(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボウル部と、
前記ボウル部の底部に連続して形成された排水トラップとを有し、
前記排水トラップは、ボウル部の底部から斜め上向きに延びる上昇路と、前記上昇路の上端に形成された第１堰部と、前記第１堰部から下方に向けて延びる下降路と、前記下降路の下端からほぼ水平方向に延び、端部に排水口が形成されている横引き路と、からなり、
前記横引き路には前記下降路の下端と排水口との間において上向に屈曲した第２堰部が設けられ、前記第２堰部と前記下降路の下端との間に溜水部が形成されているとともに、
前記下降路の下端付近には前記横引き路に向けて水平方向に延びる水平部が形成されている、
水洗式大便器。
【請求項２】
横引き路の上壁と前記溜水部の溜水面との間には、通気空間が形成され、前記水平部は前記通気空間の範囲内に位置している請求項１記載の水洗式大便器。
【請求項３】
水平部は前記溜水面から前記通気空間の距離の略2/3の高さ位置に設けられている請求項２記載の水洗式大便器。
【請求項４】
第１堰部は排水トラップの直径の0.9〜1.4倍の曲率半径を有して形成されている請求項１記載の水洗式大便器。
【請求項５】
排水トラップの下降路は直径100〜150mmの略円筒状に形成され、第１堰部から略垂直方向に延びている請求項１記載の水洗式大便器。
【請求項６】
横引き路の第２堰部と排水口とは下向きの屈曲部により連続しており、前記下向きの屈曲部は排水トラップの直径の0.7〜1.2倍の曲率半径を有して形成されている請求項１記載の水洗式大便器。
【請求項７】
排水トラップは、その入口から排水口に至るまでの横断面積が略同一である請求項１記載の水洗式大便器。
【請求項８】
ボウル部と、このボウル部の底部に連続して形成された排水トラップとを有する便器本体と、
前記便器本体の後部に排水口を便器本体のリム面と略同等の高さ位置で配設した洗浄水タンクと、
前記洗浄水タンクの排水口と前記排水トラップの入口に臨ませて配設されたゼット吐水口とを連通するゼット導水路と、を具備し、
前記ゼット導水路はゼット吐水口の手前でゼット吐水口に向けて方向を転回する屈曲部を有するとともに、前記ゼット吐水口付近にはゼット吐水口の略中心における流速が最も速くなるような流速分布補正を行う流速分布補正手段を設けてある、
水洗式大便器。
【請求項９】
流速分布補正手段は前記ゼット吐水口の軸芯を前記屈曲部の内周側に偏心させた構造からなる請求項８記載の水洗式大便器。
【請求項１０】
流速分布補正手段は前記ゼット導水路の屈曲部の底面を内周側に傾斜して形成された傾斜面からなる請求項８記載の水洗式大便器。
【請求項１１】
ゼット導水路の屈曲部は20〜30mmの曲率半径を有して形成されている請求項８記載の水洗式大便器。
【請求項１２】
ゼット導水路の横断面積は排水トラップの横断面積の0.3〜0.6倍の大きさを有する請求項８記載の水洗式大便器。
【請求項１３】
洗浄水タンクは、水位が100〜120mmで、排水口の口径が直径70〜75mmに形成されている請求項８記載の水洗式大便器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は水洗式大便器、特にサイホン作用により汚物を排出する形式の水洗式大便器に関する。
背景技術
従来、この種の水洗式大便器としては種々の構成が知られているが、代表的なものとして、実開昭58−25381号公報に記載されたものがある。この公報に記載された大便器はサイホンゼット式と呼ばれ、大便器の排水トラップは下降路に段部を有し、この段部の下流側において横方向にほぼ直角に曲がった後、垂直方向に排水口を開口している。（以後このような排水トラップを横引きタイプのトラップと呼ぶ）
このタイプの大便器は排水トラップの下降路に設けた段部により、水流の乱れを発生させて水の壁（シール）を形成し、サイホン作用を発生させるものである。ここで、サイホン作用発生の原理を説明すると、洗浄前の段階において、排水トラップ内部は溜水面と同じ大気圧である。ここに洗浄水が供給されると、段部により水流が乱され、トラップの一端を塞ぐ水の壁（シール）ができる。
シールが形成された状態で給水が続くと、トラップ内部の空気が水と共に排出され、トラップ内は大気圧に対して負圧となり、この負圧が引き力となる。更に空気の排出が進行すると、トラップ内がほぼ満水状態となり、この時、引き力として最も大きくなる。即ち、サイホン現象は初期のシールにより発生し、空気を排出することにより成長して行き、トラップが満水状態になったときに最も大きな引き力が出る。従って、洗浄水の節水を図るためには速やかなサイホン作用の発生と成長の実現が重要となる。
特に、水洗式大便器において洗浄タンクの位置を低くして便器のローシルエット化を図ろうとする場合、当然洗浄水の位置エネルギーが小さくなるため、洗浄水量を節約するためには上記した速やかなサイホンの発生と成長の実現が一層重要になり、しかも高い排水能力の確保が要求される。
ところで、サイホンの早期発生を図るために排水トラップ内の空気を早期に排出するようにした構造の大便器としては、例えば米国特許第5142712号明細書に開示されたもの等がある。
この大便器は、前述の実開昭58−25381号公報に記載された大便器と同様に、横引きタイプの排水トラップを有するものであるが、その横引き路を排水口の手前で上方に屈曲させることにより排水口の手前に溜水部を設け、その溜水部においてシール部を構成するようになっている。そして、便器の封水部と前記溜水部との間の空間にある空気を、密封タンク内の水を排出することにより、密封タンク内に発生した負圧で吸い込むことでトラップ内の空気を排出し、サイホン作用を早期に発生させるようにしたものである。なお、この大便器において、溜水部に通気空間を設けている理由は、通気空間がなければ常に２カ所でシールが構成されているため、極めて容易にサイホン現象が生じてしまい、例えば、排水管側に負圧が発生した場合には、その負圧によって溜水部の水のみならず、便器の封水自体も排水管側へ吸引され排水されてしまい、排水管からの悪臭が便器のボウル部を通じて室内へ逆流してしまうという不具合を生じるからである。
しかしながら、この米国特許第5142712号明細書に記載された大便器はタンク内の負圧を利用するために、タンクの密封構造が必要となる。また、封水部下流とタンク内とを接続するため、悪臭がタンク内へ流入する可能性があり、別途それを防止する構造が必要となる。
従って、便器の構造としては米国特許第5142712号明細書に開示されたものを利用し、密封構造を有しない、通常の、水を溜めて、排水するだけのタンクを組み合わせて用いることが考えられるが、その場合、下記のような問題点が生じる。
溜水部のみでシール部を構成しているため、前述の通気空間を閉鎖するのに多くの水を必要とし、サイホン作用発生までに時間がかかってしまい、その分多くの洗浄水水量を必要とする。この通気空間を狭くすることも考えられるが、あまり狭くしすぎると、前述のような不具合が起こりやすくなるという問題がある。
また、トラップ下降部の内側部分に空気溜まりが生じやすく、サイホン作用の成長の妨げになり、溜水部によるシール構造を採用しているにも拘らず、サイホンの早期発生の点で十分な効果を期待するのは難しい。
また、排水トラップ上昇路と排水トラップ下降路との間の堰部がほぼ直角に曲がっているため、堰部を越えた水は堰部から剥離し、溜水部へ到達する以前にトラップ下降路奥の側壁にぶつかり、乱流となってトラップ内の空気を巻き込んでしまう。このためトラップ内の空気の排出に時間がかかってしまう。
また、横引きタイプのトラップはその構造上、排水口手前で水の流れが横方向から垂直方向へと変化するが、この部分で流れの方向転換がスムーズにゆかず、排水口からの排水力が低下するという問題があった。
また、排水トラップは、トラップ径が細いほど、サイホン作用の発生が早いことが経験的に知られているが、トラップ径を細くしすぎると汚物詰まりが発生しやすくなり、便器本来の機能が損なわれてしまう。更に、排水トラップの径変化か大きいとエネルギーの損失が大きく、サイホン作用が発生してもサイホン作用による吸い込み力は大きくならず、それほど洗浄能力の向上は望めない。
ところで、洗浄水を貯留した洗浄タンクを、便器本体に対して低い位置で配設したローシルエットタイプの水洗式大便器は一般に高級グレードとされているが、従来、この種の水洗式大便器には代表的なものとして特開昭64−75740号公報に記載されたものがある。この公報に記載された大便器はサイホン作用と渦巻き作用を併用するサイホンボルテックス式と言われるタイプの便器で、図27に示すように洗浄タンクＢの頂部位置を下げて、便器本体Ａのリム面3aからの洗浄水の水位高さを低く抑えたことによる、タンク給水の水勢の低下を補うため、洗浄タンクＢをリム面3aよりさらに下方に位置させることによりタンク容量を大きくし、洗浄の際使用する水量を大きくし、16リットル程度の総排出量（１回の使用において便器から排水管へ排出される総量）を確保している。
一方、水洗式大便器に対する節水要求は近年厳しくなりつつあり、特に米国においては1.6ガロン（６リットル：総排出量）規制がかけられるまでになっている。従って、従来の構造のサイホン式の大便器では、洗浄能力を確保しながら節水を図ることは困難であり、特に、ローシルエットタイプの大便器においては、このような要求に対応することが難しい。
本発明は従来技術が有する上記問題点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、近年の厳しい節水要求にも十分に対応でき且つ十分な洗浄能力を発揮することのできる水洗式大便器を提供することにある。
発明の開示
本発明による水洗式大便器は、
ボウル部と、
前記ボウル部の底部に連続して形成された排水トラップとを有し、
前記排水トラップは、ボウル部の底部から斜め上向きに延びる上昇路と、前記上昇路の上端に形成された第１堰部と、前記第１堰部から下方に向けて延びる下降路と、前記下降路の下端からほぼ水平方向に延び、端部に排水口が形成されている横引き路と、からなり、
前記横引き路には前記下降路の下端と排水口との間において上向に屈曲した第２堰部が設けられ、前記第２堰部と前記下降路の下端との間に溜水部が形成されているとともに、
前記下降路の下端付近には前記横引き路に向けて水平方向に延びる水平部が形成されている。
また、本発明による水洗式大便器は、
ボウル部と、このボウル部の底部に連続して形成された排水トラップとを有する便器本体と、
前記便器本体の後部に排水口を便器本体のリム面と略同等の高さ位置で配設した洗浄水タンクと、
前記洗浄水タンクの排水口と前記排水トラップの入口に臨ませて配設されたゼット吐水口とを連通するゼット導水路と、を具備し、
前記ゼット導水路はゼット吐水口の手前でゼット吐水口に向けて方向を転回する屈曲部を有するとともに、前記ゼット吐水口付近にはゼット吐水口の略中心における流速が最も速くなるような流速分布補正を行う流速分布補正手段を設けてある。
またさらに本発明による水洗式大便器は、
ボウル部と、このボウル部の底部に連続して形成された排水トラップとを有する便器本体と、
前記便器本体の後部に排水口を便器本体のリム面と略同等の高さ位置で配設した洗浄水タンクと、
前記洗浄水タンクの排水口と前記排水トラップの入口に臨ませて配設されたゼット吐水口とを連通するゼット導水路と、を具備し、
前記ゼット導水路には前記洗浄水タンクの排水口からの排水開始と略同時に前記ゼット導水路内の空気を排出する空気排出手段が設けられている。
本発明によれば、洗浄水の流れ方向が排水トラップの下降路から横引き路に変化する箇所に発生する不均一な流速分布を水平部により補正し、洗浄水による排水トラップのシールの発生、維持を確実にし、サイホン作用発生の安定化と成長の高速化を実現することができる。
また本発明によれば、排水トラップ上昇路と下降路との間の堰部の曲率半径を、トラップ直径の0.9〜1.4倍という大きな曲率半径としたので、排水トラップ上昇路から下降路に向う間、洗浄水の流れが横方向から垂直方向へと変化する際の方向転換をスムーズにし、堰部に発生する水の剥離を防止して、高い排水力を確保すると共に、溜水部へ損失なしに洗浄水を供給することができ、サイホン作用早期発生と成長の高速化を実現することができる。
さらに本発明によれば、横引き路が一旦上方に屈曲して溜水部を形成した後、その屈曲部からそのまま排水口に続くように形成され、さらに屈曲部の下向きの部分の曲率半径をトラップ直径の0.7〜1.2倍という大きな曲率半径としたので、排水トラップの排水口手前で洗浄水の流れが横方向から垂直方向へと変化する際の方向転換をスムーズにし、屈曲部に発生する水の剥離を防止して、高い排水力を確保することができる。
また本発明によれば、ビット吐水口付近に流速分布補正手段を設け、ゼット吐水口の略中心における流速が最も速くなるようにしてあるので、ゼット吐水口付近のどの位置に汚物が存在していたとしても、サイホン作用を生じさせるのに十分なだけの流速を得ることができる。
また本発明によればゼット導水路に空気排出手段を設けたので、ゼット導水路内の空気を速かに排出し、洗浄水タンクのヘッド（水頭）を効果的に作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による水洗式大便器の一実施例を示す中央縦断面図。
図２は図１のII−II線断面図。
図３は図１のII−III線断面図。
図４は排水トラップの詳細を示す拡大縦断面図。
図５は洗浄水タンク部分の拡大断面図であり、排水弁の閉弁状態を実線で、開弁状態を二点鎖線で示している。
図６はゼット導水路のゼット吐水口付近を示す部分拡大斜視図。
図７はゼット吐水の流速分布を示す説明図であり、（ａ）は片寄った流速分布の状態を示し、（ｂ）は均一な流速分布の状態を示している。
図８は本発明の他の実施例を示す中央縦断面図。
図９は図８のIX−IX線断面図。
図10は図８のIX−Ｘ線断面図。
図11は図10に示した実施例の変形例を示す図10相当図。
図12は排水トラップの排水口付近の流速分布を示す説明図。
図13は洗浄水タンクの液面高さおよび排水口の口径と排水の瞬間流速との関係を説明するための説明図。
図14は洗浄水タンクの排水口の口径と排水流量との関係を示すグラフであり、（ａ）は初期液面高さを一定にして口径を変化させた場合のグラフ、（ｂ）は口径を一定にして初期液面高さを変化させた場合のグラフである。
図15は本発明による水洗式大便器の排水特性を示す説明図。
図16は従来の水洗式大便器の排水特性を示す説明図。
図17は排水トラップの排水口付近の屈曲部の曲率半径と排水特性との関係を示す図であり、（ａ）は曲率半径を10mm、（ｂ）は曲率半径を20mm、（ｃ）は曲率半径を55mmとした場合を示し、（ｄ）は曲率半径を55mmとするとともに屈曲部の一部を排水口よりさらに下方に連続的に延長した場合を示している。
図18は排水トラップの他の実施例を示す部分拡大断面図。
図19は排水トラップのさらに他の実施例を示す部分拡大断面図。
図20は排水トラップのさらに他の実施例を示す部分拡大断面図。
図21は本発明による水洗式大便器のさらに他の実施例を示す中央縦断面図。
図22はゼット導水路の他の実施例を示す横断面図。
図23は図22の矢印Ｘ方向から見た部分斜視図。
図24は本発明に係る実施例と比較例との比較図表。
図25は本発明に係る別実施例と比較例との比較図。
図26はゼット吐水口からの流速と流速特性との関係を示す図であり、（ａ）はゼット吐水口左端の流速との関係、（ｂ）はゼット吐水口中央の流速との関係、（ｃ）はゼット吐水口右端の流速との関係を示している。
図27は従来の水洗式大便器の一例を示す中央縦断面図。
発明を実施するための最良の形態
以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の一例を説明する。図中Ａはボール部１、排水トラップ２を備えた便器本体であり、ボール部１の上周縁には通水リム３が設けられている。また、符号Ｂは洗浄水の貯留される洗浄タンクであり、便器本体Ａの後部に便器本体Ａと一体に設けられている。
洗浄水タンクＢは、本実施例の場合、便器本体Ａと一体に成形された外側タンクb1と、この外側タンクb1内に収容配備された樹脂成形品製の内側タンクb2とからなり、内側タンクb2の満水時水位が100mm乃至120mmとなるように構成されている。
また、洗浄水タンクＢは、内側タンクb2の底面が便器本体のリム面3a、即ち通水リム３の上面とほぼ同じ高さ位置にあり、その底面には排水弁４により開閉される排水口５が設けられている。
上記排水口５は、図５に示すように、洗浄水タンクＢの底部に底部を貫通する状態に設けられた、基本的には円筒状の排水弁本体41により構成されており、その口径は従来の一般的な洗浄タンクの排水口の口径が50mm程度であるのに対して、70mm乃至75mmと大きなものとなしてある。
排水口５を構成する上記排水弁本体41は、内側タンクb2内に突出して開口する上端を斜めに形成して、その開口縁により排水弁４の弁座42を構成している。また、排水弁本体41にはその側方の部分から起立して下端が排水口５に連絡するオーバーフロー管43が設けられている。このオーバーフロー管43は弁体44の支持部を兼ねており、前記弁座42に対応する弁体44がこのオーバーフロー管43の基部に枢着している。
弁体44は円板状に形成されており、その上面にはこの面と平行に延びる一対の支持アーム45が設けられ、このアーム45,45がオーバーフロー管43を挟持した状態で軸46によりオーバーフロー管43に枢着されている。
従って弁体44はアーム45の枢支部を中心に上下に回動自在であり、上向きの回動により弁座42から離れて排水弁４を開弁して排水口５を開き、この開弁状態から下向きの回動により弁座42に着座して排水弁４を閉弁して排水口５を閉止することができる。
弁体44の上面中央部には、タンク本体Ａの側壁に設けられた操作具（図示せず）の操作力を弁体44に伝達する鎖等の操作力伝達部材49が連結されており、操作具の操作により弁体44を引き上げて上向きに回動させ、排水弁４を開弁させることができるようになっている。
一方、便器本体Ａの通水リム３はボール部１上端の全周に亘ってボール部１内方に突出してその底面がボール部１内に臨むように形成されており、便器本体Ａを左右に二等分する中央線上において洗浄水タンクＢの排水口５にリム導水路31を介して連絡している。
リム導水路31は図２に示すように、便器本体Ａを左右に二等分する中央線に対して、後述のゼット導水路61と左右に振り分けられて形成され、リム３に連絡している。
上記通水リム３には全周に亘ってその底面にリム水出孔32,32′が開穿されているが、便器前端部付近に位置するリム水出孔32は他のリム水出孔32′に比べて大きな径に形成されており、しかもこの大きな径のリム水出孔32は便器本体Ａの左右いずれか一方、図では左側に偏って配置されている。
従って、洗浄水タンクＢの排水口５からリム導水路31を経て通水リム３に流れ込み、リム水出孔32,32′からボール面1aに沿ってボール部１内に供給される洗浄水には、上記便器前端部付近に設けけられた大きな径のリム水出孔32から流れる水により旋回（この場合右旋回）する主流が形成されることになる。
なお、この主流は後述するゼット吐水口からの流速分布を補正する機能を持っている。
ボール部１には上記大きな径のリム水出孔32の下方位置に水平部分11が形成されている。この水平部11の存在は、供給される洗浄水の水勢が低下してリム吐水の方向が変化しても、前記旋回を止める方向へ水が集まらないようにして、良好な旋回を維持し、汚物の効果的な排出と、ボール面の洗浄性を向上させるために有効に作用する。
また、ボール部１は底部に汚物落し込み凹部12を形成して、この汚物落し込み凹部12の奥壁部に排水トラップ２の入口21を開設すると共に、前壁部には上記排水トラップ入口21に臨ませてゼット吐水口６を開設してある。
このゼット吐水口６は、リム導水路31及び通水リム３とは独立して別個に設けられ、便器本体Ａを左右に二等分する中央線に対してリム導水路31と左右に振り分けられたゼット導水路61を介して前記排水口５に連絡されている。
従って、洗浄水タンクＢから便器本体Ａに供給される洗浄水は、その一部が前述のようにリム導水路31、通水リム３を通ってリム水出孔32,32′からボール部１に供給される一方、それ以外の水はゼット導水路61を通って、ゼット吐水口６から排水トラップ入口21に向けて直接的に吐出され、排水トラップ２内に一度に大量の水を送り込むと共に汚物を排水トラップ２内に強力の押し込む作用をなす。
サイホン発生にはゼット側の吐水比率をあげることが望ましいが、ボール部１内の旋回流の形成や、ボール洗浄の性能確保のためにはリム側の洗浄水もある程度必要であり、節水性を考慮すると、例えば６リットルの水を流す場合、洗浄水の配分はリム側：ゼット側＝1:4からリム側：ゼット側＝2:3の範囲内とするのが好適である。
ここで、ゼット導水路61について説明すると、一般にゼット導水路61を持つサイホン便器では導水路61の一部に空気が溜まった状態で待機している。今、洗浄水タンクＢから水を放出させると、水はこの空気を排出しながらゼット導水路61内を流れていく。
この時、タンクからのゼット水はゼット導水路61内が水で満たされたときに最も強く引き出される。換言すると、ゼット導水路61内に空気が残った状態では空気が障害となり、ゼット水が十分確保できなくなるため、タンクヘッドを有効利用できない。従って、ゼット導水路61については路内の空気をいかに速かに排出できるかが非常に重要となる。
ゼット導水路61内の空気を抜くためには、ゼット吐水口６から押し出す方法、導水路61内部（好ましくは導水路61上部）に空気抜きの孔を設ける方法などが考えられるが、前者は空気を押し込むためにエネルギーロスを伴うため、後者の方法が望ましい。
ところが、仮にゼット導水路61上部に空気抜きの孔を設けたとしても、排水口５とゼット吐水口６とにゼット導水路61を斜めに繋いだ場合（ゼット導水路を有する従来の便器は殆どこのような構造になっている）、水はゼット導水路61内を速かに下っていくが、このとき水は導水路61の底部に沿って流れるため、導水路61内の空気は流下する水に引っ張られて延びるだけで排出されず、水の勢いが弱くなると空気は団子状の塊となってゼット導水路61を塞ぐようになる。
そこで、本実施例ではこのような問題を解決するために、ゼット導水路61を溜水面ｂ直下で一旦ほぼ水平にして便器本体Ａ前部に回り込む水平部61aを形成し、さらに便器本体Ａの前部で180゜転回してゼット吐水口６に向かって真直ぐに落ち込むように形成してある。また、遠心力の影響を補正するため、図６に示すように、便器本体Ａの前部に回り込んで方向を変える部分の導水路61底面には内向きの傾斜部61aが形成されている。そして、ゼット導水路61が便器本体Ａの前部でゼット吐水口６に向かって方向を180゜転回する屈曲部61bの曲率半径は20〜30mmに形成されている。また、ゼット導水路61の上部を一部通水リム３と隣接するようにして、この隣接部分に通水リム３に抜ける空気抜き孔62を設けてある（図２参照）。
本実施例におけるゼット導水路61のこのような構造によれば、洗浄水タンクＢから排水口５を通って下り落ちてきた水が、水平部61aで瞬間的にではあるが受止められる形となり、洗浄水タンクＢと水平部61aの間に短時間に溜まり水が生じ、かつこの溜まり水の水面が上昇する。その結果、ゼット導水路61内の空気は水に押し上げられ、空気抜き孔62から通水リム３に抜けて、リム水出孔32,32′を介して排出される。そしてその後、ゼット導水路61は満水状態となり、ゼット水が最も強く引き出されるようになる。即ち、速やかにゼット導水路61内の空気を排出し、タンクヘッド（水頭）を有効に利用できるようになる。尚、ゼット導水路61内にタンクヘッドが作用する状態では、洗浄水に供給されるエネルギーは、純粋に洗浄水タンクＢとゼット吐水口６との落差によって決まってくるため、水平部61aを設けたことによる抵抗は無視できる。しかも、ゼット導水路61が便器本体Ａ前部でゼット吐水口６に向かって方向を180゜転回する屈曲部61bの曲率半径は、20〜30mmに形成されているため、この部分における流れの方向転換による損失も小さい。
また、ゼット導水路61を便器本体Ａ前部にまで回り込ませ、ゼット水を便器本体Ａ前部からゼット吐水口６に向かって真直ぐに落とし込ませるようにしたこと、及び上記ゼット導水路61が回り込む部分の導水路61底面に内向きの傾斜部61aをもたせたことにより、ゼット吐水口６からの吐水に遠心力がほとんど生ぜず、ゼット吐水口６からの流速分布が図７（ｂ）に示すように均一になる。
このようにゼット吐水口６からの流速分布を均一にすることにより、水や汚物を面状に分布された洗浄水の流れで押すことになるので、水や汚物を押す力が強くなり、排出力の向上が期待できる。因みに図７（ａ）に示すような片寄った流速分布の場合、水や汚物を面状でなく、線状に分布された洗浄水の流れで押すようになり、汚物や水を押す力が弱くなる。
上記の構成による流速分布補正手段に加えて、前述のリム水出孔32,32′等による旋回力によっても流速分布を補正することは可能である。
尚、ゼット導水路61と通水リム３の引き回し構造としては、これまで説明してきた構造の他にも、図８乃至図11に示す構造とすることもできる。この構造は、図８に示すように、排水トラップ２の背中位置にゼット導水路61を構成した点に特徴がある。
洗浄水タンクＢの排水口５に連続して設けられたゼット導水路61は、排水トラップ２の背中位置を、後述する排水トラップ上昇路22に沿って排水トラップ２の付け根付近まで延び、この付け根付近部で側壁に開けられた穴61cを通って横方向に方向を変え、その後ボール部１の裏面に沿って便器本体Ａ前部へと回り込んでいき、排水トラップ入口21に臨んで設けられたゼット吐水口６に連絡する。また、ゼット導水路61は路内の初期空気をできるだけ減らすため、側壁部の穴61cより先の部分は、溜水面ｂの下側の位置を回るように配置される。
排水トラップ２の背中位置にあるゼット導水路61の上部に、通水リム３用の分岐口61dが設けられ、この分岐口61dを介して通水リム３も洗浄水タンクＢの排水口５に連絡している。
この構造によれば、洗浄水タンクＢの排水口５を出た水は最初、排水トラップ２の背中位置にあるゼット導水路61を下り落ち、トラップ２の付け根付近の側壁に開けられた穴61cに入って行く。この時、流れの方向が大きく変わるためここに配管抵抗が生じる。このため、タンクＢから供給される大流量の水は短時間のうちに導水路61内に溜まり、この溜まり水の水面が上昇することになる。これにより、導水路61内にタンクヘッドが作用するようになると同時に分岐口61dを通じて通水リム３への給水が行われるようになる。また、上記分岐口61dは通水リム３を通じて大気開放となっているため、ゼット導水路61内の空気がここを通して外部へと排出され、容易にタンクヘッドが作用する状態を導くことができる。
このような構成によるエアー排出手段の他にも、ゼット導水路61の上部の空気を排水弁開動作に同期してポンプ等でゼット導水路61外へ排出するようにしてもよい。
通水リム３に流入し、リム水出孔32,32′からボール面1aに沿ってボール部１内に供給される洗浄水は、図10、図11に示すように、通水リム３を両回しまたは片回し構造とすることで、溜水面ｂに対して、洗浄水の流れを旋回無し、旋回付きの状態を取るようにすることができる。
ゼット導水路を本実施例の構造とすることの利点は、ゼット導水路61の経路を短くできるため、ゼット流の勢いを強くとることができることと、上記導水路61を一体で形成することが可能になることで製造性が向上することにある。
一方、排水トラップ２は図１に示すように、その入口21がボール部１の底部分に設けた汚物落し込み凹部12に開口されており、この入口21からボール部１の裏面に沿って便器本体Ａの後方に向かって斜め上向きに延びる上昇路22と、上昇路22上端から下方に向かってほぼ垂直に延びる下降路23と、下降路23下端から便器本体Ａ前方に横向きに延びる横引き路24とにより連続する屈曲流路に構成され、上記横引き路24先端において排出口25が垂直方向に開口している。なお、堰部27で剥離が生じた場合、排水トラップ下降路23の奥側壁に剥離した水がぶつかり乱流となり、空気を巻き込み、迅速な空気の排出ができないので、堰部27の曲率半径は50乃至75mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.9〜1.4倍程度）、好ましくは55乃至65mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、1.0〜1.2倍程度）として、できるだけ堰部から水が剥離しないように構成する。
この排水トラップ２は、その途中の２箇所においてシールを構成するダブルシール構造を有している。そしてそのサイホン発生促進手段26は、上昇路22の上端、即ち堰27を越えて下降路23に落下する水を衝突させるように、堰27より下流側で下向きに延びる外側壁面をトラップ２内方へ水平な段状に突出せしめて形成してある。また第２堰部28は、排水口25の手前に溜水部29を形成するように、横引き路24を一度上向きに屈曲せしめて、その上向き屈曲部により形成してある。上記サイホン発生促進手段26の水平段部の長さは15〜25mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.25〜0.45倍程度）、第２堰部28による溜水部29は上部に25〜35mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.45から0.65倍程度）の通気空間を持つように形成するのが好適である。
なお、下降路23は重力方向に略円筒状に、堰部27から100〜150mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、1.8〜2.7倍程度）の長さに形成し、その下降路23直下付近に溜水部29が位置するように形成する。下降部23を150mm以上の直径に形成した場合には、堰部27を越えた水がサイホン発生促進手段26に到達する前に、下降路23の奥側壁にぶつかり、空気を巻き込んだ乱流となるために迅速な空気の排出ができない。また、100mm以下の長さに形成した場合には、サイホン発生促進手段26におけるシール発生に十分な運動エネルギーを得ることができず、サイホン発生が起きない場合がある。
また、横引き路24は上記のごとく一度上向きに屈曲して第２堰部28を形成した後、直ちに下向きに屈曲してこの下向き屈曲部30がそのまま排水口25に連絡している。
上記サイホン発生促進手段26は流れ方向補正手段26としての機能も有している。この流れ方向補正手段26を設ける位置は非常に重要であり、図面に示す位置、即ち下降路23と横引き路24が交差する部分のトラップ２の内側壁面に設けてある。流れ方向補正手段26をこのような位置に設けることにより、通常排水トラップ２の下降路23から横引き路24に連続する屈曲部を曲がり切ったところで生ずる不均一な流速分布の補正を行うことができる。
この流れ方向補正手段26の位置としては、横引き路24の高さ方向に対し、中央より上、天井壁から10〜20mm下の位置、即ち、通気空間の略2/3の高さ位置が最も有効に流速分布の補正を行い、且つトラップ２内の空気を速かに排出できることが確められている。
尚、流れ方向補正手段26を、下降路23と横引き路24の交差部より上の位置に設けると、上記のように下降路23から横引き路24に連続する屈曲部を曲がり切ったところの流速分布が不均一になるばかりでなく、水平段状の流れ方向補正手段26により横に曲げられた水流がトラップ２を塞ぐ流れとなり、サイホン成長を妨げることがある。また、逆に、この位置を上記よりも低くすると、流速補正の効果が低くなって行く。
また、この排水トラップ２は、第２堰部28を構成する屈曲部頂部から排水口25にかけて形成される下向き屈曲部30の曲率半径を40乃至65mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.7〜1.2倍程度）、好ましくは45乃至55mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.8〜1.0倍程度）と大きく形成すると共に、排水口25が開口するその端末が便器本体Ａの底面と同じレベルに達するように形成して排出経路を可及的に延長してある。なお、本実施例においては下向き屈曲部30の曲率半径は55mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、1.0倍）に形成している。
なお、排水トラップ２の第２堰部28を構成する屈曲部頂部から排水口25にかけて形成される下向き屈曲部30の曲率半径を10〜55mmの範囲で変化させた排水特性を図17に示す。
図17に示すように、排水トラップ２の第２堰部28を構成する屈曲部頂部から排水口25にかけて形成される下向き屈曲部30の曲率半径を上記のように55mmより小さくした場合には排水量のピーク値が伸び悩む。その理由としては、排水トラップ２が横引き路24を有するものにおいて、その排水口の25手前で水の流れが横方向から垂直方向へと変化する際に、流れがトラップ２壁面から剥離して前方に飛び出し、排水口25付近での実流路面積を狭め、その結果、剥離した水の流れが続いての洗浄水の排出に規制をかけることになるからである。
すなわち、図17（ａ）は屈曲部30の曲率半径を10mmとした実験結果を示している。この場合には、排水口25からの排水量のピーク値が127リットル／分であり、洗浄水量は6.3リットルであった。また、図17（ｂ）は屈曲部30の曲率半径を20mmとした場合であり、排水量のピーク値が140リットル／分、洗浄水量が6.3リットルであった。
そして、図17（ｃ）に示すように、屈曲部30の曲率半径を55mmとした場合には、排水量のピーク値が164リットル／分と曲率半径を10mmとした（ａ）の例よりも略30％上昇し、洗浄水量は6.1リットルと減少した。しかし、排水量のピーク値に達するまで、グラフ上で数カ所の段部があり、サイホン作用を生ずる過程が十分に円滑ではないことを示している。
そこで、図17（ｄ）に示すように、屈曲部30の曲率半径を55mmとし、排水口25の縁部25aを屈曲部30から連続的に延長させたところ、屈曲部30を越えて流下する洗浄水の剥離現象がさらに効果的に抑制され、排水量のピーク値が165リットル／分、洗浄水量が5.9リットルとなるとともに、ピーク値に至るまでのグラフ上の段部が少なくなり、サイホン作用をさらに円滑に生じさせることが可能となった。
また、その曲率半径を上記よりも大きくすると、溜水部を圧迫してしまい、シール性が損なわれ、サイホン作用が発生せずデータが採れなかった。
従って、曲率半径を40乃至65mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.7〜1.2倍程度）、好ましくは45乃至55mm（排水トラップの直径φ55mmに対して、0.8〜1.0倍程度）と大きく形成すると、この現象を防止して、流れの方向転換をスムーズにし、流れを排水口25にスムーズに誘導するために有効に作用する（図12参照）ことにより、これが排水力の向上につながるのである。
次に、前述したように、内側タンクb2の満水時水位が100mm乃至120mm、その排水口径を70mm乃至75mmとした根拠について、図13〜図14に基づいて説明する。
図13に示すように、Loを初期液面高さ、ＬをΔｔ秒後の液面高さ、Soをタンク内液面積、Ｓリットルを排水口断面積、Voを排水流速、ΔＶをΔｔ秒後の排水量とすると
0003651005.tif 000002
Δｔを例えば0.2秒毎に計算していき、各時刻での排水量ΔＶを求めた結果を図14にグラフとして示す。図14（ａ）は初期液面高さを110mmとして、排水口径をパラメータとしてφ50〜φ80mmの範囲で計算した結果を、図14（ｂ）は排水口径をφ75mmとして、初期液面高さをパラメータとして90〜130mmの範囲で計算した結果を夫々示す。
ここで、サイホン作用を発生させるには、排水トラップ径φ55mmのものでは350リットル／分以上の初期流量と0.7秒以上の供給時間（サイホン作用発生だけを考慮すれば、供給時間に上限は無いが、余り長く供給すると、洗浄水量が増すので、洗浄水量を６リットル程度に抑えようとすれば、１秒以内とすることが望ましい。）が必要なことが実験的に確認されている。この条件は排水トラップのトラップ断面積との相関があり、単位断面積1cm2当り、0.24リットル／秒以上の供給水が必要であることが実験的に確認されている。（サイホン作用発生だけを考慮すれば、供給量に上限は無いが、余り多く供給すると、洗浄水量が増すので、洗浄水量を６リットル程度に抑えようとすれば、単位断面積1cm2当り、0.30リットル／秒以内とすることが望ましい。）従って、例えばトラップ径φ40mmのものでは181リットル／分以上の供給水を与えればサイホン作用が確実に発生する。
従って、上記条件を満足するものとしては図14から、初期液面高さが100mm乃至120mm、その排水口径が70mm乃至75mmの範囲内のものを選択することができる。
以上のように構成した本発明の便器と、従来のローシルエットタイプの便器として代表的なサイホンボルテックス式の便器との排水性能の比較試験をしたところ、本発明による便器の排水特性は図15に示す通りであり、従来のローシルエットタイプ便器の排水特性は図16に示す通りであった。これらの図から分かるように、従来のローシルエットタイプ便器の排水特性が、排水ピーク:110リットル／分，排水ピークまでに要する時間:5.3秒，積算流量:12.7リットルであるのに対して、本発明による便器の排水特性は、排水ピーク:167リットル／分，排水ピークまでに要する時間:1.8秒、積算流量:5.5リットルであった。ただし、本発明による便器が上記結果を得るためには、ゼット流速として、1.3m/秒以上の状態が1.4秒以上必要であり、ゼット開口断面積をトラップ断面積の30％〜60％以内にすることが重要である。なお、本実験に用いた便器においては、ゼット開口断面積10cm2（トラップを直径55mmの円形として、対トラップ断面積比0.42）であった。
少ない洗浄水量で便器内汚物を排出するためには、洗浄水による押し出し力だけでは不足するために、これをサイホン作用による吸引力により補う必要がある。また、サイホン作用発生までの時間が短ければその分、洗浄水供給量も少なくて済む。尚、サイホン作用の持続により汚物を搬送するために必要な時間は吸引力との相関があり、吸引力が強ければ短くても十分である。
このような知見を根拠として実験的に求めた排水特性が、上記本発明のものである。従って、この排水特性を有する排水トラップであれば、他の構造の排水トラップに対してでも置換可能であり、これには例えば、図18乃至図20に示すものなどがある。尚、この図18乃至図20に示す構造については、既述の各実施例の構造と同じ部分について同上の符号を付して示すに止め、説明は省略する。
また、前述のゼット導水路61を工夫することで、図21に示すように排水トラップ２にシール発生手段を設けることなく、サイホンを発生することも可能となる。但し、この場合には６〜８リットル程度の流量が必要なことが実験的に確認されている。
次に、ゼット導水路の他の実施例について説明する。
図22に示す実施例においては、ゼット導水路61のゼット吐水口６にオフセット用ブロック66が付設されている。すなわち、汚物落し込み凹部12の左側壁部12cに三角柱状のオフセット用ブロック66を付設して、ゼット吐水口６を排水トラップ２の中心からδだけオフセットさせてある。
図23は図22の矢印Ｘ方向から見た斜視図であり、幅d1のゼット導水路61のゼット吐水口６をオフセット用ブロック66で塞いだ結果、ゼット吐水口６は幅d2に狭まったことを示している。
なお、上記オフセット用ブロック66は、図22にて２点鎖線Ｙで示した部分を含めた翼断面形状のものでもよい。この実施例は、ゼット導水路61の先端を便器の中心に合わせて形成した便器本体Ａにオフセット用ブロック66を付設するだけで製造できるので、製造費が高騰する心配はなく、且つ流路損失が極端に増大することもない。
図24は本実施例と比較例との比較図表である。便利のために平面図（原理図）を示したが、リム洗浄水が右旋回の場合でリップ側から見たときに、オフセット用ブロック66が向って左にあるもの（即ちオフセット方向が右）を本実施例、オフセット用ブロックのないもの（即ちオフセットなし）を比較例１、オフセット用ブロック66が向って右にあるもの（即ちオフセット方向が左）を比較例２とした。
まず、騒音試験において、本実施例は、サイホン切れ音を含む水洗音が65.0〜66.8dB（Ａ）、平均66.2dB（Ａ）であった。
ただし、測定点は便器のリム面から上方に1.0m且つ便座の取付孔から前方（リップを越えて）1.0m離れた箇所。平均は同一条件で５回測定し、これらの測定値を単純平均した。
比較例１は水洗音が64.3〜69.0dB（Ａ）、平均66.8dB（Ａ）であり、比較例２は水洗音が65.6〜68.4dB（Ａ）、平均67.0dB（Ａ）であった。
平均値で評価すると、本実施例は◯、比較例１は△、比較例２は×となる。
次に上記評価を考察すると、比較例１は右向きリム旋回流のためにゼット水の流速分布のピークが中央より左に寄ってしまい、この結果、流速の微小な右端部分から空気を吸込み、それが水洗音を高めたと思われる。
比較例２はオフセットの方向が逆のために流量分布のピークが大きく左に寄ってしまい、水流音が高くなったと思われる。
一方、本実施例においては、右にオフセットさせたことにより、流速分布のピークが中央に戻り、水洗音を下げることができた。
図25は新たな別実施例と他の例との比較グラフである。
別実施例は大径リム吐出孔並びにオフセット用ブロック66を適正に配置したもの、即ち前記本実施例に図２に示すようなリム水出孔32,32′を組合わせたものである。
比較例１及び本実施例はこの別実施例との比較のために図24に示した実験結果を転写したものである。
別実施例によれば、大径リム水出孔32によるリム水出孔から吐出される洗浄水の旋回性の改善と、オフセット用ブロックによる流速分布の適正化とによる相乗効果によって、水洗音が61.0〜67.4dB（Ａ）、平均64.3dB（Ａ）となり、平均値が他の例より大幅に改善されたので評価は◎とした。
なお、図１〜４に示した実施例に対して、ゼット吐水口からの流速を右、中央、左の２つの領域に分けて、測定したところ、図26に示す流速特性が得られた。図26と図15とを比較すると、特に図26（ａ）に着目すれば、ゼット吐水口からの流速はタンク排水弁開後約0.3秒でピークに達し、約1.0秒でタンクから得られる位置エネルギーは尽きてしまう。しかし、既にサイホン作用が発生しているため、サイホン作用発生に伴う引き力により、ゼット吐水口付近の流速は1.5秒以上を維持していると考えられる。なお、図26と図15とを比較する場合には、それぞれ波形線の立上りの時点を基準点として重ね合せて比較する必要がある。また、図26（ａ），（ｂ），（ｃ）において、それぞれの時間軸が一致していないが、これは波形線の記録時に、各々の同期をとらなかったためである。従ってこれらのグラフにおいて、時間軸の絶対値（例えば（ａ）の11.00,25.00）は特別に意味のある数字ではない。これは図15においても同様である。
このようにゼット吐水の流れに、サイホン作用による引き力を作用させることにより、ゼット吐水口からの流れをより長く継続させ、微細な汚物などを確実に排出することができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、排水トラップ内のサイホン作用の発生を促進し、少量の洗浄水でも大きな洗浄能力を発揮することのできる水洗式大便器を提供することができる。
また本発明によれば、ゼット吐水口からのゼット流れを効果的に発生させ、排水トラップ内のサイホン作用の発生をより確実に生じさせることにより、少量の洗浄水で大きな洗浄能力を発揮することのできる水洗式大便器を提供することができる。
本発明は洗浄水タンクの設置位置を比較的低くしたローシルエットタイプの水洗式大便器に適用することにより、特に優れた効果を奏する。
【図１】
0003651005.tif 000003
【図２】
0003651005.tif 000004
【図７（ａ）】
0003651005.tif 000005
【図７（ｂ）】
0003651005.tif 000006
【図３】
0003651005.tif 000007
【図１２】
0003651005.tif 000008
【図１９】
0003651005.tif 000009
【図４】
0003651005.tif 000010
【図５】
0003651005.tif 000011
【図８】
0003651005.tif 000012
【図６】
0003651005.tif 000013
【図２０】
0003651005.tif 000014
【図９】
0003651005.tif 000015
【図１０】
0003651005.tif 000016
【図１８】
0003651005.tif 000017
【図１１】
0003651005.tif 000018
【図１３】
0003651005.tif 000019
【図１４（ａ）】
0003651005.tif 000020
【図１４（ｂ）】
0003651005.tif 000021
【図１５】
0003651005.tif 000022
【図１６】
0003651005.tif 000023
【図１７（ａ）】
0003651005.tif 000024
【図１７（ｂ）】
0003651005.tif 000025
【図１７（ｃ）】
0003651005.tif 000026
【図１７（ｄ）】
0003651005.tif 000027
【図２１】
0003651005.tif 000028
【図２７】
0003651005.tif 000029
【図２２】
0003651005.tif 000030
【図２３】
0003651005.tif 000031
【図２４】
0003651005.tif 000032
【図２５】
0003651005.tif 000033
【図２６】
0003651005.tif 000034