(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルの吐水孔からおしり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おしり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、
を備え、
前記粒化された水流は、第１の水流群と、前記第１の水流群よりも小さい粒径および前記第１の水流群よりも遅い流速を有する第２の水流群と、を有し、
前記第１の水流群と前記第２の水流群とは、それぞれが独立した状態で前記おしり局部に着水し、
前記第１及び第２の水流群が前記おしり局部に着水する時間間隔は、人が連続的な吐水であると感ずる時間間隔であることを特徴とする衛生洗浄装置。
【請求項２】
前記おしり局部の表面は、前記時間間隔に応じて振動し、
前記表面の振動の周波数は、５０ヘルツ以上１００ヘルツ以下であ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】
前記吐水孔から吐水される洗浄水に脈動を付与し、前記第１の水流群および前記第２の水流群を形成する脈動発生手段をさらに備え、
前記脈動発生手段が付与する脈動の周波数は、５０ヘルツ以上１００ヘルツ以下であ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】
前記第１の水流群は、前記おしり局部の外周部に着水し、前記第２の水流群は、前記おしり局部の中心部に着水することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の衛生洗浄装置。
【請求項５】
前記おしり局部における前記第１の水流群の水量は、前記おしり局部における前記第２の水流群の水量よりも多いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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、おしり洗浄をする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おしり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、直噴流が着水するおしり局部の中心と、旋回噴流が着水するおしり局部の周囲における着水力は、略同じとなる。そのため、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外周部における量感が弱くなるおそれがある。これに対して、量感を上げようとすると、水量を上げる必要がある。水量を上げると、昨今の節水の観点においては改善の余地がある。また、直噴流による量感が強くなり、使用者は、おしり局部の中心に強い刺激を受けるおそれがある。
【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】
おしり洗浄に対しては、ビデ洗浄と比較してより大きい量感が求められる。量感は、人体局部に当たる洗浄水の着水力に起因する。また、量感は、洗浄水が人体局部に当たる範囲にも起因する。さらに、量感は、洗浄水が人体局部に当たる時間的間隔によっても変化する。そのため、特許文献２に記載された衛生洗浄装置では、より大きな径を有する粒化水流により個々の液滴の着水力を高めている一方で、脈動の付与の仕方によっては、個々の液滴が人体局部に当たるタイミングが遅すぎる場合がある。そうすると、使用者は、洗浄水を断続的に感じてしまい、不快感を感ずる場合がある。一方で、個々の液滴が人体局部に当たるタイミングが早すぎると、使用者は、刺激感を感じてしまい、不快感を感ずる場合がある。そのため、特許文献２に記載されたビデ洗浄を行う衛生洗浄装置をおしり洗浄に利用しても、量感を与えつつ優しい洗浄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、おしりに量感を与えつつ優しいおしり洗浄を実現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おしり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おしり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、を備え、前記粒化された水流は、第１の水流群と、前記第１の水流群よりも小さい粒径および前記第１の水流群よりも遅い流速を有する第２の水流群と、を有し、前記第１の水流群と前記第２の水流群とは、それぞれが独立した状態で前記おしり局部に着水し、前記第１及び第２の水流群が前記おしり局部に着水する時間間隔は、人が連続的な吐水であると感ずる時間間隔であ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、より大きい粒径およびより速い流速を有する第１の水流群により、おしり洗浄に求められる十分な着水力を付与することができる。一方、より小さい粒径およびより遅い流速を有する第２の水流群により、例えば必要以上の大流量による洗浄のときに受ける不快感を感ずることはなく、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。また、人が連続的な吐水であると感ずる時間間隔で洗浄水を着水させるため、より少ない流量でより広い範囲に、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る。そして、快適なおしり洗浄を実現することができる衛生洗浄装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記おしり局部の表面は、前記時間間隔に応じて振動し、前記表面の振動の周波数は、５０ヘルツ以上１００ヘルツ以下であ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、おしり洗浄に求められる適度な量感（たっぷり感）を与えることができる。人体局部の表面の周波数が５０ヘルツよりも小さい場合には、使用者は、吐水の断続感および不快感を感じてしまう。一方、人体局部の表面の周波数が１００ヘルツよりも大きい場合には、使用者は、吐水の断続感を感じない一方で、振動感を感ずることができなくなり、おしり洗浄に求められる適度な量感を感ずることができない。
【００１２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記吐水孔から吐水される洗浄水に脈動を付与し、前記第１の水流群および前記第２の水流群を形成する脈動発生手段をさらに備え、前記脈動発生手段が付与する脈動の周波数は、５０ヘルツ以上１００ヘルツ以下であることを特徴とする衛生洗浄装置である。
【００１３】
この衛生洗浄装置によれば、おしり洗浄に求められる適度な量感（たっぷり感）を与えることができる。脈動発生手段が付与する脈動の周波数が５０ヘルツよりも小さい場合には、使用者は、吐水の断続感および不快感を感じてしまう。一方、脈動発生手段が付与する脈動の周波数が１００ヘルツよりも大きい場合には、使用者は、吐水の断続感を感じない一方で、振動感を感ずることができなくなり、おしり洗浄に求められる適度な量感を感ずることができない。
【００１４】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第１の水流群は、前記おしり局部の外周部に着水し、前記第２の水流群は、前記おしり局部の中心部に着水することを特徴とする衛生洗浄装置である。
【００１５】
この衛生洗浄装置によれば、より大きい粒径およびより速い流速を有する第１の水流群が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。そのため、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。また、より小さい粒径およびより遅い流速を有する第２の水流群が汚れの付着しやすい人体局部の中心部に着水する。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、痔や、裂傷や、過度の清拭による擦り傷などが人体局部の周辺に存在する使用者に対しても、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。
【００１６】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記おしり局部における前記第１の水流群の水量は、前記おしり局部における前記第２の水流群の水量よりも多い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、おしり洗浄に求められる量感を与えることができ、快適なおしり洗浄を実現することができる。また、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対して、水量の面でも着水力を付与することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の態様によれば、量感を与えつつ優しい洗浄を実現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】
【００１９】
【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】洗浄水による着水部の振動状態の測定方法を説明するための模式図である。
【図７】洗浄水による着水部の振動状態の測定結果の一例を例示するグラフ図である。
【図８】たっぷり感と脈動の有無との関係を説明するためのグラフ図である。
【図９】たっぷり感と周波数との関係を説明するための表およびグラフ図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
すなわち、図２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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と第２の吐水５０２は、ノズル４１０から交互に吐水される。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。
【００３１】
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。第１の水流群５２１ａと、第２の水流群５２２ａと、は、交互に吐水される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
これにより、第１の吐水５０１は、第２の吐水５０２と比較すると、より大きい粒径およびより速い流速を有する。そのため、第１の吐水５０１の着水水量は、第２の吐水５０２の着水水量よりも多い。第１の吐水５０１の着水流速は、第２の吐水５０２の着水流速よりも速い。第１の吐水５０１の着水力は、第２の吐水５０２の着水力よりも大きい。その結果、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、たっぷりとした水量による太い水流が肌表面に着水する時の皮膚感覚であり、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。物理的な吐水量が減少しても、人体の肌表面部位に点在する感覚器官への吐水による作用効果が同じであれば、同じ「量感」があるものとされている。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
第１の水流群５２１ａと第２の水流群５２２ａとが人体局部に着水する時間間隔は、人が連続的な吐水であると感ずる時間間隔である。これによれば、より大きい粒径およびより速い流速を有する第１の水流群５２１ａにより、おしり洗浄に求められる十分な着水力を付与することができる。一方、より小さい粒径およびより遅い流速を有する第２の水流群５２２ａにより、例えば必要以上の大流量による洗浄のときに受ける不快感を感ずることはなく、広い範囲を優しく一度にさっと洗浄することができる。また、人が連続的な吐水であると感ずる時間間隔で洗浄水を着水させるため、より少ない流量でより広い範囲に、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る。そして、快適なおしり洗浄を実現することができる衛生洗浄装置を提供することができる。
【００４９】
言い換えれば、本実施形態によれば、おしり洗浄に求められる適度な量感と、上質な洗い心地と、の両立を図ることができる。上質な洗い心地は、優しい洗浄や、包み込むような洗浄や、水跳ねを抑えた洗浄などにより実現され得る。これにより、使用者が人体局部を洗える喜びを感じることができる衛生洗浄装置を提供することができる。
【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、本発明者が実施した量感（たっぷり感）の検討について、図面を参照しつつ説明する。  
図６は、洗浄水による着水部の振動状態の測定方法を説明するための模式図である。  
また、図７は、洗浄水による着水部の振動状態の測定結果の一例を例示するグラフ図である。  
なお、図７（ａ）は、計測波形の一例を例示するグラフ図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に表したグラフ図をフーリエ変換した結果の一例を例示するグラフ図である。
【００５６】
本発明者は、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００による着水部の振動状態を測定した。具体的には、図６に表したように、便座２００に座った使用者の人体局部に相当する位置に吐水受け皿６１０を設置した。吐水受け皿６１０は、一辺が１０ミリメートル（ｍｍ）の正方形を呈する。そして、吐水受け皿６１０が受ける力を測定する力センサ６２０を設置した。本測定において使用した力センサ６２０は、「ＫＩＳＴＬＥＲ製  ９２０７」である。力センサ６２０は、吐水受け皿６１０が受けた力を電気信号に変換し、例えばスペクトラムアナライザなどの計測器６３０へ出力する。
【００５７】
計測器６３０が計測した波形の一例は、図７（ａ）に表した如くである。すなわち、図７（ａ）に表したグラフ図の横軸は、時間（秒：ｓ）を表す。図７（ａ）に表したグラフ図の縦軸は、電圧（ボルト：Ｖ）を表す。本測定において、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００の流量は、約４３０ｍｌ／ｍｉｎ程度である。また、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００には、脈動を与えている。ここで、本願明細書において「脈動」とは、後述する脈動発生手段により生ずる圧力の変動のことである。つまり、後述する脈動発生手段は、流路内の水の圧力を変動させる装置である。これについては、後に詳述する。
【００５８】
図７（ａ）に表したグラフ図をフーリエ変換した結果の一例は、図７（ｂ）に表した如くである。すなわち、図７（ｂ）に表したグラフ図の横軸は、周波数（ヘルツ：Ｈｚ）表す。図７（ｂ）に表したグラフ図の縦軸は、振幅を表す。これによれば、図７（ａ）に表したグラフ図（計測器６３０が計測した波形の一例）には、周波数が約７０Ｈｚ程度の成分とその倍数の成分が多く含まれることが分かる。このようにして、本発明者は、異なる吐水形態の洗浄水による着水部の振動状態をそれぞれ測定し、たっぷり感の違いと振動状態の違いとの関係について検討した。
【００５９】
図８は、たっぷり感と脈動の有無との関係を説明するためのグラフ図である。  
なお、図８（ａ）は、洗浄水に脈動を与えた場合における計測波形をフーリエ変換した結果を例示するグラフ図である。図８（ｂ）は、洗浄水に脈動を与えていない場合における計測波形をフーリエ変換した結果を例示するグラフ図である。
【００６０】
本検討では、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００の流量は、約４３０ｍｌ／ｍｉｎ程度である。また、本発明者によるヒアリングの結果、図８（ａ）に表したグラフ図の吐水形態に対しては、たっぷり感があるという評価が得られた。一方、図８（ｂ）に表したグラフ図の吐水形態に対しては、ややたっぷり感があるという評価が得られた。つまり、図８（ａ）に表したグラフ図の吐水形態に対してたっぷり感があるという評価数は、図８（ｂ）に表したグラフ図の吐水形態に対してたっぷり感があるという評価数よりも多かった。
【００６１】
図８（ａ）に表したように、たっぷり感があるという評価数がより多い吐水形態では、吐水受け皿６１０が受けた力の計測波形に、周波数が約７０Ｈｚ程度の成分とその倍数の成分とがより多く含まれる。一方で、図８（ｂ）に表したように、たっぷり感があるという評価数がより少ない吐水形態では、吐水受け皿６１０が受けた力の計測波形に、周波数が約７０Ｈｚ程度の成分とその倍数の成分とがあまり含まれない。
【００６２】
これにより、たっぷり感の差違は、洗浄水に与える脈動の有無に関係する。そして、洗浄水に脈動を与えると、より大きいたっぷり感を与えることができる。また、たっぷり感の差違は、周波数が約７０Ｈｚ程度の成分とその倍数の成分との振幅の大きさに関係する。
【００６３】
図９は、たっぷり感と周波数との関係を説明するための表およびグラフ図である。  
なお、図９（ａ）は、たっぷり感と周波数との関係を説明するための表である。図９（ｂ）は、周波数と吐水荷重との関係を例示するグラフ図である。
【００６４】
本検討では、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数を、５０Ｈｚ程度、７１．４Ｈｚ程度、１００Ｈｚ程度、１５０Ｈｚ程度に設定し、洗浄水に脈動を与えた。また、電圧を供給する時間を、約３．２５ミリ秒（ｍｓ）程度に設定した。また、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００の流量を、約２００ｍｌ／ｍｉｎ程度および約１３０ｍｌ／ｍｉｎ程度に設定した。
【００６５】
ここで、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数を変化させると、着水部の振動の周波数、具体的には洗浄水が着水する皮膚の振動の周波数が変化する。つまり、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数を変化させることは、着水部の振動の周波数を変化させることに相当する。着水部の振動の周波数は、図６および図７に関して前述した測定方法により測定可能である。
【００６６】
図９（ａ）に表したように、本発明者によるヒアリングの結果、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００の流量が約１３０ｍｌ／ｍｉｎ程度である場合において、周波数が５０Ｈｚ程度であるときには、周波数が比較的低いため、連続的な吐水ではないと感ずる（やや断続感を感ずる）一方で、たっぷり感があり、洗浄水５００の当たり方が重いという評価が得られた。
【００６７】
周波数が７１．４Ｈｚ程度であるときには、たっぷり感があり、洗浄水５００の当たり方がやや重いという評価が得られた。周波数が１００Ｈｚ程度であるときには、たっぷり感があり、洗浄水５００の当たり方の重さが減少したという評価が得られた。これらの評価は、図９（ｂ）に表したように、吐水荷重の変化と略同じ傾向を有する。
【００６８】
すなわち、図９（ｂ）に表したグラフ図の横軸は、周波数（Ｈｚ）を表す。図９（ｂ）に表したグラフ図の縦軸は、吐水荷重（ミリニュートン：ｍＮ）を表す。本検討において吐水荷重とは、吐水受け皿６１０が受ける力（荷重）である。つまり、吐水荷重は、力センサ６２０により測定され得る。周波数が上昇するにつれて、吐水荷重が減少している。この吐水荷重の減少傾向と同様に、周波数が上昇するにつれて、洗浄水５００の当たり方の重さの評価が低下している。また、計測波形をフーリエ変換した結果のグラフ図に例示したように（図９（ａ）参照）、周波数が上昇するにつれて、周波数が７０Ｈｚ程度の成分とその倍数の成分の振幅が減少した。
【００６９】
続いて、周波数が１５０Ｈｚ程度であるときには、あまりたっぷり感がなく、洗浄水５００の当たり方が軽いという評価が得られた。そこで、ノズル４１０から吐水される洗浄水５００の流量を約２００ｍｌ／ｍｉｎ程度に設定した。そうすると、図９（ａ）に表したように、周波数が７０Ｈｚ程度の成分とその倍数の成分の振幅が上昇した。また、図９（ｂ）に表したように、吐水荷重が上昇した。それにもかかわらず、流量が約１３０ｍｌ／ｍｉｎ程度である場合と同様に、あまりたっぷり感がなく、洗浄水５００の当たり方が軽いという評価が得られた。
【００７０】
これにより、たっぷり感の差違は、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数あるいは着水部の振動の周波数（具体的には洗浄水が着水する皮膚の振動の周波数）に関係する。そして、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数あるいは着水部の振動の周波数を１００Ｈｚよりも高い周波数に設定しても、あまりたっぷり感がなく、洗浄水５００の当たり方が軽いという評価が得られる。また、吐水の断続感を解消することができる一方で、振動感を与えることができなくなり、おしり洗浄に求められる適度なたっぷり感を与えることができないおそれがある。一方、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数あるいは着水部の振動の周波数を５０Ｈｚよりも低い周波数に設定すると、たっぷり感があり、洗浄水５００の当たり方が重いという評価が得られる一方で、断続感を感ずるという評価が得られる。そのため、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数あるいは着水部の振動の周波数を５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下に設定すると、たっぷり感があり、洗浄水５００の当たり方が重いという評価が得られる。つまり、後述する脈動発生手段に供給する電圧の波形の周波数あるいは着水部の振動の周波数を５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下に設定することで、おしり洗浄に求められる適度なたっぷり感を与えることができる。
【００７１】
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１０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。
【００７２】
本具体例のノズル４１０は、図１０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。
【００７３】
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。
【００７４】
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１０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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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１０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。
【００７８】
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。
【００７９】
そのため、スロート流路４３１を流れる洗浄水の内部には、図１０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。
【００８０】
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１０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。
【００８１】
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。
【００８２】
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１１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（あるいは第１の水流群５２１ａ）および第２の吐水５０２（あるいは第２の水流群５２２ａ）を形成し、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。
【００８３】
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。
【００８４】
脈動発生手段４７０は、図１１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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１１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。
【００９０】
なお、本実施形態の脈動発生手段は、これだけに限定されるわけではない。  
例えば、本実施形態の脈動発生手段は、第１の圧力変調装置と第２の圧力変調装置とからなる２連構成とされていてもよい。この場合には、第１の圧力変調装置および第２の圧力変調装置には、それぞれ円柱状の空間を有するシリンダが設けられている。シリンダ内には、ピストンが設けられている。ピストンには、例えばＯリングが装着されている。ピストンとシリンダとで画されたそれぞれの空間が加圧室となる。
【００９１】
ピストンは、上下に往復動することができる。加圧室内が洗浄水で満たされている際に、ピストンが、下死点（原位置）から上死点に移動すると加圧室の容積が縮小するので、洗浄水が加圧されて、ノズル本体流路４２１の下流側に向けて押し流される。
【００９２】
そして、その後、上死点から下死点（原位置）に復帰する際に、加圧室内の圧力が低下し、洗浄水が加圧室内に流入する。その後、次回のピストン移動の際に、洗浄水が再度加圧され、この工程を連続して行うことで、圧力変動すなわち脈動が発生する。このようにして、ノズル本体流路４２１内の水の流れに脈動を与えてもよい。
【００９３】
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１２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１２（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１２（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。
【００９４】
図１１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、５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下である。具体的には、その周波数は、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。
【００９５】
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１２（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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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１２（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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図１３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１３に表した如くである。
【０１０３】
図１３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。
【０１０４】
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１３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。
【０１０５】
図１４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１２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１３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。
【０１０６】
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１４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５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下である。具体的には、その周波数は、例えば約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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
図１４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１４に表した挿入写真Ｐ１の如くである。図１４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１４に表した挿入写真Ｐ２の如くである。図１４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。
【０１０９】
図１３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。
【０１１０】
図１２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１４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１４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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、図１４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１４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。
【０１１３】
図１５および図１６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１５（ａ）〜図１５（ｅ）および図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は、それらの写真を時間経過の順に並べたものである。
【０１１４】
図１５（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１５（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１５（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１５（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。
【０１１５】
続いて、図１５（ｂ）〜図１５（ｄ）に表したように、図１５（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１５および図１６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。
【０１１６】
続いて、図１５（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１５（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１５（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１５（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。
【０１１７】
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１６（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。
【０１１８】
続いて、図１６（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。
【０１１９】
続いて、図１６（ｃ）および図１６（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１５（ａ）に表した状態へ戻る。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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】
【０１２２】
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 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、  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、  ６１０ 吐水受け皿、  ６２０ 力センサ、  ６３０ 計測器、  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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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