(57)【要約】【課題】炭酸ガスを浴槽湯に効率よく溶解させて、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることが可能な炭酸風呂装置を提供する。【解決手段】ポンプ１５により浴槽１２の湯が循環する浴槽湯循環装置１０の循環回路１４終端に、中空部２９を有する器体３０を設けて、中空部２９内で浴槽湯と炭酸ガスを旋回させて浴槽１２内へ微細気泡として噴出させる構成とすることで、炭酸ガスを浴槽湯に効率よく溶解させて、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。【選択図】図１
2005288052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽の湯が循環する浴槽湯循環装置と循環回路と、高濃度の二酸化炭素ガスを供給する炭酸富化装置と、前記炭酸富化装置と前記循環回路との間に設けた炭酸配管と、前記浴槽に湯を流出する前記循環回路の終端に設けた中空部を有する器体と、前記器体に開口された流入口と、前記循環回路から前記流入口に接続される加圧液導入管と、前記器体に開口した気液噴出孔とを備え、浴槽湯と前記炭酸富化装置から出る高濃度二酸化炭素ガスとを導入して前記器体内で旋回流とし前記気液噴出孔より噴出させることで、二酸化炭素を湯に溶解させるようにした炭酸風呂装置。
【請求項２】
器体の中空部は略回転対称に形成され、流入口は前記器体の周壁部に接線方向に開口されて構成した請求項１記載の炭酸風呂装置。
【請求項３】
器体の周壁部に接線方向に開口された流入口は、前記器体の周壁部の円周上に所定の間隔を置いて複数個備えた請求項２記載の炭酸風呂装置。
【請求項４】
器体は略中空円筒状に形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭酸風呂装置。
【請求項５】
器体の気液噴出孔と所定の間隔を有して前記器体外部に噴出流が衝突する衝突部を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭酸風呂装置。
【請求項６】
器体中空部の周壁部近傍に羽根を有し、旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車を器体内に設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭酸風呂装置。
【請求項７】
気液噴出孔は旋回流の旋回軸の両軸端の少なくとも一方に開口し、前記気液噴出孔と所定の間隔を有して前記器体外部に噴出流が衝突する衝突部を備え、少なくとも前記衝突部一つの前記旋回軸の延長線上に炭酸配管と繋がる炭酸吸入部を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭酸風呂装置。
【請求項８】
気液噴出孔は旋回流の旋回軸軸端の両側に開口した請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭酸風呂装置。
【請求項９】
気液噴出孔は旋回流の旋回軸の両軸端の少なくとも一方に開口し、器体は前記気液噴出孔にむかって断面積が縮小する先細り形状とした請求項１〜８のいずれか１項に記載の炭酸風呂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽の湯を循環させる回路に、高濃度の炭酸を加圧混入し浴槽内の浴槽湯へ微細気泡として放出する炭酸風呂装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遊離炭酸を含有する炭酸泉に入浴すると、炭酸泉内の炭酸成分が皮膚下の毛細血管に作用してこの毛細血管を拡張させ、これにより入浴者の血行が改善されて入浴者の疲労回復や健康増進が図れる。このように疲労回復等を図るべく浴槽湯に炭酸ガスを溶解させるようにした炭酸風呂装置として従来、給湯装置の燃焼排ガスに浴槽への供給水を散布する構成で炭酸ガスを溶解させるものがあった（例えば特許文献１参照）。図１１は、特許文献に記載された従来の炭酸風呂装置を示すものである。図１１に示すように、給湯用バーナ１により加熱される給湯用熱交換器２を介してシャワー、給湯栓等に給湯する給湯配管３と、給湯配管３より分岐して浴槽４へ給湯する分岐配管５を備え、給湯用熱交換器２の排気から排熱を回収する気液接触室６には水道水を供給して、得られた温水を分岐配管５に合流させることで炭酸ガスを溶解させるものである。
【０００３】
また、他の従来の炭酸風呂装置としては、例えば、中空糸膜を用いて中空糸膜の中空部に炭酸ガスを通し、炭酸ガスを温水に溶解するものがあった（特許文献２参照）。
【０００４】
図１２において、浴槽の湯を送るポンプ７と中空糸膜を内蔵した炭酸ガス溶解器８を接続して循環路を構成し、この溶解器８の流入口から流入した温水が中空糸膜表面を通過する際に中空糸膜と接触することにより、炭酸ガスボンベ９から中空糸膜に注入された炭酸ガスが温水に溶解されるようになっている。
【特許文献１】特開平５−１３７６６２号公報
【特許文献２】特開平７−３１３８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般に炭酸ガスをエゼクタなどで温水の流れに単に混入させるだけの方法や、気液接触室内の噴霧による溶解方法では、１０００ｐｐｍに近い（例えば５００〜１０００ｐｐｍ）十分な遊離炭酸濃度を得ることは困難である。そこで、上記特許文献１の従来の炭酸風呂装置では、少しでも炭酸ガスの溶解度を向上させるために気液接触室６内で温度の低い水を炭酸ガスに接触させるようにしているが、下流で給湯配管３から来る温水と混合しているので炭酸濃度が下がる。また気液接触室６での溶解度を向上するために炭酸ガスと水との接触時間および接触面積を大きくするには装置が複雑になり、また噴霧水の粒径を微細化するには高圧ポンプが必要になるなどコストアップになるという課題を有していた。
【０００６】
また、上記特許文献２の他の従来の炭酸風呂装置では、中空糸膜のコストが高く、浴槽中のゴミなどの異物で目詰まりを起こしやすいので、その場合には中空糸膜交換の手間と費用が掛かってしまうといった課題があった。
【０００７】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、浴室外に設けた炭酸富化装置から高濃度二酸化炭素ガスを浴槽湯循環回路へ混合供給し、浴槽へ噴出する際に高濃度二酸化炭素ガスを浴槽湯に効率よく溶解させて、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることが可能な炭酸風呂装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の炭酸風呂装置は、浴槽の湯が循環する循環回路と、高濃度の炭酸を供給する炭酸富化装置との間を炭酸配管で接続し、浴槽に湯を流出する循環回路の終端に設けた中空部を有する器体と、器体に開口された流入口と、循環回路から流入口に接続される加圧液導入管と、器体に開口した気液噴出孔とを備え、浴槽湯と炭酸富化装置から出る高濃度二酸化炭素ガスとを導入して器体内で旋回流とし気液噴出孔より噴出させることで、二酸化炭素を湯に溶解させる構成としたものである。
【０００９】
これによって、浴室外部に設けた炭酸富化装置で高濃度にした炭酸が生成され、生成された高濃度の炭酸は炭酸配管を通過して器体内で旋回することで気液が激しく接触し二酸化炭素が湯に溶解したり、あるいは生じた摩擦と剪断で多量の高濃度二酸化炭素微細気泡が発生して、湯との接触面積が著しく増加することで多くの二酸化炭素が湯に溶解しやすくなった状態で、気液噴出孔からより浴槽内へ噴出させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の炭酸風呂装置は、高濃度二酸化炭素ガスを浴槽湯に効率よく溶解させて、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができ、手軽に高濃度遊離炭酸の炭酸泉に入浴できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、浴槽の湯が循環する浴槽湯循環装置と循環回路と、高濃度の二酸化炭素ガスを供給する炭酸富化装置と、炭酸富化装置と循環回路との間に設けた炭酸配管と、浴槽に湯を流出する循環回路終端に設けた中空部を有する器体と、器体に開口された流入口と、循環回路から流入口に接続される加圧液導入管と、器体に開口した気液噴出孔とを備え、浴槽湯と炭酸富化装置から出る高濃度二酸化炭素ガスとを導入して器体内で旋回流とし気液噴出孔より噴出させることで、二酸化炭素を湯に溶解させるようにしたことで、浴槽湯と高濃度二酸化炭素ガスが器体内で旋回流になると、気体と液体の比重差により高濃度二酸化炭素ガスが旋回中心部に収束して気体軸が形成され、気液が激しく接触し摩擦と剪断が生じる。この接触時に二酸化炭素が湯に溶解するとともに、気体軸を有する器体内の旋回流が気液噴出孔より噴出しながら気体軸が剪断されて、高濃度二酸化炭素がミクロンオーダーの多量の微細気泡となり、湯との接触面積が著しく増加することでさらに多くの二酸化炭素が湯に溶解しやすくなり、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の器体の中空部を略回転対称に形成し、流入口は器体の周壁部に接線方向に開口されて構成することにより、器体内に強い旋回流を生じさせることが可能になるので、気液の接触度合と剪断が大きくなり、浴槽湯への二酸化炭素の溶解がより促進されて、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第２の発明の器体の周壁部に接線方向に開口された流入口が、器体の周壁部の円周上に所定の間隔を置いて複数個備えることにより、同一回転方向に複数の箇所から旋回を促進させるので、強く安定した旋回流を生じさせることができ、旋回中心の気体軸の形成を確保し、気液の接触と剪断を強めるとともに、微細気泡の多量発生を進めることで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１〜３の発明のいずれか１つの発明の器体を略中空円筒状に形成することにより、円筒状器体の内部中空部は、回転対称軸両端部が軸に垂直な略平面の円柱状空間になり、この円柱状空間の円周部から接線方向に液体が流入することで、旋回流を乱す旋回軸方向の流速成分がほとんど無くなり、旋回軸に垂直な旋回の流速成分ばかりにすることができるので、強く安定した旋回流を生じさせることができ、気液の接触と剪断を強めるとともに、微細気泡の多量発生を進めることで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第１〜４の発明のいずれか１つの発明の器体の気液噴出孔と所定の間隔を有して器体外部に噴出流が衝突する衝突部を備えることにより、器体内の高濃度二酸化炭素ガスと湯が気液噴出孔を出る際に微細気泡を発生した後流で、この噴出流が勢いよく衝突部に衝突することにより、さらに気泡が剪断されて多くの微細気泡が発生するので、湯との接触面積が著しく増加することでより多くの二酸化炭素が湯に溶解しやすくなり、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第１〜５の発明のいずれか１つの発明の器体中空部の周壁部近傍に羽根を有し、旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車を器体内に設けることにより、流入口から導入された液体の流れにより中空部周壁部にある羽根が接線方向に力を受けて羽根車が旋回流とともに回転し、旋回軸方向の流速成分に乱される等の影響を防止して旋回流を安定させることができ、気液の接触と剪断を強めるとともに、羽根による気泡の剪断微細化効果も加わり、微細気泡の多量発生を促進することで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１〜６の発明のいずれか１つの発明の気液噴出孔は旋回流の旋回軸の両軸端の一方に開口し、気液噴出孔と所定の間隔を有して器体外部に噴出流が衝突する衝突部を備え、衝突部一つの旋回軸の延長線上に炭酸配管と繋がる炭酸吸入部を設けた構成とすることにより、浴槽湯と高濃度二酸化炭素ガスが器体内で旋回流になると、気体と液体の比重差により高濃度二酸化炭素ガスが旋回中心部に収束して気体軸が形成され、気液が激しく接触し摩擦と剪断が生じる。また、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、気体軸が存在する旋回流の旋回軸部が負圧になり、衝突部に設けた炭酸吸入部から高濃度二酸化炭素ガスを自吸できるようになる。したがって高濃度二酸化炭素の供給構成が簡単になるとともに、気液噴出孔の数を増やしたり旋回流強化の構成にするなど器体形状の自由度が高まり、二酸化炭素の溶解促進が可能となるので、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１８】
第８の発明は、特に、第１〜７の発明のいずれか１つの発明の気液噴出孔は旋回流の旋回軸軸端の両側に開口した構成とすることにより、気液噴出孔の数を増やすことで気液噴出孔から出る微細気泡量を増大させることができるので、湯との接触面積を増加させてさらに多くの二酸化炭素が湯に溶解しやすくなり、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００１９】
第９の発明は、特に、第１〜８の発明のいずれか１つの発明の気液噴出孔は旋回流の旋回軸の両軸端の一方に開口し、器体は気液噴出孔にむかって断面積が縮小する先細り形状とすることにより、液体の旋回流の旋回半径が気液噴出孔に近づくにつれて小さくなり流路も狭くなるので、流速が早くなるとともに増速に伴う気液の接触度合と剪断力が大きくなり、気泡の微細化も促進されて浴槽湯への二酸化炭素の溶解が進み、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施例の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における炭酸風呂装置のシステム全体構成図であり、図２は第１の実施の形態における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の斜視図、図３は同微細気泡発生部の断面図である。
【００２２】
図１〜図３において、浴槽湯循環装置１０は、浴室１１内の浴槽１２のエプロン１３下部に設けられており、循環回路１４に設けられたポンプ１５により浴槽１２内のお湯を循環する。浴室１１の外部に設けた炭酸富化装置１６は、炭酸富化膜１７と、送風ファン１８と、真空ポンプ１９と、逆止弁２０とで構成され、給湯燃焼器２１で発生し熱交換器２２を経た排気ガスから炭酸富化膜１７を通って濃縮された炭酸富化空気は高濃度二酸化炭素ガスとして炭酸配管２３を通過して炭酸吸込口２４へ入り、循環回路１４へ混入する。浴槽１２には浴槽湯が循環する吸込口２５及び吐出口２６が形成されている。吸込口２５には循環回路１４を介してポンプ１５が連結されるとともに、このポンプ１５には、高濃度炭酸を吸い込む炭酸吸込口２４が連結されている。また、ポンプ１５の下流側には溶解タンク２７が配置され、ポンプ１５と溶解タンク２７との間は循環回路１４によって連通されている。そして、浴槽１２の吐出口２６には微細気泡発生部２８が設けられ、溶解タンク２７と微細気泡発生部２８との間は、循環回路１４により連通されている。
【００２３】
次に、図２および図３において微細気泡発生部２８は、略長楕円球体状に形成された回転対称の中空部２９を有する器体３０と、器体３０の周囲壁に設けられ回転対称軸に垂直な円形断面の接線方向に開口された流入口３１と、循環回路１４を連通する加圧液導入管３２とで構成されるとともに、中空部２９の回転対称軸の両端部には、それぞれ開口された気液噴出孔３３が設けられ、この２つの気液噴出孔３３の外側には衝突部である円形状のバッフル板３４が配置されている。このバッフル板３４は器体３０から伸びた４本の支柱３５によって２つの気液噴出孔３３それぞれと所定の間隔を有して取り付けられている。
【００２４】
以上のように構成された炭酸富化浴槽湯循環装置について、以下その動作・作用を説明する。真空ポンプ１９で減圧されることで給湯燃焼器２１の排気ガスが熱交換器２２を経て炭酸富化膜１７を通過し、高濃度二酸化炭素ガスとなり、炭酸配管２３を通過し、循環回路１４に混入され溶解タンク２７内で一時貯められ、吐出口２６から循環された浴槽湯と共に浴槽１２へ噴出する。
【００２５】
ポンプ１５を運転するとポンプの吸引力が生じて、浴槽１２内の湯は吸込口２５から、炭酸吸込口２４からは高濃度二酸化炭素ガスが、循環回路１４を介してポンプ１５内に吸い込まれ、ポンプ１５内から循環回路１４を経て溶解タンク２７にかけての部分で高濃度二酸化炭素ガスの一部は湯に加圧溶解される。そして、溶解タンク２７内では溶解しきれなかった大部分の高濃度二酸化炭素ガスを含有する湯は気液二層流の混気水となり、循環回路１４を通って微細気泡発生部２８に搬送される。加圧液導入管３２を経て流入口３１を通り器体３０の中空部２９に入った混気水は、内周壁の接線方向から流入するので中空部２９の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回外周部と中心部には圧力差が生じ、旋回速度が大きければ大きいほど外周部と中心部との圧力差は大きくなって、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になる。そして旋回中心となる器体３０の回転対称軸部に気体と液体の比重差によってこの高濃度二酸化炭素ガスが収束して細紐状の気体軸３６が形成される。
【００２６】
中空部２９内の混気水は、旋回しながら２つの気液噴出孔３３に近づくにつれて気液噴出孔３３から流出するために旋回半径が小さくなり流路も狭くなるので、気液噴出孔３３付近でその旋回速度および圧力は最大となり、外部側の水と気液噴出孔３３の出口で押し合う状態になる。気体軸３６に集まった高濃度二酸化炭素ガスは、この外部の水と旋回状態の混気水との境界面や境界域で圧縮、剪断され、微細気泡を含有した流体として２つの気液噴出孔３３から外部の水中へ噴出される。噴出した流体はさらに噴出流で剪断されるものも含めて、高濃度二酸化炭素の微細気泡として多量に発生されるようになる。
【００２７】
このように、混気水の旋回流で気液が激しく接触して摩擦と剪断が生じ、この接触時に二酸化炭素が湯に溶解するとともに、気体軸を有する器体内の旋回流が気液噴出孔より噴出しながら気体軸が剪断されて、高濃度二酸化炭素がミクロンオーダーの多量の微細気泡となり、湯との接触面積が著しく増加することでさらに多くの二酸化炭素が湯に溶解しやすくなる。一般に炭酸風呂の遊離炭酸濃度が１００ｐｐｍあたりを超えると、入浴による血行促進効果が顕著になり、温熱効果や疲労回復のほか優れた生理的効果が生じるが、この様にして遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では加圧液導入管３２につながる流入口３１を、器体３０の周囲壁に接線方向に開口して設けているが、器体３０の回転対称軸方向に速度成分を有するように流入口３１を傾けて開口設置しても、混気水の流入流速が十分に早ければ、旋回流が生じて回転対称軸上に気体軸が生成されるので、接触と剪断が高濃度二酸化炭素ガスの溶解を促して同様の効果が得られる。
【００２９】
また、器体中空部２９の周壁部接線方向に加圧液体を導入することで、器体内に強い旋回流を生じさせることが可能になるので、気液の接触度合と剪断が大きくなり、浴槽湯への二酸化炭素の溶解がより促進されて、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００３０】
この結果、入浴者は給湯燃焼器２１の排気から得られた高濃度の炭酸泉に入浴することが可能となり、炭酸泉内の炭酸成分が皮膚下の毛細血管に作用してこの毛細血管を拡張させ、これにより入浴者の血行が改善されて入浴者の疲労回復や健康増進が図れる。また炭酸ガスの経皮進入によって、毛細血管床の増加及び拡張が起こり、皮膚の血行を改善することで効果があるとされている、退行性病変及び末梢循環障害の治療効果を享受することができる。
【００３１】
そして、器体３０内の中空部２９形状を気液噴出孔３３にむかって先細り形状にしたことにより、液体の旋回流の旋回半径が気液噴出孔に近づくにつれて小さくなり流路も狭くなるので、流速が早くなるとともに増速に伴う気液の接触度合と剪断力が大きくなり、気泡の微細化も促進されて浴槽湯への二酸化炭素の溶解が進み、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００３２】
その上、溶解気体を含む液体が気液噴出孔を出た直後の急減圧による微細気泡を発生した後も、その下流でさらに噴出流が勢いよく衝突部に衝突することにより微細気泡やその核の発生が生じて、より多くの高濃度炭酸の微細気泡が発生することになるので、ゴミの付着防止と微細気泡の多量発生の両立が実現できる。
【００３３】
さらに気液噴出孔３３を旋回軸軸端の両側に開口しているので、気液噴出孔の数を２つにすることで気液噴出孔から出る微細気泡量を増大させることができるので、湯との接触面積を増加させてさらに多くの二酸化炭素が湯に溶解しやすくなり、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態における炭酸風呂装置のシステム全体構成図であり、図５は本発明の第２の実施の形態における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の斜視図、図６は同微細気泡発生部の断面図である。なお、第１の実施の形態の炭酸風呂装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図４〜６において、第１の実施の形態の構成と異なるところは、循環回路１４途中に炭酸吸込口が無く、略長楕円球体状に形成された回転対称の中空部２９の２つの気液噴出孔３３の外側にはバッフル板３４が設けられ、このバッフル板３４の一方には旋回軸を延長した線と交わる位置に炭酸吸入部３７が器体３０に向いて開口され、炭酸配管２３はこの循環回路１４の終端となる炭酸吸入部３７に接続されている点にある。
【００３５】
以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の炭酸風呂装置においてポンプ１５を運転すると、吸い込まれた浴槽湯が循環流路１４を経て微細気泡発生部２８に搬送される。流入口３１から器体３０の中空部２９に入った浴槽湯は、内周壁の接線方向から流入するので中空部２９の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回外周部と中心部には圧力差が生じ、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、器体３０の回転対称軸部が旋回中心となり、この旋回軸の延長線上は負圧になる。炭酸富化装置１６を運転し、真空ポンプ１９で減圧されることで給湯燃焼器２１の排気ガスが熱交換器２２を経て炭酸富化膜１７を通過し、高濃度二酸化炭素ガスとなり、炭酸配管２３を通過し、炭酸吸入部３７から旋回軸の負圧部に吸引される。これによって、旋回中心となる器体３０の回転対称軸部に気体軸３６が形成されるとともに、気液が激しく接触し摩擦と剪断が生じる。
【００３６】
このように、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、気体軸３６が存在する旋回流の旋回軸部が負圧になり、衝突部であるバッフル板３４に設けた炭酸吸入部３７から高濃度二酸化炭素ガスを自吸できるようになるので、高濃度二酸化炭素の供給構成が簡単になるとともに、気液噴出孔の数を増やしたり旋回流強化の構成にするなど器体形状の自由度が高まり、二酸化炭素の溶解促進が可能となるので、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
図７は本発明の第３の実施の形態における炭酸風呂装置のシステム全体構成図であり、図８は本発明の第３の実施の形態における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の断面図である。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態の炭酸風呂装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図７および図８において、第１の実施の形態および第２の実施の形態の構成と異なるところは、炭酸富化装置３８は、炭酸ボンベ３９と調圧器４０と流量調節弁４１とからなり、炭酸ボンベ３９から出た炭酸ガスは調圧器４０を通って流量調節弁４１で浴槽湯に溶解させる所定の流量に調節されて炭酸配管２３に流入し、炭酸吸込口２４から浴槽湯に混入される。微細気泡発生部２８は、円錐台形状に形成された中空部４２を有するように器体４３が構成され、中空部４２の回転対称軸端部の小底円側に気液噴出孔４４が設けられている点にある。
【００３８】
以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の炭酸風呂装置においてポンプ１５を運転すると、吸い込まれた浴槽湯と炭酸吸込口２４から供給された高濃度二酸化炭素ガスが混気水となり、微細気泡発生部２８に搬送される。循環流路１４を経て流入口３１から器体４３の中空部４２に入った混気水は、内周壁の接線方向から流入するので中空部４２の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回中心となる器体４３の回転対称軸部に気体軸３６が形成される。中空部４２内の混気水は、旋回しながら気液噴出孔４４に近づくにつれて断面積が縮小する先細り形状となっているので旋回半径が小さくなり流路も狭くなるので、気液噴出孔４４付近でその旋回速度は最大となり、増速に伴う気液の接触度合と剪断力が大きくなる。
【００３９】
このように、器体４３内の中空部４２の形状を気液噴出孔にむかって先細り形状にしたことにより、液体の旋回流の旋回半径が気液噴出孔４４に近づくにつれて小さくなり流路も狭くなるので、気液の接触度合と剪断力が大きくなり、気泡の微細化も促進されて浴槽湯への二酸化炭素の溶解が進み、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００４０】
（実施の形態４）
図８は本発明の第４の実施の形態における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の断面図である。なお、第１〜第３の実施の形態の炭酸風呂装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図８において、第１〜第３の実施の形態の構成と異なるところは、円柱形状に形成された中空部４５を有するように器体４６が有底有蓋円筒状に構成され、気液噴出孔４７は中空部４５の回転対称軸の両軸端の一方に開口し、器体４６への流入口３１を回転対称軸の軸長中心よりも気液噴出孔４７側に設けるとともに、中空部４５の周壁部近傍に径方向の複数の羽根４８を有して旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車４９を、中空部４５内に設けている点にある。
【００４１】
以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の気泡発生装置においてポンプ１５を運転することにより、吸い込まれた浴槽湯と炭酸吸込口２４から供給された高濃度二酸化炭素ガスの混気水が、流入口３１から器体４６の中空部４５に内周壁の接線方向から流入する。この流れは中空部４５の周壁に沿って旋回するとともに、中空部４５の周壁部にある羽根４８を周方向に押すことで羽根車４９が旋回流とともに回転し、安定した旋回流を発生させる。この水流の旋回運動によって旋回中心となる器体４６の回転対称軸部に気体軸３６が形成される。このとき、中空部４５は回転対称軸両端部が軸に垂直な略平面の円柱状空間になり、この円柱状空間の円周部から接線方向に液体が流入することで、旋回流を乱す旋回軸方向の流速成分がほとんど無くなり、旋回軸に垂直な旋回の流速成分ばかりにすることができるので、強く安定した旋回流を生じさせることができるので、気液の接触が激しくなるとともに、気体軸３６の形成が容易になる。
【００４２】
この気体軸３６を有する器体４６内の旋回流が気液噴出孔４７より噴出する際に、気体軸３６が剪断されてミクロンサイズの微細気泡となり、多量の高濃度二酸化炭素ガスの微細気泡を発生させることができる。そして高濃度二酸化炭素ガスが噴出した多量の微細気泡になることで、湯との接触面積が著しく増加して湯水への溶解が促進する。このように、強く安定した旋回流が気液の接触と剪断を強めるとともに、微細気泡の多量発生を進めることで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００４３】
また、羽根車４９の作用により旋回軸方向の流速成分に乱されることなく旋回流がより一層安定して生じるので、気液の接触と剪断を強めるとともに、羽根による気泡の剪断微細化効果も加わり、微細気泡の多量発生を促進することで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００４４】
さらに、流入口３１を気液噴出孔４７側に近づけて配置し、流入口３１から器体対称軸の他端までの距離を十分に設けることにより、流入口３１から導入された混気水が気液噴出孔４７へすぐに向かわず、他端の方へ旋回流を成長・促進することができるので旋回流が安定し、気液の接触と剪断を強めるとともに、微細気泡の多量発生を促進することで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では器体４６の周囲壁に接線方向に開口された流入口３１に対して、中空部４５の周壁部近傍に径方向の複数の羽根４８を有し、旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車４９を中空部４５内に設けた構成としたが、循環流路１４からの水流の力を受けて旋回を生じる羽根車であればよく、例えば中空部４５の周壁部近傍では略径方向のひねり羽根を用いた構成や、器体４６周囲壁接線方向から傾けて設けた流入口とひねり羽根との組み合わせでも同様の効果が得られる。
【００４６】
（実施の形態５）
図９は本発明の第５の実施の形態における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の斜視図である。なお、第１〜第４の実施の形態の炭酸風呂装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図９において、第１〜第４の実施の形態の構成と異なるところは、円柱形状に形成された中空部４５を有するように器体４６が有底有蓋円筒状に構成され、器体４６周囲壁円周上の回転対称軸を挟んで対向する位置に接線方向に開口した２つの流入口５０が設けられ、分岐した２本の加圧液導入管５１を通って２つの流入口５０から混気水が中空部４５に送られるようになっているとともに、気液噴出孔４７は中空部４５の回転対称軸の両軸端の一方に開口し、２つの流入口５０は気液噴出孔４７側に近づけて配置され、流入口５０と気液噴出孔４７との距離が回転対称軸軸長の半分よりも短くなっている点にある。
【００４７】
以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の気泡発生装置においてポンプ１５を運転することにより、吸い込まれた浴槽湯と炭酸吸込口２４から供給された高濃度二酸化炭素ガスの混気水が、２つの流入口５０から器体４６の中空部４５に内周壁の接線方向から流入し、中空部４５の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回中心となる器体４６の回転対称軸部に気体軸３６が形成される。このとき、中空部４５は回転対称軸両端部が軸に垂直な略平面の円柱状空間になり、この円柱状空間の円周部から接線方向に液体が流入することで、旋回流を乱す旋回軸方向の流速成分がほとんど無くなり、旋回軸に垂直な旋回の流速成分ばかりにすることができるので、強く安定した旋回流を生じさせることができるので、気液の接触が激しくなる。そして気体軸３６を有する器体４６内の旋回流が気液噴出孔４７より噴出する際に、気体軸が剪断されて微細気泡となり、高濃度二酸化炭素ガスが多量の微細気泡として噴出されることで、湯との接触面積が著しく増加して湯水への溶解が促進する。
【００４８】
このように、強く安定した旋回流が気液の接触と剪断を強めるとともに、微細気泡の多量発生を進めることで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００４９】
また、旋回流の同一円周上に２つの流入口５０を備えて、同一回転方向に複数の箇所から旋回を促進させるので、強く安定した旋回流を生じさせることができ、旋回中心の気体軸の形成を確保し、気液の接触と剪断を強めるとともに、微細気泡の多量発生を進めることで二酸化炭素の溶解量を大きくすることができ、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では器体４６周囲壁円周上の対向する位置に２つの流入口５０を設けた構成としたが、中空部４５周壁の同一円周上に対向しなくとも所定の間隔を置いて２個以上配置した構成としても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる炭酸風呂装置は、気液の接触を強めるとともに、高濃度二酸化炭素ガスの微細気泡の多量発生を進めることで二酸化炭素溶解量の増大を図り、遊離炭酸濃度の大きい炭酸泉を簡単構成で低コストにつくることが可能となるので、溶存炭酸濃度増加用などの曝気装置、飲料水や食品の改質装置、全身浴やだけでなく部分浴やその他の方法で使う健康福祉機器、気液反応装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における炭酸風呂装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態１における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の断面図
【図４】本発明の実施の形態２における炭酸風呂装置の全体構成図
【図５】本発明の実施の形態２における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の斜視図
【図６】本発明の実施の形態２における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の断面図
【図７】本発明の実施の形態３における炭酸風呂装置の全体構成図
【図８】本発明の実施の形態３における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の断面図
【図９】本発明の実施の形態４における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の断面図
【図１０】本発明の実施の形態５における炭酸風呂装置の微細気泡発生部の斜視図
【図１１】従来の炭酸風呂装置の全体構成図
【図１２】従来の炭酸風呂装置の全体構成図
【符号の説明】
【００５３】
１０  浴槽湯循環装置
１２  浴槽
１４  循環回路
１６  炭酸富化装置
２３  炭酸配管
２９  中空部
３０  器体
３１  流入口
３２  加圧液導入管
３３  気液噴出孔
３４  衝突部
３７  炭酸吸入部
３８  炭酸富化装置
４２  中空部
４３  器体
４４  気液噴出孔
４５  中空部
４６  器体
４７  気液噴出孔
４８  羽根
４９  羽根車
５０  流入口
５１  加圧液導入管
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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