JP5477766B2

JP5477766B2 - 吐水装置

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Publication number: JP5477766B2
Application number: JP2009225002A
Authority: JP
Inventors: 豊相原; 稔佐藤; 美南岡本; 清岳浮貝
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: CN102170815A; US8444065B2; CN102170815B; JP2010104982A; EP2329752A4; US20110168810A1; EP2329752A1; WO2010038453A1

Description

本発明は、吐水方向を変化させながら広範囲に吐水を行うことが可能な吐水装置に関する。

従来、吐水方向を変化させながら広範囲に吐水を行うことが可能な吐水装置として、ノズルが組み込まれた流入室内に形成される旋回流によって、ノズルを首振り公転させたり自転させたりしながら吐水を行わせる吐水装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、流入室に洗浄水を導くことにより、流入室に流入した洗浄水が流入室の内周壁面に沿って旋回流を起こすと共に、その旋回流に基づいて生じる力をノズルに及ぼして、ノズルを傾斜させた姿勢で旋回流の旋回方向回りに首振り公転させるものである。下記特許文献１に記載されている吐水装置は、ノズルを駆動するための装置を別途設けることなく広範囲に吐水を行うことが可能であって、省エネルギー化やコスト低減に資するものである。

下記特許文献１に記載されている吐水装置よりも更に広範囲に吐水を行わせることを意図して、複数の吐水口を有する散水部材をノズルの先端に設け、ノズルの先端側から散水部材内部の貯留室に水を供給し、複数の吐水口から吐水する吐水装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３５１８５４２号公報特開２００９−１０６９３０号公報

上記特許文献１に記載されている吐水装置も上記特許文献２に記載されている吐水装置も、共に流入室内に形成される旋回流によってノズルを首振り公転させたり自転させたりといった回転運動をさせるものである。尚、首振り公転とは、首振り公転をする回転体（例えばノズル）の中心軸と首振り公転の中心軸（例えば流入室の中心軸）との交点である首振り中心を枢支点として旋回する回転運動であって、首振り公転の中心軸方向から見た場合に、回転体（例えばノズル）の一端と他端とがその中心軸を挟んで反対側に位置する回転運動である。

上記特許文献２に記載されている吐水装置は、上記特許文献１に記載されている吐水装置に比較して、ノズルの先端にノズルよりも大径の散水部材を設けていることから、ノズル及び散水部材によって構成される回転体の質量は大きくなり、慣性モーメントも大きくなる傾向にある。従って、上記特許文献１に記載されている吐水装置と上記特許文献２に記載されている吐水装置とにおいて、上述したような同様の回転メカニズムを採用する限り、上記特許文献２に記載されているような散水部材を設けた吐水装置は、特にその始動時において十分な回転始動性を確保することは困難である。

一方、回転始動性のみを改善しようとすれば、首振り公転の中心軸周りの慣性モーメントや自転の中心軸周りの慣性モーメントを小さくすることが考えられる。しかしながら、首振り公転の中心軸周りの慣性モーメントや自転の中心軸周りの慣性モーメントを小さくすれば、首振り公転や自転といった回転運動が開始された後には遠心力が大きくならない方向に作用し、回転安定性を阻害する要因となり得る。また、回転運動のエネルギーを増やすために流入室に導入する水量を増やすことも考えられるけれども、そのような対応は節水の観点から好ましくなく、また始動時において十分な水量を確保することはそもそも困難であるから根本的な解決策が望まれるものである。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吐水方向を変化させながら広範囲に吐水を行うことが可能な吐水装置であって、複数の吐水口を有する散水部材の回転始動性と回転安定性とを両立させることが可能な吐水装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る吐水装置は、吐水方向を変化させながら広範囲に吐水を行うことが可能な吐水装置であって、（ａ）水が流入する流入室がその内部に形成され、前記流入室の内部と前記流入室の外部とを連通する開口部を有するガイド部材と、（ｂ）前記開口部より小径な小径部と前記開口部より大径な大径部とを有し、前記小径部の先端は前記開口部から前記ガイド部材の外部に突出させる一方で、少なくとも前記大径部は前記流入室の内部に収容され、前記流入室に流入した水を前記小径部の先端から流出可能なように構成されてなる筒体と、（ｃ）前記ガイド部材の外部に位置するように前記小径部の先端に繋げて設けられ、複数の吐水口が設けられると共に、これら複数の吐水口それぞれに連通する貯水室がその内部に形成された散水部材と、を備え、前記筒体は、前記流入室へ流入した水により、少なくとも前記小径部の一部が前記開口部に接触された状態で前記流入室の中心軸に対して傾きながら前記流入室の中心軸回りに首振り公転し、且つ自身の中心軸回りに自転するように構成されており、更に前記筒体及び前記散水部材からなる回転体は、前記散水部材の貯水室に水が供給されていない状態では、その重心が、前記筒体が首振り公転で傾いた際の中心軸と前記流入室の中心軸との交点である首振り中心近傍となる前記開口部近傍に位置するように構成される一方で、前記散水部材の貯水室に水が供給された状態では、その重心が前記散水部材側に移動するように構成され、前記ガイド部材には、前記流入室への水供給が停止された状態で前記流入室内の水が排出されるように排水口が形成されていることを特徴とする。

本発明では、散水部材の貯水室に水が供給されていない状態、すなわち始動時には筒体及び散水部材からなる回転体の重心が首振り中心近傍に位置するように構成される。従って、流入室へ流入した水によって行われる回転体の首振り公転の始動の際に回転体の慣性モーメントを小さくすることができ、回転体の首振り公転の始動が円滑に行われ、回転始動性を良好に確保することができる。

始動後においては、流入室から筒体の先端を経由して散水部材の貯水室に水が満たされ、貯水室に設けられた複数の吐水口から吐水される。複数の吐水口から吐水された分の水が順次流入室から筒体の先端を経由して貯水室に供給されるので、貯水室は水で満たされた状態が継続する。このように散水部材の貯水室に水が供給された状態では、筒体及び散水部材からなる回転体の重心が首振り中心近傍から散水部材側に移動するので、首振り公転における回転体の慣性モーメントを大きくすることができる。従って、回転体の首振り公転による遠心力を高めることができ、その遠心力を慣性力として首振り公転の回転安定性を確保することができる。

始動後における回転体の重心は、首振り中心近傍となる前記開口部近傍から散水部材側に移動するので、回転体の重心を流入室の外に移動させることができる。始動後においては流入室に水が満たされるので、回転体の重心が流入室側にあれば浮力の影響で遠心力が低下するところ、回転体の重心を流入室の外に移動させることでこのような浮力の影響を受けずに遠心力を高く保つことができ、首振り公転の回転安定性を確保することができる。また、流入室内の水を排出する排水口を設けることで、流入室への水供給が停止された状態で流入室内の水を排出することができる。流入室内の水を排出することで、回転体を構成する筒体に作用する浮力を解消して、回転体の重心を開口部側に移動することができるので、次に吐水する際の回転始動性を確実に良好に確保することができる。また、浮力の解消を図ることで、回転体を構成する部品を重くすることなく重心移動変化を大きくすることができる。

また本発明に係る吐水装置では、前記貯水室に水が供給されていない状態における前記回転体の重心は、前記開口部より前記散水部材側に位置するように構成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、貯水室に水が供給されていない状態における回転体の重心は、開口部より散水部材側に位置するように構成されているので、散水部材の貯水室に水が供給された状態で重心が散水部材側に移動しても、回転体の重心が首振り中心を通過しないように構成することができる。回転体の重心が首振り中心を通過するように移動すると、回転体の慣性モーメントが減少した後に増加することになり、回転体の首振り公転の挙動が不安定になる。そこでこの好ましい態様では、回転体の重心が首振り中心を通過しないように構成することで、回転体の慣性モーメントを徐々に安定的に増加させることができ、回転体の回転変動を抑制して首振り公転の回転安定性をより確実に確保することができる。

また本発明に係る吐水装置では、前記散水部材には、前記貯水室への水供給が停止された状態で前記貯水室内の水が排出されるように排水口が形成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、散水部材に排水口を設けることで、貯水室への水供給が停止された状態で貯水室内の水を排出することができる。貯水室内の水を排出することで、回転体の重心を開口部側に確実に移動することができるので、次に吐水する際の回転始動性を確実に良好に確保することができる。

また本発明に係る吐水装置では、前記吐水口は前記排水口として機能するように形成され、前記吐水口は前記散水部材の周縁近傍に互いに所定距離をおいて複数形成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、別途排水口を設ける必要がなく、吐水口を排水口として利用することができる。また、排水口として機能する吐水口を散水部材の周縁近傍に互いに所定距離をおいて複数形成することで、散水部材の停止位置によらずに確実に貯水室内の水を排出することができる。従って、貯水室内の水を確実に排出することで、回転体の重心を開口部側に確実に移動することができるので、次に吐水する際の回転始動性を確実に良好に確保することができる。

また本発明に係る吐水装置では、前記開口部と前記筒体との間には隙間が形成されており、この隙間に水を供給することでその水が前記筒体の軸受けとして機能すると共に、この隙間を前記排水口として機能するように構成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、ガイド部材の開口部と筒体との間の軸受けを別途の部材によらずに水によって機能させることで、開口部と筒体との間の隙間を排水口として機能させることができる。従って、よりコンパクトな構成とすることができると共に、流入室内の水を排出することで、次に吐水する際の回転始動性を確実に良好に確保することができる。

また本発明に係る吐水装置では、前記筒体及び前記散水部材からなる回転体は、前記開口部近傍に位置する部分で少なくとも２つ以上に分割して形成されており、それら分割された部分を一体化することで前記回転体が形成されることも好ましい。

この好ましい態様では、筒体と散水部材からなる回転体を開口部近傍に位置する部分で分割することで、比較的重くなりやすい散水部材側と筒体側とを別部品として、それぞれの材質や肉厚を変えることが容易に可能なものとなり、容易に回転体として重心を開口部近傍に設定することができる。

また本発明に係る吐水装置では、前記散水部材は、前記筒体の大径部よりも大径となるように外周が形成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、散水部材を筒体の大径部よりも大径となるように構成することで貯水室も大径に構成することが可能となり、貯水室に水が満たされた場合の慣性モーメントをより大きなものとすることができる。従って、回転体が自転する際に、散水部材がフライホイールの役割を果たすことになり、回転安定性を確保することができる。

本発明によれば、吐水方向を変化させながら広範囲に吐水を行うことが可能な吐水装置であって、複数の吐水口を有する散水部材の回転始動性と回転安定性とを両立させることが可能な吐水装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る吐水装置の模式断面図。図１と同様の模式断面図であり、筒体及びヘッドが流入室の中心軸に対して傾いた状態を示す図。図２のＡＡ−ＡＡ断面に相当し、流入室及びこの内部に収容された筒体（大径部）を平面方向から見た模式図。図１に示す吐水装置から吐水されるシャワー流の挙動を説明するための模式図。本実施形態の変形例にかかる吐水装置を例示する模式図である。本変形例の吐水装置が有する筒体を表す模式図である。本実施形態の他の変形例にかかる吐水装置を例示する模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る吐水装置の模式断面図を示す。図１に示されるように、本実施形態に係る吐水装置ＦＣは、主として、ガイド部材１と、筒体２０と、ヘッド４０（散水部材）とを備えている。

ガイド部材１は、球体部２の内部に貫通孔が形成された構造を有する。球体部２の内部には、球体部２の直径方向に延びる旋回室としての流入室３が形成されている。流入室３の軸方向の一端部には、流入室３の内部及び外部に通じる開口部４が設けられている。開口部４の内径寸法は流入室３の内径寸法より小さく、開口部４はその中心軸を流入室３の中心軸と一致させている。

流入室３の軸方向の他端部側の径外方には流入孔５が形成されている。流入孔５は、流入室３の内部及び球体部２の外部に通じている。ガイド部材１の外部から流入孔５に導かれた水は、流入孔５を介して流入室３に対して接線方向から流入し、流入室３の内部には水の旋回流が形成される。開口部４はガイド部材１の外部に対して開放され、流入室３の他端側の開口は封止部材６によって閉塞されている。

筒体２０は、小径部２１と大径部２２とを有する概略ボトル形状に形成されている。大径部２２の外径寸法は流入室３の内径寸法より小さく、大径部２２は流入室３の内部に収容されている。その大径部２２に一体に設けられた小径部２１の外径寸法は開口部４の内径寸法より小さく、小径部２１は開口部４を貫通して、その先端が球体部２の外部に突出している。

図１に示すように、筒体２０と流入室３とが互いの中心軸を一致させた状態では、小径部２１の外周面と開口部４の内壁面との間に隙間が形成され、さらに大径部２２の外周面と流入室３の内壁面との間にも隙間が形成される。筒体２０は、ガイド部材１に対して固定されておらず、自由に自転したり、揺動を伴う首振り公転したりすることが可能となっている。

筒体２０の軸方向の両端は開口され、大径部２２側の開口２４から筒体２０内部に流入した水は、筒体２０内部を軸方向に流れて、小径部２１側の開口２５から筒体２０の外部に流出可能なように構成されている。また、筒体２０の大径部２２の周面（側面）には、周方向に等間隔で間欠的に配置された複数の貫通孔２３が形成され、流入室３内に流入した水は、それら貫通孔２３を介しても筒体２０の内部に導かれて小径部２１の先端の開口２５から流出可能なように構成されている。

ヘッド４０は、ガイド部材１の外部に位置するように筒体２０の小径部２１の先端に繋げて設けられている。ヘッド４０は筒体２０よりも径方向寸法が大きな扁平状に形成され、その径方向の中心を筒体２０の中心軸Ｃ１に一致させている。ヘッド４０は、漏斗状のバッファ部材４１と散水板４４とを有する。バッファ部材４１の細管部４２の内部に筒体２０の小径部２１の先端が嵌合固定され、これにより、筒体２０及びヘッド４０は両者一体の回転体となって、自由に自転したり、揺動を伴う首振り公転したりすることができる。

バッファ部材４１の内部にはバッファ室４３（貯水室）が形成され、筒体２０の小径部２１の先端の開口２５はバッファ室４３に臨んでいる。バッファ室４３の径方向寸法は筒体２０の径方向寸法より大きく、バッファ室４３には小径部２１の先端から流出した水が一時的に貯留可能となっている。尚、バッファ室４３には、小径部２１の先端から流出した水の方向を調整する機構を備えることも好ましい態様である。

散水板４４は、バッファ室４３における細管部４２とは反対側の開口を塞ぐ蓋状に設けられている。散水板４４は筒体２０よりも径方向寸法が大きな円盤状に形成され、散水板４４にはその厚さ方向を貫通する複数の吐水孔４５（吐水口）が形成されている。吐水孔４５の一端はバッファ室４３に連通し、他端はヘッド４０の外部に臨んでいる。

複数の吐水孔４５は、散水板４４における少なくとも外周側部分に周方向に沿って形成されている。各々の吐水孔４５は、その軸方向が筒体２０の中心軸Ｃ１に対して平行ではなく傾いている。本実施形態では、すべての吐水孔４５が同じ方向に傾斜している。したがって、各々の吐水孔４５は、筒体２０の中心軸Ｃ１に対して非対称な関係で傾斜している。すなわち、筒体２０の中心軸Ｃ１を中心にしてその中心軸Ｃ１まわりに散水板４４を１８０度回転させたときと、１８０度回転させる前とで吐水孔４５の傾斜方向が一致しない関係となっている。

筒体２０とヘッド４０は、組み合わせることで一体に形成されている。筒体２０の小径部２１と大径部２２とも、一体に形成されている。筒体２０とヘッド４０とは、別部材で形成され、組み立てて一体的なものとなされている。筒体２０の小径部２１と大径部２２とは、別部材で形成され、組み立てて一体としても良い。筒体２０及びヘッド４０からなる回転体の重心は、回転体を流入室３に入れた場合に、流入室３の外部に配置される位置とすることが好ましい。

その際、ヘッド４０は筒体２０より大径に形成されており、径方向にヘッド４０を大きくすることで、筒体２０の質量よりヘッド４０の質量を大きくし、重心位置を流入室３の外部に配置させるようにすることも好ましい。一方、ヘッド４０を樹脂といった比重の小さい材料で形成し、筒体２０を金属といった比重の大きい材料で形成することも好ましい。このようにヘッド４０と筒体２０とを別部材とすることで、それぞれの材質や肉厚を変えることが容易に可能なものとなり、容易に回転体として重心を開口部４の近傍に設定することができる。

大径部２２は小径部２１より軽量とし、重心位置を流入室の外部に配置することも好ましい。よって、大径部２２を形成する材料は小径部２１を形成する材料より密度の低い材料を使用すると良い。例えば、大径部２２には樹脂を使用し、小径部２１には金属を使用することが好ましい。一体に形成されている場合、筒体２０の大径部２２の通水路は、小径部２１の通水路の断面積より大きくし、大径部２２の肉厚を薄くすることで、大径部２２の質量を小径部２１の質量より軽量とし、重心位置を流入室の外部に配置させてもよい。

本実施形態では、筒体２０及びヘッド４０からなる回転体は、流入室３の中心軸に対して傾きながら首振り公転を行うことができるように構成されている。筒体２０及びヘッド４０からなる回転体が傾斜した状態を図２に示す。また、図２におけるＡＡ−ＡＡ断面に対応した図であって、流入室３及びこの内部に収容された筒体２０（大径部２２）を平面方向から見た模式図を図３に示す。

図示しない配管等から導かれた水は、ガイド部材１に形成された流入孔５を介して、断面形状略円形状の流入室３に対して接線方向からその内部に流入し、これにより、流入室３の中心軸Ｃ２のまわりに旋回した洗浄水の流れが流入室３の内部に形成される。

流入室３の内部に収容された筒体２０（大径部２２）は、上記旋回流の力を受けることで、図２に示すように流入室３の中心軸Ｃ２に対して傾きながら、例えば図３において矢印Ａで示す方向に流入室３の中心軸Ｃ２のまわりに首振り公転する。筒体２０の小径部２１の一部が開口部４に接触し、且つ大径部２２の側面（周面）の一部が流入室３のガイド面３ａに接触することで、旋回室（流入室）３の中心軸Ｃ２に対する筒体２０のそれ以上の傾きが規制される。

本明細書において、流入室３の中心軸Ｃ２に対して筒体２０が傾きながら中心軸Ｃ２のまわりに公転することを「首振り公転」と称する。すなわち、流入室３の中心軸Ｃ２に対して筒体２０が傾きながら中心軸Ｃ２のまわりに首振り公転すると、筒体２０は、小径部２１が開口部４と接触する部分近傍を中心にして小径部２１の先端が首を振っているように揺動する。このように、首振り公転とは、首振り公転をする回転体（本実施形態の場合は、筒体２０及びヘッド４０）の中心軸Ｃ１と首振り公転の中心軸である流入室３の中心軸Ｃ２との交点である首振り中心を枢支点として旋回する回転運動であって、首振り公転の中心軸Ｃ２方向から見た場合に、筒体２０及びヘッド４０からなる回転体の一端（散水板４４の中心）と他端（大径部２２の中心）とがその中心軸Ｃ２を挟んで反対側に位置する回転運動である。

筒体２０が首振り公転しているとき、小径部２１の外周面の一部が開口部４の内壁面に接触し、且つ大径部２２の側面（周面）の一部が流入室３のガイド面３ａに接触しているため、それら接触部分に生じる動摩擦力が筒体２０に作用する。この動摩擦力により、筒体２０は開口部４やガイド面３ａとの接触部位を変えずにそのまま接触した状態で流入室３内をすべって移動していくのではなく、開口部４の内壁面やガイド面３ａを転がりながら首振り公転をする。筒体２０が開口部４の内壁面やガイド面３ａを転がるということは、筒体２０が自身の中心軸Ｃ１のまわりに自転するということである。

すなわち、筒体２０は自身の中心軸Ｃ１のまわりに自転しつつ、流入室３の中心軸Ｃ２のまわりに首振り公転する。流入室３の中心軸Ｃ２のまわりの筒体２０の公転方向（図３において矢印Ａ方向）は、流入室３に形成される旋回流の旋回方向と同方向であり、筒体２０の自身の中心軸Ｃ１のまわりの自転方向（図３において矢印Ｂ方向）は公転方向Ａとは逆方向である。尚、この自転に関しては、接触面の動摩擦係数や、筒体２０の大径部２２の材質、形状や、流入孔５からの流入速度や、流入室３と大径部２２との隙間、などで自転方向や自転数を制御することができる。

更に、少ない洗浄水の量で筒体２０を自転させるには、動摩擦力に影響を与える公転による遠心力を効率良く得る必要がある。但し、洗浄水の量に比例して大きくなる公転数は、少ない洗浄水の量で低下してしまう。少ない洗浄水の量で効率良く遠心力を得るためには、筒体２０の重心位置を流入室３の外すなわち空気中にすることが望ましい。これにより、筒体２０は浮力の影響を受けずに、効率的に遠心力を得ることができる。さらに、流入室３の外すなわち空気中に配置する筒体２０の重心位置側は、浮力の影響を受けないため、形状を拡大しなくても効率的に遠心力を得ることができる。

更に、本実施形態では、筒体２０及びヘッド４０からなる回転体の重心を、ヘッド４０のバッファ室４３に水が供給されていない状態では、筒体２０が首振り公転で傾いた際の中心軸Ｃ１と流入室３の中心軸Ｃ１との交点である首振り中心近傍となる開口部４近傍に位置するように構成している。一方、ヘッド４０のバッファ室４３に水が供給された状態では、筒体２０及びヘッド４０からなる回転体の重心がヘッド４０側に移動するように構成している。

ヘッド４０のバッファ室４３に水が供給されていない状態、すなわち始動時には筒体２０及びヘッド４０からなる回転体の重心が首振り中心近傍に位置するように構成されることで、回転体の首振り公転の始動の際に回転体の慣性モーメントを小さくすることができ、回転体の首振り公転の始動が円滑に行われ、回転始動性を良好に確保することができる。

始動後においては、流入室３から筒体２０の先端に設けられた開口２５を経由してヘッド４０のバッファ室４３に水が満たされ、バッファ室４３に設けられた複数の吐水孔４５から吐水される。複数の吐水孔４５から吐水された分の水が順次流入室３から筒体２０の開口２５を経由してバッファ室４３に供給されるので、バッファ室４３は水で満たされた状態が継続する。このようにヘッド４０のバッファ室４３に水が供給された状態では、筒体２０及びヘッド４０からなる回転体の重心が首振り中心近傍からヘッド４０側に移動するので、首振り公転における回転体の慣性モーメントを大きくすることができる。従って、回転体の首振り公転による遠心力を高めることができ、その遠心力を慣性力として首振り公転の回転安定性を確保することができる。
また、始動後においてヘッドのバッファ室４３に水が満たされると、回転体の重量が増えるため、自転の中心軸回りの慣性モーメントが大きくなる。従って、始動後においては自転の回転安定性も高くなる。

始動後における回転体の重心は、首振り中心近傍となる開口部４近傍からヘッド４０側に移動するので、回転体の重心を流入室３の外に移動させることができる。始動後においては流入室３に水が満たされるので、回転体の重心が流入室３側にあれば浮力の影響で遠心力が低下するところ、回転体の重心を流入室３の外に移動させることでこのような浮力の影響を受けずに遠心力を高く保つことができ、首振り公転の回転安定性を確保することができる。

また本実施形態に係る吐水装置ＦＣでは、バッファ室４３に水が供給されていない状態における回転体の重心は、開口部４よりヘッド４０側に位置するように構成されていることも好ましい。このように構成することでバッファ室４３に水が供給された状態で重心がヘッド４０側に移動しても、回転体の重心が首振り中心を通過しないように構成することができる。回転体の重心が首振り中心を通過するように移動すると、回転体の慣性モーメントが減少した後に増加することになり、回転体の首振り公転の挙動が不安定になる。そこで、回転体の重心が首振り中心を通過しないように構成することで、回転体の慣性モーメントを徐々に安定的に増加させることができ、回転体の回転変動を抑制して首振り公転の回転安定性をより確実に確保することができる。

更に、本実施形態に係る吐水装置ＦＣでは、吐水孔４５はバッファ室４３内の水を排出するための排水口として機能するように形成され、吐水孔４５はヘッド４０の周縁近傍に互いに所定距離をおいて複数形成されている。この排水口としての吐水孔４５は、バッファ室４３への水供給が停止された状態でバッファ室４３内の水が排出されるように形成されている。

バッファ室４３内の水を排出することで、回転体の重心を開口部４側に確実に移動することができるので、次に吐水する際の回転始動性を確実に良好に確保することができる。また、排水口として機能する吐水孔４５をヘッド４０の周縁近傍に互いに所定距離をおいて複数形成することで、ヘッド４０の停止位置によらずに確実にバッファ室４３内の水を排出することができる。

更に、本実施形態に係る吐水装置ＦＣでは、開口部４と筒体２０との間には隙間が形成されており、この隙間に水を供給することでその水が筒体２０の軸受けとして機能している。この筒体２０と開口部４との間の隙間は、流入室３内の水を排出するための排水口として機能するように構成されている。この排水口としての筒体２０と開口部４との間の隙間からは、流入室３への水供給が停止された状態で流入室３内の水が排出されるように形成されている。

流入室３内の水を排出する排水口を設けることで、流入室３への水供給が停止された状態で流入室３内の水を排出することができる。流入室３内の水を排出することで、回転体を構成する筒体２０に作用する浮力を解消して、回転体の重心を開口部４側に移動することができるので、次に吐水する際の回転始動性を確実に良好に確保することができる。また、浮力の解消を図ることで、回転体としての筒体２０及びヘッド４０を構成する部品を重くすることなく重心移動変化を大きくすることができる。更に、ガイド部材１の開口部４と筒体２０との間の軸受けを別途の部材によらずに水によって機能させることで、開口部４と筒体２０との間の隙間を排水口として機能させることができる。従って、よりコンパクトな構成とすることができる。

また本実施形態に係る吐水装置ＦＣでは、ヘッド４０は、筒体２０の大径部２２よりも大径となるように外周が形成されている。このように構成することでバッファ室４３も大径に構成することが可能となり、バッファ室４３に水が満たされた場合の慣性モーメントをより大きなものとすることができる。従って、回転体としての筒体２０及びヘッド４０が自転する際に、ヘッド４０がフライホイールの役割を果たすことになり、回転安定性を確保することができる。

続いて、本実施形態に係る吐水装置ＦＣのシャワー流の動き（軌跡）について説明する。

流入室３に流入した洗浄水の一部は、筒体２０の大径部２２側の端部の開口２４および側面に形成された貫通孔２３から筒体２０の内部に流入して、筒体２０の軸方向を小径部２１の先端に向かって流れる。そして、小径部２１の開口２５から流出した水は、ヘッド４０内部のバッファ室４３に流入する。流入室３内の水が筒体２０の内部に流入して筒体２０の内部を流れるときには、まだ旋回成分を持っている。また、小径部２１という比較的狭い流路を流れる際には流速が速くなる。

バッファ室４３は、流入室３及び筒体２０に比べて径方向寸法が大きな扁平状の空間であるので、小径部２１の開口２５から流れ込んでくる水の勢いを減少させることができる。すなわち、特別な機構や部品を追加することなくバッファ室４３に水を一時的に貯留することのみで、水の流速を大きく落とすことができ、また旋回成分も失わせることができる。このようにしてバッファ室４３で整流された水は、バッファ室４３に連通する複数の吐水孔４５からシャワー状に外部に吐水される。

筒体２０及びヘッド４０は、前述したように首振り公転と自転とを組み合わせた動きをするため、本実施形態に係る吐水装置ＦＣによって得られるシャワー状のシャワー流の吐水軌跡（例えば人体等に対するシャワー流の衝突部位の人体表面上における移動軌跡）は、自転に起因する軌跡と、首振り公転に起因する軌跡とを組み合わせたものとなる。

その吐水軌跡を図４に模式的に示す。なお、図４において、吐水装置は、可動部分である筒体２０とヘッド４０のみを示し、流入室３が形成されたガイド部材１は図示を省略している。

筒体２０及びヘッド４０の自らの中心軸Ｃ１のまわりの一体となった自転により、その自転方向と同じｂ方向に、図４において実線で示されるような円状の軌跡を描いて移動するシャワー流が形成される。ここで、吐水孔４５が筒体２０の中心軸Ｃ１に対して傾いていることから、吐水孔４５が形成された散水板４４の径よりも大きな円を描くようにシャワー流は移動する。

本実施形態では、複数の吐水孔４５が中心軸Ｃ１に対して非対称な関係で傾斜しているため、中心軸Ｃ１に対して非対称的な広がりを有するシャワー流が吐水され、筒体２０及びヘッド４０の中心軸Ｃ１のまわりの自転に伴って、シャワー流が人体等に対して当たる部位が中心軸Ｃ１のまわりを移動し、比較的広範囲にわたってシャワー流を浴びせることができる。

複数の吐水孔４５が中心軸Ｃ１に対して非対称な関係で傾斜しているという表現には、すべての吐水孔４５が同じ方向に傾斜していることに限らず、少なくとも１つの吐水孔４５が他の吐水孔４５とは異なる方向に傾斜した構造も含まれる。ただし、複数の吐水孔４５間で傾斜方向が異なると、シャワー流の到達箇所が分散しやすく、ある面内で均一にシャワー流が当たるような感じ（シャワー流のまとまり感）は得にくい。

これに対して、すべての吐水孔４５が同じ方向に傾斜していると、各吐水孔４５からのシャワー流は同じ方向に進むため、分散することなく、面内分布が均一でまとまり感のあるシャワー流を浴びることができ、そのシャワー流を受ける部分をむら無く洗浄したり温めたりすることができる。また、シャワー流の分散を抑えることは、シャワー流の熱が空気中に逃げるのを抑制してシャワー流の飛翔中における温度低下を抑制することにもつながる。

流入室３内に流入した水は旋回して筒体２０を自転及び首振り公転させる役割を担うだけでなく、その水自体が筒体２０及びヘッド４０を通過して吐水孔４５から吐水されるシャワー流となる。ここで、その洗浄水が旋回成分を持ったまま吐水孔４５に至ってしまうと、吐水孔４５の傾斜方向以外の方向にも分散して吐水され、面内分布が不均一なまとまり感の感じられないシャワー流になりやすい。

そこで、本実施形態では、筒体２０と散水板４４との間にバッファ室４３を設け、そのバッファ室４３に水を一時的に貯留することで、水の流速を大きく落とすことができ、また旋回成分も失わせることができる。吐水孔４５を通過する水が旋回成分を失うことで、吐水孔４５の傾斜方向に確実に吐水させることができ、シャワー流の分散を抑えて、面内分布が均一でまとまり感のあるシャワー流が得られる。

例えば、吐水孔４５が散水板４４の中心部近傍に形成されていると、筒体２０の開口２５から流出した洗浄水がバッファ室４３で十分な整流作用を受けずに、旋回成分を持ったまま吐水孔４５に流れ込んでしまうことが懸念される。したがって、吐水孔４５は、なるべく散水板４４の外周側部分に形成するのが望ましい。また、散水板４４の外周側部分に吐水孔４５を形成した場合には、前述した自転及び首振り公転によって生じる遠心力によって、より広範囲にシャワー流を吐水することができる。

また、本実施形態では、筒体２０及びヘッド４０の、流入室３の中心軸Ｃ２のまわりの首振り公転により、図４において点線で示すように比較的狭い範囲を移動するシャワー流が形成される。筒体２０とガイド面３ａによって規制される公転角より、吐水孔４５の傾斜で決定される自転角の方が大きく設定されており、これにより、この首振り公転により形成されるシャワー流は、自転により形成されるシャワー流の移動範囲より狭い範囲を、自転により形成されるシャワー流の移動方向ｂとは反対方向のａ方向に、ｂ方向の移動よりも高速に移動する。したがって、シャワー流は全体として、比較的狭い範囲を図４において矢印ａ方向に高速に移動しつつ、その移動範囲よりも大きな範囲をａ方向とは逆方向のｂ方向にゆっくりと移動する。

首振り公転によって形成されるシャワー流によって、自転によって形成されるシャワー流だけではカバーしきれない、より内側の範囲をカバーすることができ、シャワー流がいわゆる中抜けせずに、むらの無い面状のシャワー流を得ることができる。このように、本実施形態によれば、中抜けなく、より広範囲を面状にカバーするシャワー状のシャワー流を実現できる。このような本実施形態に係る吐水装置を複数個、例えば浴室やシャワーブースの壁に取り付け、それら各吐水装置からのシャワー流を浴びれば、フリーハンドの状態で体の広範囲をむら無く一度に温めることができ、シャワー流及び吐水流だけで十分な入浴感を得ることが可能となる。このようなシャワー浴は、浴槽に浸かっての入浴と異なり、体への水圧の圧迫感（心肺への負担）やおぼれる心配がなく、特に小さな子供や高齢者にとって安心である。

図５は、本実施形態の変形例にかかる吐水装置を例示する模式図である。また、図６は、本変形例の吐水装置が有する筒体を表す模式図である。なお、図６（ａ）は、本変形例の吐水装置が有する筒体を側面から眺めた側面模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における筒体を矢視Ｘの方向に眺めた平面模式図である。

本変形例にかかる吐水装置は、筒体の首振り公転と自転とを起こすエネルギーを、流体（水）から筒体に直接与える。そこで、本変形例にかかる吐水装置では、ガイド部材１０１の内部に、水が流入する円筒状に形成された流入室１０３が形成されている。水は、封止部材１０６に形成された流入路１０９を経て流入室１０３に流入する。そのため、流入室１０３には、図１に表した流入室３のようには、流入孔５は形成されていない。流入路１０９は、流入室１０３の中心に接続されている。そして、流入路１０９の通路断面積は、流入室１０３へと流体を導く通路１０８の通路断面積より小さい。よって、流入室１０３に流入する水の流速を高めることができる。

本変形例の吐水装置が有する筒体１２０は、図６に表したように、図１に表した筒体２０と同様に小径部２１と大径部２２とを有する概略ボトル形状に形成されている。この筒体１２０の大径部２２側は、開口されていない。そのため、本変形例においては、流入室１０３に流入した洗浄水は、貫通孔２３を介して筒体１２０の内部に導かれて小径部２１の先端から流出可能である。

そして、小径部２１の先端から流出した水は、ヘッド４０内部のバッファ室４３に流入する。バッファ室４３は、流入室１０３及び筒体１２０に比べて径方向寸法が大きな扁平状の空間であるので、小径部２１の先端から流れ込んでくる水の勢いを減少させることができる。すなわち、特別な機構や部品を追加することなくバッファ室４３に水を一時的に貯留することのみで、水の流速を大きく落とすことができ、また旋回成分も失わせることができる。このようにしてバッファ室４３で整流された水は、バッファ室４３に連通する複数の吐水孔４５からシャワー状に外部に吐水される。

また、筒体１２０は、大径部２２の下端に軸流羽根１２２を有する。この軸流羽根１２２は、流入路１０９から流入室１０３に入り込んだ水の流れを直接受け、これを筒体１２０の駆動力に変える。水は、小径の流入路１０９から流入室１０３に入り込むので、高い流速で軸流羽根１２２にうち当たる。よって、筒体１２０は、大きな駆動力を受けて公転し、筒体１２０に発生する摩擦力により筒体１２０自身の中心軸Ｃ１のまわりに自転する。なお、その他の構造については、図１〜図４に関して前述した吐水装置の構造と同様である。

この筒体１２０の挙動について、さらに詳細に説明する。流入路１０９から流入室１０３に水が供給されると、流入室１０３の内圧が高まり、小径部２１の外周面の一部は開口部４の内壁面に押し付けられ、且つ大径部２２の側面（周面）の一部は流入室１０３のガイド面１０３ａに押し付けられる。そして、軸流羽根１２２が流入室１０３への水の流れを駆動力に変えるので、筒体１２０は、この駆動力を受けて筒体１２０は流入室１０３の中心軸Ｃ２周りの首振り公転運動を起こす。こうした公転運動を起こすと小径部２１と開口部４との接触部分、および大径部２２と流入室１０３との接触部分に摩擦力が発生するので、この摩擦力を受けて、筒体１２０は、流入室１０３内で筒体１２０自身の中心軸Ｃ１周りの自転運動を開始する。

本変形例の吐水装置のように、旋回流ではなく、軸流羽根１２２が流入室１０３への水の流れを駆動力に変える場合であっても、首振り公転によって形成されるシャワー流によって、自転によって形成されるシャワー流だけではカバーしきれない、より内側の範囲をカバーすることができ、シャワー流がいわゆる中抜けせずに、むらの無い面状のシャワー流を得ることができる。このように、本変形例においても、中抜けなく、より広範囲を面状にカバーするシャワー状のシャワー流を実現できる。また、複数の吐水孔４５が中心軸Ｃ１に対して非対称な関係で傾斜しているため、前述したように、中心軸Ｃ１に対して非対称的な広がりを有するシャワー流が吐水され、筒体１２０及びヘッド４０の中心軸Ｃ１のまわりの自転に伴って、シャワー流が人体等に対して当たる部位が中心軸Ｃ１のまわりを移動し、比較的広範囲にわたってシャワー流を浴びせることができる。

図７は、本実施形態のさらに他の変形例にかかる吐水装置を例示する模式図である。本変形例にかかる吐水装置は、水流により水車と歯車とを駆動させることにて、筒体の首振り公転と自転とを起こす。そこで、本変形例の吐水装置は、筒体の首振り公転と自転とを起こすエネルギーを、流体（水）から筒体に直接与える。本変形例にかかる吐水装置では、ガイド部材２０１の内部に、水が流入する円筒状に形成された流入室２０３が形成されている。水は、流入室２０３に形成された流入孔２０５を経て流入室２０３に流入する。流入孔２０５は、図１に表した流入孔５のように、傾斜して形成されていても良い。

本変形例の吐水装置が有する筒体２２０は、図７に表したように、図１に表した筒体２０と同様に小径部２１と大径部２２とを有する概略ボトル形状に形成されている。この筒体２２０の大径部２２側は、開口されていない。そのため、本変形例においては、流入室２０３に流入した洗浄水は、貫通孔２３を介して筒体２２０の内部に導かれて小径部２１の先端から流出可能である。

流入室２０３の下部（封止部材１５６の上部）には、羽車２６３が流入室２０３の中心軸Ｃ２から偏心した位置に回転自在に設けられ、この羽車２６３は流入孔２０５から流入室２０３に入り込んだ水の流れで直接回転駆動する。羽車２６３には軸２６３ａを介して、偏心した位置にある羽車２６３の中心軸を中心に回転自在とした歯車２６４が設けられ、この歯車２６４は羽車２６３の回転駆動と同期して駆動する。

ギヤ歯２６５が設けられた伝達ディスク２２５は、ギヤ歯２６５と歯車２６４と係合することで、中心軸Ｃ２を中心に回転自在に設けられている。さらに、伝達ディスク２２５には中心軸Ｃ２から偏心した位置に支持部２３５が設けられ、筒体２２０の大径部２２の下端に設けられた伝達シャフト２１５が回転自在に係合されている。そして、伝達ディスク２２５は、流入孔２０５から流入室２０３に入り込んだ洗浄水の流れを羽車２６３で受けて駆動する。

このように、羽車２６３が回転すると、流入室２０３の中心軸Ｃ２から偏心してこの中心軸Ｃ２周りの回転を筒体２２０に伝達する。この際、筒体２２０は、前述したように所定の傾斜角度で中心軸Ｃ２から傾斜していることから、この所定の傾斜角度で首振り状に公転することになる。そして、こうした首振り公転を起こしている際に、筒体２２０は、大きな駆動力を受けて、筒体２２０とガイド部材２０１との接触部分に発生する摩擦力により、筒体２２０自身の中心軸Ｃ１のまわりに自転する。

よって、本変形例にかかる吐水装置は、筒体２２０を中心軸Ｃ２周りに首振り公転させつつ筒体２２０自身の中心軸Ｃ１周りに自転させ、水を小径部２１の先端から流出させることができる。なお、その他の構造については、図１〜図４に関して前述した吐水装置の構造と同様である。

本変形例の吐水装置のように、旋回流ではなく、流入孔２０５から流入室２０３に入り込んだ水の流れを直接受ける羽車２６３の駆動力を歯車２６４を介して伝達して、筒体２２０の首振り公転と自転とを起こす場合であっても、図５および図６に関して前述したように、首振り公転によって形成されるシャワー流によって、自転によって形成されるシャワー流だけではカバーしきれない、より内側の範囲をカバーすることができ、シャワー流がいわゆる中抜けせずに、むらの無い面状のシャワー流を得ることができる。また、複数の吐水孔４５が中心軸Ｃ１に対して非対称な関係で傾斜しているため、図５および図６に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。

更に、流入室２０３内で、公転する筒体２２０に水が流入することで、水は旋回成分を持つ。そのため、バッファ室４３に水を一時的に貯留することで、水の流速を大きく落とし、旋回成分も失わせることができる。そして、吐水孔４５を通過する水が旋回成分を失うことで、吐水孔４５の傾斜方向に確実に吐水させることができ、シャワー流の分散を抑えて、面内分布が均一でまとまり感のあるシャワー流が得られる。

なお、本実施形態の吐水装置は、浴室やシャワーブースにおけるシャワー装置として用いる以外にも、例えば、洗浄機能付き便器などにも用いることが可能である。

１：ガイド部材
２：球体部
３：流入室
３ａ：ガイド面
４：開口部
５：流入孔
６：封止部材
２０：筒体
２１：小径部
２２：大径部
２３：貫通孔
２４：開口
２５：開口
４０：ヘッド
４１：バッファ部材
４２：細管部
４３：バッファ室
４４：散水板
４５：吐水孔
１０１：ガイド部材
１０３：流入室
１０３ａ：ガイド面
１０６：封止部材
１０８：通路
１０９：流入路
１２０：筒体
１２２：軸流羽根
１５６：封止部材
２０１：ガイド部材
２０３：流入室
２０５：流入孔
２１５：伝達シャフト
２２０：筒体
２２５：伝達ディスク
２３５：支持部
２６３：羽車
２６３ａ：軸
２６４：歯車
２６５：ギヤ歯
ＦＣ：吐水装置

Claims

吐水方向を変化させながら広範囲に吐水を行うことが可能な吐水装置であって、
水が流入する流入室がその内部に形成され、前記流入室の内部と前記流入室の外部とを連通する開口部を有するガイド部材と、
前記開口部より小径な小径部と前記開口部より大径な大径部とを有し、前記小径部の先端は前記開口部から前記ガイド部材の外部に突出させる一方で、少なくとも前記大径部は前記流入室の内部に収容され、前記流入室に流入した水を前記小径部の先端から流出可能なように構成されてなる筒体と、
前記ガイド部材の外部に位置するように前記小径部の先端に繋げて設けられ、複数の吐水口が設けられると共に、これら複数の吐水口それぞれに連通する貯水室がその内部に形成された散水部材と、を備え、
前記筒体は、前記流入室へ流入した水により、少なくとも前記小径部の一部が前記開口部に接触された状態で前記流入室の中心軸に対して傾きながら前記流入室の中心軸回りに首振り公転し、且つ自身の中心軸回りに自転するように構成されており、
更に前記筒体及び前記散水部材からなる回転体は、前記散水部材の貯水室に水が供給されていない状態では、その重心が、前記筒体が首振り公転で傾いた際の中心軸と前記流入室の中心軸との交点である首振り中心近傍となる前記開口部近傍に位置するように構成される一方で、前記散水部材の貯水室に水が供給された状態では、その重心が前記散水部材側に移動するように構成され、
前記ガイド部材には、前記流入室への水供給が停止された状態で前記流入室内の水が排出されるように排水口が形成されていることを特徴とする吐水装置。
前記貯水室に水が供給されていない状態における前記回転体の重心は、前記開口部より前記散水部材側に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吐水装置。
前記散水部材には、前記貯水室への水供給が停止された状態で前記貯水室内の水が排出されるように排水口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吐水装置。
前記吐水口は前記排水口として機能するように形成され、前記吐水口は前記散水部材の周縁近傍に互いに所定距離をおいて複数形成されていることを特徴とする請求項３に記載の吐水装置。
前記開口部と前記筒体との間には隙間が形成されており、この隙間に水を供給することでその水が前記筒体の軸受けとして機能すると共に、この隙間を前記排水口として機能するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吐水装置。
前記筒体及び前記散水部材からなる回転体は、前記開口部近傍に位置する部分で少なくとも２つ以上に分割して形成されており、それら分割された部分を一体化することで前記回転体が形成されることを特徴とする請求項１に記載の吐水装置。
前記散水部材は、前記筒体の大径部よりも大径となるように外周が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吐水装置。