JP6926483B2 - 吐水装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、吐水装置に関する。

従来、吐水口の外周部側の流速を中心部側の流速よりも速くすることで、吐水形状を長距離にわたって維持可能な吐水装置が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の吐水装置は、水を吐出する吐水口と、水を吐水口へ導く通水路との間に、遮蔽部材によって上下に仕切られた整流空間を有する。通水路から整流空間に流入した水は、遮蔽部材に衝突した後、遮蔽部材の外周部に設けられた通水孔から整流空間の下側に流出する。

遮蔽部材の通水孔から流出した水は、そのまま吐水口へ向かう流れと、表面張力等によって遮蔽部材の中心側へ移動した後で吐水口へ向かう流れに分かれる。この経路差により、遮蔽部材の通水孔から吐水口へ向かう水の流速と比較して、遮蔽部材の中心部から吐水口へ向かう水の流速が遅くなる。このように、吐水口の外周部側の流速を中心部側の流速よりも速くすることで、吐水口から吐出された水の外周側における流速が空気抵抗によって低下して吐水形状が崩れるまでの距離を長くすることができる。したがって、吐水口から長距離にわたって吐水形状を美しく保つことが可能となる。

特開２０１４−２０６０１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、遮蔽部材への衝突によって生じる圧力損失により、吐水口から吐出される水の流量が低下してしまう。吐出流量の低下は、使用感の低下につながる可能性があるため、可及的に抑えることが望ましい。

開示の実施形態は、吐水形状が長距離にわたって維持可能であるとともに整流吐水における吐出流量の低下を抑えることができる吐水装置を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る吐水装置は、水を吐出する吐水口と、前記吐水口の上流側に設けられ、水の流れを整える整流部と、前記整流部に水を流入させる流入口とを備え、前記整流部は、前記流入口と前記吐水口とに連通する整流室と、前記整流室に配置され、前記流入口から前記整流室に流入する水の流れを遮る遮蔽部材を備え、前記遮蔽部材は、前記流入口と対向する対向面と、前記流れの方向に沿って前記流入口を前記対向面に投影した投影領域に少なくとも一部が設けられ、前記対向面から突出する突起部と、前記突起部よりも前記対向面の外周側に設けられ、前記遮蔽部材を貫通する複数の通水孔とを備える。

遮蔽部材の流入口と対向する対向面に突起部が設けられる。突起部は、流入口を水の流れ方向に沿って対向面に投影した投影領域に少なくとも一部が設けられる。このため、流入口から整流部の整流室に流入した水の少なくとも一部は、遮蔽部材の対向面に衝突する前に、突起部に当たることとなる。これにより、対向面への水の衝突が緩和される。また、流入口からの水の少なくとも一部が突起部に当たることで、水の流れが周囲の通水孔に向かうようになり、通水孔に対して水がスムーズに流れ込むようになる。このように、対向面に突起部を設けることで、対向面への衝突によって生じる圧力損失を低減させることができる。したがって、整流吐水における吐出流量の低下を抑えることができる。

また、前記突起部は、前記対向面の中央に設けられ、前記複数の通水孔は、前記突起部を中心とする円周状に並べて設けられる。

これにより、流入口から整流室に流入した水を複数の通水孔に対して均等に誘導することができる。したがって、水の圧力損失をさらに低減させることができる。

また、前記突起部は、基端側から先端側に向けて漸次縮径する。

これにより、たとえば、突起部の径を基端から先端にかけて一定とした場合と比較して、複数の通水孔に水を効率よく誘導することができる。したがって、水の圧力損失をさらに低減させることができる。

また、前記突起部は、先端に平坦面を有する。

これにより、流入口から整流室に流入した水は、突起部の平坦面に衝突した後で、複数の通水孔に誘導されることとなる。したがって、整流効果の過度な低下を防止しつつ、吐水口から吐出される水の流量の低下を抑えることができる。

実施形態の一態様によれば、吐水形状が長距離にわたって維持可能であるとともに整流吐水における吐出流量の低下を抑えることができる吐水装置を提供することができる。

図１Ａは、従来の吐水装置の概略構成図である。 図１Ｂは、実施形態に係る吐水装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る吐水装置の外観斜視図である。 図３は、シャワーヘッドの側断面図である。 図４は、図３に示す吐水口、整流部、流入口および通水路の拡大図である。 図５は、遮蔽部材の平面図である。 図６は、突起部の側断面図である。 図７は、整流部における水の流れを示す図である。 図８は、変形例に係る吐水装置の概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する吐水装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、実施形態に係る吐水装置の概略構成について図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明する。図１Ａは、従来の吐水装置の概略構成図であり、図１Ｂは、実施形態に係る吐水装置の概略構成図である。なお、本明細書において、「水」とは、常温水、湯および湯水混合水を含むものとする。

図１Ａに示すように、従来の吐水装置１Ｘは、水を吐出する吐水口１０Ｘと、吐水口１０Ｘの上流側に設けられ、水の流れを整える整流部２０Ｘと、整流部２０Ｘに水を流入させる流入口３０Ｘとを備える。

整流部２０Ｘは、流入口３０Ｘと吐水口１０Ｘとに連通する整流室２１Ｘを有する。整流室２１Ｘには、流入口３０Ｘから整流室２１Ｘに流入する水の流れを遮る遮蔽部材５０Ｘが設けられる。また、整流室２１Ｘには、遮蔽部材５０Ｘよりも下流側に複数の整流網５５Ｘが設けられる。

遮蔽部材５０Ｘは、流入口３０Ｘと対向する対向面５１Ｘと、対向面５１Ｘの外周部に設けられ、遮蔽部材５０Ｘを貫通する複数の通水孔５３Ｘとを備える。

流入口３０Ｘから整流部２０Ｘの整流室２１Ｘに流入した水は、遮蔽部材５０Ｘに衝突した後、遮蔽部材５０Ｘの外周部に設けられた複数の通水孔５３Ｘに流入する。

通水孔５３Ｘから流出した水は、複数の整流網５５Ｘと衝突することで、そのまま吐水口１０Ｘへ向かう流れＣ１と、遮蔽部材５０Ｘの中心側へ移動した後で吐水口１０Ｘへ向かう流れＣ２に分かれる。流れＣ１および流れＣ２は、複数の整流網５５Ｘを通過することによって、水の速度ベクトルが進行方向に揃うことになり、最終的に吐水口１０Ｘから、均一な一本の水流となって吐水される。

流れＣ２と、流れＣ１とを比較すると、通水孔５３Ｘから流出し、そのまま直進する流れＣ１のほうが、流速が速くなる。すなわち、吐水口１０Ｘへ到達した時点において、吐出される水の初速は外周側の方が中心側に比べて速くなる。

吐水口１０Ｘから吐出された水は、外周側において空気との摩擦抵抗を受ける。これに対して、中心側の流速は空気との摩擦抵抗の影響は極めて小さい。従って、中心付近では重力加速度とほぼ等しい加速度が働くのに対して、外側では重力加速度に加えて逆方向の摩擦抵抗が生じることになる。つまり、外側と比較して中心付近ではより大きな加速度が働くことになる。この加速度の差によって、吐水口１０Ｘ付近においては外周側の流速が中心付近の流速より速い状態であった流速分布は、吐水口１０Ｘから離れるに従い均一になり、最終的に外周側の流速が中心付近の流速より遅い状態に至る。

外周側の流速が中心側の流速よりも大幅に遅くなり吐水形状が崩れ始めるまでの距離は、吐水口１０Ｘにおける初速が吐水口１０Ｘの外周側と中心側とで均一である場合と比較して非常に長い距離である。したがって、吐水装置１Ｘによれば、吐水口１０Ｘから長距離にわたって吐水形状を美しく保つことが可能となる。

しかしながら、従来の吐水装置１Ｘでは、遮蔽部材５０Ｘへの衝突によって生じる圧力損失により、吐水口１０Ｘから吐出される水の流量が低下するという問題がある。吐出流量の低下は、使用感の低下につながる可能性があるため、可及的に抑えることが望ましい。

そこで、図１Ｂに示すように、実施形態に係る吐水装置１では、遮蔽部材５０の対向面５１に、対向面５１に対して垂直に流入口３０側へ向けて対向面５１から突出する突起部５２を設けることとした。

この突起部５２は、水の流れ方向に沿って流入口３０を対向面５１に投影した投影領域Ｐに少なくとも一部が設けられる。すなわち、突起部５２は、流入口３０から整流部２０の整流室２１に流入する水の少なくとも一部と当たる位置に設けられる。なお、図１Ｂでは、突起部５２の全てが投影領域Ｐに設けられる場合の例を示している。

このように、実施形態に係る吐水装置１では、投影領域Ｐに突起部５２の少なくとも一部が設けられるため、流入口３０から整流部２０の整流室２１に流入した水の少なくとも一部は、遮蔽部材５０の対向面５１に衝突する前に、突起部５２に当たることとなる。これにより、流入口３０から流入した水の対向面５１への衝突が緩和される。また、流入口３０からの水の少なくとも一部が突起部５２に当たることで、水の流れが周囲の通水孔５３に向かうようになり、通水孔５３に対して水がスムーズに流れ込むようになる。これらの作用により、従来の吐水装置１Ｘと比較して、対向面５１への衝突によって生じる圧力損失を低減させることができる。したがって、吐水口１０から吐出される水の流量の低下を抑えることができる。

このように、実施形態に係る吐水装置１によれば、整流吐水における吐出流量の低下を抑えることができる。

次に、上述した吐水装置１の具体的構成の一例について図２および図３を参照して説明する。図２は、実施形態に係る吐水装置１の外観斜視図である。また、図３は、シャワーヘッドの側断面図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図２に示すように、実施形態に係る吐水装置１は、オーバーヘッドシャワータイプの吐水装置であり、円板状のシャワーヘッド２と、シャワーヘッド２を支持するアーム３とを備える。アーム３は、たとえば浴室の壁面に取り付けられる。また、アーム３の内部には、図示しない水源（給水源および給湯源を含む）から供給される水をシャワーヘッド２へ導く第１導水路３ａが設けられる。

シャワーヘッド２は、複数の散水ノズル２ｂが設けられた散水板２ａを備える。また、シャワーヘッド２は、上述した吐水口１０を散水板２ａの中央に備える。シャワー吐水を行う場合には、複数の散水ノズル２ｂから水が吐出され、整流吐水を行う場合には、吐水口１０から水が吐出される。

なお、ここでは図示を省略するが、吐水装置１は、シャワー吐水と整流吐水とを切り替えるボタンや温度調節用のツマミなどの操作部を備える。また、吐水装置１は、シャワーヘッド２以外のシャワーヘッド、たとえばハンドシャワー用のシャワーヘッドを備えていてもよい。

図３に示すように、シャワーヘッド２は、吐水口１０の上流側に設けられ、水の流れを整える整流部２０と、整流部２０に水を流入させる流入口３０と、第２導水路２ｄを流れる水を流入口３０へ導く通水路６０とを備える。

吐水口１０、整流部２０、流入口３０および通水路６０は、シャワーヘッド２の中心軸である軸線Ｏ上に並べて配置される。また、吐水口１０および流入口３０は、軸線Ｏと直交する向きに開口し、通水路６０は、軸線Ｏに沿って延在する。流入口３０の径は、通水路６０の径よりも大きく、吐水口１０の径よりも小さい。

シャワーヘッド２は、アーム３（図２参照）に接続される継手部２ｃを備える。継手部２ｃの内部には、アーム３の第１導水路３ａに連通する第２導水路２ｄが形成される。第２導水路２ｄを流れる水は、第２導水路２ｄを介して通水路６０に流入する。

図４は、図３に示した吐水口１０、整流部２０、流入口３０および通水路６０の拡大図である。また、図５は、遮蔽部材５０の平面図であり、図６は、突起部５２の側断面図である。

整流部２０は、上流側の第１部材２０ａと、下流側の第２部材２０ｂとを備える。第１部材２０ａは、通水路６０の下流側端部において通水路６０と一体的に形成される。第１部材２０ａは、通水路６０の内径よりも大きい内径を有する。第２部材２０ｂは、円筒状の部材であり、第１部材２０ａにはめ込まれることにより、整流室２１を形成する。なお、吐水口１０は、第２部材２０ｂの下流側端部に形成され、流入口３０は、第１部材２０ａの上流側端部に形成される。

整流室２１には、流入口３０から整流室２１に流入する水の流れを遮る遮蔽部材５０が設けられる。この遮蔽部材５０により、整流室２１は、上流側の第１空間２１ａと下流側の第２空間２１ｂとに仕切られる。下流側の第２空間２１ｂには、複数の整流網５５が設けられる。

図４および図５に示すように、遮蔽部材５０は、平面視円形状の部材であり、流入口３０と対向する対向面５１と、対向面５１から流入口３０側に向けて突出する突起部５２と、突起部５２よりも対向面５１の外周側に設けられる複数の通水孔５３とを備える。

対向面５１は、軸線Ｏと直交する向きに設けられる。言い換えれば、対向面５１は、流入口３０と平行に設けられる。

突起部５２は、水の流れ方向（すなわち軸線Ｏと平行な方向）に沿って流入口３０を対向面５１に投影した投影領域Ｐに設けられ、対向面５１に対して垂直にすなわち軸線Ｏに沿って延在する。

また、図５および図６に示すように、突起部５２は、円錐台形状を有する。すなわち、突起部５２は、基端側（対向面５１側）から先端側（流入口３０側）に向けて漸次縮径し、かつ、先端に平坦面５２ａを有する。なお、平坦面５２ａの径は、流入口３０の径よりも小さい。また、突起部５２の周面５２ｂと平坦面５２ａとの間にはＲ部５２ｃが設けられる。

複数の通水孔５３は、対向面５１の外周部において円周状に並べて配置される複数の第１通水孔５３ａと、第１通水孔５３ａよりも対向面５１の内周側において円周状に並べて配置される複数の第２通水孔５３ｂとを備える。

次に、整流部２０における水の流れについて図７を参照して説明する。図７は、整流部２０における水の流れを示す図である。

図７に示すように、通水路６０を流れる水は、流入口３０から整流部２０の第１空間２１ａに流入した後、第１空間２１ａ内に一旦滞留し、第１空間２１ａ内に水圧が篭るような状態となる。そして、第１空間２１ａに滞留した水は、上流側から供給される水に押し出されて、遮蔽部材５０に設けられた複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂから第２空間２１ｂへ移動する。

複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂから流出した水は、そのまま吐水口１０へ向かう流れＣ１，Ｃ３と、遮蔽部材５０の中心側へ移動した後で吐水口１０へ向かう流れＣ２に分かれる。これらの流れＣ１〜Ｃ３は、第２空間２１ｂに配置された複数の整流網５５を通過して吐水口１０へ至る。このように、複数の整流網５５を通過することで、水の速度ベクトルが進行方向に揃うことになり、最終的に吐水口１０から水は一本の水流となって吐水される。

中心側の流れＣ２と、外周側の流れＣ１とを比較すると、通水孔５３から流出し、そのまま直進する流れＣ１のほうが、流速が速くなる。すなわち、吐水口１０へ到達した時点において、吐出される水の初速は外周側の方が中心側に比べて速くなる。

吐水口１０から吐出された水は、外周側において空気との摩擦抵抗を受ける。これに対して、中心側の流速は空気との摩擦抵抗の影響は極めて小さい。従って、中心付近では重力加速度とほぼ等しい加速度が働くのに対して、外側では重力加速度に加えて逆方向の摩擦抵抗が生じることになる。つまり、外側と比較して中心付近ではより大きな加速度が働くことになる。この加速度の差によって、吐水口１０付近においては外周側の流速が中心付近の流速より速い状態であった流速分布は、吐水口１０から離れるに従い均一に変化していく。

外周側の流速が中心側の流速よりも大幅に遅くなり吐水形状が崩れ始めるまでの距離は、吐水口１０における初速が吐水口１０の外周側と中心側とで均一である場合と比較して非常に長い距離である。したがって、吐水装置１によれば、吐水口１０から長距離にわたって吐水形状を美しく保つことが可能となる。

ここで、上述したように、実施形態に係る吐水装置１では、流入口３０から第１空間２１ａに流入する水の少なくとも一部と当たる位置に突起部５２が設けられる。このため、流入口３０から第１空間２１ａに流入した水は、突起部５２に当たって略円錐状に広がることで、突起部５２の周囲に設けられた複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂに誘導される。

このように、遮蔽部材５０に突起部５２を設けることにより、流入口３０から流入した水の対向面５１への衝突が緩和されるとともに、通水孔５３に対して水がスムーズに流れ込むようになる。このため、従来の吐水装置１Ｘ（図１Ａ参照）と比較して、対向面５１への衝突によって生じる圧力損失を低減させることができる。したがって、吐水口１０から吐出される水の流量の低下を抑えることができる。

また、実施形態に係る吐水装置１において、突起部５２は、対向面５１の中央すなわち軸線Ｏと交わる位置に設けられ、複数の通水孔５３は、突起部５２を中心とする円周状に並べて配置される。これにより、流入口３０から第１空間２１ａに流入した水を複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂに均等に誘導することができる。

さらに、実施形態に係る突起部５２は、基端側から先端側に向けて漸次縮径する形状を有するため、たとえば、突起部５２の径を基端から先端にかけて一定とした場合と比較して、複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂに水を効率よく誘導することができる。したがって、水の圧力損失をさらに低減させることができる。

さらに、実施形態に係る突起部５２は、先端に平坦面５２ａを有するため、流入口３０から第１空間２１ａに流入した水は、突起部５２の平坦面５２ａに衝突した後で、複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂに誘導されることとなる。これにより、圧力損失を低下させることに伴う整流効果の過度な低下を防止しつつ、吐水口１０から吐出される水の流量の低下を抑えることができる。

次に、実施形態に係る吐水装置１の変形例について図８を参照して説明する。図８は、変形例に係る吐水装置の概略構成図である。

上述した実施形態では、吐水口１０、整流部２０、流入口３０および通水路６０が同一軸線上に配置される場合の例について説明したが、図８に示す吐水装置１Ａのように、流入口３０および通水路６０が、吐水口１０および整流部２０の軸線上からずれた位置に配置されてもよい。

また、図８に示すように、突起部５２は、投影領域Ｐに少なくとも一部が設けられていればよく、必ずしも投影領域Ｐ内に突起部５２の全てが設けられることを要しない。

また、流れＣ１および流れＣ２（図７参照）の流速差が大きくなり過ぎると、気泡が発生して却って吐水形状が乱れるおそれがある。そこで、上述した実施形態に係る吐水装置１では、複数の第１通水孔５３ａの内周側に複数の第２通水孔５３ｂを設けて、水流を吐水口１０全体に分配することで、流れＣ１と流れＣ２の流速差を小さく抑えることとした。しかし、これに限らず、図８に示すように、遮蔽部材５０は、複数の第１通水孔５３ａおよび第２通水孔５３ｂのうち、複数の第１通水孔５３ａのみを備える構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、シャワーヘッド２がアーム３を介して浴室の壁面に取り付けられるタイプのものに本願の開示する吐水装置を適用した場合の例について説明した。しかしながら、本願の開示する吐水装置は、浴室の壁面に取り付けられるタイプのものに限らず、シャワーヘッド２が浴室の天井に取り付けられるタイプのものや、シャワーバータイプのものや、ハンドシャワータイプのものであってもよい。また、本願の開示する吐水装置は、浴室以外の場所（たとえば、洗面所やキッチンなど）に設置される水栓装置に対して適用されてもよい。

上述してきたように、実施形態に係る吐水装置１は、吐水口１０と、整流部２０と、流入口３０とを備える。吐水口１０は、水を吐出する。整流部２０は、吐水口１０の上流側に設けられ、水の流れを整える。流入口３０は、整流部２０に水を流入させる。また、整流部２０は、整流室２１と、遮蔽部材５０とを備える。整流室２１は、流入口３０と吐水口１０とに連通する。遮蔽部材５０は、整流室２１に配置され、流入口３０から整流室２１に流入する水の流れを遮る。また、遮蔽部材５０は、対向面５１と、突起部５２と、複数の通水孔５３とを備える。対向面５１は、流入口３０と対向する。突起部５２は、水の流れ方向に沿って流入口３０を対向面５１に投影した投影領域Ｐに少なくとも一部が設けられ、対向面５１から突出する。複数の通水孔５３は、突起部５２よりも対向面５１の外周側に設けられ、遮蔽部材５０を貫通する。

したがって、実施形態に係る吐水装置１によれば、吐水形状が長距離にわたって維持可能であるとともに整流吐水における吐出流量の低下を抑えることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 吐水装置
２ シャワーヘッド
３ アーム
１０ 吐水口
２０ 整流部
２１ 整流室
３０ 流入口
５０ 遮蔽部材
５１ 対向面
５２ 突起部
５３ 通水孔
５５ 整流網
６０ 通水路

Claims (3)

1. 水を吐出する吐水口と、
   前記吐水口の上流側に設けられ、水の流れを整える整流部と、
   前記整流部に水を流入させる流入口と
   を備え、
   前記整流部は、
   前記流入口と前記吐水口とに連通する整流室と、
   前記整流室に配置され、前記流入口から前記整流室に流入する水の流れを遮る遮蔽部材と
   を備え、
   前記遮蔽部材は、
   前記流入口と対向する対向面と、
   前記流れの方向に沿って前記流入口を前記対向面に投影した投影領域に少なくとも一部が設けられ、前記対向面から突出する突起部と、
   前記突起部よりも前記対向面の外周側に設けられ、前記遮蔽部材を貫通する複数の通水孔と
   を備え、
   前記複数の通水孔は、
   前記投影領域の外側に配置される第１通水孔と、
   前記投影領域の内側に配置され、前記第１通水孔よりも径が小さい第２通水孔と
   を含み、
   前記突起部の高さは、前記突起部および前記第２通水孔間の距離よりも大きいこと
   を特徴とする吐水装置。
2. 前記突起部は、
   前記対向面の中央に設けられ、
   前記複数の通水孔は、
   前記突起部を中心とする円周状に並べて設けられること
   を特徴とする請求項１に記載の吐水装置。
3. 散水板を有するシャワーヘッド
   を備え、
   前記吐水口は、前記散水板の中央に設けられ、
   前記複数の通水孔を通過した水は、一本の水流となって前記吐水口から吐水される、請求項１または２に記載の吐水装置。

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