JP5138690B2 - 便器排出弁組立体 - Google Patents

Description

（関連する出願の参照）
該当せず。

（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
該当せず。

本発明はトイレに関し、より具体的には、便器からトラップ（防臭弁）への排泄物の流出を制御する弁に関する。

フラッシュ型トイレは人間の屎尿の衛生的な処理を助けるが、それらの水使用レベルは重要である。典型的なトイレは、貯水タンクの底部にあるような、便器の上流にある弁を含む。トイレがフラッシュ（流水）されるとき、そのような水タンク内の弁は開放し、タンク水は便器内にフラッシュし得る。

しかしながら、これらの従来的なトイレを用いるならば、典型的には、フラッシング（流水式洗浄）サイクルの開始とありのままの排泄物の殆どが便器から除去される時間との間に遅れがある。よって、主要な排泄物を便器から移動するためだけに必要とされる、望ましくない大量の洗浄水があり得るし、最終的な水洗を提供するためにさらなる量が必要とされる。

この水使用レベルを削減するための１つのアプローチは、便器に入り込む如何なる新しいフラッシュ水にも拘わらず、それが開放されるときに便器内の排泄物の殆どが便器から落ち得るよう構成される、便器出口の直ぐ下流に出口弁を設けることである。このアプローチの１つの実施例は、米国特許第２７９，０４８号に描写されている。

しかしながら、そのような弁は、詰まり、保守又は摩耗問題をしばしば引き起こす。また、それらは製造し或いは据え付けるのが高価であり得るし、或いは、特に閉鎖が便器排出口流の面内にあるときには、長期使用に亘って低信頼であり得る。

米国特許第５，３４５，６１８号は、便器排出口に接続されるトラップ弁を教示しており、そこでは、球形部分ゲートが、球のための曲率中心でもある軸の上で回転させられる。これは排出口の摺動閉鎖をもたらす。この設計に伴う問題は、球形ゲートが封止素子又はガスケットを横断して回転するときに、ゲートがガスケットを継続的に摩耗することであり、それはガスケットを摩滅し弁ゲートでの流体シールの損失を引き起こし得る。さらに、ゲートによって閉塞される便器出口は、約９時位置から３時位置を超えてゲートの前縁にオリフィスを閉塞し始めさせる水平な平面内に位置付けられる。これは便器排泄物の重力に対する閉塞の間の幾分の移動を含む。

トラップ弁及び球形部分ゲートを備える弁の他の実施例は、米国特許第２８９，４９５号、第３，２１４，７７２号、第３，５９９，２４８号、第３，８８５，７７１号、第３，９２６，４０７号、第４，１６４，３４３号、第６，２１２，７００号、第５，３４５，６１８号、及び、第６，３３２，２２９号、並びに、米国特許出願公開第２００５／０２１１９４２号内に開示されている。しかしながら、これらの開発にも拘わらず、改良されたトイレトラップ弁組立体、具体的には、減少された量の水を用いたフラッシングを促進するトイレトラップ弁組立体の必要が依然として存在する。

１つの特徴において、本発明は、下方の排出口を備える便器と、排出口と流体連絡するトラップと、排出口からトラップへの流出を制御するよう位置付けられるトラップ弁とを含む。トラップ弁は、入口と、出口と、入口及び出口を連結する空洞とを有する弁ハウジングを含む。

空洞内に位置付けられるゲート弁があり、ゲート弁は、弁ハウジングの外側からゲート弁に延びるリンク機構を使用して旋回可能である。（好ましくは入口に隣接して位置付けられる）封止ガスケットもあるので、ゲート弁は、入口を遮断し且つ排出口からの流出を本質的に閉塞する第一位置から、排出口からトラップへの流れを許容する第二位置へ旋回可能であり、ゲート弁は、ゲート弁の前縁が垂直の２５°内にあるとき、入口を閉塞し始め得る。

好適な形態において、弁ハウジングは、空洞を定める２つのクラムシェル部分を有するカートリッジの形態である。ゲート弁は、ゲート弁が曲率中心から偏心した回転中心について旋回可能であるよう、曲率中心から延びる曲率半径を有する球形部分の形態であり得る。

ゲート弁の旋回は、トイレのフラッシュ周期の一部として開始され得るし、トラップは、便器への下水ガスの逆流を制限する通常のトラップ水位を有し得る。その場合には、ゲート弁は、その水位よりも上にあるよう位置付けられる。

他の特徴において、本発明は、特別ではあるが、一端で便器排出口に接続され、他端でトイレトラップに接続されるのに適したカートリッジの形態であるようなトラップ弁を提供する。

他の特徴において、本発明は、下方の排出口を有する便器と、排出口と流体連絡するトラップと、排出口からトラップへの流出を制御するよう位置付けられるトラップ弁とを含むトイレを提供する。トラップ弁は、入口と、出口と、入口及び出口を接続する空洞とを有する弁ハウジングを有する。ゲート弁が空洞内に位置付けられ、弁ハウジングの外側から空洞に延びるリンク機構を使用して旋回可能である。

封止ガスケットが、弁ハウジング入口に隣接して位置付けられ、ゲート弁は、排出口からの流出を閉塞する第一位置から排出口からトラップへの流れを許容する第二位置に旋回可能である。ゲート弁は、ボール及びソケット構成を介して、リンク機構に連結される。

一部の実施態様では、本発明は、ゲート弁が封止ガスケットを磨り減らす傾向を有利に最小限化し、ゲート弁を通常トラップ水位よりも上に配置することによって漏洩を回避するのを助ける。さらに、それらの実施態様では、ゲートは、直接的に上向きによりもむしろ、便器からの流れに対して初期的に横方向に閉塞するので、閉塞は僅かな力（パワー）を必要とする。

他の実施態様では、ボール及びソケット継手が、ゲート弁とそのリンク機構との間に提供される。ゲート弁が閉塞するとき、ゲート弁が製造公差又はシールに沿う小さい排泄物を矯正し得る。

追加的に、如何なる保守問題が弁カートリッジ又はその構成部品に対して起こるとしても、弁カートリッジ又はその構成部品は、便器又はトラップを処理する必要なしに交換され得る。

本発明のこれらの及びさらに他の利点は、以下の詳細な記載及び付属の図面から明らかであろう。故に、本発明を判断するために、以下の請求項が見られるべきである。

本発明に従って構築された下方便器の一部及びトラップ組立体を通じて示す縦断面図である。 図１中に描写されるトラップ弁カートリッジを示す展開斜視図である。 図２のトラップ弁のゲート弁を示す斜視図であり、ゲート弁は、図２に示されるものと異なる視野から見られている。 図１の一部を示す拡大された断片的な断面図である。 閉塞プロセス中のゲート弁を今や示しているが、図１の一部を示すさらなる拡大された断片的な断面図である。 図５に類似する断面図であるが、ゲート弁は今や完全に閉塞された状態である。 図１に類似する第二実施態様を示す縦断面図であり、カートリッジは僅かに異なる角度で便器に取り付けられている。 本発明に従った他の実施態様を示す斜視断面図である。

先ず、図１を参照すると、トイレの下方部分が概ね１０で示されており、そこには、排出口１４を備える普通の便器１２がある。トイレ１０は、その他の点では、従来的な構造であり得る。

例えば、排出口より上のトイレは、その開示があたかも完全にここに示されるよう参照によって組み込まれる、米国特許第５，３４５，６１８号に類似する構造を有し得る。よって、電気的或いは機械的なフラッシュ制御があることができ、それらの制御からトラップ弁１８へのリンク機構を含む。代替的に、人はトラップ弁を手動で移動し得る。

いずれにしても、本実施態様では、排出口１４と流体連絡するトラップ（防臭弁）１６や、便器１４の下流及びトラップ１６の上流に配置されるトラップ弁１８もある。トイレ１０は、好ましくは、便器排出口１４の底部付近にあるフランジ２０と、フランジでカートリッジ形態トラップ弁１８に接続するための締結具のような他の接続素子とを含む。

トラップ１６は、下水ガスの戻りを防止するための通常のトラップ水位２４を有し、クランプ（図示せず）のようなゴム及び／又は他のコネクタ素子の可撓片を備える鍔２６でトラップ弁１８に接続され得る。トラップ弁１８は、図１開放位置にあるとき、便器１２からトラップ１６への排泄物及び流体の通過を許容する。

図１乃至３を参照すると、トラップ弁１８は、第一クラムシェルハウジング部分２８と、第一クラムシェルハウジング部分２８に接続可能な概ね鏡像の第二クラムシェルハウジング部分３０とを含む。第一及び第二のクラムシェルハウジング部分２８／３０によって定められる空洞内部に取り付けられる旋回可能なゲート弁３２もある。

この空洞は、入口オリフィス／入口３４（図１を参照）を有し、入口オリフィスは、入口オリフィス３４を取り囲む少なくとも１つのガスケット３６，３８，４０を含む。旋回可能なゲート弁３２は、フラッシュ間に入口オリフィス３４を遮断する第一閉塞位置（図６）と、偏心的な開放位置（図１）と、（図５に示されるような）流れを閉塞し始める戻り位置との間で移動し得るよう空洞内に位置付けられている。

旋回可能なゲート弁３２は、好ましくは、曲率中心４６から延びる曲率半径４４（図５）を有する偏心的に球形の接触部分４２を含む。旋回可能なゲート弁３２は、曲率中心４６から偏心した回転中心４８について回転し、その閉塞位置に対するゲート弁３２の僅かに偏心的な回転をもたらす。これは、ゲート弁３２がほぼ図６位置にあるときに、球形接触部分４２がガスケット３６の封止表面と完全に接触することを可能にする。

これは、ゲート弁がゲート弁閉塞の完全揺動を通じてガスケット３６を横断して継続的に掻き取らないことを意味する。むしろ、それはガスケット封止表面内で偏心的に閉塞し、それによって、摩耗及び保守問題を削減する。

その上、ゲート５０の前縁は、流れに対して垂直に押し上げるよりもむしろ、便器から横方向に出る水を横切る。これは重力の効果と戦うのに必要な力を最小限化するのを助けることによって閉塞を容易化する。

より好ましくは、旋回可能なゲート弁３２は、ゲート弁３２が図４位置にあるとき、垂直からほぼ＋４０°と−４０°との間（最も好ましくは、＋２５°と−２５°との間）の前縁５０を有する。よって、ゲート３２が閉塞中に開口を減少し始めるとき、前縁５０はほぼ垂直である。

図１乃至６に示されるように、ゲート弁３２は、ほぼ四分球形部分４２を含む。さらに、ゲート弁３２を旋回することは、ハウジング２８，３０の外側及び空洞内に延びるステム５２の動作によって引き起こされ得る。

旋回可能なゲート弁３２は、常に通常のトラップ水位２４より上にあるよう位置付けられ得る。これはトラップ弁構成部品がフラッシュ間に汚水中に浸させるのを回避するのを助け、それによって、保守及び漏洩の懸念を低減する。また、排泄物は、ゲート弁３２とそのカートリッジ空洞ポケットとの間に集まる傾向はない。これはそれが起こるならば発生するであろう開口に対する抵抗を減少する。

ステム５２は、フラッシング周期中に人がステム５２に接続されたフラッシュ起動体を作動するようにソケット５４に接続され、それは最終的には閉塞位置から出るようゲート弁３２を旋回する。これは排泄物が弁カートリッジの入口３４を通じて急速に排出することを許容する。殆どの排出が清浄なフラッシュ水が便器を水洗し始める前に起こるよう、フラッシュ水の開始が僅かに遅延されることが好ましい。

所定期間の後、トラップ弁１８は、そのゲート弁３２を図６閉塞位置に戻させ得るし、好ましくは、幾らかの水がフラッシュ間にゲート弁３２より上の便器内に残るよう、その位置に掛け止めされ得る。次に、入口水は遮断され、フラッシュ周期を終了する。

図７に示される実施態様では、トイレ６０は、図１と比較されるときに、僅かに異なる据付角にあるトラップ弁カートリッジ１８Ａを描写している。他の素子は図１におけると実質的に同じであり、故に、同様に番号が付されている。

図８に示される実施態様では、トラップ弁８０は、トイレの排出口からトイレのトラップへの流出を制御するよう位置付けられている。トラップ弁８０は、入口と、出口と、入口及び出口を接続する空洞とを含む。封止ガスケット８２が、弁ハウジング入口に隣接して位置付けられている。ゲート弁８３が空洞内に位置付けられ、ハウジング８１の外側から空洞に延びるリンク機構８５を使用して旋回可能である。ゲート弁８３は、排出口からの流出を本質的に閉塞する第一位置から排出口からトラップへの流れを許容する第二位置に旋回可能である。リンク機構８５に接続されたアーム８４があり、アームはゲート弁８３に旋回可能に接続されている。

図８に示される実施態様では、アーム８４とゲート弁８３との間の接続は、ボール８６及びソケット８８構成である。これはゲート弁８３が閉塞位置において封止ガスケット８２に対して押し付けられるときにゲート弁８３の位置が順応するのを可能にし、従って、（ゲート弁を組立体公差及びシール上の小さい破片の影響を余り受けなくさせることによって）ゲート弁８３が封止する機会を増大する。

実施態様に拘わらず、本発明は、便器排出を制御するトラップ弁の使用を容易化する。封止ガスケットに対する摩耗に関する保守の懸念は、偏心的閉塞によって低減される。一部の実施態様において閉塞ゲートが開始するときの垂直付近のゲート弁の位置付けは、便器材料の重量に直面しての閉塞を容易化する。トラップ水位より上のゲート弁の位置付けは、保守の問題をさらに減少し、信頼性を伴って助ける。

カートリッジ弁は、金属又はプラスチック構成部品から成り得る。

本発明の好適実施態様が開示されたが、好適実施態様に対するさらに他の修正及び変形が当業者に明らかであり、本発明の精神及び範囲内にあることが意図されることが理解されるべきである。例えば、カートリッジ弁は、好ましくは、セラミックの便器及びトラップと使用されるが、それは他の材料（例えば、金属、プラスチック）から成るトイレ構成部品とも使用され得る。さらに、トラップ弁１８／１８Ａ及びゲート３２の据付角は、幾分異なり得る。

従って、本発明は、記載された最も好適な実施態様に限定されるべきではない。本発明の完全な範囲を確定するために、後続の請求項が参照される。

本発明は、改良されたトラップ排出弁を有するトイレを提供する。

Claims (10)

1. 下方の排出口を有する便器と、
   前記排出口と流体連絡するトラップと、
   前記排出口から前記トラップへの流出を制御するよう位置付けられるトラップ弁とを含み、
   該トラップ弁は、
   入口と、出口と、前記入口と前記出口とを連結する空洞とを有する弁ハウジングと、
   前記空洞内に位置付けられるゲート弁と、
   封止ガスケットとを含み、
   前記ゲート弁は、前記排出口からの流出を本質的に閉塞する第一位置から前記排出口から前記トラップへの流れを許容する第二位置へ旋回可能であり、
   前記ゲート弁は、曲率中心から延びる曲率半径を有する少なくとも部分的に球形部分の形態であり、前記ゲート弁は、前記封止ガスケットの封止表面と接触するよう、前記曲率中心から偏心した回転中心について旋回可能である、
   トイレ。
2. 前記封止ガスケットは、前記弁ハウジング入口に対して位置付けられる、請求項１に記載のトイレ。
3. 前記ゲート弁は、前記ゲート弁の前縁が垂直の４０°内にあるとき、前記入口を閉塞し始めるよう、前記ガスケットに対して位置付けられる、請求項１に記載のトイレ。
4. 前記弁ハウジングは、空洞を定める２つのクラムシェル部分を有するカートリッジの形態である、請求項１に記載のトイレ。
5. 前記ゲート弁は、前記弁ハウジングの外側から前記ゲート弁に延びるリンク機構を使用して旋回可能である、請求項１に記載のトイレ。
6. 前記ゲート弁は、前記ゲート弁が前記第一位置と前記第二位置との間で旋回されるときの前記ゲート弁と前記封止ガスケットとの間の継続的な接触を防止するよう、前記曲率中心から偏心した前記回転中心について旋回可能である、請求項１に記載のトイレ。
7. 前記ゲート弁の旋回は、当該トイレのフラッシュ周期の一部として開始され得る、請求項１に記載のトイレ。
8. 前記トラップは、便器への下水ガスの逆流を制限する通常のトラップ水位を有し、前記ゲート弁は、前記水位よりも上にあるよう位置付けられる、請求項１に記載のトイレ。
9. 前記トラップ弁は、一端で便器排出口に接続され、他端でトイレトラップに接続されるのに適した、カートリッジの形態でもある、請求項１に記載のトイレ。
10. 前記ゲート弁は、前記ゲート弁が前記第一位置にあるときにのみ、前記封止ガスケットの前記封止表面と完全に接触する、請求項１に記載のトイレ。

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