(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器を洗浄する洗浄水を貯水する洗浄水タンク装置であって、
底面に排水口が形成された洗浄水タンクと、
この洗浄水タンクの排水口を開閉しその密度が水よりも大きい排水弁と、
この排水弁を電気的駆動力により上昇させて排水口から洗浄水を便器に供給する排水弁駆動手段と、
上記排水弁の開時間を変更して少なくとも大洗浄用と小洗浄用の２種類の洗浄水量を上記排水口から便器へ供給するように上記排水弁駆動手段を制御する制御手段と、を有し、
上記制御手段は、上記排水口から便器へ供給される洗浄水量が上記排水弁の上昇速度の影響を受けない所定の速度領域で、上記排水弁駆動手段の排水弁の上昇速度を制御することを特徴とする洗浄水タンク装置。
【請求項２】
上記所定の速度領域は、上記排水弁の上昇速度が８０ｍｍ／秒から２００ｍｍ／秒の範囲である請求項１記載の洗浄水タンク装置。
【請求項３】
上記排水口は、その口径が４５ｍｍから５５ｍｍの範囲である請求項１又は２に記載の洗浄水タンク装置。
【請求項４】
便器を洗浄する洗浄水を貯水する洗浄水タンク装置であって、
底面に排水口が形成された洗浄水タンクと、
この洗浄水タンクの排水口を開閉しその密度が水よりも大きい排水弁と、
この排水弁を電気的駆動力により上昇させて排水口から洗浄水を便器に供給する排水弁駆動手段と、
上記排水弁の開時間を変更して少なくとも大洗浄用と小洗浄用の２種類の洗浄水量を上記排水口から便器へ供給するように上記排水弁駆動手段を制御する制御手段と、を有し、
上記制御手段は、上記排水口から便器へ供給される洗浄水量が上記排水弁の上昇高さの影響を受けない所定の高さ領域で、上記排水弁駆動手段の排水弁の上昇高さを制御することを特徴とする洗浄水タンク装置。
【請求項５】
上記所定の高さ領域は、上記排水弁の上昇高さが２０ｍｍから４０ｍｍの範囲である請求項４記載の洗浄水タンク装置。
【請求項６】
上記洗浄水タンクは、その止水水位が１５０ｍｍ以下である請求項１乃至５の何れか１項に記載の洗浄水タンク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器を洗浄する洗浄水を貯水する洗浄水タンク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特許文献１に示されているように、水洗便器へ洗浄水を供給する洗浄水タンクに排水弁を設け、この排水弁を排水弁アクチュエータにより上昇させることにより開閉制御して、必要な量の洗浄水を便器へ供給するようにした洗浄水タンク装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１００１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の洗浄水タンク装置において、排水弁アクチュエータとして、電気モータを使用して、電気的駆動力により排水弁を上昇させるようにすることが可能である。また、便器へ供給される洗浄水量は１種類であり、洗浄水タンク内がほぼ空の状態になるまで洗浄水が供給され、洗浄水量は常に一定となっている。
【０００５】
一方、大洗浄用と小洗浄用の２種類の洗浄水量を便器に供給する場合には、排水弁の開時間を変更して、所望の洗浄水量を便器に供給する必要がある。
しかしながら、電気モータを使用して電気的駆動力により排水弁を上昇させて、洗浄水を便器へ供給する場合、大洗浄の場合には、洗浄水タンク内の洗浄水が全て供給されるため、洗浄水量は常に一定となるが、洗浄水量が大洗浄よりも少量の小洗浄の場合には、後述する理由により、洗浄水量のばらつきが発生し、所望の洗浄水量を供給することができないという問題があった。
【０００６】
本発明者らは、この問題の発生原因を検討した結果、このような洗浄水量のばらつきが、その密度が水よりも大きな排水弁を使用し且つ排水弁を閉止するタイミングを一定にするという条件を前提として、主に、便器設置環境の温度変動、電圧変動、洗浄水タンクの製造誤差、経年変化等により発生していることを見い出した。即ち、このような原因により、電気モータによる電気的駆動力が変動して排水弁の上昇速度が変化し、これに対して排水弁を閉止するタイミングが一定であるため、これにより、供給される洗浄水量がばらつくことを見い出した。さらに、排水弁の上昇高さが変化した場合も、同様に、供給される洗浄水量がばらつくことを見い出した。
このような洗浄水量のばらつきを抑えるために、本発明者らは、鋭意研究を行い、本発明を為し得たのである。
【０００７】
本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、洗浄水タンクから便器へ供給される洗浄水量のばらつきを確実に抑えることができる洗浄水タンク装置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】
上記の目的を達成するために、本発明は、便器を洗浄する洗浄水を貯水する洗浄水タンク装置であって、底面に排水口が形成された洗浄水タンクと、この洗浄水タンクの排水口を開閉しその密度が水よりも大きい排水弁と、この排水弁を電気的駆動力により上昇させて排水口から洗浄水を便器に供給する排水弁駆動手段と、排水弁の開時間を変更して少なくとも大洗浄用と小洗浄用の２種類の洗浄水量を排水口から便器へ供給するように排水弁駆動手段を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、排水口から便器へ供給される洗浄水量が排水弁の上昇速度の影響を受けない所定の速度領域で、排水弁駆動手段の排水弁の上昇速度を制御することを特徴としている。
電気的駆動力により排水弁を上昇させて洗浄水を便器へ供給する場合、電気的駆動力が変動して排水弁の上昇速度が変化し、これにより、供給される洗浄水量がばらつくが、本発明においては、制御手段により、排水口から便器へ供給される洗浄水量が排水弁の上昇速度の影響を受けない所定の速度領域で、排水弁駆動手段の排水弁の上昇速度を制御するようにしたので、便器へ供給される洗浄水量のばらつきを確実に抑えることができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、所定の速度領域は、上記排水弁の上昇速度が８０ｍｍ／秒から２００ｍｍ／秒の範囲である。
このように構成された本発明においては、排水口から便器へ供給される洗浄水量が排水弁の上昇速度の影響を受けない所定の速度領域として排水弁の上昇速度が８０ｍｍ／秒から２００ｍｍ／秒の範囲を設定したので、便器へ供給される洗浄水量のばらつきをより確実に抑えることができる。さらに、排水弁の上昇速度の上限を２００ｍｍ／秒としたので、排水弁駆動手段（ＤＣモータ等）の停止時の衝撃力が小さくなり、排水弁駆動手段のギヤ等の部品が破損することを防止することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、排水口は、その口径が４５ｍｍから５５ｍｍの範囲である。
このように構成した本発明においては、排水口の口径を４５ｍｍから５５ｍｍの範囲としたので、排水口の口径の影響を受けることなく、便器へ供給される洗浄水量のばらつきをより確実に抑えることができる。
【００１１】
また、本発明は、便器を洗浄する洗浄水を貯水する洗浄水タンク装置であって、底面に排水口が形成された洗浄水タンクと、この洗浄水タンクの排水口を開閉しその密度が水よりも大きい排水弁と、この排水弁を電気的駆動力により上昇させて排水口から洗浄水を便器に供給する排水弁駆動手段と、排水弁の開時間を変更して少なくとも大洗浄用と小洗浄用の２種類の洗浄水量を排水口から便器へ供給するように排水弁駆動手段を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、排水口から便器へ供給される洗浄水量が排水弁の上昇高さの影響を受けない所定の高さ領域で、排水弁駆動手段の排水弁の上昇高さを制御することを特徴としている。
電気的駆動力により排水弁を上昇させて洗浄水を便器へ供給する場合、電気的駆動力が変動して排水弁の上昇高さが変化し、これにより、供給される洗浄水量がばらつくが、本発明においては、制御手段により、排水口から便器へ供給される洗浄水量が排水弁の上昇高さの影響を受けない所定の高さ領域で、排水弁駆動手段の排水弁の上昇高さを制御するようにしたので、便器へ供給される洗浄水量のばらつきを確実に抑えることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、所定の高さ領域は、上記排水弁の上昇高さが２０ｍｍから４０ｍｍの範囲である。
このように構成された本発明においては、排水口から便器へ供給される洗浄水量が排水弁の上昇高さの影響を受けない所定の高さ領域として排水弁の上昇高さを２０ｍｍから４０ｍｍの範囲を設定したので、便器へ供給される洗浄水量のばらつきをより確実に抑えることができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、洗浄水タンクは、その止水水位が１５０ｍｍ以下である。
このように構成された本発明においては、洗浄水タンクの止水水位を比較的低い１５０ｍｍ以下に設定することにより、便器へ供給される洗浄水量のばらつきをより確実に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の洗浄水タンク装置によれば、洗浄水タンクから便器へ供給される洗浄水量のばらつきを確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置が適用された水洗便器を示す断面図である。
【図２】図１に示す水洗大便器から洗浄水タンク装置を取り外した状態の便器本体を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置の排水弁が閉じている状態を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置の排水弁が開いている状態（全開状態）を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置により実行される３種類の洗浄モード（大洗浄、小洗浄、エコ小洗浄）を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態における最大瞬間流量と排水弁の上昇速度の関係を示す線図である。
【図８】本発明の第１実施形態における洗浄水量（積算流量）と排水弁の上昇速度の関係を示す線図である。
【図９】本発明の第２実施形態における最大瞬間流量と排水弁の上昇高さの関係を示す線図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における洗浄水量（積算流量）と排水弁の上昇高さの関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面により、本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置を説明する。
先ず、図１及び図２により、本発明の第１施形態による洗浄水タンク装置が適用された水洗便器を説明する。図１は本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置が適用された水洗便器を示す断面図であり、図２は図１に示す水洗大便器から洗浄水タンク装置を取り外した状態の便器本体を示す平面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、符号１は洗落し式の水洗便器を示し、この洗落し式の水洗便器１は、便器本体２を備え、この便器本体２の上部の前方側には、ボウル部４が形成され、後方側の上部には導水路６が、導水路６の下方にはボウル部２の下部と連通する排水トラップ管路８が、それぞれ形成されている。
【００１８】
便器本体２のボウル部２の上縁部には内側にオーバーハングしたリム１０が形成され、、さらに、このリム１０の前方から見て左側には、導水路６から供給される洗浄水を吐水する第１吐水口１２が形成され、第１吐水口１２から吐水された洗浄水は、旋回しながら下降してボウル部４を洗浄するようになっている。
【００１９】
排水トラップ管路８の近傍で且つボウル部２の下方には、一点鎖線で溜水面Ｗ0が示された溜水部１４が形成されている。この溜水部１４の下方には、上述した排水トラップ管路８の入口８ａが開口し、この入口８ａから上昇路８ｂが後方に延びている。この上昇路８ｂには下降路８ｃが連続し、下降路８ｃの下端は排水ソケット（図示せず）を介して床下の排出管（図示せず）に接続されている。
【００２０】
また、ボウル部４の中心下部の溜水面Ｗ0の上方位置には、導水路４から供給される洗浄水を吐水する第２吐水口１６が形成され、この第２吐水口１６から吐水される洗浄水が溜水部１４の溜水を上下方向の旋回させる旋回流を生じさせるようになっている。
【００２１】
便器本体２の導水路６の上方には、便器本体２に供給する洗浄水を貯水する洗浄水タンク装置１８が設けられている。この洗浄水タンク装置１８は、洗浄水タンク２０を備え、この洗浄水タンク２０の底部には、便器本体２の導水路６と連通し洗浄水タンク２０内の洗浄水が排水される排水口２０ａが形成されている。
【００２２】
つぎに、図３により、洗浄水タンク装置１８について説明する。図３は本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置を示す概略断面図である。なお、本実施形態による洗浄水タンク装置は、上述した洗い落とし式以外の他のタイプの水洗便器（サイホン式水洗便器等）にも適用可能である。
先ず、図３において、洗浄水タンク２０内の満水時の水位（止水水位）をＷL1で示し、洗浄水タンク１２内の排水時の最低水位をＷL2で示している。
【００２３】
図３に示すように、洗浄水タンク２０内には、洗浄水タンク２０内に洗浄水を供給する給水装置２２、便器本体２へ洗浄水を供給する排水装置２４、洗浄水タンク２０内の洗浄水の水位が止水水位ＷL1となった状態を検知するフロートスイッチである水位センサ２６が設けられ、また、洗浄水タンク２０外には、種々の装置を制御するコントローラ２８及び、使用者が操作する操作ボタン３０が設けられている。この操作ボタン３０は、後述する大洗浄用、小洗浄用、エコ小洗浄用の３つの操作ボタンを備えている。
【００２４】
給水装置２２は、水道等の給水源から接続された定流量弁３２、給水バルブ３４、及び、給水口３６を備えている。給水バルブ３４は、水位センサ２６の水位検知情報に基づいてコンとローラ２８からの指令により給水バルブ３４の開閉動作が制御され、給水装置２２の給水口３６から洗浄水タンク２０内への洗浄水の給水又は止水が切り替えられるようになっている。
【００２５】
排水装置２４は、オーバーフロー管３８と、オーバーフロー管３８の下端部に固着された排水弁４０と、オーバーフロー管３８を上下動させることにより排水弁４０を開閉操作する駆動装置４２を備えている。また、洗浄水タンク２０の排水口２０ａの周辺部に、排水弁４０の上下動をガイドし且つ高さ位置を規制するガイド部材４１が取り付けられている。ここで、オーバーフロー管３８と排水弁４０を含む排水装置２４は、その密度が水よりも大きい材料により製作され、自重により、水中をゆっくりと下降するようになっている。
【００２６】
オーバーフロー管３８は、洗浄水タンク２０の排水口２０ａと対向する下端開口部３８ａから上端開口部３８ｂまで延びる円筒状の管部材である。そして、洗浄水タンク２０内の洗浄水の水位が、満水時の止水水位ＷL1を超えてさらに水位ＷOFまで上昇し、オーバーフロー管３８の上端開口部３８ｂの高さ位置を上回ったときには、洗浄水がオーバーフローしオーバーフロー管３８の上端開口部３８ｂから下端開口部３８ａを経て洗浄水タンク２０の排水口２０ａから便器本体２側に排水（供給）されるようになっている。
【００２７】
さらに、駆動装置４２は、ＤＣモータであり、この駆動装置４２から延びる回転軸４４の先端にはフック形状の排水レバー４６が取り付けられ、この排水レバー４６に、上述したオーバーフロー管３８の上端開口部３８ｂから上方に突出する排水レバー取付部４８が取り付けられている。駆動装置４２が回転軸４４を回転させると、排水レバー４６が回転し、それにより、オーバーフロー管２８が上下動するようになっている。
【００２８】
次に、図４及び図５により、排水口２０ａの直径と排水弁４０の上昇高さ等の関係を説明する。図４は本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置の排水弁が閉じている状態を示す部分断面図であり、図５は本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置の排水弁が開いている状態（全開状態）を示す部分断面図である。
本実施形態では、排水口２０ａの口径（直径）をｄ、排水弁４０の口径（直径）及び上昇高さをそれぞれＤ及びＨ１とすると、これらの値は、ＤπＨ１≧（ｄ／２）2πの関係を満足するように設定されている。このように設定したのは、洗浄水量は洗浄水の流路内の最も狭い断面積の箇所で圧損の影響を受けるので、流路内の最も狭い断面積が狭くなる箇所を、排水弁の電気駆動力のばらつきの影響を受ける“ＤπＨ１”ではなく、このような影響を受けることがない“（ｄ／２）2π”とすることにより、洗浄水量のばらつきを抑えるようにするためである。
ここで、排水口２０ａの口径（直径）は、４５ｍｍ〜５５ｍｍの範囲が好ましく、排水弁４０の上昇高さＨ１は、２０ｍｍ〜４０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２９】
次に、図６により、本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置により実行される洗浄モードについて説明する。図６は本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置により実行される３種類の洗浄モード（大洗浄、小洗浄、エコ小洗浄）を示すタイムチャートである。
本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置においては、３種類の洗浄モードが実行できるようになっている。即ち、これらの洗浄モードにおいては、洗浄水量が、大洗浄で４．８リットル、小洗浄で４．０リットル、エコ小洗浄で３．８リットルとなっている。
【００３０】
図６（ａ）に示すように、大洗浄の場合には、時刻ｔ０において、排水弁４０が駆動装置４２により上昇速度Ｖ１で上昇して、開弁動作が行われ、排水弁４０の上昇高さがＨ１になったとき駆動装置４２の動作が停止してその上昇高さＨが保持され、その後、時刻ｔ１において、排水弁４０は、その密度が水よりも大きいので、自重により自然にゆっくりと下降し始め、且つ、駆動装置４２によりブレーキを作用させるようにしているので、比較的遅い下降速度Ｖ２で下降して、閉弁動作が行われる。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、小洗浄の場合も、排水弁４０の上昇速度Ｖ１と下降速度Ｖ２は、大洗浄の場合と同じであり、開弁時間（ｔ０〜ｔ３までの時間）が大洗浄の場合よりも短くなっている。
図６（ｃ）に示すように、エコ小洗浄の場合も、排水弁４０の上昇速度Ｖ１と下降速度Ｖ２は、大洗浄及び小洗浄の場合と同じであり、開弁時間（ｔ０〜ｔ５までの時間）が大洗浄及び小洗浄の場合よりも短くなっている。
【００３２】
ここで、大洗浄の場合には、洗浄水タンク２０内に貯水された洗浄水のほぼ全部を使用するため、４．８リットルの洗浄水量を常に供給することができる。
しかしながら、小洗浄（４．０リットル）及びエコ小洗浄（３．８リットル）の場合には、上述したように、排水弁４０の駆動装置４２としてＤＣモータ等の電気モータを使用した場合には、主に、便器設置環境の温度変動、電圧変動、洗浄水タンクの製造誤差、経年変化等により、電気モータによる電気的駆動力が変動して排水弁の上昇速度が変化し、これにより、供給される洗浄水量がばらつき、所望の洗浄水量を供給することができない状況であった。
【００３３】
そこで、本発明者らは、排水弁の上昇速度と最大瞬間速度との関係、及び、排水弁の上昇速度と洗浄水量（積算流量）との関係を実験的に求め、所望の洗浄水量を供給することができる、特定の排水弁の上昇速度領域を見い出すことができた。図７は本発明の第１実施形態における最大瞬間流量と排水弁の上昇速度の関係を示す線図であり、図８は本発明の第１実施形態における洗浄水量（積算流量）と排水弁の上昇速度の関係を示す線図である。
【００３４】
これらの図７及び図８から明らかなように、排水弁の上昇速度が８０ｍｍ／秒未満の領域では、最大瞬間流量が少ないので、必要な洗浄水量を確保することが出来ず、一方、排水弁の上昇速度が８０ｍｍ／秒以上の場合には、最大瞬間流量の値が比較的大きな値で一定となり、その結果、小洗浄に必要な洗浄水量４．０リットルを得ることができる。また、排水弁の上昇速度が２００ｍｍ／秒より大きいな領域では、駆動装置４２であるＤＣモータの停止時の衝撃力が大きくなり、ギヤ等の部品が破損する可能性があるので、排水弁の上昇速度Ｖ１は、８０ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒の範囲が好ましい。なお、エコ小洗浄の場合にも、同様な排水弁の上昇速度の範囲で、必要な洗浄水量３．８リットルを得ることができることを確認した。
【００３５】
次に、上述した本発明の第１実施形態による洗浄水タンク装置の動作（作用）を説明する。先ず、洗浄水タンク２０内には、止水水位ＷL1まで洗浄水が満たされている。この状態で、使用者が、便器使用後に、例えば、小洗浄用の操作ボタン３０を押すと、この操作ボタン３０からの信号がコントローラ２８に送信され、駆動装置４２が駆動して、回転軸４４が回転し、排水レバー４６が回動して、オーバーフロー管３８及び排水弁４０が一体的に上昇する。このとき、排水弁４０の上昇速度Ｖ１は、上述した特定の上昇速度範囲（８０ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒）となり、次に、排水弁４０の上昇高さがＨ１に保持され、その後、駆動装置４２により、排水弁４０は、所定の遅い速度Ｖ２で、下降し、排水弁４０が閉じられる。
本実施形態によれば、排水弁４０の上昇速度Ｖ１を比較的早い８０ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒の範囲内に設定することにより、上昇速度のばらつきによる洗浄水量のばらつきへの影響を十分に小さくして、所望の洗浄水量を供給することが可能となる。
【００３６】
次に、図９及び図１０により、本発明の第２実施形態による洗浄水タンク装置を説明する。第２実施形態による洗浄水タンク装置の基本構造は、第１実施形態による洗浄水タンク装置と同じであるので、以下、異なる部分のみ説明する。
図９は本発明の第２実施形態における最大瞬間流量と排水弁の上昇高さの関係を示す線図であり、図１０は本発明の第２実施形態における洗浄水量（積算流量）と排水弁の上昇高さの関係を示す線図である。
【００３７】
図９及び図１０に示すように、小洗浄に必要な４．０リットルの洗浄水量を得る場合、排水弁の高さが低い領域では、最大瞬間流量が変化し、これにより、洗浄水量（積算流量）が変化するが、排水弁の高さが高い領域では、最大瞬間流量が変化しないので、洗浄水量（積算流量）も変化せず、所望の洗浄水量を供給することが可能となる。エコ小洗浄の場合も、同様な結果が得られた。
【００３８】
なお、第２実施形態においても、上述した理由により、排水口２０ａの口径（直径）をｄ、排水弁４０の口径（直径）及び上昇高さをそれぞれＤ及びＨ１とすると、これらの値は、ＤπＨ１≧（ｄ／２）2πの関係を満足するように、設定されている。
【００３９】
このように、第２実施形態においては、排水弁の上昇高さを、図９及び図１０で示す特定の上昇高さ範囲（２０ｍｍ〜４０ｍｍの範囲）に設定することにより、所望の洗浄水量を供給することが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１  水洗便器
２  便器本体
４  ボウル部
６  導水路
８  排水トラップ管路
１０  リム
１２  第１吐水口
１４  溜水部
１６  第２吐水口
１８  洗浄タンク装置
２０  洗浄タンク
２０ａ  排水口
２２  給水装置
２４  排水装置
２６  水位センサ
２８  コントローラ
３０  操作ボタン
３８  オーバーフロー管
４０  排水弁
４２  駆動装置（電気モータ）
【図１】
0005435407.tif 000002
【図２】
0005435407.tif 000003
【図３】
0005435407.tif 000004
【図４】
0005435407.tif 000005
【図５】
0005435407.tif 000006
【図６】
0005435407.tif 000007
【図７】
0005435407.tif 000008
【図８】
0005435407.tif 000009
【図９】
0005435407.tif 000010
【図１０】
0005435407.tif 000011