(57)【要約】      （修正有）【課題】通常洗浄時の汚物の排出性能を低下させることなく、停電時にも汚物の排出を行うことが可能な水洗大便器装置を提供する。【解決手段】使用者が手動操作によりエネルギを入力するための操作部２１と、操作部２１により入力されるエネルギを蓄積するためのエネルギ蓄積部２２と、エネルギ蓄積部２２とジェット水供給装置との間でエネルギを伝達するためのエネルギ伝達部２３と、を有する手動駆動ユニットを備え、手動駆動ユニットのエネルギ伝達部２３を介して、エネルギ蓄積部２２からジェット水供給装置２にエネルギを伝達することにより、ポンプ４１を駆動させて汚物を排出する手動洗浄モードと、ジェット水供給装置のモータ４２が外部電源１６から電力の供給を受けて駆動することにより、ポンプ４１を駆動させて汚物を排出する通常洗浄モードと、のいずれかを実行する。【選択図】図１
2014058809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイホン作用によって汚物を排出する水洗大便器装置であって、
汚物を一時的に受け止めるボウル部と、前記ボウル部に接続され下流側からの汚臭の逆流を防止するための封水を貯留可能なトラップ部と、前記トラップ部に設けられ下流側に向けて水を噴出させるジェット孔と、を有する水洗大便器本体と、
前記ジェット孔に水を供給するポンプと、外部電源から電力の供給を受けて前記ポンプを駆動させるモータと、を有するジェット水供給装置と、を備え、
使用者が手動操作によりエネルギを入力するための操作部と、前記操作部により入力されるエネルギを蓄積するためのエネルギ蓄積部と、前記エネルギ蓄積部と前記ジェット水供給装置との間でエネルギを伝達するためのエネルギ伝達部と、を有する手動駆動ユニットをさらに備え、
前記手動駆動ユニットの前記エネルギ伝達部を介して、前記エネルギ蓄積部から前記ジェット水供給装置にエネルギを伝達することにより、前記ポンプを駆動させて汚物を排出する手動洗浄モードと、前記ジェット水供給装置の前記モータが外部電源から電力の供給を受けて駆動することにより、前記ポンプを駆動させて汚物を排出する通常洗浄モードと、のいずれかを実行することにより汚物を排出可能に構成され、
前記通常洗浄モードの実行時は、前記ジェット水供給装置から前記手動駆動ユニットへのエネルギの伝達を禁止することを特徴とする水洗大便器装置。
【請求項２】
前記エネルギ伝達部は、前記エネルギ蓄積部側に設けられる主動軸と、前記主動軸と前記ジェット水供給装置側に設けられる従動軸とを連結させるクラッチ機構を有し、
前記クラッチ機構は、前記主動軸の変位に対して前記従動軸が追従して変位する一方、前記従動軸が変位しても前記主動軸は変位しないよう前記主動軸と従動軸とを連結していることを特徴とする請求項１に記載の水洗大便器装置。
【請求項３】
前記エネルギ蓄積部は、使用者の手動操作により巻き上げられ、巻き上げられた状態から第一過程、第二過程、及び第三過程を順に経て復元することで前記ポンプを駆動させるためのトルクを発生するぜんまいばねを有し、
前記第二過程では、前記第一過程及び前記第三過程よりも巻数の変化に対する発生トルクの変化量が小さく設定されていることを特徴とする請求項２記載の水洗大便器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の手動操作により蓄えたエネルギで汚物の排出動作を行うことが可能な水洗大便器装置に関する発明である。 
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特許文献１に記載されているように、ジェット孔から水を噴出させることで、サイホン作用を発生させて汚物排出を行う水洗大便器装置が知られている。
上記水洗大便器装置は、外部電源から供給された電力でモータを作動させることによってポンプを駆動し、ジェット孔から洗浄水を噴出させるジェット水供給装置によって、汚物を排出するよう構成されているため、停電時には汚物の排出を行うことができない。
【０００３】
この問題を解決する方法として、使用者の操作エネルギをモータ作動用のエネルギとして利用する方法が考えられる。しかし、サイホン作用を発生させるためには、大きな瞬間流量でジェット孔からトラップ部に洗浄水を噴出させなければならないため、単位時間当たりに比較的大きなエネルギをモータに供給する必要がある。したがって、これを実現するために、使用者の操作エネルギを蓄積するエネルギ蓄積部を設け、このエネルギ蓄積部と上記ジェット水供給装置との間でエネルギを伝達するエネルギ伝達部を介して、エネルギ蓄積部に蓄積されたエネルギをモータに供給することで単位時間当たりに比較的大きなエネルギを供給する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７４９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法では、外部電源からの電力によりポンプを駆動させて汚物の排出を行う通常洗浄時に、モータの出力エネルギがエネルギ伝達部を介してエネルギ蓄積部へ伝達されてしまい、ポンプによる洗浄水の噴出量が低減するなど、水洗大便器装置の汚物の排出性能が著しく低下する恐れがある。
本発明は、通常洗浄時の汚物の排出性能を低下させることなく、停電時にも汚物の排出を行うことが可能な水洗大便器装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水洗大便器装置は、サイホン作用によって汚物を排出する水洗大便器装置であって、汚物を一時的に受け止めるボウル部と、ボウル部に接続され下流側からの汚臭の逆流を防止するための封水を貯留可能なトラップ部と、トラップ部に設けられ下流側に向けて水を噴出させるジェット孔と、を有する水洗大便器本体と、ジェット孔に水を供給するポンプと、外部電源から電力の供給を受けてポンプを駆動させるモータと、を有するジェット水供給装置と、を備え、使用者が手動操作によりエネルギを入力するための操作部と、操作部により入力されるエネルギを蓄積するためのエネルギ蓄積部と、エネルギ蓄積部とジェット水供給装置との間でエネルギを伝達するためのエネルギ伝達部と、を有する手動駆動ユニットをさらに備え、手動駆動ユニットのエネルギ伝達部を介して、エネルギ蓄積部からジェット水供給装置にエネルギを伝達することにより、ポンプを駆動させて汚物を排出する手動洗浄モードと、ジェット水供給装置のモータが外部電源から電力の供給を受けて駆動することにより、ポンプを駆動させて汚物を排出する通常洗浄モードと、のいずれかを実行することにより汚物を排出可能に構成され、通常洗浄モードの実行時は、ジェット水供給装置から手動駆動ユニットへのエネルギの伝達を禁止することを特徴とする。
【０００７】
このように構成された本発明においては、使用者が手動操作により入力したエネルギを、手動駆動ユニットのエネルギ伝達部を介してジェット水供給装置に伝達することによりポンプを駆動させて汚物を排出する手動洗浄モードを実行することで、停電時であっても水洗大便器本体から汚物を排出することが可能になる。一方、非停電時は、外部電源からの電力の供給によりモータを駆動させて、ポンプを駆動させる通常洗浄モードを実行することで排出が可能であり、この通常洗浄モードの実行時はジェット水供給装置から手動駆動ユニットへのエネルギの伝達を禁止するため、モータの出力エネルギをポンプを駆動させるためのエネルギとして十分に利用することができる。したがって、通常洗浄モードの実行時に汚物の排出性能を低下させることなく、停電時に汚物を排出することが可能となる。
【０００８】
本発明は、好ましくは、エネルギ伝達部は、エネルギ蓄積部側に設けられる主動軸と、主動軸とジェット水供給装置側に設けられる従動軸とを連結させるクラッチ機構を有し、クラッチ機構は、主動軸の変位に対して従動軸が追従して変位する一方、従動軸が変位しても主動軸は変位しないよう主動軸と従動軸とを連結している。
【０００９】
このように構成された本発明においては、エネルギ蓄積部側に設けられる主動軸の変位に対しジェット水供給装置側に設けられる従動軸が追従して変位する一方、従動軸の変位に対し主動軸が変位することがないよう主動軸と従動軸とを連結しているため、エネルギ伝達部におけるエネルギの伝達方向が、エネルギ蓄積部からジェット水供給装置への一方向のみとなる。したがって、主動軸と従動軸とを連結した状態で、通常洗浄モード実行時にジェット水供給装置から手動駆動ユニットへのエネルギの伝達を禁止することが可能となる。このような構成により、通常洗浄モードを実行する際、ジェット水供給装置から手動駆動ユニットへのエネルギの伝達を禁止するために従動軸を主動軸から切り離す操作を必要としない。したがって、手動洗浄モード実行後に、従動軸を主動軸から切り離し忘れてしまって通常洗浄モード実行時にジェット水供給手段から手動駆動ユニットへエネルギが伝達されるような状況が生じることがない。したがって、より確実に通常洗浄モード実行時の汚物の排出性能の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明は、好ましくは、エネルギ蓄積部は、使用者の手動操作により巻き上げられ、巻き上げられた状態から第一過程、第二過程、及び第三過程を順に経て復元することでポンプを駆動させるためのトルクを発生するぜんまいばねを有し、第二過程では、第一過程及び第三過程よりも巻数の変化に対する発生トルクの変化量が小さく設定されている。
【００１１】
サイホン作用により汚物を排出する場合、トラップ部にサイホン作用を発生および継続させるためには、所定の時間に亘って大きな瞬間流量で水をトラップ部に供給しなければならない。したがって、エネルギ蓄積部のエネルギの解放状況によっては、サイホン作用を継続する時間が短く、手動洗浄モード実行時に良好な汚物の排出性能が得られない場合がある。
しかし、上記のように構成された本発明においては、ぜんまいばねの復元時、第二過程では第一過程及び第三過程よりも巻数の変化に対する発生トルクの変化量が小さく設定されているため、この第二過程において、サイホン作用の継続に必要な所定以上のトルクを、良好な汚物排出が行える程度の期間に亘って出力し続けることができる。したがって、大きなトルクを発生する第一過程においてサイホン作用を発生させた後、第二過程において、上記期間に亘りサイホン作用を継続させることによって、手動洗浄モード実行時に良好な汚物の排出性能を得ることができる。また、ぜんまいばねが上記のような特性を持つことから、サイホン作用の継続に必要な所定以上のトルクを上記期間に亘り継続して発生させるためにばねを大きくする必要がないため、手動駆動ユニットを小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通常洗浄時の汚物の排出性能を低下させることなく、停電時にも汚物の排出を行うことが可能な水洗大便器装置を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る水洗大便器装置１のシステム全体を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水洗大便器装置１の手動洗浄モードにおけるエネルギ蓄積時の動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る水洗大便器装置１の手動洗浄モードにおけるエネルギ開放時の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る水洗大便器装置１の通常洗浄モードにおける動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る接触式ぜんまいばね２２のばね特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る接触式ぜんまいばね２２でポンプ４１を駆動したときの時間経過に伴う瞬間流量の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る接触式ぜんまいばね２２の動作図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、添付図面により、本発明の一実施形態に係る水洗大便器装置を説明する。
まず、図１により本発明の一実施形態に係る水洗大便器装置のシステム構成を説明する。
【００１５】
図１に示すように、水洗大便器装置１は、大便器４と大便器４に洗浄水を供給するジェット水供給装置２が接続されており、そのジェット水供給装置２を手動で駆動するための手動駆動ユニット３がジェット水供給装置に接続してある。
【００１６】
大便器４は汚物を受けるボウル部１２と、ボウル部１２に接続され下流側からの汚臭の逆流を防止するための封水を貯留可能な排水トラップ管路１４と、ボウル部１２の底部に設けられたジェット孔１３を有している。水洗大便器装置１に取り付けられたタンク１５内の洗浄水は、ジェット水供給装置２により加圧された後、ジェット水供給水路７５を経て、ジェット孔１３から図１のＪのように噴出する。この噴出する洗浄水によってボウル部１２の溜水を排水トラップ管路１４へ押し出し、排水トラップ管路１４の管内を満水にすることにより、サイホン作用を発生させ、汚物の排出を行う。ジェット孔１３から噴出される洗浄水は外部電源１６（例えば、商用電源）から電力の供給を受けて駆動するジェット水供給装置２により、排水トラップ管路１４へ洗浄水を供給するようになっている。
【００１７】
手動駆動ユニット３は、回転式のハンドル２１と、帯状のばね鋼が渦巻き状に巻かれた接触式ぜんまいばね２２と、接触式ぜんまいばね２２が収納されているケース２４を有している。接触式ぜんまいばね２２の外側の一端は、接触式ぜんまいばね２２を収容するケース２４に接続されており、このケース２４にはハンドル２１の回転軸が接続されている。一方、渦の中心近傍にある接触式ぜんまいばね２２の内側の一端は、後述する主動軸３２を介して増速機３１に連結されている。    
【００１８】
エネルギ伝達部２３は、ギアなどにより構成される増速機３１と、接触式ぜんまいばね２２側に設けられる主動軸３２と、この主動軸３２とジェット水供給装置２側に設けられる従動軸３３とを連結させる第１ワンウェイクラッチ３４と、増速機３１と第１ワンウェイクラッチ３４を連結する主動軸３２の回転を止めるブレーキ３５を有している。ここで、主動軸３２や従動軸３３の回転軸は、図示しない軸受により保持され、これらの回転軸は軸回転のみ許容されている。増速機３１は、第１ワンウェイクラッチ３４側に接続された軸の回転速度を、接触式ぜんまいばね２２側に接続された軸の回転速度よりも大きくする機能を有している。第１ワンウェイクラッチ３４は、主動軸３２の駆動力を従動軸３３に伝達する一方、従動軸３３が駆動しても主動軸３２にその駆動力を伝達しないよう構成されている。具体的には、主動軸３２が従動軸３３に対し相対的に所定の方向に回転する場合は、主動軸３２の回転を従動軸３３に伝達でき、相対的に上記所定の方向とは反対方向に回転する場合は、主動軸３２が第１ワンウェイクラッチ３４において空転し、主動軸３２の回転を従動軸３３に伝達できない構成となっている。したがって、従動軸３３が回転する場合であっても、相対的に主動軸３２が従動軸３３に対して上記所定の方向に回転する場合は、従動軸３３の回転を主動軸３２に伝達でき、相対的に主動軸３２が従動軸３３に対し上記所定の方向とは反対方向に回転する場合は、従動軸３３が第１ワンウェイクラッチ３４において空転し、従動軸３３の回転は主動軸３２に伝達されないように構成されている。
また、ブレーキ３５は、接触式ぜんまいばね２２にエネルギを蓄積する工程と開放する工程でエネルギの伝達をコントロールする機能を有している。すなわち、接触式ぜんまいばね２２にエネルギを蓄積する場合には、ブレーキ３５によって主動軸３２の回転を禁止した状態でハンドル２１を回転させてケースを回転させることで、接触式ぜんまいばね２２に弾性エネルギを蓄積させる。一方、接触式ぜんまいばね２２に蓄積されたエネルギを開放する場合には、ブレーキ３５を解除し、エネルギを増速機３１側へ伝達可能な状態にすることで、上記エネルギの開放を行う。
【００１９】
ジェット水供給装置２は、タンク１５内の水をジェット孔１３に送水するポンプ４１と、外部電源１６より供給される電力によって作動するモータ４２を備えている。そして、ポンプ４１は、その内部にインペラ（図示省略）を有しており、このインペラはモータ４２の回転軸に連結されている。したがって、モータ４２の駆動により、インペラが回転することでポンプ４１は駆動する。なお、モータ４２の回転軸は、従動軸３３と連結されており、従動軸３３が回転することにより、モータ４２の回転軸も回転する。
【００２０】
ハンドル２１の回転軸には、この回転軸が一方にしか回転しないよう第２ワンウェイクラッチ５１が取り付けられている。したがって、使用者がハンドル２１を回して接触ぜんまいばね２２にエネルギを蓄積している途中に、手をハンドル２１から離したとしても、接触式ぜんまいばね２２に蓄積したエネルギによりケース２４がエネルギ蓄積時とは逆方向に回転することによりハンドル２１が回転してしまうといった状況が発生しない。したがって、操作者が打撲や切創などの被害を受ける危険性が無い。
【００２１】
図２は、本発明の第一の実施形態において、手動洗浄モードで接触式ぜんまいばね２２にエネルギ蓄積を行う場合の動作を示す図である。停電時において、使用前または使用後に、ブレーキ３５で主動軸３２を固定した後、使用者は予め決められた回数だけハンドル２１を回すことにより、接触式ぜんまいばね２２にポンプ４１による汚物排出に必要なエネルギを蓄積させる。蓄積後は、ハンドル２１から手を離しても、ブレーキ３５が主動軸３２を固定しているため、接触式ぜんまいばね２２のエネルギが開放されることはなく、ブレーキ３５による主動軸３２の固定を解除するまで、蓄積されたエネルギを維持し続けることができる。
【００２２】
図３は、本発明の第一の実施形態において、手動洗浄モードで接触式ぜんまいばね２２のエネルギ開放を行う場合の動作を示す図である。停電時において、汚物排出の際に、使用者がブレーキ３５による主動軸３２の固定を解除することにより、接触式ぜんまいばね２２に予め蓄えたエネルギが開放され、主動軸３２が回転する。ここで、本実施形態においては、エネルギ開放時に主動軸３２が従動軸３３に対して相対的に上記所定の方向に回転するよう設計されているため、主動軸３２と従動軸３３を連結する第１ワンウェイクラッチ３４において、主動軸３２の回転が従動軸３３に伝達され、さらにこの回転が従動軸３３からモータ４２の回転軸へと伝達されることにより、ポンプ４１が駆動する。これにより、ジェット孔１３から洗浄水を噴出させることができ、汚物の排出を行うことができる。
【００２３】
図４は、本発明の第一の実施形態において、通常洗浄モードを行う場合の動作を示す図である。通常洗浄モードの場合、使用者が図示しない洗浄開始スイッチを押すことにより、外部電源１６より供給される電力によりモータ４２が駆動し、ポンプ４１のインペラを回転させることで洗浄水を加圧し、汚物の排出を行う。このとき、モータ４２の回転軸と連結されている従動軸３３が回転することになるが、従動軸３３は、相対的に主動軸３２が従動軸３３に対し上記所定の方向とは反対方向に回転するよう回転するため、第１ワンウェイクラッチ３４において、従動軸３３が空転し、従動軸３３の回転が主動軸３２へ伝達されず、これによりモータ４２の動力（エネルギ）が手動駆動ユニット３に伝達されない。したがって、モータ４２の回転により主動軸３２が回転して接触ぜんまいばね２２が主動軸３２に巻き付くことがないことから、モータ４２の動力をポンプ４１を駆動させるためのエネルギとして十分に利用することができる。
【００２４】
このように第１ワンウェイクラッチ３４を主動軸３２と従動軸３３の間に設けることにより、手動洗浄モードで洗浄を行う際は、接触式ぜんまいばね２２のエネルギがジェット水供給装置２に伝達され、汚物の排出を行うことができる。一方、通常洗浄モードで洗浄を行う際は、外部電力１６より供給される電力により駆動するモータ４２の動力が手動駆動ユニットへ伝達されることがない。そのため、モータ４２の動力をポンプ４１駆動用のエネルギとして十分に利用できることから、手動洗浄モードで汚物排出を行う際は、通常洗浄モードで汚物の排出を行う場合と比較して、汚物の排出性能が低下することがない。
また、従動軸３３を主動軸３２から切り離すための操作を必要としないため、手動洗浄モード実行後に、従動軸３３を主動軸３２から切り離し忘れてしまって通常洗浄モード実行時にジェット水供給装置２から手動駆動ユニット３へエネルギが伝達されるような状況が生じることがない。
【００２５】
図５に接触式ぜんまいばね２２の角変位とトルクの関係を示す。図６に、接触式ぜんまいばね２２のエネルギ開放後のポンプ４１から送水される水の瞬間流量と時間の関係を示す。図７に接触式ぜんまいばね２２の巻締め及び巻戻ししたときの、動作図を示す。接触式ぜんまいばね２２は、組付け設置時に外側の素線が互いに接触しているぜんまいばねで、接触式ぜんまいばね２２を巻き締めると、次第に外側の密着部分がほぐれ、さらに巻き締めを進めると中心軸側に巻きつく。このように、巻締め過程において、有効長(密着により変形が拘束されない部分の長さ)が変化するため、接触式ぜんまいばね２２は、図５に示すように、トルクと角変位が比例しない非線形のバネ特性を示す。
【００２６】
巻締めた接触式ぜんまいばね２２を巻戻して復元する場合、接触式ぜんまいばね２２は、図５に示すように、３つの過程（第一過程６３、第二過程６２、第三過程６１）を順に経て、復元する。第一過程６３では、他の過程のときよりも大きなトルクが発生し、この大きなトルクがポンプ４１に伝達されることにより、ポンプ４１は大きな瞬間流量で洗浄水を排水トラップ管路１４へ供給することができる。大きな瞬間流量での洗浄水供給により、排水トラップ管路１４は満水の状態となり、サイホン作用が発生する。
【００２７】
図５に示すように、第二過程６２では、第一過程６３及び第三過程６１よりも角変位の変化量におけるトルクの変化量が小さいため、第一過程６３で発生するトルクほど大きくはないが、サイホン作用を継続させることが可能な瞬間流量で洗浄水を排水トラップ管路１４へ供給することができる比較的大きなトルクを、良好な汚物排出が行える程度の期間に亘って発生させ続けることができる。したがって、手動洗浄モードで汚物を排出する場合であっても、サイホン作用の発生後、サイホン作用を良好な汚物排出が行える程度の期間に亘って発生させ続けることができるため、より確実に汚物排出性能の低下を防止することができる。また、接触式ぜんまいばね２２が上記のような特性を持つことから、サイホン作用の継続に必要な所定以上のトルクを上記期間に亘り継続して発生させるためにばねを大きくする必要がないため、手動駆動ユニット３を小型化することが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１…水洗大便器装置
２…ジェット水供給装置
３…手動駆動ユニット
４…大便器
１２…ボウル部
１３…ジェット孔
１４…排水トラップ管路
１５…タンク
１６…外部電源
２１…ハンドル
２２…接触式ぜんまいばね
２３…エネルギ伝達部
２４…ケース
３１…増速機
３２…主動軸
３３…従動軸
３４…第１ワンウェイクラッチ
３５…ブレーキ
４１…ポンプ
４２…モータ
５１…第２ワンウェイクラッチ
６１…第三過程
６２…第二過程
６３…第一過程
７１…第三過程
７２…第二過程
７３…第一過程
７４…タンク給水路
７５…ジェット水供給水路
【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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