JPH03191964A - 超音波液体照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、人体の洗浄効果、生理的快感（マツサージ効
果など）、医療効果等を使用者に与える為のシャワー装
置等の液体照射装置に関するものであり、さらに詳しく
は、圧電振動子等の電気機械変換器を利用した超音波液
体照射装置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の液体照射装置は、水道圧力やポンプの発
生する圧力を利用し、人体に液体を照射する構成のもの
が用いられており、家庭用ではシャワーや洗浄機能付き
便座装置などが一般的である。

第６図は従来の液体照射装置の一例のシャワー装置であ
る０図において、シャワ一部１には湯水混合部２より適
度の温度のお湯が水道圧によりパイプ３を通って送られ
、複数の液柱４となって被照射体である人体５に照射さ
れる。このようなシャワー装置から照射される液柱４は
、パイプ６７から送られる高１１１ｉ湯と水の混合割合
および総合流量をｊＪ１節する調節栓８によって調節さ
れた連動エネルギーを持ち、人体の洗浄、濯ぎ、あるい
は多少の液体衝突による快適感を使用者に与えるもので
あった。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述したように、従来のシャワー装置に
は調節栓８により液体の性質を調節し、より高性能な液
体照射装置にする方法がなかった。

したがって、使用者は調節栓８の調節により、せいぜい
人体５に衝突するときの連動エネルギーと湯温を調節す
ることができるのみであり、入浴時に体を濯ぐ上がり湯
程度にしかシャワー装置を使用できなかった。しかしな
がら、このような液体照射装置の人体洗浄効果の向上、
快適感向上、医療効果間上等に対する要望は、住活の個
性化、快適性向上への願望の増大、精神的満足度や健康
への欲求の増大などの社会動向のなかで次第に強まって
きており、家庭用液体照射装置の洗浄効果、快適性、医
療効果などの性能の大幅な向上が必要になってきた。し
かしながら、前述のように従来の技術ではこのような性
能向上を期待することが困難であった。

課題を解決するための手段 このような従来の技術の課題を解決するために、本発明
は以下に述べる構成より成るものである。

すなわら、商用ｉｔ源などより得られる電源部と、前記
電源部より電力を受け超音波電力を発生する超音波電力
発生器と、前記超音波電力発生器により駆動される電気
機械変換器と、人体に湯または水などの液体を照射する
液体照射部とを備え、前記電気機械変換器の超音波出力
エネルギーを前記液体照射部から噴出される液体に伝達
し、照射液体に超音波振動エネルギーと噴射連動エネル
ギーとの複合エネルギーを与え、前記人体にこの複合エ
ネルギーを照射する構成としたものである。

また、液体の噴出方向番こ沿って超音波エネルギーを照
射するよう電気機械変換器を構成したものである。

さらに、液体照射部を、複数の噴出口を有するシャワー
状照射部、に構成し、前記複数の噴出口の少なくとも一
つの噴出口からの液体噴出方向に超音波エネルギーを照
射する構成としたものである。

また、電気ｍｗｔ変換器と噴出口との間に、超音波エネ
ルギーを収束する収束手段を設け、超音波エネルギーを
噴出口に集中する構成としたものである。

さらにまた、液体照射部内の液体の有無を直接または間
接的に検出する液体検出部を設け、この液体検出器の信
号により電気機械変換器の超音波出力部に液体が存在す
ることを検出後、前記電気機械変換器を附勢する構成と
したものである。

また、電気機械変換器を円板状の圧電振動子で構成し、
厚み振動の共振周波数近傍で動作する構成としたもので
ある。

さらに、圧電振動子の少なくとも液体に接する表面に、
ステンレスなどの金属材料よりなる表面保護部材を密着
して設けたものである。

さらにまた、少なくとも電気機械変換器を液体照射部に
取りつけ、一体構成としたものである。

作用 以上の構成により本発明は以下に述べる作用を有するも
のである。

ｉ淵部と、超音波電力発生器と、電気機械変換器と、液
体照射部とを備え、前記電気機械変換器の超音波出力エ
ネルギーを前記液体照射部から噴出される液体に伝達し
、照射液体に超音波振動エネルギーと噴射連動エネルギ
ーとの複合エネルギーを４え、前記人体にこの複合エネ
ルギーを照射する構成としたので、人体表面の超音波洗
浄作用と、特に筋肉や神経等の超音波による加温作用と
、さらに、噴出エネルギーと超音波振動エネルギーの複
合エネルギーによるマツサージ作用とを、液体照射部か
らの液体照射により簡単に行うことができる。

また、液体の噴出方向に沿って超音波エネルギーを照射
するよう電気機械変換器を構成することにより、超音波
エネルギーを噴出液体に効率より伝達する作用を果たす
ものである。

さらに、液体照射部を、複数の噴出口を有するシャワー
状照射部に構成し、前記複数の噴出口の少なくとも一つ
の噴出口からの液体噴出方向に超音波エネルギーを照射
する構成とすることにより、複数の噴出口を設け、かつ
、超音波エネルギーを噴出液体に効率よく伝達する作用
を果たすものである。

また、電気機械変換器と噴出口との間に、超音波エネル
ギーを収束する収束手段を設け、超音波エネルギーを噴
出口に集中する構成とすることにより、超音波エネルギ
ーをより効率的に噴出液体に与えるものであり、−個の
噴出口の場合はもちろんのこと、複数の噴出口を有する
場合も有用な作用を果たすものである。

さらにまた、液体照射部内の液体の有無を直接または間
接的に検出する液体検出部を設け、この液体検出器の信
号により電気機械変換器の超音波出力部に液体が存在す
ることを検出後、前記電気機ｌｉｉ！変換器を附勢する
構成とすることにより、電気機械変換器が空状態で振動
し、過大振動振幅による破壊、特性劣化、あるいは寿命
減少を防止する作用を果たすものである。

また、電気機械変換器を円板状の圧電振動子で構成し、
厚み振動の共振周波数近傍で動作する構成とすることに
より、簡単でコンパクトな構造を実現し、かつ、高い電
気機械変換効率で超音波エネルギーを液体に与えるもの
である。

さらに、圧電振動子の少なくとも液体に接する表面に、
ステンレスなどの金属材料よりなる表面保護部材を密着
して設けることにより、圧電振動子に液体が浸透してこ
れの信転性を低下させるという不都合を防ぎ、液体から
圧電振動子を保護するものである。

さらにまた、少なくとも電気機械変換器を液体照射部に
取りつけ一体構成とすることにより、噴出液体への高い
超音波伝達特性を可能とし、しかも、一体化による使い
勝手の向上、取りつけ工事の薄側化を実現するものであ
る。

実施例 以下、本発明の実施例について図面と共に説明する。第
１図は本発明の１実施例を示す液体照射装置の断面図で
ある。

同図において、１０は超音波電力発生器であり、商用電
源などよりなる電源部１１を含んでいる。この［？’Ｆ
波電力発生器ｌＯの出力は、リード＆’１１１２．１３
により、電気機械変換器である円板状圧電振動子１４の
電極１５．１６に加えられる。この電極１５．１６は圧
電振動子１４の上下面に設けられた薄い円板状のステン
レス製保護膜１７．１８に接続されている。したがって
、圧電振動子１４の上下面間に超音波電圧が第２図（ａ
）のような波形で加えられる。この電圧は圧電振動子１
４の厚み振動の共振周波数近傍の周波数であるので、第
２図（ｂ）のような電流が圧電振動子１４に流れ、結果
として、圧電振動子１４は高効率の電気機械変換が可能
となる。

ステンレス製保護膜１８は液体１９と圧電振動子１４と
が直接接触するのを防止している。このため、圧電振動
子１４に液体が浸透し、性能劣化や信顛性の低下が生し
るのを防ぐことができる。また、液体が高温のお湯の場
合などには、お湯の熱が直接圧電振動子１４に伝達され
るのを緩和し、高信軌性と良好特性を維持する働きをす
る。したがって、保護膜１８はステンレスなどのように
熱伝達率が低い祠料が適している。

圧７ｒＬ８動子１４は、リング状の支持兼シール部材２
０、２１により支持され、液体照射部２２の振動子固定
部２３に押し付り部材２４で押し付けて固定されている
。したがって、圧電振動子１４は液体照射部２２と一体
４ＩＩＩ造となっており、液体処理室２５内の液体１９
に直接超音波エネルギーを与えることができ、高効率動
作を実現すると共に、扱い易いコンパクト半１４造とな
っている。

また、液体処理室２５内には超音波エネルギーを収束す
る収束ホーン２６が設けられ、液体噴出面２７の中央に
設けた主噴出口２８と圧電振動子１４との間で超音波の
収束を行い、主噴出口２８からの噴出液柱２９に超音波
エネルギーを効率良く印加することができる。

このような構成により、パイプ３０から矢印のように供
給されたお湯などの液体は、噴出連動エネルギーと超音
波エネルギーとの複合エネルギーを有する状態で主噴出
口２８を中心に噴出される。

第３図はこの液体照射装置の使用状態を示す実施例であ
り、第１図、第６図と同符号のものは相当する構成要素
である。

図において、超音波電力発生器１０はその制御部と共に
湯水混合栓２の操作部近傍に設けられ、リード線１２．
１３はバイブ３０に一体に構成されて液体照射部２２に
取りつけられた圧′ｒｒＬ振動子１４（図示せず）に超
音波電力を供給する。

主噴出口２８からの噴出液柱２９は、他の液柱３１と共
に人体５に照射される。この噴出液柱２９は、前述した
ように噴出連動エネルギーと超音波エネルギーの複合エ
ネルギーを含んでいる。したがって、これを人体に照射
することにより、特に超音波エネルギーによる洗浄作用
のお蔭で、細かなｌ′Ｆｉれも容易に落とすことができ
、従来のシャワー装置に比べて高い洗浄効果を発揮する
ことができる。そして、超音波エネルギーは人体の筋肉
などを加熱し、いわゆる温熱効果による医療的な肉体の
りフレッシュや疲労回復作用を生ぜしめるものであり、
従来困難であった医療的健康増進作用を持つ液体照射装
置を実現できるものである。さらに、超音波と噴射連動
の複合エネルギーは、筋肉やその他の疲労した人体各部
位をマツサージする作用が高く、単なる従来のシャワー
装置と比べて、著しく快適性の高い液体照射装置を提供
できるものである。

また、第３図のように、湯水混合栓２の調節栓８の近傍
に超音波電力発生装置を設け、その操作部が調節栓８と
ほぼ同位置で操作できる構成とすることにより、湯水混
合割合、総水量、超音波エネルギーの大きさをほぼ同一
場所で調節できる構成とすることができる。したがって
、きわめて使い勝手にすぐれ、しかも超音波による新し
い機能を有する液体照射装置を提供できる。

第４図は本発明の他の実施例であり、第１図と同符号の
ものは相当する構成要素である。図において、液体照射
部２２には液体の有無を検出する圧力センサー３２が設
けられ、圧電振動子１４の振動面が液体に浸されている
ことを検知する構成となっている。この圧力センサー３
２の検知出力は超音波電力発生器１０に送られ、液体の
存在が検知された後圧電振動子１４に電力を供給するよ
うになっている。したがって、圧電振動子１４は液体の
音響負荷がかからない時は励振されない。このため高出
力動作をする構成であっても、空状態動作を行うことに
よる破壊や性能低下、短寿命化等の不都合を完全に防止
し、高い信顛性を保証することができる。

第５図は、本発明の液体照射装置の構成を示すブロック
図であり、第１図、第３図および第４図と同符号のもの
は相当する構成要素であり、詳しい説明を省略する。

図において、水道水圧、あるいはポンプ等の圧力を利用
した液体加圧部３３から供給されたお湯などの液体は液
体照射部２２に送られ、ここで圧を振動子１４の超音波
エネルギーを加えられ前述した複合エネルギーを持つ液
体として人体５に照射される。したがって、従来のシャ
ワー装置などでは困難な洗浄効果、医療的温熱効果、マ
ツサージ効果等を人体に与えることができる。

圧電振動子１４は発振器３４の出力を絶縁トランス３５
を介して供給されるので、商用電源１１と電気的に絶縁
され高い安全性を実現できる。発振器３４の発振周波数
は、圧電振動子１４の共振状態を検出する共振状態検出
器３６の信号を受け、常に共振状態で圧電振動子が励振
されるよう周波数を制御する周波数制御部３７により制
御される。したがって、圧電振動子１４は常にその共振
周波数近傍の周波数で励振され、きわめて高効率で超音
波エネルギーを液体に伝達することができる。一方、発
振器３４の電圧は、電力ｍ部器３８により、入力電力検
知器３９の信号が所定値になるよう出力制御部４０の指
令に基づいて調節される。したがって、圧電振動子１４
は、常に、高効率でしかも所定の超音波出力で動作する
ことができるものである０周波数制御部３７および出力
制御部４０は、動作制御部４１により制御される。動作
制御部４１は、液体放射部２２内の液体の存在を検知す
る圧力センサ３２の信号を受けてこれらの動作を制御す
る構成となっている。したがって、液体が液体放射部２
２に充満して圧電振動子１４に適正な液体の負荷がかか
る状態となってから、動作制御部４１は周波数制御部３
７と出力制御部４０とに動作指令を与えることができる
ので、圧電振動子１４の安定動作と高僧転性を保証する
ことができるものである。

発明の効果 以上のように本発明によれば以下のような効果を得るこ
とができる。

すなわち、電源部と、超音波電力発住器と、電気機械変
換器と、液体照射部とを備え、前記電気機械変換器の超
音波出力エネルギーを前記液体照射部から噴出される液
体に伝達し、照射液体に超音波振動エネルギーと噴射連
動エネルギーとの複合エネルギーを与え、前記人体にこ
の複合エネルギーを照射する構成としたので、人体表面
の超音波洗浄作用と、特に筋肉や神経等の超音波の吸収
による加温作用と、さらに、噴出エネルギーと超音波振
動エネルギーの複合エネルギーによるマツサージ作用と
を、液体照射部からの液体照射により簡単に行うことが
できる。したがって、従来困難であった、高い洗浄効果
、快適性、及び医療効果を発揮することができ、しかも
コンパクトで簡単な構造の超音波液体照射装置を実現す
ることができ、人間の精神的満足、健康増進、快適生活
の実現の上で、きわめて多大な効果を奏するものである
。

また、液体の噴出方向に沿って超音波エネルギーを照射
するよう電気機械変換器を構成することにより、超音波
エネルギーを噴出液体に効率よく伝達する作用を果たす
ことができ、特に、高効率でコンパクト構成の超音波液
体照射装置を実現することができる。

さらに、液体照射部を、複数の噴出口を有するシャワー
状照射部に構成し、前記複数の噴出口の少なくとも一つ
の噴出口からの液体噴出方向に超音波エネルギーを照射
する構成とすることにより、複数の噴出口を設け、かつ
、超音波エネルギーを噴出液体に効率よく伝達する作用
を果たすものであり、シャワー等に適用した場合、高効
率で超音波エネルギーをシャワーからの噴出液に与える
ことができる。したがって、高効率でコンパクト構造で
あり、新しい洗浄効果、快適性、及び医療効果を発揮す
る超音波液体照射装置を実現できる。

また、電気機％ｌｌｉ変換器と噴出口との間に、超音波
エネルギーを収束する収束手段を設け、超音波エネルギ
ーを噴出口に築中する構成とすることにより、超音波エ
ネルギーをより効率的に噴出液体に与えるものであり、
−個の噴出口の場合はもちろんのこと、複数の噴出口を
有する場合も有用な作用を果たすものである。したがっ
て、強い８Ｉ音波エネルギーを液体に与え照射する装置
の場合には、強力で高効率な超音波液体照射装置の実現
と、多大な効果がある。

さらにまた、液体照射部内の液体の有無を直接または間
接的に検出する液体検出器を設け、この液体検出器の信
号により電気機械変換器の超音波出力部に液体が存在す
ることを検出後、前記電気機械変換器をトロ勢する構成
とすることにより、電気機械変換器が空状態で振動し、
過大振動振幅による破壊、特性劣化、あるいは寿命減少
を防１卜することができ、信頼性か高く長寿命を保証す
ることができる超音波゛液体照射装置を提供することが
できる。

また、電気機械変換器を円板状の圧電振動子で構成し、
厚み振動の共振周波数近傍で動作する構成とすることに
より、簡単でコンパクトな構造を実現し、しかも、高い
電気機械変換効率で超音波エネルギーを液体に伝達する
ことができる超音波液体照射装置を実現することができ
る。

さらに、圧電振動子の少なくとも液体に接する表面に、
ステンレスなどの金属材料よりなる表面保護部材を密着
して設けることにより、圧電振動子に液体が浸透してこ
れの信頼性を低下させるという不都合を防ぎ、液体から
圧電振動子を保護することができる。したがって、特に
、圧電セラミンクなどのポーラス状圧電振動子を用いた
場合であっても、高い信頼性と長寿命を実現した超音波
液体照射装置を実現することができる。

さらにまた、少なくとも電気機械変換器を液体照射部に
取りつけ一体構成とすることにより、噴出液体への高い
超音波伝達特性を実現し、しかも、一体化による使い絣
手の向上、取りつけ工事の簡便化を実現した超音波液体
照射装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超音波液体照射装置の
断面図、第２図（ａ）、ら）は、それぞれ同装置の電気
機械変換器の駆動電圧電流波形図、第３図は本発明の他
の実施例を示す超音波液体照射装置の使用状態図、第４
図は本発明の他の実施例を示す超音波液体照射装置の部
分断面図、第５図は本発明の一実施例を示す超音波液体
照射装置の構成ブロック図、第６図は従来の液体照射装
置の使用状態図である。 １０・・・・・・超音波電力発生器、１１・・・・・・
電源部、１４・・・・・・電気機械変換器、１７．１８
・・・・・・表面保護部材、２２・・・・・・液体照射
部、２６・・・・・・収束手段、３２・・・・・・液体
検出器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用電源などより得られる電源部と、前記電源部
   より電力を受け超音波電力を発生する超音波電力発生器
   と、前記超音波電力発生器により駆動される電気機械変
   換器と、人体に湯または水などの液体を照射する液体照
   射部とを備え、前記電気機械変換器の超音波出力エネル
   ギーを前記液体照射部から噴出される液体に伝達し、照
   射液体に超音波振動エネルギーと噴射連動エネルギーと
   の複合エネルギーを与え、前記人体にこの複合エネルギ
   ーを照射する構成とした超音波液体照射装置。
2. （２）液体の噴出方向に沿って超音波エネルギーを照射
   するよう電気機械変換器を構成した特許請求の範囲第１
   項記載の超音波液体照射装置。
3. （３）液体照射部を、複数の噴出口を有するシャワー状
   照射部に構成し、前記複数の噴出口の少なくとも一つの
   噴出口からの液体噴出方向に超音波エネルギーを照射す
   る構成とした特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   超音波液体照射装置。
4. （４）電気機械変換器と噴出口との間に、超音波エネル
   ギーを収束する収束手段を設け、超音波エネルギーを噴
   出口に集中する構成とした特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の超音波液体照射装置。
5. （５）液体照射部内の液体の有無を直接または間接的に
   検出する液体検出器を設け、この液体検出器の信号によ
   り電気機械変換器の超音波出力部に液体が存在すること
   を検出後、前記電気機械変換器を附勢する構成とした特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の超音波液体照射
   装置。
6. （６）電気機械変換器を円板状の圧電振動子で構成し、
   厚み振動の共振周波数近傍で動作する構成とした特許請
   求の範囲第１項記載の超音波液体照射装置。
7. （７）圧電振動子の少なくとも液体に接する表面に、ス
   テンレスなどの金属材料よりなる表面保護部材を密着し
   て設けた特許請求の範囲第６項記載の超音波液体照射装
   置。
8. （８）少なくとも電気機械変換器を液体照射部に取りつ
   け一体構成とした特許請求の範囲第１項記載の超音波液
   体照射装置。