JP2013215421A - シャワーヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 濡れた手の状態でヘッド本体を保持した場合も、ヘッド本体の滑りが生じにくく、操作性に優れるシャワーヘッドを提供する
【解決手段】 前面側が水流噴出開口部とされ、当該水流噴出開口部の背面側を掌にて包むように保持して使用するヘッド本体１００Ｍと、水流噴出開口部を塞ぐ散水板１０９と、ヘッド本体１００Ｍの水流噴出開口部の外周縁部に対し散水板１０９とともに着脱可能に嵌着される散水板保持枠１０８と、該水流入口にシャワーホース接続部材を着脱可能に装着するための接続部材装着部１０１と、を備える。散水板１０９の外縁を包含する仮想平面への投影にて見たとき、ヘッド本体１００Ｍの水流噴出開口部の外径寸法Ｌ１に対し、該ヘッド本体１００Ｍの側面から延出する接続部材装着部１０１の突出長さＬ２が小さく設定される。ヘッド本体１００Ｍは外周側面形状が、掌にて保持する背面側から水流噴出開口部に向けて拡径するとともに、拡径率が水流噴出開口部に近づくほど減少する半紡錘形状とされてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シャワーヘッドに関するものである。

浴室用のシャワーヘッドは、散水板が嵌めこまれるヘッド本体の側面からホース接続用の持ち手部分が長く伸びた形状をしている。他方、美容室や理容室、あるいはペットサロンなどで使用されている業務用のシャワーヘッドは、細かい洗浄の手動きを作るために、ヘッド本体の背面側から手のひらで包むように保持して使用することが多いため、長く伸びた持ち手は邪魔であり、一般にはホース接続部分が短く延出した形状のものが多い（特許文献１〜４）。このような業務用シャワーのヘッド本体の外形形状は、特許文献１〜３に開示されたごとく、散水板に連なる部分の外周面が円筒面であり、背面部との接続位置には強く角ばったエッジ部が形成されている。このような形状の場合、掌で包んだときに、このエッジが掌面に当たり、指を外向きに広げようとする反力を受けた状態で、指先を散水板側の円筒面状の外周面に当てて保持する形となるので、指先に力が入りにくく、濡れた手で滑らせてシャワーヘッドを落としやすい欠点がある。水を強く噴出した状態のシャワーヘッドを落とすと、シャワーヘッドが水の反力で暴れ、周囲が水浸しになってしまう問題がある。他方、特許文献４には、ヘッド本体の背面側を円錐面状に縮径したシャワーヘッドが開示されている。この構成であると、シャワー背面側に掌への収まりが良くなり、指先にも力は入れやすくなる。

特開２００６−１４２２７２号公報 特開２００６−２１２６１１号公報 特開平１１−１０４５２３号公報 特開平８−２６６９４０号公報

しかし、特許文献４のシャワーヘッドでは、ヘッド本体の背面側外周面は、拡径率が一定の円錐面であり、シャンプー等でぬるぬるした状態で掌に力を入れたとき、掌からヘッド本体が前方に離れ出したとき、掌面と円錐面をなすヘッド本体の背面側外周面との間の隙間は幾何学的には急速に拡大するから、滑って落としやすい問題は相変わらず生じやすい。

本発明の課題は、濡れた手の状態でヘッド本体を保持した場合も、ヘッド本体の滑りが生じにくく、操作性に優れるシャワーヘッドを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のシャワーヘッドは、
前面側が水流噴出開口部とされ、当該水流噴出開口部の背面側を掌にて包むように保持して使用するヘッド本体と、
水流噴出開口部を塞ぐ散水板と、ヘッド本体の水流噴出開口部の外周縁部に対し散水板とともに着脱可能に嵌着される散水板保持枠と、
ヘッド本体と一体不可分に形成され、該ヘッド本体の周側面から側方へ筒状に突出するとともに、その延出方向の端面に水流入口が開口形成され、該水流入口にシャワーホース接続部材を着脱可能に装着するための接続部材装着部と、を備え、
散水板の外縁を包含する仮想平面への投影にて見たとき、ヘッド本体の水流噴出開口部の外径寸法に対し、該ヘッド本体の側面から延出する接続部材装着部の突出長さが小さく設定されるとともに、
ヘッド本体は外周側面形状が、掌にて保持する背面側から水流噴出開口部に向けて拡径するとともに、拡径率が水流噴出開口部に近づくほど減少する半紡錘形状とされてなることを特徴とする。

上記本発明のシャワーヘッドによると、ヘッド本体は外周側面形状が、掌にて保持する背面側から水流噴出開口部に向けて拡径するとともに、拡径率が水流噴出開口部に近づくほど減少する半紡錘形状となっている。半紡錘形状の外周側面形状は、掌面に近い側が縮径しているので手の中に収まりやすく、かつ、特許文献１〜３のように、水噴出側が円筒面状になっている場合と比較して、掌を局所的に外向きに圧迫する角張りがない。他方、外周側面が拡径率を漸増させる紡錘型に形成されているので、掌からヘッド本体が前方に離れ出したとき、掌面との間の隙間がそれほど急速に拡大せず、また、掌に対する掴んだときの反力が指先方向に徐々に増すからグリップしやすい。その結果、濡れた手の状態でヘッド本体を保持した場合も、ヘッド本体の滑りが生じにくく、優れた操作性を実現することができる。

以下、本発明のシャワーヘッドに付加可能な要件について説明する。
散水板保持枠の外周側面は、該散水板保持枠の外周側面とヘッド本体の外周側面と継ぎ目位置に稜線が形成されるように、水流噴出開口部への嵌着基端側端縁から水流噴出側の端縁に向けて縮径するテーパ面状とすることができる。

散水板保持枠の水流噴出開口部への嵌着基端側端縁と、ヘッド本体の外周側面の水流噴出側の端縁との間には、弾性材料からなる指止用リングをリブ状に突出する形態にて嵌め込むことができる。

ヘッド本体の外周側面には、該ヘッド本体を背面側から掌にて保持したとき指が当接する位置に指グリップ部を形成することができる。この指グリップ部は、ディンプル状のグリップ凹部として形成できる。より具体的には、グリップ凹部は、接続部材装着部が手首側となるようにヘッド本体を背面側から掌にて保持したとき、該接続部材装着部の左右に振り分けるように形成された親指と薬指を当接させる１対の主凹部と、ヘッド本体の外周側面の接続部材装着部が突出しているのと反対側において１対の主凹部に挟まれる位置に、該主凹部よりも小面積に形成にされた、中指と人差し指を当接させる１対の副凹部とを備えるものとして形成できる。

ヘッド本体の外表面背面部は、該ヘッド本体の外周側面よりも小曲率となるように平坦に形成することができる。接続部材装着部の外周面が円筒面状とされる場合、該円筒面の外周面の掌との当接側が、ヘッド本体の外表面背面部に連なるように、当該接続部材装着部のヘッド本体の外周側面部からの突出位置を調整することができる。

ヘッド本体の内部には浄水カートリッジを着脱可能に保持することができる。

また、接続部材装着部とヘッド本体との接続位置には、気泡発生機構を設けることができる。

上記の気泡発生機構は、例えば次のように形成できる。
すなわち、液体流入側となる流入端と液体流出側となる流出端とが定められた部材本体に対し、流入端に開口する流入口と流出端に開口する流出口とをつなぐ貫通形態に形成され液体流通方向の途中位置に流路断面積減少部を形成するための衝突部が配置された衝突部付流路が複数形成され、
部材本体の流入端に供給された気体溶解液体を複数の衝突部付流路に分配して各流路断面積減少部を増速しつつ通過させ、その減圧効果により溶解した気体を析出させて気泡含有液体となし、各衝突部付流路からの気泡含有液体を部材本体の流出端にて集約するようにする。

このような構造の気泡発生機構に例えば水流を供給すると、複数形された衝突部付流路に分配された水流は、それぞれ流路断面積減少部にて絞られ流速が増加する。その結果、ベルヌーイの原理に従い流路断面積減少部（及びその下流側）に負圧域が形成され、そのキャビテーション（減圧）効果により水流中の溶存気体（例えば空気）が析出して気泡が発生する。

水中の気泡は固体粒子と異なり、相互衝突しても気泡の合体が生じやすく、例えば旋回流発生翼が形成するマクロな渦流では、気泡の相互衝突確率は増大しても微小気泡への粉砕自体は進みにくい傾向にある。他方、絞り機構を１つのみ設けた機構では絞り部の通過抵抗が大きいため、断面縮小にみあった流速の増加効果ひいては負圧発生効果に乏しく、流量の減少も著しくなるため、キャビテーションによる気泡析出量が少なくなり、微細気泡を十分に形成することができなかった。

しかし、上記の気泡発生機構によると、流路断面積減少部を有した衝突部付流路を複数形成し、気体溶解液体を複数の衝突部付流路に分配して各流路断面積減少部を増速しつつ通過させるようにしたので、個々の衝突部付流路にて流体抵抗が過度に増加せず、流路断面積減少部が単一の場合と比較して流速の増加効果ひいては負圧発生効果を大幅に増すことができる。これにより、各流路の流路断面積減少部（ないし及びその下流）でのキャビテーション（減圧）効果が大幅に高められ、例えば、溶存空気濃度が同じ水流であってもより多量の気泡を析出させることができる。

従って、該気泡発生機構を設けることで、本発明のシャワーヘッドは、溶存空気濃度が同じ水流であっても、より多量の気泡を含有したシャワー水流を容易に形成することができる。また、溶存空気が減圧析出により気泡化するので、バルク水の溶解酸素濃度（あるいは、水道水等の場合、溶解塩素濃度）が減じられ、シャワー水流に接触する肌に対する洗浄効果に優れ、また、毛髪や肌に対する酸素（あるいは塩素）の影響を効果的に低減できる。

次に、上記の気泡発生機構には、気体溶解液体を部材本体の流入端側に供給する液体供給管路と、気泡含有液体を部材本体の流出端側にて集約・回収する液体回収管路とを設けることができる。これら液体供給管路及び液体回収管路は、部材本体に対する接続開口が、流入端に各々開口する衝突部付流路の複数の流入口と、同じく流出端に各々開口する衝突部付流路の複数の流入口とをそれぞれ包含する形態にて設けられる。各衝突部付流路よりも大面積の接続開口を有した液体供給管路により気体溶解液体を一括供給し、また、同様の液体回収管路により気泡含有液体を一括回収することで部材本体前後での管路抵抗が減じられ、各流路断面積減少部での流速をより高めることができ、ひいては気泡析出量をより増加することができる。

複数の衝突部付流路は部材本体に対し、各流路の流れ方向と平行に設定された仮想軸線周りに等角度間隔に形成することが、個々の衝突部付流路に気体溶解液体を均一に供給でき、機構通過時の流れ損失も小さくできるので望ましい。特に上記液体供給管路の開口中心を通り、個々の衝突部付流路と平行な軸線を上記仮想軸線として、その仮想軸線と直交する断面に部材本体を切断したとき、該仮想軸線に関し各衝突部付流路の断面中心までの距離が互いに等しくなるように配置すれば、個々の衝突部付流路の通過流速（および流量）をより均一化することができる。

部材本体は外周面を円筒面状に形成することにより、管部材の内側に同軸的に装着できる。この場合、該管部材の部材本体の流入端よりも上流側に位置する部分が液体供給管路を、同じく流出端よりも下流側に位置する部分が液体回収管路を形成することとなる。このようにすると、単一の管部材にて液体供給管路と液体回収管路とを一括形成できるので部品点数の削減を図ることができる。この場合、部材本体の外周面と管部材の内周面との間に、それら外周面と内周面との間を液密にシールするリング状のシール部材を配置し、部材本体外周面側に漏洩する流れを阻止するように構成することが望ましい。

また、部材本体は、流入端側と流出端側との各端面が外周面の軸線と直交する平坦面とされた円柱状部材として形成すれば、製造も容易であり、管部材への装着も簡単なので好都合である。この場合は、複数の衝突部付流路を部材本体に対し、該部材本体の外周面をなす円筒面の中心軸線（前述の仮想軸線に相当する）と各々平行となるように、該中心軸線周りに等角度間隔に形成すると、個々の衝突部付流路の通過流速（および流量）を均一化することができる。

次に、衝突部付流路の流入口側には、該流入口に向けて拡径するテーパ状の流入側絞り部を形成できる。これにより、流路断面積減少部での流速をさらに増加でき、気泡発生効果を高めることができる。また、衝突部付流路の流出口側に、該流出口に向けて拡径するテーパ状の流出側絞り部を形成することもできる。これにより、流路断面積減少部を通過した流れを低損失にて減速しつつ部材本体の流出端側に受け渡すことでき、ひいては気泡発生機構からの気泡含有液体の流出効率を高めることができる。該構成においては、衝突部付流路の流入側絞り部と流出側絞り部との間に流路断面積が一定の断面一定部を形成し、衝突部を該断面一定部に配置しておけば、流入側絞り部により増速された流れを断面一定部にて安定化させつつ、衝突部ひいては流路断面積減少部に導けるので、気泡をより安定して発生させることができる。

次に、衝突部は流路の内周面から突出する形態に設けることができ、その突出方向に関する両側にて、衝突部の外周面と流路の内周面との間に迂回流路部（流路断面積減少部の少なくとも一部を形成する）を形成できる。これにより、迂回流路部を通過した流れが衝突部の下流で渦流ないし乱流を発生させ、発生した気泡を該渦流ないし乱流に巻き込んでこれを微細化する効果が高められる。

流路が円状の軸断面を有するように形成される場合、衝突部を該軸断面の直径に沿って突出形成しておけば、衝突部の両側に幾何学的に等価な形で迂回流路部が形成され、ひいては衝突部両側を通過する流れが対称化されて、流れの損失を生じにくくすることができ、また、各迂回流路部の通過流速も高めることができる。一方、流路を楕円状の軸断面を有するものとして形成することもできる。この場合、衝突部を該軸断面の長軸方向に沿って突出形成しておくとよい。これにより、迂回流路部での流れ絞り効果が向上し、通過流速をさらに高めることができる。

衝突部の外周面には、周方向の絞りリブを衝突部の突出方向に沿って複数巻形成することができる。このようにすると、衝突部の外周面接線方向に流れ込む気体溶解液体が、絞りリブ間の溝部（あるいは谷状部）内にて絞られることによりさらに増速し、減圧効果が高められる。他方、谷開口側の流れは相対的に低速となり、特に谷底側の高速流に対して圧力は高くなる。その結果、谷開口側の液体の気体飽和溶解量が増加し、谷底側の飽和溶解量が減少する形となって溶解液体が谷底側に流れ、気泡を極めて活発に析出させることができる。衝突部の外周面のうち、衝突部正面上流方向から見て迂回流路部に面する側方領域は、衝突部を迂回する遠心力の影響により流速が大となり、この位置にて谷状部内の負圧発生レベルも最大化しするので気泡析出が特に著しくなる。

谷状部は谷低に向かうほど幅が縮小する形状とすれば、谷状部内での流れ絞り効果ひいては気泡析出効果を高める上で望ましい。この場合、谷状部内の複数の絞りリブは頂部を鋭角としつつ互いに隣接して形成するのが好適である。また、絞りリブの頂角は、上記効果を適正化する観点において６０°以下２０°以上に設定するのがよい。

複数巻の絞りリブは、らせん状に一体形成することができる。このようにすると、絞りリブの形成が容易になるほか、流れに対し絞りリブが傾斜することで、絞りリブの稜線部を横切る流れ成分が増加し、流れ剥離に伴う乱流発生効果が著しくなるので、気泡のさらなる微細化を図ることができる。この場合、衝突部は、脚部末端側が流路内に突出するように、部材本体の外周面から該流路に向けてねじ込まれたねじ部材にて形成しておくと、該ねじ部材の脚部の外周面に形成されるねじ山を絞りリブとして利用でき、製造が容易である。

衝突部は流路の軸断面を貫通横断するように形成できる。これにより、両側の迂回流路部に流れを均一に分配でき、特に絞りリブを設けた場合の気泡発生効果を高めることができる。脚部末端側が流路内に突出するように、部材本体の外周面から該流路に向けてねじ込まれたねじ部材として衝突部を構成する場合、該ねじ部材の脚部の先端に円錐部を形成するとともに、脚部の外周面にて該円錐部の基端位置までねじ山を刻設しておくとよい。そして、該構成において、ねじ部材のねじ込み開始側と反対に位置する流路壁部に該円錐部を埋め込むように構成すると、流路軸断面を貫通横断する衝突部には、円錐部埋め込み側にて壁部ぎりぎりの位置にまで絞りリブ（ねじ山）を配置でき、流路軸断面内の絞りリブの形成個数が増加するので、気泡析出効果をさらに高めることができる。

一方、衝突部は、先端面が流路の内周面と対向する形で絞りギャップを形成するように配置することもできる。これにより、液体流は絞りギャップにて絞られるので流速がさらに増加し、気泡析出効果がより高められる。

複数の衝突部付流路は、流路断面積が互いに等しくなるように形成できる。このようにすると（特に、部材本体の中心軸線に関し各衝突部付流路の断面中心までの距離が互いに等しくなるように配置したとき）、各衝突部付流路内の流れの等価性を高めることができる。このとき、衝突部付流路のいずれよりも流路断面積が小さい調整流路を、流入端に開口する流入口と流出端に開口する流出口とをつなぐ貫通形態に形成しておくとよい。このような調整流路の断面積（あるいは形成位置や形成個数）を、部材本体の流入端に供給する液体の圧力に応じて調整することにより、個々の衝突部付流路内の流量及び流速を容易に調整でき、ひいては液体供給圧に応じた気泡発生効率の最適化を容易に図ることができる。

特に、複数の衝突部付流路が部材本体に対し、各流路の流れ方向と平行に設定された仮想軸線周りに等角度間隔に形成されている場合は、調整流路をその仮想軸線に沿って形成することが望ましい。この構成では、部材本体の流入端にて最も流速が高くなる流路中心位置に対応して調整流路が形成されるので、調整流路に逃がす流れ量の調整マージンを大きくとることができる。その結果、衝突部付流路内の流体圧力を調整流路の内径変更により過不足なく調整でき、ひいては衝突部付流路内の流量を過度に減少させることなく、流れ抵抗の要因となる背圧発生も抑制できるので、気泡発生効率の最適化がさらに容易となる。例えば、部材本体を、流入端側と流出端側との各端面が外周面の軸線と直交する平坦面とされた円柱状部材として形成し、複数の衝突部付流路が部材本体に対し、該部材本体の外周面をなす円筒面の、仮想軸線をなす中心軸線と各々平行となるように該中心軸線周りに等角度間隔に形成する場合は、調整流路を上記中心軸線に沿って形成すればよい。

なお、上記調整流路に対しても、液体流通方向の途中位置に流路断面積減少部を形成するための衝突部を配置することができる。特に調整流路内の流速が比較的大きい場合は、衝突部の配置により調整流路内でも気泡発生を促進することができる。この場合の衝突部は、脚部末端側が流路内に突出するように部材本体の外周面から該流路に向け、該流路内の流れ方向にて衝突部付流路側のねじ部材と干渉しない位置にねじ込まれた補助ねじ部材により形成すれば、調整流路の衝突部形成をより容易に実現できる。

本発明のシャワーヘッドの一例を示す側面断面図及び正面図。 図１のシャワーヘッドに組み込まれた気泡発生エンジンの説明図。 図２の気泡発生エンジンの衝突部付流路の要部を拡大して示す断面図。 絞りリブの作用説明図（その１）。 絞りリブの作用説明図（その２）。 衝突部の作用説明図。 ねじ部材を用いた衝突部の、迂回流路部内での流れ解析結果を画像化した図。 衝突部の直上流側直径方向の圧力分布解析結果を示す図。 衝突部の第一変形例を示す図。 衝突部の第二変形例を示す図。 衝突部の第三変形例を示す図。 衝突部の第四変形例を示す図。 衝突部を設ける流路を楕円状に形成した例を示す図。 部材本体に対する衝突部付流路の形成形態の第一変形例を示す正面図。 部材本体に対する衝突部付流路の形成形態の第二変形例を示す正面図。 部材本体に対する衝突部付流路の形成形態の第三変形例を示す正面図。 部材本体に対する衝突部付流路の形成形態の第四変形例を示す正面図。 図１のシャーヘッドの外観形状を複数の角度から示す斜視図。

以下、本発明を実施するための形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るシャワーヘッド１００の外観をその内部構造断面とともに示すものである。また、図１８は、これを複数角度から見たときの斜視図である。シャワーヘッド１００は、前面側が水流噴出開口部とされ、当該水流噴出開口部の背面側を掌にて包むように保持して使用するヘッド本体１００Ｍと、水流噴出開口部を塞ぐ散水板１０９と、ヘッド本体１００Ｍの水流噴出開口部の外周縁部に対し散水板１０９とともに着脱可能に嵌着される散水板保持枠１０８と、ヘッド本体１００Ｍと一体不可分に形成され、該ヘッド本体１００Ｍの周側面から側方へ筒状に突出するとともに、その延出方向の端面に水流入口が開口形成され、該水流入口にシャワーホース接続部材を着脱可能に装着するための接続部材装着部１０１（内周面に接続用の雌ねじ部１０１ｔが形成されている）とを備える。

散水板保持枠１０８の内面には雌ねじ部が形成され、ヘッド本体１００Ｍの開口側外周面に形成された雄ねじ部に対し、両者の間に、散水板及びシールリング１１４を挟み込んだ状態で、散水板保持枠１０８を螺着することにより、両者の嵌合面は液密に結合される。

散水板１０９の外縁を包含する仮想平面への投影にて見たとき、ヘッド本体１００Ｍの水流噴出開口部の外径寸法Ｌ１に対し、該ヘッド本体１００Ｍの側面から延出する接続部材装着部１０１の突出長さＬ２が小さく設定されている。ヘッド本体１００Ｍは外周側面形状は、掌にて保持する背面側から水流噴出開口部に向けて拡径するとともに、拡径率が水流噴出開口部に近づくほど減少する半紡錘形状とされてなる。

散水板保持枠１０８の外周側面とヘッド本体１００Ｍの外周側面と継ぎ目位置に稜線が形成されるように、該散水板保持枠１０８の外周側面は、水流噴出開口部への嵌着基端側端縁から水流噴出側の端縁に向けて縮径するテーパ面状とされてなる。散水板保持枠１０８の水流噴出開口部への嵌着基端側端縁と、ヘッド本体１００Ｍの外周側面の水流噴出側の端縁との間には、弾性材料（ゴム又は得ラストマー）からなる指止用リング１０４がリブ状に突出する形態にて嵌め込まれている。

ヘッド本体１００Ｍの外周側面には、該ヘッド本体１００Ｍを背面側から掌にて保持したとき指が当接する位置に指グリップ部が形成されている。指グリップ部は、ディンプル状のグリップ凹部であり、具体的には、接続部材装着部１０１が手首側となるようにヘッド本体１００Ｍを背面側から掌にて保持したとき、該接続部材装着部１０１の左右に振り分けるように形成された親指と薬指を当接させる１対の主凹部１３１と、ヘッド本体１００Ｍの外周側面の接続部材装着部１０１が突出しているのと反対側において１対の主凹部１３１に挟まれる位置に、該主凹部１３１よりも小面積に形成にされた、中指と人差し指を当接させる１対の副凹部１３２とを備えるものである。

ヘッド本体１００Ｍの外表面背面部が、該ヘッド本体１００Ｍの外周側面よりも小曲率となるように平坦に形成されている。接続部材装着部１０１は外周面が円筒面状とされ、かつ該円筒面の外周面の掌との当接側が、ヘッド本体１００Ｍの外表面背面部に連なるように、当該接続部材装着部１０１のヘッド本体１００Ｍの外周側面部からの突出位置が調整されている。

ヘッド本体１００Ｍの内部に浄水カートリッジ１０５が着脱可能に保持されている。具体的には、浄水カートリッジ１０５はビタミンＣ粉末を樹脂バインダーで結合した円筒形のモジュールであり、ウレタン等の通水性を有した材料からなるカートリッジホルダ１０６に着脱可能に保持されている。

接続部材装着部１０１とヘッド本体１００Ｍとの接続位置に気泡発生機構［エンジン）１が設けられている。図２は、気泡発生エンジン１を取り出して示す拡大図であり、左下が流入端（図１の握り手部１０１内にてホース接続部１０３に近い側の端面：これと反対側が流出端である）側の直視図であり、右上がＢ−Ｂ断面図、右下がＡ−Ａ断面図である。部材本体６には衝突部付流路４が複数形成されている。該衝突部付流路４はそれぞれ、流入端に開口する流入口２ｎと流出端に開口する流出口２ｘとをつなぐ貫通形態に形成され、液体流通方向の途中位置に流路断面積減少部を形成するための衝突部３が配置されている。この実施形態において衝突部付流路４の形成個数は４であり、いずれも部材本体６の中心軸線Ｏを見込む向きに衝突部３の突出方向が定められている。

シャワーヘッドに供給される水（温水）は空気が溶け込んだ気体溶解液体である。部材本体６の流入端に供給された気体溶解液体は複数の衝突部付流路４に分配され、衝突部３が形成する流路断面積減少部を増速しつつ通過する。そして、その減圧効果により、気体溶解液体中の溶解気体が気泡となって析出し、気泡含有液体となる。各衝突部付流路４からの気泡含有液体は部材本体６の流出端にて集約され、図１のシャワー本体１００Ｍからシャワー水流となって噴出される。

次に、図２に示すごとく、複数の衝突部付流路４は部材本体６に対し、各流路２の流れ方向と平行に設定された仮想軸線Ｏの周りに等角度間隔に形成されている。図１において、握り手部１０１（液体供給管路）の開口中心を通り、個々の衝突部付流路４と平行な軸線が上記仮想軸線Ｏに相当する。図２に示すごとく、その仮想軸線Ｏと直交する断面により部材本体６を切断したとき、該仮想軸線Ｏに関し各衝突部付流路４は、その断面中心までの距離が互いに等しくなるように配置されている。

部材本体６は外周面が円筒面状に形成されており、握り手部（管部材）１０１の内側に同軸的に装着されている。より具体的には部材本体６は、流入端側と流出端側との各端面が外周面の軸線と直交する平坦面とされた円柱状部材として形成されている。そして、握り手部１０１の部材本体６の流入端よりも上流側に位置する部分が液体供給管路を、同じく流出端よりも下流側に位置する部分が液体回収管路（噴射用絞り部１０１ｂ）を形成している。図２に示すように、複数の衝突部付流路４は部材本体６に対し、該部材本体６の外周面をなす円筒面の中心軸線（仮想軸線Ｏ）と各々平行となるように、該中心軸線周りに等角度間隔に形成されている。前述のごとく、部材本体６の外周面と握り手部（管部材）１０１の内周面との間には、それら外周面と内周面との間を液密にシールするリング状のシール部材８が配置ざれ、部材本体６外周面側に漏洩する流れが阻止されるように構成されている。

次に、図２のＡ−Ａ断面図に示すごとく、衝突部付流路４の流入口２ｎ側には、該流入口２ｎに向けて拡径するテーパ状の流入側絞り部２ａが形成されている。また、衝突部付流路４の流出口２ｘ側に、該流出口２ｘに向けて拡径するテーパ状の流出側絞り部２ｂが形成されている。そして、衝突部付流路４の流入側絞り部２ａと流出側絞り部２ｂとの間には流路断面積が一定の断面一定部２ｃが形成され、衝突部３は該断面一定部２ｃに配置されている。

衝突部３は流路２の内周面から突出する形態に設けられ、その突出方向に関する両側にて、衝突部３の外周面と流路２の内周面との間に迂回流路部１２（流路断面積減少部の少なくとも一部を形成する）を形成している。これにより、迂回流路部１２を通過した各流れが衝突部３の下流で渦流ないし乱流を発生させ、発生した気泡を該渦流ないし乱流に巻き込んでこれを微細化する効果が高められている。

流路２は円状の軸断面を有しており、衝突部３は該軸断面の直径に沿って突出形成されている。つまり、衝突部３の両側には幾何学的に等価な形で迂回流路部１２が形成されている。これにより、衝突部３の両側を通過する流れが対称化されており、流れの損失を生じにくく、また、各迂回流路部１２の通過流速も高められている。

次に、図３は衝突部３を拡大して示すものである。衝突部３の外周面には、周方向の絞りリブ５ｒが衝突部３の突出方向に沿って複数巻形成されている。谷状部は谷低に向かうほど幅が縮小する形状となっている。また、複数の絞りリブ５ｒは頂部を鋭角としつつ互いに隣接して形成されている。該絞りリブ５ｒの頂角は、例えば６０°以下２０°以上に設定されている。

複数巻の絞りリブ５ｒは、らせん状に一体形成されている。より具体的には、衝突部３が、脚部末端側が流路２内に突出するように、部材本体６の外周面から該流路２に向けてねじ込まれたねじ部材５により形成されている。ねじ部材５の脚部の先端には円錐部５ｔが形成され、脚部の外周面にて該円錐部の基端位置までねじ山５ｒが刻設されている。そして、ねじ部材５のねじ込み開始側と反対に位置する流路壁部に該円錐部５ｔが埋め込まれており、結果として衝突部３は、流路２の軸断面を貫通横断するように形成されている。流路２の軸断面を貫通横断する衝突部３には、円錐部５ｔの埋め込み側にて壁部ぎりぎりの位置にまで絞りリブ（ねじ山）５ｒが配置され、流路２の軸断面内の絞りリブ５ｒの形成個数を増加させる工夫がなされている。

図２に戻り、複数の衝突部付流路４は、流路断面積が互いに等しくなるように形成されている。また、衝突部付流路４のいずれよりも流路断面積が小さい調整流路９が、流入端に開口する流入口９ｎと流出端に開口する流出口９ｘとをつなぐ貫通形態に形成されている。前述のごとく、複数の衝突部付流路４は部材本体６に対し、各流路２の流れ方向と平行に設定された仮想軸線Ｏ周りに等角度間隔に形成されているが、調整流路９は、その仮想軸線Ｏに沿って形成されている。具体的には、部材本体６は、流入端側と流出端側との各端面が外周面の中心軸線Ｏと直交する平坦面とされた円柱状部材として形成され（この実施形態では樹脂成型体である）、複数の衝突部付流路４が部材本体６に対し、該部材本体６の外周面をなす円筒面の、仮想軸線Ｏをなす中心軸線と各々平行となるように、該中心軸線Ｏ周りに等角度間隔に形成されている。そして、調整流路９は、上記中心軸線Ｏに沿って形成されている。

また、上記調整流路９に対しても、液体流通方向の途中位置に流路断面積減少部を形成するための衝突部１１が配置されている。衝突部１１は、脚部末端側が流路２内に突出するように部材本体６の外周面から該流路２に向け、該流路２内の流れ方向にて衝突部付流路４側のねじ部材５と干渉しない位置にねじ込まれた補助ねじ部材１０により形成されている。

以下、図１のシャワーヘッド１００の作用・効果について説明する。シャワーヘッド１００の雌ねじ部１０１ｔにシャワーホース（不図示）を取り付け、該シャワーホースを介して水流を供給する。水流は気泡発生エンジン１を通過し、散水板１０９よりシャワー水流として噴射される。

気泡発生エンジン１においては、図２に示すごとく、複数形された衝突部付流路４に水流が分配され、それぞれ衝突部３が形成する流路断面積減少部にて絞られ流速が増加する。その結果、ベルヌーイの原理に従い流路断面積減少部（及びその下流側）に負圧域が形成され、そのキャビテーション（減圧）効果により水流中の溶存気体（例えば空気）が析出して気泡が発生する。このような衝突部付流路４を複数形成し、水流（気体溶解液体）をそれら衝突部付流路４に分配して各流路断面積減少部を増速しつつ通過させるようにしたので、個々の衝突部付流路４にて流体抵抗が過度に増加せず、流速の増加効果ひいては負圧発生効果を大幅に増すことができる。その結果、各流路２の流路断面積減少部（ないし及びその下流）でのキャビテーション（減圧）効果が大幅に高められ、溶存空気濃度が同じ水流であってもより多量の気泡を析出させることができる。

また、各衝突部付流路４よりも大面積の接続開口を有した液体供給管路により水流（気体溶解液体）を気泡発生エンジン１に一括供給し、また、同様の液体回収管路１０１ｂにより気泡発生エンジン１からの気泡含有液体を一括回収することで部材本体６の前後での管路抵抗が減じられ、各流路断面積減少部での流速をより高めることができ、ひいては気泡析出量をより増加することが可能となっている。

また、各衝突部付流路４の流入口２ｎ側に流入側絞り部２ａを形成し、同じく流出口２ｘ側に流出側絞り部２ｂを形成しているので、衝突部３（路断面積減少部）での流速をさらに増加でき、また、これを通過した流れを低損失にて減速しつつ部材本体６の流出端側に受け渡すことでき、ひいては気泡発生エンジン１からの気泡含有液体の流出効率を高めることができる。さらに、流入側絞り部２ａと流出側絞り部２ｂとの間に断面一定部２ｃを形成し、衝突部３を該断面一定部２ｃに配置することで、流入側絞り部２ａにより増速された流れを断面一定部２ｃにて安定化させつつ、衝突部３ひいては流路断面積減少部に導くことができ、気泡をより安定して発生させることが可能となっている。

また、図６に示すように、衝突部３の突出方向に関する両側には、迂回流路部１２が形成されている。該迂回流路部１２は流路断面積減少部を形成し、その負圧により気泡を発生させる。また、該迂回流路部１２を通過した流れは衝突部３の下流で渦流ないし乱流を発生し、気泡は該渦流ないし乱流に巻き込まれてさらに微細化される。

また、図３に示すように、衝突部３の外周面には周方向の絞りリブ５ｒが衝突部３の突出方向に沿って複数巻形成されている。衝突部３の外周面接線方向に流れ込む気体溶解液体は、絞りリブ５ｒ間の溝部（あるいは谷状部）２１内にて絞られることによりさらに増速し、減圧効果が高められる。図４に示すように、谷開口側の流れは相対的に低速となり、特に谷底側の高速流に対して圧力は高くなる。つまり、谷開口側に低速の高圧域ＨＰＡが、谷低側に高速の低圧域ＬＰＡが形成され、谷開口側の液体の気体飽和溶解量が増加し、谷底側の飽和溶解量が減少する。その結果、水流中の溶存空気（溶解液体）ＳＧＦは、図５に示すように、谷開口側の低速流域ＬＦ（高圧域ＨＰＡ：図４）から谷低側の高速流域ＦＦ（低圧域ＬＰＡ：図４）に流れ、気泡ＭＢが極めて活発に析出する。また、図６に示すように、衝突部３の外周面のうち、衝突部３の正面上流方向から見て迂回流路部１２に面する側方領域ＳＰＡは、衝突部３を迂回する遠心力の影響により流速が大となり、この位置にて谷状部内の負圧発生レベルも最大化するので気泡析出が特に著しくなる。

また、図２に示すごとく、衝突部３をねじ部材５にて形成しており、複数巻の絞りリブ５ｒを、らせん状に一体形成している。ねじ山を絞りリブ５ｒとして簡易に利用できるほか、流れに対し絞りリブ５ｒが傾斜することで、絞りリブ５ｒの稜線部を横切る流れ成分が増加し、流れ剥離に伴う乱流発生効果が著しくなるので、気泡のさらなる微細化が図れる利点も生じている。

図７は、ねじ部材５を用いた衝突部３の、迂回流路部１２内での流れ解析結果を画像化したものである。谷底部で流れが顕著に絞られていることが明らかであり、上記の側方領域ＳＰＡ内では０．７ＭＰａを超える負圧が発生できることも確認できた。また、図８は、衝突部３の直上流側直径方向の圧力分布解析結果を示すものである。図６に示す側方領域ＳＰＡの谷底位置にて負圧レベルが０．７ＭＰａ前後の極小値をとっていることが明らかである。

また、図２に示すように部材本体６には、衝突部付流路４のいずれよりも流路断面積が小さい調整流路９が貫通形態に形成されている。調整流路９の断面積（あるいは形成位置や形成個数）を、部材本体６の流入端に供給する液体の圧力に応じて調整することにより、個々の衝突部付流路４内の流量及び流速を容易に調整でき、ひいては液体供給圧に応じた気泡発生効率の最適化を容易に図ることができる。この実施形態では、部材本体６の流入端において、流速が最も高くなる流路中心位置に対応して調整流路９が形成されており、調整流路９に逃がす流れ量の調整マージンも大きくとることができる。その結果、衝突部付流路４内の流体圧力を調整流路９の内径変更により過不足なく調整でき、ひいては各衝突部付流路４内の流量を過度に減少させることなく、流れ抵抗の要因となる背圧発生も抑制できるので、気泡発生効率の最適化がさらに容易となっている。また、上記調整流路９に対しても、液体流通方向の途中位置に流路断面積減少部を形成するための衝突部１１が配置されており、調整流路９内でも気泡発生が促進される。

上記のごとく、シャワーヘッド１００によれば、気泡発生エンジン１が組み込まれることにより、溶存空気濃度が同じ水流であっても、より多量の気泡を含有したシャワー水流を容易に形成することができる。また、溶存空気が減圧析出により気泡化するので、バルク水の溶解酸素濃度（あるいは、水道水等の場合、溶解塩素濃度）が減じられ、シャワー水流に接触する肌や髪に対する酸素（あるいは塩素）の影響を効果的に低減できる。

以下、本発明の気泡発生エンジンの種々の変形例について説明する。図９に示すように、図３において流路壁部に埋め込まれている衝突部３の円錐状の先端部（ねじ部材５の脚部の先端部）５ｔは、図９に示すように、壁部内面に接触させる構成とすることができる。これにより、先端部５ｔの外周面と壁部内面との間には、その接触点に向けて狭小化するくさび状断面の補助ギャップ１２ｇが形成されている。この補助ギャップ１２ｇは、通過水流に対して顕著な絞り効果を有し、高流速化による気泡析出がさらに促進され、気泡発生効率を向上させることができる。

さらに、図１０に示すように、衝突部３の先端面を、流路２の内周面と対向させる形で絞りギャップ１３を形成することもできる。これにより、絞りギャップ１３において高速の通過水流が発生し気泡発生効率を向上させることができる。図１０では、衝突部３の円錐状の先端部５ｔと壁部内面とを対向させていることから、その先端位置にてギャップ間隔が最小化し、その両側には、図９と同様の補助ギャップ１２ｇが形成される。

他方、図１１に示すように、衝突部３の先端面を平坦に形成すれば、図１１に示すように、衝突部３の先端面と壁部内面との間にはスリット状の絞りギャップ１３が形成される。このようなスリット状の絞りギャップ１３内では、衝突部３の先端面周縁に沿ってキャビテーションに有利なエッジが形成され、気泡発生効率の向上に寄与する。この際、衝突部３の先端面の、流れ方向と直交する直径両端縁は、壁部内面と接触していてもいなくてもいずれでもよい。さらに、図１２に示すように、衝突部３の先端部を凸曲面部５ｑとして形成することもできる。これにより、衝突部３の先端面と壁部内面との間に形成される絞りギャップ１３の間隔をより狭小化することができる。

図１３は、衝突部付流路４の流路２を楕円状の軸断面を有するものとして形成した例である。衝突部３は、該軸断面の長軸方向に沿って突出形成されている。これにより、迂回流路部１２での流れ絞り効果が向上し、通過流速をさらに高めることができる。

図２において、部材本体６に形成する衝突部付流路４の数は４個であったが、衝突部付流路４の形成個数はこれに限定されるものではない。図１４は、衝突部付流路４の数を６とした例であり、図１５は３とした例である。いずれも、部材本体６の中心軸線Ｏを見込む向きに衝突部３の突出方向が定められており、図２と同様に、該中心軸線Ｏに沿って調整流路９（調整用衝突部１１が随伴している）が形成されている。一方、図１６は衝突部付流路４の数を２とした例であり、調整流路９は省略されている。

また、図１７は、衝突部付流路４を、部材本体６の中心軸線の周囲に等角度間隔に複数配置するとともに、該中心軸線に沿う位置にさらにもう一つの衝突部付流路４を設けた例である。中心軸線に沿う流路２は、その周囲の衝突部付流路４の流路２と同一断面積であり、それよりも小断面積の複数の調整流路９を、該周囲の衝突部付流路４と互い違いに複数形成している。なお、各調整流路９には衝突部を設けていない。

１ 気泡発生エンジン（気泡発生機構）
２ 流路
２ａ 流入側絞り部
２ｂ 流出側絞り部
２ｃ 断面一定部
３ 衝突部
４ 衝突部付流路
５ ねじ部材
６ 部材本体
９ 調整流路
１１ 調整側衝突部
１２ 迂回流路部
１００ シャワーヘッド
１０１ 接続部材装着部
１０５ 浄水カートリッジ
１００Ｍ ヘッド本体
１０９ 散水板
１０４ 指止用リング
１３１ 主凹部
１３２ 副凹部

Claims (10)

1. 前面側が水流噴出開口部とされ、当該水流噴出開口部の背面側を掌にて包むように保持して使用するヘッド本体と、
   前記水流噴出開口部を塞ぐ散水板と、前記ヘッド本体の前記水流噴出開口部の外周縁部に対し前記散水板とともに着脱可能に嵌着される散水板保持枠と、
   前記ヘッド本体と一体不可分に形成され、該ヘッド本体の周側面から側方へ筒状に突出するとともに、その延出方向の端面に水流入口が開口形成され、該水流入口にシャワーホース接続部材を着脱可能に装着するための接続部材装着部と、を備え、
   前記散水板の外縁を包含する仮想平面への投影にて見たとき、前記ヘッド本体の前記水流噴出開口部の外径寸法に対し、該ヘッド本体の側面から延出する前記接続部材装着部の突出長さが小さく設定されるとともに、
   前記ヘッド本体は外周側面形状が、掌にて保持する前記背面側から前記水流噴出開口部に向けて拡径するとともに、拡径率が前記水流噴出開口部に近づくほど減少する半紡錘形状とされてなることを特徴とするシャワーヘッド。
2. 前記散水板保持枠の外周側面と前記ヘッド本体の外周側面と継ぎ目位置に稜線が形成されるように、該散水板保持枠の外周側面が前記水流噴出開口部への嵌着基端側端縁から水流噴出側の端縁に向けて縮径するテーパ面状とされてなる請求項１記載のシャワーヘッド。
3. 前記散水板保持枠の前記水流噴出開口部への嵌着基端側端縁と、前記ヘッド本体の外周側面の水流噴出側の端縁との間に、弾性材料からなる指止用リングがリブ状に突出する形態にて嵌め込まれている請求項２記載のシャワーヘッド。
4. 前記ヘッド本体の前記外周側面には、該ヘッド本体を背面側から掌にて保持したとき指が当接する位置に指グリップ部が形成されてなる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。
5. 前記指グリップ部がディンプル状のグリップ凹部とされてなる請求項４に記載のシャワーヘッド。
6. 前記グリップ凹部は、前記接続部材装着部が手首側となるように前記ヘッド本体を背面側から掌にて保持したとき、該接続部材装着部の左右に振り分けるように形成された親指と薬指を当接させる１対の主凹部と、前記ヘッド本体の外周側面の前記接続部材装着部が突出しているのと反対側において前記１対の主凹部に挟まれる位置に、該主凹部よりも小面積に形成にされた、中指と人差し指を当接させる１対の副凹部とを備える請求項５記載のシャワーヘッド。
7. 前記ヘッド本体の外表面背面部が、該ヘッド本体の外周側面
   よりも小曲率となるように平坦に形成されてなる請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。
8. 前記接続部材装着部は外周面が円筒面状とされ、かつ該円筒面の外周面の掌との当接側が、前記ヘッド本体の外表面背面部に連なるように、当該接続部材装着部の前記ヘッド本体の外周側面部からの突出位置が調整されてなる請求項７記載のシャワーヘッド。
9. 前記ヘッド本体の内部に浄水カートリッジが着脱可能に保持されてなる請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。
10. 前記接続部材装着部と前記ヘッド本体との接続位置に気泡発生機構が設けられている請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のシャワーヘッド

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