以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本発明の実施の形態にかかる衛生洗浄装置を備えたトイレ装置を表す斜視模式図である。
図2は、本実施形態の便座に使用者が腰掛けた状態を例示する断面模式図である。
図3は、本実施形態のノズルが洗浄水を噴出する状態を例示する平面模式図である。
なお、図2および図3は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図である。
図1に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器(以下説明の便宜上、単に「便器」と称する)800と、その上に設けられた衛生洗浄装置100と、を備える。衛生洗浄装置100は、ケーシング400と、便座200と、便蓋300と、を有する。便座200と便蓋300とは、ケーシング400に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。
ケーシング400の内部には、便座200に座った使用者の「おしり」などの洗浄を実現する身体洗浄機能部などが内蔵されている。また、例えばケーシング400には、使用者が便座200に座ったことを検知する着座検知センサ404が設けられている。着座検知センサ404が便座200に座った使用者を検知している場合において、使用者が例えば図示しないリモコンなどの操作部を操作すると、ノズル410を便器800のボウル801内に進出させることができる。ノズル410は、図2に表した矢印A41ように、例えば便器800の上面などの水平面に対して斜め下方へ進出する。なお、図1に表した衛生洗浄装置100では、ノズル410がボウル801内に進出した状態を表している。
ノズル410の先端部には、ひとつあるいは複数の吐水孔411が設けられている。そして、ノズル410は、その先端部に設けられた吐水孔411から水を噴出して、便座200に座った使用者の「おしり」などを洗浄することができる。ノズル410が水を噴出する際には、吐水孔411は、図2に表したように、便座200に着座した使用者600の身体局部に対して下側の斜め後方に位置している。そのため、ノズル410は、図2に表した矢印A43のように、便座200に着座した使用者600の身体局部に対して下側の斜め後方に位置する吐水孔411から水を噴出し身体局部を洗浄できる。例えば、図1に表したノズル410では、ふたつの吐水孔411のうちの一方の吐水孔411は、ビデ洗浄用の吐水孔であり、他方の吐水孔411は、おしり洗浄用の吐水孔である。なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。
後に詳述するように、本実施形態にかかる衛生洗浄装置100は、身体の局部の第1の範囲に着水するようにノズル410の吐水孔411から洗浄水が噴出するスポット吐水と、第1の範囲よりも広い第2の範囲に万遍なく着水するようにノズル410の吐水孔411から円錐状の洗浄水が噴出するワイド吐水(図2に表した二点鎖線の吐水)と、を実行することができる。
ここで、ノズル410がワイド吐水を実行する場合において、吐水孔411から吐水された洗浄水の前方部分501は、後方部分503よりも大きい空気抵抗や重力の影響を受けて狙いの範囲に着水しない場合がある。そうすると、洗浄水が股の間から抜けて周囲に飛び散ったり、使用者の太ももに吐水される場合がある。ここで、本願明細書においては、ノズル410の軸線または進出方向に対して平行な方向であって、便座200に座った使用者からみて前方を「前方」とし、便座200に座った使用者からみて後方を「後方」とする。また、ノズル410の軸線または進出方向に対して垂直な水平方向であって、便器800の前に立った使用者からみて右側を「右側方」とし、左側を「左側方」とする。
また、ノズル410は、便座200に着座した使用者600の身体局部に対して下側の斜め後方に位置する吐水孔411から水を噴出するため、吐水孔411から身体局部までの距離は、吐水された洗浄水の前方部分501よりも後方部分503において短い。そのため、吐水された洗浄水の後方部分503は、空気抵抗や重力の影響を受けても狙いの範囲から大きく外れて着水するおそれは少ない。また、吐水された洗浄水の後方部分503の進行方向には使用者の臀部610が存在するため、股の間から抜けて周囲に飛び散るおそれは少ない。一方、吐水孔411から身体局部までの距離は、吐水された洗浄水の後方部分503よりも前方部分501において長い。そのため、吐水された洗浄水の前方部分501は、後方部分503よりも大きい空気抵抗や重力の影響を受けやすく、狙いの範囲に着水しない場合がある。
これに対して、本実施形態では図3に表したように、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の水粒の粒径は、後方部分503の水粒の粒径よりも大きい。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の水粒の質量は、後方部分503の水粒の質量よりも大きい。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の水粒の運動エネルギーは、後方部分503の水粒の運動エネルギーよりも大きい。これによれば、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501が空気抵抗や重力から受ける影響は、後方部分503が空気抵抗や重力から受ける影響よりも小さい。そのため、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500が狙いの範囲から外れて着水することを抑制することができる。また、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500が、身体局部に着水せず、股の間から抜けて周囲に飛び散ったり、使用者の太ももに吐水されることを抑えることができる。
図4は、本実施形態にかかる衛生洗浄装置の要部構成を表すブロック図である。
本実施形態にかかる衛生洗浄装置100は、水道や貯水タンクなどの図示しない給水源から供給された水を導く主流路10を有する。主流路10の上流側には、電磁弁440が設けられている。電磁弁440は、開閉可能な電磁バルブであり、ケーシング400の内部に設けられた図示しない制御部からの指令に基づいて、熱交換器450への水の供給を制御する。
電磁弁440の下流側には、熱交換器450が設けられている。熱交換器450は、供給された水を加熱し所定の温水にする。なお、熱交換器450は、例えば、シーズヒータなどを用いた瞬間加熱式熱交換器でもよいし、貯湯タンクを用いた貯湯加熱式熱交換器でもよい。
熱交換器450の下流側には、ノズル410が設けられている。ノズル410は、水勢(流量)の調整を行う流量調整弁480と、スポット吐水の際に通水される第1の流路427と、ワイド吐水の際に通水される第2の流路428と、ノズル本体420と、を有する。流量調整弁480は、水勢の調整を行うことができるとともに、ノズル410への給水の開閉や切替を行うことができる。より具体的に説明すると、本実施形態にかかる衛生洗浄装置100は、身体の局部の第1の範囲に着水するようにノズル410の吐水孔411から洗浄水が噴出するスポット吐水と、第1の範囲よりも広い第2の範囲に万遍なく着水するようにノズル410の吐水孔411から円錐状の洗浄水が噴出するワイド吐水と、を実行することができる。
流量調整弁480は、リモコンのスイッチ操作によって、図示しない制御部からの指令に基づいて、第1の流路427へ通水したり、第2の流路428へ通水することができる。あるいは、流量調整弁480は、所定の比率で第1の流路427および第2の流路428へ通水することができる。これにより、使用者は、第1の流路427と第2の流路428とを切り替えることにより、あるいは、第1の流路427を通過する洗浄水の流量と、第2の流路428を通過する洗浄水の流量と、の比率を適宜設定変更することにより、円錐状に洗浄水を吐水させてより広い範囲を一度にさっと洗浄するワイド吐水と、より狭い範囲を重点的に洗浄するスポット吐水と、を好みに応じて切り替えることができる。これについては、後に詳述する。
ノズル410は、例えばモータなどからの駆動力を受け、便器800のボウル801内に進出したり後退することができる。そして、ノズル410は、ボウル801内に進出した状態で吐水孔411から水を噴出して、便座200に座った使用者の「おしり」などを洗浄することができる。
次に、本実施形態のノズルの具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図5は、本実施形態のノズルの具体例を例示する断面模式図である。
また、図6は、本具体例のノズルが洗浄水を噴出する状態を例示する断面模式図である。
なお、図5および図6は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図である。
本具体例のノズル410は、ノズル本体420と、スロート430と、を有する。ノズル本体420の内部には、図示しない水源から供給された洗浄水が通過する第1および第2の流路427、428と、洗浄水に旋回成分を付与する旋回室423と、旋回室423からの洗浄水を吐水孔411へ導く連通路425と、が設けられている。また、旋回室423の中央部には、より安定した旋回力の旋回流を生成する突設部424が設けられている。
旋回室423は、円筒状に形成され底部においてより大きな径を有する大径部内周壁423eと、連通路425へ向かうにつれて収縮した径を有する傾斜内周壁423fと、により形成され、中空室とされている。そして、傾斜内周壁423fは、その一端において連通路425に接続されている。後に詳述するように、第2の流路428は、旋回室423に偏心して接続されている。より具体的には、第2の流路428は、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に接続されている。
スロート430の内部には、ノズル本体420の連通路425から吐水された洗浄水が通過するスロート流路431が設けられている。スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aは、スロート流路431の中心軸431cからみて後方の流路内面431bよりも粗い部分を有する。ここで、スロート流路431の中心軸431cとは、洗浄水がスロート流路431を通過する方向に対して垂直方向の断面形状が円形の場合には、円の中心を通る軸をいうものとする。また、洗浄水がスロート流路を通過する方向に対して垂直方向の断面形状が楕円形の場合には、スロート流路431の中心軸431cとは、長軸と短軸との交点を通る軸をいうものとする。スロート流路431の一端には、スロート流路431を通過した洗浄水をスロート430の外部へ噴出する吐水孔411が形成されている。吐水孔411の近傍のスロート流路431には、吐水孔411へ向かうにつれて流路が拡大するテーパ部432が形成されている。
ワイド吐水を実行する場合には、図示しない水源から供給される洗浄水は、第2の流路428を通過してノズル410へ供給され、旋回室423へ流入する。本実施形態では、第2の流路428は、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に接続されている。そのため、旋回室423へ流入した洗浄水は、図6に表した矢印A3のように、大径部内周壁423eおよび傾斜内周壁423fに沿って旋回する。そして、旋回室423において旋回した洗浄水は、旋回成分を維持しつつ連通路425を通過する。このとき、洗浄水は、より大きい旋回成分を有するため、図6に表したように、連通路425では縮流が生じる。そのため、連通路425を通過する洗浄水の実質的な面積が縮小し、洗浄水の流速は速くなる。そして、流速が速くなった洗浄水は、旋回力を維持しつつ連通路425を通過し、スロート430のスロート流路431内へ噴出する。
このとき、ノズル本体420から噴出した洗浄水は、旋回成分を維持しているため、中央部に中空部分を有する液膜として中空円錐状に噴出する。以下、説明の便宜上、このように中空円錐状に噴出した洗浄水を「中空円錐状吐水」と称する。
スロート流路431に流入した洗浄水は、旋回成分を維持しつつスロート流路431の内面に沿って流れ、吐水孔411へ導かれる。すなわち、スロート流路431を通過する洗浄水は、スロート流路431の内面に付着するように流れる。そのため、スロート流路431を流れる洗浄水は、スロート流路431の内面から摩擦力による抵抗を受け、その洗浄水の流速は、吐水孔411へ向かうにつれて小さくなる。
このとき、前述したように、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aは、後方の流路内面431bよりも粗い部分を有する。そのため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。そのため、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。
これにより、図6に表したように、吐水孔411の近傍の液膜の厚さは、ノズル本体420から噴出したときの液膜の厚さ、あるいはスロート流路431に流入した直後の液膜の厚さよりも厚い。また、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水の膜厚は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の膜厚よりも厚くなる。
さらに、スロート流路431を流れる洗浄水の流速は、スロート流路431の内面の近傍すなわち境界層よりもスロート流路431の中心部の方が速い。そのため、スロート流路431を流れる洗浄水の内部には、図6に表した矢印A5、A6のように、液膜を横断する方向に渦流が発生する。そのため、吐水孔411から噴出する洗浄水の内部には、液膜を横断する方向に渦流がより発生しやすい。
そうすると、吐水孔411から噴出した洗浄水500は、中央部に中空部分を有する液膜として、すなわち中空円錐状吐水511、513として噴出するが、吐水孔411からある程度離間した位置において粒化水流(水粒)521、523へ遷移する。より具体的には、吐水孔411から噴出した中空円錐状吐水511、513の内部には、液膜を横断する方向に渦流が発生しているため、吐水孔411からある程度離間した位置において、隣接する渦流同士の間に亀裂が生ずる。そうすると、吐水孔411から噴出した中空円錐状吐水511、513は、図6に表したように、吐水孔411からある程度離間した位置において破砕される。このようにして、吐水孔411から噴出した中空円錐状吐水511、513は、粒化水流521、523へ遷移する。そして、中空円錐状吐水511、513が拡散する領域の内側には、粒化水流521、523が万遍なく行き渡る。
このとき、前述したように、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。そのため、前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、吐水孔411から噴出するまでに互いに結合する。前方の流路内面431aを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度よりも高い。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の中空円錐状吐水511の膜厚は、洗浄水500の後方部分503の中空円錐状吐水513の膜厚よりも厚い。また、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも大きい。
そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の質量は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の質量よりも大きい。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の運動エネルギーは、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の運動エネルギーよりも大きい。
これによれば、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501が空気抵抗や重力から受ける影響は、洗浄水500の後方部分503が空気抵抗や重力から受ける影響よりも小さい。そのため、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500が狙いの範囲から外れて着水することを抑制することができる。また、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500が、身体局部に着水せず、股の間から抜けて周囲に飛び散ったり、使用者の太ももに吐水されることを抑えることができる。
次に、本実施形態のノズルの他の具体例について図面を参照しつつ説明する。
図7は、本実施形態のノズルの他の具体例を例示する断面模式図である。
なお、図7(a)は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図であり、図7(b)は、図7(a)に表した矢視Dの方向にみたときのスロート流路を表す拡大模式図である。
本具体例のノズル410aは、図5および図6に関して前述した具体例のノズル410と同様に、ノズル本体420と、スロート430aと、を有する。ノズル本体420の構造は、図5および図6に関して前述したノズル本体420の構造と同様である。
スロート430aの内部には、ノズル本体420の連通路425から吐水された洗浄水が通過するスロート流路431が設けられている。スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aには、中心軸431cの方向に延在する突起部434が形成されている。図7(a)に表した矢視Dの方向にみたときの突起部434の形状は、図7(b)に表したような略半円状に限定されるわけではなく、三角形などの多角形状や楕円状であってもよい。また、図7(a)および図7(b)に表したノズル410aでは、複数の突起部434は、離間して設けられているが、これだけに限定されず、互いに接して設けられていてもよい。
スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aには中心軸431cの方向に延在する突起部434が形成されているため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。そのため、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。
そのため、図5および図6に関して前述したように、前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、吐水孔411から噴出するまでに互いに結合する。前方の流路内面431aを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度よりも高い。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の中空円錐状吐水511の膜厚は、洗浄水500の後方部分503の中空円錐状吐水513の膜厚よりも厚い。また、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも大きい。
これによれば、図5および図6に関して前述したように、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501が空気抵抗や重力から受ける影響は、洗浄水500の後方部分503が空気抵抗や重力から受ける影響よりも小さい。そのため、図5および図6に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
図8は、本実施形態のノズルのさらに他の具体例を例示する断面模式図である。
なお、図8(a)は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図であり、図8(b)は、図1に表した切断面C−Cにおける斜視模式図である。
本具体例のノズル410bは、図5および図6に関して前述した具体例のノズル410と同様に、ノズル本体420と、スロート430bと、を有する。ノズル本体420の構造は、図5および図6に関して前述したノズル本体420の構造と同様である。
スロート430bの内部には、ノズル本体420の連通路425から吐水された洗浄水が通過するスロート流路431が設けられている。スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aであって吐水孔411の近傍には周方向に延在する突起部435が形成されている。図8(a)および図8(b)に表したノズル410bでは、突起部435は、テーパ部432の下端部に接続するように設けられている。但し、突起部435の設置位置は、これだけに限定されず、例えばスロート流路431の中心軸431cからみて前方のテーパ部432の表面であってもよい。あるいは、突起部435の設置位置は、テーパ部432の下端部から旋回室423の方向へ離間した位置であってもよい。
スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aであって吐水孔411の近傍には周方向に延在する突起部435が形成されているため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、突起部435を通過する際に、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。そのため、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。
そのため、図5および図6に関して前述したように、前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、吐水孔411から噴出するまでに互いに結合する。前方の流路内面431aを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度よりも高い。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の中空円錐状吐水511の膜厚は、洗浄水500の後方部分503の中空円錐状吐水513の膜厚よりも厚い。また、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも大きい。そのため、図5および図6に関して前述した作用および効果と同様の作用および効果がそれぞれ得られる。
図9は、本実施形態のノズルのさらに他の具体例を例示する断面模式図である。
なお、図9は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図である。
本具体例のノズル410cは、図5および図6に関して前述した具体例のノズル410と同様に、ノズル本体420と、スロート430cと、を有する。ノズル本体420の構造は、図5および図6に関して前述したノズル本体420の構造と同様である。
スロート430cの内部には、ノズル本体420の連通路425から吐水された洗浄水が通過するスロート流路431が設けられている。スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aには、螺旋状の突起部436が形成されている。そのため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。
より具体的には、前方の流路内面431a(螺旋状の突起部436を含む)と洗浄水との接触距離および接触時間は、後方の流路内面431bと洗浄水との接触距離および接触時間よりも長い。そのため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも長い距離および時間に亘って摩擦力による抵抗を受ける。つまり、本具体例では、複数の螺旋状の突起部436の間に形成された溝状の流路内面431aを、洗浄水が沿うように流れることができる流路内面の1つと考えることができる。そのため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。これにより、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。
そのため、旋回成分が付与され前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、吐水孔411から噴出するまでに互いに結合する。前方の流路内面431aを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度よりも高い。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の中空円錐状吐水511の膜厚は、洗浄水500の後方部分503の中空円錐状吐水513の膜厚よりも厚い。また、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも大きい。そのため、図5および図6に関して前述した作用および効果と同様の作用および効果がそれぞれ得られる。
図10は、本実施形態のノズルのさらに他の具体例を例示する断面模式図である。
なお、図10は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図である。
本具体例のノズル410dは、図5および図6に関して前述した具体例のノズル410と同様に、ノズル本体420と、スロート430dと、を有する。ノズル本体420の構造は、図5および図6に関して前述したノズル本体420の構造と同様である。
スロート430dの内部には、ノズル本体420の連通路425から吐水された洗浄水が通過するスロート流路431が設けられている。図10に表したように、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aの軸方向の長さは、後方の流路内面431bの軸方向の長さよりも長い。
そのため、前方の流路内面431aと洗浄水との接触距離および接触時間は、後方の流路内面431bと洗浄水との接触距離および接触時間よりも長い。そのため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも長い距離および時間に亘って摩擦力による抵抗を受ける。そのため、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。これにより、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。
そのため、旋回成分が付与され前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、吐水孔411から噴出するまでに互いに結合する。前方の流路内面431aを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度よりも高い。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の中空円錐状吐水511の膜厚は、洗浄水500の後方部分503の中空円錐状吐水513の膜厚よりも厚い。また、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも大きい。そのため、図5および図6に関して前述した作用および効果と同様の作用および効果がそれぞれ得られる。
次に、本実施形態のノズルについて図面を参照しつつさらに説明する。
図11は、本実施形態のノズルを表す斜視模式図である。
また、図12は、本実施形態のノズルを表す断面模式図である。
また、図13は、本実施形態の旋回室への入水方向を例示する平面模式図である。
なお、図12は、図11に表した切断面A−Aにおける断面模式図である。また、説明の便宜上、図11および図12に表したノズル410では、スロート430を省略している。
第1の流路427は、図12に表したように、旋回室423に偏心して接続されている。具体的には、第1の流路427の中心線と、旋回室423の中心軸423aと、の最短距離D1が存在する。一方、第2の流路428は、第1の流路427と同様に、旋回室423に偏心して接続されている。具体的には、第2の流路428の中心線と、旋回室423の中心軸423aと、の最短距離D2が存在する。第1の流路427の中心線と旋回室423との接続部である第1の接続部427bと、第2の流路428の中心線と旋回室423との接続部である第2の接続部428bと、は旋回室423の中心軸423aからみて略対称位置に設けられている。また、第2の流路428の中心線と旋回室423の中心軸423aとの最短距離D2は、第1の流路427の中心線と旋回室423の中心軸423aとの最短距離D1よりも長い。
第2の流路428は、ノズル410の進出方向と略並行して形成された直進部428cと、ノズル410の進出方向に対して屈曲して形成された屈曲部428dと、を有する。すなわち、屈曲部428dは、直進部428cからみて折れ曲がっており、平面と平面とが直角に接続された直角部ではなく、曲面を有する湾曲部として形成されている。そのため、屈曲部428dが直角部として形成された場合と比較して、洗浄水が屈曲部428dを通過する際に生ずる圧損を抑えることができる。これにより、第2の流路428を通過した洗浄水の吐水(ワイド吐水)をより安定化させることができる。
屈曲部428dの下流側は、旋回室423と接続されている。そのため、直進部428cおよび屈曲部428dを通過し旋回室423へ流入する洗浄水の進行方向は、ノズル410の進出方向から変更される。そのため、洗浄水は、屈曲部428dを通過する際に、前方向の直進成分を減少される。そして、洗浄水は、図12に表したように、左右方向よりも後方向へ向かって旋回室423に流入する。
洗浄水が旋回室423へ流入する方向(入水方向)は、図12に表した入水方向に限定されるわけではない。旋回室423への入水方向は、後方向の成分を有する方向、すなわち後方向の成分がゼロよりも大きい方向である。
例えば図13に表した矢印A11(右側方)や、矢印A27(左側方)は、後方向の成分がゼロの方向である。これに対して、例えば、矢印A13、A15、A17、A19、A21、A23、A25は、いずれも後方向の成分がゼロよりも大きい方向である。つまり、矢印A13、A15、A17、A19、A21、A23、A25は、右側方(矢印A11の方向)および左側方(矢印A27の方向)よりも後方向である。言い換えれば、旋回室423への入水方向は、右側方(矢印A11の方向)から反時計回りにみて左側方(矢印A27の方向)までの間の方向である。本発明においては、旋回室423への入水方向を、これら矢印A13、A15、A17、A19、A21、A23、A25などの方向とすることができる。
なお、図13は、旋回室423において向かって反時計回りの旋回流が形成されるように洗浄水が流入する場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。これとは逆に、旋回室423において向かって時計回りの旋回流が形成されるように洗浄水が流入するものであってもよい。その場合にも、洗浄水の流入する方向は、左側方(矢印A11と反対の方向)から、時計回りにみて右側方(矢印A27と反対の方向)までの間の方向となる。
また、図13に表した入水方向は、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向であるが、旋回室423への入水方向は、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に限定されるわけではない。
図12に表したように、第2の流路428は、ノズル本体420の吐水孔426が形成された位置よりも前方側において旋回室423に接続されている。屈曲部428dの内側側壁428eは、旋回室423の大径部内周壁423eに対して屈曲部428dの外側側壁428fよりも小さい角度で接続されている。本実施形態では、第2の流路428は、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に接続されている。つまり、第2の流路428の内側側壁428eは、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に接続されている。
そのため、第2の流路428を通過して旋回室423へ流入した洗浄水は、図12に表した矢印A2のように、大径部内周壁423eに沿って旋回する。あるいは、第2の流路428が旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に接続されていなくとも、最短距離D2は最短距離D1よりも長いため、第2の流路428を通過して旋回室423へ流入した洗浄水は、第1の流路427を通過して旋回室423へ流入した洗浄水よりも大きい旋回成分(あるいは旋回力)を有した状態で旋回する。
一方、第1の流路427を通過して旋回室423へ流入した洗浄水は、図12に表した矢印A1のように、旋回室423内を旋回する。このとき、第1の流路427は、旋回室423の大径部内周壁423eの接線方向に接続されているわけではない。そのため、第1の流路427を通過して旋回室423へ流入した洗浄水は、大径部内周壁423eに沿っては旋回しない。また、最短距離D1は最短距離D2よりも短い。そのため、第1の流路427を通過して旋回室423へ流入した洗浄水は、第2の流路428を通過して旋回室423へ流入した洗浄水よりも小さい旋回成分を有した状態で旋回する。そして、旋回室423において旋回した洗浄水は、第2の流路428を通過して旋回室423へ流入した洗浄水よりも旋回成分を低減された状態で連通路425を通過し、ノズル本体420の吐水孔426から噴出する。
図11および図12に表したノズル410によれば、洗浄水が旋回室423へ流入する方向は、右側方および左側方よりも後方向である。つまり、洗浄水は、右側方および左側方よりも後方向へ向かって旋回室423に流入する。また、洗浄水は、屈曲部428dを通過する際に、前方向の直進成分を減少される。そのため、旋回成分を付与されずにノズル本体420の吐水孔426から前方向へ噴出しようとする洗浄水に対して抵抗を与えることができる。これにより、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。
これによれば、図5および図6に関して前述したように、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500が狙いの範囲から外れて着水することを抑制することができる。また、ノズル410の吐水孔411から噴出した洗浄水500が、身体局部に着水せず、股の間から抜けて周囲に飛び散ったり、使用者の太ももに吐水されることを抑えることができる。
次に、スポット吐水について図面を参照しつつ説明する。
図14は、スポット吐水を説明するための断面模式図である。
なお、図14は、図1に表した切断面C−Cにおける断面模式図である。
また、以下のスポット吐水についての説明では、図5に関して前述した具体例のノズル410を例に挙げて説明するが、これらの説明は、図7〜図10に関して前述した具体例のノズル410a、410b、410c、410dにおいても同様である。
スポット吐水を実行する際には、図示しない水源から供給される洗浄水は、第1の流路427を通過してノズル410へ供給され、旋回室423へ流入する。図11〜図13に関して前述したように、最短距離D1は最短距離D2よりも短い。そのため、第1の流路427を通過して旋回室423へ流入した洗浄水は、図14に表した矢印A4のように、第2の流路428を通過して旋回室423へ流入した洗浄水よりも小さい旋回成分を有した状態で旋回する。そして、旋回室423において旋回した洗浄水は、第2の流路428を通過して旋回室423へ流入した洗浄水よりも旋回成分を低減された状態で連通路425を通過する。このとき、洗浄水の旋回成分は低減されているため、図11に表したようには、連通路425では縮流は生じない。そのため、洗浄水の流速は、ワイド吐水の際に連通路425を通過する洗浄水の流速よりも遅い。そして、連通路425を通過した洗浄水は、スロート430のスロート流路431内へ直進流530として噴出する。
ノズル本体420から噴出した直進流530の一部は、直進流530から分離して液滴540となる。直進流530から分離した液滴540は、図14に表した矢印A7のように、スロート流路431の内面において反射される。そして、スロート流路431の内面において反射された液滴540の一部は、再び直進流530と合流する。これにより、直進流530と周囲の空気との間において気液界面が生成される。そして、ノズル本体420から噴出した洗浄水は、直進流530と液滴540とが混在した状態で吐水孔411から噴出する。つまり、ノズル本体420から噴出した洗浄水は、水粒状に吐水される。
スポット吐水の際に吐水孔411から噴出した洗浄水は、ワイド吐水の際に吐水孔411から噴出した洗浄水のようには拡散せず、中空円錐状吐水として噴出することはない。つまり、スポット吐水の際に吐水孔411から噴出した洗浄水は、中空の状態ではなく、中実の状態あるいは充填された状態となっている。
スポット吐水の際には、連通路425において縮流が生じないため、直進流530および液滴540により連通路425およびスロート流路431はほぼ満水の状態となる。そのため、スポット吐水の際にも、スロート流路431を流れる洗浄水は、スロート流路431の内面から摩擦力による抵抗を受ける。そして、図5および図6に関して前述したように、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水よりも大きい抵抗を受ける。そのため、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。
そのため、前方の流路内面431aを流れる洗浄水は、吐水孔411から噴出するまでに互いに結合する。前方の流路内面431aを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水が結合する確率あるいは頻度よりも高い。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501に含まれる液滴(水粒)541の粒径は、洗浄水500の後方部分503に含まれる液滴543の粒径よりも大きい。
これによれば、ワイド吐水の際と同様に、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501が空気抵抗や重力から受ける影響は、洗浄水500の後方部分503が空気抵抗や重力から受ける影響よりも小さい。そのため、図5および図6に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態のスポット吐水によれば、ワイド吐水の場合よりも狭い範囲を洗浄することができる。つまり、スポット吐水の着水範囲(第1の範囲)は、ワイド吐水の着水範囲(第2の範囲)よりも狭い。言い換えれば、ワイド吐水の着水範囲(第2の範囲)は、スポット吐水の着水範囲(第1の範囲)よりも広い。使用者は、洗浄したい洗浄箇所を好みに応じて重点的に洗浄することができる。
したがって、本実施形態によれば、使用者は、第1の流路427を通過する洗浄水の流量と、第2の流路428を通過する洗浄水の流量と、の比率を適宜設定変更することにより、より広い範囲を一度にさっと洗浄するワイド吐水と、より狭い範囲を重点的に洗浄するスポット吐水と、を好みに応じて切り替えることができる。
次に、本発明者が行った実験結果の一例について、図面を参照しつつ説明する。
図15は、比較例のノズルを用いて洗浄水を噴出させたときの吐水形態の一例を表す写真である。
また、図16は、本実施形態のノズルを用いて洗浄水を噴出させたときの吐水形態の一例を表す写真である。
図15に表した写真の場合には、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きいわけではない。つまり、例えば図7および図8に関して前述したような突起部434、435は、スロート流路431の中心軸431cからみて前方の流路内面431aには形成されていない。この場合には、図15に表した写真から分かるように、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも小さい。
そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501が空気抵抗や重力から受ける影響は、洗浄水500の後方部分503が空気抵抗や重力から受ける影響よりも大きい。これは、例えば図15に表した範囲C1、C2内の粒化水流が前方へ飛び散っていることからも分かる。そうすると、吐水孔411から吐水された洗浄水が、身体局部に着水せず、股の間から抜けて周囲に飛び散ったり、使用者の太ももに吐水されるおそれがある。
これに対して、図16に表した写真の場合には、前方の流路内面431aを流れる洗浄水の減速量は、後方の流路内面431bを流れる洗浄水の減速量よりも大きい。つまり、例えば図5〜図10に関して前述した具体例のノズル410、410a、410b、410c、410dなどが用いられている。この場合には、図16に表した写真から分かるように、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の粒径は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の粒径よりも大きい。
そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の質量は、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の質量よりも大きい。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501の粒化水流521の運動エネルギーは、洗浄水500の後方部分503の粒化水流523の運動エネルギーよりも大きい。
これによれば、吐水孔411から噴出した洗浄水500の前方部分501が空気抵抗や重力から受ける影響は、洗浄水500の後方部分503が空気抵抗や重力から受ける影響よりも小さい。そのため、吐水孔411から噴出した洗浄水500が狙いの範囲から外れて着水することを抑制することができる。また、吐水孔411から噴出した洗浄水500が、身体局部に着水せず、股の間から抜けて周囲に飛び散ったり、使用者の太ももに吐水されることを抑えることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、ノズル本体420やスロート430などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや第1および第2の流路427、478の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。