(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯溜する液体貯溜槽に吸水管路を介して連結されるポンプと、前記吸水管路の途中に分岐して連結され、前記ポンプの駆動に伴い吸水管路内に気体を吸い込む気体吸込口と、前記ポンプの吐出側と液体貯溜槽とを連結する吐水管路とを備え、前記ポンプが駆動された際には、液体貯溜槽内から液体が、気体吸込口から気体がそれぞれ吸い込まれ、その気体をポンプ内で液体に加圧溶解して、その溶解気体を含有する液体を液体貯溜槽内に吐出することにより、液体貯溜槽内に微細気泡を発生する気泡発生装置において、
前記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記気体吸込口から吸い込まれる気体の吸込量を変化させる気体吸込量調整手段と、
前記圧力検出手段の検出結果に基づき、該圧力検出手段の検出結果が予め設定された基準吐出圧力となるように前記気体吸込量調整手段の吸込量を制御する制御手段と
を備えた気泡発生装置。
【請求項２】
前記気体吸込量調整手段は無段階的に気体吸込口の開度を変化させる請求項１に記載の気泡発生装置。
【請求項３】
前記制御手段は、装置の電源が投入されてから所定条件が満たされるまでの間、気体吸込管から気体が吸い込まれないように前記気体吸込量調整手段を駆動制御する請求項１又は請求項２に記載の気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば浴槽内のお湯に大気中の空気を加圧溶解させた後、浴槽にそのお湯を再度圧送して浴槽中に微細な気泡を発生させる気泡発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２に示すように、気泡発生装置としては、浴槽５１の吸水口５２とポンプ５３の吸込ポートとの間を吸水管路５４により連結し、また、溶解管路５８を介してポンプ５３の吐出ポートと溶解タンク５５との間を連結している。前記溶解タンク５５と浴槽５１の吐水口５６との間は吐水管路５７により連結され、前記吸水管路５４の途中には空気吸込管５９が連結されている。この空気吸込管５９は常時開放しており、その口径は固定である。
【０００３】
ポンプ５３が駆動されると、浴槽５１内のお湯Ｗが吸水管路５４を介してポンプ５３に吸い込まれる。これと同時に、空気吸込管５９からは空気が吸い込まれ、ポンプ５３内では吸い込んだ空気がお湯Ｗに加圧溶解される。ここで、お湯Ｗに加圧溶解されなかった未溶解空気は溶解タンク５５内でお湯Ｗと分離され、タンク５５外部に放出される。溶解空気を含有するお湯Ｗは溶解タンク５５から吐水管路５７を経て減圧され、浴槽５１内に吐出される。これにより、浴槽５１内には微細気泡が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記気泡発生装置においては、次のような問題があった。
（１）入浴中に浴槽５１内の水面高さが変化した場合には、吸込揚程が変化することから、ポンプ５３の性能もそれに伴い変化する。従って、この場合には浴槽５１からポンプ５３に吸い込まれるお湯Ｗの吸込量が変化する。すなわち、吸込揚程が大きいほど、吸水管路５４内の真空度が大きくなる。そのため、空気吸込管５９から吸い込まれる空気の吸込量が多くなり、ポンプ５３の性能が下がってポンプ５３の吐出圧力が小さくなる。逆に、吸込揚程が小さいほど、吸水管路５４内の真空度が小さくなる。そのため、空気吸込管５９から吸い込まれる空気の吸込量が少なく、ポンプ５３の性能が上がり、ポンプ５３の吐出圧力が大きくなる。
【０００５】
このように、浴槽５１内の水面変化に伴い、ポンプ５３の性能（吐出圧力）及び空気の吸込量が変化する。ポンプ５３の吐出圧力及び空気の吸込量が変化することにより、お湯Ｗと、そのお湯Ｗに溶解する空気の割合が不安定になり、浴槽５１内に発生する微細気泡の発生状態が不安定となって、正常に微細気泡が発生しない場合がある。
【０００６】
この問題は、浴槽５１の水面が変化しない場合でも、ユーザ毎にポンプ５３の取付位置や各管路の長さ及び太さが異なる場合にも発生する。
（２）入浴を終え、浴槽内のお湯Ｗを排出すると、吸水管路５４内のお湯Ｗも抜け出る。この場合には、再度浴槽５１にお湯Ｗを貯溜しても管路５４内には空気が入り込んでいるとともに、空気吸込管５９からは空気が吸い込まれることから、ポンプ５３の自吸特性が悪く、浴槽５１内に素早く微細気泡を発生させることができない。特に吸込揚程が長い場合には、ポンプ５３内にほとんどお湯が吸い込まれず、微細気泡運転を行うことができない。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、第１の目的は、吸込揚程が変化しても貯溜槽内に微細気泡を安定して発生させることが可能な気泡発生装置を提供することにある。
【０００８】
第２の目的は、ポンプの取付位置や管路の長さ及び太さが変化しても、貯溜槽内に微細気泡を安定して発生させることが可能な気泡発生装置を提供することにある。
【０００９】
第３の目的は、貯溜槽内の液体を排出した後、再度貯溜槽内に液体を貯溜してもポンプを駆動した際には素早く貯溜槽内に微細気泡を発生させることが可能な気泡発生装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、特に、ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記気体吸込口から吸い込まれる気体の吸込量を変化させる気体吸込量調整手段と、前記圧力検出手段の検出結果に基づき、該圧力検出手段の検出結果が予め設定された基準吐出圧力となるように前記気体吸込量調整手段の吸込量を制御する制御手段とを備えたことをその要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、前記気体吸込量調整手段は無段階的に気体吸込口の開度を変化させることをその要旨とする。
請求項３に記載の発明では、前記制御手段は、装置の電源が投入されてから所定条件が満たされるまでの間、気体吸込管から気体が吸い込まれないように前記気体吸込量調整手段を駆動制御することをその要旨とする。
【００１２】
従って、請求項１に記載の発明においては、装置が駆動されると、圧力検出手段によりポンプの吐出圧力が検出される。この検出結果に基づき、制御手段は吸込量調整手段を駆動制御し、上記検出結果が予め設定された基準吐出圧力となるように気体吸込口から吸い込まれる気体の吸込量を調整する。
【００１３】
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明の作用に加え、吸込量調整手段は無段階的に気体吸込口の口径を変化させることから、吸水管路内に吸い込まれる気体の吸込量を徐々に加減できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、制御手段は装置の電源が投入されてから所定時間、気体吸込管から気体が吸い込まれないように前記気体吸込量調整手段を駆動制御する。これにより、液体貯溜槽内から液体が排出され、吸水管路内に気体が入り込んでも、装置の電源を切り、再度電源を投入することにより、気体吸込管からは気体が吸い込まれないのでポンプの自吸特性が向上される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を浴槽用の気泡発生装置に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本実施形態における気泡発生装置の模式的な回路図である。同図に示すように、液体貯溜槽としての浴槽１１内には液体としてのお湯Ｗが貯溜されている。浴槽１１の側壁には吸水口１２及び吐水口１３が形成されている。なお、吸水口１２には図示しないフィルタが装着されている。前記吸水口１２には吸水管路１４を介してポンプ１５が連結されている。
【００１７】
前記吸水管路１４の途中には空気吸込管１６が連結されている。また、空気吸込管１６とポンプ１５との間における吸水管路１４の途中には、浴槽１１側からポンプ１５側への液体及び気体の流動のみを許容する逆止弁１７が介在されている。前記空気吸込管１６の開口側端部には逆止弁１８を介して吸気量調整弁１９が連結されている。吸気量調整弁１９の開口側端部には吸気フィルタ２０が装着されている。
【００１８】
前記ポンプ１５の吐出側ポートには流入管路２１を介して溶解タンク２２が連結されている。溶解タンク２２の上部にはエア抜き弁２９を介して排気管２３が連結されている。前記浴槽１１の吐水口１３と溶解タンク２２との間は吐水管路２５により連結されている。吐水管路２５の途中には発泡ノズル２６が介在されている。
【００１９】
前記吸気量調整弁１９はステッピングモータ（図示せず）を備え、同ステッピングモータには吸気量調整弁１９の開度量を調整するニードル（図示せず）が連結され、モータの回転に伴い、吸気量調整弁１９の開度量が無段階に変化するようになっている。この吸気量調整弁１９の開度変化に伴い、前記空気吸込管１６から吸い込まれる空気の吸気量が変化する。
【００２０】
前記流入管路２１の途中にはポンプ１５から吐出されるお湯Ｗの圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ２７が設けられている。前記吸気量調整弁１９のステッピングモータ及び圧力センサ２７は制御手段としてのコントローラ２８に接続されている。コントローラ２８は前記圧力センサ２７が検出した圧力に基づき、吸気量調整弁１９のステッピングモータを駆動制御するようになっている。
【００２１】
コントローラ２８はポンプ１５の吐出圧力が、予め設定された基準吐出圧力となるように、前記吸気量調整弁１９のステッピングモータを駆動して、吸気量調整弁１９の開度を調整する。すなわち、ポンプ１５の吐出圧力が基準圧力よりも高い場合には、コントローラ２８は空気吸込管１６から吸い込まれる空気量が多くなるように吸気量調整弁１９を制御する。一方、ポンプ１５の吐出圧力が基準圧力よりも低い場合には、コントローラ２８は空気吸込管１６から吸い込まれる空気量が少なくなるように吸気量調整弁１９の開度を制御する。すなわち、コントローラ２８はポンプ１５の吐出圧力に基づき、ポンプ１５の吐出圧力が基準圧力となるように、吸気量調整弁１９のステッピングモータをフィードバック制御する。なお、本実施の形態では、前記基準吐出圧力を、最も効率良く微細気泡が発生する３ｋｇ／ｃｍ2 に設定している。
【００２２】
また、前記コントローラ２８は、装置の電源が切られた後、再度電源が投入された際には、所定時間（本実施の形態では１０秒）だけ吸気量調整弁（空気吸込管１６）１９を全閉保持するようになっている。そして、電源が投入され、所定時間が経過すると、通常通りポンプ１５の吐出圧力に基づいて吸気量調整弁１９の駆動制御を行う。
【００２３】
次に、上記のように構成された気泡発生装置の駆動時の作用について説明する。
まず、ポンプ１５が駆動されると、浴槽１１内のお湯Ｗが、吸水口１２から吸水管路１４を経てポンプ１５内に吸い込まれる。このとき、吸水管路１４は負圧となり、空気吸込管１６からは吸気量調整弁１９の開度に応じた空気が吸い込まれ、その空気はお湯Ｗとともに吸水管路１４を流動してポンプ１５内に吸い込まれる。ポンプ１５内に吸い込まれた空気はお湯Ｗに加圧溶解される。このとき、吸い込まれた全ての空気がお湯Ｗに加圧溶解されているとは限らない。その後、加圧溶解された空気を含有するお湯Ｗは流入管路２１を経て溶解タンク２２内に圧送される。
【００２４】
溶解タンク２２内では前記ポンプ１５にてお湯Ｗに加圧溶解されなかった空気がエア抜き弁２９により分離され、排気管２３から大気中に排気される。一方、加圧溶解した空気を含有するお湯Ｗは溶解タンク２２から吐水管路２５に圧送される。吐水管路２５を流動するお湯Ｗは発泡ノズル２６で減圧された後、吐水口１３から浴槽１１内に吐出される。これにより、浴槽１１内には微細気泡が発生する。
【００２５】
ここで、例えば浴槽１１に入浴者が入り込んだことにより、水面が上がって吸込揚程が小さくなったとする。この場合、吸水管路１４の真空度が小さくなり、空気吸込管１６から吸い込まれる空気の吸込量は水面上昇前よりも減少し、ポンプ１５の性能が向上することから、ポンプ１５の吐出圧力が大きくなる。このとき、圧力センサ２７により検出されたポンプ１５の吐出圧力が基準吐出圧力よりも大きい場合には、コントローラ２８は吸気量調整弁１９を駆動させて、空気吸込管１６の開度を大きくする。これにより、空気吸込管１６から吸い込まれる空気の吸込量が多くなり、ポンプ１５の性能（吐出圧力）が低下し、ポンプ１５の吐出圧力は、基準吐出圧力に近づく。
【００２６】
また、コントローラ２８は浴槽１１の水面が下がって吸込揚程が大きくなった場合には、ポンプ１５の性能が低下することから、ポンプ１５の吐出圧力が小さくなる。このとき、圧力センサ２７により検出されたポンプ１５の吐出圧力が基準吐出圧力よりも小さい場合には、コントローラ２８は吸気量調整弁１９を駆動させて、空気吸込管１６の開度を小さくする。これにより、空気吸込管１６から吸い込まれる空気の吸込量が少なくなり、ポンプ１５の性能（吐出圧力）が向上し、ポンプ１５の吐出圧力は、基準吐出圧力に近づく。
【００２７】
さて、装置が停止されて浴槽１１からお湯Ｗが抜き取られた後、次の入浴を行うために再度浴槽１１内にお湯Ｗを貯溜しても、吸水管路１４内には空気が入り込んでいる。この状態で装置に電源が投入されると、コントローラ２８は吸気量調整弁１９を全閉とする。従って、ポンプ１５が駆動されても空気吸込管１６からは、空気は吸い込まれない。これにより、ポンプ１５の自吸特性が向上し、素早く浴槽１１内のお湯Ｗが正常に吸い込まれる。
【００２８】
本実施の形態では、上記のように気泡発生装置を構成したことにより、次のような効果を得ることができる。
（１）ポンプ１５の吐出圧力を検出し、その吐出圧力が予め設定した基準吐出圧力となるようにコントローラ２８により空気吸込管１６の開度を調整する吸気量調整弁１９を駆動制御するように構成した。
【００２９】
これにより、入浴中に水面（吸込揚程）が変化しても微細気泡の発生状態を一定に保持することができる。
また、コントローラ２８はポンプ１５の吐出圧力に基づいて吸気量調整弁１９を駆動制御することから、ポンプ１５の取付位置や吸水管路１４の長さ及び太さが異なっても、微細気泡の発生状態を一定に保持することができる。
【００３０】
（２）空気吸込管１６を開度を調整する吸気量調整弁１９はステッピングモータにより、その開度を無段階的に調整することから、ポンプ１５の吐出圧力の脈動を減少でき、より安定した微細気泡の発生が可能となる。
【００３１】
（３）電源の投入時には、吸気量調整弁１９を全閉として、空気吸込管１６から空気を吸い込まないように構成したことにより、浴槽１１からお湯Ｗを排出して再度浴槽１１にお湯Ｗを貯溜して装置を駆動させても、ポンプ１５内には大気中の空気が吸い込まれないことから、ポンプ１５の自吸特性が向上され、素早く浴槽１内のお湯Ｗを正常に吸込吐出することができる。その結果、素早く浴槽１１に微細気泡を発生させることができる。
【００３２】
なお、本発明は次のように実施することもできる。
（１）気体吸込量調整手段としての吸気量調整弁１９の開度調整は、ステッピングモータを使用し、その回転量を変化させることにより空気吸込管１６の開度を無段階的に調整するように構成したが、ソレノイドバルブ等を使用して段階的に空気吸込管１６の開度を調整するように構成してもよい。
【００３３】
（２）上記実施の形態では、液体貯溜槽として浴槽１１に具体化したが、浴槽１１以外の液体貯溜槽（例えば魚類を飼育する水槽）に微細気泡を発生させる装置に具体化してもよい。
【００３４】
（３）上記実施の形態では、気体として大気中の空気を吸い込むように構成したが、酸素やオゾン等を吸い込む気泡発生装置に具体化してもよい。
（４）気体吸込量調整手段としての吸気量調整弁１９を手動式の流量調整弁として具体化してもよい。この場合、流入管路２１にポンプ１５の吐出圧力を検出（測定）する圧力計を設置する。そして、人間が圧力計を見て流量調整弁の開度を調整して吐出圧力を基準圧力に近づけるようにする。
【００３５】
（５）上記実施の形態では、装置の電源が停止され、再度電源が投入された際にはコントローラ２８が所定時間だけ吸気量調整弁１９の開度を全閉とするように構成したが、これをポンプ１５の吐出圧力が所定圧力となるまで吸気量調整弁１９が全閉となるように構成してもよい。
【００３６】
次に、以上の各実施例によって把握される請求項以外の技術的思想について、その効果とともに以下に記載する。
（１）前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の気泡発生装置において、前記気体吸込量調整手段は手動でも操作可能な気泡発生装置。
【００３７】
この構成によれば、吸込量調整手段は手動でも操作できることから、故障等により制御手段が正常に吸込量調整手段を駆動制御できなくなった場合等においても、気体吸込口の開度を変化させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ポンプの吐出圧力に基づいて同ポンプの吐出圧力が予め設定された基準吐出圧力となるように気体吸込口から吸い込まれる気体の吸込量を調整するように構成したことにより、吸込揚程が変化したり、管路抵抗が変化しても液体貯溜槽内に微細気泡を安定して発生させることができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、吸込量調整手段は無段階的に気体吸込口の開度を変化させることから、ポンプの吐出圧力の脈動を減少でき、より安定した微細気泡の発生が可能となる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、ポンプの自吸特性が向上されることから、液体排出後、再度装置が駆動されても素早く液体貯溜槽内に微細気泡を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態における気泡発生装置の回路図。
【図２】従来技術における気泡発生装置の回路図。
【符号の説明】
Ｗ…液体としてのお湯、１１…液体貯溜槽としての浴槽、１４…吸水管路、１５…ポンプ、１６…気体吸込口としての空気吸込管、２５…吐水管路、２７…圧力検出手段としての圧力センサ、１９…気体吸込量調整手段としての吸気量調整弁、２８…制御手段としてのコントローラ。
【図１】
0003822663.tif 000002
【図２】
0003822663.tif 000003