JP4215113B2 - 水洗トイレ設備 - Google Patents

Description

本発明は、水洗トイレ設備、より詳しくは、気泡を水洗水に含める水洗トイレ設備に関するものである。

この種の水洗トイレ設備は、例えば、日本国特許出願公開番号２００２−８８８８０の特許文献等に開示され、トイレ水洗効果の向上、水洗水量の低減、水跳ね防止及び水の衝突音低減等の種々の効果を発揮する。

しかしながら、上記従来の水洗トイレ設備は、泡径が比較的大きい例えばミリオーダーの気泡を水洗水に含めるため、上記種々の効果を十分発揮することができない。なぜならミリオーダーの気泡は水洗水に十分に拡散しないからである。

そこで、本発明の目的は、気泡を水洗水に十分拡散して、トイレ水洗効果の向上等の種々の効果を更に高めることにある。

本発明の水洗トイレ設備は、ボウルと、水洗水を該ボウルに水洗水流路を介して供給する水洗機構と、泡径が０．１〜１０００μｍであり、該水洗水と混合される微細気泡、及び該微細気泡より泡径が大きく該水洗水と混合されるｍｍオーダーの気泡を発生させる微細気泡発生器と、トイレ水洗の場合には該水洗水に混合される気泡を該ｍｍオーダーの気泡となるように制御し、ボウルに水をためる場合には該水洗水と混合される気泡を該微細気泡となるよう微細気泡発生器で発生する気泡を制御する制御部とを備える。この構成では、微細気泡が水洗水に十分拡散されるので、トイレ水洗効果の向上等の種々の効果を更に高めることができる。また、水洗効果を高め、防汚効果の持続時間を長くすることができる。

該発生器は、水供給ラインからの水であって別ラインからの気体を含む水の圧力を急変させることにより、該微細気泡を発生させる急圧変部を含んでもよい。この構成では、例えば、駆動機構を使用せずに、微細気泡を発生させることができる。加えて、該水洗トイレ設備は、該発生器を制御して該水洗水に含まれる気泡の径を調整する気泡径制御部を更に備えてもよい。この場合、該ボウルは、トイレ水洗の場合に水を排出して、該トイレ水洗後に該機構からの水を含む。加えて、該発生器は、該水供給ラインからの水と前記別ラインからの気体を混合して、気体混合水を該急圧変部側に供給する気体混合部を備えてもよい。この場合、該制御部は、該水供給ラインからの水と混合される該気体の量を調整することにより、該水洗水に含まれる気泡の径を調整する。この構成では、気体の量と微細気泡の平均径との関係を利用することで、微細気泡の径を調整することができる。

該発生器は、該水供給ラインから該急圧変部側への水を回転させる渦巻き発生部を更に備えてもよい。この場合、該気体混合部は、前記別ラインからの気体を該渦巻き発生部で回転される該水の回転中心付近に供給する。この構成では、エゼクター効果で気体を水に混合させることができる。従って、装置を簡単化できる。

該発生器は、該水供給ラインと該気体混合部との間に置かれるエアポンプを更に備えてもよい。この場合、該制御部は、該エアポンプの出力を調整して、該水供給ラインからの水と混合される該気体の量を調整することにより、該水洗水に含まれる気泡の径を調整する。この構成では、水と混合される気体の量を正確に調整することができる。

該水洗トイレ設備は、該水供給ラインと該急圧変部との間に置かれる薬液注入部及び殺菌部の少なくとも一方を更に備えてもよい。この構成では、薬液として例えば界面活性剤を水洗水に注入すれば、気体混合水の表面張力を低下させることができ、微細気泡の生成を促進することができる。薬液として例えば芳香剤を水洗水に注入すれば、悪臭を抑えることができる上、効果的な芳香効果をトイレ室内にもたらすことができる。また、殺菌部を備えれば、殺菌及び抗菌効果を得ることができ、トイレを清潔に保つことができる。

本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明による第１実施形態の概要図である。 図１における溶解部の断面図である。 図１における急圧変部の断面図である。 本発明による第２実施形態の概要図である。 一の代替実施形態の概要図である。 図５における溶解部の断面図である。 図５における溶解部の断面図である。 本発明による第３実施形態の概要図である。 図７における急圧変部の断面図である。 一の変形実施形態における急圧変部の断面図である。 別の変形実施形態の概要図である。 別の変形実施形態の概要図である。 別の変形実施形態における気体混合部のブロック図である。 他の変形実施形態におけるせん断部の概要図である。 別のせん断部の概要図である。 他の変形実施形態における超音波振動子の配置図である。 本発明による第４実施形態の概要図である。 第４実施形態の概要図である。 本発明による第５実施形態の概要図である。 第５実施形態における急圧変部の断面図である。 第５実施形態で使用される特性図である。 一の変形実施形態の概要図である。 一の代替実施形態の概要図である。 一の代替実施形態における急圧変部の断面図である。 別の強化された実施形態の概要図である。 一の変形実施形態の動作説明図である。 本発明による第６実施形態の概要図である。 第６実施形態における急圧変部の断面図である。 第６実施形態の動作説明図である。 一の代替実施形態の概要図である。 本発明による第７実施形態の概要図である。 第７実施形態における殺菌部の概要図である。 第７実施形態の殺菌効果等の説明図である。 一の代替実施形態の概要図である。 該実施形態における殺菌部の概要図である。 一の好ましい実施形態の概要図である。 一の変形実施形態の概要図である。 別の変形実施形態の概要図である。

図１は本発明による第１実施形態（即ち、水洗トイレ設備１）を示す。設備１は、便器１０、便座１１、便座カバー１２、水洗機構１３及び微細気泡発生器１４を備える。

便器（ボウル）１０は、例えば、ヴィテロスチャイナ又は樹脂等で形成され、開口部１００ａの面に隣接して積載面１００ｂを持つ容器１００と、容器１００の内部と配水管（図示しない）との間に配置されるトラップ１０１（例えば、サイホンジェット式）とを有する。容器１００は、トラップ１０１によりエアートラップを形成するのに十分な小量の水を含む。つまり、トラップ１０１は、容器１００に水をためるための手段として設けられる。便座１１は、開口部１００ａ上に開閉自在に置かれる一方、便座カバー１２は、便座１１上に開閉自在に置かれる。

水洗機構１３は、例えば、ロータンク１３１及び水洗水流路１３２で構成され、水洗水(flush water)をボウル１０（容器１００）に流路１３２を介して供給する。タンク１３１は、水供給ライン（図示しない）と連結されて、フロート弁等により該ラインからの所定量の水（水道水）をためる。流路１３２は、その上流端の流入口をタンク１３１の底に配置してボウル１０に取り付けられ、流路１３２の下流端の流出口は、容器１００内のリム１００ｃに向けられる。従って、タンク１３１内の水は、水洗水として、流路１３２の流出口から、直接又は容器１００のリム部を経て容器１００内に吐き出される。

微細気泡発生器１４は、循環部１４０を備え、これは、タンク１３１に連結される両端を持つ循環流路１４１と、流路１４１の両端間に置かれるポンプ１４２とで構成される。ポンプ１４２は、微細気泡発生器１４全体の駆動源であり、例えば、人感センサスイッチ又は手動スイッチ等のスイッチで作動され、流路１４１の一端の流入口１４１ａから水を吸い込んで、流路１４１の他端の流出口１４１ｂから押し出し、これにより流路１４１を介してタンク１３１内の水を循環させる。

更に、発生器１４は、流入口１４１ａから流出口１４１ｂに、気体混合部１４３、溶解部１４４及び析出部としての急圧変部１４５をこの順番に並べて備える。

気体混合部１４３は、気体供給源（例えば、トイレ室内の空気等の周囲大気）と別ラインを介して繋がる弁１４３ａと、エゼクター機構（図示しない）とで構成され、該水供給ラインからの水と該別ラインからの気体（例えば、空気）を混合して、気体混合水を溶解部１４４に供給する。弁１４３ａは、逆止弁であり、別ラインから流路１４１内への気体の通過を許容する一方、流路１４１内から別ラインへの水の逆流を防止する。エゼクター機構は、流路１４１内に形成される絞り部等の負圧発生部であり、この発生部は弁１４３ａの出力と連結される。従って、気体は、流路１４１内の水の流れから得られるエゼクター効果で、流路１４１内に自然に引き込まれる。なお、このような構造に限らず、エアポンプ等により気体供給源の気体を流路１４１内に強制的に圧入してもよい。

溶解部１４４は、上記ポンプ１４２を構成要素として含み、ポンプ１４２による高圧環境下で、該気体混合水の気体の一部又は全部を該水に溶解して、気体溶解水を急圧変部１４５に供給する。具体的には、図２に示すように、溶解部１４４は、溶解槽であり、仕切り１４４ａで分けられる１次槽（バブリング槽）１４４ｂ及び２次槽（水位検知槽）１４４ｃと、１次槽１４４ｂの上部に形成される流入口１４４ｄと、２次槽１４４ｃの上部側及び下部にそれぞれ形成される排気口１４４ｅ及び流出口１４４ｆとを有する。槽１４４ｂ及び１４４ｃは、上部の気体還流孔及び下部の水通過孔を介して相互に連通される。流入口１４４ｄは、噴霧ノズル１４４ｇを含み、ポンプ１４２から圧入される気体混合水を１次槽１４４ｂに向けて高速噴霧してバブリング状態を創る。これにより、気体混合水の気体の一部は、該水通過孔を経由して流出口１４４ｆに到達するまでに溶解槽内の水に溶解され、気体溶解水が、流路１４１を介して急圧変部１４５に供給される。一方、該気体の残部は、２次槽１４４ｃ内を上昇し、続いて、該気体還流孔を介して１次槽１４４ｂ内に戻されるか、排気口１４４ｅを介して外部に排気される。この場合、余分な気体が排気口１４４ｅを介して外部に排気されることにより、溶解槽内の水位が一定に保たれる。

急圧変部１４５は、循環流路１４１の流出口１４１ｂに配置され、該気体溶解水の圧力を急変させて、該気体溶解水から泡径が０．１〜１０００μｍであり、該水洗水と混合される微細気泡を析出及び発生させる。例えば、急圧変部１４５は、特殊形状のノズルであり、上流部材１４５１の流出口側のねじ凸部１４５１ａを下流部材１４５２の流入側のねじ孔１４５２ａに回してはめ込むことにより組み立てられる。上流部材１４５１は、底部が流入口に配置される円錐台状の孔１４５１ｂと、半円断面を持ち流出口側の端面上に形成される一の溝１４５１ｃとを有する。下流部材１４５２は、複数の孔１４５２ｂ（例えば６つの孔）を持つリボルバー（拳銃）の弾倉のような形状に形成され、各孔１４５２ｂは、溝１４５１ｃと対向される。また、微小な一の隙間（微小流路）１４５０が、上流部材１４５１の流出口側の端面と下流部材１４５２の中央部の端面との間に形成され、隙間１４５０の流出口側の溝１４５１ｃ側の領域がうず巻きを起こす領域となる。このような構造では、気体溶解水の圧力が隙間１４５０で急激に低減されて、該気体が減圧沸騰を起こす結果、上記微細気泡が該気体溶解水から析出される。続いて図３に示す矢印“Ａ”のように、うずがうず巻きを起こす領域で発生し、図３に示す矢印“Ｂ”のように、泡径が２１μｍ以下の均質な微細気泡だけが急圧変部１４５の流出口からタンク１３１に供給される。具体的には、うずの中心部の流速はうずの外周部のそれよりも遅いので、中心部の圧力は外周部のそれよりも低くなる結果、より小さな泡径を持つ気泡が外周部に集まる一方、より大きな泡径を持つ気泡が中心部に集まる。外周部における所定径以下の気泡は、水洗水と共にうずの外周部からタンク１３１内に連続的に供給される。他方、中心部における気泡は互いに衝突する結果、大きな泡径を持つ気泡が中心部にたまるが、うずは、その半径方向の速度勾配によりせん断力を持つので、大きな泡径を持つ気泡は、遠心力で外周部に移動する際にそのせん断力で小さな気泡にせん断される。従って、この構造によれば、少なくとも泡径が０．１〜１０００μｍ（好ましくは２１０μｍ以下）である微細気泡を安定に発生させることができる。また、微細気泡の泡径は、うず巻きを起こす領域におけるうずの角速度で決定され、角速度が速いほどより小さくなるので、隙間１４５０から該領域への流速を調整することにより、微細気泡の泡径を所望の径に設定可能である。

このように、微細気泡を水洗水に混合することにより、ボウルの水洗効果の向上、水洗水量の低減、水洗水に起因するボウルでの水跳ね防止及び水の衝突音低減等の効果を得ることができる。即ち、該微細気泡は水洗水に隈なく拡散して長時間留まるので、大量の微細気泡を水洗水と共にボウル内面に衝突させることができる。このとき、微細気泡は、ボウルへの衝突による破裂の力及び崩壊時に生じる超音波でボウル内の汚れを落とし、また界面に吸着特性（マランゴニ効果等）を持つので、汚れに吸着して汚れを落とす。更に、微細気泡は、懸濁物質に吸着して浮上分離し、また表面が負に帯電されることで、懸濁物質に静電吸着して懸濁物質を包み込む。水跳ね防止及び水の衝突音低減の効果は、水洗水及び微細気泡全体の摩擦抵抗の減少により得られる。微細気泡は、従来の気泡に比べてより長時間水洗水に留まるので、見かけの嵩比重を安定的に低減することができ、水洗水量を低減することができる。微細気泡が水洗水に隈なく拡散するので、水洗水全体を白濁化することができ、好ましい視覚効果が得られる。

図４は本発明による第２実施形態（即ち、水洗トイレ設備２）を示す。設備２は、便器（ボウル）２０、便座２１及び便座カバー２２を第１実施形態のそれらと同様に備える。加えて、一の特徴により、設備２は、水洗機構２３及び微細気泡発生器２４を備える。

水洗機構２３は、例えば、水供給弁２３０、浅いタンク２３１及び水洗水流路２３２で構成され、水洗水をボウル２０に流路２３２を介して供給する。弁２３０は、電磁弁で構成される供給弁（タップ）であり、水供給ライン２３ａと連結され、ライン２３ａからの水をタンク２３１に供給する。タンク２３１は、弁２３０からの水をためる。流路２３２は、上流端の流入口をタンク２３１の底に配置してボウル２０に取り付けられ、その下流端の流出口は、ボウル２０のリムに向けられる。また、機構２３は、後述のポンプ２４２を構成要素として含み、ポンプ２４２は、弁２３０からの水をタンク２３１及び流路２３２を介してボウル２０に圧送する。他方、タンク２３１はまた、微細気泡発生器２４の構成要素として使用される。

微細気泡発生器２４は、水供給弁２３０から水洗水流路２３２に、気体混合部２４３、ポンプ２４２、溶解部としての上記タンク２３１、及び析出部としての急圧変部２４５をこの順番に並べて備える。溶解部は、ポンプ２４２による高圧環境下で、気体混合部２４３からの気体混合水の気体を溶解部内の水に溶解して、気体溶解水を急圧変部２４５に供給する。急圧変部２４５は、第１実施形態のそれと同様に構成され、流路２３２の下流端の流出口に配置される。このように、タンクを溶解部として使用することで、循環流路１４１を省略することができる。

一の代替実施形態において、図５に示すように、水洗トイレ設備２は、タンク２３１に代えて、管状の溶解部２４４を備える。図６Ａ及び６Ｂに示すように、溶解部２４４は、蛇腹形状に形成され、圧力及び流速を急変させるための連続した抵抗部２４４ａを持つ。各抵抗部２４４ａは、中央部が外向きのＣ状断面を持ち、溶解部２４４の内部からみてＣ状の凹所を形成する。ポンプ２４２からの気体混合水が溶解部２４４に圧入されると、気体混合水は、図６Ａ及び６Ｂに示す“Ｃ”のように、各抵抗部２４４ａの凹所の下流側に当たって回転及び撹乱され、これにより高圧環境下で頻繁に攪拌及び混合される。同時に、溶解部２４４内を流れる気体混合水は、各抵抗部２４４ａから頻繁に圧力の変化を受ける。即ち、各抵抗部２４４ａの境界付近において、気体混合水の流速は速くなり、気体混合水の圧力は低くなる。逆に、各抵抗部２４４ａの中央付近においては、気体混合水の流速は遅くなり、気体混合水の圧力は高くなる。それ故に、気体混合水の気体を該水に好適に溶解することができる。また、溶解されない気体は、流速が遅い各凹所の底にたまるが、より高い圧力環境下で、回転及び撹乱される気体混合水に効果的に溶解される。また、設備２の小型化が可能である。更に、加圧溶解後の気体溶解水の圧力が急圧変部２４５で低減されるので、極めて微細かつ均一性の高い微細気泡を生成することができる。

図７は本発明による第３実施形態（即ち、水洗トイレ設備３）を示す。設備３は、便器（ボウル）３０、便座３１、便座カバー３２、及び水供給弁３３０及び水洗水流路３３２で構成される水洗機構３３を第２実施形態のそれらと同様に備える。加えて、一の特徴により、設備３は微細気泡発生器３４を備える。

微細気泡発生器３４は、水供給弁３３０から水洗水流路３３２に、気体混合部３４３、ポンプ３４２、及びせん断部としての急圧変部３４５をこの順番に並べて備える。気体混合部３４３及びポンプ３４２は第２実施形態のそれらと同様であるが、溶解部を含まず、また図８に示すように、急圧変部３４５が、ベンチュリ管から構成され、流路３３２の下流端の流出口に配置される。具体的には、急圧変部３４５は、上流側から下流側に、円柱状の孔３４５ａ、その両側よりも径の小さいスロート３４５ｂ、及び底が下流端に配置される円錐台状の孔３４５ｃを持つ。スロート３４５ｂでは、ポンプ３４２からの気体混合水の流速は速くなり、気体混合水の圧力は低くなるので、気体混合水の気体が膨張する。続いて、孔３４５ｃにおいて、該気体の圧力が連続的に増大されるので、該気体は連続的に収縮する。このとき、該気体は、せん断力を受けて、泡径が１００〜５００μｍである微細気泡に分割される。このような構成によれば、析出部としての急圧変部を備える上記各設備に比べて、設備３を簡単化することができる。

一の強化された実施形態において、微細気泡発生器３４は、急圧変部３４５の下流側にメッシュを持つ。この構成では、微細気泡を含む水洗水がメッシュを通るので、微細気泡の泡径を更に低減することができる。例えば、泡径が数十μｍ（好ましくは３０〜９０μｍ）の微細気泡を生成することができる。また、所定径以下の微細気泡を含む水洗水を生成するために、急圧変部３４５は、下流側に急圧変部１４３と同様のうず巻きを起こす領域を有してもよい。

一の変形実施形態において、図９に示すように、水洗トイレ設備３は、複数のスロートを持つ急圧変部３４５を備える。即ち、急圧変部３４５は、上流側から下流側に、円柱状の孔３４５ａ、スロート３４５ｂ、円柱状の孔３４５ｃ、複数の孔（分岐流路）から構成される変形スロート３４５ｄ及び円柱状の孔３４５ｅを持つ。換言すると、スロート３４５ｂは一のベンチュリ管から構成される一方、変形スロート３４５ｄは、複数のベンチュリ管から構成される。また、変形スロート３４５ｄの全通過断面は、スロート３４５ｂの通過断面に等しくなるように設定され、変形スロート３４５ｄの各通過断面（径）は、微細気泡の泡径に基づいて設定される。例えば、４つの分岐流路を形成する変形スロート３４５ｄの各通過断面（径）は、スロート３４５ｂのそれの１／４（１／２）等に設定される。図８の構造では、微細気泡が一箇所に集まると連結して大きな気泡になる場合があるが、この実施形態では、変形スロート３４５ｄによりそのような大きな気泡が発生するのを防止することができる。

別の変形実施形態において、図１０に示すように、水洗トイレ設備３は、ポンプ３４２に代えて、水供給ライン３３ａの圧力を利用する。せん断部としての急圧変部３４５を備える設備３では、高出力の動力源を必要としないので、水供給ライン３３ａの圧力が所定レベル以上あれば、ポンプ３４２に代えて、水供給ライン３３ａの圧力を利用することができる。この実施形態によれば、設備３を更に簡単化することができる。

また、図１１に示すように、気体混合部３４３は、弁３４３ａの入力側にオゾン発生用の高圧放電部３４３ｂを備えてもよい。この場合、オゾンを含む気体が、気体混合部３４３で水供給ライン３３ａからの水に混合されるので、オゾンを含む微細気泡を水洗水と共にボウル３０に吐出することができる。微細気泡は、高い比表面積及び内部圧力を持ち、直ぐに浮上せずに水中に分散するので、微細気泡にオゾンを含めることにより、オゾンを効率的に汚物やボウル等の水洗対象物に接触させることができる。また、オゾンの強力な酸化力により高い殺菌効果及び有機物分解効果を得ることができる。それ故に、より効果的なトイレの水洗(flush) が可能となり、ボウル内全体の殺菌及び制菌に加えて、汚物、尿石及びぬめりの除去及びボウル表面への付着防止等が可能である。

更に、図１２に示すように、気体混合部３４３は、気体供給源（例えば周囲大気）から高圧放電部３４３ｂに、吸湿部３４３ｃ及び酸素富化膜３４３ｄをこの順番に並べて備えてもよい。吸湿部３４３ｃは、除湿用のシリカゲル等を含み、酸素富化膜３４３ｄは、酸素を担持するフィルターであり、気体に酸素を付与して気体の酸素濃度を高める。気体が空気である場合、酸素濃度は、２１〜４０％の範囲内に高められる。このように、吸湿部３４３ｃで除湿された気体を酸素富化膜３４３ｄに供給し、酸素富化膜３４３ｄで高圧放電部３４３ｂへの気体の酸素濃度を高めることで、高圧放電部３４３ｂはオゾンを効率的に発生することができる。これにより、殺菌効果を更に高めることができる。ところで、高圧放電部等は、例えば後述の図１７の構成にも適用可能である。

他の変形実施形態において、図１３に示すように、水洗トイレ設備３は、上記急圧変部３４５に代えて、別のせん断部を備える。このせん断部は、気体混合部３４３の出力直からの気体と水洗水流路３３２内の水との間にせん断力を発生させることにより、気体をせん断し、これにより気体から微細気泡を生成する。例えば、該せん断部は、水洗水流路３３２の絞り等で構成され、水洗水流路内の流れをジェット憤流に変え、気体混合部３４３が該せん断部近傍に気体を直接供給する。この場合、せん断力が気体とジェット憤流の水（水洗水）との境界面（気液せん断層）に発生するので、微細気泡を生成することができる。

また、図１４に示すように、水洗トイレ設備３は、上記急圧変部３４５に代えて、別のせん断部３４５を備えてもよい。このせん断部３４５は、図３の隙間１４３０及びうず巻きを起こす領域と同様に、それぞれ微小流路３４５１及びうず巻きを起こす領域３４５２を含む。なお、これに限らず、せん断部３４５は、微小流路３４５１及び領域３４５２の一方を備えてもよい。せん断部３４５は、微小流路３４５１内の気体混合水の気体（気体集合体）と水との間の境界面（気液せん断層）にその断面方向の速度勾配によってせん断力を発生し、これにより気体をせん断して微細気泡を生成する。続いて、領域３４５２もまた、領域３４５２の中心部と外周部との間の速度勾配によってせん断力を発生し、これにより気体及び微細気泡をせん断してより好適に微細気泡を生成する。これら図１３及び１４の構成によれば、圧力損失をより低減することができる。

他の変形実施形態において、図１５に示すように、水洗トイレ設備３は、急圧変部３４５に代えて、水洗水流路３３２に配置される超音波振動子３４６を備える。超音波振動子３４６は、水洗水流路３３２内の気体混合水の気体に超音波振動を伝達し、その定常波領域で気泡を微細化して微細気泡を発生する。この実施形態では、圧力損失はほぼゼロであり、また超音波の周波数を変えることで微細気泡の泡径を制御することができる。

図１６Ａ及び１６Ｂは本発明による第４実施形態（即ち、水洗トイレ設備４）を示す。設備４は、便器４０と、便座４１と、便座カバー４２と、水供給弁４３０及び水洗水流路４３２で構成される水洗機構４３と、気体混合部４４３及びせん断部としての急圧変部４４５で構成される微細気泡発生器４４とを、図１０の実施形態のそれらと同様に備える。加えて、一の特徴により、設備４は、薬液(chemical liquid)注入部４５を更に備える。

薬液注入部４５は、薬液を貯留するタンク４５１及びタンク４５１の流出口に配置される薬液供給弁４５２で構成され、水供給弁４３０と気体混合部４４３との間の水流路内に所定量（例えば、１回当たり０．５ｍＬ）の薬液を注入する。タンク４５１は、例えば界面活性剤を貯留する。弁４５２は、弁４３０と同期して動作する。

この設備４によれば、界面活性剤が水洗水流路４３２の上流に注入されるので、気体混合水の表面張力を低下させることができ、微細気泡の生成を促進することができる。加えて、微細気泡の界面に界面活性剤を含ませることができるので、好ましいトイレ水洗が可能になる。また、微細気泡がボウル内の水面に浮上しても破裂して消滅し難くなるため、図１６Ｂに示すように、微細気泡層Ｄをボウル内の水面に形成することができる。これにより、臭気防止及び水跳ね防止が可能になる。

一の代替実施形態において、タンク４５１は、芳香剤を貯留する。この実施形態では、芳香剤が水洗水に注入されるので、悪臭を抑えることができる上、効果的な芳香効果をトイレ室内にもたらすことができる。なお、これに限らず、薬液供給弁４５２は、界面活性剤及び芳香剤の両方を注入してもよい。

図１７は本発明による第５実施形態（即ち、水洗トイレ設備５）を示す。設備５は、便器（ボウル）５０、便座５１、便座カバー５２、及び水供給弁５３０及び水洗水流路５３２で構成される水洗機構５３を、図１０の実施形態のそれらと同様に備える。加えて、一の特徴により、設備５は、サイズがｍｍオーダーの気泡及びサイズがμｍオーダーの微細気泡を発生させる微細気泡発生器５４、及び制御部（気泡径制御部）５８を更に備える。

微細気泡発生器５４は、気体混合部５４３、及びせん断部としての急圧変部５４５で構成され、気体混合部５４３が、気体を急圧変部５４５内のせん断部（急圧変領域）の先頭に供給する点で、図１０の構造と相違する。

即ち、急圧変部５４５は、急圧変部３４５と同様にベンチュリ管を含む。具体的には、図１８に示すように、急圧変部５４５は、流入部５４５１、せん断部５４５２及び流出部５４５３で構成される。流入部５４５１は、図１３と同様に、流出口側に絞り部５４５１ａを持ち、流入部５４５１及びせん断部５４５２は、せん断部５４５２の流入口側が絞り部５４５１ａの外周部を覆うように相互に連結される。せん断部５４５２は、図８と同様のベンチュリ管であり、気体混合部５４３からの気体がせん断部５４５２の流入口側の側部に形成された孔５４５２ａを介してせん断部５４５２の先頭（水洗水流路５３２内）に供給される。流出部５４５３は、上記実施形態の一の強化された実施形態と同様に、メッシュ（整流部）５４５３ａを持つ。また、外側に伸びる凹所（隙間）５４５ａが、せん断部５４５２の流入口側と絞り部５４５１ａの外周部との間に形成される。この凹所５４５ａは、水洗水流路５３２を流れる水によって負圧を発生し、気体混合部５４３から気体をエゼクター効果で水洗水流路５３２を流れる水に効率的に混合する。

制御部５８は、例えば、マイコン（マイクロコンピュータ）及び記憶装置等から構成され、水供給弁５３０及び気体混合部５４３の弁５４３ａの各々の開閉制御等の各種制御を実行する。具体的には、制御部５８は、トイレ水洗（水洗及び排出動作）の場合、気体の供給量が予め決められた第１の量になるように、弁５３０及び弁５４３ａを開く。また、制御部５８は、該トイレ水洗後（サイホン作動後の貯留動作の場合）、気体の供給量が予め決められた第２の量になるように弁５３０及び弁５４３ａの各出力（開度）を調整し、所定時間後に弁５３０及び弁５４３ａを閉じる。換言すると、図１９に示す特性に基づいて、制御部５８は、トイレ水洗の場合、水洗水に含まれる気泡の径が微細気泡よりも大きい径（ｍｍオーダー）になるように弁５３０及び弁５４３ａの各出力を制御し、またボウル５０が該トイレ水洗後に機構５３からの水をためる場合に水洗水に含まれる気泡が該ｍｍオーダーの気泡よりも小さい該微細気泡になるように弁５３０及び弁５４３ａの各出力を制御する。つまり、第１の量は、第２の量よりも多い。

第１実施形態で述べた効果は、微細気泡の径が約２００μｍ以下である場合に効果的に得られる。また、微細気泡の径が約５０μｍ以下である場合には、微細気泡をボウル５０内に長く滞留させることができ、汚れ除去効果や防汚効果等をより長く持続させることができる。他方、ｍｍオーダー（好ましくは１〜５ｍｍ）の気泡が水洗水に含まれる場合、微視的にみた流量の変動が大きくなり、また気泡が破裂し易いため、ボウル５０に付着した汚物を効果的に水洗することができる。また、気泡が変化するので、利用者の使用感を向上できる。

一の変形実施形態において、図２０に示すように、水洗トイレ設備５は、水供給弁５３０の下流側に一対の水洗水流路５３２及び５３２を備え、更に流路５３２及び５３２にそれぞれ配置される一対の微細気泡発生器５４及び５４を備える。発生器５４及び５４は、主としてボウル５０の左右を水洗する。なお、これに限らず、設備５は、少なくとも３組の水洗水流路及び微細気泡発生器を備えてもよい。

また、複数組の水洗水流路及び微細気泡発生器を備える設備５は、一の微細気泡発生器でｍｍオーダーの気泡を発生させ、別の微細気泡発生器で微細気泡を発生させてもよい。この場合、ｍｍオーダーの気泡及び微細気泡を含む水洗水がボウル５０内に供給されるので、上記双方の効果を一度に発揮することができる。また、上記薬液注入部を更に備えてもよい。

一の代替実施形態において、図２１に示すように、水洗トイレ設備５は、微細気泡発生器５４の気体混合部５４３の入力側にエアポンプ５４３ｅを更に備え、制御部５８は、弁５３０及び５４３ａに代えて、ポンプ５４３ｅの出力を制御する。また、この実施形態の弁５４３ａは逆止弁である。この設備５では、水洗水流路５３２内の流速に関係なく、エアポンプ５４３ｅの出力だけを調整することにより、水洗水に含まれる気泡の径を制御することができるので、制御が簡単になる。また、気体の供給量を正確に調整することができる。

一の代替実施形態において、図２２に示すように、水洗トイレ設備５の急圧変部５４５は、流入部５４５１に代えて渦巻き発生部５４５４を備える。発生部５４５４は、水供給ラインからの水を回転させ、また弁５４３ａからの気体をその回転される水の回転中心付近に供給する。該水の回転中心付近では負圧が発生するので、その負圧から得られるエゼクター効果で、水供給ラインからの水と弁５４３ａからの気体を好適に混合することができる。また、エアポンプが不要であるので、装置を簡単化できる。

別の強化された実施形態において、図２３に示すように、水洗トイレ設備５のボウル５０は、トラップ１０１に代えて、回転自在のターントラップ５０１を備える。制御部５８は、排出動作を開始するとき、ターントラップ５０１の流出口を下方に回転し、排出動作を終了するとき、ターントラップ５０１の流出口を上方に回転して元の状態に戻す。この実施形態によれば、水洗動作（水洗及び排出動作）及び防汚動作（貯留動作）を無駄なく明確に区分することができる。また、ターントラップを使用することで、より高い節水効果を得ることができる。このターントラップは、他の各実施形態に適用可能である。

なお、この水洗トイレ設備５は、薬液注入部を第４実施形態のそれと同様に更に備えてもよい。図２４に示すように、制御部５８は、水洗及び排出動作の場合、弁５４３ａをその開度が大きくなるように制御し、水供給弁５３０をＯＮ（オープン）し、そしてターントラップ５０１の流出口を下方に回転する。これにより、比較的大きな気泡（例えば、平均径が約１〜３ｍｍ）を生成して水洗水に含めることができる。所定時間後の貯留動作の場合、制御部５８は、ターントラップ５０１の流出口を上方に回転し、薬液注入部から例えば界面活性剤を水洗水に注入し、また弁５４３ａをその開度が小さくなるように制御する。これにより、微細気泡（例えば、平均径が約５０μｍ）を生成して水洗水に含めることができる。

図２５は本発明による第６実施形態（即ち、水洗トイレ設備６）を示す。設備６は、便器６０と、便座６１と、便座カバー６２と、水供給弁６３０及び水洗水流路６３２で構成される水洗機構６３と、気体混合部６４３及びせん断部としての急圧変部６４５で構成される微細気泡発生器６４とを、第５実施形態のそれらと同様に備える。図２６に示すように、急圧変部６４５は、第５実施形態のそれと同様に、流入部６４５１、せん断部６４５２及び流出部６４５３で構成されるが、流出部６４５３は、メッシュに代えて絞り部（整流部）を有する。

加えて、一の特徴により、設備６は、薬液注入部６５及び制御部６８を備える。薬液注入部６５は、薬液（例えば、界面活性剤）を貯留するタンク６５１及びタンク６５１の流出口に配置される薬液供給弁６５２で構成され、せん断部６４５２の側部中央の孔からせん断部６４５２内に所定量の薬液を注入する。弁６５２の出力をせん断部６４５２の側部中央の孔に連結することで、せん断部６４５２内の負圧から得られるエゼクター効果を利用することができるので、装置を簡単化できる。図２７に示すように、制御部６８は、貯留動作の場合に、薬液の注入量を調整するように、弁６５２の開閉を制御する。この設備６によれば、第４実施形態と同様の効果を更に得ることができる。特に汚物の油分に対する水洗効果を高めることができ、またボウル６０内の水面を微細気泡の層で覆うことができるから、微細気泡を長時間保持することができる。また、界面活性剤及び芳香剤の一方を注入してもよい。

一の代替実施形態において、図２８に示すように、水洗トイレ設備６の薬液注入部６５は、薬液供給弁６５２に代えてポンプ６５３を備える。制御部６８は、弁６５２の制御に代えて、ポンプ６５３の出力を制御する。

図２９は本発明による第７実施形態（即ち、水洗トイレ設備７）を示す。設備７は、便器（ボウル）７０と、便座７１と、便座カバー７２と、水供給弁７３０及び水洗水流路７３２で構成される水洗機構７３と、気体混合部７４３及びせん断部としての急圧変部７４５で構成される微細気泡発生器７４と、制御部７８とを、図１０の実施形態又は第６実施形態のそれらと同様に備える。加えて、一の特徴により、設備７は殺菌部７６を備える。

図３０に示すように、殺菌部７６は、電源７６０と、Ａｇからなる陽極７６１と、Ｔｉからなる陰極７６２とを備え、気体混合部７４３と急圧変部７４５との間を流れる水に陽極７６１及び陰極７６２の各一端を浸して、水洗水に銀イオンを添加する。この構成によれば、図３１に示すように、抗菌性の金属イオンである銀イオンが、マイナスに帯電している微細気泡を覆う。一方、微細気泡の界面は、疎水性表面と親和性を持つので、微細気泡は、表面に脂質を持ち疎水性を有する細胞表面に引っ付き易い。それ故に、銀イオンで覆われた微細気泡を含む水洗水をボウル７０内に供給することで、殺菌及び抗菌効果を得ることができ、トイレを清潔に保つことができる。

一の代替実施形態において、殺菌部７６は、銀イオンに代えて、銅又は亜鉛等の抗菌性の金属イオンを水洗水に添加する。この実施形態でも、殺菌及び抗菌効果を得ることができ、トイレを清潔に保つことができる。

一の代替実施形態において、図３２及び３３に示すように、水洗トイレ設備７は、電源（図示しない）と、一対の通常の電極７６１及び７６２と、ＮａＣｌ溶液槽７６３と、溶液槽７６３の流出口に連結される電磁弁７６４とで構成され、銀イオンに代えて遊離塩素を気体混合部７４３と急圧変部７４５との間を流れる水に添加する。このように、遊離塩素を水洗水に添加することにより、殺菌及び抗菌効果を得ることができ、トイレを清潔に保つことができる。ところで、溶液槽７６３での反応は以下の通りである。

陽極：2Cl^-→Cl₂+2e
陰極：H₂O+2e→H₂+2OH^-
液相： 2NaCl+2H₂O
→2NaOH+Cl₂+H₂
→NaClO+NaCl+H₂O+H₂
NaClO+H₂O→/←HClO+NaCl
Cl₂+H₂O→/←HClO+H⁺+Cl^-
HClO→/←ClO^-+H⁺+Cl^-
一の好ましい実施形態において、図３４に示すように、水洗トイレ設備７は、殺菌部７６の電源７６０として、水力発電機を備える。また、図３５に示すように、設備７は、電源７６０と電極７６１及び７６２との間に、蓄電器７６５及び制御部７８を備え、制御部７８が電源７６０で充電された蓄電器７６５の電力を電極７６１及び７６２に供給してもよい。更に、図３６に示すように、設備７は、殺菌部７６の電源７６０として、光発電パネルを備えてもよい。これらいずれの構成でも省エネ効果が得られる。

本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (7)

1. ボウルと、
   水洗水を該ボウルに水洗水流路を介して供給する水洗機構と、
   泡径が０．１〜１０００μｍであり、該水洗水と混合される微細気泡、及び該微細気泡より泡径が大きく該水洗水と混合されるｍｍオーダーの気泡を発生させる微細気泡発生器と、
   トイレ水洗の場合には該水洗水に混合される気泡を該ｍｍオーダーの気泡となるように制御し、ボウルに水をためる場合には該水洗水と混合される気泡を該微細気泡となるよう微細気泡発生器で発生する気泡を制御する制御部と
   を備える水洗トイレ設備。
2. 微細気泡の泡径が０．１〜２００μｍである請求項１記載の水洗トイレ設備。
3. ｍｍオーダーの気泡の泡径が１〜５ｍｍである請求項１又は２記載の水洗トイレ設備。
4. 該発生器は、水供給ラインからの水であって別ラインからの気体を含む水の圧力を急変させることにより、該微細気泡を発生させる急圧変部を含み、
   該発生器を制御して該水洗水に含まれる気泡の径を調整する気泡径制御部を更に備える請求項１から３の何れか１項に記載の水洗トイレ設備において、
   該ボウルは、トイレ水洗の場合に水を排出して、該トイレ水洗後に該機構からの水を含み、
   該発生器は、該水供給ラインからの水と前記別ラインからの気体を混合して、気体混合水を該急圧変部側に供給する気体混合部を備え、
   該制御部は、該水供給ラインからの水と混合される該気体の量を調整することにより、該水洗水に含まれる気泡の径を調整する
   水洗トイレ設備。
5. 該発生器は、該水供給ラインから該急圧変部側への水を回転させる渦巻き発生部を更に備え、
   該気体混合部は、前記別ラインからの気体を該渦巻き発生部で回転される該水の回転中心付近に供給する
   請求項４記載の水洗トイレ設備。
6. 該発生器は、該水供給ラインと該気体混合部との間に置かれるエアポンプを更に備え、
   該制御部は、該エアポンプの出力を調整して、該水供給ラインからの水と混合される該気体の量を調整することにより、該水洗水に含まれる気泡の径を調整する
   請求項４記載の水洗トイレ設備。
7. 該水供給ラインと該急圧変部との間に置かれる薬液注入部及び殺菌部の少なくとも一方を更に備える請求項４〜６のいずれか１項に記載の水洗トイレ設備。

Images