吐水装置
【課題】水力を利用して吐水位置を反復的に変化させることができる吐水装置であって、反復運動の往路と復路とで移動速度を異ならせることができる吐水装置を提供する。
【解決手段】吐水装置１０に、ハウジング２及びその両側に突出した吐水筒体８０を設ける。吐水筒体８０内には吐水流路を形成し、吐水筒体８０の先端に吐水ノズル８００を接続する。また、ハウジング２には、２つの入水口１２、１４を設ける。入水口１２及び１４は、二叉に分岐された給水配管７００の分岐端にそれぞれ連結されており、給水配管７００を介して、流体Ｗ１が相互に同じ圧力で供給されるようになっている。そして、入水口１２の内径を入水口１４の内径よりも小さくすることにより、入水口１２の流路抵抗を入水口１４の流路抵抗よりも大きくする。
【解決手段】吐水装置１０に、ハウジング２及びその両側に突出した吐水筒体８０を設ける。吐水筒体８０内には吐水流路を形成し、吐水筒体８０の先端に吐水ノズル８００を接続する。また、ハウジング２には、２つの入水口１２、１４を設ける。入水口１２及び１４は、二叉に分岐された給水配管７００の分岐端にそれぞれ連結されており、給水配管７００を介して、流体Ｗ１が相互に同じ圧力で供給されるようになっている。そして、入水口１２の内径を入水口１４の内径よりも小さくすることにより、入水口１２の流路抵抗を入水口１４の流路抵抗よりも大きくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐水装置に関し、特に、シャワーノズルや散水ノズルなどの吐水位置を反復的に変化させる自動往復動作を可能とした吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リラクゼーションや美容健康増進などを目的としたシャワーシステムや吐水・噴霧システムのニーズが高まっている。これらの用途においては、例えば、旋回流などを利用して数１０ヘルツ以上の比較的高速で水流を変調させることにより、マッサージ効果などを促進するアプローチがある。また一方、例えば数ヘルツ以下の比較的ゆっくりとした速度でシャワーノズルなどの吐水位置や吐水方向を反復的に変化させると、例えば人体の所定範囲に均一に吐水を噴射してリラクゼーション効果などを促進することが可能である。
【０００３】
同様のニーズは、民生用機器、産業用途あるいは農林用途などにおいても広く存在し、洗浄、リンス、冷却、加湿、前処理、育成などの多種多様な目的のために、ゆっくりとした往復動作が必要とされている。
【０００４】
往復動作のために、モータやソレノイドなどの電動手段を用いることも可能であるが、浴室などで吐水させるシステムに搭載するためには、電源の確保や、感電や漏電などに対する対策が必要とされ、コストや信頼性の点でも解決すべき課題が多い。
【０００５】
これに対して、往復動作を水力により実現できれば、電気や潤滑オイルなどが不要となり、初期コスト、ランニングコスト、信頼性、メンテナンス性などの多くの観点で、改善が期待できる。
【０００６】
上下往復動作を可能としたシャワー装置として、ピストンと４方弁とを組み合わせたものが開示されている（特許文献１）。このシャワー装置は、シリンダー内に設けられたピストンを水圧により上下動作させ、ワイヤーを介してシャワーヘッドを上下に移動させる。ピストンの上下動作の切替は、シリンダーに対する給水流路を４方弁により切り替えることにより実施される。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１３４１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、この従来のシャワー装置の場合、シリンダーと４方弁とが別体として設けられ、システムが大型且つ複雑である。また、流路が長くなるために、圧力損失が大きく、吐水力が低下するという点でも改善の余地がある。
【０００９】
また、このように反復的な直線運動を可能にした吐水装置の実際の使用態様を考えると、例えば、往復動作において、往路と復路とで移動速度を異ならせることができると、更に便利である。例えば、この吐水装置を人体を洗浄するためのシャワーとして使用する場合、吐水位置を、汚れを落とす方向、即ち下方にはゆっくりと移動させ、上方には速やかに移動させることにより、全体として効率的な洗浄が可能となる。
【００１０】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、水力を利用して吐水位置を反復的に変化させることができる吐水装置であって、反復運動の往路と復路とで移動速度を異ならせることができる吐水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、
内部に空間を有するハウジングと、
前記空間を第１及び第２の圧力室に分割しつつ前記空間内を移動可能とされ、内部に中子内流路を有する中子と、
前記中子内流路に連通し前記ハウジングの外側に至る吐水流路を有する吐水筒体と、
前記第１の圧力室に流体を導入する第１の入水口と、
前記第２の圧力室に流体を導入する第２の入水口と、
前記第１の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第１の導入口と、
前記第２の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第２の導入口と、
前記第１及び第２の導入口の開度を変化させる弁体と、
前記中子がその移動域における前記第１の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２の圧力室から前記第２の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第２導入流路抵抗に対する前記第１の圧力室から前記第１の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２の入水口を介して前記第２の圧力室に至るまでの第２入水流路抵抗に対する前記第１の入水口を介して前記第１の圧力室に至るまでの第１入水流路抵抗の比の値よりも大きくし、前記中子がその移動域における前記第２の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２導入流路抵抗に対する前記第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２入水流路抵抗に対する前記第１入水流路抵抗の比の値よりも小さくするように、前記弁体を作動させて前記第１及び第２の導入口の開度を変更する制御手段と、
を備え、
前記第１入水流路抵抗と、前記第２入水流路抵抗と、が異なることを特徴とする吐水装置が提供される。
なお、中子の移動域とは、吐水装置を作動させたときに中子が実際に移動する空間をいい、移動域の端部とは、中子の移動方向における端部をいう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水力を利用して吐水位置を反復的に変化させることができる吐水装置であって、反復運動の往路と復路とで移動速度を異ならせることができる吐水装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る吐水装置の全体構成を示す模式図であり、図２乃至図５は、この吐水装置の動作メカニズムを示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る吐水装置１０は、ハウジング２と、ハウジング２から突出した吐水筒体８０と、を有する。そして、吐水筒体８０の中には吐水流路８２（図２参照）が形成されており、その先端にシャワーノズルなどの吐水ノズル８００を接続することにより、吐水Ｗ２が得られる。
【００１５】
ハウジング２には、２つの入水口１２、１４が接続されている。入水口１２及び１４は、二叉に分岐された給水配管７００の分岐端にそれぞれ設けられており、水又は湯等の流体Ｗ１が相互に同じ圧力で供給されるようになっている。そして、給水配管７００から入水口１２を通過してハウジング２内に到る流通経路の流路抵抗と、入水口１４を通過してハウジング２内に到る流通経路の流路抵抗とが異なるように構成されている。このためには、例えば、入水口１２の内径を、入水口１４の内径よりも小さくすればよい。こうすると、入水口１２の流路抵抗は、入水口１４の流路抵抗よりも大きくなる。
【００１６】
このように、入水口１２、１４を並列に接続し、水やお湯などの流体Ｗ１をこれら入水口１２、１４にほぼ同圧に供給すると、後述の原理により、吐水筒体８０が矢印Ｍで表したように、左右に往復運動をしながら、吐水ノズル８００から流体Ｗ２を吐水する。従って、ハウジング２を固定すれば、吐水位置が反復的に変化する吐水装置として利用できる。また一方、吐水ノズル８００を固定すれば、ハウジング２が反復運動することとなり、この運動を、例えばマッサージなどに利用することもできる。
【００１７】
そして、このとき、入水口１４の内径が入水口１２の内径よりも大きいことにより、吐水筒体８０が入水口１２から入水口１４に向かう方向、即ち、図示の向かって右側に向かう方向（以下、単に「右方向」という）に移動する際の移動速度は相対的に遅く、吐水筒体８０が入水口１４から入水口１２に向かう方向、即ち、図示の向かって左側に向かう方向（以下、単に「左方向」という）に移動する際の移動速度は相対的に速くなる。この理由については後に詳述する。
【００１８】
図２乃至図５に示すように、本実施形態に係る吐水装置１０は、ハウジング２の中に移動可能に設けられた中子（なかご）２０を有する。ハウジング２の内部は、中子２０によって２つの圧力室１６、１８に分割されている。中子２０は中空構造を有し、その中空空間は、吐水筒体８０に設けられた吐水流路８２と連通した中子内流路２４を構成している。また、中子内流路２４は、導入口３２、３４を介してそれぞれ圧力室１６、１８と連通している。
【００１９】
中子２０には、導入口３２、３４の開度を変化させる弁体４２、４４が設けられている。また、中子２０には、これら弁体４２、４４を制御する制御手段（図２乃至図５においては図示せず）が設けられている。制御手段は、導入口３４の流路抵抗に対する導入口３２の流路抵抗の比の値（以下、「導入口抵抗比」ともいう）が、入水口１４の流路抵抗に対する入水口１２の流路抵抗の比の値（以下、「入水抵抗比」ともいう）と等しくなる状態（以下、「中立状態」という）を挟んで、導入口抵抗比が入水抵抗比よりも大きな値をとる状態と、入水抵抗比よりも小さな値をとる状態と、が切替え可能となるように、導入口３２及び３４の開度を変更させるものである。
【００２０】
すなわち、制御手段は、中子２０がその移動域における圧力室１６側の端部に到達したときに、導入口３４の流路抵抗（第２導入流路抵抗）に対する導入口３２の流路抵抗（第１導入流路抵抗）の比の値（導入口抵抗比）が入水口１４の流路抵抗（第２入水流路抵抗）に対する入水口１２の流路抵抗（第１入水流路抵抗）の比の値（入水抵抗比）よりも小さい値から大きい値へと変化するように弁体４２及び４４を動作させて導入口１２及び１４の開度を変更し、中子２０がその移動域における圧力室１８側の端部に到達したときに、導入口抵抗比が入水抵抗比よりも大きい値から小さい値へと変化するように弁体４２及び４４を作動させて導入口３２及び３４の開度を変更する。なお、中子２０の移動域とは、吐水装置１０を作動させたときに中子２０が実際に移動する空間をいう。また、移動域の端部とは、中子の移動方向における端部をいう。
【００２１】
なお、本願明細書において、導入口の「開度」とは、導入口を流れる流体の流路抵抗を決定するパラメータであるものとする。例えば、図２に表した状態においては、導入口３２に形成される流路の流路抵抗は、導入口３４に形成される流路の流路抵抗よりも高い。この場合、導入口３２の開度は、導入口３４の開度よりも小さいものとする。また、前述の「中立状態」を実現するような導入口３２及び３４の開度を「中立開度」という。
【００２２】
中立状態においては、給水配管７００からの給水圧並びに入水口１２の流路抵抗及び導入口３２の流路抵抗によって決まる圧力室１６内の圧力と、給水配管７００からの給水圧並びに入水口１４の流路抵抗及び導入口３４の流路抵抗によって決まる圧力室１８内の圧力とが等しくなり、中子２０は静止する。この中立状態から、導入口３２及び３４の開度を中立開度からずらしてどちらか一方に偏った開度とすることにより、導入口抵抗比を入水抵抗比よりも大きな値又は小さな値とし、圧力室１６内の圧力と圧力室１８内の圧力との間に差を生じさせ、この圧力差を利用して中子２０を移動させることができる。
【００２３】
図２に表した状態においては、制御手段は弁体４２、４４をそれぞれ右端に付勢した状態とし、中子２０の右側に流体の導入口３４が開かれている。従って、入水口１４から供給された水などの流体は、圧力室１８から矢印Ｃで表した経路で中子２０の中子内流路２４に流入し、吐水筒体８０に設けられた吐水流路８２を通って矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。一方、ハウジングの入水口１２から供給された流体は流出経路がなく流出することができない。これにより、後述の理由により、圧力室１６の圧力は圧力室１８の圧力よりも高くなる。その結果として、中子２０は矢印Ｍの方向に動く。
【００２４】
図６は、導入口３２、３４の開度を中立開度から変化させることの作用効果を説明するための模式図である。図６において、中心線１０００は中子２０の中心位置を示し、中立線１００１は導入口３２、３４の開度が中立開度となるときの弁体４２と弁体４４との境界面の位置を示す。図６（ａ）に例示したように、弁体４２と弁体４４との境界面が中立線１００１の位置にあるときは、導入口３２の流路抵抗と導入口３４の流路抵抗との比（導入口抵抗比）が、入水口１２の流路抵抗と入水口１４の流路抵抗との比（入水抵抗比）と等しい中立状態となり、圧力室１６内の圧力と圧力室１８内の圧力とが等しくなるため、中子２０の左右で圧力差は生じない。従って、何らかの外力が作用しないと中子２０は動かない。
【００２５】
これに対して、図６（ｂ）に例示したように、弁体４２、４４の境界面の位置が中立線１００１から外れると、導入口抵抗比が入水抵抗比からずれて中立状態から外れ、圧力室１６内の圧力と圧力室１８内の圧力とが異なってくるため、中子２０の左右で圧力差が生ずる。図６（ｂ）に表した状態においては、導入口３４の開度は、図６（ａ）に表す状態（中立状態）における導入口３４の開度よりも大きく、導入口３２の開度は、図６（ａ）に表す状態における導入口３２の開度よりも小さいため、導入口３２を介した流路のほうが導入口３４を介した流路よりも流路抵抗が高くなる。この結果、中子２０の左側のほうが右側よりも圧力が高くなり、この圧力差による力が、中子２０及び弁体４２にそれぞれ作用する。
【００２６】
従って、中子２０にかかる力が摺動抵抗を上回る時には、中子２０は右側に動くこととなる。また一方、弁体４２も中子２０に対して移動可動であるので、弁体４２にかかる力が弁体４２の摺動抵抗を上回る時には、弁体４２が中子２０に対して相対的に右側に移動する。弁体４２が右側に移動すると導入口３２を介する流路抵抗がますます高くなるために圧力差が拡大する。つまり、中子２０及び弁４２にかかるそれぞれの力は増加することとなり、中子２０と弁体４２の移動が促進される。
【００２７】
そして遂には、図６（ｃ）に表したように、導入口３２が全閉状態となる。この時、左右の流路抵抗の差がこの向きにおいて最も大きい状態となり、中子２０及び弁体４２には、最大の圧力差に対応した力がそれぞれ作用する。
【００２８】
以上説明したように、本発明において中子２０を動かすためには、導入口３２、３４の開度を中立開度からずらして移動に必要な圧力差を生じさせればよい。このとき、導入口の一方を開状態、他方を閉状態とすることで最大の圧力差が得られ、最も確実且つ安定的な移動力が得られる。
【００２９】
再び図３に戻って説明を続けると、同図に表したように中子２０がハウジング２内をその移動ストロークの右端または右端近傍まで動くと、制御手段の制御によって、弁体４２、４４が左側に移動する。すると、中子２０の右側の導入口３４は閉じられ、左側の導入口３２が開かれる。この状態においては、入水口１２から供給された流体は矢印Ｃで表したように圧力室１６から導入口３２を介して中子２０の中子内流路２４に流入し、矢印Ｄ、Ｅで表したように吐水筒体８０から流出する。一方、入水口１４から供給された流体は流出経路がなく、流出することができない。よって、前述の理由により、圧力室１８内の圧力が圧力室１６内の圧力よりも高くなる。その結果として、中子２０は、図３及び図４に矢印Ｍで表したように左方向に動く。
【００３０】
中子２０が左側に動き続け、図５に表したように、ハウジング２の左端または左端近傍に至ると、制御手段の制御によって、弁体４２、４４が右側に移動する。すると、図２に関して前述したように、中子２０の左側の導入口３２が閉じて右側の導入口３４が開く。その結果、圧力室１６の圧力が圧力室１８の圧力よりも高くなり、中子２０は矢印Ｍで表したように右側に動く。この後、図２乃至図５に関して前述した動作を繰り返すことにより、中子２０は、ハウジング２の中を左右に反復して動き続ける。
【００３１】
このとき、入水口１４の内径は入水口１２の内径よりも大きいため、圧力室１８には圧力室１６よりも多量の流体Ｗ１が流入する。このため、中子２０がハウジング２に対して相対的に左方向に移動するときの移動速度は、右方向に移動するときの移動速度よりも大きくなる。これにより、吐水筒体８０が左右に往復運動する際に、右方向へはゆっくり動き、左方向へは速く動く。なお、この際、導入口３２を閉じたとき（図２参照）の圧力室１６と圧力室１８との圧力差は、導入口３４を閉じたとき（図４参照）の圧力室１８と圧力室１６との圧力差よりも小さくなる。
【００３２】
また、前述の如く、中子２０がハウジング２の中で反転する際には、制御手段によって弁体４２、４４が制御される。このような制御は、例えば、磁石を利用して実現できる。
【００３３】
図７は、磁石によって中子の反転動作を制御するメカニズムを説明するための模式図である。すなわち、図７（ａ）は、中子２０が向かって左側から右側に向けて移動し、ハウジング本体２の内壁に弁体４４が当接した状態を表す。なお、この例の場合、中子２０には磁石７０が設けられ、ハウジング２には磁石（または強磁性体）７４が設けられている。図７（ａ）の状態においては、中子２０に対して圧力差による力が働くので、中子２０はさらに右側に移動する。すなわち、弁体４４をハウジング２に当接させ移動方向に対して固定した状態で、中子２０はさらに右側に移動する。
【００３４】
すると遂には図７（ｂ）に表した状態になる。この状態においては、導入口３２、３４の開度は中立開度となるため、流路抵抗の差による圧力差は生じない。しかしこの時、磁石７０と磁石（または強磁性体）７４との間に作用する引力によって中子２０をさらに右側に引き寄せることが可能である。
【００３５】
なおこの場合、中子２０の摺動抵抗の値によっては、図７（ｂ）に表した状態になる前に中子２０が停止することもあり得る。このような場合には、図７（ａ）と図７（ｂ）の間の状態において磁石７０と磁石（または強磁性体）７４との間に作用する引力により中子２０を引き寄せることが望ましい。
【００３６】
さて、図７（ｂ）に表した状態から中子２０が磁石の引力によって右側に引き寄せられると、図７（ｃ）に表したように導入口３２の開度が中立開度よりも大きく、導入口３４の開度が中立開度よりも小さい状態が形成される。すると、これら導入口３２、３４の流路抵抗の状態が中立状態からずれ、中子２０の両側に圧力差が生ずる。すなわち、中子２０の右側の圧力のほうが高くなり、中子２０は向かって左側に動き始める。つまり、導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させることにより、中子２０の移動方向を反転させることが可能となる。
【００３７】
またこの時、図６に関して前述したように、圧力差は弁体４４にも作用し、弁体４４を閉じる方向の力が働く。その結果として、図７（ｄ）に表したように、弁体４４が完全に閉じられ、中子２０の左右の圧力差は、この向きにおいて最大値となる。つまり、中子２０を反転させた後、左側への最大の駆動力が得られる。
【００３８】
以上説明したように、磁石７０と磁石（または強磁性体）７４との間に作用する引力によって、中子２０を図７（ｃ）に表した状態まで引き寄せることができれば、導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させることができ、中子２０の移動方向を反転させることができる。つまり、中子２０をハウジング２の中で往復直線運動させることができる。
【００３９】
なお、この場合、反転後に中子２０が磁石の引力に打ち勝って移動する必要がある。つまり、圧力差により中子２０に作用する力と、磁石により得られる引力とのバランスを適宜設定することが望ましい。
【００４０】
また、図７に表した具体例の場合、弁体４２、４４の表面（ハウジング２との当接面）は曲面状に突出し、ハウジング２に当接した状態でも隙間が生ずるようにしている。このように、ハウジング２への当接面積を小さくすることによって、弁体が受ける圧力差を有効に活用でき、開度差を中立状態を挟んで変更させるという弁体の反転動作を円滑に行うことができる。
【００４１】
また、図７に表した具体例の場合、中子２０の反転に際して、弁体４２、４４をハウジング２の内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体４２、４４に磁石を設け、一方、ハウジング２の内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用して弁体４２、４４をハウジング２に対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図７（ａ）乃至（ｃ）に対応する状態において、弁体４２、４４がハウジング２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子を反転させることができる。これにより、例えば、中子の往復運動を滑らかにしたり、弁体がハウジングに接触して音が発生することを防止できる。なお、この場合、中子の移動域とは、仮に磁石がなければ中子が移動したはずの空間ではなく、中子が実際に移動する空間をいう。
【００４２】
以上説明したように、中子２０を動かすためには、導入口３２、３４の開度に差を設けて移動に必要な圧力差を生じさせればよい。また同様に、中子２０の移動方向を反転させる際には、制御手段によって、導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させればよい。例えば、導入口３２及び３４の中立開度の比率が４０：６０である場合、導入口３２及び３４の開度の比率を制御手段によって、７０：３０から３０：７０に変化させることにより、反転動作が可能である。またさらに、制御手段によって、開度を１００：０から０：１００に変化させれば、最も確実且つ安定的反転動作が可能となる。
【００４３】
本実施形態によれば、ハウジング２に収容した中子２０に弁体４２、４４と制御手段を設け、両側の圧力室に流体を供給することにより、中子２０をハウジング２に対して相対的に往復運動させることができる。このとき、中子２０の移動方向と弁体４２、４４の可動方向とを略同一とすることにより、中子２０の移動動作と開度制御動作とを連動させ、中子２０の反転のための導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させるという弁体の反転動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【００４４】
また、入水口１２及び１４の内径を相互に異ならせることにより、入水部に流路抵抗差を形成し、中子２０の往復運動において、往路の速度と復路の速度とを相互に異ならせることができる。これにより、例えば、吐水装置１０を人体を洗浄するシャワー装置として使用する場合には、シャワーヘッドとなる吐水ノズル８００を、汚れを落とす方向である下方向にはゆっくり移動させ、上方向には素早く戻すことで、全体として効率的に洗浄を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、入水部に流路抵抗差を形成しなくても、往路と復路とで吐水装置１０に供給する入水流量を変えることにより、往路の速度と復路の速度とを異ならせることも可能であるが、この場合には、方向切替の度に一々入水流量を変化させなくてはならない。また、移動方向によって吐出流量が変化してしまうため、使用者に違和感を与えてしまう。
【００４６】
これに対して、本実施形態によれば、方向切替の度に入水流量を変化させる必要がない。また、移動方向が変化しても吐水量が変化しないため、使用者に違和感を与えることがない。更に、単位時間当たりの吐水量は一定であるため、下方向に移動する過程で吐出する水の総量が、上方向に移動する過程で吐出する水の総量よりも多くなり、より効率的に洗浄を行うことができる。
【００４７】
一方、シャワー装置によりマッサージを行う場合には、吐水ノズル８００を使用者の静脈又はリンパ腺に沿って心臓に向かう方向にはゆっくり動かし、逆方向には素早く戻すことで、マッサージ効果をより高めることができる。更に、吐水装置１０を食器洗浄機に組み込む場合にも、吐水ノズル８００を汚れを除去する方向にはゆっくり移動させ、その反対方向にはさっと戻すことにより、洗浄効率を高め、時間、水、洗剤を節約することができる。
【００４８】
更に、本実施形態によれば、電気などの機械動力を必要とせず、水（流体）の供給圧力のみで円滑な往復反転運動が可能となり、電源の設置や感電あるいは漏電など対する対策が不要となる。また、電磁ノイズなどの外乱にも影響されず円滑な動作が可能である。その結果、例えば、浴室や屋外、あるいは各種の産業現場などの様々な環境においても安定して動作させることができる。
【００４９】
更にまた、本実施形態に係る吐水装置は、弁体４２、４４や制御手段が中子２０に付属して設けられているので、例えば外付けの４方弁などが不要となり、シンプルな構成で円滑な往復反転運動を実現できる。その結果として、小型化が容易となり、また流路がシンプルになるため、圧力損失を抑えることができ、吐水量や吐水圧を確保できる点でも有利である。また、弁体４２、４４や制御手段がハウジング２の中に内蔵されている構造であるため、外乱に強く円滑な動作を実現できる。その結果として、例えば、浴室や屋外、あるいは各種の産業現場などの様々な環境においても安定して動作させることができる。
【００５０】
更にまた、本実施形態に係る吐水装置は、給水に関し、同一の給水源から分岐して２つの入水口に接続するだけでよく、施工性が優れている。また、移動する中子と吐水筒体の内部に流体の流路が形成されているため、吐水筒体の先端に様々な吐水ノズルを接続するだけで吐水位置や吐水方向を往復運動させることが可能であり、特別な接続部材が不要である点でも、施工性が優れる。
【００５１】
以下、本第１の実施形態の具体例について詳細に説明する。先ず、本実施形態の第１の具体例について説明する。本第１の具体例として、磁石と板ばねとを組み合わせた制御手段を有する吐水装置について説明する。
図８乃至図１１は、本第１の具体例に係る吐水装置の要部を表す模式図である。すなわち、図８は、本具体例に係る吐水装置の斜視図であり、図９は、その斜視切断図、図１０は、断面図、図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【００５２】
図８に示すように、本具体例の吐水装置１００においては、ハウジング本体１０２とハウジング蓋１０４により形成されるハウジングが設けられており、このハウジングから左右に吐水筒体１８０が突出している。吐水筒体１８０は、内部に吐水流路１８２を有する中空構造となっており、先端にて開口している。なお、吐水筒体１８０は、必ずしも円柱状である必要はなく、角柱状や偏平形状など、各種の例を与えることができる。
【００５３】
そして、ハウジング本体１０２には、入水口１１２及び１１４が設けられている。入水口１１４の内径は、入水口１１２の内径よりも大きくなっている。入水口１１２、１１４に水などの流体を導入すると、左右に突出した吐水筒体１８０が矢印Ｍの方向に往復直線運動をする。このとき、前述の実施形態において説明した原理と同様の原理により、中子及び吐水筒体１８０が右方向に動く際にはその速度が遅く、左方向に動く際には速度が速くなる。従って、吐水筒体１８０の先端にシャワーノズルなどの吐水ノズルを設ければ、吐水位置が反復的に移動し、その移動速度が往路と復路とで相互に異なるような吐水装置を構成できる。
【００５４】
その内部構造について説明すると、図９乃至図１１に表したように、ハウジング本体１０２及びハウジング蓋１０４により形成されるシリンダ空間に、中子本体１２０と中子蓋１２２とからなる中子が移動可能に収容されている。中子本体１２０と中子蓋１２２は、ハウジングから左右に突出する吐水筒体１８０とそれぞれ連結され、ハウジング内を第１の圧力室１１６と第２の圧力室１１８とに分割してピストンのように動く。吐水筐体１８０は圧力室１１６内又は圧力室１１８内を通過し、ハウジング蓋１０４又はハウジング本体１０２を貫通して、ハウジングの左側又は右側に延出している。これにより、中子内流路２４は、吐水流路１０２を介して、吐水装置１００の外部に連通されている。
【００５５】
これらの圧力室１１６、１１８のそれぞれには、入水口１１２、１１４からそれぞれ水などの流体が導入される。中子本体１２０とハウジング本体１０２の内壁との摺動部には、液密を維持しつつ摺動を円滑にするためのシール１２６が設けられている。また、吐水筒体１８０とハウジング本体１０２（ハウジング蓋１０４）との摺動部にも、同様の目的でシール１８４が設けられている。これらシール１２６、１８４の材料としては、例えば、テフロン（登録商標）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）又はＰＯＭ（ポリアセタール）などを用いることができる。なお、ここでいう「液密」とは、左右の圧力室に圧力差を生じさせるに足る状態を確保できればよい。
【００５６】
次に、中子の構造について説明する。中子本体１２０に中子蓋１２２を組合せることにより中子内流路１２４が形成され、この中子内流路１２４は、左右の吐水筒体１８０に設けられた吐水流路１８２に連通している。中子本体１２０及び中子蓋１２２には、中子内流路１２４と圧力室１１６、１１８とを連通させる導入口１３２、１３４が設けられている。そして、この中子内流路１２４を横断するように、弁体３５２、３５４が設けられている。
【００５７】
左右の弁体３５２、３５４は、図１１に表したように、板ばね１６０をはさんで連結され、導入口１３２、１３４を貫通して左右に移動可能に設置されている。なお、板ばね１６０は、その両端が相互に近づく方向に押圧された状態で中子本体１２０に支持されており、その中央部が右側に凸になるように湾曲した状態及び左側に凸になるように湾曲した状態の２つの状態が安定状態となる。弁体３５２、３５４は、板ばね１６０を介して中子に対して相対的に移動する。弁体３５２、３５４は、圧縮された板ばね１６０により付勢され、導入口１３２、１３４を全開状態あるいは全閉状態のいずれかに択一的に制御する。
【００５８】
図１２は、これら弁体を表す斜視図である。弁体３５２、３５４にはリブ３５３が形成されており、弁体３５２、３５４が導入口１３２、１３４に対して同軸に移動するように構成されている。弁体３５２、３５４がそれぞれ中子蓋１２２、中子本体１２０から離れる方向に移動すると、これらリブ３５３の間に設けられている溝部３５５が導入口１３２、１３４の開口部となり流体の流路を形成する。
【００５９】
また一方、中子には、磁石３７０が埋め込まれている。そして、これに対応して、ハウジング本体１０２、ハウジング蓋１０４には、磁石（あるいは強磁性体）３７４、３７２がそれぞれ埋め込まれている。なお、図示した具体例において、磁石（あるいは強磁性体）３７４、３７２を円環状に設けたのは、中子を吐水筒体１８０を軸として回転可能とするためである。
【００６０】
図９乃至図１１に例示したように、弁体３５４が中子本体１２０から離れる方向に付勢されている時、導入口１３４が開かれる。一方、これとは逆に、弁体３５２が中子蓋１２２から離れる方向に付勢されている時は、導入口１３２が開かれる。そして、本具体例においては、磁石３７０と、磁石（あるいは強磁性体）３７２、３７４との引力を付与することより、板ばね１６０を確実に反転させて弁体３５２、３５４を付勢することにより、導入口１３２、１３４を全開状態あるいは全閉状態の択一的な状態に制御することができる。
【００６１】
以下、本具体例に係る吐水装置の動作について説明する。
図１３は、本具体例の吐水装置の往復直線運動を表す模式図である。本具体例においても、図１乃至図５に示す吐水装置と同様に、中子が往復直線運動をする。すなわち、図１３（ａ）に示す状態においては、弁体３５２、３５４は板ばね１６０の付勢力によって右側に付勢され、導入口１３２は閉じ、導入口１３４が開いた状態とされている。この状態で入水口１１２、１１４にほぼ同圧に水などの流体を供給すると、矢印Ｂで表したように入水口１１４から圧力室１１８に導入された水は、矢印Ｃで表したように導入口１３４から中子内流路１２４に流入し、左右に連通する吐水流路１８２、１８２を介して矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。
【００６２】
これに対して、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された水は、導入口１３２が閉じており流出することができないため、圧力室１１６の圧力は圧力室１１８の圧力よりも高くなる。このように、導入口１３２、１３４の開度を中立開度からずらすことにより、圧力室１１６と圧力室１１８との間に圧力差が生ずる。すなわち、圧力室１１８よりも圧力室１１６の圧力のほうが高くなり、中子は矢印Ｍの方向に押されて移動する。このとき、入水口１１２の内径は入水口１１４の内径よりも小さいため、中子が右方向に移動する移動速度は相対的に遅い。
【００６３】
なお、中子が矢印Ｍの方向に移動すると、圧力室１１６の容積が増大し、その分だけ圧力室１１８の容積が縮小する。このため、矢印Ａの経路による圧力室１１６への流体の流入量の分、圧力室１１８内の流体も押し出され、流路１８２から流出する流体の吐水量に含まれることとなる。
【００６４】
そしてさらに中子が移動を続けると、弁体３５４がハウジング本体１０２の内壁に当接し、中子に対して押される。またこの時、中子に内蔵された磁石３７０と、ハウジング本体１０２に設けられた磁石（あるいは強磁性体）３７４との間に引力が作用し、中子が右側に引き寄せられる。これらの作用の相乗により、中子がハウジング本体１０２の右端方向に移動し、弁体３５４が中子に対して相対的に左方向に押されることによって、板ばね１６０の湾曲方向が反転し、図１３（ｂ）に表したように、弁体３５２、３５４は、向かって左側に向けて付勢される。すなわち、導入口１３２が開き、導入口１３４が閉じる。
【００６５】
図１３（ｂ）に表した状態においては、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された流体は、導入口１３２を介して流出する。これに対して、矢印Ｂで表したように、入水口１１４から圧力室１１８に導入された流体は、導入口１３４が閉じているため、圧力室１１８から流出することができない。その結果として、圧力室１１８内の圧力が圧力室１１６内の圧力よりも高くなり、中子は矢印Ｍで表したように左側に向けて移動を開始する。このとき、入水口１１４の内径は入水口１１２の内径よりも大きいため、圧力室１１８内に流入する水量は相対的に多く、中子が左方向に移動する移動速度は相対的に速い。
【００６６】
中子が移動すると、図１３（ｃ）に表したように、弁体３５２がハウジング蓋１０４の内壁に当接する位置まで移動する。この状態からさらに中子が移動し、板ばね１６０を押し始める。また同時に、中子に内蔵されている磁石３７０と、ハウジング蓋１０４に設けられている磁石（強磁性体）３７２との間に作用する引力によって中子はさらに左側に引きよせられる。その結果として、弁体３５２が中子に対して押されて板ばね１６０の湾曲方向が反転し、弁体３５２、３５４が反対方向に付勢される。これにより、中子に右方向の力が働き、中子が右方向に移動し始める。以後、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す動作を繰り返す。
【００６７】
以上説明したように、本具体例によれば、中子に内蔵した磁石３７０と、ハウジング本体１０２、ハウジング蓋１０４に設けた磁石（あるいは強磁性体）３７４、３７２との間に作用する引力を利用することにより、導入口の開度差を中立状態を挟んで変更させて、導入口抵抗比と入水抵抗比との大小関係を逆転させることにより、圧力差を逆転させて、中子を左右に反復的に動作させることができる。
【００６８】
次に、本具体例における制御手段の作用についてさらに詳しく説明する。
図１４は、本具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。すなわち、同図（ａ）は、弁体３５４がハウジング本体１０２の内壁に当接した瞬間を表す。この時、板ばね１６０は向かって右側が凸になるように湾曲しており、これによって弁体３５２及び３５４が右側に付勢され、導入口１３４の開度はその中立開度よりも大きく、導入口１３２の開度はその中立開度よりも小さい状態にある。従って、導入口１３４の流路抵抗は中立状態よりも小さく、導入口１３２の流路抵抗は中立状態よりも大きい。このため、導入口３４の流路抵抗に対する導入口３２の流路抵抗の比の値（導入口抵抗比）は、入水口１１４（図１３参照）の流路抵抗に対する入水口１１２（図１３参照）の流路抵抗の比の値（入水抵抗比）よりも大きい値となっている。これにより、中子には右側に向けた水圧が印加されている。
【００６９】
この状態から、板ばね１６０の付勢力に打ち勝って中子がさらに右側に移動すると、弁体３５４が中子に対して相対的に左側に押されて、図１４（ｂ）に表したように、導入口１３２の開度が増加し、導入口１３４の開度が減少する。これにより、導入口１３２及び１３４の開度が中立開度に近くなる。この結果、中子に印加される右向きの力が減少する。このとき、板ばね１６０も相対的に左側に押されて変形するが、この時点ではまだ反転できず、弁体３５２及び３５４を右側に付勢したままである。従って、弁体３５４はハウジング本体１０２の内壁を右向きに押圧し、これに伴ってハウジング本体１０２から受ける反作用により、中子は左向きに付勢される。このため、仮に、磁石３７０及び３７４が設けられていないと、流体によって中子に印加される右向きの力が、ハウジング本体１０２から受ける左向きの反作用力とつり合い、中子が停止してしまうことがある。
【００７０】
これに対して、本具体例においては、中子に内蔵した磁石３７０と、ハウジング本体１０２に設けた磁石（または強磁性体）３７４との間に働く引力によって、仮に磁石３７０及び３７４が設けられていなければ停止してしまう位置を越えて、中子を右側に引き寄せることができる。つまり、図１４（ｂ）に表したように、弁体３５２の動作により導入口１３２が開き始めた段階で、磁力を作用させることにより中子を右側に引き寄せることができる。
【００７１】
中子が右側に引き寄せられていくと、板ばね１６０が略Ｓ字状の準安定な状態（以下、「板ばねの中位状態」という）に達し、さらにそれを越えて、図１４（ｃ）に表したように左側への反転を開始する。そして、図１４（ｄ）に表したように左側が凸になるように湾曲した状態に反転すると、弁体３５２の動作により導入口１３２が全開し、弁体３５４の動作により導入口１３４が閉じた状態が形成される。これにより、導入口１３２の開度が増加すると共に導入口１３４の開度が減少し、従って、導入口１３２の流路抵抗が減少すると共に導入口１３４の流路抵抗が増加し、導入口抵抗比（導入口１３４の流路抵抗に対する導入口１３２の流路抵抗の比の値）が、入水抵抗比（入水口１１４の流路抵抗に対する入水口１１２の流路抵抗の比の値）よりも小さい値へと変化する。
なお、このとき、磁石３７０と磁石３７４との引力は、弁体３５２が壁面１０２に衝突した後の中立状態から板バネの中位状態を越えるまで、中子を引き寄せつづけられるだけの力を有している必要がある。
【００７２】
この後は、中子の両側に圧力差が生ずるので、中子は左側に向けて動く。なお、この時に、圧力差による駆動力が磁石３７０と磁石３７４との引力を上回るように設定する必要がある。
上述の動作と同様に、弁体３５２がハウジング蓋１０４の内壁に当接したときは、板ばね１６０の作用により、導入口抵抗比が入水抵抗比よりも小さい値から大きい値へと変化する。
【００７３】
以上説明したように、本具体例によれば、磁石３７０及び磁石（あるいは強磁性体）３７２、３７４の引力を利用して、中子を引き寄せることにより、弁体３５２、３５４を中子に対して押して板ばね１６０を確実に反転させることができる。つまり、磁石の引力を利用して弁体３５２、３５４の状態を制御し、導入口１３２、１３４の開度差を中立状態を挟んで変更させ、導入口抵抗比と入水抵抗比との大小関係を逆転させて圧力差を逆転させることにより、円滑な往復直線運動を実現できる。
【００７４】
また、中子の移動方向と、弁体３５２、３５４の可動方向、板ばね１６０の付勢方向、さらに磁石３７０、３７２、３７４の引力の作用方向を略同一とすることにより、力の働き方に無駄がなく、受圧面積の大きな中子の移動力を有効に活用でき、円滑かつ安定した動作が可能となる。つまり、中子の移動動作と開度制御動作とを連動させ、中子を反転させるための導入口１３２、１３４の開度の制御動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【００７５】
このとき、板ばね１６０が安定状態にあるときのたわみ量、即ち、板ばね１６０の両端部を結ぶ仮想的な平面と板ばね１６０の中央部における弁体３５２及び３５４が連結された部分との間の距離を、中心線１０００と中立線１００１との間の距離よりも大きくする必要がある。また、このたわみ量を、中立状態における中子と中子から遠い方の弁体との間の距離よりも大きくすることにより、それぞれの導入口を完全に閉じることができる。これにより、中子に印加する駆動力を大きくすることができる。
【００７６】
また、このようにすると、中子がその移動ストロークの中間付近などに停止している状態から吐水を開始させるような場合においても、吐水開始時に板ばね１６０により弁体３５２、３５４を制御して導入口１３２、１３４のいずれかが択一的に開かれた状態にあり、中子の両側に圧力差を形成させて安定した初期動作を開始させることができる。つまり、導入口１３２の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３４の開度がその中立開度よりも小である状態と、導入口１３４の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３２の開度がその中立開度よりも小である状態と、を択一的に保持可能とすることができる。
【００７７】
なお、本具体例の吐水装置の場合、図９などに表したように、吐水筒体１８０とハウジング本体１０２（ハウジング蓋１０４）との間のシール１８４をハウジング本体１０２（ハウジング蓋１０４）の側に設けているので、ストローク方向のサイズを短くでき、小型化できる。
【００７８】
また、本具体例の場合、中子の反転に際して、弁体３５２、３５４をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体３５２、３５４に磁石を設け、一方、ハウジングの内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用して弁体３５２、３５４をハウジングに対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図１４（ａ）乃至（ｃ）に対応する状態において、弁体３５４がハウジング１０２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング１０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となる。
【００７９】
また一方、本具体例においては、往復直線動作において得られる推力は、中子に負荷される流体の圧力と中子の受圧面積との積により決定される。従って、中子の受圧面積を増加させれば、それに応じた大きな推力を得ることが可能となる。
【００８０】
また、図９乃至図１１及び図１４においては、ハウジング内に設けられた略円筒状の空間に円形の中子を収容した具体例を表したが、本発明はこれには限定されない。例えば、ハウジング本体１０２の内部空間は、角柱状でも偏平柱状でもよく、中子もこれら形状に合わせて各種の形状とすることができる。
【００８１】
また、吐水筒体１８０の外周形状も円形である必要はなく、多角形状や偏平形状であってもよい。またさらに、吐水筒体１８０は中子の中心に設ける必要はなく、中子の中心から偏心させて設けてもよい。このようにすれば、中子の小型化が容易であり、吐水装置を小型化できる。
【００８２】
なお、本具体例の如くハウジング内空間を円柱状とし、吐水筒体１８０を円筒状の中子の中心に設けた場合には、吐水筒体１８０を回転できる。つまり、吐水筒体１８０の先端に吐水ノズルを設けた場合に、中子の往復直線運動によってその吐水位置を反復的に変化させることができると同時に、吐水筒体１８０を回転させることにより、その吐水方向を変化させることも可能である。例えば、突起と溝とからなるカム構造などを設けることにより、中子の移動に伴って中子及び吐水筒体をその中心軸の回りに回転させることも可能となる。このようにすれば、使用者の好みに応じた多種多様な吐水態様を実現できる。
【００８３】
次に、本第１の実施形態の第２の具体例として、磁石と板ばねとを組み合わせた制御手段を有し往復回動運動をする吐水装置について説明する。
図１５乃至図１８は、本第２の具体例にかかる吐水装置の要部を表す模式図である。すなわち、図１５は、本具体例の吐水装置の斜視図であり、図１６は、その斜視切断図、図１７は、縦断面図、図１８は、図１７のＢ−Ｂ線断面図である。
【００８４】
図１５乃至図１８に示すように、本第２の具体例に係る吐水装置２００においては、ハウジング本体２０２及びハウジング蓋２０３、２０４により形成されるハウジングが設けられており、ハウジングから一方向に向けて吐水筒体２８０が突出している。吐水筒体２８０は、内部に吐水流路２８２を有する中空構造となっており、先端にて開口している。ハウジング本体２０２に設けられた入水口２１２、２１４に水など流体を導入すると、吐水筒体２８０が矢印Ｍの方向に往復回動運動をする。従って、吐水筒体２８０の先端にシャワーノズルなどの吐水ノズルを設ければ、吐水方向が反復的に変化する吐水装置を形成できる。
【００８５】
そして、本具体例においては、図１８に示すように、入水口２１２の内径が、入水口２１４の内径よりも大きくなっている。これにより、第１の実施形態において説明した原理と同様の原理により、中子が入水口２１２側から入水口２１４側に向かって回動するときには、回動速度が相対的に大きく、入水口２１４側から入水口２１２側に向かって回動するときには、回動速度が相対的に小さくなる。
【００８６】
以下、この吐水装置２００の内部構造について説明する。図１６乃至図１８に表したように、ハウジング本体２０２及びハウジング蓋２０３、２０４により形成される扇状のハウジング空間に、中子本体２２０と中子蓋２２２とからなる中子が吐水筒体２８０を中心軸として回動可能に収容されている。すなわち、中子は、ハウジング内を貫通する吐水筒体２８０と連結され、扇状のハウジング内を第１の圧力室２１６と第２の圧力室２１８に分割して回動する。これら圧力室２１６、２１８のそれぞれには、入水口２１２、２１４からそれぞれ水などの流体が導入される。中子本体２２０とハウジング本体２０２、ハウジング蓋２０３、２０４の内壁との摺動部には、液密を維持しつつ摺動を円滑にするためのシール２２７が設けられている。また、吐水筒体２８０とハウジング蓋２０３、２０４との摺動部にも、同様の目的でシール２２６が設けられている。これらシール２２７、２２６の材料としても、例えば、テフロン（登録商標）やＰＯＭ（ポリアセタール）などを用いることができる。
【００８７】
次に、中子の構造について説明する。本具体例においても、中子は、第１の具体例と同様の制御手段を備えている。すなわち、中子本体２２０に中子蓋２２２を組合せることにより中子内流路２２４が形成され、この中子内流路２２４は、吐水筒体２８０に設けられた吐水流路２８２に連通している。中子本体２２０及び中子蓋２２２には、中子内流路２２４と圧力室２１６、２１８とを連通させる導入口２３２、２３４が設けられている。
【００８８】
そして、左右の弁体４５２、４５４は図１６及び図１７に表したように、板ばね２６０をはさんで連結され、中子本体２２０及び中子蓋２２２に設けられた導入口２３２、２３４を貫通して左右に移動可能に設置されている。なお、板ばね２６０は、その両端が相互に近づく方向に押圧された状態で中子本体２２０に支持されており、その中央部が右側に凸になるように湾曲した状態及び左側に凸になるように湾曲した状態の２つの状態が安定状態となる。弁体４５２、４５４は、板ばね２６０を介して中子に対して相対的に移動する。弁体４５２、４５４は、圧縮された板ばね２６０により、導入口２３２、２３４を全開状態あるいは全閉状態のいずれかに択一的に制御する。これら弁体４５２、４５４の形状は、図１２に関して前述した如くである。
【００８９】
また一方、中子本体２２０には、磁石４７０が埋め込まれている。そして、これに対応して、ハウジング本体２０２には、磁石（あるいは強磁性体）４７４、４７２がそれぞれ埋め込まれている。図１６及び図１８に例示したように、弁体４５４が中子本体２２０から離れる方向に付勢されている時、導入口２３４が開かれる。一方、これとは逆に、弁体４５２が中子蓋２２２から離れる方向に付勢されている時は、導入口２３２が開かれる。
【００９０】
そして、本具体例においても、磁石４７０と、磁石（あるいは強磁性体）４７２、４７４との引力を付与することより、板ばね２６０を確実に反転させて弁体４５２、４５４を付勢し、導入口２３２、２３４を全開状態あるいは全閉状態の択一的な状態に制御する。
【００９１】
図１９は、本具体例の吐水装置の往復動作を表す模式図である。本具体例においては、中子本体２２０が吐水筒体２８０を中心として往復回動運動をする。まず、図１９（ａ）は、弁体４５２、４５４が板ばね２６０により左側に付勢された状態を表す。この時、導入口２３２は閉じ、導入口２３４が開いた状態が形成される。
【００９２】
この状態で入水口２１２、２１４にほぼ同圧に水などの流体を供給すると、矢印Ａで表したように入水口２１４から圧力室２１８に導入された水は、矢印Ｃで表したように導入口２３４から中子内流路２２４に流入し、矢印Ｄで表したように吐水流路２８２を介して流出する。これに対して、矢印Ｂで表したように入水口２１２から圧力室２１６に導入された水は、導入口２３２が閉じているために流出することができない。よって、図６に関して前述した理由と同様な理由により、圧力室２１６の圧力が圧力室２１８の圧力よりも高くなる。つまり、導入口２３２、２３４の開度を中立開度からずらすことにより流路抵抗の状態が中立状態から外れる。その結果として、圧力室２１８よりも圧力室２１６の圧力のほうが高くなり、中子は矢印Ｍの方向に押されて回動する。
【００９３】
このとき、入水口２１２及び２１４の内径を比較すると、入水口２１２の内径は入水口２１４の内径よりも大きいため、圧力室２１６内に流入する水量は比較的多く、中子の回動速度は相対的に速くなる。
【００９４】
なお、中子が矢印Ｍの方向に移動すると、圧力室２１６の容積が増大し、その分だけ圧力室２１８の容積が縮小する。このため、矢印Ｂの経路による圧力室２１６への流体の流入量の分、圧力室２１８内の流体も押し出され、流路２８２から流出する流体の吐水量に含まれることとなる。
【００９５】
そしてさらに中子が回動を続け、弁体４５４がハウジング本体２０２の内壁に当接し、中子に対して押されると、板ばね２６０もその湾曲方向を反転する方向に押される。そしてこの時、中子本体２２０に設けられた磁石４７０と、ハウジング本体２０２に設けられた磁石（あるいは強磁性体）４７４との間に引力が作用し、中子がハウジング本体２０２の内壁に引き寄せられる。すると、弁体４５４がさらに押され、それにつれて板ばね２６０が押されることにより板ばね２６０の湾曲方向が反転する。すると、図１９（ｂ）に表したように、弁体４５４により導入口２３４が閉じて弁体４５２により導入口２３２が全開する。この制御動作の詳細は、図１４に関して前述したものと同様である。
【００９６】
図１９（ｂ）に表した状態においては、矢印Ｂで表したように入水口２１２から圧力室２１６に導入された流体は、矢印Ｃで表したように、導入口２３２から中子内流路２２４に流入し、矢印Ｄで表したように吐水流路２８２を介して流出する。これに対して、矢印Ａで表したように、入水口２１４から圧力室２１８に導入された流体は、導入口２３４が閉じているために流出することができない。よって、前述の理由と同様な理由により、圧力室２１８の圧力が圧力室２１６の圧力よりも高くなり、その結果として、圧力室２１６、２１８に圧力差が生じ、中子は矢印Ｍで表したように右側に向けて回動を開始する。このとき、入水口２１４の内径は入水口２１２の内径よりも小さいため、圧力室２１８内に流入する水量は比較的少なく、中子の回動速度は相対的に遅くなる。
【００９７】
中子が回動すると、図１９（ｃ）に表したように、弁体４５２がハウジング本体２０２の内壁に当接する。そしてこの時、中子に設けられた磁石４７０と、ハウジング本体２０２に設けられた磁石（あるいは強磁性体）４７２との間に引力が作用し、中子がハウジング本体２０２の内壁に引き寄せられる。すると、弁体４５２が中子に対してさらに押され、それにつれて板ばね２６０が押されることにより板ばね２６０の湾曲方向が反転する。すると、図１９（ａ）に表した状態と同様に、弁体４５２により導入口２３２が閉じて弁体４５４により導入口２３４が開いた状態となり、中子は左側に向けて回動を開始する。これ以降、図１９（ａ）〜（ｃ）に表した状態を繰り返すことにより、中子は往復回動運動を続ける。
【００９８】
以上説明したように、本具体例においても、磁石３７０及び磁石（あるいは強磁性体）３７２、３７４の引力を利用して、中子本体２２０を引き寄せることにより、弁体４５２、４５４を押して板ばね２６０を確実に反転させることができる。つまり、磁石の引力を利用して弁体４５２、４５４の状態を制御し、導入口の開度を変更して導入口抵抗比と入水口抵抗値との大小関係を逆転させることができる。これにより、圧力室２１６及び２１８の圧力差を逆転させて、円滑な往復回動運動を実現できる。
【００９９】
また、中子の回動方向と、弁体４５２、４５４の可動方向、板ばね２６０の付勢方向、さらに磁石３７０、３７２、３７４の引力の作用方向を略同一とすることにより、力の働き方に無駄がなく、受圧面積の大きな中子の移動力を有効に活用でき、円滑かつ安定した動作が可能となる。つまり、中子がハウジング本体２０２に内壁に接近した時、中子の動く方向と、弁体４５２、４５４の可動方向、板ばね２６０の付勢方向、さらに磁石３７０、３７２、３７４の引力の作用方向とを略同一とすることにより、中子の回動動作と開度制御動作とを連動させ、中子の反転のための導入口２３２、２３４の開度変更の制御動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【０１００】
また、このようにすると、中子がその回動ストロークの中間付近などに停止している状態から吐水を開始させるような場合においても、吐水開始時に板ばね２６０により弁体４５２、４５４を制御して導入口２３２、２３４のいずれかが択一的に開かれた状態にあり、中子の両側に圧力差を形成させて安定した初期動作を開始させることができる。つまり、導入口２３２の開度がその中立開度よりも大であり導入口２３４の開度がその中立開度よりも小である状態と、導入口２３４の開度がその中立開度よりも大であり導入口２３２の開度がその中立開度よりも小である状態と、を択一的に保持可能とすることができる。
【０１０１】
なお、本具体例における中子の回動運動のストローク（回動角度）は、ハウジング本体２０２の扇状空間の開き角度により適宜設定できる。また、本具体例においても、回動動作により得られる推力は、中子に付加される流体の圧力と中子の受圧面積との積により決定される。従って、中子の受圧面積を増加させれば、それに応じた大きな推力を得ることが可能となる。
【０１０２】
また、図１５乃至図１９においては、吐水筒体２８０がハウジングの一方のみに突出して設けられた具体例を表したが、本発明はこれには限定されず、第１の具体例に関して前述したものと同様に、吐水筒体２８０をハウジングの両側に突出させ、これらそれぞれの吐水筒体２８０から吐水させるようにしてもよい。
【０１０３】
また、本具体例においても、中子の反転に際して、弁体４５２、４５４をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体４５２、４５４に磁石を設け、一方、ハウジング本体２０２の内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用して弁体４５２、４５４をハウジング本体２０２の内壁に対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、中子の反転の際に、弁体４５２、４５４がハウジング本体２０２の内壁に当接せず、磁石の反発力によりハウジング本体２０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となり、ハウジング本体２０２の内壁の当接面の形状によらず、弁体４５２、４５４を円滑にスライドさせることが可能となる。
【０１０４】
以上、本発明の第１の実施形態の第１及び第２の具体例として、板ばねと磁石とを組み合わせた制御手段を有する吐水装置について説明した。次に、第１の実施形態の第３乃至第５の具体例として、板ばねとスライドバーとを組み合わせた制御手段を有する吐水装置について説明する。
【０１０５】
図２０乃至図２３は、第１の実施形態の第３の具体例に係る吐水装置の要部を表す模式図である。すなわち、図２０は、本具体例に係る吐水装置の斜視図であり、図２１は、その斜視切断図、図２２は、断面図、図２３は、図２２のＡ−Ａ線断面図である。図２０乃至図２３に示すように、本具体例に係る吐水装置３００は、第１の具体例と類似した構造を有する。そこで、図８乃至図１４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０６】
本具体例の吐水装置３００においては、ハウジング本体１０２とハウジング蓋１０４により形成されるハウジングが設けられており、このハウジングから左右に吐水筒体１８０が突出している。そして、ハウジング本体１０２に設けられた入水口１１２、１１４に水などの流体を導入すると、左右に突出した吐水筒体１８０が矢印Ｍの方向に反復運動をする。このとき、入水口１１４の内径は入水口１１２の内径よりも大きいため、中子が入水口１１４から入水口１１２に向かって移動する際の移動速度は、中子が入水口１１２から入水口１１４に向かって移動する際の移動速度よりも大きくなる。
【０１０７】
そして、本具体例においては、制御手段として板ばねとスライドバーとが中子に設けられている。すなわち、中子本体１２０に中子蓋１２２を組合せることにより中子内流路１２４が形成され、この中子内流路１２４は、左右の吐水筒体１８０に設けられた吐水流路１８２に連通している。中子本体１２０及び中子蓋１２２には、中子内流路１２４と圧力室１１６、１１８とを連通させる導入口１３２、１３４が設けられている。そして、この中子内流路１２４を横断するように、主弁１４２、１４４、スライドバー１４６、１４８が設けられている。
【０１０８】
図２４は、これら主弁及びスライドバーを表す斜視図である。図２４に示すように、左右の主弁１４２、１４４は連結棒１４９により連結され、中子本体１２０及び中子蓋１２２に設けられた導入口１３２、１３４を貫通して左右に移動可能に設置されている。つまり、弁体としての主弁１４２、１４４は、中子本体１２０に対して、所定のストロークで左右に移動可能に設置されている。主弁１４２、１４４にはリブ１４３が形成されており、主弁１４２、１４４が導入口１３２、１３４に対して同軸に移動するように構成されている。主弁１４２、１４４がそれぞれ中子蓋１２２、１２０から離れる方向に移動すると、これらリブ１４３の間に設けられている溝部１４５が導入口１３２、１３４の開口部となり流体の流路を形成する。そして、これら主弁１４２、１４４を同軸状に貫通するスライドバー１４６、１４８が、やはり左右に移動可能に設置されている。つまり、スライドバー１４６、１４８は、主弁１４２、１４４の動作ストロークよりも長いストロークで左右に移動可能に設置されている。
【０１０９】
図２１乃至図２３に例示したように、主弁１４４が中子本体１２０から離れる方向に移動すると導入口１３４が開かれる。一方、これとは逆に、主弁１４２が中子蓋１２２から離れる方向に移動すると導入口１３２が開かれる。これら導入口１３２、１３４は、いずれも中子内流路１２４に連通している。つまり、導入口１３２は、ハウジング内の圧力室１１６と中子内流路１２４とを連通させ、導入口１３４は、圧力室１１８と中子内流路１２４とを連通させる。
【０１１０】
そして、これら導入口１３２、１３４の開度を変化させる主弁１４２、１４４の動作は、同軸に設置されたスライドバー１４６、１４８により決定される。すなわち、図２３に表したように、左右のスライドバー１４６、１４８は圧縮された板ばね１６０をはさんで連結され、板ばね１６０の湾曲方向に応じて右端あるいは左端に向けた付勢力を受ける。なお、板ばね１６０は、その両端が中子本体１２０に支持されており、スライドバー１４６、１４８は、板ばね１６０を介して中子本体１２０に対して相対的に移動する。主弁１４２、１４４は、スライドバー１４６、１４８からこの付勢力を受けて、導入口１３２、１３４を全開状態あるいは全閉状態の択一的な状態にする。すなわち、スライドバー１４６、１４８と板ばね１６０が制御手段として作用し、弁体である主弁１４２、１４４を制御する。
【０１１１】
以下、本具体例の吐水装置の動作について説明する。
図２５は、本具体例の吐水装置の動作を説明するための模式図である。すなわち、同図は、スライドバー１４６、１４８が板ばね１６０の作用により向かって右側に向けて付勢された状態を表す。この時、主弁１４２、１４４もスライドバー１４６により右側に向けて付勢されるので、導入口１３２は閉じ、導入口１３４が開いた状態が形成される。
【０１１２】
この状態で入水口１１２、１１４にほぼ同圧に水などの流体を供給すると、矢印Ｂで表したように入水口１１４から圧力室１１８に導入された水は、矢印Ｃで表したように導入口１３４から中子内流路１２４に流入し、左右に連通する吐水流路１８２、１８２を介して矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。
【０１１３】
これに対して、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された水は、導入口１３２が閉じているために流出経路がなく、圧力室１１６から流出することができない。このため、図６に関して説明した理由と同様な理由により、圧力室１１６の圧力が圧力室１１８の圧力よりも高くなる。つまり、導入口１３２、１３４の開度を中立開度からずらすことにより、圧力室１１８よりも圧力室１１６の圧力のほうが高くなり、中子は矢印Ｍの方向に押されて移動する。
【０１１４】
なお、中子が矢印Ｍの方向に移動すると、圧力室１１６の容積が増大し、その分だけ圧力室１１８の容積が縮小する。このため、矢印Ａの経路による圧力室１１６への流体の流入量の分、圧力室１１８内の流体も押し出され、流路１８２から流出する流体の吐水量に含まれることとなる。
【０１１５】
図２６は、本具体例の吐水装置の往復動作を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、図２５に関して前述した状態と同様であり、中子は矢印Ｍで表したように、向かって右側に移動する。そしてさらに移動を続け、スライドバー１４８がハウジング本体１０２の内壁に当接し、中子に対して押されると、板ばね１６０の湾曲方向が反転し、図２６（ｂ）に表したように、スライドバー１４６、１４８は、向かって左側に向けて付勢される。すると、スライドバー１４８が主弁１４４を押すことにより、主弁１４２、１４４も左側に移動する。すなわち、導入口１３２が開き、導入口１３４が閉じる。
【０１１６】
図２６（ｂ）に表した状態においては、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された流体（例えば水）は、矢印Ｃで表したように、導入口１３２から中子内流路１２４に流入し、吐水流路１８２、１８２を介して矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。これに対して、矢印Ｂで表したように、入水口１１４から圧力室１１８に導入された流体は、導入口１３４が閉じているために流出することができない。この結果、圧力室１１８の圧力が圧力室１１６の圧力よりも高くなり、中子は矢印Ｍで表したように左側に向けて移動を開始する。
【０１１７】
中子が移動を続けると、図２６（ｃ）に表したように、スライドバー１４６がハウジング蓋１０４の内壁に当接する位置まで移動する。この状態からさらに中子が移動し、スライドバー１４６が中子に対して押されることにより、板ばね１６０の湾曲方向が反転して、右側に付勢される。すると、図２６（ａ）に表した状態と同様に、導入口１３２が閉じて導入口１３４が開いた状態となり、中子は右側に向けて移動を開始する。
【０１１８】
以上説明したように、本具体例によれば、中子に弁体としての主弁１４２、１４４と、スライドバー１４６、１４８及び板ばね１６０からなる制御手段を設けることにより、中子本体１２０の移動に応じて導入口１３２、１３４の開度差を中立状態を挟んで適宜変更させ、中子を左右に反復的に動作させることができる。本具体例の吐水装置における中子の往復運動のストロークは、ハウジング本体１０２の長さと、中子の厚み（幅）とにより適宜設定できる。
【０１１９】
図２７は、中子の移動方向による移動速度の違いを示す図であり、（ａ）は中子がハウジングに対して相対的に右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は左方向に移動している状態を示す。前述の如く、図２６（ａ）に示す状態では、導入口１３２が主弁１４２によって閉じられるため、圧力室１１６内の圧力が圧力室１１８内の圧力よりも高くなり、中子は右方向に移動する。一方、図２６（ｂ）に示す状態では、導入口１３４が主弁１４４によって閉じられるため、圧力室１１８内の圧力が圧力室１１６内の圧力よりも高くなり、中子は左方向に移動する。このとき、入水口１１４の内径は入水口１１２の内径よりも大きいため、図２７（ａ）に示すように、中子が右方向に移動する際の移動速度は相対的に遅く、図２７（ｂ）に示すように、中子が左方向に移動する際の移動速度は相対的に速くなる。
【０１２０】
次に、本具体例における制御手段の作用についてさらに詳しく説明する。図２８は、本具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。すなわち、同図（ａ）は、板ばね１６０が向かって右側が凸になるように湾曲してスライドバー１４６、１４８をこの方向に付勢している状態を表す。この時、主弁１４２により導入口１３２は閉じ、主弁１４４により導入口１３４は開いた状態とされる。
【０１２１】
この状態で中子が向かって右側に移動していくと、同図に表したようにハウジングの内壁にスライドバー１４８が当接する。中子には圧力差が働いているため、スライドバー１４８をハウジング内壁に当接した状態で、中子はさらに右に移動し、図２８（ｂ）に表した状態になる。すなわち、板ばね１６０の付勢力に打ち勝って中子とスライドバー１４８との相対位置を変化させ、中子に対してスライドバー１４８が押される。この結果、板ばね１６０も左側に押されて変形し、同図に例示したような略Ｓ字状の状態となる。このとき、主弁１４２、１４４には中子と同様に圧力差が働いており、導入口１３２、１３４の開閉状態を図２８（ａ）に示す状態から変化させない。
【０１２２】
この後、中子がさらに移動することにより、中子に対してスライドバー１４８がさらに押されると、図２８（ｃ）に表したように、板ばね１６０の湾曲方向が左側が凸になるように反転を開始し、スライドバー１４６、１４８を左側に付勢する。すると、図２８（ｄ）に表したように、板ばね１６０の付勢力によって主弁１４２、１４４が左側に移動し、導入口１３２が全開となり導入口１３４が全閉の状態となる。
【０１２３】
以上説明したように、本具体例においては、圧縮した板ばね１６０の湾曲方向をスライドバー１４６、１４８により適宜反転させ、その付勢力を利用して主弁１４２、１４４を動作させることにより導入口１３２、１３４を全開及び全閉のいずれかの状態に択一的に制御する。つまり、板ばね１６０の付勢力を利用することで、中子の反転のために左右の導入口１３２、１３４の開度差を確実に形成している。
【０１２４】
スライドバー１４６、１４８を介して主弁１４２、１４４を制御する本具体例の機構は、本具体例の吐水装置の円滑な動作に対して極めて重要な役割を有する。すなわち、圧縮された板ばね１６０は、中央部が右側あるいは左側に凸になるように湾曲した状態が安定状態であるが、図２８（ｂ）に表したように、これらの安定状態の中間付近において、板ばね１６０の中位状態となる場合がある。この中位状態においては、板ばね１６０には、左あるいは右への付勢力があまり発生しない。従って、この状態において、仮に導入口１３２、１３４の開度が中立開度となると、中子の両側の導入口１３２、１３４から流体が流入して圧力差が無くなり、中子の移動が停止してしまう。つまり、主弁１４２、１４４の動作開始のタイミングが板ばね１６０が中位状態を越えて反転するタイミングよりも早いと、中子の動作が停止してしまうことがある。
【０１２５】
これに対して、本具体例によれば、スライドバー１４６、１４８を設け、そのストロークを適宜調整することにより、図２８（ｂ）のような中位状態においては、主弁１４２、１４４がまだ移動せず、中子に圧力がかかって動き続ける状態を維持できる。そして、この中位状態を越えて板ばね１６０が反転を開始した時に主弁１４２、１４４が移動を始めるようにすることができる。つまり、主弁１４２、１４２の動作開始のタイミングを、板ばね１６０の反転のタイミングに同期させることができる。
【０１２６】
言い換えれば、中子を移動させるに足る開度差がなくなる前に板ばね１６０を反転させ、その反転力（付勢力）によりスライドバー１４６、１４８を介して主弁１４２、１４４を移動させ、導入口１３２、１３４の開度差を、中子を逆方向に移動させるに足る開度差に変更させることができる。このようにすれば、板ばね１６０が中立状態の時に導入口１３２、１３４の開度が中立開度となり中子が停止してしまう、という問題を解消して、円滑な反復運動を実現できる。
【０１２７】
また、このようにすると、中子がその移動ストロークの中間付近などに停止している状態から吐水を開始させるような場合においても、吐水開始時に板ばね１６０により主弁１４２、１４４を制御して導入口１３２、１３４のいずれかが択一的に開かれた状態にあり、中子の両側に圧力差を形成させて安定した初期動作を開始させることができる。つまり、導入口１３２の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３４の開度がその中立開度よりも小である状態と、導入口１３４の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３２の開度がその中立開度よりも小である状態と、を択一的に保持することができる。なお、この際、板ばね１６０のたわみ量は、中心線１０００と中立線１００１との間の距離よりも大きく設定しなければならない。
【０１２８】
以上説明したように、本具体例においても、中子の移動方向と、主弁１４２、１４４の可動方向、スライドバー１４６、１４８の可動方向、板ばね１６０の付勢方向を略同一とすることにより、力の働き方に無駄がなく、受圧面積の大きな中子の移動力を有効に活用でき、円滑かつ安定した動作が可能となる。つまり、中子の移動動作と開度制御動作とを連動させることにより、中子の反転のための導入口１３２、１３４の開度差を中立状態を挟んで変更させる制御動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【０１２９】
なお、図２０乃至図２８に表した具体例の場合、中子の反転に際して、スライドバー１４６、１４８をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、スライドバー１４６、１４８に磁石を設け、一方、ハウジングの内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用してスライドバー１４６、１４８をハウジングに対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図２８（ａ）乃至（ｃ）に対応する状態において、スライドバー１４６、１４８がハウジング１０２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング１０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となる。
【０１３０】
また一方、本具体例においては、往復直線動作において得られる推力は、中子に負荷される流体の圧力と中子の受圧面積との積により決定される。従って、中子の受圧面積を増加させれば、それに応じた大きな推力を得ることが可能となる。
【０１３１】
また、図８乃至図１３及び図２０乃至図２８においては、ハウジング内に設けられた略円筒状の空間に円形の中子を収容した具体例を表したが、本発明はこれには限定されない。例えば、ハウジング本体１０２の内部空間は、角柱状でも偏平柱状でもよく、中子もこれら形状に合わせて各種の形状とすることができる。
【０１３２】
また、吐水筒体１８０の外周形状も円形である必要はなく、多角形状や偏平形状であってもよい。またさらに、吐水筒体１８０は中子の中心に設ける必要はなく、中子の中心から偏心させて設けてもよい。このようにすれば、中子の小型化が容易であり、吐水装置を小型化できる。
【０１３３】
なお、本具体例の如くハウジング内空間を円柱状とし、吐水筒体１８０を円筒状の中子の中心に設けた場合には、吐水筒体１８０を回転させることができる。つまり、吐水筒体１８０の先端に吐水ノズルを設けた場合に、中子の往復直線運動によってその吐水位置を反復的に変化させることができると同時に、吐水筒体１８０を回転させることにより、その吐水方向を変化させることも可能である。例えば、突起と溝とからなるカム構造などを設けることにより、中子の移動に伴って中子及び吐水筒体をその中心軸の回りに回転させることも可能となる。このようにすれば、使用者の好みに応じた多種多様な吐水態様を実現できる。
【０１３４】
次に、本発明の第１の実施形態の第４の具体例について説明する。本具体例に係る吐水装置は、第２の具体例に係る吐水装置、即ち、図１５乃至図１９に示された扇形の内部空間を持つハウジング内を中子が回動する吐水装置に、第３の具体例における制御手段、即ち、図２０乃至図２７に示された板ばね及びスライドバーから構成された制御手段を設けたものである。
【０１３５】
本具体例においては、スライドバーとハウジング本体の内壁との当接角度が、常に直角になるようにする。
図２９は、本具体例におけるスライドバー１４６、１４８とハウジング本体２０２の内壁との当接角度を説明するための模式図である。図２９に示すように、本具体例においては、ハウジング本体２０２の内部空間において、中子本体２２０が吐水筐体２８０を中心軸とした回動運動を行うようになっている。そして、中子本体２２０の先端部には、スライドバー１４６及び１４８が往復直線運動が可能となるように取り付けられている。スライドバー１４６及び１４８の長手方向及び移動方向は、中子本体２２０の回動運動の接線方向となっている。
【０１３６】
本具体例に係る吐水装置においては、中子が吐水筒体２８０を中心軸とした回動運動をするので、スライドバー１４６、１４８のスライド方向が、中子の回動に応じて変化する。従って、図２９（ａ）に表したように、ハウジング本体２０２の内壁面を平面状にすると、ハウジング本体２０２の内壁面に対するスライドバー１４６、１４８のスライド方向が常に垂直とはならず、スライドバー１４６、１４８に対して横方向の応力が発生して円滑にスライドしない場合もあり得る。
【０１３７】
これに対して、図２９（ｂ）に表したように、ハウジング本体２０２の内壁の当接面を湾曲凹状に形成すると、中子の回動に応じて、常にスライドバー１４６、１４８を垂直に当接させることが可能となる。つまり、スライドバー１４６、１４８を円滑にスライドさせることができる。これにより、中子の反転のための制御動作を円滑にし、より確実なものとすることができる。
【０１３８】
なお、本具体例においても、中子の反転に際して、スライドバー１４６、１４８をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、スライドバー１４６、１４８に磁石を設け、一方、ハウジング本体２０２の内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用してスライドバー１４６、１４８をハウジング本体２０２の内壁に対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図２９（ａ）あるいは（ｂ）に対応する状態において、スライドバー１４６、１４８がハウジング本体２０２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング本体２０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となり、ハウジング本体２０２の内壁の当接面の形状によらず、スライドバー１４６、１４８を円滑にスライドさせることが可能となる。なお、この場合、中子の移動域は、仮に磁石がなければ中子が移動したはずの空間ではなく、中子が磁石の作用を受けて実際に移動する空間をいう。
【０１３９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３０は、本実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る吐水装置４００は、前述の第１の実施形態の第３の具体例に係る吐水装置３００（図２２参照）と比較して、入水口１１２の形状及び内径と入水口１１４の形状及び内径とが相互に等しく、また、入水口１１２及び１１４に接続されている給水配管７０１の分岐配管に、この分岐配管内を流れる流体の流量を調節可能なバルブ７０２及び７０３が設けられている点が異なっている。バルブ７０２は、給水配管７０１の一方の分岐配管を介して入水口１１２に接続されており、バルブ７０３は、給水配管７０１の他方の分岐配管を介して入水口１１４に接続されている。そして、バルブ７０２の開度はバルブ７０３の開度よりも小さくなっている。例えば、バルブ７０２は半開状態となっており、バルブ７０３は全開状態となっている。なお、本実施形態において、前述の第１の実施形態において規定した「入水抵抗比」は、給水配管７０１からバルブ７０３及び入水口１１４を介して圧力室１１８内に至る流路抵抗（第２入水流路抵抗）に対する給水配管７０１からバルブ７０２及び入水口１１２を介して圧力室１１６内に至る流路抵抗（第１入水流路抵抗）の比の値に相当する。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４０】
本実施形態においては、バルブ７０２の開度がバルブ７０３の開度よりも小さいため、給水配管７０１の分岐部から入水口１１２までの流路抵抗が、この分岐部から入水口１１４までの流路抵抗よりも大きい。このため、入水口１１２を介して圧力室１１６内に流入する水量は、入水口１１４を介して圧力室１１８内に流入する水量よりも少ない。このため、中子が右方向に移動するときの移動速度は、左方向に移動するときの移動速度よりも小さくなる。本実施形態における上記以外の動作は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４１】
本実施形態によれば、バルブ７０２及び７０３の開度を調節することにより、中子の往復運動における往路及び復路の移動速度を、任意に設定することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３１は、本実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る吐水装置４０１は、前述の第１の実施形態の第３の具体例に係る吐水装置３００（図２２参照）と比較して、ハウジング本体１０２において、入水口１１２及び１１４の替わりに、入水口１１２ａ及び１１４ａが設けられている点が異なっている。これら入水口１１２ａ及び１１４ａは、流路抵抗が異なる。すなわち、図３１に表した具体例においては、入水口１１２ａの形状は、途中で１回屈曲した「く字」形状であり、入水口１１４ａの形状は、屈曲部がない直線形状である。また、入水口１１２ａの内径と入水口１１４ａの内径とは相互に等しい。即ち、入水口１１２ａと入水口１１４ａとは、その内径が相互に等しく、その形状が相互に異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４３】
本実施形態においては、入水口１１２ａの形状が「く字」形状であり、入水口１１４ａの形状が直線形状であるため、入水口１１２ａの流路抵抗が入水口１１４ａの流路抵抗よりも大きい。このため、入水口１１２ａを介して圧力室１１６内に流入する水量は、入水口１１４ａを介して圧力室１１８内に流入する水量よりも少ない。この結果、中子が右方向に移動するときの移動速度は、左方向に移動するときの移動速度よりも小さくなる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４４】
なお、前述の如く、第１乃至第３の実施形態においては、入水口間においてその内径若しくは形状を異ならせるか、又はバルブを設けてその開度を異ならせることにより、入水口における流路抵抗又は入水口に到るまでの流路抵抗を相互に異ならせている。しかし、本発明はこれに限定されず、他の方法によって流路抵抗を制御してもよい。例えば、給水配管７００の２本の分岐配管の長さを相互に異ならせることにより、流路抵抗差を形成してもよい。
【０１４５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態の第１の具体例に係る吐水装置（図８乃至図１４参照）を、人体を洗浄するシャワー装置に適用した実施形態である。
図３２は、本実施形態におけるシャワー装置を示す斜視図である。図３２に示すように、シャワールームの壁９０１には、給水配管９０２が埋め込まれており、止水栓９０３及び温度調節バルブ９０４を介して、分岐部９０５に接続されている。そして、給水配管９０２はこの分岐部９０５により２本に分岐されて、壁９０１に取り付けられた２ヶ所の支持部９０６ａ及び９０６ｂにそれぞれ接続されている。支持部９０６ａ及び９０６ｂは、吐水装置９０７のハウジング本体９０８を支持すると共に、ハウジング本体９０８に対して水を供給するものである。即ち、支持部９０６ａ及び９０６ｂは、吐水装置９０７の入水口を兼ねている。そして、支持部９０６ａの内径は、支持部９０６ｂの内径よりも小さくなっている。
【０１４６】
また、ハウジング本体９０８は、その中心軸が上下方向に延びる円筒形状をなしており、シャワーバーシリンダとなっている。そして、ハウジング本体９０８から上下両方向に円筒形の吐水筐体９０９が延出しており、吐水筐体９０９の先端部には吐水部９１０が設けられており、シャワーヘッドとなっている。ハウジング本体９０８内には、中子９１１が設けられている。中子９１１は、ハウジング本体９０８内を上下方向に移動可能となっている。
【０１４７】
次に、本実施形態の動作について説明する。前述した吐水装置の動作により、中子９１１はハウジング本体９０８に対して、上下方向に往復運動する。そして、これに伴い、吐水筐体９０９及び吐水部９１０も上下方向に往復運動する。このとき、支持部９０６ａの内径が支持部９０６ｂの内径よりも小さいため、吐水部９１０の移動速度は、下方向には遅く、上方向には速い。これにより、吐水部９１０は、汚れを落とす効果が大きい下方向へはゆっくり移動し、汚れを落とす効果が小さい上方向へは素早く移動してシャワーヘッドを上部位置に速やかに戻す。この結果、広い範囲に吐水しながら、人体を効率よく洗浄することができる。
【０１４８】
なお、本実施形態においては、吐水装置として第１の実施形態の第１の具体例に係る吐水装置を使用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１の実施形態の第３の具体例（図２０乃至図２８参照）、第２及び第３の実施形態（図３０及び図３１参照）のいずれかに係る吐水装置を使用してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態においては、吐水装置を人体全体を洗浄するシャワー装置として使用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、食器予洗い機、食器洗浄機及び手洗い機に使用することもできる。この場合にも、吐水部を、洗浄効果が高い方向にはゆっくり移動させ、その反対の方向には素早く移動させることにより、水を被洗浄物（例えば、食器又は手）の全体に吐出しながら、高い洗浄効率を得ることができる。
【０１５０】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態の第４の具体例に係る吐水装置（図１５乃至図１９参照）を、人体の足部へのマッサージシャワー装置に適用した実施形態である。
図３３は、本実施形態におけるマッサージシャワー装置を示す斜視図である。図３３に示すように、本実施形態に係るマッサージシャワー装置９２１は、浴槽９２２、給水部９２３及びバスカウンタ９２４等を備えたシャワールーム９２５内に設置されるものである。
【０１５１】
このマッサージシャワー装置９２１は、例えばシャワールーム９２５内に後付けされたものであり、バスカウンタ９２４の下方に設置されている。そして、給水部９２３まで供給された水は、給水部９２３から引き出されたシャワーホース９２６及びシャワー接続部９２７を介して、マッサージシャワー装置９２１内に供給されるようになっている。即ち、シャワー接続部９２７が、マッサージシャワー装置９２１の入水口となっている。また、給水部９２３には、温度調節バルブ９２８、切替バルブ９２９及びスパウト９３０が設けられており、切替バルブ９２９により、水をスパウト９３０から出すか、マッサージシャワー装置９２１に供給するか、止めるかを選択できるようになっている。
【０１５２】
マッサージシャワー装置９２１には、ハウジング本体９３１が設けられており、このハウジング本体９３１から一方の水平方向に向かって吐水筐体（図示せず）が延出している。この吐水筐体は往復回動運動するようになっている。吐水筐体の端部には、同軸上に延びる足用ノズル部９３３が接続されており、足用ノズル９３３には、その長手方向に沿って複数個の旋回吐水穴９３４が設けられている。旋回吐水穴９３４は、その吐出方向を旋回させながら水を吐出するものである。また、マッサージシャワー装置９２１においては、ハウジング本体９３１の上側（バスカウンタ９２４側）の圧力室に連通された入水口の内径が、下側の圧力室に連通された入水口の内径よりも大きくなっている。
【０１５３】
次に、本実施形態の動作について説明する。上述の如く、マッサージシャワー装置９２１においては、上側の圧力室に連通された入水口の内径が、下側の圧力室に連通された入水口の内径よりも大きくなっているため、第１の実施形態の第４の具体例において説明した原理により、吐水筐体及び足用ノズル部９３３の回動速度は、上方に移動するときは相対的に遅く、下方に移動するときは相対的に速くなる。これにより、使用者が足用ノズル部９３３から吐出される水流によって足をマッサージするときに、静脈及びリンパ腺に沿って心臓に向かう方向には足用ノズル部９３３をゆっくり動かし、その反対方向には素早く戻すことができ、マッサージ効果を高めることができる。
【０１５４】
なお、本実施形態においては、吐水装置を足部用のマッサージシャワー装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１乃至第３のいずれかの実施形態に係る吐水装置を使用して脚部用のマッサージシャワー装置及び腕部用のマッサージシャワー装置を構成し、本実施形態に係る足部用のマッサージシャワー装置と組み合わせて全身用のマッサージ装置を構成してもよい。この場合にも、各マッサージシャワー装置においては、シャワーヘッドの移動速度を往路と復路とで異ならせ、使用者の心臓に向かう方向にゆっくり動かすことにより、より高いマッサージ効果を得ることができる。
【０１５５】
また、前述の第１乃至第３の実施形態に係る吐水装置は、例えば、水洗便器の人体洗浄装置に適用することもできる。この場合、人体の狭い範囲への吐水において、往路と復路とで吐水ノズルの移動速度を異ならせ、また、これに伴い、往路の全行程における吐出水量と復路の全行程における吐出水量とを異ならせることにより、狭い範囲内にもかかわらず、使用者に与える刺激感に変化を付加することができる。
【０１５６】
更に、前述の第１乃至第３の実施形態に係る吐水装置を、噴水又は玩具等に使用してもよい。この場合は、吐水ノズルの往復運動又は回動運動において、往路と復路とで移動速度を異ならせることにより、動きに変化を与えることができる。これにより、鑑賞者にリズム感を感じさせるなど、鑑賞者を視覚的に楽しませることができる。
【０１５７】
以上、本発明の実施形態及びその具体例を図面を参照しつつ説明した。しかし、本発明は、これらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。すなわち、本発明の吐水装置を構成するいずれかの要素について当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。例えば、吐水装置の駆動部若しくは吐水ノズルの外形、構成部品の形状若しくは配置、又は移動のストローク若しくは回動角度などについて当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る吐水装置の全体構成を例示する模式図である。
【図２】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図３】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図４】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図５】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図６】導入口３２、３４の開度を中立開度から変化させることの作用効果を説明するための模式図である。
【図７】磁石によって中子の反転動作を制御するメカニズムを説明するための模式図である。
【図８】本実施形態の第１の具体例に係る吐水装置の斜視図である。
【図９】第１の具体例に係る吐水装置の斜視切断図である。
【図１０】第１の具体例に係る吐水装置の断面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】弁体を表す斜視図である。
【図１３】第１の具体例における吐水装置の往復動作を表す模式図である。
【図１４】第１の具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。
【図１５】本実施形態の第２の具体例に係る吐水装置の斜視図である。
【図１６】第２の具体例に係る吐水装置の斜視切断図である。
【図１７】第２の具体例に係る吐水装置の縦断面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１９】第２の具体例に係る吐水装置の往復動作を表す模式図である。
【図２０】本実施形態の第３の具体例に係る吐水装置の斜視図である。
【図２１】第３の具体例に係る吐水装置の斜視切断図である。
【図２２】第３の具体例に係る吐水装置の断面図である。
【図２３】図２２のＡ−Ａ線断面図である。
【図２４】主弁及びスライドバーを表す斜視図である。
【図２５】第３の具体例に係る吐水装置の動作を説明するための模式図である。
【図２６】第３の具体例に係る吐水装置の往復動作を表す模式図である。
【図２７】第３の具体例における中子の移動方向による移動速度の違いを示す図であり、（ａ）は中子がハウジングに対して相対的に右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は左方向に移動している状態を示す。
【図２８】第３の具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。
【図２９】本実施形態の第４の具体例におけるスライドバーとハウジング本体の内壁との当接角度を説明するための模式図である。
【図３０】本発明の第２の実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。
【図３１】本発明の第３の実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。
【図３２】本発明の第４の実施形態におけるシャワー装置を示す斜視図である。
【図３３】本発明の第５の実施形態におけるマッサージシャワー装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５９】
２ ハウジング
１０、１００、２００、３００、４００、４０１ 吐水装置
１２、１４、１１２、１１４、１１２ａ、１１４ａ、２１２、２１４ 入水口
１６、１８、１１６、１１８、２１６、２１８ 圧力室
２０、４２０ 中子
２４、１２４、２２４ 中子内流路
３２、３４、１３２、１３４、２３２、２３４ 導入口
４２、４４、３５２、３５４、４５２、４５４ 弁体
７０、３７０、４７０ 磁石
７４、３７２、３７４、４７２、４７４ 磁石（強磁性体）
８０、１８０、２８０ 吐水筒体
８２、１８２、２８２ 吐水流路
１０２、２０２ ハウジング本体
１０４、２０３、２０４ ハウジング蓋
１２０、２２０ 中子本体
１２２、２２２ 中子蓋
１２６、１８４、２２６、２２７ シール
１４２、１４４、４５２、４５４ 主弁
１４３、３５３ リブ
１４５、３５５ 溝部
１４６、１４８ スライドバー
１４９ 連結棒
１６０、２６０ 板ばね
７００、７０１ 給水配管
７０２、７０３ バルブ
８００ 吐水ノズル
９０１ 壁
９０２ 給水配管
９０３ 止水栓
９０４ 温度調節バルブ
９０５ 分岐部
９０６ａ、９０６ｂ 支持部
９０７ 吐水装置
９０８ ハウジング本体
９０９ 吐水筐体
９１０ 吐水部
９１１ 中子
９２１ マッサージシャワー装置
９２２ 浴槽
９２３ 給水部
９２４ バスカウンタ
９２５ シャワールーム
９２６ シャワーホース
９２７ シャワー接続部
９２８ 温度調節バルブ
９２９ 切替バルブ
９３０ スパウト
９３１ ハウジング本体
９３３ 足用ノズル部
９３４ 旋回吐水穴
１０００ 中心線
１００１ 中立線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐水装置に関し、特に、シャワーノズルや散水ノズルなどの吐水位置を反復的に変化させる自動往復動作を可能とした吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リラクゼーションや美容健康増進などを目的としたシャワーシステムや吐水・噴霧システムのニーズが高まっている。これらの用途においては、例えば、旋回流などを利用して数１０ヘルツ以上の比較的高速で水流を変調させることにより、マッサージ効果などを促進するアプローチがある。また一方、例えば数ヘルツ以下の比較的ゆっくりとした速度でシャワーノズルなどの吐水位置や吐水方向を反復的に変化させると、例えば人体の所定範囲に均一に吐水を噴射してリラクゼーション効果などを促進することが可能である。
【０００３】
同様のニーズは、民生用機器、産業用途あるいは農林用途などにおいても広く存在し、洗浄、リンス、冷却、加湿、前処理、育成などの多種多様な目的のために、ゆっくりとした往復動作が必要とされている。
【０００４】
往復動作のために、モータやソレノイドなどの電動手段を用いることも可能であるが、浴室などで吐水させるシステムに搭載するためには、電源の確保や、感電や漏電などに対する対策が必要とされ、コストや信頼性の点でも解決すべき課題が多い。
【０００５】
これに対して、往復動作を水力により実現できれば、電気や潤滑オイルなどが不要となり、初期コスト、ランニングコスト、信頼性、メンテナンス性などの多くの観点で、改善が期待できる。
【０００６】
上下往復動作を可能としたシャワー装置として、ピストンと４方弁とを組み合わせたものが開示されている（特許文献１）。このシャワー装置は、シリンダー内に設けられたピストンを水圧により上下動作させ、ワイヤーを介してシャワーヘッドを上下に移動させる。ピストンの上下動作の切替は、シリンダーに対する給水流路を４方弁により切り替えることにより実施される。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１３４１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、この従来のシャワー装置の場合、シリンダーと４方弁とが別体として設けられ、システムが大型且つ複雑である。また、流路が長くなるために、圧力損失が大きく、吐水力が低下するという点でも改善の余地がある。
【０００９】
また、このように反復的な直線運動を可能にした吐水装置の実際の使用態様を考えると、例えば、往復動作において、往路と復路とで移動速度を異ならせることができると、更に便利である。例えば、この吐水装置を人体を洗浄するためのシャワーとして使用する場合、吐水位置を、汚れを落とす方向、即ち下方にはゆっくりと移動させ、上方には速やかに移動させることにより、全体として効率的な洗浄が可能となる。
【００１０】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、水力を利用して吐水位置を反復的に変化させることができる吐水装置であって、反復運動の往路と復路とで移動速度を異ならせることができる吐水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、
内部に空間を有するハウジングと、
前記空間を第１及び第２の圧力室に分割しつつ前記空間内を移動可能とされ、内部に中子内流路を有する中子と、
前記中子内流路に連通し前記ハウジングの外側に至る吐水流路を有する吐水筒体と、
前記第１の圧力室に流体を導入する第１の入水口と、
前記第２の圧力室に流体を導入する第２の入水口と、
前記第１の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第１の導入口と、
前記第２の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第２の導入口と、
前記第１及び第２の導入口の開度を変化させる弁体と、
前記中子がその移動域における前記第１の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２の圧力室から前記第２の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第２導入流路抵抗に対する前記第１の圧力室から前記第１の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２の入水口を介して前記第２の圧力室に至るまでの第２入水流路抵抗に対する前記第１の入水口を介して前記第１の圧力室に至るまでの第１入水流路抵抗の比の値よりも大きくし、前記中子がその移動域における前記第２の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２導入流路抵抗に対する前記第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２入水流路抵抗に対する前記第１入水流路抵抗の比の値よりも小さくするように、前記弁体を作動させて前記第１及び第２の導入口の開度を変更する制御手段と、
を備え、
前記第１入水流路抵抗と、前記第２入水流路抵抗と、が異なることを特徴とする吐水装置が提供される。
なお、中子の移動域とは、吐水装置を作動させたときに中子が実際に移動する空間をいい、移動域の端部とは、中子の移動方向における端部をいう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水力を利用して吐水位置を反復的に変化させることができる吐水装置であって、反復運動の往路と復路とで移動速度を異ならせることができる吐水装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る吐水装置の全体構成を示す模式図であり、図２乃至図５は、この吐水装置の動作メカニズムを示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る吐水装置１０は、ハウジング２と、ハウジング２から突出した吐水筒体８０と、を有する。そして、吐水筒体８０の中には吐水流路８２（図２参照）が形成されており、その先端にシャワーノズルなどの吐水ノズル８００を接続することにより、吐水Ｗ２が得られる。
【００１５】
ハウジング２には、２つの入水口１２、１４が接続されている。入水口１２及び１４は、二叉に分岐された給水配管７００の分岐端にそれぞれ設けられており、水又は湯等の流体Ｗ１が相互に同じ圧力で供給されるようになっている。そして、給水配管７００から入水口１２を通過してハウジング２内に到る流通経路の流路抵抗と、入水口１４を通過してハウジング２内に到る流通経路の流路抵抗とが異なるように構成されている。このためには、例えば、入水口１２の内径を、入水口１４の内径よりも小さくすればよい。こうすると、入水口１２の流路抵抗は、入水口１４の流路抵抗よりも大きくなる。
【００１６】
このように、入水口１２、１４を並列に接続し、水やお湯などの流体Ｗ１をこれら入水口１２、１４にほぼ同圧に供給すると、後述の原理により、吐水筒体８０が矢印Ｍで表したように、左右に往復運動をしながら、吐水ノズル８００から流体Ｗ２を吐水する。従って、ハウジング２を固定すれば、吐水位置が反復的に変化する吐水装置として利用できる。また一方、吐水ノズル８００を固定すれば、ハウジング２が反復運動することとなり、この運動を、例えばマッサージなどに利用することもできる。
【００１７】
そして、このとき、入水口１４の内径が入水口１２の内径よりも大きいことにより、吐水筒体８０が入水口１２から入水口１４に向かう方向、即ち、図示の向かって右側に向かう方向（以下、単に「右方向」という）に移動する際の移動速度は相対的に遅く、吐水筒体８０が入水口１４から入水口１２に向かう方向、即ち、図示の向かって左側に向かう方向（以下、単に「左方向」という）に移動する際の移動速度は相対的に速くなる。この理由については後に詳述する。
【００１８】
図２乃至図５に示すように、本実施形態に係る吐水装置１０は、ハウジング２の中に移動可能に設けられた中子（なかご）２０を有する。ハウジング２の内部は、中子２０によって２つの圧力室１６、１８に分割されている。中子２０は中空構造を有し、その中空空間は、吐水筒体８０に設けられた吐水流路８２と連通した中子内流路２４を構成している。また、中子内流路２４は、導入口３２、３４を介してそれぞれ圧力室１６、１８と連通している。
【００１９】
中子２０には、導入口３２、３４の開度を変化させる弁体４２、４４が設けられている。また、中子２０には、これら弁体４２、４４を制御する制御手段（図２乃至図５においては図示せず）が設けられている。制御手段は、導入口３４の流路抵抗に対する導入口３２の流路抵抗の比の値（以下、「導入口抵抗比」ともいう）が、入水口１４の流路抵抗に対する入水口１２の流路抵抗の比の値（以下、「入水抵抗比」ともいう）と等しくなる状態（以下、「中立状態」という）を挟んで、導入口抵抗比が入水抵抗比よりも大きな値をとる状態と、入水抵抗比よりも小さな値をとる状態と、が切替え可能となるように、導入口３２及び３４の開度を変更させるものである。
【００２０】
すなわち、制御手段は、中子２０がその移動域における圧力室１６側の端部に到達したときに、導入口３４の流路抵抗（第２導入流路抵抗）に対する導入口３２の流路抵抗（第１導入流路抵抗）の比の値（導入口抵抗比）が入水口１４の流路抵抗（第２入水流路抵抗）に対する入水口１２の流路抵抗（第１入水流路抵抗）の比の値（入水抵抗比）よりも小さい値から大きい値へと変化するように弁体４２及び４４を動作させて導入口１２及び１４の開度を変更し、中子２０がその移動域における圧力室１８側の端部に到達したときに、導入口抵抗比が入水抵抗比よりも大きい値から小さい値へと変化するように弁体４２及び４４を作動させて導入口３２及び３４の開度を変更する。なお、中子２０の移動域とは、吐水装置１０を作動させたときに中子２０が実際に移動する空間をいう。また、移動域の端部とは、中子の移動方向における端部をいう。
【００２１】
なお、本願明細書において、導入口の「開度」とは、導入口を流れる流体の流路抵抗を決定するパラメータであるものとする。例えば、図２に表した状態においては、導入口３２に形成される流路の流路抵抗は、導入口３４に形成される流路の流路抵抗よりも高い。この場合、導入口３２の開度は、導入口３４の開度よりも小さいものとする。また、前述の「中立状態」を実現するような導入口３２及び３４の開度を「中立開度」という。
【００２２】
中立状態においては、給水配管７００からの給水圧並びに入水口１２の流路抵抗及び導入口３２の流路抵抗によって決まる圧力室１６内の圧力と、給水配管７００からの給水圧並びに入水口１４の流路抵抗及び導入口３４の流路抵抗によって決まる圧力室１８内の圧力とが等しくなり、中子２０は静止する。この中立状態から、導入口３２及び３４の開度を中立開度からずらしてどちらか一方に偏った開度とすることにより、導入口抵抗比を入水抵抗比よりも大きな値又は小さな値とし、圧力室１６内の圧力と圧力室１８内の圧力との間に差を生じさせ、この圧力差を利用して中子２０を移動させることができる。
【００２３】
図２に表した状態においては、制御手段は弁体４２、４４をそれぞれ右端に付勢した状態とし、中子２０の右側に流体の導入口３４が開かれている。従って、入水口１４から供給された水などの流体は、圧力室１８から矢印Ｃで表した経路で中子２０の中子内流路２４に流入し、吐水筒体８０に設けられた吐水流路８２を通って矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。一方、ハウジングの入水口１２から供給された流体は流出経路がなく流出することができない。これにより、後述の理由により、圧力室１６の圧力は圧力室１８の圧力よりも高くなる。その結果として、中子２０は矢印Ｍの方向に動く。
【００２４】
図６は、導入口３２、３４の開度を中立開度から変化させることの作用効果を説明するための模式図である。図６において、中心線１０００は中子２０の中心位置を示し、中立線１００１は導入口３２、３４の開度が中立開度となるときの弁体４２と弁体４４との境界面の位置を示す。図６（ａ）に例示したように、弁体４２と弁体４４との境界面が中立線１００１の位置にあるときは、導入口３２の流路抵抗と導入口３４の流路抵抗との比（導入口抵抗比）が、入水口１２の流路抵抗と入水口１４の流路抵抗との比（入水抵抗比）と等しい中立状態となり、圧力室１６内の圧力と圧力室１８内の圧力とが等しくなるため、中子２０の左右で圧力差は生じない。従って、何らかの外力が作用しないと中子２０は動かない。
【００２５】
これに対して、図６（ｂ）に例示したように、弁体４２、４４の境界面の位置が中立線１００１から外れると、導入口抵抗比が入水抵抗比からずれて中立状態から外れ、圧力室１６内の圧力と圧力室１８内の圧力とが異なってくるため、中子２０の左右で圧力差が生ずる。図６（ｂ）に表した状態においては、導入口３４の開度は、図６（ａ）に表す状態（中立状態）における導入口３４の開度よりも大きく、導入口３２の開度は、図６（ａ）に表す状態における導入口３２の開度よりも小さいため、導入口３２を介した流路のほうが導入口３４を介した流路よりも流路抵抗が高くなる。この結果、中子２０の左側のほうが右側よりも圧力が高くなり、この圧力差による力が、中子２０及び弁体４２にそれぞれ作用する。
【００２６】
従って、中子２０にかかる力が摺動抵抗を上回る時には、中子２０は右側に動くこととなる。また一方、弁体４２も中子２０に対して移動可動であるので、弁体４２にかかる力が弁体４２の摺動抵抗を上回る時には、弁体４２が中子２０に対して相対的に右側に移動する。弁体４２が右側に移動すると導入口３２を介する流路抵抗がますます高くなるために圧力差が拡大する。つまり、中子２０及び弁４２にかかるそれぞれの力は増加することとなり、中子２０と弁体４２の移動が促進される。
【００２７】
そして遂には、図６（ｃ）に表したように、導入口３２が全閉状態となる。この時、左右の流路抵抗の差がこの向きにおいて最も大きい状態となり、中子２０及び弁体４２には、最大の圧力差に対応した力がそれぞれ作用する。
【００２８】
以上説明したように、本発明において中子２０を動かすためには、導入口３２、３４の開度を中立開度からずらして移動に必要な圧力差を生じさせればよい。このとき、導入口の一方を開状態、他方を閉状態とすることで最大の圧力差が得られ、最も確実且つ安定的な移動力が得られる。
【００２９】
再び図３に戻って説明を続けると、同図に表したように中子２０がハウジング２内をその移動ストロークの右端または右端近傍まで動くと、制御手段の制御によって、弁体４２、４４が左側に移動する。すると、中子２０の右側の導入口３４は閉じられ、左側の導入口３２が開かれる。この状態においては、入水口１２から供給された流体は矢印Ｃで表したように圧力室１６から導入口３２を介して中子２０の中子内流路２４に流入し、矢印Ｄ、Ｅで表したように吐水筒体８０から流出する。一方、入水口１４から供給された流体は流出経路がなく、流出することができない。よって、前述の理由により、圧力室１８内の圧力が圧力室１６内の圧力よりも高くなる。その結果として、中子２０は、図３及び図４に矢印Ｍで表したように左方向に動く。
【００３０】
中子２０が左側に動き続け、図５に表したように、ハウジング２の左端または左端近傍に至ると、制御手段の制御によって、弁体４２、４４が右側に移動する。すると、図２に関して前述したように、中子２０の左側の導入口３２が閉じて右側の導入口３４が開く。その結果、圧力室１６の圧力が圧力室１８の圧力よりも高くなり、中子２０は矢印Ｍで表したように右側に動く。この後、図２乃至図５に関して前述した動作を繰り返すことにより、中子２０は、ハウジング２の中を左右に反復して動き続ける。
【００３１】
このとき、入水口１４の内径は入水口１２の内径よりも大きいため、圧力室１８には圧力室１６よりも多量の流体Ｗ１が流入する。このため、中子２０がハウジング２に対して相対的に左方向に移動するときの移動速度は、右方向に移動するときの移動速度よりも大きくなる。これにより、吐水筒体８０が左右に往復運動する際に、右方向へはゆっくり動き、左方向へは速く動く。なお、この際、導入口３２を閉じたとき（図２参照）の圧力室１６と圧力室１８との圧力差は、導入口３４を閉じたとき（図４参照）の圧力室１８と圧力室１６との圧力差よりも小さくなる。
【００３２】
また、前述の如く、中子２０がハウジング２の中で反転する際には、制御手段によって弁体４２、４４が制御される。このような制御は、例えば、磁石を利用して実現できる。
【００３３】
図７は、磁石によって中子の反転動作を制御するメカニズムを説明するための模式図である。すなわち、図７（ａ）は、中子２０が向かって左側から右側に向けて移動し、ハウジング本体２の内壁に弁体４４が当接した状態を表す。なお、この例の場合、中子２０には磁石７０が設けられ、ハウジング２には磁石（または強磁性体）７４が設けられている。図７（ａ）の状態においては、中子２０に対して圧力差による力が働くので、中子２０はさらに右側に移動する。すなわち、弁体４４をハウジング２に当接させ移動方向に対して固定した状態で、中子２０はさらに右側に移動する。
【００３４】
すると遂には図７（ｂ）に表した状態になる。この状態においては、導入口３２、３４の開度は中立開度となるため、流路抵抗の差による圧力差は生じない。しかしこの時、磁石７０と磁石（または強磁性体）７４との間に作用する引力によって中子２０をさらに右側に引き寄せることが可能である。
【００３５】
なおこの場合、中子２０の摺動抵抗の値によっては、図７（ｂ）に表した状態になる前に中子２０が停止することもあり得る。このような場合には、図７（ａ）と図７（ｂ）の間の状態において磁石７０と磁石（または強磁性体）７４との間に作用する引力により中子２０を引き寄せることが望ましい。
【００３６】
さて、図７（ｂ）に表した状態から中子２０が磁石の引力によって右側に引き寄せられると、図７（ｃ）に表したように導入口３２の開度が中立開度よりも大きく、導入口３４の開度が中立開度よりも小さい状態が形成される。すると、これら導入口３２、３４の流路抵抗の状態が中立状態からずれ、中子２０の両側に圧力差が生ずる。すなわち、中子２０の右側の圧力のほうが高くなり、中子２０は向かって左側に動き始める。つまり、導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させることにより、中子２０の移動方向を反転させることが可能となる。
【００３７】
またこの時、図６に関して前述したように、圧力差は弁体４４にも作用し、弁体４４を閉じる方向の力が働く。その結果として、図７（ｄ）に表したように、弁体４４が完全に閉じられ、中子２０の左右の圧力差は、この向きにおいて最大値となる。つまり、中子２０を反転させた後、左側への最大の駆動力が得られる。
【００３８】
以上説明したように、磁石７０と磁石（または強磁性体）７４との間に作用する引力によって、中子２０を図７（ｃ）に表した状態まで引き寄せることができれば、導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させることができ、中子２０の移動方向を反転させることができる。つまり、中子２０をハウジング２の中で往復直線運動させることができる。
【００３９】
なお、この場合、反転後に中子２０が磁石の引力に打ち勝って移動する必要がある。つまり、圧力差により中子２０に作用する力と、磁石により得られる引力とのバランスを適宜設定することが望ましい。
【００４０】
また、図７に表した具体例の場合、弁体４２、４４の表面（ハウジング２との当接面）は曲面状に突出し、ハウジング２に当接した状態でも隙間が生ずるようにしている。このように、ハウジング２への当接面積を小さくすることによって、弁体が受ける圧力差を有効に活用でき、開度差を中立状態を挟んで変更させるという弁体の反転動作を円滑に行うことができる。
【００４１】
また、図７に表した具体例の場合、中子２０の反転に際して、弁体４２、４４をハウジング２の内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体４２、４４に磁石を設け、一方、ハウジング２の内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用して弁体４２、４４をハウジング２に対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図７（ａ）乃至（ｃ）に対応する状態において、弁体４２、４４がハウジング２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子を反転させることができる。これにより、例えば、中子の往復運動を滑らかにしたり、弁体がハウジングに接触して音が発生することを防止できる。なお、この場合、中子の移動域とは、仮に磁石がなければ中子が移動したはずの空間ではなく、中子が実際に移動する空間をいう。
【００４２】
以上説明したように、中子２０を動かすためには、導入口３２、３４の開度に差を設けて移動に必要な圧力差を生じさせればよい。また同様に、中子２０の移動方向を反転させる際には、制御手段によって、導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させればよい。例えば、導入口３２及び３４の中立開度の比率が４０：６０である場合、導入口３２及び３４の開度の比率を制御手段によって、７０：３０から３０：７０に変化させることにより、反転動作が可能である。またさらに、制御手段によって、開度を１００：０から０：１００に変化させれば、最も確実且つ安定的反転動作が可能となる。
【００４３】
本実施形態によれば、ハウジング２に収容した中子２０に弁体４２、４４と制御手段を設け、両側の圧力室に流体を供給することにより、中子２０をハウジング２に対して相対的に往復運動させることができる。このとき、中子２０の移動方向と弁体４２、４４の可動方向とを略同一とすることにより、中子２０の移動動作と開度制御動作とを連動させ、中子２０の反転のための導入口３２、３４の開度差を中立状態を挟んで変更させるという弁体の反転動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【００４４】
また、入水口１２及び１４の内径を相互に異ならせることにより、入水部に流路抵抗差を形成し、中子２０の往復運動において、往路の速度と復路の速度とを相互に異ならせることができる。これにより、例えば、吐水装置１０を人体を洗浄するシャワー装置として使用する場合には、シャワーヘッドとなる吐水ノズル８００を、汚れを落とす方向である下方向にはゆっくり移動させ、上方向には素早く戻すことで、全体として効率的に洗浄を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、入水部に流路抵抗差を形成しなくても、往路と復路とで吐水装置１０に供給する入水流量を変えることにより、往路の速度と復路の速度とを異ならせることも可能であるが、この場合には、方向切替の度に一々入水流量を変化させなくてはならない。また、移動方向によって吐出流量が変化してしまうため、使用者に違和感を与えてしまう。
【００４６】
これに対して、本実施形態によれば、方向切替の度に入水流量を変化させる必要がない。また、移動方向が変化しても吐水量が変化しないため、使用者に違和感を与えることがない。更に、単位時間当たりの吐水量は一定であるため、下方向に移動する過程で吐出する水の総量が、上方向に移動する過程で吐出する水の総量よりも多くなり、より効率的に洗浄を行うことができる。
【００４７】
一方、シャワー装置によりマッサージを行う場合には、吐水ノズル８００を使用者の静脈又はリンパ腺に沿って心臓に向かう方向にはゆっくり動かし、逆方向には素早く戻すことで、マッサージ効果をより高めることができる。更に、吐水装置１０を食器洗浄機に組み込む場合にも、吐水ノズル８００を汚れを除去する方向にはゆっくり移動させ、その反対方向にはさっと戻すことにより、洗浄効率を高め、時間、水、洗剤を節約することができる。
【００４８】
更に、本実施形態によれば、電気などの機械動力を必要とせず、水（流体）の供給圧力のみで円滑な往復反転運動が可能となり、電源の設置や感電あるいは漏電など対する対策が不要となる。また、電磁ノイズなどの外乱にも影響されず円滑な動作が可能である。その結果、例えば、浴室や屋外、あるいは各種の産業現場などの様々な環境においても安定して動作させることができる。
【００４９】
更にまた、本実施形態に係る吐水装置は、弁体４２、４４や制御手段が中子２０に付属して設けられているので、例えば外付けの４方弁などが不要となり、シンプルな構成で円滑な往復反転運動を実現できる。その結果として、小型化が容易となり、また流路がシンプルになるため、圧力損失を抑えることができ、吐水量や吐水圧を確保できる点でも有利である。また、弁体４２、４４や制御手段がハウジング２の中に内蔵されている構造であるため、外乱に強く円滑な動作を実現できる。その結果として、例えば、浴室や屋外、あるいは各種の産業現場などの様々な環境においても安定して動作させることができる。
【００５０】
更にまた、本実施形態に係る吐水装置は、給水に関し、同一の給水源から分岐して２つの入水口に接続するだけでよく、施工性が優れている。また、移動する中子と吐水筒体の内部に流体の流路が形成されているため、吐水筒体の先端に様々な吐水ノズルを接続するだけで吐水位置や吐水方向を往復運動させることが可能であり、特別な接続部材が不要である点でも、施工性が優れる。
【００５１】
以下、本第１の実施形態の具体例について詳細に説明する。先ず、本実施形態の第１の具体例について説明する。本第１の具体例として、磁石と板ばねとを組み合わせた制御手段を有する吐水装置について説明する。
図８乃至図１１は、本第１の具体例に係る吐水装置の要部を表す模式図である。すなわち、図８は、本具体例に係る吐水装置の斜視図であり、図９は、その斜視切断図、図１０は、断面図、図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【００５２】
図８に示すように、本具体例の吐水装置１００においては、ハウジング本体１０２とハウジング蓋１０４により形成されるハウジングが設けられており、このハウジングから左右に吐水筒体１８０が突出している。吐水筒体１８０は、内部に吐水流路１８２を有する中空構造となっており、先端にて開口している。なお、吐水筒体１８０は、必ずしも円柱状である必要はなく、角柱状や偏平形状など、各種の例を与えることができる。
【００５３】
そして、ハウジング本体１０２には、入水口１１２及び１１４が設けられている。入水口１１４の内径は、入水口１１２の内径よりも大きくなっている。入水口１１２、１１４に水などの流体を導入すると、左右に突出した吐水筒体１８０が矢印Ｍの方向に往復直線運動をする。このとき、前述の実施形態において説明した原理と同様の原理により、中子及び吐水筒体１８０が右方向に動く際にはその速度が遅く、左方向に動く際には速度が速くなる。従って、吐水筒体１８０の先端にシャワーノズルなどの吐水ノズルを設ければ、吐水位置が反復的に移動し、その移動速度が往路と復路とで相互に異なるような吐水装置を構成できる。
【００５４】
その内部構造について説明すると、図９乃至図１１に表したように、ハウジング本体１０２及びハウジング蓋１０４により形成されるシリンダ空間に、中子本体１２０と中子蓋１２２とからなる中子が移動可能に収容されている。中子本体１２０と中子蓋１２２は、ハウジングから左右に突出する吐水筒体１８０とそれぞれ連結され、ハウジング内を第１の圧力室１１６と第２の圧力室１１８とに分割してピストンのように動く。吐水筐体１８０は圧力室１１６内又は圧力室１１８内を通過し、ハウジング蓋１０４又はハウジング本体１０２を貫通して、ハウジングの左側又は右側に延出している。これにより、中子内流路２４は、吐水流路１０２を介して、吐水装置１００の外部に連通されている。
【００５５】
これらの圧力室１１６、１１８のそれぞれには、入水口１１２、１１４からそれぞれ水などの流体が導入される。中子本体１２０とハウジング本体１０２の内壁との摺動部には、液密を維持しつつ摺動を円滑にするためのシール１２６が設けられている。また、吐水筒体１８０とハウジング本体１０２（ハウジング蓋１０４）との摺動部にも、同様の目的でシール１８４が設けられている。これらシール１２６、１８４の材料としては、例えば、テフロン（登録商標）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）又はＰＯＭ（ポリアセタール）などを用いることができる。なお、ここでいう「液密」とは、左右の圧力室に圧力差を生じさせるに足る状態を確保できればよい。
【００５６】
次に、中子の構造について説明する。中子本体１２０に中子蓋１２２を組合せることにより中子内流路１２４が形成され、この中子内流路１２４は、左右の吐水筒体１８０に設けられた吐水流路１８２に連通している。中子本体１２０及び中子蓋１２２には、中子内流路１２４と圧力室１１６、１１８とを連通させる導入口１３２、１３４が設けられている。そして、この中子内流路１２４を横断するように、弁体３５２、３５４が設けられている。
【００５７】
左右の弁体３５２、３５４は、図１１に表したように、板ばね１６０をはさんで連結され、導入口１３２、１３４を貫通して左右に移動可能に設置されている。なお、板ばね１６０は、その両端が相互に近づく方向に押圧された状態で中子本体１２０に支持されており、その中央部が右側に凸になるように湾曲した状態及び左側に凸になるように湾曲した状態の２つの状態が安定状態となる。弁体３５２、３５４は、板ばね１６０を介して中子に対して相対的に移動する。弁体３５２、３５４は、圧縮された板ばね１６０により付勢され、導入口１３２、１３４を全開状態あるいは全閉状態のいずれかに択一的に制御する。
【００５８】
図１２は、これら弁体を表す斜視図である。弁体３５２、３５４にはリブ３５３が形成されており、弁体３５２、３５４が導入口１３２、１３４に対して同軸に移動するように構成されている。弁体３５２、３５４がそれぞれ中子蓋１２２、中子本体１２０から離れる方向に移動すると、これらリブ３５３の間に設けられている溝部３５５が導入口１３２、１３４の開口部となり流体の流路を形成する。
【００５９】
また一方、中子には、磁石３７０が埋め込まれている。そして、これに対応して、ハウジング本体１０２、ハウジング蓋１０４には、磁石（あるいは強磁性体）３７４、３７２がそれぞれ埋め込まれている。なお、図示した具体例において、磁石（あるいは強磁性体）３７４、３７２を円環状に設けたのは、中子を吐水筒体１８０を軸として回転可能とするためである。
【００６０】
図９乃至図１１に例示したように、弁体３５４が中子本体１２０から離れる方向に付勢されている時、導入口１３４が開かれる。一方、これとは逆に、弁体３５２が中子蓋１２２から離れる方向に付勢されている時は、導入口１３２が開かれる。そして、本具体例においては、磁石３７０と、磁石（あるいは強磁性体）３７２、３７４との引力を付与することより、板ばね１６０を確実に反転させて弁体３５２、３５４を付勢することにより、導入口１３２、１３４を全開状態あるいは全閉状態の択一的な状態に制御することができる。
【００６１】
以下、本具体例に係る吐水装置の動作について説明する。
図１３は、本具体例の吐水装置の往復直線運動を表す模式図である。本具体例においても、図１乃至図５に示す吐水装置と同様に、中子が往復直線運動をする。すなわち、図１３（ａ）に示す状態においては、弁体３５２、３５４は板ばね１６０の付勢力によって右側に付勢され、導入口１３２は閉じ、導入口１３４が開いた状態とされている。この状態で入水口１１２、１１４にほぼ同圧に水などの流体を供給すると、矢印Ｂで表したように入水口１１４から圧力室１１８に導入された水は、矢印Ｃで表したように導入口１３４から中子内流路１２４に流入し、左右に連通する吐水流路１８２、１８２を介して矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。
【００６２】
これに対して、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された水は、導入口１３２が閉じており流出することができないため、圧力室１１６の圧力は圧力室１１８の圧力よりも高くなる。このように、導入口１３２、１３４の開度を中立開度からずらすことにより、圧力室１１６と圧力室１１８との間に圧力差が生ずる。すなわち、圧力室１１８よりも圧力室１１６の圧力のほうが高くなり、中子は矢印Ｍの方向に押されて移動する。このとき、入水口１１２の内径は入水口１１４の内径よりも小さいため、中子が右方向に移動する移動速度は相対的に遅い。
【００６３】
なお、中子が矢印Ｍの方向に移動すると、圧力室１１６の容積が増大し、その分だけ圧力室１１８の容積が縮小する。このため、矢印Ａの経路による圧力室１１６への流体の流入量の分、圧力室１１８内の流体も押し出され、流路１８２から流出する流体の吐水量に含まれることとなる。
【００６４】
そしてさらに中子が移動を続けると、弁体３５４がハウジング本体１０２の内壁に当接し、中子に対して押される。またこの時、中子に内蔵された磁石３７０と、ハウジング本体１０２に設けられた磁石（あるいは強磁性体）３７４との間に引力が作用し、中子が右側に引き寄せられる。これらの作用の相乗により、中子がハウジング本体１０２の右端方向に移動し、弁体３５４が中子に対して相対的に左方向に押されることによって、板ばね１６０の湾曲方向が反転し、図１３（ｂ）に表したように、弁体３５２、３５４は、向かって左側に向けて付勢される。すなわち、導入口１３２が開き、導入口１３４が閉じる。
【００６５】
図１３（ｂ）に表した状態においては、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された流体は、導入口１３２を介して流出する。これに対して、矢印Ｂで表したように、入水口１１４から圧力室１１８に導入された流体は、導入口１３４が閉じているため、圧力室１１８から流出することができない。その結果として、圧力室１１８内の圧力が圧力室１１６内の圧力よりも高くなり、中子は矢印Ｍで表したように左側に向けて移動を開始する。このとき、入水口１１４の内径は入水口１１２の内径よりも大きいため、圧力室１１８内に流入する水量は相対的に多く、中子が左方向に移動する移動速度は相対的に速い。
【００６６】
中子が移動すると、図１３（ｃ）に表したように、弁体３５２がハウジング蓋１０４の内壁に当接する位置まで移動する。この状態からさらに中子が移動し、板ばね１６０を押し始める。また同時に、中子に内蔵されている磁石３７０と、ハウジング蓋１０４に設けられている磁石（強磁性体）３７２との間に作用する引力によって中子はさらに左側に引きよせられる。その結果として、弁体３５２が中子に対して押されて板ばね１６０の湾曲方向が反転し、弁体３５２、３５４が反対方向に付勢される。これにより、中子に右方向の力が働き、中子が右方向に移動し始める。以後、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す動作を繰り返す。
【００６７】
以上説明したように、本具体例によれば、中子に内蔵した磁石３７０と、ハウジング本体１０２、ハウジング蓋１０４に設けた磁石（あるいは強磁性体）３７４、３７２との間に作用する引力を利用することにより、導入口の開度差を中立状態を挟んで変更させて、導入口抵抗比と入水抵抗比との大小関係を逆転させることにより、圧力差を逆転させて、中子を左右に反復的に動作させることができる。
【００６８】
次に、本具体例における制御手段の作用についてさらに詳しく説明する。
図１４は、本具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。すなわち、同図（ａ）は、弁体３５４がハウジング本体１０２の内壁に当接した瞬間を表す。この時、板ばね１６０は向かって右側が凸になるように湾曲しており、これによって弁体３５２及び３５４が右側に付勢され、導入口１３４の開度はその中立開度よりも大きく、導入口１３２の開度はその中立開度よりも小さい状態にある。従って、導入口１３４の流路抵抗は中立状態よりも小さく、導入口１３２の流路抵抗は中立状態よりも大きい。このため、導入口３４の流路抵抗に対する導入口３２の流路抵抗の比の値（導入口抵抗比）は、入水口１１４（図１３参照）の流路抵抗に対する入水口１１２（図１３参照）の流路抵抗の比の値（入水抵抗比）よりも大きい値となっている。これにより、中子には右側に向けた水圧が印加されている。
【００６９】
この状態から、板ばね１６０の付勢力に打ち勝って中子がさらに右側に移動すると、弁体３５４が中子に対して相対的に左側に押されて、図１４（ｂ）に表したように、導入口１３２の開度が増加し、導入口１３４の開度が減少する。これにより、導入口１３２及び１３４の開度が中立開度に近くなる。この結果、中子に印加される右向きの力が減少する。このとき、板ばね１６０も相対的に左側に押されて変形するが、この時点ではまだ反転できず、弁体３５２及び３５４を右側に付勢したままである。従って、弁体３５４はハウジング本体１０２の内壁を右向きに押圧し、これに伴ってハウジング本体１０２から受ける反作用により、中子は左向きに付勢される。このため、仮に、磁石３７０及び３７４が設けられていないと、流体によって中子に印加される右向きの力が、ハウジング本体１０２から受ける左向きの反作用力とつり合い、中子が停止してしまうことがある。
【００７０】
これに対して、本具体例においては、中子に内蔵した磁石３７０と、ハウジング本体１０２に設けた磁石（または強磁性体）３７４との間に働く引力によって、仮に磁石３７０及び３７４が設けられていなければ停止してしまう位置を越えて、中子を右側に引き寄せることができる。つまり、図１４（ｂ）に表したように、弁体３５２の動作により導入口１３２が開き始めた段階で、磁力を作用させることにより中子を右側に引き寄せることができる。
【００７１】
中子が右側に引き寄せられていくと、板ばね１６０が略Ｓ字状の準安定な状態（以下、「板ばねの中位状態」という）に達し、さらにそれを越えて、図１４（ｃ）に表したように左側への反転を開始する。そして、図１４（ｄ）に表したように左側が凸になるように湾曲した状態に反転すると、弁体３５２の動作により導入口１３２が全開し、弁体３５４の動作により導入口１３４が閉じた状態が形成される。これにより、導入口１３２の開度が増加すると共に導入口１３４の開度が減少し、従って、導入口１３２の流路抵抗が減少すると共に導入口１３４の流路抵抗が増加し、導入口抵抗比（導入口１３４の流路抵抗に対する導入口１３２の流路抵抗の比の値）が、入水抵抗比（入水口１１４の流路抵抗に対する入水口１１２の流路抵抗の比の値）よりも小さい値へと変化する。
なお、このとき、磁石３７０と磁石３７４との引力は、弁体３５２が壁面１０２に衝突した後の中立状態から板バネの中位状態を越えるまで、中子を引き寄せつづけられるだけの力を有している必要がある。
【００７２】
この後は、中子の両側に圧力差が生ずるので、中子は左側に向けて動く。なお、この時に、圧力差による駆動力が磁石３７０と磁石３７４との引力を上回るように設定する必要がある。
上述の動作と同様に、弁体３５２がハウジング蓋１０４の内壁に当接したときは、板ばね１６０の作用により、導入口抵抗比が入水抵抗比よりも小さい値から大きい値へと変化する。
【００７３】
以上説明したように、本具体例によれば、磁石３７０及び磁石（あるいは強磁性体）３７２、３７４の引力を利用して、中子を引き寄せることにより、弁体３５２、３５４を中子に対して押して板ばね１６０を確実に反転させることができる。つまり、磁石の引力を利用して弁体３５２、３５４の状態を制御し、導入口１３２、１３４の開度差を中立状態を挟んで変更させ、導入口抵抗比と入水抵抗比との大小関係を逆転させて圧力差を逆転させることにより、円滑な往復直線運動を実現できる。
【００７４】
また、中子の移動方向と、弁体３５２、３５４の可動方向、板ばね１６０の付勢方向、さらに磁石３７０、３７２、３７４の引力の作用方向を略同一とすることにより、力の働き方に無駄がなく、受圧面積の大きな中子の移動力を有効に活用でき、円滑かつ安定した動作が可能となる。つまり、中子の移動動作と開度制御動作とを連動させ、中子を反転させるための導入口１３２、１３４の開度の制御動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【００７５】
このとき、板ばね１６０が安定状態にあるときのたわみ量、即ち、板ばね１６０の両端部を結ぶ仮想的な平面と板ばね１６０の中央部における弁体３５２及び３５４が連結された部分との間の距離を、中心線１０００と中立線１００１との間の距離よりも大きくする必要がある。また、このたわみ量を、中立状態における中子と中子から遠い方の弁体との間の距離よりも大きくすることにより、それぞれの導入口を完全に閉じることができる。これにより、中子に印加する駆動力を大きくすることができる。
【００７６】
また、このようにすると、中子がその移動ストロークの中間付近などに停止している状態から吐水を開始させるような場合においても、吐水開始時に板ばね１６０により弁体３５２、３５４を制御して導入口１３２、１３４のいずれかが択一的に開かれた状態にあり、中子の両側に圧力差を形成させて安定した初期動作を開始させることができる。つまり、導入口１３２の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３４の開度がその中立開度よりも小である状態と、導入口１３４の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３２の開度がその中立開度よりも小である状態と、を択一的に保持可能とすることができる。
【００７７】
なお、本具体例の吐水装置の場合、図９などに表したように、吐水筒体１８０とハウジング本体１０２（ハウジング蓋１０４）との間のシール１８４をハウジング本体１０２（ハウジング蓋１０４）の側に設けているので、ストローク方向のサイズを短くでき、小型化できる。
【００７８】
また、本具体例の場合、中子の反転に際して、弁体３５２、３５４をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体３５２、３５４に磁石を設け、一方、ハウジングの内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用して弁体３５２、３５４をハウジングに対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図１４（ａ）乃至（ｃ）に対応する状態において、弁体３５４がハウジング１０２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング１０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となる。
【００７９】
また一方、本具体例においては、往復直線動作において得られる推力は、中子に負荷される流体の圧力と中子の受圧面積との積により決定される。従って、中子の受圧面積を増加させれば、それに応じた大きな推力を得ることが可能となる。
【００８０】
また、図９乃至図１１及び図１４においては、ハウジング内に設けられた略円筒状の空間に円形の中子を収容した具体例を表したが、本発明はこれには限定されない。例えば、ハウジング本体１０２の内部空間は、角柱状でも偏平柱状でもよく、中子もこれら形状に合わせて各種の形状とすることができる。
【００８１】
また、吐水筒体１８０の外周形状も円形である必要はなく、多角形状や偏平形状であってもよい。またさらに、吐水筒体１８０は中子の中心に設ける必要はなく、中子の中心から偏心させて設けてもよい。このようにすれば、中子の小型化が容易であり、吐水装置を小型化できる。
【００８２】
なお、本具体例の如くハウジング内空間を円柱状とし、吐水筒体１８０を円筒状の中子の中心に設けた場合には、吐水筒体１８０を回転できる。つまり、吐水筒体１８０の先端に吐水ノズルを設けた場合に、中子の往復直線運動によってその吐水位置を反復的に変化させることができると同時に、吐水筒体１８０を回転させることにより、その吐水方向を変化させることも可能である。例えば、突起と溝とからなるカム構造などを設けることにより、中子の移動に伴って中子及び吐水筒体をその中心軸の回りに回転させることも可能となる。このようにすれば、使用者の好みに応じた多種多様な吐水態様を実現できる。
【００８３】
次に、本第１の実施形態の第２の具体例として、磁石と板ばねとを組み合わせた制御手段を有し往復回動運動をする吐水装置について説明する。
図１５乃至図１８は、本第２の具体例にかかる吐水装置の要部を表す模式図である。すなわち、図１５は、本具体例の吐水装置の斜視図であり、図１６は、その斜視切断図、図１７は、縦断面図、図１８は、図１７のＢ−Ｂ線断面図である。
【００８４】
図１５乃至図１８に示すように、本第２の具体例に係る吐水装置２００においては、ハウジング本体２０２及びハウジング蓋２０３、２０４により形成されるハウジングが設けられており、ハウジングから一方向に向けて吐水筒体２８０が突出している。吐水筒体２８０は、内部に吐水流路２８２を有する中空構造となっており、先端にて開口している。ハウジング本体２０２に設けられた入水口２１２、２１４に水など流体を導入すると、吐水筒体２８０が矢印Ｍの方向に往復回動運動をする。従って、吐水筒体２８０の先端にシャワーノズルなどの吐水ノズルを設ければ、吐水方向が反復的に変化する吐水装置を形成できる。
【００８５】
そして、本具体例においては、図１８に示すように、入水口２１２の内径が、入水口２１４の内径よりも大きくなっている。これにより、第１の実施形態において説明した原理と同様の原理により、中子が入水口２１２側から入水口２１４側に向かって回動するときには、回動速度が相対的に大きく、入水口２１４側から入水口２１２側に向かって回動するときには、回動速度が相対的に小さくなる。
【００８６】
以下、この吐水装置２００の内部構造について説明する。図１６乃至図１８に表したように、ハウジング本体２０２及びハウジング蓋２０３、２０４により形成される扇状のハウジング空間に、中子本体２２０と中子蓋２２２とからなる中子が吐水筒体２８０を中心軸として回動可能に収容されている。すなわち、中子は、ハウジング内を貫通する吐水筒体２８０と連結され、扇状のハウジング内を第１の圧力室２１６と第２の圧力室２１８に分割して回動する。これら圧力室２１６、２１８のそれぞれには、入水口２１２、２１４からそれぞれ水などの流体が導入される。中子本体２２０とハウジング本体２０２、ハウジング蓋２０３、２０４の内壁との摺動部には、液密を維持しつつ摺動を円滑にするためのシール２２７が設けられている。また、吐水筒体２８０とハウジング蓋２０３、２０４との摺動部にも、同様の目的でシール２２６が設けられている。これらシール２２７、２２６の材料としても、例えば、テフロン（登録商標）やＰＯＭ（ポリアセタール）などを用いることができる。
【００８７】
次に、中子の構造について説明する。本具体例においても、中子は、第１の具体例と同様の制御手段を備えている。すなわち、中子本体２２０に中子蓋２２２を組合せることにより中子内流路２２４が形成され、この中子内流路２２４は、吐水筒体２８０に設けられた吐水流路２８２に連通している。中子本体２２０及び中子蓋２２２には、中子内流路２２４と圧力室２１６、２１８とを連通させる導入口２３２、２３４が設けられている。
【００８８】
そして、左右の弁体４５２、４５４は図１６及び図１７に表したように、板ばね２６０をはさんで連結され、中子本体２２０及び中子蓋２２２に設けられた導入口２３２、２３４を貫通して左右に移動可能に設置されている。なお、板ばね２６０は、その両端が相互に近づく方向に押圧された状態で中子本体２２０に支持されており、その中央部が右側に凸になるように湾曲した状態及び左側に凸になるように湾曲した状態の２つの状態が安定状態となる。弁体４５２、４５４は、板ばね２６０を介して中子に対して相対的に移動する。弁体４５２、４５４は、圧縮された板ばね２６０により、導入口２３２、２３４を全開状態あるいは全閉状態のいずれかに択一的に制御する。これら弁体４５２、４５４の形状は、図１２に関して前述した如くである。
【００８９】
また一方、中子本体２２０には、磁石４７０が埋め込まれている。そして、これに対応して、ハウジング本体２０２には、磁石（あるいは強磁性体）４７４、４７２がそれぞれ埋め込まれている。図１６及び図１８に例示したように、弁体４５４が中子本体２２０から離れる方向に付勢されている時、導入口２３４が開かれる。一方、これとは逆に、弁体４５２が中子蓋２２２から離れる方向に付勢されている時は、導入口２３２が開かれる。
【００９０】
そして、本具体例においても、磁石４７０と、磁石（あるいは強磁性体）４７２、４７４との引力を付与することより、板ばね２６０を確実に反転させて弁体４５２、４５４を付勢し、導入口２３２、２３４を全開状態あるいは全閉状態の択一的な状態に制御する。
【００９１】
図１９は、本具体例の吐水装置の往復動作を表す模式図である。本具体例においては、中子本体２２０が吐水筒体２８０を中心として往復回動運動をする。まず、図１９（ａ）は、弁体４５２、４５４が板ばね２６０により左側に付勢された状態を表す。この時、導入口２３２は閉じ、導入口２３４が開いた状態が形成される。
【００９２】
この状態で入水口２１２、２１４にほぼ同圧に水などの流体を供給すると、矢印Ａで表したように入水口２１４から圧力室２１８に導入された水は、矢印Ｃで表したように導入口２３４から中子内流路２２４に流入し、矢印Ｄで表したように吐水流路２８２を介して流出する。これに対して、矢印Ｂで表したように入水口２１２から圧力室２１６に導入された水は、導入口２３２が閉じているために流出することができない。よって、図６に関して前述した理由と同様な理由により、圧力室２１６の圧力が圧力室２１８の圧力よりも高くなる。つまり、導入口２３２、２３４の開度を中立開度からずらすことにより流路抵抗の状態が中立状態から外れる。その結果として、圧力室２１８よりも圧力室２１６の圧力のほうが高くなり、中子は矢印Ｍの方向に押されて回動する。
【００９３】
このとき、入水口２１２及び２１４の内径を比較すると、入水口２１２の内径は入水口２１４の内径よりも大きいため、圧力室２１６内に流入する水量は比較的多く、中子の回動速度は相対的に速くなる。
【００９４】
なお、中子が矢印Ｍの方向に移動すると、圧力室２１６の容積が増大し、その分だけ圧力室２１８の容積が縮小する。このため、矢印Ｂの経路による圧力室２１６への流体の流入量の分、圧力室２１８内の流体も押し出され、流路２８２から流出する流体の吐水量に含まれることとなる。
【００９５】
そしてさらに中子が回動を続け、弁体４５４がハウジング本体２０２の内壁に当接し、中子に対して押されると、板ばね２６０もその湾曲方向を反転する方向に押される。そしてこの時、中子本体２２０に設けられた磁石４７０と、ハウジング本体２０２に設けられた磁石（あるいは強磁性体）４７４との間に引力が作用し、中子がハウジング本体２０２の内壁に引き寄せられる。すると、弁体４５４がさらに押され、それにつれて板ばね２６０が押されることにより板ばね２６０の湾曲方向が反転する。すると、図１９（ｂ）に表したように、弁体４５４により導入口２３４が閉じて弁体４５２により導入口２３２が全開する。この制御動作の詳細は、図１４に関して前述したものと同様である。
【００９６】
図１９（ｂ）に表した状態においては、矢印Ｂで表したように入水口２１２から圧力室２１６に導入された流体は、矢印Ｃで表したように、導入口２３２から中子内流路２２４に流入し、矢印Ｄで表したように吐水流路２８２を介して流出する。これに対して、矢印Ａで表したように、入水口２１４から圧力室２１８に導入された流体は、導入口２３４が閉じているために流出することができない。よって、前述の理由と同様な理由により、圧力室２１８の圧力が圧力室２１６の圧力よりも高くなり、その結果として、圧力室２１６、２１８に圧力差が生じ、中子は矢印Ｍで表したように右側に向けて回動を開始する。このとき、入水口２１４の内径は入水口２１２の内径よりも小さいため、圧力室２１８内に流入する水量は比較的少なく、中子の回動速度は相対的に遅くなる。
【００９７】
中子が回動すると、図１９（ｃ）に表したように、弁体４５２がハウジング本体２０２の内壁に当接する。そしてこの時、中子に設けられた磁石４７０と、ハウジング本体２０２に設けられた磁石（あるいは強磁性体）４７２との間に引力が作用し、中子がハウジング本体２０２の内壁に引き寄せられる。すると、弁体４５２が中子に対してさらに押され、それにつれて板ばね２６０が押されることにより板ばね２６０の湾曲方向が反転する。すると、図１９（ａ）に表した状態と同様に、弁体４５２により導入口２３２が閉じて弁体４５４により導入口２３４が開いた状態となり、中子は左側に向けて回動を開始する。これ以降、図１９（ａ）〜（ｃ）に表した状態を繰り返すことにより、中子は往復回動運動を続ける。
【００９８】
以上説明したように、本具体例においても、磁石３７０及び磁石（あるいは強磁性体）３７２、３７４の引力を利用して、中子本体２２０を引き寄せることにより、弁体４５２、４５４を押して板ばね２６０を確実に反転させることができる。つまり、磁石の引力を利用して弁体４５２、４５４の状態を制御し、導入口の開度を変更して導入口抵抗比と入水口抵抗値との大小関係を逆転させることができる。これにより、圧力室２１６及び２１８の圧力差を逆転させて、円滑な往復回動運動を実現できる。
【００９９】
また、中子の回動方向と、弁体４５２、４５４の可動方向、板ばね２６０の付勢方向、さらに磁石３７０、３７２、３７４の引力の作用方向を略同一とすることにより、力の働き方に無駄がなく、受圧面積の大きな中子の移動力を有効に活用でき、円滑かつ安定した動作が可能となる。つまり、中子がハウジング本体２０２に内壁に接近した時、中子の動く方向と、弁体４５２、４５４の可動方向、板ばね２６０の付勢方向、さらに磁石３７０、３７２、３７４の引力の作用方向とを略同一とすることにより、中子の回動動作と開度制御動作とを連動させ、中子の反転のための導入口２３２、２３４の開度変更の制御動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【０１００】
また、このようにすると、中子がその回動ストロークの中間付近などに停止している状態から吐水を開始させるような場合においても、吐水開始時に板ばね２６０により弁体４５２、４５４を制御して導入口２３２、２３４のいずれかが択一的に開かれた状態にあり、中子の両側に圧力差を形成させて安定した初期動作を開始させることができる。つまり、導入口２３２の開度がその中立開度よりも大であり導入口２３４の開度がその中立開度よりも小である状態と、導入口２３４の開度がその中立開度よりも大であり導入口２３２の開度がその中立開度よりも小である状態と、を択一的に保持可能とすることができる。
【０１０１】
なお、本具体例における中子の回動運動のストローク（回動角度）は、ハウジング本体２０２の扇状空間の開き角度により適宜設定できる。また、本具体例においても、回動動作により得られる推力は、中子に付加される流体の圧力と中子の受圧面積との積により決定される。従って、中子の受圧面積を増加させれば、それに応じた大きな推力を得ることが可能となる。
【０１０２】
また、図１５乃至図１９においては、吐水筒体２８０がハウジングの一方のみに突出して設けられた具体例を表したが、本発明はこれには限定されず、第１の具体例に関して前述したものと同様に、吐水筒体２８０をハウジングの両側に突出させ、これらそれぞれの吐水筒体２８０から吐水させるようにしてもよい。
【０１０３】
また、本具体例においても、中子の反転に際して、弁体４５２、４５４をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体４５２、４５４に磁石を設け、一方、ハウジング本体２０２の内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用して弁体４５２、４５４をハウジング本体２０２の内壁に対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、中子の反転の際に、弁体４５２、４５４がハウジング本体２０２の内壁に当接せず、磁石の反発力によりハウジング本体２０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となり、ハウジング本体２０２の内壁の当接面の形状によらず、弁体４５２、４５４を円滑にスライドさせることが可能となる。
【０１０４】
以上、本発明の第１の実施形態の第１及び第２の具体例として、板ばねと磁石とを組み合わせた制御手段を有する吐水装置について説明した。次に、第１の実施形態の第３乃至第５の具体例として、板ばねとスライドバーとを組み合わせた制御手段を有する吐水装置について説明する。
【０１０５】
図２０乃至図２３は、第１の実施形態の第３の具体例に係る吐水装置の要部を表す模式図である。すなわち、図２０は、本具体例に係る吐水装置の斜視図であり、図２１は、その斜視切断図、図２２は、断面図、図２３は、図２２のＡ−Ａ線断面図である。図２０乃至図２３に示すように、本具体例に係る吐水装置３００は、第１の具体例と類似した構造を有する。そこで、図８乃至図１４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０６】
本具体例の吐水装置３００においては、ハウジング本体１０２とハウジング蓋１０４により形成されるハウジングが設けられており、このハウジングから左右に吐水筒体１８０が突出している。そして、ハウジング本体１０２に設けられた入水口１１２、１１４に水などの流体を導入すると、左右に突出した吐水筒体１８０が矢印Ｍの方向に反復運動をする。このとき、入水口１１４の内径は入水口１１２の内径よりも大きいため、中子が入水口１１４から入水口１１２に向かって移動する際の移動速度は、中子が入水口１１２から入水口１１４に向かって移動する際の移動速度よりも大きくなる。
【０１０７】
そして、本具体例においては、制御手段として板ばねとスライドバーとが中子に設けられている。すなわち、中子本体１２０に中子蓋１２２を組合せることにより中子内流路１２４が形成され、この中子内流路１２４は、左右の吐水筒体１８０に設けられた吐水流路１８２に連通している。中子本体１２０及び中子蓋１２２には、中子内流路１２４と圧力室１１６、１１８とを連通させる導入口１３２、１３４が設けられている。そして、この中子内流路１２４を横断するように、主弁１４２、１４４、スライドバー１４６、１４８が設けられている。
【０１０８】
図２４は、これら主弁及びスライドバーを表す斜視図である。図２４に示すように、左右の主弁１４２、１４４は連結棒１４９により連結され、中子本体１２０及び中子蓋１２２に設けられた導入口１３２、１３４を貫通して左右に移動可能に設置されている。つまり、弁体としての主弁１４２、１４４は、中子本体１２０に対して、所定のストロークで左右に移動可能に設置されている。主弁１４２、１４４にはリブ１４３が形成されており、主弁１４２、１４４が導入口１３２、１３４に対して同軸に移動するように構成されている。主弁１４２、１４４がそれぞれ中子蓋１２２、１２０から離れる方向に移動すると、これらリブ１４３の間に設けられている溝部１４５が導入口１３２、１３４の開口部となり流体の流路を形成する。そして、これら主弁１４２、１４４を同軸状に貫通するスライドバー１４６、１４８が、やはり左右に移動可能に設置されている。つまり、スライドバー１４６、１４８は、主弁１４２、１４４の動作ストロークよりも長いストロークで左右に移動可能に設置されている。
【０１０９】
図２１乃至図２３に例示したように、主弁１４４が中子本体１２０から離れる方向に移動すると導入口１３４が開かれる。一方、これとは逆に、主弁１４２が中子蓋１２２から離れる方向に移動すると導入口１３２が開かれる。これら導入口１３２、１３４は、いずれも中子内流路１２４に連通している。つまり、導入口１３２は、ハウジング内の圧力室１１６と中子内流路１２４とを連通させ、導入口１３４は、圧力室１１８と中子内流路１２４とを連通させる。
【０１１０】
そして、これら導入口１３２、１３４の開度を変化させる主弁１４２、１４４の動作は、同軸に設置されたスライドバー１４６、１４８により決定される。すなわち、図２３に表したように、左右のスライドバー１４６、１４８は圧縮された板ばね１６０をはさんで連結され、板ばね１６０の湾曲方向に応じて右端あるいは左端に向けた付勢力を受ける。なお、板ばね１６０は、その両端が中子本体１２０に支持されており、スライドバー１４６、１４８は、板ばね１６０を介して中子本体１２０に対して相対的に移動する。主弁１４２、１４４は、スライドバー１４６、１４８からこの付勢力を受けて、導入口１３２、１３４を全開状態あるいは全閉状態の択一的な状態にする。すなわち、スライドバー１４６、１４８と板ばね１６０が制御手段として作用し、弁体である主弁１４２、１４４を制御する。
【０１１１】
以下、本具体例の吐水装置の動作について説明する。
図２５は、本具体例の吐水装置の動作を説明するための模式図である。すなわち、同図は、スライドバー１４６、１４８が板ばね１６０の作用により向かって右側に向けて付勢された状態を表す。この時、主弁１４２、１４４もスライドバー１４６により右側に向けて付勢されるので、導入口１３２は閉じ、導入口１３４が開いた状態が形成される。
【０１１２】
この状態で入水口１１２、１１４にほぼ同圧に水などの流体を供給すると、矢印Ｂで表したように入水口１１４から圧力室１１８に導入された水は、矢印Ｃで表したように導入口１３４から中子内流路１２４に流入し、左右に連通する吐水流路１８２、１８２を介して矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。
【０１１３】
これに対して、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された水は、導入口１３２が閉じているために流出経路がなく、圧力室１１６から流出することができない。このため、図６に関して説明した理由と同様な理由により、圧力室１１６の圧力が圧力室１１８の圧力よりも高くなる。つまり、導入口１３２、１３４の開度を中立開度からずらすことにより、圧力室１１８よりも圧力室１１６の圧力のほうが高くなり、中子は矢印Ｍの方向に押されて移動する。
【０１１４】
なお、中子が矢印Ｍの方向に移動すると、圧力室１１６の容積が増大し、その分だけ圧力室１１８の容積が縮小する。このため、矢印Ａの経路による圧力室１１６への流体の流入量の分、圧力室１１８内の流体も押し出され、流路１８２から流出する流体の吐水量に含まれることとなる。
【０１１５】
図２６は、本具体例の吐水装置の往復動作を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、図２５に関して前述した状態と同様であり、中子は矢印Ｍで表したように、向かって右側に移動する。そしてさらに移動を続け、スライドバー１４８がハウジング本体１０２の内壁に当接し、中子に対して押されると、板ばね１６０の湾曲方向が反転し、図２６（ｂ）に表したように、スライドバー１４６、１４８は、向かって左側に向けて付勢される。すると、スライドバー１４８が主弁１４４を押すことにより、主弁１４２、１４４も左側に移動する。すなわち、導入口１３２が開き、導入口１３４が閉じる。
【０１１６】
図２６（ｂ）に表した状態においては、矢印Ａで表したように入水口１１２から圧力室１１６に導入された流体（例えば水）は、矢印Ｃで表したように、導入口１３２から中子内流路１２４に流入し、吐水流路１８２、１８２を介して矢印Ｄ、Ｅで表したように流出する。これに対して、矢印Ｂで表したように、入水口１１４から圧力室１１８に導入された流体は、導入口１３４が閉じているために流出することができない。この結果、圧力室１１８の圧力が圧力室１１６の圧力よりも高くなり、中子は矢印Ｍで表したように左側に向けて移動を開始する。
【０１１７】
中子が移動を続けると、図２６（ｃ）に表したように、スライドバー１４６がハウジング蓋１０４の内壁に当接する位置まで移動する。この状態からさらに中子が移動し、スライドバー１４６が中子に対して押されることにより、板ばね１６０の湾曲方向が反転して、右側に付勢される。すると、図２６（ａ）に表した状態と同様に、導入口１３２が閉じて導入口１３４が開いた状態となり、中子は右側に向けて移動を開始する。
【０１１８】
以上説明したように、本具体例によれば、中子に弁体としての主弁１４２、１４４と、スライドバー１４６、１４８及び板ばね１６０からなる制御手段を設けることにより、中子本体１２０の移動に応じて導入口１３２、１３４の開度差を中立状態を挟んで適宜変更させ、中子を左右に反復的に動作させることができる。本具体例の吐水装置における中子の往復運動のストロークは、ハウジング本体１０２の長さと、中子の厚み（幅）とにより適宜設定できる。
【０１１９】
図２７は、中子の移動方向による移動速度の違いを示す図であり、（ａ）は中子がハウジングに対して相対的に右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は左方向に移動している状態を示す。前述の如く、図２６（ａ）に示す状態では、導入口１３２が主弁１４２によって閉じられるため、圧力室１１６内の圧力が圧力室１１８内の圧力よりも高くなり、中子は右方向に移動する。一方、図２６（ｂ）に示す状態では、導入口１３４が主弁１４４によって閉じられるため、圧力室１１８内の圧力が圧力室１１６内の圧力よりも高くなり、中子は左方向に移動する。このとき、入水口１１４の内径は入水口１１２の内径よりも大きいため、図２７（ａ）に示すように、中子が右方向に移動する際の移動速度は相対的に遅く、図２７（ｂ）に示すように、中子が左方向に移動する際の移動速度は相対的に速くなる。
【０１２０】
次に、本具体例における制御手段の作用についてさらに詳しく説明する。図２８は、本具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。すなわち、同図（ａ）は、板ばね１６０が向かって右側が凸になるように湾曲してスライドバー１４６、１４８をこの方向に付勢している状態を表す。この時、主弁１４２により導入口１３２は閉じ、主弁１４４により導入口１３４は開いた状態とされる。
【０１２１】
この状態で中子が向かって右側に移動していくと、同図に表したようにハウジングの内壁にスライドバー１４８が当接する。中子には圧力差が働いているため、スライドバー１４８をハウジング内壁に当接した状態で、中子はさらに右に移動し、図２８（ｂ）に表した状態になる。すなわち、板ばね１６０の付勢力に打ち勝って中子とスライドバー１４８との相対位置を変化させ、中子に対してスライドバー１４８が押される。この結果、板ばね１６０も左側に押されて変形し、同図に例示したような略Ｓ字状の状態となる。このとき、主弁１４２、１４４には中子と同様に圧力差が働いており、導入口１３２、１３４の開閉状態を図２８（ａ）に示す状態から変化させない。
【０１２２】
この後、中子がさらに移動することにより、中子に対してスライドバー１４８がさらに押されると、図２８（ｃ）に表したように、板ばね１６０の湾曲方向が左側が凸になるように反転を開始し、スライドバー１４６、１４８を左側に付勢する。すると、図２８（ｄ）に表したように、板ばね１６０の付勢力によって主弁１４２、１４４が左側に移動し、導入口１３２が全開となり導入口１３４が全閉の状態となる。
【０１２３】
以上説明したように、本具体例においては、圧縮した板ばね１６０の湾曲方向をスライドバー１４６、１４８により適宜反転させ、その付勢力を利用して主弁１４２、１４４を動作させることにより導入口１３２、１３４を全開及び全閉のいずれかの状態に択一的に制御する。つまり、板ばね１６０の付勢力を利用することで、中子の反転のために左右の導入口１３２、１３４の開度差を確実に形成している。
【０１２４】
スライドバー１４６、１４８を介して主弁１４２、１４４を制御する本具体例の機構は、本具体例の吐水装置の円滑な動作に対して極めて重要な役割を有する。すなわち、圧縮された板ばね１６０は、中央部が右側あるいは左側に凸になるように湾曲した状態が安定状態であるが、図２８（ｂ）に表したように、これらの安定状態の中間付近において、板ばね１６０の中位状態となる場合がある。この中位状態においては、板ばね１６０には、左あるいは右への付勢力があまり発生しない。従って、この状態において、仮に導入口１３２、１３４の開度が中立開度となると、中子の両側の導入口１３２、１３４から流体が流入して圧力差が無くなり、中子の移動が停止してしまう。つまり、主弁１４２、１４４の動作開始のタイミングが板ばね１６０が中位状態を越えて反転するタイミングよりも早いと、中子の動作が停止してしまうことがある。
【０１２５】
これに対して、本具体例によれば、スライドバー１４６、１４８を設け、そのストロークを適宜調整することにより、図２８（ｂ）のような中位状態においては、主弁１４２、１４４がまだ移動せず、中子に圧力がかかって動き続ける状態を維持できる。そして、この中位状態を越えて板ばね１６０が反転を開始した時に主弁１４２、１４４が移動を始めるようにすることができる。つまり、主弁１４２、１４２の動作開始のタイミングを、板ばね１６０の反転のタイミングに同期させることができる。
【０１２６】
言い換えれば、中子を移動させるに足る開度差がなくなる前に板ばね１６０を反転させ、その反転力（付勢力）によりスライドバー１４６、１４８を介して主弁１４２、１４４を移動させ、導入口１３２、１３４の開度差を、中子を逆方向に移動させるに足る開度差に変更させることができる。このようにすれば、板ばね１６０が中立状態の時に導入口１３２、１３４の開度が中立開度となり中子が停止してしまう、という問題を解消して、円滑な反復運動を実現できる。
【０１２７】
また、このようにすると、中子がその移動ストロークの中間付近などに停止している状態から吐水を開始させるような場合においても、吐水開始時に板ばね１６０により主弁１４２、１４４を制御して導入口１３２、１３４のいずれかが択一的に開かれた状態にあり、中子の両側に圧力差を形成させて安定した初期動作を開始させることができる。つまり、導入口１３２の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３４の開度がその中立開度よりも小である状態と、導入口１３４の開度がその中立開度よりも大であり導入口１３２の開度がその中立開度よりも小である状態と、を択一的に保持することができる。なお、この際、板ばね１６０のたわみ量は、中心線１０００と中立線１００１との間の距離よりも大きく設定しなければならない。
【０１２８】
以上説明したように、本具体例においても、中子の移動方向と、主弁１４２、１４４の可動方向、スライドバー１４６、１４８の可動方向、板ばね１６０の付勢方向を略同一とすることにより、力の働き方に無駄がなく、受圧面積の大きな中子の移動力を有効に活用でき、円滑かつ安定した動作が可能となる。つまり、中子の移動動作と開度制御動作とを連動させることにより、中子の反転のための導入口１３２、１３４の開度差を中立状態を挟んで変更させる制御動作を確実且つ容易なものとし、シンプルでコンパクトな弁体と制御手段を実現している。
【０１２９】
なお、図２０乃至図２８に表した具体例の場合、中子の反転に際して、スライドバー１４６、１４８をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、スライドバー１４６、１４８に磁石を設け、一方、ハウジングの内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用してスライドバー１４６、１４８をハウジングに対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図２８（ａ）乃至（ｃ）に対応する状態において、スライドバー１４６、１４８がハウジング１０２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング１０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となる。
【０１３０】
また一方、本具体例においては、往復直線動作において得られる推力は、中子に負荷される流体の圧力と中子の受圧面積との積により決定される。従って、中子の受圧面積を増加させれば、それに応じた大きな推力を得ることが可能となる。
【０１３１】
また、図８乃至図１３及び図２０乃至図２８においては、ハウジング内に設けられた略円筒状の空間に円形の中子を収容した具体例を表したが、本発明はこれには限定されない。例えば、ハウジング本体１０２の内部空間は、角柱状でも偏平柱状でもよく、中子もこれら形状に合わせて各種の形状とすることができる。
【０１３２】
また、吐水筒体１８０の外周形状も円形である必要はなく、多角形状や偏平形状であってもよい。またさらに、吐水筒体１８０は中子の中心に設ける必要はなく、中子の中心から偏心させて設けてもよい。このようにすれば、中子の小型化が容易であり、吐水装置を小型化できる。
【０１３３】
なお、本具体例の如くハウジング内空間を円柱状とし、吐水筒体１８０を円筒状の中子の中心に設けた場合には、吐水筒体１８０を回転させることができる。つまり、吐水筒体１８０の先端に吐水ノズルを設けた場合に、中子の往復直線運動によってその吐水位置を反復的に変化させることができると同時に、吐水筒体１８０を回転させることにより、その吐水方向を変化させることも可能である。例えば、突起と溝とからなるカム構造などを設けることにより、中子の移動に伴って中子及び吐水筒体をその中心軸の回りに回転させることも可能となる。このようにすれば、使用者の好みに応じた多種多様な吐水態様を実現できる。
【０１３４】
次に、本発明の第１の実施形態の第４の具体例について説明する。本具体例に係る吐水装置は、第２の具体例に係る吐水装置、即ち、図１５乃至図１９に示された扇形の内部空間を持つハウジング内を中子が回動する吐水装置に、第３の具体例における制御手段、即ち、図２０乃至図２７に示された板ばね及びスライドバーから構成された制御手段を設けたものである。
【０１３５】
本具体例においては、スライドバーとハウジング本体の内壁との当接角度が、常に直角になるようにする。
図２９は、本具体例におけるスライドバー１４６、１４８とハウジング本体２０２の内壁との当接角度を説明するための模式図である。図２９に示すように、本具体例においては、ハウジング本体２０２の内部空間において、中子本体２２０が吐水筐体２８０を中心軸とした回動運動を行うようになっている。そして、中子本体２２０の先端部には、スライドバー１４６及び１４８が往復直線運動が可能となるように取り付けられている。スライドバー１４６及び１４８の長手方向及び移動方向は、中子本体２２０の回動運動の接線方向となっている。
【０１３６】
本具体例に係る吐水装置においては、中子が吐水筒体２８０を中心軸とした回動運動をするので、スライドバー１４６、１４８のスライド方向が、中子の回動に応じて変化する。従って、図２９（ａ）に表したように、ハウジング本体２０２の内壁面を平面状にすると、ハウジング本体２０２の内壁面に対するスライドバー１４６、１４８のスライド方向が常に垂直とはならず、スライドバー１４６、１４８に対して横方向の応力が発生して円滑にスライドしない場合もあり得る。
【０１３７】
これに対して、図２９（ｂ）に表したように、ハウジング本体２０２の内壁の当接面を湾曲凹状に形成すると、中子の回動に応じて、常にスライドバー１４６、１４８を垂直に当接させることが可能となる。つまり、スライドバー１４６、１４８を円滑にスライドさせることができる。これにより、中子の反転のための制御動作を円滑にし、より確実なものとすることができる。
【０１３８】
なお、本具体例においても、中子の反転に際して、スライドバー１４６、１４８をハウジングの内壁に当接させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、スライドバー１４６、１４８に磁石を設け、一方、ハウジング本体２０２の内壁にも磁石を設け、これらの間に作用する反発力を利用してスライドバー１４６、１４８をハウジング本体２０２の内壁に対して相対的に停止させることも可能である。つまりこの場合には、図２９（ａ）あるいは（ｂ）に対応する状態において、スライドバー１４６、１４８がハウジング本体２０２の内壁に当接せず、磁石（図示せず）の反発力によりハウジング本体２０２の内壁から所定の距離だけ離れた状態にあることとなる。このようにすれば、非接触で中子の反転が可能となり、ハウジング本体２０２の内壁の当接面の形状によらず、スライドバー１４６、１４８を円滑にスライドさせることが可能となる。なお、この場合、中子の移動域は、仮に磁石がなければ中子が移動したはずの空間ではなく、中子が磁石の作用を受けて実際に移動する空間をいう。
【０１３９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３０は、本実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る吐水装置４００は、前述の第１の実施形態の第３の具体例に係る吐水装置３００（図２２参照）と比較して、入水口１１２の形状及び内径と入水口１１４の形状及び内径とが相互に等しく、また、入水口１１２及び１１４に接続されている給水配管７０１の分岐配管に、この分岐配管内を流れる流体の流量を調節可能なバルブ７０２及び７０３が設けられている点が異なっている。バルブ７０２は、給水配管７０１の一方の分岐配管を介して入水口１１２に接続されており、バルブ７０３は、給水配管７０１の他方の分岐配管を介して入水口１１４に接続されている。そして、バルブ７０２の開度はバルブ７０３の開度よりも小さくなっている。例えば、バルブ７０２は半開状態となっており、バルブ７０３は全開状態となっている。なお、本実施形態において、前述の第１の実施形態において規定した「入水抵抗比」は、給水配管７０１からバルブ７０３及び入水口１１４を介して圧力室１１８内に至る流路抵抗（第２入水流路抵抗）に対する給水配管７０１からバルブ７０２及び入水口１１２を介して圧力室１１６内に至る流路抵抗（第１入水流路抵抗）の比の値に相当する。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４０】
本実施形態においては、バルブ７０２の開度がバルブ７０３の開度よりも小さいため、給水配管７０１の分岐部から入水口１１２までの流路抵抗が、この分岐部から入水口１１４までの流路抵抗よりも大きい。このため、入水口１１２を介して圧力室１１６内に流入する水量は、入水口１１４を介して圧力室１１８内に流入する水量よりも少ない。このため、中子が右方向に移動するときの移動速度は、左方向に移動するときの移動速度よりも小さくなる。本実施形態における上記以外の動作は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４１】
本実施形態によれば、バルブ７０２及び７０３の開度を調節することにより、中子の往復運動における往路及び復路の移動速度を、任意に設定することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３１は、本実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る吐水装置４０１は、前述の第１の実施形態の第３の具体例に係る吐水装置３００（図２２参照）と比較して、ハウジング本体１０２において、入水口１１２及び１１４の替わりに、入水口１１２ａ及び１１４ａが設けられている点が異なっている。これら入水口１１２ａ及び１１４ａは、流路抵抗が異なる。すなわち、図３１に表した具体例においては、入水口１１２ａの形状は、途中で１回屈曲した「く字」形状であり、入水口１１４ａの形状は、屈曲部がない直線形状である。また、入水口１１２ａの内径と入水口１１４ａの内径とは相互に等しい。即ち、入水口１１２ａと入水口１１４ａとは、その内径が相互に等しく、その形状が相互に異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４３】
本実施形態においては、入水口１１２ａの形状が「く字」形状であり、入水口１１４ａの形状が直線形状であるため、入水口１１２ａの流路抵抗が入水口１１４ａの流路抵抗よりも大きい。このため、入水口１１２ａを介して圧力室１１６内に流入する水量は、入水口１１４ａを介して圧力室１１８内に流入する水量よりも少ない。この結果、中子が右方向に移動するときの移動速度は、左方向に移動するときの移動速度よりも小さくなる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態の第３の具体例と同様である。
【０１４４】
なお、前述の如く、第１乃至第３の実施形態においては、入水口間においてその内径若しくは形状を異ならせるか、又はバルブを設けてその開度を異ならせることにより、入水口における流路抵抗又は入水口に到るまでの流路抵抗を相互に異ならせている。しかし、本発明はこれに限定されず、他の方法によって流路抵抗を制御してもよい。例えば、給水配管７００の２本の分岐配管の長さを相互に異ならせることにより、流路抵抗差を形成してもよい。
【０１４５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態の第１の具体例に係る吐水装置（図８乃至図１４参照）を、人体を洗浄するシャワー装置に適用した実施形態である。
図３２は、本実施形態におけるシャワー装置を示す斜視図である。図３２に示すように、シャワールームの壁９０１には、給水配管９０２が埋め込まれており、止水栓９０３及び温度調節バルブ９０４を介して、分岐部９０５に接続されている。そして、給水配管９０２はこの分岐部９０５により２本に分岐されて、壁９０１に取り付けられた２ヶ所の支持部９０６ａ及び９０６ｂにそれぞれ接続されている。支持部９０６ａ及び９０６ｂは、吐水装置９０７のハウジング本体９０８を支持すると共に、ハウジング本体９０８に対して水を供給するものである。即ち、支持部９０６ａ及び９０６ｂは、吐水装置９０７の入水口を兼ねている。そして、支持部９０６ａの内径は、支持部９０６ｂの内径よりも小さくなっている。
【０１４６】
また、ハウジング本体９０８は、その中心軸が上下方向に延びる円筒形状をなしており、シャワーバーシリンダとなっている。そして、ハウジング本体９０８から上下両方向に円筒形の吐水筐体９０９が延出しており、吐水筐体９０９の先端部には吐水部９１０が設けられており、シャワーヘッドとなっている。ハウジング本体９０８内には、中子９１１が設けられている。中子９１１は、ハウジング本体９０８内を上下方向に移動可能となっている。
【０１４７】
次に、本実施形態の動作について説明する。前述した吐水装置の動作により、中子９１１はハウジング本体９０８に対して、上下方向に往復運動する。そして、これに伴い、吐水筐体９０９及び吐水部９１０も上下方向に往復運動する。このとき、支持部９０６ａの内径が支持部９０６ｂの内径よりも小さいため、吐水部９１０の移動速度は、下方向には遅く、上方向には速い。これにより、吐水部９１０は、汚れを落とす効果が大きい下方向へはゆっくり移動し、汚れを落とす効果が小さい上方向へは素早く移動してシャワーヘッドを上部位置に速やかに戻す。この結果、広い範囲に吐水しながら、人体を効率よく洗浄することができる。
【０１４８】
なお、本実施形態においては、吐水装置として第１の実施形態の第１の具体例に係る吐水装置を使用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１の実施形態の第３の具体例（図２０乃至図２８参照）、第２及び第３の実施形態（図３０及び図３１参照）のいずれかに係る吐水装置を使用してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態においては、吐水装置を人体全体を洗浄するシャワー装置として使用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、食器予洗い機、食器洗浄機及び手洗い機に使用することもできる。この場合にも、吐水部を、洗浄効果が高い方向にはゆっくり移動させ、その反対の方向には素早く移動させることにより、水を被洗浄物（例えば、食器又は手）の全体に吐出しながら、高い洗浄効率を得ることができる。
【０１５０】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態の第４の具体例に係る吐水装置（図１５乃至図１９参照）を、人体の足部へのマッサージシャワー装置に適用した実施形態である。
図３３は、本実施形態におけるマッサージシャワー装置を示す斜視図である。図３３に示すように、本実施形態に係るマッサージシャワー装置９２１は、浴槽９２２、給水部９２３及びバスカウンタ９２４等を備えたシャワールーム９２５内に設置されるものである。
【０１５１】
このマッサージシャワー装置９２１は、例えばシャワールーム９２５内に後付けされたものであり、バスカウンタ９２４の下方に設置されている。そして、給水部９２３まで供給された水は、給水部９２３から引き出されたシャワーホース９２６及びシャワー接続部９２７を介して、マッサージシャワー装置９２１内に供給されるようになっている。即ち、シャワー接続部９２７が、マッサージシャワー装置９２１の入水口となっている。また、給水部９２３には、温度調節バルブ９２８、切替バルブ９２９及びスパウト９３０が設けられており、切替バルブ９２９により、水をスパウト９３０から出すか、マッサージシャワー装置９２１に供給するか、止めるかを選択できるようになっている。
【０１５２】
マッサージシャワー装置９２１には、ハウジング本体９３１が設けられており、このハウジング本体９３１から一方の水平方向に向かって吐水筐体（図示せず）が延出している。この吐水筐体は往復回動運動するようになっている。吐水筐体の端部には、同軸上に延びる足用ノズル部９３３が接続されており、足用ノズル９３３には、その長手方向に沿って複数個の旋回吐水穴９３４が設けられている。旋回吐水穴９３４は、その吐出方向を旋回させながら水を吐出するものである。また、マッサージシャワー装置９２１においては、ハウジング本体９３１の上側（バスカウンタ９２４側）の圧力室に連通された入水口の内径が、下側の圧力室に連通された入水口の内径よりも大きくなっている。
【０１５３】
次に、本実施形態の動作について説明する。上述の如く、マッサージシャワー装置９２１においては、上側の圧力室に連通された入水口の内径が、下側の圧力室に連通された入水口の内径よりも大きくなっているため、第１の実施形態の第４の具体例において説明した原理により、吐水筐体及び足用ノズル部９３３の回動速度は、上方に移動するときは相対的に遅く、下方に移動するときは相対的に速くなる。これにより、使用者が足用ノズル部９３３から吐出される水流によって足をマッサージするときに、静脈及びリンパ腺に沿って心臓に向かう方向には足用ノズル部９３３をゆっくり動かし、その反対方向には素早く戻すことができ、マッサージ効果を高めることができる。
【０１５４】
なお、本実施形態においては、吐水装置を足部用のマッサージシャワー装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１乃至第３のいずれかの実施形態に係る吐水装置を使用して脚部用のマッサージシャワー装置及び腕部用のマッサージシャワー装置を構成し、本実施形態に係る足部用のマッサージシャワー装置と組み合わせて全身用のマッサージ装置を構成してもよい。この場合にも、各マッサージシャワー装置においては、シャワーヘッドの移動速度を往路と復路とで異ならせ、使用者の心臓に向かう方向にゆっくり動かすことにより、より高いマッサージ効果を得ることができる。
【０１５５】
また、前述の第１乃至第３の実施形態に係る吐水装置は、例えば、水洗便器の人体洗浄装置に適用することもできる。この場合、人体の狭い範囲への吐水において、往路と復路とで吐水ノズルの移動速度を異ならせ、また、これに伴い、往路の全行程における吐出水量と復路の全行程における吐出水量とを異ならせることにより、狭い範囲内にもかかわらず、使用者に与える刺激感に変化を付加することができる。
【０１５６】
更に、前述の第１乃至第３の実施形態に係る吐水装置を、噴水又は玩具等に使用してもよい。この場合は、吐水ノズルの往復運動又は回動運動において、往路と復路とで移動速度を異ならせることにより、動きに変化を与えることができる。これにより、鑑賞者にリズム感を感じさせるなど、鑑賞者を視覚的に楽しませることができる。
【０１５７】
以上、本発明の実施形態及びその具体例を図面を参照しつつ説明した。しかし、本発明は、これらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。すなわち、本発明の吐水装置を構成するいずれかの要素について当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。例えば、吐水装置の駆動部若しくは吐水ノズルの外形、構成部品の形状若しくは配置、又は移動のストローク若しくは回動角度などについて当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る吐水装置の全体構成を例示する模式図である。
【図２】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図３】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図４】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図５】本実施形態に係る吐水装置のメカニズムを説明するための模式図である。
【図６】導入口３２、３４の開度を中立開度から変化させることの作用効果を説明するための模式図である。
【図７】磁石によって中子の反転動作を制御するメカニズムを説明するための模式図である。
【図８】本実施形態の第１の具体例に係る吐水装置の斜視図である。
【図９】第１の具体例に係る吐水装置の斜視切断図である。
【図１０】第１の具体例に係る吐水装置の断面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】弁体を表す斜視図である。
【図１３】第１の具体例における吐水装置の往復動作を表す模式図である。
【図１４】第１の具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。
【図１５】本実施形態の第２の具体例に係る吐水装置の斜視図である。
【図１６】第２の具体例に係る吐水装置の斜視切断図である。
【図１７】第２の具体例に係る吐水装置の縦断面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１９】第２の具体例に係る吐水装置の往復動作を表す模式図である。
【図２０】本実施形態の第３の具体例に係る吐水装置の斜視図である。
【図２１】第３の具体例に係る吐水装置の斜視切断図である。
【図２２】第３の具体例に係る吐水装置の断面図である。
【図２３】図２２のＡ−Ａ線断面図である。
【図２４】主弁及びスライドバーを表す斜視図である。
【図２５】第３の具体例に係る吐水装置の動作を説明するための模式図である。
【図２６】第３の具体例に係る吐水装置の往復動作を表す模式図である。
【図２７】第３の具体例における中子の移動方向による移動速度の違いを示す図であり、（ａ）は中子がハウジングに対して相対的に右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は左方向に移動している状態を示す。
【図２８】第３の具体例における制御手段の動作を説明するための模式図である。
【図２９】本実施形態の第４の具体例におけるスライドバーとハウジング本体の内壁との当接角度を説明するための模式図である。
【図３０】本発明の第２の実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。
【図３１】本発明の第３の実施形態に係る吐水装置を示す断面図であり、（ａ）は中子が右方向に移動している状態を示し、（ｂ）は中子が左方向に移動している状態を示す。
【図３２】本発明の第４の実施形態におけるシャワー装置を示す斜視図である。
【図３３】本発明の第５の実施形態におけるマッサージシャワー装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５９】
２ ハウジング
１０、１００、２００、３００、４００、４０１ 吐水装置
１２、１４、１１２、１１４、１１２ａ、１１４ａ、２１２、２１４ 入水口
１６、１８、１１６、１１８、２１６、２１８ 圧力室
２０、４２０ 中子
２４、１２４、２２４ 中子内流路
３２、３４、１３２、１３４、２３２、２３４ 導入口
４２、４４、３５２、３５４、４５２、４５４ 弁体
７０、３７０、４７０ 磁石
７４、３７２、３７４、４７２、４７４ 磁石（強磁性体）
８０、１８０、２８０ 吐水筒体
８２、１８２、２８２ 吐水流路
１０２、２０２ ハウジング本体
１０４、２０３、２０４ ハウジング蓋
１２０、２２０ 中子本体
１２２、２２２ 中子蓋
１２６、１８４、２２６、２２７ シール
１４２、１４４、４５２、４５４ 主弁
１４３、３５３ リブ
１４５、３５５ 溝部
１４６、１４８ スライドバー
１４９ 連結棒
１６０、２６０ 板ばね
７００、７０１ 給水配管
７０２、７０３ バルブ
８００ 吐水ノズル
９０１ 壁
９０２ 給水配管
９０３ 止水栓
９０４ 温度調節バルブ
９０５ 分岐部
９０６ａ、９０６ｂ 支持部
９０７ 吐水装置
９０８ ハウジング本体
９０９ 吐水筐体
９１０ 吐水部
９１１ 中子
９２１ マッサージシャワー装置
９２２ 浴槽
９２３ 給水部
９２４ バスカウンタ
９２５ シャワールーム
９２６ シャワーホース
９２７ シャワー接続部
９２８ 温度調節バルブ
９２９ 切替バルブ
９３０ スパウト
９３１ ハウジング本体
９３３ 足用ノズル部
９３４ 旋回吐水穴
１０００ 中心線
１００１ 中立線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を有するハウジングと、
前記空間を第１及び第２の圧力室に分割しつつ前記空間内を移動可能とされ、内部に中子内流路を有する中子と、
前記中子内流路に連通し前記ハウジングの外側に至る吐水流路を有する吐水筒体と、
前記第１の圧力室に流体を導入する第１の入水口と、
前記第２の圧力室に流体を導入する第２の入水口と、
前記第１の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第１の導入口と、
前記第２の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第２の導入口と、
前記第１及び第２の導入口の開度を変化させる弁体と、
前記中子がその移動域における前記第１の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２の圧力室から前記第２の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第２導入流路抵抗に対する前記第１の圧力室から前記第１の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２の入水口を介して前記第２の圧力室に至るまでの第２入水流路抵抗に対する前記第１の入水口を介して前記第１の圧力室に至るまでの第１入水流路抵抗の比の値よりも大きくし、前記中子がその移動域における前記第２の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２導入流路抵抗に対する前記第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２入水流路抵抗に対する前記第１入水流路抵抗の比の値よりも小さくするように、前記弁体を作動させて前記第１及び第２の導入口の開度を変更する制御手段と、
を備え、
前記第１入水流路抵抗と、前記第２入水流路抵抗と、が異なることを特徴とする吐水装置。
【請求項２】
前記第１の入水口の内径は、前記第２の入水口の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項３】
前記第１の入水口に接続され前記流体の流量を調節可能な第１のバルブと、
前記第２の入水口に接続され前記流体の流量を調節可能な第２のバルブと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項４】
前記第１の入水口の形状と前記第２の入水口の形状とが相互に異なることを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項５】
前記第１の入水口は屈曲部を有し、前記第２の入水口は屈曲部を有さないことを特徴とする請求項４記載の吐水装置。
【請求項６】
前記空間の形状が柱状であり、前記中子は前記柱の中心軸に沿って往復運動するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の吐水装置。
【請求項７】
前記空間の形状が扇状であり、前記中子は前記扇の中心を回動中心として回動運動するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の吐水装置。
【請求項１】
内部に空間を有するハウジングと、
前記空間を第１及び第２の圧力室に分割しつつ前記空間内を移動可能とされ、内部に中子内流路を有する中子と、
前記中子内流路に連通し前記ハウジングの外側に至る吐水流路を有する吐水筒体と、
前記第１の圧力室に流体を導入する第１の入水口と、
前記第２の圧力室に流体を導入する第２の入水口と、
前記第１の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第１の導入口と、
前記第２の圧力室から前記中子内流路に流体を導入する第２の導入口と、
前記第１及び第２の導入口の開度を変化させる弁体と、
前記中子がその移動域における前記第１の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２の圧力室から前記第２の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第２導入流路抵抗に対する前記第１の圧力室から前記第１の導入口を介して前記中子内流路に至るまでの第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２の入水口を介して前記第２の圧力室に至るまでの第２入水流路抵抗に対する前記第１の入水口を介して前記第１の圧力室に至るまでの第１入水流路抵抗の比の値よりも大きくし、前記中子がその移動域における前記第２の圧力室側の端部に到達したときに、前記第２導入流路抵抗に対する前記第１導入流路抵抗の比の値を、前記第２入水流路抵抗に対する前記第１入水流路抵抗の比の値よりも小さくするように、前記弁体を作動させて前記第１及び第２の導入口の開度を変更する制御手段と、
を備え、
前記第１入水流路抵抗と、前記第２入水流路抵抗と、が異なることを特徴とする吐水装置。
【請求項２】
前記第１の入水口の内径は、前記第２の入水口の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項３】
前記第１の入水口に接続され前記流体の流量を調節可能な第１のバルブと、
前記第２の入水口に接続され前記流体の流量を調節可能な第２のバルブと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項４】
前記第１の入水口の形状と前記第２の入水口の形状とが相互に異なることを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項５】
前記第１の入水口は屈曲部を有し、前記第２の入水口は屈曲部を有さないことを特徴とする請求項４記載の吐水装置。
【請求項６】
前記空間の形状が柱状であり、前記中子は前記柱の中心軸に沿って往復運動するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の吐水装置。
【請求項７】
前記空間の形状が扇状であり、前記中子は前記扇の中心を回動中心として回動運動するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の吐水装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００７−２２９６８７（Ｐ２００７−２２９６８７Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５８２２６（Ｐ２００６−５８２２６）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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