JP2005230671A - 流体噴出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体噴出手段の噴出性能を向上させる共に適用範囲を拡大すること。
【解決手段】ポンプ１８下流側の流路面積を変える流路面積可変手段２０の動作とポンプ１８の動作とが連動するようにその動作を制御する。これによって、ポンプ１８で加圧された流体は流路面積可変手段２０の上流側の蓄圧手段１９に一時的に蓄圧しまた開放されるので、ノズル２４から高圧、大流量または高速の噴流としてエネルギーの大きな噴流を断続的に噴出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は流体を噴出する流体噴出装置に関し、更に詳しくは、例えば流体を噴出し人体の洗浄等に適用できる流体噴出装置に関するものである。

従来、この種の流体噴出装置は、図７に示すように、熱交換手段１の出口の出湯口２とノズル吐出手段３との間に、水の物理量変化手段としてのプランジャーポンプ４を備え、それを制御する通電制御手段５から構成されていた。そして、熱交換手段１に熱エネルギーを供給する自己温度制御機能の加熱手段６と、検知手段７で使用者を検知し、使用者の洗浄行為の前にあらかじめ加熱を開始する通電制御手段８とからなっていた。

上記構成による発明は、プランジャーポンプ４の間歇動作によって流速の立上り時間を短くしてより強い流速の加速度を得るようにしたものである。ここで、熱交換手段１と入水口９の間にプレフィルター１０があり異物などの侵入を防ぐ構成としている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２７９７８４号公報

しかしながら、前記従来の構成は、プランジャーポンプ４の開閉動作で流速の立上り時間を短くするものであるが、立上った後の最高流速はポンプの開時の流速と同等で速い流速を得ることは困難であるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ノズルから高圧、大流量または高速の噴流など、流体エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流体噴出装置は、流路内の流体を加圧するポンプと、ポンプ下流の流路面積を変える流路面積可変手段と、流体を噴出するノズルと、流路面積可変手段の動作と前記ポンプの動作とを連動させるとともに、ノズルの動作を制御するノズル制御手段を備えたものである。

これにより、ポンプで加圧された流体を流路面積可変手段の上流側で一時的に蓄圧した上開放することにより、ノズルから高圧、大流量または高速の噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出できる。さらに、ノズルの動作を制御することによって様々な洗浄パターンを実現することができる。

本発明の流体噴出装置は、ノズルから高圧、大流量または高速の噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的にその噴出形態を変えて噴出すのことができるので、例えばこの流体噴出装置を人体の洗浄等に適用して人体洗浄装置とて利用する際には、様々な洗浄パターンで洗浄できるので一層快適な洗浄感を得ることができる。

第１の発明は、流路内の流体を加圧するポンプと、ポンプ下流側の流路面積を変える流路面積可変手段と、流体を噴出するノズルと、流路面積可変手段の動作とポンプの動作とを連動させるとともに、ノズルの動作を制御するノズル制御手段を備え、ポンプで加圧された流体を流路面積可変手段の上流側で一時的に蓄圧し開放することで、ノズルから高圧または大流量、高速噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出できる。また、洗浄中はノズル制御手段により、流路面積可変手段の開閉動作に合わせてノズルの動作を制御することで、様々な噴流パターンを実現し、好みに合った洗浄を実行することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、蓄圧手段を設けたことで、ポンプによって加圧された洗浄水は、流路面積可変手段を閉止することで高い圧力で蓄圧することができ、洗浄時に流路面積可変手段を開にすると、高圧、大流量、高速などエネルギーの大きな噴流を噴出することが可能となり、より強い洗浄感を得ることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明と第２の発明の流路面積可変手段は、流路を断続的に開閉することにより、ポンプによって加圧された洗浄水は、流路面積可変手段を閉止することで高い圧力で蓄圧することができ、流路面積可変手段を開にすると高圧、大流量、高速などエネルギーの大きな噴流が断続的に噴出し、脈動感を持った噴流を得ることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明から第３の発明の蓄圧手段は、伸縮性または弾力性のある接続配管とすることにより、瞬時に蓄圧できるとともに接続配管を兼用することで省スペースで小型化が可能となるとともに、流路面積可変手段の開閉による圧力変動を吸収することができ上流側の配管に圧力変動が伝わることを防止することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明から第４の発明において、ノズル制御手段は、流路面積可変手段の下流側流路から分岐した噴射口を有する分岐流路から噴射される流体により、被洗浄体を洗浄するように形成され、分岐流路に高圧の強い水流を流すことによって、強い水流で被洗浄体を洗浄することができる。

第６の発明は、特に、第１の発明から第４の発明において、ノズル制御手段は、流路面積可変手段の下流側流路から分岐した噴射口を有する分岐流路から噴出される流体により、被洗浄体としてのノズルまたは便器等を洗浄するものであって、分岐流路に高圧の強い水流を流すことによって、強い水流でこれら被洗浄体を洗浄できるのでいつまでも清潔にして利用することができる。

第７の発明は、特に、第１の発明から第６の発明において、流路面積可変手段の動作と連動してノズルを振動させるノズル制御手段を備えたことで、洗浄中にノズルを振動させることによって、洗浄ポイントが変化するので広範囲にわたって洗浄することができる。

第８の発明は、特に、第１の発明から第７の発明において、ノズルは、流体圧力によって伸出されるように制御するノズル制御手段を備えたことで、ノズル伸出時に流体を加圧・蓄圧し、一気に放出するのでノズル伸出時間の短縮が可能となる。

第９の発明は、特に、第１の発明から第８の発明において、ノズルの流体噴出孔の面積が可変するように形成し、流路面積可変手段の動作と連動するノズル制御手段を備えたことにより、ノズルの噴出孔の面積を変化させることで、噴流の速さ、圧力等が変更可能となり、好みに合わせた細やかな洗浄形態を選択することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流体噴出装置としての衛生洗浄装置の水回路を示す模式図である。図１において、まず、水源である水道配管１１からの分岐流れを切換弁１２へ導く流路１３に接続される。この流路１３上には止水弁１４、洗浄水の流量を計測する流量センサ１５、温水をつくる熱交換器１６、温水の温度を検出する温度センサ１７、洗浄水を加圧するための加圧ポンプ１８などを備えている。さらにその下流側にはポンプ１８で加圧された洗浄水を蓄圧する蓄圧手段としてのホース１９、流路の開閉を行うための流路面積可変手段としての開閉弁２０、流量を調節するための流量調節弁と流路を切替えるための流路切替弁とが一体的に構成された切換弁１２が接続されている。切換弁１２には、お尻ノズル２１、ビデノズル２２が接続されている。

また、お尻ノズル２１、ビデノズル２２の表面を洗浄可能に構成し噴射口２３Ａを有する分岐流路２３が接続されている。また、この噴射口２３Ａは図１に示したように分岐流路２３の先端部に設けても、その分岐流路２３の途中（図示せず）にも設けても良い。そして、上記部品の制御を行うとともに、開閉弁２０の動作とポンプ１８の動作とを連動するように制御したり、ノズル２４の動作を制御するノズル制御手段２５を備えている。

次に、図１のお尻ノズル２１について説明する。図２は図１のお尻ノズル２１の断面図である。なお、図１のビデノズル２２の構成および動作は図２のお尻ノズル２１と同様である。図２に示すように、お尻ノズル２１は、円筒状のピストン部２６、円筒状のシリンダ部２７、シールパッキン２８およびスプリング２９により構成される。ピストン部２６の先端近傍には、洗浄水を噴出するための噴出孔３０が穿設されている。ピストン部２６の後端には、フランジ形状のストッパ部３１が設けられている。また、ストッパ部３１には、シールパッキン２８が装着されている。ピストン部２６の内部には、後端面から噴出孔３０に連通する流路３２が形成されている。

一方、シリンダ部２７は、先端側の径小部分と後端側の径大部分とからなる。これによって、径小部分と径大部分との間に、ストッパ部３１がシールパッキン２８を介して当接可能なストッパ面３３が形成されている。シリンダ部２７の後端面には、洗浄水入口３４が設けられこの洗浄水入口３４は図１に示した切替弁１２に接続されている。

さらに、スプリング２９は、ピストン部２６のストッパ部３１とシリンダ部２７の開口部３５の周縁との間に配設されており、ピストン部２６をシリンダ部２７の後方に付勢する。

以上のように構成された人体洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、水は水道配管１１から供給され、止水弁１４に流れこむ。そして、洗浄動作を開始する時に止水弁１４が開き、熱交換器１６に水が通水され加熱が開始される。そして、その下流側に接続された加圧ポンプ１８によって加圧された温水が、切替弁１２によって流量調整されながら所定のノズル、例えばお尻洗浄ノズル２１から噴出されるものである。この時に、開閉弁２０によって流路面積を変化させながら開閉することで、流路内の水圧を更に高圧にして噴出させるようにしている。

次いで、図２のお尻ノズル２１の動作について説明する。まず、シリンダ部２７の洗浄水入口３４より洗浄水が供給されない場合、ピストン部２６が、スプリング２９の弾性力により矢印Ｘの方向と逆方向に後退し、シリンダ部２７内に収容されている。その結果、ピストン部２６は、シリンダ部２７の開口部３５より最も突出していない状態となる。

更に、シリンダ部２７の洗浄水入口３４より洗浄水の供給が開始された場合、洗浄水の圧力によりピストン部２６がスプリング２９の弾性力に抗して矢印Ｘの方向に徐々に前進する。ピストン部２６がさらに前進すると、ストッパ部３１がシールパッキン２８を介してシリンダ部２７のストッパ面３３に水密に接触する。これにより、洗浄水が、ピストン部２６内の流路３２を通して噴出孔３０のみから噴出される。

ここで、開閉弁２０は、図３に示すように電磁式の遮断弁機構で、プランジャ３６と、弁座３７の間の隙間を変化させることで流路面積を変化するものである。そして、３８は入水口、３９は出水口、４０は電磁コイル部、４１はバネである。このような電磁式の弁を動作させるので、その応答性が速く、開閉を断続的に高速で行うことができる。

図４にその動作のタイミングを示す。図に示すように、開閉弁２０を閉じるタイミングで加圧ポンプ１８が加圧するようにノズル制御手段２５が連動動作させることにより、流路内の内圧がポンプの加圧以上に上昇する。そして、加圧ポンプ１８と開閉弁２０の間には蓄圧手段としての収縮ホース１９を接続しているため、開閉弁２０が閉じている時には、加圧ポンプ１８で加圧された圧力エネルギーは、収縮ホース１９に蓄圧される。そして、開閉弁２０が開いたときに、蓄圧された圧力エネルギーが放出されるので、ノズルからは強い噴流となって放出される。

図４では加圧ポンプ１８の加圧タイミングと開閉弁２０の開閉タイミングを同じにした状態を示しているが、図５では加圧ポンプ１８の加圧回数より、開閉弁２０の開閉回数を少なくすることにより、収縮ホース１９に蓄圧される圧力エネルギーをより強くすることも可能であることを示している。すなわち、加圧中に流路が閉塞されているので、流路内の圧力は配管内、または収縮ホース１９に蓄圧され高圧に上昇するのである。そして、開閉弁２０が開いていた時に圧力を放出することで強い噴流圧力を得るものである。また、加圧回数や開閉動作の回数で説明しているが、加圧時間や開閉時間の関係でも同じであり、加圧時間より開閉弁２０の開時間が短いように連動動作させることで流路内の圧力を高めることができる。

また、図２に示すように、ストッパ部３１の外径とシリンダ部２７の内径にはクリアランスがある。そのため、ノズル制御手段２５によって開閉弁２０を開閉した時には、ノズル２４から放出される噴流の反発力によって、ノズル先端部が略上下に振動するように制御され噴流の噴出方向が変化するので、広範囲にわたっての洗浄が可能となる。また、ストッパ部３１の外径とシリンダ部２７の内径とのクリアランスを変更させることによりノズルの略上下振動幅を調節することができる。

なお、ここでは、ノズル２４の例として水圧によりノズルを伸出させる場合について述べたが、例えばモータなどの駆動力を用いてノズル伸出させる場合では、ノズル制御手段により、開閉弁の動作と連動させてノズルがその伸出方向およびその逆方向に振動するようにモータを制御することもできるなど、どのようなノズルであっても何ら問題はない。

このように、加圧ポンプ１８と開閉弁２０の動作を関連付けて連動させることにより、流路内の圧力を蓄圧手段である収縮ホース１９に蓄え大幅に高めることができる。そして、その高い圧力を洗浄ノズル２４から放出することで非常に強い噴流として吐出することができ、洗浄効果を大幅に向上することができる。さらに、ノズル動作を制御することによっても様々な噴流パターンが実現可能となる。さらに、人体を洗浄する際には、その強い洗浄感および噴流パターンが使用者の満足感を満たすと共に、さらに、断続的に弁を開閉することで噴流を脈動させれば噴流にはボリューム感が感じられるようになるので一層の満足感が得られる。

また、蓄圧手段として、収縮ホース１９を使用することによって、接続配管を兼用することで省スペースで小型化が可能となるとともに、流路面積可変手段２０の開閉による圧力変動を吸収することができ、上流側の配管に圧力変動が伝わることを防止することができる。なお、蓄圧手段は収縮ホース１９で説明したが、収縮性の少ないホースや配管でも、同様の効果が期待できる。

また、上述したような加圧された流体を切換弁１２によって流路を切換え、分岐流路２３から噴出させることにより、ノズル２４の表面に付着した汚れを強い水流で洗い流すことが可能となり、ノズル２４を清潔に保つことができる。また、分岐流路２３の噴射口２３Ａを便器内に噴射可能な構成にすることによって、強い水流で便器へ噴射させ便器内の洗浄を効果的に行うことも可能である。なお、分岐流路２３の噴射口２３Ａによって洗浄を行う箇所の例として、ノズル２４の表面と便器内の例を挙げたが、洗浄箇所はこれらに限ったものではない。

また、図２に示したような水圧によってノズル２４を伸出させる構成としたことにより、ノズルを伸出させる場合にノズル制御手段２５により、流体を加圧・蓄圧し、一気に放出させることで、加圧・蓄圧されていない流体でノズル２４を伸出させる場合に比べて速くノズル２４を伸出させることが可能となり、洗浄開始までの待ち時間を短縮することができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における流体噴出装置としての衛生洗浄装置のノズルを示す断面図である。実施の形態１に示した図２と異なる点は、噴出面積可変機構４２がモータ４３の回転によって流体噴出面積が可変可能となるように動作する点である。その他の点は図２に示した実施の形態１と同様であり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。

以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。図において、噴出面積可変機構４２はノズル制御手段２５からの信号によりモータ４３を駆動させる。図６中の＋Ｘ方向に進むように制御すると、流体噴出面積が狭くなり、逆に−Ｘ方向に進むように制御すると流体噴出面積が広くなる。流体噴出面積を狭くすると噴流の速度が速くなり、強い洗浄感を実現できる。また、流体噴出面積を広くすると噴流の速度は遅くなるが噴流の断面径は太くなり、ボリューム感のある洗浄を実現できる。このように、ノズルの流体噴出面積が、流路面積可変手段２０の動作と連動して変動するノズル制御手段２５を備えることで、強い洗浄、ボリューム感のある洗浄等、使用者の好みに応じた洗浄方法を実現することができる。

以上のように、本発明に係る流体噴出装置は、ノズルから高圧または大流量、高速噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出でき、様々な噴流パターンを実現できるので、流体を噴出させるシャワー装置、噴水等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における流体噴出装置の水回路を示す模式図 同流体噴出装置のノズルの断面図 同流体噴出装置の流路面積可変手段の断面図 同流体噴出装置の動作を説明するタイミングチャート 同流体噴出装置の他の動作を説明するタイミングチャート 本発明の実施の形態２における流体噴出装置のノズルの断面図 従来の流体噴出装置のブロック図

符号の説明

１３ 流路
１４ 開閉弁（流路面積可変手段）
１８ ポンプ
１９ ホース（蓄圧手段）
２３ 分岐流路
２３Ａ 噴射口
２４ ノズル
２５ ノズル制御手段

Claims (9)

1. 流路内の流体を加圧するポンプと、前記ポンプの下流側に設けられ流路の面積を変える流路面積可変手段と、前記流路面積可変手段の下流側に設けられ流体を噴出するノズルと、前記流路面積可変手段と前記ポンプとを連動させ前記ノズルの動作を制御するノズル制御手段とを備えた流体噴出装置。
2. ポンプと流路面積可変手段との間に蓄圧手段を設けた請求項１記載の流体噴出装置。
3. 流路面積可変手段は、流路を断続的に開閉する機能を備えた請求項１または２記載の流体噴出装置。
4. 蓄圧手段は、伸縮性を有する接続配管である請求項２記載の流体噴出装置。
5. 流路面積可変手段の下流側の流路から分岐した分岐流路と、前記分岐流路に流体が噴射するように形成した噴射口とを備え、ノズル制御手段は、前記噴射口から噴射される流体により被洗浄体を洗浄するように制御する請求項１〜４のいずれか１項記載の流体噴出装置。
6. 被洗浄体はノズルまたは便器である請求項５記載の流体噴出装置。
7. ノズル制御手段は、流路面積可変手段の動作と連動してノズルを振動させる請求項１〜６のいずれか１項記載の流体噴出装置。
8. ノズル制御手段は、流体圧力によってノズルが伸出するように制御する請求項１〜７のいずれか１項記載の流体噴出装置。
9. 流体を噴出するノズルの流体噴出口の面積が可変するように形成し、ノズル制御手段は、流路面積可変手段と連動して前記流体噴出口の面積を可変制御する請求項１〜８のいずれか１項記載の流体噴出装置。

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