噴流浴装置
【課題】飽きや馴化がなくリラックス効果を高めた噴流浴を実現する噴流浴装置を提供する。
【解決手段】浴槽４と、浴槽の短辺側浴槽壁に設けられた複数のノズル１１と、浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込み加圧してノズルに導入する加圧装置７とを備え、ノズルは、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽水中に噴出し、浴槽水に、各々のノズルから吐水された吐水流が合成された不規則な流れが形成される。
【解決手段】浴槽４と、浴槽の短辺側浴槽壁に設けられた複数のノズル１１と、浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込み加圧してノズルに導入する加圧装置７とを備え、ノズルは、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽水中に噴出し、浴槽水に、各々のノズルから吐水された吐水流が合成された不規則な流れが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、相対向する一対の短辺側浴槽壁のそれぞれにノズルを設け、各ノズルから対向壁方向へ直線的に水流を生じさせる浴槽がある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１７８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、噴流浴装置としては、直線的な噴流を人体に当ててその刺激によるマッサージを実現するものが主であり、特に刺激をより高めるには気泡入り噴流を噴出させることが有効であることもあって噴流噴出音が騒々しく、且つ噴流刺激を人体に受けながらの入浴ということで、長時間リラックスして噴流浴を楽しむことは難しかった。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、飽きや馴化がなくリラックス効果を高めた噴流浴を実現する噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、浴槽と、前記浴槽の短辺側浴槽壁に設けられた複数のノズルと、前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込み加圧して前記ノズルに導入する加圧装置とを備え、前記ノズルは、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽水中に噴出し、前記浴槽水に、各々の前記ノズルから吐水された吐水流が合成された不規則な流れが形成されることを特徴とする噴流浴装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、飽きや馴化がなくリラックス効果を高めた噴流浴を実現する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】
【０００７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を示す模式図である。また、図２に同噴流浴装置における浴槽４の平面図を示す。
【０００９】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽４と、加圧装置であるポンプ７と、複数のノズル１１とを備える。
【００１０】
浴槽４は、略平行に相対向する一対の長辺側浴槽壁と、略平行に相対向する一対の短辺側浴槽壁４ａ、４ｂとを有し、平面視が略矩形状または長円形状に形成されている。
【００１１】
一対の長辺側浴槽壁のうちの一方には吸入口５が形成されている。吸入口５と、ポンプ７の吸込口との間には吸込管６が接続され、ポンプ７が駆動されると、浴槽４の内部に貯留された浴槽水（湯も含む）は吸入口５から吸込管６へと吸い込まれる。
【００１２】
一般に、入浴者は、向かい合う一対の短辺側浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方の短辺側浴槽壁（図１に示す例では短辺側浴槽壁４ｂ）に背をもたれかけて、他方の短辺側浴槽壁（図１に示す例では短辺側浴槽壁４ａ）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。
【００１３】
ポンプ７の吐出口と各ノズル１１との間は吐出管８で接続され、ポンプ７は、吸入口５から吸込管６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吐出管８に吐出する。このポンプ７から吐出された加圧浴槽水は、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は吸入口５よりも上方に設け、吸入管６が吸入口５に向かって傾斜していることが望ましい。
【００１４】
浴槽４の内部は概略４つの壁面で囲まれ、そのうちの一つの壁面を構成する短辺側浴槽壁４ａに２つのノズル１１を取り付けている。２つのノズル１１は、図２に示すように、短辺側浴槽壁４ａにおける水平方向の中心位置（この中心位置を通り短辺側浴槽壁４ａ、４ｂをその水平方向に２等分する線を図２において１点鎖線Ｏで示す）を挟んでその水平方向に互いに離間して並んで設けられている。上記中心線Ｏに対する各ノズル１１の離間距離は略同じであり、また、２つのノズル１１の設置高さは略同じ高さである。
【００１５】
ノズル１１が取り付けられた短辺側浴槽壁４ａの上方には浴槽側水栓が設けられる。したがって、通常、入浴者は自然と図１に示すように、ノズル１１が設けられた側の短辺側浴槽壁４ａに足を向け、反対側の短辺側浴槽壁４ｂに背をもたれかけた姿勢で入浴する。
【００１６】
各ノズル１１は同じ構造を有し、そのノズル１１の具体的構造について図３を参照して説明する。図３は、ノズル１１の模式断面図である。
【００１７】
ノズル１１は、大きく分けて、略円筒形状でほぼまっすぐに延在する筒体２０と、筒体２０の軸方向の上流側端部に設けられた湾曲部３０とを有する。筒体２０と湾曲部３０とは一体成形構造であってもよいし、別体のものを結合させてもよい。また、筒体２０は、略円筒形状に限らず、略楕円筒形状であってもよい。
【００１８】
湾曲部３０の内部には流水導入部２２が形成され、その流水導入部２２における上流側端部の最上流端には、前述した吐出管８と浴槽４の外部で接続される流水導入口２１が開口形成されている。筒体２０の軸方向の下流側端部には噴出口２６が開口形成されている。
【００１９】
ノズル１１は、噴出口２６を浴槽４の内部に臨ませて短辺側浴槽壁４ａに保持されている。ノズル１１は浴槽４のあふれ縁より下で、短辺浴槽壁４ａに保持されている。ここで、「あふれ縁」とは、浴槽４内に浴槽水をためていったとき、最初に浴槽４内から溢れる部分の浴槽４の縁（またはリム）を意味する。このような構成のため、ノズル１１からの噴流を浴槽水中に噴出させることができる。
【００２０】
流水導入部２２の下流側端部は、流水導入部２２の中で最も流路断面が縮小された流路断面収縮部２３として機能する。流路断面収縮部２３の最下流端は、筒体２０の軸方向の上流側端部に開口している。
【００２１】
流路断面収縮部２３の流路断面の中心は、筒体２０の軸中心Ｃ１に一致している。流水導入部２２の流路断面の中心を通る流路中心線Ｃ２は曲率を有する曲線を描き、すなわち、流水導入部２２は湾曲している。その流路中心線Ｃ２の下流端位置は、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に一致している。
【００２２】
流路断面収縮部２３は、筒体２０の内部に形成されたチャンバー２５に連通し、且つチャンバー２５に対して流路断面が縮小されている。また、流路断面収縮部２３は、その流路断面の中心を、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に一致させて、チャンバー２５の軸方向に対して略平行に延在し、径が一定な直管状に形成されている。
【００２３】
流路断面収縮部２３と噴出口２６との間の筒体２０の内部には、筒体２０の軸方向に延在するチャンバー２５が設けられている。
【００２４】
チャンバー２５の軸方向の上流側端部には、流路断面収縮部２３に対して流路断面が急拡大（例えば径が３倍以上急拡大）された流路断面急拡大部２４が設けられている。流路断面急拡大部２４は、流路断面収縮部２３より下流側で流路断面収縮部２３に連通している。
【００２５】
チャンバー２５の軸方向の下流側端部には噴出口２６が開口している。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、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に対して略平行に延在し、また、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。チャンバー２５における軸方向の上流側端部が流路断面急拡大部２４として機能し、チャンバー２５における軸方向の下流側端部が噴出口２６として機能する。
【００２６】
流路断面収縮部２３から流路断面急拡大部２４にかけての流路壁面は略垂直に変化している。すなわち、流路断面収縮部２３の流路壁面は、チャンバー２５の軸方向に対して略平行であるのに対して、流路断面急拡大部２４として機能するチャンバー２５の軸方向の上流側端部の壁面は、流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に続いて径外方に広がって形成されている。この流路壁面の急変化により、後述するように流路断面急拡大部２４にて、壁面からの流れの剥離が生じる。
【００２７】
なお、流路断面急拡大部２４の流路壁面は流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に広がっていることに限らず、流路断面急拡大部２４にて、流れの剥離が生じる程度に、下流側に向けて流路断面が拡径する漏斗（またはラッパ）状に形成されていてもよい。ただし、流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に続くように流路断面急拡大部２４の流路壁面が形成されている方が、流路断面急拡大部２４における流れの剥離を促進させやすい。
【００２８】
また、噴出口２６近傍のチャンバー２５内に、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を設けている。遮蔽体２７は例えば円盤状に形成され、その中心をチャンバー２５の軸中心Ｃ１に一致させて、チャンバー２５の内部に設けられている。
【００２９】
遮蔽体２７は、例えば、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部との間に放射状に設けられた図示しない複数本の保持部材を介してチャンバー２５の内壁部に対して保持されている。それら保持部材は、円盤状の遮蔽体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、よって、遮蔽体２７によってチャンバー２５内流路のすべてが遮蔽されず、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部との間には、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が確保されている。
【００３０】
また、チャンバー２５の軸方向の下流側端部における噴出口２６へと続く内壁面に、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に向けて傾斜した環状の傾斜面２８を形成している。傾斜面２８は、上流側から下流側に向かうにしたがって徐々に軸中心Ｃ１に近づくように傾斜している。
【００３１】
次に、本実施形態に係る噴流浴装置の作用について説明する。
【００３２】
図１において、浴槽４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４内に貯留された浴槽水が吸入口５から吸込管６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、吐出管８を介して、ノズル１１の流水導入口２１に導入される。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、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽４内に貯留された浴槽水中に噴出する。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｄ）は、ノズル１１にて旋回噴流が形成される作用を説明するための模式図である。
【００３４】
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の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。
【００３５】
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の内壁面の周の一部に流れが再付着する。
【００３６】
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２０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４内に噴出する。
【００３７】
以上のようにして、ノズル１１内に、主流（図４（ａ）において太線矢印ａで表す）が形成される。
【００３８】
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４（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。
【００３９】
その上流側に戻された流れが、図４（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４（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。
【００４０】
ノズル１１から噴出される噴流は、噴流浴装置において一般的に広く知られる気泡入りの細く強い直線的な噴流とは異なり、太くやわらかい旋回噴流である。しかも、この噴流は不規則に旋回している。ここでの、不規則に旋回とは、旋回周期（旋回周波数）や旋回の径（広がり）、また場合によっては旋回方向が不規則に変化することを意味する。
【００４１】
ここで、本発明者等は、ノズル１１からの噴出噴流を、噴出口２６から７０ｍｍの位置に設けた面状に広がる観測体に衝突させ、その観測体に対する噴流衝突部分を可視化した状態で噴出口２６に対して正対する方向から観測し、噴流衝突部分の中心位置の時間変化に伴う衝突面内分布（移動軌跡）を求めた。
【００４２】
その結果を図５に示す。図５において、小さな○印が観測体に対する噴流衝突部分の中心位置を示し、観測体面上を移動している中心位置のサンプリング時間は０．０１秒である。また、測定時におけるノズル１１からの噴出流量は、およそ４０（リットル／分）となるように設定した。また、ノズル１１について、図３に表す各寸法ｄ、Ｄ、Ｄｏｕｔ、Ｌ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＝８．３ｍｍ、流路断面急拡大部２４及びチャンバー２５の内径Ｄ＝２７．８ｍｍ、噴出口２６の口径Ｄｏｕｔ＝２７．８ｍｍ、チャンバー２５の長さＬ＝７６．６ｍｍ。
【００４３】
また、図６は、図５におけるｘ方向座標及びｙ方向座標が共に０の観測体上における原点からのサンプリング点の半径（噴流の旋回半径）の時間変化を示す。
【００４４】
図５、６の結果より、噴流衝突部分の中心が局所に集中せず時間経過に伴って不規則に位置が変化し、すなわち噴流の旋回半径（噴流の広がり）が不規則に変化していることがわかる。
【００４５】
また、図７は、上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の位相差（ｒａｄ）の時間変化を示す。
【００４６】
図８に示すように、ある時刻ｔ１における噴流衝突部分の中心位置（サンプリング点）は、サンプリング時間である０．０１秒後（時刻ｔ２）には、別の位置に移動している。このときの観測体上における原点Ｏと時刻ｔ１におけるサンプリング点とを結ぶ直線と、原点Ｏと時刻ｔ２におけるサンプリング点とを結ぶ直線とがなす角度を、図７における縦軸の位相差（ｒａｄ）としている。
【００４７】
この図７の結果より、上記位相差が不規則に時間変化しており、すなわちノズル１１から噴出される噴流の旋回周期（旋回周波数）が不規則になっていることがわかる。
【００４８】
また、図９は、上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の角度（ｒａｄ）の変化量（時間変化）を示す。
【００４９】
ここでの角度（ｒａｄ）は、上記観測体上の原点Ｏを中心として図１０に示すように第１象限、第２象限、第３象限、第４象限を規定した場合の、各サンプリング点の角度（ｒａｄ）を示す。
【００５０】
図９は、その角度（ｒａｄ）を縦軸に、時間を横軸にとったグラフである。なお、噴流衝突部分の中心位置（サンプリング点）が第４象限から第１象限に移るときには、角度が２π（６．２８・・・）近くの値から０近くの値になるので、そのときは図９のグラフ上急激に値が落ちている。
【００５１】
この図９の結果より、上記角度が不規則に変化していることから、瞬間瞬間の噴出方向を不規則に変化させつつ噴流が旋回していることがわかる。
【００５２】
前述したように、２つのノズル１１のそれぞれから不規則な旋回噴流が浴槽水中に吐水されるが、浴槽水中にはそれぞれのノズル１１からの吐水流が干渉して合成された流れが形成される。この合成流は、各ノズル１１からの噴出噴流が不規則な旋回流であることから、一定方向の流れではなく、複数方向の流れを有する不規則な流れとなる。特に、ノズル１１から足側の短辺側浴槽壁４ｂに向かう流れと、この流れとは反対側に戻ってくるような流れを入浴者が顕著に感じることができる不規則な流れが浴槽水中に形成される。この結果、入浴者は、柔らかな水流につつまれたような水流のさわさわ感やゆらぎ感を感じることができ、噴流を人体に対して局所的に受けるよりも、飽き（馴化）がなく、長時間リラックスした噴流浴を楽しめる。
【００５３】
本発明者等は、前述した２つの各ノズル１１から不規則な旋回流を４０リットル／分で浴槽水中に吐水させた状態で、浴槽水中における複数箇所（図２に示すＡ〜Ｄの４箇所）の位置における水面から１００ｍｍの深さの地点の流速の時間変化を測定した。
【００５４】
測定位置Ａは、ノズル１１を取り付けた短辺側浴槽壁４ａの内壁面から、前述した中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かって２５０ｍｍ離間した位置である。測定位置Ｂは、測定位置Ａから中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かってさらに２５０ｍｍ離間した位置である。測定位置Ｃは、測定位置Ｂから中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かってさらに２５０ｍｍ離間した位置である。測定位置Ｄは、測定位置Ｃから中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かってさらに２５０ｍｍ離間した位置であり、且つ他方の短辺側浴槽壁４ｂの内壁面から２５０ｍｍ離間した位置である。
【００５５】
図２において、（ａ）〜（ｄ）のグラフは、それぞれ位置Ａ〜Ｄにおける流速の時間変化を表し、（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて縦軸は流速（ｍ／秒）を、横軸は時間（秒）を示す。縦軸の流速において、正の値はノズル１１から短辺側浴槽壁４ｂに向かう方向の流れの流速を示し、負の値は短辺側浴槽壁４ｂからノズル１１が取り付けられた短辺側浴槽壁４ａに向かう方向の流れの流速を示す。また、横軸における時間は、ノズル１１から吐水が行われていない状態（０秒）から吐水が開始された以降の時間経過を示す。
【００５６】
これら図２の（ａ）〜（ｄ）のグラフより、Ａ〜Ｄのどの位置においても、流速が正の範囲と負の範囲とを交互に繰り返しており、特に噴流が重なり合ってくるＢ〜Ｄの位置においては顕著にその様子がかわる。すなわち浴槽４内に長辺方向に沿った相反する方向の流れが交互に繰り返される流れ方向の変化が生じている。この流れ方向の変化が、局所的な噴流マッサージでは感じることができない水流のさわさわ感やゆらぎ感を入浴者に与え、入浴者はもみ疲れすることなく長時間リラックスして噴流浴を楽しめる。
【００５７】
ここで、図１１は、図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示す。
【００５８】
図１１のグラフより、ピークは０以外にあり、また正の範囲と負の範囲のどちらにも偏ることなく正負両範囲に比較的広い確率密度分布を示す。正側と負側にほぼ均等（負側４０％、正側６０％）に揺らいでいる。すなわち、ノズル１１から離れた反対側の短辺側浴槽壁４ｂの近くであっても浴槽水に流れが形成されていることおよびその流れ方向の変化が生じており、局所的な噴流ではなく浴槽内全体にわたるゆるやかな流れが形成されていることがわかる。また、流速の確率密度のピークが正の範囲と負の範囲の両範囲に存在するため、図１に示すように一方の短辺側浴槽壁４ｂに背をもたれかけ、他方の短辺側浴槽壁４ａに足を向けた姿勢で入浴した入浴者の前後方向に行ったり来たりする流れを顕著に感じることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、ノズル１１は気泡無しの噴流を吐水するため、噴出音を静かにでき、また大気中からノズル内に気泡が吸入されるときの音もしない。したがって、より静かな環境で前述したやわらかな水流変化を鋭敏に感じてリラックス効果を高めることができる。
【００６０】
ただし、数十〜数百μｍの微細気泡の場合は、音も静かであり、さわさわ感やゆらぎ感を損ねることもないため、そのような微細気泡は混入させてもよい。また、数十〜数百μｍの微細気泡を混入させると、気泡により白濁した噴流が実現されるため視覚的に楽しめ、さわさわ感やゆらぎ感も感じることができる。
【００６１】
ここで、図１２は、本実施形態に係る２つのノズル１１の代わりに、第１の比較例として、直線的な噴流を吐出する２つのノズルから浴槽水中に４０リットル／分で噴流を吐出させたときの、図２のＤ位置における流速の時間変化を示し、図１３はその確率密度分布を示す。
【００６２】
図１２、１３のグラフに示すように、正の側に偏った流速（正側に９７％の流速が分布）となり、すなわち、ノズルから、このノズルが設けられた浴槽壁４ａとは反対側の短辺側浴槽壁４ｂに向かう一方向の流れしか感じることができず、本実施形態のような流れ方向の変化によるさわさわ感やゆらぎ感をもたらす水流を形成することができない。
【００６３】
また、図１４は、本実施形態に係る２つのノズル１１の代わりに、第２の比較例として、図１６に示すノズル２つから浴槽水中に４０リットル／分で噴流を吐出させたときの、図２のＤ位置における流速の時間変化を示し、図１５はその確率密度分布を示す。
【００６４】
この第２の比較例に係るノズル６０の模式断面図を図１６（ａ）に、ノズル６０の噴出口６５ａ側から見た図を図１６（ｂ）に示す。また、図１６（ａ）の断面は、図１６（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面である。
【００６５】
このノズル６０は、旋回噴流を形成するために機械的に可動する部分を有する。その機械的に可動する部分として円柱状の回転体６２が筒体６１の内部に収容されている。筒体６１の下流側端部は開口され、その開口端には直径方向に延在する軸受保持部材６４が設けられている。軸受保持部材６４の中心には軸受６８が設けられ、この軸受６８に回転軸６３の一端が支持されている。回転軸６３の他端は、筒体６１の上流端の中心に設けられた軸受６７に支持されている。回転軸６３は、筒体６１及び回転体６２の軸方向に平行に延在してそれらの軸中心位置に設けられ、回転体６２は筒体６１の内部で回転軸６３のまわりに回転自在となっている。
【００６６】
回転体６２には、上流側端面から下流側端面にかけて貫通した噴流孔６５が形成されている。噴出孔６５は回転軸６３から偏心した位置に設けられ、且つ、図１６（ｂ）に示すように噴出孔６５の入口（導水口）６５ｂの中心と出口（噴出口）６５ａの中心とが回転体６２の回転面の周方向にずれるように、噴出孔６５の軸方向が回転軸６３に対して傾いている。また、噴流孔６５の軸方向は、上流側から下流側に向かうにつれ、回転軸６３に対して径外方に離れるようにも傾斜している。
【００６７】
筒体６１における回転体６２よりも上流側の内部に、ポンプからの加圧浴槽水が導入されると、その浴槽水が噴出孔６５を通過して浴槽内に噴出する。ここで、噴出孔６５の軸方向の両端の開口（入口６５ｂと噴出口６５ａ）が回転体６２の回転面の周方向にずれるように、噴出孔６５の軸方向が回転軸６３に対して傾いているため、噴出孔６５内を流れる水流は回転体６２の回転面の接線方向成分を持ち、その水流の反力により回転体６２が回転される。この回転体６２の回転により、噴出口６５ａも回転軸６３を中心に周方向に移動し、これにより噴出口６５ａから旋回した噴流が噴出される。
【００６８】
ただし、このように回転体６２の回転を利用して吐出される旋回噴流は、その旋回周期、旋回径、旋回方向がほぼ一定な規則的な吐水軌跡を描き、このような規則的な旋回噴流を吐出する２つのノズル６０を用いた第２の比較例では、図１４、１５のグラフに示すように、正の側に偏った流速となり、すなわち、ノズルから、このノズルが設けられた浴槽壁４ａとは反対側の短辺側浴槽壁４ｂに向かう一方向の流れしか感じることができず、本実施形態のような流れ方向の変化によるさわさわ感やゆらぎ感をもたらす水流を形成することができない。
【００６９】
なお、本実施形態に係るノズル１１は、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、第２の比較例のような機械的可動部分（回転部分）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。
【００７０】
また、本実施形態では、チャンバー２５を形成した筒体２０は、中心流路の外側に別の流路が細い隙間として形成されているような二重構造ではなく、一重構造である。すなわち、ひとつの筒体２０によって周囲が囲まれる単一空間（流路）内で、噴出口２６へと向かう主流、および主流とは逆方向に流れる還流が形成され、浴槽水中に旋回噴流として噴出される。したがって、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、ゴミ詰まりによる旋回性能低下の心配もない。
【００７１】
また、本実施形態では、旋回流を励起するためのチャンバー２５への流入口として機能する流路断面収縮部２３は、チャンバー２５を囲む筒体２０の周壁部には形成されてはおらず、チャンバー２５の軸方向の上流側端部に開口している。したがって、流路断面収縮部２３からチャンバー２５内に流入した主流は、流路断面急拡大部２４で流路壁面から剥離した後、チャンバー２５の内周面に再付着して噴出口２６より直進性を保ったまま噴出し、さらに、その主流の流路壁面（チャンバー２５の内周面）への再付着位置がチャンバー２５内に形成される循環流（戻り流）により変化することで噴出方向が変化するため、不規則な旋回噴流を得ることができる。
【００７２】
チャンバー２５内静圧は、浴槽４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。しかし、本実施形態のように遮蔽体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）だけを利用した還流形成に比べ、噴流噴出方向の切り替わりを生じさせるための循環流の形成が安定するため、確実に噴流を旋回させることができる。
【００７３】
前述したように主流がチャンバー２５の内周面における周の一部に偏ることから筒体軸方向に対して偏向した噴流の実現は可能であるが、本実施形態のように噴出口２６の上流側の手前に傾斜面２８を設けた場合には、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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を示す模式図。
【図２】同噴流浴装置における浴槽の平面図および浴槽内のＡ〜Ｄの各位置における流速の時間変化を示すグラフ。
【図３】は本発明の実施形態に係る噴流浴装置におけるノズルの模式断面図。
【図４】同本実施形態に係る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。
【図５】本実施形態に係るノズルからの噴出噴流を、噴出口から７０ｍｍの位置に設けた面状に広がる観測体に衝突させ、その観測体に対する噴流衝突部分の中心位置の時間変化に伴う衝突面内分布（移動軌跡）図。
【図６】図５におけるｘ方向座標及びｙ方向座標が共に０の観測体上における原点からの噴流衝突部分の中心位置（サンプリング点）の半径（噴流の旋回半径）の時間変化を示すグラフ。
【図７】上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の位相差（ｒａｄ）の時間変化を示すグラフ。
【図８】図７のグラフにおける縦軸である位相差を説明するための模式図。
【図９】上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の角度（ｒａｄ）の変化量（時間変化）を示すグラフ。
【図１０】図９のグラフにおける縦軸である角度を説明するための模式図。
【図１１】図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示すグラフ。
【図１２】第１の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の時間変化を示すグラフ。
【図１３】第１の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示すグラフ。
【図１４】第２の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の時間変化を示すグラフ。
【図１５】第２の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示すグラフ。
【図１６】第２の比較例のノズルを示す模式図。
【符号の説明】
【００７５】
４…浴槽、５…吸入口、７…加圧装置（ポンプ）、１１…ノズル、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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、相対向する一対の短辺側浴槽壁のそれぞれにノズルを設け、各ノズルから対向壁方向へ直線的に水流を生じさせる浴槽がある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１７８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、噴流浴装置としては、直線的な噴流を人体に当ててその刺激によるマッサージを実現するものが主であり、特に刺激をより高めるには気泡入り噴流を噴出させることが有効であることもあって噴流噴出音が騒々しく、且つ噴流刺激を人体に受けながらの入浴ということで、長時間リラックスして噴流浴を楽しむことは難しかった。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、飽きや馴化がなくリラックス効果を高めた噴流浴を実現する噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、浴槽と、前記浴槽の短辺側浴槽壁に設けられた複数のノズルと、前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込み加圧して前記ノズルに導入する加圧装置とを備え、前記ノズルは、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽水中に噴出し、前記浴槽水に、各々の前記ノズルから吐水された吐水流が合成された不規則な流れが形成されることを特徴とする噴流浴装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、飽きや馴化がなくリラックス効果を高めた噴流浴を実現する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】
【０００７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を示す模式図である。また、図２に同噴流浴装置における浴槽４の平面図を示す。
【０００９】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽４と、加圧装置であるポンプ７と、複数のノズル１１とを備える。
【００１０】
浴槽４は、略平行に相対向する一対の長辺側浴槽壁と、略平行に相対向する一対の短辺側浴槽壁４ａ、４ｂとを有し、平面視が略矩形状または長円形状に形成されている。
【００１１】
一対の長辺側浴槽壁のうちの一方には吸入口５が形成されている。吸入口５と、ポンプ７の吸込口との間には吸込管６が接続され、ポンプ７が駆動されると、浴槽４の内部に貯留された浴槽水（湯も含む）は吸入口５から吸込管６へと吸い込まれる。
【００１２】
一般に、入浴者は、向かい合う一対の短辺側浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方の短辺側浴槽壁（図１に示す例では短辺側浴槽壁４ｂ）に背をもたれかけて、他方の短辺側浴槽壁（図１に示す例では短辺側浴槽壁４ａ）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。
【００１３】
ポンプ７の吐出口と各ノズル１１との間は吐出管８で接続され、ポンプ７は、吸入口５から吸込管６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吐出管８に吐出する。このポンプ７から吐出された加圧浴槽水は、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は吸入口５よりも上方に設け、吸入管６が吸入口５に向かって傾斜していることが望ましい。
【００１４】
浴槽４の内部は概略４つの壁面で囲まれ、そのうちの一つの壁面を構成する短辺側浴槽壁４ａに２つのノズル１１を取り付けている。２つのノズル１１は、図２に示すように、短辺側浴槽壁４ａにおける水平方向の中心位置（この中心位置を通り短辺側浴槽壁４ａ、４ｂをその水平方向に２等分する線を図２において１点鎖線Ｏで示す）を挟んでその水平方向に互いに離間して並んで設けられている。上記中心線Ｏに対する各ノズル１１の離間距離は略同じであり、また、２つのノズル１１の設置高さは略同じ高さである。
【００１５】
ノズル１１が取り付けられた短辺側浴槽壁４ａの上方には浴槽側水栓が設けられる。したがって、通常、入浴者は自然と図１に示すように、ノズル１１が設けられた側の短辺側浴槽壁４ａに足を向け、反対側の短辺側浴槽壁４ｂに背をもたれかけた姿勢で入浴する。
【００１６】
各ノズル１１は同じ構造を有し、そのノズル１１の具体的構造について図３を参照して説明する。図３は、ノズル１１の模式断面図である。
【００１７】
ノズル１１は、大きく分けて、略円筒形状でほぼまっすぐに延在する筒体２０と、筒体２０の軸方向の上流側端部に設けられた湾曲部３０とを有する。筒体２０と湾曲部３０とは一体成形構造であってもよいし、別体のものを結合させてもよい。また、筒体２０は、略円筒形状に限らず、略楕円筒形状であってもよい。
【００１８】
湾曲部３０の内部には流水導入部２２が形成され、その流水導入部２２における上流側端部の最上流端には、前述した吐出管８と浴槽４の外部で接続される流水導入口２１が開口形成されている。筒体２０の軸方向の下流側端部には噴出口２６が開口形成されている。
【００１９】
ノズル１１は、噴出口２６を浴槽４の内部に臨ませて短辺側浴槽壁４ａに保持されている。ノズル１１は浴槽４のあふれ縁より下で、短辺浴槽壁４ａに保持されている。ここで、「あふれ縁」とは、浴槽４内に浴槽水をためていったとき、最初に浴槽４内から溢れる部分の浴槽４の縁（またはリム）を意味する。このような構成のため、ノズル１１からの噴流を浴槽水中に噴出させることができる。
【００２０】
流水導入部２２の下流側端部は、流水導入部２２の中で最も流路断面が縮小された流路断面収縮部２３として機能する。流路断面収縮部２３の最下流端は、筒体２０の軸方向の上流側端部に開口している。
【００２１】
流路断面収縮部２３の流路断面の中心は、筒体２０の軸中心Ｃ１に一致している。流水導入部２２の流路断面の中心を通る流路中心線Ｃ２は曲率を有する曲線を描き、すなわち、流水導入部２２は湾曲している。その流路中心線Ｃ２の下流端位置は、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に一致している。
【００２２】
流路断面収縮部２３は、筒体２０の内部に形成されたチャンバー２５に連通し、且つチャンバー２５に対して流路断面が縮小されている。また、流路断面収縮部２３は、その流路断面の中心を、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に一致させて、チャンバー２５の軸方向に対して略平行に延在し、径が一定な直管状に形成されている。
【００２３】
流路断面収縮部２３と噴出口２６との間の筒体２０の内部には、筒体２０の軸方向に延在するチャンバー２５が設けられている。
【００２４】
チャンバー２５の軸方向の上流側端部には、流路断面収縮部２３に対して流路断面が急拡大（例えば径が３倍以上急拡大）された流路断面急拡大部２４が設けられている。流路断面急拡大部２４は、流路断面収縮部２３より下流側で流路断面収縮部２３に連通している。
【００２５】
チャンバー２５の軸方向の下流側端部には噴出口２６が開口している。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、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に対して略平行に延在し、また、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。チャンバー２５における軸方向の上流側端部が流路断面急拡大部２４として機能し、チャンバー２５における軸方向の下流側端部が噴出口２６として機能する。
【００２６】
流路断面収縮部２３から流路断面急拡大部２４にかけての流路壁面は略垂直に変化している。すなわち、流路断面収縮部２３の流路壁面は、チャンバー２５の軸方向に対して略平行であるのに対して、流路断面急拡大部２４として機能するチャンバー２５の軸方向の上流側端部の壁面は、流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に続いて径外方に広がって形成されている。この流路壁面の急変化により、後述するように流路断面急拡大部２４にて、壁面からの流れの剥離が生じる。
【００２７】
なお、流路断面急拡大部２４の流路壁面は流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に広がっていることに限らず、流路断面急拡大部２４にて、流れの剥離が生じる程度に、下流側に向けて流路断面が拡径する漏斗（またはラッパ）状に形成されていてもよい。ただし、流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に続くように流路断面急拡大部２４の流路壁面が形成されている方が、流路断面急拡大部２４における流れの剥離を促進させやすい。
【００２８】
また、噴出口２６近傍のチャンバー２５内に、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を設けている。遮蔽体２７は例えば円盤状に形成され、その中心をチャンバー２５の軸中心Ｃ１に一致させて、チャンバー２５の内部に設けられている。
【００２９】
遮蔽体２７は、例えば、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部との間に放射状に設けられた図示しない複数本の保持部材を介してチャンバー２５の内壁部に対して保持されている。それら保持部材は、円盤状の遮蔽体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、よって、遮蔽体２７によってチャンバー２５内流路のすべてが遮蔽されず、遮蔽体２７とチャンバー２５の内壁部との間には、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が確保されている。
【００３０】
また、チャンバー２５の軸方向の下流側端部における噴出口２６へと続く内壁面に、チャンバー２５の軸中心Ｃ１に向けて傾斜した環状の傾斜面２８を形成している。傾斜面２８は、上流側から下流側に向かうにしたがって徐々に軸中心Ｃ１に近づくように傾斜している。
【００３１】
次に、本実施形態に係る噴流浴装置の作用について説明する。
【００３２】
図１において、浴槽４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４内に貯留された浴槽水が吸入口５から吸込管６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、吐出管８を介して、ノズル１１の流水導入口２１に導入される。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、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽４内に貯留された浴槽水中に噴出する。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｄ）は、ノズル１１にて旋回噴流が形成される作用を説明するための模式図である。
【００３４】
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の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。
【００３５】
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の内壁面の周の一部に流れが再付着する。
【００３６】
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２０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４内に噴出する。
【００３７】
以上のようにして、ノズル１１内に、主流（図４（ａ）において太線矢印ａで表す）が形成される。
【００３８】
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４（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。
【００３９】
その上流側に戻された流れが、図４（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４（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。
【００４０】
ノズル１１から噴出される噴流は、噴流浴装置において一般的に広く知られる気泡入りの細く強い直線的な噴流とは異なり、太くやわらかい旋回噴流である。しかも、この噴流は不規則に旋回している。ここでの、不規則に旋回とは、旋回周期（旋回周波数）や旋回の径（広がり）、また場合によっては旋回方向が不規則に変化することを意味する。
【００４１】
ここで、本発明者等は、ノズル１１からの噴出噴流を、噴出口２６から７０ｍｍの位置に設けた面状に広がる観測体に衝突させ、その観測体に対する噴流衝突部分を可視化した状態で噴出口２６に対して正対する方向から観測し、噴流衝突部分の中心位置の時間変化に伴う衝突面内分布（移動軌跡）を求めた。
【００４２】
その結果を図５に示す。図５において、小さな○印が観測体に対する噴流衝突部分の中心位置を示し、観測体面上を移動している中心位置のサンプリング時間は０．０１秒である。また、測定時におけるノズル１１からの噴出流量は、およそ４０（リットル／分）となるように設定した。また、ノズル１１について、図３に表す各寸法ｄ、Ｄ、Ｄｏｕｔ、Ｌ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＝８．３ｍｍ、流路断面急拡大部２４及びチャンバー２５の内径Ｄ＝２７．８ｍｍ、噴出口２６の口径Ｄｏｕｔ＝２７．８ｍｍ、チャンバー２５の長さＬ＝７６．６ｍｍ。
【００４３】
また、図６は、図５におけるｘ方向座標及びｙ方向座標が共に０の観測体上における原点からのサンプリング点の半径（噴流の旋回半径）の時間変化を示す。
【００４４】
図５、６の結果より、噴流衝突部分の中心が局所に集中せず時間経過に伴って不規則に位置が変化し、すなわち噴流の旋回半径（噴流の広がり）が不規則に変化していることがわかる。
【００４５】
また、図７は、上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の位相差（ｒａｄ）の時間変化を示す。
【００４６】
図８に示すように、ある時刻ｔ１における噴流衝突部分の中心位置（サンプリング点）は、サンプリング時間である０．０１秒後（時刻ｔ２）には、別の位置に移動している。このときの観測体上における原点Ｏと時刻ｔ１におけるサンプリング点とを結ぶ直線と、原点Ｏと時刻ｔ２におけるサンプリング点とを結ぶ直線とがなす角度を、図７における縦軸の位相差（ｒａｄ）としている。
【００４７】
この図７の結果より、上記位相差が不規則に時間変化しており、すなわちノズル１１から噴出される噴流の旋回周期（旋回周波数）が不規則になっていることがわかる。
【００４８】
また、図９は、上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の角度（ｒａｄ）の変化量（時間変化）を示す。
【００４９】
ここでの角度（ｒａｄ）は、上記観測体上の原点Ｏを中心として図１０に示すように第１象限、第２象限、第３象限、第４象限を規定した場合の、各サンプリング点の角度（ｒａｄ）を示す。
【００５０】
図９は、その角度（ｒａｄ）を縦軸に、時間を横軸にとったグラフである。なお、噴流衝突部分の中心位置（サンプリング点）が第４象限から第１象限に移るときには、角度が２π（６．２８・・・）近くの値から０近くの値になるので、そのときは図９のグラフ上急激に値が落ちている。
【００５１】
この図９の結果より、上記角度が不規則に変化していることから、瞬間瞬間の噴出方向を不規則に変化させつつ噴流が旋回していることがわかる。
【００５２】
前述したように、２つのノズル１１のそれぞれから不規則な旋回噴流が浴槽水中に吐水されるが、浴槽水中にはそれぞれのノズル１１からの吐水流が干渉して合成された流れが形成される。この合成流は、各ノズル１１からの噴出噴流が不規則な旋回流であることから、一定方向の流れではなく、複数方向の流れを有する不規則な流れとなる。特に、ノズル１１から足側の短辺側浴槽壁４ｂに向かう流れと、この流れとは反対側に戻ってくるような流れを入浴者が顕著に感じることができる不規則な流れが浴槽水中に形成される。この結果、入浴者は、柔らかな水流につつまれたような水流のさわさわ感やゆらぎ感を感じることができ、噴流を人体に対して局所的に受けるよりも、飽き（馴化）がなく、長時間リラックスした噴流浴を楽しめる。
【００５３】
本発明者等は、前述した２つの各ノズル１１から不規則な旋回流を４０リットル／分で浴槽水中に吐水させた状態で、浴槽水中における複数箇所（図２に示すＡ〜Ｄの４箇所）の位置における水面から１００ｍｍの深さの地点の流速の時間変化を測定した。
【００５４】
測定位置Ａは、ノズル１１を取り付けた短辺側浴槽壁４ａの内壁面から、前述した中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かって２５０ｍｍ離間した位置である。測定位置Ｂは、測定位置Ａから中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かってさらに２５０ｍｍ離間した位置である。測定位置Ｃは、測定位置Ｂから中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かってさらに２５０ｍｍ離間した位置である。測定位置Ｄは、測定位置Ｃから中心線Ｏ上を他方の短辺側浴槽壁４ｂに向かってさらに２５０ｍｍ離間した位置であり、且つ他方の短辺側浴槽壁４ｂの内壁面から２５０ｍｍ離間した位置である。
【００５５】
図２において、（ａ）〜（ｄ）のグラフは、それぞれ位置Ａ〜Ｄにおける流速の時間変化を表し、（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて縦軸は流速（ｍ／秒）を、横軸は時間（秒）を示す。縦軸の流速において、正の値はノズル１１から短辺側浴槽壁４ｂに向かう方向の流れの流速を示し、負の値は短辺側浴槽壁４ｂからノズル１１が取り付けられた短辺側浴槽壁４ａに向かう方向の流れの流速を示す。また、横軸における時間は、ノズル１１から吐水が行われていない状態（０秒）から吐水が開始された以降の時間経過を示す。
【００５６】
これら図２の（ａ）〜（ｄ）のグラフより、Ａ〜Ｄのどの位置においても、流速が正の範囲と負の範囲とを交互に繰り返しており、特に噴流が重なり合ってくるＢ〜Ｄの位置においては顕著にその様子がかわる。すなわち浴槽４内に長辺方向に沿った相反する方向の流れが交互に繰り返される流れ方向の変化が生じている。この流れ方向の変化が、局所的な噴流マッサージでは感じることができない水流のさわさわ感やゆらぎ感を入浴者に与え、入浴者はもみ疲れすることなく長時間リラックスして噴流浴を楽しめる。
【００５７】
ここで、図１１は、図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示す。
【００５８】
図１１のグラフより、ピークは０以外にあり、また正の範囲と負の範囲のどちらにも偏ることなく正負両範囲に比較的広い確率密度分布を示す。正側と負側にほぼ均等（負側４０％、正側６０％）に揺らいでいる。すなわち、ノズル１１から離れた反対側の短辺側浴槽壁４ｂの近くであっても浴槽水に流れが形成されていることおよびその流れ方向の変化が生じており、局所的な噴流ではなく浴槽内全体にわたるゆるやかな流れが形成されていることがわかる。また、流速の確率密度のピークが正の範囲と負の範囲の両範囲に存在するため、図１に示すように一方の短辺側浴槽壁４ｂに背をもたれかけ、他方の短辺側浴槽壁４ａに足を向けた姿勢で入浴した入浴者の前後方向に行ったり来たりする流れを顕著に感じることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、ノズル１１は気泡無しの噴流を吐水するため、噴出音を静かにでき、また大気中からノズル内に気泡が吸入されるときの音もしない。したがって、より静かな環境で前述したやわらかな水流変化を鋭敏に感じてリラックス効果を高めることができる。
【００６０】
ただし、数十〜数百μｍの微細気泡の場合は、音も静かであり、さわさわ感やゆらぎ感を損ねることもないため、そのような微細気泡は混入させてもよい。また、数十〜数百μｍの微細気泡を混入させると、気泡により白濁した噴流が実現されるため視覚的に楽しめ、さわさわ感やゆらぎ感も感じることができる。
【００６１】
ここで、図１２は、本実施形態に係る２つのノズル１１の代わりに、第１の比較例として、直線的な噴流を吐出する２つのノズルから浴槽水中に４０リットル／分で噴流を吐出させたときの、図２のＤ位置における流速の時間変化を示し、図１３はその確率密度分布を示す。
【００６２】
図１２、１３のグラフに示すように、正の側に偏った流速（正側に９７％の流速が分布）となり、すなわち、ノズルから、このノズルが設けられた浴槽壁４ａとは反対側の短辺側浴槽壁４ｂに向かう一方向の流れしか感じることができず、本実施形態のような流れ方向の変化によるさわさわ感やゆらぎ感をもたらす水流を形成することができない。
【００６３】
また、図１４は、本実施形態に係る２つのノズル１１の代わりに、第２の比較例として、図１６に示すノズル２つから浴槽水中に４０リットル／分で噴流を吐出させたときの、図２のＤ位置における流速の時間変化を示し、図１５はその確率密度分布を示す。
【００６４】
この第２の比較例に係るノズル６０の模式断面図を図１６（ａ）に、ノズル６０の噴出口６５ａ側から見た図を図１６（ｂ）に示す。また、図１６（ａ）の断面は、図１６（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面である。
【００６５】
このノズル６０は、旋回噴流を形成するために機械的に可動する部分を有する。その機械的に可動する部分として円柱状の回転体６２が筒体６１の内部に収容されている。筒体６１の下流側端部は開口され、その開口端には直径方向に延在する軸受保持部材６４が設けられている。軸受保持部材６４の中心には軸受６８が設けられ、この軸受６８に回転軸６３の一端が支持されている。回転軸６３の他端は、筒体６１の上流端の中心に設けられた軸受６７に支持されている。回転軸６３は、筒体６１及び回転体６２の軸方向に平行に延在してそれらの軸中心位置に設けられ、回転体６２は筒体６１の内部で回転軸６３のまわりに回転自在となっている。
【００６６】
回転体６２には、上流側端面から下流側端面にかけて貫通した噴流孔６５が形成されている。噴出孔６５は回転軸６３から偏心した位置に設けられ、且つ、図１６（ｂ）に示すように噴出孔６５の入口（導水口）６５ｂの中心と出口（噴出口）６５ａの中心とが回転体６２の回転面の周方向にずれるように、噴出孔６５の軸方向が回転軸６３に対して傾いている。また、噴流孔６５の軸方向は、上流側から下流側に向かうにつれ、回転軸６３に対して径外方に離れるようにも傾斜している。
【００６７】
筒体６１における回転体６２よりも上流側の内部に、ポンプからの加圧浴槽水が導入されると、その浴槽水が噴出孔６５を通過して浴槽内に噴出する。ここで、噴出孔６５の軸方向の両端の開口（入口６５ｂと噴出口６５ａ）が回転体６２の回転面の周方向にずれるように、噴出孔６５の軸方向が回転軸６３に対して傾いているため、噴出孔６５内を流れる水流は回転体６２の回転面の接線方向成分を持ち、その水流の反力により回転体６２が回転される。この回転体６２の回転により、噴出口６５ａも回転軸６３を中心に周方向に移動し、これにより噴出口６５ａから旋回した噴流が噴出される。
【００６８】
ただし、このように回転体６２の回転を利用して吐出される旋回噴流は、その旋回周期、旋回径、旋回方向がほぼ一定な規則的な吐水軌跡を描き、このような規則的な旋回噴流を吐出する２つのノズル６０を用いた第２の比較例では、図１４、１５のグラフに示すように、正の側に偏った流速となり、すなわち、ノズルから、このノズルが設けられた浴槽壁４ａとは反対側の短辺側浴槽壁４ｂに向かう一方向の流れしか感じることができず、本実施形態のような流れ方向の変化によるさわさわ感やゆらぎ感をもたらす水流を形成することができない。
【００６９】
なお、本実施形態に係るノズル１１は、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、第２の比較例のような機械的可動部分（回転部分）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。
【００７０】
また、本実施形態では、チャンバー２５を形成した筒体２０は、中心流路の外側に別の流路が細い隙間として形成されているような二重構造ではなく、一重構造である。すなわち、ひとつの筒体２０によって周囲が囲まれる単一空間（流路）内で、噴出口２６へと向かう主流、および主流とは逆方向に流れる還流が形成され、浴槽水中に旋回噴流として噴出される。したがって、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、ゴミ詰まりによる旋回性能低下の心配もない。
【００７１】
また、本実施形態では、旋回流を励起するためのチャンバー２５への流入口として機能する流路断面収縮部２３は、チャンバー２５を囲む筒体２０の周壁部には形成されてはおらず、チャンバー２５の軸方向の上流側端部に開口している。したがって、流路断面収縮部２３からチャンバー２５内に流入した主流は、流路断面急拡大部２４で流路壁面から剥離した後、チャンバー２５の内周面に再付着して噴出口２６より直進性を保ったまま噴出し、さらに、その主流の流路壁面（チャンバー２５の内周面）への再付着位置がチャンバー２５内に形成される循環流（戻り流）により変化することで噴出方向が変化するため、不規則な旋回噴流を得ることができる。
【００７２】
チャンバー２５内静圧は、浴槽４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。しかし、本実施形態のように遮蔽体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）だけを利用した還流形成に比べ、噴流噴出方向の切り替わりを生じさせるための循環流の形成が安定するため、確実に噴流を旋回させることができる。
【００７３】
前述したように主流がチャンバー２５の内周面における周の一部に偏ることから筒体軸方向に対して偏向した噴流の実現は可能であるが、本実施形態のように噴出口２６の上流側の手前に傾斜面２８を設けた場合には、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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を示す模式図。
【図２】同噴流浴装置における浴槽の平面図および浴槽内のＡ〜Ｄの各位置における流速の時間変化を示すグラフ。
【図３】は本発明の実施形態に係る噴流浴装置におけるノズルの模式断面図。
【図４】同本実施形態に係る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。
【図５】本実施形態に係るノズルからの噴出噴流を、噴出口から７０ｍｍの位置に設けた面状に広がる観測体に衝突させ、その観測体に対する噴流衝突部分の中心位置の時間変化に伴う衝突面内分布（移動軌跡）図。
【図６】図５におけるｘ方向座標及びｙ方向座標が共に０の観測体上における原点からの噴流衝突部分の中心位置（サンプリング点）の半径（噴流の旋回半径）の時間変化を示すグラフ。
【図７】上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の位相差（ｒａｄ）の時間変化を示すグラフ。
【図８】図７のグラフにおける縦軸である位相差を説明するための模式図。
【図９】上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置（図５におけるサンプリング点）の角度（ｒａｄ）の変化量（時間変化）を示すグラフ。
【図１０】図９のグラフにおける縦軸である角度を説明するための模式図。
【図１１】図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示すグラフ。
【図１２】第１の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の時間変化を示すグラフ。
【図１３】第１の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示すグラフ。
【図１４】第２の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の時間変化を示すグラフ。
【図１５】第２の比較例のノズルを用いた場合における、図２のＤ位置における流速の確率密度分布を示すグラフ。
【図１６】第２の比較例のノズルを示す模式図。
【符号の説明】
【００７５】
４…浴槽、５…吸入口、７…加圧装置（ポンプ）、１１…ノズル、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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽と、前記浴槽の短辺側浴槽壁に設けられた複数のノズルと、前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込み加圧して前記ノズルに導入する加圧装置とを備え、
前記ノズルは、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽水中に噴出し、前記浴槽水に、各々の前記ノズルから吐水された吐水流が合成された不規則な流れが形成されることを特徴とする噴流浴装置。
【請求項２】
前記複数のノズルは、前記短辺側浴槽壁における水平方向の中心位置を挟んでその水平方向に並んで設けられた少なくとも２つのノズルを含むことを特徴とする請求項１記載の噴流浴装置。
【請求項３】
前記ノズルは、流水導入部と、一重構造の筒体と、前記筒体の軸方向に延在して前記筒体の内部に形成されたチャンバーと、前記チャンバー内に設けられた遮蔽体とを有し、
前記流水導入部は、前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される上流側端部と、前記上流側端部に対して流路が細くされると共に前記チャンバーに連通する下流側端部とを有し、
前記チャンバーは、前記軸方向の上流側端部に設けられ前記流水導入部の前記下流側端部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部と、前記軸方向の下流側端部に開口され前記浴槽の内部に臨む噴出口とを有し、
前記遮蔽体は、前記噴出口へと通じるチャンバー内の流路の一部を遮り、
前記チャンバーの下流側における前記噴出口に続く内壁面は前記チャンバーの軸中心に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の噴流浴装置。
【請求項１】
浴槽と、前記浴槽の短辺側浴槽壁に設けられた複数のノズルと、前記浴槽の内部に貯留された浴槽水を吸い込み加圧して前記ノズルに導入する加圧装置とを備え、
前記ノズルは、気泡を含まず、不規則に旋回した噴流を浴槽水中に噴出し、前記浴槽水に、各々の前記ノズルから吐水された吐水流が合成された不規則な流れが形成されることを特徴とする噴流浴装置。
【請求項２】
前記複数のノズルは、前記短辺側浴槽壁における水平方向の中心位置を挟んでその水平方向に並んで設けられた少なくとも２つのノズルを含むことを特徴とする請求項１記載の噴流浴装置。
【請求項３】
前記ノズルは、流水導入部と、一重構造の筒体と、前記筒体の軸方向に延在して前記筒体の内部に形成されたチャンバーと、前記チャンバー内に設けられた遮蔽体とを有し、
前記流水導入部は、前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される上流側端部と、前記上流側端部に対して流路が細くされると共に前記チャンバーに連通する下流側端部とを有し、
前記チャンバーは、前記軸方向の上流側端部に設けられ前記流水導入部の前記下流側端部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部と、前記軸方向の下流側端部に開口され前記浴槽の内部に臨む噴出口とを有し、
前記遮蔽体は、前記噴出口へと通じるチャンバー内の流路の一部を遮り、
前記チャンバーの下流側における前記噴出口に続く内壁面は前記チャンバーの軸中心に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の噴流浴装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図１２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１５３９０６（Ｐ２００９−１５３９０６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３８１４０（Ｐ２００７−３３８１４０）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]