JP2022045125A - 吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動噴射時に空気の残留を抑制できる技術を提供する。【解決手段】吐出装置１０は、揺動する噴流を噴射する出口孔３８を設けた合流室３７ｄと、合流室３７ｄへ液体を送り出す一対の流入口３７ｅと、一対の流入口３７ｅ間において合流室３７ｄを臨み、一対の流入口３７ｅの縁を形成する側辺部３３ｂおよび３３ｃ間の寸法に対する突出寸法が１０％以下である内側面３３ａと、を備える。【選択図】図５

Description

本開示は、噴流を噴射する吐出装置に関する。

浴室設備等の衛生設備に噴流を噴射する吐出装置を組み込む場合がある。近年、噴流がユーザに付与する刺激を多様化する試みがなされている。この一例として、特許文献１には、一対のパワーノズルが発振室に流体ジェットを放出し、発振室が出口開口を通ってスイープジェットを放出する流体素子が記載されている。パワーノズルへの流体の供給は、流体源から平坦な拡大部分である通路によって構成される。

特表２００３－５２６７６０号公報

揺動噴射を発生する噴射部材において、一対の入口流路および入口流路からの液体を合成する合流室を構成し揺動噴射を実行した場合、合流室において空気が溜まると、揺動噴射の形成を阻害する要因となる。本願発明者は、詳細を後述するように、揺動噴射時に空気の残留を抑制するうえで、特許文献１の開示技術に改良余地があるとの認識を得た。

本開示の目的の１つは、揺動噴射時に空気の残留を抑制できる技術を提供することにある。

本開示の吐出装置は、揺動する噴流を噴射する出口孔を設けた合流室と、前記合流室へ液体を送り出す一対の流入口と、前記一対の前記流入口間において前記合流室に臨み、前記一対の前記流入口の縁を形成する側辺部間の寸法に対する突出寸法が１０％以下である内側面と、を備える。

第１実施形態の吐出システムを側方から見た構成図である。 第１実施形態の吐出システムを上方から見た構成図である。 図１の吐出装置の平面図である。 図１の吐出装置の側面図である。 図４のＡ－Ａ線による吐出装置の断面図である。 図５のＢ－Ｂ線による吐出装置の断面図である。 対比例の吐出装置の図４に相当する断面図である。 突出割合が４％の吐出装置の図５に相当する断面図である。 突出割合が８％の吐出装置の図５に相当する断面図である。 突出割合が１２％の吐出装置の図５に相当する断面図である。 突出割合が１６％の吐出装置の図５に相当する断面図である。 突出割合が２０％の吐出装置の図５に相当する断面図である。 吐出装置による吐出結果をまとめた図表である。

以下、実施形態を説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面では、説明の便宜のため、適宜、構成要素の一部を省略、拡大、縮小する。図面は符号の向きに合わせて見るものとする。本明細書で言及する構造及び形状には、言及している形状に厳密に一致する構造及び形状のみでなく、寸法誤差及び製造誤差等の誤差の分だけずれた構造及び形状も含まれる。本明細書での「接続」とは、特に明示がない限り、言及している条件を二者が直接的に満たす場合の他に、他の部材を介して満たす場合も含む。

（第１実施形態）図１、図２を参照する。吐出装置１０は衛生設備１２に用いられる。本実施形態の衛生設備１２は、浴室設備１４であり、浴槽１６を備える。浴室設備１４は、この他にも、浴室壁、洗い場床等を備える。

浴槽１６は、吐出装置１０から噴射される噴流Ｊを受けることができる槽体の一例となる。浴槽１６は、平面視において、長方形状をなす。浴槽１６は、底面部１６ａと、底面部１６ａの四周の端辺部から立ち上がる複数の側壁部１６ｂとを備える。

吐出装置１０は、吐出システム１８に用いられる。吐出システム１８は、液体源２０から吐出装置１０に液体を供給する給液路２２と、給液路２２の途中に設けられるポンプ２４と、ポンプ２４を制御する制御部２６とを備える。本実施形態の液体源２０は、噴射対象の液体として浴槽水Ｗを貯留する浴槽１６である。ポンプ２４は、制御部２６による制御のもと、液体源２０から吸引した液体を圧送することによって、給液路２２を通して吐出装置１０に液体を供給する。

吐出装置１０は、給液路２２を通して供給される液体を噴流Ｊとして噴射する。本実施形態の吐出装置１０は、液体の単相流の噴流Ｊを噴射する。本実施形態の吐出装置１０は、ポンプ２４によって給液路２２を循環する浴槽水Ｗを噴射する。本実施形態の噴流Ｊは、ユーザの身体、特に、浴槽１６内において座位姿勢にあるユーザの背中及び腰の少なくとも何れかに背面側から当てることができる。これにより、ユーザにマッサージ効果を付与できる。

図３、図４を参照する。吐出装置１０は、長方形の板状をなす吐出本体部３０と、吐出本体部３０の一側辺に寄せて配置された供給管３０ａとを備える。供給管３０ａは、給液路２２に接続され、給液路２２から液体が供給される。吐出装置１０には、例えば浴槽水Ｗを吸い込んで給液路２２へ戻す戻し流路を付属させてもよい。戻し流路は、浴槽１６において吐出装置１０とは異なる箇所に形成されてもよい。

図５、図６を参照する。本明細書では、出口孔３８を設けた側を前側（図５の紙面下側）、供給管３０ａを設けた側を後側（図５の紙面上側）とする前後方向Ｘと、前後方向Ｘに直交する幅方向Ｗとを用いて説明する。吐出本体部３０の内部には、供給管３０ａに接続された噴射流路３６が形成されている。

吐出本体部３０は、前後方向Ｘの前側から見て中央に出口孔３８が設けられており、出口孔３８から前方へ噴流Ｊを揺動噴射する。噴射流路３６は、給液路２２から供給口４０ｂを通して液体が流入する主流路３７と、主流路３７内の液体を前方へ吐出する前述の出口孔３８とを有する。噴射流路３６は、高さ方向Ｈに対向する一対の対向面３７ａと、幅方向Ｗに対向する一対の内側面３７ｂとを備える。主流路３７における前後方向Ｘに直交する断面は、幅寸法よりも高さ寸法が小さい長方形状となっている。図６に示す断面は、図５に示す断面図におけるＢ－Ｂ線による断面であるので、厳密には図中における下側半分であるが、理解の容易化のため上側半分も図示した。

吐出本体部３０は、噴射流路３６を有することによって揺動噴射を実行可能な流体素子として機能する。揺動噴射とは、噴流Ｊの噴射方向が平面内で揺動するように時間的に変化する噴射をいう。この揺動噴射によって、吐出本体部３０から波状の噴流Ｊが放射状に広がるように伝搬する。

揺動噴射を実現するために、本実施形態の吐出本体部３０における噴射流路３６は、供給口４０ｂから分岐した一対の入口流路３７ｃと、一対の入口流路３７ｃの下流端部における流入口３７ｅのそれぞれから流入する液体が合流する合流室３７ｄとを備える。

一対の入口流路３７ｃは、合流室３７ｄの後方に設けた第１壁部３３の幅方向Ｗの両側に設けられている。供給口４０ｂから流入した液体は、一対の入口流路３７ｃに分かれて通流し、流入口３７ｅから合流室３７ｄへ送り出される。第１壁部３３は、一対の流入口３７ｅ間において合流室３７ｄを臨む内側面３３ａを有する。内側面３３ａの幅方向における側辺部３３ｂおよび側辺部３３ｃは、流入口３７ｅの縁の一部を形成している。側辺部３３ｂおよび側辺部３３ｃ間の寸法を流入口間寸法Ｌとする。図５に示す内側面３３ａは、平坦状であり、合流室３７ｄに対して凸状でも凹状でもないものとする。

噴射流路３６は、合流室３７ｄ内にて下流側に向かう液体の流れを遮る第２壁部３４を備える。第２壁部３４には、出口孔３８が形成されている。合流室３７ｄは、流入口３７ｅ側から出口孔３８側へ向うについて幅方向Ｗの寸法が増すように形成されている。

図７を参照する。図７では、図６に示した吐出装置１０の対比例として、第１壁部３３の内側面３３ａが合流室３７ｄに対して凹状となっている吐出装置１０を示す。吐出装置１０は、液体を供給する前に噴射流路３６が空気で満たされており、液体を供給すると凹状の内側面３３ａの前方に空気Ｓが残留する場合がある。吐出装置１０は、凹状の内側面３３ａの前方に空気Ｓが残留すると、噴流Ｊの揺動が発生しなかったり、発生したとしても、揺動の振幅や周波数が不安定となったりする。

図８Ａ～図８Ｅを参照する。図８Ａに示す吐出装置１０は、第１壁部３３の内側面３３ａは、合流室３７ｄに対して凸状に湾曲しており、側辺部３３ｂおよび側辺部３３ｃの間の流入口間寸法Ｌに対する内側面３３ａの突出寸法Ｄの割合が４％となっている。例えば、Ｌ＝５０ｍｍである場合、Ｄ＝２ｍｍとなる。以降、流入口間寸法Ｌに対する突出寸法Ｄの割合を突出割合と呼ぶこととする。

図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅに示す吐出装置１０の突出割合は、それぞれ８％、１２％、１６％、２０％である。図６に示した吐出装置１０は、内側面３３ａが平坦状であり、突出割合は０％である。

図９を参照する。図６に示した吐出装置１０に加え、図８Ａ～図８Ｅに示した吐出装置１０を試作し、水平方向への揺動噴射の動作状況を実験により確認した。揺動性能の評価項目は、噴流Ｊの揺動安定性、揺動の振れ幅とした。噴流Ｊの揺動安定性については、「良」、「可」、「悪」の３つに評価した。噴流Ｊの揺動の振れ幅については、試作品の出口孔３８から所定距離（実際には５０ｍｍ）での噴流Ｊの振れ幅を計測した。突出割合が０％～２０％の各吐出装置１０は、図７に示した内側面３３ａが凹状に形成された吐出装置１０に見られる合流室３７ｄでの空気Ｓの残留が、内側面３３ａが凹状でないことから抑制されるものとなっている。

吐出装置１０は、給液路２２から供給口４０ｂを通って液体が供給され、供給口４０ｂから分岐した一対の入口流路３７ｃへ通流する。吐出装置１０は、一対の入口流路３７ｃの流入口３７ｅのそれぞれから合流室３７ｄへ液体が送り出され、合流室３７ｄで揺動噴射が発生する。合流室３７ｄに臨む第１壁部３３の内側面３３ａが凹状であり、空気Ｓが残留していない場合には揺動噴射が発生する。上述のように、第１壁部３３の内側面３３ａを合流室３７ｄに対して凹状ではなく、平坦状および凸状に形成して空気の残留を抑制した場合に、揺動噴射が良好に発生するか実験で確認する。

突出割合が０％の吐出装置１０は、揺動噴射が安定しており、振れ幅は９５ｍｍと大きく、噴流Ｊの揺動性能が非常に良好である結果が得られた。突出割合が４％の吐出装置１０は、揺動噴射が安定しており、振れ幅は７５ｍｍと大きく、噴流Ｊの揺動性能が良好であった。突出割合が８％の吐出装置１０は、揺動噴射が安定しており、振れ幅は７０ｍｍとやや振れ幅が低下するものの、噴流Ｊの揺動性能としては良好であると考えられる。

突出割合が１２％の吐出装置１０は、揺動噴射がやや不安定となるため可とした。突出割合が１２％の吐出装置１０は、振れ幅は３０ｍｍと振れ幅が低下するものの、揺動噴射の機能は果たしている。突出割合が１６％、２０％の吐出装置１０は、噴流Ｊの揺動が安定せず振れ幅については計測不能であった。

突出割合が１２％の吐出装置１０は、揺動噴射の機能を果たしている。突出割合が１２％の吐出装置１０は、振れ幅が低下している点で不十分であり、総合的には十分な揺動性能は発揮していないと考えられる。突出割合が８％の吐出装置１０は、総合的に十分な揺動性能を発揮し得る。したがって、吐出装置１０の突出割合は、８％と１２％の平均値である１０％以下とすることが好ましい。吐出装置１０の突出割合は、８％以下とすることがより好ましい。

吐出装置１０は、突出割合が０％～１０％の場合、第１壁部３３の内側面３３ａが凹状に形成されている場合に比べて空気Ｓの残留（図７参照）が抑制され、噴流Ｊの揺動性能は良好となる。吐出装置１０は、突出割合が０％～８％の場合、空気Ｓの残留が抑制され、揺動振れ幅が確保され、噴流Ｊの揺動性能がより良好となる。第１壁部３３の内側面３３ａが湾曲した面で形成されていることにより、一対の流入口３７ｅから合流室３７ｄへ送り出された液体が内側面３３ａに沿って流れ易くなる。

各構成要素の他の実施形態を説明する。

衛生設備１２の具体例は特に限定されず、たとえば、キッチン設備、洗面設備等でもよい。衛生設備１２の槽体の具体例は特に限定されず、たとえば、キッチンシンク、手洗シンク等のシンクでもよい。

浴室設備１４は、少なくとも浴槽１６を備えていればよく、浴室壁、洗い場床等はなくともよい。

吐出システム１８の液体源２０は、浴槽１６に限定されず、例えば、浴槽１６とは別に設けられてもよい。液体源２０は、衛生設備１２が設置される建物の外部に設けられる上水道等の給水設備でもよい。この場合、吐出システム１８は、給水設備から給水圧をかけた状態の水が給液路２２に供給されるため、ポンプ２４を備えなくともよい。

吐出装置１０の具体例は特に限定されず、例えば、シャワー装置として用いられてもよい。

吐出装置１０は、ユーザの身体に当たるように噴流Ｊを噴射できればよく、その噴流Ｊがユーザに当たる位置（例えば首、肩、腕、腰、腹部、脚部など）は特に限定されない。たとえば、吐出装置１０は、ユーザの身体に側面側から当たるように噴流Ｊを噴射してもよい。

第１壁部３３の内側面３３ａは、湾曲する面に限定されない。内側面３３ａは、例えば側辺部３３ｂおよび３３ｃの間に頂点部分が少なくとも１つ以上あり、側辺部と頂点部、頂点部どうしを結ぶ平面で形成され、多角形状の面となっていてもよい。

揺動噴射を実行可能な流体素子の具体例は特に限定されない。例えば、カルマン渦を利用する流体素子が用いられてもよいし、コアンダ効果を利用する流体素子が用いられてもよい。

実施形態及び変形例を説明した。実施形態及び変形例を抽象化した技術的思想を理解するにあたり、その技術的思想は実施形態及び変形例の内容に限定的に解釈されるべきではない。前述した実施形態及び変形例は、いずれも具体例を示したものにすぎず、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態」との表記を付して強調している。しかしながら、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

以上の構成要素の任意の組み合わせも、実施形態及び変形例を抽象化した技術的思想の態様として有効である。たとえば、実施形態に対して他の実施形態の任意の説明事項を組み合わせてもよいし、変形例に対して実施形態及び他の変形例の任意の説明事項を組み合わせてもよい。

１０…吐出装置、３３…第１壁部（壁部）、３３ａ…内側面、３３ｂ，３３ｃ…側辺部、３７ｄ…合流室、３７ｅ…流入口、３８…出口孔。

Claims (5)

1. 揺動する噴流を噴射する出口孔を設けた合流室と、
   前記合流室へ液体を送り出す一対の流入口と、
   前記一対の前記流入口間において前記合流室に臨み、前記一対の前記流入口の縁を形成する側辺部間の寸法に対する突出寸法が１０％以下である内側面と、
   を備える吐出装置。
2. 前記突出寸法は、前記側辺部間の寸法に対して８％以下である
   請求項１に記載の吐出装置
3. 前記内側面は、前記合流室に対して凸状に形成されている
   請求項１から２のいずれか１項に記載の吐出装置。
4. 前記内側面は、湾曲する面で形成されている
   請求項３に記載の吐出装置。
5. 前記突出寸法は、前記側辺部間の寸法に対して０％である
   請求項１に記載の吐出装置。

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