JP2013204387A - 圧送式トイレ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯留槽内の空気が周囲に漏出することを防止しながら、便器本体から汚水を円滑に排出することのできる圧送式トイレ装置を提供すること。
【解決手段】この圧送式トイレ装置ＣＳは、ボウル部１１０から貯留槽２１０内への空気の流通を抑制するように、トラップ部１３０に形成された封水が排出流路１２０を遮蔽しており、
便器本体１００から排出される汚水が貯留槽２１０内に流入するのに先駆けて、排気ポンプ５６０を駆動させて貯留槽２１０内の空気をアスピレータ４００に排出し、貯留槽２１０内を負圧にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、汚物を攪拌し、流動性を高めた状態で圧送することにより排出する圧送式トイレ装置に関する。

トイレ室まで移動することが困難な高齢者や要介護者等が生活する環境においては、例えばベッドの隣等、使用者の近くにトイレ装置を設置したいという要望が強い。このため、設置場所の自由度が高いトイレ装置が求められている。

しかし、水洗式のトイレ装置は下水管に接続する必要があるが、建物において既に設置された下水管の位置を変更することは困難である。このため、一般のトイレ装置のように、トイレ装置と下水管とを接続する配管の傾斜勾配を利用して排水を行うような場合においては、既存の下水管の位置によってトイレ装置の設置場所は制限されてしまうこととなる。

そこで、設置場所の自由度が高いトイレ装置として、圧送式トイレ装置が開発されている。圧送式トイレ装置とは、便器本体とは別に貯留槽を備えたトイレ装置であって、便器本体から排出された汚物及び洗浄水（以下、両者をまとめて「汚水」とも称する）を当該貯留槽内に貯留し、貯留槽内で攪拌することによって流動性を高めた状態で、貯留槽から下水管に向けて汚水を圧送することが可能なトイレ装置である。

このように、圧送式トイレ装置は、トイレ装置と下水管とを接続する配管の傾斜勾配を利用して汚水を下水管に到達させるのではなく、ポンプ等の圧送装置で圧送することによって汚水を下水管に到達させるものである。従って、既存の下水管の位置によって設置場所が制限されないため、トイレ装置の設置場所の自由度を高めることができる。

このような圧送式トイレ装置においては、便器本体から汚水を排出して貯留槽内に流入させようとすると、貯留槽内に存在する空気の逃げ場がないために貯留槽内の空気圧が上昇し、便器本体からの円滑な汚水の排出を妨げてしまうという問題がある。その結果、便器本体のボウル部に対する洗浄水の供給が終了したにも関わらず、ボウル部に汚物の一部が残存してしまうという可能性がある。

この解決策として、貯留槽内に汚水を流入させる際に、貯留槽内から周囲に向けて空気の一部を排出することも考えられる。しかし、当該空気と共に悪臭が貯留槽内から周囲に漏出してしまうため、望ましいものではない。また、貯留槽内の空気を（周囲ではなく）屋外に排出したとしても、この場合は新たな配管工事が必要となってしまう。

別の解決策として、下記特許文献１においては、貯留槽に空気収納部を接続した構成の圧送式トイレ装置が提案されている。下記特許文献１に記載の圧送式トイレ装置においては、空気収納部が変形してその容積を変化させ、一時的な空気の退避場所として機能することにより、貯留槽内の空気圧が上昇することを抑制している。

特開２００６−９４１４号公報

上記特許文献１に記載の圧送式トイレ装置は、貯留槽内への汚水の流入と貯留槽内からの汚水の流出の度に空気収納部の膨張、収縮が行われる。このため、長期間使用されると空気収納部が劣化して破損してしまい、当該破損個所から貯留槽内の悪臭が周囲に漏出してしまう可能性がある。

また、空気収納部と貯留槽とを接続する接続配管が空気の流れの抵抗となるため、貯留槽内の空気圧が上昇することを十分に抑制することは難しい。空気収納部へ空気が流入する際の抵抗を小さくするためには、空気収納部や接続配管を大型化する必要があるが、その場合、圧送式トイレ装置の設置場所が再び制限されてしまうこととなってしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、貯留槽内の空気が周囲に漏出することを防止しながら、便器本体から汚水を円滑に排出することのできる圧送式トイレ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る圧送式トイレ装置は、汚物を洗浄水と共に汚水として攪拌し、流動性を高めた状態で圧送することにより排出する圧送式トイレ装置であって、汚物を一時的に受け止めるボウル部と、前記ボウル部に接続され、前記ボウル部に供給された洗浄水を汚物と共に汚水として排出する排出流路と、を有する便器本体と、前記便器本体から排出された汚水を内部に流入させて貯留する貯留槽と、前記貯留槽の内部において汚水を攪拌する攪拌手段と、前記攪拌手段によって攪拌された汚水を、前記貯留槽の外部に圧送する圧送手段と、前記貯留槽に接続され、前記圧送手段により前記貯留槽から圧送される汚水を外部に排出するための排水管と、を備え、一端が前記排水管とは異なる位置において前記貯留槽に接続され、他端が前記排水管に接続されることにより、前記貯留槽と前記排水管とを連通させる排気管と、前記ボウル部から前記貯留槽内への空気の流通を抑制するように前記排出流路を遮蔽する第一遮蔽手段と、前記貯留槽内の空気を、前記排気管を経由して前記排水管に排出する排気ポンプと、を更に備えており、前記便器本体から排出される汚水が前記貯留槽内に流入するのに先駆けて、前記第一遮蔽手段により前記排出流路を遮蔽した状態で前記排気ポンプを駆動させ、前記貯留槽内を負圧にすることを特徴としている。

本発明では、便器本体のボウル部から貯留槽内への空気の流通を抑制するように、便器本体の排出流路を遮蔽する第一遮蔽手段を備えている。また、貯留槽内の汚水を外部に排出するための排水管と、貯留槽内の空気を当該排水管に排出することが可能な排気ポンプとを更に備えている。

この排気ポンプは、便器本体から排出される汚水が貯留槽内に流入するのに先駆けて動作するものであって、上記第一遮蔽手段によって便器本体の排出流路を遮蔽した状態で貯留槽内の空気を排水管に排出し、貯留槽内を負圧にするものである。従って、便器本体から排出される汚水は、予め負圧となった状態の貯留槽内に流入することとなる。尚、排気ポンプによる空気の排出は、貯留槽と排水管とを連通させる排気管を経由して行われる。

汚水が貯留槽内に流入する際、貯留槽内の空気圧はボウル部における空気圧（大気圧）よりも低い状態となっている。このため、便器本体からの汚水が流入することによって貯留槽内の空気圧は上昇するが、貯留槽内は予め負圧となっているため、貯留槽内の空気圧の上昇を抑制することができる。このため、貯留槽内の高い空気圧によって便器本体からの汚水の円滑な排出が妨げられてしまい、ボウル部に汚物の一部が残存してしまうようなことが防止される。更に、貯留槽内の空気は、貯留槽内の周囲や空気収納部等に排出されるのではなく、排水管に排出される。このため、貯留槽内の悪臭が周囲に漏出してしまうこともない。

排水管のうち排気管が接続された部位である排気管連通部の近傍においては、排水管を流れる汚水の一部が排気管に流入してしまうことや、汚水に含まれる汚物が排気管の内壁に付着してしまうことも考えられる。しかし、当該排気管連通部においては、排気管から排水管に排出される空気の流れが排気ポンプによって形成されるため、排気管に対する汚水の流入等は抑制される。

また本発明に係る圧送式トイレ装置では、前記排水管から前記貯留槽内への空気の流通を抑制する第二遮蔽手段を備えたことも好ましい。

排気ポンプを駆動させ、貯留槽内への空気を排気管経由で排水管に排出する際、排水管内の空気が貯留槽内に流入してしまうと、貯留槽内の空気圧は低下しない。すなわち、排水管に排出した空気が戻ってきてしまうため、貯留槽内は負圧とならない。

この好ましい態様では、排水管から貯留槽内への空気の流通を抑制する第二遮蔽手段を備えている。このため、排気管経由で排水管に排出した空気が貯留槽内に戻ってきてしまうことが抑制され、貯留槽内を確実に負圧にすることができる。

また本発明に係る圧送式トイレ装置では、前記第二遮蔽手段は、前記貯留槽内に流通防止水を貯留することにより、前記貯留槽と前記排水管との連通部分における空気の流通を抑制するものであることも好ましい。

この好ましい態様では、貯留槽内に水を貯留することにより、貯留槽と排水管との連通部分における空気の流通を抑制する。すなわち、貯留槽内に貯留した水（流通防止水）を、排水管から貯留槽内への空気の流通を抑制するための第二遮蔽手段として利用する。このため、複雑な機構を備えることなく排水管から貯留槽内への空気の流通を抑制し、貯留槽内を確実に負圧にすることができる。

また本発明に係る圧送式トイレ装置では、前記便器本体から排出される汚水が前記貯留槽内に流入するのに先駆けて、前記圧送手段を駆動させることにより前記流通防止水を前記排水管に排出することも好ましい。

この好ましい態様では、汚水が貯留槽内に流入するのに先駆けて、排気ポンプを駆動させることに加えて圧送手段をも駆動させる。圧送手段を駆動させることによって、貯留槽内に貯留されていた流通防止水を排水管に排出する。これにより、排水管のうち排気管が接続された部位である排気管連通部において水流が形成され、排気管内の空気が当該水流によって排水管に引き込まれる。その結果、排気管内に負圧が発生し、かかる負圧によって貯留槽内の空気を排気管内に吸引することができる。

このように、この好ましい態様では、排気ポンプの駆動によって貯留槽内の空気を排出することに加え、排気管連通部において水流を形成することによっても貯留槽内の空気を排出する。その結果、貯留槽内の空気圧をより低下させ、大きな負圧を発生させることができる。

本発明によれば、貯留槽内の空気が周囲に漏出することを防止しながら、便器本体から汚水を円滑に排出することのできる圧送式トイレ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る圧送式トイレ装置の外観を示す図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の構造を模式的に示す断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の制御的な構成を示すブロック構成図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置の動作を説明するための模式的な断面図である。 図１に示した圧送式トイレ装置のアスピレータの構造を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態に係る圧送式トイレ装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る圧送式トイレ装置ＣＳの外観を示す図である。図２は、圧送式トイレ装置ＣＳの構造を模式的に示す断面図である。

図１に示したように、圧送式トイレ装置ＣＳは、ベッドＢｄの隣等、使用者の近くに設置することのできる水洗式のトイレ装置である。後に詳しく説明するように、圧送式トイレ装置ＣＳは、使用者から排泄された汚物を受け止めた後、可撓配管２５４を通じて当該汚物を圧送する。可撓配管２５４は、圧送式トイレ装置ＣＳが設置された部屋の壁面Ｗを通じて下水管ＷＰに接続されており、圧送された汚物は下水管ＷＰに排出される。

圧送式トイレ装置ＣＳは、便器本体１００と、処理装置２００と、洗浄水供給装置３００とを備えている。便器本体１００は、汚物を一時的に受け止めるボウル部１１０と、ボウル部１１０から汚物を排出するための流路である排出流路１２０とを有している。

ボウル部１１０の下部には、汚物の出口であるボウル出口部１１１が開口形成されており、排出流路１２０の一端がボウル出口部１１１に接続されている。排出流路１２０は、ボウル出口部１１１から下流に向かう方向に沿って上り勾配となるように形成されている上昇流路１２１と、上昇流路１２１の上端から下流に向かう方向に沿って下り勾配となるように形成されている下降流路１２２とを有している。

このような構成により、ボウル部１１０の下部から上昇流路１２１の下部に渡る部分には水を貯留することが可能となっており、貯留した水によって封水が形成される。すなわち、ボウル部１１０の下部と上昇流路１２１の下部に渡る部分は、封水を形成するためのトラップ部１３０として機能する。

排出流路１２０は、下降流路１２２の下端から水平に延びる水平流路１２３を更に有している。ボウル部１１０が受け止めた汚物は、ボウル部１１０に供給された洗浄水と共にボウル出口部１１１に流入し、上昇流路１２１、下降流路１２２、及び、水平流路１２３を順に通過して処理装置２００の貯留槽２１０に流入し貯留される。尚、ボウル部１１０に対する洗浄水の供給については、後に詳しく説明する。

処理装置２００は、便器本体１００から排出された汚物及び洗浄水（以下、両者をまとめて「汚水」とも称する）を攪拌して流動性を高めた状態で、下水管ＷＰに向けて圧送し排出する装置である。処理装置２００は、貯留槽２１０と、貯留槽２１０の内部に配置されたパルセータ２２１と、パルセータ２２１と一体に形成されたインペラ２２２と、排気ポンプ５６０とを有している。尚、本実施形態における処理装置２００は、一般的な大便器に対して後付けすることが可能な可搬型の装置として構成されている。しかし、本発明の実施形態としてはこのような態様に限られず、大便器と一体に形成された据え置き型の装置として処理装置２００を構成してもよい。

貯留槽２１０は、汚水を内部に貯留するための略円筒形状に形成された容器であって、その側面に対し排出流路１２０の水平流路１２３が接続されている。このため、ボウル部１１０、排出流路１２０、貯留槽２１０は、内部が連通した状態となっている。

貯留槽２１０の上部には、吸気弁５５０が配置されている。吸気弁５５０は、貯留槽２１０の内部に外気を導入する経路の開閉を行う開閉弁であって、制御装置５００（図１、図２おいては図示しない）によってその動作が制御される。圧送式トイレ装置ＣＳの待機時（使用者が排便を行う前の時）においては、吸気弁５５０は閉状態となっている。後に説明するように、貯留槽２１０の内部は負圧の状態となる場合があるが、吸気弁５５０を開状態とすれば貯留槽２１０の内部に外気が導入され、かかる負圧の状態を解消することが可能となっている。

貯留槽２１０の下部における側面のうち、水平流路１２３が接続されている部分の高さよりも低い位置には、汚水を排出するための開口である排出口２１１が形成されている。また、排出口２１１には、汚水を下水管ＷＰに向けて排出するための配管の一部をなす固定排水管２５０が接続されている。

パルセータ２２１及びインペラ２２２は一体に形成され、貯留槽２１０の中心軸に沿って配置された棒状のシャフトＳＨの下端に対して固定されている。シャフトＳＨの上端は、貯留槽２１０の上部に配置された回転モーター５３０の回転軸に対し固定されている。このため、回転モーター５３０が動作することによりシャフトＳＨがその中心軸周りに回転し、パルセータ２２１、インペラ２２２が共に回転する。回転モーター５３０の動作は、制御装置５００によって制御される。

パルセータ２２１は、シャフトＳＨの周りに放射状に配置された複数の板として形成されており、それぞれの板はシャフトＳＨの中心軸と平行である。回転モーター５３０によってパルセータ２２１が回転すると、貯留槽２１０に貯留されていた汚水が攪拌され、汚物（排泄物）が粉砕されながら洗浄水と混合されるため、汚水の流動性が高くなる。すなわち、パルセータ２２１は、本発明における攪拌手段として機能するものである。

インペラ２２２は、回転することによって汚水に運動量を与えることのできる羽根車であって、パルセータ２２１の下方においてパルセータ２２１と一体形成されている。インペラ２２２は、排出口２１１と略同一の高さとなる位置に配置されており、インペラ２２２が回転すると、汚水が排出口２１１から固定排水管２５０に向けて圧送され、下水管ＷＰに向けて排出される。すなわち、インペラ２２２は、本発明における圧送手段として機能するものである。

排出口２１１に接続された固定排水管２５０は、排出口２１１に一端が接続され水平方向に延びる第一管路部２５１と、第一管路部２５１の他端から鉛直上方に向けて延びる第二管路部２５２と、第二管路部２５２の上端から更に水平方向に延びる第三管路部２５３とを有している。

第三管路部２５３の高さは、ボウル部１１０の溢れ縁１１２の高さよりも低くなっている。ここで、固定排水管２５０は、フレキシブルホースのような可撓性のものではなく、全体の形状が固定された樹脂（例えば塩化ビニル）により形成されている。更に、第一管路部２５１と貯留槽２１０との接続部分についても、固定排水管２５０が回転等しないように固定された状態となっている。

その結果、溢れ縁１１２に対する第三管路部２５３の高さは常に一定となるように固定されており、変化することがない。換言すれば、圧送式トイレ装置ＣＳの施工時における過誤等があっても、それにより第三管路部２５３の高さが溢れ縁１１２の高さよりも高くなってしまうことや、第三管路部２５３の高さが固定排水管２５０と貯留槽２１０の接続部分よりも低くなってしまうことはない。

第三管路部２５３の下流側端部には、アスピレータ４００を介して可撓配管２５４が接続されている。可撓配管２５４は可撓性のホースであって、固定排水管２５０と同様、汚水を下水管ＷＰに向けて排出するための配管の一部をなすものである。可撓配管２５４は、圧送式トイレ装置ＣＳが設置された部屋の壁面Ｗを貫通するように配置されており、その下流側端部は下水管ＷＰに接続されている。

上記のように、可撓配管２５４は可撓性のホースであるため、第三管路部２５３の下流側端部から垂れ下がった状態となり、圧送式トイレ装置ＣＳが設置された部屋の床面上を這うように配置される。また、壁面Ｗのうち可撓配管２５４が貫通する部分の高さは、溢れ縁１１２の高さよりも低くなっている。その結果、貯留槽２１０から圧送される汚水を外部（下水管ＷＰ）に排出するための排水管を形成する固定排水管２５０（第一管路部２５１、第二管路部２５２、第三管路部２５３）及び可撓配管２５４のうち、最も高い部分は第三管路部２５３となっている。

第三管路部２５３と可撓配管２５４の間に配置され両者を接続しているアスピレータ４００は、図１１に示したように、略Ｔ字形状の管である。アスピレータ４００は、第三管路部２５３の端部に対し内側に嵌入される第一円筒部４１０と、可撓配管２５４の端部に対し内側に嵌入される第二円筒部４２０と、第一円筒部４１０と第二円筒部４２０との間に形成され、これらに対して垂直な管路をなす第三円筒部４３０とを有している。アスピレータ４００の更に具体的な形状及び機能については、後に説明する。

図２に戻って説明を続ける。貯留槽２１０の上部には排気ポンプ５６０が配置されている。排気ポンプ５６０は、吸気口から吸引した空気を排出口から排出するものであって、その吸気口が貯留槽２１０の内部と連通した状態で配置されている。また、排気ポンプ５６０の排出口には排気管２６０の一端が接続されており、当該排気管２６０の他端はアスピレータ４００の第三円筒部４３０に接続されている。排気管２６０は、塩化ビニルにより形成された略Ｌ字形状の配管であり、排気管２６０によって貯留槽２１０と排水管（固定排水管２５０、アスピレータ４００、及び可撓配管２５４）とが排気ポンプ５６０を介して連通している。

排気ポンプ５６０の動作は、制御装置５００によって制御される。制御装置５００によって排気ポンプが駆動されると、貯留槽２１０内の空気は排気ポンプ５６０によって吸引され、アスピレータ４００の第三円筒部４３０を通じて排水管（固定排水管２５０、アスピレータ４００、及び可撓配管２５４）に排出される。

洗浄水供給装置３００は、ボウル部１１０に対し洗浄水を供給するための装置であって、洗浄水を貯留する貯水タンク３１０と、貯水タンク３１０に上水道から水を供給する配管である給水配管３２０と、給水配管３２０に設けられた給水弁５２０と、貯水タンク３１０から供給される洗浄水の流路の開閉を行うための開閉機構３３０と、を有している。

便器本体１００には、ボウル部１１０に洗浄水を供給するための内部流路１４０が形成されており、内部流路１４０の下流側端部はボウル部１１０の内面に開口している（開口部１４１）。また、内部流路１４０の上流側端部は、便器本体１００のうち貯水タンク３１０が設置されている部分である設置面において、上方に向けて開口している（開口部１４２）。

貯水タンク３１０は略直方体となるように形成されたタンクであって、便器本体１００の後部（使用者が背を向ける部分）に設置されている。貯水タンク３１０の底面には貫通孔３１１が形成されており、貯水タンク３１０は、貫通孔３１１の位置と開口部１４２の位置とが上面視で一致するように、便器本体１００の上部に設置されている。このため、貯水タンク３１０に貯留された洗浄水は、貫通孔３１１及び開口部１４２を通じて内部流路１４０に流入した後、開口部１４１からボウル部１１０に供給されることとなる。

給水配管３２０は、貯水タンク３１０に上水道から水を供給するための配管であり、貯水タンク３１０の側面のうち上部を貫通した状態で配置されている。給水配管３２０の上流側端部は上水道に接続されており、下流側端部は貯水タンク３１０の内部において開口している。

給水配管３２０のうち貯水タンク３１０の外側にある部分には、給水弁５２０が配置されている。給水弁５２０は、給水配管３２０の開閉を切り換える電磁弁であって、制御装置５００によってその開閉動作が制御される。すなわち、制御装置５００は、給水弁５２０の動作を制御することにより、貯水タンク３１０に対する洗浄水の供給及び停止を制御する。

開閉機構３３０は、弁体３３１と、玉鎖３３２と、弁体駆動部５４０（図２においては図示しない）と、排水レバー５１０とを有している。弁体３３１はゴムにより形成されており、貯水タンク３１０の底部において貫通孔３１１を覆うことにより、貯水タンク３１０内の洗浄水が貫通孔３１１に流入することを妨げている。

弁体３３１には玉鎖３３２の下端が接続されており、玉鎖３３２の上端は弁体駆動部５４０に接続されている。弁体駆動部５４０は、モーターの動作によって玉鎖３３２を引き上げることが可能となっており、制御装置５００からの制御信号を受けて動作するものである。弁体駆動部５４０によって玉鎖３３２が引き上げられると、弁体３３１が貯水タンク３１０の底部から離れる結果、貯水タンク３１０内の洗浄水は貫通孔３１１に流入し、開口部１４１からボウル部１１０に供給される。

排水レバー５１０は、ボウル部１１０に対する洗浄水の供給を開始するために使用者が操作するものであって、貯水タンク３１０の側面（外側）に配置されている。排水レバー５１０が使用者により操作されると、当該操作に対応した操作信号が制御装置５００に送信される。制御装置５００はかかる操作信号を受け、弁体駆動部５４０を制御することにより玉鎖３３２を引き上げて、ボウル部１１０への洗浄水の供給を開始する。

ボウル部１１０への洗浄水の供給が完了すると、制御装置５００は弁体駆動部５４０を制御して玉鎖３３２及び弁体３３１を引き下げ、弁体３３１が再び貫通孔３１１を覆った状態とする。その後、制御装置５００は給水弁５２０を制御し、上水道から所定量の水を貯水タンク３１０の内部に供給して貯水する。尚、後に説明するように、制御装置５００は、排水レバー５１０が操作された場合以外においても、弁体駆動部５４０を制御してボウル部１１０への洗浄水の供給を行うことがある。

続いて、圧送式トイレ装置ＣＳの制御的な構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、圧送式トイレ装置ＣＳの制御的な構成を示すブロック構成図である。これまでに説明したように、圧送式トイレ装置ＣＳは、制御装置５００と、排水レバー５１０と、給水弁５２０と、回転モーター５３０と、弁体駆動部５４０と、吸気弁５５０と、排気ポンプ５６０とを備えている。

制御装置５００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェースを備えたコンピュータシステムであり、圧送式トイレ装置ＣＳの各部を制御する。排水レバー５１０は、使用者が行う排水レバー５１０の操作に対応した操作信号を制御装置５００に出力する。制御装置５００は、給水弁５２０、回転モーター５３０、弁体駆動部５４０、吸気弁５５０、及び排気ポンプ５６０に所定の制御信号を出力し、これらの動作を制御する。

尚、給水弁５２０、回転モーター５３０、弁体駆動部５４０、吸気弁５５０、及び排気ポンプ５６０は、自らの状態を示す状態信号（例えば、回転モーター５３０の回転速度等）を制御装置５００に向けて送信してもよい。その場合、制御装置５００は状態信号によって圧送式トイレ装置ＣＳの各部の状態を把握し、それに基づいてより適切且つ確実な制御を行うことができる。

続いて、図２、及び図４乃至図１０を参照しながら、圧送式トイレ装置ＣＳが汚物を圧送する際の具体的な動作について説明する。図４乃至図１０はいずれも、圧送式トイレ装置ＣＳの動作を説明するための模式的な断面図である。

図２は、待機時における圧送式トイレ装置ＣＳを示している。図２に示したように、待機時においては、貯水タンク３１０の内部にはボウル部１１０を洗浄するために必要な量の洗浄水が貯留されている。また、トラップ部１３０にも水が貯留されており、ボウル部１１０内の空間と貯留槽２１０との間を空気が流通できない状態となっている。すなわち、トラップ部１３０には封水が形成されている。

更に、貯留槽２１０の内部にも水が貯留されており、その水位は排出口２１１の上端よりも高く、且つ、水平流路１２３の上端よりも低くなっている。このため、固定排水管２５０から貯留槽２１０内への空気の流通が、貯留槽２１０内に貯留された水（流通防止水）によって抑制された状態となっている。更に、この貯留槽２１０内に貯留された水は、後に説明するように、アスピレータ４００の内部において負圧発生用の水流（噴射水流）を形成するための水としても使用される。

図２に示した待機時の状態においては、給水弁５２０は閉止状態となっており、弁体３３１は貯水タンク３１０の底部において貫通孔３１１を覆っている。また、回転モーター５３０は停止しており、吸気弁５５０は閉状態となっている。排気ポンプ５６０も停止しており、貯留槽２１０の内部における空気圧は大気圧と等しい。

図４は、圧送式トイレ装置ＣＳの使用者が排便を完了し、ボウル部１１０に対する洗浄水の供給を開始するために排水レバー５１０を操作した直後における状態を示している。ボウル部１１０の内部には図示しない汚物（排泄物）が存在しており、汚物がトラップ部１３０の封水に沈んだ状態となっている。図４に示した時点（排水レバー５１０が操作された直後）においては、貯水タンク３１０からボウル部１１０への洗浄水の供給は未だ行われず、それに先立って排気ポンプ５６０の駆動及び回転モーター５３０の駆動が同時に行われる。

排水レバー５１０が操作されると、制御装置５００は排気ポンプ５６０を駆動し、貯留槽２１０内の空気をアスピレータ４００の第三円筒部４３０に向けて排出し始める。貯留槽２１０内には、排出口２１１の上端よりも高い水位となるように水が貯留されているため、第三円筒部４３０に向けて排出された空気は固定排水管２５０を通じて貯留槽２１０内に戻ることができず、可撓配管２５４を通じて下水管ＷＰに排出される。

更に、トラップ部１３０に形成された封水により、ボウル部１１０内の空間と貯留槽２１０との間を空気が流通できない状態となっている。この状態で貯留槽２１０の空気が下水管ＷＰに排出される結果、貯留槽２１０内の空気圧は次第に減少し、貯留槽２１０内は負圧になって行く。尚、このときの空気の流れを、図４では矢印ＡＡ１で示している。

排気ポンプ５６０を駆動すると同時に、制御装置５００は回転モーター５３０を駆動し、シャフトＳＨを介してパルセータ２２１及びインペラ２２２を共に回転させる。インペラ２２２が回転することにより、貯留槽２１０の内部に貯留されていた水は運動量を与えられて固定排水管２５０に流入し、可撓配管２５４を経由して下水管ＷＰに向かって流れる。このため、貯留槽２１０の内部に貯留されている水の量は、次第に減少していく。尚、このときの水の流れを、図４では矢印ＡＷ１で示している。

既に述べたように、トラップ部１３０に形成された封水により、ボウル部１１０内の空間と貯留槽２１０との間を空気が流通できない状態となっている。この状態で貯留槽２１０の水が下水管ＷＰに排出される結果、貯留槽２１０内の空気圧は更に低くなって行く。

また、インペラ２２２の回転によって固定排水管２５０に流入した水は、第三管路部２５３からアスピレータ４００を通じて可撓配管２５４に流入する。このため、アスピレータ４００においては、第一円筒部４１０から第二円筒部４２０に向かって水が流れることとなる。図１１を参照しながら説明すると、第一円筒部４１０と第二円筒部４２０との間における空間は第三円筒部４３０の端部となっており、排気管連通部４５０を形成している。第一円筒部４１０から第二円筒部４２０に向かって流れる水は、第一円筒部４１０から排気管連通部４５０に噴射されて噴射水流を形成する。この噴射水流は、排気管連通部４５０を通過して第二円筒部４２０の内部に到達し、その後、可撓配管２５４の内部を流れることとなる。

排気管連通部４５０において上記のように噴射水流が形成されると、第三円筒部４３０の内部に存在していた空気は第二円筒部４２０に引き込まれ、可撓配管２５４を介して下水管ＷＰに排出される。第三円筒部４３０は排気管２６０によって貯留槽２１０と連通しているため、貯留槽２１０内の空気も排気管２６０を通じて第二円筒部４２０に引き込まれ、下水管ＷＰに排出される。その結果、貯留槽２１０内の空気圧はさらに低くなり、図４においては貯留槽２１０内に大きな負圧が発生した状態となっている。

このとき、排出流路１２０の内部も負圧となるため、トラップ部１３０に形成されていた封水の一部が貯留槽２１０内に引き込まれる場合もある。しかし、引き込まれる水量は上昇流路１２１によって抑制されており、大部分の水はトラップ部１３０に残留する。その結果、ボウル部１１０内の空間と貯留槽２１０との間を空気が流通できない状態（排出流路１２０が遮蔽された状態）は維持される。

続いて、制御装置５００は、排気ポンプ５６０を駆動している状態、及び、パルセータ２２１及びインペラ２２２が回転している状態を維持したまま弁体駆動部５４０を動作させ、玉鎖３３２及び弁体３３１を引き上げる（図５）。このため、貯水タンク３１０に内の洗浄水は貫通孔３１１に流入し、開口部１４１からボウル部１１０に供給される。この水の流れを、図５では矢印ＡＷ２で示している。

ボウル部１１０に洗浄水が供給されると、かかる洗浄水、トラップ部１３０に形成されていた封水、及びトラップ部１３０の内部にあった汚物は混合され、汚水となって排出流路１２０に流入する。

ボウル出口部１１１から排出流路１２０に流入した汚水は、貯留槽２１０に流入する。このとき、貯留槽２１０は予め負圧（すなわち、ボウル部１１０の上方における大気圧よりも低い状態）となっているため、汚水はスムーズに貯留槽２１０内に流入し貯留される。また、汚水が流入することによって貯留槽２１０内の空気圧は上昇するが、貯留槽２１０内は予め負圧となっているため、貯留槽２１０内の空気圧の上昇が抑制される。

貯水タンク３１０の洗浄水のうち大部分がボウル部１１０に供給されると、制御装置５００は弁体駆動部５４０を動作さることにより玉鎖３３２及び弁体３３１を引き下げ、弁体３３１が貫通孔３１１を覆っている状態に戻す（図６）。制御装置５００は、排気ポンプ５６０を駆動している状態、及び、パルセータ２２１及びインペラ２２２が回転している状態をこのときも維持している。ボウル部１１０に対する洗浄水の供給が終了すると同時に、制御装置５００は回転モーター５３０の回転数を上昇させる。

貯留槽２１０内に貯留された汚水は、パルセータ２２１の回転によって攪拌される。これにより、汚物（排泄物）が粉砕されながら洗浄水と混合される結果、汚水の流動性は高くなっていく。流動性が高くなった汚水はインペラ２２２によって圧送され、排出口２１１から固定排水管２５０、アスピレータ４００、及び可撓配管２５４の内部をスムーズに流れて、下水管ＷＰに排出される。尚、このときの汚水の流れを、図６ではＡＷ３で示している。

貯留槽２１０内から下水管ＷＰに向けて汚水が排出されることにより、汚水の量は次第に減少していき、最終的には汚水が貯留槽２１０内に僅かに残留しただけの状態となる（図７）。矢印ＡＷ３で示した汚水の流れ、及び、矢印ＡＡ１で示した空気の流れは、いずれも次第にその流量が低下して行く。このとき、トラップ部１３０に残留した洗浄水（封水）は、ボウル部１１０内の空間と貯留槽２１０との間を空気が流通できない状態を維持している。このため、貯留槽２１０の内部は、図７においても負圧の状態となっている。

貯留槽２１０内から汚水の大部分が排出されると、制御装置５００は排気ポンプ５６０及び回転モーター５３０を停止させ、ほぼ同時に吸気弁５５０を開状態とする（図８）。このため、吸気弁５５０を通じて外気が貯留槽２１０内に導入され、貯留槽２１０、排出流路１２０、固定排水管２５０、アスピレータ４００、及び可撓配管２５４の内部は全て大気圧となる。このときの空気の流れを、図８ではＡＡ２で示している。貯留槽２１０等の内部が大気圧になった後、制御装置５００は吸気弁５５０を閉状態に戻す。

続いて、制御装置５００は給水弁５２０を駆動して開状態とし、給水配管３２０から貯水タンク３１０への洗浄水の供給を開始する（図９）。このときの水の流れを、図９ではＡＷ４で示している。制御装置５００は、貯水タンク３１０内の水位が上昇し、図２に示した待機時における水位よりも所定量高くなった後、給水弁５２０を駆動して閉状態とする。

続いて、制御装置５００は、弁体駆動部５４０を制御することにより玉鎖３３２を引き上げて、ボウル部１１０への洗浄水の供給（追加給水）を再び開始する（図１０）。このとき供給された洗浄水はトラップ部１３０に封水として補給される他、一部が上昇流路１２１の上端から溢れて下降流路１２２を流れ（矢印ＡＷ５）、貯留槽２１０の内部に貯留される。このとき貯留槽２１０内に貯留された水は、便器本体１００を次回洗浄する際（排水レバー５１０が次回操作される際）において、排気管連通部４５０に噴射水流を形成するための水として使用されるものである。

貯留槽２１０内に貯留された水の水位が図２に示した待機時における水位にまで上昇すると、制御装置５００は弁体駆動部５４０を動作させることにより玉鎖３３２及び弁体３３１を引き下げ、ボウル部１１０への洗浄水の供給を停止する。このときの貯水タンク３１０内の水位は、図２に示した待機時における貯水タンク３１０内の水位と同じである。換言すれば、汚物の洗浄を行った後で貯水タンク３１０内に供給される洗浄水の水量（図９における貯水タンク３１０内の水量）は、図２に示した待機時における貯水タンク３１０内の水量に対し、貯留槽２１０内に貯留するための水量を加えたものと略同一となっている。

ボウル部１１０への洗浄水の供給が停止されると、圧送式トイレ装置ＣＳは、再び図２に示した待機時の状態となる。尚、ボウル部１１０への洗浄水の供給が停止した直後の時点においては、トラップ部１３０に存在する水（封水）には慣性により下流側（貯留槽２１０側）に向かう力が働いている。

このとき、仮に貯留槽２１０内が負圧のままであったとすれば、封水には上記の力に加えて負圧による吸引力も同時に働くこととなる。その結果、トラップ部１３０に封水として貯留されるべき水の多くが、（ボウル部１１０への洗浄水の供給が停止した後においても）これらの力によって貯留槽２１０内に流入してしまい、所謂「封水切れ」の状態（ボウル部１１０の上部空間と下水管ＷＰとが水を介さずに連通した状態）となってしまう可能性がある。

しかし、圧送式トイレ装置ＣＳでは、貯留槽２１０内から汚水の大部分が排出された後、吸気弁５５０を開状態とすることにより、貯留槽２１０等の内部を大気圧に戻している。これにより、慣性による力と負圧による吸引力とが封水に対して同時には働かないため、封水切れの発生が抑制されている。

以上のように、本実施形態に係る圧送式トイレ装置ＣＳでは、ボウル部１１０に洗浄水を供給するのに先駆けて排気ポンプ５６０を駆動させ、貯留槽２１０内の空気を下水管ＷＰに向けて排出する。また、貯留槽２１０内に貯留された水をインペラ２２２によって圧送し、アスピレータ４００の排気管連通部４５０に噴射水流を形成する。この噴射水流によって、貯留槽２１０内の空気をアスピレータ４００の内部に引き込み、下水管ＷＰに向けて排出する。

このとき、トラップ部１３０に形成されていた封水によって、ボウル部１１０内の空間と貯留槽２１０との間を空気が流通することが抑制された状態となっている。この状態で貯留槽２１０内の空気が排出されることにより、貯留槽２１０内は負圧となる。

その後、ボウル部１１０に洗浄水が供給され、負圧である貯留槽２１０内には汚水がスムーズに流入する。このため、貯留槽２１０内の高い空気圧によって便器本体１００からの汚水の円滑な排出が妨げられてしまうことがなく、ボウル部１１０に汚物の一部が残存してしまうようなことが防止される。更に、圧送式トイレ装置ＣＳには、空気収納部のように容積を変化させるための可動部分が存在しない。このため、可動部分の破損によって貯留槽２１０内の悪臭が周囲に漏出してしまうこともない。

また、圧送式トイレ装置ＣＳでは、貯留槽２１０から圧送される汚水を外部（下水管ＷＰ）に排出するための排水管を形成する固定排水管２５０（第一管路部２５１、第二管路部２５２、第三管路部２５３）及び可撓配管２５４のうち、最も高い部分は第三管路部２５３となっている。また、その第三管路部２５３の高さは、排出口２１１の上端部よりも高くなっている。このため、排出口２１１の上端部を超える高さまで貯留槽２１０内の水位を上げることができ、噴射水流を形成するのに十分な量の水を貯留槽２１０内に貯留することが可能となっている。

また、第三管路部２５３の高さは、便器本体１００の溢れ縁１１２の高さよりも低くなっている。このため、例えば給水弁５２０が故障して開状態のままとなり、ボウル部１１０に洗浄水が供給され続けてしまうような事態が発生したとしても、ボウル部１１０から水が溢れ出てしまうことがない。すなわち、ボウル部１１０の水位が溢れ縁１１２の高さを超えるよりも前の時点で、貯留槽２１０内の水位が第三管路部２５３の高さを超えることとなり、貯留槽２１０内から下水管ＷＰに向けて水が排出される。その結果、ボウル部１１０から水が溢れ出てしまうことが確実に防止される。

また、溢れ縁１１２に対する第三管路部２５３の高さが常に一定で変化しないよう、便器本体１００に対する固定排水管２５０の位置及びその形状が固定されている。このため、圧送式トイレ装置ＣＳの施工時における過誤等により、第三管路部２５３の高さが溢れ縁１１２の高さよりも高くなってしまうことや、第三管路部２５３の高さが固定排水管２５０と貯留槽２１０の接続部分よりも低くなってしまうことはない。

次に、図１１を参照しながら、アスピレータ４００の具体的な構造について説明する。図１１は、アスピレータ４００の構造を示す断面図である。既に説明したようにアスピレータ４００は、固定排水管２５０の第三管路部２５３と可撓配管２５４とを接続するための略Ｔ字形状の管であって、第三管路部２５３の端部に対し内側に嵌入される第一円筒部４１０と、可撓配管２５４の端部に対し内側に嵌入される第二円筒部４２０と、第一円筒部４１０と第二円筒部４２０との間に形成され、これらに対して垂直な管路をなす第三円筒部４３０とを有している。

第一円筒部４１０と第二円筒部４２０とは、それぞれの中心軸が水平となるように配置されており、互いの中心軸が略同一の直線上となるように配置されている。また、上流側である第一円筒部４１０の流路断面積は、下流側である第二円筒部４２０の流路断面積よりも小さくなっている。

このような構成によって、第一円筒部４１０から噴射されて噴射水流を形成した水は、第二円筒部４２０の内部にスムーズに流入する。その結果、排気管連通部４５０において水（汚水又は洗浄水）の流れが乱れることが抑制され、第三円筒部４３０及び排気管２６０の内部に水が侵入してしまう可能性が低減されている。尚、第一円筒部４１０から噴射される噴射水流とは、図４乃至図７において矢印ＡＷ１、ＡＷ３で示して説明した水の流れである。

また、第一円筒部４１０の内部流路は、下流側端部において縮径した絞り部４１１が形成されており、絞り部４１１における流路断面積は、第一円筒部４１０の他の部分における流路断面積よりも小さくなっている。絞り部４１１によって、第一円筒部４１０から噴射される水（噴射水流）の流速が大きくななり、排気管２６０及び貯留槽２１０内に大きな負圧を発生させることが可能となっている。このときの空気の流れは、図４乃至図７において矢印ＡＡ１で示して説明したものである。

尚、本実施形態においては、使用者によって排水レバー５１０が操作されたことをきっかけとして、制御装置５００が排気ポンプ５６０及び回転モーター５３０の駆動を開始し、貯留槽２１０を負圧にしている。しかし、貯留槽２１０を負圧にするためのタイミングとしてはこのようなものに限られず、ボウル部１１０に対して洗浄水の供給が開始されるよりも前であればよい。

例えば、使用者が便座に着座したことを着座センサ等によって検知し、これに基づいて制御装置５００が排気ポンプ５６０及び回転モーター５３０の駆動を開始してもよい。この場合、もし排水レバー５１０が操作されないまま長い時間が経過したり便蓋１１５が閉じられたりした場合（着座したが排便は行わなかったような場合）には、制御装置５００が排気ポンプ５６０及び回転モーター５３０を停止した後、吸気弁５５０の開閉を行って貯留槽２１０内を大気圧に戻すことが望ましい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１００：便器本体
１１０：ボウル部
１１１：ボウル出口部
１１２：溢れ縁
１１５：便蓋
１２０：排出流路
１２１：上昇流路
１２２：下降流路
１２３：水平流路
１３０：トラップ部
１４０：内部流路
１４１：開口部
１４２：開口部
２００：処理装置
２１０：貯留槽
２１１：排出口
２２１：パルセータ
２２２：インペラ
２５０：固定排水管
２５１：第一管路部
２５２：第二管路部
２５３：第三管路部
２５４：可撓配管
２６０：排気管
３００：洗浄水供給装置
３１０：貯水タンク
３１１：貫通孔
３２０：給水配管
３３０：開閉機構
３３１：弁体
３３２：玉鎖
４００：アスピレータ
４１０：第一円筒部
４１１：絞り部
４２０：第二円筒部
４３０：第三円筒部
４５０：排気管連通部
５００：制御装置
５１０：排水レバー
５２０：給水弁
５３０：回転モーター
５４０：弁体駆動部
５５０：吸気弁
５６０：排気ポンプ
Ｂｄ：ベッド
ＣＳ：圧送式トイレ装置
ＳＨ：シャフト
Ｗ：壁面
ＷＰ：下水管

Claims (4)

1. 汚物を洗浄水と共に汚水として攪拌し、流動性を高めた状態で圧送することにより排出する圧送式トイレ装置であって、
   汚物を一時的に受け止めるボウル部と、前記ボウル部に接続され、前記ボウル部に供給された洗浄水を汚物と共に汚水として排出する排出流路と、を有する便器本体と、
   前記便器本体から排出された汚水を内部に流入させて貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽の内部において汚水を攪拌する攪拌手段と、
   前記攪拌手段によって攪拌された汚水を、前記貯留槽の外部に圧送する圧送手段と、
   前記貯留槽に接続され、前記圧送手段により前記貯留槽から圧送される汚水を外部に排出するための排水管と、を備え、
   一端が前記排水管とは異なる位置において前記貯留槽に接続され、他端が前記排水管に接続されることにより、前記貯留槽と前記排水管とを連通させる排気管と、
   前記ボウル部から前記貯留槽内への空気の流通を抑制するように前記排出流路を遮蔽する第一遮蔽手段と、
   前記貯留槽内の空気を、前記排気管を経由して前記排水管に排出する排気ポンプと、を更に備えており、
   前記便器本体から排出される汚水が前記貯留槽内に流入するのに先駆けて、前記第一遮蔽手段により前記排出流路を遮蔽した状態で前記排気ポンプを駆動させ、前記貯留槽内を負圧にすることを特徴とする圧送式トイレ装置。
2. 前記排水管から前記貯留槽内への空気の流通を抑制する第二遮蔽手段を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の圧送式トイレ装置。
3. 前記第二遮蔽手段は、前記貯留槽内に流通防止水を貯留することにより、前記貯留槽と前記排水管との連通部分における空気の流通を抑制するものであることを特徴とする、請求項２に記載の圧送式トイレ装置。
4. 前記便器本体から排出される汚水が前記貯留槽内に流入するのに先駆けて、前記圧送手段を駆動させることにより前記流通防止水を前記排水管に排出することを特徴とする、請求項３に記載の圧送式トイレ装置。

Images