JP6611162B2 - 水洗式便器 - Google Patents

Description

本発明は、水洗式便器、特に、便鉢内に旋回水流を形成する水洗式便器に関する。

水洗式便器においては、１以上の吐水口から便鉢部に洗浄水を吐出し、その洗浄水の勢いによって汚物を排水路に押し出す洗浄方式が知られている。以下、便器内部から汚物を排水路に押し出す力のことを「排出力」と表記することにする。また、便鉢部の内壁面に汚物の付着が残らないようにするため、便鉢部の内壁面を広域洗浄する水流も必要である。以下、便鉢内壁を洗う力のことを「洗浄力」と表記することにする。

洗浄力や排出力を強化するために、吐出口の数や位置、吐水方向、吐水タイミング、リム通水路を構成する部材等についてさまざまな研究がなされている。たとえば、特許文献１では、便鉢部の左側上部に設けられる吐水口から便鉢部の内壁面に沿って旋回水流を形成している。そして、この旋回水流のリム通水路を構成する棚部の幅を変化させることで、旋回水流をコントロールしている。

特開２０１４−０３７７２３号公報

ところで、このような水洗便器は洗浄力や排出力を強化するために、吐水の水量や水勢を大きくすることが考えられる。しかし、吐水の水量や水勢を大きくすると旋回流がリム通水路の便器前方で巻き上がり飛沫が飛散する可能性が大きくなる。飛散した飛沫は、利用者の体の一部に触れると不快感を生じることがある。

この様な背景から、本発明者は、水洗便器において洗浄水の旋回流がカーブで巻き上がることで生じる飛沫の飛散を抑制することが課題であると認識した。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的の一つは、旋回する洗浄水の洗浄力と飛散のバランスをコントロールを可能とする水洗式便器を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の水洗式便器は、便鉢部と、便鉢部の内壁面に設けられるリム通水路と、内壁面の左右の一方に設けられ、リム通水路に周方向に旋回する洗浄水を吐水するための吐水口と、リム通水路において、吐水口の下流であってリム通水路の前端部分の上流側又は下流側に設けられ、周方向の曲率が部分的に変化する曲率変化部と、を備える。曲率変化部は、リム通水路の側壁面と側壁面の下側に棚状にせり出す棚部との境界部において、曲率変化部の上流の部分より曲率が大きくされる上流接続部と、上流接続部より曲率が小さくされる中間部と、中間部より曲率が大きくされる下流接続部と、がこの順で形成される。

この態様によると、リム通水路に曲率変化部を設けたから、その中間部分で曲率を小さくして遠心力を抑制することができる。

本発明によれば、旋回する洗浄水の洗浄力と飛散のバランスをコントロールを可能とする水洗式便器を提供することができる。

水洗式便器の側断面図である。 本実施形態における水洗式便器の上面図である。 図２の水洗式便器の曲率変化部の周辺の斜視図である。 リム通水路の側壁面と棚部の側断面の模式図である リム通水路の曲率変化部の周辺の断面の輪郭を示す模式図である。 図６（ａ）は曲率変化部の周辺の断面の輪郭を説明する模式図である。図６（ｂ）はリム通水路の曲率の変化を説明する模式図である。 リム通水路の境界部の各部分の鉛直断面を示す断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図１〜７を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は本実施形態にかかる水洗式便器１００の側断面図であり、図２は水洗式便器１００の上面から見た断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った水平面（以下、平面ＡＡという。）で切断したときの水洗式便器１００の上面図である。ここで、Ａ−Ａ線は後述する側壁面１２６ａと棚部１２６ｂの境界部１２６ｅを通る水平線である。
以下、図１等に示す様に、水洗式便器１００の前側から後部に向かう方向をＸ軸、高さ方向をＺ軸、左右方向をＹ軸と定める。Ｙ軸正方向を「左方向」、Ｙ軸負方向を「右方向」とする。

水洗式便器１００は、便器本体１０２、便座（不図示）、給水タンク（不図示）を有する。便座は、平面視（ｚ軸負方向）において環状の部材であり、ヒンジ（不図示）を介して便器本体１０２に開閉可能に取り付けられる。給水タンクは便器本体１０２などへ洗浄水を供給する。

便器本体１０２は、便鉢部１１０、排水路管部１１２、周壁部１１４を有する。便鉢部１１０は、内壁面１２６に、汚物を受け止めるための鉢状の汚物受け面１３０と、便鉢部１１０の周縁に設けられるリム部１１０ａと、リム部１１０ａに沿って形成されるリム通水路１２０と、を有する。排水路管部１１２は、便鉢部１１０の下部に形成される。周壁部１１４は、便鉢部１１０や排水路管部１１２などの内部構造を遮蔽する。汚物受け面１３０はリム部１１０ａに連なる。

排水路管部１１２は、便鉢部１１０との接続部分においてＳ字状の封水部１１６を形成する。封水部１１６には、常時、滞留水が溜められており、これにより排水路管部１１２の臭いを遮断する。封水部１１６に落ちた汚物は、滞留水とともに洗浄水によって外部に押し出される。

便鉢部１１０の上端には、内側にせり出すオーバーハング部１１８が形成される。オーバーハング部１１８の上面は、便座の支持面となるように平坦化されている。オーバーハング部１１８の下面と便鉢部１１０の汚物受け面１３０に連なる内壁のリム部１１０ａには、旋回水流の通り道となるリム通水路１２０が形成される。リム通水路１２０の外側面には側壁面１２６ａが設けられ、リム通水路１２０の下面には側壁面１２６ａの下側に棚状にせり出す棚部１２６ｂが設けられる。

図２は、便鉢部１１０にオーバーハング部１１８を重ね合わせて示しており、便器本体１０２の内壁面１２６とオーバーハング部１１８の関係を示す。また、便鉢部１１０の前後方向に延伸して、便鉢部１１０の内壁面１２６の左右方向範囲を左右に二等分する直線を中心軸Ｍ１と表記する。

リム通水路１２０の上部は、オーバーハング部１１８によって覆われる（図１も参照）。つまり、リム通水路１２０は、オーバーハング部１１８の下面と、側壁面１２６ａ、棚部１２６ｂに囲まれた領域である。リム通水路１２０は、便鉢部１１０の内壁面１２６の中心軸Ｍ１の左側に設けられる第１リム通水路１２０ａと、右側に設けられる第２リム通水路１２０ｂと、を含む。

第１吐水口１２２は、水洗式便器１００のリム部１１０ａを前端側から見て左側のリム導水路１２０ｃに形成され、リム通水路１２０に連続するように前方に向けて開口している。第１吐水口は内壁面の右側面上部の側壁面に形成されてもよい。第１吐水口１２２から吐出される洗浄水は第１水流Ｊ１を形成する。第１水流Ｊ１は、便鉢部１１０のリム通水路１２０を反時計回りに旋回する。第１水流Ｊ１の全部または一部は、更に、内壁面１２６を旋回し続ける。旋回する水流は、内壁面１２６を旋回したあとに最終的に封水部１１６に落下して排水路管部１１２から排出される。第１水流Ｊ１は、便鉢部１１０の内壁面１２６を広く洗浄することで洗浄力を提供するとともに、その落水時の水勢により排出力も提供する。

内壁面１２６の後方には、第２吐水口１２４が形成される。第２吐水口１２４から吐出される洗浄水は第２水流Ｊ２を形成する。第２水流Ｊ２は、第１水流Ｊ１と合流して排出力および／または洗浄力を強化する。

リム通水路１２０には、第１吐水口１２２の下流であってリム通水路１２０の前端部分２０の上流側又は下流側に曲率変化部１０が設けられる。水洗式便器１００では、曲率変化部１０は前端部分２０の上流側に設けられている。
図３は水洗式便器１００の曲率変化部１０の周辺を斜め後方から見た斜視図である。
リム通水路１２０の中心軸Ｍ１の左側（図３においては右側）において第１吐水口１２２（図２も参照）の下流に周方向の水平断面での曲率が部分的に変化する曲率変化部１０が設けられる。曲率変化部１０は、第１リム通水路１２０ａの側壁面１２６ａと、側壁面１２６ａの下側に棚状にせり出す棚部１２６ｂと、の境界部１２６ｅに設けられる。特に、曲率変化部１０は、第１リム通水路１２０ａの前端側寄りの側壁面１２６ａと棚部１２６ｂとに亘って形成され、周方向に延伸する略楕円形状を有する。曲率変化部１０の表面は、中央部が境界部１２６ｅに沿って窪む凹面または平面にすることができる。曲率変化部１０は、上流側から上流接続部１０ｂと、中間部１０ａと、下流接続部１０ｃと、を含む。

曲率変化部１０について説明する。まず図２における各点や各線の表記について、図４も参照して説明する。図４は、図２のＮ１に沿って切断した側壁面１２６ａと棚部１２６ｂの側断面を示す。Ｎ１については後述する。図４は、理解を容易にするため側壁面１２６ａと棚部１２６ｂの境界部１２６ｅを実際より大きく示している。なお、図４は、第１吐水口１２２における境界部１２６ｅが平面ＡＡ上に位置する例を示している。

図２において、平面ＡＡで切断したリム通水路１２０の断面の輪郭を示す線を輪郭線Ｋと表記する。平面ＡＡにおいて、第１吐水口１２２の内縁の突端１２２ａを通り中心軸Ｍ１に直交する直線を直線Ｎ１と、突端１２２ａを通り中心軸Ｍ１に平行な直線を直線Ｍ２と、表記する。また、輪郭線Ｋにおいて、直線Ｎ１との交点を点Ｑと、直線Ｍ２との交点を点Ｒと、中心軸Ｍ１との交点を点Ｕと、それぞれ表記する。また、中心軸Ｍ１と直線Ｎ１の交点を点Ｐと表記する。また、点Ｐと点Ｕの中点を通り直線Ｎ１に平行な直線をＮ２と表記する。ここで点Ｕは、リム通水路１２０の前端部において曲率が上流側及び下流側より小さい前端部分２０の左右方向の略中央に位置する。つまり前端部分２０は中心軸Ｍ１を挟んでその左右方向に延設される領域である。

輪郭線Ｋは曲率変化部１０を通る。輪郭線Ｋにおいて曲率変化部１０は点Ｒと点Ｕとの間に、特に、点Ｕに寄って位置する。曲率変化部１０は、前後方向で直線Ｎ２から前側に位置する（図２参照）。

図５は、輪郭線Ｋについて曲率変化部１０の周辺を拡大して示す模式図である。曲率変化部１０は、上流側の点Ｒから点Ｓに亘る上流部ＲＳと、点Ｔから点Ｕに亘る下流部ＴＵと、の間に位置する。また、曲率変化部１０は、輪郭線Ｋにおいて第１吐水口１２２より中心軸Ｍ１側に寄って位置する。曲率変化部１０は、境界部１２６ｅに沿って、上流部ＲＳより曲率が大きくされる上流接続部１０ｂと、上流接続部１０ｂより曲率が小さくされる中間部１０ａと、中間部１０ａより曲率が大きくされる下流接続部１０ｃと、がこの順で連続して形成される。特に、中間部１０ａは上流接続部１０ｂと下流接続部１０ｃとの間に設けられる。

図６（ａ）は輪郭線Ｋを説明する模式図であり、比較のために、曲率変化部１０を備えない比較例の輪郭線Ｋに対応する曲線Ｋｘを破線で示す。曲線Ｋｘは点Ｓから点Ｔの部分で輪郭線Ｋと異なり、他の部分は輪郭線Ｋと重なる。図６（ｂ）は曲率の変化を説明する模式図であり、比較例の曲率Ｃｘを破線で示す。曲率Ｃｘは、点Ｓから点Ｔの部分で曲率Ｃｖと異なり、他の部分は曲率Ｃｖと重なる。図６（ｂ）のグラフは、横軸に輪郭線Ｋにおける位置を示し、縦軸に輪郭線Ｋの曲率Ｃｖと比較例の曲率Ｃｘとを相対的に示している。図６（ａ）の比較例の曲線Ｋｘは点Ｓから点Ｔにかけて連続的にスムーズにカーブしている。点Ｔから点Ｕを含む前端部分２０は曲率がその両側より小さい領域である。ここで、前端部分２０の領域の右側の端を右端Ｔ２と表記する。前端部分２０の右端Ｔ２から右側は点Ｓと点Ｔの間と同様のカーブ領域になる。

前述の曲率変化部１０を備えない比較例における吐水の第１水流Ｊ１の飛沫の飛散は、第１水流Ｊ１が遠心力による外向きの力を受けることにより、第１水流Ｊ１の一部が側壁面１２６ａ及びオーバーハング部１１８を乗り越えて飛沫が飛散することがあると考えられる。

図６（ｂ）を参照し、比較例の曲線Ｋｘにおける曲率Ｃｘについて説明する。点Ｓから点Ｔの範囲では点Ｓの上流側より曲率Ｃｘが大きく略一定である。点Ｔ及び右端Ｔ２ではそれぞれ曲率Ｃｘが極大になる。点Ｕを含む前端部分２０では曲率Ｃｘが点Ｔ及び右端Ｔ２より小さくなる。右端Ｔ２から右側のカーブ領域では曲率Ｃｘは略一定になる。つまり、リム通水路１２０の前端部において、前端部分２０は、曲率Ｃｘがそれぞれ極大になる点Ｔと右端Ｔ２との間で曲率が上流側及び下流側より小さい部分である。

ここで、旋回する洗浄水には曲率Ｃｘに応じて遠心力Ｆが働く。遠心力Ｆは旋回速度の二乗と曲率Ｃｘ（曲率半径の逆数）の積に比例するから、旋回速度を一定と仮定すると、遠心力Ｆは曲率Ｃｘの大きい点Ｓから前端部分２０の付近で大きくになると考えられる。このため、遠心力Ｆが大きい点Ｓから前端部分２０の付近の領域で、水流の一部が側壁面１２６ａ及びオーバーハング部１１８を乗り越えて飛沫が飛散すると考えられる。

次に、本実施形態の水洗式便器１００の曲率変化部１０の作用について説明する。
特に図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、輪郭線Ｋにおける点Ｓの周辺から右端Ｔ２の周辺までの曲率Ｃｖの変化を説明する。上流部ＲＳの曲率をＣｖ１と、上流接続部１０ｂの曲率をＣｖ２とすると、Ｃｖ２はＣｖ１より大きい。中間部１０ａの曲率をＣｖ３とすると、Ｃｖ３はＣｖ２より小さい。下流接続部１０ｃの曲率をＣｖ４とすると、Ｃｖ４はＣｖ３より大きい。また、Ｃｖ３はＣｖ１より小さい。前端部分２０の曲率が小さく直線的な領域の曲率をＣｖ５とすると、Ｃｖ５はＣｖ４より小さい。右端Ｔ２の曲率をＣｖ６とすると、Ｃｖ６はＣｖ５より大きい。右端Ｔ２の右側の領域の曲率をＣｖ７とすると、Ｃｖ７はＣｖ６より小さい。

なお、一例として、Ｃｖ１は１／３００（ｒａｄ／ｍｍ）前後、Ｃｖ２は１／３（ｒａｄ／ｍｍ）から１／１０（ｒａｄ／ｍｍ）の範囲、Ｃｖ３は１／６７０（ｒａｄ／ｍｍ）前後、Ｃｖ４は１／３（ｒａｄ／ｍｍ）から１／１０（ｒａｄ／ｍｍ）の範囲に定めてもよい。

なお、飛沫の飛散を抑制する効果は、上流接続部１０ｂと下流接続部１０ｃにおける曲率が緩やかに変化する構成より、その曲率が急に変化する構成の方がより有利であった。これは、曲率が小さい中間部１０ａの範囲が長くなるためと考えられる。

水洗式便器１００は、曲率変化部１０の中間部１０ａの範囲で曲率が小さいから、この範囲で遠心力Ｆを抑制することができる。曲率変化部１０は、前端部分２０より上流側であって、輪郭線Ｋにおいて第１吐水口１２２より前端部分２０側に寄って設けられる。この構成によって、飛沫の飛散が発生しやすい部分で遠心力Ｆを低減して、効率的に飛沫の飛散を抑制することができる。

特に図５を参照する。曲率変化部１０の上流接続部１０ｂは、一例として、直線Ｎ１に対する点Ｐから見た角度θ１が５０度から６０度の範囲に形成してもよい。曲率変化部１０の下流接続部１０ｃは、一例として、直線Ｎ１に対する点Ｐから見た角度θ２が８５度から８９度の範囲に形成してもよい。曲率変化部１０の点Ｐから見た角度範囲θ３は、例えば２０度から４０度の範囲に形成してもよい。この範囲内では飛沫の飛散が実用範囲内に抑制できる。

図３も参照する。曲率変化部１０は第１リム通水路１２０ａの前端部分２０より上流側において周方向に延伸する略楕円形状に形成される。曲率変化部１０の中間部１０ａの幅寸法Ｗは２５ｍｍから４５ｍｍの範囲に形成してもよい。曲率変化部１０の周方向の長さ（点Ｓと点Ｔの直線長さ）Ｌは９０ｍｍから１２０ｍｍの範囲に形成してもよい。この範囲内では飛沫の飛散が実用範囲内に抑制できる。

次に、便鉢部１１０の右側の第２リム通水路１２０ｂについて説明する。第２リム通水路１２０ｂ、水流の速度が相対的に小さく飛沫が飛散する可能性が小さいから、曲率変化部を設けない構成も可能である。曲率変化部を設けない場合は水流の速度低下による洗浄力や排出力の低下を抑制できる。この構成により、第１リム通水路１２０ａで飛沫の飛散を抑制しながら第２リム通水路１２０ｂで水流の速度を維持できる。つまり、洗浄力と飛散のバランスをコントロールすることができる。この結果、第１リム通水路１２０ａと第２リム通水路１２０ｂは中心軸Ｍ１に対して左右非対称にされる。

本実施形態の水洗式便器１００では、内壁面１２６を覆うオーバーハング部１１８のオーバーハング内周面１２８は、中心軸Ｍ１に対して左右対称形とされる。特に、曲率変化部１０はオーバーハング部１１８に覆われる。この結果、利用者の視界から、便鉢部１１０の第１リム通水路１２０ａと第２リム通水路１２０ｂの左右非対称性を左右対称形のオーバーハング部１１８によって遮蔽できる。利用者に見た目上の違和感を持たせない構成となっている。

次に、境界部１２６ｅの断面形状について説明する。
図７は境界部１２６ｅを周方向に垂直な鉛直面で切断した各部分の鉛直断面を示す図でである。図７（ａ）は上流部ＲＳの、図７（ｂ）は曲率変化部１０の上流接続部１０ｂ近傍の、図７（ｃ）は曲率変化部１０の中間部１０ａの、図７（ｄ）は曲率変化部１０の下流接続部１０ｃ近傍の、図７（ｅ）は下流部ＴＵの、それぞれの断面を示している。境界部１２６ｅの角アール（コーナーアール）は中間部１０ａで上流部ＲＳより大きく、且つ、中間部１０ａで下流部ＴＵより大きい。

一例として、境界部１２６ｅの角アール（コーナーアール）は、ＲＳ部分のＣＲａでＲ３ｍｍからＲ２０ｍｍの範囲、ＳＴ部分のＣＲｃでＲ５０ｍｍからＲ２００ｍｍの範囲、ＴＵ部分ＣＲｅでＲ３ｍｍからＲ２０ｍｍの範囲にすることができる。上流接続部１０ｂ近傍の角アールＣＲｂ及び下流接続部１０ｃ近傍の角アールＣＲｄは、ＣＲａより大きく、ＣＲｃより小さくされる。なお、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）が示すように、曲率変化部１０はリム通水路１２０の下側に設けられ、リム通水路１２０の上側には設けられていない。

水洗式便器１００は、曲率変化部１０を設けることで飛沫の飛散を抑制したから、吐水の水量、水勢を大きくして洗浄力を強化することも可能である。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。例えば、曲率変化部に周方向に延在するガイド溝（不図示）またはガイド翼（不図示）を形成して、洗浄水の外向き移動の抵抗を増大して飛沫の飛散を抑制することも可能である。

Ｊ１ 第１水流、 Ｊ２ 第２水流、 Ｋ 輪郭線、
１０ 曲率変化部、 １０ａ 中間部、 １０ｂ 上流接続部、
１０ｃ 下流接続部、 ２０前端部分 、 １００ 水洗式便器、
１０２ 便器本体、 １１０ 便鉢部、 １１０ａ リム部、
１１２ 排水路管部、 １１４ 周壁部、 １１６ 封水部、
１１８ オーバーハング部、 １２０ リム通水路、
１２０ａ 第１リム通水路、 １２０ｂ 第２リム通水路、
１２０ｃ リム導水路、 １２２ 第１吐水口、 １２４ 第２吐水口、
１２６ 内壁面、 １２６ａ 側壁面、 １２６ｂ 棚部、
１２８ オーバーハング内周面、 １３０ 汚物受け面。

Claims (6)

1. 便鉢部と、
   前記便鉢部の内壁面に設けられるリム通水路と、
   前記内壁面の左右の一方に設けられ、前記リム通水路に周方向に旋回する洗浄水を吐水するための吐水口と、
   前記リム通水路において、前記吐水口の下流であって前記リム通水路の前端部分の上流側又は下流側に設けられ、周方向の曲率が部分的に変化する曲率変化部と、
   を備え、
   前記曲率変化部は、前記リム通水路の側壁面と前記側壁面の下側に棚状にせり出す棚部との境界部において、前記曲率変化部の上流の部分より曲率が大きくされる上流接続部と、前記上流接続部より曲率が小さくされる中間部と、前記中間部より曲率が大きくされる下流接続部と、がこの順で形成されることを特徴とする水洗式便器。
2. 前記曲率変化部は前記前端部分の上流側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の水洗式便器。
3. 前記曲率変化部の前記中間部の前記境界部における周方向の曲率は、前記吐水口の下流側であって前記曲率変化部より上流側の前記境界部における周方向の曲率より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の水洗式便器。
4. 前記曲率変化部は、前記吐水口より前記前端部分の側に寄って設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の水洗式便器。
5. 前記便鉢部の上端には、内側にせり出すことにより、前記リム通水路を覆うオーバーハング部が形成され、
   前記曲率変化部は前記オーバーハング部に覆われることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の水洗式便器。
6. 前記境界部の鉛直断面において、前記曲率変化部の前記中間部の角アールはＲ５０ｍｍからＲ２００ｍｍの範囲であって、前記上流側の部分の角アールより大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の水洗式便器。

Images