JP2021525645A - カートリッジ、カートリッジを操作するための方法、水ノズルインサートおよびアウトレット - Google Patents

Abstract

シャワーヘッドまたは栓内で使用するカートリッジ（８）は、液体、特に水または水ベースの混合物を分配するように設計されている。カートリッジは、液体の衝突噴流を生成し、それによって液滴の噴霧を生成するように配置された少なくとも２つ、特に正確に２つのノズル（１２）のセット、および噴霧を誘導するためのスプレーシェーパ８４を備える。その中で、ノズル（１２）の内径は０．８〜１．５ミリメートルであり、それに沿ってノズル（１２）が一定の直径を有する各ノズル（１２）のスロート（３）は、この内径の少なくとも３倍である第２の長さ（Ｌ２）を有する。

Description

本発明は、例えば、例として家庭用配管設備の分野で使用される洗浄設備における、水または水ベースの混合物などの液体を噴霧するためのアウトレットにおいて使用するための、カートリッジ、カートリッジを操作するための方法、水ノズルインサートおよびアウトレットに関する。

国際公開第２００４／１０１１６３号は、多数のノズル対を備えたシャワーヘッドであって、各ノズル対が、水の噴霧を生成することを目的として、衝突水噴流を生成するシャワーヘッドを開示している。シャワーヘッドは、さまざまな圧力にわたって十分に機能するとされている。

ベルギー特許第５１４１０４号は、４５°の角度にある、平板内の４つの傾斜した穴によって生成される衝突水噴流を備えた噴霧ヘッドを開示している。プレートの厚さは１〜５ｍｍである。穴の直径はノズル１２ｍｍよりも小さいと記載されている。

米国特許第２７４４７３８号は、衝突点後の流れ誘導要素を含む、衝突水噴流を備えたエアレータを開示している。

米国特許第７２７８５９１号は、水を分配するための複数のチューブを備えたシャワーヘッドを開示している。水によって駆動されるタービンが、チューブが方向を変えるように、また各チューブから分配される水の方向も変えるようにチューブを動かす。

ＪＰ Ｈ０１ ２０４０５ Ｕは、蛇口に使用される注ぎ口のためのマウスピースを開示しており、このマウスピースは、蛇口内の流れに対して直角から外れた角度で水を噴霧する。

実全平０２ ９１６５４号は、シャワーヘッド内の噴霧板を開示しており、この板は、多数の水アウトレット開口部の代わりに、衝突水噴流を生成するより少数の開口部を含む。

米国特許第８４５８８２６号は、オーストラリア特許出願公開第２０１１／２３９３４９号としても公開されており、水が衝突噴流を通じて低流量かつ典型的には１０バールを超える高圧で分配されるシャワーまたは栓のアウトレットを開示している。上で引用した国際公開第２００４／１０１１６３号とは対照的に、シャワーヘッドのアウトレットには１つまたは２つのノズル対だけで十分である。良好な洗浄体験、すなわち、低流量にもかかわらず水流が十分ですすぎの感覚が良好であることは、衝突噴流による水の霧化によって得られ、これは高圧の結果である。

国際公開第２０１１／０５４１２０号は、例えば、図４〜図６および図２０〜図２３による実施形態において、衝突噴流から水または水ベースの混合物などの液体の噴霧を生成するためのカートリッジを開示している。そのようなカートリッジは、高圧下で液体の噴流を衝突させることによって、水または水ベースの混合物などの液体を霧化および噴霧するための統合ユニットであり得る。

そのような従来技術のカートリッジ８が、図１に示されている。それは、例えば、溶接および／または成形および／または接着および／またはスナップ接続によって、好ましくは分離不可能な方法でともに接合される別個の部品から組み立てることができる。主ノズルセット本体９またはカートリッジ本体は、プラスチック材料から作られることが好ましい。カートリッジ８は、安全マージンを加えた上で、霧化原理によって要求される高圧に耐えるように設計されている。

霧化噴霧は、ノズル２９から流れる液体の噴流を衝突させることによって生成される。ノズル２９は、カートリッジ本体９内に配置されたノズルインサート１０によって画定されるか、またはノズルインサート１０内に作られる。他の実施形態では、ノズル２９は、別個のノズルインサートなしで、カートリッジ本体９自体の中に成形される。生成される噴霧は、カートリッジ８の内側の初期噴霧１３であり、これは閉塞要素２４、特にふるいまたはメッシュまたは穿孔プレートを通過することができ、アウトレット開口部においてカートリッジ８を出る外側噴霧２３を形成する。

カートリッジ入口３５から、液体は最初にプレチャンバ５に流れ込み、次に迂回要素３８の周りを流れ、迂回路３９を通って中間チャンバ１２に入り、そこからノズル２９に入る。迂回要素３８は、液体を最初にノズル２９と反対の方向に、また迂回要素３８の周りに流れさせ、流れを均一にする。

カートリッジ８は、カバーピース、迂回要素３８を含むピース、ノズルインサート（複数可）１０およびスプレーシェーパ１４およびメッシュを含むピースを備えることができ、これらはすべてポリマー（プラスチック）から作られ、ともに溶接されている。カートリッジ８の例示的な寸法は以下の通りである。高さ３１ｍｍ、そのうち１４ｍｍは内部スプレーシェーパおよびノズルの寸法であり、１７ｍｍは迂回要素およびカバーピースの寸法である。ノズルは互いに９０°の角度で立っている。衝突点は、各ノズルのアウトレットまたは流出から、例えば４．７ｍｍなど、少なくとも４ｍｍのところにある。この距離を長くすると、衝突噴流によって生成される雑音が減少する。このため、ノズルのアウトレットは、好ましくは、内部スプレーシェーパの好ましくは別個の凹部に、すなわち、内部スプレーシェーパの表面にではなく、内部スプレーシェーパ１４の表面の後ろに各々配置される。その結果、ノズルを出た後、水の噴流が凹部に沿って自由に飛んで、次に内部スプレーシェーパ１４の内壁１５を出て、次に他の１つまたは複数の噴流に当たるまで内部スプレーシェーパ１４の空洞の自由容積内を飛ぶ。内壁１５の凹部の内端にノズルアウトレットを配置することによって、自由に飛ぶ噴流の長さが（内壁１５のレベルのノズルアウトレットと比較して）増加する。

ノズルはセラミックまたはポリマーまたは金属から作られ、カートリッジ本体に接着剤なしで打ち込まれるように挿入されることが好ましい。代替的に、ノズルはノズル挿入成形によってカートリッジ内に配置される。ノズルの直径は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ、好ましくは０．５５ｍｍおよび０．６５ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５８ｍｍまたは０．６１ｍｍである。ノズル径を小さくすることで、衝突噴流の騒音を低減することができる。水の所望の流量を維持するために、それに応じて衝突噴流の数を増やすことができる。同じ点に衝突する複数の噴流、または同じ空洞内の異なる点に衝突する噴流の２つ以上のサブセットが存在し得る。

特に人体への適用のために、水の噴霧を生成するために衝突水噴流を使用する既存の装置は、節水と見なすには大きすぎる水流を示すか、または水圧を上げるためのポンプを必要とする。

特に人体への適用のために、水の噴霧を生成するためのノズル装置の構造および操作を単純化することが必要とされている。

以下の用語を使用するものとする。アウトレットは、１つまたは複数の霧化器を含む。霧化器は、例えば、衝突水噴流を生成するための２つ以上のノズルを備えたノズルセットを含む。シャワー内で通常使用される噴霧器とは対照的に、霧化器は、巨視的な液滴ではなく、空気と微視的な水滴との混合物の流れを生成する。アウトレットは、栓の一部とすることができ、または、ハンドルに取り付けられたシャワーヘッドとすることができ、または、管の端に固定的に設置されているかもしくは壁に埋め込まれているシャワーヘッドとすることもできる。したがって、アウトレットは、シャワー設備とは対照的に、単一のユニットとして輸送、取り扱い、および設置することができるユニットである。シャワー設備は、例えば、シャワーキャビンの上部におよび側壁内に配置された複数のシャワーヘッドを含み得、追加の配管がシャワーヘッドに加圧水を提供する。

本発明の目的は、家庭用配管設備の洗浄装置または可搬式シャワーまたは手洗いユニットにおいて使用するための既存の装置、特に、カートリッジ、カートリッジを操作するための方法、水ノズルインサート、および最初に述べたタイプのアウトレットを改善し、上記の欠点を克服することである。

これらの目的は、対応する請求項によるカートリッジ、カートリッジを操作するための方法、水ノズルインサートおよびアウトレットによって達成される。

シャワーヘッドまたは栓内で使用するカートリッジは、液体、特に水または水ベースの混合物を分配するように設計されている。カートリッジは、液体の衝突噴流を生成し、それによって液滴の噴霧を生成するように構成された少なくとも２つ、特に正確に２つのノズルのセット、および噴霧を誘導するためのスプレーシェーパを備える。

その中で、ノズルの内径は０．８〜１．５ミリメートルであり、それに沿ってノズルが一定の直径を有する各ノズルのスロートは、この内径の少なくとも３倍である第２の長さを有する。

実施形態では、内径は０．８〜２ミリメートルである。
実施形態では、ノズルの内面とスプレーシェーパの内面との間の遷移部を形成するエッジの半径（Ｒｅ）は、２ミリメートル未満または１ミリメートル未満または０．８ミリメートル未満または０．５ミリメートル未満または０．３ミリメートル未満である。

このような小さい半径は、ノズルを出る水の噴流が、ノズル壁に付着するのに起因して、ノズルの表面に追従し、広がることを防ぐ。

実施形態では、噴流が衝突する衝突点と前面との間の距離は、ノズルアウトレットと噴流が衝突する点との間の距離の３〜４倍、または５〜９倍、特に６〜８倍、特に７倍である。

絶対的には、ノズルアウトレットと噴流が衝突する点との間のこの距離は、１〜７ミリメートルとすることができる。

ノズルアウトレットの中心間の距離は、２〜７ミリメートル、特に４〜５ミリメートルとすることができる。

同出願人による上記の米国特許第８４５８８２６号および国際公開第２０１１／０５４１２０号とは対照的に、本出願人は、カートリッジ、特にノズルの設計を適合させることにより、水または水ベースの混合物を分配する前に圧力を上げることなく、良好な洗浄体験に関する同じ結果、すなわち、低流量において水流が十分ですすぎの感覚が良好であることを達成することが可能であるという驚くべき発見に達した。

これは、独立クレームの特徴によって可能になる。これらの特徴によって実現されるさまざまな対策は、流路の障害物、非層流、および付着によって引き起こされる可能性がある乱流および迂回による、液体が担持するエネルギーの損失を減らすことを目的としている。

実施形態では、ノズルの直径は、典型的な主圧力において、最小のノズルセット、特に正確に２つのノズルを有する単一のノズルセットによって所望の流量が得られるようなものである。その結果、主にノズルにおいて発生する流れのエネルギーの総損失は、例えば、同じ流量を達成するより狭いノズルを備えた複数のノズルセットを有するアウトレットと比較して小さく保たれる。したがって、ノズルの入口において液体の圧力に含まれるエネルギーをより多く水噴流の運動エネルギーに変換することができ、これにより水の霧化が改善される。すなわち、水噴流の運動エネルギーが多いほど、衝突によって生成される液滴は小さくなる。これは、洗浄体験を改善することが示されている。

最小（主）圧力の給水設備がない状況では、ポンプを使用することができる。ポンプは、所望の低流量において最小の一定圧力を提供するように設計することができる。

実施形態では、スプレーシェーパは中空円筒体の形状を有する。実施形態では、スプレーシェーパを構成する中空空間は、ノズルの近くよりも前面の近くの方が広い。実施形態では、中空空間は、その円周のいくつかの点において収縮し、例えば、数字「８」の形状の横断面を与える。

実施形態では、スプレーシェーパには、例えばふるい、チャネルなどの障害物がない。
カートリッジは、石鹸などの添加剤を水に加えてまたは加えずに、ヘアケアでの使用に適用することができる。石鹸が加えられる場合、衝突噴流は、水、石鹸、および空気の有利な混合を可能にする。カートリッジは、例えば、台所において、対象物の洗浄およびすすぎの用途に適用することができる。

実施形態では、カートリッジはフィルタを含まない。
実施形態では、カートリッジは、カートリッジ内の液体の流れを逆転させる要素を含まない。

これにより、水の流れにおけるエネルギーの損失が減少し、衝突噴流の速度およびエネルギーが増加する。これにより、衝突噴流によって生成される噴霧の品質を（例えば、より小さい液滴を生成することによって）向上させることができる。

実施形態では、ノズルは、液体の噴流が７０°〜１１０°、特に８０°〜１００°、特に９０°の角度で衝突するように配置されている。

実施形態では、噴流が衝突する点とスプレーシェーパ後端との間の距離は、２〜７ミリメートル、特に３〜５ミリメートル、特に３〜４ミリメートルである。

スプレーシェーパ後端は、スプレーシェーパの後方、スプレーシェーパ前端から最大距離のところにある。

実施形態では、ノズルがスプレーシェーパの内面（スプレーシェーパ後端）に出る角度は、７０°を超え、特に８０°を超え、特に９０°に等しい。

これにより、より小さい角度と比較して、非対称ノズルアウトレットによる流れの乱れが減少する。

実施形態では、ノズルの内面とスプレーシェーパの表面との間の遷移部を形成するエッジが、鋭角、特に８５°未満または８０°未満または７５°未満の角度を形成する。

実施形態では、スプレーシェーパの内面は円筒形である。
実施形態では、カートリッジは、スプレーシェーパが配置されているスカートを備える。スカートは、管の断面などのリング状にすることができる。スカートは本質的に円筒形の部品とすることができる。「円筒形」とは、一般化されているが直角柱、または直円柱を指し得る。スプレーシェーパの内面を構成するスカートの内側は、直円柱とすることができ、一方、スカートの外側は、直角柱もしくは非円筒形または別の形状とすることができる。

実施形態では、スプレーシェーパとして機能する要素全体がカートリッジ自体の一部である。

実施形態では、スプレーシェーパは、スプレーシェーパ後端とは反対のスプレーシェーパの外端において、スプレーシェーパの内面と、隣接する中間表面との間に鋭角（Ｐｈｉ１）、特に、８５°未満または８０°未満または７５°未満の角度を形成する流れ誘導エッジによって終端する。

実施形態では、流れ誘導エッジの半径（Ｒｆ）は、２ミリメートル未満または１ミリメートル未満または０．８ミリメートル未満または０．５ミリメートル未満または０．３ミリメートル未満である。

この半径は、少なくともほぼ円形の形状を有するエッジによって実装することができ、この半径は、断面で見たときの平均半径である。断面は、スプレーシェーパの対称長手方向軸を含む平面内にある。この軸を中心としたスプレーシェーパの回転対称性を所与とすると、断面はそのようなすべての平面内で本質的に同じである。この半径はまた、そのような断面において、内面と中間表面との間の平坦な断面によって成形されるエッジによって実装することもでき、この平坦な断面は、この半径に応じた長さにわたって延在する。

実施形態では、流れ誘導エッジにおいて始まる中間表面は、スプレーシェーパ後端の方向に延在し、次いで再び反対方向に延在して、カートリッジの前面に入る。

実施形態では、流れ誘導エッジと中間表面が前面に入る点との間の半径方向距離（ｄＲ）は、少なくとも３ミリメートル、特に少なくとも４ミリメートル、特に少なくとも５ミリメートルである。

この距離は、水が毛細管現象によって、中間表面によって画定されるボリュームに流れ込み、そこに蓄積するのを防ぐ。

実施形態では、前面は、流れ誘導エッジよりもスプレーシェーパ後端から離れている。
言い換えれば、前面に対して、流れ誘導エッジは凹んでいる。これにより、流れ誘導エッジが機械的損傷から保護される。

実施形態では、カートリッジの長手方向断面で見ると、中間表面が前面に向かって延在する領域における中間表面の間の角度は鈍角である。特に、この角度は１００°超、特に１１０°超である。

実施形態では、スカートおよび流れ誘導エッジを含むスプレーシェーパは、スカートの一部として一体的に成形される。

実施形態では、カートリッジは、一体に作製されるか、またはともに不可分に成形、または溶接もしくは接着された別個の部品から作製される。

実施形態では、カートリッジ（８）は、カートリッジをアウトレットに機械的に取り付けて、カートリッジを固定するためのカートリッジ接続要素を備える。

特に、これらの接続要素は、カートリッジまたはアウトレットをともに保持するために必要なカートリッジまたはアウトレットの一部ではないさらなる要素を使用せずに、カートリッジをアウトレットに接続することができる。

要約すると、カートリッジは、単一の部品としての、すなわち、一体に作製されるか、またはともに不可分に成形または溶接もしくは接着された別個の部品から作製される、接続要素、スプレーシェーパ、およびスカートを備えることができる。

実施形態では、接続要素はねじ山を含む。
ねじ山は雄ねじまたは雌ねじとすることができ、アウトレットの対応するねじ山はそれぞれ雌ねじまたは雄ねじである。

他の実施形態では、カートリッジは、アウトレットに溶接または接着されるように設計されている。

カートリッジはスカートによって保持し、アウトレットにねじ込むことができる。これを容易にするために、スカートは、ローレット切り、リブ、多面体断面など、スカートの外面に対する摩擦を増加させるための要素を含むことができる。

実施形態では、ノズルは、カートリッジのノズルセット本体内に成形される。他の実施形態では、ノズルは、ノズルセット本体に挿入される別個のノズルインサートの一部である。

実施形態では、各ノズル入口は、ノズルセット本体の対応する外面に配置され、外面は本質的に平面であり、それぞれのノズルの長手方向軸に対して直角である。

実施形態では、各ノズル入口の近くの領域は、流れを均質化して均一にし、それによってエネルギーを損失させるように構成された迂回または流れ方向転換要素がない。

実施形態では、少なくともスプレーシェーパおよびノズルは、ＩＳＯ粗さ等級Ｎ６に対応する０．８マイクロメートル未満、特にＩＳＯ粗さ等級Ｎ４に対応する０．２マイクロメートル未満の粗さＲａを有する表面を含む。

これにより、ノズルを通る液体の流れおよびスプレーシェーパ内での液体の反射が改善され、流れのエネルギー損失が減少する。

粗さパラメータＲａは、その中心線を中心とした偏差から決定される粗さプロファイルの算術平均値である。

実施形態では、ノズルは、カートリッジまたはノズルインサートが、例えば射出成形によって成形される成形プロセスの一部として製造される。成形プロセスは、青銅などの金属合金、またはＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＡ（ポリアミド）などのプラスチック材料からカートリッジまたはノズルインサートを作製することができる。実施形態では、ノズルは、カートリッジ内、すなわちそのノズルセット本体内にノズルを機械加工することによって製造され、カートリッジは、最初に成形プロセスによって製造することができる。そのような機械加工は、穿孔または放電加工または切断、特にレーザ切断とすることができる。いずれの場合も、ノズルアウトレットは面取りまたはバリ取り工程によって機械加工することができる。

実施形態では、ノズルは各々、非対称断面を有し、断面のより狭い部分がノズルの長手方向軸の二等分線に近く、断面のより広い部分は二等分線からさらに離れている。

ノズルの長手方向軸の二等分線は、通常、カートリッジの中心長手方向軸と一致する。
このようなノズルの形状は、水噴流の運動エネルギーをアウトレットの方向に集中させることができる。これにより、噴霧へのエネルギーの伝達が増加し、噴霧の品質（小さい液滴）が向上する。

ノズルの断面が円形ではなく、このような非対称断面の場合、水力直径を使用してノズルが特性化される。

実施形態では、ノズル断面は、三角形または角が丸い三角形である。
実施形態では、以下のパラメータの組み合わせが実現される。

・ノズル径：０．８〜１．５ミリメートル。
・一定の直径を有するノズルの区画の長さ：少なくとも２．４または４または６または８ミリメートル。

・ノズル内部および／またはスプレーシェーパ内部の表面粗さ：ＩＳＯ粗さ等級Ｎ６に対応する０．８マイクロメートル未満、特にＩＳＯ粗さ等級Ｎ４に対応する０．２マイクロメートル未満。

・スプレーシェーパの内面とエッジ保護区画の隣接する表面との間の角度：３５°〜７２°、特に５５°〜６５°。

実施形態では、さらに、以下のパラメータが実現される。
・不連続部またはノズルアウトレットにおけるエッジの半径：１ミリメートル未満、特に０．８ミリメートル未満、特に０．５ミリメートル未満、特に０．３ミリメートル未満。

実施形態では、さらに、以下のパラメータが実現される。
・スプレーシェーパの内面とエッジ保護区画の隣接する表面との間の角度における流れ誘導エッジの半径：１ミリメートル未満、特に０．８ミリメートル未満、特に０．５ミリメートル未満、特に０．３ミリメートル未満。

実施形態では、さらに、以下のパラメータが実現される。
・流れ誘導エッジと中間表面が前面に入る点との間の半径方向距離：少なくとも３ミリメートル、少なくとも４ミリメートル、特に少なくとも５ミリメートル。

実施形態では、さらに、以下のパラメータが実現される。
・衝突点と前面との間の距離（スプレーシェーパの長さにほぼ等しい）：１２または１４または１７または２０ミリメートル超。特に３０または２５または２２ミリメートル未満。

液体、特に水または水ベースの混合物を分配するためのシャワーヘッドまたは栓において前述の請求項の１つのカートリッジを操作するための方法は、以下のステップを含む。

・１バール〜５バール、特に１バール〜３バール、さらに特には１．５バール〜３バールの範囲の圧力をもって液体をカートリッジに供給するステップ。

・毎分２リットル〜毎分３リットルの間の流量、特に毎分２．５リットルの流量をもって、一対のノズルを通じて液体を誘導するステップ。

実施形態では、２つまたは３つのカートリッジが単一のアウトレットと組み合わされる。このようなアウトレットの総流量は、カートリッジの流量の合計である。例えば、カートリッジが３つある場合、総流量は最大で毎分６または７または８リットルになり得る。

実施形態では、各ノズル内の液体の速度は、毎秒１０メートルまたは毎秒２０メートルまたは毎秒３０メートルよりも大きい。

実施形態では、ノズル内の液体の速度は、毎秒１０メートルまたは毎秒２０メートルまたは毎秒３０メートルよりも大きい。通常、速度は毎秒７０メートルまたは毎秒６０メートルまたは毎秒５０メートル未満である。

本明細書に記載のカートリッジで使用するための水ノズルインサートは、例えば、ノズルを備え、ノズルの内径は０．８〜１．５ミリメートルであり、それに沿ってノズルが一定の直径を有するノズルのスロートは、この内径の少なくとも３倍であり、特に、少なくとも２．４または少なくとも３ミリメートルである第２の長さを有する。

アウトレットは、以下を備える。
・アウトレットをカートリッジに接続するためのアウトレット接続要素を備えたカートリッジ接続区画。

・アウトレットをホースなどの液体供給源に接続するためのアウトレット供給コネクタを備えたアウトレット供給区画。

・アウトレット供給区画は、アウトレット接続要素をアウトレット供給コネクタに接続するアウトレット本体を通る導管を介してカートリッジ接続区画と液体通連通している。

・アウトレット供給コネクタは、アウトレットに取り付けられたカートリッジを固定するように設計されている。

アウトレット供給コネクタは、アウトレットおよびカートリッジ自体の一部でないさらなる機械的要素が一切ない状態でカートリッジを固定するように設計されている。

アウトレットはシャワーヘッドまたは栓とすることができる。
実施形態では、アウトレットは、一体に作製されるか、またはともに不可分に成形または溶接または接着された別個の部品から作製される。

実施形態では、アウトレット供給区画内の任意選択のフィルタを除いて、導管はフィルタを含まず、任意選択的にまた、導管内の液体の流れを逆転させる要素も含まない。

実施形態では、アウトレットは、アウトレット本体を構成する直管区画と、カートリッジ接続区画を構成する角度付き区画とを含み、カートリッジ接続区画は、カートリッジが６０°〜１２０°、特に８０°から１００°の角度、特に９０°の角度でアウトレットに接続されるように配置される。

直管区画は、アウトレットを通る層流を可能にし、流れのエネルギー損失を減らすことができる。実施形態では、直管区画は、円形断面を有する円筒管であり、管区画の長さに沿って一定の外径および内径を有する。

これにより、アウトレットおよびカートリッジは、必要な要素および材料が最小限であるコンパクトなユニットを形成することができ、したがって、非常に軽量な構造が可能になる。これにより、よりかさばるアウトレットと比較して、アウトレットの取り扱いがより容易になる。

実施形態では、カートリッジは、ねじ接続またはねじ接合、スナップ接合、溶接接合、接着接合のうちの１つによってアウトレットに取り付けられる。

実施形態では、カートリッジは、組み合わされたアウトレットおよびカートリッジを対応する形状のフックまたはレセプタクルに懸架するすための溝を有するように成形される。

実施形態では、カートリッジは、組み合わされたアウトレットおよびカートリッジをレセプタクルに取り付けるための磁石を備える。

組み合わされたアウトレットおよびカートリッジをカートリッジの一部として取り付けるためのそのような手段を有することにより、カートリッジを選択された要素（溝もしくは磁石またはその両方）と交換し、またはそれらとともに構成することによって、異なる取り付けモードを提供することが可能である。

上記の水ノズルインサート、ノズル装置、カートリッジおよびアウトレットは、好ましくは、以下の減少した流量で動作するように設計された１つまたは複数の霧化器を備えた洗浄装置に適用される。

−シャワーのアウトレットについては霧化器あたり（特にノズルセットあたり）６ ｌ／ｍｉｎまたは４ｌ／ｍｉｎまたは２ｌ／ｍｉｎ未満の流量。

−栓のアウトレットについては霧化器あたり（特にノズルセットあたり）２ ｌ／ｍｉｎまたは１ ｌ／ｍｉｎまたは０．５ ｌ／ｍｉｎ未満の流量。

アウトレットは、そのような減少した流量と組み合わせて、典型的な主水圧、すなわち、１バール〜５バールの範囲、特に１バール〜３バール、さらに特には１．５バール〜３バールの範囲の圧力で作動するように設計されている。

さらなる実施形態は、従属請求項から明らかである。
本発明の主題は、以下を概略的に示す、添付の図面に例示される例示的な実施形態を参照して、以下の本文においてより詳細に説明される。

従来技術のノズルセットユニットまたはカートリッジの図である。 ノズルインサートの長手方向断面図である。 カートリッジの長手方向断面図である。 図３の詳細図である。 図３の詳細図である。 図３の詳細図である。 カートリッジの斜視図である。 スプレーシェーパ後端内のノズルアウトレットにあるエッジの図である。 スプレーシェーパ後端内のノズルアウトレットにあるエッジの図である。 スプレーシェーパ後端内のノズルアウトレットにあるエッジの図である。 ノズルの断面図である。 カートリッジとともに使用するためのアウトレットの図である。 カートリッジとともに使用するためのアウトレットの図である。

原則的に、図面において同一または機能的に類似の部品には同じ参照符号が付されている。

図１は、従来技術のノズルセットユニットまたはカートリッジ８を概略的に示している。その詳細は上に記載されている。このようなカートリッジ８は、以下に説明するノズルインサート１０とともに使用するように適合させることができる。

図２は、ノズルインサート１０を概略的に示している。ノズルインサートは、上記のようにノズルセット本体９に配置または挿入することができる。ノズルセット本体９の輪郭は破線で描かれている。

ノズルインサート１０は、液体、典型的には水または水ベースの混合物が、入口１から収束区画２、スロート３、発散区画４およびアウトレット６を通ってこの順序において流れるように、ノズルセット本体９内に配置される。アウトレット６を出た後、液体は、第１の液体噴流として、凹部１１を通ってスプレーシェーパへと流れることができる。そこで、第１の液体噴流は、第２の液体噴流と衝突し、噴霧を形成することができる。

収束区画２において、ノズルの直径は、第１の直径Ｄ１から第２の直径Ｄ２に減少する。表面は、収束区画２とスロート３との間の滑らかな遷移を呈することができる。

Ｄ１の典型的な値は、Ｄ２の値の２〜３倍とすることができる。
収束区画２は、第１の長さＬ１を有する。

Ｌ１の典型的な値は、Ｄ２の値の１〜３倍とすることができる。
スロート３は、第２の長さＬ２を有する。スロート３では、この長さにわたって、直径は一定のままであり、第２の直径Ｄ２に等しい。

Ｌ２の典型的な値は、Ｄ２の値の少なくとも３倍、特にＤ２の値の少なくとも４倍または少なくとも５倍である。

一般にノズルの直径または水力直径と呼ばれるスロート３の直径Ｄ２は、理想的な条件下で、すなわち、層流があり、例えば、付着によって引き起こされる、不連続部５およびノズルアウトレット６を出た後の液体の発散がない状態で、ノズル１２を出た後の水噴流の直径に対応する。

Ｄ２の典型的な値は、０．８ミリメートル〜１．５ミリメートルとすることができる。
発散区画４は、第３の長さＬ３を有する。スロート３と発散区画４との間には、不連続部５がある。ここで、ノズルの直径は、第２の直径Ｄ２から第３の直径Ｄ３まで階段状に増加する。

Ｄ３の典型的な値は、Ｄ２の１．５〜２倍または３〜４倍とすることができる。
Ｌ３の典型的な値は、Ｄ２の０〜１．５倍、および２〜３〜４倍とすることができる。

不連続部５は、正確に製造されたエッジとして実装することができ、エッジの半径は、例えば、２または１または０．８または０．５または０．３ミリメートルよりも小さい。エッジは、バリがないように製造されることが好ましい。バリは、材料の機械加工時に発生する、典型的には隆起したエッジの形態の材料の変形である。

不連続部５は、ノズルアウトレット６と一致することができる。この場合、発散区画４の長さＬ３はゼロである。

ノズルインサート１０の一部ではない凹部１１は、第４の長さＬ４および第４の直径Ｄ４を有する。

Ｄ４の典型的な値は、Ｄ３の１倍または２倍または３倍とすることができる。
Ｌ４の典型的な値は、０ミリメートル〜Ｄ２の１．５倍および２倍または３倍または４倍以上とすることができる。

ノズルインサート１０は、金属もしくはセラミック材料、またはノズルセット本体９の材料とは異なるプラスチック材料から製造することができる。金属は、真ちゅう、銅、または銅ベースの合金とすることができる。

図３は、カートリッジを長手方向断面において示す。図４〜図６はその詳細を示し、図５および図６は同じ詳細を示しており、図５は参照符号を示し、図６はパラメータを示している。

カートリッジ８は、ノズルセット本体９を備え、ノズルセット本体９は、ノズル１２を備える。この実施形態では、ノズル１２は、カートリッジ本体９自体の中に成形されている。ノズルセット本体９は、（図に示されるように）円錐台形として、または（完全な）円錐形として成形することができる。

他の実施形態では、ノズル１２は、例えば、図２に示すように、または別の方法でノズルインサート内に成形される。ノズルインサートは、セラミックまたはポリマーまたは金属から作製することができ、ノズルセット本体９に挿入することができ、例えば、圧入、接着または溶接、または、挿入成形によってカートリッジ内に配置されることなどによって、不可分に固定することができる。

各ノズル１２は、ノズルセット本体９の外側のノズル入口１から上記の不連続部５と一致し得るノズルアウトレット６まで延伸する。ノズル１２の長手方向軸が交差する点が、ノズル１２によって生成される液体噴流の衝突点である。

衝突噴流は噴霧を生成し、噴霧はスプレーシェーパ８４によって成形されるように誘導される。スプレーシェーパ８４は、円筒形ボリュームとすることができ、典型的には、ふるいまたはガイドベーンなどの障害物がない。

スプレーシェーパ８４の外端において、スプレーシェーパは円形の流れ誘導エッジ８６において終端する。長手方向断面で見ると、流れ誘導エッジ８６は、環状エッジ保護区画８７に対して鋭角Ｐｈｉ１を有する。エッジ保護区画８７において、流れ誘導エッジ８６において始まるカートリッジ８の表面は、後方に延在し、環状の凹部を形成し、次いで、カートリッジ８の前面８８に向かって前方に延在する。エッジ保護区画８７が前面８８まで延在する場合、それらは互いに１８０°〜Ｐｈｉ２の角度にある。流れ誘導エッジ８６は、前面８８に対して凹んでいる。

スプレーシェーパ８４は、スカート８３内に配置されている。スカート８３はリング状のボディであり、ノズルセット本体９と一体成形される。スカートは、例えば、カートリッジをアウトレット７に取り付けるときに、カートリッジ８を保持および回転させるための要素を備えることができる。これは、ねじ山８２を使用して実行することができる。

アウトレット７とカートリッジ８との間に液体が出るのを防ぐように配置された、Ｏリングなどの図示されていないシール要素があり得る。ねじ山８２とノズルセット本体９の上側部分との間で、第１の溝９０内に配置された第１のＯリングがあり得る。代替的にまたは加えて、スカート８３の円周の周りで、第２の溝９０’内に配置された第２のＯリングがあり得る。

図８〜図１０は、スプレーシェーパ後端８５においてノズルアウトレット６にある、すなわち、スプレーシェーパ後端８５の領域においてノズル１２の内面とスプレーシェーパ８４の内面との間の遷移部にあるエッジを示している。この遷移部を形成するエッジの半径はＲｅである。ノズルアウトレット６および不連続部５を出るときに液体が表面に付着しないようにするために、この直径は小さくなければならない。図において、半径Ｒｅは、ノズル１２の直径に対して誇張されている。

付着によって引き起こされるこの効果は、少なくともエッジに疎水性コーティングを与えるか、または疎水性材料からノズルセット本体９を製造することによって減少させることができる。

図８は、スプレーシェーパ後端８５の内面に対して直角であるノズル１２の長手方向軸を示している。

図９は、スプレーシェーパ後端８５の内面に対して傾斜している、すなわち９０°未満の角度にあるノズル１２の長手方向軸を示している。

図１０は、スプレーシェーパ後端８５の内面上に突出または延在する、ノズル１２の端部にあるエッジを示している。ノズル１２は傾斜しているように示されているが、スプレーシェーパ後端８５の内面に対して直角に配置することもできる（図示せず）。

典型的なパラメータは以下の通りとすることができる。
・Ｄｎ−ノズル径：０．８〜１．５または２ミリメートル、好ましくは約１．３ミリメートル。

・Ｌ２−ノズル１２の直径が一定である区画の長さ：Ｄｎの値の少なくとも３倍、特にＤｎの値の少なくとも４倍または少なくとも５倍。例えば、少なくとも２．４または４または６または８ミリメートル。

・Ｐｈｉ＿ｎ−ノズルの長手方向軸間の角度：９０°＋／−２０°
・Ｐｈｉ＿ｂ−ノズルが出る表面間の角度：９０°〜１３０°、特に少なくとも約１２０°。

・Ｈｓ−衝突点と前面８８との間の距離（スプレーシェーパ８４の長さにほぼ等しい）：１０または１２または１４または１７または２０ミリメートル超。特に３０または２５または２２ミリメートル未満。

・Ｈｂ−スプレーシェーパ後端８５と前面８８との間の最大距離：１４または１６または１８または２１または２４ミリメートル超。特に３３または２８または２５ミリメートル未満。

・ＨｂとＨｓとの間の差：２〜７ミリメートル、特に３〜５ミリメートル、特に３〜４ミリメートル。

・Ｄｓ−スプレーシェーパ８４の内径：１０〜１８ミリメートル、好ましくは１４ミリメートル。

・Ｄｐ−エッジ保護区画８７の直径：Ｄｓ＋７〜１５ミリメートル、特に＋９〜１３ミリメートル、特に＋１１ミリメートル。

・ｄＲ−流れ誘導エッジ８６と中間表面８９が前面８８に入る点との間の半径方向距離：少なくとも３ミリメートルまたは少なくとも４ミリメートル、特に少なくとも５ミリメートル。典型的には、ｄＲ＝（Ｄｐ−Ｄｓ）／２である。

・Ｈ１−流れ誘導エッジ８６から前面８８までの距離：０．３または０．５または１ミリメートル超。特に４または３または２ミリメートル未満。

・Ｈ２−エッジ保護区画８７の凹部から前面８８までの最大距離：１または１．５または２ミリメートル超。特に、５または３または２ミリメートル以下。

・Ｐｈｉ１−スプレーシェーパ８４の内面とエッジ保護区画８７の隣接する表面との間の角度：１０°〜８５°、特に３５°〜７２°、特に５５°〜６５°。

・Ｐｈｉ２−前面８８とエッジ保護区画８７の隣接する表面との間の角度の補角：６０°＋／−２０°
・Ｒｆ−スプレーシェーパ８４の内面とエッジ保護区画８７の隣接する表面との間の角度における流れ誘導エッジ８６の半径：２ミリメートル未満、特に１ミリメートル未満、特に０．８ミリメートル未満、特に０．５ミリメートル未満、特に０．３ミリメートル未満。

・Ｒｅ−不連続部５またはノズルアウトレット６におけるエッジの半径：２ミリメートル未満、特に１ミリメートル未満、特に０．８ミリメートル未満、特に０．５ミリメートル未満、特に０．３ミリメートル未満。

・ノズル内部および／またはスプレーシェーパ内部の表面粗さ：ＩＳＯ粗さ等級Ｎ６に対応する０．８マイクロメートル未満、特にＩＳＯ粗さ等級Ｎ４に対応する０．２マイクロメートル未満。

典型的な実施形態は、上記のパラメータ値のうちの１つまたは複数を呈する。
図７は、溝９０、９０’のない実施形態におけるカートリッジ８の斜視図を示す。

図１１は、ノズルによって生成される水噴流の断面に対応するノズル断面、および、ノズルセット本体９内のそれらの相対位置を示している（サイズは各対間の距離に対して誇張されている）。断面の各対について、それらの相対位置の結果として、液体噴流のより狭い部分は、スプレーシェーパの後端８５のより高い点で、後端のより近くで合流し、より広い部分は、前端またはスプレーシェーパ８４のアウトレットのより近くで合流する。これにより、前端の方向に結果として生じる噴霧の運動エネルギーが増加する。

図１２および図１３は、特に上記のように、カートリッジ８とともに使用するためのアウトレット７を示している。アウトレット７は、アウトレット供給コネクタ７１を備えたアウトレット供給区画７１ｂから、アウトレット７をカートリッジ８に接続するためのアウトレット接続要素７２を備えたカートリッジ接続区画７２ｂにつながる導管７５を備えたアウトレット本体７３を備える。

図１４は、アウトレット７およびカートリッジ８を対応する形状のフックに懸架するための、カートリッジ８に成形された溝７８を有する、図１３の詳細を示している。アウトレット７およびカートリッジ８をレセプタクルに取り付けるための代替または追加の手段として、磁石７９を、例えば挿入成形によって、カートリッジ８に埋め込むことができる。

アウトレットを操作するための典型的な水圧範囲は、２バール以上である。家庭用配管設備は通常、３．５または４バールに制限されている。したがって、可能な圧力範囲は１．５〜３バールである。

本発明を本実施形態において説明したが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲内で他の様態でさまざまに具体化および実践されてもよいことを明確に理解されたい。

Claims (27)

1. 液体、特に水または水ベースの混合物を分配するためのシャワーヘッドまたは栓において使用するためのカートリッジ（８）であって、前記液体の衝突噴流を生成し、以て、前記液体の液滴の噴霧を生成するように構成された少なくとも２つ、特に正確に２つのノズル（１２）のセットと、前記噴霧を誘導するためのスプレーシェーパ８４とを備え、
   前記ノズル（１２）の内径は、０．８〜１．５ミリメートルであり、
   それに沿って前記ノズル（１２）が一定の直径を有する前記ノズル（１２）の各々のスロート（３）は、前記内径の少なくとも３倍であり、特に少なくとも２．４または少なくとも３ミリメートルである第２の長さ（Ｌ２）を有する、カートリッジ（８）。
2. 前記ノズル（１２）の内面と前記スプレーシェーパ（８４）の内面との間の遷移部を形成するエッジの半径（Ｒｅ）は、２ミリメートル未満または１ミリメートル未満または０．８ミリメートル未満または０．５ミリメートル未満、特に０．３ミリメートル未満である、請求項１に記載のカートリッジ（８）。
3. 前記噴流が衝突する衝突点と前記カートリッジ（８）の前面（８８）との間の距離は、ノズルアウトレット（６）と前記噴流が衝突する点との間の距離の３〜４倍、または５〜９倍、特に６〜８倍、特に７倍である、請求項１または２に記載のカートリッジ（８）。
4. 前記ノズル（１２）の内面と前記スプレーシェーパ（８４）の表面との間の遷移部を形成するエッジが、鋭角、特に８５°未満または８０°未満または７５°未満の角度を形成する、先行する請求項のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
5. スプレーシェーパとして機能する要素の全体が前記カートリッジ（８）自体の一部である、先行する請求項のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
6. 前記スプレーシェーパ（８４）は、前記スプレーシェーパの後端（８５）とは反対の前記スプレーシェーパ（８４）の外端において、前記スプレーシェーパ（８４）の内面と、隣接する中間表面（８９）との間に鋭角（Ｐｈｉ１）、特に、８５°未満または８０°未満または７５°未満の角度を形成する流れ誘導エッジ（８６）によって終端する、先行する請求項のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
7. 前記流れ誘導エッジ（８６）の半径（Ｒｆ）は、２ミリメートル未満または１ミリメートル未満または０．８ミリメートル未満または０．５ミリメートル未満または０．３ミリメートル未満である、請求項６に記載のカートリッジ（８）。
8. 前記流れ誘導エッジ（８６）において始まる前記中間表面（８９）は、前記スプレーシェーパの後端（８５）の方向に延在し、次いで再び反対方向に延在し、前記カートリッジ（８）の前面（８８）に入る、請求項６または７に記載のカートリッジ（８）。
9. 前記流れ誘導エッジ（８６）と前記中間表面（８９）が前記前面（８８）に入る点との間の半径方向距離（ｄＲ）は、少なくとも３ミリメートル、特に少なくとも４ミリメートル、特に少なくとも５ミリメートルである、請求項８に記載のカートリッジ（８）。
10. 前記前面（８８）は、前記流れ誘導エッジ（８６）よりも前記スプレーシェーパの後端（８５）から離れている、請求項６〜９に記載のカートリッジ（８）。
11. 前記流れ誘導エッジ（８６）を含む前記スプレーシェーパ（８４）が、前記カートリッジ（８）のスカート（８３）の一部として一体的に成形されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
12. 少なくとも前記スプレーシェーパ（８４）および前記ノズル（１２）は、ＩＳＯ粗さ等級Ｎ６に対応する０．８マイクロメートル未満、特にＩＳＯ粗さ等級Ｎ４に対応する０．２マイクロメートル未満の粗さＲａを有する表面を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
13. 液体、特に水または水ベースの混合物を分配するためのシャワーヘッドまたは栓において、先行する請求項のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）を操作するための方法であって、
    １バール〜５バール、特に１バール〜３バール、さらに特には１．５バール〜３バールの範囲の圧力で前記液体を前記カートリッジ（８）に供給するステップと、
    毎分２リットル〜毎分３リットル、特に毎分２．５リットルの流量で、一対のノズル１２を通して前記液体を誘導するステップと
    を含む、方法。
14. アウトレット（７）であって、
    請求項１〜１２または１６〜２４のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）に前記アウトレット（７）を接続するためのアウトレット接続要素（７２）を備えたカートリッジ接続区画（７２ｂ）と、
    前記アウトレット（７）をホースなどの液体供給源に接続するためのアウトレット供給コネクタ（７１）を備えた、アウトレット供給区画（７１ｂ）であって、
    前記アウトレット供給区画（７１ｂ）は、前記アウトレット接続要素（７２）を前記アウトレット供給コネクタ（７１）に接続するアウトレット本体（７３）を通る導管（７５）を介して前記カートリッジ接続区画（７２ｂ）と液体連通している、アウトレット供給区画（７１ｂ）とを備え、
    前記アウトレット供給コネクタ（７１）は、前記アウトレット（７）に取り付けられたカートリッジ（８）を固定するように設計されている、アウトレット（７）。
15. 前記アウトレット（７）は、前記アウトレット本体（７３）を構成する直管区画と、前記カートリッジ接続区画（７２ｂ）を構成する角度付き区画とを含み、前記カートリッジ接続区画（７２ｂ）は、前記カートリッジ（８）が６０°〜１２０°、特に８０°〜１００°の角度、特に９０°の角度で前記アウトレット（７）に接続されるように配置される、請求項１４に記載のアウトレット（７）。
16. 前記カートリッジ（８）がフィルタを含まない、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
17. 前記カートリッジ（８）は、前記カートリッジ（８）内の液体の流れを逆転させる要素を含まない、請求項１〜１２または１６のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
18. 前記噴流が衝突する点とスプレーシェーパ後端（８５）との間の距離は、２〜７ミリメートル、特に３〜５ミリメートル、特に３〜４ミリメートルである、請求項１〜１２または１６〜１７のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
19. 前記ノズルが前記スプレーシェーパ（８４）の内面に出る角度は、７０°を超え、特に８０°を超え、特に９０°に等しい、請求項１〜１２または１６〜１８のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
20. 前記スプレーシェーパ（８４）の内面が円筒形である、請求項１〜１２または１６〜１９のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
21. 前記カートリッジ（８）は、一体に作製されるか、またはともに不可分に成形または溶接または接着された別個の部品から作製される、請求項１〜１２または１６〜２０のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
22. 前記カートリッジ（８）が、前記カートリッジ（８）をアウトレットに機械的に取り付け、前記カートリッジ（８）を固定するためのカートリッジ接続要素（８２）を備え、特に、前記カートリッジ接続要素（８２）がねじ山である、請求項１〜１２または１６から２１のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
23. 前記ノズルは各々、非対称断面を有し、前記断面のより狭い部分が前記ノズルの長手方向軸の二等分線に近く、前記断面のより広い部分は前記二等分線からさらに離れている、請求項１〜１２または１６〜２２のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）。
24. 前記ノズル断面は、三角形または角が丸い三角形である、請求項２３に記載のカートリッジ（８）。
25. 請求項１〜１２または１６〜２４のいずれか１項に記載のカートリッジ（８）で使用するための水ノズルインサート１０であって、ノズル（１２）を備え、
    前記ノズル（１２）の内径（Ｄ２）は０．８〜１．５ミリメートルであり、それに沿って前記ノズル（１２）が一定の直径を有する前記ノズル（１２）のスロート（３）は、前記内径の少なくとも３倍であり、特に、少なくとも２．４または少なくとも３ミリメートルである第２の長さ（Ｌ２）を有する、水ノズルインサート１０。
26. 前記アウトレット（７）は、一体に作製されるか、またはともに不可分に成形または溶接または接着された別個の部品から作製される、請求項１４または１５に記載のアウトレット（７）。
27. 前記アウトレット供給区画（７１ｂ）内の任意選択のフィルタを除いて、前記導管（７５）はフィルタを含まず、任意選択的に、前記導管（７５）内の液体の流れを逆転させる要素も含まない、請求項１４または１５または２６に記載のアウトレット（７）。

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