JP2018053491A - トイレ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】起歪体に対する軸部の相対的な位置に関係なく、安定した着座検知性能を実現することができるトイレ装置を提供すること。【解決手段】位置ずれ吸収部材は、軸部と起歪体との間に設けられ、軸部が接触して便座の荷重を受ける荷重受け部と、荷重受け部で受けた荷重が伝達され起歪体を押す押し部とを有する。荷重受け部の面積は、軸部における荷重受け部に接触する面の面積よりも広い。押し部における起歪体を押す面の面積は、荷重受け部の面積よりも小さい。【選択図】図10

Description

本発明は、トイレ装置に関する。
現在、マイクロスイッチを用いた着座検知機能を備えたトイレ装置が発売されている。このようなマイクロスイッチを用いた構成においては、着座した際の便座の沈み込みを使用者が違和感と感じてしまったり、音量は小さいもののカチッという音が鳴ったりと、品位の点で改善の余地がある。
そこで、ひずみゲージを用いて着座検知を行うことが考えられる。例えば、特許文献1には、便座の裏面、ヒンジ部などにひずみゲージを貼り付けた構成が開示されている。また、特許文献2には、便座内にひずみゲージからなる荷重検出手段を設けた構成が開示されている。
特開平6−88371号公報 特開2000−254040号公報
ヒンジ部に着座検知用の起歪体および起歪体のひずみ量を検出するひずみゲージを設ける場合、便座の回転軸部で起歪体を押してひずませる(たわませる)構成が考えられる。そのような構成において、使用者が着座中に動くことで便座の位置がずれることが想定される。便座の位置がずれると、起歪体に対する便座の回転軸部の接触位置がずれることになる。例えば、回転軸部が起歪体の端の方にずれると、起歪体が十分にひずむ(変形する)ことができず、着座の検知に必要なひずみ量を検出できず、着座検知を行うことができないおそれがある。
本発明は、起歪体に対する軸部の相対的な位置に関係なく、安定した着座検知性能を実現することができるトイレ装置を提供することを目的とする。
第1の発明のトイレ装置は、ケーシングと、前記ケーシングに対して回転自在に取り付けられた便座であって、前記ケーシングおよび前記便座の一方に開口が、他方に前記開口に挿入される軸部が設けられた便座と、使用者が前記便座に着座したことを検知する着座検知手段であって、前記ケーシングまたは前記便座に保持され、前記軸部を介して前記便座から荷重を受けてひずみが生じる起歪体と、前記起歪体に設けられ、前記起歪体のひずみ量を検出するひずみゲージと、を有する着座検知手段と、前記軸部と前記起歪体との間に設けられ、前記軸部が接触して前記便座の荷重を受ける荷重受け部と、前記荷重受け部で受けた荷重が伝達され前記起歪体を押す押し部と、を有する位置ずれ吸収部材と、を備え、前記荷重受け部の面積は、前記軸部における前記荷重受け部に接触する面の面積よりも広く、前記押し部における前記起歪体を押す面の面積は、前記荷重受け部の面積よりも小さいことを特徴としている。
第1の発明によれば、荷重受け部の面積は、軸部における荷重受け部に接触する面の面積よりも広いため、使用者が着座中に動くことによって軸部の起歪体に対する相対的な位置がずれても、使用者が着座したことによる荷重は確実に荷重受け部に加わる。なおかつ、押し部における起歪体を押す面の面積は、荷重受け部の面積よりも小さいため、軸部が起歪体に対して相対的に位置ずれしても、起歪体が押し部から押される位置のずれは抑えられ、便座の位置ずれによる起歪体のたわみ方への影響を抑えることができる。
第2の発明は、第1の発明において、前記ケーシングに前記開口が設けられ、前記便座に前記軸部が設けられ、前記起歪体は、前記軸部の下方で前記ケーシングに対して保持されていることを特徴とする。
第2の発明によれば、既存の構成を大幅に変えることなく、ヒンジ部に着座検知手段を設けることができる。
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記位置ずれ吸収部材の前記押し部と、前記起歪体との相対的な位置関係を規制する規制手段をさらに備えたことを特徴とする。
第3の発明によれば、押し部自体の起歪体に対する相対的な位置変動を抑止でき、起歪体のたわみ方のばらつきを抑えることができる。
第4の発明は、第1〜第3の発明のいずれか1つにおいて、前記便座に使用者が着座していない状態で、前記位置ずれ吸収部材の前記押し部は、前記起歪体に当接していることを特徴とする。
着座荷重が発生していない状態で押し部と起歪体との間にクリアランスがあると、その分押し部を起歪体に向けて移動させる力が必要となるため、ひずみゲージの出力が小さくなりやすい。そのため、着座検知性能に影響する場合がある。第4の発明によれば、着座荷重が発生していない状態で押し部は起歪体に当接しているため、そのようなことがない。
本発明によれば、使用者が着座中に動くことによって便座の位置がずれても、使用者が便座に着座したことを確実に検知することができる。
(a)は実施形態のトイレ装置の上面図であり、(b)は図1(a)のA部において便座を外した状態の拡大図。 図1(b)に示す部分を右方から見た斜視図。 図1(b)におけるA−A断面図。 図3におけるB部の拡大図。 図1(b)におけるB−B断面図。 (a)は実施形態のケーシングにおける開口形成部分の拡大図であり、(b)は図6(a)の開口に便座の軸部を挿入した図。 実施形態の位置ずれ吸収部材の斜視図。 実施形態の位置ずれ吸収部材、起歪体、およびひずみゲージの斜視図。 実施形態のトイレ装置の回路ブロック図。 実施形態の位置ずれ吸収部材の作用を説明するための模式図。 (a)は他の実施形態のヒンジ部の鉛直方向に沿った模式断面図であり、(b)は図11(a)におけるD−D線から左側を見た一部断面側面図。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
図1(a)は、実施形態のトイレ装置10の上面図である。
実施形態のトイレ装置10は、ケーシング11と便座15とを有する。便座15は、便座本体16と、便座本体16の後端部における幅方向の左右の両端付近に設けられた一対の軸部(回転軸部)17とを有する。
便座15の軸部17はケーシング11に形成された後述する開口に挿入され、便座15は軸部17を支点に回転自在にケーシング11に対して取り付けられている。実施形態のトイレ装置10において、便座15の回転の支点となる部分をヒンジ部ともいう。
図1(b)は、一対のヒンジ部における一方のヒンジ部が設けられた部分(図1(a)のA部)の拡大図である。図1(b)は、便座本体16を外した状態を表す。
図1(b)に示す一方のヒンジ部には、後述するように、着座検知手段が設けられている。他方のヒンジ部には、着座検知手段は設けられていない。または、他方のヒンジ部に着座検知手段を設けてもよい。
図2は、図1(b)に示す部分を右方から見た斜視図である。
図3は、図1(b)におけるA−A断面図である。
図4は、図3におけるB部の拡大図である。
図5は、図1(b)におけるB−B断面図である。また、図5は、図4におけるC−C断面に対応する。
図6(a)はケーシング11における開口形成部分の拡大図であり、図6(b)は図6(a)の開口20に便座15の軸部17を挿入した図である。
図6(a)に示すように、ケーシング11の側面12に開口20が形成されている。図6(a)および(b)において、左方はトイレ装置10の前方を、右方はトイレ装置10の後方を、下方は重力の作用方向を表す。
開口20における、トイレ装置10の前方側の側面21および後方側の側面21は、鉛直方向に延びる鉛直面である。開口20における側面(鉛直面)21よりも上側の面22および下側の面23は曲面である。開口20の側面21、上側の面22、および下側の面23は連続して形成され、開口20の輪郭を形作っている。
上側の面22は上に凸状の曲面であり、下側の面23は下に凸状の曲面である。一対の側面21間の水平方向に沿った距離は、上側の面22の頂と下側の面23のボトムとの間の鉛直方向の距離よりも短い。
図4、図5、および図6(b)に示すように、便座15の軸部17は円筒状に形成され、その軸部17は開口20を通じてケーシング11の内側に挿入されている。軸部17の外周面と開口20の内面(側面21、上側の面22、および下側の面23)との間には、軸部17の回転を許容するクリアランスが形成されている。
そのクリアランスのため、便座15はトイレ装置10の前後方向(図6(b)において左右方向)にわずかに移動可能となっている。軸部17が開口20の側面21に当接することで、便座15のそれ以上の前後方向の移動が規制される。
ケーシング11の内側において、便座15の軸部17が挿入された部分には、図4、図5に示すように、位置ずれ吸収部材30が設けられている。
図7(a)は、位置ずれ吸収部材30の斜視図であり、図7(b)は、図7(a)とは反対側から見た位置ずれ吸収部材30の斜視図である。
位置ずれ吸収部材30は、筒部31と押し部36とを有し、これらは一体に設けられている。さらに、位置ずれ吸収部材30に対して一体に規制手段40が設けられている。規制手段40は、位置ずれ吸収部材30とは別体でもよい。
筒部31の鉛直方向の下部には荷重受け部35が設けられている。筒部31の内周面の一部が水平面となっており、その水平面が荷重受け部35として機能する。筒部31の軸方向の一方には開口32が形成され、他方にはカバー33が一体に設けられている。
筒部31の外周面よりも外側の下方に、規制手段40が設けられている。規制手段40は、上面部41と、側面部42と、下面部43とを有し、これらは四角形の枠状に一体に設けられている。下面部43は水平方向で連続しておらず、切欠きによって分断され、側面部42および下面部43は断面L字状に形成されている。
荷重受け部35の下方の上面部41の裏面に、押し部36が設けられている。押し部36は、上面部41の裏面から下方に突出する凸部として設けられ、筒部31の軸方向に延びている。
図6(a)および(b)に示すように、ケーシング11の側面12の内側における開口20の下方に、凹状の保持部13が設けられている。保持部13は、ケーシング11に一体に設けられている。
図5に示すように、位置ずれ吸収部材30は、ケーシング11の側面12の内側における保持部13の上方に設けられている。図2、図4に示すように、規制手段40がケーシング11の凹状の保持部13内に配置されている。規制手段40の下面部43が保持部13のボトム上に乗っており、その保持部13のボトムは、規制手段40および位置ずれ吸収部材30の鉛直方向の支持を担う。
また、規制手段40の側面部42が保持部13の側面に当接することで、規制手段40および位置ずれ吸収部材30の、トイレ装置10の前後方向(図4における左右方向)の移動が規制される。
図5に示すように、便座15の軸部17は、ケーシング11の開口20および位置ずれ吸収部材30の筒部31の開口32を通じて、筒部31の内側に挿入され、その軸部17は位置ずれ吸収部材30の荷重受け部35の上に乗っている。
軸部17が荷重受け部35の上に乗った状態で、軸部17と、ケーシング11の開口20の下側の面23との間にはクリアランスが確保される。すなわち、便座15の鉛直下方への荷重は、ケーシング11の開口20の下側の面23にはかからない。位置ずれ吸収部材30の荷重受け部35が、軸部17を介して便座15の鉛直下方の荷重を受ける。
位置ずれ吸収部材30の筒部31における、軸部17が挿入された開口32の反対側には、図2、図5に示すようにカバー33が設けられている。
図4に示すように、規制手段40の内側には、起歪体50が保持されている。起歪体50は、位置ずれ吸収部材30の押し部36と、規制手段40の下面部43との間に挟まれている。
規制手段40は、押し部36と起歪体50との相対的な位置関係を規制する。起歪体50の側面は規制手段40の側面部42に当接し、起歪体50の前後方向(図4における左右方向)の移動が規制されている。
また、規制手段40において、ケーシング11の側面12に向く側(図7(b)において紙面手前側)の下面部43と側面部42とのコーナー付近に、ストッパー44が設けられている。ストッパー44は、下面部43における起歪体50が配置される上面よりも上方に突出している。起歪体50は、ストッパー44が設けられた側とは反対側から規制手段40の内側に挿入される。挿入された起歪体50はストッパー44に当てられ、押し部36に対して位置決めされる。
規制手段40は、ケーシング11の保持部13上に支持されている。したがって、規制手段40に保持された起歪体50は、便座15の軸部17の下方でケーシング11に対して保持されている。
荷重受け部35は軸部17と起歪体50との間に設けられ、軸部17は荷重受け部35に接触して荷重受け部35の上に乗っている。荷重受け部35と起歪体50との間に、押し部36が設けられている。荷重受け部35は軸部17を介して便座15の荷重を受け、その荷重受け部35で受けた荷重は押し部36に伝達され、押し部36は起歪体50を押す。
起歪体50は押し部36に押されてたわみ、起歪体50にひずみが生じる。起歪体50は、金属材料からなり、例えばステンレス材料からなる。または、起歪体50は樹脂材料から構成されてもよい。
軸部17は荷重受け部35に接触している。例えば水平面として形成された荷重受け部35の面積は、軸部17における荷重受け部35に接触する面(外周面の一部)の面積よりも広い。押し部36における起歪体50を押す面の面積は、荷重受け部35の面積よりも小さい。
起歪体50が規制手段40の内側に配置された状態で、起歪体50は押し部36に当たっており、起歪体50は押し部36と下面部43の上面との間に挟み込まれている。すなわち、人が便座に着座せず着座荷重が発生していない状態で、押し部36は起歪体50に当たっている。このときにひずみゲージ60によって検出される起歪体50のひずみ量に対応する出力電圧は着座検知電圧よりも小さい。
着座荷重が発生していない状態での押し部36と起歪体50との間のクリアランスは、荷重受け部35が軸部17から着座荷重を受けたときに、荷重受け部35と押し部36との間の部分の変形を許容する。押し部36が起歪体50を押す前の時点における、荷重受け部35と押し部36との間の部分の変形は、起歪体50への着座荷重の正確且つ安定したな伝達に影響する場合がある。また、着座荷重が発生していない状態で押し部36と起歪体50との間にクリアランスがあると、その分押し部36を起歪体50に向けて移動させる力が必要となるため、ひずみゲージ60の出力が小さくなりやすい。そのため、着座検知性能に影響する場合がある。
実施形態によれば、押し部36と起歪体50との間にクリアランスがない状態から、着座荷重を受けた押し部36が起歪体50を押すため、起歪体50へ着座荷重を正確且つ安定して伝達することができる。
図8は、起歪体50を保持した状態の規制手段40および位置ずれ吸収部材30を下方から見た斜視図である。
図8に示すように、起歪体50の裏面(下面)には、起歪体50のひずみ量を検出するひずみゲージ60が設けられている。ひずみゲージ60は、起歪体50の裏面における規制手段40の下面部43で覆われていない領域に形成されている。そのひずみゲージ60は、空間を介して図4に示す保持部13のボトムに対向している。
起歪体50およびひずみゲージ60は、使用者が便座15に着座したことを検知する着座検知手段を構成する。
図9は、実施形態のトイレ装置10の回路ブロック図である。
ひずみゲージ60は、例えば、樹脂膜上にパターニングされた金属膜で、ホイートストンブリッジ回路を形成した構成を有する。起歪体50に力が加わり、起歪体50にひずみが発生すると、ひずみゲージ60の抵抗値が変化し、ホイートストンブリッジ回路の出力電圧が変化する。
ホイートストンブリッジ回路の出力電圧はアンプ80を介して制御部90に入力し、制御部90は着座検知の有無に応じてトイレ装置10の各種機器を制御する。
図10(a)および(b)は、実施形態の位置ずれ吸収部材40の作用を説明するための模式図である。
図10(a)は着座荷重が生じていない状態を表す。着座荷重が生じると、図10(b)に示すように、押し部36が起歪体50を押し、起歪体50がたわむ(変形する)。なお、図10(b)においては起歪体50の変形を誇張して模式的に表している。
便座15の軸部17が起歪体50を直接押さずに、位置ずれ吸収部材30の荷重受け部35が軸部17の荷重を一旦受け、位置ずれ吸収部材30が便座15の位置ずれを吸収することができる。
荷重受け部35の面積は、軸部17における荷重受け部35に接触する面の面積よりも広いため、使用者が着座中に動くことによって便座15の軸部17の位置がずれても、使用者が着座したことによる荷重を確実に荷重受け部35で受けることができる。なおかつ、押し部36における起歪体50を押す面36aの面積は、荷重受け部35の面積よりも小さいため、軸部17が位置ずれしても、起歪体50が押し部36から押される位置のずれは抑えられ、軸部17の位置ずれが起歪体50のたわみ方に影響しない。
すなわち、荷重受け部35における軸部17が接触する位置が変動しても、鉛直方向の荷重は、軸部17の接触位置に関係なく、押し部36から起歪体50の特定部位に伝達される。起歪体50のたわみ方(ひずみ量)は、軸部17の位置の影響を受けずに、鉛直方向の荷重の大きさに依存する。
例えば、図10(b)において1点鎖線で示すように軸部17が起歪体50の中央直上に位置する場合も、その位置から図10(b)において2点鎖線で示す位置にずれた場合でも、押し部36には同じ鉛直荷重が伝達する。
そして、前述したように、規制手段40が押し部36と起歪体50との相対的な位置関係を規制しているため、押し部36が起歪体50を押す位置が変動せず、押し部36は起歪体50の同じ特定部位を押し、起歪体50は同じようにたわみ、ひずみゲージ60で検出されるひずみ量も同じになる。
使用者が着座中に動いて軸部17が起歪体50の中央からずれても、着座検知に必要なたわみ(ひずみ)を起歪体50に発生させることができ、使用者が便座15に着座したことを確実に検知することができる。
なお、荷重受け部35は平面に限らず、曲面であってもよく、その場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
また、実施形態によれば、便座15の前後方向(図4において左右方向)の移動により軸部17が開口20に当接したときに、軸部17から開口20に対してかかる力(水平荷重)が、鉛直方向に変換されないように逃がす力逃がし手段を設けている。この力逃がし手段は、具体的には、鉛直面として形成された開口20の側面21である。
開口20における軸部17が当接可能な領域(範囲)の側面21が鉛直面になっている。そのため、軸部17が側面(鉛直面)21に当接しても、軸部17は開口20から水平方向の反作用の力を受けるだけで、鉛直方向の力を受けない。したがって、軸部17が開口20の側面21に当接していない状態で軸部17から起歪体50に対して鉛直方向にかかる力は、軸部17が開口20の側面21に当接した状態においても変化せず、維持される。
すなわち、使用者が便座15に着座した際に起歪体50に対して鉛直方向にかかる荷重は、使用者の前後方向の体重移動などによる荷重に影響されず、本来の鉛直荷重が確実に起歪体50にかかるため、使用者が便座15に着座したことを確実に検知することができる。また、水平荷重から変換された鉛直荷重が起歪体50に伝達されないため、起歪体50に過大な荷重がかからず、起歪体50やひずみゲージ60の破損を防止することができる。
このように構成された実施形態によれば、起歪体50のひずみ量が小さくなりがちなヒンジ部に着座検知手段が設けられているがゆえに小さな荷重でも着座を検知できるように起歪体50をたわみやすくしつつも、使用者の体重移動などで水平荷重が発生してもその荷重は起歪体50に伝達されないため、起歪体50やひずみゲージ60の破損を防止することができる。
すなわち、実施形態によれば、開口20の側面21を鉛直面にするという簡易な構成により、小さな荷重に対する着座検知性能の向上と、過大荷重による起歪体50やひずみゲージ60の破損防止とを両立することができる。
図11(a)は、他の実施形態のヒンジ部の鉛直方向に沿った模式断面図であり、図11(b)は、図11(a)におけるD−D線から左側を見た一部断面側面図である。
図11(a)および(b)に示すヒンジ部においては、ケーシング150に軸部151が設けられ、便座15側に、軸部151が挿入される開口170が形成されている。
便座15は、図1(a)に示す便座本体16と、図11(a)に示す中空軸部160とを有し、便座本体16は中空軸部160に結合されている。中空軸部160に開口170が形成され、その開口170にケーシング150の軸部151が挿入されている。
中空軸部160は軸部151のまわりに回転自在であり、よって、便座15はケーシング150の軸部151を支点に回転する。
便座側の中空軸部160の内壁に起歪体50が保持されている。起歪体50の上面にはひずみゲージ60が設けられている。起歪体50は、ケーシング150の軸部151の上方に設けられ、起歪体50と軸部151との間に位置ずれ吸収部材30が設けられている。
起歪体50を保持した便座15の中空軸部160が、位置ずれ吸収部材30を介して、ケーシング150の軸部151の上に乗っている。すなわち、ケーシング150の軸部151が、便座150の鉛直下方への荷重を位置ずれ吸収部材30を介して受け、起歪体50にひずみを生じさせる。起歪体50のひずみ量はひずみゲージ60で検出される。
図11(a)および(b)に示すヒンジ部においても、上記実施形態と同様の位置ずれ吸収部材30が設けられている。その位置ずれ吸収部材30の荷重受け部の面積は、軸部151における荷重受け部に接触する面の面積よりも広いため、使用者が着座中に動くことによって便座15の中空軸部160が相対的に軸部151に対して位置ずれしても、使用者が着座したことによる荷重は確実に荷重受け部に加わる。
なおかつ、押し部における起歪体50を押す面の面積は、荷重受け部の面積よりも小さいため、便座15が位置ずれしても、起歪体50が押し部から押される位置のずれは抑えられ、便座15の位置ずれが起歪体50のたわみ方に影響しない。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
10…トイレ装置、11…ケーシング、15…便座、17…軸部、20…開口、30…位置ずれ吸収部材、35…荷重受け部、36…押し部、40…規制手段、50…起歪体、60…ひずみゲージ

Claims (4)

  1. ケーシングと、
    前記ケーシングに対して回転自在に取り付けられた便座であって、前記ケーシングおよび前記便座の一方に開口が、他方に前記開口に挿入される軸部が設けられた便座と、
    使用者が前記便座に着座したことを検知する着座検知手段であって、前記ケーシングまたは前記便座に保持され、前記軸部を介して前記便座から荷重を受けてひずみが生じる起歪体と、前記起歪体に設けられ、前記起歪体のひずみ量を検出するひずみゲージと、を有する着座検知手段と、
    前記軸部と前記起歪体との間に設けられ、前記軸部が接触して前記便座の荷重を受ける荷重受け部と、前記荷重受け部で受けた荷重が伝達され前記起歪体を押す押し部と、を有する位置ずれ吸収部材と、
    を備え、
    前記荷重受け部の面積は、前記軸部における前記荷重受け部に接触する面の面積よりも広く、
    前記押し部における前記起歪体を押す面の面積は、前記荷重受け部の面積よりも小さいことを特徴とするトイレ装置。
  2. 前記ケーシングに前記開口が設けられ、
    前記便座に前記軸部が設けられ、
    前記起歪体は、前記軸部の下方で前記ケーシングに対して保持されていることを特徴とする請求項1記載のトイレ装置。
  3. 前記位置ずれ吸収部材の前記押し部と、前記起歪体との相対的な位置関係を規制する規制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のトイレ装置。
  4. 前記便座に使用者が着座していない状態で、前記位置ずれ吸収部材の前記押し部は、前記起歪体に当接していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のトイレ装置。
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