噴流ノズル及び噴流浴装置
【課題】回転摺動部分を設けずに、噴出方向を変化させながらの噴流噴出を実現できる噴流ノズル及び噴流浴装置を提供する。
【解決手段】浴槽壁に対して保持される筒体の内部に導入された流水を、噴出方向を変化させながら浴槽の内部に噴出する噴流ノズルであって、流水が導入される流水導入部と、流水導入部より下流側で流水導入部に連通し、流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、流路断面収縮部より下流側で流路断面収縮部に連通し、流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、が筒体の内部に設けられた。
【解決手段】浴槽壁に対して保持される筒体の内部に導入された流水を、噴出方向を変化させながら浴槽の内部に噴出する噴流ノズルであって、流水が導入される流水導入部と、流水導入部より下流側で流水導入部に連通し、流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、流路断面収縮部より下流側で流路断面収縮部に連通し、流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、が筒体の内部に設けられた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽内に噴流を噴出させる噴流ノズル及び噴流浴装置に関し、特にノズル中心軸まわりに旋回した噴流を噴出させる噴流ノズル及び噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浴槽壁に噴流ノズルを設けて、そのノズルから噴流を浴槽内に噴出させるものがあるが、その多くは、まっすぐに噴流を噴出させるものであり、噴流が入浴者の体の一部に局所的にあたり、噴流により受ける刺激が単調で飽きやすく、多様なマッサージ感は得られ難かった。
【０００３】
特許文献１には、外形形状が略円形で内部に設けた噴流孔の噴流口が軸芯位置より偏心すると共にユニット噴流口カバー内に回転自在に収容配置されたノズル本体と、バスタブ内の水を所定圧力でノズル本体の噴流孔内に噴射するオリフィスとを備えたノズル装置が開示されている。バスタブ内の水は、オリフィスを介してノズル本体の噴流孔内に所定圧力で噴射され、空気と混合して気泡混合噴流となり、噴流孔の噴流口からバスタブ内にジェット噴流として噴射される。この時、ノズル本体の噴流口が軸芯位置に対して偏心した位置に設けられていることから、オリフィスからの噴流によってノズル本体が回転し、これにより、ジェット噴流の噴射方向が変化する回転噴流が得られる。
【０００４】
しかし、特許文献１では、ノズル本体を回転させることで回転噴流を生じさせる構成であるため、そのノズル本体を回転自在に支持するための構造が複雑になり、安価に作製できない。さらには、回転摺動部分の摩耗やゴミ詰まりなどによる回転性能の低下が懸念される。
【特許文献１】特開２００１−８９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、回転摺動部分を設けずに、噴出方向を変化させながらの噴流噴出を実現できる噴流ノズル及び噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、浴槽壁に対して保持される筒体を備え、前記筒体の内部に導入された流水を、噴出方向を変化させながら浴槽の内部に噴出する噴流ノズルであって、流水が導入される流水導入部と、前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、が前記筒体の内部に設けられたことを特徴とする噴流ノズルが提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、浴槽と、前記浴槽の浴槽壁に開口され前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込む吸入口と、前記吸入口に連通した循環路と、前記循環路の途中に設けられ、前記吸入口から吸い込んだ浴槽水を加圧して吐出する加圧装置と、前記浴槽壁に対して保持されると共に前記循環路に連通する筒体を備え、前記筒体の内部に導入された浴槽水を、噴出方向を変化させながら前記浴槽の内部に噴出する噴流ノズルと、を備え、前記筒体の内部に、前記循環路を介して前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される流水導入部と、前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、が設けられたことを特徴とする噴流浴装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転摺動部分を設けずに、噴出方向を変化させながらの噴流噴出を実現できる噴流ノズル及び噴流浴装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図２は、本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
図３は、同噴流浴装置において浴槽を側面方向から見た模式図である。
【００１１】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽１と、浴槽１の浴槽壁３ｂに開口された吸入口５と、吸入口５に連通した循環路１３、１４と、循環路１３、１４の途中に設けられた加圧装置であるポンプ７と、浴槽壁４ａに対して保持された噴流ノズル１１とを備える。
【００１２】
浴槽１は、図２に表すように、略平行に相対向する一対の長辺側浴槽壁３ａ、３ｂと、略平行に相対向する一対の短辺側浴槽壁４ａ、４ｂとを有する。
【００１３】
吸入口５は長辺側浴槽壁３ｂに形成されている。ポンプ７が駆動されると、浴槽１の内部に貯留された浴槽水（湯も含む）は吸入口５を介して循環路１３へと吸い込まれる。
【００１４】
一般に、入浴者は、一方の短辺側浴槽壁（図２に表す具体例では短辺側浴槽壁４ａ）に背をもたれかけて、他方の短辺側浴槽壁（図２に表す具体例では短辺側浴槽壁４ｂ）に足を向けた姿勢で入浴するため、吸入口５を短辺側浴槽壁に形成した場合には、入浴者の背中や足裏で吸入口５がふさがれポンプ７に過剰の負荷がかかることが懸念される。したがって、吸入口５は、入浴者の身体の一部等によってふさがれにくい長辺側浴槽壁に形成するのが望ましい。なお、図２に表す具体例では、吸入口５を、長辺側浴槽壁３ｂに形成したが長辺側浴槽壁３ａに形成してもよい。
【００１５】
循環路１３の一端は吸入口５に接続され、他端はポンプ７の吸入口に接続されている。循環路１４の一端はポンプ７の吐出口に接続され、他端は噴流ノズル１１の流水導入口に接続されている。ポンプ７は、吸入口５から循環路１３内に浴槽水を吸い込むと共に、その吸い込んだ浴槽水を加圧してポンプ７の下流側の循環路１４に吐出する。このポンプ７から吐出された加圧浴槽水は、噴流ノズル１１の流水導入口に流入する。使用していないときに、ポンプ７内部の残留水を抜くために、ポンプ７は噴流ノズル１１よりも上方に設けることが望ましい。
【００１６】
本具体例では、図２に表すように、一方の短辺側浴槽壁４ａに、２つの噴流ノズル１１を取り付けている。２つの噴流ノズル１１は、略同じ高さに所定距離間して設けられている。噴流ノズル１１が取り付けられた一方の短辺側浴槽壁４ａの反対側の他方の短辺側浴槽壁４ｂの上方には浴槽側水栓が設けられ、またその他方の短辺側浴槽壁４ｂ近傍の浴槽底部には排水口が設けられる。したがって、通常、入浴者は自然と噴流ノズル１１が設けられた側の短辺側浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る噴流ノズル１１の模式断面図である。
【００１８】
噴流ノズル１１は、一端（上流端）に、循環路１４と連通される流水導入口２１が設けられ、他端（下流端）に噴出口２６が設けられた筒体２０を備える。
【００１９】
筒体２０は、噴出口２６を浴槽１の内部に臨ませて、上記一方の短辺側浴槽壁４ａに保持される。噴出口２６は、他方の短辺側浴槽壁４ｂに向いている。流水導入口２１は、浴槽１の外部で、循環路１４に接続されている。
【００２０】
流水導入口２１と噴出口２６との間の筒体２０内部には、上流側（流水導入口２１側）から順に、流水導入部２２、流路断面収縮部２３、チャンバー２５が設けられ、これらを介して流水導入口２１と噴出口２６との間は連通している。
【００２１】
流水導入部２２は、流水導入口２１と流路断面収縮部２３との間に設けられ、その流路断面は流水導入口２１から流路断面収縮部２３に向かうにしたがって徐々に狭められている。流路断面収縮部２３は、筒体２０の軸中心に位置し、流水導入口２１及び流水導入部２２に対して流路断面が縮小されている。
【００２２】
流路断面収縮部２３の下流側には、流路断面収縮部２３に対して流路断面が急拡大（例えば３倍以上急拡大された）された流路断面急拡大部２４を一端部（上流側端部）に有するチャンバー２５が設けられている。チャンバー２５は、流路断面急拡大部２４の内径寸法のまま噴出口２６近傍まで続いている。
【００２３】
チャンバー２５の内壁面は、流路断面急拡大部２４から噴出口２６の近傍に至るまでは筒体２０の軸中心Ｃに対して略平行に延在している。チャンバー２５において噴出口２６に続く内壁面は、筒体２０の軸中心Ｃに向けて傾斜された環状の傾斜面２８となっている。また、図２１に表すように、筒体２０の下流端に、チャンバー２５の内周面に対して略直角につながるリップ部２０ａを設け、そのリップ部２０ａの内周端に傾斜面２８を設けてもよい。この構造でも、図１に表す構造の傾斜面２８とした場合と同様の効果が得られる。
【００２４】
噴出口２６近傍のチャンバー２５内には、噴出口２６へと通じるチャンバー２５内流路の一部を遮る遮蔽体２７が設けられている。
【００２５】
図４（ａ）は、遮蔽体２７が設けられた部分における筒体２０及びチャンバー２５の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
遮蔽体２７は円盤状に形成され、その中心を筒体２０の軸中心Ｃに一致させて、チャンバー２５の内部に設けられている。遮蔽体２７は、チャンバー２５内流路のすべてを遮蔽しておらず、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部２５ｂとの間には、チャンバー２５から噴出口２６への流水の流れを許容する流路２５ａが確保されている。
【００２７】
遮蔽体２７は、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部２５ｂとの間に放射状に設けられた３本の棒状の支持部３１を介してチャンバー２５の内壁部２５ｂに対して支持されている。支持部３１の一端は遮蔽体２７の内部に嵌入されて固定され、他端はチャンバー２５の内壁部２５ｂに形成された孔に嵌入されて固定されている。３本の支持部３１は、遮蔽体２７の外周面のまわりに周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２８】
遮蔽体２７は、流水導入口２１から導入されチャンバー２５を経て噴出口２６へと流れる加圧浴槽水の圧力（動圧）を受けるため、支持部３１が１本だけであると前記圧力に耐え得る十分な強度が得られず遮蔽体２７が外れてしまう可能性があり、支持部３１が２本だけであると、遮蔽体２７表面に作用する前記圧力が軸中心Ｃに対して非軸対称分布になることにより生じる支持部周りのモーメントの影響を受け、遮蔽体２７が回転してしまう可能性がある。したがって、支持部３１は、３本以上設けるのが望ましい。
【００２９】
例えば、図５（ａ）及びそのＢ−Ｂ断面図である図５（ｂ）に表すように、遮蔽体２７の外周面のまわりに周方向に沿って９０°おきに４本の支持部３１を設けてもよい。
【００３０】
また、図６（ａ）及びそのＣ−Ｃ断面図である図６（ｂ）に表すように、遮蔽体２７及びチャンバー２５の内壁部２５ｂに対して一体に支持部３２を設けてもよい。
【００３１】
図７（ａ）及びそのＤ−Ｄ断面図である図７（ｂ）に表すように、筒体２０及び遮蔽体２７を一体に成形した後、支持部３３を残すようにして遮蔽体２７のまわりをくり抜いて、チャンバー２５から噴出口２６への流水の流れを許容する流路２５ａを形成するようにしてもよい。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る噴流ノズル及び噴流浴装置の作用について説明する。
【００３３】
浴槽１近傍に設けられた図示しないコントローラのスイッチを入浴者が操作すると、ポンプ７が起動し、浴槽１内に貯留された浴槽水が吸入口５から循環路１３内へと吸入される。この吸入された浴槽水は、ポンプ７にて加圧されて、循環路１４を介して、噴流ノズル１１の流水導入口２１に導入される。噴流ノズル１１内に導入された加圧浴槽水は、以下に説明するように、噴出方向を不規則に変化させた旋回噴流として浴槽１内に噴出される。
【００３４】
図８（ａ）〜（ｄ）は、噴流ノズル１１にて旋回噴流が形成される様子を説明するための模式図である。
【００３５】
流水導入口２１から導入された加圧浴槽水は、流水導入部２２、流路断面収縮部２３および流路断面急拡大部２４を順に経てチャンバー２５内に噴流となって流入する。加圧浴槽水が、流路断面収縮部２３からチャンバー２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、筒体１１内壁面に沿って流れることができなくなり、すなわち流路内壁面に対して流れの剥離が生じる。
【００３６】
一般的に、噴流は、外部流体との運動量交換により外部流体を加速し、噴流内部に巻き込む。このとき、噴流近傍に壁面が存在すると、外部流体を内部に引き込むように作用する引きつけ力の反作用により、噴流自身が壁面に向かって曲げられ、再び流れが壁面に沿うようになる。つまり、チャンバー２５の内壁面の周方向の一部に流れが再付着する。
【００３７】
チャンバー２５の内壁面に付着した主流は、そのままチャンバー２５内壁面に沿い、遮蔽体２７の外周面とチャンバー２５内壁面との間を噴出口２６に向かって流れ、噴出口２６の手前（上流側）で筒体１１の軸中心に向かうように傾斜して形成された傾斜面２８に沿って軸中心Ｃに対して傾斜した噴流として噴出口２６から浴槽１内に噴出する。
【００３８】
以上のようにして、噴流ノズル１１内に、主流（図８（ａ）において太線矢印ａで表す）が形成される。
【００３９】
流路断面収縮部２３に比べて噴出口２６の流路断面が大きく、流れは下流に向かって減速、すなわち、チャンバー２５内部では下流に向かって静圧が増加する逆圧力勾配が形成されること、さらにチャンバー２５内に流路の一部を遮るように遮蔽体２７が設けられていることによって、前述した主流の一部は、噴出口２６から噴出されず、図８（ｂ）において矢印ｂで表すように、チャンバー２５の上流側に戻される。
【００４０】
その上流側に戻された流れが、図８（ｃ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、図８（ｄ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近で中心軸Ｃまわりに旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が周方向で不規則に変化し、噴出口２６からは中心軸Ｃまわりに不規則に旋回した噴流が噴出される。
【００４１】
噴出流に気泡を混入させて噴出流を可視化した状態で、本実施形態に係る噴出ノズル１１から旋回噴流を噴出させた様子を、図９（ａ）〜（ｄ）の写真図に表す。上述したように、チャンバー２５内は、噴出口２６面に比べ圧力が低く、ノズル１１が浴槽１に取り付けられる程度の深さに取り付けられるのであれば、チャンバー２５内は概ね負圧を生じており、チャンバー壁の位置に空気流入口を設けることで空気を自給させることができる。
【００４２】
入浴者は、噴流ノズル１１から噴出される旋回噴流を、腰、背、肩、手、足等の身体の一部に受けることにより、マッサージ効果を得ることができる。噴流ノズル１１から噴出される噴流は、細く強い直線的な噴流ではなく、太くやわらかい旋回噴流であるため、腰を包み込む、背中、腰全体を押すようにもみほぐすなど、局所的に強い刺激感ではなく、広範囲をもみほぐすような手もみに近いマッサージ感を得ることができ、長時間入浴していても飽きがなくゆったりとリラックスできる。また、直線的な強い噴流を局所的に受ける場合には、所望の部位にその噴流を受けるべく姿勢を保つために緊張状態になりがちであったが、本実施形態の旋回噴流は広範囲にわたってやわらかい刺激を与えるため、入浴者に緊張を強いることなく、力を抜いたリラックスした状態にさせやすい。
【００４３】
本実施形態に係る噴流ノズル１１から噴出される噴流は旋回しているので、気泡が混入されなくても、マッサージ感を受けるのに十分な刺激感が得られる。気泡を混入しない分、噴流の噴出音及び気泡混入時の音を低減して、静かな環境でよりリラックスできる。もちろん、上記したように、容易に気泡を混入することが可能であるので、本実施形態に係る旋回噴流に気泡を混入してもよく、その場合、気泡を混入しない場合よりも噴流の旋回力が弱まり、よりやわらかな刺激感を受けることが可能である。さらには、気泡混入有無の切り替え、もしくは気泡混入量の調整により多彩な刺激感を実現することが可能である。
【００４４】
また、本実施形態に係る噴流ノズル１１は、噴流ノズル１１内に導入された流体自身が、前述したようにチャンバー２５内での還流作用によって、噴出口２６から噴出される噴流の旋回を励起する構成となっているため、特許文献１のような回転摺動部分が不要であり、ノズル構造が単純化され、安価に作製することができ、またメンテナンスも容易になる。さらには、回転摺動部分における摩耗やゴミ詰まりなどによる旋回性能低下の心配もない。
【００４５】
前述したように、チャンバー２５内静圧は、浴槽１内に貯留された浴槽水の静圧より低く、チャンバー２５内部では下流側に向かって静圧が増加する逆圧力勾配が形成されるため、遮蔽体２７を設けなくても、主流の一部をチャンバー２５上流側に戻す還流を形成することは可能である。ただし、遮蔽体２７を設けた方が、逆静圧勾配（流れ方向に対して静圧が上昇）による還流形成に比べ、より安定した（確実性の増した）還流が形成されることから、噴流の旋回が安定する。
【００４６】
噴出口２６の手前（上流側）に傾斜面２８を設けなくても、上述したように主流がチャンバー２５内壁の周方向の一部に偏ることから偏向した噴流が実現されるが、傾斜面２８を設け、その傾斜面２８に主流を沿わせることで、主流の偏向を促進することができ、より広範囲にわたるやわらかな旋回噴流を形成しやすくなる。
【００４７】
図１０に表すように、流水導入部４２の内径は、流水導入口２１から流路断面収縮部４３ａにかけて略同じとしてもよい。この場合、流水導入部４２とチャンバー２５との境界に、軸中心Ｃに対して略垂直な隔壁４３を設け、その隔壁４３の中央にオリフィスをあけて流路断面収縮部４３ａを構成している。
【００４８】
ただし、図１に表す前述した実施形態のように、流水導入部２２の流路断面を、流水導入口２１から流路断面収縮部２３に向けて徐々に狭めることで、噴流ノズル１１内での圧力損失が小さくなり、噴出に際して大きな圧力を与えなくて済む。すなわち、ポンプ７を大きなものにしなくて済み、設置スペース及びコスト低減が図れる。
【００４９】
次に、本発明者等は、図１１に表すように、噴出口２６の近傍に圧力計４５を設け、噴出口２６から噴出される旋回噴流の圧力を測定した。圧力計４５は、噴出口２６から３０（ｍｍ）離れ、且つ軸中心Ｃから１０（ｍｍ）上方の位置に設けた。
【００５０】
噴流ノズル１１において図１に表す各寸法ｄ、Ｄ、ＤＣＢ、ｈ、Ｄｏｕｔ、Ｌ、Ｘは、それぞれ以下のように設計した。流路断面収縮部２３の内径ｄ＝８．３（ｍｍ）、流路断面拡大部２４及びチャンバー２５の内径Ｄ＝２７．８（ｍｍ）、遮蔽体２７の外径ＤＣＢ＝２０．９（ｍｍ）、遮蔽体２７の軸方向厚さｈ＝５．８（ｍｍ）、噴出口２６の口径Ｄｏｕｔ＝２２．３（ｍｍ）、チャンバー２５の長さＬ＝７６．６（ｍｍ）、遮蔽体２７の軸方向の中心から噴出口２６までの距離Ｘ＝１０．４（ｍｍ）。
【００５１】
噴流が計測点を通過する際には、噴流の動圧が加味されるため、計測される圧力は大きな値をとる。すなわち、横軸に時間を、縦軸に圧力計４５の測定値をとったグラフにおいて、図１１に表すような噴流の通過に同期した波形が得られる。この波形の時間変動周波数は、噴流の通過する周波数と一致することから、この圧力計４５で測定された旋回噴流圧力の時間変化データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ:Fast Fourier Transform）して、旋回噴流圧力の旋回周波数スペクトルを算出した。そのグラフ図を、図１２に表す。図１２において、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ、噴出流の流量を３０．０、２４．５、１９．８、１５．１（リットル／分）に設定した場合のグラフを表す。
【００５２】
図１２の結果より、噴出流の旋回周波数は概ね１〜５Ｈｚ程度であり、これは、人間のもみマッサージに近い刺激を入浴者に与える。一般に、手や足以外の刺激に敏感な部分では、概ね３Ｈｚ程度までの旋回噴流であれば旋回刺激として認識することができ、３Ｈｚより大きくなると連続刺激として錯覚しやすくなる。また、旋回周波数が一定ではなく不規則に変化するので自然なマッサージ感が得られ、入浴者に緊張感を与えにくい。
【００５３】
浴槽水の噴出流が人体等のマッサージ部位に当たる瞬間の力、面積をそれぞれＦ、ΔＳとすると、人体がある瞬間に感じる噴出流の強さはＦ／ΔＳと規定することができる。旋回噴流の旋回周波数をｆ１とし、この周波数で噴出が継続されている場合、周波数ｆ１の逆数である周期（Δｔ＝１／ｆ１）の時間間隔で人体等のマッサージ部位に当たる総面積Ｓは、周期Δｔの間にΔＳを積分した値Ｓとなる。
【００５４】
一方、人が刺激を皮膚等を介して感じるときに、刺激を感じる受容器は人や刺激を受ける場所によっても異なるが、数Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲に刺激を連続してもしくは連続と同様な刺激を受けているような錯覚を生じる。したがって、ある瞬間に強さＦ／ΔＳの刺激をΔｔの周期である軌道で移動した場合（これを移動総軌跡Ｓとする）、人は強さＦ／ΔＳの刺激を総面積Ｓで受けているように錯覚を生じる。この傾向はΔｔが小さいほど顕著に現れてｆ＝３ＨｚすなわちΔｔ＝０．３秒程度から感じ始める。したがって、旋回刺激を感じるには、旋回周波数は３Ｈｚ以下が望ましい。
【００５５】
次に、流路断面収縮部の内径（チャンバー２５への流入口径）ｄを様々に変えて、流量（リットル／分）と、圧力（ＭＰａ）とを測定した。この測定結果を図１３に表す。流量は、ポンプ７の下流側に接続された循環路１４に設けた流量計にて測定し、圧力は、その循環路１４において流量計より下流側であって噴流ノズル１１の手前（上流側）に設けた圧力計にて測定した。
【００５６】
図１３において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、それぞれ、流路断面収縮部の内径ｄを４．２、５．５、５．５（orifice）８．３、１０．０、１２．０（ｍｍ）に設定した場合のグラフを表す。”orifice”は、図１０に表す流路断面収縮部４３ａとした場合を表し、他は図１に表す流路断面収縮部２３とした。他の部分の寸法Ｄ、ＤＣＢ、ｈ、Ｄｏｕｔ、Ｌ、Ｘは、前述と同様である。
【００５７】
図１３の結果より、流路断面収縮部の内径ｄが大きい方が、噴流ノズル１１手前の循環路１４内における圧力が小さい、すなわち圧損が小さい。ただし、流路断面収縮部の内径ｄをあまり大きくすると、噴出流の旋回性能が低下してしまうので、圧損を小さくしつつ所望の旋回性能を得るには、流路断面収縮部の内径ｄは５〜１２（ｍｍ）程度が望ましい。
【００５８】
流量が２０（リットル／分）より小さいと十分な刺激感が得られず、５０（リットル／分）より大きいと大きなポンプが必要になるため、流量は２０〜５０（リットル／分）が望ましい。
【００５９】
遮蔽体２７とチャンバー２５内壁面との隙間は、子供の指が入らないように５ｍｍ以内であることが望ましい。また、噴出口２６の内周縁部は、指がかかっても安全なように、エッジ状ではなく曲面状に形成するのが望ましい。
【００６０】
噴流ノズル１１が設けられた短辺側浴槽壁４ａに背をもたれた入浴者の背や腰に対して、噴出口２６が３〜１０ｍｍ程離れて位置するように噴流ノズル１１を短辺側浴槽壁４ａに保持させるのが望ましい。噴出口２６が入浴者に対して３〜１０ｍｍより近すぎると噴流の旋回感を感じず、遠すぎると噴流が拡散してしまい十分な刺激が得られ難い。また、噴流ノズル１１の、浴槽底面からの高さは、噴流ノズル１１から噴出される噴流が浴槽１内に貯留された浴槽水の水面から飛び出さない範囲内で適宜設定できる。
【００６１】
図２０は、噴流ノズルの他の具体例を表す。この噴流ノズルにおける遮蔽体４７は、噴出口２６に向き合う面の反対側（上流側）の面が曲面状に形成されている。チャンバー２５内を流れてきた浴槽水が当たる面を曲面状にすることで、浴槽水中に含まれる砂等の異物の、遮蔽体４７に対する衝突を緩和でき、遮蔽体４７が外れたり破損するのを防止できる。
【００６２】
吸入口５の数は１つに限らず複数設けてもよい。また、吸入流量が多く吸入口５の口径が十分な大きさを有していないと、吸水流速が大きくなる、つまり吸入口５への引き込み力が大きくなり、手足、髪の毛など身体の一部が吸引されやすくなるので、吸入口５の口径及び数はポンプ７の性能や噴出ノズル１１からの噴出流量などに応じて適切に設計される。
【００６３】
また、浴槽内に砂等が混入する可能性もあり、循環路１３、１４の内の流速が速すぎると砂等が管内壁面に衝突し損傷させるおそれがあるので、循環路１３、１４内の流速が概ね２（ｍ／ｓ）以下になるように循環路内径が設計されることが望ましい。
【００６４】
ポンプ７は、噴流ノズル１１の流水導入口２１側に一体に設けてもよい。
【００６５】
噴流ノズル１１は２つに限らず、図１４に表すように、１つの噴流ノズル１１を短辺側浴槽壁４ａに設けてもよい。もちろん、３つ以上の噴流ノズル１１を設けてもよい。
【００６６】
また、図１５、図１６に表すように、一対の長辺側浴槽壁３ａ、３ｂにおいて短辺側浴槽壁４ａに近い位置（短辺側浴槽壁４ａに背を向けた姿勢で入浴する入浴者の胴部の横に位置する位置）にそれぞれ噴流ノズル１１を設けてもよい。図１５の場合には、各噴流ノズル１１の噴出口２６から、入浴者の胴部側面から脚に向けて旋回噴流が噴出される。図１６の場合には、各噴出口２６は自身が設けられた長辺側浴槽壁３ａ、３ｂに対向する長辺側浴槽壁３ａ、３ｂに向けられ、各噴出口２６からは浴槽１の長辺方向に対して略垂直に、入浴者の側部に向けて旋回噴流が噴出される。
【００６７】
また、図１７に表すように、入浴者の足が向けられる短辺側浴槽壁４ｂに、例えば浴槽短辺方向に離間して２つの噴流ノズル５１を設けてもよい。この噴流ノズル５１は、前述した噴流ノズル１１と同様な旋回噴流を噴出するノズルであってもよいし、まっすぐに噴流を噴出するノズルであってもよい。各噴流ノズル５１の噴出口５１ａは、反対側の短辺側浴槽壁４ａに対向し、各噴出口５１ａからは入浴者の足裏、下肢、体部前面などに向けて噴流が噴出される。
【００６８】
ポンプ７の吸込口は、循環路１３を介して、例えば長辺側浴槽壁３ｂに開口された吸入口５に接続されている。ポンプ７の吐出口は、切替手段（例えば三方弁）５３を介して、循環路１４と循環路５２に接続されている。循環路１４は、一方の短辺側浴槽壁４ａに設けられた噴流ノズル１１に接続され、循環路５２は、他方の短辺側浴槽壁４ｂに設けられた噴流ノズル５１に接続されている。
【００６９】
切替手段５３は、ポンプ７から吐出される加圧浴槽水の供給先を循環路１４または循環路５２に選択的に切り替える。この切り替え制御は、循環路１４、５２のうち一方だけをポンプ７に接続させる開閉制御であってもよいし、両循環路１４、５２をポンプ７と接続させ、両循環路１４、５２に対する流量比可変制御であってもよい。
【００７０】
また、複数の噴流ノズル１１、５１を設けた場合には、図１８に表すように、各噴流ノズル１１、５１への浴槽水の供給経路（循環経路）を複数系統設けてもよい。
【００７１】
例えば、長辺側浴槽壁３ｂに２つの吸入口５、５５が形成され、一方の吸入口５は、循環路１３、ポンプ７、循環路１４を介して一方の短辺側浴槽壁４ａに設けられた噴流ノズル１１に接続され、他方の吸入口５５は、循環路５６、ポンプ５７、循環路５４を介して他方の短辺側浴槽壁４ｂに設けられた噴流ノズル５１に接続されている。
【００７２】
また、循環系統及びポンプを２つ設けた場合であっても、図１９に表すように、各系統で１つの吸入口５を共用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る噴流ノズルの模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図３】同噴流浴装置において浴槽を側面方向から見た模式図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】（ａ）は、他の具体例の噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】（ａ）は、さらに他の具体例の噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】（ａ）は、さらに他の具体例の噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図７（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図８】本実施形態に係る噴流ノズルにて旋回噴流が形成される様子を説明するための模式図である。
【図９】噴出流に気泡を混入させて噴出流を可視化した状態で、本実施形態に係る噴出ノズルから旋回噴流を噴出させた様子を表す写真図である。
【図１０】他の具体例に係る噴流ノズルの要部断面図である。
【図１１】本実施形態に係る噴流ノズルの噴出口近傍に圧力計を設け、噴出口から噴出される旋回噴流の圧力の測定実験を説明するための模式図である。
【図１２】図１１に表す圧力計で測定された旋回噴流圧力の時間変化データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ:Fast Fourier Transform）して、旋回噴流圧力の旋回周波数スペクトルを算出したグラフ図である。
【図１３】本実施形態に係る噴流ノズルにおける流路断面収縮部の内径（チャンバーへの流入口径）ｄを様々に変えて、流量（リットル／分）と、圧力（ＭＰａ）とを測定した結果を表すグラフ図である。
【図１４】他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１５】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１６】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１７】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１８】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１９】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図２０】他の具体例に係る噴流ノズルの模式断面図である。
【図２１】本発明の実施形態に係る噴流ノズルにおいてチャンバー下流端の構造の他の具体例を表す模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…浴槽、５…吸入口、１１…噴流ノズル、２０…筒体、２２…流水導入部、２３…流路断面収縮部、２４…流路断面急拡大部、２５…チャンバー、２６…噴出口、２７…遮蔽体、３１〜３３…支持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽内に噴流を噴出させる噴流ノズル及び噴流浴装置に関し、特にノズル中心軸まわりに旋回した噴流を噴出させる噴流ノズル及び噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浴槽壁に噴流ノズルを設けて、そのノズルから噴流を浴槽内に噴出させるものがあるが、その多くは、まっすぐに噴流を噴出させるものであり、噴流が入浴者の体の一部に局所的にあたり、噴流により受ける刺激が単調で飽きやすく、多様なマッサージ感は得られ難かった。
【０００３】
特許文献１には、外形形状が略円形で内部に設けた噴流孔の噴流口が軸芯位置より偏心すると共にユニット噴流口カバー内に回転自在に収容配置されたノズル本体と、バスタブ内の水を所定圧力でノズル本体の噴流孔内に噴射するオリフィスとを備えたノズル装置が開示されている。バスタブ内の水は、オリフィスを介してノズル本体の噴流孔内に所定圧力で噴射され、空気と混合して気泡混合噴流となり、噴流孔の噴流口からバスタブ内にジェット噴流として噴射される。この時、ノズル本体の噴流口が軸芯位置に対して偏心した位置に設けられていることから、オリフィスからの噴流によってノズル本体が回転し、これにより、ジェット噴流の噴射方向が変化する回転噴流が得られる。
【０００４】
しかし、特許文献１では、ノズル本体を回転させることで回転噴流を生じさせる構成であるため、そのノズル本体を回転自在に支持するための構造が複雑になり、安価に作製できない。さらには、回転摺動部分の摩耗やゴミ詰まりなどによる回転性能の低下が懸念される。
【特許文献１】特開２００１−８９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、回転摺動部分を設けずに、噴出方向を変化させながらの噴流噴出を実現できる噴流ノズル及び噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、浴槽壁に対して保持される筒体を備え、前記筒体の内部に導入された流水を、噴出方向を変化させながら浴槽の内部に噴出する噴流ノズルであって、流水が導入される流水導入部と、前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、が前記筒体の内部に設けられたことを特徴とする噴流ノズルが提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、浴槽と、前記浴槽の浴槽壁に開口され前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込む吸入口と、前記吸入口に連通した循環路と、前記循環路の途中に設けられ、前記吸入口から吸い込んだ浴槽水を加圧して吐出する加圧装置と、前記浴槽壁に対して保持されると共に前記循環路に連通する筒体を備え、前記筒体の内部に導入された浴槽水を、噴出方向を変化させながら前記浴槽の内部に噴出する噴流ノズルと、を備え、前記筒体の内部に、前記循環路を介して前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される流水導入部と、前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、が設けられたことを特徴とする噴流浴装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転摺動部分を設けずに、噴出方向を変化させながらの噴流噴出を実現できる噴流ノズル及び噴流浴装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図２は、本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
図３は、同噴流浴装置において浴槽を側面方向から見た模式図である。
【００１１】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽１と、浴槽１の浴槽壁３ｂに開口された吸入口５と、吸入口５に連通した循環路１３、１４と、循環路１３、１４の途中に設けられた加圧装置であるポンプ７と、浴槽壁４ａに対して保持された噴流ノズル１１とを備える。
【００１２】
浴槽１は、図２に表すように、略平行に相対向する一対の長辺側浴槽壁３ａ、３ｂと、略平行に相対向する一対の短辺側浴槽壁４ａ、４ｂとを有する。
【００１３】
吸入口５は長辺側浴槽壁３ｂに形成されている。ポンプ７が駆動されると、浴槽１の内部に貯留された浴槽水（湯も含む）は吸入口５を介して循環路１３へと吸い込まれる。
【００１４】
一般に、入浴者は、一方の短辺側浴槽壁（図２に表す具体例では短辺側浴槽壁４ａ）に背をもたれかけて、他方の短辺側浴槽壁（図２に表す具体例では短辺側浴槽壁４ｂ）に足を向けた姿勢で入浴するため、吸入口５を短辺側浴槽壁に形成した場合には、入浴者の背中や足裏で吸入口５がふさがれポンプ７に過剰の負荷がかかることが懸念される。したがって、吸入口５は、入浴者の身体の一部等によってふさがれにくい長辺側浴槽壁に形成するのが望ましい。なお、図２に表す具体例では、吸入口５を、長辺側浴槽壁３ｂに形成したが長辺側浴槽壁３ａに形成してもよい。
【００１５】
循環路１３の一端は吸入口５に接続され、他端はポンプ７の吸入口に接続されている。循環路１４の一端はポンプ７の吐出口に接続され、他端は噴流ノズル１１の流水導入口に接続されている。ポンプ７は、吸入口５から循環路１３内に浴槽水を吸い込むと共に、その吸い込んだ浴槽水を加圧してポンプ７の下流側の循環路１４に吐出する。このポンプ７から吐出された加圧浴槽水は、噴流ノズル１１の流水導入口に流入する。使用していないときに、ポンプ７内部の残留水を抜くために、ポンプ７は噴流ノズル１１よりも上方に設けることが望ましい。
【００１６】
本具体例では、図２に表すように、一方の短辺側浴槽壁４ａに、２つの噴流ノズル１１を取り付けている。２つの噴流ノズル１１は、略同じ高さに所定距離間して設けられている。噴流ノズル１１が取り付けられた一方の短辺側浴槽壁４ａの反対側の他方の短辺側浴槽壁４ｂの上方には浴槽側水栓が設けられ、またその他方の短辺側浴槽壁４ｂ近傍の浴槽底部には排水口が設けられる。したがって、通常、入浴者は自然と噴流ノズル１１が設けられた側の短辺側浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る噴流ノズル１１の模式断面図である。
【００１８】
噴流ノズル１１は、一端（上流端）に、循環路１４と連通される流水導入口２１が設けられ、他端（下流端）に噴出口２６が設けられた筒体２０を備える。
【００１９】
筒体２０は、噴出口２６を浴槽１の内部に臨ませて、上記一方の短辺側浴槽壁４ａに保持される。噴出口２６は、他方の短辺側浴槽壁４ｂに向いている。流水導入口２１は、浴槽１の外部で、循環路１４に接続されている。
【００２０】
流水導入口２１と噴出口２６との間の筒体２０内部には、上流側（流水導入口２１側）から順に、流水導入部２２、流路断面収縮部２３、チャンバー２５が設けられ、これらを介して流水導入口２１と噴出口２６との間は連通している。
【００２１】
流水導入部２２は、流水導入口２１と流路断面収縮部２３との間に設けられ、その流路断面は流水導入口２１から流路断面収縮部２３に向かうにしたがって徐々に狭められている。流路断面収縮部２３は、筒体２０の軸中心に位置し、流水導入口２１及び流水導入部２２に対して流路断面が縮小されている。
【００２２】
流路断面収縮部２３の下流側には、流路断面収縮部２３に対して流路断面が急拡大（例えば３倍以上急拡大された）された流路断面急拡大部２４を一端部（上流側端部）に有するチャンバー２５が設けられている。チャンバー２５は、流路断面急拡大部２４の内径寸法のまま噴出口２６近傍まで続いている。
【００２３】
チャンバー２５の内壁面は、流路断面急拡大部２４から噴出口２６の近傍に至るまでは筒体２０の軸中心Ｃに対して略平行に延在している。チャンバー２５において噴出口２６に続く内壁面は、筒体２０の軸中心Ｃに向けて傾斜された環状の傾斜面２８となっている。また、図２１に表すように、筒体２０の下流端に、チャンバー２５の内周面に対して略直角につながるリップ部２０ａを設け、そのリップ部２０ａの内周端に傾斜面２８を設けてもよい。この構造でも、図１に表す構造の傾斜面２８とした場合と同様の効果が得られる。
【００２４】
噴出口２６近傍のチャンバー２５内には、噴出口２６へと通じるチャンバー２５内流路の一部を遮る遮蔽体２７が設けられている。
【００２５】
図４（ａ）は、遮蔽体２７が設けられた部分における筒体２０及びチャンバー２５の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
遮蔽体２７は円盤状に形成され、その中心を筒体２０の軸中心Ｃに一致させて、チャンバー２５の内部に設けられている。遮蔽体２７は、チャンバー２５内流路のすべてを遮蔽しておらず、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部２５ｂとの間には、チャンバー２５から噴出口２６への流水の流れを許容する流路２５ａが確保されている。
【００２７】
遮蔽体２７は、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部２５ｂとの間に放射状に設けられた３本の棒状の支持部３１を介してチャンバー２５の内壁部２５ｂに対して支持されている。支持部３１の一端は遮蔽体２７の内部に嵌入されて固定され、他端はチャンバー２５の内壁部２５ｂに形成された孔に嵌入されて固定されている。３本の支持部３１は、遮蔽体２７の外周面のまわりに周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２８】
遮蔽体２７は、流水導入口２１から導入されチャンバー２５を経て噴出口２６へと流れる加圧浴槽水の圧力（動圧）を受けるため、支持部３１が１本だけであると前記圧力に耐え得る十分な強度が得られず遮蔽体２７が外れてしまう可能性があり、支持部３１が２本だけであると、遮蔽体２７表面に作用する前記圧力が軸中心Ｃに対して非軸対称分布になることにより生じる支持部周りのモーメントの影響を受け、遮蔽体２７が回転してしまう可能性がある。したがって、支持部３１は、３本以上設けるのが望ましい。
【００２９】
例えば、図５（ａ）及びそのＢ−Ｂ断面図である図５（ｂ）に表すように、遮蔽体２７の外周面のまわりに周方向に沿って９０°おきに４本の支持部３１を設けてもよい。
【００３０】
また、図６（ａ）及びそのＣ−Ｃ断面図である図６（ｂ）に表すように、遮蔽体２７及びチャンバー２５の内壁部２５ｂに対して一体に支持部３２を設けてもよい。
【００３１】
図７（ａ）及びそのＤ−Ｄ断面図である図７（ｂ）に表すように、筒体２０及び遮蔽体２７を一体に成形した後、支持部３３を残すようにして遮蔽体２７のまわりをくり抜いて、チャンバー２５から噴出口２６への流水の流れを許容する流路２５ａを形成するようにしてもよい。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る噴流ノズル及び噴流浴装置の作用について説明する。
【００３３】
浴槽１近傍に設けられた図示しないコントローラのスイッチを入浴者が操作すると、ポンプ７が起動し、浴槽１内に貯留された浴槽水が吸入口５から循環路１３内へと吸入される。この吸入された浴槽水は、ポンプ７にて加圧されて、循環路１４を介して、噴流ノズル１１の流水導入口２１に導入される。噴流ノズル１１内に導入された加圧浴槽水は、以下に説明するように、噴出方向を不規則に変化させた旋回噴流として浴槽１内に噴出される。
【００３４】
図８（ａ）〜（ｄ）は、噴流ノズル１１にて旋回噴流が形成される様子を説明するための模式図である。
【００３５】
流水導入口２１から導入された加圧浴槽水は、流水導入部２２、流路断面収縮部２３および流路断面急拡大部２４を順に経てチャンバー２５内に噴流となって流入する。加圧浴槽水が、流路断面収縮部２３からチャンバー２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、筒体１１内壁面に沿って流れることができなくなり、すなわち流路内壁面に対して流れの剥離が生じる。
【００３６】
一般的に、噴流は、外部流体との運動量交換により外部流体を加速し、噴流内部に巻き込む。このとき、噴流近傍に壁面が存在すると、外部流体を内部に引き込むように作用する引きつけ力の反作用により、噴流自身が壁面に向かって曲げられ、再び流れが壁面に沿うようになる。つまり、チャンバー２５の内壁面の周方向の一部に流れが再付着する。
【００３７】
チャンバー２５の内壁面に付着した主流は、そのままチャンバー２５内壁面に沿い、遮蔽体２７の外周面とチャンバー２５内壁面との間を噴出口２６に向かって流れ、噴出口２６の手前（上流側）で筒体１１の軸中心に向かうように傾斜して形成された傾斜面２８に沿って軸中心Ｃに対して傾斜した噴流として噴出口２６から浴槽１内に噴出する。
【００３８】
以上のようにして、噴流ノズル１１内に、主流（図８（ａ）において太線矢印ａで表す）が形成される。
【００３９】
流路断面収縮部２３に比べて噴出口２６の流路断面が大きく、流れは下流に向かって減速、すなわち、チャンバー２５内部では下流に向かって静圧が増加する逆圧力勾配が形成されること、さらにチャンバー２５内に流路の一部を遮るように遮蔽体２７が設けられていることによって、前述した主流の一部は、噴出口２６から噴出されず、図８（ｂ）において矢印ｂで表すように、チャンバー２５の上流側に戻される。
【００４０】
その上流側に戻された流れが、図８（ｃ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、図８（ｄ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近で中心軸Ｃまわりに旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が周方向で不規則に変化し、噴出口２６からは中心軸Ｃまわりに不規則に旋回した噴流が噴出される。
【００４１】
噴出流に気泡を混入させて噴出流を可視化した状態で、本実施形態に係る噴出ノズル１１から旋回噴流を噴出させた様子を、図９（ａ）〜（ｄ）の写真図に表す。上述したように、チャンバー２５内は、噴出口２６面に比べ圧力が低く、ノズル１１が浴槽１に取り付けられる程度の深さに取り付けられるのであれば、チャンバー２５内は概ね負圧を生じており、チャンバー壁の位置に空気流入口を設けることで空気を自給させることができる。
【００４２】
入浴者は、噴流ノズル１１から噴出される旋回噴流を、腰、背、肩、手、足等の身体の一部に受けることにより、マッサージ効果を得ることができる。噴流ノズル１１から噴出される噴流は、細く強い直線的な噴流ではなく、太くやわらかい旋回噴流であるため、腰を包み込む、背中、腰全体を押すようにもみほぐすなど、局所的に強い刺激感ではなく、広範囲をもみほぐすような手もみに近いマッサージ感を得ることができ、長時間入浴していても飽きがなくゆったりとリラックスできる。また、直線的な強い噴流を局所的に受ける場合には、所望の部位にその噴流を受けるべく姿勢を保つために緊張状態になりがちであったが、本実施形態の旋回噴流は広範囲にわたってやわらかい刺激を与えるため、入浴者に緊張を強いることなく、力を抜いたリラックスした状態にさせやすい。
【００４３】
本実施形態に係る噴流ノズル１１から噴出される噴流は旋回しているので、気泡が混入されなくても、マッサージ感を受けるのに十分な刺激感が得られる。気泡を混入しない分、噴流の噴出音及び気泡混入時の音を低減して、静かな環境でよりリラックスできる。もちろん、上記したように、容易に気泡を混入することが可能であるので、本実施形態に係る旋回噴流に気泡を混入してもよく、その場合、気泡を混入しない場合よりも噴流の旋回力が弱まり、よりやわらかな刺激感を受けることが可能である。さらには、気泡混入有無の切り替え、もしくは気泡混入量の調整により多彩な刺激感を実現することが可能である。
【００４４】
また、本実施形態に係る噴流ノズル１１は、噴流ノズル１１内に導入された流体自身が、前述したようにチャンバー２５内での還流作用によって、噴出口２６から噴出される噴流の旋回を励起する構成となっているため、特許文献１のような回転摺動部分が不要であり、ノズル構造が単純化され、安価に作製することができ、またメンテナンスも容易になる。さらには、回転摺動部分における摩耗やゴミ詰まりなどによる旋回性能低下の心配もない。
【００４５】
前述したように、チャンバー２５内静圧は、浴槽１内に貯留された浴槽水の静圧より低く、チャンバー２５内部では下流側に向かって静圧が増加する逆圧力勾配が形成されるため、遮蔽体２７を設けなくても、主流の一部をチャンバー２５上流側に戻す還流を形成することは可能である。ただし、遮蔽体２７を設けた方が、逆静圧勾配（流れ方向に対して静圧が上昇）による還流形成に比べ、より安定した（確実性の増した）還流が形成されることから、噴流の旋回が安定する。
【００４６】
噴出口２６の手前（上流側）に傾斜面２８を設けなくても、上述したように主流がチャンバー２５内壁の周方向の一部に偏ることから偏向した噴流が実現されるが、傾斜面２８を設け、その傾斜面２８に主流を沿わせることで、主流の偏向を促進することができ、より広範囲にわたるやわらかな旋回噴流を形成しやすくなる。
【００４７】
図１０に表すように、流水導入部４２の内径は、流水導入口２１から流路断面収縮部４３ａにかけて略同じとしてもよい。この場合、流水導入部４２とチャンバー２５との境界に、軸中心Ｃに対して略垂直な隔壁４３を設け、その隔壁４３の中央にオリフィスをあけて流路断面収縮部４３ａを構成している。
【００４８】
ただし、図１に表す前述した実施形態のように、流水導入部２２の流路断面を、流水導入口２１から流路断面収縮部２３に向けて徐々に狭めることで、噴流ノズル１１内での圧力損失が小さくなり、噴出に際して大きな圧力を与えなくて済む。すなわち、ポンプ７を大きなものにしなくて済み、設置スペース及びコスト低減が図れる。
【００４９】
次に、本発明者等は、図１１に表すように、噴出口２６の近傍に圧力計４５を設け、噴出口２６から噴出される旋回噴流の圧力を測定した。圧力計４５は、噴出口２６から３０（ｍｍ）離れ、且つ軸中心Ｃから１０（ｍｍ）上方の位置に設けた。
【００５０】
噴流ノズル１１において図１に表す各寸法ｄ、Ｄ、ＤＣＢ、ｈ、Ｄｏｕｔ、Ｌ、Ｘは、それぞれ以下のように設計した。流路断面収縮部２３の内径ｄ＝８．３（ｍｍ）、流路断面拡大部２４及びチャンバー２５の内径Ｄ＝２７．８（ｍｍ）、遮蔽体２７の外径ＤＣＢ＝２０．９（ｍｍ）、遮蔽体２７の軸方向厚さｈ＝５．８（ｍｍ）、噴出口２６の口径Ｄｏｕｔ＝２２．３（ｍｍ）、チャンバー２５の長さＬ＝７６．６（ｍｍ）、遮蔽体２７の軸方向の中心から噴出口２６までの距離Ｘ＝１０．４（ｍｍ）。
【００５１】
噴流が計測点を通過する際には、噴流の動圧が加味されるため、計測される圧力は大きな値をとる。すなわち、横軸に時間を、縦軸に圧力計４５の測定値をとったグラフにおいて、図１１に表すような噴流の通過に同期した波形が得られる。この波形の時間変動周波数は、噴流の通過する周波数と一致することから、この圧力計４５で測定された旋回噴流圧力の時間変化データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ:Fast Fourier Transform）して、旋回噴流圧力の旋回周波数スペクトルを算出した。そのグラフ図を、図１２に表す。図１２において、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ、噴出流の流量を３０．０、２４．５、１９．８、１５．１（リットル／分）に設定した場合のグラフを表す。
【００５２】
図１２の結果より、噴出流の旋回周波数は概ね１〜５Ｈｚ程度であり、これは、人間のもみマッサージに近い刺激を入浴者に与える。一般に、手や足以外の刺激に敏感な部分では、概ね３Ｈｚ程度までの旋回噴流であれば旋回刺激として認識することができ、３Ｈｚより大きくなると連続刺激として錯覚しやすくなる。また、旋回周波数が一定ではなく不規則に変化するので自然なマッサージ感が得られ、入浴者に緊張感を与えにくい。
【００５３】
浴槽水の噴出流が人体等のマッサージ部位に当たる瞬間の力、面積をそれぞれＦ、ΔＳとすると、人体がある瞬間に感じる噴出流の強さはＦ／ΔＳと規定することができる。旋回噴流の旋回周波数をｆ１とし、この周波数で噴出が継続されている場合、周波数ｆ１の逆数である周期（Δｔ＝１／ｆ１）の時間間隔で人体等のマッサージ部位に当たる総面積Ｓは、周期Δｔの間にΔＳを積分した値Ｓとなる。
【００５４】
一方、人が刺激を皮膚等を介して感じるときに、刺激を感じる受容器は人や刺激を受ける場所によっても異なるが、数Ｈｚ〜数百Ｈｚの範囲に刺激を連続してもしくは連続と同様な刺激を受けているような錯覚を生じる。したがって、ある瞬間に強さＦ／ΔＳの刺激をΔｔの周期である軌道で移動した場合（これを移動総軌跡Ｓとする）、人は強さＦ／ΔＳの刺激を総面積Ｓで受けているように錯覚を生じる。この傾向はΔｔが小さいほど顕著に現れてｆ＝３ＨｚすなわちΔｔ＝０．３秒程度から感じ始める。したがって、旋回刺激を感じるには、旋回周波数は３Ｈｚ以下が望ましい。
【００５５】
次に、流路断面収縮部の内径（チャンバー２５への流入口径）ｄを様々に変えて、流量（リットル／分）と、圧力（ＭＰａ）とを測定した。この測定結果を図１３に表す。流量は、ポンプ７の下流側に接続された循環路１４に設けた流量計にて測定し、圧力は、その循環路１４において流量計より下流側であって噴流ノズル１１の手前（上流側）に設けた圧力計にて測定した。
【００５６】
図１３において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、それぞれ、流路断面収縮部の内径ｄを４．２、５．５、５．５（orifice）８．３、１０．０、１２．０（ｍｍ）に設定した場合のグラフを表す。”orifice”は、図１０に表す流路断面収縮部４３ａとした場合を表し、他は図１に表す流路断面収縮部２３とした。他の部分の寸法Ｄ、ＤＣＢ、ｈ、Ｄｏｕｔ、Ｌ、Ｘは、前述と同様である。
【００５７】
図１３の結果より、流路断面収縮部の内径ｄが大きい方が、噴流ノズル１１手前の循環路１４内における圧力が小さい、すなわち圧損が小さい。ただし、流路断面収縮部の内径ｄをあまり大きくすると、噴出流の旋回性能が低下してしまうので、圧損を小さくしつつ所望の旋回性能を得るには、流路断面収縮部の内径ｄは５〜１２（ｍｍ）程度が望ましい。
【００５８】
流量が２０（リットル／分）より小さいと十分な刺激感が得られず、５０（リットル／分）より大きいと大きなポンプが必要になるため、流量は２０〜５０（リットル／分）が望ましい。
【００５９】
遮蔽体２７とチャンバー２５内壁面との隙間は、子供の指が入らないように５ｍｍ以内であることが望ましい。また、噴出口２６の内周縁部は、指がかかっても安全なように、エッジ状ではなく曲面状に形成するのが望ましい。
【００６０】
噴流ノズル１１が設けられた短辺側浴槽壁４ａに背をもたれた入浴者の背や腰に対して、噴出口２６が３〜１０ｍｍ程離れて位置するように噴流ノズル１１を短辺側浴槽壁４ａに保持させるのが望ましい。噴出口２６が入浴者に対して３〜１０ｍｍより近すぎると噴流の旋回感を感じず、遠すぎると噴流が拡散してしまい十分な刺激が得られ難い。また、噴流ノズル１１の、浴槽底面からの高さは、噴流ノズル１１から噴出される噴流が浴槽１内に貯留された浴槽水の水面から飛び出さない範囲内で適宜設定できる。
【００６１】
図２０は、噴流ノズルの他の具体例を表す。この噴流ノズルにおける遮蔽体４７は、噴出口２６に向き合う面の反対側（上流側）の面が曲面状に形成されている。チャンバー２５内を流れてきた浴槽水が当たる面を曲面状にすることで、浴槽水中に含まれる砂等の異物の、遮蔽体４７に対する衝突を緩和でき、遮蔽体４７が外れたり破損するのを防止できる。
【００６２】
吸入口５の数は１つに限らず複数設けてもよい。また、吸入流量が多く吸入口５の口径が十分な大きさを有していないと、吸水流速が大きくなる、つまり吸入口５への引き込み力が大きくなり、手足、髪の毛など身体の一部が吸引されやすくなるので、吸入口５の口径及び数はポンプ７の性能や噴出ノズル１１からの噴出流量などに応じて適切に設計される。
【００６３】
また、浴槽内に砂等が混入する可能性もあり、循環路１３、１４の内の流速が速すぎると砂等が管内壁面に衝突し損傷させるおそれがあるので、循環路１３、１４内の流速が概ね２（ｍ／ｓ）以下になるように循環路内径が設計されることが望ましい。
【００６４】
ポンプ７は、噴流ノズル１１の流水導入口２１側に一体に設けてもよい。
【００６５】
噴流ノズル１１は２つに限らず、図１４に表すように、１つの噴流ノズル１１を短辺側浴槽壁４ａに設けてもよい。もちろん、３つ以上の噴流ノズル１１を設けてもよい。
【００６６】
また、図１５、図１６に表すように、一対の長辺側浴槽壁３ａ、３ｂにおいて短辺側浴槽壁４ａに近い位置（短辺側浴槽壁４ａに背を向けた姿勢で入浴する入浴者の胴部の横に位置する位置）にそれぞれ噴流ノズル１１を設けてもよい。図１５の場合には、各噴流ノズル１１の噴出口２６から、入浴者の胴部側面から脚に向けて旋回噴流が噴出される。図１６の場合には、各噴出口２６は自身が設けられた長辺側浴槽壁３ａ、３ｂに対向する長辺側浴槽壁３ａ、３ｂに向けられ、各噴出口２６からは浴槽１の長辺方向に対して略垂直に、入浴者の側部に向けて旋回噴流が噴出される。
【００６７】
また、図１７に表すように、入浴者の足が向けられる短辺側浴槽壁４ｂに、例えば浴槽短辺方向に離間して２つの噴流ノズル５１を設けてもよい。この噴流ノズル５１は、前述した噴流ノズル１１と同様な旋回噴流を噴出するノズルであってもよいし、まっすぐに噴流を噴出するノズルであってもよい。各噴流ノズル５１の噴出口５１ａは、反対側の短辺側浴槽壁４ａに対向し、各噴出口５１ａからは入浴者の足裏、下肢、体部前面などに向けて噴流が噴出される。
【００６８】
ポンプ７の吸込口は、循環路１３を介して、例えば長辺側浴槽壁３ｂに開口された吸入口５に接続されている。ポンプ７の吐出口は、切替手段（例えば三方弁）５３を介して、循環路１４と循環路５２に接続されている。循環路１４は、一方の短辺側浴槽壁４ａに設けられた噴流ノズル１１に接続され、循環路５２は、他方の短辺側浴槽壁４ｂに設けられた噴流ノズル５１に接続されている。
【００６９】
切替手段５３は、ポンプ７から吐出される加圧浴槽水の供給先を循環路１４または循環路５２に選択的に切り替える。この切り替え制御は、循環路１４、５２のうち一方だけをポンプ７に接続させる開閉制御であってもよいし、両循環路１４、５２をポンプ７と接続させ、両循環路１４、５２に対する流量比可変制御であってもよい。
【００７０】
また、複数の噴流ノズル１１、５１を設けた場合には、図１８に表すように、各噴流ノズル１１、５１への浴槽水の供給経路（循環経路）を複数系統設けてもよい。
【００７１】
例えば、長辺側浴槽壁３ｂに２つの吸入口５、５５が形成され、一方の吸入口５は、循環路１３、ポンプ７、循環路１４を介して一方の短辺側浴槽壁４ａに設けられた噴流ノズル１１に接続され、他方の吸入口５５は、循環路５６、ポンプ５７、循環路５４を介して他方の短辺側浴槽壁４ｂに設けられた噴流ノズル５１に接続されている。
【００７２】
また、循環系統及びポンプを２つ設けた場合であっても、図１９に表すように、各系統で１つの吸入口５を共用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る噴流ノズルの模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図３】同噴流浴装置において浴槽を側面方向から見た模式図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】（ａ）は、他の具体例の噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】（ａ）は、さらに他の具体例の噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】（ａ）は、さらに他の具体例の噴流ノズル要部の断面図であり、（ｂ）は図７（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図８】本実施形態に係る噴流ノズルにて旋回噴流が形成される様子を説明するための模式図である。
【図９】噴出流に気泡を混入させて噴出流を可視化した状態で、本実施形態に係る噴出ノズルから旋回噴流を噴出させた様子を表す写真図である。
【図１０】他の具体例に係る噴流ノズルの要部断面図である。
【図１１】本実施形態に係る噴流ノズルの噴出口近傍に圧力計を設け、噴出口から噴出される旋回噴流の圧力の測定実験を説明するための模式図である。
【図１２】図１１に表す圧力計で測定された旋回噴流圧力の時間変化データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ:Fast Fourier Transform）して、旋回噴流圧力の旋回周波数スペクトルを算出したグラフ図である。
【図１３】本実施形態に係る噴流ノズルにおける流路断面収縮部の内径（チャンバーへの流入口径）ｄを様々に変えて、流量（リットル／分）と、圧力（ＭＰａ）とを測定した結果を表すグラフ図である。
【図１４】他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１５】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１６】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１７】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１８】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図１９】さらに他の具体例に係る噴流浴装置の概略構成を表す模式図である。
【図２０】他の具体例に係る噴流ノズルの模式断面図である。
【図２１】本発明の実施形態に係る噴流ノズルにおいてチャンバー下流端の構造の他の具体例を表す模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…浴槽、５…吸入口、１１…噴流ノズル、２０…筒体、２２…流水導入部、２３…流路断面収縮部、２４…流路断面急拡大部、２５…チャンバー、２６…噴出口、２７…遮蔽体、３１〜３３…支持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽壁に対して保持される筒体を備え、前記筒体の内部に導入された流水を、噴出方向を変化させながら浴槽の内部に噴出する噴流ノズルであって、
流水が導入される流水導入部と、
前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、
前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、
が前記筒体の内部に設けられたことを特徴とする噴流ノズル。
【請求項２】
前記筒体は前記浴槽における一方の短辺側浴槽壁に保持され、前記噴出口は他方の短辺側浴槽壁に対向していることを特徴とする請求項１記載の噴流ノズル。
【請求項３】
前記流水導入部の流路断面は、前記流路断面収縮部に向けて徐々に狭まっていることを特徴とする請求項１または２に記載の噴流ノズル。
【請求項４】
前記噴出口の近傍で前記チャンバーに臨んで設けられ、前記噴出口へと通じる流路の一部を遮る遮蔽体をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の噴流ノズル。
【請求項５】
前記遮蔽体は、前記遮蔽体と前記チャンバーの内壁部との間に放射状に設けられた３つ以上の支持部を介して前記チャンバーの内壁部に対して支持されていることを特徴とする請求項４記載の噴流ノズル。
【請求項６】
前記遮蔽体、前記支持部および前記チャンバーの内壁部が一体に成形されたことを特徴とする請求項５記載の噴流ノズル。
【請求項７】
前記チャンバーにおいて前記噴出口に続く内壁部を、前記筒体の軸中心に向けて傾斜させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の噴流ノズル。
【請求項８】
浴槽と、
前記浴槽の浴槽壁に開口され前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込む吸入口と、
前記吸入口に連通した循環路と、
前記循環路の途中に設けられ、前記吸入口から吸い込んだ浴槽水を加圧して吐出する加圧装置と、
前記浴槽壁に対して保持されると共に前記循環路に連通する筒体を備え、前記筒体の内部に導入された浴槽水を、噴出方向を変化させながら前記浴槽の内部に噴出する噴流ノズルと、
を備え、
前記筒体の内部に、
前記循環路を介して前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される流水導入部と、
前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、
前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、
が設けられたことを特徴とする噴流浴装置。
【請求項１】
浴槽壁に対して保持される筒体を備え、前記筒体の内部に導入された流水を、噴出方向を変化させながら浴槽の内部に噴出する噴流ノズルであって、
流水が導入される流水導入部と、
前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、
前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、
が前記筒体の内部に設けられたことを特徴とする噴流ノズル。
【請求項２】
前記筒体は前記浴槽における一方の短辺側浴槽壁に保持され、前記噴出口は他方の短辺側浴槽壁に対向していることを特徴とする請求項１記載の噴流ノズル。
【請求項３】
前記流水導入部の流路断面は、前記流路断面収縮部に向けて徐々に狭まっていることを特徴とする請求項１または２に記載の噴流ノズル。
【請求項４】
前記噴出口の近傍で前記チャンバーに臨んで設けられ、前記噴出口へと通じる流路の一部を遮る遮蔽体をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の噴流ノズル。
【請求項５】
前記遮蔽体は、前記遮蔽体と前記チャンバーの内壁部との間に放射状に設けられた３つ以上の支持部を介して前記チャンバーの内壁部に対して支持されていることを特徴とする請求項４記載の噴流ノズル。
【請求項６】
前記遮蔽体、前記支持部および前記チャンバーの内壁部が一体に成形されたことを特徴とする請求項５記載の噴流ノズル。
【請求項７】
前記チャンバーにおいて前記噴出口に続く内壁部を、前記筒体の軸中心に向けて傾斜させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の噴流ノズル。
【請求項８】
浴槽と、
前記浴槽の浴槽壁に開口され前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込む吸入口と、
前記吸入口に連通した循環路と、
前記循環路の途中に設けられ、前記吸入口から吸い込んだ浴槽水を加圧して吐出する加圧装置と、
前記浴槽壁に対して保持されると共に前記循環路に連通する筒体を備え、前記筒体の内部に導入された浴槽水を、噴出方向を変化させながら前記浴槽の内部に噴出する噴流ノズルと、
を備え、
前記筒体の内部に、
前記循環路を介して前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される流水導入部と、
前記流水導入部より下流側で前記流水導入部に連通し、前記流水導入部に対して流路断面が縮小された流路断面収縮部と、
前記流路断面収縮部より下流側で前記流路断面収縮部に連通し、前記流路断面収縮部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部を上流側の端部に有し、且つ前記浴槽の内部に臨む噴出口を下流側の端部に有するチャンバーと、
が設けられたことを特徴とする噴流浴装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【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９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【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９】
【公開番号】特開２００８−１３６５８８（Ｐ２００８−１３６５８８Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２４２４２（Ｐ２００６−３２４２４２）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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