TWI617274B - 吐水裝置 - Google Patents

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Kiyotake Ukigai
永田雄也
Katsuya Nagata
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Ｔｏｔｏ股份有限公司
Toto Ltd.
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Abstract

本發明提供一種吐水裝置，透過簡單的結構可緊湊構成，且可得到使用方便的吐水。本發明是使水一邊進行往復振動一邊被吐出的吐水裝置(1)，其特徵為具有吐水裝置本體(2)與振動產生元件，振動產生元件(4)具有：給水通路(10a)；水衝突部(14)，配置在給水通路的下游側端部，因水的衝突而在其下游側交替產生相反方向的渦旋；渦旋列通路(10b)，一邊使因水衝突部而形成的渦旋成長一邊對其進行引導；及整流通路(10c)，對包含被渦旋列通路所引導的渦旋列在內的水一邊進行整流一邊進行吐出，渦旋列通路的相對的一對壁面構成為其下游側遍及與整流通路相比更長的範圍以錐狀發生變化，俾使流路剖面積朝著下游側縮小。

Description

吐水裝置
本發明是關於一種吐水裝置，尤其是關於一種從吐水口使水(熱水或一般水)一邊進行往復振動一邊被吐出的吐水裝置。
已知有一種從吐水口吐出的水的方向像發生振動似地發生變化的淋浴頭。在像該淋浴頭的吐水裝置中，透過被供給的水的給水壓來像發生振動似地驅動噴嘴，改變從吐出口吐出的水的方向。在該類型的吐水裝置中，由於從單一的吐水口能夠向比較廣的範圍吐出水，因此可謀求一種可緊湊構成能夠向比較廣的範圍吐水的吐水裝置。
另一方面，在日本特開2000-120141號公報(專利文獻1)中記載有溫水洗淨馬桶裝置。在該溫水洗淨馬桶裝置中，使用流體元件噴嘴來引發自激振盪，像發生振動似地改變洗淨水的噴出方向。具體而言，如第11圖所示，在該溫水洗淨馬桶裝置中，在噴射噴嘴102的兩側設置有回饋流路104。各回饋流路104是與噴射噴嘴 102連通的環狀的流路，構成為在噴射噴嘴102內流動的洗淨水的一部分流入並進行循環。另外，噴射噴嘴102構成為朝著橢圓形剖面的噴射口102a以錐狀擴展的形狀。
當供給洗淨水時，從噴射噴嘴102噴射的洗淨水因附壁效應(Coanda effect)而被引向橢圓形剖面的噴射口102a的任意一側的壁面，並且沿著該壁面被噴射(第11圖的狀態a)。當洗淨水沿著一個壁面被噴射時，洗淨水也流入有洗淨水被噴射的一側的回饋流路104內，回饋流路104內的壓力上升。被噴射的洗淨水因該壓力上升而被按壓，洗淨水被引向相反側的壁面，沿著相反側的壁面被噴射(第11圖的狀態a→b→c)。而且，當洗淨水沿著相反側的壁面被噴射時，這回則相反側的回饋流路104內的壓力上升，被噴射的洗淨水被壓回(第11圖的狀態c→b→a)。透過反復發揮該作用，從而被噴射的洗淨水在第11圖的狀態a與c之間像發生振動似地改變方向。
另外，日本特開2004-275985號公報(專利文獻2)中記載有射流元件。該射流元件上像橫穿流體噴出噴嘴似地設置有連結通道，因該連結通道的作用，流體噴出噴嘴內的上側或下側的壓力交替上升。因該壓力上升而被按壓的噴流因附壁效應而成為沿著流體噴出噴嘴的上側板被噴射的噴流或者沿著下側板被噴射的噴流，上述狀態以一定週期反復，噴流的噴射方向像發生振動似地發生變化。
而且，在日本特公昭58-49300號公報(專利文獻3)中記載有振動噴灑裝置。該振動噴灑裝置具有如第12圖所示的結構，利用在前室110內發生的卡門渦旋，像發生振動似地改變從出口112噴射的噴流的方向。首先，從入口孔114流入前室110內的流體衝突於以島狀設置在前室110內的三角形剖面的障礙物116。當流體發生衝突時，在障礙物116的下游側，在障礙物116的上側與下側交替產生卡門渦旋，成為渦旋列。
該卡門渦旋的渦旋列一邊成長一邊到達出口112。在出口112附近，渦旋列的有渦旋存在的一側的流速變快，相反側的流速變慢。在第12圖所示的例子中，由於卡門渦旋在障礙物116的上側與下側交替產生，該渦旋列依次到達出口112，因此在出口112附近，上側的流速比較快的狀態與下側的流速比較快的狀態交替出現。在上側的流速比較快的狀態下，流速比較快的流體衝突於出口112上側的壁面110a而改變方向，從出口112噴射的流體整體成為朝向斜下方的噴流。另一方面，在下側的流速比較快的狀態下，流速比較快的流體衝突於出口112下側的壁面110b，從出口112噴射朝著斜上方噴射噴流。由於這樣的狀態交替地反復出現，因此來自出口112的噴流一邊進行往復振動一邊被噴射。
以上，也可以考慮將專利文獻1至3所記載的流體元件應用於淋浴頭等的吐水裝置，使水一邊進行往復振動一邊被吐出。
專利文獻1：日本特開2000-120141號公報
專利文獻2：日本特開2004-275985號公報
專利文獻3：日本特公昭58-49300號公報
首先，對灑水噴嘴像發生振動似地進行驅動而改變被吐出的水的方向的吐水裝置存在如下問題：由於需要驅動噴嘴，因此噴嘴周邊的結構變複雜，難以將多個噴嘴緊湊地收納在吐水裝置。另外，在該類型的吐水裝置中存在如下問題：由於噴嘴進行物理性動作，因此可動部分容易磨損，為了避免磨損，構成可動部的構件的材質的選擇受到限制。而且，由於需要用難以磨損的材料來形成結構複雜的可動部分，因此存在成本高的問題。
另一方面，由於專利文獻1至3所記載的類型的噴射裝置利用流體元件的振盪現象，不需要設置可動構件就能夠改變流體的噴射方向，因此存在透過簡單的結構可緊湊構成噴嘴部分的優點。
但是，本發明的發明者發現了如下問題：在將專利文獻1及2所記載的流體元件應用於淋浴頭等的吐水裝置時，對於被噴射的水的噴淋感並沒有很好。在此，發明者想要實現的良好的噴淋感是指液滴大的水無遺漏地被吐出到較廣範圍的狀態。即，在從淋浴頭吐出的水的液滴過於 小時，水呈霧狀，即使被同等量的水所噴淋，也無法得到被噴淋的真實感。另外，如果被吐出的水在吐水範圍內變得不均勻，則無法均勻地沖洗使用者有意想被噴淋的部分，使用感變得不佳。
在此，由於專利文獻1及2所記載的流體元件利用了被噴出的流體因附壁效應而沿著壁面流動的現象，因此在向吐出範圍內噴射的流體產生了不均。即，在第11圖所示的溫水馬桶裝置中，雖然被噴射的洗淨水在狀態a、b、c之間過渡，但是實際上噴流被引向壁面的狀態a及狀態c的期間較長，而處於這些之間的狀態(狀態b附近)的期間則極短。因此，在將專利文獻1及2所記載的流體元件應用於淋浴頭等的吐水裝置時，處於吐水範圍的周邊部分的吐水量較多且中央附近的吐水量較少的“中空”狀態，噴淋感變得不佳。
與此相對，由於專利文獻3所記載的流體元件應用了卡門渦旋，因此幾乎不會產生噴流一邊被引向壁面一邊流動的現象。因此，在因吐水方向像發生振動似地發生變化而形成的吐水範圍內，能夠得到大致均勻的吐水量。但是，本發明的發明者發現了如下問題：在將如第12圖所示的流體元件應用於淋浴頭等的吐水裝置時，被噴射的水的往復振動範圍強烈地依賴於被噴出的水流量而發生變化。即，在第12圖所示的流體元件中，如果加大流量且加快從出口112噴射的水的流速，則水以較大的速度衝突於壁面110a(或者110b)而大大地轉換方向。因 此，在流量較大的狀態下，相對於從出口112噴射的水擴展到較廣範圍，如果流量變小則吐水範圍變小。這樣，如果伴隨流量的變化以致吐水範圍較大地發生變化，則成為使用不便的吐水裝置。
從而，本發明之目的在於提供一種透過簡單的結構可緊湊構成，且可得到使用方便的吐水的吐水裝置。
為了解決上述問題，本發明是一種從吐水口使水一邊進行往復振動一邊被吐出的吐水裝置，其特徵為具有：吐水裝置本體；及被設置於該吐水裝置本體，使被供給的水一邊進行往復振動一邊被吐出的振動產生元件，振動產生元件具有：給水通路，供從吐水裝置本體供給的水流入；水衝突部，以堵住該給水通路的流路剖面的一部分的方式配置在給水通路的下游側端部，因被給水通路所引導的水的衝突而在其下游側交替產生相反方向的渦旋；渦旋列通路，設置在給水通路的下游側，一邊使因水衝突部而形成的渦旋成長一邊對其進行引導；及整流通路，是配置在該渦旋列通路的下游側，對包含被渦旋列通路所引導的渦旋列在內的水一邊進行整流一邊進行吐出，在渦旋列通路的下游側，是將相對的一對的壁面以流路剖面積朝向下流側縮小地作成錐狀進行設置，將渦旋列通路中的錐形部分的軸線方向的長度設置在比整流通路的軸線方向的長度更長的範圍內。
根據這樣構成的本發明，由於能夠透過振動 產生元件使從吐水裝置吐出的水進行往復振動，因此能夠透過緊湊且簡單的結構從1個吐水口向較廣範圍吐出水。另外，由於不需要活動吐水的噴嘴就能夠改變吐水方向，因此沒有可動部發生磨損等的問題，能夠構成低成本且耐久性高的吐水裝置。另外，由於在振動產生元件的渦旋列通路中設置有流路剖面積縮小的錐形部，因此吐水範圍不會因為水的吐水流量而較大地發生變化，能夠構成使用方便的吐水裝置。即，由於在渦旋列通路內流動的水沿著該以錐狀發生變化的壁面流動，水的流向被規定為大致沿著以錐狀發生變化的壁面的方向，因此吐水範圍不容易因為流量的變化而發生變化，能夠使吐水範圍大致一定。
但是，雖然能夠透過使水沿著以錐狀發生變化的壁面流動，從而改善吐水範圍相對於吐水流量的依賴性，但是因該結構而產生新的技術問題。即，這樣得到的吐水處於吐水範圍的周邊部分的水量較多且中央附近的吐水量較少的“中空”狀態，成為噴淋感不佳的吐水。之所以這樣，可想到如下原因：由於水沿著以錐狀發生變化的壁面流動，因此產生附壁效應，吐水集中在吐水範圍的周邊。於是，本發明的發明者為了解決該新的技術問題，做成了將渦旋列通路的錐形部分遍及與整流通路相比更長的範圍而設置的結構。這樣，本發明的發明者透過將錐形部分遍及與整流通路相比更長的範圍而設置，從而抑制了在從整流通路流出時的附壁效應，能夠使液滴均勻地分佈於吐水範圍，同時抑制了因流量變化而產生的吐水範圍的變 化。
本發明中，較佳為，渦旋列通路的錐形部分是遍及整流通路長度的4倍以上的長度而設置。
根據這樣構成的本發明，由於壁面以錐狀發生變化的錐形部分是遍及整流通路長度的4倍以上的長度而設置，因此能夠充分地降低將朝向整流通路的水壓緊於渦旋列通路的以錐狀發生變化的壁面的壓力，能夠確實地抑制附壁效應的發生。
本發明中，較佳為，整流通路的流路剖面積小於在流路的一部分被水衝突部所堵住的部分處的流路剖面積。
本發明的發明者經過研究發現了如下內容：因水衝突部而形成的渦旋列的週期由在流路的一部分被水衝突部所堵住的部分處的流路剖面積所決定，另外噴出流速由整流通路的剖面積所決定。根據這樣構成的本發明，由於整流通路的流路剖面積小於在水衝突部處的流路剖面積，因此能夠加長被噴出的水的波長，在因吐水方向像發生振動似地發生變化而形成的吐水範圍內，能夠得到不發生中空現象的大致均勻的吐水量。
本發明中，較佳為，渦旋列通路的以錐狀發生變化的一對壁面相對於渦旋列通路的中心軸線傾斜3°至25°。
根據這樣構成的本發明，能夠均衡地抑制因吐水流量而產生的吐水範圍的變化與吐出時產生的附壁效應。
根據本發明，透過簡單的結構可緊湊構成使用方便的吐水裝置。
1‧‧‧本發明的第1實施形態的吐水裝置，即淋浴頭
2‧‧‧淋浴頭本體(吐水裝置本體)
4‧‧‧振動產生元件
4a‧‧‧吐水口
4b‧‧‧凸緣部
4c‧‧‧槽
4d‧‧‧流入口
6‧‧‧通水路形成構件
6a‧‧‧淋浴軟管連接構件
6b‧‧‧密封件
8‧‧‧振動產生元件保持構件
8a‧‧‧元件插入孔
10a‧‧‧給水通路
10b‧‧‧渦旋列通路
10c‧‧‧整流通路
12‧‧‧階梯部(剝離部)
14‧‧‧水衝突部
20‧‧‧振動產生元件
20a‧‧‧吐水口
20d‧‧‧流入口
22a‧‧‧給水通路
22b‧‧‧渦旋列通路
22c‧‧‧整流通路
24‧‧‧水衝突部
30‧‧‧振動產生元件
30a‧‧‧吐水口
30d‧‧‧流入口
32a‧‧‧給水通路
32b‧‧‧渦旋列通路
32c‧‧‧整流通路
32d‧‧‧錐形部分
34‧‧‧水衝突部
36‧‧‧階梯部(剝離部)
40‧‧‧振動產生元件
40a‧‧‧吐水口
40d‧‧‧流入口
42a‧‧‧給水通路
42b‧‧‧渦旋列通路
42c‧‧‧整流通路
42d‧‧‧錐形部分
44‧‧‧水衝突部
102‧‧‧噴射噴嘴
102a‧‧‧噴射口
104‧‧‧回饋流路
110‧‧‧前室
110a‧‧‧壁面
110b‧‧‧壁面
112‧‧‧出口
114‧‧‧入口孔
116‧‧‧障礙物
第1圖是表示本發明的第1實施形態的淋浴頭的外觀的立體圖。
第2圖是本發明的第1實施形態的淋浴頭的整體剖視圖。
第3圖是表示本發明的第1實施形態的淋浴頭所具備的振動產生元件的外觀的立體圖。
第4圖(a)是本發明的第1實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖，(b)是振動產生元件的側視剖視圖。
第5圖是表示對本發明的實施形態的淋浴頭所具備的振動產生元件中的水流進行解析的流體模擬結果的圖。
第6圖是表示作為比較例，對第12圖所示的結構的振動產生元件中的水流進行解析的流體模擬結果的圖。
第7圖(a)是表示從本發明的第1實施形態的淋浴頭所具備的單一的振動產生元件吐出的水流的頻閃相片的一個例子，(b)是表示作為比較例，從第12圖所示的結構的振動產生元件吐出的水流的頻閃相片的一個例子。
第8圖(a)是本發明的第2實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖，(b)是振動產生元件的側視剖視圖。
第9圖是本發明的第3實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖。
第10圖是本發明的第4實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖。
第11圖是表示專利文獻1所記載的流體元件的作用的圖。
第12圖是表示專利文獻3所記載的流體元件的結構的圖。
接下來，參照附圖對本發明的較佳實施形態的吐水裝置，即淋浴頭進行說明。
首先，參照第1圖至第7圖對本發明的第1實施形態的淋浴頭進行說明。第1圖是表示本發明的第1實施形態的淋浴頭的外觀的立體圖。第2圖是本發明的第1實施形態的淋浴頭的整體剖視圖。第3圖是表示本發明的第1實施形態的淋浴頭所具備的振動產生元件的外觀的立體圖。另外，第4圖(a)是本實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖，(b)是振動產生元件的側視剖視圖。
如第1圖所示，本實施形態的淋浴頭1具有：大致圓柱形的吐水裝置本體，即淋浴頭本體2；及在 該淋浴頭本體2內在軸線方向上以直線狀排列而埋入的7個振動產生元件4。
本實施形態的淋浴頭1如下：當從連接於淋浴頭本體2的基端部2a的淋浴軟管(未圖示)供給水時，從各振動產生元件4的吐水口4a，水一邊進行往復振動一邊被吐出。並且，本實施形態中，水在與淋浴頭本體2的中心軸線大致正交的平面內以形成具有規定中心角的扇形的方式從各吐水口4a吐出。
接下來，參照第2圖對淋浴頭1的內部結構進行說明。
如第2圖所示，淋浴頭本體2內內置有：形成通水路的通水路形成構件6；及保持各振動產生元件4的振動產生元件保持構件8。
通水路形成構件6是大致圓筒形的構件，形成被供給到淋浴頭本體2內部的水的流路。在通水路形成構件6的基端部，水密性地連接有淋浴軟管連接構件6a。另外，通水路形成構件6的頂端部以半圓形剖面狀被切除，在該切除部分配置振動產生元件保持構件8。
振動產生元件保持構件8是大致半圓柱形的構件，透過配置在通水路形成構件6的切除部，從而形成圓柱形。另外，在通水路形成構件6與振動產生元件保持構件8之間配置有密封件6b，確保這些構件之間的水密性。而且，振動產生元件保持構件8上大致等間隔地在軸線方向上以直線狀排列形成有用於插入並保持各振動產生 元件4的7個元件插入孔8a。因而，流入通水路形成構件6中的水流入被振動產生元件保持構件8所保持的各振動產生元件4的背面側，從設置於正面的吐水口4a吐出。另外，各元件插入孔8a被設置成相對於與淋浴頭本體2的中心軸線正交的平面稍微傾斜，從各振動產生元件4噴射的水整體在淋浴頭本體2的軸線方向上也以稍微擴展的方式被吐出。
接下來，參照第3圖及第4圖對本實施形態的內置於淋浴頭的振動產生元件4的結構進行說明。
如第3圖所示，振動產生元件4是較薄的大致立方體狀的構件，在其正面側的端面上設置有長方形的吐水口4a，在背面側的端部形成有凸緣部4b。而且，像圍繞振動產生元件4周圍一圈似地平行於凸緣部4b而設置有槽4c。在該槽4c中嵌入O形環(未圖示)，確保與振動產生元件保持構件8的元件插入孔8a之間的水密性。另外，振動產生元件4藉由凸緣部4b被定位在振動產生元件保持構件8，同時可防止因水壓而從振動產生元件保持構件8脫落。
第4圖(a)是沿第3圖的A-A線的剖視圖，第4圖(b)是沿第3圖的B-B線的剖視圖。
如第4圖(a)所示，振動產生元件4的內部形成有在長度方向上貫通的長方形剖面的通路。該通路從上游側按順序作為給水通路10a、渦旋列通路10b、整流通路10c而形成。
給水通路10a是從振動產生元件4背面側的流入口4d延伸的剖面積一定的長方形剖面的直線狀的通路。
渦旋列通路10b是在給水通路10a的下游側以連接於給水通路10a的方式(不存在階梯部)而設置的長方形剖面的通路。即，給水通路10a的下游端與渦旋列通路10b的上游端具有相同的尺寸形狀。渦旋列通路10b的相對的一對壁面(兩側壁面)構成為流路剖面積朝著下游側遍及整個渦旋列通路10b而縮小地以錐狀發生變化而。即，渦旋列通路10b朝著下游側變細且寬度逐漸變窄。
整流通路10c是以與渦旋列通路10b連通的方式設置於下游側的長方形剖面的通路，剖面積一定且以直線狀形成。包含被渦旋列通路10b所引導的渦旋列在內的水因該整流通路10c而得到整流，並從吐水口4a吐出。該整流通路10c的流路剖面積小於渦旋列通路10b的下游側端部的流路剖面積，在渦旋列通路10b與整流通路10c之間形成有階梯部12。
另一方面，如第4圖(b)所示，給水通路10a、渦旋列通路10b及整流通路10c在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)全都設置在同一平面上。即，給水通路10a、渦旋列通路10b及整流通路10c的高度全都相同且一定。
接下來，在給水通路10a的下游側端部(給水通路10a與渦旋列通路10b的連接部附近)形成有水衝突部14，該水衝突部14被設置成堵住給水通路10a的流 路剖面的一部分。該水衝突部14是以連結給水通路10a在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)的方式延伸的三角柱狀的部分，以島狀配置在給水通路10a的寬度方向的中央。水衝突部14的剖面呈直角等腰三角形狀，其斜邊被配置成與給水通路10a的中心軸線正交，另外，直角等腰三角形的直角部分被配置成朝向下游側。透過設置該水衝突部14，從而在其下游側產生卡門渦旋，從吐水口4a吐出的水進行往復振動。另外，本實施形態中，水衝突部14被配置成直角等腰三角形的斜邊部分(水衝突部14的上游端)位於與渦旋列通路10b的上游端相比更靠近上游側的部位，直角等腰三角形的直角部分(水衝突部14的下游端)位於與渦旋列通路10b的上游端相比更靠近下游側的部位。
並且，本實施形態中，由渦旋列通路10b的側壁面與中心軸線所構成的角度(第4圖(a)中的角度α)為約7°。較佳為，將由側壁面與中心軸線所構成的角度設定成約3°至約25°。透過如此設定角度，能夠抑制伴隨吐出流量變化的吐水範圍的變化，同時抑制產生附壁效應。而且，供給通路10a下游端的一部分被水衝突部14所堵住的部分的流路剖面積大於整流通路10c的流路剖面積。
接下來，重新參照第5圖至第7圖對本發明的實施形態的淋浴頭1的作用進行說明。
第5圖是表示對本發明的實施形態的淋浴頭1所具備 的振動產生元件4中的水流進行解析的流體模擬結果的圖。第6圖是表示作為比較例，對第12圖所示的結構的振動產生元件中的水流進行解析的流體模擬結果的圖。第7圖(a)是表示從本發明的實施形態的淋浴頭1所具備的單一的振動產生元件4吐出的水流的頻閃相片的一個例子。第7圖(b)是表示作為比較例，從第12圖所示的結構的振動產生元件吐出的水流的頻閃相片的一個例子。
首先，從淋浴軟管(未圖示)供給的水流入淋浴頭本體2內的通水路形成構件6(第2圖)，而且，流入被振動產生元件保持構件8所保持的各振動產生元件4的流入口4d。從各振動產生元件4的流入口4d流入給水通路10a的水，衝突於被設置成堵住其流路的一部分的水衝突部14。因而，在水衝突部14的下游側的左右方向兩側交替形成卡門渦旋的渦旋列。因該水衝突部14而形成的卡門渦旋一邊被渦旋列通路10b所引導一邊成長，並到達整流通路10c，渦旋列通路10b呈錐狀地頂端變細。
第5圖(a)~(c)表示透過流體模擬對該渦旋列通路10b內的水流進行解析的結果。如該流體模擬所示，在水衝突部14的兩側產生渦旋，在該部分處流速變高。該流速高的部分(第5圖中顏色較濃的部分)在水衝突部14的下游側交替出現，渦旋列沿著渦旋列通路10b的壁面朝著吐水口4a前進。流入渦旋列通路10b下游側的整流通路10c的水在此得到整流。經過該整流通路10c從吐水口4a吐出的水基於吐水口4a處的流速分佈而 被彎曲，伴隨著流速高的部分在第5圖的上下方向上移動，吐出方向發生變化。即，水的流速高的部分位於第5圖的吐水口4a上端的狀態下，水朝著下方被噴射，流速高的部分位於吐水口4a下端的狀態下，水朝著上方被噴射。這樣，透過在水衝突部14的下游側交替產生相反方向的卡門渦旋，從而在吐水口4a處產生流速分佈，噴流發生偏向。另外，由於流速比較快的部分的位置因渦旋列的前進而進行往復運動，因此被噴射的水也進行往復振動。
另外，由於在渦旋列通路10b與整流通路10c之間設置有階梯部12，因此沿著渦旋列通路10b的以錐狀發生變化的壁面而流動的水流在此被剝離而流入整流通路10c。由於水流因該階梯部12而從壁面被剝離，因此在整流通路10c的壁面上產生的附壁效應得到抑制，從吐水口4a吐出的水順暢地進行往復移動。從而，階梯部12使沿著渦旋列通路10b的壁面流動的水流剝離，作為抑制附壁效應的剝離部而發揮作用。
另一方面，作為比較例，如第6圖所示，在如第12圖所示的結構的振動產生元件中，雖然在衝突部的下游側有卡門渦旋的渦旋列產生，但是被噴射的水在吐水口處大大地發生偏向，被噴射的水的吐水範圍變得過廣。另外，如果減少被吐出的水流量而進行模擬，這回則確認到了被噴射的水變得不太發生偏向且吐水範圍變小。另一方面，在本實施形態的振動產生元件4中，確認到了 透過比較廣範圍的流量就能夠得到適當大小的吐水範圍。
接下來，如第7圖(a)所示，在表示從本實施形態的振動產生元件4吐出的水流的頻閃相片中，由於吐水方向順暢地進行往復移動，因此可得到規整的正弦波狀的水流。與此相對，作為比較例，如第7圖(b)所示，從第12圖所示的結構的振動產生元件吐出的水雖然進行往復振動，但是發生了弓形彎曲。之所以這樣，是因為水的吐出方向的變化並不順暢，偏向角度最大時的時間較長，噴流在最大偏向角度之間移動的時間較短。這樣，根據本實施形態中的振動產生元件4，能夠得到大粒的液滴均勻地吐出到較廣範圍的噴淋感良好的淋浴吐水。
接下來，參照第8圖對本發明的第2實施形態的淋浴頭進行說明。
本實施形態的淋浴頭只有被內置的振動產生元件的通路結構與上述的第1實施形態不同。從而，在此只對本實施形態的與第1實施形態的不同點進行說明，省略對相同的結構、作用、效果的說明。
第8圖(a)是本發明的第2實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖，(b)是振動產生元件的側視剖視圖。
如第8圖(a)所示，振動產生元件20的內部形成有在長度方向上貫通的長方形剖面的通路。該通路從上游側按順序作為給水通路22a、渦旋列通路22b、整流通路22c而形成。
給水通路22a是從振動產生元件20背面側的流入口20d延伸的剖面積一定的長方形剖面的直線狀的通路。
渦旋列通路22b是在給水通路22a的下游側以連接於給水通路22a的方式被設置的長方形剖面的通路。即，給水通路22a的下游端與渦旋列通路22b的上游端具有相同的尺寸形狀。渦旋列通路22b的相對的一對壁面(兩側面)以錐狀發生變化，俾使流路剖面積朝著下游側縮小。即，渦旋列通路22b以朝著下游側變細的方式使寬度逐漸變窄。
整流通路22c是以連接於渦旋列通路22b下游端的方式被設置的長方形剖面的通路，剖面積一定且以直線狀形成。從而，整流通路22c具有與渦旋列通路22b的下游端相同的尺寸形狀，流路剖面積也相同。
另一方面，如第8圖(b)所示，給水通路22a、渦旋列通路22b及整流通路22c在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)全都設置在同一平面上。即，給水通路22a、渦旋列通路22b及整流通路22c的高度全都相同且一定。
接下來，在給水通路22a的下游側端部(給水通路22a與渦旋列通路22b的連接部附近)以堵住給水通路22a的流路剖面的一部分的方式形成有水衝突部24。該水衝突部24是以連結給水通路22a在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)的方式延伸的三角柱狀的部分，以島狀配置在給水通路22a的寬度方向的中央。水衝 突部24的剖面呈直角等腰三角形狀，其斜邊被配置成與給水通路22a的中心軸線正交，另外，剖面的直角部分被配置成朝向下游側。透過設置該水衝突部24，從而在其下游側產生卡門渦旋，從吐水口20a吐出的水進行往復振動。
並且，本實施形態中，由渦旋列通路22b的側壁面與中心軸線所構成的角度(第8圖(a)中的角度α)為約7°。較佳為，將由側壁面與中心軸線所構成的角度設定成約3°至約25°。透過如此設定角度，能夠抑制伴隨吐出流量變化的吐水範圍的變化，同時抑制產生附壁效應。而且，供給通路22a下游端的一部分被水衝突部24所堵住的部分的流路剖面積大於整流通路22c的流路剖面積。
雖然在本實施形態的振動產生元件20中未設置有第1實施形態中的階梯部12(剝離部)，但是即使在本實施形態中，從吐水口20a吐出的水也在適當的角度範圍內進行往復振動，同時不會因吐出的水的流量而使吐出範圍較大地發生變化。之所以這樣，是因為由於渦旋列通路22b中的錐角(角度α)比較小，因此在渦旋列通路22b內流動的水不會被用力地壓緊於側壁面。因而，可認為在從渦旋列通路22b連續的整流流路22c中，水充分地被剝離，附壁效應得到了抑制。
接下來，參照第9圖對本發明的第3實施形態的淋浴頭進行說明。
本實施形態的淋浴頭只有被內置的振動產生元件的通路結構與上述的第1實施方式不同。從而，在此只對本實施形態的與第1實施形態的不同點進行說明，省略對相同的結構、作用、效果的說明。
第9圖是本發明的第3實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖。
如第9圖所示，本實施形態中的振動產生元件30在渦旋列通路的結構上與第1實施形態不同，渦旋列通路的上游側由剖面積一定的通路所構成。振動產生元件30的內部形成有在長度方向上貫通的長方形剖面的通路。該通路從上游側按順序作為給水通路32a、渦旋列通路32b、整流通路32c而形成。
給水通路32a是從振動產生元件30背面側的流入口30d延伸的剖面積一定的長方形剖面的直線狀的通路。
渦旋列通路32b是在給水通路32a的下游側以連接於給水通路32a的方式被設置的長方形剖面的通路。即，給水通路32a的下游端與渦旋列通路32b的上游端具有相同的尺寸形狀。渦旋列通路32b的相對的一對壁面(兩側面)設置有在其上游側平行形成，在下游側以朝著下游側使流路剖面積縮小的方式以錐狀發生變化的錐形部分32d。即，渦旋列通路32b從上游端開始剖面積一定地延伸，之後朝著下游側使寬度逐漸變窄。
整流通路32c是以連接於渦旋列通路32b(錐形部分32d)的方式設置在下游側的長方形剖面的通路， 剖面積一定且以直線狀形成。包含被渦旋列通路32b所引導的渦旋列在內的水因該整流通路32c而得到整流並從吐水口30a吐出。該整流通路32c的流路剖面積小於渦旋列通路32b(錐形部分32d)的下游側端部的流路剖面積，在渦旋列通路32b與整流通路32c之間形成有剝離部，即階梯部36。
另一方面，與第1實施形態同樣，給水通路32a、渦旋列通路32b及整流通路32c在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)全都設置在同一平面上。即，給水通路32a、渦旋列通路32b及整流通路32c的高度全都相同且一定。
接下來，在給水通路32a的下游側端部(給水通路32a與渦旋列通路32b的連接部附近)以堵住給水通路32a的流路剖面的一部分的方式形成有水衝突部34。由於該水衝突部34的結構與第1實施形態相同，因此省略說明。
並且，本實施形態中，確認到了透過將渦旋列通路32b的錐形部分32d的軸線方向長度做成大於整流通路32c的軸線方向長度，從而能夠充分抑制因被吐出的水的流量而發生的吐出範圍的變化。較佳為，將錐形部分32d的軸線方向長度做成整流通路32c的軸線方向長度的4倍以上。另外，由渦旋列通路32b的側壁面與中心軸線所構成的角度(第9圖中的角度α)為約7°。較佳為，將由側壁面與中心軸線所構成的角度設定成約3°至約25°。 透過如此設定角度，能夠抑制伴隨吐出流量變化的吐水範圍的變化，同時抑制產生附壁效應。而且，給水通路32a下游端的一部分被水衝突部34所堵住的部分的流路剖面積(從給水通路32a的流路剖面積減去水衝突部34的投影面積的面積)大於整流通路32c的流路剖面積。
接下來，參照第10圖對本發明的第4實施形態的淋浴頭進行說明。
本實施形態的淋浴頭只有被內置的振動產生元件的通路結構與上述的第1實施形態不同。從而，在此只對本實施形態的與第1實施形態的不同點進行說明，省略對相同的結構、作用、效果的說明。
第10圖是本發明的第4實施形態中的振動產生元件的俯視剖視圖。
如第10圖所示，本實施形態中的振動產生元件40在渦旋列通路的結構及剝離部的結構上與第1實施形態不同，渦旋列通路的上游側由剖面積一定的通路所構成，同時在渦旋列通路與整流通路之間未設置有階梯部。即，振動產生元件40的內部形成有在長度方向上貫通的長方形剖面的通路。該通路從上游側按順序作為給水通路42a、渦旋列通路42b、整流通路42c而形成。
給水通路42a是從振動產生元件40背面側的流入口40d延伸的剖面積一定的長方形剖面的直線狀的通路。
渦旋列通路42b是在給水通路42a的下游側以連接於給水通路42a的方式被設置的長方形剖面的通路。即，給 水通路42a的下游端與渦旋列通路42b的上游端具有相同的尺寸形狀。渦旋列通路42b的相對的一對壁面(兩側面)設置有在其上游側平行形成，在下游側以朝著下游側使流路剖面積縮小的方式以錐狀發生變化的錐形部分42d。即，渦旋列通路42b從上游端開始剖面積一定地延伸，之後朝著下游側使寬度逐漸變窄。
整流通路42c是以連接於渦旋列通路42b(錐形部分42d)下游端的方式被設置的長方形剖面的通路，剖面積一定且以直線狀延伸至吐水口40a。從而，整流通路42c具有與渦旋列通路42b(錐形部分42d)的下游端相同的尺寸形狀，流路剖面積也相同。
另一方面，與第1實施形態同樣，給水通路42a、渦旋列通路42b及整流通路42c在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)全都設置在同一平面上。即，給水通路42a、渦旋列通路42b及整流通路42c的高度全都相同且一定。
接下來，在給水通路42a的下游側端部(給水通路42a與渦旋列通路42b的連接部附近)以堵住給水通路42a的流路剖面的一部分的方式設置有水衝突部44。由於該水衝突部44的結構與第1實施形態相同，因此省略說明。
並且，本實施形態中，與第3實施形態同樣，確認到了透過將渦旋列通路42b的錐形部分42d的軸線方向長度做成大於整流通路42c的軸線方向長度，從而 能夠充分抑制因被吐出的水的流量而發生的吐出範圍的變化。較佳為，將錐形部分42d的長度做成整流通路42c長度的4倍以上。由渦旋列通路42b的側壁面與中心軸線所構成的角度(第10圖中的角度α)為約7°。較佳為，將由側壁面與中心軸線所構成的角度設定成約3°至約25°。透過如此設定角度，能夠抑制伴隨吐出流量變化的吐水範圍的變化，同時抑制產生附壁效應。
根據本發明的實施形態的淋浴頭1，由於能夠透過振動產生元件4、20、30、40使被吐出的水進行往復振動，因此能夠透過緊湊且簡單的結構從1個吐水口向較廣範圍吐出水。另外，由於不需要活動吐水的噴嘴就能夠改變吐水方向，因此不存在可動部發生磨損等的問題，能夠構成低成本且耐久性高的淋浴頭。另外，由於在振動產生元件的渦旋列通路10b、22b、32b、42b中設置有使流路剖面積縮小的錐形部，因此吐水範圍不會依賴於水的吐水流量而較大地發生變化，能夠構成使用方便的淋浴頭。而且，由於渦旋列通路的相對的壁面以錐狀發生變化而被設置的錐形部分是遍及與整流通路10c、22c、32c、42c相比更長的範圍而設置，因此在渦旋列通路內流動的水不會被較大的壓力壓緊於壁面，從整流通路流出時的附壁效應得到抑制，能夠均勻地使液滴分佈於吐水範圍。
另外，根據本實施形態的淋浴頭1，由於渦旋列通路10b、22b、32b、42b的壁面以錐狀發生變化的錐形部分是遍及整流通路10c、22c、32c、42c長度的4倍 以上的長度而設置，因此能夠充分地降低將朝向整流通路的水壓緊於渦旋列通路的以錐狀發生變化的壁面的壓力，能夠確實地抑制附壁效應的發生。
而且，根據本實施形態的淋浴頭1，由於整流通路10c、22c、32c、42c的流路剖面積小於水衝突部14、24、34、44處的流路剖面積，因此能夠加長被噴出的水的波長，在因吐水方向像發生振動似地發生變化而形成的吐水範圍內，能夠得到不發生中空現象的大致均勻的吐水量。
以上，雖然對本發明的較佳實施形態進行了說明，但是對上述的實施形態可追加各種變更。尤其，在上述的實施形態中，雖然將本發明應用於淋浴頭，但是也可以將本發明應用於廚房水槽、洗臉台等上使用的水龍頭裝置以及馬桶等所具備的溫水洗淨裝置等的任意的吐水裝置。另外，在上述的實施形態中，雖然淋浴頭具備多個振動產生元件，但是吐水裝置根據需要可具備任意個數的振動產生元件，也可以構成具備單一的振動產生元件的吐水裝置。
並且，在上述的本發明的實施形態中，關於振動產生元件內的通路，為了方便雖然用“寬度”、“高度”等的用語說明了形狀，但是這些用語並不規定設置振動產生元件的方向，可朝著任意方向使用振動產生元件。例如，也可以將上述實施形態中的“高度”方向朝向水平方向而使用振動產生元件。
4‧‧‧振動產生元件
4a‧‧‧吐水口
4b‧‧‧凸緣部
4c‧‧‧槽
4d‧‧‧流入口
10a‧‧‧給水通路
10b‧‧‧渦旋列通路
10c‧‧‧整流通路
12‧‧‧階梯部(剝離部)
14‧‧‧水衝突部

Claims (4)

  1. 一種吐水裝置，是從吐水口使水一邊進行往復振動一邊吐出的吐水裝置，其特徵為具有：吐水裝置本體；及振動產生元件，被設置於該吐水裝置本體，使被供給的水一邊進行往復振動一邊吐出，上述振動產生元件具有：給水通路，供從上述吐水裝置本體供給的水流入；水衝突部，以堵住該給水通路的流路剖面的一部分的方式配置在上述給水通路的下游側端部，藉由被上述給水通路所引導的水的衝突而在其下游側交替產生相反方向的渦旋；渦旋列通路，設置在上述給水通路的下游側，一邊使因上述水衝突部而形成的渦旋成長一邊對其進行引導；及整流通路，是設置在該渦旋列通路的下游側，使包含被上述渦旋列通路所引導的渦旋列的水進行整流而吐出，在上述渦旋列通路的下游側，是將相對的一對的壁面以流路剖面積朝向下流側縮小地作成錐狀進行設置，將上述渦旋列通路中的錐形部分的軸線方向的長度設置在比上述整流通路的軸線方向的長度更長的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的吐水裝置，其中，上述渦旋列通路的上述錐形部分，是被設置成上述整流通路長度的4倍以上的長度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載的吐水裝置，其中，上述整流通路的流路剖面積小於流路的一部分被上述水衝突部所堵住的部分中的流路剖面積。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載的吐水裝置，其中，上述渦旋列通路的以錐狀發生變化的一對壁面相對於上述渦旋列通路的中心軸線傾斜3°至25°。
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