JP2010090531A - 人体洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない水量で、快適性の高い人体洗浄装置を実現することができる。
【解決手段】給水管と、前記給水管に接続された圧力変動部と、前記圧力変動部の動作を制御する圧力制御部と、前記圧力変動部の下流側に設けられた人体へ洗浄水を吐水するための吐水孔と、を備えた人体洗浄装置であって、前記圧力制御部は、１つの圧力の脈動周期において、複数の凸状ピークを異なる圧力で有するように、前記圧力変動部の駆動を制御したことを特徴とする人体洗浄装置が提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、洗浄水を吐水孔から人体に吐水する人体洗浄装置に関するものである。

従来のこの種の人体洗浄装置は、省エネ意識の高まりの中で、高い圧力を間欠的に発生することで、流量を少なくしても、高い洗浄力を得られる装置の開発なされている。例えば、特許文献１には、給水管もしくは温水管のいずれかに、高速かつ周期的に水路内容積を増減可能な水量容積可変手段と、逆流防止手段によって、高圧の洗浄水を吐水できると記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、高い圧力で洗浄力と体感の強さを高めることはできているが、洗浄の快適性に関わり、少ない水量でも多い水量で洗浄されている感覚である量感を高めることができないという課題があった。

また、特許文献２には、給水源より得られる吐水圧よりも高い圧力が間欠的に発生するような脈動推移を起こす圧力発生手段を備え、圧力の脈動推移により吐水孔から速度の異なる部位を有した脈動流の洗浄水が繰返し現れるように吐水を行ない、吐水後に速度の異なる部位が大きな水塊を人体に着水させると記載されている。

これは、速い速度を持つ部位が、その前の遅い流速を持つ部位に追いつくことで、大きな水塊を人体に着水させるので、連続的な洗浄が求められる通常のおしり洗浄やビデ洗浄における洗浄水水量そのものを減少することができると共に、洗浄感や洗浄強度を多様化することができる。これに対し、さらに洗浄感の高い吐水が求められる。特に、あたかも大量の水で洗浄しているかのように感じる量感のある洗浄と、十分な洗浄の強さを両立して備える洗浄が求められる。
特開２００３−１１９８６５号公報（図１） 特許第３２６４２７４号（図１）

本発明の目的は、限られた水量で、多くの水量で洗浄されているような量感のある洗浄感と、かつ、強さのある洗浄を両立して実現することで、快適性の高い人体洗浄装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、給水管と、前記給水管に接続された圧力変動部と、前記圧力変動部の動作を制御する圧力制御部と、前記圧力変動部の下流側に設けられた人体へ洗浄水を吐水するための吐水孔と、を備えた人体洗浄装置であって、前記圧力制御部は、１つの圧力の脈動周期において、複数の凸状ピークを異なる圧力で有するように、前記圧力変動部の駆動を制御したことを特徴とする人体洗浄装置が提供される。

本発明によれば、限られた水量で、多くの水量で洗浄されているような量感のある洗浄感と、かつ、強さのある洗浄を両立して実現することで、快適性の高い人体洗浄装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
先ず、本実施例による人体洗浄装置の水路図を図１に示す。図１は、洗浄水の供給系を示す概略構成図である。

図１に示すように、人体洗浄装置の水路系は、人体洗浄装置のケーシングの外部の供給源（図示せず）から給水される入水側弁ユニット５０と熱交換ユニット６０と、脈動ユニット７０とを備える。そして、脈動発生ユニット７０から洗浄ノズルユニット８０の流量調整件流路切替弁８１を経て洗浄ノズル８２に、脈動発生ユニット７０により付与された脈動を保った洗浄水が導かれ、当該ノズル８２から吐水される。これらの各ユニットは、人体洗浄装置のケーシングに収納されている。また、制御器１０は電磁弁５３、入水温センサ６２ａ、ヒータ６１、出水温センサ６２ｂ、フロートスイッチ６３、脈動発生機器７４、流量調節兼流路切替弁８１、洗浄ノズル８２および制御ボタン（図示せず）に接続されている。なお制御ボタンには強い刺激感のあるハードなおしり洗浄、ソフトなおしり洗浄（以下やわらか洗浄と呼ぶ）、ビデ洗浄（以下ビデ洗浄と呼ぶ）の各洗浄モードを選択する洗浄ボタン、洗浄水の水勢を変化させるための水勢変更ボタン、洗浄水の温度を選択できる温度調整ボタン、洗浄を停止するための停止ボタンが含まれる。

これら各ユニットは脈動発生ユニットを挟んでそれぞれ給水管路で接続されている。即ち、入水側弁ユニット５０と熱交換ユニット６０は、給水管路５５で接続され、脈動発生ユニット下流の流量調節兼流路切替弁８１は給水管路７５で接続されている。

給水管路５５は給水源（水道管）から洗浄水（水道水）を直接給水すべく入水側弁ユニット５０に配管されている。この給水管路５５に導かれた洗浄水は、入水側弁ユニット５０のストレーナ５１でゴミなどが捕捉されて、逆止弁５２に流れ込む。そして電磁弁５３にて管路が開かれると、洗浄水は調圧弁５４に流れ込み、所定の圧力（給水圧：０．１１０ＭＰａ）に調圧された状態で、瞬間式加熱方式の熱交換ユニット６０に流入する。このように調圧を受けて流入する洗浄水流量は２００〜６００ｃｃ／ｍｉｎ程度となるようにされている。なお、給水管路５５を便器洗浄用の洗浄水を貯留する洗浄水タンク（図示省略）から分岐して入水側弁ユニット５０に配管することもできる。

上記した入水側弁ユニット５０の下流の熱交換ユニット６０はヒータ６１を内蔵する熱交換部６２を備える。この熱交換ユニット６０は熱交換部６２へ流入する洗浄水の温度と熱交換部６２から流出する洗浄水の温度と熱交換部６２から流出する洗浄水の温度を入水温センサ６２ａと出水温センサ６２ｂで検出しつつ、その検出温度を基にして洗浄水の設定温度の洗浄水に過熱するようにヒータ６１の加熱動作を制御する。そしてこのようにして、温水化された洗浄水は後述する脈動発生ユニット７０に流入し、脈動を付加され、流量調節兼流路切替弁８１に流入する。なお、脈動とは、脈動発生ユニットによって生じる圧力変動のことであり、圧力変動を起こす装置類を脈動発生ユニットと呼んでいる。したがって、脈動発生機器は圧力変動部と同義である。

また、この熱交換ユニット６０は熱交換部６２内の水位を検出するフロートスイッチ６３を有する。このフロートスイッチ６３は、ヒータ６１が水没する所定の水位以上になるとその旨の信号を出力するように構成されている。そして、制御部１０はこの信号を入力している状況下でヒータ６１を通電制御するので水没していないヒータ６１に通電してしまうというような事態、いわゆるヒータ６１の空焚きを防止する。なお、熱交換ユニット６０のヒータ６１は制御器１０にてフィードフォワード制御とフィードバック制御を組合せながら最適に制御される。

更に、この熱交換ユニット６０は熱交換部６２からの洗浄水出口、即ち、熱交換部６２下流の管路の熱交換部接続箇所に、バキュームブレーカ６４と安全弁６５とを備える。バキュームブレーカ６４は、負圧となった管路内に大気を導入して、熱交換部下流の管路内の洗浄水を断ち切り、熱交換部下流側から洗浄水の逆流を防止する。また安全弁６５は給水管路６７内の水圧が所定値を超えると開弁し、捨水配管６６へ洗浄水を排出することにより、異常時の機器の破損、ホースの外れ等の不具合を防止している。

続いて、脈動発生ユニット７０の構造について説明する。脈動発生ユニット７０は、アキュームレータ７３、脈動発生機器７４から構成されている。図２は脈動発生機器７４の概略構成断面図である。なお、ここでいう脈動発生機器は、圧力変動を起こす圧力変動部のことである。図２に示すように給水管路６７、７５に接続されるシリンダ７４ｂにプランジャ７４ｃを摺動自在に備える。そして、このプランジャ７４ｃを脈動発生コイル７４ｄの励磁を制御することにより上流側・下流側に進退させる。プランジャ７４ｃは脈動発生コイル７４ｄの励磁により図示する原位置（プランジャ原位置）から下流側７４ｈに移動する。そして、コイルの励磁が消えると、復帰スプリング７４ｆの付勢力によって、原位置に復帰する。この際、緩衝スプリング７４ｅによってプランジャ７４ｃの復帰の動作が緩衝される。プランジャ７４ｃはその内部にダックビル式の逆止弁７４ｇを備え、上流側への逆流を防止している。したがって、プランジャ原位置から下流側へ移動の際にはシリンダ７４ｂ内の洗浄水を加圧して給水管路７５に押し流せるようになっている。この際、プランジャ原位置と、下流側に移動した位置は常に一定であることから、プランジャーが動作する際に給水管路７５に送られる洗浄水の量は一定である。その後、原位置に復帰する際には逆止弁７４ｇを経てシリンダ７４ｂ内に洗浄水が流れ込むので次回のプランジャ７４ｃの下流側移動により、改めて、一定量の洗浄水が給水管路７５に送られることになる。

この場合、脈動発生機器７４には給水管路５５を経て、上記給水圧の洗浄水が給水されている。よって上記したようにプランジャの原位置復帰の間に逆止弁７４ｇを経てシリンダ７４ｂ内に流れ込んだ洗浄水は逆止弁７４ｇによる圧力損失や下流側の洗浄水の引き込みの影響を受けて１次圧のままではないものの、給水管路７５に送られる。この様子を図でもって表すと、図３に示す様に、洗浄水は、脈動発生機器７４への導入水圧Ｐｉｎ（給水圧）を基準に脈動した圧力で脈動発生機器７４から給水管路７５、ひいては洗浄ノズルユニット８０に送られて局部に吐水される。なお、図３に示す圧力波形は、吐水孔４０の直近で測定した結果である。

次に、アキュームレータ７３について説明する（図示せず）。アキュームレータ７３は、ハウジング７３ハウジング内のダンパ室とこのダンパ室に配置されたダンパを有する。よって、アキュームレータ７３は脈動発生ユニット７０の上流側の給水管路６７にかかる水撃を低減する。このため熱交換部６２の洗浄水温度分布に及ぼす水撃の影響を緩和でき、洗浄水の温度を安定化することができる。この場合、アキュームレータ７３は脈動発生機器７４に近接配置したり当該機器と一体的に配置することが、脈動発生機器７４で発生された脈動を上流側に伝播することを速やかにかつ効果的に回避できる観点から好ましい。

次に洗浄ノズルユニット８０について説明する。洗浄ノズルユニット８０に流量調節兼流路切替弁８１が配設されており、給水管路８６で洗浄ノズル８２に接続される。そして、脈動発生ユニット７０から送られた脈動流の洗浄水の供給先を、洗浄ノズル８２の各流路８３、８４、８５に切替、かつその流路を調節する。

次に、洗浄ノズル８２について説明する。図４（ａ）、（ｂ）に洗浄ノズルの構造図を示す。洗浄ノズル８２ないにある複数の洗浄流路８３、８４、８５はそれぞれ洗浄ノズル先端近傍にあるおしりに向って洗浄水を吐出するおしり洗浄用吐水孔４０１とビデ洗浄用吐水孔４０２に連通する。吐水孔４０１、４０２の上流には洗浄流路８３、８５を通水する洗浄水を旋回させながら旋回流として吐水孔から吐水させるために洗浄水渦室３０１、３０２を設けてある。なお、洗浄流路８４は洗浄渦室３０１の下方に連通し、吐水孔４０１と連通している。

ここで、本実施形態における洗浄水吐水の様子について説明する。図５は、洗浄水吐水に際して脈動を発生させる脈動発生機器７４の脈動発生コイル７４ｄの励磁の様子を示す電圧波形の図であり、図６は、脈動発生機器７４から流出する洗浄水の流速を示すタイミングチャート、図７は、吐水孔４０１からの洗浄水吐水の様子を模式的に説明する説明図である。

制御部１０は、脈動発生コイル７４ｄを励磁して、脈動発生機器７４にて脈動を発生させるに当たり、パルス状の信号を出力する。そして、このパルス信号を、脈動発生コイル７４ｄに接続されこれをオンさせるためのスイッチングトランジスタ（図示せず）に出力する。よって、脈動発生コイル７４ｄは、パルス信号に従ったスイッチングトランジスタのＯＮ・ＯＦＦにより繰返し励磁し、上記したようにプランジャ７４ｃを周期的に往復動させる。これにより、脈動発生機器７４から吐水孔４０１には、圧力が周期的に上下変動する脈動流の状態で洗浄水が供給され、この脈動流の洗浄水が各吐水孔から吐水される。

なお、パルス信号は、図５に示すように、電圧波形はプラス側とマイナス側の電圧を持つ矩形状の波形になっている。この波形によって、脈動発生機器７４から流出する洗浄水の流速のタイミングチャートについて、脈動発生機器７４のプランジャ７４ｃの動作に従って説明する。脈動発生機器７４には、図５に示す電圧波形が印加されている。Ｔ１において、脈動発生機器７４の脈動発生コイル７４ｄに電圧がかかり電流が流れると、コイルが励磁されて、プランジャ７４ｃは磁化され、下流側へ引き付けられる。この下流側への引き付けによって、復帰スプリング７４ｆが圧縮されてエネルギーを蓄えると同時に、洗浄水を加圧する。その際、吐水孔４０１から吐水される洗浄水の流速は高くなる。その後、Ｔ２において電圧が切れるとコイルの励磁が消えて、復帰スプリング７４ｆの付勢力を受けて、原位置へ復帰しする。同時に圧力は低下する。その際、吐水孔４０１から吐水される洗浄水の流速は低くなる。さらにその後、Ｔ３において、マイナス側の電圧をかけることによって、プランジャ７４ｃの復帰する動作の速度を高め、さらに低い流速域まで下降する。そして、その後、給水圧まで復帰する。その際、流速も給水圧時の流速まで復帰する。このとき、プランジャーの復帰速度が高くなることにより、流速波形において、最も低い流速Ｖ１まで低下するときのタイミングも速くなっている。それによって、さらに、最も低い流速Ｖ１から、給水圧に復帰する際に、最も高い流速でできるピーク流速Ｖ４とは流速の異なる第二のピーク流速Ｖ２が現れることになる。また、第二のピーク流速Ｖ２と、再度プランジャーが励磁されるタイミングＶ３までには、入水圧時の流速付近で吐水される期間が一定時間生じることになる。ここで、脈動コイル７４ｄに印加する電圧波形のタイミングは、例えば、脈動の周波数５０Ｈｚとした場合、周期は２０ｍｓｅｃであり、その場合、Ｔ１を４．８ｍｓｅｃ、Ｔ２を１ｍｓｅｃ、Ｔ３を１ｍｓｅｃにで設定してある。ただし、周波数、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の時間幅はこの限りではなく、それぞれ、０ｓｅｃを含め設定可能である。また、加える電圧波形は矩形波だけでなく、図９に示すようなＳｉｎ波形でもよく、その際、位相制御で、マイナス側の途中まで印加することにより、上述した効果を得ることも可能である。

ここで、マイナス側の電圧を印加したことにより、得られる効果のメカニズムについて説明する。プランジャ７４ｃは、脈動発生コイル７４ｄに電流が流れることにより、コイル励磁する。それにより、プランジャ７４ｃは磁化され、復帰スプリング７４ｆを圧縮しつつ、下流側へ引き付けられる。その後、電流が切れると脈動発生コイル７４ｄのコイル励磁は消え、プランジャ７４ｃの磁力は小さくなるので、復帰スプリング７４ｆの付勢力により、原位置まで復帰する。その際、コイル励磁が消えても、プランジャ７４ｃの磁力が残り残留磁気が発生する。この残留磁気により、復帰スプリング７４ｆの付勢力とは逆の方向（下流側）に力が発生する、すなわち、残留磁気の影響で、原位置までの復帰を妨げる方向に力が発生することになる。この状態で、マイナス側の電圧を印加することにより、脈動発生コイル７４ｄには逆の電流がながれ、コイル励磁されたときには、逆磁界が発生し、残留磁気を即座に小さくすることができる。したがって、残留磁気の影響を少なくすることができ、プランジャ７４ｃの原位置までの復帰速度を高めることができる。結果、ピーク流速Ｖ４からボトム流速Ｖ１までに移行する時間を短縮し、かつ、ボトム流速Ｖ１を低くすることができ、ボトム流速Ｖ１から給水圧時の流速Ｖ２まで戻る際に反動により、第二のピーク流速Ｖ２を生成することができる。また、ピーク流速Ｖ４からボトム流速Ｖ１への時間間隔を短縮することは、洗浄に寄与しない吐水の領域を短くすることに繋がり、結果、量感や強さＵＰに繋がる。

続いて、上記によって作られた流速波形によって得られる洗浄水の状態について説明する。図７は、脈動流の洗浄水を仮定の吐水孔４０から吐水した場合、その吐水された洗浄水が脈動流に増幅される仮定を説明する説明図である。ここで、図３と図６の図を用いて、圧力変動と流速変化の関係について説明する。脈動発生機器７４により圧力が脈動になると、流速Ｖも同様に変動して脈動となる。すなわち、吐水される洗浄水は、圧力変動がＰｍａｘになると、流速も最大速度Ｖｍａｘになり、瞬間の流速が時間とともに変動する。また、図３の脈動流の洗浄水の圧力波形における各部位をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５とすると、流速も図６上のＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５がそれぞれの番号同士で対応する。よって、吐水直後から図７の（Ａ）〜（Ｄ）へと移行するにつれて、Ｖ２はＶ１より速度が大きいから、Ｖ３はＶ２と合体し、大きな水塊となる。ここで、圧力Ｐと流速Ｖの関係は、Ｖ＝Ｃ√ΔＰの関係となっている。これは、給水圧より高い圧力側の圧力変動量と、給水圧より低い圧力側の圧力変動量が同等であるとしたときに、流速波形における流速の変動量は、給水圧時の流速より低い側の流速変動量が高い側の流速変動量より大きくなることを示している。なお、ここでいう流速変動量とは、給水圧時の流速Ｖｉｎを基準としたときの変動幅のことであり、低い側の流速変動量Ｌは、Ｖｉｎと最小流速Ｖ１の差分のことであり、高い側の流速変動量Ｈは、Ｖｉｎと最大流速Ｖ４の差分である。したがって、本実施形態においては、Ｌ＞Ｈの関係になるように設定されている。

このように、流速波形の立ち上がりの勾配において、早い流速がその前の遅い流速に順次合体することにより、大きな塊となって、人体局部（洗浄面）に着水することになる。ここで、図７の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、低い側の流速域での流速の立ち上がり勾配では、全体の流速が遅いので、人体局部に着水する前に、Ｖ２がＶ１と合体して大きな水塊を作ることができる。この洗浄水は、人体局部に当たるときには、衝突エネルギ（洗浄強度）が大きい水塊状態になっている。一方で、図７の（Ｃ）、（Ｄ）の示すように、Ｖ３、およびＶ４の高い側の流速域での流速の立ち上がり勾配では、全体の流速が速いので、人体局部に着水するまでの短い時間では、距離が縮まりにくいため、人体局部に着水する時点では、Ｖ４はＶ３とほとんど合体せずに速く小さい水塊として着水することになる。この洗浄水は、人体局部に当たるときには、衝突エネルギ（洗浄強度）は速度が大きい状態になっている。なお、低い側の流速の変動量が、高い側の流速の変動量より大きくなっているため、低い側の流速の立ち上がりで合体する洗浄水の量が増えることになり、より大きな水塊を作り出すことができる。また、このとき、Ｖ２とＶ４のタイミングに十分開きがある、言い換えれば、Ｖ２とＶ３にピークが現れるように制御することで、Ｖ２によって生成される水塊と、Ｖ４によって生成される水塊は、Ｖ４が吐水された段階で十分な時間の開きが生じる。その結果、流速Ｖ２で生成された大きく遅い水塊とは、流速Ｖ４で生成された小さく速い水塊は、お互いに干渉することなく、人体局部に異なる流速をもって独立して着水することができる。また、Ｖ４からＶ１に移行するタイミングでは、流速が減速していくため、水塊は生成されず、洗浄感には寄与しない領域となる。したがって、この領域を減らすことは、洗浄感を高めることにも繋がる。

図８は、本実施例における吐水が、人体局部で当たるときの荷重の変化を示したタイミングチャートである。これより、一つの周期において、２つのタイミングで独立して当たっていることがわかる。さらに、先に大きく遅い水塊があたり、あとから小さくて速い水塊が当たっていることも分かる。したがって、使用者は、流速と大きさの異なる２つの水塊を独立して感じることができ、この場合、大きく遅い水玉で量感を感じ、小さく速い水玉で強さを感じることができる。なお、この荷重の変化について、それぞれの山で積分した値がＭ・Ｖすなわち衝撃力となるが、この値が十分大きくなることで、当たる感覚を得ることができる。また、ここでいう水塊とは、ある衝撃力を持って人体に着水することをいい、見た目上は水の塊（水玉状）でなくても、水塊と呼んでいる。ここで、脈動流で吐水された洗浄水は、この場合の流速波形では、速度Ｖ２の遅く大きい水塊と、速度Ｖ４の速く小さい水塊がそれぞれ脈動周期ＭＴごとに現れるので、遅く大きい水塊と、速く小さい水塊が交互に現れる、つまり脈動周期ＭＴの半分の間隔で現れることになる。したがって、周期が長くても、より連続感のある快適な洗浄感をえることができ、断続感がきらいな人にとってもより快適な洗浄を提供できる。しかも、このそれぞれの水塊は、Ｖ４にそれぞれ遅れて吐水されたＶ５およびＶ１で繋がれたような状態となる。

次に、このような吐水の状態により得られる効果について説明する。低い側の流速の立ち上がりで合体してできた大きな水塊は、低い側の流速の変動量が、高い側の流速の変動量より大きくなっているため、より大きな水塊になっている。ここで、流速の低い側で水塊が生成される過程について説明する。水塊は、洗浄水が吐水孔４０から吐水され、人体の局部に当たるまでの時間間隔で、速度の速い洗浄水が、速度の遅い洗浄水に追いつくことで生成される。このとき、流速が速い領域で水塊を生成しようとすると、吐水孔から人体局部に到着するまでの時間は短い。たとえば、流速が１５ｍ／ｓｅｃのときに、６０ｍｍ先の人体局部に到達する時間は、４ｍｓｅｃである。一方、遅い流速域で考えた場合、吐水孔から人体局部に到着するまでの時間は、速い流速域の場合と比べ、長くなる。たとえば、流速が７．５ｍ／ｓｅｃの時には、人体局部に到達する時間は、８ｍｓｅｃである。このときに、同じ量の速度差がある場合には、人体に到達するまでの時間が長いほうが、追いつける量は多いことになる。すなわち、洗浄水の流速の低い側で水塊を生成したほうが、効率よくより大きな水塊を生成することが可能である。このように生成した水塊は、より大きな水塊となっているため、水塊の断面積Ｓは通常よりも大きくなる。したがって、洗浄水量が少ないにもかかわらず、断面積の大きな吐水が当たっており多い流量で洗浄されているような洗浄感、すなわち量感がある。また、この水塊では、速度は遅いが、水塊の量は多くなっているため、洗浄の強さ（洗浄強度）に関わる衝撃力は大きくなる。一方で、速く小さい水塊は、速い流速Ｖ４は先にでた洗浄水になかなか追いつくことができず、水塊が大きくなる前に人体局部に着水するため、断面積が小さく、量感は乏しくなる。しかし、先にでた洗浄水に追いつかないということは、遅い流速にエネルギーを吸収されることなく人体局部に着水できるので、強さを維持したまま着水することができる。このときの洗浄の強さ（洗浄強度）に関わる衝撃力は、流速が大きくなるため、衝撃力も大きくなる。したがって、大きく遅い水塊で量感を出し、小さく速い水塊で強さをだすことで、量感と強さを両立した快適性の高い洗浄を実現することができる。なお、大きく遅い水塊および小さく速い水塊はそれぞれ十分な衝撃力を持っているため、脈動周期ＭＴに対して、約半分の周期の脈動に感じることができ、この感覚は、人間が識別できる感覚にくらべ十分短いため、強さと量感を連続感のある洗浄として実感することができる。さらに、低い側の流速変動量を大きくして水塊の生成する方法については、高い側の流速変動量を大きくして、水塊を大きくする方法に比べ、投入エネルギーを増やさずに大きな水塊を生成することができるため、消費電力の面で省エネに繋がる。また、脈動発生コイル７４ｄに発生する熱の上昇も抑えることができ、信頼性向上にも繋がる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る脈動発生機器を例示する模式的断面図である。なお、図１０において、前述の第１の実施形態における図２と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、脈動発生機器７０の脈動発生コイル７４ｄに対して、上流側に第２コイル７４ｋを設ける。第１コイル７５ｄおよび第２コイル７５ｋには、図１１に示す位相の異なる単純な矩形波が印加される。続いて、脈動発生機器７０の動作について説明する。図１１の電圧波形によって起る脈動発生機器７４のプランジャ７４ｃの動作と、それによって、吐水孔４０から吐水される洗浄水の流速の変化について説明する。なお、ここで発生する流速の変化は、図６に示す流速の変化と同様となるため、図６を用いて説明する。脈動発生機器７４の脈動発生コイル７４ｄに電圧がかかり電流が流れると、コイルは励磁されて、プランジャ７４ｃが磁化される。その結果、プランジャ７４ｃは下流側へ引き付けられる。すると、復帰スプリング７４ｆが圧縮されエネルギーを蓄えると同時に、洗浄水の流速は高くなる（Ｖ４）。その後、Ｔ２において電圧が切れるとコイル励磁が消え、復帰スプリング７４ｆの付勢力を受けて、原位置へ復帰し、動作と同時に流速は下降する（Ｖ１）。そのときに、図９のＴ３のタイミングで第２コイル７５ｋに電圧が印加されると、プランジャ７４ｃを上流側へ引き付ける力を発生させることで、その戻り速度を高めることができる。そして、その後、入水圧時の流速まで復帰する（Ｖ２）。これにより、高い流速側（Ｖ４）から低い流速側（Ｖ２）へ移行する速度を早くすることができる。その結果、流速も一気に下降するので、その変動量を大きくすることができる。したがって、吐水孔４０から吐水される洗浄水の流速は、給水圧時に吐水される流速よりも高い側の流速変動量より低い側の流速変動量を大きくなる。これによって、より大きな水塊を生成することができ、快適性を高めることができる。また、このとき、Ｖ２とＶ４のタイミングに十分開きがある、言い換えれば、Ｖ２とＶ３にピークが現れるように制御されているので、Ｖ２によって生成される水塊と、Ｖ４によって生成される水塊は、Ｖ４が吐水された段階で十分な時間の開きが生じる。その結果、大きく遅い水玉Ｖ２と小さく速い水玉Ｖ４は、お互いに干渉することなく、人体局部に異なる流速をもって独立して着水することができる。これより、一つの周期において、大きく遅い水塊と小さくて速い水塊を異なるタイミングで独立して着水させることができる。したがって、使用者は、流速と大きさの異なる２つの水塊を独立して感じることができ、この場合、大きく遅い水玉で量感を感じ、小さく速い水玉で強さを感じることができる。なお、印加した電圧の時間は、例えば、脈動の周波数５０Ｈｚであり、周期ＭＴは２０ｍｓｅｃであり、その場合、Ｔ１を４．８ｍｓｅｃ、Ｔ２を０．５ｍｓｅｃ、Ｔ３を１ｍｓｅｃで設定してある。ただし、周波数、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の時間幅はこの限りではない。

続いて、第三の実施形態について説明する。本実施形態に係る脈動発生機器は、第一の実施形態における図２と同じ構成要素であり、その詳細な説明は省略する。

図２に示す脈動発生機器７０の脈動発生コイル７４ｄには、図１２示す１つの周期の間に、ＯＮ時間の異なる２つの矩形波が含まれる電圧が印加される。続いて、脈動発生機器７４の動作について、図１２の電圧波形によって起る脈動発生機器７４のプラジャ７４ｃの動作と、それによって、吐水孔４０から吐水される洗浄水の流速の変化について説明する。なお、ここで発生する流速の変化は、図６に示す流速の変化と同様の波形を示すため、図６を用いて説明する。まず、図１２におけるＴ１の時点で、図６に示す流速は、Ｖ３であり、給水圧時の流速Ｖｉｎで吐水孔４０から吐水される。Ｔ１のタイミングで、脈動発生機器７４の脈動発生コイル７４ｄに電圧がかかり電流が流れると、脈動発生コイル７４ｄは励磁されて、プランジャ７４ｃが磁化され、プランジャ７４ｃは下流側へ引き付けられる。すると、復帰スプリング７４ｆが圧縮されエネルギーを蓄えると同時に洗浄水の流速はＶ４の第一の凸状ピークが現れる。その後、Ｔ２において、電圧０になると、脈動発生コイル７４ｄのコイル励磁が消え、復帰スプリング７４ｆの付勢力を受けて、原位置に復帰し、その動作と同時に流速はＶ１まで下降する。そして、その後、水圧により、元の給水圧まで復帰する。その際、給水圧まで復帰するタイミングＴ３でもう一度電圧を印加する。すると、流速Ｖ２の第二の凸状ピークが現れる。そして、その後、Ｔ４のタイミングで電圧が０になると、給水圧時の流速Ｖ３まで復帰する。

このような流速波形を生成することにより、Ｖ２が基点となって生成される水塊と、Ｖ４が基点となって生成される水塊は、時間差を持って人体局部に着水する。また、Ｖ２が基点となって生成される水塊は、速度が遅いため、吐水されてから、着水するまでの時間が長いため、先に出た洗浄水に多く追いつくことで、大きな水塊が生成される。これによって、使用者は多い流量で洗浄されているような感覚、量感を得ることができる。一方、Ｖ４が基点となって生成される水塊は、速度が速いため、吐水されてから着水するまでの時間が短く、先にでた洗浄水にあまり追いつかずに着水する。すなわち、遅い流速に速度を吸収されることなく、人体に着水できるため、強さを得ることができる。ここで、Ｖ２とＶ３の間には、給水圧時の流速付近で吐水される時間が一定期間あるため、それぞれの水塊は、独立して人体に着水することができる。このように、これら二種類の水塊が交互に独立しながら連続して人体に着水することができるため、使用者は量感と強さの両方を感じることができる。なお、それぞれの水塊の時間間隔は、人体が認知できる時間間隔よりも速いタイミングで交互に着水するため、使用者は、交互に当たっていると言う感覚までは分からず、強さと量感を兼ね備えた吐水として感じることになる。 なお、これまでは、量感を出すために追いつく量を多くすると、速い流速は遅い流速に吸収されて、強さが出なくなってしまい、強さを出そうとすると、追いつく量が少なく、量感のない細い吐水になってしまっていた。

なお、ここで、脈動発生機器７４のシリンダ７４ｃの下流側で給水管路７５より上流側に逆止弁を設け、下流側から上流側への逆流を防止するようにしてもよい。こうすることによって、脈動発生機器７４により発生される圧力変動が、図１３の（ａ）で示すとおり、給水圧よりも高い領域で発生させることができ、流速の変動も図１３の（ｂ）で示すように変化することになる。これによって、給水源の水圧が低い地域であっても、高い洗浄感を実現することができる。

続いて第四の実施形態について説明する。図１４は、モータ式レシプロタイプの脈動発生機器９０を示す概略構成断面図である。脈動発生機器９０は、第一の脈動発生部９１と第二の脈動発生部９２が併設した２連で構成されている。脈動発生部９１と９２は、それぞれ円柱状の空間でシリンダ９１０ａ、９２０ａが形成されている。シリンダ９１０ａ、９２０ａ内には、ピストン９１０ｂ、９２０ｂが設けられている。ピストン９１０ｂ、９２０ｂには、Ｏリング９１０ｃ、９２０ｃが装着されている。ピストン９１０ｂ、９２０ｂとシリンダ９１０ａ、９２０ｂで区切られたそれぞれの空間に加圧室９１０ｄ、９２０ｄが形成される。加圧室９１０ｄ、９２０ｄには、洗浄水入り口９１０ｅ、９２０ｅが給水管６７から分岐されて洗浄水が流入するようになっている。その際、アンブレラパッキン９１０ｆ、９２０ｆによって、逆流しないようになっている。また、洗浄水出口９１０ｇ、９２０ｇがそれぞれ設けられ、途中で合流して、加圧された洗浄水が出水する。その際、アンブレラパッキン９１０ｈ、９２０ｈによって、こちらも逆流を防止している。

脈動発生部９１（９２）は、モータ９１１（９２１）の回転軸にギア９１２（９２２）が取り付けられ、ギア９１２（９２２）とギア９１３（９２３）がかみ合っている。また、ギア９１３（９２３）にはクランクシャフト９１４（９２４）が取り付けられ、ピストン保持部９１５（９２５）を介してピストン９１０ｂ（９２０ｂ）が取り付けられる。なお、第二の脈動発生部９２のピストン９２０ｂのストロークは、第一の脈動発生部９１のピストン９１０ｂのストロークよりも短くなるように、クランクシャフト９２４とギア９２３の接合半径が、第一の脈動発生部９１のそれよりも短くなっている。

制御部１０により与えられる制御信号に基いて、モータ９１１（９２１）の回転軸が回転すると、ギア９１２（９２２）、９１３（９２３）、クランクシャフト９１４（９２４）、ピストン保持部９１５（９２５）を介して、ピストン９１０ｂ（９２０ｂ）が往復動し、加圧室の容積が変化することにより圧力変動すなわち、脈動が発生する。このとき、ピストン９１０ｂ、９２０ｂのストロークは、図１４に示すように動作する。すなわち、ピストン９２０ｂのストロークは、ピストン９１０ｂのストロークの約半分となり、かつ、１８０°位相がずれるように設定されている。なお、周期は、同一である。

次に、脈動発生機器９０によって生成される流速の変化の様子を図１５に基いて説明する。図１５は、脈動発生機器９０によって生成された流速の変化の様子を示したタイミングチャートである。図１４において、Ｓ１のタイミングで脈動発生部９２（ピストンＢ）が上死点までストロークすると、加圧部９２０ｄ内の洗浄水は加圧され、図１４に示す流速Ｖｍ１まで加速される。その際、第一のピーク流速が生成されるその後、ピストンＢが下がると、流速も落込み、Ｓ２のタイミングで、流速はＶｍ２まで下がる。そしてその後、脈動発生部９１のピストン９１０ｂ（ピストンＡ）が上死点に到達するタイミングで、流速は、第二のピーク流速Ｖｍ３に到達する。そして、ピストンＡが下降すると共に、流速もＶｍ４まで下降する。

このような流速変動を起こすことにより、流速Ｖｍ１を持った洗浄水は、それよりも先にでた洗浄水に追いつきながら、第一の水塊を形成する。また、流速Ｖｍ３を持った洗浄水は、それよりも先にでた洗浄水に追いつきながら、第二の水塊を形成する。その際、Ｖｍ１とＶｍ３が生成されるタイミングには、十分な時間間隔がある。したがって、第二の水塊が生成されるときには、第一の水塊は十分進んだ位置にあり、人体に着水する際には、それぞれ独立して、着水する。よって、流速の異なる水塊が連続して着水するので、それぞれの水塊で異なる感覚を得ることができる。

なお、この場合、給水圧よりも高い圧力、すなわち、圧力変動の最小値が給水圧よりも高い圧力で圧力変動が起り、その結果の圧力変動および流速変動を、図１５（ａ）および（ｂ）に示す。これによって、給水源の水圧が低い地域であっても、高い洗浄感を実現することができる。また、脈動発生機器９０において、加圧部９１０ｄ、９２０ｄの下流側にあるアンブレラパッキン９１０ｈ、９２０ｈを設けない構成にしてもよい。それによって、給水圧を中心とした圧力変動が生成される。それによって、より簡単な構成で、水塊生成が可能である。

なお、この場合、シリンダ数は１つで、加圧室を円筒方向に２つ設け、それぞれ、ストロークが異なるように設定してもより。また、シリンダを３つ設け、それぞれ位相差を設けることにより、３つもピーク流速をもつ流速変動を起こしてもよい。その際、３つの感覚を持つ吐水を生成でき、多様な洗浄感を実現することができる。また、図２に示す脈動発生機器を並列に配置してもよい。また、これらの実施例は、発明の一例に過ぎず適宜応用可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明により、限られた水量の中で、多くの水量で洗浄されているような量感のある洗浄を実現し、かつ、強さのある洗浄も両立して実現することで、快適性の高い人体洗浄装置を実現することができる。

本発明における人体洗浄装置の水路図である。 本発明の第１の実施形態に係る脈動発生機器の概略構成断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る洗浄水の圧力変動の様子を説明する説明図である。 本発明における洗浄ノズルの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る脈動発生機器の脈動発生コイルの励磁の様子を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る脈動発生機器から流出する洗浄水の流速を示すタイミングチャートである。 本発明の洗浄水が吐水孔から吐水した場合、その吐水された洗浄水が脈動流に増幅される過程を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る脈動発生機器から流出する洗浄水が人体に着水するときの荷重の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る脈動発生機器の脈動発生コイルの励磁の様子の変形例を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る脈動発生機器の概略構成断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る脈動発生機器の脈動発生コイルの励磁の様子を説明する説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る脈動発生機器の脈動発生コイルの励磁の様子を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る脈動発生機器から流出する洗浄水の圧力変動と流速を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る脈動発生機器の概略構成断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る脈動発生機器の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る脈動発生機器から流出する洗浄水の流速の変形例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

５０ 給水手段、
６０ 瞬間式熱交換器（加熱手段）
７４ 脈動発生機器
８１ 流量調節兼流路切替弁
８２ 洗浄ノズル

Claims (5)

1. 給水管と、
   前記給水管に接続された圧力変動部と、
   前記圧力変動部の動作を制御する圧力制御部と、
   前記圧力変動部の下流側に設けられた人体へ洗浄水を吐水するための吐水孔と、
   を備えた人体洗浄装置であって、
   前記圧力制御部は、１つの圧力の脈動周期において、複数の凸状ピークを異なる圧力で有するように、前記圧力変動部の駆動を制御したことを特徴とする人体洗浄装置。
2. 前記圧力制御部は、前記圧力変動部の駆動を制御し、前記吐水孔から連続的に吐水される脈動流が吐水後に合体し、前記ピーク数に応じた速度の異なる水塊数を生成するように周期的な脈動推移を発生させることを特徴とする請求項１記載の人体洗浄装置。
3. 前記圧力変動部は、前記給水管に接続され、給水管路の一部をなすシリンダと、シリンダ内を往復運動し、シリンダ内の洗浄水を下流に圧送する加圧部と、前記加圧部を駆動する駆動部を備えたことを特長とする請求項１または請求項２に記載の人体洗浄装置。
4. 前記圧力変動部は、前記給水管に接続され、給水管路の一部をなすシリンダと、前記シリンダ内を往復運動し、シリンダ内の洗浄水をシリンダ下流に圧送するプランジャと、前記プランジャを往復動させる電磁ソレノイドを有したことを特長とする請求項１または請求項２に記載の人体洗浄装置。
5. 前記制御部は、前記電磁ソレノイドを励磁制御後、逆磁界を発生させる制御行なうことを特長とする請求項３に記載の人体洗浄装置。

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