JP2011074665A - 水洗大便器 - Google Patents

Abstract

【課題】 便器の便鉢部表面に物理的な密着力・粘着力が発生することを抑制し、光触媒層の自己洗浄能力を確実に得ることができるようにすることにより、便器の便鉢部表面に物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫が付着して、更なる排泄物飛沫の核となることを防止することを可能とする。
【解決手段】 本発明では、表面に光触媒を担持した使用者が排泄を行うボールと、前記ボールに溜水を貯留するためのトラップと、前記光触媒を励起するための紫外線照射手段と、を有する水洗トイレ装置において、前記ボール表面は常に水濡れ状態を保つための吐水手段を有することを特徴とすることにより、
便器の便鉢部表面に物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫が付着することを抑制し、万遍なく紫外線が便鉢部表面に行き渡らせ、紫外線照射手段の動作中は光触媒効果による自己洗浄能力を常に励起し、排泄物に起因する汚れの発生を防止できるようになった。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水洗大便器に関する。

大便器のボール部に光触媒層を設けて、外部に設置された光源装置からボール部へ紫外線を照射することにより、光触媒層の自己浄化能力を発生させ大便器のボール部表面のボール面への汚物残留を防止する大便器が知られている。

例えば、特許文献１では、便器表面に、半導体と、シリカと、シリカ以外の無機酸化物を含む層を形成し、便座内に設置されたランプから、便器表面に紫外線を照射させることで、便器表面を清潔に保つものが開示されている。

また、特許文献２では、便座の下面のゴム、軟質合成樹脂等の弾性材料よりなる裏脚に紫外線LEDが設けられており、その紫外線LEDより便鉢内に紫外線を照射させているものが開示されている。

特許平１１−２９９６８９号公報 特開２００７−７１６０号公報

しかし、上記のように便器のボール部表面のボール面に光触媒層を設けて、紫外線との関係で自己浄化能力を発揮させようとしても、乾燥したボール面に排泄物飛沫が落下し、その衝撃力によって物理的に密着力・粘着力で付着してしまった場合、前記排泄物飛沫を透過した紫外線しかボール面の光触媒層に達しないことから、光源装置より照射した紫外線が行き届かず、充分な光触媒層の自己浄化効果を得ることができないという問題が生じる。

さらに、前記排泄物飛沫が更なる排泄物飛沫の核となり、ますます大きな排泄物飛沫汚れを生じてしまう等の問題が生じる。

そこで、本発明は、大便器のボール面に物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫が付着して、更なる排泄物飛沫の核となることを防止するために、大便器のボール面に排泄物飛沫が付着することを抑制し、光触媒層の自己浄化能力を確実に得ることができる水洗大便器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、表面に光触媒を担持した使用者が排泄を行うボール部と、前記ボール部に溜水を貯留するためのトラップと、前記光触媒を励起するための紫外線照射手段と、を有する水洗大便器において、前記ボール部表面のボール面は、少なくとも使用者が排泄する前に光触媒を励起した状態とし、前記光触媒が励起したボール面に水を吐水する吐水手段を有することを特徴とする。
本発明によれば、使用者が、便器を利用する際には、光触媒の励起に伴い発揮される光触媒活性によりボール面を親水化し、且つ、水膜を確実に形成するための吐水手段によって、水をボール面に吐水するようにすることで、便器のボール面に物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫が付着することを抑制し、排泄物に起因する汚れの発生を防止できるようになった。
なお、通常の光触媒層を担持していない便器に使用者が排泄をする前に水を吐水した場合でも便器のボール面の状態は、便器を製造した時点から便器使用によって、水との接触角は、大きくなってくるので、水はボール面をむらのある状態でしか水濡れ状態にできず、そのため、水濡れむらとなった部分には、排泄物が付着する恐れがあったが、本発明では、光触媒活性によって、ボール表面を上記のように親水化できているので、ボール面は、水膜を形成でき水濡れ状態を形成することが可能となった。

また、請求項２記載の発明は、前記ボール面に対する前記吐水手段は、所定の間隔で水を供給すると共に、使用者不検知および／または便蓋閉止状態にて前記紫外線照射手段を駆動することを特徴とする。
本発明によれば、使用者に対して紫外線に起因する危害を与える恐れなく、ボール面表面に常時水膜を形成できるようにし、便器のボール面表面に物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫が付着することを抑制し、便器の便鉢部表面の光触媒動作状態を維持できるようになった。光触媒活性は、紫外線照射後に暫くの間活性を保持できるので、その活性を保持できている時間内に水を供給できれば、ボール面表面は、常時水膜を形成できた水濡れ状態とすることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、前記吐水手段の水滴仕様はφ０．３〜１ｍｍとすることを特徴とすることにより、
少ない水量、短時間で、ボール面を水濡れ状態にすることが可能となり、使用者が利用する前には、排泄物付着を抑制できるボール面を準備することが可能となる。
少ない水量で機能を果たすことが可能になり、特に常温・常湿環境においては、吐水手段の動作間隔を１時間以上のロングタームとすることができるようになった。

また、請求項４記載の発明によれば、前記吐水手段は使用者検知および／または着座検知によって停止することを特徴とすることにより、
使用者に対して吐水してしまい、使用者が水濡れする恐れが無くなった。

本発明によれば、少なくとも使用者が便器を利用する際には、ボール面に光触媒活性による親水化と吐水手段による水によって水膜を形成させ、便器のボール面に物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫が付着することを抑制することができるという効果がある。

本発明の水洗大便器を搭載したトイレ空間を示す斜視図である。 本発明の水洗大便器を搭載した便器示す断面図である。 本発明の水洗大便器の全体構成を示すシステムブロック図である。 本発明の水洗大便器の全体構成を示すフローチャートである。

図１は本発明の水洗大便器が備えられたトイレ空間を示す斜視図である。図１を使用して、本実施形態におけるトイレ空間の全体構成について以下に述べる。
トイレ空間１は、便器洗浄機能などの通常の便器機能を備えた洋風大便器２と、洋風大便器２の上面に配置された便座３と、便座３の背部に一体的に組み込まれた局部洗浄装置４とから構成される衛生洗浄装置と、洋風大便器２の背後に設置されたキャビネット５と、使用者が各種操作を行なったり、表示を確認するために壁に設けられた操作・表示部６とで構成されている。キャビネット５はトイレットペーパー、生理用品、清掃用具などを収納するためのものである。

洋風大便器２は陶器製または樹脂製または樹脂と陶器のハイブリッド製であり、洋風大便器２の上部には樹脂製の便座３が上下方向に回動自在に取り付けられている。洋風大便器２のボール面には光触媒層が形成され、便座３には洋風大便器２のボール面の光触媒層へ向けて紫外線を照射する紫外線照射部９が組み込まれているが、詳細については後述する。便蓋７の開放動作に合わせて紫外線照射部９を消灯したり、出力低下させることが可能であり、そのような手段で紫外線を使用者が見ることによる危害の恐れを防止することができる。すなわち、便蓋７が閉止している状態が紫外線照射部９を点灯して良い状態ということになる。

操作・表示部６は、洋風大便器２に便器洗浄動作を指示するリモコン６１と、衛生洗浄装置操作用のリモコン６２で構成されている。

衛生洗浄装置４の前面には、例えば光電方式や、焦電方式の人体検出手段４１が配置されており、本発明で使用される紫外線照射部９が使用者に与える危害の恐れを、より防止するよう配慮されている。人体検出手段４１がトイレ空間１の近傍に使用者が近接したことを検出することに合わせて紫外線照射部９を消灯したり、出力低下させることが可能であり、紫外線を使用者が見ることによる危害の恐れを防止することができる。人体検出手段４１がトイレ空間１の近傍に使用者がいないことを検出すると、紫外線照射部を点灯してよい状態ということになる。また、人体検出手段として、比較的使用者が遠い場所を検出できる人体検出手段と使用者が着座をするまたは、その直前に人体を検出できる人体検出手段（着座検出手段）設けることで、紫外線照射部や後述する吐水手段の駆動のタイミングをより効果的に行うことができる。

図２は、本実施形態の洋風大便器示す断面図である。図２を使用して、本実施形態における洋風大便器の光触媒効果による自己浄化能力を発揮させるメカニズムについて以下に述べる。
洋風大便器２は、上部を形成するリム２０と、トラップ２１によって下水配管内の臭気や衛生害虫のトイレ内侵入を防止する溜水２２が形成されたボール部２３と、それらを覆う袴２４で構成されている。排泄物は便器洗浄水供給手段８による給水により、ボール部２３からトラップ２１へ図示しない建物の排水配管に向けて排出される。具体的には、先ずリムノズル８１がボール面２３ａを水洗、次いでゼットノズル８２がトラップ２１に吐水してサイホンを駆動して排泄物混じりの溜水２２を建物の排水配管２６に向けて、排水ソケット２５を介して排出した後、再びリムノズル８１がボール部２３に給水を行ってトラップ２１の封水を復帰させるものである。

図２はサイホン便器の実施例であるが、リムノズル８１からの給水しかない洗い落とし式便器であっても良い。本実施形態においてはボール部２３の表面のボール面２３ａに水膜を形成し、水濡れ状態とし、物理的な密着力・粘着力によって排泄物飛沫がボール面２３ａの表面に付着することを抑制するものであるが、ボール面を水濡れ状態にする吐水手段としては、前記リムノズル８１からの吐水を利用するだけでなく、噴霧ノズル１０を利用しても良い。噴霧ノズル１０よりサイズφ０．３〜１ｍｍ程度の水滴を便蓋閉止状態で駆動すると、少量の水、短時間で、ボール面２３ａ全面を水濡れ状態とすることが可能である。
φ０．３より小さいと浮遊している時間が長くなり、ボール面への付着が遅くなり、１ｍｍより大きいとボール面に付着した水滴が水膜を形成するように拡散するまでの時間が掛かってしまい、水膜にむらが生じる恐れが生じてしまう。

便器を使用しない間隔が長く、ボール面２３ａの表面が乾燥すると予想される場合は、予め評価した水膜が乾燥する所定時間をインターバルとし、所定時間以上便器の使用が無い場合は便器表面が乾燥する恐れがあると考えて噴霧を繰返せば、ボール面２３ａの表面は常に水濡れ状態を保てるということになる。なお便座３と便蓋７とリム２０の密閉度を増せば、乾燥にかかる時間を延ばすことが可能であり、前記所定時間は各部の設計と合わせて設定すればよいことになる。

ボール面２３ａの表面が乾燥している場合、排泄物落下時の衝突力や密着力や粘着力、および空気中を浮遊するカビなどの付着によって、ボール部２３には汚れが付着することになる。本実施形態において、光触媒効果による自己浄化能力を発揮させるために、少なくともボール面２３ａの表面には、例えば、結晶性酸化チタンとシリカを含有する層が形成されている。なお、結晶性酸化チタン単独でも良い。洋風大便器２のリム２０の上面にもその層を形成しても良い。さらに、結晶性酸化チタンを含有する層は、これだけに限定されず、更に銀、銅、亜鉛等の抗菌金属が添加されていても良い。前記では、光触媒として結晶性酸化チタンを利用したが、光触媒活性を有するものであれば、種々のものが適用できる。光触媒粒子の分解作用は、酸化還元反応に基づくものである。この作用は、光触媒粒子に紫外線等を照射すると、光励起により電子−正孔対が生じ、このうち電子は表面酸素を還元してスーパーオキサイドイオン（Ｏ^２−）を生成し、正孔は表面水酸基を酸化して水酸ラジカル（・ＯＨ）を生成し、これらの極めて反応性に富む活性種（Ｏ^２−や・ＯＨ）の酸化還元反応によって表面に付着した有機物成分等を分解するというものである。また、光触媒粒子は親水化作用も有している。光触媒効果によって水酸基（ＯＨ⁻）が光触媒粒子の表面に化学吸着し、或いは水酸基（ＯＨ⁻）が有機基と置換し、更にこの水酸基（ＯＨ⁻）に空気中の水分子が物理吸着し、物理吸着水が増加することによって表面の親水性が増し、水との接触角が０°に近い超親水性の表面が実現すると考えている。本実施形態の自己浄化能力とは、主に、後者の親水性機能による汚れ付着防止機能をより効果的に利用したものである。勿論、前者の有機物成分等の分解する機能も同時に発揮されているので、雑菌の繁殖抑制効果も期待できる。従って、ボール面２３ａ全面を水濡れ状態にするということは、ボール面２３ａ全面に水膜を形成して排泄物落下時の衝突力や密着力や粘着力、および空気中を浮遊するカビなどの付着を抑制することになる。

使用者が排泄のために着座する便座３には開口３１が設けられている。開口３１の近傍には紫外線照射部９がボール２３開口の内周縁に沿って略円周上に配置されている。紫外線照射部９は、少なくとも一部がボール部２３の上面のリム２０より鉛直方向下側となるように配置されている。リム２０の形状は、ボール部２３の上縁がボール部２３内側にオーバーハングしてボール面２３ａを旋回する洗浄水が便器外へ飛び出さないようにしつつ洗浄する形状であり、紫外線照射部９から照射された紫外線はリム２０の裏まで漏れなく、ムラ無く到達するよう配慮されている。紫外線照射部９は便座開口３１に対して一体的に形成されており、便座３の清掃行為と同時に清掃ができるようになっている。簡便な清掃で紫外線照射部７の投光状態に支障を及ぼす汚れを除去可能であり、永続的な自己浄化機能の維持が図られるようになっている。

図３は、本発明の全体構成を示すシステムブロック図である。図３を使用して、本実施例における全体システムの構成について以下に述べる。
洋風大便器２は、内部に溜水２２を貯留したトラップ２１とボール部２３で構成され、排水は排水ソケット２４を介して建物の排水配管２５に排出されるようになっている。ボール面２３ａの表面には前述の光触媒２６が担持されている。便器洗浄給水手段８はボール面２３ａに向けて吐水を行い、排泄物混じりの溜水２２の排出を行っている。衛生洗浄装置は局部洗浄装置４や人体検出手段４１や着座検出手段４２を内蔵し、便座３や便蓋７の位置や通電制御を行っている。便座３は紫外線照射部７と一体で構成されており、発生させた紫外線は方向を調整され、洋風大便器２のボール面２３ａに担持された光触媒２６を励起している。人体検出手段４１、および着座検出手段４２は、使用者の存在、または使用者の本システム使用に対する意思を検知するものであり、使用者の存在、または使用を検知して、安全のため消灯と、使用者非検知の場合は自己浄化能力を発揮すべく点灯を行うようになっている。なお、ボール面２３ａが濡れているかどうかは、紫外線照射後の活性維持期間とその間に水がボール面に供給されたかによって変化するものであり、ボール面が、水濡れ状態を維持している間隔は、紫外線照射の紫外線強度や照射時間、水が吐水された量等によって予め評価した結果を基に、間隔演算手段１１によって演算され、紫外線照射部７と噴霧ノズル１１の動作制御を行っている。所定時間だけ紫外線照射すると光触媒は活性化され、超親水状態を出現させる。紫外線照射が停止した時間が所定時間継続すると光触媒の活性は停止し、合わせて超親水状態も停止する。間隔演算手段１１は光触媒の活性が停止しないように紫外線照射を繰り返すよう紫外線照射部７を駆動することにより、ボール面２３ａは、少なくとも使用者が本システムを使用する際には、水膜が形成され水濡れ状態になっているものとする。

図４は、本発明の全体構成を示すフローチャートである。図４を使用して、本実施例における動作フローについて以下に述べる。
Ｓ１０１からシーケンスを開始する。Ｓ１０２は使用者を検知するステップであり、使用者を検出した場合、使用者にボール部２３に向けた吐水をかけないように噴霧中かどうかを確認するステップＳ１０４に移行する。使用者を検出していない場合は、光触媒効果を出現すべくＳ１１０で紫外線照射手段を点灯する。Ｓ１０３で着座されていないことを再確認する。着座を検出し、使用者を検出した場合は紫外線に伴う危険性を及ぼさないようＳ１１１で紫外線照射手段を消灯する。Ｓ１１０とＳ１１１における紫外線照射手段の点灯／消灯は人体検知をトリガーとして実施する旨の記載としたが、より安全性を高めるために便座３と便蓋７の開閉位置を付加情報として使用しても良い。前述と同じく噴霧中かどうかを確認するステップＳ１０４に移行する。使用者検知、着座検知共にない場合、Ｓ１０５で使用間隔を確認し、ボール部２３が乾燥している恐れのある所定時間を超えている場合は、Ｓ１０６で噴霧吐水を実施して便鉢部２３全体を水濡れ状態とする。所定時間を超えていない場合は、Ｓ１０２に戻って使用者検出を待つ。ボール部２３を濡らすための吐水は専用の噴霧ノズル１０を使用するだけでなく、リムノズル８１からの吐水を流用したものであっても良い。Ｓ１０２とＳ１０３で使用者または着座者を検出した場合、Ｓ１０４で噴霧中かどうかを確認し、噴霧中である場合はＳ１０７で吐水を停止する。Ｓ１０８は使用者による便器洗浄操作を待つステップであり、便器洗浄が完了すると、Ｓ１０９で新たな使用時間間隔タイマーを起動して、次の使用までの間隔の確認を開始する。

１…水洗トイレ装置
２…洋風大便器
２０…リム
２１…トラップ
２２…溜水
２３…ボール
２４…袴
２５…排水ソケット
２６…排水配管
２７…光触媒
３…便座
３１…便座開口
４…局部洗浄装置
４１…人体検出手段
４２…着座検出手段
５…キャビネット
６…操作・表示部
６１…リモコン
６２…リモコン
７…便蓋
８…便器洗浄手段
８１…リムノズル
８２…ゼットノズル
９…紫外線照射部
１０…噴霧ノズル
１１…間隔演算手段

Claims (4)

1. 表面に光触媒を担持した使用者が排泄を行うボール部と、
   前記ボール部に溜水を貯留するためのトラップと、
   前記光触媒を励起するための紫外線照射手段と、
   を有する水洗大便器において、
   前記ボール部表面のボール面は、少なくとも使用者が排泄する前に光触媒を励起した状態とし、前記光触媒が励起したボール面に水を吐水する吐水手段を有することを特徴とする水洗大便器。
2. 前記吐水手段は、所定の間隔で水を供給すると共に、使用者不検知および／または便蓋閉止状態にて前記紫外線照射手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載の水洗大便器。
3. 前記吐水手段の水滴は、φ０．３〜１ｍｍとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の水洗大便器。
4. 前記吐水手段は、使用者検知および／または着座検知によって停止することを特徴とする請求項１から３の何れかに１項に記載の水洗大便器。