(57)【要約】【課題】極めて単純かつ小型の液体処理ノズルを機構上の要部とし、汚れ、臭い、尿石等の付着防止や除去を高レベルにて達成できる洗浄機構付小便器を提供する。【解決手段】洗浄機構付小便器１は、洗浄水吐出部１０２と汚水排出部１０３とを備えた小便器本体１０１と、設置先トイレの主給水管２０４に形成された給水分配部２０５への接続部を有し、主給水管２０４から分配供給される洗浄水を洗浄水吐出部１０２に供給する給水経路部１０７と、給水経路部１０７上に設けられ小便器本体１０１への洗浄水の給水を開閉する吐水弁１０８と、給水経路部１０７上にて吐水弁１０８よりも上流側に設けられた止水栓２１１と、給水経路部１０７の止水栓２１１から洗浄水吐出部１０２に至る区間に取り付けられる液体処理ノズル５１とを備える。液体処理ノズル５１は、全流通断面積の合計が８ｍｍ２以上、有効谷点密度が０．７個／ｍｍ２以上確保される。【選択図】  図２
2018012919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水吐出部と汚水排出部とを備えた小便器本体と、
設置先トイレの主給水管に形成された給水分配部への接続部を有し、前記主給水管から分配供給される洗浄水を前記洗浄水吐出部に供給する給水経路部と、
前記給水経路部上に設けられ前記小便器本体への前記洗浄水の給水を開閉する吐水弁と、
前記給水経路部上にて前記吐水弁よりも上流側に設けられた止水栓と、
前記給水経路部の前記止水栓から前記洗浄水吐出部に至る区間に取り付けられる液体処理ノズルであって、一端に液体入口を、他端に液体出口を有する液体流路が形成されたノズル本体と、前記液体流路の内面から各々突出するとともに外周面に周方向の山部と高流速部となる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を有する処理コア部とを備え、前記液体流路の中心軸線と直交する平面への投影において、前記処理コア部における前記液体流路の投影領域の外周縁内側の全面積をＳ１、前記衝突部の投影領域面積をＳ２として、前記処理コア部の全流通断面積Ｓｔを、
Ｓｔ＝Ｓ１−Ｓ２  （単位：ｍｍ２）
として定義したとき、該全流通断面積の合計が８ｍｍ２以上確保されてなり、前記液体入口及び前記液体出口の断面積が前記全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定され、前記谷部の最底位置を表す谷点のうち、前記中心軸線の投影点を中心として前記液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた基準円の内側に位置するものの数をＮ７０（個）、前記基準円の外側に位置するものの数をＮｃ７０（個）とし、谷深さ補正係数αを
ｈ≧０．３５ｍｍのときα＝１、
ｈ＜０．３５ｍｍのとき、α＝−６０ｈ２＋４１ｈ−６
として定め、前記衝突部の投影外形線に現れる前記谷部の深さｈが０．２ｍｍ以上に設定されるとともに、前記投影にて前記全流通断面積の領域のうち前記基準円の内側に位置する部分の面積をＳ７０（単位：ｍｍ２）として、７０％断面比率σ７０を、
σ７０＝Ｓ７０／Ｓｔ×１００（％）
として定め、有効谷点数Ｎｅを
Ｎｅ＝α・（０．３８Ｎｃ７０＋（σ７０／５０）・Ｎ７０）
として定義したとき、Ｎｅ／Ｓｔで表される有効谷点密度が０．７個／ｍｍ２以上確保された液体処理ノズルと、
を備えたことを特徴とする洗浄機構付小便器。
【請求項２】
前記液体処理ノズルは、前記処理コア部における前記液体流路の断面形状は内径Ｄが３．２ｍｍ以上６ｍｍ以下の円形であり、前記衝突部は前記谷部の深さが０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定され、前記全流通断面積Ｓｔの合計が８ｍｍ２以上２５ｍｍ２以下に設定されている請求項１記載の洗浄機構付小便器。
【請求項３】
前記液体処理ノズルは、前記衝突部は外径Ｍが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のＪＩＳ並目ピッチによるねじ部材である請求項２記載の洗浄機構付小便器。
【請求項４】
前記液体処理ノズルは、前記衝突部が前記流路断面内にて直径方向に横切るように配置され、前記液体流路の内径Ｄが３．２ｍｍ以上４．５ｍｍ以下に設定され、前記全流通断面積Ｓｔが８ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下に設定されている請求項３記載の洗浄機構付小便器。
【請求項５】
前記液体処理ノズルにおいて前記衝突部は前記投影において前記中心軸線を取り囲む十字形態に４つ配置され、前記液体流路の内径Ｄが３．２ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定され、前記全流通断面積Ｓｔが８ｍｍ２以上２５ｍｍ２以下に設定されている請求項３記載の洗浄機構付小便器。
【請求項６】
前記液体処理ノズルは、４つの前記衝突部が形成する十字の中心位置に液体流通ギャップが形成され、前記７０％断面比率σ７０が４０％以上確保されている請求項５記載の洗浄機構付小便器。
【請求項７】
前記液体処理ノズルは、記液体流路を液体入口側の流入室と液体出口側の流出室とに区画する隔壁部と、前記隔壁部に貫通形成され前記流入室と前記流出室とを互いに別経路にて連通させる複数の絞り孔とを備え、前記処理コア部は、複数の前記絞り孔の内面から各々突出する形で前記衝突部が形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の洗浄機構付小便器。
【請求項８】
前記液体処理ノズルにおいて前記絞り孔は、それら絞り孔の軸断面積の合計と等価な円の直径をｄｅ、前記絞り孔の長さをＬとして、Ｌ／ｄｅにて定義される絞り孔アスペクト比が３．５以下に設定されてなり、かつ、前記ノズル本体の前記軸線と直交する平面への投影において、前記隔壁部の投影領域の中心位置に定められた基準点から複数の前記絞り孔の内周縁までの距離Ｔが該絞り孔の内径ｄよりも小さくなる程度に近接配置されてなる請求項７記載の洗浄機構付小便器。
【請求項９】
前記液体処理ノズルは、前記処理コア部の流通方向長さが１５ｍｍ以下、前記ノズル本体の全長が１２０ｍｍ以下に構成され、前記給水配管上にて前記吐水弁と前記洗浄水吐出部との間に取り付けられている請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１０】
前記吐水弁が電磁駆動弁にて構成されるとともに、前記小便器本体の前に立つ使用者を検出する人検知センサと、前記人検知センサの検知信号に基づいて前記電磁駆動弁を自動開閉制御する制御ボックスとが前記小便器本体の上部ないし上方に集約配置された自動洗浄小便器として構成されてなる請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１１】
前記小便器本体の上部には上面側が開口する機器収容室が形成され、前記止水栓、前記制御ボックス、前記電磁駆動弁及び前記給水経路部の一部をなすとともに前記液体処理ノズルが組み付けられた給水配管部が前記機器収容室内に収容され、その状態で該機器収容室の上面開口が着脱式蓋部にて閉鎖されてなる請求項１０記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１２】
前記電磁駆動弁、前記止水栓、及び該止水栓に取り付けられた給水継手部が一体の弁ユニットを構成するとともに、
前記機器収容室は背面側が開口するとともに前記小便器本体の尿受け部頂部を兼ねる収容底部を有し、該収容底部に前記制御ボックスが固定される一方、前記尿受け部の上部に形成される前記洗浄水吐出部には前記収容底部を貫く形で吐水継手部がはめ込まれ、
前記収容底部の上面に前記給水継手部が前記機器収容室の背面開口側を向くよう前記弁ユニットが非固定形態で載置される一方、前記給水配管部は前記吐水弁と前記吐水継手部とをつなぐ可撓性を有する弾性樹脂管として構成され、該弾性樹脂管に前記液体処理ノズルが装着されてなり、前記背面開口にて前記給水継手部が前記主給水管側の前記給水分配部に対し、前記弾性樹脂管の弾性変形を利用して位置決めしつつ着脱可能に接続されてなる請求項１１記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１３】
前記弾性樹脂管は、前記液体処理ノズルの装着前にて一体不可分に形成されていた単一の弾性樹脂管部材を中間で切断して得られる２つの管断片であり、その該管断片の切断面側端部が前記液体処理ノズルを装着するための接続部とされてなる請求項１２記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１４】
前記吐水弁は、前記小便器本体の背面側が固定される壁部内部に埋設されるか又は壁面上に固定された形で、前記小便器本体の上方に保持されるとともに、前記小便器本体の尿受け部の上部に前記洗浄水吐出部が形成される一方、前記小便器本体の上面部を貫く形で前記洗浄水吐出部に連通する吐水継手部がはめ込まれ、前記給水経路部の一部をなすとともに前記液体処理ノズルが組み付けられた給水配管部が前記吐水弁の吐出出口側と前記吐水継手部とを上下に接続する形で取り付けられている請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１５】
前記吐水弁が電磁駆動弁にて構成されるとともに、前記小便器本体の前に立つ使用者を検出する人検知センサと、前記人検知センサの検知信号に基づいて前記電磁駆動弁を自動開閉制御する制御ボックスとが機器収容ケース内に収容され、該機器収容ケースが前記壁部に対し前記小便器本体の上方にて前記人検知センサによる人検知が可能となる高さに取り付けられてなる請求項１４記載の洗浄機構付小便器。
【請求項１６】
洗浄水吐出部と汚水排出部とを備えた小便器本体と、設置先トイレの主給水管に形成された給水分配部への接続部を有し、前記主給水管から分配供給される洗浄水を前記洗浄水吐出部に供給する給水経路部と、前記給水経路部上に設けられ前記小便器本体への前記洗浄水の給水を開閉する吐水弁と、前記給水経路部上にて前記吐水弁よりも上流側に設けられた止水栓とを有する洗浄機構付小便器に組み込んで使用される液体処理ノズルであって、
一端に液体入口を、他端に液体出口を有する液体流路が形成され、前記給水経路部の前記止水栓から前記洗浄水吐出部に至る区間に対する接続部が両端に形成されたノズル本体と、前記液体流路の内面から各々突出するとともに外周面に周方向の山部と高流速部となる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を有する処理コア部とを備え、前記液体流路の中心軸線と直交する平面への投影において、前記処理コア部における前記液体流路の投影領域の外周縁内側の全面積をＳ１、前記衝突部の投影領域面積をＳ２として、前記処理コア部の全流通断面積Ｓｔを、
Ｓｔ＝Ｓ１−Ｓ２  （単位：ｍｍ２）
として定義したとき、該全流通断面積の合計が８ｍｍ２以上確保されてなり、前記液体入口及び前記液体出口の断面積が前記全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定され、前記谷部の最底位置を表す谷点のうち、前記中心軸線の投影点を中心として前記液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた基準円の内側に位置するものの数をＮ７０（個）、前記基準円の外側に位置するものの数をＮｃ７０（個）とし、谷深さ補正係数αを
ｈ≧０．３５ｍｍのときα＝１、
ｈ＜０．３５ｍｍのとき、α＝−６０ｈ２＋４１ｈ−６
として定め、前記衝突部の投影外形線に現れる前記谷部の深さｈが０．２ｍｍ以上に設定されるとともに、前記投影にて前記全流通断面積の領域のうち前記基準円の内側に位置する部分の面積をＳ７０（単位：ｍｍ２）として、７０％断面比率σ７０を、
σ７０＝Ｓ７０／Ｓｔ×１００（％）
として定め、有効谷点数Ｎｅを
Ｎｅ＝α・（０．３８Ｎｃ７０＋（σ７０／５０）・Ｎ７０）
として定義したとき、Ｎｅ／Ｓｔで表される有効谷点密度が０．７個／ｍｍ２以上確保されたことを特徴とする液体処理ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は洗浄機構付小便器及びそれに用いる液体処理ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロバブルを用いて洗浄性能を高めた便器構造が種々提案されている。その大多数は、ベンチュリ管などの気液混合ノズルに外気を吸引し、混合してマイクロバブル化するものである。これらの方式はいずれも、空気をミキシングするためポンプ等の圧送機構や加圧機構が必要であり、タンク式の大便器などに用途が限られる（特許文献１〜４）。また、ベンチュリ管絞り部における吸引を利用したアスピレータ型の気液混合ノズルを用いた例もあるが（特許文献５、６）、スプレッダ装着等により排水口の流通抵抗が大きくなっている近年の節水型の小便器においては、背圧により空気吸引が不能となるため、事実上採用することができない。いずれにしても、気液混合型のノズルは、洗浄への貢献が高いナノバブル（ウルトラファインバブル：ＵＦＢ）の発生に乏しく、洗浄効果の劇的な向上については望むべくもないことに加え、装置の設置スペース確保が難しい小便器においては、ほとんど採用が進んでいないのが現状である。特に、微細気泡の主体がマイクロバブルである洗浄水は、長期的な使用における小便器やその排水管への尿石付着防止、あるいは経年堆積した尿石の除去に関してはほとんど非力であることがわかっている。
【０００３】
一方、特許文献７（該文献が援用する特許文献８も参照のこと）には、気液混合系に高出力ポンプを用いてＵＦＢ発生効率を高めた装置を用いることにより、便器への尿石付着を予防できる旨開示されている。しかし、この装置は、ＵＦＢ領域の気泡サイズを得る代償としてポンプがさらに大型化する問題がある。さらに、十分な効果が得られるＵＦＢ水を得るには、洗浄水に空気を混合しながら長時間循環撹拌しなければならず、洗浄水の循環槽の設置も必要である。その結果、循環槽設置スペースが容易に確保できる郊外の高速道路サービスエリア等、利用形態が限定される問題がある。
【０００４】
また、これら特許文献７及び８おける気液混合により得られる洗浄水は、ナノバブル（ＵＦＢ）の平均径や形成密度も特定されており、それぞれ望ましい数値範囲についても言及されている。しかし、ナノバブルの気泡径分布と存在密度を求める手法には数種類の方法があり（例えば、経済産業省委託  平成２４年国際標準化事業  「ナノ・マイクロバブル技術に関する国際標準化報告書」（一般社団法人微細気泡産業会）を参照）、計測方法が相違すれば、得られる気泡径や気泡含有率の数値も相当異なることがよく知られている。気泡は固体粒子と違って標準サンプルの製造が不可能であり、凍結試料を用いたＳＥＭ画像を膨大に積み重ねて計測を行う、といったような方法が積極的に行われるようにもならない限り、ナノバブルの絶対数を直接かつもれなく特定する手法が確立されるのは望むべくもないのが現状である。特許文献７及び８が採用している気泡個数の計測方法も、すべての気泡がもれなく計測できているかどうかは疑わしく、真値に対する誤差を確認する方法もない。また、計測にかかっている粒子が、そもそも空気の気泡であるか否かさえ断定することはできない（例えば、ポンプから微量漏えいしたオイルが循環により微粉砕されたものも「ナノバブル」としてとらえられる可能性があり、そうしたオイルの微粒子の「安定性」は半永久的なものであることも付言しておく）。
【０００５】
なお、小便器への尿石付着防止にかかる先行技術に関しては、このほか、
（１）薬液や殺菌水を用いるもの（特許文献９〜１１）。
（２）電解水洗浄を行うもの（特許文献１２〜１４）。
（３）紫外線やＮＯＸガスを用いるもの（特許文献１５、１６）
（４）フラッシングの水量増加制御によるもの（特許文献１７〜１９、他多数）
等があるが、（１）〜（３）に関しては、薬液注入機構や電解水の発生機構、あるいは紫外線やＮＯｘの発生機構など、コストアップの要因となる機構追加が必要である上、小便器の給水系近傍への設置スペース確保も難しい問題がある。
【０００６】
次に、特許文献２０には、ベンチュリ管を小便器の給水配管に内蔵し、絞り部におけるキャビテーションのみによってマイクロバブルを発生させる構成が開示されている。しかし、単純なベンチュリ管の絞り部においては、キャビテーションに必要な高流速領域が極めて限定されたものとなり、マイクロバブル発生量は僅少であるから洗浄効果の劇的な向上はもとより期待できない。一方、ベンチュリ管に類似の本体を持ち、その絞り部の途中にねじ部材を配置したナノバブル発生ノズルが、特許文献２１〜２４に開示されている。これらのノズルの構成によると、ねじ谷、あるいは対向するねじ部材間に形成されたギャップにて水流のさらなる高速化を図り、キャビテーション効率を向上させてナノバブルを発生することができる。特許文献２１及び２２のノズルにおいては、ナノ領域の気泡が得られることがレーザー回折式粒度計などを用いた気泡測定により示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ９９／０９２６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５６７０８号公報
【特許文献３】特開２００７−２２４６２２号公報
【特許文献４】特開２００８−３０７５１０号公報
【特許文献５】特開２００８−１３８４２０号公報
【特許文献６】特開２００９−  ８２９０３号公報
【特許文献７】特許５４８７８３６号公報
【特許文献８】特許４１１８９３９号公報
【特許文献９】特開２０１４−１７３２７０号公報
【特許文献１０】特開２００７−３２１３７１号公報
【特許文献１１】特開２００５−２９０６７３号公報
【特許文献１２】ＷＯ２００３／２１０５２号公報
【特許文献１３】特開２０１２−  ３４５７８号公報
【特許文献１４】特許４０５５３２５号公報
【特許文献１５】特開２００７−  ７７６６６号公報
【特許文献１６】特許４０５５３２５号公報
【特許文献１７】特開２００６−１８３４００号公報
【特許文献１８】特開２０１１−２５２３４４号公報
【特許文献１９】特開２０１２−１４９４１５号公報
【特許文献２０】特開２０１４−１４７９０１号公報
【特許文献２１】ＷＯ２０１０／０５５７０２号公報
【特許文献２２】ＷＯ２０１３／０１２０６９号公報
【特許文献２３】特開２０１１−２４０２０６号公報
【特許文献２４】ＷＯ２０１３／０１１５７０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「魚の可食眼球について」  Ｅｉｓｅｉ  Ｔａｋｕｓｈｉ他、英国Ｎａｔｕｒｅ誌  第３４５巻２９８頁（１９９０年５月２４日発行）
【非特許文献２】「卵白の熱変性に伴う構造変化と力学物性」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献２１〜２４のノズルは、まず、小便器への適用可能性については何の示唆もなされていない。そもそも、これら文献に開示されたノズルはねじ部材による溶存空気の析出を利用するものであって、この点、外気混合に頼る特許文献７、８のナノバブル発生方式とは全く異なる。実際、特許文献２１〜２４には、発生する気泡の平均径は開示されているものの、気泡個数に関しては実測値を開示しておらず、特許文献７、８とは測定方式も異なる。したがって、特許文献２１〜２４のノズルは、使用により、小便器の洗浄に適用したとき、その洗浄効果、特に尿石付着防止や除去にかかる効果が特許文献７、８に拮抗するレベルにて得られるか否かは、当業者の予測の範囲を超えるものである。特に、特許文献２０のノズルを特許文献２１〜２４のノズルで置き換えて使用することを考えた場合、小便器に供給される際に洗浄水がノズルを通過できるのは１パスに過ぎず、特許文献７、８のように洗浄水を循環させることもできない。すなわち、単にナノバブル発生についての開示があることのみで、特許文献２０と特許文献２１〜２４とを組み合わせても、例えば特許文献７、８が開示する内容に匹敵する、あるいはこれを凌駕する作用効果を当業者が予測しうる根拠とはならない。
【００１０】
また、駅など小便器がトイレに複数設置されている状況下では、個々の小便器にどのように気泡発生装置を装着するか、ということも大きな問題となりうる。例えば、特許文献２０においては、小便器の給水管内部にオーリングを介してノズルを嵌着する構成になっている。しかし、小便器側の構造については、ノズル組み付けの施工を前提とした工夫や配慮がなにもなされていないので、結果として駅の営業が終了する深夜に給水の元栓を閉めて施工する、あるいは給水管内の水を凍結させ配管切断してノズル組み付けを行うなど、多大な労力とコストが必要となることは必至である。
【００１１】
本発明の課題は、極めて単純かつ小型の液体処理ノズルを機構上の要部とし、便器本体の尿受け面や排水部、さらにはその先の排水管への汚れ、臭い、尿石等の付着防止や除去を高レベルにて達成できるとともに、便器本体周辺の組み込みスペースや施工上の問題も容易に解決できる洗浄機構付小便器と、それに用いる液体処理ノズルとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の洗浄機構付小便器は、
洗浄水吐出部と汚水排出部とを備えた小便器本体と、
設置先トイレの主給水管に形成された給水分配部への接続部を有し、主給水管から分配供給される洗浄水を洗浄水吐出部に供給する給水経路部と、
給水経路部上に設けられ小便器本体への洗浄水の給水を開閉する吐水弁と、
給水経路部上にて吐水弁よりも上流側に設けられた止水栓と、
給水経路部の止水栓から洗浄水吐出部に至る区間に液体処理ノズルであって、一端に液体入口を、他端に液体出口を有する液体流路が形成されたノズル本体と、液体流路の内面から各々突出するとともに外周面に周方向の山部と高流速部となる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を有する処理コア部とを備え、液体流路の中心軸線と直交する平面への投影において、処理コア部における液体流路の投影領域の外周縁内側の全面積をＳ１、衝突部の投影領域面積をＳ２として、処理コア部の全流通断面積Ｓｔを、
Ｓｔ＝Ｓ１−Ｓ２  （単位：ｍｍ２）
として定義したとき、該全流通断面積の合計が８ｍｍ２以上確保されてなり、液体入口及び液体出口の断面積が全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定され、谷部の最底位置を表す谷点のうち、中心軸線の投影点を中心として液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた基準円の内側に位置するものの数をＮ７０（個）、基準円の外側に位置するものの数をＮｃ７０（個）とし、谷深さ補正係数αを
ｈ≧０．３５ｍｍのときα＝１、
ｈ＜０．３５ｍｍのとき、α＝−６０ｈ２＋４１ｈ−６  （式（１））
として定め、衝突部の投影外形線に現れる谷部の深さｈが０．２ｍｍ以上に設定されるとともに、投影にて全流通断面積の領域のうち基準円の内側に位置する部分の面積をＳ７０（単位：ｍｍ２）として、７０％断面比率σ７０を、
σ７０＝Ｓ７０／Ｓｔ×１００（％）
として定め、有効谷点数Ｎｅを
Ｎｅ＝α・（０．３８Ｎｃ７０＋（σ７０／５０）・Ｎ７０）  （式（２））
として定義したとき、Ｎｅ／Ｓｔで表される有効谷点密度が０．７個／ｍｍ２以上確保された液体処理ノズルと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の液体処理ノズルは、洗浄水吐出部と汚水排出部とを備えた小便器本体と、設置先トイレの主給水管に形成された給水分配部への接続部を有し主給水管から分配供給される洗浄水を洗浄水吐出部に供給する給水経路部と、給水経路部上に設けられ小便器本体への洗浄水の給水を開閉する吐水弁と、給水経路部上にて吐水弁よりも上流側に設けられた止水栓とを有する洗浄機構付小便器に組み込んで使用される液体処理ノズルであって、
一端に液体入口を、他端に液体出口を有する液体流路が形成され、給水経路部の止水栓から洗浄水吐出部に至る区間に対する接続部が両端に形成されたノズル本体と、液体流路の内面から各々突出するとともに外周面に周方向の山部と高流速部となる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を有する処理コア部とを備え、液体流路の中心軸線と直交する平面への投影において、処理コア部における液体流路の投影領域の外周縁内側の全面積をＳ１、衝突部の投影領域面積をＳ２として、処理コア部の全流通断面積Ｓｔを、
Ｓｔ＝Ｓ１−Ｓ２  （単位：ｍｍ２）
として定義したとき、該全流通断面積の合計が８ｍｍ２以上確保されてなり、液体入口及び液体出口の断面積が全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定され、谷部の最底位置を表す谷点のうち、中心軸線の投影点を中心として液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた基準円の内側に位置するものの数をＮ７０（個）、基準円の外側に位置するものの数をＮｃ７０（個）とし、谷深さ補正係数αを
ｈ≧０．３５ｍｍのときα＝１、
ｈ＜０．３５ｍｍのとき、α＝−６０ｈ２＋４１ｈ−６
として定め、衝突部の投影外形線に現れる谷部の深さｈが０．２ｍｍ以上に設定されるとともに、投影にて全流通断面積の領域のうち基準円の内側に位置する部分の面積をＳ７０（単位：ｍｍ２）として、７０％断面比率σ７０を、
σ７０＝Ｓ７０／Ｓｔ×１００（％）
として定め、有効谷点数Ｎｅを
Ｎｅ＝α・（０．３８Ｎｃ７０＋（σ７０／５０）・Ｎ７０）
として定義したとき、Ｎｅ／Ｓｔで表される有効谷点密度が０．７個／ｍｍ２以上確保されたことを特徴とする。
【００１４】
なお、給水経路部には液体処理ノズルは１個ないし並列形態に複数個取り付けることができるが、並列形態に複数個取り付ける場合、全流通断面積はそれら複数の液体処理ノズルについて合計した値を意味する。複数の液体処理ノズルを直列に接続することも可能であるが、この場合の全流通断面積は、それら直列の液体処理ノズルのうち最小のものの値として定義する。
【００１５】
駅や公共施設などの集合トイレの多くでは、共通の主給水管から複数の小便器に洗浄水が分配供給される。本発明が対象とする洗浄機構付小便器は、このような使用形態に適合させるため、主給水管の給水分配部につながる給水経路部と止水栓とを小便器側に組み込んだ構造とすることが前提となっている。この止水栓を開き、下流側の吐水弁を開閉すれば小便器本体に洗浄水が供給されるのであるが、止水栓は小便器に付随したものであり、止水栓から洗浄水吐出部に至る区間は短く、周囲空間も止水栓と吐水弁に占有されるため、小便器の洗浄改善を図る機構を組み込む上での空間的な制約は多い。
【００１６】
本発明では、小便器の洗浄改善性能を向上させる機構として、洗浄水との接触により溶存空気を減圧析出（いわゆるキャビテーション）させ、洗浄性向上に寄与する改質を水自体に対して行う液体処理ノズルを採用する。キャビテーションによる気泡発生を小便器の洗浄に利用する従来技術としては特許文献２０があるが、これに採用されているのは単なるベンチュリ管であり、減圧析出のためのキャビテーションポイントの形成も不十分なので、劇的な洗浄性改善は望むべくもない。そこで、本発明が採用する液体処理ノズルは、基本原理としては特許文献２１及び２２と同様の構成、すなわち、外周面に周方向の山部と高流速部となる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を、ノズル本体の液体流路の内面から突出させて処理コア部となし、これに洗浄水を衝突させる構造を採用する。処理コア部は衝突部の占有により流路断面積が縮小し、洗浄水はここを増速されつつ通過する。この時、衝突部に形成された周方向の谷部の底で水流束がさらに絞られて高速化されるのでキャビテーションは極めて起こりやすく、谷部が断面内に複数存在することから気泡発生効率はベンチュリ管よりもはるかに高い。また、絞られた流束が微小な谷部を通過する時間は極めて短く、析出した気泡の成長が抑制されることから気泡微細化効果は著しくなり、洗浄性改善に大きく寄与する。
【００１７】
また、液体処理ノズルの主な構成要素は、流通路の一部をなすノズル本体と、衝突部のみを要部とする処理コア部のみであり、その流通容量も小便器１台における１回分の洗浄水の通過を許容できる程度であればよいから、特に寸法等を規定するまでもなく全体の大きさが縮小できることは容易に理解される。その結果、微細気泡発生を利用した高性能の洗浄機構の小便器への組み込みは従来ほとんど不可能と思われていたところ、上記液体処理ノズルであれば、空間的に極めて制約された洗浄水吐出部までの給水経路区間にも容易に組み込むことができる。そして、気液混合ポンプも不要であるから極めて安価に高性能な洗浄機能を享受することができる。
【００１８】
他方、特許文献２０においては全く配慮されていない液体処理ノズルの給水経路部上の設置位置についても、本発明では止水栓から洗浄水吐出部に至る区間に設置することを必須の要件としている。この構成によると、例えば本発明の小便器の設置後において、何らかの理由により液体処理ノズルの交換や修理が必要となったとき、止水栓を閉鎖することにより主給水管からの給水が遮断されるので、主給水管側での止水を行うことなく作業を容易に行うことができる利点がある。しかし、この構成の有益性がより発揮されるのは、すでに設置済みの既存の小便器に液体処理ノズルを新たに組み込んで本発明の洗浄機構付小便器に転換する場合である。
【００１９】
例えば、駅などの集合トイレは深夜まで利用者があることから、主給水管を断水して液体処理ノズルの組み込み作業を行うには時間的な制約が多く、また作業も過酷なものとならざるを得ない。都心部の駅のトイレは利用者も多く、洗浄性改善の結果として使用水量を減ずることができれば、ノズルの機構が簡便で安価なこととも相まって、公共の利益への貢献も計り知れないものがある。しかし、機能的に如何に優れたものであっても設置柔軟性に欠けた構成では、普及への道のりは遠くなると言わざるを得ない。しかし、本発明においては、小便器に付属した止水栓と洗浄水吐出部との間に液体処理ノズルを組み込むため、転換対象となる既設小便器の止水栓を閉鎖することにより主給水管からその小便器だけを切り離すことができ、他の小便器の利用に全く影響を与えることなく液体処理ノズルの組込み作業を実施することができる。また、各小便器への液体処理ノズルの組み込みは主給水管の断水を前提としない独立した個別作業の形で実施できるから、例えば多数の小便器を擁する集合トイレにおいても、他の小便器の利用を継続しつつ、液体処理ノズルの組み込みないし更新工事を段階的に進めることができる。その結果、断水が可能となる深夜等にて一挙に工事を完了させる等の、負荷の大きい作業は必要でなくなり、例えば昼間等の閑散時間帯を小まめに利用しながら工事を進めるといった柔軟な設置対応も可能となる。
【００２０】
次に、本発明が採用する液体処理ノズルは、特許文献２１及び２２の原理を利用するものではあるが、特許文献２１及び２２は前述のごとく小便器洗浄への適用が前提となっておらず、その利用可能性についての示唆すらなされていない。その結果、当然のことではあるが、小便器への適用上必要となる性能確保のための具体的構成についても何ら考慮なされていない。これに関しては、特に小便器特有の課題として、吐出口からの洗浄水の供給圧がおおむね０．１５ＭＰａ以下の低圧となっていることが挙げられる。特に近年節水型の小便器の場合、吐出口に取り付けられるスプレッダでの圧損が大きいことから、供給水圧は例えば０．０５ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下の低圧であることが多い（例えば特許文献２１や２２が開示するシャワー等では水量が得られず、ほとんど使用できないレベルである）。しかし、そのような低水圧であっても、小便器の洗浄に必要な流量そのものは、少なくとも毎分４〜５Ｌ程度以上は確保されていなければならないのである。
【００２１】
本発明者らはこの点に鑑みて鋭意検討した結果、液体処理ノズルの処理コア部における全流通断面積の合計を８ｍｍ２以上確保することで、小便器に適用した場合に必要な低水圧での水量を確保できることを見出した。この断面積設定は、例えば処理コア部に付加される動水圧レベルが０．０７ＭＰａ程度のとき、目安として５Ｌ（リットル）／分以上の流量が確保できる程度のものである。しかし、低水圧での流量を確保するために処理コア部の全流通断面積を大きくすることは、衝突部との接触流速は下がることを意味し、減圧析出によって微細気泡を発生させる方式においてはトレードオフとなる要素である。そして、全流通断面積が増加しても気泡析出の効率が低下しないようにするためには、処理コア部における流路の単位断面積当たりの谷点の数密度（谷点密度）が極度に小さくならないよう、衝突部に形成する谷点を増加させることが必要である。本発明者はこの点に関しても検討した結果、処理コア部に配置する谷点は、流路内壁面との摩擦損失の影響やねじ谷の深さなどの影響を受ける結果、単純に数を増加させても気泡析出効率を向上できることにはつながらないことが判明した。
【００２２】
ノズル本体において液体の流れは、衝突部に衝突してその下流に迂回する際に、谷部内にて絞られることにより増速してキャビテーションを起こし、その減圧沸騰作用により気泡を生じつつ液体を激しく撹拌する。これに、衝突部を高速流が迂回する際に生ずる渦流も加わり、衝突部の周辺及び直下流域には非常に顕著な撹拌領域が形成されることとなる。気泡を析出する減圧域は衝突部周囲の谷底付近に限られており、高速の液体流はほとんど瞬時的に該領域を通過してしまうから、発生した気泡はそれほど成長せずに上記の撹拌領域に巻き込まれ、微細気泡が発生することとなる。キャビテーションが発生するのは上記のごとく主として衝突部の谷部であり、この谷部を流れに対して一つでも数多く接触させることが、微細気泡の発生効率を高める上では重要である。したがって、処理コア部の断面内に配置するねじ谷の数を増大させることが、キャビテーションひいては微細気泡の発生効率向上に有効と思われる。しかし、前述のごとく問題はそれほど簡単ではなく、谷部の数を機械的に増やしても微細気泡の発生効率改善には単純にはつながらない。本発明者らは、その要因を次のような項目に分けて検討した。
【００２３】
（１）衝突部の谷部の形成間隔を一定にすれば、処理コア部における液体流路の断面を増加させ、衝突部の突出高さを増加させることで、断面内に存在する谷点数は増える。しかし、この場合は流路の断面積も増え、同じ液体供給圧力であれば流量も増えてしまうから、単位流量あたりに割り振られる谷点数は必ずしも増加するとは限らないし、場合によっては単位流量あたりの谷点数が却って減じてしまい、キャビテーション効率が低下することも実際にあり得る。従って、キャビテーション効率ひいては微細気泡発生効率の大小を支配するのは、処理コア部に形成する谷点の絶対数ではなく、これを流路断面積で規格化した谷点密度のほうである。これは、洗浄水が通過する際に単位体積の水が何個の谷点と接するか、ということとも密接に関係している。
【００２４】
（２）管路内の流速は、管軸断面中心付近で最大となり管内壁面位置で最小となる形で、半径方向に放物線状の分布を示す。したがって、流路断面内の谷部はどの位置にあるものも等価に微細気泡発生に寄与するのではなく、断面中心に近い谷部ほどキャビテーションに必要な流速を確保しやすく、微細気泡発生にもより大きく貢献する。したがって、谷点数を評価する場合は、断面中心からの距離により異なる重みを考慮する必要がある。
【００２５】
（３）断面中心付近に位置する谷点が実際にキャビテーション効果に有効に寄与するためには、当該断面中心付近で期待通りの流速が得られている場合に限る。一見、これは自明な事項のようにも思えるが、断面中心付近に谷部を配置するということは、その谷部を形成する衝突部の少なからぬ部分が断面中心領域を占有するということであり、断面中心付近の谷点数を増やせば増やすほど流れが妨げられて流速が確保できなくなるジレンマが生ずる。断面中心領域で障害物に妨げられた流れは、断面外縁領域に回り込み、もともと流量が不足しがちな該領域での流速向上に貢献する可能性はもちろんあるが、断面中心領域を妨げられることなく通過できた場合と比較して、大幅な流れ損失は避けがたくなる。従って、断面中心付近に配置された谷点数は、断面中心付近の流通面積により重み付けを付与して評価する必要がある。
【００２６】
（４）衝突部に形成する谷部の形成間隔を狭くすれば、同じ流路断面積であっても谷点数を増やすことができる。しかし、谷部の形成間隔とともに谷部の深さが減少すると、谷底での流れ絞り効果が減じ、キャビテーション効率の低下につながる懸念がある。したがって、谷点数をより多く確保するために谷部深さの小さい衝突部を採用する場合は、谷深さに応じた重みづけにより谷点数を評価する必要がある。
【００２７】
本発明者らは、衝突部の寸法と谷部の形成深さ、衝突部の個数と配置形態、さらに衝突部を配置する処理コア部での流路断面寸法を種々に設定した多数の液体処理ノズルを製作し、微細気泡の平均径や濃度、実際に小便器に取り付けて使用に供した際の洗浄能力などを詳細に検討した。その結果、上記（１）で述べた処理コア部における衝突部の谷点密度を、（２）〜（４）の３つの要因を反映した形で的確に重みづけする手法に到達し、そのように重みづけした谷点密度（有効谷点密度）において、小便器に対する洗浄能力向上が顕著化する数値範囲が存在することを見出したのである。
【００２８】
以下、順に説明する。まず前提として、液体入口及び液体出口の断面積を処理コア部の全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定する。これは、液体入口及び液体出口の断面積がＳｔよりも小さくなると、液体入口及び液体出口での流量損失が大きくなりすぎて、処理コア部にて十分なキャビテーションを発生させるための流速が確保できなくなるからである。液体入口及び液体出口の断面積は、処理コア部における液体流路の投影領域の外周縁内側の全面積Ｓ１よりも大きく設定しておくことが、より望ましい。また、液体処理ノズルに洗浄水を流通させる場合の動水圧としては、０．０５ＭＰａから０．１５ＭＰａ程度までを想定している。
【００２９】
要因（２）については、中心軸線の投影点を中心として液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて基準円を設定する。障害物のない管路にて上記の水圧範囲では、基準円外側の平均流速と基準円内側の流速比はおおむね０．３８：１となることから、本発明者が検討した結果、基準円外側の谷点数Ｎｃ７０の寄与を、基準円の内側の谷点数Ｎ７０の寄与の０．３８倍程度に小さくなるよう重みづけするのが適当であることがわかった。
【００３０】
要因（３）については、７０％断面比率σ７０＝Ｓ７０／Ｓｔ×１００（％）の値は、もし衝突部が存在しなければ５０％となるから、衝突部を配置した場合も、この７０％断面比率の値が５０％に近づくほど基準円内側の谷点はより高流速の流れを受けることとなる。そこで、基準円内側の谷点数Ｎ７０に対しては、σ７０／５０の値により重みづけするのが適当であると考えた。
【００３１】
要因（４）については、谷部の深さの影響を種々に検討した結果、まず、衝突部の投影外形線に現れる谷部の深さｈが０．２ｍｍ未満となる場合には、微細気泡の発生効率が低下することがわかった。他方、谷部の深さｈの値が０．２ｍｍ以上に増大すると、ｈの増大とともに洗浄力改善への貢献が次第に顕著となることから、谷深さｈの微細気泡発生への影響を、ｈ＝０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍの各場合について０．５：０．９：１．０の比率にて谷点数に対し重み付けしたときに、ノズル通過後の水の浸透性や洗浄性改善（ひいては、微細気泡発生効率）にかかる実験結果を良く説明できることが判明した。また、谷深さｈが０．３５ｍｍ以上では、該ｈの影響は頭打ちとなることもわかった。そこで、上記のごとく、重み付けされた基準円内側の谷点数Ｎ７０と基準円外側の谷点数Ｎｃ７０の合計に対する重み付けとして、谷深さ補正係数αを前記（１）式により定める。（１）の２番目の式にかかるｈの二次式は、ｈを０．２５ｍｍ、０．３ｍｍないし０．３５ｍｍとした場合のαの値として、上記のごとく、それぞれ０．５、０．９ないし１．０が適当であることの経験則を二次式により近似したものであり、０．２〜０．３５ｍｍという比較的狭い数値範囲内にて、ｈが上記以外の値をとった場合のαの適切な値を合理的に算出することができる。
【００３２】
こうして、上記３つの要因ごとにそれぞれ適正化された係数により重み付けされた谷点数Ｎｅは、前述の（２）式のごとくとなる。そして、この有効谷点数Ｎｅを前述の処理コア部の全流通断面積Ｓｔで規格化した有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔは、液体処理ノズルの微細気泡発生能力を客観的に数値化する指標となる。そして、種々実験を重ねた結果、該値が０．７個／ｍｍ２以上確保されている場合に、小便器の洗浄水処理に適用した場合に、便器本体の尿受け面や排水部、さらにはその先の排水管への汚れ・臭いあるいは尿石等の付着防止効果や除去効果を、液体処理ノズルを用いない場合よりも顕著に改善できることを見出したのである。有効谷点密度は、より望ましくは１．５個／ｍｍ２以上、より望ましくは２．０個／ｍｍ２以上、特に堆積した尿石層の剥離を促進する観点においては２．５個／ｍｍ２以上確保されているのがよい。液体流路の軸断面形状はたとえば円形にすることが望ましいが、過度の損失を生じない限り、楕円や正多角形状（正方形、正六角形、正八角形等）の軸断面を有するものとして形成することも可能である。
【００３３】
衝突部に形成する複数巻の山部は、らせん状に一体形成することができる。このようにすると、山部の形成が容易になるほか、流れに対し山部が傾斜することで、山部の稜線部を横切る流れ成分が増加し、流れ剥離に伴う乱流発生効果が著しくなるので、気泡のさらなる微細化を図ることができる。この場合、衝突部は、脚部末端側が流路内に突出するねじ部材にて形成しておくと、ねじ山を山部として利用でき、製造が容易である。
【００３４】
処理コア部における有効谷点密度の上限に制限はないが、前述のごとくキャビテーション効率確保の観点から谷部深さを０．２０ｍｍ以上確保する必要があることから、無制限に大きくすることは現実的には難しい。また、谷部の深さに関しては、前述のごとく０．３５ｍｍ以上で流れの絞り効果は飽和し、谷深さ補正係数αは一律に１．０に設定されるから、谷点密度を大きくする観点においては、谷部の深さの上限は０．５０ｍｍ程度にとどめるのが好適である。すなわち、衝突部の谷部の深さは０．２０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下に設定するのがよく、より望ましくは０．２５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下に設定するのがよい。この場合、処理コア部における液体流路の断面形状を円形とし、全流通断面積の合計を８ｍｍ２以上確保する前提にて、有効谷点密度Ｎｅを０．７個／ｍｍ２以上確保するためには、その内径Ｄを３．２ｍｍ以上６ｍｍ以下とするのがよく、全流通断面積Ｓｔはこのとき、８ｍｍ２以上２５ｍｍ２以下（望ましくは１０ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下）の範囲で確保できる。
【００３５】
衝突部をたとえばＪＩＳ並目ピッチのねじ部材で構成する場合、衝突部は外径Ｍを１．０ｍｍ（谷部の深さは０．２５ｍｍ）以上２．０ｍｍ（谷部の深さは０．４０ｍｍ）以下とするのがよく、より望ましくは１．２ｍｍ（谷部の深さは０．３０ｍｍ）以上１．６ｍｍ（谷部の深さは０．３５ｍｍ）以下とするのがよい。
【００３６】
液体流路内への衝突部の配置形態としては、たとえばもっとも単純なものとして、流路断面を二分する形で直径方向に配置する形態を例示できる。この構成は、たとえば断面中心付近にギャップを形成しないか、形成してもギャップ間隔を小さく設定することで、基準円内側の谷点数を増やすことができる一方、流路の内径が大きくなると有効谷点密度が急速に減少するという幾何学的な特性を有する。具体的には、液体流路の内径Ｄを３．２ｍｍ以上４．５ｍｍ以下に設定し、全流通断面積Ｓｔを８ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下に設定するのがよい。
【００３７】
一方、衝突部は投影において中心軸線を取り囲む形態で３以上配置すること、たとえば十字形態に４つ配置することも可能である。この構成では、衝突部の先端部が３つ以上の方向から集合する関係上、基準円内側の流路断面の中心付近には谷点の配置が幾何学的に不能となる領域が存在するが、前段落の構成よりも衝突部の数が増えることで、有効谷点密度を大きくできる利点がある。絞り孔にそれぞれ形成される十字形態の衝突部の組は、たとえばノズル本体の壁部外周面側から先端が絞り孔内へ突出するようにねじ込まれる複数本のねじ部材により容易に形成できる。４本以外では、３本、５本、６本、７本、８本の中から選択することができる。突出部を４つ十字状に配置する構成では、具体的には、液体流路の内径Ｄを３．２ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定し、全流通断面積Ｓｔを８ｍｍ２以上２５ｍｍ２以下に設定するのがよい。
【００３８】
この場合、複数の衝突部の先端が集合する断面中心位置に液体流通ギャップを形成することができる。たとえば十字の中心位置に液体流通ギャップを形成すると、最も高流速となる断面中央の流れ（中心流）が液体流通ギャップの形成により妨げられにくくなり、前述の７０％断面比率σ７０が拡大される結果、同じ谷点数でも有効谷点数を増加することができる。また、この液体流通ギャップの形成により、７０％断面比率σ７０を４０％以上確保することも容易となる。いずれも小便器の洗浄改善（微細気泡の発生効率向上）への貢献が顕著である。液体流通ギャップの形成による上記の効果は、４つの衝突部の液体流通ギャップを形成する先端面を平坦に形成し、前述の投影において液体流通ギャップが正方形状に形成されている場合に特に顕著である。また、処理コア部にて液体流路に複数の衝突部を配置する場合、該液体流路の軸線方向（流れ方向）にて複数の衝突部を互いにずれた位置に配置することも可能である。このようにすると、衝突部を流れ方向に複数設けることができ、キャビテーションポイントとなる谷部に、流れを繰り返し接触させることが可能となるので、微細気泡の発生効率向上に寄与する。
【００３９】
本発明の液体処理ノズルにおいては、ノズル本体に形成する液体流路を単一とすることができる。この場合、十分な有効谷点密度と全流通断面積とを単一のノズルのみでは両立できない場合、分岐継手等によりノズルを複数並列に接続して用いることができる。このようにすると、ノズル１本あたりの流量は小さくても、全体ではキャビテーション効果を犠牲にすることなく十分な流量が確保できるようになる。しかし、この構成の場合、ノズルの前後に分岐継手を接続する構成が必須となるから、並列ノズルユニット全体の長さや幅が大きくなり、小便器に組み込む際の寸法的なメリットは多少犠牲にされる。また、継手から分岐する個々のノズルの分岐流路長が長くなれば、それら複数の並列ノズルのいずれかに水流が偏る偏流現象が起きる可能性もあり、水流の減じた側のノズルでは微細気泡の発生効率が下がり、洗浄効果の向上代が低下する懸念もある。
【００４０】
上記のような問題は、次のようなノズル構成を採用することで解決することができる。すなわち、液体流路を液体入口側の流入室と液体出口側の流出室とに区画する隔壁部と、隔壁部に貫通形成され流入室と流出室とを互いに別経路にて連通させる複数の絞り孔とを設け、処理コア部において各絞り孔の内面から突出する形で衝突部を形成するようにする。すなわち、複数のノズルを並列接続する場合は、衝突部が配置される処理コア部の前後の流路が各ノズルに独立して配置される構造になるが、上記の構成では、隔壁部に複数の絞り部を形成し、その前後の流路区間を、該隔壁部が区画する流入室ないし流出室に集約して、それら複数の絞り部により共有化させる形とするのである。これにより、複数のノズルを並列接続した場合と同等の機能を単一のノズルで実現することができ、ノズル前後の分岐継手なども不要になる結果、全体をきわめてコンパクトに構成することが可能となる。また、流路が複数系統に分岐する区間を隔壁部に形成された絞り孔のみに短縮することができ、分岐流路が長くなることに由来した偏流発生の防止にも貢献する。
【００４１】
上記の液体処理ノズルの構成においては、絞り孔は、それら絞り孔の軸断面積の合計と等価な円の直径をｄｅ、絞り孔の長さをＬとして、Ｌ／ｄｅにて定義される絞り孔アスペクト比が３．５以下に設定され、かつ、ノズル本体の軸線と直交する平面への投影において、隔壁部の投影領域の中心位置に定められた基準点から複数の絞り孔の内周縁までの距離Ｔが該絞り孔の内径Ｄよりも小さくなる程度に近接配置するのがよい。隔壁部の厚みが大きくなれば断面積の小さい絞り孔自体の長さが大きくなり、その前後の区間が流入室ないし流出室に集約されていたとしても、偏流が発生しやすくなる場合がある。また、隔壁部に形成する複数の絞り孔が、管内壁との流体摩擦により低流速化する隔壁部外周領域に形成されていると、その流速低下の影響により偏流が発生しやすくなる場合がある。そこで、絞り孔アスペクト比を３．５以下に設定することにより、偏流の原因となる分岐区間の長さ、すなわち、衝突部を配置する絞り孔の長さを十分短くすることができる。また、絞り孔を基準点周りに近接配置することにより、絞り孔は高流速となる隔壁部の中央に集約される。換言すれば、すべての絞り孔が隔壁部の中心に近い位置に集めて配置される。その結果、絞り孔内での流速の低下ないし不均一化が抑制され、偏流を確実に防止することができる。絞り孔アスペクト比Ｌ／ｄｅの値は、望ましくは３以下であること、より望ましくは２．５以下であるのがよい。また、絞り孔変位Ｔは絞り孔の内径Ｄの望ましくは１／２以下であるのがよい。
【００４２】
なお、絞り孔内の流量損失を抑え、かつ、偏流を防止する観点にあっては、衝突部配置に必要なスペースを絞り孔内面に確保できる範囲内で、Ｌ／ｄｅにて定義される絞り孔アスペクト比の値をなるべく小さく設定することが望ましいといえる（流入室と流出室の内面を、各々隔壁部に向けて縮径するテーパ面とする場合は、両側のテーパ面同士を直結し、その結合位置に衝突部を形成する構成もあり得るが、この場合の絞り孔の長さは、衝突部の突出基端位置での外径と等しい値として定義する）。また、絞り孔変位Ｔの値も、絞り孔内の流速を高める観点から、なるべく小さく設定することが望ましく、たとえば隔壁部中心位置で２つの絞り孔が互いに接するように形成される場合など、ゼロとなることを妨げない。
【００４３】
なお、絞り孔は流れ軸線方向に均一な断面を有する孔としてもよいし、中間部で縮径する不均一断面を有する孔としてもよい。本明細書において、「絞り孔の軸断面積」とは、流れ軸線方向にて最もその値が小さくなる位置での軸断面積を意味するものとする。複数の絞り孔は、軸断面積を異ならせることも可能であるが、この場合、絞り孔の内径Ｄは、それら複数の絞り孔についての平均値を意味するものとする。絞り孔の長さについても同様である。さらに、隔壁部の投影領域の中心位置とは、投影領域が円形の場合はその中心を意味する。しかし、隔壁部の投影領域が正多角形状や楕円状となることも発明概念上は許容され、この場合は当該投影領域の幾何学的重心位置を中心位置として定める。
【００４４】
また、絞り孔の衝突部よりも下流に位置する区間の長さ（以下、残区間という）をＬｐとし、絞り孔の軸断面積の合計と等価な円の直径をｄｅとしたとき、Ｌｐ／ｄｅにて定義される残区間アスペクト比は１．０以下に設定されていることが望ましい。これにより、複数の絞り孔にてそれぞれ衝突部を通過した液体が流出室にて合流するまでに、析出気泡を含んだ流れの、流体抵抗の大きい絞り孔の残区間の通過距離が短くなり、ひいては個々の絞り孔の衝突部下流に生ずる強撹拌領域も流出室内で一体化し、気泡の微細化効果が一層高められ、ひいては小便器のさらなる洗浄改善に貢献する。
【００４５】
さらに、絞り孔に関しては、隔壁部の中央付近（基準点周り）に近接配置する要件を以下のように具体化することができる。すなわち、ノズル本体の軸線と直交する平面への投影において、複数の絞り孔の内周縁に対する外接円の面積をＳｔ、絞り孔の投影領域の合計面積をＳｒとしたとき、Ｋ≡Ｓｒ／Ｓｔにて定義される絞り孔集約率Ｋを０．２以上とする。例えば、寸法と形成個数が一致する複数の絞り孔の組同士の場合、絞り孔変位Ｔが大きくなるほど外接円面積も大きくなる。したがって、上記絞り孔集約率Ｋは隔壁部中央領域への絞り孔の集中度を表すパラメータとなりえ、該絞り孔集約率Ｋを０．２以上とすることにより、偏流抑制効果は一層顕著となり、微細気泡の発生効率の更なる向上ひいては小便器の洗浄改善に貢献する。
【００４６】
なお、「外接円」は、前記投影における複数の絞り孔（最小径部）の内周縁に対し、そのすべてと外接する円として定義する。また、すべての絞り孔の内周縁に外接する円が幾何学的に描けない場合は、「１以上の絞り孔の内周縁と外接し、残余の絞り孔の内周縁とは交わらない最大の円」として定義する。
【００４７】
上記の外接円の面積Ｓｔは、隔壁部の投影面積の９０％以上であることが望ましい。これにより、隔壁部にて絞り孔の外側に形成される流れ遮断領域の面積を小さくでき、こうした領域に特有に発生する流れのよどみや渦流に基づく損失を軽減することができる。絞り孔に対する外接円径が、液体入口の開口径よりも絞られている場合は、隔壁部の投影面積を９０％以上とする上で、液体入口に続く流入室の内周面を、隔壁部に向けて縮径するテーパ面とすることが有効である。外接円の面積Ｓｔは、隔壁部の投影面積と等しくすることもできる。
【００４８】
この場合も、処理コア部において複数の絞り孔のそれぞれに、ノズル本体の軸線と直交する平面への投影において衝突部が孔中心軸線を取り囲む十字形態に４つ配置し、それら４つの衝突部が形成する十字の中心位置に液体流通ギャップが形成された構成とすることができる。絞り孔にそれぞれ形成される十字形態の衝突部の組は、ノズル本体の壁部外周面側から先端が絞り孔内へ突出するようにねじ込まれる４本のねじ部材により容易に形成できる。しかし、複数の絞り孔のそれぞれに、ノズル本体の外側からそれぞれ４本ものねじ部材をねじ込もうとしたとき、幾何学的なレイアウトを誤ると、ねじ同士の干渉や、ある絞り孔に向けてねじ込まれたねじ部材が別の絞り孔内を貫通したりするなど、不具合を生じる。本発明者らが検討した結果、ノズル本体の壁部外周面側から絞り孔に向けてねじ込まれるねじ部により衝突部を形成する場合、こうした不具合を生じることなく最も多くの絞り孔を隔壁部の中心領域に近接して形成する構成としては、処理コア部には絞り孔を、液体流路の中心軸線を挟んで互いに対称な位置関係で２〜４個のいずれかで形成するのが最適であることがわかった。そして、前述のねじ部材の干渉を回避するには、各絞り孔に組み込む４つのねじ部材の組は、それら絞り孔の間で軸線方向にて互いにずれた位置に配置することが適当である。偏流と流量損失を抑制する観点から、この場合の絞り孔の配置個数は２個ないし３個が好適であり、ノズル作製の容易性を考慮すれば２個とするのが最適である。
【００４９】
本発明に採用する液体処理ノズルは、洗浄水に対する微小気泡発生処理にかかる要部が、つまるところ溶存空気の減圧析出を担う処理コア部に集約されている。従って、該処理コア部は、たとえ上記の好ましい要件をもれなく網羅するように構成したとしても、これが寸法的に肥大化する技術的要因は皆無に等しいといえる。液体処理ノズルにおける処理コア部の流通方向長さは、具体的には１５ｍｍ以下（断面縮小による圧損を軽減する観点から、望ましくは１０ｍｍ以下）に形成することができる。すなわち、処理コア部の寸法が流通方向に１５ｍｍ程度まで確保されていれば、洗浄水に顕著な洗浄能力を付与可能な衝突部の構成を、設計的に余裕を持って組み込むことができるのである。その結果、ノズル本体の処理コア部を除く構成要素は、液体入口から処理コア部に洗浄水を導く入口流路部分と、処理コア部を通過した洗浄水を液体出口に流出させる出口流路部分くらいであるから、給水経路部に対する接続部の形成を考慮しても、全長にして１２０ｍｍ以下（望ましくは１００ｍｍ以下、さらに望ましくは８０ｍｍ以下）の寸法に十分納めることができる。その結果、液体処理ノズルは、給水配管上にて吐水弁と洗浄水吐出部との間の区間にも簡単に取り付けることができるのである。
【００５０】
近年、公共トイレ等に設置される小便器の大半に自動洗浄小便器が採用されている。このような自動洗浄小便器は、吐水弁が電磁吐水弁にて構成されるとともに、小便器本体の前に立つ使用者を検出する人検知センサと、人検知センサの検知信号に基づいて電磁吐水弁を自動開閉制御する制御ボックスとが小便器本体の上部ないし上方に集約配置されたものとして構成される。手動洗浄式小便器ではそもそも不要であった制御ボックスが自動洗浄小便器では必須の構成要素となり、吐水弁のサイズも電磁弁駆動化により寸法が増大する。そして、上記の制御ボックスは消費電力の比較的大きい電磁弁の電源回路が組み込まれる関係上、大型化が避けがたく、特に商用交流電源を使用するタイプのものは変圧器搭載により寸法の増加が特に著しくなる。また、人検知センサは使用者検知のため小便器本体の上部ないし上方に設置することが必須であり、他方、制御ボックスは該センサからの検知入力に基づいて電磁吐水弁による小便器への洗浄水吐出制御を行なわなければならない。その結果、空間占有体積の大きいこれらの構成要素は全て、給水配管部とともに小便器本体の上部ないし上方に密集配置されることになるから、給水配管部の周囲には、洗浄水処理機構を設けるための空間は極めてわずかしか確保することができない。しかし、本発明によれば、液体処理ノズルの小型化が上記のごとく簡単であり、このように空間的制約の多い自動洗浄小便器にも容易に組み込むことができる。
【００５１】
特に、近年では、小便器本体の上部に上面側が開口する機器収容室が形成され、止水栓、制御ボックス、電磁吐水弁及び給水経路部の一部をなすとともに液体処理ノズルが組み付けられた給水配管部が機器収容室内に収容され、その状態で該機器収容室の上面開口が着脱式蓋部にて閉鎖された自動小便器が多く採用されるようになってきている。この構成では、小便器本体の上部に形成された狭い機器収容室内に、止水栓、制御ボックス、電磁吐水弁、及び液体処理ノズルが組み付けられた給水配管部が密集形態で収容されるから、空間的な制約はより厳しくなる。また、陶器製の小便器本体に洗浄機構の部品を締結固定するのが難しくなる背景から、電磁吐水弁、止水栓、及び該止水栓に取り付けられた給水継手部を一体の弁ユニットとして構成し、機器収容室の底部にこれを非固定形態で載置することも広く行われている。この場合、給水配管部は、止水栓よりもさらに下流側の吐水弁（電磁吐水弁）と小便器本体側の洗浄水吐出部との間に配置されるので、スペース的な制約はより大きくなる。しかし、液体処理ノズルに前述の寸法条件を充足させることにより、こうした狭い空間にも容易に組み込むことができる。
【００５２】
上記の弁ユニットの概念を採用する構成では、例えば、次のような構成のものが普及している。すなわち、前述の機器収容室を、背面側が開口するとともに小便器本体の尿受け部頂部を兼ねる収容底部を有したものとして形成し、該収容底部に制御ボックスを固定する一方、尿受け部の上部に形成される洗浄水吐出部に収容底部を貫く形で吐水継手部をはめ込む。また、上記の弁ユニットを収容底部の上面に、給水継手部が機器収容室の背面開口側を向くように非固定形態で載置する。そして、給水配管部は、吐水弁と吐水継手部とをつなぐとともに可撓性を有する弾性樹脂管として構成する。これによると、設置先トイレの現場状況により、主給水管側の給水分配部への接続位置が微妙に異なる場合でも、弁ユニットの給水継手部は、便器本体の背面開口にて主給水管側の給水分配部に対し、弾性樹脂管の変形を利用して位置決めしつつ、容易に着脱可能に接続できる利点がある。そして、本発明の洗浄機構付小便器にこの構成を適用する場合、給水配管部をなす弾性樹脂管に液体処理ノズルを組み付けることで、次のような施工上の新たな利点を生ずるのである。すなわち、弁ユニットは収容底部に対して非固定であり、給水配管部の液体処理ノズル組み込み代に伴う延長の増大は、弁ユニットの収容底部上での相対移動により吸収できる。このままでは給水継手部の位置も変化してしまうのであるが、給水配管部が可撓姓の弾性樹脂管で形成されていることから、これを適宜変形させれば、弁ユニットと一体の給水継手部を主配管の給水分配部に対し容易に位置決めできる。その結果、給水配管部を金属や硬質塩化ビニル管等の剛性の高い材料で構成する場合と比較して、接続施工作業の大幅な簡略化を図ることができる。
【００５３】
この場合、弾性樹脂管は、液体処理ノズルの装着前にすでに小便器に組み込まれている既設のものを流用することができる。具体的には、液体処理ノズルの装着前において一体不可分に形成されていた単一の弾性樹脂管部材を中間で切断して２つの管断片となし、その該管断片の切断面側端部を液体処理ノズル装着のための接続部として利用する。これにより、液体処理ノズル組み込みのための施工利便性はさらに向上し、資材節約によるコスト低減も同時に図ることができる。
【００５４】
また、本発明は、次のような形態の小便器にも適用することができる。すなわち、吐水弁を、小便器本体の背面側が固定される壁部内部に埋設されるか又は壁面上に固定された形で、小便器本体の上方に保持した構造とする。小便器本体の尿受け部の上部に洗浄水吐出部が形成される一方、小便器本体の上面部を貫く形で洗浄水吐出部に連通する吐水継手部をはめ込む。そして、給水経路部の一部をなすとともに液体処理ノズルが組み付けられた給水配管部を吐水弁の吐出出口側と吐水継手部とを上下に接続する形で取り付ける。この場合、吐水弁は、押しボタン式等、手動操作タイプのものを採用してもよいし、下記のような自動洗浄小便器に適用することも可能である。すなわち、吐水弁が電磁吐水弁にて構成されるとともに、小便器本体の前に立つ使用者を検出する人検知センサと、人検知センサの検知信号に基づいて電磁吐水弁を自動開閉制御する制御ボックスとが機器収容ケース内に収容される。該機器収容ケースは壁部に対し小便器本体の上方にて人検知センサによる人検知が可能となる高さに取り付けられる。
【００５５】
小便器本体上方の吐水弁は、前者の場合は使用者の操作が届く位置に、後者の場合は小便器の前に立つ使用者を検出する人検知センサとおおむね同じ高さにそれぞれ設置される。いずれも、吐水弁と小便器本体上面までの区間長、すなわち給水配管部の長さは、例えば１０〜２０ｃｍ程度と非常に短くなるが、上記の液体処理ノズルであれば容易に組み込むことができる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の作用及び効果の詳細については、「課題を解決するための手段」の欄にすでに記載したので、ここでは繰り返さない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の洗浄機構付小便器の使用形態の一例を示す斜視図。
【図２】洗浄機構付小便器の上部内部を拡大して示す斜視図。
【図３】洗浄機構付小便器の上部正面図。
【図４】図２の要部を作用とともに示す斜視図。
【図５】液体処理ノズルの第一実施形態を示す横断面図及び側面図。
【図６】図５の側面を拡大して示す詳細図。
【図７】図５の液体処理ノズルの処理コア部の詳細を示す側面図。
【図８】図７の谷点配置を示す説明図。
【図９】図５の液体処理ノズルの処理コア部の詳細を示す断面図。
【図１０】図５の処理コア部におけるねじ部材の流れ軸線方向の配置を拡大して示す図。
【図１１】図１０の変形配置例を示す図。
【図１２】衝突部における山部と谷部の作用説明図。
【図１３】衝突部の作用を示す平面図。
【図１４】本発明の液体処理ノズルで処理した水道水に浸漬した毛髪試料の重量減少曲線を、束縛水および自由水の算定結果とともに示すグラフ。
【図１５】尿石層が堆積した排水管の概念を示す模式図。
【図１６】尿石剥離の推定モデル図。
【図１７】既存の自動小便器に液体処理ノズルを組み込む施工工程図。
【図１８】図１７に続く施工工程図。
【図１９】図１８に続く施工工程図。
【図２０】図１９に続く施工工程図。
【図２１】液体処理ノズルの継手形態の第一変形例を示す図。
【図２２】同じく第二変形例を示す図。
【図２３】同じく第三変形例を示す図。
【図２４】複数の絞り孔の一部を重ねて一体化した処理コア部の例を示す図。
【図２５】液体処理ノズルの各絞り孔の４つのねじ部材を同一平面上に配置する変形例を示す図。
【図２６】処理コア部において、３つの絞り孔を形成する例を示す模式図。
【図２７】衝突部とノズル本体を射出成型により一体形成する場合の変形例を示す図。
【図２８】絞り孔を４つとし、各絞り孔にねじ部材を１本のみ配置する変形例を示す図。
【図２９】処理コア部におけるねじ部材の配置の変形例を示す図。
【図３０】衝突部の全周に山部を形成しない例を示す図。
【図３１】絞り孔の直径方向に２本のねじ部材を対向配置する処理コア部の例を示す図。
【図３２】図３１の谷点配置を示す説明図。
【図３３】絞り孔の直径方向に１本のねじ部材を配置する処理コア部の例を示す図。
【図３４】山部及び谷部の形成形態の変形例を示す図。
【図３５】絞り孔を１個のみ形成する液体処理ノズルの例を示す図。
【図３６】複数の液体処理ノズルを並列接続したユニットの例を示す図。
【図３７】自動洗浄小便器の変形例を示す斜視図。
【図３８】図３７の要部を示す断面図。
【図３９】本発明を手動式洗浄小便器に適用した例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明を実施するための形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の洗浄機構付小便器の設置先となる集合トイレの構築例を示すものである。この集合トイレには本発明の洗浄機構付小便器１（以下、単に「小便器１」ともいう）が複数設置され、洗浄水がそれぞれ主給水管２０４により分配供給されるようになっている。小便器１は床面に載置・固定される陶器製の周知の小便器本体１０１を有する。図３にはその正面上部を拡大して示しており、凹面形態の尿受け面１０１ａの上部に洗浄水吐出部１０２が形成されている。洗浄水吐出部１０２には複数個の絞り穴から洗浄水Ｗを尿受け面１０１ａ上に拡げつつ吐出させるスプレッダ１０２ｓが嵌着されている。図１に戻り、尿受け面１０１ａの底部には汚水排出部１０３が設けられている。汚水排出部１０３は排水蓋１０３ａにより洗浄排水の流出を許容した形で閉鎖され、その下方には排水トラップ１０３ｂと排水横枝管１０３ｃがこの順で設けられている。各小便器１の洗浄排水は個別の排水横枝管１０３ｃを経て床下に埋設された主排水管２０６に集約され、図示しない浄化槽や下水管に向けて排出される。
【００５９】
主給水管２０４には各小便器１に対応する形で、先端にねじ継手が形成された分岐配管よりなる給水分配部２０５が形成されている。図２は、小便器本体１０１の上部内部を示すものであり、主給水管２０４から分配供給される洗浄水を洗浄水吐出部１０２に供給する給水経路部１０７が設けられている。給水経路部１０７の入口側には、ねじ継手で構成された接続部２１０が設けられ、給水分配部２０５側の継手に螺合接続されている。なお、図１に示すごとく、主給水管２０４と給水分配部２０５とは、集合トイレの壁部４０１から前方に１０〜３０ｃｍ程度の奥行きにて張り出すバックヤード部４０４内に収容されている。バックヤード部の上部は頂部板４０２により、前面側は前面パネル４０３によりそれぞれ着脱可能に覆われており、小便器本体１０１の背面側は前面パネルに密着する形で配置されている。
【００６０】
図２に戻り、給水経路部１０７には小便器本体１０１への洗浄水の給水を開閉する吐水弁１０８が設けられ、該吐水弁１０８よりも上流側には止水栓２１１が設けられている。本実施形態では小便器１が自動洗浄小便器として構成され、吐水弁１０８は電磁パイロット弁１０８ａと主弁１０８ｂとからなる周知の電磁吐水弁（以下、「電磁吐水弁１０８」と記載する）として構成されている。小便器本体１０１の上部前面には、小便器本体１０１の前に立つ使用者を検出する人検知センサ１０９が取り付けられており、上記の電磁吐水弁１０８は制御ボックス１１０により、人検知センサ１０９の検知信号に基づいて自動開閉制御される。吐水制御の形態はさまざまであるが、典型的な制御シーケンスは、人検知センサ１０９が使用者を検知し、その検知状態が一定時間継続した後検知状態が解消した場合に、電磁吐水弁１０８を一定時間開放して所定量の吐水を行う、というものである。いずれも周知の制御形態であるため、詳細については説明を略する。
【００６１】
本実施形態においては、小便器本体１０１の上部に上面側が開口する機器収容室１１２が形成され、止水栓２１１、制御ボックス１１０、電磁吐水弁１０８及び給水経路部１０７の一部をなす給水配管部１１３が収容され、その状態で機器収容室１１２の上面開口が、図１のごとく、陶器製の着脱式蓋部１０４にて閉鎖されている。後述のごとく、この給水配管部１１３に、本発明の要部をなす液体処理ノズル５１が組み付けられている。
【００６２】
電磁吐水弁１０８、止水栓２１１、及び該止水栓２１１に取り付けられた給水継手部２１０は一体の弁ユニット２１５を構成している。止水栓２１１と電磁吐水弁１０８とは、各々の接続側に形成されたフェルールフランジを図示しないシール部材を介して突き合わせ、クランプ２３０により液密かつ着脱可能に結合されている。機器収容室１１２は、小便器本体１０１の幅方向右端から左端側に至る背面開口１２０が形成されるとともに、図３に示すように、小便器本体１０１の尿受け部１０１ａ頂部を兼ねる収容底部１１６を有する。図２に示すように、この収容底部１１６に制御ボックス１１０がねじ１１０ａ等を用いて固定される一方、図３に示すように、尿受け部１０１ａの上部に形成される洗浄水吐出部１０２には収容底部１１６を貫く形で吐水継手部１１７がはめ込まれている。
【００６３】
そして、図２に示すように、弁ユニット２１５は収容底部１１６の上面に対し、給水継手部２１０が機器収容室１１２の背面開口側を向くよう非固定形態で載置されている。他方、吐水弁１０８と吐水継手部１１７とをつなぐ給水配管部１１３は可撓性を有する弾性樹脂管（以下、「弾性樹脂管１１３」とも記載する）として構成され、その中間に液体処理ノズル５１が装着されている。図４に示すように、背面開口１２０にて給水継手部２１０は主給水管２０４側の給水分配部２０５に対し、弾性樹脂管１１３の変形を利用して位置決めしつつ着脱可能に接続されている。本実施形態において弾性樹脂管１１３は、液体処理ノズル５１の装着前においては、図１７に示すごとく、一体不可分に形成されていたゴムないしエラストマーからなる単一の可撓姓配管部材１１３ｊであり、該可撓姓配管部材１１３ｊを中間で切断することにより、図１７に示すごとく２つの管断片１１３ａ，１１３ｂとなし、それら管断片１１３ａ，１１３ｂの切断面（図１７：符号１１３ｃ）側の端部が液体処理ノズル５１を装着するための接続部とされている。
【００６４】
図２に示すごとく、機器収容室１１２は、例えば深さ７ｃｍ以上１５ｃｍ以下、幅３０ｃｍ以上５５ｃｍ以下、奥行き１５ｃｍ以上２５ｃ以下の横長の空間であり、制御ボックス１１０は機器収容室１１２の幅方向一端側に寄せて配置されている。そして、制御ボックス１１０の隣接スペースには、給水経路部１０７をなす給水継手部２１０、止水栓２１１、電磁吐水弁１０８、液体処理ノズル５１付の弾性樹脂管１１３及び吐水継手部１１７が、機器収容室１１２の奥行き方向に折りたたまれた屈曲経路に沿ってこの順でレイアウトされており、制御ボックス１１０の配置により幅方向に縮小したスペースの有効活用が図られている。
【００６５】
洗浄水の流路は、より具体的には、背面開口１２０側を向いた給水継手部２１０から第一の屈曲部であるエルボ２１０ａにより機器収容室１１２の幅方向に向きを変えて止水栓２１０に至る。止水栓２１１の先につながる電磁パイロット弁１０８ａは第二の屈曲部を兼ねており、止水栓からの洗浄水を側面から受け入れて前面側から主弁１８０ｂに流出させることにより、流路は奥行き方向前方側に向きを変える。そして、主弁出口側に設けられた第三の屈曲部であるエルボ１０８ｃにより、流路は機器収容室１１２の幅方向にて吐水継手部１１７に近づく方向に向きを変える。エルボ１０８ｃの出口側には、ホースバンド１４１により液体処理ノズル５１付の弾性樹脂管１１３が接続されている。弾性樹脂管１１３は機器収容室１１２の前面側幅方向に沿って延びたあと、奥行き方向後方側に屈曲して吐水継手部１１７にグ結合されている。弾性樹脂管１１３は、この後方側への屈曲の後、吐水継手部１１７の入口部に向けて上り勾配となり、さらに下向きに屈曲する立体形状に成形され、その末端が吐水継手部１１７のカップリング継手１１７ａに加締め結合されている。
【００６６】
以下、液体処理ノズル５１の詳細について説明する。図５は、液体処理ノズル５１の横断面と液体入口側の側面とを示すものである。この液体処理ノズル５１は、液体流路３が形成されたノズル本体２を備える。ノズル本体２は円筒状に形成され、その中心軸線Ｏの向きに円形断面の液体流路が貫通形成されている。液体流路３は一方の端（図面右側）に液体入口４を、他方の端に液体出口５を開口しており、その流れ方向中間位置には液体入口４及び液体出口５よりも径小の絞り孔９が形成されている。液体流路３は絞り孔９よりも液体入口４側が流入室６とされ、液体出口５側が流出室７とされるとともに、絞り孔９の内面からは衝突部１０が突出形態で設けられ、処理コア部COREを形成している。ノズル本体２の両端部はストレート形状の流入側接続部２６及び流出側接続部２７とされており、軸線方向中間部は、流入側接続部２６及び流出側接続部２７よりも径大の鍔状部２ａとされている。
【００６７】
ノズル本体２には、液体流路３は隔壁部８により液体入口４側の流入室６と液体出口５側の流出室７とに区画されており、隔壁部８には、流入室６と流出室７とを互いに別経路にて連通させる複数の絞り孔９が貫通形成されている。処理コア部COREにおいて衝突部１０は、それら絞り孔９の内面から各々突出する形で設けられている。図６は、液体処理ノズル５１の拡大側面を示すものであり、この実施形態では、隔壁部８に絞り孔９が中心軸線Ｏに関して軸対象となるように、同一内径にて２個形成されている。
【００６８】
図７は絞り孔９の一方を側面視した場合の拡大図であり、衝突部１０は外周面に周方向の山部１１と高流速部となる谷部１２とが複数交互に連なるように形成されている。衝突部１０は、この実施形態では、脚部末端側が流路内に突出するねじ部材（以下、「ねじ部材１０」ともいう）であり、結果、衝突部に形成される複数巻の山部１１は、らせん状に一体形形成されている。ノズル本体２の材質は、たとえばＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂であるが、ステンレス鋼や真鍮などの金属、あるいはアルミナ等のセラミックスとしてもよい。
【００６９】
図６に戻り、絞り孔９にそれぞれ形成される衝突部の組は、ノズル本体２に形成されたねじ孔１９にて、その壁部外周面側から先端が絞り孔９内へ突出するようにねじ込まれる４本のねじ部材により形成されている。ねじ孔１９とねじ部材１０との間は接着剤等によりセッティング固定され、ねじ部材（衝突部）１０と絞り孔９内周面との間には主流通領域２１が形成されている。また、各絞り孔９において、４つの衝突部１０が形成する十字の中心位置には、液体流通ギャップ１５が形成されている。液体流通ギャップ１５を形成する４つの衝突部１０の先端面は平坦に形成され、前述の投影において液体流通ギャップ１５は正方形状に形成されている。
【００７０】
次に、処理コア部における液体流路の外周縁内側の全面積、ここでは、図６の２つの絞り孔９の円形軸断面の投影面積（内径をｄとしたとき、πｄ２／４）の合計をＳ１、衝突部１０（４本のねじ部材）の投影面積をＳ２として、処理コア部の全流通断面積Ｓｔを、
Ｓｔ＝Ｓ１−Ｓ２  （単位：ｍｍ２）
として定義したとき、この全流通断面積Ｓｔが８ｍｍ２以上確保されている。本実施形態では、図７に示す主流通領域２１と液体流通ギャップ１５との合計面積（の２つの絞り孔９の間での和）が全流通断面積Ｓｔに相当する。図５に示すごとく、液体入口４及び液体出口５の開口径は、絞り孔９の内径よりも大きい。すなわち、液体入口４及び液体出口５の断面積は全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定されている。また、流入室６及び流出室７の絞り孔９に連なる内周面はそれぞれテーパ部１３，１４とされている。
【００７１】
図８は図７と全く同一の投影図であり、符号を省略したものである（従って、各部の符号は図２のものを援用する）。ねじ部材（衝突部）１０の投影外形線に現れる谷部２１の深さｈは０．２ｍｍ以上確保されている。また、中心軸線Ｏの投影点を中心として液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた円を基準円Ｃ７０として定めるとともに、谷部２１の最底位置を表す谷点のうち、基準円Ｃ７０の内側に位置するもの（７０％谷点：○で表示）の数をＮ７０（個）、基準円Ｃ７０の外側に位置するもの（７０％補谷点：●で表示）の数をＮｃ７０（個）とする。
【００７２】
そして、谷深さ補正係数αを、採用するねじ谷深さｈに応じて前述の（１）式のごとく定める。さらに、図３に示す投影にて、全流通断面積Ｓｔの領域のうち基準円Ｃ７０の内側に位置する部分の面積をＳ７０（単位：ｍｍ２）として、７０％断面比率σ７０を、
σ７０＝Ｓ７０／Ｓｔ×１００（％）
として定める。以上を前提として、図５の液体処理ノズル５１は、前述の（２）式にて定義される有効谷点数Ｎｅを、全流通断面積Ｓｔで規格化した有効谷点密度（Ｎｅ／Ｓｔ）が０．７個／ｍｍ２以上確保されている。各種形態のノズルにおいて、絞り部の内径Ｄとねじ部材１０の外径Ｍ及び谷深さｈを種々に設定したときの、全流通断面積Ｓｔと有効谷点密度（Ｎｅ／Ｓｔ）の値の具体例は後述の表１〜６に示す通りである。
【００７３】
図６に戻り、絞り孔９にそれぞれ形成される衝突部の組は、ノズル本体２の壁部外周面側から先端が絞り孔９内へ突出するようにねじ込まれる４本のねじ部材により形成されている。図中破線で示すように、ねじ部材１０は、ノズル本体２の壁部に貫通形成されたねじ孔１９にねじ込まれ、各ねじ孔１９のねじスラスト方向途中位置にはねじ頭下面を支持するための段付き面１９ｒが形成されている。該段付き面１９ｒの形成位置は、ねじ部材１０をねじ込んだ時に、絞り孔９内に突出するねじ脚部（すなわち、衝突部となる部分）の長さが、液体流通ギャップ１５を形成するのに適正となるように調整されている。ねじ孔１９とねじ部材１０との間は接着剤等によりセッティング固定されている。
【００７４】
また、図９に示すように、複数の絞り孔９の間でねじ部材１０の干渉を回避するために、各絞り孔９に組み込む４つのねじ部材１０の組は、それら絞り孔９の間で軸線方向にて互いにずれた位置に配置されている。同一の絞り孔９内の複数のねじ部材１０Ａ，１０Ｂと１０Ｃ，１０Ｄとは、該絞り孔９の軸線方向（流れ方向）にて互いにずれた位置に配置されている。具体的には、各絞り孔９において、同一平面上で互いに直交する位置に配置されたねじ部材の対１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃ，１０Ｄが、それぞれ流れ方向において互いに異なる位置（図中、上側の絞り孔９については下流側のＡ及びＢの位置に、下側の絞り孔については上流側のＣ及びＤ位置）に配置されている。Ａ及びＢの位置の４つのねじ部材１０Ａ，１０Ｂ、及びＣ及びＤ位置の４つのねじ部材１０Ｃ，１０Ｄは、中心軸線Ｏと直交する平面への投影では図６に示すごとく、それぞれ十字形態をなすように配置されることとなる。
【００７５】
次に、絞り孔９は、それら絞り孔９の軸断面積の合計と等価な円の直径をｄｅ、絞り孔９の長さをＬとして、Ｌ／ｄｅにて定義される絞り孔アスペクト比が３．５以下に設定されている（なお、２つの絞り孔９の内径が互いに異なる一般の場合（ｄ１，ｄ２）は、絞り孔アスペクト比は、Ｌ／（ｄ１２＋ｄ２２）１／２となる）。図６では、２個の絞り孔９は内径と長さが互いに等しい円筒面をなすように形成されており、２つの絞り孔９の内径をｄとして、絞り孔アスペクト比は０．７１Ｌ／ｄである。絞り孔アスペクト比Ｌ／ｄｅの値は、望ましくは３以下であること、より望ましくは２．５以下であるのがよい。
【００７６】
また、ノズル本体２の軸線Ｏと直交する平面への投影において、隔壁部８の投影領域の中心位置に定められた基準点Ｏから複数の絞り孔９の内周縁までの距離（絞り孔変位）Ｔは、該絞り孔９の内径Ｄよりも小さくなるように、複数の絞り孔９は基準点Ｏの周りに近接配置されている。絞り孔変位Ｔは絞り孔９の内径Ｄの望ましくは１／２以下であるのがよい。さらに、本実施形態では、同じ投影において、複数の絞り孔９の内周縁に対する外接円２０の面積をＳｔ、絞り孔９の投影領域の合計面積をＳｒとしたとき、Ｋ≡Ｓｒ／Ｓｔにて定義される絞り孔集約率Ｋが０．２以上確保されている。
【００７７】
すなわち、液体処理ノズル１５１は、以下の条件を充足するものとなっている。
・Ｌ／ｄｅにて定義される絞り孔アスペクト比が３．５以下；
・絞り孔変位Ｔが絞り孔９の内径Ｄよりも小；
・絞り孔集約率Ｋが０．２以上。
また、上記の外接円２０の面積Ｓｔは、隔壁部８の投影面積の９０％以上（図１３では１００％）とされている。隔壁部８にて絞り孔９の外側に形成される流れ遮断領域の面積が小さいので、こうした領域にて特有に発生する流れのよどみや渦流に基づく損失が軽減されている。図５からも明らかなごとく、絞り孔９に対する外接円２０の径は、液体入口４の開口径よりも絞られており、液体入口４に続く流入室６の内周面が隔壁部８に向けて縮径するテーパ面１３とされている。
【００７８】
また、図１０に示す如く、絞り孔９の衝突部１０よりも下流に位置する区間の長さ（以下、残区間という）をＬｐ（Ｌｐ２〜Ｌｐ４の平均値）とし、絞り孔９の軸断面積の合計と等価な前述の円の直径をｄｅとして、Ｌｐ／ｄｅにて定義される残区間アスペクト比は１．０以下に設定されている。また、流出室７の内周面も、液体出口５に向けて拡径するテーパ面１４とされている。図１０では、最も下流側に位置するねじ部材１０Ａに関しては、残区間の長さがゼロであるが、図１１に示す如く、ねじ部材１０Ａに関し残区間がゼロでない長さＬｐ１を有する場合は、上記残区間長さＬｐはＬｐ１〜Ｌｐ４の平均値となる。
【００７９】
以下、図１において、液体処理ノズル５１が組み込まれた小便器１を公共トイレなどで使用に供した場合の作用・効果について説明する。小便器１に尿が流入し、使用者が立ち去ると、図２の制御ボックス１０は、その都度、人検知センサ１０９の検知状態変化に基づいて電磁吐出弁１０８を作動させる。すると、主給水管２０４からの洗浄水が給水分配部２０５及び給水経路部１０７を経て、図２の液体処理ノズル５１を通過しつつ図３の洗浄水吐出部１０２より尿受け部１０１ａ内に吐出し、洗浄が実施される。
【００８０】
図５の液体処理ノズル５１に洗浄水を通水したときの作用について説明する。この水はたとえば水道水であり、大気と平衡する濃度に空気が溶存しているものとする（たとえば、２０℃（常温）での酸素濃度は約８ｐｐｍ）。水流はまずテーパ部１３及び絞り孔９で絞られ、ねじ部材１０と絞り孔９内周面との間に形成される図７の主流通領域２１と液体流通ギャップ１５とからなる液流通領域にてねじ部材１０に衝突しながらこれを通過する。
【００８１】
ねじ部材１０の外周面を通過するときに、図１２に示すように流れは谷部１２に高速領域を、山部１１に低速領域をそれぞれ形成する。すると、谷部１２の高速領域はベルヌーイの定理により負圧領域となり、キャビテーションすなわち溶存空気の減圧析出により、気泡ＦＢが発生する。谷部はねじ部材１０の外周に複数巻形成され、かつねじ部材１０が絞り孔９内に４本配置されていることから、この減圧析出は絞り孔９内の谷部にて同時多発的に起こることとなる。すると、図１３に示すように、水流がねじ部材１０に衝突する際に谷部での減圧析出が沸騰的に激しく起こり、さらにねじ部材１０の下流に迂回する際に生ずる渦流にこれを巻き込んで激しく撹拌する。これにより、衝突部１０の周辺及び直下流域には、微小渦流ＦＥを無数に含んだ顕著な強撹拌領域ＳＭが形成されることとなる。気泡を析出する減圧域は衝突部１０周囲の谷底付近に限られており、高速の液体流はほとんど瞬時的に該領域を通過してしまうから、発生した気泡ＦＢはそれほど成長せずに上記の撹拌領域に巻き込まれ、気泡径が１μｍ未満（特に５００ｎｍ未満）の微細気泡が効率的に発生する。
【００８２】
キャビテーション効率ひいては微細気泡発生効率の大小を支配するのは、谷点の絶対数を流路断面積で規格化した谷点密度であるが、管路内の流速は、管軸断面中心付近で最大となり管内壁面位置で最小となる形で、半径方向に放物線状の分布を示す。そこで、全断面内の流速分布を有限要素法によるコンピュータ・シミュレーション等により算出し、谷点の位置ごとに流速に応じた重み係数を定めるのが理想的であるが、シミュレーションには非常な長時間を要する。そこで、この発明では簡易な方式として、衝突部のない断面内で流速が断面中心での最大値のおおむね５０％となる位置に上記基準円Ｃ７０を定め、その基準円の内側の谷点数（７０％谷点数）Ｎ７０に対し、外側の谷点数（７０％補谷点数Ｎｃ７０）を０．３８倍に重み付けして加算する。
【００８３】
また、断面中心付近に位置する谷点が実際にキャビテーション効果に有効に寄与するためには、該断面中心付近で期待通りの流速が得られている必要があり、断面中心付近に配置された谷点数は、断面中心付近の流通面積により重み付けを付与して評価する必要がある。７０％断面比率σ７０の値は、もし衝突部が存在しなければ５０％となるから、衝突部を配置した場合も、この７０％断面比率の値が５０％に近づくほど基準円内側の谷点はより高流速の流れを受けると考え、７０％谷点数Ｎ７０は、σ７０／５０の値により重みづけされる。そして、谷部の深さｈの影響については、基準円の内側・外側に関係なく、前述の（１）式の谷深さ補正係数αにより重み付けされ、有効谷点数Ｎｅとして前述の（３）式として算出できる。この有効谷点数Ｎｅを前述の処理コア部の全流通断面積Ｓｔで規格化した有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔは、液体処理ノズルの微細気泡発生能力を客観的に数値化する指標となり、該値が０．７個／ｍｍ２以上確保されているとき、キャビテーション効率ひいては微細気泡の発生効率が顕著に向上する。
【００８４】
また、図５の液体処理ノズル５１においては、隔壁部８に複数の絞り部を形成し、その前後の流路区間を、該隔壁部８が区画する流入室６ないし流出室７に集約して、それら複数の絞り部により共有化させる構造を採用することにより、流路が複数系統に分岐する区間は隔壁部８に形成された絞り孔９のみとなる。
【００８５】
この構成によれば、Ｌ／ｄｅにて定義される絞り孔アスペクト比（図１０参照）が３．５以下に設定され、偏流の原因となる分岐区間の長さ、すなわち、衝突部１０を配置する絞り孔９の長さを十分短くできる。また、絞り孔変位Ｔ（図６参照）が該絞り孔９の内径Ｄよりも小さくなる程度に、それら絞り孔９が基準点Ｏの周りに近接配置されており、絞り孔９は、高流速となる隔壁部８の中央に集約されている。その結果、絞り孔９内での流速の低下ないし不均一化が抑制され、偏流を確実に防止することができる。すなわち、衝突部１０を有する絞り孔９を複数形成することで十分なキャビテーション効果と十分な流量とを両立することができ、かつ、複数の絞り孔９間での偏流が効果的に抑制され、キャビテーション効果に基づいた微細気泡発生を安定に継続することができる。
【００８６】
さらに、液体処理ノズル５１では、Ｌｐ／ｄｅにて定義される残区間アスペクト比（図１０参照）が１．０以下に設定されている。絞り孔９にてそれぞれ衝突部１０を通過した液体が流出室７にて合流するまでに、析出気泡を含んだ流れの、流体抵抗の大きい絞り孔９の残区間の通過距離が短くなり、ひいては個々の絞り孔９の衝突部１０の下流に生ずる強撹拌領域が流出室７内で一体化するので、気泡の微細化効果がさらに高められる。
【００８７】
ここで、小便器１への洗浄水の供給圧は、吐出弁１０８よりも下流側では、おおむね０．１５ＭＰａ以下、特に図３のごとくスプレッダ１０２ｓを装着した本実施形態のごとき節水型小便器の場合、供給水圧は例えば０．０５ＭＰａ以上０．０７ＭＰａ以下の低圧となる。このような状況下にて、給水管部１１３（図２）に液体処理ノズルを組み込むことは水量確保の上で懸念材料の一つとなるが、図５の液体処理ノズル５１は全流通断面積が８ｍｍ２以上確保されており、毎分４〜５Ｌ程度以上の洗浄水量は十分に確保することができる。
【００８８】
そして、液体処理ノズル５１は前述の有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔが０．７個／ｍｍ２以上確保されていることにより、図１において便器本体１０１の尿受け面１０１ａや汚水排出部１０３、特に排水トラップ１０３ｂ、排水横枝管１０３ｃさらにはその先の主排水管２０６への汚れ・臭いあるいは尿石等の付着防止効果や除去効果を顕著に改善できる。特に、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔが１．５個／ｍｍ２以上のとき、汚れや臭いの付着防止ないし除去の効果は一層顕著となり、尿石付着抑制に関しても一定の効果を上げることができる。
【００８９】
他方、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔを２．０個／ｍｍ２以上に確保すると、長期にわたる使用により汚水排出部１０３等に尿石が相当量堆積した状態になっている既存小便器に液体処理ノズル５１を組み込んだ場合、その堆積した尿石の剥離効果も著しくなる。後述の実験例にも開示するごとく、数年の使用により尿石が１ｃｍ程度も管底に堆積した硬質塩化ビニル製の主排水管（図１５）を切断してサンプルとし、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔが２．５個／ｍｍ２以上に確保されたノズルを用いてその尿石層の上に連続的に通水したところ、切断時には剥離の兆候すら見られなかった尿石層の両端が徐々に崩壊しつつめくれ上がり、８０〜１５０時間程度の通水の後には尿石層と下地の配管層（塩化ビニル）との間に完全に水が浸透して、尿石層が全面にわたって剥離するという現象が見られたのである。
【００９０】
以上の効果は通常、液体処理ノズル５１を通過する際のキャビテーションにより発生した微細気泡、特に、気泡径５００ｎｍ以下のウルトラ・ファインバブル（Ultra Fine Bubble（ＵＦＢ）、ナノバブルとも通称される）の発生・含有に起因するものと考えてきた。従来、ナノバブルの洗浄力発現に関しては、気泡表面電荷による汚れ吸着や、気泡溶解消滅時の電気エネルギー放出による衝撃剥離などが考えられてきた。しかし、今回確認された尿石剥離現象においては、これらのメカニズムで説明することは難しいと判断された。その理由については、以下のように要約できる。
【００９１】
（Ａ）試験に採用した塩化ビニル製排水管と尿石層とは、試験前にあっては丸鋸切断でもはがれないほど強固に密着していた。他方、配管材質である塩化ビニルは安定な高分子材料であり、生化学反応では容易に変質を受けず、ましてや常温堆積する難溶性無機化合物の尿石層と化学反応を起こすとは考えにくい。したがって、尿石層と塩化ビニル配管下地との密着は主に物理的な吸着により生じていると考えられる。
【００９２】
（Ｂ）化学反応しない２つの材料の鏡面研磨面（例えば金属、セラミックス、半導体など）を密着させると、接着層を介在させずとも分子間力的な吸引作用と密着面の外気排出に伴う負圧により強固に接着することが知られ、リンギングと称されている。このリンギングが生じる隙間長の上限閾値は１００ｎｍ程度であることが知られている（例えば、精密工学会誌７９（２０１３）７４３）。今回の尿石層と塩化ビニル層との境界面は鏡面ではないものの、尿石層が塩化ビニル層の表面凹凸に追従して堆積形成される過程を考えれば、両層の隙間長は当然、これよりも小さいと考えられる。しかし、レーザー回折式粒度計で検出される気泡径は平均で１５０〜３００ｎｍ程度であるから、少なくとも計測にかかっているサイズの気泡が尿石層と塩化ビニル層との隙間に浸透することは物理的に考えられない。
【００９３】
（Ｃ）便器洗浄とほぼ同一条件でノズルを流通させた水に毛髪試料を浸漬したときの、毛髪の水分吸収挙動は、ナノバブル水と通常水で異なっており、加熱したときに蒸発しにくい水分（毛髪の蛋白質分子との相互作用の強い水：束縛水）の量は、前者が後者の１．５倍〜２倍に達する。つまり、ナノバブル水のほうが通常水よりも毛髪を構成する蛋白質分子ネットワークへの浸透性が高いことが判明している。尿石剥離の要因にナノバブルが関与していることは確実と思われるが、ナノバブル自体による直接的なエネルギーアタックではなく、ナノバブルを仲介した水分浸透性向上による温和な剥離機構を考慮しなければ、現象をよく理解することはできないと考えられる。
【００９４】
上記の（Ｃ）について、さらに詳しく考察する。例えば上記液体処理ノズルで得られる温水をシャワーから噴射しつつ洗髪に供すると、有効谷点密度の高いノズルであるほど、髪や肌への水分の浸透性が上がったり、洗浄後の毛髪の乾燥速度が向上したりすると体感する被験者が非常に多いことが、本発明者らの検討によりわかっている。このことは、水の中に微小気泡が介在することによる効果のみでは説明がつかない部分がある。
【００９５】
例えば、液体処理ノズルを通過直後であれば、ナノバブルを含んだ水になっていることは、レーザー散乱式粒度計等による計測により確認できている（後述の実験例の結果も参照）。しかし、その水を容器等に採取して放置すると、ナノバブルの検出信号は著しく減衰し、使用するレーザー散乱式粒度計の感度にもよるが、３分程度以上も経過するとナノバブルはもはや検出されなくなる。ところが、この放置後の水は、数分程度はもとりより３〜６時間程度経過後の水であっても、レーザー散乱式粒度計ではナノバブルが検知されないにもかかわらず、洗浄能力についてはほとんど変化がないこともわかっている。
【００９６】
これらのことから、洗浄機構上の主役を果たしているのは、検知されるナノバブルそのものではなく、ナノバブル発生に伴い水の物理的な性状、特に、分極分子である水の集団的（統計的）な振る舞いがナノバブルの関与により変化し、特にその浸透力が処理前の水よりも増しているためではないか、とも考えられるのである。いずれにしても、技術的に重要なことは、全流通断面積と有効谷点密度とが上記のごとく確保された液体処理ノズルを使用し、これに、一般的な小便器と同等の通水圧（例えば、０．０４ＭＰａ以上０．０７ＭＰａ以下）にて洗浄水を供給しさえすれば、ナノバブルについて有意な計測結果が再現されるか否かには左右されることなく、小便器に対する洗浄性能そのものは常に良好に再現できる点である。
【００９７】
塩化ビニル配管内面に堆積した尿石を対象とする場合、毛髪を構成する蛋白質と成分は相違するが、いずれも親水性物質で構成されている点に変わりはなく、蛋白質への水分の浸透挙動の理解は、尿石剥離のメカニズム推定にも有益であると考えられる。蛋白質中の水分の存在形態と含有量を、蛋白質が保持する水分蒸発に伴う重量減少曲線から見積もる手法は、すでに提唱されて久しく（非特許文献１）、さまざまな研究に引用され、蛋白質の力学物性（たとえば硬さなど）と水分量との関係を究明する上で重要なツールとなっている。以下、その概要について説明する。
【００９８】
濡れた毛髪や卵白などの蛋白質に保持される水分は、水の沸点以下の一定温度に保って水分を蒸発させるとき、その水分の蒸発に伴う重量減少速度は一定にならず、具体的には、重量減少速度が段階的に縮小する特有のカスプ形状の曲線に従う挙動を示すことが知られている。毛髪に含まれた水分の蒸発挙動については、水分子と蛋白質分子との相互作用が無視でき、毛髪半径方向の拡散のみに支配されていると考えられる場合は、重量減少曲線は補誤算関数に従う滑らかな曲線形状となるはずである。しかし、実際に測定により得られた重量減少曲線は、時間とともに蒸発速度がほぼ一定となる直線区間を含むものである。これは、毛髪内部の拡散ではない、水分子と毛髪分子との何らかの相互作用が蒸発挙動を律速していることを意味するものであり、最終段階で蒸発する重量減少速度の小さい区間で蒸発する水ほど、蛋白質分子との相互作用により蒸発が阻害されていることを意味する。
【００９９】
例えば図１４は、図５に示す構成にて全流通断面積が１３．１ｍｍ２、有効谷点密度が３．０個／ｍｍ２の液体処理ノズルに、動水圧０．１ＭＰａ（流量：約８Ｌ／分）にて水道水を通し、これに浸漬した毛髪試料の重量減少曲線の例である。蒸発の初期段階では、バルク水、次いで自由水が蒸発するのに伴い勾配の異なる直線区間が現れ、その後、重量減少速度が減じて束縛水に対応した直線区間が現れる（なお、バルク水については、タオルペーパーによる拭き取りと測定機へのセッティング中の蒸発とにより相当量が失われ、曲線に現れない場合も多い）。そして、８０℃での重量減少がほぼ止まったのち、１２０℃に昇温すると不凍水の蒸発に伴う重量減少が現れる。自由水の蒸発期間内も束縛水は、束縛水の直線区間内と同じ速度で蒸発が進行していると考えられるから、各直線区間を時間ゼロ側に外挿した重量軸切片の差分として、自由水および束縛水の重量含有率が算出される。
【０１００】
具体的には、濡れた毛髪に含まれる水は次のような種別に分類され、この順番で蒸発速度が大きくなることが知られている。
１）バルク水
毛髪を構成する蛋白質高分子構造の外で、マクロかつ物理的に保持されており、髪を構成する蛋白質高分子との相互作用がほとんど影響していない水。髪の毛と髪の毛の間や、髪表面のキューティクルの凹凸などに保持されている水であり、統計的に把握される水分子の集団規模が比較的大きくなっていると考えられる。
２）自由水
高分子構造の内部に取り込まれてはいるが、高分子との間の相互作用の影響が小さく、水分子の集団規模がバルク水と同規模となって毛髪内に保持さている水。実質的にはバルク水と同等の存在状態にあると考えられる。
【０１０１】
３）束縛水
蛋白質高分子鎖に対し、分子間力的相互作用が強く及ぶ領域まで接近し、その相互作用により水分子の緩やかな集団結合が解かれつつ保持されている水。この水が蒸発するには、蛋白質高分子鎖との分子間力に打ち勝って水分子が運動する必要があり、蒸発速度は自由水より大幅に低くなる。
【０１０２】
４）不凍水
蛋白質高分子鎖に対し、水素結合により強国に結合している水。水分子は正に分極帯電した水素原子が高分子鎖に対し、分子間力よりもはるかに高い力で束縛され、いわば化学的に一体化した状態となるため、水の沸点以下の温度では蒸発しない。
【０１０３】
毛髪組織を構成する蛋白質（ケラチン）高分子のネットワークの隙間は０．２〜数ｎｍ程度(要するに分子サイズレベル）と考えられるから、それよりも数桁サイズが大きいナノバブルが毛髪中に侵入するはずがなく、毛髪にしみ込んでいるのは水分子だけであると考えられる。にもかかわらず、ナノバブル処理水を用いた時に束縛水比率が増大する理由は、ナノバブルを媒介として水の集団移動の規模が縮小し、その小規模化した水分子集団が蛋白質分子の近くにより捕捉されやすくなったため、と考えるしかない。また、尿石をナノバブルが破砕するのが剥離の要因と考えると、毛髪表面には相当のダメージが生じるはずであるが、結果は逆であり、毛髪のキューティクルはきれいに保たれ、洗浄後はより柔軟でつややかな外観を示す。したがって、水の物理的な性状、特に、分極分子である水の集団的（統計的）な振る舞いにナノバブルが関与し、水の浸透力等が増している可能性があると考えられる。
【０１０４】
例えば、尿石・下地界面への水の浸透性向上及び束縛水化を軸として、今回の尿石剥離現象を説明するモデルを図１６のように考えることが可能である。すなわち、尿石層上を流れるナノバブル水は、ナノバブルを多数浮遊させた状態で、その流通方向両側のエッジ部分（つまり、断面にて水と尿石層と管下地との三重点をなす部分）にまず作用する。エッジ部分では尿石層は薄いので、バブルを媒介とした水の浸透により少しずつ崩壊が始まる。前述の通り隙間にナノバブルは入り込まないので、この作用はエッジに露出する界面を多少拡張するにとどまる。しかし、ナノバブルを浮かせている水は浸透性が高まっており、毛髪中の水の存在形態から類推すれば、隙間を作っている尿石層及び塩化ビニル層の各原子面（特に親水性の高い尿石層側）に束縛水として捕捉される量が通常水よりも多くなる。
【０１０５】
エッジ側の界面に薄い束縛水の浸透層が形成されると、束縛水層で覆われた両層の原子面は後続の水分子の侵入を受け入れやすい状態になる。新たに侵入してくる水分子は、下地がすでに束縛水に覆われているから、原子面との距離が拡大し、自由水として捕捉されるようになる。自由水は、尿石や塩化ビニル層とのファンデルワールス力的相互作用による束縛が緩いので界面張力によりまとまろうとし、尿石層を押し上げる。その結果、浸透層先端での界面の開きが大きくなり、新たな束縛水の浸透域が拡大して剥離が進む、と考えられる。
【０１０６】
次に、図１の集合トイレにおいて、複数の小便器１には共通の主給水管２０４から洗浄水が分配供給されるので、その設置施工上の便宜を図るため、図２に示すごとく、小便器１は、主給水管２０４の給水分配部２０５につながる給水経路部１０７と止水栓２１１とが組み込まれた構造になっている。すなわち、止水栓２１１が各小便器１に付随したものであり、止水栓２１１から洗浄水吐出部１０２に至る区間は短く、周囲空間も止水栓２１１と吐水弁１０８に占有されるため、小便器の洗浄改善を図る機構を組み込む上での空間的な制約は多い。
【０１０７】
本実施形態では、小便器１は自動洗浄小便器として構成されており、図２のごとく制御ボックス１１０が必須の構成要素であり、吐水弁１０８も占有スペースが大きい電磁吐水弁である。これらが便器本体１０１上部の狭い機器収容室１１２内に収容されているのであるが、制御ボックス１１０は商用交流を外部電源として使用しており、電磁弁駆動の電源電圧を発生さるための変圧器を有した電源回路が組み込まれている関係上、機器収容室１１２を幅方向にて１／３以上程度も占有する大きなものとなっている。そして、制御ボックス１１０に隣接する残余のスペースには、止水栓２１１、電磁駆動弁１０８及び給水配管部１１３がひしめき合うように密集配置されており、余分な機器を組み込むようなスペース上の余裕はほとんどないようにも見える。
【０１０８】
ところが、小便器１に対する前述の顕著な洗浄能力は、つまるところ、給水配管部１１３に組み込まれた液体処理ノズル５１のみのよってもたらされている。該液体処理ノズル５１は、その機能的な要部が、図５に示す溶存空気の減圧析出を担う処理コア部ＣＯＲＥに集約されている。該処理コア部ＣＯＲＥの流通方向寸法は大きくても１５ｍｍ程度までであり、洗浄水に顕著な洗浄能力を付与可能するために必要な数の衝突部１０（ねじ部材：本実施形態では８本）を、設計的に十分な余裕を持って組み込むことができる。その結果、ノズル本体２の全長も１２０ｍｍ以下程度の寸法に納めることができ、図２に示すごとく、周囲にほとんど空間的な余裕のない給水配管部１１３にも、問題なく組み込むことができている。
【０１０９】
図４に示すように、本実施形態では、給水配管部１１３を構成する可撓姓弾性樹脂材料からなる２つの管断片１１３ａ，１１３ｂの切断側端部の内側に、図５のノズル本体２のストレート形状の流入側接続部２６及び流出側接続部２７が挿入され、外側がホースバンド１４０等の緊束具で水密に緊束結合されている。その結果、液体処理ノズル５１の給水配管部１１３の外側に張り出す部分は、その軸線方向中間部をなす鍔状部２ａのみであり、ノズル組み込みに伴う給水配管部１１３の長さの増加代も鍔状部２ａの長さのみであることがわかる。
【０１１０】
以下、液体処理ノズル５１を既設の小便器に組み込む場合の施工手順の一例について説明する。図１を援用すると、集合トイレの各小便器１が当初段階で液体処理ノズルが組み込まれていない既設便器とすれば、まず、小便器本体１０１に蓋部１０４を締結固定されているねじ３０４を緩め、蓋部１０４を取り外す。図１７に示すように、液体処理ノズル５１の装着前においては、給水配管部は、一体不可分に形成された単一の弾性樹脂管部材１１３ｊである。この状態で、止水栓２１０の開閉軸２１１ａをドライバ３００等により操作して、主給水管２０４からの給水を遮断する。次に、弾性樹脂管部材１１３ｊをカッターやハサミ等の切断具により中間で切断し、図１８に示すように、これを２つの管断片１１３ａ，１１３ｂとする。
【０１１１】
次に、各管断片１１３ａ，１１３ｂの切断側の端部外側にホースバンド１４０をそれぞれはめ込み、図１９に示すように、そのうちの一方の管断片１１３ａの内側に、液体処理ノズル５１のストレート形状の一方の接続部２６を挿入し、ホースバンド１４０をその上に重ねてドライバ３０１で締めこむことにより緊束結合する。次いで、他方の接続部２７を挿入し、ホースバンド１４０を重ねて同様に緊束結合すめばノズル取り付は完了する。図１９に示すように、弁ユニット２１５は収容底部１１６に対して非固定であり、給水配管部１１３の液体処理ノズル５１組み込み代に伴う延長の増大は、弁ユニット２１５の収容底部１１６上での相対移動により吸収できる。その結果、図４において、給水継手部２１０と給水分配部２０５との継手結合をいちいち取り外さなくても、図１７〜図１９に至る取り付け工程を簡易に実施することができる。
【０１１２】
上記工程が完了すれば、図２０に示すように、止水栓２１１の開閉軸２１１ａを逆方向に操作すれば、主給水管２０４からの給水が再開される。そして、図１に示すように、蓋部１０４を被せてねじ１０４により締結固定すれば、当該小便器１に対するノズル組み込み作業は完了である。以下、図１の残余の小便器に随時同じ作業を繰り返せばよい。このとき、他の小便器の利用は継続できるから、各小便器への液体処理ノズルの組み込み（老朽化等に伴うノズルの交換・更新時も同じ）作業は段階的に進めることができる。
【０１１３】
以下、本発明の種々の変形例について説明する。
液体処理ノズル５１の両端の接続形態は、図４に示すものに限らず、種々変更することが可能である。図２１に示す例では、管断片１１３ａ，１１３ｂの端部に、ねじ接続部（ここでは雌ねじ接続部）を有したタケノコ継手部材１４６を差し込んでホースバンド１４０により緊束し、このタケノコ継手部１４６のねじ接続部にワンタッチ継手部材１４５，１４５を結合し、液体処理ノズル５１のストレート接続部２６，２７を該ワンタッチ継手部材１４５，１４５に接続するようにしている。この構成であれば、液体処理ノズル５１を交換する際に、その着脱をワンタッチにて簡便に行うことができる。なお、ワンタッチ継手部材は管断片１１３ａ，１１３ｂに加締めカップリングにより直接結合するタイプのものを使用してもよい。
【０１１４】
次に、図２２の構成では、管断片１１３ａ，１１３ｂの端部に、ねじ接続部（ここでは雌ねじ接続部）を有したタケノコ継手部材１４６を差しこみ、ホースバンド１４０により緊束するところまでは図２１と同じであるが、液体処理ノズルは両端に雄ねじ継手部５６が形成されたタイプのもの（符号５１Ａを付与する）で置き換えている。液体処理ノズル５１Ａは、その雄ねじ継手部５６にてタケノコ継手部材１４６の雌ねじ継手に直接結合されている。他方、図２３の構成では、液体処理ノズルとして一端に雄ねじ継手部が、他端に雌ねじ継手部５６ａが形成されたタイプのもの（符号５１Ｂを付与する）が使用されている。ここでは、図２２の構成において２つのタケノコ継手部材のうちの一方が雄ねじ継手部を有したもの（符号１４７）に置き換えられている。
【０１１５】
以下、液体処理ノズルの変形例について列挙する。図５の液体処理ノズルとの共通点も多いので、共通の構成要素には同一の符号を付与しつつ、おもにその相違点について説明する。まず、図２４に示すごとく、複数の絞り孔９は、前述の投影において、隔壁部８の中心を含む領域において一部重なるように一体形成してもよい。その重なり領域の投影面積は、各々の絞り孔９の面積の３０％以内に収まっていることが望ましい。
【０１１６】
図２５に示す液体処理ノズル１５１では、各絞り孔９に配置する４本のねじ部材１０の組を、Ａ−Ａ及びＢ−Ｂ断面に示すごとく、各々同一平面上に配置している。なお、ノズル本体２の両端は雄ねじ継手部１６，１７としており、外周面はカバー１８で覆っているが、ねじ部材１０の配置を除いて図５と全く同様に構成することももちろん可能である。
【０１１７】
図２６は、隔壁部８に対して絞り孔９を３つ形成する例である。３つの絞り孔９の間でねじ部材１０の流れ方向の位置は互いにずれて定められている。また、３つの絞り孔９は、前述の投影において、ねじ孔９の内径よりも大きい距離をもって正三角形の各頂点をなす位置に配置されており、十字状の配置をなす４つのねじ部材１０の組が、１つの絞り孔９にて残余の絞り孔９の対の側に延びるねじ孔１９がそれら絞り孔９の対の間を貫くように、ねじ部材１０の組の配置角度が定められている。これにより、すべてのねじ孔１９が、絞り孔９と干渉することなく、かつノズル本体２の外周面に開口するように形成できる。
【０１１８】
図２７は、衝突部１０Ｆを、ノズル本体２の隔壁部８と一体に射出成型により形成した例を示す。当然、衝突部１０Ｆの材質は射出成型可能な樹脂（たとえばＡＢＳやナイロン）となるので、キャビテーションによる摩耗が問題にならない範囲で、流束を制限して使用する必要がある。複数の絞り孔９の衝突部１０Ｆを一体に射出成型するには、すべての衝突部１０Ｆの中心軸線が同一平面上に位置するようにして、流入室を形成するための第一の金型コアと、流出室を形成するための第二の金型コアとの各先端面に衝突部１０Ｆ及び隔壁部８の成型キャビティを設け、上記平面を分割面としてこれら金型コアを突き合わせた状態で成型を行えばよいのである。なお、衝突部１０Ｆを金属製のねじ部材とし、インサート成型によりノズル本体２と一体化するようにしてもよい。
【０１１９】
図２８は、隔壁部８に対して絞り孔９を４つ形成した例である。４つの絞り孔９は、それぞれ直径方向に１本のねじ部材１０がねじ込まれて衝突部が形成されている。具体的には４つの絞り孔９は、前述の投影において正方形の各頂点をなす位置に配置されており、ノズル本体２の外周面側から各絞り孔９に対し、ノズル本体２の中心軸線Ｏに向けて絞り孔９の直径方向にねじ部材１０がねじ込まれている。なお、ねじ部材１０はインサート成型によりノズル本体２に組み込んでもよく、図２７と同様に、ノズル本体２とともに衝突部を射出成型により一体化してもよい。
【０１２０】
図２９は、各ねじ部材の対の配置にかかる変形例を示すものである。ここでは、ねじ部材の２つの対１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにおいて、一方のねじ部材の脚部末端１０ｂを絞り孔９の中央に位置させる一方、その脚部末端１０ｂの周側面に他方のねじ部材の先端面１０ｅを接触（又はギャップを介して対向）させ、絞り孔９の中央に位置する側の脚部末端１０ｂ同士を、両対の間でノズル本体２（図５）の軸線方向に互いにずらせて配置している。このようにすると、流速の大きい絞り孔９の中心付近にも、脚部末端１０ｂの谷部を配置することができ、キャビテーション効果、ひいては気泡微細化効果をより高められる。さらに、山部及び谷部は、衝突部の周方向に全周形成されている必要は必ずしもなく、図３０に示すように、キャビテーションポイントとしての機能を発揮しにくい流れ方向（白矢印）の下流側において、衝突部１０の外周面に軸線方向の溝部１０ａ等を形成することにより、山部１１及び谷部１２を周方向の一部区間で切り欠いた構成としてもよい。
【０１２１】
図３１に示すように、衝突部は、直径方向にねじ込まれる２本のねじ部材１０で形成してもよい。この構成では、２本のねじ部材１０，１０の先端面の間に液体流通ギャップ１５を形成している。この構成では、ねじ部材１０の先端が絞り孔９の断面中心に近づく分だけ、図３２に示すように、基準円Ｃ７０の内側にて、より中心に近い位置に谷点を配置できていることがわかる。ただし、絞り部９の断面径が増大した場合は、有効谷点密度Ｎｅが低くなりやすいので、全流通断面積Ｓｔが比較的小さい、小流量の液体処理ノズルに適した構成であるといえる。また、図３３は、衝突部を直径方向の１本のねじ部材１３０で構成した例を示すものである。なお、図３４に示すごとく、らせん状に一体化されない周方向に閉じた山部１１１及び谷部１１２を、衝突部１２０，１３０の軸線方向に複数密接配列してもよい。
【０１２２】
また、図３５は、絞り孔９が１個のみ形成された液体処理ノズルの例を示すものである。ここでも、ノズル本体２の両端は雄ねじ継手部１６，１７としているが、ねじ部材１０の配置を除いて図５と全く同様に構成することももちろん可能である。該液体処理ノズル２５１は、有効谷点密度が０．７個／ｍｍ２以上確保され、全流通断面積が８．０ｍｍ２以上確保されたものであれば、図２の液体処理ノズル５１を単独で置き換えて使用することも可能である。
【０１２３】
一方、絞り孔が１個のみの液体処理ノズルにおいて、有効谷点密度のみが０．７個／ｍｍ２以上確保され、全流通断面積が８．０ｍｍ２以上確保されない場合は、分岐継手等により複数並列に接続し、それら複数のノズルについての全流通断面積が８．０ｍｍ２以上確保されるように構成してもよい。図３６はその一例を示すものであり、図３５の液体処理ノズル２５１の両端の継手をストレート形状にしたノズル３５１を、市販のワンタッチ式分岐継手６０２（PISCO社製：PX16-04）にて並列接続することにより、ノズルユニット６００を形成している。
【０１２４】
なお、ねじ部材（衝突部）の先端部は図２に示すものに限らず、他の種々の形態を採用可能であるが、詳細は特許文献２４等により周知であるから説明は略する。たとえば、ねじ部材１０の先端部は円錐状に形成してもよく、この場合、液体流通ギャップは十字状に形成される。
【０１２５】
また、本発明は、図３７のような形態の小便器５００にも適用することができる。すなわち、吐水弁は小便器本体１０１の背面側が固定される壁部４０１の内部に埋設される形で、小便器本体１０１の上方に保持される。小便器本体５０１の尿受け部５０１ａの上部には洗浄水吐出部５０２が形成される一方、小便器本体５０１の上面部を貫く形で洗浄水吐出部５０２に連通する吐水継手部５１７がはめ込まれている。そして、液体処理ノズル５１Ａが組み付けられた給水配管部５１３は吐水弁１０８の吐出出口側と吐水継手部５１７とを継手部材（ここでは袋ナット）４５０，４５０を用いて上下に接続する形で取り付けられている。該小便器５００も自動洗浄小便器として構成され、図３８に示すように、吐水弁１０８は図２と同様の電磁駆動弁１０８にて構成されている。電磁駆動弁１０８は、人検知センサ１０９及び制御ボックス１１０とともに機器収容ケース５１０内に収容される。図３７に示すように、機器収容ケース５１０の正面側をなすセンサパネル５１０ｐに人検知センサ１０９が組み付けられており、機器収容ケース５１０は壁部４００に対し、小便器本体１０１の上方にて人検知センサ１０９による人検知が可能となる高さに埋設される。なお、液体処理ノズル５１が組み付けられた給水配管部５１３は、図３７では壁面よりも前方に突出して取り付けられているが、これも壁部４０１に埋設するようにしてもよい。
【０１２６】
一方、図３９の例では、吐水弁４０８は手動式であり、使用者の操作が届く位置にて壁面４００ａから突出する形で固定されている。吐水弁４０８は押ボタン４０８ａを押下するとダンパ弁が一定時間だけ開いて閉鎖される形で、洗浄水の定量吐水が行われる。液体処理ノズル５１Ａは給水配管部と実体的に一致する形で兼用され、吐水弁４０８と便器本体１０１の上面との間に継手部材（ここでは袋ナット）４５０，４５０を用いて装着される。また、吐水弁４０８の背後には止水栓４１１が一体化されている。このタイプの既設小便器に液体処理ノズル５１Ａを組み込む場合は、止水栓４１１を閉鎖し、継手部材４５０，４５０を緩めて既設の給水配管部を取り外し、代わりに液体処理ノズル５１Ａをはめ込んで継手部材４５０，４５０を締め込むことで、簡単に施工完了することができる。
【実施例】
【０１２７】
以下、本発明の効果を確認するために種々の試験を行った。
（実験例１）
図５に示す液体処理ノズル５１を種々の寸法にて下記のごとく用意した。ノズル本体２の材質はＡＢＳ樹脂であり、液体入口４と液体出口５の内径はφ１４ｍｍ、流入室６及び流出室７の流れ方向の長さはそれぞれ３０ｍｍである。コア部COREについては、絞り孔９の長さは５．３ｍｍ、絞り孔９の内径Ｄはφ３．１〜φ５．０ｍｍ種々の値に設定した。ねじ部材は、ねじ外径Ｍ１．０〜Ｍ３．０、ねじ谷深さを０．２５〜０．５ｍｍの種々の寸法のものを使用した。そして、絞り孔内径Ｄとの組み合わせにより、全流通断面積Ｓｔを７．８２〜２１．０７ｍｍ２の種々の値とした。全流通断面積Ｓｔは、図７のごとく絞り孔内のねじレイアウトを示す投影画像（シルエット写真）上でのピクセル数に基づいて算定し、同画像上で谷点を基準円の内外に分けて計数した。この全谷点数をＮｔ、基準円内側の７０％谷点数をＮ７０とする。
【０１２８】
【表１】
2018012919.tif 000003
【０１２９】
【表２】
2018012919.tif 000004
【０１３０】
以上の各ノズルの全流通断面積Ｓｔ、液体流通ギャップ断面積Ｓｃ、７０％断面積Ｓ７０（全流通断面積Ｓｔのうち、基準円Ｃ７０の内側に位置する部分）、７０％断面比率σ７０（≡Ｓ７０／Ｓｔ）、前述の（１）式に基づくねじ谷深さ補正係数α、補正済全谷点数（α・Ｎｔ）、補正済７０％谷点数（α・Ｎ７０及びα・（σ７０／５０）・Ｎ７０）、補正済７０％補谷点数（≡α・（Ｎｔ−Ｎ７０）・０．３８＝α・０．３８Ｎｃ７０））及び有効谷点数Ｎｅ（≡α・（０．３８Ｎｃ７０＋（σ７０／５０）・Ｎ７０）の値を表１及び表２にまとめて示している。なお、＊を付与した番号のノズルは、表中同様に＊を付与した寸法ないしパラメータの値にて本発明の範囲外となっていることを示すものである。
【０１３１】
上記ノズルを市販の自動洗浄小便器（ＵＳ８００Ｃ：ＴＯＴＯ株式会社製）に対し、発明の実施の形態にて図１７〜図２０を用いて説明した工程に従い、図２に示す形態にて組み込んだ。この状態で、自動小便器を元圧０．２ＭＰａの水道に接続し、標準設定された小便器本体への通水を行ない、洗浄時の吐水時間が標準時でおよそ１０秒であることを確認した。また、上記市販の小便器は、液体処理ノズルを装着しない状態では、通水動水圧０．０７ＭＰａにて流量は１２Ｌ／分であった。以上を踏まえ、各ノズルについて下記の測定を順次行った。
【０１３２】
（１）一定水圧での流量の測定
元圧０．２ＭＰａの水道蛇口からの配管を各ノズルの流入口側に接続し、かつ、その入口側に水圧計を取り付けた。そして、その状態で水道蛇口の開きを、水圧計の指示圧が０．０７ＭＰａとなるように調整し、ノズルの流出口から流出する水道水（溶存酸素濃度：８ｐｐｍ）の流量（水流量Ｑ：Ｌ／ｍｉｎ）を測定した。その結果を、表１及び表２に合わせて記載している。
【０１３３】
（２）平均気泡径の測定
（１）にて、ノズルの流出口から流出する水道水をレーザー回折式粒度分布測定装置（（株）島津製作所：ＳＡＬＤ７１００Ｈ）の測定セルに導き、平均気泡径を測定した。ノズルから流出した水は１Ｌのビーカーに採取した後、１分間放置して粗大な気泡を浮上させたのち測定に供している。レーザー回折式粒度分布測定装置は、測定セルにレーザー光ビームを一定角度で入射し、気泡と水との屈折率差及び気泡径に応じ、気液界面で生じる光散乱の立体的な散乱分布が異なることを利用して、角度別の散乱光強度を個別の光検出器により検出し、各センサの検出強度分布から気泡径分布に係る情報を得るものである。得られる分布は体積気泡径分布であるが、装置付属のソフトウェアにより、気泡を球形近似することにより数平均径分布に変換し、これに基づいて算出した数平均気泡径を表示している。また、上記測定装置にはセルを通過するレーザー光の吸光度を測定する機能が付随しており、この吸光度が高いほどセル内には高濃度で気泡が存在することを意味する。該吸光度の値は相対的なものであり、気泡濃度の絶対値の情報は得られないが、同時に測定する複数試料の気泡濃度を相対的に比較することが可能であり、各表には該吸光度の値も合わせて表示している（なお、装置が表示する吸光度の最大値は０．２である）。
【０１３４】
（３）頭髪の水分吸収及び蒸発挙動の測定
この試験は、前述のごとく、ノズル通過後の水の浸透性を評価するためのものである。評価用頭髪試料として人毛白髪（１００％）（ＢＳ−Ｃ、(株）ビューラックス製）を用い、毛髪試料２ｇの根元を束ねたものを用意した。（１）にて、ノズルの流出口から流出する水道水を５００ｃｃのビーカーにとり、毛髪試料を浸漬してよくなじませ、１０分間保持した。次いで、試料を取り出し、水分をタオルペーパーで吸い取ったあと、市販のドライヤーで１分間、指先に湿り気が感じられなくなる程度に乾燥させた。乾燥後の試料は、それぞれ２重チャック付ポリ袋に密封し保管した。こうして準備した毛髪試料を加熱重量減量法による水分蒸発挙動測定に供した。具体的には、３センチ長さに切りそろえた試料を各々２ｇ秤量し、市販の熱天秤装置（島津製作所製）のチャンバーにセットした。次いでチャンバー内を８０℃まで昇温して１５〜３０分保持し、１分間隔にて重量変化を測定した。重量減少がほぼ一定になったのを確認した後、チャンバー内を１２０℃に昇温し、さらに１０分保持して１分間隔にて重量変化を測定した。この重量変化曲線から、後述の方法により毛髪中の自由水および束縛水の重量比率を算出した。
【０１３５】
次いで各ノズルを組み込んだ小便器を評価用トイレに設置し、１日当たりの延べ使用者数が約４０人／日、延べ使用回数が約１００回／日程度となるように試験供試し、１年経過後までの下記の状況について評価した。
(1)黄ばみ・臭い発生評価
臭気判定士資格者３人により、尿受け面前方から汚水排出部上方１ｍの位置にて臭気の有無を６段階にて評価し、３人の平均値が１．５未満となる場合を良好として判定した。また、同時に、目視により汚水排出部付近の黄ばみの有無を確認し、黄ばみが認められなかったものを良好として判定した。評価は、良好維持期間が１年後まで継続されたものを◎、良好維持期間が６カ月までだったものを〇、３カ月までだったものを△、３カ月未満だったものを×とした。
【０１３６】
(2)尿石付着評価
主排水管（硬質塩化ビニル製）の下流側に、流れ方向にて長さ約１０ｃｍ程度の開閉可能な確認扉を取り付け、内面に付着した尿石を回収できるようにした。比較のため、液体処理ノズルを組み込まない参照小便器も同時に試験に供した。試験開始１年後に確認扉を開けて付着した尿石を削り取り、乾燥させて重量を測定した。その重量が参照小便器について得られた結果の３／１０未満であったものを◎、３／１０以上５／１０未満であったものを〇、５／１０以上８／１０未満であったものを△、８／１０以上であったものを×として評価した。
【０１３７】
(3)尿石剥離評価
既存のトイレで長期間の使用により、底部に厚さ約１ｃｍの尿石が堆積した内径１０ｃｍの使用済主排水管（硬質塩化ビニル製）を、長さ約４０ｃｍに切断したものを試験材として使用した。尿石層と管下地とは強固に密着しており、切断面に現れる界面においても剥離等は全く見られないことを確認している。次いで、液体処理ノズルを試験用水道ラインに取り付け、通水圧０．０７ＭＰａにて水道水を流通させた。ノズル出口から流出する処理済み水は、傾斜させた試験材の上流側に供給し、尿石層の全面が流れに覆われるように連続流通させた。途中、尿石層の剥離状況を目視にて確認するとともに、１５０時間までの流通により尿石層が下地の配管から完全に剥離したものを◎、３００時間まで継続することにより完全剥離したものを〇、３００時間後に完全剥離はしなかったが、尿石層のひび割れたエッジ部分等での剥離崩壊など、多少の効果が認められたものを△、明確な効果を確認できなかったものを×として評価した。
【０１３８】
以上の試験結果も表１及び表２に合わせて記載している。以下、得られた結果について説明する。表１及び表６の各ノズルについて、ねじの外径や谷深さ、絞り孔の断面積などが種々に設定されていても、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔの値と対応付けて微細気泡の測定結果を整理すると、Ｎｅ／Ｓｔの値が０．７個／ｍｍ２以上確保されているノズルについては、レーザー散乱式粒度計による微細気泡の発生が認められ、気泡数平均径の値がおおむね２００ｎｍ以下と非常に小さいことがわかった。他方、Ｎｅ／Ｓｔの値が０．７個／ｍｍ２未満となる表２の番号１１０のノズルについては、微細気泡の発生は確認できなかった。
【０１３９】
そして、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔの高いノズルほど、束縛水の重量比率が大きくなっており、水の浸透性が改善されていることが明らかである。そして、全流通断面積が８．０ｍｍ２以上確保された実施例ノズルを使用する小便器（番号１０２〜１０９）については、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔの高いノズルほど、臭い、黄ばみ及び尿石付着の抑制、さらには尿石剥離効果が向上することがわかる。特に、有効谷点密度Ｎｅ／Ｓｔが２．５以上確保されたノズル（番号１０２〜１０５）については、厚く強固に堆積した尿石層の剥離をも可能となる。
【０１４０】
（実験例２）
実験例１と全く同様の実験を、市販の節水型自動洗浄小便器（ＵＳ８００ＣＥ：ＴＯＴＯ株式会社製）に組み込んで実施した。ただし、流量Ｑ１の値は、小便器にノズルを組み込んだ状態で測定している。以上の結果を表３及び表４に示す。
【０１４１】
【表３】
2018012919.tif 000005
【０１４２】
【表４】
2018012919.tif 000006
【０１４３】
該節水型小便器は、液体処理ノズルを装着しない状態でも、通水動水圧０．０７ＭＰａにて流量は７．５Ｌ／分と、実施例１で使用した小便器よりもかなり少なくなっていた。表１及び表２の、開放状態で測定した各ノズルの流量と比較して２０％以上流量が減ずる番号５〜番号９の結果は、実施例１と比較するとあまり良くないことがわかる。
【０１４４】
（実験例３）
実験例２と同じ節水型の便器に対し、図３５（ただし、ノズル本体の外形は図５のタイプとした）のごとく、絞り孔が１個のみの種々のノズルを組み込んで同様の試験を行った。その結果を、表５に示す。
【０１４５】
【表５】
2018012919.tif 000007
【０１４６】
絞り孔が１個の場合、洗浄水量確保のため全流通断面積を単一の絞り孔で大きくしなければならないことから、有効谷点密度は実験例１及び２と比較してかなり小さな値となっている。尿石剥離効果には劣っているが、臭気や尿石付着抑制には一定の効果が認められることがわかる。
【０１４７】
（実験例４）
実験例２と同じ節水型の便器に対し、図５と同じ絞り孔２個のノズル本体に対し、図３０に示すごとく各絞り孔に２本のねじを組み付けた種々の液体処理ノズルを用い、同様の試験を行った。その結果を、表６に示す。
【０１４８】
【表６】
2018012919.tif 000008
【０１４９】
ねじの使用数が減じても、有効谷点密度の値が大きく確保されていれば、臭気、黄ばみ、及び尿石付着の抑制、さらには尿石剥離について良好な結果が得られることがわかる。
【符号の説明】
【０１５０】
５１，５１Ａ、５１Ｂ，１５１  液体処理ノズル
２  ノズル本体
Ｏ  中心軸線
３  液体流路
４  液体入口
５  液体出口
６  流入室
７  流出室
８  隔壁部
９  絞り孔
１０  衝突部（ねじ部材）
CORE  処理コア部
１１，１１１  山部
１２，１１２  谷部
１５  液体流通ギャップ
１６  流入側接続部（ねじ部）
１７  流出側接続部（ねじ部）
２０  外接円
１０１  小便器本体
１０１ａ  尿受け部
１０２  洗浄水吐出部
１０３  汚水排出部
１０７  給水経路部
１０８  吐水弁
１０９  人検知センサ
１１０  制御ボックス
１１２  機器収容室
１１３  給水配管部
１１６  収容底部
１１７  吐水継手部
２０４  主給水管
２０５  給水分配部
２１０  給水継手部
２１１  止水栓
２１５  弁ユニット
【図１】
2018012919.tif 000009
【図２】
2018012919.tif 000010
【図３】
2018012919.tif 000011
【図４】
2018012919.tif 000012
【図５】
2018012919.tif 000013
【図６】
2018012919.tif 000014
【図７】
2018012919.tif 000015
【図８】
2018012919.tif 000016
【図９】
2018012919.tif 000017
【図１０】
2018012919.tif 000018
【図１１】
2018012919.tif 000019
【図１２】
2018012919.tif 000020
【図１３】
2018012919.tif 000021
【図１４】
2018012919.tif 000022
【図１５】
2018012919.tif 000023
【図１６】
2018012919.tif 000024
【図１７】
2018012919.tif 000025
【図１８】
2018012919.tif 000026
【図１９】
2018012919.tif 000027
【図２０】
2018012919.tif 000028
【図２１】
2018012919.tif 000029
【図２２】
2018012919.tif 000030
【図２３】
2018012919.tif 000031
【図２４】
2018012919.tif 000032
【図２５】
2018012919.tif 000033
【図２６】
2018012919.tif 000034
【図２７】
2018012919.tif 000035
【図２８】
2018012919.tif 000036
【図２９】
2018012919.tif 000037
【図３０】
2018012919.tif 000038
【図３１】
2018012919.tif 000039
【図３２】
2018012919.tif 000040
【図３３】
2018012919.tif 000041
【図３４】
2018012919.tif 000042
【図３５】
2018012919.tif 000043
【図３６】
2018012919.tif 000044
【図３７】
2018012919.tif 000045
【図３８】
2018012919.tif 000046
【図３９】
2018012919.tif 000047