JP4526277B2 - 便座昇降装置 - Google Patents

Description

本発明は、洋式便器の便座を昇降させるための便座昇降装置に関するものである。

洋式便器においては、便座や便蓋が奥の方を中心に回転して平伏姿勢および起立姿勢となる。このため、便器本体上面の奥の方を清掃しようとしても便器本体と便座との間には極めて狭い隙間しか空いておらず、その部分を掃除したくても手が入らない。そこで、手動により便座ユニットを便器本体から浮かせた状態にすることが可能な便座昇降装置が案出されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８-１７７１０４号公報

しかしながら、従来の便座昇降装置のように、手動で便座ユニットを昇降させる構成では、トイレという狭い空間で、人の手により便座ユニットを昇降させる作業は、不自然な姿勢で行わなければならないため、大変な作業である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、便座ユニットの上昇または下降を電動で行うことにより負担を軽減でき、且つ、モータを脱調させる過負荷の方向へモータが駆動されているときにかかる過負荷によって駆動機構を破損するおそれがなく、しかも駆動機構の小型化が実現可能な便座昇降装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、洋式トイレの便器本体側に固定される固定部材と、便座ユニットが取り付けられる可動部材と、該可動部材を上下方向に案内するガイド機構とを有する便座昇降装置において、前記固定部材に対して前記可動部材を電動により上昇または下降可能な駆動機構を有し、前記駆動機構は、前記可動部材を駆動可能なステッピングモータと、該ステッピングモータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、駆動パルスの周波数を異ならせることにより前記可動部材に対して下降方向にかかって前記ステッピングモータを脱調させる過負荷の方向へ前記ステッピングモータを駆動する順方向駆動トルクが、前記過負荷の方向と逆方向へ前記ステッピングモータを駆動する逆方向駆動トルクより全ての駆動領域で小さくなるように構成し、前記ステッピングモータにより前記可動部材を前記過負荷の方向に駆動しているとき、前記過負荷によって前記ステッピングモータが脱調する順方向脱調トルクを、前記ステッピングモータにより前記可動部材を前記過負荷の方向と逆方向へに駆動しているとき、前記過負荷によって前記ステッピングモータが脱調する逆方向脱調トルクに近づけたことを特徴とする。

本発明において、前記制御手段は、励磁方式を異ならせることにより前記順方向駆動トルクが前記逆方向駆動トルクより小さくなるように構成されていることが好ましい。このように構成すると、可動部材を上昇させる速度と可動部材を下降させる速度とを変えることなく駆動トルクを変更することができる。また、駆動トルクを変更するための専用のハード部品を増加させることなく、ソフトのみで対応することができる。

本発明では、便座ユニットが取り付けられた可動部材を電動で上昇または下降する駆動機構を有しているので、便器本体や便座下面の奥の方を清掃する際、便座ユニットを手で持ち上げる、または押し下げる必要がない。従って、洋式便器を清掃する際の負担を軽減できる。また、一般的に、ステッピングモータにおいては、駆動方向へステッピングモータを脱調させる過負荷がかかった場合の脱調トルク（以下、順方向脱調トルクという。）が、駆動方向と逆方向へステッピングモータを脱調させる過負荷がかかった場合の脱調トルク（以下、逆方向脱調トルクという。）よりも遙かに大きくなっている。そのため、本発明の制御手段は、順方向駆動トルクが、逆方向駆動トルクより小さくなるように構成されているため、逆方向駆動トルクに対する順方向駆動トルクの低下相当分、順方向脱調トルクを逆方向脱調トルクに近づけることができる。従って、モータを脱調させる過負荷の方向へモータが駆動されているときにかかる過負荷によって駆動機構を破損するおそれがなく、しかも逆方向脱調トルクに対する順方向脱調トルクの低下相当分、駆動機構の強度を抑制できるので、部品の薄型化等により、駆動機構の小型化が図れる。さらに、制御手段は、駆動パルスの周波数を異ならせることにより順方向駆動トルクが逆方向駆動トルクより小さくなるように構成されている。このように構成することにより、駆動トルクを変更するための専用のハード部品を増加させることなく、ソフトのみで対応することができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した便座昇降装置の一例を説明する。

（トイレユニットの構成）
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した便座昇降装置を用いた洋式トイレユニットにおいて、便座を下ろした状態の説明図、および便座を便器本体から持ち上げた状態を示す説明図である。

図１（ａ）に示すように、本形態の洋式トイレユニットは、洋式の便器本体１１と、この便器本体１１上で開閉される便座１２と、この便座１２上で開閉される便蓋１３とを有しており、便座１２および便蓋１３は、奥の方を中心に回転して平伏姿勢および起立姿勢となる。ここで、便座１２および便蓋１３は、便座ユニット１０として一体化されており、この便座ユニット１０には、必要に応じて、便座１２および便蓋１３が自重で平伏する際の速度を緩和するダンパー装置や便蓋を電動で開閉するための電動装置が内蔵される場合がある。

これらいずれの場合においても、本形態の洋式トイレユニットには、図１（ｂ）に示すように、便座１２（便座ユニット１０）を便器本体１１から浮き上がらせて、便器本体１１の上面を奥まで清掃可能とする電動式の便座昇降装置１が構成されている。

（便座昇降装置の構成）
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した便座昇降装置の平面図、正面図、図２（ａ）のＡ−Ａ’線における概略断面図、および図２（ａ）のＢ−Ｂ’線における概略断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した便座昇降装置から可動プレートおよび左側スライダを外した状態の正面図、および図３（ａ）のＣ−Ｃ’線における概略断面図である。

図２（ａ）〜（ｄ）、および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の便座昇降装置１は、便器本体１１（図１を参照）の上面部分への固定面２１を備えた固定プレート２（固定部材）と、固定プレート２の後端で上方に折り曲げられた垂直面２２の上端部分に固定された逆Ｌ字形状のストッパープレート３と、ストッパープレート３の水平部分３１と固定プレート２の固定面２１との間に掛け渡された円柱状の右ガイド軸４１および左ガイド軸４２（ガイド機構）とを有している。

左右のガイド軸４１、４２には、それぞれこれらのガイド軸４１、４２に沿って上下にスライド可能な右側スライダ５１、および左側スライダ５２が支持されており、左右のスライダ５１、５２の前面および上面を覆うように可動プレート６（可動部材）が取り付けられている。右側スライダ５１および左側スライダ５２は、略直方体形状を備えており、ガイド軸４１、４２が差し込まれる軸受け部分５１１、５２１を各々有している。

ここで、可動プレート６は、その上面６０に便座ユニット１０が固定される。このため、左右のスライダ５１、５２がガイド軸４１、４２に沿って上下動すると、可動プレート６に固定された便座ユニット１０も一体に上下動することになる。

本形態の便座昇降装置１では、右側スライダ５１に対して、この右側スライダ５１を上下方向に駆動する電動式の駆動機構５が構成されており、この駆動機構５によって、右側スライダ５１が上下に駆動されたとき、左側スライダ５２、可動プレート６、および便座ユニット１０も上下に移動する。

このような駆動機構５として、本形態では、まず、右側スライダ５１の左面には上下方向の全範囲にわたってラック５３が形成されている。

また、本形態では、左右のガイド軸４１、４２により挟まれた空間には、駆動機構５の駆動源としての正逆双方向への回転が可能なステッピングモータ７、このステッピングモータ７の駆動力を伝達する減速輪列７０が配置されており、この減速輪列の出力ピニオン８０は、右側スライダ５１のラック５３と噛み合っている。ステッピングモータ７は、ストッパープレート３の真下に配置されており、出力ピニオン８０は便座昇降装置１の高さ方向における略中央位置に配置されている。

ステッピングモータ７は、所謂ＰＭ型ステッピングモータであり、図３（ｂ）に示すように外周面が周方向に多極着磁されたリング状のマグネット７５ａを備えたロータ７６とマグネット７５ａの外周面に対向するステータ７７を備えている。ステータ７７は、軸方向に沿って配置された２つの駆動コイル７７ａ、７７ｂを有している。駆動コイル７７ａ、７７ｂは、それぞれバイファイラ巻きに巻回され、図６に示すように制御手段８３によって駆動コイル７７ａ、７７ｂのそれぞれ並列に巻回された二重巻線へ端子ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを介してユニポーラ通電がなされる。駆動コイル７７ａに巻回された二重巻線によって、Ａ相およびＡ（−）相が構成され、駆動コイル７７ｂに巻回された二重巻線によって、Ｂ相およびＢ（−）相が構成されている。

また、駆動コイル７７ａ、７７ｂは、それぞれ軸方向の両側から外ステータコアおよび内ステータコアに挟まれており、外ステータコアおよび内ステータコアには、駆動コイルの内周面に沿って交互に並ぶ複数の極歯が形成されている。なお、ステッピングモータ７の励磁方式は、便座ユニット１０を上昇させる際には２相励磁が用いられ、便座ユニット１０を下降させる際には１−２相励磁が用いられている。なお、本形態では、制御手段８３によって駆動コイル７７ａ、７７ｂへユニポーラ通電がなされているが、必ずしもユニポーラ通電に限定されるものではなく、バイポーラ通電を用いてもよい。ただし、バイポーラ通電の場合、駆動コイル７７ａ、７７ｂは、それぞれモノファイラ巻きに巻回される。

なお、一般的に、ステッピングモータ７においては、駆動方向と逆方向へステッピングモータ７を脱調させる過負荷がかかった場合の脱調トルク（以下、逆方向脱調トルクという。）と、駆動方向へステッピングモータ７を脱調させる過負荷がかかった場合の脱調トルク（以下、順方向脱調トルクという。）とが相違する。すなわち、順方向脱調トルクが逆方向脱調トルクよりも遙かに大きくなっている。

そこで本形態では、ステッピングモータ７を制御する制御手段８３において、ステッピングモータ７を脱調させる過負荷の方向へステッピングモータ７を駆動する駆動トルク（以下順方向駆動トルクという。）が、ステッピングモータ７を脱調させる過負荷の方向と逆方向へステッピングモータ７を駆動する駆動トルク（以下逆方向駆動トルクという。）より小さくなるように構成されている。すなわち、ステッピングモータ７の励磁方式は、便座ユニット１０を上昇させる際には２相励磁が用いられ、便座ユニット１０を下降させる際には１−２相励磁が用いられている。このことにより、順方向脱調トルクを逆方向脱調トルク並に抑えることが可能となり、順方向へモータが駆動されているときにかかる過負荷によって駆動機構を破損することを防止できる。

ただし、この励磁方式の違いにより便座ユニット１０を上昇させる際と便座ユニット１０を下降させる際とでステッピングモータ７の駆動パルスの周波数が同じ場合、便座ユニット１０を下降させるステッピングモータ７の駆動速度が便座ユニット１０を上昇させるステッピングモータ７の駆動速度の１／２になるので、本形態では、便座ユニット１０を下降させるステッピングモータ７の駆動パルスの周波数を、便座ユニット１０を上昇させるステッピングモータ７の駆動パルスの周波数の２倍にすることによりステッピングモータ７の駆動速度を双方向で一致させている。

減速輪列７０は、ロータ７６に備えられたピニオン７４ａと噛み合う大径歯車を備えた第１の歯車７１と、この第１の歯車７１と噛み合う大径歯車を備えた第２の減速歯車７２と、この第２の減速歯車７２の小径歯車と噛み合う大径歯車を備えた第３の減速歯車７３と、この第３の減速歯車７３の小径歯車と噛み合う大径歯車８１を備えた出力歯車８とを備えており、この出力歯車８の一方の端部に対して出力ピニオン８０が構成され、この出力ピニオン８０は、右側スライダ５１のラック５３と噛み合っている。この右側スライダ５１の昇降に伴い、左側スライダ５２およびこの左側スライダ５２と右側スライダ５１との前面および上面を覆うように取り付けられた可動プレート６が従動される。

（便座ユニットの位置検出手段の構成）
図３（ｂ）に示すように、出力歯車８には、大径歯車８１を挟んで、出力ピニオン８０と反対側の端部に小径歯車８２が構成されており、この小径歯車８２の下方位置には、小径歯車８２と噛み合うセンサ歯車１５が配置されている。このセンサ歯車１５の回転軸１０５の端部は、固定プレート２の垂直面２２から背面側に突出している。この突出した端部は、断面形状がＤ字形であり、ここにポテンショメータ１４のロータリ部のＤ字形状の穴が嵌合している。このため、センサ歯車１５の回転軸１０５が回転すると、ポテンショメータ１４のロータリ部が一体に回転する。

ここで、センサ歯車１５は、出力ピニオン８０が右側スライダ５１のラック５３の全範囲を駆動する間に、その回転が１回転未満で収まるような歯数で構成されている。そのため、ポテンショメータ１４は、センサ歯車１５の回転軸（ロータリ部）の角度位置に応じた信号を出力するので、右側スライダ５１の上下方向の位置、すなわち、便座ユニット１０の昇降位置を検出することができる。

（ストッパーの構成）
図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、左右のスライダ５１、５２の背面側には、固定プレート２の垂直面２２と対向する部分で角穴５５が各々開口している。これらの角穴５５の内部には各々、係合部材９５が水平方向へ進退可能に配置され、その奥には、係合部材９５を固定プレート２の垂直面２２に向けて付勢するばね９６が配置されている。これに対して、固定プレート２の垂直面２２には、左右のスライダ５１、５２を上下したときに係合部材９５が通過する線上のうち、その下方位置に、係合部材９５の先端部が入り込む下側凹部９７が左右に形成されている一方、上方位置には、係合部材９５の先端部が入り込む上側凹部９８が左右に形成されている。

このため、左右のスライダ５１、５２側の係合部材９５、およびばね９６と、固定プレート２の垂直面２２側の下側凹部９７は、便座１２（便座ユニット）を下降させたときの左右のスライダ５１、５２の保持位置を規定する第１のストッパ９１として機能する。また、左右のスライダ５１、５２側の係合部材９５、およびばね９６と、固定プレート２の垂直面２２側の上側凹部９８は、便座１２（便座ユニット）を上昇させたときの左右のスライダ５１、５２の保持位置を規定する第２のストッパ９２として機能する。また、第１のストッパ９１および第２のストッパ９２のいずれにおいても、係合部材９５が下側凹部９７および上側凹部９８に係合したときにクリック感を発生させる。

（ロータの構成）
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した便座昇降装置に用いたステッピングモータのロータを示す平面図、および図４（ａ）のＤ−Ｄ’線における概略断面図である。

ロータ７６は、図４に示すように、マグネット７５ａを備え、固定軸７８に回転可能に支持されたマグネット回転体７５と、このマグネット回転体７５に回転可能に支持され、ピニオン７４ａを備えたピニオン回転体７４とから構成されている。

マグネット回転体７５は、図４（ｂ）に示すように、外壁にマグネット７５ａが固定されるとともに内壁に凹凸状の歯部７５ｅが形成された外筒部７５ｂと、この外筒部７５ｂの内側に配設されるとともに内壁が固定軸７８（図３（ｂ）参照）と摺動する内筒部７５ｃと、この内筒部７５ｃと外筒部７５ｂとを一体に連結する連結部７５ｄとによって構成されている。

一方、ピニオン回転体７４は、内壁がマグネット回転体７５の内筒部７５ｃの外壁と摺動する筒部７４ｂを有し、この筒部７４ｂの外壁の上側にピニオン７４ａが形成されるとともに、下側からは、この外壁に沿って湾曲するように延設されたラチェット腕７４ｃが図４（ａ）のＷ方向へ突出成形されている。このラチェット腕７４ｃの先端が、マグネット回転体７５の外筒部７５ｂの内壁に形成された凹凸状の歯部７５ｅに係合する爪部７４ｄになっている。従って、この爪部７４ｄは、ラチェット腕７４ｃによって半径方向に付勢された状態で歯部７５ｅに当接している。すなわち、本形態では、ラチェット腕７４ｃと歯部７５ｅとによりトルクリミッタとしてのラチェット機構７９を構成している。なお、本形態では、トルクリミッタとしてラチェット機構７９を用いたが、必ずしもラチェット機構７９に限定されるものではなく、各種トルクリミッタを用いることができる。

本形態のラチェット機構７９は、上昇方向に便座ユニット１０を駆動している際に、例えば、誤って便座ユニット１０に腰掛けるといった下降方向の過剰な負荷が便座ユニット１０にかかった場合には、ステッピングモータ７が脱調するように構成されている。すなわち、便座ユニット１０の下降方向に過剰な負荷がかかった場合、ラチェット機構７９の空転トルク（以下、下方向空転トルクという。）は、ステッピングモータ７の逆方向脱調トルクよりも大きくなるように構成されている。

一方、本形態のラチェット機構７９は、下降方向に便座ユニット１０を駆動している際に、例えば、誤って便座ユニット１０に腰掛けるといった下降方向の過剰な負荷が便座ユニット１０にかかった場合にも、ステッピングモータ７が、脱調するように構成されている。すなわち、下方向空転トルクは、ステッピングモータ７の順方向脱調トルクよりも大きくなるように構成されている。

そのため、便座ユニット１０の駆動方向に係わらず下降方向の過剰な負荷が便座ユニット１０にかかった場合には、爪部７４ｄと歯部７５ｅの壁部７５ｆとの係合が維持された状態でステッピングモータ７が脱調して、ステッピングモータ７のロータ７６はＷ方向へ高速回転するようになっている。

なお、ステッピングモータ７が脱調して、ステッピングモータ７のマグネット回転体７５がＷ方向へ高速回転されながら便座ユニット１０が下降し、便座ユニット１０が最下位置に達した場合のラチェット機構７９の空転トルク（以下、上方向空転トルクという。）は、下方向空転トルクより小さくなるように構成されている。この上方向空転トルクは、減速輪列７０やスライダ５１等の駆動機構５に破損が生じないように設定されていることから、便座ユニット１０が停止した場合でも、減速輪列７０やスライダ５１等の駆動機構５には過剰な負荷がかからず、駆動機構の破損を防止できる。

（便座の昇降動作の説明）
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した便座昇降装置において、便座ユニットを搭載した可動部材が最下位置にある状態を示す説明図、および可動部材が最上位置にある説明図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線における断面に相当する。図６は、本発明を適用した便座昇降装置に用いたステッピングモータについて、バイファイラ巻きの結線関係を示す模式図である。図７は、本発明を適用した便座昇降装置に用いたステッピングモータにより便座ユニットを昇降させる際のユニポーラ通電による励磁順序を説明するための表で、（Ａ）は、便座ユニットを上昇させる際の２相励磁による励磁順序、および（Ｂ）は、便座ユニットを下降させる際の１−２相励磁による励磁順序である。

本形態の便座昇降装置１は、固定プレート２を便器本体１１（図１を参照）の上面部分に固定する一方、可動プレート６の上面６０に便座ユニット１０を取り付けた状態で使用される。

清掃などを開始する前は、図５（ａ）に示すように、便座１２は便器本体１１の上面にあり、便座ユニット１０、および可動プレート６は、最下位置にある。この状態において、係合部材９５の先端部が固定プレート２の垂直面２２の下側凹部９７に係合し、第１のストッパ９１として機能している。従って、この最下位置では、第１のストッパ９１での係合力、ステッピングモータ７のディテントトルク、および便座ユニット１０の自重により、便座ユニット１０が不用意に上昇することはない。また、この状態において、ポテンショメータ１４は、便座ユニット１０が最下位置にある旨の出力を行う。

この状態から、清掃を開始するために便座ユニット１０を浮かせたい場合に、所定のスイッチ動作を行うと、ステッピングモータ７は、２相励磁により所定のステップ数、あるいは所定の時間、正方向に回転する。その結果、ステッピングモータ７の回転運動力は、減速輪列７０を介して出力ピニオン８０に伝達され、図５（ｂ）に示すように出力ピニオン８０は、ラック５３を介して右側スライダ５１を上昇させる。従って、第１のストッパ９１での係合が解除され、左側スライダ５２、可動プレート６、および便座ユニット１０は、右側スライダ５１と一体に上昇する。

そして、第２のストッパ９２での係合が行われるまで、便座ユニット１０が上昇した後、ステッピングモータ７は停止する。それまでの間に、出力歯車８の小歯車８２は、センサ歯車１５を回転させ、ポテンショメータ１４の出力が変化するので、その出力から、便座ユニット１０が所定の位置まで上昇したことを検出できる。また、便座ユニット１０が所定の位置まで上昇したことは、第２のストッパ９２で発生するクリック音で報知することができる。さらに、便座ユニット１０が最上位置で停止した状態では、第２のストッパ９２での係合力、およびステッピングモータ７のディテントトルクにより、便座ユニット１０は、自重で落下してしまうことがない。

なお、便座ユニット１０を上昇させる際の２相励磁については、１周期（３６０度）が４８ステップで構成され、その励磁順序は、図７（Ａ）に示すようになっている。すなわち、図６に示すように、制御手段８３により、駆動コイル７７ａ、７７ｂの共通端子となるｄを＋に、端子ｅおよびｃを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＡ相およびＢ（−）相（Ｂ相の巻き線に対し逆方向に電流を流すもの）同時に電流を流す第１のステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ｃおよびｂを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＢ（−）相およびＡ（−）相（Ａ相の巻き線に対し逆方向に電流を流すもの）同時に電流を流す第２のステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ｂおよびａを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＡ相（−）およびＢ相同時に電流を流す第３のステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ａおよびｅを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＢ相およびＡ相同時に電流を流す第４のステップとなっており、この第１〜第４のステップに対応する入力を繰り返すようになっている。

一方、清掃が終了して便座ユニット１０を下降させたい場合に、図５（ｂ）に示す状態で所定のスイッチ動作を行うと、ステッピングモータ７は、１−２相励磁により所定のステップ数あるいは所定の時間、逆方向に回転する。その結果、ステッピングモータ７の回転駆動力は、減速輪列７０を介して出力ピニオン８０に伝達され、図５（ａ）に示すように、出力ピニオン８０は、ラック５３を介して右側スライダ５１を下降させる。従って、第２のストッパ９２での係合が解除され、左側スライダ５２、可動プレート６、および便座ユニット１０は、右側スライダ５１と一体に下降する。

そして、第１のストッパ９１での係合が行われるまで、便座ユニット１０が下降した後、ステッピングモータ７は停止する。それまでの間に、出力歯車８の小歯車８２は、センサ歯車１５を逆回転させ、ポテンショメータ１４の出力が変化するので、その出力から、便座ユニット１０が所定の位置まで下降したことを検出できる。また、便座ユニット１０が所定の位置まで下降したことは、第１のストッパ９１で発生するクリック音で報知することができる。

なお、便座ユニット１０を下降させる際の１−２相励磁については、１周期（３６０度）が９６ステップで構成され、その励磁順序は、図７（Ｂ）に示すようになっている。すなわち、図６に示すように、制御手段８３により、駆動コイル７７ａ、７７ｂの共通端子となるｄを＋に、端子ａを−にして駆動コイル７７ｂのＢ相に電流を流す第１のステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ａおよびｂを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＢ相およびＡ（−）相同時に電流を流す第２のステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ｂを−にして駆動コイル７７ａのＡ（−）相に電流を流す第３のステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ｂおよびｃを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＡ（−）相およびＢ（−）相同時に電流を流す第４のステップ、共通端子となるｄを＋に端子ｃを−にして駆動コイル７７ｂのＢ（−）相に電流を流す第５のステップ、共通端子となるｄを＋に端子ｃよびｅを−にして駆動コイル７７ａ、７７ｂのＢ（−）相およびＡ相同時に電流を流す第６のステップ、共通端子となるｄを＋に端子ｅを−にして駆動コイル７７ａのＡ相に電流を流す第７ステップ、共通端子となるｄを＋に、端子ｅよびａを−にしてＡ相およびＢ（−）相同時に電流を流す第８ステップとなっており、この第１〜第８のステップに対応する入力を繰り返すようになっている。

（ラチェット機構の動作説明）
本形態では、便座ユニット１０を浮かせる場合、マグネット回転体７５は、図４（ａ）に示すＶ方向に回転する。従って、ピニオン回転体７４の爪部７４ｄは、歯部７５ｅの周方向の壁部７５ｆ側に当接し、ピニオン回転体７４がマグネット回転体７５に追随して回転する。ここで、便座ユニット１０に下降方向の過剰の負荷がかかると、上述のように、ラチェット機構７９の下方向空転トルクがステッピングモータ７の逆方向脱調トルクよりも大きいため、ロータが脱調してＷ方向へ高速回転しながら便座ユニット１０が便器本体１１まで下降する。

やがて、便座ユニット１０は最下位置に達すると、便器本体１１の上面で停止する。それに伴って、ラチェット回転体７４も停止する。一方、マグネット回転体７５には高速回転によるＷ方向の慣性力が働いているため、マグネット回転体７５がＷ方向に回転する結果、図４（ａ）に示すように、爪部７４ｄが歯部７５ｅの壁部７５ｇ側に当接する。

爪部７４ｄが壁部７５ｇに当接した状態でさらにマグネット回転体７５に慣性が働いて、その慣性力に基づくトルクがラチェット機構７９の上方向空転トルクよりも大きくなると、マグネット回転体７５が空転を始める。

一方、便座ユニット１０を下降させる場合、マグネット回転体７５は、図４（ａ）に示すＷ方向に回転する。従って、ピニオン回転体７４の爪部７４ｄは、歯部７５ｅの周方向の壁部７５ｇ側に当接し、ピニオン回転体７４がマグネット回転体７５に追随して回転する。ここで、便座ユニット１０に下降方向の過剰な負荷がかかった場合にも、上述の通りラチェット機構７９の下方向空転トルクがステッピングモータ７の順方向脱調トルクよりも大きいため、ロータが脱調してＷ方向に高速回転しながら最下位置まで下降することになるが、マグネット回転体７５の慣性力に基づくトルクがラチェット機構７９の上方空転トルクより大きくなると、上記同様マグネット回転体７５が空転を始める。

（本形態の効果）
以上説明したように、本形態の便座昇降装置１では、便座ユニット１０が取り付けられた可動プレート６を電動で上昇および下降する駆動機構５が構成されているので、便器本体１１や便座１２下面の奥の方を清掃する際、便座ユニット１０を手で持ち上げるたり押し下げる必要がない。従って、洋式便器を清掃する際の負担を軽減できる。

また、制御手段８３は、順方向駆動トルクが、逆方向駆動トルクより小さくなるように構成されているので、逆方向駆動トルクに対する順方向駆動トルクの低下相当分、順方向脱調トルクを逆方向脱調トルクに近づけることができる。従って、ステッピングモータ７を脱調させる過負荷の方向へステッピングモータ７が駆動されているときにかかる過負荷によって駆動機構５を破損するおそれがなく、しかも逆方向脱調トルクに対する順方向脱調トルクの低下相当分、駆動機構５の強度を抑制できるので、部品の薄型化等により、駆動機構５の小型化が図れる。

なお、本形態の場合、便座ユニット１０の昇降速度を一致させる必要から便座ユニット１０を下降させるステッピングモータ７の駆動パルスの周波数を、便座ユニット１０を上昇させるステッピングモータ７の駆動パルスの周波数の２倍にすることによりステッピングモータ７の駆動速度を双方向で一致させている。このように、ステッピングモータ７の駆動速度が双方向で一致する場合には、如何なる駆動速度でも、常に、２相励磁による駆動トルクが１−２相励磁による駆動トルクよりも大きいので、駆動パルスの周波数に関係なく順方向駆動トルクを逆方向駆動トルクより小さくすることができる。

（その他の実施の形態）
上記実施の形態の場合、励磁方式を便座ユニット１０を上昇させる際と便座ユニット１０を下降させる際とで変更させているが、必ずしも励磁方式の変更のみに限定されるものではない。すなわち、順方向駆動トルクが逆方向駆動トルクより小さくなれば各種駆動方法を用いてもよい。例えば、電圧値またはチョッパー方式によるコイル８への印加電流が、便座ユニット１０を上昇させる際より便座ユニット１０を下降させる際の方が小さくなるように構成してもよい。ただし、本実施の形態の場合、順方向駆動トルクを逆方向駆動トルクより小さくするために何らかのハード部品を増加させる必要がある。

また、上記実施の形態の場合、便座ユニット１０を上昇させる際には２相励磁が用いられ、便座ユニット１０を下降させる際には１−２相励磁が用いられているが、必ずしもこのような励磁方式に限定されるものではない。すなわち、順方向駆動トルクが逆方向駆動トルクより小さくなれば各種励磁方式を用いてもよい。例えば、便座ユニット１０を上昇させる際に２相励磁を用い、便座ユニット１０を下降させる際に１相励磁を用いてもよい。また、便座ユニット１０を上昇させる際に１−２相励磁を用い、便座ユニット１０を下降させる際に１相励磁を用いてもよい。

さらに、上記実施の形態では、便座ユニット１０を昇降させる際の励磁方式を同一とし、便座ユニット１０を下降させる際の駆動パルスの周波数を、便座ユニット１０を上昇させる際の駆動パルスの周波数より大きくすることにより、順方向駆動トルクが逆方向駆動トルクより小さくなるように構成してもよい。なお、駆動パルスの周波数を異ならせる場合、必ずしも励磁方式を同一にする必要はなく、励磁方式および駆動周波数を適宜組み合わせても構わない。

さらにまた、上記実施の形態の場合、便座ユニット１０を上昇させる際に２相励磁を用い、便座ユニット１０を下降させる際に１−２相励磁を用い、且つ便座ユニット１０を下降させる際の駆動パルスの周波数を、便座ユニット１０を上昇させる際の駆動パルスの周波数の２倍にすることによりステッピングモータ７の駆動速度を双方向で一致させているが、必ずしも駆動速度を双方向で一致させる必要はなく、駆動速度を順方向駆動トルクが逆方向駆動トルクより小さくなる範囲であれば適宜変更してもよい。

すなわち、２相励磁と１−２相励磁との励磁方式の違いにより便座ユニット１０を上昇させる際と便座ユニット１０を下降させる際とでステッピングモータ７の駆動パルスの周波数が同じ場合、１−２相励磁によるステッピングモータ７の駆動速度が２相励磁によるステッピングモータ７の駆動速度の１／２倍になるので、駆動パルスの周波数によっては１−２相励磁による駆動トルクと２相励磁による駆動トルクとが逆転し、順方向駆動トルクが逆方向駆動トルクより大きくなる逆転現象が発生する。故に、この逆転現象の発生しない範囲であれば、ステッピングモータ７の駆動速度を適宜変更してもよい。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した便座昇降装置を用いた洋式トイレユニットにおいて、便座を下ろした状態の説明図、および便座を便器本体から持ち上げた状態を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した便座昇降装置の平面図、正面図、図２（ａ）のＡ−Ａ’線における概略断面図、および図２（ａ）のＢ−Ｂ’線における概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した便座昇降装置から可動プレートおよび左側スライダを外した状態の正面図、および図３（ａ）のＣ−Ｃ’線における概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した便座昇降装置に用いたステッピングモータのロータを示す平面図、および図４（ａ）のＤ−Ｄ’線における概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した便座昇降装置において、便座ユニットを搭載した可動部材が最下位置にある状態を示す説明図、および可動部材が最上位置にある説明図である。 本発明を適用した便座昇降装置に用いたステッピングモータについて、バイファイラ巻きの結線関係を示す模式図である。 本発明を適用した便座昇降装置に用いたステッピングモータにより便座ユニットを昇降させる際のユニポーラ通電による励磁順序を説明するための表で、（Ａ）は、便座ユニットを上昇させる際の２相励磁による励磁順序、および（Ｂ）は、便座ユニットを下降させる際の１−２相励磁による励磁順序である。

符号の説明

１ 便座昇降装置
２ 固定プレート（固定部材）
３ ストッパープレート
５ 駆動機構
６ 可動プレート（可動部材）
７ ステッピングモータ（モータ）
８ 出力歯車
１０ 便座ユニット
１１ 便器本体
１２ 便座
４１、４２ ガイド軸（ガイド機構）
５１ 右側スライダ
５２ 左側スライダ
５３ ラック
７０ 減速輪列
７１、７２、７３ 減速歯車
７４ ピニオン回転体
７５ マグネット回転体
７６ ロータ
７７ ステータ
７８ 固定軸
７９ラチェット機構
８０ 出力ピニオン
８３ 制御手段
９１ 第１のストッパー
９２ 第２のストッパー

Claims (2)

1. 洋式トイレの便器本体側に固定される固定部材と、便座ユニットが取り付けられる可動部材と、該可動部材を上下方向に案内するガイド機構とを有する便座昇降装置において、
   前記固定部材に対して前記可動部材を電動により上昇または下降可能な駆動機構を有し、
   前記駆動機構は、前記可動部材を駆動可能なステッピングモータと、該ステッピングモータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、駆動パルスの周波数を異ならせることにより前記可動部材に対して下降方向にかかって前記ステッピングモータを脱調させる過負荷の方向へ前記ステッピングモータを駆動する順方向駆動トルクが、前記過負荷の方向と逆方向へ前記ステッピングモータを駆動する逆方向駆動トルクより全ての駆動領域で小さくなるように構成し、
   前記ステッピングモータにより前記可動部材を前記過負荷の方向に駆動しているとき、前記過負荷によって前記ステッピングモータが脱調する順方向脱調トルクを、前記ステッピングモータにより前記可動部材を前記過負荷の方向と逆方向へに駆動しているとき、前記過負荷によって前記ステッピングモータが脱調する逆方向脱調トルクに近づけたことを特徴とする便座昇降装置。
2. 請求項１において、前記制御手段は、励磁方式を異ならせることにより前記順方向駆動トルクが前記逆方向駆動トルクより小さくなるように構成されていることを特徴とする便座昇降装置。

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