WO2017057327A1 - 吐水装置 - Google Patents

吐水装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017057327A1
WO2017057327A1 PCT/JP2016/078388 JP2016078388W WO2017057327A1 WO 2017057327 A1 WO2017057327 A1 WO 2017057327A1 JP 2016078388 W JP2016078388 W JP 2016078388W WO 2017057327 A1 WO2017057327 A1 WO 2017057327A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
passage
hot water
vortex
hot
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/078388
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄也 永田
清岳 浮貝
慧 渡邊
Original Assignee
Toto株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016179261A external-priority patent/JP6905205B2/ja
Application filed by Toto株式会社 filed Critical Toto株式会社
Priority to CN201680055994.4A priority Critical patent/CN108024669B/zh
Publication of WO2017057327A1 publication Critical patent/WO2017057327A1/ja

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47K—SANITARY EQUIPMENT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; TOILET ACCESSORIES
    • A47K3/00—Baths; Douches; Appurtenances therefor
    • A47K3/28—Showers or bathing douches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/08—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/02—Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/04—Water-basin installations specially adapted to wash-basins or baths
    • E03C1/042—Arrangements on taps for wash-basins or baths for connecting to the wall
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03D—WATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
    • E03D9/00—Sanitary or other accessories for lavatories ; Devices for cleaning or disinfecting the toilet room or the toilet bowl; Devices for eliminating smells
    • E03D9/08—Devices in the bowl producing upwardly-directed sprays; Modifications of the bowl for use with such devices ; Bidets; Combinations of bowls with urinals or bidets; Hot-air or other devices mounted in or on the bowl, urinal or bidet for cleaning or disinfecting

Definitions

  • the present invention relates to a water discharge device, and more particularly to a water discharge device that discharges hot water (hot water or water) while reciprocatingly vibrating from a water discharge port.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-120141 (Patent Document 1) describes a warm water cleaning toilet seat device.
  • this warm water cleaning toilet seat device self-excited oscillation is induced by using a fluid element nozzle, and the ejection direction of the cleaning water is changed in an oscillating manner.
  • feedback flow paths 104 are provided on both sides of the injection nozzle 102.
  • Each feedback flow path 104 is a loop-shaped flow path communicating with the injection nozzle 102, and is configured such that a part of the cleaning water flowing through the injection nozzle 102 flows in and circulates.
  • the injection nozzle 102 is comprised in the shape which spreads in the taper shape toward the injection port 102a of an elliptical cross section.
  • the cleaning water sprayed from the spray nozzle 102 is attracted to the wall surface on either side of the spray port 102a having an elliptical cross section by the Coanda effect, so as to follow this (State a in FIG. 16).
  • the cleaning water When the cleaning water is jetted along one wall surface, the cleaning water also flows into the feedback channel 104 on the side where the cleaning water is jetted, and the pressure in the feedback channel 104 increases. Due to this pressure increase, the sprayed cleaning water is pushed, and the cleaning water is attracted to the opposite wall surface and sprayed along the opposite wall surface (state a ⁇ b ⁇ c in FIG. 16). .
  • Patent Document 2 JP 2004-275985 (Patent Document 2) describes a pure fluid element.
  • a connecting duct is provided so as to cross the fluid ejection nozzle, and the pressure on the upper side or the lower side in the fluid ejection nozzle alternately rises due to the action of this coupling duct.
  • the jet pushed by this pressure increase becomes a jet along the upper plate of the fluid jet nozzle or a jet along the lower plate due to the Coanda effect, and these states are repeated at a constant cycle, and the jet direction is oscillated. It becomes a changing flow.
  • Patent Document 3 describes a vibration spray device.
  • This vibration spray device has the configuration shown in FIGS. 17A to 17C, and uses the Karman vortex generated in the front chamber 110 to vibrately change the direction of the jet jetted from the outlet 112, Or it changes the water discharge form.
  • the fluid flowing into the front chamber 110 from the inlet hole 114 collides with an obstacle 116 having a triangular cross section provided in an island shape in the front chamber 110.
  • Karman vortices are alternately generated on both sides of the obstacle 116 on the downstream side of the obstacle 116.
  • Patent Documents 1 to 3 are applied to a water discharge device such as a shower head to discharge hot and cold water while reciprocating.
  • a water discharge device that changes the direction of hot water discharged by oscillating the water spray nozzle needs to drive the nozzle, so the structure around the nozzle becomes complicated, and a plurality of nozzles are compactly discharged. There is a problem that it is difficult to store. Further, in this type of water discharge device, since the nozzle physically moves, the movable part is likely to be worn, and in order to avoid wear, there is a problem that the selection of the material of the member constituting the movable part is restricted. There is. Furthermore, since it is necessary to form the movable part of a complicated structure with the material which is hard to wear, there exists a problem that cost becomes high.
  • the ejection devices of the types described in Patent Documents 1 to 3 utilize an oscillation phenomenon caused by a fluid element, and can change the fluid ejection direction without providing a movable member.
  • the nozzle portion can be configured in a compact manner.
  • the fluid elements described in Patent Documents 1 and 2 are applied to a water discharge device such as a shower head, the present inventors have found a problem that the comfort of spraying hot water is not good.
  • the good bathing comfort targeted by the inventor means a state where large droplets of hot and cold water are uniformly discharged over a wide area.
  • the fluid element described in Patent Documents 1 and 2 uses a phenomenon in which the ejected fluid flows along the wall surface due to the Coanda effect, the fluid ejected into the discharge range is uneven. Can be done. That is, in the warm water toilet seat device shown in FIG. 16, the wash water to be jetted transitions between the states a, b, and c, but actually the state a and the state where the jet is attracted to the wall surface. The period of c is long, and the period between them (near state b) is negligible.
  • an object of the present invention is to provide a water discharge device that can be configured compactly with a simple structure and can obtain water discharge that is easy to use.
  • the present invention provides a water discharge device that discharges hot water while reciprocating vibration from a water discharge port, and is provided in the water discharge device main body and the water discharge device main body.
  • a vibration generating element that discharges while supplying water to the water supply passage through which hot water supplied from the water discharge device main body flows and a part of the cross section of the water supply passage.
  • Hot water guided by the water supply passage collides with the hot water collision portion that alternately generates the opposite vortex on the downstream side, and provided on the downstream side of the water supply passage,
  • a vortex street passage that guides the vortex formed by the hot water collision part while growing
  • a discharge passage that is provided on the downstream side of the vortex street passage and discharges hot water guided by the vortex street passage, and is supplied from the water discharge device main body.
  • Hot water Of hot water of a predetermined ratio it is characterized by having a bypass passage for flowing the vortex street passage while bypassing the hot water collision portion.
  • hot water supplied from the water discharger main body flows into the water supply passage.
  • a hot water collision portion is disposed at the downstream end of the water supply passage so as to block a part of the cross section of the flow path.
  • the hot water collision portion is downstream of hot water introduced by the water supply passage. Alternately create opposite vortices on the sides.
  • the vortex formed by the hot water collision portion is guided while being grown by the vortex street passage provided on the downstream side of the water supply passage.
  • the vibration generating element is also provided with a bypass passage that allows hot water supplied from the water discharger main body to flow around the hot water collision portion and flow into the vortex street passage.
  • the hot water discharged through the discharge passage is reciprocally vibrated with a predetermined amplitude by the action of the vortex street included in the hot water flow.
  • hot water that has passed through the hot water collision portion and hot water that has bypassed the hot water collision portion and passed through the bypass passage flow into the vortex street of the vibration generating element.
  • the vortex generated by passing through the hot / cold water collision portion is weakened by the hot water flowing from the bypass passage, and the vibration amplitude of the hot water discharged through the discharge passage is suppressed.
  • the flow rate of hot water supplied from the water discharge device main body increases, the vortex generated by passing through the hot water collision portion becomes stronger, and the strengthening of this vortex increases the vibration amplitude of the discharged hot water.
  • the bypass passage is configured such that the flow rate of hot water flowing into the vortex street passage through the hot water collision portion is faster than the flow rate of hot water flowing into the vortex street passage through the bypass passage.
  • the amplitude can be set to an appropriate amplitude that is easy to use.
  • the hot water collision portion is arranged to extend across a pair of opposing wall surfaces of the water supply passage, and the bypass passage is hot water in a direction orthogonal to the direction in which the hot water collision portion extends. Inflow.
  • the bypass passage allows hot water to flow in a direction orthogonal to the direction in which the hot water collision portion extends, and therefore, with respect to the vortex row formed on the downstream side of the hot water collision portion, Hot water flows from the side via the bypass passage.
  • the vibration amplitude can be set to an appropriate amplitude.
  • the bypass passage is configured to allow hot water to flow from both sides of the vortex street passage at substantially the same flow rate.
  • the hot water from the bypass passage flows from both sides of the vortex passage at almost the same flow rate, so that there is no large deviation in the flow in the vortex passage and the hot water is not generated.
  • the bias of reciprocating vibration can be reduced.
  • two bypass inlets through which hot water flows from the bypass passage into the vortex passage are arranged in the vortex passage so as to face each other.
  • the flow in the vortex passage can be maintained substantially symmetrical, and the discharged hot water is discharged.
  • the reciprocating vibration can be reduced almost symmetrically.
  • a water discharge device that can be configured compactly with a simple structure and can obtain water discharge that is easy to use.
  • the vibration generating element in 1st Embodiment of this invention it is a figure which shows water discharge when the flow volume of the hot water which flows in from an element inflow port is large. It is a perspective view which shows the external appearance of the shower head by 2nd Embodiment of this invention. It is a full sectional view of a shower head according to a second embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the external appearance of the vibration generating element with which the shower head by 2nd Embodiment of this invention is equipped. It is a plane sectional view of a vibration generating element in a 2nd embodiment of the present invention. It is a vertical sectional view of a vibration generating element in a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the flow of the hot water in the shower head by 2nd Embodiment of this invention.
  • the vibration generating element with which 2nd Embodiment of this invention is equipped it is a figure which shows the water discharge in case the ratio of the hot water which flows in from a main inflow port, and the sum total of the hot water which flows in from each bypass inflow port is 9: 1. is there.
  • the vibration generating element with which 2nd Embodiment of this invention is equipped it is a figure which shows the water discharge in case the ratio of the hot water which flows in from a main inflow port, and the sum total of the hot water which flows in from each bypass inflow port is 6: 4. is there.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a shower head according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a full sectional view of the shower head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the vibration generating element provided in the shower head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan sectional view of the vibration generating element in the present embodiment, and
  • FIG. 5 is a vertical sectional view of the vibration generating element.
  • a shower head 1 includes a shower head main body 2 that is a substantially cylindrical water discharge device main body, and nine embedded in the shower head main body 2 aligned in a straight line in the axial direction.
  • the hot water when hot water is supplied from a shower hose (not shown) connected to the base end 2 a of the shower head body 2, the hot water is reciprocated from the water outlet 4 a of each vibration generating element 4. It is discharged while vibrating.
  • the hot water is discharged from each water outlet 4a so as to form a fan shape in a plane generally orthogonal to the central axis of the shower head body 2.
  • the water flow path forming member 6 is a substantially cylindrical member, and is configured to form a flow path of hot water supplied to the inside of the shower head main body 2.
  • a shower hose (not shown) is connected to the proximal end portion of the water passage forming member 6 in a watertight manner.
  • a main water passage 6 a extending in the axial direction is formed inside the water passage forming member 6.
  • each element insertion hole 6b for inserting and holding each vibration generating element 4 is formed in the water passage forming member 6 so as to communicate with the main water passage 6a.
  • Each element insertion hole 6b is formed so as to extend from the outer peripheral surface of the water passage forming member 6 to the main water passage 6a.
  • the element insertion holes 6b are formed so as to be aligned in a straight line in the axial direction at substantially equal intervals.
  • each element insertion hole 6b is provided so as to be slightly inclined with respect to a plane orthogonal to the central axis of the shower head body 2, and the hot water sprayed from each vibration generating element 4 is entirely taken as a shower head. It is discharged so as to spread slightly in the axial direction of the main body 2.
  • the vibration generating element 4 is a substantially thin rectangular parallelepiped member.
  • a rectangular water discharge port 4a is provided on the end face on the front side, and an element inlet 4b (FIG. 4) is provided on the end face on the back side. ) Are formed respectively.
  • the element inlet 4 b communicates with the main water passage 6 a of the water passage forming member 6.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • a rectangular cross-section passage 4 c is formed in the vibration generating element 4 so as to extend in the longitudinal direction.
  • the inner cylinder 8 generates vibration. It is provided so as to extend in the longitudinal direction of the element 4.
  • the inner cylinder 8 is a cylinder having a rectangular cross section, and is arranged concentrically with the passage 4c having a rectangular cross section.
  • the space between the inner wall surface of the rectangular passage 4c and the outer peripheral wall surface of the inner cylinder 8 functions as a bypass passage 4d.
  • the passages inside the inner cylinder 8 are formed as a water supply passage 10a, a vortex passage 10b, and a discharge passage 10c in this order from the upstream side.
  • the water supply passage 10a is a straight passage having a rectangular cross section with a constant cross-sectional area extending from the inlet 8a on the back side of the inner cylindrical body 8.
  • the vortex street passage 10b is a passage having a rectangular cross section provided continuously to the water supply passage 10a on the downstream side of the water supply passage 10a. That is, in this embodiment, the water supply passage 10a and the vortex street passage 10b extend in a straight line with the same cross-sectional shape.
  • bypass inflow ports 8b are respectively provided on the side surfaces on both sides of the vortex passage 10b so as to face each other. The hot water guided by the bypass passage 4d flows into the vortex passage 10b from the side surface through each bypass inlet 8b.
  • the discharge passage 10c is a passage having a rectangular cross section with a constant cross-sectional area provided on the downstream side so as to communicate with the vortex street passage 10b, and has a length substantially equal to the wall thickness of the inner cylindrical body 8. .
  • the discharge passage 10c is smaller than the cross-sectional area of the vortex street passage 10b, and hot water containing the vortex street guided by the vortex street passage 10b is squeezed and discharged from the water outlet 4a. Accordingly, a step portion 12 is formed between the vortex street passage 10b and the discharge passage 10c.
  • the wall surfaces (ceiling surface and floor surface) facing the height direction of the water supply passage 10a, the vortex passage 10b, and the discharge passage 10c are all provided on the same plane. That is, the heights of the water supply passage 10a, the vortex street passage 10b, and the discharge passage 10c are all the same and constant.
  • a hot water collision portion 14 is formed at the downstream end of the water supply passage 10a (near the connection portion between the water supply passage 10a and the vortex passage 10b), and the hot water collision portion 14 is a cross section of the flow passage of the water supply passage 10a. It is provided to block a part.
  • the hot water collision portion 14 is a triangular prism-shaped portion extending so as to connect the wall surfaces (ceiling surface and floor surface) facing the height direction of the water supply passage 10a, and has an island shape at the center in the width direction of the water supply passage 10a. Is arranged.
  • the cross section of the hot water collision part 14 is formed in a right-angled isosceles triangle shape, the hypotenuse is arranged so as to be orthogonal to the central axis of the water supply passage 10a, and the right-angled part of the right-angled isosceles triangle is on the downstream side. It is arranged to face.
  • a Karman vortex is generated on the downstream side thereof, and hot water discharged from the water discharge port 4a is reciprocated.
  • the bypass inlets 8b are provided on the side surfaces on both sides of the vortex passage 10b so as to face each other, and hot water flowing through the bypass passage 4d flows from the bypass inlet 8b.
  • the passage 4d passes hot water into the vortex passage 10b in a direction (vertical direction in FIG. 4) perpendicular to the direction in which the hot water collision portion 14 extends (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4) via the bypass inlet 8b. Inflow.
  • the flow passage cross-sectional area of the portion of the downstream end of the supply passage 10a partially blocked by the hot water collision portion 14 is determined from the flow passage cross-sectional area of the water supply passage 10a.
  • the reduced area is configured to be larger than the flow path cross-sectional area of the discharge passage 10c.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams schematically illustrating the relationship between the flow rate of hot water flowing in from the inlet 8a and the bypass inlet 8b and the vibration amplitude of the discharged hot water.
  • hot water supplied from a shower hose flows into the water passage forming member 6 in the shower head body 2 and passes through the main water passage 6 a to each vibration generating element 4. Flows into the vibration generating element 4 from the element inlet 4b. A predetermined proportion of hot water flowing into the element inlet 4b flows from the inlet 8a of the inner cylinder 8 into the water supply passage 10a, and the remaining hot water flows into the bypass passage 4d. The hot water flowing into the bypass passage 4d flows into the inner cylinder 8 of the vibration generating element 4 from the bypass inflow ports 8b on both sides at substantially the same flow rate. That is, the hot water supplied from the water flow path forming member 6 in the shower head body 2 is distributed to the inlet 8a of the inner cylinder 8 and the bypass inlet 8b at a predetermined ratio.
  • a vortex row of Karman vortices is formed alternately on both sides in the left-right direction of the hot water collision portion 14.
  • Karman vortices formed by the hot water collision portion 14 grow while being guided by the vortex street passage 10b and reach the discharge passage 10c.
  • a vortex is generated on the downstream side of the hot water collision portion 14, and the flow velocity increases at that portion.
  • the high flow velocity portions alternately appear on both sides of the hot water collision portion 14, and the vortex train advances toward the water discharge port 4a along the wall surface of the vortex train passage 10b.
  • the hot water that has reached the end of the vortex passage 10b collides with the stepped portion 12, and the direction of discharge is bent based on the flow velocity distribution at the water discharge port 4a. That is, in a state where the high flow rate portion is located at the upper end of the spout 4a in FIG. 6, the hot water is deflected downward and injected, and in the state where the high flow rate portion is located at the lower end of the spout 4a.
  • the hot water is jetted deflected upward.
  • Karman vortices alternately on the downstream side of the hot water collision portion 14, a flow velocity distribution is generated at the water outlet 4a, and the angle of the hot water to be injected is deflected.
  • the deflection angle of the hot water to be injected changes in vibration, and the injection direction is also reciprocated.
  • hot water In addition to the hot water flowing in from the inlet 8a, hot water also flows into the inner cylinder 8 from the bypass inlets 8b on both sides. Since each bypass inlet 8b is provided in the middle of the vortex passage 10b on the downstream side of the hot water collision part 14, hot water from each bypass inlet 8b causes Karman vortices formed by the hot water collision part 14 to flow. Merge into the containing flow from the side. That is, the hot water flowing from each bypass inlet 8b through the bypass passage 4d bypasses the hot water collision portion 14 and flows into the vortex street passage 10b. In the present embodiment, the flow rate of hot water flowing from each bypass inlet 8b through the bypass passage 4d is always slower than the flow rate of hot water flowing into the vortex street passage 10b via the hot water collision portion 14. It is configured.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating water discharge when the flow rate of hot water flowing from the element inlet 4b is small.
  • a predetermined ratio of hot water flowing in from the element inlet 4b flows in from the inlet 8a of the inner cylinder 8, and the vortex train in which Karman vortices are formed by the hot water impinging portion 14 reaches the water discharge port 4a.
  • the flow velocity distribution at the water discharge port 4a is changed by the progress, and the discharged hot water is deflected.
  • the remaining hot water flowing in from the element inlet 4b flows from the bypass inlet 8b through the bypass passage 4d.
  • the hot water from the bypass inlet 8b acts so as to weaken the action of the vortex in the vortex passage 10b and is discharged from the water outlet 4a. It acts to suppress the vibration amplitude (the amplitude of the deflection angle).
  • FIG. 7 is a diagram showing water discharge when the flow rate of hot water flowing in from the element inlet 4b is large.
  • the flow rate of hot water flowing from the element inlet 4b increases, the flow rate of hot water flowing from the inlet 8a of the inner cylinder 8 to the water supply passage 10a also increases and is formed by the hot water collision portion 14. Karman vortex also becomes stronger.
  • the flow rate of hot water flowing from the element inlet 4b increases, the flow rate of hot water flowing into the bypass passage 4d also increases, and the flow rate of hot water flowing from the bypass inlet 8b into the vortex street passage 10b also increases.
  • the Karman vortex that vibrates the hot water discharged from the outlet 4a becomes stronger, while the hot water from the bypass inlet 8b that weakens the action of the Karman vortex.
  • the flow rate also increases.
  • the hot water discharged from the water discharge port 4a is vibrated with a substantially constant vibration amplitude regardless of the discharged flow rate, and a substantially constant water discharge range can be obtained.
  • the Karman vortex in the vortex passage becomes stronger as the flow rate of hot water supplied to the fluid element increases, and the fluid element is discharged from the outlet.
  • the vibration amplitude of the hot water is increased and the water discharge range is expanded.
  • the bypass passage and the bypass inlet are not provided, the flow rate of the hot water flowing into the water supply passage and the vortex street passage increases, and when the flow velocity is increased, the cycle of Karman vortex generation is also shortened.
  • the vibration period in the water discharge direction is shortened, the water discharge amount in the water discharge range is biased, and the amount of water in the periphery of the water discharge range is increased.
  • the shower head 1 of the first embodiment of the present invention when the flow rate of hot water supplied from the shower head main body 2 increases, the vortex generated by passing through the hot water collision unit 14 becomes stronger, and this vortex is strengthened. Acts to increase the vibration amplitude of the discharged hot water.
  • the amount of hot water flowing into the vortex passage 10b through the bypass passage 4d also increases and weakens the vortex flow. The action also becomes stronger. As a result, even when the flow rate of the hot water supplied from the shower head main body 2 increases, the vibration amplitude of the hot water discharged through the discharge passage 10c can be maintained at a substantially constant amplitude.
  • the shower head 1 of this embodiment since the flow velocity of the hot water flowing into the vortex street passage 10b from the bypass passage 4d through the bypass inlet 8b is reduced, the vortex generated by the hot water collision portion 14 is reduced.
  • the amplitude of the reciprocating vibration in the direction of water discharge can be set to an appropriate amplitude that is easy to use.
  • the bypass passage 4d allows hot water to flow in from the bypass inlet 8b in a direction orthogonal to the direction in which the hot water collision portion 14 extends, and therefore downstream of the hot water collision portion 14.
  • hot water flows from the side surface via the bypass inlet 8b.
  • the hot water flowing from the bypass passage 4d through the bypass inlet 8b flows from both sides of the vortex passage 10b at substantially the same flow rate.
  • the flow is not greatly biased, and the bias of reciprocating vibration in the hot water injection direction can be reduced.
  • the shower head 1 of the present embodiment since the two bypass inlets 8b are arranged so as to face each other, the flow in the vortex street passage 10b can be maintained almost symmetrically.
  • the reciprocating vibration in the injection direction can be reduced substantially symmetrically.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an appearance of a shower head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a full sectional view of a shower head according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of the vibration generating element provided in the shower head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a plan sectional view of the vibration generating element in the present embodiment, and FIG. 11B is a vertical sectional view of the vibration generating element.
  • the shower head 20 of the present embodiment includes a shower head main body 22 that is a substantially cylindrical water discharge device main body, and nine pieces embedded in the shower head main body 22 so as to be aligned in a straight line in the axial direction.
  • the vibration generating element 24 and an amplitude changing knob 22b for changing the vibration amplitude of the discharged hot water are provided.
  • the hot water is supplied from a shower hose (not shown) connected to the base end portion 22 a of the shower head body 22, the hot water is reciprocated from the water outlet 24 a of each vibration generating element 24. It is discharged while vibrating.
  • the amplitude at which the hot and cold water vibrates can be changed by operating the amplitude changing knob 22b.
  • the hot water is discharged from each water outlet 24a so as to form a fan shape in a plane substantially orthogonal to the central axis of the shower head body 22, and the central angle of the fan shape is changed by the amplitude changing knob 22b. can do.
  • a water passage is formed and a water passage forming member 26 that holds each vibration generating element 24 and a base end portion of the water passage forming member 26 are disposed.
  • a flow rate adjusting member 28 which is a flow rate changing unit is incorporated.
  • the water passage forming member 26 is a substantially cylindrical member, and is configured to form a flow path of hot water supplied to the inside of the shower head main body 22.
  • a shower hose (not shown) is connected to the proximal end portion of the water passage forming member 26 in a watertight manner.
  • a main water passage 26a extending substantially in the axial direction and a bypass passage 26b extending substantially parallel to the main water passage 26a.
  • each element insertion hole 26c for inserting and holding each vibration generating element 24 is formed in the water passage forming member 26 so as to communicate with the main water passage 26a and the bypass passage 26b.
  • Each element insertion hole 26c is formed so as to extend from the outer peripheral surface of the water passage forming member 26 to the main water passage 26a, crossing the bypass passage 26b. Further, the element insertion holes 26c are formed in a straight line in the axial direction at substantially equal intervals.
  • the hot water that has flowed into the main water passage 26a of the water passage forming member 26 flows into each vibration generating element 24 held by the water passage forming member 26 from the back side thereof, and the water outlet provided on the front surface. It is discharged from 24a.
  • hot water that has flowed into the bypass passage 26b of the water flow path forming member 26 flows into each vibration generating element 24 from both side surfaces thereof and is discharged from the water discharge port 24a.
  • each element insertion hole 26c is provided so as to be slightly inclined with respect to a plane orthogonal to the central axis of the shower head main body 22, and the hot water sprayed from each vibration generating element 24 as a whole is used as the shower head. It is discharged so as to spread slightly in the axial direction of the main body 22.
  • the flow ratio adjusting member 28 is a substantially cylindrical member, and is attached to the proximal end portion of the water passage forming member 26 so as to be rotatable about its central axis.
  • the flow ratio adjusting member 28 is configured to be rotated by the user operating the amplitude changing knob 22b (FIG. 8).
  • the flow rate adjusting member 28 is formed with a main water passage 28a and a bypass water passage 28b extending in the axial direction, and are positioned so as to communicate with the main water passage 26a and the bypass passage 26b, respectively.
  • the hot water that has flowed into the shower head main body 22 flows through the main water flow bore 28a into the main water flow passage 26a, and flows into the bypass passage 26b through the bypass water flow bore 28b.
  • the degree of matching between the main water passage 26a and the main water passage 28a and between the bypass passage 26b and the bypass water passage 28b is changed, and the main water passage is changed.
  • the ratio of the hot water flowing into each of 26a and bypass passage 26b changes. It should be noted that the total amount of hot water flowing into the main water passage 26 a and the bypass passage 26 b is hardly changed by the operation of the flow rate adjustment member 28, and the total amount of hot water discharged is at the rotational position of the flow rate adjustment member 28. Regardless, it is almost constant.
  • the vibration generating element 24 is a substantially thin rectangular parallelepiped member, a rectangular water discharge port 24a is provided on the front end surface thereof, bypass bypass ports 24b are provided on both side surfaces, and the rear surface.
  • a main inlet 24c (FIG. 11A) is formed on each end face.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 10, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • a rectangular cross-section passage is formed in the vibration generating element 24 so as to penetrate in the longitudinal direction. This passage is formed in order from the upstream side as a water supply passage 30a, a vortex street passage 30b, and a discharge passage 30c.
  • the water supply passage 30a is a straight passage having a rectangular cross section with a constant cross-sectional area extending from the inlet 24c on the back side of the vibration generating element 24.
  • the vortex street passage 30b is a rectangular cross-section passage provided downstream of the water supply passage 30a and continuously to the water supply passage 30a.
  • the water supply passage 30a and the vortex street passage 30b extend in a straight line with the same cross-sectional shape. Further, bypass inflow ports 24b are respectively provided on the side surfaces on both sides of the vortex street passage 30b so as to face each other. The hot water guided by the bypass passage 26b flows into the vortex passage 30b from the side surface through each bypass inlet 24b.
  • the discharge passage 30c is a passage having a rectangular cross section with a constant cross-sectional area provided on the downstream side so as to communicate with the vortex street passage 30b, and has a length substantially equal to the wall thickness of the vibration generating element 24. .
  • the discharge passage 30c is smaller than the flow passage cross-sectional area of the vortex street passage 30b, and hot water including the vortex street guided by the vortex street passage 30b is squeezed and discharged from the water discharge port 24a. Therefore, a step portion 32 is formed between the vortex street passage 30b and the discharge passage 30c.
  • the wall surfaces (ceiling surface and floor surface) facing the height direction of the water supply passage 30a, the vortex street passage 30b, and the discharge passage 30c are all provided on the same plane. That is, the heights of the water supply passage 30a, the vortex street passage 30b, and the discharge passage 30c are all the same and constant.
  • a hot water collision portion 34 is formed at the downstream end portion of the water supply passage 30a (near the connection portion between the water supply passage 30a and the vortex passage 30b), and the hot water collision portion 34 is a cross section of the flow passage of the water supply passage 30a. It is provided to block a part.
  • the hot water collision part 34 is a triangular columnar portion extending so as to connect the wall surfaces (ceiling surface and floor surface) facing the height direction of the water supply passage 30a, and is formed in an island shape in the center in the width direction of the water supply passage 30a. Is arranged.
  • the cross section of the hot water collision portion 34 is formed in a right-angled isosceles triangle shape, and the hypotenuse is arranged so as to be orthogonal to the central axis of the water supply passage 30a, and the right-angled portion of the right-angled isosceles triangle is located downstream. It is arranged to face.
  • Karman vortex is generated downstream thereof, and hot water discharged from the water discharge port 24a is reciprocally oscillated.
  • the bypass inlets 24b are provided on the side surfaces of both sides of the vortex passage 30b so as to face each other, and hot water flowing through the bypass passage 26b flows from the bypass inlet 24b.
  • the passage 26b allows hot water to flow into the vortex street passage 30b in a direction orthogonal to the direction in which the hot water collision portion 34 extends.
  • the flow passage cross-sectional area of the portion of the downstream end of the supply passage 30a partially blocked by the hot water collision portion 34 is determined from the flow passage cross-sectional area of the water supply passage 30a.
  • the reduced area is configured to be larger than the flow path cross-sectional area of the discharge passage 30c.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the flow of hot water in the shower head according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 13 to 15 are diagrams schematically illustrating the relationship between the flow rate of hot water flowing in from the main inlet 24c and the bypass inlet 24b and the vibration amplitude of the discharged hot water.
  • hot water supplied from a shower hose flows into the water passage forming member 26 (FIG. 9) in the shower head body 22 and reaches the flow rate adjusting member 28.
  • the hot water that has reached the flow rate adjusting member 28 flows into the main water-passing bore 28a and the bypass water-passing bore 28b at a predetermined rate according to the rotational position of the flow rate adjusting member 28, respectively.
  • the hot water that has flowed into the main water flow bore 28 a flows into the vibration generating element 24 from the main inflow port 24 c of each vibration generating element 24 through the main flow path 26 a of the water flow path forming member 26.
  • the hot water flowing into the bypass water passage bore 28b passes through the bypass passages 26b of the water passage forming member 26 to reach the vibration generating elements 24, and is branched into two and from the bypass inlet ports 24b on both sides at substantially the same flow rate. It flows into the vibration generating element 24.
  • the flow rate adjusting member 28 is configured to flow the hot water flowing into the vortex street passage 30b from the main inlet 24c of the vibration generating element 24 through the hot water collision portion 34 and the hot water flowing into the vortex street passage 30b through the bypass passage 26b. The ratio can be changed.
  • the hot water collision portion 34 provided so as to block a part of the flow path.
  • vortex rows of Karman vortices are formed alternately on the opposite sides of the hot water collision portion 34 in the left-right direction.
  • the Karman vortex formed by the hot water / impact portion 34 grows while being guided by the vortex street passage 30b and reaches the discharge passage 30c.
  • a vortex is generated on the downstream side of the hot / cold water collision portion 34, and the flow velocity is increased at that portion.
  • the high flow velocity portion alternately appears on both sides of the hot water / impact portion 34, and the vortex train advances toward the water discharge port 24a along the wall surface of the vortex train passage 30b.
  • the hot water that has reached the end of the vortex passage 30b collides with the stepped portion 32, and the direction in which the hot water is discharged is bent based on the flow velocity distribution at the water outlet 24a. That is, in a state where the high flow rate portion is located at the upper end of the spout 24a in FIG.
  • the hot water is jetted downward, and in a state where the high flow rate portion is located at the lower end of the spout 24a, Injected upward.
  • a flow velocity distribution is generated at the spout 24a, and the jet is deflected.
  • the position of the portion having a high flow velocity reciprocates as the vortex train advances, the injected hot and cold water also vibrates reciprocally.
  • hot water In addition to the hot water flowing in from the main inlet 24c, hot water also flows into the vibration generating element 24 from the bypass inlets 24b on both sides. Since each bypass inlet 24b is provided in the middle of the vortex passage 30b on the downstream side of the hot water collision portion 34, the hot water from each bypass inlet 24b passes through the Karman vortex formed by the hot water collision portion 34. Merge into the containing flow from the side. That is, the hot water flowing from the bypass inlets 24b through the bypass passages 26b bypasses the hot water collision portion 34 and flows into the vortex street passage 30b.
  • the flow rate of the hot water flowing from the bypass inlets 24b through the bypass passages 26b always passes through the hot water collision portion 34 and the vortex street passage 30b regardless of the setting of the flow rate adjusting member 28. It is comprised so that it may become slower than the flow rate of the hot water which flows in.
  • FIG. 13 is a diagram showing water discharge when the ratio of hot water flowing in from the main inlet 24c and the total amount of hot water flowing in from each bypass inlet 24b is 9: 1.
  • the vortex train in which strong Karman vortex is formed by the hot water collision portion 34 reaches the spout 24a. Changes greatly, and the discharged hot water is largely deflected. Thereby, the injected hot and cold water reciprocates with a large amplitude.
  • FIG. 14 is a diagram showing a case where the ratio of the hot water flowing in from the main inlet 24c and the total amount of hot water flowing in from each bypass inlet 24b is 6: 4.
  • the Karman vortex formed by the hot water collision part 34 becomes weak.
  • the hot water from each bypass inlet 24b that does not form a vortex merges in the vortex passage 30b, the change in the flow velocity at the water discharge port 24a with the progress of the vortex is reduced, and the discharged hot water is not deflected much. It will not be done. Thereby, the vibration amplitude of the injected hot water becomes small.
  • FIG. 15 is a diagram showing a case where the ratio of the hot water flowing in from the main inlet 24c and the total amount of hot water flowing in from each bypass inlet 24b is 5: 5.
  • the hot water flowing from the main inlet 24c further decreases, the Karman vortex formed by the hot water collision portion 34 is further weakened.
  • the hot water from each bypass inlet 24b that does not form a vortex increases, the change in the flow velocity at the spout 24a accompanying the progress of the vortex street is almost eliminated, and the discharged hot water goes straight without vibration.
  • the vibration amplitude of the discharged hot water is changed according to the ratio of hot water from the water supply passage 30a flowing into the vibration generating element 24 and hot water from the bypass passage 26b. Therefore, the vibration generating element 24 can change the amplitude of the reciprocating vibration of the discharged hot water without providing a mechanical movable part.
  • the shower head 20 which can change the vibration amplitude of the hot water to eject can be comprised compactly with a simple structure.
  • the flow ratio adjusting member 28 changes the ratio of hot water flowing in through the hot water collision portion 34 and hot water flowing in through the bypass passage 26b, even if the vibration amplitude is changed by the flow ratio adjusting member 28, Since the flow rate discharged from the shower head 20 is maintained substantially constant, the user-friendly shower head 20 capable of changing the vibration amplitude while keeping the flow rate constant can be provided.
  • the shower head 20 of this embodiment since the flow rate of the hot water flowing from the bypass passage 26b is slowed, the vortex generated by the hot water collision portion 34 is not excessively lost, and the bypass passage 26b. By increasing the amount of hot and cold water flowing in, the vibration amplitude can be decreased little by little, and the vibration amplitude can be adjusted over a wide range.
  • the bypass passage 26 b allows hot water to flow in a direction orthogonal to the direction in which the hot water collision portion 34 extends, and thus a vortex formed on the downstream side of the hot water collision portion 34. Hot water flows into the row from the side via the bypass passage 26b. Thereby, it becomes possible to weaken the vortex without excessively destroying the formed vortex, the vibration amplitude can be gradually reduced, and the vibration amplitude can be adjusted over a wide range.
  • the hot water from the bypass passage 26b flows from both sides of the vortex passage 30b at substantially the same flow rate, so that a large deviation occurs in the flow in the vortex passage 30b. Therefore, the bias of the reciprocating vibration of hot and cold water can be reduced.
  • the two bypass inlets 24b are arranged so as to face each other, the flow in the vortex passage 30b can be maintained almost symmetrically and discharged.
  • the reciprocating vibration of hot and cold water can be reduced almost symmetrically.
  • the present invention is applied to a shower head.
  • an arbitrary water discharge device such as a faucet device used in a kitchen sink, a wash basin or the like, a hot water washing device provided in a toilet seat, etc.
  • the present invention can be applied to.
  • the shower head is provided with a plurality of vibration generating elements, but the water discharge device can be provided with an arbitrary number of vibration generating elements according to the application, so that a single vibration is generated. It is also possible to configure a water discharge device including an element.
  • the shape of the passage in the vibration generating element has been described using terms such as “width” and “height” for convenience, but these terms refer to the vibration generating element.
  • the direction in which it is provided is not specified, and the vibration generating element can be used in any direction.
  • the vibration generating element can be used with the “height” direction in the above-described embodiment oriented in the horizontal direction.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Bathtubs, Showers, And Their Attachments (AREA)

Abstract

簡単な構造で、コンパクトに構成することができ、使い勝手の良い吐水を得ることができる吐水装置を提供する。　本発明は、湯水を吐水口から往復振動させながら吐出する吐水装置(1)であって、吐水装置本体(2)と、湯水を往復振動させながら吐出する振動発生素子(4)と、を有し、振動発生素子は、給水通路(10a)と、この給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる湯水衝突部(14)と、湯水衝突部により形成された渦を成長させながら導く渦列通路(10b)と、渦列通路によって導かれた湯水を吐出させる吐出通路(10c)と、吐水装置本体から供給された湯水のうちの所定の割合の湯水を、湯水衝突部を迂回して渦列通路に流入させるバイパス通路(4d)と、を有することを特徴としている。

Description

吐水装置
　本発明は、吐水装置に関し、特に、湯水（湯又は水）を吐水口から往復振動させながら吐出する吐水装置に関する。
　吐水口から吐出される湯水の方向が振動的に変化するシャワーヘッドが知られている。このシャワーヘッドのような吐水装置においては、供給される湯水の給水圧によりノズルを振動的に駆動し、吐出口から吐出される湯水の方向を変化させている。このようなタイプの吐水装置では、単一の吐水口から広い範囲に湯水を吐出することができるので、広い範囲に吐水可能な吐水装置をコンパクトに構成できることが期待される。
　一方、特開２０００－１２０１４１号公報（特許文献１）には、温水洗浄便座装置が記載されている。この温水洗浄便座装置においては、流体素子ノズルを使用して自励発振を誘発し、洗浄水の噴出方向を振動的に変化させている。具体的には、この温水洗浄便座装置においては図１６に示すように、噴射ノズル１０２の両側にフィードバック流路１０４が設けられている。各フィードバック流路１０４は、噴射ノズル１０２と連通したループ状の流路であり、噴射ノズル１０２内を流れる洗浄水の一部が流入して循環するように構成されている。また、噴射ノズル１０２は、楕円形断面の噴射口１０２ａに向けてテーパ状に広がる形状に構成されている。
　洗浄水が供給されると、噴射ノズル１０２から噴射される洗浄水は、コアンダ効果（Coanda effect）により、楕円形断面の噴射口１０２ａの何れか一方の側の壁面に引き寄せられ、これに沿うように噴射される（図１６の状態ａ）。洗浄水が一方の壁面に沿って噴射されると、洗浄水が噴射されている側のフィードバック流路１０４内にも洗浄水が流入し、フィードバック流路１０４内の圧力が上昇する。この圧力上昇により、噴射されている洗浄水が押され、洗浄水は反対側の壁面に引き寄せられ、反対側の壁面に沿って噴射されるようになる（図１６の状態ａ→ｂ→ｃ）。さらに、反対側の壁面に沿って洗浄水がされると、今度は、反対側のフィードバック流路１０４内の圧力が上昇し、噴射洗浄水は押し戻される（図１６の状態ｃ→ｂ→ａ）。この作用を繰り返すことにより、噴射される洗浄水は、図１６の状態ａとｃの間で振動的に方向が変化する。
　また、特開２００４－２７５９８５号公報（特許文献２）には、純流体素子が記載されている。この純流体素子は、流体噴出ノズルを横断するように、連結ダクトが設けられており、この連結ダクトの作用により、流体噴出ノズル内の上側又は下側の圧力が交互に上昇する。この圧力上昇により押された噴流は、コアンダ効果により、流体噴出ノズルの上側板に沿った噴流、又は下側板に沿った噴流となり、これらの状態が一定周期で繰り返され、噴射方向が振動的に変化する流れとなる。
　さらに、特公昭５８－４９３００号公報（特許文献３）には、振動スプレー装置が記載されている。この振動スプレー装置は、図１７Ａ～図１７Ｃに示す構成を有するものであり、前室１１０内で発生するカルマン渦を利用して、出口１１２から噴射される噴流の方向を振動的に変化させ、又は吐水形態を変更するものである。まず、入口孔１１４から前室１１０内に流入した流体は、前室１１０内に島状に設けられた三角形断面の障害物１１６に衝突する。流体が衝突すると、障害物１１６の下流側には、障害物１１６の両側に交互にカルマン渦が発生する。
　出口１１２近傍においては、カルマン渦が存在する側の流速が速く、反対側の流速が遅くなる。図１７Ａに示す例においては、カルマン渦は障害物１１６の右側と左側で交互に発生し、順次出口１１２に到達するので、出口１１２近傍では、右側の流速が速い状態と、左側の流速が速い状態が交互に現れる。右側の流速が速い状態では、流速の速い流体が出口１１２右側の壁面に衝突して方向が変えられ、出口１１２から噴射される流体は、全体として斜め左下方に向かう噴流となる。一方、左側の流速が速い状態では、流速の速い流体が出口１１２左側の壁面に衝突し、出口１１２からは斜め右下方に向かう噴流が噴射される。このような状態が交互に繰り返されることにより、出口１１２からの噴流は往復振動しながら噴射される。また、この装置では、出口部の部品を図１７Ｂや図１７Ｃに示すように、別の部品（１１８や１２０）に交換することにより、出口から吐出される湯水の振動振幅や、吐水形態を変更している。
　以上、特許文献１乃至３に記載されている流体素子をシャワーヘッド等の吐水装置に応用して、湯水を往復振動させながら吐出することも考えられる。
特開２０００－１２０１４１号公報 特開２００４－２７５９８５号公報 特公昭５８－４９３００号公報
　まず、散水ノズルを振動的に駆動して吐出される湯水の方向を変化させる吐水装置は、ノズルを駆動する必要があるため、ノズル周辺の構造が複雑になり、複数のノズルをコンパクトに吐水装置に収納することが難しいという問題がある。また、このタイプの吐水装置では、ノズルが物理的に動くため、可動部分に摩耗が発生しやすく、摩耗を回避するためには、可動部を構成する部材の材質の選択に制約を受けるという問題がある。さらに、複雑な構造の可動部分を摩耗しにくい材料で形成する必要があるため、コスト高になるという問題がある。
　一方、特許文献１乃至３に記載されているタイプの噴射装置は流体素子による発振現象を利用したものであり、可動部材を設けることなく流体の噴射方向を変化させることができるため、簡単な構成で、コンパクトにノズル部分を構成できるという利点がある。
　しかしながら、特許文献１及び２に記載の流体素子をシャワーヘッド等の吐水装置に応用した場合には、噴射される湯水の浴び心地が良くないという問題が、本件発明者により見出された。ここで、発明者が目標としている良好な浴び心地とは、大きな液滴の湯水が、広範囲に万遍なく吐出されている状態を意味している。即ち、シャワーヘッドから吐出される湯水の液滴が過度に小さい場合には湯水がミスト状となり、同量の湯水を浴びていたとしてもシャワーを浴びている実感を得ることができない。また、吐出される湯水が吐水範囲内で不均一になっていると、使用者が意図してシャワーをあてた部分を均一に洗い流すことができず、使用感の悪いものとなる。
　ここで、特許文献１及び２に記載されている流体素子は、噴出される流体がコアンダ効果により壁面に沿って流れるという現象を利用したものであるため、吐出範囲内に噴射される流体にムラができてしまう。即ち、図１６に示す温水便座装置においては、噴射される洗浄水は状態ａ、ｂ、ｃの間を遷移するものであるが、実際には、噴流が壁面に引き寄せられている状態ａや状態ｃの期間が長く、それらの間の状態（状態ｂ付近）をとる期間は極僅かである。このため、特許文献１及び２に記載されている流体素子をシャワーヘッド等の吐水装置に応用した場合、吐水範囲の周辺部分の吐水量が多く、中央付近の吐水量が少ない「中抜け」した状態となり、浴び心地の悪いものとなってしまう。
　これに対して特許文献３に記載されている流体素子は、カルマン渦を応用したものであるため、噴流が壁面に引き寄せられながら流れるという現象は殆ど発生していない。このため、吐水方向が振動的に変化することにより形成される吐水範囲内において、ほぼ均一な吐水量を得ることができる。しかしながら、図１７Ａ～図１７Ｃに示す流体素子をシャワーヘッド等の吐水装置に応用した場合、噴射される湯水が往復振動する範囲が、噴出する湯水の流量に強く依存して変化してしまうという問題が本件発明者により見出された。即ち、図１７Ａ～図１７Ｃに示す流体素子では、流量を大きくし、出口１１２から噴射される湯水の流速を速くすると、湯水は大きな速度で壁面１１０ａ（又は１１０ｂ）に衝突して大きく方向転換される。このため、流量が大きい状態では、出口１１２から噴射される湯水は広い範囲に広がるのに対して、流量が小さくなると吐水範囲が狭くなる。このように、流量の変更に伴って吐水範囲が大きく変化するのでは、使い勝手の悪い吐水装置となってしまう。
　従って、本発明は、簡単な構造で、コンパクトに構成することができ、使い勝手の良い吐水を得ることができる吐水装置を提供することを目的としている。
　上述した課題を解決するために、本発明は、湯水を吐水口から往復振動させながら吐出する吐水装置であって、吐水装置本体と、この吐水装置本体に設けられ、供給された湯水を往復振動させながら吐出する振動発生素子と、を有し、振動発生素子は、吐水装置本体から供給された湯水が流入する給水通路と、この給水通路の流路断面の一部を閉塞するように、給水通路の下流側端部に配置され、給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる湯水衝突部と、給水通路の下流側に設けられ、湯水衝突部により形成された渦を成長させながら導く渦列通路と、この渦列通路の下流側に設けられ、渦列通路によって導かれた湯水を吐出させる吐出通路と、吐水装置本体から供給された湯水のうちの所定の割合の湯水を、湯水衝突部を迂回して渦列通路に流入させるバイパス通路と、を有することを特徴としている。
　このように構成された本発明においては、給水通路には、吐水装置本体から供給された湯水が流入する。この給水通路の下流側端部には、流路断面の一部を閉塞するように湯水衝突部が配置され、この湯水衝突部は、給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる。湯水衝突部により形成された渦は、給水通路の下流側に設けられた渦列通路によって、成長されながら導かれる。一方、振動発生素子には、吐水装置本体から供給された湯水を、湯水衝突部を迂回して渦列通路に流入させるバイパス通路も備えられている。即ち、渦列通路には、湯水衝突部を経て渦列が生成された湯水と、湯水衝突部を迂回した湯水が流れ、これらが吐出通路を通って吐出される。湯水の流れに含まれる渦列の作用により、吐出通路を通って吐出される湯水は、吐水方向が所定の振幅で往復振動される。
　このように構成された本発明によれば、振動発生素子の渦列通路には、湯水衝突部を経た湯水と、湯水衝突部を迂回してバイパス通路を通った湯水が流入する。この結果、湯水衝突部を経ることによって生成された渦が、バイパス通路から流入した湯水により弱められ、吐出通路を通って吐出される湯水の振動振幅が抑制される。ここで、吐水装置本体から供給される湯水の流量が増加すると、湯水衝突部を経ることによって生成される渦流が強くなり、この渦流の強化は吐出される湯水の振動振幅を増大させるように作用する。一方、供給された湯水のうちの所定割合の湯水はバイパス通路に流入するので、湯水の流量が増加すると、バイパス通路を通って渦列通路に流入する湯水も増加し、渦流を弱める作用も強くなる。この結果、吐水装置本体から供給される湯水の流量が増加した場合でも、吐出通路を通って吐出される湯水の振動振幅を、概ね一定の振幅に維持することができる。これにより、吐水流量を変化させた場合でも、吐水範囲が概ね一定に維持される使い勝手の良い吐水装置を得ることができる。
　本発明において、好ましくは、バイパス通路は、湯水衝突部を経て渦列通路に流入する湯水の流速が、バイパス通路を通って渦列通路に流入する湯水の流速よりも速くなるように構成されている。
　このように構成された本発明によれば、バイパス通路から流入する湯水の流速が遅くされているので、湯水衝突部によって生成された渦を過度に消失させることがなく、吐水方向の往復振動の振幅を、使い勝手の良い適正な振幅に設定することができる。
　本発明において、好ましくは、湯水衝突部は、給水通路の対向する１対の壁面間を横断して延びるように配置され、バイパス通路は、湯水衝突部が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させる。
　このように構成された本発明によれば、バイパス通路は、湯水衝突部が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させるので、湯水衝突部の下流側に形成される渦列に対し、湯水はバイパス通路を経て側面から流入する。これにより、形成された渦を過度に破壊することなく渦流を弱めることが可能になり、振動振幅を適正な振幅に設定することができる。
　本発明において、好ましくは、バイパス通路は、渦列通路の両側からほぼ同一流量で湯水を流入させるように構成されている。
　このように構成された本発明によれば、バイパス通路からの湯水は、渦列通路の両側からほぼ同一流量で流入するので、渦列通路内における流れに大きな偏りが生じることがなく、湯水の往復振動の偏りを少なくすることができる。
　本発明において、好ましくは、バイパス通路から渦列通路に湯水を流入させる２つのバイパス流入口は、互いに対向するように、渦列通路に配置されている。
　このように構成された本発明によれば、２つのバイパス流入口が互いに対向するように配置されているので、渦列通路内における流れをほぼ対称に維持することができ、吐出される湯水の往復振動をほぼ対称に減少させることができる。
　本発明によれば、簡単な構造で、コンパクトに構成することができ、使い勝手の良い吐水を得ることができる吐水装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドの外観を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドの全断面図である。 本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドに備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における振動発生素子の平面断面図である。 本発明の第１実施形態における振動発生素子の垂直断面図である。 本発明の第１実施形態における振動発生素子において、素子流入口から流入する湯水の流量が少ない場合の吐水を示す図である。 本発明の第１実施形態における振動発生素子において、素子流入口から流入する湯水の流量が多い場合の吐水を示す図である。 本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの外観を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの全断面図である。 本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドに備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態における振動発生素子の平面断面図である。 本発明の第２実施形態における振動発生素子の垂直断面図である。 本発明の第２実施形態によるシャワーヘッド内における湯水の流れを示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に備えられている振動発生素子において、主流入口から流入する湯水と、各バイパス流入口から流入する湯水の合計との割合が９：１の場合の吐水を示す図である。 本発明の第２実施形態に備えられている振動発生素子において、主流入口から流入する湯水と、各バイパス流入口から流入する湯水の合計との割合が６：４の場合の吐水を示す図である。 本発明の第２実施形態に備えられている振動発生素子において、主流入口から流入する湯水と、各バイパス流入口から流入する湯水の合計との割合が５：５の場合の吐水を示す図である。 特許文献１に記載されている流体素子の作用を示す図である。 特許文献３に記載されている流体素子の構成を示す図である。 特許文献３に記載されている流体素子の構成を示す図である。 特許文献３に記載されている流体素子の構成を示す図である。
　次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の吐水装置であるシャワーヘッドを説明する。
　まず、図１乃至図７を参照して、本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを説明する。図１は本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドの外観を示す斜視図である。図２は本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドの全断面図である。図３は本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドに備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。また、図４は、本実施形態における振動発生素子の平面断面図であり、図５は、振動発生素子の垂直断面図である。
　図１に示すように、本実施形態のシャワーヘッド１は、概ね円柱形の吐水装置本体であるシャワーヘッド本体２と、このシャワーヘッド本体２内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた９つの振動発生素子４と、を有する。
　本実施形態のシャワーヘッド１は、シャワーヘッド本体２の基端部２ａに接続されたシャワーホース（図示せず）から湯水が供給されると、各振動発生素子４の吐水口４ａから湯水が往復振動しながら吐出される。なお、本実施形態においては、湯水は、シャワーヘッド本体２の中心軸線に概ね直交する平面内で扇形を形成するように各吐水口４ａから吐出される。
　次に、図２を参照して、シャワーヘッド１の内部構造を説明する。
　図２に示すように、シャワーヘッド本体２内には、通水路を形成すると共に、各振動発生素子４を保持する通水路形成部材６が内蔵されている。
　通水路形成部材６は、概ね円筒形の部材であり、シャワーヘッド本体２の内部に供給された湯水の流路を形成するように構成されている。通水路形成部材６の基端部には、シャワーホース（図示せず）が水密的に接続されるようになっている。また、通水路形成部材６の内部には、概ね軸線方向に延びる主通水路６ａが形成されている。
　さらに、通水路形成部材６には、各振動発生素子４を挿入して保持するための９つの素子挿入孔６ｂが、主通水路６ａと連通するように形成されている。各素子挿入孔６ｂは、通水路形成部材６の外周面から主通水路６ａまで延びるように形成されている。また、各素子挿入孔６ｂは、概ね等間隔に、軸線方向に一直線に並べて形成されている。これにより、通水路形成部材６の主通水路６ａ内に流入した湯水は、通水路形成部材６に保持された各振動発生素子４に、その背面側から流入し、正面に設けられた吐水口４ａから吐出される。
　また、各素子挿入孔６ｂは、シャワーヘッド本体２の中心軸線に直交する平面に対して僅かに傾斜するように設けられており、各振動発生素子４から噴射される湯水は、全体としてシャワーヘッド本体２の軸線方向にも僅かに広がるように吐出される。
　次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態のシャワーヘッドに内蔵されている振動発生素子４の構成を説明する。
　図３に示すように、振動発生素子４は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口４ａが設けられ、背面側の端面には素子流入口４ｂ（図４）が形成夫々されている。各振動発生素子４が素子挿入孔６ｂに挿入されると、素子流入口４ｂは通水路形成部材６の主通水路６ａに連通する。
　図４は図３のIV－IV線に沿う断面図であり、図５は図３のV－V線に沿う断面図である。
　図４に示すように、振動発生素子４の内部には、長手方向に延びるように長方形断面の通路４ｃが形成され、この長方形断面の通路４ｃの内部には、内側筒体８が、振動発生素子４の長手方向に延びるように設けられている。内側筒体８は、長方形断面の筒体であり、長方形断面の通路４ｃと同心的に配置されている。さらに、長方形断面の通路４ｃの内壁面と、内側筒体８の外周壁面との間の空間は、バイパス通路４ｄとして機能する。この構造により、シャワーヘッド本体２から振動発生素子４の素子流入口４ｂに流入した湯水は、所定の割合で、内側筒体８背面側の流入口８ａと、バイパス通路４ｄに夫々流入する。
　また、内側筒体８の内部の通路は、上流側から順に、給水通路１０ａ、渦列通路１０ｂ、吐出通路１０ｃとして形成されている。
　給水通路１０ａは、内側筒体８背面側の流入口８ａから延びる断面積一定の長方形断面の直線状の通路である。
　渦列通路１０ｂは、給水通路１０ａの下流側に、給水通路１０ａに連続して設けられた長方形断面の通路である。即ち、本実施形態においては、給水通路１０ａと渦列通路１０ｂは、同一の断面形状で一直線に延びている。また、渦列通路１０ｂの両側の側面には、バイパス流入口８ｂが互いに向かい合うように夫々設けられている。バイパス通路４ｄによって導かれた湯水は、各バイパス流入口８ｂを通って側面から渦列通路１０ｂに流入する。
　吐出通路１０ｃは、渦列通路１０ｂと連通するように下流側に設けられた断面積一定の長方形断面の通路であり、実質的に内側筒体８の壁厚分の長さを有するのみである。この吐出通路１０ｃは渦列通路１０ｂの流路断面積よりも小さく、渦列通路１０ｂによって導かれた渦列を含む湯水が絞られて、吐水口４ａから吐出される。従って、渦列通路１０ｂと吐出通路１０ｃの間には段部１２が形成される。
　また、図５に示すように、給水通路１０ａ、渦列通路１０ｂ、及び吐出通路１０ｃの高さ方向に対向する壁面（天井面及び床面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、給水通路１０ａ、渦列通路１０ｂ、及び吐出通路１０ｃの高さは全て同一で、一定である。
　さらに、給水通路１０ａの下流側端部（給水通路１０ａと渦列通路１０ｂの接続部近傍）には湯水衝突部１４が形成されており、この湯水衝突部１４は給水通路１０ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。この湯水衝突部１４は、給水通路１０ａの高さ方向に対向する壁面（天井面及び床面）を連結するように延びる三角柱状の部分であり、給水通路１０ａの幅方向の中央に、島状に配置されている。湯水衝突部１４の断面は、直角二等辺三角形状に形成されており、その斜辺が給水通路１０ａの中心軸線と直交するように配置され、また、直角二等辺三角形の直角の部分は下流側に向くように配置されている。この湯水衝突部１４を設けることにより、その下流側にカルマン渦が生成され、吐水口４ａから吐出される湯水が往復振動される。また、上述したように、渦列通路１０ｂの両側の側面にはバイパス流入口８ｂが互いに向かい合うように設けられており、このバイパス流入口８ｂからバイパス通路４ｄを通った湯水が流入するので、バイパス通路４ｄは、バイパス流入口８ｂを介して、湯水衝突部１４が延びる方向（図４の紙面に直交する方向）に対して直交する方向（図４における上下方向）に、渦列通路１０ｂに湯水を流入させる。
　なお、本実施形態において、供給通路１０ａ下流端の、湯水衝突部１４によって一部が閉塞されている部分の流路断面積（給水通路１０ａの流路断面積から湯水衝突部１４の投影面積を減じた面積）は、吐出通路１０ｃの流路断面積よりも大きく構成されている。
　次に、図６及び図７を新たに参照して、本発明の実施形態によるシャワーヘッド１の作用を説明する。
　図６及び図７は、流入口８ａ及びバイパス流入口８ｂから夫々流入する湯水の流量と、吐出される湯水の振動振幅の関係を模式的に説明する図である。
　図２に示すように、シャワーホース（図示せず）から供給された湯水は、シャワーヘッド本体２内の通水路形成部材６に流入し、その主通水路６ａを通って、各振動発生素子４の素子流入口４ｂから振動発生素子４に流入する。素子流入口４ｂに流入した湯水のうちの所定割合の湯水は内側筒体８の流入口８ａから給水通路１０ａに流入し、残りの湯水はバイパス通路４ｄに流入する。バイパス通路４ｄに流入した湯水は、ほぼ同一流量で両側のバイパス流入口８ｂから振動発生素子４の内側筒体８の中に流入する。即ち、シャワーヘッド本体２内の通水路形成部材６から供給された湯水は、所定の割合で、内側筒体８の流入口８ａと、バイパス流入口８ｂに振り分けられる。
　各振動発生素子４の素子流入口４ｂから内側筒体８の給水通路１０ａに流入した湯水は、その流路の一部を閉塞するように設けられた湯水衝突部１４に衝突する。これにより、湯水衝突部１４の下流側には、湯水衝突部１４の左右方向両側に交互に反対回りのカルマン渦の渦列が形成される。この湯水衝突部１４により形成されたカルマン渦は、渦列通路１０ｂによって導かれながら成長し、吐出通路１０ｃに至る。
　湯水衝突部１４の下流側には渦が発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は湯水衝突部１４の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路１０ｂの壁面に沿って吐水口４ａに向かって進行する。渦列通路１０ｂの端部に到達した湯水は段部１２に衝突し、吐水口４ａにおける流速分布に基づいて吐出される方向が曲げられる。即ち、湯水の流速の高い部分が図６における吐水口４ａの上端に位置する状態では、湯水は下方に向けて偏向して噴射され、流速の高い部分が吐水口４ａの下端に位置する状態では、湯水は上方に向けて偏向して噴射される。このように、湯水衝突部１４の下流側に交互にカルマン渦を発生させることにより、吐水口４ａにおいて流速分布が発生して、噴射される湯水の角度が偏向される。また、渦列の進行により流速の速い部分の位置が往復移動するため、噴射される湯水の偏向角度が振動的に変化し、噴射方向も往復振動される。
　このような流入口８ａから流入する湯水に加え、内側筒体８には、両側のバイパス流入口８ｂからも湯水が流入する。各バイパス流入口８ｂは湯水衝突部１４よりも下流側の、渦列通路１０ｂの途中に設けられているため、各バイパス流入口８ｂからの湯水は、湯水衝突部１４によって形成されたカルマン渦を含む流れに側面から合流する。即ち、バイパス通路４ｄを通って各バイパス流入口８ｂから流入する湯水は、湯水衝突部１４を迂回して、渦列通路１０ｂの中に流入する。なお、本実施形態においては、バイパス通路４ｄを通って各バイパス流入口８ｂから流入する湯水の流速は、常に、湯水衝突部１４を経て渦列通路１０ｂに流入する湯水の流速よりも遅くなるように構成されている。
　次に、図６及び図７を参照して、バイパス流入口８ｂから流入する湯水の作用を説明する。
　図６は、素子流入口４ｂから流入する湯水の流量が少ない場合の吐水を示す図である。
　素子流入口４ｂから流入した湯水の所定割合が内側筒体８の流入口８ａから流入し、湯水衝突部１４によってカルマン渦が形成された渦列が吐水口４ａに到達することにより、渦列の進行によって吐水口４ａにおける流速の分布が変化し、吐出される湯水を偏向させる。一方、素子流入口４ｂから流入した湯水の残りは、バイパス通路４ｄを通ってバイパス流入口８ｂから流入する。このバイパス流入口８ｂから流入した湯水には渦が形成されていないので、バイパス流入口８ｂからの湯水は、渦列通路１０ｂ内の渦の作用を弱めるように作用し、吐水口４ａから吐出される湯水の振動振幅（偏向角度の振幅）を抑制するように作用する。
　次に、図７は、素子流入口４ｂから流入する湯水の流量が多い場合の吐水を示す図である。
　この場合には、素子流入口４ｂから流入する湯水の流量が増加するため、内側筒体８の流入口８ａから給水通路１０ａに流入する湯水の流量も増加し、湯水衝突部１４によって形成されるカルマン渦も強くなる。一方、素子流入口４ｂから流入する湯水の流量が増加すると、バイパス通路４ｄに流入する湯水の流量も増加し、バイパス流入口８ｂから渦列通路１０ｂ内に流入する湯水の流量も増加する。このように、素子流入口４ｂから流入する湯水の流量が増加すると、吐水口４ａから吐出される湯水を振動させるカルマン渦が強くなる一方、カルマン渦の作用を弱めるバイパス流入口８ｂからの湯水の流量も増加する。この結果、吐水口４ａから吐出される湯水は、吐水される流量によらず、概ね一定の振動振幅で振動され、概ね一定の吐水範囲を得ることができる。
　これに対して、流体素子に、バイパス通路及びバイパス流入口が設けられていない場合には、流体素子に供給される湯水の流量増加と共に渦列通路内のカルマン渦が強くなり、吐水口から吐出される湯水の振動振幅が増大し、吐水範囲も拡大してしまう。また、バイパス通路及びバイパス流入口が設けられていない場合には、給水通路及び渦列通路に流入する湯水の流量が増大し、流速が速くなると、カルマン渦が発生する周期も短くなる。これにより、吐水方向の振動周期が短くなると共に、吐水範囲内の吐水量に偏りが発生し、吐水範囲の周辺部の水量が多くなってしまう。このように、吐水量が吐水範囲の周辺部に偏ると、シャワーの浴び心地が悪くなると共に、周辺部における水滴の大きさが過大になり、吐水の飛び散りが発生しやすくなる。本実施形態のシャワーヘッド１によれば、これらの弊害を抑制することができる。
　本発明の第１実施形態のシャワーヘッド１によれば、シャワーヘッド本体２から供給される湯水の流量が増加すると、湯水衝突部１４を経ることによって生成される渦流が強くなり、この渦流の強化は吐出される湯水の振動振幅を増大させるように作用する。一方、供給された湯水のうちの所定割合の湯水はバイパス通路４ｄに流入するので、湯水の流量が増加すると、バイパス通路４ｄを通って渦列通路１０ｂに流入する湯水も増加し、渦流を弱める作用も強くなる。この結果、シャワーヘッド本体２から供給される湯水の流量が増加した場合でも、吐出通路１０ｃを通って吐出される湯水の振動振幅を、概ね一定の振幅に維持することができる。
　また、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、バイパス通路４ｄからバイパス流入口８ｂを通って渦列通路１０ｂに流入する湯水の流速が遅くされているので、湯水衝突部１４によって生成された渦を過度に消失させることがなく、吐水方向の往復振動の振幅を、使い勝手の良い適正な振幅に設定することができる。
　さらに、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、バイパス通路４ｄは、バイパス流入口８ｂから、湯水衝突部１４が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させるので、湯水衝突部１４の下流側に形成される渦列に対し、湯水はバイパス流入口８ｂを経て側面から流入する。これにより、形成された渦を過度に破壊することなく渦流を弱めることが可能になり、振動振幅を適正な振幅に設定することができる。
　また、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、バイパス通路４ｄからバイパス流入口８ｂを介して流入する湯水は、渦列通路１０ｂの両側からほぼ同一流量で流入するので、渦列通路１０ｂ内における流れに大きな偏りが生じることがなく、湯水の噴射方向の往復振動の偏りを少なくすることができる。
　さらに、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、２つのバイパス流入口８ｂが互いに対向するように配置されているので、渦列通路１０ｂ内における流れをほぼ対称に維持することができ、湯水の噴射方向の往復振動をほぼ対称に減少させることができる。
　次に、図８乃至図１５を参照して、本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドを説明する。
　本実施形態によるシャワーヘッドは、給水通路に流入する湯水とバイパス通路に流入する湯水の割合が変更可能に構成されており、吐出される湯水の振動振幅が変更可能である点が、上述した第１実施形態とは異なる。図８は本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの外観を示す斜視図である。図９は本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの全断面図である。図１０は本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドに備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。また、図１１Ａは本実施形態における振動発生素子の平面断面図であり、図１１Ｂは振動発生素子の垂直断面図である。
　図８に示すように、本実施形態のシャワーヘッド２０は、概ね円柱形の吐水装置本体であるシャワーヘッド本体２２と、このシャワーヘッド本体２２内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた９つの振動発生素子２４と、吐出される湯水の振動振幅を変更する振幅変更ツマミ２２ｂと、を有する。
　本実施形態のシャワーヘッド２０は、シャワーヘッド本体２２の基端部２２ａに接続されたシャワーホース（図示せず）から湯水が供給されると、各振動発生素子２４の吐水口２４ａから湯水が往復振動しながら吐出される。また、湯水が往復振動する振幅は、振幅変更ツマミ２２ｂを操作することにより変更することができる。なお、本実施形態においては、湯水は、シャワーヘッド本体２２の中心軸線に概ね直交する平面内で扇形を形成するように各吐水口２４ａから吐出され、扇形の中心角を振幅変更ツマミ２２ｂにより変更することができる。
　次に、図９を参照して、シャワーヘッド２０の内部構造を説明する。
　図９に示すように、シャワーヘッド本体２２内には、通水路を形成すると共に、各振動発生素子２４を保持する通水路形成部材２６と、この通水路形成部材２６の基端部に配置された流量比変更部である流量比調整部材２８が内蔵されている。
　通水路形成部材２６は、概ね円筒形の部材であり、シャワーヘッド本体２２の内部に供給された湯水の流路を形成するように構成されている。通水路形成部材２６の基端部には、シャワーホース（図示せず）が水密的に接続されるようになっている。また、通水路形成部材２６の内部には、概ね軸線方向に延びる主通水路２６ａと、この主通水路２６ａと概ね平行に延びるバイパス通路２６ｂが形成されている。
　さらに、通水路形成部材２６には、各振動発生素子２４を挿入して保持するための９つの素子挿入孔２６ｃが、主通水路２６ａ及びバイパス通路２６ｂと連通するように形成されている。各素子挿入孔２６ｃは、通水路形成部材２６の外周面から、バイパス通路２６ｂと交差して、主通水路２６ａまで延びるように形成されている。また、各素子挿入孔２６ｃは、概ね等間隔に、軸線方向に一直線に並べて形成されている。これにより、通水路形成部材２６の主通水路２６ａ内に流入した湯水は、通水路形成部材２６に保持された各振動発生素子２４に、その背面側から流入し、正面に設けられた吐水口２４ａから吐出される。一方、通水路形成部材２６のバイパス通路２６ｂ内に流入した湯水は、各振動発生素子２４に、その両側面から流入し、吐水口２４ａから吐出される。
　また、各素子挿入孔２６ｃは、シャワーヘッド本体２２の中心軸線に直交する平面に対して僅かに傾斜するように設けられており、各振動発生素子２４から噴射される湯水は、全体としてシャワーヘッド本体２２の軸線方向にも僅かに広がるように吐出される。
　流量比調整部材２８は概ね円柱形の部材であり、通水路形成部材２６の基端部に、その中心軸線を中心に回動可能に取り付けられている。この流量比調整部材２８は、使用者が振幅変更ツマミ２２ｂ（図８）を操作することにより回動されるように構成されている。また、流量比調整部材２８には、軸線方向に延びる主通水ボア２８ａ及びバイパス通水ボア２８ｂが形成されており、夫々主通水路２６ａ及びバイパス通路２６ｂに連通するように位置決めされている。シャワーヘッド本体２２内に流入した湯水は、主通水ボア２８ａを通って主通水路２６ａに流入し、バイパス通水ボア２８ｂを通ってバイパス通路２６ｂに流入するように構成されている。また、流量比調整部材２８が回動されることにより、主通水路２６ａと主通水ボア２８ａの間、及びバイパス通路２６ｂとバイパス通水ボア２８ｂの間の整合度合いが変化し、主通水路２６ａ及びバイパス通路２６ｂに夫々流入する湯水の割合が変化する。なお、主通水路２６ａ及びバイパス通路２６ｂに流入する湯水の総量は、流量比調整部材２８の操作により殆ど変化することはなく、吐出される湯水の総量は流量比調整部材２８の回動位置によらずほぼ一定である。
　次に、図１０及び図１１を参照して、本実施形態のシャワーヘッドに内蔵されている振動発生素子２４の構成を説明する。
　図１０に示すように、振動発生素子２４は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口２４ａが設けられ、両側面にはバイパス流入口２４ｂが設けられ、背面側の端面には主流入口２４ｃ（図１１Ａ）が形成夫々されている。各振動発生素子２４が素子挿入孔２６ｃに挿入されると、主流入口２４ｃは通水路形成部材２６の主通水路２６ａに連通し、バイパス流入口２４ｂはバイパス通路２６ｂに連通する。
　図１１Ａは図１０のＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図１１Ｂは図１０のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。
　図１１Ａに示すように、振動発生素子２４の内部には、長手方向に貫通するように長方形断面の通路が形成されている。この通路は、上流側から順に、給水通路３０ａ、渦列通路３０ｂ、吐出通路３０ｃとして形成されている。
　給水通路３０ａは、振動発生素子２４背面側の流入口２４ｃから延びる断面積一定の長方形断面の直線状の通路である。
　渦列通路３０ｂは、給水通路３０ａの下流側に、給水通路３０ａに連続して設けられた長方形断面の通路である。即ち、本実施形態においては、給水通路３０ａと渦列通路３０ｂは、同一の断面形状で一直線に延びている。また、渦列通路３０ｂの両側の側面には、バイパス流入口２４ｂが互いに向かい合うように夫々設けられている。バイパス通路２６ｂによって導かれた湯水は、各バイパス流入口２４ｂを通って側面から渦列通路３０ｂに流入する。
　吐出通路３０ｃは、渦列通路３０ｂと連通するように下流側に設けられた断面積一定の長方形断面の通路であり、実質的に振動発生素子２４の壁厚分の長さを有するのみである。この吐出通路３０ｃは渦列通路３０ｂの流路断面積よりも小さく、渦列通路３０ｂによって導かれた渦列を含む湯水が絞られて、吐水口２４ａから吐出される。従って、渦列通路３０ｂと吐出通路３０ｃの間には段部３２が形成される。
　また、図１１Ｂに示すように、給水通路３０ａ、渦列通路３０ｂ、及び吐出通路３０ｃの高さ方向に対向する壁面（天井面及び床面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、給水通路３０ａ、渦列通路３０ｂ、及び吐出通路３０ｃの高さは全て同一で、一定である。
　さらに、給水通路３０ａの下流側端部（給水通路３０ａと渦列通路３０ｂの接続部近傍）には湯水衝突部３４が形成されており、この湯水衝突部３４は給水通路３０ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。この湯水衝突部３４は、給水通路３０ａの高さ方向に対向する壁面（天井面及び床面）を連結するように延びる三角柱状の部分であり、給水通路３０ａの幅方向の中央に、島状に配置されている。湯水衝突部３４の断面は、直角二等辺三角形状に形成されており、その斜辺が給水通路３０ａの中心軸線と直交するように配置され、また、直角二等辺三角形の直角の部分は下流側に向くように配置されている。この湯水衝突部３４を設けることにより、その下流側にカルマン渦が生成され、吐水口２４ａから吐出される湯水が往復振動される。また、上述したように、渦列通路３０ｂの両側の側面にはバイパス流入口２４ｂが互いに向かい合うように設けられており、このバイパス流入口２４ｂからバイパス通路２６ｂを通った湯水が流入するので、バイパス通路２６ｂは、湯水衝突部３４が延びる方向に対して直交する方向に、渦列通路３０ｂに湯水を流入させる。
　なお、本実施形態において、供給通路３０ａ下流端の、湯水衝突部３４によって一部が閉塞されている部分の流路断面積（給水通路３０ａの流路断面積から湯水衝突部３４の投影面積を減じた面積）は、吐出通路３０ｃの流路断面積よりも大きく構成されている。
　次に、図１２乃至図１５を新たに参照して、本発明の実施形態によるシャワーヘッド１の作用を説明する。
　図１２は、本発明の実施形態によるシャワーヘッド内における湯水の流れを示すブロック図である。図１３乃至図１５は、主流入口２４ｃ及びバイパス流入口２４ｂから夫々流入する湯水の流量と、吐出される湯水の振動振幅の関係を模式的に説明する図である。
　図１２に示すように、シャワーホース（図示せず）から供給された湯水は、シャワーヘッド本体２２内の通水路形成部材２６（図９）に流入し、流量比調整部材２８に到達する。流量比調整部材２８に到達した湯水は、流量比調整部材２８の回転位置に応じて、所定の割合で主通水ボア２８ａ及びバイパス通水ボア２８ｂに夫々流入する。主通水ボア２８ａに流入した湯水は、通水路形成部材２６の主通水路２６ａを通って、各振動発生素子２４の主流入口２４ｃから振動発生素子２４に流入する。一方、バイパス通水ボア２８ｂに流入した湯水は、通水路形成部材２６のバイパス通路２６ｂを通って各振動発生素子２４に至り、２つに分岐されてほぼ同一流量で両側のバイパス流入口２４ｂから振動発生素子２４に流入する。従って、流量比調整部材２８は、振動発生素子２４の主流入口２４ｃから湯水衝突部３４を経て渦列通路３０ｂに流入する湯水と、バイパス通路２６ｂを通って渦列通路３０ｂに流入する湯水の流量の比を変更可能に構成されている。
　各振動発生素子２４の主流入口２４ｃから給水通路３０ａに流入した湯水は、その流路の一部を閉塞するように設けられた湯水衝突部３４に衝突する。これにより、湯水衝突部３４の下流側には、湯水衝突部３４の左右方向両側に交互に反対回りのカルマン渦の渦列が形成される。この湯水衝突部３４により形成されたカルマン渦は、渦列通路３０ｂによって導かれながら成長し、吐出通路３０ｃに至る。
　湯水衝突部３４の下流側には渦が発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は湯水衝突部３４の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路３０ｂの壁面に沿って吐水口２４ａに向かって進行する。渦列通路３０ｂの端部に到達した湯水は段部３２に衝突し、吐水口２４ａにおける流速分布に基づいて吐出される方向が曲げられる。即ち、湯水の流速の高い部分が図１２における吐水口２４ａの上端に位置する状態では、湯水は下方に向けて噴射され、流速の高い部分が吐水口２４ａの下端に位置する状態では、湯水は上方に向けて噴射される。このように、湯水衝突部３４の下流側に交互にカルマン渦を発生させることにより、吐水口２４ａにおいて流速分布が発生して、噴流が偏向する。また、渦列の進行により流速の速い部分の位置が往復運動するため、噴射される湯水も往復振動する。
　このような主流入口２４ｃから流入する湯水に加え、振動発生素子２４には、両側のバイパス流入口２４ｂからも湯水が流入する。各バイパス流入口２４ｂは湯水衝突部３４よりも下流側の、渦列通路３０ｂの途中に設けられているため、各バイパス流入口２４ｂからの湯水は、湯水衝突部３４によって形成されたカルマン渦を含む流れに側面から合流する。即ち、バイパス通路２６ｂを通って各バイパス流入口２４ｂから流入する湯水は、湯水衝突部３４を迂回して、渦列通路３０ｂの中に流入する。なお、本実施形態においては、バイパス通路２６ｂを通って各バイパス流入口２４ｂから流入する湯水の流速は、流量比調整部材２８の設定にかかわらず、常に、湯水衝突部３４を経て渦列通路３０ｂに流入する湯水の流速よりも遅くなるように構成されている。
　次に、図１３乃至図１５を参照して、バイパス流入口２４ｂから流入する湯水の作用を説明する。
　図１３は、主流入口２４ｃから流入する湯水と、各バイパス流入口２４ｂから流入する湯水の合計との割合が９：１の場合の吐水を示す図である。
　この場合には、大部分の湯水が主流入口２４ｃから流入し、湯水衝突部３４によって強いカルマン渦が形成された渦列が吐水口２４ａに到達するので、渦列の進行によって吐水口２４ａにおける流速が大きく変化し、吐出される湯水は大きく偏向される。これにより、噴射される湯水は大きな振幅で往復振動する。
　次に、図１４は、主流入口２４ｃから流入する湯水と、各バイパス流入口２４ｂから流入する湯水の合計との割合が６：４の場合を示す図である。
　この場合には、主流入口２４ｃから流入する湯水が減少するため、湯水衝突部３４によって形成されるカルマン渦が弱くなる。加えて、渦流を形成しない各バイパス流入口２４ｂからの湯水が渦列通路３０ｂ内で合流するため、渦列の進行に伴う吐水口２４ａにおける流速の変化は小さくなり、吐出される湯水はあまり偏向されなくなる。これにより、噴射される湯水の振動振幅は小さくなる。しかしながら、流量比調整部材２８の操作により、主流入口２４ｃからの流量と各バイパス流入口２４ｂからの流量の割合が変更された場合でも、これらの合計の流量は変化していないため、吐出される湯水の総量は図１３の場合とほぼ同じであり、湯水の振動振幅のみが変化する。
　次に、図１５は、主流入口２４ｃから流入する湯水と、各バイパス流入口２４ｂから流入する湯水の合計との割合が５：５の場合を示す図である。
　この場合には、主流入口２４ｃから流入する湯水が更に減少するため、湯水衝突部３４によって形成されるカルマン渦は更に弱くなる。加えて、渦流を形成しない各バイパス流入口２４ｂからの湯水も増加するため、渦列の進行に伴う吐水口２４ａにおける流速の変化は殆どなくなり、吐出される湯水は振動せず、直進する。また、この場合にも、主流入口２４ｃと各バイパス流入口２４ｂの流量の合計は変化していないため、吐出される湯水の総量は図１３の場合とほぼ同じになる。
　このように、使用者は、振幅変更ツマミ２２ｂの操作により、吐出流量を変化させずに、湯水の吐出範囲のみを変化させることができるので、好みや、使用状況に容易に適合させることができる使い勝手の良いシャワーヘッドを得ることができる。
　本発明の第２実施形態のシャワーヘッド２０によれば、吐出される湯水の振動振幅を、振動発生素子２４に流入する給水通路３０ａからの湯水と、バイパス通路２６ｂからの湯水の割合により変更することができるので、振動発生素子２４は、機械的な可動部分を備えることなく、吐出する湯水の往復振動の振幅を変更することができる。これにより、噴出する湯水の振動振幅を変更可能なシャワーヘッド２０を、簡単な構造で、コンパクトに構成することができる。また、流量比調整部材２８は、湯水衝突部３４を経て流入する湯水と、バイパス通路２６ｂを通って流入する湯水の割合を変更するため、流量比調整部材２８により振動振幅を変更しても、シャワーヘッド２０から吐出される流量はほぼ一定に維持されるので、流量を一定にしたまま振動振幅を変更することができる使い勝手の良いシャワーヘッド２０を提供することができる。
　また、本実施形態のシャワーヘッド２０によれば、バイパス通路２６ｂから流入する湯水の流速が遅くされているので、湯水衝突部３４によって生成された渦を過度に消失させることがなく、バイパス通路２６ｂから流入する湯水を増加させることにより、少しずつ振動振幅を減少させることができ、振動振幅を広範囲で調節することができる。
　さらに、本実施形態のシャワーヘッド２０によれば、バイパス通路２６ｂは、湯水衝突部３４が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させるので、湯水衝突部３４の下流側に形成される渦列に対し、湯水はバイパス通路２６ｂを経て側面から流入する。これにより、形成された渦を過度に破壊することなく渦流を弱めることが可能になり、少しずつ振動振幅を減少させることができ、振動振幅を広範囲で調節することができる。
　また、本実施形態のシャワーヘッド２０によれば、バイパス通路２６ｂからの湯水は、渦列通路３０ｂの両側からほぼ同一流量で流入するので、渦列通路３０ｂ内における流れに大きな偏りが生じることがなく、湯水の往復振動の偏りを少なくすることができる。
　さらに、本実施形態のシャワーヘッド２０によれば、２つのバイパス流入口２４ｂが互いに対向するように配置されているので、渦列通路３０ｂ内における流れをほぼ対称に維持することができ、吐出される湯水の往復振動をほぼ対称に減少させることができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、本発明をシャワーヘッドに適用していたが、台所のシンクや洗面台等で使用する水栓装置や、便座等に備えられる温水洗浄装置等、任意の吐水装置に本発明を適用することができる。また、上述した実施形態においては、シャワーヘッドに複数の振動発生素子が備えられていたが、吐水装置には適用に応じて任意の個数の振動発生素子を備えることができ、単一の振動発生素子を備えた吐水装置を構成することもできる。
　なお、上述した本発明の実施形態において、振動発生素子内の通路について、便宜的に「幅」、「高さ」等の用語を用いて形状を説明したが、これらの用語は振動発生素子を設ける方向を規定するものではなく、振動発生素子は任意の方向に向けて使用することができる。例えば、上述した実施形態における「高さ」の方向を水平方向に向けて振動発生素子を使用することもできる。
　　１　　本発明の第１実施形態の吐水装置であるシャワーヘッド
　　２　　シャワーヘッド本体（吐水装置本体）
　　２ａ　基端部
　　４　　振動発生素子
　　４ａ　吐水口
　　４ｂ　素子流入口
　　４ｃ　通路
　　４ｄ　バイパス通路
　　６　　通水路形成部材
　　６ａ　主通水路
　　６ｂ　素子挿入孔
　　８　　内側筒体
　　８ａ　流入口
　　８ｂ　バイパス流入口
　１０ａ　給水通路
　１０ｂ　渦列通路
　１０ｃ　吐出通路
　１２　　段部
　１４　　湯水衝突部
　２０　　本発明の第２実施形態の吐水装置であるシャワーヘッド
　２２　　シャワーヘッド本体（吐水装置本体）
　２２ａ　基端部
　２２ｂ　振幅変更ツマミ
　２４　　振動発生素子
　２４ａ　吐水口
　２４ｂ　バイパス流入口
　２４ｃ　主流入口
　２６　　通水路形成部材
　２６ａ　主通水路
　２６ｂ　バイパス通路
　２６ｃ　素子挿入孔
　２８　　流量比調整部材（流量比変更部）
　２８ａ　主通水ボア
　２８ｂ　バイパス通水ボア
　３０ａ　給水通路
　３０ｂ　渦列通路
　３０ｃ　吐出通路
　３２　　段部
　３４　　湯水衝突部
１０２　　噴射ノズル
１０２ａ　噴射口
１０４　　フィードバック流路
１１０　　前室
１１２　　出口
１１４　　入口孔
１１６　　障害物
１１８　　交換部品
１２０　　交換部品

Claims (5)

  1. 　湯水を吐水口から往復振動させながら吐出する吐水装置であって、
    　吐水装置本体と、
    　この吐水装置本体に設けられ、供給された湯水を往復振動させながら吐出する振動発生素子と、を有し、
    　上記振動発生素子は、
    　上記吐水装置本体から供給された湯水が流入する給水通路と、
    　この給水通路の流路断面の一部を閉塞するように、上記給水通路の下流側端部に配置され、上記給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる湯水衝突部と、
    　上記給水通路の下流側に設けられ、上記湯水衝突部により形成された渦を成長させながら導く渦列通路と、
    　この渦列通路の下流側に設けられ、上記渦列通路によって導かれた湯水を吐出させる吐出通路と、
    　上記吐水装置本体から供給された湯水のうちの所定の割合の湯水を、上記湯水衝突部を迂回して上記渦列通路に流入させるバイパス通路と、
    　を有することを特徴とする吐水装置。
  2. 　上記バイパス通路は、上記湯水衝突部を経て上記渦列通路に流入する湯水の流速が、上記バイパス通路を通って上記渦列通路に流入する湯水の流速よりも速くなるように構成されている請求項１記載のシャワーヘッド。
  3. 　上記湯水衝突部は、上記給水通路の対向する１対の壁面間を横断して延びるように配置され、上記バイパス通路は、上記湯水衝突部が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させる請求項１又は２に記載の吐水装置。
  4. 　上記バイパス通路は、上記渦列通路の両側からほぼ同一流量で湯水を流入させるように構成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の吐水装置。
  5. 　上記バイパス通路から上記渦列通路に湯水を流入させる２つのバイパス流入口は、互いに対向するように、上記渦列通路に配置されている請求項１乃至４の何れか１項に記載の吐水装置。
PCT/JP2016/078388 2015-09-30 2016-09-27 吐水装置 WO2017057327A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680055994.4A CN108024669B (zh) 2015-09-30 2016-09-27 吐水装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-194252 2015-09-30
JP2015194252 2015-09-30
JP2016-179261 2016-09-14
JP2016179261A JP6905205B2 (ja) 2015-09-30 2016-09-14 吐水装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017057327A1 true WO2017057327A1 (ja) 2017-04-06

Family

ID=58427523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/078388 WO2017057327A1 (ja) 2015-09-30 2016-09-27 吐水装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017057327A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5849300B2 (ja) * 1977-10-25 1983-11-02 ボ−ルズ・フルイディクス・コ−ポレ−ション 振動スプレ−装置
WO2005042169A1 (en) * 2003-10-21 2005-05-12 Bowles Fluidics Corporation Three jet island fluidic oscillator
JP2008012385A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Doshisha 流体噴出装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5849300B2 (ja) * 1977-10-25 1983-11-02 ボ−ルズ・フルイディクス・コ−ポレ−ション 振動スプレ−装置
WO2005042169A1 (en) * 2003-10-21 2005-05-12 Bowles Fluidics Corporation Three jet island fluidic oscillator
JP2008012385A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Doshisha 流体噴出装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6905205B2 (ja) 吐水装置
JP6545784B2 (ja) 改良された３噴流アイランド流体オシレータ回路、方法およびノズル組立体
EP3150770B1 (en) Spout apparatus
JP6847397B2 (ja) 吐水装置
JP6699071B2 (ja) 吐水装置
JP6674632B2 (ja) 吐水装置
JP2007112383A (ja) 車両用ウォッシャノズル及び車両用ウォッシャ装置
JP6656581B2 (ja) 吐水装置
JP6674621B2 (ja) 吐水装置
JP6236751B1 (ja) 吐水装置
WO2017057327A1 (ja) 吐水装置
JP6241815B2 (ja) 吐水装置
JP6827647B2 (ja) 吐水装置
JP6688455B2 (ja) シャワーヘッド
US20170087568A1 (en) Spout apparatus
JP6699072B2 (ja) 吐水装置
WO2023106370A1 (ja) 吐水装置
JP2019112845A (ja) 吐水装置
JP2906559B2 (ja) 流体発振ノズル
JP2023086504A (ja) 吐水装置
JP2023125078A (ja) 吐水装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16851498

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16851498

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1