(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を吐水口から可変の振幅で往復振動させながら吐出する吐水装置であって、
吐水装置本体と、
この吐水装置本体に設けられ、供給された湯水を往復振動させながら吐出する振動発生素子と、を有し、
上記振動発生素子は、
上記吐水装置本体から供給された湯水が流入する給水通路と、
この給水通路の流路断面の一部を閉塞するように、上記給水通路の下流側端部に配置され、上記給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる湯水衝突部と、
上記給水通路の下流側に設けられ、上記湯水衝突部により形成された渦を成長させながら導く渦列通路と、
この渦列通路の下流側に設けられ、上記渦列通路によって導かれた湯水を吐出させる吐出通路と、
上記吐水装置本体から供給された湯水を、上記湯水衝突部を迂回して上記渦列通路に流入させるバイパス通路と、
上記湯水衝突部を経て上記渦列通路に流入する湯水と、上記バイパス通路を通って上記渦列通路に流入する湯水の流量の比を変更可能に構成された流量比変更部と、
を有することを特徴とする吐水装置。
【請求項２】
上記流量比変更部は、上記湯水衝突部を経て上記渦列通路に流入する湯水の流速が、上記バイパス通路を通って上記渦列通路に流入する湯水の流速よりも速くなる範囲で流量比を設定可能に構成されている請求項１記載の吐水装置。
【請求項３】
上記湯水衝突部は、上記給水通路の対向する１対の壁面間を横断して延びるように配置され、上記バイパス通路は、上記湯水衝突部が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させる請求項１又は２に記載の吐水装置。
【請求項４】
上記バイパス通路は、上記渦列通路の両側からほぼ同一流量で湯水を流入させるように構成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の吐水装置。
【請求項５】
上記バイパス通路から上記渦列通路に湯水を流入させる２つのバイパス流入口は、互いに対向するように、上記渦列通路に配置されている請求項１乃至４の何れか１項に記載の吐水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐水装置に関し、特に、湯水（湯又は水）を吐水口から可変の振幅で往復振動させながら吐出する吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐水口から吐出される湯水の方向が振動的に変化するシャワーヘッドが知られている。このシャワーヘッドのような吐水装置においては、供給される湯水の給水圧によりノズルを振動的に駆動し、吐出口から吐出される湯水の方向を変化させている。このようなタイプの吐水装置では、単一の吐水口から広い範囲に湯水を吐出することができるので、広い範囲に吐水可能な吐水装置をコンパクトに構成できることが期待される。
【０００３】
一方、特開２０００−１２０１４１号公報（特許文献１）には、温水洗浄便座装置が記載されている。この温水洗浄便座装置においては、流体素子ノズルを使用して自励発振を誘発し、洗浄水の噴出方向を振動的に変化させている。具体的には、この温水洗浄便座装置においては図９に示すように、噴射ノズル１０２の両側にフィードバック流路１０４が設けられている。各フィードバック流路１０４は、噴射ノズル１０２と連通したループ状の流路であり、噴射ノズル１０２内を流れる洗浄水の一部が流入して循環するように構成されている。また、噴射ノズル１０２は、楕円形断面の噴射口１０２ａに向けてテーパ状に広がる形状に構成されている。
【０００４】
洗浄水が供給されると、噴射ノズル１０２から噴射される洗浄水は、コアンダ効果（Coanda effect）により、楕円形断面の噴射口１０２ａの何れか一方の側の壁面に引き寄せられ、これに沿うように噴射される（図９の状態ａ）。洗浄水が一方の壁面に沿って噴射されると、洗浄水が噴射されている側のフィードバック流路１０４内にも洗浄水が流入し、フィードバック流路１０４内の圧力が上昇する。この圧力上昇により、噴射されている洗浄水が押され、洗浄水は反対側の壁面に引き寄せられ、反対側の壁面に沿って噴射されるようになる（図９の状態ａ→ｂ→ｃ）。さらに、反対側の壁面に沿って洗浄水がされると、今度は、反対側のフィードバック流路１０４内の圧力が上昇し、噴射洗浄水は押し戻される（図９の状態ｃ→ｂ→ａ）。この作用を繰り返すことにより、噴射される洗浄水は、図９の状態ａとｃの間で振動的に方向が変化する。
【０００５】
また、特開２００４−２７５９８５号公報（特許文献２）には、純流体素子が記載されている。この純流体素子は、流体噴出ノズルを横断するように、連結ダクトが設けられており、この連結ダクトの作用により、流体噴出ノズル内の上側又は下側の圧力が交互に上昇する。この圧力上昇により押された噴流は、コアンダ効果により、流体噴出ノズルの上側板に沿った噴流、又は下側板に沿った噴流となり、これらの状態が一定周期で繰り返され、噴射方向が振動的に変化する流れとなる。
【０００６】
さらに、特公昭５８−４９３００号公報（特許文献３）には、振動スプレー装置が記載されている。この振動スプレー装置は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す構成を有するものであり、前室１１０内で発生するカルマン渦を利用して、出口１１２から噴射される噴流の方向を振動的に変化させ、又は吐水形態を変更するものである。まず、入口孔１１４から前室１１０内に流入した流体は、前室１１０内に島状に設けられた三角形断面の障害物１１６に衝突する。流体が衝突すると、障害物１１６の下流側には、障害物１１６の両側に交互にカルマン渦が発生する。
【０００７】
出口１１２近傍においては、カルマン渦が存在する側の流速が速く、反対側の流速が遅くなる。図１０（ａ）に示す例においては、カルマン渦は障害物１１６の右側と左側で交互に発生し、順次出口１１２に到達するので、出口１１２近傍では、右側の流速が速い状態と、左側の流速が速い状態が交互に現れる。右側の流速が速い状態では、流速の速い流体が出口１１２右側の壁面に衝突して方向が変えられ、出口１１２から噴射される流体は、全体として斜め左下方に向かう噴流となる。一方、左側の流速が速い状態では、流速の速い流体が出口１１２左側の壁面に衝突し、出口１１２からは斜め右下方に向かう噴流が噴射される。このような状態が交互に繰り返されることにより、出口１１２からの噴流は往復振動しながら噴射される。また、この装置では、出口部の部品を図１０（ｂ）や（ｃ）に示すように、別の部品（１１８や１２０）に交換することにより、出口から吐出される湯水の振動振幅や、吐水形態を変更している。
【０００８】
以上、特許文献１乃至３に記載されている流体素子をシャワーヘッド等の吐水装置に応用して、湯水を往復振動させながら吐出することも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１２０１４１号公報
【特許文献２】特開２００４−２７５９８５号公報
【特許文献３】特公昭５８−４９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
まず、散水ノズルを振動的に駆動して吐出される湯水の方向を変化させる吐水装置は、ノズルを駆動する必要があるため、ノズル周辺の構造が複雑になり、複数のノズルをコンパクトに吐水装置に収納することが難しい。また、このタイプの吐水装置では、吐水方向を変動させる範囲（振動の振幅）を変更することができないという問題がある。このタイプの吐水装置において、振幅を変更しようとすると、ノズルが駆動される可動範囲を機械的に変更する必要があるため、ノズル周辺の機構が更に複雑になるという問題がある。また、このタイプの吐水装置では、ノズルが物理的に動くため、可動部分に摩耗が発生しやすく、摩耗を回避するためには、可動部を構成する部材の材質の選択に制約を受けるという問題がある。さらに、複雑な構造の可動部分を摩耗しにくい材料で形成する必要があるため、コスト高になるという問題がある。
【００１１】
一方、特許文献１乃至３に記載されているタイプの噴射装置は流体素子による発振現象を利用したものであり、可動部材を設けることなく流体の噴射方向を変化させることができるため、簡単な構成で、コンパクトにノズル部分を構成できるという利点がある。
しかしながら、特許文献１及び２に記載の流体素子では、噴出される湯水の往復振動の振幅を変更することができないという問題がある。即ち、特許文献１及び２に記載されている流体素子は、噴出される流体がコアンダ効果により壁面に沿って流れるという現象を利用したものであるため、噴出される湯水の振幅は、概ねコアンダ効果を発生させる壁面の角度により規定されてしまい、変更することができない。即ち、特許文献１記載の流体素子では、湯水は状態ａと状態ｃの間の振幅に固定され、特許文献２記載の流体素子では、上側板に沿う噴流と下側板に沿う噴流との間の振幅に固定されてしまう。
【００１２】
これに対して特許文献３に記載されている流体素子は、カルマン渦を応用したものであるが、噴射される湯水の振幅等を変更するには、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、出口部の部品を交換する必要がある。このため、振幅の変更には、機械的な切り換え操作が必要となり、水栓装置の構造が複雑になると共に、コンパクトに構成することが難しいという問題がある。
【００１３】
従って、本発明は、簡単な構造で、コンパクトに構成することができる、噴出する湯水の振動振幅を変更可能な吐水装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、湯水を吐水口から可変の振幅で往復振動させながら吐出する吐水装置であって、吐水装置本体と、この吐水装置本体に設けられ、供給された湯水を往復振動させながら吐出する振動発生素子と、を有し、振動発生素子は、吐水装置本体から供給された湯水が流入する給水通路と、この給水通路の流路断面の一部を閉塞するように、給水通路の下流側端部に配置され、給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる湯水衝突部と、給水通路の下流側に設けられ、湯水衝突部により形成された渦を成長させながら導く渦列通路と、この渦列通路の下流側に設けられ、渦列通路によって導かれた湯水を吐出させる吐出通路と、吐水装置本体から供給された湯水を、湯水衝突部を迂回して渦列通路に流入させるバイパス通路と、湯水衝突部を経て渦列通路に流入する湯水と、バイパス通路を通って渦列通路に流入する湯水の流量の比を変更可能に構成された流量比変更部と、を有することを特徴としている。
【００１５】
このように構成された本発明においては、給水通路には、吐水装置本体から供給された湯水が流入する。この給水通路の下流側端部には、流路断面の一部を閉塞するように湯水衝突部が配置され、この湯水衝突部は、給水通路によって導かれた湯水が衝突することで、その下流側に交互に反対回りの渦を発生させる。湯水衝突部により形成された渦は、給水通路の下流側に設けられた渦列通路によって、成長されながら導かれる。一方、渦列通路には、湯水がバイパス通路を介して、湯水衝突部を迂回して流入される。渦列通路によって導かれた湯水は、吐出通路を通って吐出される。湯水衝突部を経て渦列通路に流入する湯水と、バイパス通路を通って渦列通路に流入する湯水の流量の比は、流量比変更部によって変更され、この流量の比によって、吐出される湯水の振幅が変更される。即ち、振動発生素子には、湯水衝突部により形成された渦を成長させながら導く渦列通路と、湯水衝突部を迂回して湯水を渦列通路に流入させるバイパス通路が備えられており、渦により生成される湯水の往復振動を、バイパス通路から流入した湯水により抑制することで、振動の振幅が変化される。
【００１６】
このように構成された本発明によれば、吐出される湯水の振動振幅を、振動発生素子に流入する給水通路からの湯水と、バイパス通路からの湯水の割合により変更することができるので、振動発生素子は、機械的な可動部分を備えることなく、吐出する湯水の往復振動の振幅を変更することができる。これにより、噴出する湯水の振動振幅を変更可能な吐水装置を、簡単な構造で、コンパクトに構成することができる。また、流量比変更部は、湯水衝突部を経て流入する湯水と、バイパス通路を通って流入する湯水の割合を変更するために、流量比変更部により振動振幅を変更しても、吐水装置から吐出される流量はほぼ一定に維持されるので、流量を一定にしたまま振動振幅を変更することができる使い勝手の良い吐水装置を提供することができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、流量比変更部は、湯水衝突部を経て渦列通路に流入する湯水の流速が、バイパス通路を通って渦列通路に流入する湯水の流速よりも速くなる範囲で流量比を設定可能に構成されている。
【００１８】
このように構成された本発明によれば、バイパス通路から流入する湯水の流速が遅くされているので、湯水衝突部によって生成された渦を過度に消失させることがなく、バイパス通路から流入する湯水を増加させることにより、少しずつ振動振幅を減少させることができ、振動振幅を広範囲で調節することができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、湯水衝突部は、給水通路の対向する１対の壁面間を横断して延びるように配置され、バイパス通路は、湯水衝突部が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させる。
【００２０】
このように構成された本発明によれば、バイパス通路は、湯水衝突部が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させるので、湯水衝突部の下流側に形成される渦列に対し、湯水はバイパス通路を経て側面から流入する。これにより、形成された渦を過度に破壊することなく渦流を弱めることが可能になり、少しずつ振動振幅を減少させることができ、振動振幅を広範囲で調節することができる。
【００２１】
本発明において、好ましくは、バイパス通路は、渦列通路の両側からほぼ同一流量で湯水を流入させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、バイパス通路からの湯水は、渦列通路の両側からほぼ同一流量で流入するので、渦列通路内における流れに大きな偏りが生じることがなく、湯水の往復振動の偏りを少なくすることができる。
【００２２】
本発明において、好ましくは、バイパス通路から渦列通路に湯水を流入させる２つのバイパス流入口は、互いに対向するように、渦列通路に配置されている。
このように構成された本発明によれば、２つのバイパス流入口が互いに対向するように配置されているので、渦列通路内における流れをほぼ対称に維持することができ、吐出される湯水の往復振動をほぼ対称に減少させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、噴出する湯水の振動振幅が変更可能な吐水装置を、簡単な構造で、コンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態によるシャワーヘッドの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態によるシャワーヘッドの全断面図である。
【図３】本発明の実施形態によるシャワーヘッドに備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。
【図４】（ａ）本発明の実施形態における振動発生素子の平面断面図であり、（ｂ）振動発生素子の垂直断面図である。
【図５】本発明の実施形態によるシャワーヘッド内における湯水の流れを示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に備えられている振動発生素子において、主流入口から流入する湯水と、各バイパス流入口から流入する湯水の合計との割合が９：１の場合の吐水を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に備えられている振動発生素子において、主流入口から流入する湯水と、各バイパス流入口から流入する湯水の合計との割合が６：４の場合の吐水を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に備えられている振動発生素子において、主流入口から流入する湯水と、各バイパス流入口から流入する湯水の合計との割合が５：５の場合の吐水を示す図である。
【図９】特許文献１に記載されている流体素子の作用を示す図である。
【図１０】特許文献３に記載されている流体素子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の吐水装置であるシャワーヘッドを説明する。
まず、図１乃至図８を参照して、本発明の実施形態によるシャワーヘッドを説明する。図１は本発明の実施形態によるシャワーヘッドの外観を示す斜視図である。図２は本発明の実施形態によるシャワーヘッドの全断面図である。図３は本発明の実施形態によるシャワーヘッドに備えられている振動発生素子の外観を示す斜視図である。また、図４は、（ａ）本実施形態における振動発生素子の平面断面図であり、（ｂ）振動発生素子の垂直断面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態のシャワーヘッド１は、概ね円柱形の吐水装置本体であるシャワーヘッド本体２と、このシャワーヘッド本体２内に、軸線方向に一直線に並べて埋め込まれた９つの振動発生素子４と、吐出される湯水の振動振幅を変更する振幅変更ツマミ２ｂと、を有する。
本実施形態のシャワーヘッド１は、シャワーヘッド本体２の基端部２ａに接続されたシャワーホース（図示せず）から湯水が供給されると、各振動発生素子４の吐水口４ａから湯水が往復振動しながら吐出される。また、湯水が往復振動する振幅は、振幅変更ツマミ２ｂを操作することにより変更することができる。なお、本実施形態においては、湯水は、シャワーヘッド本体２の中心軸線に概ね直交する平面内で扇形を形成するように各吐水口４ａから吐出され、扇形の中心角を振幅変更ツマミ２ｂにより変更することができる。
【００２７】
次に、図２を参照して、シャワーヘッド１の内部構造を説明する。
図２に示すように、シャワーヘッド本体２内には、通水路を形成すると共に、各振動発生素子４を保持する通水路形成部材６と、この通水路形成部材６の基端部に配置された流量比変更部である流量比調整部材８が内蔵されている。
通水路形成部材６は、概ね円筒形の部材であり、シャワーヘッド本体２の内部に供給された湯水の流路を形成するように構成されている。通水路形成部材６の基端部には、シャワーホース（図示せず）が水密的に接続されるようになっている。また、通水路形成部材６の内部には、概ね軸線方向に延びる主通水路６ａと、この主通水路６ａと概ね平行に延びるバイパス通路６ｂが形成されている。
【００２８】
さらに、通水路形成部材６には、各振動発生素子４を挿入して保持するための９つの素子挿入孔６ｃが、主通水路６ａ及びバイパス通路６ｂと連通するように形成されている。各素子挿入孔６ｃは、通水路形成部材６の外周面から、バイパス通路６ｂと交差して、主通水路６ａまで延びるように形成されている。また、各素子挿入孔６ｃは、概ね等間隔に、軸線方向に一直線に並べて形成されている。これにより、通水路形成部材６の主通水路６ａ内に流入した湯水は、通水路形成部材６に保持された各振動発生素子４に、その背面側から流入し、正面に設けられた吐水口４ａから吐出される。一方、通水路形成部材６のバイパス通路６ｂ内に流入した湯水は、各振動発生素子４に、その両側面から流入し、吐水口４ａから吐出される。
【００２９】
また、各素子挿入孔６ｃは、シャワーヘッド本体２の中心軸線に直交する平面に対して僅かに傾斜するように設けられており、各振動発生素子４から噴射される湯水は、全体としてシャワーヘッド本体２の軸線方向にも僅かに広がるように吐出される。
【００３０】
流量比調整部材８は概ね円柱形の部材であり、通水路形成部材６の基端部に、その中心軸線を中心に回動可能に取り付けられている。この流量比調整部材８は、使用者が振幅変更ツマミ２ｂ（図１）を操作することにより回動されるように構成されている。また、流量比調整部材８には、軸線方向に延びる主通水ボア８ａ及びバイパス通水ボア８ｂが形成されており、夫々主通水路６ａ及びバイパス通路６ｂに連通するように位置決めされている。シャワーヘッド本体２内に流入した湯水は、主通水ボア８ａを通って主通水路６ａに流入し、バイパス通水ボア８ｂを通ってバイパス通路６ｂに流入するように構成されている。また、流量比調整部材８が回動されることにより、主通水路６ａと主通水ボア８ａの間、及びバイパス通路６ｂとバイパス通水ボア８ｂの間の整合度合いが変化し、主通水路６ａ及びバイパス通路６ｂに夫々流入する湯水の割合が変化する。なお、主通水路６ａ及びバイパス通路６ｂに流入する湯水の総量は、流量比調整部材８の操作により殆ど変化することはなく、吐出される湯水の総量は流量比調整部材８の回動位置によらずほぼ一定である。
【００３１】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態のシャワーヘッドに内蔵されている振動発生素子４の構成を説明する。
図３に示すように、振動発生素子４は概ね薄い直方体状の部材であり、その正面側の端面には長方形の吐水口４ａが設けられ、両側面にはバイパス流入口４ｂが設けられ、背面側の端面には主流入口４ｃ（図４）が形成夫々されている。各振動発生素子４が素子挿入孔６ｃに挿入されると、主流入口４ｃは通水路形成部材６の主通水路６ａに連通し、バイパス流入口４ｂはバイパス通路６ｂに連通する。
【００３２】
図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図４（ａ）に示すように、振動発生素子４の内部には、長手方向に貫通するように長方形断面の通路が形成されている。この通路は、上流側から順に、給水通路１０ａ、渦列通路１０ｂ、吐出通路１０ｃとして形成されている。
給水通路１０ａは、振動発生素子４背面側の流入口４ｃから延びる断面積一定の長方形断面の直線状の通路である。
渦列通路１０ｂは、給水通路１０ａの下流側に、給水通路１０ａに連続して設けられた長方形断面の通路である。即ち、本実施形態においては、給水通路１０ａと渦列通路１０ｂは、同一の断面形状で一直線に延びている。また、渦列通路１０ｂの両側の側面には、バイパス流入口４ｂが互いに向かい合うように夫々設けられている。バイパス通路６ｂによって導かれた湯水は、各バイパス流入口４ｂを通って側面から渦列通路１０ｂに流入する。
【００３３】
吐出通路１０ｃは、渦列通路１０ｂと連通するように下流側に設けられた断面積一定の長方形断面の通路であり、実質的に振動発生素子４の壁厚分の長さを有するのみである。この吐出通路１０ｃは渦列通路１０ｂの流路断面積よりも小さく、渦列通路１０ｂによって導かれた渦列を含む湯水が絞られて、吐水口４ａから吐出される。従って、渦列通路１０ｂと吐出通路１０ｃの間には段部１２が形成される。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、給水通路１０ａ、渦列通路１０ｂ、及び吐出通路１０ｃの高さ方向に対向する壁面（天井面及び床面）は、全て同一平面上に設けられている。即ち、給水通路１０ａ、渦列通路１０ｂ、及び吐出通路１０ｃの高さは全て同一で、一定である。
【００３５】
さらに、給水通路１０ａの下流側端部（給水通路１０ａと渦列通路１０ｂの接続部近傍）には湯水衝突部１４が形成されており、この湯水衝突部１４は給水通路１０ａの流路断面の一部を閉塞するように設けられている。この湯水衝突部１４は、給水通路１０ａの高さ方向に対向する壁面（天井面及び床面）を連結するように延びる三角柱状の部分であり、給水通路１０ａの幅方向の中央に、島状に配置されている。湯水衝突部１４の断面は、直角二等辺三角形状に形成されており、その斜辺が給水通路１０ａの中心軸線と直交するように配置され、また、直角二等辺三角形の直角の部分は下流側に向くように配置されている。この湯水衝突部１４を設けることにより、その下流側にカルマン渦が生成され、吐水口４ａから吐出される湯水が往復振動される。また、上述したように、渦列通路１０ｂの両側の側面にはバイパス流入口４ｂが互いに向かい合うように設けられており、このバイパス流入口４ｂからバイパス通路６ｂを通った湯水が流入するので、バイパス通路６ｂは、湯水衝突部１４が延びる方向に対して直交する方向に、渦列通路１０ｂに湯水を流入させる。
【００３６】
なお、本実施形態において、供給通路１０ａ下流端の、湯水衝突部１４によって一部が閉塞されている部分の流路断面積（給水通路１０ａの流路断面積から湯水衝突部１４の投影面積を減じた面積）は、吐出通路１０ｃの流路断面積よりも大きく構成されている。
【００３７】
次に、図５乃至図８を新たに参照して、本発明の実施形態によるシャワーヘッド１の作用を説明する。
図５は、本発明の実施形態によるシャワーヘッド内における湯水の流れを示すブロック図である。図６乃至図８は、主流入口４ｃ及びバイパス流入口４ｂから夫々流入する湯水の流量と、吐出される湯水の振動振幅の関係を模式的に説明する図である。
【００３８】
図５に示すように、シャワーホース（図示せず）から供給された湯水は、シャワーヘッド本体２内の通水路形成部材６（図２）に流入し、流量比調整部材８に到達する。流量比調整部材８に到達した湯水は、流量比調整部材８の回転位置に応じて、所定の割合で主通水ボア８ａ及びバイパス通水ボア８ｂに夫々流入する。主通水ボア８ａに流入した湯水は、通水路形成部材６の主通水路６ａを通って、各振動発生素子４の主流入口４ｃから振動発生素子４に流入する。一方、バイパス通水ボア８ｂに流入した湯水は、通水路形成部材６のバイパス通路６ｂを通って各振動発生素子４に至り、２つに分岐されてほぼ同一流量で両側のバイパス流入口４ｂから振動発生素子４に流入する。従って、流量比調整部材８は、振動発生素子４の主流入口４ｃから湯水衝突部１４を経て渦列通路１０ｂに流入する湯水と、バイパス通路６ｂを通って渦列通路１０ｂに流入する湯水の流量の比を変更可能に構成されている。
【００３９】
各振動発生素子４の主流入口４ｃから給水通路１０ａに流入した湯水は、その流路の一部を閉塞するように設けられた湯水衝突部１４に衝突する。これにより、湯水衝突部１４の下流側には、湯水衝突部１４の左右方向両側に交互に反対回りのカルマン渦の渦列が形成される。この湯水衝突部１４により形成されたカルマン渦は、渦列通路１０ｂによって導かれながら成長し、吐出通路１０ｃに至る。
【００４０】
湯水衝突部１４の下流側には渦が発生し、その部分で流速が高くなる。この流速の高い部分は湯水衝突部１４の両側に交互に表れ、渦列は渦列通路１０ｂの壁面に沿って吐水口４ａに向かって進行する。渦列通路１０ｂの端部に到達した湯水は段部１２に衝突し、吐水口４ａにおける流速分布に基づいて吐出される方向が曲げられる。即ち、湯水の流速の高い部分が図５における吐水口４ａの上端に位置する状態では、湯水は下方に向けて噴射され、流速の高い部分が吐水口４ａの下端に位置する状態では、湯水は上方に向けて噴射される。このように、湯水衝突部１４の下流側に交互にカルマン渦を発生させることにより、吐水口４ａにおいて流速分布が発生して、噴流が偏向する。また、渦列の進行により流速の速い部分の位置が往復運動するため、噴射される湯水も往復振動する。
【００４１】
このような主流入口４ｃから流入する湯水に加え、振動発生素子４には、両側のバイパス流入口４ｂからも湯水が流入する。各バイパス流入口４ｂは湯水衝突部１４よりも下流側の、渦列通路１０ｂの途中に設けられているため、各バイパス流入口４ｂからの湯水は、湯水衝突部１４によって形成されたカルマン渦を含む流れに側面から合流する。即ち、バイパス通路６ｂを通って各バイパス流入口４ｂから流入する湯水は、湯水衝突部１４を迂回して、渦列通路１０ｂの中に流入する。なお、本実施形態においては、バイパス通路６ｂを通って各バイパス流入口４ｂから流入する湯水の流速は、流量比調整部材８の設定にかかわらず、常に、湯水衝突部１４を経て渦列通路１０ｂに流入する湯水の流速よりも遅くなるように構成されている。
【００４２】
次に、図６乃至図８を参照して、バイパス流入口４ｂから流入する湯水の作用を説明する。
図６は、主流入口４ｃから流入する湯水と、各バイパス流入口４ｂから流入する湯水の合計との割合が９：１の場合の吐水を示す図である。
この場合には、大部分の湯水が主流入口４ｃから流入し、湯水衝突部１４によって強いカルマン渦が形成された渦列が吐水口４ａに到達するので、渦列の進行によって吐水口４ａにおける流速が大きく変化し、吐出される湯水は大きく偏向される。これにより、噴射される湯水は大きな振幅で往復振動する。
【００４３】
次に、図７は、主流入口４ｃから流入する湯水と、各バイパス流入口４ｂから流入する湯水の合計との割合が６：４の場合を示す図である。
この場合には、主流入口４ｃから流入する湯水が減少するため、湯水衝突部１４によって形成されるカルマン渦が弱くなる。加えて、渦流を形成しない各バイパス流入口４ｂからの湯水が渦列通路１０ｂ内で合流するため、渦列の進行に伴う吐水口４ａにおける流速の変化は小さくなり、吐出される湯水はあまり偏向されなくなる。これにより、噴射される湯水の振動振幅は小さくなる。しかしながら、流量比調整部材８の操作により、主流入口４ｃからの流量と各バイパス流入口４ｂからの流量の割合が変更された場合でも、これらの合計の流量は変化していないため、吐出される湯水の総量は図６の場合とほぼ同じであり、湯水の振動振幅のみが変化する。
【００４４】
次に、図８は、主流入口４ｃから流入する湯水と、各バイパス流入口４ｂから流入する湯水の合計との割合が５：５の場合を示す図である。
この場合には、主流入口４ｃから流入する湯水が更に減少するため、湯水衝突部１４によって形成されるカルマン渦は更に弱くなる。加えて、渦流を形成しない各バイパス流入口４ｂからの湯水も増加するため、渦列の進行に伴う吐水口４ａにおける流速の変化は殆どなくなり、吐出される湯水は振動せず、直進する。また、この場合にも、主流入口４ｃと各バイパス流入口４ｂの流量の合計は変化していないため、吐出される湯水の総量は図６の場合とほぼ同じになる。
このように、使用者は、振幅変更ツマミ２ｂの操作により、吐出流量を変化させずに、湯水の吐出範囲のみを変化させることができるので、好みや、使用状況に容易に適合させることができる使い勝手の良いシャワーヘッドを得ることができる。
【００４５】
本発明の実施形態のシャワーヘッド１によれば、吐出される湯水の振動振幅を、振動発生素子４に流入する給水通路１０ａからの湯水と、バイパス通路６ｂからの湯水の割合により変更することができるので、振動発生素子４は、機械的な可動部分を備えることなく、吐出する湯水の往復振動の振幅を変更することができる。これにより、噴出する湯水の振動振幅を変更可能なシャワーヘッド１を、簡単な構造で、コンパクトに構成することができる。また、流量比調整部材８は、湯水衝突部１４を経て流入する湯水と、バイパス通路６ｂを通って流入する湯水の割合を変更するため、流量比調整部材８により振動振幅を変更しても、シャワーヘッド１から吐出される流量はほぼ一定に維持されるので、流量を一定にしたまま振動振幅を変更することができる使い勝手の良いシャワーヘッド１を提供することができる。
【００４６】
また、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、バイパス通路６ｂから流入する湯水の流速が遅くされているので、湯水衝突部１４によって生成された渦を過度に消失させることがなく、バイパス通路６ｂから流入する湯水を増加させることにより、少しずつ振動振幅を減少させることができ、振動振幅を広範囲で調節することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、バイパス通路６ｂは、湯水衝突部１４が延びる方向に対して直交する方向に湯水を流入させるので、湯水衝突部１４の下流側に形成される渦列に対し、湯水はバイパス通路６ｂを経て側面から流入する。これにより、形成された渦を過度に破壊することなく渦流を弱めることが可能になり、少しずつ振動振幅を減少させることができ、振動振幅を広範囲で調節することができる。
【００４８】
また、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、バイパス通路６ｂからの湯水は、渦列通路１０ｂの両側からほぼ同一流量で流入するので、渦列通路１０ｂ内における流れに大きな偏りが生じることがなく、湯水の往復振動の偏りを少なくすることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態のシャワーヘッド１によれば、２つのバイパス流入口４ｂが互いに対向するように配置されているので、渦列通路１０ｂ内における流れをほぼ対称に維持することができ、吐出される湯水の往復振動をほぼ対称に減少させることができる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、本発明をシャワーヘッドに適用していたが、台所のシンクや洗面台等で使用する水栓装置や、便座等に備えられる温水洗浄装置等、任意の吐水装置に本発明を適用することができる。また、上述した実施形態においては、シャワーヘッドに複数の振動発生素子が備えられていたが、吐水装置には適用に応じて任意の個数の振動発生素子を備えることができ、単一の振動発生素子を備えた吐水装置を構成することもできる。
【００５１】
なお、上述した本発明の実施形態において、振動発生素子内の通路について、便宜的に「幅」、「高さ」等の用語を用いて形状を説明したが、これらの用語は振動発生素子を設ける方向を規定するものではなく、振動発生素子は任意の方向に向けて使用することができる。例えば、上述した実施形態における「高さ」の方向を水平方向に向けて振動発生素子を使用することもできる。
【符号の説明】
【００５２】
１    本発明の第１実施形態の吐水装置であるシャワーヘッド
２    シャワーヘッド本体（吐水装置本体）
２ａ  基端部
２ｂ  振幅変更ツマミ
４    振動発生素子
４ａ  吐水口
４ｂ  バイパス流入口
４ｃ  主流入口
６    通水路形成部材
６ａ  主通水路
６ｂ  バイパス通路
６ｃ  素子挿入孔
８    流量比調整部材（流量比変更部）
８ａ  主通水ボア
８ｂ  バイパス通水ボア
１０ａ  給水通路
１０ｂ  渦列通路
１０ｃ  吐出通路
１２    段部
１４    湯水衝突部
１０２    噴射ノズル
１０２ａ  噴射口
１０４    フィードバック流路
１１０    前室
１１２    出口
１１４    入口孔
１１６    障害物
１１８    交換部品
１２０    交換部品
【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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