JP2022061898A - 吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波状噴流に対するユーザの違和感を抑制できる吐出装置を提供する。【解決手段】吐出装置１０は、波状噴流を噴射可能な噴射流路が形成される装置本体２８と、装置本体２８に設けられ、波状噴流のなす波における半周期分の波形を単位波形というとき、波において連続する複数の単位波形に関する周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が所定の範囲に収まるように、波状噴流のなす波の規則性を乱す規則性乱し部５０と、を備える。【選択図】図３

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、噴流の向きを左右方向に交互に切り替えるように噴流を噴射する肩当て用シャワー装置が記載される。

特開平５－２０００８１号公報

本願発明者は、検討を進めた結果、次の新たな認識を得るに至った。噴流の向きを左右方向に交互に規則的に切り替えるように噴流を噴射する吐出装置では、噴流を体に浴びたときの着水音が不自然に一定であるため、ユーザが違和感を持つ場合がある。特許文献１の開示技術は、この観点から工夫を講じたものではなく、改良の余地があった。

本開示の目的の１つは、波状噴流に対するユーザの違和感を抑制できる吐出装置を提供することにある。

本開示の吐出装置は、波状噴流を噴射可能な噴射流路が形成される装置本体と、前記装置本体に設けられ、前記波状噴流のなす波における半周期分の波形を単位波形というとき、前記波において連続する複数の前記単位波形に関する周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が所定の範囲に収まるように、前記波の規則性を乱す規則性乱し部と、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実施形態の吐出装置を周辺構造とともに示す模式的な正面図である。 第１実施形態の吐出装置の側面断面図である。 第１実施形態の吐出装置の斜視断面図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 運動噴流を噴射している状態を示す図である。 図５のＢ－Ｂ断面図である。 第１流れ状態を示す図である。 第２流れ状態を示す図である。 波状噴流のなす波の周期及び振幅の規則性が乱れた波状噴流と乱れていない波状噴流とを示す図である。 単位波形とその周期及び振幅を例示する図である。 第１実施形態の吐出装置が噴射する波状噴流の噴射時間に対するＹ方向の変位の計測結果を示す図である。 第２実施形態の吐出装置の側面断面図である。 図１３のＣ－Ｃ断面図である。 第２実施形態の吐出装置が噴射する波状噴流の噴射時間に対するＹ方向の変位の計測結果を示す図である。 第３実施形態の吐出装置の側面断面図である。 第３実施形態の吐出装置の斜視断面図である。 図１６のＤ－Ｄ断面図である。 第３実施形態の吐出装置が噴射する波状噴流の噴射時間に対するＹ方向の変位の計測結果を示す図である。

以下、実施形態の一例を説明する。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。

（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。吐出装置１０は、浴槽１６に固定される。浴槽１６は、吐出装置１０から吐出される噴流Ｊ及び膜状流Ｆｄを受けることができる槽体の一例となる。

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、噴射対象の液体Ｗを貯留する貯留槽２０と、貯留槽２０から吐出装置１０に液体Ｗ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。本実施形態の貯留槽２０は、噴射対象の液体Ｗとして浴槽水を貯留する浴槽１６である。ポンプ２４は、制御部２６による制御のもと、貯留槽２０から吸引した液体Ｗを圧送することによって、給液路２２を通して吐出装置１０の噴射流路３２ａや吐出流路３２ｂに液体Ｗを供給する。制御部２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアとソフトウェアを組み合わせたコンピュータである。

本実施形態の吐出装置１０は、噴射流路３２ａから運動噴流Ｊを噴射し、吐出流路３２ｂから膜状流Ｆｄを吐出する。運動噴流Ｊ及び膜状流Ｆｄは、ユーザ８の身体、特に、浴槽１６内において座位姿勢にあるユーザ８の首、肩、背中等に背面側から当てることができる。これにより、ユーザ８にマッサージ効果を付与できる。

吐出装置１０は、装置本体２８を備える。装置本体２８は、衛生設備１２に設けられる壁状のベース３０に取り付けられる。本実施形態のベース３０は、浴槽１６の上端開口の周縁部を構成するフランジ部である。

吐出装置１０は、装置本体２８内に、給液路２２から液体Ｗが供給される噴射流路３２ａ及び吐出流路３２ｂを備える。本実施形態の噴射流路３２ａ及び吐出流路３２ｂには、給液路２２からそれぞれ上向きに液体Ｗが供給される。噴射流路３２ａの下流側端部には噴射孔３８ａが形成される。吐出流路３２ｂの下流側端部には吐出孔３８ｂが形成される。本明細書では、吐出装置１０の吐出方向に沿った方向を前後方向Ａ（図３参照）といい、前後方向Ａに直交する水平方向を左右方向Ｂという。前後方向Ａの両側のうち、噴射流路３２ａの噴射方向を前側といい、それとは反対側を後側という。

噴射孔３８は、装置本体２８の前面部に開口する。本実施形態の吐出装置１０は、複数（図示の例は２つ）の噴射流路３２ａを備える。複数の噴射流路３２ａの噴射孔３８ａは、正面視において、左右方向Ｂに間隔を空けた位置に設けられる。吐出流路３２ｂの吐出孔３８ｂは、装置本体２８の前面部に開口する。吐出孔３８ｂは、左右方向Ｂに延びるスリット状をなす。ここでの「正面視」とは、前後方向Ａの前側から見ることであり、例えば、図２の視点から見ることと同義である。

噴射孔３８ａは、正面視において、吐出孔３８ｂより下方に設けられる。本実施形態の噴射孔３８ａは、正面視において、吐出孔３８ｂと上下に重なる位置に設けられる。本実施形態の噴射孔３８ａは、正面視において、吐出孔３８ｂの設けられる左右方向Ｂでの範囲の内側に収まる位置に設けられる。噴射孔３８ａは、この範囲の外側にはみ出る位置に設けられないということである。

噴射流路３２ａは、給液路２２から供給される液体Ｗを運動噴流Ｊとして噴射する。各図では運動噴流Ｊの噴射範囲を示す。噴射流路３２ａは、運動噴流Ｊを噴射孔３８から前方に噴射可能である。ここでの運動噴流Ｊとは、噴射流路３２ａから外部に出るときの進行方向が、周期的、つまり、時間的に変化する噴流をいう。噴射流路３２ａは、噴流の噴射方向Ｄａ（図６参照）を時間的に変化させることによって、運動噴流Ｊを噴射孔３８から噴射可能である。本実施形態の噴射流路３２ａは、噴流の噴射方向Ｄａを平面内で振動させることによって、運動噴流Ｊとして波状噴流を放射状に噴射する。この「噴射方向Ｄａ」は、噴射流路３２ａから外部に噴流が出るときを基準とする。「波状」とは、噴射流路３２ａから離れるに連れて、運動噴流Ｊがなす噴流軌跡ＪＴの軌跡中心Ｃｔ（図６参照）と直交する方向に周期的にうねる形状をいう。この「波状」には、物理的に厳密な波としての条件を満たす形状の他に、その形状に似た形状も含まれる。本実施形態の噴射流路３２ａは、空気中において運動噴流Ｊを噴射する。装置本体２８は、静止した状態のまま運動噴流Ｊを噴射する流体素子を構成する。

吐出流路３２ｂは、給液路２２から供給される液体Ｗを膜状流Ｆｄとして吐出可能である。各図では膜状流Ｆｄの吐出範囲を示す。吐出流路３２ｂは、運動噴流Ｊの上方を通る膜状流Ｆｄを吐出孔３８ｂから前方に吐出可能である。

膜状流Ｆｄは、運動噴流Ｊの飛沫の流れを遮ることで、その飛沫の飛散範囲を制限可能である。本実施形態では、波状噴流Ｊとユーザ８等の物体との衝突により飛沫が生じる。本実施形態において、吐出流路３２ｂはユーザ８の首に当たるように膜状流Ｆｄを吐出し、噴射流路３２ａはユーザ８の首より下方にてユーザ８の肩に当たるように運動噴流Ｊを噴射する。これにより、膜状流Ｆｄより上方への運動噴流Ｊの飛沫の飛散を制限でき、膜状流Ｆｄより上方でのユーザ８の顔への飛沫の飛散を防止できる。

膜状流Ｆｄは、流れ方向に直交する断面において有端膜状をなす。図２のハッチングは、吐出流路３２ｂを飛び出るときの流れ方向に直交する膜状流Ｆｄの断面を示す。ここでの「有端膜状」とは、流れ方向に直交する断面において、両端部が離れた箇所に設けられる膜状を意味する。膜状流Ｆｄは、この断面において、非環状をなすともいえる。この条件は、吐出流路３２ｂを飛び出るときの流れ方向に直交する断面において、少なくとも満たされていればよい。本実施形態の膜状流Ｆｄは、このような断面において、直線状を描く有端膜状をなすが、円弧状等の曲線状でもよいし、その具体的な形状は特に限られない。

本構成によると、波状噴流Ｊの飛沫が飛散し易い状況のもとでも、膜状流Ｆｄにより波状噴流Ｊの飛沫を遮ることができ、その飛散を効果的に防止できる。特に、波状噴流Ｊは流れ方向が時間的に変化するため、その流れ方向が時間的に一定の場合と比べ、噴射範囲が広くなる。このように噴射範囲が広くなる場合でも、膜状流Ｆｄを有端膜状とすることで、膜状流Ｆｄとの合流を避けられ、運動噴流Ｊを直接に浴びられる範囲をより広くできる。

図３～図７を参照する。以下、運動噴流Ｊを噴射する流体素子について説明する。噴射流路３２ａは、後述する一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂの各々を流通した液体Ｗを合流させることによって波状噴流Ｊを噴射可能である。噴射流路３２ａは、運動噴流Ｊを誘起する誘起流路３６と、誘起流路３６が誘起した運動噴流Ｊを外部に噴射する噴射孔３８ａとを備える。誘起流路３６の流路中心線ＣＬ１に沿った中心線方向をＸ方向という。本実施形態のＸ方向は前後方向Ａと一致する。この流路中心線ＣＬ１は、誘起流路３６の幾何学的な重心を連ねた重心線上に位置する。この「重心」とは、本実施形態の誘起流路３６のように、後述する複数の中間流路４２Ａ、４２Ｂに分かれる箇所においては、複数の中間流路４２Ａ、４２Ｂ全体の重心をいう。流路中心線ＣＬ１は、誘起流路３６の下流端３６ａよりも下流側において、その下流端３６ａを通る重心線の接線方向に沿って直線状に延びるとする。

流路中心線ＣＬ１に直交し、互いに直交するＹ方向及びＺ方向のそれぞれを幅方向及び高さ方向という。本実施形態のＹ方向は、波状噴流Ｊの振動方向でもある。この振動方向は、流路中心線ＣＬ１に直交する平面において、噴射流路３２ａから外部に波状噴流Ｊが出るときに波状噴流Ｊのなす波が振動する方向をいう。本実施形態のＹ方向は左右方向Ｂと一致する。

中継流路３４は、中継流路３４の下流側端部に設けられる第１流路部３５ａと、第１流路部３５ａに対して上流側に連続する第２流路部３５ｂとを備える。第２流路部３５ｂは、第１流路部３５ａに対して噴射流路３２ａの下流側（前側）に位置する。第１流路部３５ａの中心軸線ＣＬ２は、第２流路部３５ｂの中心軸線ＣＬ３よりも噴射流路３２ａの下流側（前側）に位置するともいえる。

第１流路部３５ａは、第２流路部３５ｂと接続される部分に、第１曲がり部３５ｃを有する。第２流路部３５ｂは、第１流路部３５ａと接続される部分に、第２曲がり部３５ｄを有する。第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄは、屈曲した構造によって流路の進行方向を変える。中心軸線ＣＬ２に対する第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄの中心軸線ＣＬ４の角度を第１曲がり部３５ｃの曲がり角度θ１とする。中心軸線ＣＬ３に対する中心軸線ＣＬ４の角度を第２曲がり部３５ｄの曲がり角度θ２とする。本実施形態の曲がり角度θ１及びθ２は、４５°である。

本実施形態の誘起流路３６は、Ｘ方向に直交する断面において、Ｙ方向に沿った内幅寸法Ｌｙよりも、Ｚ方向に沿った高さ寸法Ｌｚが小さい矩形状をなす。誘起流路３６は、Ｘ方向から見て（図７の視点から見て）、その流路中心線ＣＬ１を含みＹ方向に平行な平面に対して対称な断面形状を持つ。誘起流路３６は、Ｚ方向から見て（図５の視点から見て）、誘起流路３６の流路中心線ＣＬ１を対称軸としてＹ方向に対称な断面形状を持つ。本実施形態において、この条件は噴射孔３８ａも満たす。ここでの対称な断面形状には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の少なくとも何れかについて、成形型の抜き勾配に起因してずれた形状や製造誤差の分だけずれた形状も含まれる。

誘起流路３６は、装置本体２８に設けられた中継流路３４を介して給液路２２から液体Ｗが流入する貯留室４０と、上流側の貯留室４０から液体Ｗが流入する一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂと、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂのそれぞれから流入する液体Ｗが合流する合流室４４とを備える。

中継流路３４の下流側端部と貯留室４０の上流側端部とによって断面積変化部４１ａが形成される。断面積変化部４１ａでは、中心軸線ＣＬ２に直交する方向における貯留室４０の断面積（図５の視点から見た貯留室４０の面積）は、上記直交する方向における中継流路３４の下流端の断面積（図５の視点から見た第１流路部３５ａの下流端の面積）よりも大きい。そのため、断面積変化部４１ａでは、中心軸線ＣＬ２に直交する方向における断面積は、中継流路３４の下流端から貯留室４０の上流側端部に向けて大きくなるように変化する。

貯留室４０は、左右方向Ｂの両側に、左側曲がり部４１ｂ及び右側曲がり部４１ｃを有する。左側曲がり部４１ｂ及び右側曲がり部４１ｃは、屈曲した構造によって貯留室４０から中間流路４２Ａ、４２Ｂに向けて流路の進行方向をそれぞれ変える。

誘起流路３６内には、貯留室４０内にて下流側に向かう液体の流れを遮る第１壁部４６が設けられる。一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂは、第１壁部４６に対してＹ方向の両側に設けられる。一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂは、Ｙ方向の片側に設けられる左側中間流路４２Ａ（第１中間流路）と、その反対側に設けられる右側中間流路４２Ｂ（第２中間流路）とを含む。誘起流路３６には、合流室４４内にて下流側に向かう液体Ｗの流れを遮る第２壁部４８が設けられる。第２壁部４８は、誘起流路３６の内部空間と装置本体２８の外部空間を隔てており、噴射孔３８ａは第２壁部４８をＸ方向に貫通する。

噴射孔３８ａは、噴射流路３２ａの下流側端部に形成される。噴射孔３８ａは、装置本体２８の外面部に開口する。本実施形態の噴射孔３８ａは装置本体２８の前面部に開口し、装置本体２８は前方に運動噴流Ｊを噴射する。噴射孔３８ａは、前側に向かうに連れて、Ｘ方向と直交する方向（本実施形態ではＹ方向）に連続的に広がるように形成される。

本実施形態の噴射流路３２ａの動作を説明する。図８、図９を参照する。本図では、主な液体の流れ方向に矢印を付して示す。

貯留室４０内に流入した液体は、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂを介して合流室４４内に流入する。左側中間流路４２Ａは、合流室４４に左側内部噴流Ｆ１を噴射する。右側中間流路４２Ｂは、合流室４４に右側内部噴流Ｆ２を噴射する。これら噴流Ｆ１、Ｆ２は、液体のランダム性に起因する揺らぎの影響を受けて、いずれか一方が他方よりも勢いの強い支配的な流れ（以下、支配流という）となる。図８は、左側内部噴流Ｆ１が支配流となる第１流れ状態を示す。図９は、右側内部噴流Ｆ２が支配流となる第２流れ状態を示す。

図８に示すように、第１流れ状態にあるとき、右側内部噴流Ｆ２は、左側内部噴流Ｆ１との衝突によって流れを阻害される。これに対して、左側内部噴流Ｆ１は、第２壁部４８に衝突するまで勢いを持って流れる。この左側内部噴流Ｆ１は、合流室４４内で折り返して右側内部噴流Ｆ２と合流し、右側内部噴流Ｆ２の勢いを増幅する。この結果、右側内部噴流Ｆ２が支配流となる第２流れ状態に切り替わる。

図９に示すように、第２流れ状態にあるとき、左側内部噴流Ｆ１は、右側内部噴流Ｆ２との衝突によって流れを阻害される。これに対して、右側内部噴流Ｆ２は、第２壁部４８に衝突するまで勢いを持って流れる。この右側内部噴流Ｆ２は、合流室４４内で折り返して左側内部噴流Ｆ１と合流し、左側内部噴流Ｆ１の勢いを増幅する。この結果、左側内部噴流Ｆ１が支配流となる第１流れ状態に切り替わる。

以上の結果、第１流れ状態と第２流れ状態とが周期的に切り替わる。第１流れ状態にあるとき、左側内部噴流Ｆ１は、噴射孔３８ａを通り抜ける液流Ｆ３を形成する。この液流Ｆ３は、Ｙ方向の一方側（図中右側）かつ前側に向かう速度ベクトルを持つ。第２流れ状態にあるとき、右側内部噴流Ｆ２は、噴射孔３８ａを通り抜ける液流Ｆ４を形成する。この液流Ｆ４は、Ｙ方向の他方側（図中左側）かつ前側に向かう速度ベクトルを持つ。これらの流れ状態が周期的に切り替わることで、噴射孔３８ａを通り抜ける液流Ｆ３、Ｆ４についてのＹ方向での速度ベクトルの大きさが周期的に増減する。この結果、噴流Ｊの噴射方向Ｄａが平面内で振動することによって、前述の波状噴流Ｊが噴射される。

このように波状噴流Ｊ（運動噴流Ｊ）を噴射するうえで、誘起流路３６は、運動噴流Ｊを誘起する誘起流を内部で生成する。この「誘起流」は、本実施形態では内部噴流Ｆ１、Ｆ２である。噴射孔３８ａは、このように誘起流路３６が誘起した運動噴流Ｊを外部に噴射する。

図３、図４を参照する。このような吐出装置１０は、波状噴流Ｊのなす波の規則性を乱す規則性乱し部５０を備える。本実施形態の「波の規則性」とは、波状噴流Ｊのなす波の振動に関する周期及び振幅（以下、単に「周期及び振幅」という）の規則性をいう。ここでの「周期及び振幅」は、波状噴流Ｊのなす波における半周期分の波形を単位波形（図１１を用いて後述する）というとき、波状噴流Ｊのなす波において連続する複数の単位波形に関する周期及び振幅である。例えば、図１１でいえば、極大値となる時刻ｔ_１から極小値となる時刻ｔ_２となるまでの波形を一つの単位波形Ｗ_１とする。極小値となる時刻ｔ_２から極大値となる時刻ｔ_３となるまでの波形を一つの単位波形Ｗ_２とする。本実施形態の規則性乱し部５０は、この周期及び振幅を不規則にする。本実施形態の規則性乱し部５０は、装置本体２８に設けられ、第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄと、断面積変化部４１ａと、左側曲がり部４１ｂ及び右側曲がり部４１ｃと、によって構成される。

図１０を参照する。噴射方向Ｄａは、左右方向の一方に向かって変化し、その後に反対方向に切り替わるように繰り返し変化する。周期及び振幅の規則性が乱れた状態（図１０中の波状噴流Ｊ２）では、反対方向に切り替わるタイミングやそのタイミングでの噴射方向Ｄａにばらつきが生じやすい。噴射方向Ｄａが反対方向に切り替わるタイミングが早い場合、左右方向の一方に向かって変化を開始してから反対方向に切り替わるまでに要する時間が小さくなるとともに、軌跡中心Ｃｔに対する噴射方向Ｄａの角度が小さくなる。その結果、周期及び振幅が小さくなる。同様に、噴射方向Ｄａが反対方向に切り替わるタイミングが遅い場合、上記の切り替わるまでに要する時間が大きくなるとともに、軌跡中心Ｃｔに対する噴射方向Ｄａの角度が大きくなる。その結果、周期及び振幅が大きくなる。このように、波状噴流Ｊのなす波に関する周期及び振幅は、正の相関関係を有する。そのため、周期及び振幅の規則性が乱れる場合、波状噴流Ｊ２の周期及び振幅はばらつきやすくなる。仮に周期及び振幅の規則性が乱れていない状態（図１０中の波状噴流Ｊ１）では、反対方向に切り替わるタイミングやそのタイミングでの噴射方向Ｄａにばらつきが生じにくい。そのため、波状噴流Ｊ１の周期及び振幅はばらつきにくい。

規則性乱し部５０は、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂよりも上流側を流通する液体Ｗに渦流を発生させる渦流生成部５２を含む。渦流生成部５２では、流入した液体Ｗの流れの整流性が損なわれる。その結果、渦流が生じる。渦流生成部５２は、中間流路４２Ａ、４２Ｂの上流に設けられた段差、絞り、曲がりなどの構造によって形成される。段差とは、配管の継ぎ手部分など、段差状に流路幅が変わる部分をいう。絞りとは、液体Ｗの流路を絞る部分をいう。曲がりは、流路の進行方向を変えるように屈曲した部分をいう。本実施形態の渦流生成部５２は、第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄと、断面積変化部４１ａと、左側曲がり部４１ａ及び右側曲がり部４１ｂと、によって主に構成される。

第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄ並びに左側曲がり部４１ａ及び右側曲がり部４１ｂでは、曲がり部内での曲げの内側と外側で液体Ｗの流速差が発生することにより、液体Ｗの流れが乱れて渦流が生じる。断面積変化部４１ａでは、中継流路３４から貯留室４０に流入した液体Ｗが下方から貯留室４０の上面に向かってＺ方向に流れて貯留室４０の上面と衝突して、左右の中間流路４２Ａ、４２Ｂに向けて流れる。この衝突により、貯留室４０の上面近傍と下面近傍ではＹ方向の流速に大きな違いが生じることで、渦流が生じる。

規則性乱し部５０は、波状噴流Ｊのなす波において連続する複数の単位波形に関する周期及び振幅の少なくとも何れかの測定値の標準偏差をその測定値の平均値で割った値を変動係数というとき、周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が０．０６以上２．００以下に収まるように規則性を乱す。本実施形態の周期及び振幅の変動係数は、周期及び振幅の変動のしやすさをそれぞれ示す無次元量である。ここでの周期は、波状噴流ＪがＹ方向の一端から他端まで移動するのに要する時間である。ここでの振幅は、一端から他端までのＹ方向の距離である。周期及び振幅の変動係数が大きいほど、周期及び振幅がそれぞれ変動しやすくなって噴流Ｊが不規則になる。周期及び振幅の変動係数が小さいほど、周期及び振幅がそれぞれ変動しにくくなって噴流Ｊが規則的になる。波状噴流Ｊのなす波についての上記平均値及び標準偏差は、ポンプ２４からの供給流量や後述する基準位置によって変化する。上記標準偏差を上記平均値で除算した上記変動係数を用いることで、平均値及び標準偏差の大きさによらずにその基となる測定値のばらつきを把握することができる。本実施形態の標準偏差は、標本標準偏差である。

周期及び振幅と、周期及び振幅の各々の標準偏差、平均値及び変動係数の例示的な測定方法について説明する。ポンプ２４からの供給流量を毎分５．５リットルとし、フレームレート（１秒間に処理可能なフレーム数）が１００００ｆｐｓ（frames per second）の撮影装置を用いる。所定の基準位置からの波状噴流ＪのＹ方向の変位を計測する。ここでの所定の基準位置は、例えば、噴射孔３８ａの下流端から前側に５ｃｍ離れた位置であって、軌跡中心Ｃｔから左右方向Ｂの右側に１０ｃｍ離れた位置（例えば、図１０中、基準位置Ｐ）である。

図１１を参照する。周期を測定する場合について説明する。ｎを単位波形のサンプル数とし、単位波形Ｗ_ｎ（ｍは１～ｎのうちの自然数）に関する周期の測定値をＴ_ｎとする。波状噴流Ｊの噴射開始から１分後に始まる所定の測定期間（１０秒間）内に得られた連続する複数の単位波形Ｗ_１～Ｗ_ｎに関して、その左右方向Ｂの変位が極大値及び極小値をそれぞれ取るときの時刻ｔ_１～ｔ_ｎ+１を特定する。サンプルには所定の測定期間の全データを用いるが、もしサンプル数ｎが２０個に満たない場合は、所定の測定期間は適宜延長してサンプル数を確保する。特定した複数の時刻ｔ_１～ｔ_ｎ+１の各々について、その前の時刻との差分を取ることにより、個々の単位波形Ｗ_１～Ｗ_ｎに関する周期（時間間隔）の測定値Ｔ_１～Ｔ_ｎが得られる。周期の測定値Ｔ_ｍは、以下の式（１）で表される。
Ｔ_ｍ＝ｔ_ｍ+１－ｔ_ｍ 式（１）

得られた周期の測定値Ｔ_１～Ｔ_ｎから周期の標準偏差Ｔｓ及び平均値Ｔａが得られる。周期の標準偏差Ｔｓ及び平均値Ｔａは、以下の式（２）及び式（３）でそれぞれ表される。

得られた周期の標準偏差Ｔｓを周期の平均値Ｔａで割ることにより、周期の変動係数Ｔｃ＝Ｔｓ／Ｔａが得られる。周期の標準偏差Ｔｓ及び平均値Ｔａを算出する際には、同じ時系列データにおける同じ測定値を用い、サンプル数を同じにすることに留意する。

振幅を測定する場合について説明する。単位波形Ｗ_ｍに関する振幅の測定値をＡ_ｍとする。上記特定した複数の時刻ｔ_１～ｔ_ｎ+１における変位ｘ_１～ｘ_ｎ+１の各々について、その前の時刻での変位との差分の絶対値を取ることにより、個々の単位波形Ｗ_１～Ｗ_ｎに関する振幅の測定値Ａ_１～Ａ_ｎが得られる。振幅の測定値Ａ_ｍは、以下の式（４）で表される。
Ａ_ｍ＝｜ｘ_ｍ+１－ｘ_ｍ｜ 式（４）

得られた振幅の測定値Ａ_１～Ａ_ｎから振幅の標準偏差及び平均値が得られる。振幅の標準偏差Ａｓ及び平均値Ａａは、以下の式（５）及び式（６）でそれぞれ表される。

得られた振幅の標準偏差Ａｓを振幅の平均値Ａａで割ることにより、振幅の変動係数Ａｃ＝Ａｓ／Ａａが得られる。振幅の標準偏差Ａｓ及び平均値Ａａを算出する際には、同じ時系列データにおける同じ測定値を用い、サンプル数を同じにすることに留意する。

例えば、上記変動係数は、上記曲がり、上記絞り、上記段差の数の増減によって増減させることができる。しかし、これに限定されず、上記変動係数は、他の様々な方法によって調整可能である。例えば、上記曲がりにおける曲がり角度、上記絞りの絞り度合いなどの規則性乱し部５０における流路の構造を実験的に検討し、構造に応じた変動係数の変化の傾向を求めることにより、この傾向に基づいて上記変動係数が調整されてもよい。

図１２を参照する。本実施形態の吐出装置１０について、上述の測定方法に従って所定の基準位置からの波状噴流ＪのＹ方向の変位を計測した。図１２は、簡略化のため、その測定したデータのうちの一部を示す（以下の図１５、図１９も同様とする）。図１２に示すように、本実施形態の吐出装置１０では、波状噴流Ｊが振動を繰り返す毎にその周期及び振幅が大きく変動している。そのため、本実施形態の吐出装置１０から周期及び振幅の不規則な波状噴流Ｊが噴射されたことが理解される。一例として、本実施形態におけるある試作体の周期と振幅の変動係数はそれぞれ1.067、0.439であった。

本実施形態の吐出装置１０の効果を説明する。波状噴流Ｊを噴射する流体素子は、一般的に、左右方向Ｂに規則的に往復するように噴流を噴射する。しかし、自然界の海、山を吹く風や川のせせらぎの音は不規則なものである。そのため、このような規則的な噴射を行う流体素子を利用する吐出装置では、噴流を体に浴びたときの着水音や当たり心地が不自然に一定になり、ユーザが違和感を持つ場合がある。

本実施形態の吐出装置１０は、単位波形に関する周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が所定の範囲に収まるように、波状噴流Ｊのなす波の規則性を乱す規則性乱し部５０を備える。本実施形態によると、変動係数が所定の範囲に収まるように波状噴流Ｊのなす波の規則性を乱すことで、着水音を自然界の音により近くすることができる。その結果、ユーザが違和感を持つことが抑制され、ユーザをよりリラックスさせることが可能となる。

本実施形態の上記所定の範囲の下限値は、０．０６である。仮に周期及び振幅の両方の変動係数が０．０６未満である場合（例えば、規則性乱し部５０を有さない従来の吐出装置の場合）、波状噴流Ｊの噴射が規則的になりやすくなる。その結果、例えば噴流Ｊの振動がアクチュエータの駆動によって機械的に制御されているような違和感をユーザが持ちやすくなる。本実施形態によると、上記所定の範囲の下限値が０．０６であることにより、運動噴流Ｊが不規則に噴射されやすくなり、着水音が自然界の音により近くなる。その結果、ユーザが違和感を持つことが抑制され、ユーザをよりリラックスさせることが可能となる。この効果は、本願発明者の実験的な検討によって得られたものである。

本実施形態の上記所定の範囲の上限値は、２．００である。仮に周期及び振幅の両方の変動係数が２．００より大きい場合、噴流Ｊの乱れが大きくなり過ぎてしまい、噴流Ｊが波状に形成されていないように見えやすくなり、ひいては吐出装置１０が故障しているように見えてしまう場合がある。本実施形態によると、上記所定の範囲の上限値が２．００であることにより、波状噴流Ｊが形成されるように見えやすくなるため、吐出装置１０が故障しているような違和感をユーザが持つことが抑制される。この効果は、本願発明者の実験的な検討によって得られたものである。

本実施形態の規則性乱し部５０は、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂよりも上流側を流通する液体Ｗに渦流を生じさせる渦流生成部５２を含む。本実施形態によると、渦流生成部５２で整流性が損なわれた液体Ｗの流れが渦流生成部５２の下流に位置する中間流路４２Ａ、４２Ｂを通って流れていくことで、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂの各々を流通する液体Ｗの流れが大きく乱れる。その結果、合流室４４内での左側内部噴流Ｆ１及び右側内部噴流Ｆ２の直進性が下がり、合流室４４内で不規則な流れが発生する。これにより、波状噴流Ｊの噴射方向Ｄａが不安定になる。その結果、波状噴流Ｊのなす波の規則性を乱すことが可能となる。

（第２実施形態）本開示の第２実施形態を説明する。第２実施形態の図面および説明では、第１実施形態と同等（同一を含む）の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。後述の第３実施形態でも同様に適宜省略する。

図１３、図１４を参照する。第２実施形態の中継流路３４は、第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄを有さず、直線状に延びる。第２実施形態の渦流生成部５２は、断面積変化部４１ａ、左側曲がり部４１ａ及び右側曲がり部４１ｂによって主に構成される。

図１５を参照する。第２実施形態の吐出装置１０では、波状噴流Ｊが振動を繰り返す毎に噴流Ｊの周期及び振幅が変動している。第２実施形態の吐出装置１０から周期及び振幅の不規則な波状噴流Ｊが噴射されることが理解される。第２実施形態における上記変動は、第１実施形態における上記変動（図１２参照）と比較して小さいことが理解される。一例として、第２実施形態におけるある試作体の周期と振幅の変動係数はそれぞれ0.174、0.154であった。

第２実施形態によると、中継流路３４が第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄを有さない分、液体Ｗの流れは整流性を保ちながら中継流路３４を通過する。整流性が比較的損なわれていない液体Ｗの流れが貯留室４０を介して一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂの各々に流入するため、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂの各々を流通する液体Ｗの流れの乱れが抑えられる。そのため、合流室４４内で左側内部噴流Ｆ１及び右側内部噴流Ｆ２が大きく乱れにくくなり、噴流Ｊの規則性の乱れが抑制されることから、周期及び振幅の変動係数の増大が抑制される。その結果、周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数を０．０６以上０．４以下にすることが可能となる。

上述の第１実施形態の一例では変動係数が０．４より大きい値であったが、本願発明者は、実験的な検討により、周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が０．０６以上０．４以下である場合に、着水音と当たり心地についてユーザが違和感を持ちにくいのはそのままに、吐出装置１０が故障しているような違和感をユーザがより持ちにくくなることを見出した。したがって、第２実施形態における効果が得られる変動係数の下限値と上限値はそれぞれ０．０６と０．４である。

（第３実施形態）本開示の第３実施形態を説明する。

図１６～図１８を参照する。第３実施形態の中継流路３４は、第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄを有さず、寸法変化部３５ｅを備える。寸法変化部３５ｅは、噴射流路３２ａに接続される。寸法変化部３５ｅにおける波状噴流Ｊの振動方向の寸法は、下流側に向かって大きくなる。第３実施形態の寸法変化部３５ｅは、第１流路部３５ａ及び第２流路部３５ｂにより形成される。第３実施形態の第１流路部３５ａにおける波状噴流Ｊの振動方向の寸法は、第２流路部３５ｂにおける波状噴流Ｊの振動方向の寸法よりも大きい。寸法変化部３５ｅの波状噴流Ｊの振動方向の寸法は、寸法変化部３５ｅの流路中心線ＣＬ１の方向の寸法よりも大きい。第３実施形態の渦流生成部５２は、寸法変化部３５ｅ、断面積変化部４１ａ、左側曲がり部４１ａ及び右側曲がり部４１ｂによって主に構成される。

図１９を参照する。第３実施形態の吐出装置１０では、波状噴流Ｊが振動を繰り返す毎に波状噴流Ｊの周期及び振幅が変動している。そのため、第３実施形態の吐出装置１０から周期及び振幅の不規則な波状噴流Ｊが噴射されることが理解される。第１及び第２実施形態における上記変動（図１２、図１５参照）と比較して、第３実施形態における上記変動は小さいことが理解される。一例として、第３実施形態におけるある試作体の周期と振幅の変動係数はそれぞれ0.122、0.071であった。

第３実施形態によると、寸法変化部３５ｅの振動方向の寸法は、下流側に向かって大きくなる。そのため、液体Ｗが寸法変化部３５ｅを通る際に、液体Ｗの流れにおいて振動方向に向かう速度ベクトル成分が徐々に大きくなる。液体Ｗは振動方向に向かう速度ベクトル成分を持ちつつ断面積変化部４１ａを通って貯留室４０の上面に衝突する。そのため、貯留室４０の上面近傍と下面近傍で振動方向の流速に差が生じにくくなることから、中継流路３４の下流端近傍で液体Ｗの流れが乱れにくくなる。整流性が比較的損なわれていない液体Ｗの流れが一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂの各々に流入するため、一対の中間流路４２Ａ、４２Ｂの各々を流通する液体Ｗの流れの乱れが抑えられる。そのため、合流室４４内で左側内部噴流Ｆ１及び右側内部噴流Ｆ２が大きく乱れにくくなり、噴流Ｊの規則性の乱れが抑制されることから、周期及び振幅の変動係数の増大が抑制される。その結果、周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数を０．０６以上０．１３以下にすることが可能となる。

上述の第２実施形態の一例では変動係数が０．１３より大きい値であったが、本願発明者は、実験的な検討により、周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が０．０６以上０．１３以下である場合に、着水音と当たり心地についてユーザが違和感を持ちにくいのはそのままに、吐出装置１０が故障しているような違和感をユーザが非常に持ちにくくなることを見出した。したがって、第３実施形態における効果が得られる変動係数の下限値と上限値はそれぞれ０．０６と０．１３である。

（評価）一例として変動係数を上述した第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態の各々の試作体を用いて、入浴感のアンケート評価を行った。

アンケート評価の結果、着水音と当たり心地については、第３実施形態、第２実施形態、第１実施形態の試作体の順で、すなわち変動係数が大きくなるにつれて、ユーザに対して着水音と当たり心地の違和感を与えにくくなるという結果が得られた。故障しているような印象については、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態の試作体の順で、すなわち変動係数が小さくなるにつれて、ユーザに対して故障しているような印象を与えにくくなるという結果が得られた。

（変形例）各構成要素の他の変形例を説明する。

衛生設備１２の具体例は、特に限定されない。衛生設備１２は、たとえば、トイレ設備、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ない。衛生設備１２の槽体は、例えば、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。

貯留槽２０は、浴槽１６に限定されない。貯留槽２０は、例えば、浴槽１６とは別に設けられてもよい。給液路２２には、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から水を供給してもよい。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、特に限定されない。吐出装置１０は、例えば、シャワー装置、水栓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。

装置本体２８が取り付けられるベース３０は、実施形態とは異なり、浴槽１６以外を対象としてもよい。

噴射対象の液体Ｗの具体例は、浴槽水に限定されない。液体Ｗは、例えば、液体洗剤等でもよい。

運動噴流Ｊの具体例は、波状噴流に限定されない。運動噴流Ｊは、例えば、噴流の噴射方向を旋回中心周りに旋回させることによって放射状に噴射される螺旋状噴流でもよい。吐出流路３２ｂは膜状流を吐出した。しかし、これに限定されず、吐出流路３２ｂはミスト流やシャワー流を吐出してもよい。

誘起流路３６による波状噴流Ｊの誘起メカニズムは、特に限定されない。誘起流路３６は、例えば、誘起流としてカルマン渦を生成して波状噴流を誘起してもよいし、コアンダ効果を利用して波状噴流を誘起してもよい。

上記実施形態では、規則性乱し部５０は、中継流路３４及び貯留室４０によって構成される。しかし、これに限定されず、規則性乱し部５０は、中継流路３４、貯留室４０、中間流路４２及び合流室４４のうちの少なくとも１つによって構成されてもよい。渦流生成部５２は、中継流路３４、貯留室４０、中間流路４２及び合流室４４のうちの少なくとも１つに形成されてもよい。

上記実施形態では、規則性乱し部５０は、液体Ｗに渦流を生じさせる渦流生成部５２を含む。しかし、これに限定されず、規則性乱し部５０は、液体Ｗに渦流を生じさせる以外の方法によって波状噴流Ｊのなす波の規則性を乱してもよい。

上記実施形態では、変動係数を所定の範囲に収めることで波の規則性を乱した。しかし、これに限定されず、変動係数とは異なる他の要素に基づいて波の規則性を乱してもよい。

波状噴流ＪのＹ方向の変位を計測する際のポンプ２４からの供給流量、計測時間、噴流の変位の計測位置は、上述した例に限定されない。これらは適宜変更可能である。

上記実施形態では、第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄの曲がり角度θ１及びθ２は、それぞれ４５°である。しかし、これに限定されず、第１曲がり部３５ｃ及び第２曲がり部３５ｄの曲がり角度θ１及びθ２は、他の角度であってもよい。

上記実施形態では、誘起流路３６内に２つの中間流路４２Ａ、４２Ｂが設けられた。しかし、これに限定されず、例えば、貯留室４０から第１壁部４６を貫通して合流室４４につながる追加の中間流路４２を設けることにより、誘起流路３６内に２つ以上の中間流路４２が設けられてもよい。

実施形態及び変形例を説明した。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。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。

１０…吐出装置、１２…衛生設備、２８…装置本体、３２ａ…噴射流路、３４…中継流路、３５ａ…第１流路部、３５ｂ…第２流路部、３５ｃ…第１曲がり部、３５ｄ…第２曲がり部、３５ｅ…寸法変化部、３６…誘起流路、３８ａ…噴射孔、４１ａ…断面積変化部、４１ｂ…左側曲がり部、４１ｃ…右側曲がり部、５０…規則性乱し部、５２…渦流生成部。

Claims (4)

1. 波状噴流を噴射可能な噴射流路が形成される装置本体と、
   前記装置本体に設けられ、前記波状噴流のなす波における半周期分の波形を単位波形というとき、前記波において連続する複数の前記単位波形に関する周期及び振幅の少なくとも何れかの変動係数が所定の範囲に収まるように、前記波の規則性を乱す規則性乱し部と、
   を備える、吐出装置。
2. 前記所定の範囲の下限値は０．０６である、請求項１に記載の吐出装置。
3. 前記所定の範囲の上限値は２．００である、請求項１から２のいずれか１項に記載の吐出装置。
4. 前記噴射流路は、上流側から液体が流入する複数の中間流路を備え、前記複数の中間流路の各々を流通した前記液体を合流させることによって前記波状噴流を噴射可能であり、
   前記規則性乱し部は、前記複数の中間流路よりも上流側を流通する前記液体に渦流を生じさせる渦流生成部を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の吐出装置。

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