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。
本発明の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、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、導入管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、流路状態切替手段400と、タンク内吐水部401とが配置されている。尚、導入管231から主弁233、パイロット弁234を介してノズル310まで接続される流路を以下では給水管230と称することとする。
導入管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。導入管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、導入管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。導入管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。
導入管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、導入管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、上記のように導入管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。
バキュームブレーカー235とジェットポンプユニット300との間には、流路状態切替手段400とタンク内吐水部401とがさらに備えられている。タンク内吐水部401は、ノズル310に水を供給する給水管230を流れる水をタンク20内に吐出する。また、流路状態切替手段400は、タンク内吐水部401により給水管230を流れる水がタンク20内に吐出されるように、給水管230の流路状態を切り替えるものである。
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230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230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への注水)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230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230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。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、一端が給水管230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230から供給された水はノズル310に到達し、噴射口311から高速の水流として噴射される。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(水平面と平行になるように)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から水が噴射されると、噴射された高速の水が上昇部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から噴射された高速の水流によって上昇部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から噴射される水の流量よりも、リム部120に供給される水の流量の方が大きくなっている。換言すれば、ノズル310の噴射口311から噴射される水の流量が小さくても、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、水道管の水圧が小さい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に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に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から噴射された水が切り換え板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。ノズル310から噴射された水が当該面に当たると、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に貯留される。このように、流路切り換え部材350は、ノズル310から噴射された水の供給先を、リム部120(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。
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、導入管231と、主弁233と、ジェットポンプユニット300と、流路状態切替手段400と、タンク内吐水部401とが配置されている。尚、既に説明したように、給水管230は、導入管231からノズル310まで接続される流路である。
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)。
また、上記のようにボウル部110の洗浄が開始された後、水位検出手段420により、タンク20の水位が所定の位置まで下がってきたと検出されると、制御部410は流路状態切替手段400を制御する。具体的には、給水管230の流路状態を切り替え、給水管230を流れる水が、タンク内吐水部401を介して、タンク20内に吐出されるようにする(図5の矢印AR4)。
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への注水が開始される(図5の矢印AR5)。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、リム部120(吐水部133、135)及びタンク20内に供給される水の流量について、図6乃至8を参照しながら説明する。図6は、リム部120に供給される水の流量が変化することを説明するための図であって、給水管230の流路状態が切り替わる様子を模式的に示している。図7は、タンク内の水位の変化を示すグラフである。図8は、リム部120及びタンク20内に供給される水の流量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、ノズル310から水が噴射され、既に説明したようにジェットポンプ作用によってリム部120に水が供給される。
図6(A)は、リム部120に水が供給され始めた直後における、給水管230の流路状態を模式的に示している。タンク20内の水位は満水位から低下し始めているが、水位検出手段420に接続されているフロート421よりも高い。すなわち、フロート421は水没した状態となっている。
この場合には、給水管230の流路を切り替える流路状態切替手段400に含まれる電磁弁402は、給水管230を流れる水がノズル310に供給されるように給水管230の流路を切り替えている。そして、上昇部322の内部においては、ノズル310の吸引口321から流入した水が屈曲部323に向かって流れている。上昇部322の内部においては、ジェットポンプ作用による大流量の水がリム部120へ洗浄水として供給される。
ノズル310からの水の噴射が開始されてから、タンク20内の水位が低下して、水位検出手段420に接続されているフロート421の下部の位置(このときの水位を、以下では「第一水位W1(図7参照)」とも称する)となるまでの期間においては、上記のように大流量の水がリム部120に供給される。当該期間においてジェットポンプユニット300から大流量の水が供給される工程を、以下では「第一洗浄工程」とも称する。
タンク20内の水位が第一水位W1まで低下すると、上記の第一洗浄工程は終了する。
図6(B)は、このときにおける給水管230の流路状態を模式的に示している。図6(B)に示すように、水位検出手段420がタンク内の水位が第一水位W1まで低下したことを検出すると、制御部410により、流路状態切替手段400に含まれる電磁弁402が切り替え制御される。より詳細には、電磁弁402は、給水管230を流れる水がタンク20内に供給されるように、給水管230の流路を切り替える。
その結果、給水管230を流れる水がタンク20内に吐出され、給水管230からノズル310への水の供給が停止される。すなわち、図6(B)においては、ノズル310からスロート管320内部を通り、リム部120に供給する水が停止される。このように、第一洗浄工程が終了した後、リム部120に供給する水を一時的に停止する工程を、以下では「停止工程」とも称する。尚、停止工程が実施されている間には、給水管230を流れる水がタンク20内に吐出されていることから、タンク20内への水の貯留が行われている。
停止工程においてタンク20内への水の貯留が行われ、タンク20内への水位が所定水位(このときの水位を、以下では「第二水位W2(図7参照)」とも称する)まで上昇すると、上記の停止工程は終了する。尚、停止工程は、タンク20内の水位が第二水位W2まで上昇するまで継続される。
停止工程が終了すると、制御部410により電磁弁402が制御され、給水管230を流れる水がノズル310に供給されるように、電磁弁402は給水管230の流路を切り替える。すなわち、給水管230からノズル310への水の供給が再開され、ジェットポンプ作用による大流量の水がリム部120へ供給される。当該期間において、停止工程の後にジェットポンプユニット300から大流量の水がリム部120へ供給される工程を、以下では「第二洗浄工程」とも称する。
第二洗浄工程において、タンク20内の水位が低下して、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)に示したタンク20内の水位となるまでの期間においては、上記のように大流量の水がリム部120へ供給される。
尚、図4(B)に示した状態となる際におけるタンク20内の水位を、以下では、「第三水位W3(図7参照)」とも称する。第三水位W3とは、第二洗浄工程において、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。
第二洗浄工程が終了すると、ノズル310からは水が継続して噴射され、タンク20内への水の貯留が行われる。タンク20内の水位が上昇して、満水位となると、ノズル310からの水の噴射が停止され、タンク20内への水の貯留が停止される。
尚、ボウル部110の洗浄が行われた後において、封水WTを形成するための水(リフィル水)をジェットポンプユニット300からリム部120に追加供給する構成としてもよい。このようなリフィル水の供給は、第二洗浄工程が終了した時点(ステップS07の直後)、又はタンク20内への水の貯留が停止した時点(ステップS10の直後)のいずれかのタイミングにおいて、開始することが望ましい。第二洗浄工程が終了した時点でリフィル水の供給を開始する場合には、タンク20内への水の貯留と、リム部120へのリフィル水の追加とが同時に行われることとなる。
図8は、第一洗浄工程(時刻t0〜時刻t100)、停止工程(時刻t100〜時刻t150)及び第二洗浄工程(時刻t150〜時刻t200)におけるリム部120及びタンク20内に供給される水の流量の変化を示している。同図において、第一洗浄工程から停止工程に切り替わる時刻、すなわち、タンク20内の水位が第一水位W1となる時刻を時刻t100としている。また、第一洗浄工程において、ノズル310から噴射される水の流量をQjetと表記し、ジェットポンプ作用によって吸引口321に引き込まれる水(タンク20内からスロート管320の内部に引き込まれる水)の流量をQtankと表記している。
既に説明したように、時刻t0から時刻t100までの第一洗浄工程においては、ジェットポンプ作用による大流量の水がリム部120に供給される。図8に示したように、リム部120に到達する水の流量は、流量Qjetと流量Qtankとの和となっている。
時刻t100から時刻t150までの停止工程においては、給水管230を流れる水がタンク20内に吐出されることで、給水管230からノズル310への水の供給が停止される。つまり、ノズル310から噴射される水の流量Qjetは、停止工程に切り替わると0となる。図8におけるタンクへの供給量のグラフに示されるように、水の流量Qjetと停止工程における水の流量との差が、タンク20内に吐出される水の流量である。そして、第一洗浄工程において吸引口321に引き込まれる水の流量Qtankは、停止工程に切り替わると同時に0となる。その結果、ジェットポンプユニット300からリム部120に供給される水の流量(流量Qjetと流量Qtankとの和)は、時刻t100を境に急激に小さくなる。
尚、図8では、停止工程におけるリム部120に供給される水の流量(流量Qjetと流量Qtankとの和)が0の値である例が示されているが、停止工程においてリム部120に滞留している水の量を減少させることができれば、それ以外の値も選択され得る。
ここで、ボウル部110の洗浄が行われている期間の途中で、リム部120への水の供給を上記のように停止させる理由について説明する。図8において一点鎖線で示した線OL1及びOL2のうち、線OL1は、仮に停止工程への切り替えが行われなかった場合(第一洗浄工程においてリム部120に供給される流量を保ったまま時刻t100以降も継続した場合)における、リム部120に供給される流量と、リム部120から水が溢れてしまう時刻との関係を示している。線OL2は、停止工程への切り替えが行われた場合における、リム部120に供給される流量と、リム部120から水が溢れてしまう時刻との関係を示している。
吐水部133、135から水が噴出し、リム部120に水が供給され始めた当初においては、リム部120を旋回して流れている水、すなわち、リム部120に滞留している水の量は比較的少ない。このため、リム部120には新たに供給される水を受け入れる余地があり、リム部120から水が溢れてしまうことはない。
しかしながら、引き続きリム部120に供給される水の流量が略一定のままであっても、リム部120に滞留している水の量は次第に増加して行き、新たに供給される水を受け入れる余地が少なくなっていく。その結果、リム部120に滞留している水の量が一定量(以下、「限界量」とも称する)を超えた時点以降においては、リム部120に対して新たに供給された水が溢れてしまうことがある。
第一洗浄工程において、リム部120に供給される水の流量が比較的大きい場合には、リム部120に滞留している水の量は素早く増加するため、早期に限界量に達する。逆に、リム部120に供給される水の流量が比較的小さい場合には、リム部120に滞留している水の量はゆっくりと増加するため、限界量に達するまでには長時間を要する。従って、リム部120に供給される水の流量と、リム部120に滞留している水の量が限界量を超える時刻との関係は、図8の線OL1で示したように右肩下がりの曲線となる。
図8に示した点線VLは、時刻t100において停止工程への切り替えが行われず、第一洗浄工程が継続されることとした場合において、リム部120に供給される水の流量を示す線である。このように第一洗浄工程を継続した場合には、点線VLは、時刻t100を超えた後の時刻tv(t100<tv<t150)において、線OL1と重なることとなる。つまり、仮に停止工程への切り替えが行われない場合には、時刻tvにおいてリム部120から水が溢れてしまうこととなる。
そこで、本実施形態においては、リム部120から水が溢れてしまうよりも前の時点(時刻tvよりも早い時刻t100)で、リム部120への水の供給を停止させる(リム部120に供給される水の流量を急激に減少させる)ことで、リム部120から水が溢れてしまうことを防止している。具体的には、第一洗浄工程の後に、リム部120への水の供給を停止させるように、ジェットポンプユニット300の流路状態を切り替える構成となっている。第一洗浄工程の後に、リム部120への水の供給を停止させることにより、リム部120を旋回して流れている水が少なくなり、新たに供給される水を受け入れる余地が生じる。このため、リム部120に供給される水の流量と、リム部120に滞留している水の量が限界量を超える時刻との関係は、線OL1の曲線から右側に移動し、線OL2に示す曲線となる。その結果、図8から明らかなように、点線VLは、線OL2と重ならなくなるので、リム部120から水が溢れてしまうことを防止することが可能となる。
上記で説明したように、第一洗浄工程においては、吐水部133には大流量且つ略一定の水がジェットポンプユニット300から供給される。ボウル部110に付着した汚物は短時間のうちに除去されるため、吐水部133から水を吐出する時間を短縮し、節水化を図ることができる。
また、第一洗浄工程に続く停止工程においては、上述したように給水管230を流れる水がタンク20内に吐出されることで、給水管230からノズル310への水の供給が停止され、吐水部133への水の供給が停止される(流量Qjetと流量Qtankとの和から急激に減少する)。よって、リム部120に滞留している水の量が増加してリム部120から水が溢れてしまう前に、リム部120から水が溢れてしまうことを防止することが可能となる。
ところで、ノズル310から噴射される水の流量を少なくした状態で、所定量(総流量)の水を吐水部133に供給しようとすると、タンク20内に貯留された水を多量に使用する必要があり、タンク20内の貯水量を大きくする必要がある。その結果、タンク20のサイズを大型にする必要が出てくる。
そこで、本実施形態に係る水洗大便器装置FTでは、停止工程において、給水管230を流れる水を、タンク内吐水部401を介してタンク20内に吐出させることにより、ノズル310から噴射される水の流量を小さくしつつ、タンク20内に水を貯留することができる。その結果、予めタンク20内に貯留される水の量を小さくすることができ、タンク20のサイズを小型にすることができる。
以上のように、本実施形態に係る水洗大便器装置FTでは、吐水部133に水を供給している期間の全体において、リム部120から水が溢れてしまうことを確実に防止しながら、可能な限り大流量の水を吐水部133に供給することができる。その結果、高い洗浄性能と節水性能を確保することができる。
ところで、上述したジェットポンプユニット300の流路状態を切り替える流路状態切替手段400として、ジェットポンプユニット300のうち、ノズル310よりも下流側(例えばスロート管320)の流路状態を変更し、吐水部133、135への水の供給を停止する態様のものが考えられる。
しかしながら、ノズル310よりも下流側に設けられるスロート管320の流路状態を変更するために、スロート管320の内部を遮蔽するような機構を設けた場合には、スロート管320の内部を流れる水の圧力損失が大きくなってしまう。スロート管320の内部を流れる水の流量は、ノズル310から噴射された水の流量をジェットポンプ作用によって増大(増幅)させたものであるから、スロート管320の内部を流れる水の圧力損失が大きいと、スロート管320から吐水部133、135に供給される水の流量が減少してしまうこととなる。その結果、ジェットポンプ作用による流量の増大量(増幅量)が低下してしまい、ジェットポンプ作用を利用して大流量の洗浄水をリム部120に供給する構成として高い洗浄性能を確保できない場合が生じ得る。また、スロート管320の管径D2(図6参照)は比較的大きいため、スロート管320の流路状態を切り替える機構を設ける場合には、その機構が大型化、複雑化してしまう可能性がある。
そこで、本発明に係る水洗大便器装置FTにおいては、流路状態切替手段400は、ジェットポンプユニット300のうち、ノズル310よりも上流側に設けられる給水管230の流路状態を切り替えるように構成されている。給水管230の管径D1(図6参照)は、スロート管320の管径D2よりも小さいため、スロート管320の流路状態を切り替えるよりも小さく且つ簡単な構成とすることができる。
尚、給水管230内は特に水圧が高いため、タンク内吐水部401から吐出される水の流速は大きい。そのため、例えばタンク20内の水面よりも上方において水が吐出された場合、タンク20内の水面が大きく波立つ恐れがある。その結果、水面の高さに応じて動作するタンク20内機器(例えばフロート351を備えた開閉弁)が誤動作してしまう可能性がある。
そこで、本実施形態に係る水洗大便器装置FTでは、タンク内吐水部401は、停止工程において、タンク20内の水没した位置に水を吐出するように構成されている。このような構成により、停止工程において、タンク内吐水部401から吐出された水により、タンク20内の水面が波立つことを防止することができる。その結果、水面の高さに応じて動作するタンク内機器の誤動作を防止することができる。
また、本実施形態に係る水洗大便器装置FTでは、停止工程において、タンク20の底面に向けて水を吐出するように構成されている。このような構成により、停止工程において、タンク内吐水部401により吐出された水がタンク20底面に衝突して減速することによってタンク20内の水面が波立つことを更に防止できる。その結果、水面の高さに応じて動作するタンク内機器の誤動作を更に防止できる。
続いて、図9を参照しながら、ノズル310から噴射される水の流量がばらつくことの影響について説明する。図9のグラフGJ1は、ノズル310から噴射される水の流量の時間変化を示している。既に説明したように、ノズル310からは一定の流量Qjetで水が噴射される。グラフGT1は、ジェットポンプ作用によってリム部120に供給される水の流量を示している。第一洗浄工程では、流量Qjetがジェットポンプ作用によって増幅される結果、リム部120に対して流量Q1の水が供給される。尚、図9では、時刻t100以降(停止工程)においてリム部120に供給される水の流量を示すグラフは描かれていない。
ところで、ジェットポンプユニット300によってリム部120に供給される水の流量は、例えばノズル310の上流側に配置された定流量弁232の機差等によって厳密には設計値(Qjet)通りとはならず、製品ごとにばらついてしまうことがある。図9のグラフGJ2は、ノズル310から噴射される水の流量が設計値通りとはならず、流量Qjetよりも僅かに大きい流量Qjet2となってしまった場合における、当該流量の時間変化を示している。このとき、大便器本体10に供給される水の流量は、グラフGT12で示したように流量Q1よりも大きい流量Q12となる。
図9から明らかなように、もしこのような場合においても第一洗浄工程が時刻t100まで継続されると、グラフGT12と線OL3とが交わることとなる。すなわち、時刻t100よりも前の時点において、リム部120から水が溢れてしまうこととなる。
しかしながら、本実施形態においては、タンク20内の水位が第一水位W1まで低下した時点で第一洗浄工程が終了し、停止工程への切り替えが行われるように構成されている。このため、リム部120に供給される水の流量が流量Q1から流量Q12に増加した場合には、時刻t100よりも早い時点(時刻t90)で第一洗浄工程が終了する。その結果、図9に示したようにグラフGT12と線OL3とは交わっておらず、リム部120から水が溢れる前において停止工程への切り替えが行われることとなる。
図9のグラフGJ3は、ノズル310から噴射される水の流量が設計値通りとはならず、流量Qjetよりも僅かに小さい流量Qjet3となってしまった場合における、当該流量の時間変化を示している。このとき、リム部120に供給される水の流量は、グラフGT13で示したように流量Q1よりも小さい流量Q13となる。
図9から明らかなように、もしこのような場合においても第一洗浄工程を時刻t100で終了してしまうと、リム部120から水が溢れ始めるよりも遙かに前の時点で、第一洗浄工程から停止工程への切り替えが行われることとなる。すなわち、新たに供給される水を受け入れる余地がリム部120には十分あるにも拘わらず、リム部120へ供給される水の流量が減少してしまうこととなる。この場合には、第一洗浄工程における洗浄性能が十分に得られないため、ボウル部110の洗浄性能を確保し得ないこととなってしまう。
しかしながら、本実施形態においては、タンク20内の水位が第一水位W1に低下するまでの間は、第一洗浄工程が継続されるように構成されている。このため、大便器本体10に供給される水の流量が流量Q1から流量Q13に減少した場合には、時刻t100よりも遅い時点(時刻t110)まで第一洗浄工程が継続される。その結果、第一洗浄工程におけるボウル部110の洗浄性能が十分に確保される。
このように、本実施形態においては、第一洗浄工程においてリム部120に供給される水の流量が大きい程、第一洗浄工程から停止工程に移行するタイミングが早くなるように構成されている。すなわち、第一洗浄工程から停止工程に移行するタイミング(第一洗浄工程の期間の長さ)を固定するのではなく、第一洗浄工程においてリム部120に供給される水の流量に応じて変化させるように構成されている。このような構成により、第一洗浄工程においてリム部120に供給される水の流量が変動した場合であっても、当該変動に応じて、第一洗浄工程から停止工程に移行するタイミングが適切となるように調整される。
また、タンク20内の水位が第一水位W1まで低下した時点で、第一洗浄工程から停止工程への移行が行われる構成とすることにより、上記のようなタイミングの調整が自動的に行われるようになっている。従って、第一洗浄工程においてリム部120に供給される水の流量を直接測定することなく、第一洗浄工程から停止工程に移行するタイミングが適切且つ自動的に調整される。すなわち、流量計等の装置を必要とせず、簡易な構成によって、停止工程に移行するタイミングが適切に且つ自動的に調整される。
以上、具体例を参照しつつ本発明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。