JP2017222987A - 小便器装置 - Google Patents

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【課題】正確な尿流の開始及び終了タイミングに基づいて尿の希釈を実行可能な小便器装置の提供を目的としている。【解決手段】本発明における小便器装置は、使用者の尿を受けるボウル面と、洗浄水を停留させるトラップと、を有する小便器と、ボウル面に洗浄水を吐水する吐水部を有し、この吐水部へ供給する洗浄水の流量を調整する洗浄水機能部と、洗浄水機能部による吐水部への供給流量を、使用者の排尿を希釈する第一流量と、トラップに停留した洗浄水を排水管へ押し流す前記第一流量よりも多い第二流量とに切り替える制御部と、使用者が小便器へ排尿した尿流を検知する検知部と、を備え、検知部は、ボウル面に向けて電波を送受信し尿流を検知するドップラーセンサであり、制御部は、ドップラーセンサにより尿流が検知された際に、洗浄水機能部による供給流量を第一流量とする希釈洗浄を開始させ、ドップラーセンサにより尿流が検知されなくなった際に、希釈洗浄を停止させる。【選択図】図5

Description

本発明の態様は、一般的に節水を考慮した小便器装置に関する
小便器装置において、トラップ内に流れ込んだ尿は、使用後に流す洗浄水によって、排水管に排出される。しかし、一般的にトラップ構造は屈曲箇所を有し、屈曲箇所で淀みが発生するため、洗浄水によりトラップ内の封水を均一に排出できず、尿がトラップ内の一部に尿濃度が高い状態(尿がそのままの状態を含む)のまま残存する恐れがあった。その結果、排尿前と比較してトラップ内全体の尿濃度が上昇し、臭気発生の要因となる。トラップ内の尿を水に置換するにあたって、置換後の状態すなわち洗浄後の状態において、トラップ内の残存する尿が限りなく少なくなることが望ましい。
そこで、使用後に流す洗浄水の量を増やすことが考えられるが、近年の環境意識の高まりを受けて、節水志向が高まり、洗浄水の量を削減することが求められている。しかし、洗浄水の使用量を少なくすると、小便器排水口にあるトラップに溜まる尿と洗浄水との置換率が低下し、トラップ内の尿濃度が高くなってしまう。
これに対して、トラップ内に設置された流量センサで尿流を検知している間、洗浄水を流すことで、尿を希釈しながらトラップ内へ尿流を排出することで、トラップ内において、尿が局所的に尿濃度が高い状態で残存することを防ぎ、使用後に流す洗浄水によりトラップ内の封水を排水管に排出することで、トラップ内の尿濃度を下げる小便器装置が知られている。 (例えば、特許文献1)
特開2012−149415号公報
しかしながら、特許文献1の構成では、尿流の検知は、尿流がトラップに流れ込んできた際に行われるため、排尿時から尿流を検知するまでにタイムラグがあった。
そのため、排尿開始と洗浄水の吐水開始タイミングとにズレが生じ、排尿時から洗浄水が吐水されるまでに尿流が希釈されず、尿が高濃度の状態でトラップへ流れ込むため、トラップ内の尿濃度が局所的に高くなる。また、同様の理由で排尿後から洗浄水が止水されるまでに、尿流の希釈には関係のない無駄な洗浄水の吐水が行われてしまう課題がある。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、正確な尿流の開始及び終了タイミングに基づいて尿の希釈を実行可能な小便器装置の提供を目的としている。
前記目的を達成するために請求項1記載の小便器装置においては、使用者と対向する立位面と、前記立位面の下方に設けられ使用者の尿を受けるボウル面と、前記ボウル面と排水管との間に設けられ洗浄水を停留させるトラップと、を有する小便器と、前記立位面の上部に設けられ前記ボウル面に洗浄水を吐水する吐水部を有し、この吐水部へ供給する洗浄水の流量を調整する洗浄水機能部と、前記洗浄水機能部による前記吐水部への供給流量を、使用者の排尿を希釈する第一流量と、前記トラップに停留した洗浄水を前記排水管へ押し流す前記第一流量よりも多い第二流量とに切り替える制御部と、使用者が前記小便器へ排尿した尿流を検知する検知部と、を備えた小便器装置において、前記検知部は、前記ボウル面に向けて電波を送受信し尿流を検知するドップラーセンサであり、前記制御部は、前記ドップラーセンサにより尿流が検知された際に、前記洗浄水機能部による供給流量を前記第一流量とする希釈洗浄を開始させ、前記ドップラーセンサにより尿流が検知されなくなった際に、前記希釈洗浄を停止させるとする。
そのため、ボウル面に向かう尿流を直接検知し、排尿のタイミングにあわせ吐水を開閉制御でき、排尿開始時から希釈洗浄のための洗浄水吐水開始までのタイムラグをなくすことができる。
従って、尿は排尿開始時から希釈された状態でトラップ内へ流入する。すなわち、トラップ内において尿は局所的に尿濃度が高い状態で残存することがなくなり、ボウル洗浄によりトラップ内の封水を排水管に流すことで、トラップ内からの臭気を抑制することができる。
さらに、排尿終了後すぐに希釈洗浄のための洗浄水を止水可能となるため、尿流の希釈への寄与が低い洗浄水の吐水をなくし、節水化を図ることができる。
また、請求項2記載の小便器装置においては、前記ドップラーセンサは、前記希釈洗浄において、前記立位面のうちの前記吐水部から吐水された前記第一流量の洗浄水がかからない非吐水領域と前後方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする。
そのため、ドップラーセンサの前方には、洗浄水がかからないため、洗浄水膜が形成されておらず、ドップラー信号から尿流を抽出する際に洗浄水の影響が抑制される。
従って、洗浄中であっても、尿流の検知がより正確に行えるため、排尿終了に合わせすぐに洗浄水を止水することができ、節水に繋がる。
また、請求項3記載の小便器装置においては、前記吐水部は、少なくとも左右方向の何れか一方に向けて前記第一流量で吐水を行うものであり、前記ドップラーセンサは、前記吐水部の下方に設けられていることを特徴とする。
そのため、ドップラーセンサの設置位置が検知対象である尿流までより近くなるため、ドップラー信号の強度が強くなり、より正確な検知が行える。
従って、洗浄中であっても、排尿終了に合わせすぐに洗浄水を止水することができるため、節水に繋がる。
本発明によれば、ボウル部の内部空間を通過する尿流を直接検知し、排尿のタイミングにあわせ吐水を開閉制御でき、排尿開始時から希釈洗浄のための洗浄水吐水開始までのタイムラグをなくすことができる。
従って、尿は排尿開始時から希釈された状態でトラップ内へ流入する。すなわち、トラップ内において尿は局所的に尿濃度が高い状態で残存することがなくなり、ボウル洗浄によりトラップ内の封水を排水管に流すことで、トラップ内からの臭気を抑制することができる。
さらに、排尿終了後すぐに希釈洗浄のための洗浄水を止水可能となるため、尿流の希釈への寄与が低い洗浄水の吐水をなくし、節水化を図ることができる。
本発明の実施形態にかかる小便器を表す正面図である。 図1に示した切断面A1−A1における断面図である。 図1に示すスプレッダの側面図である。 本発明の実施形態にかかる小便器装置の要部構成を模式的に表すブロック図である。 本発明の実施形態にかかる小便器装置の動作を例示するフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様
の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1乃至図3にて本発明の実施形態に掛かる小便器について以下に説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる小便器を表す正面図である。
図2は、図1に示した切断面A1−A1における断面図である。
図3は、図1に示すスプレッダの側面図である。
図1及び図2に示したように、小便器200は、ボウル部210と、ボウル部210の下部から続くトラップ部211と、を有する。
ボウル部210は、ボウル面210aと、立位面210bと、側面210cと、から構成されている。ボウル面210aは、使用者の排尿を受けるため前方に向かって突出しているボウル部210の前端と水平面上同一の高さより下方の面である。立位面210bは、ボウル面210aの後方から連続して上方に延びている、使用者と対向する面である。
側面210cは、立位面210bの左右端からボウル部210の前端に延びる面である。
トラップ部211は、自身の内部において封水を形成している。これにより、トラップ部211は、トラップ部211の後方に設けられた図示しない横引排水配管などから悪臭や害虫類などがトイレ室などに侵入することを防止することができる。
ボウル部210において、ボウル面210aと立位面210bと側面210cとは一体として焼成されている。また、立位面210bの上端が、小便器200の上端である。小便器200は、ボウル面210aの全体が、上方に開放されている。すなわち、ボウル部210において、立位面210bの上部に天板などが設けられていない。天板を有する小便器と比較すると、使用者がより小便器200のボウル面210aへ接近できるため排尿時に床へ飛散する尿汚れを軽減し衛生性、快適性の向上を図れる。
立位面210bの上部には、吐水部として第一吐水口221と、第二吐水口222と、を有するスプレッダ220が設けられている。第一吐水口221と、第二吐水口222と、はそれぞれ第一流路140(図4参照)と、第二流路150(図4参照)と、に連通している。
第一吐水口221はスプレッダ220の下側に1箇所、第二吐水口222はスプレッダ220の左右側にそれぞれ1箇所設けられている。
図示しない給水源(例えば水道あるいはタンクなど)から第一流路140及び第二流路150に供給された水は、それぞれ第一吐水口221からボウル部210の下方向へ、第二吐水口222からボウル部210の左右方向の両側へ洗浄水を吐水される。
なお、第二吐水口222の数は2つに限定されず、第二吐水口222の数を1つとし、左右方向の片側だけに吐水しても良いし、3つ以上設けても良い。
以下では、第一流路140によるボウル部210への洗浄水の吐水を、便宜的に「ボウル洗浄」と称す。そして、第二流路150による洗浄水の吐水を、便宜的に「希釈洗浄」と称す。ボウル洗浄は、トラップ部211に停留した洗浄水を排水管へ押し流す洗浄を指し、希釈洗浄は、使用者の排尿を希釈する洗浄を指している。ボウル洗浄と希釈洗浄において、瞬間吐水流量はボウル洗浄の方が多く、希釈洗浄は尿を薄めることができればよく、わずかに吐水される程度である。
第二吐水口222から吐水された洗浄水は、ボウル面210aの略全体にかかる。
立位面210bにおいて、第二吐水口222よりも上側の部分では、吐水された洗浄水のかからない領域が生じる。さらに、洗浄水は第二吐水口222から左右方向に吐水され、下方に位置するトラップ部211へ向かうために、スプレッダ220の下側の一部領域にも洗浄水のかからない領域が生じる。
すなわち、立位面210bは、第二吐水口222から吐水された洗浄水がかかる吐水領域WA、およびスプレッダ220上側領域とスプレッダ220下側の一部領域のそれぞれに吐水された洗浄水がかからない非吐水領域NA1、NA2を有する。
スプレッダ220下側の非吐水領域NA2の裏側である、立位面210bの背面210dには、マイクロ波ドップラーセンサ120(以下、単に「ドップラーセンサ」という)が設けられている。換言すれば、ドップラーセンサ120は、前方が非吐水領域NA2と重なる位置に配置されている。従って、ドップラーセンサ120は外部に露出していないため、外部からの干渉等による故障を防ぐことができる。
なお、ドップラーセンサ120はスプレッダ220より上方の非吐水領域NA1に設けてもよいし、非吐水領域NA1、NA2と前後方向で重なる位置に配置しても良い。
図4は、本発明の実施形態にかかる小便器装置の要部構成を模式的に表すブロック図である。
なお、図4は、小便器装置10の水路系と電気系との要部構成を併せて表している。
図4に表したように、小便器装置10は、洗浄水機能部100と、制御部110と、人体及び尿流を検出するドップラーセンサ120と、小便器200と、を備える。
洗浄水機能部100は給水源から供給された水が通過する流路である第一流路140及び第二流路150と、給水源と第一流路140及び第二流路150との間に設けられ水の吐止水を行う第一電磁弁160と第二電磁弁170と、第一流路140及び第二流路150から供給された水をボウル部210へ吐水するスプレッダ220と、を有している。
制御部110は、尿流帯域フィルタ110aと、人体帯域フィルタ110bと、を備えている。
尿流帯域フィルタ110aと人体帯域フィルタ110bの周波数帯域はドップラーセンサ120から送受信される周波数に応じて各々設定される。本実施例ではドップラーセンサ120から送受信される周波数を24GHzとし、以下説明する。
尿流帯域フィルタ110aは、尿流検出に不要な周波数帯域(200Hz〜500Hz以外の周波数帯域)を除去するバンドパスフィルタであり、この尿流帯域フィルタ110aにより尿流検出用ドップラー信号を抽出する。
人体帯域フィルタ110bは、人体検出に不要な周波数帯域(200Hz以上の周波数帯域)を除去するバンドパスフィルタであり、この人体帯域フィルタ110bにより人体検出用ドップラー信号を抽出する。
ドップラーセンサ120は、ボウル部210のボウル面210aに向けて送信波としてマイクロ波を送信し、その反射波を受信してドップラー信号(検知信号)を生成し、制御部110に入力する。制御部110は、ドップラーセンサ120からのドップラー信号を基に、小便器200の前にいる使用者およびボウル部210への排尿の有無を判定する。この判定結果に応じて、第一電磁弁160及び第二電磁弁170の開閉動作を制御する。
ここで、アンモニアの発生のメカニズムは、例えば次の通りである。
小便器200に排尿がなされると、尿は、小便器200の表面に付着したり、トラップ部211の封水(滞留水)に滞留する。滞留した尿に、空気中や便器表面等に存在する一般細菌が付着する。一般細菌は尿から栄養を吸収し、ウレアーゼ酵素を出す活動が活性化され、ウレアーゼ酵素より尿素の分解が促進される。尿素はアンモニアと二酸化炭素に分解され、そのアンモニアが悪臭の一因となる。また、発生したアンモニアにより、pHが8.0から8.5を超えてアルカリ性に偏ると、尿中に溶解していたカルシウムイオンが、難溶性のカルシウム化合物(リン酸カルシウム等、また一般的に尿石と呼ばれる)になる。この尿石が菌の温床となり、加速度的にこれまでの過程を繰り返し、一層のアンモニアを発生させることとなる。
図5は、本発明の実施形態にかかる小便器装置の動作を例示するフローチャートである。具体的には小便器200への使用者の接近に伴う制御部110での処理を示している。
ステップS01において、制御部110は、ドップラーセンサ120からの検知信号に基づいて人体検知の有無を判定する。
人体検知有りだと判定された場合(S01:Yes)は、ステップS02に進み、無しだと判定された場合(S01:No)は、ステップS01を繰り返す。
なお、人体検知を行う場合のセンサはドップラーセンサ120に限らず、赤外線信号を利用した焦電センサであっても良い。また、ドップラーセンサは1つに限らず、2つ設け、正面に向けて電波を送受信しても良い。
ステップS02において、制御部110は、ドップラーセンサ120からの検知信号に基づいて尿流検知の有無を判定する。
尿流検知有りだと判定された場合(S02:Yes)は、ステップS03に進み、無しだと判定された場合(S02:No)は、ステップS01へ戻る。
ステップS03において、制御部110は、第二電磁弁170を開き、給水源から第二流路150を介して、第二吐水口222からボウル部210への吐水を開始する。換言すると、小便器200に対して、トラップ部211へ流れ込む尿を洗浄水で希釈する希釈洗浄を開始する。
ここで、ドップラーセンサ120によりボウル面210aに向かう、ボウル部210の内部空間を通過する尿流を直接検知していることで、排尿のタイミングにあわせ吐水を開閉制御でき、排尿開始時から希釈洗浄のための洗浄水吐水開始までのタイムラグをなくすことができる。
従って、尿は排尿開始時から希釈された状態でトラップ部211内へ流入する。すなわち、トラップ部211内において尿は局所的に尿濃度が高い状態で残存することがなくなり、ボウル洗浄によりトラップ部211内の封水を排水管に流すことで、トラップ部211内からの臭気を抑制することができる。
ステップS04において、制御部110は、ドップラーセンサ120からの検知信号に基づいて尿流検知の有無を判定する。
尿流検知有りだと判定された場合(S04:Yes)は、ステップS05に進み、無しだと判定された場合(S04:No)は、ステップS04を繰り返す。
ステップS05において、制御部110は、第二電磁弁170を閉じて、第二吐水口222からの吐水を停止する。換言すると、小便器200に対しての希釈洗浄を終了する。
ドップラーセンサ120によりボウル面210aに向かう、ボウル部210の内部空間を通過する尿流を直接検知していることで、排尿終了後すぐに希釈洗浄のための洗浄水を止水可能となるため、尿流の希釈への寄与が低い洗浄水の吐水をなくし、節水化を図ることができる。
また、ドップラーセンサ120が非吐水領域NA1、NA2の後方に設置されているため、第二吐水口222よりボウル部210へ洗浄水を吐水する際、ドップラーセンサ120の前方に位置する立位面210bに洗浄水がかからない。そのため、ドップラーセンサ120の前方に洗浄水膜が形成されず、ドップラー信号から尿流を抽出する際に洗浄水の影響が抑制される。
従って、洗浄中であっても、尿流の検知がより正確に行えるため、排尿終了に合わせすぐに洗浄水を止水することができ、節水に繋がる。
本実施例では、ドップラーセンサ120を非吐水領域NA1、NA2の後方に設置しているが、第二吐水口222よりも上方側に位置するスプレッダ220の内部に設置することもできる。
さらに、ドップラーセンサ120がスプレッダ220より下方の非吐水領域NA2に設置されているため、ボウル部210の内部空間を通過する尿流までの距離が近くなる。また、第二吐水口222よりボウル部210へ吐水される洗浄水の吐水状態、特に第二吐水口222付近の比較的速度の速い洗浄水をドップラーセンサ120で検知しない。さらに、第二吐水口222からボウル部210へ吐水された洗浄水は、左右方向へ広がり、その後下方へ落下するので、尿流を検知するため下方領域を対象としているドップラーセンサ120の検知領域からずれる。
そのため、ドップラー信号の強度が強くなる。加えて、第二吐水口222より左右方向へ広がるように吐水し、下方へ落下する(第二吐水口222付近の比較的速度の速い洗浄水を除く)洗浄水の速度V1とボウル部210の内部空間を通過する尿流の速度V2をドップラー信号の検知周波数で識別(V1<V2)し易くなり、より正確な検知が行える。 ドップラー信号の検知周波数範囲を比較した時、洗浄水の速度V1は速度の変動が少なく、安定しており、洗浄水の検知周波数範囲(0Hz〜200Hz)が尿流の検知周波数範囲(200Hz〜500Hz)よりも狭い、即ち洗浄水の検知周波数がボウル部210の内部空間を通過する尿流の検知周波数と重複する部分が少ないため、子供の排尿時等にドップラー信号の信号強度が小さくても正確な検知が行える。
従って、洗浄中であっても、排尿終了に合わせすぐに洗浄水を止水することができるため、節水に繋がる。
ステップS06において、制御部110は、ドップラーセンサ120からの検知信号に基づいて人体検知の有無を判定する。
人体検知有りだと判定された場合(S06:Yes)は、ステップS07に進み、無しだと判定された場合(S06:No)は、ステップS06を繰り返す。
ステップS07において、制御部110は、第一電磁弁160を開き、給水源から第一流路140を介して、第一吐水口221からボウル部210への吐水を開始する。換言すると、小便器200に対して、トラップ部211に溜まっている希釈された尿を排水管へ押し流すボウル洗浄を開始する。
なお、ボウル洗浄は人体検知によらず、希釈洗浄終了後から一定時間経過したときに開始しても良い。
ステップS08において、制御部110は、予め設定した所定時間が経過したか否かの判定をする。
所定時間を越えたと判定された場合(S08:Yes)は、ステップS09に進み、超えていないと判定された場合(S08:No)は、ステップS08を繰り返す。
ステップS09において、制御部110は、第一電磁弁160を閉じて、第一吐水口221からボウル部210への吐水を停止する。換言すると、小便器200に対しての、ボウル洗浄を終了する。
ボウル洗浄中に次回使用者が排尿を開始した場合、小便器装置10のトラップ部211下流側に接続される排水管の洗浄状態を考慮し、ボウル洗浄を継続しても良いし希釈洗浄に切り替えても良い。特に、小便器装置10や排水管の汚れ、詰まり防止のため小便器装置10の使用状態に関係無く定期的に所定流量の洗浄水を吐水している時は、その洗浄行為自体が希釈洗浄となるため排尿中であっても希釈洗浄をしない方が好ましい。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定さ
れるものではない。前述の実施の形態に関して、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、小便器装置10な
どが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや小便器装置10の設置形態などは、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。
10 小便器装置、 100 洗浄水機能部、 110 制御部、 120 ドップラーセンサ、 140 第一流路、 150 第二流路、 160 第一電磁弁、 170 第二電磁弁、 200 小便器、 210 ボウル部、 210a ボウル面、 210b立位面、 210c 側面、 210d 背面、 211 トラップ部、 220 スプレッダ、 221 第一吐水口、 222 第二吐水口

Claims (3)

  1. 使用者と対向する立位面と、前記立位面の下方に設けられ使用者の尿を受けるボウル面と、前記ボウル面と排水管との間に設けられ洗浄水を停留させるトラップと、を有する小便器と、
    前記立位面の上部に設けられ前記ボウル面に洗浄水を吐水する吐水部を有し、この吐水部へ供給する洗浄水の流量を調整する洗浄水機能部と、
    前記洗浄水機能部による前記吐水部への供給流量を、使用者の排尿を希釈する第一流量と、前記トラップに停留した洗浄水を前記排水管へ押し流す前記第一流量よりも多い第二流量とに切り替える制御部と、
    使用者が前記小便器へ排尿した尿流を検知する検知部と、
    を備えた小便器装置において、
    前記検知部は、前記ボウル面に向けて電波を送受信し尿流を検知するドップラーセンサであり、
    前記制御部は、前記ドップラーセンサにより尿流が検知された際に、前記洗浄水機能部による供給流量を前記第一流量とする希釈洗浄を開始させ、前記ドップラーセンサにより尿流が検知されなくなった際に、前記希釈洗浄を停止させることを特徴とする小便器装置。
  2. 前記ドップラーセンサは、
    前記希釈洗浄において、前記立位面のうちの前記吐水部から吐水された前記第一流量の洗浄水がかからない非吐水領域と前後方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の小便器装置。
  3. 前記吐水部は、少なくとも左右方向の何れか一方に向けて前記第一流量で吐水を行うものであり、
    前記ドップラーセンサは、
    前記吐水部の下方に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の小便器装置。
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