JP4848679B2 - 局部洗浄ノズル - Google Patents

Description

本発明は、人体局部に向けて洗浄水を噴出して局部洗浄を行う衛生洗浄装置における局部洗浄ノズルに関するものである。

現在、人体局部に向けて洗浄水を噴出して洗浄を行う衛生洗浄装置が普及している。衛生洗浄装置はトイレ室内という比較的に狭い空間で使用することもあり、掃除のしやすさやデザイン性からコンパクトであることが望まれている。

一般的にヒータで加熱した湯で局部を洗浄するが、衛生洗浄装置にはこの洗浄水を貯めておく貯湯タンクが備えられている。衛生洗浄装置をコンパクトにするために、貯湯タンクではなく、瞬間的に水を温める熱交換機を備えた衛生洗浄装置が普及しつつある。

この場合、洗浄水がいかなる入水温度であろうとも快適な水温で局部を洗浄する必要があるため、洗浄水量を正確に制御し、洗浄水を昇温させるという複雑な制御が必要とされる。一般的に温水洗浄便座の洗浄水量は製品一次側の水圧に左右される。瞬間式熱交換機を採用する場合は、流量センサを備え洗浄流量を調整する。特に低水圧の場合でも安定した洗浄水量を供給するためにはポンプを備え、ポンプの回転数により流量を調節する手段が有効である。

また、熱交換機のヒータの昇温能力には限りがあるため、少ない水で良好な洗浄感を与える必要がある。これを解決するため洗浄水に脈動感を与えることで、洗浄感を向上させる手法があり、安定した洗浄水の供給および洗浄感の向上のため、局部洗浄ノズルの一次側に脈動ポンプを備えることが有効である。（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−３４６４８６号公報

洗浄水に脈動感を与えた場合、吐出孔から噴出する洗浄水は、水・空気・水・空気というように交互に流れ出し、断続流となる。断続的に洗浄水が局部に当たることで、人体に強い洗浄であるという感覚が生じるため、オシリ洗浄に効果的である。しかしながら、柔らかい洗浄感を求められるビデ洗浄には逆に強すぎて不向きである。

また、オシリ洗浄時は脈動ポンプを用い流量調節を行い、ビデ洗浄時には脈動ポンプを使用せず流量を制御するといった構成を採用すると、ひとつの製品に複数の流量制御方式を備える必要があり、効率が悪い。そのため、脈動ポンプを使用した状態で、ビデ洗浄に適した柔らかい洗浄を実現しなければならないという課題を有していた。

前記従来の課題を解決するために、本発明の局部洗浄ノズルは、
強弱の脈動を伴う洗浄水が供給されるノズル流入口と、
前記洗浄水に空気を混入する空気混入部と、
ノズル本体内部に形成した前記空気が混入された洗浄水の脈動を減衰する洗浄通水路を有する内部噴流構成部と、
前記内部噴流構成部に連通しノズル先端部で開口した噴出口と、
前記ノズル先端部に設けられ空気と水を細かく混ぜ合う前記内部噴流構成部より断面積の大きい混合室と、
を備え、
前記内部噴流構成部の前記洗浄通水路は、異なる断面積の複数の通路を並列に配設した構
成のものである。

これにより、脈動感を抑えて柔らかい洗浄を実現できる。この場合、特に洗浄通水路を異なる断面積の複数の通路を並列に配設した構成とすることにより、流速と圧力の異なる洗浄水が噴出口の近傍で混ざり合うことにより脈動が減衰することで、脈動感を抑えることができ、柔らかい洗浄が可能となる。

本発明の局部洗浄ノズルは、脈動ポンプを使用した状態において、空気が混入された洗浄水の脈動が洗浄通水路で減衰され、異なる断面積の複数の洗浄通水路により、流速と圧力の異なる洗浄水が噴出口の近傍で混ざり合うことで、より脈動が減衰し噴出口より局部に向けて噴出され、複数の流量制御方式を備えることなく、脈動感を低減させることができ、柔らかい洗浄感を実現できる。

第１の発明は、強弱の脈動を伴う洗浄水が供給されるノズル流入口と、
前記洗浄水に空気を混入する空気混入部と、
ノズル本体内部に形成した前記空気が混入された洗浄水の脈動を減衰する洗浄通水路を有する内部噴流構成部と、
前記内部噴流構成部に連通しノズル先端部で開口した噴出口と、
前記ノズル先端部に設けられ空気と水を細かく混ぜ合う前記内部噴流構成部より断面積の大きい混合室と、
を備え、
前記内部噴流構成部の前記洗浄通水路は、異なる断面積の複数の通路を並列に配設した構成としたことにより、異なる断面積の通路間を通過する際に脈動を減衰させることにより、脈動感を抑えることができ、柔らかい洗浄が可能となる。

この場合、特に洗浄通水路を異なる断面積の複数の通路を並列に配設した構成とすることにより、流速と圧力の異なる洗浄水が噴出口の近傍で混ざり合うことにより脈動が減衰することで、脈動感を抑えることができ、柔らかい洗浄が可能となる。

第２の発明は、強弱の脈動を伴う洗浄水が供給されるノズル流入口と、
前記洗浄水に空気を混入する空気混入部と、
ノズル本体内部に形成した前記空気が混入された洗浄水の脈動を減衰する洗浄通水路を有する内部噴流構成部と、
前記内部噴流構成部に連通しノズル先端部で開口した噴出口と、
前記ノズル先端部に設けられ空気と水を細かく混ぜ合う前記内部噴流構成部より断面積の大きい混合室と、
を備え、
前記内部噴流構成部の前記洗浄通水路は、シリコン製の軟質材料からなる円筒形の軟質洗浄通水路の両側に硬質樹脂で形成した円筒形の硬質洗浄通水路を連接して構成したことにより、洗浄通水路の材質の異なる部分で硬度、固有振動、摩擦係数等が異なることとなり、軟質材料で脈動を吸収することにより洗浄水の脈動を吸収減衰することができるので、柔らかい洗浄を可能とする。

この場合、特に断面積の小さい内部噴流構成部より断面積の大きい混合室に流入した洗浄水と空気は、ノズル先端部に衝突し渦流が発生して、水と空気がより細かく混合し噴出口より局部に向けて噴出される。内部噴流構成部からの洗浄水の噴出速度が速いほどノズル先端部への衝突力が大きくなり、空気と水が細かく混ざりあい、より柔らかい洗浄が実現する。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における局部洗浄ノズルの概略の構成を示した模式図、図２にノズル本体の断面図を示し、図３は本発明の局部洗浄ノズルを搭載した温水洗浄便座の構成図である。

図３に示すように、本発明の局部洗浄ノズルを搭載した温水洗浄便座は、水道配水管（図示せず）に接続された分岐水栓１よりストレーナ２、逆止弁３より定流量弁４に接続され、定流量弁４にて流量が一定流量以上流れないように制御されて、止水電磁弁５に至る。止水電磁弁５から、バキューム弁６に接続され、バキューム弁６は、バキューム弁６以後の水回路で負圧が発生した場合には、この負圧を解除する方向に弁が作動する。バキューム弁６以降の水回路には、流量検知手段７と熱交換器８と熱交換器８の出口に接続された脈動ポンプ９と脈動ポンプ９の出口に接続された流路切換弁１０が接続され、流路切換弁１０にはオシリノズル１１、ビデノズル１２、ノズル洗浄ポート１３とが各々接続されている。

ビデノズル１２には本発明の洗浄通水路を複数の異なる断面積の通路で構成した局部洗浄ノズルが装着され、柔らかい洗浄感がビデ洗浄に適したノズルが構成される。

図１に示すように、本実施の形態の局部洗浄ノズルは、樹脂で形成した略円筒形状のノズルシリンダ１４内に、ノズル本体１５が摺動自在には収容してある。ノズルシリンダ１４の一端部には洗浄水が流入するノズル流入口１６が一体に設けてあり、他端部にはノズル本体１５が出入りするノズルシリンダ口１７が設けてある。

図２に示すように、ノズル本体１５は複数の部材で構成してあり、樹脂製のノズル後端部１８と内部噴流構成部１９がステンレス製のノズル管２０を介して一体に形成してある。

ノズル後端部１８の外形は、ノズルシリンダ１４の内径より僅かに小さい直径のノズルフランジ２１とシリンダー口１７より僅かに小さい直径のノズル基部２２が一体に形成してあり、ノズル後端部１８の内部には、ノズルフランジ２１側から漸次径を小さくした絞り部２３と、絞り部に連接した小径の空気混入部２４と、空気混入部２４から漸次径を拡大した圧力回復部２５が連接した貫通穴が設けてあり、空気混入部２４の側面部とノズル基部２２の外面を貫通する空気吸入口２６を設けることによりエジェクタ２７が構成されている。

内部噴流構成部１９は略円筒形状であり内部は洗浄通水路１９ａになっている、外径はノズル管２０に挿入できる大きさであり、洗浄通水路１９ａの入口部分はノズル後端部１８の圧力回復部２５の拡大した径と略同径をしており、洗浄通水路１９ａの略中央部には径の小さい小径部１９ｂを備えおり、出口部分は入口部分と同径に形成してあり、内部噴流構成部１９全体をノズル管２０内に挿入している。

ノズル管２０は肉厚０．３ｍｍから０．５ｍｍ程度のステンレス製のパイプの先端を塞ぎ、先端近傍部の外周面上方の一部を平らに形成した平面部２８に噴出口２９を開口している。ノズル管２０の根本部分はノズル後端部１８のノズル基部２２に挿入してあり、ノズル管２０とノズル基部２２間にはＯリング３０が設置してあり、ノズル管２０とノズル基部２２間の隙間から洗浄水が漏れない構成となっている。また、ノズル管２０とノズル基部２２の固定は、ノズル管の一部を外面より凹没させたカシメ部２０ａにより固定している。

ノズル管２０の平面部２８を形成した内部には内部噴流構成部１９が挿入されていない部分は空洞となっており、この部分が混合室３１となっており、混合室３１の断面積は内部噴流部１９の内径の断面積より大きくなっている。

ノズル本体１５とノズルシリンダ１４との間には、スプリング３２が挿入され、ノズル本体１５はノズルシリンダ１４の内部に収納されるように弾性支持されている。またノズル後端部１８のノズルフランジ部２１にはパッキン３３が設置してあり、ノズル本体１５がノズルシリンダ１４より突出した状態で、ノズルシリンダ１４とノズルフランジ２１とはシールされ、洗浄水が漏れない構成となっている。

以上のように構成された局部洗浄ノズルについて以下その動作、作用を説明する。

まず、局部洗浄ノズルのノズル流入口１６に脈動ポンプ９により強弱の脈動を伴う洗浄水が供給されると、ノズルシリンダ１４内に洗浄水が流入して、ノズルフランジ２１を押圧しスプリング３２が圧縮されることにより、ノズル本体１５はノズルシリンダ口１７より押し出される。ノズルフランジ２１がノズルシリンダ１４の先端位置まで達すると、パッキン３３がノズルシリンダ口１７の外周部に当接することによりノズルシリンダ口１７は密閉されて、洗浄水はノズル本体１５の内部に流入しノズル本体１５の先端にある噴出口２９に至る。

その間、局部洗浄ノズルに供給された脈動を伴う洗浄水は、まず絞り部２３と空気混入部２４と圧力回復部２５から構成されるエジェクタ２７に供給される。洗浄水は絞り部２３で加速され高速で空気混入部２４を通過する際には圧力が大気圧より減圧されることにより、空気吸入口２６より空気が吸入され、空気と水が混入された状態で圧力回復部２５より内部噴流構成部１９に流入する。

内部噴流構成部１９の洗浄通水路１９ａを通過する際、洗浄水と空気が小径部１９ｂを通過する際に圧力損出が生じるために脈動が低減し、混合室３１へ流入する。

断面積の小さい内部噴流構成部１９より断面積の大きい混合室３１に流入した洗浄水と空気はノズル管２０の先端部に衝突し渦流が発生することにより、水と空気がより細かく混合し噴出口２９より局部に向けて噴出される。内部噴流構成部１９からの洗浄水の噴出速度が速いほどノズル管２０の先端部への衝突力が大きくなり、空気と水が細かく混ざりあい、より柔らかい洗浄が実現する。

以上のように、本実施の形態の局部洗浄ノズルは、内部噴流構成部の洗浄通水路の略中央部には径の小さい小径部を備えることにより、異なる断面積の通路を構成したことにより洗浄水の脈動が低減し、柔らかい洗浄感を得ることができ、ビデ洗浄に最適な局部洗浄ノズルを提供することができるものである。

なお、本実施の形態においては、エジェクタを利用した自然吸気方式による洗浄水への空気の混入を採用したが、洗浄水への空気の混入は必須の構成要件ではなく、空気の混入手段を備えない構成でもよい。

また、本実施の形態においては、内部噴流構成部の洗浄通水路の略中央部に小径部を設けることにより、異なる断面積の通路を構成したが、これに限るものではなく、図４に示すように、内部噴流構成部３４の洗浄通水路３４ａの略中央部に径を拡大した大径部３４ｂを備えることにより、異なる断面積の通路を構成してもよい、この場合大径部３４ｂ内に空気が溜まる空気溜まりが発生することにより、空気溜まりがクッションの役目を果たし脈動を低減することができる。

なお、図２および図４に示すように小径部１９ｂあるいは大径部３４ｂはその前後の異なる径の洗浄通水路１９ａ、３４ａと階段状に径を切り換える構成になっているが、この切り換え部分に傾斜を設けることに、洗浄水の流れ方をゆるやかに変えることにより、脈動の強さを調整することが可能となる。

また、洗浄通水路の異なる断面積の通路を構成する別の形態として、図５に示すように、内部噴流構成部３５の洗浄通水路３５ａを複数の流路で構成している。洗浄水は洗浄通水路３５ａを分割されて通過し、一旦分かれた洗浄水が再び合流することにより、脈動を有する洗浄水が混ざり合うため脈動を打ち消しあい、柔らかい洗浄となる。特に、図５に示すように複数の径が異なる流路で構成するとより、同じ圧力がかかっていても流路断面積が異なるため流速が異なり、流速が異なった洗浄水が合流する事で、脈動周期の異なる洗浄水が混合されることになるため、脈動がより打ち消しあえ、柔らかい洗浄が可能となる。

また、ノズル本体の駆動を水圧を利用した方式について説明したが、モータを使用した駆動方式でもよい。水圧を利用した場合安価であり、モータを利用した場合は安定した駆動性能を得ることができる。

また、ノズル管の材料としてステンレスを採用したが、これ以外に銅、真鍮、アルミやそれらの合金等の耐蝕性を備えた金属材料の使用が考えられる。特に銅を含んだ金属材料の場合抗菌作用を備えており、ノズル管を清潔に保つために好適な材料となり、金属材料を使用する事により高温での除菌が可能である。また、金属材料以外でも各種の樹脂材料の使用が考えられる。また、ノズル管とノズル基部の固定はカシメでおこなったが、接着等の他の方法でもよい。

また、本実施の形態では、ノズル後端部と内部噴流構成部は、加工にしやすさから別部品として構成したが、これに限るものではなく、一体で構成する事も可能であり、また２部品以上に分離する事により同様な効果を得ることが可能である。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態における局部洗浄ノズルの断面図を示すものである。

本実施の形態が第１の実施の形態と異なるところは、内部噴流構成部３６をシリコン製の軟質材料からなる円筒形の軟質洗浄通水路３６ａの両側に硬質樹脂で形成した円筒形の硬質洗浄通水路３６ｂを連接してノズル管２０内に挿入した構成としたことである。

図において実施の形態１と同一符号の部材は同一構造とし、再度の説明は省略する。

上記構成により、脈動を有する洗浄水が内部噴流構成部３６を通過する際に軟質洗浄通水路３６ａと硬質洗浄通水路３６ｂでは硬度が異なるために共振の度合いが異なり脈動を減衰させることができる。また、軟質洗浄通水路３６ａを通過する際に脈動が吸収される。特に、より柔軟性のある材質を採用した場合、高い効果が得られる。

なお、本実施の形態においては軟質洗浄通水路３６ａと硬質洗浄通水路３６ｂは同じ内径としたが、実施の形態１と同様に軟質洗浄通水路３６ａと硬質洗浄通水路３６ｂの内径を異なった内径にすることにより、大径部あるいは小径部を形成することも可能であり、この場合、実施の形態１と同様に脈動を減衰する効果が加味されるため、より顕著な効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては内部噴流構成部の両側に硬質洗浄通水路と中央部に軟質洗浄通水路を配設したが、これに限るものではなく、両側に軟質洗浄通水路をと中央部に硬質洗浄通水路を配設してもよい。また、軟質洗浄通水路と硬質洗浄通水路の数を変更してもよく、洗浄水の流量や水圧等の各種条件に対応して組み合わせを選択することにより最適な効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる局部洗浄ノズルは洗浄水の脈動を減衰して、柔らかい洗浄感を得ることができるものであるので、一般のシャワー装置の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における局部洗浄ノズルの模式図 本発明の実施の形態１におけるノズル本体の断面図 本発明の実施の形態１の局部線状ノズルを使用した温水洗浄便座の構成図 本発明の実施の形態１における別の構成のノズル本体の断面図 本発明の実施の形態１における別の構成のノズル本体の断面図 本発明の実施の形態２におけるノズル本体の断面図

１５ ノズル本体
１６ ノズル流入口
１９、３４、３５、３６ 内部噴流構成部
１９ａ、３４ａ、３５ａ 洗浄通水路
２０ ノズル管
２０ａ カシメ部
２２ ノズル基部
２４ 空気混入部
２９ 噴出口
３０ Ｏリング
３１ 混合室
３６ａ 軟質洗浄通水路（洗浄通水路）
３６ｂ 硬質洗浄通水路（洗浄通水路）

Claims (2)

1. 強弱の脈動を伴う洗浄水が供給されるノズル流入口と、
   前記洗浄水に空気を混入する空気混入部と、
   ノズル本体内部に形成した前記空気が混入された洗浄水の脈動を減衰する洗浄通水路を有する内部噴流構成部と、
   前記内部噴流構成部に連通しノズル先端部で開口した噴出口と、
   前記ノズル先端部に設けられ空気と水を細かく混ぜ合う前記内部噴流構成部より断面積の大きい混合室と、
   を備え、
   前記内部噴流構成部の前記洗浄通水路は、異なる断面積の複数の通路を並列に配設した構成の局部洗浄ノズル。
2. 強弱の脈動を伴う洗浄水が供給されるノズル流入口と、
   前記洗浄水に空気を混入する空気混入部と、
   ノズル本体内部に形成した前記空気が混入された洗浄水の脈動を減衰する洗浄通水路を有する内部噴流構成部と、
   前記内部噴流構成部に連通しノズル先端部で開口した噴出口と、
   前記ノズル先端部に設けられ空気と水を細かく混ぜ合う前記内部噴流構成部より断面積の大きい混合室と、
   を備え、
   前記内部噴流構成部の前記洗浄通水路は、シリコン製の軟質材料からなる円筒形の軟質洗浄通水路の両側に硬質樹脂で形成した円筒形の硬質洗浄通水路を連接して構成した局部洗浄ノズル。

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