説明

泡沫吐出装置

【課題】従来の泡沫吐出装置と比べて微少流量でも流体に泡沫効果を安定した状態で得ることができる泡沫吐出装置を提供すること。
【解決手段】流体が空気を含む泡沫状態となって吐出される泡沫吐出装置1が、ハウジング12と、ハウジング12の上流に配設された外筒14と、外筒14と係合し、流体を外部へ吐出する吐出孔16aを有する有底部16bの内筒16と、内筒16と外筒14の間に配設され、流体へ空気を混入する空気混入部17を形成する中間プレート15と、流体を導入するために外筒14に設けられた第1流入孔14aと、第1流入孔14aに対向し、空気混入部17及び内筒14を連通する中間プレート15に設けられた第2流入孔15aと、第2流入孔15aに対向し、底部16bに設けられた拡散面16eと、空気混入部17に連通し、外部から空気を供給する空気吸入孔17aとを備えている構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体に空気を混入し泡沫状態にさせて吐出する泡沫吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の泡沫吐出装置は、例えば、トイレの自動洗浄装置等に使用されるものであり、洗浄水流入口と気泡流吐出口との間に洗浄水へ気泡を混入する空気混入機構を備えている泡沫吐出装置が、特許文献1に開示されている。
【0003】
この特許文献1の泡沫吐出装置は、洗浄水流入口と気泡流吐出口との間に洗浄水へ空気を混入する空気混入機構を設け、空気混入機構の下流に整流機構が設けられている。この空気混入機構は、複数の小孔が周状に形成されており洗浄水流路で小孔を洗浄水が流れる減圧板と、減圧板の下流に洗浄水流路の外壁に形成された外部より空気を導入する空気孔と、減圧板の下流で縮径小孔を通過した洗浄水が直接衝突するテーパ部を備えている。一方、整流機構は、テーパ部の下流端と気泡流吐出口との間に洗浄水流路の整流部が設けられ、整流部に配設された整流格子とを備えた構造となっている。
【0004】
この泡沫吐出装置においては、減圧板の小孔から導入された洗浄水が、空気孔を介して洗浄水流路へ流入した空気を導入し、テーパ部に直接衝突させて破砕させる構成となっている。衝突した際、空気混入機構に導入された空気が多数の気泡となって洗浄水に分散混入して気泡流を形成し、整流機構を通過して気泡流吐出口より吐出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開番号01/068995
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記した特許文献1に開示された泡沫吐出装置は、減圧板の複数小孔から導入された洗浄水と外部からの空気をテーパ部で分散混入しているため、洗浄水が微少流量では、テーパ部に沿って流れる。このため、洗浄水が微少流量下では、テーパ部での衝突による分散混入での泡沫効果は十分でないため、確実に気泡洗浄水を作ることはできない。また、テーパ部での分散混入は、必要流速が範囲限定されるために、吐水流速に関しても分散混入が可能な流速が限定されることになる。このため、吐水流速を調整する範囲も限定されることから、必要な吐水流速調整が出来ないおそれがある。更に、洗浄水が、空気と混合し泡沫状態を安定して作り出すことは困難である。
【0007】
そこで本発明は、従来の泡沫吐出装置と比べて微少流量でも流体に安定した泡沫状態を得ることができる泡沫吐出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために講じた手段は、流体がハウジングの流入口より供給され、ハウジング内部に配設された空気混入機構により、空気を含む流体が泡沫状態となって吐出される泡沫吐出装置において、前記空気混入機構は、前記ハウジングの流体が流れる上流に配設された外筒と、該外筒と係合し、流体を外部へ吐出する吐出孔を有する有底の内筒と、該内筒と前記外筒の間に配設され、流体へ空気を混入する空気混入部を前記外筒と共に形成する中間プレートと、前記流入口より流体を導入し、前記外筒に設けられた第1流入孔と、該第1流入孔に対向し、前記空気混入部及び前記内筒を連通する前記中間プレートに設けられた第2流入孔と、該第2流入孔に対向し、前記吐出孔を有する底部に設けられた拡散面と、前記空気混入部に連通し、外部から空気を供給する空気吸入孔とによって構成され、前記第1流入孔を通過した流体が、前記空気混入部内で空気が導入され、前記第2流入孔を通過後に前記拡散面へ直接導入させることで、空気を含む流体が泡沫状態で前記吐出孔より吐出される構造とした。
【0009】
この場合、前記第2流入孔は、前記第1流入孔の口径に比べて広い口径を有しているとよい。
【0010】
また、前記第1流入孔は、前記第2流入孔と同軸上に設けられているとよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、この泡沫吐出装置は、外筒と内筒の間に中間プレートを設けることで、流体が拡散面に衝突する前に、十分な空気を導入することができる。その後、中間プレートの第2流入孔を通過する際に、流体が空気混入部にて空気を巻き込み、流体は空気を伴って内筒の底部に形成された拡散面へ直接衝突する。このため、従来技術のようにテーパ状の拡散面に流体を直接衝突させて泡沫効果を発生させることよりも、本発明の泡沫吐出装置は、空気混入部を介して泡沫効果を発生させることで安定して泡沫状態を得ることができる。また、第2流入孔から吐出された流体が、第2流入孔に対向する拡散面へ直接衝突することによって、流体の拡散が確実に起こり、拡散面へ衝突後、空気が気泡となって流体内に取り込まれ、拡散部において気泡流を発生させる。これは、従来のようなテーパ状の壁の場合には、導入される流体の量が微少流量であると流体が気泡流となることが困難であったが、本発明では、空気を取り込んだ流体が確実に拡散を行うために、空気混入部及び第2流入孔に対向する拡散面を設けることで、流体が微少流量であっても安定した泡沫状態を得ることができる。
【0012】
この場合、第1流入孔に比べて、第2流入孔の口径が広くなっていれば、第2流入孔を流体が流れやすくなり空気混入部を通過し空気を導入することができ、空気が導入された量だけ流体の体積が増える。このため、流体の体積が増えることによって、流体が中間プレートに衝突しないためには、第2流入孔が、流体の吐出部となる第1流入孔よりも口径が広くなっていることが必要である。これにより、空気を含んだ流体は、第2流入孔を滑らかに通過することができる。
【0013】
更に、例えば、第1流入孔と第2流入孔が同軸上になければ、第1流入孔から導入された流体が、中間プレートに衝突し、流体の流れが抑制される。このため、空気混入部において十分な負圧を発生させることが困難となり、第2流入孔の中に十分な空気を導入することができない。また、中間プレートに衝突した流体が、空気吸入孔を逆流することで、空気混入部が空気を供給する役割を損なわないよう、泡沫吐出装置が第1流入孔と第2流入孔を同軸上に設けることで、空気の導入を滑らかに行うことができる。
【0014】
また、本発明の泡沫吐出装置は、微少流量でも流体を泡沫状態で吐出できるため、流量が少量の場合において簡単な構造で実現できるためである。さらに、この泡沫吐出装置は、部品の構成や、吐出口などの形状等の構造が簡素化されている。したがって、泡沫吐出装置は、装置の小型化を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の泡沫吐出装置をトイレの自動洗浄水栓部に適用した場合の断面図である。
【図2】図1に示す泡沫吐出装置の第1実施形態の外観図であり、(a)は上視図、(b)は側面図、(c)は下視図である。
【図3】図2(c)の泡沫吐出装置のA−A断面図である。
【図4】図3の泡沫吐出装置の外筒の形状を示し、(a)は上視図、(b)は断面図、(c)は下視図である。
【図5】図1に示す泡沫吐出装置の第2実施形態の外観図であり、(a)は上視図、(b)は側面図、(c)は下視図である。
【図6】図5(c)の泡沫吐出装置のC−C断面図である。
【図7】図6の泡沫吐出装置の外筒の形状を示し、(a)は上視図、(b)は断面図、(c)は下視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に係わる泡沫吐出装置1の構成について図1を参照にして説明する。図1は、泡沫吐出装置1を自動水栓装置の水栓部に適用した場合の断面図である。
【0017】
泡沫吐出装置1は、湾曲した水栓ボデー2の先端に取り付けられている。そして、水栓ボデー2には、泡沫吐出装置1と隣接して人体検知センサ3が水栓カバー4によって設けられている。この人体検知センサ3が人の手の接近を検知することによって、泡沫吐出装置1から泡沫状態の流体(空気を含んだ水)が流れる。
【0018】
ここで、泡沫吐出装置1の取り付け方法を説明する。泡沫吐出装置1は、水栓ボデー2内部で平パッキン5を介して一端がコネクタ6と接合している。このコネクタ6には、柔軟性があり水栓ボデー2の湾曲形状に沿ったホース7が差し込まれている。更に、コネクタ6とホース7の接合部は、バインダ8によって保持されており、コネクタ−ホース間の密閉性の確保や水圧等によるコネクタ6とホース7の脱着を防ぐようになっている。
【0019】
(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態について図2〜図4を参照して説明する。
【0020】
図2は図1に示す第1実施形態に係る泡沫吐出装置1の外観を示している。図3は図2(c)でのA−A断面における泡沫吐出装置1を示している。図4は図3に示す外筒14の形状を示している。この泡沫吐出装置1は内部構造が図3のようになっており、流体(例えば、水)が円筒状のハウジング12内に設けられた空気混入機構13を通過することにより、泡沫状態の流体を作り出す。この空気混入機構13は、外筒14、中間プレート15、内筒16とで構成されている。そして、ハウジング12内の上流側にハウジング12の流路を制限するように軸方向から外筒14が配設されている。図4に示す外筒14は中央がボス状になっており、流体がハウジング12の流入口12aから空気混入機構13へと進入する小孔の開いた第1流入孔14aがボス状となった中央に設けられている(図2(a))。また、ハウジング12内の下流部には、内筒16が軸方向から設けられている(図2(b))。この内筒16には、第1流入孔14aから進入した流体を外部へと吐出するため、第1流入孔14aより大径の吐出孔16aが周方向に複数(例えば、8個)設けられている(図2(c))。
【0021】
次に泡沫吐出装置1の各構成部品の構造について説明をする。
【0022】
ハウジング12はステンレス等の金属から成り、円筒状を呈し、上流に流体が流入する流入口12aが設けられている。そして、ハウジング12は、上流及び下流の両端の内径に比べて軸方向の中央部の内径は小さくなっており、内側に突出した係止段部12bを有している。
【0023】
外筒14は樹脂から成りハウジング12の上流に配設され、ハウジング12の内壁に嵌合し、上流側の面の中央に凸部14bを有している。この凸部14bの中心には、第1流入孔14aを備えている。この外筒14の下流側は、内側に段差を有する凹部14cが成形されており、凹部14cは下流側に平面を持つ外筒段部14dを内部に有している。そして、外筒14がハウジング12に嵌着する際に、外筒14は、ハウジング12内の係止段部12bによって凹部14cの軸方向の端面が係止されている。また、図4(b)、(c)の外筒14のB−B断面図が示すように、この凹部14cには、凹部14cの端面から凹部14cの底面に向けて4箇所の空気吸入溝14eが中央から放射状に90度間隔で周方向に形成されており、各々の空気吸入溝14eが形成されている。
【0024】
中間プレート15は樹脂から成り、円板形状をしており、外筒14との間に空気混入部17を形成している。この中間プレート15は、外筒14の凹部14c内に形成されている外筒段部14dによって軸方向に係止され、中間プレート15の側壁が、凹部14cの内壁と嵌合している。また、中間プレート15は、円板の中心部に第2流入孔15aが設けられており、組付け時には外筒14の第1流入孔14aと同軸上となる。そして、第2流入孔15aの径は、第1流入孔14aの径と比べて広くなっている。
【0025】
更に、内筒16は、外筒14と共に中間プレート15を挟み込むように配設されている。内筒16は、底部16bと円筒部16cから成り、円筒部16cの上流側の端部は外側に内筒段部16dが形成されている。そして、内筒16は、円筒部16cの軸方向の端面が中間プレート15を挟み込み、内筒16の端面から内筒段部16dにかけての外壁と外筒14の内壁とが嵌合している。また、内筒16の底部16bには、流体を外部へ吐出する吐出孔16aが図2(c)に示すように、周方向に8個設けられており、底部16bの上流側の面は、流体を衝突させて拡散させる拡散面16eが吐出孔16aよりも内側に設けられている。なお、この拡散面16eは、中間プレート15の第2流入孔15aに対向して設けられ、第2流入孔15aの面積と比べ、同等もしくは広い面積を有している。更に、この拡散面16eを含む内筒16の円筒部16c内は、第2流入孔15aを通過した流体が拡散する拡散部16fとなる。
【0026】
更に、内筒16の外径は、ハウジング12の内径に比べて十分に小さく、内筒16とハウジング12の間には外部より空気が導入できるよう、空気吸入孔17aが内筒16とハウジング12との間に形成され、ハウジングの下方より空気がとり入れられるようになっている。この空気吸入孔17aは外筒14の空気混入溝14eに連通し、空気混入部17に空気が導入できる構成となっている。
【0027】
次に第1実施形態の泡沫吐出装置1による泡沫発生方法について説明する。
【0028】
まず、ハウジング12の流入口12aよりハウジング12内に流入した流体は、外筒14の凸部14bへと導かれ、流体は、凸部14bに設けられた第1流入孔14aに流入する。その後、第1流入孔14aを通過した流体は、空気混入部17へと流れる。その後、流体は、中間プレート15の第2流入孔15aへと流入していく。この時、この第2流入孔15aへと流体が流入する際、流体の流れによって負圧が生じ空気吸入孔17aから空気が導入され、空気混入部17の空気を流体に導入することができる。第1流入孔14aの径よりも第2流入孔15aの径が広いために、空気を含んだ流体が滑らかに通ることを可能としている。また、空気混入部17への流入時には、この空気混入部17は負圧が生じているために、外部と接する空気吸入孔17aから絶えず空気を取り入れることが可能である。
【0029】
第2流入孔15aを通過した流体は、その後、拡散部16fに導入され、内筒16に形成された底部16bの拡散面16eに直接衝突してここで拡散する。そして、拡散面16eに衝突することで、流体は細分化され、放射状に拡散して泡沫状態を作る。その後、泡沫状態となった流体は泡沫流となって内筒16の吐出孔16aより吐出される。
【0030】
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について図5〜図7を参照して説明する。
【0031】
図5は図1に示す泡沫吐出装置1の第2実施形態に係る外観を示している。図6は、図5(c)のC−C断面における泡沫吐出装置1を示している。図7は第2実施形態における外筒24の形状を示している。この泡沫吐出装置1は、流体が円筒状のハウジング22内に設けられた空気混入機構23を通過することにより泡沫状態の流体を作り出す構造となっている。空気混入機構23は、第1実施形態と同様、外筒24、中間プレート25、内筒26とで構成されている。ハウジング22の上流に外筒24が配設されている。図7に示す外筒24には、流体がハウジング22の流入口22aから空気混入機構23へと進入する小孔の開いた第1流入孔24aが格子状に4箇所設けられている。また、ハウジング22内の下流には、図6に示すように有底円筒状の内筒26が配設けられている(図5(b))。この内筒26には、第1流入孔24aから導入された流体を外部へと吐出するための吐出孔26aが4箇所設けられている。また、第1流入孔24aは外筒24の平面に円周部に4つ設けられており、一方の吐出孔26aは、内筒26の底部26bの中央部に、4つ設けられている(図5(a)(c))。
【0032】
次に第2実施形態に係わる泡沫吐出装置1の各構成部品の構造について説明をする。
【0033】
ハウジング22はステンレス等の金属から成り、円筒状を呈し、上流に流体が流入する流入口22aが4つ設けられている。そして、図6に示すようにハウジング22は、上流及び下流の両端の内径に比べて中央の内径は小さくなっており、内側に吐出した係止段部22bを有している。
【0034】
外筒24はハウジング22の上流に配設され、ハウジング22の内壁に形成された係止段部12bに嵌合している上流側が平面となっている。この外筒24の平面の円周部には、複数の第1流入孔24aを備えている。この外筒24の下流は、段差を有する凹部24cが成形されており、内部に下流側に外筒段部24dを有している。そして、外筒24がハウジング22に嵌合する際に、外筒24は、ハウジング22内の係止段部22bによって凹部24cの軸方向の端面が係止されている。図7(b)、(c)の外筒24のD−D断面図が示すように、外筒24の外径が周方向に均等間隔(90度間隔)で切り欠きが形成され、4箇所の空気吸入溝24eが形成されており、これによって、ハウジング22の外部から導入された空気を空気混入部27へと連通する径方向に形成された空気供給穴24fを4つ有している。各々の空気吸入溝24eが対向するように位置している。
【0035】
中間プレート25は樹脂から成り、円板形状をしており、外筒24との間に空気混入部27を形成している。この中間プレート25は、外筒24の凹部24c内に軸方向から配設され、外筒段部24dによって係止され、中間プレート25の側壁が凹部24cの内壁と嵌合している。また、中間プレート25は、組付け状態において第1流入孔24aと対向する位置に第2流入孔25aが設けられており、組付け時には外筒24の第1流入孔24aと同軸上となる。この第1流入孔24aと第2流入孔25aが同軸上になるために、外筒24と中間プレート25との間には位置合せ軸28を設けて同軸度を確保している。このために、外筒24及び中間プレート25には、各流入孔24a、25aが同軸になるように位置合せ軸28を設置するための設置穴24g、25bが中心軸と平行な軸上に設けられている。また、第2流入孔25aの径は、第1実施形態と同様に第1流入孔24aの径と比べて広くなっている。
【0036】
内筒26は、外筒24と共に中間プレート25を挟み込むように配設されている。この内筒26は、底部26bと円筒部26cから成り、円筒部26cの軸方向端部は上流側に平面を持つ内筒段部26dを成形している。そして、内筒26は、円筒部26cの端面が中間プレート25と係合し、内筒26の端面から内筒段部26dにかけての外壁と外筒24の内壁とが嵌合している。また、底部26bには、流体を外部へ吐出する吐出孔26aが設けられている。この底部26bには、内筒26に形成された拡散部26fに導入された流体を衝突させて拡散する拡散面26eが中心部に格子状に設けられた9つの吐出孔26aよりも外径側に設けられている。なお、この拡散面26eは、中間プレート25の第2流入孔25aに対向して設けられ、第2流入孔25aの面積と比べ、同等もしくは広い面積を有している。また、この拡散面26eを含む内筒26の円筒部26c内には、流体が拡散する拡散部26fを形成している。
【0037】
次に第2実施形態に係わる泡沫吐出装置1による泡沫発生方法について説明する。
【0038】
図6において、ハウジング22の流入口22aよりハウジング22内に流入した流体は、外筒24の上流側の端面に供給され、流体は、外筒24に設けられた4つの第1流入孔24aに流入する。その後、第1流入孔24aを通過した流体は、空気混入部27へと導入される。導入後、流体は、中間プレート25の第2流入孔25aへと流入していく。この第2流入孔25aへと流体が流入する際、第2流入孔25aの付近では、流体の流れによって負圧が生じる。このため、空気混入部27内の空気が第2流入孔25aを通過する流体に導入される。この空気の導入は、第1流入孔24aの径よりも第2流入孔25aの径が広いために、空気を含んで体積が増加した流体が滑らかに通ることを可能としている。また、この空気混入部27は、負圧が生じているために、流入時には、外部と接する空気吸入孔27aから絶えず空気を取り入れることが可能となっている。
【0039】
また、第2流入孔25aを通過した流体は、拡散部26fに吐出され、内筒26の底部26bの拡散面26eに直接衝突して拡散する。そして、拡散面26eに衝突させることで、流体は、細かく放射状に拡散して泡沫状態を作る。よって、流体は泡沫流となり、内筒26の吐出孔26aより吐出される。
【0040】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す態様に変更してもよい。
【0041】
・この泡沫吐出装置1は、特に微少流量においても確実に気泡流を得ることができるので、流体は設定流量に合わせて、吐出孔16a、26aの数及び断面積を設定できる。
【0042】
・第1、2実施形態の中間プレート15、25が、円板ではなく円筒となっていてもよい。この中間プレート15、25の円筒部には空気混入際に必要な空気を供給する溝を設けることで、同様の効果を得られる。
【0043】
・第1、2実施形態の空気吸入孔17a、27aは、ハウジング12、22と空気混入機構13、23によって形成されているが、ハウジング12、22等に空気吸入孔17a、27aを直接設けても良い。
【符号の説明】
【0044】
1,…泡沫吐出装置、12,22…ハウジング、12a,22a…流入口、13,23…空気混入機構、14,24…外筒、14a,24a…第1流入孔、15,25…中間プレート、15a,25a…第2流入孔、16,26…内筒、16a,26a…吐出孔、16e,26e…拡散面、17,27…空気混入部、17a,27a…空気吸入孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体がハウジングの流入口より供給され、ハウジング内部に配設された空気混入機構により、空気を含む流体が泡沫状態となって吐出される泡沫吐出装置において、
前記空気混入機構は、
前記ハウジングの流体が流れる上流に配設された外筒と、
該外筒と係合し、流体を外部へ吐出する吐出孔を有する有底の内筒と、
該内筒と前記外筒の間に配設され、流体へ空気を混入する空気混入部を前記外筒と共に形成する中間プレートと、
前記流入口より流体を導入し、前記外筒に設けられた第1流入孔と、
該第1流入孔に対向し、前記空気混入部及び前記内筒を連通する前記中間プレートに設けられた第2流入孔と、
該第2流入孔に対向し、前記吐出孔を有する底部に設けられた拡散面と、
前記ハウジング内に設けられ、外部から前記空気混入部に空気を供給する空気吸入孔とを備え、
前記第1流入孔を通過した流体が、前記空気混入部内で空気が導入され、前記第2流入孔を通過後に前記拡散面へ直接導入させることで、空気を含む流体が泡沫状態で前記吐出孔より吐出されることを特徴とする泡沫吐出装置。
【請求項2】
前記第2流入孔は、前記第1流入孔の口径に比べて広い口径を有することを特徴とする請求項1に記載の泡沫吐出装置。
【請求項3】
前記第1流入孔は、前記第2流入孔と同軸上に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の泡沫吐出装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−11101(P2011−11101A)
【公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−154674(P2009−154674)
【出願日】平成21年6月30日(2009.6.30)
【出願人】(000000011)アイシン精機株式会社 (5,421)
【Fターム(参考)】