以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容
易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
<第一実施形態>
本発明の第一実施形態に係る水洗大便器装置について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は水洗大便器装置FTの断面図であって、水洗大便器装置FTをその左右方向に垂直な面で切断した場合の断面を示している。図2は水洗大便器装置FTの上面図である。図2では、後に説明するタンク20の内部構造を示すため、タンク20の上蓋201を取り外した状態を描いている。
図1及び図2に示したように、水洗大便器装置FTは、大便器本体10と、当該大便器本体10の後方側(図1では右側、図2では上側)において大便器本体10の上面101に設置されたタンク20とを備えている。水洗大便器装置FTは、大便器本体10によって汚物を受け止めて、当該汚物を、タンク20から供給される水(洗浄水)によって排水管SWに排出する装置である。
尚、以下の説明においては、特に断らない限り、大便器本体10に着座した状態の使用者から見て右側(図2では左側)のことを「右側」と称し、大便器本体10に着座した状態の使用者から見て左側のことを「左側」(図2では右側)と称することとする。また、大便器本体10に着座した状態の使用者から見て前方側(図1では左側、図2では下側)のことを「前側」又は「前方側」と称し、大便器本体10に着座した状態の使用者から見て後方側(図1では右側、図2では上側)のことを「後側」又は「後方側」と称することとする。
大便器本体10は、ボウル部110と、リム部120と、導水路130と、排水トラップ管路140とを有している。ボウル部110は、上方から落下する汚物を一時的に受け止める部分である。リム部120は、ボウル部110の上縁部に形成されており、図1に示したように、ボウル部110の内側面の一部を外周側に向けて後退させたような形状となっている。後に説明するように、リム部120は、ボウル部110に向けて供給された水が旋回して流れる流路となっている。リム部120は、ボウル部110の上縁に沿って一周するような略円形(上面視)の流路として形成されている。
導水路130は、タンク20から供給された水をボウル部110に導くために、大便器本体10の内部に形成された流路である。導水路130は、その一端が大便器本体10の上面101に開口しており、タンク20から供給される水の入口131となっている。入口131が形成されている位置は、大便器本体10の上面101のうち後方側の部分であり、且つ左右方向における中央の部分である。
導水路130は、その下流側において二つの流路(第一導水路132、第二導水路134)に分岐している。一方の流路である第一導水路132は、その下流側の端部がリム部120のうち右側の部分において開口しており、当該開口が水の出口(吐水部133)となっている。タンク20から入口131に水が供給されると、その一部は第一導水路132の内部を通り、吐水部133から噴出してリム部120に供給される。
他方の流路である第二導水路134は、その下流側の端部がリム部120のうち左側且つ後方寄りの部分において開口しており、当該開口が水の出口(吐水部135)となっている。タンク20から入口131に水が供給されると、その一部は第二導水路134の内部を通り、吐水部135から噴出してリム部120に供給される。
吐水部133から水が噴出する方向は、略円形の流路として形成されたリム部120の円周に沿う方向であり、且つ上面視において反時計回りの方向となっている。吐水部135から水が噴出する方向も、略円形の流路として形成されたリム部120の円周に沿う方向であり、且つ上面視において反時計回りの方向となっている。図2において矢印で示したように、吐水部133及び吐水部135からリム部120に噴出した水は、いずれもリム部120に沿って反時計回りに旋回して流れながら、リム部120の全体からボウル部110に向けて流下する。
排水トラップ管路140は、ボウル部110の下端と排水管SWとを接続する流路である。排水トラップ管路140は、ボウル部110の下端から下流に向かう方向に沿って上り勾配となるように形成されている上昇流路141と、上昇流路141の上端から下流に向かう方向に沿って下り勾配となるように形成されている下降流路142とを有している。このような構成により、ボウル部110の下部から上昇流路141の下部に亘る部分には水を貯留することが可能となっており、貯留した水によって封水WTが形成されている。下降流路142の下端には排水管SWが接続されている。排水管SWは建物の内部に配置された配管であって、その下流側の端部が不図示の下水管に接続されている。
タンク20からボウル部110に向けて水が供給されると、上記のように、当該水はリム部120を旋回して流れながら、リム部120の全体からボウル部110に向けて流下する。水はボウル部110に対して上方から追加され、ボウル部110の下端部から上昇流路141及び下降流路142を通って排出される。その結果、ボウル部110に貯留されている水(封水WT)には下向きの流れが生じることとなる。
ボウル部110において一時的に受け止められていた汚物は、上方のリム部120から供給される水によって下方に向けて押し込まれ、ボウル部110の下端に向かって移動する。その後、汚物は水流によって上昇流路141を通り下降流路142に到達して、水と共に排水管SWに向けて落下する。
タンク20は内部に水が貯留された容器であって、当該水を導水路130の入口131に供給するためのものである。タンク20は、第一タンク部210と、第一タンク部210の底壁211の一部を下方に伸ばすように形成された第二タンク部220とを有している。第一タンク部210と第二タンク部220はいずれも略直方体の容器であって、両者の内部空間が互いに連通している。第二タンク部220は、第一タンク部210の底壁211のうち後方側の部分に接続されている。
第一タンク部210の底壁211(第二タンク部220よりも前方側の部分)は、大便器本体10の上面101のうち後方側の部分に対して上方から近接した状態となっている。具体的には、大便器本体10の上面101のうち後方側の部分には入口131が形成されているが、第一タンク部210の底壁211は、入口131の周囲を上方から覆うように、大便器本体10の上面101に対して上方から近接した状態となっている。また、底壁211には入口131と略同一形状の開口212が形成されており、開口212と入口131とが上面視で重なっている。このため、タンク20の内部に貯留されている水は、開口212及び入口131を通って導水路130の内部に流入し、ボウル部110に向かって流れることが可能となっている。
第一タンク部210を上記のように配置した結果、第二タンク部220は大便器本体10よりも後方に位置している。すなわち、大便器本体10の後方側端部よりも更に後方側に位置した状態となっている。また、第二タンク部220の底壁221は、大便器本体10の上面101よりも低い位置に配置されている。
上記のようにタンク20が配置されることにより、タンク20の前端部が、大便器本体10の後端部よりも前方側に位置している。また、タンク20の下端部が、大便器本体10の上面101よりも下方側に位置している。その結果、水洗大便器装置FT全体の前後方向における寸法と、上下方向における寸法とが、いずれも小さくなっており、水洗大便器装置FTのデザイン性が向上している。
次に、タンク20の内部の構成について説明する。図3は、水洗大便器装置FTを後方側から見た場合における、タンク20の内部を示す斜視図である。図3に示したように、タンク20の内部には、給水管231と、主弁233と、パイロット弁234と、ジェットポンプユニット300とが配置されている。
給水管231は、主弁233に向けて水を供給するための管であって、第二タンク部220の底壁221から鉛直上方に向かって伸びるように配置されている。給水管231の下端は、タンク20の外部において不図示の水道管に接続されている。また、給水管231の上端は、タンク20の内部において主弁233に下方から接続されている。給水管231は、タンク20の内部のうち左右方向における中央よりも左側となる位置に配置されている。
給水管231の途中(水道管と主弁233との間)には、図3では図示しない定流量弁232が配置されている。主弁233が開いた状態において主弁233に流入する水の流量は定流量弁232によって一定となり、水道管内の水圧によって変動することがない。
主弁233は開閉弁であって、給水管231からジェットポンプユニット300に向かう水の流路の開閉を行うものである。主弁233とジェットポンプユニット300との間にはバキュームブレーカー235が備えられており、バキュームブレーカー235の上流側が負圧となって水が逆流してしまうことが防止されている。尚、上記のように給水管231が上方に向かって伸びており、主弁233とバキュームブレーカー235とはタンク20内の高い位置に配置されている。このため、タンク20の水位が満水位となった状態においても、バキュームブレーカー235が水没してしまうことはない。
主弁233にはパイロット弁234が備えられており、パイロット弁234の動作によって主弁233の開閉が切り替えられる構成となっている。パイロット弁234には、タンク20の外側に配置された手動レバー236が、タンク20の内部に配置された伝達機構237を介して接続されている。また、パイロット弁234には、タンク20の内部に配置されたフロート238が更に接続されている。
水洗大便器装置FTの使用者によって手動レバー236が操作されると、当該操作が伝達機構237を介してパイロット弁234に伝達され、パイロット弁234が開かれる。これにより主弁233が開かれた状態となり、給水管231からジェットポンプユニット300に向かって水が流れる。後に説明するように、ジェットポンプユニット300に向かって流れた水は、タンク20の内部に貯留されていた水と共に洗浄水として導水路130に供給される。このため、タンク20の内部における水位は次第に低下していく。
ボウル部110の洗浄が終了した後も、主弁233は閉じられず、給水管231からジェットポンプユニット300に向かって引き続き水が流れる。ジェットポンプユニット300に向かって流れた水はタンク20の内部に供給されて、次回の洗浄のために貯留される。タンク20の内部に向けた水の供給(タンク20への給水)が行われると、タンク20の内部における水位は次第に上昇して行く。タンク20の内部においてパイロット弁234に接続されているフロート238は、水位の上昇に伴って上昇し、これによりパイロット弁234が閉じられる。
このように、タンク20の内部における水位が上昇すると、フロート238が受ける浮力の変化によってパイロット弁234が閉じられる。パイロット弁234が閉じられると、主弁233が閉じられた状態となり、給水管231からジェットポンプユニット300への水の供給が停止される。この時点においてタンク20の内部に貯留されている水の量が、次回の洗浄のために必要な量となるように(所定の満水位となるように)、フロート238の配置が調整されている。
ジェットポンプユニット300は、給水管231から供給された水によりジェットポンプ作用を誘発させ、これにより導水路130に向けた水の供給を行うためのものである。このようなジェットポンプユニット300は、ノズル310と、スロート管320とを有している。
ノズル310は、一端が接続管239を介してバキュームブレーカー235に接続されており、他端には噴射口311が形成されている管である。ノズル310は、第二タンク部220の底壁221の近傍に配置されている。主弁233が開かれると、給水管231から供給された水は接続管239を流れてノズル310に到達し、噴射口311から高速の水流(ジェット水)として噴射される。ノズル310は、第二タンク部220のうち後方側且つ右側の隅(上面視における隅)に配置されている。図3に示したように、ノズル310はU字形状となっており、その下流側が上記隅から折り返されている。噴射口311は、その噴射方向がスロート管320の内部に向けられている。
スロート管320は断面が円形の管であって、底壁211に形成された開口212(図2参照)を一部が貫通した状態で、タンク20の内部に配置されている。スロート管320の一端は導水路130の入口131に接続されており、他端には開口である吸引口321が形成されている。スロート管320は、導水路130の入口131側の部分が鉛直方向に沿っており、吸引口321側の部分が水平面に対して傾斜している。このため、その全体が逆U字形状となっている。図2に示したように、スロート管320は、上面視において前後方向に対して傾斜した状態で、タンク20の内部に配置されている。
スロート管320の具体的な形状について更に詳しく説明する。スロート管320は、吸引口321から斜め上方に向けて伸びる上昇部322と、上昇部322の下流側(上側)に配置された屈曲部323と、屈曲部323の下流側(下側)に配置され、屈曲部323から下方に向かって伸びる下降部324とを有している。
上昇部322は、その管径が全体において均一な円筒形状の管であって、水平面に対して傾斜した状態で配置されている。吸引口321は上昇部322の下端に形成されている。吸引口321は、その縁の全体が水平面に沿うように形成されている。
下降部324は、その管径が全体において均一な円筒形状の管であって、鉛直方向に沿って配置されている。下降部324の管径は、上昇部322の管径よりも大きい。屈曲部323のうち上昇部322側の管径は、上昇部322の管径に等しい。また、屈曲部323のうち下降部324側の管径は、下降部324の管径に等しい。このため、管径が互いに異なる上昇部322と下降部324とが、屈曲部323によって滑らかに繋がれているということができる。
図4を参照しながら、ジェットポンプユニット300の構成及び動作について更に説明する。図4(A)は、タンク20内の水位が吸引口321よりも高い(例えば満水位)ときにおいてノズル310からジェット水が噴射され、これによりジェットポンプ作用が誘発されている状態を模式的に示したものである。
主弁233が開かれて、ノズル310の噴射口311からジェット水が噴射されると、当該ジェット水が上昇部322の内部に向かって流れる。上昇部322のうち下側の部分及びノズル310は、タンク20内に貯留されている水の内部に水没している。このため、タンク20内に貯留されている水は、噴射口311から噴射されたジェット水によって上昇部322の内部に引き込まれて、導水路130に向かって流れる。このようなジェットポンプ作用が誘発される結果、スロート管320の内部では、ノズル310の噴射口311から噴射されたジェット水だけでなく、吸引口321の周囲から引き込まれた水も流れる。これらが導水路130を流れて、洗浄水として吐水部133、135からリム部120に供給される。
このように、水洗大便器装置FTにおいては、ノズル310の噴射口311から噴射されるジェット水の流量よりも、リム部120に供給される水の流量の方が多くなっている。換言すれば、ノズル310の噴射口311から噴射されるジェット水の流量が少なくても、洗浄水として十分な流量の水がリム部120に供給される。このため、水道管の水圧が低い環境に水洗大便器装置FTが設置された場合であっても、十分な洗浄性能を発揮することができる。
また、洗浄水としてリム部120(及びボウル部110)に供給される水の総量は、タンク20の内部に予め貯留されていた水の量に、ノズル310の噴射口311から噴射されたジェット水の量を加えたものとなる。全ての洗浄水をタンク20の内部に貯留しておく必要がないため、タンク20は小型化されており、そのデザイン性が向上している。
ところで、タンク20に貯留されている水のうち、吸引口321よりも下の部分に存在する水は、吸引口321からスロート管320の内部に供給されない。その結果、タンク20の内部に残水として残ってしまう。しかし、図3等に示したように、ノズル310及び吸引口321はいずれも(狭い)第二タンク部220の内部に配置されている。このため、吸引口321よりも下の部分で残ってしまう残水の量は、比較的少なくなっている。
このような構成により、水洗大便器装置FTでは、リム部120対する水の供給が終了した時点における残水の量を少なくしている。その結果、タンク20の内部空間のうち殆どの部分を、リム部120対して供給される水(残水とならない水)を貯留するための空間として利用することが可能となっており、タンク20の大型化が抑制されている。
上昇部322の下端近傍、すなわち吸引口321の近傍には、流路切り換え部材350が取り付けられている。流路切り換え部材350は棒状の部材であって、その長手方向に沿った一端にはフロート351を有しており、他端には切り換え板352を有している。
尚、流路切り換え部材350は、先に参照した図3等においては図示を省略していたものである。
流路切り換え部材350は、フロート351と切り換え板352との間の部分が、上昇部322の下端近傍に対して回転自在な状態で取り付けられている。図4(A)に示したように、タンク20内の水位が吸引口321よりも高いときにおいては、フロート351に加わる浮力によって流路切り換え部材350が回転する。具体的には、フロート351が上方に移動し、切り換え板352が下方に移動して、それぞれ図4(A)に示した位置で停止する。
図4(A)の状態においては、ノズル310から噴射されたジェット水は、切り換え板352には直接当たることなく上昇部の内部に流入する。その結果、既に説明したようなジェットポンプ作用が誘発され、洗浄水としての水がリム部120に供給される。
その後、タンク20内の水がリム部120に供給されることにより、タンク20内の水位は次第に低下していく。
図4(B)は、タンク20内の水位が吸引口321の近傍まで低下し、リム部120への水の供給が停止した状態を模式的に示したものである。タンク20内の水位が吸引口321の近傍まで低下すると、フロート351に加わる浮力は小さくなる。このため、図4(B)に示したように、フロート351が下方に移動するように流路切り換え部材350が回転する。切り換え板352は上方に移動して、ノズル310から噴射されたジェット水の全てが切り換え板352に直接当たるようになる。
切り換え板352のうち噴射口311に対向する面は、凹状に湾曲した形状となっている。また、この切り換え板352の面は、噴射口311全体と対向しており、全てのジェット水の進行方向が切替えられる配置となっている。ノズル310から噴射されたジェット水が切り換え板352の面に当たると、ジェット水は当該面に沿って流れて、その進行方向を略90度変化させる。その結果、ノズル310から噴射されたジェット水は上昇部322の内部には流入せず、次回の洗浄のための水としてタンク20に給水される。このように、流路切り換え部材350は、ノズル310から噴射されたジェット水の供給先を、大便器本体10からタンク20へと切り替えるためのものである。
以下、流路切り換え部材350により、ノズル310から噴射されたジェット水をタンク20内へ供給する時(最中)を「タンク給水時」と称す。また、タンク給水時において、ノズル310がジェット水の噴射を終了すべき予め定められたタンク20内の水位を、「止水位」と称す。ジェット水の噴射が止水位で確実に止まると、タンク内の水位は、「満水位」となる。したがって、「止水位」と「満水位」は実質的に同義である。
ここで、流路切り換え部材350は、タンク給水時において、タンク20内の水が止水位となるまではジェット水がスロート管320から排出されることを抑制するよう構成されている。このような構成は、切り換え板352とフロート351等の形状及び配置の調整により実現でき、特に限定されない。例えば、上記構成として切り換え板352にのみ着目すると、上述したように切り換え板352のうち噴射口311に対向する面が凹状に湾曲した形状となっていること、切り換え板352が噴射口311全体と対向していること、又は切り換え板352が噴射されるほぼ全てのジェット水の進行方向を、排出方向の上成分(例えば斜め右上の上成分)を含まない方向(例えば斜め右下)に切替えられる配置となっていること、等が挙げられる。
一方で、流路切り換え部材350は、タンク給水時において、タンク20内の水がスロート管320の内部に流入することを許容するよう、吸引口321(第一実施形態では特にスロート管320の内壁面)との間にタンク水流入空間354を形成するよう構成されている。このような構成は、特に限定されないが、例えば切り換え板352のサイズと配置の調整により実現できる。より具体的には、例えば切り換え板352を、吸引口321よりも小さくし、且つ、切替え先のジェット水の進行方向{図4(B)矢印参照}とは逆方向に位置するスロート管320の内壁面から離して配置する。
図5は、タンク20の内部における構成を模式的に示している。既に説明したように、タンク20の内部には、給水管231と、主弁233と、ジェットポンプユニット300とが配置されている。
ボウル部110の洗浄が行われていない状態(待機状態)においては、タンク20の水位は満水位となっている。水洗大便器装置FTの使用者によって手動レバー236が操作されると、既に説明したように主弁233が開かれた状態となり、ノズル310の噴射口311から水が噴射される(図5の矢印AR1)。タンク20の内部に貯留されていた水は、スロート管320の内部に引き込まれて(図5の矢印AR2)、洗浄水としてリム部120に供給される(図5の矢印AR3)。
リム部120への水の供給が終了すると、ノズル310からの水の供給先が流路切り換え部材350によって切り替えられて、タンク20への注水(供給)が開始される(図5の矢印AR4)。タンク20内の水位は次第に上昇して行き、満水位となった時点でフロート238によりパイロット弁234が閉じられる。これと同時に主弁233が閉じられることによりタンク20への注水が終了し、待機状態に戻る。
タンク20の内部におけるその他の構成について、再び図3を参照しながら説明する。図3に示したように、タンク20の内部にはスロート管320の下降部324を囲むような隔壁240が配置されている。隔壁240は、底壁211から上方に向かって伸びるように形成されている。隔壁240、タンク20の前側壁面213、左側壁面214、及び第一タンク部210の底壁211によって、タンク20の内部空間の一部が区画され、小タンク260が構成されている。小タンク260は、その上部がタンク20の内部に開放された容器であって、第一タンク部210のうち前方側且つ左側の隅に配置されている。スロート管320は、下降部324の下端部分が小タンク260の内側に配置されている。また、吸引口321が小タンク260の外側に配置されている。
隔壁240のうち下端部近傍には開閉窓241が設けられている。開閉窓241は通常は開かれた状態となっており、開閉窓241を通じて小タンク260の内部と外部(隔壁240よりも後方側の空間)とが連通している。このため、ボウル部110の洗浄が行われていない状態(待機状態)においては、タンク20内に貯留された水の水位と、小タンク260内に貯留された水の水位は等しくなっている。
手動レバー236は二つの方向(大方向、小方向)に操作することが可能となっている。手動レバー236が大方向に操作された場合には、開閉窓241が開かれた状態のまま、パイロット弁234及び主弁233が開かれる。小タンク260に貯留されていた水は、開閉窓241を通過して第二タンク部220に流出し、吸引口321に到達する。このため、タンク20の内部に貯留されていた水は、小タンク260に貯留されていた分を含む殆どが、スロート管320の内部に引き込まれてリム部120に供給される。
一方、手動レバー236が小方向に操作された場合には、開閉窓241が閉じられると同時にパイロット弁234及び主弁233が開かれる。このため、タンク20の内部に貯留されていた水のうち小タンク260に貯留されていた水は、開閉窓241を通過することができずに小タンク260の内部に残留したままとなる。その結果、洗浄水としてリム部120に供給される水の量は少量となる。
尚、以下の説明において「タンク20に貯留されている水の水位」又は「タンク20内の水位」等というときには、小タンク260の外部における水位を示すものとする。すなわち、隔壁240によって二つに分けられた空間のうち、吸引口321が配置されている方の空間に貯留されている水の水位を示すものとする。小タンク260に貯留されている水の水位については、以下の説明では考慮しない。
続いて、洗浄時においてジェット水の流れとタンク20内に供給される水の水位について、図6〜図9を参照しながら説明する。
図6は、水洗大便器装置FTの、洗浄時における動作の流れを説明するためのフローチャートである。図7は、流路切り換え部材350がジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替えた後のタンク給水時であって、タンク20内の水位が止水位よりも低い時のタンク20内の様子を模式的に示す図である。図8は、流路切り換え部材350がジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替えた後のタンク給水時であって、タンク20内の水位が止水位を超えた異常時のタンク20内の様子を模式的に示す図である。図9は、洗浄時の動作が開始されてからの時間経過に伴うタンク20内の水位の変化を示すグラフである。
まず、水洗大便器装置FTの使用者によって手動レバー236が操作されると(ステップS01)、ノズル310からジェット水が噴射され、既に説明したようにジェットポンプ作用によって導水路130を通じて大便器本体10に水が供給される(ステップS02)。このように大便器本体10に水を供給する便器給水時においては、図9に示すように、タンク20内の水位400が時間の経過とともに例えば直線的に低下し続ける。
大便器本体10への水の供給は、タンク20内の水位400が低下し、流路切り換え部材350が図4(B)に示した状態となるまで継続される。言い換えると、図9に示すように、リム部120へ水が供給され続けてタンク20内の水位400が予め定められた水位:空水位402まで低下すると、上記供給は終了する(ステップS03、S04)。上記「空水位402」とは、流路切り換え部材350のフロート351に加わる浮力が小さくなり、流路切り換え部材350が回転して図4(B)に示した状態となる際におけるタンク20内の水位である。すなわち、「空水位402」とは、リム部120に対する洗浄水の供給が停止される際における、タンク20内の水位である。
流路切り換え部材350が回転して図4(B)に示した状態となると、既に説明したようにノズル310から継続して噴射されるジェット水の進行方向がスロート管320の外部へと切り替わり、タンク20内への水の供給(給水)が行われる(ステップS04)。このようにタンク20内に水を供給するタンク給水時においては、図7及び図9に示すように、タンク20内の水位400が時間の経過とともに例えば直線的に上昇し続ける。そして、タンク20内の水位400が上昇し続けて止水位404に達すると、ノズル310からのジェット水の噴射が停止され、タンク20内への水の供給が停止される(ステップS05、S06)。この結果、タンク20内に貯留された水によりフロート351に加わる浮力で、流路切り換え部材350が回転して図4(A)に示した元の状態に戻る。尚、ジェット水が流れ続けている間は、切り換え板352の面がジェット水の力を受け続け、上記浮力による回転を引き止めている。
このようなタンク給水時において、流路切り換え部材350は、タンク20内の水位400が止水位404となるまではジェット水がスロート管320から排出されることを抑制するよう構成されるため、ジェット水が排出される場合に比べてタンク20内へ水を供給する供給時間t1(図9参照)を短くでき、連続洗浄性を向上することができる。尚、ジェット水の噴射が停止されると、大便器本体10に水が供給されない限り、タンク20内の水位400は時間が経過しても、正常時であれば止水位404のまま変化しないが、図9では以下の異常時を想定しているため、正常時の変化しない水位は記載していない。
ここで、ノズル310のジェット水を止水する止水機構(例えばフロート238、パイロット弁234及び主弁233の少なくとも1つ)が故障して、タンク20内の水位400が止水位404を超えてもジェット水が噴射され続ける異常時を想定する。
この異常時において、仮にスロート管320の吸引口321が完全に遮蔽されていると、ジェット水をスロート管320から導水路130へ排出することができない。この結果、図9の点線で示すようにタンク20内の水位400が上昇し続けて溢れ水位408に達し、タンク20内の水がタンク20外に溢れ出てしまう。
第一実施形態に係る水洗大便器装置FTでは、図4(B)に示すように、流路切り換え部材350は、タンク給水時において、タンク20内の水がスロート管320の内部に流入することを許容するよう吸引口321との間にタンク水流入空間354を形成するよう構成されている。このため、止水機構が故障した場合でも、図8及び図9に示すように、タンク20内の水位400が止水位404を超えて例えばオーバーフロー水位406に達すると、タンク20内の水はタンク水流入空間354を通じてスロート管320の内部に流入した後に導水路130へ排出される(オーバーフローする)。この結果、水洗大便器装置FTでは、タンク20内の水位400が上昇し続けてタンク20内の水がタンク20外に溢れ出ることを抑制することができる。
以上のように、本第一実施形態に係る水洗大便器装置FTによれば、連続洗浄性を向上するとともに、止水機構の故障時にタンク20内の水が溢れ出ることを抑制することができる。
<第二実施形態>
次に、本発明の第二実施形態に係る水洗大便器装置について説明する。本第二実施形態に係る水洗大便器装置は、ジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替える流路切り換え部材の構成が第一実施形態の流路切り換え部材350の構成と異なる。その他の第二実施形態に係る水洗大便器装置の構成については、第一実施形態と同様である。
図10は、本第二実施形態に係る水洗大便器装置の流路切り換え部材350Aの断面図である。
図10に示すように、流路切り換え部材350Aは、棒状の部材であって、その長手方向に沿った一端にはフロート351を有しており、他端には切り換え板352Aを有している。そして、流路切り換え部材350Aは、フロート351と切り換え板352Aとの間の部分が、上昇部322の下端近傍に対して回転自在な状態で取り付けられている。
この切り換え板352Aには、タンク給水時において、ジェット水によってスロート管320の内部に存在する水が引き出されてスロート管320の外部に流出することでスロート管320内の水位がタンク20内の水位400よりも低下することを抑制する水位低下抑制手段410が設けられている。
この水位低下抑制手段410は、切り換え板352Aと一体又は別体であってもよいが、例えば第二実施形態では切り換え板352Aと一体となっている。そして、水位低下抑制手段410は、タンク給水時において、第一実施形態に係る切り換え板352よりもジェット水の進行方向と平行な方向(進行方向切り替え前の進行方向と略直交する方向)に長く延伸した部分が、水位低下抑制手段410となっている(図10に示す切り換え板352Aにおいて点線L1より右側部分)。この結果、ノズル310とスロート管320の内壁面の間の吸引口321を塞ぐように、切り換え板352Aの一端がノズル310の噴射口311に対向し、切り換え板352Aの他端がスロート管320に対向するようになっている。
図11は、本第二実施形態に係る流路切り換え部材350Aがジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替えた後のタンク給水時であって、タンク20内の水位400が止水位404よりも低い時のタンク20内の様子を模式的に示す図である。
仮に、タンク給水時において、スロート管320内の水位400Aがタンク20内の水位400よりも低下してしまうと止水位を超えてオーバーフローし始めるときのタンク20内の水位400が高くなってしまい、タンク20内の上方に電気機器等がある場合は電気機器等が浸水して故障する恐れや、そもそもスロート管320からタンク20内の水がオーバーフローされることなく、タンク20内の水位400が上昇し続けてタンク20から水が溢れ出す可能性がある。
これに対し、本第二実施形態では、流路切り換え部材350Aに水位低下抑制手段410を設けている。これにより、図11に示すように、タンク20内にむけられたジェット水によってスロート管320の内部の水が引き出されることを抑制することができるため、タンク20内の水位400の上昇に伴いスロート管320内の水位400Aも上昇して、タンク内の水位がオーバーフロー水位406を超えたときにより確実にタンク20内の水をオーバーフローさせることができる。
<第三実施形態>
次に、本発明の第三実施形態に係る水洗大便器装置について説明する。本第三実施形態に係る水洗大便器装置は、スロート管の構成が第二実施形態のスロート管320の構成と異なる。その他の本第三実施形態に係る水洗大便器装置の構成については、第二実施形態と同様である。
図12は、本第三実施形態に係る流路切り換え部材350Aがジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替えた後のタンク給水時であって、タンク20内の水位400が止水位404よりも高い時のタンク20内の様子を模式的に示す図である。図13は、本第三実施形態に係る水洗大便器装置において、洗浄時の動作が開始されてからの時間経過に伴うタンク20内の水位400の変化を示すグラフである。尚、図12では、後述するサイホンの流れを把握し易くするため、タンク20内の水をハッチングで示している。
図12及び図13に示すように、本第三実施形態に係る水洗大便器装置のスロート管320Aは、タンク20内の水位400が止水位404を超えるとスロート管320A内部でサイホンが発生するよう構成されている。具体的には、スロート管320Aが逆U字形状に構成されており、かつ、タンク20内の水位が止水位404を越えた際にはスロート内部に空気が流入しない密閉した構成となっている。
尚、図13中の一点鎖線は、第二実施形態に係る水洗大便器装置のスロート管320Aがタンク20内の水位400が止水位404を超えてもスロート管320A内部でサイホンが発生しないよう構成されている場合の、タンク20内の水位400である。また、図13中のX点はオーバーフローの開始を示す点であり、Y点はサイホンの開始を示す点である。
仮に、止水機構が故障した場合にサイホンを発生させないとすると、タンク20への給水流量とスロート管320Aからの排出水量とがバランスするまでタンク20内の水位は上昇し続ける(スロート管320Aからの排出流量はタンク20内水位が上昇するにつれて大きくなる)。タンク20内水位の上限水位(バランスする水位)を低くするには、スロート管320Aの内部から排出する水量を多くする必要があり、水量を多くするためにはスロート管320Aの径を大きくしなければならない。しかし、スロート管320Aを大きくすると便器給水時におけるジェットポンプ作用の低下を招く可能性があり、ひいては、便器の洗浄性能が低下することになる。
これに対し、止水位404を超えるとサイホンが発生するため、タンク20内の水位が、タンク20への給水流量とスロート管からの排出水量とがバランスする水位に到達する前にサイホン作用によりタンク20内の貯水がスロート管320Aを介して排出される。さらには、サイホン作用によってオーバーフロー水量が増加することによりタンク20内水位が減少させられる。この結果、スロート管320Aの径を大きくすることなく、タンク20内の水位をより確実に減少させることができ、タンク20内の水位が上昇し続けてタンク20内からタンク20外に水が溢れ出すことがない。
<第四実施形態>
次に、本発明の第四実施形態に係る水洗大便器装置について説明する。本第四実施形態に係る水洗大便器装置は、ジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替える流路切り換え部材の構成が第一実施形態の流路切り換え部材350の構成と異なる。その他の本第四実施形態に係る水洗大便器装置の構成については、第一実施形態と同様である。
図14は、本第四実施形態に係る水洗大便器装置の流路切り換え部材350Bの断面図である。
図14に示すように、流路切り換え部材350Bは、棒状の部材であって、その長手方向に沿った一端にはフロート351を有しており、他端には切り換え板352Bを有している。そして、流路切り換え部材350Bは、フロート351と切り換え板352Bとの間の部分が、上昇部322の下端近傍に対して回転自在な状態で取り付けられている。
切り換え板352Bには、タンク給水時において、タンク20内の水が止水位404に到達するまではスロート管320の内部の水が大便器本体10側に排出されないよう、ジェット水の一部をスロート管320内部に流入させることで、スロート管320の内部の水位400Aをタンク20内の水位400よりも高くする水位上昇手段412が設けられている。
この水位上昇手段412は、切り換え板352Bと一体又は別体であってもよいが、例えば第四実施形態では切り換え板352Bと一体となっている。水位上昇手段412は、ジェット水の一部をスロート管320内部に流入する構成であれば特に限定されず、例えばジェット水が通ってスロート管320内部に流入するような一又は複数の穴を有した構成であったり、ジェット水の一部をスロート管320の内壁面に衝突させる構成であったりしてもよい。水位上昇手段412は、例えば第四実施形態では、ジェット水の一部をスロート管320の内壁面に衝突させる構成である。このような構成は、例えば切り換え板352Bの先端出口414の一部をスロート管320の内壁面と対向させることで実現できる。
図15は、本第四実施形態に係る流路切り換え部材350Bがジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替えた後のタンク給水時であって、タンク20内の水位400が止水位404よりも低い時のタンク20内の様子を模式的に示す図である。図16は、本第四実施形態に係る流路切り換え部材350Bがジェット水の供給先を大便器本体10からタンク20へと切り替えた後のタンク給水時であって、タンク20内の水位400が止水位404よりも高い時(異常時)のタンク20内の様子を模式的に示す図である。図17は、洗浄時の動作が開始されてからの時間経過に伴うタンク20内の水位400の変化を示すグラフである。尚、図17中のV点は第四実施形態に係る水洗大便器装置においてオーバーフローの開始を示す点であり、図17中のW点は第一実施形態に係る水洗大便器装置においてオーバーフローの開始を示す点である。
本第四実施形態に係る水洗大便器装置によれば、図15に示すように、水位上昇手段412によってタンク給水時においてジェット水の一部がスロート管320内部に流入することで、スロート管320の内部の水位400Aをタンク20内の水位400よりも高くすることができる。この結果、図16に示すように、タンク20内の水位400が低い状態でもオーバーフローを発生させることができる。したがって、タンク20内の水が排出され始める水位400を低くすることができるため(図8参照)、タンク20の高さを低くすることができ、もってタンク20の小型化をすることができる。
また、本第四実施形態に係る水洗大便器装置では、水位上昇手段412が、ジェット水の一部をスロート管320の内壁面に衝突させるよう構成されているため、流速の速いジェット水であっても確実に減速させることができる。この結果、大便器本体10側へ水を排出することなくスロート管320内の水位400Aをタンク20内の水位400よりも高くすることができる。そして、スロート管320内の水位400Aを高くすることで、図17に示すように、オーバーフローを早期に発生させることができる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の複数の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。