JP2702568B2 - 泡沫吐水口 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水栓のスパウトやシャワーヘッド等の先端
に取り付けられて給水を泡沫化するための泡沫吐水口に
関する。

〔従来の技術〕

給水音やシンク等への落下音を小さくしたり水撥ねを
なくすために泡沫吐水口を設けた水栓が従来から利用さ
れている。最も一般的に用いられているものとして、た
とえば特公昭63−31621号公報に記載されたものがあ
る。

第８図はこの公報に記載のもの及びその他の一般的な
泡沫吐水口の概略を示す断面図である。図において、水
栓のスパウト50の先端に固定された吐水キャップ51の中
に多数の小孔52aを開けた減圧板52が収納されている。
そして、この減圧板52よりも下流の吐水キャップ51の周
壁に外の空気を給水中に取り入れる空気孔53を開け、更
に出口には流れを整流化するための複数の整流網54が配
置されている。

このような泡沫吐水口では、スパウト50からの給水が
減圧板52の小孔52aを通過するときに流れが増速され
る。このため、減圧板52の下流側の吐水キャップ51の中
が減圧されて空気口53から外部の空気が吸い込まれ、こ
の空気が給水の中に混入することによって流れが泡沫化
される。

ところが、スパウト50からの給水は減圧板52の小孔52
を通過するため、流れの圧力損失がかなり大きい。この
ため、水栓の弁開度を或る一定以上に設定しないと適切
な吐水圧が得られない。またこの泡沫吐水であると、流
量が小さい場合に泡沫にならなかったり泡沫感のない吐
水となり、従来の役割を果たせず使い勝手が悪くなる。

また、減圧板52及び整流網54を２段に備えているの
で、給水中の異物が詰まったりスケールが付着しやす
い。このため、流路面積が小さくなって吐水量不足を生
じたり、特に減圧板52の小孔52aが閉じてしまうと適切
な泡沫化もできなくなる。

このように、従来の泡沫吐水口では、減圧板を利用し
た給水の増速及びこれに基づく内部流路の減圧による外
気の吸引を利用しているので、給水の圧力損失が大きく
て流路の閉塞等の障害があるほか、低流量では適切に使
えない等の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような問題に対し、従来の減圧板を利用する泡沫
化に代えて、良好な泡沫化を可能とした泡沫吐水口を本
出願人は特願平１−199864号によって既に提案した。こ
れは、供給した水を強制的に旋回させた後に泡沫化チャ
ンバの中に円錐の水膜状として吐出し、この中に外部空
気を吸引することによって泡沫化する構成としたもので
ある。そして、減圧板を採用しないことから、スケール
の付着がなく低流量でも良好な泡沫が得られ、用途に応
じた適切な使い勝手が得られるという作用効果を奏し得
たものである。

ところが、給水を一旦強制的に旋回流とした後に水膜
状に吐水して空気を混入するため、管内定常流れの場合
に比べると、水の流れが不連続となりやすい。特に、泡
沫化する部屋の内容積が小さいと不連続流れは脈動流に
変化し、最終的に吐水される流れも脈動も射つようにな
って使い勝手に影響を与えてしまう。

そこで、本発明は、圧力損失や異物の詰まり等を生じ
ることなく流量を確保し且つ常に適切な泡沫化が得られ
るようにし、更に脈動を伴うことなく良好な泡沫吐水が
できるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、流体の入口及び出口と、これら入口と出口
との間を連通させる連通路と、該連通路に配置された旋
回流チャンバと、前記連通路からの流体を前記旋回流チ
ャンバの内壁に対して流入軸が斜め方向流れとして供給
する孔と、前記旋回流チャンバ内での流体の旋回流れの
中心付近であって前記出口側への連通路に臨む放出口
と、該放出口に連通すると共に前記放出口の開口面積よ
り大きな横断面積の空間を有し且つその端部を前記出口
に連通させた泡沫化チャンバと、前記出口側で外気に開
放し前記放出口側に向けてほぼ同軸上に形成した空気流
路とを備えた泡沫吐水口であって、前記泡沫化チャンバ
の内周壁の全周に沿う位置に、半径方向に突き出て前記
放出口からの給水に淀み点を与える環状の脈動防止板を
備えていることを特徴とする。

また、このような構成において、泡沫化チャンバの内
壁を、放出口からの給水を受けて流れに干渉する凹凸面
としたものとすることができる。

〔作用〕

旋回流チャンバに流入した水は、渦巻き状の旋回流と
なり、流れ自体には外側への遠心力が作用する。そし
て、旋回流チャンバのほぼ中央に開けた放出口部分での
流れも渦巻き状となっているため、放出口から流れ出る
水は遠心力によって外側へ吹き飛ばされ、放出口から円
錐の水膜状となって泡沫化チャンバに送り込まれる。こ
れにより、泡沫化チャンバに流れ込む水は既に飛散しや
すい状態となり、外気に開放している空気流路からは、
放出口からの高速流れによる泡沫化チャンバ内の減圧効
果によって、空気が速やかに吸引される。そして、この
吸引された空気は流れ込んでいる水膜状の給水中に速や
かに混入され、泡沫吐水となって排出される。

このように、多数の小孔を開けた減圧板を用いること
なく、給水を旋回させて飛散しやすい状態とした後に空
気を混入させることで泡沫吐水が得られ、圧力損失を低
減した泡沫化が可能となる。

また、泡沫化チャンバにはその内周壁に沿って半径方
向に突き出る脈動防止板を設けているので、放出口から
の水膜状の給水をこの脈動防止板に衝突させることで流
れに淀み点を与えることができ、吐水端までの流れを連
続流れとすることによって脈動を抑えて吐出させること
ができる。

更に、泡沫化チャンバの内壁を微小な凹凸形状とする
と、放出口からの給水の脈動に干渉して安定化させるこ
とができ、脈動防止板による脈流の抑制効果がより一層
向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す吐水口の要部縦断面
図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線矢視断面図である。

図において、スパウト50の先端に泡沫化のための吐水
ヘッド１が取り付けられている。吐水ヘッド１は円形の
横断面を持ち、スパウト50からほぼ水平方向に向かう流
線は吐水ヘッド１の中心から下に直角に曲がり、下端に
設けた散水板２から吐出される内部流路が形成されてい
る。

吐水ヘッド１の内部は隔壁３によって上下に分割さ
れ、この隔壁３の上方を旋回流チャンバ４及び下方を泡
沫化チャンバ５としている。旋回流チャンバ４は、隔壁
３と吐水ヘッド１の上端内壁との間を繋ぐ環状壁６によ
って上流側室７及び下流側室８に区画されている。上流
側室７は環状の流路を持ち、下流側室８は隔壁３に開け
た放出口3aによって泡沫化チャンバ５に連通している。

環状壁６は吐水ヘッド１の流路断面と同軸配置され、
第２図に示すように４箇所に孔6aを開けている。これら
の孔6aは、環状壁６の内部の下流側室８の横断面に対し
て流線がタンジェンシャル方向となるような姿勢として
いる。一方、下流側室８の底部に開放している放出口3a
は下流側室８の中心に位置し、その内径は下流側室８の
内径よりも格段に小さい。

散水板２は泡沫水を整流して吐出させると共に泡沫化
のための空気吸引構造を備えたもので、第３図にその全
体斜視図を示す。

散水板２の一端には吐水ヘッド１の吐出端にネジ接合
等によって一体化されるベース20を備え、このベース20
に合計６個の散水孔21が設けられている。そして、ベー
ス20の中心から上に向けて空気吸入筒22を同軸上に形成
し、その内部に空気流路22aを設けている。

ベース20は第１図に示すように散水孔21の軸線長さを
或る程度大きくし、各散水孔21の内部には十字状の整流
板23が組み込まれ、これによって散水孔21を流れる泡沫
水を整流化する。また、ベース20の上面には、第３図の
ように空気吸入筒22から放射状に伸びる12枚の整流羽根
24を設ける。これらの整流羽根24は、隣接する散水孔21
の中心を及び隣接する散水孔21の間を通ってペース20の
縁部に至り、その高さは散水孔21の軸線長さの半分以下
である。更に、各整流羽根24の上端には環状の脈流防止
板25が取り付けられている。この脈流防止板25は、整流
羽根24の半径方向の端部に位置し、吐水ヘッド１の中に
組み込んだときには第１図のように泡沫化チャンバ５の
内壁に沿った位置で半径方向に突き出る姿勢となる。

空気吸入筒22は、ベース20の上面から径を小さくした
円錐台状に形成され、その外周の円錐面22bを泡沫水の
ガイドとして利用する。また、円錐面22bの上端部から
は等径の筒状に形成され、その上端を旋回流チャンバ４
の放出口3aに臨ませている。そして、空気吸入筒22の上
半分より高い位置及び上端にはそれぞれ逆流防止板26,2
7が設けられる。下の逆流防止板26は円板状であって水
平姿勢に取り付けられ、上の逆流防止板27は空気吸入筒
22との間に４本のステー27aによって一体化された環状
体であり、吐水ヘッド１に組み込んだときにはその上端
面が隔壁３の下面に密着する高さ寸法を持たせる。な
お、環状の逆流防止板26は散水板２に一体に備えるのに
代えて、第１図のように隔壁３側に設けるようにしても
よい。

更に、泡沫化チャンバ５の内周壁には雌ネジ5aが干渉
面として形成されている。この雌ネジ5aは放出口3aから
水膜状となって流れ込む給水が当たったときに、給水に
脈動があるような場合にこれに干渉して脈動を減衰させ
る機能を持つ。なお、干渉面として雌ネジ5aを刻んだの
は、加工が簡単であることが一つの理由であり、これに
代えて泡沫化チャンバ５の内周壁に微小な凹凸を持たせ
るようにしてもよい。

ここで、スパウト50から水を送り込むと、環状壁６の
孔6aの軸線は円形断面の下流側室８に対してタンジェン
シャル方向を向いているので、下流側室８内では水が旋
回流となる。すなわち、第４図に示すように、水は下流
側室８の外周部から内壁に沿って流れ込み、４箇所の孔
6aからの水が合流して渦を形成しながら下流側室８の中
で旋回し始める。このとき、孔6aの全体の流路面積が放
出口3aのそれよりも大きければ、下流側室８内で水が滞
留する現象を生じ、内圧も幾分か上昇する。したがっ
て、下流側室８の内部では水自体の流動エネルギが増加
し、旋回流による遠心力が作用する。このため、放出口
3aから下に流れ落ちる水は遠心力の影響を受けて外に広
がる挙動をし、図中の矢印で示すように円錐状の水膜Ｆ
となって吐出される。

一方、放出口3aは泡沫化チャンバ５のほぼ中央に位置
し、遠心力を伴った水が大きな流速で流れ出すため、円
錐状の水膜Ｆの外の空間の内圧が低下する。このため、
空気流路22aから空気が吸い込まれ、放出孔3aからの水
膜Ｆが泡沫化チャンバ５の雌ネジ5aに衝き当たって砕け
た水に空気が混ざり込んで給水が泡沫化される。そし
て、泡沫化された水は散水孔21に流れ込み、整流板23に
より流れが整えられて吐出される。

以上の流れにおいて、泡沫化チャンバ５の上部側に設
けた逆流防止板26,27は、放出口3aからの円錐状の水膜
Ｆ及び空気吸入筒22の上端からの吸引空気に対して障壁
となることなく、これらの水及び空気を速やかに下側へ
通過させる。そして、水膜Ｆが雌ネジ5aに当たって砕け
て空気を混入した泡沫水は、逆流防止板26,27が障壁と
なるため放出口3a及び空気吸入筒22の上端側へ逆流する
ことが阻止される。このため、空気吸入筒22の上端が泡
沫水や放出口3aからの給水を被ることがなく、空気の吸
引が円滑に行われる。したがって、空気の吸引量が十分
に確保されて泡沫化が促進されると共に、流れ込む空気
に対して直接給水が混じり合う度合も小さくなるので空
気吸引音や給水音も低減される。

ここで、給水は旋回流チャンバ４の中で強制的に旋回
させられて流動エネルギを高くした後に放出口3aから水
膜Ｆ状に流れ込む。このため、流れ自体の脈動や慣性等
によって一般の管内流れに比べると、圧力変動等を生じ
やすい。このような脈動は、内部流路の容量を小さくす
ると一段と激しくなり、脈動流のまま散水孔21から吐出
されると使い勝手に障害を与える結果となる。これに対
して、雌ネジ5a等のように微小な凹凸面を設け、流れを
反射させる方向を異ならせるようにすれば、波動エネル
ギの干渉が可能となり、流れを安定化させることができ
る。また、脈流防止板25は放出口3aからの水膜Ｆが合流
する点となり、流れに淀み点を持たせることによって脈
動を消滅させることができる。すなわち、脈動流は一種
の不連続流れであるため、これを脈流防止板25の付近で
一時的に淀ませ時間差をおいて下流に流し落とせば、散
水口21から放出される給水は連続流れとなり、脈流吐水
を完全に防止することができる。このように脈流防止板
25や流れを干渉させる雄ネジ5aを設けることによって、
強制的に水を旋回流として泡沫化する場合でも発生した
脈動を消すことができる。したがって、内部流路の容量
を小さくしても、脈動現象を抑えることができ、たとえ
ば泡沫吐水だけでなく通常の集中吐水のためのヘッドと
組み合わせても吐水ヘッド１をコンパクトにすることが
できる。

更に、空気吸入筒22の円錐面22bは、泡沫水を緩やか
に案内しながら散水孔21へ導くので、気泡を含む気液二
層流の流れに対してキャビテーションや流路壁からの剥
離等を生じることなく送り出すことができる。このた
め、吐水時の給水音の発生が抑えられ、流量を大きくし
ても使用環境に影響を及ぼすことがない。また、流量が
小さいときには、泡沫水チャンバ５内が満水にならない
まま泡沫化が吐出される。この場合、泡沫化の流速も低
下して流線の乱れが発生しやすいが、円錐面22bに沿っ
て各散水孔21へ泡沫水は速やかに流れ去る。したがっ
て、流量が小さいときでも、泡沫水を積極的にガイドす
ることで泡沫化チャンバ５内での滞留を防ぐことがで
き、各散水孔21へ均等に送り込むことによって、吐水形
態の変動も無くすことができる。

また、放射状に配置された整流羽根24によってより一
層吐水状態を安定化させることができる。すなわち、放
射状に配列した整流羽根24は、旋回流チャンバ４による
給水の旋回力を弱めると共に各散水孔21へ向かう流れど
うしを干渉させないようにする。このため、旋回力の低
下によって動的な吐水を安定化させると同時に、各整流
羽根24によって区画された分のみの泡沫水が外界からの
影響を受けないまま安定した状態で吐水される。

また、吐出される直前では、泡沫水は散水孔21を通過
するときに十字状の整流板23によって整流される。整流
板23は散水孔21の中の流路を４分割するので、泡沫水は
整流板23を通過する間に区画された流れとなって互いに
平行流となるように整流され、外側へ広がったり中央へ
集中することのない吐水が得られる。

以上のように、給水を旋回させて泡沫化チャンバ５の
中へ円錐状の水膜Ｆとして送り込み、これに空気を混入
して泡沫化するので、従来のように減圧板を利用する場
合に比べて、圧力損失が格段に小さくなる。このため、
流量が小さい場合でも給水は十分に泡沫化され、脈流防
止板25によって脈動も消去されるので、流れの乱れを伴
うことなく最適な泡沫吐水が得られる。

第５図は本発明の泡沫吐水口をハンドシャワータイプ
の水栓に組み込み、シャワー吐水にも切換えて使えるよ
うにした例を示す要部の断面図、第６図は底面図であ
る。なお、第１図から第４図に示したものと同じ部材に
ついては共通の符番で指示し、その詳細な説明は省略す
る。

吐水ヘッド１は、ハンドシャワーとして使うためにシ
ャワー本体30に一体化され、その内部に形成した流路30
aに連通している。散水板２にはシャワー吐水のための
多数のシャワー孔2aを開け、これらのシャワー孔2aに流
路30aから水が供給される。そして、散水孔21及びシャ
ワー孔2aへの流路を切換える切換え弁31が吐水ヘッド１
の下流側室８部分に設けられている。切換え弁31は操作
ハンドル32によって昇降する弁体31aを備え、シャワー
本体30には下流側室８に連通する副流路33が形成されて
いる。この副流路33は弁体31aの上から側方に向きを変
え、シャワー本体30に開けた数本の小流路33aを経て吐
水ヘッド１の周りに形成した環状流路33bまで形成さ
れ、散水板２のシャワー孔2aに給水可能となっている。
また、弁体31aはその上面を副流路33の開閉用及び下面
を放出口3aの開閉用として機能する。すなわち、第５図
の状態では上面が副流路33の入口を塞いで放出口3aを開
放しているので、流路30aからの水は吐水ヘッド１の中
に流入し、既に説明した給水の挙動によって散水孔21か
ら泡沫吐水される。また、操作ハンドル32を回動させて
弁体31aを下降させると、放出口3aが閉じられると同時
に副流路33側が開放され、給水は散水板２のシャワー孔
2aからシャワー吐水される。なお、弁体31aが放出口3a
及び副流路33側の両方を開く位置に設定すれば、散水孔
21からの泡沫吐水とシャワー孔2aからのシャワー吐水が
同時に行われる。

更に、第７図はスパウトに泡沫用の吐水ヘッド１と通
常吐水用の集中吐水ヘッドを別々に設けた例を示すもの
である。

スパウト本体40に形成した流路40aの中途に集中吐水
ヘッド41が組み込まれ、これと同軸配置として切換え弁
の弁体42が操作ハンドル43によって昇降可能に設けられ
ている。弁体42の下流には操作ハンドル43のスピンドル
43aを収納したスリーブ44及びその周壁に開けた孔44aに
よって終端までの流路40aが形成され、吐水ヘッド１が
この流路40aに連通して組み込まれている。

この例においても、図示の状態では弁体42が吐水ヘッ
ド１への流路のみを開いているので、吐水ヘッド１の散
水孔21から泡沫吐水が行われる。また、弁体42を上昇さ
せて吐水ヘッド１側への流路を閉じて集中吐水ヘッド41
側への流路を開くと、これから通常の集中吐水が行われ
る。

このように、吐水ヘッド１はシャワーヘッドやスパウ
トにシャワー散水又は集中吐水機能等と一緒に組み込
め、泡沫又は集中吐水に切り換えて用途に応じた最適な
勝手が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では、給水を旋回させることに
より流れに遠心力を発生させ、これを利用して泡沫チャ
ンバの中へ円錐状の水膜流れとして送り込み、このとき
に発生する内圧の低下によって空気を混入させている。
このため、従来のように多数の小孔を開けた減圧板を用
いる場合に比べると、圧力損失が小さくなって流量が確
保され、また異物やスケールの付着による吐水不良も解
消される。

また、泡沫化チャンバの内周壁には放出口からの水膜
状の給水に淀み点を与える環状の脈流防止板を備えてい
るので、給水を強制的に旋回させて泡沫化する場合に発
生する恐れがある脈動流を抑えることができる。このた
め、吐水ヘッドの内部流路の容量を小さくしても脈流の
発生がなく、吐水ヘッドの小型化が可能となる。したが
って、スパウトやシャワーヘッド等に通常吐水やシャワ
ー吐水機能と合わせて組み込むことができ、広い分野で
の応用が可能になる。

更に、泡沫化チャンバの内周壁に微小な凹凸形状を持
たせると、放出口からの給水に干渉してその脈動を弱め
ることができ、脈流防止板による脈動流の抑制が更に効
果的に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す泡沫吐水口の要部縦断
面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線矢視断面図、第３図は
散水板の斜視図、第４図は環状壁の内部での旋回流の発
生を示す説明図であって同図（ａ）は概略縦断面図及び
同図（ｂ）は概略横断面図、第５図はシャワー本体に吐
水ヘッドを組み込んだ例を示す縦断面図、第６図は散水
板部分の底面図、第７図はスパウトに吐水ヘッドを組み
込んだ例を示す縦断面図、第８図は従来例の概略図であ
る。 1:吐水ヘッド、2:散水板 3:隔壁、3a:放出口 4:旋回流チャンバ 5:泡沫化チャンバ、5a:雄ネジ 6:環状壁、6a:孔 7:上流側室、8:下流側室 20:ベース、21:散水孔 22:空気吸入筒、22a:空気流路 22b:円錐面 23:整流板、24:整流羽根 25:脈流防止板、26:逆流防止板 27:逆流防止板、27a:ステー 30:シャワー本体、30a:流路 31:切換え弁、31a:弁体 32:操作ハンドル、33:副流路 40:スパウト本体、40a:流路 41:集中吐水ヘッド、42:弁体 43:操作ハンドル、44:スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−161063（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165853（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−156757（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の入口及び出口と、これら入口と出口
   との間を連通させる連通路と、該連通路に配置された旋
   回流チャンバと、前記連通路からの流体を前記旋回流チ
   ャンバの内壁に対して流入軸が斜め方向流れとして供給
   する孔と、前記旋回流チャンバ内での流体の旋回流れの
   中心付近であって前記出口側への連通路に臨む放出口
   と、該放出口に連通すると共に前記放出口の開口面積よ
   り大きな横断面積の空間を有し且つその端部を前記出口
   に連通させた泡沫化チャンバと、前記出口側で外気に開
   放し前記放出口側に向けてほぼ同軸上に形成した空気流
   路とを備えた泡沫吐水口であって、前記泡沫化チャンバ
   の内周壁の全周に沿う位置に、半径方向に突き出て前記
   放出口からの給水に淀み点を与える環状の脈動防止板を
   備えていることを特徴とする泡沫吐水口。
2. 【請求項２】前記泡沫化チャンバの内壁を、前記放出口
   からの給水を受けて流れに干渉する凹凸面としたことを
   特徴とする請求項１記載の泡沫吐水口。