JP5569778B2 - 衛生洗浄装置 - Google Patents
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Description
ここで、使用水量を少なくしても心地良い洗浄感が得られるように、給水源より得られる吐水圧よりも高い圧力が間欠的に発生するような脈動推移を起こさせる圧力発生部を備えた衛生洗浄装置が提案されている(特許文献1を参照)。
この特許文献1に開示がされた衛生洗浄装置によれば、圧力の脈動推移を起こすことにより、速度が増加し、かつ脈動流が繰返し現れるような吐水を行なうことができる。
この特許文献2に開示された衛生洗浄装置によれば、噴流による空気の吸込効果(エジェクタ効果)により吸い込まれた空気によって連続吐水される洗浄水の表面が乱され、洗浄水に細い部位と太い部位とが形成される。洗浄水が太くなった部位は、言い換えると洗浄水が密となり、人体局部に着水した際に量感を感じさせる吐水となっている。さらに、エジェクタ効果を生じさせるオリフィス部から吐水孔に向けてまっすぐに噴出されるので、洗浄水がノズル内壁面に衝突することによるエネルギー損失を低減できる、すなわち洗浄水の減速による刺激感の低下を抑制することができるものである。従来の連続吐水の衛生洗浄装置と比して、量感と刺激感を両立した高い洗浄感を与えることができる優れた技術である。
この特許文献2に開示された衛生洗浄装置によれば、オリフィス部から洗浄水が噴出されると共振室内が負圧となり、洗浄水が共振室の負圧に引っ張られて円錐状に断面積が広がった吐水となる。一方で、共振室内が一定以上の負圧になると吐水孔から大気が引き込まれて共振室内が正圧となり、吐水はオリフィス部から噴出されたままの直線状の吐水となる。この円錐状に断面積が広がった吐水が人体局部に着水すると量感を感じ、直線状の吐水が人体局部に着水すると刺激感を感じるものであるが、円錐状に断面積が広がった吐水と直線状の吐水とが交互に繰り返し行なわれることで、従来の連続吐水の衛生洗浄装置と比して、量感と刺激感を両立した高い洗浄感を与えることができる優れた技術である。
図1は、本発明の実施の形態に係る衛生洗浄装置の概略構成を水路系を中心に表したブロック図である。
図2は、脈動発生機器74の概略構成断面図である。
その後、原位置に復帰する際には、逆止弁74gを経てシリンダ74b内に洗浄水が流れ込む。そのため、次回のプランジャ74cの下流側移動の際には、改めて、一定量の洗浄水が給水管路75に送られることになる。
図3は、洗浄水の圧力変動の様子および洗浄水吐水に際して脈動を発生させる脈動発生機器74の脈動発生コイル74dの励磁の様子を例示するための模式図である。
なお、図3の上段の図は、洗浄水の圧力変動の様子を例示するための模式図であり、図3の下段の図は、洗浄水吐水に際して脈動を発生させる脈動発生機器74の脈動発生コイル74dの励磁の様子を示す電圧波形の図(脈動発生コイル74dに印加される電圧波形を例示するための模式図)である。
このような構成を有する水撃低減用アキュームレータ73は、ダンパ73cの作用により脈動発生ユニット70の上流側の給水管路67にかかる水撃を低減する。このため、熱交換部62の洗浄水温度分布に及ぼす水撃の影響を緩和することができ、洗浄水の温度を安定化することができる。この場合、水撃低減用アキュームレータ73は脈動発生機器74に近接配置したり当該機器74と一体的に配置することが、脈動発生機器74で発生された脈動を上流側に伝播することを速やかにかつ効果的に回避できる観点から好ましい。すなわち、水撃低減用アキュームレータ73を脈動発生機器74に近接配置したり、水撃低減用アキュームレータ73と脈動発生機器74とを一体化したりすることが好ましい。その様にすれば、脈動発生機器74において発生した脈動が上流側に伝播することを速やか、かつ効果的に抑制することができる。
図5は、脈動発生機器74から流出する洗浄水の速度(初速)を示すタイミングチャートである。
これにより、脈動発生機器74から吐水孔401には、圧力が周期的に上下変動する脈動流の状態で洗浄水が供給され、この脈動流の洗浄水が各吐水孔から吐水される。
その後、圧力は給水圧Pinまで復帰しようとし、速度も給水圧時の速度Vinまで復帰しようとする。このとき、洗浄水の圧力は、緩衝スプリング74eの付勢力および洗浄水の流入により、給水圧と同等あるいは給水圧を超えて第2のピーク圧力P2まで達する。したがって、速度も給水圧時と同等あるいは給水圧時よりも速い第2のピーク速度V2が現れることになる。また、第2のピーク速度V2と、再度プランジャ74cが励磁されるタイミング(速度がV3となった時点)との間には、入水圧時の速度Vin付近で吐水される期間が一定時間生じることになる。
そして、OFF時間T2が経過したときに、脈動発生コイル74dが再度励磁されてプランジャ74cが磁化される。
図5に表した実線の曲線は、洗浄ノズル82の吐水孔から吐水される洗浄水の速度(初速)波形を表しており、図5に表した破線の曲線は、追付き曲線を表している。まず、追付き曲線について例示をする。追付き曲線とは、吐水されたタイミングと吐水された速度がそれぞれ異なる洗浄水であっても、この曲線上に載っていれば60mm先の人体局部に同時に着水することを示している。すなわち、追付き曲線とは、所定の距離(本実施の形態においては60mmとした)にある着水位置に同時に着水させる際の速度と吐水タイミングとの関係を表すための仮想曲線である。
図6は、脈動流の洗浄水を仮定の吐水孔40から吐水した場合に、その吐水された洗浄水が増幅される過程を例示するための模式図である。
また、図7は、脈動流の洗浄水を仮定の吐水孔40から吐水した場合に、その吐水された洗浄水が増幅される他の過程を例示するための模式図である。
この洗浄水(吐水断面積の大きな吐水群)は、人体局部に当たるときには、着水の断面積(量感)が大きい状態になっている。
すなわち、速度V3と速度V4との間における速度の立ち上がり勾配部分(第2の吐水工程)においては、全体の速度が速い。そのため、速度V3で吐水された洗浄水が人体局部に着水する前に、速度V4で吐水された洗浄水が速度V3で吐水された洗浄水に追いつきにくい。その結果、人体局部に着水する前に、速度V3で吐水された洗浄水と速度V4で吐水された洗浄水とがほとんど合体せず、吐水断面積の小さな吐水群(第2の水塊)を作ることができる。この洗浄水(吐水断面積の小さな吐水群)は、人体局部に当たるときには、衝突エネルギー(刺激感)における速度成分が大きい状態になっている。
すなわち、速度V1と速度V2との間における速度の立ち上がり勾配部分(第1の吐水工程)と、速度V3と速度V4との間における速度の立ち上がり勾配部分(第2の吐水工程)と、の間に所定の待ち時間を設けることで、速度V2で吐水された洗浄水と速度V4で吐水された洗浄水との間に所定の時間の開きを設けることができる。
その結果、吐水孔から所定の位置において、遅い速度を有する第1の水塊(遅玉)と、速い速度を有する第2の水塊(速玉)と、を別々に形成することができる。
図8は、本発明の他の実施の形態に係る衛生洗浄装置において、洗浄水の圧力変動の様子および洗浄水吐水に際して脈動を発生させる脈動発生機器74の脈動発生コイル74dの励磁の様子を例示するための模式図である。
また、図9は、本実施形態に係る衛生洗浄装置において、脈動発生機器74から流出する洗浄水の速度(初速)を示すタイミングチャートである。
その後、圧力は給水圧Pinまで復帰しようとし、速度も給水圧時の速度Vinまで復帰しようとする。この復帰のタイミングに、T1よりも短いON時間のT3の矩形波を加えることにより、脈動発生コイル74dを励磁させ、プランジャ74cを下流側へ引き付けることで、洗浄水を再度加圧する。すなわち、この復帰のタイミングにおいて、ON時間がT1よりも短いT3の矩形波電圧を脈動発生コイル74dに印加する。そして、脈動発生コイル74dを励磁し、プランジャ74cを下流側へ引き付けることで、洗浄水を再度加圧する。
図9に表した実線の曲線は、洗浄ノズル82の吐水孔から吐水される洗浄水の速度(初速)波形を表しており、図9に表した破線の曲線は、追付き曲線を表している。追い付き曲線は、図5に関して前述した如くである。
図10は、蓄圧部が設けられている場合を例示するための模式図である。なお、前述したものと同様の構成要素には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
図10に示すように、脈動発生機器74と流量調節兼流路切替弁81とは蓄圧部(蓄圧機)75aで接続されている。また、流量調節兼流路切替弁81と洗浄ノズル82とは蓄圧部(蓄圧機)86aで接続されている。
水圧を受けて蓄圧部75a、86aに蓄えられた弾性エネルギーは、洗浄水の加圧を補助するために利用することができる。特に、圧力の低い領域においては洗浄水の加圧を効果的に行うことができる。例えば、図10の「B」に示す領域においては洗浄水の加圧を効果的に行うことができる。
なお、図10に例示をしたものは、蓄圧部75aと蓄圧部86aとを設けるようにしたが、少なくともいずれかが設けられるようにすることができる。
また、蓄圧部75a、86aに蓄えられる弾性エネルギーは、材料のバネ定数などを適宜選択することで変更することができる。
図11は、残留電荷消費回路と蓄圧部とが設けられている場合を例示するための模式図である。なお、前述したものと同様の構成要素には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
本実施の形態においては、図11中の「D」に示す領域に対応するタイミングにおいて、残留電荷消費回路78の作用により残留磁気を低減させることができる。また、「B」に示す領域においては、蓄圧部75a、86aの作用により洗浄水の加圧を効果的に行うことができる。また、「E1」、「E2」に示す領域においては、脈動発生機器74の作用により洗浄水の加圧を積極的に行うことができる。
すなわち、制御部10は、第1の吐水工程(「吐水断面積が大きく速度の遅い吐水群」を生成する制御)において第1の制御と、第2の吐水工程(「吐水断面積が小さく速度の速い吐水群」を生成する制御)において第2の制御と、を実行し、第1の吐水工程による洗浄水の吐水と、第2の吐水工程による洗浄水の吐水と、が同一の吐水孔から行なわれ、第1の吐水工程においては、吐水孔から所定の位置において、先に吐水された洗浄水が後から吐水された洗浄水に追いつかれる追付き量が、第2の吐水工程の場合よりも多くなるように吐水時の初速が第2の吐水工程より低くされ、第2の吐水工程においては、吐水孔から所定の位置において、先に吐水された洗浄水が後から吐水された洗浄水に追いつかれる追付き量が、第1の吐水工程の場合よりも少なくなるように吐水時の初速が第1の吐水工程より高くされ、第1の吐水工程と、第2の吐水工程と、が交互に実行されることで第1の吐水工程による洗浄水の吐水と第2の吐水工程による洗浄水の吐水が同一の吐水孔から交互に吐水されるように構成されている。
その結果、限られた水量であっても、多くの水量で洗浄されているような量感と刺激感とを感じさせることができる快適性の高い衛生洗浄装置を実現することができる。
この場合、人が意図的な繰返し吐水と知覚できない約5Hz以上の不感帯周波数域内において、前述した「異なる吐水群」を少なくとも1回ずつ人体局部に着水させるようにすれば、刺激感と量感とを備えた吐水がされていると感じさせることができる。
また、ボトム速度V1から戻る際(圧力が給水圧へと復帰する際)の反動により形成された給水圧よりも高い領域をさらに利用することで、「吐水断面積が大きく速度の遅い吐水群」の生成のための吐水の時間を長くすることができる。そのため、「吐水断面積が大きく速度の遅い吐水群」の大きさをさらに大きくすることができる。
また、圧力が給水圧へと復帰する際に積極的な加圧を行うようにしている。そのため、迅速、かつ安定的に給水圧近傍の圧力を得ることができる。
この様にすれば、第2の吐水工程において「吐水断面積が小さく速度の速い吐水群」を生成する際の高い圧力の一部を蓄圧し、「吐水断面積が大きく速度の遅い吐水群」を生成する際に蓄圧された圧力を利用するようにすることができる。その結果、「吐水断面積が大きく速度の遅い吐水群」を確実かつ効率的に生成することができる。
そのようにすれば、待ち時間の後に行われる前記第2の吐水工程を圧力が安定した状態から開始させることができる。そのため、第2の吐水工程における加圧エネルギーを洗浄水の加速に効率よく使うことができるので、「吐水断面積が小さく速度の速い吐水群」の速度を確実に高めることができる。
そのようにすれば、「吐水断面積が大きく速度の遅い吐水群」と「吐水断面積が小さく速度の速い吐水群」とが人体局部へ着水する時間間隔が等しくなるので、より連続感を感じさせることができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
Claims (10)
- 給水された洗浄水を人体に向けて吐水する衛生洗浄装置であって、
前記洗浄水を人体に向けて吐出させる吐水孔を有する洗浄ノズルと、
前記洗浄水を加圧して前記吐水孔から吐出させる加圧装置と、
を備え、
第1の時間幅を有する第1の吐水工程と、第2の時間幅を有する第2の吐水工程と、を実行する衛生洗浄装置であって、
前記第1の吐水工程による吐水と前記第2の吐水工程による吐水とが前記吐水孔から交互に吐水され、
前記第1の吐水工程を実行した後に、所定の待ち時間を設けて前記第2の吐水工程を実行するものであり、
前記第1の吐水工程においては、前記吐水孔から所定の位置において、前記第1の時間幅の間で後から吐出された洗浄水が、前記第1の吐水工程の先に吐出された洗浄水に追いついて合体し、第1の水塊が形成されるように、前記加圧装置は、前記第1の時間幅の間で後から吐出される洗浄水の圧力を、前記第1の吐水工程の先に吐出される洗浄水の圧力よりも高くし、
前記第2の吐水工程においては、前記吐水孔から所定の位置において、前記第2の時間幅の間で後から吐出された洗浄水が、前記第2の吐水工程の先に吐出された洗浄水に追いついて合体し、第2の水塊が形成されるように、前記加圧装置は、前記第2の時間幅の間で後から吐出される洗浄水の圧力を、前記第2の吐水工程の先に吐出される洗浄水の圧力よりも高くするものであり、
前記第2の水塊が前記第1の水塊よりも速くなるように、前記加圧装置は、前記第1の吐水工程における洗浄水の最小圧力よりも前記第2の吐水工程における洗浄水の最小圧力を高くし、かつ、前記第1の吐水工程における洗浄水の最大圧力よりも前記第2の吐水工程における洗浄水の最大圧力を高くするものであって、
前記第1の水塊が人体に着水する前に、前記第1の水塊よりも速度の速い前記第2の水塊が前記第1の水塊に追いついて、前記第1の水塊の吐水断面積を拡大させるように、前記第1の吐水工程と前記第2の吐水工程との間における前記所定の待ち時間が設定されたことを特徴とする衛生洗浄装置。 - 前記加圧装置は、前記吐水孔からの所定の位置において、前記第1の吐水工程において先に吐出された洗浄水が後に吐出された洗浄水に追い付かれる追付き量が、前記第2の吐水工程における前記追付き量よりも多くなるように、前記洗浄水の圧力を変化させることを特徴とする請求項1記載の衛生洗浄装置。
- 前記第2の吐水工程における単位時間当たりの前記洗浄水の圧力の増加量は、前記第1の吐水工程における単位時間当たりの前記洗浄水の圧力の増加量よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の衛生洗浄装置。
- 前記第1の吐水工程の後半部分における単位時間当たりの洗浄水の圧力の増加量は、前記第1の吐水工程の前半部分における単位時間当たりの洗浄水の圧力の増加量よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の衛生洗浄装置。
- 前記第1の吐水工程の少なくとも一部において、給水圧よりも低い圧力領域で前記洗浄水を前記吐水孔から吐水させることを特徴とする請求項1記載の衛生洗浄装置。
- 前記第2の吐水工程の少なくとも一部において、給水圧よりも高い圧力領域で前記洗浄水を前記吐水孔から吐水させることを特徴とする請求項5記載の衛生洗浄装置。
- 前記加圧装置は、
前記洗浄水に圧力を付与する加圧機と、
前記加圧機と前記吐水孔との間に設けられ、前記洗浄水の圧力を蓄圧する蓄圧機と、
を有し、
前記第2の吐水工程において前記加圧機から前記洗浄水に付与される圧力の一部を前記蓄圧機に蓄圧し、前記蓄圧された圧力を前記第1の吐水工程において前記洗浄水に付与することを特徴とする請求項5記載の衛生洗浄装置。 - 前記加圧装置は、
前記洗浄水に圧力を付与する加圧機と、
前記加圧機と前記吐水孔との間に設けられ、前記洗浄水の圧力を蓄圧する蓄圧機と、
を有し、
前記第1の吐水工程において、吐水開始時点では前記蓄圧機による前記圧力の付与が前記洗浄水に行われ、前記第1の吐水工程における前記第1の時間幅の後半に、前記加圧機は前記洗浄水に圧力を付与することを特徴とする請求項4または7に記載の衛生洗浄装置。 - 前記第1の吐水工程と、前記第2の吐水工程と、が単一の前記吐水孔から吐水されることを特徴とする請求項1記載の衛生洗浄装置。
- 前記所定の待ち時間は、後に吐水された第2の吐水工程による洗浄水が、人体に着水する前に、先に吐水された第1の吐水工程による洗浄水を追い越すように設定されたことを特徴とする請求項1記載の衛生洗浄装置。
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