(57)【要約】【課題】簡単な構造で、往復自励振動する噴流を浴槽水中に噴出可能な噴流浴装置を提供する。【解決手段】噴流ノズルは流水導入部とチャンバーとを有し、流水導入部は、加圧浴槽水が導入される上流側端部と、上流側端部に対して流路が細くされると共にチャンバーに連通する下流側端部とを有し、チャンバーは、軸方向の上流側端部に設けられ流水導入部の下流側端部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部と、軸方向の下流側端部に開口された噴出口とを有し、流路断面急拡大部から噴出口にかけての断面形状が略長方形状に形成され、流水導入部の下流側端部におけるチャンバー内に臨む下流端開口は、噴出口からチャンバー内を見た正面視でチャンバーの輪郭線よりも内側に位置し、流水導入部の下流端開口の開口縁部と輪郭線との間に隙間が存在する。【選択図】図４
2009172367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽と、
前記浴槽の浴槽壁に開口され前記浴槽の内部に貯留された浴槽水が吸い込まれる吸入口と、
前記吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、
前記浴槽のあふれ縁より下で前記浴槽壁に対して保持される一重構造の筒体を有し、前記筒体の内部に導入された浴槽水を、噴出方向を変化させながら前記浴槽の内部に噴出する噴流ノズルと、を備えた噴流浴装置であって、
前記噴流ノズルは、流水導入部と、前記筒体の軸方向に延在して前記筒体の内部に形成されたチャンバーと、を有し、
前記流水導入部は、前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される上流側端部と、前記上流側端部に対して流路が細くされると共に前記チャンバーに連通する下流側端部と、を有し、
前記チャンバーは、前記軸方向の上流側端部に設けられ前記流水導入部の前記下流側端部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部と、前記軸方向の下流側端部に開口され前記浴槽の内部に臨む噴出口と、を有し、前記流路断面急拡大部から前記噴出口にかけての断面形状が略長方形状に形成され、
前記流水導入部の前記下流側端部における前記チャンバー内に臨む下流端開口は、前記噴出口から前記チャンバー内を見た正面視で前記チャンバーの輪郭線よりも内側に位置し、前記流水導入部の前記下流端開口の開口縁部と前記輪郭線との間に隙間が存在することを特徴とする噴流浴装置。
【請求項２】
前記チャンバーは、前記筒体の軸方向まわりに回動自在であることを特徴とする請求項１記載の噴流浴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽内に噴流を噴出させる噴流ノズルを備えた噴流浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浴槽壁に噴流ノズルを設けて、そのノズルから噴流を浴槽内に噴出させるものがあるが、その多くは、まっすぐに噴流を噴出させるものであり、噴流が入浴者の体の一部に局所的にあたり、噴流により受ける刺激が単調で飽きやすく、多様なマッサージ感は得られ難かった。
【０００３】
また、特許文献１〜３には、ノズル自体に可動部を設けない構造にて、噴出方向を変化させつつ噴流噴出可能な構成が開示されている。
【特許文献１】特開平４−１７６４６１号公報
【特許文献２】特開２００６−３２５９９２号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第４４０９６５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、ノズル内における流体自身の作用にて、噴流の発振現象を生じさせることが開示されている。しかし、特許文献１では、空気中への吐水に際してそのノズルを用いており、後述するように、本発明者等が特許文献１に開示されたノズルを模したノズルを用いて行った実験では、水中への吐水に際しては噴流の発振現象（噴出方向の切り換わり）は確認されなかった。したがって、特許文献１に開示されたものでは、浴槽水中に浸かっている入浴者の腰、脚、足裏、足の指裏等に変化に富んだ噴流を当てることはできない。
【０００５】
特許文献２によれば、配管内の三方弁の開度を調整して流量比率を変化させて、浴槽水面下で２流路からの吐水によって２流体衝突を行い、気液２相流で往復振動噴流させて、リンパの流れに沿って噴流マッサージを行わせるとの開示がある。しかし、２流体で流量比を変化させつつ衝突させて往復振動噴流を得る構成は、配管が多くなることと、三方弁の開度制御が必要となり、システムとしては複雑で高価で大掛かりになる問題がある。
【０００６】
特許文献３には、吐水流を往復振動させるための制御流の切換流路を設けて、浴槽水面下において気液２相流でゆっくりとした往復振動噴流を実現する構成が開示されている。しかし、この場合も、噴流に往復振動をさせるための制御流が必要で、そのための制御流を流す細い配管が必要となり、システムを複雑にし、また、その細い配管にゴミ等が詰まり、所望の動作が得られないことが懸念される。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされ、簡単な構造で、往復自励振動する噴流を浴槽水中に噴出可能な噴流浴装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、浴槽と、前記浴槽の浴槽壁に開口され前記浴槽の内部に貯留された浴槽水が吸い込まれる吸入口と、前記吸入口から浴槽水を吸入し加圧して吐出する加圧装置と、前記浴槽のあふれ縁より下で前記浴槽壁に対して保持される一重構造の筒体を有し、前記筒体の内部に導入された浴槽水を、噴出方向を変化させながら前記浴槽の内部に噴出する噴流ノズルと、を備えた噴流浴装置であって、前記噴流ノズルは、流水導入部と、前記筒体の軸方向に延在して前記筒体の内部に形成されたチャンバーと、を有し、前記流水導入部は、前記加圧装置から送られる加圧浴槽水が導入される上流側端部と、前記上流側端部に対して流路が細くされると共に前記チャンバーに連通する下流側端部と、を有し、前記チャンバーは、前記軸方向の上流側端部に設けられ前記流水導入部の前記下流側端部に対して流路断面が急拡大された流路断面急拡大部と、前記軸方向の下流側端部に開口され前記浴槽の内部に臨む噴出口と、を有し、前記流路断面急拡大部から前記噴出口にかけての断面形状が略長方形状に形成され、前記流水導入部の前記下流側端部における前記チャンバー内に臨む下流端開口は、前記噴出口から前記チャンバー内を見た正面視で前記チャンバーの輪郭線よりも内側に位置し、前記流水導入部の前記下流端開口の開口縁部と前記輪郭線との間に隙間が存在することを特徴とする噴流浴装置ことを特徴とする噴流浴装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構造で、往復自励振動する噴流を浴槽水中に噴出可能な噴流浴装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を示す模式図である。
【００１１】
本実施形態に係る噴流浴装置は、浴槽４と、浴槽４の浴槽壁に開口された吸入口５と、循環路６、８と、循環路６、８の間に接続された加圧装置であるポンプ７と、浴槽壁に設けられた２つの噴流ノズル１１とを備える。
【００１２】
浴槽４は、略平行に相対向する一対の長辺浴槽壁３ａ、３ｂと、略平行に相対向する一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂとを有する。
【００１３】
吸入口５は一対の長辺浴槽壁３ａ、３ｂのうちの一方（図１に示す例では長辺浴槽壁３ａ）に形成されている。ポンプ７が駆動されると、浴槽４の内部に貯留された浴槽水（湯も含む）は吸入口５を介して循環路６へと吸い込まれる。
【００１４】
一般に、入浴者は、向かい合う一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方に背をもたれかけて他方の短辺浴槽壁に足を向けた姿勢で入浴するため、吸入口５を短辺浴槽壁に形成した場合には、入浴者の背中や足裏で吸入口５がふさがれポンプ７に過剰の負荷がかかることが懸念される。したがって、吸入口５は、入浴者の身体の一部等によってふさがれにくい長辺浴槽壁に形成するのが望ましい。
【００１５】
循環路６の一端は吸入口５に接続され、他端はポンプ７の吸込口に接続されている。循環路８の一端はポンプ７の吐出口に接続され、他端は噴流ノズル１１に接続されている。ポンプ７は、吸入口５から循環路６内に浴槽水を吸い込むと共に、その吸い込んだ浴槽水を加圧してポンプ７の下流側の循環路８に吐出する。このポンプ７から吐出された加圧浴槽水は、噴流ノズル１１の内部に流入する。なお、使用していないときに、ポンプ７内部の残留水を抜くために、ポンプ７は吸入口５よりも上方に設けることが望ましい。
【００１６】
本実施形態では、一対の短辺浴槽壁４ａ、４ｂのうちの一方（図１に示す例では短辺浴槽壁４ａ）に、２つの噴流ノズル１１を取り付けている。２つの噴流ノズル１１は、略同じ高さに所定距離水平方向に隔てて、短辺浴槽壁４ａに保持されている。なお、入浴者が噴流ノズル１１が設けられた短辺浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴すれば、噴流ノズル１１からの噴流を背中や腰に受けることができるし、その短辺浴槽壁４ａに足を向けた姿勢で入浴すれば足裏や脹脛に噴流ノズル１１からの噴流を受けることができる。
【００１７】
図２は、噴流ノズル１１の模式断面図である。  
図３は、図２における噴流ノズル１１を噴出口２６側から見た正面図である。
【００１８】
噴流ノズル１１は、大きく分けて、略円筒形状でほぼまっすぐに延在する筒体２０と、筒体２０の軸方向の上流側端部に設けられた湾曲部３０とを有する。筒体２０は筒状の外側カバー３１の内部に設けられ、湾曲部３０はエルボカバー３２の内部に設けられている。筒体２０と湾曲部３０とは一体成形構造であってもよいし、別体のものを結合させてもよい。
【００１９】
外側カバー３１の下流側端部には、図３に示すようにその中央部分に円形の貫通孔３４ａが形成された円環状のフランジ部３４が設けられている。その貫通孔３４ａから筒体２０の噴出口２６を含む下流側端面が露出している。
【００２０】
湾曲部３０の内部には流水導入部２２が形成され、その流水導入部２２における上流側端部の最上流端に開口形成された流水導入口２１は、前述した循環路８と接続される配管３３と接続されている。
【００２１】
図１において、噴流ノズル１１は、その噴出口２６を、浴槽４のあふれ縁より下で浴槽４の内部に臨ませて短辺浴槽壁４ａに保持されている。ここで、「あふれ縁」とは、浴槽４内に浴槽水をためていったとき、最初に浴槽４内から溢れる部分の浴槽４の縁（またはリム）を意味する。このような構成のため、浴槽４内に浴槽水を溜めて人が入浴した状態で、噴流ノズル１１からの噴流を確実に浴槽水中に噴出させることができる。
【００２２】
流水導入部２２の下流側端部は、流水導入部２２の中で最も流路断面が縮小された流路断面収縮部２３として機能する。流路断面収縮部２３の最下流端は、筒体２０の軸方向の上流側端部に開口している。
【００２３】
流水導入部２２の流路断面は円形または楕円形であり、その流路断面積は、上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次減少している。すなわち、流水導入部２２の流路は、上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次細くなっている。
【００２４】
流路断面収縮部２３の流路断面の中心は、筒体２０及びチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致している。流水導入部２２の流路断面の中心を通る流路中心線Ｃ２は曲率を有する曲線を描き、流水導入部２２は湾曲している。その流路中心線Ｃ２の下流端位置は、筒体２０及びチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致している。
【００２５】
筒体２０の内部には筒体２０の軸方向に延在するチャンバー２５が形成され、流路断面収縮部２３は、そのチャンバー２５に連通し、且つチャンバー２５に対して流路断面が縮小されている。また、流路断面収縮部２３は、その流路断面の中心を、チャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致させて、チャンバー２５の軸方向に対して略平行に延在し、径が一定な直管状に形成されている。すなわち、流水導入部２２の流路は上流側から下流側に向けて漸次細くなり、その細くなった先には、流路径がほぼ一定な直管部（流路断面収縮部２３）が続いている。これにより、キャビテーションが発生し難くなり、キャビテーション音の低減が図れる。
【００２６】
チャンバー２５の軸方向の上流側端部には、流路断面収縮部２３に対して流路断面が急拡大（例えば噴出口２６からチャンバー２５内を見た正面視でチャンバー２５の略長方形状の長手方向の長さが４倍以上）された流路断面急拡大部２４が設けられている。
【００２７】
筒体２０の外形は円筒状であるが、その内部に中空穴として形成されたチャンバー２５は、チャンバー２５のみを抽出して模式的に示す図４に示すように、流路断面急拡大部２４から噴出口２６にかけての断面形状が略長方形状に形成されている。すなわち、噴出口２６からチャンバー２５内を見た正面視でチャンバー２５及び噴出口２６の断面形状が略長方形状となっている。ここで、「略長方形状」とは、４つの角が直角に形成された矩形状に限らず、図５に示すように矩形において４つの角が丸まった（アールが付いた）形状や、図６に示すように略平行に対向する一対の直線を長辺として有すると共に短辺部分が曲線で構成されたオーバルもしくはレーストラック形状も含む。
【００２８】
チャンバー２５の軸方向の下流側端部には、チャンバー断面と同じ「略長方形状」の噴出口２６が開口している。チャンバー２５の内壁面は、流路断面急拡大部２４から噴出口２６に至るまで、チャンバー２５の中心軸Ｃ１に対して略平行に延在し、また、チャンバー２５は流路断面急拡大部２４の断面形状が略長方形状のまま噴出口２６まで続いている。チャンバー２５における軸方向の上流側端部が流路断面急拡大部２４として機能し、チャンバー２５における軸方向の下流側端部が噴出口２６として機能する。
【００２９】
流路断面収縮部２３から流路断面急拡大部２４にかけての流路壁面は略垂直に変化している。すなわち、流路断面収縮部２３の流路壁面は、チャンバー２５の軸方向に対して略平行であるのに対して、流路断面急拡大部２４として機能するチャンバー２５の軸方向の上流側端部の端面は、流路断面収縮部２３の流路壁面に対して略垂直に続いて径外方に広がって形成されている。この流路壁面の急変化により、後述するように流路断面急拡大部２４にて、壁面からの流れの剥離が生じる。
【００３０】
流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口は円形状に形成され、その中心はチャンバー２５の軸中心に位置している。その流路断面収縮部２３の下流端開口は、噴出口２６からチャンバー２５内を見た正面視において、チャンバー２５の断面形状を形作る輪郭線よりも内側に位置し、図３において円形で表される流路断面収縮部２３の下流端開口の開口縁部は、同じ図３において矩形状に表されるチャンバー２５断面の輪郭線に対して離間し、それら開口縁部と輪郭線との間には上記正面視で隙間が存在する。
【００３１】
図２において、外側カバー３１は浴槽壁に対して保持固定され、その内部に設けられた筒体２０は外側カバー３１に対して中心軸Ｃ１のまわりに回動自在となっている。図３に示すように、筒体２０の下流側端面には噴出口２６が開口しているが、その下流側端面において噴出口２６の長辺部の外側には、噴出口２６を挟んで位置する２つのくぼみ３８が形成されている。くぼみ３８は、図３において紙面奥側にくぼんでいる。これら２つのくぼみ３８を指でつまみながら、図２における、筒体２０を外側カバー３１に対して回動させることができ、この筒体２０の回動によって、噴出口２６の長手方向を任意の向きに設定することができる。図３においては、噴出口２６の長手方向は縦向きにされているが、横向きにしたり、縦横に対して傾いた向きにしたりと、自由にその向きを変えることができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る噴流浴装置の作用について説明する。
【００３３】
浴槽近傍に設けられた図示しないコントローラのスイッチを入浴者が操作すると、前述したポンプ７が起動し、浴槽４内に貯留された浴槽水が吸入口５から循環路６内へと吸入される。この吸入された浴槽水は、ポンプ７にて加圧されて、循環路８を介して、噴流ノズル１１の流水導入部２２に導入される。
【００３４】
ここで、図７（ａ）〜（ｄ）において左側に表される図は、チャンバー２５内での流水の挙動を説明するための模式図であり、その図の右側には噴出口２６側から見た正面図を示す。この正面図において、噴出噴流の正面側から見た位置を１点鎖線の円で模式的に表す。（ａ）において左側の図は、その右側の図におけるＡ−Ａ断面に対応し、（ｂ）〜（ｄ）の各図においても同様である。
【００３５】
流水導入部２２に導入された加圧浴槽水は、流路断面収縮部２３および流路断面急拡大部２４を順に経てチャンバー２５内に噴流となって流入する。加圧浴槽水が、流路断面収縮部２３からチャンバー２５内に流入する際、流路断面の急拡大により、筒体２０の内壁面に沿って流れることができなくなり、すなわち流路内壁面に対して流れの剥離が生じる。
【００３６】
一般的に、噴流は、外部流体との運動量交換により外部流体を加速し、噴流内部に巻き込む。このとき、噴流近傍に壁面が存在すると、外部流体を内部に引き込むように作用する引きつけ力の反作用により、噴流自身が壁面に向かって曲げられ、再び流れが壁面に沿うようになる。つまり、チャンバー２５の内壁面の一部に流れが再付着する。
【００３７】
チャンバー２５の内壁面に付着した主流は、そのままチャンバー２５の内壁面に沿って噴出口２６に向かって流れ、噴出口２６の出口断面の一部に偏って浴槽４内に噴出する。
【００３８】
流路断面収縮部２３に比べて噴出口２６の流路断面が大きく、流れは下流に向かって減速、すなわち、チャンバー２５内部では下流に向かって静圧が増加する逆圧力勾配が形成されることによって、前述した主流の一部は噴出口２６から噴出されず、図７（ｂ）において矢印ｂで表すように、チャンバー２５の上流側に戻される。
【００３９】
その上流側に戻された流れが、図７（ｃ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近にて主流が剥離したよどみ領域に流れ込むことで、図７（ｄ）に表すように、流路断面急拡大部２４付近で中心軸Ｃ１まわりに旋回流が形成され、これにより、主流の内壁面に対する再付着位置が不規則に変化し、チャンバー２５内には中心軸Ｃ１まわりに不規則に旋回する流れが形成される。ここで、流路断面収縮部２３のチャンバー２５に臨む下流端開口の開口縁部（図示の例では円形状）と、チャンバー２５の略長方形状の輪郭線（すなわちチャンバー２５の周囲を囲む４つの内壁面）と、の間には前述した隙間が存在することから、チャンバー２５内における上記よどみ領域に、流路断面収縮部２３の下流端開口径よりも広がった空間が流路断面収縮部２３の下流端開口の全周方向に存在し、そこでの旋回流の形成を可能とする。
そして、噴出口２６も含めたチャンバー２５の断面形状は前述したように略長方形状であるため、その短手方向への旋回流の広がり（膨らみ）は規制され、結果として噴出口２６からはその長手方向に不規則に往復移動する噴流が噴出される。図７（ｄ）の右側の正面図において、正面側から見た噴出噴流の位置の移動軌跡を１点鎖線の矢印で模式的に表す。
【００４０】
流路断面収縮部の流路径（図２におけるｄ）を８．３ｍｍ、チャンバー２５の軸方向長さ（図２におけるＬ）を７６．６ｍｍ、チャンバー２５及び噴出口２６の断面における長手方向寸法（図３におけるＤ）を３４ｍｍ、チャンバー２５及び噴出口２６の断面における短手方向寸法（図３におけるＷ）を１４ｍｍ、流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口の開口縁部と、チャンバー２５の断面輪郭線における長辺部との間の距離（図３におけるＸ）を２．８５ｍｍにそれぞれ設計し、ノズル内への供給流量を２５〜４５リットル／分とした場合に、噴出口２６の長手方向に往復して振れるような噴流の噴出を確認できた。
【００４１】
入浴者は、噴流ノズル１１から噴出される往復噴流を、腰、背、肩、手、足等の身体の一部に受けることにより、マッサージ効果を得ることができる。前述したように筒体２０を回動させることで噴出口２６の長手方向を縦向きにしたり、横向きにしたり、斜め向きにしたりと任意にその向きを設定できるため、例えば噴出口２６を縦向きにした場合に、入浴者がノズル１１が取り付けられた短辺浴槽壁４ａに背中を向けた姿勢で入浴すれば、背骨に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。
【００４２】
同じく噴出口２６を縦向きにした場合において、入浴者が足裏をノズル１１側に向けた姿勢で入浴すれば、足裏における足先と踵との間の足裏縦方向に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。また、噴出口２６を横向きにした場合において、入浴者が足裏をノズル１１側に向けた姿勢で入浴すれば、足の指の付け根部分に沿って往復移動する噴流マッサージを受けることができる。
【００４３】
このような往復移動する噴流によるマッサージは、一般に広く知られる気泡浴装置による細くて強く、まっすぐに噴出する直線的な噴流では得られないものである。しかも、そのような直線噴流に比べて、本実施形態によって実現される噴流は太くてやわらかいため、局所的に強い刺激感ではなく、もみほぐすような手もみに近いマッサージ感を得ることができ、長時間入浴していても飽きがなくゆったりとリラックスできる。また、往復移動の振動数は一定ではなく不規則に変化するので、自然なマッサージ感が得られる。
【００４４】
また、本実施形態に係る噴流ノズル１１は、チャンバー２５の流路断面急拡大部２４から断面形状が略長方形状のまま噴出口２６まで続いており、内部に導入された流体自身が、前述したようにチャンバー２５内での還流作用によって、噴出口２６から噴出される噴流の往復移動を励起する構成となっているため、チャンバー２５が凸凹の少ない形状になっているため、汚れも付き難くメンテナンスや製作も容易である。また、噴出方向切り換え用の三方弁が不要であり、ノズル構造が単純化され、安価に作製することができ、またメンテナンスも容易になる。さらには、細い制御用流路がないため、ゴミ詰まりなどの心配もない。
【００４５】
また、本実施形態では、チャンバー２５を囲む筒体２０は一重構造である。すなわち、ひとつの筒体２０によって周囲が囲まれる単一空間（流路）内で、噴出口２６へと向かう主流、および主流とは逆方向に流れる還流が形成され、浴槽水中に往復噴流として噴出される。したがって、構造が単純化され、安価に作製することができ、またメンテナンスも容易になる。さらには、ゴミ詰まりの心配もない。
【００４６】
また、本実施形態では、チャンバー２５への流入口として機能する流路断面収縮部２３は、チャンバー２５を囲む筒体２０の周壁部には形成されてはおらず、チャンバー２５の軸方向の上流側端部に開口している。したがって、流路断面収縮部２３からチャンバー２５内に流入した主流は、流路断面急拡大部２４で流路壁面から剥離した後、チャンバー２５の内周面に再付着して、ある程度の直進性を保ったまま噴出口２６から噴出し、さらに、その主流の流路壁面（チャンバー２５の内周面）への再付着位置がチャンバー２５内に形成される循環流（戻り流）により変化することで、噴出方向が変化するため、刺激箇所が時間とともに変化するような変化に富んだ噴流刺激が得られる。
【００４７】
流水導入部における流水導入口から流路断面収縮部へと続く部分は流路径がほぼ一定のまま湾曲させた構造としてもよい。ただし、図２に示す前述した実施形態のように、流水導入部２２の流路径を上流側端部から下流側端部である流路断面収縮部２３に向けて漸次細くなるようにし、且つその流水導入部２２の流路断面中心線Ｃ２の下流端位置をチャンバー２５の中心軸Ｃ１に一致させることで、流路径一定のまま湾曲させた場合に比べて、湾曲部の突出長を抑えて、限られた浴室内スペースでの設置に有利となる小型化が図れる。
【００４８】
ここで、本発明者等は、本実施形態に係るノズル１１からの噴出噴流を、噴出口２６から７０ｍｍの位置に設けた面状に広がる観測体に衝突させ、その観測体に対する噴流衝突部分を可視化した状態で噴出口２６に対して正対する方向から撮像装置で撮影することで、噴出噴流の挙動を調べた。
【００４９】
流路断面収縮部の流路径（図２におけるｄ）を８．３ｍｍ、チャンバー２５の軸方向長さ（図２におけるＬ）を７６．８ｍｍ、流路断面収縮部２３の直管部長さ（図２におけるＬ１）を３ｍｍ、チャンバー２５及び噴出口２６の断面における長手方向寸法（図３におけるＤ）を３３．８ｍｍ、チャンバー２５及び噴出口２６の断面における短手方向寸法（図３におけるＷ）を１３．８ｍｍ、流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口の開口縁部と、チャンバー２５の断面輪郭線における長辺部との間の距離（図３におけるＸ）を２．７５ｍｍにそれぞれ設計し、ノズル内への供給流量を４０リットル／分とした。
【００５０】
撮影画像の解析結果を図８に示す。撮影は３回行い、それぞれについての結果を、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００５１】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記観測体に対する噴流衝突部分の中心位置の時間変化に伴う衝突面内分布（移動軌跡）であり、小さな○印が観測体に対する噴流衝突部分の中心位置を示す。これら分布図の横軸のｘ方向及び縦軸のｙ方向における０は、矩形状の噴出口２６の中心を表し、ｘ方向はその矩形状の噴出口２６の長手方向に、ｙ方向は短手方向にそれぞれ対応する。
【００５２】
画像解析フレーム数は６００フレームであり、時間ステップは０．０１秒、解析総時間は６秒である。
【００５３】
図８の結果より、３回の撮影いずれのときも、噴出噴流は、ｙ方向すなわち矩形状の噴出口２６の短手方向への変位はわずかで、ｘ方向すなわち噴出口２６の長手方向に大きく振れていることが確認できた。
【００５４】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれは、画像解析フレーム数６００フレームの各フレームをすべて重ね合わせた図であるが、図９には、例えば図８（ａ）における１０フレームごとの移動軌跡を示す。図９において「＃１０−１９」が左上に付された分布図は１０フレーム目から１９フレーム目までの移動軌跡を表し、「＃１５−２４」が左上に付された分布図は１５フレーム目から２４フレーム目までの移動軌跡を表し、他の分布図についても左上に付された「＃数字−数字」の意味は同様である。そして、図９には、１０フレーム目から１５４フレーム目までの間で、１０フレームごと２８段階に分けた移動軌跡を示している。
【００５５】
０．０１秒ごとに１フレームをサンプリングしており、したがって１０フレームにわたる移動軌跡は０．１秒間の移動軌跡を表す。図９の各分布図中、フレームサンプリング順序を矢印で示し、例えば１０フレーム目から１９フレーム目までの移動軌跡においては、１０フレーム目から６フレーム目ぐらいまではｙ方向上方に移動しつつｘ方向右方に移動し、以降１９フレーム目まではｙ方向下方に移動しつつｘ方向左方に移動している。
【００５６】
図９の結果より、噴出噴流の挙動が旋回成分を持ちながら不規則に変化していることがわかる。なお、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）におけるｘ方向、ｙ方向の目盛範囲はそれぞれ同じであったのに対し、図９の各分布図においてはｘ方向の目盛範囲が８０ｍｍであるのに対してｙ方向の目盛範囲は２０ｍｍである。したがって、図９においてはｘ方向の移動範囲に対してｙ方向の移動範囲が実際よりも誇張して示され、実際には、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにｘ方向の移動に対してｙ方向の移動は小さく、噴出噴流はｘ方向すなわち矩形状の噴出口２６の長手方向に大きく振れている。
【００５７】
また、本発明者等は、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つのデータのｘ方向成分から、噴出噴流の振動振幅の出現状況の確認を行った。これは、最初に各データのノイズ低減化で７回移動平均を行った上で、時系列的な上限下限ピークの抜き出しを順番に行ってそれらの差分を取っていき、その値を噴出噴流の振動振幅とし、その振動振幅の出現率を見るために確率密度分布を算出し、さらに全体の確率密度分布を算出した。
【００５８】
この結果を図１４に示す。図１４のグラフにおいて、点線は図８（ａ）のデータについての結果であり、１点鎖線は図８（ｂ）についての結果であり、２点鎖線は図８（ｃ）についての結果であり、実線は図８（ａ）〜（ｃ）全体についての結果である。
【００５９】
この図１４の結果から、５〜７０ｍｍの間で噴出噴流振動振幅の出現率がほぼブロードになっており、噴出噴流振動振幅の変動幅が一定でなく不規則に変化しているようすがわかる。結果として、往復移動の振動数が一定でなく不規則に変化することと相俟って、よりランダムで自然なマッサージ感が得られ、入浴者に緊張感を与えない。
【００６０】
また、本発明者等は、本実施形態に係るノズル１１からの噴出噴流において、噴出口２６での噴出方向切換周期を測定した。具体的には、透明樹脂で製作したノズル１１を用い、噴出口２６に対して正対する方向から、噴出口２６の矩形状断面構造の長手方向と平行になるようにレーザーシート光を照射して、その長手方向の側面側から撮像装置によって撮影した。水流の動きが確認できるトレーサー粒子を水の中に入れ、図１７に示すような撮像装置による画像を観察し、噴流の方向切換回数を目視でカウントすることによって、２次元的な噴流の方向切換挙動特性を調べた。
【００６１】
流路断面収縮部２３の流路径（図２におけるｄ）を８．３ｍｍ、チャンバー２５の軸方向長さ（図２におけるＬ）を７６．８ｍｍ、流路断面収縮部２３の直管部長さ（図２におけるＬ１）を３ｍｍ、チャンバー２５及び噴出口２６の断面における長手方向寸法（図３におけるＤ）を２９ｍｍ、チャンバー２５及び噴出口２６の断面における短手方向寸法（図３におけるＷ）を１３．８ｍｍ、流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口の開口縁部と、チャンバー２５の断面輪郭線における長辺部との間の距離（図３におけるＸ）を２．７５ｍｍに、それぞれ設計し、ノズル内への供給流量を２５、３０、４０、４５リットル／分とした。
【００６２】
図１５に、ノズル１１内に供給される水の圧力Ｐと、流量Ｑとの関係を示すＰＱ特性グラフを示す。
図１６に、ノズル１１の噴出噴流方向切換周波数特性グラフを示す。
【００６３】
これら結果より、供給流量が２５〜４５リットル／分のとき、噴出噴流は１３〜２３Ｈｚ程度の周波数で、噴流が噴出口２６の長手方向に切り換わる傾向であることがわかる。なお、噴出口２６から７０ｍｍの位置では、噴流が広がり、やや蛇行した上に、比較的狭い範囲で行われていること、さらに面上の観測体は弾性体であるため高い周波数成分が吸収されてしまったこともあり、人の手によるマッサージに近いリズムである比較的低周波領域の振動数が出現した。
【００６４】
図１７に、噴流噴出方向の切り換わりの様子を示した撮影画像を示す。図１７において、主流と渦の概略的な動きを仮想流体線で示している。この結果から、渦発生箇所の上下方向（矩形噴出口の長手方向）の位置の切り換わりと、主流の噴出方向の切り換わりとがリンクしていること、さらには、噴出した噴流が広がり、やや蛇行している様子がわかる。
【００６５】
これらの結果から、実際に入浴者に与える刺激感としては、低周波領域では噴流振動を強く感じさせ、細かく方向が切り換わる振動領域では１３〜２３Ｈｚで感じさせており、これらを複合した、より複雑なきめ細かい刺激を入浴者に与える噴出噴流が得られていることが確認できる。
【００６６】
また、本発明者等は、流路断面収縮部２３におけるチャンバー２５内に臨む下流端開口の形状や寸法、さらにはチャンバー２５及び噴出口２６の断面形状や寸法を様々に変えて、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果を得たのと同様な撮影及び解析を行った。この結果を、図１０〜図１２に示す。
【００６７】
チャンバー２５の軸方向長さ（図２におけるＬ）は７６．８ｍｍ、流路断面収縮部２３の直管部長さ（図２におけるＬ１）は３ｍｍにそれぞれ設計し、ノズル内への供給流量を４０リットル／分とした。
【００６８】
図１０ａ−１に示すサンプルでは、流路断面収縮部の断面形状を円形にし、その流路径ｄを８．３ｍｍにし、チャンバー及び噴出口の断面形状を矩形状にし、その長手方向寸法Ａを３３．８ｍｍ、短手方向寸法Ｂを１３．８ｍｍにした。すなわち、この図１０ａ−１に示すサンプルは、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果を得た場合と同じサンプルであり、この図１０ａ−１についての３回の撮影による解析結果図１０ａ−２、ａ−３、ａ−４はそれぞれ図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同じものである。なお、この図１０ａ−１も含めたすべてのサンプルについて、流路断面収縮部の流路中心、チャンバーの中心軸および噴出口の中心位置は一致させている。
【００６９】
図１０ｂ−１に示すサンプルは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状における４つの角をまるめた（アールを付けた）こと以外は図１０ａ−１と同じである。この図１０ｂ−１についての３回の撮影による解析結果を図１０ｂ−２、ｂ−３、ｂ−４に示す。
【００７０】
図１０ｃ−１に示すサンプルでは、流路断面収縮部の断面形状及び流路径ｄは図１０ａ−１と同じであるが、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状における長手方向寸法Ａを２３．８ｍｍ、短手方向寸法Ｂを９．８ｍｍにした。この図１０ｃ−１についての３回の撮影による解析結果を図１０ｃ−２、ｃ−３、ｃ−４に示す。
【００７１】
図１１ａ−１に示すサンプルでは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状及びその寸法Ａ、Ｂは図１０ａ−１と同じであるが、断面円形状の流路断面収縮部の流路径ｄを、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状における短手方向寸法Ｂと同じ１３．８ｍｍにした。この図１１ａ−１についての３回の撮影による解析結果を図１１ａ−２、ａ−３、ａ−４に示す。
【００７２】
図１１ｂ−１に示すサンプルでは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状及びその寸法Ａ、Ｂは図１０ａ−１と同じであるが、流路断面収縮部の断面形状を一辺の長さａが１３．８ｍｍの正方形とした。この図１１ｂ−１についての３回の撮影による解析結果を図１１ｂ−２、ｂ−３、ｂ−４に示す。
【００７３】
図１１ｃ−１に示すサンプルでは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状及びその寸法Ａ、Ｂは図１０ａ−１と同じであるが、流路断面収縮部の断面形状を矩形状にした。その矩形状における長辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の長手方向に延在し、その長さａは１３．８ｍｍであり、短辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の短手方向に延在し、その長さｂは８．３ｍｍである。この図１１ｃ−１についての３回の撮影による解析結果を図１１ｃ−２、ｃ−３、ｃ−４に示す。
【００７４】
図１２ａ−１に示すサンプルでは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状及びその寸法Ａ、Ｂは図１０ａ−１と同じであり、流路断面収縮部の断面形状を矩形状にした。その矩形状における長辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の短手方向に延在し、その長さａは１３．８ｍｍであり、短辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の長手方向に延在し、その長さｂは８．３ｍｍである。この図１２ａ−１についての３回の撮影による解析結果を図１２ａ−２、ａ−３、ａ−４に示す。
【００７５】
図１２ｂ−１に示すサンプルでは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状及びその寸法Ａ、Ｂは図１０ａ−１と同じであり、流路断面収縮部の断面形状を矩形状にした。その矩形状における長辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の長手方向に延在し、その長さａは１３．８ｍｍであり、短辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の短手方向に延在し、その長さｂは３．７５ｍｍである。この図１２ｂ−１についての３回の撮影による解析結果を図１２ｂ−２、ｂ−３、ｂ−４に示す。
【００７６】
図１２ｃ−１に示すサンプルでは、チャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状及びその寸法Ａ、Ｂは図１０ａ−１と同じであり、流路断面収縮部の断面形状を矩形状にした。その矩形状における長辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の短手方向に延在し、その長さａは１３．８ｍｍであり、短辺部はチャンバー及び噴出口の矩形状の断面形状の長手方向に延在し、その長さｂは３．７５ｍｍである。この図１２ｃ−１についての３回の撮影による解析結果を図１２ｃ−２、ｃ−３、ｃ−４に示す。
【００７７】
これら図１０〜図１２の結果より、流路断面収縮部の下流端開口が、チャンバー及び噴出口の断面の短手方向寸法と同じ大きさまで広がり、その下流端開口の開口縁部と、チャンバー及び噴出口の断面形状を形作る輪郭線との間に隙間がないもの（図１１ａ−１、図１１ｂ−１、図１２ａ−１、図１２ｃ−１）では、ｘ方向への噴流移動範囲とｙ方向への噴流移動範囲とがほぼ同程度であり、ｘ方向すなわち噴出口の長手方向に大きく振れる噴流を感じることができず、局所的な噴流噴出となってしまう。
【００７８】
これに対して、流路断面収縮部の下流端開口が、チャンバー及び噴出口の断面形状を形作る輪郭線よりも内側に位置し、その輪郭線と、流路断面収縮部の下流端開口の開口縁部との間に隙間が存在する構成のものでは、ｙ方向の移動範囲に比べてｘ方向の移動範囲が大きく、したがって噴出口の長手方向に大きく振れる噴流が得られている。
【００７９】
なお、特許文献１には、発振による間欠的な噴流を実現可能であるとのノズルが開示されているが、本発明者等は、これを模したノズルを図１３（ａ）、（ｂ）の写真図に示すように作成し、空気中や水中での噴流挙動を目視確認した。この結果を表１に示す。また、供給流量２０リットル／分における空気中への噴流挙動の様子を図１３（ｃ）の写真図に示し、供給流量５０リットル／分における空気中への噴流挙動の様子を図１３（ｄ）の写真図に示す。
【００８０】
【表１】
2009172367.tif 000003
【００８１】
表１における「切換数」は、噴流噴出方向が、例えば図１３（ｃ）、（ｄ）において上方向（ノズル軸方向）にまっすぐ噴出している状態から、その方向に対して左右に傾いた方向に変わったり、その左右に傾いた方向からノズル軸方向に変わるごとに１回と数えた。
【００８２】
この実験結果より、空気中への噴出については流量１０リットル／分以外は噴出方向の切り換えが確認できた。ただし、その切り換えも何回か続けて短い周期で切り換わったかと思えばしばらく切り換わらない状態が続くなど不安定であった。そして、水中への噴出中は噴出方向の切り換えが起こらなかった。
【００８３】
したがって、特許文献１に開示された構造では、その第７図に図示されているように空気中に噴出させて浴槽水中に浸かっていない首等に浴びせるに際してはある方向に振れるような噴流を実現できるかもしれないが、浴槽水中に浸かっている部位に対しては局所的でまっすぐな変化に乏しい噴流刺激となってしまう。
【００８４】
また、本実施形態では、一つのノズルに対する流水の入力系統は１系統であり、特許文献２、３のように２系統の入力流路や、三方弁、制御流の制御手段等を必要とせず、システムを簡単にして、コストやメンテナンス性に優れる。すなわち、本実施形態によれば、簡単な構造で、往復自励振動する噴流を浴槽水中に噴出可能とし、変化に富んだマッサージ感を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態に係る噴流浴装置の概略構成を示す模式図。
【図２】同噴流浴装置における噴流ノズルの模式断面図。
【図３】同噴流ノズルを噴出口側から見た正面図。
【図４】同噴流ノズルにおけるチャンバーの模式図。
【図５】同噴流ノズルにおけるチャンバー及び噴出口の断面形状の他の具体例を示す模式図。
【図６】同噴流ノズルにおけるチャンバー及び噴出口の断面形状のさらに他の具体例を示す模式図。
【図７】同噴流ノズル内における流水の挙動を説明するための模式図。
【図８】同噴流ノズルからの噴出噴流を、噴出口から７０ｍｍの位置に設けた面状に広がる観測体に衝突させ、その観測体に対する噴流衝突部分の中心位置の時間変化に伴う挙動を示す模式図。
【図９】図８（ａ）における撮像画像１０フレームごとの移動軌跡を示す模式図。
【図１０】本実施形態に係る噴流ノズルにおいて流路断面収縮部の下流端開口の形状や寸法、チャンバー及び噴出口の断面形状や寸法を様々に変えて、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果を得たのと同様な撮影及び解析を行った結果を示す模式図。
【図１１】本実施形態に係る噴流ノズルにおいて流路断面収縮部の下流端開口の形状や寸法、チャンバー及び噴出口の断面形状や寸法を様々に変えて、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果を得たのと同様な撮影及び解析を行った結果を示す模式図。
【図１２】本実施形態に係る噴流ノズルにおいて流路断面収縮部の下流端開口の形状や寸法、チャンバー及び噴出口の断面形状や寸法を様々に変えて、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果を得たのと同様な撮影及び解析を行った結果を示す模式図。
【図１３】特許文献１に開示されたノズルを模したノズル、および空気中や水中でのそのノズルからの噴出噴流挙動の様子を示す写真図。
【図１４】本実施形態に係る噴流ノズルにおける噴出噴流振動振幅の出現率を示すグラフ。
【図１５】本実施形態に係る噴流ノズルにおける圧力Ｐと流量ＱとのＰＱ特性を示すグラフ。
【図１６】本実施形態に係る噴流ノズルにおける噴流噴出方向切換周波数特性を示すグラフ。
【図１７】本実施形態に係る噴流ノズルにおける噴流噴出方向の切り換わりの様子を示す画像。
【符号の説明】
【００８６】
４…浴槽、５…吸入口、１１…噴流ノズル、２０…筒体、２２…流水導入部、２３…流路断面収縮部、２４…流路断面急拡大部、２５…チャンバー、２６…噴出口、３０…湾曲部、３１…外側カバー
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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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【図１７】
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