JP2002030716A - 水洗便器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の水洗便器のような、貯水タンクに貯水
した水を便器に流し込み汚物の排出と洗浄を行う方法で
は、便器のボール面の洗浄力に欠け、汚物が付着残留す
るという課題があった。 【解決手段】 冷媒回路１１に過冷却熱交換器１０を備
え、過冷却状態まで水を冷却して便器１へ供給するよう
にしている。これによって便器１は流動性のあるシャー
ベット状の氷によって洗浄されるので、きめ細かい部分
の洗浄が可能となる。また、便器１へ流れ込むときの氷
の慣性力と、便器１の表面と氷の摩擦力は従来の方式に
比較して増大するので、洗浄力は大幅に向上する。さら
にまた、排泄した汚物を急速冷却することができるの
で、水への臭素成分の溶解が抑えられるとともに、溶解
した臭素成分の空気中への拡散する量を減少させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、便器への汚物の付
着を防止した水洗便器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の水洗便器としては、例え
ば、特開平５−７９０９１号公報に記載されているよう
なものがあった。図９は、前記公報に記載された従来の
水洗便器を示すものである。

【０００３】図９において、１は便器本体、２は水を貯
める貯水タンク、３は排水コック、４は排水蓋、５は貯
水タンク２の水を便器１へ送る給水口、６は水位検知手
段であり、排水コック３の動作により排水蓋４が上方に
持ち上げられ、貯水タンク２の水は給水回路５を経由し
て便器へ勢い良く流れる。便器には水流による水膜が形
成され、便器から汚物が排出されるとともに、便器表面
に付着した汚物の洗浄を行うことができる。貯水タンク
２の水を便器へ排出したは、貯水タンク２に接続した給
水配管より所定量の水が貯まるまで給水を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の水洗便器では、水流と水勢による汚物の洗浄力は十
分とは言えず、貯水タンクの水を排水した後も汚物が便
器のボール面へ付着残留するといった課題があった。

【０００５】また、従来の水洗便器には脱臭効果はな
く、排泄したときに汚物より悪臭が発生し、使用者に不
快感を与えていた。

【０００６】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、便器の洗浄力を強化し、さらに防臭を行う水洗便器
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、給水回路より便器に水を給水して汚物を排
出する水洗便器において、圧縮機と凝縮器と減圧手段を
冷媒回路で順に接続したヒートポンプ回路と、減圧手段
の出口に設けて、給水回路の水をヒートポンプ回路の冷
媒と熱交換して過冷却状態となるまで冷却する過冷却熱
交換器を備えた水洗便器としたものである。

【０００８】これによって、貯水タンクの水を過冷却状
態まで冷却し、この水より流動性のあるシャーベット状
の氷を生成して便器を洗浄することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、給水回
路より便器に水を給水して汚物を排出する水洗便器にお
いて、圧縮機と凝縮器と減圧手段を冷媒回路で順に接続
したヒートポンプ回路と、減圧手段の出口に設けて、給
水回路の水をヒートポンプ回路の冷媒と熱交換して過冷
却状態となるまで冷却する過冷却熱交換器を備えたこと
を特徴とする水洗便器とすることにより、給水回路より
給水された水を過冷却熱交換器において過冷却状態まで
冷却し、この水より流動性のあるシャーベット状の氷を
生成して便器を洗浄するので、便器の洗浄力が強化され
るとともに、排泄した汚物の防臭を行う水洗便器とする
ことができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、過冷却熱交換器
で冷却した水を貯水する水槽と、前記水槽の水を過冷却
熱交換器の入口の給水回路へ導く循環回路を備えた請求
項１に記載の水洗便器とすることにより、大量の過冷却
状態の水を生成して便器の洗浄を行うことができるとと
もに、圧縮機の小型化を図ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、水を貯水した貯
水タンクと、人体の局部へ貯水タンクの水を噴射する水
噴射回路を備え、貯水タンクの水は凝縮器と熱交換関係
を有することを特徴とする請求項１に記載の水洗便器す
ることにより、冷媒の凝縮熱を貯水タンクに温水として
貯え、この温水で人体の局部を洗浄する構成としたの
で、電気代が廉価で大量の温水を使って局部の洗浄を行
う機能を持ち、便器の洗浄力の強化を図り、排泄した汚
物の防臭を行う水洗便器とすることができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、過冷却熱交換器
の入口に、給水回路の水を浄水する浄水手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の水
洗便器とすることにより、水に含まれる氷核となる物質
を除去することができるので、耐久性が向上し、便器の
洗浄力の強化と排泄した汚物の防臭を行う水洗便器とす
ることができる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、過冷却熱交換器
は、スリット状の穴を有する複数の冷媒プレートと、ス
リット状の穴を有する複数の水プレートと、この複数の
冷媒プレートと水プレートの間に設けられていて冷媒と
水の隔壁をなす複数の隔壁プレートとから冷媒流路と水
流路を形成した積層式熱交換器である請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の水洗便器とすることにより、安定し
て過冷却状態の水を生成することと、過冷却熱交換器の
コンパクト化を図ることが出来るので、耐久性が高く便
器の洗浄力の強化と排泄した汚物の防臭を行うコンパク
トな水洗便器とすることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
おける水洗便器の構成図を模式的に示すものである。図
１において、７は圧縮機、８は凝縮器、９は減圧手段、
１０は過冷却熱交換器、１１は圧縮機７、凝縮器８、減
圧手段９、過冷却熱交換器１０を順に接続する冷媒回
路、１２は水を過冷却熱交換器１０へと導く給水回路、
１３は過冷却熱交換器１０を流出した水を便器１の給水
口５へと流す給水回路、１４は給水回路１２に設置して
水量を制御する水量制御手段、１５は給水回路１３を流
れる水の温度を検知する温度センサー、１６は圧縮機１
の運転制御と、給水回路１３を流れる水の温度が所定の
温度Ｔ１となるように、温度センサー１５から受ける信
号を基に水量制御手段１４を介して給水回路１２の水量
を制御する制御手段である。

【００１６】また１７は排水釦であり、便器１の汚物を
排出する場合はこの排水釦１７を押すと、制御手段１６
を介して水量制御手段１４を制御し、給水回路１２から
水を便器１へ供給することができる。過冷却熱交換器１
０は、プレート式熱交換器や二重管式熱交換器などの熱
交換器を用いた。温度センサー１５はサーミスターとし
たが、熱電対、あるいは測温抵抗体を用いることもでき
る。

【００１７】以上のように構成された水洗便器につい
て、以下その動作と作用について説明する。便器１に排
泄された汚物を排出する場合は、排泄釦１７を押すと制
御手段１６は水量制御手段１４を開くので、便器１の汚
物は給水回路１２より供給された水によって排出され
る。

【００１８】このとき、制御手段１６によって圧縮機７
を起動すると、圧縮機７より吐出された高温高圧の冷媒
は、凝縮器８で凝縮液化したあと、減圧手段９を通過す
る際に減圧されて低温低圧となり、過冷却熱交換器１０
で蒸発気化したあと圧縮機７に吸入される。給水回路１
２より便器１へ供給する水は、過冷却熱交換器１０を通
過する際に低温低圧冷媒によって冷却される。このと
き、所定の温度Ｔ１を氷点以下の温度とし（例えば−３
℃）、温度センサー１５で検出する温度がＴ１となるよ
うに制御手段１６で水量制御手段１４を介して水量を制
御すると、過冷却熱交換器１０を流出する水は、氷点以
下の温度でも液相である過冷却状態の水となる。

【００１９】水は氷点以下の温度まで冷却しても、氷核
が無いとき、あるいは流れに乱れがないとき、あるいは
水が衝撃を受けないときは、氷へと相変化しない過冷却
状態の水となる。しかし、過冷却状態の水の中に氷核が
生成されるか、流れの乱れが生じるか、または衝撃を受
けると一瞬に氷へと相変化し、過冷却される温度が大き
くなるほど僅かな乱れでも氷へと相変化する。

【００２０】従って、給水回路１３を流れる過冷却状態
の水は、便器１へ流入したときの流れの変化、あるいは
ボール面に着水したときに受ける衝撃によって瞬時に氷
へと変化する。このとき生成される氷は柔軟性と流動性
のあるシャーベット状となる。給水回路１２から連続的
に給水される水を過冷却熱交換器１０によって過冷却状
態となるまで冷却したのちに、給水回路１３より便器１
へ供給することにより、シャーベット状の氷で汚物の排
出と便器１のボール面の洗浄を行うことができる。

【００２１】シャーベット状の氷は微細粒子の氷で形成
されているので、これを用いて便器の洗浄を行うと、便
器１のきめ細かい部分の洗浄が可能となり、また、便器
１へ流れ込むときの氷の慣性力と、便器表面と氷の摩擦
力は従来の方式に比較して飛躍的に増加するので、便器
１の洗浄力は大幅に向上する。

【００２２】排泄した汚物が便器１に入ったときに、汚
物から水へ溶解した臭素成分が空気中へ拡散して悪臭と
なるため、使用者に不快感を与えている。排泄した汚物
の臭素成分が水へ溶ける溶解量と、水に溶解した臭素成
分が空気へ揮発拡散する量は、排泄した汚物の温度と水
の温度に深く関係しており、汚物と水の温度が高ければ
臭素成分の溶解量と空気へ揮発する量が増加する。

【００２３】そこで、便器１の底部にシャーベット状の
氷を貯めている状態で、そこへ排泄した汚物が入ったと
きは汚物は急速冷却され、水への臭素成分の溶解が抑え
られるとともに、溶解した臭素成分の空気中への拡散す
る量を激減させることができる。便器１の底部には必ず
流した水の一部が停留する構造を有しており、本実施例
では排泄した汚物を排出した後にはシャーベット状の氷
が停留することとなる。

【００２４】以上のように、本実施例においては、圧縮
機７、凝縮器８、減圧手段９、過冷却熱交換器１０、冷
媒回路１１、給水回路１２、１３、水量制御手段１４、
温度センサー１５、制御手段１６などを設置し、給水回
路１２から供給される水を過冷却熱交換器１０で過冷却
状態まで冷却したあと給水回路１３より便器１へ供給
し、この水より生成されるシャーベット状の氷で便器の
洗浄を行う構成としたことから、便器１の洗浄力が大幅
に向上した水洗便器とすることができる。また、排泄し
た汚物はシャーベット状の氷によって急速冷却されるの
で、防臭効果を備えた水洗便器とすることができる。

【００２５】また、本実施例では、図１に示すように便
器１を着座して使用する形態の便器としているが、図２
に示すように男性用小用便器１ａと接続しても、便器１
ａの洗浄効果が向上するとともに防臭効果を備えること
ができる。

【００２６】また、本実施例では、所定の温度Ｔ１を−
３℃としたが、Ｔ１を低く設定しすぎると過冷却状態の
水は給水回路１３より貯水タンク２へ放出する前に、過
冷却熱交換器１０や給水回路１３で氷へと相変化して流
路を閉塞し、氷を供給できなくなっていまうので、Ｔ１
＞−７℃の範囲で設定する。

【００２７】また、本実施例では、温度センサー１５は
給水回路１３に設置したが、圧縮機７と凝縮器８の冷却
能力が特性が把握できているとき温度センサー１５を給
水回路１２に設置し、検知した温度と冷却能力特性から
水量の演算を行い、演算した水量となるように水量制御
手段１４を制御すると、同様の効果を得ることができ
る。

【００２８】また、本実施例では、給水回路１２より給
水される水量の調節は、水量制御手段１４の制御のほか
に、給水回路１２に水ポンプを設置して制御することも
可能である。また、圧縮機７にインバーター回路を設
け、冷却される水の温度が所定の温度Ｔ１となるように
圧縮機７の出力を制御しても同様の効果を得ることがで
きる。

【００２９】また、本実施例では、所定の温度Ｔ１を氷
点以下に設定するとしたが、氷点以上の温度に設定する
ことも可能であり、この場合は温度Ｔ１の水で便器を水
洗することが可能となり、防臭効果を備えた水洗便器と
することができる。

【００３０】また、本実施例の圧縮機７を用いて冷媒を
循環させる冷凍サイクルを、冷媒を吸収器で吸収剤に吸
収させて再生器で冷媒を発生させるような、吸収式サイ
クルで構成しても同様の効果を得ることができる。

【００３１】また、本実施例の過冷却熱交換器１０は、
並行流となるように冷媒回路６と給水回路１２を接続し
ているが、直交流、あるいは対向流となるような構成と
した熱交換器としても同様な効果を得ることができる。

【００３２】（実施例２）図３は、本発明の実施例２の
水洗便器の構成図を模式的に示すものである。図３にお
いて、１８は過冷却熱交換器１０を流出して給水回路１
３を流れる水を貯める水槽、１９は給水回路１３の水を
水槽１８へ導く循環回路、２０は水槽１８の水を給水回
路１２へ導く循環回路、２１は給水回路１３に設置して
水を便器へ送るか、水槽１８へ送るかを切り替える回路
切替手段、２２は給水回路１２に設置して水槽１８の水
を過冷却熱交換器１０へ送るか否かを切り替える回路切
替手段である。２３は制御手段であり、制御手段１６の
機能に加えて、回路切替手段２１、２２の制御が可能な
制御手段である。

【００３３】以上のように構成された水洗便器におい
て、以下その動作と作用について説明する。実施例１と
同様に、便器１の汚物を排出するために排出釦１７を押
した場合は、給水回路１２より供給される水を過冷却熱
交換器１０において過冷却状態となるまで冷却した後、
便器１へ供給してシャーベット状の氷を生成させて汚物
の排出と便器１のボール面の洗浄を行う。給水回路１２
より給水される水の温度が高い場合や、圧縮機１の冷却
能力が小さい場合は、便器１へ供給することのできる過
冷却状態の水の流量が少なくなるので、便器１の洗浄能
力が低下してしまう。

【００３４】そこで、便器１の汚物の排出を行わないと
きに、給水回路１２より水を過冷却熱交換器１０へ供給
し、その後、水は回路切替手段２１を介して循環回路１
９より水槽１８へ送る。このとき、圧縮機１を起動させ
ると、給水回路１２より供給された水は冷却され、水槽
１８には所定量の温度の低くなった水が貯水される。

【００３５】このときの所定の温度Ｔ１は氷点温度以上
の温度に設定する（例えば５℃）。この状態で、便器１
の汚物を排出する場合は、回路切替手段２１、２２を制
御して水槽１８に貯水した温度の低い水を過冷却熱交換
器１０と給水回路１３を通じて便器１へ供給する。この
とき、制御手段２３によって圧縮機７を起動し、過冷却
熱交換器１０を通過する水を過冷却状態となるまで冷却
すると、シャーベット状の氷で便器１を洗浄することが
できる。従って、給水回路１２より給水される水の温度
が高い場合や、圧縮機１の冷却能力が小さい場合でも、
予め冷却した水を水槽１８へ貯水し、これを過冷却状態
まで冷却して便器１へ供給するので、大量のシャーベッ
ト状の氷で便器１の洗浄を行うことができる。また、水
槽１８に過冷却状態まで冷却した水を貯めることも可能
であるから、この場合は、便器１へ水を供給する際に圧
縮機７を起動させる必要が無くなるので、圧縮機７の耐
久性を向上させることができる。

【００３６】以上のように、本実施例においては、水槽
１８などを設置し、事前に水槽１８に冷却した水を貯水
し、便器１の汚物の排出をする際にこの冷却した水を過
冷却状態まで冷却したあと便器１に供給することによっ
て、給水される水の温度が高くても大量のシャーベット
状の氷で便器１の洗浄を行う水洗便器とすることができ
る。また、供給する過冷却状態の水の流量が増加するの
で、便器１の洗浄能力がさらに向上する。

【００３７】また、本実施例では、便器１へ供給する過
冷却状態の水の量を増加させることができるとしたが、
供給する量を実施例１と同じとする場合は、圧縮機７を
小能力な圧縮機とすることが可能であり、水洗便器の小
型化と低コスト化を実現することができる。

【００３８】また、本実施例では、水槽１８に氷点温度
以上の水、あるいは過冷却状態まで予冷した水を貯水す
るとしたが、図４に示すように、従来の水洗便器の貯水
タンク２を利用し、貯水タンク２に過冷却状態まで冷却
した水を貯めることによって、大量のシャーベット状の
氷で便器１を洗浄することができる。

【００３９】また、本実施例では、水槽１８への給水は
給水回路１２の水圧を利用し、水槽１８の水を便器１へ
供給するときは、水槽１８の水の位置エネルギーを利用
したが、給水回路１２、循環回路１９、２０に水を搬送
するポンプを設置して水を供給する構成としてもよい。

【００４０】（実施例３）図５は、本発明の実施例３の
水洗便器の構成図を模式的に示すものである。図５にお
いて、２５は水冷式の凝縮器、２６は水を貯水する貯水
タンク、２７は貯水タンク２６の水を凝縮器２５を介し
て循環させるための温水回路、２８は温水回路２７に設
置して貯水タンク２６の水を搬送する水ポンプ、２９は
貯水タンク２６の水を人体の局部へ噴射するための水噴
射回路、３０は水噴射回路２９に設置して貯水タンク２
６の水を搬送する水ポンプ、３１は制御手段１６の機能
に加えて水ポンプ２８、３０の操作ができる制御手段で
ある。凝縮器２５は、実施例１の凝縮器８と置き換える
もので、プレート式熱交換器や二重管式熱交換器などの
熱交換器とした。

【００４１】以上のように構成された水洗便器につい
て、以下その動作と作用について説明する。図５の水洗
便器において、便器１の汚物の排出と洗浄は、実施例１
と同じ方式により行うことができる。本実施例において
も、所定の温度Ｔ１を氷点以下の温度とし、温度センサ
ー１５で検出する温度がＴ１となるように制御手段１６
で水量制御手段１４を介して水量を制御すると、過冷却
熱交換器１０を流出する水は、氷点以下の温度でも液相
である過冷却状態の水となり、便器１へ放出されたとき
の流れの変化、あるいは衝撃によって瞬時に流動性のあ
るシャーベット状の氷へと変化する。これを用いて便器
１の洗浄を行うと、実施例１で記載したように便器１の
洗浄力が向上し、防臭効果を備えた水洗便器とすること
ができる。

【００４２】また、このとき発生する凝縮器８の凝縮熱
を室内の空気に放熱すると、室温が上昇して使用者に不
快感を与えてしまうが、凝縮器２５は水冷式とし、冷媒
の凝縮熱は温水回路２７を循環する水に回収する構成と
しているので、室温を上昇させることなく便器１をシャ
ーベット状の氷で洗浄するばかりでなく、熱交換器の伝
熱促進が容易となるので凝縮器の小型化を図ることがで
きる。凝縮熱は貯水タンク２６の水より回収されるの
で、貯水タンク２６の水は温水となる。ここで水ポンプ
３０を動作させると、温水は水噴射回路２９を通じて人
体の局部へ噴射され、水が接する局部の洗浄を行うこと
ができる。生成される温水は過冷却状態の水を生成する
ときに発生する廃熱を利用するものであり、また、貯水
タンク２６には大量の温水を貯えることができるので、
ランニングコストが低く、大量の温水を利用できる局部
洗浄機能を付加することができる。

【００４３】以上のように、本実施例においては、凝縮
器２５、貯水タンク２６、水噴射回路２９などを設置
し、凝縮熱を貯水タンク２６の水に放熱する構成とした
ことから、室温を上昇させて使用者に不快感を与えるこ
となく便器１の洗浄を行うとともに、凝縮器の伝熱促進
が容易となるので熱交換器の小型化を図ることができ
る。また、貯水タンク２６の温水を用いて、人体の局部
の洗浄を行うことが可能であり、ランニングコストが低
く、大量の温水を利用できる局部洗浄機能を付加した水
洗便器とすることができる。

【００４４】また、本実施例では、凝縮器２５を貯水タ
ンク２６の外に設置しているが、貯水タンク２６に水没
するように設置することにより、熱交換器の表面も伝熱
面として利用できるので、ヒートポンプ回路の効率が向
上するとともに、熱交換器を断熱する断熱材が不要とな
り、さらに、給水回路が簡素化することができるので、
水洗便器の低コスト化を図ることができる。

【００４５】（実施例４）図６は、本発明の実施例４の
水洗便器の構成図を模式的に示すものである。図６にお
いて、３２は給水回路１２に設置して、過冷却熱交換器
１０へ給水される水を浄水する浄水手段である。浄水手
段３２はカートリッジ式のフィルターで構成され、取り
替え可能構造としている。また、浄水手段３２に自浄作
用があるものを用いることもできる。

【００４６】以上のように構成された水洗便器につい
て、以下その動作と作用について説明する。図６の水洗
便器において、便器１の洗浄を行う水の冷却は、実施例
１と同じ方式により行うことができる。本実施例におい
ても、所定の温度Ｔ１を氷点以下の温度とし、温度セン
サー１５で検出する温度がＴ１となるように制御手段１
６で水量制御手段１４を介して水量を制御すると、過冷
却熱交換器１０を流出する水は、氷点以下の温度でも液
相である過冷却状態の水となり、便器１へ放出されたと
きの流れの変化、あるいは衝撃によって瞬時に流動性の
あるシャーベット状の氷へと変化する。

【００４７】これを用いて便器１の洗浄を行うと、実施
例１で記載したように洗浄力が向上し、防臭効果を備え
た水洗便器とすることができる。給水回路１２より給水
される水に不純物が混入していると、過冷却状態まで冷
却される前に不純物が氷核となって水を氷へ変化させる
ので、過冷却熱交換器１０、あるいは給水回路１３が氷
で閉塞されてしまう。過冷却熱交換器１０、あるいは給
水回路１３が氷で閉塞されてしまうと、圧縮機７の運転
を停止しなければならず、頻繁に圧縮機７の運転と停止
を繰り返すと、便器１の洗浄を効果的に行えないばかり
でなく、圧縮機７の耐久性が低下する。そこで、浄水手
段３２を設けて水に含まれる氷核となる不純物を除去す
ると、生成した過冷却状態の水が過冷却熱交換器１０、
あるいは給水回路１３内で氷へと変化することを防止す
ることができる。

【００４８】以上のように、本実施例においては、給水
回路１２に水を浄水する浄水手段３２を設置したことか
ら、水に存在する氷核となる物質を除去することによっ
て、長期にわたって安定して過冷却状態の水を生成する
ことができる。従って、水洗便器の耐久性が向上する。

【００４９】また、過冷却状態の水を生成せずとも、水
に含まれるスケール等の不純物が給水回路を流れて流路
の壁面に付着すると、過冷却熱交換器１０の伝熱性能が
低下するばかりでなく、給水回路の圧力損失が増加し、
器具の性能低下に至ってしまうが、浄水手段３２でこれ
らを除去することによって、長期にわたって水洗便器の
性能を保証することができる。

【００５０】（実施例５）図７は、本発明の実施例５の
水洗便器の構成図を模式的に示すものである。図７にお
いて、３３は積層式熱交換器であり、過冷却熱交換器１
０と置き換えたものである。図８は積層式熱交換器３３
の分解斜視図であり、積層式熱交換器３３は冷媒プレー
ト３５、水プレート３７、これらのプレート３５、３７
の間に挿入する隔壁プレート３６を順に積層して形成さ
れる。冷媒プレート３５は、スリット状の穴である冷媒
流路スリット３５ａと水通路スリット３５ｂが形成され
ている。

【００５１】水プレート３７は、スリット状の穴である
冷媒通路スリット３７ａ、水流路スリット３７ｂが形成
されている。隔壁プレート３６は、スリット状の穴であ
る冷媒通路スリット３６ａと水通路スリット３６ｂが形
成されている。冷媒流路スリット３５ａは、トッププレ
ート３４と隔壁プレート３６と、あるいは両面の隔壁プ
レート３６から挟まれることにより冷媒流路を形成す
る。水流路スリット３７ａは、両面の隔壁プレート３６
から挟まれることにより水流路を形成する。

【００５２】冷媒プレート３５の水通路スリット３５
ｂ、および隔壁プレート３６の冷媒通路スリット３６ａ
と水通路スリット３６ｂ、および水プレート３７の冷媒
通路スリット３７ａは、順に積層されることによって貫
通した空間を形成し、冷媒と水を各々のプレートの流路
に送る流入通路３９ａ、４０ａ、また各々の流路で熱交
換した冷媒あるいは水を合流させて積層式熱交換器３３
から流出させるための流出通路３９ｂ、４０ｂとなる。
順に積層したプレートの最上面にはトッププレート３
４、最低面にはエンドプレート３８を配し各々のスリッ
トを密閉空間とする。

【００５３】積層式熱交換器３３の冷媒流路の高さ、お
よび水流路の流路高さは、冷媒プレート３５、および水
プレート３７のプレートの厚みであり、流路の幅は冷媒
流路スリット３５ａ、水流路スリット３７ａの幅とな
る。本実施例では、水プレート３７の厚みを０．１〜
２．０mmの範囲とし、水流路の水の流れが層流となるよ
うに（レイノルズ数が１０００以下）プレート３７の厚
みとスリット３７ａの幅、および積層するプレートの枚
数を設計した。水流路を流れる水の流れは層流となり、
一般的に層流の熱伝達は低いとされているが、本発明の
ように流路高さを０．１〜２．０mmの範囲とすると温度
境界層が薄膜化され、伝熱を促進することができる。

【００５４】以上のように構成された水洗便器につい
て、以下その動作と作用について説明する。過冷却熱交
換器１０で生成される過冷却状態の水は、僅かな衝撃を
受けると液相から氷へと相変化する特性があり、過冷却
される温度幅が大きいほど極僅かな流れの乱れでも氷へ
と相変化してしまう。過冷却熱交換器１０を水の熱伝達
が乱流であるプレート式熱交換器、あるいは二重管式熱
交換器で構成した場合、過冷却状態の水が氷点温度以下
のある温度まで冷却されると、流れの乱れ等の影響を受
けて氷へと相変化して流路を閉塞する場合があり、装置
の運転を停止する必要がある。

【００５５】装置を度々停止させるとヒートポンプ回路
の圧縮機７の耐久性が低下する。そこで、本実施例のよ
うに、過冷却熱交換器１０を積層式熱交換器３３で構成
すると、水流路の水の流れは層流であり、乱れを伴わな
い流れであることから、過冷却状態となった水は氷へ相
変化することなく流路を通過することができる。過冷却
状態となった水は、給水回路１３より貯水タンク２に放
出されたときに受ける衝撃で、液相から流動性のあるシ
ャーベット状の氷へと変化する。

【００５６】以上のように、本実施例においては、水を
過冷却状態まで冷却する過冷却熱交換器を積層式熱交換
器３３とした構成であることから、生成した過冷却状態
の水が熱交換器の水流路で氷へと相変化することなく貯
水タンク２など供給することができる。従って水洗便器
の運転を停止することなく連続的に過冷却状態の水を生
成することができるので、効率と耐久性が向上した水洗
便器とすることができる。

【００５７】また、積層式熱交換器３３は流路の高さが
プレート式熱交換器や二重管式熱交換器よりも小さいた
め、同一伝熱面積であっても内容積が小さくなる。従っ
て、本実施例の構成により、水洗便器に充填する冷媒の
量を削減することができるとともに、水洗便器の小型化
と低コスト化を実現することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、便器１の汚物を排出しボール面を洗浄するため
に給水回路１２より給水された水を、過冷却熱交換器で
過冷却状態となるまで冷却し、この水を便器１へ供給す
ることにより生成される流動性のあるシャーベット状の
氷で便器１を洗浄することが可能となる。生成したシャ
ーベット状の氷は微細粒子の氷で形成されているので、
便器１のきめ細かい部分の洗浄が可能となり、また、便
器１へ流れ込むときの氷の慣性力と、便器ボール面と氷
の摩擦力は従来の方式に比較して飛躍的に増加するの
で、便器１の洗浄力は大幅に向上する。また、便器１の
底部にシャーベット状の氷を貯めているときは、そこへ
排泄した汚物が入っても汚物は急速冷却され、水への臭
素成分の溶解が抑えられるとともに、溶解した臭素成分
の空気中への拡散する量を激減させることができる。

【００５９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、給水回路１２より供給した
水を一旦過冷却熱交換器１０で冷却して水槽に貯め置
き、便器１の洗浄を行うときこの冷却した水槽の水を過
冷却状態まで冷却して便器１へ供給するので、瞬時に大
量のシャーベット状の氷で便器を洗浄することが可能と
なる。

【００６０】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
〜２に記載の発明の効果に加え、凝縮熱を貯水タンク２
６の水に放熱する構成としたことから、室温を上昇させ
て使用者に不快感を与えることなく便器１をシャーベッ
ト状の氷で洗浄できるばかりでなく、凝縮器の伝熱促進
が容易となるので熱交換器の小型化を図ることができ
る。また、貯水タンク２６の温水を用いて、人体の局部
の洗浄を行うことが可能であり、ランニングコストが廉
価で、大量の温水を利用できる局部洗浄機能を付加した
水洗便器とすることができる。

【００６１】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜３に記載の発明の効果に加え、給水回路１２に水を浄
水する浄水手段３２を設置したことから、水に存在する
氷核となる物質を除去することによって、長期にわたっ
て安定して過冷却状態の水を生成することができる。従
って、水洗便器の耐久性が向上する。

【００６２】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
〜４に記載の発明の効果に加え、過冷却熱交換器の小型
・軽量化と、冷媒回路に必要な冷媒充填量を削減できる
のでコンパクトで低コストな水洗便器とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における水洗便器の構成図

【図２】本発明の実施例１における水洗便器の構成図

【図３】本発明の実施例２における水洗便器の構成図

【図４】本発明の実施例２における水洗便器の構成図

【図５】本発明の実施例３における水洗便器の構成図

【図６】本発明の実施例４における水洗便器の構成図

【図７】本発明の実施例５における水洗便器の構成図

【図８】同水洗便器の積層式熱交換器の分解斜視図

【図９】従来の水洗便器の構成図

【符号の説明】

１ 便器 ７ 圧縮機 ８、２５ 凝縮器 ９ 減圧手段 １０ 過冷却熱交換器 １１ 冷媒回路 １２、１３ 給水回路 １８ 水槽 ２６ 貯水タンク ２９ 水噴射回路 ３２ 浄水手段 ３３ 積層式熱交換器 ３５ 冷媒プレート ３５ａ 冷媒流路スリット ３５ｂ 水通路スリット ３６ 隔壁プレート ３６ａ 冷媒通路スリット ３６ｂ 水通路スリット ３７ 水プレート ３７ａ 冷媒通路スリット ３７ｂ 水流路スリット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水回路より便器に水を給水して汚物を
   排出する水洗便器において、圧縮機と凝縮器と減圧手段
   を冷媒回路で順に接続したヒートポンプ回路と、前記減
   圧手段の出口に設け、前記給水回路の水を前記ヒートポ
   ンプ回路の冷媒と熱交換して過冷却状態となるまで冷却
   する過冷却熱交換器を備えたことを特徴とする水洗便
   器。
2. 【請求項２】 過冷却熱交換器で冷却した水を貯水する
   水槽と、前記水槽の水を過冷却熱交換器の入口の給水回
   路へ導く循環回路を備えたことを特徴とする請求項１記
   載の水洗便器。
3. 【請求項３】 水を貯水した貯水タンクと、人体の局部
   へ前記貯水タンクの水を噴射する水噴射回路を備え、前
   記貯水タンクの水は凝縮器と熱交換関係を有することを
   特徴とする請求項１又は２記載の水洗便器。
4. 【請求項４】 過冷却熱交換器の入口に、給水回路の水
   を浄水する浄水手段を設けたことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の水洗便器。
5. 【請求項５】 過冷却熱交換器は、スリット状の穴を有
   する複数の冷媒プレートと、スリット状の穴を有する複
   数の水プレートと、この複数の冷媒プレートと水プレー
   トの間に設けられ、冷媒と水の隔壁をなす複数の隔壁プ
   レートとから冷媒流路と水流路を形成した積層式熱交換
   器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
   に記載の水洗便器。