JP2006016958A - 圧送式トイレ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の圧送式トイレ装置1は、便器本体2を給水洗浄する給水装置4と、便器本体の排出口2aに連通し便器本体の排出口から排出された汚水及びこの汚水に含まれる固形物11を貯溜する貯留槽10と、この貯留槽内に設けられ、固形物を粉砕するカッター22を備えた粉砕部12と、このカッターにより粉砕された固形物及び汚水を貯留槽の外部へ圧送するポンプ14と、粉砕部の水位を検出する水位センサ30と、この水位センサの検出情報に基づいてカッター及びポンプを制御する制御装置6と、を有し、この制御装置は、粉砕部の水位がカッターよりも高い位置にあるとき、カッターを駆動して固形物を粉砕し、さらに、この粉砕された固形物及び汚水をポンプを駆動して貯留槽の外部へ圧送する制御モードを含むことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
この従来の圧送式トイレ装置は、洗浄水タンクから洗浄水が便器本体に流されて洗浄された後便器本体から排出される汚水を貯留する貯留槽を備え、この貯留槽内には粉砕装置及び圧送装置が設けられている。粉砕装置は、便器本体から排出される汚水中の汚物やトイレットペーパ等の固形物を一旦捕捉して粉砕し、この粉砕した固形物を含む汚水は、ポンプからなる圧送装置によって下水側へ強制的に圧送されるようになっている。
また、粉砕装置は、特許文献1にも記載されているように、孔付きのスクリーンで形成されたケーシングを備え、このケーシングは、便器本体から排出された汚水に含まれる固形物を一時的に捕捉して水分を通過させるようになっている。さらに、ケーシング内には、捕捉した固形物を粉砕するカッタを含む粉砕部が設けられている。
固形物を含む汚水がトイレから排出されてケーシング内に流入すると、水や尿はスクリーンの孔を通過して貯留槽に溜まる。一方、スクリーンの孔を通過できない固形物は、ケーシングのスクリーン内に捕捉され、スクリーンの孔を通過できる大きさになるように粉砕部のカッターによって細かく粉砕された後に貯留槽へ流される。さらに、この貯留槽内の粉砕された固形物を含む汚水は、ポンプによって吸引されて貯留槽の外部へ吐き出され、下水側へ流れる。
しかしながら、上述した従来の粉砕装置においては、汚水が便器本体から粉砕装置へ排出される際、便器本体内の水や尿等の液体は、汚物やトイレットペーパー等の固形物よりも先行して排出され、固形物は少量の液体と共に遅れて排出される傾向にある。このため、固形物がケーシングのスクリーン内にたどり着いて捕捉された際には、汚水のほとんどが、すでにスクリーンの孔を通過して、固形物のほとんどがスクリーン内に残留し、カッターが空回りして粉砕されなくなってしてしまうという問題が生じていた。
そこで、このような問題を解決するために、特許文献1に記載されているように、ケーシング内で固形物を破砕する際に、スクリーンの孔の面積を適宜調節してスクリーンを通過する水分を制限したり、洗浄水タンクからスクリーン内へ給水したりしながら、できるだけスクリーン内に水を溜めながら固形物を粉砕しやすくする試みがなされている。
また、カッターが固形物を粉砕する共にポンプが作動して、貯留槽及び粉砕部の水位が低下してカッターの上下端の高さ程度にさしかかり、カッターが完全に水没していない状態になると、カッターに付着している汚物が周囲に飛び散り、この飛び散った汚物が貯留槽内の天井や壁面等に堆積してしまう。このような貯留槽内の汚物の堆積は、悪臭の原因や槽内に配置されているカッターやポンプ等の機器の故障の原因にもなる。
さらに、粉砕部の保水量は、洗浄水タンクが粉砕部に給水する給水量とポンプが汚水を圧送する圧送量の2つの水量から決まるが、この保水量は、洗浄タンクの給水機能とポンプの圧送機能のそれぞれのタイミングと精度によって大きく左右されやすい。このため、常にカッターが完全に水没した状態で固形物の粉砕が十分な水位で行われているかの性能については十分に保証ができない。
このようなことから、カッターを完全に水没させた状態で十分な水位で固形物の粉砕を完了し、いかにカッター周囲の水はねや飛び散りを防ぐかということが従来から課題となっている。
また、本発明は、便器本体から排出される汚水に含まれる固形物を粉砕手段(カッター)よりも高い水位で粉砕し、粉砕手段(カッター)周囲の水はねや飛び散りを防ぐ圧送式トイレ装置を提供することを目的としている。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置においては、粉砕手段が水没した状態のまま駆動して、固形物の粉砕が行われる。この結果、固形物と水はよく混ざり合って流動性が確保され、未粉砕の固形物は浮力によって、粉砕面が更新されて粉砕されやすい状態となり、固形物の粉砕を効果的に行うことができる。また、粉砕手段の駆動による遠心力で跳ね飛ばされた粉砕物は、粉砕手段の近傍に形成される渦流の水壁に衝突して吸収されるため、貯留槽内における粉砕時の固形物の飛び散りを防ぐことができる。
本発明において、制御部の連動制御モードは、水位検出手段で検出した水位が粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を第1速度で制御する第1運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を上記第1速度よりも遅い第2速度で制御する第2運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置よりも低い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を上記第2速度よりも速い第3速度で制御する第3運転モードと、を含むことが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置においては、水位検出手段が粉砕手段の上端部よりも高い水位を検出している場合には、粉砕手段及び上記ポンプ手段が第1速度で駆動し、粉砕手段が水没した状態のまま、固形物の粉砕運転が主体的に行われる。この結果、固形物と水はよく混ざり合って流動性が確保され、未粉砕の固形物は浮力によって、粉砕面が更新されて粉砕されやすい状態となり、固形物の粉砕を効果的に行うことができる。また、粉砕手段の駆動による遠心力で跳ね飛ばされた粉砕物は、粉砕手段の近傍に形成される渦流の水壁に衝突して吸収されるため、貯留槽内における粉砕時の固形物の飛び散りを防ぐことができる。さらに、水位検出手段が粉砕手段の下端部から粉砕手段の上端部までの水位を検出している場合には、粉砕手段及び上記ポンプ手段が第1速度よりも遅い第2速度で駆動するため、粉砕手段周囲の水はねや飛び散りを抑制することができる。また水位検出手段が粉砕手段の下端部よりも低い水位を検出した場合には、粉砕手段及び上記ポンプ手段が第2速度よりも速い第3速度で駆動して、粉砕手段による水はねなしに圧送運転が主体的に行われるため、貯留槽内における汚水を飛び散りなく効果的に排水することができる。
本発明において、制御部の連動制御モードは、水位検出手段で検出した水位が粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を第1速度で制御する第1運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を短時間間隔で間欠的に第2速度で制御する第2運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置よりも低い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を第3速度で制御する第3運転モードと、を有してもよい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、第2運転モードの際、粉砕手段が実質的に低速で駆動する運転となり、粉砕手段周囲の水はねや飛び散りを抑制することができる。また、粉砕部の水と固形物の供回りを防ぐこともでき、水の運動エネルギーが低く、ポンプ手段からの排水はきわめて起こりにくく、水位を著しく低下させず、粉砕効率を向上させることができる。
本発明において、制御部の連動制御モードの第1運転モードにおける上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の回転方向は、上記第3運転モードにおける上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の回転方向と逆方向であってもよい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、連動制御モードの第1運転モード時には、ポンプ手段による圧送がほとんど行われないように粉砕手段及びポンプ手段が回転し、連動制御モードの第3運転モード時には、ポンプ手段による圧送が行われるように粉砕手段及びポンプ手段が連動制御モードの第1運転モード時の回転方向と逆方向に回転するため、粉砕時の粉砕部の水位を著しく低下させず、粉砕効率を向上させることができる。
本発明において、制御部の独立制御モードは、水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段の駆動を第1速度で制御する第1粉砕運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段の駆動を上記第1速度よりも遅い第2速度で制御する第2粉砕運転モードと、上記第1粉砕運転モード中に上記ポンプ手段を駆動すると共に上記水位検出手段が上記粉砕手段の下端位置よりも低い所定水位を検出したとき上記ポンプ手段の駆動を停止する圧送運転モードと、を含むのが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、水位検出手段が検出した貯留槽内の水位に基づいて、粉砕手段の駆動とポンプ手段の駆動を所望に応じて独立に制御することができる。この結果、粉砕時には、ポンプ手段を停止させて粉砕手段のみを駆動させることにより、粉砕部の水位を下げることなく、粉砕手段周囲の水はねや飛び散りを防ぎつつ効果的に粉砕を行うことができる。
本発明において、制御部の独立制御モードは、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段の駆動を短時間間隔で間欠的に第1速度で制御する第1粉砕運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段を上記第1速度よりも遅い第2速度で制御する第2粉砕運転モードと、上記第1粉砕運転モード中に上記ポンプ手段を駆動すると共に上記水位検出手段が上記粉砕手段の下端位置よりも低い所定水位を検出したとき上記ポンプ手段の駆動を停止する圧送運転モードと、を有してもよい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、水位検出手段が検出した貯留槽内の水位に基づいて、粉砕手段による粉砕運転とポンプ手段による圧送運転を独立に制御し、水はねや飛び散りを防ぎつつ粉砕及び圧送を効果的によく行うことができる。さらに、粉砕時には、第2粉砕運転モードにより、粉砕部の水と固形物の供回りを防ぎことができ、固形物に衝突力やせん断力を有効に作用させ、粉砕効率を向上させることができる。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、追加給水手段が設けられているため、連動制御モードの第1運転モード時に粉砕部の水位が粉砕手段の上端部よりも低くなっても、粉砕部に追加給水が行われ、粉砕時の粉砕部の水位が粉砕手段の上端部よりも高くなる。この結果、常に粉砕部を水没させた状態で固形物の粉砕を行うことができ、粉砕手段周囲の水はねや飛び散りを防ぎつつ効果的に粉砕を行うことができる。
本発明において、更に、ポンプ手段の圧送を抑制する圧送抑制手段を有するのが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、連動制御モードの第1運転モード時にポンプ手段が駆動しても、圧送抑制手段が、ポンプ手段から圧送される汚水量を抑制して貯留槽内の水位低下を抑制するため、粉砕時の粉砕部の水位を十分に確保することができ、粉砕手段周囲の水はねや飛び散りを防ぎつつ効果的に粉砕を行うことができる。
本発明において、更に、粉砕部の粉砕状況を検知する粉砕状況検知手段を有するのが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、粉砕状況検知手段が、粉砕部の粉砕手段による固形物の粉砕が完了したことを検知でき、固形物の量や質等の条件によって粉砕に要する時間が異なるケースでも、粉砕部の水位を粉砕に適正な水位にしたり、粉砕手段及びポンプ手段の駆動を適正に制御することができる。
本発明において、更に、便器本体の排出口と粉砕部との間に形成された導水路を有し、追加給水手段は、導水路に追加給水を行うことが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、導水路に追加給水が行われるため、導水路に残留する固形物を粉砕部へ押し流して搬送しやすくすることができる。
本発明において、更に、給水洗浄手段の給水量を検出する給水量検出手段を有し、追加給水手段は、給水量検出手段と水位検出手段の検出情報に基づいて追加給水を行うことが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、給水量検出手段と水位検出手段の検出情報に基づいて追加給水手段による追加給水が適宜行われるため、無駄な水を減らして効率的に粉砕を行うことができる。
本発明において、制御部は、更に、制御モードを実行する前に給水量検出手段又は水位検出手段を診断する診断モードを備えていることが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、診断モードによる診断によって給水量検出手段又は水位検出手段の異常を確認することができるため、圧送式トイレ装置の安全性をより向上させることができる。
本発明において、更に、給水量検出手段又は水位検出手段の異常を検知して圧送式トイレ装置の機能を停止する異常検知手段を有することが好ましい。
このように構成された本発明の圧送式トイレ装置によれば、異常検知手段が給水量検出手段又は水位検出手段の異常を検知した場合には、圧送式トイレ装置の機能を停止するため、圧送式トイレ装置の安全性をより向上させることができる。
また、便器から排出される汚水に含まれる固形物を粉砕手段(カッター)よりも高い水位で粉砕することができ、粉砕手段(カッター)周囲の水はねや飛び散りを防ぐことができる。
図1は、本発明の第1実施形態による圧送式トイレ装置を示す概略構成図であり、図2は、図1に示す本発明の第1実施形態による圧送式トイレ装置のA−A断面図である。
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態による圧送式トイレ装置1は、便器本体2と、この便器本体2に給水する給水装置4とを備え、この給水装置4の便器給水路4aを経て便器本体2へ給水される水量等は制御装置6によって制御されるようになっている。
例えば、便器本体2の着座検知用センサー(図示せず)等が使用者の着座を検知したり、使用者がリモコン(図示せず)等に設けられた給水指令用の給水スイッチ(図示せず)をオンにすると、制御装置6が、これらの着座検知用センサー(図示せず)の検知情報やリモコンスイッチ(図示せず)等からの指令に基づいて給水装置4に給水指令し、給水装置4から便器本体2内へ所定時間給水が行われ、便器本体2内に所定量の水が溜まるようになっている。さらに、使用者がトイレ使用後、便器本体2を洗浄するための洗浄スイッチ(図示せず)をオンにすると、便器本体2の便器洗浄工程が開始し、給水装置4から便器本体2に洗浄用の給水がなされて、便器本体2が洗浄されるようになっている。
さらに、貯留槽10内には、便器本体2の排出口2aから貯留槽10に排出された汚水中の汚物やトイレットペーパ等の固形物11を粉砕する粉砕部12と、この粉砕部12の下部には、貯留槽10内の汚水を外部へ強制的に圧送するポンプ14が設けられている。
また、粉砕部12は、複数の孔16を有するスクリーン18によって形成された粉砕室20を備え、便器本体2の排出口2aから貯留槽10内に排出される汚水は、まず粉砕室20に一旦収容されるようになっている。この粉砕室20内の汚水については、スクリーン18の孔16の大きさよりも大きい固形物11は孔16を通過できずに粉砕室20内に捕捉され、水分やスクリーン18の孔16の大きさよりも小さい固形物は、孔16を通過して粉砕室20から貯留槽10へ流れるようになっている。
さらに、粉砕室20内にはカッター22が設けられており、このカッター22が回転することにより、粉砕室20内に捕捉された固形物11が粉砕されるようになっている。カッター22の回転軸24の下端にはインペラ26が取り付けられており、回転軸24の上端には、回転軸24を正逆転可能に駆動する粉砕圧送用モータ28が取り付けられている。この粉砕圧送用モータ28の駆動は、制御装置6によって可変に制御されるようになっており、カッター22とインペラ26の回転数は、互いに連動して制御されるようになっている。
ここで、本実施形態では、ポンプ14は、インペラ26が正回転した場合のみポンプ14は主体的に圧送機能し、インペラ26が逆回転した場合には、ほとんど圧送機能しないようになっている。
さらに、ポンプ吐出口14bには圧送路32が接続され、貯留槽10内から圧送された汚水がこの圧送路32内を通過するようになっている。また、圧送路32には、圧送抑制手段として電動ボール弁34が設けられている。この電動ボール弁34は、水位センサ30の水位情報に基づく制御装置6からの指令に応じて開閉し、特に、粉砕時にポンプ14からの圧送される汚水量を抑制して貯留槽10内の水位低下を抑制するようになっている。
また、上述した給水装置4については、粉砕部12に追加給水する追加給水手段である粉砕部給水路4bが設けられている、この給水装置4及び粉砕部給水路4bは、水位センサ30の水位情報に基づく制御装置6からの指令により、固形物の粉砕時に粉砕部12の水位がカッター22の上端の水位(カッター上端水位)よりも常に高くなるように粉砕部12に追加給水するようになっている。この粉砕部給水路4bにより、フラップ弁9を開くことなく追加給水可能になるため、追加給水して水位を前記カッター上端よりも高く、さらには便器排出口2a下端以上に高くする際、便器本体2側への汚水逆流をなくし、フラップ弁9が汚物などの固形物11を噛み込む危険性を低減できる。また、動作シーケンスの全体を通じて、フラップ弁9の開閉動作を減らせるため、効率的で、使用者に違和感を与えない。
図3のチャートA〜Hは、本実施形態による圧送式トイレ装置1におけるシーケンスの一例を示す。
チャートAは、使用者の便器着座を検知したかどうかのオンオフ動作、または使用者のリモコン操作等によるリモコンスイッチのオンオフ動作を示し、チャートBは、使用者による洗浄スイッチのオンオフ動作を示している。
また、チャートCは、粉砕圧送用モータ28の回転動作を示し、チャートDは、貯留槽10(または粉砕室20)内の水位を示し、チャートEは、フラップ弁9の開閉動作を示し、チャートFは、給水装置4の便器給水路4aから便器本体2への便器給水の動作を示している。
さらに、チャートGは、給水装置4の粉砕部給水路4bから貯留槽10(粉砕部12)への貯留槽給水の動作を示し、チャートHは、電動ボール弁34の開閉動作を示している。また、チャートA〜Hにおいて、横軸を時間「t」で示し、この時間tに添えられている数字は工程の順序を示しており、時系列順に値が大きくなっている。
つぎに、t2で着座の検知が終了するか、リモコンスイッチがオフになり(チャートA参照)、t3で給水装置4から便器本体2への給水が停止する(チャートF参照)。
使用者がトイレ使用後、t4で便器本体2を洗浄するための洗浄スイッチがオンされると(チャートB参照)、これと同時に便器本体2の洗浄工程が開始し、給水装置4から便器本体2に洗浄用の給水がなされ、便器本体2内が洗浄される(チャートF参照)。また、これと同時にt4で粉砕圧送用モータ28が作動し、例えば、約2500rpm以上の回転数で正回転する(チャートC参照)。
また、t7でフラップ弁9が開き、便器本体2内の汚水が便器本体2の排出口2aから貯留槽10内の粉砕部12に排出される(チャートE参照)。t8で給水装置4から便器本体2への給水が停止し、t9でフラップ弁が閉じる(チャートE及びF参照)。
さらに、t10で給水装置4の粉砕部給水路4bから貯留槽10への追加給水が開始されると同時に電動ボール弁34が閉じる(チャートG及びH参照)。t11で粉砕圧送用モータ28が再び作動し、約2500rpm以上の回転数で正回転すると同時に、粉砕部給水路4bから貯留槽10へ追加給水が停止する(チャートC及びG参照)。t7からt11までの間は、貯留槽10内の水位が上昇し、t11で最高位置に達する(チャートD参照)。
上述したt11からt15までの粉砕圧送用モータ28の回転に関する制御モード(以下「回転制御モードI」と呼び、詳細は後述する)により、t11からt13の間では、ポンプ14が約2500rpm以上の比較的高い回転数で回転し、貯留槽10内の汚水が圧送されて、貯留槽10内の水位は最高位置からほぼ中位置まで低下する(チャートD参照)。これと同時に、粉砕部12のカッター22は、水没した状態で約2500rpm以上の比較的高い回転数で回転して粉砕室20内の固形物11のほとんどを粉砕する。
また、t13からt14の間では、ポンプ14のインペラ26が約1500〜1700rpmの比較的低速で正回転し、貯留槽10内の汚水は緩やかに圧送される。これと同時に、貯留槽10内の水位は、ほぼ中位置から緩やかに低下し(チャートD参照)、粉砕部12のカッター22の上下端位置を通過してゆくが、水位がカッター上端水位からカッター22の下端の水位(以下「カッター下端水位」と呼ぶ)まで完全に通過し終わるまでは、カッター22は比較的低い回転数で回転する。
さらに、t14からt15の間では、ポンプ14が再び約2500rpm以上の比較的高い回転数で回転し、貯留槽10内の汚水がさらに圧送されると共に貯留槽10の水位はさらに低下してt15で最低位置となる(チャートD参照)。
つぎに、回転制御モードIで粉砕しきれなかった粉砕室20内の残留固形物を粉砕して貯留槽10から排出するために、t20で粉砕圧送用モータ28が再び作動し、約2500rpm以上の回転数で正回転すると同時に、粉砕部給水路4bから貯留槽10へ追加給水が停止する(チャートC及びG参照)。
t15からt20の間では、貯留槽10内の水位は、t15の最低水位からt11での最高水位とほぼ等しい位置まで上昇する(チャートD参照)。
つぎに、回転制御モードIIで粉砕しきれなかった粉砕室20内の残留固形物を粉砕して貯留槽10から排出するために、t31で停止している粉砕圧送用モータ28が、t32で再び作動して約2500rpm以上の回転数で正回転する同時に電動ボール弁34が開く。t33で粉砕圧送用モータ28が、約1500〜1700rpmの回転数に減速し、比較的低速で正回転する(チャートC参照)。さらに、t34で粉砕圧送用モータ28が、再び約2500rpm以上の回転数に加速し、比較的高速で正回転し、t35で粉砕圧送用モータ28が停止する(チャートC参照)。すなわち、t32からt35までの粉砕圧送用モータ28は、上述した回転制御モードIと同様な回転制御モード(以下「回転制御モードIII」と呼ぶ)で回転する。これにより、t32以前の回転制御モードI及びIIによる粉砕部12の粉砕工程で粉砕しきれなかった粉砕室20内の残留固形物をt32からt35において回転制御モードIIIのカッター22でさらに粉砕してポンプ14で圧送する。
t33からt34までは、ポンプ14のインペラ26が約1500〜1700rpmの比較的低速で正回転してポンプ14の緩やかな圧送が行われ、貯留槽10内の水位は緩やかに低下し、t34からt35までは、t32からt33までと同様に、ポンプ14のインペラ26が約2500rpm以上の回転数で正回転してポンプ14の本格的な圧送が行われ、貯留槽10内の水位は最低位置となる。
また、t35からt36までは貯留槽10内の水位は変わらず、t36からt37にかけて水位はほぼ中位置まで上昇し、一連の工程が終了する。
以下、図4を参照して、回転制御モードI時のカッター22及びポンプ14の動作と貯留槽10内の水位変化について詳細に説明する。
図4に示すように、t11からt13まではカッター22による粉砕運転が主体的に行われる。貯留槽10の水位は、カッター22の上端の水位よりも高い水位区間(以下「粉砕運転水位区間」と呼ぶ)にあり、t11以上t13未満の時間域(以下「粉砕運転時間域」と呼ぶ)で水位センサ30がカッター上端水位より高い水位を検出した場合には、粉砕室20内ではカッター22が完全に水没した状態で、例えば、約2500rpm以上の粉砕回転数N1で正回転して、固形物11の粉砕運転が主体的に行われて粉砕がほぼ完了する。また、粉砕運転時間域では、ポンプ14はカッター22と共に粉砕回転数N1で回転して圧送し、貯留槽10の水位が下がる。
その後t13で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター上端水位に達して粉砕運転水位区間を外れた場合には、カッター22が減速し、例えば、約1500〜1700rpmの回転数に移行した粉砕回転数N1よりも小さい回転数(以下「移行回転数」と呼ぶ)N2で回転して静粛運転が主体的に行われる。この静粛運転は、t13以上t14未満の時間域(以下「静粛運転時間域」と呼ぶ)で水位センサ30が検出した水位がカッターカッター下端水位以上でカッター上端水位以下の区間(以下「静粛運転水位区間」と呼ぶ)にある間続けられる。また、この静粛運転時間域では、ポンプ14もカッター22と共に移行回転数N2で回転し、貯留槽10の水位も緩やかに下がる。
その後t14で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター下端水位を下まわって静粛運転水位区間から外れた場合には、ポンプ14のインペラ26が再び加速して、圧送回転数N3で回転し、ポンプ14の圧送運転が主体的に行われ、貯留槽10内の汚水が圧送路32へ圧送される。この圧送運転は、t14以上t15未満の時間域(以下「圧送運転時間域」と呼ぶ)で水位センサ30が検出した水位がカッター下端水位未満(以下「圧送運転水位区間」と呼ぶ)にある間続けられ、t15で水位センサ30が、予め設定された貯留槽10の最低水位を検出した場合には、ポンプ14が停止し、貯留槽10からの排水が完了する。
また、水位センサ30がカッター下端水位からカッター上端水位までの水位を検出している場合には、粉砕圧送用モータ28の回転制御モードIにより、カッター22が低速で回転するため、カッター22周囲の水はねや飛び散りを抑制することができる。
さらに、水位センサ30がカッター下端水位よりも低い水位を検出した場合には、粉砕圧送用モータ28の回転制御モードIにより、ポンプ14のインペラ26が高速で回転して、カッター22による水はねなしに圧送運転が主体的に行われるため、貯留槽10内における汚水を飛び散りなく効果的に排水することができる。
また、本実施形態の圧送式トイレ装置1によれば、粉砕部給水路4bが設けられているため、粉砕運転時に粉砕室20内の水位がカッター上端水位よりも低くなっても、粉砕部給水路4bから粉砕部12に追加給水が行われ、粉砕時の粉砕室20内の水位がカッター上端水位よりも高くなる。この結果、常にカッター22を水没させた状態で固形物11の粉砕を行うことができる。
さらに、本実施形態の圧送式トイレ装置1によれば、電動ボール弁34等の圧送抑制手段が、粉砕部12における粉砕が完了するまで、ポンプ14から圧送される汚水量を抑制して貯留槽10内の水位低下を抑制するため、粉砕時の粉砕室20内の水位を十分に確保することができる。
さらに、本実施形態の圧送式トイレ装置1によれば、粉砕圧送用モータ28の回転制御モードIIの後の回転制御モードIIIにより、回転制御モードI及びIIによる粉砕部12の粉砕工程で粉砕しきれなかった粉砕室20内の残留固形物を確実に粉砕して排出することができる。
また、本実施形態の圧送式トイレ装置1によれば、粉砕完了検知装置36が、粉砕部12のカッター22による固形物11の粉砕が完了したことを検知でき、固形物の量や質等の条件によって粉砕に要する時間が異なるケースでも、粉砕室20内の水位を粉砕に適正な水位にしたり、粉砕圧送用モータ28を適正に制御することができる。
以下、特に、上述したモードパターン(i)以外のモードパターンとして、回転制御モードI及び/又はIIIに適用可能なモードパターンの代表的な例をいくつか説明する。
図5に示すように、モードパターン(ii)では、t11からt13(粉砕運転時間域)における粉砕回転数N1がt14からt15(圧送運転時間域)における圧送回転数N3よりも大きいという特徴があり、この特徴以外は、図4で説明したモードパターン(i)の特徴と同様である。
本発明の第1実施形態による圧送式トイレ装置の回転制御モードI及び/又はIIIに適用可能な第1変形例のモードパターン(モードパターン(ii))によれば、粉砕運転時間域でカッター22がモードパターン(i)に比べて高速回転するため、より短時間で粉砕を行うことができる。また、水位がカッター上端水位からカッター下端水位まで低下する間は、カッター22が低速で回転して静粛運転がおこなわれるため、貯留槽10内における水はねや飛び散りを防ぐことができる。
図6に示すように、モードパターン(iii)では、t11でカッター22が粉砕回転数N1で旋回運転し、t13で水位センサ30がカッター上端水位を検出した場合には、一旦カッター22が停止する。t11以上t13未満の時間域(以下「旋回運転時間域」と呼ぶ)では、固形物の粉砕運転が主体的に行われる。
t13の後、水位センサ30がカッター下端水位を検出するt14にかけて、カッター22は、粉砕回転数N1を最大回転数として短時間Δt間隔で旋回して停止する運転を間欠的に繰り返し、カッター22の旋回を抑制した運転(以下「旋回抑制運転」と呼ぶ)が行われる。
旋回抑制運転が行われるt13以上t14未満の時間域(以下「旋回抑制運転時間域」と呼ぶ)では、カッター22は、粉砕回転数N1を最大回転数として旋回するものの、短時間Δt間隔で旋回するため、図4で説明したカッター22の静粛運転と同様に、カッター22が低速回転する連続運転と実質的に同じ運転となる。
その後t14で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター下端水位を下まわって静粛運転水位区間(図6参照)から外れて圧送運転水位区間(図6参照)にある場合には、ポンプ14のインペラ26が粉砕回転数N1よりも小さい圧送回転数N3で回転し、ポンプ14の圧送運転が主体的に行われ、貯留槽10内の汚水が圧送路32へ圧送される。t15で水位センサ30が、予め設定された貯留槽10の最低水位を検出した場合には、ポンプ14が停止し、貯留槽10からの排水が完了する。
また、旋回抑制運転中、ポンプ14のインペラ26もカッター22と共に作動するものの、粉砕室20内においては、排水に有効な渦ができない時間でカッター22の起動及び停止が繰り返される。この結果、粉砕室20内の水と固形物の供回りを防ぐこともでき、旋回抑制運転時の水の運動エネルギーが低く、ポンプ14からの排水はきわめて起こりにくく、水位を著しく低下させず、粉砕効率を向上させることができる。
図7に示すように、モードパターン(iv)では、t11でカッター22とポンプ14のインペラ26が粉砕回転数−N1で回転、すなわち、粉砕回転数N1で逆回転する。このとき、ポンプ14はインペラ26の正回転時のみ主体的に圧送機能を果たすため、ポンプ14による圧送はほとんど行われず、カッター22による粉砕運転が主体的に行われ、水位は緩やかに下がる。
t13で水位センサ30がカッター上端水位を検出した場合には、一旦カッター22及びインペラ26が停止した後、水位センサ30がカッター下端水位を検出するt14まで、カッター22及びインペラ26が粉砕回転数N1よりも小さい圧送回転数N2で低速正回転して静粛運転が行われ、貯留槽10内の汚水は緩やかに圧送される。
その後t14で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター下端水位を下まわって静粛運転水位区間(図7参照)から外れ、圧送運転水位区間(図7参照)にある場合には、ポンプ14のインペラ26が圧送回転数N2よりも大きい圧送回転数N3で回転し、ポンプ14の圧送運転が主体的に行われ、貯留槽10内の汚水が圧送路32へ圧送される。t15で水位センサ30が、予め設定された貯留槽10の最低水位を検出した場合には、ポンプ14が停止し、貯留槽10からの排水が完了する。
図8に示すように、本発明の第2実施形態による圧送式トイレ装置40では、固形物粉砕圧送装置48の貯留槽10内に設けられた粉砕部12のカッター22とポンプ14のインペラ26のそれぞれの回転が、粉砕用モータ28aと圧送用モータ28bのそれぞれの駆動によって独立に制御されるようになっている。これらの粉砕用モータ28aと圧送用モータ28bの駆動は、上述した本発明の第1実施形態から第4実施形態の圧送式トイレ装置と同様に、水位センサ30や粉砕完了検知装置36からの情報に基づいて制御装置6によって可変に制御されるようになっている。
また、本実施形態による圧送式トイレ装置40の一連のシーケンスについても、図3に示す回転制御モードI及び/又はIIIのモードパターン以外は図3に示すシーケンスと同様であるため、同様なシーケンスの部分については説明を省略し、図3に示す回転制御モードI及び/又はIIIのモードパターンに相当する本実施形態のモードパターンについて説明する。
図9に示すように、モードパターン(v)では、t11で粉砕用モータ28a(図8参照)が正回転し、カッター22が粉砕回転数N1で高速回転して固形物11の粉砕が行われる。t13で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター上端水位に達して粉砕運転水位区間を外れた場合には、カッター22が減速し、粉砕回転数N1よりも小さい粉砕回転数N2で回転し、カッター静粛運転が行われる。その後t14で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター下端水位を下まわってカッター静粛運転水位区間から外れた場合には、カッター22は停止する。
一方、ポンプ14については、t11以上t13未満の粉砕運転時間域内のt11’で圧送用モータ28b(図8参照)が、粉砕用モータ28aとは独立に正回転し、インペラ26が圧送回転数N3で回転し、ポンプ14の圧送運転が行われる。その後t15で水位センサ30が、予め設定された貯留槽10の最低水位を検出した場合には、ポンプ14が停止し、貯留槽10からの排水が完了する。
上述したように、本発明の第2実施形態による圧送式トイレ装置40とそのモードパターン(v)によれば、水位センサ30が検出した貯留槽10内の水位に基づいて、カッター22による粉砕運転とポンプ14による圧送運転を独立に制御することができ、さらに、カッター22周囲の水はねや飛び散りを防ぎつつ粉砕及び圧送を効果的によく行うことができる。
なお、上述した本実施形態では、図8に示すように、粉砕部給水路4b及び電動ボール弁34を備えた形態について説明したが、本実施形態の圧送式トイレ装置40によれば、粉砕時にポンプ14を停止させてカッター22のみを駆動させることにより、粉砕部12の水位が下がるのを抑制できるため、これら粉砕部給水路4b及び電動ボール弁34については省略してもよい。
図10に示すように、モードパターン(vi)では、t11からt13まで、粉砕用モータ28a(図8参照)が粉砕回転数N1を最大回転数として正回転と逆回転を短時間間隔で間欠的に繰り返し、粉砕運転が行われる。t13で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター上端水位に達して粉砕運転水位区間を外れた場合には、カッター22が減速し、粉砕回転数N1よりも小さい粉砕回転数N2で回転し、カッター静粛運転が行われる。その後t14で水位センサ30で検出した貯留槽10の水位がカッター下端水位を下まわってカッター静粛運転水位区間から外れた場合には、カッター22は停止する。
一方、ポンプ14については、t11’で圧送用モータ28b(図8参照)が、粉砕用モータ28aとは独立に圧送回転数N3で正回転し、ポンプ14の圧送運転が行われる。
その後t15で水位センサ30が、予め設定された貯留槽10の最低水位を検出した場合には、ポンプ14が停止し、貯留槽10からの排水が完了する。
上述したように、本発明の第2実施形態による圧送式トイレ装置40のカッター及びポンプの回転数に関する変形例のモードパターン(vi)によれば、水位センサ30が検出した貯留槽10内の水位に基づいて、カッター22による粉砕運転とポンプ14による圧送運転を独立に制御し、水はねや飛び散りを防ぎつつ粉砕及び圧送を効果的によく行うことができる。さらに、粉砕時には、正回転と逆回転を短時間間隔で間欠的に繰り返す粉砕運転により、粉砕室20内の水と固形物の供回りを防ぎことができ、固形物に衝突力やせん断力を有効に作用させ、粉砕効率を向上させることができる。
図11及び図12に示すように、粉砕部給水路4bは、貯留槽10内に配置されている。この粉砕部給水路4b内の水は、便器排出口2aと粉砕部12のスクリーン18との間に形成された導水路52内に追加給水されるようになっている。さらに、粉砕部給水路4bの給水口54が、固形物粉砕圧送装置8の上部に配置されて粉砕部12へ差し向けられており、この給水口54から粉砕部12に向けて吐水が行われるようになっている。
また、制御装置6が、フローセンサ56で検出した給水量と、水位センサ30で検出した水位の情報を相互に補完して制御することにより、各動作部をさらに安全に、精度よく制御できるようになっている。フローセンサ56としては、電磁式、羽根車式、浮き子式、カルマン式や超音波式などが利用される。
さらに、本実施形態による圧送式トイレ装置51は、貯留槽10内の異常水位を検知する電極スイッチ58を備える。電極スイッチ58は、万一、ポンプ14、または給水装置4、またはフローセンサ56、または水位センサ30が異常となり、貯溜槽10内の水位が上昇を続けた場合、所定の異常水位に到達すると検知するように設定されている。これらの異常を検知すると、圧送式トイレ装置1の機能を安全に停止し、異常を利用者に報知することができるようになっている。
図13のチャートA〜Iは、本実施形態による圧送式トイレ装置51におけるシーケンスの一例を示す。なお、図13の各シーケンスのうち、給水に関するシーケンス以外は、図3に示す第1実施形態の圧送式トイレ装置1のシーケンスと共通しているため、この共通する部分のシーケンスについての説明を省略し、給水に関するシーケンスのみについて説明する。
図14は、本実施形態による圧送式トイレ装置における初期診断モードのシーケンスの一例を示す概略図である。
図13に示すシーケンスが開始する前段階として、図14に示すように、t0で圧送式トイレ装置1の電源を投入すると、各機能部の初期診断が開始される。この初期診断では、まずフラップ弁9が開閉し(チャートE参照)、次ぎにポンプ14が駆動し(チャートC参照)、次いで給水装置4の便器給水路4aが開放される。
制御装置6は、水位センサ30の初期化動作を行なった後、給水装置4の粉砕部給水路4bを通水状態とし、フローセンサ56の検出信号に基づいて制御装置6にて積算流量(I)が所定値に到達した時点(t04)で給水を停止するように制御する(チャートI参照)。
t04にて、制御装置6が、貯溜槽内水位(D)と基準値以上であるかを診断する(チャートD参照)。
また、t03〜t04にて、制御装置6が、フローセンサ56の検出信号に基づいて瞬間流量(J)が基準値以上であるかを診断する(チャートJ参照)。
つぎに、t7でフラップ弁9が開き、便器本体2内の汚水が便器本体2の排出口2aから貯留槽10内の粉砕部12に排出され(チャートE参照)、水位センサ30が貯留槽内水位(D)の上昇を検出する(チャートD参照)。
なお、この際、上述した貯留槽内水位(D)の所定値については、使用状況に応じて可変に設定しても良い。たとえば、洗浄モードとして、図1に示す通常の水位60aよりも高い水位60bに設定しておけば、水位60a付近に付着した汚れを洗浄することができる。また、洗浄モードは、定期的にまたは所定使用回数毎に行うように設定してもよいし、或いは任意に行うように設定してもよい。
図15に示すように、t4〜t8で便器給水が行われている間、フローセンサ56が給水装置4の積算流量(給水量)を検出し、この検出した信号に基づいて水位センサ30が貯留槽10の所定の水位を検出する(t11)まで、粉砕部給水路4bによって導水路52内に追加給水が行われる。
また、本実施形態の圧送式トイレ装置51によれば、水位センサ30に加えてフローセンサ56を備えることで、制御装置6にて、フローセンサ56と水位センサ30のそれぞれの異常を診断することができるので、より安全牲を向上させることができる。
さらに、本実施形態の圧送式トイレ装置51によれば、フローセンサ56と水位センサ30双方の検出信号に基づいて適宜制御を行うことができるため、一連のシーケンスを効率的に運用することができる。
また、本実施形態の圧送式トイレ装置51によれば、便器への給水はフローセンサ56で検出した給水装置4の給水量(積算流量)に基づいて制御されるため所定量の給水が高精度に行われ、さらに、水位センサ30が所定の水位を検出する(t11)まで追加給水が行われるように制御されるので、無駄水を無くし、一連のシーケンスを効率的に運用できる。
2 便器本体
2a 便器排出口
4 給水装置
4a 便器給水路
4b 粉砕部給水路
6 制御装置
8,48 固形物粉砕圧送装置
9 フラップ弁
10 貯留槽
11 固形物
12 粉砕部
14 ポンプ
14a ポンプ吸入口
14b ポンプ吐出口
16 孔
18 スクリーン
20 粉砕室
22 カッター
24 回転軸
26 インペラ
28 粉砕圧送用モータ
28a 粉砕用モータ
28b 圧送用モータ
30 水位センサ
32 圧送路
34 電動ボール弁
36 粉砕完了検知装置
52 導水路
54 給水口
56 フローセンサ
58 電極スイッチ
60,60a,60b 水位
Claims (15)
- 便器本体の排出口から排出される汚水に含まれる固形物を粉砕して圧送する圧送式トイレ装置であって、
便器本体を給水洗浄する給水洗浄手段と、
上記便器本体の排出口に連通し便器本体の排出口から排出された汚水及びこの汚水に含まれる固形物を貯溜する貯留槽と、
この貯留槽内に設けられ、上記固形物を粉砕する粉砕手段を備えた粉砕部と、
この粉砕手段により粉砕された固形物及び汚水を上記貯留槽の外部へ圧送するポンプ手段と、
上記粉砕部の水位を検出する水位検出手段と、
この水位検出手段の検出情報に基づいて上記粉砕手段及び上記ポンプ手段を制御する制御部と、を有し、
上記制御部は、上記粉砕部の水位が上記粉砕手段よりも高い位置にあるとき、上記粉砕手段を駆動して固形物を粉砕し、さらに、この粉砕された固形物及び汚水を上記ポンプ手段を駆動して上記貯留槽の外部へ圧送する制御モードを含むことを特徴とする圧送式トイレ装置。 - 上記制御部の制御モードでは、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を同じ回転軸により連動して制御する連動制御モードを含む請求項1記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部の連動制御モードは、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を第1速度で制御する第1運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を上記第1速度よりも遅い第2速度で制御する第2運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置よりも低い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を上記第2速度よりも速い第3速度で制御する第3運転モードと、を含む請求項2記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部の連動制御モードは、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を第1速度で制御する第1運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を短時間間隔で間欠的に第2速度で制御する第2運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置よりも低い場合、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を第3速度で制御する第3運転モードと、を有する請求項2記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部の連動制御モードの第1運転モードにおける上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の回転方向は、上記第3運転モードにおける上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の回転方向と逆方向である請求項3又は請求項4記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部の制御モードでは、上記粉砕手段及び上記ポンプ手段の駆動を異なる回転軸により独立して制御する独立制御モードを含む請求項1記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部の独立制御モードは、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段の駆動を第1速度で制御する第1粉砕運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段の駆動を上記第1速度よりも遅い第2速度で制御する第2粉砕運転モードと、上記第1粉砕運転モード中に上記ポンプ手段を駆動すると共に上記水位検出手段が上記粉砕手段の下端位置よりも低い所定水位を検出したとき上記ポンプ手段の駆動を停止する圧送運転モードと、を含む請求項6記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部の独立制御モードは、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の上端位置よりも高い場合、上記粉砕手段の駆動を短時間間隔で間欠的に第1速度で制御する第1粉砕運転モードと、上記水位検出手段で検出した水位が上記粉砕手段の下端位置以上であって上記粉砕手段の上端位置以下にある場合、上記粉砕手段を上記第1速度よりも遅い第2速度で制御する第2粉砕運転モードと、上記第1粉砕運転モード中に上記ポンプ手段を駆動すると共に上記水位検出手段が上記粉砕手段の下端位置よりも低い所定水位を検出したとき上記ポンプ手段の駆動を停止する圧送運転モードと、を有する請求項6記載の圧送式トイレ装置。
- 更に、上記粉砕部へ追加給水する追加給水手段を有する請求項1乃至5の何れか1項に記載の圧送式トイレ装置。
- 更に、上記ポンプ手段の圧送を抑制する圧送抑制手段を有する請求項1乃至5の何れか1項に記載の圧送式トイレ装置。
- 更に、上記粉砕部の粉砕状況を検知する粉砕状況検知手段を有する請求項1乃至10の何れか1項に記載の圧送式トイレ装置。
- 更に、上記便器本体の排出口と上記粉砕部との間に形成された導水路を有し、上記追加給水手段は、上記導水路に追加給水を行う請求項9記載の圧送式トイレ装置。
- 更に、上記給水洗浄手段の給水量を検出する給水量検出手段を有し、上記追加給水手段は、上記給水量検出手段と上記水位検出手段の検出情報に基づいて追加給水を行う請求項9又は12に記載の圧送式トイレ装置。
- 上記制御部は、更に、上記制御モードを実行する前に上記給水量検出手段又は上記水位検出手段を診断する診断モードを備えている請求項13記載の圧送式トイレ装置。
- 更に、上記給水量検出手段又は上記水位検出手段の異常を検知して上記圧送式トイレ装置の機能を停止する異常検知手段を有する請求項13又は14に記載の圧送式トイレ装置。
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