(57)【要約】      （修正有）【課題】臭気を軽減する機能と尿石の付着を防止する機能を有する無水小便器システムを提供する。【解決手段】小便器本体２０の下部に、所定の水位まで液体を貯留するトラップ２と、トラップ２を覆い、液体をトラップ２に導く流入口３１が形成された蓋３と、流入口３１を開放及び閉鎖する開閉手段４と、を含むカートリッジ１と、カートリッジ１の上方に載置され、液体に含まれる尿素から発生するアンモニアを消費するバクテリア由来の洗浄剤５と、を設けた。【選択図】図２
2014045891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の水位まで液体を貯留するトラップと、前記トラップを覆い、前記液体を前記トラップに導く流入口が形成された蓋と、前記流入口を開放及び閉鎖する開閉手段と、を含むカートリッジと、
前記カートリッジの上方に載置され、前記液体に含まれる尿素から発生するアンモニアを消費するバクテリア由来の洗浄剤と、を備えることを特徴とする無水小便器システム。
【請求項２】
前記蓋の上に取り外し可能に設けられ、前記洗浄剤を載置するカバーユニットを備え、
前記カバーユニットは、前記洗浄剤を載置する窪みが設けられた受け皿と、前記窪みに載置された洗浄剤を覆う微孔が設けられた覆いとを有することを特徴とする請求項１に記載の無水小便器システム。
【請求項３】
前記カバーユニットと前記蓋との間に間隙を設けることを特徴とする請求項２に記載の無水小便器システム。
【請求項４】
前記開閉手段は、前記所定の水位まで貯留された液体から受ける浮力と自重による重力との差の力を用いて、前記流入口の下方から前記流入口を押し上げて閉鎖するフロートであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項５】
前記開閉手段は、前記所定の水位まで貯留された液体から受ける浮力と自重による重力との差の力を用いて、前記流入口の上方から、前記流入口を押し下げて閉鎖するフロートであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項６】
前記フロートは、自己に作用する浮力と重力との差の絶対値が０〜１．００Ｎの範囲となるように設けられることを特徴とする請求項４または５に記載の無水小便器システム。
【請求項７】
前記フロートは、前記流入口からの液体又は前記トラップに貯留された液体の一部を利用して、浮上又は沈降の動作を制動する制動手段を有することを特徴とする請求項４ないし６の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項８】
前記フロートは、胴部の一部が細く括れた形状となるように形成されることを特徴とする請求項４ないし７の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項９】
前記開閉手段は、自己の弾性力を用いて、前記流入口の下方から、前記流入口を押し上げて閉鎖する弾性膜の弁であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項１０】
前記弾性膜の弁は、その弾性力が０〜１．００Ｎの範囲となるように設けられることを特徴とする請求項９に記載の無水小便器システム。
【請求項１１】
前記蓋の少なくとも一部は、密着性を有する部材で形成され、カートリッジ組込部に当接することを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項１２】
前記密着性を有する部材は、Ｏリング又はゴムキャップで構成されることを特徴とする請求項１１に記載の無水小便器システム。
【請求項１３】
前記カートリッジ又はカバーユニットのうち、無水小便器本体への取付け状態において外部から視認できる範囲の少なくとも一部には、前記液体又は空気との反応によって変色又は消失するコーティング層が形成されることを特徴とする請求項１ないし１２の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項１４】
前記カートリッジ及び前記カバーユニットの少なくとも一部は、生分解性の材料によって構成されることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載の無水小便器システム。
【請求項１５】
請求項１ないし１４の何れか１項に記載の無水小便器システムのクリーニング方法であって、
最後に、アンモニアを消費するバクテリアを含有する洗浄液を吹き付けた状態のままクリーニングを終了することを特徴とするクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、男性用の小便器システムに関し、特に尿の排出に洗浄水を使用しない無水小便器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の男性用の水洗小便器では、定期的に、又は使用前後に洗浄水を流して尿を排出するものであるが、洗浄水を介して繁殖した雑菌によって尿に含まれる尿素が分解され、分解された尿素がアンモニアに変換されることがある。このアンモニアは臭気の原因となる。さらに、アンモニアが大量に発生すると液性がアルカリ性に移行するため、尿中に溶解していたカルシウムイオンは、難溶性カルシウム化合物（炭酸カルシウム、燐酸カルシウムなど）に変質し、いわゆる尿石として付着する。尿石が大量に蓄積すると排水管などが閉塞することがあり、これを除去するためには大きなコストを要する。また、尿石自体が多孔質であるため、尿石が付着した箇所には雑菌が蓄積しやすく、汚れ、臭気の原因となるおそれもある。
【０００３】
近年では、水資源の節約などの観点から、尿の排出に洗浄水を使用しない無水小便器が提案されている。例えば、特許文献１には、無水トイレ用の防臭トラップ（カートリッジ）が開示されており、この防臭トラップは、小便器の中に挿入するパンと、パンを覆う蓋と、蓋の開口を閉鎖するフロートを備え、臭気が漏れ出るのをある程度防ぐことができる。また、一般の水洗トイレとは異なり、使用毎に洗浄水を使って洗浄しないため、残存する洗浄水を介した雑菌の繁殖や、洗浄水中のカルシウムに由来する尿石の生成を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２―５１３６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の防臭トラップにおいても、尿自体に含まれる水を介して雑菌が繁殖するので、アンモニアの発生を完全に抑えられるわけではない。発生したアンモニアは臭気の原因となり、尿を流すために開口が開いた際に臭気が漏れ出ていた。加えて、アンモニアによって尿石が生成され、小便器内壁や防臭トラップの上部及び内部、排水管などに尿石を付着させる原因ともなる。
【０００６】
さらに、臭い遮断装置として蓋の開口部を閉鎖するフロートを使用する場合、使用時には開口部を開けて尿を流し、それ以外のときには開口部を閉鎖して臭いを遮断する必要があるところ、におい遮断装置の正確な開閉には、フロートの質量及び浮力を適切に設定する必要があることが分かった。また、このフロートに尿石が付着すると、フロートの質量が変化してしまうため、フロート自体の質量とフロートの浮力との差が変化することがある。この場合、開口部を正確に開閉することが出来なくなり、開口部に隙間ができて臭気が漏れ出たり、蓋の上面に尿を堰き止めてしまったりする虞があった。
【０００７】
また、この防臭トラップでは、トラップ上面に離れ落ちた体毛が残ったままとなることがあり、見た目が好ましくない。さらに、このような防臭トラップは、衛生上、定期的に交換することが好ましいが、利用者にとっては交換時期を判断することが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、上記問題の少なくとも一つを解決する無水小便器システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決するため、本発明の無水小便器システムは、所定の水位まで液体を貯留するトラップと、トラップを覆い、液体をトラップに導く流入口が形成された蓋と、流入口を開放及び閉鎖する開閉手段と、を含むカートリッジと、カートリッジの上方に載置され、液体に含まれる尿素から発生するアンモニアを消費するバクテリア由来の洗浄剤と、を備える。
【００１０】
上記無水小便器システムは、蓋の上に取り外し可能に設けられ、洗浄剤を載置するカバーユニットを備え、カバーユニットは、洗浄剤を載置する窪みが設けられた受け皿と、窪みに載置された洗浄剤を覆う微孔が設けられた覆いとを有することが好ましい。
【００１１】
また、上記無水小便器システムにおいて、カバーユニットと蓋との間に間隙を設けることが好ましい。開閉手段は、所定の水位まで貯留された液体から受ける浮力と自重による重力との差の力を用いて、流入口の下方から流入口を押し上げて閉鎖するフロートであることであってもよい。また、開閉手段は、所定の水位まで貯留された液体から受ける浮力と自重による重力との差の力を用いて、流入口の上方から、流入口を押し下げて閉鎖するフロートであってもよい。
【００１２】
上記フロートは、自己に作用する浮力と重力との差の絶対値が０〜１．００Ｎの範囲となるように設けられることが好ましい。また、上記フロートは、流入口からの液体又はトラップに貯留された液体の一部を利用して、浮上又は沈降の動作を制動する制動手段を有することが好ましい。さらに、上記フロートは、胴部の一部が細く括れた形状となるように形成されることが好ましい。
【００１３】
また、上記無水小便器システムにおいて、開閉手段は、自己の弾性力を用いて、流入口の下方から、流入口を押し上げて閉鎖する弾性膜の弁であってもよい。弾性膜の弁は、その弾性力が０〜１．００Ｎの範囲となるように設けられることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記無水小便器システムにおいて、蓋の少なくとも一部は、密着性を有する部材で形成され、カートリッジ組込部に当接することが好ましい。密着性を有する部材は、Ｏリング又はゴムキャップで構成されてもよい。
【００１５】
加えて、上記無水小便器システムにおいて、カートリッジ又はカバーユニットのうち、無水小便器本体への取付け状態において外部から視認できる範囲の少なくとも一部には、液体又は空気との反応によって変色又は消失するコーティング層が形成されることが好ましい。そして、カートリッジ及びカバーユニットの少なくとも一部は、生分解性の材料によって構成されることが好ましい。
【００１６】
上記無水小便器システムのクリーニング方法であって、最後に、アンモニアを消費するバクテリアを含有する洗浄液を吹き付けた状態のままクリーニングを終了してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、化学薬品や電気を使用せずに臭気を遮断する機能及び尿石の付着を防止する機能を備えた無水小便器システムを提供することができる。その他の効果については、発明を実施するための形態において述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の無水小便器システムを使用した小便器全体の概略構成図
【図２】本発明の第１の実施形態の無水小便器システムの非使用時の概略構成図
【図３】本発明の第１の実施形態の無水小便器システムの使用時の概略構成図
【図４】本発明の第２の実施形態の無水小便器システムの使用時の概略構成図
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、フロートの浮力調整手段の例を示す説明図
【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、フロートの制動手段の例を示す説明図
【図７】本発明の第３の実施形態の無水小便器システムの使用時の概略構成図
【図８】本発明の無水小便器システムの実施例
【図９】カバーユニットの一例
【図１０】カートリッジの一例
【図１１】蓋の一例
【図１２】トラップの一例
【図１３】フロートの一例
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[本発明の概要]
図１は、本発明の無水小便器システムを使用した小便器全体の概略構成図である。本無水小便器システムは、洗浄水を使用しない男性用の小便器に用いられるものであって、同図に示すように、少なくとも、小便器本体２０の下部に形成されたカートリッジ組込部３０に挿入されて使用される交換可能なカートリッジ１と、カートリッジ１の上方に載置されるバクテリア由来の洗浄剤５とを備える。小便器本体２０は、例えば、壁４０などに設置され、カートリッジ１を通過した液体（尿）を、排水管５０を介して外部に排出する。
【００２０】
本カートリッジ１は、小便器本体２０の槽で収集した液体（尿）を所定の水位まで貯留し、所定の水位を超えた液体を排水管５０側へ排出する。本無水小便器システムは、臭気を遮断する機能と、尿石の付着を防止する機能を有する。
【００２１】
具体的には（以下、例えば図２参照）、本カートリッジ１は、少なくとも、液体を所定の水位まで貯留するトラップ（液溜め）２、流入口３１を有する蓋３、及び流入口３１を開放及び閉鎖する開閉手段４を有する。開閉手段４は、例えば、トラップ２に貯留された液体１０から受ける浮力Ｆ１と重力Ｆ２とを用いて、流入口３１を閉鎖及び開放可能に構成されたフロートであってもよい（第１及び第２の実施形態）。また、自己の弾性力を用いて流入口３１を閉鎖及び開放可能に構成された弾性膜の弁であってもよい（第３の実施形態）。
【００２２】
洗浄剤５は、自然環境から抽出したバクテリアを固体状に成形したものであり、液体が降り注がれると、固体の一部が融解し、休眠バクテリア（芽胞）が活性化する。洗浄剤５のバクテリアは、活性化すると尿を分解してアンモニアを生成するのに加え、生成されたアンモニアについても自己消費するアンモニア自己消費型のバクテリアとする。これによって、カートリッジ内外に生成される好ましくないアンモニアが消費され、小便器からの臭気を減らすことができる。また、洗浄剤５は、香料を含んでもよい。洗浄剤５は、カートリッジ１の上方又はその蓋３の上方のいずれの位置に載置されてもよい。また、洗浄剤５を蓋の上にそのまま載置すると、尿の当たり具合により、部分的に融解して崩れ、バクテリアの消費が激しくなるので、蓋の上に設置されるカバーユニット６に格納することが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明の無水小便器システムは、悪臭の発生を防止し、汚れを取り除くため、定期的又は不定期にクリーニングすることが好ましい。ここで、クリーニングの際には、洗浄剤５と同様のアンモニア自己消費型のバクテリアを含有する液体（洗浄液）を使用することが好ましい。特に、本発明の無水小便器システムのクリーニング方法は、水で洗い流すと一緒にバクテリアも流されてしまうので、水を極力使用せずに行うことが好ましい。例えば、通常の小便器本体のクリーニングの場合であれば、小便器本体にアンモニア自己消費型のバクテリアを含有する洗浄液を吹き付けて、乾いた布や紙で汚れをふき取り、さらに最後に、小便器本体に洗浄液を再度吹き付けた状態のままクリーニングを終了する。このようなクリーニング方法によれば、水で洗い流すのに比べると、布又は紙で汚れをふき取るだけなので、水の使用量を抑えることができる。さらに、最後に吹き付けた洗浄液中のアンモニア自己消費型のバクテリアによって、その後の使用時における尿の分解を促進するのである。クリーニングのタイミングは、使用頻度、使用状態によって適宜設定されるものであるが、好ましくは、１日１回以上クリーニングすることが好ましい。なお、カートリッジを交換する場合や、排水管内部の清掃などの大幅なメンテナンス時には、小便器内を水で洗い流してもよい。以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
【００２４】
［実施形態１］
図２は、本発明の第１の実施形態の無水小便器システムの概略構成図である。本実施形態のカートリッジ１には開閉手段４として沈降型のフロートを採用する。同図は、利用者が当該無水トイレを使用していない時（以下「非使用時」という）の状態である。
【００２５】
カートリッジ１は、トラップ２、蓋３及び開閉手段４を備える。トラップ２は、流出口２２を有し、流出口２２の位置によって規定される所定の水位まで液体１０を貯留する。所定の水位を越える液体は、流出口２２を介して、カートリッジ組込部３０及び排水管５０側に排出される。トラップ２は、硬質プラスチック、陶器、セラミックス等によって構成されており、特に、交換式の場合には安価で製造が容易なプラスチックによって構成されていることが好ましく、更に好ましくは生分解性プラスチックによって構成されていることが好ましい。なお、トラップ２自体を交換せずに蓋３又は開閉手段４のみを交換する方式としてもよい。
【００２６】
蓋３は、トラップ２の上部を覆う部材であり、小便器本体２０の槽で収集される液体をトラップ２に流し入れる流入口３１を有し、カートリッジ１全体を組込部３０内に保持する。蓋３は、中心の流入口に向かって下方に傾斜するように構成することが好ましい。また、同図の蓋３は、トラップ２とは別体として弾性のある樹脂によって形成されており、トラップ２に対して嵌めこむように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、蓋３は、トラップ２の胴体部分と一体として硬質のプラスチックによって構成してもよいし、トラップ２とは別体の硬質のプラスチックによって形成し、トラップ２の溝などに螺合するねじ込み式であってもよいし、トラップ２ではなく組込部３０に設けられた溝などに螺合するねじ込み式であってもよい。蓋３の少なくとも一部（例えば、組込部３０の壁と当接する外周部、開閉手段４と当接する流入口の周辺部）については、密着性を有する部材（ゴムキャップ、Ｏリングなど）を設けるか、密着性を有する材質（弾性のある樹脂）で構成されることが好ましい。また、蓋３の全部を密着性を有する材料で構成されてもよい。これによって、隙間をなくし、排水管５０側から伝わる臭気を遮断することができる。また、蓋３は、フロート４の浮上及び沈降の動作を安定させるガイド壁２４を有してもよい。
【００２７】
ガイド壁２４は、筒状に形成されており、トラップ２内に貯留された液体の水位よりも下方に延びるように設けられることが好ましい。これによって、ガイド壁２４は、排水管５０側から伝わる臭気を遮断する隔壁としても機能する。同図では、ガイド壁２４は、蓋３と一体に設けられているが、トラップ２と一体に設けてもよい。また、ガイド壁２４と臭気遮断用の隔壁とを別々に設けてもよい。
【００２８】
フロート４は、流入口を閉鎖するための頭部と、頭部から下方に伸びた胴部とを有する。フロート４の頭部は流入口よりも若干大きく構成されており、フロート４の頭部の周縁部と流入口とが当接することにより流入口を閉鎖することができる。フロート４の胴部は、トラップ２に貯留された液体１０まで届くように構成されており、フロート４の胴部の一部が液体中に沈むことにより浮力を得ている。
【００２９】
本実施形態の場合、フロート４は、自己の浮力によって蓋の流入口を下方から押し上げて閉鎖する。フロート４の頭部の周縁部と流入口とが当接した状態において、フロート４がトラップ２内の液体１０から受ける浮力をＦ１、フロート４の質量による重力をＦ２とすると、Ｆ１とＦ２との差ΔＦ（＝Ｆ１−Ｆ２）が０〜１．００Ｎの範囲、より好ましくは０〜０．５０Ｎの範囲となるように、フロート４を設定、配置することが好ましい。
【００３０】
ここでは、鉛直上方の方向（浮力の方向）を正とする。浮力Ｆ１は、非使用時におけるフロート４の喫水線下の体積と等しい液体の重さに対応する。本実施形態では、小便器の非使用時の状態において、Ｆ２とＦ１とが同じか、Ｆ２よりもＦ１が大きくなるように構成する。Ｆ２とＦ１とが等しい場合（ΔＦ＝０）、フロート４の頭部の周縁部と流入口とがちょうど接触するようにフロート４は設定、配置される。また、Ｆ２よりもＦ１が大きい場合（ΔＦ＞０）、ΔＦは、フロート４を持ち上げる力として作用し、フロート４を押し上げて、蓋３の流入口３１を下方から閉鎖する。フロート４の頭部は密閉性を有する部材（例えば、ゴムなど）で構成してもよい。フロート４の内部は、中空としてもよいし、液体に比べて比重の小さい部材で構成してもよい。また、フロート４自体の質量を調整したり、安定性を確保したりするために内部にバラストを積んでもよい。
【００３１】
カートリッジ１（蓋３）の上部には、洗浄剤５が載置される。洗浄剤５は、バクテリア由来の固形物であり、微生物の活動を介して、無水小便器の本体２０、組込部３０、カートリッジ１内部及び排水管５０における臭気の発生及び尿石の付着を抑制する。洗浄剤５は、利用者が当該無水小便器を使用する時（以下「使用時」という）において、上方から降り注ぐ液体によってその一部が融解し、休眠バクテリア（芽胞）が活性化して、小便器本体２０、さらには流入口３１を介して、トラップ２、組込部３０の壁面、及び排水管５０に流れ込む。このバクテリアは、尿を分解してアンモニアを生成するのに加え、各部で生成されるアンモニアを消費するアンモニア自己消費型のバクテリアであり、アンモニアの発生を大幅に低減させる。このため、排水管５０などが尿石によって閉塞するおそれが少なくなり、無水小便器の保守管理に要するコストを大幅に低減することができる。さらに、洗浄剤５から活性化されたバクテリアは、付着した汚れを分解し悪臭の原因を生じさせるような他のバクテリア（雑菌）を数量で上回るので、無水小便器内に潜在的に存在する各種バクテリアによる有害な影響を排除できる可能性がある。したがって、本カートリッジによれば、無水小便器を従来よりもさらに臭気を抑え、衛生的な状態に保つことができる。
【００３２】
また、洗浄剤５を蓋３の上にそのまま載置し、使用時において液体が直接当たるようにすると、液体の当たり具合により、部分的に融解して洗浄剤５が崩れ、液体との接触面積が大きくなることから、バクテリアの消費が激しくなる。また、崩れた洗浄剤５が利用者の目に入るので、見た目もよくなかった。このため、洗浄剤５は、蓋の上に設置されるカバーユニット６に格納されることが好ましい。
【００３３】
カバーユニット６は、蓋３の上に取り外し可能に設けられ、受け皿６１及び覆い６２から構成される。受け皿６１は、洗浄剤５を載置する窪み６３及び上方から降り注ぐ液体を通過させる複数の孔６４を有する。覆い６２は、上方から降り注ぐ液体を通過させるいくつかの微孔６５を有し、少なくとも窪み６３に載置された洗浄剤５を覆うものである。微孔６５によって、無水小便器システムの使用時において、液体が少量ずつ内部に格納された洗浄剤５に当たるため、洗浄剤５は、使用毎に適量ずつ融解していく。このため、本カートリッジでは、カバーユニットを設けていないときよりも、洗浄剤を長持ちさせることができる。使用頻度、使用状態にもよるがカバーユニットを設けない状態よりも３〜１０倍程度長持ちさせることも可能である。さらに、洗浄剤５が崩れても、覆い６２によって利用者の目から隠すことができる。また、カバーユニット６は、例えば、複数の脚（図示省略）を介して、蓋３上に設置することが好ましく、蓋３とカバーユニット６との間に間隙６６を設けることが好ましい。これによって、使用時において利用者から離れ落ちた体毛又はごみの小片などを液体とともにトラップ２に流し込むことができ、美観を損ねるおそれが少ない。
【００３４】
図３は、図２に示した無水小便器システムの使用時における状態である。無水小便器システムの使用時には、利用者から排出された液体の大部分は小便器本体２０の槽の壁面に沿って収集されるが、カートリッジ１の上方に直接降り注ぐものもある。同図に示したとおり、上方から液体１３が降り注がれると、その一部はカバーユニット６の覆い６２に設けられた微孔６５を通過して洗浄剤５に当たり、他の一部はカバーユニット６の受け皿６１に設けられた孔６４を通過する。この場合、洗浄剤５の一部が融解し、活性化したバクテリアが液体とともに拡散する。
【００３５】
小便器本体２０の槽に沿って収集された液体とカバーユニット６を通過した液体は、蓋３の傾斜に沿って流入口３１に向かう。初めのうちは、流入口３１がフロート４によって閉鎖されているので、液体は蓋３の上面において堰き止められる。このため、堰き止められた液体１５の質量による重力Ｆ３がフロート４の質量による重力をＦ２に加わる。そして、堰き止められた液体１５の質量による重力Ｆ３が、フロート４を押し上げている力ΔＦよりも大きくなると、フロート４はガイド壁２４に案内されて沈降し始めるが、フロート４が沈降することによりフロート４の喫水線が上がるため、浮力Ｆ１は増加することになる。このため、フロート４の挙動は、重力Ｆ２＋重力Ｆ３と、フロートの沈降により変化する浮力Ｆ１とのバランスによって決定される。この点、浮力Ｆ１の沈降による増加量については、フロート４の体積に依存するため、フロート４の形状を適宜設計することによってフロートの挙動を制御することができる。フロート４の沈降により流入口３１が開放されると、堰き止められた液体１５が流入口３１を通過し、トラップ２に流れ込む。トラップ２に貯留された液体１０において所定の水位を越える分は、トラップ２の流出口２２を介して、組込部３０側に流れ込み、最終的には排水管５０を介して外部に排出される。堰き止められた液体１５がなくなると、重力Ｆ３がなくなることから、フロート４は再び上昇し始め、流入口３１をΔＦの力によって下方から閉鎖する。
【００３６】
上記の実施形態では、開閉手段として、流入口を下方から押し上げて閉鎖するフロートを用いる例を説明したが、流入口を上方から抑えて閉鎖するフロートを用いることもできる。
【００３７】
［実施形態２］
図４は、本発明の第２の実施形態の無水小便器システムの概略構成図である。本実施形態のカートリッジ１では開閉手段４として押し下げ型のフロートを採用する。同図は、無水小便器システムの使用時の状態である。なお、洗浄剤及びカバーユニットについては記載を省略している。
【００３８】
本実施形態の場合、フロート４は、自重による重力によって蓋の流入口を上方から押し下げて閉鎖する。フロート４の頭部は、周囲の液体から浮力を得られるように中空であるか、液体よりも比重の小さい材料で構成されることが好ましい。フロート４がトラップ２内の液体１０から受ける浮力をＦ１、フロート４の質量による重力をＦ２とすると、Ｆ１とＦ２との差ΔＦ（Ｆ１−Ｆ２）が０〜１．００Ｎの範囲、より好ましくは０〜０．５０Ｎの範囲となるように、フロート４を設定、配置することが好ましい。
【００３９】
ここでは、鉛直下方の方向（重力の方向）を正とする。浮力Ｆ１は、非使用時におけるフロート４の喫水線下の体積と等しい液体の質量に対応する。本実施形態では、非使用時の状態において、Ｆ１とＦ２とが同じか、Ｆ１よりもＦ２が大きくなるように構成する。Ｆ１とＦ２とが等しい場合（ΔＦ＝０）、フロート４の頭部の周縁部と流入口とがちょうど接触するようにフロート４は設定、配置される。また、Ｆ１よりもＦ２が大きい場合（ΔＦ＞０）、ΔＦは、フロート４を抑える力として作用し、フロート４を蓋３の流入口３１を上方から押し下げて閉鎖する。
【００４０】
同図に示したとおり、上方からの液体１３は、蓋３の傾斜に沿って閉鎖された流入口３１に向かうが、初めのうちは流入口３１がフロート４によって閉鎖されているので、液体は蓋３の上面において堰き止められる。そして、フロート４の頭部が堰き止められた液体１５からの追加的な浮力Ｆ４を受けて、これがフロート４を押し下げている力ΔＦよりも大きくなると、フロート４は浮上し始め、流入口３１が開放する。堰き止められた液体１５が流入口３１から流れ出して減少し始めると、フロート４は浮力Ｆ４を失って再び下降し始め、流入口３１をΔＦの力によって上方から閉鎖する。
【００４１】
ところで、図２、図３又は図４に示したフロートは、喫水線下の液体から受ける浮力と自重による重力との差によって、蓋３の流入口３１を押し上げて又は押し下げて閉鎖するものであるが、蓋上に堰き止められた液体を効率良くトラップ側に流し込むために、外部からの力（例えば、Ｆ３又はＦ４）に追従してできるだけ大きく変位すること（つまり、流入口が大きく開放すること）が好ましい。そこで、本発明の一態様では、フロートに、浮上又は沈降の動作の際の浮力の変化を小さくすることができる浮力調整手段を設けてもよい。浮力調整手段は、例えば、フロートの胴部の一部を括れた形状に形成することよって実現してもよい。
【００４２】
図５は、フロートの浮力調整手段の例を示す説明図である。沈降型のフロートの場合、例えば、非使用時の喫水（最下位の喫水）をｄ１、使用時の喫水（最上位の喫水）をｄ２として、フロートのｄ１〜ｄ２の範囲の少なくとも一部を胴部の最大径よりも小さくなるように形成してもよい。これによって、フロート４は、わずかな外力でも大きく沈降することができる。
【００４３】
また、フロートの胴部の形状は、必要に応じて適宜設定してよく、フロートが沈降又は浮上する際の浮力の変化を任意に設定してよい。同図（Ａ）は、平均喫水ｄｍに向かってゆるやかに凹むように構成した例である。同図（Ｂ）は、平均喫水ｄｍを中心として二つの円錐柱をその頂点で合わせるように構成した胴部の例である。同図（Ｃ）は、最大径よりも小さい径を有する細い円柱によって構成した胴部の例である。同図（Ａ）ないし（Ｂ）に示すフロートの変位量はΔｄである。
【００４４】
ところで、沈降型のフロートの場合（図３参照）、フロートを押し上げる力ΔＦよりも蓋上に堰き止められた液体による重力Ｆ３が大きくなると、フロートが沈降し始め、流入口が開放され、堰き止められた液体がなくなると流入口が再び閉鎖される。反対に、浮上型のフロートの場合（図４参照）、フロートを押し下げる力ΔＦよりも蓋上に堰き止められた液体による浮力Ｆ４が大きくなると、フロートが浮上し始め、流入口が開放され、堰き止められた液体がなくなると流入口が再び閉鎖される。
【００４５】
しかしながら、厳密にいえば、フロートを押し上げる力（又は押し下げる力）ΔＦをある程度大きく設定した場合、蓋上に堰き止められた液体がすべて下方に流れ込む前に流入口が閉鎖し、少量の液体が蓋上に残ったままとなるおそれがある。この場合、美観が損なわれるばかりか、蓋上に残存する液体は臭気や汚れの原因となることもあり衛生上好ましくない。したがって、沈降（又は浮上）したフロートは徐々に浮上（又は沈降）し、時間差をもって閉鎖の位置に戻ることが好ましい。そこで本発明の一態様では、沈降型のフロートに浮上の動作を制動する制動手段を設け、浮上型のフロートに沈降の動作を制動する制動手段を設けてもよい。
【００４６】
図６は、フロートの制動手段の例を示す説明図である。同図（Ａ）ないし（Ｄ）は、沈降型のフロート胴部に浮上制動手段を設けた例である。同図（Ａ）では、フロート４には、フロート頭部の下方に小型受け皿４１が設けられる。小型受け皿４１は、微小な排出口４２を有する。フロートの沈降時において、フロート頭部に沿って流れ落ちてくる液体は、この小型受け皿４１に一時的に保持される。保持された少量の液体によって、フロート自体の質量が増加するので、この増加分だけフロートを押し上げる力ΔＦは減少する。保持された少量の液体は、流入口の上部に堰き止められた液体がすべてなくなった後（すなわちＦ３の力が消失した後）、微小な排出口４２を介して排出され始め、保持された液体の減少に従ってΔＦが徐々に大きくなる。このため、浮上制動手段を設けた場合、フロートの浮上の動作は遅くなり、流入口が閉鎖されるまでの時間が長くなる（時間差が生じる）。したがって、少量の液体が蓋上に残ったままとなるおそれが少ない。
【００４７】
同図（Ｂ）では、沈降型のフロート胴部の最上位の喫水線（使用時）より下方に、中心に向かって凹むような窪み４３が設けれ、微小な排出口４４が設けられる。フロートの沈降時において、この窪み４３には液体が満たされるが、Ｆ３の力が消失すると、ここに満たされた液体は微小な排出口４４を介して排出され始め、同図（Ａ）の場合と同様に、フロートを押し上げる力ΔＦが徐々に回復する。また、同図（Ｃ）では、フロート胴部の最上位の喫水線（使用時）より下方に、周辺に向かって凹むような窪み４５が設けれ、微小な排出口４６が設けられる。フロートの沈降時において、この窪み４５には液体が満たされるが、Ｆ３の力が消失すると、ここに満たされた液体は微小な排出口４６を介して排出され始め、同図（Ａ）（Ｂ）の場合と同様に、フロートを押し上げる力ΔＦが徐々に回復する。
【００４８】
一方、図６（Ｄ）は、浮上型のフロートに沈降制動手段を設けた例である。同図（Ｄ）では、浮上型のフロートの胴部の最下位の喫水線（使用時）より上方に、周辺に向かって凹むような窪み４７が設けれ、微小な注入口４８が設けられる。フロートの浮上時において、この窪み４５は空であるが、Ｆ４の力が消失すると、フロートを押し下げる力ΔＦによってフロートは沈降し始め、注入口４８を介して液体が徐々に窪み４７に満たされ、フロートを押し下げる力ΔＦが徐々に大きくなる。このため、沈降制動手段を設けた場合、フロートの沈降の動作は遅くなり、流入口が閉鎖されるまでの時間が長くなる（時間差が生じる）。したがって、少量の液体が蓋上に残ったままとなるおそれが少ない。
【００４９】
なお、上記の各実施形態に示したカートリッジの構成は一例であって、その形状及び構造は種々変形が可能である。例えば、特許文献１にも例示されているとおり、フロートについては、球形、楕円形、円筒形、円錐形、円錐台形、洋梨形、Ｕ形の回転体、及びこれらを組み合わせた形状に構成することができる。フロートの側面の一部には、翼形のリブを螺旋状に設けてもよい。これによって、フロートは、沈降又は浮上する際にリブから受ける圧力によって回転し、トラップ内に水流を発生させるとともに、流入口の縁を擦る。このため流入口との当接部に汚れが付着することを防止することができる。また、トラップについては、例えば、フロートを格納するフロート室と排水管に接続される外筒室との二槽の構造としてもよい。また、蓋の形状、蓋に設けられる流入口の形状、流出口の配置なども適宜設定してよい。
【００５０】
以上説明したとおり、第１及び第２の実施形態によれば、電気及び化学薬品を使用しないで、物理的な機構によって、臭気を遮断する無水小便器システムを提供することができる。使用毎に水を使用して洗浄する必要がないため、水資源を大幅に節約することができる。また、他の形式の無水小便器の場合は、カートリッジにおけるシール材の補充作業のような保守が必要となるが、本無水小便器システムの場合は、物理的な機構による開閉手段を用いるためシール材の補充作業などは必要ない。とくにカートリッジを交換式とすればシステム保守の手間も減らすことができ、より清潔な環境を維持することができる。
【００５１】
また、バクテリア由来の洗浄剤を併用することによって、無水小便器から生じる臭気を軽減し、無水小便器内部及び排水管などに尿石が蓄積することを抑制することができる。このため、従来の水洗又は無水トイレに比べて、清掃や保守に要するコストを大幅に低減することができる。洗浄剤をカバーユニットに格納した場合、洗浄剤は使用毎に適量ずつ融解するので、洗浄剤を長期間使用することができる。
【００５２】
そして、浮力調整手段を使用すれば、カートリッジの流入口を大きく開放することができ、蓋上に堰き止められた液体を効率良く排出することができる。浮上又は沈降の動作の制動手段を使用すれば、蓋上に少量の液体が残ったままとなるおそれが少なく、無水小便器を衛生的に保つことができる。この制動手段は、物理的な機構によって実現されるので、特許文献１に例示されたような電磁石を利用してフロートを沈降させる沈降装置に比べて、電気を必要とせず、構造を簡単にすることができる。
【００５３】
［実施形態３］
図７は、本発明の第３の実施形態のカートリッジの概略構成図である。本実施形態のカートリッジ１では開閉手段４として弾性膜の弁を採用する。同図は、無水小便器システムの使用時の状態である。なお、洗浄剤及びカバーユニットについては記載を省略している。
【００５４】
弾性膜４は、例えば、ゴムなどで構成される部材であって、蓋３の流入口３１をその弾性力Ｆ１で押し上げることによって閉鎖する。液体１３が上方から降り注がれ、蓋３上に液体１５が堰き止められ、液体１５による重力Ｆ２が弁の弾性力Ｆ１より多くなると、弁が開放される。堰き止められた液体１５がなくなると、弁は再び流入口３１を閉鎖する。弾性膜の弁の弾性力は、０〜１．００Ｎの範囲、より好ましくは０〜０．５０Ｎの範囲に設定することが好ましい。また、同図では、弾性膜は、その片方を支持するように蓋３に設けられているが、これに限定されない。膜の周囲を蓋の一部に設け、膜の一部が切れ込みに沿って下方に下がるように構成してもよい。また、同図では、開閉手段４として弾性力を有する膜を記載したがこれに限定されない。例えば、閉鎖用の平板とバネとを用いてもよい。
【００５５】
同図では、フロートの浮上及び沈降の動作を案内するガイド壁を設けなくてもよいが、トラップ２又は蓋３から延びる隔壁２４を配置し、排水管５０から伝わる臭気を遮断することが好ましい。
【００５６】
以上説明したとおり、第３の実施形態によれば、開閉手段がトラップ内の液体に直接浸からないため、第１及び第２の実施形態のフロートを用いる場合とは異なり、開閉手段自体に汚れが付着するおそれが少ない。したがって、開閉手段自体の質量が汚れなどによって変化し、流入口を閉鎖する力が変化するおそれが少ない。
【００５７】
そして、本発明では、上記の実施形態１〜３において、カートリッジ１の交換時期を示す指標を設けてもよい。交換時期を示す指標として、無水小便器システムの利用者から視認可能な領域、例えば、カートリッジ１の蓋３、開閉手段４の一部に、液体又は空気との反応によって、変色又は消失するコーティングを施してもよい。これによって、かかるコーティングの色は使用毎に変化するか、あるいは、かかるコーティングの層は徐々に融解して消失していくので、所定の使用回数の後又は所定の期間が経過した場合、利用者は、カートリッジの交換時期を知ることができる。
【００５８】
加えて、カートリッジ１（カバーユニット６を含んでもよい）の全部又一部は、生分解性の材料（例えば、バイオマス由来のプラスチック）で構成されることが好ましい。これによって、交換後の使用済みカートリッジを焼却処理するのが困難な場合でも、使用済みのカートリッジを土壌などに還元することによって簡単に処理することができる。
【００５９】
[実施例]
以下、本発明の無水小便器システムの実施例について説明する。以下の実施例は、蓋上の液体の質量を受けて沈降する沈降型のフロートを用いたものである。
【００６０】
図８は、本発明の実施例における無水小便器システム全体を撮影した写真であり、カートリッジ１上にはカバーユニット６が設けられている。無水小便器システム全体の高さは約１６ｃｍであり、最大幅は約１２ｃｍである。質量は、乾燥時において約１７６ｇである。
【００６１】
図９は、カバーユニット６を撮影した写真であり、受け皿６１及び覆い６２の形状を示す。円形の受け皿６１は、最大径が約１２ｃｍであり、直径約５ｃｍ、深さ約２ｃｍの窪み６３を有し、この窪み６３に洗浄剤（香料入りのバクテリアキューブ）が格納される。受け皿６１は、直径約５ｍｍの孔が放射状に設けられたメッシュを有する。この受け皿６１の外縁部には高さ約５ｍｍの脚が設けられており、これによって蓋３との間に間隙が形成される。覆い６２は、高さが約３ｃｍ、最大径が約５ｃｍであり、高さ約１６ｍｍの脚が窪み６３に差し込まれて固定される。覆い６２の上面には、直径約４ｍｍの孔６５が５個、直径約５ｍｍの孔が２個設けられている。上方から降り注いだ液体はこの孔を介して少量ずつ通過し、内部に格納された洗浄剤を適量ずつ融解させる。
【００６２】
図１０は、カートリッジ１の全体を撮影した写真であり、トラップ２を覆う蓋３の流入口はフロート４の頭部で閉鎖される。カートリッジ１の上部の直径は、約１１ｃｍであり、カートリッジ１の胴部（やや尻つぼみ）は７．０〜７．５ｃｍ程度である。
【００６３】
図１１は、蓋３を撮影した写真である。蓋３は、ゴム素材で構成されており、直径約３．５ｃｍの円形の流入口３１と、直径約５ｃｍ、高さ約６．５ｃｍの中空の円筒状のガイド壁２４を有する。蓋３は、トラップ２の上部に密着するように構成され、フロート４の頭部が押し上げられると流入口３１を閉鎖するように構成されている。また、カートリッジ１が組込部３０に挿入される際も組込部３０の上部端に密着するように構成されている。
【００６４】
図１２は、トラップ２を撮影した写真である。トラップの上部は、直径約１０ｃｍであり、トラップの胴部は、やや尻つぼみの形状をしており、直径７．０〜７．５ｃｍ程度である。高さは約１０．５ｃｍであり、トラップの上部に１．３×１．５ｃｍの流出口２２が１０個設けられている。流出口２２の下端は、底部から約８．３ｃｍの位置にあるので、すなわち、トラップに貯留される液体の水位は最大で約８．３ｃｍである。
【００６５】
図１３は、フロート４を撮影した写真である。フロート４は、中空構造を有し、最大径が約４．２ｃｍであり、高さが約８．５ｃｍであり、質量が約２８ｇである。フロート頭部４０１は、直径約４．２ｃｍであり、緩やかに盛り上がった形状を有する。フロート胴部４０２は、その胴部は下方に向かって徐々に細くなる形状を有し、２．３〜２．７ｃｍ程度である。フロート尾部４０３は、直径が約２ｃｍであり、フロート４の内部にはバラストとして質量約１７ｇの鉄球を格納する。
【００６６】
本発明の無水小便器システムについて、設置から３ヶ月間使用した後、内視鏡による小便器排水管内の診断及びアンモニア検知管による臭気濃度の診断を行った。カートリッジを取外し、配管内に内視鏡を挿入し、小便器排水管内を観察したところ、若干の黄色の汚れが存在したが、固着しておらず、擦ると落ちる柔らかい汚れであった。さらに、カートリッジを取外した後の小便器本体のカートリッジ組込部およびカートリッジのトラップ内のアンモニア濃度をアンモニア検知管により測定したころ、いずれもアンモニア濃度０ｐｐｍであった。また、トイレルーム内においてアンモニア臭は感知できなかった。
【００６７】
このように、本実施例のカートリッジ及び洗浄剤を使用した無水小便器システムの場合、最適な設定ではアンモニアの発生を０ｐｐｍまで抑えることができた。なお、通常の水洗小便器でも１００ｐｐｍ程度のアンモニアが発生し、他の無水小便器においては８００ｐｐｍものアンモニア濃度が測定されることもあった。以上のように、本実施例の無水小便器システムは、カートリッジ及びアンモニア自己消費型のバクテリアを採用した洗浄剤を使用することにより、全体として、従来に比べて大幅にアンモニアの発生を抑制することを可能としたのである。
【符号の説明】
【００６８】
１  カートリッジ
２  トラップ
４  開閉手段（フロート）
５  洗浄剤
６  カバーユニット
１０  液体
２０  小便器本体
２２  流出口
３０  カートリッジ組込部
３１  流入口
５０  排水管
Ｆ１  浮力
Ｆ２  重力
【図１】
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【図２】
2014045891.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014045891.tif 000008
【図７】
2014045891.tif 000009
【図８】
2014045891.tif 000010
【図９】
2014045891.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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