(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルの吐水孔から人体局部へ向けて洗浄水を吐水しておしり洗浄をする衛生洗浄装置であって、
前記吐水孔から洗浄水を中空円錐状に吐水させる吐水手段と、
前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水が前記人体局部に着水する前に、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕することにより粒化された水流を生成し、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の中空部分に前記粒化された水流を流し込む破砕手段と、
前記吐水手段よりも下流側であって前記吐水孔よりも上流側に設けられ、前記吐水手段から中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さよりも前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さを厚くする液膜厚さ拡大手段と、
前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕する位置を周期的に変動させる破砕位置変動手段と、
を備え、
前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水は、前記破砕位置変動手段により、リング状の吐水を有する第１の吐水と、中実状の吐水を有する第２の吐水と、の少なくともいずれかに分かれて前記人体局部に着水し、
前記破砕位置変動手段は、前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水を前記第１の吐水と前記第２の吐水とに交互に分けることを特徴とする衛生洗浄装置。
【請求項２】
前記破砕位置変動手段は、前記吐水孔から吐水される洗浄水の流速を変化させることを特徴とする請求項１記載の衛生洗浄装置。
【請求項３】
前記第１の吐水の液膜が破砕される位置は、前記第２の吐水の液膜が破砕される位置からみて前記人体局部の側に存在し、
前記第１の吐水は、前記リング状の吐水を維持した状態で前記人体局部に着水することを特徴とする請求項１または２に記載の衛生洗浄装置。
【請求項４】
前記破砕位置変動手段により破砕され、互いに異なる流速を有する複数の前記粒化された水流は、それぞれ独立した状態で前記人体局部に着水することを特徴とする請求項２または３に記載の衛生洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、衛生洗浄装置に関し、具体的には洋式腰掛便器に腰掛けた使用者の人体局部を水で洗浄する衛生洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば「おしり」などの人体局部を洗浄する際に、所定の拡がりを有する洗浄水を吐水することで、人体局部の略全体に洗浄水を吐水する装置がある。例えば、直噴流と旋回噴流を同じ吐水口から同時に吐水し、ボリューム感のある洗浄感と高い洗浄性能とを得ることができる衛生洗浄装置がある（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された衛生洗浄装置では、旋回噴流の内部の中空部分に直噴流をさらに吐水しているため、洗浄エリアの中心部における洗浄圧力が比較的高いおそれがある。そうすると、肛門部に強い刺激が必要以上に加わるおそれがある。そのため、例えば痔による裂傷や、過度の清拭による擦過傷などが肛門部周辺に存在するような体調を崩した使用者に対して求められるおしり洗浄の洗浄感としては改善の余地がある。すなわち、そのような体調を崩した使用者には、肛門部周辺の広い範囲を優しく一度にさっと洗浄したいという要望がある。この点については、改善の余地がある。
【０００４】
また、洗浄水を女性局部に着水させてビデ洗浄を行う衛生洗浄装置であって、吐水孔から中空円錐状に拡散するように洗浄水を吐水し、女性局部の所定の範囲に万遍なく着水させる衛生洗浄装置がある（特許文献２）。特許文献２に記載された衛生洗浄装置では、洗浄水に脈動を与えることにより、より大きな径を有する粒化水流を生成し、着水部における着水力をより高めることができる。
【０００５】
しかしながら、着水部の略全体にわたって粒化水流の径が大きくなるため、おしり局部の近傍のうちで量感を感じやすいおしり局部の周囲における量感が弱くなる場合がある。そのため、おしり洗浄に求められている十分な量感を実現するという点においては、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１００３７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−７４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、おしり洗浄に求められる量感を与えることができ、広い範囲を一度にさっと、且つ優しく洗浄することができる衛生洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、ノズルの吐水孔から人体局部へ向けて洗浄水を吐水しておしり洗浄をする衛生洗浄装置であって、前記吐水孔から洗浄水を中空円錐状に吐水させる吐水手段と、前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水が前記人体局部に着水する前に、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕することにより粒化された水流を生成し、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の中空部分に前記粒化された水流を流し込む破砕手段と、前記吐水手段よりも下流側であって前記吐水孔よりも上流側に設けられ、前記吐水手段から中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さよりも前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さを厚くする液膜厚さ拡大手段と、前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕する位置を周期的に変動させる破砕位置変動手段と、を備え、前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水は、前記破砕位置変動手段により、リング状の吐水を有する第１の吐水と、中実状の吐水を有する第２の吐水と、の少なくともいずれかに分かれて前記人体局部に着水し、前記破砕位置変動手段は、前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水を前記第１の吐水と前記第２の吐水とに交互に分けることを特徴とする衛生洗浄装置である。
【０００９】
この衛生洗浄装置によれば、破砕位置変動手段が吐水孔から中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕する位置を周期的に変動させることで、液膜が破砕された後において、粒化された水流の粒径および流速が周期的に変動する。そのため、おしり洗浄に求められる適度な量感を与えることができ、人体局部を優しく洗浄することができる。  
また、この衛生洗浄装置によれば、結果的に、リング状の吐水を有する第１の吐水と、中実状の吐水を有する第２の吐水と、が交互に吐水されることになる。そのため、中空部分が中抜けしていない連続した吐水として使用者に感じさせることができる。これにより、少ない流量で量感を与えることができ、洗浄力を確保することができる。また、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記破砕位置変動手段は、前記吐水孔から吐水される洗浄水の流速を変化させることを特徴とする衛生洗浄装置である。
【００１１】
この衛生洗浄装置によれば、洗浄水の流速がより速い場合には、液膜は、より厚くなった状態およびより長くなった状態で破砕される。そのため、液膜が破砕された後では、より大きい粒径およびより速い流速を有する粒化された水流が生成される。また、この場合には、液膜は、より長くなった状態で破砕されるため、より広がった状態で破砕される。そのため、粒化された水流は、より大きい粒径およびより速い流速を有する状態で人体局部の外周部に着水する。
【００１２】
一方、洗浄水の流速がより遅い場合には、液膜は、より薄い状態およびより短い状態で破砕される。そのため、液膜が破砕された後では、より小さい粒径およびより遅い流速を有する粒化された水流が生成される。また、この場合、液膜は、より短い状態で破砕されるため、あまり広がらない状態で破砕される。そのため、粒化された水流は、より小さい粒径およびより遅い流速を有する状態で人体局部の中心部に着水する。
【００１３】
これによれば、人体局部の近傍のうちで量感を感じやすい人体局部の外周部における着水力を大きくすることができる。そのため、おしり洗浄に求められる十分な量感あるいはしっかりとした量感を与えることができる。一方、人体局部の中心部における着水力を小さくすることができる。そのため、例えば直進流が人体局部の中心部に着水する場合と比較して、人体局部の中心部に強い刺激が必要以上に加わることを抑えることができる。これにより、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄したいというおしり洗浄に求められる洗浄感を実現することができる。
【００１６】
また、第３の発明は、第１または２の発明において、前記第１の吐水の液膜が破砕される位置は、前記第２の吐水の液膜が破砕される位置からみて前記人体局部の側に存在し、前記第１の吐水は、前記リング状の吐水を維持した状態で前記人体局部に着水することを特徴とする衛生洗浄装置である。
【００１７】
この衛生洗浄装置によれば、リング状の吐水を維持した状態で、言い換えれば、大部分の粒化された水流が中空部分に流れ込む前に、人体局部に洗浄水を着水させることができる。そのため、人体局部の近傍のうちで量感を感じやすい人体局部の外周部により大きな着水力を与えることができる。これにより、おしり洗浄に求められる量感を与えることができる。
【００１８】
また、第４の発明は、第２または３の発明において、前記破砕位置変動手段により破砕され、互いに異なる流速を有する複数の前記粒化された水流は、それぞれ独立した状態で前記人体局部に着水することを特徴とする衛生洗浄装置である。
【００１９】
この衛生洗浄装置によれば、少ない流量で中空部分の中抜け感を抑え、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の態様によれば、おしり洗浄に求められる量感を与えることができ、優しく洗浄することができる衛生洗浄装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる衛生洗浄装置を備えたトイレ装置を表す斜視模式図である。
【図２】本実施形態にかかる衛生洗浄装置の要部構成を表す概念模式図である。
【図３】本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態の概略を表す概念模式図である。
【図４】本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態の概略を表す概念模式図である。
【図５】着水部あるいは吐水孔から所定の距離だけ離れた位置における洗浄水の着水力を表すグラフ図である。
【図６】本実施形態のノズルの具体例を例示する断面模式図である。
【図７】スロートの変形例を例示する断面模式図である。
【図８】本実施形態の脈動発生手段の内部構造を例示する断面模式図である。
【図９】脈動発生手段に印加する電圧波形および脈動発生手段の下流側の水の流速波形を例示するグラフ図である。
【図１０】着水位置の近傍を通過する粒子の速度分布を例示するグラフ図である。
【図１１】着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率を例示するグラフ図である。
【図１２】本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。
【図１３】本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる衛生洗浄装置を備えたトイレ装置を表す斜視模式図である。
【００２３】
図１に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器（以下説明の便宜上、単に「便器」と称する）８００と、その上に設けられた衛生洗浄装置１００と、を備える。衛生洗浄装置１００は、ケーシング４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、ケーシング４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。但し、便蓋３００は、必ずしも設けられていなくともよい。
【００２４】
ケーシング４００の内部には、便座２００に座った使用者の人体局部の洗浄を実現する局部洗浄機能部などが内蔵されている。また、例えばケーシング４００には、使用者が便座２００に座ったことを検知する着座検知センサ４０４が設けられている。着座検知センサ４０４が便座２００に座った使用者を検知している場合において、使用者が例えば図示しないリモコンなどの操作部を操作すると、ノズル４１０を便器８００のボウル８０１内に進出させることができる。なお、図１に表した衛生洗浄装置１００では、ノズル４１０がボウル８０１内に進出した状態を表している。
【００２５】
ノズル４１０の先端部には、ひとつあるいは複数の吐水孔４１１が設けられている。そして、ノズル４１０は、その先端部に設けられた吐水孔４１１から水を噴射して、便座２００に座った使用者の人体局部を洗浄することができる。例えば、図１に表したノズル４１０では、ふたつの吐水孔４１１のうちの一方の吐水孔４１１は、ビデ洗浄用の吐水孔であり、他方の吐水孔４１１は、おしり洗浄用の吐水孔である。なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。
【００２６】
図２は、本実施形態にかかる衛生洗浄装置の要部構成を表す概念模式図である。  
図３および図４は、本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態の概略を表す概念模式図である。  
なお、図４は、図３に表した矢印Ａ１５の方向にみたときの着水位置における洗浄水の状態の概略を表す概念模式図である。
【００２７】
本実施形態のノズル４１０は、図１に関して前述したように、便座２００に座った使用者の人体局部に向けて吐水孔４１１から洗浄水５００を噴射することができる。このとき、洗浄水５００は、図２に表したように、中央部に中空部分を有する液膜として中空円錐状に吐水孔４１１から吐水される。つまり、本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、ノズル４１０の吐水孔４１１から中空円錐状に洗浄水を吐水する吐水手段４０１を備える。以下、説明の便宜上、このように中空円錐状に吐水された洗浄水を「中空円錐状吐水」と称する。
【００２８】
中空円錐状吐水５１０の中空部分では、液膜の流れに追随して中空円錐状吐水５１０の中空部分から外側へ排出される空気量が多くなる。一方で、中空円錐状吐水５１０の中空部分に入る空気の通り道は、中空円錐状吐水５１０の液膜によって遮られるため、中空円錐状吐水５１０の中空部分から外側へ排出される空気の中央部に限られることになる。そのため、中空円錐状吐水５１０の中空部分に入ってくる空気量が少なくなり、中空円錐状吐水５１０の中空部分では、外気と比べて圧力が低くなった負圧状態が発生している。
【００２９】
本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、中空円錐状吐水５１０が人体局部に着水する前に、中空円錐状吐水５１０の中空部分を充填するように中空円錐状吐水５１０の液膜を破砕する破砕手段を備える。つまり、破砕手段は、詳細については後述するが、図２に表したように、中空円錐状吐水５１０の液膜を破砕することにより粒化された水流（以下、説明の便宜上、「粒化水流」と称する）を生成する。そして、液膜の進行方向に進行する粒化水流５２０の一部は、中空円錐状吐水５１０の中空部分に発生した負圧によって、その中空部分に流れ込む。これにより、破砕手段は、その粒化水流５２０により中空円錐状吐水５１０の中空部分を充填することができる。
【００３０】
すなわち、図１においては、ノズル４１０から噴射された洗浄水５００は、まず中空円錐状吐水５１０として吐水孔４１１から吐水され、粒化水流５２０により中空部分を充填された状態で便座２００に座った使用者の人体局部のより広い範囲に着水できる。
【００３１】
図２に表したように、本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、吐水手段４０１よりも下流側であってノズル４１０の吐水孔４１１よりも上流側に設けられた液膜厚さ拡大手段４０２を備える。この液膜厚さ拡大手段４０２は、中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さを拡大させる。より具体的に説明すると、液膜厚さ拡大手段４０２は、ノズル４１０の吐水孔４１１から吐水された中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さＤ２を、吐水手段４０１から吐水された中空円錐状吐水の液膜の厚さＤ１よりも厚くすることができる。そのため、中空円錐状吐水５１０の液膜を破砕することにより生成された粒化水流５２０の径は、例えば約１ｍｍ（ミリメートル）程度であり、径が例えば約１０〜１００μｍ（ミクロン）程度の霧と比較すると大きい。
【００３２】
図３（ａ）および図３（ｂ）に表したように、ノズル４１０から噴射された洗浄水５００は、第１の吐水５０１と、第２の吐水５０２と、を有する。つまり、ノズル４１０は、第１の吐水５０１と、第２の吐水５０２と、を結果的に吐水する形となっている。第１の吐水５０１の流速は、第２の吐水５０２の流速よりも速い。言い換えれば、第２の吐水５０２の流速は、第１の吐水５０１の流速よりも遅い。つまり、本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００では、第２の吐水５０２の流速よりも速い流速を有する第１の吐水５０１と、第１の吐水５０１の流速よりも遅い流速を有する第２の吐水５０２と、が生成される。
【００３３】
図３（ａ）に表したように、第１の吐水５０１は、第１の中空円錐状吐水５１１として吐水孔４１１から吐水され、着水する前に破砕されて第１の粒化水流５２１となる。そして、複数の第１の粒化水流５２１は、第１の水流群５２１ａを形成する。  
図３（ｂ）に表したように、第２の吐水５０２は、第２の中空円錐状吐水５１２として吐水孔４１１から吐水され、着水する前に破砕されて第２の粒化水流５２２となる。そして、複数の第２の粒化水流５２２は、第２の水流群５２２ａを形成する。  
つまり、中空円錐状吐水５１０は、第１の中空円錐状吐水５１１と、第２の中空円錐状吐水５１２と、を含む。粒化水流５２０は、第１の粒化水流５２１と、第２の粒化水流５２２と、を含む。
【００３４】
第１の吐水５０１の流速は、第２の吐水５０２の流速よりも速いため、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜の厚さは、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の厚さよりも厚い。また、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜の長さは、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の長さよりも長い。つまり、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より厚くなった状態およびより長くなった状態で破砕され第１の粒化水流５２１となる。そのため、第１の粒化水流５２１は、第２の粒化水流５２２と比較すると、より大きい粒径およびより速い流速を有する。
【００３５】
前述したように、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より長くなった状態で、すなわち吐水孔４１１からより遠い位置で破砕される。そのため、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より広がった状態で破砕される。そのため、図３（ａ）に表したように、第１の粒化水流５２１は、第２の粒化水流５２２と比較して、より大きい粒径およびより速い流速を有する状態で、更に、大部分の第１の粒化水流５２１が中空部分に充填される前に、人体局部の外周部に着水する。そして、図３（ａ）に表した矢印Ａ１１および矢印Ａ１２のように、第１の吐水５０１は、第１の粒化水流５２１として人体局部の外周部に着水し、人体局部の中心部の方向へ向かう流れを有する。
【００３６】
一方、第２の吐水５０２は、第１の吐水５０１とは反対の作用を有する。すなわち、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜は、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜と比較して、より薄い状態およびより短い状態で破砕され第２の粒化水流５２２となる。そのため、第２の粒化水流５２２は、第１の粒化水流５２１と比較すると、より小さい粒径およびより遅い流速を有する。
【００３７】
また、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜は、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜と比較して、あまり広がらない状態で破砕される。そのため、図３（ｂ）に表したように、第２の粒化水流５２２は、第１の粒化水流５２１と比較して、より小さい粒径およびより遅い流速を有する状態で、更に、中空部分に充填されて、人体局部の中心部に着水する。そして、図３（ｂ）に表した矢印Ａ１３および矢印Ａ１４のように、第２の吐水５０２は、第２の粒化水流５２２として人体局部の中心部に着水し、人体局部の外周部の方向へ向かう流れを有する。
【００３８】
後に詳述するように、第１の吐水５０１の人体局部における着水力は、第２の吐水５０２の人体局部における着水力よりも大きい。
【００３９】
ここで、本願明細書において、「着水力」とは、洗浄水５００の着水流速、着水水量、着水圧力の少なくともいずれかを意味し、また、単位時間当たりの単位面積あたりの洗浄水が有する運動量であり、汚れを落としたり、剥いだり、浮かせたりする力をいう。また、「着水流速」とは、着水部あるいは吐水孔４１１から所定の距離だけ離れた位置における洗浄水５００の流速をいう。また、「着水圧力」とは、着水部あるいは吐水孔４１１から所定の距離だけ離れた位置における単位面積あたりの運動量であり、汚れを落としたり、剥いだり、浮かせたりする力をいう。また、「着水水量」とは、着水部あるいは吐水孔４１１から所定の距離だけ離れた位置において単位時間あたりに着水する水量であり、汚れを洗い流す力をいう。
【００４０】
これにより、第１の吐水５０１は、第２の吐水５０２と比較すると、より大きい量感を与えることができる。また、人体局部に着水した後の第１の吐水５０１の流れと、人体局部に着水した後の第２の吐水５０２の流れと、により、より大きい洗浄力を確保することができる。ここで、本願明細書において「量感」とは、水量がたっぷりとした太い水流が肌表面に着水する時に感じる皮膚感覚、あるいは、多い流量で汚れを洗い流す感覚をいうものとする。また、ノズル４１０から噴射された洗浄水５００は、第１の吐水５０１と、第２の吐水５０２と、を有するため、少ない流量で量感を与えることができ、且つ洗浄力を確実に確保しつつ粒化水流５２１、５２２により人体局部を優しく洗浄することができる。
【００４１】
中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置は、周期的に変動する。例えば、第１の吐水５０１と第２の吐水５０２とは、ノズル４１０から結果的に交互に吐水される。前述したように、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より長くなった状態で、すなわち吐水孔４１１からより遠い位置で破砕される。一方、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜は、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜と比較して、より短い状態で、すなわち吐水孔４１１により近い位置で破砕される。これにより、中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置は、周期的に変動する。  
中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置を周期的に変動させる手段については、後に詳述する。
【００４２】
中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置が周期的に変動すると、中空円錐状吐水５１０の液膜が破砕された後において、粒化水流５２０の粒径および流速が周期的に変動する。そのため、おしり洗浄に求められる適度な量感を与えることができ、人体局部を優しく洗浄することができる。
【００４３】
また、中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置が周期的に変動すると、中空円錐状吐水５１０の液膜が破砕される際の液膜の長さおよび液膜の厚さが周期的に変動する。これにより、第１の粒化水流５２１（あるいは第１の水流群５２１ａ）および第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、中空円錐状吐水５１０の液膜が破砕される際の液膜の長さおよび液膜の厚さを周期的に変動させることで生成される。
【００４４】
第１の吐水５０１と第２の吐水５０２とは、それぞれが独立した状態で人体局部に着水する。つまり、第１の水流群５２１ａと第２の水流群５２２ａとは、それぞれが独立した状態で人体局部に着水する。言い換えれば、第１の吐水５０１（あるいは第１の水流群５２１ａ）と第２の吐水５０２（あるいは第２の水流群５２２ａ）とは、互いに干渉しない状態あるいは一方が他方から乱されない状態で人体局部に着水する。
【００４５】
すなわち、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、人体局部に近い位置で破砕され、より広がった状態で破砕される。そのため、第１の吐水５０１は、第２の吐水５０２ほどには第１の粒化水流５２１により中空部分が充填されることなく人体局部の外周部に着水する。そのため、図４に表したように、第１の吐水５０１（あるいは第１の水流群５２１ａ）は、リング状の吐水として人体局部の外周部に着水する。
【００４６】
一方、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜は、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜と比較して、人体局部から遠い位置で破砕され、あまり広がらない状態で破砕される。そのため、第２の粒化水流５２２は、第１の粒化水流５２１と比較して、より長い時間にわたって中空部分に引き込まれる。そして、第２の吐水５０２は、第１の吐水５０１と比較して、第２の粒化水流５２２により中空部分がより充填された状態で人体局部の中心部に着水する。そのため、図４に表したように、第２の吐水５０２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、中実状の吐水として人体局部の中心部に着水する。
【００４７】
図４に表したように、第２の吐水５０２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、リング状の吐水として人体局部に着水する第１の吐水５０１（あるいは第１の水流群５２１ａ）の内側において中実状の吐水として人体局部に着水する。
【００４８】
これによれば、量感を与える第１の吐水５０１は、人体局部の近傍のうちで量感を感じやすい人体局部の外周部にリング状の吐水として着水する。そのため、第１の吐水５０１は、十分な量感あるいはしっかりとした量感を与えることができる。一方、第２の吐水５０２は、より小さい粒径およびより遅い流速を有する状態で人体局部の中心部に中実状の吐水として着水する。そのため、第２の吐水５０２は、洗浄力を確保しつつ、人体局部の中心部の汚れをさっと洗い流し、人体局部の中心部を優しく洗浄することができる。
【００４９】
また、前述したように、結果的に、第１の吐水５０１と第２の吐水５０２とは、ノズル４１０から交互に吐水される。つまり、リング状の吐水を有する第１の吐水と、中実状の吐水を有する第２の吐水と、が交互に吐水される。これにより、中空部分が中抜けしていない連続した吐水として使用者に感じさせることができる。そのため、少ない流量で量感を与えることができ、洗浄力を確保することができる。また、前述したように、第１の吐水５０１と第２の吐水５０２とは、それぞれが独立した状態で人体局部に着水する。そのため、少ない流量で中空部分の中抜け感を抑え、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。これにより、快適なおしり洗浄を実現することができる。なお、連続した吐水であると使用者が感じるのは、第１の吐水５０１が着水するタイミングと、後続する次の第１の吐水５０１が着水するタイミングと、の間の時間が、例えば約０．０１秒〜０．０７秒程度の場合である。つまり、連続した吐水であると使用者が感じる周波数（知覚限界周波数）の範囲は、例えば約１５ヘルツ（Ｈｚ）〜１００Ｈｚ程度である。
【００５０】
なお、第１の吐水５０１から第２の吐水５０２へ遷移するときには、あるいは第２の吐水５０２から第１の吐水５０１へ遷移するときには、リング状の吐水と中実状の吐水とがわずかに干渉する場合がある。例えば、リング状の吐水がリングの内側へ流れ中実状の吐水と干渉したり、中実状の吐水がリングの外側へ流れリング状の吐水と干渉する場合がある。この場合でも、本願明細書においては、それぞれが独立した状態で人体局部に着水する吐水、または互いに干渉しない状態あるいは一方が他方から乱されない状態で人体局部に着水する吐水を第１の吐水５０１および第２の吐水５０２というものとする。そして、第２の吐水５０２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、リング状の吐水として人体局部に着水する第１の吐水５０１（あるいは第１の水流群５２１ａ）の内側において、第１の吐水５０１（あるいは第１の水流群５２１ａ）とは独立した状態で中実状の吐水として人体局部に着水する。
【００５１】
図５は、着水部あるいは吐水孔から所定の距離だけ離れた位置における洗浄水の着水力を表すグラフ図である。  
図２〜図４に関して前述したように、第１の粒化水流５２１は、第２の粒化水流５２２と比較して、より大きい粒径およびより速い流速を有する状態で人体局部の外周部に着水する。そのため、図５に表したように、人体局部における第１の吐水５０１の着水力は、人体局部における第２の吐水５０２の着水力よりも大きい。つまり、本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、ノズル４１０から噴射される洗浄水５００の流速を上げることで、人体局部における第１の吐水５０１の着水力を人体局部における第２の吐水５０２の着水力よりも大きくすることができる。また、人体局部における第１の吐水５０１の着水力は、使用者に対して量感を感じさせる着水力Ｆ１よりも大きい。
【００５２】
これによれば、ノズル４１０から噴射される洗浄水５００の水量を上げなくとも、洗浄水５００の流速を上げることで着水力を大きくすることができる。そのため、少ない流量で十分な量感を与えることができ、十分な洗浄力を確保することができる。また、第１の吐水５０１は、人体局部の近傍のうちで量感を感じやすい人体局部の外周部に着水するため、おしり洗浄に求められる十分な量感を与えることができる。
【００５３】
また、図５に表したように、人体局部の中心部における第１の吐水５０１の着水力は、人体局部における第２の吐水５０２の着水力よりも小さく、汚れを落とすために必要な着水力Ｆ２よりも小さい。そのため、例えば直進流が人体局部の中心部に着水する場合と比較して、人体局部の中心部に強い刺激が必要以上に加わることを抑えることができる。例えば、痔や、裂傷や、過度の清拭による擦り傷などが人体局部に存在する使用者に対しても、快適なおしり洗浄を実現することができる。
【００５４】
図２〜図４に関して前述したように、第２の粒化水流５２２は、第１の粒化水流５２１と比較して、より小さい粒径およびより遅い流速を有する状態で人体局部の中心部に着水する。そのため、図５に表したように、人体局部における第２の吐水５０２の着水力は、人体局部における第１の吐水５０１の着水力よりも小さい。また、人体局部における第２の吐水５０２の着水力は、使用者に対して量感を感じさせる着水力Ｆ１よりも小さく、汚れを落とすために必要な着水力Ｆ２よりも大きい。第２の吐水５０２が着水する範囲は、一般的に汚れが付着する範囲を含むことができる。これにより、第２の吐水５０２は、十分な洗浄力を確保しつつ、人体局部の中心部に強い刺激が必要以上に加わることを抑え、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。
【００５５】
次に、本実施形態のノズル４１０の具体例について、図面を参照しつつ説明する。  
図６は、本実施形態のノズルの具体例を例示する断面模式図である。  
また、図７は、スロートの変形例を例示する断面模式図である。
【００５６】
本具体例のノズル４１０は、図６に表したように、ノズル本体（吐水手段）４２０と、スロート（液膜厚さ拡大手段および破砕手段）４３０と、を有する。ノズル本体４２０の内部には、図示しない水源から供給された洗浄水が通過するノズル本体流路４２１と、旋回流を生成可能な旋回室４２３と、旋回室４２３からの洗浄水をスロート４３０へ導く連通路４２５と、が設けられている。また、旋回室４２３の中央部には、より安定した旋回力の旋回流を生成する突設部４２４が設けられている。
【００５７】
旋回室４２３は、底部においてより大きな径を有する大径部内周壁４２３ｅと、連通路４２５へ向かうにつれて収縮した径を有する傾斜内周壁４２３ｆと、により形成され、中空室とされている。そして、傾斜内周壁４２３ｆは、その一端において連通路４２５に接続されている。一方、ノズル本体流路４２１は、旋回室４２３に偏心して接続されている。より具体的には、ノズル本体流路４２１は、旋回室４２３の大径部内周壁４２３ｅの接線方向に接続されている。
【００５８】
スロート４３０は、筒状に形成されている。そして、スロート４３０の内部には、ノズル本体４２０の連通路４２５から吐水された洗浄水が通過するスロート流路４３１が設けられている。そして、スロート流路４３１の一端には、スロート流路４３１を通過した洗浄水をスロート４３０の外部へ吐水する吐水孔４３３が形成されている。図６に表した吐水孔４３３は、図１および図２に表した吐水孔４１１に相当する。吐水孔４３３の近傍のスロート流路４３１には、吐水孔４３３へ向かうにつれて流路が拡大するテーパ部４３２が形成されている。
【００５９】
なお、本具体例のノズル４１０では、ノズル本体４２０とスロート４３０との間に隙間が設けられているが、この隙間は必ずしも設けられていなくともよい。すなわち、ノズル本体４２０とスロート４３０とが一体的に形成され、連通路４２５とスロート流路４３１とが接続されていてもよい。
【００６０】
図示しない水源から洗浄水がノズル４１０へ供給されると、その洗浄水は、ノズル本体流路４２１を通過して旋回室４２３へ流入する。ここで、ノズル本体流路４２１は、旋回室４２３の大径部内周壁４２３ｅの接線方向に接続されているため、旋回室４２３へ流入した洗浄水は、大径部内周壁４２３ｅおよび傾斜内周壁４２３ｆに沿って旋回する。そして、旋回室４２３において旋回した洗浄水は、旋回力を維持しつつ連通路４２５を通過し、連通路４２５の一端（吐水口）からスロート４３０のスロート流路４３１内へ吐水される。このとき、ノズル本体４２０から吐水された洗浄水は、旋回力を維持しているため、中央部に中空部分を有する液膜として中空円錐状に吐水される。
【００６１】
そして、ノズル本体４２０から中空円錐状に吐水された洗浄水は、スロート流路４３１の内壁で受け止められる。続いて、スロート流路４３１に流入した洗浄水は、旋回力を維持しつつスロート流路４３１の内壁に沿って流れ、吐水孔４３３へ導かれる。すなわち、スロート流路４３１を通過する洗浄水は、スロート流路４３１の内壁に付着するように流れる。そのため、スロート流路４３１を流れる洗浄水は、スロート流路４３１の内壁から摩擦力による抵抗を受け、その洗浄水の流速は、吐水孔４３３へ向かうにつれて遅くなる。これにより、図６に表したように、吐水孔４３３の近傍の液膜の厚さは、ノズル本体４２０から吐水されたときの液膜の厚さ、あるいはスロート流路４３１に流入した直後の液膜の厚さよりも厚い。あるいは、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さＤ２は、ノズル本体４２０から吐水された中空円錐状吐水の液膜の厚さＤ１よりも厚い。つまり、本具体例では、ノズル本体４２０は、図２に関して前述した吐水手段４０１として機能する。
【００６２】
さらに、スロート流路４３１を流れる洗浄水の流速は、スロート流路４３１の内壁の近傍すなわち境界層よりもスロート流路４３１の中心部の方が速い。つまり、スロート４３０は、スロート流路４３１の内壁の近傍を流れる洗浄水の流速と、スロート流路４３１の内壁の近傍よりも中心部の側を流れる洗浄水の流速と、を異ならせることができる。言い換えれば、スロート４３０は、洗浄水の液膜の外側（スロート流路４３１の内壁の側）の流れと、洗浄水の液膜の内側（スロート流路４３１の中心部の側）の流れと、の間において速度差をつけることができる。これは、液膜の外側（スロート流路４３１の内壁の側）の洗浄水が、液膜の内側（スロート流路４３１の中心部の側）の洗浄水よりも大きな摩擦力をスロート流路４３１の内壁から受けることにより、内側の洗浄水よりも減速するためである。
【００６３】
そのため、スロート流路４３１を流れる洗浄水の内部には、図６に表した矢印Ａ１のように、液膜を横断する方向に渦流が発生する。また、吐水孔４３３の近傍におけるスロート流路４３１には、吐水孔４３３へ向かうにつれて流路が拡大するテーパ部４３２が形成されているため、吐水孔４３３から吐水される洗浄水は、テーパ部４３２に沿って流れる。そのため、吐水孔４３３から吐水される洗浄水の内部には、液膜を横断する方向に渦流がより発生しやすい。
【００６４】
そうすると、吐水孔４３３から吐水された洗浄水は、中央部に中空部分を有する液膜として、すなわち中空円錐状吐水５１０として吐水されるが、吐水孔４３３からある程度離間した位置において粒化水流５２０へ遷移する。より具体的には、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０の内部には、液膜を横断する方向に渦流が発生しているため、吐水孔４３３からある程度離間した位置において、隣接する渦流同士の間に亀裂が生ずる。そうすると、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０は、図６に表したように、吐水孔４３３からある程度離間した位置において破砕される。このようにして、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０は、粒化水流５２０へ遷移する。つまり、本具体例のスロート４３０は、液膜厚さ拡大手段４０２として機能するとともに、破砕手段としても機能する。
【００６５】
なお、破砕手段は、スロート４３０に限定されるわけではない。例えば、破砕手段は、液流や気流などを生成可能な図示しない流体噴射装置を有していてもよい。図示しない流体噴射装置は、液流や気流を図示しない噴射孔から噴射し、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０に衝突させることができる。このようにして、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０は、噴射孔から噴射された液流や気流により破砕され、粒化水流５２０へ遷移してもよい。
【００６６】
図７に表した変形例のように、スロート流路の内壁に螺旋状溝部４３５が形成されている場合には、スロート流路を流れる洗浄水は、その螺旋状溝部４３５からより大きな抵抗を受ける。より具体的には、スロート流路を流れる洗浄水は、スロート流路の流入側（ノズル本体４２０の連通路４２５の側）よりもスロート流路の流出側（吐水孔４３３の側）においてより大きな抵抗を受ける。そして、スロート流路を流れる洗浄水の旋回成分の速度は維持され、その直進成分の速度は減速される。
【００６７】
これによれば、スロート流路に流入した洗浄水は、スロート流路の流入側において徐々に減速し、スロート流路の流出側において一気に減速する。そのため、ノズル本体４２０から吐水されスロート流路に流入した洗浄水が、速度がより速いときにより大きな抵抗を受けることで、あるいは衝撃を受けることで粒化することを抑制することができる。そのため、本変形例では、スロート流路を流れる洗浄水を液膜の状態で維持しつつ、より安定して減速させることができる。これにより、より確実に液膜の厚さを拡大することができる。
【００６８】
また、スロート流路を流れる洗浄水と、螺旋状溝部４３５と、の接触時間は、螺旋状溝部４３５が設けられていない場合よりも長い。そのため、本変形例では、スロート流路を流れる洗浄水は、螺旋状溝部４３５が設けられていない場合よりも長い時間に亘って螺旋状溝部４３５から摩擦力を受ける。これにより、洗浄水の液膜の外側（スロート流路の内壁の側）の流れと、洗浄水の液膜の内側（スロート流路の中心部の側）の流れと、の間における速度差は、螺旋状溝部４３５が設けられていない場合よりも大きい。
【００６９】
そのため、本変形例のスロート流路を流れる洗浄水の液膜の厚さは、図６に表した具体例のスロート流路４３１を流れる洗浄水の液膜の厚さよりも厚い。つまり、スロート流路の内壁に螺旋状溝部４３５を形成することにより、吐水孔４３３の近傍の液膜の厚さ、あるいは吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さＤ２をより厚くすることができる。
【００７０】
次に、脈動発生手段について、図面を参照しつつ説明する。  
図８は、本実施形態の脈動発生手段の内部構造を例示する断面模式図である。  
本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、脈動発生手段（破砕位置変動手段）４７０を備える。脈動発生手段４７０は、第１の吐水５０１と第２の吐水５０２とを交互に吐水させることができる。また、脈動発生手段４７０は、中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置を周期的に変動させることができる。
【００７１】
具体的には、脈動発生手段４７０は、ノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与え、吐水孔４３３から吐水される洗浄水に脈動を与えることができる。ここで、本願明細書において「脈動」とは、脈動発生手段４７０により生ずる圧力の変動のことである。そのため、脈動発生手段４７０は、ノズル本体流路４２１内の水の圧力を変動させる装置である。
【００７２】
脈動発生手段４７０は、図８に表したように、ノズル本体流路４２１に接続されるシリンダ４７１と、シリンダ４７１の内部に進退自在に設けられたプランジャ４７２と、プランジャ４７２の内部に設けられた逆止弁４７３と、励磁電圧を制御することでプランジャ４７２を進退させる脈動発生コイル４７４と、を有する。
【００７３】
そして、プランジャ４７２の位置が、ノズル４１０の側（下流側）に変化した場合には、脈動発生手段４７０よりも下流側の水の圧力が増加し、ノズル４１０とは反対の側（上流側）に変化した場合には、脈動発生手段４７０よりも下流側の水の圧力が減少するように逆止弁が配設されている。言い換えれば、プランジャ４７２の位置が、ノズル４１０の側（下流側）に変化した場合には、脈動発生手段４７０よりも上流側の水の圧力は減少し、ノズル４１０とは反対の側（上流側）に変化した場合には、脈動発生手段４７０よりも上流側の水の圧力は増加する。
【００７４】
そして、脈動発生コイル４７４の励磁を制御することにより、プランジャ４７２を上流側・下流側に進退させる。すなわち、ノズル本体流路４２１内の水に脈動を付加する場合（ノズル本体流路４２１内の水の圧力を変動させる場合）には、脈動発生コイル４７４に供給する励磁電圧を制御することにより、プランジャ４７２をシリンダ４７１の軸方向（上流方向・下流方向）に進退させる。
【００７５】
この場合、プランジャ４７２は、脈動発生コイル４７４の励磁により図示する原位置（プランジャ原位置）から下流側４７５に移動する。そして、脈動発生コイル４７４の励磁が消えると、復帰スプリング４７６の付勢力によって、原位置に復帰する。この際、緩衝スプリング４７７によってプランジャ４７２の復帰の動作が緩衝される。プランジャ４７２は、その内部にダックビル式の逆止弁４７３を有し、上流側への逆流を防止している。
【００７６】
したがって、プランジャ４７２は、プランジャ原位置から下流側へ移動する際には、シリンダ４７１内の水を加圧して下流側のノズル本体流路４２１に押し流せるようになっている。言い換えれば、プランジャ４７２は、プランジャ原位置から下流側へ移動する際には、上流側のノズル本体流路４２１内の水を減圧してシリンダ４７１内に吸引することができる。この際、プランジャ原位置と、下流側に移動した位置とは常に一定であることから、プランジャ４７２が動作する際に下流側のノズル本体流路４２１に送られる洗浄水の量は一定となる。
【００７７】
その後、原位置に復帰する際には、逆止弁４７３を経てシリンダ４７１内に洗浄水が流れ込む。そのため、次回のプランジャ４７２の下流側移動の際には、改めて、一定量の洗浄水が下流側のノズル本体流路４２１に送られることになる。このようにして、図８に表した脈動発生手段４７０は、ノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えることができる。
【００７８】
次に、脈動発生手段の動作と水の流速との関係について、図面を参照しつつ説明する。  図９は、脈動発生手段に印加する電圧波形および脈動発生手段の下流側の水の流速波形を例示するグラフ図である。  
なお、図９（ａ）は、本実施形態の脈動発生手段に印加する電圧波形を例示するグラフ図である。図９（ｂ）は、本実施形態の脈動発生手段の下流側の水の流速波形を例示するグラフ図である。
【００７９】
図８に関して前述したように、脈動発生コイル４７４に供給する励磁電圧を制御することにより、プランジャ４７２を駆動し、ノズル本体流路４２１内の水に脈動を付加することができる。脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形の周波数（１／Ｔ１）は、例えば約７０Ｈｚ程度である。電圧を供給する時間ｔ１の最大値は、例えば約３．２５ミリ秒（ｍｓ）程度である。そのため、脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形のデューティ比の最大値は、例えば約２３．２％程度である。
【００８０】
まず、脈動発生コイル４７４への電圧の供給を停止すると、プランジャ４７２が上流側へ移動し、脈動発生手段４７０よりも下流側の水の圧力は減少する。そのため、図９（ｂ）に表した流速Ｖ１〜流速Ｖ２のように、脈動発生手段４７０よりも下流側の水の流速は減少する。そして、吐水孔４１１から吐水される中空円錐状吐水５１０の液膜の流速は、減少する。これにより、中空円錐状吐水５１０の液膜の流速は、吐水孔４１１から遠ざかるにつれて速い状態となる。つまり、吐水孔４１１から相対的に遠い位置に存在する中空円錐状吐水５１０の液膜と、吐水孔４１１から相対的に近い位置に存在する中空円錐状吐水５１０の液膜と、において流速差が生ずる。この流速差により、中空円錐状吐水５１０の液膜は、薄く引き伸ばされた状態となる。
【００８１】
これによれば、水の流速が流速Ｖ１から流速Ｖ２へ変化する初期段階では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、脈動発生手段４７０による圧力変動がない場合よりも吐水孔４１１から遠い位置で破砕される。液膜の厚さの薄い中空円錐状吐水５１０が吐水孔４１１から遠い位置において流速の速い状態で粒化水流５２０へ遷移するため、より小さい粒径およびより速い流速を有する粒化水流５２０が生成される。
【００８２】
続いて、水の流速が流速Ｖ１から流速Ｖ２へ変化する終期段階では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、脈動発生手段４７０による圧力変動がない場合よりも吐水孔４１１に近い位置で破砕される。液膜の厚さの薄い中空円錐状吐水５１０が吐水孔４１１に近い位置において流速の遅い状態で粒化水流５２０へ遷移するため、より小さい粒径およびより遅い流速を有する粒化水流５２０が生成される。このときの粒化水流が、図２〜図４に関して前述した第２の粒化水流５２２に相当する。つまり、水の流速が流速Ｖ１から流速Ｖ２へ変化する終期段階において吐水される洗浄水が、第２の吐水５０２に相当する。
【００８３】
一方、脈動発生コイル４７４への電圧の供給を開始すると、プランジャ４７２が下流側へ移動し、脈動発生手段４７０よりも下流側の水の圧力は増加する。そのため、図９（ｂ）に表した流速Ｖ３〜流速Ｖ４のように、脈動発生手段４７０よりも下流側の水の流速は増加する。そして、吐水孔４１１から吐水される中空円錐状吐水５１０の液膜の流速は、増加する。これにより、中空円錐状吐水５１０の液膜の流速は、吐水孔４１１から遠ざかるにつれて遅い状態となる。つまり、吐水孔４１１から相対的に遠い位置に存在する中空円錐状吐水５１０の液膜と、吐水孔４１１から相対的に近い位置に存在する中空円錐状吐水５１０の液膜と、において流速差が生ずる。この流速差により、中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さは、吐水孔４１１から遠ざかるにつれて厚い状態となる。
【００８４】
これによれば、水の流速が流速Ｖ３から流速Ｖ４へ変化する初期段階では、液膜の内部における流速差による破砕の促進が加わり、中空円錐状吐水５１０の液膜は、脈動発生手段４７０による圧力変動がない場合よりも吐水孔４１１に近い位置で破砕される。液膜の厚さの厚い中空円錐状吐水５１０が吐水孔４１１に近い位置において流速の遅い状態で粒化水流５２０へ遷移するため、より小さい粒径およびより遅い流速を有する粒化水流５２０が生成される。
【００８５】
続いて、水の流速が流速Ｖ３から流速Ｖ４へ変化する終期段階では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、脈動発生手段４７０による圧力変動がない場合よりも吐水孔４１１から遠い位置で破砕される。液膜の厚さの厚い中空円錐状吐水５１０が吐水孔４１１から遠い位置において流速の速い状態で粒化水流５２０へ遷移するため、より大きい粒径およびより速い流速を有する粒化水流５２０が生成される。このときの粒化水流が、図２〜図４に関して前述した第１の粒化水流５２１に相当する。つまり、水の流速が流速Ｖ３から流速Ｖ４へ変化する終期段階において吐水される洗浄水が、第１の吐水５０１に相当する。
【００８６】
このようにして、脈動発生手段４７０は、吐水孔４１１から吐水される洗浄水５００の流速を変化させることができる。また、脈動発生手段４７０は、リング状の吐水を有する第１の吐水５０１と、中実状の吐水を有する第２の吐水５０２と、を交互に吐水させることができる。また、脈動発生手段４７０は、中空円錐状吐水５１０の液膜の破砕位置を周期的に変動させることができる。
【００８７】
図１０は、着水位置の近傍を通過する粒子の速度分布を例示するグラフ図である。  
本発明者は、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えた場合に着水位置の近傍を通過する粒子（液滴あるいは粒化水流）の速度分布と、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えない場合に着水位置の近傍を通過する粒子の速度分布と、を測定した。脈動発生手段４７０に供給する水の水量については、脈動の有無にかかわらず約４３０ｃｃ／分で一定とした。その結果の一例は、図１０に表した如くである。
【００８８】
図１０に表したように、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えた場合における速度分布は、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えない場合における速度分布よりも広がりを有する。言い換えれば、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えない場合における速度分布は、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えた場合における速度分布と比較して、所定の流速を中心に集中している。これにより、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えると、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えない場合と比較して、より速い流速を有する粒化水流５２０やより遅い流速を有する粒化水流５２０を生成することができることが分かる。
【００８９】
ここで、脈動発生手段４７０がノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えた場合における速度分布を、液滴の空間占有率が高いときと、液滴の空間占有率が低いときと、で分解する。そうすると、図１０に表したように、液滴の空間占有率が高いときの速度分布のピークは、液滴の空間占有率が低いときの速度分布のピークよりも流速の速い側に存在する。ここで、本願明細書において「空間占有率」とは、単位体積当たりの液滴が占める体積の比率あるいは割合をいうものとする。つまり、液滴の速度分布を脈動発生手段４７０により変化させることで、液滴の空間占有率を変化させることができる。これについて、さらに説明する。
【００９０】
図１１は、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率を例示するグラフ図である。  
図９に関して前述したように、脈動発生手段４７０は、中空円錐状吐水５１０の液膜の流速および粒化水流５２０の流速を変化させることができる。図１０に関して前述したように、脈動発生手段４７０は、中空円錐状吐水５１０の液膜の流速および粒化水流５２０の流速を変化させることで、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率を変化させることができる。これにより、脈動発生手段４７０は、着水位置における水量を変化させることができる。
【００９１】
本発明者は、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率の時間推移を測定した。その結果の一例は、図１１に表した如くである。ノズル４１０から噴射される洗浄水５００の水勢が「水勢４」および「水勢５」のときには、脈動発生手段４７０は、ノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えている。脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形の周波数は、「水勢４」および「水勢５」のときに約７０Ｈｚ程度である。脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形のデューティ比は、「水勢４」のときに約１３．３％程度であり、「水勢５」のときに約２３．２％程度である。
【００９２】
一方、ノズル４１０から噴射される洗浄水５００の水勢が「水勢３」のときには、脈動発生手段４７０は、ノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えていない。脈動発生手段４７０に供給する水の水量については、脈動の有無にかかわらず約４３０ｃｃ／分で一定とした。つまり、「水勢４」および「水勢５」において、脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形のデューティ比は、互いに異なり、脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形の周波数および脈動発生手段４７０に供給する水の水量は、同じである。
【００９３】
図１１に表したように、脈動発生手段４７０は、ノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えることで、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率が高い状態と低い状態とを交互に生成することができる。着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率が高い状態とは、例えば図１１に表した挿入写真Ｐ１の如くである。図１１に表した挿入写真Ｐ１では、粒子は、挿入写真Ｐ１の左側から右側へ向かって流れている。一方、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率が低い状態とは、例えば図１１に表した挿入写真Ｐ２の如くである。図１１に表した挿入写真Ｐ２では、粒子は、挿入写真Ｐ２の左側から右側へ向かって流れている。
【００９４】
図１０に関して前述したように、液滴の空間占有率が高いときの速度分布のピークは、液滴の空間占有率が低いときの速度分布のピークよりも流速の速い側に存在する。そのため、脈動発生手段４７０は、中空円錐状吐水５１０の液膜の流速および粒化水流５２０の流速を速くすることにより、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率が高い状態を実現できる。一方、脈動発生手段４７０は、中空円錐状吐水５１０の液膜の流速および粒化水流５２０の流速を遅くすることにより、着水位置の近傍を通過する粒子の空間占有率が低い状態を実現できる。
【００９５】
図９に関して前述したように、水の流速が増加する終期段階において吐水される洗浄水は、第１の吐水５０１に相当する。そのため、図１１に表した挿入写真Ｐ１は、例えば第１の吐水５０１を表している。一方、水の流速が減少する終期段階において吐水される洗浄水は、第２の吐水５０２に相当する。そのため、図１１に表した挿入写真Ｐ２は、例えば第２の吐水５０２を表している。
【００９６】
これによれば、着水位置（例えば人体局部）における第１の吐水５０１（あるいは第１の水流群５２１ａ）の水量は、着水位置（例えば人体局部）における第２の吐水５０２（あるいは第２の水流群５２２ａ）の水量よりも多い。そのため、第１の吐水５０１は、おしり洗浄に求められる十分な量感を与えることができる。
【００９７】
なお、図１１に表したように、脈動発生手段４７０は、「水勢４」のときの粒子の空間占有率と、「水勢５」のときの粒子の空間占有率と、を異ならせることができる。すなわち、脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形の周波数および脈動発生手段４７０に供給する水の水量を変化させることなく、脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形のデューティ比を変化させることで、粒子の空間占有率を変化させることができる。言い換えれば、脈動発生コイル４７４に供給する電圧の波形のデューティ比を変化させることで、例えば図１１に表した挿入写真Ｐ１および挿入写真Ｐ２のように、着水位置における水量あるいは着水力を変化させることができる。
【００９８】
図１２および図１３は、本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。  
本発明者は、脈動発生手段４７０に印加した電圧の波形の１／８周期ごとにノズル４１０から吐水された洗浄水の状態を撮影した。図１２（ａ）〜図１２（ｅ）および図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、それらの写真を時間経過の順に並べたものである。
【００９９】
図１２（ａ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、比較的薄い。そのため、中空円錐状吐水５１０の液膜は、吐水孔４１１に比較的近い位置で破砕され、比較的小さい径を有する液滴へ遷移している。図１２（ａ）に表した矢印のように、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さは、比較的短い。つまり、図１２（ａ）に表した状態では、第２の吐水５０２が生成されている。そして、図１２（ａ）に表した実線の囲み線内において、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜が破砕され第２の粒化水流５２２へ遷移している。
【０１００】
続いて、図１２（ｂ）〜図１２（ｄ）に表したように、図１２（ａ）において生成された第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、着水位置へ向かって進行している。また、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さが徐々に伸長している。着水位置は、吐水孔４１１から例えば約４０ミリメートル（ｍｍ）〜６０ｍｍ程度離れた位置である。なお、図１２および図１３に表した着水位置は、吐水孔４１１から約４０ｍｍ程度離れた位置である。
【０１０１】
続いて、図１２（ｅ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、比較的厚い。そのため、中空円錐状吐水５１０の液膜は、吐水孔４１１から比較的遠い位置で破砕され、比較的大きい径を有する液滴へ遷移している。図１２（ｅ）に表した矢印のように、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さは、比較的長い。つまり、図１２（ｅ）に表した状態では、第１の吐水５０１が生成されている。そして、図１２（ｅ）に表した破線の囲み線内において、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜が破砕され第１の粒化水流５２１へ遷移している。
【０１０２】
このとき、実線の囲み線内の第２の粒化水流５２２は、ほとんど着水位置に到達している。そのため、第１の粒化水流５２１の流速は、第２の粒化水流５２２の流速よりも速いにもかかわらず、図１３（ａ）に表したように、実線の囲み線内の第２の粒化水流５２２が着水位置を通過した後に、破線の囲み線内の第１の粒化水流５２１が着水位置に到達している。
【０１０３】
続いて、図１３（ｂ）に表したように、破線の囲み線内の第１の粒化水流５２１は、着水位置を通過した後に実線の囲み線内の第２の粒化水流５２２に追い付いている。つまり、第１の粒化水流５２１（あるいは第１の水流群５２１ａ）が着水位置に到達する前に第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）を追い越すことはない。
【０１０４】
続いて、図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に表したように、第１の粒化水流５２１および第２の粒化水流５２２は、さらに進行する。そして、ノズル４１０から吐水された洗浄水５００の状態は、図１２（ａ）に表した状態へ戻る。
【０１０５】
このように、本実施形態では、第１の粒化水流５２１（あるいは第１の水流群５２１ａ）が着水位置に到達する前に第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）を追い越すことはない。つまり、第１の粒化水流５２１（あるいは第１の水流群５２１ａ）と第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）とは、交互に人体局部に着水する。そのため、中空部分が中抜けしていない連続した吐水として使用者に感じさせることができる。また、少ない流量で量感を与えることができ、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、吐水手段４０１や液膜厚さ拡大手段４０２や破砕手段や脈動発生手段４７０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやノズル４１０やノズル本体４２０やスロート４３０の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 衛生洗浄装置、  ２００ 便座、  ３００ 便蓋、  ４００ ケーシング、  ４０１ 吐水手段、  ４０２ 液膜厚さ拡大手段、  ４０４ 着座検知センサ、  ４１０ ノズル、  ４１１ 吐水孔、  ４２０ ノズル本体、  ４２１ ノズル本体流路、  ４２３ 旋回室、  ４２３ｅ 大径部内周壁、  ４２３ｆ 傾斜内周壁、  ４２４ 突設部、  ４２５ 連通路、  ４３０ スロート、  ４３１ スロート流路、  ４３２ テーパ部、  ４３３ 吐水孔、  ４３５ 螺旋状溝部、  ４７０ 脈動発生手段、  ４７１ シリンダ、  ４７２ プランジャ、  ４７３ 逆止弁、  ４７４ 脈動発生コイル、  ４７５ 下流側、  ４７６ 復帰スプリング、  ４７７ 緩衝スプリング、  ５００ 洗浄水、  ５０１ 第１の吐水、  ５０２ 第２の吐水、  ５１０ 中空円錐状吐水、  ５１１ 第１の中空円錐状吐水、  ５１２ 第２の中空円錐状吐水、  ５２０ 粒化水流、  ５２１ 第１の粒化水流、  ５２１ａ 第１の水流群、  ５２２ 第２の粒化水流、  ５２２ａ 第２の水流群、  ８００ 便器、  ８０１ ボウル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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