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【発明の名称】 定流量手洗装置
【発明者】 【氏名】永石 昌之

【氏名】高木 健

【氏名】福田 幸弘

【氏名】北崎 聡

【氏名】臼井 宏之
【要約】 【課題】定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置であって、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感、洗浄力、手洗いの容易性の点において、吐水の態様が最適化された定流量手洗装置を提供する。

【解決手段】瞬間流量を所定値に保持する定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置であって、吐水口の直径が８ｍｍ以上２２ｍｍ以下に設定され、吐水速度が０．５ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下に設定されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 瞬間流量を所定値に保持する定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置であって、吐水口の直径が８ｍｍ以上２２ｍｍ以下に設定され、吐水速度が０．５ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下に設定されていることを特徴とする定流量手洗装置。
【請求項２】 吐水口が水平方向に対して１５度以上７０度以下の角度範囲で下向きに差し向けられていることを特徴とする請求項１に記載の定流量手洗装置。
【請求項３】 瞬間吐水流量が１．０Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定され、開閉弁と吐水口との間で洗浄水に空気を混入する給気装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の定流量手洗装置。
【請求項４】 給気装置は洗浄水に空気を強制給気する強制給気装置であることを特徴とする請求項３に記載の定流量手洗装置。
【請求項５】 給気装置は洗浄水の流れによって空気を洗浄水中に取り込む自然給気装置であることを特徴とする請求項３に記載の定流量手洗装置。
【請求項６】 人体を検知するセンサの出力によって開閉弁が開閉制御される自動水栓を構成していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の定流量手洗装置。
【請求項７】 手動操作で開閉弁が開き所定の総流量の洗浄水が吐出すると開閉弁が自動閉止する自閉水栓を構成しいてることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の定流量手洗装置。
【請求項８】 手動により開閉弁が開閉制御される手動水栓を構成していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の定流量手洗装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は定流量手洗装置流吐出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】定流量弁等の瞬間流量を所定値に保持する定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の定流量手洗装置には、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感、洗浄力、手洗いの容易性の点において、吐水の態様が必ずしも最適化されていないという問題があった。本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置であって、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感、洗浄力、手洗いの容易性の点において、吐水の態様が最適化された定流量手洗装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記課題を解決するために、瞬間流量を所定値に保持する定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置であって、吐水口の直径が８ｍｍ以上２２ｍｍ以下に設定され、吐水速度が０．５ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下に設定されていることを特徴とする定流量手洗装置を提供する。吐水口の直径を８ｍｍ以上２２ｍｍ以下とし、吐水速度を０．５ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下とすることにより、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感が得られ、且つ十分な洗浄力を有する吐水を実現することができる。
【０００５】本発明の好ましい態様においては、吐水口が水平方向に対して１５度以上７０度以下の角度範囲で下向きに差し向けられている。吐水口を水平方向に対して１５度以上７０度以下の角度範囲で下向きに差し向けることにより、手洗いの容易性を実現することができる。
【０００６】本発明の好ましい態様においては、瞬間吐水流量が１．０Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定され、定流量手洗装置は、開閉弁と吐水口との間で洗浄水に空気を混入する給気装置を備える。瞬間吐水流量を１．０Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定することにより、節水を実現することができる。洗浄水に空気を混入することにより、瞬間吐水流量を低減させた状態でも十分に洗浄力を有する吐水を実現することができる。
【０００７】本発明の好ましい態様においては、給気装置は洗浄水に空気を強制給気する強制給気装置である。本発明の好ましい態様においては、給気装置は洗浄水に空気を自然給気する自然給気装置である。給気装置は強制給気装置でも良く、或いは自然給気装置でも良い。
【０００８】本発明の好ましい態様においては、定流量手洗装置は、人体を検知するセンサの出力によって開閉弁が開閉制御される自動水栓を構成している。本発明の好ましい態様においては、定流量手洗装置は、手動操作で開閉弁が開き所定の総流量の洗浄水が吐出すると開閉弁が自動閉止する自閉水栓を構成しいてる。本発明の好ましい態様においては、定流量手洗装置は、手動により開閉弁が開閉制御される手動水栓を構成している。定流量手洗装置は、自動水栓を構成しても良く、自閉水栓を構成しても良く、或いは手動水栓を構成しても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施例に係る定流量手洗装置を説明する。図１に示すように、定流量手洗装置Ａはスパウト１を備えている。スパウト１に配設した人体検知センサ２が人体を検知すると、検知信号が通水路３に配設した電動式開閉弁４ヘ送られて開閉弁４が開く。止水栓５と、定流量弁６とを通過した、所定流量の洗浄水が通水路３を流れる。センサ２からの検知信号は空気ポンプ７ヘ送られ、空気ポンプ７から空気供給路８を通って、通水路３に配設した空気混入部９へ加圧空気が送られる。図２に示すように、空気混入部９において、洗浄水は通水路３から複数の分岐通水路９１ヘ流入する。空気供給路８を通って供給された加圧空気が、空気通路９２を通って空気室９３ヘ流入し、分岐通水路９１を取り巻く多孔体９４を通って、分岐通水路９１を流れる洗浄水に強制給気され、微細気泡となって洗浄水中に分散混入する。洗浄水中に多数の微細気泡が分散混入した洗浄水の気泡流は、分岐通水路９１から下流側の通水路３ヘ流入し、スパウト１の先端に配設された吐水口１０から吐出する。
【００１０】定流量手洗装置Ａにおいては、以下に説明するように、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感、洗浄力、手洗いの容易性の点等において、吐水の態様が最適化されている。
【００１１】（１）触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感の観点からの吐水態様の最適化吐水口１０の径によって吐水の流線の径が決まる。吐水の流線の径は、吐水を手で受けた時の触覚に基づく手洗い時の充足感と、吐水を目で見た時の視覚に基づく手洗時の充足感とに影響を与える。定流量手洗装置Ａを用いて５０人の人に手洗いをしてもらい、吐水口１０の径と手洗い時の充足感との関係についてアンケート調査を行った。
【００１２】■試験条件１瞬間吐水流量： １．５Ｌ／分空気混入 ： 空気は混入しない。
吐出口直径 ： ７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ手洗い方法 ： 各吐水口直径につき手洗いを行う。
評価方法 ： 触覚に基づく手洗い時の充足感と、視覚に基づく手洗い時の充足感とにつき、０乃至３の点数で吐水を評価する。

評価点の平均値を図３に示す。図３に示すように、吐出口１０の直径が８ｍｍ以上の時に、評価点の平均値が２以上となり、手洗い時の充足感が得られる。
【００１３】■試験条件２瞬間吐水流量： １．０Ｌ／分空気混入 ： ５０体積％（０．５Ｌ／分）混入する吐出口直径 ： ７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ手洗い方法 ： 各吐水口直径につき手洗いを行う。
評価方法 ： 触覚に基づく手洗い時の充足感と、視覚に基づく手洗い時の充足感とにつき、０乃至３の点数で吐水を評価する。

評価点の平均値を図４に示す。図４に示すように、吐出口１０の直径が８ｍｍ以上の時に、評価点の平均値が２以上となり、手洗い時の充足感が得られる。
【００１４】手洗装置の洗浄水吐出流量が一般に５Ｌ／分程度であることを勘案すると、１．５Ｌ／分の瞬間吐出流量（空気を混入しない場合には洗浄水の吐水流量であり、空気を混入する場合には洗浄水と空気の混合流体の吐水流量である）で充足感が得られれば、手洗い時には常に充足感が得られると考えられる。上記吐水試験結果から、吐出口１０の直径を８ｍｍ以上に設定することにより、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感の観点において、吐水態様が最適化されることが分かった。
【００１５】（２）洗浄力の観点からの吐水態様の最適化■洗浄力試験定流量手洗装置Ａを用いて手洗い試験を行い、吐水口１０における洗浄水の流速と、洗浄水の洗浄力との関係を調べた。
試験条件吐水口直径：８ｍｍ、１１ｍｍ瞬間吐水流量：１．０Ｌ／ｍｉｎ、１．５Ｌ／ｍｉｎ、２．０Ｌ／ｍｉｎ２．５Ｌ／ｍｉｎ、３．０Ｌ／ｍｉｎ試験の手順：■尿素、アンモニア、ナトリウム、カリウム等を用いて合成した人間の尿と同様の疑似尿を手に付ける。
■手をある程度乾燥させた後１０秒間手洗いを行う。
■手をある程度乾燥させた後、超純水を用いて手に残存する疑似尿を回収する。
■回収した疑似尿の各成分の量をイオンクロマトグラフを用いて測定し、疑似尿の原液と比較して洗浄率を算出する。
■吐水口１０での洗浄水の流速を種々に変えて■〜■を行う。吐水口１０での洗浄水の所望の流速を得るために、必要に応じて洗浄水に空気を混入する。
吐水口直径を８ｍｍとした時の試験結果を図５に、吐水口直径を１１ｍｍとした時の試験結果を図６に示す。図５、６に示すように、瞬間吐水流量の如何に関わらず、吐水口１０における洗浄水の流速が０．５ｍ／ｓ以上であれば、洗浄率が９５％以上となることが分かる。市販の自動水栓（吐水の瞬間流量が５Ｌ／ｍｉｎで吐水口の直径が１１ｍｍ）で同様の試験を行った結果、洗浄率は９５％であった。洗浄力試験により、吐水口１０における洗浄水の流速を０．５ｍ／ｓ以上に設定することにより、従来の水栓と同等以上の洗浄力が得られることが分かった。
【００１６】■水跳ね試験定流量手洗装置Ａを用いて水跳ね試験を行い、吐水口１０における洗浄水の流速と、水跳ねとの関係を調べた。
試験条件吐水口直径：８ｍｍ瞬間吐水流量：３．０Ｌ／ｍｉｎ試験の手順：■手の中指の先端がスパウト１の基部と同一高さになるようにして、吐水に直角に手を差し出して、手の平に吐水を１０秒間当てる。
■腕の手首から５ｃｍの距離の部位に巻いた幅５ｃｍの書道用の紙に、跳ね水をしみ込ませる。
■回収した紙の試験前後の重さの変化から、紙にしみ込んだ水の重量を算出し、当該重量が９．８ｍＮを超える場合には水跳ねをしたと判断し、前記重量が９．８ｍＮ以下であれば、水跳ねはしなかったと判断する。
■吐水口１０から手の平までの距離を一定に保持したまま、吐水口１０での洗浄水の流速を種々に変えて■〜■を行う。吐水口１０での洗浄水の所望の流速を得るために、必要に応じて洗浄水に空気を混入する。
試験結果を図７に示す。図７において、縦軸の数字１は水跳ねが無かったことを示し、縦軸の数字０は水跳ねがあったことを示す。図７に示すように、吐水口１０における洗浄水の流速が３．０ｍ／ｓ以下であれば、水跳ねが起こらないことが分かる。水跳ねが起こらないということは、水跳ねにより汚水が腕等に付着し、結果的に洗浄力が低下する事態が発生しないことを意味する。上記の洗浄力試験と水跳ね試験とにより、吐水口１０における洗浄水の流速を０．５ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下に設定することにより、洗浄力の観点において吐水態様が最適化されることが分かった。
【００１７】（３）手洗いの容易性の観点からの吐水態様の最適化定流量手洗装置Ａを用いて吐水試験を行い、吐水口１０の吐水方向と水平方向との成す角度と吐水の到達距離との関係を調べた。
試験条件吐水口直径：８ｍｍ瞬間吐水流量：３．０Ｌ／ｍｉｎ吐水口１０での洗浄水の流速：３．０ｍ／ｓ空気混入：上記流速を得るために空気混入を行う。
スパウト１の基部から吐水口１０までの高さ：７．０ｃｍ試験の手順：■図８に示すように、吐水口１０からの吐水の、スパウト１の基部の高さで計った到達距離Ｎを測定する。
■図８で二重矢印で示す吐水口１０の吐水方向と水平方向との成す角度θを種々に変えて■を行う。
試験結果を図９に示す。図９に示すように、吐水方向と水平方向との成す角度θが１５度未満であると到達距離Ｎは２００ｍｍを超え、吐水方向と水平方向との成す角度θが７０度を超えると到達距離Ｎは５０ｍｍ未満となる。到達距離Ｎが５０ｍｍ未満であると、手を洗う際に洗面器に手が当たり手洗いの容易性が失われる。到達距離Ｎが２００ｍｍを超えると、体の直近で手を洗うことになり、また吐水口から２５０ｍｍ程度の距離に在る洗面器の縁から洗浄水が飛び出し、手洗いの容易性が失われる。上記試験結果から、吐水口１０を水平方向に対して１５度以上７０度以下の角度範囲で下向きに差し向けることにより、手洗いの容易性の観点において吐水態様が最適化されることが分かった。
【００１８】（４）節水の観点からの吐水態様の最適化定流量手洗装置Ａにおいては、節水の観点から、従来の定流量手洗装置において５Ｌ／ｍｉｎ程度であった瞬間吐水流量を１．０Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定することとした。
【００１９】（５）空気混入による最適吐水態様の実現瞬間吐水流量を１．０Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定した節水条件下で、最大３．０ｍ／ｓの吐水流速を実現するために、必要に応じて洗浄水に空気を混入し、洗浄水の気泡流を吐出させる。洗浄水中に微細気泡を分散混入させると、気泡と洗浄水とが渾然一体となって挙動するので、瞬間吐出流量が増加する。空気混入率、すなわち気泡流に含まれる空気の体積Ｖａと洗浄水の体積Ｖｗの比Ｖａ／Ｖｗが１００％であれば、空気を混入しない場合に比べて吐出速度は２倍になり、２００％であれば、空気を混入しない場合に比べて吐出速度は３倍になり、３００％であれば、空気を混入しない場合に比べて吐出速度は４倍になる。空気混入率の理論上の最大値は、球形気泡を細密立方格子状に充填した場合に達成される２８５％である。空気混入率が２８５％を超えると、理論上気泡同志が互いに接触し合体して大径化し、気泡流の安定性が損なわれる。実用上、空気混入率を２８０％以下に設定することが望ましい。吐水口１０の直径が２２ｍｍを超えると、瞬間吐水流量が３．０Ｌ／ｍｉｎの洗浄水に２８０％の空気混入率で空気を混入させても、吐出流速は０．５ｍ／ｓ未満となる。従って、吐水口１０の直径を２２ｍｍ以下に設定する。
【００２０】上記諸検討結果に基づき、流量手洗装置Ａにおいては、瞬間吐水流量を１．０Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定し、吐水口の直径を８ｍｍ以上２２ｍｍ以下に設定し、吐水速度を０．５ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下に設定し、吐水口１０を水平方向に対して１５度以上７０度以下の角度範囲で下向きに差し向けて、節水、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感、洗浄力、手洗いの容易性の観点において、吐水態様の最適化を実現している。
【００２１】本発明の第２実施例に係る定流量手洗装置を説明する。図１０に示すように、第２実施例に係る定流量手洗装置Ｂにおいては、吐水口１０の近傍に空気混入部１９が配設されている。吐水口１０の近傍に空気混入部１９が配設されている点を除き、定流量手洗装置Ｂの構成は、定流量手洗装置Ａの構成と同様である。定流量手洗装置Ｂにおいては、空気ポンプ７から空気供給路８を通って、空気混入部１９へ加圧空気が送られる。図１１に示すように、空気混入部１９において、洗浄水は通水路３から複数の分岐通水路１９１ヘ流入する。空気供給路８を通って供給された加圧空気が、空気通路１９２を通って空気室１９３ヘ流入し、分岐通路１９１を取り巻く多孔体１９４を通って、分岐通路１９１を流れる洗浄水に強制給気され、洗浄水中に微細気泡となって分散混入する。洗浄水中に多数の微細気泡が分散混入した洗浄水の気泡流は、整流網１９５を通って整流された後、吐水口１０から吐出する。空気混入部１９と吐水口１０とを近接配置することにより、気泡の合体による大径化が抑制され、吐出前に気泡流が洗浄水層と空気層とに分離する事態の発生が抑制され、２層分離により吐水流速が低下する事態の発生が抑制される。
【００２２】本発明の第３実施例に係る定流量手洗装置を説明する。図１２に示すように、第３実施例に係る定流量手洗装置Ｃにおいては、吐水口１０の近傍にエジェクタ作用を利用した自然給気による空気混入部２９が配設されている。空気ポンプ７、空気供給路８、空気混入部９から成る強制給気装置に変えて、吐水口１０の近傍に自然給気による空気混入部２９が配設されている点を除き、定流量手洗装置Ｃの構成は、定流量手洗装置Ａの構成と同様である。図１３に示すように、空気混入部２９において、通水路３から供給された洗浄水は、減圧板２９１に円周に沿って穿設された多数の小孔２９２を通って高速化し、高速の筒状流れとなって傾斜面２９３に衝突する。高速の筒状流れは、エジェクタ作用により、当該流れを取り巻いて配設された空気孔２９４と空気通路２９５とを介して、外気を取り込む。高速の筒状流れが傾斜面２９３に衝突する際に、取り込まれた空気が多数の微細気泡となって洗浄水中に分散混入する。洗浄水中に多数の微細気泡が分散混入した洗浄水の気泡流は、傾斜面２９３を通り、整流格子２９６を通って整流された後、吐水口１０から吐出する。エジェクタ作用を利用した自然給気なので、省エネを実現できる。
【００２３】上記実施例においては、定流量手洗装置Ａ、Ｂ、Ｃは、人体を検知するセンサ２の出力によって開閉弁４が開閉制御される自動水栓を構成していたが、定流量手洗装置Ａ、Ｂ、Ｃは、手動操作で開閉弁４が開き、所定の総流量の洗浄水が吐出すると開閉弁４が自動閉止する、例えばフラッシュバルブのような自閉水栓を構成しても良く、或いは、手動により開閉弁４が開閉制御される手動水栓を構成しても良い。
【００２４】以上本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。定流量弁６に代えて、減圧弁等の圧力を一定に保持する手段を用いて瞬間流量を所定値に保持しても良く、他の任意の手段を用いて瞬間流量を所定値に保持しても良い。
【００２５】
【発明の効果】上記説明から分かるように、本発明により、定流量調節手段と開閉弁とを備え所定瞬間流量の洗浄水吐水を行う定流量手洗装置であって、触覚及び視覚に基づく手洗い時の充足感、洗浄力、手洗いの容易性の点において、吐水の態様が最適化された定流量手洗装置が提供される。
【出願人】 【識別番号】００００１００８７
【氏名又は名称】東陶機器株式会社
【出願日】 平成１２年５月２９日（２０００．５．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００９５２４５
【弁理士】
【氏名又は名称】坂口 嘉彦
【公開番号】 特開２００１−３３６１８６（Ｐ２００１−３３６１８６Ａ）
【公開日】 平成１３年１２月７日（２００１．１２．７）
【出願番号】 特願２０００−１６３１３１（Ｐ２０００−１６３１３１）