JP6488209B2 - 脈動発生用電磁ポンプ及び脈動水吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば洗浄機能付きの便座において給水管からの水道水に脈動を加え、脈動水吐出口である洗浄水ノズルの吐出口から勢いよく脈動水を射出することができる脈動発生用電磁ポンプ及びそれを用いた脈動水吐出装置に関する。

従来、給水管と脈動水吐出口との間に取り付けられ、給水管からの給水時に所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電する制御部によって制御される脈動発生用電磁ポンプが知られている。電磁ポンプは、一般に、電磁コイルが外周に設けられ、内部に給水管からの給水が流通する管状のシリンダと、シリンダ内に設けられる磁気ヘッド、プランジャー等を備えている。磁気ヘッドは、シリンダ内の下流側に取り付けられ、電磁コイルの作用により磁化される。プランジャーは、シリンダ内において、磁気ヘッドに当接する吐出位置と所定の復帰位置との間を往復動自在に設けられている。シリンダ内には、給水管からの給水時に、プランジャーを復帰位置に静止するように付勢するばねを備えている。プランジャーは、シリンダ内の通路の下流側と上流側とを連通する貫通孔と、給水管から脈動水吐出口方向へのみ水を通す逆止弁と、を有している。

逆止弁の構造として、ノズル状のゴムチューブ製のダックビル弁を逆止弁として備えた電磁ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ばねの力で開閉動作する弁によって貫通孔を塞ぐ逆止弁を備えた電磁ポンプが知られている（例えば、特許文献２参照）。前者に示された電磁ポンプの逆止弁は、経年劣化によりゴムが劣化して故障する虞があり、後者に示された電磁ポンプの逆止弁は、構成が複雑なため故障し易いという問題があった。

そこで、本発明者は、逆止弁を用いない構造の脈動発生用電磁ポンプ及びそれを用いた脈動水吐出装置を開発した（例えば、特許文献３参照）。これによれば、プランジャーは貫通孔を有していて、吐出後にプランジャーが復帰位置に戻る際に開く逆止弁が設けられていないため、プランジャーが復帰位置に戻る際に吐出口側へと流れている水流を不必要に掻き乱すことがなく、その結果、電磁ポンプは脈動圧のみによってきれいな水玉状の脈動水を形成することができる。このことは、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じ、例えば洗浄用に用いた場合の洗浄効果を高める効果を生じる。そして、故障原因の１つであった逆止弁を無くして電磁ポンプの故障原因を減らし、電磁ポンプ及びそれを用いた脈動水吐出装置の耐久性を伸ばすことができる。

特許第４１６９３０６号公報 特許第３６４７３５６号公報 ＷＯ２０１４／１６３０００Ａ１公報

しかしながら、上記のような貫通孔を有するプランジャーは、中空であるため、中空でないものに比べ、磁束密度が低くなり、シリンダ内を往復動するプランジャーを駆動する電磁コイルは、どうしても、コイル巻き数を増やし、又は電流を多く流すことで、その能力を高くする必要があった。また、プランジャーの形状は細く、かつ長く、その中央に細くて長い貫通孔を精度良く形成することは、加工上、困難であり、そのため、貫通孔の孔開けを何回も分けて加工するなどの手間がかかり、コスト高となっていた。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、逆止弁を用いない構造でプランジャーの磁束密度を高め、効率良く電磁コイルを動作させることができ、しかもプランジャーを加工性の良い構成とし、安価に製作できるインライン型の脈動発生用電磁ポンプ及びそれを用いた脈動水吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、水流を取り入れる給水管と脈動水を吐出する脈動水吐出口との間に取り付けられて使用され、前記給水管からの給水時に所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電する制御部によって制御される脈動発生用電磁ポンプにおいて、前記脈動発生用電磁ポンプは、給水管に接続され水流を取り入れる給入部と、電磁コイルが外周に設けられ、内部に前記給入部からの水流を流通する管状のシリンダと、前記シリンダ内に位置し、前後を付勢するばねによって支持され往復動自在に設けられプランジャーと、前記プランジャーの往復動によって、給水された水流に脈動圧を付加された脈動水を吐出する吐出部と、前記シリンダ内の下流側に、電磁コイルの作用により磁化された前記プランジャーを吸引する磁気ヘッドと、を備え、前記吐出部の脈動水の最大吐出圧が、前記給水管から供給される水流の圧力より高く、前記吐出部の脈動水の最小吐出圧が、前記給水管から供給される水流の圧力より低くなるように、前記シリンダと前記プランジャーとの間に、前記給入部と前記吐出部とを連通するバイパス路を配設し、前記電磁ポンプ内には逆止弁を設けておらず、前記バイパス路は、前記プランジャーの外周に該外周を覆うケースを設けることなく、該外周に溝状の切り込みを設けて形成し、前記磁気ヘッドは、給水された水流の通路となる貫通孔を径中心部に有し、かつ、前記プランジャーを吸引したとき、磁気ヘッドとプランジャーが近付き、前記プランジャーの外周に設けたバイパス路を流れる水流の通路を狭めるように構成したことを特徴とする。

前記溝状の切り込みは、エッジが生じないように面取りを施すことが望ましい。

前記バイパス路は、プランジャーの径方向の断面の重心位置がシリンダの径方向の断面の中心位置と一致するように形成することが望ましい。

本発明は、前記脈動発生用電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置である。

本発明の脈動発生用電磁ポンプによれば、シリンダとプランジャーとの間に、給入部側と吐出部側とを連通するバイパス路を配設したので、脈動水を脈動水吐出口から勢いよく噴出させて大小の水玉状の脈動水流を形成させ、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じ、例えば洗浄用に用いた場合の洗浄効果を高めることができる。また、故障原因の１つであった逆止弁を無くして電磁ポンプの故障原因を減らし、電磁ポンプ及び脈動水吐出装置の耐久性を伸ばすことができる。

また、バイパス路をプランジャーの外周に溝状の切り込みを設けて形成すれば、電磁コイルの能力を十分に発揮でき、しかもプランジャーとの摺動抵抗が小さくでき、さらに、バイパス路を容易に精度良く形成することができ、安価で低消費電力に構成することができる。

本発明の実施の形態１における脈動水吐出装置の全体構成を示す斜視図。 脈動水吐出装置が備えている脈動発生用電磁ポンプの分解斜視図。 電磁ポンプの断面図。 電磁ポンプの要部断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は電磁ポンプの他の形状のバイパス路を配設したプランジャーの断面図。 本発明の実施の形態２における要部断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は電磁ポンプの他の形状のバイパス路を配設したプランジャーの断面図。

本発明による脈動発生用電磁ポンプは、水流を取り入れる給水管と脈動水を吐出する脈動水吐出口との間に取り付けられて使用され、給水管からの給水時に所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電する制御部によって制御される脈動発生用電磁ポンプにおいて、脈動発生用電磁ポンプは、給水管に接続され水流を取り入れる給入部と、電磁コイルが外周に設けられ、内部に給入部からの水流を流通する管状のシリンダと、シリンダ内に位置し、前後を付勢するばねによって支持され往復動自在に設けられたプランジャーと、プランジャーの往復動によって、給水された水流に脈動圧を付加された脈動水を吐出する吐出部と、を備え、吐出部の脈動水の最大吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より高く、吐出部の脈動水の最小吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より低くなるように、シリンダとプランジャーとの間に、給入部と吐出部とを連通するバイパス路を配設した構成としてある。

前記バイパス路は、プランジャーの外周に溝状の切り込みを設けて形成することができる。なお、この構成に限られるものではない。

給入部と吐出部とを連通するバイパス路を配設したプランジャーの往復動によって、給水された水流に脈動圧を付加された脈動水を吐出部から勢いよく噴出させて大小の水玉状の脈動水流を形成することができる。この脈動に変化を与えた脈動水流を洗浄に用いることで、使用感を向上し洗浄力を上げることができる。

ここで、プランジャーの往復動によって、給水された水流に付加される脈動圧について説明する。電磁コイルは、制御部から所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電して、その給電したときに電磁コイルに生じる磁力で、プランジャーを吐出部側に吸引し、給電を停止したときに、ばねによってプランジャーを元の位置に戻す。これを繰り返してプランジャーは、シリンダ内を往復動する。

電磁コイルに通電して電磁コイルに生じる磁力で、プランジャーが吐出部側に吸引され移動したときに、給水された水流はプランジャーによって、吐出部側に押し出されるため、吐出部の吐出圧が高くなる。また、電磁コイルの通電を停止して付勢するばねによってプランジャーが元の位置に戻るときに、給水された水流はプランジャーによって、給入部側に押し戻されるため、吐出部の吐出圧が低くなる。

ここに、シリンダとプランジャーとの間に、給入部と吐出部とを連通するバイパス路を配設しているので、上記の吐出部の吐出圧が高くなる動作と吐出部の吐出圧が低くなる動作により、バイパス路を通過する水流に脈動圧が付加され、的確に、吐出部の最大吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より高く、吐出部の最小吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より低くなる脈動水が得られる。

ここに、バイパス路は、プランジャーの外周に溝状の切り込みを設けて形成されれば、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じるように容易に設定でき、例えば洗浄用に用いた場合の洗浄効果を高めることができる。

また、プランジャーは、中空でないため、中空であるものに比べ、磁束密度が高くなり、シリンダ内を往復動するプランジャーを駆動する電磁コイルの能力を十分に発揮することができ、コイル巻き数を増やし、又は電流を多く流す必要がなく、コイル巻き数を増やことがないため低コストに、コイル巻き数を増やす必要がないため、低消費電力に構成することができる。

また、バイパス路を溝状の切り込みにより構成した場合、プランジャーの外周に配設するため、簡単に形成でき、例えば、プランジャーの丸棒の材料段階で、引き抜きや切削で溝状の切り込みを連続的に形成し、その後、プランジャーの長さに切断して仕上げるなどの方法を採用することで、加工性を大幅に向上でき、安価に生産できる。

また、プランジャーが往復動するシリンダとの接触面積が小さくなるので、シリンダとプランジャーとの摺動抵抗が小さくなり、プランジャーの往復動をよりスムーズにすることができ、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができる。

また、プランジャーの外周に溝状の切り込みを設けて形成したバイパス路は、その端部にエッジが生じないように面取りを施しておけばよい。

バイパス路の端部にエッジが生じないように面取りを施しておけば、プランジャーが往復動するシリンダとの接触する際に、傷付きを防止でき、シリンダとプランジャーとの摺動抵抗が小さくなり、プランジャーの往復動をよりスムーズにすることができ、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができる。

バイパス路を、プランジャーの径方向の断面の重心位置がシリンダの径方向の断面の中心位置と一致するように形成すればよい。

プランジャーの径方向の断面の重心位置がシリンダの径方向の断面の中心位置と一致するように形成しておけば、シリンダの径方向のプランジャーの片寄りを防止でき、プランジャーの往復動をよりスムーズにすることができる。これにより、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができ、しかも、プランジャーの往復動によるシリンダ内壁の傷付きを防止でき、耐久性を向上することができる。

電磁ポンプは、シリンダ内の下流側に設けられ、電磁コイルの作用により磁化されプランジャーを吸引する磁気ヘッドをさらに備えてもよい。この磁気ヘッドは、径中心部に給水された水流の通路を形成する貫通孔を有し、プランジャーを吸引したときに、磁気ヘッドとプランジャーが近付き、プランジャーの外周に設けたバイパス路を流れる水流の通路を狭めるように構成してある。

前記の磁気ヘッドを備えることで、プランジャーは、電磁コイルの作用により生じる磁力を効果的に受けるようになり、電磁コイルのコイル巻き数を増やし、又は電流を多く流す必要がなく、コイル巻き数を増やことがないため低コストに、コイル巻き数を増やす必要がなく、低消費電力に構成することができる。

また、前記磁気ヘッドの構成により、吐出部にある水流が給入部側に押し戻されにくくなり、水流を吐出部側に押し出す力が高くなって、吐出部の脈動水の最大吐出圧を高めることができる。

また、電磁コイルの通電を停止して付勢するばねによってプランジャーが元の位置に戻るときに、バイパス路を流れる水流の通路を狭めたものが広がるようになるので、水流を吸入側に押し戻す力が高くなって、吐出部の脈動水の最小吐出圧を小さくすることができる。

脈動水吐出装置によれば、脈動水を脈動水吐出口から勢いよく噴出させて大小の水玉状の脈動水流を形成させ、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じ、例えば洗浄用に用いた場合の洗浄効果を高めることができ、故障原因の１つであった逆止弁を無くして電磁ポンプの故障原因を減らし、耐久性を伸ばすことができる。

また、バイパス路をプランジャーの外周に溝状の切り込みを設けて形成した場合、電磁コイルの能力を十分に発揮することができ、しかもプランジャーとの摺動抵抗が小さくでき、さらに、バイパス路を容易に精度良く形成することができ、脈動水吐出装置を安価で低消費電力に構成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）

図１は本発明の実施の形態１における脈動水吐出装置を示す。図２は脈動水吐出装置が備えている脈動発生用電磁ポンプを示す。図３、図４は同電磁ポンプを示す。図５は同電磁ポンプの他の形状のバイパス路を示す。

図１において、脈動水吐出装置１（以下、吐出装置という）は、水道水の給水管２途中に接続される電磁弁３と、電磁弁３の下流側で給水管２を介して接続されている脈動発生用電磁ポンプ４（以下、電磁ポンプという）と、電磁ポンプ４の吐出口に取り付けられている洗浄用ノズル５（脈動水吐出口）と、制御部６と、を備えている。

制御部６は、スイッチ６ａを有しており、スイッチ６ａが押下された時に電磁弁３を開き、電磁ポンプ４に、所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電する。また、制御部は無線信号の受信器６ｂを備えており、ワイヤレスリモコン６ｃからスイッチ６ｄが押下されたことを表す無線信号を受信器６ｂが受信した時に電磁弁３を開き、電磁ポンプ４に前記の給電を行う。制御部６は、スイッチ６ａが再度押下された時、又はスイッチ６ｄの押下に応じてワイヤレスリモコン６ｃから送られてくる無線信号を受信器６ｂが再度受信した時に、電磁弁３を閉じ、給電を停止する。

電磁ポンプ４は、パルス電圧の印加に応じて動作し、均一の圧力で供給されてくる水道水に脈動する圧力を加減して脈動水を吐出する。電磁ポンプ４から吐出された脈動水は、洗浄用ノズル５の吐出口から勢いよく射出される。

図２〜図４において、電磁ポンプ４は、上流側から順に、給入部を形成する給水された水を電磁ポンプ４の内部に導くアキュームレータ機能付き給入部７と、パルス電圧により動作して給入部７から給水される水に脈動を与え吐出するピストン部８とを備えている。さらに、電磁ポンプ４は、ピストン部８から吐出されてくる脈動水を外部の洗浄用ノズル５へと送り出す吐出部９と、ピストン部８を図中実線で示す矢印２０、２１で示すように給入部７及び吐出部９との間に挟んで固定する留め具１０と、を備えている。

給入部７は、給水口７ａと、給水口７ａに通路７ｂにより通じている吐出口７ｃと、通路７ｂから伸びている枝管７ｄ、７ｅに両端開口７ｆ、７ｇが連結されている所定長の弾性体チューブ７ｈと、で構成されている。弾性体チューブ７ｈは、アキュームレータとして機能する。

一般の弾性膜を用いるアキュームレータでは膜厚、その膜強度又は膜の大きさを変えて畜圧能力を調節する必要があり、精度良く調節することが難しい。これに比べて弾性体チューブ７ｈは、チューブの厚み及び強度だけでなく、その長さを調節することによって、取り付けスペースを広げることなく、畜圧能力を極めて容易に精度良く調節できる利点がある。

ピストン部８は、留め具８ａに固定される電磁コイル８ｂと、電磁コイル８ｂが外周に設けられ、内部に給入部７の吐出口７ｃからの給水が流通する管状のシリンダ８ｃとを備える。シリンダ８ｃ内には、その下流側に設けられ、電磁コイル８ｂの作用により磁化される径中心部に給水された水流の通路を形成する貫通孔８ｊを設けた磁気ヘッド８ｄと、プランジャー８ｅとを備えている。

プランジャー８ｅは、２つのばね８ｆ、８ｇによって復帰位置に移動させるように付勢されている。シリンダ８ｃの両側には、シリンダ８ｃを給入部７及び吐出部９との間に挟んで固定する際に用いるゴムシール８ｈ、８ｉが設けられている。

ばね８ｆは、上流側が給入部７の吐出口７ｃに当接し、下流側がプランジャー８ｅに当接して、これを下流側に押すように作用する。ばね８ｇは磁気ヘッド８ｄに設けられている貫通孔８ｊを伸縮自在の状態で通り、上流側がプランジャー８ｅに当接し、下流側が吐出部９に当接してプランジャー８ｅを上流側に押すように作用する。これらばね８ｆ、８ｇの作用により、プランジャー８ｅは、常に復帰位置に復帰するように付勢されている。

プランジャー８ｅは、シリンダ８ｃ内の上流側において、電磁コイル８ｂに通電したときに磁化された磁気ヘッド８ｄに吸引され磁気ヘッド８ｄに当接する直前でばね８ｇの押し戻す力で保持される吐出位置（Ｐ１）と、電磁コイル８ｂに通電を停止したときにばね８ｆ、８ｇの作用により戻る所定の復帰位置（Ｐ２）との間（間隔Ｌ１）を往復動自在に設けられている。

このプランジャー８ｅは、シリンダ８ｃ内の通路の下流側と上流側とを連通するように、その外周に、端部にエッジが生じないように面取り８ｌを施した溝状（例えばＵ溝状）の切り込みのバイパス路８ｋを配設してある。

このバイパス路８ｋは、電磁弁３が開き、給水管２から給水されている状態において制御部６からのパルス電圧の給電に応じてプランジャー８ｅが吐出位置（Ｐ１）にまで動いた時にシリンダ下流側へと水を動かす吐出圧力の最大値が給水される水流の圧力以上で、制御部６からのパルス電圧の給電を停止してプランジャー８ｅが復帰位置（Ｐ２）に戻る際の吐出圧力の最小値が給水される水流の圧力より低くなるように設定されている。これにより、電磁ポンプ４による脈動圧で、洗浄用ノズルから大小の水玉状の脈動水を吐出することができるようになる。

吐出部９は、磁気ヘッド８ｄの貫通孔８ｊと略同径の給水口９ａと、給水口９ａに連通している吐出口９ｂと、洗浄用ノズル５取り付け時に用いるシール９ｃと、を備えている。

上記構成の吐出装置１に組み込んだ電磁ポンプ４において、プランジャー８ｅには、吐出時に閉じ、吐出後に復帰位置に戻る際に開く逆止弁が設けられていないため、プランジャー８ｅは復帰位置に戻る際に吐出部９へと流れている水流を不必要に掻き乱すことがない。この結果、電磁ポンプ４による脈動圧で洗浄用ノズルからきれいな大小の水玉状の脈動水を形成することができる。このことは、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じ、例えば洗浄用に用いた場合の洗浄効果を高める効果を生じる。

つまり、逆止弁でなく、シリンダ８ｃとプランジャー８ｅとの間に、給入部７と吐出部９とを連通するバイパス路８ｋを配設したことにより、プランジャー８ｅの往復動によって、給水された水流に脈動圧を付加された脈動水を洗浄用ノズル５から勢いよく噴出させて大小の水玉状の脈動水流を形成させ、脈動による変化をもたらすことで、使用感を向上し洗浄力を上げることができるようになる。

ここで、プランジャー８ｅの往復動によって、給水された水流に付加される脈動圧について詳述する。電磁コイル８ｂは、制御部６から所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電し、その給電したときに電磁コイル８ｂに生じる磁力で、プランジャー８ｅを吐出部９側に吸引し、給電を停止したときに、ばね８ｆ、８ｇによってプランジャー８ｅを元の位置に戻す。これを繰り返してプランジャー８ｅは、シリンダ８ｃ内を往復動する。

電磁コイル８ｂに通電して電磁コイル８ｂに生じる磁力で、プランジャー８ｅが吐出部９側に吸引され移動したときに、給水された水流はプランジャー８ｅによって吐出部９側に押し出されるため、吐出部９の吐出圧が高くなる。また、電磁コイル８ｂの通電を停止し、ばね８ｆ、８ｇによってプランジャー８ｅが元の位置に戻るときに、給水された水流はプランジャー８ｅによって給入部７側に押し戻されるため、吐出部９の吐出圧が低くなる。

ここに、バイパス路８ｋが配設されていることにより、上記の吐出部９の吐出圧が高くなる動作と吐出部９の吐出圧が低くなる動作により、バイパス路８ｋを通過する水流に、脈動圧が付加され、的確に、吐出部９の最大吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より高く、吐出部９の最小吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より低くなった脈動水が得られる。

また、バイパス路８ｋは、吐出部９の脈動水の最大吐出圧が、給水管２から供給される水流の圧力より高く、吐出部９の脈動水の最小吐出圧が、給水管２から供給される水流の圧力より低くなるように設定してあるので、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じ、例えば洗浄用に用いた場合の洗浄効果を高めることができる。

ここで、プランジャー８ｅは、中空でないため、中空であるものに比べ、磁束密度が高くなり、シリンダ８ｃ内を往復動するプランジャー８ｅを駆動する電磁コイル８ｂの能力を十分に発揮することができ、コイル巻き数を増やし、又は電流を多く流す必要がなく、コイル巻き数を増やことがないため低コストに、コイル巻き数を増やす必要がないため低消費電力に構成することができる。

また、バイパス路８ｋを構成するＵ溝状の切り込みは簡単に形成でき、例えば、プランジャー８ｅの丸棒の材料段階で、引き抜きや切削でＵ溝状の切り込みを連続的に形成し、その後、プランジャー８ｅの長さに切断して仕上げるなど、簡単な構成で、加工性を大幅に向上でき、安価に生産できる。

また、プランジャー８ｅが往復動するシリンダ８ｃとの接触面積が小さくなるので、シリンダ８ｃとプランジャー８ｅとの摺動抵抗が小さくなり、プランジャー８ｅの往復動をよりスムーズにすることができ、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができる。

また、バイパス路８ｋのＵ溝状の切り込みの端部にエッジが生じないように面取り８ｌを施してあるので、プランジャー８ｅが往復動するシリンダ８ｃとの接触する場合に、傷付きを防止でき、シリンダ８ｃとプランジャー８ｅとの摺動抵抗が小さくなり、プランジャー８ｅの往復動をよりスムーズにすることができ、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができる。

また、電磁コイル８ｂの作用により磁化されプランジャー８ｅを吸引する磁気ヘッド８ｄを配設するとともに、磁気ヘッド８ｄは径中心部に給水された水流の通路を形成する貫通孔８ｊを設け、プランジャー８ｅを吸引したときに、プランジャー８ｅに形成したバイパス路８ｋを流れる水流の通路を狭めるように構成してある。

電磁コイル８ｂの作用により磁化される磁気ヘッド８ｄを配設してプランジャー８ｅを吸引するようにしてあるので、プランジャー８ｅは、電磁コイル８ｂの作用により生じる磁力を効果的に受けるようになり、電磁コイル８ｂのコイル巻き数を増やし、又は電流を多く流す必要がなく、コイル巻き数を増やことがないため低コストに、コイル巻き数を増やす必要がないため、低消費電力に構成することができる。

また、磁気ヘッド８ｄは径中心部に給水された水流の通路を形成する貫通孔８ｊを設けてあり、プランジャー８ｅを吸引したときに、プランジャー８ｅに設けたバイパス路８ｋを流れる水流の通路を狭めるようになっているので、吐出部９にある水流が給入部７側に押し戻されにくくなり、水流を吐出部９側に押し出す力が高くなって、吐出部９の脈動水の最大吐出圧を高めることができる。

また、電磁コイル８ｂの通電を停止して付勢するばね８ｆ、８ｇによってプランジャー８ｅが元の位置に戻るときに、プランジャー８ｅに設けたバイパス路８ｋを流れる水流の通路を狭めたものが広がるようになるので、水流を給入部７側に押し戻す力が高くなって、吐出部９の脈動水の最小吐出圧を小さくすることができる。

ここで、電磁ポンプ４によって生じる脈動圧は、吐出圧力の最大値が高ければ高いほど衝撃を強く受け易く、吐出圧力の最大値と最小値の差が大きければ大きいほど衝撃を強弱差を感じ易くなり、洗浄力が上昇すると考えられる。できるだけ少ない水量で洗浄力を得ようとすると、給水される水流の圧力を下げることになるので、給水される水流の圧力に対して比例し、吐出圧力は低くなるため、電磁ポンプ４によって、吐出圧力の最大値を高めると同時に吐出圧力の最大値と最小値の差が大きくなるようにした方がよいと考えられる。

そのため、プランジャー８ｅに配設したバイパス路８ｋは、その通路面積が小さ過ぎると、バイパス路８ｋを流れる水流の通路が狭くなり、吐出圧力の最大値は低くなり、極端な場合、圧損となって吐出圧力の最大値が給水される水流の圧力より低くなってしまう。また、バイパス路８ｋの通路面積が大き過ぎる場合には、給水される水流を押し出し、又は押し戻す効果が薄れ、吐出圧力の最大値が小さくなると同時に吐出圧力の最大値と最小値の差が小さくなってしまう。

そこで、Ｕ溝状の切り込みのバイパス路８ｋの通路面積は、実験によれば、シリンダ８ｃ断面積に対し、３〜１４％の範囲で吐出圧力の最大値を高めると同時に吐出圧力の最大値と最小値の差を大きくすることができ、概ね５％にすることで最大の効果が得られるようになる。

なお、プランジャー８ｅに配設したバイパス路８ｋは、Ｕ溝状の切り込みで説明したが、これは、図５（ａ）に示すようなコの字状の溝８ｍでもよく、また、図５（ｂ）に示すようなＶ字状の溝８ｎでもよく、図５（ｃ）に示すようなＤカット形状８ｏでもよく、同様の効果が得られ、材料入手、加工性等を考慮して、選定すればよい。また、その他、吐出部９の脈動水の最大吐出圧が、給水管２から供給される水流の圧力より高く、吐出部９の脈動水の最小吐出圧が、供給される水流の圧力より低くなるように、設定された通路面積及び形状の範囲であれば、その構成は任意である。
（実施の形態２）

図６は本発明の実施の形態２による電磁ポンプ４を示す。図７は電磁ポンプの他の形状のバイパス路を配設したプランジャーを示す。なお、本実施の形態は、プランジャーが実施の形態１と異なるだけで、同一の番号を付与し、異なる部分についてのみ説明する。

プランジャー１１は、その外周面に複数の溝を歯車状に形成したバイパス路１１ａを備えている。バイパス路１１ａの複数の溝は、プランジャー１１の径方向の断面の重心位置がシリンダ１２の径方向の断面の中心位置と一致するように、かつエッジが生じないように面取りを施して形成されている。

上記のように、プランジャー１１は、その径方向の断面の重心位置がシリンダ１２の径方向の断面の中心位置と一致するように形成してあるので、シリンダ１２の径方向に対するプランジャー１１の片寄りを防止でき、かつ摺動接触面積も小さくでき、ひいては、プランジャー１１の往復動をよりスムーズにすることができる。従って、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができ、プランジャー１１の往復動によるシリンダ１２内壁の傷付きを防止でき、耐久性を向上することができる。
また、バイパス路１１ａを複数に分散して設けることにより、バイパス路１１ａの１つ当たりの面積は小さくすることができるので、加工もより容易となり、摺動抵抗を小さくでき、プランジャー８ｅの往復動をよりスムーズにすることができ、給水された水流に脈動圧をより効果的に付与することができる。

上記バイパス路１１ａの構成に替えて、図７（ａ）に示すようにエッジが生じないように面取りを施した複数の溝を円周上に等配分したコの字状の溝１１ｂでもよく、図７（ｂ）に示すようにシンメトリーに配設したＶ字状の溝１１ｃでもよく、図７（ｃ）に示すようなＤカット形状の溝１１ｄでもよい。バイパス路１１ａの溝形状は、材料入手、加工性等を考慮して、選定すればよい。また、吐出部９の脈動水の最大吐出圧が、給水管２から供給される水流の圧力より高く、吐出部９の脈動水の最小吐出圧が、給水管２から供給される水流の圧力より低くなるように設定された通路面積及び形状の範囲であれば、その構成は任意である。

また、本発明の電磁ポンプ４は、アキュームレータ機能付き給入部７で説明したが、これは、特に使用しなくてもよい。さらに、従来のノズル状のゴムチューブ製のダックビル弁を逆止弁として有する電磁ポンプや、貫通孔を有するプランジャーで逆止弁を用いない構造の電磁ポンプに、シリンダとプランジャーとの間に、給入部と吐出部とを連通するバイパス路を配設した構成を組み合わせて、吐出部の脈動水の最大吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より高く、吐出部の脈動水の最小吐出圧が、給水管から供給される水流の圧力より低くなるようにしてもよい。そのような場合も、本発明の範囲に含まれる。

以上のように、本発明は発明の目的を達成できる範囲内で任意の構成を採用し得る。

本発明の電磁ポンプ及び脈動水吐出装置は、洗浄機能付きの便座に使用できる他、例えば、ジェットバス、手洗い用のハンドシャワー、脈動水を歯に当てて歯磨きを行うバブルジェット（登録商標）式の歯磨き装置等、脈動する水流が望まれる装置に用いることができる。

１ 脈動水吐出装置
２ 給水管
４ 脈動発生用電磁ポンプ
５ 洗浄用ノズル（脈動水吐出口）
６ 制御部
７ 給入部
８ｂ 電磁コイル
８ｃ，１２ シリンダ
８ｄ 磁気ヘッド
８ｅ，１１ プランジャー
８ｆ、８ｇ バネ
８ｊ 貫通孔
８ｋ，１１ａ バイパス路
８ｌ 面取り
８ｍ，８ｎ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 溝（バイパス路を成す溝状の切り込み）
９ 吐出部

Claims (3)

1. 水流を取り入れる給水管と脈動水を吐出する脈動水吐出口との間に取り付けられて使用され、前記給水管からの給水時に所定のパターンのパルス電圧を周期的に給電する制御部によって制御される脈動発生用電磁ポンプにおいて、
   前記脈動発生用電磁ポンプは、
   給水管に接続され水流を取り入れる給入部と、
   電磁コイルが外周に設けられ、内部に前記給入部からの水流を流通する管状のシリンダと、
   前記シリンダ内に位置し、前後を付勢するばねによって支持され往復動自在に設けられプランジャーと、
   前記プランジャーの往復動によって、給水された水流に脈動圧を付加された脈動水を吐出する吐出部と、
   前記シリンダ内の下流側に、電磁コイルの作用により磁化された前記プランジャーを吸引する磁気ヘッドと、を備え、
   前記吐出部の脈動水の最大吐出圧が、前記給水管から供給される水流の圧力より高く、前記吐出部の脈動水の最小吐出圧が、前記給水管から供給される水流の圧力より低くなるように、前記シリンダと前記プランジャーとの間に、前記給入部と前記吐出部とを連通するバイパス路を配設し、前記電磁ポンプ内には逆止弁を設けておらず、
   前記バイパス路は、前記プランジャーの外周に該外周を覆うケースを設けることなく、該外周に溝状の切り込みを設けて形成し、
   前記磁気ヘッドは、給水された水流の通路となる貫通孔を径中心部に有し、かつ、前記プランジャーを吸引したとき、磁気ヘッドとプランジャーが近付き、前記プランジャーの外周に設けたバイパス路を流れる水流の通路を狭めるように構成したことを特徴とする脈動発生用電磁ポンプ。
2. 前記バイパス路は、前記プランジャーの径方向の断面の重心位置が前記シリンダの径方向の断面の中心位置と一致するように形成した請求項１に記載の脈動発生用電磁ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の脈動発生用電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置。