JP2007239453A - 節水型トイレット・システム - Google Patents

Abstract

【課題】排水ポンプから汚物パイプへの汚水の流れを改良し、トイレット・システム内での詰まりの可能性を低減させるトイレット・システムの提供。
【解決手段】底部に排出口を含む便器を有するトイレット・システムであって、便器の排出口は、処理チャンバの給水口に連結され、処理チャンバ内の排出ポンプ１８が、処理済みの汚水を汚物パイプ２０に排出し、全長に沿って湾曲部を有さない導管によって、排出ポンプ１８が汚物パイプ２０に連結されている。
【選択図】図４

Description

導入
本発明は、節水型トイレット・システムに関し、特に、改良された排水配管構成を有する節水型トイレット・システムに関する。

背景
1985年５月14日付けの米国特許第4,516,280号において、節水型トイレット・システムが示され記載されている（特許文献１参照。）。
米国特許第4,516,280号

本明細書で例示するシステムは、この特許に示されたシステムに多くの点で類似しているが、ある点、特に、ポンプの排水時の詰まりの可能性を低減させる改良された構成と、トイレット・システムの様々な機能のタイミングを最適化する改良されたコントローラとを備えるという点で改良されている。 本発明の目的は、公知の装置に固有の難点のいくつかまたはすべてを軽減するか、または完全に解消する節水型トイレット・システムを提供することである。当業者、すなわち、この技術分野の知識を有しているかまたは経験がある人には、以下の、本発明の開示および好ましい態様の様々な説明に鑑みて、本発明の特定の目的および利点が明らかになると思われる。

概要
利点は、排水ポンプから汚物パイプへの汚水の流れを改良し、トイレット・システム内での詰まりの可能性を低減させるトイレット・システムを、本発明の原則を用いて提供することができる。

第１の局面によれば、トイレット・システムは、底部に排出開口部を有する便器を含む。この便器の排出開口部は、処理チャンバの吸水開口部に連結されている。処理チャンバ内の排水ポンプは処理済みの汚水を汚物パイプに排水する。全長に沿って湾曲部を有さない導管によって、排水ポンプが汚物パイプに連結されている。

前述の開示から、当業者、すなわち、この技術分野の知識を有しているかまたは経験がある人には、本発明によって顕著な進歩がもたらされることが容易に明らかになると思われる。本発明のトイレット・システムの好ましい態様は、処理済みの汚水の流動特性を改良することができる。本明細書で開示される本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、好ましい態様についての以下の詳細な開示からさらに明らかになると思われる。

下記に、好ましい態様について、添付の図面を参照して説明する。

上記で引用した図は、必ずしも一定の比例に縮小して描かれてはおらず、関連する原則を示す本発明の一表現と理解すべきである。図面に示されている節水型トイレット・シーケンスのいくつかの特徴は、説明および理解を容易にするように互いに対して拡大されるかまたは歪められている。様々な他の態様に示されている類似または同一の構成要素および特徴については、各図面で同じ参照番号が使用されている。本明細書で開示される節水型トイレット・システムは、１つには、それが使用される所望の用途および環境によって決定される構成および構成要素を有する。

好ましい態様の詳細な説明
各図面を参照すると、図１に、適切なベース12上に支持された便器10が示されている。電磁弁Ｖによって便器10に洗浄水が供給され、汚水が、便器10からトラップ14を通して処理チャンバ16に排出され、そこでマセレータ16Aによって離解され、次いでポンプ18により汚物パイプ20を通して汚水管に汲み出される。

便器10は、概して従来型の構成であり、中ぐりされた通路22を頂部に有しており、通路22は、図２に示すように、周方向に便器の後半分の周りに延びており、この通路を通じて洗浄水が便器に供給されて水洗が行われ、便器10はさらに、底部に排出開口部24を有しており、汚水は排出開口部24を通して排出される。中ぐりされた通路の後部の端部は、供給チューブ26および適切なプラミング28によって弁Ｖに連結されており、弁Ｖは、水道（図示せず）に連結されており、したがって弁が動作すると、中ぐりされた通路に洗浄水が供給される。中ぐりされた通路の前方の端部は、開口部30における、便器の前方の端部と後方の端部の概ね中間の、互いに径方向に向かい合う位置で終わっており、開口部30には固定スプレー・ノズル32が設けられており、中ぐりされた通路に供給された水は、ノズル32を通して下向きに便器の表面に吐出される。ノズル32は、中ぐりされた通路22と連通するポート36と、洗浄水を下向きに扇形に便器の表面に吐出させて表面を洗浄するように構成された下向きに開放したスロット38とを含む図2Aの円筒状プラグ34を含んでいる。

図６に示すように汚水を便器から処理チャンバに送るトラップ14は、下方の端部が、排出開口部24を形成する延長部44に嵌るように42にフランジを有する上向きに傾斜した脚部40と、上方の端部で傾斜した脚部40に連結され、下方の端部で処理タンク16に連結された垂直脚部46とを有している。

図１を見ると分かるように、処理チャンバ16は、便器の後方にある、便器用の支持構造上に取り付けられており、概ね円形の断面を有し、底部で閉鎖されており、開放した頂部を有し、頂部の周方向に、傾斜したリム48がある。傾斜した縁部52を有するカバー・プレート50が、リム48上に取り付けられ、固定バンド54によってリム48に取外し可能に固定されており、カバー・プレート50の上方の縁部56および下方の縁部58はリムおよび縁部の傾斜した部分と重なり合っている。固定バンド54によって、カバー・プレートを処理チャンバから容易に取り外すことができる。カバー・プレートは、マセレータ16A、ポンプ18、およびそれらの駆動手段を支持する。この目的のために、カバー・プレート50は頂部の開口部60を備えており、この開口部に垂直支持アセンブリ62が取り付けられており、垂直支持アセンブリ62は、処理チャンバよりも上に延びる部分と処理チャンバ内に延びる部分とを有するシャフト64を垂直位置に支持する。シャフト64の、処理チャンバよりも上に延びる部分は、継手66によってモータＭの駆動シャフト68に固定されている。シャフト64の、処理チャンバ内に延びる部分には、シャフトの軸に対して直角の水平位置に配設されたマセレータ・ブレード70が固定されている。マセレータ・ブレードの下方において、処理チャンバの底部は、環状トロイダル面72を形成する構造になっている。ブレード70とその下に位置するトロイダル面72は、処理チャンバに供給される汚水を水圧によって摩擦する。マセレータは、切断ではなく水圧による摩擦によって汚水中の固体を分散させ粒状化するように動作する。

カバー・プレート50は、ポンプ組立体18を受け入れる開口部74も備えており、ポンプ組立体18は、ボルト78によってトップ・プレートに固定されたリング76によって開口部に取り付けられており、かつ密封されたハウジング80を含んでおり、ハウジング80内に固定子82および回転子84がある。回転子の上方の端部は、リング78上に取り付けられた軸受88に軸支されたシャフト86に固定されている。固定子82と回転子84は共に、ウォーム・ポンプを構成している。

シャフト64の上方の端部にプリー90が固定され、シャフト86の上方の端部にプリー92が固定され、プリー90、92にベルト94が架けられており、したがって、モータＭはマセレータとポンプを同時に駆動する。トイレット・システムのハウジング97の後部に制御モジュール95が取り付けられている。

ポンプ18は、処理チャンバ16内に吸水口96を有し、処理チャンバの外部に排出口98を有している。排出口98は、図３および図４を見ると分かるように、継手100によってある長さのパイプ101に連結されており、パイプ101は継手103によって汚物パイプ20上の注入口105に連結されており、汚物パイプ20は前述のように、汚水管に連結されている。排出口98、パイプ101、および注入口105の組合せは同軸であり、したがって、ポンプ18から排出された汚水は直線状に汚物パイプ20まで流れ、ポンプ18から汚水が排出されるときの詰まりの可能性が低減する。したがって、汚水はポンプ18から、全長に沿って湾曲部を有さない導管を通って、汚物パイプ20まで、従来よりも良好な状態で流れ、導管20は、好ましい態様では、継手によって互いに連結された排出口98、パイプ101、注入口105で形成されている。これにより、排出口から出た汚水がまず90°のエルボ管に入り、下向きに流れ、次いで第２の90°のエルボ管に入り、次いで汚物パイプに水平に流入する従来技術のシステムで起こる問題が軽減される。このような構成によって大量の汚物および紙が洗い流されると、ポンプの排出力によって汚物および紙が90°のエルボ管に衝突し、システムが詰まっていた。このような詰まりを解消するのは困難で時間のかかるプロセスであり、この場合、システムの大部分が分解される。したがって、本発明の、ポンプから汚物パイプ20への汚水の改良された流れによって、トイレット・システムの動作および効率が著しく向上する。

図３および図５に示すように、汚物パイプ20は、弁組立体106により一方の端部でトラップの垂直脚部に直接連結されており、弁組立体106は、開口部110を形成する傾斜したプレート108と、開口部114を形成するプレート112と、プレート108とプレート112の間に位置し周方向の固定リング118によって所定の位置に固定された可撓性の弁部材116とを含んでいる。プレート108は、脚部46から延びるブランチ・パイプ119に固定されており、ブランチ・パイプの軸は、プレート108が下向きに垂直脚部の軸に対して広がり角度で傾斜するように脚部46の垂直軸に対して上向きに傾斜している。プレート112は、プレート108に平行になるような角度で汚物パイプ20に固定されている。このように構成されているため、弁組立体は、下向きにトラップの垂直脚部の軸に対して広がるように傾斜している。可撓性の弁部材116は、トラップの垂直脚部内の圧力ヘッドによって汚物パイプ20に対して内側に開き、トラップの垂直部分内にヘッドがない場合に重力によって閉じるように構成されている。通常、ポンプは、動作時に、トラップの垂直部分で低い圧力を生成し、それにより、この低い圧力と、重力による弁部材116の配置により、弁は通常の条件の下では閉じている。弁の角配置は、システムが休止位置にある場合にトラップの垂直脚部からの汚水の流出を防止するうえで重要である。システムが使用されており、かつ何らかの理由でポンプが使用不能になると、トラップの垂直脚部内で生じる圧力ヘッドによって弁116が開き、汚水は直接汚物パイプ20を通って汚水管に流れることができる。圧力ヘッドは、便器に大量の水を流すか、または弁Ｖが動作可能である場合には、弁を通して便器に水を供給することによって生成することができる。

この種の従来のトイレット・システムでは、汚水を排出するのにダイアフラムおよび歯車ポンプが用いられている。しかし、本発明によれば、水洗サイクルに関するかぎり、ねじポンプの方がかなり適切で効果的であることが分かっている。固定子82は可撓性のゴムで構成されており、回転子はプラスチックである。可撓性のゴムの固定子内のプラスチック回転子の摩擦荷重を低減させるために、ウォームの一方の端部のある部分はウォームの谷の径まで縮小されている。本明細書で例示されているように、図８の回転子84は、ベークライトで構成されており、軸方向の長さが4.28インチである。ウォームの直径は1.12インチであり、ねじれ角度が25⁰でピッチが1.648であり、一方の端部における長さが1.12インチの部分ａが0.0875インチの一様な直径に縮小されている。一方の端部における部分ａをウォームの谷の径に縮小することによって、回転子と固定子との摩擦が著しく低減し、したがって、ポンプを駆動するのに必要電力入力を低減させることができる。

通常の動作時のトイレット・システムの水洗サイクルは、まずモータＭが始動され、同時に駆動マセレータ16Aおよび排出ポンプ18が始動され、その後ソレノイドが作動して弁Ｖが開き、洗浄水が便器に供給されるように、制御モジュール95の制御回路によって順序付けられる。好ましい態様では、便器は、水洗サイクル中に2.5クォートの水で水洗される。弁が依然として開いており、依然として水洗が行われている間に、排出ポンプ18が停止する。その後、水洗動作は、弁Ｖを閉じることによって停止する。マセレータ16Aは、排出ポンプ18が動作している間ずっと動作する。

図９は、弁Ｖを開く前にモータＭを始動させ、弁Ｖを閉じる前にモータＭを停止させるように、水洗サイクル中の弁ＶおよびモータＭの動作を順序付けするタイマＴを示す配線図である。この回路には、回路を作動させる通常開いているスイッチSWと、マセレータおよびポンプを駆動するモータＭ、弁Ｖを作動させるソレノイドＳ、電源Ｐから電力を供給されモータＭの順序付けられた動作を制御するタイマＴと、電磁弁Ｖが示されている。タイマＴは好ましくは、水分、熱、および他の環状条件から保護されるようにモジュール95内にエポキシで密封する。

好ましい態様では、システムの水洗サイクル中の各ステップのシーケンスのタイミングは以下のとおりである。水洗サイクルの総動作実行時間は８秒であり、この時間の間、制御回路のタイマＴは３つの別々の機能を実行する。シーケンスの開始時、すなわち、時間零に、タイマはまずモータＭを作動させ、モータＭはサイクルの最初の５秒間動作し、次いで停止する。タイマはまた、時間零から1.5秒の遅延をもたらし、その時点でソレノイドが開き、弁Vが開いて便器10が洗い流される。タイマは次いで、８秒間の動作サイクルが終了するまでソレノイドおよび弁Ｖを開いたままにしておく。タイミング・シーケンスのこのような組合せは特に有利であることが分かっている。本明細書で説明したトイレット・システムの構成要素の特定のタイミングにより、最小限の水を利用して便器が効率的に排水され洗い流されると共に、汚物が効率的に処理されトイレット・システムから排出される。好ましくは、通常開いているスイッチSWを水洗サイクル中に閉じても、いずれの遅延サイクルの動作も影響を受けず、すなわち、ソレノイドおよび弁が開く前の0.5秒の第１の遅延も、弁が開いたままで便器が水洗される6.5秒の第２の遅延も影響を受けない。

好ましい態様において、タイマＴは±2%の精度で較正される。モータＭは好ましくは、注入電流が20アンペア、動作容量が10アンペアで、注入時間が約１秒の1/4HPモータである。ソレノイドＳは好ましくは、注入電流が２アンペア、動作容量が0.45アンペアで、注入時間が約0.2秒である。電源ＰからタイマＴへの供給電圧は好ましくは、フィルタリングしない状態で60Hzで115VACであり、電圧変動は±10%であり、１ミリ秒間の過渡電圧は400V以下である。

本明細書では節水型トイレットの特定の構成に関連してタイマＴが示されているが、本明細書で説明した性能特性を有するこのようなタイマを使用する場合に適切な他のトイレット構成が、本発明の範囲内で考えられる。

好ましい態様では、モータＭへの電力が最初、好ましくは約400ミリ秒から600ミリ秒、より好ましくは約500ミリ秒にわたってモータの始動回路に供給され、次いで電力が、モータＭが動作する５秒の期間のうちの残りの時間の間、モータＭの動作回路に切り換えられる。電力を始動回路から動作回路に切り換えることによって、モータ内の独立の始動スイッチが不要になる。

当業者には、本発明の上記の開示および好ましい態様の説明に照らして、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに様々な修正および変更を施すことができることが容易に理解されよう。すべてのそのような修正および変更は、特許請求の範囲によって含まれるものである。

本発明は、排水ポンプから汚物パイプへの汚水の流れを改良し、トイレット・システム内での詰まりの可能性を低減させるトイレット・システムを提供することができる。

本発明のトイレット・システムの部分側面断面図である。 図１のトイレット・システムの平面図である。 図１のトイレット・システムのスプレー・ヘッド・ノズルの分解断面図である。 バイパス導管と、ポンプをバイパス導管に連結する導管とを示す、図１のトイレット・システムの処理チャンバの平面図である。 図３の導管の側面図である。 バイパス導管を部分的に断面図で示す、図１の処理チャンバの側面図である。 便器を処理チャンバに連結する図１のトイレット・システムのトラップ・パイプの部分断面分解図である。 図６のトラップ・パイプの平面図である。 図１のトイレット・システムのポンプのポンプ・ロータの平面断面図である。 図１のトイレット・システムの構成要素の動作シーケンスを制御する制御回路の図である。

Claims (6)

1. トイレット・システムであって、
   底部に排出開口部を有する便器と、
   便器の排出開口部に動作可能に連結された吸水開口部を有する処理チャンバと、
   処理済みの汚水を排出する、処理チャンバ内の排出ポンプと、
   排出ポンプからの処理済みの汚水を運ぶ汚物パイプと、
   全長に沿って湾曲部を有さない、排出ポンプと汚物パイプを連結する導管の組合せを含むトイレット・システム。
2. 導管が、
   排出ポンプ上の排出口と、
   汚物パイプ上の注入口と、
   一方の端部で排出口に連結され他方の端部で注入口に連結されたある長さのパイプとを含む、請求項１記載のトイレット・システム。
3. 汚物パイプに連結されたトラップをさらに含み、注入口がトラップ上に位置する、請求項２記載のトイレット・システム。
4. トイレット・システムであって、
   底部に排出開口部を有する便器と、
   便器の排出開口部に動作可能に連結された吸水開口部を有する処理チャンバと、
   処理チャンバ内のマセレータと、
   処理済みの汚水を排出する、処理チャンバ内の排出ポンプと、
   排出ポンプからの処理済みの汚水を運ぶ汚物パイプと、
   全長に沿って湾曲部を有さない、排出ポンプと汚物パイプを連結する導管と、
   マセレータおよび排出ポンプを動作させるモータと、
   便器と給水源を連結し、便器に水を導入して便器を水洗するように動作できる弁との組合せを含むトイレット・システム。
5. 導管が、
   排出ポンプ上の排出口と、
   汚物パイプ上の注入口と、
   一方の端部で排出口に連結され他方の端部で注入口に連結されたある長さのパイプとを含む、請求項１記載のトイレット・システム。
6. 汚物パイプに連結されたトラップをさらに含み、注入口がトラップ上に位置する、請求項２記載のトイレット・システム。

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