JP4385785B2 - Fluid ejection device - Google Patents
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Description
本発明は流体を噴出する流体噴出装置に関し、更に詳しくは、例えば流体を噴出し人体の洗浄等に適用できる流体噴出装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid ejection device that ejects fluid, and more particularly, to a fluid ejection device that can be applied to, for example, cleaning a human body by ejecting fluid.
従来、この種の流体噴出装置は、図7に示すように、熱交換手段1の出口の出湯口2とノズル吐出手段3との間に、水の物理量変化手段としてのプランジャーポンプ4を備え、それを制御する通電制御手段5から構成されていた。そして、熱交換手段1に熱エネルギーを供給する自己温度制御機能の加熱手段6と、検知手段7で使用者を検知し、使用者の洗浄行為の前にあらかじめ加熱を開始する通電制御手段8とからなっていた。
Conventionally, as shown in FIG. 7, this type of fluid ejection device includes a plunger pump 4 as water physical quantity changing means between a
上記構成による発明は、プランジャーポンプ4の間歇動作によって流速の立上り時間を短くしてより強い流速の加速度を得るようにしたものである。ここで、熱交換手段1と入水口9の間にプレフィルター10があり異物などの侵入を防ぐ構成としている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成は、プランジャーポンプ4の開閉動作で流速の立上り時間を短くするものであるが、立上った後の最高流速はポンプの開時の流速と同等で速い流速を得ることは困難であるという課題があった。 However, the conventional configuration shortens the rise time of the flow rate by the opening / closing operation of the plunger pump 4, but the maximum flow rate after the rise is equal to the flow rate when the pump is opened and a high flow rate is obtained. There was a problem that it was difficult.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ノズルから高圧、大流量または高速の噴流など、流体エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to intermittently eject a jet having a large fluid energy, such as a high-pressure, large-volume or high-speed jet, from a nozzle.
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体噴出装置は、流路内の流体を加圧するポンプと、ポンプ下流の流路面積を変える流路面積可変手段と、流体を噴出するノズルと、前記ポンプと前記流路面積可変手段との間に設けた蓄圧手段と、前記流路面積可変手段の動作と前記ポンプの動作とを連動させるとともに、ノズルの動作を制御するノズル制御手段を備えたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a fluid ejection device of the present invention includes a pump that pressurizes fluid in a flow path, a flow path area variable means that changes a flow path area downstream of the pump, and a nozzle that ejects fluid. A pressure accumulating means provided between the pump and the flow path area varying means; and a nozzle control means for controlling the operation of the nozzle while interlocking the operation of the flow path area varying means with the operation of the pump. It is a thing.
これにより、ポンプで加圧された流体を流路面積可変手段の上流側で一時的に蓄圧した上開放することにより、ノズルから高圧、大流量または高速の噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出できる。さらに、ノズルの動作を制御することによって様々な洗浄パターンを実現することができる。 As a result, the fluid pressurized by the pump is temporarily accumulated on the upstream side of the flow path area variable means and then released to intermittently generate a high energy jet such as a high pressure, large flow rate or high speed jet from the nozzle. Can erupt. Furthermore, various cleaning patterns can be realized by controlling the operation of the nozzle.
本発明の流体噴出装置は、ノズルから高圧、大流量または高速の噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的にその噴出形態を変えて噴出することができるので、例えばこの流体噴出装置を人体の洗浄等に適用して人体洗浄装置とて利用する際には、様々な洗浄パターンで洗浄できるので一層快適な洗浄感を得ることができる。 Fluid ejection device of the present invention, the high pressure from the nozzle, such as a large flow rate or a fast jet, because a large jet of energy can you ejected changed intermittently the jet forms including the fluid ejection device body When applied to cleaning or the like and used as a human body cleaning apparatus, it can be cleaned with various cleaning patterns, so that a more comfortable cleaning feeling can be obtained.
第1の発明は、流路内の流体を加圧するポンプと、ポンプ下流側の流路面積を変える流路面積可変手段と、流体を噴出するノズルと、前記ポンプと前記流路面積可変手段との間に設けた蓄圧手段と、流路面積可変手段の動作とポンプの動作とを連動させるとともに、ノズルの動作を制御するノズル制御手段を備え、ポンプで加圧された流体を流路面積可変手段の上流側で一時的に蓄圧し開放することで、ノズルから高圧または大流量、高速噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出できる。また、洗浄中はノズル制御手段により、流路面積可変手段の開閉動作に合わせてノズルの動作を制御することで、様々な噴流パターンを実現し、好みに合った洗浄を実行することができる。 The first invention includes a pump for pressurizing fluid in the flow path, flow path area variable means for changing the flow area on the downstream side of the pump , a nozzle for ejecting fluid, the pump, and the flow path area variable means, The pressure accumulating means provided between them, the operation of the flow path area varying means and the operation of the pump are interlocked, and the nozzle control means for controlling the operation of the nozzle is provided, and the flow area of the fluid pressurized by the pump is variable. By temporarily accumulating and releasing the pressure upstream of the means, it is possible to intermittently eject a high energy jet such as a high pressure, a large flow rate, or a high speed jet from the nozzle. Further, during the cleaning, the nozzle control means controls the operation of the nozzle in accordance with the opening / closing operation of the flow path area varying means, thereby realizing various jet patterns and performing the cleaning suitable for the preference.
第2の発明は、特に、第1の発明の流路面積可変手段は、流路を断続的に開閉することにより、ポンプによって加圧された洗浄水は、流路面積可変手段を閉止することで高い圧力で蓄圧することができ、流路面積可変手段を開にすると高圧、大流量、高速などエネルギーの大きな噴流が断続的に噴出し、脈動感を持った噴流を得ることができる。 In the second invention, in particular, the flow path area varying means of the first invention opens and closes the flow path intermittently, so that the wash water pressurized by the pump closes the flow path area varying means. The pressure can be accumulated at a high pressure, and when the flow path area variable means is opened, a jet with high energy such as high pressure, large flow rate, and high speed is intermittently ejected, and a jet with a pulsating feeling can be obtained.
第3の発明は、特に、第1の発明または第2の発明の蓄圧手段は、伸縮性または弾力性のある接続配管とすることにより、瞬時に蓄圧できるとともに接続配管を兼用することで省スペースで小型化が可能となるとともに、流路面積可変手段の開閉による圧力変動を吸収することができ上流側の配管に圧力変動が伝わることを防止することができる。 In the third invention, in particular, the pressure accumulating means of the first invention or the second invention can store pressure instantaneously by using an elastic or elastic connection pipe, and can also save space by using the connection pipe. Thus, it is possible to reduce the size, and it is possible to absorb the pressure fluctuation due to the opening and closing of the flow path area changing means and to prevent the pressure fluctuation from being transmitted to the upstream pipe.
第4の発明は、特に、第1の発明から第3の発明において、ノズル制御手段は、流路面積可変手段の下流側流路から分岐した噴射口を有する分岐流路から噴射される流体により、被洗浄体を洗浄するように形成され、分岐流路に高圧の強い水流を流すことによって、強い水流で被洗浄体を洗浄することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in particular, in the first to third aspects of the invention, the nozzle control means is based on a fluid ejected from a branch flow path having an ejection port branched from the downstream flow path of the flow path area varying means. The object to be cleaned is formed to be cleaned, and the object to be cleaned can be cleaned with a strong water flow by flowing a strong high-pressure water flow through the branch channel.
第5の発明は、特に、第4の発明において、ノズル制御手段は、流路面積可変手段の下流側流路から分岐した噴射口を有する分岐流路から噴出される流体により、被洗浄体としてのノズルまたは便器等を洗浄するものであって、分岐流路に高圧の強い水流を流すことによって、強い水流でこれら被洗浄体を洗浄できるのでいつまでも清潔にして利用することができる。 According to a fifth aspect of the invention, in particular, in the fourth aspect of the invention, the nozzle control unit is configured as a body to be cleaned by a fluid ejected from a branch channel having an ejection port branched from the downstream channel of the channel area variable unit. The object to be cleaned can be washed with a strong water flow by flowing a high-pressure strong water flow through the branch flow path, so that it can be used cleanly.
第6の発明は、特に、第1の発明から第5の発明において、流路面積可変手段の動作と連動してノズルを振動させるノズル制御手段を備えたことで、洗浄中にノズルを振動させることによって、洗浄ポイントが変化するので広範囲にわたって洗浄することができる。 In a sixth aspect of the invention, in particular, in the first to fifth aspects of the invention, the nozzle control means for vibrating the nozzle in conjunction with the operation of the flow path area varying means is provided, so that the nozzle is vibrated during cleaning. As a result, the cleaning point changes, so that cleaning can be performed over a wide range.
第7の発明は、特に、第1の発明から第6の発明において、ノズルは、流体圧力によって伸出されるように制御するノズル制御手段を備えたことで、ノズル伸出時に流体を加圧・蓄圧し、一気に放出するのでノズル伸出時間の短縮が可能となる。 According to a seventh aspect of the invention, in particular, in the first to sixth aspects of the invention, the nozzle is provided with nozzle control means for controlling it to be extended by the fluid pressure. Accumulating pressure and releasing it at once can shorten the nozzle extension time.
第8の発明は、特に、第1の発明から第7の発明において、ノズルの流体噴出孔の面積が可変するように形成し、流路面積可変手段の動作と連動するノズル制御手段を備えたことにより、ノズルの噴出孔の面積を変化させることで、噴流の速さ、圧力等が変更可能となり、好みに合わせた細やかな洗浄形態を選択することが可能となる。 According to an eighth aspect of the present invention, in particular, in the first to seventh aspects of the invention, the nozzle has a nozzle control means that is formed so that the area of the fluid ejection hole of the nozzle is variable, and that is interlocked with the operation of the flow path area variable means. Thus, by changing the area of the ejection hole of the nozzle, the speed, pressure, etc. of the jet flow can be changed, and it is possible to select a fine cleaning mode according to the preference.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における流体噴出装置としての衛生洗浄装置の水回路を
示す模式図である。図1において、まず、水源である水道配管11からの分岐流れを切換弁12へ導く流路13に接続される。この流路13上には止水弁14、洗浄水の流量を計測する流量センサ15、温水をつくる熱交換器16、温水の温度を検出する温度センサ17、洗浄水を加圧するための加圧ポンプ18などを備えている。さらにその下流側にはポンプ18で加圧された洗浄水を蓄圧する蓄圧手段としてのホース19、流路の開閉を行うための流路面積可変手段としての開閉弁20、流量を調節するための流量調節弁と流路を切替えるための流路切替弁とが一体的に構成された切換弁12が接続されている。切換弁12には、お尻ノズル21、ビデノズル22が接続されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a water circuit of a sanitary washing device as a fluid ejection device according to
また、お尻ノズル21、ビデノズル22の表面を洗浄可能に構成し噴射口23Aを有する分岐流路23が接続されている。また、この噴射口23Aは図1に示したように分岐流路23の先端部に設けても、その分岐流路23の途中(図示せず)にも設けても良い。そして、上記部品の制御を行うとともに、開閉弁20の動作とポンプ18の動作とを連動するように制御したり、ノズル24の動作を制御するノズル制御手段25を備えている。
In addition, a
次に、図1のお尻ノズル21について説明する。図2は図1のお尻ノズル21の断面図である。なお、図1のビデノズル22の構成および動作は図2のお尻ノズル21と同様である。図2に示すように、お尻ノズル21は、円筒状のピストン部26、円筒状のシリンダ部27、シールパッキン28およびスプリング29により構成される。ピストン部26の先端近傍には、洗浄水を噴出するための噴出孔30が穿設されている。ピストン部26の後端には、フランジ形状のストッパ部31が設けられている。また、ストッパ部31には、シールパッキン28が装着されている。ピストン部26の内部には、後端面から噴出孔30に連通する流路32が形成されている。
Next, the
一方、シリンダ部27は、先端側の径小部分と後端側の径大部分とからなる。これによって、径小部分と径大部分との間に、ストッパ部31がシールパッキン28を介して当接可能なストッパ面33が形成されている。シリンダ部27の後端面には、洗浄水入口34が設けられこの洗浄水入口34は図1に示した切替弁12に接続されている。
On the other hand, the cylinder portion 27 includes a small-diameter portion on the front end side and a large-diameter portion on the rear end side. As a result, a
さらに、スプリング29は、ピストン部26のストッパ部31とシリンダ部27の開口部35の周縁との間に配設されており、ピストン部26をシリンダ部27の後方に付勢する。
Further, the
以上のように構成された人体洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、水は水道配管11から供給され、止水弁14に流れこむ。そして、洗浄動作を開始する時に止水弁14が開き、熱交換器16に水が通水され加熱が開始される。そして、その下流側に接続された加圧ポンプ18によって加圧された温水が、切替弁12によって流量調整されながら所定のノズル、例えばお尻洗浄ノズル21から噴出されるものである。この時に、開閉弁20によって流路面積を変化させながら開閉することで、流路内の水圧を更に高圧にして噴出させるようにしている。
About the human body washing | cleaning apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. First, water is supplied from the
次いで、図2のお尻ノズル21の動作について説明する。まず、シリンダ部27の洗浄水入口34より洗浄水が供給されない場合、ピストン部26が、スプリング29の弾性力により矢印Xの方向と逆方向に後退し、シリンダ部27内に収容されている。その結果、ピストン部26は、シリンダ部27の開口部35より最も突出していない状態となる。
Next, the operation of the
更に、シリンダ部27の洗浄水入口34より洗浄水の供給が開始された場合、洗浄水の圧力によりピストン部26がスプリング29の弾性力に抗して矢印Xの方向に徐々に前進する。ピストン部26がさらに前進すると、ストッパ部31がシールパッキン28を介してシリンダ部27のストッパ面33に水密に接触する。これにより、洗浄水が、ピストン
部26内の流路32を通して噴出孔30のみから噴出される。
Further, when supply of cleaning water from the cleaning
ここで、開閉弁20は、図3に示すように電磁式の遮断弁機構で、プランジャ36と、弁座37の間の隙間を変化させることで流路面積を変化するものである。そして、38は入水口、39は出水口、40は電磁コイル部、41はバネである。このような電磁式の弁を動作させるので、その応答性が速く、開閉を断続的に高速で行うことができる。
Here, the on-off
図4にその動作のタイミングを示す。図に示すように、開閉弁20を閉じるタイミングで加圧ポンプ18が加圧するようにノズル制御手段25が連動動作させることにより、流路内の内圧がポンプの加圧以上に上昇する。そして、加圧ポンプ18と開閉弁20の間には蓄圧手段としての収縮ホース19を接続しているため、開閉弁20が閉じている時には、加圧ポンプ18で加圧された圧力エネルギーは、収縮ホース19に蓄圧される。そして、開閉弁20が開いたときに、蓄圧された圧力エネルギーが放出されるので、ノズルからは強い噴流となって放出される。
FIG. 4 shows the operation timing. As shown in the figure, the internal pressure in the flow path rises above the pressurization of the pump by the nozzle control means 25 operating in an interlocking manner so that the
図4では加圧ポンプ18の加圧タイミングと開閉弁20の開閉タイミングを同じにした状態を示しているが、図5では加圧ポンプ18の加圧回数より、開閉弁20の開閉回数を少なくすることにより、収縮ホース19に蓄圧される圧力エネルギーをより強くすることも可能であることを示している。すなわち、加圧中に流路が閉塞されているので、流路内の圧力は配管内、または収縮ホース19に蓄圧され高圧に上昇するのである。そして、開閉弁20が開いていた時に圧力を放出することで強い噴流圧力を得るものである。また、加圧回数や開閉動作の回数で説明しているが、加圧時間や開閉時間の関係でも同じであり、加圧時間より開閉弁20の開時間が短いように連動動作させることで流路内の圧力を高めることができる。
FIG. 4 shows a state in which the pressurization timing of the
また、図2に示すように、ストッパ部31の外径とシリンダ部27の内径にはクリアランスがある。そのため、ノズル制御手段25によって開閉弁20を開閉した時には、ノズル24から放出される噴流の反発力によって、ノズル先端部が略上下に振動するように制御され噴流の噴出方向が変化するので、広範囲にわたっての洗浄が可能となる。また、ストッパ部31の外径とシリンダ部27の内径とのクリアランスを変更させることによりノズルの略上下振動幅を調節することができる。
Further, as shown in FIG. 2, there is a clearance between the outer diameter of the stopper portion 31 and the inner diameter of the cylinder portion 27. Therefore, when the on-off
なお、ここでは、ノズル24の例として水圧によりノズルを伸出させる場合について述べたが、例えばモータなどの駆動力を用いてノズル伸出させる場合では、ノズル制御手段により、開閉弁の動作と連動させてノズルがその伸出方向およびその逆方向に振動するようにモータを制御することもできるなど、どのようなノズルであっても何ら問題はない。
Here, as an example of the
このように、加圧ポンプ18と開閉弁20の動作を関連付けて連動させることにより、流路内の圧力を蓄圧手段である収縮ホース19に蓄え大幅に高めることができる。そして、その高い圧力を洗浄ノズル24から放出することで非常に強い噴流として吐出することができ、洗浄効果を大幅に向上することができる。さらに、ノズル動作を制御することによっても様々な噴流パターンが実現可能となる。さらに、人体を洗浄する際には、その強い洗浄感および噴流パターンが使用者の満足感を満たすと共に、さらに、断続的に弁を開閉することで噴流を脈動させれば噴流にはボリューム感が感じられるようになるので一層の満足感が得られる。
Thus, by associating and operating the operations of the pressurizing
また、蓄圧手段として、収縮ホース19を使用することによって、接続配管を兼用することで省スペースで小型化が可能となるとともに、流路面積可変手段20の開閉による圧力変動を吸収することができ、上流側の配管に圧力変動が伝わることを防止することができる。なお、蓄圧手段は収縮ホース19で説明したが、収縮性の少ないホースや配管でも
、同様の効果が期待できる。
Further, by using the
また、上述したような加圧された流体を切換弁12によって流路を切換え、分岐流路23から噴出させることにより、ノズル24の表面に付着した汚れを強い水流で洗い流すことが可能となり、ノズル24を清潔に保つことができる。また、分岐流路23の噴射口23Aを便器内に噴射可能な構成にすることによって、強い水流で便器へ噴射させ便器内の洗浄を効果的に行うことも可能である。なお、分岐流路23の噴射口23Aによって洗浄を行う箇所の例として、ノズル24の表面と便器内の例を挙げたが、洗浄箇所はこれらに限ったものではない。
Further, by switching the flow path of the pressurized fluid as described above by the switching
また、図2に示したような水圧によってノズル24を伸出させる構成としたことにより、ノズルを伸出させる場合にノズル制御手段25により、流体を加圧・蓄圧し、一気に放出させることで、加圧・蓄圧されていない流体でノズル24を伸出させる場合に比べて速くノズル24を伸出させることが可能となり、洗浄開始までの待ち時間を短縮することができる。
Further, by adopting a configuration in which the
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2における流体噴出装置としての衛生洗浄装置のノズルを示す断面図である。実施の形態1に示した図2と異なる点は、噴出面積可変機構42がモータ43の回転によって流体噴出面積が可変可能となるように動作する点である。その他の点は図2に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a nozzle of a sanitary washing device as a fluid ejection device in
以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。図において、噴出面積可変機構42はノズル制御手段25からの信号によりモータ43を駆動させる。図6中の+X方向に進むように制御すると、流体噴出面積が狭くなり、逆に−X方向に進むように制御すると流体噴出面積が広くなる。流体噴出面積を狭くすると噴流の速度が速くなり、強い洗浄感を実現できる。また、流体噴出面積を広くすると噴流の速度は遅くなるが噴流の断面径は太くなり、ボリューム感のある洗浄を実現できる。このように、ノズルの流体噴出面積が、流路面積可変手段20の動作と連動して変動するノズル制御手段25を備えることで、強い洗浄、ボリューム感のある洗浄等、使用者の好みに応じた洗浄方法を実現することができる。
About the sanitary washing apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. In the figure, the ejection
以上のように、本発明に係る流体噴出装置は、ノズルから高圧または大流量、高速噴流など、エネルギーの大きな噴流を断続的に噴出でき、様々な噴流パターンを実現できるので、流体を噴出させるシャワー装置、噴水等の用途にも適用できる。 As described above, the fluid ejection device according to the present invention can intermittently eject a high-energy jet such as a high pressure or a large flow rate, a high-speed jet from a nozzle, and can realize various jet patterns. It can also be used for applications such as equipment and fountains.
13 流路
14 開閉弁(流路面積可変手段)
18 ポンプ
19 ホース(蓄圧手段)
23 分岐流路
23A 噴射口
24 ノズル
25 ノズル制御手段
13
18
23 branch flow path
Claims (8)
前記ポンプの下流側に設けられ流路の面積を変える流路面積可変手段と、
前記流路面積可変手段の下流側に設けられ流体を噴出するノズルと、
前記ポンプと前記流路面積可変手段との間に設けた蓄圧手段と、
前記流路面積可変手段と前記ポンプとを連動させ前記ノズルの動作を制御するノズル制御手段とを備えた流体噴出装置。 A pump for pressurizing fluid in the flow path;
A channel area variable means for changing the area of the channel provided on the downstream side of the pump;
A nozzle that is provided on the downstream side of the flow path area varying means and ejects fluid;
A pressure accumulating means provided between the pump and the flow path area varying means;
A fluid ejection apparatus comprising nozzle control means for controlling the operation of the nozzle by interlocking the flow path area varying means and the pump.
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