(57)【要約】【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。【選択図】図１
2009100849.tif 000002
【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。
【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
【図１】
2009100849.tif 000003
【図２】
2009100849.tif 000004
【図３】
2009100849.tif 000005
【図４】
2009100849.tif 000006
【図５】
2009100849.tif 000007
【図６】
2009100849.tif 000008