JP4462089B2 - トイレ用静電霧化装置 - Google Patents

Description

本発明は、トイレのカビやニオイの除去ができるトイレ用静電霧化装置に関するものである。

一般に、トイレにおいては浴室と並んで湿度が高いため、タイルの目地や、シーリング材などにカビが発生しがちであった。そのような場所に関しては、防カビの有効な手段が少なく、お手入れに頼るしかない状況であった。また、排尿、排便に伴う残臭に関しても、消臭剤によるマスキングを行なうのが一般的であり、定期的に消臭剤を補充する必要があり、手間がかかっていた。また、換気装置を運転することによってトイレ内の空気を強制的に屋外へ排出することや、トイレ乾燥装置を運転することによってトイレ空間の湿度を下げるようにしているが、トイレの壁や床に付着したカビの繁殖等を十分に防ぐことはできなかった。

また、従来より、抗菌、防カビ性を有するトイレ用衛生用具（例えば、特許文献１参照）が知られているが、この従来例では、衛生用具の表面層に、釉薬と銀含有物質を添加することで、衛生用具表面上を水が流れても、銀が磨耗することなく抗菌、防カビ性を発揮するようにしたものであり、タイルの目地やシーリング材などの防カビ効果や消臭効果は得られなかった。
特許第３４４７２４１号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、トイレのカビやニオイを手間をかけずにしかも効果的に除去でき、さらにメンテナンスの軽減及び搬送部の長寿命化を図ることができるトイレ用静電霧化装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するために本発明にあっては、水を溜める水溜め部１と、水溜め部１内の水を搬送する多孔質体２ａからなり電極として機能する搬送部２と、上記搬送部２と対向する位置に配置された対向電極３と、上記搬送部２と対向電極３との間に高電圧を印加してナノサイズの帯電微粒子水を発生させる高電圧発生部４とで静電霧化ブロック５が構成され、この静電霧化ブロック５を水洗便器のロータンク６内に収納したトイレ用静電霧化装置であって、上記静電霧化ブロック５で生成される帯電微粒子水Ｍをロータンク６に設けた放出口７からトイレ空間８に拡散させるための循環用ファン９と、トイレ洗浄後のロータンク６内への給水と同時に上記搬送部２を洗浄し且つその洗浄後に水溜め部１内に溜められる水を静電霧化ブロック５に給水するための給水部１０と、トイレの換気扇スイッチＳＷ１又は照明スイッチＳＷ２等の入切により、所定時間、静電霧化ブロック５と循環用ファン９とが連動運転するように制御する制御部１１とを備えたことを特徴としている。

このような構成とすることで、静電霧化ブロック５で生成したナノサイズの帯電微粒子水Ｍを、循環用ファン９によってロータンク６の放出口７からトイレ空間８に放出することができ、トイレ内のカビの除去及び消臭効果が得られる。しかもこのナノサイズの帯電微粒子水Ｍは、空気中での滞空時間が１５〜３０分程度と長く、そのうえ水分を伴っているため、空気中の物質と結合しても従来のイオンのように消えてしまうことがないため、トイレのタイル壁の目地や床にカビが繁殖するのを充分に防ぐうえに、トイレ空間８を浮遊するカビの胞子を顕著に減らすこともできると共に、防カビ効果も十分に得られる。さらに、給水部１０からの水によって搬送部２を洗浄でき、流水で搬送部２を洗浄するという煩わしい作業が不要となると共に、搬送部２を洗浄した後の水はそのまま水溜め部１内に溜められるので、水溜め部１内への水入れという煩わしい作業も不要となる。またトイレの換気扇スイッチＳＷ１又は照明スイッチＳＷ２等の入切により、静電霧化ブロック５と循環用ファン９とを連動運転させて、ミストＭを一定時間、自動的に放出可能となる。

また上記ロータンク６内に、便器１２に補給水１３を供給し得る便器用補給水管１４を備えたボールタップ１５が設けられ、便器用補給水管１４の途中に上記静電霧化ブロック５への給水部１０の一端１０ａが分岐状に接続されていると共に、給水部１０の他端１０ｂが搬送部２の上方に配置され、ボールタップ１５から便器用補給水管１４への水の補給時に給水部１０にも水が流れ込むようにするのが好ましく、この場合、トイレ洗浄後のロータンク６内への給水時に、給水部１０から流れ落ちる水によって搬送部２を洗浄できるので、搬送部２の自動洗浄が可能となり、そのうえ搬送部２を洗浄した後の水はそのまま水溜め部１内に溜められるので、水溜め部１内への水の自動補給が可能となる。

また上記水溜め部１の側壁に、水溜め部１内の水位が一定以上になったときに余剰水Ｗをロータンク６内に放出するためのオーバーフロー孔１６を設けるのが好ましく、この場合、オーバーフロー孔１６によって水溜め部１は常に定水位に保たれ、貯留水量を調整する必要がなく、そのうえ余剰水Ｗをオーバーフロー孔１６からロータンク６内に戻すことで、便器１２の洗浄水として再利用できるようになる。

本発明に係るトイレ用静電霧化装置は、ロータンク内に収納される静電霧化ブロックで生成したナノサイズの帯電微粒子水を、循環用ファンによってロータンクに設けた放出口からトイレ空間に放出するので、トイレのカビやニオイを手間をかけずにしかも効果的に除去でき、防カビ効果も得られ、トイレ空間を常に清潔快適に保つことができる。しかも、搬送部を洗浄する水を供給する給水部を設けたので、流水で搬送部を洗浄するという煩わしい作業が不要となり、しかも搬送部を洗浄した後の水はそのまま水溜め部内に溜められるようにしたので、水溜め部内への水入れという煩わしい作業も不要となり、結果、メンテナンスの軽減及び搬送部の長寿命化を図ることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本実施形態のトイレ用静電霧化装置Ａは、水洗便器のロータンク６内に収納されて使用される。

先ず、図２に示すように、ロータンク６内の底部には、フロート弁装置１８が取り付けられている。フロート弁装置１８は、ロータンク６底面に開口した排水口１９と、排水口１９に設けた弁座部に上方から着座するフロート弁２０とを有する。フロート弁２０は、操作レバー２１が操作されることにより鎖２１ａを介して引き上げられて浮上し、これにより、排水口１９が開放され、ロータンク６内に溜められている洗浄水２２が排水口１９から便器１２側へ供給されるようになっている。その後、ロータンク６内の水位が底面近くまで下がると、フロート弁２０が排水口１９の弁座に着座して排水口１９を閉鎖し、このとき、ボールタップ１５からロータンク６内への給水が開始され、ロータンク６内に所定量の洗浄水２２が貯留されるようになっている。

また、上記ボールタップ１５は、給水管２３に接続されている。なお、図２中の２４は止水栓である。ボールタップ１５は、浮玉２４の上下動に応じて開栓及び閉栓を行なうものである。ここでは、ボールタップ１５にアーム２５を介して浮玉２４が上下動自在に連結され、ロータンク６内の洗浄水２２の水位が低下して浮玉２４が下降すると、アーム２５を介してボールタップ１５が開いて、ロータンク６内に洗浄水２２が溜められるようになり、その後、洗浄水２２が一定水位以上となり、浮玉２４が上昇すると、アーム２５を介してボールタップ１５が閉じられるようになっている。

ここで、サイホン式の便器１２では、便器洗浄後も便器１２内に所定量の水を補給する必要がある。そのため、ボールタップ１５には、図２に示すように、便器１２側へ補給水１３を補給し得る便器用補給水管１４が分岐状に接続されており、便器用補給水管１４の先端はオーバーフロー管２６の上端に接続されている。オーバーフロー管２６の下端は排水口１９を介して便器１２側に常時連通している。これにより、ボールタップ１５からの水がロータンク６内に貯留される際に、ボールタップ１５から分岐した便器用補給水管１４にも水が流れるようになり、この水がオーバーフロー管２６内を通って排水口１９から便器１２側へと補給され、便器１２内に補給水１３による水封水面が形成されるようになっている。

次に、本発明に係る静電霧化装置Ａを説明する。上記ロータンク６内に収納される静電霧化装置Ａは、図５のように、ナノサイズの帯電微粒子水Ｍ（以下、「ミストＭ」という）を生成する静電霧化ブロック５と、該ミストＭをロータンク６に設けた放出口７からトイレ空間８に拡散させるための循環用ファン９と、静電霧化ブロック５の搬送部２に水を供給する給水部１０と、トイレの換気扇スイッチＳＷ１又は照明スイッチＳＷ２等の入切により、所定時間、静電霧化ブロック５と循環用ファン９とが連動運転するように制御する制御部１１（図４）とを備えている。以下、順に説明する。

先ず、静電霧化ブロック５は、水を溜める水溜め部１（図５（ｂ））と、水溜め部１内の水を吸い上げる多孔質セラミックからなり電極として機能する搬送部２と、搬送部２の先端と対向する位置に配置された対向電極３と、上記搬送部２と対向電極３との間に高電圧を印加してナノサイズのミストＭを発生させる高電圧発生部４（図４）とで構成される。

ここで、水溜め部１は上方に開口したカップ状に構成され、その側壁には、水溜め部１内の水位が一定以上になったときに余剰水Ｗをロータンク６内に放出するためのオーバーフロー孔１６（図５（ｂ））が設けられている。このオーバーフロー孔１６は水溜め部１の水を常に一定水位に保つ働きをする。

また、上記搬送部２はその上端が針状に尖った針状霧化部となった多孔質体２ａで構成されているもので、図１に示す例では１本の棒状の多孔質体２ａが印加電極２７の保持孔部２８に取付けられている。棒状の多孔質体２ａの上部は印加電極２７よりも上方に突出し、下部が印加電極２７から下方に突出して水溜め部１内の水と接触するようになっている。なお、多孔質体２ａを構成する多孔質セラミックは、その粒子の粒径が２〜５００μｍ、毛細管が１〜２５０μｍ程度が望ましい。なお多孔質セラミック以外に繊維質等の材質、或いは多孔質金属合金等を使用してもよい。また、多孔質体２ａの数は１本に限らず、複数本、例えば、印加電極２７に設けられる４つの保持孔部２８に各々、多孔質体２ａを保持したものであってもよい。この場合、各多孔質体２ａは印加電極２７の中央を中心とする同心円上に等間隔で配置される形となる。

また、上記対向電極３の一例として、例えば図３に示すように、その中央に開口部３１を有すると共に、この開口部３１の縁は上方から見た場合、保持孔部２８を中心とする同一径の円弧Ｒを滑らかにつないだ形状となっている。なお、対向電極３は図３に示す形状に限らず、例えば図５（ａ）に示すような格子状であってもよい。そして、対向電極３を接地し、印加電極２７に高電圧発生部４（図４）を接続して、多孔質体２ａに高電圧を印加すると共に、多孔質体２ａが毛細管現象により水溜め部１に入れてある水を吸い上げているとき、多孔質体２ａの上端の針状霧化部が印加電極２７側の実質的な電極として機能すると同時に、対向電極３の上記円弧Ｒが実質的な電極として機能するものである。

高電圧発生部４としては、５００Ｖ／Ｍ以上、例えば、７００〜１２００Ｖ／Ｍの電解強度を与えることができるものが好ましい。多孔質体２ａと対向電極３との間に高電圧を印加することで、高電圧により多孔質体２ａ先端の水が帯電して霧化することでミストＭが発生する。これはラジカルを含有する上に、粒子径がナノメータサイズであるために、空気中に放出された時の寿命が長くて拡散性が大であり、これゆえにトイレの壁面や床に付いたカビやニオイを効率良く且つ効果的に除去できるようになり、とくに微菌、カビ菌、ウイルスなどに対しても効果的に作用し、不活性化することができる。

また図１、図３に示すように、印加電極２７は絶縁カバー２９によって保持され、一方、対向電極３は、絶縁保持部３０によって保持されている。また絶縁カバー２９の一部から高電圧発生部４の給電端子に接続される高圧側接点端子３２を露出させており、絶縁保持部３０の一部からは高電圧発生部４の接地端子に接続される接地側接点端子３３が突設されている。なお図３中の３４は多孔質体２ａの下半部を覆うスカート部、３５は絶縁カバー２９を絶縁保持部３０の下端部に対して係止させるための係止部である。

ここで、上記のように搬送部２が毛細管現象で水を先端にまで運ぶことができる多孔質体２ａで形成される場合、その気孔率が１０〜６０％、粒子径が１〜１００μｍ、先端針状部の断面形状がφ０．５Ｍ以下の多孔質セラミックを用いることで、粒子径が揃ったミストＭを発生させることができ、特に気孔率が４０％、粒子径が１〜３μｍ、多孔質体２ａの先端断面形状がφ０．２５Ｍの時に９００Ｖ／Ｍの電界強度を与えた時、１６〜２０ｎｍの粒子径を持つミストＭを多く発生させることができる。

さらに多孔質体２ａとして、使用する水のｐＨ値でプラスに帯電する等電位点を有する材料からなる多孔質セラミックを使用する場合、水溜め部１内の水に多孔質体２ａを接触させて毛細管現象で水を吸い上げさせ、さらに対向電極３を接地すると共に、印加電極２７にプラスの電圧を印加した時、この電圧が高電圧であれば、多孔質体２ａの上端の針状霧化部において水は、レイリー分裂を起こして霧化し、静電霧化がなされるわけであり、この時、静電霧化で生じるミストＭは、電界強度が７００〜１２００Ｖ／Ｍである時、３〜５０ｎｍ、殊に３〜２０ｎｍと３０〜５０ｎｍの粒子径を有するナノサイズのものとなると共に、活性種（ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド等）を持ち、且つ強い電荷量を持ったものとなる。そして、このような電荷されたナノサイズのミストＭは、空気中のウイルスや菌の不活性化、脱臭、空気中のカビの除去及び抗カビ効果といった作用を奏する。

なお、ニオイを分解する脱臭効果は、臭気ガスがナノサイズのミストＭ中のラジカルとの化学反応で無臭化されることでなされるものと考えることができる。下記はラジカルとアセトアルデヒドをはじめとする各種臭気との脱臭反応式である。ＯＨはヒドロキシラジカルを示す。

アセトアルデヒド ＣＨ₃ＣＨＯ＋６ＯＨ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂＋５Ｈ₂
アンモニア ２ＮＨ₃＋６ＯＨ→Ｎ₂＋６Ｈ₂
酢酸 ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋４ＯＨ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂＋４Ｈ₂
メタンガス ＣＨ₄＋４ＯＨ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋Ｈ₂
一酸化炭素 ＣＯ＋２ＯＨ→ＣＯ₂＋Ｈ₂
一酸化窒素 ２ＮＯ＋４ＯＨ→Ｎ₂＋２Ｏ₂＋２Ｈ₂
ホルムアルデヒド ＨＣＨＯ＋４ＯＨ→ＣＯ₂＋３Ｈ₂
上記において、ＯＨラジカルがカビの菌糸を分解するために、抗カビ効果が得られるものと考えられる。

上記構成の静電霧化ブロック５は、図１に示すように、水洗便器のロータンク６内に収納されるケーシング３６に内蔵されている。ケーシング３６の内部には、図５に示すように、静電霧化ブロック５と共に循環用ファン９が収納されている。ケーシング３６は、静電霧化ブロック５内部及び循環用ファン９がロータンク６内の水で濡れるのを防止し、リーク電流の影響を除去して安全性を確保する働きをする。また循環用ファン９からの風Ｎは、ケーシング３６の内側で生成したミストＭを、ケーシング３６のミスト出口３７からロータンク６の放出口７を介してトイレ空間８に放出させる働きをする。

また本例では、図５に示すように、ミストＭの放出口７をロータンク６の前壁６ａの上部に設けてあり、一方、ケーシング３６の側面にミスト出口３７を設けてあり、ケーシング３６の側面をロータンク６の前壁６裏面に密着させてミスト出口３７と放出口７とを互いに連通させている。なお、放出口７はロータンク６内の洗浄水２２に漬かないように上方位置に設けてあり、これにより、ケーシング３６を水密構造にする必要がないものである。なお、他例として、放出口７をロータンク６の蓋６ｂ（図２）に設け、ケーシング３６の上面にミスト出口３７を設け、ロータンク６の上方からミストＭを放出させることも可能である。

さらに、上記ロータンク６の内部には、図２に示すように、ケーシング３６内の静電霧化ブロック５に水を供給するための給水部１０が設けられている。この給水部１０は、トイレ洗浄後のロータンク６内への給水時に搬送部２である多孔質体２ａを洗浄し且つその洗浄後に水溜め部１内に溜められる水を給水するためのものである。ここでは給水部１０の一端１０ａが便器用補給水管１４の途中から分岐状に接続されており、給水部１０の他端１０ｂがケーシング３６内に引き込まれて、図１のように多孔質体２ａの真上で且つ対向電極３よりも上方位置に配置され、これにより、ボールタップ１５から便器用補給水管１４への水の補給時に、給水部１０に水が流れ込むと、その水が対向電極３の上から多孔質体２ａに向かって流下して多孔質体２ａを洗浄するようになっている。さらに多孔質体２ａを洗浄した後の水は、例えば印加電極２７の一部に設けた上下に貫通する貫通孔（図示せず）を通って、水溜め部１内に自然落下し、そのまま水溜め部１に溜められるようになっている。なお、図１の例では給水部１０の他端１０ｂを１つの多孔質体２ａの上方に配置しているが、多孔質体２ａが複数設けられる場合は、給水部１０の他端１０ｂを複数に分岐して、各々の多孔質体２ａに水を流下させるようにしてもよい。

さらに、静電霧化ブロック５には、トイレの換気扇スイッチＳＷ１又は照明スイッチＳＷ２（図４）の入切により、所定時間、静電霧化ブロック５と循環用ファン９とが連動運転するように制御する制御部１１が設けられている。

次に、静電霧化ブロック５に関連する一連の動作を説明する。用便後にトイレの洗浄を行ない、ロータンク６内の水位が下がると、ボールタップ１５が作動し、ロータンク６内への水補給が開始する。このとき、ボールタップ１５から分岐された便器用補給水管１４にも水が流れて便器１２内に水が補給される。さらに、便器用補給水管１４から分岐された給水部１０にも水が流れて、この水が静電霧化ブロック５に導かれて多孔質体２ａを洗浄し、さらにその水が水溜め部１に溜められるようになる。

その後、利用者がトイレから出る際に、トイレの換気扇スイッチＳＷ１又は照明スイッチＳＷ２をオフにすると、換気扇が所定時間、作動してトイレ換気が開始される。このとき、制御部１１は、ケーシング３６内の循環用ファン９と静電霧化ブロック５とを所定時間だけ連動運転させる。静電霧化ブロック５の対向電極３と印加電極２７との間に約５ｋＶのマイナス電圧が印加され、多孔質体２ａにより毛細管現象で吸い上げられている水が静電噴霧方式でナノサイズに微粒子化され、ミストＭが発生する。このとき、循環用ファン９によってケーシング３６内にはミスト出口３７からロータンク６の放出口７を介してトイレ空間８に向かう風Ｎの流れが発生しており、静電霧化ブロック５で発生したミストＭは風Ｎの流れに乗ってトイレ空間８へと放出される。

しかして、上記のように多孔質体２ａ中の水に高電圧をかけることで、水が次々と分裂（静電霧化）して、水に含まれている電気を帯びたナノサイズのミストＭが発生するものであり、このナノサイズのミストＭは、脱臭・カビの活動抑制に必要な反応性の高い物質を水で包み込んだ超微細な物質であり、トイレ空間８の空気中に飛び出しても消え難く、長寿命で、且つ非常に小さいため、カビやニオイを分解する働きがあり、トイレ内のカビの除去及び消臭効果が得られる。しかもこのナノサイズのミストＭは、空気中での滞空時間が１５〜３０分程度と長く、そのうえ水分を伴っているため、空気中の物質と結合しても従来のイオンのように消えてしまうことがないため、トイレのタイル壁の目地や床にカビが繁殖するのを充分に防ぐうえに、トイレ空間８を浮遊するカビの胞子を顕著に減らすこともでき、十分な防カビ効果が得られる結果、トイレ空間８を常に清潔快適に保つことができる。

ところで、水溜め部１内に溜まった水道水を多孔質体２ａで吸い上げる方式では、水道水中のカルシウム等のミネラル成分が多孔質体２ａ表面に析出して、ミスト量の減少をもたらすようになる。そこで、本発明では、便器用補給水管１４を分岐した給水部１０によって、多孔質体２ａの上から水を流下させるようにしている。これにより、給水部１０から流下する水によって多孔質体２ａが洗浄され、安定した静電霧化現象を継続して発生させることができて、ミスト量を増やすことができるのである。しかもボールタップ１５からロータンク６内への給水と同時に給水部１０に水が流れ込むので、多孔質体２ａの自動洗浄が可能となり、従って、流水で多孔質体２ａを洗浄するという煩わしい作業をする必要がなく、メンテナンスの軽減及び多孔質体２ａの長寿命化を図ることができる。

そのうえ多孔質体２ａを洗浄後の水は、水溜め部１内に自然落下して、そのまま水溜め部１に溜められるので、水溜め部１内への水の自動補給が可能となり、水入れという煩わしい作業も不要となる。さらに水溜め部１の側壁に、図５（ａ）のようにオーバーフロー孔１６を設け、ケーシング３６の底部に余剰水Ｗを放出する水抜き孔１７を穿設しているので、水溜め部１内の水位が一定以上になったときに余剰水Ｗをオーバーフロー孔１６から水抜き孔１７を介してロータンク６内に放出されることとなり、これにより水溜め部１は常に定水位に保たれ、貯留水量を調整する必要がなくなると共に、余剰水Ｗをロータンク６内に戻して洗浄水２２として再利用できる利点もある。

本発明の一実施形態に用いる静電霧化ブロックの側面断面図である。 同上の静電霧化ブロックを収納したケーシングを水洗便器のロータンク内に収納した状態を説明する一部破断斜視図である。 同上の静電霧化ブロックの斜視図である。 同上の制御部に関連するブロック図である。 （ａ）は同上の静電霧化ブロックを収納したケーシングをロータンクの前壁の裏面に取り付けた場合の平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。

符号の説明

Ａ 静電霧化装置
１ 水溜め部
２ 搬送部
２ａ 多孔質体
３ 対向電極
４ 高電圧発生部
５ 静電霧化ブロック
６ ロータンク
７ 放出口
８ トイレ空間
９ 循環用ファン
１０ 給水部
１０ａ 給水部の一端
１０ｂ 給水部の他端
１１ 制御部
１２ 便器
１３ 補給水
１４ 便器用補給水管
１５ ボールタップ
１６ オーバーフロー孔
Ｍ 帯電微粒子水
ＳＷ１ 換気扇スイッチ
ＳＷ２ 照明スイッチ

Claims (3)

1. 水を溜める水溜め部と、水溜め部内の水を搬送する多孔質体からなり電極として機能する搬送部と、上記搬送部と対向する位置に配置された対向電極と、上記搬送部と対向電極との間に高電圧を印加してナノサイズの帯電微粒子水を発生させる高電圧発生部とで静電霧化ブロックが構成され、この静電霧化ブロックを水洗便器のロータンク内に収納したトイレ用静電霧化装置であって、上記静電霧化ブロックで生成される帯電微粒子水をロータンクに設けた放出口からトイレ空間に拡散させるための循環用ファンと、トイレ洗浄後のロータンク内への給水と同時に上記搬送部を洗浄し且つその洗浄後に水溜め部内に溜められる水を静電霧化ブロックに給水するための給水部と、トイレの換気扇スイッチ又は照明スイッチ等の入切により、所定時間、静電霧化ブロックと循環用ファンとが連動運転するように制御する制御部とを備えたことを特徴とするトイレ用静電霧化装置。
2. 上記ロータンク内に、便器に補給水を供給し得る便器用補給水管を備えたボールタップが設けられ、便器用補給水管の途中に上記静電霧化ブロックへの給水部の一端が分岐状に接続されていると共に、給水部の他端が搬送部の上方に配置され、ボールタップから便器用補給水管への水の補給時に給水部にも水が流れ込むようにしたことを特徴とする請求項１記載のトイレ用静電霧化装置。
3. 上記水溜め部の側壁に、水溜め部内の水位が一定以上になったときに余剰水をロータンク内に放出するためのオーバーフロー孔を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトイレ用静電霧化装置。
   
   

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