JP2758665B2 - 洗浄給水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は便器へ洗浄水を供給する装置に関する。

（従来の技術） 特公昭55−30092号公報に、便器のトラップ排水路と
リム給水路とへ洗浄水を独立に供給する洗浄給水装置が
開示されている。

この装置は、二つの電磁開閉弁を備え制御装置は予め
設定したタイミングで各電磁開閉弁を制御するよう構成
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この従来の装置では、複数の弁機構が必要
で、装置の小形化に限界がある。また、給水管を分岐さ
せて各電磁開閉弁の流入口へ接続しなければならず、配
管スペースおよび接続工数が必要である。

また、電磁開閉弁の所定の時間開弁させるだけである
から、給水管の給水圧力が異なれば給水量が変化し、過
剰量の給水となったり、また、給水量が不足して便器の
洗浄が不充分となる場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためなされたもの
で、その目的は小形で配管接続が比較的容易な洗浄給水
装置を提供し、併せて給水圧力にかかわらず所定量の洗
浄水を供給することのできる装置を提供しようとするも
のである。

（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に係る洗浄給水装置
は、止水機能および流量調節機能を備えた二方向切替弁
を用い、制御装置は二方向切替弁を予め設定したタイミ
ングで駆動することを特徴とする。

なお、二方向切替弁の上流側の給水管に流量検出手段
を介設して、制御装置は流量検出手段の出力に基づいて
給水量をコントロールするよう構成してもよい。

また、二方向切替弁の上流側の給水管に給水圧力を検
出する圧力センサを設けて、制御装置は検出した給水圧
力に対応して予め設定された弁開度となるよう二方向切
替弁を駆動するよう構成してもよい。

（作用） 制御装置は予め設定されたタイミングで二方向切替弁
を駆動するので、便器のボウル部とトラップ排水路へ所
定のタイミングで洗浄水が供給される。

なお、流量検出手段を備えることにより、制御装置は
便器の各部への給水量を制御し、給水圧力にかかわらず
所定量の給水を行なうことができる。また、所定時間内
に給水するよう二方向切替弁の弁開度を制御することが
できる。

また、圧力センサを設けることにより、制御装置は検
出された給水圧力に対応して弁開度を異なえ、所定量を
所定時間内に給水することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明に係る洗浄給水装置を備えた便器の縦
断面図である。

図において１はサイホンジェット式の便器であり、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の略中央部底面に開設
した流出口６とを略逆Ｕ字状に屈曲して連結しており、
トラップ排水路４の堰部4aより下流側の排出路4bの略直
管形状に形成している。そして、その下端部である流出
口６近傍に管壁を内方へ縮径した絞り部4cを設けるとと
もに、排出路4bの管壁に複数の突起4dを第２図に示すよ
うに所定間隔で螺旋状に配設している。

ボウル部３の上端周縁のリム部７には、リム通水路８
をボウル部３の内方へ突出するように環状に形成し、こ
のリム通水路の底面にリム射水孔９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８は
後部においてリム給水室10に連通しており、このリム給
水室10の上面にはリム給水口11を穿設している。

ボウル部３の底部にジェット用ノズル12をジェット噴
射孔13がトラップ排水路４の流入口５を指向するよう取
着している。

便器１の後部上方にはボックス14を設け、このボック
ス14内に洗浄給水装置15を収納している。洗浄給水装置
15は、制御装置16と、この制御装置16に洗浄起動入力を
与える操作部17と、給水管18に介設された流量検出手段
である流量計19と、止水機能および流量調節機能を備え
た二方向切替弁20と、大気開放弁21とからなる。

二方向切替弁20の流入口22は、流量計19を介して給水
管18へ接続されている。二方向切替弁20の第一の流出口
23は、リム給水室10のリム給水口11へ接続され、第二の
流出口24は大気開放弁21およびジェット用給水路25を介
してジェット用ノズル12のジェット用給水口26へ接続す
る。ジェット用給水路25は金属・合成樹脂あるいは合成
ゴム等の管路で形成され、給水路長が短くなるようボー
ル部３の底部に沿って配設している。

第３図は二方向切替弁20の構造を示す断面図である。
この切替弁20は、給水弁18に接続された流入管路100を
二又状に分岐させ、第一の流出口23に連なる第一の流出
管路101と、第二の流出口24に連なる第二の流出管路102
との間に、それぞれ弁体103を介設し、この弁体103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10
4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の先端縁に
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の外周を水密状態
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と連通連結した
パイロット弁体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の先端にはパイロット弁座1
12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の基端各径部
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ッロット弁座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、
パイッロット弁体114がパイッロット弁座112から離隔し
て、弁体103を開かせることができる。

第４図は、制御装置のブロック構成図である。

制御装置16は、入力インタフェース回路16a、マイク
ロプロセッサ（以下MPUと記す）16b、メモリ16c、タイ
マ16d、出力インタフェース回路16eから構成される。入
力インタフェース回路16aには操作部17および流量計19
が接続され、出力インタフェース回路16eには二方向切
替弁20が接続される。

操作部17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17a
により制御装置16に入力される。

なお、操作部17には、例えば大用と小用とで洗浄水の
供給量の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に入力して、着座状態の
み操作部17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の翼車式のものを用いる。この流量計19は翼
車に磁石が取り付けられており、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は電磁流量計等を用いてもよい。

流量信号線19aにより入力インタフェース回路16aに入
力された流量信号は、入力インタフェース回路16a内で
波形交換され、流量信号の周波数に比例した周期でかつ
所定の振幅・所定のパルス幅のパルス信号に変換されて
マイクロプロセッサ16bに入力される。

出力インタフェース回路16eには、二方向切替弁20を
駆動するためのバッファ回路が設けられており、出力イ
ンタフェース回路16eと二方向切替弁20とは弁駆動線20a
で接続されている。

メモリ16cには、給水順序ならびに各部への給水量お
よび目標とする給水時間に関するデータが予め格納され
ている。

次に本実施例の動作を第５図のタイムチャートおよび
第６図のフローチャートを参照しながら説明する。な
お、第６図においてS1〜S23はフローチャートの各ステ
ップを示す。

操作部17からの洗浄起動信号を受けると、制御装置16
は出力インタフェース回路16eを介して二方向切替弁20
の微少距離無段階階駆動式アクチュエータ104を駆動し
て、第一の流出口22側へ給水する（S1）。この時制御装
置16は、前回の洗浄時に記憶した開度データに基づい
て、弁開度を制御する。なお、開度データが記憶されて
いない場合は、全開時の略半分の開度となるよう制御す
る。これにより、リム射水孔９からボウル部３に洗浄水
が供給され、ボウル部３の壁面を洗浄するとともに、溜
水27に渦を発生させる。

制御装置16内のMPU16bは、流量計19からの流量信号に
基づいて流量の積算を開始するとともに（S2）、この流
量信号に基づいて単位時間あたりの瞬間流量を算出する
（S3）。そして、メモリ16c内に予め記憶されているボ
ウル部３へ前洗浄給水量データとその給水目標時間から
目標とする瞬時流量を求めて、流量信号に基づいて算出
した瞬間流量と目標とする瞬間流量とを比較して弁開度
を補正する（S4）。そして、積算流量がボウル部前洗浄
給水量に達した時点で（S5）、弁開度に係るデータをメ
モリ16cへ記憶させる（S6）。次に二方向切替弁20の第
一の流出口22側を止水状態へ駆動するとともに（S7）、
第二の流出口23側を給水状態へ駆動する（S8）。

制御装置16は、第二の流出口23側についても前回洗浄
時の弁開度データに基づいて弁開度を制御した後、ステ
ップS2〜S4と同様にトラップ排水路４への給水量の積算
（S9）。および瞬間流量の算出を行ない（S10）、メモ
リ16c内に記憶されているトラップ部給水量および給水
目標時間（又は目標とする瞬間流量）データに基づいて
弁開度を補正する（S11）。そして、制御装置16は、ト
ラップ排水路４へ所定の給水量を供給した時点で（S1
2）、第二の流出口24側の弁開度に係るデータをメモリ1
6cに記憶させ（S13）、二方向切替弁20を止水状態に駆
動する（S14）。

ステップS8において、二方向切替弁20の第二の流出口
23側が給水状態となるので、洗浄水はジェット用ノズル
12のジェット噴射孔13からトラップ排水路４の上昇管部
に向けて勢いよく噴射される。トラップ排水路４内に噴
射された洗浄水は、堰部4aを越えて排出路4bへ流入し、
排出路4bに形成した突起4dに衝突し、流れを変えながら
排出路4bの管内全体に亘って略均一に流れ落ちる。この
洗浄水により流出口６近傍に設けた絞り部4cに水シール
が発生するとともに、トラップ排水路４内の空気は洗浄
水とともに流出口６から図示しない排水管へ排出され
る。このためトラップ排水路４内に負圧が発生し、ボー
ル部３内の溜水27がトラップ排水路４内に呼び込まれ、
トラップ排水路４内は洗浄水で充満された完全なサイホ
ン状態となる。

ステップS14でトラップ排水路４への給水を停止して
も、サイホン作用は溜水27の水位が隔壁２の下端2aまで
低下し、トラップ排水路４内に空気が流入するまで継続
し、この間にボウル部３内の汚物・汚水が排出される。

MPU16bは、トラップ排水路４への給水を停止させると
同時にタイマ16dを起動し（S15）、予めメモリ16c内に
設定されている給水停止後のサイホン作用継続時間が経
過した時点で（S16）、再度二方向切替弁20の第一の流
出口22側を給水状態へ駆動する（17）。そしてステップ
S2〜S6と同様の手順でメモリ16c内に記憶されている封
水量の給水を行ない（S18〜S23）、一連の洗浄動作を完
了する。

なお、本実施例では、前洗浄給水、サイホン作用発生
のためのトラップ排水路への給水、封水給水の各々につ
いて瞬間流量の算出、弁開度の補正、弁開度データの記
憶を行なっているが、最初の給水である前洗浄給水時に
のみ瞬間流量を求め弁開度の補正を行ない、これ以降の
各給水については、前洗浄給水時に補正した弁開度をデ
ータを開いて弁開度を制御するようにしてもよい。

次に本発明の他の実施例を第７図〜第９図に基づいて
説明する。

第７図は本発明の他の実施例に係る洗浄給水装置を備
えた便器の縦断面図である。以下、第１図との相違点に
ついてのみ説明する。

この便器51は、トラップ排水路52の頂部52aの後方に
散水部であるシャワー53を設けるとともに、トラップ排
水路52のは排出路52bの管壁に散水用段部54…を形成し
たものである。シャワー53の噴射孔53a…は、トラップ
排水路52の堰部52cより下流側の排出路52bの内壁を指向
して放射状に穿設されている。大気開放弁21の下流側に
はゴムホース等のシャワー給水路55が接続され、このシ
ャワー給水路55はその繰り返し部55aをトラップ排水路5
2の堰部52cより下方に位置させてシャワー給水口56へ接
続している。

洗浄給水装置57は、制御装置58、操作部17、二方向切
替弁20、圧力センサ29等より構成される。給水管18は二
方向切替弁20の流入口22へ接続されるとともに、この給
水管22には圧力センサ59が取着されている。

第８図は洗浄給水装置のブロック構成図である。

制御装置58の入力インタフェース回路58aには操作部1
7および圧力センサ59が接続され、出力インタフェース
回路58eには二方向切替弁20が接続される。圧力センサ5
9は、半導体または圧電セラミックス形の圧力センサを
用いる。圧力センサ59の出力信号は圧力信号線59aを介
して入力インタフェース回路58a内の増幅回路へ入力さ
れ、増幅された出力をインタフェース回路58a内のＡ−
Ｄ変換器により給水圧力に対応したディジタル信号に変
換してマイクロプロセッサ58bへ入力する構成としてい
る。

メモリ58cには、第９図の給水タイムチャートに示す
給水順序・給水時間に係るデータ、ならびに、給水圧力
に対応して所定の給水量を所定時間内に給水するために
必要な弁開度に係るデータで予め記憶されている。

次に、本実施例の動作を第10図のフローチャートを参
照に説明する。

操作部17より洗浄起動信号が与えられると制御装置58
内のMPU58bは、入力インタフェース回路58aのＡ−Ｄ変
換器を起動して圧力センサ59により検出される給水圧力
に係るデータを読み込む（S1）。そしてMPU58bはこの給
水圧力に対応する弁開度データをメモリ58c内より読み
込む（S2）。次にMPU58bはタイマ58dをスタートさせる
（S3）。タイマ58dのスタートと同時にMPU58bは、二方
向切替弁20の第一の流出口22側をステップS2で設定した
開度（以下所定開度と記す）に駆動する（S4）。これに
よりボウル部３への前洗浄給水が開始される。

MPU58bはタイマ58dの経過時間の監視を続け、前記洗
浄給水時間t1が経過した時点で（S5）、二方向切替弁20
の第一の流出口22側を止水状態にするとともに（S6）、
第二の流出口23側を所定開度に駆動する（S7）。

これにより、シャワー53の噴射孔53aから洗浄水がト
ラップ排水路52の排出路52b内へ噴射される。噴射され
た洗浄水は排出路52bに形成された散水用段部54…で飛
散されて排出路4b内に水シールを発生させるとともに、
トラップ排水路52内の空気を洗浄水とともに流出口６に
接続された図示しない排水管へ排出する。このためトラ
ップ排水路52内に負圧が発生し、ボール部３内の溜水27
が排出路52b側へ呼び込まれ、トラップ排水路52内は洗
浄水で充満されたサイホン作用となり、ボール部３内の
汚物・汚水等の排出が行なわれる。

MPU58bは、トラップ排水路４への給水時間t2が経過し
た時点で（S8）、二方向切替弁20を止水状態へ駆動する
（S9）。そして、サイホン作用継続時間t3が経過した時
点（S10）、MPU58bは第一の流出口22側を再度所定開度
に駆動し（S11）、封水のための給水を開始させる。そ
して、封水給水時間t4が経過した時点で（S12）、二方
向切替弁20を止水状態へ駆動し（S12）、タイマ58dを停
止させる。（S14）。以上のステップS1〜S14で、第９図
に示した一連の洗浄給水動作を完了する。

なお、本実施例は止水時の給水圧力に基づいて弁開度
を設定する構成があるが、給水時の給水圧力を検出して
二方向切替弁20の開度を異なえるようにしてもよい。

また、各実施例とも便器1,51に洗浄給水装置15,57を
内蔵する構成としたが、必ずしも内蔵する必要はなく、
例えばトイレの壁面等に取り付ける構成としてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係る洗浄給水装置は、止
水機能と流量調節機能を備えた二方向切替弁を用いたの
で１つの弁機構で便器のボウル部およびトラップ排水路
への給水制御ができ、配管スペースおよび配管接続箇所
が減少され、装置の小形化が可能となり、便器本体内へ
の装置組み込みが容易になるという効果を有する。

なお、流量検出手段または圧力センサを備え、その検
出出力に基づいて弁開度を制御することで、給水圧力に
かかわらず所定量の洗浄水を所定の時間内に給水するこ
とができ、節水に寄与するとともに便器洗浄を確実に行
なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る洗浄給水装置を備えた便器の縦断
面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は二方
向切替弁の構造を示す断面図、第４図は洗浄給水装置の
ブロック構成図、第５図は給水順序を示すタイムチャー
ト、第６図は制御装置の動作を示すフローチャート、第
７図は本発明の他の実施例に係る洗浄給水装置を備えた
便器の縦断面図、第８図は同洗浄給水装置のブロック構
成図、第９図は給水順序を示すタイムチャート、第10図
は同洗浄給水装置の動作を示すフローチャートである。 なお、図面中、1,51は便器、３はボウル部、4,52はトラ
ップ排水路、９はリム射水孔、10はリム給水室、11はリ
ム給水口、12はジェット用ノズル、15,57は洗浄給水装
置、16,58は制御装置、17は操作部、18は洗浄水の給水
管、19は流量検出手段である流量計、20は二方向切替
弁、22は二方向切替弁の流入口、23は二方向切替弁の第
一の流出口、24は同第二の流出口、26はジェット用給水
路、27は溜水、53はシャワー、54は散水用段部、56はシ
ャワー給水口、59は圧力センサである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E03D 5/10 E03D 3/00 E03D 11/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】便器のボウル部への給水と、トラップ排水
   路への給水を独立に行なう装置において、この装置は止
   水機能および流量調節機能を備えた二方向切替弁と、洗
   浄起動入力に基づいて二方向切替弁を所定のタイミング
   で開弁駆動をする制御装置とを備えたことを特徴とする
   洗浄給水装置。
2. 【請求項２】前記二方向切替弁の上流側に流量検出手段
   を設け、この流量検出手段に基づいて制御装置は便器の
   各部へ供給する洗浄水量を制御することを特徴とする請
   求項１記載の洗浄給水装置。
3. 【請求項３】前記二方向切替弁の上流側に給水管の給水
   圧力を測定する圧力センサを設け、この圧力検出出力に
   基づいて制御装置は予め設定された弁開度となるよう二
   方向切替弁の開度を制御することを特徴とする請求項１
   記載の洗浄給水装置。