(57)【要約】【課題】大型で高価な循環ポンプを用いなくても、大量の微細気泡を発生させることができ、しかも還流する液体の品質を改善することのできる優れた微細気泡発生装置と、それを用いた浴槽システムを提供する。【解決手段】浴槽１の湯吸込口２から循環ポンプ３の吸込側に至る湯吸込配管４と、上記循環ポンプ３の吐出側から浴槽１の湯還流口６に至る湯還流配管７、７′とを備え、上記循環ポンプ３の吸込側に第１の空気供給配管１１が連通され、上記湯還流配管７途中に、第２の空気供給配管１４が連通され、上記湯還流配管７の内側には、特殊な構成の２つの内筒１７、１８が設けられており、さらに、上記湯還流配管７途中の、上記第２の空気供給配管１４の連通部より下流側に、鉱石１９が充填されたカラム２０が設けられている微細気泡発生装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯槽内の液体を貯槽外に取り出し、この液体に空気を供給し気液混合状態にして貯槽内に戻すことにより、貯槽内で空気の微細気泡を発生させる微細気泡発生装置であって、上記貯槽の液体吸込口から循環ポンプ吸込側に至る液体吸込配管と、上記循環ポンプ吐出側から上記貯槽の液体還流口に至る液体還流配管とを備え、上記循環ポンプ吸込側に、第１の空気供給配管が連通され、上記液体還流配管途中に、第２の空気供給配管が連通され、上記液体還流配管の内側には、根元部が上記第２の空気供給配管連通口より上流側に取り付けられ、先端部が上記第２の空気供給配管連通口と対峙する位置に位置決めされる、先すぼまり形状の第１の内筒が設けられているとともに、根元側が上記第２の空気供給配管連通口より下流側に取り付けられる、先すぼまり形状の第２の内筒が設けられており、さらに、上記液体還流配管途中の、上記第２の空気供給配管連通部より下流側に、還流する液体と鉱石を接触させて液体の液質を改善する液質改善手段が設けられていることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
上記第１の空気供給配管と第２の空気供給配管のそれぞれ途中に、空気調整器が設けられているとともに、上記液体還流配管途中の、液質改善手段より下流側に、逆止弁が設けられている請求項１記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
上記液質改善手段が、一端側から液体が流入し他端側から液体が流出するよう設定されたカラムであって、上記カラムには、石英安山岩ガラス状斑岩の粒状体が充填されている請求項１または２記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
浴槽に、液体吸込口と液体還流口とが設けられ、上記液体吸込口と液体還流口とを利用して、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置が取り付けられ、浴槽内に貯められた湯が上記微細気泡発生装置を経由して循環し、浴槽内に還流した湯が微細気泡を発生するようになっていることを特徴とする浴槽システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯槽の内外で液体を循環させ、その循環路途中で液体に空気を混入して気液混合状態とすることにより、貯槽内で微細気泡を発生させることのできる微細気泡発生装置およびそれを用いた浴槽システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、浴槽に微細気泡発生装置を付設して、浴槽内のお湯を循環させながら微細気泡を発生させることが行われている。上記微細気泡発生装置は、例えば図４に示すように、浴槽１に設けられた湯の吸込口２から延びて循環ポンプ３の吸込側に至る湯吸込配管４と、上記湯吸込配管４内に空気を導入するベンチュリ機構５と、上記循環ポンプ３の吐出側から浴槽１の還流口６に至る湯還流配管７とを備え、浴槽の湯を循環できるようになっている。そして、上記ベンチュリ機構５によって、湯に空気を混入させ、一部空気を溶解させた状態で、浴槽１内に還流させるため、浴槽１内では、微細気泡８が多数発生するようになっている。
【０００３】
上記微細気泡８には、湯に浮かぶ垢等の浮遊物を付着させる作用があるため、これを、浴槽１に設けたオーバーフロー配管９から除去することにより、湯を長時間、清浄に保つことができる。また、微細気泡８が破裂するとき微振動と超音波が発生するため、湯につかっている人に心地よい刺激を与えるこという効果も奏する。
【０００４】
このような微細気泡発生装置において、微細気泡８をたくさん発生させようとすると、湯に大量の空気を混入しなければならず、そうすると、図４に示す装置では、循環ポンプ３に大きな負荷がかかってキャビテーション、エアーロック等のトラブルを招くため、大型で高価なものを用いなければならない。しかしながら、そのような大型かつ高価な循環ポンプを用いると、コスト的な問題だけでなく、微細気泡発生装置全体が大型になって、設置スペースが限られてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、循環ポンプ３の負荷を小さくするために、循環ポンプ３の下流側に気液混合タンクを設けた装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００１−１７９２４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記装置によっても、前記の問題は充分に解決されてはおらず、より優れた装置の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、大型で高価な循環ポンプを用いなくても、大量の微細気泡を発生させることができ、しかも還流する液体の品質を改善することのできる優れた微細気泡発生装置と、それを用いた浴槽システムの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、貯槽内の液体を貯槽外に取り出し、この液体に空気を供給し気液混合状態にして貯槽内に戻すことにより、貯槽内で空気の微細気泡を発生させる微細気泡発生装置であって、上記貯槽の液体吸込口から循環ポンプ吸込側に至る液体吸込配管と、上記循環ポンプ吐出側から上記貯槽の液体還流口に至る液体還流配管とを備え、上記循環ポンプ吸込側に、第１の空気供給配管が連通され、上記液体還流配管途中に、第２の空気供給配管が連通され、上記液体還流配管の内側には、根元部が上記第２の空気供給配管連通口より上流側に取り付けられ、先端部が上記第２の空気供給配管連通口と対峙する位置に位置決めされる、先すぼまり形状の第１の内筒が設けられているとともに、根元側が上記第２の空気供給配管連通口より下流側に取り付けられる、先すぼまり形状の第２の内筒が設けられており、さらに、上記液体還流配管途中の、上記第２の空気供給配管連通部より下流側に、還流する液体と鉱石を接触させて液体の液質を改善する液質改善手段が設けられている微細気泡発生装置を第１の要旨とする。
【０００９】
また、本発明は、そのなかでも、特に、上記第１の空気供給配管と第２の空気供給配管のそれぞれ途中に、空気調整器が設けられているとともに、上記液体還流配管途中の、液質改善手段より下流側に、逆止弁が設けられている微細気泡発生装置を第２の要旨とし、上記液質改善手段が、一端側から液体が流入し他端側から液体が流出するよう設定されたカラムであって、上記カラムには、石英安山岩ガラス状斑岩の粒状体が充填されている微細気泡発生装置を第３の要旨とする。
【００１０】
そして、本発明は、浴槽に、液体吸込口と液体還流口とが設けられ、上記液体吸込口と液体還流口とを利用して、上記第１〜第３のいずれかの要旨である微細気泡発生装置が取り付けられ、浴槽内に貯められた湯が上記微細気泡発生装置を経由して循環し、浴槽内に還流した湯が微細気泡を発生するようになっている浴槽システムを第４の要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
すなわち、本発明の微細気泡発生装置は、液体の循環路の２個所において空気が供給されるようになっており、しかも循環ポンプ下流側における空気供給部は、特殊な２つの内筒を組み合わせ、エジェクタ効果によって高い割合で空気を液体と混合できるようになっているため、循環ポンプの容量が小さくてすみ、装置のコンパクト化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
【００１２】
そして、液体に対し空気が高い割合で混合され、液体への溶解度が高いとともに、上記特殊な２つの内筒による気液混合効果とが相俟って、貯槽内に還流した液体がもたらす微細気泡が、非常にきめ細かい微細気泡（例えば２〜６μｍ）で、かつ豊富なものとなる。しかも、貯槽内に還流される気液混合流は、液質改善手段を経由するため、ただ微細気泡を含有するだけでなく、液体自身の質が改善された状態で還流するため、貯槽内の液体が経時的に汚れることがなく、長期にわたって良好な状態が維持されるという効果を奏する。
【００１３】
そして、特に、上記第１の空気供給配管と第２の空気供給配管のそれぞれ途中に、空気調整器を設け、上記液体還流配管途中の、液質改善手段より下流側に、逆止弁を設けたものは、上記２つの空気調整器および逆止弁によって、液質改善手段より上流側の配管内の圧力と、下流側の配管内の圧力とを、所定の圧力差に設定することを容易に行うことができ、その結果、気液混合流の貯槽への還流を、より円滑に行うことができるという効果を奏する。
【００１４】
また、特に、上記液質改善手段として、一端側から液体が流入し他端側から液体が流出するよう設定したカラムであって、石英安山岩ガラス状斑岩の粒状体を充填したものを用いたものは、上記石英安山岩ガラス状斑岩の粒状体と、気液混合流が衝突する際の衝突エネルギーによって、空気溶解度がさらに高められるとともに、石英安山岩ガラス状斑岩に含有される豊富なミネラル成分（特に珪酸）が溶出するため、貯槽内に還流する液体が優れた品質のものとなる。
【００１５】
さらに、浴槽に、液体吸込口と液体還流口とを設け、上記液体吸込口と液体還流口とを利用して、上記微細気泡発生装置を取り付けることにより、浴槽内に貯められた湯を、上記微細気泡発生装置を経由して循環させ、浴槽内に還流した湯に微細気泡を発生させるようにした浴槽システムによれば、微細気泡が豊富で、心地よい入浴感を得ることができる。しかも、繰り返し湯を循環させても、湯に臭いや汚れが生じず、湯を清浄に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の微細気泡発生装置を、浴槽の湯を循環しながら微細気泡を発生させる用途に用いた一実施の形態を示している。図において、１は浴槽で、その側壁の一個所に、湯吸込口２が設けられ、他の一個所に、湯還流口６が設けられている。そして、上記湯吸込口２から湯吸込配管４が延びて、循環ポンプ３の吸込側に接続されている。また、上記循環ポンプ３の吐出側から湯還流配管７が延びて、浴槽１の湯還流口６に接続されている。なお、上記循環ポンプ３の吸込側に、空気調整器１０を介して第１の空気供給配管１１が接続されており、循環ポンプ３に吸い込まれた湯と空気とが、循環ポンプ３内で混合されるようになっている。１２は水を抜くためのドレン配管である。
【００１８】
また、上記湯還流配管７の途中にも、空気調整器１３を介して第２の空気供給配管１４が接続されており、この接続部に、特殊な気液混合機構１５が設けられている。１６は水を抜くためのドレン配管である。
【００１９】
上記気液混合流機構１５をより詳しく説明すると、この部分は、図２に示すように、上記湯還流配管７内に設けられた２個の先すぼまり形状の内筒１７、１８で構成されている。これらのうち、上流側に設けられる第１の内筒１７は、その根元部が、上記第２の空気供給配管１４の連通口１４ａより上流側に取り付けられており、その先すぼまりの先端部が、上記連通口１４ａに対峙する位置に入り込むようになっている。これにより、循環ポンプ３によって所定の加圧状態で湯還流配管７に導入された湯が、その先すぼまりの先端部から勢いよく噴射され、エジェクタ効果によって、連通口１４ａから導入される空気がその勢いに追従して吸い込まれ、気液混合流となる。
【００２０】
また、上記第１の内筒１７の下流側に設けられる第２の内筒１８は、その根元部が、上記連通口１４ａより下流側に取り付けられており、上記気液混合流が、その先すぼまりの先端部から勢いよく噴射されて、気体が細かい気泡となり一部は湯に溶解した気液混合流となる。
【００２１】
そして、上記湯還流配管７（図１に戻る）の、上記気液混合機構１５が設けられた部分の下流側には、還流する湯の湯質を改善するための手段として、内側に鉱石１９が充填されたカラム２０が設けられており、上記気液混合流が、カラム２０の上方から導入され、鉱石１９同士の隙間を流下して、カラム２０の下方から取り出されるようになっている。なお、２１は空気抜き調整器である。
【００２２】
上記気液混合流は、カラム２０内の鉱石１９と衝突しながら流下する際に生じる衝突エネルギーを受け、さらに細かい気泡が生じたり気泡が弾けたりしながら、より多くの空気が湯に溶解する。そして、鉱石がミネラル成分等、体によい影響を与える成分を含んだものである場合には、その成分が溶出して、湯質をより改善する。また、湯に含まれる垢等の汚れが、鉱石１９間で除去される。
【００２３】
そして、上記カラム２０の下方から取り出された気液混合流は、湯還流配管７′を経由して、浴槽１の湯還流口６に取り付けられた吐出ノズル３０から、浴槽１内に吐出され、すでに微細気泡として存在する気泡だけでなく、溶解していた空気が微細気泡となってあらわれるようになる。ちなみに、毎分２．４リットルの割合で循環する気液混合流（毎分１．９リットルの空気供給）から生じる微細気泡（平均粒径が２〜６μｍの気泡）によって、浴槽１内の湯（３００リットル）全体が、１５分で乳白色の泡風呂となる。
【００２４】
なお、上記湯還流配管７′には、逆止弁３１と圧力計３２が設けられており、前記第１、第２の空気供給配管１１、１４に設けられた空気調整器１０、１３と相俟って、湯還流配管７、７′内の圧力を、微細気泡発生に最適で、還流がスムーズに行われるような圧力に調整するようになっている。ちなみに、圧力バランスの最適な例として、湯還流配管７内の圧力を０．２５３ＭＰａ（２．５気圧）に設定し、湯還流配管７′内の圧力を０．２０３ＭＰａ（２．０気圧）に設定する例をあげることができる。
【００２５】
また、上記湯還流口６に取り付けられた吐出ノズル３０は、図３（ａ）に示すように、その内側の空洞部に、一定の間隔を保つ２枚のフィルタ３３が設けられており、よりきめ細かな気泡を吐出することができるようになっている。このフィルタ３３は、同図（ｂ）に示すように、所定厚みのポリエステル不織布３４の表裏面を、ＳＵＳ３１６網ネット３５で挟んだ構造になっている。
【００２６】
また、上記吐出ノズル３０のノズル口３６は、直径２ｍｍの小孔を２個（もしくは４個）開けた構成になっている。
【００２７】
上記構成の微細気泡発生装置を用いた浴槽システムは、微細気泡発生装置がコンパクトで場所をとらず、低コストで提供することができるという利点を有する。そして、浴槽１内に還流される気液混合流は空気をたくさん含み、気泡も非常に微細で豊富なことから、心地よい入浴感を得ることができる。しかも、繰り返し湯を循環させても、その都度、湯質が改善されるため、湯を清浄に維持することができる。
【００２８】
なお、上記の例において、気液混合機構１５における２つの内筒１７、１８のうち、上流側の第１の内筒１７の配置は、第２の空気供給配管１４の連通口１４ａの開口径Ｌを１００とすると、その先すぼまりの先端部が上記連通口１４ａの下に入り込む長さＭが７０〜８０になるような配置にすることが好適である（図２参照）。すなわち、上記Ｍが７０未満では、内筒１７の入り込みが浅すぎて湯が連通口１４ａから上に逃げやすくなり、逆に８０を超えると、内筒１７の入り込みが深すぎてエジェクタ効果が弱くなるおそれがあるからである。なかでも、７５に設定することが最適であり、その場合、容積比で、湯１０に対し空気８もの高い割合で空気を混合することができる。
【００２９】
そして、上記２つの内筒１７、１８の先端部の口径のバランスも、微細気泡を発生させる上で重要である。これらの寸法は、湯還流配管７の内径にもよるが、例えば湯還流配管７の内径が１０ｍｍの場合、上記第１の内筒１７の先端部の口径を５ｍｍに設定し、第２の内筒１８の先端部の口径を３ｍｍに設定することが好適である。すなわち、両者の口径に大小の差をもたせることにより、第２の内筒１８から吐出される気液混合流の圧力を高めて、湯と空気の混合率を高め、微細気泡を豊富に発生させることができるのである。
【００３０】
また、上記の例において、カラム２０内に充填する鉱石１９としては、どのような鉱石を用いてもよいが、その粒度は、平均粒径が、８〜１２ｍｍのものが特に好適である。
【００３１】
また、鉱石１９は、未加工の鉱石であっても、その焼成品でもよく、さらには、人工的に製造された人工無機物質等であってもよい。
【００３２】
そして、鉱石のなかでも、特に、その湯質改善の上で、珪酸（ＳｉＯ2 ）を多く含有し、しかもそれが水に溶出しやすい状態で含有されているものが好適である。なかでも、珪酸を５０％以上含有するものが、水中への珪酸溶出量が多くなり、効果の上で好ましい。このような鉱石としては、石英安山岩ガラス状斑岩、流紋岩、長石等があげられ、特に、石英安山岩ガラス状斑岩が、他のミネラル成分も豊富で、最適である。
【００３３】
上記石英安山岩ガラス状斑岩は、鉱物学上、石英安山岩に属し、マグマ（岩漿）が急激に冷却して得られる天然のガラス質を多く含んだもので、特に、約５０００万年前の氷河期に、海底火山の噴火溶岩が急激に冷却結晶化し、純粋な火成岩のまま１０００ｍ以上の地下に埋もれて風化しておらず、ミネラル成分が豊富で結晶水の含有割合が４％以上と高いもの（松鉱石、ミネセラファイン社製）が好適である。すなわち、上記未風化の結晶水が多く含有されていることから、珪酸を始めとする多くのミネラル成分を水に高濃度で溶出することができ、非常に優れた効果を奏するからである。
【００３４】
なお、上記石英安山岩ガラス状斑岩の組成例は、下記の表１に示すとおりである。
【００３５】
【表１】
2007000775.tif 000003
【００３６】
なお、上記石英安山岩ガラス状斑岩は、これを所定の温度域で焼成したものと、未焼成のものとを混合して用いると、さらに優れた効果を奏することができる。すなわち、前記石英安山岩ガラス状斑岩の優れた諸機能は、未焼成品にも備わっているが、焼成条件を変えて焼成した焼成品との配合により、上記石英安山岩ガラス状斑岩の優れた諸機能の全部、もしくはその一部を選択的に高めることができるからである。
【００３７】
上記石英安山岩ガラス状斑岩を焼成する場合、その焼成方法は、従来公知の方法で差し支えないが、焼成温度を３００〜１５００℃に設定することが望ましい。すなわち、焼成温度が３００℃未満では、未焼成のものと実質的な差異がなく、逆に、１５００℃を超えても、焼成品の機能がそれ以上高まらず、場合によっては機能が低下するおそれがあるからである。
【００３８】
なお、焼成温度、焼成のためのエネルギー源（石油，ガス，電気，重油，石炭，コークス，太陽光，薪）によって、得られる焼成品の諸機能が微妙に異なることがわかっており、通常、焼成温度は、３５０〜１３５０℃に設定することが、より好適である。また、焼成時間は、１５〜１８０分に設定することが好適であり、エネルギー源としては、薪が最適である。
【００３９】
また、前記の例では、吐出ノズル３０の内側に、フィルタ３３が２枚、一定の間隔を保った状態で取り付けられているが、上記２枚のフィルタ３３の間に、ウレタンスポンジを挟むこともできる。このようにすると、フィルタ３３を安定的に保持することができ、好適である。もちろん、吐出ノズル３０の構成は、これらに限るものではない。なお、上記吐出ノズル３０を設けず、湯還流口６に直接フィルタ３３等を取り付けるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
そして、上記の例は、本発明の微細気泡発生装置を浴槽システムに利用したものであるが、本発明の微細気泡発生装置は、浴槽システムに限らず、プールや温泉、ジャグジー等にレジャー施設、健康施設等に広く適用することができる。また、動植物の飼育、栽培に用いる水槽や、洗浄槽等における水循環システムに利用することができる。
【００４１】
つぎに、本発明の実施例について、比較例と併せて説明する。
【００４２】
〔実施例１〕
湯吸込口２と湯還流口６が設けられた浴槽１（内容積４５０リットル）を用意し、図１に示す構成の微細気泡発生装置を取り付けた。なお、カラム２０内には、鉱石１９として、石英安山岩ガラス状斑岩（松鉱石、ミネセラファイン社製、平均粒径１０ｍｍ）を充填した。そして、浴槽に３００リットルの湯を貯め、微細気泡発生装置を作動させて、湯の循環を開始した（湯の循環量２．４リットル／分、空気供給量１．９リットル／分）。そして、３名１組で２０分間の入浴を３回繰り返し、１回の入浴終了ごとに、湯の臭いと湯質を官能評価するとともに、溶存珪酸量、溶存アンモニア量、溶存酸素量を測定した。
【００４３】
〔実施例２〕
鉱石１９として、流紋岩を用いた。それ以外は、上記実施例１と同様にして入浴し、同様の評価および測定を行った。
【００４４】
〔比較例１〕
図４に示す従来型の装置において、湯還流配管７の途中に、実施例２と同様の鉱石１９を充填したカラム２０を組み込んだものを用いた。それ以外は、上記実施例２と同様にして入浴し、同様の評価および測定を行った。
【００４５】
〔比較例２〕
図４に示す従来型の装置を用いた。それ以外は、上記実施例２と同様にして入浴し、同様の評価および測定を行った。
【００４６】
上記実施例１、２および比較例１、２の評価および測定の結果を下記の表２、３にまとめて示した。
【００４７】
【表２】
2007000775.tif 000004
【００４８】
【表３】
2007000775.tif 000005
【００４９】
上記の結果から、実施例１、２は、比較例１、２に比べて、臭いや湯質を良好に保つことができ、また溶存酸素量も多いため、従来にない、快適な入浴を実現することができる。特に、石英安山岩ガラス状斑岩を鉱石１９として用いたものは、ミネラルである珪酸や酸素が豊富で、アンモニア除去性能にも優れ、より快適な入浴を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。
【図２】上記実施例の要部を示す説明図である。
【図３】（ａ）は上記実施例に用いる吐出ノズルの説明図、（ｂ）は上記吐出ノズルに用いるフィルタの説明図である。
【図４】従来の微細気泡発生装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  浴槽
２  湯吸込口
３  循環ポンプ
４  湯吸込配管
６  湯還流口
７、７′  湯還流配管
１１、１４  空気供給配管
１７、１８  内筒
１９  鉱石
２０  カラム
【図１】
2007000775.tif 000006
【図２】
2007000775.tif 000007
【図３】
2007000775.tif 000008
【図４】
2007000775.tif 000009