水洗大便器
【課題】 加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することができる水洗大便器を提供する。
【解決手段】 本発明は、水道の給水管から直接供給する水洗大便器（１）であって、上部にリム吐水口が設けられたボール部（２）と、このボール部の底部と排水配管とを連通させるトラップ部（４）と、トラップ部に向けて洗浄水を噴射するジェットノズル（６）と、水道の給水管から供給された洗浄水を、水道水圧よりも高い圧力に加圧された状態で貯留する蓄圧容器（１２）と、蓄圧容器の下流側に設けられ、ボール部を洗浄する際に開放されて、洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁（２０）と、ジェットノズルからの吐水後、リム吐水口から洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために蓄圧容器内の水圧を上昇させる加圧手段（１４、１６、１８）と、を有することを特徴としている。
【解決手段】 本発明は、水道の給水管から直接供給する水洗大便器（１）であって、上部にリム吐水口が設けられたボール部（２）と、このボール部の底部と排水配管とを連通させるトラップ部（４）と、トラップ部に向けて洗浄水を噴射するジェットノズル（６）と、水道の給水管から供給された洗浄水を、水道水圧よりも高い圧力に加圧された状態で貯留する蓄圧容器（１２）と、蓄圧容器の下流側に設けられ、ボール部を洗浄する際に開放されて、洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁（２０）と、ジェットノズルからの吐水後、リム吐水口から洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために蓄圧容器内の水圧を上昇させる加圧手段（１４、１６、１８）と、を有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水洗大便器に関し、特に、洗浄水の少なくとも一部を、水道の給水管から直接供給する水洗大便器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道直結式の水洗大便器が普及している。この水道直結式の水洗大便器は、洗浄水を貯留するための洗浄水タンクを必要としないため、水洗大便器全体の高さを低く抑えることができ、又、水洗大便器の占有床面積を小さくすることができるので、広く採用されている。
しかしながら、水道直結式の水洗大便器では、洗浄水を水道水圧によってリム吐水口やジェットノズルから吐出させているため、水道水圧の低い地域では十分な洗浄力を得ることができないので、採用することができないという問題がある。
【０００３】
特開２００４−１３７８５７号公報（引用文献１）には、便器洗浄装置が記載されている。この便器洗浄装置では、洗浄力を高めるために、水洗トイレの洗浄水を水道水の圧力まで加圧して蓄圧器に貯留し、洗浄する際には、加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射して便器を洗浄している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００４−１３７８５７号公報に記載された便器洗浄装置では、蓄圧器を水道水圧で直接加圧しているので、原理的に蓄圧器内の圧力を水道水圧以上に高くすることができない。このため、蓄圧器内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射しても、サイホン作用を誘発するためには比較的多くの洗浄水が必要であり、蓄圧器が大型化してしまうという問題がある。このように蓄圧器が大型化してしまうとすれば、蓄圧器を含めた水洗大便器全体も大型化することになり、洗浄水をタンクに溜めるタンク式の水洗大便器に対するメリットも失われてしまう。
【０００６】
また、特開２００４−１３７８５７号公報に記載された便器洗浄装置では、蓄圧器を水道水圧で直接加圧しているので、蓄圧器内の洗浄水が排出された後、次回の洗浄のために加圧された洗浄水を蓄圧器内に蓄積するのは、原理的に、水洗大便器の１回の洗浄シーケンスが終了した後でなければならない。このため、特開２００４−１３７８５７号公報に記載された便器洗浄装置では、使用後、水洗大便器の洗浄シーケンスが終了した後すぐに便器を使用することができないという問題がある。
なお、厳密には、水道水圧は止水時に比べ吐水時は若干低下するが、本明細書において、水道水圧とは止水時の水圧を意味するものとする。
【０００７】
従って、本発明は、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化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。
また、本発明は、洗浄シーケンスが終了した後すぐに使用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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、洗浄水の少なくとも一部を、水道の給水管から直接供給する水洗大便器であって、上部にリム吐水口が設けられたボール部と、このボール部の底部と排水配管とを連通させるトラップ部と、ボール部の底部に配置され、トラップ部に向けて洗浄水を噴射するジェットノズルと、水道の給水管から供給された洗浄水を、水道水圧よりも高い圧力に加圧された状態で貯留する蓄圧容器と、蓄圧容器の下流側に設けられ、ボール部を洗浄する際に開放されて、蓄圧容器内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁と、リム吐水口から洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために蓄圧容器内の水圧を上昇させる加圧手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された本発明においては、水道の給水管から供給された洗浄水は、加圧手段によって水道水圧よりも高い圧力に加圧され、蓄圧容器内に貯留されている。便器洗浄時には、吐水弁が開放され、蓄圧容器内に貯留された洗浄水が、ジェットノズルから噴射される。ボール部内の汚物及び洗浄水は、トラップ部を通って排水配管に排出される。加圧手段は、リム吐水口からボール部内に洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために蓄圧容器内の水圧を上昇させる。
【００１０】
このように構成された本発明の水洗大便器によれば、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射するので、少ない洗浄水で十分な便器洗浄能力を発揮することができ、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することができる。また、このように構成された本発明の水洗大便器によれば、リム吐水口からボール部内に洗浄水が吐水されている間に、蓄圧容器への蓄圧を行うので、便器洗浄シーケンスが終了した後すぐに、水洗大便器を使用することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、ボール部を洗浄する間の少なくとも一部の時間において、リム吐水口からの吐水と、ジェットノズルからの吐水が同時に行われる。
このように構成された本発明の水洗大便器によれば、リム吐水口からの吐水と、ジェットノズルからの吐水が同時に行われるので、便器洗浄能力が向上し、便器洗浄時間が短縮される。これにより、水洗大便器の使用感を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、加圧手段が、蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、蓄圧容器の上流側に設けられた逆止弁と、給水管から逆止弁に至る管路から分岐した分岐管路に接続された入口側端部及び出口側端部を備えた開閉弁と、を有し、この開閉弁は、開放されたとき給水管から供給された洗浄水を出口側端部へ逃がし、閉鎖されたとき、又は流路が縮小されたとき入口側端部における水圧を高めることにより、加圧された洗浄水を蓄圧容器の中に送り込むように開閉を繰り返し、ボール部を洗浄する際に、エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーが解放され、蓄圧容器内の加圧された洗浄水がジェットノズルから噴射される。
【００１３】
このように構成された本発明においては、給水管から逆止弁に至る管路から分岐した分岐管路に接続された開閉弁は、開閉を繰り返す。開閉弁が開放されたときは、給水管から供給された洗浄水は、開閉弁の出口側端部へ逃げ、開閉弁が閉鎖されると、洗浄水の流れが堰き止められることにより、開閉弁の入口側端部における水圧が上昇する。入口側端部における水圧が上昇すると、洗浄水は逆止弁を通って蓄圧容器内に流入し、蓄圧容器内の洗浄水が加圧される。蓄圧容器内の洗浄水が加圧されることによって、エネルギー蓄積手段にエネルギーが蓄積される。ボール部を洗浄する際には、エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーを解放させ、蓄圧容器内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、水道水圧に基づいて、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器内に貯留することができる。これにより、少ない洗浄水で十分な便器洗浄能力を発揮することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、ジェットノズルからの吐水後、開閉弁を開閉させて蓄圧容器内に加圧された洗浄水を送り込む際、出口側端部から逃がされた洗浄水が、ボール部の上部に形成されたリム吐水口から吐水される。
このように構成された本発明においては、開閉弁が開閉を繰り返し、開閉弁の出口側端部へ逃げた洗浄水が、リム吐水口から吐水され、便器の洗浄に利用される。
このように構成された本発明によれば、蓄圧容器への蓄圧を行うと同時に、蓄圧の際に生じる捨て水を、便器の洗浄に有効に利用することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、エネルギー蓄積手段は、蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高まると弾性エネルギーを蓄えるように配置された弾性体である。
このように構成された本発明においては、蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高くなると、弾性体が変形され、弾性体に弾性エネルギーが蓄えられる。ボール部を洗浄する際には、弾性体に蓄積された弾性エネルギーが解放され、蓄圧容器内の加圧された洗浄水がジェットノズルから噴射される。
このように構成された本発明によれば、弾性体の変形量及び蓄積されるエネルギーを任意に設定することができるので、エネルギー蓄積手段の設計の自由度を大きくすることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、加圧手段は、蓄圧容器内に加圧した洗浄水を送り込むポンプと、蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、を有する。
このように構成された本発明においては、ポンプによって加圧された洗浄水が、蓄圧容器内に送り込まれ、エネルギー蓄積手段にエネルギーが蓄積される。
このように構成された本発明によれば、使用するポンプを適宜選択することにより、蓄圧容器内を加圧する圧力、加圧に要する時間を任意に設定することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、加圧手段は、蓄圧容器内に摺動可能に配置されたピストンと、このピストンを付勢して蓄圧容器内の洗浄水を加圧する弾性体と、この弾性体による付勢力に抗してピストンを移動させるアクチュエータと、を有し、ボール部を洗浄する際、弾性体による付勢力によって、蓄圧容器内に貯留された洗浄水を噴射させる。
【００１９】
このように構成された本発明においては、アクチュエータが、蓄圧容器内に摺動可能に配置されたピストンを、弾性体による付勢力に抗して移動させる。洗浄水は、ピストンが移動されることによって内容積が拡大する蓄圧容器に流入する。ボール部を洗浄する際には、弾性体による付勢力によって、蓄圧容器内に貯留された洗浄水を噴射させる。
このように構成された本発明によれば、使用するアクチュエータ及び弾性体を適宜選択することにより、蓄圧容器内を加圧する圧力、加圧に要する時間を任意に設定することができる。
【００２０】
本発明において、好ましくは、加圧手段が、蓄圧容器の内部を仕切る隔離手段と、この隔離手段によって隔離された蓄圧容器の一方の空間に空気を送り込むことによって、蓄圧容器の他方の空間に貯留された水道水の水圧を上昇させる空気ポンプと、を有する。
このように構成された本発明においては、空気ポンプが、隔離手段によって仕切られた蓄圧容器の一方の空間に空気を送り込む。空気が送り込まれることによって、隔離手段は押圧され、蓄圧容器の他方の空間に貯留されている水道水が加圧される。
このように構成された本発明によれば、空気ポンプを使用して蓄圧容器内の水道水を加圧することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水洗大便器によれば、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することができる。
また、本発明の水洗大便器によれば、洗浄シーケンスが終了した後すぐに使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１乃至４を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器を説明する。図１は、本発明の第１実施形態による水洗大便器の概略断面図である。また、図２は、本実施形態の水洗大便器に内蔵されている蓄圧装置の部分を抜き出して図示したブロック図である。さらに、図３は、蓄圧装置に使用されている直動ソレノイド型電磁弁の概略断面図である。
【００２３】
図１及び２に示すように、本発明の第１実施形態による水洗大便器１は、ボール部２と、このボール部の底部と排水配管（図示せず）とを連通させるトラップ部４と、ボール部２の底部に配置されたジェットノズル６と、このジェットノズル６に供給する洗浄水を加圧する蓄圧装置１０と、を有する。本実施形態の水洗大便器１は、水道水圧以上に加圧した洗浄水を蓄圧装置１０に貯留し、ボール部２の洗浄時に加圧した洗浄水をジェットノズル６から噴射して、トラップ部４にサイホン現象を誘発させるようになっている。
【００２４】
また、本発明の第１実施形態による水洗大便器１に内蔵されている蓄圧装置１０は、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器１２と、蓄圧容器１２内の洗浄水が加圧されるとエネルギーが蓄積されるエネルギー蓄積手段であるバルーン１４と、を有する。さらに、蓄圧装置１０は、蓄圧容器１２の流入口の側に設けられた逆止弁１６と、給水管８から逆止弁１６に至る管路から分岐した分岐管路に接続された開閉弁１８と、蓄圧容器１２内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁２０と、を有する。なお、バルーン１４、逆止弁１６、及び開閉弁１８は、加圧手段を構成する。
また、水洗大便器１は、リム吐水洗浄とジェットノズル洗浄を切替え、開閉弁１８及び吐水弁２０を制御するコントローラ２２を備えている。
【００２５】
ボール部２は、上方が開口して汚物を受けるように構成されている。また、ボール部２の上部周囲にはリム部２ａが形成され、リム吐水口（図示せず）から吐水された洗浄水が、リム部２ａを通って旋回しながら下方に流れ、ボール部２の壁面が洗浄されるように構成されている。
トラップ部４は、ボール部２の底部から斜め上方に延び、最高点４ａを経て鉛直下方に延びるように形成されている。トラップ部４の出口端は、排水ソケット（図示せず）等を介して排水配管（図示せず）に接続されている。
【００２６】
ジェットノズル６は、ボール部２の底部に配置され、トラップ部４の入口側の管路と平行に洗浄水を噴射するように向けられている。ジェットノズル６には、蓄圧装置１０によって水道水圧以上に加圧された洗浄水が供給され、高圧の洗浄水が噴射される。
【００２７】
ボール部２の洗浄時におけるリム吐水口（図示せず）及びジェットノズル６からの吐水の切替えは、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、及びそれを制御するコントローラ２２によって行われる。この便器洗浄バルブユニット（図示せず）は、バルブを切替えることによって、水道から供給された洗浄水をリム吐水口、又は蓄圧装置１０に差し向けるように構成されている。便器洗浄バルブユニット（図示せず）によって蓄圧装置１０に導かれる洗浄水は、給水管８を通って蓄圧装置１０に供給される。また、リム吐水口（図示せず）から吐水される洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）からリム吐水口に延びる管路（図示せず）を通って直接供給される。
【００２８】
蓄圧装置１０の蓄圧容器１２は、水洗大便器１の内部に、ボール部２及びトラップ部４の下方に配置されている。蓄圧容器１２の内部には、エネルギー蓄積手段である空気入りのバルーン１４が配置されている。バルーン１４は、蓄圧容器１２内の洗浄水が加圧されると、バルーン１４内の空気が圧縮され、体積が縮小するように構成されている。バルーン１４内の空気を圧縮したエネルギーは、洗浄時に高圧の洗浄水を噴射させるためのエネルギーとして蓄積される。なお、バルーンに封入する流体として、窒素、ヘリウム等の不活性ガス等、任意の流体を使用することができる。
【００２９】
逆止弁１６は、蓄圧容器１２の流入口の側に配置されており、蓄圧容器１２内の洗浄水が蓄圧容器１２の入口を通って給水管８側に逆流しないようになっている。このため、蓄圧容器１２内よりも給水管８側の圧力が高い場合には、洗浄水は、給水管８から蓄圧容器１２内に流入するが、蓄圧容器１２内の圧力が給水管８側よりも高い場合に、蓄圧容器１２から給水管８側へ洗浄水が逆流することはない。
【００３０】
開閉弁１８は、給水管８から逆止弁１６に至る管路から分岐した分岐管路１８ａに接続されている。開閉弁１８は、入口側端部１８ｂと出口側端部１８ｃを備え、高速に開閉を繰り返すように構成されている。また、出口側端部１８ｃは、排水管１８ｄによってリム吐水口（図示せず）に接続されている。開閉弁１８が開放されているときは、給水管から供給された洗浄水は入口側端部１８ｂから出口側端部１８ｃに流出する。出口側端部１８ｃから流出した洗浄水は、排水管１８ｄを通ってリム吐水口（図示せず）から吐水される。
【００３１】
また、開閉弁１８が閉鎖された際には、給水管から供給された洗浄水が入口側端部１８ｂから出口側端部１８ｃに流れる流れが突然堰き止められることによって、ウォーターハンマー現象が発生し、入口側端部１８ｂ付近の水圧が上昇するように構成されている。本実施形態においては、開閉弁１８として、直動ソレノイド型電磁弁が使用され、１秒間に約５０回の開閉が繰り返される。開閉弁１８の開閉は、コントローラ２２によって制御される。
【００３２】
吐水弁２０は、蓄圧容器１２の流出口の側に配置されている。また、吐水弁２０の下流側は、ジェットノズル６に接続されている。吐水弁２０の開閉は、コントローラ２２によって制御され、開放されると蓄圧容器１２内の加圧された洗浄水が、ジェットノズル６から噴出されるように構成されている。
【００３３】
コントローラ２２は、ＣＰＵ及びメモリ等によって構成され、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、開閉弁１８、吐水弁２０等を制御して、所定の便器洗浄シーケンスを実行するように構成されている。
【００３４】
次に、図３を参照して、本実施形態の水洗大便器１に開閉弁１８として使用されている直動ソレノイド型電磁弁を説明する。図３に示すように、開閉弁１８は、その入口側端部１８ｂに形成された弁座２４と、この弁座２４を開閉するように往復直線運動する弁体２６と、この弁体２６を閉鎖側に駆動するアクチュエータである駆動用コイル２８と、弁体２６を開放側に付勢する付勢バネ３０と、を有する。
【００３５】
弁座２４は、円形の開口部を有し、弁体２６が着座することによって閉鎖され、離れることによって開放されるように構成されている。
弁体２６は、駆動用コイル２８によって、弁座２４の開口面（図３における水平方向の面）に対して直交する方向（図３における鉛直方向）に駆動されるように構成されている。
【００３６】
駆動用コイル２８は、弁体２６の一部を取り囲むように配置されている。駆動用コイル２８に電流が流れると、少なくとも一部が磁性材で形成された弁体２６に駆動力が作用し、弁体２６は弁座２４に着座される方向（図３における鉛直下方）に駆動される。
付勢バネ３０は、弁体２６に係合され、弁体２６を弁座２４から離れる方向（図３における鉛直上方）に付勢する。このため、駆動用コイル２８に流れる電流が停止されると、弁体２６は付勢バネ３０の付勢力によって弁座２４から引き離される。
この構成により、開閉弁１８は、駆動用コイル２８に流す電流を断続的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、開閉を繰り返す。
【００３７】
また、本実施形態においては、開閉弁１８は、駆動用コイル２８に流れる電流により閉鎖されるので、駆動用コイル２８が発生させる駆動力を大きくすることによって、開閉弁１８を急激に閉鎖させてウォーターハンマー現象による加圧を強くすることができる。一方、付勢バネ３０による付勢力は、開閉弁１８の開放に利用されるので、大きな付勢力は必要なく、細い線材でバネを形成することができるので、付勢バネ３０を小型に設計することができる。このため、開閉弁１８全体を小型に構成することが可能になる。
【００３８】
次に、図４を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器１の作用を説明する。図４は、本実施形態による水洗大便器１の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部２に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
まず、待機時においては、水洗大便器１のボール部２には、トラップ部４の最高点４ａの高さまで封水が溜められている。また、蓄圧容器１２内のバルーン１４は圧縮された状態にあり、蓄圧容器１２内には、所定の圧力に加圧された所定量の洗浄水が貯留されている。使用者が水洗大便器１の洗浄用スイッチ（図示せず）を操作すると、コントローラ２２は、図４に示す便器洗浄シーケンスを開始させる。
【００３９】
まず、コントローラ２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、水道から供給された洗浄水がリム吐水口（図示せず）から吐水されるように、便器洗浄バルブユニットを切替える。リム吐水口（図示せず）から吐水された洗浄水は、旋回しながらボール部２の壁面を洗浄し、ボール部２内の水位を上昇させる。
【００４０】
図４に実線で示すように、約５秒間リム吐水が行われた後、コントローラ２２は、リム吐水口（図示せず）からの吐水を停止させると共に、吐水弁２０に信号を送って吐水弁２０を開放させる。図４に破線で示すように、吐水弁２０が開放されると、蓄圧容器１２のバルーン１４は蓄積されたエネルギーを解放して膨張され、蓄圧容器１２内の洗浄水が、吐水弁２０を通ってジェットノズル６から噴出される。ジェットノズル６から噴出された洗浄水は、ボール部２の底部に溜まった洗浄水を巻き込みながらトラップ部４に流入し、トラップ部４内を満水にさせる。トラップ部４内が満水にされると、サイホン現象によりトラップ部４内が負圧となり、ボール部２の洗浄水が吸引される。これにより、ボール部２内の汚物及び洗浄水が、トラップ部４を通って排水配管（図示せず）に排出される。
【００４１】
本実施形態の水洗大便器１では、蓄圧容器１２に貯留された加圧された洗浄水がジェットノズル６から噴射されるので、洗浄水が水道水圧によってジェットノズル６から噴射される従来の水洗大便器よりも非常に少ない洗浄水の噴射によってサイホン作用が誘発される。本実施形態の水洗大便器１においては、約０．５ＭＰａまで加圧された洗浄水が、約０．５Ｌ（リットル）ジェットノズル６から噴射される。
【００４２】
図４に示すように、ジェットノズル６からの吐水が約４秒間行われた後、コントローラ２２は、吐水弁２０を閉鎖させると共に、開閉弁１８に信号を送って開閉弁１８の開閉を開始させる。開閉弁１８が開放されている場合には、給水管８から供給された洗浄水は、開閉弁１８及び排水管１８ｄを通って、ボール部２に形成されたリム吐水口からボール部２の中に吐水される。また、開閉弁１８が遮断されると、開閉弁１８を通って流れている洗浄水の急激な速度変化によって開閉弁１８の入口側端部１８ｂ付近の洗浄水が加圧されるウォーターハンマー現象によって、入口側端部１８ｂ付近の圧力が瞬間的に上昇する。この作用により、逆止弁１６上流側の水圧も上昇するので、給水管８から供給された洗浄水は、逆止弁１６を通って蓄圧容器１２に流入する。これにより、ジェットノズル６からの吐水が終了した直後のリム吐水中に、加圧手段によって蓄圧容器１２への蓄圧が開始される。
【００４３】
ウォーターハンマー現象によって瞬間的に上昇する洗浄水の圧力は、給水管８に供給される洗浄水の水道水圧よりも非常に高くなる。このため、蓄圧容器１２に洗浄水が流入し、蓄圧容器１２内の圧力が水道水圧に達した後も、給水管８から供給された洗浄水は、ウォーターハンマー現象によって加圧され、逆止弁１６を通って蓄圧容器１２内に流入する。また、開閉弁１８が開放された瞬間には、入口側端部１８ｂ付近の水圧は低下するが、逆止弁１６によって蓄圧容器１２内の洗浄水の逆流は阻止され、蓄圧容器１２内の高圧は維持される。蓄圧容器１２内の圧力が上昇すると、蓄圧容器１２内に配置されたバルーン１４が圧縮され、バルーン１４の体積が縮小される。これにより、バルーン１４を圧縮させたエネルギーが、バルーン１４に蓄積される。
【００４４】
蓄圧容器１２内が所定の圧力まで上昇すると、コントローラ２２は、開閉弁１８の開閉を停止させ、開閉弁１８を閉鎖する。これにより、蓄圧容器１２への蓄圧が完了する。さらに、コントローラ２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、洗浄水を、便器洗浄バルブユニットから直接リム吐水口（図示せず）へ吐水させる。洗浄開始後約２０秒後、ボール部２内の水位が待機状態の水位まで上昇され、１回の便器洗浄シーケンスが完了する。なお、図４のグラフは、ジェット吐水後のリム吐水においても、ジェット吐水前のリム吐水と同じ流量の洗浄水がボール部２の中に吐水されるように描かれているが、ジェット吐水後のリム吐水においては、一部の洗浄水が蓄圧容器１２に流入する期間があるので、その間はボール部２に流入する流量は若干低下する。
【００４５】
本発明の第１実施形態の水洗大便器によれば、一般的には好ましくないとされているウォーターハンマー現象を逆に利用して、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器に貯留することができる。
また、本実施形態の水洗大便器によれば、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射するので、少量の洗浄水でトラップ部にサイホン現象を発生させることができる。これにより、洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することが可能になり、水洗大便器全体を小型化することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射するので、水道水圧が低い地域にも水道直結式の水洗大便器を設置することが可能になる。なお、本実施形態の水洗大便器は、洗浄水の一部を蓄圧容器から供給し、残りを水道から直接給水しているが、蓄圧容器は非常に小型で、従来のタンク式の水洗大便器とは構成が全く異なるため、ここでは、本実施形態の水洗大便器を含めて水道直結式の水洗大便器と呼ぶことにする。
【００４７】
また、本実施形態の水洗大便器によれば、ジェット吐水後の、リム吐水中に蓄圧容器への蓄圧が開始され、蓄圧が完了するので、１回の便器洗浄シーケンスの終了後、すぐに水洗大便器を使用することができる。
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、蓄圧する際に開閉弁から流出する洗浄水がリム吐水口からボール部内に吐水されるので、蓄圧に際して生じる捨て水を有効に利用しながら、蓄圧と同時にリム吐水を行うことができる。
また、上述した実施形態では、開閉弁は、蓄圧時において、開放された状態と、完全に閉鎖された状態を繰り返していたが、開閉弁を、開放された状態と、この状態よりも流路が縮小された状態を繰り返すように構成しても良い。開閉弁のこのような動作によっても、水道水の流速は変化されるので、蓄圧容器内の水道水を加圧することができる。なお、本明細書において、「開閉弁が開閉を繰り返す」は、開閉弁のこのような動作をも意味するものとする。
また、上述した実施形態では、エネルギー蓄積手段として、空気を入れたバルーンを使用していたが、バルーンの代わりに、蓄圧容器内で摺動可能なピストンと、このピストンを付勢する弾性体であるバネによってエネルギー蓄積手段を構成することもできる。
また、上述した実施形態では、ジェット吐水後のリム吐水時に蓄圧を行っていたが、１回目のリム吐水時に蓄圧を行うように構成することもできる。
【００４８】
次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器の第１変形例を説明する。本変形例の水洗大便器は、コントローラによって制御される便器洗浄シーケンスが、第１実施形態とは異なる。図５は、本変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【００４９】
本発明の第１実施形態による水洗大便器においては、図４に示したように、約５秒間のリム吐水後、リム吐水が停止され、ジェットノズルからの吐水が行われたが、本変形例の水洗大便器では、図５の実線に示すように、便器洗浄中リム吐水が一貫して行われる。図５の破線に示すように、本変形例の水洗大便器では、便器洗浄開始後、約５秒後にジェットノズルからの吐水が開始されるが、この間もリム吐水は停止されず、リム及びジェットから同時に吐水が行われる。なお、本変形例の水洗大便器においても、第１実施形態による水洗大便器と同様に、ジェットノズルからの吐水は、蓄圧容器に貯留された洗浄水が噴射されるため、ジェットノズルからの吐水を開始してもリム吐水の流量が低下することはない。
【００５０】
さらに、便器洗浄開始後、約８秒後にジェットノズルからの吐水が終了する。次いで、蓄圧容器への蓄圧が開始されると同時に、蓄圧の際に生じる捨て水が、リム吐水口から吐水される。さらに、蓄圧容器への蓄圧が完了した後は、便器洗浄バルブユニットから直接リム吐水口へ吐水される。
【００５１】
本変形例の水洗大便器によれば、ジェットノズルからの吐水がリム吐水と同時に行われるので、洗浄力をより向上させることができ、便器の洗浄に要する時間を短縮することができる。これにより、水洗大便器の使用感を向上させることができる。
【００５２】
次に、図６を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器の第２変形例を説明する。本変形例の水洗大便器は、コントローラによって制御される便器洗浄シーケンスが、第１実施形態とは異なる。図６は、本変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【００５３】
図６に示すように、本変形例の水洗大便器では、１回の便器洗浄シーケンスにおいて、２回のジェット吐水が行われる。図６の破線に示すように、便器洗浄開始後、約３秒後に、１回目のジェットノズルからの吐水が行われる。さらに、１回目のジェット吐水は、約５秒後に停止され、これと同時に蓄圧容器への蓄圧が開始される。次いで、便器洗浄開始後、約７．５秒後に、蓄圧容器から２回目のジェット吐水が行われる。さらに、約１１秒後に、２回目のジェットノズルからの吐水が停止され、これと同時に蓄圧容器への２回目の蓄圧が開始される。
【００５４】
一方、図６の実線に示すように、リム吐水は、便器洗浄開始から、便器洗浄シーケンス終了まで、一貫して行われる。なお、１回目のジェット吐水終了後、２回目のジェット吐水開始までの間のリム吐水、及び２回目のジェット吐水終了後の所定時間のリム吐水は、開閉弁を通過した洗浄水がリム吐水口から吐水される。
【００５５】
本変形例の水洗大便器によれば、ジェットノズルからの吐水が２回行われるので、洗浄力をより向上させることができる。
【００５６】
また、上述した変形例では、蓄圧容器は１つであり、１回目のジェット吐水終了後、再び蓄圧を行って２回目のジェット吐水を実行していたが、１回目及び２回目のジェット吐水用に２つの蓄圧容器を設けておいても良い。この場合には、各蓄圧容器とジェットノズルとの間に切換え弁（図示せず）を設けておき、この切換え弁を適宜切替えることによって、２回のジェット吐水を行う。また、この場合には、分岐管路と、各蓄圧容器の流入口に設けられた逆止弁との間にも切換え弁（図示せず）を設けておき、切換え弁を適宜切替えることによって、各蓄圧容器に順次蓄圧する。
【００５７】
また、上述した第１実施形態では、エネルギー蓄積手段として、空気が入ったバルーンを使用していたが、蓄圧容器内にバルーンに入っていない空気を貯留しておき、その空気をエネルギー蓄積手段として利用しても良い。或いは、エネルギー蓄積手段として作用するバネ等の弾性体に接続されたピストンを、蓄圧容器内に摺動可能に配置しておき、蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高まると、弾性体に弾性エネルギーが蓄えられるように構成することもできる。
【００５８】
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態による水洗大便器を説明する。図７は、本発明の第２実施形態による水洗大便器の概略断面図である。本実施形態による水洗大便器は、蓄圧容器内の洗浄水を電磁ポンプによって加圧する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明する。
【００５９】
図７に示すように、本発明の第２実施形態による水洗大便器２０１は、ボール部２０２と、トラップ部２０４と、ジェットノズル２０６と、このジェットノズル２０６に供給する洗浄水を加圧する蓄圧装置２１０と、を有する。
【００６０】
また、本発明の第２実施形態による水洗大便器２０１に内蔵されている蓄圧装置２１０は、蓄圧容器２１２と、エネルギー蓄積手段であるバルーン２１４と、を有する。さらに、蓄圧装置２１０は、蓄圧容器２１２の流入口の側に設けられた逆止弁２１６と、給水管２０８と逆止弁２１６の間の管路に配置されたポンプである電磁ポンプ２１８と、蓄圧容器２１２内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁２２０と、を有する。なお、バルーン２１４、逆止弁２１６、及び電磁ポンプ２１８は、加圧手段を構成する。
また、水洗大便器２０１は、リム吐水洗浄とジェットノズル洗浄を切替え、電磁ポンプ２１８及び吐水弁２２０を制御するコントローラ２２２を備えている。
【００６１】
ボール部２０２の上部周囲にはリム部２０２ａが形成されている。トラップ部２０４は、ボール部２０２の底部から斜め上方に延び、最高点２０４ａを経て鉛直下方に延びるように形成されている。トラップ部２０４の出口端は、排水ソケット（図示せず）等を介して排水配管（図示せず）に接続されている。
【００６２】
ジェットノズル２０６はボール部２０２の底部に配置され、蓄圧装置２１０によって水道水圧以上に加圧された洗浄水を噴射させるように構成されている。
ボール部２０２の洗浄時におけるリム吐水口（図示せず）及びジェットノズル２０６からの吐水の切替えは、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、及びそれを制御するコントローラ２２２によって行われる。便器洗浄バルブユニット（図示せず）によって蓄圧装置２１０に導かれる洗浄水は、給水管２０８を通って蓄圧装置２１０に供給される。また、リム吐水口（図示せず）から吐水される洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）からリム吐水口に延びる管路（図示せず）を通って直接供給される。
【００６３】
蓄圧装置２１０の蓄圧容器２１２の内部には、エネルギー蓄積手段である空気入りのバルーン２１４が配置されている。
逆止弁２１６は、蓄圧容器２１２の流入口の側に配置されており、蓄圧容器２１２内の洗浄水が蓄圧容器２１２の入口を通って給水管２０８側に逆流しないようになっている。
【００６４】
電磁ポンプ２１８は、給水管２０８と逆止弁２１６の間の管路に配置され、加圧された洗浄水を、逆止弁２１６を介して蓄圧容器２１２の中に送り込むように構成されている。電磁ポンプ２１８の作動は、コントローラ２２２によって制御される。
【００６５】
吐水弁２２０は、蓄圧容器２１２の流出口の側に配置されている。また、吐水弁２２０の下流側は、ジェットノズル２０６に接続されている。吐水弁２２０の開閉は、コントローラ２２２によって制御される。
コントローラ２２２は、ＣＰＵ及びメモリ等によって構成され、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、電磁ポンプ２１８、吐水弁２２０等を制御して、所定の便器洗浄シーケンスを実行するように構成されている。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態による水洗大便器２０１の作用を説明する。
まず、待機時においては、水洗大便器２０１のボール部２０２には、トラップ部２０４の最高点２０４ａの高さまで封水が溜められている。また、蓄圧容器２１２内には、所定の圧力に加圧された所定量の洗浄水が貯留されている。使用者が水洗大便器２０１の洗浄用スイッチ（図示せず）を操作すると、コントローラ２２２は、所定の便器洗浄シーケンスを開始させる。
【００６７】
まず、コントローラ２２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を制御して、リム吐水口（図示せず）から吐水させる。
所定時間リム吐水が行われた後、コントローラ２２２は、リム吐水口（図示せず）からの吐水を停止させると共に、吐水弁２２０を開放させる。吐水弁２２０が開放されると、蓄圧容器２１２内の洗浄水が、吐水弁２２０を通ってジェットノズル２０６から噴出される。ジェットノズル２０６から噴出された洗浄水は、サイホン現象を発生させ、ボール部２０２内の汚物及び洗浄水を、トラップ部２０４から排水配管（図示せず）に排出させる。
【００６８】
本実施形態の水洗大便器２０１では、蓄圧容器２１２に貯留された加圧された洗浄水がジェットノズル２０６から噴射されるので、従来の水洗大便器よりも非常に少ない洗浄水の噴射によってサイホン作用が誘発される。本実施形態の水洗大便器２０１においては、約０．５ＭＰａまで加圧された洗浄水が、約０．５Ｌ（リットル）ジェットノズル２０６から噴射される。
【００６９】
ジェットノズル２０６からの吐水を所定時間行った後、コントローラ２２２は、吐水弁２２０を閉鎖させると共に、電磁ポンプ２１８の作動を開始させる。また、コントローラ２２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、水道から供給された洗浄水をリム吐水口（図示せず）及び給水管２０８の両方に分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。これにより、蓄圧容器２１２への蓄圧及びリム吐水が同時に開始される。
【００７０】
便器洗浄バルブユニット（図示せず）から給水管２０８に導かれた洗浄水は、電磁ポンプ２１８によって加圧される。電磁ポンプ２１８によって加圧された洗浄水は、逆止弁２１６を介して蓄圧容器２１２内に送り込まれる。また、水道から供給された洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を介して、その一部が給水管２０８に導かれるので、リム吐水中は、給水圧は低くなる。しかしながら、給水管２０８に供給された洗浄水は電磁ポンプ２１８によって加圧されるので、給水圧が低い場合でも、蓄圧容器２１２に高圧の洗浄水を貯留することができる。
【００７１】
加圧された洗浄水が送り込まれることによって、蓄圧容器２１２内の圧力が上昇すると、蓄圧容器２１２内に配置されたバルーン２１４が圧縮され、バルーン２１４の体積が縮小される。これにより、バルーン２１４を圧縮させたエネルギーが、バルーン２１４に蓄積される。蓄圧容器２１２内が所定の圧力まで上昇すると、コントローラ２２２は、電磁ポンプ２１８を停止させ、蓄圧容器２１２への蓄圧を終了する。なお、蓄圧容器２１２の流入口には逆止弁２１６が設けられているので、電磁ポンプ２１８が停止しても、蓄圧容器２１２内の洗浄水が給水管２０８側に逆流することはなく、蓄圧容器２１２内は高圧に維持される。さらに、コントローラ２２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、洗浄水を、リム吐水のみに分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。所定時間経過後、ボール部２０２内の水位が待機状態の水位まで上昇され、１回の便器洗浄シーケンスが完了する。
【００７２】
本発明の第２実施形態の水洗大便器によれば、電磁ポンプを利用して、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器に貯留することができる。
また、本実施形態の水洗大便器によれば、ジェット吐水後の、リム吐水中に蓄圧容器への蓄圧が開始され、蓄圧が完了するので、１回の便器洗浄シーケンスの終了後、すぐに水洗大便器を使用することができる。
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、電磁ポンプを利用して蓄圧容器への蓄圧を行っているので、蓄圧容器内の圧力及び蓄圧時間を比較的自由に設定することができる。
【００７３】
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態による水洗大便器を説明する。図８は、本発明の第３実施形態による水洗大便器の概略断面図である。本実施形態による水洗大便器は、蓄圧容器内の洗浄水をバネで付勢されたピストンで加圧する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第３実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明する。
図８に示すように、本発明の第３実施形態による水洗大便器３０１は、ボール部３０２と、トラップ部３０４と、ジェットノズル３０６と、このジェットノズル３０６に供給する洗浄水を加圧する蓄圧装置３１０と、を有する。
【００７４】
また、本発明の第３実施形態による水洗大便器３０１に内蔵されている蓄圧装置３１０は、蓄圧容器３１２と、この蓄圧容器３１２の中に摺動可能に配置されたピストン３１３と、弾性体であるバネ３１４と、を有する。さらに、蓄圧装置３１０は、蓄圧容器３１２の流入口の側に設けられた逆止弁３１６と、ピストン３１３をバネ３１４の付勢力に抗して移動させるアクチュエータであるモータ３１８と、蓄圧容器３１２内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁３２０と、を有する。なお、ピストン３１３、バネ３１４、及びモータ３１８は、加圧手段を構成する。
また、水洗大便器３０１は、リム吐水洗浄とジェットノズル洗浄を切替え、モータ３１８及び吐水弁３２０を制御するコントローラ３２２を備えている。
【００７５】
ボール部３０２の上部周囲にはリム部３０２ａが形成されている。トラップ部３０４は、ボール部３０２の底部から斜め上方に延び、最高点３０４ａを経て鉛直下方に延びるように形成されている。トラップ部３０４の出口端は、排水ソケット（図示せず）等を介して排水配管（図示せず）に接続されている。
【００７６】
ジェットノズル３０６はボール部３０２の底部に配置され、蓄圧装置３１０によって水道水圧以上に加圧された洗浄水を噴射させるように構成されている。
ボール部３０２の洗浄時におけるリム吐水口（図示せず）及びジェットノズル３０６からの吐水の切替えは、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、及びそれを制御するコントローラ３２２によって行われる。便器洗浄バルブユニット（図示せず）によって蓄圧装置３１０に導かれる洗浄水は、給水管３０８を通って蓄圧装置３１０に供給される。また、リム吐水口（図示せず）から吐水される洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）からリム吐水口に延びる管路（図示せず）を通って直接供給される。
【００７７】
蓄圧装置３１０の蓄圧容器３１２の内部には、ピストン３１３と、このピストン３１３を付勢するバネ３１４が配置されている。ピストン３１３は、バネ３１４によって、蓄圧容器３１２内の洗浄水を押し出す方向に付勢される。
モータ３１８の出力軸には、クラッチ３１８ａが取付けられ、このクラッチ３１８ａは、モータ３１８の出力軸から巻上げシャフト３１８ｂに動力を伝達するように構成されている。さらに、巻上げシャフト３１８ｂには、巻上げワイヤー３１８ｃが巻き付けられており、この巻上げワイヤー３１８ｃは、ピストン３１３に接続されている。モータ３１８が駆動され、巻上げシャフト３１８ｂが回転されると、巻上げワイヤー３１８ｃを巻き上げて、ピストン３１３をバネ３１４の付勢力に抗して移動させるように構成されている。また、モータ３１８及びクラッチ３１８ａの作動は、コントローラ２２２によって制御される。
【００７８】
逆止弁３１６は、蓄圧容器３１２の流入口の側に配置されており、蓄圧容器３１２内の洗浄水が蓄圧容器３１２の入口を通って給水管３０８側に逆流しないようになっている。
吐水弁３２０は、蓄圧容器３１２の流出口の側に配置されている。また、吐水弁３２０の下流側は、ジェットノズル３０６に接続されている。吐水弁３２０の開閉は、コントローラ３２２によって制御される。
【００７９】
コントローラ３２２は、ＣＰＵ及びメモリ等によって構成され、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、モータ３１８、クラッチ３１８ａ、吐水弁３２０等を制御して、所定の便器洗浄シーケンスを実行するように構成されている。
【００８０】
次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態による水洗大便器３０１の作用を説明する。
まず、待機時においては、水洗大便器３０１のボール部３０２には、トラップ部３０４の最高点３０４ａの高さまで封水が溜められている。また、蓄圧容器３１２内には、所定の圧力に加圧された所定量の洗浄水が貯留されている。即ち、モータ３１８の出力軸と巻上げシャフト３１８ｂは、クラッチ３１８ａによって切り離されており、蓄圧容器３１２内の洗浄水は、圧縮されたバネ３１４の付勢力によって、ピストン３１３を介して圧縮されている。使用者が水洗大便器３０１の洗浄用スイッチ（図示せず）を操作すると、コントローラ３２２は、所定の便器洗浄シーケンスを開始させる。
【００８１】
まず、図４の実線に示すように、コントローラ３２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を制御して、リム吐水口（図示せず）から吐水させる。
約５秒間リム吐水が行われた後、コントローラ３２２は、リム吐水口（図示せず）からの吐水を停止させると共に、吐水弁３２０を開放させる。図４に一点鎖線で示すように、吐水弁３２０が開放されると、蓄圧容器３１２内の洗浄水が、バネ３１４の付勢力によって押し出され、吐水弁３２０を通ってジェットノズル３０６から噴出される。ジェットノズル３０６から噴出された洗浄水は、サイホン現象を発生させ、ボール部３０２内の汚物及び洗浄水を、トラップ部３０４から排水配管（図示せず）に排出させる。
【００８２】
本実施形態の水洗大便器３０１では、蓄圧容器３１２に貯留された加圧された洗浄水がジェットノズル３０６から噴射されるので、従来の水洗大便器よりも非常に少ない洗浄水の噴射によってサイホン作用が誘発される。本実施形態の水洗大便器３０１においては、約０．５ＭＰａまで加圧された洗浄水が、約０．５Ｌ（リットル）ジェットノズル３０６から噴射される。また、バネ３１４の付勢力によって押し出される、図４に一点鎖線で示す洗浄水の瞬間流量は、図４に破線で示すバルーン１４によって押し出される洗浄水の瞬間流量よりも、その変化が緩やかである。このため、バネによる付勢では、瞬間流量の大きい期間が一定時間持続するが、瞬間流量の最大値は、バルーンの場合よりも小さくなる。
【００８３】
ジェットノズル３０６からの吐水を所定時間行った後、コントローラ３２２は、吐水弁３２０を閉鎖させる。これと同時に、コントローラ３２２は、クラッチ３１８ａを繋ぎ、モータ３１８を作動させて、巻上げシャフト３１８ｂを回転させる。巻上げシャフト３１８ｂが回転されると、巻上げワイヤー３１８ｃによって、ピストン３１３がバネ３１４の付勢力に抗して巻き上げられる。モータ３１８によってピストン３１３が巻き上げられ、バネ３１４が圧縮されると、弾性エネルギーがバネ３１４に蓄積される。
【００８４】
また、コントローラ３２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、水道から供給された洗浄水をリム吐水口（図示せず）及び給水管３０８の両方に分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。これにより、蓄圧容器３１２への蓄圧及びリム吐水が同時に開始される。
【００８５】
便器洗浄バルブユニット（図示せず）から給水管３０８に導かれた洗浄水は、逆止弁３１６を通って蓄圧容器３１２内に流入する。また、水道から供給された洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を介して、その一部が給水管３０８に導かれるので、リム吐水時は、給水圧は低くなる。しかしながら、モータ３１８によってピストン３１３が巻き上げられている過程では、蓄圧容器３１２内の圧力は低くなるので、給水圧が低い場合でも、洗浄水は逆止弁３１６を通って蓄圧容器３１２内に流入することができる。一方、便器洗浄バルブユニット（図示せず）から給水管３０８に分配される流量を少なく設定することができるので、蓄圧容器３１２への蓄圧中においても、十分な流量の洗浄水をリム吐水に割り当てることができる。
【００８６】
ピストン３１３が所定の位置まで巻き上げられ、蓄圧容器３１２内が満水になると、コントローラ３２２は、モータ３１８を停止させ、クラッチ３１８ａを切り離す。これにより、蓄圧容器３１２内の洗浄水は、バネ３１４の付勢力によって加圧される。なお、蓄圧容器３１２の流入口には逆止弁３１６が設けられているので、クラッチ３１８ａが切り離され、蓄圧容器３１２内の洗浄水が加圧されても、蓄圧容器３１２内の洗浄水が給水管３０８側に逆流することはなく、蓄圧容器３１２内は高圧に維持される。さらに、コントローラ３２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、洗浄水を、リム吐水のみに分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。所定時間経過後、ボール部３０２内の水位が待機状態の水位まで上昇され、１回の便器洗浄シーケンスが完了する。
【００８７】
本発明の第３実施形態の水洗大便器によれば、モータを利用して、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器に貯留することができる。
また、本実施形態の水洗大便器によれば、ジェット吐水後の、リム吐水中に蓄圧容器への蓄圧が開始され、蓄圧が完了するので、１回の便器洗浄シーケンスの終了後、すぐに水洗大便器を使用することができる。
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、モータを利用して蓄圧容器への蓄圧を行っているので、蓄圧容器内の圧力及び蓄圧時間を比較的自由に設定することができる。
【００８８】
また、上記の第３実施形態においては、蓄圧容器が満水になった後、すぐにクラッチを切り離していたが、吐水弁の開放と同時にクラッチを切り離すように構成することもできる。このように構成した場合には、水洗大便器の待機時においては、バネの付勢力による圧力が蓄圧容器に作用しない。これにより、蓄圧容器内に高い水圧が作用する時間を非常に短くすることができ、蓄圧容器の安全性や、耐久性を向上させることができる。
【００８９】
次に、図９を参照して、本発明の第４実施形態による水洗大便器を説明する。図９は、本発明の第４実施形態による水洗大便器の蓄圧装置の構成を示す図である。本実施形態による水洗大便器は、蓄圧容器内に空気ポンプで空気を送り込み、洗浄水を加圧する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第４実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明する。
【００９０】
図９に示すように、本発明の第４実施形態の水洗大便器に使用される蓄圧装置４１０は、蓄圧容器４１２と、この蓄圧容器４１２の内部を仕切るように設けられた隔離手段であるダイヤフラム４１４と、ダイヤフラム４１４で仕切られた蓄圧容器４１２の一方の空間に空気を送り込む空気ポンプ４２２と、を有する。また、蓄圧装置４１０は、空気ポンプ４２２によって導入された空気の逆流を防止する空気逆止弁４２４と、蓄圧容器４１２内の空気圧を測定する圧力センサー４３０と、蓄圧容器４１２内の空気を大気に放出する大気開放弁４２６と、を有する。さらに、蓄圧装置４１０は、蓄圧容器４１２の上流側に設けられた逆止弁４１６及び開閉弁４１８と、蓄圧容器４１２の上流側に設けられた吐水弁４２０と、蓄圧容器４１２内に水道水が流入することによるダイヤフラム４１４の上昇を制限するためのリミッター４２８と、を有する。また、リミッター４２８には、リミットスイッチ４２８ａが取り付けられている。
【００９１】
次に、本発明の第４実施形態の水洗大便器に使用される蓄圧装置４１０の作用を説明する。まず、大気開放弁４２６を開放し、吐水弁４２０を閉鎖した状態で、開閉弁４１８を開放する。開閉弁４１８が開放されると、逆止弁４１６を介して水道水が蓄圧容器４１２内に流入する。水道水が蓄圧容器４１２内に流入すると、ダイヤフラム４１４が上昇する。これに伴い、ダイヤフラム４１４の上側の空間に入っていた空気は、大気開放弁４２６を通って大気に放出される。ダイヤフラム４１４が上昇し、蓄圧容器４１２内に設けられたリミッター４２８の高さに到達すると、それに取り付けられたリミットスイッチ４２８ａがオンになる。
【００９２】
リミットスイッチ４２８ａがオンになると、開閉弁４１８が閉鎖されて蓄圧容器４１２内への水道水の流入が停止すると共に、大気開放弁４２６も閉鎖される。次いで、空気ポンプ４２２が作動され、空気が、空気逆止弁４２４を介して蓄圧容器４１２のダイヤフラム４１４の上側の空間に導入される。蓄圧容器４１２内に空気が導入され、蓄圧容器４１２内の空気圧が所定の圧力まで上昇すると、圧力センサー４３０がそれを検知し、空気ポンプ４２２を停止させる。これにより、蓄圧が完了する。便器洗浄を行う際には、吐水弁４２０を開放し、加圧された水道水を、吐水弁４２０を介してジェットノズルから噴射する。
なお、便器洗浄シーケンスは、第１実施形態の水洗大便器と同様であるので、説明を省略する。
本発明の第４実施形態の水洗大便器によれば、空気ポンプにより、蓄圧容器内の水道水を加圧することができる。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。例えば、上述した実施形態では、蓄圧容器内に貯留された洗浄水の吐水が完了した直後に吐水弁を閉鎖し、ジェット吐水を終了させていたが、蓄圧容器内の洗浄水を吐水し終わった後、所定時間吐水弁を開放しておき、その間は水道水圧によってジェット吐水を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態による水洗大便器の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による水洗大便器に内蔵されている蓄圧装置の部分を抜き出して図示したブロック図である。
【図３】蓄圧装置に使用されている直動ソレノイド型電磁弁の概略断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の第１変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態の第２変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態による水洗大便器の概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による水洗大便器の概略断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による水洗大便器の蓄圧装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 本発明の第１実施形態による水洗大便器
２ ボール部
４ トラップ部
４ａ 最高点
６ ジェットノズル
８ 給水管
１０ 蓄圧装置
１２ 蓄圧容器
１４ バルーン
１６ 逆止弁
１８ 開閉弁
１８ａ 分岐管路
１８ｂ 入口側端部
１８ｃ 出口側端部
１８ｄ 排水管
２０ 吐水弁
２２ コントローラ
２４ 弁座
２６ 弁体
２８ 駆動用コイル
３０ 付勢バネ
２０１ 本発明の第２実施形態による水洗大便器
２０２ ボール部
２０４ トラップ部
２０４ａ 最高点
２０６ ジェットノズル
２０８ 給水管
２１０ 蓄圧装置
２１２ 蓄圧容器
２１４ バルーン
２１６ 逆止弁
２１８ 電磁ポンプ
２２０ 吐水弁
２２２ コントローラ
３０１ 本発明の第３実施形態による水洗大便器
３０２ ボール部
３０４ トラップ部
３０４ａ 最高点
３０６ ジェットノズル
３０８ 給水管
３１０ 蓄圧装置
３１２ 蓄圧容器
３１３ ピストン
３１４ バネ
３１６ 逆止弁
３１８ モータ
３１８ａ クラッチ
３１８ｂ 巻上げシャフト
３１８ｃ 巻上げワイヤー
３２０ 吐水弁
３２２ コントローラ
４１０ 蓄圧装置
４１２ 蓄圧容器
４１４ ダイヤフラム
４１６ 逆止弁
４１８ 開閉弁
４２０ 吐水弁
４２２ 空気ポンプ
４２４ 空気逆止弁
４２６ 大気開放弁
４２８ リミッター
４２８ａ リミットスイッチ
４３０ 圧力センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水洗大便器に関し、特に、洗浄水の少なくとも一部を、水道の給水管から直接供給する水洗大便器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道直結式の水洗大便器が普及している。この水道直結式の水洗大便器は、洗浄水を貯留するための洗浄水タンクを必要としないため、水洗大便器全体の高さを低く抑えることができ、又、水洗大便器の占有床面積を小さくすることができるので、広く採用されている。
しかしながら、水道直結式の水洗大便器では、洗浄水を水道水圧によってリム吐水口やジェットノズルから吐出させているため、水道水圧の低い地域では十分な洗浄力を得ることができないので、採用することができないという問題がある。
【０００３】
特開２００４−１３７８５７号公報（引用文献１）には、便器洗浄装置が記載されている。この便器洗浄装置では、洗浄力を高めるために、水洗トイレの洗浄水を水道水の圧力まで加圧して蓄圧器に貯留し、洗浄する際には、加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射して便器を洗浄している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００４−１３７８５７号公報に記載された便器洗浄装置では、蓄圧器を水道水圧で直接加圧しているので、原理的に蓄圧器内の圧力を水道水圧以上に高くすることができない。このため、蓄圧器内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射しても、サイホン作用を誘発するためには比較的多くの洗浄水が必要であり、蓄圧器が大型化してしまうという問題がある。このように蓄圧器が大型化してしまうとすれば、蓄圧器を含めた水洗大便器全体も大型化することになり、洗浄水をタンクに溜めるタンク式の水洗大便器に対するメリットも失われてしまう。
【０００６】
また、特開２００４−１３７８５７号公報に記載された便器洗浄装置では、蓄圧器を水道水圧で直接加圧しているので、蓄圧器内の洗浄水が排出された後、次回の洗浄のために加圧された洗浄水を蓄圧器内に蓄積するのは、原理的に、水洗大便器の１回の洗浄シーケンスが終了した後でなければならない。このため、特開２００４−１３７８５７号公報に記載された便器洗浄装置では、使用後、水洗大便器の洗浄シーケンスが終了した後すぐに便器を使用することができないという問題がある。
なお、厳密には、水道水圧は止水時に比べ吐水時は若干低下するが、本明細書において、水道水圧とは止水時の水圧を意味するものとする。
【０００７】
従って、本発明は、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化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。
また、本発明は、洗浄シーケンスが終了した後すぐに使用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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、洗浄水の少なくとも一部を、水道の給水管から直接供給する水洗大便器であって、上部にリム吐水口が設けられたボール部と、このボール部の底部と排水配管とを連通させるトラップ部と、ボール部の底部に配置され、トラップ部に向けて洗浄水を噴射するジェットノズルと、水道の給水管から供給された洗浄水を、水道水圧よりも高い圧力に加圧された状態で貯留する蓄圧容器と、蓄圧容器の下流側に設けられ、ボール部を洗浄する際に開放されて、蓄圧容器内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁と、リム吐水口から洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために蓄圧容器内の水圧を上昇させる加圧手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された本発明においては、水道の給水管から供給された洗浄水は、加圧手段によって水道水圧よりも高い圧力に加圧され、蓄圧容器内に貯留されている。便器洗浄時には、吐水弁が開放され、蓄圧容器内に貯留された洗浄水が、ジェットノズルから噴射される。ボール部内の汚物及び洗浄水は、トラップ部を通って排水配管に排出される。加圧手段は、リム吐水口からボール部内に洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために蓄圧容器内の水圧を上昇させる。
【００１０】
このように構成された本発明の水洗大便器によれば、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射するので、少ない洗浄水で十分な便器洗浄能力を発揮することができ、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することができる。また、このように構成された本発明の水洗大便器によれば、リム吐水口からボール部内に洗浄水が吐水されている間に、蓄圧容器への蓄圧を行うので、便器洗浄シーケンスが終了した後すぐに、水洗大便器を使用することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、ボール部を洗浄する間の少なくとも一部の時間において、リム吐水口からの吐水と、ジェットノズルからの吐水が同時に行われる。
このように構成された本発明の水洗大便器によれば、リム吐水口からの吐水と、ジェットノズルからの吐水が同時に行われるので、便器洗浄能力が向上し、便器洗浄時間が短縮される。これにより、水洗大便器の使用感を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、加圧手段が、蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、蓄圧容器の上流側に設けられた逆止弁と、給水管から逆止弁に至る管路から分岐した分岐管路に接続された入口側端部及び出口側端部を備えた開閉弁と、を有し、この開閉弁は、開放されたとき給水管から供給された洗浄水を出口側端部へ逃がし、閉鎖されたとき、又は流路が縮小されたとき入口側端部における水圧を高めることにより、加圧された洗浄水を蓄圧容器の中に送り込むように開閉を繰り返し、ボール部を洗浄する際に、エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーが解放され、蓄圧容器内の加圧された洗浄水がジェットノズルから噴射される。
【００１３】
このように構成された本発明においては、給水管から逆止弁に至る管路から分岐した分岐管路に接続された開閉弁は、開閉を繰り返す。開閉弁が開放されたときは、給水管から供給された洗浄水は、開閉弁の出口側端部へ逃げ、開閉弁が閉鎖されると、洗浄水の流れが堰き止められることにより、開閉弁の入口側端部における水圧が上昇する。入口側端部における水圧が上昇すると、洗浄水は逆止弁を通って蓄圧容器内に流入し、蓄圧容器内の洗浄水が加圧される。蓄圧容器内の洗浄水が加圧されることによって、エネルギー蓄積手段にエネルギーが蓄積される。ボール部を洗浄する際には、エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーを解放させ、蓄圧容器内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、水道水圧に基づいて、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器内に貯留することができる。これにより、少ない洗浄水で十分な便器洗浄能力を発揮することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、ジェットノズルからの吐水後、開閉弁を開閉させて蓄圧容器内に加圧された洗浄水を送り込む際、出口側端部から逃がされた洗浄水が、ボール部の上部に形成されたリム吐水口から吐水される。
このように構成された本発明においては、開閉弁が開閉を繰り返し、開閉弁の出口側端部へ逃げた洗浄水が、リム吐水口から吐水され、便器の洗浄に利用される。
このように構成された本発明によれば、蓄圧容器への蓄圧を行うと同時に、蓄圧の際に生じる捨て水を、便器の洗浄に有効に利用することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、エネルギー蓄積手段は、蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高まると弾性エネルギーを蓄えるように配置された弾性体である。
このように構成された本発明においては、蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高くなると、弾性体が変形され、弾性体に弾性エネルギーが蓄えられる。ボール部を洗浄する際には、弾性体に蓄積された弾性エネルギーが解放され、蓄圧容器内の加圧された洗浄水がジェットノズルから噴射される。
このように構成された本発明によれば、弾性体の変形量及び蓄積されるエネルギーを任意に設定することができるので、エネルギー蓄積手段の設計の自由度を大きくすることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、加圧手段は、蓄圧容器内に加圧した洗浄水を送り込むポンプと、蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、を有する。
このように構成された本発明においては、ポンプによって加圧された洗浄水が、蓄圧容器内に送り込まれ、エネルギー蓄積手段にエネルギーが蓄積される。
このように構成された本発明によれば、使用するポンプを適宜選択することにより、蓄圧容器内を加圧する圧力、加圧に要する時間を任意に設定することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、加圧手段は、蓄圧容器内に摺動可能に配置されたピストンと、このピストンを付勢して蓄圧容器内の洗浄水を加圧する弾性体と、この弾性体による付勢力に抗してピストンを移動させるアクチュエータと、を有し、ボール部を洗浄する際、弾性体による付勢力によって、蓄圧容器内に貯留された洗浄水を噴射させる。
【００１９】
このように構成された本発明においては、アクチュエータが、蓄圧容器内に摺動可能に配置されたピストンを、弾性体による付勢力に抗して移動させる。洗浄水は、ピストンが移動されることによって内容積が拡大する蓄圧容器に流入する。ボール部を洗浄する際には、弾性体による付勢力によって、蓄圧容器内に貯留された洗浄水を噴射させる。
このように構成された本発明によれば、使用するアクチュエータ及び弾性体を適宜選択することにより、蓄圧容器内を加圧する圧力、加圧に要する時間を任意に設定することができる。
【００２０】
本発明において、好ましくは、加圧手段が、蓄圧容器の内部を仕切る隔離手段と、この隔離手段によって隔離された蓄圧容器の一方の空間に空気を送り込むことによって、蓄圧容器の他方の空間に貯留された水道水の水圧を上昇させる空気ポンプと、を有する。
このように構成された本発明においては、空気ポンプが、隔離手段によって仕切られた蓄圧容器の一方の空間に空気を送り込む。空気が送り込まれることによって、隔離手段は押圧され、蓄圧容器の他方の空間に貯留されている水道水が加圧される。
このように構成された本発明によれば、空気ポンプを使用して蓄圧容器内の水道水を加圧することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水洗大便器によれば、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することができる。
また、本発明の水洗大便器によれば、洗浄シーケンスが終了した後すぐに使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１乃至４を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器を説明する。図１は、本発明の第１実施形態による水洗大便器の概略断面図である。また、図２は、本実施形態の水洗大便器に内蔵されている蓄圧装置の部分を抜き出して図示したブロック図である。さらに、図３は、蓄圧装置に使用されている直動ソレノイド型電磁弁の概略断面図である。
【００２３】
図１及び２に示すように、本発明の第１実施形態による水洗大便器１は、ボール部２と、このボール部の底部と排水配管（図示せず）とを連通させるトラップ部４と、ボール部２の底部に配置されたジェットノズル６と、このジェットノズル６に供給する洗浄水を加圧する蓄圧装置１０と、を有する。本実施形態の水洗大便器１は、水道水圧以上に加圧した洗浄水を蓄圧装置１０に貯留し、ボール部２の洗浄時に加圧した洗浄水をジェットノズル６から噴射して、トラップ部４にサイホン現象を誘発させるようになっている。
【００２４】
また、本発明の第１実施形態による水洗大便器１に内蔵されている蓄圧装置１０は、加圧された洗浄水を貯留する蓄圧容器１２と、蓄圧容器１２内の洗浄水が加圧されるとエネルギーが蓄積されるエネルギー蓄積手段であるバルーン１４と、を有する。さらに、蓄圧装置１０は、蓄圧容器１２の流入口の側に設けられた逆止弁１６と、給水管８から逆止弁１６に至る管路から分岐した分岐管路に接続された開閉弁１８と、蓄圧容器１２内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁２０と、を有する。なお、バルーン１４、逆止弁１６、及び開閉弁１８は、加圧手段を構成する。
また、水洗大便器１は、リム吐水洗浄とジェットノズル洗浄を切替え、開閉弁１８及び吐水弁２０を制御するコントローラ２２を備えている。
【００２５】
ボール部２は、上方が開口して汚物を受けるように構成されている。また、ボール部２の上部周囲にはリム部２ａが形成され、リム吐水口（図示せず）から吐水された洗浄水が、リム部２ａを通って旋回しながら下方に流れ、ボール部２の壁面が洗浄されるように構成されている。
トラップ部４は、ボール部２の底部から斜め上方に延び、最高点４ａを経て鉛直下方に延びるように形成されている。トラップ部４の出口端は、排水ソケット（図示せず）等を介して排水配管（図示せず）に接続されている。
【００２６】
ジェットノズル６は、ボール部２の底部に配置され、トラップ部４の入口側の管路と平行に洗浄水を噴射するように向けられている。ジェットノズル６には、蓄圧装置１０によって水道水圧以上に加圧された洗浄水が供給され、高圧の洗浄水が噴射される。
【００２７】
ボール部２の洗浄時におけるリム吐水口（図示せず）及びジェットノズル６からの吐水の切替えは、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、及びそれを制御するコントローラ２２によって行われる。この便器洗浄バルブユニット（図示せず）は、バルブを切替えることによって、水道から供給された洗浄水をリム吐水口、又は蓄圧装置１０に差し向けるように構成されている。便器洗浄バルブユニット（図示せず）によって蓄圧装置１０に導かれる洗浄水は、給水管８を通って蓄圧装置１０に供給される。また、リム吐水口（図示せず）から吐水される洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）からリム吐水口に延びる管路（図示せず）を通って直接供給される。
【００２８】
蓄圧装置１０の蓄圧容器１２は、水洗大便器１の内部に、ボール部２及びトラップ部４の下方に配置されている。蓄圧容器１２の内部には、エネルギー蓄積手段である空気入りのバルーン１４が配置されている。バルーン１４は、蓄圧容器１２内の洗浄水が加圧されると、バルーン１４内の空気が圧縮され、体積が縮小するように構成されている。バルーン１４内の空気を圧縮したエネルギーは、洗浄時に高圧の洗浄水を噴射させるためのエネルギーとして蓄積される。なお、バルーンに封入する流体として、窒素、ヘリウム等の不活性ガス等、任意の流体を使用することができる。
【００２９】
逆止弁１６は、蓄圧容器１２の流入口の側に配置されており、蓄圧容器１２内の洗浄水が蓄圧容器１２の入口を通って給水管８側に逆流しないようになっている。このため、蓄圧容器１２内よりも給水管８側の圧力が高い場合には、洗浄水は、給水管８から蓄圧容器１２内に流入するが、蓄圧容器１２内の圧力が給水管８側よりも高い場合に、蓄圧容器１２から給水管８側へ洗浄水が逆流することはない。
【００３０】
開閉弁１８は、給水管８から逆止弁１６に至る管路から分岐した分岐管路１８ａに接続されている。開閉弁１８は、入口側端部１８ｂと出口側端部１８ｃを備え、高速に開閉を繰り返すように構成されている。また、出口側端部１８ｃは、排水管１８ｄによってリム吐水口（図示せず）に接続されている。開閉弁１８が開放されているときは、給水管から供給された洗浄水は入口側端部１８ｂから出口側端部１８ｃに流出する。出口側端部１８ｃから流出した洗浄水は、排水管１８ｄを通ってリム吐水口（図示せず）から吐水される。
【００３１】
また、開閉弁１８が閉鎖された際には、給水管から供給された洗浄水が入口側端部１８ｂから出口側端部１８ｃに流れる流れが突然堰き止められることによって、ウォーターハンマー現象が発生し、入口側端部１８ｂ付近の水圧が上昇するように構成されている。本実施形態においては、開閉弁１８として、直動ソレノイド型電磁弁が使用され、１秒間に約５０回の開閉が繰り返される。開閉弁１８の開閉は、コントローラ２２によって制御される。
【００３２】
吐水弁２０は、蓄圧容器１２の流出口の側に配置されている。また、吐水弁２０の下流側は、ジェットノズル６に接続されている。吐水弁２０の開閉は、コントローラ２２によって制御され、開放されると蓄圧容器１２内の加圧された洗浄水が、ジェットノズル６から噴出されるように構成されている。
【００３３】
コントローラ２２は、ＣＰＵ及びメモリ等によって構成され、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、開閉弁１８、吐水弁２０等を制御して、所定の便器洗浄シーケンスを実行するように構成されている。
【００３４】
次に、図３を参照して、本実施形態の水洗大便器１に開閉弁１８として使用されている直動ソレノイド型電磁弁を説明する。図３に示すように、開閉弁１８は、その入口側端部１８ｂに形成された弁座２４と、この弁座２４を開閉するように往復直線運動する弁体２６と、この弁体２６を閉鎖側に駆動するアクチュエータである駆動用コイル２８と、弁体２６を開放側に付勢する付勢バネ３０と、を有する。
【００３５】
弁座２４は、円形の開口部を有し、弁体２６が着座することによって閉鎖され、離れることによって開放されるように構成されている。
弁体２６は、駆動用コイル２８によって、弁座２４の開口面（図３における水平方向の面）に対して直交する方向（図３における鉛直方向）に駆動されるように構成されている。
【００３６】
駆動用コイル２８は、弁体２６の一部を取り囲むように配置されている。駆動用コイル２８に電流が流れると、少なくとも一部が磁性材で形成された弁体２６に駆動力が作用し、弁体２６は弁座２４に着座される方向（図３における鉛直下方）に駆動される。
付勢バネ３０は、弁体２６に係合され、弁体２６を弁座２４から離れる方向（図３における鉛直上方）に付勢する。このため、駆動用コイル２８に流れる電流が停止されると、弁体２６は付勢バネ３０の付勢力によって弁座２４から引き離される。
この構成により、開閉弁１８は、駆動用コイル２８に流す電流を断続的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、開閉を繰り返す。
【００３７】
また、本実施形態においては、開閉弁１８は、駆動用コイル２８に流れる電流により閉鎖されるので、駆動用コイル２８が発生させる駆動力を大きくすることによって、開閉弁１８を急激に閉鎖させてウォーターハンマー現象による加圧を強くすることができる。一方、付勢バネ３０による付勢力は、開閉弁１８の開放に利用されるので、大きな付勢力は必要なく、細い線材でバネを形成することができるので、付勢バネ３０を小型に設計することができる。このため、開閉弁１８全体を小型に構成することが可能になる。
【００３８】
次に、図４を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器１の作用を説明する。図４は、本実施形態による水洗大便器１の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部２に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
まず、待機時においては、水洗大便器１のボール部２には、トラップ部４の最高点４ａの高さまで封水が溜められている。また、蓄圧容器１２内のバルーン１４は圧縮された状態にあり、蓄圧容器１２内には、所定の圧力に加圧された所定量の洗浄水が貯留されている。使用者が水洗大便器１の洗浄用スイッチ（図示せず）を操作すると、コントローラ２２は、図４に示す便器洗浄シーケンスを開始させる。
【００３９】
まず、コントローラ２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、水道から供給された洗浄水がリム吐水口（図示せず）から吐水されるように、便器洗浄バルブユニットを切替える。リム吐水口（図示せず）から吐水された洗浄水は、旋回しながらボール部２の壁面を洗浄し、ボール部２内の水位を上昇させる。
【００４０】
図４に実線で示すように、約５秒間リム吐水が行われた後、コントローラ２２は、リム吐水口（図示せず）からの吐水を停止させると共に、吐水弁２０に信号を送って吐水弁２０を開放させる。図４に破線で示すように、吐水弁２０が開放されると、蓄圧容器１２のバルーン１４は蓄積されたエネルギーを解放して膨張され、蓄圧容器１２内の洗浄水が、吐水弁２０を通ってジェットノズル６から噴出される。ジェットノズル６から噴出された洗浄水は、ボール部２の底部に溜まった洗浄水を巻き込みながらトラップ部４に流入し、トラップ部４内を満水にさせる。トラップ部４内が満水にされると、サイホン現象によりトラップ部４内が負圧となり、ボール部２の洗浄水が吸引される。これにより、ボール部２内の汚物及び洗浄水が、トラップ部４を通って排水配管（図示せず）に排出される。
【００４１】
本実施形態の水洗大便器１では、蓄圧容器１２に貯留された加圧された洗浄水がジェットノズル６から噴射されるので、洗浄水が水道水圧によってジェットノズル６から噴射される従来の水洗大便器よりも非常に少ない洗浄水の噴射によってサイホン作用が誘発される。本実施形態の水洗大便器１においては、約０．５ＭＰａまで加圧された洗浄水が、約０．５Ｌ（リットル）ジェットノズル６から噴射される。
【００４２】
図４に示すように、ジェットノズル６からの吐水が約４秒間行われた後、コントローラ２２は、吐水弁２０を閉鎖させると共に、開閉弁１８に信号を送って開閉弁１８の開閉を開始させる。開閉弁１８が開放されている場合には、給水管８から供給された洗浄水は、開閉弁１８及び排水管１８ｄを通って、ボール部２に形成されたリム吐水口からボール部２の中に吐水される。また、開閉弁１８が遮断されると、開閉弁１８を通って流れている洗浄水の急激な速度変化によって開閉弁１８の入口側端部１８ｂ付近の洗浄水が加圧されるウォーターハンマー現象によって、入口側端部１８ｂ付近の圧力が瞬間的に上昇する。この作用により、逆止弁１６上流側の水圧も上昇するので、給水管８から供給された洗浄水は、逆止弁１６を通って蓄圧容器１２に流入する。これにより、ジェットノズル６からの吐水が終了した直後のリム吐水中に、加圧手段によって蓄圧容器１２への蓄圧が開始される。
【００４３】
ウォーターハンマー現象によって瞬間的に上昇する洗浄水の圧力は、給水管８に供給される洗浄水の水道水圧よりも非常に高くなる。このため、蓄圧容器１２に洗浄水が流入し、蓄圧容器１２内の圧力が水道水圧に達した後も、給水管８から供給された洗浄水は、ウォーターハンマー現象によって加圧され、逆止弁１６を通って蓄圧容器１２内に流入する。また、開閉弁１８が開放された瞬間には、入口側端部１８ｂ付近の水圧は低下するが、逆止弁１６によって蓄圧容器１２内の洗浄水の逆流は阻止され、蓄圧容器１２内の高圧は維持される。蓄圧容器１２内の圧力が上昇すると、蓄圧容器１２内に配置されたバルーン１４が圧縮され、バルーン１４の体積が縮小される。これにより、バルーン１４を圧縮させたエネルギーが、バルーン１４に蓄積される。
【００４４】
蓄圧容器１２内が所定の圧力まで上昇すると、コントローラ２２は、開閉弁１８の開閉を停止させ、開閉弁１８を閉鎖する。これにより、蓄圧容器１２への蓄圧が完了する。さらに、コントローラ２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、洗浄水を、便器洗浄バルブユニットから直接リム吐水口（図示せず）へ吐水させる。洗浄開始後約２０秒後、ボール部２内の水位が待機状態の水位まで上昇され、１回の便器洗浄シーケンスが完了する。なお、図４のグラフは、ジェット吐水後のリム吐水においても、ジェット吐水前のリム吐水と同じ流量の洗浄水がボール部２の中に吐水されるように描かれているが、ジェット吐水後のリム吐水においては、一部の洗浄水が蓄圧容器１２に流入する期間があるので、その間はボール部２に流入する流量は若干低下する。
【００４５】
本発明の第１実施形態の水洗大便器によれば、一般的には好ましくないとされているウォーターハンマー現象を逆に利用して、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器に貯留することができる。
また、本実施形態の水洗大便器によれば、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射するので、少量の洗浄水でトラップ部にサイホン現象を発生させることができる。これにより、洗浄水を貯留する蓄圧容器を小型化することが可能になり、水洗大便器全体を小型化することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射するので、水道水圧が低い地域にも水道直結式の水洗大便器を設置することが可能になる。なお、本実施形態の水洗大便器は、洗浄水の一部を蓄圧容器から供給し、残りを水道から直接給水しているが、蓄圧容器は非常に小型で、従来のタンク式の水洗大便器とは構成が全く異なるため、ここでは、本実施形態の水洗大便器を含めて水道直結式の水洗大便器と呼ぶことにする。
【００４７】
また、本実施形態の水洗大便器によれば、ジェット吐水後の、リム吐水中に蓄圧容器への蓄圧が開始され、蓄圧が完了するので、１回の便器洗浄シーケンスの終了後、すぐに水洗大便器を使用することができる。
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、蓄圧する際に開閉弁から流出する洗浄水がリム吐水口からボール部内に吐水されるので、蓄圧に際して生じる捨て水を有効に利用しながら、蓄圧と同時にリム吐水を行うことができる。
また、上述した実施形態では、開閉弁は、蓄圧時において、開放された状態と、完全に閉鎖された状態を繰り返していたが、開閉弁を、開放された状態と、この状態よりも流路が縮小された状態を繰り返すように構成しても良い。開閉弁のこのような動作によっても、水道水の流速は変化されるので、蓄圧容器内の水道水を加圧することができる。なお、本明細書において、「開閉弁が開閉を繰り返す」は、開閉弁のこのような動作をも意味するものとする。
また、上述した実施形態では、エネルギー蓄積手段として、空気を入れたバルーンを使用していたが、バルーンの代わりに、蓄圧容器内で摺動可能なピストンと、このピストンを付勢する弾性体であるバネによってエネルギー蓄積手段を構成することもできる。
また、上述した実施形態では、ジェット吐水後のリム吐水時に蓄圧を行っていたが、１回目のリム吐水時に蓄圧を行うように構成することもできる。
【００４８】
次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器の第１変形例を説明する。本変形例の水洗大便器は、コントローラによって制御される便器洗浄シーケンスが、第１実施形態とは異なる。図５は、本変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【００４９】
本発明の第１実施形態による水洗大便器においては、図４に示したように、約５秒間のリム吐水後、リム吐水が停止され、ジェットノズルからの吐水が行われたが、本変形例の水洗大便器では、図５の実線に示すように、便器洗浄中リム吐水が一貫して行われる。図５の破線に示すように、本変形例の水洗大便器では、便器洗浄開始後、約５秒後にジェットノズルからの吐水が開始されるが、この間もリム吐水は停止されず、リム及びジェットから同時に吐水が行われる。なお、本変形例の水洗大便器においても、第１実施形態による水洗大便器と同様に、ジェットノズルからの吐水は、蓄圧容器に貯留された洗浄水が噴射されるため、ジェットノズルからの吐水を開始してもリム吐水の流量が低下することはない。
【００５０】
さらに、便器洗浄開始後、約８秒後にジェットノズルからの吐水が終了する。次いで、蓄圧容器への蓄圧が開始されると同時に、蓄圧の際に生じる捨て水が、リム吐水口から吐水される。さらに、蓄圧容器への蓄圧が完了した後は、便器洗浄バルブユニットから直接リム吐水口へ吐水される。
【００５１】
本変形例の水洗大便器によれば、ジェットノズルからの吐水がリム吐水と同時に行われるので、洗浄力をより向上させることができ、便器の洗浄に要する時間を短縮することができる。これにより、水洗大便器の使用感を向上させることができる。
【００５２】
次に、図６を参照して、本発明の第１実施形態による水洗大便器の第２変形例を説明する。本変形例の水洗大便器は、コントローラによって制御される便器洗浄シーケンスが、第１実施形態とは異なる。図６は、本変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【００５３】
図６に示すように、本変形例の水洗大便器では、１回の便器洗浄シーケンスにおいて、２回のジェット吐水が行われる。図６の破線に示すように、便器洗浄開始後、約３秒後に、１回目のジェットノズルからの吐水が行われる。さらに、１回目のジェット吐水は、約５秒後に停止され、これと同時に蓄圧容器への蓄圧が開始される。次いで、便器洗浄開始後、約７．５秒後に、蓄圧容器から２回目のジェット吐水が行われる。さらに、約１１秒後に、２回目のジェットノズルからの吐水が停止され、これと同時に蓄圧容器への２回目の蓄圧が開始される。
【００５４】
一方、図６の実線に示すように、リム吐水は、便器洗浄開始から、便器洗浄シーケンス終了まで、一貫して行われる。なお、１回目のジェット吐水終了後、２回目のジェット吐水開始までの間のリム吐水、及び２回目のジェット吐水終了後の所定時間のリム吐水は、開閉弁を通過した洗浄水がリム吐水口から吐水される。
【００５５】
本変形例の水洗大便器によれば、ジェットノズルからの吐水が２回行われるので、洗浄力をより向上させることができる。
【００５６】
また、上述した変形例では、蓄圧容器は１つであり、１回目のジェット吐水終了後、再び蓄圧を行って２回目のジェット吐水を実行していたが、１回目及び２回目のジェット吐水用に２つの蓄圧容器を設けておいても良い。この場合には、各蓄圧容器とジェットノズルとの間に切換え弁（図示せず）を設けておき、この切換え弁を適宜切替えることによって、２回のジェット吐水を行う。また、この場合には、分岐管路と、各蓄圧容器の流入口に設けられた逆止弁との間にも切換え弁（図示せず）を設けておき、切換え弁を適宜切替えることによって、各蓄圧容器に順次蓄圧する。
【００５７】
また、上述した第１実施形態では、エネルギー蓄積手段として、空気が入ったバルーンを使用していたが、蓄圧容器内にバルーンに入っていない空気を貯留しておき、その空気をエネルギー蓄積手段として利用しても良い。或いは、エネルギー蓄積手段として作用するバネ等の弾性体に接続されたピストンを、蓄圧容器内に摺動可能に配置しておき、蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高まると、弾性体に弾性エネルギーが蓄えられるように構成することもできる。
【００５８】
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態による水洗大便器を説明する。図７は、本発明の第２実施形態による水洗大便器の概略断面図である。本実施形態による水洗大便器は、蓄圧容器内の洗浄水を電磁ポンプによって加圧する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明する。
【００５９】
図７に示すように、本発明の第２実施形態による水洗大便器２０１は、ボール部２０２と、トラップ部２０４と、ジェットノズル２０６と、このジェットノズル２０６に供給する洗浄水を加圧する蓄圧装置２１０と、を有する。
【００６０】
また、本発明の第２実施形態による水洗大便器２０１に内蔵されている蓄圧装置２１０は、蓄圧容器２１２と、エネルギー蓄積手段であるバルーン２１４と、を有する。さらに、蓄圧装置２１０は、蓄圧容器２１２の流入口の側に設けられた逆止弁２１６と、給水管２０８と逆止弁２１６の間の管路に配置されたポンプである電磁ポンプ２１８と、蓄圧容器２１２内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁２２０と、を有する。なお、バルーン２１４、逆止弁２１６、及び電磁ポンプ２１８は、加圧手段を構成する。
また、水洗大便器２０１は、リム吐水洗浄とジェットノズル洗浄を切替え、電磁ポンプ２１８及び吐水弁２２０を制御するコントローラ２２２を備えている。
【００６１】
ボール部２０２の上部周囲にはリム部２０２ａが形成されている。トラップ部２０４は、ボール部２０２の底部から斜め上方に延び、最高点２０４ａを経て鉛直下方に延びるように形成されている。トラップ部２０４の出口端は、排水ソケット（図示せず）等を介して排水配管（図示せず）に接続されている。
【００６２】
ジェットノズル２０６はボール部２０２の底部に配置され、蓄圧装置２１０によって水道水圧以上に加圧された洗浄水を噴射させるように構成されている。
ボール部２０２の洗浄時におけるリム吐水口（図示せず）及びジェットノズル２０６からの吐水の切替えは、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、及びそれを制御するコントローラ２２２によって行われる。便器洗浄バルブユニット（図示せず）によって蓄圧装置２１０に導かれる洗浄水は、給水管２０８を通って蓄圧装置２１０に供給される。また、リム吐水口（図示せず）から吐水される洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）からリム吐水口に延びる管路（図示せず）を通って直接供給される。
【００６３】
蓄圧装置２１０の蓄圧容器２１２の内部には、エネルギー蓄積手段である空気入りのバルーン２１４が配置されている。
逆止弁２１６は、蓄圧容器２１２の流入口の側に配置されており、蓄圧容器２１２内の洗浄水が蓄圧容器２１２の入口を通って給水管２０８側に逆流しないようになっている。
【００６４】
電磁ポンプ２１８は、給水管２０８と逆止弁２１６の間の管路に配置され、加圧された洗浄水を、逆止弁２１６を介して蓄圧容器２１２の中に送り込むように構成されている。電磁ポンプ２１８の作動は、コントローラ２２２によって制御される。
【００６５】
吐水弁２２０は、蓄圧容器２１２の流出口の側に配置されている。また、吐水弁２２０の下流側は、ジェットノズル２０６に接続されている。吐水弁２２０の開閉は、コントローラ２２２によって制御される。
コントローラ２２２は、ＣＰＵ及びメモリ等によって構成され、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、電磁ポンプ２１８、吐水弁２２０等を制御して、所定の便器洗浄シーケンスを実行するように構成されている。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態による水洗大便器２０１の作用を説明する。
まず、待機時においては、水洗大便器２０１のボール部２０２には、トラップ部２０４の最高点２０４ａの高さまで封水が溜められている。また、蓄圧容器２１２内には、所定の圧力に加圧された所定量の洗浄水が貯留されている。使用者が水洗大便器２０１の洗浄用スイッチ（図示せず）を操作すると、コントローラ２２２は、所定の便器洗浄シーケンスを開始させる。
【００６７】
まず、コントローラ２２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を制御して、リム吐水口（図示せず）から吐水させる。
所定時間リム吐水が行われた後、コントローラ２２２は、リム吐水口（図示せず）からの吐水を停止させると共に、吐水弁２２０を開放させる。吐水弁２２０が開放されると、蓄圧容器２１２内の洗浄水が、吐水弁２２０を通ってジェットノズル２０６から噴出される。ジェットノズル２０６から噴出された洗浄水は、サイホン現象を発生させ、ボール部２０２内の汚物及び洗浄水を、トラップ部２０４から排水配管（図示せず）に排出させる。
【００６８】
本実施形態の水洗大便器２０１では、蓄圧容器２１２に貯留された加圧された洗浄水がジェットノズル２０６から噴射されるので、従来の水洗大便器よりも非常に少ない洗浄水の噴射によってサイホン作用が誘発される。本実施形態の水洗大便器２０１においては、約０．５ＭＰａまで加圧された洗浄水が、約０．５Ｌ（リットル）ジェットノズル２０６から噴射される。
【００６９】
ジェットノズル２０６からの吐水を所定時間行った後、コントローラ２２２は、吐水弁２２０を閉鎖させると共に、電磁ポンプ２１８の作動を開始させる。また、コントローラ２２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、水道から供給された洗浄水をリム吐水口（図示せず）及び給水管２０８の両方に分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。これにより、蓄圧容器２１２への蓄圧及びリム吐水が同時に開始される。
【００７０】
便器洗浄バルブユニット（図示せず）から給水管２０８に導かれた洗浄水は、電磁ポンプ２１８によって加圧される。電磁ポンプ２１８によって加圧された洗浄水は、逆止弁２１６を介して蓄圧容器２１２内に送り込まれる。また、水道から供給された洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を介して、その一部が給水管２０８に導かれるので、リム吐水中は、給水圧は低くなる。しかしながら、給水管２０８に供給された洗浄水は電磁ポンプ２１８によって加圧されるので、給水圧が低い場合でも、蓄圧容器２１２に高圧の洗浄水を貯留することができる。
【００７１】
加圧された洗浄水が送り込まれることによって、蓄圧容器２１２内の圧力が上昇すると、蓄圧容器２１２内に配置されたバルーン２１４が圧縮され、バルーン２１４の体積が縮小される。これにより、バルーン２１４を圧縮させたエネルギーが、バルーン２１４に蓄積される。蓄圧容器２１２内が所定の圧力まで上昇すると、コントローラ２２２は、電磁ポンプ２１８を停止させ、蓄圧容器２１２への蓄圧を終了する。なお、蓄圧容器２１２の流入口には逆止弁２１６が設けられているので、電磁ポンプ２１８が停止しても、蓄圧容器２１２内の洗浄水が給水管２０８側に逆流することはなく、蓄圧容器２１２内は高圧に維持される。さらに、コントローラ２２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、洗浄水を、リム吐水のみに分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。所定時間経過後、ボール部２０２内の水位が待機状態の水位まで上昇され、１回の便器洗浄シーケンスが完了する。
【００７２】
本発明の第２実施形態の水洗大便器によれば、電磁ポンプを利用して、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器に貯留することができる。
また、本実施形態の水洗大便器によれば、ジェット吐水後の、リム吐水中に蓄圧容器への蓄圧が開始され、蓄圧が完了するので、１回の便器洗浄シーケンスの終了後、すぐに水洗大便器を使用することができる。
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、電磁ポンプを利用して蓄圧容器への蓄圧を行っているので、蓄圧容器内の圧力及び蓄圧時間を比較的自由に設定することができる。
【００７３】
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態による水洗大便器を説明する。図８は、本発明の第３実施形態による水洗大便器の概略断面図である。本実施形態による水洗大便器は、蓄圧容器内の洗浄水をバネで付勢されたピストンで加圧する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第３実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明する。
図８に示すように、本発明の第３実施形態による水洗大便器３０１は、ボール部３０２と、トラップ部３０４と、ジェットノズル３０６と、このジェットノズル３０６に供給する洗浄水を加圧する蓄圧装置３１０と、を有する。
【００７４】
また、本発明の第３実施形態による水洗大便器３０１に内蔵されている蓄圧装置３１０は、蓄圧容器３１２と、この蓄圧容器３１２の中に摺動可能に配置されたピストン３１３と、弾性体であるバネ３１４と、を有する。さらに、蓄圧装置３１０は、蓄圧容器３１２の流入口の側に設けられた逆止弁３１６と、ピストン３１３をバネ３１４の付勢力に抗して移動させるアクチュエータであるモータ３１８と、蓄圧容器３１２内の加圧された洗浄水をジェットノズルから噴射させる吐水弁３２０と、を有する。なお、ピストン３１３、バネ３１４、及びモータ３１８は、加圧手段を構成する。
また、水洗大便器３０１は、リム吐水洗浄とジェットノズル洗浄を切替え、モータ３１８及び吐水弁３２０を制御するコントローラ３２２を備えている。
【００７５】
ボール部３０２の上部周囲にはリム部３０２ａが形成されている。トラップ部３０４は、ボール部３０２の底部から斜め上方に延び、最高点３０４ａを経て鉛直下方に延びるように形成されている。トラップ部３０４の出口端は、排水ソケット（図示せず）等を介して排水配管（図示せず）に接続されている。
【００７６】
ジェットノズル３０６はボール部３０２の底部に配置され、蓄圧装置３１０によって水道水圧以上に加圧された洗浄水を噴射させるように構成されている。
ボール部３０２の洗浄時におけるリム吐水口（図示せず）及びジェットノズル３０６からの吐水の切替えは、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、及びそれを制御するコントローラ３２２によって行われる。便器洗浄バルブユニット（図示せず）によって蓄圧装置３１０に導かれる洗浄水は、給水管３０８を通って蓄圧装置３１０に供給される。また、リム吐水口（図示せず）から吐水される洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）からリム吐水口に延びる管路（図示せず）を通って直接供給される。
【００７７】
蓄圧装置３１０の蓄圧容器３１２の内部には、ピストン３１３と、このピストン３１３を付勢するバネ３１４が配置されている。ピストン３１３は、バネ３１４によって、蓄圧容器３１２内の洗浄水を押し出す方向に付勢される。
モータ３１８の出力軸には、クラッチ３１８ａが取付けられ、このクラッチ３１８ａは、モータ３１８の出力軸から巻上げシャフト３１８ｂに動力を伝達するように構成されている。さらに、巻上げシャフト３１８ｂには、巻上げワイヤー３１８ｃが巻き付けられており、この巻上げワイヤー３１８ｃは、ピストン３１３に接続されている。モータ３１８が駆動され、巻上げシャフト３１８ｂが回転されると、巻上げワイヤー３１８ｃを巻き上げて、ピストン３１３をバネ３１４の付勢力に抗して移動させるように構成されている。また、モータ３１８及びクラッチ３１８ａの作動は、コントローラ２２２によって制御される。
【００７８】
逆止弁３１６は、蓄圧容器３１２の流入口の側に配置されており、蓄圧容器３１２内の洗浄水が蓄圧容器３１２の入口を通って給水管３０８側に逆流しないようになっている。
吐水弁３２０は、蓄圧容器３１２の流出口の側に配置されている。また、吐水弁３２０の下流側は、ジェットノズル３０６に接続されている。吐水弁３２０の開閉は、コントローラ３２２によって制御される。
【００７９】
コントローラ３２２は、ＣＰＵ及びメモリ等によって構成され、便器洗浄バルブユニット（図示せず）、モータ３１８、クラッチ３１８ａ、吐水弁３２０等を制御して、所定の便器洗浄シーケンスを実行するように構成されている。
【００８０】
次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態による水洗大便器３０１の作用を説明する。
まず、待機時においては、水洗大便器３０１のボール部３０２には、トラップ部３０４の最高点３０４ａの高さまで封水が溜められている。また、蓄圧容器３１２内には、所定の圧力に加圧された所定量の洗浄水が貯留されている。即ち、モータ３１８の出力軸と巻上げシャフト３１８ｂは、クラッチ３１８ａによって切り離されており、蓄圧容器３１２内の洗浄水は、圧縮されたバネ３１４の付勢力によって、ピストン３１３を介して圧縮されている。使用者が水洗大便器３０１の洗浄用スイッチ（図示せず）を操作すると、コントローラ３２２は、所定の便器洗浄シーケンスを開始させる。
【００８１】
まず、図４の実線に示すように、コントローラ３２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を制御して、リム吐水口（図示せず）から吐水させる。
約５秒間リム吐水が行われた後、コントローラ３２２は、リム吐水口（図示せず）からの吐水を停止させると共に、吐水弁３２０を開放させる。図４に一点鎖線で示すように、吐水弁３２０が開放されると、蓄圧容器３１２内の洗浄水が、バネ３１４の付勢力によって押し出され、吐水弁３２０を通ってジェットノズル３０６から噴出される。ジェットノズル３０６から噴出された洗浄水は、サイホン現象を発生させ、ボール部３０２内の汚物及び洗浄水を、トラップ部３０４から排水配管（図示せず）に排出させる。
【００８２】
本実施形態の水洗大便器３０１では、蓄圧容器３１２に貯留された加圧された洗浄水がジェットノズル３０６から噴射されるので、従来の水洗大便器よりも非常に少ない洗浄水の噴射によってサイホン作用が誘発される。本実施形態の水洗大便器３０１においては、約０．５ＭＰａまで加圧された洗浄水が、約０．５Ｌ（リットル）ジェットノズル３０６から噴射される。また、バネ３１４の付勢力によって押し出される、図４に一点鎖線で示す洗浄水の瞬間流量は、図４に破線で示すバルーン１４によって押し出される洗浄水の瞬間流量よりも、その変化が緩やかである。このため、バネによる付勢では、瞬間流量の大きい期間が一定時間持続するが、瞬間流量の最大値は、バルーンの場合よりも小さくなる。
【００８３】
ジェットノズル３０６からの吐水を所定時間行った後、コントローラ３２２は、吐水弁３２０を閉鎖させる。これと同時に、コントローラ３２２は、クラッチ３１８ａを繋ぎ、モータ３１８を作動させて、巻上げシャフト３１８ｂを回転させる。巻上げシャフト３１８ｂが回転されると、巻上げワイヤー３１８ｃによって、ピストン３１３がバネ３１４の付勢力に抗して巻き上げられる。モータ３１８によってピストン３１３が巻き上げられ、バネ３１４が圧縮されると、弾性エネルギーがバネ３１４に蓄積される。
【００８４】
また、コントローラ３２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、水道から供給された洗浄水をリム吐水口（図示せず）及び給水管３０８の両方に分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。これにより、蓄圧容器３１２への蓄圧及びリム吐水が同時に開始される。
【００８５】
便器洗浄バルブユニット（図示せず）から給水管３０８に導かれた洗浄水は、逆止弁３１６を通って蓄圧容器３１２内に流入する。また、水道から供給された洗浄水は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）を介して、その一部が給水管３０８に導かれるので、リム吐水時は、給水圧は低くなる。しかしながら、モータ３１８によってピストン３１３が巻き上げられている過程では、蓄圧容器３１２内の圧力は低くなるので、給水圧が低い場合でも、洗浄水は逆止弁３１６を通って蓄圧容器３１２内に流入することができる。一方、便器洗浄バルブユニット（図示せず）から給水管３０８に分配される流量を少なく設定することができるので、蓄圧容器３１２への蓄圧中においても、十分な流量の洗浄水をリム吐水に割り当てることができる。
【００８６】
ピストン３１３が所定の位置まで巻き上げられ、蓄圧容器３１２内が満水になると、コントローラ３２２は、モータ３１８を停止させ、クラッチ３１８ａを切り離す。これにより、蓄圧容器３１２内の洗浄水は、バネ３１４の付勢力によって加圧される。なお、蓄圧容器３１２の流入口には逆止弁３１６が設けられているので、クラッチ３１８ａが切り離され、蓄圧容器３１２内の洗浄水が加圧されても、蓄圧容器３１２内の洗浄水が給水管３０８側に逆流することはなく、蓄圧容器３１２内は高圧に維持される。さらに、コントローラ３２２は、便器洗浄バルブユニット（図示せず）に信号を送り、洗浄水を、リム吐水のみに分配するように、便器洗浄バルブユニットを切替える。所定時間経過後、ボール部３０２内の水位が待機状態の水位まで上昇され、１回の便器洗浄シーケンスが完了する。
【００８７】
本発明の第３実施形態の水洗大便器によれば、モータを利用して、水道水圧よりも高い圧力に加圧された洗浄水を蓄圧容器に貯留することができる。
また、本実施形態の水洗大便器によれば、ジェット吐水後の、リム吐水中に蓄圧容器への蓄圧が開始され、蓄圧が完了するので、１回の便器洗浄シーケンスの終了後、すぐに水洗大便器を使用することができる。
さらに、本実施形態の水洗大便器によれば、モータを利用して蓄圧容器への蓄圧を行っているので、蓄圧容器内の圧力及び蓄圧時間を比較的自由に設定することができる。
【００８８】
また、上記の第３実施形態においては、蓄圧容器が満水になった後、すぐにクラッチを切り離していたが、吐水弁の開放と同時にクラッチを切り離すように構成することもできる。このように構成した場合には、水洗大便器の待機時においては、バネの付勢力による圧力が蓄圧容器に作用しない。これにより、蓄圧容器内に高い水圧が作用する時間を非常に短くすることができ、蓄圧容器の安全性や、耐久性を向上させることができる。
【００８９】
次に、図９を参照して、本発明の第４実施形態による水洗大便器を説明する。図９は、本発明の第４実施形態による水洗大便器の蓄圧装置の構成を示す図である。本実施形態による水洗大便器は、蓄圧容器内に空気ポンプで空気を送り込み、洗浄水を加圧する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第４実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明する。
【００９０】
図９に示すように、本発明の第４実施形態の水洗大便器に使用される蓄圧装置４１０は、蓄圧容器４１２と、この蓄圧容器４１２の内部を仕切るように設けられた隔離手段であるダイヤフラム４１４と、ダイヤフラム４１４で仕切られた蓄圧容器４１２の一方の空間に空気を送り込む空気ポンプ４２２と、を有する。また、蓄圧装置４１０は、空気ポンプ４２２によって導入された空気の逆流を防止する空気逆止弁４２４と、蓄圧容器４１２内の空気圧を測定する圧力センサー４３０と、蓄圧容器４１２内の空気を大気に放出する大気開放弁４２６と、を有する。さらに、蓄圧装置４１０は、蓄圧容器４１２の上流側に設けられた逆止弁４１６及び開閉弁４１８と、蓄圧容器４１２の上流側に設けられた吐水弁４２０と、蓄圧容器４１２内に水道水が流入することによるダイヤフラム４１４の上昇を制限するためのリミッター４２８と、を有する。また、リミッター４２８には、リミットスイッチ４２８ａが取り付けられている。
【００９１】
次に、本発明の第４実施形態の水洗大便器に使用される蓄圧装置４１０の作用を説明する。まず、大気開放弁４２６を開放し、吐水弁４２０を閉鎖した状態で、開閉弁４１８を開放する。開閉弁４１８が開放されると、逆止弁４１６を介して水道水が蓄圧容器４１２内に流入する。水道水が蓄圧容器４１２内に流入すると、ダイヤフラム４１４が上昇する。これに伴い、ダイヤフラム４１４の上側の空間に入っていた空気は、大気開放弁４２６を通って大気に放出される。ダイヤフラム４１４が上昇し、蓄圧容器４１２内に設けられたリミッター４２８の高さに到達すると、それに取り付けられたリミットスイッチ４２８ａがオンになる。
【００９２】
リミットスイッチ４２８ａがオンになると、開閉弁４１８が閉鎖されて蓄圧容器４１２内への水道水の流入が停止すると共に、大気開放弁４２６も閉鎖される。次いで、空気ポンプ４２２が作動され、空気が、空気逆止弁４２４を介して蓄圧容器４１２のダイヤフラム４１４の上側の空間に導入される。蓄圧容器４１２内に空気が導入され、蓄圧容器４１２内の空気圧が所定の圧力まで上昇すると、圧力センサー４３０がそれを検知し、空気ポンプ４２２を停止させる。これにより、蓄圧が完了する。便器洗浄を行う際には、吐水弁４２０を開放し、加圧された水道水を、吐水弁４２０を介してジェットノズルから噴射する。
なお、便器洗浄シーケンスは、第１実施形態の水洗大便器と同様であるので、説明を省略する。
本発明の第４実施形態の水洗大便器によれば、空気ポンプにより、蓄圧容器内の水道水を加圧することができる。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。例えば、上述した実施形態では、蓄圧容器内に貯留された洗浄水の吐水が完了した直後に吐水弁を閉鎖し、ジェット吐水を終了させていたが、蓄圧容器内の洗浄水を吐水し終わった後、所定時間吐水弁を開放しておき、その間は水道水圧によってジェット吐水を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態による水洗大便器の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による水洗大便器に内蔵されている蓄圧装置の部分を抜き出して図示したブロック図である。
【図３】蓄圧装置に使用されている直動ソレノイド型電磁弁の概略断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の第１変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態の第２変形例による水洗大便器の便器洗浄シーケンスにおいて、ボール部に流入する洗浄水の流量を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態による水洗大便器の概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による水洗大便器の概略断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による水洗大便器の蓄圧装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 本発明の第１実施形態による水洗大便器
２ ボール部
４ トラップ部
４ａ 最高点
６ ジェットノズル
８ 給水管
１０ 蓄圧装置
１２ 蓄圧容器
１４ バルーン
１６ 逆止弁
１８ 開閉弁
１８ａ 分岐管路
１８ｂ 入口側端部
１８ｃ 出口側端部
１８ｄ 排水管
２０ 吐水弁
２２ コントローラ
２４ 弁座
２６ 弁体
２８ 駆動用コイル
３０ 付勢バネ
２０１ 本発明の第２実施形態による水洗大便器
２０２ ボール部
２０４ トラップ部
２０４ａ 最高点
２０６ ジェットノズル
２０８ 給水管
２１０ 蓄圧装置
２１２ 蓄圧容器
２１４ バルーン
２１６ 逆止弁
２１８ 電磁ポンプ
２２０ 吐水弁
２２２ コントローラ
３０１ 本発明の第３実施形態による水洗大便器
３０２ ボール部
３０４ トラップ部
３０４ａ 最高点
３０６ ジェットノズル
３０８ 給水管
３１０ 蓄圧装置
３１２ 蓄圧容器
３１３ ピストン
３１４ バネ
３１６ 逆止弁
３１８ モータ
３１８ａ クラッチ
３１８ｂ 巻上げシャフト
３１８ｃ 巻上げワイヤー
３２０ 吐水弁
３２２ コントローラ
４１０ 蓄圧装置
４１２ 蓄圧容器
４１４ ダイヤフラム
４１６ 逆止弁
４１８ 開閉弁
４２０ 吐水弁
４２２ 空気ポンプ
４２４ 空気逆止弁
４２６ 大気開放弁
４２８ リミッター
４２８ａ リミットスイッチ
４３０ 圧力センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水の少なくとも一部を、水道の給水管から直接供給する水洗大便器であって、
上部にリム吐水口が設けられたボール部と、
このボール部の底部と排水配管とを連通させるトラップ部と、
上記ボール部の底部に配置され、上記トラップ部に向けて洗浄水を噴射するジェットノズルと、
水道の給水管から供給された洗浄水を、水道水圧よりも高い圧力に加圧された状態で貯留する蓄圧容器と、
上記蓄圧容器の下流側に設けられ、上記ボール部を洗浄する際に開放されて、上記蓄圧容器内の加圧された洗浄水を上記ジェットノズルから噴射させる吐水弁と、
上記リム吐水口から洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために上記蓄圧容器内の水圧を上昇させる加圧手段と、
を有することを特徴とする水洗大便器。
【請求項２】
ボール部を洗浄する間の少なくとも一部の時間において、リム吐水口からの吐水と、上記ジェットノズルからの吐水が同時に行われる請求項１記載の水洗大便器。
【請求項３】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、上記蓄圧容器の上流側に設けられた逆止弁と、上記給水管から上記逆止弁に至る管路から分岐した分岐管路に接続された入口側端部及び出口側端部を備えた開閉弁と、を有し、この開閉弁は、開放されたとき上記給水管から供給された洗浄水を出口側端部へ逃がし、閉鎖されたとき、又は流路が縮小されたとき上記入口側端部における水圧を高めることにより、加圧された洗浄水を上記蓄圧容器の中に送り込むように開閉を繰り返し、上記ボール部を洗浄する際に、上記エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーが解放され、上記蓄圧容器内の加圧された洗浄水が上記ジェットノズルから噴射される請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項４】
上記ジェットノズルからの吐水後、上記開閉弁を開閉させて上記蓄圧容器内に加圧された洗浄水を送り込む際、上記出口側端部から逃がされた洗浄水が、上記ボール部の上部に形成されたリム吐水口から吐水される請求項３記載の水洗大便器。
【請求項５】
上記エネルギー蓄積手段が、上記蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高まると弾性エネルギーを蓄えるように配置された弾性体である請求項３又は４記載の蓄圧装置。
【請求項６】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器内に加圧した洗浄水を送り込むポンプと、上記蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、を有する請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項７】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器内に摺動可能に配置されたピストンと、このピストンを付勢して上記蓄圧容器内の洗浄水を加圧する弾性体と、この弾性体による付勢力に抗してピストンを移動させるアクチュエータと、を有し、上記ボール部を洗浄する際、上記弾性体による付勢力によって、上記蓄圧容器内に貯留された洗浄水を噴射させる請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項８】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器の内部を仕切る隔離手段と、この隔離手段によって隔離された上記蓄圧容器の一方の空間に空気を送り込むことによって、上記蓄圧容器の他方の空間に貯留された水道水の水圧を上昇させる空気ポンプと、を有する請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項１】
洗浄水の少なくとも一部を、水道の給水管から直接供給する水洗大便器であって、
上部にリム吐水口が設けられたボール部と、
このボール部の底部と排水配管とを連通させるトラップ部と、
上記ボール部の底部に配置され、上記トラップ部に向けて洗浄水を噴射するジェットノズルと、
水道の給水管から供給された洗浄水を、水道水圧よりも高い圧力に加圧された状態で貯留する蓄圧容器と、
上記蓄圧容器の下流側に設けられ、上記ボール部を洗浄する際に開放されて、上記蓄圧容器内の加圧された洗浄水を上記ジェットノズルから噴射させる吐水弁と、
上記リム吐水口から洗浄水が吐水されている間に、次回のジェットノズルからの吐水のために上記蓄圧容器内の水圧を上昇させる加圧手段と、
を有することを特徴とする水洗大便器。
【請求項２】
ボール部を洗浄する間の少なくとも一部の時間において、リム吐水口からの吐水と、上記ジェットノズルからの吐水が同時に行われる請求項１記載の水洗大便器。
【請求項３】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、上記蓄圧容器の上流側に設けられた逆止弁と、上記給水管から上記逆止弁に至る管路から分岐した分岐管路に接続された入口側端部及び出口側端部を備えた開閉弁と、を有し、この開閉弁は、開放されたとき上記給水管から供給された洗浄水を出口側端部へ逃がし、閉鎖されたとき、又は流路が縮小されたとき上記入口側端部における水圧を高めることにより、加圧された洗浄水を上記蓄圧容器の中に送り込むように開閉を繰り返し、上記ボール部を洗浄する際に、上記エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーが解放され、上記蓄圧容器内の加圧された洗浄水が上記ジェットノズルから噴射される請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項４】
上記ジェットノズルからの吐水後、上記開閉弁を開閉させて上記蓄圧容器内に加圧された洗浄水を送り込む際、上記出口側端部から逃がされた洗浄水が、上記ボール部の上部に形成されたリム吐水口から吐水される請求項３記載の水洗大便器。
【請求項５】
上記エネルギー蓄積手段が、上記蓄圧容器内の洗浄水の圧力が高まると弾性エネルギーを蓄えるように配置された弾性体である請求項３又は４記載の蓄圧装置。
【請求項６】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器内に加圧した洗浄水を送り込むポンプと、上記蓄圧容器内に貯留された洗浄水が加圧されることによってエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、を有する請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項７】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器内に摺動可能に配置されたピストンと、このピストンを付勢して上記蓄圧容器内の洗浄水を加圧する弾性体と、この弾性体による付勢力に抗してピストンを移動させるアクチュエータと、を有し、上記ボール部を洗浄する際、上記弾性体による付勢力によって、上記蓄圧容器内に貯留された洗浄水を噴射させる請求項１又は２記載の水洗大便器。
【請求項８】
上記加圧手段が、上記蓄圧容器の内部を仕切る隔離手段と、この隔離手段によって隔離された上記蓄圧容器の一方の空間に空気を送り込むことによって、上記蓄圧容器の他方の空間に貯留された水道水の水圧を上昇させる空気ポンプと、を有する請求項１又は２記載の水洗大便器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２４１６９８（Ｐ２００６−２４１６９８Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５４６１３（Ｐ２００５−５４６１３）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【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９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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