JPH10510044A - スチーム発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スチーム浴の身体看護に特に適したスチーム発生装置である。スチーム発生装置はパイプ（３）を経由して湯供給源に連結された噴霧化ノズル（２）を備えたハウジングを有する。ハウジングは水出口（４）、空気入口（５）、スチーム出口（６）を有し、内壁（７）と、圧力下の湯がノズルに運ばれるときスチームを発生するためのリップ（８、１６）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 スチーム発生装置 本発明はスチームバス（水蒸気浴槽）による身体看護の要望を満足させるのに 特に適したスチーム（水蒸気）発生装置に関する。本発明の装置は、シャワール ーム、浴槽、シャワーに特に適したものであり、浴治療、身体看護およびファー ム用の装置である。 従来、スチームの発生は、例えば、米国特許第４，６１６，１２２号明細書（ 発明者：バリアン等）に記載のような例えば加熱用抵抗に電力を供給することに よって作動するスチーム発生器（ボイラー）の助けを借りて行われていた。 浴室におかれたシャワー設備内で電気的エネルギーを用いることは、感電死や 電気ショックの危険に対して使用者を保護するための種々の問題があり、さらに 、そのような発生器は複雑な構造であるので高コストとなっていた。 本発明の装置は、例えば、家庭に備えられた湯沸器によって発生される圧力下 で湯（高温水）だけを直接用いることによって前述の欠点を克服することができ る。 米国特許第５，２１５，０４３号明細書（発明者：ツツミ）はスチーム浴槽用 のスチーム発生器を記載しており、そのスチーム発生器は湯からスチームを発生 するものである。 この発生器は、シェル、即ち、主要な密閉された部分を有し、シェルには、湯 を供給するための開口、空気入口開口、および空気とスチームの混合物を出すた めの開口が設けられている。 スチームの発生は、シェル内で湯に空気を接触させることによって行われる。 この文献は、空気と湯を接触状態に置くいくつかの装置、即ち、その上に湯が 流れるようになっている積み重ねた傾斜板、フィン付きチューブ、または３次元 構造物を記載している。文献に記載された２つの他の実施例は、シェルの下部と 上部にそれぞれ配置された蒸気化ノズルを用いている。 本発明の目的は改良したスチーム発生器を提供することにある。 ツツミの文献に記載の発生器にはいくつかの欠点がある。まず第１に、もし電 気的エネルギー源に接続されねばならないとしたら、前述と同様な欠点があるフ ァンが空気の循環を加速するのに必要であると思われる。他の非常に大きな欠点 は、記載の装置が大きいことである。第３の欠点としては、発生された空気とス チームの混合物が装置に供給される湯の温度より極めて低い温度で装置の出口に 運ばれることである。このことから生ずる他の欠点は、約７０〜８０°Ｃの高温 の湯が供給されねばならないことである。 存在する問題に対する解決案は、湯入口に導管によって連結された噴霧化ノズ ルと、水排出出口と、前記ノズルの高さに配置された空気入口と、スチーム用の 出口開口とを備えたハウジングによって構成され、圧力下の湯の流入から空気お よびスチームの混合物を発生させる装置であって、ハウジングの壁の配置が噴霧 化チャンバを形成し、チャンバの大きい方の部分がノズルによって噴霧化された 湯ジェットによって占有され、前記ノズルに隣接して配置された前記壁の少なく とも１つが前記ジェットの大部分を遮断して湯の霧の発生を促進する装置によっ て得ることである。 好ましくは、このスチーム発生装置は、ハウジング内に、 噴霧化しかつ混合し、空気を循環させるチャンバまたはキャビティと、 ジェット用の１つまたは２、３のノズルと、 ノズルから隣接して（短い距離離れて）配置された好ましくはほぼ平らな１つ または２、３のデフレクタ（壁またはスクリーン）とを有し、 ノズルは湯が供給される１つまたは２、３の噴霧化開口を有し、平らなジェッ トとは異なって容積型の、即ち３次元の１つまたは２、３のジェット、いわゆる 「中実」のジェットを発生し、ジェットの小滴の分布は、好ましくは、ジェット 内でほぼ均一であり、ノズルがいわゆる中実円錐と呼ばれるジェットを吐出する ものである。 ジェットによって占有される容積（例えば、円錐体）は噴霧化兼混合チャンバ の容積の大きな方の部分を占め、チャンバの空気入口およびスチーム出口は大き く、即ち、チャンバの通路断面、即ち、横断面とほぼ同じ寸法の断面積を有する 。 本発明の好ましい実施例によると、装置は、 ほぼ円筒形のまたは裁頭円錐形の、垂直軸線を持つ回転体の第１空気入口チャ ンバと、 ほぼ円筒形のまたは裁頭円錐形の、垂直軸線を持つ回転体の、水を噴霧化し、 水と空気との間の混合と接触を行うための第２チャンバと、を有し、 前記第１および第２チャンバは空気が循環する第１通路、即ち、絞りによって 連通しており、 いわゆる「能動」面が設けられた１つ（または２、３の）壁を有し、面は噴霧 化されたジェットに向けられてスクリーンまたはターゲットを形成しており、ジ ェットの大部分（例えば、全部）を遮断し、ほぼ平らなものであり、この壁はデ ィスク形状であり、この壁は第２キャビティまたはチャンバ（噴霧化用）の縦方 向の軸線（回転軸線及び（又は）対称軸線）にほぼ垂直であり、チャンバ内に配 置されており、 いわゆる円錐状ジェットを吐出する湯入口オリフィスに連結された１つまたは ２、３のノズルを有し、円錐状ジェットは円錐形状の包囲体内に含まれ、このノ ズルは中実円錐噴霧器（アクシアルまたはタンジェンシャル）であり、ジェット の円錐形状または包囲体の回転軸線に垂直にジェットの断面にわたってほぼ均一 に噴霧化水を確実に分布させ、ジェットはほぼ垂直に上昇し（チャンバの底部か ら頂部に向かって）、小滴の分布は少なくとも４５°に等しく、多くとも１２０ °に等しく（例えば６０°または９０°）、 前記ノズルの出口オリフィスは前記空気入口チャンバに配置されており、 スクリーンを形成するほぼディスク形状の前記壁はほぼ水平であり、ノズルの 水出口オリフィスに面して、オリフィスからある距離離れて配置されており、そ の距離は前記距離に対するディスクの半径の比が０．３と３の間、好ましくは約 ０．５と１．８の間にあるように選ばれており、 前記第１通路、即ち絞りはノズルと偏向壁との間に配置されて第１チャンバと 第２チャンバを分離する壁（好ましくは、回転休）、即ち、案内リップによって 形成されており、 装置は前記入口チャンバ内に大きい方の断面積を持つ１つの（または、好まし くは、規則的に離して配置した２、３の）空気入口開口を備え、空気入口開口は 好ましくは装置のハウジングの周囲の大部分にわたって（円筒状ハウジングの場 合にはその円周部の大部分にわたって）、例えば、周囲の少なくとも４分の１の 部分にわたって広がっている。 空気入口開口の断面（断面積）は好ましくは混合物の空気−スチーム用の出口 開口より大きく、例えば、出口オリフィスの断面の約２倍または３倍である。 本発明は、極めてコンパクトであり（その全寸法が、例えば、約２乃至３ｃｍ³ ）、極めて単純で、製造が安価にでき、電源を必要としない高性能装置を得る ことが可能である。 液滴のジェット、スクリーン、噴霧化チャンバ、空気出口オリフィス、出口オ リフィスの特定の構造が、空気の「自然の」循環を促進し、水の霧（水蒸気）の 製造を促進し、入口開口を通って流入する空気との混合を促進する。 本発明は装置の出口に空気とスチームの混合物を得ることができ、その混合物 の温度は装置に供給される湯の温度に極めて近く（湯よりも１°〜５°Ｃしか低 くなく）、したがって、装置は６０°以下（例えば、４５〜５０°Ｃ、もちろん それ以上でもよいが）の温度の水を供給できる。 装置の容積が極めて小さいので、装置は低い熱慣性（質量）を有し、湯を供給 した後たった数秒後にスチームを得ることができる。 装置に運ばれる湯がサーモスタット型の弁（混合器）によって供給される場合 には、使用者は簡単に正確にスチーム浴槽の温度を調節できる。 本発明によれば、空気とスチームの混合物の製造方法を得ることができる。 好ましくは、１バール（１０⁵パスカル）に等しいかまたはそれ以上の相対圧 力、例えば、２乃至３バールの湯（湯の温度は少なくとも４５°、例えば５０° と７０°の間）が噴霧化ノズルに供給されて、湯の液滴（小滴）のジェットを（ 好ましくは、回転軸線に対称に）生じさせる。小滴の平均寸法は３ｍｍ以下であ り、好ましくは、０．１ｍｍ乃至２ｍｍである。 ほぼ平らな壁（スクリーン）は、ジェットの大部分（好ましくは、全量）が壁 によって遮断され（偏向され）、特に湯の霧の形成及び（又は）分離を促進する ように選ばれたノズルの出口オリフィスからの距離に、ジェットの方向（主対称 軸線）にほぼ垂直に配置されている。そして、水の小滴または粒子の平均寸法が ほぼ０．１以下（またはその程度）である。 大きな寸法の開口を特に通る空気の上昇循環が容易になされ（発生され）、ノ ズルによって噴射されたジェットと空気の接触が容易になされ、好ましくは、水 の流れが壁によるジェットの遮断によって発生する。 本発明の装置では、空気の循環と、空気とスチームの混合は以下の要素によっ て容易に行われる。 空気は高温空気によって再加熱され、その結果、煙突で観察されるような「自 然の」循環効果（通風現象）によって垂直上昇の循環を受ける。 空気とスチームの混合物用の出口オリフィスとほぼ同じように大きな寸法の空 気入口開口があり、空気の循環および空気とスチームの混合物用の通路が比較的 大きな寸法である。 第１チャンバ、即ち、入口チャンバを通る空気の通路は空気入口開口によって ハウジングの外部と連通している。 第１通路、即ち、絞りを通る空気の最終の通路は第１チャンバ中の通路の断面 よりほぼ小さく、ノズルによって吐出されるジェットの広がらない部分が第１通 路を通過する。 第２チャンバ、即ち、噴霧化チャンバ中で空気の通過があり、ジェットからの 種々の寸法の液滴と直接混合し、接触する。小さくされた水の粒子（霧）が入射 ジェットによって形成され（直接）、壁に対する反射または跳ね返りからの二次 的なジェットは直接のジェットのスクリーンを形成する。 スクリーン（ディスク形状の）を形成する壁の周囲に好ましくは設けられた絞 りを通して出口チャンバに至る空気とスチームの混合物の通路は空気とスチーム の排出用の出口開口と連通している。 本発明によって得られる多数の利点は、本発明の好ましい実施例を示す添付図 面を参照する以下の記載から理解できる。なお、本発明は実施例に限定されるも のではない。 図１は、本発明のスチーム発生器の第１実施例を示し、装置の垂直対称面にお ける断面図である。 図２は、対称軸１１即ち回転母線を通る垂直断面で、本発明の好ましい実施例 の装置を示す。 図３および図４は、図２のそれぞれの水平面ＩＩＩ−ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶ における断面図である。 図５は、図２〜図４の装置の概略斜視図である。 図１および図２を参照すると、装置はほぼ円筒形状のハウジング１を有する。 ハウジングには、導管３によって湯が供給される噴無化ノズル２と、水出口開口 ４と、空気入口開口５と、スチーム出口開口６と、内壁７と、内部リップ８、１ ６と、冷水注入開口９と、固定ロッド２０とが設けられている。 導管３によって圧力下の湯が供給され、ノズル２によって出される微小滴の形 態の水噴霧化により、微小滴と混合したスチームが発生される。このスチームと 微小滴の混合物は、ハウジング内で運ばれ、噴霧体が内壁７に当たると、分離さ れ、内壁は微小滴を止め、スチームだけを逃がす。このスチームは、空気入口開 口５を通して入る新鮮な空気の流れによってスチーム出口開口６に向けて押され 、リップ８、１６によって形成された絞りを通ることによってまた壁７とハウジ ング１との間の通路を通ることによって加速する。絞りと、壁とハウジングの間 の通路は流速を一層増大させる。次いで、用いられた湯は、リップ８、１６に当 たるまで、ハウジング１の壁に沿って流れる。リップ８、１６の機能は、（ハウ ジングに入る）新鮮な空気の流れの前面で（空気の流れを通る）湯のカーテンを 形成することによってスチームの発生に寄与すると共に空気入口開口５を通して 湯が出ないように防ぎ、開口４を通るようにすることである。 開口９を通す冷水注入は湯排出開口４に対して行われ、湯を冷却し、それによ って、湯が使用者に対して直接噴射された場合の火傷の危険を避けるものである 。 例示すると、図１のハウジング１は、高さ１２ｃｍ、直径１０ｃｍほどの寸法 を持つ。 特に、図１を参照すると、本発明の装置はノズル２の軸線１１（ジェット１４ の軸線）に平行に垂直に延びる円筒形ハウジングを有する。 ハウジング１は、主に、上部壁３９、円筒形の側壁２２、下部壁３７から構成 されている。 円筒壁２２はその下部部分４０に開口５が開けられている。開口５によって図 ２において矢印２９で示すように外部の空気がハウジングの内部に流入できる。 図１の実施例では、空気とスチームの混合物の排出開口６が円筒壁２２の上部 部分に設けられているが、図２に示す実施例では、開口６はハウジングによって 形成されたチャンバ（室）の上部部分と連通する排出チャンネル、即ち導管２６ の端部を構成している。 図２に示す実施例では、湯流入用のチャンネル３に下部が連結されたノズル２ はハウジングの底部３７の中央に設けられた開口を貫通しており、ノズル２の縦 方向軸線１１はハウジング２２の円筒壁２２の縦方向軸線に沿って延びている。 図１に示す実施例では、ノズル２はハウジングの底部３７にやはり設けられた 開口を貫通している。ハウジングは、ノズルの軸線１１が円筒壁２２の対称軸線 に対してわずかにずれるように、底部の中央に対してずれている。 両実施例では、ハウジング１内に設けられたノズル２の開口１２（ノズルの上 部に位置する）は矢印１４で概略的に示すジェットを出し、ジェットはジェット 分散角１５で分散される。 開口１２を通るようにノズル２によって噴射された直接のジェットは円錐形状 のシェル内で広がり、その頂部はノズルのオリフィス１２に隣接しており、シェ ルはノズルの軸線１１を回転軸線として持つ。 好ましくは、本発明の装置で用いられるノズルは中空円錐噴霧ジェットよりも むしろ中実円錐ジェットを形成するノズルである。 そのようなノズルは中実円錐ジェット（噴射水）を出し、言い換えると、小滴 の分布はジェット内ではほぼ均一であり、ノズルは一般にノズルのチャンバ１３ 内で液流を回転させる手段を持つ。液流の回転は、アクシアル（軸線方向）ノズ ルの場合、即ち、チャンバ１３への水入口開口５１がノズル２の縦方向軸線１１ （およびチャンバ１３の縦方向軸線）に配置されている、したがって、図面に示 すように、出口オリフィス１２に整列している場合、（固定された）ベーンの格 子（ときにはヘリクスと呼ばれる）を構成するチャンバ１３内のデフレクタ（偏 向体）の存在によって得られる。タンジェンシャル（接線方向）ノズルの場合に は、チャンバ１３内で循環する液体の回転は（軸線１１に対して半径方向に配置 された）入口開口５１とチャンバ１３との間の連結導管の形状と配列によって得 られる。 図２に概略的に示すように、矢印１４で示すノズル２から噴射されたジェット はスクリーンまたはデフレクタを形成する壁７の内面１７に当たり、デフレクタ は小滴の一部（この図では矢印１８で概略的に示す）を跳ね返し、いわゆる反射 ジェットを発生させる。 これと同じ現象は図１の実施例でも得られる。ジェットとデフレクタ７のこの 相互作用は水の小さい寸法の粒子（霧またはスチームを構成する）の形成および （または）分離を促進し、粒子はハウジングを通して循環する空気と混合する（ および空気に捕捉される）。 スクリーン７へのジェット１４の衝突から生ずる大きな寸法の液滴は、裁頭円 錐形カラー（その頂部が対称中心または対称軸線１１に向かって傾斜した）の形 態のほぼ環状のリップ１６によって集められ、落下滴（図２に３８で示す）の流 れを生じさせ、落下滴は、図１の場合には、カラー１６の内端に達し、図２の実 施例の場合には、円筒環状部分８の内壁に達しそれに沿って流れる。円筒環状部 分８は、軸線１１を持ち、通路（または絞り）２７を形成している。この通路を 通して空気（矢印３０で示す）ばかりでなくノズルから噴射されたジェット１４ が循環する。 このようにして集められた比較的大きな寸法の水の落下滴３８はハウジング３ ７の底部３７に落下し、排出チャンネル４４を通して排出される。排出チャンネ ル４４は、図１〜図３に示すように、軸線１１と平行に、底部３７に設けられた 開口４９と排出すべきお湯用の出口開口との間で延びている。 特に、図２を参照すると、ハウジングは入口チャンバ２４を形成しており、チ ャンバ内で空気が下部部分で矢印２９に示すように入り、入口開口５を通り、チ ャンバの中央にはノズル２の出口開口１２が設けられている。 ハウジング１の下部部分に設けられたチャンバ２４に侵入した空気は、矢印３ ０で概略的に示すように、図１の場合には、リップ１６によって形成された小さ い絞り（または通路）２７を通過した後、図２の場合には円筒スリーブ（または リップ８）を通過した後、上昇してチャンバ１０に流れる。なお、このチャンバ １０は、粉砕または混合用のチャンバ、またはジェットと空気との間の接触用の チャンバと呼ぶことができる。 チャンバ１０で発生された空気とスチームの混合物は、矢印３１に従って、上 昇の流れを続け、スクリーン７の縁（または円周部）２１と円筒壁２２の間に設 けられた第２の絞り（例えば、環状通路）３６を通過し、ハウジング１の上部部 分に設けられた出口チャンバ２５に再び入る。 図２に概略的に示すように、ディスク７が、軸線１１に沿って延びかつその下 端がディスク７の中央部分１９に固定されたロッド２０によってハウジング１の 上部壁３９に固定されている。 図１の実施例では、デフレクタ７は非円筒形状であり、その円周部の部分４７ によって壁２２に固定されている。このデフレクタは、円筒壁２２と共に、チャ ンバ１０で発生された空気とスチームの混合物の出口チャンバ２５への通過を可 能にする第２の絞り３６を形成している。 図２〜図４に示す本発明の好ましい動作による実施例では、装置の主要な構成 部品に対して以下の寸法が特に選ばれている。即ち、チャンバ１０を形成する円 筒壁２２の内径３４（および入口チャンバ２４の径３３）は約９．５ｃｍであり 、ディスク７の径３５は約７．５ｃｍであり、ハウジングの下部部分の円周部の 回りに延びるスロット形状の空気入口開口５の高さ４６は約１．５ｃｍである。 図３に示すように、装置は直径方向に対向して配置され、中心に対する角度が約 ９０°で広がる同一の開口５を有する。これら２つの開口は２２ｃｍ²ほどの空 気入口用の通過断面（総断面）を形成している。 リップ８の内面の半径２６は３０ｃｍ²ほどの通過断面２７（軸線１１に垂直 である）を形成している。 自由通路３６の断面は７０ｃｍ²ほどの混合チャンバ１０の断面に対して４０ ｃｍ²ほどであり、空気およびスチームの混合物用の出口開口６の断面は７ｃｍ² ほどである。 軸線１１に沿って計った、ディスク７の表面１７からノズルの開口１２までの 距離３２は約７．５ｃｍであり、ハウジング１は図１と同様に円筒底部４３の上 に配置されている。装置全体の高さは２３ｃｍほどであり、装置の直径４２は１ ０ｃｍほどである。 ドイツ国ミッチンゲン（ＭＥＴＺＩＮＧＥＮ）、ウルメル ストラッセ（Ｕｌ ｍｅｒ ｓｔｒａｓｓｅ）１２８，Ｄ−７４３０に所在の会社レヒラー（ＬＥＣ ＨＬＥＲ）から市販されているノズルを備えた装置でテストを行った。なお、前 述した図２〜図５の実施例に対応した装置は１立方メートルに近い容積の密閉し たチャンバをプラスチック材料の壁で形成したシャワー設備内に置かれた。 設備の外部温度は２０°Ｃであった。 これらのテスト中、前述のレヒラー会社から型番シリーズＳＤ０の商品名で市 販されているノズルが用いられ、ノズルは中実円錐ジェットを吐出するものであ り、ジェット１４の開口角度（分散角度）１５は６０°であった。 テスト１、２、３の各々に対して、以下の表に、各テストの条件およびスチー ム発生器が置かれたシャワー設備の内部で測定した温度がスチーム発生器へのお 湯の供給開始からの時間経過の関数として表す。 表中、水量は分当たりのリットルで表したものであり、相対圧力はバールで表 したものであり、温度は摂氏で表したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧力下の湯の流入からスチームを発生する装置であって、湯入口へ導管によ って連結された噴霧化ノズルと、水排出開口と、前記ノズルの高さに配置された 空気入口開口と、スチーム出口開口とを備えたハウジングから成り、ハウジング の壁が噴霧化チャンバ（１０）を形成し、チャンバの大きい方の部分が噴霧化ノ ズル（２）によって発生されるジェット（１４）によって占有されるスチーム発 生装置において、前記ノズルに隣接して配置された壁（７）の少なくとも１つが 前記ジェット（１４）の大部分を遮断して湯の霧の発生を促進することを特徴と するスチーム発生装置。 ２．請求の範囲１に記載の装置において、ジェット（１４）を遮断する壁（７） はほぼ水平であり、前記ノズルの水出口開口に面して配置されていることを特徴 とする装置。 ３．請求の範囲２に記載の装置において、ジェット（１４）を遮断する壁（７） はディスク形状であり、ノズルからディスクまでの距離に対する半径の比は０． ３から３までの間であり、好ましくは約０．５から１．８までであることを特徴 とする装置。 ４．請求の範囲１乃至３に記載の装置において、ハウジングは空気入口チャンバ （２４）と噴霧化チャンバとを仕切る絞り通路（２７）を有することを特徴とす る装置。 ５．請求の範囲４に記載の装置において、絞り通路は噴霧化ノズル（２）とデフ レクタ壁（７）との間に配置された案内リップ（８、１６）であることを特徴と する装置。 ６．請求の範囲５に記載の装置において、前記リップ（８、１６）が回転体であ ることを特徴とする装置。 ７．請求の範囲１乃至６のいずれか１つに従った装置が設けられたシャワー設備 。 ８．請求の範囲１乃至６のいずれか１つに記載の装置において、ノズルに供給さ れる水の温度が６０°Ｃ以下で使用することを特徴とする装置。