JP6032456B2 - Carbonate spring generator - Google Patents
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Description
本発明は、炭酸泉生成装置に関するものである。 The present invention relates to a carbonated spring production apparatus.
二酸化炭素を溶解した水や湯である炭酸泉を浴用に用いることが行なわれている。これに伴って、炭酸泉を効率的に生成する炭酸泉生成装置の開発が行なわれている。 Carbonate springs, which are water or hot water in which carbon dioxide is dissolved, are used for bathing. In connection with this, the development of the carbonated spring production | generation apparatus which produces | generates carbonated spring efficiently is performed.
例えば、特許文献1に記載の技術は、その一例であって、流断面積を狭める絞り部と炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有することを特徴とする炭酸温水生成装置が開示されている。このように、炭酸泉の生成には二酸化炭素を効率よく水に溶解する技術が望まれる。
For example, the technique described in
例えば特許文献1に開示された様に、二酸化炭素を効率よく水に溶解させることを目的として、炭酸泉生成装置においては水圧を高めるためのポンプを備えたものが多く用いられていた。一方で、炭酸泉を浴用として用いるため、できるだけ小型であり、かつ電源を要しないような炭酸泉生成装置が期待されている。
For example, as disclosed in
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、水圧を高めることなく効率的に炭酸泉を生成することができる炭酸泉生成装置を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object thereof is to provide a carbonated spring generating apparatus capable of efficiently generating carbonated spring without increasing the water pressure.
かかる目的を達成するための、第1の発明の特徴とするところは、(a)外部より水が注水される注水部と、水と反応することにより二酸化炭素を発生する原料物質と水とを反応させて二酸化炭素を発生させる二酸化炭素生成部と、予め生成された二酸化炭素を水中に気泡として注入する気泡注入部との少なくとも一方と、二酸化炭素気泡が混合された水が流れる気泡溶解流路と、前記二酸化炭素生成部もしくは気泡注入部と該気泡溶解流路とを接続する接続管路と、を有し、該二酸化炭素気泡が該水に溶解することによって炭酸泉を生成する炭酸泉生成装置であって、(b)該気泡溶解流路は、前記二酸化炭素気泡を分断する少なくとも1個の絞り部と、該気泡溶解流路の出力側端において前記流路内の水圧に保持する圧力保持部とを有し、(c)該気泡溶解流路の有効径は、該気泡溶解流路を流れる前記水の流速における気泡の粘性抵抗が、前記二酸化炭素気泡が該有効径である最大径となる場合の前記二酸化炭素気泡の浮力以上となるように予め得られた関係、及び、前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量に基づいて定められ、(d)該気泡溶解流路の長さとその気泡溶解流路における前記絞り部の有効径及び数は、該気泡溶解流路に流通させられた前記二酸化炭素気泡が混合された水において、二酸化炭素の濃度が所定濃度まで達するための溶解時間が確保されるように、前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量及び前記気泡溶解流路の有効径に基づいて定められ、(e)前記絞り部は、前記気泡溶解流路よりも有効径が小さくされており、(f)前記圧力保持部は、該炭酸泉生成装置内部の水圧を前記二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持するための通過面積を有するように定められ、(g)前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量は5L/min乃至30L/minであることにある。 In order to achieve this object, the feature of the first invention is that (a) a water injection portion into which water is injected from the outside, a raw material that generates carbon dioxide by reacting with water, and water. A bubble dissolving flow path through which water in which carbon dioxide bubbles are mixed and at least one of a carbon dioxide generating section that reacts to generate carbon dioxide, a bubble injection section that injects pregenerated carbon dioxide as bubbles into water, and water in which carbon dioxide bubbles are mixed flow And a carbon dioxide generating device that generates a carbonated spring by dissolving the carbon dioxide bubbles in the water. And (b) the bubble dissolving flow path includes at least one throttle part for dividing the carbon dioxide bubbles, and a pressure holding part for holding the water pressure in the flow path at the output side end of the bubble dissolving flow path. And have (C) The effective diameter of the bubble dissolution channel is the carbon dioxide when the viscosity resistance of the bubble at the flow velocity of the water flowing through the bubble dissolution channel is the maximum diameter where the carbon dioxide bubbles are the effective diameter. It is determined based on the relationship obtained in advance so as to be greater than the buoyancy of the bubbles, and the flow rate of water supplied to the carbonated spring generating device, and (d) the length of the bubble dissolution channel and the bubble dissolution channel The effective diameter and number of the constricted portions in FIG. 5 are such that the dissolution time for the carbon dioxide concentration to reach a predetermined concentration is ensured in the water in which the carbon dioxide bubbles circulated through the bubble dissolution channel are mixed. in the carbonate spring producing apparatus determined based on the effective diameter of the flow rate of the water supplied and the bubble dissolution flow path, the throttle section (e), the effective diameter than the bubble dissolution channel are small (F) The pressure holding part is It is determined to have a passage area for maintaining the water pressure inside the carbonated spring generating apparatus at a pressure that can promote the dissolution of the carbon dioxide bubbles, and (g) the flow rate of water supplied to the carbonated spring generating apparatus is 5 L / Min to 30 L / min.
このようにすれば、前記注水部において水が外部より注水され、前記二酸化炭素生成部もしくは前記気泡注入部において二酸化炭素気泡が水に混合され、該二酸化炭素気泡が混合された水が前記接続管路を介して前記気泡溶解流路に流れる炭酸泉生成装置において、前記絞り部によって水中の二酸化炭素気泡が分断されるので二酸化炭素気泡と水との接触面積が増えるとともに、前記気泡溶解流路の有効径により気泡が滞留することなく流れるので、二酸化炭素気泡と水との接触時間を長くすることができる。また圧力保持部により、炭酸泉生成装置内部の水圧が二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持されるので、ポンプ等により水圧を高めることなく二酸化炭素の水への溶解が促進される。さらに気泡溶解流路により、二酸化炭素気泡が混合された水は、二酸化炭素の濃度が所定濃度まで達するための溶解時間以上該気泡溶解流路に流通させられるので、所定濃度の炭酸泉が得られる。また、前記圧力保持部の通過面積は、前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量が5L/min乃至30L/minの範囲である場合において、該炭酸泉生成装置内部の水圧を前記二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持するように定められているので、一般的に水道あるいは給湯装置によって供給される水量である5L/min乃至30L/minの範囲で水が供給される場合において、ポンプ等により水圧を高めることなく炭酸泉を生成することができる。 In this way , water is injected from the outside in the water injection section, carbon dioxide bubbles are mixed with water in the carbon dioxide generation section or the bubble injection section, and the water in which the carbon dioxide bubbles are mixed is the connecting pipe. In the carbonated spring generating apparatus that flows to the bubble dissolution channel through the channel, the carbon dioxide bubbles in the water are divided by the throttle portion, so that the contact area between the carbon dioxide bubbles and the water increases, and the bubble dissolution channel is effective. Since the bubbles flow without staying depending on the diameter, the contact time between the carbon dioxide bubbles and the water can be extended. Further, since the water pressure inside the carbonated spring production apparatus is maintained at a pressure that can promote the dissolution of carbon dioxide bubbles by the pressure holding unit, the dissolution of carbon dioxide in water is promoted without increasing the water pressure by a pump or the like. Further, the water in which carbon dioxide bubbles are mixed by the bubble dissolution channel is circulated through the bubble dissolution channel for a dissolution time required for the carbon dioxide concentration to reach a predetermined concentration, so that a carbonated spring having a predetermined concentration is obtained. In addition, when the flow rate of water supplied to the carbonated spring generating device is in a range of 5 L / min to 30 L / min, the passage area of the pressure holding unit is set so that the water pressure inside the carbonated spring generating device is the amount of carbon dioxide bubbles. In the case where water is supplied in the range of 5 L / min to 30 L / min, which is the amount of water generally supplied by a water supply or a hot water supply device, since it is determined to maintain a pressure that can promote dissolution, A carbonated spring can be generated without increasing the water pressure by a pump or the like.
また第3の発明の特徴とするところは、第1又は第2の発明において、前記絞り部によって分断された前記二酸化炭素気泡が、炭酸泉の吐出部までの炭酸泉の流れを妨げるほど結合して大きくなることがないように、前記絞り部と前記炭酸泉の吐出部との距離が定められること、を特徴とする。このようにすれば、絞り部によって細粒化された二酸化炭素気泡が溶け残った場合であっても、絞り部から吐出部までの炭酸泉の流路において、溶け残った気泡が分断され細粒化されたまま吐出部から吐出される。そのため絞り部から吐出部までの炭酸泉の流路において溶け残った気泡が溜まって大きな気泡となり、その大きな気泡が一度に押し流されて吐出部を通過してゴボゴボという音が発生したり、あるいは水の流れが滞ったりするという、使用者に不快な感覚を与えることが防止できる。 The third aspect of the invention is characterized in that in the first or second aspect, the carbon dioxide bubbles divided by the throttle portion are combined and enlarged so as to hinder the flow of carbonated spring to the carbonated spring discharge part. In other words, the distance between the throttle part and the carbonated spring discharge part is determined. In this way, even if the carbon dioxide bubbles finely divided by the throttle part remain undissolved, in the carbonated spring flow path from the throttle part to the discharge part, the undissolved bubbles are divided and finely divided. As it is, it is discharged from the discharge part. For this reason, bubbles that remain undissolved in the carbonated spring flow path from the throttle part to the discharge part accumulate and become large bubbles, and the large bubbles are swept away at a time and pass through the discharge part to generate a gurgling noise or water. It is possible to prevent the user from feeling uncomfortable that the flow is delayed.
また第4の発明の特徴とするところは、第1乃至第3の発明において、該気泡溶解流路の長さは、該気泡溶解流路に流通させられた前記二酸化炭素気泡が混合された水において、二酸化炭素の濃度が略飽和濃度まで達するための溶解時間が確保されるように定められているところにある。このようにすれば、ポンプ等により水圧を高めることなく二酸化炭素の濃度が略飽和濃度である炭酸泉を生成することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the length of the bubble dissolution channel is the water in which the carbon dioxide bubbles circulated in the bubble dissolution channel are mixed. , The dissolution time for the carbon dioxide concentration to reach a substantially saturated concentration is ensured. In this way, it is possible to generate a carbonated spring in which the concentration of carbon dioxide is substantially saturated without increasing the water pressure by a pump or the like.
また、第5の発明の特徴とするところは、第1乃至第4のいずれか1の発明において、前記圧力保持部の通過面積は変更可能とされていることにある。このようにすれば、炭酸泉生成装置に供給される水の水量が異なる場合においても、前記圧力保持部の通過面積を変更することにより適切な通過面積を設定でき、ポンプ等により水圧を高めることなく炭酸泉を生成することができる。 Further, a feature of the fifth invention is that, in any one of the first to fourth inventions, the passage area of the pressure holding portion can be changed. In this way, even when the amount of water supplied to the carbonated spring production apparatus is different, an appropriate passage area can be set by changing the passage area of the pressure holding unit, and without increasing the water pressure by a pump or the like. A carbonated spring can be produced.
また、第6の発明の特徴とするところは、第1乃至第5のいずれか1の発明において、前記圧力保持部は、前記気泡溶解流路の有効径よりも小さい有効径を有するものであって、異なる複数の有効径の中から選択可能とされていることにある。このようにすれば、前記炭酸泉生成装置に流入する水の水圧や水量が異なる場合であっても、前記気泡溶解流路内の水圧が大気圧まで下がってしまうことが防止される。また、前記第7、および第8の発明、と組み合わせて用いられる場合には、前記気泡溶解流路内の水圧が大気圧まで下がってしまうことを防止しつつ、気泡供給弁、気泡供給停止弁を作動させるための水圧を確保することができる。 In addition, a feature of the sixth invention is that, in any one of the first to fifth inventions, the pressure holding portion has an effective diameter smaller than an effective diameter of the bubble dissolution channel. Te lies in that it is the selected available-from a plurality of effective diameter different. In this way, even if the water pressure and the amount of water flowing into the carbonated spring production device are different, the water pressure in the bubble dissolution channel is prevented from dropping to atmospheric pressure. In addition, when used in combination with the seventh and eighth inventions, the bubble supply valve, the bubble supply stop valve, while preventing the water pressure in the bubble dissolution channel from dropping to atmospheric pressure The water pressure for operating the can be secured.
また、第7の発明の特徴とするところは、第1乃至第6のいずれか1発明において、前記気泡溶解流路は、可撓性の管であり、筐体の外部に設けられ、前記筐体の内部には、前記二酸化炭素生成部又は前記気泡注入部と、前記接続管路とが設けられていることにある。このようにすれば、例えばホースなどの可撓性の管に気泡溶解流路を設けることができる。そのため、気泡溶解流路に加えて単なる配水のためにホースが設けられる場合に比べて、配管の長さを全体として短くすることができ、かつ、気泡溶解流路が筐体の外部に設けられるので筐体を小型化しうる。 The seventh invention is characterized in that, in any one of the first to sixth inventions, the bubble dissolution channel is a flexible tube, and is provided outside the housing. inside the body, and the carbon dioxide production unit or the bubble injection section, in Rukoto have said connection conduit is provided. In this way, for example, a bubble dissolving channel can be provided in a flexible tube such as a hose. Therefore, compared with the case where a hose is provided for simple water distribution in addition to the bubble dissolution channel, the length of the pipe can be shortened as a whole, and the bubble dissolution channel is provided outside the housing. Therefore, the housing can be miniaturized.
また、第8の発明の特徴とするところは、第1乃至第7のいずれか1の発明において、(a)前記二酸化炭素生成部と、(b)前記気泡注入部とを有し、(c)前記二酸化炭素気泡は、該二酸化炭素生成部と該気泡注入部とのいずれか一方が選択的に実行されることによって生成されたものであることにある。このようにすれば、二酸化炭素気泡の発生源を二酸化炭素生成部と気泡注入部とのいずれかから選択することが可能になる。 Further, it is an aspect of the eighth invention, has in any one invention of the first to seventh, and (a) the carbon dioxide production unit, and (b) the bubble injection section, (c ) The carbon dioxide bubbles are generated by selectively executing one of the carbon dioxide generation unit and the bubble injection unit. If it does in this way, it will become possible to choose the generation source of a carbon dioxide bubble from either a carbon dioxide production part or a bubble injection part.
また、第9の発明の特徴とするところは、第8の発明において、(a)前記原料物質は所定形状の固形物であり、(b)前記二酸化炭素生成部は、大気に対して密閉され、前記原料物質と水とが反応させられる反応室を含み、(c)前記反応室に供給される水量を調節可能とするとともに、該反応室における前記原料物質の浸漬水位を調節可能とすることにより、前記原料物質の反応時間を制御可能としたことにある。このようにすれば、二酸化炭素生成部における二酸化炭素の生成量を好適に制御することができる。 The ninth invention is characterized in that, in the eighth invention, (a) the raw material is a solid having a predetermined shape, and (b) the carbon dioxide generator is sealed against the atmosphere. A reaction chamber in which the raw material and water are reacted, and (c) the amount of water supplied to the reaction chamber can be adjusted and the immersion water level of the raw material in the reaction chamber can be adjusted. Thus, the reaction time of the raw material can be controlled. In this way, the amount of carbon dioxide produced in the carbon dioxide production unit can be suitably controlled.
また、第10の発明の特徴とするところは、第8または第9の発明において、(a)前記気泡溶解流路に水を供給するか否かを選択的に実行する炭酸泉生成切換部を含み、(b)前記気泡注入部は、該炭酸泉生成切換部により前記気泡溶解流路に水が供給された場合にのみ前記二酸化炭素の注入を可能とする気泡供給弁を有することにある。このようにすれば、炭酸泉を生成しない場合において気泡注入部からの二酸化炭素の注入を容易に停止することができる。 The tenth aspect of the invention includes, in the eighth or ninth aspect, (a) a carbonated spring generation switching unit that selectively executes whether or not to supply water to the bubble dissolution channel. (B) The bubble injection section has a bubble supply valve that enables the injection of carbon dioxide only when water is supplied to the bubble dissolution channel by the carbonated spring generation switching section. In this way, it is possible to easily stop the injection of carbon dioxide from the bubble injection part when no carbonated spring is generated.
また、第11の発明の特徴とするところは、第8乃至第10の発明のいずれか1において、(a)前記二酸化炭素生成部に前記水を供給する第1供給部と、前記気泡注入部に前記水を供給する第2供給部と、該第1供給部と第2供給部とのいずれか一方に選択的に前記水を供給する選択部とを含み、(b)前記気泡注入部は、該選択部により前記第1供給部に水が供給された場合には前記二酸化炭素の注入を停止する気泡供給停止弁を有することにある。このようにすれば、前記選択部により気泡注入部を用いるように選択された場合にのみ気泡注入部からの二酸化炭素の注入が行なわれる様に制御することが容易になる。 The eleventh invention is characterized in that, in any one of the eighth to tenth inventions, (a) a first supply unit that supplies the water to the carbon dioxide generation unit, and the bubble injection unit. A second supply unit that supplies the water to the first supply unit, and a selection unit that selectively supplies the water to one of the first supply unit and the second supply unit, and (b) the bubble injection unit includes: In addition, when water is supplied to the first supply unit by the selection unit, it has a bubble supply stop valve that stops the injection of the carbon dioxide. If it does in this way, it will become easy to control so that injection of carbon dioxide from a bubble injection part is performed only when it chooses to use a bubble injection part by the selection part.
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例における炭酸泉生成装置10の構成の概要を説明する図である。図1に示す様に、本実施例の炭酸泉生成装置10は二酸化炭素気泡を水中に溶解するための気泡溶解流路12と、二酸化炭素気泡を水中に注入するための二酸化炭素生成部20および気泡注入部30とを有している。
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a configuration of a carbonated
具体的には、例えば水道に接続された注水管部40から注水された水は、後述する三方弁としての選択部48により、第1供給部42および第2供給部44のいずれか一方に選択的に流通させられるか、あるいは遮断される。第1供給部42に通水された場合、後述する二酸化炭素生成部20において原料物質としてのタブレット24と反応させられて二酸化炭素を生じることとなる。発生した二酸化炭素はそのまま水中に気泡として混入した状態で、三方弁としての生成切換部46により気泡溶解流路12に流通させられる。
Specifically, for example, water injected from the water
切換生成部46は、第2供給部44と気泡溶解流路12の終端に設けられた第1吐出部18、もしくは、気泡溶解流路12を介さずに吐出される第2吐出部50のいずれか一方とを選択的に連通するか、あるいは遮断するように設けられている。選択部48により水が第2供給部44に流通させられるとともに、生成切換部46により第1吐出部18へ水が流される場合には、後述する気泡注入部30により気泡が水に注入される。また、選択部48により水が第2供給部44に流通させられるとともに、生成切換部46により第2吐出部50へ水が流される場合には、炭酸泉が生成されることなく、注水管部40から注水された水がそのまま第2吐出部50から排出される。なお、第2供給部44を流れる水が逆流することにより二酸化炭素生成部20に入り込むのを防ぐため、二酸化炭素供給部20から排出された水の配管においては、第2供給部44と合流する付近に逆止弁54が設けられている。
The
このうち、気泡溶解流路12は後述する二酸化炭素生成部20あるいは気泡注入部30によって二酸化炭素気泡が注入された水が流通させられることで、その二酸化炭素気泡が水中に溶解するための流路である。すなわち、二酸化炭素気泡はPlug Flow方式(管型反応方式)により溶解させられる。気泡溶解流路12においては、その気泡溶解流路12を流れる水の流速におけるその水中の二酸化炭素気泡の粘性抵抗が、その気泡溶解流路12における二酸化炭素気泡が最大径となった場合、すなわちその気泡溶解流路12の有効径となった場合のその二酸化炭素気泡の浮力以上となる様に、気泡溶解流路12の有効径が定められている。このようにすれば、気泡溶解流路12内において二酸化炭素気泡が滞留したり二酸化炭素気泡の流れが不安定になることが防止される。この結果、好適に水に二酸化炭素が溶解することができ、必要な濃度の炭酸泉が得られる。なお、以下において水と表現する場合においては、特に断りのない場合を除き、二酸化炭素気泡が注入された水を含む。
Among these, the bubble dissolving
具体的には、アルキメデスの原理より、浮力Fは次式(1)により得られる。
一方、気泡溶解流路12を流れる水の流量などを考慮すると、気泡溶解流路12を流通する水は乱流であるとされ、その粘性抵抗Rは実験値による近似式として次式(2)のように得られる。
Reは無次元数レイノルズ数であって、Re=Dvρ/μであり、
Dは気泡溶解流路12の有効径[m]、vは水の流速[m/s]、μは水の粘度[Pa・s]である。
ここで、二酸化炭素気泡の直径が最大、すなわち気泡溶解流路12の有効径となった場合に浮力Fと粘性抵抗Rとがつりあうとすれば、
On the other hand, considering the flow rate of water flowing through the
Re is a dimensionless number Reynolds number, and Re = Dvρ / μ,
D is the effective diameter [m] of the
Here, if the diameter of the carbon dioxide bubbles is the maximum, that is, when the effective diameter of the
なお、本実施例において、管の有効径とは、管の断面が円状である場合にはその円の直径に対応し、それ以外の形状である場合には、断面積が等しい円の直径に対応する概念である。 In this embodiment, the effective diameter of the tube corresponds to the diameter of the circle when the cross section of the tube is circular, and the diameter of the circle having the same cross-sectional area in the case of other shapes. It is a concept corresponding to.
一方、本実施例においては、水に注入された二酸化炭素気泡はPlug Flow方式により溶解されるので、気泡溶解流路12の長さは、二酸化炭素気泡を注入された水が気泡溶解流路12を流通する時間(通過時間)が、所定の(所望の)二酸化炭素の溶解濃度を得るために必要な時間以上となる様に定められる。ここで、前記通過時間T[s]は気泡溶解流路12の長さL[m]とそれを流れる水の流速vとの関係として
気泡溶解流路12には、少なくとも1つの絞り部14が設けられており、絞り部14における有効径は絞り部14の設けられていない気泡溶解流路12の有効径よりも小さくなっている。図3は1つの絞り部14を含む気泡溶解流路12の長さ方向、すなわち軸方向の断面図である。
The
図3に示す様な絞り部14を水が通過する際に、その水に注入された二酸化炭素気泡は細粒化される。そのため、二酸化炭素気泡と水との接触面積が増えるので、溶解時間が短縮されることが期待される。発明者の実験によれば、絞り部14のない部分の有効径d12が12mmである気泡溶解流路12に、有効径d14が8mmである絞り部14を5個配置したところ、1.5m以下の気泡溶解流路12であれば、絞り部14の無い場合に5m必要であった気泡溶解流路12と同じ二酸化炭素の溶解濃度を実現することができることがわかった。すなわち、気泡溶解流路12に絞り部14を設けることにより、気泡溶解流路12の長さを短くすることが可能となる。この気泡溶解流路12の長さは、二酸化炭素気泡と水とが流通させられる場合に、生成される炭酸泉に要求される二酸化炭素濃度まで二酸化炭素が溶解することができる時間だけかけて気泡溶解流路12を通過することができるように設計されている。
When water passes through the narrowed
ここで、気泡溶解流路12の有効径d12を12mm、気泡溶解流路12を流通する水の流量Hを8L/minとし、絞り部14の有効径d14の大きさを複数異ならせて、気泡溶解流路12の絞り部のない部分と絞り部14との圧力差を計算すると、図4のような関係が得られる。このように、絞り部14の有効径の大小に応じて圧力差が異なることは極めて小さい。従って、水中の二酸化炭素気泡が細粒化するのは、絞り部14と絞り部のない部分との圧力差ではなく、速度差によってもたらされるものと考えられる。
Here, the effective diameter d 12 of the
気泡溶解流路12の前記絞り部14よりも下流側には、圧力保持部16が設けられている。この圧力保持部16は、例えば小径あるいはスリット状の開口であり、気泡溶解流路12の終端部が大きく開口することにより、気泡溶解流路12の終端部から内部へ大気が入り、管内の圧力が大気圧まで低下してしまうのを防ぐために設けられる。これにより、気泡溶解流路12内の水の圧力が維持される。
A
また、絞り部14(絞り部14が複数設けられる場合はそれら絞り部14のうち、気泡溶解流路12の最も下流側、すなわち圧力保持部16側に設けられる絞り部14。以下、最終絞り部14という。)と炭酸泉が吐出される第1吐出口としてのシャワーヘッド18との距離は極力短くすることが望ましい。具体的には、最終絞り部14によって細粒化された炭酸ガス気泡が余剰となり溶け残った場合であっても、該最終絞り部14からシャワーヘッド18までの流路において溶け残った気泡が部分的に溜まったりすることなく、細粒化されたままシャワーヘッド18から吐出されるような距離とされることが望ましい。このようにすれば、該最終絞り部14からシャワーヘッド18までの流路において溶け残った気泡が溜まり大きな気泡となり、その大きな気泡が一度に押し流されてシャワーヘッド18を通過して、ゴボゴボという音が発生したり、あるいは水の流れが滞ったりするという、使用者に不快な感覚を与えることが防止できる。これは、シャワーヘッド18のように炭酸泉が吐出される孔が小さい場合に特に有効である。
In addition, when a plurality of
この圧力保持部16における小径の開口の大きさは、例えばベルヌーイの定理から近似的に算出される。以下においては、圧力保持部16の有効径の算出方法の一例を説明する。なお、有効径と通過面積とは一対一の関係、すなわち、いずれか一方を決定すれば他方が一意に決定されるので、本明細書においては略同義のものとして説明する。
The size of the small-diameter opening in the
図5は、本実施例の炭酸泉生成装置10が上水道に接続されたときの態様を模式的に説明する図である。水道管82は水道本管80から分岐されている。また、図示しない蛇口などを介して水道管82と炭酸泉生成装置10が接続されている。すなわち、図5の態様においては、水道管82の水圧によって炭酸泉生成装置10に水が供給される。なお、図5には示さないが、水道管82と炭酸泉生成装置10との間に給湯器が設けられて、炭酸泉生成装置10に温水が供給されてもよい。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an aspect when the carbonated
このような態様において、水道管82や図示しない給湯器などの流路の損失は無視できないものである。そのため、絞りと流量との関係を表すベルヌーイの定理を適用する場合であっても、摩擦損失すなわち粘性抵抗を考慮する必要がある。なお、炭酸泉生成装置10の絞り部14については、水の流通方向における厚さが極めて薄いので、損失を無視することができる。一般に摩擦損失を考慮したベルヌーイの定理(拡張ベルヌーイの定理)は、ある点における流体の密度をρ、流速をv[m/s]、圧力をP[Pa]、高さをz[m]とすると、
ところで、一般に前記レイノルズ数Reが数十乃至数百の範囲にあればその流れは層流である一方、1000以上であれば乱流であるとされている。本実施例の炭酸泉生成装置10においては、その流量、配管径などを考慮するとレイノルズ数Reは10000を超えるので、その内部の流れは乱流となる。乱流での摩擦損失(例えば図5の例では、B1、B2)は、実験的に得られた次の式(7)により算出することができる。
(7)式を整理すると、
損失=B・v1.75 (8)
B=f(D,L,ρ,μ)=定数
となり、ここで、(8)式は、
損失≒B・v2
のように近似する。
By the way, generally, if the Reynolds number Re is in the range of several tens to several hundreds, the flow is laminar, while if it is 1000 or more, it is considered to be turbulent. In the carbonated
(7) Organizing the formula,
Loss = B ・ v 1.75 (8)
B = f (D, L, ρ, μ) = constant, where equation (8) is
Loss ≒ B ・ v 2
It approximates as follows.
水道本管80の元圧をP1 [Pa]、水道管82の炭酸泉生成装置10との接続部分付近(図示しない蛇口付近;注水管部40(図1参照))の圧力をP2 [Pa]とし、本管80から前記蛇口付近までの損失係数をB1 とすると、次式(9)の関係が成立する。
以上より、流量H[m3 /s]と損失係数、および圧力との関係は、
P1 ≒P2 +B1 v2 (10)
であり、すなわち
v2 =(P1 −P2 )/B (11)
となる。流速vと流量Hとを換算する管係数kを用いて、流量Hは、
From the above, the relationship between the flow rate H [m 3 / s], the loss factor, and the pressure is
P 1 ≈P 2 + B 1 v 2 (10)
That is, v 2 = (P 1 −P 2 ) / B (11)
It becomes. Using the pipe coefficient k that converts the flow velocity v and the flow rate H, the flow rate H is
続いて、本実施例の炭酸泉生成装置10における水の流れについて着目する。炭酸泉生成装置10の流量換算の損失係数をb2 、圧力保持部16の上流側直前における水圧をP3 とすると、水道本管80と水道管82との関係と同様に、
また、圧力保持部16の前後についてベルヌーイの定理を表す式(6)の左辺どうしは等しいことから、
P2 =P1 −b1 H2 (15)
P3 =P1 −(b1 +b2 )H2 (16)
P 3 = P 1 − (b 1 + b 2 ) H 2 (16)
水道本管80の圧力P1 、または水の流路の摩擦損失、具体的には水道管82の損失係数b1が一般的に家庭などの水道における値から大きく異なる場合には、次の2つの要件を満たす様に、(15)式、(16)式、(19)式などにより、圧力保持部16の有効径d2を設定する必要がある。
・要件A:水道管82の水圧P2 を所定圧以上に維持する。
・要件B:流量Hを所定流量範囲となる様に制御する。
ここで、要件Aにおける所定圧とは、後述する気泡供給弁36および気泡供給停止弁34の制御ポートに供給されることにより、それら気泡供給弁36および気泡供給停止弁34のオンオフを切り換えることができる最低の水圧である。また、要件Bにおける所定流量範囲とは、後述する二酸化炭素生成部20、あるいは気泡注入部30における二酸化炭素気泡の供給能力や、気泡溶解流路12の長さなどに鑑みて、例えば1000ppm以上のように炭酸泉生成装置10に要求される炭酸泉のCO2 濃度を実現するために必要な水量(それ以上増やすと炭酸泉のCO2 濃度が要求値よりも低くなってしまう水量)を流量の上限とし、また、二酸化炭素が水中で略飽和する際の水量を流量の下限としている。このように下限が設けられる理由は、炭酸泉において二酸化炭素が略飽和すると溶け切らなかった二酸化炭素気泡が大きな気泡となって炭酸泉中に存在し、無駄となってしまうためである。
When the pressure P 1 of the water main 80 or the friction loss of the water flow path, specifically, the loss coefficient b1 of the water pipe 82 generally differs greatly from the value in the water supply at home or the like, the following two In order to satisfy the requirements, it is necessary to set the effective diameter d2 of the
Requirement A: The water pressure P 2 of the water pipe 82 is maintained at a predetermined pressure or higher.
Requirement B: The flow rate H is controlled to be within a predetermined flow rate range.
Here, the predetermined pressure in requirement A refers to switching on / off of the
本実施例においては、圧力保持部16は薄板形状をなしており、図7に示す様に、可撓性のホースとしての気泡溶解流路12と第1吐出部としてのシャワーヘッド18とが接続される際に、その薄板形状の圧力保持部16を挟んで接続されることによって設けられる。具体的には図7の例においては、気泡溶解流路12の端部に設けられた接合部材70にもうけられたねじ部とシャワーヘッド18の端部に設けられたねじ部76とが螺合させられて固定される際に、それら気泡溶解流路12の端部とシャワーヘッド18の端部との間に圧力保持部16とその両側に設けられたOリング72、74とが挟み込まれる様になっている。これら圧力保持部16とOリング72、74とは一体化された部材となっていてもよい。
In this embodiment, the
さらに、圧力保持部16としては、複数の異なる有効径の圧力保持部16が用意されており、例えば使用者によって任意の1つを選択して取り付けられる様になっている。ここで、前記複数の異なる有効径の圧力保持部16は、例えば、想定し得る水道本管80の圧力P1 、水道管82の損失係数b1 および炭酸泉生成装置10の損失係数b2 について前述の要件Aおよび要件Bを満たす様に定められ有効径d2 とされている。
Furthermore, as the
本発明の発明者らが調査および実験を行なったところ、上水道や給湯器から供給される水の量(流量H)は、5L/min乃至30L/minの範囲であることが判った。そのため、圧力保持部16の有効径(流通面積)は、この範囲の流量の水が炭酸泉生成装置10の注水管部40に供給された場合において、上記要件Aおよび要件Bを満たす様に定められている。なお、流量Hが5L/minを下回ると、一般的にシャワーヘッド18からシャワー状に水を吐出することが困難となる可能性が高い。
As a result of investigations and experiments by the inventors of the present invention, it was found that the amount of water (flow rate H) supplied from the water supply or water heater is in the range of 5 L / min to 30 L / min. Therefore, the effective diameter (flow area) of the
図8は、ある圧力保持部の有効径の場合における、炭酸生成装置10に供給される水の水量とそれに対応する生成される炭酸泉の水量との関係を説明する図である。図8に示す様に、供給する水量の増加に対して、生成される(吐出される)炭酸泉の量の増加は小さくなっている。これは、上述の様に気泡溶解流路12に絞り部14が設けられ、また圧力保持部16が設けられる結果、気泡溶解流路12を流れる水の流量は制限されるためである。そのため、本実施例の炭酸泉生成装置10においては、炭酸泉生成装置10に前記流量Hの範囲で水が供給される場合であっても、前記流量Hの範囲の上限の水が炭酸泉生成装置10に供給される場合を想定して二酸化炭素気泡が発生させられれば、溶け切らずに剰余となる二酸化炭素気泡の量を少なくすることができる。逆に言えば、想定された水量よりも多くの水が炭酸泉生成装置10に供給される場合であっても、生成される炭酸泉における二酸化炭素濃度の落ち込みは緩やかなものとなる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the amount of water supplied to the carbonic
本実施例の炭酸泉生成装置10においては、気泡溶解流路12は例えばホースなどの可撓性の管として設けられている。これにより、炭酸泉を吐出する第1吐出部18にシャワーヘッドなどが設けられる場合において、後述する二酸化炭素生成部20あるいは気泡注入部30などが収容される筐体と第1吐出部18とを連結する流路としてのホースが気泡溶解流路12とすることができるので、炭酸泉生成装置10の管路の長さを一層短くすることができ、炭酸泉生成装置10をコンパクトにすることができる。
In the carbonated spring production |
また、本実施例の炭酸泉生成装置10には、気泡溶解流路12に水流発電機56が設けられている。この水流発電機56は、気泡溶解流路12に水が流れる場合に、その水によって回転させられるタービンなどによって発電が行なわれるものである。水流発電機56にはLED58が電気的に接続されており、水流発電機56が発電を行なう場合に発光することができる。これにより、気泡溶解流路12に水が流れる場合にLED58が発光するので、後述する生成切換部46によって炭酸泉の生成の有無が切り換え可能とされるような場合に、炭酸泉が生成されていることが視覚によって容易に確認し得る。
Moreover, the carbonated spring production |
二酸化炭素生成部20は、反応室22を含んでいる。反応室22には原料物質としてのタブレット24が投入されて配置される。反応室22には一度に複数のタブレット24が積み重なる様に配置されてもよい。このタブレット24は、例えば水に溶解反応することにより、二酸化炭素を発生する物質を含んでおり、具体的には例えば重曹、ソーダ灰、リンゴ酸、結合剤等などを含有して構成される。反応室22は大気から密閉されており、発生した二酸化炭素が大気中に逃げない様になっている。
The
反応室22へは前述の選択弁48である三方弁から水が流入する一方、反応室22に設けられた出口部26から排出される。このとき、反応室22におけるタブレット24の浸漬水位が所望の値となるように出口部26の位置が設定されている。すなわち、タブレット24の浸漬水位を所望の値とすることで、タブレット24と水との反応速度、すなわち二酸化炭素の生成速度を、炭酸泉生成装置10において生成しようとする炭酸泉の濃度に応じたものとなるようにしている。
Water flows into the
このようにしてタブレット24が所定の水位まで浸漬されるので、所望の速度で水とタブレット24とが反応し、二酸化炭素が発生する。発生した二酸化炭素は気泡として水中に混入した状態で、出口部26から排出される。
In this way, since the
気泡注入部30は、その気泡注入部30に接続された炭酸ガスボンベ38から供給される二酸化炭素を炭酸泉生成装置10内を流れる水に気泡として注入する。この気泡注入部30は二酸化炭素の注入量を制御するための流量制御弁32、気泡供給停止弁34、気泡供給弁36などを有して構成されている。炭酸ガスボンベ38から供給された二酸化炭素は、流量制御弁32、気泡供給停止弁34、気泡供給弁36を介して流れる様に配管が設けられており、さらに、気泡供給弁36の先においては、水の流れる配管であって気泡溶解流路12よりも上流側における接続部37において接続されている。この第2供給部44の接続部37が二酸化炭素気泡の注入口に相当し、この接続部37において水中に二酸化炭素気泡が注入される。
The
このうち、流量制御弁32は炭酸ガスボンベ38から供給される二酸化炭素の流量や圧力を調整するためのもので、その圧力は炭酸泉生成装置10によって得ようとする炭酸泉の濃度や水量、気泡溶解流路12の長さなどを考慮して設定される。
Among these, the flow
気泡供給停止弁34は、流量制御弁32によって圧力が調整された二酸化炭素の供給の有無を制御するためのいわゆるオンオフ弁である。この気泡供給停止弁34の制御ポートには、第1供給部42に接続された第1接続部33の水圧が供給されるようになっている。気泡供給停止弁34はノーマルオープン型の弁であって、制御ポートに所定の圧力が供給された場合に弁が閉じる一方、制御ポートに圧力が供給されない場合である通常時は弁が開くようになっている。すなわち、選択部48が第1供給部42側に水を流す様にされ、第1供給部42に水圧が供給された場合には、気泡供給停止弁34が閉じ、気泡注入部30からの気泡の注入は行なわれないことになる。一方、選択部48が第2供給部44側に水を流すようにされる場合は、第1接続部33、すなわち気泡供給停止弁34の制御ポートに水圧がかからないので、気泡供給停止弁34が開き、流量制御弁32からの二酸化炭素を気泡供給弁36へ通過させる。このようにすれば、第1供給部42に水が流れる場合には、前述の二酸化炭素発生部20による二酸化炭素の発生が行なわれるので、気泡注入部30による二酸化炭素気泡の注入を重複して行なうことを自動的に防止することができる。
The bubble
気泡供給弁36は、気泡供給停止弁34を通過した二酸化炭素の供給の有無を制御するためのいわゆるオンオフ弁である。この気泡供給弁36の制御ポートには、生成切換部46と第1吐出部18との間を流れる水の水圧が供給されるようになっている。気泡供給弁36はノーマルクローズ型の弁であって、制御ポートに所定の圧力が供給された場合に弁を開く一方、制御ポートに圧力が供給されない場合である通常時は弁が閉じるようになっている。具体的には、生成切換部46が第1吐出部18への通水を行なう様にされた場合、すなわち、炭酸泉の生成を行なうように設定された場合には、気泡供給弁36が開き、気泡注入部30からの気泡の注入が行なわれることになる。一方、生成切換部46が第2吐出部50への通水を行なう様にされる場合、すなわち、炭酸泉の生成を行なわないようにされる場合には、第2接続部35における水圧から気泡制御弁36へ供給される水圧がないので、気泡供給弁36が閉じ、二酸化炭素が注入口37へ供給されるのを停止する。このようにすれば、生成切換部46から気泡溶解流路12から第1吐出部18へに水が供給される場合にのみ、気泡注入部30による二酸化炭素気泡の注入が行なわれるので、炭酸泉の生成を行なう必要がない場合に二酸化炭素を消費することが防止される。なお、気泡供給弁36と接続部37との間には、逆止弁52が設けられており、水が気泡供給弁36に侵入することを防止している。
The
このように、本実施例の炭酸泉生成装置10の気泡注入部30においては、前記気泡供給停止弁34と気泡供給弁36とが直列に設けられているので、選択部48によって第2供給部44に通水され、かつ、生成切換部46によって第1吐出部18に通水される場合にのみ炭酸ガスボンベ38から供給される二酸化炭素の気泡を水中に注入することができる。すなわち、選択部48を第1供給部42側に連通させ、生成切換部46を第1吐出部18側に連通させた場合には二酸化炭素生成部20によって生成された二酸化炭素を利用した炭酸泉の生成が行なわれる。選択部48を第2供給部44側に連通させ、生成切換部46を第1吐出部18側に連通させた場合には気泡注入部30によって炭酸ガスボンベ38から供給される二酸化炭素を利用した炭酸泉の生成が行なわれる。さらに選択部48を第2供給部44側に連通させた場合であっても、生成切換部46を第2吐出部50側に連通させた場合には炭酸ガスボンベ38からの二酸化炭素の供給が停止される。
Thus, in the
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、二酸化炭素気泡が混合された水が流れる気泡溶解流路12を有し、その二酸化炭素気泡が水に溶解することによって炭酸泉を生成するものであって、気泡溶解流路12は、二酸化炭素気泡を分断する少なくとも1個の絞り部14と、気泡溶解流路12の出力側端において気泡溶解流路12内の水圧に保持する圧力保持部16とを有し、気泡溶解流路12の有効径は、気泡溶解流路12を流れる水の流速vにおける気泡の粘性抵抗Rが、二酸化炭素気泡が該有効径である最大径Dとなる場合の二酸化炭素気泡の浮力F以上となるように定められ、気泡溶解流路12の長さは、気泡溶解流路12に流通させられた二酸化炭素気泡が混合された水において、二酸化炭素の濃度が所定濃度まで達するための溶解時間が確保されるように定められ、絞り部14は、気泡溶解流路12よりも有効径が小さくされており、圧力保持部16は、炭酸泉生成装置10内部の水圧を二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持するための通過面積を有している。このようにすれば、絞り部14によって水中の二酸化炭素気泡が分断されるので二酸化炭素気泡と水との接触面積が増えるとともに、気泡溶解流路12の有効径により気泡が滞留することなく流れるので、二酸化炭素気泡と水との接触時間を長くすることができる。また圧力保持部16により、炭酸泉生成装置10内部の水圧が二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持されるので、ポンプ等を設けるにより水圧を高めることなく二酸化炭素の水への溶解が促進される。さらに気泡溶解流路12により、二酸化炭素気泡が混合された水は、二酸化炭素の濃度が所定濃度まで達するための溶解時間以上該気泡溶解流路に流通させられるので、所定濃度の炭酸泉が得られる。このように、一般的な上水道(例えば、配水管から給水管に分岐する箇所での配水管の最小動水圧が150kPaを下らないように設計されたもの(水道施設の技術的水準を定める省令7条8項参照))に接続されるような場合に、二酸化炭素を水に溶かすためにポンプ等により水圧を高めることを要すことなく、シャワーヘッド18から吐出される炭酸泉の圧力および水量(例えば、水量8〜15L/min、水圧0.07MPa(各自治体の給水工事施行基準など参照))を確保できる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、圧力保持部16の通過面積は、炭酸泉生成装置10に供給される水の流量が5L/min乃至30L/minの範囲である場合において、炭酸泉生成装置10内部の水圧を二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持するように設定されているので、一般的に水道あるいは給湯装置によって供給される水量である5L/min乃至30L/minの範囲で水が供給される場合において、ポンプ等により水圧を高めることなく炭酸泉を生成することができる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、最終絞り部14によって分断された二酸化炭素気泡が、炭酸泉の吐出部としてのシャワーヘッド18までの炭酸泉の流れを妨げるほど結合して大きくなることがないように、前記絞り部と前記炭酸泉の吐出部との距離が定められているので、最終絞り部14によって細粒化された二酸化炭素気泡が溶け残った場合であっても、最終絞り部14からシャワーヘッド18までの炭酸泉の流路において、溶け残った気泡が分断され細粒化されたまま吐出部から吐出され、最終絞り部14からシャワーヘッド18までの炭酸泉の流路において溶け残った気泡が溜まって大きな気泡となり、その大きな気泡が一度に押し流されて吐出部を通過してゴボゴボという音が発生したり、あるいは水の流れが滞ったりするという、使用者に不快な感覚を与えることが防止できる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、気泡溶解流路12の長さは、気泡溶解流路12に流通させられた二酸化炭素気泡が混合された水において、二酸化炭素の濃度が略飽和濃度まで達するための溶解時間が確保されるように定められているので、ポンプ等により水圧を高めることなく二酸化炭素の濃度が略飽和濃度である炭酸泉を生成することができる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、圧力保持部16の通過面積は変更可能とされているので、炭酸泉生成装置10に供給される水の水量Hが異なる場合においても、圧力保持部16の通過面積を変更することにより適切な通過面積を設定でき、ポンプ等により水圧を高めることなく炭酸泉を生成することができる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、圧力保持部16は、気泡溶解流路12の有効径d1よりも小さい有効径d2を有するものであって、有効径の異なる複数の圧力保持部から選択的に取付可能とされている。このため、炭酸泉生成装置10に流入する水の水圧P2や流量Hが異なる場合であっても、気泡溶解流路12内の水圧P3が大気圧まで下がってしまうことが防止される。同時に、気泡供給弁36、気泡供給停止弁34を作動させるための水圧を確保することができるので、これら気泡供給弁36、気泡供給停止弁34によって気泡注入部30の作動を好適に制御し得る。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、気泡溶解流路12は、可撓性の管であるので、ホースなどの可撓性の管に気泡溶解流路12を設けることができる。そのため、気泡溶解流路に加えて単なる配水のためにホースが設けられる場合に比べて、配管の長さを全体として短くすることができる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、水と反応することにより二酸化炭素を発生する原料物質であるタブレット24と水とを反応させて二酸化炭素を発生させる二酸化炭素生成部20と、予め生成された炭酸ガスボンベ38中の二酸化炭素を水中に気泡として注入する気泡注入部30とを有しており、二酸化炭素気泡は、二酸化炭素生成部20と気泡注入部30とのいずれか一方が選択的に実行されることによって生成されたものである。このようにすれば、二酸化炭素気泡の発生源を二酸化炭素生成部20と気泡注入部30とのいずれかから選択することが可能になる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、気泡溶解流路12に水を供給するか否かを選択的に実行する炭酸泉生成切換部46を含み、気泡注入部30は、炭酸泉生成切換部46により気泡溶解流路12に水が供給された場合にのみ二酸化炭素の注入を可能とする気泡供給弁36を有するので、炭酸泉を生成しない場合において気泡注入部30からの二酸化炭素の注入を容易に停止することができる。
According to the carbonated
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、二酸化炭素生成部20に水を供給する第1供給部42と、気泡注入部30に水を供給する第2供給部44と、第1供給部42と第2供給部44とのいずれか一方に選択的に水を供給する選択部48とを含み、気泡注入部30は、選択部48により第1供給部42に水が供給された場合には二酸化炭素の注入を停止する気泡供給停止弁34を有するので、選択部48により気泡注入部30を用いるように選択された場合にのみ気泡注入部30からの二酸化炭素の注入が行なわれる様に制御することが容易になる。
According to the carbonated
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。 Subsequently, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions common to the embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図9乃至図11は、本実施例の炭酸泉生成装置10における二酸化炭素生成部のその他の実施態様を説明する図である。
FIGS. 9-11 is a figure explaining the other embodiment of the carbon dioxide production | generation part in the carbonated spring production |
図9の二酸化炭素生成部120は、前述の実施例1の二酸化炭素生成部20に対応するものであり、その出口部126が前述の実施例の二酸化炭素生成部20の出口部26にくらべて上方に設けられている点で異なる。このようにすれば反応室22においてより高い高さまで水位が上昇するので、より多くのタブレット24が水に浸漬し、二酸化炭素の発生量を増やすことができる。また、図9に示す様に、タブレット24を縦方向に積み重ねて配置することにより、複数のタブレット24を同時に浸漬させることも可能となる。
The carbon
図10の二酸化炭素生成部130は、前述の実施例1の二酸化炭素生成部20に対応するものであり、反応室22と水の流れにおいて並列となるようにバイパス流路134が設けられている。このようにすれば、選択部48によって第1供給部42に流通させられる水の一部はそのバイパス流路134を通過するので、反応室22を通過することがない。そのため、反応室22を通過する水の水量はバイパス流路134がない場合にくらべて減少する。タブレット24の水への浸漬量は小さくなり、二酸化炭素の発生量を減少させることができる。
10 corresponds to the
図11の二酸化炭素生成部140は、前述の実施例1の二酸化炭素生成部20に対応するものであり、図10の二酸化炭素生成部130と同様に、反応室22と水の流れにおいて並列となるようにバイパス流路134が設けられている点で共通する。さらに図11の二酸化炭素生成部140においては、反応室22へ水を供給する流路において、その流路の水の流量を制御するための流量制御弁146が設けられている。この流量制御弁146を制御することにより、図10の二酸化炭素生成部130の例に比べてさらに反応室22に流れ込む水の量を減少させることができるので、発生する二酸化炭素の量を減少させるように制御できる。なお、図11の例においては流量制御弁146はバイパス流路134との分岐の下流側に設けられているが、このような態様に限られず、バイパス流路134が分岐する位置よりも上流側に設けられてもよい。
A carbon
本実施例の炭酸泉生成装置10によれば、原料物質は所定形状の固形物であるタブレット24として用いられ、二酸化炭素生成部20は、大気に対して密閉され、タブレット24と水とが反応させられる反応室22を含み、反応室22に供給される水量を調節可能とするとともに、反応室22におけるタブレット24の浸漬水位を調節可能とすることにより、タブレット24の反応時間が制御可能とされているので、二酸化炭素生成部20における二酸化炭素の生成量を好適に制御することができる。
According to the carbonated
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例においては、二酸化炭素気泡を水中に注入するための二酸化炭素生成部20および気泡注入部30の両方が設けられたが、必ずしも両方が必要ではなく、いずれか一方と前述の気泡溶解流路12を備えていれば、ポンプなどによる加圧を要せずに炭酸泉の生成を行なうことができるとともに、炭酸泉発生装置10の小型化できるという本発明の効果を発揮し得る。
For example, in the above-described embodiment, both the carbon
前述の実施例においては、気泡溶解流路12は可撓性の管に設けられるとされたが、これに限定されない。一定の形状を有する配管に気泡溶解流路12が設けられても差し支えない。この場合、気泡溶解流路12は炭酸泉生成装置10の筐体内に設けられてもよい。また、その一定の形状を有する配管に気泡溶解流路12が設けられる場合は可撓性の管は必須の要件ではない。さらに、第1吐出部18にはシャワーヘッドが設けられる例が示されたが、これに限定されるものではなく、シャワーヘッドは必須の要件ではない。
In the above-described embodiment, the
前述の実施例においては、気泡溶解流路12において絞り部14は複数設けられたがこれに限定されない。気泡溶解流路12において絞り部14が少なくとも1つ設けられれば本願の効果を生じ得る。
In the above-described embodiment, a plurality of the
前述の実施例においては、圧力保持部16の形状は円状、スリット状の開口の例が示されたが、このような形状に限られない。気泡溶解流路12に大気が入り込まない条件を満たす限り形状は限定されない。
In the above-described embodiment, the shape of the
また前述の実施例においては、生成切換部46から第1吐出部18までの流路において水流発電機56、LED58が設けられたが、これらは必須の要件では無く、設けられない場合であっても本発明の効果は得られる。
In the above-described embodiment, the water
また前述の実施例においては、出口部26は、図1、図7などに示す様に所定の高さに設けられていたが、これに限定されない。例えば、複数の高さに設けられた出口部のうちいずれか1つが選択的に開口されるなどの方法によりその高さが変更可能とされてもよい。
In the above-described embodiment, the
また前述の実施例においては、注入部37は選択部48と生成切換部46との間の配管に設けられたが、これに限定されない。第2供給部44から気泡溶解流路12の手前までであれば同様の効果を生ずる。
Moreover, in the above-mentioned Example, although the injection | pouring
また、前述の実施例においては、圧力保持部16は、気泡溶解流路12の端部とシャワーヘッド18との間にOリング72、74により挟み込まれて取り付けられたが、これに限られず、炭酸泉の水漏れ、あるいは外部からの空気の流入を防止するものであればOリングに限定されない。
Further, in the above-described embodiment, the
また、前述の実施例においては、圧力保持部16は、有効径の異なる複数の圧力保持部16のうちから選択された1つが取り付けられることにより、その通過面積が変更可能とされたが、このような態様に限定されない。具体的には例えば、圧力保持部として、その通過面積すなわち有効径が連続的に変更可能なバルブが圧力保持部として設けられてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、前述の実施例においては、炭酸泉生成装置10に流入する水量Hのもとで前記要件AおよびBを満たす様に圧力保持部16の有効径(通過面積)が変更されたが、このような態様に限られない。例えば、圧力保持部16の有効径に替えて、あるいはそれに加えて、二酸化炭素生成部20、あるいは気泡注入部30によって発生させられる二酸化炭素気泡の量を、前記要件AおよびBを満たす様に設定してもよい。このようにすれば、前述の実施例と同様に、上記流量の水に対して、溶け切らず無駄になってしまう二酸化炭素気泡を可及的少なくすることができる一方、炭酸泉生成装置10に要求される二酸化炭素濃度を満たす炭酸性を得ることができる。
Moreover, in the above-mentioned Example, although the effective diameter (passage area) of the
なお、前述の実施例においては水温についての言及は行なわなかったものの、生成する炭酸泉の温度、あるいは炭酸泉生成装置10に供給される水の温度を考慮して炭酸泉生成装置10の設計、具体的には気泡溶解流路12の長さや、二酸化炭素生成部20、気泡注入部30による二酸化炭素の注入量などが変更されてもよい。すなわち、二酸化炭素気泡は水温が高いほど溶けにくくなることから、水温が高いほど気泡溶解流路12の長さを長くしたり、あるいは二酸化炭素生成部20、気泡注入部30によって発生される二酸化炭素の量を減らしたりすることが可能である。このようにすれば、水温が高い場合であっても炭酸泉における二酸化炭素濃度を確保することができたり、あるいは、溶け切れず無駄となる二酸化炭素を減らすことができる。
Although no mention was made of the water temperature in the above-described embodiment, the design of the carbonated
前述の実施例においては、炭酸泉生成装置10に要求される炭酸泉の二酸化炭素濃度が1000ppmである場合の例について説明したが、これに限定されるものではない。一般に浴用に用いられる炭酸泉は高濃度のものであるほど好ましいので、二酸化炭素濃度が略飽和する濃度の炭酸泉を生成する様にすることもできる。ここで、略飽和する濃度(略飽和濃度)とは、飽和濃度にほぼ達しているとみなすことのできる濃度をいうものであり、例えば飽和濃度の95%程度以上のように定められるものであって、飽和濃度を含む概念であってもよい。これは、飽和濃度付近では溶解速度が著しく低下するため、それ以上濃度を高めることはそれまでよりも相当な時間を要する一方、前記飽和濃度に略達しているとみなすことのできる濃度であれば、飽和濃度である場合に準じる効果が得られるので、これらを考慮して設定される濃度である。この場合、前述の様に炭酸泉生成装置10に供給される水の水温によって二酸化炭素の溶解量が異なるので、これを考慮して炭酸泉生成装置10の設計を行なうことができる。
In the above-described embodiment, the example in which the carbon dioxide concentration of the carbonated spring required for the carbonated
10:炭酸泉生成装置
12:気泡溶解流路
14:絞り部
16:圧力保持部
20、120、130、140:二酸化炭素生成部
22:反応室
24:タブレット
26:出口部
30:気泡注入部
34:気泡供給停止弁
36:気泡供給弁
37:注入口
40:注水管部
42:第1供給部
44:第2供給部
46:炭酸泉生成切換部
48:選択部
10: Carbonate spring production device 12: Bubble dissolution channel 14: Restriction part 16:
Claims (10)
水と反応することにより二酸化炭素を発生する原料物質と水とを反応させて二酸化炭素を発生させる二酸化炭素生成部と、予め生成された二酸化炭素を水中に気泡として注入する気泡注入部との少なくとも一方と、
二酸化炭素気泡が混合された水が流れる気泡溶解流路と、
前記二酸化炭素生成部もしくは気泡注入部と該気泡溶解流路とを接続する接続管路と、を有し、該二酸化炭素気泡が該水に溶解することによって炭酸泉を生成する炭酸泉生成装置であって、
該気泡溶解流路は、前記二酸化炭素気泡を分断する少なくとも1個の絞り部と、該絞り部よりも該気泡溶解流路の下流側に設けられ、前記気泡溶解流路内の水圧を保持する圧力保持部とを有し、
該気泡溶解流路の有効径は、該気泡溶解流路を流れる前記水の流速における気泡の粘性抵抗が、前記二酸化炭素気泡が該有効径である最大径となる場合の前記二酸化炭素気泡の浮力以上となるように予め得られた関係、及び、前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量に基づいて定められ、
該気泡溶解流路の長さとその気泡溶解流路における前記絞り部の有効径及び数は、該気泡溶解流路に流通させられた前記二酸化炭素気泡が混合された水において、二酸化炭素の濃度が所定濃度まで達するための溶解時間が確保されるように、前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量及び前記気泡溶解流路の有効径に基づいて定められ、
前記絞り部は、前記気泡溶解流路よりも有効径が小さくされており、
前記圧力保持部は、該炭酸泉生成装置内部の水圧を前記二酸化炭素気泡の溶解を促すことのできる圧力に維持するための通過面積を有するように定められ、
前記炭酸泉生成装置に供給される水の流量は5L/min乃至30L/minであること、
を特徴とする炭酸泉生成装置。 A water injection section where water is injected from the outside;
At least a carbon dioxide generating unit that reacts water with a raw material that generates carbon dioxide by reacting with water to generate carbon dioxide, and a bubble injection unit that injects pregenerated carbon dioxide as bubbles into water On the other hand,
A bubble dissolution channel through which water mixed with carbon dioxide bubbles flows;
A carbonated spring generating device that has a connection pipe line connecting the carbon dioxide generating part or the bubble injecting part and the bubble dissolving flow path, and generates a carbonated spring by dissolving the carbon dioxide bubbles in the water. ,
The bubble dissolution channel is provided at least one throttle part for dividing the carbon dioxide bubbles and downstream of the bubble dissolution channel with respect to the throttle part, and maintains the water pressure in the bubble dissolution channel. A pressure holding part,
The effective diameter of the bubble dissolving channel is the buoyancy of the carbon dioxide bubble when the viscosity resistance of the bubble at the flow velocity of the water flowing through the bubble dissolving channel is the maximum diameter of the carbon dioxide bubble. It is determined based on the relationship obtained in advance as described above, and the flow rate of water supplied to the carbonated spring production device,
The length of the bubble dissolution channel and the effective diameter and number of the constrictions in the bubble dissolution channel are determined by the concentration of carbon dioxide in the water mixed with the carbon dioxide bubbles circulated through the bubble dissolution channel. There is determined based on the dissolution so that the time is ensured, the effective diameter of the flow rate and the bubble dissolution passage of the water supplied to the carbonated spring producing apparatus to reach to a predetermined concentration,
The narrowed portion has an effective diameter smaller than that of the bubble dissolution channel,
The pressure holding unit is determined to have a passage area for maintaining the water pressure inside the carbonated spring generating apparatus at a pressure that can promote the dissolution of the carbon dioxide bubbles,
The flow rate of water supplied to the carbonated spring generator is 5 L / min to 30 L / min,
A carbonated spring generator.
を特徴とする請求項1に記載の炭酸泉生成装置。 The distance between the throttle part and the carbonated spring discharge part is determined so that the carbon dioxide bubbles divided by the throttle part do not become so large that they interfere with the flow of carbonated spring to the carbonated spring discharge part. The carbonated spring generating device according to claim 1, wherein
を特徴とする請求項1または2に記載の炭酸泉生成装置。 The length of the bubble dissolution channel is such that the dissolution time for the carbon dioxide concentration to reach a substantially saturated concentration is ensured in the water mixed with the carbon dioxide bubbles circulated through the bubble dissolution channel. What is stipulated in
The carbonated spring production | generation apparatus of Claim 1 or 2 characterized by these.
を特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の炭酸泉生成装置。 The bubble dissolution channel is a flexible tube and is provided outside the housing, and the carbon dioxide generation unit or the bubble injection unit and the connection conduit are provided inside the housing. It is not Rukoto,
The carbonated spring production | generation apparatus of any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by these.
前記二酸化炭素気泡は、該二酸化炭素生成部と該気泡注入部とのいずれか一方が選択的に実行されることによって生成されたものであること、
を特徴とする請求項1乃至6のいずれか1に記載の炭酸泉生成装置。 The carbon dioxide generating unit and the bubble injection unit,
The carbon dioxide bubbles are generated by selectively executing one of the carbon dioxide generating unit and the bubble injecting unit,
The carbonated spring production | generation apparatus of any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by these.
前記二酸化炭素生成部は、大気に対して密閉され、前記原料物質と水とが反応させられる反応室を含み、
前記反応室に供給される水量を調節可能とするとともに、該反応室における前記原料物質の浸漬水位を調節可能とすることにより、前記原料物質の反応時間を制御可能としたこと
を特徴とする請求項7に記載の炭酸泉生成装置。 The raw material is a solid having a predetermined shape,
The carbon dioxide generating unit is sealed against the atmosphere and includes a reaction chamber in which the raw material and water are reacted.
The amount of water supplied to the reaction chamber can be adjusted, and the immersion water level of the raw material in the reaction chamber can be adjusted to control the reaction time of the raw material. The carbonated spring production | generation apparatus of claim | item 7.
前記気泡注入部は、該炭酸泉生成切換部により前記気泡溶解流路に水が供給された場合にのみ前記二酸化炭素の注入を可能とする気泡供給弁を有すること、
を特徴とする請求項7または8に記載の炭酸泉生成装置。 A carbonated spring generation switching unit that selectively executes whether or not to supply water to the bubble dissolution channel,
The bubble injection unit has a bubble supply valve that enables injection of the carbon dioxide only when water is supplied to the bubble dissolution channel by the carbonated spring generation switching unit,
The carbonated spring production | generation apparatus of Claim 7 or 8 characterized by these.
前記気泡注入部は、該選択部により前記第1供給部に水が供給された場合には前記二酸化炭素の注入を停止する気泡供給停止弁を有すること、
を特徴とする請求項7乃至9のいずれか1に記載の炭酸泉生成装置。 Selected as one of a first supply unit that supplies the water to the carbon dioxide generation unit, a second supply unit that supplies the water to the bubble injection unit, and the first supply unit and the second supply unit And a selection unit for supplying the water.
The bubble injection unit has a bubble supply stop valve that stops injection of the carbon dioxide when water is supplied to the first supply unit by the selection unit;
The carbonated spring production | generation apparatus of any one of Claims 7 thru | or 9 characterized by these.
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