JP2019116786A - ノズルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】１つの駆動源により一対のノズルを選択的に進退可能なものにおいて、待機側のノズルを適切に保持すると共にユニット全体をよりコンパクトにする。【解決手段】ノズルユニットは、ベースと、それぞれにラックを有する一対のノズルと、両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能な駆動装置および従動装置と、従動装置に対して回動方向に付勢力を付与する付勢部材とを備える。従動装置は、両ラックと係合した状態で一方のラックの運動により回動動作を伴って他方のラックに対して一方のラックと対称な運動伝達を行なって他方のラックを駆動装置と係合させる。付勢部材は、一端が従動装置の回動中心から径方向に離間した位置に設けられると共に他端がベースに支持される。また、従動装置は、駆動装置よりも速い角速度で動作するように構成される。【選択図】図１６

Description

本発明は、人体局部洗浄装置に用いられるノズルユニットに関する。

従来、この種の衛生洗浄便座装置用のノズルユニットとしては、シリンダとこのシリンダ内に配設され収容位置および洗浄位置間を進退可能なノズルとを有する一対のノズル装置と、シリンダの対向する内側にそれぞれ形成されたラックギヤと、ラックギヤ間に回転可能に配設され外周の一部にラックギヤと噛合可能な歯部が形成されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを正逆両回転方向に駆動可能なモータと、を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このノズルユニットでは、ピニオンギヤは両ラックギヤのどちらかと噛合するか或いはどちらとも噛合しないセクター状に形成されており、モータによってピニオンギヤを正転または逆転させることで、２つのノズルの一方を選択的に進退させることができる。また、両シリンダはそれぞれケースのプレートに支持されたスプリングによって後退方向に常時付勢されており、ノズル装置は、対応するラックギヤとピニオンギヤとの噛合が解除されると、スプリングの付勢力により収納位置へ後退する。

また、それぞれ向かい合う側壁に前後方向に延設された２つの噛合溝（ラック）を有する第１および第２ノズルと、第１および第２ノズルの噛合溝にそれぞれ係合する駆動ギヤと、駆動ギヤに離間して設けられ第１および第２ノズルの噛合溝にそれぞれ係合する従動ギヤと、駆動ギヤを正逆両回転方向に駆動可能なモータと、を備えるノズルユニットも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このノズルユニットでは、２つの噛合溝のうち一方の噛合溝は、側壁の上部から下部の全高寸法の長さで形成され、下部において駆動ギヤと係合され、上部において従動ギヤと係合される。他方の噛合溝は、一方の噛合溝に連なって側壁の中間位置から下部までの長さで後側に長く形成され、駆動ギヤのみと係合される。また、従動ギヤは、一部が欠歯した凹部が形成される。第１ノズルを用いて局部洗浄を行なう場合、駆動ギヤを正転することにより、第１ノズルが前側に移動し、これに伴い第２ノズルが若干後側に移動するが、駆動ギヤの歯が第２ノズルの噛合溝から離れた時点で従動ギヤの凹部が第１ノズルの側壁に位置し、従動ギヤの回転がなくなると共に、第１ノズルのみが駆動ギヤの歯と噛合溝との係合を継続して第１ノズルを洗浄位置へ向けて前側に更に移動させる。そして、第１ノズルの小孔から洗浄水を放出して局部の洗浄を行なう。局部洗浄が終了すると、駆動ギヤを逆転することにより、第１ノズルを後側に移動させ、第１ノズルが所定位置まで移動すると、第１ノズルの噛合溝が従動ギヤと係合し、従動ギヤにより第２ノズルを若干前側に押し出す。第２ノズルが前側への押し出されると、駆動ギヤの歯が第２ノズルの噛合溝と係合し、第２ノズルが元の位置に戻る。なお、第２ノズルを用いて局部洗浄を行なう場合には、モータを逆の動作で駆動する。

特開平２−２４３８４０号公報 特開２００１−１１９２３号公報

特許文献１記載のノズルユニットでは、セクター状のピニオンギヤを回転駆動してノズルを進退させるため、ノズルの進退可能な量は、ピニオンギヤのラックギヤと噛み合う歯部が形成された部分に限定される。このため、ノズルの進退量を大きくしようとすると、外径の大きなピニオンギヤを用いる必要があり、ユニットが大型化してしまう。また、一対のノズル装置うちピニオンギヤに係合していない方のノズル装置は、スプリングの付勢力によって後退側に保持されるが、スプリングは、一対のノズル装置のそれぞれに設けられており、部品点数が増加してしまう。

また、特許文献２記載のノズルユニットでは、駆動ギヤの回転により第１および第２ノズルのうち一方のノズルを前側に移動させる際には、駆動ギヤの歯が他方のノズルの噛合溝から離れるまで当該他方のノズルが後側に移動するため、ノズルが後退できるスペースを確保しなければならない。また、第１および第２ノズルの両ラックのうち駆動ギヤに係合していない待機側ラックを後側に保持する手段がなく、待機側ラックが駆動ギヤと干渉する虞がある。

本発明のノズルユニットは、１つの駆動源により一対のノズルを選択的に進退可能なものにおいて、待機側のノズルを適切に保持すると共にユニット全体をよりコンパクトにすることを主目的とする。

本発明のノズルユニットは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のノズルユニットは、
人体局部洗浄装置に用いられるノズルユニットであって、
ベースと、
前記ベースに支持され、それぞれにラックを有すると共に進出位置において人体の局部に洗浄水を噴出可能な一対のノズルと、
前記一対のノズルの両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能であり、前記両ラックと係合した状態で駆動源からの駆動力により該両ラックに対して対称な運動伝達を行ない、前記両ラックのうち一方のラックと係合した状態で前記駆動源からの駆動力により前記一対のノズルを選択的に前後に進退させる駆動装置と、
前記一対のノズルの両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能で且つ所定の回動範囲内で回動動作が可能であり、前記両ラックと係合した状態で一方のラックの運動により回動動作を伴って他方のラックに対して該一方のラックと対称な運動伝達を行なって該他方のラックを前記駆動装置と係合させる従動装置と、
前記両ラックのうち前記駆動装置から分離し且つ前記従動装置と係合したラックを後退側に保持するように前記従動装置に対して回動方向に付勢力を付与する付勢部材と、
を備え、
前記付勢部材は、一端が前記従動装置の回動中心から径方向に離間した位置に設けられると共に他端が前記ベースに支持され、
前記従動装置は、前記駆動装置よりも速い角速度で動作するように構成されている、
ことを要旨とする。

この本発明のノズルユニットでは、それぞれにラックを有する第１および第２ノズルに加えて、駆動装置と従動装置と付勢部材とを含んで構成される。駆動装置は、両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能であり、両ラックと係合した状態で両ラックに対して対称な運動伝達を行ない、両ラックのうち一方のラックと係合した状態で第１および第２ノズルを選択的に前後に進退させる。従動装置は、両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能で且つ所定の回動範囲内で回動動作が可能であり、両ラックと係合した状態で一方のラックの運動により回動動作を伴って他方のラックに対して一方のラックと対称な運動伝達を行なって他方のラックを駆動装置と係合させる。付勢部材は、両ラックのうち駆動装置から分離し且つ従動装置と係合したラックを後退側に保持するように従動装置に対して回動方向に付勢力を付与する。また、付勢部材は、一端が従動装置の回動中心から径方向に離間した位置に設けられると共に他端がベースに支持される。これにより、付勢部材から従動装置に付与される付勢力の方向が従動装置の回動角度によって切り替わり、１つの付勢部材で両ラックのうち駆動装置と分離した待機側ラックを後退側に保持することができる。但し、従動装置に付与される付勢力は従動装置の回動角度に応じて大きさが変化するため、従動装置には、待機側ラックの保持に必要な推力を得るために一定以上の回動角度を必要とする。そこで、本発明のノズルユニットでは、従動装置は、駆動装置よりも速い角速度で動作するように構成される。これにより、駆動装置により待機側ラックを後退させて従動装置と係合させた際に、従動装置が駆動装置よりも速い角速度で回動するため、待機側ラックの少ない後退量で従動装置に付与される付勢力を大きくし、待機側ラックの保持に必要な推力を発生させることができる。したがって、待機側ラックの後退量を小さくでき、待機側ラックの後退を許容するための大きなスペースは必要とされない。これらの結果、１つの駆動源により一対のノズルを選択的に進退可能なものにおいて、待機側のノズルを適切に保持すると共にユニット全体をよりコンパクトにすることができる。

こうした本発明のノズルユニットにおいて、前記従動装置は、前記駆動装置よりも前記両ラックの進退方向における後退側に配置されており、前記一対のノズルの両ラックは、それぞれ前記駆動装置および前記従動装置が係合する共通の係合面を有するものとしてもよい。こうすれば、従動装置を後退側に配置することで、駆動装置により一方のラックを前進側に駆動する際に、一方のラックが従動装置と干渉しないようにすることができる。また、駆動装置および従動装置は共通の係合面でラックと係合するため、ユニット全体をよりコンパクトにすることができる。更に、単一の係合面により駆動装置と従動装置とをラックを介して精度良く連動させることができる。

また、本発明のノズルユニットにおいて、前記付勢部材は、一端が前記従動装置の回動中心から径方向に離間した位置に設けられると共に他端が前記ベースに支持されるものとしてもよい。こうすれば、簡易な構成により従動装置の回動動作に応じて付勢部材から従動装置に付与する付勢力の方向を切り替えて、駆動装置から分離し且つ従動装置と係合したラックを後退側に保持することができる。

さらに、本発明のノズルユニットにおいて、前記駆動装置は、前記両ラックと噛み合い可能で且つ前記駆動源により駆動される駆動歯車を有し、前記従動装置は、前記両ラックと噛み合い可能で且つ前記駆動歯車に比して隣接する歯同士の角度間隔が大きい従動歯車を有するものとしてもよい。こうすれば、簡易な構成により、従動歯車を駆動歯車に比して速い角速度で動作させることができる。

この場合、前記ラックは、直線歯形により構成され、前記駆動歯車および前記従動歯車は、インボリュート歯形により構成され、前記従動歯車の直径は、前記駆動歯車の直径以上であるものとしてもよい。ここで、歯車の直径は、転位係数がゼロの場合には基準円直径を意味し、転位形数がゼロでない場合には基準円直径に転位量を上乗せした径を意味する。なお、基準円直径は、モジュールに歯数を乗じて計算され、転位量は、モジュールに転位係数を乗じて計算される。

衛生洗浄便座装置１０が取り付けられた便器１の外観図である。 ノズルユニット２０の正面側の外観斜視図である。 第２ノズル２４の裏面側の外観斜視図である。 駆動装置４１および従動装置４５が組み付けられたベース３０の正面側の外観斜視図である。 駆動装置４１および従動装置４５が組み付けられたベース３０の裏面側の外観斜視図である。 ノズルユニット２０を動作の様子を示す説明図である。 ノズルユニット２０を動作の様子を示す説明図である。 ノズルユニット２０を動作の様子を示す説明図である。 ノズルユニット２０を動作の様子を示す説明図である。 ノズルユニット２０を動作の様子を示す説明図である。 駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６の歯形を示す説明図である。 ノズルユニット２０の要部を拡大した要部拡大図である。 ビデ洗浄を行なう際の駆動ギヤ４２，従動ギヤ４６，コイルスプリング４８，第１ノズル２２および第２ノズル２４の各動作範囲を示す説明図である。 オーバーラップ区間においてコイルスプリング４８から従動ギヤ４６に付与される付勢力が切り替わる様子を示す説明図である。 従動ギヤ角度θと従動ギヤ４６に作用するトルクＴとの関係を示す説明図である。 オーバーラップ区間における駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６の連動の様子を示す説明図である。 変形例の従動ギヤ１４６の外観図である。

本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は衛生洗浄便座装置１０が取り付けられた便器１の外観図であり、図２はノズルユニット２０の正面側の外観斜視図であり、図３は第２ノズル２４の裏面側の外観斜視図である。また、図４は駆動装置４１および従動装置４５が組み付けられたベース３０の正面側の外観斜視図であり、図５は駆動装置４１および従動装置４５が組み付けられたベース３０の裏面側の外観斜視図であり、図６〜図１０はノズルユニット２０を動作の様子を示す説明図である。なお、図２において、上下方向は、便器１に設置された衛生洗浄便座装置１０（ノズルユニット２０）の鉛直方向と平行な方向であり、前後方向は、第１および第２ノズル２２，２４の進退方向であり、左右方向は、上下方向および前後方向に直交する方向である。

便器１は、洋式便器であり、便器１の上面に衛生洗浄便座装置１０が設置されている。衛生洗浄便座装置１０は、図１に示すように、便器１の後方に設置される便座装置本体１２と、便座装置本体１２に回動自在に支持された便座１４と、便座装置本体１２に回動自在に支持された便蓋１６と、使用者により操作される操作パネル１８と、を備える。

便座装置本体１２は、給水管（水道配管）に接続された洗浄水流路、止水弁、熱交換ユニット、洗浄の強さを調整する脈動ポンプ、水を噴出するノズルユニット２０などを備えており、これらは樹脂製のハウジング内に収容されている。熱交換ユニットは、水タンクやヒータ、温度センサが設けられ、給水管からの水をヒータによって温水にする。

また、便座装置本体１２は、衛生洗浄便座装置１０を制御する図示しない制御装置を備える。制御装置は、操作パネル１８や着座センサ１３（図１参照）、水タンクの温度センサなどからの信号に基づいて、水タンク内のヒータや脈動ポンプ、ノズルユニット２０（後述する切替バルブのモータやノズル駆動ユニット４０のモータ４４）を制御する。操作パネル１８には、図示しないが、おしり洗浄を指示するおしり用洗浄スイッチやビデ洗浄を指示するビデ用洗浄スイッチ、洗浄の強さを調整するための洗浄強さ調整スイッチ、洗浄の停止を指示する停止スイッチなどが設けられている。

ノズルユニット２０は、図２〜図５に示すように、第１および第２ノズル２２，２４や、第１および第２ノズル２２，２４を支持するベース３０、ベース３０から前方へ進出した洗浄位置とベース３０内に収容された収容位置との間で第１および第２ノズル２２，２４を選択的に進退させるノズル駆動ユニット４０、図示しない切替バルブなどを備える。

ベース３０は、図４に示すように、前後方向に延在するノズル載置部としての２つの凹条部３２，３４が幅方向（左右方向）に並んで設けられている。各凹条部３２，３４には、第１ノズル２２，第２ノズル２４がそれぞれ載置される。なお、ベース３０の後端部には、図５に示すように、開口３０ｏが形成されている。

第１および第２ノズル２２，２４は、図２に示すように、互いに平行に延在する伸縮しない単段式のノズルであり、凹条部３２，３４の延在方向（前後方向）に沿って進退が可能となっている。本実施形態では、第１ノズル２２は、おしり洗浄用のノズルとして構成され、第２ノズル２４は、第１ノズル２２よりも長尺に形成されたビデ洗浄用のノズルとして構成されている。第１および第２ノズル２２，２４の後端部には給水口２２ｉ，２４ｉが設けられ、給水口２２ｉ，２４ｉには図示しないホースの一端が接続される。ホースの他端には、切替バルブが接続される。切替バルブは、脈動ポンプよりも下流の洗浄水流路の洗浄水の供給先を第１および第２ノズル２２，２４のいずれから噴出させるかを切り替えるものであり、例えば、モータにより駆動されるロータリバルブとして構成される。なお、第１および第２ノズル２２，２４は、例えば給水時の水圧などにより伸縮が可能な多段式のノズルで構成されてもよい。この場合、第１および第２ノズル２２，２４は、収縮時に同じ長さとなるように構成されてもよい。

また、第１および第２ノズル２２，２４は、図３，図６〜図１０に示すように、後端（基端）部から前端（先端）側へ向かって延在すると共に互いの歯先が向かい合うラック２６，２８を有する。ラック２６，２８は、本実施形態では、いずれも直線歯形であり、同じモジュール，圧力角（基準線上の圧力角）および歯数により形成されている。なお、ラック２６，２８の基準線は、モジュールをｍとしたときに、基準線から歯先までの距離が１．００・ｍとなり、基準線から歯底までの距離が１．２５・ｍとなるように定義される。

ノズル駆動ユニット４０は、第１および第２ノズル２２，２４を選択的に前後に進退させるものであり、図２〜図５に示すように、駆動装置４１と従動装置４５と付勢部材としてのコイルスプリング４８とを備える。

駆動装置４１は、第１および第２ノズル２２，２４の両ラック２６，２８と係合（噛合）可能に２つの凹条部３２，３４の幅方向中央部における前端側に回転自在に支持された駆動ギヤ４２と、ベース３０の裏面に取り付けられ駆動ギヤ４２を正逆両回転方向に駆動可能なモータ４４と、を有する。駆動ギヤ４２は、本実施形態では、インボリュート歯形の平歯車であり、両ラック２６，２８と同じモジュールおよび圧力角（基準円上の圧力角）により形成されている。歯車の基準円は、モジュールをｍとし、歯数をｚとしたときに、基準円直径ｄがｍ・ｚとなるように定義される。駆動ギヤ４２は両ラック２６，２８のそれぞれに対して係合（噛合）と分離とが可能となっており、駆動装置４１は、駆動ギヤ４２が両ラック２６，２８と係合した状態で駆動ギヤ４２を回転駆動することにより、両ラック２６，２８に対して一方のラックを前進させると共に他方のラックを後退させるように対称な運動伝達が可能であり、駆動ギヤ４２が両ラック２６，２８のうち一方のラックと係合し且つ他方のラックと分離した状態で駆動ギヤ４２を回転駆動することにより、当該一方のラックのみを前後に進退させることが可能である。

従動装置４５は、第１および第２ノズル２２，２４の両ラック２６，２８と係合（噛合）可能に２つの凹条部３２，２４の幅方向中央部における後端側に回動可能に支持された従動ギヤ４６を有する。従動ギヤ４６は、ラック２６，２８の長さよりも若干短い間隔で駆動ギヤ４２と離間して配置される。これにより、ラック２６，２８は、駆動ギヤ４２と従動ギヤ４６とに対して同時に係合可能な区間（オーバーラップ区間）を有する。従動ギヤ４６は、本実施形態では、インボリュート歯形の平歯車であり、駆動ギヤ４２と同じモジュールおよび圧力角（基準円上の圧力角）で、且つ、駆動ギヤ４２よりも少ない歯数となるように形成されている。すなわち、従動ギヤ４６は、図１１に示すように、隣接する歯同士の角度間隔θ２が駆動ギヤ４２の隣接する歯同士の角度間隔θ１よりも大きくなるように形成されている。ここで、ラック２６またはラック２８の基準線から駆動ギヤ４２の回転中心までの距離を基準距離Ａとすると、基準距離Ａは、駆動ギヤ４２の基準円直径ｄの１／２（基準円半径）に駆動ギヤ４２の転位係数ｘとモジュールｍとを乗じた値（転位量ｘ・ｍ）を加えて計算される。同様に、ラック２６またはラック２８の基準線から従動ギヤ４６の回転中心までの距離を基準距離Ｂとすると、基準距離Ｂは、従動ギヤ４６の基準円直径ｄの１／２に従動ギヤ４６の転位係数ｘとモジュールｍとを乗じた値を加えて計算される。上述したように、基準円直径ｄは、歯数ｚとモジュールｍとを乗じたものであり、駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６は、同一のモジュールで構成される。したがって、従動ギヤ４６の転位係数ｘを駆動ギヤ４２よりも大きくすることにより、従動ギヤ４６の歯数を駆動ギヤ４２よりも少なくしつつ、基準距離Ｂを基準距離Ａと等しくする、すなわちラック２６，２８（第１および第２ノズル２２，２４）を平行に配置することができる。例えば、従動ギヤ４６の転位係数ｘを駆動ギヤ４２よりも値１．０大きく定めることで、基準距離Ａと基準距離Ｂとが等しい関係を維持しつつ、従動ギヤ４６の歯数ｚを駆動ギヤ４２よりも２歯分少なくすることができる。これにより、従動ギヤ４６は、駆動ギヤ４２に対して共通のラック２６，２８と係合（噛合）すると同時に駆動ギヤ４２よりも速い回転角速度で回転（回動）する不思議歯車として構成される。従動ギヤ４６は両ラック２６，２８のそれぞれに対して係合（噛合）と分離とが可能となっており、従動装置４５は、従動ギヤ４６が両ラック２６，２８と係合した状態で一方のラックの直線運動により回動操作を伴って他方のラックに対して一方のラックと対称な運動伝達を行ない、他方のラックを駆動ギヤ４２に係合させることが可能である。

図１２は、ノズルユニット２０の要部を拡大した要部拡大図である。なお、図１２（ａ）は正面図であり、図１２（ｂ）は裏面図であり、図１２（ｃ）は側面図である。従動ギヤ４６の端面（ベース３０側の端面）には、図示するように、回転中心から径方向に離間した位置に、ベース３０の開口３０ｏに挿通して外方へ突出する突起４６ｐが設けられている。従動ギヤ４６は、突起４６ｐと開口３０ｏとにより回動範囲が定められ、回動範囲の両回動端にて突起４６ｐが開口３０ｏの端縁に当接し位置決めされる。また、従動ギヤ４６の突起４６ｐには、コイルスプリング４８の一端が係止されており、コイルスプリング４８の他端は、ベース３０の裏面に設けられた突起３０ｐに支持されている。突起３０ｐは、ベース３０の表面に形成された２つの凹条部３２，３４の幅方向中央部における裏側に位置するように形成されている。これにより、図１２に示すように、従動ギヤ４６の周方向にはコイルスプリング４８の引っ張り荷重による付勢力（トルクＴ）が付与される。従動ギヤ４６に付与される周方向の付勢力（トルクＴ）は、突起４６ｐが従動ギヤ４６の回転中心と突起３０ｐとを通る直線上の中立点に位置しているときにはゼロとなり、突起４６ｐが中立点よりも時計回り側に位置しているときには、時計回りの方向のトルクとなり、突起４６ｐが中立点よりも反時計回り側に位置しているときには、反時計回りの方向のトルクとなる。

次に、こうして構成された本実施形態の衛生洗浄便座装置１０（ノズルユニット２０）の動作について図６〜図１０を用いて説明する。本実施形態のノズルユニット２０では、第２ノズル（ビデ洗浄用ノズル）２４の方が第１ノズル（おしり洗浄用ノズル）２２よりも長尺に形成され、第１および第２ノズル２２，２４がいずれも非作動の待避状態では、図６に示すように、第１および第２ノズル２２，２４の先端が前後同じ位置で揃い、第２ノズル２４の後端が第１ノズル２２の後端よりも後退側に突出している。このとき、駆動ギヤ４２は、第１ノズル２２のラック２６と係合していると共に第２ノズル２４のラック２８と分離している。一方、従動ギヤ４６は、コイルスプリング４８により付与される図中、反時計回り方向の付勢力によって、突起４６ｐがベース３０の開口３０ｏにおける一方の端縁に当接した状態で位置決めされ、第１ノズル２２のラック２６と分離（厳密には、ラック２６の最も後端にある歯の後端側の歯面が従動ギヤ４６との作用線（接触線）上の最も駆動ギヤ４２側にある位置で接触）していると共に第２ノズル２４のラック２８と係合している。これにより、第２ノズル２４は、コイルスプリング４８から従動ギヤ４６に付与される反時計回り方向の付勢力によって後退側に保持され、駆動ギヤ４２と分離した状態が維持される。ここで、本実施形態では、コイルスプリング４８から従動ギヤ４６に付与される周方向に付勢力により従動ギヤ４６の突起４６ｐがベース３０の開口３０ｏの端縁に当接されることでコイルスプリング４８の荷重をベース３０のみで受けているから、当該荷重が第２ノズル２４に作用することはない。これにより、ノズルに対する応力による変形や損傷を抑制し、ノズルの耐久性を向上させることができる。

衛生洗浄便座装置１０の制御装置は、着座センサ１３により使用者が便座１４に着座していると判定し、かつ、操作パネル１８のおしり用洗浄スイッチが押下されたと判定すると、図６の待機状態からモータ４４により駆動ギヤ４２を正回転（図中、反時計回りに回転）させて、駆動ギヤ４２と係合するラック２６を前進させる。ラック２６に連結された第１ノズル（おしり洗浄用ノズル）２２は、図７に示すように、ラック２６の前進に伴って洗浄位置に向かって前進する。第１ノズル２２が洗浄位置に到達すると、制御装置は、第１ノズル２２の噴出孔に脈動ポンプからの洗浄水が供給されるよう切替バルブ（モータ）を制御する。これにより、第１ノズル２２の噴出孔から人体の肛門部に向かって洗浄水が噴出され、おしり洗浄が開始される。制御装置は、操作パネル１８の停止スイッチが押下されて、おしり洗浄の停止が指示されると、第１ノズル２２への給水を停止する。そして、モータ４４により駆動ギヤ４２を逆回転（図中、時計回りに回転）させて、駆動ギヤ４２と係合するラック２６を後退側へ引き込む。ラック２６に連結された第１ノズル２２は、ラック２６の後退に伴って収容位置に向かって後退し、ベース３０内に収容されて図６の待機状態に戻る。

また、制御装置は、着座センサ１３により使用者が便座１４に着座していると判定し、かつ、操作パネル１８のビデ用洗浄スイッチが押下されたと判定すると、図６の待機状態からモータ４４により駆動ギヤ４２を逆回転（図中、時計回りに回転）させて、駆動ギヤ４２と係合するラック２６（第１ノズル２２）を後退させる。ビデ洗浄を行なう際の駆動ギヤ４２，従動ギヤ４６，コイルスプリング４８，第１ノズル２２および第２ノズル２４の各動作範囲を図１３に示す。ラック２６は、後退により従動ギヤ４６と係合し、従動ギヤ４６を時計回りに回転させる。ここで、従動ギヤ４６にはコイルスプリング４８から反時計回り方向に付勢力（図１３中、「スプリング→従動ギヤ」の点線矢印参照）が付与されており、従動ギヤ４６と係合したラック２６には前進側の付勢力が作用するから、制御装置は、モータ４４によりラック２６の付勢力に打ち勝つ駆動力で駆動ギヤ４２を逆回転駆動することにより、ラック２６（第１ノズル２２）を更に後退させることができる。従動ギヤ４６は、ラック２６の後退によって時計回りに回動することにより、従動ギヤ４６と係合している他方のラック２８（第２ノズル２４）を前進させる。ラック２８が前進すると、図８に示すように、ラック２８が駆動ギヤ４２と係合し、両ラック２６，２８が駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６と同時に係合され、第１および第２ノズル２２，２４，駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６が同時に動作する状態（図１３中、「オーバーラップ区間」参照）となる。従動ギア４６に付与される周方向の付勢力は、中立点で反時計回りの方向から時計回りの方向に切り替わり（図１３中、「スプリング→従動ギヤ」の実線矢印参照）、ラック２６を後退側へ付勢すると共にラック２８を前進側へ付勢する推力となる。従動ギヤ４６は、やがて突起４６ｐがベース３０の開口３０ｏにおける他方の端縁に当接して位置決めされ、図９に示すように、ラック２８が従動ギヤ４６から分離すると共にラック２６が駆動ギヤ４２から分離した状態となる。このため、従動ギヤ４６に付与される時計回り方向の付勢力により、駆動ギヤ４２から分離した待機側ラック２６は、後退側に保持され、駆動ギヤ４２との干渉が抑制される。そして、制御装置は、モータ４４により駆動ギヤ４２が更に逆回転（図中、反時計回りに回転）させて、ラック２８を更に前進させる。ラック２８に連結された第２ノズル（ビデ洗浄用ノズル）２４は、図１０に示すように、ラック２８の前進に伴って洗浄位置に向かって前進する。第２ノズル２４が洗浄位置に到達すると、制御装置は、第２ノズル２４の噴出孔に脈動ポンプからの洗浄水が供給されるよう切替バルブ（モータ）を制御する。これにより、第２ノズル２４の噴出孔から人体のビデ部に向かって洗浄水が噴出され、ビデ洗浄が開始される。制御装置は、操作パネル１８の停止スイッチが押下されて、ビデ洗浄の停止が指示されると、第２ノズル２４への給水を停止する。そして、モータ４４により駆動ギヤ４２を正回転（図中、反時計回りに回転）させて、駆動ギヤ４２と係合するラック２８を後退側へ引き込む。ラック２８に連結された第２ノズル２４は、ラック２８の後退に伴って収容位置に向かって後退し、ベース３０内に収容されて図６の待機状態に戻る。

ここで、コイルスプリング４８から従動ギヤ４６に付与される付勢力（トルクＴ）の方向は、図１４に示すように、駆動ギヤ４２，従動ギヤ４６および両ラック２６，２８が同時に係合している状態（オーバーラップ区間）で切り替わる。そして、オーバーラップ区間を外れ、両ラック２６，２８のうちの一方のラック（待機側ラック）が駆動ギヤ４２から分離すると、待機側ラックは、従動ギヤ４６により付与される周方向の付勢力（トルクＴ）によって後退側に保持される。図１５は従動ギヤ角度θと従動ギヤ４６に作用するトルクＴとの関係を示す説明図である。なお、図中、横軸は、コイルスプリング４８から従動ギヤ４６の周方向に作用する付勢力がゼロになる中立点を基準とした従動ギヤ４６の回動角度（従動ギヤ角度θ）を示し、縦軸は、従動ギヤ４６の周方向に作用する付勢力すなわちトルクＴを示す。また、「θｅ」および「−θｅ」は、それぞれ従動ギヤ４６の一方側の回動端および他方側の回動端にあるときの従動ギヤ角度を示す。したがって、従動ギヤ４６は、−θｅからθｅの動作範囲内で回動する。コイルスプリング４８により従動ギヤ４６に付与される周方向の付勢力（トルクＴ）は、図示するように、オーバーラップ区間内に定められた従動ギヤ角度θの中立点を境に正負（トルクＴの方向）が切り替わる。このように、コイルスプリング４８により従動ギヤ４６に付与する付勢力（トルクＴ）の方向をオーバーラップ区間中に切り替えることで、オーバーラップ区間を外れて駆動ギヤ４２と分離した待機側ラックに対して後退側の推力を直ちに付与することが可能となる。これにより、第１および第２ノズル２２，２４にそれぞれにスプリングを設けて後退側に付勢するものに比して、部品点数を削減することができ、ユニット全体をよりコンパクトにすることができる。

また、図１５に示すように、コイルスプリング４８から従動ギヤ４６に付与される付勢力（トルクＴ）は、従動ギヤ角度θが回動端（θｅ）に近づくにつれて正側に大きくなり、従動ギヤ角度θが回動端（−θｅ）に近づくほど負側に大きくなる。本実施形態では、従動ギヤ４６の動作範囲のうちオーバーラップ区間の境界において、従動ギヤ４６に付与されるトルクＴの絶対値が待機側ラックを後退側に保持するのに必要な推力（Ｆ，−Ｆ）の絶対値よりも大きくなるように、コイルスプリング４８のばね定数が定められている。これにより、オーバーラップ区間外のどの従動ギヤ角度θにおいても、駆動ギヤ４２と分離した待機側ラックを後退側に保持するのに必要な推力を確保することができる。

図１６は、オーバーラップ区間における駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６の連動の様子を示す説明図である。図示するように、従動ギヤ４６は駆動ギヤ４２の駆動による待機側ラック（図中、ラック２６）の後退によって図中、時計回りに回動し、コイルスプリング４８から従動ギヤ４６に付与される時計回りの付勢力（トルクＴ）、すなわち待機側ラックに付与される後退側の推力は、従動ギヤ４６の回動角度が時計回り側の回動端に近づくほど大きくなる。本実施形態では、上述したように、共通のラック２６，２８と係合しつつも従動ギヤ４６が駆動ギヤ４２よりも速い角速度で回動するように従動ギヤ４６を駆動ギヤ４２に比して少ない歯数（不思議歯車）で構成したから、待機側ラックの少ない後退量で従動ギヤ４６を回動端まで回動させることが可能となる。これにより、待機側ラックの少ない後退量で待機側ラックを後退側で保持するための十分な推力を発生させることが可能となり、待機側ラックが後退するための余分なスペースを必要とせず、ユニット全体をよりコンパクトにすることができる。

以上説明した実施形態のノズルユニット２０では、それぞれにラック２６，２８を有する第１および第２ノズルに加えて、両ラック２６，２８に対してそれぞれ係合と分離とが可能な駆動装置４１および従動装置４５と、従動装置４５に対して回動方向に付勢力を付与するコイルスプリング４８とを有するノズル駆動ユニット４０を備える。コイルプリング４８は、一端が従動ギヤ４６の回動中心から径方向に離間した位置に設けられると共に他端がベース３０に支持される。これにより、コイルプリング４８から従動ギヤ４６に付与される付勢力の方向が従動ギヤ４８の回動角度によって切り替わり、１つのコイルプリング４８で両ラック２６，２８のうち駆動ギヤ４２と分離した待機側ラックを後退側に保持することができる。また、従動ギヤ４６に付与される付勢力は従動ギヤ４６の回動角度に応じて大きさが変化するため、従動ギヤ４６には、待機側ラックの保持に必要な推力を得るために一定以上の回動角度を必要とする。本実施形態のノズルユニットでは、駆動ギヤ４２により待機側ラックを後退させて従動ギヤ４６と係合させた際に、従動ギヤ４６が駆動ギヤ４２よりも速い角速度で回動するため、待機側ラックの少ない後退量で従動ギヤ４６に付与される付勢力を大きくし、待機側ラックの保持に必要な推力を発生させることができる。したがって、待機側ラックの後退量を小さくでき、待機側ラックの後退を許容するための大きなスペースは必要とされない。これらの結果、１つのモータ４４により第１および第２ノズル２２，２４を選択的に進退可能なものにおいて、待機側ノズルを適切に保持すると共にユニット全体をよりコンパクトにすることができる。

また、実施形態のノズルユニット２０では、従動ギヤ４６は、駆動ギヤ４２よりも両ラック２６，２８の進退方向における後退側に配置されており、第１および第２ノズル２２，２４の両ラック２６，２８は、それぞれ駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６が係合する共通の歯面を有する。これにより、駆動ギヤ４２により一方のラック（駆動側ラック）を前進させる際に、駆動側ラックが従動ギヤ４６と干渉しないようにすることができる。また、ラック２６，２８には、それぞれ駆動ギヤ４２および従動ギヤ４６が係合する単一の歯面を有すればよいため、ユニット全体を更にコンパクトにすることができる。更に、単一の歯面により駆動ギヤ４２と従動ギヤ４６とをラック２６，２８を介して精度良く連動させることができる。

更に、実施形態のノズルユニット２０では、従動ギヤ４６は、コイルスプリング４８から周方向に付与される付勢力により突起４６ｐがベース３０の開口３０ｏの端縁に当接されることでコイルスプリング４８の荷重をベース３０のみで受けているから、コイルスプリング４８の荷重がノズルに作用しないようにすることができる。これにより、ノズルに対する応力による変形や損傷を抑制し、ノズルの耐久性を向上させることができる。

実施形態では、駆動装置４１は、モータ４４により駆動ギヤ４２を直接駆動するものとしたが、これに限定されるものではなく、駆動ギヤ４２とモータ４４との間に１つ以上の中間ギヤを設けるものとしてもよい。また、従動装置４５は、コイルスプリング４８の一端を従動ギヤ４６の突起４６ｐに係止することで、従動ギヤ４６に周方向の付勢力を付与するものとしたが、これに限定されるものではなく、従動ギヤ４６とコイルスプリング４８（付勢部材）との間に１つ以上の中間ギヤを設けるものとしてもよい。更に、従動装置４５は、従動ギヤ４６によって一方のラックの運動を他方のラックへ伝達するものとしたが、一方のラックの運動を回動動作を伴って他方のラックに対して対称な運動伝達が可能なものであれば、如何なるものでも構わない。

実施形態では、従動ギヤ４６は、全周に亘って等間隔に歯を有する歯車により構成されたが、これに限定されるものではなく、図１７の変形例の従動ギヤ１４６に示すように、ラック２６，２８とそれぞれ噛み合う部分に歯を有し、その他の部分において歯が欠落した欠歯歯車により構成されてもよい。

実施形態では、第１および第２ノズル２２，２４は、それぞれ平行に配置されたが、これに限定されるものではなく、先端に向かうにつれて両者が近接するように配置されてもよい。すなわち、駆動ギヤ４２の後方に配置される従動ギヤ４６の直径（基準円直径に転位量を加えた径）を、駆動ギヤ４２の直径以上とすればよい。また、第１および第２ノズル２２，２４は、それぞれ幅方向（左右方向、水平方向）の並びで配置されたが、上下方向の並びで配置されてもよい。

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、ベース３０が「ベース」に相当し、ラック２６，２８が「ラック」に相当し、第１ノズル（おしり洗浄用ノズル）２２および第２ノズル（ビデ洗浄用ノズル）２４が「一対のノズル」に相当し、駆動ギヤ４２やモータ４４を含む駆動装置４１が「駆動装置」に相当し、従動ギヤ４６を含む従動装置４５が「従動装置」に相当し、コイルスプリング４８が「付勢部材」に相当する。

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、衛生洗浄便座装置の製造産業などに利用可能である。

１ 便器、１０ 衛生洗浄便座装置、１２ 便座装置本体、１３ 着座センサ、１４ 便座、１６ 便蓋、１８ 操作パネル、２０ ノズルユニット、２２ 第１ノズル、２４ 第２ノズル、２２ｉ，２４ｉ 吸水口、２６，２８ ラック、３０ ベース、３０ｐ 突起、３２，３４ 凹条部、４０ ノズル駆動ユニット、４２ 駆動ギヤ、４４ モータ、４６，１４６ 従動ギヤ、４６ｐ，１４６ｐ 突起、４８ コイルスプリング。

Claims (4)

1. 人体局部洗浄装置に用いられるノズルユニットであって、
   ベースと、
   前記ベースに支持され、それぞれにラックを有すると共に進出位置において人体の局部に洗浄水を噴出可能な一対のノズルと、
   前記一対のノズルの両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能であり、前記両ラックと係合した状態で駆動源からの駆動力により該両ラックに対して対称な運動伝達を行ない、前記両ラックのうち一方のラックと係合した状態で前記駆動源からの駆動力により前記一対のノズルを選択的に前後に進退させる駆動装置と、
   前記一対のノズルの両ラックに対してそれぞれ係合と分離とが可能で且つ所定の回動範囲内で回動動作が可能であり、前記両ラックと係合した状態で一方のラックの運動により回動動作を伴って他方のラックに対して該一方のラックと対称な運動伝達を行なって該他方のラックを前記駆動装置と係合させる従動装置と、
   前記両ラックのうち前記駆動装置から分離し且つ前記従動装置と係合したラックを後退側に保持するように前記従動装置に対して回動方向に付勢力を付与する付勢部材と、
   を備え、
   前記付勢部材は、一端が前記従動装置の回動中心から径方向に離間した位置に設けられると共に他端が前記ベースに支持され、
   前記従動装置は、前記駆動装置よりも速い角速度で動作するように構成されている、
   ノズルユニット。
2. 請求項１に記載のノズルユニットであって、
   前記従動装置は、前記駆動装置よりも前記両ラックの進退方向における後退側に配置されており、
   前記一対のノズルの両ラックは、それぞれ前記駆動装置および前記従動装置が係合する共通の係合面を有する、
   ノズルユニット。
3. 請求項１または２に記載のノズルユニットであって、
   前記駆動装置は、前記両ラックと噛み合い可能で且つ前記駆動源により駆動される駆動歯車を有し、
   前記従動装置は、前記両ラックと噛み合い可能で且つ前記駆動歯車に比して隣接する歯同士の角度間隔が大きい従動歯車を有する、
   ノズルユニット。
4. 請求項３に記載のノズルユニットであって、
   前記ラックは、直線歯形により構成され、
   前記駆動歯車および前記従動歯車は、インボリュート歯形により構成され、
   前記従動歯車の直径は、前記駆動歯車の直径以上である、
   ノズルユニット。

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