JP6399478B1

JP6399478B1 - 吐水装置

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Publication number: JP6399478B1
Application number: JP2017247737A
Authority: JP
Inventors: 雄也永田; 慧渡邊
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019112845A; CN109972700B; CN109972700A

Abstract

【課題】往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができ、往復振動の吐水を行いつつも吐水された水の水はねを抑制することができる吐水装置を提供する。【解決手段】本発明は、吐水装置２であって、吐水装置本体８と、供給された水を往復振動させながら吐水する振動発生素子１０と、を有し、振動発生素子は、水が流入する第１通路１８ａと、第１通路の下流側端部に配置され、第１通路によって導かれた水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる衝突部２０と、第１通路の下流側に設けられ、衝突部により形成された渦を導く渦列通路１８ｂと、吐出通路１８ｃと、渦列通路における第１通路側にて渦列通路の幅方向に渦列通路と連通する空間を所定幅にわたって形成する拡張部１８ｄと、を備え、拡張部の所定幅Ａ１は、衝突部２０と第１通路１８ａの壁面との間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、吐水装置に関し、特に、水を往復振動させながら吐水する吐水装置に関する。

特許文献１乃至３に示すように、水を吐水口から往復振動させながら吐水するようなシャワーヘッドの吐水装置として、水が流入する給水通路と、この給水通路の流路断面の一部を閉塞するように、給水通路の下流側端部に配置され、給水通路によって導かれた水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる衝突部とを備えているものが知られている。

特開２０１７−０６４３９３号公報特開２０１７−０６４３９４号公報米国特許公開２０１１/０２３３３０１号公報

このような吐水装置をキッチンシステムのシンクや洗面化粧台の流し台等にも適用しようとする場合には、比較的高い流速の吐水はシンクや流し台で水はねを生じさせるという問題がある。よって、このような水はねを抑制するためには、吐水は比較的低流速で行われることが好ましい。

しかしながら、比較的低流速の水を吐水装置の給水通路に供給した場合、衝突部の下流側に交互に反対回りの渦が発生しにくく、水を吐水口から往復振動させながら吐水することが難しい。また、往復振動しない場合、往復振動する場合に比べて吐水の粒径が大きくなる。吐水の粒径が大きいと、シンクや流し台で水はねが生じやすいという問題が生じる。

また、特許文献３に示すように、衝突部の下流側の通路がわずかに拡張されていたとしても、比較的低流速の水を吐水装置の給水通路に供給した場合、衝突部の下流側に交互に反対回りの渦が発生しにくく、水を吐水口から往復振動させながら吐水することが難しいという問題が生じる。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができ、往復振動の吐水を行いつつも吐水された水の水はねを抑制することができる吐水装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、水を往復振動させながら吐水する吐水装置であって、吐水装置本体と、この吐水装置本体に設けられ、供給された水を往復振動させながら吐水する振動発生素子と、を有し、上記振動発生素子は、供給された水が流入する第１通路と、この第１通路の流路断面の一部を閉塞するように、上記第１通路の下流側端部に配置され、上記第１通路によって導かれた水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる衝突部と、上記第１通路の下流側に設けられ、上記衝突部により形成された渦を導く渦列通路と、上記渦列通路によって導かれた水を吐水させる吐出通路と、上記渦列通路における上記第１通路側にて上記渦列通路の幅方向に上記渦列通路と連通する空間を所定幅にわたって形成する拡張部と、を備え、上記拡張部の上記所定幅は、上記衝突部と上記第１通路の壁面との間の流路幅よりも大きくなるように形成されることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、第１通路の下流側端部には、流路断面の一部を閉塞するように衝突部が配置され、この衝突部は、第１通路によって導かれた水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる。衝突部により形成された渦は、渦列通路によって、成長されながら導かれる。渦列通路は、渦を成長させながら導く領域を形成する。このとき渦列通路における第１通路側にて渦列通路の幅方向に渦列通路と連通する空間を所定幅にわたって形成する拡張部が形成されている。さらに、拡張部の所定幅は、渦が発生される部分の衝突部と第１通路の壁面との間の流路幅よりも大きくなるように形成される。よって、渦を成長させながら導く領域において渦が受ける壁面摩擦を軽減させることができる。これにより、第１通路に供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路において渦を形成することができ且つ吐出通路を通って吐水される水を往復振動させることができる。また、往復振動しない場合に比べて、吐水を小さい粒径で行うことができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径で行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、上記拡張部の前後方向の長さは、上記衝突部と上記第１通路の壁面との間の上記流路幅よりも大きくなるように形成される。
このように構成された本発明においては、拡張部の前後方向の長さを、渦が発生される部分の衝突部と第１通路の壁面との間の流路幅よりも大きくなるように形成することができる。よって、渦を成長させながら導く領域を、渦が発生される部分の領域よりも大きくし、渦の成長時に水流が受ける壁面摩擦を軽減させることができる。これにより、第１通路に供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路において渦をより確実に形成することができ且つ吐出通路を通って吐水される水をより確実に往復振動させることができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、上記拡張部の前後方向の長さは、上記渦列通路の上流端から下流端までの長さに形成される。
このように構成された本発明においては、拡張部の前後方向の長さは、上記渦列通路の上流端から下流端までの長さに形成される。よって、渦を成長させながら導く領域を、渦列通路の上流端から下流端までにおいて形成し、水流が受ける壁面摩擦をより軽減させることができる。これにより、第１通路に供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路において渦をより確実に形成することができ且つ吐出通路を通って吐水される水をより確実に往復振動させることができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、さらに、上記衝突部の設けられた部分よりも上流側の流路から上記衝突部の設けられた部分の上記第１通路を迂回して上記拡張部に至る第２通路を備え、上記拡張部には、上記第２通路からの流入口が形成される。
このように構成された本発明においては、第２通路から流入する水流を衝突部により形成された渦に引き込むことができる。よって、交互に反対回りに形成される渦の流量をそれぞれ増加させることができる。これにより、吐水される水の吐水角度をより大きくすることができるため、吐水される水の粒径をより小さくすることができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、上記拡張部に形成された流入口は、上記流入口の上記渦列通路の延びる方向の長さが、上記拡張部における上記渦列通路側の第１通路側端から吐出通路側端までの長さと同じとなるように形成される。
このように構成された本発明においては、第２通路の流入口の渦列通路の延びる向きの長さが比較的小さい場合に比べて、第２通路からより多くの水流を渦に引き込むことができる。よって、交互に反対回りに形成される渦の流速をより増加させることができる。これにより、吐水される水の吐水角度をさらに大きくすることができる。さらに、第２通路の流入口の長さが比較的小さく形成される場合に比べて、第２通路の流入口を通る水の流速が上昇して渦を壊してしまうことを抑制することができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、上記拡張部の上記渦列通路側における第１通路側端は、上記衝突部の第１通路入口側端よりも上記吐出通路側に位置する。
このように構成された本発明においては、衝突部の第１通路入口側端と拡張部の渦列通路側における第１通路側端との間の壁面の距離を比較的小さくすることができ、衝突部により発生された渦が拡張部の第１通路側端より上流側で受ける壁面摩擦を比較的小さくすることができる。従って、発生した渦が受ける壁面摩擦をより軽減させることができる。さらに、拡張部の渦列通路側における第１通路側端を、衝突部の第１通路入口側端よりも吐出通路側に位置させるので、製造誤差等の影響をうけにくく、衝突部の第１通路入口側端において第１通路の流路断面の一部が閉塞できなくなることを防ぐ。よって、衝突部の第１通路入口側端において渦をより確実に発生させることができる。さらに、例えば第２通路から流入する水流が衝突部により形成された渦に引き込まれる前に、渦が壁面摩擦を受けて減衰することを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、上記拡張部の上記渦列通路側における第１通路側端は、上記衝突部の吐出通路側端よりも第１通路側に位置する。
このように構成された本発明においては、拡張部の第１通路側端が、衝突部の第１通路入口側端よりも吐出通路側且つその吐出通路側端よりも第１通路側に位置する。よって、衝突部の第１通路入口側端と拡張部の渦列通路側における第１通路側端との間の壁面の距離をより小さくすることができ、衝突部により発生された渦が拡張部の第１通路側端より上流側で受ける壁面摩擦をより小さくすることができる。従って、発生した渦が受ける壁面摩擦をより軽減させることができる。

本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができ、往復振動の吐水を行いつつも吐水された水の水はねを抑制することができる吐水装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による吐水装置を備えたキッチンシステムの外観を示す斜視図である。本発明の第１実施形態による吐水装置の正面図である。本発明の第１実施形態による吐水装置の断面図である。本発明の第１実施形態による吐水装置に備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。本発明の第１実施形態における振動発生素子の平面断面図である。本発明の第１実施形態における振動発生素子の垂直断面図である。本発明の第１実施形態における振動発生素子内において渦が成長し、吐水口から吐水される様子を示す図である。本発明の第２実施形態における振動発生素子の平面断面図である。本発明の第３実施形態における振動発生素子の平面断面図である。本発明の第４実施形態における振動発生素子の平面断面図である。本発明の第５実施形態における振動発生素子の平面断面図である。比較例の吐水装置に備えられている振動発生素子の平面断面図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態の吐水装置を説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による吐水装置を説明する。図１は本発明の第１実施形態による吐水装置を備えたキッチンシステムの外観を示す斜視図であり、図２は本発明の第１実施形態による吐水装置の正面図であり、図３は本発明の第１実施形態による吐水装置の断面図である。

図１に示すように、吐水装置２は、キッチンシステム１のシンク（流し台）４に向けて設けられている。吐水装置２は、シンク４の周囲のカウンタ６から立ち上がる立水栓に設けられている。吐水装置２は、洗面化粧台等の洗面システムの流し台に向けて設けられていてもよく、他の流し台に向けた吐水装置として設けられていてもよい。なお、吐水装置２は、ハンドシャワー用の吐水装置として洗面室や浴室に用いられてもよい。また、吐水装置２は、立水栓に限られず壁面等に設けられていてもよい。吐水装置２は、シンク４に向けて吐水されることから、吐水口１０ａ（図２参照）からの吐水の流速が１．０ｍ／ｓ〜３．０ｍ／ｓの範囲内であり、より好ましくは、１．０ｍ／ｓ〜２．０ｍ／ｓの範囲内とされる。

図２に示すように、吐水装置２は、概ね円柱形の吐水装置本体８と、この吐水装置本体８内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた複数の振動発生素子１０と、を有する。
本実施形態の吐水装置２は、吐水装置本体８に接続されたホース９から水が供給されると、各振動発生素子１０の吐水口１０ａから水が往復振動しながら吐水される。なお、本実施形態においては、水は、吐水装置本体８の中心軸線に概ね直交する平面内で扇形を形成するように各吐水口１０ａから吐水される。また、本実施形態においては、水は、水道等から供給された状態の水、湯と水を混合した湯水、水を加温して生じた湯等を含む意味で用いられる。また、以下、本発明の一実施形態における説明において、振動発生素子１０を吐水口１０ａの正面から見て左右方向（吐水口１０ａから吐水される水の往復振動における振幅方向）を幅方向とし、上下方向を高さ方向として説明し、振動発生素子１０の背面から吐水口１０ａ側の正面に向かう方向（第１通路における流れ方向）を前後方向としている。吐水口１０ａを正面から見た左右方向は吐水口１０ａの長手方向（図５の紙面の上下方向）であり、上下方向は吐水口１０ａの短手方向（図６の紙面の上下方向）である。

次に、図３を参照して、吐水装置２の内部構造を説明する。
図３に示すように、吐水装置本体８内には、通水路を形成すると共に、各振動発生素子１０を保持する通水路形成部材１２が内蔵されている。通水路形成部材１２は、概ね円筒形の部材であり、吐水装置本体８の内部に供給された水の流路を形成するように構成されている。通水路形成部材１２の基端部１２ｃには、ホース９に至る通水部材（図示せず）が水密的に接続されるようになっている。また、通水路形成部材１２の内部には、概ね軸線方向に延びる主通水路１２ａが形成されている。

さらに、通水路形成部材１２には、各振動発生素子１０を挿入して保持するための複数の素子挿入孔１２ｂが、主通水路１２ａと連通するように形成されている。各素子挿入孔１２ｂは、通水路形成部材１２の外周面から主通水路１２ａまで延びるように形成されている。また、各素子挿入孔１２ｂは、概ね等間隔に、軸線方向に一直線に並べて形成されている。これにより、通水路形成部材１２の主通水路１２ａ内に流入した水は、通水路形成部材１２に保持された各振動発生素子１０に、その背面側から流入し、正面に設けられた吐水口１０ａから吐水される。吐水装置２は、さらに、振動発生素子１０より上流側に設けられた定流量弁（図示せず）を備え、この定流量弁により、振動発生素子１０に供給される水の流速を比較的低くしている。また、吐水装置２は、振動発生素子１０より上流側に設けられた流量調整弁を備え、この流量調整弁により、振動発生素子１０に供給される水の流速を比較的低くしてもよい。この流量調整弁は、操作部の操作により流量を調整することができるように形成される。

また、各素子挿入孔１２ｂは、吐水装置本体８の中心軸線に直交する平面に対して僅かに傾斜するように設けられており、水は、各振動発生素子１０から全体として吐水装置本体８の軸線方向に僅かに広がるように吐水される。

次に、図４乃至図６を参照して、吐水装置２に内蔵されている振動発生素子１０の構成を説明する。
図４は本発明の第１実施形態による吐水装置に備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図であり、図５は本発明の第１実施形態における振動発生素子の平面断面図であり、図６は本発明の第１実施形態における振動発生素子の垂直断面図である。

図４に示すように、振動発生素子１０は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口１０ａが設けられ、背面側の端面には素子流入口１０ｂ（図６参照）が形成されている。各振動発生素子１０が素子挿入孔１２ｂ（図３参照）に挿入されると、素子流入口１０ｂは通水路形成部材１２の主通水路１２ａに連通する。

図５及び図６に示すように、振動発生素子１０の外側筒体１３の内部には、前後方向に延びるように長方形断面の通路１０ｃが形成され、この長方形断面の通路１０ｃの内部には、内側筒体１４が、振動発生素子１０の前後方向に延びるように設けられている。内側筒体１４は、長方形断面の筒体であり、長方形断面の通路１０ｃと同心的に配置されている。

また、内側筒体１４の内部の通路は、上流側から順に、第１通路である主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、吐出通路１８ｃとして形成されている。主給水通路１８ａは、内側筒体１４背面側の流入口１４ａから延びる断面積一定且つ長方形断面の直線状の通路である。渦列通路１８ｂは、主給水通路１８ａの下流側に、主給水通路１８ａに連続して設けられた長方形断面の通路である。渦列通路１８ｂは、渦を成長させながら導く領域を形成する。主給水通路１８ａと渦列通路１８ｂは、同一の断面形状で一直線に延びている。

吐出通路１８ｃは、渦列通路１８ｂと連通するように下流側（主給水通路１８ａと逆側）に設けられた断面積一定の長方形断面の通路であり、実質的に内側筒体１４の壁厚分の長さを有するのみである。この吐出通路１８ｃは主給水通路１８ａの流路断面積よりも小さく、渦列通路１８ｂによって導かれた渦列を含む水が絞られて、吐水口１０ａから吐水される。従って、渦列通路１８ｂと吐出通路１８ｃの間には段部１６が形成される。なお、吐出通路の形態はこのような形態に限られるものではなく、例えば、断面積一定でなく下流側へ向けて外側に向かって広がっていくテーパー形状でもよい。また、例えば、内側筒体でなく外側筒体１３の壁厚分の長さを有するように構成してもよい。

さらに、主給水通路１８ａの下流側端部（主給水通路１８ａと渦列通路１８ｂの接続部）には衝突部２０が形成されており、この衝突部２０は主給水通路１８ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。この衝突部２０は、主給水通路１８ａの高さ方向に対向する壁面（図６における上側面と下側面）を連結するように延びる三角柱状の部分であり、主給水通路１８ａの幅方向の中央に、島状に配置されている。衝突部２０の幅方向の断面は、直角二等辺三角形状に形成されており、その斜辺が主給水通路１８ａの流れ方向に延びる中心軸線と直交するように配置され、また、直角二等辺三角形の直角の部分は下流側に向くように配置されている。この衝突部２０を設けることにより、その下流側にカルマン渦が生成され、吐水口１０ａから吐水される水が往復振動される。

さらに、外側筒体１３の内壁面と、内側筒体１４の外周壁面との間の空間は、第２通路である副給水通路１８ｅを形成する。副給水通路１８ｅは、衝突部２０の設けられた部分よりも上流側の流路（例えば通路１０ｃ）から衝突部２０の設けられた部分の主給水通路１８ａを迂回して拡張通路１８ｄに至る流路を形成する。拡張通路１８ｄには、拡張通路１８ｄの幅方向の外側側面且つ副給水通路１８ｅの内側側面において副給水通路１８ｅからの流入口１８ｆが形成される。副給水通路１８ｅからの流入口１８ｆは、内向きに拡張通路１８ｄ及び渦列通路１８ｂに向けて開口される。副給水通路１８ｅからの流入口１８ｆは、流入口１８ｆの渦列通路１８ｂの延びる方向（振動発生素子１０の前後方向）の長さＬ１が、拡張通路１８ｄにおける衝突部２０側（流入口１８ｆ側の逆側）における第１通路側端である主給水通路側端１８ｇから吐出通路側端１８ｈまでの長さＬ２と同じとなるように形成される。

このような構造により、吐水装置本体８から振動発生素子１０の素子流入口１０ｂに流入した水は、所定の割合で、主給水通路１８ａと、副給水通路１８ｅとに夫々流入する。
主給水通路１８ａの流路断面積と、副給水通路１８ｅの流路断面積との比は、主給水通路１８ａに流入した水が衝突部２０によりカルマン渦を生じさせることができるような主給水通路１８ａの流量を少なくとも満たすように決定されている。また、上述したように、渦列通路１８ｂを中心として流入口１８ｆが互いに向かい合うように設けられており、この流入口１８ｆから副給水通路１８ｅを通った水が流入する。従って、副給水通路１８ｅは、流入口１８ｆを介して、渦列通路１８ｂの延びる方向（図５の紙面の左右方向）に対して直交する方向（図５の紙面の上下方向）に、拡張通路１８ｄに水を流入させる。

図５及び図６を参照して、渦列通路１８ｂと連通する空間を形成する拡張部である拡張通路１８ｄについて詳細に説明する。
渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側にて渦列通路１８ｂの幅方向（衝突部２０により生じるカルマン渦の回転の中心軸方向且つ前後方向に直交する方向）に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ１にわたって形成する拡張通路１８ｄが形成されている。所定幅Ａ１は振動発生素子１０の幅方向の幅である。拡張通路１８ｄの所定幅Ａ１は、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａと主給水通路１８ａの幅方向における一方側の壁面１８ｉとの間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。拡張通路１８ｄは、長方形断面の通路であり、渦列通路１８ｂの外側に連続して設けられている。拡張通路１８ｄは、副給水通路１８ｅと渦列通路１８ｂとの間に形成されている。拡張通路１８ｄは、副給水通路１８ｅの高さに対して低い高さに形成され、副給水通路１８ｅの流路断面積よりも絞られた流路断面積の流路を形成している。なお、拡張通路１８ｄの高さはこのような高さに限られるものではなく、例えば、副給水通路１８ｅと同じ高さに形成してもよく、この場合、振動発生素子をよりコンパクトに形成することができる。

拡張通路１８ｄの前後方向の長さＬ２は、流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。拡張通路１８ｄの長さＬ２は、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでの長さに形成される。拡張通路１８ｄの衝突部２０側（流入口１８ｆ側の逆側）における主給水通路側端１８ｇは、衝突部２０の第１通路入口側端である主給水通路入口側端２０ａよりも吐出通路１８ｃ側に位置すると共に、衝突部２０の吐出通路側端２０ｂよりも主給水通路１８ａの上流側に位置する。

図５に示すように、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａから渦列通路１８ｂの吐出通路側端１８ｋまでの長さＹは、片側の渦Ｃの生じる間隔である波長λの半分以上の長さとされる。渦Ｃは、衝突部２０の左右両側に交互に形成されるからである。長さＹを満たすような長さの渦列通路１８ｂにより、渦列通路１８ｂ内に渦Ｃを確実に形成することができる。さらに、波長λの半分以上の長さの拡張通路１８ｄにより、渦列通路１８ｂ内に渦Ｃをより確実に形成することができる。渦Ｃの間隔となる波長λは以下の式に基づいて説明される。

ここで、λは渦Ｃの間隔となる波長、Ｕ₂は衝突部２０に衝突した直後の流れ（図７において矢印Ｆ４で示す流れ）の流速、ｆは流れにおける振動現象の周波数、Ｕ₁は衝突部２０に衝突する前の流れ（図７において矢印Ｆ２で示す流れ）の流速、Ｗは衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａの幅（図６参照）、Ｓｔはストローハル数である。波長λは衝突部２０の幅Ｗに依存している。

また、図５及び図６に示すように、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路１８ｄ及び吐出通路１８ｃの高さ方向に対向する壁面（図６における上側面と下側面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路１８ｄ及び吐出通路１８ｃの高さは全て同一で、一定である。

次に、図１乃至図７を参照して、本発明の第１実施形態による吐水装置２の作用を説明する。
図７は本発明の第１実施形態における振動発生素子内において渦が成長し、吐水口から吐水される様子を示す図である。

図２及び図３に示すように、ホース９から供給された水は、吐水装置本体８内の通水路形成部材１２に流入する。図７において矢印Ｆ１に示すように、主通水路１２ａからの水は、各振動発生素子１０の素子流入口１０ｂから振動発生素子１０に流入する。素子流入口１０ｂに流入した水のうちの所定割合の水は、矢印Ｆ２に示すように、内側筒体１４の流入口１４ａから主給水通路１８ａに流入する。残りの水は、矢印Ｆ３に示すように、副給水通路１８ｅに流入する。主給水通路１８ａの流路断面積は、副給水通路１８ｅの流路断面積よりも大きくされ、主給水通路１８ａを通る水の主流の流速は、副給水通路１８ｅを通る副流の流速よりも速くなっている。

各振動発生素子１０の主給水通路１８ａによって導かれた水は、その流路の一部を閉塞するように設けられた衝突部２０に衝突する。衝突部２０に衝突した水は、矢印Ｆ４に示すように、衝突部２０の両側の流路を通って下流側に流れる。これにより、衝突部２０の下流側には、衝突部２０の幅方向両側に交互に反対回りのカルマン渦の渦列（渦Ｃ）が形成される。この衝突部２０により形成されたカルマン渦は、渦列通路１８ｂによって導かれながら成長し、吐出通路１８ｃに至る。

衝突部２０の下流側には渦が発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は衝突部２０の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路１８ｂ中を吐水口１０ａに向かって進行する。渦列通路１８ｂの端部に到達した水は段部１６に衝突し、吐水口１０ａにおける流速分布に基づいて吐水される方向が曲げられる。即ち、水の流速の高い部分が吐水口１０ａの幅方向の一端（図７における吐水口１０ａの上端）に位置する状態では、水は幅方向の他端（図７における吐水口１０ａの下端）に向けて偏向して吐水され、流速の高い部分が吐水口１０ａの幅方向の他端（図７における吐水口１０ａの下端）に位置する状態では、水は幅方向の一端（図７における吐水口１０ａの上端）に向けて偏向して吐水される。このように、衝突部２０の下流側に交互にカルマン渦を発生させることにより、吐水口１０ａにおいて流速分布が発生して、吐水される水の角度が偏向される。また、渦列の進行により流速の速い部分の位置が往復移動するため、吐水される水の偏向角度が振動的に変化し、吐水方向も往復振動される。吐水される水の往復振動に伴って、水が粒状の形態で吐水される。渦の流速を比較的速くすることにより、吐水される水の粒Ｄの粒径を比較的小さくすることができる。

図５に示すように、渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側から渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ１にわたって形成する拡張通路１８ｄが形成されている。よって、渦列通路１８ｂにおいて渦を成長させながら導く際に、渦Ｃが受ける壁面摩擦を軽減させることができる。拡張通路１８ｄの長さが、流路幅Ｂよりも大きく、例えば渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでの長さＬ２に形成されるので、渦列通路１８ｂの両側の壁面が低減又はほぼ無くされている。さらに、拡張通路１８ｄは、渦Ｃが成長できるような拡張領域を付加している。

拡張通路１８ｄが設けられていない場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面から受ける壁面摩擦よりも、拡張通路１８ｄが設けられている場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面（両側の全体が拡張通路１８ｄとなっている場合には拡張通路１８ｄの両側の壁面）から受ける壁面摩擦が減少されている。よって、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、流速の減少を抑制し、渦列通路１８ｂにおいて渦を形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができる。さらに、往復振動の吐水を比較的小さい粒径で行うことができる。従って、吐水された水がシンク４により跳ね上げられる水はねを抑制することができる。水はねを抑制することにより、水はねが使用者に当たり使用者に不快感を与えることや、シンク４の周囲を濡らすことを抑制することができる。本実施形態における往復振動の吐水の粒Ｄの粒径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内とすることができる。

さらに、図７において矢印Ｆ５に示すように、副給水通路１８ｅから供給された水が両側の流入口１８ｆから拡張通路１８ｄに流入する。これにより、矢印Ｆ６に示すように、副給水通路１８ｅから流入する水流を、衝突部２０により形成された渦に引き込むことができる。よって、拡張通路１８ｄを介して供給される水により、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。振動発生素子１０の素子流入口１０ｂに供給される水の流速が変化しなくとも、主給水通路１８ａのみから渦を形成する場合と比べて、副給水通路１８ｅから水を流入させて主給水通路１８ａで形成された渦を増幅させる場合には、渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。流入口１８ｆの前後方向の長さが、主給水通路側端１８ｇから吐出通路側端１８ｈまでの長さと同じとなるように形成されるので、副給水通路１８ｅからより多くの水流を渦に引き込むことができる。よって、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量及び流速をより増加させることができる。交互に形成される渦Ｃの流速が速くなることで、吐水口１０ａにおける流速分布の流速差が増大される。これにより、吐水角度をより大きくすることができるため、吐水される水の粒径をより小さくすることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

次に、図１２を参照して、比較例による吐水装置の振動発生素子を説明する。
図１２は、比較例の吐水装置に備えられている振動発生素子の平面断面図である。
この比較例による吐水装置５０２の振動発生素子５１０は、例えば特許文献１の図６に示されている。比較例による吐水装置５０２は、シャワーヘッドに設けられる吐水装置であり、水が流入する給水通路５１８ａと、この給水通路５１８ａの流路断面の一部を閉塞するような衝突部５２０とが設けられている。一方で、この吐水装置５０２は、バイパス通路５１８ｅとバイパス流入口５１８ｆを備えている。所定割合の水を、給水通路５１８ａに流入させ、残りの水をバイパス通路５１８ｅを経由してバイパス流入口５１８ｆから渦列通路５１８ｂに流入させる。このようなシャワーヘッドの吐水装置５０２は、例えば４．０ｍ／ｓ以上の比較的高い流速で吐水を行う場合、衝突部５２０の下流側に交互に反対回りの渦を発生させ、吐出通路５１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることができる。しかしながら、この吐水装置５０２において、吐水の流速を例えば３．０ｍ／ｓ以下とするような場合には、衝突部５２０の下流側に発生しようとする渦が渦列通路５１８ｂの壁面摩擦を受けて消滅しやすく、吐出通路５１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることが難しい。さらに、水をバイパス流入口５１８ｆから渦列通路５１８ｂに流入させたとしても、発生しようとする渦が弱く、渦を成長させにくい。従って、吐出通路５１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることが難しい。

本発明の第１実施形態の吐水装置２によれば、主給水通路１８ａの下流側端部には、流路断面の一部を閉塞するように衝突部２０が配置され、この衝突部２０は、主給水通路１８ａによって導かれた水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦Ｃを発生させる。衝突部２０により形成された渦Ｃは、渦列通路１８ｂによって、成長されながら導かれる。渦列通路１８ｂは、渦Ｃを成長させながら導く領域を形成する。このとき渦列通路１８ｂにおける主給水通路側から渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅にわたって形成する拡張通路１８ｄが形成されている。さらに、拡張通路１８ｄの所定幅Ａ１は、渦Ｃが発生される部分の衝突部２０と主給水通路１８ａの壁面１８ｉとの間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。よって、渦Ｃを成長させながら導く領域において渦Ｃが受ける壁面摩擦を軽減させることができる。これにより、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路１８ｂにおいて渦Ｃを形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることができる。また、往復振動しない場合に比べて、吐水を小さい粒径で行うことができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径で行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

また、本実施形態の吐水装置２によれば、拡張通路１８ｄの前後方向の長さＬ２を、渦Ｃが発生される部分の衝突部２０と主給水通路１８ａの壁面１８ｉとの間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成することができる。よって、渦Ｃを成長させながら導く領域を、渦Ｃが発生される部分の領域よりも大きくし、渦Ｃの成長時に水流が受ける壁面摩擦を軽減させることができる。これにより、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路１８ｂにおいて渦Ｃをより確実に形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水をより確実に往復振動させることができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

さらに、本実施形態の吐水装置２によれば、拡張通路１８ｄの前後方向の長さは、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでの長さＬ２に形成される。よって、渦Ｃを成長させながら導く領域を、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでにおいて形成し、水流が受ける壁面摩擦をより軽減させることができる。これにより、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路１８ｂにおいて渦Ｃをより確実に形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水をより確実に往復振動させることができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

さらに、本実施形態の吐水装置２によれば、副給水通路１８ｅから流入する水流を衝突部２０により形成された渦Ｃに引き込むことができる。よって、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量をそれぞれ増加させることができる。これにより、吐水される水の吐水角度をより大きくすることができるため、吐水される水の粒径をより小さくすることができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

さらに、本実施形態の吐水装置２によれば、副給水通路１８ｅの流入口１８ｆの渦列通路１８ｂの延びる向きの長さＬ１が比較的小さい場合に比べて、副給水通路１８ｅからより多くの水流を渦Ｃに引き込むことができる。よって、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流速をより増加させることができる。これにより、吐水される水の吐水角度をさらに大きくすることができる。さらに、副給水通路１８ｅの流入口１８ｆの長さが比較的小さく形成される場合に比べて、副給水通路１８ｅの流入口１８ｆを通る水の流速が上昇して渦Ｃを壊してしまうことを抑制することができる。従って、本発明によれば、往復振動の吐水を比較的低流速且つ小粒径でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

さらに、本実施形態の吐水装置２によれば、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａと拡張通路１８ｄの衝突部２０における主給水通路側端１８ｇとの間の壁面の距離を比較的小さくすることができ、衝突部２０により発生された渦Ｃが拡張通路１８ｄの主給水通路側端１８ｇより上流側で受ける壁面摩擦を比較的小さくすることができる。従って、発生した渦Ｃが受ける壁面摩擦をより軽減させることができる。さらに、拡張通路１８ｄの衝突部２０側における主給水通路側端１８ｇを、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａよりも吐出通路側に位置させるので、製造誤差等の影響をうけにくく、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａにおいて主給水通路１８ａの流路断面の一部が閉塞できなくなることを防ぐ。よって、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａにおいて渦Ｃをより確実に発生させることができる。さらに、例えば副給水通路１８ｅから流入する水流が衝突部２０により形成された渦Ｃに引き込まれる前に、渦Ｃが壁面摩擦を受けて減衰することを抑制することができる。

さらに、本実施形態の吐水装置２によれば、拡張通路１８ｄの主給水通路側端１８ｇが、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａよりも吐出通路１８ｃ且つその吐出通路側端２０ｂよりも主給水通路１８ａ側に位置する。よって、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａと拡張通路１８ｄの衝突部２０側における主給水通路側端１８ｇとの間の壁面の距離をより小さくすることができ、衝突部２０により発生された渦Ｃが拡張通路１８ｄの主給水通路側端１８ｇより上流側で受ける壁面摩擦をより小さくすることができる。従って、発生した渦Ｃが受ける壁面摩擦をより軽減させることができる。

次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態による吐水装置を説明する。
第２実施形態による吐水装置は、内側筒体内に副給水通路が形成されて拡張通路の所定幅が短くなっている点が、上述した第１実施形態とは異なる。
図８は本発明の第２実施形態における振動発生素子の平面断面図である。
第２実施形態による吐水装置１０２は、上述した第１実施形態による吐水装置と構造がほぼ同じであるため、本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。

吐水装置１０２は、吐水装置本体８内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた複数の振動発生素子１１０を有する。
図８に示すように、振動発生素子１１０は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口１１０ａが設けられ、背面側の端面には素子流入口１１０ｂが形成されている。各振動発生素子１１０が素子挿入孔１２ｂに挿入されると、素子流入口１１０ｂは通水路形成部材１２の主通水路１２ａに連通する。

図８に示すように、振動発生素子１１０の外側筒体１１３の内側には、内側筒体１１４が、振動発生素子１１０の前後方向に延びるように設けられている。外側筒体１１３及び内側筒体１１４により前後方向に延びるような長方形断面の通路１１０ｃが形成されている。内側筒体１１４は、長方形断面の筒体であり、長方形断面の通路１１０ｃと同心的に配置されている。

また、内側筒体１１４の内部の通路は、上流側から順に、第１通路である主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、吐出通路１８ｃとして形成されている。主給水通路１８ａは、内側筒体１１４の内側部分１１５ａの内側に形成されている。
さらに、主給水通路１８ａの下流側端部には衝突部２０が形成されており、この衝突部２０は主給水通路１８ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。

さらに、内側筒体１１４の外側部分１１５ｂの内周壁面と、内側部分１１５ａの外周壁面との間の空間は、第２通路である副給水通路１１８ｅを形成する。副給水通路１１８ｅは、衝突部２０の設けられた部分よりも上流側の流路（例えば通路１１０ｃ）から衝突部２０の設けられた部分の主給水通路１８ａを迂回して拡張通路１１８ｄに至る流路を形成する。拡張通路１１８ｄには、拡張通路１１８ｄの幅方向の外側側面且つ副給水通路１１８ｅの内側側面において副給水通路１１８ｅからの流入口１１８ｆが形成される。副給水通路１１８ｅからの流入口１１８ｆは、内向きに拡張通路１１８ｄ及び渦列通路１８ｂに向けて開口される。副給水通路１１８ｅからの流入口１１８ｆは、流入口１１８ｆの渦列通路１８ｂの延びる方向（振動発生素子１０の前後方向）の長さＬ１が、拡張通路１１８ｄにおける主給水通路側の主給水通路側端１８ｇから吐出通路側端１８ｈまでの長さＬ２と同じとなるように形成される。

このような構造により、吐水装置本体８から振動発生素子１１０の素子流入口１１０ｂに流入した水は、所定の割合で、主給水通路１８ａと、副給水通路１１８ｅとに夫々流入する。主給水通路１８ａの流路断面積と、副給水通路１１８ｅの流路断面積との比は、主給水通路１８ａに流入した水が衝突部２０においてカルマン渦を生じさせることができるような主給水通路１８ａの流量を少なくとも満たすように決定されている。また、上述したように、渦列通路１８ｂを中心として流入口１１８ｆが互いに向かい合うように設けられており、この流入口１１８ｆから副給水通路１１８ｅを通った水が流入する。従って、副給水通路１１８ｅは、流入口１１８ｆを介して、渦列通路１８ｂの延びる方向（図５の紙面の左右方向）に対して直交する方向（図８の紙面の上下方向）に、拡張通路１１８ｄに水を流入させる。内側筒体１１４の１部材内に主給水通路１８ａと、副給水通路１１８ｅと、拡張通路１１８ｄとをコンパクトに且つ確実に形成することができる。

渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側にて渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ２にわたって形成する拡張部である拡張通路１１８ｄが形成されている。所定幅Ａ２は振動発生素子１０の幅方向の幅である。拡張通路１１８ｄの所定幅Ａ２は、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａと主給水通路１８ａの幅方向における一方側の壁面１８ｉとの間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。拡張通路１１８ｄは、長方形断面の通路であり、渦列通路１８ｂの外側に連続して設けられている。拡張通路１１８ｄは、副給水通路１１８ｅと渦列通路１８ｂとの間に形成されている。拡張通路１１８ｄは、副給水通路１１８ｅの高さに対して低い高さに形成され、副給水通路１１８ｅの流路断面積よりも絞られた流路断面積の流路を形成している。第２実施形態における拡張通路１１８ｄの所定幅Ａ２は、第１実施形態における拡張通路１８ｄの所定幅Ａ１よりも短くされている。

また、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路１１８ｄ及び吐出通路１８ｃの高さ方向に対向する壁面（図６における上側面と下側面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路１１８ｄ及び吐出通路１８ｃの高さは全て同一で、一定である。

次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態による吐水装置１０２の作用を説明する。第２実施形態による吐水装置１０２は、上述した第１実施形態による吐水装置と作用がほぼ同じであるため、本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。

矢印Ｆ１１に示すように、素子流入口１１０ｂに流入した水のうちの所定割合の水は、矢印Ｆ１２に示すように、内側筒体１１４の内側部分１１５ａの流入口１１４ａから主給水通路１８ａに流入する。残りの水は、矢印Ｆ１３に示すように、副給水通路１１８ｅに流入する。主給水通路１８ａの流路断面積は、副給水通路１１８ｅの流路断面積よりも大きくされ、主給水通路１８ａを通る水の主流の流速は、副給水通路１１８ｅを通る副流の流速よりも速くなっている。

衝突部２０に衝突した水は、矢印Ｆ１４に示すように、衝突部２０の両側の流路を通って下流側に流れる。衝突部２０の下流側には渦が発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は衝突部２０の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路１８ｂの壁面に沿って吐水口１１０ａに向かって進行する。渦列通路１８ｂの端部に到達した水は段部１６に衝突し、吐水口１１０ａにおける流速分布に基づいて吐水される方向が曲げられる。

渦列通路１８ｂの両側の側面には、の主給水通路側端１８ｊ側から渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ２にわたって形成する拡張通路１１８ｄが形成されている。よって、渦列通路１８ｂにおいて渦を成長させながら導く際に、渦Ｃが受ける壁面摩擦を軽減させることができる。拡張通路１１８ｄの前後方向の長さが、流路幅Ｂよりも大きく、例えば渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでの長さＬ２に形成されるので、渦列通路１８ｂの両側の壁面が低減又はほぼ無くされている。さらに、拡張通路１１８ｄは、渦Ｃが成長できるような拡張領域を付加している。

拡張通路１１８ｄが設けられていない場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面から受ける壁面摩擦よりも、拡張通路１１８ｄが設けられている場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面（両側の全体が拡張通路１１８ｄとなっているので、外側部分１１５ｂの内周壁面）から受ける壁面摩擦が減少されている。よって、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路１８ｂにおいて渦を形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができる。さらに、往復振動の吐水を比較的小さい粒径で行うことができる。従って、吐水された水がシンク４により跳ね上げられる水はねを抑制することができる。水はねを抑制することにより、水はねが使用者に当たり使用者に不快感を与えることや、シンク４の周囲を濡らすことを抑制することができる。本実施形態における往復振動の吐水の粒Ｄの粒径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内とすることができる。

さらに、矢印Ｆ１５に示すように、副給水通路１１８ｅから供給された水が両側の流入口１１８ｆから拡張通路１１８ｄに流入する。これにより、矢印Ｆ１６に示すように、副給水通路１８ｅから流入する水流を、衝突部２０により形成された渦に引き込むことができる。よって、拡張通路１１８ｄを介して供給される水により、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。振動発生素子１１０の素子流入口１１０ｂに供給される水の流速が変化しなくとも、主給水通路１８ａのみから渦を形成する場合と比べて、副給水通路１１８ｅから水を流入させて主給水通路１８ａで形成された渦を増幅させる場合には、渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。流入口１１８ｆの前後方向の長さが、主給水通路側端１８ｇから吐出通路側端１８ｈまでの長さＬ２と同じとなるように形成されるので、副給水通路１１８ｅからより多くの水流を渦に引き込むことができる。よって、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量及び流速をより増加させることができる。交互に形成される渦Ｃの流速が速くなることで、吐水口１１０ａにおける流速分布の流速差が増大される。これにより、吐水角度をより大きくすることができるため、吐水される水の粒Ｄの粒径をより小さくすることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態による吐水装置を説明する。
第３実施形態による吐水装置は、副給水通路からの流入口が絞られている点が、上述した第１実施形態とは異なる。
図９は本発明の第３実施形態における振動発生素子の平面断面図である。
第３実施形態による吐水装置２０２は、上述した第１実施形態による吐水装置と構造がほぼ同じであるため、本発明の第３実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。

吐水装置２０２は、吐水装置本体８内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた複数の振動発生素子２１０を有する。図９に示すように、振動発生素子２１０は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口２１０ａが設けられ、背面側の端面には素子流入口２１０ｂが形成されている。各振動発生素子２１０が素子挿入孔１２ｂに挿入されると、素子流入口２１０ｂは通水路形成部材１２の主通水路１２ａに連通する。

振動発生素子２１０の外側筒体２１３の内側には、内側筒体２１４が、振動発生素子２１０の前後方向に延びるように設けられている。外側筒体２１３の内部には、前後方向に延びるような長方形断面の通路２１０ｃが形成されている。内側筒体２１４は、長方形断面の筒体であり、長方形断面の通路２１０ｃと同心的に配置されている。

また、内側筒体２１４の内部の通路は、上流側から順に、第１通路である主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、吐出通路１８ｃとして形成されている。主給水通路１８ａは、内側筒体２１４の内側に形成されている。さらに、主給水通路１８ａの下流側端部には衝突部２０が形成されており、この衝突部２０は主給水通路１８ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。

さらに、内側筒体２１４の外周壁面と、外側筒体２１３の内周壁面との間の空間は、第２通路である副給水通路２１８ｅを形成する。副給水通路２１８ｅは、衝突部２０の設けられた部分よりも上流側の流路（例えば通路２１０ｃ）から衝突部２０の設けられた部分の主給水通路１８ａを迂回して拡張通路２１８ｄに至る流路を形成する。拡張通路２１８ｄには、拡張通路２１８ｄの幅方向の外側側面且つ副給水通路２１８ｅの内側側面において副給水通路２１８ｅからの流入口２１８ｆが形成される。副給水通路２１８ｅからの流入口２１８ｆは、内向きに拡張通路２１８ｄ及び渦列通路１８ｂに向けて開口される。副給水通路２１８ｅからの流入口２１８ｆは、流入口２１８ｆの渦列通路１８ｂの延びる方向（振動発生素子１０の前後方向）の長さＬ３が、拡張通路２１８ｄにおける主給水通路側の主給水通路側端１８ｇから吐出通路側端１８ｈまでの長さＬ２よりも短くなるように形成されている。流入口２１８ｆは、拡張通路２１８ｄの壁面２１８ｍの一部に形成される。

このような構造により、吐水装置本体８から振動発生素子２１０の素子流入口２１０ｂに流入した水は、所定の割合で、主給水通路１８ａと、副給水通路２１８ｅとに夫々流入する。主給水通路１８ａの流路断面積と、副給水通路２１８ｅの流路断面積との比は、主給水通路１８ａに流入した水が衝突部２０においてカルマン渦を生じさせることができるような主給水通路１８ａの流量を少なくとも満たすように決定されている。また、上述したように、渦列通路１８ｂを中心として流入口２１８ｆが互いに向かい合うように設けられており、この流入口２１８ｆから副給水通路２１８ｅを通った水が流入する。従って、副給水通路２１８ｅは、流入口２１８ｆを介して、渦列通路１８ｂの延びる方向（図９の紙面の左右方向）に対して直交する方向（図９の紙面の上下方向）に、拡張通路２１８ｄに水を流入させる。

流入口２１８ｆは、内側筒体２１４の内側に向けて拡張通路２１８ｄの外側の側面部分まで比較的短い流路を形成する。内側筒体２１４の流入口２１８ｆは比較的小さい開口面積により簡単に形成されることができる。また、流入口２１８ｆが比較的絞られて形成されているので、副給水通路２１８ｅから流入口２１８ｆを通って拡張通路２１８ｄに流入する水の流速を加速させる又は維持させることができる。流入口２１８ｆは、拡張通路２１８ｄの主給水通路側端１８ｇ側に接続されるので、流入口２１８ｆから流入する水が衝突部２０近傍において形成直後の渦に引き込まれやすくなっている。流入口２１８ｆは、拡張通路２１８ｄの主給水通路側端側に限られず、拡張通路２１８ｄの中間部分や吐出通路側端１８ｈ側に配置してもよい。

渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側にて渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ３にわたって形成する拡張部である拡張通路２１８ｄが形成されている。所定幅Ａ３は振動発生素子１０の幅方向の幅である。拡張通路２１８ｄの所定幅Ａ３は、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａと主給水通路１８ａの幅方向の一方側の壁面１８ｉとの間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。拡張通路２１８ｄは、長方形断面の通路であり、渦列通路１８ｂの外側に連続して設けられている。拡張通路２１８ｄは、副給水通路２１８ｅと渦列通路１８ｂとの間に形成されている。拡張通路２１８ｄは、副給水通路２１８ｅの高さに対して低い高さに形成され、副給水通路２１８ｅの流路断面積よりも絞られた流路断面積の流路を形成している。第３実施形態における拡張通路２１８ｄの所定幅Ａ３は、第１実施形態における拡張通路１８ｄの所定幅Ａ１よりも短くされている。

また、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路２１８ｄ、流入口２１８ｆ及び吐出通路１８ｃの高さ方向に対向する壁面（図６における上側面と下側面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路２１８ｄ、流入口２１８ｆ及び吐出通路１８ｃの高さは全て同一で、一定である。

次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態による吐水装置２０２の作用を説明する。第３実施形態による吐水装置２０２は、上述した第１実施形態による吐水装置と作用がほぼ同じであるため、本発明の第３実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。

矢印Ｆ２１に示すように、素子流入口２１０ｂに流入した水のうちの所定割合の水は、矢印Ｆ２２に示すように、内側筒体２１４の流入口２１４ａから主給水通路１８ａに流入する。残りの水は、矢印Ｆ２３に示すように、副給水通路２１８ｅに流入する。主給水通路１８ａの流路断面積は、副給水通路２１８ｅの流路断面積よりも大きくされ、主給水通路１８ａを通る水の主流の流速は、副給水通路２１８ｅを通る副流の流速よりも速くなっている。

衝突部２０に衝突した水は、矢印Ｆ２４に示すように、衝突部２０の両側の流路を通って下流側に流れる。衝突部２０の下流側には渦が発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は衝突部２０の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路１８ｂの壁面に沿って吐水口２１０ａに向かって進行する。渦列通路１８ｂの端部に到達した水は段部１６に衝突し、吐水口２１０ａにおける流速分布に基づいて吐水される方向が曲げられる。

渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側から渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ３にわたって形成する拡張通路２１８ｄが形成されている。よって、渦列通路１８ｂにおいて渦を成長させながら導く際に、渦Ｃが受ける壁面摩擦を軽減させることができる。拡張通路２１８ｄの前後方向の長さが、流路幅Ｂよりも大きく、例えば渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでの長さＬ２に形成されるので、渦列通路１８ｂの両側の壁面が低減又はほぼ無くされている。さらに、拡張通路２１８ｄは、渦Ｃが成長できるような拡張領域を付加している。

拡張通路２１８ｄが設けられていない場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面から受ける壁面摩擦よりも、拡張通路２１８ｄが設けられている場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面（両側の全体が拡張通路２１８ｄとなっている場合には拡張通路２１８ｄの両側の壁面２１８ｍ）から受ける壁面摩擦が減少されている。よって、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路１８ｂにおいて渦を形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができる。さらに、往復振動の吐水を比較的小さい粒径で行うことができる。従って、吐水された水がシンク４により跳ね上げられる水はねを抑制することができる。水はねを抑制することにより、水はねが使用者に当たり使用者に不快感を与えることや、シンク４の周囲を濡らすことを抑制することができる。本実施形態における往復振動の吐水の粒Ｄの粒径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内とすることができる。

さらに、矢印Ｆ２５に示すように、副給水通路１８ｅから供給された水が両側の流入口２１８ｆから拡張通路１８ｄに流入する。流入口２１８ｆは比較的短い前後方向の長さ（比較的小さい開口面積）であるので、流入口２１８ｆから供給される水量を抑制することができる。また、流入口２１８ｆから流入される水の流速を直前よりも加速させる又は維持させることができる。矢印Ｆ２６に示すように、流入口２１８ｆから流入される水は衝突部２０近傍において形成直後の渦に指向性を持って進み、渦に効率的に引き込むことができる。よって、拡張通路２１８ｄを介して供給される水により、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。振動発生素子２１０の素子流入口２１０ｂに供給される水の流速が変化しなくとも、主給水通路１８ａのみから渦を形成する場合と比べて、副給水通路２１８ｅから水を流入させて主給水通路１８ａで形成された渦を増幅させる場合には、渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。交互に形成される渦Ｃの流速が速くなることで、吐水口２１０ａにおける流速分布の流速差が増大される。これにより、吐水角度をより大きくすることができるため、吐水口２１０ａから吐水される水の粒Ｄの粒径をより小さくすることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

次に、図１０を参照して、本発明の第４実施形態による吐水装置を説明する。
第４実施形態による吐水装置は、渦列通路と吐出通路との間に形成されるテーパー部が、上述した第３実施形態の段部１６とは異なる。
図１０は本発明の第４実施形態における振動発生素子の平面断面図である。
第４実施形態による吐水装置３０２は、上述した第３実施形態による吐水装置と基本構造がほぼ同じであるため、本発明の第４実施形態の第３実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。
なお、第４実施形態の棚部は、便宜的に第３実施形態による吐水装置の構造に基づいて説明しているだけであるため、第３実施形態による吐水装置に限られず、第１実施形態による吐水装置の段部１６、第２実施形態による吐水装置の段部１６、後述する第５実施形態による吐水装置の段部１６に代えて適用されてもよい。

吐水装置３０２は、吐水装置本体８内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた複数の振動発生素子３１０を有する。図１０に示すように、振動発生素子３１０の外側筒体２１３の内側には、内側筒体２１４が、振動発生素子２１０の前後方向に延びるように設けられている。

吐出通路１８ｃは、渦列通路１８ｂと連通するように下流側に設けられた断面積一定の長方形断面の通路であり、実質的に内側筒体２１４の壁厚分の長さを有するのみである。この吐出通路１８ｃは渦列通路１８ｂの流路断面積よりも小さく、渦列通路１８ｂによって導かれた渦列を含む水が絞られて、吐水口２１０ａから吐水される。渦列通路１８ｂと吐出通路１８ｃの間にはテーパー部３１６が形成される。テーパー部３１６は、渦列通路１８ｂの吐出通路側端１８ｋから吐水口２１０ａに向けて内側へと傾斜している。渦列通路１８ｂと吐出通路１８ｃの間をテーパー部３１６により形成することにより、吐出通路１８ｃに流入する渦の乱れを抑制することができ、効率的に水の往復振動を発生させることができる。

また、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路２１８ｄ、流入口２１８ｆ、テーパー部３１６の形成されている領域及び吐出通路１８ｃの高さ方向に対向する壁面（図６における上側面と下側面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路２１８ｄ、流入口２１８ｆ、テーパー部３１６の形成されている領域及び吐出通路１８ｃの高さは全て同一で、一定である。

次に、図１１を参照して、本発明の第５実施形態による吐水装置を説明する。
第５実施形態による吐水装置は、副給水通路が設けられていない点が、上述した第１実施形態とは異なる。
図１１は本発明の第５実施形態における振動発生素子の平面断面図である。
第５実施形態による吐水装置４０２は、上述した第１実施形態による吐水装置と構造がほぼ同じであるため、本発明の第５実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。

吐水装置４０２は、吐水装置本体８内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた複数の振動発生素子４１０を有する。図１１に示すように、振動発生素子４１０は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口４１０ａが設けられ、背面側の端面には素子流入口４１０ｂが形成されている。各振動発生素子４１０が素子挿入孔１２ｂに挿入されると、素子流入口４１０ｂは通水路形成部材１２の主通水路１２ａに連通する。

振動発生素子４１０の外側筒体４１３の内側には、内側筒体４１４が、振動発生素子４１０の前後方向に延びるように設けられている。外側筒体４１３により前後方向に延びるような長方形断面の通路４１０ｃが形成されている。内側筒体４１４は、長方形断面の筒体であり、長方形断面の通路４１０ｃと同心的に配置されている。

また、内側筒体４１４の内部の通路は、上流側から順に、第１通路である主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、吐出通路１８ｃとして形成されている。主給水通路１８ａは、内側筒体４１４の内側に形成されている。さらに、主給水通路１８ａの下流側端部には衝突部２０が形成されており、この衝突部２０は主給水通路１８ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。主給水通路１８ａに流入する水の流量は、主給水通路１８ａに流入した水が衝突部２０においてカルマン渦を生じさせることができるような流量に設定されている。

吐水装置本体８から振動発生素子４１０の素子流入口４１０ｂに流入した水は、主給水通路１８ａのみに流入する。内側筒体４１４は、１部材内に主給水通路１８ａと、拡張通路４１８ｄとをコンパクトに且つ確実に形成する。

渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側にて渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ４にわたって形成する拡張部である拡張通路４１８ｄが形成されている。所定幅Ａ４は振動発生素子４１０の幅方向の幅である。拡張通路４１８ｄの所定幅Ａ４は、衝突部２０の主給水通路入口側端２０ａと主給水通路１８ａの幅方向の一方側の壁面１８ｉとの間の流路幅Ｂよりも大きくなるように形成される。拡張通路４１８ｄは、長方形断面の通路であり、渦列通路１８ｂの外側に連続して設けられている。拡張通路４１８ｄは、渦列通路１８ｂの側方に箱状の小室を形成している。拡張通路４１８ｄは、渦列通路１８ｂの側のみが開口され、外側の壁面は閉じられている。

また、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路４１８ｄ及び吐出通路１８ｃの高さ方向に対向する壁面（図６における上側面と下側面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、主給水通路１８ａ、渦列通路１８ｂ、拡張通路４１８ｄ及び吐出通路１８ｃの高さは全て同一で、一定である。

次に、図１１を参照して、本発明の第５実施形態による吐水装置４０２の作用を説明する。第５実施形態による吐水装置４０２は、上述した第１実施形態による吐水装置と作用がほぼ同じであるため、本発明の第５実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。

図１１において、矢印Ｆ４１に示すように、供給された水は、吐水装置本体８内を通って、各振動発生素子４１０の素子流入口４１０ｂから振動発生素子４１０に流入する。素子流入口４１０ｂに流入した水は、矢印Ｆ４２に示すように、内側筒体４１４の流入口４１４ａから主給水通路１８ａのみに流入する。

各振動発生素子４１０の主給水通路１８ａによって導かれた水は、その流路の一部を閉塞するように設けられた衝突部２０に衝突する。衝突部２０に衝突した水は、矢印Ｆ４４に示すように、衝突部２０の両側の流路を通って下流側に流れる。これにより、衝突部２０の下流側には、衝突部２０の左右方向両側に交互に反対回りのカルマン渦の渦列（渦Ｃ）が形成される。この衝突部２０により形成されたカルマン渦は、渦列通路１８ｂによって導かれながら成長し、吐出通路１８ｃに至る。

衝突部２０の下流側には渦Ｃが発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は衝突部２０の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路１８ｂの壁面に沿って吐水口４１０ａに向かって進行する。渦列通路１８ｂの端部に到達した水は段部１６に衝突し、吐水口４１０ａにおける流速分布に基づいて吐水される方向が曲げられる。

渦列通路１８ｂの両側の側面には、渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊ側から渦列通路１８ｂの幅方向に渦列通路１８ｂと連通する空間を所定幅Ａ４にわたって形成する拡張通路４１８ｄが形成されている。よって、渦列通路１８ｂにおいて渦を成長させながら導く際に、渦Ｃが受ける壁面摩擦を軽減させることができる。拡張通路４１８ｄの前後方向の長さが、流路幅Ｂよりも大きく、例えば渦列通路１８ｂの主給水通路側端１８ｊから吐出通路側端１８ｋまでの長さＬ２に形成されるので、渦列通路１８ｂの両側の壁面が低減又はほぼ無くされている。さらに、拡張通路４１８ｄは、渦Ｃが成長できるような拡張領域を付加している。

拡張通路４１８ｄが設けられていない場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面から受ける壁面摩擦よりも、拡張通路４１８ｄが設けられている場合に渦を含む流れが渦列通路１８ｂの両側の壁面（両側の全体が拡張通路４１８ｄとなっている場合には拡張通路４１８ｄの両側の壁面４１８ｍ）から受ける壁面摩擦が減少されている。よって、主給水通路１８ａに供給される水の流速が比較的低い場合においても、渦列通路１８ｂにおいて渦を形成することができ且つ吐出通路１８ｃを通って吐水される水を往復振動させることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速で行うことができる。さらに、往復振動の吐水を比較的小さい粒径で行うことができる。従って、吐水された水がシンク４により跳ね上げられる水はねを抑制することができる。水はねを抑制することにより、水はねが使用者に当たり使用者に不快感を与えることや、シンク４の周囲を濡らすことを抑制することができる。本実施形態における往復振動の吐水の粒Ｄの粒径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内とすることができる。

矢印Ｆ４５に示すように、水は、拡張通路４１８ｄ内において、左右方向の内側から外側且つ上流側に向かう回転流を生じさせる。矢印Ｆ４６に示すように、このような回転流による水流を拡張通路４１８ｄの主給水通路側端１８ｇ側から、衝突部２０により形成された渦Ｃに引き込むことができる。回転流が流れ込むので渦Ｃの形成を補助し及び渦Ｃの成長を促進させることができる。さらに、拡張通路４１８ｄを介して供給される水により、交互に反対回りに形成される渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。振動発生素子４１０の素子流入口４１０ｂに供給される水の流速が変化しなくとも、拡張通路４１８ｄにより、渦Ｃの流量及び流速をそれぞれ増加させることができる。交互に形成される渦Ｃの流速が速くなることで、吐水口４１０ａにおける流速分布の流速差が増大される。これにより、吐水角度をより大きくすることができるため、吐水される水の粒Ｄの粒径をより小さくすることができる。従って、往復振動の吐水を比較的低流速でより確実に行うことができ、吐水された水の水はねを抑制することができる。

１キッチンシステム
２吐水装置
４シンク
６カウンタ
８吐水装置本体
８ａ基端部
９ホース
１０振動発生素子
１０ａ吐水口
１０ｂ素子流入口
１０ｃ通路
１２通水路形成部材
１２ａ主通水路
１２ｂ素子挿入孔
１２ｃ基端部
１３外側筒体
１４内側筒体
１４ａ流入口
１６段部
１８ａ主給水通路
１８ｂ渦列通路
１８ｃ吐出通路
１８ｄ拡張通路
１８ｅ副給水通路
１８ｆ流入口
１８ｇ主給水通路側端
１８ｈ吐出通路側端
１８ｉ壁面
１８ｊ主給水通路側端
１８ｋ吐出通路側端
２０衝突部
２０ａ主給水通路入口側端
２０ｂ吐出通路側端
１０２吐水装置
１１０振動発生素子
１１０ａ吐水口
１１０ｂ素子流入口
１１０ｃ通路
１１３外側筒体
１１４内側筒体
１１４ａ流入口
１１５ａ内側部分
１１５ｂ外側部分
１１８ｄ拡張通路
１１８ｅ副給水通路
１１８ｆ流入口
２０２吐水装置
２１０振動発生素子
２１０ａ吐水口
２１０ｂ素子流入口
２１０ｃ通路
２１３外側筒体
２１４内側筒体
２１４ａ流入口
２１８ｄ拡張通路
２１８ｅ副給水通路
２１８ｍ壁面
２１８ｆ流入口
３０２吐水装置
３１０振動発生素子
３１６テーパー部
４０２吐水装置
４１０振動発生素子
４１０ａ吐水口
４１０ｂ素子流入口
４１０ｃ通路
４１３外側筒体
４１４内側筒体
４１４ａ流入口
４１８ｄ拡張通路
４１８ｍ壁面
Ａ所定幅
Ａ１所定幅
Ａ２所定幅
Ａ３所定幅
Ａ４所定幅
Ｂ流路幅
Ｃ渦
Ｄ粒
Ｗ幅
λ 波長

Claims

水を往復振動させながら吐水する吐水装置であって、
吐水装置本体と、
この吐水装置本体に設けられ、供給された水を往復振動させながら吐水する振動発生素子と、を有し、
上記振動発生素子は、
供給された水が流入する第１通路と、
この第１通路の流路断面の一部を閉塞するように、上記第１通路の下流側端部に配置され、上記第１通路によって導かれた水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる衝突部と、
上記第１通路の下流側に設けられ、上記衝突部により形成された渦を導く渦列通路と、
上記渦列通路によって導かれた水を吐水させる吐出通路と、
上記渦列通路における上記第１通路側にて上記渦列通路の幅方向に上記渦列通路と連通する空間を所定幅にわたって形成する拡張部と、を備え、
上記拡張部の上記所定幅は、上記衝突部と上記第１通路の壁面との間の流路幅よりも大きくなるように形成されることを特徴とする吐水装置。
上記拡張部の前後方向の長さは、上記衝突部と上記第１通路の壁面との間の上記流路幅よりも大きくなるように形成される請求項１記載の吐水装置。
上記拡張部の前後方向の長さは、上記渦列通路の第１通路側端から吐出通路側端までの長さに形成される請求項１又は２に記載の吐水装置。
さらに、上記衝突部の設けられた部分よりも上流側の流路から上記衝突部の設けられた部分の上記第１通路を迂回して上記拡張部に至る第２通路を備え、上記拡張部には、上記第２通路からの流入口が形成される請求項１乃至３の何れか１項に記載の吐水装置。
上記拡張部に形成された上記流入口は、上記流入口の上記渦列通路の延びる方向の長さが、上記拡張部における上記渦列通路側における第１通路側端から吐出通路側端までの長さと同じとなるように形成される請求項４記載の吐水装置。
上記拡張部の上記渦列通路側における第１通路側端は、上記衝突部の第１通路入口側端よりも上記吐出通路側に位置する請求項１乃至５の何れか１項に記載の吐水装置。
上記拡張部の上記渦列通路側における上記第１通路側端は、上記衝突部の吐出通路側端よりも上記第１通路側に位置する請求項６に記載の吐水装置。