JP3225978B2 - 便座・便蓋自動開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、便座及び便蓋の自動開
閉装置に関するものであり、詳しくは便座及び便蓋をよ
りソフトに開かせるようにした自動開閉装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、手動による開閉操作を無く
し、モータによって自動で便座及び便蓋を開閉する自動
開閉装置が知られている。自動開閉装置では、便座及び
便蓋が開位置あるいは閉位置に達したときにはモータの
駆動を停止させる必要がある。このため、自動開閉装置
には、便座及び便蓋の開位置及び閉位置を検知する位置
検知センサーが配設されている。

【０００３】例えば、図８に示す位置検知センサーで
は、便座の回動軸６１に固定された出力ギヤ６３に配設
され回動軸６１とともに回動する永久磁石６２と、出力
ギヤ６３に近接して配設されるホールＩＣ６４、６５が
備えられている。ホールＩＣ６４とホールＩＣ６５は１
１０度の間隔を開けて取付けられており、この１１０度
の間隔は、便座の閉位置から開位置にかけての動作角度
範囲と同じである。

【０００４】こうして、制御装置はホールＩＣ６４が永
久磁石６２を検知しているときは便座の位置を閉位置、
ホールＩＣ６５が検知したときは開位置であると認識す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した自動開閉装置
は、便座及び便蓋の載置される便器の上面が、水平に形
成されていることが前提となっている。しかしながら、
図９に示すように、便器によっては便座６６の載置され
る便器面６７が前方に向かって下がっているものがあ
る。便器面６７が前に傾斜すれば、開位置を検知するホ
ールＩＣ６５も便器面６７と同じ角度だけ前に傾斜し、
傾斜した位置が閉位置（０度の位置）であると判断され
ていしまう。このため、便座の開位置は実際に便座６６
が安定して位置する開位置Ａよりも手前の位置Ｂで開位
置に達したと誤認されてしまい、モータへの通電が停止
されて開ききらない。

【０００６】また、逆に図１０に示すように便器の上面
が上に傾いている場合には、開動作の動作角が設定され
る角度より小さくなるために、便座６６が開位置Ｄに達
してもホールＩＣ６５が永久磁石６２を検知できない。
従って、便座６６が開ききっていないと誤認されてモー
タへの通電が続けられ、便座６６は便器後方の本体ユニ
ットのケースにぶつかって大きな衝撃音がするととも
に、便座も破損するといった不具合がある。特に、この
衝撃音については、便器面６７が水平になっている状態
でも生じるため、問題となっている。

【０００７】そこで、本発明は便座及び便蓋の開動作に
おいて、便器の上面が傾斜していても、便座及び便蓋を
完全に開位置まで到達させるとともに、衝突音の発生す
ることなく便座及び便蓋が開かれるようにした自動開閉
装置を提供することを技術的課題とする。

【０００８】

【発明の構成】

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明において講じた技術的解決手段は、便座及び便
蓋を開閉駆動する駆動モータと、前記便座及び便蓋に前
記駆動モータの動力を伝達する動力伝達手段と、前記便
座及び便蓋の開位置と閉位置の間に設定された所定位置
を検知する位置検出手段と、前記駆動モータの出力軸か
ら動力伝達手段を介して前記便座及び便蓋までの経路の
いずれかに構成され、前記駆動モータの回転運動の有無
を検出する回転動検出手段と、前記便座及び便蓋の開動
作において、前記駆動モータの出力を前記便座及び便蓋
が回転して前記所定角度に達したときは低くし、前記所
定角度を越えると経過時間毎に出力を高くするととも
に、前記回転動検出手段からの検出情報が回転運動のな
い状態を示すとき前記駆動モータを停止させる制御手段
を備えたことを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置であ
る。

【００１０】便座及び便蓋の開位置と閉位置の間の所定
位置とは、便座及び便蓋の開動作において、駆動モータ
の出力を低くしても惰性で９０度を越える位置まで回動
できる位置が好ましく、例えば８０〜９０度とすること
ができる。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、便座及び便蓋は、駆動モー
タが作動し、駆動モータの動力を動力伝達手段が便座及
び便蓋に伝えることによって開閉される。開動作におい
て、便座及び便蓋が所定位置まで達すると、位置検出手
段はこれを検知して制御手段に信号を送信する。制御手
段はこれを受けて駆動モータの出力を低くするため、便
座及び便蓋の回転速度は遅くなる。そして所定位置を越
えると経過時間毎に出力を高くし、回転動検出手段から
の検出情報が回転運動のない状態を示すと、制御手段は
駆動モータを停止させ、便座及び便蓋の開動作を終了さ
せる。

【００１２】開位置と閉位置の間に設定される所定位置
は、便座・便蓋自動開閉装置の配設された便器の上面が
前方に傾斜している場合（図９）でも、後方に傾斜して
いる場合（図１０）でも、ともに開位置より手前に設定
されている。そして、便座及び便蓋の開速度は、所定位
置で一旦遅くなるため、開位置では強く衝突せず、衝突
音も発生しない。また、回転動検出手段からの検出情報
が回転運動のない状態を示さなければ、制御手段は駆動
モータを停止させないため、確実に最後まで開ききる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図６に基づいて
説明する。図１は、本実施例の便座・便蓋自動開閉装置
１の外観を示す。便座・便蓋自動開閉装置１の本体ユニ
ット２は便器９の後方上面に固定されており、この本体
ユニット２には、便蓋３、便座４の後端部が回動可能に
配設されている。また、本体ユニット２内には、本発明
の特徴である自動開閉ユニット５（図２）の他、温風乾
燥ユニット、洗浄ノズルユニット（共に図示せず）が内
蔵されている。温風乾燥ユニット、洗浄ノズルユニット
の操作については、トイレ室内の壁部に固定される操作
ボックス６上のスイッチ６ａ、あるいは本体ユニット２
に設けられた操作パネル７上のスイッチ７ｂを押すこと
によって行われる。また、自動開閉ユニット５の操作に
ついては、操作ボックス６の蓋６ｂ内に設けられたスイ
ッチ（図示せず）によって行われるが、本実施例では、
操作パネル７に近接して設けられた人検知センサー８に
よる検知によっても行われる。例えば、人検知センサー
８がトイレ室内の使用者を検知すると、制御手段として
のマイコン３０に信号が送信され、自動的に便蓋３が開
くよう自動開閉ユニット５に指示されるようになってい
る。

【００１４】また、本体ユニット２には、着座センサー
２ａが配設されている。着座センサー２ａは、人検知セ
ンサー８とは異なり便座４上に使用者が着座しているか
否かを検知するセンサーである。本実施例では、マイコ
ン３０は便蓋３・便座４の自動開閉を指示するスイッチ
や、人検知センサーからの信号よりも、着座センサー２
ａからの信号を優先させるようになっている。即ち、マ
イコン３０は着座センサー２ａから着座中であることを
示す信号が送信されると、前述の自動開閉ユニット５を
作動させないため、着座中に誤って使用者が自動開閉指
示のスイッチを押したり、人検知センサー８に検知され
ない位置にいたとしても、便蓋３が閉じて使用者に当た
ったり、便座４が開こうとして駆動モータに過負荷がか
かったりしないようになっている。

【００１５】次に、自動開閉ユニット５について説明す
る。図２及び図３に示すように、自動開閉ユニット５の
ケーシング５ａ内には、便蓋３を自動開閉するための便
蓋自動開閉ユニット１０と、便座４を自動開閉するため
の便座自動開閉ユニット２０が内蔵されている。

【００１６】便蓋自動開閉ユニット１０は、駆動モータ
１１と、駆動モータ１１の出力軸１１ａ（図３）に結合
した出力ギヤ１２と、出力ギヤ１２に順次結合したウォ
ームと平ギヤによる第１減速手段１３、第２減速手段１
４、第３減速手段１５からなる動力伝達手段と、第３減
速手段１５のウォームに結合し、便蓋３の回転軸１９に
支持された出力ギヤ１６とを主要構成要素とするもので
ある。回転軸１９は、便蓋３に結合され便蓋３とともに
回動するようになっている。

【００１７】駆動モータ１１の出力軸１１ａの先端部に
は、回転動検出センサー１７が配設されている。回転動
検出センサー１７は、出力軸１１ａ側に配設される非検
知体としての永久磁石１７ａと、ケーシング５ａ側に配
設される検知体としてのホールＩＣ１７ｂより構成され
ている。永久磁石１７ａは、出力軸１１ａの先端部に出
力軸１１ａとともに回動可能に配設されており、９０度
間隔で永久磁石のＮ極とＳ極とが交互に配設されてい
る。こうして、駆動モータ１１が作動して出力軸１１ａ
が回転すると、図５の（ａ）に示す連続したＨ、Ｌ、
Ｈ、Ｌの信号をホールＩＣ１７ｂが検知して、後述する
マイコン３０に便蓋３が回転していることを知らせるよ
うになっている。

【００１８】回転動検出センサー１７は、便蓋３の開位
置付近に設定された所定角度位置を検知する位置検出手
段としても作用する。本実施例では、設定する所定角度
を１１０°とする。また、回転動検出センサー１７が連
続して発信するパルス信号は、マイコン３０でカウント
されており、これにより便蓋３の開角度を算出して認識
するようになっている。

【００１９】マイコン３０は、駆動モータ１１に出力す
るパルス幅変調信号の周波数とパルス幅をコントロール
するようになっており、本実施例では、便蓋３が約５０
°開いた角度位置、約９０°開いた角度位置、約９０°
開いた角度位置からｘ秒経過した位置、さらにｙ秒経過
した位置の４箇所で、駆動モータ１１に出力する周波数
とパルス幅を変えて、便蓋３の回転速度をコントロール
するようになっている。尚、約９０度開いた角度位置
は、特に駆動モータ１１の出力が低くされるよう指示さ
れる位置（所定位置）である。また、出力の変化につい
ては、後述の本実施例の作用で詳述する。

【００２０】便蓋３の回転軸１９に固定される出力ギヤ
１６には、便蓋３が閉位置にあって閉動作が可能な状態
にあるのか、開位置にあって開動作が可能な状態にある
のかを選定するためのモード検出センサー１８が、出力
ギヤ１６側に被検知体を、ケーシング５ａ側に検知体を
取付けて構成されている。被検知体は、Ｎ極の永久磁石
１８ＮとＳ極の永久磁石１８Ｓより構成される。また、
検知体はホールＩＣ１８ａよりなり、出力ギヤ１６の下
方側に固定されている。ホールＩＣ１８ａは、便蓋３が
閉位置にあるときは、図２に示すように永久磁石１８Ｓ
を検知してマイコン３０に「Ｈ」の信号を発信し、便蓋
３が開位置にあるときは、永久磁石１８Ｎを検知してマ
イコン３０に「Ｌ」の信号を発信するようになってい
る。

【００２１】以上、便蓋自動開閉ユニット１０について
説明したが、便座自動開閉ユニット２０についても略同
一の構成であり、駆動モータ２１の出力軸１１ａには、
永久磁石２７ａとホールＩＣ２７ｂよりなる便座４の回
転動検出センサー２７が配設され、便座４と一体回動す
る回転軸２９には、永久磁石２８Ｓ、２８ＮとホールＩ
Ｃ２８ａよりなるモード検出センサー２８が配設されて
いる。

【００２２】尚、駆動モータ１１、２１には、駆動モー
タ１１、２１に閉ループを構成するためのリレー３１、
３２（図６）がそれぞれ接続されている。リレー３１、
３２は、便座４、便蓋３が所定角度閉じると接点を閉じ
て閉ループを構成し、便座４、便蓋３の閉動作に電磁ブ
レーキをかけるようになっている。これによって、便蓋
３及び便座４はソフトに閉められるが、この電磁ブレー
キをかけるための回路構成については、本発明の要旨か
ら離れるため説明を省略する。

【００２３】次に本実施例の作用について説明する。以
下、便蓋３が人検知センサー８からの信号を受けて開閉
動する場合について説明するが、スイッチによる指示で
開閉動する場合についても略同一である。また、便座４
については、開動作がスイッチによる指示のみで行われ
る点が便蓋３とは異なるが、その他については略同一で
あるため、説明を省略する。

【００２４】始めに、便蓋３が人検知センサー８からの
信号を受けて、閉状態から開状態に移行する開動作につ
いて、図４のフローチャートに基づいて説明する。

【００２５】まず、ステップ４１で便蓋３が閉位置にあ
るかどうかが判断される。便蓋３が閉状態にあると、図
２に示すようにホールＩＣ１８ａが永久磁石１８Ｓを検
知して「Ｈ」の信号を発信する。マイコン３０はこれを
受けて、便蓋３が閉位置にあると判断する。

【００２６】便蓋３が閉位置にある場合にはステップ４
２が実行され、人検知センサー８が使用者を検知したか
どうかが判断される。通常のトイレ室内に人がいない状
態では、マイコン３０はこのステップ４２で待機してい
る。こうして、使用者がトイレ室内に入ってきた場合に
は、人検知センサー８が使用者を検知してマイコン３０
に信号を送り、マイコン３０はこれを受けてステップ４
３を実行する。ステップ４３では、駆動モータ１１を開
方向に駆動させて便蓋３を開く。このとき、マイコン３
０は駆動モータ１１へ周波数一定のパルス幅変調信号を
出力している。

【００２７】従って、図７に示すように、便蓋３の開く
速度は徐々に速くなっていく。

【００２８】続いてステップ４４で、便蓋３の角度位置
が５０°に達したかどうかが判断される。達していない
場合にはステップ４５に進み、駆動モータ１１の回転が
有るか否かが判断される。便蓋３が障害物に当たるなど
して回転が止まった場合には、ステップ４５よりステッ
プ５４にスキップし、駆動モータ１１を停止させて便蓋
３の回転動を停止させる。こうして、駆動モータ１１に
過負荷がかからないようになっている。ステップ４４
で、便蓋３の角度位置が５０°に達した場合には、ステ
ップ４６が実行される。ステップ４６では、駆動モータ
１１に出力されるパルス幅及び周波数が小さくなり、便
蓋３の回転速度が遅くされる。

【００２９】ステップ４７〜４９ではステップ４４〜４
６と略同様なルーチンが繰り返されるが、特に、ステッ
プ４７で便蓋３の角度位置が９０°に達すると、マイコ
ン３０から駆動モータ１１への出力が極力小さくなる
（図７）。このステップ４７によって便蓋３の回転速度
は止まる寸前まで遅くなる。

【００３０】次にステップ５０では、便蓋３の角度位置
が９０°に達してからｘ秒経過したかどうかが判断され
る。ｘ秒とは便蓋３の回転速度が最も遅くなると推定さ
れる時間である。そして、ｘ秒が経過するまではステッ
プ５１に進み、ｘ秒が経過するとステップ５２を実行す
る。ステップ５２では、再び駆動モータ１１に出力され
るパルス幅及び周波数を大きくし、逆に便蓋３の回転速
度が速くされる。次に、ステップ５３でさらにｙ秒が経
過した場合には、ステップ５５で駆動モータ１１の出力
が大きくなり、便蓋の回転がさらに速くなる。こうし
て、ステップ５６で駆動モータ１１の回転が検出されな
くなるまで便蓋３は回転し、開位置に達して駆動モータ
１１の回転が止まったことを、回転動検出センサー１７
からの送信される信号によって判断する。本実施例で
は、便蓋３は便器１の後方に配設されている本体ユニッ
ト２のケースに当接して、それ以上開かないようになっ
ており、ケースに当たって便蓋３の開動作が止まると、
回転動検出センサー１７からは図５（ｂ）に示されるパ
ルスのない信号がマイコン３０に送信される。このパル
ス信号が無くなってからｔ秒経つと、マイコン３０は駆
動モータ１１の回転運動がなくなったと判断して、ステ
ップ５７を実行し、駆動モータ１１の作動を停止させ
る。こうして、便蓋３の開動作が終了する。

【００３１】尚、上記した開動作では、ステップ４９で
便蓋３の角度位置が９０°に達したとき、マイコン３０
から駆動モータ１１への出力を極力小さくするようにし
たが、このステップ４９で一旦駆動モータ１１への出力
を止めてしまってもよい。この場合、駆動モータ１１へ
の出力を止めても、回転の慣性により便蓋３は開方向に
回転する。駆動モータ１７の作動が止まっても便蓋３が
慣性により回転すれば、回転動検出センサー１７の永久
磁石１７ａは回転する。そして、ｘ秒経過したら、再
び、駆動モータ１１を便蓋３が完全に開位置に達して便
蓋３の開動作が止まるまで作動させるようにしてもよ
い。

【００３２】このように、本実施例では、角度位置９０
°で便蓋３の回転速度が遅くなり、その後、ｘ秒経過後
まではゆっくりと回転する。従って、便器の上面が後方
に傾斜（図９）して、便蓋３の実際の開角度が設定され
た開角度１１０°よりも小さい場合でも、開動作の終わ
りに衝突がおきない。また逆に前方に傾斜（図１０）し
て開角度１１０°より大きい場合でも、再び駆動モータ
１１への出力が高められるため確実に開位置まで達し、
なおかつ、便蓋３の回転速度が速くなりかけたときであ
るため、やはり緩やかに開位置に達し衝突が起きない。

【００３３】次に、便蓋３が人検知センサー８からの信
号を受けて、開状態から閉状態に移行する閉動作につい
て説明する。まず、ステップ４１で便蓋３が閉位置にな
い場合、即ち、ホールＩＣ１８ａが永久磁石１８Ｎを検
知してマイコン３０に「Ｌ」の信号が送信されている場
合には、便蓋３が開位置にあると判断され、ステップ５
２が実行される。

【００３４】便蓋３が開位置にある場合にはステップ７
０が実行され、人検知センサー８が使用者を検知してい
るかどうかが判断される。このステップで使用者が検知
されない場合には使用者がトイレから立ち去ったと判断
され、ステップ７１でｔ秒経過するのを待って、ステッ
プ７２が実行される。

【００３５】ステップ７２では、駆動モータ１１を閉方
向に逆転駆動させて便蓋３を閉じる。次に、閉動作の場
合にはステップ７３で、回転動検出センサー１７からの
信号を判断し、駆動モータ１１の回転が検出されない場
合には、ステップ７５にスキップする。また、回転動が
検出されている場合にはステップ７４を実行する。マイ
コン３０は回転動検出センサー１７により発生するパル
ス数をカウントしているが、ステップ７４で所定のパル
ス数がカウントされたことが確認されると、便蓋３が所
定角度閉じたと判断され、ステップ７５が実行される。
ステップ７５では駆動モータ１１が停止され、続いてス
テップ７６でリレー３１の接点が閉じられて駆動モータ
１１に閉ループが構成される。こうして、便蓋３はゆっ
くりと閉じられて、便蓋３の閉動作が終了する。

【００３６】本実施例では閉動作においても、駆動モー
タ１１に電磁ブレーキがかけられるために便蓋３は緩や
かに閉位置に達し、衝突が起きない。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、便蓋（あるいは便座）
の開作動時において、便蓋（便座）は駆動モータの回転
動がなくなるまで開方向に作動する。このため、確実に
便蓋（便座）を開位置まで動作させることが可能とな
る。また、駆動モータの回転動が検出されないときは駆
動モータを停止させるため、駆動モータに過負荷がかか
らず、駆動モータが異常高温になったり耐久性が低下し
たりする不具合がない。

【００３８】さらに、本発明では、便座及び便蓋の回転
速度は開位置付近においては緩やかであるため、自動開
閉装置の配設される便器上面が傾斜していて便座及び便
蓋の開角度が設定した角度と異なっていても、円滑な開
閉動作とすることができ、破損や故障事故を回避でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例による便座・便蓋開閉装置の外観斜視
図を示す。

【図２】便蓋及び便座の自動開閉ユニットの側面図を示
す。

【図３】便蓋の自動開閉ユニットの平面図を示す。

【図４】便蓋が開閉動作を示すフローチャートを示す。

【図５】（ａ）は連続的に便蓋が開閉しているときに回
転動検出センサーからマイコンに出力されるパルス信号
を示す。（ｂ）は便蓋の開閉動作が妨げられたときに回
転動検出センサーからマイコンに出力されるパルス信号
を示す。

【図６】本実施例の制御手段、駆動モータ及び各検知手
段のブロック図を示す。

【図７】便蓋の開速度と便蓋駆動モータの出力の変化を
示す。

【図８】従来の位置検知センサーを示す。

【図９】従来の自動開閉装置が配設され前方に向かって
下降傾斜する便器の側面図を示す。

【図１０】従来の自動開閉装置が配設され後方に向かっ
て下降傾斜する便器の側面図を示す。

【符号の説明】

１・・便座、便蓋自動開閉装置、３・・便蓋、４・・便
座、５・・自動開閉ユニット、１０・・便蓋の自動開閉
ユニット、１１・・便蓋の駆動モータ、１３・・第１減
速手段（動力伝達手段）、１４・・第２減速手段（動力
伝達手段）、１５・・第３減速手段（動力伝達手段）、
１７・・回転動検出センサー（回転動検出手段及び位置
検出手段）、１７ａ・・永久磁石、１７ｂ・・ホールＩ
Ｃ、１８・・モード検出センサー、２０・・便座の自動
開閉ユニット、２１・・便座の駆動モータ、２７・・回
転動検出センサー（回転動検出手段及び位置検出手
段）、２８・・モード検出センサー、３０・・マイコン
（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川 合 伸 治 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 審査官 横井 巨人 (56)参考文献 実開 平４−104995（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−104996（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47K 13/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 便座及び便蓋を開閉駆動する駆動モータ
   と、前記便座及び便蓋に前記駆動モータの動力を伝達す
   る動力伝達手段と、前記便座及び便蓋の開位置と閉位置
   の間に設定された所定位置を検知する位置検出手段と、
   前記駆動モータの出力軸から動力伝達手段を介して前記
   便座及び便蓋までの経路のいずれかに構成され、前記駆
   動モータの回転運動の有無を検出する回転動検出手段
   と、 前記便座及び便蓋の開動作において、前記駆動モータの
   出力を前記便座及び便蓋が回転して前記所定角度に達し
   たときは低くし、前記所定角度を越えると経過時間毎に
   出力を高くするとともに、前記回転動検出手段からの検
   出情報が回転運動のない状態を示すとき前記駆動モータ
   を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする便座・
   便蓋自動開閉装置。