JP2004100332A - 水洗便器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】洗浄水給水口の下流に配置され、同一円周上に複数開口した洗浄水噴出口を有する洗浄水噴出ノズルと、この洗浄水噴出ノズルの下流に配置され、外気である空気を導入する空気導入口と、この空気導入口の下流に所定距離隔てて配置され、前記洗浄水噴出口から噴出した洗浄水を衝突させるための流路内方へ突出した段部と、を備え、空気の混入した洗浄水を洗浄水吐出口より水洗便器へ向けて吐出する洗浄水吐出装置を備えた水洗便器において、前記洗浄水噴出口は前記洗浄水吐出口へ向かって真直ぐに平行開口していると共に、前記段部の内周径D1と、前記複数の洗浄水噴出口を結ぶ内周径D2,外周径D3とは、D2<D1<D3の関係が成立していることを特徴とする。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水洗便器の洗浄水に効率良く空気を混入させる洗浄水吐出装置を備えた水洗便器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、洗浄効果と節水効果の向上を目的として、洗浄水に空気を吸引混入させる空気混入手段と、空気が混入した洗浄水を溜水の静止界面よりも上方のボウル部内に壁面に沿って略水平に吐出する第1洗浄手段を備えた水洗便器が示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−279787号公報(第2−9、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
洗浄水中に多数の気泡が分散混入した気泡流は、固体表面に衝突した際の水跳ねや騒音が少なく、また固体表面に衝突した際に発生する高周波振動により高い洗浄力を有する。また、洗浄に要する洗浄水の節水も図られる。
【0005】
単に空気と洗浄水を接触させその混合物を放出させた場合には、空気を積極的に破砕する手段をもたないので洗浄水中に巨大な空気の塊が存在した非常に不安定な流れとなる。このような空気隗を有する洗浄水を放出させると噴出時に空気塊の破裂音が発生したり、あるいは洗浄水の流れが空気隗により断続されるので、断続的に洗浄水が噴出される状態となり不要な振動を発生させたり水はねの原因となる。とくにこの現象は気泡混入率を高めるほど顕著なものとなり、極微少量の空気を混入させる場合には気泡同士の接触確率が低いために安定した気泡流が得られるのであるが、洗浄効果の向上や節水を目的として気泡混入率を増大させると気泡同士の接触機会が飛躍的に増大するために安定性は大きく損なわれる。
【0006】
このような問題点を解決するためには気泡を細分化して洗浄水中に分散させる必要があるが、気泡を細分化して分散させるためには網等を通過させることにより気泡を均一に破砕させなければならない。しかし、このように空気と洗浄水の混合物を網等に通過させると、粘性の高い洗浄水も同時に網の狭小通路を通過させる必要があるので洗浄水の通過圧力損失が大幅に増大し、節水効果や高い洗浄効果を得るに十分な高い気泡混入率を得るためには大きな印加圧力を必要とする。ところがこのように大きな印加圧力を得るためには加圧ポンプなどの外部エネルギーを必要とするので、装置が大型化し狭いトイレ室内への装置の設置が困難となったり使用者の居住性を大幅に低下させる。また、加圧ポンプ駆動のための特別の電源を必要とするので、不要なエネルギーを使用するばかりか、トイレ室内における水濡れや高い湿度による漏電事故を回避するための新たな装置が必要となるなど、実使用上好ましくない。また通水路中に網などを設けると、洗浄水中に含まれるごみが網にトラップされるので、必要圧力をさらに高めたり、管路の閉塞の原因となりやすい。このように管路が閉塞すると気泡混入率や洗浄水量が経年的に減少するので洗浄力や節水効果が低下したり、使用者が頻繁に保守を行なう必要がある。あるいは、網などを必要としないエジェクター構造においては流路での圧力損失が高く、吐出される水流も安定していないため水跳ねなどの問題がある.
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされ、特別な駆動手段を使用することなく、少ないエネルギーで大きな気泡混入率を得ることが可能であり、かつ気泡混入率を高めても騒音や水はねの無い安定した吐水を得ることを可能とする高い洗浄能力と節水効果を有する便器の洗浄水吐出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1は、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と連通する洗浄水給水口と、この洗浄水給水口の下流に配置され、同一円周上に複数開口した洗浄水噴出口を有する洗浄水噴出ノズルと、この洗浄水噴出ノズルの下流に配置され、外気である空気を導入する空気導入口と、この空気導入口の下流に所定距離隔てて配置され、前記洗浄水噴出口から噴出した洗浄水を衝突させるための流路内方へ突出した段部と、前記洗浄水噴出口と前記段部との間に位置し、前記空気導入口から導入された空気を一時的に貯留し、噴出した洗浄水と貯留した空気とを接触させ混合させるための空気混合室と、を備え、空気の混入した洗浄水を洗浄水吐出口より水洗便器へ向けて吐出する洗浄水吐出装置を備えた水洗便器において、前記洗浄水噴出口は前記洗浄水吐出口へ向かって真直ぐに平行開口していると共に、前記段部の内周径D1と、前記複数の洗浄水噴出口を結ぶ内周径D2,外周径D3とは、D2<D1<D3の関係が成立していることを特徴とする。
洗浄水噴出口が前記洗浄水吐出口へ向かって真直ぐに平行開口していることにより、洗浄水噴出口を洗浄水が通過する際に発生する圧力損失を低減することができる。また、前記段部の内周径D1と、前記複数の洗浄水噴出口を結ぶ内周径D2,外周径D3とは、D2<D1<D3の関係が成立している構造によって洗浄水噴出口から噴出された洗浄水の一部が段部に衝突する。衝突した洗浄水は跳ね返り、前記空気導入口より入ってきた空気と前記空気混合室内にて混合される。空気の混入した洗浄水は洗浄水噴出口から噴出された段部に衝突しない洗浄水の流れによって下流へ押し出される。これにより洗浄水により多くの空気を混入することができるので節水化ができ、かつ安定した水流とすることができる。また、網を必要とせず構造も複雑ではないため低コストとメンテナンスフリーも実現することができる。
【0009】
請求項2の発明は、前記洗浄水噴出ノズルには、その中央にも洗浄水噴出口を有することを特徴とする。
本発明によると、同一円周上に複数開口した洗浄水噴出口を有する洗浄水噴出ノズルの中央にも洗浄水噴出口を設けることにより洗浄水噴出口から噴出された洗浄水と空気導入口より導入された空気が最適な混合状態で吐出することができる。
上記作用によって、洗浄水は理想的な流速で水洗便器のボール面を洗浄することができ、汚れを素早く洗い落とすことができる。また、洗浄水吐出口から吐出される洗浄水は空気が均等に混合されていることにより水流が安定し、吐出口から発生する騒音や水跳ねを低減することができる。
【0010】
請求項3の発明は、前記空気導入口は円周上に配置された前記洗浄水噴出口から円周方向に一定角度ずらして配置されていることを特徴とする。本発明によれば、前記空気導入口が前記洗浄水噴出口から噴出される洗浄水の水流を避ける位置に配置されていることにより前記洗浄水噴出口から噴出される洗浄水が前記空気導入口を塞ぐことがない。これにより空気導入口から前記空気混合室への空気の流れが妨げられないので効率よく洗浄水と空気を混合することができボール面の洗浄力を上げることができる。
【0011】
請求項4の発明は、前記段部の立ち上がり部が曲面によって構成されていることを特徴とする。本発明によれば、段部内側の立ち上がり部(エッジ部)がいわゆるR処理(上流側から下流側に向かってなだらかな曲面によって立ち上がるよう構成)されていることにより、洗浄水噴出口より噴出される洗浄水が段部に衝突した際にR処理されていない場合に比べて下流側へ流れる割合が多くなる。この下流へ向かう洗浄水の流れによって空気混合室内の負圧が大きくなり、より多くの空気が空気導入口より空気混合室内へ入って洗浄水の気泡混入率が上がる。これにより更なる節水化とボール面の洗浄力を上げることができ、かつ安定した水流とすることができる。
【0012】
請求項5の発明は、前記段部と前記洗浄水噴出ノズルは15mm以上60mm以下の間隔であることを特徴とする。
本発明によれば、前記段部と前記洗浄水噴出ノズルの間隔が15mm以上60mm以下であることによって、洗浄水噴出ノズルから噴出された洗浄水が段部にぶつかって跳ね返っても空気導入口に干渉せず、かつ、洗浄水噴出ノズルから段部までの間隔が離れすぎていると洗浄水が段部で衝突する衝突エネルギーが減り跳ね返る量が少なくなり、空気混合室内で洗浄水と空気が効率良く撹拌されず気泡混入率が下がることも回避できる。これにより空気導入口から前記空気混合室への空気の流れが妨げられず効率よく洗浄水と空気を混合することができるためボール面の洗浄力を上げることができる。
【0013】
請求項6の発明は、前記洗浄水給水口と前記洗浄水噴出ノズルとは一体でつくられていることを特徴とする。
本発明によれば、前記洗浄水給水口と前記洗浄水噴出ノズルは一体部品として成型されている。これにより部品点数と組立て作業工数が減り、コストダウンを図ることができる。
【0014】
請求項7の発明は、前記空気導入口は前記空気混合室の中心を通る水平面より上方に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、前記洗浄水噴出ノズルから空気混合室内に噴出された洗浄水が前記段部に衝突し空気混合室上流側へ跳ね返ってくる。このとき洗浄水の一部は段部で跳ね返らずに下流に位置する前期洗浄水吐出口へ向かって流れる。この下流へ向かう洗浄水の流れによって空気混合室内に負圧が発生し、空気が空気導入口より空気混合室内へ入って前述した段部で跳ね返った洗浄水と混合される。空気と混合された洗浄水は重力により空気混合室内で下方に滞留する傾向があり、これを避ける目的で前記空気導入口は空気混合室の中心を通る水平面より上方に設けられている。これにより空気導入口から前記空気混合室への空気の流れが妨げられず効率よく洗浄水と空気を混合することができるためボール面の洗浄力を上げることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を説明する。
図1に示すように、水洗式大便器本体1は、溜水を貯留するボウル部2と、一端がボウル部2の底部に連通し、他端が図示しない外部排出管に接続したリバースタイプのSトラップ3と、ボウル部2の後方にバルブユニット6を収納した機器収納区画5とを備えている。バルブユニット6は、止水弁11を介して水道配管12に接続する給水配管10に接続している。
【0016】
図2に図1のA断面を示す。ボウル部2内壁面の上端周縁には、上部が内周側に張り出したオーバーハング部4を形成している。また、ボウル部2内の溜水の静止界面よりも上方に、且つオーバーハング4の直下には、ボウル部2の内壁に大気開口した洗浄水吐出口13を備えている。
再び図1に戻り、洗浄水吐出口13は、一端がバルブユニット6に接続された気泡混入装置7に接続している。
【0017】
機器収納区画5内に収納されているバルブユニット6の内部には、図3に示すように上流から給水配管10に接続した電磁バルブ8と、定流量弁9と、内部接続管14を備えており、電磁バルブ8は、便器洗浄操作を指示するための操作装置15と連動している。
【0018】
気泡混入装置7は、図4に示すように、バルブユニット6の内部配管14に接続した洗浄水給水口16と、洗浄水給水口16の流路断面積より小さな流路断面積とした同一円周上に複数開口した洗浄水噴出口17を有する洗浄水噴出ノズル23と、洗浄水噴出口17より内径を大きくした空気混合室18と、洗浄水噴出口17の直近下流に位置し、空気接合室18に連通し、大気開放した空気導入口19を有する空気導入管20と、空気混合室18の直近下流に連通し、空気混合室18の流路断面積より小さくなった段部21と、段部21の下流から洗浄水吐出口13までを略水平に接続する気泡流輸送管22と、から構成される。
【0019】
本実施例に係る水先便器の洗浄水吐出装置の作動を説明する。
便器利用者が、操作装置15を操作して、便器洗浄を指示すると、バルブユニット6の電磁バルブ8が開き、水道配管12から水道圧力によって圧送された洗浄水が、定流量弁9でその流量を所定量に調整され、内部接続管14を通って洗浄水給水口16へ流入する。
【0020】
図5に洗浄水給水口16から洗浄水吐出口13までの洗浄水と空気の流れを示す。
洗浄水給水口16へ流入した洗浄水は、複数開口されている洗浄水噴出口17より、空気で満たされた空気混合室18内に噴出される。なお、複数開口されている洗浄水噴出口17は洗浄水吐出口13へ向かって真直ぐに平行開口していることにより、洗浄水噴出口17を洗浄水が通過する際に発生する圧力損失を低減することができる。また、段部21の内周径D1と、複数の洗浄水噴出口17を結ぶ内周径D2,外周径D3とは、D2<D1<D3の関係が成立している構造によって洗浄水噴出口17から噴出された洗浄水の一部が段部21に衝突する。衝突した洗浄水は跳ね返り、空気導入口19より入ってきた空気と空気混合室18内にて混合される。空気の混入した洗浄水は洗浄水噴出口17から噴出された段部21に衝突しない洗浄水の流れによって下流へ押し出される。これにより洗浄水により多くの空気を混入することができるので節水化ができ、かつ安定した水流とすることができる。また、網を必要とせず構造も複雑ではないため低コストとメンテナンスフリーも実現することができる。
【0021】
洗浄水噴出口17より噴出する洗浄水の流量は、バルブユニット6内の定流量弁9により所定の適正な流量に調整されており、ひいては洗浄水噴出口17から噴出する洗浄水の流速は適正値に調整されている。
【0022】
また、図5の空気導入口19に示された破線矢印は、空気の流れを表している。上記のとおり、空気混合室18内の空気は、洗浄水噴出口17から噴出した洗浄水と共に流下するため、空気混合室18は負圧となる。この負圧を利用して、空気導入管20を介して大気開放された空気導入口19より、空気混合室18内へ空気が自然吸引される。なお、空気導入口19と空気導入管20は、空気を吸引するのに十分な開口面積を有している。
【0023】
なお、空気混合室18内で洗浄水と空気が混ざり合う時に発生する騒音が空気導入口19より聞こえてしまうので消音装置を設けて騒音を低減させることが望ましい。
【0024】
図4に戻り、空気混合室18内で洗浄水と空気が混合された気泡流は、所定の長さの気泡流輸送管22を流速を保ちながら通過する。気泡流輸送管22の流路内径は一定であるので、気泡流となった洗浄水は乱流を起こすことはなく、安定した気泡流を維持しながら、洗浄水吐出口13からボウル部2内へ吐出される。
【0025】
図1に戻り、洗浄水吐出口13から吐出された気泡流となった洗浄水は、溜水の静止界面よりも上方のボウル部2の内壁に沿って略水平に吐出される。気泡流となった洗浄水は、ボウル部2の内壁面に衝突する際の水跳ねや騒音が少ないので、ボウル部2内壁面の洗浄が衛生化され静音化される。気泡流となった洗浄水は、溜水の静止界面よりも上方のボウル部2内壁面上を周回しつつ、ボウル部2内壁面を洗浄する。また、オーバーハング部4は、周回による遠心力の作用によって、洗浄水がボウル部2内壁面から飛び出すことを阻止する。ボウル部2内壁面上を周回する気泡流となった洗浄水は、ボウル部2内壁面上に滞留する時間が長いので、高周波振動の惹起による気泡流自体の高い洗浄力と相まって、溜水の静止界面よりも上方のボウル部2内壁面を強力に洗浄する。洗浄水に多数の気泡が分散混入されることにより、ボウル部2内壁面の洗浄に要する洗浄水の節水が図られる。
【0026】
洗浄水吐出口13からボウル部2内へ洗浄水吐出が所定時間継続すると、Sトラップ3が汚水で満たされ、サイホン現象が発生する。サイホン現象により、ボウル部2内の汚水が一気にSトラップ3を介して、外部排出管へ排出される。
Sトラップ3の空気吸込によりサイホン現象が終了し、さらに、気泡混入装置7からボウル部2内への流量の洗浄水吐出が所定時間継続すると、電磁バルブ8が閉じて、洗浄水吐出口13からの洗浄水の吐出が終了し、便器洗浄が終了する。
【0027】
上記説明から分かるように、本実施例に係る水洗便器においては、水道圧力をエネルギー源として利用し、簡単な構造で気泡流を生成し、該気泡流を洗浄水として吐水することで、ボウル部2内壁面の洗浄に要する洗浄水の節水と、ボウル部2内壁面の洗浄の衛生化と静音化と、ボウル部2内壁面の洗浄力強化とを達成している。
【0028】
付加機能として空気混合室18内へ洗浄剤を投入する装置を設けることにより、さらに洗浄力の強い気泡流を作ることができる。また、洗浄剤に芳香剤を添加することにより気泡中に香りを封じ込むことができ、ボウル面洗浄時に気泡破裂と同時に香りを拡散することができる。
【0029】
図6に第2実施例を示す。
同一円周上に複数開口した洗浄水噴出口17を有する洗浄水噴出ノズル23の中央にも洗浄水噴出口17を設けることにより洗浄水噴出口17から噴出された洗浄水と空気導入口19より導入された空気が最適な混合状態で吐出することができる。
上記作用によって、洗浄水は理想的な流速で水洗便器のボール面を洗浄することができ、汚れを素早く洗い落とすことができる。また、洗浄水吐出口13から吐出される洗浄水は空気が均等に混合されていることにより水流が安定し、洗浄水吐出口13から発生する騒音や水跳ねを低減することができる。
【0030】
図7に第3実施例を示す。
空気導入口19が洗浄水噴出口17から噴出される洗浄水の水流を避ける位置に配置されていることにより洗浄水噴出口17から噴出される洗浄水が空気導入口19を塞ぐことがない。これにより空気導入口19から空気混合室18への空気の流れが妨げられないので効率よく洗浄水と空気を混合することができボール面の洗浄力を上げることができる。
【0031】
図8に第4実施例を示す。
段部21内側のエッジ部がR処理されていることにより洗浄水噴出口17より噴出される洗浄水が段部21に衝突した際にR処理されていない場合に比べて下流側へ流れる割合が多くなる。この下流へ向かう洗浄水の流れによって空気混合室18内の負圧が大きくなり、より多くの空気が空気導入口19より空気混合室18内へ入って洗浄水の気泡混入率が上がる。これにより更なる節水化とボール面の洗浄力を上げることができ、かつ安定した水流とすることができる。
【0032】
図9に第5実施例を示す。
段部21と洗浄水噴出ノズル23の間隔が15mm以上60mm以下であることによって、洗浄水噴出ノズル23から噴出された洗浄水が段部21にぶつかって跳ね返っても空気導入口19に干渉せず、かつ、洗浄水噴出ノズル23から段部21までの間隔が離れすぎていると洗浄水が段部21で衝突する衝突エネルギーが減り跳ね返る量が少なくなり、空気混合室18内で洗浄水と空気が効率良く撹拌されず気泡混入率が下がることも回避できる。これにより空気導入口19から空気混合室18への空気の流れが妨げられず効率よく洗浄水と空気を混合することができるためボール面の洗浄力を上げることができる。
【0033】
図10に第6実施例を示す。
洗浄水給水口16と洗浄水噴出ノズル23は一体部品として成型されている。これにより部品点数と組立て作業工数が減り、コストダウンを図ることができる。
【0034】
図11に第7実施例を示す。
洗浄水噴出口17から空気混合室18内に噴出された洗浄水が段部21に衝突し空気混合室18上流側へ跳ね返ってくる。このとき洗浄水の一部は段部21で跳ね返らずに下流に位置する洗浄水吐出口13へ向かって流れる。この下流へ向かう洗浄水の流れによって空気混合室18内に負圧が発生し、空気が空気導入口19より空気混合室18内へ入って前述した段部21で跳ね返った洗浄水と混合される。空気と混合された洗浄水は重力により空気混合室18内略中心水平面より下方に滞留する傾向があり、これを避ける目的で空気導入口19は水平面より上方に設けられている。これにより空気導入口19から空気混合室18への空気の流れが妨げられず効率よく洗浄水と空気を混合することができるためボール面の洗浄力を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る「水洗便器の洗浄水吐出装置」を含む水洗式大便器の斜視図である。
【図2】本発明の実施例に係る「水洗便器の洗浄水吐出装置」を含む水洗式大便器のボウル部上端の断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る「水洗便器の洗浄水吐出装置」が備えるバルブユニットの構成図である。
【図4】本発明の実施例に係る「水洗便器の洗浄水吐出装置」が備える気泡混入装置の断面斜視図である。
【図5】気泡混入装置の洗浄水噴出ノズルにおける洗浄水の水滴放射分散状況である。
【図6】気泡混入装置の洗浄水噴出ノズルにおける洗浄水噴出口の配置図である。
【図7】気泡混入装置の洗浄水噴出口と空気導入口との配置図である。
【図8】気泡混入装置の低圧損対策を施した段部の断面斜視図である。
【図9】気泡混入装置の洗浄水噴出ノズルと段部との間隔を示す断面斜視図である。
【図10】気泡混入装置における洗浄水噴出ノズルの構成を示す断面斜視図である。
【図11】気泡混入装置の空気混合室における空気導入口の配置図である。
【符号の説明】
1…水洗式大便器本体
2…ボウル部
3…Sトラップ
4…オーバーハング部
5…機器収納区画
6…バルブユニット
7…気泡混入装置
8…電磁バルブ
9…定流量弁
10…給水配管
11…止水栓
12…水道配管
13…洗浄水吐出口
14…内部配管
15…操作装置
16…洗浄水給水口
17…洗浄水噴出口
18…空気混合室
19…空気導入口
20…空気導入管
21…段部
22…気泡流輸送管
23…洗浄水噴出ノズル
Claims (7)
- 洗浄水を供給する洗浄水供給手段と連通する洗浄水給水口と、この洗浄水給水口の下流に配置され、同一円周上に複数開口した洗浄水噴出口を有する洗浄水噴出ノズルと、この洗浄水噴出ノズルの下流に配置され、外気である空気を導入する空気導入口と、この空気導入口の下流に所定距離隔てて配置され、前記洗浄水噴出口から噴出した洗浄水を衝突させるための流路内方へ突出した段部と、前記洗浄水噴出口と前記段部との間に位置し、前記空気導入口から導入された空気を一時的に貯留し、噴出した洗浄水と貯留した空気とを接触させ混合させるための空気混合室と、を備え、空気の混入した洗浄水を洗浄水吐出口より水洗便器へ向けて吐出する洗浄水吐出装置を備えた水洗便器において、前記洗浄水噴出口は前記洗浄水吐出口へ向かって真直ぐに平行開口していると共に、前記段部の内周径D1と、前記複数の洗浄水噴出口を結ぶ内周径D2,外周径D3とは、D2<D1<D3の関係が成立していることを特徴とする水洗便器。
- 前記洗浄水噴出ノズルには、その中央にも洗浄水噴出口を有することを特徴とする請求項1記載の水洗便器。
- 前記空気導入口は円周上に配置された前記洗浄水噴出口から円周方向に一定角度ずらして配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の水洗便器。
- 前記段部の立ち上がり部が曲面によって構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の水洗便器。
- 前記段部と前記洗浄水噴出ノズルは15mm以上60mm以下の間隔であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一項記載の水洗便器。
- 前記洗浄水給水口と前記洗浄水噴出ノズルとは一体でつくられていることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項記載の水洗便器。
- 前記空気導入口は前記空気混合室の中心を通る水平面より上方に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項記載の水洗便器。
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