JP7148282B2 - 空気供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を利用する空気供給装置に関する。

特許文献１は、要介護者の身体洗浄用泡供給装置を提案しており、同装置では、泡の発泡倍率を最適に設定し、均質の泡を生成することにより、入浴者にとって、「擦りすぎる、洗いすぎる」ことに伴う弊害を軽減しながら、「洗った」という満足感が得られ、また、介護従事者にとって、身体の負担を軽減できる、滞留性（付着性）がよく、泡の質感も優れ、かつ素早く泡を塗布することができる。

特許第６２６２９６３号公報

ところで、このような身体洗浄用泡供給装置を用いて泡を生成するためには、水と、界面活性剤を代表とした薬剤（ソープ含む）と、空気とを混合させる必要がある。そして、空気を混合させるためには、これまで、アスピレータ、コンプレッサ、又は加圧ボンベのいずれかを用いている。
洗浄に適した泡（発泡倍率８倍以上）を生成するには、大量の空気（水に対して８倍以上）を必要とするが、アスピレータでは、発泡倍率が２倍から３倍までの空気量しか取り込むことができず、洗浄に適した泡質にはならない。
また、コンプレッサでは、必要に応じた圧縮空気を供給できるが、コンプレッサの駆動に電気を必要とするため、水濡れを防ぐために、浴室内に設置する場合には防水処理を施す必要があり、又は身体洗浄用泡供給装置から離して設置する必要がある。なお、後者の場合には、身体洗浄用泡供給装置とは別に、水に濡れる恐れがない場所にコンプレッサを設置し、ガスチューブでコンプレッサと身体洗浄用泡供給装置とを接続する必要がある。
加圧ボンベでは、必要に応じた圧縮空気を供給でき、電気を用いないため、身体洗浄用泡供給装置と一体化でき、身体洗浄用泡供給装置から離れた場所に設置して長いガスチューブを用いて接続する必要もない。しかし、加圧ボンベ内の加圧ガスがなくなると、ボンベ交換又はガス充填の必要があり、ボンベ交換やガス充填の手間やコストがかかる。ボンベ交換やガス充填の回数を少なくするには、容量の大きな加圧ボンベを用いなければならず、身体洗浄用泡供給装置が大きく嵩張るという問題がある。
ところで、身体洗浄用泡供給装置では、泡の生成のために水が必ず必要であり、一般に利用できる水道水では、０．１５ＭＰａ以上と定められている。

そこで本発明は、このような水道圧等の有圧水を用いて圧縮空気を生成することができる空気供給装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の空気供給装置２０は、空気圧縮用タンク２１と、前記空気圧縮用タンク２１の上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管２２と、前記空気圧縮用タンク２１に大気空気を導入する空気導入配管２３と、前記空気圧縮用タンク２１に、水道配管１０又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管２４と、前記空気圧縮用タンク２１から水を排出する排水配管２５と、前記空気圧縮用タンク２１から前記空気導入配管２３への前記圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁２６と、前記給水配管２４からの前記有圧水の導入を制御する給水制御弁２８と、前記排水配管からの前記水の排出を制御する排水制御弁２８とを備え、前記空気導入配管２３から前記空気圧縮用タンク２１に導入された前記大気空気を前記有圧水によって圧縮し、前記圧縮空気を前記空気供給配管２２から取り出すものであって、前記給水制御弁２８と前記排水制御弁２８として、前記給水配管２４と、前記排水配管２５と、前記空気圧縮用タンク２１に繋がる給排水配管２９とを接続した三方弁２８を用い、前記三方弁２８の切り替えによって前記給水配管２４と前記排水配管２５とを択一的に前記給排水配管２９に連通させ、前記三方弁２８が、前記給排水配管２９への連通を前記給水配管２４と前記排水配管２５とに切り替える弁体３１と、前記弁体３１を切り替える切替操作部３２と、前記切替操作部３２によって前記弁体３１を切り替えることで付勢力が発生する弾性部材３３と、前記切替操作部３２による切り替えによって前記給排水配管２９と前記排水配管２５とが連通する位置で前記弁体３１を規制するロック機構３４と、前記空気圧縮用タンク２１内の水位低下によって前記ロック機構３４を解除するロックオフ機構３５とを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明の空気供給装置２０は、空気圧縮用タンク２１と、前記空気圧縮用タンク２１の上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管２２と、前記空気圧縮用タンク２１に大気空気を導入する空気導入配管２３と、前記空気圧縮用タンク２１に、水道配管１０又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管２４と、前記空気圧縮用タンク２１から水を排出する排水配管２５と、前記空気圧縮用タンク２１から前記空気導入配管２３への前記圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁２６と、前記給水配管２４からの前記有圧水の導入を制御する給水制御弁２８と、前記排水配管からの前記水の排出を制御する排水制御弁２８とを備え、前記空気導入配管２３から前記空気圧縮用タンク２１に導入された前記大気空気を前記有圧水によって圧縮し、前記圧縮空気を前記空気供給配管２２から取り出すものであって、前記給水制御弁２８と前記排水制御弁２８として、前記給水配管２４と、前記排水配管２５と、前記空気圧縮用タンク２１に繋がる給排水配管２９とを接続した三方弁２８を用い、前記三方弁２８の切り替えによって前記給水配管２４と前記排水配管２５とを択一的に前記給排水配管２９に連通させ、前記三方弁２８が、前記給排水配管２９への連通を前記給水配管２４と前記排水配管２５とに切り替える弁体４１と、前記給排水配管２９と前記排水配管２５とが連通する方向に水圧を前記弁体４１に付与する排水用加圧口４２と、前記給排水配管２９と前記給水配管２４とが連通する方向に水圧を前記弁体４１に付与する給水用加圧口４３と、制御用圧で動作し、前記排水用加圧口４２及び前記給水用加圧口４３に加圧又は排圧するパイロット式ポート弁４４とを備え、前記給水用加圧口４３に至る経路には絞り４３ａを有することを特徴とする。
請求項３記載の本発明の空気供給装置２０は、空気圧縮用タンク２１と、前記空気圧縮用タンク２１の上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管２２と、前記空気圧縮用タンク２１に大気空気を導入する空気導入配管２３と、前記空気圧縮用タンク２１に、水道配管１０又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管２４と、前記空気圧縮用タンク２１から水を排出する排水配管２５と、前記空気圧縮用タンク２１から前記空気導入配管２３への前記圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁２６と、前記給水配管２４からの前記有圧水の導入を制御する給水制御弁２８と、前記排水配管からの前記水の排出を制御する排水制御弁２８とを備え、前記空気導入配管２３から前記空気圧縮用タンク２１に導入された前記大気空気を前記有圧水によって圧縮し、前記圧縮空気を前記空気供給配管２２から取り出すものであって、前記給水制御弁２８と前記排水制御弁２８として、前記給水配管２４と、前記排水配管２５と、前記空気圧縮用タンク２１に繋がる給排水配管２９とを接続した三方弁２８を用い、前記三方弁２８の切り替えによって前記給水配管２４と前記排水配管２５とを択一的に前記給排水配管２９に連通させ、前記三方弁２８が、前記給排水配管２９への連通を前記給水配管２４と前記排水配管２５とに切り替える弁体５１と、前記弁体５１を前記給排水配管２９と前記排水配管２５とが連通する位置に切り替える切替操作部５２と、水圧を前記弁体５１に付与して前記弁体５１を前記給排水配管２９と前記給水配管２４とが連通する位置に切り替える圧力室５３と、前記圧力室５３の水圧を低下させる排水経路５４と、前記圧力室５３と前記排水経路５４とを閉塞するリリーフ弁５５とを有し、前記切替操作部５２によって前記リリーフ弁５５を開放することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気供給装置２０において、前記空気圧縮用タンク２１内の前記圧縮空気を前記空気供給配管２２から取り出した後に、前記空気圧縮用タンク２１内の前記水を、前記給排水制御弁２８を操作することによって前記排水配管２５から排出することを特徴とする。

本発明によれば、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を利用して空気圧縮用タンク内の空気を圧縮し、圧縮空気を取り出して利用することができる。

本発明の実施例１による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図 本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図 本発明の実施例２による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図 本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図 本発明の実施例３による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図 本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図 本発明の実施例４による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図 本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図

本発明の第１の実施の形態による本発明の空気供給装置は、空気圧縮用タンクと、空気圧縮用タンクの上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管と、空気圧縮用タンクに大気空気を導入する空気導入配管と、空気圧縮用タンクに、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管と、空気圧縮用タンクから水を排出する排水配管と、空気圧縮用タンクから空気導入配管への圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁と、給水配管からの有圧水の導入を制御する給水制御弁と、排水配管からの水の排出を制御する排水制御弁とを備え、空気導入配管から空気圧縮用タンクに導入された大気空気を有圧水によって圧縮し、圧縮空気を空気供給配管から取り出すものである。本実施の形態によれば、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を利用して空気圧縮用タンク内の空気を圧縮し、圧縮空気を取り出して利用することができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による空気供給装置において、空気圧縮用タンク内の圧縮空気を空気供給配管から取り出した後に、空気圧縮用タンク内の水を、給排水制御弁を操作することによって排水配管から排出するものである。本実施の形態によれば、空気圧縮用タンク内の水を排出することで、再び空気圧縮用タンク内に大気空気を導入して圧縮空気を生成することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による空気供給装置において、給水制御弁と排水制御弁として、給水配管と、排水配管と、空気圧縮用タンクに繋がる給排水配管とを接続した三方弁を用い、三方弁の切り替えによって給水配管と排水配管とを択一的に給排水配管に連通させるものである。本実施の形態によれば、三方弁によって給水配管からの有圧水の導入と排水配管からの水の排出を行うことができる。

本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態による空気供給装置において、三方弁が、給排水配管への連通を給水配管と排水配管とに切り替える弁体と、弁体を切り替える切替操作部と、切替操作部によって弁体を切り替えることで付勢力が発生する弾性部材と、切替操作部による切り替えによって給排水配管と排水配管とが連通する位置で弁体を規制するロック機構と、空気圧縮用タンク内の水位低下によってロック機構を解除するロックオフ機構とを備えたものである。本実施の形態によれば、切替操作部を操作することで、給水配管からの有圧水の導入と排水配管からの水の排出を行うことができる。

本発明の第５の実施の形態は、第３の実施の形態による空気供給装置において、三方弁が、給排水配管への連通を給水配管と排水配管とに切り替える弁体と、給排水配管と排水配管とが連通する方向に水圧を弁体に付与する排水用加圧口と、給排水配管と給水配管とが連通する方向に水圧を弁体に付与する給水用加圧口と、制御用圧で動作し、排水用加圧口及び給水用加圧口に加圧又は排圧するパイロット式ポート弁とを備え、給水用加圧口に至る経路には絞りを有するものである。本実施の形態によれば、水圧だけを利用した切り替え操作を行うことができる。

本発明の第６の実施の形態は、第３の実施の形態による空気供給装置において、三方弁が、給排水配管への連通を給水配管と排水配管とに切り替える弁体と、弁体を給排水配管と排水配管とが連通する位置に切り替える切替操作部と、水圧を弁体に付与して弁体を給排水配管と給水配管とが連通する位置に切り替える圧力室と、圧力室の水圧を低下させる排水経路と、圧力室と排水経路とを閉塞するリリーフ弁とを有し、切替操作部によってリリーフ弁を開放するものである。本実施の形態によれば、切替操作部を操作することで、給水配管からの有圧水の導入と排水配管からの水の排出を行うことができる。

以下、本発明の実施例による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例１による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図である。

本実施例による身体洗浄用泡供給装置は、水供給配管１１、液体洗浄剤供給配管１２、空気供給配管１３、水用レギュレータ１、フィルター２、絞り３、アスピレータ４、三方弁５、攪拌器６、気体用逆止弁７、洗浄剤用逆止弁８、及び水用逆止弁９を有する。
水供給配管１１には、水道配管１０から供給される水（温水又は冷水）が流れる。液体洗浄剤供給配管１２には、液体洗浄剤容器１５から供給される洗浄剤が流れる。空気供給配管１３には、空気供給装置２０から供給される圧縮気体が流れる。空気供給装置２０と気体用逆止弁７の間には、加圧された気体の圧力を一定にする気体用レギュレータ１６が設けられている。水供給配管１１には、空気供給配管接続部１１ａにおいて空気供給配管１３が接続されている。
アスピレータ４は、水の流れを利用して負圧を生じさせて、液体洗浄剤容器１５に貯留されている洗浄剤を吸引する。絞り３はアスピレータ４に吸引される洗浄剤の流量を絞る。フィルター２は、洗浄剤をろ過して絞り３の詰まりを防止する。
攪拌器６は、例えば、開孔を有する網状体からなる撹拌部材を内部の発泡流路に設けたものであり、洗浄剤及び気体が混合された水は、撹拌部材を通過する際に流れが乱され撹拌されることで均一に分散・混合されて良質の泡となり、シャワーヘッド１４に供給される。シャワーヘッド１４は、泡を放射状に放出させる。

三方弁５は、第一流入口５ａ、第二流入口５ｂ、流出口５ｃ及びレバー５ｄを有し、水供給配管１１に設けられている。第一流入口５ａには、水が水供給配管１１と空気供給配管１３との接続部である空気供給配管接続部１１ａを通らずに流入する。第二流入口５ｂには、水が空気供給配管接続部１１ａを通って流入する。また、第一流入口５ａと空気供給配管接続部１１ａとの間の水供給配管１１には、第二流入口５ｂ側から第一流入口５ａ側への水又は気体の逆流を防止する水用逆止弁９が設けられている。レバー５ｄの操作により第一流入口５ａ及び第二流入口５ｂを開閉することで、シャワーヘッド１４から水を放射する水放射と、シャワーヘッド１４から泡を放射する泡放射とを選択的に切り替えることができる。

第一流入口５ａを開、第二流入口５ｂを閉としたときは水放射となる。水放射時は、水道配管１０から供給された水は、水用レギュレータ１を通って、三方弁５に第一流入口５ａから流入して流出口５ｃから流出し、攪拌器６を通ってシャワーヘッド１４から放射される。
第一流入口５ａを閉、第二流入口５ｂを開としたときは泡放射となる。泡放射時は、水道配管１０から供給された水は、水用レギュレータ１及びアスピレータ４を通って、三方弁５に第二流入口５ｂから流入して流出口５ｃから流出し、攪拌器６に流入する。また、液体洗浄剤容器１５に貯留されている洗浄剤は、アスピレータ４によって吸引され、フィルター２及び絞り３、洗浄剤用逆止弁８を通ってアスピレータ４に流入して水に混合する。また、空気供給装置２０により供給された圧縮気体は、気体用レギュレータ１６及び気体用逆止弁７を通って、洗浄剤混じりの水に混合する。攪拌器６に流入した洗浄剤混じりの水と圧縮気体は、泡となってシャワーヘッド１４へ向かう。
このように、三方弁５を設けることで、同一のシャワーヘッド１４で、泡放射と水放射の両方を行うことができる。
また、攪拌器６を三方弁５よりも下流の泡と水の共通流路に設けることで、泡放射後に攪拌器６内に残留した泡を、水放射時に流れる水で洗い流すことができる。これにより、攪拌器６の網状体に洗浄剤が固まって詰まることを防止できる。
水用レギュレータ１は、泡放射時はアスピレータ４にかかる水圧を一定にする。特に、水供給配管１１に水道水を供給する場合、水道圧は設置環境や周囲の水道使用状況等によって大きく変動するが、水用レギュレータ１と絞り３を併用することにより、水道圧が変動しても安定してアスピレータ４が洗浄剤を吸引することができる。一方、水放射時には水道圧を抑えて節水や水の当たりを優しくする。
三方弁５が水放射に切り替えられると、三方弁５の第二流入口５ｂが閉となり、空気供給装置２０が供給した圧縮気体が遮断されるため、空気供給配管１３の圧力が上昇する。また、泡放射に切り替えられると、三方弁５の第二流入口５ｂが開となり、圧縮気体が攪拌器６側に流れるため、圧縮気体の供給が始まる。このように、空気供給配管１３を流れる圧縮気体を水放射時に遮断することによって、レバー５ｄの動作に連動させて圧縮気体の供給と停止ができるため、使用者が空気供給装置２０の供給と停止の操作をする必要がない。

空気供給装置２０は、空気圧縮用タンク２１と、空気圧縮用タンク２１の上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管２２と、空気圧縮用タンク２１に大気空気を導入する空気導入配管２３と、空気圧縮用タンク２１に、水道配管１０又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管２４と、空気圧縮用タンク２１から水を排出する排水配管２５と、空気圧縮用タンク２１から空気導入配管２３への圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁２６と、三方弁５と、給水配管２４からの有圧水の導入と排水配管２５からの水の排出を制御する給排水制御弁２８とを備えている。
本実施例では、給排水制御弁２８として、給水配管２４と、排水配管２５と、空気圧縮用タンク２１に繋がる給排水配管２９とを接続した三方弁２８を用い、三方弁２８の切り替えによって給水配管２４と排水配管２５とを択一的に給排水配管２９に連通させている。
なお、給排水制御弁２８は、給水配管２４及び排水配管２５にそれぞれ設けた給水制御弁と排水制御弁であってもよい。
また、気体用レギュレータ16は、空気圧縮用タンク２１から供給する空気流量の制御に用いる。気体用レギュレータ１６の下流に、オリフィス又は流量調整バルブを直列に設けて空気流量を制御してもよい。また、気体用レギュレータ１６の代わりに、オリフィス又は流量調整を設けて空気流量を制御してもよい。また、気体用レギュレータ１６の代わりに、空気圧縮用タンク２１に有圧水を供給する上流側の、水道配管１０や排水配管２４の配管途中に水用レギュレータを設けて、圧縮空気生成の圧力を制御し、取り出す空気量を間接的に制御してもよい。

図２は本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図である。
図２（ａ）は空気圧縮用タンクに導入された大気空気の圧縮開始状態を示す図、図２（ｂ）は空気圧縮用タンク内空気の圧縮状態を示す図、図２（ｃ）は圧縮空気を空気供給配管から取り出す状態を示す図、図２（ｄ）は圧縮空気の取り出し完了状態を示す図、図２（ｅ）は空気圧縮用タンク内の水の排出開始状態を示す図、図２（ｆ）は水の排出状態を示す図である。

図２（ａ）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態、給排水制御弁（三方弁）２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする。
図２（ａ）に示す状態では、有圧水が給水配管２４から空気圧縮用タンク２１に導入される。
図２（ｂ）に示すように、有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入されることで、空気圧縮用タンク２１内の空気は圧縮される。
図２（ｃ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気が十分に圧縮された状態で三方弁５により空気供給状態とすることで、空気圧縮用タンク２１内の圧縮空気は、空気供給配管２２から取り出され、図１に示す空気供給配管１３に導かれる。
なお、図２（ｃ）に示す状態では、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態としており、給水配管２４から有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入される。これにより、圧縮空気を取り出している間も、有圧水により圧が供給され続けるため、空気圧縮用タンク２１内の圧が下がりにくく、取り出す圧縮空気の供給圧も下がりにくい。一方、給排水制御弁２８を、給水配管２４及び排水配管２５にそれぞれ開閉弁を設けた場合は、圧縮空気を取り出している間、給水配管２４及び排水配管２５の弁を両方とも閉とすることができる。この場合、圧縮空気の供給によって空気圧縮用タンク２１内の空気が無くなくなった場合に、空気圧縮用タンク２１内の水が空気供給配管２２に流入する恐れがない。
図２（ｄ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気残量がゼロ又はわずかになった状態で、三方弁５により空気供給停止状態とする（図２（ｅ））。ここで、空気圧縮用タンク２１の空気供給配管２２の接続口に、例えばフロートを使用した止水弁を設けることで、空気供給配管２２に水が混入することを防ぐことができる。
図２（ｅ）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態とした後に、排水配管２５と給排水配管２９とが連通状態となるように三方弁２８を切り替える。
図２（ｅ）及び図２（ｆ）に示すように、排水配管２５からの排水によって空気導入配管２３から空気圧縮用タンク２１に大気空気が導入される。
空気圧縮用タンク２１内の水が全て排出されると、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となるように三方弁２８を切り替えることで、図２（ａ）に示す状態に戻る。
なお、これらの動作における三方弁２８の切り替えとは手動で行うことができるが、電動によって行ってもよい。ここで空気供給配管２２と空気導入配管２３は、空気圧縮用タンク２１にそれぞれ別の口を設けて取り付けてもよく、空気導入配管２３は、空気圧縮用タンク２１の上部に取り付けることが理想だが、下部に取り付けてもよい。

図３は本発明の実施例２による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図である。図１と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例における空気供給装置２０では、三方弁２８は、給排水配管２９への連通を給水配管２４と排水配管２５とに切り替える弁体３１と、弁体３１を切り替える切替操作部３２と、切替操作部３２によって弁体３１を切り替えることで付勢力が発生する弾性部材３３と、切替操作部３２による切り替えによって給排水配管２９と排水配管２５とが連通する位置で弁体３１を規制するロック機構３４と、空気圧縮用タンク２１内の水位低下によってロック機構３４を解除するロックオフ機構３５とを備えている。ここで、例えば、切替操作部３２は手動で切り替える押し込み部であり、弾性部材３３はコイルばねであり、ロックオフ機構３５にはフロートを用いることができる。

図４は本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図である。
図４（ａ）は空気圧縮用タンクに導入された大気空気の圧縮開始状態を示す図、図４（ｂ）は空気圧縮用タンク内空気の圧縮状態を示す図、図４（ｃ）は圧縮空気を空気供給配管から取り出す状態を示す図、図４（ｄ）は圧縮空気の取り出し完了状態を示す図、図４（ｅ）は空気圧縮用タンク内の水の排出開始状態を示す図、図４（ｆ）は水の排出完了状態を示す図である。

図４（ａ）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする。
図４（ａ）に示す状態では、有圧水が給水配管２４から空気圧縮用タンク２１に導入される。
図４（ｂ）に示すように、有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入されることで、空気圧縮用タンク２１内の空気は圧縮される。
図４（ｃ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気が十分に圧縮された状態で三方弁５により空気供給状態とすることで、空気圧縮用タンク２１内の圧縮空気は、空気供給配管２２から取り出され、図３に示す空気供給配管１３に導かれる。
なお、図４（ｃ）に示す状態では、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態としており、給水配管２４から有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入される。
図４（ｄ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気残量がゼロ又はわずかになった状態で、三方弁５により空気供給停止状態とする（図４（ｅ））。
図４（ｅ）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態とした後に、排水配管２５と給排水配管２９とが連通状態となるように、切替操作部３２によって弁体３１を切り替えることで三方弁２８を切り替える。この弁体３１の切り替えによって弾性部材３３には付勢力が発生する。また、弁体３１の切り替えによってロック機構３４が働き、ロック機構３４によって、給排水配管２９と排水配管２５とが連通する位置で弁体３１の移動が規制される。
図４（ｅ）及び図４（ｆ）に示すように、排水配管２５からの排水によって空気導入配管２３から空気圧縮用タンク２１に大気空気が導入される。
図４（ｆ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の水が全て排出されると、ロックオフ機構３５によってロック機構３４が解除され、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となるように弁体３１が切り替えることで、図４（ａ）に示す状態に戻る。

図５は本発明の実施例３による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図である。図１と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例における空気供給装置２０では、三方弁２８は、給排水配管２９への連通を給水配管２４と排水配管２５とに切り替える弁体４１と、給排水配管２９と排水配管２５とが連通する方向に水圧を弁体４１に付与する排水用加圧口４２と、給排水配管２９と給水配管２４とが連通する方向に水圧を弁体４１に付与する給水用加圧口４３と、排水用加圧口４２及び給水用加圧口４３に加圧又は排圧するパイロット式ポート弁４４とを備えている。給水用加圧口４３に至る経路には絞り（オリフィス）４３ａを有し、パイロット式ポート弁４４は制御用圧で動作する。
本実施例では、制御用圧として、パイロット式ポート弁４４には、空気供給配管接続部１１ａの圧力を作用させている。また、パイロット式ポート弁４４は、加圧によって給水し、背圧によって排水する。給水は水道配管１０から行われる。

図６は本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図である。
図６（ａ）は空気圧縮用タンクに導入された大気空気の圧縮開始状態を示す図、図６（ｂ）は空気圧縮用タンク内空気の圧縮状態を示す図、図６（ｃ）は圧縮空気を空気供給配管から取り出す状態を示す図、図６（ｄ）は圧縮空気の取り出し完了状態を示す図、図６（ｅ）は空気圧縮用タンク内の水の排出開始状態を示す図、図６（ｆ）は水の排出状態を示す図である。

図６（ａ）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする。
空気供給配管接続部１１ａには、泡放射されていない状態では内圧が発生しており、図６（ａ）に示すように三方弁５により空気供給停止状態では空気供給配管接続部１１ａには内圧が発生している。
従って、パイロット式ポート弁４４には空気供給配管接続部１１ａにおける内圧が制御用圧として作用し、パイロット式ポート弁４４から有圧水が排水用加圧口４２と給水用加圧口４３とに供給される。ここで、弁体４１は、排水用加圧口４２から導入される有圧水の圧力を受ける排水用受圧面積と、給水用加圧口４３から導入される有圧水の圧力を受ける給水用受圧面積とに差を設けている。そして、排水用受圧面積と給水用受圧面積との差によって弁体４１は、給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする位置に維持される。
図６（ａ）に示す状態では、有圧水が給水配管２４から空気圧縮用タンク２１に導入される。
図６（ｂ）に示すように、有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入されることで、空気圧縮用タンク２１内の空気は圧縮される。

図６（ｃ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気が十分に圧縮された状態で三方弁５により空気供給状態とすることで、空気圧縮用タンク２１内の圧縮空気は、空気供給配管２２から取り出され、図５に示す空気供給配管１３に導かれる。
三方弁５により空気供給状態とすることで、空気供給配管接続部１１ａの内圧は低下し、パイロット式ポート弁４４に作用していた制御用圧が低下するため、パイロット式ポート弁４４は排水に切り替わる。
パイロット式ポート弁４４が排水に切り替わることで、排水用加圧口４２及び給水用加圧口４３から排水が行われる。ここで、給水用加圧口４３からオリフィス４３ａに至る経路に予め内部が空気で満たされたバッファ４３ｂを設けることで、バッファ４３ｂで圧縮された空気を利用して排水を早めることができる。またオリフィス４３ａに並列にチェック弁４３ｃを設けてオリフィス４３ａをバイパスさせることでも排水を早めることができる。なお、オリフィス４３ａは流量調整バルブを用いて調整してもよい。
なお、図６（ｃ）に示す状態では、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態を維持しており、給水配管２４から有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入される。

図６（ｄ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気残量がゼロ又はわずかになった状態で、三方弁５により空気供給停止状態とする（図６（ｅ））。
三方弁５により空気供給停止状態とすることで、空気供給配管接続部１１ａには内圧が発生し、パイロット式ポート弁４４には制御用圧が作用するため、パイロット式ポート弁４４は有圧水の導入に切り替わる。
図６（ｅ）に示すように、パイロット式ポート弁４４が有圧水の導入に切り替わると、パイロット式ポート弁４４に導入される有圧水は、排水用加圧口４２と給水用加圧口４３とに供給される。このとき、給水用加圧口４３に至る経路にはオリフィス４３ａを有しているため、給水用加圧口４３からの有圧水の導入に遅れを生じるため、弁体４１は、排水配管２５と給排水配管２９とが連通状態となるように、弁体４１が切り替える。ここで、バッファ４３ｂがなく、給水用加圧口４３が水で満たされていれば、水はほぼ非圧縮であるためにオリフィス４３ａを設けても給水用加圧口４３の内部の圧が上がるまでの遅れ時間は僅かとなる。従って、空気圧縮用タンク２１の水が十分に排水されないまま、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となる可能性がある。しかし、予め内部が空気で満たされたバッファ４３ｂを設けることで、給水用加圧口４３が加圧されるためにはバッファ４３ｂ内の空気が圧縮される必要があるため、弁体４１が押し込まれて排水配管２５と給排水配管２９を連通状態にするまでの時間を稼ぐことがきるため、より確実に給水用加圧口４３の水を排水することができる。
図６（ｅ）及び図６（ｆ）に示すように、排水配管２５からの排水によって空気導入配管２３から空気圧縮用タンク２１に大気空気が導入される。
図６（ｆ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の水が全て排出されたタイミングで、給水用加圧口４３の圧力が高まり、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となるように弁体４１が切り替わり、図６（ａ）に示す状態に戻る。なお、オリフィス４３ａは、空気圧縮用タンク２１の水が排出完了後に給水用加圧口４３の圧力が高まり、給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする位置に弁体４１を切り替えるように調整している。

図７は本発明の実施例４による空気供給装置を用いた身体洗浄用泡供給装置の概略構成図である。図１と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例における空気供給装置２０では、三方弁２８は、給排水配管２９への連通を給水配管２４と排水配管２５とに切り替える弁体５１と、弁体５１を給排水配管２９と排水配管２５とが連通する位置に切り替える切替操作部５２と、水圧を弁体５１に付与して弁体５１を給排水配管２９と給水配管２４とが連通する位置に切り替える圧力室５３と、圧力室５３の水圧を低下させる排水経路５４と、圧力室５３と排水経路５４とを閉塞する切替操作部５２に直結されたリリーフ弁５５とを有し、切替操作部５２によってリリーフ弁５５を開放する。
圧力室５３には、弾性部材５７を設けている。弾性部材５７は例えばコイルばねであり、弾性部材５７はリリーフ弁５５を押して排水経路５４を閉塞している。切替操作部５２を押し込むことで、弁体５１左端部の切替操作部５２との隙間がなくなり、その分、弁体５１とリリーフ弁５５に隙間が生じ、圧力室５３内の圧を排水経路５４を介して開放する。これにより、切替操作部５２を介して弁体５１を、給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする位置に切り替えることができる。
排水経路５４は、弁体５１内を貫通させた第１排水経路５４ａと、第１排水経路５４ａを排水配管２５に繋ぐ第２排水経路５４ｂとで構成されている。
圧力室５３には、給水配管２４から有圧水を導入する経路が接続され、この経路には流量調整バルブ５６を設けている。なお、流量調整バルブ５６は、穴径が調整されたオリフィスでもよい。

図８は本実施例による空気供給装置の動作を示す概略構成図である。
図８（ａ）は空気圧縮用タンクに導入された大気空気の圧縮開始状態を示す図、図８（ｂ）は空気圧縮用タンク内空気の圧縮状態を示す図、図８（ｃ）は圧縮空気を空気供給配管から取り出す状態を示す図、図８（ｄ）は圧縮空気の取り出し完了状態を示す図、図８（ｅ－１）から図８（ｅ－３）は空気圧縮用タンク内の水の排出開始状態を示す図、図８（ｆ）は水の排出状態を示す図である。

図８（ａ）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態とする。
図８（ａ）に示す状態では、有圧水が給水配管２４から空気圧縮用タンク２１に導入される。
図８（ｂ）に示すように、有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入されることで、空気圧縮用タンク２１内の空気は圧縮される。
図８（ｃ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気が十分に圧縮された状態で三方弁５により空気供給状態とすることで、空気圧縮用タンク２１内の圧縮空気は、空気供給配管２２から取り出され、図７に示す空気供給配管１３に導かれる。
なお、図８（ｃ）に示す状態では、三方弁２８は給水配管２４と給排水配管２９とを連通状態としており、給水配管２４から有圧水が空気圧縮用タンク２１に導入される。

図８（ｄ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の空気残量がゼロ又はわずかになった状態で、三方弁５により空気供給停止状態とする（図８（ｅ－１））。
図８（ｅ－１）に示すように、三方弁５により空気供給停止状態とした後に、排水配管２５と給排水配管２９とが連通状態となるように、切替操作部５２によってリリーフ弁５５を開放する。
リリーフ弁５５を開放することで、圧力室５３の水は、排水経路５４を通って排水配管２５に流れる。
圧力室５３の水が排水経路５４から流出することで、切替操作部５２は弁体５１を給排水配管２９と排水配管２５とが連通する方向に切り替えでき、この方向への切替操作部５２の切り替えによって圧力室５３の水は更に排水経路５４から流出する（図８（ｅ－２））。
図８（ｅ－２）の状態から更に切替操作部５２を切り替えることで、給排水配管２９と排水配管２５とが連通する位置に弁体５１を切り替えることができる（図８（ｅ－３））。
図８（ｅ－３）の状態では、切替操作部５２の操作力が掛かっていないため、リリーフ弁５５は弾性部材５７によって押圧され、排水経路５４を閉塞する。
図８（ｅ－３）及び図８（ｆ）に示すように、排水配管２５からの排水によって空気導入配管２３から空気圧縮用タンク２１に大気空気が導入される。
なお、図８（ｅ－３）に示す状態から、圧力室５３には、給水配管２４から有圧水が導入される。給水配管２４から圧力室５３に至る経路には流量調整バルブ５６を設けているため、弁体５１は、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となる方向に徐々に切り替える。
図８（ｆ）に示すように、空気圧縮用タンク２１内の水が全て排出された後に、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となる位置に弁体５１が切り替えるように流量調整バルブ５６を調整している。
図８（ｆ）に示す状態から更に弁体５１が切り替えることで、給水配管２４と給排水配管２９とが連通状態となり、図８（ａ）に示す状態に戻る。

以上のように、本発明の各実施例によれば、空気導入配管２３から空気圧縮用タンク２１に導入された大気空気を有圧水によって圧縮し、圧縮空気を空気供給配管２２から取り出すことで、水道配管１０又は貯水タンクからの有圧水を利用して空気圧縮用タンク２１内の空気を圧縮し、圧縮空気を取り出して利用することができる。
また、空気圧縮用タンク２１内の圧縮空気を空気供給配管２２から取り出した後に、空気圧縮用タンク２１内の水を、給排水制御弁２８を操作することによって排水配管２５から排出することで、再び空気圧縮用タンク２１内に大気空気を導入して圧縮空気を生成することができる。
なお、上記実施例では、給排水制御弁２８をシリンダー式で説明したが、ボール弁式を用いてもよい。

本発明は、コンプレッサや加圧ボンベによって圧縮空気を用いている他の装置にも適用でき、特に油分を嫌う環境で用いられる食品のエアレーションや泡立ての装置、乾燥状態を問わない環境で用いられる水処理、池等への曝気、水の噴霧の装置、加圧水を合わせて使用する環境で用いられるリフト等の入浴装置、ロボットの駆動（シリンダ）装置、コンプレッサ音が気になる環境で用いられる理化学機器用や医療機器への空気供給装置、家庭・病院・保育園・学校等の人が集まる施設での空気供給源として用いることができる。

１ 水用レギュレータ
２ フィルター
３ 絞り
４ アスピレータ
５ 三方弁
６ 攪拌器
７ 気体用逆止弁
８ 洗浄剤用逆止弁
９ 水用逆止弁
１０ 水道配管
１１ 水供給配管
１１ａ 空気供給配管接続部
１２ 液体洗浄剤供給配管
１３ 空気供給配管
１４ シャワーヘッド
１５ 液体洗浄剤容器
１６ 気体用レギュレータ
２０ 空気供給装置
２１ 空気圧縮用タンク
２２ 空気供給配管
２３ 空気導入配管
２４ 給水配管
２５ 排水配管
２６ 逆止弁
２８ 給排水制御弁（三方弁）
２９ 給排水配管
３１ 弁体
３２ 切替操作部
３３ 弾性部材
３４ ロック機構
３５ ロックオフ機構
４１ 弁体
４２ 排水用加圧口
４３ 給水用加圧口
４３ａ 絞り（オリフィス）
４３ｂ バッファ
４３ｃ チェック弁
４４ パイロット式ポート弁
５１ 弁体
５２ 切替操作部
５３ 圧力室
５４ 排水経路
５４ａ 第１排水経路
５４ｂ 第２排水経路
５５ リリーフ弁
５６ 流量調整バルブ
５７ 弾性部材

Claims (4)

1. 空気圧縮用タンクと、
   前記空気圧縮用タンクの上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管と、
   前記空気圧縮用タンクに大気空気を導入する空気導入配管と、
   前記空気圧縮用タンクに、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管と、
   前記空気圧縮用タンクから水を排出する排水配管と、
   前記空気圧縮用タンクから前記空気導入配管への前記圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁と、
   前記給水配管からの前記有圧水の導入を制御する給水制御弁と、前記排水配管からの前記水の排出を制御する排水制御弁と
   を備え、
   前記空気導入配管から前記空気圧縮用タンクに導入された前記大気空気を前記有圧水によって圧縮し、前記圧縮空気を前記空気供給配管から取り出す空気供給装置であって、
   前記給水制御弁と前記排水制御弁として、前記給水配管と、前記排水配管と、前記空気圧縮用タンクに繋がる給排水配管とを接続した三方弁を用い、
   前記三方弁の切り替えによって前記給水配管と前記排水配管とを択一的に前記給排水配管に連通させ、
   前記三方弁が、
   前記給排水配管への連通を前記給水配管と前記排水配管とに切り替える弁体と、
   前記弁体を切り替える切替操作部と、
   前記切替操作部によって前記弁体を切り替えることで付勢力が発生する弾性部材と、
   前記切替操作部による切り換えによって前記給排水配管と前記排水配管とが連通する位置で前記弁体を規制するロック機構と、
   前記空気圧縮用タンク内の水位低下によって前記ロック機構を解除するロックオフ機構と
   を備えた
   ことを特徴とする空気供給装置。
2. 空気圧縮用タンクと、
   前記空気圧縮用タンクの上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管と、
   前記空気圧縮用タンクに大気空気を導入する空気導入配管と、
   前記空気圧縮用タンクに、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管と、
   前記空気圧縮用タンクから水を排出する排水配管と、
   前記空気圧縮用タンクから前記空気導入配管への前記圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁と、
   前記給水配管からの前記有圧水の導入を制御する給水制御弁と、前記排水配管からの前記水の排出を制御する排水制御弁と
   を備え、
   前記空気導入配管から前記空気圧縮用タンクに導入された前記大気空気を前記有圧水によって圧縮し、前記圧縮空気を前記空気供給配管から取り出す空気供給装置であって、
   前記給水制御弁と前記排水制御弁として、前記給水配管と、前記排水配管と、前記空気圧縮用タンクに繋がる給排水配管とを接続した三方弁を用い、
   前記三方弁の切り替えによって前記給水配管と前記排水配管とを択一的に前記給排水配管に連通させ、
   前記三方弁が、
   前記給排水配管への連通を前記給水配管と前記排水配管とに切り替える弁体と、
   前記給排水配管と前記排水配管とが連通する方向に水圧を前記弁体に付与する排水用加圧口と、
   前記給排水配管と前記給水配管とが連通する方向に水圧を前記弁体に付与する給水用加圧口と、
   制御用圧で動作し、前記排水用加圧口及び前記給水用加圧口に加圧又は排圧するパイロット式ポート弁と
   を備え、
   前記給水用加圧口に至る経路には絞りを有する
   ことを特徴とする空気供給装置。
3. 空気圧縮用タンクと、
   前記空気圧縮用タンクの上部から圧縮空気を取り出す空気供給配管と、
   前記空気圧縮用タンクに大気空気を導入する空気導入配管と、
   前記空気圧縮用タンクに、水道配管又は貯水タンクからの有圧水を導入する給水配管と、
   前記空気圧縮用タンクから水を排出する排水配管と、
   前記空気圧縮用タンクから前記空気導入配管への前記圧縮空気の逆流を阻止する逆止弁と、
   前記給水配管からの前記有圧水の導入を制御する給水制御弁と、前記排水配管からの前記水の排出を制御する排水制御弁と
   を備え、
   前記空気導入配管から前記空気圧縮用タンクに導入された前記大気空気を前記有圧水によって圧縮し、前記圧縮空気を前記空気供給配管から取り出す空気供給装置であって、
   前記給水制御弁と前記排水制御弁として、前記給水配管と、前記排水配管と、前記空気圧縮用タンクに繋がる給排水配管とを接続した三方弁を用い、
   前記三方弁の切り替えによって前記給水配管と前記排水配管とを択一的に前記給排水配管に連通させ、
   前記三方弁が、
   前記給排水配管への連通を前記給水配管と前記排水配管とに切り替える弁体と、
   前記弁体を前記給排水配管と前記排水配管とが連通する位置に切り替える切替操作部と、
   水圧を前記弁体に付与して前記弁体を前記給排水配管と前記給水配管とが連通する位置に切り替える圧力室と、
   前記圧力室の水圧を低下させる排水経路と、
   前記圧力室と前記排水経路とを閉塞するリリーフ弁と
   を有し、
   前記切替操作部によって前記リリーフ弁を開放する
   ことを特徴とする空気供給装置。
4. 前記空気圧縮用タンク内の前記圧縮空気を前記空気供給配管から取り出した後に、前記空気圧縮用タンク内の前記水を、前記排水制御弁を操作することによって前記排水配管から排出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気供給装置。

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