JP4848694B2 - 自励振動流ノズルとそれを備えた衛生洗浄機能付便座 - Google Patents

Description

本発明は、衛生洗浄機能付便座などに設けられる自励振動流ノズルに関するものである。

従来、この種の衛生洗浄機能付便座などに設けられる自励振動流ノズルは、ノズル本体の先端に流体素子を組み込むことにより、噴流を前後方向に揺動偏向させて洗浄範囲を拡大し、加えて、噴流が周期的に人体にあたることにより良好な洗浄感を得ている（例えば、特許文献１参照）。

また、洗浄ノズルの噴流を偏向させる手段として、ノズル本体の噴出口を機構的に偏向させるものも見受けられる（例えば、特許文献２参照）。
特公昭６３−６０１８２号公報 特開２００３−２３２０６８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ノズル本体の先端部に流体素子あるいは噴出口を機構的に偏向させる手段を組み込む必要があり、それらの動作原理から所定の大きさが必要である。そのため、ノズル形状が必然的に大きくなり、しかも構成部品として高い精度が必要で、信頼性を確保するのが困難であった。さらには、これら部品のコストが高いという課題を有していた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、精密な構成部品を必要としない、信頼性の高い自励振動流ノズルを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自励振動流ノズルは、
流体が直進流動するノズル本体の先端内部に形成された渦室と、
前記渦室に形成された曲面部と、
前記渦室の前記曲面部より上流側の上部に位置して形成された平面状部と、
前記渦室に流体を直進流動する通路を形成した流体導入部と、
前記平面状部に設けられた吐出孔と、
を備え、
前記通路の中心線と前記曲面部の半径中心部が略一致するとともに、
前記吐出孔の孔径をＤ、同孔の深さＳとしたとき、アスペクト比Ｓ／Ｄは１．０以下とし、
前記液体導入部の前記通路の内径Ｄ１と、前記渦室の高さＨとの関係をＤ１＜Ｈとし、
流体が直進流動する前記通路の中心を前記渦室の高さ方向の中心より前記平面状部側にずらして形成されたものである。

これにより、自励振動流が極めて簡単な機構で実現できるだけでなく、形状のコンパクト化が促進でき、また低廉なノズルを提供できる。

この場合、特に、液体導入部の通路の内径Ｄ１と、渦室の高さＨとの関係をＤ１＜Ｈとし、吐出孔の孔径Ｄと同孔の深さＳのアスペクト比Ｓ／Ｄを１．０以下に設定し、流体が直進流動する通路の中心を渦室の高さ方向の中心より前記平面状部側にずらして形成したことにより、吐出孔から吐出される流体の揺動発振を確実にすることができる。

本発明の自励振動流ノズルは、直進流体をノズル本体先端の曲面部に衝突させて、自励振動流を発生させ、この自励振動流に影響される位置にノズルの噴出口を設けることにより、ノズルから吐出される流体を安定して揺動させることができ、またそのための構成も極めて簡素化できるものである。

第１の発明は、流体が直進流動するノズル本体の先端内部に形成された渦室と、
前記渦室に形成された曲面部と、
前記渦室の前記曲面部より上流側の上部に位置して形成された平面状部と、
前記渦室に流体を直進流動する通路を形成した流体導入部と、
前記平面状部に設けられた吐出孔と、
を備え、
前記通路の中心線と前記曲面部の半径中心部が略一致するとともに、
前記吐出孔の孔径をＤ、同孔の深さＳとしたとき、アスペクト比Ｓ／Ｄは１．０以下とし、
前記液体導入部の前記通路の内径Ｄ１と、前記渦室の高さＨとの関係をＤ１＜Ｈとし、
流体が直進流動する前記通路の中心を前記渦室の高さ方向の中心より前記平面状部側にずらして形成されたものである。

これにより、自励振動流が極めて簡単な機構で実現できるだけでなく、形状のコンパクト化が促進でき、また低廉なノズルを提供できる。

この場合、特に、液体導入部の通路の内径Ｄ１と、渦室の高さＨとの関係をＤ１＜Ｈとし、吐出孔の孔径Ｄと同孔の深さＳのアスペクト比Ｓ／Ｄを１．０以下に設定し、流体が直進流動する通路の中心を渦室の高さ方向の中心より前記平面状部側にずらして形成したことにより、吐出孔から吐出される流体の発振を確実にすることができる。

第２の発明は、特に第１の発明のノズル本体をステンレスの板材を絞って構成したことにより、ノズル本体先端の曲面部、ノズル本体の吐出孔を形成した平面状部を絞り加工で一体に構成でき、しかも、コンパクトに構成することができる。

第３の発明は、特に第１の発明の吐出孔は複数個設けてもよく、洗浄感を良くすることができる。

第４の発明は、特に第１の発明の吐出孔を楕円形状としてもよく、噴流のばらけを少なくしてソフトな洗浄感を得ることができる。

第５の発明は、特に第１の発明のノズル本体に空気混入用のエジェクターを設けてもよく、気泡混入の流体にでき、使用者にソフト感を与え、使用感を向上させることができる。

そして、これら第１〜第５のいずれか１つの発明の自励振動流ノズルを衛生洗浄機能付便座に搭載することで洗浄効果の高い、コンパクトな構成にまとめることができるものである。

（実施の形態１）
図１〜図５は衛生洗浄機能付便座に使用したものであって、洗浄用流体が直進流動する通路１を中心部に形成した流体導入部２にパイプ状のノズル本体３を外嵌合して自励振動流ノズル４が構成されている。さらに述べると、ノズル本体３は肉厚が０．３ｍｍから０
．５ｍｍ程度のステンレス鋼板の絞り加工により得たもので、シールリング５を介して流体導入部２の外周面に液密に取着してあり、カシメ部６で一体化されている。

さらに、上記ノズル本体４は、流体流入部７を基端側に設けたシリンダ８に出没自在に内嵌合されている。

ノズル４の液体導入部２の基端にはシリンダ８の内周を摺動する径大なフランジ９が形成されており、流体流入部７を介してこのシリンダ８に流体が導入されると、この流体圧をフランジ９が受けて背圧用のスプリング１０に抗してノズル４を突出方向に摺動させるものである。また流体の導入を停止すると上記スプリング１０の作用でノズル４は元の後退位置（シリンダ８に対する収納状態）に戻る。

上記フランジ９の前方に設けたパッキング１１は、ノズル４の突出位置でシリンダ８の段差部に弾接して流体の漏れを防止する作用を発揮する。

ところで、上記ノズル本体３の先端部内方には渦室１２が形成してある。この渦室１２は、曲面部１３とそれより上流側の上部に位置して平面状部１４をもち、これによって、通路１は平面状部１４側に近く位置するように偏在する形態に設定されている。そして吐出孔１５がこの平面状部１４に形成してある。

上記吐出孔１５の孔径をＤ、同孔の深さＳとしたとき、アスペクト比Ｓ／Ｄは１．０以下に、液体導入部２の通路１の内径をＤ１、渦室１３の高さをＨとしたとき、Ｄ１＜Ｈにそれぞれ設定してある。また、通路１０の中心線と曲面部１４の半径中心部とはほぼ一致させて設定されている。

先にも述べたように、流体流入部７を介してシリンダ８に流体が導入されると、スプリング１０に抗してノズル４が突出方向に摺動するとともに、導入された流体が液体導入部２の通路１からノズル本体３内を流れる。ここで、通路１は平面状部１４側に近い形態で偏在しているところから、ノズル本体３内を流れる流体が平面状部１４に付着するように流動して曲面部１３に至り、渦室１２で渦Ａを形成するもので、したがって、この渦Ａの向きは図５ａのように反時計方向となる。

上記反時計方向の渦Ａが形成されると、渦室１２の下壁近辺の圧力が低下し、その結果、ノズル本体３内を流れる流体が渦室１２の下壁に付着するように流動して曲面部１３に至り、よって、渦室１２では時計方向の渦Ｂを形成する（図５ｂ）。

渦Ｂが形成されると平面状部１４の側の圧力が低下するから、再度、反時計方向の渦Ａが形成される。このように、渦室１３では反時計方向、時計方向の渦Ａ，Ｂが交互に形成されることとなる。

そして、反時計方向の渦Ａは吐出孔１５から吐出される流体に前方偏向力を付与して、結果的に斜め前方の吐出流体Ｃを形成し、一方、時計方向の渦Ｂは吐出孔１５から吐出される流体に後方偏向力を付与し、これにより、斜め後方の吐出流体Ｄを形成することとなる。

したがって、吐出孔１５からの吐出流体は斜め前方および後方に振動されるもので、その分、洗浄範囲が拡大し、洗浄効果も高められるものである。

ここで、吐出孔１２の孔径Ｄと深さＳのアスペクト比Ｓ／Ｄを１．０以下に設定した理由について述べる。

仮に、吐出孔１５の深さＳが孔径Ｄよりも大であると、すなわち、アスペクト比Ｓ／Ｄが１．０以上であると、吐出流体はどうしてもその吐出孔１５で流れ方向が拘束される形となり、揺動そのものが規制されるようになる。上記のように、アスペクト比Ｓ／Ｄを１．０以下にすると吐出孔１５による流れ方向の拘束が小さくなり、確実な吐出流体の揺動を得ることができるものである。吐出流体の大きな揺動を確実に実現しようとするならば、アスペクト比Ｓ／Ｄを０．５以下に設定することが望ましい。

また、液体導入部２の通路１の内径Ｄ１と、渦室１３の高さＨとの関係をＤ１＜Ｈに設定したので、渦室１２の内部においてその高さ方向に流体の流れ方向が変動する充分なる幅が与えられることとなり、その結果、吐出流体を確実に揺動できる。

さらに、上記Ｄ１＜Ｈの関係から通路１からの流体噴出方向を意図的に偏向させることができる。本実施の形態では、吐出孔１５を形成した平面状部１４に近い側に噴出流体をずらして設定しているため、この通路１から噴出される流体は、先ず、この平面状部１４に付着するようにして流れ、逆に平面状部１４とは反対側に偏向させると、最初はこの反対側の面に偏向されるものである。

また、ノズル本体３をステンレスの板材を薄肉に絞って構成することにより、ノズル本体先端の曲面部、ノズル本体の吐出孔を形成した平面状部１４を絞り加工で一体に構成でき、しかも、コンパクトに構成することができる。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態を示し、平面状部１４に吐出孔１５ａを複数個設けて洗浄感を良くしたものである。

もちろん、この場合でも、ノズル噴流の偏向機能は同様に作用するため、自励振動流により周期的に揺動する噴流つくりだすことができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の第３の実施の形態を示し、平面状部１４に前後に長い楕円状に開口した吐出孔１５ｂを設け、噴流のばらけを少なくしてソフトな洗浄感が得られるようにしたものである。

（実施の形態４）
図８は本発明の第４の実施の形態を示し、平面状部１４に左右に長い楕円状に開口した吐出孔１５ｃを設けて、幅の広い揺動噴流をつくりだすようにしたことで、広い範囲を均等に洗浄することが可能である。

（実施の形態５）
図９は本発明の第５の実施の形態を示すものである。

すなわち、本実施の形態では、ノズル本体４の基端側にエジェクター１６を設けて流体中に空気を導入するようにしたものである。さらに述べると、流体を絞り部１７で加速して混合管部１８に噴射されるように構成してあり、この噴射による圧力低下で外部の空気が吸気孔１９を介して吸引され、その後、これら流体と空気は混合管部１８で混合されて気泡の存在する流体として通路１を通り吐出孔より揺動吐出されるものである。気泡の存在する流体は使用者にソフト感を与え、使用感を向上させることとなる。

なお、実施の形態１の図３と同一の作用を発揮する構成については同一符号を付し、そ
の詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

（実施の形態６）
図１０は本発明の第６の実施の形態を示し、衛生洗浄機能付便座に実施した具体例である。

水道配管（図示せず）より分岐水栓２０を介して分岐された水回路には、上流側からからストレーナ２１、逆止弁２２、定流量弁２３、止水電磁弁２４、バキューム弁２５が接続されている。バキューム弁２５は、それ以後の水回路で負圧が発生した場合に、この負圧を解除する方向に弁が作動する。バキューム弁２５以後には、熱交換器２６と、熱交換器２６の出口に接続された水ポンプ２７と、この水ポンプ２７の出口に接続された流路切替弁２８が接続され、同流路切替弁２８にはおしりノズル２９、ビデノズル３０、ノズル洗浄ポート３０とが各々接続されている。

これらおしりノズル２９、ビデノズル３０には実施の形態１〜５いずれかの自励振動流ノズルが装着され、洗浄効果が高く、洗浄感の良いノズルが構成される。

以上のように、本発明にかかる自励振動流ノズルは、ノズル先端の曲面部と、この曲面部に衝突する内部噴流とで自励振動流を発生させ、この自励振動流によりノズルより噴出する噴流を周期的に偏向揺動させるもので、極めて簡単な構成で揺動ノズルが実現が可能となるため、他の洗浄機器、噴流吐出機構への応用展開が可能である。

本発明の実施の形態１における自励振動流ノズルの概略外観図 図１のＡ−Ａ断面図 同自励振動流ノズルの主要部断面図 同自励振動流ノズルの主要部拡大断面図 同自励振動流ノズルの動作説明図 本発明の実施の形態２における自励振動流ノズルの概略外観図 本発明の実施の形態３における自励振動流ノズルの概略外観図 本発明の実施の形態４における自励振動流ノズルの概略外観図 本発明の実施の形態５における自励振動流ノズルの主要部断面図 本発明の実施の形態６における自励振動流ノズルを搭載した衛生洗浄機能付便座の水回路構成図

１ 通路
３ ノズル本体
１２ 渦室
１４ 平面状部
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 吐出孔
１６ エジェクター

Claims (6)

1. 流体が直進流動するノズル本体の先端内部に形成された渦室と、
   前記渦室に形成された曲面部と、
   前記渦室の前記曲面部より上流側の上部に位置して形成された平面状部と、
   前記渦室に流体を直進流動する通路を形成した流体導入部と、
   前記平面状部に設けられた吐出孔と、
   を備え、
   前記通路の中心線と前記曲面部の半径中心部が略一致するとともに、
   前記吐出孔の孔径をＤ、同孔の深さＳとしたとき、アスペクト比Ｓ／Ｄは１．０以下とし、
   前記液体導入部の前記通路の内径Ｄ１と、前記渦室の高さＨとの関係をＤ１＜Ｈとし、
   流体が直進流動する前記通路の中心を前記渦室の高さ方向の中心より前記平面状部側にずらして形成された自励振動流ノズル。
2. 前記ノズル本体をステンレスの板材を絞って構成した請求項１記載の自励振動流ノズル。
3. 前記吐出孔を複数個設けた請求項１記載の自励振動流ノズル。
4. 前記吐出孔を楕円形状とした請求項１記載の自励振動流ノズル。
5. 前記ノズル本体に空気混入用のエジェクターを設けた請求項１記載の自励振動流ノズル。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の自励振動流ノズルを備えた衛生洗浄機能付便座。

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