TWI688358B

TWI688358B - 噴水裝置

Info

Publication number: TWI688358B
Application number: TW105134570A
Authority: TW
Inventors: 浮貝清岳; 永田雄也; 宮崎将輝; 相原豊; 早田修平; 渡邊慧; 谷崎菜穂; 西島浩史
Original assignee: 日商Ｔｏｔｏ股份有限公司
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2020-03-21
Also published as: TW201722329A; CN106881207B; US20170165688A1; EP3184705B1; JP2017109152A; EP3184705A1; JP6656581B2; US10071386B2; CN106881207A

Abstract

本發明提供一種噴水裝置，在利用卡門漩渦的流體元件中，即使在以可彈性變形的軟質構件形成噴水口部的情況下，也能夠防止漩渦生成部的內壁面膨脹變形而無法生成所期待的卡門漩渦的現象。一種使冷熱水一邊往復振動一邊噴出的噴水裝置，具有噴水裝置本體及振動發生元件，振動發生元件具有供水通道、漩渦生成通道和噴水口通道，噴水口通道由可彈性變形的軟質構件形成，並且以使用者可以對噴水口通道進行變形操作的方式安裝於噴水裝置本體，漩渦生成通道即使在因供水通道供給冷熱水而內壓升高的情況下，也不會膨脹變形。

Description

噴水裝置

本發明關於一種使冷熱水一邊往復振動一邊噴出的噴水裝置。

下述專利文獻1~3中，記載有利用流體元件發振現象的噴水裝置。這些噴水裝置無需設置可動構件即可改變噴水的噴射方向，因此具有能夠以簡單且緊湊的結構實現可廣範圍噴水的噴水裝置的優點。

下述專利文獻3中所記載的噴水裝置如圖13所示，從入口孔114流入前室110內的流體，首先衝撞以島狀設置於前室110內的三角形截面障礙物116。流體一旦發生衝撞，在障礙物116的下游側，障礙物116的上側和下側會交替生成卡門漩渦(Kármán's vortex)，形成渦街(Kármán's vortex street)。該卡門漩渦的渦街一邊發展一邊到達出口112。在出口112附近，渦街的漩渦所在的一側流速快，相反側則流速慢。在圖13所示例子中，卡門漩渦在障礙物116的上側和下側交替生成，由於該渦街依次到達出口112，因此上側的流速快的狀態和下側的流速慢的狀態會交替出現在出口112附近。在上側的流速快的狀態下，流速快的流體衝撞出口112上側的壁面110a，方向被改變，從出口112噴射出的流體整體為向斜下方噴射的噴流。另一方面，在下側的流速快的狀態下，流速快的流體衝撞出口112下側的壁面110b，從出口112噴射出朝向斜上方的噴流。藉由這種狀態交替重複，來自出口112的噴流一邊往復振動一邊噴射。根據這種方式的噴水裝置，能夠以極簡單且緊湊的結構實現廣範圍噴水的噴水裝置。

現有技術文獻

專利文獻1：日本國特開2000-120141號公報

專利文獻2：日本國特開2004-275985號公報

專利文獻3：日本國特公昭58-49300號公報

然而，在將上述專利文獻3所記載方式的水裝置長期使用於自來水中鈣成分含量較高地區時，鈣成分固化而生成的水垢會附著在噴水口的內壁面。如此，噴水口的內壁面一旦附著水垢，噴水的振幅和振動週期等也會發生變化，出現無法實現所期待的噴水的問題。該水垢難以僅藉由水流自身的力量去除，但可以藉由物理方式擦拭，或使附著水垢的壁面本身變形的方法去除。因此，優選噴水口部以可彈性變形的軟質構件形成，並且以使用者能夠對噴水口部進行變形操作的方式安裝於噴水裝置本體。

然而，當以可彈性變形的軟質構件形成噴水口部時，例如，以可彈性變形的軟質構件將生成卡門漩渦的漩渦生成部也一體形成的情況下，又產生了新的課題。

具體而言，例如，當以軟質構件形成漩渦生成部時，由於向漩渦生成部供水之際的內壓上升，漩渦生成部的內壁面有膨脹變形的可能。這種方式的噴水裝置是藉由將流路的障礙物與其周圍的內壁面之間的縫隙設計成規定尺寸，來生成所期待的漩渦。因此，一旦漩渦生成部的內壁面膨脹變形，上述縫隙的尺寸會變大(不再是規定尺寸)，有可能無法生成所期待的漩渦。如此，一旦無法生成所期待的漩渦，噴水的振幅和振動週期等也會發生變化，產生無法實現所期待的噴水的課題。

本發明為有鑑於該課題而完成者，其目的為提供一種噴水裝置，在利用卡門漩渦的流體元件中，即使在以可彈性變形的軟質構件形成噴水口部的情況下，也能夠防止漩渦生成部的內壁面膨脹變形而無法生成所期待的卡門漩渦的現象。

為解決上述課題，本發明的噴水裝置具有噴水裝置本體及安裝於該噴水裝置本體，使供給的冷熱水一邊往復振動一邊噴出的振動發生元件。並且，前述振動發生元件具有：使前述噴水裝置本體供給的冷熱水流入的供水通道；設置於前述供水通道的下游側，具有以阻擋流路截面的一部分的方式配置的冷熱水衝突部，且藉由從供水通道引導的冷熱水的一部分衝撞該冷熱水衝突部，在其下游側交替生成反向漩渦的漩渦生成通道；以及設置於前述漩渦生成通道的下游側，使包括由前述漩渦生成通道引導的渦街在內的冷熱水一邊往復振動一邊噴出的噴水口通道。並且，前述噴水口通道由可彈性變形的軟質構件形成，而且以使用者可以對前述噴水口通道進行變形操作的方式安裝於前述噴水裝置本體。並且，前述漩渦生成通道即使在因前述供水通道供給冷熱水而內壓升高的情況下，也不會膨脹變形。

根據如此構成的本發明，由於可以藉由振動發生元件使噴水裝置噴出的冷熱水往復振動，因此能夠以緊湊且簡單的結構從1個噴水口廣範圍地噴出冷熱水。並且，由於無需移動噴出噴嘴即可使噴水方向變化，因此不存在可動部的摩擦損耗等問題，可形成成本低且耐久性高的噴水裝置。此外，藉由對噴水口通道進行變形操作，使用者可以輕鬆去除附著於噴水口通道內壁面的水垢。並且，藉由使漩渦生成通道以不會膨脹變形的方式構成，即使在向振動發生元件供水使得漩渦生成通道內壓上升時，也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。如此，根據本發明，即使在以可彈性變形的軟質構件形成噴水口部的情況下，也能夠防止漩渦生成部的內壁面膨脹變形而無法生成所期待的卡門漩渦的現象。

此外，在本發明的噴水裝置中，還優選前述漩渦生成通道以可彈性變形的軟質構件與前述噴水口通道一體形成，在前述漩渦生成通道的外周部，設置有限制前述漩渦生成通道膨脹變形的變形限制部。

根據如此構成的本發明，藉由噴水口通道的變形傳遞到漩渦生成通道，可以去除使用者的手無法到達的漩渦生成通道(包括給振動噴水帶來重大影響的障礙物與其周圍的內壁面)上附著的水垢。並且，由於藉由對噴水口通道進行的變形操作而噴水口通道與漩渦生成通道產生變形，因此可以在1次操作下同時去除噴水口通道上附著的水垢與漩渦生成通道上附著的水垢。並且，由於設置有變形限制部，因此即使在以軟質構件形成漩渦生成通道的情況下，也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。

另外，在本發明的噴水裝置中，還優選前述變形限制部的形成方式為，前述漩渦生成通道比前述噴水口通道的壁厚更大。

根據如此構成的本發明，藉由將漩渦生成通道的壁厚設置得更大，即使在以軟質構件形成漩渦生成通道的情況下，也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。

此外，在本發明所關於的噴水裝置中，還優選前述變形限制部的形成方式為，流過前述供水通道的冷熱水的壓力施加於前述漩渦生成通道的外壁面。

根據如此構成的本發明，由於流過供水通道的冷熱水的壓力施加於漩渦生成通道的外壁面，因此在漩渦生成通道中，壓力從內側和外側以相對的方向施加。如此，即使在以軟質構件形成漩渦生成通道的情況下，也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。

另外，在本發明的噴水裝置中，還優選前述變形限制部是與前述噴水口通道分體形成的變形限制構件。

根據如此構成的本發明，藉由配置與噴水口通道分體形成的變形限制構件，即使在以軟質構件形成漩渦生成通道的情況下，也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。

另外，在本發明的噴水裝置中，還優選前述變形限制構件的配置方式為，在停止從前述供水通道向前述漩渦生成通道供給冷熱水的狀態下，與前述漩渦生成通道的外壁面之間形成有微小縫隙。

根據如此構成的本發明，在將變形限制構件安裝於漩渦生成通道的外周部之際，能夠防止漩渦生成通道壓縮變形。如此，即使在以軟質構件形成漩渦生成通道的情況下，也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。

另外，在本發明的噴水裝置中，還優選前述變形限制構件的配置方式為，在從前述供水通道向前述漩渦生成通道供給冷熱水的狀態下，與前述漩渦生成通道的外壁面抵接。

根據如此構成的本發明，即使設置微小縫隙，當向振動發生元件供水而漩渦生成通道的內壓上升之際，由於漩渦生成通道的外壁面與變形限制構件抵接而限制膨脹變形，因此也能夠使障礙物與其周圍的內壁面之間維持規定尺寸。

根據本發明，能夠提供一種噴水裝置，在利用卡門漩渦的流體元件中，即使在以可彈性變形的軟質構件形成噴水口部的情況下，也能夠防止漩渦生成部的內壁面膨脹變形而無法生成所期待的卡門漩渦的現象。

1:噴水裝置

10:噴水裝置本體

12:噴水頭

120:噴水頭本體

14:握持部

140:供水路

16:噴水噴嘴

18:散水板

2:振動發生元件

20:供水通道

22:漩渦生成通道

24:噴水口通道

242:第一壁面部

244:第二壁面部

26:冷熱水衝突部

4:散水墊片

40:密封部

42:變形限制部

6:變形限制構件

60:水壓作用部

圖1為本發明中的噴水裝置1的外觀圖。

圖2為本發明中的噴水裝置1的分解立體圖。

圖3為本發明中的噴水裝置1的剖視圖。

圖4為本發明中的振動發生元件2的外觀圖。

圖5(a)、(b)為表示本發明中噴水發振情形的模式圖。

圖6為本發明中的密封部40附近的放大剖視圖。

圖7(a)、(b)、(c)、(d)為表示本發明中去除水垢的情形的模式圖。

圖8為本發明中的噴水噴嘴16的剖視圖。

圖9為從本發明中的噴水裝置1的背面側觀察的分解立體圖。

圖10(a)、(b)、(c)、(d)為對比例中向振動發生元件2施加水壓時的模式圖。

圖11(a)、(b)為本發明的實施例中向振動發生元件2施加水壓時的模式圖。

圖12(a)、(b)為本發明的變形例中向振動發生元件2施加水壓時的模式圖。

圖13為表示專利文獻3中所記載的流體元件的結構的示意圖。

接下來，參照附圖，就本發明實施例中的噴水裝置1進行說明。

圖1為本發明中的噴水裝置1的外觀圖。噴水裝置1是所謂的手持噴水器，由噴水裝置本體10和設置於噴水裝置本體10的振動發生元件2構成。噴水裝置本體10大體由噴水頭12和握持部14構成。噴水頭12設置有多個噴水噴嘴16和振動發生元件2兩種噴水口，以可分別同時或交替噴水的方式構成。

圖2為本發明中的噴水裝置1的分解立體圖。噴水頭12由設置於表面的散水板18及散水墊片4構成，散水墊片4由軟質材料構成，具有振動發生元件2和噴水噴嘴16。散水板18設置有多個開口部，以振動發生元件2及噴水噴嘴16從該開口部向表面突出的方式進行組裝。

圖3為本發明中的噴水裝置1的剖視圖。如圖3所示，散水墊片4以被噴水頭本體120及散水板18夾持的方式固定。另外，握持部14的內部形成有供水路140，其結構為將由未圖示的淋浴軟管供給的冷熱水向噴水頭12供給。

圖4表示本發明中的振動發生元件2的外觀圖。振動發生元件2具有大致長方形的噴水口，是一個一邊在該長方形的長度方向上往復振動一邊噴水的噴嘴。此時，在與冷熱水往復振動的方向一致的長度方向的邊上具有一對第一壁面部242，在正交的寬度方向的邊上具有一對第二壁面部244，第一壁面部242比第二壁面部244的厚度厚。

圖5為表示本體中的振動發生元件2的動作情形的模式圖。

圖5(a)為圖4中的A-A剖視圖，如圖所示，振動發生元件2內部形成有貫通長度方向的長方形截面的通道。該通道從上游側依次形成有供水通道20、漩渦生成通道22、噴水口通道24。供水通道20為從振動發生元件2背面側的流入口延伸的，截面積一定的長方形截面的直線狀通道。

漩渦生成通道22位於供水通道20的下游側，是一個與供水通道20相連接(無階差)的長方形截面通道。即，從供水通道20至漩渦生成通道22具有相同的尺寸形狀。

噴水口通道24位於漩渦生成通道22的更下游側，為與漩渦生成通道22相連接的長方形截面通道。與漩渦生成通道22相比，噴水口通道24的截面長方形的長邊方向長度更短，截面積變小。

供水通道20與漩渦生成通道22之間設置有冷熱水衝突部26。如圖5(b)(圖4的B-B剖視圖)所示，該冷熱水衝突部26為連結供水通道20在高度方向上相對的壁面(頂面及底面)並延伸的三角柱狀部分，位於供水通道20的寬度方向的中央，呈島狀配置。冷熱水衝突部26的截面為等腰三角形，長度相等的兩條邊面向下游側配置。藉由設置該冷熱水衝突部26，使其下游側的漩渦生成通道22內生成卡門漩渦，使從噴水口通道24噴出的冷熱水往復振動。

此外，其構成方式為，在冷熱水衝突部26中，從供水通道20流過來的冷熱水所衝撞的面的面積，即供水通道20中由冷熱水衝突部26阻擋的部分的流路截面積，比噴水口通道24的流路截面積大。

圖6表示了噴水頭12的截面放大圖。如上所述，散水墊片4以被噴水頭本體120和散水板18夾持的方式固定。此時，散水墊片4兼為密封噴水頭本體120和散水板18之間的密封構件，具有將兩者之間以水密方式密封的密封部40。該密封部40為藉由被兩者擠壓確保水密性的結構。不設置變形限制部而直接使用的情況下，該擠壓帶來的變形會擴散到整個軟質散水墊片4，振動發生元件2及噴水噴嘴16也會隨之歪斜，給噴水帶來影響。為了抑制這種情況，密封部40的附近設置有變形限制部42。由於該變形限制部42，密封部40的歪斜在振動發生元件2的上游側被隔斷，抑制了振動發生元件2及噴水噴嘴16的歪斜，保證了優美的噴水。

在振動發生元件2的附近，散水墊片4的一部分作為變形限制構件6而以具有微小縫隙的方式配置。如後面所述，該變形限制構件6是為了抑制振動發生元件2因水壓而膨脹而設置的。此外，藉由在變形限制構件6和振動發生元件2之間形成有微小縫隙，在組裝噴水裝置1之際，可以抑制振動發生元件2因與變形限制構件6接觸而產生損傷。

接下來，參照圖7的模式圖，就本發明中的水垢去除機制進行說明。

水垢為自來水中所含有的二氧化矽和鈣等在供水通道的壁面逐漸析出形成的。如圖7(a)所示，在噴水裝置1中，逐漸析出並積蓄到噴水噴嘴16和振動發生元件2內部的供水通道20、漩渦生成通道22、噴水口通道24等處。這些地方一旦附著、析出水垢，會對卡門漩渦的生成及噴水產生影響，存在導致噴水的振動、噴水本身紊亂的可能性。

此時，如圖7(b)所示，從散水板18表面突出的噴水口通道24的側面，用手指等施加力量。於是，如圖7(c)所示，噴水口通道24的變形傳遞到漩渦生成通道22、供水通道20，由於漩渦生成通道22、供水通道20也分別發生變形，因此水垢剝落。如圖7(d)所示，在此狀態進行噴水，剝落的水垢會流到外部，從振動發生元件2去除。

如圖8所示，振動發生元件2與噴水噴嘴16、密封部40為一體，作為散水墊片4，由軟質構件構成。由此，可以使一個構件具有多種功能，如使振動發生元件2的噴水口通道24的變形波及漩渦生成通道22，無需另行設置密封構件即可在散水板18和噴水頭本體120之間進行密封等。

如圖9所示，散水墊片4設置有多個振動發生元件2。此時，其構成方式為，在各個振動發生元件2的周圍，散水墊片4和散水板18的背面接觸，作為固定部發揮作用。由此，在各振動發生元件2的噴水口通道24被施加力量導致變形的情況下，變形所能到達的範圍被限制在各振動發生元件2的周邊。換言之，可以將施加於噴水口通道24的力用於使各振動發生元件2變形，高效地去除水垢。在沒有如此設置固定部的情況下，散水墊片4整體變形會將力量吸收，漩渦生成通道22無法順利變形，存在不能將水垢完全去除的可能性。

在圖10中，示意性表示了向對比例中的振動發生元件2施加水壓時的情形。

該對比例與本發明的實施例相比較，沒有設置變形限制構件6。如圖10的(a)、(b)所示，在沒有水壓時沒有發生變形。但是，如圖10的(c)、(d)所示，一旦在這裡施加一定程度以上的水壓，由軟質材料構成的振動發生元件2由於施加於該漩渦生成通道22的水壓而向外側產生較大變形。由於振動發生元件2中的噴水振動是隨著在漩渦生成通道22所生成的卡門漩渦的大小而變化的，因此一旦該部分產生較大變化，可能無法進行所期待的噴水。此外，如圖10(d)所示，由於在高度方向上也以擴展的方式變形，因此冷熱水衝突部26也在長度方向上被大幅度拉扯，最終有斷裂的可能性。

與此相對，在圖11中，示意性表示了向本發明的實施例中的振動發生元件2施加水壓時的情形。在實施例中，振動發生元件2的附近設置有變形限制構件6。由此，即便在水壓作用於由軟質材料構成的振動發生元件2的情況下，也能夠藉由變形限制構件6，抑制振動發生元件2膨脹。也就是說，即便在較大水壓作用下，也能夠將振動發生元件2維持在規定尺寸。

圖12表示了本發明的變形例中的振動發生元件2。在該變形例中，為了抑制振動發生元件2在水壓作用下的膨脹，代替實施例中的變形限制構件，設置有水壓作用部60。藉由在漩渦生成通道22側面的整周上設置該水壓作用部，從內部作用於使漩渦生成通道22擴展方向上的水壓，與從外部作用於使漩渦生成通道22縮徑方向上的水壓取得平衡，其結果為能夠抑制振動發生元件2的膨脹。

如本發明的實施例、變形例所示，藉由採用抑制振動發生元件2膨脹的構成方式，可以用軟質材料構成振動發生元件2，在使其能夠去除水垢的同時，在高水壓作用下也能維持規定的尺寸和維持噴水，而且能夠提高振動發生元件2的耐久性。

另外，如圖4所示，在噴水口通道24中，長度方向的第一壁面部242比寬度方向的第二壁面部244更厚。這是因為，藉由將水壓加之振動的動能作用於其上的長度方向的第一壁面部242做得更厚，可以提高對振動的形成做出貢獻的第一壁面部242的耐久性，抑制開裂等現象的發生。另外，即便噴水時在噴水口通道24上施加了高水壓，也能夠抑制第一壁面部242的變形，以所期待的振幅進行振動噴水。

另一方面，第二壁面部244可以以較薄即較容易發生變形的方式構成。由此，即使在使用手指等使其變形去除水垢的情況下，也能夠以較輕的力量使其變形。

以上，結合實施例對本發明進行了說明。但本發明不局限於上述實施例，可以在不脫離發明主旨的範圍內進行適當的設計。例如，噴水的種類可以是僅振動發生元件1種，也可以是3、4種和各種各樣的噴嘴的組合。另外，也可以用硬質材料形成漩渦生成通道，與噴水口通道一體形成。

2‧‧‧振動發生元件

4‧‧‧散水墊片

16‧‧‧噴水噴嘴

18‧‧‧散水板

120‧‧‧噴水頭本體

Claims

一種噴水裝置，使冷熱水一邊往復振動一邊噴出的噴水裝置，其特徵為，具有：噴水裝置本體、以及安裝於該噴水裝置本體，使供給的冷熱水一邊往復振動一邊噴出的振動發生元件；前述振動發生元件具有：使前述噴水裝置本體供給的冷熱水流入的供水通道、設置於前述供水通道的下游側，具有以阻擋流路截面的一部分的方式配置的冷熱水衝突部，且藉由從供水通道引導的冷熱水的一部分衝撞該冷熱水衝突部，在其下游側交替生成反向漩渦的漩渦生成通道、以及設置於前述漩渦生成通道的下游側，使包括由前述漩渦生成通道引導的渦街在內的冷熱水一邊往復振動一邊噴出的噴水口通道；前述噴水口通道由可彈性變形的軟質構件形成，並且以使用者可以對前述噴水口通道進行變形操作的方式安裝於前述噴水裝置本體，前述漩渦生成通道即使在因前述供水通道供給冷熱水而內壓升高的情況下，也不會膨脹變形，在前述漩渦生成通道的外周部，設置有限制前述漩渦生成通道膨脹變形的變形限制部。
如申請專利範圍第1項所述的噴水裝置，其中，前述漩渦生成通道以可彈性變形的軟質構件與前述噴水口通道一體形成。
如申請專利範圍第2項所述的噴水裝置，其中，前述變形限制部的形成方式為，前述漩渦生成通道比前述噴水口通道的壁厚更大。
如申請專利範圍第2項所述的噴水裝置，其中，前述變形限制部的形成方式為，流過前述供水通道的冷熱水的壓力施加於前述漩渦生成通道的外壁面。
如申請專利範圍第2項所述的噴水裝置，其中，前述變形限制部是與前述噴水口通道分體形成的變形限制構件。
如申請專利範圍第5項所述的噴水裝置，其中，前述變形限制構件的配置方式為，在停止從前述供水通道向前述漩渦生成通道供給冷熱水的狀態下，與前述漩渦生成通道的外壁面之間形成有微小縫隙。
如申請專利範圍第6項所述的噴水裝置，其中，前述變形限制構件的配置方式為，在從前述供水通道向前述漩渦生成通道供給冷熱水的狀態下，與前述漩渦生成通道的外壁面抵接。
如申請專利範圍第1項所述的噴水裝置，其中，前述變形限制部，藉由將前述漩渦生成通道由硬質材料形成而限制前述漩渦生成通道膨脹變形。