JPS6146681B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 相互に距離を置いて下流方向に向かうにつれ
収れんしている左右壁を有する室の中で作動流体
の流体噴流をイナータンスにより該室の第１の上
流の区域から下流の第２の区域にかけて該壁の接
線方向に向け左右交互に切換えて流下させ該室の
出口から外部に噴出させる流体噴流スプレー方法
であつて、該方法が一定の振動周波数で該流体噴
流の流れの方向を左右交互に変える該流体噴流と
上記壁との間の左右の渦流に対する交互の動的応
答プロセスと上記流体噴流の両側にあつて収れん
している左右の側壁の上流端の両側を連結するイ
ナータンス導管による共振とを介して流体噴流を
左右に周期的に変換するプロセスを有し、該流体
噴流を左右に周期的に変換する上記プロセスが前
記振動周波数で上記イナータンス導管内の流体の
流れ方向を交互に逆転させるようにしたことを特
徴とする流体噴流スプレー方法。

２ 相互に距離を置いて下流方向に向かうにつれ
収れんしている左右壁を有する室の中で作動流体
の流体噴流をイナータンスにより該室の第１の上
流の区域から下流の第２の区域にかけて該壁の接
線方向に向け左右交互に切換えて流下させ該室の
出口から外部に噴出させる流体噴流スプレー方法
であつて、該方法が一定の振動周波数で該流体噴
流の流れの方向を左右交互に変える該流体噴流と
上記壁との間の左右の渦流に対する交互の動的応
答プロセスと上記流体噴流の両側にあつて収れん
している左右の側壁の上流端の両側を連結するイ
ナータンス導管による共振とを介して流体噴流を
左右に周期的に変換するプロセスを有し、該流体
噴流を左右に周期的に変換する上記プロセスが前
記振動周波数で上記イナータンス導管内の流体の
流れ方向を交互に逆転させるようにし、更に上記
渦流に対する動的変動付与を上記室の静圧力を制
御することによつて行うようにしたことを特徴と
する流体噴流スプレー方法。

３ 相互に距離を置いて下流方向に向かうにつれ
収れんしている左右壁を有する室の中で作動流体
の流体噴流をイナータンスにより該室の第１の上
流の区域から下流の第２の区域にかけて該壁の接
線方向に向け左右交互に切換えて流下させ該室の
出口から外部に噴出させる流体噴流スプレー方法
であつて、該方法が一定の振動周波数で該流体噴
流の流れの方向を左右交互に変える該流体噴流と
上記壁との間の左右の渦流に対する交互の動的応
答プロセスと上記流体噴流の両側にあつて収れん
している左右の側壁の上流端の両側を連結するイ
ナータンス導管による共振とを介して流体噴流を
左右に周期的に変換するプロセスを有し、該流体
噴流を左右に周期的に変換する上記プロセスが前
記振動周波数で上記イナータンス導管内の流体の
流れ方向を交互に逆転させるようにし、更に該流
体の流れ方向を交互に逆転させるように上記室内
に対する流体噴流を供給するパワーノズルからと
は別の個所から該室調整可能な別の作動流体流を
供給するようにしたことを特徴とする流体噴流ス
プレー方法。

４ 上流端と下流端を形成する左右の側壁を有す
る室と； 該室の上流端に流体噴流の作動流体を直接送給
する入口開口と； 該室の下流端からの作動流体の流体噴流を外部
にスプレーとして噴出する出口開口と； 該室の上流端にあつて流体噴流の両側に距離を
置いて位置している上流側の第１と下流側の第２
の区域と； 該流体噴流に向つて左右から収れんし、距離を
置いて位置している前記室の上流側にある左右の
側壁と； 上記室の上流側にある上記第１と下流側の第２
の区域間に作動流体を連続させ該室の両側壁を接
続するイナータンス導管であつて、それにより上
記作動流体を上記流体噴流から離隔した上記第１
の区域で上記室の上流端から上記壁に沿いその接
線方向であつて下流方向に流過させるイナータン
ス導管と； 上記室に送り込まれる作動流体の側方の渦流を
形成するために上記出口開口近傍で該出口開口に
向つて収れんしている下流側の左右の壁の間に形
成される渦流区域を成す動的応答機能部であつて
渦流区域での作動流体が左右位置で交互に渦流の
流れ方向を変えて上記室の上流端の第１と第２区
域に対して正反対の位相で流体を吸い込んだり、
供給したりするとともにそれによつて交互に反対
の方向に上記イナータンス導管からの流体を接続
する動的応答機能部と； からなる流体噴流スプレー装置。

５ 上記イナータンス導管がその長さを調整自在
にされていることを特徴とする上記請求の範囲第
４項記載の流体噴流スプレー装置。

６ 上記渦流区域の作動流体の静圧が調整自在に
されていることを特徴とする上記請求の範囲第４
項記載の流体噴流スプレー装置。

７ 上記イナータンス流体導管の長さが調整自在
にされると共に上記渦流区域の静圧が調整自在に
されていることを特徴とする上記請求の範囲第４
項記載の流体噴流スプレー装置。

８ イナータンス導管が、中に軸方向に移動可能
な円筒状のピストンを有し、一端が開き他端が閉
じている中空円筒体の内部であつて、該ピストン
よりも大きな直径でしかも圧力が封じられてお
り、それによつて該ピストンの軸方向の動きによ
り内容積とその形状を変えれてイナータンスを調
整自在にされていることを特徴とする上記請求の
範囲第７項記載の流体噴流スプレー装置。

９ 上流端と下流端を形成する左右の側壁を有す
る室と； 該室の上流端に流体噴流の作動流体を直接送給
する入口開口と； 該室の下流端からの作動流体の流体噴流を外部
にスプレーとして噴出する出口開口と； 該室の上流端にあつて流体噴流の両側に距離を
置いて位置している上流側の第１と下流側の第２
の区域と； 該流体噴流に向つて左右から収れんし、距離を
置いて位置している前記室の上流側にある左右の
側壁と； 上記室の上流側にある上記第１と下流側の第２
の区域間に作動流体を連続させ該室の両側壁を接
続するイナータンス導管であつて、それにより上
記作動流体を上記流体噴流から離隔した上記第１
の区域で上記室の上流端から上記壁に沿いその接
線方向であつて下流方向に流入させ筏るイナータ
ンス導管と； 上記室に送り込まれる作動流体の側方の渦流を
形成するために上記出口開口近傍で出口開口に向
つて収れんしている下流側の左右の壁の間に形成
される渦流区域を成す動的応答機能部であつて渦
流区域での作動流体が左右位置で交互に渦流の流
れ方向を変えて上記室の上流端の第１と下流の第
２区域に対して正反対の位相で流体を吸い込だ
り、供給したりするとともにそれによつて交互に
反対の方向に上記イナータンス導管からの流体を
接続する動的応答機能部と； 上記出口開口に臨まされると共に上記スプレー
の噴出方向に交叉する方向のの掃波を成す際の掃
波パターンを調整自在にする形状にされているパ
ワーノズルと； 上記側方の渦流を制御するバルブ装置； から成る流体噴流スプレー装置。

１０ 上記圧力調整装置が、その作動流体を上記
入口開口とは別の他の開口から前記室に供給する
ためのバルブを有していることを特徴とする上記
請求の範囲第９項記載の流体噴流スプレー装置。

１１ 前記作動流体の渦流が反対方向に交互に流
れる渦流区域を前記室が有するとともに、上記圧
力調整装置が前記室内の渦流区域にある開口から
圧力作動流体を制御して送り込む装置を有してい
ることを特徴とする上記請求の範囲第９項記載の
流体噴流スプレー装置。

１２ 上流端と下流端とを形成する左右の側壁を
有する室と； 該室に流体噴流を成す作動流体を直接送り込む
ための流体入口開口と； 該流体噴流に対し収れんし距離を置いて上記室
の上流端に位置している左右の側壁と； 該流体の噴流の両側に位置する上流側の第１と
下流側の第２の区域で上記室の上流端に直接入り
込んでいる入口部分を有し該室の両側壁に接続し
長さが変えられるようにされているイナータンス
導管であつて、それから流出される作動流体が上
記流体噴流から距離をおいた位置にある個所で前
記室の上流端に直接送り込まれるようになつてい
るイナータンス導管と； 上記室の作動流体の静圧と流速によつて決めら
れた流れ状態と方向で、上記室の下流端から作動
流体を送り出す出口開口と； 該出口開口に向つて収れんし、該出口開口の近
傍で上記室に送り込まれる作動流体の渦流を発生
させる側壁を有する動的応答機能部とを有する流
体噴流スプレー装置であつて、上記イナータンス
導管が上記渦流を上記第１と第２の区域での流れ
方向の間で交互に周期的に逆転させるように作動
するとともに、更に上記イナータンス導管が流体
噴流の両側にて上記室の第１の区域を上流端で相
互に接続しており、その結果第１の区域の渦流は
該第１の区域でのイナータンス導管から作動流体
を吸い込み、上記第２の区域でイナータンス導管
に流体を送り込み、又上記第２の区域での渦流は
該第２の区域ででイナータンス導管から流体を吸
い込んで第１の区域でイナータンス導管に流体を
送り込み、そして前記流体イナータンス導管は第
１と第２の区域の圧力偏位差に応じてイナータン
ス導管を通過する流体の流れ状態の変化を遅らせ
る流体慣性を生成させる装置により成ることを特
徴とする流体噴流スプレー装置。

１３ 上記渦流の方向が逆向きに変化する周波数
の選択自在にされていることを特徴とする上記請
求の範囲第１２項記載のスプレー装置。

１４ 前記第１と第２の区域に伸びる小さな断面
積の流体通路からなり、上記慣性を生成させる装
置が前記流体通路の長さを選択的に調整自在にさ
れていることを特徴とする上記請求の範囲第１２
項記載の流体噴流スプレー装置。

１５ 上記流体慣性を生成させる装置が前記渦流
の静圧力を選択的に制御自在にされていることを
特徴とする上記請求の範囲第１２項記載の流体噴
流スプレー装置。

１６ 上記静圧力を制御できる装置が、前記入口
開口の下流において前記室内に圧力流体を供給す
るバルブ装置からなることを特徴とする上記請求
の範囲第１５項記載の流体噴流スプレー装置。

１７ 上記入口開口と上記バルブ装置からの作動
流体の流量率を同時に調整自在にされていること
を特徴とする上記請求の範囲第１６項記載の流体
噴流スプレー装置。

１８ 上記イナータンス導管が前記第１と第２の
区域の間に伸びる小さな断面積を有する流体通路
からなり、上記流体慣性を生成する装置が渦流の
向きを変える周波数で相乗的効果を与える第１と
第２の互に独立した調整可能の周波数制御機能を
有し該第１の周波数制御機能は上記流体通路の長
さを選択的に調整自在であり、又上記第２の周波
数制御機能は前記室内の静圧力を選択的に制御自
在にされていることを特徴とする上記請求の範囲
第１２項記載の流体噴流スプレー装置。

１９ 前記出口開口が変化する前記渦の流速と前
記室の静圧の関数として拡散する掃波の２つの両
端位置間を振動する掃波ジエツト流として上記渦
流から流体噴流を墳出する渦流の外周にある前記
室内の開口を含み、上記２つの掃波両端部間の角
度を選択的に制御するための制御装置を有し自在
にされていることを特徴とする第１２項記載の流
体噴流スプレー装置。

２０ 上記出口開口が前記室から流体噴流のスプ
レー形状を形成する複数の出口開口からなること
を特徴とする上記請求の範囲第１２項記載の流体
噴流スプレー装置。

２１ 前記室のケースが２つからなり更に各々の
渦流が逆回転する周期で２つのスプレーを同期さ
れている結合体であつて、各室の上流端相互が第
11の流体導管と、第２の流体導管とにより接続さ
れていることを特徴とする上記請求の範囲第１２
項記載の流体噴流スプレー装置。

本発明の背景 この発明は流体振動子の改良に関する発明であ
り、特に、広い範囲にわたつて特性の異なる動的
流れを送り出すことのできる噴流スプレー方法及
び装置に関するものであつて、特に、簡単に設計
を変えることによつて得ることができるととも
に、広範囲にわたつて適用するための適当な調整
装置により作動中の制御がより容易となること
で、幅広い分野に使用することを容易とする流体
噴流スプレー方法及び流体噴流スプレー装置に係
る発明である。

従来より、流体振動子、及び、それを流体回路
の構成要素として使用することはよく知られてい
る。

周囲に動的なスプレーや流れを送り出す流体振
動子は次のように使用されてきており、例えば、
米国特許第3563462号に示すシヤワーヘツド、米
国特許第3432102号に示す芝生用スプリンクラ
ー、米国特許第3595479号に示す装飾的な噴水、
米国特許第3468325号（又、米国特許第3507275
号、第4052002号等をも参照）示す口腔用イリガ
ートルや他の清浄装置である。

而して、これらの振動子のほとんどのものはそ
の装置に使用することにしか適さない出力流変化
を発生するように作られているので、他の装置に
使用できるほどの柔軟性、適応性がない不具合も
ある。

そして、従来技術の振動子を使用した製品の場
合、振動子と室が比較的小さい場合には逆の影響
を受けることが明らかとなつている。

又、従来の振動子のほとんどのものは特別の要
求性能を満足するための形状や比比較的大きな大
きさを必要とし、現実には大きさの制御があるた
めに多くの使用に耐えることができない欠点があ
ることも明らかとなつている。

更に、従来の振動子のほとんどは性能特性の作
動調整をすることによつて調整能力を必要とする
多くの使用に耐えることができる能力を有してい
ない難点がある。

米国特許第3016066号、第3266508号に示される
ように、多くの従来の流体装置は、コアンダ効果
のような充分に確立された流体原理に基づいて作
動している。

この発明は先に述べた制限と欠点をもたらす周
知の効果に対することに基づいている。

従来の流体振動子とは別の原理に主として基づ
き、先に述べた制限と欠点を克服し、従来の流体
振動子では満たすことができなかつた製品の要求
性能にこれまで適用できなかつた能力を与える流
体振動子を提供することがこの発明の目的であ
る。

又、簡単な装置によつて広い範囲にわたつて出
力形の形状性能を変化させることのできる流体振
動子を与えることも本発明の他の目的である。

更に、多くの応用製品の実際の大きさの制約を
満たす比較的小さなきさの流体振動子を与えるこ
ともこの発明の更に別の目的である。

例えば、従来の流体振動子の場合、充分に機能
するためには供給流体の入口開口と最後の出口開
口の間の長さが少くとも供給ノズルの幅の少くと
も10倍の長さ（12倍から20倍の間が普通であり、
時には30倍の場合もある）を必要とするのに対し
て、この発明の流体振動子は５倍の長さで充分に
作動する。

同様に、従来の流体振動子の場合は溝部の幅が
少くとも７倍、或は、それ以上であることを必要
とするのに対し、この発明の流体振動子の幅が多
くの製品の場合５倍、或は、それ以下である。

このように、振動子全体の面積を１／２から
１／３にすることによる利点は直ちに理解可能で
ある。

作動中に広い範囲にわたつての性能特性の調整
を可能にし、且つ、容易にする流体振動子を与え
ることもこの発明の更に他の目的である。

振動周波数、そして、出力流掃波形状の角度、
それ故、波形、散布状態、速さ等の従属特性は簡
単な装置によつて調整でき、作動中の要求に応じ
て性能を変化し適応させることができる。

更に、広く適用される流体圧力信号による先に
述べた特性が連続的に調整、変調される性能を有
する流体振動子を与えることがまたこの発明の目
的でもある。

例えば、この発明の流体振動子の実験模型によ
つて試験を行つたが、そこでは、零ゲージ（制御
流なし）から、振動子流体発生源に供給される圧
力と同圧力まで変動する制御圧力によつて、又、
外部の流体圧力流を振動子制御入口に送り込むこ
とによつて、周波数を１オクターブ以上、出力掃
波角度をほぼ０゜から90゜以上にまで調整でき
た。

更に、振動子の流体イナータンス導管のイナー
タンス調整により作動中の振動周波数をオクター
ブ以上に連続的に制御することが実際可能となつ
た。

又、振動子間の適当な簡単な流体連絡導管によ
り希望の位相関係で互に正確に同期できる２つ、
或は、それ以上の同じ形式の流体振動子の配列を
与えることもその発明の目的である。

更に、水流を適当なスプレー形状に散布し、そ
して（又は）、体表面に対する周期的に繰り返す
流れの衝撃力によるマツサージ効果と改良された
清浄効果を与えるシヤワーヘツドに使用される流
体振動子を与え、更に、先に述べた目的で流体振
動子を含むシヤワーヘツドであつて、振動周波数
とスプレー角度が広い範囲にわたつて調整可能
な、そして、振動子が２個以上使用される場合に
互に期し、又、調整装置として手動制御装置が与
えられ、そして、通常の定常流か、或は、振動子
により励起されたスプレーさ、そして、マツサー
ジ効果か、或は、それの結合したものかを選ぶモ
ード選択装置として手動可能なバルブ装置を有す
るシヤワーヘツドを与えることもその発明の目的
である。

発明の既要 この発明の液体の散布用、気体の混合用、そし
て、種々の物質、構造体、及び、治療マツサージ
と清浄のために生体組織表面に対して周期的に運
動力、即ち、圧力を加えることに用いられる流体
振動子の技術に関する。

流体振動子は１つの室と、室内の２つの個所を
接続する流体イナータンス連絡導管と２つの個所
の動的に追随した流れからなる。

流体ジエツト噴流は室に入り、そこから流体は
１つ以上の小さな出口開口から出力流として外に
流出し、その流出方向は流れ自体の動的動きによ
つて起こされる振動が室内の流れに加えられるこ
とによつて１つの側から他方へと角度も、周期も
繰り返して変化する。

流体イナータンス導管は流体噴流の両側にある
室内の２つの個所を連絡し、該流体噴流から剥離
した流れを２つの個所の間で伝達する手段として
の役割をする。

室の出口区域は渦が容易に発生するような形状
をしており、動的応動性を有しているので、流体
噴流は室を通過する時、イナータンス導管からの
影響が全くなくても渦を大きくする傾向を有して
おり、又、導管のイナータンスが室内の流体の影
響に応答した後は、流体噴流は渦を妨げ、渦回転
速度を落とし、渦の回転の向きを逆にする傾向に
ある。

室内の流れ形状は、ある特定の瞬間をとつてみ
ると、室内に向う流体噴流からなつており、これ
はやや拡がるとともに出口区域に渦を形成する。

渦のまわりから小さな出口開口を経て外に流れ
る連続流体であることから見て、渦は流体噴流が
渦に流入する側の室壁の近くの流れを吸い込むと
ともに反対側の壁の近くの流れには影響を及ぼさ
なくなる傾向にある。

室の２つの側を連絡するイナータンス導管に含
まれる流量がこれらの室内の流れ形状に対する渦
の影響によつて加速されるまでは、流れは一方の
側で渦に吸い込まれることもないし、他の側で渦
から放出されることもなく、流れ形状はこの準定
常状態で維持される。

イナータンス導管の流体が吸い込み区域に流体
を注ぎ、放出区域をなくするに充分な程加速され
るや否や、流れ形状は室出口区域に渦を起こすこ
とを止め渦は消失するであろう。

イナータンス導管の流量の加速を引き起こす原
因がなくなつたとしても、この流量はイナータン
スによつて動き続け、徐々にではあるが速度が減
速されるのは、先ず、拡散するのにエネルギーを
消費し、次に先の室内の流れの状態を反対称の方
向に逆向きにさせるときである。

その時、イナータンス導管の流量は反対方向に
加速され、その後、記述されているようにこれを
周期的に繰り返す。

室の出口区域からの出口開口は、出口区域の渦
の接線方向で回転速度の関数である第１ベクトル
と、渦の半径方向ベクトルで渦からの半径方向動
圧と室内の静圧の和によつて定められる第２のベ
クトルとのベクトル和によつて、出口開口で定め
られる掃波形状を有する流体流を送り出す。

静圧の平均値と渦の回転速度と適当な装置によ
つて定められる両者の関係を変えることによつて
掃波スプレーに対する角度は広い範囲にわたつて
制御することができる。

振動子の形状を適当に整えることによつて、ス
プレー流体の濃度と散布を直ちに制御することが
できる。

流体イナータンス導管のイナータンスを変える
ことによつて、振動周波数を変えることができ
る。

室出口区域を外側から圧力を加えることによつ
て、振動子周波数と掃波角度を直ちに制御するこ
とができる。

２つ、域は、それ以上の振動子を適当な簡単な
連絡路によつて希望の位相関係で同期させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

これまで述べた、そして、今後更に詳しく述べ
るこの発明の目的、特徴、及び、利点は以下に述
べる明確な実施例についての記述を考慮すること
によつて明らかとなるが、特に、添付した、図面
を参照することでより明らかとなろう。

第１図は、例えば、装置が透明な物質で作られ
ていると仮定した場合に見ることが出来るこの発
明に関する流体振動子の等角投像図である。第２
図はこの発明の他の流体噴流スプレー装置の底面
の上面図である。第３図はこの発明の流体噴流ス
プレー装置の底面の上面図である。第４図はこの
発明の他の流体噴流スプレー装置の底面の上面図
であり、それに関連する出力波形を図解的に示し
ている。第５，６，７，８図と第９図はこの発明
の典型的な流体噴流スプレーの連続的な流れの状
態を示す図である。第１０図はこの発明の流体噴
流スプレー装置の投影図の上面図であり、流体振
動子の典型的な複数個の出口区域から放出される
出力スプレーの波形を図解的に示すものである。
第１１図はこの発明の流体噴流スプレー装置の投
影図の上面図であり、イナータンス導管の長さを
調整する手段を図示し、その他に性能を調整、制
御する付加手段としての外部との連結を示してい
る。第１２図と第１３図はこの発明に関する、例
えば、第１，１０，１１図、域は、第１４図の流
体振動子の流体イナータンス導管として使用され
るイナータンスを変化させるための調整手段の上
面図及び側面図である。第１４図はこの発明に関
して連絡導管によつて同期させられる複数の流体
振動子の通路の上面図である。第１５図は性能調
整装置とモード選択バルブを備え、２つの同期し
た流体振動子を有したこの発明の典型的なシヤワ
ーヘツドの透視外面図である。第１６図はこの発
明の流体振動子をスプレーヘツドやノズルとして
使用している、スプレー室のシヤワー、もしく
は、スプレートンネルの複数のスプレーヘツド、
及び、水供給設備の正図面図である。

主たる実施例についての説明 添付図面第１図を特に参照すると、振動子１４
は多くの溝、穴等として示されており、上板１に
設けられ、カバー板２によつて密封された底穴と
なつている。

そして、２つの穴５，６の間のチユーブ、即
ち、イナータンス導管４が穴から上板を貫いて伸
びている。

上板１の底穴として形成された溝や穴は必ずし
も２次元的である必要はなく、場所によつて深さ
が違つていても（深さが急激に変化しても徐々に
変化しても）よいということが理解できよう。

しかしながら、理解しやすくするためにここで
は完全に平面状の要素が示されている。

又、２つの板構造体（即ち板１と２）がそれぞ
れの実施例を示されているが、これはこの発明の
流体噴流スプレー装置の振動子を構成するための
１つの可能な手段を示すためだけであることも容
易に理解できよう。

即ち、この発明自体は通路、溝、穴、連絡路が
どんな形状をしていようとも影響されることはな
い。

板１の底穴として形成され板２によつて密封さ
れている振動子１４は外形がほぼＵ型をした上流
室区域３を有しており、そのほぼ中央には上流室
区域３に向う入口溝９の終端部である入口開口１
５を有している。

開かれたＵ型の上流室区域３はこれもまたＵ型
の室出口区域１１に接続するようになつており、
２つの室区域３と１１との間の遷移部は一般的に
は壁遷移部１２，１３附近で幅がいく分くびれて
おり、この実施例では眼鏡のような形状をしてい
る。

Ｕ型室出口区域１１の基部からの出口開口１０
は振動子をかこつている構造体の外側に通じてい
る。

そして、短い溝１６ａと１６ｂは入口開口１５
の一方の側にある上流室区域３（近くの隅区域８
と７）から上流に向つて孔６と５にそれぞれ通じ
ている。

振動子１４の作動については第５図から第９図
にかけてよく示されている。

説明のために、作動流体は液体であり液体は外
部に向つて送り出されるものと仮定定している
が、この発明の振動子は気体でも同様に有効であ
り、いかなる作動流体でも、外部の流体の種類に
かかわらずそれに向つて送り出すことが出来るこ
とに注意を要する。

入口開口１５から圧力流体が送られると、第５
図にす様に流体噴流が上流室区域３と室出口区域
１１を通過し、出口開口１０から出て行く。

しかしながら、室区域３と１１を通過する間に
流体噴流が膨脹することと、剪断効果によつて噴
流の粘性をある程度損失することによつて、流れ
が開口１０から出て行く前に壁面から離反し、壁
面から離反した流れは第５図に更に示す様に、室
の穴の空隙を急激に満たすばかりでなく、イナー
タンス導管４をも満たす。

いかなる構造物も液体噴流両側の剥離流も本来
対称でないことから液が空隙部分を完全に満たさ
れるのはほとんど即座といつてよく、これは実際
の使用目的に全て合致する。

先に述べた非対称によつて一方の側の流れが他
方よりもより多く剥離し、それによつて流体噴流
は第６図の室出口区域１１に示された方向に向つ
ている渦流の側へ向きを変える（或は図と逆の場
合もある。）。

流体噴流の出口開口１０に対する進入角が大き
くなればそれだけ剥離する流れも多くなるので、
流体噴流が第６図の渦の方へ向う傾向はより強く
なる。

而して、流体噴流を真直ぐにしようとする流れ
の運動量はこの傾向と逆である。

流体噴流が室出口区域１１のそれぞれの側に完
全に傾く前に該流体噴流に対するこれらの影響が
互にバランスする状態に必ず到達する。

流れ形状の固有の性質により、上流室区域３と
室出口区域１１の間の遷移部分の近くに流体噴流
が流入する附近で、渦心に対して流体噴流と反対
の方向にある区域に勢いの強い吸い込み部分が形
成され、そして、流体噴流の逆の側では流れを吸
い込み側へ押し出す傾向にある。

吸い込み区域と吹き出し区域の間の流れ形状を
交換することを許容する唯一の通路が流体噴流上
流の両側の隅区域７，８にあり、上流室区域３の
両側の隅区域７，８はイナータンス導管４を経由
して連通されている。

しかしながら、イナータンス導管４は重要なイ
ナータンス、したがつて、物理的設計のために流
体変化のインピーダンスを有するもので、このイ
ナータンス導管４と吸い込み区域と吹き出し区域
との間の流体噴流域外の残りの通路の中に含まれ
る流れは、この２つの区域の流れが先に述べた第
６図の準定常状態の流れ形状に影響を与えて変化
させる前に加速されねばならない。

イナータンス導管４の流れが吹き出し区域から
流れをなくし、吸い込み区域に流れを送り込みに
充分な程加速されるや否や、先に形成されている
流れ形状は室出口区域１１に渦を送り込むことを
徐々にしなくなり、第７図に示す様に渦は消えて
しまうであろう。

イナータンス導管４の流体を加速する原因がな
くなつても、この流体はそのイナータンスによつ
て動き続け、徐々にではあるが減速をするのは、
第８，９図に示す様に、運動エネルギーが先ず放
散するのに消費され、その後で室内の先の流れ形
状状態を反対称の状態にするのに消費される時で
ある。

そして、その後で、イナータンス導管４の流体
は反対方向に加速され始めて流れ形状は室出口区
域１１内で吸い込み域と吹き出し区域の位置が逆
になり出口開口１０からの姿勢は第６図から第９
図へと逆になり上述作用は周期的に繰り返し続け
る。

第６，７，８，９図に（この順序で）示された
一連のものは先に述べたように、流れの状態を示
すとともに振動半サイクルの間のいろいろな時点
での流れの変化を示す。

振動の第２の半サイクルの動きを視覚化するた
めには、第６図に示されたものから始まつて、第
７，８，９図となる図示された流体形状を全て対
称的に逆転させるだけでよい。

イナータンス導管４のイナータンス効果は電気
回路のインダクタンスＬに対応することは明らか
であるが、この発明の振動子で生じるように、密
閉された流れの中で逆現象を引き起こす渦の効果
は、動的な応動を示していると考えられ（非圧縮
性流体の場合でも）、電気的容量Ｃのもつ効果と
違いはない相似的な効果を与えるということをこ
こで述べておかなければならない。

先に述べたことから、イナータンス導管４の流
体のイナータンスと、渦流の動的応動との間の交
互のエネルギー交換を共振する電気インダクタン
ス・キヤパシタンス（LC）振動回路の機構にあ
る程度置き換えることによつて直ちに視覚化する
ことができる。

室出口区域１１内の先に述べた交互に入れ換わ
る渦流形状の結果として、出口区域１１の渦の接
線方向で渦回転速度の開放である第１ベクトル
と、渦から半径方向の向きであり、出口開口１０
の渦から半径方向の動圧力成分と室出口区域１１
の静圧力との和によつて決定される第２ベクトル
のベクトル和によつて出力開口で決定される。一
方から一方へと移る掃波形状で出力開口１０から
流体が出ていく。

この結果、生じる典型的な出力波形１６が第４
図に図示されている。

第４図において、この出力波形１６がわん曲形
状をしており、波の振幅が下流に行くにつれて増
加することがよくわかる。

図示された波形１６はある瞬間時の状態を示す
ので、実際の動的な状況については心の中で描か
ねばならない。

即ち、形状１６の波は、振幅角度αで拡がるに
つれて出口開口１０から離れていくのである。

第２図において、振動子１７は振動子の溝と穴
を形成す窪みのある板１８だけが示されており、
説明を簡単に解明するために上板は省略されてい
る。

事実、以下に示され記載された振動子のほとん
どの場合、この目的のために上板が省略されてい
る。

振動子１７は第１図の入口開口１５と同様の入
口開口１９を有し、第１図のイナータンス導管４
と同様のイナータンス導管２０を有する。

ただし、第１図のものは上板１の外側のチユー
ブ状の連絡路であるのに対し、第２図のものは板
１８の中に形成された連絡路という形状をとつて
いる。

入口通路、及び、入口開口２１は第１図に入口
溝９に対応する。

上流室区域２２と室出口区域２３は、第１図の
部分１２と１３に対応する室壁遷移部分２４，２
４が下流に行くに従い内方にわん曲し、内方に鋭
くとがつた部分２５と２６に接続して出口開口１
０となる（この出口開口は第１図の出口開口１０
と同様）という点を除いて、それぞれ第１図の上
流室区域３と室出口区域１１に対応する。

室出口区域２３は、それに対応する第１図の区
域１１の形状とは少し異つているが、先に述べた
目的と同様の効果を示している。

第１図の区域３と１１の間の幅の狭くなつた遷
移部分はある特定の作動条件の下で一定の性能特
性を与えるが、第２図の壁の遷移部分２４，２４
の内側にわん曲した壁遷移部分は、第１図に関し
てすでに述べたように振動子の基本的な機能には
変化がないものの、異つた作動条件で別の性能特
性を与える。

例えば、その１つとして、室区域２２と２３は
第１図のそれに対応する眼鏡形の区域に比べてよ
り小さら粒子のスプレーを掃き出す。

板１８内のイナータンス導管２０は、大きさの
違いによるイナータンスの相違は別として、第１
図のイナータンス導管４と別の影響を振動子に与
えることはない。

基本的には、イナータンスは流体密度の関数で
あり、導管の長さに比例しその断面積に反比例す
る。

結局より長い導管、そして、（又は）より小さ
な断面積を有する導管はより大きなイナータンス
を与え、より低い振動子の振動周波数を引き起こ
す。

第３図について説明すると、振動子２７は振動
子の溝と穴を形成する窪みのある板２８だけで再
び示されており、すでに第２図に関して説明した
と同様の理由でそのようなものとなつている。

第３図の振動子２７は、イナータンス導管２９
が円形の通路であり、室区域３０と３１の境界壁
は内側に向つて滑らかにわん曲し、イナータンス
導管２９の両端に接続しているという点を除い
て、第２図の振動子１７として図示されたものと
同じ一般的な形をしている。

第２図に関して述べられたように、異つたイナ
ータンスの設計は基本的な振動子の作動とは何ら
関係はないが、種々の型の応用をすることによつ
てこの発明の振動子を有する実製品を設計する際
に著しい利点が与えられる。

そして、それらの応用例を示すことが第１，
２，３，４図の特別の目的である。

第３図の振動子２７は、第２図の振動子１７と
比較して先に述べたように境界壁、がより滑らか
に内側に向つてわん曲しているという点から考え
て、ある別の性能特性を与える。

例えば、スプレーの掃波角度がより狭い、より
狭狭い散布範囲のなかのより大きな粒子を有する
粘性のものより強い出力流等である。

振動子２７の基本的な機能、及び、作動はすで
に第１図の振動子１４に関して述べられたものと
全く同じである。

第４図を特に説明すると、振動子３２は振動子
の溝と穴を形成する窪みのある板３３だけで示さ
れており、すべに第２図に関して説明したと同様
の理由でそのようなものとなつている。

振動子３２は、第１図の振動子１４と同様の一
般的な形状をしており、相違する点は、イナータ
ンス導管３４が第３図のイナータンス導管２９と
同じ形をしており、又、第３図に図示された構造
体に対応する板３３の中の窪みとして保持されて
いること、そして、第２図に関して既に述べた理
由で振動周波数の増加を図るために、イナータン
ス導管３４が非常に短い通路として設計されてい
る点である。

室区域３５はイナータンス導管３４の端部の外
壁と一致するように入口開口近くの幅が単にあわ
せられているが、これは振動子１４，１７、そし
て、２７（それぞれ第１，２，３図に対応）から
明らかなように振動子の一般的な機能、作動には
全く関係がない。

室出口区域３６は第１図の室出口区域１１と形
状、及び、機能の点で対応している。

例えば、第３図の振動子２７の形状と比較する
と室の形状、特に第４図の幅のより広い一般的に
より大きな出口区域３６は違つた性能特性を引き
起こすであろう。

例示すると、より広い掃波スプレー角度α、狭
小な幅の散布範囲を有する更に粘性のある出力
流、よりわく曲した特性のより滑らかな出力波形
等である。

而して、この発明の全ての振動子に一般に適用
できる典型的な出力波形は第４図の出力波形１６
として図示されている。

第４図の振動子３２の基本的な機能、及び、作
動はすでに第１図の振動子１４に関して説明した
と同じものである。

特に、室出口区域の幅、及び、長さの大きさに
よつて生じるイナータンス導管のイナータンスの
全体の変化に対する相対的な影響に関して、明確
な性能上の変化が次に示すように実験的に証明さ
れたことを注記しておかねばならない。：比較的
非常に高い、イナータンスにより出力波形はより
梯形となる。

徐々にイナータンスを減少させることによつて
出力波形はわん曲し始め最後には完全な曲線とな
る。

そして、更にイナータンスが減少すると波形の
先端は鋭角となり、ついには三角形となる。

更に、イナータンスを減少しても波形の変化は
全く、あるとしてもほとんどないが、掃波角度は
徐々に小さくなる（この点まで、掃波角度はイナ
ータンスが変化しても本質的に一定である。）。

当然のことなから、適用される特性振動子パラ
メータと用いられているイナータンスとの間の異
つた関係に応じてこれらの実験の間には振動周波
数は変化した。

設計により、出力波形を制御することはこの発
明の重要な側面であり、出力波形によつてスプレ
ー流の分布状態や出力スプレー角を横切る水滴密
度分布が定められ、種々の異つて要求が種々の異
つた製品や使用に合致するからである。

例えば、梯形の波形は一般に掃波角度の先端部
で他の個所よりも濃い密度を与え、わん曲した波
形は掃波角度の先端部の密度が高く、中央部附近
の密度が通常低いやや不均一の分布状態を与え
る。

又、三角波形は一般に掃波角度にわたつて均一
の分布を与える。

第１０図について説明すると、第１図に図示し
た通常タイプの振動子１４の出力開口１０の代り
に同じ個所に設けられた３つの出力開口３７，３
８，３９によつて置きかえられている。

事実、出力開口を幾つでも室出口区域の前面
（出力）外周に沿つて設けることができ、間隔、
大きさをいかようにでもできる。

第１０図の出力開口３７，３８，３９はそれぞ
れ第１〜４図で詳細に述べたと同じ特徴を示す出
力流形状を掃波する。

複数の出力流形状の掃波角度は、どのような性
能のものとするかによつて、別々に分離してもよ
いし、重合してもよい。

そして、波形の位相は一般的に一致する（周波
数も然りである。）。

イナータンス導管４０が区域４１と４２とを連
絡するものとして示されているが。第１図で溝１
６，１７として示されたような連絡溝を使用しな
いものとなつている。

これは大きさと他の製造基準によつてそのよう
な系態をとることができ、或は、とらざるを得な
い場合に、そのような選択が可能であることをた
だ示すために表示されており、第１０図に示され
た振動子の基本的機能と作用に影響するものでは
ない。

第１０図の振動子や第１図の振動子１４につい
て説明したのと全く同じものである。

第１０図に示される様に、振動子に複数個の出
力開口を設けた目的は、異つた出力スプレーの特
性を得ることができることである。

例えば、異つた分布状態、スプレー角度、より
小さな粒子の大きさ、低いスプレー衝撃力、幾つ
かの広く分離された掃波出力模様等である。

第１１図について説明すると、第１図に図示さ
れた通常タイプの振動子が開口４３を室出口区域
４４の中に設けることによつて変更されており、
第２図の入口開口１９と入口通路、及び、穴２１
と同様の役割をもつ入口開口入口穴４７を使用
し、長さの調整可能なイナータンス導管４５を使
用している。

第１１図には更に、ブロツクで示すバルブ装置
４６と連絡している入口穴４７と開口４３へ流体
を供給する連絡通路が示されている。

第１図の振動子１４と同じ作用をする第１１図
の振動子は、入口穴４７から圧力流体を受け取る
時には、開口４３への流体の供給が遮断されてい
る限り開口４３があつても影響されないし、長さ
の調整可能なイナータンス導管４５があつても、
振動周波数がイナータンス導管４５の長さの変化
の関数として変化する範囲以外では影響されな
い。

振動周波数は、又、バルブ装置４６を調整して
圧力流体を開口４３から区域４４に送ることによ
つて変化させることができる。

この流体の流入は比較的低速であり、区域４４
の基本的な流れ形状には影響しない。

しかしながら、圧力が開口４３に向つて増加す
ると、圧倒的に静圧が区域４４、及、及び、振動
子の他の区域でも増加する。

このことは２つの主な効果を有しており、１つ
は入口穴４７を通る供給流は背圧の増加によつて
減少し、結局、ジエツト流の速さも減少するので
振動周波数が減少するであろう。

次には、静圧が特に区域４４で増加する。

第１図に示す態様に関して詳しく説明した如く
振動子の開口部でのさまざまな速度の全ベクトル
量の変化は渦から指向される第２のベクトルのよ
うに排出域での渦に対して接線方向にある第１の
ベクトルについて増加し、その結果出力流掃波角
度は増加する。

このように、開口４３に供給される圧力を調整
することで振動周波数と出力流掃波角度を変える
ことができる。

そして、同時に振動子の最小限の全流量率変化
が得られる。

というのは、開口４３を経由して区域４４を与
圧するとそれによつて開口４３を通る流入流体の
増加分は、ある程度、それに付随する入口孔４７
を経由して供給されてくる流体の減少によつて償
われる。

入口穴４７への圧力を一定に維持する間、バル
ブ装置４６による圧力調整は開口４３にだけ適用
でき、又、両方の圧力供給はそれぞれ独立して調
整でき、又、両方の圧力は好ましい関係に組み合
わせられたバルブ装置によつて調整することがで
きる。

更に、開口４３へ入力される圧力（そして流
体）はいかなる適当な流体源からでも供給でき
る。

例えば、振動子の出力を時間の関数として制
御、或は、変調するために時間に依存して圧力の
変化を与えるものがある。

実験では、開口４３への調整圧力によつて入口
孔４７への供給圧力を調整しないでも周波数範囲
を１オクターブ以上の範囲で調整し、掃波角度範
囲を０゜から90゜以上に調整することができた。

先に述べた装置によつて性能を調整する外に、
振動周波数は調整可能なイナータンス導管４５の
長さを調整する手段によつてそれだけ調整でき
る。

該導管４５は単にトロンボーンのスライドに似
た配置をしており、導管の長さは連続的に変化で
きる。

実験では、このような配置によつて数オクター
ブまで範囲を調整することが実際にできた。

例えば、１つの手動回転ノブによつて振動子の
出力性能を極めて広い範囲にわたつて変化させる
といつた具合に、１つの制御手段で開口４３と入
口穴４７への圧力を調整するだけでなくイナータ
ンス導管４５の長さを調整するために組み合わさ
れたバルブ装置を与えることは可能である。

先に述べた性能調整が可能であることは、特
に、作動中の要求が変化する場合に役に立つ。

他の応用装置では、性能を主なニーズに合わせ
るために調整可能であることが必要となる。

例えば、治療や、或は、単に娯楽を目的として
用いられるマツサージ用振動子の場合、その効果
が個人個人の必要、要望に広い範囲にわたつて応
えることができるとすれば有利となるであろう。

第１２，１３図を説明すると、第１図で番号１
１から１４によつて示された振動子のイナータン
ス導管のイナータンスを変化させる小型の調整装
置が図示されている。

円筒状のピストン４７ａは円筒中空体４８の中
を軸方向に移動できるようになつており、ピスト
ン４７ａはその周囲をシール４９によつて密封さ
れている。

中空体４８の内径はピストン４７ａよりも若干
大きく、その結果、ピストン４７ａが中空体４８
の中に充分に入つた時、長手方向に輪状の空間４
８ａがピストン４７ａと中空体４８の間に形成さ
れ、そして、ピストン４７ａが一部分だけ入れら
れた場合には、一部輪状の、そして、一部円筒状
の空間が形成され、更に又、ピストン４７ａが引
き抜かれた時には円筒状に空間が形成される。

円筒中空体４８の内周壁は２つの互に接近し
た、円筒内周のほぼ接線方向の連絡路を有してお
り、その入口は互に離れる方向に向ている。

連絡路は連絡ターミナル５０と５１にそれぞれ
通じている。

２つのターミナル５０と５１との間のイナータ
ンスや第１２，１３図に示された装置を経てター
ミナル５０と５１との間を通過する時に流体が通
ることを強いられる通路の長さに比例し、断面積
に反比例するので、この通路のイナータンスはピ
ストン４７ａが中空体４８中を動くにつれて、そ
して、内側の空間部が高いイナータンスを与える
円筒輪状態と低いイナータンスを与える円筒状態
の間で形と体積を変えるにつれて連続的に変化さ
せられる。

第１１図の可変イナータンス導管４５と比較す
ると、第１２，１３図の装置は小型化、より簡単
なシーリング、難点のない構造体となつている。

ターミナル５０と５１をそれぞれイナータンス
導管４５の移動によつて開けられる２つの導管の
短い部分に連絡することによつて第１１図のイナ
ータンス導管４５のスライドを第１２，１３図の
装置で置き換えることによつて、第１１図につい
て述べた全ての作用、調整が適用する。

第１４図について説明すると、第１図で図示し
た通常タイプの２つの振動子が対称的に配置され
たイナータンス導管の間で、特にイナータンス導
管の室入口５４，５５，５６，５７の近傍の間で
適当な同期導管５２と５３によつて連絡されてい
る。

導管５２は入口５４と入口５７を、導管５３は
入口５５と入口５６を連絡する。

連絡された２つの振動子は、両者が同じ圧力が
供給された場合ほぼ同じ周波数で作用するように
設計されている場合、そして、図示する場合の様
に位相が180゜離れている場合には同期して振動
するであろう。

１つだけの振動子の２つの入口の連絡路を交差
させること、例えば、導管５２を入口５５へ導管
５３を入口５４に再結合することは同相関係を与
えるであろう。

イナータンス導管に沿う同期導管連絡場所を変
えることによつてだけでなく、導管５２と５３の
異つた長さと釣合いのとれていない長さによつて
種々の異つた位相関係になる。

このように、異つた振動子を連絡して調和振動
で作動するようにすることはまた可能である。

同様に２つ以上の振動子、を連絡して同期させ
ることができ、そして、このような通路が連絡さ
れて別々の振動子の間に違つた位相関係を与える
ことも可能である。

更に、複数個の振動子を直列に連絡して使用す
ることができるがその場合、同期している導管を
用いることによつてそれまでイナータンス導管に
よつて供給されていたイナータンスを与えること
ができるとともに個所の振動子のイナータンス導
管を省略することができる。

第１５図には、第１４図に示す配置で連絡され
るとともに、第１１，１２，１３図で説明した可
変性能調整装置を備えた、第１図の通常のタイプ
の２つの同期振動子を含む典型的な手持ち可能な
マツサージ用シヤワーヘツドが図示されている。

シヤワーヘツドはホース５８から圧力水を供給
され、通常の定常状態のスプレーとマツサージ状
態との間でモードを選択できるバルブ装置を通常
有している。

手段制御装置５９と６０はモード選択制御だけ
でなく振動数と掃波角度を有利に与えうるように
配置されており、（第１１図で述べた様に、開口
４３に対する圧力調節装置と（又は）供給穴４７
への組み合わされた圧力調整によつて）、先の全
ての調整制御装置とモード選択装置は好ましく２
つの手動制御装置のうちの一方、即ち、５９、或
は、６０の中に配置されており、他方のものには
独立して周波数を調整できる装置が与えられてい
る。

（第１１，１２，１３、図で述べた様に、イナ
ータンス導管４５のイナータンス調整によるか、
或は、第１２，１３図の配置によつて）モード選
択装置と周波数、掃波角度制御装置の組み合わさ
れた装置は、その制御装置が一番端にある時に通
常の定常スプレーノズルだけに水を供給するバル
ブ装置で充分である。

手動制御装置が一定角度回転させられると、バ
ルブ装置は振動子の供給入口にも水を供給し、更
に、回転すると、水の通路は供給入口へのものだ
けとなる。

しかし、手動制御装置を余計に回転すると、振
動子へのそれぞれの圧力を調整することによつて
周波数と掃波角度を減少することになる。

独立した周波数調整装置は、先に詳細に述べた
それぞれのイナータンス導管調整装置に必要とさ
れる並進運動を促進する機械装置である。

このように、例えば、各々の手動制御装置５
９、或は、６０は２つの先端の間で回転すること
によつて調整でき、振動周波数はそれに対応して
変化する。

ここで、周波数調整装置は互に、一方の周波数
範囲の割合が他の周波数範囲の割によつて、ほぼ
増加させられて全体の結合された周波数範囲を得
るような関係となつていることに注意しなければ
ならない。

したがつて、２つの制御調整装置によつて周波
数の範囲は極めて広いものとなる。

第１６図にはシヤワーやスプレーのブース（或
は、シヤワーやスプレーのトンネル）におけるこ
の発明の振動子の応用例が図示されており、同一
のノズル６１の形で複数の振動子が配置されてお
り、ノズル６１に圧力流体を供給する流体供給導
管６２の種々の位置に取り付けられている。

導管６２は、長さ方向に形どられてドアの輪郭
や応用するもの合致した適当な形にされる。

ノズル６１はオーバーラツプしたスプレー形状
を与えるために内方に向いている。

ノズル６１は好ましくは供給導管６２の形状に
よつて決められる平面でスプレー平面上にある。

このように、１つ以上のものを配置して設備し
た、例えば、シヤワーブースやスプレーブースに
おいて、最小限の流量消費で広いスプレーの範囲
を得るためにこのような配置がされている。

この発明の振動子ノズルは最小限の流量消費で
は比較的細かいスプレーを広い範囲に散布できる
だけでなく、第１６図の配置においては、振動子
の非常に大きな溝に対して開口の小さな特徴を有
する通常使用される定常流、或は、スプレー用の
ノズルと比較して、目詰まりするようなことがま
ずないという別の利点を有している。

更に、同じような結果として、同一のスプレー
範囲を与えることが要求される広い範囲にわたつ
てスプレーを掃波するノズルをわずかだけ設ける
よりは、通常タイプのノズルを極めて多く何種類
も設けることの方が必要である。

これまでこの発明の種々の実施態様を説明し、
図示してきたが、この発明の精神と別添の特許請
求の範囲に定義された発明の範囲を越えない限
り、詳細に特記、図示したものを変化させること
ができることは明らかである。