JP6432135B2 - 吐水装置 - Google Patents

Description

本発明は、給水された水（お湯を含む）に空気を混入させて吐水口から吐水する吐水装置に関する。

従来、節水化された吐水装置として、水に空気を混入させ、気泡混入水と成して吐出する吐水装置が知られている。このような吐水装置の一例として、特許文献１に記載されているような吐水装置が提案されている。

特許文献１に記載されている吐水装置では、吐水管と、吐水管の内部に配設された給水チューブに装着されて吐水管内の水路の先端の吐水口を形成する筒状の吐水口部材と、吐水口に配置されて水流を通過させ、吐水口からの吐水の吐出パターンを制御する吐出端部材とを備えており、吐出端部材と吐水口部材との夫々を、共通の固定部材にて吐水管内に固定している。吐出端部材により、給水チューブを通じて送られてきた水を気泡交じりの気泡混入水として吐出している。特許文献１に記載されている吐水装置では、吐出端部材と吐水口部材との夫々を、共通の固定部材にて吐水管内に固定することで、１個所で吐水管に固定でき、構造を簡素化することができる。

また、特許文献１に記載されている吐水装置では、吐出端部材内で空気を混入するために、吐出端部材内に流入するときの水の速度を上げる必要がある。しかしながら、吐出端部材内へ水を流入するための流入孔の断面積を小さくするなどして吐出端部材内に流入するときの水の速度を上げると、吐水口から吐出される気泡混入水の速度も上がる。そのため、気泡混入水が使用者に強く当たってしまうことで、不快感を与えてしまうという問題があった。このような問題に対し、例えば、吐出端部材の先端側に網状部材を取り付けることで吐水口から吐出される気泡混入水の速度のバラつきを抑制し、使用者に快適な手洗い感を提供していた。

特開２０１１−１２２３５７号公報

特許文献１に記載されているような吐水装置によれば、吐水口部材と吐出端部材から成る吐水部材の吐水管への取り付けを簡素化することができる。しかしながら、吐出端部材の構造は複雑なままであり、吐出端部材の先端側に網状部材を取り付けるという工程があるため、吐出端部材の組立性には難があった。また、例えば、吐出端部材の先端側に網状部材を取り付ける吐水装置では、吐出端部材の先端側に網状部材を取り付けるための空間や、吐水部材を吐水管へ取り付けるための空間を確保する必要があるため、吐水装置が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、使用者に快適な手洗い感を提供することができるとともに、吐水部材の組立性の向上、および吐水部材の小型化を実現することができる吐水装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のうち第１の態様に係る吐水装置においては、吐水管と、前記吐水管の先端部側の内部に挿入され、供給された水を流入させるための流入孔と、前記流入孔の下流側に設けられ、前記流入孔から流入した水に空気を混入させて気泡混入水となすための空気吸引孔と、前記流入孔に対向する面に形成され、気泡混入水を吐水するための散水孔と、を有する吐水部材と、前記吐水部材を前記吐水管に固定する固定部材と、を備え、前記吐水管は、前記固定部材を貫通可能な貫通孔を有し、前記吐水部材における前記流入孔と前記散水孔との間には、前記吐水部材と一体的に設けられ、前記流入孔から流入した水が衝突することで吐水部材内の水を整流する整流部材が設けられており、前記整流部材には、前記固定部材が挿入される挿入孔を有し、前記整流部材は、前記流入孔の軸心に対し略直交する棒状に形成されており、且つ、複数設けられており、複数の前記整流部材のうち少なくとも１つは、前記固定部材が挿入される挿入孔を有することを特徴とする。

このような構成の吐水装置によれば、吐水部材における流入孔と散水孔との間には、吐水部材と一体的に設けられ、流入孔から流入した水が衝突することで吐水部材内の水を整流する整流部材が設けられているため内部で水が整流される。そのため、使用者に快適な手洗い感を提供するために、吐水部材に水の整流のための別の部材を取り付けなくても水の整流を行うことができる。よって、使用者に快適な手洗い感を提供することができるとともに、吐水部材の組立性を向上させることができる。また、吐水管の外部から貫通孔に固定部材を貫通させて、吐水管の先端部側の内部に挿入された吐水部材の整流部材の挿入孔に固定部材を挿入させることで、吐水管に吐水部材を固定することができる。すなわち、整流部材が、固定部材を受ける機能を兼ねている。そのため、吐水部材の先端側に別の部材を取り付けるための空間や、吐水部材を吐水管への取り付けるための空間を確保する必要がない。よって、吐水部材を小型化することができる。さらに、整流部材を複数設けることで、吐水部材の組立性を低下させずに、散水孔から吐出される気泡混入水の速度のバラつきを効率よく抑制することができる。

本発明のうち第３の態様に係る吐水装置は、前記吐水部材の内部における流路は、前記流入孔の軸心に対し直交する断面の形状が、扁平形状に形成されており、且つ、前記流入孔から前記散水孔に向けて、扁平形状の長手方向の距離を長くすることで流路面積を拡大するテーパ形状であることを特徴とする。

吐水部材の内部における流路が流入孔から散水孔に向けて一定の流路面積をもつ場合、流入孔から吐水部材の内部への流路面積が急に拡大するため、吐水部材における流入孔側の角付近に渦流が発生しやすい。そして、吐水部材の内部において渦流が発生すると、空気吸引孔から水が逆流するおそれがある。あるいは、逆流しないまでも渦流の発生により効率よく空気を吸引できない可能性がある。一方、本発明の吐水装置によれば、水が流入孔から吐水部材の内部へと流入する際に、流路面積が急拡大しないため、過流の発生を抑制することができる。これにより、空気吸引孔から水が逆流することで使用者に快適な手洗い感を提供することができなくなることを防止することができる。よって、使用者に快適な手洗い感をより確実に提供することができる。

本発明のうち第４の態様に係る吐水装置は、前記吐水部材の内部における流路は、前記流入孔の軸心に対し直交する断面の形状が、扁平形状に形成されており、前記流入孔は、前記吐水部材の扁平形状の長手方向に対して中央寄りに配置されたことを特徴とする。

ここで、吐水部材へと供給される水は、例えば、給水ホースなどの給水路を通して供給される。給水路の内部では、給水路の軸心が最も速度が速く、軸心から径方向に外側へ向かうほど速度が遅くなる傾向がある。すなわち、給水路の内部では、速度がばらついている。そのため、流入孔が吐水部材の扁平形状の長手方向に対して万遍なく配置されていると、給水路の内部での速度のばらつきを維持したまま、流入孔から吐水部材の内部へと水が流入する。これにより、吐水部材の内部では、渦流が発生しやすくなる。一方、本発明の吐水装置によれば、流入孔は、吐水部材の扁平形状の長手方向に対して中央寄りに配置されていることで、略同速度の水を流入孔から吐水部材の内部へと流入することができる。給水路の内部での速度のばらつきの影響を抑えながら流入孔から吐水部材の内部へと流入されるため、過流の発生を抑制することができる。そのため、空気吸引孔から水が逆流することで使用者に快適な手洗い感を提供することができなくなることを防止することができる。よって、使用者に快適な手洗い感をより確実に提供することができる。

本発明によれば、使用者に快適な手洗い感を提供することができるとともに、吐水部材の組立性の向上、および吐水部材の小型化を実現することができる吐水装置を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる吐水装置を備えた自動水栓装置の全体図である。 図１に示す吐水装置の吐水管の先端部領域Ａにおける縦断面図である。 図２に示す吐水装置の吐水管の先端部のB-B断面図である。 本発明の実施の形態にかかる吐水装置の吐水部材を吐水管に組付ける前の状態で示す後方からみた斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる吐水装置の吐水部材を示す正面斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる吐水装置の吐水部材を示す背面図である。 図６に示す吐水装置の吐水部材を示すC-C断面図である。

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。

まず、本実施形態にかかる吐水装置１を備えた自動水栓装置１００の概要について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる吐水装置を備えた自動水栓装置の全体図である。

図１に示すように、自動水栓装置１００は、吐水装置１と、電磁弁２と、センサ３と、制御部４とを備える。

図１に示すように、吐水装置１は、吐水管１０を備える。吐水管１０は、カウンタ（設置面）５から起立形態で設置され、上部が逆Ｕ字状のグースネック形状をなしていている。吐水管１０の先端面はカウンタ５と水平な面をなしており、吐水管１０の横断面（流路に対して垂直な面）の外縁は、長方形状をなしている（図３参照）。吐水管１０の先端部には、水平方向を長手方向とする扁平形状の開口（吐水口）１２が形成されており、吐水管１０の基端部には、開口（図示なし）が形成されている。

吐水管１０は、吐水管１０の開口（図示なし）に取り付けられた着座部材５０をカウンタ５の上面に着座させ、その着座部材５０と固定ナット５２とでカウンタ５を上下両側から挟み込む状態にすることで、カウンタ５に固定されている。

電磁弁２は、給水管路６に設けられ、給水管路６の開閉を行う。電磁弁２が開くと、給水管路６から供給される水が吐水装置１から吐出される吐水状態となり、電磁弁２が閉じると、給水管路６から供給される水が吐水装置１から吐出されない止水状態となる。

電磁弁２は、制御部４に接続されており、電磁弁２の開閉動作は、制御部４によって制御される。電磁弁２は、制御部４からの制御信号に従って電気的に制御され、給水管路６の開閉を行う。このように、電磁弁２は、吐水装置１から吐出される水の給水管路６を開閉する給水バルブとして機能する。

センサ３は、吐水装置１に接近する対象物を検出する。この吐水装置１からの吐水先が、センサ３の検知領域となる。センサ３は、赤外線を投光し、投光した赤外線を受けた人体等の対象物から反射した赤外線を受光することにより、対象物の位置や動きを検出する。センサ３は、吐水装置１に人体が近づいてきたことや、吐水装置１に近づいた人体から吐水装置１に向けて手が差し出されたこと等を検出するために用いられる。

センサ３は、制御部４に接続される。制御部４は、センサ３の出力する信号を入力され、この信号に基づいて対象物の位置や動き等を検知する。なお、本実施形態では、センサとして赤外線を用いる赤外線センサを採用してあるが、例えば超音波やミリ波、マイクロ波等を用いるセンサ等であってもよいし、センサは、伝播波のドップラ効果を利用したドップラセンサであってもよい。

制御部４は、センサ３の出力する信号に基づいて電磁弁２の開閉動作を制御する。このため、制御部４には、上記のとおりセンサ３からの出力信号が入力される。また、制御部４からは、電磁弁２に対する制御信号が出力される。

以上のように、本実施形態の自動水栓装置１００は、吐水装置１と、電磁弁２と、センサ３と、制御部４とを備え、制御部４により、センサ３による検出信号に基づいて、電磁弁２の開閉動作を制御することで、吐水装置１に接近する対象物の検出、つまり人体検出を行うことで、使用者の動き等に応じた吐水を行う。

次に、図２〜図７を用いて、吐水装置について詳細に説明する。図２は、図１に示す吐水装置の吐水管の先端部領域Ａにおける縦断面図であり、図３は、図２に示す吐水装置の吐水管の先端部のB-B断面図である。図４は、本発明の実施の形態にかかる吐水装置の吐水部材を吐水管に組付け前の状態で示す斜視図である。図５〜図７は、それぞれ、本発明の実施の形態にかかる吐水装置の吐水部材を示す正面斜視図、背面図、図６に示すC-C断面図である。

図２および図３に示すように、吐水装置１は、吐水管１０の他に、吐水管１０の先端部側の内部に配設される吐水部材２０と、吐水部材２０を吐水管１０に固定する固定部材としてボス３０と、吐水管１０と吐水部材２０の隙間をシールするＯリング４０と、を備える。図４に示すように、吐水管１０は、背面を貫通する貫通孔１６を有し、この貫通孔１６は平面形状がボス３０に対応した円形状である。

吐水部材２０は、吐水管１０の先端部側の内部に配設されており、ボス３０により吐水管１０に固定されている。吐水部材２０は、樹脂製であり、樹脂の種類としては、例えば、ポリアセタール等が挙げられる。ボス３０は、吐水部材２０を吐水管１０に固定するためのボスである。

図２に示すように、吐水部材２０が吐水管１０に固定された状態において、吐水部材２０の先端面と吐水管１０の先端面が同一面上となるように吐水管１０に対し吐水部材２０が配設される。

図５および図６に示すように、吐水部材２０の正面視は、吐水管１２の先端部の形状に対応した水平方向を長手方向とする扁平形状である。吐水部材２０は、円筒形状をなす筒部２１（図２参照）と、筒部２１よりも上流側に形成され、先端面、後端面、前面、背面、左右両側面、の６面からなる中空の箱形状をなす本体部２２と、を一体に有する。筒部２１の外周面には、Ｏリングを嵌めるための凹部２３が形成されている。また、先端面、後端面、前面、背面、左右両側面の６面は、それぞれ、吐水管１０の内部に固定された状態における、下方側の面、上方側の面、前方側の面、後方側の面、左側方側の面、右側方側の面を指している。

本体部２２は、下流側から順に、流入孔２４と、空気吸引孔２６と、散水孔２８と、を有する。

流入孔２４は、略円状の貫通孔であり、本体部２２の後端面に９個形成されている。流入孔２４は、給水管路６から吐水管１０の内部へと給水された水を本体部２２の内部に流入させるためのものである。９個の流入孔２４は、本体部２２の扁平形状の長手方向における中心線に対し対称となるように、且つ、上下２段に配置されることで本体部２２の扁平形状の長手方向に対し中央寄りに配置される。

空気吸引孔２６は、流入孔２２の下流側に設けられた略円状の貫通孔である。空気吸引孔２６は、流入孔２２から本体部２２内に流入した水に空気を混入させて気泡混入水となすためのものである。空気吸引孔２６は、本体部２２の前面に水平方向に沿って直線上に５個形成されている。５個の空気吸引孔２６は、本体部２２の扁平形状の長手方向における中心線に対し対称となるように配置される。

散水孔２８は、略円状の貫通孔であり、流入孔２４が形成された後端面に対向する前端面に１３個形成されている。散水孔２８は、本体部２２内の気泡混入水を吐水するためのものである。１３個の散水孔２８は、本体部２２の扁平形状の長手方向における中心線に対し対称となるように、且つ、万遍なく配置される。

なお、流入孔２４、空気吸引孔２６、および散水孔２８のそれぞれの大きさは、狙いの空気混入率、流速に応じて適宜選択する。

給水源から供給された水は、給水管路６を通り、吐水管１０の内部へと導かれる。吐水管１０の内部へ導かれた水は、流入孔２４から吐水部材２０の本体部２２の内部へ流入し、吐水管１０と吐水部材２０の隙間（図３参照）を通る空気が空気吸引孔２６から本体部２２の内部へ取り込まれる。そして、本体部２２の内部へ流入した水に空気吸引孔２６から吸引した空気が混入することで気泡混入水となる。この気泡混入水は、散水孔２８から吐出される。

さらに、本体部２２は、流入孔２４と散水孔２８との間（空気吸引孔２６と散水孔２８との間）に流入孔２４から流入した水が衝突することで吐水部材内の水を整流する整流部材２７が設けられる。整流部材２７は、本体部２２の内部において、上面と下面とを繋ぐ円柱状（棒状）をなしている（図３参照）。整流部材２７は、流入孔２４の軸心に対し略直交する（図２参照）。このように形成されるため、流入孔２４から流入した水に空気吸引口２６から空気を吸引することで気泡混入水となった水が整流部材２７に衝突する。整流部材２７は、流入孔２４側から１列目は２個、２列目は６個、３列目は１０個の計１８個形成される。１８個の整流部材２７のうち、流入孔２４側から２列目の左から３番目の整流部材２７は、ボス３０が挿入される挿入孔２９が形成されており、他の整流部材２７よりも直径が大きい。挿入孔２９は、本体部２２の背面を貫通し、且つ本体部２２の前面を貫通しない孔である。整流部材２７の挿入孔２９と吐水管１０の貫通孔１６は、互いに向かい合う位置に形成される。本体部２２の先端面と吐水管１０の先端面が同一面上となるように吐水管１０に対し配設された状態で、吐水管１０の背面側からボス３０を貫通孔１６を介して挿入孔２９へボス３０が挿入されることで、と水部材２０は吐水管１０に固定される。なお、挿入孔２９および貫通孔１６が形成される整流部材２７は、ボス３０の個数分形成される。ボス３０は、少なくとも１つあればよいため、挿入孔２９が形成される整流部材２７も複数の整流部材２７のうち少なくとも１つあればよい。

図３に示すように、本体部２２の内部における流路２５は、流入孔２４の軸心に対し直行する断面の形状が、水平方向を長手方向とする扁平形状に形成される。また、図７に示すように流路２５は、流入孔２４から散水孔２８に向けて、扁平形状の長手方向の距離を長くすることで流路面積を拡大するテーパ形状である。

以上のように、本実施形態にかかる吐水装置１によれば、吐水部材２０の本体部２２における流入孔２４と散水孔２８との間には、吐水部材と一体的に設けられ、流入孔２４から流入した水が衝突することで吐水部材内の水を整流する整流部材２７が設けられているため内部で水が整流される。そのため、使用者に快適な手洗い感を提供するために、吐水部材２０に別の部材を取り付ける必要がない。よって、使用者に快適な手洗い感を提供することができるとともに、吐水部材２０の組立性を向上させることができる。また、吐水管１０の外部から貫通孔１６にボス３０を貫通させて、吐水管１０の先端部側の内部に挿入された吐水部材２０の整流部材２７の挿入孔２９にボス３０を挿入させることで、吐水管１０に吐水部材２０を固定することができる。すなわち、整流部材２７が、固定部材２０を受ける機能を兼ねている。そのため、吐水部材２０の先端側に別の部材を取り付けるための空間や、吐水管１０に吐水部材２０を固定するための空間を確保する必要がない。よって、吐水部材２０を小型化することができる。

また、本実施形態にかかる吐水装置１によれば、整流部材２７を複数設けることで、吐水部材２０の組立性を低下させずに、散水孔２８から吐出される気泡混入水の速度のバラつきを効率よく抑制することができる。

また、吐水部材２０の内部における流路２５が流入孔２４から散水孔２８に向けて一定の流路面積をもつ場合、流入孔２４から吐水部材２０の内部（本体部２２の内部）へ水が流入する際に、流路面積が急に拡大するため、吐水部材２０における流入孔２４側の角付近に渦流が発生しやすい。そして、吐水部材２０の内部において渦流が発生すると、空気吸引孔２６から水が逆流するおそれがある。また、逆流しないまでも渦流の発生により空気吸引孔２６から効率よく空気を吸引できない可能性がある。一方、本実施形態にかかる吐水装置１によれば、吐水部材２２の内部における流路２５は、流入孔２４から散水孔２８に向けて、扁平形状の長手方向の距離を長くすることで流路面積を拡大するテーパ形状であるため、給水源から吐水管１０の内部を通して供給された水が流入孔２４から吐水部材２０の内部へと流入する際に、流路面積が急拡大しない。そのため、過流の発生を抑制することができる。これにより、空気吸引孔２６から水が逆流することで使用者に快適な手洗い感を提供することができなくなることを防止することができる。よって、使用者に快適な手洗い感をより確実に提供することができる。

また、吐水管１０の内部では、給水ホース１５の軸心が最も速度が速く、軸心から径方向に外側へ向かうほど速度が遅くなる傾向がある。すなわち、給水ホースの内部では、速度がばらついている。そのため、流入孔２４が吐水部材２０の扁平形状の長手方向に対して万遍なく配置されていると、給水ホース１５の内部での速度のばらつきを維持したまま、流入孔２４から吐水部材２０の内部へと水が流入する。これにより、吐水部材２０の内部では、渦流が発生しやすくなる。一方、本実施形態にかかる吐水装置１によれば、
流入孔２４は、吐水部材２２の扁平形状の長手方向に対して中央寄りに配置されているため、略同速度の水を流入孔２４から吐水部材２２の内部へと流入することができる。すなわち、吐水管１０の内部での速度のばらつきの影響を抑えながら流入孔２４から吐水部材２２の内部へと流入されるため、過流の発生を抑制することができる。そのため、空気吸引孔２６から水が逆流することで使用者に快適な手洗い感を提供することができなくなることを防止することができる。よって、使用者に快適な手洗い感をより確実に提供することができる。

なお、本実施形態にかかる吐水装置では、吐水管１０の内部を直接水が通る構成について述べたが、これに限らない。例えば、給水ホース等を用いて、給水ホースの一端を吐水部材２０に接続し、他端を給水管路６に接続する構成でもよい。

また、本実施形態にかかる吐水装置では、流入孔２４は９個であるがこれに限らない。例えば、１２個であってもよいし、６個であってもよい。すなわち、流入孔２４は、複数あればよい。ただし、本体部２２へと流入した水の速度のバラつきを抑制するために、流入孔２４は本体部２２の長手方向における中心線に対し対称となるように形成されることが好ましい。

また、本実施形態にかかる吐水装置では、空気吸引孔２６は５個であるがこれに限らない。例えば、８個であってもよいし、４個であってもよい。すなわち、流入孔２４は、複数あればよい。ただし、本体部２２へと吸引した空気の混入量のバラつきを抑制するために、流入孔は本体部２２の長手方向における中心線に対し対称となるように形成されることが好ましい。

１００ 自動水栓装置
１ 吐水装置
２ 電磁弁
３ センサ
４ 制御部
５ カウンタ（設置面）
６ 給水路
１０ 吐水管
１２ 開口
１６ 貫通孔
２０ 吐水部材
２１ 筒部
２２ 本体部
２４ 流入孔
２５ 流路
２６ 空気吸引孔
２７ 整流部材
２８ 散水孔
２９ 挿入孔
３０ ボス（固定部材）
４０ Ｏリング
５０ 着座部材
５２ 固定ナット

Claims (3)

1. 吐水管と、
   前記吐水管の先端部側の内部に挿入され、供給された水を流入させるための流入孔と、前記流入孔の下流側に設けられ、前記流入孔から流入した水に空気を混入させて気泡混入水となすための空気吸引孔と、前記流入孔に対向する面に形成され、気泡混入水を吐水するための散水孔と、を有する吐水部材と、
   前記吐水部材を前記吐水管に固定する固定部材と、
   を備え、
   前記吐水管は、前記固定部材を貫通可能な貫通孔を有し、
   前記吐水部材における前記流入孔と前記散水孔との間には、前記吐水部材と一体的に設けられ、前記流入孔から流入した水が衝突することで吐水部材内の水を整流する整流部材が設けられており、
   前記整流部材には、前記固定部材が挿入される挿入孔を有し、
   前記整流部材は、前記流入孔の軸心に対し略直交する棒状に形成されており、且つ、複数設けられており、
   複数の前記整流部材のうち少なくとも１つは、前記固定部材が挿入される挿入孔を有することを特徴とする吐水装置。
2. 前記吐水部材の内部における流路は、前記流入孔の軸心に対し直交する断面の形状が、扁平形状に形成されており、且つ、前記流入孔から前記散水孔に向けて、扁平形状の長手方向の距離を長くすることで流路面積を拡大するテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の吐水装置。
3. 前記吐水部材の内部における流路は、前記流入孔の軸心に対し直交する断面の形状が、扁平形状に形成されており、
   前記流入孔は、前記吐水部材の扁平形状の長手方向に対して中央寄りに配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の吐水装置。