JP5702153B2 - 少ない洗浄水量で作動する高性能便器 - Google Patents
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Description
本願は、2008年2月25日に出願された、U.S.C.$119(e)に従った、米国仮特許出願第61/067,032号を基礎とする優先権を主張し、同出願の内容の全体をここで参照によって引用する。
本発明は、人間の及びその他のものの***物のための重力で駆動される便器の分野に関する。本発明はさらに、少ない洗浄水量で作動する便器に関する。
Apm > Ajip > Ajop …(I)
Apm > Arip > Arop …(II)
Apm > 1.5・(Ajop+Arop) …(III)
Arip > 2.5・Arop …(IV)
であることを特徴とする。
Apm > Ajip > Ajop …(I)
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であることを特徴とする。
Apm > Ajip > Ajop …(I)
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Apm > 1.5・(Ajop+Arop) …(III)
Arip > 2.5・Arop …(IV)
であることを特徴とする。
Apm > Ajip > Ajop …(I)
Apm > Arip > Arop …(II)
Apm > 1.5・(Ajop+Arop) …(III)
Arip > 2.5・Arop …(IV)
ここで、Apmは、一次マニホールド38など、一次マニホールドの横断面積であり、Ajipは、ダイレクト供給ジェットの入口ポート28など、ジェット入口ポートの横断面積であり、Aripは、リム入口ポート40など、リム入口ポートの横断面積であり、Ajopは、ダイレクト供給ジェットの出口ポート30などのジェットの出口ポートの横断面積であり、Aropは、リム出口ポート18など、リム出口ポートの合計横断面積である。これらのパラメータの範囲内において水の通路の幾何学形状を維持することにより、便器において、タンク内の水頭の重力を介して、利用可能な位置エネルギーを最大化することができ、これは、洗浄サイクルのために使用される洗浄水量が減少したとき、極めて重要になる。加えて、水の通路の幾何学形状をこれらのパラメータの範囲内に維持することで、リム通路とジェット通路との加圧を、ダイレクト供給ジェット式の便器において、一般的に同時にでき、固形***物除去とボウル洗浄との両方の性能を最大化させることができる。ここで、これらの関係を評価する目的のために測定されるように、すべての面積のパラメータは、入口/出口の面積の合計を意味する意図である。例えば、好ましくは、複数のリム出口ポートが存在しているので、リム出口ポートの面積は、それぞれの出口ポートの個々の面積のすべての合計である。同様に、もしも複数のジェット流れ通路又は出口/入口ポートが使用させるならば、ジェット入口面積又はジェット出口面積は、それぞれ、すべてのジェット入口ポートの及びすべてのジェット出口ポートの面積の合計になる。
実施例は、本発明の有用性を証明するためにここに提供され、発明の範囲を制限することを意図していない。実施例のデータは、表2に要約している。以下の実施例のすべてにおいて、比較例と本発明の便器とのいくつかの幾何学的観点について提示され議論される。幾何学的因子は以下の如く定義され、測定される。
5 − ボウル表面から1回の洗浄ですべての試験メディアが完全に洗い流された。
4 − 1回目の洗浄後に、合計1平方インチ未満の面積が未洗浄のまま残され、2回目の洗浄によって完全に除去された。
3 − 1回目の洗浄後に、合計1平方インチを越える面積が、洗浄されずにボウル表面に残され、2回目の洗浄によって、完全に除去された。
2 − 2回目の洗浄の後に、合計2分の1平方インチ未満の面積が、洗浄されずにボウル表面に残された。
1 − 2回目の洗浄の後に、2分の1平方インチを越える面積が、ボウル表面に洗浄されずに残された。
0 − 3回目の洗浄の後に、2分の1平方インチを越える面積が、ボウル表面に洗浄されずに残された。
商業的に入手可能な、1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、対称的な2つのダイレクト供給ジェットを備えたものを、幾何学的分析及び性能分析にかけた。この便器は、商業的に入手可能な多くのダイレクト供給ジェット式の便器を代表するものであり、というのは、固形***物の除去の性能は極めて良く、MaP試験(Veritec (R) Consulting Inc., MaP 13th Edition Nov '08, Mississauga, ON, Canada)において、1,000gを越えるスコアを記録したが、ボウル洗浄のためにリムに導かれる最小限の水は加圧されていない。図11は、洗浄サイクル中に、リムにおいて記録された圧力のプロットを示している。持続的な圧力はまったく観察されず、動的変動に起因する小さい尖頭だけが見られた。圧力−時間曲線の積分は、0.19インチH2O・sであって、圧力がほとんど完全に不足していることを示している。
商業的に入手可能な、1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、単一のダイレクト供給ジェットを備えたものを、幾何学的分析及び性能分析にかけた。この便器は、商業的に入手可能な多くのダイレクト供給ジェット式の便器を代表するものであり、というのは、固形***物の除去の性能は極めて良く、MaP試験(Veritec Consulting Inc., MaP 13th Edition Nov '08, Mississauga, ON, Canada)において、1,000gを越えるスコアを記録したが、ボウル洗浄のためにリムに導かれる最小限の水は加圧されていない。図12は、洗浄サイクル中に、リムにおいて記録された圧力のプロットを示している。持続的な圧力はまったく観察されず、動的変動に起因する、基線上の極めて弱い信号だけが見られた。圧力−時間曲線の積分は、0.13インチH2O・sであって、圧力がほとんど完全に不足していることを示している。
商業的に入手可能な、1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、対称的な2つのダイレクト供給ジェットを備えたものを、幾何学的分析及び性能分析にかけた。この便器は、商業的に入手可能な多くのダイレクト供給ジェット式の便器を代表するものであり、というのは、固形***物の除去の性能は極めて良く、MaP試験(Veritec Consulting Inc., MaP 13th Edition Nov '08, Mississauga, ON, Canada)において、1,000gを越えるスコアを記録したが、ボウル洗浄のためにリムに導かれる最小限の水は充分に加圧されていない。図13は、洗浄サイクル中に、リムにおいて記録された圧力のプロットを示している。弱くて不規則な信号が検出されたが、少なくとも1秒間にわたって継続した最大圧力はわずかに0.2インチH2O・sであった。圧力−時間曲線の積分は、1.58インチH2O・sであって、最小限の不十分な加圧を示していた。
商業的に入手可能な、1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、対称的な2つのダイレクト供給ジェットを備えたものを、幾何学的分析及び性能分析にかけた。この便器は、商業的に入手可能な多くのダイレクト供給ジェット式の便器を代表するものであり、というのは、固形***物の除去の性能は極めて良く、MaP試験(Veritec Consulting Inc., MaP 13th Edition Nov '08, Mississauga, ON, Canada)において、1,000gを越えるスコアを記録したが、ボウル洗浄のためにリムに導かれる最小限の水は加圧されていない。図14は、洗浄サイクル中に、リムにおいて記録された圧力のプロットを示している。持続的な圧力はまったく観察されず、動的変動に起因する、基線上の極めて弱い信号だけが見られた。圧力−時間曲線の積分は、0.15インチH2O・sであって、圧力がほとんど完全に不足していることを示している。
商業的に入手可能な、1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、対称的な2つのダイレクト供給ジェットを備えたものを、幾何学的分析及び性能分析にかけた。この便器は、商業的に入手可能な多くのダイレクト供給ジェット式の便器を代表するものであり、というのは、固形***物の除去の性能は極めて良く、MaP試験(Veritec Consulting Inc., MaP 13th Edition Nov '08, Mississauga, ON, Canada)において、800gを越えるスコアを記録したが、ボウル洗浄のためにリムに導かれる最小限の水は持続的には加圧されていない。図15は、洗浄サイクル中に、リムにおいて記録された圧力のプロットを示している。短い不規則な信号が検出されたが、少なくとも1秒間にわたって持続する、基線上の圧力は見られなかった。圧力−時間曲線の積分は、1.11インチH2O・sであって、最小限の不十分な加圧を示していた。
商業的に入手可能な、1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、単一のダイレクト供給ジェットを備えたものを、幾何学的分析及び性能分析にかけた。この便器は、商業的に入手可能な多くのダイレクト供給ジェット式の便器を代表するものであり、というのは、固形***物の除去の性能は極めて良く、MaP試験(Veritec Consulting Inc., MaP 13th Edition Nov '08, Mississauga, ON, Canada)において、700gを越えるスコアを記録したが、ボウル洗浄のためにリムに導かれる最小限の水は加圧されていない。図16は、洗浄サイクル中に、リムにおいて記録された圧力のプロットを示している。弱い信号が検出されたが、少なくとも1秒間持続する最大圧力は、わずかに0.5インチの水頭であった。圧力−時間曲線の積分は、2.13インチH2O・sであって、最小限の不十分な加圧になっている。
1回の洗浄当たり1.6ガロンの洗浄水量の便器であって、2つのダイレクト供給ジェットを備えたものを、本発明の好ましい実施形態に従って製造した。便器の幾何学形状及び設計は、図1及び図3に表されている。便器の固形物除去の性能は、上に例示した商業的に入手可能な便器と同様であり、MaP試験において1,000gの評価を得た。表2に見られるように、水力学的経路における、すべてのポート及び通路の内部幾何学形状は、本発明によって特定された制限の範囲内に含まれる。一次マニホールドの横断面積は6.33平方インチ、ジェット入口ポート面積は4.91平方インチ、リム入口ポート面積は2.96平方インチ、ジェット出口ポート面積は1.24平方インチ、及びリム出口ポート面積は0.49平方インチであった。ポートサイズ間の臨界比率もまた維持されており、一次マニホールドの横断面積と、リム及びジェットの出口ポートの合計との比率は3.66であった。そして、リム入口ポート面積と、リム出口ポート面積との比率は、6.04であって、比較例による実施例よりもはるかに大きい。図17に見られるように、洗浄サイクル中には、リムにおいて、強力かつ持続的な圧力が測定されている。5インチの水頭が、少なくとも1秒間にわたって維持され、圧力−時間曲線の積分は15.3に達し、従来技術で見られた値をはるかに越えている。
CFDシミュレーションを実行して、本発明の範囲及び有用性をさらに証明した。CFDで研究された便器の一般的設計は、図1及び図3に示される。しかしながら、特定の寸法を変化させて、洗浄性能及び便器のリム内に発生して維持される圧力に対する結果的影響を示した。第1の組のシミュレーションは、2インチの出口直径の洗浄バルブを使用するもので、3.14平方インチの洗浄バルブ面積に対応する。洗浄バルブの出口面積を一定値に保ちつつ、水力学的経路の全体の横断面積(すなわち、一次マニホールド、リム入口ポート、ジェット入口ポート、リム通路、及びジェット通路の横断面積)が高い設定値と低い設定値との間で変更された。同様に、ジェットポート及びリムポートの面積は、高い設定値と低い設定値との間で変更されて、22個の実験的設計例を創った。5つのCFDシミュレーションの結果を生じる空間の中心付近の箇所を加えて、表2及び図5における実施例8〜12として示した。
追加的なCFDシミュレーションが実行されて、本発明の範囲及び有用性がさらに証明された。CFDで研究された便器の一般的設計は、図1及び図3に示される。しかしながら、特定の寸法を変化させて、洗浄性能及び便器のリム内に発生して維持される圧力に対する結果的影響を示した。この第2の組のシミュレーションは、3インチの出口直径の洗浄バルブを使用するもので、7.06平方インチの洗浄バルブ面積に対応する。トラップ路のサイズも増加され、3インチバルブによって達成可能な高い流れを利用した。洗浄バルブの出口面積を一定値に保ちつつ、水力学的経路の全体の横断面積(すなわち、一次マニホールド、リム入口ポート、ジェット入口ポート、リム通路、及びジェット通路の横断面積)が高い設定値と低い設定値との間で変更された。同様に、ジェットポート及びリムポートの面積は、高い設定値と低い設定値との間で変更されて、22個の実験的設計例を創った。5つのCFDシミュレーションの結果を生じる空間の中心付近の箇所を加えて、表2及び図8における実施例13〜17として示した。
本発明の効果を証明するため、便器のリムの圧力が本発明に比べて低くされ(実施例7)、従来技術(実施例6)からの便器では、1.28ガロンの洗浄水量に減少させて測定された。従来技術による便器は、1.6ガロンで2.13インチH2O・sに加圧され、減少体積における加圧のほとんどすべての能力を失い、0.28インチH2O・sに減衰した(図18参照)。対照的に、本発明に基づく便器にあっては、20%未満の加圧が失われ、1回の洗浄当たり1.28ガロンの洗浄水量で12.64インチH2O・sが維持された(図19参照)。
Claims (19)
- 便器ボウル組立体を備えたサイホン式の重力駆動の便器であって、この便器ボウル組立体が、
流体源に連通している、便器ボウル組立体入口部と、
便器ボウルであって、その上側周囲にリムを備え、リム通路を形成し、このリム通路は、入口ポートと、少なくとも1つのリム出口ポートとを備え、前記リム通路入口ポートにおける横断面積(Arip)は、前記少なくとも1つのリム出口ポートの合計横断面積(Arop)に対して、250%以上であり、前記リム通路の入口ポートは、前記便器ボウル組立体入口部と連通している、前記便器ボウルと、
下水管出口に連通しているボウル出口部と、
ダイレクト供給ジェットであって、流体源から流体を受け入れるために、前記便器ボウル組立体入口部と連通し、流体を排出するために前記ボウル出口部と連通している、前記ダイレクト供給ジェットと、を有し、
前記便器は、6.0リットル以下の洗浄水量で作動することができ、前記少なくとも1つのリム出口ポートから出る水は加圧されて、洗浄サイクル中の時間に対してプロットされたリム圧力を表す曲線の積分が、3インチH2O・sを越えていることを特徴とするサイホン式の重力駆動の便器。 - 前記便器は、前記少なくとも1つのリム出口ポートから、所定の時間期間にわたって持続的に加圧された流れを提供することができる請求項1記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記所定の時間期間は、少なくとも1秒間である請求項2記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記便器は、前記少なくとも1つのリム出口ポートから、前記ダイレクト供給ジェットを通る流れとほぼ同時に、持続した加圧流を提供することができる請求項2記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記洗浄サイクル中の時間に対してプロットされたリム圧力を表す曲線の積分が、5インチH2O・sを越えている請求項1記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記便器は、4.8リットル以下の洗浄水量で作動することができる請求項1記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記便器ボウル組立体は、更に、
一次マニホールドであって、前記便器ボウル組立体入口部と連通して、前記便器ボウル組立体入口部から流体を受けることができ、また、前記一次マニホールドは、前記リム通路及び前記ダイレクト供給ジェットと連通し、前記便器ボウル組立体入口部から、前記リム通路及び前記ダイレクト供給ジェットへと流体を導き、前記一次マニホールドは、横断面積(Apm)を有している、前記一次マニホールドと、を備え、
前記ダイレクト供給ジェットは、横断面積(Ajip)を有する入口ポートと、横断面積(Ajop)を有する出口ポートとを備え、さらに、前記ダイレクト供給ジェット入口ポートと前記ダイレクト供給ジェット出口ポートとの間に延在するジェット通路を備えており、
前記リム通路入口ポートは前記横断面積(Arip)を備え、前記少なくとも1つのリム出口ポートは前記合計横断面積(Arop)を備え、
Apm > Ajip > Ajop (I)
Apm> Arip > Arop (II)
Apm> 1.5 ・ (Ajop + Arop) (III)
Arip> 2.5 ・ Arop. (IV)
である請求項1記載のサイホン式の重力駆動の便器。 - 前記一次マニホールドにおける前記横断面積(Apm)は、前記ダイレクト供給ジェットの出口ポートの前記横断面積(Ajop)と、前記少なくとも1つのリム出口ポートの前記合計横断面積(Arop)との和に対して、150%以上である請求項7記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記便器は、更に、少なくとも2つの洗浄水量を使用した、前記便器の作動を可能にす
る機構を備えている請求項1記載のサイホン式の重力駆動の便器。 - 前記便器ボウル組立体は、前記便器ボウルのリムによって形成される平面を横断する方
向に延在する長手軸線を有し、一次マニホールドは、便器ボウルの長手軸線に対してほぼ横断する方向に延在している請求項1記載の便器。 - 便器ボウル組立体を備えたサイホン式の重力駆動の便器であって、
前記便器ボウル組立体が、
流体源に連通している、便器ボウル組立体入口部と、
便器ボウルであって、流体を受け入れるために、その内部に内部空間を形成している、前記便器ボウルと、
リムであって、前記便器ボウルの上側周囲に沿って延在し、リム通路を形成し、前記リム通路は、リム通路入口ポートと、少なくとも1つのリム出口ポートとを備え、前記リム通路入口ポートにおける横断面積(Arip)は、前記少なくとも1つのリム出口ポートの合計横断面積(Arop)に対して、250%以上であり、前記リム通路入口ポートは前記便器ボウル組立体入口部と連通し、前記少なくとも1つのリム出口ポートは、前記リム通路を通して、前記便器ボウルの内部空間へ流体の流れが入るように構成された前記リムと、
下水管出口と連通している便器出口と、
入口ポートと出口ポートとを備えているダイレクト供給ジェットであって、前記ダイレクト供給ジェット入口ポートは、前記便器ボウル組立体入口部と連通し、前記便器の内部の下側部分に流体を導入する、前記ダイレクト供給ジェットと、を備え、
前記便器ボウル組立体は、前記リム通路及び前記ダイレクト供給ジェットが、持続的かつ加圧された態様で前記便器内に流体を導入できるように構成されていることを特徴とするサイホン式の重力駆動の便器。 - 前記便器ボウル組立体は、更に、
一次マニホールドであって、前記便器ボウル組立体入口部と連通し、前記便器ボウル組
立体入口部から流体を受け入れられるものを備え、また、前記一次マニホールドは、前記
リム通路の入口ポート及び前記ダイレクト供給ジェットの入口ポートと連通され、前記便
器ボウル組立体入口部から、前記リム通路と前記ダイレクト供給ジェットとに流体を導き
、前記一次マニホールドは横断面積(Apm)を備えている、前記一次マニホールド、を備
え、
前記ダイレクト供給ジェットの入口ポートは、横断面積(Ajip)を備え、前記ダイレ
クト供給ジェットの出口ポートは、横断面積(Ajop)を備え、
前記リム通路入口ポートは前記横断面積(Arip)を備え、前記少なくとも1つのリム
出口ポートは前記合計横断面積(Arop)を備え、
Apm> Ajip > Ajop (I)
Apm> Arip > Arop (II)
Apm> 1.5 ・ (Ajop + Arop) (III)
Arip> 2.5 ・ Arop. (IV)
である請求項11記載のサイホン式の重力駆動の便器。 - 前記一次マニホールドにおける前記横断面積(Apm)は、前記ダイレクト供給ジェットの出口ポートの前記横断面積(Ajop)と、前記少なくとも1つのリム出口ポートの前記合計横断面積(Arop)との和に対して、150%以上である請求項12記載のサイホン式の重力駆動の便器。
- 前記便器は、更に、少なくとも2つの洗浄水量を使用した、前記便器の作動を可能にす
る機構を備えている請求項11記載のサイホン式の重力駆動の便器。 - 便器ボウル組立体を備えたサイホン式の重力駆動の便器において、この前記便器ボウル組立体は、便器ボウルと、ダイレクト供給ジェットと、リム通路を形成し入力ポートと少なくとも1つのリム出力ポートを有しているリムとを備え、前記リム通路入口ポートにおける横断面積(Arip)は、前記少なくとも1つのリム出口ポートの合計横断面積(Arop)に対して、250%以上であり、前記ダイレクト供給ジェットを通り、前記少なくとも1つのリム出力ポートを通して、流体は前記便器の中へ導入される、前記便器を用いて、6.0リットル以下の洗浄水量で便器を作動させるための方法であって、前記方法が、
便器ボウル組立体入口部を通して流体源から流体を導入し、前記ダイレクト供給ジェットと前記リム通路とに入れる段階であって、流体は、加圧の下で前記ダイレクト供給ジェットから、及び持続的かつ加圧された態様で前記少なくとも1つのリム出力ポートから、前記便器ボウルの内側へ流れ、洗浄サイクル中の時間に対してプロットされたリム圧力を表す曲線の積分が、3インチH2O・sを越えている、
ことを特徴とする方法。 - 洗浄サイクル中の時間に対してプロットされたリム圧力を表す曲線の積分が、5インチ
H2O・sを越えている請求項15に記載の方法。 - 前記便器は、4.8リットル以下の洗浄水量で作動することができる請求項15記載の
方法。 - 前記便器ボウル組立体は、更に、
一次マニホールドであって、前記便器ボウル組立体入口部と連通し、前記一次マニホー
ルドは、前記便器ボウル組立体入口部から流体を受けることができ、前記一次マニホール
ドは、前記リム通路及び前記ダイレクト供給ジェットと連通し、前記便器の入口から、前
記リム通路及び前記ダイレクト供給ジェットへと流体を導き、前記一次マニホールドは、
横断面積(Apm)を有している、前記一次マニホールド、を備え、
前記ダイレクト供給ジェットは、横断面積(Ajip)を有する入口ポートを有すると共
に、横断面積(Ajop)を有する出口ポートを有し、
前記リム通路の入力ポートは、前記横断面積(Arip)を有し、前記少なくとも1つの
リム出口ポートは、前記合計横断面積(Arop)を有し、方法はさらに、前記便器を以下
の如く構成する段階を含み、
Apm> Ajip > Ajop (I)
Apm> Arip > Arop (II)
Apm> 1.5 ・ (Ajop + Arop) (III)
Arip> 2.5 ・ Arop. (IV)
である請求項15記載の方法。 - 前記一次マニホールドにおける前記横断面積(Apm)は、前記ダイレクト供給ジェットの出口ポートの前記横断面積(Ajop)と、前記少なくとも1つのリム出口ポートの前記合計横断面積(Arop)との和に対して、150%以上である請求項18記載の方法。
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