JP2011011101A - 泡沫吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の泡沫吐出装置と比べて微少流量でも流体に泡沫効果を安定した状態で得ることができる泡沫吐出装置を提供すること。
【解決手段】流体が空気を含む泡沫状態となって吐出される泡沫吐出装置１が、ハウジング１２と、ハウジング１２の上流に配設された外筒１４と、外筒１４と係合し、流体を外部へ吐出する吐出孔１６ａを有する有底部１６ｂの内筒１６と、内筒１６と外筒１４の間に配設され、流体へ空気を混入する空気混入部１７を形成する中間プレート１５と、流体を導入するために外筒１４に設けられた第１流入孔１４ａと、第１流入孔１４ａに対向し、空気混入部１７及び内筒１４を連通する中間プレート１５に設けられた第２流入孔１５ａと、第２流入孔１５ａに対向し、底部１６ｂに設けられた拡散面１６ｅと、空気混入部１７に連通し、外部から空気を供給する空気吸入孔１７ａとを備えている構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、流体に空気を混入し泡沫状態にさせて吐出する泡沫吐出装置に関するものである。

従来の泡沫吐出装置は、例えば、トイレの自動洗浄装置等に使用されるものであり、洗浄水流入口と気泡流吐出口との間に洗浄水へ気泡を混入する空気混入機構を備えている泡沫吐出装置が、特許文献１に開示されている。

この特許文献１の泡沫吐出装置は、洗浄水流入口と気泡流吐出口との間に洗浄水へ空気を混入する空気混入機構を設け、空気混入機構の下流に整流機構が設けられている。この空気混入機構は、複数の小孔が周状に形成されており洗浄水流路で小孔を洗浄水が流れる減圧板と、減圧板の下流に洗浄水流路の外壁に形成された外部より空気を導入する空気孔と、減圧板の下流で縮径小孔を通過した洗浄水が直接衝突するテーパ部を備えている。一方、整流機構は、テーパ部の下流端と気泡流吐出口との間に洗浄水流路の整流部が設けられ、整流部に配設された整流格子とを備えた構造となっている。

この泡沫吐出装置においては、減圧板の小孔から導入された洗浄水が、空気孔を介して洗浄水流路へ流入した空気を導入し、テーパ部に直接衝突させて破砕させる構成となっている。衝突した際、空気混入機構に導入された空気が多数の気泡となって洗浄水に分散混入して気泡流を形成し、整流機構を通過して気泡流吐出口より吐出されるようになっている。

国際公開番号０１／０６８９９５

上記した特許文献１に開示された泡沫吐出装置は、減圧板の複数小孔から導入された洗浄水と外部からの空気をテーパ部で分散混入しているため、洗浄水が微少流量では、テーパ部に沿って流れる。このため、洗浄水が微少流量下では、テーパ部での衝突による分散混入での泡沫効果は十分でないため、確実に気泡洗浄水を作ることはできない。また、テーパ部での分散混入は、必要流速が範囲限定されるために、吐水流速に関しても分散混入が可能な流速が限定されることになる。このため、吐水流速を調整する範囲も限定されることから、必要な吐水流速調整が出来ないおそれがある。更に、洗浄水が、空気と混合し泡沫状態を安定して作り出すことは困難である。

そこで本発明は、従来の泡沫吐出装置と比べて微少流量でも流体に安定した泡沫状態を得ることができる泡沫吐出装置を提供する。

上記の課題を解決するために講じた手段は、流体がハウジングの流入口より供給され、ハウジング内部に配設された空気混入機構により、空気を含む流体が泡沫状態となって吐出される泡沫吐出装置において、前記空気混入機構は、前記ハウジングの流体が流れる上流に配設された外筒と、該外筒と係合し、流体を外部へ吐出する吐出孔を有する有底の内筒と、該内筒と前記外筒の間に配設され、流体へ空気を混入する空気混入部を前記外筒と共に形成する中間プレートと、前記流入口より流体を導入し、前記外筒に設けられた第１流入孔と、該第１流入孔に対向し、前記空気混入部及び前記内筒を連通する前記中間プレートに設けられた第２流入孔と、該第２流入孔に対向し、前記吐出孔を有する底部に設けられた拡散面と、前記空気混入部に連通し、外部から空気を供給する空気吸入孔とによって構成され、前記第１流入孔を通過した流体が、前記空気混入部内で空気が導入され、前記第２流入孔を通過後に前記拡散面へ直接導入させることで、空気を含む流体が泡沫状態で前記吐出孔より吐出される構造とした。

この場合、前記第２流入孔は、前記第１流入孔の口径に比べて広い口径を有しているとよい。

また、前記第１流入孔は、前記第２流入孔と同軸上に設けられているとよい。

本発明によれば、この泡沫吐出装置は、外筒と内筒の間に中間プレートを設けることで、流体が拡散面に衝突する前に、十分な空気を導入することができる。その後、中間プレートの第２流入孔を通過する際に、流体が空気混入部にて空気を巻き込み、流体は空気を伴って内筒の底部に形成された拡散面へ直接衝突する。このため、従来技術のようにテーパ状の拡散面に流体を直接衝突させて泡沫効果を発生させることよりも、本発明の泡沫吐出装置は、空気混入部を介して泡沫効果を発生させることで安定して泡沫状態を得ることができる。また、第２流入孔から吐出された流体が、第２流入孔に対向する拡散面へ直接衝突することによって、流体の拡散が確実に起こり、拡散面へ衝突後、空気が気泡となって流体内に取り込まれ、拡散部において気泡流を発生させる。これは、従来のようなテーパ状の壁の場合には、導入される流体の量が微少流量であると流体が気泡流となることが困難であったが、本発明では、空気を取り込んだ流体が確実に拡散を行うために、空気混入部及び第２流入孔に対向する拡散面を設けることで、流体が微少流量であっても安定した泡沫状態を得ることができる。

この場合、第１流入孔に比べて、第２流入孔の口径が広くなっていれば、第２流入孔を流体が流れやすくなり空気混入部を通過し空気を導入することができ、空気が導入された量だけ流体の体積が増える。このため、流体の体積が増えることによって、流体が中間プレートに衝突しないためには、第２流入孔が、流体の吐出部となる第１流入孔よりも口径が広くなっていることが必要である。これにより、空気を含んだ流体は、第２流入孔を滑らかに通過することができる。

更に、例えば、第１流入孔と第２流入孔が同軸上になければ、第１流入孔から導入された流体が、中間プレートに衝突し、流体の流れが抑制される。このため、空気混入部において十分な負圧を発生させることが困難となり、第２流入孔の中に十分な空気を導入することができない。また、中間プレートに衝突した流体が、空気吸入孔を逆流することで、空気混入部が空気を供給する役割を損なわないよう、泡沫吐出装置が第１流入孔と第２流入孔を同軸上に設けることで、空気の導入を滑らかに行うことができる。

また、本発明の泡沫吐出装置は、微少流量でも流体を泡沫状態で吐出できるため、流量が少量の場合において簡単な構造で実現できるためである。さらに、この泡沫吐出装置は、部品の構成や、吐出口などの形状等の構造が簡素化されている。したがって、泡沫吐出装置は、装置の小型化を可能としている。

本発明の泡沫吐出装置をトイレの自動洗浄水栓部に適用した場合の断面図である。 図１に示す泡沫吐出装置の第１実施形態の外観図であり、（ａ）は上視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下視図である。 図２（ｃ）の泡沫吐出装置のＡ−Ａ断面図である。 図３の泡沫吐出装置の外筒の形状を示し、（ａ）は上視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下視図である。 図１に示す泡沫吐出装置の第２実施形態の外観図であり、（ａ）は上視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下視図である。 図５（ｃ）の泡沫吐出装置のＣ−Ｃ断面図である。 図６の泡沫吐出装置の外筒の形状を示し、（ａ）は上視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下視図である。

以下、本発明の実施形態に係わる泡沫吐出装置１の構成について図１を参照にして説明する。図１は、泡沫吐出装置１を自動水栓装置の水栓部に適用した場合の断面図である。

泡沫吐出装置１は、湾曲した水栓ボデー２の先端に取り付けられている。そして、水栓ボデー２には、泡沫吐出装置１と隣接して人体検知センサ３が水栓カバー４によって設けられている。この人体検知センサ３が人の手の接近を検知することによって、泡沫吐出装置１から泡沫状態の流体（空気を含んだ水）が流れる。

ここで、泡沫吐出装置１の取り付け方法を説明する。泡沫吐出装置１は、水栓ボデー２内部で平パッキン５を介して一端がコネクタ６と接合している。このコネクタ６には、柔軟性があり水栓ボデー２の湾曲形状に沿ったホース７が差し込まれている。更に、コネクタ６とホース７の接合部は、バインダ８によって保持されており、コネクタ−ホース間の密閉性の確保や水圧等によるコネクタ６とホース７の脱着を防ぐようになっている。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について図２〜図４を参照して説明する。

図２は図１に示す第１実施形態に係る泡沫吐出装置１の外観を示している。図３は図２（ｃ）でのＡ−Ａ断面における泡沫吐出装置１を示している。図４は図３に示す外筒１４の形状を示している。この泡沫吐出装置１は内部構造が図３のようになっており、流体（例えば、水）が円筒状のハウジング１２内に設けられた空気混入機構１３を通過することにより、泡沫状態の流体を作り出す。この空気混入機構１３は、外筒１４、中間プレート１５、内筒１６とで構成されている。そして、ハウジング１２内の上流側にハウジング１２の流路を制限するように軸方向から外筒１４が配設されている。図４に示す外筒１４は中央がボス状になっており、流体がハウジング１２の流入口１２ａから空気混入機構１３へと進入する小孔の開いた第１流入孔１４ａがボス状となった中央に設けられている（図２（ａ））。また、ハウジング１２内の下流部には、内筒１６が軸方向から設けられている（図２（ｂ））。この内筒１６には、第１流入孔１４ａから進入した流体を外部へと吐出するため、第１流入孔１４ａより大径の吐出孔１６ａが周方向に複数（例えば、８個）設けられている（図２（ｃ））。

次に泡沫吐出装置１の各構成部品の構造について説明をする。

ハウジング１２はステンレス等の金属から成り、円筒状を呈し、上流に流体が流入する流入口１２ａが設けられている。そして、ハウジング１２は、上流及び下流の両端の内径に比べて軸方向の中央部の内径は小さくなっており、内側に突出した係止段部１２ｂを有している。

外筒１４は樹脂から成りハウジング１２の上流に配設され、ハウジング１２の内壁に嵌合し、上流側の面の中央に凸部１４ｂを有している。この凸部１４ｂの中心には、第１流入孔１４ａを備えている。この外筒１４の下流側は、内側に段差を有する凹部１４ｃが成形されており、凹部１４ｃは下流側に平面を持つ外筒段部１４ｄを内部に有している。そして、外筒１４がハウジング１２に嵌着する際に、外筒１４は、ハウジング１２内の係止段部１２ｂによって凹部１４ｃの軸方向の端面が係止されている。また、図４（ｂ）、（ｃ）の外筒１４のＢ−Ｂ断面図が示すように、この凹部１４ｃには、凹部１４ｃの端面から凹部１４ｃの底面に向けて４箇所の空気吸入溝１４ｅが中央から放射状に９０度間隔で周方向に形成されており、各々の空気吸入溝１４ｅが形成されている。

中間プレート１５は樹脂から成り、円板形状をしており、外筒１４との間に空気混入部１７を形成している。この中間プレート１５は、外筒１４の凹部１４ｃ内に形成されている外筒段部１４ｄによって軸方向に係止され、中間プレート１５の側壁が、凹部１４ｃの内壁と嵌合している。また、中間プレート１５は、円板の中心部に第２流入孔１５ａが設けられており、組付け時には外筒１４の第１流入孔１４ａと同軸上となる。そして、第２流入孔１５ａの径は、第１流入孔１４ａの径と比べて広くなっている。

更に、内筒１６は、外筒１４と共に中間プレート１５を挟み込むように配設されている。内筒１６は、底部１６ｂと円筒部１６ｃから成り、円筒部１６ｃの上流側の端部は外側に内筒段部１６ｄが形成されている。そして、内筒１６は、円筒部１６ｃの軸方向の端面が中間プレート１５を挟み込み、内筒１６の端面から内筒段部１６ｄにかけての外壁と外筒１４の内壁とが嵌合している。また、内筒１６の底部１６ｂには、流体を外部へ吐出する吐出孔１６ａが図２（ｃ）に示すように、周方向に８個設けられており、底部１６ｂの上流側の面は、流体を衝突させて拡散させる拡散面１６ｅが吐出孔１６ａよりも内側に設けられている。なお、この拡散面１６ｅは、中間プレート１５の第２流入孔１５ａに対向して設けられ、第２流入孔１５ａの面積と比べ、同等もしくは広い面積を有している。更に、この拡散面１６ｅを含む内筒１６の円筒部１６ｃ内は、第２流入孔１５ａを通過した流体が拡散する拡散部１６ｆとなる。

更に、内筒１６の外径は、ハウジング１２の内径に比べて十分に小さく、内筒１６とハウジング１２の間には外部より空気が導入できるよう、空気吸入孔１７ａが内筒１６とハウジング１２との間に形成され、ハウジングの下方より空気がとり入れられるようになっている。この空気吸入孔１７ａは外筒１４の空気混入溝１４ｅに連通し、空気混入部１７に空気が導入できる構成となっている。

次に第１実施形態の泡沫吐出装置１による泡沫発生方法について説明する。

まず、ハウジング１２の流入口１２ａよりハウジング１２内に流入した流体は、外筒１４の凸部１４ｂへと導かれ、流体は、凸部１４ｂに設けられた第１流入孔１４ａに流入する。その後、第１流入孔１４ａを通過した流体は、空気混入部１７へと流れる。その後、流体は、中間プレート１５の第２流入孔１５ａへと流入していく。この時、この第２流入孔１５ａへと流体が流入する際、流体の流れによって負圧が生じ空気吸入孔１７ａから空気が導入され、空気混入部１７の空気を流体に導入することができる。第１流入孔１４ａの径よりも第２流入孔１５ａの径が広いために、空気を含んだ流体が滑らかに通ることを可能としている。また、空気混入部１７への流入時には、この空気混入部１７は負圧が生じているために、外部と接する空気吸入孔１７ａから絶えず空気を取り入れることが可能である。

第２流入孔１５ａを通過した流体は、その後、拡散部１６ｆに導入され、内筒１６に形成された底部１６ｂの拡散面１６ｅに直接衝突してここで拡散する。そして、拡散面１６ｅに衝突することで、流体は細分化され、放射状に拡散して泡沫状態を作る。その後、泡沫状態となった流体は泡沫流となって内筒１６の吐出孔１６ａより吐出される。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について図５〜図７を参照して説明する。

図５は図１に示す泡沫吐出装置１の第２実施形態に係る外観を示している。図６は、図５（ｃ）のＣ−Ｃ断面における泡沫吐出装置１を示している。図７は第２実施形態における外筒２４の形状を示している。この泡沫吐出装置１は、流体が円筒状のハウジング２２内に設けられた空気混入機構２３を通過することにより泡沫状態の流体を作り出す構造となっている。空気混入機構２３は、第１実施形態と同様、外筒２４、中間プレート２５、内筒２６とで構成されている。ハウジング２２の上流に外筒２４が配設されている。図７に示す外筒２４には、流体がハウジング２２の流入口２２ａから空気混入機構２３へと進入する小孔の開いた第１流入孔２４ａが格子状に４箇所設けられている。また、ハウジング２２内の下流には、図６に示すように有底円筒状の内筒２６が配設けられている（図５（ｂ））。この内筒２６には、第１流入孔２４ａから導入された流体を外部へと吐出するための吐出孔２６ａが４箇所設けられている。また、第１流入孔２４ａは外筒２４の平面に円周部に４つ設けられており、一方の吐出孔２６ａは、内筒２６の底部２６ｂの中央部に、４つ設けられている（図５（ａ）（ｃ））。

次に第２実施形態に係わる泡沫吐出装置１の各構成部品の構造について説明をする。

ハウジング２２はステンレス等の金属から成り、円筒状を呈し、上流に流体が流入する流入口２２ａが４つ設けられている。そして、図６に示すようにハウジング２２は、上流及び下流の両端の内径に比べて中央の内径は小さくなっており、内側に吐出した係止段部２２ｂを有している。

外筒２４はハウジング２２の上流に配設され、ハウジング２２の内壁に形成された係止段部１２ｂに嵌合している上流側が平面となっている。この外筒２４の平面の円周部には、複数の第１流入孔２４ａを備えている。この外筒２４の下流は、段差を有する凹部２４ｃが成形されており、内部に下流側に外筒段部２４ｄを有している。そして、外筒２４がハウジング２２に嵌合する際に、外筒２４は、ハウジング２２内の係止段部２２ｂによって凹部２４ｃの軸方向の端面が係止されている。図７（ｂ）、（ｃ）の外筒２４のＤ−Ｄ断面図が示すように、外筒２４の外径が周方向に均等間隔（９０度間隔）で切り欠きが形成され、４箇所の空気吸入溝２４ｅが形成されており、これによって、ハウジング２２の外部から導入された空気を空気混入部２７へと連通する径方向に形成された空気供給穴２４ｆを４つ有している。各々の空気吸入溝２４ｅが対向するように位置している。

中間プレート２５は樹脂から成り、円板形状をしており、外筒２４との間に空気混入部２７を形成している。この中間プレート２５は、外筒２４の凹部２４ｃ内に軸方向から配設され、外筒段部２４ｄによって係止され、中間プレート２５の側壁が凹部２４ｃの内壁と嵌合している。また、中間プレート２５は、組付け状態において第１流入孔２４ａと対向する位置に第２流入孔２５ａが設けられており、組付け時には外筒２４の第１流入孔２４ａと同軸上となる。この第１流入孔２４ａと第２流入孔２５ａが同軸上になるために、外筒２４と中間プレート２５との間には位置合せ軸２８を設けて同軸度を確保している。このために、外筒２４及び中間プレート２５には、各流入孔２４ａ、２５ａが同軸になるように位置合せ軸２８を設置するための設置穴２４ｇ、２５ｂが中心軸と平行な軸上に設けられている。また、第２流入孔２５ａの径は、第１実施形態と同様に第１流入孔２４ａの径と比べて広くなっている。

内筒２６は、外筒２４と共に中間プレート２５を挟み込むように配設されている。この内筒２６は、底部２６ｂと円筒部２６ｃから成り、円筒部２６ｃの軸方向端部は上流側に平面を持つ内筒段部２６ｄを成形している。そして、内筒２６は、円筒部２６ｃの端面が中間プレート２５と係合し、内筒２６の端面から内筒段部２６ｄにかけての外壁と外筒２４の内壁とが嵌合している。また、底部２６ｂには、流体を外部へ吐出する吐出孔２６ａが設けられている。この底部２６ｂには、内筒２６に形成された拡散部２６ｆに導入された流体を衝突させて拡散する拡散面２６ｅが中心部に格子状に設けられた９つの吐出孔２６ａよりも外径側に設けられている。なお、この拡散面２６ｅは、中間プレート２５の第２流入孔２５ａに対向して設けられ、第２流入孔２５ａの面積と比べ、同等もしくは広い面積を有している。また、この拡散面２６ｅを含む内筒２６の円筒部２６ｃ内には、流体が拡散する拡散部２６ｆを形成している。

次に第２実施形態に係わる泡沫吐出装置１による泡沫発生方法について説明する。

図６において、ハウジング２２の流入口２２ａよりハウジング２２内に流入した流体は、外筒２４の上流側の端面に供給され、流体は、外筒２４に設けられた４つの第１流入孔２４ａに流入する。その後、第１流入孔２４ａを通過した流体は、空気混入部２７へと導入される。導入後、流体は、中間プレート２５の第２流入孔２５ａへと流入していく。この第２流入孔２５ａへと流体が流入する際、第２流入孔２５ａの付近では、流体の流れによって負圧が生じる。このため、空気混入部２７内の空気が第２流入孔２５ａを通過する流体に導入される。この空気の導入は、第１流入孔２４ａの径よりも第２流入孔２５ａの径が広いために、空気を含んで体積が増加した流体が滑らかに通ることを可能としている。また、この空気混入部２７は、負圧が生じているために、流入時には、外部と接する空気吸入孔２７ａから絶えず空気を取り入れることが可能となっている。

また、第２流入孔２５ａを通過した流体は、拡散部２６ｆに吐出され、内筒２６の底部２６ｂの拡散面２６ｅに直接衝突して拡散する。そして、拡散面２６ｅに衝突させることで、流体は、細かく放射状に拡散して泡沫状態を作る。よって、流体は泡沫流となり、内筒２６の吐出孔２６ａより吐出される。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す態様に変更してもよい。

・この泡沫吐出装置１は、特に微少流量においても確実に気泡流を得ることができるので、流体は設定流量に合わせて、吐出孔１６ａ、２６ａの数及び断面積を設定できる。

・第１、２実施形態の中間プレート１５、２５が、円板ではなく円筒となっていてもよい。この中間プレート１５、２５の円筒部には空気混入際に必要な空気を供給する溝を設けることで、同様の効果を得られる。

・第１、２実施形態の空気吸入孔１７ａ、２７ａは、ハウジング１２、２２と空気混入機構１３、２３によって形成されているが、ハウジング１２、２２等に空気吸入孔１７ａ、２７ａを直接設けても良い。

１，…泡沫吐出装置、１２，２２…ハウジング、１２ａ，２２ａ…流入口、１３，２３…空気混入機構、１４，２４…外筒、１４ａ，２４ａ…第１流入孔、１５，２５…中間プレート、１５ａ，２５ａ…第２流入孔、１６，２６…内筒、１６ａ，２６ａ…吐出孔、１６ｅ，２６ｅ…拡散面、１７，２７…空気混入部、１７ａ，２７ａ…空気吸入孔

Claims (3)

1. 流体がハウジングの流入口より供給され、ハウジング内部に配設された空気混入機構により、空気を含む流体が泡沫状態となって吐出される泡沫吐出装置において、
   前記空気混入機構は、
   前記ハウジングの流体が流れる上流に配設された外筒と、
   該外筒と係合し、流体を外部へ吐出する吐出孔を有する有底の内筒と、
   該内筒と前記外筒の間に配設され、流体へ空気を混入する空気混入部を前記外筒と共に形成する中間プレートと、
   前記流入口より流体を導入し、前記外筒に設けられた第１流入孔と、
   該第１流入孔に対向し、前記空気混入部及び前記内筒を連通する前記中間プレートに設けられた第２流入孔と、
   該第２流入孔に対向し、前記吐出孔を有する底部に設けられた拡散面と、
   前記ハウジング内に設けられ、外部から前記空気混入部に空気を供給する空気吸入孔とを備え、
   前記第１流入孔を通過した流体が、前記空気混入部内で空気が導入され、前記第２流入孔を通過後に前記拡散面へ直接導入させることで、空気を含む流体が泡沫状態で前記吐出孔より吐出されることを特徴とする泡沫吐出装置。
2. 前記第２流入孔は、前記第１流入孔の口径に比べて広い口径を有することを特徴とする請求項１に記載の泡沫吐出装置。
3. 前記第１流入孔は、前記第２流入孔と同軸上に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の泡沫吐出装置。

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