洗浄水噴射装置
【課題】高い洗浄力を有しながら節水効果も有する気液混合体を噴射させる洗浄水噴射装置を提供する。
【解決手段】圧縮空気９を流動させるための第１の中空部３を備えた第１の筒体２と、この第１の筒体２を，第２の中空部５を備えて収容する第２の筒体４と、第１の筒体２の外側面２ａと第２の筒体４の内側面４ａとの間に形成される水密な空隙６と、第２の筒体４の側面を貫通して形成され空隙６に洗浄水１０を供給する洗浄水供給口４ｂと、第１の筒体２の側面を貫通して形成され空隙６に供給された洗浄水１０を第１の中空部３内に導入して圧縮空気９と混合させて気液混合体１１を生成させる複数の洗浄水導入口２ｂと、第１の筒体２の端部に形成される導出口２ｄとを有し、複数の洗浄水導入口２ｂは，第１の筒体２の内側面において互いに対向して配置されることがなく、かつ、第１の筒体２の中心軸の周囲に回転対称に配置される洗浄水噴射装置１による。
【解決手段】圧縮空気９を流動させるための第１の中空部３を備えた第１の筒体２と、この第１の筒体２を，第２の中空部５を備えて収容する第２の筒体４と、第１の筒体２の外側面２ａと第２の筒体４の内側面４ａとの間に形成される水密な空隙６と、第２の筒体４の側面を貫通して形成され空隙６に洗浄水１０を供給する洗浄水供給口４ｂと、第１の筒体２の側面を貫通して形成され空隙６に供給された洗浄水１０を第１の中空部３内に導入して圧縮空気９と混合させて気液混合体１１を生成させる複数の洗浄水導入口２ｂと、第１の筒体２の端部に形成される導出口２ｄとを有し、複数の洗浄水導入口２ｂは，第１の筒体２の内側面において互いに対向して配置されることがなく、かつ、第１の筒体２の中心軸の周囲に回転対称に配置される洗浄水噴射装置１による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に食器洗浄等に用いられる圧縮空気と水からなる気液混合体を形成するための洗浄水噴射装置に関し、特に、従来の水道栓からの吐水に圧縮空気を付加するだけで、高い洗浄力を有しつつ節水効果も有する気液混合体を噴射させることができる洗浄水噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水道の蛇口から流出する水を節約するために節水コマが用いられており、この節水コマとしては例えば、オリフィスを使用した物がある。
また、別の節水の手段としては、少ない水量の水に空気を混入させて泡状に広げ、見た目の水量を多く見せつつ、洗浄等を効率よく行うための泡沫形成器が用いられる場合もある。
【０００３】
より具体的には、特許文献１には「節水アダプタ」という名称で、水道の蛇口等に取り付けられて、この蛇口からの水を節約するために使用する節水アダプタに関する発明が開示されている。
特許文献１に開示される発明では、水量が少ないとオリフィスを通過した流水の速度が上昇せず、泡沫網で十分に空気を混入することが出来ない。このため、吐出口から少量の水が糸状に流出するだけとなり、洗浄力を向上させることが難しかった。
【０００４】
また、特許文献２には「泡沫拡散ノズル」という名称で、水道の蛇口等に取り付けられ、この蛇口から流出する水を節約するために用いられる泡沫拡散ノズルに関する発明が開示されている。
特許文献２に開示される発明では、オリフィス部材を２段に重ねて配置し、両オリフィス部材の間に円錐状の空気調整室を設けることで、少ない水量でも泡沫水を形成できるようになっているが、水量を５．０Ｌ／ｍｉｎ未満にした場合は、泡沫水を形成することが出来ず、洗浄効果が失われる恐れがあった。
【０００５】
上述のような特許文献１，２に開示される発明では、洗浄水を節水しようとすると、洗浄力の低下という課題が必ず生じてくる。このような課題に対処する目的で開発された他の先行技術としては以下に示すようなものが知られている。
【０００６】
特許文献３には「二流体ノズル」という名称で、例えば、焼却炉より発生する高温ガスに気水混合ミストを噴霧して冷却を行う際に用い，微細な粒子を噴霧できる二流体ノズルに関する発明が開示されている。
特許文献３に開示される発明は、圧縮空気の供給路の外周に液体の供給路を設け、それらの供給路の吐出口付近に圧縮空気と液体を混合する混合室を設け、そこで液体と圧縮空気を衝突させることで噴霧状態を作り出している。特許文献３に開示される噴霧手段では、気水比を１００以上にすることで水滴粒子を微細化することができるので、特に精密機械部品の洗浄や高温の設備を冷却するのに適した微細な水滴を発生させることができる。
【０００７】
また、特許文献４には「２流体特殊洗浄ノズル」という名称で、建物の壁面や床面、自動車や機械類、飲食品容器等の洗浄に適した気液混合洗浄装置用の２流体特殊洗浄ノズルに関する発明が開示されている。
特許文献４に開示される発明は、文献中に記載される符号をそのまま用いて説明すると、洗浄水を高圧ポンプにて加圧され高圧水として受ける高圧水導入路１１と、高圧水導入路１１の内寸Ｄｗに対して先細テーパー状の絞り部と、所定最小径の高圧水出口径ｄの通路でなる高圧水噴出口１３と、その先端広角部１４とからなる高圧水ノズル１と、高圧水ノズル１の下流に形成された気体室２１と、その下流に連通して気体室２１の内寸Ｄａに対して先細に縮径し境部は曲面となるように形成された拡大ノズル２２と、気体室２１に開口した空気圧縮機より送られる所定高圧の圧縮空気を導入する気体導入口２３とからなる噴霧ノズル２とにより構成されるものである。
特許文献４に開示される発明によれば、完全に液滴化した気泡交じりの超音速混合気体流を形成することができ、この混合気体流を被洗浄面にぶつけると、気泡破裂の際の衝撃波キャビティー現象と超音速混合気体流が生じて、強力な洗浄効果を発揮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５２４９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２１３８号公報
【特許文献３】特開平７−１２４５０２号公報
【特許文献４】特開２００６−１８７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば，食器洗浄等に関する分野においては、油等の汚れ成分を削ぎ落とすために水滴粒子に大きな運動エネルギーを与えてやる必要がある。これに対して、引用文献３に開示される二流体ノズルから放出される水滴粒子の運動エネルギーを増大させるには、気水比を低くして、通常よりも大きな水滴粒子を形成させるとともに、噴射される気液混合体の流速を速く保つ必要がある。
しかしながら、引用文献３に開示される二流体ノズルにおいて、空気の供給量を減少させて気水比を低くすると、水滴粒子径を大きくすることはできるものの、空気量の減少により、気液混合体の流速が低下することが予測され、汚れ成分を削ぎ落とすのに必要な運動エネルギーを水滴粒子に付与できない恐れがあった。
【００１０】
その一方で、特許文献４に開示される発明のように、水滴粒子の微細化に特化せず、幅広い用途に適応させたものも存在する。しかしながら、特許文献４に開示される発明では、気液混合体の洗浄力を高めるために水圧を高める手段を設ける必要があるため、一般の水道栓に送給される水をそのまま使用することはできなかった。
また、圧縮空気の流速を高めることにより水滴を被洗浄物に衝突させた際に発生する気泡破裂の衝撃波キャビティ現象を利用する技術であることから、大きな騒音が発生することが予想される。しかしながら、特許文献４に開示される発明では、発生するであろう大きな騒音を抑制するための機構を何ら備えていない。このため、特許文献４に開示される発明を利用する場合、その利用者と周囲の人にとって大きな負担になる恐れがあった。
【００１１】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものでありその目的は、水道栓に供給される水道水を加圧処理等を行うことなくそのまま利用することができ、かつ、高い節水効果を有しながら、高い洗浄効果を発揮させることができ、しかも、構造がシンプルで製造コストが廉価な洗浄水噴射装置を提供することにある。
また、上記効果に加えて、騒音の発生の少ない洗浄水噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明である洗浄水噴射装置は、圧縮空気を流動させるための第１の中空部を備えた第１の筒体と、この第１の筒体を，第２の中空部を備えて収容する第２の筒体と、第１の筒体の外側面と，第２の筒体の内側面との間に形成される水密な空隙と、第２の筒体の側面を貫通して形成され，空隙に洗浄水を供給する洗浄水供給口と、第１の筒体の側面を貫通して形成され，空隙に供給された洗浄水を第１の中空部内に導入して圧縮空気と混合させて気液混合体を生成させる，複数の洗浄水導入口と、第１の筒体の端部に形成される気液混合体を導出する導出口と、を有し、複数の洗浄水導入口は，第１の筒体の内側面において互いに対向して配置されることがなく、かつ、第１の筒体の中心軸の周囲に回転対称に配置されることを特徴とするものである。
上記構成の発明において、第１の筒体は、その第１の中空部内において圧縮空気と洗浄水を混合して気液混合体を形成させるという作用を有する。また、第２の筒体は、第２の中空部内に第１の筒体を収容するとともに，第１の筒体との間に水密な空隙を形成するという作用を有する。そして、第１の筒体の外側面と、第２の筒体の内側面との間に形成される水密な空隙は、第１の筒体の周方向に満遍なく洗浄水を供給して、第１の筒体の周方向からの均一な洗浄水の導入を可能にするという作用を有する。
また、第２の筒体に形成される洗浄水供給口は，空隙に洗浄水を供給するという作用を有し、第１の筒体に形成される洗浄水導入口は，空隙に供給された洗浄水を第１の筒体の中空部内に導入するという作用を有する。
さらに、導出口は、第１の筒体内において形成された気液混合体を第１の筒体の外部に導出するという作用を有する。
そして、洗浄水導入口を、第１の筒体の内側面において互いに対向しないように配置することで、特定の洗浄水導入口から吐出される洗浄水が、他の洗浄水導入口からの洗浄水の吐出の妨げになるのを防ぐという作用を有する。
加えて、洗浄水導入口を、第１の筒体の中心軸の周囲に回転対称に配置することで、第１の中空部内を流動する圧縮空気の周方向から均一に洗浄水を供給するという作用を有する。
【００１３】
請求項２記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項１に記載の洗浄水噴射装置であって、第１の筒体は、第２の筒体に着脱可能に挿設されることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１記載の発明と同じ作用に加えて、第２の筒体に対して第１の筒体を着脱可能に装着させるという作用を有する。
【００１４】
請求項３記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項１又は請求項２に記載の洗浄水噴射装置であって、第２の筒体は、圧縮空気と洗浄水が混合されてなる気液混合体が導出される側の端部に，第１の筒体の導出口と連通する噴射ノズルを備えることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ作用に加えて、噴射ノズルは、第１の筒体の導出口から導出される気液混合体の拡散状態を制御するという作用を有する。
【００１５】
請求項４記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項３記載の洗浄水噴射装置であって、噴射ノズルは、第２の筒体から着脱可能であることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項３記載の発明と同じ作用に加えて、第２の筒体に対して噴射ノズルを着脱可能に装着するという作用を有する。
【００１６】
請求項５記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の洗浄水噴射装置であって、第１の筒体における圧縮空気の導入口から，第２の筒体における気液混合体の導出口までの流動路の直径は一定であり，かつ，この流動路の直径は３〜５ｍｍの範囲内であり、洗浄水導出口の直径は，１〜１.５ｍｍの範囲内であり、複数の洗浄水導出口から第１の中空部内に供給される洗浄水の総量は，１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であり、第１の筒体の第１の中空部内に供給される圧縮空気の量は，１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であることを特徴とするものである。なお、説明するまでもないが、Ｌはリットル、ｍｉｎは分を意味している。
上記構成の発明は、請求項１乃至請求項４記載の発明と同じ作用に加え、第１の筒体における圧縮空気の導入口から，第２の筒体における気液混合体の導出口までの流動路の直径を一定にすることで、圧縮空気の導入口から気液混合体の導出口までの間に、流路の狭小部や屈曲部がない状態を実現するという作用を有する。これにより、請求項５記載の洗浄水噴射装置内を圧縮空気が流動する際の、運動エネルギーの損失を最小限度に抑えるという作用を有する。
また、請求項５記載の発明においては、流導路の直径を３〜５ｍｍの範囲内とし、さらに、洗浄水導出口の直径を１〜１.５ｍｍの範囲内、複数の洗浄水導出口から第１の中空部内に供給される洗浄水の総量を１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内、第１の筒体の第１の中空部内に供給される圧縮空気の量を１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内とすることで、請求項５記載の発明において気液混合体を生成させて噴射する際の、騒音の発生を抑制するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、洗浄水導入口から第１の筒体の第１の中空部内に少しずつ導入される洗浄水を、第１の中空部内を勢い良く流動する圧縮空気により細かく千切って水滴粒子を形成させるとともに、この水滴粒子は圧縮空気との衝突によって粉砕されて、ミスト状の水滴粒子よりも大きな容積及び重量をもつ水滴粒子となる。参考までに説明を加えると、引用文献３に開示される発明において形成される水滴粒子の最大粒子径は５００μｍであるのに対して、本願請求項１記載の発明によれば、１０００μｍの粒子径を有する水滴粒子を形成することができる。さらに、この水滴粒子を圧縮空気の流動によって付勢して（運動エネルギーを付与して）気液混合体として導出口から勢い良く噴射させることができる。つまり、請求項１記載の発明によれば、ある程度重量のある水滴粒子を包含してなる気液混合体を形成して勢いよく噴射させることができる。
従って、上述のような気液混合体を被洗浄対象面に吹付けることで、油汚れ等が付着した被洗浄対象から汚れ成分を効率よく剥ぎ取って洗浄対象面を洗浄することができる。
また、請求項１記載の発明の場合、洗浄水導入口から供給される水滴粒子を第１の中空部を流動する圧縮空気により十分に付勢することができるため、請求項１記載の発明において洗浄水の水圧を高める必要がない。このため、洗浄水導入口から導入する洗浄水の水圧を高めるための設備や装置を設ける必要がない。従って、請求項１記載の発明によれば、水道栓から供給される水をそのまま洗浄水として使用することができる。
さらに、請求項１記載の発明では、洗浄水が洗浄水導入口から圧縮空気に対して第１の筒体の内側面の周方向から満遍なく供給されるため、圧縮空気が第１の筒体の第１の中空部を通過した時点で、圧縮空気内への洗浄水の供給、及び、圧縮空気中における洗浄水粒子の均一な分散が完了した状態となる。
このことはすなわち、請求項１記載の洗浄水噴射装置の導出口から導出された気液混合体を直ちに洗浄に利用できることを意味している。つまり、圧縮空気と洗浄水の水滴粒子を均一に混合するために長い流動路を設ける必要がない。このため、請求項１記載の発明の構造をシンプルかつコンパクトにできるので、高性能な洗浄水噴射装置を廉価に提供することができる。
また、請求項１記載の発明においては、搬送流体が圧縮空気であり、被搬送流体が液体であるため、気液比における気体の相対量を大きくすることができる。これにより、高い洗浄効果を発揮させつつ、節水効率も高くすることができる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同じ効果に加えて、第２の筒体から第１の筒体を取外すことができるので、請求項２記載の発明のメンテナンスを行う際に、各部品の洗浄を容易に行うことができる。この結果、請求項２記載の発明に不具合が生じるおそれを低減できるので，耐久性を向上することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ効果に加えて、噴射ノズルを介して気液混合体を噴射させることができるので、必要に応じて気液混合体を拡散させて噴出させたり、収束させてして噴射させることができる。この結果、本発明に係る洗浄水噴射装置の汎用性を高めることができる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明と同じ効果に加えて、第１の筒体と，第２の筒体の基本的な構造から成る洗浄水噴射装置に、所望のタイプの噴射ノズルを装着することで、導出口から噴射される気液混合体を拡散させた状態で噴射させたり、収束させた状態で噴射させたり、あるいは、上記以外の任意の状態で噴射させたりすることができる。この結果、１台の洗浄水噴射装置を多様な目的で使用することができるので、請求項４記載の洗浄水噴射装置の汎用性を高めることができる。
また、請求項４記載の発明では、第２の筒体から噴射ノズルを取外すことができるので、請求項４記載の発明のメンテナンスを行う際に、噴射ノズルの洗浄を容易に行うことができる。この結果、請求項４記載の発明に不具合が生じるおそれを低減できるので，その耐久性を向上することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載されるそれぞれの発明と同じ効果に加えて、流動路の孔径を一定にするとともに、流動路の孔径、洗浄水導入口の孔径、圧縮空気及び洗浄水の送給量を所望の値に規定することで、圧縮空気の運動エネルギーの損失を最小限度にとどめつつ、ミスト状態の水滴粒子よりもより容積及び重量の大きい水滴粒子を形成して，食器洗浄に適した気液混合体を形成して勢い良く噴射させることができる。
また、その際に、気液混合体による洗浄時の騒音の発生を抑制することができる。
この結果、請求項５記載の発明によれば、食器洗浄に適し、かつ、使用時の騒音を軽減した洗浄水噴射装置を提供することができる。これにより、業務用のみならず家庭用の食器洗浄器の普及を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の配置を示す概念図である。
【図２】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の断面図である。
【図３】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の概念図である。
【図４】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の断面図である。
【図５】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用状態を示す断面図である。
【図６】（ａ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボ撮影した画像である。（ｂ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボなしで撮影した画像である。
【図７】図２に示す第１の筒体のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図８】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用時の騒音に関する試験結果を示すグラフである。
【図９】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験に用いた皿の外観を示す概念図である。
【図１０】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験結果を示すグラフである。
【図１１】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置における噴射ノズルの流動路の断面形状を変えた場合の気液混合体の噴射様態を撮影した画像並べて示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態に係る洗浄水噴射装置について図１乃至図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る洗浄水噴射装置１について図１乃至図７を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の配置を示す概念図である。また、図２は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の断面図である。さらに、図３は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の概念図であり、図４は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の断面図である。なお、図１，２に示す各部品を組み合わせてなる洗浄水噴射装置の外観を示したものが図３であり、その中心軸断面を示したものが図４である。
図１乃至図４に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１はおおまかに、圧縮空気を流動させるための第１の中空部３を有する第１の筒体２と、この第１の筒体２の外側面２ａとの間に水密な空隙６を形成しながら第１の筒体２を収容保持する第２の筒体４とにより構成されている。
また、第１の筒体２の側面には、第１の筒体２と第２の筒体４により形成される空隙６に供給される洗浄水（図示せず）を、第１の筒体２の第１の中空部３内に導入するための複数の洗浄水導入口２ｂが、第１の筒体２の側面の肉厚部を貫通して形成されている。
さらに、第１の筒体２の外側面２ａと,第２の筒体４の内側面４ａとの間に形成される水密な空隙６に洗浄水（図示せず）を供給するために、第２の筒体４の側面に，その肉厚部を貫通して洗浄水供給口４ｂが形成されている。
【００２５】
従って、上述のような本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅから第１の中空部３内に圧縮空気（図示せず）が送給された際に、空隙６に供給された洗浄水（図示せず）が洗浄水導入口２ｂを通じて第１の中空部３内に供給されて、第１の中空部３内において圧縮空気と洗浄水とが混合されて気液混合体が形成される仕組みになっている。
また、この気液混合体は、第１の筒体２の気液混合体導出口２ｄ，及び,第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃを介して外部に勢い良く噴射される。
なお、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の側面に６個，又は,９個の洗浄水導入口２ｂを形成する場合を例に挙げて説明しているが、洗浄水導入口２ｂの数は上述の数に限定される必要は特になく、第１の筒体２の側面に少なくとも３箇所形成されていればよい。第１の筒体２に形成する洗浄水導入口２ｂの数、及び、その配置については、後段において詳細に説明する。
【００２６】
なお、第１の筒体２と第２の筒体４により形成される空隙６の水密性を確保するのに必要であれば、第２の筒体４の第２の中空部５内に,第１の筒体２を収容する際に、第１の筒体２と第２の筒体４の接触部分にシール材７を介設してもよい。
また、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の使用目的に応じて任意で第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃに噴射ノズル８を着脱可能に、又は、一体に設けてもよい。この噴射ノズル８を設けることで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１において形成された気液混合体は、最終的に噴射口８ａから噴射されることになり、その際に、気液混合体の噴射様態を所望の様態にすることができる。
より具体的には、噴射ノズル８を備えることで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の噴射口８ａから気液混合体を、例えば、拡散するように噴射させたり、収束するように噴射させることができる。
さらに、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、図１，２に示すように、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅへの圧縮空気送給配管（図示せず）の接続を容易にするために、圧縮空気導入口２ｅに圧縮空気導入部２ｆを設けてもよい。
また、第１の筒体２の側面に形成される洗浄水供給口４ｂの周囲にも、洗浄水供給口４ｂへの洗浄水供給配管（図示せず）の接続を容易にするために洗浄水導入部４ｄを設けてもよい。
【００２７】
なお、第２の筒体４への第１の筒体２の装着は、例えば、図２，４に示すように、第１の筒体２と圧縮空気導入部２ｆの連結部分の外周に，例えば，雄ネジ又は雌ネジからなる装着部２ｃを形成するとともに、第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃが形成されない側の端部に形成される開口部４ｅの内側面にも，雌ネジ又は雄ネジからなる装着部２ｃを形成してネジ固定により行っても良い。この場合、第１の筒体２と第２の筒体４の隙間に形成される空隙６の水密性を容易に確保することができる。
もちろん、上述以外の手段により第１の筒体２と第２の筒体４とを固定してもよく、その際には、装着部２ｃに嵌合構造を採用することで空隙６の水密性の確保が容易になる。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１による作用,効果について図５乃至図７を参照しながらさらに詳細に説明する。
図５は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用状態を示す断面図である。なお、図１乃至図４に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図５に示すように、洗浄水噴射装置１の圧縮空気導入口２ｅから,第１の中空部３の内に圧縮空気９が送給され、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから空隙６に洗浄水１０が供給されると、複数の洗浄水導入口２ｂから洗浄水１０が第１の中空部３内に少しずつ導入される。
この時、洗浄水導入口２ｂから少しずつ導入される洗浄水１０は、まず圧縮空気９により細かく引き千切られて水滴粒子となり、この水滴粒子は、さらに、圧縮空気９流と衝突して粉砕されて、ミスト状の水滴粒子よりも容積や重量が大きい水滴粒子が形成されるとともに、この水滴粒子は圧縮空気９により好適に付勢されて（運動エネルギーが付与されて）、気液混合体導出口２ｄ及び気液混合体導出口４ｃを経て噴射口８ａから勢い良く噴射される。
つまり、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１から、圧縮空気９と水滴粒子との混合体である気液混合体１１が噴射されるのである。
【００２９】
図６（ａ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボ撮影した画像であり、（ｂ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボなしで撮影した画像である。
図６（ｂ）を見ると本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１から噴射される気液混合体１１は、ミスト状のようにも見えるが、ストロボ撮影された図６（ａ）を見ると、水滴粒子の大きさは目視によりその大きさが確認できるほど大きいことが分かる。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、ある程度大きな水滴粒子を勢い良く噴射させることができる。
この場合、先の図５に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１における，圧縮空気導入口２ｅから気液混合体導出口４ｃまでの流動路を一直線状に配置しておくことで、第１の中空部３内を流動する圧縮空気９の運動エネルギーの損失を最小限度にすることができる。
さらに、洗浄水噴射装置１における圧縮空気導入口２ｅから気液混合体導出口４ｃまでの流動路の孔径を一定にした場合には、流路の狭小部や屈曲部がない状態が実現されるので、第１の中空部３内を流動する圧縮空気９の運動エネルギーの損失を一層抑えることができる。
【００３０】
そして、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の内側面に、洗浄水導入口２ｂを互いに対向しないように配置することで、第１の筒体２の第１の中空部３内に複数の洗浄水導入口２ｂを形成した場合に、特定の洗浄水導入口２ｂから導出される洗浄水１０が、他の洗浄水導入口２ｂからの洗浄水１０の導出を妨げるのを防止できる。
【００３１】
ここで、第１の筒体２の軸方向垂直断面における洗浄水導入口２ｂの配置について図７を参照しながら説明を加える。
図７は図２に示す第１の筒体のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、図１乃至図６に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図７に示すように、第１の筒体２の第１の中空部３内（内側面）に形成される複数の微小孔である洗浄水導入口２ｂを、第１の筒体２の中心軸の周囲に回転対称に配置することにより、第１の中空部３の軸方向垂直断面における周方向から圧縮空気９に対して均一に洗浄水１０を供給することができる。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１においては、洗浄水導入口２ｂから少しずつ導出される洗浄水１０の流れを圧縮空気９により引き千切りつつ,粉砕してある程度重量のある水滴粒子を形成させるという効果と、第１の中空部３の周方向から圧縮空気９に対して均一に洗浄水１０が供給されることで圧縮空気９中における水滴粒子の分布を均一化する効果と、が同時に発揮される。
すなわち、圧縮空気９への洗浄水１０の供給が完了した時点で、圧縮空気９中における水滴粒子の均一な混合も完了させることができる。
【００３２】
なお、第１の中空部３の軸方向垂直断面の周方向に形成される洗浄水導入口２ｂの数を多くすることで、気液混合体１１中における水滴粒子の混合状態の均一性を高くできる一方、洗浄水導入口２ｂが多数形成されると圧縮空気９への洗浄水１０の供給量が増えて節水効率が悪くなる。
このため、第１の筒体２に形成する洗浄水導入口２ｂの数は、少なくとも３箇所は必要であるが、その数の上限は洗浄水噴射装置１の使用目的に応じて適宜設定してよい。なお、洗浄水導入口２ｂを第１の中空部３の軸方向断面において同一平面上に形成しないのであれば、第１の筒体２に形成する洗浄水導入口２ｂの最小値を２箇所とすることも可能である。
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の第１の中空部３内に供給する洗浄水１０の量の調整を、洗浄水１０の水圧の変更によらず、第１の筒体２に形成される洗浄水導入口２ｂの数の増減により行うことができる。
この場合、異なる目的のために本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を使用する場合でも、水道栓から供給される水をそのまま用いることができるので、洗浄水噴射装置１の汎用性を高めることができる。
【００３３】
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、水滴粒子を圧縮空気９中に均一に含有させるのに必要な混合路（圧縮空気導入口２ｅから気液混合体導出口２ｄまでの領域）を短くすることができるので、洗浄水噴射装置１の軸方向の長さを短くすることができる。これにより、コンパクトな洗浄水噴射装置１を提供することができる。
なお、気液混合体１１中における洗浄水１０の水滴粒子の径を均一化させるには、第１の筒体２の第１の中空部３内（内側面）に形成される複数の洗浄水導入口２ｂの孔径（直径）を均一（略均一の概念も含む）にしておくことが望ましい。
さらに、第１の筒体２の第１の中空部３（内側面）に形成される洗浄水導入口２ｂの径の大きさを変更することで、気液混合体１１中に包含される水滴粒子の径の大きさを容易に変更できる。
この場合、圧縮空気導入口２ｅから送給される圧縮空気９の気圧や、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂに供給される洗浄水１０の水圧を変更することなく、水滴粒子の径を変更できるというメリットがある。もちろん、圧縮空気９の気圧や、洗浄水１０の水圧の変更も併せて行うことで、気液混合体１１中に包含される水滴粒子の径のバリエーションをより広くすることができる。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、使用目的に応じた設計変更が容易な洗浄水噴射装置を提供することができる。すなわち、この点においても汎用性の高い洗浄水噴射装置を提供することができる。
また、本実施の形態においては、圧縮空気９の流路（第１の中空部３）に対して、洗浄水１０の流路が垂直をなすように洗浄水導入口２ｂが形成される場合を例に挙げて説明しているが（図２,４,５を参照）、洗浄水導入口２ｂの流路は、圧縮空気９の流路（第１の中空部３）に対して必ずしも垂直である必要はなく、特に図示しないが、９０°よりも小さな角度をなして形成されてもよい。
【００３４】
なお、第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃが形成される側の端部に噴射ノズル８を設けた場合には、この噴射ノズル８の中心軸上に形成される流導路の断面形状を適宜変更することで、より具体的には、例えば、噴射口８ａに向うにつれ気液混合体１１の流動路を広げたり、狭めたりする等により、噴射口８ａから噴射される気液混合体の様態を広範囲に拡散させたり、あるいは、収束させたりすることができる。
すなわち、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の気液混合体導出口４ｃが形成される側の端部において噴射ノズル８を着脱可能とすることで、噴射ノズル８の交換作業のみで、気液混合体１１の噴射様態の変更を行うことができる。
また、第２の筒体４に対して噴射ノズル８を着脱可能とした場合には、メンテナンス時における噴射ノズル８の洗浄を容易にすることができる。
なお、第１の筒体２の気液混合体導出口４ｃが配される側の端部への噴射ノズル８の着脱は、図５に示されるように螺設により行っても良いし、図示される以外の，例えば，嵌合構造により着脱可能としてもよい。
【００３５】
ここで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を特に家庭用の食器洗浄器に用いる場合の好適な仕様について説明する。
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を、家庭における食器洗浄装置に使用する際には、使用時の騒音を軽減する必要がある。
そこで、発明者らは、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１における、第１の中空部３から気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の直径、洗浄水導入口２ｂの孔径、圧縮空気９の流量、洗浄水１０の流量のそれぞれを様々に変えて、どの要素が騒音の発生に大きな影響を及ぼしているかを調査したところ、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１に生じる騒音レベルに与える影響は、第１の中空部３から気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の孔径（直径）、洗浄水１０の流量、圧縮空気９の流量、洗浄水導入口２ｂの孔径の順で高いことが明らかになった。
このような事情に鑑み発明者らは、鋭意研究の結果、家庭用の食器洗浄器の使用に適した本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の仕様について検討を行い、以下に示すような条件を満たした際に騒音の発生を軽減できることを見出した。
【００３６】
より具体的には、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、特に、第１の筒体２の第１の中空部３から第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の内径を一定（略一定の概念も含む）にするとともに、この流導路の内径を３〜５ｍｍの範囲内とし，第１の筒体２に形成される洗浄水導入口２ｂの直径を１〜１.５ｍｍの範囲内とし、さらに、第１の筒体２に形成される全ての洗浄水導入口２ｂから第１の中空部３内に供給される洗浄水１０の総量を１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内（水道栓の水圧と同等）とし，第１の筒体２の第１の中空部３に供給される圧縮空気９の総量を１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内とすることで、静穏性を有しながら、高い洗浄効果を発揮させることができ、しかも、十分な節水効果も発揮させることができた。
上述のような洗浄水噴射装置１によれば、水道栓から供給される水の水圧を一切変更することなくそのまま洗浄水として利用できる。また、静穏性を有し、節水効果も有するので、利便性が高く一般家庭に普及させ易い洗浄水噴射装置１を提供することができる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を用いる際には、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅへの圧縮空気９の送給を、例えば、コンプレッサー（図示せず）により行っても良く、また、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂへの洗浄水１０の送給は、上述のように水道栓から直接行ってもよい。
この場合、コンプレッサーから洗浄水噴射装置１の圧縮空気導入口２ｅに至るまでの流路に圧縮空気９の流量を調整可能な空気量調整弁（図示せず）を設けておくとよい。また、水道栓から第２の筒体４の洗浄水導入口２ｂに至るまでの流路にも洗浄水１０の流量を調整可能な洗浄水用流量調整弁（図示せず）を設けておくとよい。
なお、上述の空気量調整弁や洗浄水用流量調整弁における圧縮空気９や洗浄水１０の流量の調整は手動で行っても良いが、操作性を考慮して自動制御としてもよい。より具体的には、気量調整弁や洗浄水用流量調整弁として、電気信号により流量の調整が可能な電磁弁を用いてもよい。
【００３８】
ここで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の性能を確認する目的で行った試験及びその結果について図８乃至図１１を参照しながら説明する。
（試験１）
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１において，圧縮空気導入口２ｅに送給する圧縮空気９の流量と、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから導入する洗浄水１０の流量が騒音の発生に与える影響を調べる目的で以下に示すような試験１を実施した。
（試験方法）
本試験では、先の図３に示すような本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１における第１の中空部３から気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の内径を４ｍｍとし、第１の中空部３内に孔径１ｍｍの洗浄水導入口２ｂを、上述の図７に示すような配置にて２組、計６箇所に形成したものを使用した。
そして、上述のような装置において、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから供給する洗浄水１０の水量を１.０Ｌ／ｍｉｎ、２.０Ｌ／ｍｉｎに設定し、それぞれの場合について、圧縮空気導入口２ｅから導入する圧縮空気９の流量を２０〜６０Ｌ／ｍｉｎの範囲内で変化させた際の騒音を測定してその結果を図８に示した。
【００３９】
（試験結果）
図８は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用時の騒音に関する試験結果を示すグラフである。
図８に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、洗浄水供給口４ｂへの洗浄水１０の供給量にかかわらず、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅへの圧縮空気９の送給量が４０Ｌ／ｍｉｎを超えた場合に、騒音が大きくなる傾向が認められた。
また、洗浄水供給口４ｂへの洗浄水１０の供給量が多い場合の方が、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１から生じる騒音は大きかった。
なお、ここでは詳細な試験結果等は示さないが、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅに送給される圧縮空気９の流量が１５Ｌ／ｍｉｎの場合でも、食器の十分な洗浄効果が発揮されることが確認されたため、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を家庭用の食器洗浄器に適用する際の圧縮空気９の流量を１５〜４０Ｌ／ｍｉｎとしている。
【００４０】
（試験２）
次に、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１において，圧縮空気導入口２ｅに送給する圧縮空気９の流量と、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから導入する洗浄水１０の流量を変化させた場合の、洗浄効果の違いを調べる目的で以下に示すような試験２を行った。なお、試験２では、先の試験１で用いた洗浄水噴射装置１と同じ仕様の洗浄水噴射装置１を用いた。
図９は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験（試験２）に用いた皿の外観を示す概念図である。
（試験方法）
図９に示すようなポリエチレン製の試験用皿１２の中央部に直径５０ｍｍ、深さ０.５ｍｍの凹部１３を形成し、この凹部１３に擬似汚れ成分として粘性体である歯磨き粉（ライオン社製「ホワイト アンド ホワイト」（登録商標）を使用）を一定量（１グラム）塗布したものに、噴射ノズル８の噴射口８ａから３０ｃｍ離れた位置から気液混合体１１を噴射して、試験用皿１２から擬似汚れ成分が取り除かれるまでの時間を測定した。
また、試験２では上述のような試験を、圧縮空気導入口２ｅに送給する圧縮空気９の流量、及び、洗浄水供給口４ｂに送給する洗浄水１０の流量を変えて実施した。なお、試験２に供試した洗浄水噴射装置１の噴射ノズル８の流動路径は４ｍｍとした。
【００４１】
（試験結果）
図１０は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験結果を示すグラフである。
図１０に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、洗浄水供給口４ｂに送給する洗浄水１０の流量を増やすことで、擬似汚れ成分の洗浄に要する時間を短くすることができた。
また、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、洗浄水供給口４ｂに送給する洗浄水１０の流量に関わらず、圧縮空気導入口２ｅに送給される圧縮空気９の流量が大きい場合の方が、擬似汚れ成分の洗浄に要する時間が短かった。
【００４２】
上述のような試験１，２の結果を総合すると、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、圧縮空気９や洗浄水１０の送給量を大きくすることで、被洗浄対象の洗浄時間を短かくできることが明らかになった。その一方で、圧縮空気９や洗浄水１０の送給量が増加すると騒音が大きくなる傾向が認められるため、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を、家庭用の食器洗浄器への適用を考慮した場合は、大まかに以下の表１に示すような２種類のタイプとすることができる。
もちろん、騒音が問題にならない場所に設置したり、あるいは、騒音防止のための構造を別途備えるなど工夫することで、以下に示すような条件の範囲を超えた仕様でも支障なく使用することができる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
（試験３）
最後に、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１に任意で装着される噴射ノズル８の作用，効果を検証するために行った試験３について説明する。
（試験方法）
試験３では、先の試験１において供試した洗浄水噴射装置１と同じ仕様の洗浄水噴射装置１を用い、その噴射ノズル８の中心軸上に形成される気液混合体１１流導路の断面形状を様々に変えた噴射ノズル８を複数種類準備し、それぞれの噴射ノズル８を用いた場合に、洗浄水噴射装置１の噴射口８ａから噴射される気液混合体１１の様態がどのようになるかを観察した。
【００４５】
（試験結果）
図１１は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置における噴射ノズルの流動路の断面形状を変えた場合の気液混合体の噴射様態を撮影した画像並べて示した表である。
図１１に示すように、噴射ノズル８の中心軸上に形成される流導路を、噴射口８ａに向ってやや拡径した場合（実験Ｎｏ.１２５Ｂ）は、流導路の内径を一定にした場合（実験Ｎｏ.１２５）に比べて、気液混合体１１が拡散しながら噴射された。
他方、図１１に示すように、噴射ノズル８の中心軸上に形成される流導路の噴射口８ａ近傍を，噴射口８ａに向って大きく拡径させた場合（実験Ｎｏ.１２５Ｃ）は、流導路の内径を一定にした場合（実験Ｎｏ.１２５）に比べて、気液混合体１１は収束した状態で噴射された。
【００４６】
前者の場合（実験Ｎｏ.１２５Ｂ）は、噴射ノズル８から噴射される気液混合体１１の流速が比較的速い場合に、広い範囲を効率よく洗浄するのに適している。また、後者の場合（実験Ｎｏ.１２５Ｃ）は、気液混合体１１を被洗浄対象の局所に収束させながら噴射させることができるので、噴射ノズル８から噴射される気液混合体１１の流速が比較的遅い場合に適している。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、噴射ノズル８を着脱可能に設けることで、流導路の断面形状の異なる噴射ノズル８を容易に交換することができる。
この結果、一台の洗浄水噴射装置１において、気液混合体１１の噴射様態を様々に変更することができるので、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の汎用性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は水道栓からの吐水に圧縮空気を付加するだけで、高い洗浄力を有する気液混合体を形成して噴射させることができ、節水効果も有する洗浄水噴射装置であり、家電製品や製造業、清掃業に関する分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…洗浄水噴射装置 ２…第１の筒体 ２ａ…外側面 ２ｂ…洗浄水導入口 ２ｃ…装着部 ２ｄ…気液混合体導出口 ２ｅ…圧縮空気導入口 ２ｆ…圧縮空気導入部 ３…第１の中空部 ４…第２の筒体 ４ａ…内側面 ４ｂ…洗浄水供給口 ４ｃ…気液混合体導出口 ４ｄ…洗浄水導入部 ４ｅ…開口部 ５…第２の中空部 ６…空隙 ７…シール材 ８…噴射ノズル ８ａ…噴射口 ９…圧縮空気 １０…洗浄水 １１…気液混合体 １２…試験用皿 １３…凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に食器洗浄等に用いられる圧縮空気と水からなる気液混合体を形成するための洗浄水噴射装置に関し、特に、従来の水道栓からの吐水に圧縮空気を付加するだけで、高い洗浄力を有しつつ節水効果も有する気液混合体を噴射させることができる洗浄水噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水道の蛇口から流出する水を節約するために節水コマが用いられており、この節水コマとしては例えば、オリフィスを使用した物がある。
また、別の節水の手段としては、少ない水量の水に空気を混入させて泡状に広げ、見た目の水量を多く見せつつ、洗浄等を効率よく行うための泡沫形成器が用いられる場合もある。
【０００３】
より具体的には、特許文献１には「節水アダプタ」という名称で、水道の蛇口等に取り付けられて、この蛇口からの水を節約するために使用する節水アダプタに関する発明が開示されている。
特許文献１に開示される発明では、水量が少ないとオリフィスを通過した流水の速度が上昇せず、泡沫網で十分に空気を混入することが出来ない。このため、吐出口から少量の水が糸状に流出するだけとなり、洗浄力を向上させることが難しかった。
【０００４】
また、特許文献２には「泡沫拡散ノズル」という名称で、水道の蛇口等に取り付けられ、この蛇口から流出する水を節約するために用いられる泡沫拡散ノズルに関する発明が開示されている。
特許文献２に開示される発明では、オリフィス部材を２段に重ねて配置し、両オリフィス部材の間に円錐状の空気調整室を設けることで、少ない水量でも泡沫水を形成できるようになっているが、水量を５．０Ｌ／ｍｉｎ未満にした場合は、泡沫水を形成することが出来ず、洗浄効果が失われる恐れがあった。
【０００５】
上述のような特許文献１，２に開示される発明では、洗浄水を節水しようとすると、洗浄力の低下という課題が必ず生じてくる。このような課題に対処する目的で開発された他の先行技術としては以下に示すようなものが知られている。
【０００６】
特許文献３には「二流体ノズル」という名称で、例えば、焼却炉より発生する高温ガスに気水混合ミストを噴霧して冷却を行う際に用い，微細な粒子を噴霧できる二流体ノズルに関する発明が開示されている。
特許文献３に開示される発明は、圧縮空気の供給路の外周に液体の供給路を設け、それらの供給路の吐出口付近に圧縮空気と液体を混合する混合室を設け、そこで液体と圧縮空気を衝突させることで噴霧状態を作り出している。特許文献３に開示される噴霧手段では、気水比を１００以上にすることで水滴粒子を微細化することができるので、特に精密機械部品の洗浄や高温の設備を冷却するのに適した微細な水滴を発生させることができる。
【０００７】
また、特許文献４には「２流体特殊洗浄ノズル」という名称で、建物の壁面や床面、自動車や機械類、飲食品容器等の洗浄に適した気液混合洗浄装置用の２流体特殊洗浄ノズルに関する発明が開示されている。
特許文献４に開示される発明は、文献中に記載される符号をそのまま用いて説明すると、洗浄水を高圧ポンプにて加圧され高圧水として受ける高圧水導入路１１と、高圧水導入路１１の内寸Ｄｗに対して先細テーパー状の絞り部と、所定最小径の高圧水出口径ｄの通路でなる高圧水噴出口１３と、その先端広角部１４とからなる高圧水ノズル１と、高圧水ノズル１の下流に形成された気体室２１と、その下流に連通して気体室２１の内寸Ｄａに対して先細に縮径し境部は曲面となるように形成された拡大ノズル２２と、気体室２１に開口した空気圧縮機より送られる所定高圧の圧縮空気を導入する気体導入口２３とからなる噴霧ノズル２とにより構成されるものである。
特許文献４に開示される発明によれば、完全に液滴化した気泡交じりの超音速混合気体流を形成することができ、この混合気体流を被洗浄面にぶつけると、気泡破裂の際の衝撃波キャビティー現象と超音速混合気体流が生じて、強力な洗浄効果を発揮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５２４９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２１３８号公報
【特許文献３】特開平７−１２４５０２号公報
【特許文献４】特開２００６−１８７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば，食器洗浄等に関する分野においては、油等の汚れ成分を削ぎ落とすために水滴粒子に大きな運動エネルギーを与えてやる必要がある。これに対して、引用文献３に開示される二流体ノズルから放出される水滴粒子の運動エネルギーを増大させるには、気水比を低くして、通常よりも大きな水滴粒子を形成させるとともに、噴射される気液混合体の流速を速く保つ必要がある。
しかしながら、引用文献３に開示される二流体ノズルにおいて、空気の供給量を減少させて気水比を低くすると、水滴粒子径を大きくすることはできるものの、空気量の減少により、気液混合体の流速が低下することが予測され、汚れ成分を削ぎ落とすのに必要な運動エネルギーを水滴粒子に付与できない恐れがあった。
【００１０】
その一方で、特許文献４に開示される発明のように、水滴粒子の微細化に特化せず、幅広い用途に適応させたものも存在する。しかしながら、特許文献４に開示される発明では、気液混合体の洗浄力を高めるために水圧を高める手段を設ける必要があるため、一般の水道栓に送給される水をそのまま使用することはできなかった。
また、圧縮空気の流速を高めることにより水滴を被洗浄物に衝突させた際に発生する気泡破裂の衝撃波キャビティ現象を利用する技術であることから、大きな騒音が発生することが予想される。しかしながら、特許文献４に開示される発明では、発生するであろう大きな騒音を抑制するための機構を何ら備えていない。このため、特許文献４に開示される発明を利用する場合、その利用者と周囲の人にとって大きな負担になる恐れがあった。
【００１１】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものでありその目的は、水道栓に供給される水道水を加圧処理等を行うことなくそのまま利用することができ、かつ、高い節水効果を有しながら、高い洗浄効果を発揮させることができ、しかも、構造がシンプルで製造コストが廉価な洗浄水噴射装置を提供することにある。
また、上記効果に加えて、騒音の発生の少ない洗浄水噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明である洗浄水噴射装置は、圧縮空気を流動させるための第１の中空部を備えた第１の筒体と、この第１の筒体を，第２の中空部を備えて収容する第２の筒体と、第１の筒体の外側面と，第２の筒体の内側面との間に形成される水密な空隙と、第２の筒体の側面を貫通して形成され，空隙に洗浄水を供給する洗浄水供給口と、第１の筒体の側面を貫通して形成され，空隙に供給された洗浄水を第１の中空部内に導入して圧縮空気と混合させて気液混合体を生成させる，複数の洗浄水導入口と、第１の筒体の端部に形成される気液混合体を導出する導出口と、を有し、複数の洗浄水導入口は，第１の筒体の内側面において互いに対向して配置されることがなく、かつ、第１の筒体の中心軸の周囲に回転対称に配置されることを特徴とするものである。
上記構成の発明において、第１の筒体は、その第１の中空部内において圧縮空気と洗浄水を混合して気液混合体を形成させるという作用を有する。また、第２の筒体は、第２の中空部内に第１の筒体を収容するとともに，第１の筒体との間に水密な空隙を形成するという作用を有する。そして、第１の筒体の外側面と、第２の筒体の内側面との間に形成される水密な空隙は、第１の筒体の周方向に満遍なく洗浄水を供給して、第１の筒体の周方向からの均一な洗浄水の導入を可能にするという作用を有する。
また、第２の筒体に形成される洗浄水供給口は，空隙に洗浄水を供給するという作用を有し、第１の筒体に形成される洗浄水導入口は，空隙に供給された洗浄水を第１の筒体の中空部内に導入するという作用を有する。
さらに、導出口は、第１の筒体内において形成された気液混合体を第１の筒体の外部に導出するという作用を有する。
そして、洗浄水導入口を、第１の筒体の内側面において互いに対向しないように配置することで、特定の洗浄水導入口から吐出される洗浄水が、他の洗浄水導入口からの洗浄水の吐出の妨げになるのを防ぐという作用を有する。
加えて、洗浄水導入口を、第１の筒体の中心軸の周囲に回転対称に配置することで、第１の中空部内を流動する圧縮空気の周方向から均一に洗浄水を供給するという作用を有する。
【００１３】
請求項２記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項１に記載の洗浄水噴射装置であって、第１の筒体は、第２の筒体に着脱可能に挿設されることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１記載の発明と同じ作用に加えて、第２の筒体に対して第１の筒体を着脱可能に装着させるという作用を有する。
【００１４】
請求項３記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項１又は請求項２に記載の洗浄水噴射装置であって、第２の筒体は、圧縮空気と洗浄水が混合されてなる気液混合体が導出される側の端部に，第１の筒体の導出口と連通する噴射ノズルを備えることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ作用に加えて、噴射ノズルは、第１の筒体の導出口から導出される気液混合体の拡散状態を制御するという作用を有する。
【００１５】
請求項４記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項３記載の洗浄水噴射装置であって、噴射ノズルは、第２の筒体から着脱可能であることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項３記載の発明と同じ作用に加えて、第２の筒体に対して噴射ノズルを着脱可能に装着するという作用を有する。
【００１６】
請求項５記載の発明である洗浄水噴射装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の洗浄水噴射装置であって、第１の筒体における圧縮空気の導入口から，第２の筒体における気液混合体の導出口までの流動路の直径は一定であり，かつ，この流動路の直径は３〜５ｍｍの範囲内であり、洗浄水導出口の直径は，１〜１.５ｍｍの範囲内であり、複数の洗浄水導出口から第１の中空部内に供給される洗浄水の総量は，１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であり、第１の筒体の第１の中空部内に供給される圧縮空気の量は，１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であることを特徴とするものである。なお、説明するまでもないが、Ｌはリットル、ｍｉｎは分を意味している。
上記構成の発明は、請求項１乃至請求項４記載の発明と同じ作用に加え、第１の筒体における圧縮空気の導入口から，第２の筒体における気液混合体の導出口までの流動路の直径を一定にすることで、圧縮空気の導入口から気液混合体の導出口までの間に、流路の狭小部や屈曲部がない状態を実現するという作用を有する。これにより、請求項５記載の洗浄水噴射装置内を圧縮空気が流動する際の、運動エネルギーの損失を最小限度に抑えるという作用を有する。
また、請求項５記載の発明においては、流導路の直径を３〜５ｍｍの範囲内とし、さらに、洗浄水導出口の直径を１〜１.５ｍｍの範囲内、複数の洗浄水導出口から第１の中空部内に供給される洗浄水の総量を１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内、第１の筒体の第１の中空部内に供給される圧縮空気の量を１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内とすることで、請求項５記載の発明において気液混合体を生成させて噴射する際の、騒音の発生を抑制するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、洗浄水導入口から第１の筒体の第１の中空部内に少しずつ導入される洗浄水を、第１の中空部内を勢い良く流動する圧縮空気により細かく千切って水滴粒子を形成させるとともに、この水滴粒子は圧縮空気との衝突によって粉砕されて、ミスト状の水滴粒子よりも大きな容積及び重量をもつ水滴粒子となる。参考までに説明を加えると、引用文献３に開示される発明において形成される水滴粒子の最大粒子径は５００μｍであるのに対して、本願請求項１記載の発明によれば、１０００μｍの粒子径を有する水滴粒子を形成することができる。さらに、この水滴粒子を圧縮空気の流動によって付勢して（運動エネルギーを付与して）気液混合体として導出口から勢い良く噴射させることができる。つまり、請求項１記載の発明によれば、ある程度重量のある水滴粒子を包含してなる気液混合体を形成して勢いよく噴射させることができる。
従って、上述のような気液混合体を被洗浄対象面に吹付けることで、油汚れ等が付着した被洗浄対象から汚れ成分を効率よく剥ぎ取って洗浄対象面を洗浄することができる。
また、請求項１記載の発明の場合、洗浄水導入口から供給される水滴粒子を第１の中空部を流動する圧縮空気により十分に付勢することができるため、請求項１記載の発明において洗浄水の水圧を高める必要がない。このため、洗浄水導入口から導入する洗浄水の水圧を高めるための設備や装置を設ける必要がない。従って、請求項１記載の発明によれば、水道栓から供給される水をそのまま洗浄水として使用することができる。
さらに、請求項１記載の発明では、洗浄水が洗浄水導入口から圧縮空気に対して第１の筒体の内側面の周方向から満遍なく供給されるため、圧縮空気が第１の筒体の第１の中空部を通過した時点で、圧縮空気内への洗浄水の供給、及び、圧縮空気中における洗浄水粒子の均一な分散が完了した状態となる。
このことはすなわち、請求項１記載の洗浄水噴射装置の導出口から導出された気液混合体を直ちに洗浄に利用できることを意味している。つまり、圧縮空気と洗浄水の水滴粒子を均一に混合するために長い流動路を設ける必要がない。このため、請求項１記載の発明の構造をシンプルかつコンパクトにできるので、高性能な洗浄水噴射装置を廉価に提供することができる。
また、請求項１記載の発明においては、搬送流体が圧縮空気であり、被搬送流体が液体であるため、気液比における気体の相対量を大きくすることができる。これにより、高い洗浄効果を発揮させつつ、節水効率も高くすることができる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同じ効果に加えて、第２の筒体から第１の筒体を取外すことができるので、請求項２記載の発明のメンテナンスを行う際に、各部品の洗浄を容易に行うことができる。この結果、請求項２記載の発明に不具合が生じるおそれを低減できるので，耐久性を向上することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同じ効果に加えて、噴射ノズルを介して気液混合体を噴射させることができるので、必要に応じて気液混合体を拡散させて噴出させたり、収束させてして噴射させることができる。この結果、本発明に係る洗浄水噴射装置の汎用性を高めることができる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明と同じ効果に加えて、第１の筒体と，第２の筒体の基本的な構造から成る洗浄水噴射装置に、所望のタイプの噴射ノズルを装着することで、導出口から噴射される気液混合体を拡散させた状態で噴射させたり、収束させた状態で噴射させたり、あるいは、上記以外の任意の状態で噴射させたりすることができる。この結果、１台の洗浄水噴射装置を多様な目的で使用することができるので、請求項４記載の洗浄水噴射装置の汎用性を高めることができる。
また、請求項４記載の発明では、第２の筒体から噴射ノズルを取外すことができるので、請求項４記載の発明のメンテナンスを行う際に、噴射ノズルの洗浄を容易に行うことができる。この結果、請求項４記載の発明に不具合が生じるおそれを低減できるので，その耐久性を向上することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載されるそれぞれの発明と同じ効果に加えて、流動路の孔径を一定にするとともに、流動路の孔径、洗浄水導入口の孔径、圧縮空気及び洗浄水の送給量を所望の値に規定することで、圧縮空気の運動エネルギーの損失を最小限度にとどめつつ、ミスト状態の水滴粒子よりもより容積及び重量の大きい水滴粒子を形成して，食器洗浄に適した気液混合体を形成して勢い良く噴射させることができる。
また、その際に、気液混合体による洗浄時の騒音の発生を抑制することができる。
この結果、請求項５記載の発明によれば、食器洗浄に適し、かつ、使用時の騒音を軽減した洗浄水噴射装置を提供することができる。これにより、業務用のみならず家庭用の食器洗浄器の普及を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の配置を示す概念図である。
【図２】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の断面図である。
【図３】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の概念図である。
【図４】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の断面図である。
【図５】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用状態を示す断面図である。
【図６】（ａ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボ撮影した画像である。（ｂ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボなしで撮影した画像である。
【図７】図２に示す第１の筒体のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図８】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用時の騒音に関する試験結果を示すグラフである。
【図９】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験に用いた皿の外観を示す概念図である。
【図１０】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験結果を示すグラフである。
【図１１】本実施の形態に係る洗浄水噴射装置における噴射ノズルの流動路の断面形状を変えた場合の気液混合体の噴射様態を撮影した画像並べて示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態に係る洗浄水噴射装置について図１乃至図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る洗浄水噴射装置１について図１乃至図７を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の配置を示す概念図である。また、図２は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置を構成する各部品の断面図である。さらに、図３は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の概念図であり、図４は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の断面図である。なお、図１，２に示す各部品を組み合わせてなる洗浄水噴射装置の外観を示したものが図３であり、その中心軸断面を示したものが図４である。
図１乃至図４に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１はおおまかに、圧縮空気を流動させるための第１の中空部３を有する第１の筒体２と、この第１の筒体２の外側面２ａとの間に水密な空隙６を形成しながら第１の筒体２を収容保持する第２の筒体４とにより構成されている。
また、第１の筒体２の側面には、第１の筒体２と第２の筒体４により形成される空隙６に供給される洗浄水（図示せず）を、第１の筒体２の第１の中空部３内に導入するための複数の洗浄水導入口２ｂが、第１の筒体２の側面の肉厚部を貫通して形成されている。
さらに、第１の筒体２の外側面２ａと,第２の筒体４の内側面４ａとの間に形成される水密な空隙６に洗浄水（図示せず）を供給するために、第２の筒体４の側面に，その肉厚部を貫通して洗浄水供給口４ｂが形成されている。
【００２５】
従って、上述のような本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅから第１の中空部３内に圧縮空気（図示せず）が送給された際に、空隙６に供給された洗浄水（図示せず）が洗浄水導入口２ｂを通じて第１の中空部３内に供給されて、第１の中空部３内において圧縮空気と洗浄水とが混合されて気液混合体が形成される仕組みになっている。
また、この気液混合体は、第１の筒体２の気液混合体導出口２ｄ，及び,第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃを介して外部に勢い良く噴射される。
なお、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の側面に６個，又は,９個の洗浄水導入口２ｂを形成する場合を例に挙げて説明しているが、洗浄水導入口２ｂの数は上述の数に限定される必要は特になく、第１の筒体２の側面に少なくとも３箇所形成されていればよい。第１の筒体２に形成する洗浄水導入口２ｂの数、及び、その配置については、後段において詳細に説明する。
【００２６】
なお、第１の筒体２と第２の筒体４により形成される空隙６の水密性を確保するのに必要であれば、第２の筒体４の第２の中空部５内に,第１の筒体２を収容する際に、第１の筒体２と第２の筒体４の接触部分にシール材７を介設してもよい。
また、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の使用目的に応じて任意で第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃに噴射ノズル８を着脱可能に、又は、一体に設けてもよい。この噴射ノズル８を設けることで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１において形成された気液混合体は、最終的に噴射口８ａから噴射されることになり、その際に、気液混合体の噴射様態を所望の様態にすることができる。
より具体的には、噴射ノズル８を備えることで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の噴射口８ａから気液混合体を、例えば、拡散するように噴射させたり、収束するように噴射させることができる。
さらに、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、図１，２に示すように、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅへの圧縮空気送給配管（図示せず）の接続を容易にするために、圧縮空気導入口２ｅに圧縮空気導入部２ｆを設けてもよい。
また、第１の筒体２の側面に形成される洗浄水供給口４ｂの周囲にも、洗浄水供給口４ｂへの洗浄水供給配管（図示せず）の接続を容易にするために洗浄水導入部４ｄを設けてもよい。
【００２７】
なお、第２の筒体４への第１の筒体２の装着は、例えば、図２，４に示すように、第１の筒体２と圧縮空気導入部２ｆの連結部分の外周に，例えば，雄ネジ又は雌ネジからなる装着部２ｃを形成するとともに、第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃが形成されない側の端部に形成される開口部４ｅの内側面にも，雌ネジ又は雄ネジからなる装着部２ｃを形成してネジ固定により行っても良い。この場合、第１の筒体２と第２の筒体４の隙間に形成される空隙６の水密性を容易に確保することができる。
もちろん、上述以外の手段により第１の筒体２と第２の筒体４とを固定してもよく、その際には、装着部２ｃに嵌合構造を採用することで空隙６の水密性の確保が容易になる。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１による作用,効果について図５乃至図７を参照しながらさらに詳細に説明する。
図５は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用状態を示す断面図である。なお、図１乃至図４に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図５に示すように、洗浄水噴射装置１の圧縮空気導入口２ｅから,第１の中空部３の内に圧縮空気９が送給され、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから空隙６に洗浄水１０が供給されると、複数の洗浄水導入口２ｂから洗浄水１０が第１の中空部３内に少しずつ導入される。
この時、洗浄水導入口２ｂから少しずつ導入される洗浄水１０は、まず圧縮空気９により細かく引き千切られて水滴粒子となり、この水滴粒子は、さらに、圧縮空気９流と衝突して粉砕されて、ミスト状の水滴粒子よりも容積や重量が大きい水滴粒子が形成されるとともに、この水滴粒子は圧縮空気９により好適に付勢されて（運動エネルギーが付与されて）、気液混合体導出口２ｄ及び気液混合体導出口４ｃを経て噴射口８ａから勢い良く噴射される。
つまり、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１から、圧縮空気９と水滴粒子との混合体である気液混合体１１が噴射されるのである。
【００２９】
図６（ａ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボ撮影した画像であり、（ｂ）本実施の形態に係る洗浄水噴射装置から気液混合体が噴射される様子をストロボなしで撮影した画像である。
図６（ｂ）を見ると本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１から噴射される気液混合体１１は、ミスト状のようにも見えるが、ストロボ撮影された図６（ａ）を見ると、水滴粒子の大きさは目視によりその大きさが確認できるほど大きいことが分かる。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、ある程度大きな水滴粒子を勢い良く噴射させることができる。
この場合、先の図５に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１における，圧縮空気導入口２ｅから気液混合体導出口４ｃまでの流動路を一直線状に配置しておくことで、第１の中空部３内を流動する圧縮空気９の運動エネルギーの損失を最小限度にすることができる。
さらに、洗浄水噴射装置１における圧縮空気導入口２ｅから気液混合体導出口４ｃまでの流動路の孔径を一定にした場合には、流路の狭小部や屈曲部がない状態が実現されるので、第１の中空部３内を流動する圧縮空気９の運動エネルギーの損失を一層抑えることができる。
【００３０】
そして、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の内側面に、洗浄水導入口２ｂを互いに対向しないように配置することで、第１の筒体２の第１の中空部３内に複数の洗浄水導入口２ｂを形成した場合に、特定の洗浄水導入口２ｂから導出される洗浄水１０が、他の洗浄水導入口２ｂからの洗浄水１０の導出を妨げるのを防止できる。
【００３１】
ここで、第１の筒体２の軸方向垂直断面における洗浄水導入口２ｂの配置について図７を参照しながら説明を加える。
図７は図２に示す第１の筒体のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、図１乃至図６に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図７に示すように、第１の筒体２の第１の中空部３内（内側面）に形成される複数の微小孔である洗浄水導入口２ｂを、第１の筒体２の中心軸の周囲に回転対称に配置することにより、第１の中空部３の軸方向垂直断面における周方向から圧縮空気９に対して均一に洗浄水１０を供給することができる。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１においては、洗浄水導入口２ｂから少しずつ導出される洗浄水１０の流れを圧縮空気９により引き千切りつつ,粉砕してある程度重量のある水滴粒子を形成させるという効果と、第１の中空部３の周方向から圧縮空気９に対して均一に洗浄水１０が供給されることで圧縮空気９中における水滴粒子の分布を均一化する効果と、が同時に発揮される。
すなわち、圧縮空気９への洗浄水１０の供給が完了した時点で、圧縮空気９中における水滴粒子の均一な混合も完了させることができる。
【００３２】
なお、第１の中空部３の軸方向垂直断面の周方向に形成される洗浄水導入口２ｂの数を多くすることで、気液混合体１１中における水滴粒子の混合状態の均一性を高くできる一方、洗浄水導入口２ｂが多数形成されると圧縮空気９への洗浄水１０の供給量が増えて節水効率が悪くなる。
このため、第１の筒体２に形成する洗浄水導入口２ｂの数は、少なくとも３箇所は必要であるが、その数の上限は洗浄水噴射装置１の使用目的に応じて適宜設定してよい。なお、洗浄水導入口２ｂを第１の中空部３の軸方向断面において同一平面上に形成しないのであれば、第１の筒体２に形成する洗浄水導入口２ｂの最小値を２箇所とすることも可能である。
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の第１の中空部３内に供給する洗浄水１０の量の調整を、洗浄水１０の水圧の変更によらず、第１の筒体２に形成される洗浄水導入口２ｂの数の増減により行うことができる。
この場合、異なる目的のために本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を使用する場合でも、水道栓から供給される水をそのまま用いることができるので、洗浄水噴射装置１の汎用性を高めることができる。
【００３３】
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、水滴粒子を圧縮空気９中に均一に含有させるのに必要な混合路（圧縮空気導入口２ｅから気液混合体導出口２ｄまでの領域）を短くすることができるので、洗浄水噴射装置１の軸方向の長さを短くすることができる。これにより、コンパクトな洗浄水噴射装置１を提供することができる。
なお、気液混合体１１中における洗浄水１０の水滴粒子の径を均一化させるには、第１の筒体２の第１の中空部３内（内側面）に形成される複数の洗浄水導入口２ｂの孔径（直径）を均一（略均一の概念も含む）にしておくことが望ましい。
さらに、第１の筒体２の第１の中空部３（内側面）に形成される洗浄水導入口２ｂの径の大きさを変更することで、気液混合体１１中に包含される水滴粒子の径の大きさを容易に変更できる。
この場合、圧縮空気導入口２ｅから送給される圧縮空気９の気圧や、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂに供給される洗浄水１０の水圧を変更することなく、水滴粒子の径を変更できるというメリットがある。もちろん、圧縮空気９の気圧や、洗浄水１０の水圧の変更も併せて行うことで、気液混合体１１中に包含される水滴粒子の径のバリエーションをより広くすることができる。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、使用目的に応じた設計変更が容易な洗浄水噴射装置を提供することができる。すなわち、この点においても汎用性の高い洗浄水噴射装置を提供することができる。
また、本実施の形態においては、圧縮空気９の流路（第１の中空部３）に対して、洗浄水１０の流路が垂直をなすように洗浄水導入口２ｂが形成される場合を例に挙げて説明しているが（図２,４,５を参照）、洗浄水導入口２ｂの流路は、圧縮空気９の流路（第１の中空部３）に対して必ずしも垂直である必要はなく、特に図示しないが、９０°よりも小さな角度をなして形成されてもよい。
【００３４】
なお、第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃが形成される側の端部に噴射ノズル８を設けた場合には、この噴射ノズル８の中心軸上に形成される流導路の断面形状を適宜変更することで、より具体的には、例えば、噴射口８ａに向うにつれ気液混合体１１の流動路を広げたり、狭めたりする等により、噴射口８ａから噴射される気液混合体の様態を広範囲に拡散させたり、あるいは、収束させたりすることができる。
すなわち、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、第１の筒体２の気液混合体導出口４ｃが形成される側の端部において噴射ノズル８を着脱可能とすることで、噴射ノズル８の交換作業のみで、気液混合体１１の噴射様態の変更を行うことができる。
また、第２の筒体４に対して噴射ノズル８を着脱可能とした場合には、メンテナンス時における噴射ノズル８の洗浄を容易にすることができる。
なお、第１の筒体２の気液混合体導出口４ｃが配される側の端部への噴射ノズル８の着脱は、図５に示されるように螺設により行っても良いし、図示される以外の，例えば，嵌合構造により着脱可能としてもよい。
【００３５】
ここで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を特に家庭用の食器洗浄器に用いる場合の好適な仕様について説明する。
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を、家庭における食器洗浄装置に使用する際には、使用時の騒音を軽減する必要がある。
そこで、発明者らは、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１における、第１の中空部３から気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の直径、洗浄水導入口２ｂの孔径、圧縮空気９の流量、洗浄水１０の流量のそれぞれを様々に変えて、どの要素が騒音の発生に大きな影響を及ぼしているかを調査したところ、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１に生じる騒音レベルに与える影響は、第１の中空部３から気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の孔径（直径）、洗浄水１０の流量、圧縮空気９の流量、洗浄水導入口２ｂの孔径の順で高いことが明らかになった。
このような事情に鑑み発明者らは、鋭意研究の結果、家庭用の食器洗浄器の使用に適した本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の仕様について検討を行い、以下に示すような条件を満たした際に騒音の発生を軽減できることを見出した。
【００３６】
より具体的には、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、特に、第１の筒体２の第１の中空部３から第２の筒体４の気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の内径を一定（略一定の概念も含む）にするとともに、この流導路の内径を３〜５ｍｍの範囲内とし，第１の筒体２に形成される洗浄水導入口２ｂの直径を１〜１.５ｍｍの範囲内とし、さらに、第１の筒体２に形成される全ての洗浄水導入口２ｂから第１の中空部３内に供給される洗浄水１０の総量を１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内（水道栓の水圧と同等）とし，第１の筒体２の第１の中空部３に供給される圧縮空気９の総量を１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内とすることで、静穏性を有しながら、高い洗浄効果を発揮させることができ、しかも、十分な節水効果も発揮させることができた。
上述のような洗浄水噴射装置１によれば、水道栓から供給される水の水圧を一切変更することなくそのまま洗浄水として利用できる。また、静穏性を有し、節水効果も有するので、利便性が高く一般家庭に普及させ易い洗浄水噴射装置１を提供することができる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を用いる際には、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅへの圧縮空気９の送給を、例えば、コンプレッサー（図示せず）により行っても良く、また、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂへの洗浄水１０の送給は、上述のように水道栓から直接行ってもよい。
この場合、コンプレッサーから洗浄水噴射装置１の圧縮空気導入口２ｅに至るまでの流路に圧縮空気９の流量を調整可能な空気量調整弁（図示せず）を設けておくとよい。また、水道栓から第２の筒体４の洗浄水導入口２ｂに至るまでの流路にも洗浄水１０の流量を調整可能な洗浄水用流量調整弁（図示せず）を設けておくとよい。
なお、上述の空気量調整弁や洗浄水用流量調整弁における圧縮空気９や洗浄水１０の流量の調整は手動で行っても良いが、操作性を考慮して自動制御としてもよい。より具体的には、気量調整弁や洗浄水用流量調整弁として、電気信号により流量の調整が可能な電磁弁を用いてもよい。
【００３８】
ここで、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の性能を確認する目的で行った試験及びその結果について図８乃至図１１を参照しながら説明する。
（試験１）
本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１において，圧縮空気導入口２ｅに送給する圧縮空気９の流量と、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから導入する洗浄水１０の流量が騒音の発生に与える影響を調べる目的で以下に示すような試験１を実施した。
（試験方法）
本試験では、先の図３に示すような本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１における第１の中空部３から気液混合体導出口４ｃに至るまでの流動路の内径を４ｍｍとし、第１の中空部３内に孔径１ｍｍの洗浄水導入口２ｂを、上述の図７に示すような配置にて２組、計６箇所に形成したものを使用した。
そして、上述のような装置において、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから供給する洗浄水１０の水量を１.０Ｌ／ｍｉｎ、２.０Ｌ／ｍｉｎに設定し、それぞれの場合について、圧縮空気導入口２ｅから導入する圧縮空気９の流量を２０〜６０Ｌ／ｍｉｎの範囲内で変化させた際の騒音を測定してその結果を図８に示した。
【００３９】
（試験結果）
図８は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の使用時の騒音に関する試験結果を示すグラフである。
図８に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、洗浄水供給口４ｂへの洗浄水１０の供給量にかかわらず、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅへの圧縮空気９の送給量が４０Ｌ／ｍｉｎを超えた場合に、騒音が大きくなる傾向が認められた。
また、洗浄水供給口４ｂへの洗浄水１０の供給量が多い場合の方が、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１から生じる騒音は大きかった。
なお、ここでは詳細な試験結果等は示さないが、第１の筒体２の圧縮空気導入口２ｅに送給される圧縮空気９の流量が１５Ｌ／ｍｉｎの場合でも、食器の十分な洗浄効果が発揮されることが確認されたため、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を家庭用の食器洗浄器に適用する際の圧縮空気９の流量を１５〜４０Ｌ／ｍｉｎとしている。
【００４０】
（試験２）
次に、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１において，圧縮空気導入口２ｅに送給する圧縮空気９の流量と、第２の筒体４の洗浄水供給口４ｂから導入する洗浄水１０の流量を変化させた場合の、洗浄効果の違いを調べる目的で以下に示すような試験２を行った。なお、試験２では、先の試験１で用いた洗浄水噴射装置１と同じ仕様の洗浄水噴射装置１を用いた。
図９は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験（試験２）に用いた皿の外観を示す概念図である。
（試験方法）
図９に示すようなポリエチレン製の試験用皿１２の中央部に直径５０ｍｍ、深さ０.５ｍｍの凹部１３を形成し、この凹部１３に擬似汚れ成分として粘性体である歯磨き粉（ライオン社製「ホワイト アンド ホワイト」（登録商標）を使用）を一定量（１グラム）塗布したものに、噴射ノズル８の噴射口８ａから３０ｃｍ離れた位置から気液混合体１１を噴射して、試験用皿１２から擬似汚れ成分が取り除かれるまでの時間を測定した。
また、試験２では上述のような試験を、圧縮空気導入口２ｅに送給する圧縮空気９の流量、及び、洗浄水供給口４ｂに送給する洗浄水１０の流量を変えて実施した。なお、試験２に供試した洗浄水噴射装置１の噴射ノズル８の流動路径は４ｍｍとした。
【００４１】
（試験結果）
図１０は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置の洗浄試験結果を示すグラフである。
図１０に示すように、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、洗浄水供給口４ｂに送給する洗浄水１０の流量を増やすことで、擬似汚れ成分の洗浄に要する時間を短くすることができた。
また、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、洗浄水供給口４ｂに送給する洗浄水１０の流量に関わらず、圧縮空気導入口２ｅに送給される圧縮空気９の流量が大きい場合の方が、擬似汚れ成分の洗浄に要する時間が短かった。
【００４２】
上述のような試験１，２の結果を総合すると、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１では、圧縮空気９や洗浄水１０の送給量を大きくすることで、被洗浄対象の洗浄時間を短かくできることが明らかになった。その一方で、圧縮空気９や洗浄水１０の送給量が増加すると騒音が大きくなる傾向が認められるため、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１を、家庭用の食器洗浄器への適用を考慮した場合は、大まかに以下の表１に示すような２種類のタイプとすることができる。
もちろん、騒音が問題にならない場所に設置したり、あるいは、騒音防止のための構造を別途備えるなど工夫することで、以下に示すような条件の範囲を超えた仕様でも支障なく使用することができる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
（試験３）
最後に、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１に任意で装着される噴射ノズル８の作用，効果を検証するために行った試験３について説明する。
（試験方法）
試験３では、先の試験１において供試した洗浄水噴射装置１と同じ仕様の洗浄水噴射装置１を用い、その噴射ノズル８の中心軸上に形成される気液混合体１１流導路の断面形状を様々に変えた噴射ノズル８を複数種類準備し、それぞれの噴射ノズル８を用いた場合に、洗浄水噴射装置１の噴射口８ａから噴射される気液混合体１１の様態がどのようになるかを観察した。
【００４５】
（試験結果）
図１１は本実施の形態に係る洗浄水噴射装置における噴射ノズルの流動路の断面形状を変えた場合の気液混合体の噴射様態を撮影した画像並べて示した表である。
図１１に示すように、噴射ノズル８の中心軸上に形成される流導路を、噴射口８ａに向ってやや拡径した場合（実験Ｎｏ.１２５Ｂ）は、流導路の内径を一定にした場合（実験Ｎｏ.１２５）に比べて、気液混合体１１が拡散しながら噴射された。
他方、図１１に示すように、噴射ノズル８の中心軸上に形成される流導路の噴射口８ａ近傍を，噴射口８ａに向って大きく拡径させた場合（実験Ｎｏ.１２５Ｃ）は、流導路の内径を一定にした場合（実験Ｎｏ.１２５）に比べて、気液混合体１１は収束した状態で噴射された。
【００４６】
前者の場合（実験Ｎｏ.１２５Ｂ）は、噴射ノズル８から噴射される気液混合体１１の流速が比較的速い場合に、広い範囲を効率よく洗浄するのに適している。また、後者の場合（実験Ｎｏ.１２５Ｃ）は、気液混合体１１を被洗浄対象の局所に収束させながら噴射させることができるので、噴射ノズル８から噴射される気液混合体１１の流速が比較的遅い場合に適している。
従って、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１によれば、噴射ノズル８を着脱可能に設けることで、流導路の断面形状の異なる噴射ノズル８を容易に交換することができる。
この結果、一台の洗浄水噴射装置１において、気液混合体１１の噴射様態を様々に変更することができるので、本実施の形態に係る洗浄水噴射装置１の汎用性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は水道栓からの吐水に圧縮空気を付加するだけで、高い洗浄力を有する気液混合体を形成して噴射させることができ、節水効果も有する洗浄水噴射装置であり、家電製品や製造業、清掃業に関する分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…洗浄水噴射装置 ２…第１の筒体 ２ａ…外側面 ２ｂ…洗浄水導入口 ２ｃ…装着部 ２ｄ…気液混合体導出口 ２ｅ…圧縮空気導入口 ２ｆ…圧縮空気導入部 ３…第１の中空部 ４…第２の筒体 ４ａ…内側面 ４ｂ…洗浄水供給口 ４ｃ…気液混合体導出口 ４ｄ…洗浄水導入部 ４ｅ…開口部 ５…第２の中空部 ６…空隙 ７…シール材 ８…噴射ノズル ８ａ…噴射口 ９…圧縮空気 １０…洗浄水 １１…気液混合体 １２…試験用皿 １３…凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を流動させるための第１の中空部を備えた第１の筒体と、
この第１の筒体を，第２の中空部を備えて収容する第２の筒体と、
前記第１の筒体の外側面と，前記第２の筒体の内側面との間に形成される水密な空隙と、
前記第２の筒体の側面を貫通して形成され，前記空隙に洗浄水を供給する洗浄水供給口と、
前記第１の筒体の側面を貫通して形成され，前記空隙に供給された前記洗浄水を前記第１の中空部内に導入して前記圧縮空気と混合させて気液混合体を生成させる，複数の洗浄水導入口と、
前記第１の筒体の端部に形成される前記気液混合体を導出する導出口と、を有し、
複数の前記洗浄水導入口は，前記第１の筒体の内側面において互いに対向して配置されることがなく、かつ、前記第１の筒体の中心軸の周囲に回転対称に配置されることを特徴とする洗浄水噴射装置。
【請求項２】
前記第１の筒体は、前記第２の筒体に着脱可能に挿設されることを特徴とする請求項１に記載の洗浄水噴射装置。
【請求項３】
前記第２の筒体は、前記圧縮空気と前記洗浄水が混合されてなる気液混合体が導出される側の端部に，前記第１の筒体の前記導出口と連通する噴射ノズルを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の洗浄水噴射装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルは、前記第２の筒体から着脱可能であることを特徴とする請求項３記載の洗浄水噴射装置。
【請求項５】
前記第１の筒体における前記圧縮空気の導入口から，前記第２の筒体における前記気液混合体の導出口までの流動路の直径は一定であり，かつ，前記流動路の直径は３〜５ｍｍの範囲内であり、
前記洗浄水導出口の直径は，１〜１.５ｍｍの範囲内であり、
複数の前記洗浄水導出口から前記第１の中空部内に供給される前記洗浄水の総量は，１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であり、
前記第１の筒体の前記第１の中空部内に供給される前記圧縮空気の量は，１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の洗浄水噴射装置。
【請求項１】
圧縮空気を流動させるための第１の中空部を備えた第１の筒体と、
この第１の筒体を，第２の中空部を備えて収容する第２の筒体と、
前記第１の筒体の外側面と，前記第２の筒体の内側面との間に形成される水密な空隙と、
前記第２の筒体の側面を貫通して形成され，前記空隙に洗浄水を供給する洗浄水供給口と、
前記第１の筒体の側面を貫通して形成され，前記空隙に供給された前記洗浄水を前記第１の中空部内に導入して前記圧縮空気と混合させて気液混合体を生成させる，複数の洗浄水導入口と、
前記第１の筒体の端部に形成される前記気液混合体を導出する導出口と、を有し、
複数の前記洗浄水導入口は，前記第１の筒体の内側面において互いに対向して配置されることがなく、かつ、前記第１の筒体の中心軸の周囲に回転対称に配置されることを特徴とする洗浄水噴射装置。
【請求項２】
前記第１の筒体は、前記第２の筒体に着脱可能に挿設されることを特徴とする請求項１に記載の洗浄水噴射装置。
【請求項３】
前記第２の筒体は、前記圧縮空気と前記洗浄水が混合されてなる気液混合体が導出される側の端部に，前記第１の筒体の前記導出口と連通する噴射ノズルを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の洗浄水噴射装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルは、前記第２の筒体から着脱可能であることを特徴とする請求項３記載の洗浄水噴射装置。
【請求項５】
前記第１の筒体における前記圧縮空気の導入口から，前記第２の筒体における前記気液混合体の導出口までの流動路の直径は一定であり，かつ，前記流動路の直径は３〜５ｍｍの範囲内であり、
前記洗浄水導出口の直径は，１〜１.５ｍｍの範囲内であり、
複数の前記洗浄水導出口から前記第１の中空部内に供給される前記洗浄水の総量は，１.０〜２.０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であり、
前記第１の筒体の前記第１の中空部内に供給される前記圧縮空気の量は，１５〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の洗浄水噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８６０８４（Ｐ２０１３−８６０８４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２３６２（Ｐ２０１１−２３２３６２）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５０９１６４１６４）地方独立行政法人山口県産業技術センター (22)
【出願人】（５０２２９２２８２）株式会社中央サービス (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５０９１６４１６４）地方独立行政法人山口県産業技術センター (22)
【出願人】（５０２２９２２８２）株式会社中央サービス (7)
【Ｆターム（参考）】
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