JP6905205B2 - 吐水装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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、
を有し、
上記給水通路の下流側端部は、上記湯水衝突部よりも上流側の領域において、流路断面積が一定であることを特徴とする吐水装置。 - 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記載の吐水装置。
- 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。
- 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。
- 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。
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