JP4299627B2 - 芳香発生装置およびその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、芳香発生装置にかかり、特に車載用の芳香発生装置における芳香発生開口部の開閉機構に関するものである。

車載用の芳香発生装置として、例えば車両の空調装置内に設けられるものがある。（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載された車両の空調装置では、円柱状の芳香用固形溶剤を円筒状の内筒２４で囲み、さらにこの内筒２４の外周面に沿って回動する外筒２５が設けられている。
内筒２４および外筒２５には開口部２９、３０がそれぞれ設けられ、それらの開口が重畳する量により香を放つ量が調整される。すなわち、開口部が完全に重なったときが最大開放状態で香の放たれる量が最大となり、開口部が重ならない状態が閉状態であり香が放たれない状態となる。

外筒２５には空調風を受けて変位する受風板２６を設け、空調装置の風量により外筒２５を回転させ、開口部２９、３０の重畳量を調整する。
特許文献１に記載された芳香装置によると、開口部２９、３０の重畳量を調節するのに空調の風が用いられているが、この開口部を重畳させる量を調整する機構としてモータを用いた制御も考えられる。
これは、内筒２４あるいは外筒２５のどちらかをモータあるいはモータから減速された出力軸に繋ぎ、電気的制御により開口の開閉をしようとするものである。
実用新案登録番号第３０２９８７２号公報

このようなモータを用いた電気的制御による芳香発生装置においては、イグニッションキーを抜いたときの電源断やバッテリー上がり等の電源断により制御部やモータに電力が供給されないことがおきる。
このような電源断がそれぞれの開口部２９、３０が重畳している開状態のときに起こると、次に電源が投入されるまで開口部が開いたままとなり、芳香が放たれる状態が続いてしまうことになる。
制御部に遅延回路等を用いて電源断のタイミングを遅らせ、電源断になっても充電電池やコンデンサによりモータを駆動させて開口部を閉じてから制御を終了することも考えられるが、遅延回路や充電手段等が必要となりコストが高くなるという問題がある。
本願発明は、このようなモータを用いた電気制御による芳香発生装置で、いかなる時に電源断となり電力の供給が無くなっても、開口を閉状態として芳香が放たれる状態が持続してしまうことを防止し、操作者が望むときにのみ香を車内に放つようにすることができる芳香発生装置に関するものである。

前記課題は請求項１に記載の発明のように、芳香剤を収納した円筒型カートリッジを同軸状に収容する筒状胴部と前記円筒型カートリッジを回転駆動する駆動装置を備えた本体とからなり、前記カートリッジが前記筒状胴部に対して回転し、前記カートリッジの円筒部に設けられた開口と前記筒状胴部に設けられた開口が重畳して芳香を放つ芳香発生装置であって、前記駆動装置はモータにより回動され、前記本体から筒状胴部へ突出すると共に前記カートリッジに設けられた継手部と係合する出力軸を有し、前記モータの無通電時に、それぞれの開口が重畳しない位置へ前記モータによる駆動とは逆方向に回転するよう前記出力軸を付勢する付勢手段が設けられているもので解決できる。
このようにすれば、電源断によりモータへの電力供給が無くなっても、付勢手段によりカートリッジと筒状胴体部の開口重畳させない状態にすることができる。このようにすれば、芳香発生装置がどのような状態にあっても電源が供給されなくなった時点で開口部を閉状態にできる。

さらに、請求項２に記載の発明のように、前記付勢手段は、一端が本体へ係合され、他端が出力軸へ係合されたねじりコイルばねであり、前記出力軸と前記筒状胴部の間に収容されているようにすると、装置が大型化することなくコンパクトに構成できる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記駆動装置は、モータと出力軸との間に、少なくとも前記開口部の閉鎖位置、開放位置を検出する位置検出手段を有するようにすると、モータの回転と付勢手段により簡単な構成で開口部の開状態を制御できる。
その構成は、モータと出力軸との間に減速機構を有し、前記検出手段はその減速機構に設けられたようにすれば、減速機構を利用することで装置が大型化することなく芳香発生装置を構成できる。

本発明でなる芳香発生装置は、上記のような簡単な構成により、芳香を放つ状態で電源断となり装置への電力供給が無くなっても芳香を放たないようにできる。
また、特に減速機構にクラッチ等のモータロック防止機能を必要とせず、確実に開口部を開閉でき、さらにモータの機能低下や焼損または熱変形、さらに、消費電力を低減して装置自体の省エネ化を図ることができる。

芳香発生装置は、モータと複数のギヤからなる減速機をケース内に納め、出力軸をケースから突出させている。このケースには、突出された出力軸を囲んでその軸の突出長より長い筒状胴部が設けられている。また、この円筒形胴部には開口部が設けられている。
さらに、出力軸にはねじりコイルばねの一端が係合されており、そのねじりコイルばねの他端部はケースと一体に突出された凸部に係止されている。こうしてねじりコイルばねは出力軸を所定方向に回動するよう付勢している。
また、本体ケース内には、モータをパルス駆動をさせるエンコーダ装置を含む制御回路基板部を収納している。

一方、芳香剤を収納したカートリッジは、円筒状に形成され、底部中央部に出力軸と連結される継手部とが設けられており、このカートリッジを本体に挿着すると、本体ケースの筒状胴部に支承されるとともに、継手部はこのカートリッジの駆動軸となる本体側の出力軸と連結される。

図１は、本発明の芳香発生装置（以降本装置という）の実施例の断面図であり、図２はその斜視図である。図１および図２において、本装置の本体Ａには、ケース１１、１２、１３で構成された本体ケース内にモータ２０が取り付けられており、このモータ２０の回転軸２１には平歯車型のピニオン３１が挿着されている。また、このピニオン３１は、ケース１２、または１２と１３に固着された軸４１、４２に挿通された平歯車型のギヤ３２、３３、出力ギヤ３４に連動し減速機を構成している。なお、出力ギヤ３４は、歯車部と出力軸３４ａで形成されており、出力軸３４ａはその歯車部の径より小さい円柱状で、本体ケースの上面となるケース１３の天板部１３ａの面より突出している。
また、出力軸３４ａには後述のカートリッジＢに設けられた継手部５１ｄが噛み合う凹部３４ｃが形成されている。

ケース１３の天板部１３ａには、出力軸３４ａと同軸で、その出力軸３４ａを囲むように筒状の筒状胴部１３ｂが設けられている。この筒状胴部１３ｂは出力軸３４ａに後述のカートリッジＢを取り付けたとき、カートリッジＢを支持できる高さとなっている。
また、この筒状胴部１３ｂの端部周縁面１３ｃは断面が半円凸状に形成され、さらに、筒状胴部１３ｂには窓状の開口部１３ｄが設けられている。本実施例ではこの開口部１３ｄは後述のカートリッジＢに設けられた開口部５１ｃとほぼ同じ大きさの同形状とする。
本発明でなる本装置では芳香剤カートリッジ（以降カートリッジという）Ｂが用いられる。カートリッジＢはケース１３の筒状胴部１３ｂの内径よりやや小さい外径の円筒状の容器５１と蓋５２で形成されて、その容器５１の中には芳香剤Ｃが収納されている。なお、容器５１は周縁に鍔部５１ａと円筒形胴部に窓状の開口部５１ｂ、および、底部５１ｃの外側に突出した継手部５１ｄが設けられている。

図３は、カートリッジＢが本装置へ装着される状態を示す斜視図である。カートリッジＢは継手部５１ｂ側より容器５１を本体Ａの筒状胴部１３ｂに装着し、出力軸３４ａに設けた凹部３４ｃへ継手部５１ｄを挿入し、カートリッジＢを出力軸３４ａに連結する。
継手部５１ｄは両側Ｄカットされており、出力軸３４ａの中央にはこの継手部５１ｄよりやや大きいこれと同形状の穴が設けられている。
このように、継手部５１ｄは出力軸３４ａと一体に回転するよう固定された状態で組み付けることにより、本体ＡとカートリッジＢが連結される。そして鍔５１ａが周縁面１３ｃにより支承されている。なお、継手部５１ｄは出力軸３４ａの連結は、片側Ｄカットにしたり連結形状をそれぞれ逆にしても良い。

さらに、出力軸３４ａには、外径が筒状胴部１３ｂの内径より小さく内径が出力軸３４ａより大きい径のねじりコイルばね６０が取り付けられている。図４は、これを詳しく説明する図である。図４において、ねじりコイルばね６０のカートリッジＢ側端部６０ａは、ケース１３と一体で筒状胴部１３ｂ内部にケース１３から立ち上げられた係止部１３ｅに係止されされている。
また、ケース１３側の他端部６０ｂは出力軸３４ａに設けられた係止溝３４ｂに係止されている。この出力軸３４ａは図４の位置から矢印Ｄの方向へ回転可能になるよう図示しないストッパーでその回転が規制され、ねじりコイルばね６０は図４の位置で矢印Ｄと反対の力が作用するよう取り付けられている。
係止部１３ｅの高さおよびねじりコイルばね６０の高さは出力軸３４ａの本体から突出した高さと同じかやや低く設定する。そうすると、カートリッジＢを係合する継手部５１ｄの部分および凹部３４ｃの部分を利用してねじりコイルばね６０を収容でき、装置が小型化可能となる。

また、図１において、ケース１１、１２、１３からなる本体ケース内には、出力ギヤ３４の位置検出をするエンコーダ７０と、このエンコーダ７０の発生信号によりモータ２０の駆動を制御する制御部８０が収納されている。図５は、このエンコーダ７０を出力軸３４ａ側から見た説明図である。図５において、エンコーダ７０は、導電性金属バネ材等からなるブラシ９０とプリント基板７１で構成されている。なお、プリント基板７１は、パターン７１ａ、７１ｂ、７１ｃを出力ギヤ３４方向に向け、軸４１に対して垂直状にケース１２または１３に固着されている。また、ブラシ９０は、先端の複数の接点部９１（本実施例では４個）のみがパターン７１ａ、７１ｂ、７１ｃと接触するように、その基部９２は出力ギヤ３４と一体で出力軸３４ａ側との反対側に形成された段部３４ｂに固着されている。

なお、パターン７１ａと７１ｃはそれぞれ独立しているが軸４１を中心とする同一円周上にあり、また、パターン７１ｂは軸４１を中心とした円弧状に形成されており、さらに、出力ギヤ３４は軸４１を中心に回動しているので、ブラシ９０は軸４１を中心に回動可能にされている。この構成において、領域Ｅ（図５（Ａ））ではパターン７１ａと７１ｂ、が短絡するように接触、領域Ｆ（図５（Ｂ））ではパターン７１ｂのみに接触、領域Ｇ（図５（Ｃ））ではパターン７１ｃとパターン７１ｂが短絡されるように接触し、回動するようになっている。すなわち、本発明に係るエンコーダ７０は、モータ２０の駆動の制御部８０に対して、領域Ｅの接触状態時は待機信号、領域ＦではＯＮ信号、領域ＧではＯＦＦ信号を発生するように構成されている。

図６は、筒状胴部１３ｂの開口部１３ｄとカートリッジＢの開口部５１ｂの開閉位置関係を示す説明図である。図６において、カートリッジＢの容器５１は、前述したように出力軸３４ａと連結されているので、その回動動作はエンコーダ７０と同期している。これは、領域Ｅでは開口部５１ｂは完全に閉鎖され、領域Ｇではこの開口部５１ｂは完全に開放されるものである。すなわち、領域Ｇは、モータ２０の駆動（図６（Ａ）および（Ｂ）における矢印Ｈ方向）で回動される開口部５１ｂの完全解放位置でもある。また、領域Ｅは、ねじりコイルばね６０で付勢された復元力で駆動（図６（Ａ）および（Ｂ）における矢印Ｉ方向）で回動されるカートリッジＢの開口部５１ｂの待機位置。さらに、領域Ｆは、閉鎖から開放、または、開放から閉鎖と正転と逆転が繰り返される領域である。
なお、モータ２０に駆動されるギヤ列で構成された減速機は減速比が、１／５０〜１／１００に調整されているので、ねじりコイルばね６０の復元トルクはモータ減速駆動時の出力トルクより弱いものであるが、モータ２０に給電が停止した時点で容易にカートリッジＢおよび減速のためのギヤ列を回動できるように設定されている。

図７は、本発明になる本装置の制御を説明する電気回路図である。図７において、エンコーダ７０より与えられた信号は制御部で増幅されモータ２０の駆動を制御している。なお、タイマーは給電時間を任意に設定する装置である。
そして、本装置の芳香発生装置は、図１乃至図７より、次のようになる。
本装置の無通電時、カートリッジＢはねじりコイルばね６０に付勢されるのでその開口部５１ｂは常に領域Ｅの位置に待機しており、その開口部５１ｂは本体Ａの筒状胴部１３ｂにより完全に閉鎖されている。次に、待機信号によりその位置が確認され本装置に給電を始めるとモータ２０が起動して、このモータ２０に駆動された減速機の出力軸３４ａはＣＷ（Ｈ）方向の回動を開始し、ブラシ９０は領域Ｆの領域に入り、これに伴い、開口部５１ｂは筒状胴部１３ｂの開口部１３ｄ方向に回動し続ける。さらに、エンコーダのＯＮ信号により出力軸３４ａはＣＷ（Ｈ）方向に回動し、領域Ｇに突入する。

この時点で、カートリッジＢの開口部５１ｂは、本体Ａの開口部１３ｄと一致する領域になるので本装置の開口部は完全に開放される。しかしながら、この領域Ｇにおいてはエンコーダ７０はＯＦＦ信号がが発せられるので、モータ２０は即時に停止する。モータ２０が停止すると、出力軸３４ａはねじりコイルばね６０の復元力によりＣＣＷ（Ｉ）方向に回動する。そしてブラシ９０が領域Ｆに入った瞬間、モータ２０にはエンコーダ７０により再度ＯＮ信号が付与され、今度はＣＷの回転を始める。この後、ブラシ９０は、領域Ｇに入った瞬間前記と同じ動作を繰り返すことになる。要するに、本装置に給電されて居る間は前記のよう開口部５１ｂは、完全開放位置近辺で微小開閉動作（微小回動往復）が行われていることになり、見かけ上は開口部は全開の状態を維持することになる。

本実施例では、カートリッジＢの開口部５１ｂがねじりコイルばね６０により閉じられるので、必ずしも領域Ｅにおける待機信号および待機信号による制御は必要ない。しかし、この待機信号により待機位置が確認されるため、装置が正常に動作しているかの確認が可能となる。

図８は、前述したモータ２０の給電時間とカートリッジＢの開口部５１ｂの動きを説明する図である。まず、モータ２０に給電を開始するとｔ１秒に開口部５１ｂはモータ駆動により全開位置に到達する。その後、ｔ２秒で給電が停止されるので開口部５１ｂはねじりコイルばね６０の復元力により閉鎖方向に駆動しようとするが、ｔ３秒後にまたモータ２０に給電が開始されるので、開口部５１ｂは再度モータ２０の駆動により全開位置に駆動され到達する。以降、モータ２０に給電している間は、前記のように、モータ２０のトルク駆動とねじりコイルばね６０の復元力駆動による微小な出力軸３４ａの往復運動により、カートリッジＢの開口部は見かけ上全開の状態を呈することになる。
なお、本装置は定格電圧にてＯＮ時間２〜３秒およびＯＦＦ時間４〜７秒駆動されているる。

図９は本装置に用いられるモータを、本装置の制御方式で連続給電した時の飽和温度上昇カーブ（Ｙ）と、本装置の制御方式を使わずに連続通電をしたときの飽和温度上昇カーブ（Ｘ）を比較して示した図である。図９からも分かるように、本発明の制御方式に駆動されたモータの飽和温度上昇は、それを使わないものより遙かに小さい。これは、本願発明でなる芳香発生装置は長時間連続通電においても温度上昇は低く、またこれによるトルクの低下が非常に少なく、電力の消費も小さくすることができる。また、発熱による焼損も変形も防止できることになる。また、減速された回動動作であるので騒音発生を防止でき、装置そのものを小型にすることができる。また、開口部の閉鎖は機械的に行われるので、遅延回路や充電手段等を必要とせずどのようなタイミングの電源断においても素早く対応し芳香剤の開口部を閉状態にできる。

車載用等の芳香装置で、電源断に対応する自動開閉装置の駆動部に安価に、また、高性能で適用できる。

本発明の芳香発生装置の実施例の断面図である。 本発明の芳香発生装置の実施例の斜視図である。 図３の要部を拡大した分解斜視図である。 本発明の芳香発生装置の実施例の要部の平面図である。 本発明に係る装置のエンコーダの動作を示す説明図である。 本発明に係る装置の開閉動作を示す説明図である。 本発明に係る装置の電気回路図である。 本発明に係る装置の作動を示す説明図である。 本発明に係る装置の温度上昇を示す説明図である。

符号の説明

１１、１２、１３ ケース
２０ モータ
３１、３２、３３ ギヤ
３４ 出力ギヤ
５１ カートリッジ
６０ ねじりコイルばね
７０ エンコーダ
８０ 制御部
９０ ブラシ

Claims (5)

1. 芳香剤を収納した円筒型カートリッジを同軸状に収容する筒状胴部と前記円筒型カートリッジを回転駆動する駆動装置を備えた本体とからなり、前記カートリッジが前記筒状胴部に対して回転し、前記カートリッジの円筒部に設けられた開口と前記筒状胴部に設けられた開口が重畳して開状態となり芳香を放つ芳香発生装置であって、前記駆動装置はモータにより駆動され、前記本体から筒状胴部へ突出すると共に前記カートリッジに設けられた継手部と係合する出力軸を有し、前記モータの無通電時に、前記出力軸をそれぞれの開口が重畳しない閉状態となる位置へ前記モータによる駆動とは逆方向に回転させる付勢手段が設けられていることを特徴とする芳香発生装置。
2. 前記付勢手段は、一端が本体へ係合され、他端が出力軸へ係合されたねじりコイルばねであり、前記出力軸と前記筒状胴部の間に収容されていることを特徴とする請求項１記載の芳香発生装置。
3. 前記駆動装置は、モータと出力軸との間に、少なくとも前記開口部の開状態を検出する位置検出手段を有することを特徴とする請求項１記載の芳香発生装置。
4. 前記駆動装置は、モータと出力軸との間に減速機構を有し、前記検出手段はその減速機構に設けられたことを特徴とする請求項３記載の芳香発生装置。
5. 請求項３に記載の芳香発生装置を駆動する駆動方法であって、モータを所定方向へ回転させて前記カートリッジを回転させ、前記開口部の開状態を検出するとモータへの通電を停止し、前記カートリッジが前記付勢手段により所定範囲回転するとモータへの通電を開始してモータによりカートリッジを回転させる動作により芳香発生装置の開状態を維持することを特徴とする芳香発生装置の駆動方法。

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