細気泡には、通常は酸素濃度が約21%であるところ、酸素富化されて酸素濃度が約30%の空気が含まれることになる。
【0029】
次に、酸素富化空気導入装置11で発生した高濃度の酸素富化空気を導入配管14の導入口14aから通水管4に導入するための装置を説明する。
【0030】
酸素富化膜12に負圧を作用させることで、高濃度の酸素富化空気が生成されるようになる。
【0031】
そのために、従来では、酸素富化膜12に真空ポンプで真空圧を作用させるものであったが、本実施形態に係る酸素富化空気導入装置11では、真空ポンプに代えて、循環用の通水管4に介設されている既存の循環ポンプ(送水ポンプ)5を利用して、循環ポンプ5の駆動に伴う通水管4の水流で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させることで、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにしたものである。ここで、通水管4は、減圧手段を構成する。
【0032】
このように、通水管4の水流で発生する負圧を利用して、高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入する構成とすれば、高価な真空ポンプが不要なるので、コスト安になる。また、真空ポンプのような大きい設置空間が不要となって、真空ポンプの配置スペースを省略できることから、装置全体として小型化設計が可能となり、したがって小空間に設置が可能となる。さらに、真空ポンプのような故障等もないので耐久性が向上するようになる。なお、減圧手段として、高精度の制御が不要な安価な真空ポンプ等を用いることも可能である。
【0033】
次に、簡易な構成を付加するだけで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御することができる酸素富化空気導入装置11の実施形態を以下で説明する。
【0034】
図1(a)は、第1実施形態の酸素富化空気導入装置11(A)であり、導入配管14には、導入配管14内の圧力を検知する圧力センサー20が設けられている。
【0035】
また、圧力センサー20の下流側の導入配管14から分岐する分岐配管21が設けられ、この分岐配管21の途中には、分岐配管21内の通路を開閉可能な大気開閉弁22が設けられている。さらに、分岐配管21の大気開閉弁22よりも大気側である入口端部には、オリフィス等のような大気導入抵抗部23が設けられている。
【0036】
第1実施形態の酸素富化空気導入装置11(A)であれば、図1(b)を参照すれば、ステップS1で、通水管4に通水が有る時に、ステップS2で、圧力センサー20により導入配管14内の圧力を検知し、ステップS3で、導入配管14内の圧力が所定値より大きい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)か、所定値より小さい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少していない)かを判断する。
【0037】
そして、圧力が所定値より小さい時は、酸素富化空気の導入流量が減少していないから、ステップS4で、大気開閉弁22を閉じたままとする。
【0038】
また、圧力が所定値より大きい時は、酸素富化空気の導入流量が減少しているから、ステップS5で、大気開閉弁22を開くようにする。
【0039】
これにより、分岐配管21から大気が導入配管14に導入されるので、図1(c)にクロスハッチングで示すように、酸素富化空気の不足分が補われて、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、大気導入抵抗部23により、大気の導入流量の変動が抑制されるようになる。
【0040】
図2(a)は、第2実施形態の酸素富化空気導入装置11(B)であり、酸素富化膜12には、酸素富化膜12の温度を検知する温度センサー24が設けられている。
【0041】
また、導入配管14から分岐する分岐配管21が設けられ、この分岐配管21の途中には、分岐配管21内の通路を開閉可能な大気開閉弁22が設けられている。さらに、前記大気導入抵抗部23が設けられている。
【0042】
第2実施形態の酸素富化空気導入装置11(B)であれば、図2(b)を参照すれば、ステップS1で、通水管4に通水が有る時に、ステップS2で、温度センサー24により酸素富化膜12の温度を検知し、ステップS3で、酸素富化膜12の温度が所定値より大きい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少していない)か、所定値より小さい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)かを判断する。
【0043】
そして、温度が所定値より大きい時は、酸素富化空気の導入流量が減少していないから、ステップS4で、大気開閉弁22を閉じたままとする。
【0044】
また、温度が所定値より小さい時は、酸素富化空気の導入流量が減少しているから、ステップS5で、大気開閉弁22を開くようにする。
【0045】
これにより、分岐配管21から大気が導入配管14に導入されるので、図2(c)にクロスハッチングで示すように、酸素富化空気の不足分が補われて、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、大気導入抵抗部23により、大気の導入流量の変動が抑制されるようになる。
【0046】
図3(a)は、第3実施形態の酸素富化空気導入装置11(C)であり、導入配管14には、前記圧力センサー20が設けられている。また、前記分岐配管21の途中には前記大気開閉弁22が設けられ、さらに、前記大気導入抵抗部23が設けられている。
【0047】
また、酸素富化膜12は、微細気泡発生浴槽1の循環ポンプ5等、酸素富化空気導入装置11(C)の圧力センサー20や大気開閉弁22等を制御する制御部品が組み込まれた制御ユニット25の内部に設置されている。この制御ユニット25の内部は、制御部品の運転に伴う発熱によって、環境温度よりも高くなるが、ほぼ一定に管理されることで、環境温度よりも変動幅が小さいという特性がある。
【0048】
第3実施形態の酸素富化空気導入装置11(C)であれば、図3(b)のように、温度がほぼ一定に管理される制御ユニット25を利用することで、酸素富化膜12の温度変動が抑制されるようになるから、大気開閉弁22を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御が少なくて済むようになる。
【0049】
図4(a)は、第4実施形態の酸素富化空気導入装置11(D)であり、前記制御ユニット25の内部に設置されている酸素富化膜12には、前記温度センサー24が設けられている。また、前記分岐配管21の途中には前記大気開閉弁22が設けられ、さらに、前記大気導入抵抗部23が設けられている。
【0050】
また、前記換気ファン13は、正転・逆転に切り替え運転ができるようになっていて、酸素富化膜12の温度が高い時は、図4(c)のように、正転させて低温の外気を酸素富化膜12側に送ることで(送風…矢印a参照)、酸素富化膜12を冷やすとともに、酸素富化膜12の温度が低い時は、図4(d)のように、逆転させて高温の内気を酸素富化膜12に送ることで(排風…矢印b参照)、酸素富化膜12を暖めるようになる。
【0051】
第4実施形態の酸素富化空気導入装置11(D)であれば、酸素富化膜12の温度を温度センサー24で検知して、酸素富化膜12に取付けた換気ファン13を正転・逆転に切り替え運転するものである。すなわち、温度がほぼ一定に管理される制御ユニット25を利用することで、酸素富化膜12の温度変動が抑制されることと相俟って、図4(b)のように、換気ファン13による送風と排風とを制御して、酸素富化膜の温度変動がより抑制されるようになるから(温度変動幅W参照)、大気開閉弁22を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御がより少なくて済むようになる。
【0052】
第2および第4実施形態において、特に図示しないが、酸素富化膜12の温度を温度センサー24で検知して、酸素富化膜12に取付けたペルチェ素子(Peltier device)で酸素富化膜12の温度を制御することもできる。ここで、ペルチェ素子とは、冷却効果のある電子部品であり、2種類の金属の接合部に電流を流すと、片辺の金属からもう片辺へ熱が移動するという「ペルチェ効果」を利用した素子である。
【0053】
このように、酸素富化膜12に取付けたペルチェ素子で、酸素富化膜12の温度変動がより抑制されるようになる。
【0054】
第1〜第4実施形態において、図5(a)(b)に示すように、導入配管14中に、導入開閉弁26を設けることができる。すなわち、導入配管14は、線膨張係数の小さい弾性体で構成するとともに、この導入配管14内に、線膨張係数の大きい材質を十字状にインサートモールドしてなる導入開閉弁26を設けたものである。この導入開閉弁26は、図5(a)(c)のように、酸素富化空気の温度が上がると膨張して開口面積S1を狭めることで、流量が小となり、図5(b)(c)のように、酸素富化空気の温度が下がると収縮して開口面積S2を広げることで、流量が大となるようになっている。
【0055】
このように、酸素富化空気の温度が下がった(つまり酸素富化空気の導入流量が減少した)時に、開口面積を広げるとともに、酸素富化空気の温度が上がった(つまり酸素富化空気の導入流量が増加した)時に、開口面積を狭めることで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。
【0056】
前記実施形態では、微細気泡発生浴槽1を例にとったが、本発明の酸素富化空気導入装置は、前記微細気泡発生浴槽1の用途だけに限られるものではない。
【0057】
例えば、前記微細気泡発生浴槽1では、循環ポンプ5の駆動に伴う通水管4の水流で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させることで、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにしたものであるが、水道管直結に伴う通水管4の水流で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させることで、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにした酸素富化空気導入装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明の第1実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は制御フローチャート、(c)は圧力と流量との関係のグラフである。
【図2】本発明の第2実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は制御フローチャート、(c)は温度と流量との関係のグラフである。
【図3】本発明の第3実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は運転時間と温度との関係のグラフである。
【図4】本発明の第4実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は温度と流量との関係のグラフ、(c)は換気ファン正転時の制御ユニットの断面図、(d)は換気ファン逆転時の制御ユニットの断面図である。
【図5】導入開閉弁を備えた導入配管であり、(a)は開口面積を広げた断面図、(b)は開口面積を狭めた断面図、(c)は開口面積と温度の関係のグラフである。
【図6】本発明の実施形態に係る浴槽用酸素富化空気導入装置のシステム図である。
【符号の説明】
【0059】
1 浴槽
2 吐出ノズル
3 吸込み口
4 通水管(減圧手段)
5 循環ポンプ(送水ポンプ)
11(A〜D) 酸素富化空気導入装置
12 酸素富化膜
13 換気ファン
14 導入配管
14a 導入口
15 溶解タンク
20 圧力センサー
21 分岐配管
22 大気開閉弁
23 大気導入抵抗部
24 温度センサー
25 制御ユニット
26 導入開閉弁
S1,S2 開口面積
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸素富化空気導入装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、酸素富化膜と、真空ポンプと、酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンとから構成され、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管の酸素富化ノズルから浴室内に噴出するようにした酸素富化装置がある(特許文献1参照)。
【0003】
このような酸素富化膜を用いて酸素富化空気を生成するためには、真空圧で酸素を透過させる必要があることから、酸素富化膜に真空ポンプで真空圧を作用させることで、真空圧に応じた酸素濃度の酸素富化空気を生成するようにしている。
【0004】
ところで、酸素富化膜の特性上、環境温度によって、酸素富化空気の導入流量が大きく変動するため、真空ポンプの駆動制御によって導入流量が一定となるように制御していた。
【0005】
しかしながら、真空ポンプとして、駆動制御が可能な高精度のものを必要とするから、コスト高になるという問題があった。
【特許文献1】特開2006−130197号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、高精度で高価な真空ポンプ等を用いることなく、簡易な構成を付加するだけで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御することができる酸素富化空気導入装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明の第1の手段は、請求項1のように、酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、前記導入配管内の圧力を検知する圧力センサーと、この圧力センサーの下流側の導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、導入配管内の圧力が所定値より大きいことを圧力センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置を提供するものである。
【0008】
本発明の第2の手段は、請求項2のように、酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、前記酸素富化膜の温度を検知する温度センサーと、前記導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、酸素富化膜の温度が所定値より小さいことを温度センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置を提供するものである。
【0009】
請求項3のように、請求項2において、前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けた換気ファンを正転・逆転に切り替え運転をすることが好ましい。
【0010】
請求項4のように、請求項1〜3のいずれか一項において、前記導入配管の大気開閉弁よりも大気側に、大気導入抵抗部を設けることが好ましい。
【0011】
請求項5のように、請求項1〜4のいずれか一項において、前記酸素富化膜を制御ユニットの内部に設置することが好ましい。
【0012】
請求項6のように、請求項1〜5のいずれか一項において、前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けたペルチェ素子で酸素富化膜の温度を制御することが好ましい。
【0013】
請求項7のように、請求項1〜6のいずれか一項において、前記導入配管中に、温度が上がると膨張して開口面積を狭め、温度が下がると収縮して開口面積を広げる導入開閉弁を設けることが好ましい。
【0014】
請求項8のように、請求項1〜6のいずれか一項において、前記減圧手段で発生する減圧は、通水管の水流で発生する負圧であることが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の請求項1によれば、導入配管内の圧力が所定値より大きい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)ことを圧力センサーで検知した時に、大気開閉弁を開いて大気を導入配管に導入することで、酸素富化空気の不足分を補って、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、減圧手段として真空ポンプを用いた場合であっても、駆動制御可能な高精度のものを必要としないから、コスト安になる。
【0016】
本発明の請求項2によれば、酸素富化膜の温度が所定値より小さい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)ことを温度センサーで検知した時に、大気開閉弁を開いて大気を導入配管に導入することで、酸素富化空気の不足分を補って、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、減圧手段として真空ポンプを用いた場合であっても、駆動制御可能な高精度のものを必要としないから、コスト安になる。
【0017】
請求項3によれば、温度がほぼ一定に管理される制御ユニットを利用することで、酸素富化膜の温度変動が抑制されることと相俟って、換気ファンによる送風と排風とを制御して、酸素富化膜の温度変動がより抑制されるようになるから、大気開閉弁を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御がより少なくて済むようになる。
【0018】
請求項4によれば、大気導入抵抗部により、大気の導入流量の変動が抑制されるようになる。
【0019】
請求項5によれば、温度がほぼ一定に管理される制御ユニットを利用することで、酸素富化膜の温度変動が抑制されるようになるから、大気開閉弁を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御が少なくて済むようになる。
【0020】
請求項6によれば、酸素富化膜に取付けたペルチェ素子で、酸素富化膜の温度変動がより抑制されるようになる。
【0021】
請求項7によれば、酸素富化空気の温度が下がった(つまり酸素富化空気の導入流量が減少した)時に、開口面積を広げるとともに、酸素富化空気の温度が上がった(つまり酸素富化空気の導入流量が増加した)時に、開口面積を狭めることで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。
【0022】
請求項8によれば、通水管の水流で発生する負圧を利用して、高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入することができるから、高価な真空ポンプが不要なるので、コスト安になる。また、真空ポンプのような大きい設置空間が不要となって、真空ポンプの配置スペースを省略できることから、装置全体として小型化設計が可能となり、したがって小空間に設置が可能となる。さらに、真空ポンプのような故障等もないので耐久性が向上するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0024】
図6は、微細気泡発生浴槽1であり、この浴槽1の側壁には、吐出(微細気泡発生)ノズル2と吸込み口3とが設けられ、吐出ノズル2と吸込み口3とは循環用の通水管4で連結されている。
【0025】
この通水管4には、循環ポンプ(送水ポンプ)5が介設されていて、循環ポンプ5の駆動で、浴槽1内の浴湯を吸込み口3から吸い込んで通水管4を介して吐出ノズル2から浴槽1内に吐出するようになっている。
【0026】
酸素富化空気導入装置11は、酸素富化膜12と、この酸素富化膜12の表面空気を換気する換気ファン13と、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管4に導入口14aから導入する導入配管14とで構成されていて、導入配管14の導入口14aは、循環ポンプ5の上流側(吸い込み側)に設定されている。
【0027】
循環ポンプ5の下流側(吐出側)の通水管4には、溶解タンク15が設けられている。
【0028】
そして、循環ポンプ5の駆動で、浴槽1内の浴湯を吸込み口3から吸い込んで通水管4を介して吐出ノズル2から浴槽1内に吐出する過程において、酸素富化空気導入装置11で発生した高濃度の酸素富化空気を導入配管14の導入口14aから通水管4に導入するとともに、この導入された酸素富化空気を溶解タンク15で浴湯に混合攪拌することで溶解した後に、吐出ノズル2から浴槽1内に吐出する際に、再気化させることで微細気泡が発生するようになる。この微細気泡には、通常は酸素濃度が約21%であるところ、酸素富化されて酸素濃度が約30%の空気が含まれることになる。
【0029】
次に、酸素富化空気導入装置11で発生した高濃度の酸素富化空気を導入配管14の導入口14aから通水管4に導入するための装置を説明する。
【0030】
酸素富化膜12に負圧を作用させることで、高濃度の酸素富化空気が生成されるようになる。
【0031】
そのために、従来では、酸素富化膜12に真空ポンプで真空圧を作用させるものであったが、本実施形態に係る酸素富化空気導入装置11では、真空ポンプに代えて、循環用の通水管4に介設されている既存の循環ポンプ(送水ポンプ)5を利用して、循環ポンプ5の駆動に伴う通水管4の水流で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させることで、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにしたものである。ここで、通水管4は、減圧手段を構成する。
【0032】
このように、通水管4の水流で発生する負圧を利用して、高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入する構成とすれば、高価な真空ポンプが不要なるので、コスト安になる。また、真空ポンプのような大きい設置空間が不要となって、真空ポンプの配置スペースを省略できることから、装置全体として小型化設計が可能となり、したがって小空間に設置が可能となる。さらに、真空ポンプのような故障等もないので耐久性が向上するようになる。なお、減圧手段として、高精度の制御が不要な安価な真空ポンプ等を用いることも可能である。
【0033】
次に、簡易な構成を付加するだけで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御することができる酸素富化空気導入装置11の実施形態を以下で説明する。
【0034】
図1(a)は、第1実施形態の酸素富化空気導入装置11(A)であり、導入配管14には、導入配管14内の圧力を検知する圧力センサー20が設けられている。
【0035】
また、圧力センサー20の下流側の導入配管14から分岐する分岐配管21が設けられ、この分岐配管21の途中には、分岐配管21内の通路を開閉可能な大気開閉弁22が設けられている。さらに、分岐配管21の大気開閉弁22よりも大気側である入口端部には、オリフィス等のような大気導入抵抗部23が設けられている。
【0036】
第1実施形態の酸素富化空気導入装置11(A)であれば、図1(b)を参照すれば、ステップS1で、通水管4に通水が有る時に、ステップS2で、圧力センサー20により導入配管14内の圧力を検知し、ステップS3で、導入配管14内の圧力が所定値より大きい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)か、所定値より小さい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少していない)かを判断する。
【0037】
そして、圧力が所定値より小さい時は、酸素富化空気の導入流量が減少していないから、ステップS4で、大気開閉弁22を閉じたままとする。
【0038】
また、圧力が所定値より大きい時は、酸素富化空気の導入流量が減少しているから、ステップS5で、大気開閉弁22を開くようにする。
【0039】
これにより、分岐配管21から大気が導入配管14に導入されるので、図1(c)にクロスハッチングで示すように、酸素富化空気の不足分が補われて、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、大気導入抵抗部23により、大気の導入流量の変動が抑制されるようになる。
【0040】
図2(a)は、第2実施形態の酸素富化空気導入装置11(B)であり、酸素富化膜12には、酸素富化膜12の温度を検知する温度センサー24が設けられている。
【0041】
また、導入配管14から分岐する分岐配管21が設けられ、この分岐配管21の途中には、分岐配管21内の通路を開閉可能な大気開閉弁22が設けられている。さらに、前記大気導入抵抗部23が設けられている。
【0042】
第2実施形態の酸素富化空気導入装置11(B)であれば、図2(b)を参照すれば、ステップS1で、通水管4に通水が有る時に、ステップS2で、温度センサー24により酸素富化膜12の温度を検知し、ステップS3で、酸素富化膜12の温度が所定値より大きい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少していない)か、所定値より小さい(つまり、酸素富化空気の導入流量が減少している)かを判断する。
【0043】
そして、温度が所定値より大きい時は、酸素富化空気の導入流量が減少していないから、ステップS4で、大気開閉弁22を閉じたままとする。
【0044】
また、温度が所定値より小さい時は、酸素富化空気の導入流量が減少しているから、ステップS5で、大気開閉弁22を開くようにする。
【0045】
これにより、分岐配管21から大気が導入配管14に導入されるので、図2(c)にクロスハッチングで示すように、酸素富化空気の不足分が補われて、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。また、大気導入抵抗部23により、大気の導入流量の変動が抑制されるようになる。
【0046】
図3(a)は、第3実施形態の酸素富化空気導入装置11(C)であり、導入配管14には、前記圧力センサー20が設けられている。また、前記分岐配管21の途中には前記大気開閉弁22が設けられ、さらに、前記大気導入抵抗部23が設けられている。
【0047】
また、酸素富化膜12は、微細気泡発生浴槽1の循環ポンプ5等、酸素富化空気導入装置11(C)の圧力センサー20や大気開閉弁22等を制御する制御部品が組み込まれた制御ユニット25の内部に設置されている。この制御ユニット25の内部は、制御部品の運転に伴う発熱によって、環境温度よりも高くなるが、ほぼ一定に管理されることで、環境温度よりも変動幅が小さいという特性がある。
【0048】
第3実施形態の酸素富化空気導入装置11(C)であれば、図3(b)のように、温度がほぼ一定に管理される制御ユニット25を利用することで、酸素富化膜12の温度変動が抑制されるようになるから、大気開閉弁22を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御が少なくて済むようになる。
【0049】
図4(a)は、第4実施形態の酸素富化空気導入装置11(D)であり、前記制御ユニット25の内部に設置されている酸素富化膜12には、前記温度センサー24が設けられている。また、前記分岐配管21の途中には前記大気開閉弁22が設けられ、さらに、前記大気導入抵抗部23が設けられている。
【0050】
また、前記換気ファン13は、正転・逆転に切り替え運転ができるようになっていて、酸素富化膜12の温度が高い時は、図4(c)のように、正転させて低温の外気を酸素富化膜12側に送ることで(送風…矢印a参照)、酸素富化膜12を冷やすとともに、酸素富化膜12の温度が低い時は、図4(d)のように、逆転させて高温の内気を酸素富化膜12に送ることで(排風…矢印b参照)、酸素富化膜12を暖めるようになる。
【0051】
第4実施形態の酸素富化空気導入装置11(D)であれば、酸素富化膜12の温度を温度センサー24で検知して、酸素富化膜12に取付けた換気ファン13を正転・逆転に切り替え運転するものである。すなわち、温度がほぼ一定に管理される制御ユニット25を利用することで、酸素富化膜12の温度変動が抑制されることと相俟って、図4(b)のように、換気ファン13による送風と排風とを制御して、酸素富化膜の温度変動がより抑制されるようになるから(温度変動幅W参照)、大気開閉弁22を開いて酸素富化空気の不足分を補う制御がより少なくて済むようになる。
【0052】
第2および第4実施形態において、特に図示しないが、酸素富化膜12の温度を温度センサー24で検知して、酸素富化膜12に取付けたペルチェ素子(Peltier device)で酸素富化膜12の温度を制御することもできる。ここで、ペルチェ素子とは、冷却効果のある電子部品であり、2種類の金属の接合部に電流を流すと、片辺の金属からもう片辺へ熱が移動するという「ペルチェ効果」を利用した素子である。
【0053】
このように、酸素富化膜12に取付けたペルチェ素子で、酸素富化膜12の温度変動がより抑制されるようになる。
【0054】
第1〜第4実施形態において、図5(a)(b)に示すように、導入配管14中に、導入開閉弁26を設けることができる。すなわち、導入配管14は、線膨張係数の小さい弾性体で構成するとともに、この導入配管14内に、線膨張係数の大きい材質を十字状にインサートモールドしてなる導入開閉弁26を設けたものである。この導入開閉弁26は、図5(a)(c)のように、酸素富化空気の温度が上がると膨張して開口面積S1を狭めることで、流量が小となり、図5(b)(c)のように、酸素富化空気の温度が下がると収縮して開口面積S2を広げることで、流量が大となるようになっている。
【0055】
このように、酸素富化空気の温度が下がった(つまり酸素富化空気の導入流量が減少した)時に、開口面積を広げるとともに、酸素富化空気の温度が上がった(つまり酸素富化空気の導入流量が増加した)時に、開口面積を狭めることで、酸素富化空気の導入流量を一定に制御できるようになる。
【0056】
前記実施形態では、微細気泡発生浴槽1を例にとったが、本発明の酸素富化空気導入装置は、前記微細気泡発生浴槽1の用途だけに限られるものではない。
【0057】
例えば、前記微細気泡発生浴槽1では、循環ポンプ5の駆動に伴う通水管4の水流で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させることで、酸素富化膜12で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにしたものであるが、水道管直結に伴う通水管4の水流で発生する負圧を導入配管14から酸素富化膜12に作用させることで、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管14から通水管4に導入するようにした酸素富化空気導入装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明の第1実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は制御フローチャート、(c)は圧力と流量との関係のグラフである。
【図2】本発明の第2実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は制御フローチャート、(c)は温度と流量との関係のグラフである。
【図3】本発明の第3実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は運転時間と温度との関係のグラフである。
【図4】本発明の第4実施形態に係る酸素富化空気導入装置であり、(a)はシステム図、(b)は温度と流量との関係のグラフ、(c)は換気ファン正転時の制御ユニットの断面図、(d)は換気ファン逆転時の制御ユニットの断面図である。
【図5】導入開閉弁を備えた導入配管であり、(a)は開口面積を広げた断面図、(b)は開口面積を狭めた断面図、(c)は開口面積と温度の関係のグラフである。
【図6】本発明の実施形態に係る浴槽用酸素富化空気導入装置のシステム図である。
【符号の説明】
【0059】
1 浴槽
2 吐出ノズル
3 吸込み口
4 通水管(減圧手段)
5 循環ポンプ(送水ポンプ)
11(A〜D) 酸素富化空気導入装置
12 酸素富化膜
13 換気ファン
14 導入配管
14a 導入口
15 溶解タンク
20 圧力センサー
21 分岐配管
22 大気開閉弁
23 大気導入抵抗部
24 温度センサー
25 制御ユニット
26 導入開閉弁
S1,S2 開口面積
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、
前記導入配管内の圧力を検知する圧力センサーと、この圧力センサーの下流側の導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、導入配管内の圧力が所定値より大きいことを圧力センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置。
【請求項2】
酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、
前記酸素富化膜の温度を検知する温度センサーと、前記導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、酸素富化膜の温度が所定値より小さいことを温度センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置。
【請求項3】
前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けた換気ファンを正転・逆転に切り替え運転をすることを特徴とする請求項2に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項4】
前記導入配管の大気開閉弁よりも大気側に、大気導入抵抗部を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項5】
前記酸素富化膜を制御ユニットの内部に設置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項6】
前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けたペルチェ素子で酸素富化膜の温度を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項7】
前記導入配管中に、温度が上がると膨張して開口面積を狭め、温度が下がると収縮して開口面積を広げる導入開閉弁を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項8】
前記減圧手段で発生する負圧は、通水管の水流で発生する負圧であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項1】
酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、
前記導入配管内の圧力を検知する圧力センサーと、この圧力センサーの下流側の導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、導入配管内の圧力が所定値より大きいことを圧力センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置。
【請求項2】
酸素富化膜と、この酸素富化膜の表面空気を換気する換気ファンと、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を通水管に導入する導入配管とからなり、減圧手段で発生する負圧を導入配管から酸素富化膜に作用させて、酸素富化膜で生成される高濃度の酸素富化空気を導入配管から通水管に導入するようにした酸素富化空気導入装置において、
前記酸素富化膜の温度を検知する温度センサーと、前記導入配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管を開閉可能な大気開閉弁とが設けられて、酸素富化膜の温度が所定値より小さいことを温度センサーで検知した時に、大気開閉弁を開くようにしたことを特徴とする酸素富化空気導入装置。
【請求項3】
前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けた換気ファンを正転・逆転に切り替え運転をすることを特徴とする請求項2に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項4】
前記導入配管の大気開閉弁よりも大気側に、大気導入抵抗部を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項5】
前記酸素富化膜を制御ユニットの内部に設置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項6】
前記酸素富化膜の温度を検知して、酸素富化膜に取付けたペルチェ素子で酸素富化膜の温度を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項7】
前記導入配管中に、温度が上がると膨張して開口面積を狭め、温度が下がると収縮して開口面積を広げる導入開閉弁を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【請求項8】
前記減圧手段で発生する負圧は、通水管の水流で発生する負圧であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の酸素富化空気導入装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公開番号】特開2009−100849(P2009−100849A)
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−273559(P2007−273559)
【出願日】平成19年10月22日(2007.10.22)
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年10月22日(2007.10.22)
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】
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