(57)【要約】【課題】  本明細書では、気液混合装置において、水に溶解する気体の気体量を高めることができる技術を提供する。【解決手段】  気液混合装置は、タンクと、タンク内に収容されており、流入口側から流出口側に向かって直径が小さくなる円錐部と、最下流端に噴出口と、を備える筒状の第１混合ケースと、上板部と、上板部に接続されている円筒状の本体部と、を備え、本体部には、本体部の内周壁の接線方向に沿った複数の水導入路が設けられており、本体部の外面には、複数の水導入路のそれぞれに対応する複数の第１開口が設けられている、水導入器体と、を備える。タンクに流入する水は、水導入器体の複数の開口を介して第１混合ケースの円錐部内に導入される。複数の開口のうちの少なくとも１個の開口の面積は、タンクの流入口の面積よりも小さく、水導入器体の複数の開口の面積の合計は、タンクの流入口の面積よりも大きい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に空気を溶解させる気液混合装置であって、
流入口と流出口とを有するタンクと、
前記タンク内に収容されており、前記流入口側から前記流出口側に向かって直径が小さくなる円錐部と、最下流端に噴出口と、を備える筒状の第１混合ケースと、
上板部と、前記上板部に接続されている円筒状の本体部と、を備え、前記本体部には、前記本体部の内周壁の接線方向に沿った複数の水導入路が設けられており、前記本体部の外面には、前記複数の水導入路のそれぞれに対応する複数の開口が設けられている、水導入器体と、
を備え、
前記タンクに流入する水は、前記水導入器体の前記複数の開口を介して前記第１混合ケースの前記円錐部内に導入され、
前記複数の開口のうちの少なくとも１個の開口の面積は、前記タンクの前記流入口の面積よりも小さく、
前記水導入器体の前記複数の開口の面積の合計は、前記タンクの前記流入口の面積よりも大きい、
気液混合装置。
【請求項２】
前記気液混合装置は、さらに、
前記タンク内に収容され、前記流出口と前記第１混合ケースの間に設けられ、底部と、前記底部に接続される筒状の側壁と、を備える第２混合ケースを備え、
前記第１混合ケースの前記噴出口から流出する水は、前記第２混合ケース内に放出される、請求項１に記載の気液混合装置。
【請求項３】
前記気液混合装置は、さらに、
前記タンク内の上部に溜まった空気の層と前記第１混合ケースの前記円錐部内を接続する空気導入路を備え、
前記空気導入路の前記円錐部内の下流端は、前記噴出口の近傍に設けられている、請求項１または２に記載の気液混合装置。
【請求項４】
前記空気導入路において、前記空気導入路の前記下流端と前記空気の層側の上流端との間であって、前記第１混合ケースの前記円錐部を通過する部分には、分岐開口が設けられている、請求項３に記載の気液混合装置。
【請求項５】
水に気体を溶解させる気液混合装置であって、
流入口と流出口とを有するタンクと、
前記タンク内に収容されており、前記流入口側から前記流出口側に向かって直径が小さくなる円錐部と、最下流端に噴出口と、を備える筒状の第１混合ケースと、
上板部と、前記上板部に接続されている円筒状の本体部と、を備え、前記本体部には、前記本体部の内周壁の接線方向に沿った複数の水導入路が設けられており、前記本体部の外面には、前記複数の水導入路のそれぞれに対応する複数の開口が設けられている、水導入器体と、
を備え、
前記タンクに流入する水は、前記水導入器体の前記複数の開口を介して前記第１混合ケースの前記円錐部内に導入され、
前記複数の開口のうちの少なくとも１個の開口の面積は、前記タンクの前記流入口の面積よりも小さく、
前記水導入器体の前記複数の開口の面積の合計は、前記タンクの前記流入口の面積よりも大きい、
気液混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、気液混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、流入口側から流出口側に向かって直径が小さくなる円錐部と、最下流端に噴出口と、を備える筒状の第１混合ケースと、第１混合ケースに連結されている水導入器体と、を備える気液混合装置が開示されている。水導入器体から第１混合ケースの円錐部内に流入する気液混合水が、第１混合ケース内で旋回することによって、空気が水に溶解する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００１／０９７９５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、気液混合装置では、水に溶解する気体の気体量を高めることが求められている。本明細書では、気液混合装置において、水に溶解する気体の気体量を高めることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書によって開示される気液混合装置は、水に空気を溶解させる気液混合装置であって、流入口と流出口とを有するタンクと、前記タンク内に収容されており、前記流入口側から前記流出口側に向かって直径が小さくなる円錐部と、最下流端に噴出口と、を備える筒状の第１混合ケースと、上板部と、前記上板部に接続されている円筒状の本体部と、を備え、前記本体部には、前記本体部の内周壁の接線方向に沿った複数の水導入路が設けられており、前記本体部の外面には、前記複数の水導入路のそれぞれに対応する複数の開口が設けられている、水導入器体と、を備え、前記タンクに流入する水は、前記水導入器体の前記複数の開口を介して前記第１混合ケースの前記円錐部内に導入され、前記複数の開口のうちの少なくとも１個の開口の面積は、前記タンクの前記流入口の面積よりも小さく、前記水導入器体の前記複数の開口の面積の合計は、前記タンクの前記流入口の面積よりも大きい。
【０００６】
上記の構成によると、水導入器体の複数の開口の面積の合計は、タンクの流入口の面積よりも大きい。このため、タンクに流入した水が、水導入器体を通って第１混合ケースの円錐部に導入されるときの圧力損失を低減することができる。また、水導入器体の複数の開口のうちの少なくとも１個の第１開口の面積は、タンクの流入口の面積よりも小さい。このため、当該第１開口を通過して、第１混合ケースの円錐部に流入する水の速度を速めて、第１混合ケースの円錐部内における水の旋回速度を速めることができる。水に溶解する空気の空気量（以下では、「溶解空気量」と呼ぶ）は、水の旋回速度に依存する。従って、気液混合装置における溶解空気量を多くすることができる。
【０００７】
気液混合装置は、さらに、タンク内に収容され、流出口と第１混合ケースの間に設けられ、底部と、底部に接続される筒状の側壁と、を備える第２混合ケースを備えてもよい。この場合、第１混合ケースの噴出口から流出する水は、第２混合ケース内に放出される。
【０００８】
上記の構成によると、第１混合ケース内で、水に溶解しなかった空気は、水に混じった状態で第２混合ケースに流出される。そして、第２混合ケースに放出された水が第２混合ケースの底部に衝突する際に、水に空気が溶解する。従って、気液混合装置における溶解空気量をさらに多くすることができる。
【０００９】
気液混合装置は、さらに、タンク内の上部に溜まった空気の層と第１混合ケースの円錐部内を接続する空気導入路を備えてもよい。空気導入路の円錐部内の下流端は、噴出口の近傍に設けられていてもよい。
【００１０】
第１混合ケースの円錐部内に水が導入され、水が旋回すると、第１混合ケースの噴出口付近で負圧が発生する。このため、噴出口の近傍に空気導入路の下流端を設けることで、空気の層に溜まっている空気を空気導入路により取り込むことができる。上記の構成によると、円錐部内で旋回する水に、空気をさらに溶解させることができる。従って、気液混合装置における溶解空気量をさらに多くすることができる。
【００１１】
空気導入路において、空気導入路の下流端と空気の層側の上流端との間であって、第１混合ケースの円錐部を通過する部分には、分岐開口が設けられていてもよい。
【００１２】
第１混合ケースの円錐部内に水が導入され、水が旋回すると、円錐部の中心付近にも負圧が発生する。上記の構成によると、空気の層に溜まっている空気が分岐開口を通って、円錐部内で旋回している水に取り込まれる。この場合、円錐部内で旋回する水に、空気を溶解させることができる。従って、気液混合装置における溶解空気量をさらに多くすることができる。
【００１３】
本明細書によって開示される気液混合装置は、水に気体を溶解させる。気液混合装置は、流入口と流出口とを有するタンクと、前記タンク内に収容されており、前記流入口側から前記流出口側に向かって直径が小さくなる円錐部と、最下流端に噴出口と、を備える筒状の第１混合ケースと、上板部と、前記上板部に接続されている円筒状の本体部と、を備え、前記本体部には、前記本体部の内周壁の接線方向に沿った複数の水導入路が設けられており、前記本体部の外面には、前記複数の水導入路のそれぞれに対応する複数の開口が設けられている、水導入器体と、を備え、前記タンクに流入する水は、前記水導入器体の前記複数の開口を介して前記第１混合ケースの前記円錐部内に導入され、前記複数の開口のうちの少なくとも１個の開口の面積は、前記タンクの前記流入口の面積よりも小さく、前記水導入器体の前記複数の開口の面積の合計は、前記タンクの前記流入口の面積よりも大きい。
【００１４】
上記の構成によると、水導入器体の複数の開口の面積の合計は、タンクの流入口の面積よりも大きい。このため、タンクに流入した水が、水導入器体を通って第１混合ケースの円錐部に導入されるときの圧力損失を低減することができる。また、水導入器体の複数の開口のうちの少なくとも１個の第１開口の面積は、タンクの流入口の面積よりも小さい。このため、当該第１開口を通過して、第１混合ケースの円錐部に流入する水の速度を速めて、第１混合ケースの円錐部内における水の旋回速度を速めることができる。水に溶解する気体の気体量は、水の旋回速度に依存する。従って、気液混合装置における水に溶解する気体の気体量を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施例に係る気液混合装置２の斜視図である。
【図２】第１実施例に係る気液混合装置２の分解図である。
【図３】図１のIII-III線に沿った気液混合装置２の断面図である。
【図４】第１実施例に係る第１混合ケース６０の構成を示す図である。
【図５】第１実施例に係る水導入器体４０の構成を示す図である。
【図６】第１実施例に係る第２混合ケース９０の構成を示す図である。
【図７】第２実施例に係る給水システム２０２の構成を示す図である。
【図８】第３実施例に係る給水システム５０２の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施例）
（気液混合装置２の構成）
図１〜図６を参照して、気液混合装置２について説明する。図１は、気液混合装置２の外観を示す斜視図であり、図２は、気液混合装置２の分解図であり、図３は、図１のIII-III線に沿った気液混合装置２の断面図である。図１〜図３に示すように、気液混合装置２は、タンク１０と、水導入器体４０と、第１混合ケース６０と、第２混合ケース９０と、を備える。図２に示すように、タンク１０、水導入器体４０、第１混合ケース６０、及び、第２混合ケース９０は、各装置の中心軸が中心軸Ａに一致するように配置されている。
【００１７】
図３に示すように、水導入器体４０、第１混合ケース６０、及び、第２混合ケース９０は、タンク１０内に収容されている。第１混合ケース６０は、タンク１０に取り付けられている。水導入器体４０は、第１混合ケース６０に連結されている。第２混合ケース９０は、第１混合ケース６０に取り付けられている。
【００１８】
（タンク１０の構成）
図１、図３を参照して、タンク１０の構成について説明する。図１に示すように、タンク１０は、タンク上部１２と、タンク下部２２と、を備える。タンク上部１２は、円筒部１４と、上底部１６と、を有する。円筒部１４は、円筒形状を有する。円筒部１４の下部には、外側に向かって延びるフランジ部２０が設けられている。フランジ部２０には、複数個のネジ穴Ｂ１が設けられている。フランジ部２０のネジ穴Ｂ１は、タンク上部１２とタンク下部２２とをネジ止めするためのネジ穴である。また、フランジ部２０の下面には、凹部２０ａが設けられている（図３参照）。上底部１６は、円板形状を有する。上底部１６の直径は、円筒部１４の外径と一致する。上底部１６の中央部には、流入口１８ａが設けられている。また、上底部１６には、２個のネジ穴Ｂ２が設けられている。
【００１９】
また、図３に示すように、タンク上部１２の上底部１６の下端には、タンク１０内に貯留されている水の水位を検出するための高水位電極２９ａ及び低水位電極２９ｂが設置されている。高水位電極２９ａによって検出される第１水位は、低水位電極２９ｂによって検出される第２水位よりも高い。なお、高水位電極２９ａの下端は、第２混合ケース９０の上端よりも下方に位置する。なお、変形例では、高水位電極２９ａの下端は、第２混合ケース９０の上端よりも上方に位置していてもよい。
【００２０】
図１に示すように、タンク下部２２は、円筒部２４と、下底部２６と、を有する。円筒部２４は、円筒形状を有する。円筒部２４の外径及び内径は、タンク上部１２の円筒部１４の外径及び内径と略一致する（図３参照）。円筒部２４の上部には、外側に向かって延びるフランジ部３０が設けられている。フランジ部３０には、複数個のネジ穴Ｂ３が設けられている（図２参照）。フランジ部３０のネジ穴Ｂ３は、タンク上部１２のフランジ部２０に設けられているネジ穴Ｂ１と対応する位置に設けられており、タンク上部１２とタンク下部２２とがネジ止めされる。また、フランジ部３０の上面には、凸部３０ａが設けられている（図３参照）。フランジ部２０の凹部２０ａ内にＯリング（図示省略）を配置し、凹部２０ａに凸部３０ａを挿入し、フランジ部３０のネジ穴Ｂ３とフランジ部２０のネジ穴Ｂ１にネジ部材(図示省略)を螺合することで、タンク上部１２とタンク下部２２とが連結される。これにより、凹部２０ａ内のＯリングによって、タンク１０内の水が外部に漏出することが防止される。下底部２６は、円板形状を有する。下底部２６の直径は、円筒部２４の外径と一致する。下底部２６の中央部には、流出口２８ａ（図３参照）が設けられている。
【００２１】
（第１混合ケース６０の構成）
図３、図４を参照して、第１混合ケース６０について説明する。なお、図３では、見易くするために、第１混合ケース６０のリブ７２、フランジ部７４を省略している。図４（ａ）は第１混合ケース６０の斜視図であり、図４（ｂ）は第１混合ケース６０を下方から見た下面図である。図４に示すように、第１混合ケース６０は、円筒部６２と、環状部６４と、円錐部７０と、を備える。円筒部６２は、円筒形状を有する。円筒部６２の外径及び内径は、タンク上部１２の円筒部１４の内径より小さい（図３参照）。図３に示すように、円筒部６２には、連通孔６２ａが設けられている。タンク上部１２の上方に溜まった空気が、連通孔６２ａを通って、円筒部６２内に導入され、円筒部６２の上方に空気層６２ｂが形成される。図４（ａ）に示すように、円筒部６２の上部には、円筒部６２の外側に向かって延びるフランジ部６６が設けられている。フランジ部６６の外径は、円筒部６２の外径より大きく、タンク上部１２の円筒部１４の内径より小さい（図３参照）。フランジ部６６には、２個のネジ穴Ｂ４が設けられている。フランジ部６６のネジ穴Ｂ４とタンク上部１２の上底部１６のネジ穴Ｂ２とを位置合わして、ネジ部材（図示省略）を螺合することで、タンク上部１２に第１混合ケース６０を取り付けることができる。なお、フランジ部６６において、ネジ穴Ｂ４よりも内側には、Ｏリングを配置するための凹部が設けられていてもよい。
【００２２】
環状部６４は、環状の平板形状を有する。環状部６４は、円筒部６２の下端に連続して形成されている。環状部６４の外径は、円筒部６２の外径と一致する（図３参照）。
【００２３】
円錐部７０は、中空の円錐形状を有する。円錐部７０の外径及び内径は、上方から下方に向かって小さくなっている。円錐部７０の上端は、環状部６４と連続して形成されている（図３参照）。円錐部７０には、噴出口７０ａが設けられている。また、円錐部７０の下部では、フランジ部７６が外周側に張り出しているフランジ部７６の外径は、円錐部７０の上端の外径より小さい（図３参照）。また、円錐部７０には、円錐部７０の外面から中心軸Ａと垂直な方向に延びるリブ７２が設けられている（図４（ｂ）参照）。また、円錐部７０には、リブ７２よりも外側に延びる２個のフランジ部７４が設けられている。各フランジ部７４には、ネジ穴Ｂ５が設けられている。
【００２４】
（水導入器体４０の構成）
図３、図５を参照して、水導入器体４０について説明する。図５（ａ）は水導入器体４０の斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のV-V線に沿った水導入器体４０の断面図である。図５（ａ）に示すように、水導入器体４０は、円筒状の本体部４２と、上板部４６と、環状部４８と、空気導入路５０と、を備える。
【００２５】
本体部４２の外径は、第１混合ケース６０の円筒部６２の内径よりも小さい（図３参照）。本体部４２には、４個の水導入路４４が設けられている。図５（ｂ）に示すように、各水導入路４４は、本体部４２の内周壁の接線方向に沿って設けられている。また、各水導入路４４には、開口４４ａが形成されている。１個の開口４４ａの面積Ｄ２は、タンク１０の流入口１８ａの面積Ｄ１よりも小さい。なお、開口４４ａの面積Ｄ２は、水導入路４４において、水導入路４４の長手方向に直交する方向における断面積が一番小さい面積を示す。流入口１８ａの面積Ｄ１は、流入口１８ａにおいて、中心軸Ａに直交する方向における断面積が一番小さい領域の面積を示す（図３参照）。一方、４個の開口４４ａの面積Ｄ２の合計は、タンク１０の流入口１８ａの面積Ｄ１よりも大きい。図５（ａ）に示すように、上板部４６は、円板形状を有する円板部４６ａと、湾曲している湾曲部４６ｂと、を有する。湾曲部４６ｂの外径は、本体部４２の外径と一致する。環状部４８は、環状の平板形状を有し、本体部４２の下端から外周側に張り出している。環状部４８の外周端には、凹溝が形成されており、環状部４８の最外径は、第１混合ケース６０の円筒部６２の内径よりもわずかに大きい（図３参照）。環状部４８の内径は、本体部４２の内径と一致する（図３参照）。水導入器体４０を第１混合ケース６０の円筒部６２に圧入することで、水導入器体４０が第１混合ケース６０に固定される。
【００２６】
空気導入路５０は、上板部４６の中央部を貫通し、上板部４６と一体に設けられている。空気導入路５０は、連通孔５０ｃによって形成され、空気導入路５０の下端５０ａの上下方向の位置は、第１混合ケース６０の円錐部７０の下端の位置と一致する。なお、変形例では、空気導入路５０の下端５０ａは、円錐部７０の下端の近傍に設けられていればよく、円錐部７０の下端よりもわずかに上方又はわずかに下方に設けられていてもよい。空気導入路５０の上端５０ｂは、上板部４６よりも上方に位置しており、空気層６２ｂに配置されている。
【００２７】
（第２混合ケース９０の構成）
図３、図６を参照して、第２混合ケース９０について説明する。なお、図３では、見易くするために、第２混合ケース９０のフランジ部９６を省略している。図６（ａ）は第２混合ケース９０の斜視図であり、図６（ｂ）は第２混合ケース９０を上方から見た上面図である。図６（ａ）に示すように、第２混合ケース９０は、円筒部９２と、下底部１００と、を備える。円筒部９２は、円筒形状を有する。円筒部９２の上端は、第１混合ケース６０の環状部６４と、間隔Ｋを空けて配置されている（図３参照）。円筒部９２の外径は、タンク上部１２の円筒部１４の内径よりも小さく、第１混合ケース６０の円筒部６２の外径よりも大きい（図３参照）。また、円筒部９２の内径は、第１混合ケース６０の円筒部６２の外径と略一致する（図３参照）。円筒部９２の上部には、２個の切欠部９４が設けられ、切欠部９４の下端から内側に延びる２個のフランジ部９６が設けられている。各フランジ部９６には、ネジ穴Ｂ６が設けられている。フランジ部９６のネジ穴Ｂ６と第１混合ケース６０のフランジ部７４のネジ穴Ｂ５を位置合わせして、ネジ部材（図示省略）を螺合することで、第２混合ケース９０が第１混合ケース６０に取付けられる。下底部１００は、下方に突出するドーム形状を有する。
【００２８】
続いて、図３を参照して、気液混合装置２内において、水に空気が溶解する状況について説明する。図３の破線は、水の流路を示す。まず、ポンプ（図示省略）によって加圧された水（又は水と空気が混じった水）が、タンク１０の流入口１８ａを通ってタンク１０内に流入する。タンク１０に流入した水は、空気層６２ｂに溜まっている空気を巻き込みながら、水導入器体４０の開口４４ａ、水導入路４４を通って、螺旋状に旋回しながら、第１混合ケース６０の円錐部７０内に導入される。円錐部７０内に導入された水は、円錐部７０内において螺旋状の旋回力を増しながら下方へ流れる。これにより、空気が水に溶解する。円錐部７０の噴出口７０ａから流出する水は、第２混合ケース９０に放出される。円錐部７０から第２混合ケース９０に放出される水には、水に溶解していない空気が混じっている。この水が、第２混合ケース９０の下底部１００又は第２混合ケース内９０に溜まっている水に衝突すると、水の中に空気が溶解する。これにより、空気溶解加圧水が生成される。生成された空気溶解加圧水は、第２混合ケース９０の上端から、第２混合ケース９０の上端と第１混合ケース６０の環状部４８の下端との間の空間を通って、タンク１０の下部に流れ出ていき、タンク１０の下部に溜まっていく。なお、空気溶解加圧水が第２混合ケース９０の上端からタンク１０の下部に流れ出ていく際に、水に溶解していない空気は、水と分離してタンク１０の上部に移動する。そして、タンク１０の上部に移動した空気は、円筒部６２の連通孔６２ａを通って、第１混合ケース６０の上方の空気層６２ｂに戻る。  
【００２９】
水導入器体４０の４個の開口４４ａの面積の合計は、タンク１０の流入口１８ａの面積よりも大きい。このため、タンク１０に流入した水が、開口４４ａを通って、水導入器体４０及び第１混合ケース６０内に流入するときの圧力損失を低減することができる。また、水導入器体の４個の開口４４ａのそれぞれの面積は、流入口１８ａの面積よりも小さい。このため、開口４４ａを通過して、水導入器体４０及び第１混合ケース６０内に流入する水の速度を速めて、第１混合ケース６０の円錐部７０における水の旋回速度を速めることができる。溶解空気量は、第１混合ケース６０内における水の旋回速度に依存する。従って、気液混合装置２における溶解空気量を多くすることができる。
【００３０】
また、第１混合ケース６０を通過した水は、第２混合ケース９０に放出される。この場合、第１混合ケース６０内で、水に溶解しなかった空気は、水に混じった状態で第２混合ケース９０に放出される。そして、第２混合ケース９０に放出された水が第２混合ケース９０の下底部１００に衝突する際に、水に空気が溶解する。従って、気液混合装置２における溶解空気量をさらに多くすることができる。
【００３１】
また、第１混合ケース６０に水が導入され、第１混合ケース６０の円錐部７０内で水が旋回すると、第１混合ケース６０の円錐部７０の噴出口７０ａ付近で、大きな負圧が発生する。このため、噴出口７０ａの近傍に空気導入路５０の下端５０ａを設けることで、空気層６２ｂに溜まっている空気を空気導入路５０に取り込むことができる。このため、第１混合ケース６０内で旋回する水に、空気をさらに溶解させることができる。従って、気液混合装置２における溶解空気量をさらに多くすることができる。
【００３２】
（対応関係）
第２混合ケース９０の下底部１００、第２混合ケース９０の円筒部９２が、それぞれ、「底部」、「筒状の側壁」の一例である。
【００３３】
（第２実施例）
図７を参照して、第１実施例の気液混合装置２を利用した給水システム２０２について説明する。給水システム２０２は、気液混合装置２によって生成される空気溶解加圧水を浴槽３３０に供給して、浴槽３３０内に微細気泡を発生させるシステムである。
【００３４】
（給水システム２０２の構成）
図７に示すように、給水システム２０２は、熱源ユニット２１０と、微細気泡発生ユニット２５０と、浴槽３３０と、制御装置３５０と、を備える。熱源ユニット２１０は、給水源４００、出湯箇所４０２、及び、微細気泡発生ユニット２５０に接続されている。微細気泡発生ユニット２５０は、熱源ユニット２１０及び浴槽３３０に接続されている。なお、以下では、図７に示す矢印の方向に水が流れる場合を例に説明する。
【００３５】
（熱源ユニット２１０の構成）
熱源ユニット２１０は、給水源４００から供給される水を加熱して、出湯箇所４０２、及び、浴槽３３０に加熱された水を供給するためのユニットである。熱源ユニット２１０は、第１熱源機２１２と、第２熱源機２１４と、給水路２２０と、出湯路２２２と、分岐水路２２６と、第１戻り水路２２８と、第１往き水路２３０と、を備える。
【００３６】
給水路２２０の上流端は、市水道などの給水源４００に接続されており、給水路２２０の下流端は、第１熱源機２１２に接続されている。第１熱源機２１２は、第１熱源機２１２を通過する水を加熱するガス熱源機である。
【００３７】
出湯路２２２の上流端は第１熱源機２１２に接続されている。出湯路２２２の下流端は、カラン等の出湯箇所４０２に接続されている。出湯路２２２には、第１戻り水路２２８に接続されている分岐水路２２６が接続されている。分岐水路２２６には、湯張り弁２３２が設けられている。湯張り弁２３２は、出湯路２２２から第１戻り水路２２８への水の流れを制御する弁である。
【００３８】
第１戻り水路２２８の上流端は、微細気泡発生ユニット２５０（詳細には第２戻り水路２６０）に接続されており、下流端は第２熱源機２１４に接続されている。第１戻り水路２２８において、第１戻り水路２２８と分岐水路２２６の接続部と、第２熱源機２１４と、の間には、第１ポンプ２３４及び水流スイッチ２３６が設けられている。第１ポンプ２３４は、水流スイッチ２３６よりも上流側に設けられており、第１戻り水路２２８内の水を下流側に送り出す。水流スイッチ２３６は、第１戻り水路２２８内を水が通過していることを検出する。第２熱源機２１４は、第２熱源機２１４を通過する水を加熱するガス熱源機である。
【００３９】
第１往き水路２３０の上流端は、第２熱源機２１４に接続されており、下流端は、微細気泡発生ユニット２５０（詳細には第２往き水路２６８）に接続されている。
【００４０】
（微細気泡発生ユニット２５０の構成）
微細気泡発生ユニット２５０は、気液混合装置２と、第２戻り水路２６０と、第２往き水路２６８と、水供給路２７４（第１水供給路２７４ａ及び第２水供給路２７４ｂ）と、連通路２６６と、噴出水路２６４と、空気導入路３００と、を備える。
【００４１】
第２戻り水路２６０の上流端は、第１三方弁２８０に接続されており、下流端は、第１戻り水路２２８を介して、熱源ユニット２１０に接続されている。また、第２戻り水路２６０には、上流端が第２三方弁２８２に接続されている連通路２６６の下流端が接続されている。第３戻り水路２６２の一端は第１三方弁２８０に接続されており、他端は、浴槽３３０に接続されている。噴出水路２６４の上流端は、気液混合装置２の下部に接続されており、下流端は、第１三方弁２８０に接続されている。噴出水路２６４には、給水制御弁２８４が設けられている。上述のように、第１三方弁２８０には、第２戻り水路２６０、第３戻り水路２６２、及び、噴出水路２６４が接続されている。第１三方弁２８０は、噴出水路２６４から第３戻り水路２６２に水が流れる微細気泡供給状態と、第３戻り水路２６２から第２戻り水路２６０に水が流れる追い焚き循環状態を切り替えることができる。なお、第３戻り水路２６２と浴槽３３０との接続部には、減圧ノズル３３２が設けられている。図示省略しているが、減圧ノズル３３２には、浴槽３３０内の水を吸入する水吸入口と、浴槽３３０に空気溶解加圧水を吐出する加圧水吐出口と、が設けられている。水吸入口及び加圧水吐出口には、それぞれに対応する逆止弁体等が設けられている。微細気泡供給状態では、加圧水吐出口に対応する逆止弁体のみが開状態になる。
【００４２】
第２往き水路２６８の上流端は、第１往き水路２３０を介して、熱源ユニット２１０に接続されており、下流端は第２三方弁２８２に接続されている。第３往き水路２７０の一端は浴槽３３０に接続されており、他端は第２三方弁２８２に接続されている。即ち、第２三方弁２８２には、連通路２６６と、第２往き水路２６８と、第３往き水路２７０と、が接続されている。第２三方弁２８２は、第３往き水路２７０から連通路２６６に水が流れる微細気泡供給状態と、第２往き水路２６８から第３往き水路２７０に水が流れる追い焚き循環状態を切り替えることができる。
【００４３】
第２往き水路２６８と気液混合装置２は、水供給路２７４で接続されている。水供給路２７４には、第２ポンプ２８６が設けられている。水供給路２７４の第２ポンプ２８６の上流側は、第１水供給路２７４ａと第２水供給路２７４ｂとに並列に分岐され、第１水供給路２７４ａと第２水供給路２７４ｂとが合流するように構成されている。水供給路２７４は、第１水供給路２７４ａ及び第２水供給路２７４ｂの水を下流側へ送り出す。
【００４４】
第２水供給路２７４ｂには、定流量弁２９０と、ベンチュリ２９２と、が設けられている。定流量弁２９０は、第２水供給路２７４ｂに流れる水量の割合を調整するための弁である。ベンチュリ２９２は、定流量弁２９０よりも下流側に設けられている。ベンチュリ２９２には、空気導入路３００が接続されている。
【００４５】
空気導入路３００の上流端側は、大気に開放されており、下流端が第２水供給路２７４ｂに接続されている。空気導入路３００は、第２水供給路２７４ｂに空気を導入する。空気導入路３００には、逆止弁３０２と、空気弁３０４と、が設けられている。逆止弁３０２は、空気弁３０４よりも上流側に設けられており、空気導入路３００を介して水が排出されることを防止する。空気弁３０４は、空気導入路３００を開閉する。
【００４６】
（制御装置３５０の構成）
制御装置３５０は、熱源ユニット２１０、微細気泡発生ユニット２５０の各構成要素の動作を制御する。制御装置３５０は、ユーザによって操作可能なリモコン（図示省略）と通信可能に構成されている。制御装置３５０は、ユーザによるリモコンへの操作に応じて、微細気泡供給運転、追い焚き運転、湯張り運転を実行することができる。給水システム２０２は、微細気泡供給運転に特徴を有する。なお、制御装置３５０は、水位電極２９ａ、２９ｂが、タンク１０内に貯留されている水の水面に接触すると、ＯＮ信号を受信する。以下では、制御装置３５０が水位電極２９ａ、２９ｂからＯＮ信号を受信している状態を、水位電極２９ａ、２９ｂがＯＮであると表現し、制御装置３５０が水位電極２９ａ、２９ｂからＯＮ信号を受信していない状態を、水位電極２９ａ、２９ｂがＯＦＦであると表現する。
【００４７】
（給水システム２０２の動作）
続いて、給水システム２０２の動作について説明する。以下では、給水システム２０２が実施する、湯張り運転、追い焚き運転、及び、微細気泡供給運転について順に説明する。なお、各運転が開始されている時点において、第１三方弁２８０、第２三方弁２８２は、追い焚き循環状態である。また、第１ポンプ２３４、第２ポンプ２８６の駆動は停止されており、湯張り弁２３２、給水制御弁２８４、空気弁３０４は閉状態である。
【００４８】
（湯張り運転）
湯張り運転は、給水源４００から供給される水を加熱して、浴槽３３０に供給する運転である。ユーザによって湯張り運転の実行を指示するための操作がリモコンに実行されると、制御装置３５０は、湯張り弁２３２を閉状態から開状態に切替え、第１熱源機２１２を駆動させる。これにより、給水源４００から供給される水が、給水路２２０、第１熱源機２１２、出湯路２２２、分岐水路２２６、第１戻り水路２２８、第２熱源機２１４、第１往き水路２３０、第２往き水路２６８、第３往き水路２７０を通って、浴槽３３０に供給される。即ち、第１熱源機２１２によって加熱された水が浴槽３３０に供給される。制御装置３５０は、浴槽３３０へ供給された水の積算流量が所定水量に達すると、湯張り弁２３２を開状態から閉状態に切替え、第１熱源機２１２の駆動を停止させる。これによって、湯張り運転は終了する。
【００４９】
（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽３３０に貯えられている水を、第２熱源機２１４によって加熱する運転である。ユーザによって追い焚き運転の実行を指示するための操作がリモコンに実行されると、制御装置３５０は、第１ポンプ２３４を駆動させる。これにより、浴槽３３０内の水が、第３戻り水路２６２、第２戻り水路２６０、第１戻り水路２２８を通って第２熱源機２１４に供給される。そして、第２熱源機２１４によって加熱された水は、第１往き水路２３０、第２往き水路２６８、第３往き水路２７０を通って、浴槽３３０に供給される。制御装置３５０は、浴槽内３３０の温度が設定温度に達するか、又は、所定時間が経過すると、第２熱源機２１４、及び、第１ポンプ２３４の駆動を停止させる。これによって、追い焚き運転は終了する。
【００５０】
（微細気泡供給運転）
微細気泡供給運転は、気液混合装置２内において、空気溶解加圧水を生成し、生成された空気溶解加圧水を浴槽３３０に供給する運転である。ユーザによって微細気泡供給運転の実行を指示するための操作がリモコンに実行されると、制御装置３５０は、微細気泡供給運転を開始する。微細気泡供給運転は、第１給水運転及び第２給水運転と、で構成される。なお、制御装置３５０は、微細気泡供給運転を開始する際に、第１ポンプ２３４及び第２ポンプ２８６を駆動させ、第１三方弁２８０、第２三方弁２８２を追い焚き循環状態から微細気泡供給状態に切替える。
【００５１】
（第１給水運転）
第１給水運転は、気液混合装置２内の水の水位が、高水位電極２９ａがＯＮである第１水位以上である場合に開始される運転である。なお、制御装置３５０は、微細気泡供給運転を開始してから、最初に気液混合装置２内の水の水位が第１水位未満である状態から第１水位以上である状態になる場合に、給水制御弁２８４を、閉状態から開状態に切替える。
【００５２】
制御装置３５０は、第１給水運転において、第１ポンプ２３４、第２ポンプ２８６を駆動させている状態で、空気弁３０４を開状態に制御する。空気弁３０４が開状態であるために、空気導入路３００を通って、第２水供給路２７４ｂに空気が導入される。第２水供給路２７４ｂに供給される空気は、気液混合装置２内に導入される。即ち、水と空気が混じっている気液混合水が気液混合装置２（詳細にはタンク１０）に流入する。気液混合装置２に流入した水が第１混合ケース６０を通過するとき、及び、第２混合ケース９０の下底部１００に衝突するときに、水の中に空気が溶解する。即ち、タンク１０内に空気溶解加圧水が生成される。そして、タンク１０内に生成された空気溶解加圧水は、噴出水路２６４、第３戻り水路２６２、減圧ノズル３３２を通って、浴槽３３０に供給される。浴槽３３０内に放出される空気溶解加圧水は、減圧ノズル３３２を通過した瞬間に急激に減圧される。この場合、水に溶解していた空気が、直径２０μｍ程度の微細気泡となる。すなわち、浴槽３３０内に多量の微細気泡が発生し、水が白濁する。なお、水の中に溶解しなかった空気は、第１混合ケース６０の外側、及び、連通孔６２ａを通って、空気層６２ｂに溜まっていく。
【００５３】
なお、空気弁３０４が開状態における第２ポンプ２８６の加圧能力は、空気弁３０４が閉状態における第２ポンプ２８６の加圧能力よりも低くなり、第２ポンプ２８６を通過する水の水量が少なくなる。この場合、水供給路２７４を通って気液混合装置２に放出される水の水量よりも、気液混合装置２から噴出水路２６４に供給される水の水量の方が多くなり、気液混合装置２内の水の水位が徐々に低下していく。
【００５４】
（第２給水運転）
第２給水運転は、気液混合装置２内の水の水位が、低水位電極２９ｂがＯＦＦである第２水位未満である場合に開始される運転である。制御装置３５０は、第１ポンプ２３４、第２ポンプ２８６を駆動させている状態で、空気弁３０４を閉状態に制御する。第２給水運転では、第１給水運転中にタンク１０の空気層６２ｂに溜まった空気を利用して、空気溶解加圧水を生成することができる。
【００５５】
なお、空気弁３０４が閉状態における第２ポンプ２８６の加圧能力は、空気弁３０４が閉状態における第２ポンプ２８６の加圧能力よりも高い。この場合、水供給路２７４を通って気液混合装置２に流入する水の水量よりも、気液混合装置２から噴出水路２６４に流出する水の水量の方が少なくなり、気液混合装置２内の水位が上昇していく。
【００５６】
制御装置３５０は、気液混合装置２内の水位に応じて、第１給水運転と第２給水運転を実行することで、空気溶解加圧水を、浴槽３３０に継続的に供給する。
【００５７】
なお、制御装置３５０は、ユーザによって微細気泡供給運転の停止を指示するための操作がリモコンに実行されると、第１ポンプ２３４及び第２ポンプ２８６の駆動を停止させ、給水制御弁２８４及び空気弁３０４を開状態から閉状態に切替える。さらに、制御装置３５０は、第１三方弁２８０及び第２三方弁２８２を、微細気泡供給状態から追い焚き循環に切替える。これにより、微細気泡供給が終了する。
【００５８】
上述のように、気液混合装置２内において、比較的に多くの空気が溶解している空気溶解加圧水が生成される。従って、気液混合装置２を利用することで、浴槽３３０において微細気泡を多く発生させることができ、浴槽３３０内の白濁性を高めることができる。
【００５９】
（第３実施例）
図８を参照して、第１実施例の気液混合装置２を利用した給水システム５０２について説明する。本実施例の給水システム５０２は、水供給路２７４が、第１水供給路２７４ａと第２水供給路２７４ｂとで構成されておらず、気液混合装置２に空気導入路６００が接続されている点を除いて、第２実施例の給水システム２０２と同様の構成を備える。なお、本実施例の場合、タンク１０のタンク上部１２の円筒部１４には、空気導入路６００と連通する空気連通路（図示省略）が設けられている。以下では、実施例間で共通する構成については、同様の符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
空気導入路６００には、エアポンプ６０２と、逆止弁６０４と、が設けられている。エアポンプ６０２が駆動されると、気液混合装置２に空気が導入される。
【００６１】
（微細気泡供給運転）
本実施例では、制御装置３５０は、第１給水運転の代わりに、空気導入運転を実行する。空気導入運転において、制御装置３５０は、第１ポンプ２３４、第２ポンプ２８６の駆動を停止させ、エアポンプ６０２を駆動させる。これにより、気液混合装置２内に空気が導入されるとともに、気液混合装置２内の水が流出口２８ａから流出していき、気液混合装置２内の水の水位が低下する。なお、空気導入運転では、空気溶解加圧水は生成されない。
【００６２】
本実施例では、制御装置３５０は、気液混合装置２内の水位に応じて、空気導入運転と第２給水運転を実行し、浴槽３３０に空気溶解加圧水を供給する。
【００６３】
上述のように、気液混合装置２内において、比較的に多くの空気が溶解している空気溶解加圧水が生成される。従って、気液混合装置２を利用することで、浴槽３３０において微細気泡を多く発生させることができ、浴槽３３０内の白濁性を高めることができる。
【００６４】
以上、各実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００６５】
（第１変形例）水導入器体４０の空気導入路５０の側面に、１個以上の分岐開口が設けられていてもよい。当該分岐開口は、空気導入路５０が第１混合ケース６０の円錐部７０を通過する部分に設けられているとよい。このような構成によると、空気層６２ｂに溜まっている空気が空気導入路５０の開口を通って、円錐部７０に取り込まれる。この場合、円錐部７０内で旋回している水に、空気をさらに溶解させることができる。従って、気液混合装置２における溶解空気量をさらに多くすることができる。
【００６６】
（第２変形例）上記の各実施例では、気液混合装置２に空気が導入されている。変形例では、空気に代えて、炭酸ガス（「気体」の一例）が気液混合装置２に導入されてもよい。例えば、第１実施例の変形例では、気液混合装置２は、空気導入路５０に代えて、炭酸ガス導入路を有する。そして、タンク１２の上方に炭酸ガスがたまった炭酸ガスの層が形成される。このような構成によると、水に溶解する気体の気体量を多くすることができる。また、例えば、第２実施例の変形例では、空気導入路３００、空気弁３０４に代えて、気体導入路、気体弁が配設される。気体導入路の上流端は、炭酸ガスが充填されているタンクに接続され、下流端がベンチュリ２９２に接続される。本変形例では、制御装置３５０は、第１給水運転において、気体弁を開状態に制御し、第２給水運転において、気体弁を閉状態に制御する。これにより、第１給水運転において、気体導入路、及び、第２水供給路２７４ｂを通って、気液混合装置２内に炭酸ガスが導入される。また、例えば、第３実施例の変形例では、空気導入路６００、エアポンプ６０２に代えて、気体導入路、気体ポンプが配設される。気体導入路の上流端は、炭酸ガスが充填されているタンクに接続され、下流端が気液混合装置２に接続される。本変形例では、制御装置３５０は、空気導入運転に代えて、炭酸ガス導入運転を実行する。具体的には、制御装置３５０は、炭酸ガス導入運転において、第１ポンプ２３４、第２ポンプ２８６の駆動を停止させ、気体ポンプを駆動させる。これにより、気液混合装置２に、炭酸ガスが導入される。なお、「気体」は、炭酸ガスに限定されず、酸素、水素等でもよい。
【００６７】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６８】
２        ：気液混合装置
１０      ：タンク
１２      ：タンク上部
１４      ：円筒部
１６      ：上底部
１８ａ    ：流入口
２０      ：フランジ部
２０ａ    ：凹部
２２      ：タンク下部
２４      ：円筒部
２６      ：下底部
２８ａ    ：流出口
２９ａ    ：高水位電極
２９ｂ    ：低水位電極
３０      ：フランジ部
３０ａ    ：凸部
４０      ：水導入器体
４２      ：本体部
４４      ：水導入路
４４ａ    ：開口
４６      ：上板部
４６ａ    ：円板部
４６ｂ    ：湾曲部
４８      ：環状部
５０      ：空気導入路
５０ａ    ：下端
５０ｂ    ：上端
５０ｃ    ：連通孔
６０      ：第１混合ケース
６２      ：円筒部
６２ａ    ：連通孔
６２ｂ    ：空気層
６４      ：環状部
６６      ：フランジ部
７０      ：円錐部
７０ａ    ：噴出口
７２      ：リブ
７４      ：フランジ部
７６      ：フランジ部
９０      ：第２混合ケース
９２      ：円筒部
９４      ：切欠部
９６      ：フランジ部
１００    ：下底部
Ａ        ：中心軸
【図１】
2019181459.tif 000003
【図２】
2019181459.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019181459.tif 000007
【図６】
2019181459.tif 000008
【図７】
2019181459.tif 000009
【図８】
2019181459.tif 000010