JP2004000525A - 便座・便蓋自動開閉装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】便座及び／又は便蓋を手動閉した時でも、電力を消費せずに便座・便蓋の便器などへの衝突による衝撃を抑える。
【解決手段】便座及び／又は便蓋と、前記便座及び／又は便蓋の開閉動作を行う開閉手段と、前記便座及び／又は便蓋の開閉角度を検出する角度検出手段と、前記便座及び／又は便蓋へ前記開閉手段を駆動するとともに前記角度検出手段の出力より角速度を演算する制御手段を有する便座・便蓋自動開閉装置のおいて、前記制御手段は前記開閉手段の駆動モータのコイル間を短絡させるブレーキ回路を有し、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【選択図】 図８
【解決手段】便座及び／又は便蓋と、前記便座及び／又は便蓋の開閉動作を行う開閉手段と、前記便座及び／又は便蓋の開閉角度を検出する角度検出手段と、前記便座及び／又は便蓋へ前記開閉手段を駆動するとともに前記角度検出手段の出力より角速度を演算する制御手段を有する便座・便蓋自動開閉装置のおいて、前記制御手段は前記開閉手段の駆動モータのコイル間を短絡させるブレーキ回路を有し、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は便器の便座や便蓋の開閉装置に係り、特に手動動作時に好適な制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より便器の便座・便蓋に手を触れることなく、モータの動力によって自動で便座・便蓋を開放及び閉塞することができる衛生洗浄装置が提案されている。一方、使用者が手で便座及び／又は便蓋を閉塞しようとした場合には完全に閉塞されるまで手で保持しておくことは少なく、閉塞される前に手を離すのが一般的である。従って、前述の衛生洗浄装置においては、手で便座及び／又は便蓋を閉塞しようとした場合に、その途中で便座及び／又は便蓋から手を離すと、便座及び／又は便蓋はその自重や、手によって与えられた慣性モーメントにより急閉してしまう。その結果、便座が便器に、又は便蓋が便座に衝突することによって不快音が生じたり、装置の故障の原因になることがあった。このような問題に対しては、便座及び／又は便蓋が開状態であるときにはショート回路、閉状態であるときはオープン回路になるよう切替えるものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
又、回動部材が自重回動した際、モータを回動し、アシスト駆動させるといった手段も提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４１８９７号公報（第１−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−９３１７号公報（第２頁、第５−１１頁、第１−６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−４１８９７号の方法においては、便座あるいは便蓋にカバーが取り付けられる又は大型の便座・便蓋を使用されるなどして慣性質量が大きくなったり、手で勢いよく閉められても、その自重によって急閉して不快音や装置の故障が生じたりしないよう、駆動モータのディテントトルクやギア等によって生ずる抵抗トルク、ショート回路によるブレーキトルクは、通常、便座・便蓋を手で閉められた際に発生する最大回動トルク値を想定して設計されている。従って、カバー等が備えられていなかったり小型で軽い便座や便蓋を使用するなど慣性質量が小さい場合や、手で勢いを与えずに閉められた場合には、便座又は便蓋が開状態から完全に閉状態に至るまで非常に多くの時間がかかることになっていた。そのため、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては、便器内の臭気が便器外へ飛散し易くなって脱臭効果が低下したり、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では便蓋が閉じる迄の間は便蓋による暖房便座の保温ができないため、節電効果が低下する、といった問題点があった。また、特開平１０−９３１７号の方法においても、モータを駆動する為の電力が必要であるため節電効果が低下する上、モータが駆動する際には振動や騒音を生じてしまう、といった問題点を抱えていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、手動閉時の便座・便蓋による衝撃を抑え、尚且つ電力を消費せずに円滑に閉動作を実現する自動開閉装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１は、便座及び／又は便蓋と、前記便座及び／又は便蓋の開閉動作を行う開閉手段と、前記便座及び／又は便蓋の開閉角度を検出する角度検出手段と、前記便座及び／又は便蓋へ前記開閉手段を駆動するとともに前記角度検出手段の出力より角速度を演算する制御部を有する便座・便蓋自動開閉装置のおいて、前記制御部は前記開閉手段のコイル間を短絡させるブレーキ回路を有し、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、コイルは回転方向に対してブレーキが掛かり、手動閉した時でも、電力を消費せずに便座・便蓋の便器などへの衝突による衝撃を抑えることが可能となり、不快音の発生や装置の故障を防止することが出来る。
【０００６】
上記課題を解決するために請求項２は、請求項１記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角度検出手段の出力が便座及び／又は便蓋が自立する角度と全閉角度の角度の間において、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、手で便座及び／又は便蓋を閉めようとした際に最初はブレーキトルクは働かず、軽い力で閉操作を行うことが可能である。
【０００７】
上記課題を解決するために請求項３は、請求項１乃至２記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角速度が所定の範囲内になるように前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、開状態から完全に閉状態に至るまで円滑な閉動作を電力を消費せずに実現することが可能となり、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては脱臭効果を向上出来、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では節電効果を高めることが可能である。
【０００８】
上記課題を解決するために請求項４は、請求項１乃至３記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記開閉手段はバイポーラ駆動方式によって駆動されるステッピングモータとするで、ショート回路を無接点で実現することが出来るため、小型、低コストで信頼性の高いショート回路とすることが出来る。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項５は、請求項４記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記開閉手段はフライホイールダイオードを備え、前記ブレーキ回路は前記ステッピングモータのコイルと制御部のグランド間にトランジスタで構成することで、ショート回路を無接点で実現することが出来るため、小型、低コストで信頼性の高いショート回路とすることが出来る。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項６は、請求項５に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記コイルの一端と前記グランドとの間に設けられた第一のブレーキ回路と前記コイルの他端と前記グランドとの間に設けられた第二のブレーキ回路により構成され、前記角度検出手段の出力に応じて前記第一及び第二のブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、手動閉時に便座及び／又は便蓋に掛かるブレーキトルクを数段階に調節できるため、複数の便座・便蓋に対してもブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御した時に生ずる便座及び／又は便蓋の脈動を抑えることができ、その結果、便座・便蓋自動開閉装置のギアなど駆動部へ掛かる負荷トルクを軽減でき、自動開閉装置の駆動部の構造を簡単にすることが可能となる。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項７は、請求項１乃至６に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記ブレーキ回路に通電される電流値を制御する電流制御手段を備え、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記電流制御手段を制御することで、開閉手段のコイルの数に関係なく多種類の便座・便蓋に対してブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御した時の便座及び／又は便蓋の脈動を抑えることが可能となる。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項８は、請求項７に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記電流制御手段は、前記ブレーキ回路に直列に挿入された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗の抵抗値を切り替える抵抗切替手段から構成されることで、抵抗とトランジスタなどの抵抗切替手段といった少ない部品点数で電流制御手段を構成することが出来るため、小型、低コストで信頼性の高い電流制御手段にすることが出来る。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項９は、請求項５に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記トランジスタのベースに通電されるベース電流値を制御するベース電流制御手段を備え、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記ベース電流制御手段を制御することで、手動閉時に便座及び／又は便蓋に掛かるブレーキトルクを連続的に調節できるため、多種類の便座・便蓋に対しても便座及び／又は便蓋の脈動の発生を防止することが可能となる。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項１０は、請求項９に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記ベース電流制御手段をＰＩＤ制御することで、多種類の便座・便蓋に対しても便座及び／又は便蓋の脈動の発生を防止しつつ、便座及び／又は便蓋の閉止速度を所望の速度に精度良く制御できることから、便座及び／又は便蓋の脈動の発生や便器などへの衝突を防ぎ、尚且つ脱臭機能付きの衛生洗浄装置の脱臭効果及び、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置の節電効果を更に向上させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成・作用を明らかにするために、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。図１は衛生洗浄装置の便蓋が開放状態になった時の斜視図であり、図１は衛生洗浄装置の上面図、図２は便座・便蓋を開閉制御するための便座・便蓋開閉ユニットの機構部の構成を示したである。
【００１６】
図１において、２は衛生洗浄装置の本体部であり、便座３及び便蓋４は便座３及び便蓋４から本体部へ突設された回転軸５によって回動自在に支持されている。また、本体部２には便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７が内蔵されている。便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７には、駆動モータ８と、駆動モータ８の出力軸９に順次結合したギアによる減速手段１０、１１から成る伝達手段と、最終の減速手段１２に結合し、前記回転軸５に同軸上に支持された出力ギア１３とが主な構成要素として内蔵されている。
【００１７】
また、便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７には、便座３及び便蓋４の開閉角度位置を検出する角度検出手段１４ａ及び１４ｂが備えられておいる。角度検出手段１４ａ及び１４ｂは出力ギア１３側にポテンショメーター１５を取り付けて構成されている。ここでは、図３〜図５に示すように便座３及び便蓋４の開閉角度０°〜１００°に対して、０．５Ｖ〜４．５Ｖの電圧を信号として制御部３０へ出力する。ここでは便座３及び便蓋４が全閉位置（水平）の時の角度位置を絶対角度０°とし、全開位置を絶対角度１００°としている。従って、制御部３０はこのポテンショメータ１５から入力される電圧値によって便座３及び便蓋４の開閉角度を判定することができる仕組みになっている。尚、角度検出手段１４ａ及び１４ｂとしては、図６に示すように便座３及び便蓋４に取り付けられた永久磁石１６と１９便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７に設置されたホールＩＣであっても良い。この場合、開閉角度に応じた１４ａ及び１４ｂの出力は図７に示すように便座３及び便蓋４が全閉位置（水平）の時はホールＩＣ１７のみ永久磁石１６の磁力を検知してＨｉｇｈを出力しており、便座３及び便蓋４が１５°〜３０°の範囲になった場合にはホールＩＣ１７とホールＩＣ１８が永久磁石の磁力を検知してＨｉｇｈを出力する。そして便座３及び便蓋４が３０°以上になるとホールＩＣ１７は磁力を検知しなくなるためＬｏｗを出力する。このように、開閉角度に応じてホールＩＣ１７〜１９の出力の組み合せを変えることで開閉角度を検出することが可能となる。ここではホールＩＣを３個使用した例で説明しているが、ホールＩＣの個数を増やすことで検出角度の精度を上げることが可能である。
【００１８】
次に回路部の構成を図８に示す。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８はステッピングモータ（以下モータ）２０を励磁駆動するためのものであり、制御部３０から出力される信号によってオン／オフ動作を行う。ダイオードＤ１〜Ｄ８は前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８がオン→オフした際にモータ２０のコイル間に発生する逆起電力を逃がす為のフライホイールダイオードである。また、モータ２０はＡ相とＢ相の２相のコイルを有したバイポーラ駆動方式により動作するモータであり、Ａ相のコイルを２０ａ、Ｂ相のコイルを２０ｂとしている。トランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０はコイル２０ａのコイル間をショートさせるための素子であり、トランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０がオンの時はコイル２０ａ→Ｔｒ９→グランド→Ｄ４→コイル２０ａ（矢印４１）又はコイル２０ａ→Ｔｒ１０→グランド→Ｄ３→コイル２０ａ（矢印４２）の経路でコイル間をショートさせることができる（ショート回路）。同様にトランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２はコイル２０ｂのコイル間をショートさせるための素子であり、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２がオンの時はコイル２０ｂ→Ｔｒ１１→グランド→Ｄ８→コイル２０ｂ（矢印４３）又はコイル２０ｂ→Ｔｒ１２→グランド→Ｄ７→コイル２０ｂ（矢印４４）の経路でコイル間をショートさせることができる。
【００１９】
次に、便蓋４を使用者が手で閉められた場合の動作を例にとり、図８〜１１を用いて説明する。まず、便蓋４が開状態（１００°）にある時、角度検出手段１４ｂは４．５Ｖで一定値となっている。そこで、使用者が便蓋４を手で閉めようと便蓋４に対して閉方向へ力を加えると、便蓋４はその自重によって閉方向へ回動を始め、角度検出手段１４ｂの出力値は４．５Ｖから低下していく。その後、角度検出手段１４ｂの出力値が３．５Ｖ（７５°）以下になると、制御部３０は角度検出手段１４ｂの単位時間当たりの変化量（つまり角速度：Ｄ）を計算する。そこで、前記角速度（Ｄ）が予め定められた値以上（例えば０．２ｄｅｇ／ｍｓｅｃ）であった場合、制御部３０はトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１を全てオンする信号を出力する。ここで、７５°という角度は図１０に示すように便蓋４の自重による回動トルク５１が駆動モータ８のディテントトルク５２とギア等によって生ずる抵抗トルク５３の合計と釣り合う角度、つまり、その角度以下であれば便蓋４の自重によって自然に閉塞可能な角度である。駆動モータ８が便蓋４の自重によって回転している間、コイル２０ａ、２０ｂには起電力を生じるが、トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１がオン時は前述のようにコイル２０ａ、２０ｂはショート状態にある為、図８に示すように、矢印４１又は矢印４２の経路と、矢印４３又は矢印４４の経路で電流が流れる。その結果、コイルは回転方向に対してブレーキが掛かることになり、角度検出手段１４ｂの単位時間当たりの変化量は減少する。その後、角度検出手段１４ｂの角速度（Ｄ）が予め定められた値以下（例えば０．１８ｄｅｇ／ｍｓｅｃ）になると、制御部３０はトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１を全てオフする信号を出力する。すると、コイル間は再びオープンの状態になる為、前記のブレーキは解除され、角度検出手段１４ｂの角速度（Ｄ）は再度便蓋４の自重によって増加していく。このような動作を便蓋４が全閉位置に到達するまで繰り返され、その結果、便蓋４は７５°→０°へ回転するスピード（角速度：Ｄ）は０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃ〜０．１８ｄｅｇ／ｍｓｅｃで制御されることになる。ところで、駆動モータ８のディテントトルク５２と抵抗トルク５３は、トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１がオフの時（つまりコイル間がオープン状態の時）に、便座カバー及び便蓋カバーが取り付けられていない最も軽量な便座３及び便蓋４を手で閉められた場合でも、図１１に示すように便座３及び便蓋４の角度７５°〜０°において回転スピード（角速度：Ｄ）が０．１８ｄｅｇ／ｍｓｅｃ以上となるよう設定されている。これにより、手動閉した時でも、電力を消費せずに便座３が便器に又は便蓋４が便座３に衝突することによる衝撃を抑えることが可能となる為、不快音の発生や装置の故障を防止することが出来る。更に、開状態から完全に閉状態に至るまで円滑に閉動作することが可能である為、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては臭気の便器外への飛散を低減でき脱臭効果を向上させることが出来、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では便蓋による暖房便座の保温をすばやく行うことができるため、節電効果を高めることが可能である。更に、便座３及び便蓋４の角度が１００°〜７５°の間はトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１がオフであるので、７５°以上の角度から手で閉めようとした際に便座３及び便蓋４にブレーキトルクは働かず、軽い力で閉操作を行うことが可能である。
【００２０】
また、図１２〜１７に示すように角度検出手段１４ｂの出力値が３．５Ｖ（便蓋４の角度：７５°）以下である時に、前記角速度（Ｄ）に応じてトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１の内、半分の２個又は４個全てをオンさせるようにしても良い（第二の実施例）。例えば、使用者が便蓋４を手で閉めようと便蓋４に対して閉方向へ力を加えた時、便蓋４の角度が７５°以下で角速度（Ｄ）が０．１９ｄｅｇ／ｍｓｅｃになった時に制御部３０はＴｒ９とＴｒ１１をオンする信号を出力する。この時、図１６に示すように駆動モータ８が便蓋４の自重によって回転している間、コイル２０ａ、２０ｂの起電力によってＴｒ９とＴｒ１１には矢印４１と矢印４３の経路で電流が流れるが、Ｔｒ１０とＴｒ１２はオフのためＴｒ１０とＴｒ１２には電流が流れない。従って、この時便蓋４に働くブレーキトルクはＴｒ９〜１２の全てがオンしているときの１／２となる。そこで便蓋４が質量の少ない小型便蓋であった場合、前記のブレーキトルクでも図１２に示すように便蓋４は角速度（Ｄ）を緩めながら閉じていく。逆に便蓋４が質量のある大型便蓋でＴｒ９とＴｒ１１をオン後も角速度（Ｄ）が増加するようであれば、図１３に示すように角速度（Ｄ）が０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃを超えたところで制御部３０は残りのＴｒ１０及びＴｒ１２もオンさせてブレーキトルクを増大させる。その結果、便蓋４の角速度（Ｄ）は低下していくことになる。上記の動作は図１４、１５のフローチャートでも示している。ところで、便蓋４が質量の少ない便蓋の時にブレーキトルクが強すぎると、図１７に示すようにＴｒ９〜１２のオン／オフが繰り返されることになり、便蓋４が回転方向に脈動を生じる。そのため、便蓋４の出力軸９を始め、減速手段１０、１１、１２、出力ギア１３等に大きな負荷トルクが掛かることになるため、出力ギア１３等にはそれに耐え得る強度が必要となってくる。しかし、上記のように各速度（Ｄ）の値に応じてブレーキトルクを制御することによって、図１２に示すとおりＴｒ９〜１２のオン／オフの繰り返しを低減することができるため、便蓋４の脈動を抑えて出力ギア１３等の構造を簡単なものとすることが可能となってくる。
【００２１】
また、便蓋４の角度：７５°を下回った時点で角速度（Ｄ）が０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃを超えていた場合、図１８に示すようにまずＴｒ９とＴｒ１１をオン、Ｔｒ１０とＴｒ１２をオフとし、その０．５ｓｅｃ後に角速度（Ｄ）が０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃ以上であればＴｒ９〜Ｔｒ１２を全てオンするようにしても良い（第三の実施例）。こうすることで、便蓋４に急激なブレーキトルクが働くことを防止でき、便蓋４の出力軸９を始め、減速手段１０、１１、１２、出力ギア１３等に掛かる負荷を軽減することができる。
【００２２】
また、上記ではブレーキトルクをＴｒ９とＴｒ１１或いはＴｒ１０とＴｒ１２をオン／オフすることで２段階に制御するようにしたが、図１９〜２１に示すようにＴｒ９〜Ｔｒ１２に直列に挿入された抵抗の抵抗値をＴｒ２１〜Ｔｒ２８で制御するようにしても良い（第四の実施例）。こうすることで、便蓋４が自重で閉じる際にＴｒ９〜Ｔｒ１２に流れる電流値を増減することができる。便蓋４にかかるブレーキトルクは図２２に示すようにＴｒ９〜Ｔｒ１２に流れる電流に比例するため、これにより便蓋４にかかるブレーキトルクを更に細かく制御することが可能となる。従って、図２０、２１に示すように多種類の便蓋に対しても便蓋４の脈動を抑えながら予め定められた角速度（Ｄ）で便蓋４を閉じることができるようになる。
【００２３】
更に、角度検出手段１４ｂの出力値が３．５Ｖ（便蓋４の角度：７５°）以下の時に、図２５及び式（１）〜式（４）に示すようにＴｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流値を便蓋４の角速度（Ｄ）に応じてＰＩＤ制御で変更するようにしても良い（第五の実施例）。
ＩＢ＝Ｉｂｐ＋Ｉｂｉ＋Ｉｂｄ …（式１）
Ｉｂｐ＝Ｇｐ（Ｄ１−Ｄ０） …（式２）
Ｉｂｉ＝Ｇｉ（Ｄ１−Ｄ０）＋Ｉｂｉ´…（式３）
Ｉｂｄ＝Ｇｄ（Ｄ１−Ｄ１´） …（式４）
ただし、ＩＢ＜０の場合はＩＢ＝０とする。ここで、
ＩＢ：Ｔｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流値
Ｄ０：狙いの各速度
Ｄ１：図１５によって算出された各速度
Ｉｂｉ´：１ｍｓｅｃ前のＩｂｉ
Ｄ１´：１ｍｓｅｃ前のＤ１
であり、単位はＩＢ、Ｉｂｐ、Ｉｂｉ、Ｉｂｄ、Ｉｂｉ´がｍＡで、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ１´がｄｅｇ／ｍｓｅｃとなっている。また、Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄは定数で予め次のとおり設定されている。
Ｇｐ＝１００
Ｇｉ＝１０
Ｇｄ＝５０
一方、Ｔｒ９〜１２の直流電流増幅率（ｈｆｅ）は１０００のトランジスタを使用している。従って、このときＴｒ９〜Ｔｒ１２のコレクタ電流Ｉｃは
Ｉｃ＝ｈｆｅ×ＩＢ（ｍＡ）
で与えられる。
例えば、Ｄ０＝０．１８、Ｄ１＝０．１９、Ｉｂｉ´＝０．２０、Ｄ１´＝０．２０ と仮定すると、
Ｉｂｐ＝１００（０．１９−０．１８）＝１．００
Ｉｂｉ＝１０（０．１９−０．１８）＋０．２０＝０．３０
Ｉｂｄ＝５０（０．１９−０．２０）＝−０．５０
より、
ＩＢ＝１．００＋０．３０−０．５０＝０．８０（ｍＡ）
Ｉｃ＝ｈｆｅ×ＩＢ＝１０００×０．８０＝８００（ｍＡ）
となる。こうすることによって、便蓋４が自重で閉じる際にその各速度が狙いの各速度（Ｄ０）になるようＴｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流（ＩＢ）しいてはＴｒ９〜Ｔｒ１２のコレクタ電流が制御できる。従って、更に多種類の便蓋に対しても便蓋４が脈動することなく予め定められた狙いの各速度（Ｄ０）で便蓋４を閉じることが可能となる。尚、Ｔｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流（ＩＢ）は制御部３０のＤ／Ａ出力ポートより出力されるが、その値はＴｒ１０のベース電流を例にとると、図２３より次式で与えられる。
ＩＢ＝（Ｖａｄ−Ｖｂｅ）／Ｒ１０
Ｖａｄ：Ｄ／Ａ出力ポート出力電圧
Ｖｂｅ：Ｔｒ１０のベースエミッタ間電圧
【００２４】
また、Ｔｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流（ＩＢ）は図２４、図２６に示すように、汎用出力ポートから５Ｖ／０Ｖの電圧をＰＷＭで出力し、ＰＷＭ出力のパルスの時比率を増減することでを制御するようにしても良い（第六の実施例）。このときのベース電流は図２４より次式で与えられる。
ＩＢ＝（Ｖｏ−Ｖｂｅ）／Ｒ１０
Ｖｂｅ：Ｔｒ１０のベースエミッタ間電圧
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
【００２６】
手動閉した時でも、電力を消費せずに便座・便蓋の便器などへの衝突による衝撃を抑えることが可能となる為、不快音の発生や装置の故障を防止することが出来る。更に、開状態から完全に閉状態に至るまで円滑な閉動作を行うことが可能になる為、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては脱臭効果を向上出来、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では節電効果を高めることが可能である。更に、便座及び便蓋を手で閉める際にも、軽い力で閉操作を行うことが可能である。
【００２７】
上記に加え、複数のブレーキ回路を各々制御したり、ブレーキ回路に流れる電流値を制御することで便座・便蓋を手動閉した時の便座・便蓋が脈動を抑えることができるため、便座・便蓋の自動開閉装置のギアなど駆動部へ掛かる負荷トルクを軽減でき、自動開閉装置の駆動部の構造を簡単にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるトイレ装置の斜視図
【図２】本発明における便座・便蓋開閉ユニットの機構部の構成図
【図３】本発明におけるポテンショメーターによる角度検出手段の概略回路図
【図４】本発明におけるポテンショメーターによる角度検出手段の出力特性図
【図５】本発明における便蓋角度の詳細を示す便蓋角度説明図
【図６】本発明におけるホールＩＣによる角度検出手段の構成図
【図７】本発明におけるホールＩＣによる角度検出手段の出力特性図
【図８】本発明における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図９】本発明における便蓋の手動閉時のフローチャート
【図１０】本発明における便蓋の手動閉時の動作波形図
【図１１】本発明における便蓋カバーが取り付けられていない最も軽量な便蓋４を手動閉時の動作波形図
【図１２】本発明の第二の実施例における軽量の便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図１３】本発明の第二の実施例における重量のある便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図１４】本発明の第二の実施例における便蓋の手動閉時のフローチャート
【図１５】本発明の第二の実施例角度変化量Ｄ（ｄｅｇ／ｍｓｅｃ）算出のフローチャート
【図１６】本発明の第二の実施例におけるの便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図１７】本発明の第二の実施例における軽量の便蓋を手動閉した時にＴｒ９〜Ｔｒ１２をオンしてブレーキをかけた場合の動作波形図
【図１８】本発明の第三の実施例における便蓋を手動閉時の動作波形図
【図１９】本発明の第四の実施例における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図２０】本発明の第四の実施例における重量のある便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図２１】本発明の第四の実施例における軽量の便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図２２】本発明におけるＴｒ９〜Ｔｒ１２に流れる電流値と便蓋のブレーキトルクの関係を示すグラフ
【図２３】本発明の第五の実施例におけるＴｒ１０部の概略回路図
【図２４】本発明の第六の実施例におけるＴｒ１０部の概略回路図
【図２５】本発明の第五の実施例における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図２６】本発明の第六の実施例における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【符号の説明】
１…衛生洗浄装置
２…衛生洗浄装置の本体部
３…便座
４…便蓋
５…回転軸
６…便座開閉ユニット
７…便蓋開閉ユニット
８…駆動モータ
９…出力軸
１０、１１、１２…減速手段
１３…出力ギア
１４ａ…角度検知手段（便座）
１４ｂ…角度検知手段（便蓋）
１５…ポテンショメーター
１６…永久磁石
１７…ホールＩＣ１
１８…ホールＩＣ２
１９…ホールＩＣ３
２０…ステッピングモータ
２０ａ…Ａ相コイル
２０ｂ…Ｂ相コイル
３０…制御部
４１…電流経路ａ
４２…電流経路ａ’
４３…電流経路ｂ
４４…電流経路ｂ’
５１…便蓋４の自重による回動トルク
５２…駆動モータ８のディテントトルク
５３…ギア等によって生ずる抵抗トルク
【発明の属する技術分野】
本発明は便器の便座や便蓋の開閉装置に係り、特に手動動作時に好適な制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より便器の便座・便蓋に手を触れることなく、モータの動力によって自動で便座・便蓋を開放及び閉塞することができる衛生洗浄装置が提案されている。一方、使用者が手で便座及び／又は便蓋を閉塞しようとした場合には完全に閉塞されるまで手で保持しておくことは少なく、閉塞される前に手を離すのが一般的である。従って、前述の衛生洗浄装置においては、手で便座及び／又は便蓋を閉塞しようとした場合に、その途中で便座及び／又は便蓋から手を離すと、便座及び／又は便蓋はその自重や、手によって与えられた慣性モーメントにより急閉してしまう。その結果、便座が便器に、又は便蓋が便座に衝突することによって不快音が生じたり、装置の故障の原因になることがあった。このような問題に対しては、便座及び／又は便蓋が開状態であるときにはショート回路、閉状態であるときはオープン回路になるよう切替えるものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
又、回動部材が自重回動した際、モータを回動し、アシスト駆動させるといった手段も提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４１８９７号公報（第１−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−９３１７号公報（第２頁、第５−１１頁、第１−６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−４１８９７号の方法においては、便座あるいは便蓋にカバーが取り付けられる又は大型の便座・便蓋を使用されるなどして慣性質量が大きくなったり、手で勢いよく閉められても、その自重によって急閉して不快音や装置の故障が生じたりしないよう、駆動モータのディテントトルクやギア等によって生ずる抵抗トルク、ショート回路によるブレーキトルクは、通常、便座・便蓋を手で閉められた際に発生する最大回動トルク値を想定して設計されている。従って、カバー等が備えられていなかったり小型で軽い便座や便蓋を使用するなど慣性質量が小さい場合や、手で勢いを与えずに閉められた場合には、便座又は便蓋が開状態から完全に閉状態に至るまで非常に多くの時間がかかることになっていた。そのため、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては、便器内の臭気が便器外へ飛散し易くなって脱臭効果が低下したり、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では便蓋が閉じる迄の間は便蓋による暖房便座の保温ができないため、節電効果が低下する、といった問題点があった。また、特開平１０−９３１７号の方法においても、モータを駆動する為の電力が必要であるため節電効果が低下する上、モータが駆動する際には振動や騒音を生じてしまう、といった問題点を抱えていた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、手動閉時の便座・便蓋による衝撃を抑え、尚且つ電力を消費せずに円滑に閉動作を実現する自動開閉装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１は、便座及び／又は便蓋と、前記便座及び／又は便蓋の開閉動作を行う開閉手段と、前記便座及び／又は便蓋の開閉角度を検出する角度検出手段と、前記便座及び／又は便蓋へ前記開閉手段を駆動するとともに前記角度検出手段の出力より角速度を演算する制御部を有する便座・便蓋自動開閉装置のおいて、前記制御部は前記開閉手段のコイル間を短絡させるブレーキ回路を有し、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、コイルは回転方向に対してブレーキが掛かり、手動閉した時でも、電力を消費せずに便座・便蓋の便器などへの衝突による衝撃を抑えることが可能となり、不快音の発生や装置の故障を防止することが出来る。
【０００６】
上記課題を解決するために請求項２は、請求項１記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角度検出手段の出力が便座及び／又は便蓋が自立する角度と全閉角度の角度の間において、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、手で便座及び／又は便蓋を閉めようとした際に最初はブレーキトルクは働かず、軽い力で閉操作を行うことが可能である。
【０００７】
上記課題を解決するために請求項３は、請求項１乃至２記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角速度が所定の範囲内になるように前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、開状態から完全に閉状態に至るまで円滑な閉動作を電力を消費せずに実現することが可能となり、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては脱臭効果を向上出来、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では節電効果を高めることが可能である。
【０００８】
上記課題を解決するために請求項４は、請求項１乃至３記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記開閉手段はバイポーラ駆動方式によって駆動されるステッピングモータとするで、ショート回路を無接点で実現することが出来るため、小型、低コストで信頼性の高いショート回路とすることが出来る。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項５は、請求項４記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記開閉手段はフライホイールダイオードを備え、前記ブレーキ回路は前記ステッピングモータのコイルと制御部のグランド間にトランジスタで構成することで、ショート回路を無接点で実現することが出来るため、小型、低コストで信頼性の高いショート回路とすることが出来る。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項６は、請求項５に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記コイルの一端と前記グランドとの間に設けられた第一のブレーキ回路と前記コイルの他端と前記グランドとの間に設けられた第二のブレーキ回路により構成され、前記角度検出手段の出力に応じて前記第一及び第二のブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、手動閉時に便座及び／又は便蓋に掛かるブレーキトルクを数段階に調節できるため、複数の便座・便蓋に対してもブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御した時に生ずる便座及び／又は便蓋の脈動を抑えることができ、その結果、便座・便蓋自動開閉装置のギアなど駆動部へ掛かる負荷トルクを軽減でき、自動開閉装置の駆動部の構造を簡単にすることが可能となる。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項７は、請求項１乃至６に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記ブレーキ回路に通電される電流値を制御する電流制御手段を備え、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記電流制御手段を制御することで、開閉手段のコイルの数に関係なく多種類の便座・便蓋に対してブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御した時の便座及び／又は便蓋の脈動を抑えることが可能となる。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項８は、請求項７に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記電流制御手段は、前記ブレーキ回路に直列に挿入された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗の抵抗値を切り替える抵抗切替手段から構成されることで、抵抗とトランジスタなどの抵抗切替手段といった少ない部品点数で電流制御手段を構成することが出来るため、小型、低コストで信頼性の高い電流制御手段にすることが出来る。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項９は、請求項５に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記トランジスタのベースに通電されるベース電流値を制御するベース電流制御手段を備え、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記ベース電流制御手段を制御することで、手動閉時に便座及び／又は便蓋に掛かるブレーキトルクを連続的に調節できるため、多種類の便座・便蓋に対しても便座及び／又は便蓋の脈動の発生を防止することが可能となる。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項１０は、請求項９に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記ベース電流制御手段をＰＩＤ制御することで、多種類の便座・便蓋に対しても便座及び／又は便蓋の脈動の発生を防止しつつ、便座及び／又は便蓋の閉止速度を所望の速度に精度良く制御できることから、便座及び／又は便蓋の脈動の発生や便器などへの衝突を防ぎ、尚且つ脱臭機能付きの衛生洗浄装置の脱臭効果及び、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置の節電効果を更に向上させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成・作用を明らかにするために、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。図１は衛生洗浄装置の便蓋が開放状態になった時の斜視図であり、図１は衛生洗浄装置の上面図、図２は便座・便蓋を開閉制御するための便座・便蓋開閉ユニットの機構部の構成を示したである。
【００１６】
図１において、２は衛生洗浄装置の本体部であり、便座３及び便蓋４は便座３及び便蓋４から本体部へ突設された回転軸５によって回動自在に支持されている。また、本体部２には便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７が内蔵されている。便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７には、駆動モータ８と、駆動モータ８の出力軸９に順次結合したギアによる減速手段１０、１１から成る伝達手段と、最終の減速手段１２に結合し、前記回転軸５に同軸上に支持された出力ギア１３とが主な構成要素として内蔵されている。
【００１７】
また、便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７には、便座３及び便蓋４の開閉角度位置を検出する角度検出手段１４ａ及び１４ｂが備えられておいる。角度検出手段１４ａ及び１４ｂは出力ギア１３側にポテンショメーター１５を取り付けて構成されている。ここでは、図３〜図５に示すように便座３及び便蓋４の開閉角度０°〜１００°に対して、０．５Ｖ〜４．５Ｖの電圧を信号として制御部３０へ出力する。ここでは便座３及び便蓋４が全閉位置（水平）の時の角度位置を絶対角度０°とし、全開位置を絶対角度１００°としている。従って、制御部３０はこのポテンショメータ１５から入力される電圧値によって便座３及び便蓋４の開閉角度を判定することができる仕組みになっている。尚、角度検出手段１４ａ及び１４ｂとしては、図６に示すように便座３及び便蓋４に取り付けられた永久磁石１６と１９便座開閉ユニット６及び便蓋開閉ユニット７に設置されたホールＩＣであっても良い。この場合、開閉角度に応じた１４ａ及び１４ｂの出力は図７に示すように便座３及び便蓋４が全閉位置（水平）の時はホールＩＣ１７のみ永久磁石１６の磁力を検知してＨｉｇｈを出力しており、便座３及び便蓋４が１５°〜３０°の範囲になった場合にはホールＩＣ１７とホールＩＣ１８が永久磁石の磁力を検知してＨｉｇｈを出力する。そして便座３及び便蓋４が３０°以上になるとホールＩＣ１７は磁力を検知しなくなるためＬｏｗを出力する。このように、開閉角度に応じてホールＩＣ１７〜１９の出力の組み合せを変えることで開閉角度を検出することが可能となる。ここではホールＩＣを３個使用した例で説明しているが、ホールＩＣの個数を増やすことで検出角度の精度を上げることが可能である。
【００１８】
次に回路部の構成を図８に示す。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８はステッピングモータ（以下モータ）２０を励磁駆動するためのものであり、制御部３０から出力される信号によってオン／オフ動作を行う。ダイオードＤ１〜Ｄ８は前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８がオン→オフした際にモータ２０のコイル間に発生する逆起電力を逃がす為のフライホイールダイオードである。また、モータ２０はＡ相とＢ相の２相のコイルを有したバイポーラ駆動方式により動作するモータであり、Ａ相のコイルを２０ａ、Ｂ相のコイルを２０ｂとしている。トランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０はコイル２０ａのコイル間をショートさせるための素子であり、トランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０がオンの時はコイル２０ａ→Ｔｒ９→グランド→Ｄ４→コイル２０ａ（矢印４１）又はコイル２０ａ→Ｔｒ１０→グランド→Ｄ３→コイル２０ａ（矢印４２）の経路でコイル間をショートさせることができる（ショート回路）。同様にトランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２はコイル２０ｂのコイル間をショートさせるための素子であり、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２がオンの時はコイル２０ｂ→Ｔｒ１１→グランド→Ｄ８→コイル２０ｂ（矢印４３）又はコイル２０ｂ→Ｔｒ１２→グランド→Ｄ７→コイル２０ｂ（矢印４４）の経路でコイル間をショートさせることができる。
【００１９】
次に、便蓋４を使用者が手で閉められた場合の動作を例にとり、図８〜１１を用いて説明する。まず、便蓋４が開状態（１００°）にある時、角度検出手段１４ｂは４．５Ｖで一定値となっている。そこで、使用者が便蓋４を手で閉めようと便蓋４に対して閉方向へ力を加えると、便蓋４はその自重によって閉方向へ回動を始め、角度検出手段１４ｂの出力値は４．５Ｖから低下していく。その後、角度検出手段１４ｂの出力値が３．５Ｖ（７５°）以下になると、制御部３０は角度検出手段１４ｂの単位時間当たりの変化量（つまり角速度：Ｄ）を計算する。そこで、前記角速度（Ｄ）が予め定められた値以上（例えば０．２ｄｅｇ／ｍｓｅｃ）であった場合、制御部３０はトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１を全てオンする信号を出力する。ここで、７５°という角度は図１０に示すように便蓋４の自重による回動トルク５１が駆動モータ８のディテントトルク５２とギア等によって生ずる抵抗トルク５３の合計と釣り合う角度、つまり、その角度以下であれば便蓋４の自重によって自然に閉塞可能な角度である。駆動モータ８が便蓋４の自重によって回転している間、コイル２０ａ、２０ｂには起電力を生じるが、トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１がオン時は前述のようにコイル２０ａ、２０ｂはショート状態にある為、図８に示すように、矢印４１又は矢印４２の経路と、矢印４３又は矢印４４の経路で電流が流れる。その結果、コイルは回転方向に対してブレーキが掛かることになり、角度検出手段１４ｂの単位時間当たりの変化量は減少する。その後、角度検出手段１４ｂの角速度（Ｄ）が予め定められた値以下（例えば０．１８ｄｅｇ／ｍｓｅｃ）になると、制御部３０はトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１を全てオフする信号を出力する。すると、コイル間は再びオープンの状態になる為、前記のブレーキは解除され、角度検出手段１４ｂの角速度（Ｄ）は再度便蓋４の自重によって増加していく。このような動作を便蓋４が全閉位置に到達するまで繰り返され、その結果、便蓋４は７５°→０°へ回転するスピード（角速度：Ｄ）は０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃ〜０．１８ｄｅｇ／ｍｓｅｃで制御されることになる。ところで、駆動モータ８のディテントトルク５２と抵抗トルク５３は、トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１がオフの時（つまりコイル間がオープン状態の時）に、便座カバー及び便蓋カバーが取り付けられていない最も軽量な便座３及び便蓋４を手で閉められた場合でも、図１１に示すように便座３及び便蓋４の角度７５°〜０°において回転スピード（角速度：Ｄ）が０．１８ｄｅｇ／ｍｓｅｃ以上となるよう設定されている。これにより、手動閉した時でも、電力を消費せずに便座３が便器に又は便蓋４が便座３に衝突することによる衝撃を抑えることが可能となる為、不快音の発生や装置の故障を防止することが出来る。更に、開状態から完全に閉状態に至るまで円滑に閉動作することが可能である為、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては臭気の便器外への飛散を低減でき脱臭効果を向上させることが出来、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では便蓋による暖房便座の保温をすばやく行うことができるため、節電効果を高めることが可能である。更に、便座３及び便蓋４の角度が１００°〜７５°の間はトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１がオフであるので、７５°以上の角度から手で閉めようとした際に便座３及び便蓋４にブレーキトルクは働かず、軽い力で閉操作を行うことが可能である。
【００２０】
また、図１２〜１７に示すように角度検出手段１４ｂの出力値が３．５Ｖ（便蓋４の角度：７５°）以下である時に、前記角速度（Ｄ）に応じてトランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１の内、半分の２個又は４個全てをオンさせるようにしても良い（第二の実施例）。例えば、使用者が便蓋４を手で閉めようと便蓋４に対して閉方向へ力を加えた時、便蓋４の角度が７５°以下で角速度（Ｄ）が０．１９ｄｅｇ／ｍｓｅｃになった時に制御部３０はＴｒ９とＴｒ１１をオンする信号を出力する。この時、図１６に示すように駆動モータ８が便蓋４の自重によって回転している間、コイル２０ａ、２０ｂの起電力によってＴｒ９とＴｒ１１には矢印４１と矢印４３の経路で電流が流れるが、Ｔｒ１０とＴｒ１２はオフのためＴｒ１０とＴｒ１２には電流が流れない。従って、この時便蓋４に働くブレーキトルクはＴｒ９〜１２の全てがオンしているときの１／２となる。そこで便蓋４が質量の少ない小型便蓋であった場合、前記のブレーキトルクでも図１２に示すように便蓋４は角速度（Ｄ）を緩めながら閉じていく。逆に便蓋４が質量のある大型便蓋でＴｒ９とＴｒ１１をオン後も角速度（Ｄ）が増加するようであれば、図１３に示すように角速度（Ｄ）が０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃを超えたところで制御部３０は残りのＴｒ１０及びＴｒ１２もオンさせてブレーキトルクを増大させる。その結果、便蓋４の角速度（Ｄ）は低下していくことになる。上記の動作は図１４、１５のフローチャートでも示している。ところで、便蓋４が質量の少ない便蓋の時にブレーキトルクが強すぎると、図１７に示すようにＴｒ９〜１２のオン／オフが繰り返されることになり、便蓋４が回転方向に脈動を生じる。そのため、便蓋４の出力軸９を始め、減速手段１０、１１、１２、出力ギア１３等に大きな負荷トルクが掛かることになるため、出力ギア１３等にはそれに耐え得る強度が必要となってくる。しかし、上記のように各速度（Ｄ）の値に応じてブレーキトルクを制御することによって、図１２に示すとおりＴｒ９〜１２のオン／オフの繰り返しを低減することができるため、便蓋４の脈動を抑えて出力ギア１３等の構造を簡単なものとすることが可能となってくる。
【００２１】
また、便蓋４の角度：７５°を下回った時点で角速度（Ｄ）が０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃを超えていた場合、図１８に示すようにまずＴｒ９とＴｒ１１をオン、Ｔｒ１０とＴｒ１２をオフとし、その０．５ｓｅｃ後に角速度（Ｄ）が０．２０ｄｅｇ／ｍｓｅｃ以上であればＴｒ９〜Ｔｒ１２を全てオンするようにしても良い（第三の実施例）。こうすることで、便蓋４に急激なブレーキトルクが働くことを防止でき、便蓋４の出力軸９を始め、減速手段１０、１１、１２、出力ギア１３等に掛かる負荷を軽減することができる。
【００２２】
また、上記ではブレーキトルクをＴｒ９とＴｒ１１或いはＴｒ１０とＴｒ１２をオン／オフすることで２段階に制御するようにしたが、図１９〜２１に示すようにＴｒ９〜Ｔｒ１２に直列に挿入された抵抗の抵抗値をＴｒ２１〜Ｔｒ２８で制御するようにしても良い（第四の実施例）。こうすることで、便蓋４が自重で閉じる際にＴｒ９〜Ｔｒ１２に流れる電流値を増減することができる。便蓋４にかかるブレーキトルクは図２２に示すようにＴｒ９〜Ｔｒ１２に流れる電流に比例するため、これにより便蓋４にかかるブレーキトルクを更に細かく制御することが可能となる。従って、図２０、２１に示すように多種類の便蓋に対しても便蓋４の脈動を抑えながら予め定められた角速度（Ｄ）で便蓋４を閉じることができるようになる。
【００２３】
更に、角度検出手段１４ｂの出力値が３．５Ｖ（便蓋４の角度：７５°）以下の時に、図２５及び式（１）〜式（４）に示すようにＴｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流値を便蓋４の角速度（Ｄ）に応じてＰＩＤ制御で変更するようにしても良い（第五の実施例）。
ＩＢ＝Ｉｂｐ＋Ｉｂｉ＋Ｉｂｄ …（式１）
Ｉｂｐ＝Ｇｐ（Ｄ１−Ｄ０） …（式２）
Ｉｂｉ＝Ｇｉ（Ｄ１−Ｄ０）＋Ｉｂｉ´…（式３）
Ｉｂｄ＝Ｇｄ（Ｄ１−Ｄ１´） …（式４）
ただし、ＩＢ＜０の場合はＩＢ＝０とする。ここで、
ＩＢ：Ｔｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流値
Ｄ０：狙いの各速度
Ｄ１：図１５によって算出された各速度
Ｉｂｉ´：１ｍｓｅｃ前のＩｂｉ
Ｄ１´：１ｍｓｅｃ前のＤ１
であり、単位はＩＢ、Ｉｂｐ、Ｉｂｉ、Ｉｂｄ、Ｉｂｉ´がｍＡで、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ１´がｄｅｇ／ｍｓｅｃとなっている。また、Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄは定数で予め次のとおり設定されている。
Ｇｐ＝１００
Ｇｉ＝１０
Ｇｄ＝５０
一方、Ｔｒ９〜１２の直流電流増幅率（ｈｆｅ）は１０００のトランジスタを使用している。従って、このときＴｒ９〜Ｔｒ１２のコレクタ電流Ｉｃは
Ｉｃ＝ｈｆｅ×ＩＢ（ｍＡ）
で与えられる。
例えば、Ｄ０＝０．１８、Ｄ１＝０．１９、Ｉｂｉ´＝０．２０、Ｄ１´＝０．２０ と仮定すると、
Ｉｂｐ＝１００（０．１９−０．１８）＝１．００
Ｉｂｉ＝１０（０．１９−０．１８）＋０．２０＝０．３０
Ｉｂｄ＝５０（０．１９−０．２０）＝−０．５０
より、
ＩＢ＝１．００＋０．３０−０．５０＝０．８０（ｍＡ）
Ｉｃ＝ｈｆｅ×ＩＢ＝１０００×０．８０＝８００（ｍＡ）
となる。こうすることによって、便蓋４が自重で閉じる際にその各速度が狙いの各速度（Ｄ０）になるようＴｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流（ＩＢ）しいてはＴｒ９〜Ｔｒ１２のコレクタ電流が制御できる。従って、更に多種類の便蓋に対しても便蓋４が脈動することなく予め定められた狙いの各速度（Ｄ０）で便蓋４を閉じることが可能となる。尚、Ｔｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流（ＩＢ）は制御部３０のＤ／Ａ出力ポートより出力されるが、その値はＴｒ１０のベース電流を例にとると、図２３より次式で与えられる。
ＩＢ＝（Ｖａｄ−Ｖｂｅ）／Ｒ１０
Ｖａｄ：Ｄ／Ａ出力ポート出力電圧
Ｖｂｅ：Ｔｒ１０のベースエミッタ間電圧
【００２４】
また、Ｔｒ９〜Ｔｒ１２のベース電流（ＩＢ）は図２４、図２６に示すように、汎用出力ポートから５Ｖ／０Ｖの電圧をＰＷＭで出力し、ＰＷＭ出力のパルスの時比率を増減することでを制御するようにしても良い（第六の実施例）。このときのベース電流は図２４より次式で与えられる。
ＩＢ＝（Ｖｏ−Ｖｂｅ）／Ｒ１０
Ｖｂｅ：Ｔｒ１０のベースエミッタ間電圧
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
【００２６】
手動閉した時でも、電力を消費せずに便座・便蓋の便器などへの衝突による衝撃を抑えることが可能となる為、不快音の発生や装置の故障を防止することが出来る。更に、開状態から完全に閉状態に至るまで円滑な閉動作を行うことが可能になる為、脱臭機能付きの衛生洗浄装置においては脱臭効果を向上出来、暖房便座機能付きの衛生洗浄装置では節電効果を高めることが可能である。更に、便座及び便蓋を手で閉める際にも、軽い力で閉操作を行うことが可能である。
【００２７】
上記に加え、複数のブレーキ回路を各々制御したり、ブレーキ回路に流れる電流値を制御することで便座・便蓋を手動閉した時の便座・便蓋が脈動を抑えることができるため、便座・便蓋の自動開閉装置のギアなど駆動部へ掛かる負荷トルクを軽減でき、自動開閉装置の駆動部の構造を簡単にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるトイレ装置の斜視図
【図２】本発明における便座・便蓋開閉ユニットの機構部の構成図
【図３】本発明におけるポテンショメーターによる角度検出手段の概略回路図
【図４】本発明におけるポテンショメーターによる角度検出手段の出力特性図
【図５】本発明における便蓋角度の詳細を示す便蓋角度説明図
【図６】本発明におけるホールＩＣによる角度検出手段の構成図
【図７】本発明におけるホールＩＣによる角度検出手段の出力特性図
【図８】本発明における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図９】本発明における便蓋の手動閉時のフローチャート
【図１０】本発明における便蓋の手動閉時の動作波形図
【図１１】本発明における便蓋カバーが取り付けられていない最も軽量な便蓋４を手動閉時の動作波形図
【図１２】本発明の第二の実施例における軽量の便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図１３】本発明の第二の実施例における重量のある便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図１４】本発明の第二の実施例における便蓋の手動閉時のフローチャート
【図１５】本発明の第二の実施例角度変化量Ｄ（ｄｅｇ／ｍｓｅｃ）算出のフローチャート
【図１６】本発明の第二の実施例におけるの便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図１７】本発明の第二の実施例における軽量の便蓋を手動閉した時にＴｒ９〜Ｔｒ１２をオンしてブレーキをかけた場合の動作波形図
【図１８】本発明の第三の実施例における便蓋を手動閉時の動作波形図
【図１９】本発明の第四の実施例における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図２０】本発明の第四の実施例における重量のある便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図２１】本発明の第四の実施例における軽量の便蓋を手動閉した時の動作波形図
【図２２】本発明におけるＴｒ９〜Ｔｒ１２に流れる電流値と便蓋のブレーキトルクの関係を示すグラフ
【図２３】本発明の第五の実施例におけるＴｒ１０部の概略回路図
【図２４】本発明の第六の実施例におけるＴｒ１０部の概略回路図
【図２５】本発明の第五の実施例における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【図２６】本発明の第六の実施例における便座・便蓋自動開閉装置の概略回路図
【符号の説明】
１…衛生洗浄装置
２…衛生洗浄装置の本体部
３…便座
４…便蓋
５…回転軸
６…便座開閉ユニット
７…便蓋開閉ユニット
８…駆動モータ
９…出力軸
１０、１１、１２…減速手段
１３…出力ギア
１４ａ…角度検知手段（便座）
１４ｂ…角度検知手段（便蓋）
１５…ポテンショメーター
１６…永久磁石
１７…ホールＩＣ１
１８…ホールＩＣ２
１９…ホールＩＣ３
２０…ステッピングモータ
２０ａ…Ａ相コイル
２０ｂ…Ｂ相コイル
３０…制御部
４１…電流経路ａ
４２…電流経路ａ’
４３…電流経路ｂ
４４…電流経路ｂ’
５１…便蓋４の自重による回動トルク
５２…駆動モータ８のディテントトルク
５３…ギア等によって生ずる抵抗トルク
Claims (10)
- 便座及び／又は便蓋と、前記便座及び／又は便蓋の開閉動作を行う開閉手段と、前記便座及び／又は便蓋の開閉角度を検出する角度検出手段と、前記便座及び／又は便蓋へ前記開閉手段を駆動するとともに前記角度検出手段の出力より角速度を演算する制御部を有する便座・便蓋自動開閉装置のおいて、前記制御部は前記開閉手段のコイル間を短絡させるブレーキ回路を有し、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項１記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角度検出手段の出力が便座及び／又は便蓋が自立する角度と全閉角度の角度の間において、前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項１乃至２記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角速度が所定の範囲内になるように前記角度検出手段の出力に応じてブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項１乃至３記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記開閉手段はバイポーラ駆動方式によって駆動されるステッピングモータであることを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項４記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記開閉手段はフライホイールダイオードを備え、前記ブレーキ回路は前記ステッピングモータのコイルと制御部のグランド間にトランジスタで構成されたことを特徴とした便座・便蓋自動開閉装置
- 請求項５に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記コイルの一端と前記グランドとの間に設けられた第一のブレーキ回路と前記コイルの他端と前記グランドとの間に設けられた第二のブレーキ回路により構成され、前記角度検出手段の出力に応じて前記第一及び第二のブレーキ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項１乃至６に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記ブレーキ回路に通電される電流値を制御する電流制御手段を備え、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記電流制御手段を制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項７に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記電流制御手段は、前記ブレーキ回路に直列に挿入された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗の抵抗値を切り替える抵抗切替手段からなることを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項５に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記ブレーキ回路は前記トランジスタのベースに通電されるベース電流値を制御するベース電流制御手段を備え、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記ベース電流制御手段を制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
- 請求項９に記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記制御部は前記角度検出手段の出力に応じて前記ベース電流制御手段をＰＩＤ制御することを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003086124A JP2004000525A (ja) | 2002-03-29 | 2003-03-26 | 便座・便蓋自動開閉装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002096913 | 2002-03-29 | ||
| JP2003086124A JP2004000525A (ja) | 2002-03-29 | 2003-03-26 | 便座・便蓋自動開閉装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2004000525A true JP2004000525A (ja) | 2004-01-08 |
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ID=30446439
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003086124A Pending JP2004000525A (ja) | 2002-03-29 | 2003-03-26 | 便座・便蓋自動開閉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004000525A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003086124A patent/JP2004000525A/ja active Pending
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