JP6394314B2 - 吐水装置 - Google Patents

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Description

本発明は、気泡混入水を吐出することが可能な吐水装置に関する。
従来、吐水装置として、吐水に気泡を混入させ気泡混入水を吐出するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
下記特許文献1では、シャワー状の水を吐出させるシャワー吐水と単一のまとまった水流を吐出させる整流吐水とを切り替え可能にした吐水装置が提案されている。この吐水装置は、いずれの吐水口からも気泡混入水を吐出することで、流速を維持しながら少ない水量でも大きな水粒を吐出させ、節水を実現したものである。
特許文献1に開示される吐水装置では、水を給水元から流入させる流入口(噴射孔部)が設けられ、この流入口から流入する水流に空気取入通路を介して導入された空気を泡沫状にして混入させる。具体的には、流入口から水が噴射されることにより、内部の空間に負圧を発生させ、この負圧により空気取入通路を介して導入された空気が、流入口から流入する水流に巻き込まれて小さな泡沫状にされ、水に混入される。この泡沫状の空気が混入した気泡混入水を、シャワー状の水流を吐出するシャワー吐水口と、単一のまとまった水流として吐出する整流吐水口とからそれぞれ切替機構により切り替えて吐出するものである。この吐水装置では、シャワー吐水口は外周側に配置し、整流吐水口はシャワー吐水口の内側の中央部分に配置するとともに、シャワー吐水口に並べてシャワー吐水口と整流吐水口とは別に空気取入口を設けている。
特開2010−167086号公報
ところで、特許文献1に開示されるような吐水装置において、装置全体をコンパクトにし、又はデザインを良くするには、流入口を多数設けることは好ましくない。例えば、第1吐水口(シャワー吐水)と第2吐水口(整流吐水)のための流入口を、それぞれ設けるとなると、吐水口の位置に合わせて、それぞれの吐水口専用の流入口を配置しなければならず、流入口の数が多くなる。そこで、第1吐水口(シャワー吐水)と第2吐水口(整流吐水)の流入口を共用することで、流入口の数を増やすことなくコンパクトかつデザインの優れた吐水装置を提供できる。
しかしながら、流入口を共用した場合、第一吐水口流入口を共用した場合、切替機構によって流入口からの水の供給先を第1流路および第2流路のいずれか一方に変更しなければならない。さらに、気泡混入水を吐水する際には水に空気を混入させるために流速の高い水を流入口から噴射しなければならない。このように、流入口からの供給される水の流速が高いと、水栓が振動してしまい、この振動によって切替機構が移動してしまい、シャワー流路の上流側の流路と流入口との位置がずれてしまい、気泡混入量が低下してしまう恐れがある。
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、複数の吐水口へ水を供給する流入口を共用した場合でも、気泡混入量を低下させることなく気泡混入水を吐出させることが可能な吐水装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る吐水装置は、一時的に貯留される水と空気との気液界面に水を突入させることで気泡混入水を生成し吐出する吐水装置であって、水を給水元から流入させる流入口を備える第1部材と、第1吐水口と、前記第1吐水口とは別に設けられる第2吐水口と、前記流入口側から前記第1吐水口に至る第1流路と、前記流入口側から前記第2吐水口に至る第2流路と、を有する第2部材と、を備え前記第1部材と前記第2部材との相対的な位置関係を前記第1部材もしくは前記第2部材を移動させることによって、前記流入口からの水の供給先を前記第1流路および前記第2流路のいずれか一方に切り替え可能な切替機構を有しており、前記第1流路および前記第2流路の少なくとも一方の流路は、前記流入口からの水に空気を導入するための空気導入部と、前記空気導入部から導入された空気を水に混入させることによって生成された気泡混入水を貯留する気泡混入水貯留部と、前記空気導入部と前記気泡混入水貯留部との間に設けられ、前記気泡混入水貯留部から前記空気導入部側へ気泡混入水が逆流することを防止するよう前記気泡混入水貯留部の流路断面積よりも小さく構成される逆流防止部と、を有しており、前記逆流防止部の流路断面形状は、前記第1部材もしくは前記第2部材の移動方向側が長手方向となるよう扁平形状に構成されている。
このような本発明によれば、第1部材と第2部材との相対的な位置関係を第1部材もしくは第2部材を移動させることによって、流入口からの水の供給先を第1流路および第2流路の少なくとも一方に切り替えることで、流入口を共用し、流入口の数を増加させることなく、第1吐水口および第2吐水口から気泡混入水を吐水することできるため、コンパクトかつデザインの優れた吐水装置を提供できる。さらに、逆流防止部の流路断面積を気泡混入水貯留部の流路断面積よりも小さくすることで、気泡混入水貯留部側から空気導入部側へ気泡混入水が逆流することを防止することができ、気泡混入量が低下することを防止することができる。さらに、逆流防止部の流路断面形状を第1部材もしくは第2部材の移動方向側が長手方向となるよう扁平形状に構成することで、所望の気泡混入量が維持できる領域を大きくし、流入口からの供給される水によって振動が発生し、流入口と逆流防止部の位置関係がずれて気泡混入量が低下することを抑制することができる。
本発明に係る吐水装置では、逆流防止部の流路断面形状の短手方向の流路幅は、略均一な幅となるように構成することとしても好ましい。この好ましい態様では、短手方向の流路幅を略均一とすることで、気泡混入量が低下することを抑制するとともに、気泡混入量が変動してしまうことを抑制することができる。
本発明によれば、複数の吐水口へ水を供給する流入口を共用した場合でも、気泡混入量を低下させることなく気泡混入水を吐出させることが可能な吐水装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る吐水口キャップを取り付けた水栓ユニットを示す斜視図である。 図1に示す吐水口キャップの全体構成を示す断面図である。 図1に示す吐水口キャップの流入口とシャワー流路及び整流流路の関係を示す模式図である。 図3に示す吐水口キャップのシャワー流路の作用の概略を示す断面図である。 図1に示す吐水口キャップの作用の概略を示す模式図である。
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吐水口キャップ(吐水装置)1の概略について図1〜図4を参照して説明する。図1は、吐水口キャップ1が水栓装置FCの構成要素として洗面化粧台Sに用いられた例を示す斜視図である。図2は、吐水口キャップ1の断面図であり、図3は、図1に示す吐水口キャップの流入口とシャワー流路及び整流流路の関係を示す模式図である。
吐水口キャップ1は、水栓装置FCの吐水口部分に用いられる構成部品である。水栓装置FCは、一例として図1に示すように、洗面化粧台Sの洗面器に取り付けられるものであって、ステンレス等により細長の筒状に形成され、水を溜めたり水を受けたりするためのボウル部Bに向かって吐水するためのものである。水栓装置FCは、ボウル部の周辺に取り付けられて、水の給水元である水道管と接続される。
図1に示すように、吐水口キャップ1は、水栓装置FCに外装を覆われるようにして先端部に取り付けられ、水道管から供給された水を、複数の細い水流からなるシャワー吐水と、単一のまとまった水流とする整流吐水として吐出させるように構成される。このシャワー吐水及び整流吐水は、いずれも外部から空気が吸入され、泡沫状にされた空気が混入されることにより、気泡混入水を吐出する。また、吐水口キャップ1は、先端部を回転させることにより、シャワー吐水と整流吐水とを切り替えることができるように構成されている。
続いて図2及び図3を用いて、吐水口キャップ1の具体的な構成について説明する。図2(a)は、図3(a)に示すA−A断面図であり、図2(b)は、図3(c)におけるB−B断面図である。
吐水口キャップ1は、全体が円筒形状で、第1筒部10と第2筒部20とから構成される。第1筒部10に対して第2筒部20を回転させることにより、上述したようにシャワー吐水と整流吐水とを切り替え可能に構成される。
ここで、図2(a)及び図3(a)に示す状態が、整流流路に水を流し、この水にシャワー流路からの空気を混入させる第1状態(以下、「整流状態」という。)であり、図2(b)及び図3(c)に示す状態が、シャワー流路に水を流し、この水に整流流路からの空気を混入させる第2状態(以下、「シャワー状態」という。)である。図3は、第1筒部10を第1筒部10の底部側(図2における第2筒部20側)から見た図であり、破線で示すのは第2筒部20で、これは第2筒部20の位置を第1筒部10に投影させて示したものである。図3の各図では、第1筒部10に対して第2筒部20を回転させた様子を示している。
第1筒部10は、図2及び図3に示すように、供給元である水道管から水を流入させる流入口11を、円周上に複数(ここでは等間隔に8個)備える。流入口11は、第1筒部10の外周に沿って設けられ、図2(b)及び図3(c)に示すシャワー状態においては、後述するシャワー流路24と連通する位置に形成される。
第2筒部20は、気泡混入水を単一のまとまった水流として吐出する整流吐水口21と、整流吐水口21の外周に配置され気泡混入水をシャワー状に吐出するシャワー吐水口22と、を備える。また、第2筒部20は、流入口11から整流吐水口21に至る整流流路23と、流入口11からシャワー吐水口22に至るシャワー流路24と、を備える。
整流吐水口21は、第2筒部20の中央部分に形成され、格子状を成し多数の微細な孔が形成された整流網21aが配置されている。整流吐水口21から吐出される水は、整流網21aの孔を経ることで乱れが抑制され、ボウル部B等に対する飛散が抑制された穏やかな流れとなる。また、整流網21aにより、整流吐水口21に流入する水に流路抵抗を与えることで、後述する整流流路23に吐出する水を一時的に貯留し、貯留された水と、空気との気液界面(後述)を形成する。
シャワー吐水口22は、後述するシャワー流路24の先端に形成される複数の微小の孔からなり、シャワー流路24を流れる水をシャワー吐水として吐出する。このシャワー吐水口22も、シャワー流路24を流れる水に対して流路抵抗を与えることで、吐出される水に流速を付与するとともに、吐出する水を一時的に貯留し、貯留された水と、空気との気液界面(後述)を形成する。
整流流路23は、外周側に形成された流入口11側から中央側に形成された整流吐水口21に向かって水を導く流路であり、整流吐水口21に向かってテーパ形状を成す流路壁23aを有する。流路壁23aは、基本的には、整流吐水口21に向かってテーパ状に形成されれば良いが、本実施形態では、整流網21aを設けた上流側を最小径のくびれ部23bを設け、くびれ部23bより下流側の径を拡げて整流吐水口21に至るよう形成されている。
整流流路23には、流路壁23aから突出して形成され、整流流路23を円周上で複数の区画流路23dに区画するガイド部23cが設けられる。ガイド部23cは、円周上に複数個(ここでは、8個)の円筒部材を、テーパ状の流路壁23aに対して垂直方向に突き刺したようにして設けられている。したがって、ガイド部23cは、全体として、流入口11側よりも整流吐水口21側のほうが細くなるように形成される。本実施形態では、特に、ガイド部23cは、流入口11側から整流吐水口21に向かって一定の幅で形成される第1領域23c1と、第1の領域23c1よりも下流側で徐々に細くなる第2領域23c2とからなる。
また、ガイド部23cによって区画される区画流路23dは、上記第1領域23c1と第2の領域23c2に沿って上流側は一定の幅で形成された後、下流側で徐々に拡がるようになっている。そして、区画流路23dは、くびれ部23bの上流側において一つの流路として合流するようになっている。
このように、ガイド部23cによって区画される区画流路23dは、流入口11から整流吐水口21に向かう水の流れが、流路壁23aを蛇行して進まず、また、他の区画流路23dを流れる水と合流しないように規制するものである。ガイド部23cは、理想的には、水がテーパ状の流路壁23aの円錐中心方向に向かって直線状に進行するように規制するものであり、言い換えれば、後述する気液界面の中心軸に向かって最短距離で規制するものである。
シャワー流路24は、外周側に形成された流入口11からシャワー吐水口22に向かって水を導く流路である。具体的には、シャワー流路24は、第2筒部20において、流路壁23aを隔てて、整流流路23の外側に配置される。シャワー流路24は、上流側が筒状の縦穴24aを円周上に複数配置するとともに、下流側には、第2筒部20の下部を円周状にドーナツ型に貫通して、一時的に水を貯留する滞留部24bを備える。
シャワー流路24を構成する縦穴24aは、流入口11からの水が重力方向直下に流下するように、流入口11の外周上の位置に合わせて、第2筒部20の外周側に複数個(ここでは、等間隔に8個)設けられている。なお、この縦穴24aの壁面は、整流流路23内に突出することで、整流流路23内ではガイド部23cとして機能している。
一方、シャワー流路24の他の構成要素である滞留部24bは、整流流路23の流路壁23aがテーパ状の傾斜を成す部分において、第2筒部20の内側方向に突出して容積が拡がっている。この部分は、整流流路23側に突出した状態となり、整流流路23側には、流路壁23aを隔ててくびれ部23bが形成されている。
また、滞留部24bは、それより下流側の流路壁23aが整流網21aの設けられた整流吐水口21に向かって拡がる部分において、円環状に段部24cを有する。この段部24cは、縦穴24aの断面と少なくとも一部が重なるように配置されている。したがって、吐水口キャップ1の第2筒部20を回転させて、整流状態からシャワー状態へ切り替えた場合に、シャワー流路24の縦穴24aから流入した水は、まず、直下に流れることで、段部24cに衝突するようになっている。なお、本実施形態では、縦穴24aから流れる水の一部が段部24cに衝突し、他の部分は段部24cに衝突しないように構成されるのが望ましい。また、本実施形態において、段部24cが、第2筒部20の一部として形成されているように、シャワー吐水口22と同一の部材で形成されるなど、段部24cとシャワー吐水口22とが固定的に形成されていることが好ましい。
このような縦穴24aと滞留部24bとによりシャワー流路24を形成することで、シャワー流路24のうち、上流側(縦穴24a)の流路断面積を、下流側(滞留部24b)の流路断面積よりも小さくすることができる。これにより、シャワー吐水時に、流入口11からシャワー流路24に流れてくる水を、縦穴24aから滞留部24bに向けて勢いよく噴出することができ、シャワー流路24内の水が、シャワー吐水口22の流路抵抗によって流入口11側に逆流することを防止できる。
一方、シャワー吐水時に縦穴24aから噴射される水の勢いが増すと、その水を受けとめる滞留部24bや滞留部24bに形成される気液界面の振動が増大するため、第2筒部20が動きやすく(回転しやすく)なる。第2筒部20が動くと、シャワー状態に位置決めされた第2筒部20の位置が、整流状態方向にずれてしまうことになる。
シャワー状態では、流入口11からシャワー流路24に向かって水を噴出させることで、整流流路23側に負圧を発生させ、その負圧によって整流吐水口21から整流流路23を介してシャワー流路24に空気を流入させることで、気泡混入水を生成している。
したがって、シャワー状態において、シャワー吐水用に位置決めされた流入口11と縦穴24aとの位置関係がずれてしまうと、シャワー吐水における気泡混入量が低下してしまう懸念がある。
そこで、流入口11と縦穴24aとの位置関係がずれてしまってもシャワー吐水時に必要な気泡混入量を確保することができるように、縦穴24aの流路断面形状は第2筒部20が移動する方向である移動方向側が長手方向となるよう扁平形状に形成されている。
さらに、流路断面形状が扁平形状に形成された縦穴24aの長手方向と直交する短手方向の幅は、略均一の幅になるように構成されている。
図4は吐水口キャップのシャワー流路の作用の概略を示す断面図である。
図4(a)は、図3(c)の流入口11を拡大し投影させた図面であり、流入口11と縦穴24aの中心線L上に位置している理想的な状態を表している。図4(b)は、流入口11が図4(a)の位置のときの縦穴24aの作用を表している。図4(c)は、図3(c)の流入口11を拡大し投影させた図面であり、流入口11と縦穴24aの中心線Lがずれた位置を表している。図4(d)は、流入口11が図4(c)の位置の時の縦穴24aの作用を表している。
図4(a)および図4(b)に示すように、縦穴24aの中心線Lに対して流入口11が中心線L上に配置される時は、流入口11からの水は縦穴24aの中心に噴射されることになり、気泡混入量が低下することなく気泡混入水を吐水することができる。
図4(c)および図4(d)に示すように、流入口11から水が噴射されることにより振動が発生し、縦穴24aの中心線Lに対して流入口11が中心線Lからずれた状態であっても、縦穴24aの流路断面形状を扁平形状とすることで、所望の気泡混入量を維持できる領域が大きくなり、気泡混入量が低下することを抑制することができる。
さらに、縦穴24aの流路断面形状は、長手方向と短手方向を持つ扁平形状に形成されており、短手方向の流路断面の幅は略均一となるように構成することで、気泡混入量が変化することを防止することができる。より具体的には、短手方向の幅が変化してしまうと、幅が広い位置に噴射される場合は、空気との接触面積が大きくより多くの気泡を混入することができるが、幅が狭い位置に噴射される場合は空気との接触面積が小さくなり気泡混入量が低下してしまう。短手方向の幅を大きくすれば、空気との接触面積が小さくなることを防止することができるが、短手方向の幅を大きくすることは、逆流を防止することができないことや、小型化できないことから好ましくない。
上述した構成からなる吐水口キャップ1の作用の概略について、図5を用いて説明する。図5(a)は、第1状態である整流状態として、整流流路23に水Wを流し、水Wにシャワー流路24からの空気Airを混入させる吐水状態を示す図である。また、同図(b)は、第2状態であるシャワー状態として、シャワー流路24に水Wを流し、水Wに整流流路23からの空気Airを混入させる吐水状態を示す図である。
図5(a)に示すように、整流状態においては、第1筒部10の外周上に複数形成された流入口11から水Wが供給されると、水Wは重力方向に流下し、整流流路23に流入して、流路壁23aに衝突する。水Wは、流路壁23aからはねたり、流路壁23aを伝って流下して、整流吐水口21側に導かれる。なお、この整流状態における流入口11と第2筒部20との関係は図3(a)に示す状態である。
このとき、シャワー吐水口22は空気導入口として機能し、シャワー流路24は空気流路として機能する。すなわち、図5(a)に示すように、流入口11から整流流路23に向かって水が噴出されることにより、シャワー流路24には負圧が生じ、シャワー吐水口22からシャワー流路24を介して空気Airが整流流路23に向かって流入する。空気Airは、滞留部24bから縦穴24aを通って、整流流路23内に流入し、水Wの流れに巻き込まれて泡沫状にされる。
整流吐水口21には、整流網21a上に一時的に水が滞留することにより、気液界面Iaが形成されている。この気液界面Iaに水Wが突入し、これに泡沫状にされた空気Airが混入することにより、気泡混入水Bwが生成される。気泡混入水Bwは、整流網21aを通過して整流吐水口21から順次吐出される。
一方、図5(b)に示すように、シャワー状態においては、第1筒部10の外周上に複数形成された流入口11から水Wが供給されると、水Wは重力方向に流下し、シャワー流路24の縦穴24aに流入して、そのまま直下の滞留部24bに導かれる。なお、このシャワー状態における流入口11と第2筒部20との関係は図3(c)に示す状態である。
このとき、整流吐水口21は空気導入口として機能し、整流流路23は空気流路として機能する。すなわち、図5(b)に示すように、流入口11からシャワー流路24に向かって水が噴出されることにより、整流流路23側には負圧が生じ、整流吐水口21から整流流路23を介して空気Airがシャワー流路24に向かって流入する。空気Airは、整流網21aから整流流路23を通過して、シャワー流路24の縦穴24aに流入し、水Wの流れに巻き込まれて泡沫状にされる。
シャワー流路24では、シャワー吐水口22の流路抵抗により、滞留部24bに一時的に水が滞留することにより、気液界面Ibが形成される。この気液界面Ibに水Wが突入し、これに泡沫状にされた空気Airが混入することにより、気泡混入水Bwが生成される。気泡混入水Bwは、シャワー吐水口22を通過して外部に吐出される。
上述したように、本発明の実施形態によれば、第1筒部10と第2筒部20との相対的な位置関係を変えることで、流入口11から整流流路23に水を流し当該水にシャワー流路24からの空気を混入させる整流状態と、流入口11からシャワー流路24に水を流し当該水に整流流路23からの空気を混入させるシャワー状態とを切り替えることができ、シャワー流路24の上流側の流路断面積を下流側の流路断面積よりも小さく形成することで、シャワー吐水におけるシャワー流路24内での逆流を防止することができ、縦穴24aの流路断面形状を扁平形状に構成することで、所望の気泡混入量とする領域を広くすることができる。
これにより、吐水時における第1筒部10と第2筒部20との位置関係のずれを所定の範囲内に納めることができるため、第1筒部10と第2筒部20との位置関係がずれることで懸念される気泡混入量の低下を抑制することができる。
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、前述した各具体例が備える各要素は、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。
1:吐水口キャップ
10:第1筒部(第1部材)
11:流入口
12a:突起部
12b:突起部
13a:ストッパー部
13b:ストッパー部
14:突起部
15a:ストッパー部
15b:ストッパー部
20:第2筒部(第2部材)
21:整流吐水口(第1吐水口)
21a:整流網
22:シャワー吐水口(第2吐水口)
23:整流流路(第1流路)
23a:流路壁
23b:くびれ部
23c:ガイド部
23c1:第1領域
23c2:第2領域
23d:区画流路
24:シャワー流路(第2流路)
24a:縦穴(逆流防止部)
24b:滞留部(気泡混入水貯留部)
24c:段部
30:枠部
31:突起部
32:隆起部
32a:ストッパー部
32b:ストッパー部
B:ボウル部
Bw:気泡混入水
FC:水栓装置
Ia:気液界面
Ib:気液界面
Ix:気液界面
S:洗面化粧台
W:水

Claims (2)

  1. 一時的に貯留される水と空気との気液界面に水を突入させることで気泡混入水を生成し吐出する吐水装置であって、
    水を給水元から流入させる流入口を備える第1部材と、
    第1吐水口と、前記第1吐水口とは別に設けられる第2吐水口と、
    前記流入口側から前記第1吐水口に至る第1流路と、前記流入口側から前記第2吐水口に至る第2流路と、を有する第2部材と、を備え
    前記第1部材と前記第2部材との相対的な位置関係を前記第1部材もしくは前記第2部材を移動させることによって、前記流入口からの水の供給先を前記第1流路および前記第2流路のいずれか一方に切り替え可能な切替機構を有しており、
    前記第1流路および前記第2流路の少なくとも一方の流路は、前記流入口からの水に空気を導入するための空気導入部と、
    前記空気導入部から導入された空気を水に混入させることによって生成された気泡混入水を貯留する気泡混入水貯留部と、
    前記空気導入部と前記気泡混入水貯留部との間に設けられ、前記気泡混入水貯留部から前記空気導入部側へ気泡混入水が逆流することを防止するよう前記気泡混入水貯留部の流路断面積よりも小さく構成される逆流防止部と、を有しており、
    前記逆流防止部の流路断面形状は、前記第1部材もしくは前記第2部材の移動方向側が長手方向となるよう扁平形状に構成されていることを特徴とする吐水装置。
  2. 前記逆流防止部の流路断面形状の短手方向の流路幅は、略均一な幅となるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の吐水装置。
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