JP2010269292A - Method of controlling starting operation of gas dissolving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細気泡が発生する湯水の生成などに利用可能な気体溶解装置の起動時の運転制御方法に関する。 The present invention relates to an operation control method at the time of startup of a gas dissolving apparatus that can be used for generating hot water in which fine bubbles are generated.
湯水に発生する微細気泡は、入浴の効能を高めることができ、そのような微細気泡が発生する液体を生成することのできる気体溶解装置は、微細気泡発生浴槽に組み込まれている(特許文献1)。 Fine bubbles generated in the hot water can enhance the effect of bathing, and a gas dissolving device capable of generating a liquid in which such fine bubbles are generated is incorporated in a fine bubble generation bath (Patent Document 1). ).
一方、浴槽内の湯水を一旦吸い込んだ後、浴槽に設けた噴射口から噴射させて循環し、マッサージ効果を実現した噴流発生浴槽が提供され、ジェットバスとして広く認知されている。 On the other hand, after the hot water in the bathtub is once sucked, it is circulated by being sprayed from an injection port provided in the bathtub, and a jet generating bathtub that realizes a massage effect is provided, which is widely recognized as a jet bath.
本出願人は、上記噴流発生浴槽について、浴槽内の湯水の水位を水位検知手段によって検知し、検知した水位が所定位置よりも低くなった場合に、湯水の循環を行うポンプを停止する制御方式を提案している(特許文献2)。具体的には、上記制御方式は、ポンプに空気が吸引されることにともなうエアがみ状態にあるか否かを、ポンプに備えたモータの回転数や電流値に基づいて判定するものである。 The present applicant detects the water level of the hot water in the bathtub by the water level detection means for the jet generating bathtub, and stops the pump that circulates the hot water when the detected water level is lower than the predetermined position. (Patent Document 2). Specifically, the above-described control method determines whether or not the pump is in a state of air due to air being sucked into the pump based on the rotation speed and current value of the motor provided in the pump. .
それに対し、水などの溶媒となる流体に空気などの溶質となる気体を溶解タンク内で混合し、気体が溶解した液体を生成する上記気体溶解装置の場合は、溶解タンクに流体を供給するポンプの運転を停止すると、液体の生成時に溶解タンク内で圧縮された気体が、圧力開放にともない膨張する。膨張した気体は、圧力損失の小さいポンプの吸い込み側に逆流し、その近辺に残留する。このように気体が残存する状態で次にポンプの運転を開始すると、その初期において、残存する気体が混入した気液混合流体がポンプ内部に流入する。この気液混合流体は、気体量が、定常時の気液混合流体に比べて多いものであり、ポンプに備えたモータは、定常時よりも高速で回転してしまい、ポンプは、エアがみ状態に対応する空運転をする。空運転すると、流体の供給量が減少し、微細気泡の安定した発生が困難となる。また、空運転はポンプに過負荷を与えるため、発熱などにともない故障や発火などの原因となり、空運転を抑制することは、気体溶解装置の安全性を高めるために是非とも要望される。 On the other hand, in the case of the gas dissolving device described above, in which a gas that is a solute such as air is mixed with a fluid that is a solvent such as water in a dissolution tank to generate a liquid in which the gas is dissolved, a pump that supplies the fluid to the dissolution tank When the operation is stopped, the gas compressed in the dissolution tank when the liquid is generated expands as the pressure is released. The expanded gas flows back to the suction side of the pump having a small pressure loss and remains in the vicinity thereof. When the operation of the pump is started in the state where the gas remains in this way, the gas-liquid mixed fluid mixed with the remaining gas flows into the pump at the initial stage. This gas-liquid mixed fluid has a larger amount of gas than the steady-state gas-liquid mixed fluid, and the motor provided in the pump rotates at a higher speed than in the steady state. Run idle according to the condition. When idling, the amount of fluid supplied decreases, making it difficult to stably generate fine bubbles. In addition, since the idling operation gives an overload to the pump, it may cause a failure or ignition due to heat generation and the like, and suppression of the idling operation is definitely desired in order to improve the safety of the gas dissolving apparatus.
特許文献1に記載した制御方式は、噴流発生浴槽におけるエアがみ状態を防止する技術ではあるが、エアがみ状態にあるときにはポンプを停止するため、この制御方式を気体溶解装置に適用すると、再運転開始時にほぼ必ずポンプが停止することとなる。したがって、気体溶解装置の起動がきわめて不安定となることが予想される。 The control method described in Patent Document 1 is a technique for preventing the air stagnation state in the jet generation bathtub, but when the air stagnation state stops the pump, when this control method is applied to the gas dissolving device, The pump will almost always stop at the start of re-operation. Therefore, it is expected that the start of the gas dissolving apparatus becomes extremely unstable.
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、気体溶解装置の起動初期におけるポンプの空運転を抑制し、安全かつ安定に起動することのできる気体溶解装置の起動運転制御方法を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and controls the start-up operation of the gas dissolving apparatus that can suppress the idle operation of the pump at the initial start of the gas dissolving apparatus and can be started safely and stably. It is an issue to provide.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。 The present invention has the following features in order to solve the above problems.
第1の発明は、内部に流入した流体を気体と混合し、気体が溶解した液体を生成する溶解タンクと、溶解タンクに流体を供給するポンプとを備えた気体溶解装置の起動運転制御方法であって、気体溶解装置の起動初期は、あらかじめ定めた設定時間の間、空運転しない回転数でポンプを運転し、その後、ポンプの回転数を上昇させ、定常運転に移行することを特徴としている。 1st invention is the starting operation control method of the gas dissolving apparatus provided with the dissolution tank which mixes the fluid which flowed in the inside with gas, and produces | generates the liquid which the gas melt | dissolved, and the pump which supplies a fluid to a dissolution tank The initial stage of starting the gas dissolving apparatus is characterized in that the pump is operated at a rotational speed that does not run idly for a predetermined set time, and then the rotational speed of the pump is increased to shift to a steady operation. .
第2の発明は、上記第1の発明の特徴において、前記設定時間の経過後、ポンプに備えたモータの供給電力に対するポンプの回転数が、あらかじめ定めた設定回転数以下となっている場合に、モータの供給電力を増加させてポンプの回転数を上昇させることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the feature of the first aspect of the invention, after the set time has elapsed, the number of revolutions of the pump relative to the power supplied to the motor provided in the pump is equal to or less than a preset number of revolutions. Further, the present invention is characterized in that the rotational speed of the pump is increased by increasing the power supplied to the motor.
上記第1の発明によれば、気体溶解装置の起動初期は、あらかじめ定めた設定時間の間、空運転しない回転数でポンプを運転するので、定常運転のときよりも低速回転するポンプによって、気液比が一時的に高くなっている気液混合流体を溶解タンク内に送り込むことができる。ポンプの吸い込み側に残存する気体を溶解タンク内に排出することができ、ポンプはほとんど空回転せず、安全かつ安定に気体溶解装置を起動することができる。気液混合流体の気液比が低くなったときは、高速運転に切り換え、ポンプの回転数を高くすることによって、ポンプの流量特性を所定のものに確保することができ、定常運転にスムーズに移行する。 According to the first aspect of the present invention, since the pump is operated at a rotational speed at which the gas dissolving apparatus is not idling for a predetermined set time at the initial startup time, the gas is dissolved by the pump that rotates at a lower speed than in the steady operation. The gas-liquid mixed fluid whose liquid ratio is temporarily high can be sent into the dissolution tank. The gas remaining on the suction side of the pump can be discharged into the dissolution tank, the pump hardly rotates idly, and the gas dissolution apparatus can be started safely and stably. When the gas-liquid ratio of the gas-liquid mixed fluid becomes low, switching to high speed operation and increasing the pump rotation speed can ensure the pump flow rate characteristics to a predetermined level, and smooth smooth operation. Transition.
上記第2の発明によれば、上記第1の発明の効果に加え、ポンプに備えたモータの供給電力に対するポンプの回転数が、あらかじめ定めた設定回転数以下となっている場合に、モータの供給電力を増加させてポンプの回転数を上昇させるので、ポンプを高速運転に切り換える際にも空運転は抑制され、定常運転への移行をより一層スムーズに行うことができる。 According to the second invention, in addition to the effect of the first invention, when the rotational speed of the pump with respect to the power supplied to the motor provided in the pump is equal to or less than a predetermined rotational speed, Since the pump power is increased by increasing the power supply, idle operation is suppressed even when the pump is switched to high speed operation, and the transition to steady operation can be performed more smoothly.
上記のとおり、図1は、本発明の気体溶解装置の起動運転制御方法が適用された気体溶解装置を例示した斜視図であり、図2は、図1に示した気体溶解装置が組み込まれた微細気泡発生浴槽を例示した構成図である。 As described above, FIG. 1 is a perspective view illustrating a gas dissolving apparatus to which the start-up operation control method for a gas dissolving apparatus according to the present invention is applied, and FIG. 2 incorporates the gas dissolving apparatus shown in FIG. It is the block diagram which illustrated the fine bubble generation bathtub.
気体溶解装置1は、やや縦長で箱状の形状を有する中空な溶解タンク2と、溶解タンク2に流体を供給するポンプ3を備え、溶解タンク2内で流入する流体を気体と混合し、気体が溶解した液体を生成する。溶解タンク2とポンプ3とは、溶解タンク2に設けられた流入管接続部4に、ポンプ3の吐出側3bに一端部が接続された流入管5の他端部が接続されることによって配管接続されており、溶解タンク2とポンプ3は互いに連通している。
The gas dissolution apparatus 1 includes a
また、気体溶解装置1では、溶解タンク2の上壁部2aに一端部6aが接続された気体循環経路6が、他端部6bにおいて、流入管5と流入管接続部4との接続部に配設された気体循環エジェクタ7に接続されている。また、溶解タンク2の流出管接続部8には、図2に示した微細気泡発生浴槽9の浴槽10に空気が溶解した湯水を供給するための流出管11の一端部が接続されている。
Further, in the gas dissolving device 1, the
ポンプ3の吸い込み側3aには、浴槽10に連通して一端部が接続された吸い込み配管12の他端部が接続されている。吸い込み配管12の一端部は、浴槽10内の湯水13を吸い込むために浴槽10内部に連通する吸い込み口14に連通し、一端部が流出管接続部8に接続された流出管11の他端部は、浴槽10内部に連通し、浴槽10内に空気が溶解した湯水を吐出するための吐出口15に連通している。図1には、吸い込み口14と吐出口15をともに備えた吸い込み・吐出プラグ16を例示している。吸い込み・吐出プラグ16は、浴槽10の槽壁部に取り付けられるものであり、吸い込み口14から吸い込み配管12に連通する第1流路と、吐出口15から流出管11に連通する第2流路とを備えている。これら第1流路および第2流路は、吸い込み・吐出プラグ16において互いに独立しており、相互に連通してはいない。
The
さらに、気体溶解装置1では、流入管5を通じて溶解タンク2内に導入する湯水13(流体)に空気(気体)を混合し、気液混合流体を生成するために、気体供給口17が溶解タンク2の上壁部2aの上方に配置され、ポンプ3の吸い込み側3aと吸い込み配管12との接続部付近に気体導入エジェクタ18が介設されている。気体供給口17と気体導入エジェクタ18とは気体導入配管19を介して連通接続されている。
Furthermore, in the gas dissolving apparatus 1, in order to mix the hot water 13 (fluid) introduced into the
図2に示した微細気泡発生浴槽9では、さらに、流出管接続部8と吐出口15とを連通して接続する流出管11の途中に、圧力開放部となるベンチュリ20が設けられている。
In the fine bubble generating bathtub 9 shown in FIG. 2, a
このような気体溶解装置1および微細気泡発生浴槽9では、ポンプ3の作動によって浴槽10内の湯水13を吸い込み口14から吸い込み、吸い込み配管12および流入管5を通じて溶解タンク2に送り出す。溶媒となる湯水13は、溶解タンク2内に単独の流体として噴出し、または気体供給口17から吸引される浴室内の空気と混合され、気液混合流体として噴出し、溶解タンク2内に貯留していた空気または気体供給口17から吸引される空気(いずれも溶質となる)が湯水13中に溶解する。なお、本願では、上記単独の流体および気液混合流体をまとめて「流体」と記載している。
In such a gas dissolving device 1 and the fine bubble generating bath 9, the
所定濃度に空気が溶解した湯水13は、流出管接続部8を通じて溶解タンク2の外部に流出し、流出管11を経て吐出口15から浴槽10内に送り出される。空気が溶解した湯水13は、浴槽10内に貯留する湯水13と混合され、このときまたはベンチュリ20を経た後、湯水13中に溶解した空気が、圧力の低下にともない浴槽10やベンチュリ20内で析出して微細気泡が発生する。
浴槽10内の湯水13は、ポンプ3の作動によって循環し、この循環が繰り返されて浴槽10内の湯水13の気泡量が増加し、浴槽10内の湯水13は微細気泡によって白濁し、牛乳風呂のような趣を与える。
The
なお、気体溶解装置1および微細気泡発生浴槽9は、ポンプ3の作動および停止を行う制御部21を備え、制御部21は、ポンプ3に電気的に接続されている。制御部21は、たとえばON/OFFのスイッチ入力などによって、ポンプ3の作動、停止を切り換え、気体溶解装置1および微細気泡発生浴槽9の作動と停止を実現する。
The gas dissolving device 1 and the fine bubble generating bathtub 9 include a
気体溶解装置1では、溶解タンク2に湯水13を供給するポンプ3の運転をOFFのスイッチ入力などによって停止すると、上記のとおり、液体の生成時に溶解タンク2内で圧縮された空気が、圧力開放にともなって膨張する。膨張した空気は、圧力損失の小さいポンプ3の吸い込み側3aに逆流し、ポンプ3内やその近辺に残留する。このように空気が残存する状態において気体溶解装置1を再び起動し、ポンプ3の運転を開始すると、起動初期には、残存する空気が混入した気液混合流体がポンプ3の内部に流入する。この気液混合流体は、気体量が、定常時の上記気液混合流体に比べて多いものであり、ポンプ3に備えたモータは、定常時よりも高速で回転してしまい、ポンプ3は、エアがみ状態に対応する空運転をする。空運転すると、流体の供給量が減少し、微細気泡の安定した発生が困難となる。また、空運転はポンプ3に過負荷を与えるため、発熱などにともない故障や発火などの原因となり、危険である。
In the gas dissolving apparatus 1, when the operation of the
そこで、気体溶解装置1では、起動初期は、あらかじめ定めた設定時間の間、空運転しない回転数でポンプ3を運転し、その後、ポンプ3の回転数を上昇させ、定常運転する。
Therefore, in the gas dissolving apparatus 1, at the initial stage of startup, the
すなわち、吸い込み側3aに逆流して残存する空気が再び湯水13とともにポンプ3の内部に流入する間は、気液比が定常時に比べて高いので、図3に示したように、所定の設定時間、ポンプ3を低速運転する。具体的には、設定時間の間は、ポンプ3に備えたモータに定常時よりは低い低電圧を印加する。また、必要に応じて、ポンプ3の回転数を検出し、高回転とならないように、低電圧を維持する。ポンプ3の回転数の検出では、たとえば、ポンプ3の回転に応じて変化するパルス電圧を所定時間ごとにサンプリングし、パルス数をカウントし、カウントしたパルス数があらかじめ設定した閾値を超えるか否かを判定することで行うことができる。なお、設定時間は、ポンプ3の流量特性などを考慮し、シミュレーションを行ってあらかじめ定めることができる。
That is, while the air remaining after flowing back to the
このように、気体溶解装置1の起動初期には、あらかじめ定めた設定時間の間、ポンプ3を低速運転し、回転数を空運転しない程度に低く抑えるので、残存する空気が混入し、気液比が一時的に高くなっている気液混合流体を溶解タンク2内に送り込むことができる。ポンプ3の吸い込み側3aに残存する気体を溶解タンク2内に排出することができ、ポンプ3はほとんど空回転せず、気体溶解装置1は、安全かつ安定に起動する。
In this way, at the initial start-up time of the gas dissolving apparatus 1, the
設定時間が経過した後は、気液混合流体の気液比が、ポンプ3がほとんど空運転しない程度に低くなっているので、ポンプ3の回転数を、図3に示したように、定常時などの目標回転数にまで上昇させ、定常運転に移行する。ポンプ3に備えたモータに印加する電圧を次第に高くすることによって回転数を上昇させ、ポンプ3を高速運転に切り換え、回転数を高くすることによって、ポンプ3の流量特性が所定のものとして確保され、定常運転にスムーズに移行する。
After the set time has elapsed, the gas-liquid ratio of the gas-liquid mixed fluid is so low that the
また、設定時間の経過後に、ポンプ3を低速運転から高速運転に切り換える際には、ポンプ3に備えたモータに供給する電力(供給電力)に対するポンプ3の回転数が、あらかじめ定めた設定回転数以下となっている場合に、モータの供給電力を増加させてポンプ3の回転数を上昇させることが好ましい。モータの供給電力とポンプ3の回転数は、図4に示したように、あらかじめシミュレーションを行ってその関係を求めることができる。ねらいとする回転数に対応する、モータの印加電圧は、ほぼ一義的に決まるので、そのときの供給電力に対するポンプ3の回転数を上記と同様にして検出し、ねらいの回転数である設定回転数以下であると判定したときは、モータの供給電力を増加させる。
Further, when the
一方、図5に点線で示したように、モータの供給電力を増加させたときに、ねらいとする回転数より高い回転数となった場合には、電圧の上昇を一旦停止させるかまたは多少低下させる。この状態を保つと、回転数は次第に減少し、供給電力に対応したねらいとする回転数になる。その後、モータの供給電力を再度増加させ、空運転を抑えながら定常運転へと移行させる。 On the other hand, as shown by the dotted line in FIG. 5, when the power supplied to the motor is increased, if the rotational speed becomes higher than the target rotational speed, the increase in voltage is temporarily stopped or slightly decreased. Let If this state is maintained, the number of revolutions gradually decreases to a target number of revolutions corresponding to the supplied power. Thereafter, the electric power supplied to the motor is increased again to shift to a steady operation while suppressing idling.
このように、モータの供給電力に対するポンプ3の回転数が、あらかじめ定めた設定回転数以下となっている場合に、モータの供給電力を増加させてポンプ3の回転数を上昇させることによって、ポンプ3を高速運転に切り換える際にも空運転は抑制され、定常運転への移行をより一層スムーズに行うことができる。
Thus, when the rotational speed of the
なお、上記のとおりの気体溶解装置1の起動運転制御方法は、たとえば、ポンプ3の回転数を検知する回転数検知手段を設け、この回転数検知手段の検知信号を図2に示した制御部21において判定し、その判定に基づいてポンプ3へコマンド信号を送信するなどによって実行することができる。この場合、制御部21には、ポンプ3の作動および停止とは別に、ソフトウェアまたはハードウェアを組み込むことができる。
Note that the start-up operation control method for the gas dissolving apparatus 1 as described above includes, for example, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the
また、本発明が対象とする気体溶解装置およびこれを組み込む微細気泡発生浴槽は、図1および図2に示したものに限定されない。細部などの構成および構造については様々な態様が可能であり、それらに対して本発明の気体溶解装置の起動運転制御方法は適用することが可能である。 Moreover, the gas dissolving apparatus which this invention makes object and the fine bubble generation | occurrence | production bathtub incorporating this are not limited to what was shown in FIG. 1 and FIG. Various configurations and structures such as details are possible, and the start-up operation control method of the gas dissolving apparatus of the present invention can be applied to them.
1 気体溶解装置
2 溶解タンク
3 ポンプ
1
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