JP3873286B2 - 大便器ユニット - Google Patents
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Description
また、トラップ部又はボール内の水位を時系列で測定し、水位の時間的な変化により尿流率を測定する場合には、下水管内の圧力変動によりトラップ部又はボール内の水位が上下に変動すると、測定値に大きな誤差を生じるか、測定不能になるという問題がある。
このように構成された本発明においては、下水管に連通して設けられた負圧破壊手段が、下水管内の圧力が低下したとき下水管の中に大気を導入して、下水管内の負圧によりボール内の水位が変動するのを防止する。
このように構成された本発明によれば、下水管内の圧力が低下したときには、負圧破壊手段によって下水管内の圧力が大気圧に維持され、下水管内が正圧になったときは、補正手段によって圧力変動の影響が除去されるので、精度良く尿量を測定することができる。
また、本発明において、好ましくは、下水管圧力センサは、使用者の排尿終了後、下水管から切り離される。
このように構成された本発明においては、下水管圧力センサは、使用者の排尿終了後、下水管から切り離されるので、下水配管内の硫化水素ガス等によって下水管圧力センサが動作不良を起こすのを防止することができる。
さらに、本発明において、好ましくは、下水管圧力センサは、下水管内の圧力測定が必要な時以外は、大気に連通されている。
このように構成された本発明においては、下水管圧力センサは、下水管内の圧力測定が必要な時以外は、大気に連通されているので、下水配管内の硫化水素ガス等によって下水管圧力センサが動作不良を起こすのを防止することができると共に、下水管圧力センサによって大気圧を測定することができるので、大気圧と下水管内圧力の差を測定することができる。
このように構成された本発明によれば、従来の洋風大便器の構造に大きな変更を加えることなく、尿量測定をボール内の溜水水位を測定することができる。
このように構成された本発明によれば、ボール内又はトラップ部内の水位を直接測定することができ、簡単な構成で尿量測定を行うことができる。
このように構成された本発明によれば、電極配列式の水位センサを容易に構成することができる。
本発明において、好ましくは、さらに、電解質濃度推定手段を有し、電極配列式の水位センサはボール内の溜水と尿が混合された液体の導電率を測定し、電解質濃度推定手段は、測定された尿量と導電率に基づいて、尿中の電解質濃度を推定する。
まず、図1乃至図7を参照して本発明の第1実施形態による大便器ユニットを説明する。
図1は本発明の第1実施形態による大便器ユニットの断面図である。図1に示すように、本発明の第1実施形態による大便器ユニット1は、洋風大便器2と、大便器ユニット1を作動させる種々の機能部4と、を有する。洋風大便器2は、ボール6と、洗浄水を吐水させるリム吐水ノズル7と、ボール6を水封するトラップ部8と、トラップ部8に向けて洗浄水を噴出するサイホン現象発生手段であるゼット吐水ノズル9と、を有する水道直圧式の洗浄を行う洋風大便器である。さらに、大便器ユニット1は、洋風大便器2のトラップ部8に接続された排水ソケット10と、洋風大便器2に取り付けられ、市水から供給された洗浄水を切替えて供給する給水バルブである水路切替手段16と、を有する。
リム吐水ノズル7は、ボール6の上部から、リムの接線方向に洗浄水を吐出させ、ボール6の壁面を洗浄するように構成されている。ゼット吐水ノズル9は、ボール6の底部からトラップ部8に向けて洗浄水を噴出させ、トラップ部8内にサイホン現象を誘発するように構成されている。
水路切替手段16は、コントローラ38の制御信号に従って、市水から供給された洗浄水を、リム吐水ノズル7及びゼット吐水ノズル9から交互に吐水させるように構成されている。
また、下水管圧力センサ22は、第2三方弁28を介して排水ソケット10に連通するように設けられている。第2三方弁28の第1の出入口28aと第2の出入口28bを連通させることにより、下水管圧力センサ22は下水管内に連通した排水ソケット10に接続され、下水管内の圧力を測定することができるように構成されている。本実施形態の大便器ユニット1では、下水管圧力センサ22によって下水管内の圧力を測定し、この圧力に基づいて尿量の測定値を補正している。また、下水管内の圧力の測定前には、第2の出入口28bと大気に開放された第3の出入口28cを連通させることで、下水管圧力センサ22は、大気圧を測定している。下水管圧力センサ22は、この大気圧と下水管内圧力の差を測定する。また、下水管圧力センサ22は、下水管内の圧力測定が必要な時以外は大気に開放されているため、下水配管内の硫化水素ガス等によって動作不良を起こすことも防止される。
図2に示すように、待機時においては、大便器ユニット1のボール6内の溜水の水位は、図1にYで示すスタート水位になっており、また、操作・表示部(図示せず)には「測定可」と表示されている。本実施形態において、このスタート水位Yは、溢流水位Hの約36mm下方、トラップ部8の封水が破れる破封水位の約25mm上方に設定されている。次に、大便器ユニット1の使用者が、操作・表示部(図示せず)の準備スイッチ又は個人認証のためのIDカード挿入などの所定の起動手段(図示せず)を操作すると、操作・表示部(図示せず)の表示は「準備中」になる。これと同時に、コントローラ38は、第3開閉弁34及び第2三方弁28に制御信号を送る。これにより、圧力導管12と圧力センサ18、及び下水管圧力センサ22と下水管が連通される。また、コントローラ38は、圧力センサ18及び下水管圧力センサ22に制御信号を送り、これらを作動させる。なお、下水管圧力センサ22は、管路が切替えられる前には大気圧を測定しており、この測定により下水管圧力センサ22の絶対較正を行っている。
の関係が成り立つ。ただし、ρは水の密度、gは重力加速度である。
の関係が成り立つ。ここで、ボール6及びトラップ部8は連通しているので、トラップ部8の水位変化Δh1とボール6の水位変化Δh2の間には、トラップ部8の水面の面積をS1、ボール6の水面の面積をS2とすると、微小な水位変化Δh2に対して、
の関係が成り立つ。さらに、数式3の関係を数式2に代入してΔh1を消去すると、
の関係が成り立つ。
となる。次に、数式4の関係を、数式5に代入して、Δh2を消去すると、
となる。ここで、ボール6は大気に開放されているため、ボール6の水面に作用する圧力P2は常に大気圧であり、圧力をゲージ圧とするとP2=0となる。従って、数式6は、
となる。数式7をボール6の水面の高さH2について解くと、
となる。
本発明の第2実施形態による大便器ユニットによれば、通気弁202により下水管内がほぼ大気圧に維持されるので下水管内の圧力変動の影響を受けることなく正確な尿量測定を行うことができる。
の関係が成り立つので、下水管内の圧力変動の影響がない場合のボール6内の水位H2は、
と計算することができる。本実施形態においては、補正手段42は、ボール面水位センサ302及びトラップ部水位センサ304によって測定された水位H2'、H1'を数式10に代入することによって、圧力変動の影響がない場合のボール6内の水位H2を計算して求めている。なお、ボールとトラップの各電極毎の水位と溜水量との関係を予め求めた溜水量テーブルから直接溜水量を求めても良い。
本実施形態の大便器ユニットの他の作用は、本発明の第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
また、上述した実施形態においては、ボール面水位センサ及びトラップ部水位センサとして、電極配列式の水位センサを使用していたが、変形例として、超音波センサ、測距センサ、浮子式水位センサ等、任意のセンサを利用して水位を測定することができる。
の関係が成り立つ。数式11をη1について解くと、
の関係が得られる。電解質濃度推定手段は、数式12を使用して、排尿前後の溜水13の電解質の濃度η2、η3と、尿量R、初期溜水量Q0に基づいて、尿の電解質濃度η1を推定する。一般に、尿中に含まれる主な強電解質物質として塩化ナトリウムがあり、25゜Cにおいて、濃度0.1%の塩化ナトリウム水溶液は2.0mS/cm、濃度1.0%の塩化ナトリウム水溶液は17.6mS/cmの導電率を有する。従って、排尿後の溜水に水没している電極間のインピーダンスを測定することにより、尿中の塩化ナトリウム濃度を推定することができる。実際には、尿には、塩化カリウム等の塩化ナトリウム以外の電解質も含まれているため、推定される塩化ナトリウム濃度には誤差が含まれるが、±20%以内程度の精度で塩化ナトリウム濃度を推定することができる。また、推定された塩化ナトリウム濃度に、尿量算出手段及び補正手段によって計算された尿量を乗じることによって、尿に含まれる塩化ナトリウム量を推定することもできる。また、電極配列式の水位センサを、尿のpHや、尿の温度の推定に利用することもできる。
2 洋風大便器
4 機能部
6 ボール
7 リム吐水ノズル
8 トラップ部
9 ゼット吐水ノズル
10 排水ソケット
12 圧力導管
13 溜水
16 水路切替手段
18 圧力センサ
22 下水管圧力センサ
24 貯水タンク
24a 洗浄用タンク
24b 溜水タンク
24c 給水管
24d 流出管
24e オーバーフロー管
24f 流出管
25 トラップ管
26 第1三方弁
26a 第1の出入口
26b 第2の出入口
26c 第3の出入口
28 第2三方弁
28a 第1の出入口
28b 第2の出入口
28c 第3の出入口
30 第1開閉弁
32 第2開閉弁
34 第3開閉弁
36 ポンプ
38 コントローラ
40 尿量算出手段
42 補正手段
200 本発明の第2実施形態による大便器ユニット
202 通気弁
300 本実施形態の大便器ユニット
302 ボール面水位センサ
304 トラップ部水位センサ
D 下水配管
H 溢流水位
X 空水位
Y スタート水位
Z 排尿後水位
Claims (12)
- 使用者の尿を受けるボールと、
このボールとボール内の溜水を排出する下水管とを連通させ、この下水管を水封するトラップ部と、
上記ボール内の溜水の水位を、上記下水管の水封が破れる水位よりも高く、上記トラップ部の溢流水位よりも低い所定の水位に設定する水位設定手段と、
使用者の排尿によって変化する上記ボール内の水位を測定する水位測定手段と、
上記下水管内の圧力を測定する下水管圧力センサと、
上記水位測定手段によって測定された上記ボール内の水位の測定値に基づいて使用者が上記ボールに***した尿量又は尿流率を算出する尿量算出手段と、
上記下水管圧力センサによって測定された圧力に基づいて、上記水位測定手段により測定された上記ボール内の水位を補正することにより、上記尿量算出手段が算出した尿量又は尿流率を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする大便器ユニット。 - 上記補正手段は、上記尿量算出手段が算出した尿量又は尿流率を、上記下水管圧力センサによって測定された上記下水管内の圧力と上記ボール内の水位変化との関係式に基づいて補正する請求項1記載の大便器ユニット。
- さらに、上記下水管に連通して設けられ、上記下水管内の圧力が低下したとき上記下水管の中に大気を導入する負圧破壊手段を有する請求項1又は2記載の大便器ユニット。
- さらに、排水ソケットを有し、上記トラップ部は上記排水ソケットを介して上記下水管に接続され、上記下水管圧力センサは上記排水ソケットに連通するように設けられている請求項1乃至3の何れか1項に記載の大便器ユニット。
- 上記下水管圧力センサは、使用者の排尿終了後、上記下水管から切り離される請求項1乃至4の何れか1項に記載の大便器ユニット。
- 上記下水管圧力センサは、上記下水管内の圧力測定が必要な時以外は、大気に連通されている請求項5記載の大便器ユニット。
- 使用者の尿を受けるボールと、
このボールとボール内の溜水を排出する下水管とを連通させ、この下水管を水封するトラップ部と、
上記ボール内の溜水の水位を、上記下水管の水封が破れる水位よりも高く、上記トラップ部の溢流水位よりも低い所定の水位に設定する水位設定手段と、
使用者の排尿によって変化する上記ボール内の水位を測定する水位測定手段と、
上記トラップ部内の水位を測定するトラップ部水位測定手段と、
上記水位測定手段によって測定された上記ボール内の水位の測定値に基づいて使用者が上記ボールに***した尿量又は尿流率を算出する尿量算出手段と、
この尿量算出手段が算出した尿量又は尿流率を、上記トラップ部水位測定手段によって測定された水位に基づいて補正する補正手段と、
を有することを特徴とする大便器ユニット。 - 上記水位測定手段が、上記ボール内の溜水の水圧を測定する圧力センサである請求項1乃至7の何れか1項に記載の大便器ユニット。
- 上記水位測定手段又は上記トラップ部水位測定手段が、電極配列式の水位センサである請求項1乃至8の何れか1項に記載の大便器ユニット。
- 上記ボール及び/又は上記トラップ部は陶器製であり、上記電極配列式の水位センサの電極が焼成によって形成されている請求項9記載の大便器ユニット。
- 上記電極配列式の水位センサが、尿のpH、温度、又は導電率の測定に利用される請求項9記載の大便器ユニット。
- さらに、電解質濃度推定手段を有し、上記電極配列式の水位センサがボール内の溜水と尿が混合された液体の導電率を測定し、上記電解質濃度推定手段が、測定された尿量と導電率に基づいて、尿中の電解質濃度を推定する請求項9記載の大便器ユニット。
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