JP6032440B2 - シャワー装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気を混入させた気泡混入水を吐出するシャワー装置に関する。

いわゆるエジェクタ効果を利用して水に空気を混入させ、気泡混入水と成して吐出するシャワー装置が知られている。このようなシャワー装置によれば、空気を混入させることにより水の使用量を低減することができる。しかしその一方で、吐出した気泡混入水が肌に当たった際に感じられる刺激感も低減されてしまうため、シャワー装置の使用者が感じる心地よさが損なわれてしまうという問題が生じていた。

そこで、本出願人は、下記特許文献１に記載されているようなシャワー装置を提案している。下記特許文献１に記載されているシャワー装置は、水に混入させる空気の量を周期的に変動させることにより、吐出する気泡混入水に脈動を与えるものである。このような脈動は、当該シャワー装置の使用者には刺激感として感じられる。その結果、吐出する水に空気を混入させたことにより低減された刺激感を、当該脈動によって補うことができる。

また、下記特許文献１に記載されているシャワー装置においては、内部に備えられた絞り部から空気混入部に向けて噴射される主水流の方向を、当該主水流の近傍に形成される渦の作用によって周期的に変化させることにより、吐出する気泡混入水に上記のような脈動を与えている。具体的には、渦の内部に生じる負圧により主水流の方向が変更された状態と、渦が小さくなり（その結果、負圧も小さくなり）主水流の方向が元に戻った状態とが、自励的且つ周期的に繰り返されるように、絞り部からの水の噴射方向や流路壁面の形状等を工夫している。このように、例えば吐水圧を周期的に変動させるポンプのような複雑な機構を別途設けることなく、簡単な構成のみによって気泡混入水に脈動を与えている。

特開２０１２−１８７３４６号公報

上記特許文献１に記載されているシャワー装置は、上記のように、吐出する気泡混入水に対し、ポンプ等を用いることなく自励的な脈動を与えるものである。このため、当該脈動の周波数は、シャワー装置に供給される水の流量や、シャワー装置の内部に形成された流路の構成のみによって定まる固有の値となり、調整することができない。また、上記特許文献１に記載されているような構成、すなわち、主水流の近傍に渦を形成し、渦の内部に生じる負圧により主水流の方向を変動させる構成のシャワー装置においては、気泡混入水に与えられる脈動の周波数が比較的高くなってしまう傾向がある。

特に、少ない吐出量としながらも水の流速を高くする必要のあるハンドシャワーにおいては、シャワー装置の内部の水圧が比較的高く、脈動の周波数は更に高くなりやすい。その理由は以下のように考えられる。シャワー装置の内部の水圧を高くすると、吐水部側から渦の方に向かう逆流水の流量が大きくなり、当該逆流水の影響で（低水圧の場合よりも）大きな渦が形成されてしまう。大きな渦が形成されると、渦の内部には大きな負圧が生じるため、主水流は大きな力を受けてその方向を素早く変化させる。その結果、主水流の方向が変化する周期は短くなり、気泡混入水に与えられる脈動の周波数が高くなってしまう。

このように、従来のシャワー装置においては、脈動が与えられた気泡混入水が使用者の肌に当たっても、使用者には脈動として感じられにくい場合があった。換言すれば、脈動の周波数が高すぎることにより、使用者が感じる刺激感及びそれによる心地よさが十分ではない場合があった。

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、ポンプ等の複雑な機構を用いることなく、吐出する気泡混入水に脈動を与えるシャワー装置であって、当該脈動の周波数が高くなり過ぎることを抑制し、使用者が感じる刺激感を大きくすることのできるシャワー装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るシャワー装置は、空気を混入させた気泡混入水を吐出するシャワー装置であって、水を供給する給水部と、前記給水部の下流側に設けられ、前記給水部よりも流路断面積を減少させ、通過する水の流速を高めて主水流として下流側に噴射する絞り部と、前記絞り部の下流側に設けられ、前記絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成すための開口が形成されている空気混入部と、前記空気混入部の下流側に設けられ、前記気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されている吐水部と、前記主水流の進行方向を周期的に変化させることにより、前記主水流に混入させる空気の量を周期的に変化させて前記気泡混入水に脈動を付与する脈動付与手段と、を備え、前記脈動付与手段は、前記吐水部側から前記絞り部側へと戻ってくる逆流水を渦室に受け入れて、前記主水流の近傍に渦を形成し、当該渦の内部に生じる負圧により、前記主水流の進行方向を周期的に変化させるものであって、前記逆流水が前記渦室に到達する前に、その一部を前記吐水部側に戻すように構成された帰還手段を更に備えていることを特徴とする。

本発明に係るシャワー装置は、給水部と、絞り部と、空気混入部と、吐水部とを備えている。給水部は、外部から供給される水を受けて、当該水をその下流側に供給する部分である。絞り部は、給水部の下流側に設けられた部分であって、給水部よりも流路断面積を減少させた流路となっている。給水部から絞り部へと供給された水は、流路断面積の減少によりその流速が高められて、絞り部から下流側へと噴射される。絞り部からこのように噴射される水の流れを、以下では「主水流」とも称する。

空気混入部は、絞り部の下流側に設けられた部分であって、絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成すための、開口が形成されている部分である。開口からシャワー装置の内部に空気が導入されて、主水流に当該空気が混入されることにより、空気混入部では気泡混入水が生成される。

吐水部は、空気混入部の下流側に設けられた部分であって、気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されている部分である。空気混入部で生成された気泡混入水は、吐水部に到達した後、複数の散水孔から外部へと吐出される。

このように、本発明に係るシャワー装置は気泡混入水を吐出するため、水の使用量を低減しながらも、使用者に量感のある吐水を享受させることが可能となっている。

本発明に係るシャワー装置は、脈動付与手段を更に備えている。脈動付与手段は、絞り部から噴射される主水流の進行方向を周期的に変化させることにより、空気混入部において主水流に混入される空気の量を周期的に変化させて、吐水部から吐出する気泡混入水に脈動を付与するものである。

吐水部から単位時間あたりに吐出される水の量は常に一定であるから、主水流に混入された空気の量が多い状態では、吐水部から吐出される気泡混入水の流速は速くなる。一方、主水流に混入された空気の量が少ない状態では、吐水部から吐出される気泡混入水の流速は遅くなる。このように流速の異なる気泡混入水が交互に吐出される結果、気泡混入水には脈動が付与され、使用者は脈動的な刺激感を受けることとなる。

ところで、絞り部から噴射された水（主水流）は、上記のように気泡混入水となって吐水部に到達するのであるが、その一部は散水孔から吐出されることなく、絞り部側（上流側）へと戻ってくる。このように、シャワー装置の内部において逆流して戻ってくる水を、以下では「逆流水」とも称する。

脈動付与手段は、上記の逆流水をうまく利用することにより、主水流の進行方向を周期的に変化させる。具体的には、脈動付与手段は渦室を有しており、吐水部側から絞り部側へと戻ってくる逆流水を当該渦室に受け入れて、主水流の近傍に渦を形成するように構成されている。このように形成された渦の内部には負圧が生じるため、主水流は当該負圧によって引き寄せられる。

負圧により主水流の方向が変更された状態と、渦が小さくなり（その結果、負圧も小さくなり）主水流の方向が元に戻った状態とが、自励的且つ周期的に繰り返される。空気混入部においては、主水流の進行方向が周期的に変化することに伴い、主水流に混入される空気の量も周期的に変化する。主水流の進行方向が変化する周波数は、気泡混入水に付与される脈動の周波数に等しい。

本発明に係るシャワー装置は、帰還手段を更に備えている。帰還手段は、吐水部からの逆流水が渦室に到達する前に、その一部を吐水部側に戻すように構成されている。このような帰還手段により、渦室に到達する逆流水の流量が低減されるため、渦室で形成される渦の大きさ、及び当該渦の内部における負圧の大きさ（変動の最大値）が抑制される。吐水部内の水圧が高くなった場合であっても、逆流水の流量の増大に起因して負圧が大きくなり過ぎることがなく、脈動の周波数が高くなり過ぎることがない。その結果、脈動により使用者が感じる刺激感を大きくすることができる。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記帰還手段は、前記逆流水の一部を分流させて、その流れの方向を変化させた後に前記逆流水に合流させることも好ましい。

この好ましい態様では、帰還手段は、逆流水の一部を分流させて、その流れの方向を変化させた後に逆流水に合流させるように構成されている。流れの方向が異なる水の合流により、逆流水の流速が減速し且つ局所的な水流の乱れが生じる。その結果、逆流水の一部が、吐水部側に向かう水の流れ（主水流）に合流して、渦室に到達する前に吐水部側に戻される。

このような態様の帰還手段は、逆流水の一部を壁面に衝突させたり、複雑な流路を通過させたりするのではなく、方向の異なる水流を合流させることによって、逆流水の一部を吐水部側に戻すものである。シャワー装置の内部の機構が比較的単純なものとなるため、シャワー装置の大型化を抑制することができる。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記絞り部から前記吐水部までの流路を区画する内壁面の一部が、前記逆流水を前記渦室に導くためのガイド面となっており、前記帰還手段は、前記ガイド面の一部を後退させることによって形成された凹状空間であることも好ましい。

この好ましい態様では、絞り部から吐水部までの流路を区画する内壁面の一部が、逆流水を渦室に導くためのガイド面となっている。逆流水は、その大部分がガイド面に沿って流れるため、比較的乱れの少ない流れとなって渦室へと向かう。

帰還手段は、上記ガイド面の一部を後退させることによって形成された凹状空間となっている。ガイド面に沿って流れる逆流水の一部は、凹状空間の壁面に沿ってその流れの方向を変えて（分流して）、凹状空間の中に流入する。その後、当該水は凹状空間の壁面に沿って更にその流れの方向を変えて、元の逆流水の流れ（吐水部から渦室へと向かう方向の流れ）に合流する。

このように、この好ましい態様では、シャワー装置の内壁面（ガイド面及び凹状空間を区画する壁面）の形状を工夫することによって、逆流水の一部を内壁面に沿って滑らか分流させ、その流れの方向を変化させて、再度逆流水（の残部）に合流させている。ガイド面から突出するような部分が存在しないため、ガイド面に沿って渦室へと向かう逆流水の流れが大きく乱されてしまうことがなく、そのような乱れによって気泡混入水に付与される脈動が止まってしまうこともない。

つまり、逆流水の流れ全体を大きく乱すことなく維持しながらも、局所的な水流の乱れのみを生じさせることにより、逆流水の一部を吐水部側に戻すような構成となっている。このため、気泡混入水に付与される脈動を安定して発生させながら、その脈動の周波数を抑制することができる。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記吐水部からの水の吐出方向に沿って見たときにおいて、前記凹状空間は、全ての前記主水流と交差するように形成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、吐水部からの水の吐出方向に沿って見たときにおいて、凹状空間は、全ての主水流と交差するように形成されている。このような構成においては、絞り部から噴射される主水流が複数存在する場合であっても、凹状空間の上部を通過せずにいずれかの主水流の近傍（渦室）に到達するような逆流水は存在しない。換言すれば、帰還手段によって一部が吐水部側へと戻されることなく、大流量のまま渦室に到達するような逆流水は存在しない。

このため、一部の主水流の進行方向のみが高い周波数で振動してしまうようなことはなく、全ての主水流の進行方向が同様の周波数で振動することとなる。その結果、全ての散水孔から吐出される気泡混入水に対し、脈動がムラなく略均一に付与される。また、脈動が不安定になって止まってしまうようなことも防止される。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記凹状空間は、全ての前記散水孔のうち最も絞り部側に形成されたものよりも、更に絞り部側となる位置に形成されていることも好ましい。

凹状空間（帰還手段）は、逆流水の一部を吐水部側に戻すものである。このため、シャワー装置の内部においては、凹状空間よりも下流側の水圧が僅かに高くなり、凹状空間よりも上流側の水圧が僅かに低くなる傾向がある。凹状空間の上流側及び下流側のいずれにも散水孔が形成されているような構成においては、それぞれの散水孔から吐出される水の流速が均一にならず、ムラが生じてしまうこととなる。

尚、ここでいう「上流側」とは、主水流の流れ方向における上流側のことである。また、「下流側」とは、主水流の流れ方向における下流側のことである。

そこで、この好ましい態様では、全ての散水孔のうち最も絞り部側（上流側）に形成されたものよりも更に絞り部側（上流側）となる位置に、凹状空間を形成している。このような構成においては、全ての散水孔が、凹状空間よりも下流側に位置することとなる。このため、それぞれの散水孔から吐出される水の流速を略均一にすることができる。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記凹状空間は、前記ガイド面に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、凹状空間は、ガイド面に複数形成されている。吐水部からの水の吐出方向に沿って見たときにおいては、それぞれの主水流が、上流から下流に至るまでの間に複数の凹状空間と交差している。

このような構成により、主水流は、それぞれの凹状空間との交差箇所において、その一部が吐水部側に戻されることとなる。一つの凹状空間において多量の水が戻される構成ではなく、複数の凹状空間においてそれぞれ少量の水が戻される構成とすることができるため、逆流水の流れ全体を乱してしまうようなことが更に抑制される。気泡混入水に付与される脈動を更に安定的に発生させながら、その脈動の周波数を抑制することができる。

また、本発明に係るシャワー装置では、前記凹状空間を区画する側壁面のうち前記吐水部側の側壁面は、隣接する前記ガイド面との間で成す角度が鈍角となるように、前記ガイド面に対して傾斜していることも好ましい。

凹状空間を区画する側壁面のうち吐水部側の側壁面が、ガイド面に対して垂直となっている場合には、ガイド面に沿って渦室へと向かう逆流水が、凹状空間の上部において側壁面から剥離してしまいやすい。その結果、凹状空間の内部に流入する水の流量が少なくなり、吐水部側へと戻される逆流水の量も少なくなってしまうことがある。

この好ましい態様では、凹状空間を区画する側壁面のうち吐水部側の側壁面が、隣接するガイド面との間で成す角度が鈍角となるように、ガイド面に対して傾斜している。このような構成により、ガイド面に沿って渦室へと向かう逆流水の一部が、傾斜した側壁面に沿ってスムーズにその流れ方向を変化させて、凹状空間の内部に流入する。その結果、逆流水の一部を確実に吐水部側へと戻すことができる。

本発明によれば、ポンプ等の複雑な機構を用いることなく、吐出する気泡混入水に脈動を与えるシャワー装置であって、当該脈動の周波数が高くなり過ぎることを抑制し、使用者が感じる刺激感を大きくすることのできるシャワー装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係るシャワー装置を示す図であって、（Ａ）は平面図を示しており、（Ｂ）は下面図を示している。 図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図２に示した断面の一部を拡大して示す図である。 図１に示したシャワー装置において、吐出される水に脈動が付与される原理を説明するための図である。 図１に示したシャワー装置において、吐出される水に脈動が付与される原理を説明するための図である。 図１に示したシャワー装置の内部に形成された、凹状空間の形状を説明するための図である。

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。

本発明の実施形態であるシャワー装置について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシャワー装置Ｆ１を示す図であって、図１（Ａ）は平面図を示しており、図１（Ｂ）は下面図を示している。シャワー装置Ｆ１は、略円盤状を成す本体部ＢＤと、本体部ＢＤの側面から側方に向けて伸びるように形成された把持部ＧＲとを有している。

本体部ＢＤは、その下面ＳＡに複数の散水孔１０１が形成されており、それぞれの散水孔１０１からシャワー状の水を吐出するように構成された部分である。また、把持部ＧＲは、使用者の手によって把持される部分である。把持部ＧＲのうち、本体部ＢＤとは反対側の端部には、図示しない給水ホースが接続されている。後に詳しく説明するように、給水ホースから供給された水は、把持部ＧＲの内部に形成された内部流路２１０を通って本体部ＢＤに到達し、本体部ＢＤの下面ＳＡに形成された複数の散水孔１０１からシャワー状に吐出される。シャワー装置Ｆ１は、所謂ハンドシャワーと称されるものである。

図１（Ａ）に示したように、本体部ＢＤの上面には円形の開口２０１が形成されている。シャワー装置Ｆ１の内部空間（水が通る空間）は、この開口２０１を通じて外気と連通している。シャワー装置Ｆ１に対して給水ホースから水が供給されると、エジェクタ効果が生じて、外部の空気が開口２０１からシャワー装置Ｆ１の内部空間へと流入する。内部空間の水は、空気が混入されて気泡混入水となった後、散水孔１０１から外部へと吐出される。

図１（Ｂ）に示したように、本体部ＢＤの下面ＳＡは略円形を成しており、当該下面ＳＡにおいて、複数の散水孔１０１が同心円状且つ放射状に並んでいる。ただし、散水孔１０１は下面ＳＡの全体に配置されているのではなく、中心の円形領域を除いた外周側の領域にのみ配置されている。従って、シャワー装置Ｆ１から吐出されるシャワー状の水流は、その流れ方向に対して垂直な断面がドーナツ状をなすような水流となる。

続いて、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図２を参照しながら、シャワー装置Ｆ１について説明を加える。図２に示されるように、シャワー装置Ｆ１は、キャビティ２００と、シャワープレート１００とによって構成されている。キャビティ２００は、本体部ＢＤの上方側部分と把持部ＧＲとが一体的に成形されたものである。また、シャワープレート１００は、本体部ＢＤの下方側部分（水を吐出する部分）をなす円板状の部品である。先に説明した複数の散水孔１０１は、全てシャワープレート１００に対して形成されている。

シャワープレート１００の上面（底壁１２０）と、その上方にあるキャビティ２００の下面（天壁２２０）とは、いずれも略平坦な面となっており、互いに平行且つ離間した状態で対向配置されている。底壁１２０と天壁２２０との間には、両者に挟まれた薄い円板形状の空間３００が形成されている。シャワープレート１００は、その外周部分においてキャビティ２００と当接しており、その当接面には不図示のＯリングが介挿されている。当該Ｏリングにより、シャワープレート１００とキャビティ２００との間が水密に保たれている。

既に説明したように、把持部ＧＲの内部には内部流路２１０が形成されている。内部流路２１０は、把持部ＧＲの中心軸に沿ってキャビティ２００の内部に形成された第一流路２１１と、第一流路２１１の下流側端部からシャワープレート１００の中心に向かって下方に延びるように形成された第二流路２１２とからなり、全体がＬ字形状の流路となっている。第二流路２１２の下流側端部は、円板形状である空間３００の中心位置に接続されており、内部流路２１０と空間３００とが互いに連通している。このような第一流路２１１及び第二流路２１２からなる内部流路２１０は、本発明の給水部に該当するものである。

図３は、図２に示した断面の一部を拡大して示す図である。図３に示したように、第二流路２１２の下流側端部とシャワープレート１００との間には、絞り流路２５０が形成されている。絞り流路２５０は、上面視において空間３００の中心から外周側に向かって放射状となるように形成された複数の流路である。内部流路２１０と空間３００とは、これら複数の絞り流路２５０を介して互いに連通している。絞り流路２５０は、その流路方向が底壁１２０に対し平行な方向とはなっておらず、下流側に行くに従って底壁１２０側から天壁２２０側に向かうよう、底壁１２０に対して僅かに傾斜した方向となっている。

給水ホースからシャワー装置Ｆ１に水が供給されると、当該水は内部流路２１０を通って第二流路２１２の下流側端部に到達した後、絞り流路２５０から空間３００に向けて放射状に噴射される。絞り流路２５０の流路断面積の合計は、第二流路２１２の流路断面積よりも小さい。このため、第二流路２１２から噴射される水の流速は、第二流路２１２を通る水の流速よりも高くなる。絞り流路２５０から空間３００に噴射される水の流れを、以下では「主水流ＭＦ」とも称する。

キャビティ２００の内部には、開口２０１から内部に導入される空気の流路として空気流路２３０が形成されている。天壁２２０のうち中心寄りの位置には、第二流路２１２の外周を円形に囲むように形成された開口２３１が形成されており、この開口２３１が空気流路２３０の下流側端部となっている。

絞り流路２５０から水が噴射されると、エジェクタ効果により、開口２３１からの空気（開口２０１から流入した外気）が主水流ＭＦに混入して、気泡混入水が生成される。具体的には、絞り流路２５０よりも下流側（外周側）に気液界面が形成され、その気液界面に噴射された水が突入し空気を巻き込むことで気泡混入水が形成される。空間３００のうち開口２３１の近傍の部分を、以下では「空気混入部３１０」とも称する。

空気混入部３１０において生成された気泡混入水は、空間３００の内部を外周側（図３では左側）に向かって流れた後、それぞれの散水孔１０１から外部へと吐出される。シャワープレートのうち複数の散水孔１０１が形成されている部分（外周側部分）と、その直上である空間３００の外周側部分とを合わせて、以下では「吐水部３２０」とも称する。

シャワー装置Ｆ１では、絞り流路２５０から噴射される水（主水流）の進行方向を周期的に変動させることで、空気混入部３１０で生成される気泡混入水の空気混入率を周期的に変動させている。この空気混入率の周期的な変動によって、吐水部３２０からの吐水が脈動状態となり、使用者は刺激感を得ることができる。

続いて、図４及び図５を参照しながら、空気混入率を周期的に変動させる原理について説明する。図４及び図５は、絞り流路２５０近傍の拡大図であり、空気混入率が変動する様子を模式的に示している。図４は、絞り流路２５０から水を噴射し始めた初期段階を示す図である。図５は、図４に示した状態から空気混入率が変化して最も高まった状態を示す図である。

最初に、図４に示すように、絞り流路２５０から空気混入部３１０に向けて噴射された水は、絞り流路２５０に沿って上方側に向かって進行し、主水流ＭＦを形成する。このとき、空気混入部３１０における主水流ＭＦの進行方向は、絞り流路２５０の内部を流れる水の進行方向（点線ＬＮに沿った方向）と一致している。すなわち、絞り流路２５０の流路方向と一致している。

絞り流路２５０から噴射される主水流ＭＦによって、空気混入部３１０は、開口２３１の近傍の部分を除く殆どの部分が満水状態となる。空気混入部３１０においては、開口２３１の近傍の空気で満たされた部分と、それよりも下流側（空間３００の外周側）であって水で満たされた部分との間に、図示しない気液境界面が形成される。

空間３００の外周側は上記のように水で満たされており、そこへ絞り流路２５０から噴射される水が供給されるため、吐水部３２０の水圧は上昇する。当該水圧により、それぞれの散水孔１０１からは高速の水流が吐出される。但し、絞り流路２５０から噴射された水の全てが散水孔１０１から吐出されるのではない。吐水部３２０又はその近傍にまで到達した水の一部は、底壁１２０に沿って絞り流路２５０側に向かい逆流する。このように、空間３００の内部を逆流して戻ってくる水を、以下では「逆流水ＣＦ」とも称する。

図４に示したように、底壁１２０のうち中心寄りの位置には渦室１５０が形成されている。渦室１５０は、底壁１２０の一部を後退させることにより形成された溝であって、上面視において絞り流路２５０を円形に囲むように形成されている。

渦室１５０は、外側面１５１、底面１５２、及び内側面１５３によって区画されている。外側面１５１は、凹状の空間である渦室１５０の外周側を区画する面であって、図４に示したように底壁１２０に対して傾斜した面となっている。底面１５２は、凹状の空間である渦室１５０の底部を区画する面であって、図４に示したように底壁１２０に対して平行な面となっている。内側面１５３は、凹状の空間である渦室１５０の内周側を区画する面であって、図４に示したように底壁１２０に対して垂直な面となっている。

底壁１２０に沿って絞り流路２５０側に戻る逆流水ＣＦは、外側面１５１に沿って渦室１５０の内部に流入し、その後は底面１５２及び内側面１５３に沿って順に流れる。また、渦室１５０の上方側（天壁２２０側）には、既に述べたように主水流ＭＦが存在している。逆流水ＣＦが渦室１５０の内部に流入する流れと主水流ＭＦとの影響によって、渦室１５０においては渦状の流れ（以下、「渦水流ＶＦ」と称する）が発生する。

絞り流路２５０から水を噴射し始めた初期段階である図４の状態においては、主水流ＭＦの進行方向は天壁２２０側に向かう方向となっている。このため、図４に示したように、渦室１５０においては比較的大きな渦水流ＶＦが形成される。

渦水流ＶＦの内部に存在する水には、外側に向かう力（遠心力）が働く、その結果、渦水流ＶＦの内部の水圧は、その周囲の水圧よりも低くなる（負圧となる）。また、そのような水圧の低下は、渦水流ＶＦが大きいほど顕著に生じる。換言すれば、渦水流ＶＦが大きいほど、当該渦水流ＶＦの内部に生じる負圧も大きくなる。従って、図４のように比較的大きな渦水流ＶＦが形成された状態においては、主水流ＭＦの下方側（底壁１２０側）には大きな負圧が生じている。

図４の状態の後、主水流ＭＦは、渦水流ＶＦの内部に生じる大きな負圧に引き寄せられて、開口２３１から遠ざかるようにその進行方向を変化させる。主水流ＭＦの進行方向が開口２３１から遠ざかるように（渦室１５０側に近づくように）変化するに従って、渦水流ＶＦは次第に小さくなる。図５は、主水流ＭＦの進行方向が変化して、開口２３１から最も遠ざかった状態を示している。

図５の状態においては、主水流ＭＦと開口２３１との距離が大きくなったことにより、空気混入部３１０において形成された気液境界面（不図示）の位置が、図４の状態における気液境界面の位置よりもより外周側（図５では左側）となっている。開口２３１から空気混入部３１０に導入された空気は、主水流ＭＦによって加速されながら気液境界面に向かうが、上記のように気液境界面の位置が外周側に変化したことにより、その加速距離が大きくなっている。その結果、図５の状態においては、開口２３１から導入されて水に巻き込まれる空気の量（空気混入量）が最大となっている。換言すれば、散水孔１０１から吐出される気泡混入水の空気混入率が最も高まっている。

図５の状態においては、主水流ＭＦの進行方向は渦室１５０側に最も近づいている。このため、渦室１５０側に形成された渦水流ＶＦの大きさは最小となっており、渦水流ＶＦの内部に生じる負圧は最も小さくなっている。従って、図５の状態の後においては、負圧によって引き寄せられていた主水流ＭＦの進行方向は元に戻り、図４のように、絞り流路２５０の内部を流れる水の進行方向（点線ＬＮに沿った方向）と一致した状態となる。

図４の状態においては、主水流ＭＦと開口２３１との距離が小さいため、空気混入部３１０において形成された気液境界面（不図示）の位置が、図５の状態における気液境界面の位置よりも内周側に変化している。開口２３１から空気混入部３１０に導入された空気は、主水流ＭＦによって加速されながら気液境界面に向かうが、上記のように気液境界面の位置が内周側に変化したことにより、その加速距離が小さくなっている。その結果、図５の状態においては、開口２３１から導入されて水に巻き込まれる空気の量（空気混入量）が最少となっている。換言すれば、散水孔１０１から吐出される気泡混入水の空気混入率が最も低くなっている。

以上の説明で明らかなように、本実施形態に係るシャワー装置Ｆ１においては、図４に示した状態と図５に示した状態とが交互に繰り返されることにより、散水孔１０１から吐出される気泡混入水の空気混入率が周期的に変化する。吐水部３２０から単位時間あたりに吐出される水の量は常に一定であるから、主水流ＭＦに混入された空気の量が多い状態（図５の状態）では、それぞれの散水孔１０１から吐出される気泡混入水の流速は速くなる。一方、主水流ＭＦに混入された空気の量が少ない状態（図４の状態）では、それぞれの散水孔１０１から吐出される気泡混入水の流速は遅くなる。このように、散水孔１０１からは流速の異なる気泡混入水が交互に吐出される。散水孔１０１から吐出される水には粗密が発生し、シャワー装置Ｆ１の使用者の肌に対して断続的に着水することとなる。これにより、シャワー装置Ｆ１の使用者は脈動的な刺激感を受ける。

ところで、上記脈動の周波数は、シャワー装置Ｆ１に供給される水の流量や、シャワー装置Ｆ１の内部に形成された流路の構成のみによって定まる固有の値となっている。また、シャワー装置Ｆ１のように吐水部３２０の水圧が比較的高くなるようなハンドシャワーにおいては、脈動の周波数は更に高くなりやすい。

その理由は以下のように考えられる。吐水部３２０の水圧が高くなると、吐水部３２０から渦水流ＶＦの方に向かう逆流水ＣＦの流量が大きくなり、大きな渦水流ＶＦが形成される。渦水流ＶＦの内部には大きな負圧が生じ、主水流ＭＦは大きな力を受けてその方向を素早く変化させる。その結果、主水流ＭＦの方向が変化する周期は短くなり、気泡混入水に与えられる脈動の周波数が高くなってしまう。

気泡混入水に与えられる脈動の周波数が高くなり過ぎると、脈動が与えられた気泡混入水が使用者の肌に当たっても、使用者には脈動として感じられにくい。換言すれば、脈動の周波数が高すぎることにより、使用者が感じる刺激感及びそれによる心地よさが十分ではない場合が生じ得る。

そこで、シャワー装置Ｆ１では、脈動の周波数が高くなり過ぎないように、渦水流ＶＦの方に向かう逆流水ＣＦの流量を抑制するように構成されている。具体的には、底壁１２０のうち吐水部３２０と渦室１５０との間に複数の凹状空間１６０、１７０、１８０が形成されており、これら凹状空間１６０、１７０、１８０によって逆流水ＣＦの流量が抑制される構成となっている。

凹状空間１６０、１７０、１８０は、いずれも底壁１２０の一部を後退させることにより形成された溝内の空間であって、上面視において絞り流路２５０を円形に（同心円状に）囲むように形成されている。凹状空間１６０はこれらのうち最も外周側に形成されており、凹状空間１８０はこれらのうち最も内周側に形成されており、凹状空間１７０は凹状空間１６０と凹状空間１８０との間に形成されている。

凹状空間１６０、１７０、１８０の具体的な形状及び機能について、図６を参照しながら説明する。図６は、凹状空間１６０の形状及びその近傍における水の流れを模式的に示す図である。尚、凹状空間１７０、１８０の形状及びそれぞれの近傍における水の流れは、いずれも凹状空間１６０の場合と同様であるから、以下では凹状空間１６０についてのみ説明する。

凹状空間１６０は、外側面１６１、底面１６２、及び内側面１６３によって区画されている。外側面１６１は、凹状空間１６０の外周側を区画する面であって、図６に示したように底壁１２０に対して傾斜した面となっている。外側面１６１は、これと隣接する底壁１２０との間で成す角度（図６において符号ＡＧで示した角度）が鈍角となるように、底壁１２０に対して傾斜している。底面１６２は、凹状空間１６０の底部を区画する面であって、図６に示したように底壁１２０に対して平行な面となっている。内側面１６３は、凹状空間１６０の内周側を区画する面であって、図６に示したように底壁１２０に対して垂直な面となっている。

既に説明したように、シャワー装置Ｆ１の散水孔１０１から気泡混入水を吐出している状態においては、吐水部３２０側から渦室１５０側へと向かう逆流水ＣＦが底壁１２０に沿って流れている。このため、逆流水ＣＦは、凹状空間１６０の上方側、凹状空間１７０の上方側、凹状空間１８０の上方側を順に通過することとなる。凹状空間１６０の上方側を通過する逆流水ＣＦの流れを、図６では符号ＣＦ１を付した矢印で示している。

逆流水ＣＦが凹状空間１６０の上方側を通過する際には、逆流水ＣＦの一部はその方向を変化させて、外側面１６１に沿って凹状空間１６０の内部に流入する。その後、底面１６２、内側面１６３に沿って順に流れながらその方向を更に変化させて、最終的には凹状空間１６０の外部に流出する。このような逆流水ＣＦの（一部の）流れを、図６では符号ＣＦ２を付した矢印で示している。

凹状空間１６０の内壁面に沿って流れた逆流水ＣＦ（ＣＦ２）は、凹状空間１６０の上方側を通過して流れる逆流水ＣＦ（ＣＦ１）に合流する。この合流箇所においては、流れが互いに異なる水流の衝突に伴って局所的な水流の乱れが生じるため、渦室１５０側へと向かう逆流水ＣＦ（ＣＦ１）の一部がその流れ方向を変えて、その上方側にある主水流ＭＦに向かうこととなる。このように主水流ＭＦに向かう水の流れを、図６では符号ＣＦ３を付した矢印で示している。主水流ＭＦに向かってその方向を変化させた逆流水ＣＦ（ＣＦ３）は、主水流ＭＦに合流して吐水部３２０へと向かう。換言すれば、逆流水ＣＦ（ＣＦ１）の一部が、渦室１５０に到達する前に吐水部３２０側に戻される。

その結果、凹状空間１６０よりも渦室１５０側を流れる逆流水ＣＦは、凹状空間１６０よりも吐水部３２０側（図６では左側）を流れる逆流水ＣＦに比べて、その流量が僅かに小さくなっている。すなわち、凹状空間１６０の上方側を通過した際にその一部（ＣＦ３）が吐水部３２０側へと戻された分、その流量が小さくなった状態で渦室１５０側へと流れる。このように流量が小さくなった逆流水ＣＦの流れを、図６では符号ＣＦ４を付した矢印で示している。

その後、逆流水ＣＦ（ＣＦ４）は凹状空間１７０の上方側を通過するのであるが、その際にも、上記と同様の現象が生じてその流量が僅かに小さくなる。また、凹状空間１８０の上方側を通過する際にも、流量が僅かに小さくなる。このように、吐水部３２０から渦室１５０へと流れる逆流水ＣＦは、凹状空間１６０、１７０、１８０の上方側を順に通過することで、その流量が段階的に小さくなっていく。渦室１５０に到達する逆流水ＣＦの流量は、凹状空間１６０等が形成されていない場合に比べて抑制される。その結果、渦水流ＶＦは小さくなり、主水流ＭＦの方向が変化する周期は長くなるため、気泡混入水に与えられる脈動の周波数が高くなり過ぎてしまうことが防止される。

以上に説明したように、本実施形態に係るシャワー装置Ｆ１では、吐水部３２０からの逆流水ＣＦが渦室１５０に到達する前に、その一部が吐水部３２０側に戻るよう、凹状空間１６０、１７０、１８０が形成されている。凹状空間１６０、１７０、１８０は、本発明の帰還手段に該当するものである。

このような帰還手段により、渦室１５０に到達する逆流水ＣＦの流量が低減されるため、渦室１５０で形成される渦水流ＶＦの大きさ、及び当該渦水流ＶＦの内部における負圧の大きさ（変動の最大値）が抑制される。吐水部３２０内の水圧は比較的高いのであるが、逆流水ＣＦの流量の増大に起因して渦水流ＶＦ内の負圧が大きくなり過ぎるようなことがなく、吐出される気泡混入水の脈動の周波数が高くなり過ぎることがない。その結果、脈動により使用者が感じる刺激感を大きくすることが可能となっている。

また、帰還手段（凹状空間１６０、１７０、１８０）は、逆流水ＣＦ（ＣＦ１）の一部（ＣＦ２）を分流させて、その流れの方向を変化させた後に逆流水ＣＦ（ＣＦ１）に合流させるように構成されている。すなわち、逆流水ＣＦの一部を壁面に衝突させたり、複雑な流路を通過させたりするのではなく、方向の異なる水流を合流させることによって、逆流水ＣＦの一部を吐水部３２０側に戻すような構成となっている。その結果、シャワー装置Ｆ１の内部の機構は比較的単純なものとなっており、シャワー装置Ｆ１の大型化が抑制されている。

また、底壁１２０（ガイド面）には突起のようなものが形成されておらず、凹状空間１６０、１７０、１８０のみが形成されているため、底壁１２０に沿って渦室１５０へと向かう逆流水ＣＦの流れが大きく乱されてしまうことがなく、そのような乱れによって気泡混入水に付与される脈動が止まってしまうこともない。つまり、逆流水ＣＦの流れ全体を大きく乱すことなく維持しながらも、局所的な水流の乱れのみを生じさせることにより、逆流水ＣＦの一部（ＣＦ３）を吐水部３２０側に戻すような構成となっている。このため、気泡混入水に付与される脈動を安定して発生させながら、その脈動の周波数を抑制することが可能となっている。

凹状空間１６０、１７０、１８０はいずれも、上面視において絞り流路２５０を円形に囲むように形成されている。このため、散水孔１０１からの水の吐出方向に沿って見たときにおいて、凹状空間１６０、１７０、１８０はいずれも、全ての主水流ＭＦと交差している。このような構成であるから、凹状空間１６０、１７０、１８０の上部を通過せずにいずれかの主水流ＭＦの近傍（渦室１５０）に到達するような逆流水ＣＦは存在しない。換言すれば、帰還手段によって一部が吐水部３２０側へと戻されることなく、大流量のまま渦室１５０に到達するような逆流水ＣＦは存在し得ない。

このため、一部の主水流ＭＦの進行方向のみが高い周波数で振動してしまうようなことはなく、全ての主水流ＭＦの進行方向が同様の周波数で振動することとなる。その結果、全ての散水孔１０１から吐出される気泡混入水に対し、脈動がムラなく略均一に付与される。また、脈動が不安定になって止まってしまうようなことも防止される。

ところで、凹状空間１６０等は、逆流水ＣＦの一部を吐水部３２０側に戻すものである。このため、シャワー装置Ｆ１の内部においては、凹状空間１６０等よりも外周側の水圧が僅かに高くなり、凹状空間１６０等よりも内周側の水圧が僅かに低くなる傾向がある。仮に、凹状空間１６０等の外周側及び内周側のいずれにも散水孔１０１が形成されているような構成においては、それぞれの散水孔１０１から吐出される水の流速が均一にならず、ムラが生じてしまうこととなる。

そこで、シャワー装置Ｆ１では、全ての散水孔１０１のうち最も内周側（絞り流路２５０側）に形成されたものよりも更に内周側（絞り流路２５０側）となる位置に、凹状空間１６０、１７０、１８０の全てを形成している。つまり、全ての散水孔１０１が、凹状空間１６０、１７０、１８０よりも外周側（主水流ＭＦにおける下流側）に位置している。このため、それぞれの散水孔１０１から吐出される水の流速が略均一となっている。

本実施形態においては、散水孔１０１からの水の吐出方向に沿って見たときにおいて、それぞれの主水流ＭＦが、上流から下流に至るまでの間に３つの凹状空間１６０、１７０、１８０と交差している。

このような構成により、主水流ＭＦは、凹状空間１６０、１７０、１８０との交差箇所において、その一部が吐水部３２０側に戻される。一つの凹状空間において多量の水が戻される構成ではなく、複数の凹状空間においてそれぞれ少量の水が戻される構成となっているため、逆流水ＣＦの流れ全体を大きく乱してしまうようなことが抑制されている。その結果、気泡混入水に付与される脈動を更に安定的に発生させながら、その脈動の周波数を抑制している。

尚、凹状空間１６０等の数は、本実施形態においては３つであるが、空間３００の形状や大きさ等によってその数を適宜設定することが望ましい。シャワー装置のサイズが小さければ、凹状空間の数は一つでも十分な場合がある。

凹状空間１６０を区画する側壁面のうち外側面１６１は、これと隣接する底壁１２０との間で成す角度（図６において符号ＡＧで示した角度）が鈍角となるように、底壁１２０に対して傾斜している。このような構成により、底壁１２０に沿って渦室１５０へと向かう逆流水ＣＦの一部（ＣＦ２）が、傾斜した外側面１６１に沿ってスムーズにその流れ方向を変化させて、凹状空間１６０の内部に流入する。その結果、逆流水ＣＦの一部（ＣＦ３）が確実に吐水部３２０側へと戻される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

Ｆ１：シャワー装置
１００：シャワープレート
１０１：散水孔
１２０：底壁
１５０：渦室
１５１：外側面
１５２：底面
１５３：内側面
１６０：凹状空間
１６１：外側面
１６２：底面
１６３：内側面
１７０：凹状空間
１８０：凹状空間
２００：キャビティ
２０１：開口
２１０：内部流路
２１１：第一流路
２１２：第二流路
２２０：天壁
２３０：空気流路
２３１：開口
２５０：絞り流路
３００：空間
３１０：空気混入部
３２０：吐水部
ＣＦ：逆流水
ＢＤ：本体部
ＳＡ：下面
ＧＲ：把持部
ＭＦ：主水流
ＶＦ：渦水流

Claims (7)

1. 空気を混入させた気泡混入水を吐出するシャワー装置であって、
   水を供給する給水部と、
   前記給水部の下流側に設けられ、前記給水部よりも流路断面積を減少させ、通過する水の流速を高めて主水流として下流側に噴射する絞り部と、
   前記絞り部の下流側に設けられ、前記絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成すための開口が形成されている空気混入部と、
   前記空気混入部の下流側に設けられ、前記気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されている吐水部と、
   前記主水流の進行方向を周期的に変化させることにより、前記主水流に混入させる空気の量を周期的に変化させて前記気泡混入水に脈動を付与する脈動付与手段と、を備え、
   前記脈動付与手段は、前記吐水部側から前記絞り部側へと戻ってくる逆流水を渦室に受け入れて、前記主水流の近傍に渦を形成し、当該渦の内部に生じる負圧により、前記主水流の進行方向を周期的に変化させるものであって、
   前記逆流水が前記渦室に到達する前に、その一部を前記吐水部側に戻すように構成された帰還手段を更に備えていることを特徴とするシャワー装置。
2. 前記帰還手段は、前記逆流水の一部を分流させて、その流れの方向を変化させた後に前記逆流水に合流させることを特徴とする、請求項１に記載のシャワー装置。
3. 前記絞り部から前記吐水部までの流路を区画する内壁面の一部が、前記逆流水を前記渦室に導くためのガイド面となっており、
   前記帰還手段は、前記ガイド面の一部を後退させることによって形成された凹状空間であることを特徴とする、請求項２に記載のシャワー装置。
4. 前記吐水部からの水の吐出方向に沿って見たときにおいて、
   前記凹状空間は、全ての前記主水流と交差するように形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のシャワー装置。
5. 前記凹状空間は、全ての前記散水孔のうち最も絞り部側に形成されたものよりも、更に絞り部側となる位置に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のシャワー装置。
6. 前記凹状空間は、前記ガイド面に複数形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のシャワー装置。
7. 前記凹状空間を区画する側壁面のうち前記吐水部側の側壁面は、隣接する前記ガイド面との間で成す角度が鈍角となるように、前記ガイド面に対して傾斜していることを特徴とする、請求項４に記載のシャワー装置。

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