シャワーヘッド
【課題】 給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができるシャワーヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明のシャワーヘッド１は、複数の散水孔１０に水を供給する複数の通水孔２４を備えた通水板２６と、この通水板の隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水の水流によって負圧を発生させこの負圧により周囲から空気を引き込む空気取入通路３３と、隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように水流の方向を決定する通水方向決定部３４と、この通水方向決定部により方向が決定された水を互いに衝突させると共に上記空気取入部により引き込まれた空気を混入して泡沫状とする通水衝突部３６と、この通水衝突部で衝突して泡沫状となった水を整流して散水孔から吐水する整流部３８と、を有する。
【解決手段】 本発明のシャワーヘッド１は、複数の散水孔１０に水を供給する複数の通水孔２４を備えた通水板２６と、この通水板の隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水の水流によって負圧を発生させこの負圧により周囲から空気を引き込む空気取入通路３３と、隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように水流の方向を決定する通水方向決定部３４と、この通水方向決定部により方向が決定された水を互いに衝突させると共に上記空気取入部により引き込まれた空気を混入して泡沫状とする通水衝突部３６と、この通水衝突部で衝突して泡沫状となった水を整流して散水孔から吐水する整流部３８と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャワーヘッドに係り、特に、空気を混入させた泡沫状の水を吐水するシャワーヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、キッチン用の湯水混合栓等に使用されるシャワーヘッドにおいて、使用者がシャワーヘッドから吐水された水を利用してシンク内で食器洗い等の作業を行っている際に、シャワーヘッドから吐水された水が食器やシンクの表面に当たって飛散してしまう、いわゆる「水はね現象」を低減させる目的として、給水された水を空気が混入された泡沫状の水の状態にして吐水するシャワーヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のシャワーヘッドでは、シャワーヘッドの内部に複数の通水孔が形成され、これら各１つの通水孔につき１つの吐水孔（散水孔）が対応するように形成されており、シャワーヘッドの内部に給水された水は、各通水孔を通過し、それぞれに対応する吐水孔から吐水されるようになっている。また、通水孔と吐水孔との間には複数枚の網が重ねて設けられており、各通水孔から流出した水がこれらの網を通過して各吐水孔に流入する際、その水流によって生じた負圧によって、シャワーヘッドの外部から隙間を通って空気が引き込まれるようになっている。この引き込まれた空気と水流が共に網を通過することによって攪拌されることにより、空気が混入された泡沫状の水が生成されて各吐水孔から吐水されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８１３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のシャワーヘッドにおいては、通水孔から吐水孔へ流れる水流は、網を通過することによる圧力損失の影響を大きく受けることになるため、吐水孔からの吐水の勢いが低下してしまうという問題がある。特に、比較的低い給水圧の水がシャワーヘッドに給水された場合には、吐水孔からの吐水の勢いが著しく低下してしまい、十分な吐水が得られないという問題がある。
また、従来のシャワーヘッドの通水孔と吐水孔との間に取り付けられている網は、ごみ噛み等の目詰まりのために定期的に取り出して交換したりしなければならないため、メンテナンスが面倒であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術の課題を解決するためになされたものであり、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができるシャワーヘッドを提供することを目的としている。
また、本発明は、部品点数を減らしてメンテナンスの負担を軽減することができるシャワーヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、給水された水を複数の吐水孔から吐水するシャワーヘッドであって、上記複数の吐水孔に水を供給する複数の通水孔を備えた通水部と、この通水部の隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水の水流によって負圧を発生させこの負圧により周囲から空気を引き込む空気取入部と、上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように水流の方向を決定する通水方向決定部と、この通水方向決定部により方向が決定された水を互いに衝突させると共に上記空気取入部により引き込まれた空気を混入して泡沫状とする通水衝突部と、この通水衝突部で衝突して泡沫状となった水を整流して上記吐水孔から吐水する整流部と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、給水された水は通水部の複数の通水孔を通過すると、通水方向決定部が、複数の通水孔のうちの隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように差し向けると共に、その水流によって生ずる負圧を利用して周囲から空気取入部を経て空気が引き込まれる。また、この通水方向決定部で差し向けられた水は、通水衝突部で互いに衝突し、空気取入部から引き込まれた空気が混入されて泡沫状となる。さらに、通水衝突部で衝突して泡沫状となった水は整流部で整流されて吐水孔から吐水される。この結果、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができる。また、通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【０００７】
本発明において、通水方向決定部は、隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を受け入れてその断面がすり鉢状に下流側に向かって小さくなるように形成された流路であることが好ましい。
このような構成により、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にすることができる。また、通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【０００８】
本発明において、通水方向決定部は、隣接する少なくとも２つの通水孔から流出する水が互いに衝突するように上記通水孔自体の方向を設定する通水孔設定手段であってもよい。
このような構成により、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にすることができる。また、通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【０００９】
本発明において、通水方向決定部は、隣接する少なくとも２つの通水孔の出口近傍に設けられ負圧を発生させて上記通水孔からの流出する水を上記通水衝突部の方向に向ける負圧発生手段であってもよい。
このような構成により、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にすることができる。通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００１０】
本発明において、整流部は、ほぼ円筒状に形成された流路を含み、この流路の長さは、４〜２０ｍｍであることが好ましい。
このように構成により、通水衝突部で衝突して泡沫状となった水が整流部のほぼ円筒状の流路を流れることにより、泡沫状の水を水流の勢いを著しく低下させることなく整流して吐水孔から吐水することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシャワーヘッドによれば、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができる。また、部品点数を減らしてメンテナンスの負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明のシャワーヘッドの実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドが組み込まれている水栓装置を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態のシャワーヘッド１は、特にキッチン等で使用される、いわゆる「シングルレバー湯水混合栓」と呼ばれる水栓装置２の吐水側に組み込まれたものである。
また、水栓装置２は操作レバー４を備え、この操作レバー４を操作することにより、シャワーヘッド１の吐水部６から吐水される湯水の温度や吐水量を調整することができるように構成されている。
さらに、シャワーヘッド１の吐水部６には、その中央に開口する単一の吐水孔８が形成され、吐水孔８の周囲には、吐水孔８の直径よりも小さい直径を有する複数の吐水孔である散水孔１０が形成されている。また、シャワーヘッド１の吐水部６には、吐水部６における吐水状態をシャワー状態または非シャワー状態に切り替える切替ハンドル１２が回動可能に設けられている。切替ハンドル１２を回動操作することにより、複数の散水孔１０のみからシャワー状の吐水を行う設定（以下「シャワー設定」と呼ぶ）と、単一の吐水孔８のみから太くて一本状となる非シャワー状の吐水を行う設定（以下「非シャワー設定」と呼ぶ）に切り替えることができるように構成されている。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを示す拡大側面断面図である。ここで、図２に示すシャワーヘッド１は、切替ハンドル１２をシャワー設定にした状態を示している。また、図２では、シャワーヘッド内部の水の流れを実線の矢印で示し、空気の流れを破線の矢印で示している。
図２に示すように、シャワーヘッド１の内部には、シャワーヘッド１の流入部１４より流入した水が流れる通水路１６が形成されている。シャワーヘッド１の吐水部６は、切替ハンドル１２に一体的に設けられた流路切替ユニット１８を備えている。
流路切替ユニット１８には、最終的には各散水孔１０へと連通するシャワー用通水路２０と、単一の吐水孔８に連通する非シャワー用通水路２２が形成されている。シャワーヘッド１がシャワー設定の状態では、流路切替ユニット１８の上流側に位置する通水路１６ａと流路切替ユニット１８のシャワー用通水路２０のみが連通し、通水路１６ａと非シャワー用通水路２２は連通しないようになっている（図２参照）。これとは逆に、シャワーヘッド１が非シャワー設定の状態では、流路切替ユニット１８の上流側に位置する通水路１６ａと非シャワー用通水路２２のみが連通し、通水路１６ａとシャワー用通水路２０は連通しないようになっている。
【００１４】
また、流路切替ユニット１８のシャワー用通水路２０は、複数の通水孔２４が形成された通水板２６によって仕切られており、シャワー用通水路２０の水は、通水板２６の各通水孔２４のみを通過し、詳細は後述する吐水ユニット２８の通水路３０へ流れるようになっている。
さらに、吐水ユニット２８は、通水板２６の下流側に隣接して配置されている。吐水ユニット２８は、その下流側端部に複数の散水孔１０を含み、吐水ユニット２８内には、各散水孔１０毎に１つの通水路３０が形成されている。
また、詳細は後述するが、通水板２６の複数の通水孔２４については、隣接する３つの通水孔２４を一組とする通水孔群Ｇごとに区別されており、各通水路３０の上流端である詳細は後述する通水方向決定部３４の入口部３２は、各通水孔群Ｇと隙間を置いて対向して配置されている。すなわち、吐水ユニット２８の１つの通水路３０（または１つの散水孔１０）は、対応する１つの通水孔群Ｇに属する３つ通水孔２４と連通するようになっている。
さらに、通水板２６と吐水ユニット２８との間には、一部が大気に開放されている空気取入通路３３が形成されている。
また、各通水孔群Ｇの各通水孔２４から流出した水は、各通水孔群Ｇに対応する吐水ユニット２８の各通水路３０を通過することにより、空気取入通路３３から各通水路３０内に引き込まれた空気が混入して泡沫状の状態のままを維持して各散水孔１０から吐水されるようになっている。
【００１５】
つぎに、通水板２６の通水孔２４と吐水ユニット２８の通水路３０の詳細について説明する。
図３は、本実施形態のシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する３つの通水孔と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の構成部分のみを拡大して模式的に示す部分拡大斜視図である。
図３に示すように、通水板２６の１つの通水孔群Ｇに属する３つの通水孔２４は、互いに各通水孔２４の中心を結ぶ形状がほぼ正三角形となるように配置され、通水板２４をその法線方向に貫くように延びている。
また、吐水ユニット２８の通水路３０は、上流側から下流側に向かう方向順に、通水方向決定部３４の入口部３２、通水方向決定部３４、通水方向決定部３４の出口部４０、通水衝突部３６、通水整流部３８によって構成されている。
【００１６】
通水方向決定部３４の入口部３２は、シャワー用通水路２０から通水板２６の各通水孔群Ｇの各３つの通水孔２４を経て流出した水が流入する部分であり、１つの入口部３２は、対応する３つの通水孔２４のすべてを含むような大きさにほぼ形成されている。具体的には、入口部３２は、対応する３つの通水孔２４のすべてを含む外接円よりもわずかに大きい円形形状となっている。
【００１７】
通水方向決定部３４は、その上流側端部となる入口部３２と、この入口部３２の下流側に位置し、かつ入口部３２の直径よりも小さい直径を有する出口部４０を含む。
また、通水方向決定部３４の入口部３２から出口部４０にかけて、ほぼすり鉢状に窄まるように壁面４２が形成されている。通水板２６の各通水孔群Ｇの各３つの通水孔２４から高い流速で流出した各水流がそれぞれ通水方向決定部３４の入口部３２で受け入れられると、各水流方向が決定され、各水流が通水方向決定部３４の壁面４２に沿うように流れて、互いが出口部４０に向けて差し向けられるようになっている。
さらに、シャワー用通水路２０から通水板２６の各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４から流出した水が、対応する各通水路３０の通水方向決定部３４へ高い流速で流れると、この水流によって空気取入通路３３内の気圧が下がり、シャワーヘッド１の外部から空気取入通路３３を経て、通水方向決定部３４の水流の方向に空気を引き込もうとする負圧が発生するようになっている。
【００１８】
通水衝突部３６の入口部３６ａは、通水方向決定部３４の出口部４０に相当している。通水衝突部３６では、出口部４０に到達した各水流が互いに衝突して合流し始めると共に、空気取入通路３３から通水方向決定部３４に引き込まれた空気が出口部４０で衝突した水流に巻き込まれ、大量の空気が混入された泡沫状の水が生成されるようになっている。
【００１９】
通水整流部３８は、その下流側端部が散水孔１０を含み、通水衝突部３６で衝突させて空気を混入させて泡沫状にさせた水流は、通水整流部３８を通過することにより整流化されて、散水孔１０から吐水されるようになっている。また、整流部３８は、その上流側端部から下流側にわずかに拡張するようにほぼ円錐台状に形成された上流側流路３８ａと、この上流側流路３８ａの下流側端部から散水孔１０にかけてほぼ円筒状に形成された下流側流路３８ｂを備えている。
【００２０】
また、各散水孔１０から泡沫状の吐水を実現するために望ましい通水板２６の通水孔２４と吐水ユニット２８の通水路３０に関する代表的な部分の諸寸法を以下に示す。
上水道の一般生活用水を用いて給水圧０．０５〜０．７５ＭＰａの湯水をシャワーヘッド１の通水路１６に給水して、シャワーヘッド１をシャワー設定にして使用する場合、各散水孔１０の直径ｄ１は、１〜２ｍｍが好ましく、１．５ｍｍが最も好ましい。
一例として、各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４に対応する各散水孔１０の直径ｄ１を１．５ｍｍに設定した場合、各通水孔２４の直径ｄ２は、０．３〜０．５ｍｍが好ましく、０．４ｍｍが最も好ましい。
また、各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４のすべてを含む外接円の直径ｄ３は、２．８〜４．０ｍｍが好ましく、３．０ｍｍが最も好ましい。
さらに、通水方向決定部３４の入口部３２の直径ｄ４は、ｄ３よりも０．１ｍｍ以上大きいことが好ましく、３．１ｍｍが最も好ましい。また、通水路３０の通水方向決定部３４の出口部４０の直径ｄ５は、１．５〜２．０ｍｍが好ましく、２．０ｍｍが最も好ましい。
また、通水路３０の整流部３８のほぼ円筒状に形成された下流側流路３８ｂ部分の長さ（整流区間の長さ）Ｌは、４．０〜２０ｍｍが好ましく、５．０ｍｍが最も好ましい。
さらに、各通水孔群Ｇの総流路断面積Ｓ１とし、１つの通水孔２４の流路断面積をｓとし、各散水孔１０の流路断面積をＳ２とすると、１つの散水孔１０の流路断面積Ｓ２に対する１つの通水孔群Ｇの総流路断面積Ｓ２（または３つの通水孔２４の総流路断面積３ｓ）の比、すなわち、面積比Ｓ１／Ｓ２（又は３ｓ／Ｓ２）は、０．１０〜０．４０が好ましく、０．１６〜０．２７が最も好ましい。
【００２１】
なお、本実施形態のシャワーヘッド１においては、一例として、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔２４の個数を３つに設定した形態について説明しているが、このような形態に限定されず、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔２４の個数については、３つ以外にも、２つに設定したり、４つ以上の個数に設定してもよく、要するに、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔が複数個に設定された形態であればよい。また、このように通水孔２４を３つ以外の複数個に変更する場合には、上述した面積比Ｓ１／Ｓ２（＝０．１０〜０．４０）に基づいて各直径ｄ１，ｄ２を決定することができる。
【００２２】
つぎに、本実施形態のシャワーヘッド１の作用について説明する。
シャワー設定にされたシャワーヘッド１の流入部１４から通水路１６に流入した湯水は、流路切替ユニット１８の上流側に位置する通水路１６ａを経て、流路切替ユニット１８のシャワー用通水路２０に流れる。
シャワー用通水路２０内の水は、通水板２６の各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４を通過するように分流される。各通水孔２４を通過した各水流は、対応する各通水方向決定部３４の入口部３２から通水方向決定部３４に高い流速で流入し、通水方向決定部３４の壁面４２に沿って流れて通水方向決定部３４の出口部４０へ差し向けられる。このとき、各通水孔２４から通水方向決定部３４へ流れる高い流速の水流によって、水流の周囲の気圧が下がり、空気取入通路３３内の気圧も下がるため、シャワーヘッド１の外部から空気取入通路３３を経て、通水方向決定部３４の水流の方向に空気を引き込む負圧も発生している。
通水方向決定部３４の出口部４０へ差し向けられた各水流は、通水路３０の通水衝突部３６内で互いに衝突し、通水方向決定部３４の水流と共に空気取入通路３３から引き込んだ大量の空気を水中に巻き込む。このことにより、通水衝突部３６で大量の空気が混入された泡沫状の水が生成される。
通水衝突部３６で泡沫状に生成された水は、通水整流部３８のほぼ円錐台状の上流側流路３８ａから、ほぼ円筒状の下流側流路３８ｂを流れることにより整流化される。この整流化された状態の水流には気泡がほぼ均等に分布しており、泡沫状を維持した状態の整流水が散水孔１０から吐水される。
【００２３】
また、本実施形態のシャワーヘッド１を用いて、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数が２個と３個の場合について、各散水孔から流出する泡沫状の吐水効果を調べる実験（実験１）を行った。この実験１では、各散水孔の直径ｄ１を１．５ｍｍに固定し、通水孔の直径ｄ２については、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数が２個と３個のいずれの場合についてもｄ２を０．２〜１．０ｍｍまで０．０５ｍｍずつ変化させて、各散水孔１０から流出する吐水の状態を確認した。
１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数を２個に設定した場合、ｄ２＝０．３ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．０８）に設定すると、吐水はスラグ流となり泡沫化していないことを確認したが、ｄ２＝０．３５〜０．６０ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．１０〜０．３２）に設定すると、泡沫状の良好な吐水を確認した。また、ｄ２＝０．７０ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．４４）では、通水方向決定部３４に流入した水があふれてしまい、空気取入通路３３へ逆流するような現象を確認した。
一方、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数を３個に設定した場合、ｄ２＝０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．１２〜０．２７）に設定すると、泡沫状の良好な吐水を確認した。
以上の通水孔の個数を２個と３個に設定した場合の実験１の結果から、各散水孔から満足な泡沫状の吐水を得るには、面積比Ｓ１／Ｓ２は、０．１０〜０．４０に設定するのが好ましいことがわかった。
【００２４】
また、図４は、本実施形態のシャワーヘッドを用いて整流部の整流区間の長さを変えて散水孔から吐水させたときの吐水の整流状態と非整流状態の境界を調べた実験（実験２）の結果を示すグラフである。ここで、図４の横軸はシャワーヘッドに給水される水の圧力を示し、縦軸はシャワーヘッドの整流部の整流区間長さＬを示している。
図４の各プロットは、散水孔１０からの吐水がスラグ流になる等の非整流状態となる整流区間長さの上限値を示している。図示されているプロット以外にも、なお、整流区間長さＬが２〜２０ｍｍの範囲で多数の実験値を調べたが、実験値が図４のプロット値よりも下回った場合には、吐水がスラグ流になって非整流状態となり、図４のプロット値を上回った場合には、泡沫状の吐水が良好な整流状態であることが確認できた。すなわち、水圧が０．０５〜０．４ＭＰａの範囲では、整流区間長さＬを少なくとも４ｍｍに設定することにより、泡沫状の吐水が良好な整流状態になることがわかった。
なお、整流区間長さＬの上限については、値が大きすぎるとシャワーヘッドの大きさ自体も大きくなり過ぎるため、本実施形態のシャワーヘッド１では、現実的な値としては、整流区間長さＬの上限値は２０ｍｍ程度が好ましい。
【００２５】
上述した本実施形態のシャワーヘッド１によれば、吐水ユニット２８の通水路３０の通水方向決定部３４と通水衝突部３６により、従来のシャワーヘッドの通水路に取り付けていた水流を泡沫状にするための網を使用することなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にした水を各散水孔１０より吐水することができる。
また、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、水流を泡沫状にするための網が不要となるため、通水がこの網を通過することによる圧力損失の影響を取り除くことができ、水流の勢いを著しく低下させることなく各散水孔１０から吐水することができる。このことにより、シャワーヘッド１に対して比較的低い給水圧の水が給水された場合でも、水流の勢いを著しく低下させることなく各散水孔１０から十分な吐水を行うことができる。
さらに、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、水流を泡沫状にするための網が不要となるため、シャワーヘッド１のメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００２６】
また、本実施形態のシャワーヘッド１の吐水部６は、単一の吐水孔８と複数の散水孔１０を備え、切替ハンドル１２によって、吐水部６における吐水状態を複数の散水孔１０のみから吐水するシャワー状態と単一の吐水孔８のみから吐水する非シャワー状態に切り替えるような形態について説明したが、このような形態に限定されず、吐水部６に単一の吐水孔８を設けずに、吐水部６の全体にわたって複数の散水孔１０のみを配置した形態にしてもよい。
さらに、本実施形態のシャワーヘッド１は、シングルレバー湯水混合栓タイプの水栓装置２に適用した形態について説明したが、このような形態に限定されず、他のタイプのシャワー水栓装置についても適用可能である。
また、単一の吐水孔から非シャワー状（一本状）の吐水を行う他の吐水装置においても、本実施形態のシャワーヘッド１の散水孔１０から泡沫状の吐水を行う原理を適用することにより、非シャワー状の吐水においても泡沫状の吐水を行うことができる。
【００２７】
つぎに、本発明の第２実施形態のシャワーヘッドについて説明する。
図５は、本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３と同様な部分拡大斜視図である。ここで、図５において、第１実施形態のシャワーヘッドの部分と同一の部分については、同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図５に示すように、本実施形態のシャワーヘッドは、第１実施形態のシャワーヘッド１の通水路３０に通水方向決定部３４に代わる手段として、通水板５０を貫く各通水孔群Ｇ’に属する各通水孔５２の流路５４が吐水ユニット５６の通水衝突部３６の中央部５８に差し向けられるように斜めに形成され、各通水孔５２の流路５４から流出した水流を通水衝突部３６の中央部５８で衝突させるような構成となっている。
また、各通水孔群Ｇ’には、２つの通水孔５４が配置されているが、通水孔５４の個数については３つ以上に設定してもよい。
【００２８】
このように構成された本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドおいては、各通水孔群Ｇ’に属する各通水孔５２の流路５４を通過した各水流は、通水路３０の通水衝突部３６の中央部５８に向けて高い流速で流出し、第１実施形態と同様に、通水路３０の通水衝突部３６の中央部５８で衝突する。同時に、各通水孔５２の流路５４から流出した各水流によって空気取入通路３３から引き込んだ空気を衝突した水流に巻き込み、通水路３０の通水衝突部３６で大量の空気が混入された泡沫状の水が生成される。通水衝突部３６で泡沫状に生成された水は、第１実施形態と同様に、通水整流部３８で整流化され、泡沫状を維持した状態の整流水が散水孔１０から吐水される。
本実施形態のシャワーヘッドによれば、通水板５０の各通水孔５２の流路５４を吐水ユニット５６の通水衝突部３６の中央部５８に差し向けるように斜めに形成したことにより、第１実施形態と同様に、効率よく空気を混入させて泡沫状にした水を水流の勢いを低下させずに各散水孔１０より吐水することができる。また、従来のシャワーヘッドに設けられた水流を泡沫状にするための網が不要となるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００２９】
つぎに、本発明の第３実施形態によるシャワーヘッドについて説明する。
図６は、本発明の第３実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３及び図５と同様な部分拡大斜視図である。ここで、図６において、第１及び第２実施形態のシャワーヘッドの部分と同一の部分については、同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図６に示すように、本実施形態のシャワーヘッドは、第１実施形態のシャワーヘッド１の通水路３０に通水方向決定部３４に代わる手段として、通水板６０のほぼ法線方向を貫く各通水孔群Ｇ’’に属する各通水孔６２から流出した各水流を吐水ユニット５６の通水衝突部３６の中央部５８に差し向けるような負圧を発生させる負圧発生部材６６を備えている。
この負圧発生部材６６は、通水板６０の底面６０ａに位置する各通水孔群Ｇ’’における各通水孔６２の流路６４の３つの出口６４ａのほぼ中央に配置され、負圧発生部材６６の下流側端部６６ａは、上流側端部６６ｂに比べてわずかに絞られた形状となっている。
各通水孔６２の流路６４から流出した各水流が高い流速で負圧発生部材６６の側壁面６６ｃの近傍をこの側壁面６６ｃに沿って下流側へ流れることにより、各水流が負圧発生部材６６の側壁面６６ｃに近づく方向に差し向けられるような負圧が発生し、各水流は、第１及び第２実施形態と同様に、吐水ユニット５６の通水路３０における通水衝突部３６の中央部５８で衝突するようになっている。同時に、各通水孔６２の流路６４から流出した各水流によって空気取入通路３３から引き込んだ空気が、通水衝突部３６の中央部５８で衝突した水流に巻き込まれて、通水衝突部３６の中央部５８で大量の空気が混入された泡沫状の水が生成されるようになっている。
【００３０】
本実施形態のシャワーヘッドによれば、通水板６０の底面６０ａに位置する各通水孔群Ｇ’’における各通水孔６２の流路６４の３つの出口６４ａのほぼ中央に負圧発生部材６６を配置したことにより、第１及び第２実施形態と同様に、効率よく空気を混入させて泡沫状にした水を水流の勢いを低下させずに各散水孔１０より吐水することができる。また、従来のシャワーヘッドに設けられた水流を泡沫状にするための網が不要となるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドが組み込まれている水栓装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを示す拡大側面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する３つの通水孔と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の構成部分のみを拡大して模式的に示す部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを用いて整流部の整流区間の長さを変えて散水孔から吐水させたときの吐水の整流状態と非整流状態の境界を調べた実験（実験２）の結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３と同様な部分拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３及び図５と同様な部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ シャワーヘッド
２ 水栓装置
４ 操作レバー
６ シャワーヘッドの吐水部
８ 吐水孔
１０ 散水孔
１２ 切替ハンドル
１４ シャワーヘッド１の流入部
１６，１６ａ，３０ 通水路
１８ 流路切替ユニット
２０ シャワー用通水路
２２ 非シャワー用通水路
２４，５２，６２ 通水孔
２６，５０，６０ 通水板
２８，５６ 吐水ユニット
３２ 通水方向決定部の入口部
３３ 空気取入通路
３４ 通水方向決定部
３６ 通水衝突部
３８ 通水整流部
４０ 通水方向決定部の出口部
４２ 壁面
５８ 通水衝突部の中央部
６６ 負圧発生部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャワーヘッドに係り、特に、空気を混入させた泡沫状の水を吐水するシャワーヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、キッチン用の湯水混合栓等に使用されるシャワーヘッドにおいて、使用者がシャワーヘッドから吐水された水を利用してシンク内で食器洗い等の作業を行っている際に、シャワーヘッドから吐水された水が食器やシンクの表面に当たって飛散してしまう、いわゆる「水はね現象」を低減させる目的として、給水された水を空気が混入された泡沫状の水の状態にして吐水するシャワーヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のシャワーヘッドでは、シャワーヘッドの内部に複数の通水孔が形成され、これら各１つの通水孔につき１つの吐水孔（散水孔）が対応するように形成されており、シャワーヘッドの内部に給水された水は、各通水孔を通過し、それぞれに対応する吐水孔から吐水されるようになっている。また、通水孔と吐水孔との間には複数枚の網が重ねて設けられており、各通水孔から流出した水がこれらの網を通過して各吐水孔に流入する際、その水流によって生じた負圧によって、シャワーヘッドの外部から隙間を通って空気が引き込まれるようになっている。この引き込まれた空気と水流が共に網を通過することによって攪拌されることにより、空気が混入された泡沫状の水が生成されて各吐水孔から吐水されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８１３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のシャワーヘッドにおいては、通水孔から吐水孔へ流れる水流は、網を通過することによる圧力損失の影響を大きく受けることになるため、吐水孔からの吐水の勢いが低下してしまうという問題がある。特に、比較的低い給水圧の水がシャワーヘッドに給水された場合には、吐水孔からの吐水の勢いが著しく低下してしまい、十分な吐水が得られないという問題がある。
また、従来のシャワーヘッドの通水孔と吐水孔との間に取り付けられている網は、ごみ噛み等の目詰まりのために定期的に取り出して交換したりしなければならないため、メンテナンスが面倒であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術の課題を解決するためになされたものであり、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができるシャワーヘッドを提供することを目的としている。
また、本発明は、部品点数を減らしてメンテナンスの負担を軽減することができるシャワーヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、給水された水を複数の吐水孔から吐水するシャワーヘッドであって、上記複数の吐水孔に水を供給する複数の通水孔を備えた通水部と、この通水部の隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水の水流によって負圧を発生させこの負圧により周囲から空気を引き込む空気取入部と、上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように水流の方向を決定する通水方向決定部と、この通水方向決定部により方向が決定された水を互いに衝突させると共に上記空気取入部により引き込まれた空気を混入して泡沫状とする通水衝突部と、この通水衝突部で衝突して泡沫状となった水を整流して上記吐水孔から吐水する整流部と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、給水された水は通水部の複数の通水孔を通過すると、通水方向決定部が、複数の通水孔のうちの隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように差し向けると共に、その水流によって生ずる負圧を利用して周囲から空気取入部を経て空気が引き込まれる。また、この通水方向決定部で差し向けられた水は、通水衝突部で互いに衝突し、空気取入部から引き込まれた空気が混入されて泡沫状となる。さらに、通水衝突部で衝突して泡沫状となった水は整流部で整流されて吐水孔から吐水される。この結果、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができる。また、通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【０００７】
本発明において、通水方向決定部は、隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を受け入れてその断面がすり鉢状に下流側に向かって小さくなるように形成された流路であることが好ましい。
このような構成により、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にすることができる。また、通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【０００８】
本発明において、通水方向決定部は、隣接する少なくとも２つの通水孔から流出する水が互いに衝突するように上記通水孔自体の方向を設定する通水孔設定手段であってもよい。
このような構成により、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にすることができる。また、通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【０００９】
本発明において、通水方向決定部は、隣接する少なくとも２つの通水孔の出口近傍に設けられ負圧を発生させて上記通水孔からの流出する水を上記通水衝突部の方向に向ける負圧発生手段であってもよい。
このような構成により、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にすることができる。通水方向決定部により、シャワーヘッドの部品点数を減らすことができるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００１０】
本発明において、整流部は、ほぼ円筒状に形成された流路を含み、この流路の長さは、４〜２０ｍｍであることが好ましい。
このように構成により、通水衝突部で衝突して泡沫状となった水が整流部のほぼ円筒状の流路を流れることにより、泡沫状の水を水流の勢いを著しく低下させることなく整流して吐水孔から吐水することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシャワーヘッドによれば、給水された水を水流の勢いを著しく低下させることなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にして吐水することができる。また、部品点数を減らしてメンテナンスの負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明のシャワーヘッドの実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドが組み込まれている水栓装置を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態のシャワーヘッド１は、特にキッチン等で使用される、いわゆる「シングルレバー湯水混合栓」と呼ばれる水栓装置２の吐水側に組み込まれたものである。
また、水栓装置２は操作レバー４を備え、この操作レバー４を操作することにより、シャワーヘッド１の吐水部６から吐水される湯水の温度や吐水量を調整することができるように構成されている。
さらに、シャワーヘッド１の吐水部６には、その中央に開口する単一の吐水孔８が形成され、吐水孔８の周囲には、吐水孔８の直径よりも小さい直径を有する複数の吐水孔である散水孔１０が形成されている。また、シャワーヘッド１の吐水部６には、吐水部６における吐水状態をシャワー状態または非シャワー状態に切り替える切替ハンドル１２が回動可能に設けられている。切替ハンドル１２を回動操作することにより、複数の散水孔１０のみからシャワー状の吐水を行う設定（以下「シャワー設定」と呼ぶ）と、単一の吐水孔８のみから太くて一本状となる非シャワー状の吐水を行う設定（以下「非シャワー設定」と呼ぶ）に切り替えることができるように構成されている。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを示す拡大側面断面図である。ここで、図２に示すシャワーヘッド１は、切替ハンドル１２をシャワー設定にした状態を示している。また、図２では、シャワーヘッド内部の水の流れを実線の矢印で示し、空気の流れを破線の矢印で示している。
図２に示すように、シャワーヘッド１の内部には、シャワーヘッド１の流入部１４より流入した水が流れる通水路１６が形成されている。シャワーヘッド１の吐水部６は、切替ハンドル１２に一体的に設けられた流路切替ユニット１８を備えている。
流路切替ユニット１８には、最終的には各散水孔１０へと連通するシャワー用通水路２０と、単一の吐水孔８に連通する非シャワー用通水路２２が形成されている。シャワーヘッド１がシャワー設定の状態では、流路切替ユニット１８の上流側に位置する通水路１６ａと流路切替ユニット１８のシャワー用通水路２０のみが連通し、通水路１６ａと非シャワー用通水路２２は連通しないようになっている（図２参照）。これとは逆に、シャワーヘッド１が非シャワー設定の状態では、流路切替ユニット１８の上流側に位置する通水路１６ａと非シャワー用通水路２２のみが連通し、通水路１６ａとシャワー用通水路２０は連通しないようになっている。
【００１４】
また、流路切替ユニット１８のシャワー用通水路２０は、複数の通水孔２４が形成された通水板２６によって仕切られており、シャワー用通水路２０の水は、通水板２６の各通水孔２４のみを通過し、詳細は後述する吐水ユニット２８の通水路３０へ流れるようになっている。
さらに、吐水ユニット２８は、通水板２６の下流側に隣接して配置されている。吐水ユニット２８は、その下流側端部に複数の散水孔１０を含み、吐水ユニット２８内には、各散水孔１０毎に１つの通水路３０が形成されている。
また、詳細は後述するが、通水板２６の複数の通水孔２４については、隣接する３つの通水孔２４を一組とする通水孔群Ｇごとに区別されており、各通水路３０の上流端である詳細は後述する通水方向決定部３４の入口部３２は、各通水孔群Ｇと隙間を置いて対向して配置されている。すなわち、吐水ユニット２８の１つの通水路３０（または１つの散水孔１０）は、対応する１つの通水孔群Ｇに属する３つ通水孔２４と連通するようになっている。
さらに、通水板２６と吐水ユニット２８との間には、一部が大気に開放されている空気取入通路３３が形成されている。
また、各通水孔群Ｇの各通水孔２４から流出した水は、各通水孔群Ｇに対応する吐水ユニット２８の各通水路３０を通過することにより、空気取入通路３３から各通水路３０内に引き込まれた空気が混入して泡沫状の状態のままを維持して各散水孔１０から吐水されるようになっている。
【００１５】
つぎに、通水板２６の通水孔２４と吐水ユニット２８の通水路３０の詳細について説明する。
図３は、本実施形態のシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する３つの通水孔と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の構成部分のみを拡大して模式的に示す部分拡大斜視図である。
図３に示すように、通水板２６の１つの通水孔群Ｇに属する３つの通水孔２４は、互いに各通水孔２４の中心を結ぶ形状がほぼ正三角形となるように配置され、通水板２４をその法線方向に貫くように延びている。
また、吐水ユニット２８の通水路３０は、上流側から下流側に向かう方向順に、通水方向決定部３４の入口部３２、通水方向決定部３４、通水方向決定部３４の出口部４０、通水衝突部３６、通水整流部３８によって構成されている。
【００１６】
通水方向決定部３４の入口部３２は、シャワー用通水路２０から通水板２６の各通水孔群Ｇの各３つの通水孔２４を経て流出した水が流入する部分であり、１つの入口部３２は、対応する３つの通水孔２４のすべてを含むような大きさにほぼ形成されている。具体的には、入口部３２は、対応する３つの通水孔２４のすべてを含む外接円よりもわずかに大きい円形形状となっている。
【００１７】
通水方向決定部３４は、その上流側端部となる入口部３２と、この入口部３２の下流側に位置し、かつ入口部３２の直径よりも小さい直径を有する出口部４０を含む。
また、通水方向決定部３４の入口部３２から出口部４０にかけて、ほぼすり鉢状に窄まるように壁面４２が形成されている。通水板２６の各通水孔群Ｇの各３つの通水孔２４から高い流速で流出した各水流がそれぞれ通水方向決定部３４の入口部３２で受け入れられると、各水流方向が決定され、各水流が通水方向決定部３４の壁面４２に沿うように流れて、互いが出口部４０に向けて差し向けられるようになっている。
さらに、シャワー用通水路２０から通水板２６の各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４から流出した水が、対応する各通水路３０の通水方向決定部３４へ高い流速で流れると、この水流によって空気取入通路３３内の気圧が下がり、シャワーヘッド１の外部から空気取入通路３３を経て、通水方向決定部３４の水流の方向に空気を引き込もうとする負圧が発生するようになっている。
【００１８】
通水衝突部３６の入口部３６ａは、通水方向決定部３４の出口部４０に相当している。通水衝突部３６では、出口部４０に到達した各水流が互いに衝突して合流し始めると共に、空気取入通路３３から通水方向決定部３４に引き込まれた空気が出口部４０で衝突した水流に巻き込まれ、大量の空気が混入された泡沫状の水が生成されるようになっている。
【００１９】
通水整流部３８は、その下流側端部が散水孔１０を含み、通水衝突部３６で衝突させて空気を混入させて泡沫状にさせた水流は、通水整流部３８を通過することにより整流化されて、散水孔１０から吐水されるようになっている。また、整流部３８は、その上流側端部から下流側にわずかに拡張するようにほぼ円錐台状に形成された上流側流路３８ａと、この上流側流路３８ａの下流側端部から散水孔１０にかけてほぼ円筒状に形成された下流側流路３８ｂを備えている。
【００２０】
また、各散水孔１０から泡沫状の吐水を実現するために望ましい通水板２６の通水孔２４と吐水ユニット２８の通水路３０に関する代表的な部分の諸寸法を以下に示す。
上水道の一般生活用水を用いて給水圧０．０５〜０．７５ＭＰａの湯水をシャワーヘッド１の通水路１６に給水して、シャワーヘッド１をシャワー設定にして使用する場合、各散水孔１０の直径ｄ１は、１〜２ｍｍが好ましく、１．５ｍｍが最も好ましい。
一例として、各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４に対応する各散水孔１０の直径ｄ１を１．５ｍｍに設定した場合、各通水孔２４の直径ｄ２は、０．３〜０．５ｍｍが好ましく、０．４ｍｍが最も好ましい。
また、各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４のすべてを含む外接円の直径ｄ３は、２．８〜４．０ｍｍが好ましく、３．０ｍｍが最も好ましい。
さらに、通水方向決定部３４の入口部３２の直径ｄ４は、ｄ３よりも０．１ｍｍ以上大きいことが好ましく、３．１ｍｍが最も好ましい。また、通水路３０の通水方向決定部３４の出口部４０の直径ｄ５は、１．５〜２．０ｍｍが好ましく、２．０ｍｍが最も好ましい。
また、通水路３０の整流部３８のほぼ円筒状に形成された下流側流路３８ｂ部分の長さ（整流区間の長さ）Ｌは、４．０〜２０ｍｍが好ましく、５．０ｍｍが最も好ましい。
さらに、各通水孔群Ｇの総流路断面積Ｓ１とし、１つの通水孔２４の流路断面積をｓとし、各散水孔１０の流路断面積をＳ２とすると、１つの散水孔１０の流路断面積Ｓ２に対する１つの通水孔群Ｇの総流路断面積Ｓ２（または３つの通水孔２４の総流路断面積３ｓ）の比、すなわち、面積比Ｓ１／Ｓ２（又は３ｓ／Ｓ２）は、０．１０〜０．４０が好ましく、０．１６〜０．２７が最も好ましい。
【００２１】
なお、本実施形態のシャワーヘッド１においては、一例として、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔２４の個数を３つに設定した形態について説明しているが、このような形態に限定されず、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔２４の個数については、３つ以外にも、２つに設定したり、４つ以上の個数に設定してもよく、要するに、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔が複数個に設定された形態であればよい。また、このように通水孔２４を３つ以外の複数個に変更する場合には、上述した面積比Ｓ１／Ｓ２（＝０．１０〜０．４０）に基づいて各直径ｄ１，ｄ２を決定することができる。
【００２２】
つぎに、本実施形態のシャワーヘッド１の作用について説明する。
シャワー設定にされたシャワーヘッド１の流入部１４から通水路１６に流入した湯水は、流路切替ユニット１８の上流側に位置する通水路１６ａを経て、流路切替ユニット１８のシャワー用通水路２０に流れる。
シャワー用通水路２０内の水は、通水板２６の各通水孔群Ｇの３つの通水孔２４を通過するように分流される。各通水孔２４を通過した各水流は、対応する各通水方向決定部３４の入口部３２から通水方向決定部３４に高い流速で流入し、通水方向決定部３４の壁面４２に沿って流れて通水方向決定部３４の出口部４０へ差し向けられる。このとき、各通水孔２４から通水方向決定部３４へ流れる高い流速の水流によって、水流の周囲の気圧が下がり、空気取入通路３３内の気圧も下がるため、シャワーヘッド１の外部から空気取入通路３３を経て、通水方向決定部３４の水流の方向に空気を引き込む負圧も発生している。
通水方向決定部３４の出口部４０へ差し向けられた各水流は、通水路３０の通水衝突部３６内で互いに衝突し、通水方向決定部３４の水流と共に空気取入通路３３から引き込んだ大量の空気を水中に巻き込む。このことにより、通水衝突部３６で大量の空気が混入された泡沫状の水が生成される。
通水衝突部３６で泡沫状に生成された水は、通水整流部３８のほぼ円錐台状の上流側流路３８ａから、ほぼ円筒状の下流側流路３８ｂを流れることにより整流化される。この整流化された状態の水流には気泡がほぼ均等に分布しており、泡沫状を維持した状態の整流水が散水孔１０から吐水される。
【００２３】
また、本実施形態のシャワーヘッド１を用いて、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数が２個と３個の場合について、各散水孔から流出する泡沫状の吐水効果を調べる実験（実験１）を行った。この実験１では、各散水孔の直径ｄ１を１．５ｍｍに固定し、通水孔の直径ｄ２については、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数が２個と３個のいずれの場合についてもｄ２を０．２〜１．０ｍｍまで０．０５ｍｍずつ変化させて、各散水孔１０から流出する吐水の状態を確認した。
１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数を２個に設定した場合、ｄ２＝０．３ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．０８）に設定すると、吐水はスラグ流となり泡沫化していないことを確認したが、ｄ２＝０．３５〜０．６０ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．１０〜０．３２）に設定すると、泡沫状の良好な吐水を確認した。また、ｄ２＝０．７０ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．４４）では、通水方向決定部３４に流入した水があふれてしまい、空気取入通路３３へ逆流するような現象を確認した。
一方、１つの通水孔群Ｇに属する通水孔の個数を３個に設定した場合、ｄ２＝０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍ（面積比Ｓ１／Ｓ２＝０．１２〜０．２７）に設定すると、泡沫状の良好な吐水を確認した。
以上の通水孔の個数を２個と３個に設定した場合の実験１の結果から、各散水孔から満足な泡沫状の吐水を得るには、面積比Ｓ１／Ｓ２は、０．１０〜０．４０に設定するのが好ましいことがわかった。
【００２４】
また、図４は、本実施形態のシャワーヘッドを用いて整流部の整流区間の長さを変えて散水孔から吐水させたときの吐水の整流状態と非整流状態の境界を調べた実験（実験２）の結果を示すグラフである。ここで、図４の横軸はシャワーヘッドに給水される水の圧力を示し、縦軸はシャワーヘッドの整流部の整流区間長さＬを示している。
図４の各プロットは、散水孔１０からの吐水がスラグ流になる等の非整流状態となる整流区間長さの上限値を示している。図示されているプロット以外にも、なお、整流区間長さＬが２〜２０ｍｍの範囲で多数の実験値を調べたが、実験値が図４のプロット値よりも下回った場合には、吐水がスラグ流になって非整流状態となり、図４のプロット値を上回った場合には、泡沫状の吐水が良好な整流状態であることが確認できた。すなわち、水圧が０．０５〜０．４ＭＰａの範囲では、整流区間長さＬを少なくとも４ｍｍに設定することにより、泡沫状の吐水が良好な整流状態になることがわかった。
なお、整流区間長さＬの上限については、値が大きすぎるとシャワーヘッドの大きさ自体も大きくなり過ぎるため、本実施形態のシャワーヘッド１では、現実的な値としては、整流区間長さＬの上限値は２０ｍｍ程度が好ましい。
【００２５】
上述した本実施形態のシャワーヘッド１によれば、吐水ユニット２８の通水路３０の通水方向決定部３４と通水衝突部３６により、従来のシャワーヘッドの通水路に取り付けていた水流を泡沫状にするための網を使用することなく、効率よく空気を混入させて泡沫状にした水を各散水孔１０より吐水することができる。
また、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、水流を泡沫状にするための網が不要となるため、通水がこの網を通過することによる圧力損失の影響を取り除くことができ、水流の勢いを著しく低下させることなく各散水孔１０から吐水することができる。このことにより、シャワーヘッド１に対して比較的低い給水圧の水が給水された場合でも、水流の勢いを著しく低下させることなく各散水孔１０から十分な吐水を行うことができる。
さらに、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、水流を泡沫状にするための網が不要となるため、シャワーヘッド１のメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００２６】
また、本実施形態のシャワーヘッド１の吐水部６は、単一の吐水孔８と複数の散水孔１０を備え、切替ハンドル１２によって、吐水部６における吐水状態を複数の散水孔１０のみから吐水するシャワー状態と単一の吐水孔８のみから吐水する非シャワー状態に切り替えるような形態について説明したが、このような形態に限定されず、吐水部６に単一の吐水孔８を設けずに、吐水部６の全体にわたって複数の散水孔１０のみを配置した形態にしてもよい。
さらに、本実施形態のシャワーヘッド１は、シングルレバー湯水混合栓タイプの水栓装置２に適用した形態について説明したが、このような形態に限定されず、他のタイプのシャワー水栓装置についても適用可能である。
また、単一の吐水孔から非シャワー状（一本状）の吐水を行う他の吐水装置においても、本実施形態のシャワーヘッド１の散水孔１０から泡沫状の吐水を行う原理を適用することにより、非シャワー状の吐水においても泡沫状の吐水を行うことができる。
【００２７】
つぎに、本発明の第２実施形態のシャワーヘッドについて説明する。
図５は、本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３と同様な部分拡大斜視図である。ここで、図５において、第１実施形態のシャワーヘッドの部分と同一の部分については、同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図５に示すように、本実施形態のシャワーヘッドは、第１実施形態のシャワーヘッド１の通水路３０に通水方向決定部３４に代わる手段として、通水板５０を貫く各通水孔群Ｇ’に属する各通水孔５２の流路５４が吐水ユニット５６の通水衝突部３６の中央部５８に差し向けられるように斜めに形成され、各通水孔５２の流路５４から流出した水流を通水衝突部３６の中央部５８で衝突させるような構成となっている。
また、各通水孔群Ｇ’には、２つの通水孔５４が配置されているが、通水孔５４の個数については３つ以上に設定してもよい。
【００２８】
このように構成された本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドおいては、各通水孔群Ｇ’に属する各通水孔５２の流路５４を通過した各水流は、通水路３０の通水衝突部３６の中央部５８に向けて高い流速で流出し、第１実施形態と同様に、通水路３０の通水衝突部３６の中央部５８で衝突する。同時に、各通水孔５２の流路５４から流出した各水流によって空気取入通路３３から引き込んだ空気を衝突した水流に巻き込み、通水路３０の通水衝突部３６で大量の空気が混入された泡沫状の水が生成される。通水衝突部３６で泡沫状に生成された水は、第１実施形態と同様に、通水整流部３８で整流化され、泡沫状を維持した状態の整流水が散水孔１０から吐水される。
本実施形態のシャワーヘッドによれば、通水板５０の各通水孔５２の流路５４を吐水ユニット５６の通水衝突部３６の中央部５８に差し向けるように斜めに形成したことにより、第１実施形態と同様に、効率よく空気を混入させて泡沫状にした水を水流の勢いを低下させずに各散水孔１０より吐水することができる。また、従来のシャワーヘッドに設けられた水流を泡沫状にするための網が不要となるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００２９】
つぎに、本発明の第３実施形態によるシャワーヘッドについて説明する。
図６は、本発明の第３実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３及び図５と同様な部分拡大斜視図である。ここで、図６において、第１及び第２実施形態のシャワーヘッドの部分と同一の部分については、同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図６に示すように、本実施形態のシャワーヘッドは、第１実施形態のシャワーヘッド１の通水路３０に通水方向決定部３４に代わる手段として、通水板６０のほぼ法線方向を貫く各通水孔群Ｇ’’に属する各通水孔６２から流出した各水流を吐水ユニット５６の通水衝突部３６の中央部５８に差し向けるような負圧を発生させる負圧発生部材６６を備えている。
この負圧発生部材６６は、通水板６０の底面６０ａに位置する各通水孔群Ｇ’’における各通水孔６２の流路６４の３つの出口６４ａのほぼ中央に配置され、負圧発生部材６６の下流側端部６６ａは、上流側端部６６ｂに比べてわずかに絞られた形状となっている。
各通水孔６２の流路６４から流出した各水流が高い流速で負圧発生部材６６の側壁面６６ｃの近傍をこの側壁面６６ｃに沿って下流側へ流れることにより、各水流が負圧発生部材６６の側壁面６６ｃに近づく方向に差し向けられるような負圧が発生し、各水流は、第１及び第２実施形態と同様に、吐水ユニット５６の通水路３０における通水衝突部３６の中央部５８で衝突するようになっている。同時に、各通水孔６２の流路６４から流出した各水流によって空気取入通路３３から引き込んだ空気が、通水衝突部３６の中央部５８で衝突した水流に巻き込まれて、通水衝突部３６の中央部５８で大量の空気が混入された泡沫状の水が生成されるようになっている。
【００３０】
本実施形態のシャワーヘッドによれば、通水板６０の底面６０ａに位置する各通水孔群Ｇ’’における各通水孔６２の流路６４の３つの出口６４ａのほぼ中央に負圧発生部材６６を配置したことにより、第１及び第２実施形態と同様に、効率よく空気を混入させて泡沫状にした水を水流の勢いを低下させずに各散水孔１０より吐水することができる。また、従来のシャワーヘッドに設けられた水流を泡沫状にするための網が不要となるため、シャワーヘッドのメンテナンスの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドが組み込まれている水栓装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを示す拡大側面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する３つの通水孔と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の構成部分のみを拡大して模式的に示す部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるシャワーヘッドを用いて整流部の整流区間の長さを変えて散水孔から吐水させたときの吐水の整流状態と非整流状態の境界を調べた実験（実験２）の結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３と同様な部分拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるシャワーヘッドの通水板の１つの通水孔群に属する各通水孔の部分と、これらに対応する吐水ユニットの１つの通水路の一部分を拡大して模式的に示す、図３及び図５と同様な部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ シャワーヘッド
２ 水栓装置
４ 操作レバー
６ シャワーヘッドの吐水部
８ 吐水孔
１０ 散水孔
１２ 切替ハンドル
１４ シャワーヘッド１の流入部
１６，１６ａ，３０ 通水路
１８ 流路切替ユニット
２０ シャワー用通水路
２２ 非シャワー用通水路
２４，５２，６２ 通水孔
２６，５０，６０ 通水板
２８，５６ 吐水ユニット
３２ 通水方向決定部の入口部
３３ 空気取入通路
３４ 通水方向決定部
３６ 通水衝突部
３８ 通水整流部
４０ 通水方向決定部の出口部
４２ 壁面
５８ 通水衝突部の中央部
６６ 負圧発生部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水された水を複数の吐水孔から吐水するシャワーヘッドであって、
上記複数の吐水孔に水を供給する複数の通水孔を備えた通水部と、
この通水部の隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水の水流によって負圧を発生させこの負圧により周囲から空気を引き込む空気取入部と、
上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように水流の方向を決定する通水方向決定部と、
この通水方向決定部により方向が決定された水を互いに衝突させると共に上記空気取入部により引き込まれた空気を混入して泡沫状とする通水衝突部と、
この通水衝突部で衝突して泡沫状となった水を整流して上記吐水孔から吐水する整流部と、
を有することを特徴とするシャワーヘッド。
【請求項２】
上記通水方向決定部は、上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を受け入れてその断面がすり鉢状に下流側に向かって小さくなるように形成された流路である請求項１記載のシャワーヘッド。
【請求項３】
上記通水方向決定部は、上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出する水が互いに衝突するように上記通水孔自体の方向を設定する通水孔設定手段である請求項１記載のシャワーヘッド。
【請求項４】
上記通水方向決定部は、上記隣接する少なくとも２つの通水孔の出口近傍に設けられ負圧を発生させて上記通水孔からの流出する水を上記通水衝突部の方向に向ける負圧発生手段である請求項１記載のシャワーヘッド。
【請求項５】
上記整流部は、ほぼ円筒状に形成された流路を含み、この流路の長さは、４〜２０ｍｍである請求項１乃至４の何れか１項に記載のシャワーヘッド。
【請求項１】
給水された水を複数の吐水孔から吐水するシャワーヘッドであって、
上記複数の吐水孔に水を供給する複数の通水孔を備えた通水部と、
この通水部の隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水の水流によって負圧を発生させこの負圧により周囲から空気を引き込む空気取入部と、
上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を互いに衝突させるように水流の方向を決定する通水方向決定部と、
この通水方向決定部により方向が決定された水を互いに衝突させると共に上記空気取入部により引き込まれた空気を混入して泡沫状とする通水衝突部と、
この通水衝突部で衝突して泡沫状となった水を整流して上記吐水孔から吐水する整流部と、
を有することを特徴とするシャワーヘッド。
【請求項２】
上記通水方向決定部は、上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出した水を受け入れてその断面がすり鉢状に下流側に向かって小さくなるように形成された流路である請求項１記載のシャワーヘッド。
【請求項３】
上記通水方向決定部は、上記隣接する少なくとも２つの通水孔から流出する水が互いに衝突するように上記通水孔自体の方向を設定する通水孔設定手段である請求項１記載のシャワーヘッド。
【請求項４】
上記通水方向決定部は、上記隣接する少なくとも２つの通水孔の出口近傍に設けられ負圧を発生させて上記通水孔からの流出する水を上記通水衝突部の方向に向ける負圧発生手段である請求項１記載のシャワーヘッド。
【請求項５】
上記整流部は、ほぼ円筒状に形成された流路を含み、この流路の長さは、４〜２０ｍｍである請求項１乃至４の何れか１項に記載のシャワーヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−５６５５９（Ｐ２００７−５６５５９Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４３８１３（Ｐ２００５−２４３８１３）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【特許番号】特許第３８３７７４４号（Ｐ３８３７７４４）
【特許公報発行日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【特許番号】特許第３８３７７４４号（Ｐ３８３７７４４）
【特許公報発行日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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