(57)【要約】【課題】露天風呂などの蓋ができない湯の保温。【解決手段】人の入っていない風呂の湯がさめる機序は、壁面や水面からの熱伝導と輻射と気化に対流が関わって放熱する。露天風呂などの屋外での放熱では、その中でも気化による気化熱放熱が最も大きい。そこで、超音波霧化装置で霧を発生させ、湯の水面上に霧を送出して霧の層をつくる。霧は短時間に蒸発して水面上に相対湿度の高い空気層を形成する。相対湿度が飽和状態に近い状態にすることで、水面からの蒸発速度を低下させて保温することができる。霧化は機械的に行われるため消費エネルギー量が少なく、ボイラーでの加熱を削減して大きな省エネ効果を発揮する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加湿手段で加湿した蒸気または霧化手段で霧化したミストを含む空気を空気供給手段で水面上に向けて送出し、水面付近に高湿度空気層を形成することを特徴とする温水保温手段とその方法。
【請求項２】
霧化手段が水に外力を印加することで霧化することを特徴とする請求項１に記載の温水保温手段とその方法。
【請求項３】
給水の荷重増加により霧化水槽を傾斜させ、霧化水槽内の水を装置外部に排水することを特徴とする請求項２に記載の超音波霧化装置。
【請求項４】
霧化手段が水滴に電荷を付与し、クーロン力を印加することで霧化することを特徴とする請求項１に記載の温水保温手段とその方法。
【請求項５】
霧化用水中に銀イオンを添加し、散布することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の温水保温手段とその方法。
【請求項６】
霧化した霧に照明を照射する手段を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載の温水保温手段とその方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  温水の保温に関する技術分野。
【背景技術】
【０００２】  現在、風呂や温水プール等の保温は、断熱材を用いた蓋や断熱シートによって行われている。また、下記特許文献１では、洗い場の湿度を最適化するため浴室に蒸気供給手段を設けることが開示されている。また、特許文献２では、清涼感を出すために浴室にミスト発生手段を設けることが開示されている。特許文献３には、中空の浮遊体を水面に浮遊させることで蒸発を抑えて保温することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１６５３２５号  公報
【０００４】
【特許文献２】特開２００９−３０９４２号  公報
【０００５】
【特許文献３】特開２００４−２７５６１０号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  従来の風呂などの保温手段は、断熱性と気密性の高い蓋や断熱材を用いた浴槽で行われていたが、大家族の場合は、総入浴時間が長く、入浴中の放熱が大きい。特に、野外の露天風呂やジャグジー、また、野外の温水プール等では蓋で保温できない場合が多く、できたとしても蓋をしていない時間が長い場合多い。そこで、蓋をしないで、入浴中や使用中に保温できる手段が求められている。入浴中の保温手段では、上記特許文献３に開示されている。しかし、本文献の手段では入浴中に浮遊物が邪魔になることや、また、湯を抜いて清掃するときに浮遊物に汚れや髪の毛が付着して、再使用には浮遊物の洗浄や髪の毛等の固形汚物の分離が必要となる。そのような手間がいらず、自然で、しかも入浴中や使用中に保温できる保温手段が求められている。また、特許文献２では、浴室へのミスト噴射が開示されている。更に特許文献１では、洗い場を加湿するために蒸気を浴室内に送風しているが、特許文献１及び２の手段では結果的に浴室全体の相対湿度を上げることとなり、間接的に湯の保温効果は多少あるが、より効率的に湯を保温するためには浴槽水面付近の空気層の相対湿度を上げる必要があるため、より直接的な手段が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  第一の手段では、加湿手段で加湿した蒸気または霧化手段で霧化したミストを含む空気を空気供給手段で水面上に向けて送出し、水面付近に高湿度空気層を形成することを特徴とする温水保温手段とその方法。【０００８】  湯の放熱は、水の蒸発による潜熱の放熱、輻射による放熱、対流や熱伝導による放熱によって湯温が低下する。この内、野外では気化熱による放熱の占める割合が特に高い。故に、できるだけ水面からの蒸発量を減らすことが求められる。蒸発量は、環境の湿度比と水温における飽和湿度比の差と風速の積に正比例する。そこで、加熱以外の手段で水面上の空気層の相対湿度をできるだけ飽和状態に近づけることで蒸発速度を低減させて気化熱による放熱を効率良く低減させることが可能となる。水面上の空気層の加湿は、溢れ出した湯の蒸気を送風手段で水面に送出することで相対湿度の高い空気層を水面に形成し水面からの蒸散を減らして保温する。あるいは機械的手段等による霧化で霧を発生させて水面に送出し、霧が蒸発することで少し冷やされた相対湿度の高い空気層が水面上にできる。霧化の場合は、霧が蒸発するときの気化熱で空気層が冷却されて空気層が重くなり、短時間では準安定的に水面上の層を形成することができる。この空気層は時間とともに水面からの伝導熱や輻射で温められて上昇する。この時間当たりの上昇量以上の高湿度空気量を水面全体に均一に供給することで効率的に湯を保温することができる。一方、水面上の空気温度が下がるため水面との接触による対流と熱伝導による損失が僅かに増加するが気化熱による損失の低下の方が遥かに大きく、全体では保温効果を発揮することとなる。【０００９】  第二の手段では、霧化手段が水に外力を印加することで霧化することを特徴とする第一の手段に記載の温水保温手段とその方法。【００１０】  本手段の一例では、超音波霧化装置や加圧ポンプと噴射ノズルを用いたミスト発生装置、回転円盤を用いた霧化装置等の遠心力、圧力や振動などによって力学的に霧化することで高効率に加湿できる。即ち、加熱による加湿では大きな気化熱分のエネルギーを投入しなければならないが、機械的手段により霧化することで少ないエネルギー投入で空気層を加湿することができる。超音波霧化装置では微小な水滴に霧化することで素早く水面上の空気層の湿度を上昇させることができる。また、ノズルによるミスト発生装置では、大量のミストが作れるため夏季の高温時や大きな面積での使用に適している。【００１１】  本発明を検証するための実験を行った。自然換気している室内（室温；摂氏２５度、室内相対湿度；５０％）に蓋無しの水槽（奥行３００ｍｍ×幅６００ｍｍ×深さ３６０ｍｍ）に摂氏４０度、５０リットルの温水を入れ１時間放置して温度低下を測定したものと、同条件に超音波霧化装置（振動子周波数；１ＭＨｚ、加湿量；１００ｍｌ／時、消費電力；１０ｗ）で水面を霧で覆って１時間放置したものの水温低下を比較した。水槽設置場所では換気による気流がほとんど無い様な位置に設置したため、水面からの水の蒸発の要因中、水面上の気流は、室内気流は無視できるため、自然対流のみと考えられる。結果は霧化装置なしでは摂氏３７度まで３ｄｅｇ低下した。霧化装置を使用した���は、摂氏３７．５度まで２．５ｄｅｇ低下した。また同様に、この水槽の摂氏４０度の温水の水温を一定に保つための水中ヒータの電力は１８４ｗであった。即ち、本実験の霧化手段によって約１０４ＫＪ（２５Ｋｃａｌ；４０℃）の放熱が妨げられたことになる。一方、同様の効果を水中ヒータで与えるためには、１８４ｗｈ×０．５／３≒２９ｗｈであり、計算上の値１０４／３６００≒２８．９ｗｈとほぼ一致する。一方、霧化装置の消費電力は１０ｗｈであるため、本条件下では摂氏４０度の温水５０リットルあたり１９ｗｈのエネルギーを節約できたことになる。今回は、振動子に１ＭＨｚを使用したため霧の平均粒径が大きく水面上の湿度上昇が少なかったと考えられる。振動子を２ＭＨｚ以上にすることで、平均粒径を微小化して蒸発時間を短縮することで、水面上の相対湿度を更に上昇させ、更なる省エネルギー化が可能となる。【００１２】  第三の手段では、給水の荷重増加により霧化水槽を傾斜させ、霧化水槽内の水を装置外部に排水することを特徴とする第二の手段に記載の超音波霧化装置。【００１３】  超音波霧化装置は、振動子面を水面近くに水平に設ける必要があるため、霧化用の小さな水溜が設けられている。この水溜部への水の供給はカセット式の容器から給水される。このカセットの水は常に新水に交換は容易であるが、霧化用水溜の水の交換は、清掃時装置を逆様にして水切りを行う必要があり、手間がかかるため放置されることが多かった。そのためレジオネラ菌などの有害微生物が繁殖して健康被害を起こすことが問題となっていた。そこで本手段ではカセットの水を交換するときに天秤のごとく支持された本体装置からカセットを外すと本体の装置が傾いて本体に残留していた水が外部にこぼれることで霧化用水溜は交換ごとに水が入れ替わることとなり、雑菌の繁殖を抑制することが可能となる。【００１４】  第四の手段では、霧化手段が水滴にクーロン力を印加することで霧化することを特徴とする第一の手段に記載の水面保温手段及びその方法。【００１５】  本手段の一例では、静電霧化装置等電気的に霧化することで、水滴を帯電させて霧を発生させることができるため、殺菌も同時に行うことができる。家庭用風呂等の小規模で衛生管理に注意が必要な場所に適している。【００１６】  第五の手段では、霧化用水中に銀イオンを添加し、散布することを特徴とする前記に記載の温水保温手段とその方法。【００１７】  本手段の一例では、霧水滴に銀イオンを添加することで殺菌も同時に行うことができる。家庭用風呂等の小規模で衛生管理に注意が必要な場所や水棲生物の養殖に適している。【００１８】  第六の手段では、霧化した霧に照明を照射する手段を設けたことを特徴とする前述の記載の温水保温手段とその方法。【００１９】  本手段では、霧化した霧に照明で光をあてることで光の色を変化させるなどの演出効果を与ええることができる。
【発明の効果】
【００２０】  水は気化熱が大きく、露天風呂や屋外温水プールなどの放熱は主に水の気化による損失であり、気化速度を低下させることができればボイラー等の燃料消費量を削減することが可能となる。しかし、露天風呂や屋外温水プールは蓋をすることができない場合が多く、従来は使用中の保温手段がなかった。本発明では水面付近に高湿度空気層を作ることで水面からの蒸発速度を低下させることができる。風呂や温水プールの水温は約３０℃〜４５℃で比較的低温であるため水面上の高湿度空気層を比較的安定な状態で保つことができる。また、浴室内の浴槽の場合、水面付近のみを高湿度に保つことで快適な入浴環境を提供できるとともに浴室のカビ発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１を説明するための上面平面説明図である。
【図２】実施例１を説明するための側面平面説明図である。
【図３】実施例２を説明するための側面平面説明図である。
【図４】実施例２を説明するための側面平面説明図である。
【図５】実施例２を説明するための側面平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  本発明の実施の形態は、下記実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００２３】  本実施例は、掛け流し温泉の露天風呂に応用した一例を示す。図１は風呂の上面平面図である。１０１は湯、１０２は手摺、１０３は溢湯樋、１０４は蒸気送風ダクト、１０５は蒸発槽、１０６は溢湯取込樋、１０７は送風機、１０８はドレンである。図２は、図１の側面平面図である。２０１は樋、２０２は手摺、２０３は湯水面、２０４は蒸気送風ダクト、２０５は溢湯取込樋、２０６は蒸発槽、２０７は送風機、２０８は吸気口、２０９は蒸発槽水面、２１０はドレンである。【００２４】  温泉では使用温泉量が各旅館で決められており、更に使用量によって料金を支払う場合が多く、できるだけ各浴槽での温泉の使用量を削減することで新たな浴槽を新設したり、使用料金を節減したりすることが可能となる。特に掛け流しの温泉ではボイラーでの加熱は利用者から嫌われる傾向にあるため、湯温が低下しないように使用温泉量を調整している。つまり湯温の低下を抑制することができれば使用湯量を削減することができる。そこで、ボイラー等の加熱を行わない温泉浴場に応用した。図１及び図２のごとく浴槽から溢れた湯を手摺（１０２、２０２）の周りに樋（１０３、２０１）を設けて蒸発槽（１０５、２０６）に導き、送風機（２０７）で蒸発槽水面（２０９）上の気流流速を増加させることで蒸発速度を上げて蒸発槽内（１０５、２０６）に高湿度の空気を作るとともに蒸気送風ダクト（１０４、２０４）より高湿度の空気を湯水面（２０３）上に吐出することで湯水面（２０３）からの蒸発速度を低下させ保温することで湯温の低下を抑制することができ、浴槽の使用湯量を削減することができる。今まで捨てていた溢れ湯の蒸気を使用するため使用エネルギー量は少なくて大きな省エネ効果を得ることができる。
【実施例２】
【００２５】  本実施例は、温泉を加熱する露天風呂に応用した一例である。図３は浴槽の側面平面図である。３０１は浴槽、３０２は水面、３０３は霧、３０４は霧吐出口、３０５は霧化手段、３０６は霧を照らす照明である。図４は霧化装置を上面に配置した応用例の側面平面図である。４０１は浴槽、４０２は霧化手段、４０３は霧吐出口、４０４は霧、４０５は水面である。図５は図３の３０５の超音波霧化装置の側面平面図である。５０１は本体筺体、５０２はカセット容器、５０３は隔壁、５０４はモータ、５０５は送風ファン、５０６は仕切板、５０７は風向調整ギャラリ、５０８は霧吐出口、５０９は水切口、５１０は霧化水面、５１１は超音波振動子、５１２は霧化水溜、５１３は装置足、５１４は回転支持軸、５１５はストッパー、５１６は銀を主成分とする糸である。【００２６】  本実施例では、循環式や掛け流しでもボイラー等で加熱して使用する温泉に応用した例である。浴槽（３０１）の水面（３０２）に霧（３０３）を送出することで水面直上の空気層の相対湿度を上昇させることで水面からの蒸散量を減らして水温の低下を妨げることができる。超音波式の霧化機では常に振動子（５１１）が水中になくてはならないため、霧化水溜（５１２）に溜まった水にレジオネラ菌などの有害細菌が増殖することがある。そこで、本体を回転支持軸（５１４）で支え、カセット（５０２）が入っていない状態では図５の支持軸（５１４）より重心が右側になるようになっており、空のカセット（５０２）が入った状態では重心が支持軸（５１４）よりも左に来るような構造となっている。そのため、カセット（５０２）を本体（５０１）から取り出すと自動的に本体が右に傾いて、水切り口（５０９）から本体に残った水が排水される。カセットの水を交換する毎に残水が排水されるため、長期間水が溜まった状態になることはない。また、銀を主成分とする糸（５１６）により銀イオンが溶出するため、銀イオンを含む霧を噴出させ、浴槽（３０１）の水面（３０２）への落下細菌や空気中の雑菌を滅菌することができる。更に、浴槽が大きい場合、浴槽両端からだけでは水面がカバーできず、中央の水面への霧の吐出が必要となる場合がある。図４（４０１〜４０５）はそのような場合の浴槽中央部への霧供給法を示す。【００２７】  また、本実施例を水棲魚介類の稚魚養殖や孵化に応用することで、水槽内の保温と室内の滅菌が可能となる。卵の孵化では温度管理とともに水中の雑菌数を極力低下させる必要がある。供給する水の殺菌は容易であるが、水槽内の細菌数を減らすことは困難であった。細菌の由来が、室内の落下菌や人による菌の持ち込みによる汚染が無視できない。このような環境下では超音波霧化による空気の滅菌が有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】  風呂、温水プール、貯湯槽、魚介類の養殖水槽や孵化水槽。
【符号の説明】
【００２９】１０１  湯
１０２、２０２  手摺
１０３、２０１  溢湯樋
１０４、２０４  蒸気送風ダクト
１０５、２０６  蒸発槽
１０６、２０５  溢湯取込樋
１０７、２０７  送風機
１０８、２１０  ドレン
２０３、３０２、４０５  湯水面
２０８  吸気口
２０９  蒸発槽水面
３０１、４０１  浴槽
３０３、４０４  霧
３０４、４０３、５０８  霧吐出口
３０５、４０２  霧化手段
３０６  照明
５０１  本体筺体
５０２  カセット容器
５０３  隔壁
５０４  モータ
５０５  送風ファン
５０６  仕切板
５０７  風向調整ギャラリ
５０９  水切口
５１０  霧化水面
５１１  超音波振動子
５１２  霧化水溜
５１３  装置足
５１４  回転支持軸
５１５  ストッパー
５１６  銀糸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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