JP6032441B2 - シャワー装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気を混入させた気泡混入水を吐出するシャワー装置に関する。

いわゆるエジェクタ効果を利用して水に空気を混入させ、気泡混入水と成して吐出するシャワー装置が知られている。このようなシャワー装置によれば、空気を混入させることにより水の使用量を低減することができる。しかしその一方で、吐出した気泡混入水が肌に当たった際に感じられる刺激感も低減されてしまうため、シャワー装置の使用者が感じる心地よさが損なわれてしまうという問題が生じていた。

そこで、本出願人は、下記特許文献１に記載されているようなシャワー装置を提案している。下記特許文献１に記載されているシャワー装置は、水に混入させる空気の量を周期的に変動させることにより、吐出する気泡混入水に脈動を与えるものである。このような脈動は、当該シャワー装置の使用者には刺激感として感じられる。その結果、吐出する水に空気を混入させたことにより低減された刺激感を、当該脈動によって補うことができる。

また、下記特許文献１に記載されているシャワー装置においては、内部に備えられた絞り部から空気混入部に向けて噴射される主水流の方向を、当該主水流の近傍に形成される渦の作用によって周期的に変化させることにより、吐出する気泡混入水に上記のような脈動を与えている。具体的には、渦の内部に生じる負圧により主水流の方向が変更された状態と、渦が小さくなり（その結果、負圧も小さくなり）主水流の方向が元に戻った状態とが、自励的且つ周期的に繰り返されるように、絞り部からの水の噴射方向や流路壁面の形状等を工夫している。このように、例えば吐水圧を周期的に変動させるポンプのような複雑な機構を別途設けることなく、簡単な構成のみによって気泡混入水に自励的な脈動を与えている。

特開２０１２−１８７３４６号公報

上記特許文献１に記載されているシャワー装置は、気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合の外形が円形となっており、絞り部は、当該円形の中心部から外周部に向かって放射状に水を噴射するように配置されている。このような構成であれば、吐出される気泡混入水の全体に均一な（同位相、同周期の）脈動が与えられて、当該脈動は安定して継続することとなる。

ところが、人体に無駄なく気泡混入水を当てること等を考慮し、気泡混入水を吐出する部分（吐水部）の外形を円形とは異なる形状（例えば長方形状や楕円形状など）とした場合には、気泡混入水に与えられる脈動の位相や周期が散水孔の位置により異なってしまい、脈動が不安定になってしまうことがある。

その理由は以下のように考えられる。気泡混入水を吐出する部分の外形が円形とは異なっているシャワー装置においては、絞り部から噴射された水がシャワー装置の外周側に到達するまでの距離が全体で均一とはなっておらず、絞り部からの噴射方向によって異なっている。また、内部空間を外周側から内周側に向かって逆流する水であって、主水流の近傍に渦を発生させる一因となる逆流水の流量についても、シャワー装置の内部全体で均一とはならない。その結果、主水流の方向を変化させる渦の大きさや発生のタイミング等が場所によって異なってしまうこととなり、気泡混入水に与えられる脈動の位相や周期についても、シャワー装置全体で均一とならない（散水孔の位置により異なってしまう）。互いに位相の異なる脈動は、一時的に打ち消し合うことがあるため、全体の脈動は不安定なものとなってしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡混入水を吐出する部分の外形を円形とは異なる形状とした場合であっても、気泡混入水に安定した脈動を付与することのできるシャワー装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るシャワー装置は、空気を混入させた気泡混入水を吐出するシャワー装置であって、水を供給する給水部と、前記給水部の下流側に設けられ、前記給水部よりも流路断面積を減少させ、通過する水の流速を高めて、主水流として外周側に向けて放射状に噴射する絞り部と、前記絞り部よりも外周側に設けられ、前記絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成すための開口が形成されている空気混入部と、前記空気混入部よりも更に外周側に設けられ、前記気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されており、前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合の外形が円形とは異なっている吐水部と、前記主水流の進行方向を周期的に変化させることにより、前記主水流に混入させる空気の量を周期的に変化させて前記気泡混入水に脈動を付与する脈動付与手段と、を備え、内部空間のうち前記空気混入部よりも外周側の部分が複数の小空間に区画され、前記空気混入部において生成された前記気泡混入水がそれぞれの前記小空間に流入した後、前記散水孔から吐出されるように構成されており、前記脈動付与手段は、それぞれの前記小空間から前記絞り部側へと戻ってくる逆流水を前記主水流の近傍に設けられた渦室に受け入れるよう構成するとともに、前記逆流水の流量が周期的に変化するよう構成することで、前記渦室に形成される渦の内部に生じる負圧が周期的に変化して、前記主水流の進行方向を周期的に変化させるものであって、それぞれの前記小空間から前記絞り部側へと戻ってくる前記逆流水の流量が、どの時点においても常に互いに略同一となるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るシャワー装置は、給水部と、絞り部と、空気混入部と、吐水部とを備えている。給水部は、外部から供給される水を受けて、当該水をその下流側に供給する部分である。絞り部は、給水部の下流側に設けられた部分であって、給水部よりも流路断面積を減少させた流路となっている。給水部から絞り部へと供給された水は、流路断面積の減少によりその流速が高められて、絞り部から外周側（下流側）に向けて放射状に噴射される。絞り部からこのように噴射される水の流れを、以下では「主水流」とも称する。

空気混入部は、絞り部よりも外周側に設けられた部分であって、絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成すための開口が形成されている部分である。開口からシャワー装置の内部に空気が導入されて、主水流に当該空気が混入されることにより、空気混入部では気泡混入水が生成される。

吐水部は、空気混入部よりも更に外周側に設けられた部分であって、気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されている部分である。空気混入部で生成された気泡混入水は、吐水部に到達した後、複数の散水孔から外部へと吐出される。尚、気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合における吐水部の外形は、円形とは異なる形状（例えば長方形状や楕円形状など）となっている。すなわち、絞り部から噴射された水が吐水部の外周側端部に到達するまでの距離が、シャワー装置全体で均一とはならず、噴射の方向によって異なるような形状となっている。

このように、本発明に係るシャワー装置は気泡混入水を吐出するため、水の使用量を低減しながらも、使用者に量感のある吐水を享受させることが可能となっている。

本発明に係るシャワー装置は、脈動付与手段を更に備えている。脈動付与手段は、絞り部から噴射される主水流の進行方向を周期的に変化させることにより、空気混入部において主水流に混入される空気の量を周期的に変化させて、吐水部から吐出する気泡混入水に脈動を付与するものである。

吐水部から単位時間あたりに吐出される水の量は常に一定であるから、主水流に混入された空気の量が多い状態では、吐水部から吐出される気泡混入水の流速は速くなる。一方、主水流に混入された空気の量が少ない状態では、吐水部から吐出される気泡混入水の流速は遅くなる。このように流速の異なる気泡混入水が交互に吐出される結果、気泡混入水には脈動が付与され、使用者は脈動的な刺激感を受けることとなる。

ところで、絞り部から噴射された水（主水流）は、上記のように気泡混入水となって吐水部に到達するのであるが、その一部は散水孔から吐出されることなく、絞り部側（上流側）へと戻ってくる。このように、シャワー装置の内部において逆流して戻ってくる水を、以下では「逆流水」とも称する。

脈動付与手段は、上記の逆流水をうまく利用することにより、主水流の進行方向を周期的に変化させる。具体的には、脈動付与手段は渦室を有しており、吐水部側から絞り部側へと戻ってくる逆流水を当該渦室に受け入れて、主水流の近傍に渦を形成するように構成されている。このように形成された渦の内部には負圧が生じるため、主水流は当該負圧によって引き寄せられる。

負圧により主水流の方向が変更された状態と、渦が小さくなり（その結果、負圧も小さくなり）主水流の方向が元に戻った状態とが、自励的且つ周期的に繰り返される。空気混入部においては、主水流の進行方向が周期的に変化することに伴い、主水流に混入される空気の量も周期的に変化する。主水流の進行方向が変化する周波数は、気泡混入水に付与される脈動の周波数に等しい。

既に述べたように、気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合における吐水部の外形は、円形とは異なる形状となっている。このため、吐水部側から絞り部側へと戻ってくる逆流水の流量の分布が全体で均一とならず、どの方向から戻ってくるかによって異なる流量となってしまうことが考えられる。その結果、気泡混入水に付与される脈動が均一とならず、脈動が不安定になってしまうことが考えられる。

これを防止するために、本発明に係るシャワー装置は、内部空間のうち空気混入部よりも外周側の部分が複数の小空間に区画されており、空気混入部において生成された気泡混入水がそれぞれの小空間に流入した後、散水孔から吐出されるように構成されている。その上で、それぞれの小空間から戻ってくる逆流水の流量が、どの時点においても常に互いに略同一となるように構成されている。

各小空間に流入したそれぞれの気泡混入水の流れは、互いに干渉することがない。それぞれの小空間から戻ってくる逆流水の流量は、当該小空間の形状や流路抵抗等によってほぼ定まる。このため、それぞれの小空間から戻ってくる逆流水の流量を、該小空間の形状等によって個別に調整することが比較的容易となっている。尚、「小空間から戻ってくる逆流水」とは、小空間の内部に流入した後に戻ってくる逆流水に限られるものではなく、小空間の入口近傍に到達した後、小空間の内部に流入することなく戻ってくるような逆流水も含まれる。

このような調整の結果として、本発明においては上記のように、それぞれの小空間から絞り部側へと戻ってくる逆流水の流量が、どの時点においても常に互いに略同一となっている。つまり、逆流水の流量は主水流の進行方向の変化によって時間の経過とともに変動するのであるが、任意の時点におけるそれぞれの逆流水の流量は互いに略同一となっている。このため、主水流の近傍に形成される渦の大きさ（及び当該渦の内部に生じる負圧の大きさ）も、略同一の大きさとなっている。

その結果、いずれの向きに噴射される主水流であっても、同じタイミングで渦内部の負圧により引き寄せられるため、気泡混入水に付与される脈動の周期や位相はシャワー装置全体で略同一となる。位相の異なる脈動が互いに打ち消し合うようなことがないため、気泡混入水に安定した脈動を付与することができる。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、前記絞り部から噴射される水が前記渦室を通過してからぞれぞれの前記小空間の入口に至るまでの距離が、全ての前記小空間について略同一であることも好ましい。

この好ましい態様では、散水孔から気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、絞り部から噴射される水が渦室を通過してからぞれぞれの小空間の入口に至るまでの距離が、全ての小空間について略同一である。このような構成においては、それぞれの小空間から戻ってくる逆流水が、上流側（内周側）に向かって略同一の距離を流れた後に渦室に到達することとなる。このため、各小空間の形状が互いに異なっていても、それぞれの小空間から絞り部側へと戻ってくる逆流水の流量が略同一になりやすい。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、それぞれの小空間の上流側においては、互いに隣り合う前記小空間を隔てる区画壁の幅が、前記小空間の幅よりも狭いことも好ましい。

互いに隣り合う小空間は、区画壁によって隔てられている。このため、絞り部から噴射される水の一部が区画壁の先端（上流側端部）に当たってしまい、水流の乱れが生じてしまう場合がある。水流の乱れは、気泡混入水に付与される脈動を不安定にしてしまうことがあるため、望ましくない。

そこで、この好ましい態様では、それぞれの小空間の上流側において、区画壁の幅が小空間の幅よりも狭くなるように構成されている。このような構成により、区画壁の先端における水流の乱れを比較的小さくすることができる。

尚、ここでいう「幅」とは、散水孔から気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、小空間内を水が流れる方向（内周側から外周側に向かう方向）に対して垂直な方向に沿った長さのことである。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、全ての前記小空間の上流側における幅が互いに略同一であって、全ての前記区画壁の上流側における幅も互いに略同一であることも好ましい。

この好ましい態様では、全ての小空間の上流側における幅が互いに略同一であって、全ての区画壁の上流側における幅も互いに略同一である。このため、小空間同士の形状が互いに異なっていても、それぞれの小空間に流入する気泡混入水の流量は互いに略同一となりやすく、それぞれの小空間から絞り部側へと戻ってくる逆流水の流量も互いに略同一となりやすい。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、前記区画壁は、上流側端部における幅が他の部分における幅よりも狭いことも好ましい。

この好ましい態様では、散水孔から気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、区画壁は、上流側端部における幅が他の部分における幅よりも狭い。このため、区画壁の先端における水流の乱れを更に小さくすることができる。

本発明によれば、気泡混入水を吐出する部分の外形を円形とは異なる形状とした場合であっても、気泡混入水に安定した脈動を付与することのできるシャワー装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るシャワー装置を示す図であって、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は側面図を示し、（Ｃ）は下面図を示している。 図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図２に示した断面の一部を拡大して示す図である。 図１に示したシャワー装置において、吐出される水に脈動が付与される原理を説明するための図である。 図１に示したシャワー装置において、吐出される水に脈動が付与される原理を説明するための図である。 図１に示したシャワー装置の内部に形成された複数の小空間を示す図である。 図６に示した区画壁の一部を拡大して示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態であるシャワー装置について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシャワー装置Ｆ１を示す図であって、図１（Ａ）は平面図を示し、図１（Ｂ）は側面図を示し、図１（Ｃ）は下面図を示している。図１（Ａ）に示されるように、シャワー装置Ｆ１は上面視において長方形状を成す本体４によって構成されており、シャワー装置Ｆ１（本体４）の上面４ａには給水口４１ｄが形成されている。給水口４１ｄは、外部から供給される水の入り口となっている。

図１（Ｂ）に示されるように、シャワー装置Ｆ１の本体４は、上側のキャビティ４Ａと、下側のシャワープレート４Ｂとによってその外形が構成されている。図１（Ｃ）に示されるように、本体４の下面４ｂには複数の散水孔４４３が形成されていると共に、封止コマ４Ｅが配置されている。シャワー装置Ｆ１から吐出されるシャワー状の水（気泡混入水）は、それぞれの散水孔４４３から下面４ｂに対して垂直な方向に吐出される。尚、散水孔４４３は下面４ｂの全体に配置されているのではなく、中心部の領域を除いた外周側の領域にのみ配置されている。図１（Ｃ）を見れば明らかなように、気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合における下面４ｂの外形は、円形とは異なる形状（長方形状）となっている。

図１（Ａ）に示したように、本体４の上面４ａには、給水口４１ｄを囲むように円形の貫通孔４３１が形成されている。シャワー装置Ｆ１の内部空間（水が通る空間）は、この貫通孔４３１を通じて外気と連通している。シャワー装置Ｆ１に対して給水口４１ｄから水が供給されると、エジェクタ効果が生じて、外部の空気が貫通孔４３１からシャワー装置Ｆ１の内部空間へと流入する。内部空間の水は、空気が混入されて気泡混入水となった後、散水孔４４３から外部へと吐出される。

続いて、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図２を参照しながら、シャワー装置Ｆ１について説明を加える。図２に示されるように、シャワー装置Ｆ１は、キャビティ４Ａと、シャワープレート４Ｂと、導入コマ４Ｄと、封止コマ４Ｅとによって構成されている。

キャビティ４Ａは、シャワープレート４Ｂと共に本体４の外形を形成する部材であって、本体４の上面４ａとは反対側の当接面４Ａａから上面４ａに向けて、円形の凹部４Ａｂが形成されている。凹部４Ａｂの底面（上面４ａと平行な面）は、凹部４Ａｂの内側に形成された内部空間（以下、「空間３００」と表記する）の天壁４４ｂとなっている。

シャワープレート４Ｂは、キャビティ４Ａと共に本体４の外形を形成する部材であって、散水孔４４３が複数個形成されている。この散水孔４４３が形成されている領域の下面４ｂとは反対側の当接面４Ｂａは、空間３００の底壁４４ｃとなっている。

空間３００は、互いに平行な天壁４４ｂと底壁４４ｃとの間に挟まれた空間として形成されている。シャワープレート４Ｂの当接面４Ｂａとキャビティ４Ａの当接面４Ａａとは互いに当接しており、その当接面には不図示のＯリングが介挿されている。当該Ｏリングにより、シャワープレート４Ｂとキャビティ４Ａとの間が水密に保たれている。

導入コマ４Ｄは、大径部４Ｄａと、小径部４Ｄｂとを有する。大径部４Ｄａの、小径部４Ｄｂとは反対側の端部（上端部）に、既に説明した給水口４１ｄが形成されている。大径部４Ｄａの内部には、給水口４１ｄに繋がる筒状の空洞として内部流路４１０が形成されている。内部流路４１０は、本発明の給水部に該当するものである。

大径部４Ｄａの、給水口４１ｄが形成されている端部には、鍔部４Ｄａａが形成されている。鍔部４Ｄａａには、鍔部４Ｄａａを厚み方向に貫通するように、既に説明した貫通孔４３１が形成されている。

上面視において、キャビティ４Ａの中央には円形の凹部４Ａｃが形成されている。また、凹部４Ａｃの底部中央には円形の貫通孔４Ａｄが形成されている。導入コマ４Ｄは、これら凹部４Ａｃ及び貫通孔４Ａｄの内部に納められている。導入コマ４Ｄの小径部４Ｄｂは、貫通孔４Ａｄの内部に収められ、貫通孔４Ａｄから下方に突出して封止コマ４Ｅに対向するように配置されている。導入コマ４Ｄの大径部４Ｄａは、凹部４Ａｃの内部に収められている。鍔部４Ｄａａは、凹部４Ａｃの外側端において、キャビティ４Ａに対し上方から覆うように当接している。

大径部４Ｄａと凹部４Ａｃとの間、小径部４Ｄｂと貫通孔４Ａｄとの間は、それぞれ空隙が形成され空気流路４３１ａとなっている。空気流路４３１ａにより、貫通孔４３１と空間３００とが連通している。空気流路４３１ａのうち空間３００側の端部（下端部）は、空気導入口４３１ｂとして開口している。

図３を参照しながら説明を続ける。図３は、図２に示した断面の一部（中央部）を拡大して示す図である。

封止コマ４Ｅは、シャワープレート４Ｂの中央に形成されている貫通孔４Ｂｂに嵌め込まれている。封止コマ４Ｅのうち導入コマ４Ｄ側（上方側）の面には、中央に水誘導凹部４２ｅが形成されている。水誘導凹部４２ｅの外周側端部には、傾斜面４２１ｃが形成されている。傾斜面４２１ｃは、水誘導凹部４２ｅの底面から徐々に上昇する傾斜面として形成されている。傾斜面４２１ｃは、導入コマ４Ｄの小径部４Ｄｂの端面４２１ｂと対向するように配置されている。端面４２１ｂは、水誘導凹部４２ｅの底面と平行となっている。傾斜面４２１ｃと端面４２１ｂとによって区画された流路として、絞り流路４２１が形成されている。内部流路４１０と空間３００とは、この絞り流路４２１を介して互いに連通している。

絞り流路４２１は、上記のように端面４２１ｂと傾斜面４２１ｃとによって区画されているため、その流路方向が底壁４４ｃに対し平行な方向とはなっておらず、下流側（外周側）に行くに従って底壁４４ｃ側から天壁４４ｂ側に向かうよう、底壁４４ｃに対して僅かに傾斜した方向となっている。

給水口４１ｄからシャワー装置Ｆ１に水が供給されると、当該水は内部流路４１０を通って小径部４Ｄｂの下端部に到達した後、絞り流路４２１から空間３００に向けて放射状に噴射される。絞り流路４２１の流路断面積は、内部流路４１０の流路断面積よりも小さい。このため、絞り流路４２１から噴射される水の流速は、内部流路４１０を通る水の流速よりも高くなる。絞り流路４２１から空間３００に噴射される水の流れを、以下では「主水流ＭＦ」とも称する。

キャビティ４Ａの内部には、既に説明したように空気流路４３１ａが形成されている。空気流路４３１ａの下流側端部である空気導入口４３１ｂは、天壁４４ｂのうち中心寄りの位置において、小径部４Ｄｂの外周を円形に囲むように形成されている。

絞り流路４２１から水が噴射されると、エジェクタ効果により、空気導入口４３１ｂからの空気（貫通孔４３１から流入した外気）が主水流ＭＦに混入して、気泡混入水が生成される。具体的には、絞り流路４２１よりも下流側（外周側）に気液界面が形成され、その気液界面に噴射された水が突入し空気を巻き込むことで気泡混入水が形成される。空間３００のうち空気導入口４３１ｂの近傍の部分を、以下では「空気混入部３１０」とも称する。以上の説明で明らかなように、空気混入部３１０は絞り流路４２１の外周側を囲むように配置されている。

空気混入部３１０において生成された気泡混入水は、空間３００の内部を更に外周側に向かって流れた後、それぞれの散水孔４４３から外部へと吐出される。シャワープレート４Ｂのうち複数の散水孔４４３が形成されている部分（外周側部分）と、その直上である空間３００の外周側部分とを合わせて、以下では「吐水部３２０」とも称する。以上の説明で明らかなように、吐水部３２０は空気混入部３１０の外周側を囲むように配置されている。

シャワー装置Ｆ１では、絞り流路４２１から噴射される水（主水流）の進行方向を周期的に変動させることで、空気混入部３１０で生成される気泡混入水の空気混入率を周期的に変動させている。この空気混入率の周期的な変動によって、吐水部３２０からの吐水が脈動状態となり、使用者は刺激感を得ることができる。

続いて、図４及び図５を参照しながら、空気混入率を周期的に変動させる原理について説明する。図４及び図５は、絞り流路４２１近傍の拡大図であり、空気混入率が変動する様子を模式的に示している。図４は、絞り流路４２１から水を噴射し始めた初期段階を示す図である。図５は、図４に示した状態から空気混入率が変化して最も高まった状態を示す図である。

最初に、図４に示すように、絞り流路４２１から空気混入部３１０に向けて噴射された水は、絞り流路４２１に沿って上方側に向かって進行し、主水流ＭＦを形成する。このとき、空気混入部３１０における主水流ＭＦの進行方向は、絞り流路４２１の内部を流れる水の進行方向（点線ＬＮに沿った方向）と一致している。すなわち、絞り流路４２１の流路方向と一致している。

絞り流路４２１から噴射される主水流ＭＦによって、空気混入部３１０は、空気導入口４３１ｂの近傍の部分を除く殆どの部分が満水状態となる。空気混入部３１０においては、空気導入口４３１ｂの近傍の空気で満たされた部分と、それよりも下流側（空間３００の外周側）であって水で満たされた部分との間に、図示しない気液境界面が形成される。

空間３００の外周側は上記のように水で満たされており、そこへ絞り流路４２１から噴射される水が供給されるため、吐水部３２０の水圧は上昇する。当該水圧により、それぞれの散水孔４４３からは高速の水流が吐出される。但し、絞り流路４２１から噴射された水の全てが散水孔４４３から吐出されるのではない。吐水部３２０又はその近傍にまで到達した水の一部は、底壁４４ｃに沿って絞り流路４２１側に向かい逆流する。このように、空間３００の内部を逆流して戻ってくる水を、以下では「逆流水ＣＦ」とも称する。

図４に示したように、底壁４４ｃのうち中央寄りの位置には渦室１５０が形成されている。渦室１５０は、底壁４４ｃの一部を後退させることにより形成された溝であって、上面視において絞り流路４２１を円形に囲むように形成されている。

渦室１５０は、外側面１５１、底面１５２、及び内側面１５３によって区画されている。外側面１５１は、凹状の空間である渦室１５０の外周側を区画する面であって、図４に示したように底壁４４ｃに対して傾斜した面となっている。底面１５２は、凹状の空間である渦室１５０の底部を区画する面であって、図４に示したように底壁４４ｃに対して平行な面となっている。内側面１５３は、凹状の空間である渦室１５０の内周側を区画する面であって、図４に示したように底壁４４ｃに対して垂直な面となっている。

底壁４４ｃに沿って絞り流路４２１側に戻る逆流水ＣＦは、外側面１５１に沿って渦室１５０の内部に流入し、その後は底面１５２及び内側面１５３に沿って順に流れる。また、渦室１５０の上方側（天壁４４ｂ側）には、既に述べたように主水流ＭＦが存在している。逆流水ＣＦが渦室１５０の内部に流入する流れと主水流ＭＦとの影響によって、渦室１５０においては渦状の流れ（以下、「渦水流ＶＦ」と称する）が発生する。

絞り流路４２１から水を噴射し始めた初期段階である図４の状態においては、主水流ＭＦの進行方向は天壁４４ｂ側に向かう方向となっている。このため、図４に示したように、渦室１５０においては比較的大きな渦水流ＶＦが形成される。

渦水流ＶＦの内部に存在する水には、外側に向かう力（遠心力）が働く、その結果、渦水流ＶＦの内部の水圧は、その周囲の水圧よりも低くなる（負圧となる）。また、そのような水圧の低下は、渦水流ＶＦが大きいほど顕著に生じる。換言すれば、渦水流ＶＦが大きいほど、当該渦水流ＶＦの内部に生じる負圧も大きくなる。従って、図４のように比較的大きな渦水流ＶＦが形成された状態においては、主水流ＭＦの下方側（底壁４４ｃ側）には大きな負圧が生じている。

図４の状態の後、主水流ＭＦは、渦水流ＶＦの内部に生じる大きな負圧に引き寄せられて、空気導入口４３１ｂから遠ざかるようにその進行方向を変化させる。主水流ＭＦの進行方向が空気導入口４３１ｂから遠ざかるように（渦室１５０側に近づくように）変化するに従って、渦水流ＶＦは次第に小さくなる。図５は、主水流ＭＦの進行方向が変化して、空気導入口４３１ｂから最も遠ざかった状態を示している。

図５の状態においては、主水流ＭＦと空気導入口４３１ｂとの距離が大きくなったことにより、空気混入部３１０において形成された気液境界面（不図示）の位置が、図４の状態における気液境界面の位置よりもより外周側（図５では左側）となっている。空気導入口４３１ｂから空気混入部３１０に導入された空気は、主水流ＭＦによって加速されながら気液境界面に向かうが、上記のように気液境界面の位置が外周側に変化したことにより、その加速距離が大きくなっている。その結果、図５の状態においては、空気導入口４３１ｂから導入されて水に巻き込まれる空気の量（空気混入量）が最大となっている。換言すれば、散水孔４４３から吐出される気泡混入水の空気混入率が最も高まっている。

図５の状態においては、主水流ＭＦの進行方向は渦室１５０側に最も近づいている。このため、渦室１５０側に形成された渦水流ＶＦの大きさは最小となっており、渦水流ＶＦの内部に生じる負圧は最も小さくなっている。従って、図５の状態の後においては、負圧によって引き寄せられていた主水流ＭＦの進行方向は元に戻り、図４のように、絞り流路４２１の内部を流れる水の進行方向（点線ＬＮに沿った方向）と一致した状態となる。

図４の状態においては、主水流ＭＦと空気導入口４３１ｂとの距離が小さいため、空気混入部３１０において形成された気液境界面（不図示）の位置が、図５の状態における気液境界面の位置よりも内周側に変化している。空気導入口４３１ｂから空気混入部３１０に導入された空気は、主水流ＭＦによって加速されながら気液境界面に向かうが、上記のように気液境界面の位置が内周側に変化したことにより、その加速距離が小さくなっている。その結果、図４の状態においては、空気導入口４３１ｂから導入されて水に巻き込まれる空気の量（空気混入量）が最少となっている。換言すれば、散水孔４４３から吐出される気泡混入水の空気混入率が最も低くなっている。

以上の説明で明らかなように、本実施形態に係るシャワー装置Ｆ１においては、図４に示した状態と図５に示した状態とが交互に繰り返されることにより、散水孔４４３から吐出される気泡混入水の空気混入率が周期的に変化する。吐水部３２０から単位時間あたりに吐出される水の量は常に一定であるから、主水流ＭＦに混入された空気の量が多い状態（図５の状態）では、それぞれの散水孔４４３から吐出される気泡混入水の流速は速くなる。一方、主水流ＭＦに混入された空気の量が少ない状態（図４の状態）では、それぞれの散水孔４４３から吐出される気泡混入水の流速は遅くなる。このように、散水孔４４３からは流速の異なる気泡混入水が交互に吐出される。散水孔４４３から吐出される水には粗密が発生し、シャワー装置Ｆ１の使用者の肌に対して断続的に着水することとなる。これにより、シャワー装置Ｆ１の使用者は脈動的な刺激感を受ける。

ところで、上記脈動の周波数は、渦室１５０に受け入れられる逆流水ＣＦの流量によって変化する。例えば、逆流水ＣＦの流量が大きくなると、形成される渦水流ＶＦも大きくなり、渦水流ＶＦの内部には大きな負圧が生じる。主水流ＭＦは大きな力を受けてその方向を素早く変化させるため、主水流ＭＦの方向が変化する周期は短くなり、気泡混入水に与えられる脈動の周波数は高くなってしまう。逆に、逆流水ＣＦの流量が小さくなると、形成される渦水流ＶＦも小さくなり、渦水流ＶＦの内部には小さな負圧が生じる。主水流ＭＦは小さな力を受けてその方向を比較的遅く変化させるため、主水流ＭＦの方向が変化する周期は長くなり、気泡混入水に与えられる脈動の周波数は低くなってしまう。

主水流ＭＦは、絞り流路４２１から外周側に向けて放射状に噴射される。従って、逆流水ＣＦは、上面視においてあらゆる方向から渦室１５０に向かって戻ってくる。このとき、逆流水ＣＦの流量の分布が一様であれば（どの方向から戻ってくる逆流水ＣＦであってもその流量が同じであれば）、主水流ＭＦの下方に形成される渦水流ＶＦの大きさ（負圧の大きさ）は、上面視における当該主水流ＭＦの噴射方向によって異ならずに、全体で均一となる。

ところが、シャワー装置Ｆ１のように、吐水部３２０の外形が円形とは異なっている（本実施形態では長方形状である）シャワー装置においては、絞り流路４２１から噴射された水が空間３００の外周側に到達するまでの距離が全体で均一とはなっておらず、絞り流路４２１からの噴射方向によって異なっている。また、空間３００を外周側から内周側に向かって逆流する逆流水ＣＦの流量についても、シャワー装置Ｆ１の内部全体で均一とはならないのが普通である。このような場合には、主水流ＭＦの方向を変化させる渦水流ＶＦの大きさや発生のタイミング等が場所によって異なってしまうこととなり、気泡混入水に与えられる脈動の位相や周期についても、シャワー装置Ｆ１の全体で均一とならない（散水孔４４３の位置により異なってしまう）。互いに位相の異なる脈動は、一時的に打ち消し合うことがあるため、全体の脈動は不安定なものとなってしまう。

そこで、シャワー装置Ｆ１では、空間３００のうち外周側の部分が複数の小空間３３０（３３１〜３４６）に区画されており、当該構成によって上記のような現象を防止している。

図６は、シャワー装置Ｆ１の内部に形成された複数の小空間３３０（３３１〜３４６）を示す図であって、シャワープレート４Ｂ及びその上方にある空間３００を上面側（底壁４４ｃ側）から見て模式的に描いた図である。図６に示したように、空間３００うち外周側の部分、具体的には、空気混入部３１０よりも外周側の部分が、複数の区画壁３４０によって複数の小空間３３０（３３１〜３４６）に区画されている。空気混入部３１０において生成された気泡混入水がそれぞれの小空間３３０に流入した後、散水孔４４３から吐出される構成となっている。

それぞれの小空間３３０は、その内周側における流路方向、すなわち気泡混入水が流入する入り口部分における流路方向が、絞り流路４２１からの水の噴射方向に沿うように形成されている。空間３００は、上面視において、それぞれの小空間３３０に同じ数（本実施形態では４つ）の散水孔４４３が含まれるように区画されている。

各小空間３３０に流入したそれぞれの気泡混入水の流れは、互いに干渉することがない。それぞれの小空間３３０から戻ってくる逆流水ＣＦの流量は、当該小空間３３０の形状や流路抵抗等によってほぼ定まる。このため、それぞれの小空間３３０から戻ってくる逆流水ＣＦの流量は、該小空間３３０の形状等によって個別に調整することが比較的容易である。尚、「小空間３３０から戻ってくる逆流水ＣＦ」とは、小空間３３０の内部に流入した後に戻ってくる逆流水ＣＦに限られるものではなく、小空間３３０の入口近傍に到達した後、小空間３３０の内部に流入することなく戻ってくるような逆流水ＣＦも含まれる。

このような調整の結果として、シャワー装置Ｆ１では、それぞれの小空間３３０から絞り流路４２１側へと戻ってくる逆流水ＣＦの流量が、互いに略同一となるように構成されている。つまり、逆流水ＣＦの流量は主水流ＭＦの方向の変化によって時間の経過とともに変動するのであるが、任意の時点におけるそれぞれの逆流水ＣＦの流量が互いに略同一となるよう、各小空間３３０の形状が定められている。

渦室１５０に戻ってくる逆流水ＣＦの流量分布を均一にするような区画方法（各区画壁３４０の配置）としては、様々な態様が考えられる。その一例として、本実施形態においては、散水孔４４３から気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、絞り流路４２１から噴射される水が渦室１５０を通過してからぞれぞれの小空間３３０の入口に至るまでの距離（図６では、小空間３３１における当該距離を矢印Ｌで示している）が、全ての小空間３３０について同一となっている。このような構成により、それぞれの小空間３３０から戻ってくる逆流水ＣＦが、上流側（内周側）に向かって略同一の距離を流れた後に渦室１５０に到達することとなる。このため、各小空間３３０の形状は互いに異なっているのであるが、それぞれの小空間３３０から戻ってくる逆流水ＣＦの流量の分布はほぼ均一になっている。

また、本実施形態においては、それぞれの小空間３３０のうち少なくとも上流側（内周側）において、区画壁３４０の幅が小空間３３０の幅（図６では、小空間３３１における当該幅を矢印Ａで示している）よりも狭くなるように構成されている。このような構成により、区画壁３４０の先端における水流の乱れが比較的小さくなっている。水流の乱れは、気泡混入水に付与される脈動を不安定にしてしまうことがあるが、本実施形態ではそのような現象が生じにくい。

尚、ここでいう「幅」とは、散水孔４４３から気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、小空間内３３０を水が流れる方向（内周側から外周側に向かう方向）に対して垂直な方向に沿った長さのことである。

また、本実施形態においては、全ての小空間３３０の上流側における幅が互いに略同一（図６において矢印Ａで示した長さ）となっており、全ての区画壁３４０の上流側における幅も互いに略同一となっている。このため、それぞれの小空間３３０に流入する気泡混入水の流量が更に同一となりやすくなっている。また、それぞれの小空間３３０から戻ってくる逆流水ＣＦの流量も更に同一となりやすくなっている。

図７は、図６に示した区画壁３４０の一部を拡大して示す図である。図７に示したように、散水孔４４３から気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、区画壁３４０は、上流側端部（図７において符号３４１を付した部分）における幅が他の部分における幅よりも狭くなっている。このため、区画壁３４０の先端における水流の乱れが更に小さくなっている。

以上のような構成によって、本実施形態に係るシャワー装置Ｆ１は、渦室１５０に戻ってくる逆流水ＣＦの流量分布が均一になっており、小空間３３０の入り口近傍における水流の乱れも生じにくくなっているため、主水流ＭＦの近傍に形成される渦水流ＶＦの大きさ（及び当該渦水流ＶＦの内部に生じる負圧の大きさ）が均一となっている。

その結果、いずれの向きに噴射される主水流ＭＦであっても、同じタイミングで渦水流ＶＦの内部の負圧により引き寄せられるため、気泡混入水に付与される脈動の周期や位相はシャワー装置Ｆ１全体で略同一となる。位相の異なる脈動が互いに打ち消し合うようなことがないため、気泡混入水に安定した脈動を付与することが可能となっている。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。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。

Ｆ１：シャワー装置
４：本体
４Ａ：キャビティ
４Ａａ：当接面
４Ａｂ：凹部
４Ａｃ：凹部
４Ａｄ：貫通孔
４Ｂ：シャワープレート
４Ｂａ：当接面
４Ｂｂ：貫通孔
４Ｄ：導入コマ
４Ｄａ：大径部
４Ｄａａ：鍔部
４Ｄｂ：小径部
４Ｅ：封止コマ
４ａ：上面
４ｂ：下面
４１ｄ：給水口
４２ｅ：水誘導凹部
４４ｂ：天壁
４４ｃ：底壁
１５０：渦室
１５１：外側面
１５２：底面
１５３：内側面
３００：空間
３１０：空気混入部
３２０：吐水部
３３０（３３１〜３４６）：小空間
３４０：区画壁
４１０：内部流路
４２１：絞り流路
４２１ｂ：端面
４２１ｃ：傾斜面
４３１：貫通孔
４３１ａ：空気流路
４３１ｂ：空気導入口
４４３：散水孔
ＭＦ：主水流
ＣＦ：逆流水
ＶＦ：渦水流

Claims (5)

1. 空気を混入させた気泡混入水を吐出するシャワー装置であって、
   水を供給する給水部と、
   前記給水部の下流側に設けられ、前記給水部よりも流路断面積を減少させ、通過する水の流速を高めて、主水流として外周側に向けて放射状に噴射する絞り部と、
   前記絞り部よりも外周側に設けられ、前記絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成すための開口が形成されている空気混入部と、
   前記空気混入部よりも更に外周側に設けられ、前記気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されており、前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合の外形が円形とは異なっている吐水部と、
   前記主水流の進行方向を周期的に変化させることにより、前記主水流に混入させる空気の量を周期的に変化させて前記気泡混入水に脈動を付与する脈動付与手段と、を備え、
   内部空間のうち前記空気混入部よりも外周側の部分が複数の小空間に区画され、前記空気混入部において生成された前記気泡混入水がそれぞれの前記小空間に流入した後、前記散水孔から吐出されるように構成されており、
   前記脈動付与手段は、それぞれの前記小空間から前記絞り部側へと戻ってくる逆流水を前記主水流の近傍に設けられた渦室に受け入れるよう構成するとともに、前記逆流水の流量が周期的に変化するよう構成することで、前記渦室に形成される渦の内部に生じる負圧が周期的に変化して、前記主水流の進行方向を周期的に変化させるものであって、
   それぞれの前記小空間から前記絞り部側へと戻ってくる前記逆流水の流量が、どの時点においても常に互いに略同一となるように構成されていることを特徴とするシャワー装置。
2. 前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、
   前記絞り部から噴射される水が前記渦室を通過してからぞれぞれの前記小空間の入口に至るまでの距離が、全ての前記小空間について略同一であることを特徴とする、請求項１に記載のシャワー装置。
3. 前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、
   それぞれの前記小空間の上流側においては、
   互いに隣り合う前記小空間を隔てる区画壁の幅が、前記小空間の幅よりも狭いことを特徴とする、請求項２に記載のシャワー装置。
4. 前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、
   全ての前記小空間の上流側における幅が互いに略同一であって、全ての前記区画壁の上流側における幅も互いに略同一であることを特徴とする、請求項３に記載のシャワー装置。
5. 前記散水孔から前記気泡混入水が吐出される方向に沿って見た場合において、
   前記区画壁は、上流側端部における幅が他の部分における幅よりも狭いことを特徴とする、請求項３又は４に記載のシャワー装置。

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