気泡発生装置
【課題】ノズルから噴出される噴出水流を衝突壁に衝突させることにより気泡の微細化を行う気泡発生装置において、より一層の気泡微細化の効率向上を図るとともに、衝突壁に起因する水の飛散を効果的に防止する。
【解決手段】気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出する噴出ノズル２０と、該噴出ノズル２０の正面に配設された衝突壁３２とを備え、該衝突壁３２に前記噴出水流を衝突させつつ噴出ノズル２０からの噴出方向へ水流を案内することにより噴出水流中の気泡を微細化するように構成されているとともに、衝突壁３２の少なくとも上方を覆う飛散防止壁３３が設けられた構成とする。
【解決手段】気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出する噴出ノズル２０と、該噴出ノズル２０の正面に配設された衝突壁３２とを備え、該衝突壁３２に前記噴出水流を衝突させつつ噴出ノズル２０からの噴出方向へ水流を案内することにより噴出水流中の気泡を微細化するように構成されているとともに、衝突壁３２の少なくとも上方を覆う飛散防止壁３３が設けられた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽に設けられて浴槽内の浴槽水中に気泡を発生させる気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種従来の気泡発生装置として、例えば、下記の特許文献１及び２に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１２９７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−９６４２１号公報
【０００４】
特許文献１に記載の微細気泡発生装置は、エジェクター型気泡発生ノズルと、該ノズルに連結された衝突板とを備え、エジェクター型気泡発生ノズルの吐出孔から気泡含有液体が吐出された際、気泡含有液体中の気泡が衝突する位置に衝突板が設けられることにより、気体の導入速度に対して、液体の導入速度をさほど大きくすることなく、気泡径の小さい気泡、すなわち微細な気泡を効果的に発生させることができるように構成されている（段落番号００１４）。当該特許文献１には、衝突板による気泡の微細化の詳細な原理についての記載はなく、実験的実証結果が記載されているにすぎないが（段落番号００２６〜００４０）、特許文献１の図２には、気泡発生ノズルから下方に向けて噴出された気泡含有液体が上方に向けて跳ね返される様子が図示されていることからすれば、当該特許文献１に記載の衝突板は、気泡発生ノズルから吐出された気泡含有液体が衝突した際の衝撃によってのみ気泡を微細化させるものであると理解できる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の循環アダプタは、旋回流による気泡噴流を噴出可能なものであって、浴槽の水位が低い場合に旋回流を形成することに起因して噴流が放射方向に飛散することを防止するために、気泡噴流を略ストレートに通過させる開口部と、この開口部を通過する気泡噴流の外周側を覆う閉塞部とを有する飛散防止板を、気泡噴流噴出口の前端から所定距離前方に配設したものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願出願人は、微細気泡を含む水流を入浴者の身体に向けて噴出させることにより高い入浴効果が得られる風呂装置の開発を行っているが、上記特許文献１記載の衝突板は、水流を跳ね返して拡散させてしまうものであるため、入浴者の身体に向けて微細気泡を含む水流を発生させることができない。また、特許文献１記載の衝突板によって微細化された気泡は、衝突板によって跳ね返された後に衝突板の周囲上方に浮遊して再結合してしまうため、かかる特許文献１記載の微細気泡発生装置を浴槽に取り付けても入浴効果の向上は期待できない。
【０００７】
また、本願出願人は、気泡を含有する水流を噴出するノズル下流側に衝突壁を設け、浴槽水中でノズルからの噴出水流を衝突壁に衝突させることで衝突壁近傍で気泡を微細化させるような水流を生じさせる技術開発を行っているところ、かかる衝突壁の構造や作用との関連において、浴槽内に水がない場合（装置より水位が低い）に、水流が浴室内に飛散することを防止するため飛散防止部材をどのように設けるかが重要な技術課題となっている。上記特許文献２には、衝突壁との関係でどのような位置に飛散防止部材を配置するかについては何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、ノズルから噴出される噴出水流に含まれる気泡をより効率的に微細化することができ、かつ、微細気泡を含む水流を一定方向に案内できるようにして、浴槽に入浴する入浴者に向けて微細気泡を含む心地よい水流を発生できる気泡発生装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、ノズルから噴出される噴出水流を衝突壁に衝突させることにより気泡の微細化を行う気泡発生装置において、浴槽内に水がない場合に衝突壁に起因する水の飛散を効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１０】
すなわち、本発明の気泡発生装置は、気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルの正面に配設された衝突壁とを備え、該衝突壁は、噴出ノズルに対向配置される衝突面を有し、該衝突壁の衝突面の周縁部に、前記噴出水流が衝突面に衝突した後の水流が浴槽水中では噴出ノズルからの噴出方向に沿う方向に流れるように案内する案内曲面が形成されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
かかる本発明の気泡発生装置によれば、浴槽水中で噴出ノズルから噴出された気泡を含む噴出水流が衝突壁の衝突面に衝突し、その際の衝撃力によって噴出水流中の気泡が一次的に微細化される。さらに、噴出水流は衝突面に沿って放射方向に分散していき、衝突壁の周縁部に形成された案内曲面に沿うように水流が曲げられる。これは、水流は、乱流の発生による抵抗が少なくなるように流れるため、水流に接する物体に緩やかな曲面が形成されていれば、その曲面に沿って引っ張られるように流れるという性質を利用するものである。かかる案内曲面の存在により、衝突壁の外周面に沿って軸方向に向けた水流が生じる。その結果、噴出ノズルから噴出された噴出水流の逆方向への反射的流れが抑制され、衝突面に沿った放射方向の分散流れ領域では放射方向外方に至るにしたがって水流の厚さが薄くなり（図５参照）、大きなせん断力が衝突面上で気泡に作用することによって気泡が一層微細化されることとなる。このようにして微細化された気泡を含有する水流は、衝突壁の外周面に沿って軸方向に向けて流れて浴槽内に放出され、入浴者が体感し得る微細気泡含有水流を生じさせるとともに、気泡が噴出ノズル近傍に滞留せず水流とともに浴槽内へ向けて分散されるため気泡同士の再結合が生じにくい。また、衝突壁による緩衝作用により浴槽内に緩やかな水流を生じるようになり、これにより浴槽内に生じた微細気泡が水中で消滅しにくくなるとともに、また、入浴用途の場合には緩やかな水流が入浴者に対して心地よい環境を作ることができ、さらに、追焚き時のように噴出ノズルから高温水が吐出される場合でも、周辺の水と混ざり合いながら吐出されるために、入浴者に対し一層の快適さを提供することが可能になる。
【００１２】
上記本発明の気泡発生装置において、前記衝突壁の少なくとも上方を覆う飛散防止壁を設けることが好ましい（請求項２）。これによれば、噴出ノズルから噴出された噴出水流中に含まれる気泡をさらに微細化するために噴出ノズルの下流側で噴出水流を衝突壁に衝突させているが、上記飛散防止壁は、衝突壁の上方を覆うように配置されているため、浴槽内に水がない場合には、微細化作用を生じさせる上記衝突に起因して衝突壁から放射方向に流れる水流のうち、少なくとも上方への水流は飛散防止壁によって堰き止められ、多量の水が浴槽周囲に飛散してしまうことが防止される。
【００１３】
上記本発明の気泡発生装置において、前記噴出ノズルと飛散防止壁との間に、前記噴出水流とともに浴槽内の水を前記衝突壁に向けて流入させるための隙間を形成することができる（請求項３）。これによれば、衝突壁周囲に円滑な環流が生じるため、衝突壁周囲に乱流が生じることが防止され、噴出ノズルからの噴出水流に起因する浴槽水内の流れが円滑化し、良質な泡や水流を発生させることが可能になる。
【００１４】
また、衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面と案内曲面との境界部に水切りエッジが形成されたものとすることができる（請求項４）。これによれば、案内曲面を設けた場合でも、気中では水切りエッジの存在により衝突面を放射方向に流れる水流が案内曲面に影響を受けにくくして、飛散防止壁が存在しない方向に水流が飛散してしまうことが防止される。
【００１５】
また、衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面の周縁部を噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成したものとすることができる（請求項５）。かかる構成によれば、気中では衝突面を放射方向に流れる水流の流れが若干後方に向くようになり、飛散防止壁よりも斜め前方への飛散が低減される。
【００１６】
さらに、前記衝突壁の先端部を、前記飛散防止壁の先端部よりも前記噴出方向に突出させることができる（請求項６）。これによれば、衝突壁により軸方向前方に向けて案内される水流が衝突壁から離脱する部位において、飛散防止壁が存在しないため、乱流などが発生しにくく、水流や気泡の安定化が図られる。
【００１７】
また、前記飛散防止壁の先端部に、衝突壁側に向けて突出する突出部を設けることができる（請求項７）。これによれば、飛散防止壁の内周面ではじき飛ばされた水が飛散防止壁の内面に沿って前方に勢いよく飛び出すことが防止され、浴室内に人がいる場合などに人に向けて湯水が飛散することを一層確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る気泡発生装置によれば、噴出ノズルから噴出された噴出水流の逆方向への反射的流れが抑制され、衝突面に沿った放射方向の分散流れ領域では放射方向外方に至るにしたがって水流の厚さが薄くなり、大きなせん断力が衝突面上で気泡に作用することによって気泡をより一層微細化させることができる。さらに、このようにして微細化された気泡を含有する水流は、衝突壁の外周面に沿って軸方向に浴槽内に放出されるため、入浴者が体感し得る微細気泡含有水流を生じさせることができて、入浴者に一層心地よいマッサージ感を与えることができるとともに、気泡が噴出ノズル近傍に滞留せず水流とともに浴槽内へ向けて分散されるため、気泡同士の再結合も生じにくくなり、安定した品質の良い気泡を発生させることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る気泡発生装置によれば、噴出ノズルから噴出された噴出水流中に含まれる気泡をさらに微細化するために噴出ノズルの下流側で噴出水流が衝突壁に衝突されるが、上記飛散防止壁は、衝突壁の上方を覆うように配置されているため、気泡を微細化作用を生じさせる上記衝突に起因して衝突壁から放射方向に流れる水流のうち、浴槽内に水がない場合に少なくとも上方への水流は飛散防止壁によって堰き止められ、多量の水が浴槽周囲に飛散してしまうことを防止できる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る気泡発生装置によれば、衝突壁周囲に円滑な環流が生じるため、衝突壁周囲に乱流が生じることが防止され、噴出ノズルからの噴出水流に起因する浴槽水内の流れが円滑化し、良質な泡や水流を発生させることが可能になる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る気泡発生装置によれば、案内曲面を設けた場合でも、気中では水切りエッジの存在により衝突面を放射方向に流れる水流が案内曲面に影響を受けにくくして、飛散防止壁が存在しない方向に水流が飛散してしまうことを防止できる。
【００２２】
また、本発明の請求項５に係る気泡発生装置によれば、気中では衝突面を放射方向に流れる水流の流れが若干後方に向くようになり、飛散防止壁よりも斜め前方への飛散を低減させることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に係る気泡発生装置によれば、衝突壁により軸方向前方に向けて案内される水流が衝突壁から離脱する部位において、飛散防止壁が存在しないため、乱流などが発生しにくく、水流や気泡の安定化を図ることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項７に係る気泡発生装置によれば、飛散防止壁の内周面ではじき飛ばされた水が飛散防止壁の内面に沿って前方に勢いよく飛び出すことが防止され、浴槽内に人がいる場合などに人に向けて湯水が飛散することを一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る気泡発生装置を内蔵する浴槽用循環アダプタの縦断面図である。
【図２】同浴槽用循環アダプタの水平断面図である。
【図３】同浴槽用循環アダプタの斜視図である。
【図４】同浴槽用循環アダプタの分解斜視図である。
【図５】同浴槽用循環アダプタの気泡発生装置の気泡発生原理説明図である。
【図６】図５に示す噴出ノズルの側面図である。
【図７】気泡発生装置の実験モデルの要部拡大図である。
【図８】気泡発生装置の理論モデルの要部拡大図である。
【図９】段差部の他の実施例を模式的に示す部分拡大図である。
【図１０】断面急縮小構造による負圧発生原理説明図である。
【図１１】噴出ノズルの他の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】衝突壁及び飛散防止壁の作用説明図である。
【図１３】衝突壁及び飛散防止壁の作用説明図である。
【図１４】衝突壁の他の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１５】衝突壁のさらに別の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１６】気泡発生装置のさらに別の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る気泡発生装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る気泡発生装置が内蔵された浴槽用循環アダプタ１を示し、該循環アダプタ１は、浴槽の側壁に貫通した状態で取付固定され、この循環アダプタ１の前面（図において右側面）の外周部には浴槽内の浴槽水を吸い込む吸い込み口２が環状に設けられていると共に、該吸い込み口２の径方向内方には水流が放出される水流放出口３が設けられており、循環アダプタ１の背面側で循環ポンプを備えた循環配管に接続されることによって、吸い込み口２から吸い込んだ浴槽水が循環管路及び循環アダプタ１を介して水流放出口３から浴槽の内方に向けて放出されるように構成されている。
【００２８】
好ましくは、上記循環管路は、風呂用の追い焚き循環機能を備えた風呂釜若しくは風呂給湯器用の追い焚き循環管路により構成でき、その場合、風呂釜若しくは給湯器における燃焼を停止した状態で循環ポンプによる浴槽水の環流を生じさせることにより気泡発生運転を行うことができる。
【００２９】
循環アダプタ１は、主として浴槽の外側に配設される本体ハウジングを兼ねるアダプタ本体４と、浴槽の内側からアダプタ本体４に取り付けられる浴槽アタッチメント５と、吸込口フィルタ６とが組み付けられて構成されており、アダプタ本体４のフランジ７と、浴槽アタッチメント５のフランジ８との間にパッキン９，１０を介して浴槽の側壁が挟み込まれるようにして浴槽に取付固定される。また、アダプタ本体４には雌ネジ部１１が設けられ、一方、浴槽アタッチメント５には雌ネジ部１１に対応する雄ネジ部１２が設けられており、これらネジ部１１，１２によって浴槽アタッチメント５がアダプタ本体４に螺着されている。また、吸込口フィルタ６は、浴槽アタッチメント５に着脱自在に取り付けられている。
【００３０】
アダプタ本体４には、循環配管の戻り路に接続される戻り用接続口１３と、循環配管の往き路に接続される往き用接続口１４とが背面から後方に突出するように設けられているとともに、空気採り入れ口１５も背面に後方突出状に設けられている。また、アダプタ本体４は、往き用接続口１４に連通する第１筒部１６と、該第１筒部１６との間に隙間を有して同心状に設けられた第２筒部１７と、第２筒部１７との間に隙間を有して同心状に設けられた第３筒部１８とを一体に備えた多重筒状に構成されており、第３筒部１８がアダプタ本体４の外周壁を構成しており、該第３筒部１８内に第２筒部１７が収容され、第２筒部１７内に第１筒部１６が収容されている。第１筒部１６と第２筒部１７との間の空間は空気採り入れ口１５に連通され、第２筒部１７と第３筒部１８との間の空間は戻り用接続口１３に連通されており、第１筒部１６内部空間、第１筒部１６と第２筒部１７との間の空間、及び、第２筒部１７と第３筒部との間の空間は、相互に遮断されている。なお、上記の雌ネジ部１１は、第３筒部１８の内周面に形成されている。
【００３１】
浴槽アタッチメント５は、円筒状の浴槽ボルト１９と、該浴槽ボルト１９に内嵌された噴出ノズル２０と、水流放出口３を有する放出水流制御部材２１とから主構成されている。浴槽ボルト１９には上記フランジ８が設けられ、該フランジ８にパッキン１０が取付られているとともに、浴槽ボルト１９の外周面に上記の雄ネジ部１２が形成されている。また、浴槽ボルト１９の内周面と、アダプタ本体４の第２筒部１７との間には隙間が形成されており、該隙間を介してアダプタ本体４の戻り用接続口１３と、上記吸い込み口２とが連通されている。
【００３２】
噴出ノズル２０は、気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出するものであり、アダプタ本体４の往き用接続口１４を介して浴槽水が供給される浴槽水導入口２２と、該浴槽水導入口２２の下流に設けられ噴出水流が外部に向けて噴出されるオリフィス２３と、浴槽水導入口２２とオリフィス２３とを連通させる流通路２４と、アダプタ本体４の空気採り入れ口１５を介してオリフィス２３内に空気を導入するための吸気孔２５とを備えている。図示実施形態の噴出ノズル２０は、先端部にオリフィス２３を有する内筒部２６と、該内筒部２６との間に隙間を有して同心状に一体成形された外筒部２７とから主構成されており、内筒部２６の背面側端部が上記浴槽水導入口２２とされ、内筒部２６の内部空間が上記流通路２４となされている。この流通路２４の下流端に断面急縮小部を構成する段差部２８を介してオリフィス２３の上流端が連設されている。
【００３３】
噴出ノズル２０の内筒部２６はアダプタ本体４の第１筒部１６に内嵌され、これにより、オリフィス２３が往き用接続口１４の下流に連通されている。一方、外筒部２７は、アダプタ本体４の第２筒部１７に内嵌されているとともに、外筒部２７の内周面と第１筒部１６の外周面との間には隙間が形成されるように構成されており、これにより、内筒部２６及び第１筒部１６と、外筒部２７との間の空間に空気採り入れ口１５を介して外気が供給されるようになっており、当該空間の先端部はオリフィス２３の径方向外方まで延設され、当該空間の先端部とオリフィス２３とを連通させる上記吸気孔２５が内筒部２６に形成されている。
【００３４】
吸気孔２５は小孔により構成されており、図示実施形態においては周方向に隣接配置された３つの小孔により構成されている。なお、射出成形時に内筒部２６に吸気孔２５を構成する小孔をピンにより形成させているため、外筒部２７にも小孔が形成されてしまうが、該外筒部２７の小孔は、噴出ノズル２０と放出水流制御部材２１との間に設けられたＯリング４０によって密閉されている。
【００３５】
噴出ノズル２０のオリフィス２３は、上流側の第１オリフィス部２３ａと、該第１オリフィス部２３ａの下流端に、断面積を僅かに且つ急激に拡大する段差部２９を有して連設された第２オリフィス部２３ｂとからなる。第２オリフィス部２３ｂは、第１オリフィス部２３ａの下流側に設けられ、段差部２９を介して第１オリフィス部２３ａよりも断面積が急激に大きくなるように構成されていて、これらオリフィス部２３ａ，２３ｂの境界部に設けられた段差部２９の背面側（図において右側）の微小領域に、噴出ノズル２２に通水した際に負圧を発生させるように構成されている。そして、上記の吸気孔２５は、段差部２９に開口形成されていて、特に本実施形態では吸気孔２５が段差部２９を跨ぐように開口形成されており、段差部２９の背面側に生じる負圧によって空気を自然吸気するように構成されている。本実施形態では、段差部２９はオリフィス２３の内周面の全周にわたって形成されていて、作動時（噴出ノズル２０への通水時）に段差部２９の背面側の微小負圧領域に生じる空気層がオリフィス２３の全周にわたって形成されるようになっている。
【００３６】
従来の一般的なエジェクタ型気泡発生装置における気泡発生原理は高速な水流がオリフィスを通過してオリフィスよりも十分広い空間に高速水流を噴射させた際に生じるキャビテーション原理によるものであり、かかる従来装置では高速水流を生じさせるために高圧ポンプが必須となっていたが、本実施形態ではオリフィス２３の途中に設けた微小な段差部２９を水流が通過することによって段差部２９の背面側の微小領域に発生する負圧を利用して空気を吸引するものであり、キャビテーションが生じるほどの高速水流は必要ではなく、コストの安い低圧ポンプを循環ポンプとして利用することができてコスト低減や騒音の大幅な低減を図ることが可能であるとともに、オリフィス径を比較的大きくすることができるので、十分な水流の流量を確保することができ、これに伴い水流に混合される気泡の量を多くしても、気泡同士が結合しにくく、品質の良い気泡含有水流を十分な流量で発生させることが可能である。
【００３７】
図５及び図６は、図１〜図４に示す本実施形態の噴出ノズル２０を備える気泡発生装置の気泡発生原理説明図である。図５に示すように噴出ノズル２０内に所定流量で浴槽水を通水すると、第１オリフィス部２３ａにおいて流速が加速され、これに伴い第１オリフィス部２３ａを通過する水流の圧力が低下する。例えば、第１オリフィス部２３ａを通過する水流の圧力、特に第１オリフィス部２３ａ内周面近傍の圧力がほぼ外気圧と等しくなるように、第１オリフィス部２３ａの断面積、第１オリフィス部２３ａの上流側の流路形状や断面積、並びに、浴槽水の流量などを設定することができる。水流が段差部２９を通過すると、段差部２９の背面側の微小領域に負圧が生じ、該負圧により吸気孔２５を介して空気が吸引されて図６に示すようにオリフィス２３の全周にわたって段差部２９の背面側に空気層が形成され、この空気層を空気の供給源としてオリフィス２３を流れる水流に気泡が全周にわたって均一かつ連続的に発生して混合され、かかる気泡を含有する水流が第２オリフィス部２３ｂから外部に向けて噴出される。
【００３８】
吸気孔２５の好ましい位置を実験的に検証するため、本願発明者らは吸気孔２５の位置を軸方向に微小にずらした複数のサンプルを用いて気泡の発生状態を確認した。かかる実験モデルは図７に示されており、下限流量Ｑを毎分４．０Ｌ、第１オリフィス部２３ａの直径φＡを４．５ｍｍ、第２オリフィス部２３ｂの直径φＢを５．１ｍｍ、吸気孔２５の直径φＲを１．０ｍｍとした。この場合、吸気孔２５の段差部２９から最も離れる部位と段差部２９との間の距離をＬとすると、当該距離Ｌが１．０ｍｍを超えるとほとんど気泡が発生しなくなり、また、吸気孔２５の中心が段差部２９に近くなるほど良好な気泡の発生が確認できた。
【００３９】
この結果より、図８に示すように、段差部２９の背面側の負圧領域の軸方向寸法ｂと、段差部の径方向寸法ａとの間には、ｂ＝０．３ａの関係が導出される。Ｌ≦ｂであれば吸気可能であるため、Ｌ≦０．３ａとなる条件を満たすように吸気孔２５の位置を設定すれば、安定した吸気を行うことが可能であることが判る。
【００４０】
図１〜図４に示す本実施形態の段差部２９の背面は、オリフィス２３の内周面に対して軸方向断面視においてほぼ直角に形成されているが、図９に示すように、段差部２９の背面を、オリフィス２３の内周面に対して軸方向断面視において鋭角状に形成することもできる。これによれば、段差部２９の奥行きがより深くなるため、負圧の発生がより安定化するとともに、段差部２９の背面の空気層の層厚を大きくすることができて、より確実に円環状の空気層（図９において点ハッチングで示す。）が形成されるようになり、気泡の発生が一層均一化する。
【００４１】
また、本実施形態では、図１及び図２に示すように噴出ノズル２０の流通路２４とオリフィス２３との境界を段差部２８による断面急縮小構造としているが、かかる断面急縮小構造の作用について説明する。図５に示すように流通路２４の下流端をテーパー状に縮径してオリフィス２３に繋げた場合は管路内に乱流が生じにくく圧力損失も小さく、第１オリフィス部２３ａを流れる水流の流れ方向は比較的軸方向に沿うようになって、該水流自体によってはオリフィス２３内面に負圧を生じさせるものではない。一方、図１０に示すようにオリフィス２３の入口で断面を急激に縮小させると、管の流れの特性から、オリフィス２３の入口付近の水流が、下流に至るにしたがって径方向内方に向くような流れとなり、第１オリフィス部２３ａを流れる水流は第１オリフィス部２３ａの径よりも細く流れ、これにより管壁と水流の間に乱流による負圧が生じる。この負圧の影響がある領域内に上記のオリフィス内段差部２９による断面急拡大部を構成することにより、相乗効果により大きな負圧をオリフィス内面に生じさせることができる。このような作用が生じるための段差部２８，２９の相対距離は、管径や流速などの諸条件にもよるが、本実施形態では２ｍｍ程度としている。
【００４２】
なお、断面急縮小する構造としては、図１１に示すように、オリフィス２３の上流端を上流側の流通路２４内に向けて突出させるような構造とすることもできる。
【００４３】
次に、上記放出水流制御部材２１について説明すると、放出水流制御部材２１は、図１及び図２に示すように、噴出ノズル２０に外嵌される円環状の取付ベース部３０と、該ベース部３０に一体形成された衝突壁支持部３１と、該支持部３１に取付支持された衝突壁３２と、該衝突壁３２の外周を覆う筒状の飛散防止壁３３とから主構成されている。衝突壁３２の周囲の開口部が上記の水流放出口３となされており、十分な開口量を確保するとともに水流を円滑に放出できるように上記衝突壁支持部３１は軸芯部から放射方向に延びる３本の幅狭のリブ状に構成されている。ベース部３０は、浴槽ボルト１９の前面に設けられたビス孔１９ａを用いて浴槽ボルト１９に図示しない取付ビスにより取付固定される。上記吸い込み口２は、ベース部３０と浴槽ボルト１９との間の隙間によって形成されている。
【００４４】
衝突壁３２は、噴出ノズル２０の正面に配設された円盤状の部材であり、噴出ノズル２０のオリフィス２３に所定距離で同心状に対向配置される円形状の衝突面３２ａを有している。この衝突面３２ａは、オリフィス２３の軸心に対して傾斜していてもよいが、好ましくは、オリフィス２３の軸心に対して垂直に配置するのが良い。また、衝突面３２ａの径は、第２オリフィス部２３ｂの径よりも大きく、噴出ノズル２０の先端部と衝突面３２ａとの距離は第２オリフィス部２３ｂの直径よりも小さく設定されている。また、衝突壁３２の外径は、第２オリフィス部２３ｂの内径の約２倍程度となされている。
【００４５】
なお、図示実施形態においては、衝突面３２ａとは反対側の側面から突出する支持軸３４が衝突壁３２に一体成形されており、該支持軸３６が衝突壁支持部３１に支持されている。支持部３１に支持軸３６を螺合させる構造とすれば、支持軸３６の回転操作によって衝突壁３２と噴出ノズル２０との間の距離を微調整して気泡の発生状態を調整できるし、また、衝突壁支持部３１に支持軸３６を軸方向往復動自在に支持させれば、通水時の圧力変動により衝突壁３２が微小に軸方向に振動して、水流放出口３から放出される水流や気泡にバリエーションを付加できるようになる。
【００４６】
衝突壁３２の衝突面３２ａの周縁部には、噴出ノズル２０からの噴出水流が浴槽水中では衝突壁３２の周囲の水流放出口３を介して噴出ノズル２０からの噴出方向に沿って流れるように案内する案内曲面３２ｂが形成されている。これは、水中では水流は物体の表面に沿って引っ張られるように流れるという性質を利用したものである。
【００４７】
かかる案内曲面３２ｂを有する衝突壁３２の作用を、図５及び図１２を参照しつつ説明する。図１２の下半分は水中での噴出水流の流れを模式的に示しており、図１２の上半分は気中での噴出水流の流れを模式的に示している。図５及び図１２に示すように、噴出ノズル２０からの噴出水流は、衝突壁３２の衝突面３２ａのほぼ中央に衝突され、この衝撃力によって水流中の気泡が一次的に微細化される。水流は、衝突壁３２に衝突した後、衝突面３２ａに沿って放射方向に分散する流れとなるが、水中では径方向外方に至るにしたがって水流が分散されることにより図５に示すように水流の水膜が薄くなり、衝突面３２ａの周縁部に至るにしたがって大きなせん断力が水流中に含まれる気泡に作用して、気泡がより一層微細化し、２０μｍ程度の大きさのマイクロバブルが大量に発生する。水流が衝突壁３２の周縁部に到達すると、案内曲面３２ｂに沿うように水流が曲げられて、噴出ノズル２０の噴出方向に沿うように流れるようになる。
【００４８】
一方、浴槽内に水が張られていない場合に、湯張り運転により気中で噴出ノズル２０から噴出水流が噴射されると、抵抗となる浴槽水が周囲に存在しないため、水流が衝突面３２ａから放射方向に飛び散ることとなり、何ら飛散防止策を講じていない場合には浴槽から外に水しぶきを撒き散らしてしまうおそれがある。本実施形態では、飛散防止壁３３が衝突壁３２の外周を覆うように配設されており、この飛散防止壁３３により衝突壁３２の上方が覆われているため、気中で噴出ノズル２０から水流が噴射された場合でも浴槽から外に多量の水しぶきを撒き散らすことが防止される。
【００４９】
飛散防止壁３３は、水中での気泡発生運転時における衝突壁３２の外周面に沿う水流の流れを阻害しないように、衝突壁３２から所定距離離間した位置に配置されている。また、好ましくは、図５及び図１２に示すように、衝突壁３２の外周面の先端部（図において右端部）が、飛散防止壁３３の先端部よりも先端側、すなわち水流放出口３からの水流の噴射方向に突出させることができる。これによれば、衝突壁３２の先端部から放出される水流に対し、飛散防止壁３３の存在に起因する乱流の影響をなくすことができて、水流がより安定して浴槽内方に向けて一様に流れるようになり、入浴者へのマッサージ感を向上できる。
【００５０】
また、飛散防止壁３３と噴出ノズル２０との間には、噴出ノズル２０から噴出される噴出水流とともに飛散防止壁３３周囲の浴槽内の水を衝突壁３２に向けて流入させるための隙間３４が形成されている。この隙間３４からの浴槽水の流入により、水流放出口３から前方に放出されるマイクロバブル水流の流れを一層円滑なものとすることができる。すなわち、上記隙間３４が存在しないと、衝突壁３２の周囲後方が飛散防止壁により閉塞されるようになって、該閉塞部に滞留する浴槽水の乱流により、マイクロバブル水流に損失が生じ、泡質が劣化したり水流が流速低下してしまうことが懸念されるが、本実施形態では、衝突壁３２表面に沿うマイクロバブル水流の周囲で、浴槽水の円滑な環流を生じさせる隙間３４が設けられているため、良質な泡や水流を生じさせることができる。
【００５１】
さらに、飛散防止壁３３の先端部には、衝突壁３２側に向けて径方向内方に突出する突出部３３ａが全周にわたって設けられており、該突出部３３ａによって、飛散防止壁３３内面ではじかれた水が前方に勢いよく飛散してしまうことを防止している。この突出部３３ａは、飛散防止壁３３に一体成形されていてもよく、別途成形された部材を飛散防止壁３３の先端部に取り付けてもよい。また、突出部３３ａの構造は、飛散防止壁３３の先端部から直角に折り返されている必要はなく、飛散防止壁３３内面ではじかれた水が前方に飛び出す勢いに合わせて適宜の形状とすることができ、たとえば、飛散防止壁３３の先端部から手前に鋭角に折り返すような構造でもよいし、飛散防止壁３３の先端部から前方斜めへ向けて傾斜する構造であってもよい。なお、この突出部３３ａと衝突壁３２との間の距離も、水流を妨げないように十分な寸法を確保することが好ましい。
【００５２】
上述したように、飛散防止壁３３を先端側にあまり突出させることは円滑な水流の発生に好ましくないため、飛散防止壁３３はできるだけ短くすることが好ましいが、衝突壁３２に案内曲面３２ｂを形成したことにより、次のような問題が生じる。すなわち、気中で噴出ノズル２０から水流を噴出する際、噴出流量が多い時には衝突壁３２に衝突した後でも水流の勢いがあるため、図１２の矢印ａに示すように水流が飛散防止壁３３に向けて流れるが、流量が少ないときや、噴出開始前後の流量の立ち上がり時と立ち下がり時などは、水流が案内曲面３２ｂにより引っ張られて図１２の矢印ｃに示すように斜め前方へ飛散してしまい、飛散防止壁３３で受けることができない場合が生じる。
【００５３】
そこで、図１〜図４に示す本実施形態では、飛散防止壁のサイズを大きくすることなくより確実に水の飛散を防止する手段として、衝突壁３２の衝突面３２ａと案内曲面３２ｂとの境界部に水切りエッジ３５を形成し、衝突面３２ａを案内曲面３２ｂと不連続状とするとともに、衝突面３２ａを案内曲面３２ｂよりも噴出ノズル２０側に１ｍｍ程度突出する凸形状としている。かかる構成によれば、図１３に示すように、気中における噴出ノズル２０からの噴出水流の流量が少なく、衝突壁３２に衝突した後の放射方向へ流れる水流の勢いが比較的弱い場合でも、案内曲面３２ｂに引っ張られることなく水流をより確実に飛散防止壁３３で受けることが可能になる。
【００５４】
また、図１４に示すように、衝突面３２ａの周縁部を、噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成し、該傾斜面の周縁部に水切りエッジ３５を設ければ、斜め前方への水流の飛散を一層低減することができる。また、図１５に示すように、水切りエッジ３５を設けずに、衝突面３２ａの周縁部を、噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成しすることのみでも、水流が斜め前方へ飛散することを抑止して飛散防止壁３３で水流を受けることが可能である。
【００５５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。例えば、衝突壁は、衝突面の軸中心部から噴出ノズル側に突出する凸部が設けられたものであっても良い。また、飛散防止壁は筒状でなくともよく、少なくとも衝突壁の上方を覆うものであれば良い。また、上記実施形態ではオリフィスの途中に設けた段差部は全周にわたって形成したが、図１６に示すように、周方向一部のみに段差部２９を設け、第２オリフィス部２３ｂの断面をカギ溝状の構造とすることもできる。この場合、周方向の一部のみから気泡が供給されるようになるため、気泡が水流の断面内で片側に偏って発生する傾向がある。本実施形態は、特定の位置に集中して気泡を発生したい場合などに有効である。
【００５６】
また、上記実施形態ではエジェクター式に分類される気泡発生装置を例示したが、本発明の衝突壁及び飛散防止壁は、旋回流式の気泡発生装置に適用することも可能である。旋回流式の気泡発生装置に本発明を適用した他の実施形態を図１７に示す。
【００５７】
この旋回流式の気泡発生装置１００は、内部に旋回室１０１を区画形成した本体ハウジング１０２と、この本体ハウジング１０２の前側位置に配設された衝突壁１０３と、この衝突壁１０３の外周を覆う飛散防止壁１０４とを備えている。飛散防止壁１０４については上記実施形態と同様の構成であるので詳細説明を省略する。
【００５８】
旋回室１０１は円筒状の内周面を有し、旋回流を生じさせるための水（湯又は冷水）が内部通路１０５を通して吐出口１０６から旋回室１０１の接線方向に吐出されるようになっている。また、旋回室１０１後端には空気吐出口１０７が旋回室１０１の中心軸上に開口されており、旋回室１０１内に生じる旋回流の軸中心部に生じる負圧の作用により外部から取り込まれた空気が旋回室１０１内に吸気されるようになっている。旋回室１０１は前端側で孔径が絞られた噴出ノズル１０８を通して浴槽１０９内と連通されている。噴出ノズル１０８は、旋回室１０１側で旋回室１０１よりも内径が絞られた絞り部１１０と、開口断面積が徐々に拡大するように扇状の断面を有し絞り部１１０から浴槽１０９内にかけて徐々に拡径する台形円錐状の斜面により構成された開放部１１１とで形成されている。
【００５９】
上記衝突壁１０３は、円盤状の本体部１１２と、該本体部１１２よりも小径で且つ本体部１１２の軸中心部に一体に設けられた円柱状乃至円筒状の柱状部１１３とで形成されている。本体部１１２の噴出ノズル１０８側の側面は、噴出ノズル１０８に所定距離で同心状に対向配置される円環状の衝突面１１２ａとなされている。また、図１及び図２に示す実施形態と同様に、本実施形態においても衝突面１１２ａの周縁部には、噴出ノズル１０８からの噴出水流が浴槽水中では噴出ノズル１０８からの噴出方向に沿って流れるように案内する案内曲面１１２ｂが形成されている。
【００６０】
衝突壁１０３の柱状部１１３は、旋回室１０１及び噴出ノズル１０８と同軸上に配置されて、例えば本体ハウジング１０２に対し図示省略の支持手段により支持されている。柱状部１１３は、その基端部が本体部１１２から突出されるとともに噴出ノズル１０８に臨んで半球状に形成されているとともに、その先端部が噴出ノズル１０８とは反対側に突出され同様に半球状に形成されており、上記本体部１１２は柱状部１１３の軸方向中央部に設けられている。なお、柱状部１１３の先端部を本体部１１２から先端方向に必ずしも突設させる必要はなく、柱状部１１３の先端部に本体部１１２を一体形成した構成とすることもできる。また、柱状部１１３の基端部の形状を半球状ではなく円錐状に形成することもできる。
【００６１】
この柱状部１１３と噴出ノズル１０８との関係についてさらに詳細に説明すると、柱状部１１３の外径は、噴出ノズル１０８の絞り部１１０の内径よりも大きく、絞り開放部１１１の最大内径（開口端内径）よりも小さく設定されている。柱状部１１３の外径を絞り部１１０の内径よりも大きくしているのは、旋回室１０１から絞り部１１０に前進した旋回流は絞り部１１０で絞られて旋回外径が小さくなった後、絞り開放部１１１を経て浴槽１０９内の浴槽水中に放出されるに従い旋回外径が絞り部１１０の内径よりも大きくなるためである。また、柱状部１１３の外径を絞り開放部１１１の最大内径よりも小さくしているのは、絞り部１１０から絞り開放部１１１にかけて旋回流の旋回外径が拡大し、浴槽水中に放出されてさらに拡大しようとするものの、旋回外径が大きくなるに伴い中心軸近傍領域の負圧が大きくなっていくため、この負圧領域よりも大きくならないで、かつ、その負圧領域に相当する領域に柱状部１１３を存在させて充填させるようにするためである。つまり、柱状部１１３は噴出ノズル１０８から放出された直後の噴出流の中心軸近傍に生じるであろう負圧領域に相当する領域にほぼ対応する形状に設定されており、その外径もそのような基準により定めればよい。
【００６２】
以上の図１７に示す実施形態によれば、浴槽１０９内の浴槽水中に微細気泡を含む噴出流を放出させると、まず、吐出口１０６から吐出された水流により旋回室１０１内の旋回流が発生し、この旋回流に伴い空気吐出口１０７に対し負圧が作用して、空気吐出口１０７から空気が旋回流の中心軸上に巻き込まれることになる。そして、この中空渦状の旋回流が噴出ノズル１０８の絞り部１１０で一旦絞られた後、絞り開放部１１１で急開放される結果、所定の円錐状となった噴出流が前方に放出されることになる。この噴出流の前進に従って本来であれば中心軸近傍に生じるであろう負圧領域を、本実施形態では柱状部１１３によって充填しているため、噴出ノズル１０８から噴出された直後に激しい乱流が生じることを抑制し、旋回流が本体部１１２の衝突面１１２ａに向けて噴出されるようになる。この噴出流が超凸面１１２ａに衝突した後は、上記実施形態と同様に、衝突による衝撃に起因して気泡が微細化されるとともに、その後放射方向に流れるに従い水流の層厚が薄くなって水流に含まれる気泡に大きなせん断力が作用してさらに気泡が微細化されていく。そして、衝突壁１０３の外周縁部の案内曲面１１２ｂによって水流が曲げられて、浴槽１０９の内方に向けて微細気泡を含む噴出水流が放出される。
【符号の説明】
【００６３】
１，１００ 気泡発生装置
２０，１０８ 噴出ノズル
３２，１０３ 衝突壁
３２ａ，１１２ａ 衝突面
３２ｂ，１１２ｂ 案内曲面
３３，１０４ 飛散防止壁
３３ａ 突出部
３５ 水切りエッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽に設けられて浴槽内の浴槽水中に気泡を発生させる気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種従来の気泡発生装置として、例えば、下記の特許文献１及び２に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１２９７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−９６４２１号公報
【０００４】
特許文献１に記載の微細気泡発生装置は、エジェクター型気泡発生ノズルと、該ノズルに連結された衝突板とを備え、エジェクター型気泡発生ノズルの吐出孔から気泡含有液体が吐出された際、気泡含有液体中の気泡が衝突する位置に衝突板が設けられることにより、気体の導入速度に対して、液体の導入速度をさほど大きくすることなく、気泡径の小さい気泡、すなわち微細な気泡を効果的に発生させることができるように構成されている（段落番号００１４）。当該特許文献１には、衝突板による気泡の微細化の詳細な原理についての記載はなく、実験的実証結果が記載されているにすぎないが（段落番号００２６〜００４０）、特許文献１の図２には、気泡発生ノズルから下方に向けて噴出された気泡含有液体が上方に向けて跳ね返される様子が図示されていることからすれば、当該特許文献１に記載の衝突板は、気泡発生ノズルから吐出された気泡含有液体が衝突した際の衝撃によってのみ気泡を微細化させるものであると理解できる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の循環アダプタは、旋回流による気泡噴流を噴出可能なものであって、浴槽の水位が低い場合に旋回流を形成することに起因して噴流が放射方向に飛散することを防止するために、気泡噴流を略ストレートに通過させる開口部と、この開口部を通過する気泡噴流の外周側を覆う閉塞部とを有する飛散防止板を、気泡噴流噴出口の前端から所定距離前方に配設したものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願出願人は、微細気泡を含む水流を入浴者の身体に向けて噴出させることにより高い入浴効果が得られる風呂装置の開発を行っているが、上記特許文献１記載の衝突板は、水流を跳ね返して拡散させてしまうものであるため、入浴者の身体に向けて微細気泡を含む水流を発生させることができない。また、特許文献１記載の衝突板によって微細化された気泡は、衝突板によって跳ね返された後に衝突板の周囲上方に浮遊して再結合してしまうため、かかる特許文献１記載の微細気泡発生装置を浴槽に取り付けても入浴効果の向上は期待できない。
【０００７】
また、本願出願人は、気泡を含有する水流を噴出するノズル下流側に衝突壁を設け、浴槽水中でノズルからの噴出水流を衝突壁に衝突させることで衝突壁近傍で気泡を微細化させるような水流を生じさせる技術開発を行っているところ、かかる衝突壁の構造や作用との関連において、浴槽内に水がない場合（装置より水位が低い）に、水流が浴室内に飛散することを防止するため飛散防止部材をどのように設けるかが重要な技術課題となっている。上記特許文献２には、衝突壁との関係でどのような位置に飛散防止部材を配置するかについては何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、ノズルから噴出される噴出水流に含まれる気泡をより効率的に微細化することができ、かつ、微細気泡を含む水流を一定方向に案内できるようにして、浴槽に入浴する入浴者に向けて微細気泡を含む心地よい水流を発生できる気泡発生装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、ノズルから噴出される噴出水流を衝突壁に衝突させることにより気泡の微細化を行う気泡発生装置において、浴槽内に水がない場合に衝突壁に起因する水の飛散を効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１０】
すなわち、本発明の気泡発生装置は、気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルの正面に配設された衝突壁とを備え、該衝突壁は、噴出ノズルに対向配置される衝突面を有し、該衝突壁の衝突面の周縁部に、前記噴出水流が衝突面に衝突した後の水流が浴槽水中では噴出ノズルからの噴出方向に沿う方向に流れるように案内する案内曲面が形成されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
かかる本発明の気泡発生装置によれば、浴槽水中で噴出ノズルから噴出された気泡を含む噴出水流が衝突壁の衝突面に衝突し、その際の衝撃力によって噴出水流中の気泡が一次的に微細化される。さらに、噴出水流は衝突面に沿って放射方向に分散していき、衝突壁の周縁部に形成された案内曲面に沿うように水流が曲げられる。これは、水流は、乱流の発生による抵抗が少なくなるように流れるため、水流に接する物体に緩やかな曲面が形成されていれば、その曲面に沿って引っ張られるように流れるという性質を利用するものである。かかる案内曲面の存在により、衝突壁の外周面に沿って軸方向に向けた水流が生じる。その結果、噴出ノズルから噴出された噴出水流の逆方向への反射的流れが抑制され、衝突面に沿った放射方向の分散流れ領域では放射方向外方に至るにしたがって水流の厚さが薄くなり（図５参照）、大きなせん断力が衝突面上で気泡に作用することによって気泡が一層微細化されることとなる。このようにして微細化された気泡を含有する水流は、衝突壁の外周面に沿って軸方向に向けて流れて浴槽内に放出され、入浴者が体感し得る微細気泡含有水流を生じさせるとともに、気泡が噴出ノズル近傍に滞留せず水流とともに浴槽内へ向けて分散されるため気泡同士の再結合が生じにくい。また、衝突壁による緩衝作用により浴槽内に緩やかな水流を生じるようになり、これにより浴槽内に生じた微細気泡が水中で消滅しにくくなるとともに、また、入浴用途の場合には緩やかな水流が入浴者に対して心地よい環境を作ることができ、さらに、追焚き時のように噴出ノズルから高温水が吐出される場合でも、周辺の水と混ざり合いながら吐出されるために、入浴者に対し一層の快適さを提供することが可能になる。
【００１２】
上記本発明の気泡発生装置において、前記衝突壁の少なくとも上方を覆う飛散防止壁を設けることが好ましい（請求項２）。これによれば、噴出ノズルから噴出された噴出水流中に含まれる気泡をさらに微細化するために噴出ノズルの下流側で噴出水流を衝突壁に衝突させているが、上記飛散防止壁は、衝突壁の上方を覆うように配置されているため、浴槽内に水がない場合には、微細化作用を生じさせる上記衝突に起因して衝突壁から放射方向に流れる水流のうち、少なくとも上方への水流は飛散防止壁によって堰き止められ、多量の水が浴槽周囲に飛散してしまうことが防止される。
【００１３】
上記本発明の気泡発生装置において、前記噴出ノズルと飛散防止壁との間に、前記噴出水流とともに浴槽内の水を前記衝突壁に向けて流入させるための隙間を形成することができる（請求項３）。これによれば、衝突壁周囲に円滑な環流が生じるため、衝突壁周囲に乱流が生じることが防止され、噴出ノズルからの噴出水流に起因する浴槽水内の流れが円滑化し、良質な泡や水流を発生させることが可能になる。
【００１４】
また、衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面と案内曲面との境界部に水切りエッジが形成されたものとすることができる（請求項４）。これによれば、案内曲面を設けた場合でも、気中では水切りエッジの存在により衝突面を放射方向に流れる水流が案内曲面に影響を受けにくくして、飛散防止壁が存在しない方向に水流が飛散してしまうことが防止される。
【００１５】
また、衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面の周縁部を噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成したものとすることができる（請求項５）。かかる構成によれば、気中では衝突面を放射方向に流れる水流の流れが若干後方に向くようになり、飛散防止壁よりも斜め前方への飛散が低減される。
【００１６】
さらに、前記衝突壁の先端部を、前記飛散防止壁の先端部よりも前記噴出方向に突出させることができる（請求項６）。これによれば、衝突壁により軸方向前方に向けて案内される水流が衝突壁から離脱する部位において、飛散防止壁が存在しないため、乱流などが発生しにくく、水流や気泡の安定化が図られる。
【００１７】
また、前記飛散防止壁の先端部に、衝突壁側に向けて突出する突出部を設けることができる（請求項７）。これによれば、飛散防止壁の内周面ではじき飛ばされた水が飛散防止壁の内面に沿って前方に勢いよく飛び出すことが防止され、浴室内に人がいる場合などに人に向けて湯水が飛散することを一層確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る気泡発生装置によれば、噴出ノズルから噴出された噴出水流の逆方向への反射的流れが抑制され、衝突面に沿った放射方向の分散流れ領域では放射方向外方に至るにしたがって水流の厚さが薄くなり、大きなせん断力が衝突面上で気泡に作用することによって気泡をより一層微細化させることができる。さらに、このようにして微細化された気泡を含有する水流は、衝突壁の外周面に沿って軸方向に浴槽内に放出されるため、入浴者が体感し得る微細気泡含有水流を生じさせることができて、入浴者に一層心地よいマッサージ感を与えることができるとともに、気泡が噴出ノズル近傍に滞留せず水流とともに浴槽内へ向けて分散されるため、気泡同士の再結合も生じにくくなり、安定した品質の良い気泡を発生させることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る気泡発生装置によれば、噴出ノズルから噴出された噴出水流中に含まれる気泡をさらに微細化するために噴出ノズルの下流側で噴出水流が衝突壁に衝突されるが、上記飛散防止壁は、衝突壁の上方を覆うように配置されているため、気泡を微細化作用を生じさせる上記衝突に起因して衝突壁から放射方向に流れる水流のうち、浴槽内に水がない場合に少なくとも上方への水流は飛散防止壁によって堰き止められ、多量の水が浴槽周囲に飛散してしまうことを防止できる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る気泡発生装置によれば、衝突壁周囲に円滑な環流が生じるため、衝突壁周囲に乱流が生じることが防止され、噴出ノズルからの噴出水流に起因する浴槽水内の流れが円滑化し、良質な泡や水流を発生させることが可能になる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る気泡発生装置によれば、案内曲面を設けた場合でも、気中では水切りエッジの存在により衝突面を放射方向に流れる水流が案内曲面に影響を受けにくくして、飛散防止壁が存在しない方向に水流が飛散してしまうことを防止できる。
【００２２】
また、本発明の請求項５に係る気泡発生装置によれば、気中では衝突面を放射方向に流れる水流の流れが若干後方に向くようになり、飛散防止壁よりも斜め前方への飛散を低減させることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に係る気泡発生装置によれば、衝突壁により軸方向前方に向けて案内される水流が衝突壁から離脱する部位において、飛散防止壁が存在しないため、乱流などが発生しにくく、水流や気泡の安定化を図ることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項７に係る気泡発生装置によれば、飛散防止壁の内周面ではじき飛ばされた水が飛散防止壁の内面に沿って前方に勢いよく飛び出すことが防止され、浴槽内に人がいる場合などに人に向けて湯水が飛散することを一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る気泡発生装置を内蔵する浴槽用循環アダプタの縦断面図である。
【図２】同浴槽用循環アダプタの水平断面図である。
【図３】同浴槽用循環アダプタの斜視図である。
【図４】同浴槽用循環アダプタの分解斜視図である。
【図５】同浴槽用循環アダプタの気泡発生装置の気泡発生原理説明図である。
【図６】図５に示す噴出ノズルの側面図である。
【図７】気泡発生装置の実験モデルの要部拡大図である。
【図８】気泡発生装置の理論モデルの要部拡大図である。
【図９】段差部の他の実施例を模式的に示す部分拡大図である。
【図１０】断面急縮小構造による負圧発生原理説明図である。
【図１１】噴出ノズルの他の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】衝突壁及び飛散防止壁の作用説明図である。
【図１３】衝突壁及び飛散防止壁の作用説明図である。
【図１４】衝突壁の他の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１５】衝突壁のさらに別の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１６】気泡発生装置のさらに別の実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る気泡発生装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る気泡発生装置が内蔵された浴槽用循環アダプタ１を示し、該循環アダプタ１は、浴槽の側壁に貫通した状態で取付固定され、この循環アダプタ１の前面（図において右側面）の外周部には浴槽内の浴槽水を吸い込む吸い込み口２が環状に設けられていると共に、該吸い込み口２の径方向内方には水流が放出される水流放出口３が設けられており、循環アダプタ１の背面側で循環ポンプを備えた循環配管に接続されることによって、吸い込み口２から吸い込んだ浴槽水が循環管路及び循環アダプタ１を介して水流放出口３から浴槽の内方に向けて放出されるように構成されている。
【００２８】
好ましくは、上記循環管路は、風呂用の追い焚き循環機能を備えた風呂釜若しくは風呂給湯器用の追い焚き循環管路により構成でき、その場合、風呂釜若しくは給湯器における燃焼を停止した状態で循環ポンプによる浴槽水の環流を生じさせることにより気泡発生運転を行うことができる。
【００２９】
循環アダプタ１は、主として浴槽の外側に配設される本体ハウジングを兼ねるアダプタ本体４と、浴槽の内側からアダプタ本体４に取り付けられる浴槽アタッチメント５と、吸込口フィルタ６とが組み付けられて構成されており、アダプタ本体４のフランジ７と、浴槽アタッチメント５のフランジ８との間にパッキン９，１０を介して浴槽の側壁が挟み込まれるようにして浴槽に取付固定される。また、アダプタ本体４には雌ネジ部１１が設けられ、一方、浴槽アタッチメント５には雌ネジ部１１に対応する雄ネジ部１２が設けられており、これらネジ部１１，１２によって浴槽アタッチメント５がアダプタ本体４に螺着されている。また、吸込口フィルタ６は、浴槽アタッチメント５に着脱自在に取り付けられている。
【００３０】
アダプタ本体４には、循環配管の戻り路に接続される戻り用接続口１３と、循環配管の往き路に接続される往き用接続口１４とが背面から後方に突出するように設けられているとともに、空気採り入れ口１５も背面に後方突出状に設けられている。また、アダプタ本体４は、往き用接続口１４に連通する第１筒部１６と、該第１筒部１６との間に隙間を有して同心状に設けられた第２筒部１７と、第２筒部１７との間に隙間を有して同心状に設けられた第３筒部１８とを一体に備えた多重筒状に構成されており、第３筒部１８がアダプタ本体４の外周壁を構成しており、該第３筒部１８内に第２筒部１７が収容され、第２筒部１７内に第１筒部１６が収容されている。第１筒部１６と第２筒部１７との間の空間は空気採り入れ口１５に連通され、第２筒部１７と第３筒部１８との間の空間は戻り用接続口１３に連通されており、第１筒部１６内部空間、第１筒部１６と第２筒部１７との間の空間、及び、第２筒部１７と第３筒部との間の空間は、相互に遮断されている。なお、上記の雌ネジ部１１は、第３筒部１８の内周面に形成されている。
【００３１】
浴槽アタッチメント５は、円筒状の浴槽ボルト１９と、該浴槽ボルト１９に内嵌された噴出ノズル２０と、水流放出口３を有する放出水流制御部材２１とから主構成されている。浴槽ボルト１９には上記フランジ８が設けられ、該フランジ８にパッキン１０が取付られているとともに、浴槽ボルト１９の外周面に上記の雄ネジ部１２が形成されている。また、浴槽ボルト１９の内周面と、アダプタ本体４の第２筒部１７との間には隙間が形成されており、該隙間を介してアダプタ本体４の戻り用接続口１３と、上記吸い込み口２とが連通されている。
【００３２】
噴出ノズル２０は、気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出するものであり、アダプタ本体４の往き用接続口１４を介して浴槽水が供給される浴槽水導入口２２と、該浴槽水導入口２２の下流に設けられ噴出水流が外部に向けて噴出されるオリフィス２３と、浴槽水導入口２２とオリフィス２３とを連通させる流通路２４と、アダプタ本体４の空気採り入れ口１５を介してオリフィス２３内に空気を導入するための吸気孔２５とを備えている。図示実施形態の噴出ノズル２０は、先端部にオリフィス２３を有する内筒部２６と、該内筒部２６との間に隙間を有して同心状に一体成形された外筒部２７とから主構成されており、内筒部２６の背面側端部が上記浴槽水導入口２２とされ、内筒部２６の内部空間が上記流通路２４となされている。この流通路２４の下流端に断面急縮小部を構成する段差部２８を介してオリフィス２３の上流端が連設されている。
【００３３】
噴出ノズル２０の内筒部２６はアダプタ本体４の第１筒部１６に内嵌され、これにより、オリフィス２３が往き用接続口１４の下流に連通されている。一方、外筒部２７は、アダプタ本体４の第２筒部１７に内嵌されているとともに、外筒部２７の内周面と第１筒部１６の外周面との間には隙間が形成されるように構成されており、これにより、内筒部２６及び第１筒部１６と、外筒部２７との間の空間に空気採り入れ口１５を介して外気が供給されるようになっており、当該空間の先端部はオリフィス２３の径方向外方まで延設され、当該空間の先端部とオリフィス２３とを連通させる上記吸気孔２５が内筒部２６に形成されている。
【００３４】
吸気孔２５は小孔により構成されており、図示実施形態においては周方向に隣接配置された３つの小孔により構成されている。なお、射出成形時に内筒部２６に吸気孔２５を構成する小孔をピンにより形成させているため、外筒部２７にも小孔が形成されてしまうが、該外筒部２７の小孔は、噴出ノズル２０と放出水流制御部材２１との間に設けられたＯリング４０によって密閉されている。
【００３５】
噴出ノズル２０のオリフィス２３は、上流側の第１オリフィス部２３ａと、該第１オリフィス部２３ａの下流端に、断面積を僅かに且つ急激に拡大する段差部２９を有して連設された第２オリフィス部２３ｂとからなる。第２オリフィス部２３ｂは、第１オリフィス部２３ａの下流側に設けられ、段差部２９を介して第１オリフィス部２３ａよりも断面積が急激に大きくなるように構成されていて、これらオリフィス部２３ａ，２３ｂの境界部に設けられた段差部２９の背面側（図において右側）の微小領域に、噴出ノズル２２に通水した際に負圧を発生させるように構成されている。そして、上記の吸気孔２５は、段差部２９に開口形成されていて、特に本実施形態では吸気孔２５が段差部２９を跨ぐように開口形成されており、段差部２９の背面側に生じる負圧によって空気を自然吸気するように構成されている。本実施形態では、段差部２９はオリフィス２３の内周面の全周にわたって形成されていて、作動時（噴出ノズル２０への通水時）に段差部２９の背面側の微小負圧領域に生じる空気層がオリフィス２３の全周にわたって形成されるようになっている。
【００３６】
従来の一般的なエジェクタ型気泡発生装置における気泡発生原理は高速な水流がオリフィスを通過してオリフィスよりも十分広い空間に高速水流を噴射させた際に生じるキャビテーション原理によるものであり、かかる従来装置では高速水流を生じさせるために高圧ポンプが必須となっていたが、本実施形態ではオリフィス２３の途中に設けた微小な段差部２９を水流が通過することによって段差部２９の背面側の微小領域に発生する負圧を利用して空気を吸引するものであり、キャビテーションが生じるほどの高速水流は必要ではなく、コストの安い低圧ポンプを循環ポンプとして利用することができてコスト低減や騒音の大幅な低減を図ることが可能であるとともに、オリフィス径を比較的大きくすることができるので、十分な水流の流量を確保することができ、これに伴い水流に混合される気泡の量を多くしても、気泡同士が結合しにくく、品質の良い気泡含有水流を十分な流量で発生させることが可能である。
【００３７】
図５及び図６は、図１〜図４に示す本実施形態の噴出ノズル２０を備える気泡発生装置の気泡発生原理説明図である。図５に示すように噴出ノズル２０内に所定流量で浴槽水を通水すると、第１オリフィス部２３ａにおいて流速が加速され、これに伴い第１オリフィス部２３ａを通過する水流の圧力が低下する。例えば、第１オリフィス部２３ａを通過する水流の圧力、特に第１オリフィス部２３ａ内周面近傍の圧力がほぼ外気圧と等しくなるように、第１オリフィス部２３ａの断面積、第１オリフィス部２３ａの上流側の流路形状や断面積、並びに、浴槽水の流量などを設定することができる。水流が段差部２９を通過すると、段差部２９の背面側の微小領域に負圧が生じ、該負圧により吸気孔２５を介して空気が吸引されて図６に示すようにオリフィス２３の全周にわたって段差部２９の背面側に空気層が形成され、この空気層を空気の供給源としてオリフィス２３を流れる水流に気泡が全周にわたって均一かつ連続的に発生して混合され、かかる気泡を含有する水流が第２オリフィス部２３ｂから外部に向けて噴出される。
【００３８】
吸気孔２５の好ましい位置を実験的に検証するため、本願発明者らは吸気孔２５の位置を軸方向に微小にずらした複数のサンプルを用いて気泡の発生状態を確認した。かかる実験モデルは図７に示されており、下限流量Ｑを毎分４．０Ｌ、第１オリフィス部２３ａの直径φＡを４．５ｍｍ、第２オリフィス部２３ｂの直径φＢを５．１ｍｍ、吸気孔２５の直径φＲを１．０ｍｍとした。この場合、吸気孔２５の段差部２９から最も離れる部位と段差部２９との間の距離をＬとすると、当該距離Ｌが１．０ｍｍを超えるとほとんど気泡が発生しなくなり、また、吸気孔２５の中心が段差部２９に近くなるほど良好な気泡の発生が確認できた。
【００３９】
この結果より、図８に示すように、段差部２９の背面側の負圧領域の軸方向寸法ｂと、段差部の径方向寸法ａとの間には、ｂ＝０．３ａの関係が導出される。Ｌ≦ｂであれば吸気可能であるため、Ｌ≦０．３ａとなる条件を満たすように吸気孔２５の位置を設定すれば、安定した吸気を行うことが可能であることが判る。
【００４０】
図１〜図４に示す本実施形態の段差部２９の背面は、オリフィス２３の内周面に対して軸方向断面視においてほぼ直角に形成されているが、図９に示すように、段差部２９の背面を、オリフィス２３の内周面に対して軸方向断面視において鋭角状に形成することもできる。これによれば、段差部２９の奥行きがより深くなるため、負圧の発生がより安定化するとともに、段差部２９の背面の空気層の層厚を大きくすることができて、より確実に円環状の空気層（図９において点ハッチングで示す。）が形成されるようになり、気泡の発生が一層均一化する。
【００４１】
また、本実施形態では、図１及び図２に示すように噴出ノズル２０の流通路２４とオリフィス２３との境界を段差部２８による断面急縮小構造としているが、かかる断面急縮小構造の作用について説明する。図５に示すように流通路２４の下流端をテーパー状に縮径してオリフィス２３に繋げた場合は管路内に乱流が生じにくく圧力損失も小さく、第１オリフィス部２３ａを流れる水流の流れ方向は比較的軸方向に沿うようになって、該水流自体によってはオリフィス２３内面に負圧を生じさせるものではない。一方、図１０に示すようにオリフィス２３の入口で断面を急激に縮小させると、管の流れの特性から、オリフィス２３の入口付近の水流が、下流に至るにしたがって径方向内方に向くような流れとなり、第１オリフィス部２３ａを流れる水流は第１オリフィス部２３ａの径よりも細く流れ、これにより管壁と水流の間に乱流による負圧が生じる。この負圧の影響がある領域内に上記のオリフィス内段差部２９による断面急拡大部を構成することにより、相乗効果により大きな負圧をオリフィス内面に生じさせることができる。このような作用が生じるための段差部２８，２９の相対距離は、管径や流速などの諸条件にもよるが、本実施形態では２ｍｍ程度としている。
【００４２】
なお、断面急縮小する構造としては、図１１に示すように、オリフィス２３の上流端を上流側の流通路２４内に向けて突出させるような構造とすることもできる。
【００４３】
次に、上記放出水流制御部材２１について説明すると、放出水流制御部材２１は、図１及び図２に示すように、噴出ノズル２０に外嵌される円環状の取付ベース部３０と、該ベース部３０に一体形成された衝突壁支持部３１と、該支持部３１に取付支持された衝突壁３２と、該衝突壁３２の外周を覆う筒状の飛散防止壁３３とから主構成されている。衝突壁３２の周囲の開口部が上記の水流放出口３となされており、十分な開口量を確保するとともに水流を円滑に放出できるように上記衝突壁支持部３１は軸芯部から放射方向に延びる３本の幅狭のリブ状に構成されている。ベース部３０は、浴槽ボルト１９の前面に設けられたビス孔１９ａを用いて浴槽ボルト１９に図示しない取付ビスにより取付固定される。上記吸い込み口２は、ベース部３０と浴槽ボルト１９との間の隙間によって形成されている。
【００４４】
衝突壁３２は、噴出ノズル２０の正面に配設された円盤状の部材であり、噴出ノズル２０のオリフィス２３に所定距離で同心状に対向配置される円形状の衝突面３２ａを有している。この衝突面３２ａは、オリフィス２３の軸心に対して傾斜していてもよいが、好ましくは、オリフィス２３の軸心に対して垂直に配置するのが良い。また、衝突面３２ａの径は、第２オリフィス部２３ｂの径よりも大きく、噴出ノズル２０の先端部と衝突面３２ａとの距離は第２オリフィス部２３ｂの直径よりも小さく設定されている。また、衝突壁３２の外径は、第２オリフィス部２３ｂの内径の約２倍程度となされている。
【００４５】
なお、図示実施形態においては、衝突面３２ａとは反対側の側面から突出する支持軸３４が衝突壁３２に一体成形されており、該支持軸３６が衝突壁支持部３１に支持されている。支持部３１に支持軸３６を螺合させる構造とすれば、支持軸３６の回転操作によって衝突壁３２と噴出ノズル２０との間の距離を微調整して気泡の発生状態を調整できるし、また、衝突壁支持部３１に支持軸３６を軸方向往復動自在に支持させれば、通水時の圧力変動により衝突壁３２が微小に軸方向に振動して、水流放出口３から放出される水流や気泡にバリエーションを付加できるようになる。
【００４６】
衝突壁３２の衝突面３２ａの周縁部には、噴出ノズル２０からの噴出水流が浴槽水中では衝突壁３２の周囲の水流放出口３を介して噴出ノズル２０からの噴出方向に沿って流れるように案内する案内曲面３２ｂが形成されている。これは、水中では水流は物体の表面に沿って引っ張られるように流れるという性質を利用したものである。
【００４７】
かかる案内曲面３２ｂを有する衝突壁３２の作用を、図５及び図１２を参照しつつ説明する。図１２の下半分は水中での噴出水流の流れを模式的に示しており、図１２の上半分は気中での噴出水流の流れを模式的に示している。図５及び図１２に示すように、噴出ノズル２０からの噴出水流は、衝突壁３２の衝突面３２ａのほぼ中央に衝突され、この衝撃力によって水流中の気泡が一次的に微細化される。水流は、衝突壁３２に衝突した後、衝突面３２ａに沿って放射方向に分散する流れとなるが、水中では径方向外方に至るにしたがって水流が分散されることにより図５に示すように水流の水膜が薄くなり、衝突面３２ａの周縁部に至るにしたがって大きなせん断力が水流中に含まれる気泡に作用して、気泡がより一層微細化し、２０μｍ程度の大きさのマイクロバブルが大量に発生する。水流が衝突壁３２の周縁部に到達すると、案内曲面３２ｂに沿うように水流が曲げられて、噴出ノズル２０の噴出方向に沿うように流れるようになる。
【００４８】
一方、浴槽内に水が張られていない場合に、湯張り運転により気中で噴出ノズル２０から噴出水流が噴射されると、抵抗となる浴槽水が周囲に存在しないため、水流が衝突面３２ａから放射方向に飛び散ることとなり、何ら飛散防止策を講じていない場合には浴槽から外に水しぶきを撒き散らしてしまうおそれがある。本実施形態では、飛散防止壁３３が衝突壁３２の外周を覆うように配設されており、この飛散防止壁３３により衝突壁３２の上方が覆われているため、気中で噴出ノズル２０から水流が噴射された場合でも浴槽から外に多量の水しぶきを撒き散らすことが防止される。
【００４９】
飛散防止壁３３は、水中での気泡発生運転時における衝突壁３２の外周面に沿う水流の流れを阻害しないように、衝突壁３２から所定距離離間した位置に配置されている。また、好ましくは、図５及び図１２に示すように、衝突壁３２の外周面の先端部（図において右端部）が、飛散防止壁３３の先端部よりも先端側、すなわち水流放出口３からの水流の噴射方向に突出させることができる。これによれば、衝突壁３２の先端部から放出される水流に対し、飛散防止壁３３の存在に起因する乱流の影響をなくすことができて、水流がより安定して浴槽内方に向けて一様に流れるようになり、入浴者へのマッサージ感を向上できる。
【００５０】
また、飛散防止壁３３と噴出ノズル２０との間には、噴出ノズル２０から噴出される噴出水流とともに飛散防止壁３３周囲の浴槽内の水を衝突壁３２に向けて流入させるための隙間３４が形成されている。この隙間３４からの浴槽水の流入により、水流放出口３から前方に放出されるマイクロバブル水流の流れを一層円滑なものとすることができる。すなわち、上記隙間３４が存在しないと、衝突壁３２の周囲後方が飛散防止壁により閉塞されるようになって、該閉塞部に滞留する浴槽水の乱流により、マイクロバブル水流に損失が生じ、泡質が劣化したり水流が流速低下してしまうことが懸念されるが、本実施形態では、衝突壁３２表面に沿うマイクロバブル水流の周囲で、浴槽水の円滑な環流を生じさせる隙間３４が設けられているため、良質な泡や水流を生じさせることができる。
【００５１】
さらに、飛散防止壁３３の先端部には、衝突壁３２側に向けて径方向内方に突出する突出部３３ａが全周にわたって設けられており、該突出部３３ａによって、飛散防止壁３３内面ではじかれた水が前方に勢いよく飛散してしまうことを防止している。この突出部３３ａは、飛散防止壁３３に一体成形されていてもよく、別途成形された部材を飛散防止壁３３の先端部に取り付けてもよい。また、突出部３３ａの構造は、飛散防止壁３３の先端部から直角に折り返されている必要はなく、飛散防止壁３３内面ではじかれた水が前方に飛び出す勢いに合わせて適宜の形状とすることができ、たとえば、飛散防止壁３３の先端部から手前に鋭角に折り返すような構造でもよいし、飛散防止壁３３の先端部から前方斜めへ向けて傾斜する構造であってもよい。なお、この突出部３３ａと衝突壁３２との間の距離も、水流を妨げないように十分な寸法を確保することが好ましい。
【００５２】
上述したように、飛散防止壁３３を先端側にあまり突出させることは円滑な水流の発生に好ましくないため、飛散防止壁３３はできるだけ短くすることが好ましいが、衝突壁３２に案内曲面３２ｂを形成したことにより、次のような問題が生じる。すなわち、気中で噴出ノズル２０から水流を噴出する際、噴出流量が多い時には衝突壁３２に衝突した後でも水流の勢いがあるため、図１２の矢印ａに示すように水流が飛散防止壁３３に向けて流れるが、流量が少ないときや、噴出開始前後の流量の立ち上がり時と立ち下がり時などは、水流が案内曲面３２ｂにより引っ張られて図１２の矢印ｃに示すように斜め前方へ飛散してしまい、飛散防止壁３３で受けることができない場合が生じる。
【００５３】
そこで、図１〜図４に示す本実施形態では、飛散防止壁のサイズを大きくすることなくより確実に水の飛散を防止する手段として、衝突壁３２の衝突面３２ａと案内曲面３２ｂとの境界部に水切りエッジ３５を形成し、衝突面３２ａを案内曲面３２ｂと不連続状とするとともに、衝突面３２ａを案内曲面３２ｂよりも噴出ノズル２０側に１ｍｍ程度突出する凸形状としている。かかる構成によれば、図１３に示すように、気中における噴出ノズル２０からの噴出水流の流量が少なく、衝突壁３２に衝突した後の放射方向へ流れる水流の勢いが比較的弱い場合でも、案内曲面３２ｂに引っ張られることなく水流をより確実に飛散防止壁３３で受けることが可能になる。
【００５４】
また、図１４に示すように、衝突面３２ａの周縁部を、噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成し、該傾斜面の周縁部に水切りエッジ３５を設ければ、斜め前方への水流の飛散を一層低減することができる。また、図１５に示すように、水切りエッジ３５を設けずに、衝突面３２ａの周縁部を、噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成しすることのみでも、水流が斜め前方へ飛散することを抑止して飛散防止壁３３で水流を受けることが可能である。
【００５５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。例えば、衝突壁は、衝突面の軸中心部から噴出ノズル側に突出する凸部が設けられたものであっても良い。また、飛散防止壁は筒状でなくともよく、少なくとも衝突壁の上方を覆うものであれば良い。また、上記実施形態ではオリフィスの途中に設けた段差部は全周にわたって形成したが、図１６に示すように、周方向一部のみに段差部２９を設け、第２オリフィス部２３ｂの断面をカギ溝状の構造とすることもできる。この場合、周方向の一部のみから気泡が供給されるようになるため、気泡が水流の断面内で片側に偏って発生する傾向がある。本実施形態は、特定の位置に集中して気泡を発生したい場合などに有効である。
【００５６】
また、上記実施形態ではエジェクター式に分類される気泡発生装置を例示したが、本発明の衝突壁及び飛散防止壁は、旋回流式の気泡発生装置に適用することも可能である。旋回流式の気泡発生装置に本発明を適用した他の実施形態を図１７に示す。
【００５７】
この旋回流式の気泡発生装置１００は、内部に旋回室１０１を区画形成した本体ハウジング１０２と、この本体ハウジング１０２の前側位置に配設された衝突壁１０３と、この衝突壁１０３の外周を覆う飛散防止壁１０４とを備えている。飛散防止壁１０４については上記実施形態と同様の構成であるので詳細説明を省略する。
【００５８】
旋回室１０１は円筒状の内周面を有し、旋回流を生じさせるための水（湯又は冷水）が内部通路１０５を通して吐出口１０６から旋回室１０１の接線方向に吐出されるようになっている。また、旋回室１０１後端には空気吐出口１０７が旋回室１０１の中心軸上に開口されており、旋回室１０１内に生じる旋回流の軸中心部に生じる負圧の作用により外部から取り込まれた空気が旋回室１０１内に吸気されるようになっている。旋回室１０１は前端側で孔径が絞られた噴出ノズル１０８を通して浴槽１０９内と連通されている。噴出ノズル１０８は、旋回室１０１側で旋回室１０１よりも内径が絞られた絞り部１１０と、開口断面積が徐々に拡大するように扇状の断面を有し絞り部１１０から浴槽１０９内にかけて徐々に拡径する台形円錐状の斜面により構成された開放部１１１とで形成されている。
【００５９】
上記衝突壁１０３は、円盤状の本体部１１２と、該本体部１１２よりも小径で且つ本体部１１２の軸中心部に一体に設けられた円柱状乃至円筒状の柱状部１１３とで形成されている。本体部１１２の噴出ノズル１０８側の側面は、噴出ノズル１０８に所定距離で同心状に対向配置される円環状の衝突面１１２ａとなされている。また、図１及び図２に示す実施形態と同様に、本実施形態においても衝突面１１２ａの周縁部には、噴出ノズル１０８からの噴出水流が浴槽水中では噴出ノズル１０８からの噴出方向に沿って流れるように案内する案内曲面１１２ｂが形成されている。
【００６０】
衝突壁１０３の柱状部１１３は、旋回室１０１及び噴出ノズル１０８と同軸上に配置されて、例えば本体ハウジング１０２に対し図示省略の支持手段により支持されている。柱状部１１３は、その基端部が本体部１１２から突出されるとともに噴出ノズル１０８に臨んで半球状に形成されているとともに、その先端部が噴出ノズル１０８とは反対側に突出され同様に半球状に形成されており、上記本体部１１２は柱状部１１３の軸方向中央部に設けられている。なお、柱状部１１３の先端部を本体部１１２から先端方向に必ずしも突設させる必要はなく、柱状部１１３の先端部に本体部１１２を一体形成した構成とすることもできる。また、柱状部１１３の基端部の形状を半球状ではなく円錐状に形成することもできる。
【００６１】
この柱状部１１３と噴出ノズル１０８との関係についてさらに詳細に説明すると、柱状部１１３の外径は、噴出ノズル１０８の絞り部１１０の内径よりも大きく、絞り開放部１１１の最大内径（開口端内径）よりも小さく設定されている。柱状部１１３の外径を絞り部１１０の内径よりも大きくしているのは、旋回室１０１から絞り部１１０に前進した旋回流は絞り部１１０で絞られて旋回外径が小さくなった後、絞り開放部１１１を経て浴槽１０９内の浴槽水中に放出されるに従い旋回外径が絞り部１１０の内径よりも大きくなるためである。また、柱状部１１３の外径を絞り開放部１１１の最大内径よりも小さくしているのは、絞り部１１０から絞り開放部１１１にかけて旋回流の旋回外径が拡大し、浴槽水中に放出されてさらに拡大しようとするものの、旋回外径が大きくなるに伴い中心軸近傍領域の負圧が大きくなっていくため、この負圧領域よりも大きくならないで、かつ、その負圧領域に相当する領域に柱状部１１３を存在させて充填させるようにするためである。つまり、柱状部１１３は噴出ノズル１０８から放出された直後の噴出流の中心軸近傍に生じるであろう負圧領域に相当する領域にほぼ対応する形状に設定されており、その外径もそのような基準により定めればよい。
【００６２】
以上の図１７に示す実施形態によれば、浴槽１０９内の浴槽水中に微細気泡を含む噴出流を放出させると、まず、吐出口１０６から吐出された水流により旋回室１０１内の旋回流が発生し、この旋回流に伴い空気吐出口１０７に対し負圧が作用して、空気吐出口１０７から空気が旋回流の中心軸上に巻き込まれることになる。そして、この中空渦状の旋回流が噴出ノズル１０８の絞り部１１０で一旦絞られた後、絞り開放部１１１で急開放される結果、所定の円錐状となった噴出流が前方に放出されることになる。この噴出流の前進に従って本来であれば中心軸近傍に生じるであろう負圧領域を、本実施形態では柱状部１１３によって充填しているため、噴出ノズル１０８から噴出された直後に激しい乱流が生じることを抑制し、旋回流が本体部１１２の衝突面１１２ａに向けて噴出されるようになる。この噴出流が超凸面１１２ａに衝突した後は、上記実施形態と同様に、衝突による衝撃に起因して気泡が微細化されるとともに、その後放射方向に流れるに従い水流の層厚が薄くなって水流に含まれる気泡に大きなせん断力が作用してさらに気泡が微細化されていく。そして、衝突壁１０３の外周縁部の案内曲面１１２ｂによって水流が曲げられて、浴槽１０９の内方に向けて微細気泡を含む噴出水流が放出される。
【符号の説明】
【００６３】
１，１００ 気泡発生装置
２０，１０８ 噴出ノズル
３２，１０３ 衝突壁
３２ａ，１１２ａ 衝突面
３２ｂ，１１２ｂ 案内曲面
３３，１０４ 飛散防止壁
３３ａ 突出部
３５ 水切りエッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルの正面に配設された衝突壁とを備え、該衝突壁は、噴出ノズルに対向配置される衝突面を有し、該衝突壁の衝突面の周縁部に、前記噴出水流が衝突面に衝突した後の水流が浴槽水中では噴出ノズルからの噴出方向に沿う方向に流れるように案内する案内曲面が形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気泡発生装置において、前記衝突壁の少なくとも上方を覆う飛散防止壁が設けられていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の気泡発生装置において、前記噴出ノズルと飛散防止壁との間に、前記噴出水流とともに浴槽内の水を前記衝突壁に向けて流入させるための隙間が形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の気泡発生装置において、前記衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面と案内曲面との境界部に水切りエッジが形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項５】
請求項１，２又は３に記載の気泡発生装置において、前記衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面の周縁部が噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の気泡発生装置において、前記衝突壁の先端部が前記飛散防止壁の先端部よりも前記噴出方向に突出していることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の気泡発生装置において、前記飛散防止壁の先端部に、衝突壁側に向けて突出する突出部を設けたことを特徴とする気泡発生装置。
【請求項１】
気泡を含む噴出水流を浴槽内に噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルの正面に配設された衝突壁とを備え、該衝突壁は、噴出ノズルに対向配置される衝突面を有し、該衝突壁の衝突面の周縁部に、前記噴出水流が衝突面に衝突した後の水流が浴槽水中では噴出ノズルからの噴出方向に沿う方向に流れるように案内する案内曲面が形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気泡発生装置において、前記衝突壁の少なくとも上方を覆う飛散防止壁が設けられていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の気泡発生装置において、前記噴出ノズルと飛散防止壁との間に、前記噴出水流とともに浴槽内の水を前記衝突壁に向けて流入させるための隙間が形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の気泡発生装置において、前記衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面と案内曲面との境界部に水切りエッジが形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項５】
請求項１，２又は３に記載の気泡発生装置において、前記衝突壁は、前記噴出水流が気中では前記飛散防止壁に向けて飛散するように前記衝突面の周縁部が噴出ノズル側に向けて緩やかに突出する傾斜面に形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の気泡発生装置において、前記衝突壁の先端部が前記飛散防止壁の先端部よりも前記噴出方向に突出していることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の気泡発生装置において、前記飛散防止壁の先端部に、衝突壁側に向けて突出する突出部を設けたことを特徴とする気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２３５９５１（Ｐ２０１２−２３５９５１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７９０８（Ｐ２０１１−１０７９０８）
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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