(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚物を受ける鉢部と、
該鉢部の底部に形成された排出口と接続された接続路と、
該接続路に連通し、該連通位置から上方向に延出する上昇路と、
該上昇路と連続し、該上昇路の終端から排水管の位置する下方向に延出する下降路とを備え、
前記鉢部，前記接続路および前記上昇路に溜められた貯溜水により封水を形成し、該鉢部への洗浄水の供給に伴って、前記排出口から流路である前記接続路および前記上昇路に水を送り込み、該水を送り込むことによって生じるサイホン作用を利用して、前記水や汚物を前記上昇路から前記下降路に導くサイホン式の水洗便器において、
前記接続路および前記上昇路の流路の下側の断面形状を半円形状とし、流路の上側の断面形状を長方形状とし、
前記上昇路の終端における流路の断面形状を円形状とし、
かつ前記接続路および前記上昇路の流路断面積を略同一に形成した、サイホン式の水洗便器。
【請求項２】
前記上昇路の流路形状は、前記上昇路内を流れる水の旋回を抑止する旋回抑止手段である請求項１に記載の水洗便器。
【請求項３】
前記上昇路は、前記下降路と連続するために所定の曲がりが形成された流路であり、
前記曲がりの外側方向の内壁を、前記曲がりの内側方向の内壁よりも小さな曲率半径に形成した請求項１または２に記載の水洗便器。
【請求項４】
前記鉢部内において水に旋回を付与する旋回付与手段を備えた請求項２に記載の水洗便器。
【請求項５】
前記鉢部の内壁の、前記封水の高さよりも上の位置に、便器の外側方向に張り出す段部を設けた請求項４に記載の水洗便器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水洗便器に関し、詳しくは、汚物を受ける鉢部と、該鉢部の底部に形成された排出口と接続された接続路と、該接続路に連通し、該連通位置から上方向に延出する上昇路を備え、前記鉢部，前記接続路および前記上昇路に溜められた貯溜水により封水を形成し、該鉢部への洗浄水の供給に伴って、前記排出口から流路である前記接続路および前記上昇路に水を送り込み、該上昇路を通過した水や汚物を排水管の位置する下方へ導く水洗便器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便器の洗浄方式は、洗い落とし式とサイホン式の２種類に大別される。ここで、洗い落とし式とは、洗浄水の水勢のみによって、便器の鉢部に排泄された汚物を洗い流す方式をいい、サイホン式とは、洗浄水の排水路が満水とされたときに生じる流動方向への引き込み力を利用して、汚物を洗い流す方式をいう。このような引き込み力が生じる作用を、以下、サイホン作用と呼ぶ。
【０００３】
サイホン作用を生じさせるために、サイホン式の便器の排水路は、便器内面の底部から斜め上方向に延出した上昇路と、この上昇路から下方に向けて屈曲した下降路から形成される。従来、この上昇路は、上昇路の入口から上昇するに連れて、流路の断面積が次第に狭くなるよう形成されていた。これは、上昇路の入口付近の流路断面積を広くすることにより、便器内の汚物を排水路へ確実に導き、入口以降の断面積を幅狭にすることにより、便器洗浄開始後の早い時期に上昇路を満水状態とし、迅速かつ確実にサイホン作用を起こすためであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、便器には、所定の高さに封水が設けられており、この封水の一部は上昇路内に溜水として貯溜する。従って、上昇路の入口付近の流路を広い断面積に形成した場合には、上昇路内に貯溜する溜水の量が多くなり、サイホン便器における節水を図れないという課題があった。
【０００５】
この点につき、屈曲部分に向かって漸狭とされた上記の上昇路全体について、その流路断面積を、汚物の閉塞しない程度に狭くすれば、上昇路内の溜水量は減少する。しかし、流路断面積を狭くすれば、上昇路を流れる洗浄水の流速が早くなる。このため、上昇路内における圧力の損失が増大して洗浄水が流れにくくなり、この結果、安定したサイホン作用を維持できないという別の問題を招致してしまう。
【０００６】
また、上昇路を流れる洗浄水の流速が流路の入口と出口とで異なることで、上昇路内で洗浄水同士が干渉し、洗浄水の流れに乱れが生じる。このような乱流によって汚物が押し流されると、汚物が幅狭な上昇路の内壁に頻繁に接触する。この結果、汚物が下降路に導かれず、上昇路内で閉塞してしまうという懸念もある。
【０００７】
そこで、本発明は、以上の課題を解決し、少ない水量で安定したサイホン作用を起こすことを目的として、以下の構成を採った。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の第一の衛生洗浄装置は、
汚物を受ける鉢部と、
該鉢部の底部に形成された排出口と接続された接続路と、
該接続路に連通し、該連通位置から上方向に延出する上昇路と、
該上昇路と連続し、該上昇路の終端から排水管の位置する下方向に延出する下降路とを備え、
前記鉢部，前記接続路および前記上昇路に溜められた貯溜水により封水を形成し、該鉢部への洗浄水の供給に伴って、前記排出口から流路である前記接続路および前記上昇路に水を送り込み、該水を送り込むことによって生じるサイホン作用を利用して、前記水や汚物を前記上昇路から前記下降路に導くサイホン式の水洗便器において、
前記接続路および前記上昇路の流路の下側の断面形状を半円形状とし、流路の上側の断面形状を長方形状とし、
前記上昇路の終端における流路の断面形状を円形状とし、
かつ前記接続路および前記上昇路の流路断面積を略同一に形成したことを要旨とする。
【００１２】
本発明のサイホン式の水洗便器によれば、該鉢部の排出口と接続された接続路と該接続路との連通位置から上方向に延出した上昇路を、略同一の断面積に形成する。従って、接続路は、鉢部との連通位置付近で特に大きな断面積を採らないので、接続路および該接続路との連通位置付近の上昇路に溜まる貯溜水の量は、従来よりも少なくなる。
【００１３】
また、上昇路は略同一の断面積であるので、鉢部の洗浄に伴って上昇路内を通過する水の速度は、上昇路内を通過する過程において大きく変化することがない。従って、上昇路内における水の圧力損失を小さく抑えられ、乱流の発生も抑止される。この結果、従来より少量の水しか用いなくてもサイホン作用を安定して生じさせることが可能となり、鉢部に溜まった汚物を確実に下降路まで引き込むことができる。
【００１４】
上昇路の流路の断面形状を、該上昇路の位置により異なる形状とすれば、上昇路内における水や汚物の速度分布に対応して、より圧力損失や乱流の少ない流路を実現することができる。
【００１５】
前記上昇路内を流れる水の旋回を抑止する旋回抑止手段を備えることも好適である。こうすれば、上昇路内の水の旋回に基づいて様々な比重や形状を有する汚物に複雑な運動方向が付与されることがなく、上昇路における管路壁面との汚物の衝突や汚物の閉塞を防止できる。封水を確保するために屈曲した流路内部で発生しやすい旋回成分を伴った二次流れや、ボール面で発生する旋回流をトラップ内部で抑止できるので、圧力損失を低減することができ、少ない洗浄水量で汚物を洗浄するのに好適である。
【００１６】
この旋回抑止のために、上昇路の流路の形状を非円形に構成し、水の円滑な旋回を妨げることとしてもよい。また、上昇路の流路の断面の形状を、一軸について非対称形状に形成すれば、流路に沿った旋回流の発生を妨げることができる。この場合に、上昇路の流路の断面の上側と下側とを非対称の形状に形成してもよい。上昇路の形状を非円形にて構成すれば、非常に簡単な構造でありながら高い旋回抑止効果を得ることができ、汚物の閉塞を確実に防止することができる。
【００１７】
さらに、下降路と連続するために所定の曲がりが形成された上昇路について、該曲がりの外側方向の内壁を、該曲がりの内側方向の内壁よりも小さな曲率半径に形成すれば、高速の水が流れる側において旋回を妨げることが可能となり、旋回防止の確実性を高めることができる。
【００１８】
また、鉢部内において水に旋回を付与する旋回付与手段を備える構成とすれば、旋回を除去する必要性が一層高まり、好適である。
【００１９】
さらに、鉢部の内壁の、封水の高さよりも上の位置に、便器の外側方向に張り出す段部を設ける構成としてもよい。このような段部を設けることにより、鉢部の容積が減少する。従って、旋回が付与される水の量が少なくなり、鉢部内で生じる旋回力を小さくすることができる。この結果、上昇路内での水の旋回の抑止を、簡単かつ確実に行なうことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成及び作用を一層明らかにするために、以下本発明の水洗便器について、その実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施例であるサイホンゼット式の便器１０の縦断面を示す説明図であり、図２は、この便器１０の上面を示す説明図である。このサイホンゼット式の便器１０は、洗浄に伴って、後述するゼット噴出孔２２から水を噴出し、サイホン作用を早期に引き起こすことを特徴とする。以下、便器１０の各部について、図１および図２を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１に示すように、便器１０は、汚物を受けるボール部２０を備える。ボール部２０の周壁は、便器１０の非洗浄時でも封水ＦＷと接する接水壁２３と、便器１０の非洗浄時には封水ＦＷと接しない乾燥壁２４から構成されている。
【００２２】
図２に示すように、ゼット噴出孔２２は、この孔２２が噴出する水の入口であるゼット給水孔４５と、便器内部を湾曲するように形成されたゼット給水路４６を介して接続されている。ゼット噴出孔２２は  図１に示すように、凹部２６を挟んで排出口２５とほぼ対峙する位置に設けられており、洗浄水のエネルギーは、排出口２５以降の排出機構に無駄なく伝達される。従って、サイホン作用をより早期に引き起こすことが可能となる。
【００２３】
この便器１０の内部には、ボール部２０に水を供給するための機構（以下、供給機構という）と、ボール部２０内の水を汚物を排水管に向けて排出するための機構（以下、排出機構という）が設けられている。
【００２４】
まず、供給機構について説明する。便器１０の後方には、洗浄タンク１５の排水口１５ａを接続するための孔である洗浄水給水孔４０が設けられており、洗浄水給水孔４０からボール２０方向に向かう便器１０の内部には、洗浄タンク１５からの洗浄水の流路である洗浄水給水路４１が設けられている。
【００２５】
洗浄水給水路４１には、自由落下により付勢された多量の水が、洗浄タンク１５から一気に供給される。このため、洗浄水給水路４１から斜め下向きに延出した滞留部４１ａは、洗浄開始後に満水となり、洗浄水は分岐孔４２からリム給水路４３に供給される。リム給水路４３に供給された洗浄水は、リム２１の裏側に設けられた水出し孔４４（図２を参照）から吐出される。
【００２６】
図２に示すように、リム２１の裏側には、７ｍｍ径の大孔４４ａ，４ｍｍ径の中孔４４ｂ，３ｍｍ径の小孔４４ｃ，略長方形の長孔４４ｄ，ｅという５種類の形状の水出し孔４４が設けられている。この水出し孔４４は、リム２１の成形時に形成されるものであるが、勿論、水出し孔付きのディストリビュータをリム２１の裏側に装着するものであってもよい。
【００２７】
このうち、長孔４４ｄ，ｅは、水出し孔４４からの吐出される洗浄水に旋回成分を付与する。即ち、便器１０の前側方向に付勢されて、左右のリム給水路４３に供給された洗浄水は、水出し孔４４の開孔径や洗浄水の付勢力に対応して分配されて、各孔４４ａ〜ｅから吐出される。このとき、分岐孔４２に近い位置である右側後方のリム２１の裏側に形成された長孔４４ｄからは、付勢力の大きな水が、便器の前方のやや左側の乾燥面２４に向けて多量に吐出される。また、便器１０前方のやや左側の位置に形成された長孔４４ｅからは、リム給水路４３を右回りに流れてきた洗浄水が、便器１０左後方の乾燥面２４に向けて多量に吐出される。この長孔４４ｄ，ｅから吐出された洗浄水が主流となって、水出し孔４４から吐出される洗浄水に時計廻り方向への旋回力が付与される。この旋回力は、ボール部２０内の封水ＦＷに伝達される。この結果、ボール部２０内の水は右回りの旋回流となる。
【００２８】
なお、上記は、水出し孔４４から吐出される洗浄水に旋回成分を与える手法の一例であり、勿論、他の手法を用いてもよい。例えば、旋回方向への角度をつけながら水出し孔４４を形成してもよいし、リム給水路４３の流路を片側廻りにしてもよい。
【００２９】
また、滞留部４１ａに到達した洗浄水は、滞留部４１ａの側壁に設けられた小径のゼット給水孔４５に進入する。この進入に伴ってゼット給水路４６に洗浄水が供給される。ゼット給水路４６に供給された洗浄水は、ゼット噴出孔２２から噴出される。
【００３０】
なお、水出し孔４４からの吐出量とゼット噴出孔２２からの噴出量との配分は、分岐孔４２やゼット噴出孔２２の形状等を変えることにより、任意に設定することが可能である。
【００３１】
以上、便器１０の供給機構について説明した。次に、排出機構について説明する。図１に示すように、汚物溜りとしての凹部２６の奥に形成された排出口２５の先には、汚水の流路として、排出口２５から斜め上方向に向けて湾曲する接続路３１，接続路３１の湾曲方向に延出した後、横方向へ湾曲する上昇路３２，横方向から下方向に湾曲する下降路３３が、それぞれ形成されている。下降路３３の終端は、樹脂製の排水ソケット７０を介して、建築側の壁や床に設けられた排水立ち上げ管９０に接続される。
【００３２】
図１に示すように、本実施例では、流路内溜水が溜まる接続路３１および上昇路３２の形状を、接続路３１が上昇路３２よりも幅広である従来の形状から変更し、上昇路３２の断面形状を基準として、接続路３１を上昇路３２と同じ形状とする。このため、流路内溜水が溜まる部分の容積が従来よりも減少する。このように流路内溜水を減らすことで、封水ＦＷの全体量を減らすことを実現している。
【００３３】
これらの流路は、この流路形状を石膏型や樹脂型に形取ることにより、陶器である便器１０と一体に成形されるが、便器１０とは別の部材で流路を形成することも可能である。例えば、これらの全部または一部の流路を、樹脂等の他の部材で成形し、排出口２５に接続する構成としてもよい。また、排水立ち上げ管９０が建築の壁側に設けられている場合に対応する壁排水仕様の便器１０の場合には、下降路３３の終端の形状を、排水方向が壁向きとなるように変更し、下降路３３の終端に、排水立ち上げ管９０方向に向かうベンド管を接続する構成とすればよい。
【００３４】
なお、図１に示すように、洗浄動作前の便器１０においては、通常水位線ＷＬの高さに封水ＦＷが溜まっている。本実施例では、封水ＦＷの少量化を図る一方で、幅１８５ｍｍ×奥行き２２５ｍｍという値の広い封水面を確保している。この封水ＦＷにより、排水機構からボール部２０への臭気の逆流や害虫の進入が防止される。
【００３５】
封水ＦＷは、排出口２５に至るまでのボール２０の内部に溜まる水（以下、この水をボール部溜水という）と、排出口２５以降の接続路３１および上昇路３２に溜まる水（以下、この水を流路内溜水という）から構成されている。本実施例では、このボール部溜水および流路内溜水の量については、後述する。
【００３６】
なお、通常水位線ＷＬの高さは、上昇路３２の内壁下側の最も高い位置（以下、路内最高位置という）の高さによって定まる。従って、図１に示すように、便器１０の滞留部４１ａの下部，ゼット給水孔４５およびゼット給水路４６は、路内最高位置よりも下方にあるため、便器１０の静止状態においては、滞留部４１ａの下部およびゼット給水路４６には、所定量の水が溜まる（以下、この水をゼット溜水という）。なお、路内最高位置の高さを低くすれば、封水ＦＷの水位も低くなり、ボール部溜水，流路内溜水，ゼット溜水の量も減少する。
【００３７】
このように構成された排水機構により、汚水や汚物が排出される仕組みについて説明する。洗浄タンク１５からの付勢された洗浄水が水出し孔４４およびゼット噴出孔２２から噴出されると、封水ＦＷの水位は通常水位線ＷＬから急激に上昇する。また、ゼット噴出孔２２からの洗浄水は、接続路３１に向けて噴出されるため、上昇路３２内における水位は、より急激に上昇する。
【００３８】
上昇路３２の水位が上昇し、上昇路３２から下降路３３にかけての屈曲した部分（以下、屈曲部という）が満水状態になると、下降路３３内先端と封水のボール部側との間に圧力差が生じて下方向への引き込み力が生じる。この引き込み力により、屈曲部よりも低い位置にある汚水が、汚物とともに一気に排水立ち上げ管９０に導かれる。このような作用をサイホン作用という。
【００３９】
次に、本実施例の便器１０が、一回の洗浄の際に使用する水の量（以下、洗浄水使用量という）について説明する。まず、使用される水の供給源となる洗浄タンク１５について簡単に説明する。洗浄タンク１５は、便器１０後部のタンク密結孔２８において便器１０と密接して連結される、いわゆるロータンク型のタンクである。このタンク内の水位の高さは、タンク内部に設けられた、排水口１５ａを塞ぐ弁体を浮子の位置に応じて開閉するフロート弁機構により調整される。本実施例では、洗浄タンク１５内に貯水される水の容量（以下、タンク貯水量という）を、従来よりも少量の約４リットルとしている。
【００４０】
洗浄タンク１５に組み付けられたハンドルは、大小切り替え可能に構成されている。具体的には、ハンドルで大洗浄が操作された場合には、タンク貯水量の全てである約４リットルの水が、小洗浄が操作された場合にはタンク貯水量のうちの約３リットルの水が、それぞれ洗浄水給水孔４０に向けて排出される。なお、ハンドル操作によらず、センサによる人体の検知に基づいて開弁する構成としてもよい。
【００４１】
また、上記のタンク内に貯められた水のほか、一回のハンドル操作に伴って、大洗浄の場合には約１．８リットルの水が、小洗浄の場合には約１．４リットルの水が、それぞれ洗浄水給水孔４０に向けて排出される。この水には、いわゆる「こぼし水」等が含まれる。こぼし水とは、フロート弁の開弁時に洗浄タンク１５内に新たに供給された水のうち、タンク内に溜まらずにそのまま洗浄タンク１５の排出口から排出されてしまう水をいう。
【００４２】
なお、通常水位線ＷＬ以下に溜まる一定量のボール部溜水，流路内溜水，ゼット溜水は、一回の洗浄によって、溜まっていた量と同量の水に入れ替わるだけである。従って、本実施例の便器１０では、一回の大洗浄で５．８リットルの水が、一回の小洗浄で４．４リットルの水が、それぞれ排水立ち上げ管９０に排出される。このため、洗浄水使用量は、大洗浄で５．８リットル、小洗浄で４．４リットルとなる。
【００４３】
本実施例の便器１０では、上記のような少量の洗浄水を使用しつつ、封水ＦＷの量を減少させるという構成を採用し、ボール部２０の洗浄，汚物の排出，ゼット噴出孔２２からの洗浄水によるサイホン作用の早期発生という３つの基本的機能を担保している。即ち、ボール部溜水，流路内溜水，ゼット溜水の量を少なくすれば、便器１０の洗浄の際に置換される水の量が減少するので、この減少分の水をタンク貯水量から差し引くことが可能となり、洗浄水使用量の少量化を実現することができる。
【００４４】
本実施例では、ボール部溜水の量を約１リットル，流路内溜水の量を約０．４５リットル，ゼット溜水の量を約０．５リットルとしている。従って、便器１０では、上記のボール部溜水，流路内溜水，ゼット溜水の量を洗浄水使用量から差し引いた量である、大洗浄で３．８５リットル、小洗浄で２．４５リットルの水を、ボール部２０の洗浄およびゼット噴出孔２２からの噴出に用いることができる。このように、便器１０では、ボール部２０の洗浄，汚物の排出およびゼット噴出孔２２からの洗浄水によるサイホン作用の早期発生に十分な水量が確保されている。
【００４５】
この封水ＦＷの量の減少を、本実施例では、ボール部２０の内面の形状や、接続路３１および上昇路３２の形状により実現する。まず、ボール部２０の内面の形状について、図３ないし図５を参照しつつ説明する。
【００４６】
図３は、図２に示した便器１０を凹部２６後端の上方から切断した状態を示すＡ−Ａ´断面図である。図３に示すように、凹部２６の後端付近におけるボール部２０の周壁は、左右のリム２１の直下から便器１０の中心方向に向かって緩やかな傾斜で延出される。この傾斜面には、便器１０の内側を曲げ中心とし、曲率半径約５００ｍｍの緩やかな曲がりが付与されている。この後、周壁は、封水ＦＷの通常水位線ＷＬよりもやや上に位置する第１曲部５３において、便器１０の水底面５０方向に曲げられる。図３の断面位置においては、第１曲部５３における曲率半径を約５０ｍｍとしている。
【００４７】
このように曲げられた周壁は、通常水位線ＷＬを超えてしばらく延出された後、第４曲部５６で再び外側方向に曲げられて、水底面５０に向かってほぼ真下に延出される。図３の断面位置においては、第４曲部５６以下の周壁と水底面５０とで凹部２６の領域を形成している。
【００４８】
なお、Ａ−Ａ´断面位置における水底面５０から通常水位線ＷＬまでの高さは、便器１０の封水ＦＷの高さの最大値となり、本実施例では、この高さを約１１３ｍｍ（排出口２５の上端までの高さの値５５ｍｍに排出口２５の上端から通常水位線ＷＬまでの高さの値５８ｍｍを加えたもの）とし、日本工業規格の基準値である１０３ｍｍ以上という値に適合した水位を確保している。なお、この通常水位線ＷＬまでの高さの値は、上昇路３２の路内最高位置の高さを上下することにより、適当な値に変更することが可能である。例えば、サイホン式の便器の場合には、日本工業規格における封水ＦＷの高さの基準値は８８ｍｍ以上とされているので、本実施例の便器１０よりも更に封水ＦＷの高さを低くすることができる。
【００４９】
続いて、凹部２６前端の位置の上方から便器１０を切断したときの状態を図４のＢ−Ｂ´断面図に示す。図４に示すように、凹部２６の前端付近におけるボール部２０の周壁は、左右のリム２１の下方から便器１０の中心方向に向かって緩やかな傾斜で延出される。この傾斜面には、便器１０の内側を曲げ中心とし、曲率半径約５００ｍｍの緩やかな曲がりが付与されている。この後、周壁は、封水ＦＷの通常水位線ＷＬよりもやや上に位置する第１曲部５３において、ゼット導水面５１方向に大きく曲げられる。図４の断面位置においては、第１曲部５３における曲率半径を約３０ｍｍとしている。
【００５０】
このような曲げ方向に延出された周壁は、通常水位線ＷＬを超えてまもなく、第２曲部５４で内側方向に大きく曲げられる。図４の断面位置においては、第２曲部５４における曲率半径を約２０ｍｍとしている。このように曲げられた周壁は、緩やかな下向きの傾斜で、便器１０の中心方向に延出される。この周壁の延出により、ボール部２０には、通常水位線ＷＬを跨ぐ段部５８が形成される。
【００５１】
なお、Ｂ−Ｂ´断面位置においては、第２曲部５４の位置を、便器の左側では通常水位線ＷＬから約８ｍｍ下の位置とし、便器の右側では、通常水位線ＷＬから約１３ｍｍ下の位置とする。つまり、第２曲部５４の垂直位置は、図４に示すように、便器１０の左右で異なっており、便器１０の右側の方が左側よりも下方に設けられている。
【００５２】
第２曲部５４から便器１０の中心方向に延出された周壁は、前述した第４曲部５６よりもやや上方の第３曲部５５において、便器１０の左側では約４０ｍｍ，右側では約４５ｍｍの曲率半径で再び外側方向に曲げられ、水底面５０方向にほぼ真下に延出される。図４の断面位置においては、第３曲部５５以下の周壁とゼット導水面５１とから、凹部２６の領域が形成される。なお、本実施例では、図４の断面位置におけるゼット導水面５１から通常水位線ＷＬまでの高さを、約８０ｍｍという値としている。
【００５３】
続いて、凹部２６よりも前方の位置の上方から便器１０を切断したときの状態を図５のＣ−Ｃ´断面図に示す。図５に示すように、凹部２６よりも前方におけるボール部２０の周壁は、図４の場合と同様に、左右のリム２１の下方から便器１０の中心方向に向かって緩やかな傾斜で延出される。この傾斜面には、便器１０の内側を曲げ中心とし、曲率半径約５００ｍｍの緩やかな曲がりが付与されている。この後、周壁は、前述した第１曲部５３において、約３０ｍｍの曲率半径で、凹部２６方向に曲げられる。
【００５４】
このような曲げ方向に延出された周壁は、図４の場合と同様に、通常水位線ＷＬを超えてまもなく、前述した第２曲部５４において、約２０ｍｍの曲率半径で内側方向に大きく曲げられ、緩やかな下向きの傾斜で便器１０の中心方向に延出される。この周壁の延出により、ボール部２０には、通常水位線ＷＬを跨ぐ段部５８が形成される。このように、段部５８の底面を、通常水位線ＷＬの下側に位置させることで、Ｂ−Ｂ´断面位置においては、封水ＦＷの幅として１８５ｍｍという値が確保されている。これにより、ボール部２０への汚物の付着や臭気の発散が防止される。
【００５５】
第２曲部５４の垂直位置は、図４のＢ−Ｂ´断面位置の場合と同様に、便器１０の左右で異なり、便器１０の右側の方が左側よりも下方に設けられている。図５に示すように、Ｃ−Ｃ´断面位置においては、第２曲部５４の位置を、便器１０の左側では通常水位線ＷＬから約７ｍｍ下の位置とし、便器１０の右側では通常水位線ＷＬから約１３ｍｍ下の位置とする。つまり、図４のＢ−Ｂ´断面および図５のＣ−Ｃ´断面として示す便器１０の凹部２６の前側周辺においては、段部５８に７ｍｍ以上の封水ＦＷが確保される。
【００５６】
従って、汚物が段部５８に落下した場合においても、ボール部２１に汚れが付着し、この汚れが用便の間にボール部２１にこびりついてしまうことがない。特に、凹部２６の前側周辺は、汚物の落下する頻度が高い領域であるため、有効である。
【００５７】
なお、第２曲部５４から第３曲部５５にかけて形成された段部５８の底面は、図４のＢ−Ｂ´断面位置においては約６０ｍｍの幅を、図５のＣ−Ｃ´断面位置においては約４０ｍｍの幅を有する。つまり、ボール部２０は、少なくとも、便器１０の左側の第２曲部５４から４０ｍｍ，右側の第２曲部５４から４０ｍｍ、便器中心方向に張り出している。このため、従来の便器と比べ、ボール部２０は小さな容積となっており、封水ＦＷの少量化に寄与している。また、段部５８の底面を、通常水位線ＷＬの下側に位置させているので、ボール部２０への汚物の付着や臭気の発散を防止することができる。
【００５８】
なお、本実施例では、封水ＦＷの量の減少をボール部２０の内部の形状、接続路３１および上昇路３２の形状を変更することにより実現するが、勿論、これ以外の手法を用いても差し支えない。例えば、ボール部２０の形状を、水底面５０の垂直位置を上昇させるように変更することも可能である。また、排水路における路内最高位置を低くして通常水位線ＷＬを下降させることにより、封水ＦＷの量を減少させてもよい。
【００５９】
Ｃ−Ｃ´断面位置における第２曲部５４の垂直位置は、図４のＢ−Ｂ´断面位置の場合と同様に、便器１０の左右で異なり、便器１０の右側の方が左側よりも下方に設けられている。また、便器１０の左側の第２曲部５４の垂直位置は、便器１０の前側のＣ−Ｃ´断面位置の方が、前述した図４のＢ−Ｂ´断面位置よりも１ｍｍ高くなっている。即ち、段部５８の底面には、便器の左側の前方から後方ないし便器の右側にかけて勾配が設けられている。また、段部５８の表面積は、第１曲部５３から第２曲部５４までの高さの差に対応して、便器１０の左側，後側，右側に進むにつれて次第に大きくなる。
【００６０】
一方、図２において説明したように、リム給水路４３に供給された洗浄水は、右側前方のリム２１の裏側に設けられた大孔４４ａから多量に吐出され、しかも、この吐出される洗浄水には、時計廻りの方向への運動エネルギーが付与されている。
【００６１】
従って、水出し孔４４から洗浄水が吐出されると、小孔４４ｃから吐出された洗浄水は、運動エネルギーおよび水量の差に起因して、大孔４４ａから吐出された洗浄水に巻き込まれる。この結果、勢いのある洗浄水が多量に便器１０の左側の段部５８に供給され、封水ＦＷに強い旋回成分を確実に与える。この洗浄水は、便器１０の左側から後側，右側にかけての段部５３の底面の傾斜に案内されて、時計廻りに旋回する。この旋回力が付与された洗浄水により、汚物は排出口２５に強く引き込まれる。従って、汚物の排出をより確実にすることができる。
【００６２】
また、段部５８の表面積は、便器１０の右側に行くほど大きくなっているので、便器１０の右側の段部５８では、左側の段部５８よりも大きな運動エネルギーを受け止めることができる。従って、旋回に連れて次第に洗浄水の水勢等の運動性能が高くなっても、便器１０の右側の段部５８により、洗浄水の旋回成分を旋回方向に無駄なく伝えることができる。
【００６３】
第２曲部５４から便器１０の中心方向に延出された周壁は、前述した第３曲部５５において、約４０ｍｍの曲率半径で再び外側方向に曲げられ、ボール部２０の底面で合流する。なお、ボール部２０の底面から通常水位線ＷＬまでの高さは、図５の断面位置においては、約４５ｍｍとされている。
【００６４】
以上の図３ないし図５に示した断面構成において、リム２１の表面から通常水位線ＷＬまでの高さは約１３０ｍｍという値とされており、従来のサイホン便器よりも座面から水面までの距離が短くなっている。また、既述したように、図４のＢ−Ｂ´断面位置におけるゼット導水面５１から通常水位線ＷＬまでの高さは約８０ｍｍであり、図５のＣ−Ｃ´断面位置におけるボール部２０の底面から通常水位線ＷＬまでの高さは約４５ｍｍであり、従来のサイホン便器よりも水深が浅く設定されている。このため、用便の際に落下した汚物は、小さな速度成分で封水面に到達し、到達後の汚物が封水内を移動する距離も短くなる。従って、用便直後の封水のはね返りを低減することができる。
【００６５】
また、前述したように、凹部２６の前側周辺においては、段部５８から７ｍｍ〜１３ｍｍという高さに封水ＦＷが溜まっており、この封水面に汚物が到達した場合には、汚物の封水内の移動距離はさらに短くなる。このように、本実施例の便器１０では、汚物が落下する可能性のある広い領域にわたり、浅い封水ＦＷが形成される。従って、封水面汚物の落下位置が、便器１０の中心から左右方向にぶれた場合にも、封水のはね返りを防止することができる。
【００６６】
次に、上述した接続路３１および上昇路３２の断面形状の詳細につき、図６および図７を参照しつつ説明する。図６は、接続路３１、上昇路３２の横断面形状を示す。図７は、接続路３１、上昇路３２の縦断面形状を示し、図７（ａ）は、図６のＰ−Ｐ´断面、Ｑ−Ｑ´断面およびＲ−Ｒ´断面を示す。
【００６７】
図６および図７（ａ）に示すように、接続路３１の始端３１ａおよび終端３１ｂ、上昇路３２の始端３１ａおよび中間部３２ｂは、同じ断面を有している。この断面は、下側が半円形状、上側が長方形状という、非円形かつ上下に非対称の形状とされている。この形状は、図６に示す中間部３２ｂと終端３２ｃとの間の曲り部においても同じであり、上側の外曲がり部分が長方形状に、下側の内曲がり部分が半円形状に形成されている。
【００６８】
つまり、接続路３１は、始端３１ａから終端３１ｂまで同一の断面積で形成され、上昇路３２は、始端３２ａから終端３２ｃの手前に至るまで、接続路３１と同一の断面積で形成されている。
【００６９】
一方、上昇路３２の終端３２ｃ付近の断面は、これ以外の部分における上昇路３２の断面とは異なる形状で形成されている。この断面形状を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示すように、上昇路３２の終端３２ｃの断面は、円形とされている。
【００７０】
ここで、図７（ａ）に示した接続路３１の始端３１ａから上昇路３２の終端３２ｃの手前に至るまでの断面において、下側の半円の中心Ｏ１からの半径ｒ１の値は、約２７．５ｍｍとされている。従って、上側の長方形の長辺ｘ１の長さは約５５ｍｍとなる。また、上側の長方形の短辺ｘ２の長さは、半径ｒ１の値と同じ２７．５ｍｍとされている。一方、図７（ｂ）に示した上昇路３２の終端３２ｃの断面においては、下側の半円の中心Ｏ２からの半径ｒ２の値は、約２７．５ｍｍとされている。従って、接続路３１の始端３１ａから上昇路３２の終端３２ｃの手前に至るまでの断面と上昇路３２の終端付近３２ｃの断面とは、略同一の断面積となる。
【００７１】
このように形成された接続路３１および上昇路３２を洗浄水および汚物が流れる様子を、図８ないし図１０を参照しつつ説明する。図８は、上昇路３２と下降路３３との間の屈曲部が満水状態となり、サイホン作用が生じた始めたときの便器１０の横断面を示す。図８に示すように、水出し孔４４から洗浄水が吐出されると、ボール部２０内の洗浄水の水位が最高水位線ＷＬ０に達する。この後、第１水位線ＷＬ１まで水位が下がるとほぼ同時にサイホン作用が発生する。このサイホン作用の発生により、上昇路３２内および接続路３１内に充満した水は、路内最高位置の方向に引き込まれる。この引き込み力により、排出口２５の水底面５０付近に溜まった汚物ＯＢは、引き込み力が生じている上昇路３２方向（矢印Ｋ１の方向）に移動する。なお、接続路３１の始端３１ａの流路の内径は、５５ｍｍであり、汚物を十分に流通可能である。
【００７２】
汚物ＯＢが矢印Ｋ１の方向に移動したときの様子を図９に示す。図９において、汚物ＯＢは、接続路３１の始端３１ａ付近から終端３１ｂ付近にまで移動している。この始端３１ａから終端３１ｂまでは、流路の断面積が同じのため、洗浄水は、流路面積の相違によって加速されることがない。従って、水の圧力損失は加速される場合と比べて小さくなる。
【００７３】
また、始端３１ａから終端３１ｂまでは同じ太さなので、洗浄水は乱流の発生を抑制して流れる。従来のように、管路の太さが漸減していると、管路の途中において洗浄水の流動方向が交差し、洗浄水同士が複雑に重り合うのに比べて、本実施例では、このようなことがなく、始端３１ａから終端３１ｂまでの間で乱流が発生しにくくなる。このため、汚物ＯＢは、洗浄水の流動方向に従って、スムーズに終端３１ｂ付近まで移動する。
【００７４】
さらに、サイホン作用が進むと、汚物ＯＢは上昇路３２の路内最高位置に向かい、矢印Ｋ２の方向に移動する。この移動後の様子を図１０に示す。図１０において、汚物ＯＢは、接続路３１の終端３１ｂ付近から上昇路３２の終端３２ｃ付近にまで移動している。この終端３１ｂから終端３２ｃの手前までは、やはり流路の断面積が同じのため、矢印Ｋ１方向への移動の場合と同様に、汚物ＯＢは、洗浄水の流動方向に従って、スムーズに終端３２ｃ付近まで移動する。この後、汚物ＯＢは、矢印Ｋ３の方向に引き込まれて下降路３３に進入し、下降路３３内を降下する。
【００７５】
以上説明した本発明の実施例である便器１０によれば、排水機構において、接続路３１の始端３１ａから終端３１ｂまでの断面および上昇路３２の始端３２ａから終端３２ｃの手前に至るまでの断面を、略同一の断面積に形成する。従って、ボール部２０の洗浄に伴って接続路３１，上昇路３２内を順に通過する水の速度は、接続路３１から上昇路３２に至るときの横向きから斜め上向きの方向変換の際や、上昇路３２を路内最高位置に向かって上昇する際に、大きく変化することがない。従って、接続路３１，上昇路３２内における水の圧力損失は小さく抑えられ、乱流の発生も抑止される。この結果、従来より少量の水しか用いなくてもサイホン作用を安定して生じさせることが可能となり、ボール部２０に溜まった汚物を確実に下降路３３まで引き込むことができる。
【００７６】
このように、本実施例によれば、少量の洗浄水を使用しつつ、前記３つの基本的機能のうちの汚物の排出という機能をさらに良好とすることができる。特に、洗浄水が少量の場合には、洗浄水に付与された流動力を、より無駄なく有効に活用することが望ましい。上記の構成によれば、接続路３１，上昇路３２内での流動力の損失を最小限に抑えることができ、好適である。
【００７７】
また、本実施例では、接続路３１および上昇路３２の断面形状を、下側が半円形状、上側が長方形状という、非円形かつ上下に非対称の形状とした。非円形や非対称の形状とすることで、洗浄水が流路内で旋回して流れることによる旋回流の発生を妨げることができる。特に、接続路３１および上昇路３２内で洗浄水が旋回し、洗浄水の乱れが生じると、汚物が接続路３１および上昇路３２の内壁に固着して汚物の閉塞を起こしたり、汚物が上昇路３２の路内最高位置を越えられないことにより、汚物の排出口２５への逆戻りが生じ易い。本実施例では、接続路３１および上昇路３２内での洗浄水の旋回を防止しており、汚物をスムーズに下降路３３に送り込むことができる。
【００７８】
なお、本実施例では、上昇路３２の流路の形状を、始端３２ａから終端３２ｃの手前までを非円形、終端３２ｃ付近を円形として互いに異なる形状としているが、上昇路３２において異形とされる位置や範囲は、上昇路３２の形状や傾き，長さ等に応じて定めることができる。
【００７９】
また、本実施例の便器１０では、前述したように、排出口２５からの汚物の排出性能の向上と少量の水でのボール部２０の効率的な洗浄を実現するために、水出し孔４４からボール部２０に吐出される水に、時計廻りの旋回を付与する。このような便器１０では、排出口２５以降の流路において、旋回を除去する必要性が高く、旋回を除去する構成はより有用となる。なお、この場合に、排出口２５以降の流路において、ボール部２０内の洗浄水の旋回方向と逆向きの旋回を与えるように、接続路３１，上昇路３２を構成してもよい。
【００８０】
さらに、本実施例の便器１０は、ボール部２０に段部５８を設け、小さな容量とされている。従って、水出し孔４４から吐出される水は、ボール部２０内の少量の水にしか旋回力を与えないので、接続路３１や上昇路３２内における水の旋回を簡単かつ確実に抑止することができる。
【００８１】
なお、接続路３１および上昇路３２の断面形状を、以下のようにすることもできる。接続路３１の始端３１ａから終端３１ｂまでの断面形状を、図７（ａ）に示す断面と同じ形状に形成する。一方、上昇路３２の中間部３２ｂ付近においては、図７（ａ）に示す断面形状よりも、真円形状に近づけ、すなわち下側の半円における曲率半径を接続路３１における曲率半径より大きくし、上側の半円における曲率半径を相対的に小さくし、全体として非円形ながら、略円形に近い断面形状とする。具体的には、中間部３２ｂ付近における上昇路３２の断面形状を、半径約２９ｍｍの略円形とする。この場合には、接続路３１の始端３１ａから終端３１ｂまでの断面と上昇路３２の中間部３２ｂ付近３２ｃの断面とは、略同一の断面積となる。
【００８２】
接続路３１内では、横方向から斜め上側方向に流れの方向が転換される。このため、図６に示したＰ−Ｐ’からＱ−Ｑ’の区間においては洗浄水の乱れが強くなり、管路内部で旋回等の二次流れが発生しやすい。従って、接続路３１内においては、上記のように曲げ方向に対して外側の壁面の曲率半径を小さくすれば、汚物が慣性により管路壁面に押し付けられても不安定な挙動を起こさない。また、同時に旋回等の二次流れの発生が抑えられるので圧力損失が低減可能である。
【００８３】
一方、方向転換が完了した後の図６のＲ−Ｒ’近傍区間においては、二次流れの発生が起こりにくくなる。そこで、上記のように、接続路３１の断面について、上流側の曲げ方向に対する外側の壁面の曲率半径を大きくするとともに、上流側の曲げ方向に対する内側の壁面の曲率半径を小さくして上昇路３２の断面を形成し、しかも断面積が接続路３１と略同一となるように形成すれば、洗浄水の速度を略一定に保持したまま、管路内での汚物の不安定な挙動を防止するとともに壁面との衝突や閉塞を防止することが可能となる。また、非円形形状とすれば、効果的に旋回流れ等の二次流れを防止し圧力損失を低減できる。
【００８４】
なお、上述した本実施例では、ボール部溜水の量を約１リットルという値とするが、実験によれば、この値が少なくとも０．７リットル以上１．２リットル以下の値であれば、ボール部２０の洗浄やゼット洗浄に支障が生じないことが確認されている。ボール部溜水の量が１．２リットルを下回ることで、従来の便器よりも節水を図ることが可能となる。
【００８５】
また、本実施例では、流路内溜水の量を約０．４５リットルという値とするが、実験によれば、この値が少なくとも０．４リットル以上０．６リットル以下の値であれば、ボール部２０の洗浄やゼット洗浄に支障が生じないことが確認されている。流路内溜水の量が０．６リットルを下回ることで、従来の便器よりも節水を図ることが可能となる。
【００８６】
また、本実施例では、ゼット溜水の量を約０．５リットルという値とするが、実験によれば、この値が少なくとも０．３リットル以上０．６リットル以下の値であれば、ボール部２０の洗浄やゼット洗浄に支障が生じないことが確認されている。ゼット溜水の量が０．６リットルを下回ることで、従来の便器よりも節水を図ることが可能となる。なお、ゼット給水路４６を封水ＦＷの通常水位線ＷＬよりも高い位置に形成する構成として、ゼット溜水自体をなくしてもよい。
【００８７】
また、本実施例では、洗浄水使用量を大洗浄で５．８リットルの値としているが、この値を４リットル以上７リットル以下の値としてもよい。７リットル以下の値であれば、従来の便器よりも節水を図ることが可能となる。
【００８８】
また、この洗浄タンクにポンプを接続し、このポンプによる加圧された水を便器に給水した場合には、洗浄水使用量を大洗浄で３リットル程度とすることが可能である。この他、洗浄水給水路４１を水道管と連結し、水道圧により便器に給水される水の圧力を高くした場合には、洗浄水使用量を大洗浄で３リットル程度とすることが可能である。
【００８９】
以上、本発明が実施される形態を、サイホンゼット式の便器１０を例として説明した。本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる様態で実施し得ることは勿論である。
【００９０】
例えば、サイホン式便器やサイホンボルテックス式便器のような、洗浄水をゼット孔から噴出しない便器にも、本発明を適用することができる。これらの便器も、サイホンゼット式便器と同様に、上昇路および下降路により形成された屈曲部を有しており、この屈曲部を満水状態とすることによりサイホン作用を生じさせる。従って、屈曲部に向けて上昇する排水管のの断面積を均一とすることにより、少量の水で確実にサイホン作用を実現することができる。
【００９１】
また、サイホン作用の引き込み力を利用しない洗い落とし式便器であっても、本発明を適用することが可能である。即ち、洗い落とし式便器においては、サイホン式便器と同様に、上昇路を備え、最も高い位置における上昇路の管路内壁の下側の高さにより、封水高さが定められる。従って、洗い落とし式便器においても、ボール部と上昇路内に封水が貯溜している。
【００９２】
このため、上昇路の入口の断面積を、上昇管の出口と同一の狭い断面積とすれば、上昇路内における水の速度を抑えることができるので、上昇路内において汚物を強い力で圧送することができる。従って、汚物が、上昇管の出口付近の堰を超えずに戻ってくることがない。特に、洗浄タンク１５の貯溜水で便器を洗浄する場合には、洗浄タンク１５が十分に満水となっていない状態でも、確実に汚物を流すことができる。従って、少ない水で汚物を流すことができ、２度流しによる水の無駄を生じさせることもない。
【００９３】
また、本実施例の便器１０におけるボール部２０や接続路３１，上昇路３２の形状を洗い落とし便器に採用すれば、洗い落とし便器の封水ＦＷの量を、上記の本実施例におけるボール部溜水および流路内溜水の量を約１．４５リットルという値とすることが可能であり、この値を上述した実験による確認値である１．１リットルまでのさらに小さな値とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本実施例であるサイホンゼット式の便器１０の縦断面を示す説明図である。
【図２】便器１０の上面を示す説明図である。
【図３】図２に示した便器１０を、位置Ａ−Ａ´で切断した状態を示す説明図である。
【図４】図２に示した便器１０を、位置Ｂ−Ｂ´で切断した状態を示す説明図である。
【図５】図２に示した便器１０を、位置Ｃ−Ｃ´で切断した状態を示す説明図である。
【図６】便器１０の接続路３１、上昇路３２の横断面形状を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、接続路３１、上昇路３２を、位置Ｐ−Ｐ´、位置Ｑ−Ｑ´、位置Ｒ−Ｒ´で切断した状態を示す説明図であり、図７（ｂ）は、上昇路３２を、位置Ｓ−Ｓ´で切断した状態を示す説明図である。
【図８】上昇路３２と下降路３３との間の屈曲部が満水状態となり、サイホン作用が生じた始めたときの便器１０の横断面を示す説明図である。
【図９】汚物ＯＢが矢印Ｋ１の方向に移動したときの様子を示す説明図である。
【図１０】汚物ＯＢが矢印Ｋ２の方向に移動したときの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…便器
１５…洗浄タンク
１５ａ…排水口
２０…ボール部
２１…リム
２２…ゼット噴出孔
２３…覆水面
２４…乾燥面
２５…排出口
２６…凹部
２８…タンク密結孔
２９…便座取付用孔
３１…接続路
３１ａ…始端
３１ｂ…終端
３２…上昇路
３２ａ…始端
３２ｂ…中間部
３２ｃ…終端
３３…下降路
４０…洗浄水給水孔
４１…洗浄水給水路
４１ａ…滞留部
４２…分岐孔
４３…リム給水路
４４…水出し孔
４４ａ…大孔
４４ｂ…中孔
４４ｃ…小孔
４４ｄ…長孔
４４ｅ…長孔
４５…ゼット給水孔
４６…ゼット給水路
５０…水底面
５１…ゼット導水面
５３…第１曲部
５４…第２曲部
５５…第３曲部
５６…第４曲部
５８…段部
７０…排水ソケット
９０…排水立ち上げ管
ＦＷ…封水
ＷＬ…通常水位線
ＷＬ０…最高水位線
ＷＬ１…第１水位線
ＷＬ２…第２水位線
ＷＬ３…第３水位線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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