(57)【要約】【課題】自動で洗浄を行なう場合の複数の洗浄モードに応じた洗浄水量の分配が容易に実現できると共に、手動操作で洗浄水を吐水する場合に種々の吐水パターンに対応することができる便器給水装置を提供する。【解決手段】水洗便器のボウル部とトラップ部にそれぞれ独立して洗浄水を供給する便器給水装置であって、給水源と連絡する第１開閉弁と、前記第１開閉弁の２次側に配設され入水ポートと第１出水ポートと第２出水ポートとを有する分配弁と、前記第１開閉弁と前記分配弁を電気的に駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記制御手段を操作する操作手段と、前記第１開閉弁の１次側と前記第１出水ポートとを連絡するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する第２開閉弁と、前記第１開閉弁、第２開閉弁を手動操作により開閉作動するための手動開閉手段とを備えた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水洗便器のボウル部とトラップ部にそれぞれ独立して洗浄水を供給する便器給水装置であって、
給水源と連絡する第１開閉弁と、前記第１開閉弁の２次側に配設され入水ポートと第１出水ポートと第２出水ポートとを有し前記各ポートへの洗浄水の流量を所定流量に分配する分配弁と、前記第１開閉弁を電気的に駆動する第１駆動手段と、前記分配弁を電気的に駆動する第２駆動手段と、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段と、前記制御手段を操作する操作手段と、前記第１開閉弁の１次側と前記第１出水ポートとを連絡するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する第２開閉弁と、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を手動操作により開閉作動するための手動開閉手段とを備え、
前記分配弁は、初期状態では前記入水ポートと前記第１出水ポートとが非連通状態で、前記入水ポートと前記第２出水ポートとが連通状態であることを特徴とする便器給水装置。
【請求項２】
前記分配弁が、前記入水ポートと、前記第１出水ポートと前記第２出水ポートとを設けたステータと、このステータと面接触しながら摺動して前記第１出水ポートと前記第２出水ポートとを開閉するロータとからなるディスクバルブであることを特徴とする請求項１記載の便器給水装置。
【請求項３】
前記第１出水ポートに逆止弁を連設し、この逆止弁の２次側と前記バイパス流路とを連絡し、前記第１出水ポートまたは前記バイパス流路から前記トラップ部に洗浄水を供給することを特徴とする請求項１または２記載の便器給水装置。
【請求項４】
前記第１開閉弁及び第２開閉弁がパイロット作動式の流体駆動弁で、前記手動開閉手段が前記第１開閉弁を作動する第１パイロット弁と、前記第２開閉弁を作動する第２パイロット弁と、前記第１、２パイロット弁はそれぞれの弁体には連設した弁軸を有し各弁軸に機械的操作力を伝達するためにカムを一体的に取り付けた回転軸と、前記回転軸を回動操作する操作部とからなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の便器給水装置。
【請求項５】
前記第１開閉弁の１次側に定流量手段を配設したことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の便器給水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水洗便器に洗浄水を供給する便器給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水洗便器のボウル部の洗浄及び溜水形成を行うためのボウル給水路と、便器のトラップに沿って洗浄水を噴出し前記ボウル内の汚物を排出するためのトラップ給水路との２つの独立した流路に洗浄水を供給する洗浄水供給装置としては、前記流路それぞれに機械的に開閉操作される開閉弁が設けられ、開閉弁を開閉操作するための機械的操作力を伝達するカムが各開閉弁毎に設けられ、各開閉弁へカムを通じて機械的操作力を与える１ヶのモータが設けられ、モータから各カムへ機械的操作力が伝達され各開閉弁を開閉し、ボウル給水とトラップ給水を電気的に制御する構成のものがある。そして、各カムを取り付けた回転軸は手動操作部と連結され、モータの出力軸との間にクラッチ機構を介設され、手動操作時の操作力がモータ軸に加わらない構成となっている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０９９７４号公報（図１参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近の水洗便器の洗浄水供給装置の機能として、洗浄を自動的で行なう場合、（１）便器の洗浄性能上、ボウル給水路とトラップ給水路に各々単独で給水すること、ボウル給水路とトラップ給水路へ同時給水し、その際のボウル給水路およびトラップ給水路への洗浄水流量の配分を正確に管理すること、（２）ボウル部に少量の洗浄水を供給しながらトラップ給水を行い、便器のボウル部に残された比較的比重の小さい汚物を排出すること、（３）寒冷地での給水路の凍結を防止する際、ボウル部給水とトラップ部給水を同時に行い、トラップ部給水流量を制限し夜間にサイホンを発生させずに間欠流動を行うこと、（４）ボウル部を掃除する際、ボウル部に少量の洗浄水を供給しながらトラップ部給水を行い、ボウル部の底部の掃除をしやすくすること、などの種々の洗浄モードが要求されている。そして、それぞれの洗浄モードに応じて最適な洗浄水流量の分配が要求されている。
また、手動操作でボウル部の洗浄、トラップ部の洗浄を単独給水できる機能が要求されている。
【０００５】
特許文献１記載の流路切替装置では、自動で洗浄を行なう場合カム形状により洗浄モードが決まるため、複数の洗浄モードに対応するとなるとカムの大型化、洗浄モードに応じたカムを自動的に取り替える装置が別途必要になる等の不具合がある。また、手動操作で洗浄水を吐水する場合でもカムを取り付けた回転軸を回動して開閉弁を開閉するためカムの形状により洗浄水の吐水パターンが決まり吐水パターンを変更することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、自動で洗浄を行なう場合の複数の洗浄モードに応じて最適な洗浄水量の分配が容易に実現できると共に、手動操作で洗浄水を吐水する場合に種々の吐水パターンに対応することができる便器給水装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその作用・効果】
本発明は、水洗便器のボウル部とトラップ部にそれぞれ独立して洗浄水を供給する便器給水装置であって、給水源と連絡する第１開閉弁と、前記第１開閉弁の２次側に配設され入水ポートと第１出水ポートと第２出水ポートとを有し前記各ポートへの洗浄水の流量を所定流量に分配する分配弁と、前記第１開閉弁を電気的に駆動する第１駆動手段と、前記分配弁を電気的に駆動する第２駆動手段と、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段と、前記制御手段を操作する操作手段と、前記第１開閉弁の１次側と前記第１出水ポートとを連絡するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する第２開閉弁と、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を手動操作により開閉作動するための手動開閉手段とを備え、前記分配弁は、初期状態では前記入水ポートと前記第１出水ポートとが非連通状態で、前記入水ポートと前記第２出水ポートとが連通状態であることを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、自動で洗浄操作を行なう場合には、操作手段からの指令により制御手段が第１、２駆動手段を制御して第１開閉弁及び分配弁の開閉操作を行なう。予め決められた洗浄モードを制御手段に記憶・設定しておくことにより複数の洗浄モードの洗浄が行なうことができる。
また、手動で洗浄操作を行なう場合には、手動操作手段で第１開閉弁を開閉することにより第１出水ポートから洗浄水の吐水され、第２開閉弁を開閉することにより第２出水ポートから洗浄水の吐水される。これにより、ボウル部および／またはトラップ部への洗浄水の供給を種々のパターンで行なうことができる。分配弁の第１出水ポートまたは第２出水ポートは、一方がボウル部への流路、他方がトラップ部への流路に連絡するようにする。
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、前記分配弁が、前記入水ポートと、前記第１出水ポートと前記第２出水ポートとを設けたステータと、このステータと面接触しながら摺動して前記第１出水ポートと前記第２出水ポートとを開閉するロータとからなるディスクバルブであるようにする。
分配弁にディスクバルブを使用することにより、自動で洗浄操作を行なう場合、便器のボウル部とトラップ部へ同時給水する洗浄水流量の分配値をより正確に設定することができる。また、分配弁をコンパクトにすることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１出水ポートに逆止弁を連設し、この逆止弁の２次側と前記バイパス流路とを連絡し、前記第１出水ポートまたは前記バイパス流路から前記トラップ部に洗浄水を供給するようにする。
そうすることにより、手動操作時に前記第２開閉弁を操作してトラップ部に洗浄水を供給する場合、逆止弁によつて第２出水ポートに水圧が加わらない。そのため分配弁の２次側に水圧が加わって分配弁のシール性が破れて入水ポート、他の出水ポートから洗浄水がリークするような構造であっても洗浄水が第２出水ポートへ漏れを防止することができ、トラップ部への洗浄水流量が十分に確保でき汚物排出が確実に行なうことができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１開閉弁及び第２開閉弁がパイロット作動式の流体駆動弁で、前記手動開閉手段が前記第１開閉弁を作動する第１パイロット弁と、前記第２開閉弁を作動する第２パイロット弁と、前記第１、２パイロット弁はそれぞれの弁体には連設した弁軸を有し各弁軸に機械的操作力を伝達するためにカムを一体的に取り付けた回転軸と、前記回転軸を回動操作する操作部とからなるようにする。
【００１２】
第１開閉弁、第２開閉弁をパイロット作動式の流体駆動弁にすることにより、水圧のエネルギーを利用して開閉操作がなされ開閉操作エネルギーを低減することができる。また、電動操作時の消費エネルギーを低減できる他、手動操作時の操作力を低減することができる。比較的大流量（２０Ｌ／ｍｉｎ以上）が必要な便器給水装置としてはより好ましい形態といえる。
また、前記第１開閉弁と第２開閉弁の開閉を手動操作により行なう手動開閉手段を、前記第１開閉弁を作動する第１パイロット弁と、前記第２開閉弁を作動する第２パイロット弁と、前記第１、２パイロット弁はそれぞれの弁体には連設した弁軸を有し各弁軸に機械的操作力を伝達するためにカムを一体的に取り付けた回転軸と、前記回転軸を回動操作する操作部で構成し、回転軸を操作部で回動させることによりカムが弁軸を押して第１パイロット弁、第２パイロット弁を開弁して、第１開閉弁、第２開閉弁の開弁操作が行なわれ、手動操作の操作性が向上する。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１開閉弁の１次側に定流量手段を配設する。
前記第１開閉弁の１次側に定流量手段を配設することにより、給水源の水圧が変動しても瞬間流量を略一定に設定することができ、吐水時間を電気的に制御することにより容易に吐水量を設定することができ、設置現場に水圧変動があってボウル部への給水及びトラップ部への給水の分配流量を略一定にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は本発明に係る便器給水装置１を搭載した水洗便器２の断面図、図２は便器給水装置１の水路構成図、図３は便器給水装置１の外観図、図４は便器給水装置１の断面図である。
便器給水装置１は、図１に示すような水道直圧式の水洗便器２に搭載するもので、ボウル３の洗浄と溜水の形成を行うボウル給水と、トラップ４に向けて洗浄水を噴出してサイホンを発生させ汚物を排出するトラップ給水とを、独立給水して効果的な洗浄水を供給することを目的としたもので水洗便器２の節水化を実現するために必要なものである。また、貯留タンクを必要としないため水洗便器２の小型化を実現することができる。
【００１５】
便器給水装置１の概略構成を図２に基づいて説明する。
便器給水装置１は、図示しない給水源に連絡する定流量弁６、定流量弁６の２次側に連設したパイロット操作式ダイヤフラム弁からなる第１開閉弁７、第１開閉弁７の２次側に２方向切換の分配弁８を連設している。分配弁８は１ヶの入水ポート８ａと２ヶの出水ポート８ｂ、８ｃを有する２方向切換弁で、一方がボウル給水路９に他方がトラップ給水路１０に連絡し、初期状態では入水ポート８ａと出水ポート８ｂと連通している。また、分配弁８は切換え動作中において入水ポート８ａと出水ポート８ｂ、８ｃとが相互に連通する状態を形成する構造をしている。出水ポート８ｃの下流側に逆止弁１９を設けると共に、第１開閉弁７と分配弁８をバイパスするバイパス流路１７を設けている。このバイパス流路１７の途中にはパイロット操作式ダイヤフラム弁からなる第２開閉弁１８を設けて流路を開閉するようにしている。そして、第２開閉弁１８の下流側のバイパス流路１７と逆止弁１９の下流側を合流してトラップ給水路１０に連絡している。
【００１６】
第１開閉弁７および第２開閉弁１８を手動操作するために手動開閉手段２１を設け、手動の操作部２０の回動操作力を操作力伝達手段９５により伝達して手動開閉操作を行なうようにしている。手動開閉手段２１は、第１開閉弁７を手動操作する第１手動弁３２と第２開閉弁１８を手動操作する第２手動弁４５を備えている。
【００１７】
第１手動弁３２の１次側は第１パイロット流路３０を介して第１開閉弁７のダイヤフラム弁の圧力室に連絡し、２次側がトラップ給水路１０と連絡している。そして、第１開閉弁７を自動操作するための電磁弁３１が第１手動弁３２と並列接続して配設している。第２手動弁４５の１次側は第２パイロット流路４４を介して第２開閉弁１８のダイヤフラム弁の圧力室に連絡し、２次側がトラップ給水路１０と連絡している。
【００１８】
また、電磁弁３１を駆動する第１駆動手段１５、分配弁８を駆動する第２駆動手段１６、第１駆動手段１５と第２駆動手段１６を制御する制御手段１４を備えている。制御手段１４はリモコン１３からの指令により第１駆動手段３１、第２駆動手段１６の制御を行なう。
【００１９】
また、ボウル給水路９、トラップ給水路１０にはそれぞれバキュームブレーカ１１、１２を配設し、非通水時各流路と水道管のエアギャップを形成している。
【００２０】
次に、便器給水装置１の自動操作と手動操作の場合の洗浄水が流れる水路系について説明する。
先ず、自動操作の場合の水路系は、洗浄水は給水源から導入路５内に備えられた定流量弁６を通り、第１開閉弁７に導かれ第１開閉弁７の下流に配設された分配弁８の出水ポート８ｂ、８ｃから吐水してボウル給水路９、トラップ給水路１０へ分配供給される。一例として、使用者がリモコン１３の大洗浄スイッチ１１４を押すと制御手段１４がリモコン１３からの信号を受け、第１駆動手段１５により電磁弁３１が作動し、第１開閉弁７を開弁する。第１開閉弁７の下流の分配弁８は、初期状態で入水ポート８ａと出水ポート８ｂのみが連通されており、所定量の洗浄水をボウル給水路９に供給する。第１開閉弁７を開弁した状態で所定時間経過後、第２駆動手段１６により分配弁８を作動させ、入水ポート８ａと出水ポート８ｃのみを連通させ、所定量の洗浄水をトラップ給水路１０に供給する。所定時間経過後、第２駆動手段１６により分配弁８を作動させ、入水ポート８ａと出水ポート８ｂおよび出水ポート８ｃの双方を連通させ、所定量の洗浄水をトラップ給水路１０およびボウル給水路９へ供給する。所定時間経過後、第２駆動手段１６により分配弁８を初期状態に戻して、洗浄水をボウル給水路９へ供給する。所定時間後、第１駆動手段１５により電磁弁３１の作動を停止させ、ボウル給水路９への供給が終わり、大洗浄時の便器へ給水が全て完了する。
リモコン１３には、大洗浄スイッチ１１４の他に、小洗浄、お掃除、トラップ給水、ボウル給水などの便器洗浄スイッチ１１４があり、使用者は、目的に応じて便器洗浄スイッチ１１４を選択し、所定の便器洗浄水を供給することができる。
【００２１】
次に、手動操作の場合の水路系について説明する。ボウル給水の場合は、洗浄水は図示しない給水源から導水路５内に備えられた定流量弁６を通り、第１開閉弁７に導かれ第１開閉弁７の下流の分配弁８によりボウル給水路９へ供給される。また、トラップ給水の場合は、洗浄水は図示しない給水源から導水路５内に備えられた定流量弁６を通り、第１開閉弁７の上流で分岐されたバイパス流路１７の途中に配設された第２開閉弁１８に導かれ、分配弁８の出水ポート８ｃより下流のトラップ流路１０に供給される。バイパス流路９とトラップ流路１０の合流位置には逆止弁１９を備え、トラップ給水時のボウル給水路９への流れを塞いでいる。使用者が手動開閉手段２１の操作部２０を揺動操作すると、第１開閉弁７と第２開閉弁１８を開弁し、洗浄水をボウル給水路９とトラップ給水路１０へ単独供給するものである。
【００２２】
上記構成により、電動・手動操作においてもボウル給水路とトラップ給水路へ単独給水できる他、電動操作によりボウル給水路とトラップ給水路へ同時給水する分配流量を容易に設定、変更することができる。また、開閉弁と分配弁の駆動手段をそれぞれ単独で備えていることにより、開閉弁と分配弁の連動機構の必要がない他、各駆動手段を最適化することができ、省エネで操作性の良い便器給水装置を実現することができる。
【００２３】
図４の便器給水装置１の断面図をもとに詳細構造を給水の上流側から説明する。図５は導入路５の構成の説明図である。洗浄水は図示しない給水源から導入路５内のストレーナ２４を通り、定流量弁６に導かれる。この定流量弁６により給水源の水圧が変動しても瞬間流量を略一定に維持している。定流量弁６は、略台形上のコイルバネ式で、コイルバネ２３の空隙面積が前後の圧力差により変化する。圧力差が大きい場合にはコイルバネ２３の変位量が大きくなり空隙面積が低下し、圧力差が小さい場合にはコイルバネ２３の変位量が小さくなり空隙面積が増大する。圧力差の平方根に比例する流速で空隙を通過するので、空隙面積は圧力差の平方根に反比例するようにコイルバネ２３のバネ定数を設定している。この定流量弁６は定流量手段の一例であり、減圧弁と固定オリフィスを組み合わせることにより定流量機能を持たせたものでも良い。
【００２４】
便器給水装置に定流量弁を備えることにより、瞬間流量を略一定に設定することができ、吐水時間を電気的に制御することにより容易に吐水量を設定することができ、設置現場に水圧変動があってもボウル給水及びトラップ給水の分配流量を略一定にすることができ、より好ましい形態と言える。
【００２５】
図６は図４に示す第１開閉弁７と第２開閉弁１８を説明する部分拡大図である。図７は第１開閉弁７と第２開閉弁１８の圧力室の制御を行なう機構の説明図である。導入路５から流出した洗浄水は、第１開閉弁７と第２開閉弁１８に導かれ、第１開閉弁７を通った洗浄水は分配弁８へ導く導入路５ａへ流出する。また、第２開閉弁１８を通った洗浄水は、バイパス流路２５へ流出する。
【００２６】
第１開閉弁７は、ダイヤフラム弁体２６と、ダイヤフラム弁体２６のダイヤフラム２７を隔壁の一部とする第１圧力室２８と、第１圧力室２８の圧力によりダイヤフラム弁体２６と密着し、分配弁８へ導く導入路５ａを塞ぐ弁座２９と、第１圧力室２８とトラップ給水路１０を連通させる第１パイロット流路３０とを備え、第１パイロット流路３０の途中には第１パイロット流路３０の開閉を行う電磁弁３１と、第１手動弁３２が配設されている。ダイヤフラム弁体２６は、ゴム製のダイヤフラム２７と、ダイヤフラム２７を保持するダイヤフラム押さえ３３と、導入路５と第１圧力室２８の連通路であるブリード穴３４と、ブリード穴３４のゴミ詰まりを防止するクリーニングピン３５とからなる。また、第１手動弁３２は、ゴム製パッキン３６と一体化した第１コマ３７と第１パイロット弁座３８と、パッキン３６を第１パイロット弁座３８方向に付勢させるコイルバネ３９とからなる。ダイヤフラム押さえ３３のコーン部１１５は、流れをスムーズにし、第１開閉弁７の圧力損失を低減する。ブリード穴３４の渦流室１１６は、第１開閉弁７の自閉時間を安定させるために設けられている。
【００２７】
電磁弁３１を開弁すると、第１パイロット流路３０とトラップ給水路１０が連通するため、第１圧力室２８の圧力がトラップ給水路１０とほぼ同じ圧力まで低下し、ダイヤフラム弁体２６に加わる力の釣り合いが崩れ、ダイヤフラム弁体２６が弁座２９から離れ第１開閉弁７が開弁する。また、第１手動弁３２の第１コマ３７を水圧による力とコイルバネ３９の付勢力に逆らい押圧し、第１手動弁３２を開弁し第１開閉弁７を開弁することも可能である。電磁弁３１を閉弁すると、第１パイロット流路３０が閉じ、洗浄水は導入路５からブリード穴３４を通り、第１圧力室２８に流れ込み第１圧力室２８の圧力が導水路５の圧力とほぼ同じとなり、ダイヤフラム弁体２６が弁座２９に密着し導入路５ａが塞がれる。また、第１手動弁３２の第一コマ３７の押し圧力を取り除き、第１手動弁３２を閉弁し、第１開閉弁７を閉弁することも可能である。
【００２８】
第２開閉弁１８は、ダイヤフラム弁体４０と、ダイヤフラム弁体４０のダイヤフラム４１を隔壁の一部とする第２圧力室４２と、第２圧力室４２の圧力によりダイヤフラム弁体４０と密着し、バイパス流路２５を塞ぐ弁座４３と、第２圧力室４２とトラップ給水路１０を連通させる第２パイロット流路４４と、第２パイロット流路４４の途中に第２パイロット流路４４の開閉を行う、第２手動弁４５が配設されている。ダイヤフラム弁体４０は、ゴム製のダイヤフラム４１と、ダイヤフラム４１を保持するダイヤフラム押さえ４６と、導入路５と第２圧力室４２の連通路であるブリード穴４７とからなる。第２開閉弁１８は、停電時やお掃除の際以外は使用しないため、ブリード穴４７のゴミ詰まり対策用のクリーニングピンは取り付けられていない。また、第２手動弁４５は、ゴム製パッキン４７と一体化した第２コマ４８と第２パイロット弁座４９と、パッキン４７を第２パイロット弁座４９方向に付勢させるコイルバネ５０とからなる。
【００２９】
第２手動弁４５の第２コマ４８を水圧による力とコイルバネ５０の付勢力に逆らい押し圧すると、パッキン４７は、第２パイロット弁座４９から離れ、第２手動弁４５が開弁する。第２手動弁４５が開弁すると、第２圧力室４２の圧力がトラップ給水路１０とほぼ同じ圧力まで低下し、ダイヤフラム弁体４０に加わる力の釣り合いが崩れ、ダイヤフラム弁体４０が弁座４３から離れ第２開閉弁１８が開弁する。
第２手動弁４５の第２コマ４８の押し圧力を取り除くと、水圧による力とコイルバネ５０による付勢力によりパッキン４７は第２パイロット弁座４９に密着し、第２手動弁４５が閉弁する。第２手動弁４５が閉弁すると、洗浄水は導入路５からブリード穴４７を通り、第２圧力室４２に流れ込み、第２圧力室４２の圧力が導水路５の圧力とほぼ同じとなり、ダイヤフラム弁体４０が弁座４３に密着し、バイパス流路２５が塞がれ、第２開閉弁１８が閉弁する。
【００３０】
第１開閉弁、第２開閉弁は、ともにパイロット作動式弁であり給水圧力を利用して開弁させるため、駆動エネルギーを低減することができ、電磁弁の消費電力や、使用者のハンドル操作力（操作トルク）を減らすことができる。比較的大流量（２０Ｌ／ｍｉｎ以上）が必要な便器給水装置としては好ましい構成といえる。
【００３１】
第１パイロット流路３０と、第２パイロット流路４４は、電磁弁３１、第１手動弁３２、第２手動弁４５の下流で合流する合流路９０とを備えており、この合流路９０は、トラップ給水路１０と連通しており、第１開閉弁７、第２開閉弁１８を開弁する際に生じるパイロット作動水は、トラップ給水路１０へ戻され便器洗浄水として利用されるため便器給水装置１の節水化が図れる。また、パイロット作動水の排出口を別途備える必要がなくシンプルな構成にもなる。
【００３２】
次ぎに、図８、図９、図１０を用いて分配弁８の一例であるディスクバルブを説明する。図８はディスクバルブの流路構成を説明するための断面図、図９はディスクバルブの部分断面図、図１０はディスクバルブを駆動する駆動手段との連結状態を説明する外観図である。
第１開閉弁７からの洗浄水は、分配弁８であるディスクバルブ５１の入水ポート５２ａに導かれ、ディスクバルブ５１のロータ５３の回転位置を変更することにより、ボウル給水路９と連通するボウル出水ポート５４ａとトラップ給水路１０と連通するトラップ出水ポート５５ａに分配され供給される。第２開閉弁１８からの洗浄水は、バイパス流路２５からトラップ給水路１０に供給される。バイパス流路２５とトラップ流路１０の合流位置には、逆止弁であるフラッパー弁５６が取り付けられており、ディスクバルブ５１のトラップ出水ポート５５ａを塞ぎ、バイパス流路２５からディスクバルブ５１へのリーク量を低減している。手動操作時のトラップ給水流量を十分に確保することができ、水洗便器２の汚物排出を確実にすることができ、より好ましい形態と言える。
【００３３】
分配弁８であるディスクバルブ５１は、入水ポート５２ａとボウル出水ポート５４ａとトラップ出水ポート５５ａと、これらのポート５２ａ、５４ａ、５５ａと各々連通する入水ポート５２ｂ、ボウル給水ポート５４ｂ、トラップ給水ポート５５ｂを備えバルブ本体５７に固定されたステータ５８と、回動しボウル出水ポート５４ｂとトラップ出水ポート５５ｂを塞ぐロータ５３と、ロータ５３をステータ５８に密着する方向に付勢するコイルバネ６３と、ロータ５３に第２駆動手段であるステッピングモータ５９から駆動トルクを伝達する駆動シャフト６０と、バルブ本体５７とは別体のフタ６２とからなる。ステータ５８とバルブ本体５７の各ポート間は、ステータパッキン６１によりシールされており、パッキン６１の潰し代はバルブ本体５７と別体のフタ６２の寸法により管理されている。フタ６２とステータ５８により分配室６４を形成しており、フタ６２には、分離板６５が備えられている。分離板６５は、洗浄水の分配室６４内での旋回を抑え、流路圧損を低減する効果がある。ステータ５８は平面度を出すため、樹脂のなかでは比較的高剛性のＰＰＳ材を使用し、ロータ５３と摺動する面はラッピング処理が施されている。ロータ５３は、ステータ５８との摺動性を考慮し自己潤滑性を持つＰＯＭ材が使用されている。水圧よる力とコイルバネ６３の付勢力によりステータ６３に形成されたボウル出水ポート５４ｂまたはトラップ出水ポート５５ｂを塞いでいる。ステータ５８の入水ポート５２ｂ、ボウル出水ポート５４ｂ、トラップ出水ポート５５ｂは略扇状の流路断面をしており、この流路を塞ぐロータ５３もステータ５８流路断面より若干大きい略扇状をしている。こうすることにより、流路をコンパクト化することができディスクバルブ５１の小型化を図っている。駆動シャフト６０は、ステッピングモータ５９およびロータ５３と連結するもので、ステッピングモータ５９の駆動トルクは、この駆動シャフト６０を介してがロータ５３に伝達される。
【００３４】
本実施例においては、ステータ５８とステータパッキン６１を備えた構成であるが、リーク量の許容値が小さい場合は、バルブ本体５７とステータ５８を一体で形成した方が部品点数を少なくできシンプルな構成となる。また、本実施例においては、ステータ５８に入水ポート５２ａを備えているが、入水ポート５２ａはフタ６２に備えても良い。
【００３５】
図１１は、各給水時のロータ５３位置を示した説明図である。図１１（ａ）はボウル給水する際のロータ５３位置を、図１１（ｂ）はボウルとトラップへ同時に給水する際のロータ５３位置を、図１１（ｃ）はトラップ給水する際のロータ５３位置を示したものである。また、各図のハッチング部は開口流路断面積を示している。ロータ５３は、フタ６２に形成された突起６６とステッピングモータ５９のピン６７により図１１（ａ）の位置から図１１（ｃ）の位置まで回動範囲が拘束されている。待機時は、常にボウル給水ポート５４ｂを全開の位置で待機させており、洗浄終了後は、図１１（ａ）の位置まで戻している。図１１（ｂ）の同時吐水時のロータ５３位置は、あくまで一例であり同時吐水時の流量配分率により多少この位置は異なる。流量配分率は、ボウル給水路９とトラップ給水路１０の各吐水径、各流路圧力損失、ディスクバルブ５１の各流路断面積により決まる。水洗便器２の給水路の圧力損失や吐水口径が異なる場合でも、ディスクバルブ５１の流量断面比を変更することにより、流量分配比の設定値を維持することができる他、流量配分率の異なる同時吐水も容易に実現することができる。さらに、ディスクバルブ５１のようなリーク量の少ない分配弁８を使用することにより、より正確に洗浄水を分配することができ、洗浄水の節水化につながる。また、ロータ５３、ステータ５８間の摩擦を小さくすることにより、弁部の開閉に必要なエネルギーを無視できる程度まで低減でき、分配弁８の駆動エネルギーを駆動シャフト６０の軸シール６８の摺動トルク程度まで小さくすることができる。駆動エネルギーを小さくすることにより、第２駆動手段１６であるステッピングモータ５９を小型化することができ、便器給水装置１の消費電力を小さくすることができ、より好ましい形態と言える。
【００３６】
図１２、バキュームブレーカ１１、１２の構成の説明図である。図１３は、バキュームブレーカのコマ部の構成の説明図である。ディスクバルブ５１およびバイパス流路２５からの洗浄水は、ボウル給水路９およびトラップ給水路１０に備えられたバキュームブレーカ１１，１２に導かれる。バキュームブレーカ１１、１２は、ボウル給水路９またはトラップ流路１０の最高部に設けられており、各流路の給水が停止する毎に、ボウル給水路９およびトラップ給水路１０にエアギャップを形成し、便器給水装置１の衛生性を確保している。
【００３７】
バキュームブレーカ１１、１２に導かれた洗浄水は、水圧により可動弁体であるコマ７０、７１を押し上げ、バキュームブレーカ１１、１２を開弁する。コマ７０、７１には、パッキンＡ７４、７５、とパッキンＢ７２、７３の２種類のパッキンが装着されており、パッキンＡ７４、７５と大気導入口７６、７７の弁座７８，７９が密着し大気導入口を７６，７７塞ぎ、洗浄水を通水した場合の外部漏れを防止している。さらに、大気導入口７６、７７を塞ぐまでの外部漏れに対しては、傘状のフタ８０、８１によって直接大気中に噴出されず、容器８２に導かれる構造になっている。容器８２に溜まった水は、非通水時、大気導入口７６，７７よりボウル給水路９、またはトラップ給水路１０に戻される。コマ７０，７１にはＰＰなどの比重の低い樹脂を使用しており、通水後、すぐに大気導入口７６、７７を塞さぐ工夫がなされている。
【００３８】
第１開閉弁７および第２開閉弁１８が閉弁するとボウル給水路９およびトラップ給水路１０の圧力が低下し、パッキンＡ７４，７５と弁座７８、７９が離れ、コマ７０、７１が自重で落下し大気導入口７６，７７を開き、ボウル給水路９およびトラップ給水路１０に大気が導入され、バキュームブレーカ１１、１２より下流の水抜け、ボウル給水路９およびトラップ給水路１０にエアギャップが形成される。
【００３９】
この時、コマ７０、７１に装着されたパッキンＢ７２、７３と入水口８４、８５の突起８６、８７が密着し入水口８４，８５の流路が所定の断面積に絞られる。この入水口８４、８５の断面積は、水道管の負圧の上昇にともないパッキンＢ７２、７３の変形によりさらに減少する。このようなバキュームブレーカを使用することにより、寒冷地での水抜きができる他、不慮の事故により水道管に負圧が生じた場合でもパッキンＢ７２、７３が突起８６、８７を囲みように変形し入水口８４、８５の流路を更に絞るため、コマ７０、７１より下流の水流路の負圧値を大幅に低減することができ、一度形成されたエアギャップが崩されることがない。
【００４０】
傘状のフタ８０、８１には、通常透明な非結晶樹脂の内、成形性や強度、耐薬品性を考慮し、ＡＢＳ樹脂やポリカーカボネイトなどの透明樹脂が使用されている。また、透明にするために金型は、ダイヤモンドペーススト♯３０００番以上を使用し鏡面に仕上げられている。傘状のフタ８０、８１にこのような透明材を使用することにより、コマの動きを上面から目視にて確認することができ、確実かつ簡便にバキュームブレーカの作動点検が行える。
【００４１】
ボウル３の洗浄と溜水の形成を行うボウル給水と、トラップ４に向けて洗浄水を噴出してサイホンを発生させ汚物を排出するトラップ給水とを、独立給水して効果的な洗浄水を供給し節水化を図る水洗便器２においては、トラップ給水路が常時、ボウル３内に水没している他、便器給水装置１がケース内に隠蔽されていることより、便器本体１０６の溢れ面からバキュームブレーカ１１、１２の高さが低く、衛生性の面では他の水洗便器よりバキュームブレーカの高機能化が必要とされる。また、万が一のことを考えバキュームブレーカの定期的な作動点検が必要と思われる。本発明のバキュームブレーカ１１，１２は、上記課題を解決できる構成であると言える。
【００４２】
次に、電動操作時の便器給水装置１の動作について説明する。図１４は電動操作における駆動手段と吐水シーケンス（大洗浄）の関係を示したものである。図１４（ａ）は電磁弁３１の通電ＯＮ／ＯＦＦと時間の関係を、図１４（ｂ）は、ステッピングモータ５９で駆動するロータ５３の位置と時間の関係を、図１４（ｃ）は、便器給水装置１の吐水シーケンスを示す。まず、便器給水装置１の動作について説明する。使用者がリモコン１３の大洗浄スイッチ１１４を押すと、制御手段１４から洗浄信号を受け、まず第２駆動手段１６であるステッピングモータ５９が図９の矢印方向に回転し、ステッピングモータ５９と一体のピン６７をフタ６２の突起６６につきあて、ステッピングモータ５９の原点検出を行う。次に所定のパルスレイトで矢印と反対方向にステッピングモータ５９を回転させ、ロータ５３をボウル給水位置まで移動させる。ロータ５３がボウル給水位置まで移動すると同時に、第１駆動手段１５である電磁弁３１がＯＮされる。所定時間（Ｔ１）後、更に所定のパルスレイトで矢印と反対方向にステッピングモータ５９を回転させ、ロータ５３をトラップ給水位置まで移動させる。所定時間（Ｔ２）後、所定のパルスレイトで矢印方向にステッピングモータ５９を回転させ、ロータ５３を同時吐水の位置まで移動させる。所定時間（Ｔ３）後、更に所定のパルスレイトで矢印方向にステッピングモータ５９を回転させロータ５３をボウル給水位置まで移動させる。所定時間（Ｔ４）後、まず電磁弁３１をＯＦＦにするとともに、所定のパルスレイトで矢印方向にステッピングモータ５９を回転させ、ロータ５３を初期位置に戻し便器給水装置１の動作が全て完了する。
【００４３】
次に、便器給水装置１の上記動作にもとづく大洗浄時の吐水シーケンスについて説明する。電磁弁３１がＯＮされると、第１パイロット流路３０とトラップ給水路１０が連通するため、第１圧力室２８の圧力がトラップ給水路１０とほぼ同じ圧力まで低下し、ダイヤフラム弁体２６に加わる力の釣り合いが崩れ、ダイヤフラム弁体２６が弁座２９から離れ第１開閉弁７が開弁する。第１開閉弁７が開弁すると、洗浄水は、水道管から導入路５の定流量弁２２を通り、略一定の瞬間流量に絞られ分配弁８であるディスクバルブ５１に供給される。ディスクバルブ５１は電磁弁３１をＯＮする前にトラップ出水ポート５５ｂをロータ５３により塞いでいるため、洗浄水はボウル給水路９に導かれ、電磁弁３１ＯＮ後、ｔ１秒後にボウル給水が開始する。
【００４４】
所定時間ボウル給水を行った後、ステッピングモータ５９により、ロータ５３を移動させ、ロータ５３でボウル出水ポート５４ｂとトラップ出水ポート５５ｂの流路断面積比を調整し、汚物を排出するトラップ給水、比較的比重の低い汚物を排出する同時給水、ボウル３に封水を溜めるボウル給水の順に所定時間給水する。電磁弁３１をＯＦＦにすると、、第１パイロット流路３０が閉じ、洗浄水は導入路５からブリード穴３４を通り、第１圧力室２８に流れ込み第１圧力室２８の圧力が導水路５の圧力とほぼ同じとなり、ダイヤフラム弁体２６が弁座２９に密着し、第１開閉弁７が閉弁し、大洗浄時の給水が止まる。封水を溜めるボウル給水は、ダイヤフラム弁の自閉時間により遅れ電磁弁３１をＯＦＦ後、ｔ２秒後まで行われる。
【００４５】
小洗浄時の吐水シーケンスは、トラップ給水後の同時吐水が無く（Ｔ３＝０秒）さらに、ボウル３を洗浄するボウル給水時間（Ｔ１）を短く設定しており、大洗浄時の吐水量（８Ｌ）より約２Ｌ少なく設定している。また、お掃除の吐水シーケンスは、ボウル３を洗浄するボウル給水時間（Ｔ１）と同時吐水時間（Ｔ３）を大洗浄より長く設定している。ボウル給水時間（Ｔ１）で図１に示す便器本体１０６のリム１１７部を、同時吐水時間（Ｔ３）で便器本体１０６のボウル３底面をブラシで掃除できるようにしたものである。
【００４６】
次に、第１開閉弁と第２開閉弁の圧力室を制御する構成の説明図である図７と図７のＰ方向からカムシャフト９３部を見たもので、カムシャフトの構成の説明図である図１５を用い手動操作時の便器給水装置１の動作について説明する。手動開閉手段２１は、使用者が手動操作する操作部２０と、第１コマ３７を押圧する第１カム９１と、第２コマ４８を押圧する第２カム９２とを備えたカムシャフト９３と、カムシャフト９３を初期位置に保持するためのトーションバネ９４と、操作力伝達手段９５とカムシャフト９３を連結する連結軸９６とからなり、カムシャフト９３を揺動させることにより、第１手動弁３２と第２手動弁４５を開閉する。
【００４７】
カムシャフト９３は、パイロット作動水の合流路９０に水没されており、カムシャフト９３と第１手動弁３２、第２手動弁４５が一体化され、便器給水装置１の小型化を図っている。カムシャフト９３には、第１コマ３７、第２コマ４８を各々押圧する第１カム９１と第２カム９２とを備えており、これらのカム９１、９２は、カムシャフト９３を揺動させることにより、各々第１コマ３７と第２コマ４８が押圧され、ボウル給水路９とトラップ給水路１０へ洗浄水を単独給水できる形状をしている。便器掃除の際、給水の順番や各給水時間を使用者が選択できるようになる。より好ましい形態と言える。
【００４８】
図１６は、トーションバネ９４の取付状態を示した説明図である。図１６（ａ）は、初期状態を、図１６（ｂ）は、ハンドル９９をトラップ給水方向に９０度回転させた状態を、図１６（ｃ）は、ハンドル９９をボウル給水方向に９０度回転させた状態を示したものである。トーションバネ９４は自然状態からバネを巻き込む方向に９０度以上回転させ、トーションバネ９４の両端部がカムシャフト９３の突起１００方向に付勢する状態でカムシャフト９３に取付られている。さらに、カムシャフト９３の初期位置と操作力伝達手段９５の初期位置を合わせるために、カムシャフト９３と操作力伝達手段９５の係り合い部１０１はＤカット断面をしている。トーションバネ９４は、初期位置では、無負荷状態から９０度巻き込み、ケーシング１０２に設けた突起１０３によりトーションバネ９４の両端部を拘束し取付られている。ハンドル９９をボウル給水方向（時計方向）に９０度回転させると、ハンドル９９と連動し回転する連結軸９６も時計方向に９０度回転し、連結軸９６の突起１００によりトーションバネ９４は、さらに９０度巻かれる。ハンドル９９から手を離すと、トーションバネ９４の復元力により連結軸９６とハンドル９９は初期位置に戻る。次に、ハンドル９９をトラップ給水方向（反時計方向）に９０度回転させると、ハンドル９９と連動し回転する連結軸９６も反時計方向に９０度回転し、連結軸９６の突起１００によりトーションバネ９４は、さらに９０度巻かれる。ハンドル９９から手を離すと、給水方向に回転させた時と同様に、トーションバネ９４の復元力により連結軸９６とハンドル９９を初期位置に戻る仕組みになっている。また、ハンドル９９は、時計方向、反時計方向とも９０度以上回転しないように、連結軸９６は、ケーシング１０２の突起１０４により回転位置が規制されている。
【００４９】
このように、ハンドル９９とカムシャフト９３を初期位置に付勢する付勢手段を備えることにより使用者がハンドル９９から手を離すと、付勢手段によりカムシャフト９３が初期位置に戻り便器洗浄バルブは給水停止動作を始めるため、使用者がハンドル９９を誤って操作した場合でも洗浄水が出しっぱなしになることがない。また、第１開閉弁７のブリード穴径、ダイヤフラムの径、リフト量などにより決まる自閉吐水量をボウル３内の所定の溜め水量より多めに設定しておくと、ハンドル９９を給水側９０度操作し、すぐにハンドル９９から手を離しても、ボウル３内に十分な封水を溜めることができ、封水切れを未然に防ぐことができる。
【００５０】
図１７は、操作部２０の外観図を、図１８は、操作部２０の断面図を示す。操作部２０は、操作力伝達手段９５と、ネジにて連結されたハンドル９９と、ハンドル９９の回転をガイドするハンドルガイド１０５と、ハンドルガイド１０５とともに水洗便器２の便器本体１０６の陶器面を挟み込む固定ネジ１０７とからなる。ハンドルガイド１０５と固定ネジ１０７で挟み込む陶器面には緩衝材１０８が配設されており、陶器面の保護を行っている。ハンドル９９をボウル給水方向に９０度回転させると、操作力伝達手段９５と、カムシャフト９３を介して第１開閉弁７が開弁し、ボウル給水路９に洗浄水が供給される。ハンドル９９をトラップ給水方向に９０度回転させると、操作力伝達手段９５、カムシャフト９３を介して、第２開閉弁１８が開弁し、トラップ給水路１０に洗浄水が供給される。図１７の初期位置から±３０度付近は、第１カム９１、第２カム９２が第１コマ３７、第２コマ４８と接触せず、第１開閉弁７、第２開閉弁１８とも開弁しない止水範囲を備えている。
【００５１】
図１９は、操作力伝達手段９５の構成の説明図である。操作力伝達手段９５は、回転式ワイヤー１１０と、カムシャフト９３と接合する軸Ａ１１１とハンドル９９と接合する軸Ｂ１１２とからなる。回転式ワイヤー１１０は、ワイヤーを引張りや圧縮して使用するものとは異なり回転トルクを伝達できるように、硬質線材と軟質線材６本を含めた計２１本の線材を絡み合うように巻かれている。また、最外径に巻かれたワイヤーの損傷を防ぐ樹脂チューブ１１３で覆われている。軸Ｂ１１２は、スプライン断面をしており、回転式ワイヤー１１０がねじれてセットされても、ハンドル２４のセット位置が調整できるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る便器給水装置を搭載した水洗便器の断面図
【図２】便器給水装置の水路構成図
【図３】便器給水装置の外観図
【図４】便器給水装置１の断面図
【図５】導入路５の構成の説明図
【図６】図４に示す第１開閉弁と第２開閉弁を説明する部分拡大図
【図７】第１開閉弁と第２開閉弁の圧力室の制御を行なう機構の説明図
【図８】ディスクバルブの流路構成を説明するための断面図
【図９】ディスクバルブの部分断面図
【図１０】ディスクバルブを駆動する駆動手段との連結状態を説明する外観図
【図１１】各給水時のロータ位置を示した説明図
【図１２】バキュームブレーカの構成の説明図
【図１３】コマ部の構成の説明図
【図１４】電動操作時の駆動手段と吐水シーケンスの関係図
【図１５】カムシャフト部の構成の説明図
【図１６】トーションバネ取付状態を示した説明図
【図１７】操作部の外観図
【図１８】操作部の断面図
【図１９】操作力伝達手段の構成の説明図
【符号の説明】
１…便器給水装置
２…水洗便器
３…ボウル
４…トラップ
５…導入路
６…定流量弁
７…第１開閉弁
８…分配弁
８ａ…入水ポート
８ｂ、８ｃ…出水ポート
９…ボウル給水路
１０…トラップ給水路
１１、１２…バキュームブレーカ
１３…リモコン
１４…制御手段
１５…第１駆動手段
１６…第２駆動手段
１７…バイパス流路
１８…第２開閉弁
１９…逆止弁
２０…操作部
２１…手動開閉手段
２５…バイパス流路
２６、４０…ダイヤフラム弁体
２８…第１圧力室
３０…第１パイロット流路
３１…電磁弁
３２…第１手動弁
４２…第２圧力室
４４…第２パイロット流路
４５…第２手動弁
５１…ディスクバルブ
５２ａ、５２ｂ…入水ポート
５３…ロータ
５４ａ、５４ｂ…ボウル出水ポート
５５ａ、５５ｂ…トラップ出水ポート
５６…フラッパー弁
５７…バルブ本体
５８…ステータ
５９…ステッピングモータ
６０…駆動シャフト
６１…ステータパッキン
６２…フタ
６５…分離板
７０、７１…コマ
７２，７３…パッキンＡ
７４，７５…パッキンＢ
７６，７７…大気導入口
８０、８１…フタ
８２…容器
８４，８５…入水口
８６、８７…突起
８８、８９…大気導入路
９０…合流路
９１…第１カム
９２…第２カム
９３…カムシャフト
９４…トーションバネ
９５…操作力伝達手段
９６…連結軸
９８…突設部
９９…ハンドル
１００…突起
１０１…係り合い部
１０２…ケーシング
１０３、１０４…突起
１０６…便器本体
１１０…回転式ワイヤー
１１４…洗浄スイッチ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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