JP2016079798A - 衛生洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い量感と高い刺激感を両立するために、高圧力帯域の圧力変動を付与した吐水に空気を混入させた場合であっても、使用者の局部に到達するために水流が破裂されてしまうことを防止できる衛生洗浄装置を提供する。【解決手段】洗浄ノズルと、圧力変動部と、気泡混入水生成部と、を備え、前記圧力変動部は、圧力上昇工程と、圧力下降工程とが交互に実行されるよう構成されており、前記気泡混入水生成部は、噴射口と、空気導入口と、気泡混入部と、前記吐水口から吐水される洗浄水の空気混入量が前記圧力下降工程の実行中に最大となるよう、圧力変動に対する空気混入量の変動を変化させる空気量変動調整手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１４

Description

本発明は、使用者の局部に向けて洗浄水を吐水する衛生洗浄装置に関する。

下記特許文献１に記載された衛生洗浄装置は、吐水孔に洗浄水圧力が脈動した状態で給水する。すると、洗浄水の水量と流速も同様に脈動し、洗浄水は、最大流量且つ最大流速の状態から最小流量且つ最小流速の状態の間を脈動推移するように吐水される。水流を構成する各吐水部位は、最大流量且つ最大流速の吐水部位が先行する吐水部位に合体して水塊となり、この水塊が後発吐水部位で繋がれたような状態の吐水形態をなす。衛生洗浄装置の洗浄感は、量感及び刺激感で特定されるところ、下記特許文献１に記載のされた衛生洗浄装置において量感及び刺激感を更に向上させようとすれば、洗浄水圧力の脈動幅を大きくしなければならない。しかしながら、洗浄水圧力の脈動幅を更に高めれば、最大流量且つ最大流速の吐水部位が先行する吐水部位を突き抜けてしまい、追い付き合体現象が起きなくなる。

下記特許文献２に記載された衛生洗浄装置は、上述した洗浄水圧力の脈動による追い付き現象に併せて、吐水に気泡を混入することで更に大きな水塊を形成するものである。このように水塊に気泡を混入すると量感は向上するものの、水塊が柔らかくなるため刺激感を高めることは難しい。

特開２００１−９０１５１号公報 特開２０１２−１２７１０７号公報

上記特許文献２に記載された衛生洗浄装置において、刺激感を向上させるためには上述したように洗浄水圧力の脈動幅を大きくすることが考えられる。しかしながら、上記特許文献１記載の衛生洗浄装置の説明において言及したように、洗浄水圧力の脈動幅を高めれば、最大流量且つ最大流速の吐水部位が先行する吐水部位を突き抜けてしまい、追い付き合体現象が起きなくなると考えられていた。

しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、吐水にある条件で気泡を混入させると、水流の表面エネルギーが大きくなるため、洗浄水圧力の脈動幅を高めたとしても、追い付き現象の発生時に水流が破裂されなくなるという新たな知見を見出した。水流の表面エネルギーとは、水流の気液界面の総面積（水流の外側表面積及び水流が気泡と接する内部面積の総和）に比例し、表面エネルギーが大きくなると水流が変形しにくくなると本発明者らは考えている。

ところで、洗浄水圧力を高めた高圧力帯域においてエジェクタ作用により吐水に空気を混入させた場合、比較的大きく且つ大量の気泡が取り込まれることになる。これら取り込まれた大量の気泡は、時間経過と共に表面張力により合体し大きな気泡に成長する。上述したように、水流の表面エネルギーは内包する気泡と接する内部面積に左右されるため、気泡の合体は内部面積の低下に繋がることから表面エネルギーは徐々に小さくなる。そのため、使用者の局部に達する前に水流の破裂が発生してしまうという新たな課題が発生する。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い量感と高い刺激感を両立するために、高圧力帯域の圧力変動を付与した吐水に空気を混入させた場合であっても、使用者の局部に到達するために水流が破裂されてしまうことを防止できる衛生洗浄装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る衛生洗浄装置は、使用者の局部に向けて洗浄水を吐水するための吐水口を有する洗浄ノズルと、吐水口に供給する洗浄水に圧力変動を付与する圧力変動部と、圧力変動部と前記吐水口との間に設けられ、圧力変動部によって圧力変動した洗浄水に気泡を混入する気泡混入水生成部と、を備えている。

さらに、圧力変動部は、吐水口から先に吐水された洗浄水に後から吐水された洗浄水が追い付いて形成される水塊が間欠的に使用者の局部に着水するよう、吐水口から吐水される洗浄水の圧力を所定の時間幅に亘って連続的に上昇させる圧力上昇工程と、吐水口から吐水される洗浄水の圧力を所定の時間幅に亘って連続的に下降させる圧力下降工程とが交互に実行されるよう構成されている。

さらに、気泡混入水生成部は、圧力変動部によって圧力変動した洗浄水を吐水口に向けて噴射する噴射口と、噴射口と吐水口との間に設けられ、噴射口から噴射された洗浄水によって発生する負圧を利用して空気を導入する空気導入口と、空気導入口と吐水口との間に設けられ、噴射口から噴射された洗浄水を一時的に滞留させ、その滞留した洗浄水に空気導入口から導入した空気を複数の気泡状にして混入する気泡混入部と、吐水口から吐水される洗浄水の空気混入量が圧力下降工程中に最大となるように、圧力変動に対する空気混入量の変動を変化させる空気量変動調整手段と、を備えている。

本発明によれば、圧力変動部が吐水口に供給する洗浄水に圧力変動を付与するので、洗浄水圧力の脈動により追い付き現象が発生し、より大きな水塊を形成して使用者の局部に供給することができる。また、気泡混入水生成部において、空気導入口から導入した空気を複数の気泡状にして洗浄水に混入させるので、気泡によって嵩増しされたより大きな水塊を形成することができる。また、気泡混入水生成部では、噴射口から噴射された洗浄水によって発生する負圧を利用して空気を導入し、噴射口から噴射された洗浄水を一時的に滞留させ、その滞留した洗浄水に空気導入口から導入した空気を複数の気泡状にして混入するので、エアポンプ等を用いることなく気泡混入水を生成することができる。

また、吐水口から吐水される洗浄水の空気混入量が圧力下降工程中に最大となるように、圧力変動に対する空気混入量の変動を変化させる空気量変動調整手段を設けたことで、追い付き現象が発生する圧力上昇工程中の空気混入量を低下させることができる。このように追い付き現象の発生に寄与する洗浄水に含まれる空気混入量を少なくすることで、高圧力帯域の圧力変動を付与した吐水にエジェクタ作用により空気を混入させた場合であっても、比較的小さく且つ少量の気泡を取り込むことができる。従って、使用者の局部に到達するまでに気泡混入部で混入された複数の気泡が合体し、大きな気泡に成長することを抑制できる。これにより、気泡の合体による表面エネルギーの低下を抑制できるため、使用者の局部に達する前に水流の破裂が発生してしまうことを防止できる。尚、圧力下降工程中の空気混入量は増加することになるが、圧力下降工程は追い付き現象の発生に寄与しない無駄水であるため、空気混入量が増加しても洗浄感への影響は極めて小さい。

また本発明に係る衛生洗浄装置では、空気量変動調整手段は、噴射口の上流側に設けられ、上流側から流入した水を旋回させることで噴射口から噴射される洗浄水に広がり成分を付与する円筒壁を有する旋回室と、旋回室内に設けられ、洗浄水が円筒壁に沿って旋回室内を旋回した後に形成される自由渦によって噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度を大きくするよう作用する自由渦形成部と、を備えていることも好ましい。

洗浄水が円筒壁に沿って旋回室内を旋回した後に形成され、噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度を大きくするよう作用する自由渦を形成する自由渦形成部を設けたことで、圧力変動が最大となる洗浄水が旋回室内を通過した後に、旋回室内に最大の自由渦が形成されるとともに噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度も最大となる。このように噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度が最大になると、気泡混入部の内壁面に衝突する洗浄水の流量が最大となり、これにより空気混入量が最大となる。すなわち、自由渦形成部によって、圧力変動が最大になる時点から僅かに遅れた圧力下降工程中に、空気混入量が最大になる状態を形成することができる。これにより、追い付き現象が発生する圧力上昇工程中の空気混入量を低下させることができる。

また本発明に係る衛生洗浄装置では、空気量変動調整手段は、旋回室の中心に、円筒壁に沿って流れる洗浄水とは異なる水流である自由渦を発生させるための自由渦スペースが形成されていることも好ましい。

旋回室の中心に円筒壁に沿って流れる洗浄水とは異なる水流である自由渦を発生させるための自由渦スペースを設けたことで、圧力変動が最大となる洗浄水が円筒壁に沿って旋回室内を通過した後に、旋回室の中心に形成される円筒壁とは異なる流れである自由渦の流速が最大になるとともに、この最大の自由渦が旋回室の中心に形成されることで円筒壁に沿って流れる旋回流に影響を及ぼし、噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度も最大となる。このように噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度が最大になると、気泡混入部の内壁面に衝突する洗浄水の流量が最大となり、これにより空気混入量が最大となる。すなわち、自由渦形成部によって、圧力変動が最大になる時点から僅かに遅れた圧力下降工程中に、空気混入量が最大になる状態を形成することができる。これにより、追い付き現象が発生する圧力上昇工程中の空気混入量を低下させることができる。

本発明によれば、高い量感と高い刺激感を両立するために、高圧力帯域の圧力変動を付与した吐水に空気を混入させた場合であっても、使用者の局部に到達するために水流が破裂されてしまうことを防止できる衛生洗浄装置を提供することができる。

本発明の実施形態である衛生洗浄装置を含む温水洗浄便座を示す斜視図である。 本発明の実施形態である衛生洗浄装置の機能的な構成を示すブロック構成図である。 図２のおしり吐水部の構成を模式的に示す部分断面図である。 洗浄水供給部（ノズル）から吐出される洗浄水の状態を模式的に示す図である。 洗浄水供給部（ノズル）から吐出される洗浄水の状態を模式的に示す図である。 洗浄水供給部（ノズル）から吐出される洗浄水の状態を模式的に示す図である。 洗浄水供給部（ノズル）から吐出される洗浄水の状態を模式的に示す図である。 図２のおしり吐水部及び第３流路の構成を示す図である。 図８のおしり吐水部を拡大して示す図である。 図８のおしり吐水部の斜視図である。 本洗浄モードと滞留水形成モードとの対応関係を示す図である。 図２の制御部の動作を示すフローチャートである。 図２の圧力変動部が洗浄水に付与する圧力変動を示す図である。 洗浄水供給部（ノズル）から吐出される洗浄水の圧力変動と空気混入量と図８のおしり吐水部の作用状態の対応関係を示す図である。

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衛生洗浄装置を含む温水洗浄便座について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態である衛生洗浄装置を含む温水洗浄便座を示す概略斜視図である。図１に示されるように、温水洗浄便座ＷＡ（衛生洗浄装置）は、大便器ＣＢに戴置されて使用されるものである。温水洗浄便座ＷＡは、本体ＷＡａと、便座ＷＡｂと、便蓋ＷＡｃと、操作部１０とを備えている。操作部１０には操作パネルが設けられていて、操作パネルの操作に応じた操作信号が本体ＷＡａに送信される。

例えば、操作パネルの「大洗浄」「小洗浄」といった表示がされた部分を操作すると、「大洗浄」「小洗浄」に対応する洗浄動作がなされるように指示する操作信号が本体ＷＡａに送信される。本体ＷＡａは、このような操作信号が送信されると、大便器ＣＢのボウル面ＣＢａを洗浄するために洗浄水をボウル面ＣＢａに流す動作を実行する。

また、例えば、操作パネルの「おしり洗浄」「ビデ洗浄」といった表示がされた部分を操作すると、「おしり洗浄」「ビデ洗浄」に対応する洗浄水の吐出がなされるように指示する操作信号が本体ＷＡａに送信される。本体ＷＡａは、このような操作信号が送信されると、ノズル１８（洗浄水供給部を含み、以下洗浄水供給部とも称する）を繰り出して洗浄水を吐出する動作を実行する。

ノズル１８は、便座ＷＡｂに着座している使用者の肛門近傍や膣口近傍や尿道口近傍を洗浄するために洗浄水を吐出するものである。ノズル１８には、ビデ洗浄吐水孔１８１（吐水孔）とおしり洗浄吐水孔１８２（吐水孔）とが設けられている。使用者が操作パネルの「おしり洗浄」と表示された部分を操作すると、おしり洗浄吐水孔１８２から洗浄水が吐出される。また使用者が操作パネルの「ビデ洗浄」と表示された部分を操作すると、ビデ洗浄吐水孔１８１から洗浄水が吐出される。

引き続いて、ノズル１８から吐出される洗浄水の態様を切り替える機構について、図２を参照しながら説明する。図２は、衛生洗浄装置としての温水洗浄便座の機能的な構成を示すブロック構成図である。図２に示されるように、温水洗浄便座ＷＡは、操作部１０と、制御部１２と、電磁弁１４と、流量調整弁１５と、圧力変動部１６と、流路切替弁１７と、ノズルを含む洗浄水供給部１８（気泡混入水生成部、空気混入量調整手段、空気変動量調整手段）とを備えている。図２において、各ブロックを破線で結んでいる場合は信号の授受があることを示し、各ブロックを実線で結んでいる場合は水の流れがあることを示している。

操作部１０は、ビデ洗浄機能やおしり洗浄機能の実行にあたって、使用者の操作を受け付けて、その操作に応じた操作信号を制御部１２に送信する部分である。本実施形態では、洗浄水供給部１８からの吐水を開始・停止するための、「止」「ビデ」「おしり洗浄」「おしり洗浄（柔）」ボタンが設けられている。また、洗浄水供給部１８からの水勢を調整するための「強」「弱」ボタンと、それに伴って点灯する「１」「２」「３」「４」「５」のランプが設けられている。

制御部１２は、操作部１０から入力される操作信号に応じて、電磁弁１４、流量調整弁１５、圧力変動部１６、流路切替弁１７に所定の動作信号を出力する部分である。制御部１２は、ＣＰＵといった演算素子と、ＲＡＭやＲＯＭといった記憶素子と、信号を送受信するためのインターフェイスとを備えている。

電磁弁１４は、制御部１２から入力される動作信号に応じて、弁体を弁座から離脱させ給水源から供給される洗浄水を下流側に流したり、弁体を弁座に当接させて給水源から供給される洗浄水を止めたりする役割を果たす弁である。流量調整弁１５は、電磁弁１４から流れる洗浄水の流量を調整する弁である。

圧力変動部１６は、洗浄水供給部１８に送り込む水の水圧を変動させ、洗浄水供給部１８から吐出される水を脈動させる部分である。具体的には、圧力変動部１６には、円柱状の空間を有するシリンダが設けられている。シリンダ内には、ピストンが設けられている。ピストンには、Ｏリングが装着されている。ピストンとシリンダとで画された空間が加圧室となる。シリンダには、洗浄水入口が設けられている。そして、流量調整弁１５から繋がる給水管路が洗浄水入口に接続され、加圧室に水を流入させることができるようになっている。洗浄水入口には、アンブレラパッキンが設けられ、給水管路への逆流を防止している。また、シリンダには、洗浄水出口が設けられている。洗浄水出口は、流路切替弁１７に繋がる給水管路と接続され、シリンダ内で加圧された水は、給水管路に送り出される。

制御部１２からの指令により、圧力変動部１６のモーターに通電されると、回転軸が回転し、ピストンが上下に往復運動する。すなわち、ピストンが下死点から上死点に移動し、水を加圧して給水管路に向けて押す動作と、ピストンが上死点から下死点に復帰し、水をシリンダ内に流入させる動作とが繰り返される。これにより、給水管路に給水される洗浄水には、周期的な圧力変動すなわち脈動が発生する。

圧力変動部１６は、吐水口から先に吐水された洗浄水に後から吐水された洗浄水が追い付いて形成される水塊が間欠的に使用者の局部に着水するよう、吐水口から吐水される洗浄水の圧力を所定の時間幅に亘って連続的に上昇させる圧力上昇工程と、前記吐水口から吐水される洗浄水の圧力を所定の時間幅に亘って連続的に下降させる圧力下降工程とが交互に実行されるよう構成されている。

圧力変動部１６から流れる洗浄水は、流路切替弁１７に流入する。流路切替弁１７は、後述する第１流路１８ａ、第２流路１８ｂ、第３流路１８ｃ、第４流路１８ｄのいずれかに洗浄水を供給する。

洗浄水供給部１８は、流路切替弁１７から下流側に流れる洗浄水を、ビデ洗浄吐水孔１８１（吐水孔）及びおしり洗浄吐水孔１８２（吐水孔）から吐出する部分である。洗浄水供給部１８は、第１流路１８ａと、第２流路１８ｂと、第３流路１８ｃと、第４流路１８ｄと、ビデ吐水部１８ｅと、おしり吐水部１８ｆと、おしり（柔）吐水部１８ｇとを有している。

第１流路１８ａ及び第２流路１８ｂは、ビデ吐水部１８ｅに繋がっている。第３流路１８ｃは、おしり吐水部１８ｆに繋がっている。第４流路１８ｄは、おしり（柔）吐水部１８ｇに繋がっている。

続いて、図３を参照しながら、おしり吐水部１８ｆの構成について説明する。おしり吐水部１８ｆは、吐水口１８ｆａと、気泡混入部１８ｆｂと、空気導入口１８ｆｃと、噴射口１８ｆｄと、旋回室１８ｆｅと、旋回室給水路１８ｆｇと、を有している。

噴射口１８ｆｄは、圧力変動部１６によって圧力変動した洗浄水を吐水口１８ｆａに向けて噴射する部分である。空気導入口１８ｆｃは、噴射口１８ｆｄと吐水口１８ｆａとの間に設けられ、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水によって発生する負圧を利用して空気を導入する部分である。

気泡混入部１８ｆｂは、空気導入口１８ｆｃと吐水口１８ｆａとの間に設けられ、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水を一時的に滞留させ、その滞留した洗浄水に空気導入口１８ｆｃから導入した空気を複数の気泡状にして混入する部分である。

旋回室１８ｆｅは、噴射口１８ｆｄの上流側に設けられ、円筒壁を有し噴射口１８ｆｄから噴射される洗浄水に対して旋回成分を付与する部分である。旋回室給水路１８ｆｇは、旋回室１８ｆｅの上流側に設けられ、旋回室１８ｆｅに対して洗浄水を供給するとともに、幅方向一方側の内壁が円筒壁の接線方向に沿うように接続された部分である。

また、図１４に示すように、旋回室１８ｆｅの中心には、洗浄水が円筒壁に沿って旋回室１８ｆｅ内を旋回した後に形成され、円筒壁に沿って流れる洗浄水とは異なる水流である自由渦を発生させるための自由渦形成部１４ｆｊ（自由渦スペース）が形成されている。この自由渦形成部１４ｆｊは、噴射口１８ｆｄから噴射される洗浄水の広がり角度を大きくするよう作用することで、吐水口１８ｆａから吐水される洗浄水の空気混入量が圧力下降工程中に最大となるように、圧力変動に対する空気混入量の変動を変化させる空気量変動調整手段として機能する。

このように、旋回室１８ｆｅの中心に円筒壁に沿って流れる洗浄水とは異なる流れである自由渦を発生させるための自由渦スペースを設けたことで、圧力変動が最大となる洗浄水（図１４の旋回流）が円筒壁に沿って旋回室内を通過した後に、旋回室１８ｆｅの中心に形成される円筒壁とは異なる水流である自由渦の流速が最大になるとともに、この最大の自由渦が旋回室１８ｆｅの中心に形成されることで円筒壁に沿って流れる旋回流に影響を及ぼし、噴射口１８ｆｄから噴射される洗浄水の広がり角度も最大となる。このように噴射口１８ｆｄから噴射される洗浄水の広がり角度が最大になると、気泡混入部１８ｆｂの内壁面に衝突する洗浄水の流量が最大となり、これにより空気混入量が最大となる。すなわち、自由渦形成部１４ｆｊによって、圧力変動が最大になる時点から僅かに遅れた圧力下降工程中に、空気混入量が最大になる状態を形成することができる。これにより、追い付き現象が発生する圧力上昇工程中の空気混入量を低下させることができる。

図４は、洗浄水供給部（ノズル）１８から吐出される洗浄水の状態を模式的に示す図である。図４に示されるように、洗浄水供給部１８は、洗浄水に複数の気泡を含ませると共に、それら複数の気泡が単一の気泡に凝集される前に便座底面に相当する高さまで洗浄水を到達させる。このようにすることで、複数の気泡が混入された状態を保ったまま使用者に着水させることができ、使用者が感じる量感と節水効果とを両立することができる。

図４の（Ａ）では、水流の断面を見ると多くの小気泡が多数混入した状態であり、表面エネルギーが大きく水流が破裂しがたい状態である。図４の（Ｂ）では、小気泡がやや凝集し小気泡間の水膜が消失する直前の状態である界面共有状態となっている。本実施形態では、この状態で便座底面に相当する高さに水流が到達している。図４の（Ｃ）は、実際の使用時にはこの状態にならず、既に使用者の局部に当たっているものであるが、仮に水流がそのまま進んだとすると、小気泡が一つに凝集してしまっている状態である。

より具体的には、図５に示されるように、含まれる微小気泡の数が少なく流速の低い第１水流と、含まれる微小気泡の数が多く流速の高い第２水流とを交互に噴出する（図５の（Ａ）参照）。便座底面に到達する時点で、後発の第２水水流が先発の第１水流に追いついて、微小気泡を多く含む大きな水塊を形成する（図５の（Ｃ）参照）。

図６の（Ａ）に示されるように、水流は微小気泡を互いに離れた状態で内包しているが、その後図６の（Ｂ）に示されるように千切れ、微小気泡が互いに接触し界面を共有する状態となる。このように、気泡同士が界面を共有する気液界面共有状態にすることで気液界面が若干減り、水塊を壊すことなく、柔らかくすることができるので、吐水圧を高めてより大きな水塊を作りつつ、吐水の刺激を和らげることができる。

洗浄水供給部１８は、エジェクタ効果を用いて気泡を混入する。図７に、洗浄水供給部１８のおしり吐水部１８ｆにおける気泡混入状態を示す。図７に示されるように、おしり吐水部１８ｆでは、噴射口１８ｆｄと吐水口１８ｆａとの間には、空気導入口１８ｆｃが設けられている。空気導入口１８ｆｃと吐水口１８ｆａとの間には、気泡混入部１８ｆｂが設けられている。

気泡混入部１８ｆｂの流路径は、噴射口１８ｆｄの流路径よりも大きくなるように形成されている。噴射口１８ｆｄから噴出される水は、気泡混入部１８ｆｂに到達する。気泡混入部１８ｆｂに到達した水は気泡混入部１８ｆｂ内に一時的に滞留され、そこに後から噴出される水が突入する。噴射口１８ｆｄから噴出される水は、空気導入口１８ｆｃから空気を巻き込みながら突入するので、気泡混入部１８ｆｂには気泡混入水が形成され、外部へと噴出される。

噴射口１８ｆｄには、方向付け傾斜部１８ｆｈが形成されている。そのため、噴射口１８ｆｄから噴出された水は気泡混入部１８ｆｂの一部の側面に当たるように方向付けられる。このように吐水孔近傍にて一時的に洗浄水を滞留させ、その滞留させた洗浄水にエジェクタ効果によって空気を混入させるので、気泡の混入させすぎによる凝集を防止することと、吐水圧を高めて追いつき水流を増やして水塊を大型化することとを両立させることができる。

また、気泡混入量は水流の強度での調整よりも、気泡混入部１８ｆｂの側面に当てる水によって形成される滞留水を、気泡混入部１８ｆｂの側面の一部に当てることで水量を少なくし、気泡混入量を低減させている。

上述したように本実施形態では、気泡混入部１８ｆｂで混入された複数の気泡が単一の気泡に凝集される前に便座底面に相当する高さまで洗浄水を到達させるよう、気泡混入部１８ｆｂで混入する空気量を調整している。従って、洗浄水供給部１８の各部が相互に作用することで、本発明の空気混入量調整手段を構成している。

本実施形態では、圧力上昇工程における最小圧力の時よりも最大圧力の時の方が、気泡混入部１８ｆｂで混入する空気量が多くなるように構成されている。吐水圧力の高い水流は流速も速く、気泡混入部１８ｆｂから便座底面に相当する高さ位置（図４参照）に到達するまでの時間が短い。そのため、吐水圧力の高い水流に多くの空気を混入させても気泡が凝集しきってしまう時間がないので、吐水圧力の高い水流に多くの空気を混入させることで量感を高めつつ使用者の局部に到達する前に水流が破裂されてしまうことを防止できる。

本実施形態では、吐水口１８ｆａから吐水された洗浄水が便座底面に相当する高さで、複数の気泡同士が近接し、複数の気泡同士間の水膜が消失する直前の状態である気液界面共有状態が形成されるように（図４参照）、気泡混入部１８ｆｂで混入する空気量を調整するよう構成されている。洗浄水が便座底面に相当する高さで、複数の気泡同士が近接し、複数の気泡同士間の水膜が消失する直前の状態である気液界面共有状態が形成されることで、少し変形しやすくなった状態で局部に着水させることができ、刺激感が強くなりすぎてしまうことを防止できる。

本実施形態では、吐水口１８ｆａから吐水された洗浄水が便座底面に相当する高さに到達する直前に、圧力上昇工程において先に吐水された洗浄水に後から吐水された洗浄水の追い付きが完了し、吐水口から連続して繋がった水流から水塊が千切れるよう構成されている（図５参照）。洗浄水が便座底面に相当する高さに到達する直前に追い付き現象が完了するので、追い付き現象による気泡の攪拌作用が発生する前に着水することになり、より確実に気液界面共有状態を形成できる。

本実施形態では、気泡混入部１８ｆｂに一時的に滞留する洗浄水を、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水の周縁の一部のみを干渉させて形成するよう構成されている（図７参照）。

気泡混入部１８ｆｂに一時的に滞留する洗浄水を、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水の周縁の一部のみを干渉させて形成するので、気泡混入部１８ｆｂに一時的に滞留される洗浄水の量を少なくすることができ、エジェクタ効果によって空気混入を行う本実施形態では空気混入量を少なくすることができる。空気混入量を少なくすることで、高圧力帯域の圧力変動を付与した吐水にエジェクタ作用により空気を混入させた場合であっても、比較的小さく且つ少量の気泡を取り込むことができる。従って、気泡混入部１８ｆｂで混入された複数の気泡が単一の気泡に凝集される前に便座底面に相当する高さまで洗浄水を到達させることが可能となる。

本実施形態では、噴射口１８ｆｄは、噴射口１８ｆｄの中心軸に対する噴射口１８ｆｄから噴射された後の洗浄水の広がり角度が、第１角度（図７の左側に広がる角度）と、第１角度より小さい第２角度（図７の右側に広がる角度）とを有するよう形成されている。

広がり角度を均等にしてしまうと、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水の周縁の一部のみを干渉させようとすると、干渉させない側では洗浄水の広がり角度と寸法公差とを考慮した流路設計にする必要がある。そこで、洗浄水の広がり角度が小さい第２角度となる領域を形成することで、流路全体の寸法を大きくすることなく寸法公差を大きく取るとこができる。

本実施形態では、旋回室給水路１８ｆｇは、旋回室給水路１８ｆｇの幅が旋回室１８ｆｅの半径よりも大きく形成されている。図８におしり吐水部１８ｆ及び第３流路１８ｃの平面図を示す。図９には、おしり吐水部１８ｆの部分拡大図を示す。図１０には、おしり吐水部１８ｆの斜視図を示す。

図９に示されるように、旋回室給水路１８ｆｇの幅が旋回室１８ｆｅの半径よりも大きく形成されている。旋回室給水路１８ｆｇの幅が旋回室１８ｆｅの半径よりも大きく形成されているので、給水路の流路断面積を大きくすることができ、旋回室１８ｆｅに流入する洗浄水の流速を遅くすることができる。旋回室１８ｆｅに流入する洗浄水の流速を遅くすることができので、接線方向に流れる洗浄水（図９中の太い矢線で示す流れ）の流速も小さくできるため旋回流速を遅くできる。また、接線方向に流れる洗浄水と、接線方向とは反対側の部分に流れる洗浄水とは、共に流入する際の流速が遅いため、噴射口１８ｆｄに向かう流れとして合流するため、旋回流を乱すこともない。

図９に示されるように本実施形態では、旋回室給水路１８ｆｇの幅方向他方側の内壁１８ｆｇｂと円筒壁との接続角度θが、局所的な渦の発生を抑制する角度となるよう構成されている。旋回室給水路１８ｆｇの幅方向他方側の内壁１８ｆｇｂと円筒壁との接続角度θが、局所的な渦の発生を抑制する角度となるように、例えば１８０度以上２７０度以下となるように構成することで、渦の発生を抑制し旋回流の乱れを小さくできる。

本実施形態では、旋回室１８ｆｅの中心には、旋回流を整流するための突起が設けられていない。従って、中心に整流突起がある場合に比べて旋回流速を遅くすることができる。

図８、図９及び図１０に示されるように本実施形態では、幅方向一方側の内壁１８ｆｇａ近傍を流れる流速が、幅方向他方側の内壁１８ｆｇｂ近傍を流れる流速よりも速くなるように屈曲部１８ｃａを有する。

幅方向一方側を流れる流速が、幅方向他方側を流れる流速よりも速くなるように屈曲部１８ｃａが設けられているので、旋回室１８ｆｅの円筒壁に沿った方向に流速の速い洗浄水を供給することができ、渦の発生を抑制し旋回流の乱れを小さくできる。

本実施形態では、制御部１２は、吐水開始操作部である操作部１０の「おしり」等が操作されると、水勢選択操作部である操作部１０の「水勢」で選択されている設定流量で洗浄水を吐水する本洗浄モードを実行する前に、水勢選択操作部で選択されている流量よりも少ない設定流量で洗浄水を吐水して気泡混入部１８ｆｂに必要となる洗浄水を滞留させる滞留水生成モードを実行する。具体的には、図１１に示されるように、例えば、本洗浄モードの設定水勢が「５」であれば、滞留水生成モードの設定水勢を「３」とする。

本実施形態ではこのように、本洗浄モードの前に、使用者が選択した設定流量よりも少ない流量で洗浄水吐水を行う滞留水生成モードを設けているので、気泡混入部に少量の洗浄水を滞留することができる。これにより、洗浄水中に混入される空気混入量を少なくすることができるので、高圧力帯域の圧力変動を付与した吐水に空気を混入させた場合であっても、使用者の局部に到達する前に水流が破裂してしまうことを抑制できる。

具体的な制御部１２の動作について、図１２のフローチャートを参照しながら説明する。ステップＳ０１では、図２に示した操作部１０の「おしり」スイッチが使用者によってＯＮされる。

ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、滞留水生成モードが開始される。制御部１２は、流量調整弁１５に対して操作部１０の水勢設定値から２つ少ない水勢の洗浄水を吐出する制御信号を出力する。制御部１２は、流路切替弁１７に対して第３流路１８ｃに流路を切り替える制御信号を出力する。

ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、制御部１２は電磁弁１４に開弁信号を出力する。ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、制御部１２は所定時間経過したか判断する。所定時間経過していなければ判断を繰り返し、所定時間経過していればステップＳ０５の処理に進む。

ステップＳ０５では、制御部１２は、流量調整弁１５に対して操作部１０の水勢設定値から１つ少ない水勢の洗浄水を吐出する制御信号を出力する。ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、制御部１２は所定時間経過したか判断する。所定時間経過していなければ判断を繰り返し、所定時間経過していればステップＳ０７の処理に進む。

ステップＳ０７では、制御部１２は、流量調整弁１５に対して操作部１０の水勢設定値に対応した水勢の洗浄水を吐出する制御信号を出力する。ステップＳ０７に続くステップＳ０８では、制御部１２は、圧力変動部１６を駆動させるための制御信号を出力し、本洗浄モードが開始される。

本実施形態では、制御部１２は、滞留水生成モード時の圧力変動部１６の作動を、本洗浄モード時の圧力変動部１６の作動よりも抑制している。

滞留水生成モード時の圧力変動部１６の作動を、本洗浄モード時の圧力変動部１６の作動よりも抑制することで、滞留水生成モード時において気泡混入部１８ｆｂに少量の洗浄水を確実に滞留することができる。

図１１に示されるように本実施形態では、制御部１２は、水勢選択操作部で選択されている流量（本洗浄モードの水勢に相当する）が多くなるのに応じて、滞留水生成モードで吐水される洗浄水の流量も多くなるように構成されている。

本洗浄モード時の流量が多くなると滞留された洗浄水を外に押し出す力も大きくなる。この押し出す力に対応するため、噴流の勢いによって滞留された洗浄水が一気に全て外に押し出されないよう、本洗浄モードの流量が多くなるのに応じて滞留水形成モード時の流量を多くし、滞留水を多くしている。

図１２を参照しながら説明したように、本実施形態では、制御部１２は、滞留水生成モードと本洗浄モードとの間に、流量を段階的に滞留水生成モードの流量から本洗浄モードの流量に近づける段階移行モード（図１２のステップＳ０５及びステップＳ０６）を実行している。

このように、流量を段階的に滞留水生成モードの流量から本洗浄モードの流量に近づける段階移行モードを実行することで、使用者が滞留水形成モードから本洗浄モードの流量変化に違和感を覚え難くできる。

図１２を参照しながら説明したように、制御部１２は、段階移行モードが完了した後に、圧力変動部の作動を開始している。このようにすることで、使用者が滞留水形成モードから本洗浄モードの流量変化に違和感を覚え難くできる。

本実施形態の圧力変動部１６は、全ての水勢における最低圧力状態において所定量以上の空気を混入するように構成されている。本実施形態では、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水によって発生する負圧を利用して空気を導入し、噴射口１８ｆｄから噴射された洗浄水を一時的に滞留させ、その滞留した洗浄水に空気導入口１８ｆｃから導入した空気を複数の気泡状にして混入するので、エアポンプ等を用いることなく気泡混入水を生成することができる。本実施形態では、図１３に示されるように、全ての水勢における最低圧力状態において所定量以上の空気（空気混入できる最低水圧）を混入するようにしたため、圧力変動を付与した吐水に空気を混入させた場合であっても、追い付き現象の発生時に水流が破裂してしまうことを抑制できる。

図１３に示されるように本実施形態では、圧力変動部１６は、水勢が大きくなるに従って、最低圧力が大きくなるように構成されている。水勢が大きい程、最高圧力も大きくなるため、その際の空気混入量は多くなり、追い付く水流が硬くなる。そこで、水勢が大きくなるに応じて最低圧力が大きくなるようにすることで、追い付く側の水流の硬さに応じて、追いつかれる側の水流の空気混入量も多くなり、追い付かれる水流も硬くなるようにしている。結果として、全ての水勢において追い付き現象の発生時に水流が破裂してしまうことをより確実に防止できる。

１０：操作部
１２：制御部
１４：電磁弁
１５：流量調整弁
１６：圧力変動部
１７：流路切替弁
１８：ノズル（洗浄水供給部）
ＣＢ：大便器
ＣＢａ：ボウル面
ＷＡ：衛生洗浄装置

Claims (3)

1. 衛生洗浄装置であって、
   使用者の局部に向けて洗浄水を吐水するための吐水口を有する洗浄ノズルと、
   前記吐水口に供給する洗浄水に圧力変動を付与する圧力変動部と、
   前記圧力変動部と前記吐水口との間に設けられ、前記圧力変動部によって圧力変動した洗浄水に気泡を混入する気泡混入水生成部と、を備え、
   前記圧力変動部は、前記吐水口から先に吐水された洗浄水に後から吐水された洗浄水が追い付いて形成される水塊が間欠的に使用者の局部に着水するよう、前記吐水口から吐水される洗浄水の圧力を所定の時間幅に亘って連続的に上昇させる圧力上昇工程と、前記吐水口から吐水される洗浄水の圧力を所定の時間幅に亘って連続的に下降させる圧力下降工程とが交互に実行されるよう構成されており、
   前記気泡混入水生成部は、
   前記圧力変動部によって圧力変動した洗浄水を前記吐水口に向けて噴射する噴射口と、
   前記噴射口と前記吐水口との間に設けられ、前記噴射口から噴射された洗浄水によって発生する負圧を利用して空気を導入する空気導入口と、
   前記空気導入口と前記吐水口との間に設けられ、前記噴射口から噴射された洗浄水を一時的に滞留させ、その滞留した洗浄水に前記空気導入口から導入した空気を複数の気泡状にして混入する気泡混入部と、
   前記吐水口から吐水される洗浄水の空気混入量が前記圧力下降工程中に最大となるように、圧力変動に対する空気混入量の変動を変化させる空気量変動調整手段と、を備えたことを特徴とする衛生洗浄装置。
2. 前記空気量変動調整手段は、
   前記噴射口の上流側に設けられ、上流側から流入した水を旋回させることで前記噴射口から噴射される洗浄水に広がり成分を付与する円筒壁を有する旋回室と、
   前記旋回室内に設けられ、洗浄水が前記円筒壁に沿って旋回室内を旋回した後に形成される自由渦によって前記噴射口から噴射される洗浄水の広がり角度を大きくするよう作用する自由渦形成部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の衛生洗浄装置。
3. 前記空気量変動調整手段は、前記旋回室の中心に、前記円筒壁に沿って流れる洗浄水とは異なる水流である自由渦を発生させるための自由渦スペースが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の衛生洗浄装置。

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