排尿情報測定大便器
【課題】 一般に排泄を行うトイレで溜水水位変化を測定することによって尿量や尿流率等の排尿状態に関する情報を測定するにあたって、衛生的に排泄された尿を処理するという必然性は維持しながら、他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が影響しないようにすることにより、常時、高精度の排尿情報測定することを可能とする。
【解決手段】 本発明では、排水ソケットに水路の開閉手段を配したことを特徴とすることにより、他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が、溜水の水位変化を発生させないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定を可能とした。
【解決手段】 本発明では、排水ソケットに水路の開閉手段を配したことを特徴とすることにより、他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が、溜水の水位変化を発生させないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定を可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大便器内部の測定対象である溜水の水位の下水配管の圧力変動による変動を防止することに係り、特に溜水水位の再現性を高めることに好適な、排尿情報測定便器の高精度化構造に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の排尿情報測定機能を有する便器装置は、便器ボール面を採尿器として使用しそこに貯まる溜水の水位を測定するものもある（例えば、特許文献１参照。）。
この例では、測定を行う際には尿が下水側に流出しないようトラップ部の溢流水位を変える必要があり、伸縮構造を持つ便器のトラップ部を利用している。しかしながら、便器の排出経路は常に下水配管と連通状態として測定するため、下水配管に連通されている他の器具からの水の流れに起因して発生する圧力変動の影響がトラップ内の溜水水位に変動を与えるため、正確な排尿情報測定を常に実現することが難しかった。
【０００３】
また、便器ボール面水位を測定する方式としては、ボール面と下水配管を連通させて実現するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、この場合も前記の例と同じく測定時に便器の排水経路を下水配管と連通状態としているために、前記の例と同様、溜水水位の測定時には下水配管からの圧力変動の影響を受ける構成となっていた。
【特許文献１】特開平０８−２９９３４８号公報
【特許文献２】特開平１０−０８２７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、一般に排泄を行うトイレで溜水水位変化を尿量関連測定値を測定するにあたって、
衛生的に排泄された尿を処理するという必然性は維持しながら、排泄された全尿を測定対象とすると共に、その測定精度に他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が影響しないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定大便器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、使用者の排尿を受けるボール面と、該ボール面の下部と連通し上方に屈曲した管路からなり前記ボール面に溜水を形成するためのトラップ部を介して下水配管に連通された排水配管と、前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、排尿に伴う前記水位測定手段から得られる溜水水位を予め設定された溜水水位と溜水量との関係式に基づいて溜水量に変換する溜水量算出部、及び前記溜水量算出部から得られる溜水量の変化挙動に基づいて尿量を算出する尿量換算部とからなる演算手段とを有して排泄される尿の量や排泄速度等の尿排泄情報を計測する排尿情報測定大便器において、
前記排水配管は別体に設けられた配管接続部材を介して下水配管と接続され、前記配管接続部材は管路を開閉する管路開閉手段を有していることを特徴とすることにより、
溜水水位の測定に際して溜水管路を下水道配管から遮断することによって、他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が測定精度に影響しないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定を可能とするだけでなく、遮断手段を便器側配管及び下水配管から独立した部材に持たせてることによって、システムを設置する場合や、万一遮断手段に不具合が生じた場合等のメンテナンス時の取り扱いを容易に出来る。
【０００６】
また、請求項２記載の発明によれば、前記管路開閉手段はボール弁であることを特徴とすることにより、
排泄物が通過する経路に障害となる部分が発生しにくいため排泄物の詰まり等が発生しにくく、かつ単純な機構構成で流路の閉止が実現でき、下水配管内の圧力変動が溜水に伝達されることを防止することができる。
【０００７】
また、請求項３記載の発明によれば、前記管路開閉手段はフラッパー弁構造であることを特徴とすることにより、
同じく単純な機構構成で流路の閉止が実現でき、下水配管内の圧力変動が溜水に伝達されることを防止することができる。また停電時など電力供給がストップした時に、バネ力やフラップ弁に連結された釣り合い錘などを利用して、排泄通水による通路開放が容易なため、停電時の便器使用において汚物詰まりによる汚水溢れなどが発生することがない。
【０００８】
また、請求項４記載の発明によれば、前記管路開閉手段は少なくとも排尿情報測定時に閉止されることを特徴とすることにより、
下水圧変動によって溜水水位が変動するような状態が無いため、より高精度の測定が可能となる。
【０００９】
また、請求項５記載の発明によれば、前記管路開閉手段は手動で作動させて管路を開放するための手動開放手段を有することにより、
停電時や排尿情報測定装置部の故障時など排水ソケット内の弁体を制御できない時にも流路の確保が容易であり、生活環境としてその素材が不可避な便器の使用ができないという状態が発生することが無い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衛生的に排泄された尿を処理するという必然性は維持しながら、排泄された全尿を測定対象とすると共に、その測定精度に他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が影響しないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定が可能という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に関し、以下に図を用いて詳説する。
【実施例】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態による排尿情報測定大便器を説明する。
まず、図１乃至図５を参照して本発明の第１実施形態による排尿情報測定大便器を説明する。
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。排水ソケット１０の内部には、後述の機構構成で示すような流路を開閉する開閉手段２８が組み込まれている。
【００１３】
洋風大便器２と排水ソケット１０は各々別体で構成されているため、施工時は先ず排水ソケット１０を下水配管Ｄと接続する作業を実施してから、次いで洋風大便器２の組み付けを行えばよいため、本システムを施工するに際して、従来の洋風大便器を施工するのと同じ順序で施工ができるため、工事作業者の誤りの無い施工作業が期待できる。また排水ソケット１０は電動機などのアクチュエーターやシールのためのゴム部材が必要なためメンテナンスが発生することがあるが、洋風大便器２と切り離して作業が実現できるため、作業時の取り扱いが容易である。
なお、洋風大便器２と排水ソケット１０を一体構成としておいた場合、別体とした場合に比べて現場での接続部位が少なくなるため漏水事故が発生しにくいという面もある。
【００１４】
また、機能部４は、ボール６底部の静水圧を測定する水位測定手段である圧力センサ１８を有する。また、機能部４は、貯水タンク２４と、貯水タンク２４内の水を圧送して、排尿情報測定に使用される管路を洗浄するポンプ３６と、を有する。さらに、機能部４は、水路を切替え又は開閉する、第１開閉弁３０、第２開閉弁３２、第３開閉弁３４、及び第４開閉弁２６を有する。また、機能部４は、水路切替手段１６、各三方弁、及び各開閉弁を制御するコントローラ３８を有する。このコントローラ３８は、圧力センサ１８による測定値に基づいて、尿量又は尿流率を算出する尿量算出手段４０を内蔵している。
【００１５】
トラップ部８の出口側端部は、排水ソケット１０を介して下水管Ｄに接続されている。 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。
【００１６】
圧力センサ１８は、ゼット吐水ノズル９と連通した圧力導管１２によって導かれた、ボール６底部の静水圧を測定するように構成されている。図１に示すように、ゼット吐水ノズル９と連通した圧力導管１２は、第３開閉弁３４を介して圧力センサ１８に接続されている。さらに、第３開閉弁３４は、コントローラ３８によって、圧力センサ１８による水位測定を行う際には開放され、水位測定を行わない時には閉鎖されるように構成されている。
【００１７】
また、図１に示すように、市水と貯水タンク２４の間には、第４開閉弁２６が設けられている。第４開閉弁２６が連通すると、市水は貯水タンク２４に導かれる。水路切替手段１６とリム吐水ノズル７の間には、分岐路２２が設けられている。第１開閉弁３０が閉止した場合、市水は水路切替手段１６から直接リム吐水ノズル７に吐水されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、貯水タンク２４は、洗浄用タンク２４ａが、水位設定手段である溜水タンク２４ｂを取り囲む二重構造であり、溜水タンク２４ｂから溢れた水が洗浄用タンク２４ａに流入するようになっている。溜水タンク２４ｂの底部には、流出管２４ｄが接続されており、溜水タンク２４ｂ内の水が、流出管２４ｄに接続された第１開閉弁３０を介してリム吐水ノズル７から吐水されるようになっている。
【００１９】
また、洗浄用タンク２４ａには、給水管２４ｃから溜水タンク２４ｂの中に給水され、溜水タンク２４ｂから溢れ出た水が流入するように構成されている。給水管２４ｃと溜水タンク２４ｂの間には吐水口間隙が確保されているため、溜水１３が逆流しても、市水に連通することがなく、衛生面での問題もない。このため、溜水タンク２４ｂに貯められる水の量は溜水タンク２４ｂの容積によって決まり、溜水タンク２４ｂには一定量の水が貯められることになる。さらに、洗浄用タンク２４ａには、オーバーフロー管２４ｅが接続されている。このオーバーフロー管２４ｅは、トラップ管２５を介して排水ソケット１０に接続されている。これにより、万一、溜水タンク２４ｂへの給水が不具合等によって停止されなくなったとき、洗浄用タンク２４ａの水を排水ソケット１０へ排出し、洗浄用タンク２４ａから水が溢れるのを防止している。オーバーフロー管２４ｅは、トラップ管２５を介して排水ソケット１０接続されているので、下水管内の臭気が、オーバーフロー管２４ｅを通って大気に漏れることがない。
【００２０】
さらに、洗浄用タンク２４ａの底部には、流出管２４ｆが接続されている。この流出管２４ｆは、ポンプ３６、第２開閉弁３２を介して圧力導管１２に接続されている。従って、第２開閉弁３２を開放した状態でポンプ３６を作動させると、洗浄用タンク２４ａ内の水が圧力導管１２に流入する。
【００２１】
コントローラ３８は、水路切替手段１６、各三方弁、及び各開閉弁に制御信号を送って、洋風大便器２の洗浄機能及び排尿情報測定機能を実行するように構成されている。また、コントローラ３８に内蔵された尿量算出手段４０は、圧力センサ１８によって測定された圧力に基づいて、ボール６内の水位を求め、使用者の排尿量を計算するように構成されている。コントローラ３８、及び尿量算出手段４０は、マイクロプロセッサ（図示せず）、及びこれを作動させるためのプログラムを記憶したメモリ（図示せず）等で構成することができる。
【００２２】
次に、図２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１の作用を説明する。図２は大便器ユニット１の作用を時系列で表すグラフである。
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１３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２開閉弁３４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が連通される。また、コントローラ３８は、圧力センサ１８に制御信号を送り、これらを作動させる。
【００２３】
また、コントローラ３８は、排水ソケット１０に内蔵される開閉手段２８に制御信号を送り、流路を閉止する。待機時に流路を開放状態として、排尿情報測定を実施しない方が便器にバケツの水を流すようなことがあったとしても、汚水溢れなどが発生することがないよう配慮されている。使用者の測定を開始するという意思表示に従って流路が閉止されることにより、下水配管Ｄ内で発生した他の器具に由来する水の流れで発生する圧力変動が溜水１３の水位に伝達されないようになる。
【００２４】
なお待機時の開閉手段２８の状態は、前述の開放状態とするものに加え、閉止状態としておいても良い。溜水高さが充分に確保できるような便器であったり、下水配管内で圧力変動が発生しても溜水が切れることが無いように下水配管内の圧力をモニターし、必要に応じて補水するようなシステムとして溜水が切れることが無いようにしている場合は待機時の開閉手段２８は開放することが推奨される。しかし溜水高さが充分になく、下水配管内の臭気や衛生害虫のトイレ内侵入が懸念される場合は、待機時の開閉手段２８は閉止することが推奨される。前述のバケツの水を流すような場合に対しては、圧力センサー１８の出力や、便器近傍に使用者がいることを検知する人体検知センサーなどの出力で開閉手段２８を開放すれば、汚水の溢れを防止することができる。
少なくとも測定中は開閉手段２８は閉止されているため、溜水１３の水位が下水配管内の圧力変動によって変動することはない。
【００２５】
所定時間経過すると、操作・表示部（図示せず）の表示が「測定中」に変化する。表示が「測定中」に変化した後、使用者はボール６に排尿する。使用者が排尿すると、図２に示すように、ボール６内の水位は上昇し、排尿後、水位Ｚとなる。コントローラ３８は、圧力センサ１８によって測定される圧力変化がなくなるか、又は使用者が操作・表示部（図示せず）の排尿終了スイッチ（図示せず）を操作すると、使用者の排尿が終了したと判定し、使用者の排尿量の計算を開始する。コントローラ３８に内蔵された尿量算出手段４０は、圧力センサ１８によって測定された圧力に基づいて、使用者の排尿量を計算する。
【００２６】
また、排尿量の計算開始と同時に、コントローラ３８は、圧力センサ１８に制御信号を送り、これをＯＦＦにし、第３開閉弁３４に制御信号を送り、これを閉鎖する。また、コントローラ３８は、排水ソケット１０に内蔵される開閉手段２８に制御信号を送り、流路を開放し、排泄された汚物が下水配管Ｄに排出できるよう準備する。
【００２７】
また、コントローラ３８は、第２開閉弁３２を開放して、ポンプ３６を作動させる。これにより、洗浄用タンク２４ａ内の水は、ポンプ３６、第２開閉弁３２、圧力導管１２を通ってゼット吐水ノズル９から吐水され、これらの経路が洗浄される。なお、尿に接したこれらの配管経路の洗浄は、毎回の測定毎に行っても良いし、或いは、所定の測定回数毎、又は所定時間毎に行っても良い。このように洗浄を毎回行わない場合には、１回の測定に要する全体の時間を短縮することができる。
【００２８】
排尿情報測定終了後、使用者が、操作・表示部（図示せず）の便器洗浄スイッチ（図示せず）を操作すると、操作・表示部の表示が「準備中」に変化する。これと同時に、コントローラ３８は、水路切替手段１６に制御信号を送って、リム吐水ノズル７から所定時間吐水させ、図２に示すように、ボール６内の水位が溢流水位Ｈまで上昇する。次いで、コントローラ３８は、リム吐水ノズル７からの吐水を停止し、ゼット吐水ノズル９から吐水させる。ゼット吐水ノズル９からの吐水により、サイホン現象が発生し、ボール６内の溜水はトラップ部８に吸引され、ボール６内の溜水量はほぼゼロの空水位Ｘになる。
【００２９】
所定時間ゼット吐水を行った後、コントローラ３８は、ゼット吐水を停止させる。これと同時に、コントローラ３８は、第１開閉弁３０に制御信号を送ってこれを開放し、溜水タンク２４ｂ内に貯められた所定量の水を、第１開閉弁３０、リム吐水ノズル７を介してボール６内に吐水させる。所定時間第１開閉弁３０を開放すると、溜水タンク２４ｂ内の水が全てボール６内に流入する。ここで、溜水タンク２４ｂからの給水を行う前のボール６内の溜水量はほぼゼロの空水位Ｘであるので、所定量の水が貯められた溜水タンク２４ｂ内の水を全てボール６内に流入させた後のボール６内の溜水量は常にほぼ一定となり、この時の水位が、所定のスタート水位Ｙになる。従って、溜水タンク２４ｂは水位設定手段として機能する。
【００３０】
溜水タンク２４ｂ内の水が全てボール６内に流入すると、コントローラ３８は、第１開閉弁３０を閉鎖させる。同時に、コントローラ３８は、第４開閉弁２６に制御信号を送り、市水を貯水タンク２４に連通させる。これにより市水は、第４開閉弁２６を通って空になっていた溜水タンク２４ｂに流入する。溜水タンク２４ｂに水が流入すると、溜水タンク２４ｂ内の水位が上昇する。溜水タンク２４ｂが満杯になると、水は溜水タンク２４ｂから溢れて洗浄用タンク２４ａに流入する。洗浄用タンク２４ａの水位が上昇し、所定の水位に達すると、コントローラ３８は、第４開閉弁２６からの給水を停止させる。第４開閉弁２６からの給水が停止すると、操作・表示部（図示せず）の表示が「測定可」に変化し、大便器ユニット１は待機状態に復帰する。
【００３１】
また、万一、洗浄用タンク２４ａの水位が所定の水位に達しても給水が停止されなかった場合には、洗浄用タンク２４ａ内の水は、トラップ管２５を介して排水ソケット１０に排水され、水が洗浄用タンク２４ａから溢れることがないようにしている。
【００３２】
図３は、本実施形態の大便器ユニット１を排尿情報測定ではなく、大便の用途で使用する場合の作用を示す。この場合には、使用者が操作・表示部（図示せず）の大便使用スイッチ（図示せず）を押してから、または、準備スイッチや個人認証のためのＩＤカード挿入などの所定の起動手段（図示せず）を操作せずに着座した場合である。尿量を測定するのではなく、大便を排泄する目的であることを認知すると、コントローラ３８は、リム吐水ノズル７からリム給水を行い、ボール６内の溜水水位を、溢流水位Ｈまで上昇させる。リム給水は毎分２０Ｌ程度の流量で行われるため、溢流水位Ｈにおいて溜水の全体量が２〜３Ｌの本実施例においては、水位を溢流水位Ｈまで上昇させるために要する時間は約１０秒以内であり、使用者の使い勝手が悪くなることはない。また、水位を溢流水位Ｈまで上昇させることにより、十分な溜水面積を確保することができ、また、ゼット吐水によるサイホン現象を有効に発生させることができる。
【００３３】
次に、図４を参照して、圧力センサ１８による尿量の測定を説明する。図４は、ボール６の水位と、ボール６内に溜まっている溜水量の関係の一例を示すグラフである。圧力センサ１８は、ボール６の底部に設けられたゼット吐水ノズル９に連通された圧力導管１２によって伝達された圧力を測定するように構成されており、圧力センサ１８によって測定される圧力は、ボール６の水位に比例する。コントローラ３８に内蔵された尿量算出手段４０は、図４に一例を示す水位と溜水量の関係を予め記憶している。尿量算出手段４０は、使用者が排尿を終えた後の圧力センサ１８の測定圧力から使用者の排尿後の溜水水位Ｚを求める。次に、尿量算出手段４０は、記憶している水位と溜水量の関係に基づいて、溜水水位Ｚにおけるボール６内の溜水量を計算する。この排尿後の溜水量から、予め設定され、既知である排尿前のスタート水位Ｙにおける溜水量を差し引くことによって、使用者の尿量が計算される。
【００３４】
また、尿量算出手段４０は、同様にして、使用者の排尿中の水位変化を時々刻々測定することにより、単位時間当たりの排尿量である尿流率を計算する。なお、水位又は圧力測定値と溜水量の関係は、設計値として尿量算出手段４０に予め記憶させておいても良いが、陶器で形成される一般的な大便器においては、製品毎に個体差があるので、施工現場で所定の水量をボール６に投入することによって、水位又は圧力測定値と溜水量の関係を尿量算出手段４０に学習させ、記憶させるように構成することもできる。
【００３５】
次に、図５を参照して、溜水１３水位と下水配管Ｄ内の圧力変動の影響を説明する。排水ソケット１０に内蔵される開閉手段２８を作動させない場合で説明を行う。図５（ａ）は、下水管内の圧力が大気圧と等しい場合のボール６内及びトラップ部８内の水位を示す図であり、（ｂ）は下水管内の圧力が負圧の場合、（ｃ）は正圧の場合の水位を示す図である。図５（ａ）に示すように、下水管内の圧力が大気圧と等しい場合には、ボール６内の水位とトラップ部８内の水位は等しいので、圧力センサ１８の圧力測定値から水位を求めることによって、精度良く尿量を演算することができる。これに対して、図５（ｂ）のように、下水管内の圧力が負圧になると、トラップ部８内の溜水が下水管の方に吸引されるので、トラップ部８内の水位は上昇し、ボール６内の水位は下降する。逆に、図５（ｃ）のように、下水管内の圧力が正圧になると、トラップ部８内の溜水が押され、トラップ部８内の水位が下降し、ボール６内の水位が上昇する。これら、図５（ｂ）又は（ｃ）の場合には、圧力センサ１８の圧力測定値からそのまま水位を求め、溜水量を計算すると、溜水量の計算値に誤差を生じることになる。本実施例では、下水配管Ｄ内の圧力変動が溜水１３に伝達されないため、常に図５（ａ）の状態で測定が実施されることになる。
【００３６】
図６は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第一の実施例を示す断面図である。
排水ソケット１０の流路には、モーター１０１で回動するボール弁１０２が配置されている。ボール弁１０２は直径約５５ｍｍの流路１０３が形成されると共に、その周囲にはシール体１０４が構成されている。排泄物を排出する時、および待機時には、ボール弁１０２の流路１０３は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時にはボール弁１０２を回動させて流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。ボール弁１０２には外部から手動駆動するための軸１０５が、便器外に露出している。停電時等、流路が閉止状態でボール弁１０２が停止している時には、手動でボール弁１０２を回動させて流路を連通させることにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。
【００３７】
なおボール弁１０２が閉止された場合、トラップ部８は密閉空間となる。溜水１３に排尿されて水位が上昇し、やがて排水ソケット１０側に溢流することになるが、上記密閉性が高い場合はトラップ部８の空気が圧縮される、または水位上昇によって発生したトラップ部８内部圧力上昇によって下水配管Ｄ側への空気漏れが生じて溢流が生じるため、閉止手段が無い時に比べて排尿量の増加に対して溢流が遅れ気味となる。従って、排尿量と水位変化が相対関係を持ち排尿情報測定できる範囲が広くすることも期待できる。
【００３８】
図７は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第ニの実施例を示す断面図である。
排水ソケット１０の流路には、ソレノイド２０１で吸引・回動するフラップ弁２０２が配置されている。フラップ弁２０２は直径約５５ｍｍの流路２０３が形成されると共に、その周囲にはシール体２０４が構成されている。排泄物を排出する時、および待機時には、フラップ弁２０２の流路２０３は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時にはフラップ弁２０２を回動させて流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。フラップ弁２０２にはソレノイド２０１への給電が停止した時には回動・閉止すべく、スプリング２０５が設けられている。停電時等、流路が閉止状態でフラップ弁２０２が停止することを防止することにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。
【００３９】
図８は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第三の実施例を示す断面図である。
図７ではソレノイド２０１の吸引力でフラップ弁２０２を閉止し、スプリング２０５の力によって開放する構成としている。図８その応用例であり、フラップ弁２０２に接続した釣り合い錘２０６で閉止動作を実施し、開放は通水に伴う流水力のみを利用するというアクチュエータ不要の構成としたものである。釣り合い錘のトルク設定としては、閉止すべき下水圧変動に抗すると共に、便器の排水に伴う流水力に開放されるような設定とすればよい。また上述の釣り合い設定ができない場合は、図７で採用したようなアクチュエータを組合せる構成としても良い。
【００４０】
図９は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第四の実施例を示す断面図である。
排水ソケット１０の流路には、モーター３０１で回動する変曲路３０２が配置されている。変曲路３０２は直径約５５ｍｍの流路３０３が形成されている。排泄物を排出する時、および待機時には、変曲路３０２の流路３０３は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時には変曲路３０２を回動させて流路３０３を排水ソケット１０の内周に向けることにより流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。変曲路３０２には図示しない回動用スプリングが配置されており、停電時等、流路が閉止状態で変曲路３０２が停止した時には、スプリング力で変曲路３０２を回動させて流路を連通させることにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。
【００４１】
図１０は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第五の実施例を示す断面図である。
本図は排水ソケット１０を背部より見た状態を示す断面図である。排水ソケット１０の流路には、ゴム材質で形成された流路４０１が配置されている。流路４０１の内直径は約５５ｍｍである。排泄物を排出する時、および待機時には、流路４０１は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時には流路４０１は両側に設けられたピンチ弁体４０２によって力を加えることにより流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。ピンチ弁体４０２には図示しない復帰用スプリングが配置されており、停電時等、流路が閉止状態で流路４０１が停止した時には、スプリング力で流路４０１を除力することで流路を連通させることにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。流路４０１の内部には突起等の異物が発生しないため、トイレットペーパーや異物などが引っかかったりしにくく、便器としての排出性能の低下が発生しにくいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】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２】本発明の第１実施形態による大便器ユニットの作用を時系列で表すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態による大便器ユニットを大便の用途で使用する場合の作用を示すグラフである。
【図４】ボールの水位と、ボール内に溜まっている溜水量の関係の一例を示すグラフである。
【図５】（ａ）下水管内の圧力が大気圧と等しい場合、（ｂ）下水管内の圧力が負圧の場合、（ｃ）下水管内の圧力が正圧の場合におけるボール内及びトラップ部内の水位を示す図である。
【図６】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第一の実施例を示す断面図である。
【図７】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第ニの実施例を示す断面図である。
【図８】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第三の実施例を示す断面図である。
【図９】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第四の実施例を示す断面図である。
【図１０】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第五の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 本発明の第１実施形態による排尿情報測定大便器ユニット
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４開閉弁
２８ 開閉手段
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
１０１ モーター
１０２ ボール弁
１０３ 流路
１０４ シール体
１０５ 軸
２０１ ソレノイド
２０２ フラップ弁
２０３ 流路
２０４ シール体
２０５ スプリング
２０６ 釣り合い錘
３０１ モーター
３０２ 変曲路
３０３ 流路
４０１ 流路
４０２ ピンチ弁体
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大便器内部の測定対象である溜水の水位の下水配管の圧力変動による変動を防止することに係り、特に溜水水位の再現性を高めることに好適な、排尿情報測定便器の高精度化構造に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の排尿情報測定機能を有する便器装置は、便器ボール面を採尿器として使用しそこに貯まる溜水の水位を測定するものもある（例えば、特許文献１参照。）。
この例では、測定を行う際には尿が下水側に流出しないようトラップ部の溢流水位を変える必要があり、伸縮構造を持つ便器のトラップ部を利用している。しかしながら、便器の排出経路は常に下水配管と連通状態として測定するため、下水配管に連通されている他の器具からの水の流れに起因して発生する圧力変動の影響がトラップ内の溜水水位に変動を与えるため、正確な排尿情報測定を常に実現することが難しかった。
【０００３】
また、便器ボール面水位を測定する方式としては、ボール面と下水配管を連通させて実現するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、この場合も前記の例と同じく測定時に便器の排水経路を下水配管と連通状態としているために、前記の例と同様、溜水水位の測定時には下水配管からの圧力変動の影響を受ける構成となっていた。
【特許文献１】特開平０８−２９９３４８号公報
【特許文献２】特開平１０−０８２７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、一般に排泄を行うトイレで溜水水位変化を尿量関連測定値を測定するにあたって、
衛生的に排泄された尿を処理するという必然性は維持しながら、排泄された全尿を測定対象とすると共に、その測定精度に他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が影響しないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定大便器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、使用者の排尿を受けるボール面と、該ボール面の下部と連通し上方に屈曲した管路からなり前記ボール面に溜水を形成するためのトラップ部を介して下水配管に連通された排水配管と、前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、排尿に伴う前記水位測定手段から得られる溜水水位を予め設定された溜水水位と溜水量との関係式に基づいて溜水量に変換する溜水量算出部、及び前記溜水量算出部から得られる溜水量の変化挙動に基づいて尿量を算出する尿量換算部とからなる演算手段とを有して排泄される尿の量や排泄速度等の尿排泄情報を計測する排尿情報測定大便器において、
前記排水配管は別体に設けられた配管接続部材を介して下水配管と接続され、前記配管接続部材は管路を開閉する管路開閉手段を有していることを特徴とすることにより、
溜水水位の測定に際して溜水管路を下水道配管から遮断することによって、他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が測定精度に影響しないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定を可能とするだけでなく、遮断手段を便器側配管及び下水配管から独立した部材に持たせてることによって、システムを設置する場合や、万一遮断手段に不具合が生じた場合等のメンテナンス時の取り扱いを容易に出来る。
【０００６】
また、請求項２記載の発明によれば、前記管路開閉手段はボール弁であることを特徴とすることにより、
排泄物が通過する経路に障害となる部分が発生しにくいため排泄物の詰まり等が発生しにくく、かつ単純な機構構成で流路の閉止が実現でき、下水配管内の圧力変動が溜水に伝達されることを防止することができる。
【０００７】
また、請求項３記載の発明によれば、前記管路開閉手段はフラッパー弁構造であることを特徴とすることにより、
同じく単純な機構構成で流路の閉止が実現でき、下水配管内の圧力変動が溜水に伝達されることを防止することができる。また停電時など電力供給がストップした時に、バネ力やフラップ弁に連結された釣り合い錘などを利用して、排泄通水による通路開放が容易なため、停電時の便器使用において汚物詰まりによる汚水溢れなどが発生することがない。
【０００８】
また、請求項４記載の発明によれば、前記管路開閉手段は少なくとも排尿情報測定時に閉止されることを特徴とすることにより、
下水圧変動によって溜水水位が変動するような状態が無いため、より高精度の測定が可能となる。
【０００９】
また、請求項５記載の発明によれば、前記管路開閉手段は手動で作動させて管路を開放するための手動開放手段を有することにより、
停電時や排尿情報測定装置部の故障時など排水ソケット内の弁体を制御できない時にも流路の確保が容易であり、生活環境としてその素材が不可避な便器の使用ができないという状態が発生することが無い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衛生的に排泄された尿を処理するという必然性は維持しながら、排泄された全尿を測定対象とすると共に、その測定精度に他の器具から下水配管に排水されることに起因する下水配管内で発生した圧力変動が影響しないようにすることで、常時、高精度の排尿情報測定が可能という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に関し、以下に図を用いて詳説する。
【実施例】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態による排尿情報測定大便器を説明する。
まず、図１乃至図５を参照して本発明の第１実施形態による排尿情報測定大便器を説明する。
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。排水ソケット１０の内部には、後述の機構構成で示すような流路を開閉する開閉手段２８が組み込まれている。
【００１３】
洋風大便器２と排水ソケット１０は各々別体で構成されているため、施工時は先ず排水ソケット１０を下水配管Ｄと接続する作業を実施してから、次いで洋風大便器２の組み付けを行えばよいため、本システムを施工するに際して、従来の洋風大便器を施工するのと同じ順序で施工ができるため、工事作業者の誤りの無い施工作業が期待できる。また排水ソケット１０は電動機などのアクチュエーターやシールのためのゴム部材が必要なためメンテナンスが発生することがあるが、洋風大便器２と切り離して作業が実現できるため、作業時の取り扱いが容易である。
なお、洋風大便器２と排水ソケット１０を一体構成としておいた場合、別体とした場合に比べて現場での接続部位が少なくなるため漏水事故が発生しにくいという面もある。
【００１４】
また、機能部４は、ボール６底部の静水圧を測定する水位測定手段である圧力センサ１８を有する。また、機能部４は、貯水タンク２４と、貯水タンク２４内の水を圧送して、排尿情報測定に使用される管路を洗浄するポンプ３６と、を有する。さらに、機能部４は、水路を切替え又は開閉する、第１開閉弁３０、第２開閉弁３２、第３開閉弁３４、及び第４開閉弁２６を有する。また、機能部４は、水路切替手段１６、各三方弁、及び各開閉弁を制御するコントローラ３８を有する。このコントローラ３８は、圧力センサ１８による測定値に基づいて、尿量又は尿流率を算出する尿量算出手段４０を内蔵している。
【００１５】
トラップ部８の出口側端部は、排水ソケット１０を介して下水管Ｄに接続されている。 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。
【００１６】
圧力センサ１８は、ゼット吐水ノズル９と連通した圧力導管１２によって導かれた、ボール６底部の静水圧を測定するように構成されている。図１に示すように、ゼット吐水ノズル９と連通した圧力導管１２は、第３開閉弁３４を介して圧力センサ１８に接続されている。さらに、第３開閉弁３４は、コントローラ３８によって、圧力センサ１８による水位測定を行う際には開放され、水位測定を行わない時には閉鎖されるように構成されている。
【００１７】
また、図１に示すように、市水と貯水タンク２４の間には、第４開閉弁２６が設けられている。第４開閉弁２６が連通すると、市水は貯水タンク２４に導かれる。水路切替手段１６とリム吐水ノズル７の間には、分岐路２２が設けられている。第１開閉弁３０が閉止した場合、市水は水路切替手段１６から直接リム吐水ノズル７に吐水されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、貯水タンク２４は、洗浄用タンク２４ａが、水位設定手段である溜水タンク２４ｂを取り囲む二重構造であり、溜水タンク２４ｂから溢れた水が洗浄用タンク２４ａに流入するようになっている。溜水タンク２４ｂの底部には、流出管２４ｄが接続されており、溜水タンク２４ｂ内の水が、流出管２４ｄに接続された第１開閉弁３０を介してリム吐水ノズル７から吐水されるようになっている。
【００１９】
また、洗浄用タンク２４ａには、給水管２４ｃから溜水タンク２４ｂの中に給水され、溜水タンク２４ｂから溢れ出た水が流入するように構成されている。給水管２４ｃと溜水タンク２４ｂの間には吐水口間隙が確保されているため、溜水１３が逆流しても、市水に連通することがなく、衛生面での問題もない。このため、溜水タンク２４ｂに貯められる水の量は溜水タンク２４ｂの容積によって決まり、溜水タンク２４ｂには一定量の水が貯められることになる。さらに、洗浄用タンク２４ａには、オーバーフロー管２４ｅが接続されている。このオーバーフロー管２４ｅは、トラップ管２５を介して排水ソケット１０に接続されている。これにより、万一、溜水タンク２４ｂへの給水が不具合等によって停止されなくなったとき、洗浄用タンク２４ａの水を排水ソケット１０へ排出し、洗浄用タンク２４ａから水が溢れるのを防止している。オーバーフロー管２４ｅは、トラップ管２５を介して排水ソケット１０接続されているので、下水管内の臭気が、オーバーフロー管２４ｅを通って大気に漏れることがない。
【００２０】
さらに、洗浄用タンク２４ａの底部には、流出管２４ｆが接続されている。この流出管２４ｆは、ポンプ３６、第２開閉弁３２を介して圧力導管１２に接続されている。従って、第２開閉弁３２を開放した状態でポンプ３６を作動させると、洗浄用タンク２４ａ内の水が圧力導管１２に流入する。
【００２１】
コントローラ３８は、水路切替手段１６、各三方弁、及び各開閉弁に制御信号を送って、洋風大便器２の洗浄機能及び排尿情報測定機能を実行するように構成されている。また、コントローラ３８に内蔵された尿量算出手段４０は、圧力センサ１８によって測定された圧力に基づいて、ボール６内の水位を求め、使用者の排尿量を計算するように構成されている。コントローラ３８、及び尿量算出手段４０は、マイクロプロセッサ（図示せず）、及びこれを作動させるためのプログラムを記憶したメモリ（図示せず）等で構成することができる。
【００２２】
次に、図２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１の作用を説明する。図２は大便器ユニット１の作用を時系列で表すグラフである。
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１３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２開閉弁３４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が連通される。また、コントローラ３８は、圧力センサ１８に制御信号を送り、これらを作動させる。
【００２３】
また、コントローラ３８は、排水ソケット１０に内蔵される開閉手段２８に制御信号を送り、流路を閉止する。待機時に流路を開放状態として、排尿情報測定を実施しない方が便器にバケツの水を流すようなことがあったとしても、汚水溢れなどが発生することがないよう配慮されている。使用者の測定を開始するという意思表示に従って流路が閉止されることにより、下水配管Ｄ内で発生した他の器具に由来する水の流れで発生する圧力変動が溜水１３の水位に伝達されないようになる。
【００２４】
なお待機時の開閉手段２８の状態は、前述の開放状態とするものに加え、閉止状態としておいても良い。溜水高さが充分に確保できるような便器であったり、下水配管内で圧力変動が発生しても溜水が切れることが無いように下水配管内の圧力をモニターし、必要に応じて補水するようなシステムとして溜水が切れることが無いようにしている場合は待機時の開閉手段２８は開放することが推奨される。しかし溜水高さが充分になく、下水配管内の臭気や衛生害虫のトイレ内侵入が懸念される場合は、待機時の開閉手段２８は閉止することが推奨される。前述のバケツの水を流すような場合に対しては、圧力センサー１８の出力や、便器近傍に使用者がいることを検知する人体検知センサーなどの出力で開閉手段２８を開放すれば、汚水の溢れを防止することができる。
少なくとも測定中は開閉手段２８は閉止されているため、溜水１３の水位が下水配管内の圧力変動によって変動することはない。
【００２５】
所定時間経過すると、操作・表示部（図示せず）の表示が「測定中」に変化する。表示が「測定中」に変化した後、使用者はボール６に排尿する。使用者が排尿すると、図２に示すように、ボール６内の水位は上昇し、排尿後、水位Ｚとなる。コントローラ３８は、圧力センサ１８によって測定される圧力変化がなくなるか、又は使用者が操作・表示部（図示せず）の排尿終了スイッチ（図示せず）を操作すると、使用者の排尿が終了したと判定し、使用者の排尿量の計算を開始する。コントローラ３８に内蔵された尿量算出手段４０は、圧力センサ１８によって測定された圧力に基づいて、使用者の排尿量を計算する。
【００２６】
また、排尿量の計算開始と同時に、コントローラ３８は、圧力センサ１８に制御信号を送り、これをＯＦＦにし、第３開閉弁３４に制御信号を送り、これを閉鎖する。また、コントローラ３８は、排水ソケット１０に内蔵される開閉手段２８に制御信号を送り、流路を開放し、排泄された汚物が下水配管Ｄに排出できるよう準備する。
【００２７】
また、コントローラ３８は、第２開閉弁３２を開放して、ポンプ３６を作動させる。これにより、洗浄用タンク２４ａ内の水は、ポンプ３６、第２開閉弁３２、圧力導管１２を通ってゼット吐水ノズル９から吐水され、これらの経路が洗浄される。なお、尿に接したこれらの配管経路の洗浄は、毎回の測定毎に行っても良いし、或いは、所定の測定回数毎、又は所定時間毎に行っても良い。このように洗浄を毎回行わない場合には、１回の測定に要する全体の時間を短縮することができる。
【００２８】
排尿情報測定終了後、使用者が、操作・表示部（図示せず）の便器洗浄スイッチ（図示せず）を操作すると、操作・表示部の表示が「準備中」に変化する。これと同時に、コントローラ３８は、水路切替手段１６に制御信号を送って、リム吐水ノズル７から所定時間吐水させ、図２に示すように、ボール６内の水位が溢流水位Ｈまで上昇する。次いで、コントローラ３８は、リム吐水ノズル７からの吐水を停止し、ゼット吐水ノズル９から吐水させる。ゼット吐水ノズル９からの吐水により、サイホン現象が発生し、ボール６内の溜水はトラップ部８に吸引され、ボール６内の溜水量はほぼゼロの空水位Ｘになる。
【００２９】
所定時間ゼット吐水を行った後、コントローラ３８は、ゼット吐水を停止させる。これと同時に、コントローラ３８は、第１開閉弁３０に制御信号を送ってこれを開放し、溜水タンク２４ｂ内に貯められた所定量の水を、第１開閉弁３０、リム吐水ノズル７を介してボール６内に吐水させる。所定時間第１開閉弁３０を開放すると、溜水タンク２４ｂ内の水が全てボール６内に流入する。ここで、溜水タンク２４ｂからの給水を行う前のボール６内の溜水量はほぼゼロの空水位Ｘであるので、所定量の水が貯められた溜水タンク２４ｂ内の水を全てボール６内に流入させた後のボール６内の溜水量は常にほぼ一定となり、この時の水位が、所定のスタート水位Ｙになる。従って、溜水タンク２４ｂは水位設定手段として機能する。
【００３０】
溜水タンク２４ｂ内の水が全てボール６内に流入すると、コントローラ３８は、第１開閉弁３０を閉鎖させる。同時に、コントローラ３８は、第４開閉弁２６に制御信号を送り、市水を貯水タンク２４に連通させる。これにより市水は、第４開閉弁２６を通って空になっていた溜水タンク２４ｂに流入する。溜水タンク２４ｂに水が流入すると、溜水タンク２４ｂ内の水位が上昇する。溜水タンク２４ｂが満杯になると、水は溜水タンク２４ｂから溢れて洗浄用タンク２４ａに流入する。洗浄用タンク２４ａの水位が上昇し、所定の水位に達すると、コントローラ３８は、第４開閉弁２６からの給水を停止させる。第４開閉弁２６からの給水が停止すると、操作・表示部（図示せず）の表示が「測定可」に変化し、大便器ユニット１は待機状態に復帰する。
【００３１】
また、万一、洗浄用タンク２４ａの水位が所定の水位に達しても給水が停止されなかった場合には、洗浄用タンク２４ａ内の水は、トラップ管２５を介して排水ソケット１０に排水され、水が洗浄用タンク２４ａから溢れることがないようにしている。
【００３２】
図３は、本実施形態の大便器ユニット１を排尿情報測定ではなく、大便の用途で使用する場合の作用を示す。この場合には、使用者が操作・表示部（図示せず）の大便使用スイッチ（図示せず）を押してから、または、準備スイッチや個人認証のためのＩＤカード挿入などの所定の起動手段（図示せず）を操作せずに着座した場合である。尿量を測定するのではなく、大便を排泄する目的であることを認知すると、コントローラ３８は、リム吐水ノズル７からリム給水を行い、ボール６内の溜水水位を、溢流水位Ｈまで上昇させる。リム給水は毎分２０Ｌ程度の流量で行われるため、溢流水位Ｈにおいて溜水の全体量が２〜３Ｌの本実施例においては、水位を溢流水位Ｈまで上昇させるために要する時間は約１０秒以内であり、使用者の使い勝手が悪くなることはない。また、水位を溢流水位Ｈまで上昇させることにより、十分な溜水面積を確保することができ、また、ゼット吐水によるサイホン現象を有効に発生させることができる。
【００３３】
次に、図４を参照して、圧力センサ１８による尿量の測定を説明する。図４は、ボール６の水位と、ボール６内に溜まっている溜水量の関係の一例を示すグラフである。圧力センサ１８は、ボール６の底部に設けられたゼット吐水ノズル９に連通された圧力導管１２によって伝達された圧力を測定するように構成されており、圧力センサ１８によって測定される圧力は、ボール６の水位に比例する。コントローラ３８に内蔵された尿量算出手段４０は、図４に一例を示す水位と溜水量の関係を予め記憶している。尿量算出手段４０は、使用者が排尿を終えた後の圧力センサ１８の測定圧力から使用者の排尿後の溜水水位Ｚを求める。次に、尿量算出手段４０は、記憶している水位と溜水量の関係に基づいて、溜水水位Ｚにおけるボール６内の溜水量を計算する。この排尿後の溜水量から、予め設定され、既知である排尿前のスタート水位Ｙにおける溜水量を差し引くことによって、使用者の尿量が計算される。
【００３４】
また、尿量算出手段４０は、同様にして、使用者の排尿中の水位変化を時々刻々測定することにより、単位時間当たりの排尿量である尿流率を計算する。なお、水位又は圧力測定値と溜水量の関係は、設計値として尿量算出手段４０に予め記憶させておいても良いが、陶器で形成される一般的な大便器においては、製品毎に個体差があるので、施工現場で所定の水量をボール６に投入することによって、水位又は圧力測定値と溜水量の関係を尿量算出手段４０に学習させ、記憶させるように構成することもできる。
【００３５】
次に、図５を参照して、溜水１３水位と下水配管Ｄ内の圧力変動の影響を説明する。排水ソケット１０に内蔵される開閉手段２８を作動させない場合で説明を行う。図５（ａ）は、下水管内の圧力が大気圧と等しい場合のボール６内及びトラップ部８内の水位を示す図であり、（ｂ）は下水管内の圧力が負圧の場合、（ｃ）は正圧の場合の水位を示す図である。図５（ａ）に示すように、下水管内の圧力が大気圧と等しい場合には、ボール６内の水位とトラップ部８内の水位は等しいので、圧力センサ１８の圧力測定値から水位を求めることによって、精度良く尿量を演算することができる。これに対して、図５（ｂ）のように、下水管内の圧力が負圧になると、トラップ部８内の溜水が下水管の方に吸引されるので、トラップ部８内の水位は上昇し、ボール６内の水位は下降する。逆に、図５（ｃ）のように、下水管内の圧力が正圧になると、トラップ部８内の溜水が押され、トラップ部８内の水位が下降し、ボール６内の水位が上昇する。これら、図５（ｂ）又は（ｃ）の場合には、圧力センサ１８の圧力測定値からそのまま水位を求め、溜水量を計算すると、溜水量の計算値に誤差を生じることになる。本実施例では、下水配管Ｄ内の圧力変動が溜水１３に伝達されないため、常に図５（ａ）の状態で測定が実施されることになる。
【００３６】
図６は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第一の実施例を示す断面図である。
排水ソケット１０の流路には、モーター１０１で回動するボール弁１０２が配置されている。ボール弁１０２は直径約５５ｍｍの流路１０３が形成されると共に、その周囲にはシール体１０４が構成されている。排泄物を排出する時、および待機時には、ボール弁１０２の流路１０３は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時にはボール弁１０２を回動させて流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。ボール弁１０２には外部から手動駆動するための軸１０５が、便器外に露出している。停電時等、流路が閉止状態でボール弁１０２が停止している時には、手動でボール弁１０２を回動させて流路を連通させることにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。
【００３７】
なおボール弁１０２が閉止された場合、トラップ部８は密閉空間となる。溜水１３に排尿されて水位が上昇し、やがて排水ソケット１０側に溢流することになるが、上記密閉性が高い場合はトラップ部８の空気が圧縮される、または水位上昇によって発生したトラップ部８内部圧力上昇によって下水配管Ｄ側への空気漏れが生じて溢流が生じるため、閉止手段が無い時に比べて排尿量の増加に対して溢流が遅れ気味となる。従って、排尿量と水位変化が相対関係を持ち排尿情報測定できる範囲が広くすることも期待できる。
【００３８】
図７は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第ニの実施例を示す断面図である。
排水ソケット１０の流路には、ソレノイド２０１で吸引・回動するフラップ弁２０２が配置されている。フラップ弁２０２は直径約５５ｍｍの流路２０３が形成されると共に、その周囲にはシール体２０４が構成されている。排泄物を排出する時、および待機時には、フラップ弁２０２の流路２０３は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時にはフラップ弁２０２を回動させて流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。フラップ弁２０２にはソレノイド２０１への給電が停止した時には回動・閉止すべく、スプリング２０５が設けられている。停電時等、流路が閉止状態でフラップ弁２０２が停止することを防止することにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。
【００３９】
図８は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第三の実施例を示す断面図である。
図７ではソレノイド２０１の吸引力でフラップ弁２０２を閉止し、スプリング２０５の力によって開放する構成としている。図８その応用例であり、フラップ弁２０２に接続した釣り合い錘２０６で閉止動作を実施し、開放は通水に伴う流水力のみを利用するというアクチュエータ不要の構成としたものである。釣り合い錘のトルク設定としては、閉止すべき下水圧変動に抗すると共に、便器の排水に伴う流水力に開放されるような設定とすればよい。また上述の釣り合い設定ができない場合は、図７で採用したようなアクチュエータを組合せる構成としても良い。
【００４０】
図９は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第四の実施例を示す断面図である。
排水ソケット１０の流路には、モーター３０１で回動する変曲路３０２が配置されている。変曲路３０２は直径約５５ｍｍの流路３０３が形成されている。排泄物を排出する時、および待機時には、変曲路３０２の流路３０３は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時には変曲路３０２を回動させて流路３０３を排水ソケット１０の内周に向けることにより流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。変曲路３０２には図示しない回動用スプリングが配置されており、停電時等、流路が閉止状態で変曲路３０２が停止した時には、スプリング力で変曲路３０２を回動させて流路を連通させることにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。
【００４１】
図１０は排水ソケットに内蔵される開閉手段の第五の実施例を示す断面図である。
本図は排水ソケット１０を背部より見た状態を示す断面図である。排水ソケット１０の流路には、ゴム材質で形成された流路４０１が配置されている。流路４０１の内直径は約５５ｍｍである。排泄物を排出する時、および待機時には、流路４０１は下水Ｄとトラップ部を連通させると共に、排尿情報測定時には流路４０１は両側に設けられたピンチ弁体４０２によって力を加えることにより流路を閉止し、下水配管内の圧力変動が溜水に伝わらないようになっている。ピンチ弁体４０２には図示しない復帰用スプリングが配置されており、停電時等、流路が閉止状態で流路４０１が停止した時には、スプリング力で流路４０１を除力することで流路を連通させることにより、便器としての排出・排水機能は維持できるよう配慮されている。流路４０１の内部には突起等の異物が発生しないため、トイレットペーパーや異物などが引っかかったりしにくく、便器としての排出性能の低下が発生しにくいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】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２】本発明の第１実施形態による大便器ユニットの作用を時系列で表すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態による大便器ユニットを大便の用途で使用する場合の作用を示すグラフである。
【図４】ボールの水位と、ボール内に溜まっている溜水量の関係の一例を示すグラフである。
【図５】（ａ）下水管内の圧力が大気圧と等しい場合、（ｂ）下水管内の圧力が負圧の場合、（ｃ）下水管内の圧力が正圧の場合におけるボール内及びトラップ部内の水位を示す図である。
【図６】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第一の実施例を示す断面図である。
【図７】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第ニの実施例を示す断面図である。
【図８】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第三の実施例を示す断面図である。
【図９】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第四の実施例を示す断面図である。
【図１０】排水ソケットに内蔵される開閉手段の第五の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 本発明の第１実施形態による排尿情報測定大便器ユニット
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４開閉弁
２８ 開閉手段
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
１０１ モーター
１０２ ボール弁
１０３ 流路
１０４ シール体
１０５ 軸
２０１ ソレノイド
２０２ フラップ弁
２０３ 流路
２０４ シール体
２０５ スプリング
２０６ 釣り合い錘
３０１ モーター
３０２ 変曲路
３０３ 流路
４０１ 流路
４０２ ピンチ弁体
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の排尿を受けるボール面と、該ボール面の下部と連通し上方に屈曲した管路からなり前記ボール面に溜水を形成するためのトラップ部を介して下水配管に連通された排水配管と、前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、排尿に伴う前記水位測定手段から得られる溜水水位を予め設定された溜水水位と溜水量との関係式に基づいて溜水量に変換する溜水量算出部、及び前記溜水量算出部から得られる溜水量の変化挙動に基づいて尿量を算出する尿量換算部とからなる演算手段とを有して排泄される尿の量や排泄速度等の尿排泄情報を計測する排尿情報測定大便器において、
前記排水配管は別体に設けられた配管接続部材を介して下水配管と接続され、前記配管接続部材は管路を開閉する管路開閉手段を有していることを特徴とする排尿情報測定大便器。
【請求項２】
前記管路開閉手段はボール弁であることを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項３】
前記管路開閉手段はフラッパー弁構造であることを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項４】
前記管路開閉手段は少なくとも尿排泄情報測定時に閉止されることを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項５】
前記管路開閉手段は手動で作動させて管路を開放するための手動開放手段を有することを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項１】
使用者の排尿を受けるボール面と、該ボール面の下部と連通し上方に屈曲した管路からなり前記ボール面に溜水を形成するためのトラップ部を介して下水配管に連通された排水配管と、前記溜水の水位を測定する溜水水位測定手段と、排尿に伴う前記水位測定手段から得られる溜水水位を予め設定された溜水水位と溜水量との関係式に基づいて溜水量に変換する溜水量算出部、及び前記溜水量算出部から得られる溜水量の変化挙動に基づいて尿量を算出する尿量換算部とからなる演算手段とを有して排泄される尿の量や排泄速度等の尿排泄情報を計測する排尿情報測定大便器において、
前記排水配管は別体に設けられた配管接続部材を介して下水配管と接続され、前記配管接続部材は管路を開閉する管路開閉手段を有していることを特徴とする排尿情報測定大便器。
【請求項２】
前記管路開閉手段はボール弁であることを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項３】
前記管路開閉手段はフラッパー弁構造であることを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項４】
前記管路開閉手段は少なくとも尿排泄情報測定時に閉止されることを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【請求項５】
前記管路開閉手段は手動で作動させて管路を開放するための手動開放手段を有することを特徴とする請求項１に記載の排尿情報測定大便器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−９７２３９（Ｐ２００６−９７２３９Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８１３５５（Ｐ２００４−２８１３５５）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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