CN107268729B - 吐水装置 - Google Patents

Abstract

在将吐水口处的水流内部的流速分布改变为所希望的形态的同时，抑制气泡的滞留，通过让两者同时成立，最大化吐水形状保持距离，使水流从设置于浴室天棚的吐水装置到达使用者的头部、肩部或浴室地面的过程中不产生吐水断裂，从而提供吐水装置，即使在水流量低时，也能够让来自头顶的吐水水流在落到人体时形成一层包裹全身的水膜。吐水装置具备：吐水口，将水作为一柱水流向铅垂下方吐出；给水路，给吐水口供给水；流速分布变更部，设置在给水路的途中，为抑制从吐水口吐出的水流发生缩流而改变流速分布，使流过给水路的外缘侧的水的流速高于流过给水路的中心轴侧的水的流速，此外，设置有抑制气泡滞留于吐水口吐出的水流中的气泡滞留抑制单元。

Description

吐水装置

技术领域

本发明有关吐水装置。

背景技术

在该技术领域，为减少从水龙头装置吐出的水落在容器等表面时的水花溅起，或者为使吐水更加美观，已知有通过在吐水部安装整流构件来调整吐出的水流的方法。(例如专利文献1)

以往，作为这一类整流构件，广泛使用的有如专利文献1及专利文献2、3所记载的星型环状板、网眼状整流网或格子状构件，其吐水水流从吐水口或整流构件的壁面所受到的摩擦影响较小，从而使水流中央部的流速较快，外周部的流速比中央部慢。

这些整流构件是基于调整吐水口处水流的速度矢量的技术思想而被发明出来的。通过限制供给的水的前进方向而调整矢量方向，虽然在吐水距离较短的情况下可实现充分的整流，但是，例如在吐水从设置在浴室天棚附近的顶喷式花洒吐出的情况下，水在落到使用者身体或者地面的过程中水流形状会散乱，无法实现直到最后依然展现优美的吐水水流。

专利文献1日本国实开昭62－114956号公报

专利文献2日本国实开平6－74667号公报

专利文献3日本国特开2001-20332号公报

发明内容

本发明旨在解决上述问题，本发明的课题是提供一种吐水装置，该吐水装置能够维持吐水形状，从吐水口长距离地保持不产生吐水断裂及混入空气。

由于在从专利文献1等所记载的吐水装置吐出的水流内部，水流中央部的流速比水流外周部的流速快，在吐水出口会发生水流缩流，伴随吐水后时间的持续，水流外周的水会被吸引至中央部。因此，例如由于在从浴室天棚至地面的长距离中发生吐水形状散乱，会发生吐水断裂。因此，为抑制吐水的断裂，提高水流外周部的流速是有效的方法。

但是，在提高水流外周部的流速的情况下，特别是在低流量时，会频繁发生储存在吐水装置内部的空气作为气泡滞留于吐水口附近的水流中央部的现象。在以往的水流中央部流速较快的情况下，由于气泡被水流冲走，因此不易产生气泡滞留的现象，但提高了水流外周部的流速后，水流中央部的流速相对降低，冲走气泡的力变弱，容易产生气泡的滞留。

像这样一旦气泡在吐水口附近滞留，气泡会因周围水流的微弱的速度差而产生晃动，这种晃动传递到水流而发生散乱，吐水形状的保持距离变短，无法得到所希望的吐水。本发明的发明者们基于这种现象，发现了让提高水流外周部的流速和抑制气泡的滞留两者同时成立的新的课题。

本发明为基于这种课题而进行的，其目的为，在将吐水口处的水流内部的流速分布改变为所希望的形态的同时，抑制气泡的滞留，通过让两者同时成立，最大化吐水形状保持距离，例如，使水流从设置于浴室天棚的吐水装置到达使用者的头部、肩部或浴室地面的过程中不产生吐水断裂，从而提供一种吐水装置，能够让来自头顶的吐水水流在落到人体时形成一层包裹全身的水膜。

为解决上述课题，本发明所涉及的吐水装置具备：吐水口，吐水口将水作为一柱水流向铅垂下方吐出；给水路，给水路给所述吐水口供给水；流速分布变更部，设置在所述给水路的途中，为抑制从所述吐水口吐出的水流发生缩流而改变流速分布，使流过所述给水路的外缘侧的水的流速高于流过所述给水路的中心轴侧的水的流速，此外，其特征为，设置有抑制气泡滞留于所述吐水口吐出的水流中的气泡滞留抑制单元，所述气泡滞留抑制单元构成为，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的流速差为规定值以下，且从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的区域的流速，小于从所述吐水口吐出的水流的中心侧及外缘侧的流速，所述流速分布变更部是具备遮蔽部、多个第1通水路和多个第2通水路的第一整流部，所述遮蔽部形成在所述第一整流部的中心部分，所述第1通水路形成在所述遮蔽部的周围且构成所述气泡滞留抑制单元，所述第2通水路形成在所述第1通水路的周围，所述第1通水路的总开口面积比所述第2通水路的总开口面积小，所述给水路的截面积比所述遮蔽部的面积小。

在本发明中，通过在所述给水路的途中设置流速分布变更部，使流过所述给水路的外缘侧的水的流速高于流过所述给水路内部的中心轴侧的水的流速，提高从所述吐水口吐出的水流的外周部的流速，能够延长吐水形状保持距离。此外，通过设置抑制从所述吐水口吐出的水流内的气泡滞留的气泡滞留抑制单元，能在延长吐水形状保持距离的同时，抑制气泡滞留引起的水流的散乱，可以提供一种吐水装置，能够让来自头顶的吐水水流在落到人体时形成一层包裹全身的水膜。

此外，在本发明中，为实现更为稳定的整流吐水，所述气泡滞留抑制单元的构成为，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的流速差为规定值以下。为抑制气泡滞留，有必要通过水流冲走气泡，而水流冲走气泡的力同流速成比例。于是，在位于吐水口的水流的中央侧的流速大幅小于外缘部的情况下，冲走气泡的力较小会持续滞留。因此，通过将中央侧和外缘侧的流速差控制在规定的范围内，能够更加稳定地抑制气泡的滞留。

另外，本发明所涉及的吐水装置中，还优选所述气泡滞留抑制单元的构成为，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的区域的流速，小于从所述吐水口吐出的水流的中心侧及外缘侧的流速。通过这样的构成，能够将滞留于吐水口的大气泡分断，将小气泡群保留在存在于中央侧和外缘侧之间的流速较小区域。若存在大滞留气泡，水流受该气泡的晃动的影响会发生水流散乱，但在小气泡的情况下，即使发生晃动对水流的影响也较小，能够抑制水流的分断，能够得到所希望的吐水形状保持距离。

所述气泡滞留抑制单元的构成，还优选从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的区域的流速分布不均一。通过这种构成方式，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的区域的流速差会更小，能够抑制气泡的晃动。

所述气泡滞留抑制单元的构成，还优选从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧的流速大致相同。通过这种构成方式，可以给滞留的气泡施加相同的力，能够稳定地排出气泡，所以，能够抑制因滞留气泡而产生的水流的晃动，得到所希望的吐水形状保持距离。

根据本发明，具有能够从吐水口长距离地保持吐水形状的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的吐水装置的剖视图。

图2是本发明的实施方式中的吐水装置的分解立体图。

图3是表示本发明的实施方式中的水的流动的模式图。

图4是表示传统型吐水装置中的吐水变化的模式图。

图5是表示提高了吐水外周部的流速的吐水装置中的吐水变化的模式图。

图6是表示本发明的实施方式中的吐水变化的模式图。

图7是表示基于吐水口部的不同的速度分布下的吐水的状态的示意图。

图8是本发明的变形例中的吐水装置的剖视图。

符号说明

1-吐水装置；2-吐水口；21-吐水口形成构件；3-给水路；31-给水路形成构件；4-第一整流部；41、42-滞留部；43-遮蔽部；44、45-通水路；5-第二整流部；51-整流网；6、7-气泡

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。为使说明易于理解，在各附图中对同样的构成要素尽可能标注相同的符号，省略重复的说明。

首先，图1是作为本发明的实施方式的吐水装置1的剖视图。如图1所示，吐水装置1具备向铅垂方向吐水的吐水口2，及在铅垂方向上向所述吐水口2供给水的给水路3。在给水路3和吐水口2之间具备第一整流部4，此外，在第一整流部4的铅垂下方向具备第二整流部5。在给水路3与第一整流部4之间和第一整流部4与第二整流部5之间分别具备滞留室41、滞留室42。另外，第一整流部4及第二整流部5以被吐水口形成构件21和给水路形成构件31夹住的形式保持。吐水口形成构件21和给水路形成构件31可使用螺钉固定、搭扣配合、或粘接、焊接这些方法进行固定。

接下来，用图2表示第一整流部4及第二整流部5的分解立体图。第一整流部4在中心部分具有遮蔽部43，其周围具备多个通水路44，此外，通水路44的周围具备多个通水路45。

通水路44的总开口面积比通水路45的总开口面积小。换言之，通水路45的总开口面积比通水路44的总开口面积大。通过这种构成方式，由于比起中心部侧，流量更多地分配给外周部侧，尽管外周侧水流的流速由于外周壁面成为通水的阻力而减缓，但同中心部侧的水流的流速差并没有增大。因此，能够抑制从吐水口吐出的水流的缩流。由此，能够得到所希望的吐水形状保持距离。并且，优选如本实施方式这样，将通水路44的总开口面积设定为通水路45的总开口面积的一半以下。此外，更优选第一整流部4的总开口面积为滞留室41的截面积的一半以下。通过这种构成方式，因为能够在更确实地抑制气泡的滞留的同时控制中心部的水流的流速，所以能够更确实地让中心部的水流和外周部的水流之间的流速差在规定值以下。

另外，优选通水路45的数量比通水路44的数量多。通过这种构成方式，因为能够使外周部的水流的流速在圆周方向上更均一，所以能够更容易得到所希望的吐水。

此外，优选相邻的通水路44之间的间隔比相邻的通水路45之间的间隔更大。通过这种构成方式，从给水路3供给的水在碰撞遮蔽部43之后，能更多地将流量分配给外周部侧。其结果，能够抑制中心部的水流的流速变得过快。

另外，给水路3的截面积比遮蔽部43的面积小，从铅垂方向观察时，给水路3以被重叠收纳于遮蔽部43区域内的形式配置。通过这种配置方式，从给水路3供给的水与遮蔽部43碰撞，能够暂时地滞留于滞留室41。

第二整流部5由多张具备网眼状的网的整流网51构成。更优选将整流网51配置为覆盖全部流路从而使在全部流路上的通水阻力均一。通过这种构成方式，能够更确实地让中心部和外周部的水流的流速差在规定值以下。更优选设置3张以上的整流网51。通过这种构成方式，能够使通水阻力较大，能够更确实地让中心部和外周部的水流的流速差在规定值以下。

图3中模式化地表示了作为本发明实施方式的吐水装置1中的水的流动。从给水路3供给的水(箭头A)碰撞到遮蔽部43，或者与碰撞遮蔽部43后逆流而回的水相撞，暂时滞留于滞留室41内(箭头B)，滞留室41内为水圧聚集的状态。滞留于滞留室41的水被来自上流方向的水冲走，从通水路44和通水路45向下流侧流出(箭头C群)。从通水路44和通水路45流出的水经过第二整流部5分流为一直向吐水口2前进的水流(箭头C1、箭头C2)，以及由于表面张力或内部产生的负压而流向滞留室42的中心方向的水流(箭头C3、箭头C4)。流向中心方向的水流(箭头C3、箭头C4)在中心部聚集，经第二整流部5向吐水口2流出(箭头C5)。

流向吐水口2的水流(箭头C群)通过由多张整流网51构成的第二整流部5到达吐水口2。水在通过整流网51之时速度矢量向前进方向靠齐，最终水D成为层流从吐水口2被吐出。水通过第一整流部4和第二整流部5的方向被统一为相同方向。通过这样的构成，水流通过第一整流部4、特别是通过通水路44及通水路45之时在一定程度上已经统一的速度矢量，由于在第二整流部5能够被进一步统一，十分高效。另外此时，越是增加整流网51的张数、加大整流网51的厚度、或缩小整流网51的网眼，则整流效果越明显，可以根据上流侧的流路或供给流量等，对这些进行适当的设计。另外，取代整流网51，第二整流部5也可以采用专利文献1及专利文献2、3所记载的星型环状板或格子状构件。

图4中模式化地表示了以专利文献1所记载的星型环状板等作为整流构件时，传统型吐水装置中的吐水状态的变化。一般情况下，在配管内流动的水，由于受到来自配管壁面的摩擦阻力，外周部的流速会低于中心部的流速。因此，在传统型吐水装置的吐水口部，流速在中心部最快，越接近外周部越慢。由于中心部的流速较快，在吐水时吐水装置内所聚集的空气不会滞留于整流部5’，而是被水流冲走。但是，另一方面，由于中心部的流速较快，在吐水口出口，水流会发生缩流，伴随吐水后时间的持续，水流外周部的水会被吸引至中心部。因此吐水会逐渐变细，吐水形状发生散乱，吐水会断裂(图7-A)而在落到接触面时导致水花溅起。因此为抑制吐水的断裂，提高水流外周部的流速被认为是有效的手段。

图5中模式化地表示了具有第一整流部4’的吐水装置的吐水状态的变化，第一整流部4’为提高水流外周部的流速，未在第一整流部4形成通水路44，而在外周部仅形成通水路45。在提高水流外周部的流速的情况下，频繁发生吐水装置内部的空气作为气泡滞留于吐水口附近的水流中央部的现象。这是由于吐水开始时从流速较快的外周部开始吐水，而引起缩流将中心部的空气包裹，导致空气容易聚集。另外，由于提高了水流外周部的流速，水流中央部的流速被相对地降低，冲走气泡的力量减弱，气泡变得容易滞留。这样由于气泡6在吐水口附近滞留，气泡6因周围水流的微弱的速度差而产生晃动，使水流发生散乱，吐水会断裂(图7-B)而在落到接触面时导致水花溅起。为抑制该气泡滞留，有扩大整流网51的网眼，及每次滞留时用手指等直接除去等方法。但是，若扩大整流网51的网眼会使整流效果下降，而且在直接除去的情况下，也存在手够不到吐水装置的设置高度等问题，并不适合本发明的实施方式。于是，为抑制气泡的滞留，我们认为控制吐水口部的流速分布，用水流将空气冲走是有效的方法。

图6将作为本发明的实施方式的吐水装置1的吐水状态的变化模式化表示。中心部的流速快则会缩流，外周部的流速快则会成为气泡，总之会导致吐水形状散乱，吐水断裂。于是，如图3所示，由于从通水路3供给的水流A被水路44和水路45分配给全部吐水口，吐水口2处的流速分布为中心部的水流(箭头D1)和外周部的水流(箭头D2)的流速差变小。另外，由于水路44的总开口面积被设定为比水路45的总开口面积小，中心部的水流(箭头D1)的水量比外周部的水流(箭头D2)的水量少，所以中心部和外周部之间的水流(箭头D3)的流速，仅略微低于中心部的水流(箭头D1)和外周部的水流(箭头D2)的流速。而且，中心部和外周部之间的水流(箭头D3)的流速并非必须完全均一，也可以构成为不完全均一。这样，通过将中心部和外周部的流速差控制在规定值以下从而减少缩流，能够更稳定地抑制气泡的滞留。另外，通过使中心部和外周部之间区域的流速仅比中心部和外周部略小，能够将滞留于吐水口部的大气泡分断后冲走，将极小的气泡留在流速慢的区域7。若水流中存在大的滞留气泡，则受该气泡晃动的影响水流会散乱，在气泡极小的情况下，即便产生晃动对水流的影响也极小，能够保持吐水形状(图7-C)，使吐水不断裂地落在目标物体上。

另外，本实施方式中，第一整流部4构成了流速分布变更部。但是，流速分布变更部只要至少具备遮蔽部43及通水路45即可。

并且，本实施方式中，由通水路44作为气泡滞留抑制单元发挥作用。作为气泡滞留抑制单元，除上述之外，还可以构成为使中心部的水流(箭头D1)、外周部的水流(箭头D2)，及中心部和外周部之间的水流(箭头D3)的流速为大致相同，冲走聚集于吐水装置内的空气。

接下来，图8表示了作为本发明变形例的将第一整流部4’和整流网51’装入第二整流部5的吐水装置的剖视图。并且，对与实施方式共通的部分标注相同符号，省略说明。

变形例与实施方式的不同之处有，变形例中的第一整流部4’没有形成通水路44，而在外周部仅形成有通水路45。此外，与实施方式的不同之处还有，整流网51’的中心部相对于通水方向(向铅垂下方)为凸状。在实施方式中，通过在第一整流部4形成有通水路44，使水流不仅向外周部也向中心部聚集，将中心部和外周部的流速差控制在规定值以下。与此相对在变形例中，尽管并未形成有通水路44，但通过让整流网51’向下方呈凸状，使水流也聚集于中心部，能够将中心部和外周部的流速差控制在规定值以下。此外，也可以通过使第一整流部4的遮蔽部43的背面向铅垂下方呈凸状，以此将中心部和外周部的流速差控制在规定值以下。并且在变形例中，第一整流部4’构成了流速分布变更部，整流网51’作为气泡滞留抑制单元发挥作用。

以上，使用附图对本发明的具体结构进行了说明，但本发明并不仅限于上述的实施方式及变形例。可以在不脱离本发明主旨的范围内作适当的改变。例如，本发明中的吐水装置并非必须设置于顶喷式花洒中，也可以应用于一般的洗手盆或者厨房使用的冷热水混合龙头。此外也可以使用于单冷水龙头、自动水龙头、净水器等各种各样的吐水装置。

Claims (3)

1.一种吐水装置，具备：

吐水口，吐水口将水作为一柱水流向铅垂下方吐出；

给水路，给水路给所述吐水口供给水；

流速分布变更部，设置在所述给水路的途中，为抑制从所述吐水口吐出的水流发生缩流而改变流速分布，使流过所述给水路的外缘侧的水的流速高于流过所述给水路的中心轴侧的水的流速，此外，设置有抑制气泡滞留于所述吐水口吐出的水流中的气泡滞留抑制单元，

所述吐水装置的特征在于，

所述气泡滞留抑制单元构成为，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的流速差为规定值以下，且从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的区域的流速，小于从所述吐水口吐出的水流的中心侧及外缘侧的流速，

所述流速分布变更部是具备遮蔽部、多个第1通水路和多个第2通水路的第一整流部，所述遮蔽部形成在所述第一整流部的中心部分，所述第1通水路形成在所述遮蔽部的周围且构成所述气泡滞留抑制单元，所述第2通水路形成在所述第1通水路的周围，

所述第1通水路的总开口面积比所述第2通水路的总开口面积小，

所述给水路的截面积比所述遮蔽部的面积小。

2.根据权利要求1所述的吐水装置，其特征为，

所述气泡滞留抑制单元的构成为，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧之间的区域的流速分布不均一。

3.根据权利要求1所述的吐水装置，其特征为，

所述气泡滞留抑制单元的构成为，从所述吐水口吐出的水流的中心侧和外缘侧的流速大致相同。