JP2021080730A - 水洗大便器 - Google Patents

Abstract

【課題】貯留した水を水洗大便器本体の内壁に沿って溜水面へ流し込む従来の水洗大便器よりも、１回の水洗に必要な水量を削減することができる水洗大便器を提供する。【解決手段】水洗大便器１は、溜水面２０を形成して大便を受け止める溜水部２１と、溜水部２１の水圧によりサイホンを作動させて溜水部２１の大便を溜水部２１の水と共に吸い上げて排出するサイホン排出部２４と、を有する大便器本体２と、溜水部２１の上空から溜水面２０へ水を吐出可能であって、溜水部２１の上空の吐出位置Ｐ１と利用者による溜水面２０への排便を妨げない退避位置Ｐ２とへ移動可能な移動吐出部３と、水を貯留し、貯留した水を吐出位置Ｐ１に位置する移動吐出部３へ供給して溜水面２０へ吐出させることにより、溜水部２１の水圧を高めて前記サイホンを作動させることが可能な水供給装置４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、溜水面を形成して大便を受け止める溜水部と、前記溜水部の水圧によりサイホンを作動させて前記溜水部の大便を前記溜水部の水と共に吸い上げて排出するサイホン排出部と、を有する水洗大便器に関する。

水洗大便器を使用した水洗トイレが普及している。一般的な水洗大便器は、溜水面を形成して大便を受け止める溜水部と、前記溜水部の水圧によりサイホンを作動させて前記溜水部の大便を前記溜水部の水と共に吸い上げて排出するサイホン排出部と、水を貯留し、貯留した水を水洗大便器本体の内壁に沿って溜水面へ流し込むことにより溜水部の水圧を高めることが可能な水供給装置と、を有する。

特開２０１９−１５７５１７号公報 特開２０１８−４４４０１号公報

水洗大便器では、利用者の１回の排便ごとに水洗が実行され、通常１回の水洗ごとに４〜８リットルの水が使用される。１回の水洗に必要な水量は水洗大便器によって異なり、１回の水洗に必要な水量が多いと、水道料金及び下水道料金が増えてしまう。このため、１回の水洗に必要な水量を４リットル以下に削減できる水洗大便器が開発されている。

また、水洗に用いた汚水を運搬しなくてはならない車両、列車、船舶に搭載する用途、水資源の乏しい乾燥地帯、被災地等に設置する用途、あるいはトイレシステム全体の小型軽量化が求められる工事現場等の用途では、１回の水洗に必要な水量をさらに削減して、例えば２リットル以下に節約できることが強く望まれている。

本発明は、１回の水洗に必要な水量を、貯留した水を水洗大便器本体の内壁に沿って溜水面へ流し込む従来の水洗大便器よりも削減することができる水洗大便器を提供することを目的としている。

請求項１の水洗大便器は、溜水面を形成して大便を受け止める溜水部と、前記溜水部の水圧によりサイホンを作動させて前記溜水部の大便を前記溜水部の水と共に吸い上げて排出するサイホン排出部と、を有する大便器本体と、前記溜水部の上空から前記溜水面へ水を吐出可能であって、前記溜水部の上空の吐出位置と利用者による前記溜水面への排便を妨げない退避位置とへ移動可能な移動吐出部と、水を貯留し、貯留した水を前記吐出位置に位置する前記移動吐出部へ供給して前記溜水面へ吐出させることにより、前記溜水部の水圧を高めて前記サイホンを作動させることが可能な水供給装置と、を有することを特徴とする。

請求項２の水洗大便器は、前記大便器本体に重ねて利用者の着座面を形成する便座を有し、前記移動吐出部は、前記便座と前記大便器本体との間に設けられていることを特徴とする。

請求項３の水洗大便器では、前記大便器本体は、前記移動吐出部を水平面内で回動可能又は往復移動可能に収容していることを特徴とする。

請求項４の水洗大便器では、前記水供給装置は、前記移動吐出部の前記吐出位置への移動に連動して前記移動吐出部へ水を供給開始することを特徴とする。

請求項１の水洗大便器によれば、１回の水洗に必要な水量を、貯留した水を水洗大便器本体の内壁に沿って溜水面へ流し込む従来の水洗大便器よりも削減できる水洗大便器を提供することができる。

請求項２の水洗大便器によれば、移動吐出部を組み込んだ水洗大便器を、部品点数少なくコンパクトに組み立てることができる。

請求項３の水洗大便器によれば、移動吐出部を組み込んだ水洗大便器を、部品点数少なくコンパクトに組み立てることができる。

請求項４の水洗大便器によれば、移動吐出部を吐出位置へ移動させる操作と独立して水供給装置による水供給の開始操作を行う必要が無い。

本発明の実施の形態の一例に係る実施の形態１の水洗大便器の全体の外観構造を示す斜視図である。 実施の形態１の水洗大便器における移動吐出部の動作を説明する側断面図である。（ａ）は退避位置、（ｂ）は吐出位置である。 実施の形態１の水洗大便器における移動吐出部の駆動機構を説明する側断面図である。 本発明の実施の形態の一例に係る実施の形態２の水洗大便器の全体の外観構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の一例に係る実施の形態３の水洗大便器の全体の外観構造を示す平面図である。（ａ）は吐出位置、（ｂ）は退避位置である。 実施の形態３の水洗大便器における移動吐出部の駆動機構の動作を説明する平面図である。（ａ）は吐出位置、（ｂ）は退避位置である。

以下、添付した図面を参照して本発明の水洗大便器の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して本発明の実施の形態１の水洗大便器１の構成と動作を説明する。図１は、大便器本体２における移動吐出部３の収容状態を説明するために、水供給装置４の外壁の一部を取り除いて図示し、取り除いた部分を一点鎖線で図示している。図２は、図面の複雑化を回避して構造の理解を容易にするために、水洗大便器１の構成部材の一部を省略している。図３は、図２の側断面図に収容される駆動機構３０を拡大して図示している。

図１に示すように、水洗大便器１は、タンク４１に貯留した水を手動操作により流して水洗を行う、いわゆるタンク付きサイホン便器である。水洗大便器１は、大便器本体２と移動吐出部３と水供給装置４とを有する。

大便器本体２は、溜水面２０を形成して大便を受け止める溜水部２１と、溜水部２１の水圧によりサイホンを作動させて溜水部２１の大便を溜水部２１の水と共に吸い上げて排出するサイホン排出部２４と、を有する。

大便器本体２は、ボウル部２２の中央の後ろ寄りに溜水部２１を設けて、ボウル部２２の上縁にリム部２３を設けている。溜水部２１の底側の開口から後方へサイホン排出部２４が接続されて、Ｕ字型と逆Ｕ字型が連結されたＳ字型の管路が形成されている。

大便器本体２は、水洗時に溜水部２１の古い水を排出し、タンク４１から導入した新しい水と入れ換えることで、溜水部２１の水を入れ替えて、濁った古い水が溜まり続けないようにしている。

大便器本体２は、溜水部２１とサイホン排出部２４が形成するＵ字の管路に常時水を溜めて、トイレ室内側と下水道側とを遮断して、下水道側の異臭や虫がトイレ室内に侵入しないようにしている。

溜水部２１の水の水深は、封水深と呼ばれ、用途に応じた規格によって規定されている。溜水部２１の水の水深は、トイレ室内側と下水道側との間に想定される最大の気圧差が生じても、トイレ室内側と下水道側の遮断が破れないように規定されている。

移動吐出部３は、溜水部２１の上空から溜水面２０へ水を吐出可能であって、溜水部２１の上空の吐出位置Ｐ１と利用者による溜水面２０への排便を妨げない退避位置Ｐ２とへ吐出口３１を移動して位置決め可能である。

移動吐出部３は、大便器本体２の上面に形成された凹所２５に不図示のスライドベアリングを用いてスライド自在に取り付けられ、スライドベアリングで規制される水平面内の経路上で、前後方向へ往復移動可能である。なお、利用者と移動吐出部３の不必要な接触を避けるために、大便器本体２の上面に不図示のカバーを取り付けて、凹所２５及び移動吐出部３を覆ってもよい。カバーは、清掃やメンテナンス時に容易に取り外せることが好ましい。

便座５は、ヒンジ５２によって大便器本体２の上面に開閉可能に取り付けられている。便座５は、大便器本体２に重ねて利用者の着座面５１を形成する。移動吐出部３は、便座５と大便器本体２との間に設けられ、便座５の下を移動する。

図２（ａ）に示すように、利用者は、レバー３２を背後側に倒して移動吐出部３を退避位置Ｐ２へ移動させた状態で、水洗大便器１を排便に使用する。図２（ｂ）に示すように、利用者は、排便後、レバー３２を９０度回転して移動吐出部３を吐出位置Ｐ１へ移動させて水洗大便器１の水洗を実行する。

図３に示すように、駆動機構３０は、レバー３２の回転を、ピニオン歯車３６とラック３７によって移動吐出部３の直線運動に変換する。レバー３２は、駆動歯車３４と一体に回転軸３２ａを中心にして回転する。移動吐出部３にラック３７が固定されている。駆動歯車３４の回転は、中間歯車３５からピニオン歯車３６へ伝達された後に、ピニオン歯車３６からラック３７へ伝達されて、移動吐出部３を直線運動させる。

図１に示すように、水供給装置４は、タンク４１に水を貯留し、タンク４１に貯留した水を吐出位置Ｐ１に位置させた移動吐出部３へ供給して吐出口３１から溜水面２０へ吐出させることにより、溜水部２１の水圧を高めることが可能である。

水供給装置４は、大便器本体２の溜水面２０から所定の高さ位置に支持されたタンク４１に水を貯留している。タンク４１は、タンク４１の底から電磁弁４２及び導水管４３を介して移動吐出部３に連結されている。導水管４３は、フレキシブルな材料で形成され、移動吐出部３の前後方向のスライドに応じて湾曲して、移動吐出部３の移動を妨げない。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、水供給装置４は、移動吐出部３の吐出位置Ｐ１への移動及び位置決めに連動して移動吐出部３へ水を供給開始する。

図３に示すように、カム３３は、周面に凹所３３ａを有し、レバー３２と一体に回転軸３２ａを中心にして回転する。スイッチ４４は、カム３３の回転に伴って、凹所３３ａで作動して、ＯＮ／ＯＦＦ回路４５をＯＮさせ、電磁弁４２を通じた水の供給を開始させる。ＯＮ／ＯＦＦ回路４５は、スイッチ４４の接点を通じて、電池４６を電磁弁４２に直接接続する。

ここでは、ＯＮ／ＯＦＦ回路４５は、スイッチ４４を用いた単純な電気回路を説明したが、マイコンを使用して、電磁弁４２のＯＮ／ＯＦＦのタイミングやＯＮの継続時間を変化させる、より複雑な制御の回路構成及びプログラムを採用してもよい。溜水部２１の大便の有無を検知するセンサを設け、サイホン排出部２４に排出されて溜水部２１から大便が無くなったタイミングで電磁弁４２を通じた水の供給を停止する制御回路を設けてもよい。

図２（ｂ）に示すように、利用者が、排便後、レバー３２を９０度回転すると、駆動機構３０によって移動吐出部３が駆動されて退避位置Ｐ２から吐出位置Ｐ１へ移動する。

同時にカム３３の凹所３３ａがスイッチ４４をＯＮさせて、吐出位置Ｐ１の移動吐出部３に、電磁弁４２を通じて水の供給が開始される。タンク４１貯留されていた水が電磁弁４２を通じて導水管４３へ流れ込み、導水管４３を通って移動吐出部３に供給される。移動吐出部３に供給された水は、移動吐出部３の下面に設けられた吐出口３１を通じて、溜水面２０へ直接吐出される。その結果、溜水部２１の水位が上昇して溜水部２１の水圧が高まり、サイホン排出部２４の逆Ｕ字の管路が水で封鎖されてサイホン現象が起動する。そして、サイホン現象が続く間、溜水部２１の大便と水がサイホン排出部２４へ吸い上げられて、溜水部２１の水位が急激に下がる。

しかし、溜水部２１の水面がサイホン排出部２４の入口まで下がると、この入口からサイホン排出部２４内に空気が吸引されて、サイホン現象が破れ、溜水部２１の大便と水のサイホン現象による排出が終了する。

利用者は、サイホン現象による排出の終了を待って、レバー３２を背後側に倒して、移動吐出部３を吐出位置Ｐ１から退避位置Ｐ２へ移動させる。すると、レバー３２の回転に伴って、カム３３の凹所３３ａからスイッチ４４が外れて電磁弁４２がＯＦＦし、移動吐出部３の吐出口３１を通じた溜水部２１への水の供給が停止される。その後、サイホン現象が破れた状態で溜水部２１に残った水によって溜水部２１の水位が初期状態に回復する。

そして、水洗大便器１では、従来の水洗便器と同様に、タンク４１の水位の低下／上昇を不図示のフロート弁で検知して、タンク４１への給水をＯＮ／ＯＦＦすることにより、タンク内の水位を自動的に一定に保つ構成が採用されている。このため、移動吐出部３に対する水の供給の停止後、自動的に、タンク４１内の貯水量が初期の状態に回復する。

なお、利用者が、タンク４１内の水位を確認して、不足している場合に、利用者自身が給水バルブを開いたり、ポリタンクを用いてタンク４１に水を補給したりして、タンク４１内の水位を初期の状態に回復させる構成を採用してもよい。

発明者の実験によると、同一のボウル部２２、溜水部２１、リム部２３、サイホン排出部２４を用いて、リム部２３からボウル部２２へ水を吐出して溜水部２１へ流し込む従来の水洗大便器に比較して、大便器本体２への給水開始後にサイホン排出部２４を通じた大便及び水の吸い込みが開始されるまでの時間が短くなった。そして、タンク４１に貯留した水の量を異ならせて実験を行った結果、１．５リットル前後の水量で、溜水部２１の大便及び水をほぼ確実に排出できることが確認された。また、溜水部２１に浮かんでいる大便が吐出された水に打たれて沈むと、溜水部２１からサイホン排出路２４へ排出され易くなることが確認された。

（実施の形態２）
実施の形態１では、大便器本体２の側面に設けられたレバー３２を９０度回転させて、移動吐出部３を前後にスライドさせる構成を説明した。これに対して、実施の形態２の水洗大便器１Ｂは、図４に示すように、大便器本体２の側面に設けられたスライドレバー３２Ｂをスライドさせて、移動吐出部３Ｂを前後にスライドさせる構成を採用している。

また、実施の形態１では、移動吐出部３Ｂが吐出位置Ｐ１へ移動することに連動して水供給装置４が移動吐出部３Ｂに対する水の供給を開始する構成を説明した。これに対して、実施の形態２の水洗大便器１Ｂは、図４に示すように、移動吐出部３Ｂを吐出位置Ｐ１へスライドさせた後に、手動弁４２Ｂを手動で開閉して移動吐出部３Ｂに対する水の供給を開始する構成を採用している。

これ以外の構成については、実施の形態１と同様であるため、以下の説明では、構成部材に図１〜図３と共通の符号を付して、重複する説明の一部を省略している。

移動吐出部３Ｃは、大便器本体２の上面に不図示のスライドベアリングを用いて取り付けられ、スライドベアリングで規制される水平面内の経路上で、前後方向へスライドさせて往復移動可能である。

移動吐出部３Ｃの側面にスライドレバー３２Ｂの根本が固定され、スライドレバー３２Ｂの先端がスライド溝３８を貫通して、大便器本体２の側面から突出している。スライドレバー３２Ｂの先端には把手３９が取り付けられている。

利用者は、スライドレバー３２Ｂの把手３９を持って前後方向にスライドさせることにより、移動吐出部３Ｃを吐出位置Ｐ１と退避位置Ｐ２とへ移動させることができる。

水供給装置４Ｃは、タンク４１の底面に手動弁４２Ｂを介して導水管４３Ｂを連結している。手動弁４２Ｂは、タンク４１の底面の開口を覆って設けられた不図示の弁体を押しボタン４５Ｂで下から持ち上げて、タンク４１の底面と弁体との間に隙間を形成することにより導水管４３Ｂへ水を流すものである。

手動弁４２Ｂは、押しボタン４５Ｂを押している間、不図示の弁体が持ち上げられて導水管４３Ｂへ水を流し込む。そして、押しボタン４５Ｂから手を離すと、不図示の弁体によって開口が塞がれて、導水管４３Ｂに対する水の供給が停止される。

利用者は、スライドレバー３２Ｂの把手３９を持って移動吐出部３Ｃを吐出位置Ｐ１へ移動させた後に、押しボタン４５Ｂを押して吐出位置Ｐ１の移動吐出部３Ｃから溜水部２１に水を吐出させる。

利用者は、サイホン排出部２４を通じて溜水部２１の大便と水が排出がされて溜水部２１の水位が低下し始めるまで押しボタン４５Ｂを押し続け、その後、押しボタン４５Ｂから手を離す。

これにより、移動吐出部３Ｃから溜水部２１への水の吐出が停止する。溜水部２１の水位が速やかに低下してサイホン現象が破れると、溜水部２１に残った水によって溜水部２１の水位が初期状態に回復する。

実施の形態２では、サイホン排出部２４を通じた溜水部２１の大便の排出状態を確認してから移動吐出部３Ｃによる水の吐出を停止させるので、大便の排出が済んだ後に溜水部２１へ無駄な水を供給しなくて済む。また、浮かんだ大便が残ったまま移動吐出部３Ｃからの水の吐出を停止させてしまうことも少なくなった。

（実施の形態３）
実施の形態１では、移動吐出部３を前後方向にスライドさせて吐出位置Ｐ１と退避位置Ｐ２とへ位置決める構成を説明した。これに対して、実施の形態３の水洗大便器１Ｃは、図５、図６に示すように、大便器本体２に対して、回転軸２６を中心にして移動吐出部３Ｃを回転させることにより、移動吐出部３を吐出位置Ｐ１と退避位置Ｐ２とへ移動させる構成を採用している。

これ以外の構成については、実施の形態１と同様であるため、以下の説明では、構成部材に図１〜図３と共通の符号を付して、重複する説明の一部を省略している。

移動吐出部３Ｃは、大便器本体２の上面に形成された凹所２５Ｃに収容され、凹所２５Ｃに設けられた回転軸２６を中心にして回転可能である。移動吐出部３Ｃは、回転に伴って凹所２５Ｃの内壁面２５ｉに当接させることにより、吐出位置Ｐ１へ位置決め可能である。移動吐出部３Ｃは、回転に伴って凹所２５Ｃの内壁面に設けた弾性体２５ｊに当接させることにより、退避位置Ｐ２へ位置決め可能である。なお、利用者と移動吐出部３の不必要な接触を避けるために、大便器本体２の上面に不図示のカバーを取り付けて、凹所２５Ｃ及び移動吐出部３Ｃを覆ってもよい。カバーは、清掃時やメンテナンス時に容易に取り外せることが好ましい。

移動吐出部３Ｃは、回転軸２６を中心にして受動歯車３６Ｃと一体に回転する。中間歯車３５Ｃは、端面の傘歯車と側面の平歯車とが一体に回転する歯車部材である。レバー３２Ｃは、回転軸３２ａを介して駆動傘歯車３４Ｃと一体に回転する。

駆動傘歯車３４Ｃの回転は、中間歯車３５Ｃを介して受動歯車３６Ｃに伝達されて移動吐出部３Ｃを駆動し、回転軸２６を中心にして、移動吐出部３Ｃを吐出位置Ｐ１と退避位置Ｐ２とに回転させる。

以上説明したように、水洗大便器１、１Ｂ、１Ｃは、溜水部２１の上空から溜水面２０へ水を吐出可能であって、溜水部２１の上空の吐出位置Ｐ１と利用者による溜水面２０への排便を妨げない退避位置Ｐ２とへ移動可能な移動吐出部３と、水を貯留し、貯留した水を吐出位置Ｐ１に位置する移動吐出部３へ供給して溜水面２０へ吐出させることにより、溜水部２１の水圧を高めて前記サイホンを作動させることが可能な水供給装置４と、を有する。このため、１回の水洗に必要な水量を、貯留した水を水洗大便器本体の内壁に沿って溜水面へ流し込む従来の水洗大便器よりも削減することができる。

水洗大便器１、１Ｂ、１Ｃは、大便器本体２に重ねて利用者の着座面５１を形成する便座５を有し、移動吐出部３は、便座５と大便器本体２との間に設けられている。このため、移動吐出部３、３Ｂ、３Ｃを組み込んだ水洗大便器１、１Ｂ、１Ｃを、部品点数少なくコンパクトに組み立てることができる。

水洗大便器１、１Ｂ、１Ｃは、大便器本体２が移動吐出部３、３Ｂ、３Ｃを水平面内で回動可能又は往復移動可能である。このため、移動吐出部３、３Ｂ、３Ｃを組み込んだ水洗大便器１、１Ｂ、１Ｃを、部品点数少なくコンパクトに組み立てることができる。

水洗大便器１、１Ｃは、水供給装置４が移動吐出部３、３Ｃの吐出位置Ｐ１への移動に連動して移動吐出部３、３Ｃへ水を供給開始する。このため、移動吐出部３、３Ｃを吐出位置Ｐ１へ移動させる操作と独立して水供給装置４による水供給の開始操作を行う必要が無い。

本発明は以上の如く構成したので、従来の水洗大便器よりも１回の水洗に必要な水量を削減することができることから、毎月の水道料及び下水道料を削減することができる。また、車両、航空機、列車、船舶等の用途においては、水洗に用いた汚水の運搬量が少なくて済むことからトイレシステムの小型化、軽量化、車両、航空機、列車、船舶等の燃費の向上が見込まれる。さらに乾燥地帯、砂漠地帯、被災地等、水資源の乏しい場所の用途においても好適に利用できる。

１ 水洗大便器
２ 大便器本体
３ 移動吐出部
４ 水供給装置
５ 便座
２０ 溜水面
２１ 溜水部
２２ ボウル部
２３ リム部
２４ サイホン排出部
２５ 凹所
２６ 回転軸
３０ 駆動部
３１ 吐出口
３２ レバー
３３ カム
３３ａ 凹所
３４ 駆動歯車
３５ 中間歯車
３６ ピニオン歯車
３７ ラック
３８ スライド溝
４１ タンク
４２ 電磁弁
４３ 導水管
４４ スイッチ
４５ 駆動回路
５１ 着座面
５２ ヒンジ

Claims (4)

1. 溜水面を形成して大便を受け止める溜水部と、前記溜水部の水圧によりサイホンを作動させて前記溜水部の大便を前記溜水部の水と共に吸い上げて排出するサイホン排出部と、を有する大便器本体と、
   前記溜水部の上空から前記溜水面へ水を吐出可能であって、前記溜水部の上空の吐出位置と利用者による前記溜水面への排便を妨げない退避位置とへ移動可能な移動吐出部と、
   水を貯留し、貯留した水を前記吐出位置に位置する前記移動吐出部へ供給して前記溜水面へ吐出させることにより、前記溜水部の水圧を高めて前記サイホンを作動させることが可能な水供給装置と、を有することを特徴とする、
   水洗大便器。
2. 前記大便器本体に重ねて利用者の着座面を形成する便座を有し、
   前記移動吐出部は、前記便座と前記大便器本体との間に設けられていることを特徴とする、
   請求項１に記載の水洗大便器。
3. 前記大便器本体は、前記移動吐出部を水平面内で回動可能又は往復移動可能に収容していることを特徴とする、
   請求項１に記載の水洗大便器。
4. 前記水供給装置は、前記移動吐出部の前記吐出位置への移動に連動して前記移動吐出部へ水を供給開始することを特徴とする、
   請求項１に記載の水洗大便器。

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