JP2014066096A - 吐水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型のポンプを用いることなく、吐水に充分大きな流速変動を与えることができ、吐水から着水までの距離が短い場合であっても充分に大きな水塊を形成することが可能な吐水装置を提供すること。
【解決手段】この吐水装置は、水溜部に空気を導入する空気導入口１０ａを有し、空気導入口１０ａから導入した空気を泡状にした気泡を生成するとともに、この気泡を通水経路部１０５に間欠的に供給する気泡供給手段を備え、気泡供給手段は、噴射口１０ｂとは別に設けられ、噴射口１０ｂから噴射される噴流ＷＳｍの流速よりも低い流速の副水流ＷＳｓを水溜部１０６に導入する副水流導入口１０４と、副水流ＷＳｓをる空気導入口１０ａの近傍に供給する副水流ガイド壁１０７Ａと、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、人体に向けて水を吐出する吐水装置に関する。

人体を洗浄するための吐水装置は、洗浄感を高めることが求められている。洗浄感は、吐水装置から吐出された水が人体に当たった場合の刺激感と量感とによって左右される感覚である。刺激感と量感とを吐出される水の性状に当てはめると、刺激感とは水の流速に代表される物理量であり、量感とは人体に当たった水の面積（人体に当たる直前の水の断面積にも相当する）に代表される物理量である。換言すれば、刺激感は水の流速に応じて使用者が感じる水の刺激の強さであって、水の流速が早くなれば刺激感が強くなり、水の流速が遅くなれば刺激感が弱くなるものである。また、量感は人体に当たった水の面積に応じて使用者が感じる水の量の多少であって、水の面積が広くなれば量感が強くなり、水の面積が狭くなれば量感が弱くなるものである。

一方で吐水装置には、より節水性能を高めることも求められている。節水性能を高めるには、吐水装置から吐出される水の量を減らすことが必要であるものの、単純に吐出される水の量を減らせば量感が低減されることになり、洗浄感に不満を抱く使用者が増える恐れがある。

そこで、連続的な洗浄の吐水を間欠的な水塊による吐水に変換することで、低水量でありながら、人体に当たる水の面積を確保し、量感を損ねない技術が提案されている。この技術の一例としては、下記特許文献１に記載のものが提案されている。下記特許文献１に記載の技術では、吐水に噴射速度が速い第一部分と噴射速度が遅い第二部分とを交互に形成し、人体への着水前に第一部分が第二部分に追い付くことで、大きな水塊を形成している。下記特許文献１に記載の技術では、このような速度差を形成するために、吐水装置への給水圧よりも高い圧力を間欠的に加えて、吐水圧を大きく変動させることが利用されている。このように吐水圧を大きく変動させることで、吐水に間欠的な流速変動が起きることから、上述したような間欠的な水塊による吐水が実現される。

下記特許文献１に記載の技術は、間欠的な水塊による吐水を確実に実現するためには優れた技術であるけれども、給水圧よりも高い圧力を加えるために比較的大型のポンプが必要となる。このような比較的大型のポンプが必須のものとされれば、吐水装置全体が高価なものとなり、装置の大型化にも繋がるおそれがある。

ポンプを用いずに吐水の流速を周期的に変動させる技術としては、下記特許文献２に記載のものが提案されている。下記特許文献２では、加速噴流に大気泡を間欠的に供給し、その大気泡の中を加速噴流が貫通する第一通水状態と、大気泡ではなく溜水の中を加速噴流が通過する第二通水状態とを交互に繰り返す状態を作り出している。大気泡の中を加速噴流が貫通する場合は空気内であるため通水抵抗が低く加速噴流の減速量を小さくできる。一方、溜水の中を加速噴流が通過する場合は水であるため通水抵抗が大きくなり減速量を大きくできる。このような大気泡の生成及び大気泡の間欠的な供給に基づいて、加速噴流に対する通水抵抗に変動を与え、吐水に大きな流速変動を与えることを可能としている。

特開２００１−９０１５１号公報 特許第５０２４５７６号公報

上記特許文献２の技術思想では、ポンプを用いずに吐水に大きな流速変動を与えるために大気泡の生成が必要であるが、空気導入口より導入された空気は、空気導入口近傍では細く切れ易いため、流速の高い水流が空気導入口近傍を流れると、大気泡として成長する前に千切れてしまうという課題がある。副水流導入口から流速の低い副水流を導入しても、加速噴流によって水溜部に形成される旋回流と副水流とが合流することで、流速の高い副水流が空気導入口近傍に流れてしまうため、気泡の成長を妨げる恐れがある。本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、より安定的に大気泡を生成することが可能な吐水装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る吐水装置は、人体に向けて水を吐出する吐水装置であって、 水を供給する給水路と、 前記給水路から供給された水を下流側に向けて加速させ、加速噴流として噴射する噴射口と、前記噴射口の下流側に設けられ、前記加速噴流を外部に吐出する吐出口が設けられた吐出流路と、前記噴射口と前記吐出流路との間に設けられ、前記噴射口から前記吐出流路に至る噴流が通過する経路である通水経路部及び前記通水経路部に隣接させて溜水を形成するための水溜部を有する水溜室と、前記水溜部で少なくとも一つの大気泡を生成するとともに、この大気泡を前記通水経路部に間欠的に供給する気泡供給手段と、を備え、前記気泡供給手段は、前記水溜部に空気を導入する空気導入口と、前記噴射口とは別個独立して設けられ、前記噴射口から噴射される前記加速噴流よりも流速の低い副水流を前記水溜部に導入する副水流導入口と、前記副水流導入口から導入した前記副水流を、前記水溜部に形成される旋回流と合流することなく前記空気導入口の近傍に導く副水流ガイド部と、を有することを特徴とする。

本発明では、安定的に大気泡を生成するために、副水流ガイド部を設けている。副水流導入口より導入された副水流は、副水流ガイド部によって、水溜部に形成される旋回流と合流することなく空気導入口近傍に導かれることで、導入された流速の低い副水流が、流速の高い旋回流と合流して加速されることなく、流速の低いまま空気導入口近傍に到達できる。これによって、空気導入口近傍で導入した空気が千切れてしまうことを防止でき、より安定的に大気泡を生成することが可能となる。尚、空気導入口から離れた部位の導入空気は、空気導入口近傍に比べて太いため流速の高い旋回流によって千切れてしまうという課題は生じ難い。

本発明によれば、前記副水流ガイド部は、前記旋回流が前記空気導入口の近傍を流れることを抑制するよう構成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、流速の高い旋回流が、気泡の千切れやすい空気導入口近傍を流れることを抑制することで、流速の低い副水流のみが空気導入口近傍を流れるため、空気導入口近傍で導入した空気が千切れてしまうことをより確実に防止でき、より安定的に大気泡を生成することが可能となる。

本発明によれば、前記副水流ガイド部は、前記副水流導入口と前記空気導入口の近傍との間で前記副水流を整流するよう構成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、副水流が整流されることで、空気導入口近傍に導かれた副水流の乱れにより導入空気と副水流との気液界面の変動を低減できる。これによって、空気導入口近傍で導入した空気が千切れてしまうことをより確実に防止でき、より安定的に大気泡を生成することが可能となる。

本発明によれば、副水流ガイド部により、流速の低い副水流が流速の高い旋回流と合流して加速されることなく空気導入口近傍に導かれ、安定的に大気泡の生成が可能な吐水装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る吐水装置を示す概略斜視図である。 図１に示す吐水装置における吐水初速の変動を示す図である。 図１に示す吐水装置の吐水状態を模式的に示す図である。 図１に示す吐水装置が有する水溜室の第２実施形態に係る概略構成を模式的に示す図である。 図４に示す水溜室において吐水を開始する段階を示す図である。 図４に示す水溜室において図９に続く段階を示す図である。 図４に示す水溜室において図１０に続く段階を示す図である。 図１に示す吐水装置が有する水溜室の第３実施形態に係る概略構成を模式的に示す図である。 図８に示す水溜室において吐水を開始する段階を示す図である。 図８に示す水溜室において図１３に続く段階を示す図である。 図８に示す水溜室において図１４に続く段階を示す図である。 図８に示す水溜室で噴流に気泡を供給する態様を説明するための図である。 図１２のＡ―Ａ断面を示す図である。 図１２のＢ―Ｂ断面を示す図である。 図１２のＣ領域を拡大して示す図である。 図１２のＤ―Ｄ断面を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態である吐水装置について説明する。本発明に係る吐水装置は、人体に向けて水を吐出するものであって、大型のポンプを用いることなく、吐水に充分大きな流速変動を与えることができ、吐水から着水までの距離が短い場合であっても充分に大きな水塊を形成することが可能なものである。従って、本発明に係る吐水装置の応用範囲は多岐に渡るものであって、水塊となった吐水を人体に着水することが可能であって、節水効果と洗浄感向上とを両立できるあらゆるものに応用可能なものである。本実施形態の説明では、人体の局部洗浄を行う装置として本発明の吐水装置を応用した一例を説明する。本発明の趣旨に鑑みれば、本発明に係る吐水装置としてはこれに限られるものではない。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る吐水装置としての局部洗浄装置ＷＡは、大便器ＣＢに載せて使用されるものである。局部洗浄装置ＷＡは、本体部ＷＡａと、便座ＷＡｂと、便蓋ＷＡｃと、リモコンＷＡｄとを備えている。本体部ＷＡａは、ノズルＮＺを有しており、ノズルＮＺを進退自在に保持している。本体部ＷＡａは、便座ＷＡｂ及び便蓋ＷＡｃを回動自在に保持している。

使用者は使用時に、便蓋ＷＡｃを図１に示すように便蓋ＷＡｃを上方に回動させ、便座ＷＡｂを露出させる。使用者は便座ＷＡｂに着座して用便をした後、リモコンＷＡｄを操作してノズルＮＺに形成された吐出口ＮＺａから吐水させ、自身の局部を洗浄する。使用者は局部洗浄後、リモコンＷＡｄを操作して吐出口ＮＺａからの吐水を停止する。その後使用者は、リモコンＷＡｄを操作して大便器ＣＢに洗浄水を流す。

本実施形態では、図１に示すように、吐水ＪＷの進行方向に沿ったＪ軸と、鉛直方向に沿ったＶ軸とを設定し、このＪ軸及びＶ軸を用いながら局部洗浄装置ＷＡの吐水態様について説明する。

本実施形態における吐水初速の変動態様の一例を図２に示す。図２に示すように、吐水初速を周期的に変動させることで、吐水初速が低い状態（図２のＦＷ）から高い状態（図２のＡＷ）に至るまでは、後続の吐水を先行する吐水に追い付かせる追い付き期間を形成している。周期的に発生する追い付き期間の間は、水塊の形成に寄与せず吐水する期間なので、本実施形態では便宜的に無駄水期間と呼称する。

図３に、図１に示す局部洗浄装置ＷＡの吐水状態を模式的に示す。本実施形態では、大型のポンプを使用することなく、吐水される水の流速を周期的に変動させて、大きな水塊を吐水対象部位に衝突させるように構成されている。

このように吐水される水の流速の変動が起こると、図３の（Ａ）に示すように、吐水ＪＷは、部位Ｗｐ１，部位Ｗｐ２，部位Ｗｐ３，部位Ｗｐ４，部位Ｗｐ５を含むものとなる。この各部位のそれぞれの流速を、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５とすると、Ｖ１（≒Ｖ５）＜Ｖ２（≒Ｖ４）＜Ｖ３となる。

よって、吐水直後から図３の（Ａ）〜（Ｃ）へと移行するにつれて、部位Ｗｐ３は部位Ｗｐ２より速度が大きいから、部位Ｗｐ３は部位Ｗｐ２と合体し、さらに部位Ｗｐ１と合体して大きな水塊となる。

このように最大流速の部位Ｗｐ３がその前の部位Ｗｐ２，部位Ｗｐ１と順次合体することにより、大きな塊となって、人体局部に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）が大きい水塊状態となっている。この部位Ｗｐ３の流速Ｖ３は、最大流速であることから、脈動流で吐水された洗浄水は、合体した水塊の状態が脈動周期ごとに現れるような吐水形態で、吐出口ＮＺａから吐水されていることになる。しかも、脈動周期でこのような現象が起きることから、上記のように最大流速の部位Ｗｐ３の合体を経た水塊は繰り返し現れ、ある吐水タイミングでの水塊とその次の吐水タイミングでの部位Ｗｐ３の合体を経た水塊とはほぼ同じ速度で吐水されることになる。しかも、このそれぞれの水塊は、最大流速での部位Ｗｐ３に遅れて吐水された部位Ｗｐ４、部位Ｗｐ５で繋がれたような状態となる。

本実施形態に係る局部洗浄装置ＷＡは、大型のポンプを用いずに吐水の流速変化をつけ、上述したような繰り返し周期的に現れる水塊による吐水を行うものである。局部洗浄装置ＷＡは、図１に示したノズルＮＺの吐出口ＮＺａの上流側に、水溜室１０Ａを有している。本実施形態に係る局部洗浄装置ＷＡは、水溜室１０Ａによって気泡を供給することで吐水の流速変化をつけている。この水溜室１０Ａの構成について、図４，図５，図６，図７を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る水溜室１０Ａの概略構成を模式的に示す図である。図５は、図４に示す水溜室１０Ａにおいて吐水を開始する段階を示す図である。図６は、図４に示す水溜室１０Ａにおいて図５に続く段階を示す図である。図７は、図４に示す水溜室１０Ａにおいて図６に続く段階を示す図である。

図４に示すように水溜室１０Ａは、空気管路１０１と、給水管路１０２（給水路）と、吐出管路１０３（吐出流路）と、を備えている。空気管路１０１、給水管路１０２、及び吐出管路１０３は、水溜室１０Ａの内部に連通するように設けられた管路である。

水溜室１０Ａは、全体としては略直方体の箱形状を成している。水溜室１０Ａは、壁１０ｅと、壁１０ｆと、壁１０ｇと、壁１０ｈと、壁１０ｉと、壁１０ｊとを有している。図８には、壁１０ｅ，壁１０ｆ，壁１０ｇ，壁１０ｈのみが四角形を成すように描かれており、壁１０ｅと壁１０ｆとが直角を成して交わり、壁１０ｆと壁１０ｇとが直角を成して交わり、壁１０ｇと壁１０ｅとが直角をなして交わるように描かれている。壁１０ｉと壁１０ｊとは互いに対向する位置に配置される壁であって、壁１０ｅと、壁１０ｆと、壁１０ｇと、壁１０ｈと、を繋ぐように配置される壁である。

空気管路１０１は、水溜室１０Ａに形成された空気導入口１０ａ（気泡供給手段）を介して、水溜室１０Ａ内部と連通している。空気導入口１０ａは、壁１０ｆと壁１０ｇとが突き合わされる角部近傍であって、壁１０ｇの上流側端に形成されている。

給水管路１０２は、噴射口１０ｂを介して、水溜室１０Ａ内部と連通している。噴射口１０ｂは、壁１０ｆと壁１０ｅとが突き合わされる角部近傍であって、壁１０ｆに形成されている。

吐出管路１０３は、水溜室側開口１０ｃを介して、水溜室１０Ａ内部と連通している。水溜室側開口１０ｃは、壁１０ｇと壁１０ｅとが突き合わされる角部近傍であって、壁１０ｆに形成されている。

空気管路１０１は、空気導入口１０ａと大気開放された開口とを繋ぐ管路である。空気管路１０１から導入される空気は、空気導入口１０ａから水溜室１０Ａの内部に引き込まれる。

給水管路１０２は、噴射口１０ｂと給水源とを繋ぐ管路である。給水管路１０２は、その管路の途上若しくは噴射口１０ｂにおいて縮径されている。従って、給水管路１０２から供給される水は、その速度が高められ噴流ＷＳｍとして水溜室１０Ａ内に噴射される。

吐出管路１０３は、水溜室側開口１０ｃとノズルＮＺ（図１参照）に形成された吐出口ＮＺａとを繋ぐ管路である。本実施形態の場合、噴射口１０ｂと水溜室側開口１０ｃとは対向配置されている。従って、噴射口１０ｂから水溜室１０Ａ内に噴射される噴流ＷＳｍは、水溜室１０Ａ内をJ軸に沿って進行し、水溜室側開口１０ｃから吐出管路１０３に入る。吐出管路１０３に入った水は、J軸に沿って吐出管路１０３内を進行し、吐出口ＮＺａから外部へと吐出される。

上述したように、噴射口１０ｂから水溜室１０Ａ内に噴射される噴流ＷＳｍは、水溜室１０Ａ内をJ軸に沿って進行し、水溜室側開口１０ｃから吐出管路１０３に入る。従って、噴射口１０ｂから吐出口ＮＺａに至る噴流ＷＳｍが通過する経路である通水経路部１０５が形成される。本実施形態の場合、通水経路部１０５は、噴射口１０ｂと水溜室側開口１０ｃとを繋ぐ経路である。

水溜室１０Ａ内の通水経路部１０５を除いた残余の領域は、水溜部１０６となっている。水溜部１０６は、通水経路部１０５に隣接させて溜水を形成するための部分である。本実施形態の場合、水溜部１０６は、通水経路部１０５を囲むように形成されている。

本実施形態の場合、噴射口１０ｂ及び水溜室側開口１０ｃは、壁１０ｈと壁１０ｅとが突き合わされた部分に近接配置されている。一方、空気導入口１０ａは、壁１０ｆと壁１０ｇとが突き合わされた部分に近接配置されている。従って、噴射口１０ｂ及び水溜室側開口１０ｃと、空気導入口１０ａとは離隔配置されている。

更に本実施形態では、壁１０ｇと壁１０ｈとが突き合わされた近傍部分に、副水流導入口１０４Ａが設けられている。副水流ガイド壁１０７Ａは、壁１０ｇと壁１０ｅとの間において壁１０ｇと対向するように配置されている。壁１０ｇと副水流ガイド壁１０７Ａとの間に副水流導入口１０４Ａが設けられている。副水流ガイド壁１０７Ａは、壁１０ｈから壁１０ｆに向かって延びており、その先端は空気導入口１０ａとの間に距離ｍを保つように形成されている。副水流供給口１０４Ａからは、噴射口１０ｂから供給される噴流ＷＳｍよりも低速の副水流ＷＳｓが供給される。

本実施形態に係る吐水装置は局部洗浄装置ＷＡであるから、水溜室１０Ａの衛生保持のため、非使用時には水溜室１０Ａから水を抜く。使用開始時には図４に示すように、水溜室１０Ａに対して噴射口１０ｂから噴流ＷＳｍを供給すると共に副水流供給口１０４Ａから副水流ＷＳｓを供給する。副水流供給口１０４Ａから供給された副水流ＷＳｓは、副水流ガイド壁１０７Ａに沿って、噴流ＷＳｍの進行方向とは反対側に進む。

図５に示すように、副水流ガイド壁１０７Ａに沿って進行した副水流ＷＳｓは、副水流ガイド壁１０７Ａの端部から流れ落ち、通水経路部１０５における噴射口１０ｂ側に向かう。その後、副水流ＷＳｓは噴流ＷＳｍに引っ張られて壁１０ｈに向い、副水流ＷＳｓは壁１０ｈに衝突する。続いて、図６に示すように、壁１０ｈに衝突した副水流ＷＳｓは壁１０ｈに沿って壁１０ｇ側に方向を転換すると共に、副水流ガイド壁１０７Ａに衝突し、旋回流ＷＳｃを形成する。続いて、図１１に示すように、水溜部１０６全体に渡って旋回流ＷＳｃが形成され、空気導入口１０ａから供給される空気によって形成される大気泡ＢＡの成長に寄与する。

通水経路部１０５とは離隔した噴射口１０ｂよりの水溜部１０６に副水流ＷＳｓを供給するので、噴流ＷＳｍの近傍に強制的に必ず副水流ＷＳｓが供給される状態ではなく、大気泡ＢＡが通水経路部１０５に供給された場合にはその大気泡ＢＡが入り込む領域を確保できるように、副水流ＷＳｓの流れる位置を調整することができる。従って、水溜部１０６に旋回流ＷＳｃを形成するために副水流ＷＳｓを供給する一方で、大気泡ＢＡを通水経路部１０５に供給する際にはその供給を阻害しないようにすることができる。

また、空気導入口１０ａは、導入した空気を大気泡として通水経路部１０５の噴射口１０ｂ寄りの位置に供給するために水溜部１０６における噴射口１０ｂ寄りの位置に配置されており、副水流導入口１０４Ａは、大気泡ＢＡの生成を阻害しないように水溜部１０６において空気導入口１０ａよりも吐出管路１０３寄りの位置に配置されている。水流室１０Ａには、副水流導入口１０４Ａから水溜部１０６に導入された副水流ＷＳｓが旋回流を形成できるよう、噴流ＷＳｍの進行方向と反対方向に誘導する副水流ガイド壁１０７Ａが設けられている。

空気導入口１０ａを噴射口１０ｂ側に設けているので、空気導入口１０ａから導入した空気を大気泡ＢＡとして噴射口１０ａ寄りに供給することができ、通水経路部１０５の略全域に渡って大気泡ＢＡを配置できるので、大気泡供給時の通水経路部１０５の通水抵抗をより小さくすることができる。また、副水流導入口１０４Ａを水溜部１０６における空気導入口１０ａよりも吐出管路１０３側に設けているので、空気導入口１０ａと副水流導入口１０４Ａとを離隔することができ、副水流ＷＳｓによって大気泡ＢＡの成長が阻害されることを抑制でき、より安定的に大気泡ＢＡを生成することができる。

また、副水流ガイド壁１０７Ａは、副水流導入口１０４Ａから水溜部１０６に導入された副水流ＷＳｓが噴流ＷＳｍの進行方向に沿って流れることを抑制する逆流防止壁としても機能している。このように、副水流導入口１０４Ａから導入された副水流ＷＳｓが噴流ＷＳｍの進行方向に沿って流れることを抑制する逆流防止壁として機能する副水流ガイド壁１０７Ａを設けているので、より確実に吐水開始時に副水流ＷＳｓを噴射口１０ｂ寄りの位置に供給することができる。

本実施形態によれば、空気導入口１０ａより導入された空気は、空気導入口近傍では細く切れ易いことより、流速の高い旋回流ＷＳｃが空気導入口近傍を流れて、大気泡として成長する前に切り離してしまうことを防ぐために副水流ガイド部１０７Ａを設けている。副水流導入口１０４Ａより導入された副水流ＷＳｓは、副水流ガイド部１０７Ａによって、水溜部に形成される旋回流ＷＳｃと合流することなく空気導入口１０ａの近傍に導かれる。これによって導入された流速の低い副水流ＷＳｓが流速の高い旋回流ＷＳｃと合流して加速されることなく、流速の低いまま空気導入口近傍に到達できる。これによって、空気導入口１０ａの近傍で導入した空気が千切れてしまうことを防止でき、より安定的に大気泡ＢＡを生成することが可能となる。

水溜室１０Ａでは、副水流ガイド部１０７Ａは、水溜部１０６に形成される旋回流ＷＳｃが空気導入口１０ａの近傍を直接流れないように構成されている。

旋回流ＷＳｃは通水経路部１０５を通過する噴流ＷＳｍに加速され、流速が高くなっている。そこで流速の高い旋回流ＷＳｃが空気導入口１０ａの近傍を流れないようにし、流速の低い副水流ＷＳｓのみが空気導入口１０ａの近傍を流れるようにすることで、導入された空気が大気泡に十分成長してから切り離すことができ、より大きな大気泡ＢＡを供給することができる。

また、副水流ガイド部１０７Ａは、副水流導入口１０４Ａから導入された副水流ＷＳｓが整流されて空気導入口１０ａの近傍に流れることができるように構成されている。副水流ＷＳｓが整流されることで、空気導入口１０ａの近傍に導かれた副水流ＷＳｓの乱れにより導入された空気と副水流との気液界面の変動を低減できる。これによって、空気導入口１０ａの近傍で導入した空気が千切れてしまうことをより確実に防止でき、より安定的に大気泡ＢＡを生成することが可能となる。

続いて、本発明の第２実施形態に係る水溜室１０Ｂについて、図８，図９，図１０，図１１を参照しながら説明する。図８は、図１に示す吐水装置が有する第３実施形態に係る水溜室１０Ｂの概略構成を模式的に示す図である。図９は、図８に示す水溜室１０Ｂにおいて吐水を開始する段階を示す図である。図１０は、図８に示す水溜室１０Ｂにおいて図９に続く段階を示す図である。図１１は、図８に示す水溜室１０Ｂにおいて図１０に続く段階を示す図である。

図８〜図１１に示す水溜室１０Ｂと、水溜室１０Ａとの相違点は、旋回流ガイド壁を設けたことでるから、その相違点について主に説明する。図８に示すように、水溜室１０Ｂでは、壁１０ｇと壁１０ｈとが突き合わされた近傍部分に、副水流導入口１０４Ｂが設けられている。副水流ガイド壁１０７Ｂは、壁１０ｇと壁１０ｅとの間において壁１０ｇと対向するように配置されている。壁１０ｇと副水流ガイド壁１０７Ｂとの間に副水流導入口１０４Ｂが設けられている。副水流ガイド壁１０７Ｂは、壁１０ｈから壁１０ｆに向かって延びており、その先端は空気導入口１０ａとの間に距離ｎを保つように形成されている。旋回流ガイド壁１０８Ｂは、副水流ガイド壁１０７Ｂの先端から水溜室側開口１０３の直上に向かって延びる壁であって、壁１０ｈに繋がっている。

本実施形態に係る吐水装置は局部洗浄装置ＷＡであるから、水溜室１０Ｂの衛生保持のため、非使用時には水溜室１０Ｂから水を抜く。使用開始時には図８に示すように、水溜室１０に対して噴射口１０ｂから噴流ＷＳｍを供給すると共に副水流供給口１０４Ｂから副水流ＷＳｓを供給する。副水流供給口１０４Ｂから供給された副水流ＷＳｓは、副水流ガイド壁１０７Ｂに沿って、噴流ＷＳｍの進行方向とは反対側に進む。

図９に示すように、副水流ガイド壁１０７Ｂに沿って進行した副水流ＷＳｓは、副水流ガイド壁１０７Ｂの端部から流れ落ち、通水経路部１０５における噴射口１０ｂ側に向かう。その後、副水流ＷＳｓは噴流ＷＳｍに引っ張られて壁１０ｈに向い、副水流ＷＳｓは壁１０ｈに衝突する。続いて、図１０に示すように、壁１０ｈに衝突した副水流ＷＳｓは壁１０ｈに沿って壁１０ｇ側に方向を転換すると共に、旋回流ＷＳｃを形成する。旋回流ＷＳｃは、旋回流ガイド壁１０８Ｂに沿って流れ、空気導入口１０ａに向かう。続いて、図１１に示すように、水溜部１０６全体に渡って旋回流ＷＳｃが形成され、空気導入口１０ａから供給される空気によって形成される大気泡ＢＡの成長に寄与する。

続いて、図１２を参照しながら、水溜室１０Ｂにおいて大気泡が成長する過程を説明する。図１２は、図８に示す水溜室１０Ｂで噴流ＷＳｍに気泡ＢＡを供給する態様を説明するための図である。

図１２の（Ａ）に示すように、旋回流ＷＳｃが形成され、空気導入口１０ａから空気が水溜部１０６内に導入される。ここで、図１２（Ａ）のＡ―Ａ断面を図１３に示す。図１３に示す状態では、噴流ＷＳｍは、溜水ＰＷの中を進行しており、溜水ＰＷからの抵抗を受けながら水溜室側開口１０ｃに向かっている。水溜室側開口１０ｃに至った噴流ＷＳｍは、吐出管路１０３内に入り、吐出管路１０３の内壁面と接触した状態で進行している。

図１２の（Ａ）に示す状態では、気泡ＢＡは小さい。図１２の（Ａ）に示す状態から更に時間が進行すると、図１２の（Ｂ）に示すように細長形状に気泡ＢＡが成長する。気泡ＢＡは、噴流ＷＳｍにその下端が近づくまで成長している。従って、旋回流ＷＳｃが旋回可能な領域は、図１２の（Ａ）に示す状態よりは狭まっている。旋回流ＷＳｃは、旋回流速が速くなり、且つ噴流ＷＳｍの流れを阻害しない方向に旋回している。図１２（Ｂ）のＢ―Ｂ断面を図１８に、図１２（Ｂ）のＣ領域を図１５にそれぞれ示す。

図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す状態では、旋回流ＷＳｃの流速が高いため、空気導入口１０ａの近傍に旋回流ＷＳｃが流れ込むことで、気泡ＢＡが大気泡へと成長する前に切り離されてしまう。そのため、旋回流ＷＳｃが空気導入口１０ａの近傍に流れ込まないよう旋回流ガイド壁１０８Ｂを構成するとともに、流速の低い副水流ＷＳｓが空気導入口１０ａの近傍に流れ込むように副水流ガイド壁１０７Ｂを構成することで、気泡ＢＡを充分大きな大気泡へと成長させることを可能とする。

図１４に示すように、細長形状の気泡ＢＡは、水溜室１０の空気導入口１０ａから噴射口１０ｂに向かって伸びる４つの壁１０ｆ，１０ｉ，１０ｊ，１０ｇの内の３つの壁１０ｆ，１０ｉ，１０ｊに接触して成長している。従って、旋回流ＷＳｃに接触する面は、副水流導入口１０ｄに向かう面のみとなっている。

図１５に示すように、細長形状に成長した気泡ＢＡは、鉛直方向であるＶ軸方向に浮力が作用する。旋回流ＷＳｃは、この浮力に抗するように気泡ＢＡに作用している。従って、気泡ＢＡは、水溜室１０の空気導入口１０ａから噴射口１０ｂに向かって伸びる４つの壁１０ｆ，１０ｉ，１０ｊ，１０ｇの内の３つの壁１０ｆ，１０ｉ，１０ｊに接触した状態を保つことができる。

図１２の（Ｂ）に示す状態から更に時間が進行すると、図１２の（Ｃ）に示すように細長形状の気泡ＢＡが噴流ＷＳｍに近づき干渉し始める。気泡ＢＡは、噴流ＷＳｍに引っ張られ、通水経路部１０５に入り込む。従って、気泡ＢＡが入り込んだ分の水が押し退けられることになり、旋回流ＷＳｃの旋回流速が速くなる。本実施形態においては、旋回流ＷＳｃの流速がある程度速くなると、副水流ＷＳｓによって根元が細く千切れやすくなっている気泡ＢＡを切り離す力が働く。このとき、空気導入口１０ａから水が逆流し、空気の供給を一時的に遮断するように構成されている。旋回流ガイド壁１０８Ｂを設けているのは、このように一時的に空気導入口１０ａに水を逆流させ、空気の供給を一時的に遮断するためでもある。

本実施形態の場合、旋回流ガイド壁１０８Ｂは少なくともその一部がガイド壁面として機能するように構成されている。本実施形態では、空気導入口１０ａ近傍における旋回流ＷＳｃ上流側のガイド壁面である旋回流ガイド壁１０８Ｂを、空気導入口１０ａから導入される空気の上流側における空気導入方向と略沿うように形成している。本明細書において、「旋回流ガイド壁１０８Ｂが空気導入方向と略沿うように」とは、空気導入方向と旋回流ＷＳｃ上流側の水流方向とが対向するような配置関係を指しており、空気導入方向に対して水流方向が直交するものや、空気導入方向に対して水流方向が完全に沿うものは含まない概念である。

また、旋回流ガイド壁１０８Ｂは、空気導入方向と旋回流上流側の水流方向とが斜めにずれて対向するように構成されている。また、旋回流ガイド壁１０８Ｂは、水溜部１０６における吐出管路１０３（吐出流路）の近傍と空気導入口１０ａの近傍とを繋ぎ、屈曲部を有さない連続面で構成されている。

図１２の（Ｃ）に示す状態から更に時間が進行すると、図１２の（Ｄ）に示すように気泡ＢＡが噴流ＷＳｍに完全に引き込まれ、気泡ＢＡは通水経路部１０５の略全域に渡って存在する。旋回流速が高まった旋回流ＷＳｃは、空気導入口１０ａに水を逆流させ、空気の供給を一時的に遮断しつつ、図１２の（Ｃ）に示す状態において引きちぎられた気泡ＢＡを切り離す。図１２（Ｄ）のＤ―Ｄ断面を図２０に示す。

図１６に示すように、噴流ＷＳｍは気泡ＢＡを貫通している。このように噴流ＷＳｍが気泡ＢＡを貫通することで、噴流ＷＳｍ周りの抵抗が低下し、噴流ＷＳｍは速度を低下させずに吐出口ＮＺａに向かうことができる。もっとも、図１６に例示するような、噴流ＷＳｍが気泡ＢＡを完全に貫通する状態が必須なものではなく、噴流ＷＳｍの周囲の多くの部分を気泡ＢＡによって囲むことができればよく、一部において溜水ＰＷと接触する状態であっても構わないものである。

図１２の（Ｄ）に示す状態では、通水経路部１０５の水を気泡ＢＡが押し出しており、旋回流ＷＳｓの流速は依然として速いままである。従って、空気導入口１０ａからは水が逆流し、空気の供給が遮断された状態が継続している。

図１２の（Ｄ）に示す状態から更に時間が進行すると、図１２の（Ｅ）に示すように気泡ＢＡが噴流ＷＳｍに引き込まれるように吐出管路１０３に向かい、気泡ＢＡが吐出管路１０３に入り込む。気泡ＢＡは、通水経路部１０５よりも広い流路断面積となるように形成されているので、水溜室側開口１０ｃの外周に引っかかりながら吐出管路１０３に向かう。このように水溜室側開口１０ｃの外周に引っかかった気泡ＢＡは、噴流ＷＳｍによって後方から押し込まれたり、溜水ＰＷからの圧力を受けて押し込まれたりしながら、吐出管路１０３に入っていくことになる。

図１２の（Ｄ）に示す状態では、通水経路部１０５から気泡ＢＡが排出されるので、通水経路部１０５に水が入り込み、旋回流ＷＳｃは通水経路部１０５に向かう流速は速くなるものの、残余の旋回流部分は流速が遅くなる。従って、空気導入口１０ａからの水の逆流は抑制され、空気の再供給が開始される。

気泡ＢＡが吐出管路１０３内に入り込むと、吐出管路１０３の内壁に沿って空気の膜を形成し、噴流ＷＳｍはその膜の中を進行する。従って、噴流ＷＳｍが吐出管路１０３の内壁から受ける抵抗が減少し、噴流ＷＳｍは減速されずに吐出口ＮＺａに向かう。もっとも、噴流ＷＳｍを気泡ＢＡが完全に包むような状態が必須なものではなく、噴流ＷＳｍの周囲の多くの部分を気泡ＢＡによって囲むことができればよく、一部において吐出管路１０３と接触する状態であっても構わないものである。

図１２の（Ｅ）に示す状態から気泡ＢＡが更に吐出管路１０３の下流側に進行すると、次の気泡ＢＡが空気管路１０１から取り込まれ、図１２の（Ａ）の状態に戻る。本実施形態では、図１２（Ａ）〜（Ｅ）を参照しながらした説明による気泡ＢＡの動きが周期的に繰り返される。

水溜室１０Ｂでは、旋回流ガイド壁１０８Ｂは、水溜部１０６に形成される旋回流ＷＳｃが空気導入口１０の近傍を直接流れないように構成されている。

旋回流ガイド壁１０８Ｂにより水溜部１０６の容積が縮小しているため、水溜部１０６に形成される旋回流ＷＳｃは流速が高くなっている。そこで流速の高い旋回流ＷＳｃが空気導入口１０ａの近傍を流れないようにし、流速の低い副水流ＷＳｓのみが空気導入口１０ａの近傍を流れるようにすることで、導入された空気が大気泡に十分成長してから切り離すことができ、より大きな大気泡ＢＡを供給することができる。

また、副水流ガイド壁１０７Ｂは、副水流導入口１０４Ｂから導入された副水流ＷＳｓが整流されて空気導入口１０ａの近傍に流れることができるように構成されている。

副水流ＷＳｓが整流されることで、空気導入口１０ａの近傍に導かれた副水流ＷＳｓの乱れにより導入された空気と副水流との気液界面の変動を低減できる。これによって、空気導入口１０ａの近傍で導入した空気が千切れてしまうことをより確実に防止でき、より安定的に大気泡ＢＡを生成することが可能となる。

ＷＡ：局部洗浄装置（吐水装置）
ＷＡａ：本体部
ＷＡｂ：便座
ＷＡｃ：便蓋
ＷＡｄ：リモコン
ＮＺ：ノズル
ＮＡａ：吐出口
ＣＢ：大便器
ＪＷ：吐水
１０：水溜室
１０ａ：空気導入口
１０ｂ：噴射口
１０ｃ：水溜室側開口
１０１：空気管路
１０２：給水管路
１０３：吐出管路
１０４：副水流導入口
１０５：通水経路部
１０６：水溜部
１０７Ａ：副水流ガイド壁
ＰＷ：溜水
ＢＡ：気泡
ＷＳｍ：噴流
ＷＳｓ：副水流
ＷＳｃ：旋回流

Claims (3)

1. 人体に向けて水を吐出する吐水装置であって、
   水を供給する給水路と、
   前記給水路から供給された水を下流側に向けて加速させ、加速噴流として噴射する噴射口と、
   前記噴射口の下流側に設けられ、前記加速噴流を外部に吐出する吐出口が設けられた吐出流路と、
   前記噴射口と前記吐出流路との間に設けられ、前記噴射口から前記吐出流路に至る噴流が通過する経路である通水経路部及び前記通水経路部に隣接させて溜水を形成するための水溜部を有する水溜室と、
   前記水溜部で少なくとも一つの大気泡を生成するとともに、この大気泡を前記通水経路部に間欠的に供給する気泡供給手段と、を備え、
   前記気泡供給手段は、
   前記水溜部に空気を導入する空気導入口と、
   前記噴射口とは別個独立して設けられ、前記噴射口から噴射される前記加速噴流よりも流速の低い副水流を前記水溜部に導入する副水流導入口と、
   前記副水流導入口から導入した前記副水流を、前記水溜部に形成される旋回流と合流することなく前記空気導入口の近傍に導く副水流ガイド部と、を有することを特徴とする吐水装置。
2. 前記副水流ガイド部は、前記旋回流が前記空気導入口の近傍を流れることを抑制するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
3. 前記副水流ガイド部は、前記副水流導入口と前記空気導入口の近傍との間で前記副水流を整流するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の吐水装置。

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