噴流浴装置
【課題】簡単な構造で、容易に往復振動噴流を浴槽水中に噴出することのできる噴流浴装置を提供する。
【解決手段】噴流浴装置は、浴槽と、浴槽の浴槽壁に開口され浴槽の内部に貯留された浴槽水が吸い込まれる吸入口と、吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、浴槽のあふれ縁より下で噴出口２６を浴槽内に臨ませて浴槽壁に対して保持され、加圧装置から内部に導入された加圧浴槽水を噴出口２６から浴槽内に噴出する噴流ノズルとを備え、噴流ノズルは、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部２５を有する。
【解決手段】噴流浴装置は、浴槽と、浴槽の浴槽壁に開口され浴槽の内部に貯留された浴槽水が吸い込まれる吸入口と、吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、浴槽のあふれ縁より下で噴出口２６を浴槽内に臨ませて浴槽壁に対して保持され、加圧装置から内部に導入された加圧浴槽水を噴出口２６から浴槽内に噴出する噴流ノズルとを備え、噴流ノズルは、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部２５を有する。
【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を備えた噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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との開示がある。
【０００３】
また、特許文献２によれば、下流側に向かって流路幅を漸次拡大する案内壁を内面に有する構造体（内筒に相当）と、浴槽壁に取り付けられる構造体（外筒に相当）の内壁面との間に、下流に流れてきた流水の一部を上流側に還流させる流路を細い隙間として形成する構造にて、旋回流を発生させることができるとの開示がある。
【０００４】
また、特許文献３〜５には、ノズル自体に可動部を設けない構造にて、振動するように噴出方向を変える噴流が得られるとの開示がある。
【特許文献１】特開２００１−００８９９８号公報
【特許文献２】特開平２−１２８７６５号公報
【特許文献３】特開平４−１７６４６１号公報
【特許文献４】特開２００６−３２５９９２号公報
【特許文献５】独国特許出願公開第４４０９６５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２のような旋回噴流では、例えば、足裏における踵とつま先との間の縦方向、足指付け根付近、背骨や腰の筋などに沿って往復移動する噴流マッサージを行う場合には不向きである。
【０００６】
また、一般に、旋回流は比較的簡単に得ることができるが、往復振動噴流については、特に特許文献３に開示されたノズルについては、空気中への往復振動噴流であり、さらに浴槽の溢れ面より上に配置されたものであるので、水中での発振現象として示していない。
【０００７】
また、特許文献４によれば、配管内の三方弁の開度を調整して流量比率を変化させて、浴槽水面下で２流路からの吐水によって２流体衝突を行い、気液２相流で往復振動噴流させて、リンパの流れに沿って噴流マッサージを行わせるとの開示がある。しかし、２流体を流量比を変化させつつ衝突させて往復振動噴流を得る構成は、配管が多くなることと、三方弁の開度制御が必要となり、システムとしては複雑で高価で大掛かりになる問題がある。
【０００８】
また、特許文献５には、吐水流を往復振動させるための制御流の切換流路を設けて、浴槽水面下において気液２相流でゆっくりとした往復振動噴流を実現する構成が開示されている。しかし、この場合も、噴流に往復振動をさせるための制御流が必要で、そのための制御流を流す細い配管が必要となり、システムを複雑にし、また、その細い配管にゴミ等が詰まり、所望の動作が得られないことが懸念される。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされ、簡単な構造で、容易に往復振動噴流を浴槽水中に噴出することのできる噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、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が吸い込まれる吸入口と、前記吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、前記浴槽のあふれ縁より下で噴出口を前記浴槽内に臨ませて前記浴槽壁に対して保持され、前記加圧装置から内部に導入された加圧浴槽水を前記噴出口から前記浴槽内に噴出する噴流ノズルと、を備え、前記噴流ノズルは、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部を有す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】
【００１１】
本発明によれば、簡単な構造で、容易に往復振動噴流を浴槽水中に噴出することのでき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】
【００１２】
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。
【００１３】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽４と、浴槽４の浴槽壁に開口された吸入口５と、循環路６、８と、循環路６、８の間に接続された加圧装置であるポンプ７と、浴槽壁に設けられた２つの噴流ノズル１１とを備える。
【００１４】
浴槽４は、略平行に相対向する一対の長辺浴槽壁３ａ、３ｂと、略平行に相対向する一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂとを有する。
【００１５】
吸入口５は一対の長辺浴槽壁３ａ、３ｂのうちの一方（図１に示す例では長辺浴槽壁３ａ）に形成されている。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を介して循環路６へと吸い込まれる。
【００１６】
一般に、入浴者は、向かい合う一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方に背をもたれかけて他方の短辺浴槽壁に足を向けた姿勢で入浴するため、吸入口５を短辺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浴槽壁に形成するのが望ましい。
【００１７】
循環路６の一端は吸入口５に接続され、他端はポンプ７の吸込口に接続されている。循環路８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に接続されている。ポンプ７は、吸入口５から循環路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ポンプ７の下流側の循環路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、噴流ノズル１１の内部に流入する。なお、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よりも上方に設けることが望ましい。
【００１８】
本実施形態では、一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方（図１に示す例では短辺浴槽壁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水平方向に隔てて、短辺浴槽壁４ａに保持されている。なお、入浴者が噴流ノズル１１が設けられた短辺浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴すれば、噴流ノズル１１からの噴流を背中や腰などに受けることができるし、その短辺浴槽壁４ａに足を向けた姿勢で入浴すれば足裏や脹脛などに噴流ノズル１１からの噴流を受けることができる。
【００１９】
図２は噴流ノズル１１の模式断面図であり、図３は図２における噴流ノズル１１を噴出口２６側から見た正面図である。図２は、図３におけるＡ−Ａ断面に対応する。
【００２０】
噴流ノズル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は筒状の外側カバー３１の内部に設けられ、湾曲部３０はエルボカバー３２の内部に設けられている。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。
【００２１】
外側カバー３１の下流側端部には、図３に示すようにその中央部分に円形の貫通孔３４ａが形成された円環状のフランジ部３４が設けられている。その貫通孔３４ａから筒体２０の噴出口２６を含む下流側端面が露出している。
【００２２】
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開口形成された流水導入口２１は、前述した循環路８と接続される配管３３と接続されている。
【００２３】
図１において、噴流ノズル１１は、その噴出口２６を、浴槽４のあふれ縁より下で浴槽４の内部に臨ませて短辺浴槽壁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、浴槽４内に浴槽水を溜めて人が入浴した状態で、噴流ノズル１１からの噴流を確実に浴槽水中に噴出させることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
流水導入部２２の流路断面は円形または楕円形であり、その流路断面積は、上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次減少している。すなわち、流水導入部２２の流路は、上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次細くなっている。
【００２６】
流路断面収縮部２３の流路断面の中心は、筒体２０及びチャンバー２５の中心軸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、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、筒体２０及びチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致している。
【００２７】
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が形成され、流路断面収縮部２３は、そのチャンバー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の中心軸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。すなわち、流水導入部２２の流路は上流側から下流側に向けて漸次細くなり、その細くなった先には、流路径がほぼ一定な直管部（流路断面収縮部２３）が続いている。
【００２８】
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。チャンバー２５の軸方向の下流側端部には、略長方形状の噴出口２６が開口している。すなわち、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。
【００２９】
図４は、筒体２０のみを抽出して示す模式斜視図であり、略長方形状の噴出口２６の長手方向に対して平行な方向に切断した状態を示す。
図５は、図３におけるＢ−Ｂ断面に対応する筒体２０の断面図であり、略長方形状の噴出口２６の短手方向に対して平行な方向に切断した筒体２０の横断面図である。
【００３０】
筒体２０の外形形状は円筒状であるが、その内部に中空穴として形成されたチャンバー２５の断面形状は、流路断面収縮部２３が開口された上流側端部では略円形状であり、噴出口２６が開口された下流側端部では噴出口２６と同様の略長方形状となっている。なお、ここでの「略長方形状」とは、４つの角が直角に形成された矩形状に限らず、図７に示すように矩形において４つの角が丸まった（アールが付いた）形状や、図８に示すように略平行に対向する一対の直線を長辺として有すると共に短辺部分が曲線で構成されたオーバルもしくはレーストラック形状も含む。
【００３１】
チャンバー２５の断面形状は、上流側から下流側に向かって略円形状から略長方形状に急に変わるのではなく、上流側端部の略円形状が下流側に向かうにつれて噴出口２６の長手方向に縦長となる形状に押し潰されるように徐々に変化しながら略長方形状の噴出口２６へと続く。噴出口２６の長辺部へと続くチャンバー内壁面２５ａは、上流側端部側では曲面であるが、下流側に向かうにつれて外側への膨らみが小さくなっていき、噴出口２６近傍では平面になっている。
【００３２】
図２に示すように、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端面は、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。
【００３３】
流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口（チャンバー２５への入口）は円形状に形成され、その中心はチャンバー２５の軸中心に位置している。その流路断面収縮部２３の下流端開口は、噴出口２６からチャンバー２５内を見た正面視において、噴出口２６を形作る輪郭線よりも内側に位置する。
【００３４】
外側カバー３１は浴槽壁に対して保持固定され、その内部に設けられた筒体２０は外側カバー３１に対して中心軸Ｃ１のまわりに回動自在となっている。図３に示すように、筒体２０の下流側端面には噴出口２６が開口しているが、その下流側端面において噴出口２６の長辺部の外側には、噴出口２６を挟んで位置する２つのくぼみ３８が形成されている。くぼみ３８は、図３において紙面奥側にくぼんでいる。これら２つのくぼみ３８を指でつまみながら筒体２０を外側カバー３１に対して回動させることができ、この筒体２０の回動によって、噴出口２６の長手方向を任意の向きに設定することができる。図３においては、噴出口２６の長手方向は縦向きにされているが、横向きにしたり、縦横に対して傾いた向きにしたりと、自由にその向きを変えることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
浴槽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、前述したポンプ７が起動し、浴槽４内に貯留された浴槽水が吸入口５から循環路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、循環路８を介して、噴流ノズル１１の流水導入部２２に導入される。
【００３７】
ここで、図６（ａ）〜（ｄ）において左側に表される図は、チャンバー２５内での流水の挙動を説明するための模式図であり、その図の右側には噴出口２６側から見た正面図を示す。この正面図において、噴出噴流の正面側から見た位置を１点鎖線の円で模式的に表す。（ａ）において左側の図は、その右側の図におけるＡ−Ａ断面に対応し、（ｂ）〜（ｄ）の各図においても同様である。
【００３８】
流水導入部２２に導入された加圧浴槽水は、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２０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。
【００３９】
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の内壁面の一部に流れが再付着する。
【００４０】
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の内壁面に沿って噴出口２６に向かって流れ、噴出口２６の出口断面の一部に偏って浴槽４内に噴出する。
【００４１】
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によって、主流ａの一部は噴出口２６から噴出されず、図６（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。
【００４２】
その上流側に戻された流れが、図６（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６（ｄ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近で中心軸Ｃ１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不規則に変化し、チャンバー２５内には中心軸Ｃ１まわりに不規則に旋回する流れが形成される。
【００４３】
前述したように、チャンバー２５の断面形状は、上流側端部の略円形状が下流側に向かうにつれて噴出口２６の長手方向に縦長となる形状に押し潰されるように徐々に変化しながら略長方形状の噴出口２６へと続いているため、噴出口２６の短手方向への旋回流の広がり（膨らみ）は規制され、噴出口２６からはその長手方向に不規則に往復移動する噴流が噴出される。図６（ｄ）の右側の正面図において、正面側から見た噴出噴流の位置の移動軌跡を１点鎖線の矢印で模式的に表す。すなわち、チャンバー２５は、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部として機能する。
【００４４】
流路断面収縮部の流路径（図２におけるｄ）を８．３ｍｍ、チャンバー２５の軸方向長さ（図２におけるＬ）を７６．６ｍｍ、噴出口２６の長手方向寸法（図３におけるＤ）を３４ｍｍ、噴出口２６の短手方向寸法（図３におけるＷ）を１４ｍｍ、流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口の開口縁部と、噴出口２６の長辺部との間の距離（図３におけるＸ）を２．８５ｍｍにそれぞれ設計し、ノズル内への供給流量を２５〜４５リットル／分とした場合に、噴出口２６の長手方向に往復して振れるような噴流の噴出を確認できた。
【００４５】
本実施形態では、水流として簡単に形成しやすい旋回流をまず発生させた上で、その旋回流から往復振動噴流に変換することにより、容易に往復振動噴流を実現できる。また、チャンバー２５の断面形状が、旋回流の形成に有利な略円形状から、噴出口２６の略長方形状へと急に変化するのではなく徐々に変化しているため、旋回流から往復振動噴流への変換をスムーズに行うことができ、圧損等の流体エネルギー損失を抑制できる。
【００４６】
入浴者は、噴流ノズル１１から噴出される往復振動噴流を、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。前述したように筒体２０を回動させることで噴出口２６の長手方向を縦向きにしたり、横向きにしたり、斜め向きにしたりと任意にその向きを設定できるため、例えば噴出口２６を縦向きにした場合に、入浴者がノズル１１が取り付けられた短辺浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴すれば、背骨に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。
【００４７】
同じく噴出口２６を縦向きにした場合において、入浴者が足裏をノズル１１側に向けた姿勢で入浴すれば、足裏における足先と踵との間の足裏縦方向に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。また、噴出口２６を横向きにした場合において、入浴者が足裏をノズル１１側に向けた姿勢で入浴すれば、足の指の付け根部分に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。
【００４８】
このような往復移動する噴流によるマッサージは、一般に広く知られる気泡浴装置による細くて強く、まっすぐに噴出する直線的な噴流では得られないものである。しかも、そのような直線噴流に比べて、本実施形態によって実現される噴流は、噴出口２６の略長方形状に合わせて比較的太く、且つ気泡を含まずやわらかいため、局所的に強い刺激感ではなく、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。
【００４９】
また、本実施形態に係る噴流ノズル１１は、内部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往復移動を励起する構成となっているため、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の心配もない。
【００５０】
また、本実施形態では、チャンバー２５を囲む筒体２０は一重構造である。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、浴槽水中に往復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、ゴミ詰まりの心配もない。
【００５１】
また、本実施形態では、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、ある程度の直進性を保ったまま噴出口２６から噴出し、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、刺激箇所が時間とともに変化するような変化に富んだ噴流刺激が得られる。
【００５２】
なお、流水導入部における流水導入口から流路断面収縮部へと続く部分は流路径がほぼ一定のまま湾曲させた構造としてもよい。ただし、図２に示す前述した実施形態のように、流水導入部２２の流路径を上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次細くなるようにし、且つその流水導入部２２の流路断面中心線Ｃ２の下流端位置をチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致させることで、流路径一定のまま湾曲させた場合に比べて、湾曲部の突出長を抑えて、限られた浴室内スペースでの設置に有利となる小型化が図れる。
【００５３】
また、本実施形態では、一つのノズルに対する流水の入力系統は１系統であり、特許文献４、５のように２系統の入力流路や、三方弁、制御流の制御手段等を必要とせず、システムを簡単にしてゴミ詰まりも無く、コストやメンテナンス性に優れる。すなわち、本実施形態によれば、簡単な構造で、往復自励振動する噴流を浴槽水中に噴出可能とし、変化に富んだマッサージ感を実現する。
【００５４】
チャンバー形状は前述したものに限らず、図９に示すチャンバー１２５のように、流路断面収縮部１２３が開口し、その流路断面収縮部１２３に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部１２４が設けられた上流側端部から、噴出口１２６が開口された下流側端部にかけての断面が、噴出口１２６と同じ略長方形状に形成されたものでもよい。
【００５５】
このチャンバー１２５も、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部として機能する。すなわち、加圧浴槽水が、流路断面収縮部１２３からチャンバー１２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、流路壁面に対して流れの剥離が生じると共に、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、再び流れが流路壁面に沿うようになり、流路壁面の一部に流れが再付着する。
【００５６】
流路断面収縮部１２３に比べて噴出口１２６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１２５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によって、主流の一部が上流側に戻される。その戻り流が流路断面急拡大部１２４付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、流路断面急拡大部１２４付近で旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が不規則に変化し、チャンバー１２５内には不規則に旋回する流れが形成される。
【００５７】
そして、チャンバー１２５の断面形状は噴出口１２６と同じ略長方形状に形成されているため、噴出口１２６の短手方向への旋回流の広がり（膨らみ）は規制され、噴出口１２６からはその長手方向に不規則に往復移動する噴流が噴出される。
【００５８】
また、図１０に示すように、円形筒体２２０の内部に円柱状の空間としてチャンバー２２５を形成した構成としてもよい。筒体２２０における軸方向の上流側端面の中心には流路断面収縮部２２３が開口し、筒体２２０における軸方向の下流側端面には、略長方形状の噴出口２２６が開口している。
【００５９】
チャンバー２２５の断面形状は、流路断面収縮部２２３に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部として機能する上流側端部から、噴出口２２６が形成された下流側端部にかけて、径がほぼ一定の円形状となっている。
【００６０】
このチャンバー２２５も、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部として機能する。すなわち、加圧浴槽水が、流路断面収縮部２２３からチャンバー２２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、流路壁面に対して流れの剥離が生じると共に、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、再び流れが流路壁面に沿うようになり、流路壁面の一部に流れが再付着する。
【００６１】
流路断面収縮部２２３に比べて噴出口２２６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２２５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によって、主流の一部が上流側に戻される。その戻り流が上流側の流路断面急拡大部付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、その部分で旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が不規則に変化し、チャンバー２２５内には不規則に旋回する流れが形成される。
【００６２】
そして、噴出口２２６は略長方形状に形成されているため、噴出口２２６の通過時に旋回性は失われ（旋回流の広がりが規制され）、噴出口２２６からは不規則に往復移動する噴流が噴出される。
【００６３】
図１１は、図１０に示す筒体２２０を用いたノズルを作製し、噴流の噴出実験を行った様子を示す写真図である。図１１において紙面を貫く方向が噴出口の長手方向に沿った方向であり、横方向が噴出口の短手方向に沿った方向である。図中の矢印は噴流噴出方向を示す。図１１（ａ）は、筒体軸方向に対して右方に傾いた方向に噴流が噴出されている状態を示し、図１１（ｂ）は筒体軸方向に対して、（ａ）の場合とは逆に左方に傾いた方向に噴流が噴出されている状態を示す。すなわち、この図１０の筒体２２０及びチャンバー２２５を用いた構成では、略長方形状の噴出口２２６の短手方向に振れる往復振動噴流が得られた。
【００６４】
また、噴出口２２６から噴出された噴流は、比較的広範囲にわたって噴出口２２６の短手方向に散っており、これは、チャンバー２２５内から噴出口２２６に至る流路壁面が略直角に急変化していることが要因と考えられる。
【００６５】
前述した実施形態では、可動部のない一重構造の筒体内に形成したチャンバーが、旋回流を生じさせる旋回流形成部としても、旋回流を往復振動噴流へ変換する変換部としても機能する構造について説明したが、旋回流形成部と、往復振動噴流への変換部とを別の構成で実現してもよい。
【００６６】
図１２に、旋回流形成部として機能するノズル本体６０を示す。図１２（ａ）はノズル本体６０の模式断面図であり、図１２（ｂ）はノズル本体６０の下流側端部を正面側から見た図である。なお、図１２（ａ）の断面は、図１２（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面である。
【００６７】
ノズル本体６０は、旋回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。
【００６８】
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。噴流孔６５は回転軸６３から偏心した位置に設けられ、且つ、図１２（ｂ）に示すように噴流孔６５の入口６５ｂの中心と出口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、噴流孔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。
【００６９】
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、その浴槽水が噴流孔６５を通過して出口６５ａから噴出する。ここで、噴流孔６５の軸方向の両端開口である入口６５ｂと出口６５ａとが回転体６２の回転面の周方向にずれるように、噴流孔６５の軸方向が回転軸６３に対して傾いているため、噴流孔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、出口６５ａも回転軸６３を中心に周方向に移動し、これにより出口６５ａから旋回した噴流が噴出される。
【００７０】
上記旋回流を噴出するノズル本体６０の下流側には、図１３に示すように、変換部７０が設けられている。
【００７１】
変換部７０は、四角錐の頂部を切り取った形状をし、その底部をノズル本体６０の下流側端面に向けた状態で、台形状の４つの側面でノズル本体６０の下流側前方の空間を囲んでいる。噴流孔６５の出口６５ａは変換部７０によって囲まれた空間内に臨み、その空間内に噴流孔６５の出口６５ａから旋回流が噴出される。
【００７２】
変換部７０における下流側端部には略長方形状の噴出口７１が開口形成され、変換部７０内に噴出された旋回流は、噴出口７１の通過時に旋回性が失われ（旋回流の広がりが規制され）、噴出口７１からはその長手方向に振れる往復振動噴流が浴槽内に向けて噴出される。
【００７３】
図１４は、上記ノズル本体６０と組み合わされる変換部の他の具体例を示す。この変換部８０は旋回に合わせて上流側端部を略円形状に形成し、下流端部は略長方形状の噴出口８１が開口形成され、図１３の変換部７０よりも徐々に断面積が狭められているため、旋回流から往復振動流への変換がスムーズに移行しやすい。
【００７４】
この変換部８０においても、下流側端部には略長方形状の噴出口８１が開口形成され、変換部８０内に噴出された旋回流は、断面略長方形状の流路及び噴出口８１の通過時に旋回性が失われ（旋回流の広がりが規制され）、噴出口８１からはその長手方向に振れる往復振動噴流が浴槽内に向けて噴出される。
【００７５】
これら具体例においても、水流として簡単に形成しやすい旋回流をまず発生させた上で、その旋回流から往復振動噴流に変換することにより、容易に往復振動噴流を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【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噴流ノズルの模式断面図。
【図３】同噴流ノズルを噴出口側から見た正面図。
【図４】同噴流ノズルの筒体の縦断面を示す模式斜視図。
【図５】同噴流ノズルの筒体の、図３におけるＢ−Ｂ断面に対応する横断面図。
【図６】同噴流ノズル内における流水の挙動を説明するための模式図。
【図７】同噴流ノズルにおけるチャンバー及び噴出口の断面形状の他の具体例を示す模式図。
【図８】同噴流ノズルにおけるチャンバー及び噴出口の断面形状のさらに他の具体例を示す模式図。
【図９】本発明の実施形態に係る噴流ノズルにおけるチャンバー形状の他の具体例を示す模式図。
【図１０】本発明の実施形態に係る噴流ノズルにおけるチャンバー形状のさらに他の具体例を示す模式図。
【図１１】図１０のチャンバー構造を有するノズルから噴流が噴出されている様子を示す写真図。
【図１２】旋回流形成部と、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部とを別構成として本発明の他の実施形態に係る噴流ノズルにおいて、旋回流形成部として機能するノズル本体を示す模式図。
【図１３】図１２のノズル本体に対して変換部を組み合わせた状態を示す模式図。
【図１４】図１２のノズル本体に対して、図１３とは別形態の変換部を組み合わせた状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００７７】
４…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
【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を備えた噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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との開示がある。
【０００３】
また、特許文献２によれば、下流側に向かって流路幅を漸次拡大する案内壁を内面に有する構造体（内筒に相当）と、浴槽壁に取り付けられる構造体（外筒に相当）の内壁面との間に、下流に流れてきた流水の一部を上流側に還流させる流路を細い隙間として形成する構造にて、旋回流を発生させることができるとの開示がある。
【０００４】
また、特許文献３〜５には、ノズル自体に可動部を設けない構造にて、振動するように噴出方向を変える噴流が得られるとの開示がある。
【特許文献１】特開２００１−００８９９８号公報
【特許文献２】特開平２−１２８７６５号公報
【特許文献３】特開平４−１７６４６１号公報
【特許文献４】特開２００６−３２５９９２号公報
【特許文献５】独国特許出願公開第４４０９６５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２のような旋回噴流では、例えば、足裏における踵とつま先との間の縦方向、足指付け根付近、背骨や腰の筋などに沿って往復移動する噴流マッサージを行う場合には不向きである。
【０００６】
また、一般に、旋回流は比較的簡単に得ることができるが、往復振動噴流については、特に特許文献３に開示されたノズルについては、空気中への往復振動噴流であり、さらに浴槽の溢れ面より上に配置されたものであるので、水中での発振現象として示していない。
【０００７】
また、特許文献４によれば、配管内の三方弁の開度を調整して流量比率を変化させて、浴槽水面下で２流路からの吐水によって２流体衝突を行い、気液２相流で往復振動噴流させて、リンパの流れに沿って噴流マッサージを行わせるとの開示がある。しかし、２流体を流量比を変化させつつ衝突させて往復振動噴流を得る構成は、配管が多くなることと、三方弁の開度制御が必要となり、システムとしては複雑で高価で大掛かりになる問題がある。
【０００８】
また、特許文献５には、吐水流を往復振動させるための制御流の切換流路を設けて、浴槽水面下において気液２相流でゆっくりとした往復振動噴流を実現する構成が開示されている。しかし、この場合も、噴流に往復振動をさせるための制御流が必要で、そのための制御流を流す細い配管が必要となり、システムを複雑にし、また、その細い配管にゴミ等が詰まり、所望の動作が得られないことが懸念される。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされ、簡単な構造で、容易に往復振動噴流を浴槽水中に噴出することのできる噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、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が吸い込まれる吸入口と、前記吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、前記浴槽のあふれ縁より下で噴出口を前記浴槽内に臨ませて前記浴槽壁に対して保持され、前記加圧装置から内部に導入された加圧浴槽水を前記噴出口から前記浴槽内に噴出する噴流ノズルと、を備え、前記噴流ノズルは、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部を有す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】
【００１１】
本発明によれば、簡単な構造で、容易に往復振動噴流を浴槽水中に噴出することのでき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】
【００１２】
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。
【００１３】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽４と、浴槽４の浴槽壁に開口された吸入口５と、循環路６、８と、循環路６、８の間に接続された加圧装置であるポンプ７と、浴槽壁に設けられた２つの噴流ノズル１１とを備える。
【００１４】
浴槽４は、略平行に相対向する一対の長辺浴槽壁３ａ、３ｂと、略平行に相対向する一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂとを有する。
【００１５】
吸入口５は一対の長辺浴槽壁３ａ、３ｂのうちの一方（図１に示す例では長辺浴槽壁３ａ）に形成されている。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を介して循環路６へと吸い込まれる。
【００１６】
一般に、入浴者は、向かい合う一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方に背をもたれかけて他方の短辺浴槽壁に足を向けた姿勢で入浴するため、吸入口５を短辺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浴槽壁に形成するのが望ましい。
【００１７】
循環路６の一端は吸入口５に接続され、他端はポンプ７の吸込口に接続されている。循環路８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に接続されている。ポンプ７は、吸入口５から循環路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ポンプ７の下流側の循環路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、噴流ノズル１１の内部に流入する。なお、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よりも上方に設けることが望ましい。
【００１８】
本実施形態では、一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方（図１に示す例では短辺浴槽壁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水平方向に隔てて、短辺浴槽壁４ａに保持されている。なお、入浴者が噴流ノズル１１が設けられた短辺浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴すれば、噴流ノズル１１からの噴流を背中や腰などに受けることができるし、その短辺浴槽壁４ａに足を向けた姿勢で入浴すれば足裏や脹脛などに噴流ノズル１１からの噴流を受けることができる。
【００１９】
図２は噴流ノズル１１の模式断面図であり、図３は図２における噴流ノズル１１を噴出口２６側から見た正面図である。図２は、図３におけるＡ−Ａ断面に対応する。
【００２０】
噴流ノズル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は筒状の外側カバー３１の内部に設けられ、湾曲部３０はエルボカバー３２の内部に設けられている。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。
【００２１】
外側カバー３１の下流側端部には、図３に示すようにその中央部分に円形の貫通孔３４ａが形成された円環状のフランジ部３４が設けられている。その貫通孔３４ａから筒体２０の噴出口２６を含む下流側端面が露出している。
【００２２】
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開口形成された流水導入口２１は、前述した循環路８と接続される配管３３と接続されている。
【００２３】
図１において、噴流ノズル１１は、その噴出口２６を、浴槽４のあふれ縁より下で浴槽４の内部に臨ませて短辺浴槽壁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、浴槽４内に浴槽水を溜めて人が入浴した状態で、噴流ノズル１１からの噴流を確実に浴槽水中に噴出させることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
流水導入部２２の流路断面は円形または楕円形であり、その流路断面積は、上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次減少している。すなわち、流水導入部２２の流路は、上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次細くなっている。
【００２６】
流路断面収縮部２３の流路断面の中心は、筒体２０及びチャンバー２５の中心軸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、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、筒体２０及びチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致している。
【００２７】
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が形成され、流路断面収縮部２３は、そのチャンバー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の中心軸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。すなわち、流水導入部２２の流路は上流側から下流側に向けて漸次細くなり、その細くなった先には、流路径がほぼ一定な直管部（流路断面収縮部２３）が続いている。
【００２８】
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。チャンバー２５の軸方向の下流側端部には、略長方形状の噴出口２６が開口している。すなわち、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。
【００２９】
図４は、筒体２０のみを抽出して示す模式斜視図であり、略長方形状の噴出口２６の長手方向に対して平行な方向に切断した状態を示す。
図５は、図３におけるＢ−Ｂ断面に対応する筒体２０の断面図であり、略長方形状の噴出口２６の短手方向に対して平行な方向に切断した筒体２０の横断面図である。
【００３０】
筒体２０の外形形状は円筒状であるが、その内部に中空穴として形成されたチャンバー２５の断面形状は、流路断面収縮部２３が開口された上流側端部では略円形状であり、噴出口２６が開口された下流側端部では噴出口２６と同様の略長方形状となっている。なお、ここでの「略長方形状」とは、４つの角が直角に形成された矩形状に限らず、図７に示すように矩形において４つの角が丸まった（アールが付いた）形状や、図８に示すように略平行に対向する一対の直線を長辺として有すると共に短辺部分が曲線で構成されたオーバルもしくはレーストラック形状も含む。
【００３１】
チャンバー２５の断面形状は、上流側から下流側に向かって略円形状から略長方形状に急に変わるのではなく、上流側端部の略円形状が下流側に向かうにつれて噴出口２６の長手方向に縦長となる形状に押し潰されるように徐々に変化しながら略長方形状の噴出口２６へと続く。噴出口２６の長辺部へと続くチャンバー内壁面２５ａは、上流側端部側では曲面であるが、下流側に向かうにつれて外側への膨らみが小さくなっていき、噴出口２６近傍では平面になっている。
【００３２】
図２に示すように、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端面は、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。
【００３３】
流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口（チャンバー２５への入口）は円形状に形成され、その中心はチャンバー２５の軸中心に位置している。その流路断面収縮部２３の下流端開口は、噴出口２６からチャンバー２５内を見た正面視において、噴出口２６を形作る輪郭線よりも内側に位置する。
【００３４】
外側カバー３１は浴槽壁に対して保持固定され、その内部に設けられた筒体２０は外側カバー３１に対して中心軸Ｃ１のまわりに回動自在となっている。図３に示すように、筒体２０の下流側端面には噴出口２６が開口しているが、その下流側端面において噴出口２６の長辺部の外側には、噴出口２６を挟んで位置する２つのくぼみ３８が形成されている。くぼみ３８は、図３において紙面奥側にくぼんでいる。これら２つのくぼみ３８を指でつまみながら筒体２０を外側カバー３１に対して回動させることができ、この筒体２０の回動によって、噴出口２６の長手方向を任意の向きに設定することができる。図３においては、噴出口２６の長手方向は縦向きにされているが、横向きにしたり、縦横に対して傾いた向きにしたりと、自由にその向きを変えることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
浴槽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、前述したポンプ７が起動し、浴槽４内に貯留された浴槽水が吸入口５から循環路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、循環路８を介して、噴流ノズル１１の流水導入部２２に導入される。
【００３７】
ここで、図６（ａ）〜（ｄ）において左側に表される図は、チャンバー２５内での流水の挙動を説明するための模式図であり、その図の右側には噴出口２６側から見た正面図を示す。この正面図において、噴出噴流の正面側から見た位置を１点鎖線の円で模式的に表す。（ａ）において左側の図は、その右側の図におけるＡ−Ａ断面に対応し、（ｂ）〜（ｄ）の各図においても同様である。
【００３８】
流水導入部２２に導入された加圧浴槽水は、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２０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。
【００３９】
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の内壁面の一部に流れが再付着する。
【００４０】
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の内壁面に沿って噴出口２６に向かって流れ、噴出口２６の出口断面の一部に偏って浴槽４内に噴出する。
【００４１】
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によって、主流ａの一部は噴出口２６から噴出されず、図６（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。
【００４２】
その上流側に戻された流れが、図６（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６（ｄ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近で中心軸Ｃ１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不規則に変化し、チャンバー２５内には中心軸Ｃ１まわりに不規則に旋回する流れが形成される。
【００４３】
前述したように、チャンバー２５の断面形状は、上流側端部の略円形状が下流側に向かうにつれて噴出口２６の長手方向に縦長となる形状に押し潰されるように徐々に変化しながら略長方形状の噴出口２６へと続いているため、噴出口２６の短手方向への旋回流の広がり（膨らみ）は規制され、噴出口２６からはその長手方向に不規則に往復移動する噴流が噴出される。図６（ｄ）の右側の正面図において、正面側から見た噴出噴流の位置の移動軌跡を１点鎖線の矢印で模式的に表す。すなわち、チャンバー２５は、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部として機能する。
【００４４】
流路断面収縮部の流路径（図２におけるｄ）を８．３ｍｍ、チャンバー２５の軸方向長さ（図２におけるＬ）を７６．６ｍｍ、噴出口２６の長手方向寸法（図３におけるＤ）を３４ｍｍ、噴出口２６の短手方向寸法（図３におけるＷ）を１４ｍｍ、流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口の開口縁部と、噴出口２６の長辺部との間の距離（図３におけるＸ）を２．８５ｍｍにそれぞれ設計し、ノズル内への供給流量を２５〜４５リットル／分とした場合に、噴出口２６の長手方向に往復して振れるような噴流の噴出を確認できた。
【００４５】
本実施形態では、水流として簡単に形成しやすい旋回流をまず発生させた上で、その旋回流から往復振動噴流に変換することにより、容易に往復振動噴流を実現できる。また、チャンバー２５の断面形状が、旋回流の形成に有利な略円形状から、噴出口２６の略長方形状へと急に変化するのではなく徐々に変化しているため、旋回流から往復振動噴流への変換をスムーズに行うことができ、圧損等の流体エネルギー損失を抑制できる。
【００４６】
入浴者は、噴流ノズル１１から噴出される往復振動噴流を、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。前述したように筒体２０を回動させることで噴出口２６の長手方向を縦向きにしたり、横向きにしたり、斜め向きにしたりと任意にその向きを設定できるため、例えば噴出口２６を縦向きにした場合に、入浴者がノズル１１が取り付けられた短辺浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴すれば、背骨に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。
【００４７】
同じく噴出口２６を縦向きにした場合において、入浴者が足裏をノズル１１側に向けた姿勢で入浴すれば、足裏における足先と踵との間の足裏縦方向に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。また、噴出口２６を横向きにした場合において、入浴者が足裏をノズル１１側に向けた姿勢で入浴すれば、足の指の付け根部分に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。
【００４８】
このような往復移動する噴流によるマッサージは、一般に広く知られる気泡浴装置による細くて強く、まっすぐに噴出する直線的な噴流では得られないものである。しかも、そのような直線噴流に比べて、本実施形態によって実現される噴流は、噴出口２６の略長方形状に合わせて比較的太く、且つ気泡を含まずやわらかいため、局所的に強い刺激感ではなく、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。
【００４９】
また、本実施形態に係る噴流ノズル１１は、内部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往復移動を励起する構成となっているため、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の心配もない。
【００５０】
また、本実施形態では、チャンバー２５を囲む筒体２０は一重構造である。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、浴槽水中に往復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、ゴミ詰まりの心配もない。
【００５１】
また、本実施形態では、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、ある程度の直進性を保ったまま噴出口２６から噴出し、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、刺激箇所が時間とともに変化するような変化に富んだ噴流刺激が得られる。
【００５２】
なお、流水導入部における流水導入口から流路断面収縮部へと続く部分は流路径がほぼ一定のまま湾曲させた構造としてもよい。ただし、図２に示す前述した実施形態のように、流水導入部２２の流路径を上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次細くなるようにし、且つその流水導入部２２の流路断面中心線Ｃ２の下流端位置をチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致させることで、流路径一定のまま湾曲させた場合に比べて、湾曲部の突出長を抑えて、限られた浴室内スペースでの設置に有利となる小型化が図れる。
【００５３】
また、本実施形態では、一つのノズルに対する流水の入力系統は１系統であり、特許文献４、５のように２系統の入力流路や、三方弁、制御流の制御手段等を必要とせず、システムを簡単にしてゴミ詰まりも無く、コストやメンテナンス性に優れる。すなわち、本実施形態によれば、簡単な構造で、往復自励振動する噴流を浴槽水中に噴出可能とし、変化に富んだマッサージ感を実現する。
【００５４】
チャンバー形状は前述したものに限らず、図９に示すチャンバー１２５のように、流路断面収縮部１２３が開口し、その流路断面収縮部１２３に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部１２４が設けられた上流側端部から、噴出口１２６が開口された下流側端部にかけての断面が、噴出口１２６と同じ略長方形状に形成されたものでもよい。
【００５５】
このチャンバー１２５も、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部として機能する。すなわち、加圧浴槽水が、流路断面収縮部１２３からチャンバー１２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、流路壁面に対して流れの剥離が生じると共に、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、再び流れが流路壁面に沿うようになり、流路壁面の一部に流れが再付着する。
【００５６】
流路断面収縮部１２３に比べて噴出口１２６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１２５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によって、主流の一部が上流側に戻される。その戻り流が流路断面急拡大部１２４付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、流路断面急拡大部１２４付近で旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が不規則に変化し、チャンバー１２５内には不規則に旋回する流れが形成される。
【００５７】
そして、チャンバー１２５の断面形状は噴出口１２６と同じ略長方形状に形成されているため、噴出口１２６の短手方向への旋回流の広がり（膨らみ）は規制され、噴出口１２６からはその長手方向に不規則に往復移動する噴流が噴出される。
【００５８】
また、図１０に示すように、円形筒体２２０の内部に円柱状の空間としてチャンバー２２５を形成した構成としてもよい。筒体２２０における軸方向の上流側端面の中心には流路断面収縮部２２３が開口し、筒体２２０における軸方向の下流側端面には、略長方形状の噴出口２２６が開口している。
【００５９】
チャンバー２２５の断面形状は、流路断面収縮部２２３に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部として機能する上流側端部から、噴出口２２６が形成された下流側端部にかけて、径がほぼ一定の円形状となっている。
【００６０】
このチャンバー２２５も、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部として機能する。すなわち、加圧浴槽水が、流路断面収縮部２２３からチャンバー２２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、流路壁面に対して流れの剥離が生じると共に、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、再び流れが流路壁面に沿うようになり、流路壁面の一部に流れが再付着する。
【００６１】
流路断面収縮部２２３に比べて噴出口２２６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２２５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によって、主流の一部が上流側に戻される。その戻り流が上流側の流路断面急拡大部付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、その部分で旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が不規則に変化し、チャンバー２２５内には不規則に旋回する流れが形成される。
【００６２】
そして、噴出口２２６は略長方形状に形成されているため、噴出口２２６の通過時に旋回性は失われ（旋回流の広がりが規制され）、噴出口２２６からは不規則に往復移動する噴流が噴出される。
【００６３】
図１１は、図１０に示す筒体２２０を用いたノズルを作製し、噴流の噴出実験を行った様子を示す写真図である。図１１において紙面を貫く方向が噴出口の長手方向に沿った方向であり、横方向が噴出口の短手方向に沿った方向である。図中の矢印は噴流噴出方向を示す。図１１（ａ）は、筒体軸方向に対して右方に傾いた方向に噴流が噴出されている状態を示し、図１１（ｂ）は筒体軸方向に対して、（ａ）の場合とは逆に左方に傾いた方向に噴流が噴出されている状態を示す。すなわち、この図１０の筒体２２０及びチャンバー２２５を用いた構成では、略長方形状の噴出口２２６の短手方向に振れる往復振動噴流が得られた。
【００６４】
また、噴出口２２６から噴出された噴流は、比較的広範囲にわたって噴出口２２６の短手方向に散っており、これは、チャンバー２２５内から噴出口２２６に至る流路壁面が略直角に急変化していることが要因と考えられる。
【００６５】
前述した実施形態では、可動部のない一重構造の筒体内に形成したチャンバーが、旋回流を生じさせる旋回流形成部としても、旋回流を往復振動噴流へ変換する変換部としても機能する構造について説明したが、旋回流形成部と、往復振動噴流への変換部とを別の構成で実現してもよい。
【００６６】
図１２に、旋回流形成部として機能するノズル本体６０を示す。図１２（ａ）はノズル本体６０の模式断面図であり、図１２（ｂ）はノズル本体６０の下流側端部を正面側から見た図である。なお、図１２（ａ）の断面は、図１２（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面である。
【００６７】
ノズル本体６０は、旋回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。
【００６８】
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。噴流孔６５は回転軸６３から偏心した位置に設けられ、且つ、図１２（ｂ）に示すように噴流孔６５の入口６５ｂの中心と出口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、噴流孔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。
【００６９】
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、その浴槽水が噴流孔６５を通過して出口６５ａから噴出する。ここで、噴流孔６５の軸方向の両端開口である入口６５ｂと出口６５ａとが回転体６２の回転面の周方向にずれるように、噴流孔６５の軸方向が回転軸６３に対して傾いているため、噴流孔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、出口６５ａも回転軸６３を中心に周方向に移動し、これにより出口６５ａから旋回した噴流が噴出される。
【００７０】
上記旋回流を噴出するノズル本体６０の下流側には、図１３に示すように、変換部７０が設けられている。
【００７１】
変換部７０は、四角錐の頂部を切り取った形状をし、その底部をノズル本体６０の下流側端面に向けた状態で、台形状の４つの側面でノズル本体６０の下流側前方の空間を囲んでいる。噴流孔６５の出口６５ａは変換部７０によって囲まれた空間内に臨み、その空間内に噴流孔６５の出口６５ａから旋回流が噴出される。
【００７２】
変換部７０における下流側端部には略長方形状の噴出口７１が開口形成され、変換部７０内に噴出された旋回流は、噴出口７１の通過時に旋回性が失われ（旋回流の広がりが規制され）、噴出口７１からはその長手方向に振れる往復振動噴流が浴槽内に向けて噴出される。
【００７３】
図１４は、上記ノズル本体６０と組み合わされる変換部の他の具体例を示す。この変換部８０は旋回に合わせて上流側端部を略円形状に形成し、下流端部は略長方形状の噴出口８１が開口形成され、図１３の変換部７０よりも徐々に断面積が狭められているため、旋回流から往復振動流への変換がスムーズに移行しやすい。
【００７４】
この変換部８０においても、下流側端部には略長方形状の噴出口８１が開口形成され、変換部８０内に噴出された旋回流は、断面略長方形状の流路及び噴出口８１の通過時に旋回性が失われ（旋回流の広がりが規制され）、噴出口８１からはその長手方向に振れる往復振動噴流が浴槽内に向けて噴出される。
【００７５】
これら具体例においても、水流として簡単に形成しやすい旋回流をまず発生させた上で、その旋回流から往復振動噴流に変換することにより、容易に往復振動噴流を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【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噴流ノズルの模式断面図。
【図３】同噴流ノズルを噴出口側から見た正面図。
【図４】同噴流ノズルの筒体の縦断面を示す模式斜視図。
【図５】同噴流ノズルの筒体の、図３におけるＢ−Ｂ断面に対応する横断面図。
【図６】同噴流ノズル内における流水の挙動を説明するための模式図。
【図７】同噴流ノズルにおけるチャンバー及び噴出口の断面形状の他の具体例を示す模式図。
【図８】同噴流ノズルにおけるチャンバー及び噴出口の断面形状のさらに他の具体例を示す模式図。
【図９】本発明の実施形態に係る噴流ノズルにおけるチャンバー形状の他の具体例を示す模式図。
【図１０】本発明の実施形態に係る噴流ノズルにおけるチャンバー形状のさらに他の具体例を示す模式図。
【図１１】図１０のチャンバー構造を有するノズルから噴流が噴出されている様子を示す写真図。
【図１２】旋回流形成部と、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部とを別構成として本発明の他の実施形態に係る噴流ノズルにおいて、旋回流形成部として機能するノズル本体を示す模式図。
【図１３】図１２のノズル本体に対して変換部を組み合わせた状態を示す模式図。
【図１４】図１２のノズル本体に対して、図１３とは別形態の変換部を組み合わせた状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００７７】
４…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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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が吸い込まれる吸入口と、
前記吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、
前記浴槽のあふれ縁より下で噴出口を前記浴槽内に臨ませて前記浴槽壁に対して保持され、前記加圧装置から内部に導入された加圧浴槽水を前記噴出口から前記浴槽内に噴出する噴流ノズルと、を備え、
前記噴流ノズルは、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部を有することを特徴とする噴流浴装置。
【請求項２】
前記噴流ノズルは一重構造の筒体を有し、
前記変換部は、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であり、
前記チャンバーにおける、軸方向の上流側端部に流水の入口が開口されると共に前記入口に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部が設けられ、軸方向の下流側端部に略長方形状の前記噴出口が開口されたことを特徴とする請求項１記載の噴流浴装置。
【請求項３】
前記チャンバーの断面積は、前記入口から前記噴出口に向かって徐々に減少していることを特徴とする請求項２記載の噴流浴装置。
【請求項１】
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が吸い込まれる吸入口と、
前記吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、
前記浴槽のあふれ縁より下で噴出口を前記浴槽内に臨ませて前記浴槽壁に対して保持され、前記加圧装置から内部に導入された加圧浴槽水を前記噴出口から前記浴槽内に噴出する噴流ノズルと、を備え、
前記噴流ノズルは、旋回流を往復振動噴流に変換する変換部を有することを特徴とする噴流浴装置。
【請求項２】
前記噴流ノズルは一重構造の筒体を有し、
前記変換部は、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であり、
前記チャンバーにおける、軸方向の上流側端部に流水の入口が開口されると共に前記入口に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部が設けられ、軸方向の下流側端部に略長方形状の前記噴出口が開口されたことを特徴とする請求項１記載の噴流浴装置。
【請求項３】
前記チャンバーの断面積は、前記入口から前記噴出口に向かって徐々に減少していることを特徴とする請求項２記載の噴流浴装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１５３９０８（Ｐ２００９−１５３９０８Ａ）
【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２００７−３３８１４３（Ｐ２００７−３３８１４３）
【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）】
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