微小気泡発生装置、及びこれを用いた水洗便器装置
【課題】吐水圧を弱める水の圧損を除去し得る微小気泡発生装置、及びこれを用いた水洗便器装置を提供する。
【解決手段】水を流す水流路２に、水のエゼクター効果により水に気体を混入させる気体混入部３と、上記気体混入部３で水に混入させた気体を細分化する微小気泡生成部４とを、上流側から順に配設して成る微小気泡発生装置１である。微小気泡生成部４の上流域に気体の細分化のために水流路２内を減圧状態にする細径部５を備える。気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成する。縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成する。
【解決手段】水を流す水流路２に、水のエゼクター効果により水に気体を混入させる気体混入部３と、上記気体混入部３で水に混入させた気体を細分化する微小気泡生成部４とを、上流側から順に配設して成る微小気泡発生装置１である。微小気泡生成部４の上流域に気体の細分化のために水流路２内を減圧状態にする細径部５を備える。気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成する。縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小気泡発生装置、及びこれを用いた水洗便器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水洗便所の洗浄水や、台所や洗面化粧台の吐水や、ジェットバス装置の噴出水などには、見かけの水量を増やして節水効果を図ったり、水の肌やボウル部等への当りを柔らかくして静音化を図ったりするために、水に空気などの気体を混入させることが行われている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、水に気体を混入させるには構成の簡略化を図って水流路を流れる水のエゼクター効果により気体を水に混入させることが一般に行われているが、上記のように単に水に気体を混入させると、気体が大きな気泡となって固まった状態で水中に存在するようになって、あたかも吐水が途切れたような吐水外観となってしまうので、本発明者は、気体混入部にて水に混入させた気体を細分化させる微小気泡発生装置を水流路に配設し、水中に均等に比較的小さい泡を行き渡らせることで吐水外観を良好にすることを行わせることを考えるに至っている（たとえば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７９７８７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、微小気泡発生装置の用途としては、叙述のように水洗便所の洗浄水や、台所や洗面化粧台の吐水や、ジェットバス装置の噴出水などに気泡を混入させる場合が挙げられるが、その実用化の段階で、微小気泡発生装置を水流路に配設すると水の吐出圧が弱まってしまうという問題が浮上するに至った。特に、水の吐出を水道圧に頼る水洗便器装置などに微小気泡発生装置を付設する場合には、上記問題が実用化への大きな障害となっていた。
【０００５】
本発明は、その目的とするところは、吐水圧を弱める水の圧損を除去し得る微小気泡発生装置、及びこれを用いた水洗便器装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１に係る微小気泡発生装置にあっては、水を流す水流路２に、水のエゼクター効果により水に気体を混入させる気体混入部３と、上記気体混入部３で水に混入させた気体を細分化する微小気泡生成部４とを、上流側から順に配設して成る微小気泡発生装置１において、微小気泡生成部４の上流域に気体の細分化のために水流路２内を減圧状態にする細径部５を備え、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成したことを特徴とする。これによると、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成したことで、気体混入部３と微小気泡生成部４との間の水流路２の部位で生じてしまう吐水圧を弱める圧損を、除去することができたものである。
【０００７】
また、請求項２に係る微小気泡発生装置にあっては、請求項１において、水流路２への気体の供給経路８を複数設けたことを特徴とする。これによると、水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体混入部３での水への気体混入量が減少する恐れもあるが、叙述のように水流路２への気体の供給経路８を複数設けたことで、水への気体混入量を確保することができる。
【０００８】
また、請求項３に係る微小気泡発生装置にあっては、請求項１または２において、微小気泡生成部４の下流域に泡溜まり部９を配設したことを特徴とする。これによると、水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体が充分に細分化されない状態で微小気泡発生装置１から下流へ流れる恐れもあるが、叙述のように微小気泡生成部４の下流域に泡溜まり部９を配設したことで、微小気泡生成部４での気体の細分化の漏れを低減させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にあっては、気体混入部と微小気泡生成部との間の水流路の部位で生じる吐水圧を弱める水の圧損を除去し得る、という利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００１１】
本例の微小気泡発生装置１は、図１及び２のように、内部に水流路２が貫通する筒状の本体ケース１１を有しており、本体ケース１１内の水流路２の上流側から気体を混入させる気体混入部３、混入した気体を細分化させて微小気泡を生成可能にする微小気泡生成部４が順に設けられている。ここで、気体混入部３の水流路２には流路径を絞った絞り部１２が形成されており、この絞り部１２に気体供給管１３の気体出口１３ａが臨むように接続されている。また、微小気泡生成部４には、水流路２の径を細めた細径部５と細径部５から徐々に径を太くする拡径部６とで構成したベンチュリ管状の圧力急変機構が採用されており、細径部５で水を減圧状態（静圧を低下させた状態）にして水に混入した気体を膨張させ、拡径部６で水を加圧状態（静圧を高めた状態）にして水に高い圧力をかけて気体を剪断させて細分化させることが可能にされている。この圧力急変機構の細径部５や拡径部６（特に拡径部６の流れ方向の長さ寸法）の寸法設定を変化させることで、細分化して生成した微小気泡を所望の径（たとえばμｍサイズ（１ｍｍ未満）やｍｍサイズ（１ｍｍ以上））にすることができる。本例の微小気泡生成部４は、装置のコンパクト化を鑑み、微小気泡生成部４を水の流れ方向に略２分して得る上流域に細径部５を配設すると共に下流域に拡径部６を配設したような寸法設定にされている。
【００１２】
詳しくは、微小気泡発生装置１の本体ケース１１は、内部が水流路２となる上流管部材１１ａ、中流管部材１１ｂ及び下流管部材１１ｃを、同軸上にパッキンを介して一体に連結することで形成されている。上流管部材１１ａは、上流域部分の外周部に微小気泡発生装置１よりも上流側の水流路２を構成する水流路管２ａが接続される接続部１１ａ１を有し、下流域部分に上記絞り部１２を形成させる絞り管部１５が形成されている。なお、上流管部材１１ａの内周面は絞り管部１５に向けて徐々に水流路２の流路径が絞られるような滑らかな曲面形状に形成されており、絞り管部１５の内周面は下流側開口で最小径部分よりもやや径が広がるようなノズル形状にされていて絞り部１２を構成している。絞り管部１５の外面部分には後述の中流管部材１１ｂの太径部１０に内嵌めするパッキン１６ａを備えた嵌合用突部１６が形成されている。嵌合用突部１６の下流側部位には下流側ほど外径を細くして上流管部材１１ａの下流側端面に至る傾斜周面部１６ｂが形成されている。
【００１３】
中流管部材１１ｂは、その上流域部分に水流路２の径を大きくした太径部１０が設けられ、太径部１０の内面に気体供給管１３の気体出口１３ａが開口している。この太径部１０には気体出口１３ａを塞がないように上流管部材１１ａの絞り管部１５が内嵌めされて気体混入部３を形成する。詳しくは、絞り管部１５の傾斜周面部１６ｂと中流管部材１１ｂの太径部１０と後述の縮径部７とで囲繞される空間は、絞り部１２を流れる水によって負圧が発生してエゼクター効果によって気体供給管１３から気体が吸い込まれる気体混入室１８となっている。本例では、気体出口１３ａは上流管部材１１ａの下流側端面と水流路２の流れ方向における略同位置に開口しているが、気体出口１３ａの開口位置は絞り管部１５の傾斜周面部１６ｂに面するようにしてもよく、この場合にも、気体混入室１８に吸い込まれた気体は傾斜周面部１６ｂに沿って水流路２を流れる水（絞り部１２から噴射された水）にその周面から偏り無く略均等に混入可能である。
【００１４】
また、中流管部材１１ｂは、その中流域部分から下流域部分にかけて上記細径部５と拡径部６から成るベンチュリ管状の微小気泡生成部４が形成されている。ここで、中流管部材１１ｂの内面における気体混入部３の太径部１０から微小気泡生成部４の細径部５に至る部位には徐々に内径を狭める縮径部７が形成されており、この縮径部７によって気体混入部３の太径部１０から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成してある。また、中流管部材１１ｂの下流端部（微小気泡生成部４の下流端部）の内周部分には泡溜まり形成部材２０が配置されると共に、外周部分には下流管部材１１ｃの上流端部を接続するパッキン１４ａを備えた接続部１４が形成される。
【００１５】
ここで、泡溜まり形成部材２０は、気泡入りの水の流れを滞らせて直前の水流路２（本例では微小気泡生成部４の拡径部６）に泡溜まり部９を形成させる部材であり、たとえば図３のように、水流路２の流路断面の中で一番流れが速い中央部に中央抵抗部２１を有し、周枠２２との間に中央抵抗部２１を支える複数のリブ２４を設けたり（図３（ｂ）（ｃ））、中央抵抗部２１と周枠２２との間に適宜メッシュ材２３を張設したりして形成される（図３（ａ））。なお、上記メッシュ材２３には微細気泡を更に細分化させたり水の流れを整流化させる作用もあり、水の流れの整流化によると微小気泡が合一して気泡径が大きくなることを回避させることができる。下流管部材１１ｃは、その上流側端部に中流管部材１１ｂの接続部１４に外嵌めする接続部１７が形成されており、全体として下流側ほど径を小さくするノズル状の部材であり、噴出ノズル部１９を構成している。
【００１６】
上記構成を有する本例の微小気泡発生装置１にあっては、気体混入部３では、水流路２の絞り部１２を水が流れる際に発生するエゼクター効果によって気体供給管１３から気体が気体混入室１８に取り込まれると共に、絞り部１２から噴射されて気体混入室１８に臨む水の周面から上記気体混入室１８に取り込まれた気体が水の内部に偏り無く略均等に気泡として混入されるのであり、次いで、微小気泡生成部４では、細径部５で水を減圧状態（静圧を低下させた状態）にして水に混入された気泡状の気体が膨張され、続けて拡径部６で水を加圧状態（静圧を高めた状態）にして水に混入された気泡状の気体に高い圧力をかけて剪断させて細分化させるといったように、気体を混入した水への圧力急変作用によって水に混入された気体が細分化されて微小気泡が生成されるのであり、この微小気泡を含んだ水が噴出ノズル部１９から吐出されるようになっている。
【００１７】
なお、図示はしないが気体供給管１３に開閉弁を設けて、適宜、開閉弁を閉状態にして気体供給管１３からの水への気体の混入を無くして、微小気泡発生装置１を通る水に微小気泡を生成させないようにしてもよく、また、気体供給管１３に開度調節可能な流量調整弁を設けて、流量調整弁で気体供給管１３の開度を調節して気体混入部３への気体の供給量を調節し、微小気泡の量、微小気泡の径を調節してもよい。なお、気体の供給量の増減によって微小気泡生成部４で生成される微小気泡の平均径が変化することは実験により図５のように明らかになっている。
【００１８】
ここで、本例の微小気泡発生装置１にあっては、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成した構成を有したことに大きな特徴を有している。すなわち、微小気泡発生装置１では、気体混入部３と微小気泡生成部４との間の水流路２の部位で吐水圧を弱める圧損が生じる恐れが高いのであるが、本例の微小気泡発生装置１にあっては上記特徴となる構成を有しているので、吐水圧を弱める圧損を除去することができたものであり、したがって、本例の微小気泡発生装置１は水流路２に配設しても水の吐水圧を弱めることなく、台所や洗面化粧台の吐水装置や水洗便器装置３０などの各種装置に不具合なく付設することができるようにされている。特に水の吐出を水道圧に頼る水洗便器装置３０などに微小気泡発生装置１を付設するのに有用である。
【００１９】
なお、上述のように水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体が充分に細分化されない状態で微小気泡発生装置１から下流へ流れる恐れもある。しかしながら、本例の微小気泡発生装置１では叙述のように微小気泡生成部４の下流域に泡溜まり部９を配設したことで、微小気泡生成部４での気体の細分化の漏れを低減可能にされているという利点も備えている。
【００２０】
本例の微小気泡発生装置１は、水洗便器装置３０に組み込まれるものであり、水洗便器装置３０の便器ボウル部３４への洗浄作用等に資する薬剤供給部４０が備えられている。薬剤供給部４０は空気混入部３や微小気泡生成部４と共に本体ケース１１内にコンパクトに納められていて微小気泡発生装置１の小型化が図られている。ここで、図６は本例の微小気泡発生装置１を備えた水洗便器装置３０であり、合成樹脂製の便器本体３１で主体を構成してある。なお図中３２は便器本体３１に回動自在に設けた便座であり、３３は便器本体３１に回動自在に設けた便蓋である。
【００２１】
便器本体３１の便器ボウル部３４の下部には後方に向けて排水筒部３５を突設してあり、該排水筒部３５からトラップを介して便器ボウル部３４内の溜水を排水できるようになっている。本例のトラップはターントラップ方式のもので、排水筒部３５に接続したフレキシブルなトラップ筒３６により構成してあり、モータ（図示せず）によりトラップ筒３６を回動して、図６で実線に示すようにトラップ筒３６が上向きＵ字状となったトラップ構造となる状態と、破線で示すように略逆Ｌ字状となってトラップ構造が解除される状態とを選択できるようになっており、通常はトラップ筒３６が上向きＵ字状となったトラップ構造となっていて便器ボウル部３４内の下部、排水筒部３５、トラップ筒３６内に水が溜まった状態となっていて、この状態で大便や小便を行い、大便や小便が終わると、便器ボウル部３４内に洗浄水を流すと共に、トラップ筒３６を回動してトラップ構造を解除する状態として、汚物と共に汚水を排水するようになっている。本例の微小気泡発生装置１は便器本体３１の後部に内装されている。
【００２２】
詳しくは、微小気泡発生装置１は、水流路２が便器ボウル部３４への洗浄水流路３７の一部を構成するように、また、気体供給管１３の一端が大気に開放されて水に混入させる気体を空気で構成するようにして、水洗便器装置３０に組み込まれている。洗浄水流路３７は図示しない水源に接続されて水道水からなる洗浄水が供給される流路であり、洗浄水流路３７に洗浄水を供給する手段としては水道圧を利用している。洗浄水流路３７の下流側端部には便器ボウル部３４の上端部後方に配設されて便器ボウル部３４内に臨む吐出部３７ａを設けてあり、該吐出部３７ａは微小気泡発生装置１の噴出ノズル部１９で構成している。洗浄水流路３７において微小気泡発生装置１よりも上流側には電磁弁３８を設けてあり、電磁弁３８を開閉することで洗浄水流路３７に供給された洗浄水を吐出部３７ａから吐出するか否かを切替可能としてある。
【００２３】
本例の微小気泡発生装置１には叙述のように薬剤供給部４０が備えられている。薬剤供給部４０は微小気泡生成部４の細径部５に合流する薬剤供給経路４１を備えており、薬剤供給経路４１には薬剤供給経路４１から洗浄水流路３７を流れる洗浄水に液体薬剤を供給する薬剤供給用ポンプ４２を設けている。詳しくは、薬剤供給経路４１は、界面活性剤を含む洗剤からなる液体薬剤が循環する循環経路４３と、循環経路４３から分岐した分岐経路４４とで構成してあり、該分岐経路４４の下流側端部を微小気泡生成部４の細径部５に接続している。
【００２４】
循環経路４３の途中には液体薬剤を貯留する薬剤タンク４５を設けてあり、該薬剤タンク４５は便器本体３１の後部の下部に内装してある。薬剤タンク４５には薬剤供給口４６を設けてあり、該薬剤供給口４６は着脱自在に取付けたキャップ４７により閉塞されている。また便器本体３１の外面において薬剤タンク４５に対向する部分は便器本体３１に対して着脱自在に設けたカバー（図示せず）により構成してあり、使用者はこのカバーを取り外すことで、薬剤タンク４５の薬剤供給口４６から薬剤タンク４５内に液体薬剤を補充できるようになっている。また薬剤タンク４５は便器本体３１に対して着脱自在に設けてあり、前述のカバーを取り外した状態で便器本体３１から外部に取り出した状態で液体薬剤を補充できるようになっている。循環経路４３において分岐経路４４との分岐部３１のすぐ上流側には、洗浄水流路３７を流れる洗浄水に液体薬剤を供給する薬剤供給用ポンプ４２として、薬剤タンク４５内の液体薬剤を循環させる循環ポンプを設けている。分岐経路４４の上流側部分（後述の管部４４ａで構成される部分）には循環経路４３に臨む小径の孔部４４ｂが形成してあり、薬剤供給用ポンプ４２により循環経路４３を循環する液体薬剤のうち少量の液体薬剤が分岐経路４４を介して洗浄水流路３７に供給されるようになっている。分岐経路４４の下流側端部は微小気泡生成部４の細径部５に開閉弁５０を介して接続されている。
【００２５】
詳しくは、本体ケース１１の中流管部材１１ｂからは軸方向外方（上方）に向けて筒部２５を一体に突設してあり、筒部２５と微小気泡生成部４の細径部５とがスリット状の連通孔２６で連通されている。筒部２５の上部には循環経路４３の一部を構成する配管４３ａから下方に突設した管部４４ａを挿入して密閉状態で接続してある。筒部２５の下部の内側には弾性変形可能なゴムのような部材で形成した開閉弁５０を配設している。開閉弁５０は、一端（上端）が開口した有底筒状の筒状部５１と、筒状部５１の底部から筒状部５１と反対方向（下方）に突設した薄片状の弁部５２を備えている。開閉弁５０は筒状部５１を筒部２５の下部の内側に嵌め込むことで筒部２５に対して固定されており、筒状部５１の外周面と筒部の内周面はぴったりと密接して封止されている。開閉弁５０には筒状部５１の内側と弁部５２の先端面（下端面）を連通させるスリット状孔５３を形成してあり、該スリット状孔５３は筒状部５１の軸方向（液体薬剤の流れ方向）から見て洗浄水流路３７を流れる洗浄水の流れ方向と平行な直線スリット状に形成されている。スリット状孔５３は弁部５２の厚み方向の中央部に形成してあり、外力が加わっていない状態では図１（ｂ）や図１０に示すようにスリット状孔５３を閉じた状態で自己の形状を保持する。
【００２６】
開閉弁５０の薄片状の弁部５２の先端部は前述の連通孔２６内に挿入され、該開閉弁５０のスリット状孔５３の弁部５２の先端側の開口は細径部５内（即ち洗浄水流路３７内）に臨んでいる。スリット状孔５３は後述のように薬剤供給用ポンプ４２が駆動することによるポンプ圧力で開き、薬剤供給用ポンプ４２が停止することによるポンプ圧力の消滅で閉じるようにされる。スリット状孔５３が閉じた状態では弁部５２の先端部は連通孔２６内に遊挿状態にあり、スリット状孔５３が開いて弁部５２が側方へ膨らんだ状態では弁部５２の先端部は連通孔２６内で外方へ広がって嵌合する状態となる（図１１）。また筒部２５の周壁部において弁部５２に対向する位置には貫通孔２８を設けてあり、筒部２５内の開閉弁５０の弁部５２外側に形成された空間２５ａは貫通孔２８を介して外部に連通している。これにより開閉弁５０のスリット状孔５３を閉じた状態では、微小気泡生成部４の細径部５は、開閉弁５０の弁部５２の先端部と連通孔２６の内周面との間に形成された隙間２７、空間２５ａ、貫通孔２８を順に介して外部に連通することとなり、つまり大気開放路２９が形成されるようになっている（図１（ｂ）、図１０）。
【００２７】
ところで、上記便器装置１は図示しない制御部を備えており、例えば操作部を操作する等して便器洗浄指令が制御部に送信されると、制御部は以下に示すボウル洗浄モードで運転を行い便器ボウル部３４を洗浄するように設定されている。ボウル洗浄モードは図９のように、便器洗浄指令を受信した際に開始する洗浄水吐出モードと、洗浄水吐出モードで所定時間ｔ１運転した後に開始する薬剤入り洗浄水吐出モードとで構成してあり、薬剤入り洗浄水吐出モードの開始から所定時間ｔ２後にボウル洗浄モードは終了する。
【００２８】
洗浄水吐出モードは吐出部３７ａから液体薬剤を混入していない洗浄水（即ち水道水）を吐出するモードである。該洗浄水吐出モードでは、開閉弁５０を閉じて薬剤供給経路４１と洗浄水流路３７の連通を遮断すると共に薬剤供給用ポンプ４２を停止し、且つ電磁弁３８を開いて洗浄水流路３７に洗浄水を供給する。これにより水源から洗浄水流路３７に供給された洗浄水は、気体混入部３において空気が混入されて気泡入り洗浄水となり、この洗浄水に含まれる気泡が微小気泡生成部４で細分化されて微小気泡となり、噴出ノズル部１９から吐出される。またこの洗浄水吐出モードにおいては、モータを駆動してトラップ筒３６を略逆Ｌ字状とし、これにより便器ボウル部３４内の溜水を排水する。ここで洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される気泡の径は比較的大きい数ｍｍ程度に設定してある。このように気泡を含む洗浄水を吐出することで、洗浄水に含まれる気泡が破裂した際に発生する高周波振動の惹起による気泡入り洗浄水自体の高い洗浄力により便器ボウル部３４の内面を効率良く洗浄でき、またこの場合、洗浄水の節水効果を高めることができる。また特にこの洗浄水に含まれる微小気泡はミリメータサイズと比較的大きく、このため微小気泡が破裂しやすくて便器ボウル部３４の内面を効率良く洗浄できる。
【００２９】
上記洗浄水吐出モードが終了すると薬剤入り洗浄水吐出モードに移行する。薬剤入り洗浄水吐出モードは吐出部３７ａから液体薬剤を混入した洗浄水（即ち薬剤入り洗浄水）を吐出するモードである。薬剤入り洗浄水吐出モードでは、開閉弁５０を開いて薬剤供給経路４１と洗浄水流路３７を連通させると共に薬剤供給用ポンプ４２を運転し、且つ洗浄水吐出モード時と同様に電磁弁３８を開いて洗浄水流路３７に洗浄水を供給する。これにより水源から洗浄水流路３７に供給された洗浄水は上記洗浄水吐出モードと同様に気体混入部３において空気が混入されて気泡を含む洗浄水となり、下流側に流れる。またこれと同時に薬剤供給用ポンプ４２によって循環経路４３内を流れる液体薬剤の一部が分岐経路４４を介して微小気泡生成部４の細径部５に流入し、これにより気泡を含む薬剤入り洗浄水となって以後はこの薬剤入り洗浄水に含まれる気泡が微小気泡生成部４の拡径部６で細分化され、吐出部３７ａから吐出される。
【００３０】
ここで、上記洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される薬剤入り洗浄水に含まれる気泡の径は前述の洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される洗浄水に含まれる気泡の径よりも小さくなっている。これは薬剤入り洗浄水に界面活性剤を含む液体薬剤が混入された場合、洗浄水の表面張力が低下し、これにより微小気泡生成部４で剪断力が加えられた際に気泡がより細かく細分化されるためである。具体的には洗浄水吐出モードにおいては吐出部３７ａから吐出される薬剤入り洗浄水に含まれる気泡の径は平均６０μｍ程度となるように設定してある（微細気泡という）。このように洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される薬剤入り洗浄水に含まれる気泡の径を設定することで、便器ボウル部３４の内面において溜水の水面と接する喫水線部分に界面活性剤を含む薬剤入り洗浄水で界面を形成した防汚効果の高いマイクロメータサイズの微細気泡を付着させることができ、またこの微細気泡は破裂し難く長時間便器ボウル部３４の内面に付着させることができ、これらにより便器ボウル部３４の内面、特に喫水線部分を清潔にできるのである。
【００３１】
ところで、上記開閉弁５０は、薬剤入り洗浄水吐出モード時においては、図１１に示すように、薬剤供給用ポンプ４２の圧力と、微小気泡生成部４の細径部５を洗浄水が流れることにより発生する負圧によって、弁部５２が弾性変形して幅を広げ、これによりスリット状孔５３が開くように設定してある。このため薬剤入り洗浄水吐出モードにおいては薬剤供給経路４１の分岐経路４４と洗浄水流路３７が連通して液体薬剤が洗浄水流路３７に供給される。またこの時、弾性変形した弁部５２の先端部の外周面が連通孔２６の内周面に接して大気開放路２９を構成する隙間２７を閉じるように設定してあり、該開閉弁５０により大気開放路２９を介して連通する微小気泡生成部４の細径部５と外部の連通状態が遮断される。従ってこの場合は薬剤供給用ポンプ４２の圧力に加えて微小気泡生成部４の細径部５で発生する負圧を利用して薬剤供給経路４１からの液体薬剤を洗浄水流路３７に確実に供給することができる。
【００３２】
また薬剤供給用ポンプ４２が停止される洗浄水吐出モード時においては、開閉弁５０には薬剤供給用ポンプ４２の圧力が加わらず、図１０に示すように開閉弁５０は弁部５２が弾性復帰して幅を狭め、これによりスリット状孔５３が閉じるように設定してある。このため洗浄水吐出モードにおいては薬剤供給経路４１の分岐経路４４と洗浄水流路３７の連通状態が遮断される。またこの時、弾性復帰した弁部５２の先端部と連通孔２６の内周面との間には前述の隙間２７が形成されて大気開放路２９が形成され、これにより微小気泡生成部４の細径部５が大気開放路２９を介して外部に連通する。そしてこの場合、洗浄水流路３７（水流路２）における微小気泡生成部４の細径部５では減圧状態になっているので、大気開放路２９を介して外気が洗浄水流路３７（水流路２）内にエゼクター効果で吸い込まれる。なお、この外気の供給により、微小気泡生成部４の細径部５で発生する負圧は多少低減される。従ってこの場合は、微小気泡生成部４の細径部５で発生する負圧により開閉弁５０が弾性変形してスリット状孔５３が開くことが防止され、この結果、洗浄水吐出モード時において液体薬剤が洗浄水流路３７に漏れ出すことは防止されている。
【００３３】
なお、本例の微小気泡発生装置１にあっては、叙述のように気体混入部３と微小気泡生成部４との間の水流路２の部位で生じていた吐水圧を弱める圧損を除去したものであり、つまり水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体混入部３での水への気体混入量が減少する恐れもある。しかしながら、本例の微小気泡発生装置１では、気体供給管１３や大気開放路２９等の水流路２への気体の供給経路８を複数設けられているため、水への気体混入量を確保することができるといった利点も備えている。無論、水流路２への気体の供給経路８としては気体供給管１３や大気開放路２９以外に設けることも好ましく、これによると更に容易に水への気体混入量を確保することができるのである。
【００３４】
また、上記実施形態では水洗便器装置３０に配設するタイプの薬剤供給部４０を有する微小気泡発生装置１を例示したが、薬剤供給部４０を有さない微小気泡発生装置１でも、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成することで、気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位での圧損を無くするという作用効果を得ることができるのは言うまでもない。また、上記実施形態では薬剤供給部で供給する液体薬剤は洗剤（界面活性剤）であるが、芳香剤など他の薬剤に変更しても良いのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の例の微小気泡発生装置であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】同上の微小気泡発生装置の斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は微小気泡発生装置に備える泡溜まり形成部材の例の正面図である。
【図４】同上の微小気泡発生装置に備える開閉弁であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の上面図であり、（ｄ）は（ｂ）の右側面図である。
【図５】同上の微小気泡生成部での吸気流量と気泡径の関係を示すグラフである。
【図６】同上の微小気泡発生装置を内装した水洗便器装置の概略の側断面図である。
【図７】同上の水洗便器装置に内装した状態の微小気泡発生装置の斜視図である。
【図８】図７の側断面図である。
【図９】同上の水洗便器装置のボウル洗浄について説明するタイムチャートである。
【図１０】同上の水洗便器装置の洗浄水吐出モード時の要部の断面図である。
【図１１】同上の水洗便器装置の薬剤入り洗浄水吐出モード時の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 微小気泡発生装置
２ 水流路
３ 気体混入部
４ 微小気泡生成部
５ 細径部
６ 拡径部
７ 縮径部
８ 供給経路
９ 泡溜まり部
１０ 太径部
２０ 泡溜まり形成部材
３０ 水洗便器装置
４０ 薬剤供給部
５０ 開閉弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小気泡発生装置、及びこれを用いた水洗便器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水洗便所の洗浄水や、台所や洗面化粧台の吐水や、ジェットバス装置の噴出水などには、見かけの水量を増やして節水効果を図ったり、水の肌やボウル部等への当りを柔らかくして静音化を図ったりするために、水に空気などの気体を混入させることが行われている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、水に気体を混入させるには構成の簡略化を図って水流路を流れる水のエゼクター効果により気体を水に混入させることが一般に行われているが、上記のように単に水に気体を混入させると、気体が大きな気泡となって固まった状態で水中に存在するようになって、あたかも吐水が途切れたような吐水外観となってしまうので、本発明者は、気体混入部にて水に混入させた気体を細分化させる微小気泡発生装置を水流路に配設し、水中に均等に比較的小さい泡を行き渡らせることで吐水外観を良好にすることを行わせることを考えるに至っている（たとえば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７９７８７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、微小気泡発生装置の用途としては、叙述のように水洗便所の洗浄水や、台所や洗面化粧台の吐水や、ジェットバス装置の噴出水などに気泡を混入させる場合が挙げられるが、その実用化の段階で、微小気泡発生装置を水流路に配設すると水の吐出圧が弱まってしまうという問題が浮上するに至った。特に、水の吐出を水道圧に頼る水洗便器装置などに微小気泡発生装置を付設する場合には、上記問題が実用化への大きな障害となっていた。
【０００５】
本発明は、その目的とするところは、吐水圧を弱める水の圧損を除去し得る微小気泡発生装置、及びこれを用いた水洗便器装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１に係る微小気泡発生装置にあっては、水を流す水流路２に、水のエゼクター効果により水に気体を混入させる気体混入部３と、上記気体混入部３で水に混入させた気体を細分化する微小気泡生成部４とを、上流側から順に配設して成る微小気泡発生装置１において、微小気泡生成部４の上流域に気体の細分化のために水流路２内を減圧状態にする細径部５を備え、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成したことを特徴とする。これによると、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成したことで、気体混入部３と微小気泡生成部４との間の水流路２の部位で生じてしまう吐水圧を弱める圧損を、除去することができたものである。
【０００７】
また、請求項２に係る微小気泡発生装置にあっては、請求項１において、水流路２への気体の供給経路８を複数設けたことを特徴とする。これによると、水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体混入部３での水への気体混入量が減少する恐れもあるが、叙述のように水流路２への気体の供給経路８を複数設けたことで、水への気体混入量を確保することができる。
【０００８】
また、請求項３に係る微小気泡発生装置にあっては、請求項１または２において、微小気泡生成部４の下流域に泡溜まり部９を配設したことを特徴とする。これによると、水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体が充分に細分化されない状態で微小気泡発生装置１から下流へ流れる恐れもあるが、叙述のように微小気泡生成部４の下流域に泡溜まり部９を配設したことで、微小気泡生成部４での気体の細分化の漏れを低減させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にあっては、気体混入部と微小気泡生成部との間の水流路の部位で生じる吐水圧を弱める水の圧損を除去し得る、という利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００１１】
本例の微小気泡発生装置１は、図１及び２のように、内部に水流路２が貫通する筒状の本体ケース１１を有しており、本体ケース１１内の水流路２の上流側から気体を混入させる気体混入部３、混入した気体を細分化させて微小気泡を生成可能にする微小気泡生成部４が順に設けられている。ここで、気体混入部３の水流路２には流路径を絞った絞り部１２が形成されており、この絞り部１２に気体供給管１３の気体出口１３ａが臨むように接続されている。また、微小気泡生成部４には、水流路２の径を細めた細径部５と細径部５から徐々に径を太くする拡径部６とで構成したベンチュリ管状の圧力急変機構が採用されており、細径部５で水を減圧状態（静圧を低下させた状態）にして水に混入した気体を膨張させ、拡径部６で水を加圧状態（静圧を高めた状態）にして水に高い圧力をかけて気体を剪断させて細分化させることが可能にされている。この圧力急変機構の細径部５や拡径部６（特に拡径部６の流れ方向の長さ寸法）の寸法設定を変化させることで、細分化して生成した微小気泡を所望の径（たとえばμｍサイズ（１ｍｍ未満）やｍｍサイズ（１ｍｍ以上））にすることができる。本例の微小気泡生成部４は、装置のコンパクト化を鑑み、微小気泡生成部４を水の流れ方向に略２分して得る上流域に細径部５を配設すると共に下流域に拡径部６を配設したような寸法設定にされている。
【００１２】
詳しくは、微小気泡発生装置１の本体ケース１１は、内部が水流路２となる上流管部材１１ａ、中流管部材１１ｂ及び下流管部材１１ｃを、同軸上にパッキンを介して一体に連結することで形成されている。上流管部材１１ａは、上流域部分の外周部に微小気泡発生装置１よりも上流側の水流路２を構成する水流路管２ａが接続される接続部１１ａ１を有し、下流域部分に上記絞り部１２を形成させる絞り管部１５が形成されている。なお、上流管部材１１ａの内周面は絞り管部１５に向けて徐々に水流路２の流路径が絞られるような滑らかな曲面形状に形成されており、絞り管部１５の内周面は下流側開口で最小径部分よりもやや径が広がるようなノズル形状にされていて絞り部１２を構成している。絞り管部１５の外面部分には後述の中流管部材１１ｂの太径部１０に内嵌めするパッキン１６ａを備えた嵌合用突部１６が形成されている。嵌合用突部１６の下流側部位には下流側ほど外径を細くして上流管部材１１ａの下流側端面に至る傾斜周面部１６ｂが形成されている。
【００１３】
中流管部材１１ｂは、その上流域部分に水流路２の径を大きくした太径部１０が設けられ、太径部１０の内面に気体供給管１３の気体出口１３ａが開口している。この太径部１０には気体出口１３ａを塞がないように上流管部材１１ａの絞り管部１５が内嵌めされて気体混入部３を形成する。詳しくは、絞り管部１５の傾斜周面部１６ｂと中流管部材１１ｂの太径部１０と後述の縮径部７とで囲繞される空間は、絞り部１２を流れる水によって負圧が発生してエゼクター効果によって気体供給管１３から気体が吸い込まれる気体混入室１８となっている。本例では、気体出口１３ａは上流管部材１１ａの下流側端面と水流路２の流れ方向における略同位置に開口しているが、気体出口１３ａの開口位置は絞り管部１５の傾斜周面部１６ｂに面するようにしてもよく、この場合にも、気体混入室１８に吸い込まれた気体は傾斜周面部１６ｂに沿って水流路２を流れる水（絞り部１２から噴射された水）にその周面から偏り無く略均等に混入可能である。
【００１４】
また、中流管部材１１ｂは、その中流域部分から下流域部分にかけて上記細径部５と拡径部６から成るベンチュリ管状の微小気泡生成部４が形成されている。ここで、中流管部材１１ｂの内面における気体混入部３の太径部１０から微小気泡生成部４の細径部５に至る部位には徐々に内径を狭める縮径部７が形成されており、この縮径部７によって気体混入部３の太径部１０から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成してある。また、中流管部材１１ｂの下流端部（微小気泡生成部４の下流端部）の内周部分には泡溜まり形成部材２０が配置されると共に、外周部分には下流管部材１１ｃの上流端部を接続するパッキン１４ａを備えた接続部１４が形成される。
【００１５】
ここで、泡溜まり形成部材２０は、気泡入りの水の流れを滞らせて直前の水流路２（本例では微小気泡生成部４の拡径部６）に泡溜まり部９を形成させる部材であり、たとえば図３のように、水流路２の流路断面の中で一番流れが速い中央部に中央抵抗部２１を有し、周枠２２との間に中央抵抗部２１を支える複数のリブ２４を設けたり（図３（ｂ）（ｃ））、中央抵抗部２１と周枠２２との間に適宜メッシュ材２３を張設したりして形成される（図３（ａ））。なお、上記メッシュ材２３には微細気泡を更に細分化させたり水の流れを整流化させる作用もあり、水の流れの整流化によると微小気泡が合一して気泡径が大きくなることを回避させることができる。下流管部材１１ｃは、その上流側端部に中流管部材１１ｂの接続部１４に外嵌めする接続部１７が形成されており、全体として下流側ほど径を小さくするノズル状の部材であり、噴出ノズル部１９を構成している。
【００１６】
上記構成を有する本例の微小気泡発生装置１にあっては、気体混入部３では、水流路２の絞り部１２を水が流れる際に発生するエゼクター効果によって気体供給管１３から気体が気体混入室１８に取り込まれると共に、絞り部１２から噴射されて気体混入室１８に臨む水の周面から上記気体混入室１８に取り込まれた気体が水の内部に偏り無く略均等に気泡として混入されるのであり、次いで、微小気泡生成部４では、細径部５で水を減圧状態（静圧を低下させた状態）にして水に混入された気泡状の気体が膨張され、続けて拡径部６で水を加圧状態（静圧を高めた状態）にして水に混入された気泡状の気体に高い圧力をかけて剪断させて細分化させるといったように、気体を混入した水への圧力急変作用によって水に混入された気体が細分化されて微小気泡が生成されるのであり、この微小気泡を含んだ水が噴出ノズル部１９から吐出されるようになっている。
【００１７】
なお、図示はしないが気体供給管１３に開閉弁を設けて、適宜、開閉弁を閉状態にして気体供給管１３からの水への気体の混入を無くして、微小気泡発生装置１を通る水に微小気泡を生成させないようにしてもよく、また、気体供給管１３に開度調節可能な流量調整弁を設けて、流量調整弁で気体供給管１３の開度を調節して気体混入部３への気体の供給量を調節し、微小気泡の量、微小気泡の径を調節してもよい。なお、気体の供給量の増減によって微小気泡生成部４で生成される微小気泡の平均径が変化することは実験により図５のように明らかになっている。
【００１８】
ここで、本例の微小気泡発生装置１にあっては、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成した構成を有したことに大きな特徴を有している。すなわち、微小気泡発生装置１では、気体混入部３と微小気泡生成部４との間の水流路２の部位で吐水圧を弱める圧損が生じる恐れが高いのであるが、本例の微小気泡発生装置１にあっては上記特徴となる構成を有しているので、吐水圧を弱める圧損を除去することができたものであり、したがって、本例の微小気泡発生装置１は水流路２に配設しても水の吐水圧を弱めることなく、台所や洗面化粧台の吐水装置や水洗便器装置３０などの各種装置に不具合なく付設することができるようにされている。特に水の吐出を水道圧に頼る水洗便器装置３０などに微小気泡発生装置１を付設するのに有用である。
【００１９】
なお、上述のように水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体が充分に細分化されない状態で微小気泡発生装置１から下流へ流れる恐れもある。しかしながら、本例の微小気泡発生装置１では叙述のように微小気泡生成部４の下流域に泡溜まり部９を配設したことで、微小気泡生成部４での気体の細分化の漏れを低減可能にされているという利点も備えている。
【００２０】
本例の微小気泡発生装置１は、水洗便器装置３０に組み込まれるものであり、水洗便器装置３０の便器ボウル部３４への洗浄作用等に資する薬剤供給部４０が備えられている。薬剤供給部４０は空気混入部３や微小気泡生成部４と共に本体ケース１１内にコンパクトに納められていて微小気泡発生装置１の小型化が図られている。ここで、図６は本例の微小気泡発生装置１を備えた水洗便器装置３０であり、合成樹脂製の便器本体３１で主体を構成してある。なお図中３２は便器本体３１に回動自在に設けた便座であり、３３は便器本体３１に回動自在に設けた便蓋である。
【００２１】
便器本体３１の便器ボウル部３４の下部には後方に向けて排水筒部３５を突設してあり、該排水筒部３５からトラップを介して便器ボウル部３４内の溜水を排水できるようになっている。本例のトラップはターントラップ方式のもので、排水筒部３５に接続したフレキシブルなトラップ筒３６により構成してあり、モータ（図示せず）によりトラップ筒３６を回動して、図６で実線に示すようにトラップ筒３６が上向きＵ字状となったトラップ構造となる状態と、破線で示すように略逆Ｌ字状となってトラップ構造が解除される状態とを選択できるようになっており、通常はトラップ筒３６が上向きＵ字状となったトラップ構造となっていて便器ボウル部３４内の下部、排水筒部３５、トラップ筒３６内に水が溜まった状態となっていて、この状態で大便や小便を行い、大便や小便が終わると、便器ボウル部３４内に洗浄水を流すと共に、トラップ筒３６を回動してトラップ構造を解除する状態として、汚物と共に汚水を排水するようになっている。本例の微小気泡発生装置１は便器本体３１の後部に内装されている。
【００２２】
詳しくは、微小気泡発生装置１は、水流路２が便器ボウル部３４への洗浄水流路３７の一部を構成するように、また、気体供給管１３の一端が大気に開放されて水に混入させる気体を空気で構成するようにして、水洗便器装置３０に組み込まれている。洗浄水流路３７は図示しない水源に接続されて水道水からなる洗浄水が供給される流路であり、洗浄水流路３７に洗浄水を供給する手段としては水道圧を利用している。洗浄水流路３７の下流側端部には便器ボウル部３４の上端部後方に配設されて便器ボウル部３４内に臨む吐出部３７ａを設けてあり、該吐出部３７ａは微小気泡発生装置１の噴出ノズル部１９で構成している。洗浄水流路３７において微小気泡発生装置１よりも上流側には電磁弁３８を設けてあり、電磁弁３８を開閉することで洗浄水流路３７に供給された洗浄水を吐出部３７ａから吐出するか否かを切替可能としてある。
【００２３】
本例の微小気泡発生装置１には叙述のように薬剤供給部４０が備えられている。薬剤供給部４０は微小気泡生成部４の細径部５に合流する薬剤供給経路４１を備えており、薬剤供給経路４１には薬剤供給経路４１から洗浄水流路３７を流れる洗浄水に液体薬剤を供給する薬剤供給用ポンプ４２を設けている。詳しくは、薬剤供給経路４１は、界面活性剤を含む洗剤からなる液体薬剤が循環する循環経路４３と、循環経路４３から分岐した分岐経路４４とで構成してあり、該分岐経路４４の下流側端部を微小気泡生成部４の細径部５に接続している。
【００２４】
循環経路４３の途中には液体薬剤を貯留する薬剤タンク４５を設けてあり、該薬剤タンク４５は便器本体３１の後部の下部に内装してある。薬剤タンク４５には薬剤供給口４６を設けてあり、該薬剤供給口４６は着脱自在に取付けたキャップ４７により閉塞されている。また便器本体３１の外面において薬剤タンク４５に対向する部分は便器本体３１に対して着脱自在に設けたカバー（図示せず）により構成してあり、使用者はこのカバーを取り外すことで、薬剤タンク４５の薬剤供給口４６から薬剤タンク４５内に液体薬剤を補充できるようになっている。また薬剤タンク４５は便器本体３１に対して着脱自在に設けてあり、前述のカバーを取り外した状態で便器本体３１から外部に取り出した状態で液体薬剤を補充できるようになっている。循環経路４３において分岐経路４４との分岐部３１のすぐ上流側には、洗浄水流路３７を流れる洗浄水に液体薬剤を供給する薬剤供給用ポンプ４２として、薬剤タンク４５内の液体薬剤を循環させる循環ポンプを設けている。分岐経路４４の上流側部分（後述の管部４４ａで構成される部分）には循環経路４３に臨む小径の孔部４４ｂが形成してあり、薬剤供給用ポンプ４２により循環経路４３を循環する液体薬剤のうち少量の液体薬剤が分岐経路４４を介して洗浄水流路３７に供給されるようになっている。分岐経路４４の下流側端部は微小気泡生成部４の細径部５に開閉弁５０を介して接続されている。
【００２５】
詳しくは、本体ケース１１の中流管部材１１ｂからは軸方向外方（上方）に向けて筒部２５を一体に突設してあり、筒部２５と微小気泡生成部４の細径部５とがスリット状の連通孔２６で連通されている。筒部２５の上部には循環経路４３の一部を構成する配管４３ａから下方に突設した管部４４ａを挿入して密閉状態で接続してある。筒部２５の下部の内側には弾性変形可能なゴムのような部材で形成した開閉弁５０を配設している。開閉弁５０は、一端（上端）が開口した有底筒状の筒状部５１と、筒状部５１の底部から筒状部５１と反対方向（下方）に突設した薄片状の弁部５２を備えている。開閉弁５０は筒状部５１を筒部２５の下部の内側に嵌め込むことで筒部２５に対して固定されており、筒状部５１の外周面と筒部の内周面はぴったりと密接して封止されている。開閉弁５０には筒状部５１の内側と弁部５２の先端面（下端面）を連通させるスリット状孔５３を形成してあり、該スリット状孔５３は筒状部５１の軸方向（液体薬剤の流れ方向）から見て洗浄水流路３７を流れる洗浄水の流れ方向と平行な直線スリット状に形成されている。スリット状孔５３は弁部５２の厚み方向の中央部に形成してあり、外力が加わっていない状態では図１（ｂ）や図１０に示すようにスリット状孔５３を閉じた状態で自己の形状を保持する。
【００２６】
開閉弁５０の薄片状の弁部５２の先端部は前述の連通孔２６内に挿入され、該開閉弁５０のスリット状孔５３の弁部５２の先端側の開口は細径部５内（即ち洗浄水流路３７内）に臨んでいる。スリット状孔５３は後述のように薬剤供給用ポンプ４２が駆動することによるポンプ圧力で開き、薬剤供給用ポンプ４２が停止することによるポンプ圧力の消滅で閉じるようにされる。スリット状孔５３が閉じた状態では弁部５２の先端部は連通孔２６内に遊挿状態にあり、スリット状孔５３が開いて弁部５２が側方へ膨らんだ状態では弁部５２の先端部は連通孔２６内で外方へ広がって嵌合する状態となる（図１１）。また筒部２５の周壁部において弁部５２に対向する位置には貫通孔２８を設けてあり、筒部２５内の開閉弁５０の弁部５２外側に形成された空間２５ａは貫通孔２８を介して外部に連通している。これにより開閉弁５０のスリット状孔５３を閉じた状態では、微小気泡生成部４の細径部５は、開閉弁５０の弁部５２の先端部と連通孔２６の内周面との間に形成された隙間２７、空間２５ａ、貫通孔２８を順に介して外部に連通することとなり、つまり大気開放路２９が形成されるようになっている（図１（ｂ）、図１０）。
【００２７】
ところで、上記便器装置１は図示しない制御部を備えており、例えば操作部を操作する等して便器洗浄指令が制御部に送信されると、制御部は以下に示すボウル洗浄モードで運転を行い便器ボウル部３４を洗浄するように設定されている。ボウル洗浄モードは図９のように、便器洗浄指令を受信した際に開始する洗浄水吐出モードと、洗浄水吐出モードで所定時間ｔ１運転した後に開始する薬剤入り洗浄水吐出モードとで構成してあり、薬剤入り洗浄水吐出モードの開始から所定時間ｔ２後にボウル洗浄モードは終了する。
【００２８】
洗浄水吐出モードは吐出部３７ａから液体薬剤を混入していない洗浄水（即ち水道水）を吐出するモードである。該洗浄水吐出モードでは、開閉弁５０を閉じて薬剤供給経路４１と洗浄水流路３７の連通を遮断すると共に薬剤供給用ポンプ４２を停止し、且つ電磁弁３８を開いて洗浄水流路３７に洗浄水を供給する。これにより水源から洗浄水流路３７に供給された洗浄水は、気体混入部３において空気が混入されて気泡入り洗浄水となり、この洗浄水に含まれる気泡が微小気泡生成部４で細分化されて微小気泡となり、噴出ノズル部１９から吐出される。またこの洗浄水吐出モードにおいては、モータを駆動してトラップ筒３６を略逆Ｌ字状とし、これにより便器ボウル部３４内の溜水を排水する。ここで洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される気泡の径は比較的大きい数ｍｍ程度に設定してある。このように気泡を含む洗浄水を吐出することで、洗浄水に含まれる気泡が破裂した際に発生する高周波振動の惹起による気泡入り洗浄水自体の高い洗浄力により便器ボウル部３４の内面を効率良く洗浄でき、またこの場合、洗浄水の節水効果を高めることができる。また特にこの洗浄水に含まれる微小気泡はミリメータサイズと比較的大きく、このため微小気泡が破裂しやすくて便器ボウル部３４の内面を効率良く洗浄できる。
【００２９】
上記洗浄水吐出モードが終了すると薬剤入り洗浄水吐出モードに移行する。薬剤入り洗浄水吐出モードは吐出部３７ａから液体薬剤を混入した洗浄水（即ち薬剤入り洗浄水）を吐出するモードである。薬剤入り洗浄水吐出モードでは、開閉弁５０を開いて薬剤供給経路４１と洗浄水流路３７を連通させると共に薬剤供給用ポンプ４２を運転し、且つ洗浄水吐出モード時と同様に電磁弁３８を開いて洗浄水流路３７に洗浄水を供給する。これにより水源から洗浄水流路３７に供給された洗浄水は上記洗浄水吐出モードと同様に気体混入部３において空気が混入されて気泡を含む洗浄水となり、下流側に流れる。またこれと同時に薬剤供給用ポンプ４２によって循環経路４３内を流れる液体薬剤の一部が分岐経路４４を介して微小気泡生成部４の細径部５に流入し、これにより気泡を含む薬剤入り洗浄水となって以後はこの薬剤入り洗浄水に含まれる気泡が微小気泡生成部４の拡径部６で細分化され、吐出部３７ａから吐出される。
【００３０】
ここで、上記洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される薬剤入り洗浄水に含まれる気泡の径は前述の洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される洗浄水に含まれる気泡の径よりも小さくなっている。これは薬剤入り洗浄水に界面活性剤を含む液体薬剤が混入された場合、洗浄水の表面張力が低下し、これにより微小気泡生成部４で剪断力が加えられた際に気泡がより細かく細分化されるためである。具体的には洗浄水吐出モードにおいては吐出部３７ａから吐出される薬剤入り洗浄水に含まれる気泡の径は平均６０μｍ程度となるように設定してある（微細気泡という）。このように洗浄水吐出モードにおいて吐出部３７ａから吐出される薬剤入り洗浄水に含まれる気泡の径を設定することで、便器ボウル部３４の内面において溜水の水面と接する喫水線部分に界面活性剤を含む薬剤入り洗浄水で界面を形成した防汚効果の高いマイクロメータサイズの微細気泡を付着させることができ、またこの微細気泡は破裂し難く長時間便器ボウル部３４の内面に付着させることができ、これらにより便器ボウル部３４の内面、特に喫水線部分を清潔にできるのである。
【００３１】
ところで、上記開閉弁５０は、薬剤入り洗浄水吐出モード時においては、図１１に示すように、薬剤供給用ポンプ４２の圧力と、微小気泡生成部４の細径部５を洗浄水が流れることにより発生する負圧によって、弁部５２が弾性変形して幅を広げ、これによりスリット状孔５３が開くように設定してある。このため薬剤入り洗浄水吐出モードにおいては薬剤供給経路４１の分岐経路４４と洗浄水流路３７が連通して液体薬剤が洗浄水流路３７に供給される。またこの時、弾性変形した弁部５２の先端部の外周面が連通孔２６の内周面に接して大気開放路２９を構成する隙間２７を閉じるように設定してあり、該開閉弁５０により大気開放路２９を介して連通する微小気泡生成部４の細径部５と外部の連通状態が遮断される。従ってこの場合は薬剤供給用ポンプ４２の圧力に加えて微小気泡生成部４の細径部５で発生する負圧を利用して薬剤供給経路４１からの液体薬剤を洗浄水流路３７に確実に供給することができる。
【００３２】
また薬剤供給用ポンプ４２が停止される洗浄水吐出モード時においては、開閉弁５０には薬剤供給用ポンプ４２の圧力が加わらず、図１０に示すように開閉弁５０は弁部５２が弾性復帰して幅を狭め、これによりスリット状孔５３が閉じるように設定してある。このため洗浄水吐出モードにおいては薬剤供給経路４１の分岐経路４４と洗浄水流路３７の連通状態が遮断される。またこの時、弾性復帰した弁部５２の先端部と連通孔２６の内周面との間には前述の隙間２７が形成されて大気開放路２９が形成され、これにより微小気泡生成部４の細径部５が大気開放路２９を介して外部に連通する。そしてこの場合、洗浄水流路３７（水流路２）における微小気泡生成部４の細径部５では減圧状態になっているので、大気開放路２９を介して外気が洗浄水流路３７（水流路２）内にエゼクター効果で吸い込まれる。なお、この外気の供給により、微小気泡生成部４の細径部５で発生する負圧は多少低減される。従ってこの場合は、微小気泡生成部４の細径部５で発生する負圧により開閉弁５０が弾性変形してスリット状孔５３が開くことが防止され、この結果、洗浄水吐出モード時において液体薬剤が洗浄水流路３７に漏れ出すことは防止されている。
【００３３】
なお、本例の微小気泡発生装置１にあっては、叙述のように気体混入部３と微小気泡生成部４との間の水流路２の部位で生じていた吐水圧を弱める圧損を除去したものであり、つまり水は気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位、ひいては微小気泡発生装置１を圧損無くスムーズに流れるために、気体混入部３での水への気体混入量が減少する恐れもある。しかしながら、本例の微小気泡発生装置１では、気体供給管１３や大気開放路２９等の水流路２への気体の供給経路８を複数設けられているため、水への気体混入量を確保することができるといった利点も備えている。無論、水流路２への気体の供給経路８としては気体供給管１３や大気開放路２９以外に設けることも好ましく、これによると更に容易に水への気体混入量を確保することができるのである。
【００３４】
また、上記実施形態では水洗便器装置３０に配設するタイプの薬剤供給部４０を有する微小気泡発生装置１を例示したが、薬剤供給部４０を有さない微小気泡発生装置１でも、気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の部位を徐々に内径を狭める縮径部７で構成し、この縮径部７によって気体混入部３から微小気泡生成部４の細径部５に至る水流路２の内面を滑らかな曲面形状に形成することで、気体混入部３から微小気泡生成部４との間の水流路２の部位での圧損を無くするという作用効果を得ることができるのは言うまでもない。また、上記実施形態では薬剤供給部で供給する液体薬剤は洗剤（界面活性剤）であるが、芳香剤など他の薬剤に変更しても良いのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の例の微小気泡発生装置であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】同上の微小気泡発生装置の斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は微小気泡発生装置に備える泡溜まり形成部材の例の正面図である。
【図４】同上の微小気泡発生装置に備える開閉弁であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の上面図であり、（ｄ）は（ｂ）の右側面図である。
【図５】同上の微小気泡生成部での吸気流量と気泡径の関係を示すグラフである。
【図６】同上の微小気泡発生装置を内装した水洗便器装置の概略の側断面図である。
【図７】同上の水洗便器装置に内装した状態の微小気泡発生装置の斜視図である。
【図８】図７の側断面図である。
【図９】同上の水洗便器装置のボウル洗浄について説明するタイムチャートである。
【図１０】同上の水洗便器装置の洗浄水吐出モード時の要部の断面図である。
【図１１】同上の水洗便器装置の薬剤入り洗浄水吐出モード時の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 微小気泡発生装置
２ 水流路
３ 気体混入部
４ 微小気泡生成部
５ 細径部
６ 拡径部
７ 縮径部
８ 供給経路
９ 泡溜まり部
１０ 太径部
２０ 泡溜まり形成部材
３０ 水洗便器装置
４０ 薬剤供給部
５０ 開閉弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を流す水流路に、水のエゼクター効果により水に気体を混入させる気体混入部と、上記気体混入部で水に混入させた気体を細分化する微小気泡生成部とを、上流側から順に配設して成る微小気泡発生装置において、微小気泡生成部の上流域に気体の細分化のために水流路内を減圧状態にする細径部を備え、気体混入部から微小気泡生成部の細径部に至る水流路の部位を徐々に内径を狭める縮径部で構成し、この縮径部によって気体混入部から微小気泡生成部の細径部に至る水流路の内面を滑らかな曲面形状に形成したことを特徴とする微小気泡発生装置。
【請求項２】
水流路への気体の供給経路を複数設けたことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項３】
微小気泡生成部の下流域に泡溜まり部を配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の微小気泡発生装置。
【請求項４】
上記請求項１乃至３のいずれか一項の微小気泡発生装置を、その水流路が便器ボウル部への洗浄水流路の一部を構成するように配設して成る水洗便器装置。
【請求項１】
水を流す水流路に、水のエゼクター効果により水に気体を混入させる気体混入部と、上記気体混入部で水に混入させた気体を細分化する微小気泡生成部とを、上流側から順に配設して成る微小気泡発生装置において、微小気泡生成部の上流域に気体の細分化のために水流路内を減圧状態にする細径部を備え、気体混入部から微小気泡生成部の細径部に至る水流路の部位を徐々に内径を狭める縮径部で構成し、この縮径部によって気体混入部から微小気泡生成部の細径部に至る水流路の内面を滑らかな曲面形状に形成したことを特徴とする微小気泡発生装置。
【請求項２】
水流路への気体の供給経路を複数設けたことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項３】
微小気泡生成部の下流域に泡溜まり部を配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の微小気泡発生装置。
【請求項４】
上記請求項１乃至３のいずれか一項の微小気泡発生装置を、その水流路が便器ボウル部への洗浄水流路の一部を構成するように配設して成る水洗便器装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１３８４２０（Ｐ２００８−１３８４２０Ａ）
【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２００６−３２４５９３（Ｐ２００６−３２４５９３）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【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】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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