JP2690529B2 - 大便器洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、サイホン式大便器の洗浄技術に関し、特に
サイホン作用の継続時間を延ばして汚物搬送能力を向上
させることのできる洗浄方法および洗浄装置に関する。

（従来の技術） 従来のサイホン式大便器は、大便器のボウル部に供給
する洗浄水のエネルギーで、トラップ排水路にサイホン
作用を発生させている。サイホン作用が発生すると、ボ
ウル部の洗浄水は汚物等と共にトラップ排水路を通って
排出され、ボウル部の水位が所定のレベルまで低下する
と、急激にサイホン作用が停止する。

（発明が解決しようとする課題） 一方、便器のボウル部の浮遊汚物は、サイホン作用発
生中の大流量排水期間より、むしろ、サイホン作用の終
了間際にボウル部からトラップ排水路に搬送される。

したがって、サイホン作用が急激に切れると、浮遊汚
物の排出が困難となる。

本発明は、このような問題を解決し、浮遊汚物搬送能
力を向上させた洗浄方法および洗浄装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため本発明は、サイホン式大便器
のトラップ排水路に、このトラップ排水路の上部より下
流側のトラップ排水路内に洗浄水を供給する散水路を設
けるとともに、この散水部への給水を制御する弁機構
と、少なくともサイホン作用の終了間際に弁機構を開状
態に駆動する制御装置を備えたことを特徴とする。

（作用） サイホン作用の終了間際に、制御装置は弁機構を開状
態に駆動して、トラップ排水路に設けた散水部より、ト
ラップ排水路の上部より下流側のトラップ排水路内に洗
浄水を供給するのでサイホン作用が継続し、ボウル部の
浮遊汚物の搬送能力が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る便器の縦断面図である。便器１
は隔壁２で区画されたボウル部３とトラップ排水路４を
有する。トラップ排水路４は、ボウル部３の後壁下部に
開設した流入口５と便器１の後部底面に開設した流出口
６とを略逆Ｕ字状に屈曲して連絡するよう形成し、この
トラップ排水路４の頂部4aの後方に散水部であるシャワ
ー７を設ける。シャワー７の噴出口7a…は、トラップ排
水路４の堰部4bより下流側の流出路4c（図において直管
部分）の内壁は指向して放射状に穿設する。

ボウル部３の上端周縁のリム部８に、リム通水路９を
ボウル部３の内方に突出するように環状に形成し、この
リム通水路９の底面に射水口10を適宜間隔毎にボウル部
３に対して斜めに開設する。また、リム通水路９は後部
においてリム給水室11に連絡する。

便器１の後方上部にボックス12を設け、このボックス
12内に給水制御系13を収納する。給水制御系13は、弁機
構である二方向自動切替弁14と制御装置15と、この制御
装置15への起動入力部である操作部16とバキュームブレ
ーカ17,18および流量計19,20とからなる。二方向自動切
替弁14の流入口に給水管21を接続し、この切替弁14の一
方の流出口は、バキュームブレーカ17、流量計19を介し
てリム給水室11の給水口11aへ接続する。切替弁14の他
方の流出口は、バキュームブレーカ18、流量計20を介し
てゴムホース等のシャワー供給路22に接続し、このシャ
ワー供給路22を、シャワー供給路22の下端22aが前記ト
ラップ排水路４の堰部4bより下方で折り返してシャワー
７へ接続する。

尚、シャワー７の折り返しは、トラップ排水路４から
バキュームブレーカ18を通って臭気等がもれるのを、封
水により防止するためのものである。

第２図は二方向切替弁14の構造を示す断面図である。
この切替弁14は、給水管21に接続された流入管路100を
二又状に分岐させ、第一の流出管路101と第二の流出管
路102との間に、それぞれ弁体103を介設し、この弁体10
3を作動させる１個の微少距離無段階駆動式アクチュエ
ータ104を備える。

各弁体103はアクチュエータ104を中心として対称に配
設され、第一および第二の流出管路101,102中に略円筒
形状の仕切壁105を突設して、この仕切壁105に先端縁に
主弁座106を形成すると共に、流入側管路107の内面108
に柔軟素材よりなるダイヤフラム109の外周に水密状態
で取付け、このダイヤフラム109の中央部を主弁座106に
当接させることにより、流入側管路107と第一および第
二の流出管路101,102との連通を遮断している。

また、ダイヤフラム109の流入側管路107に臨む周縁部
には、小径のオリフィス110を穿設して、流入側管路107
と圧力室111とを連通させている。さらに、ダイヤフラ
ム109の中央にパイロット弁座112とパイロット通路113
を設けて、圧力室111と流出管路101,102とを連通させ、
パイロット弁座113にアクチュエータ104と連動連結した
パイロット弁座114の先端面を当接させることで、圧力
室111と流出管路101,102との連通を開閉する構造として
いる。

なお、パイロット弁体114の先端をパイロット弁座112
と当接させるための弾性体を連設している。

特に、オリフィス110をパイロット弁座113およびパイ
ロット通路114よりも小径としており、パイロット通路1
14が閉じているときには、圧力室111の圧力が高まり、
ダイヤフラム109を主弁座106方向に押圧して、弁体103
を閉じ、パイロット通路114が開いているときは、圧力
室111の圧力が低下して流入側管路107の圧力でダイヤフ
ラム109が主弁座106から離れて弁体103を開くよう構成
している。なお、図中115は摺動抵抗の小さいパッキン
である。

微小距離無段階駆動式アクチュエータ104は、筒状の
ケーシング116内に同心円的にかつ軸線に沿って移動可
能なプランジャ117と、プランジャ117の外周面上に同心
円的に配設された圧電素子組立体118とから構成する。

圧電素子組立体118は４個の圧電素子a,b,c,dからな
り、中央側の圧電素子b,cはケーシング116の内壁中央に
形成した保持部119に固着されている。この圧電素子b,c
の軸方向の端面には、片持ち梁状の弾性ブリッジe,fの
基端が固着され、さらにこの弾性ブリッジe,fの先端に
は、その外周面に圧電素子a,dを固着するとともに、そ
の内周面にブレーキシューg,hを固着している。

そして、この圧電素子a,b,c,dのうち圧電素子a,dは、
通電状態では圧電素子自体が縮んで、その内径を縮径し
てプランジャ117をクランプするとともに、無通電状態
では圧電素子自体が伸びて内径を拡径してプランジャ11
7を解除する。一方、圧電素子b,cは、無通電状態ではプ
ランジャ117の軸線方向に縮んだ状態にあり、通電状態
では伸びて、その軸線方向の全長を長くする。

よって、４つの圧電素子a,b,c,dを制御装置15によっ
て制御することにより、プランジャ117は軸線方向に移
動することができる。

圧電素子a,b,c,dは図示するように多数の圧電素子片
をプランジャ117の軸線方向に積層して形成した円筒状
の素子で、円筒の両端に電極が設けられており、この両
端に電圧を印加することにより作動する。

なお、圧電素子片は、例えば、圧電セラミックスを用
いることができ、かかる圧電セラミックスとしては、AB
O₃ペロブスカイト系の結晶構造をもつ強誘電材料であっ
てPZT〔Pd（Zr,Ti）O₃〕系や、PLZT〔Pb（Zr,Ti）O₃〕,
PT（PbTiO₃）系、あるいはPZTを基にした３成分系のも
のを用いることができる。

プランジャ117は、略円筒形状に形成され、内部の両
端にそれぞれパイロット弁体114の基端拡径部114aを収
納し、各基端拡径部114aの間に拡張方向の付勢力を有す
るコイルスプリング120を介装して、各パイロット弁体1
14をパイロット弁座112方向に付勢して、圧電素子組立
体118に通電していないとき、各パイロット弁座112を両
方とも閉鎖させている。

また、プランジャ117の両端部内周面に係止用内側フ
ランジ121を設けて、各パイロット弁体114の基端拡径部
114aよりも小径としたバルブステムを挿通させており、
プランジャ117を左右のいずれか一方向に作動させたと
き、この作動方向のパイロット弁座112は閉じたまま
で、作動方向と反対側のパイロット弁座112は、係止用
内側フランジ121と基端拡径部114aとの当接により、パ
イロット弁体114がパイロット弁座112から離隔して、弁
体103を開かせることができる。

第３図は、制御装置のブロック構成図である。

制御装置15は、入力インタフェース回路15a、マイク
ロプロセッサ（MPU）15b、メモリ15c、タイマ15d、出力
インタフェース回路15eから構成され、入力インタフェ
ース15aには、操作部16および流量計18,19が接続され、
出力インタフェース回路15eには、給水制御線14aを介し
て二方向自動切替弁14が接続される。

操作部16は、便器１の洗浄を開始させるためのスイッ
チを備えており、このスイッチの開閉は起動信号線16a
により制御装置15に入力される。

なお、操作部16には、洗浄水の供給量を選択できるよ
う複数の操作ボタンを設けてもよい。また、着座を検出
するスイッチあるいはセンサ等を設け、これらの信号を
制御装置15に入力して、着座状態のみ操作部16の操作を
有効としたり、あるいは、着座状態から未着座状態とな
ったのち、所定時間後に自動的に洗浄を開始させる構成
であってもよい。

流量計19,20は翼車式の流量計を用いる。この流量計1
9,20は翼車に磁石が取り付けられており、翼車の回転を
電磁気的に検出し、翼車の回転に比例した周波数の交番
起電圧を流量信号として出力する。

なお、流量計19,20は翼車式の流量計以外に電磁流量
計を用いてもよい。

流量信号線19a,20aにより入力インタフェース回路15a
に入力された流量信号は、入力インタフェース回路15a
内で波形変換され、流量信号の周波数に比例した所定の
振幅および所定のパルス幅のパルス信号に変換され、マ
イクロプロセッサ15bに入力される。

次に、本実施例の動作を第４図のフローチャートおよ
び第５図のタイムチャートを参照して説明する。

なお、第４図のフローチャートにおいて、S1〜S9はフ
ローチャートの各ステップを示す。

また説明の都合上、二方向自動切替弁14の第一の弁機
構をリム弁、第二の弁機構をシャワー弁と記す。

操作部16からの起動信号により、制御装置15は、リム
弁を開状態とし（S1）、便器１のボウル部３に洗浄水を
供給する。供給された洗浄水はボウル部３内に渦を発生
し、ボウル部３の前洗浄を行う。リム用の流量計19の流
量信号に基づいて波形整形されたパルス信号をマイクロ
プロセッサ15bは計数して積算流量値あるいは瞬間流量
を求め、前もってメモリ15c内に設定されているボウル
部前洗浄水量の設定値と一致した時点で制御装置15は、
出力インタフェース回路15eを介して、二方向自動切替
弁14のアクチュエータ104を駆動して、リム弁を閉状態
とする（S2）。

次に、制御装置15は、前記同様に二方向自動切替弁14
を駆動して、シャワー弁を開状態とする（S3）。これに
より、シャワー７より洗浄水がトラップ排水路４の流出
路4cに噴出され、噴出された洗浄水が流出路4c内に充満
するとともに、流出路4c内の空気をまきこみながら流出
口６から、この流出口に接続された図示しない排水管へ
排気するので、流出路4c内に負圧が発生するとともに次
第に増大する。この負圧により、ボウル３の溜り水23
は、トラップ排水路４の堰部4bを越えて流出路4c側に呼
び込まれ、さらに負圧が増大するため、シャワー噴水か
ら短時間でサイホン作用が発生する（S3）。

シャワー７から噴射する洗浄水の水量は、前述のボウ
ル部と同様に、シャワー用の流量計20の流量信号に基づ
いて積算され、あるいは瞬間流量として求められ、あら
かじめメモリ15c内に設定されたシャワー給水量の設定
値と一致した時点で、制御回路15はシャワー弁を閉状態
に駆動する（S4）。

シャワー７からの給水を停止しても、トラップ排水路
４内のサイホン作用は継続しており、ボウル部３内の溜
り水23の水位が便器１の隔壁２の下端2aより低下すると
空気が流入しサイホン作用が急激に停止するが、本実施
例では、サイホン作用が停止する以前に再度シャワー７
より散水を行ない、サイホン作用を継続させることで、
ボウル部３内の浮遊汚物の搬送能力を向上させている。
シャワー７への再給水タイミングは、タイマ15dで決定
する。

制御装置15は、ステップS4でシャワー弁を閉状態に駆
動後、直ちにタイマ15dを起動し、あらかじめ設定され
た所定時間が経過すると、シャワー弁を再度開状態に駆
動し（S5,S6）、あらかじめ設定されたサイホン継続給
水量が給水された時点で、シャワー弁を閉状態に駆動す
る（S7）。

次に、制御装置は再度リム弁を開状態とし（S8）、あ
らかじめ設定された封水量をボウル部３へ供給した時点
で、リム弁を閉状態とする（S9）。

これにより、第５図のタイムチャートに示す一連の給
水制御が完了する。

第６図は本発明の他の実施例に係る第１図と同様な便
器の断面図であり、第１図との相違点について説明す
る。

シャワー７はトラップ排水路４の頂部4aより流出路4c
よりに設け、流出路4cの下部にシャワー発生機構24を設
けている。

このシール発生機構24は、図示するように筒状体の高
さ方向の略中央で内径を広げ、これより下側の拡径部24
a内に第７図に示すように同心状に汚物ガイド筒24bを設
け、さらにシール発生機構24の下端にシール用ガイド24
cを設けたものである。このシール発生機構24は、上端
の連結部24dが便器１のトラップ排水路４へ接着等によ
り水密・気密状態で取着される。

このシール発生機構24は、トラップ排水路４内を流れ
る水の一部を拡径部24aの内壁と汚物ガイド筒24bの外壁
との間に導入し、汚物ガイド筒24bの下端とシール用ガ
イド24cとの間のスリット24eから筒の中央に向けてほぼ
水平に放射させるものであり、汚物ガイド筒24bは、汚
物が前記スリット24e部へ入り込むのを防止するための
ものである。

従って、便器１の洗浄時にシール発生機構24の下部に
水シールが発生しやすく、さらにシャワー７からの噴出
水により空気がまきこまれ、流出路4c内の空気を流出口
６から排気するので、トラップ排水路４の流出路4c内は
急激に洗浄水で充満され、少ない流量で効率よくサイホ
ン作用を発生させることができる。

なお、第６図に示す実施例では、給水管21に圧力セン
サ25を設け、給水管21の給水圧に対応して制御装置15
は、二方向自動切替弁14の開弁時間を変化させ、必要な
水量が供給できるよう制御している。

また、第１図および第６図ではシャワー７がトラップ
排水路４の頂部に設けられているが、頂部でなく側部に
設けてもよく、要は、トラップ排水路４の流出路4cの内
壁周面に向かって散水できればよい。

第８図は、サイホン作用発生時にトラップ排水路４を
流れる洗浄水を流量測定結果を示したグラフである。図
において、縦軸は流量（／分）、横軸は時間を示し、
実線で本発明に係るシャワー給水を行なった場合の流量
特性、点線はシャワー給水を行なわない従来の洗浄方法
の流量特性で、サイホン作用終了間際の流量特性が異な
る部分のみを示した。

シャワー給水を行なうことにより、サイホン作用が継
続されるとともに、サイホン作用終了時の流量低下がゆ
るやかな特性が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明はサイホン作用の終了間
際に、トラップ排水路に洗浄水を補給してサイホン作用
を継続させるので、便器のボウル部の浮遊汚物の搬送能
力が向上し、一回の洗浄水供給でボウル部を確実に洗浄
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る便器の縦断面図、第２図は二方向
自動切替弁の断面図、第３図は制御装置のブロック構成
図、第４図は制御装置の動作を示すフローチャート、第
５図は同タイムチャート、第６図は本発明の他の実施例
に係る便器の縦断面図、第７図は第６図のVII−VII線断
面図、第８図はサイホン作用発生時にトラップ排水路を
流れる洗浄水の流量測定結果を示すグラフである。 尚、図面中、１は便器、４はトラップ排水路、4aはトラ
ップ排水路の頂部、4bは同堰部、4cは同流出路、７は散
水部であるシャワー、7aはシャワーの噴出孔、14は弁機
構である二方向自動切替弁、15は制御装置、21は給水
管、22はシャワー供給路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 信次 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (72)発明者 新原 登 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東陶機器株式会社茅ケ崎工場内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラップ排水路にサイホン作用を発生させ
   て大便器のボウル部の汚物を搬送する方法において、前
   記サイホン作用の終了間際に、前記トラップ排水路の上
   部より下流側のトラップ排水路内に洗浄水を供給してサ
   イホン作用を継続させることを特徴とする大便器洗浄方
   法。
2. 【請求項２】トラップ排水路を備えたサイホン式大便器
   において、前記トラップ排水路に、このトラップ排水路
   の上部より下流側のトラップ排水路内に洗浄水を供給す
   る散水部を設けるとともに、この散水部への給水を制御
   する弁機構と、少なくともサイホン作用の終了間際に、
   前記弁機構を開状態に駆動する制御装置を備えたことを
   特徴とする大便器洗浄装置。