JPH02197630A - 水洗便器の洗浄水用弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は水洗便器の洗浄水用弁装置に関し、詳しくは
、水洗便器の洗浄水を溜めておく貯水槽に設けられ、貯
水槽から便器への洗浄水の放出を制御するための洗浄水
用弁を駆動するための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

水洗便器の貯水槽における洗浄水用弁装置としては、通
常、貯水槽の下面に設けられた流出口を、チェーン等に
吊り下げられたボール状弁体で塞いでおき、前記チェー
ン等に連結されたリンク機構等を経て、手動もしくは機
械的手段でボール状弁体を引き上げて流出口の開放を行
い、貯水槽から便器への洗浄水の放出を果たすようにな
っている。

第４図は、上記したような従来の洗浄水用弁装置の概略
構造を示しており、貯水槽の流出口１０を塞ぐボール状
弁体２０は、チェーン２１を介してリンク３０に吊り下
げられている。リンク３０は中央を支軸３１に軸支され
、ボール状弁体２０と反対側の端部には、ソレノイド機
構４０のプランジャ４１が連結されている。ソレノイド
機構４０は、ソレノイドすなわちコイル４２の中央をプ
ランジャ４１が出入り自在に組み合わせられており、コ
イル４２に通電することによってコイル４２とプランジ
ャ４１の間に生じる電磁力で、プランジャ４１をコイル
４２の内部に吸引できるようになっているものであり、
各種の機械装置等の駆動機構もしくはアクチュエータと
して広く採用されている機構である。

上記したソレノイド機構４０を作動させると、プランジ
ャ４１がコイル４１内に吸引されるのに伴って、リンク
３０が回動し、リンク３０の反対側にチェーン２１で吊
り下げられたボール状弁体２０が引き上げられ、流出口
１０が開放されるようになっている。

このような構造の弁装置は、ボール状弁体２０の作動す
なわち洗浄水の流出および閉塞を、ソレノイド機構４０
で電気的に制御することができ、水洗便器に対して一定
時間毎に自動的に洗浄水を放出させたり、水洗便器が使
用されたことをセンサ等で検知して、自動的に洗浄水を
放出させる等、様々な制御方法が適用可能になり、極め
て便利なものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のような従来の、ソレノイド機構４０で
ボール状弁体２０の作動を制御する構造の弁装置の場合
には、ソレノイド機構４０としてかなり大容量のものが
必要であり、装置が大型化するとともに消費電力も多く
なるという問題があった。

上記のような問題が生じる原因は、下記のように説明で
きる。

まず、前記した洗浄水用弁装置の作動において、ソレノ
イド機構４０に加わる負荷は、ボール状弁体２０の上面
側に作用する水圧に対向してボール状弁体２０を引き上
げる際の抵抗であるが、この負荷が一番大きいのは、流
出口１０を閉塞したボール状弁体２０を流出口１０から
離す最初の段階であり、ボール状弁体２０が少し引き上
げられれば、ボール状弁体２０の下面側にも水が回るの
で、負荷が急速に減少する。これに対し、ソレノイド機
構４０の駆動力すなわちプランジ中４１の吸引力は、プ
ランジャ４１がコイル４２の中に完全に入りストローク
がゼロになった状態が最も太き（、プランジャ４１の引
き出し量すなわちストロークが長い程、吸引力が小さく
なる。

第５図は、以上に述べた、負荷と吸引力との関係を示し
ており、第４図のように、ボール状弁体２０で流出口１
０を塞いでいる段階から、プランジャ４１の先端が０−
　Ｆへと吸引されることによって、ボール状弁体２０が
Ｂ、−Ｂ、へと引き上げられるので、第５図においては
、グラフの左から右へと作動が進行する。そして、ソレ
ノイド機構４０が作動を開始する、プランジャ４１の吸
引力が最も小さな０点での吸引力ｐ　／、が、ボール状
弁体２０を引き上げる瞬間のＢ、・点における負荷Ｒ０
よりも大きくなければ、ボール状弁体２０を引き上げる
ことができないので、通常は一定の余裕すなわちマージ
ンＸを持たせて、Ｐ’、　＝Ｒ＋Ｘとなるように設定し
ている。すなわち、ソレノイド機構４０の最小吸引力ｐ
　ｒ、を最大負荷Ｒ０よりも大きく設定するのであり、
そのためにソレノイド機構４０の容量が太き（なって、
大型化するとともに消費電力も多くなっているのである
。

ソレノイド機構４０の作動が進行して、ボール状弁体２
０が引き上げられるにつれ、プランジャ４１のストロー
クは縮むので吸引力が大きくなり、最終段階で最大吸引
力Ｐ’＋が生じているが、これとは逆に、負荷のほうは
急速に減少しているため、このような大きな吸引力は必
要なく無駄になっている。

上記のような制約によって容量の大きなソレノイド機構
４０を用いるとともに、洗浄水用弁の作動開始以後の過
程では必要のない過大な吸引力を作用させているので、
動作中の振動や作動音が大きくなるとともに、特に最終
段階でプランジャ４１やリンク３０等を停止させるとき
に、極めて大きな衝撃が発生して、装置各部材を摩耗さ
せたり損傷させたり装置寿命を短くさせてしまうという
問題も生じていた。

そこで、この発明の課題は、上記したようなソレノイド
機構を用いた洗浄水用弁装置において、ソレノイド機構
の必要容量を小さくすることによって、装置の小型化お
よび低消費電力化を図るとともに、作動音や振動および
衝撃発生を少なくして装置の耐久性または寿命を向上さ
せることのできる洗浄水用弁装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する、この発明にかかる水洗便器の洗浄
水用弁装置のうち、請求項１記載の発明は、水洗便器の
貯水槽からの洗浄水の流出を制御する洗浄水用弁をソレ
ノイド機構で駆動させる洗浄水用弁装置において、ソレ
ノイド機構から洗浄水用弁への駆動力伝達経路に、ソレ
ノイド機構が洗浄水用弁を開くまでの間にソレノイド機
構の作動によって力を蓄積し、洗浄水用弁が開かれたの
ちに蓄積力を開放することによって洗浄水用弁をさらに
開（ように駆動する蓄力手段を備えるようにしている。

請求項２記載の発明は、蓄力手段として、ソレノイド機
構の作動によって伸ばされる引っ張りバネを設けておく
ようにしている。

請求項３記載の発明は、ソレノイド機構から洗浄水用弁
への駆動力伝達経路に、中央で揺動可能に軸支されたリ
ンクが設けられ、リンクの一端が洗浄水用弁に連結され
、他端がソレノイド機構に連結されてなるものにおいて
、蓄力手段として、ソレノイド機構の作動時における、
リンクのソレノイド機構側端部の揺動方向と反対方向に
リンクの軸支点を付勢する圧縮バネが設けられているよ
うにしている。

〔作　　用〕

請求項１記載の発明によれば、ソレノイド機構を駆動さ
せてボール状弁体等からなる洗浄水用弁を開作動させる
ときに、ソレノイド機構の駆動力を蓄力手段に蓄積でき
るようにしておくので、ソレノイド機構が作動し始めた
段階では、洗浄弁を作動開始させるのに充分な駆動力が
無くても、駆動力を蓄力手段に蓄積しながら、ソレノイ
ド機構が作動することになる。そして、ソレノイド機構
が一定量作動して、洗浄水用弁の負荷よりも大きな駆動
力が発揮できるようになれば、洗浄水用弁が開き始める
ことになる。洗浄水用弁が開き始めれば、その後は負荷
が減少するので、ソレノイド機構の駆動力を増加する必
要はなく、ソレノイド機構の作動を止めれば、蓄力手段
に蓄積された駆動力が徐々に開放されて、洗浄水用弁が
最終的な開放状態まで作動させられることになる。

請求項２記載の発明によれば、上記のような作用を果た
す蓄力手段として、ソレノイド機構の作動によって弾力
的に伸ばされる引っ張りバネを設けておくので、洗浄水
用弁が開き始めるまでの段階では、ソレノイド機構の作
動に伴って引っ張りバネが伸ばされることによって駆動
力を蓄積することができ、洗浄水用弁が開き始めた後は
、ソレノイド機構が作動しなくても、引っ張りバネが弾
力的に復元するときの復元力によって洗浄水用弁を作動
させることができる。

請求項３記載の発明によれば、ソレノイド機構が作動し
てリンクを揺動させようとしたときに、軸支点の圧縮バ
ネが弾力的に押し縮められることによって駆動力が蓄積
される。洗浄水用弁が開き始めると、圧縮バネの復元力
によってリンクの軸支点が押し戻されるので、ソレノイ
ド機構側の端部を支点にして、リンクの反対側に連結さ
れた洗浄水用弁を開く方向にリンクが揺動することにな
る。

〔実　施　例〕

ついで、この発明を、実施例を示す図面を参照しながら
以下に詳しく説明する。洗浄水用弁装置の基本的な構造
は、前記した第４図の従来技術と共通しているので、共
通する部分については、同じ符号を付けるとともに、重
複する説明は省略する。

第１図は、洗浄水用弁装置の概略構成を示し、貯水槽の
流出口１０を塞ぐボール状弁体２０をチェーン２１でリ
ンク３０に吊り下げ、リンク３０の軸支点３１の反対側
には、プランジャ４１とコイル４２を備えたソレノイド
機構４０が連結されており、このような基本的な構成は
、通常の洗浄水用弁装置と同じである。但し、この実施
例では、ソレノイド機構４０のプランジャ４１とリンク
３０の端部との間に、引っ張りバネ５０からなる蓄力手
段を設けている。

このような構造を有する洗浄水用弁装置の作動について
説明する。第２図は上記弁装置の作動に伴う各作用力の
関係を示している。図中の符号のうち、前記第５図と共
通する部分には同じ符号を用いており、図中左から右方
向へ作動が進行していく。

まず、ソレノイド機構４０の初期駆動力Ｐ、は、ボール
状弁体２０からなる洗浄水用弁の最大負荷Ｒ，（開き始
めの段階）よりも小さく設定しである。したがって、ソ
レノイド機構４０を作動させ始めた段階では、ボール状
弁体２０は開かず、引っ張りバネ５０が引き伸ばされな
がら、プランジャ４１がコイル４２に吸引されていく。

プランジャ４１の吸引に伴って、駆動力が増加するとと
もに、引っ張りバネ５０に蓄積される蓄積力も増加して
い＜（０−Ｆの段階）。

ソレノイド機構４０の駆動力および引っ張りバネ５０の
蓄積力が大きくなって、Ｆの段階になると、駆動力Ｐ＋
および蓄積力Ｓがボール状弁体２０の最大負荷Ｒ０を超
えるので、ボール状弁体２０が引き上げられて開き始め
る。

ボール状弁体２０が開き始めれば、負荷は急激に減少す
るので、ソレノイド機構４０の駆動力を増加させる必要
はなく、ソレノイド機構４０の作動を止める。しかし、
引っ張りバネ５０が元に戻ろうとする復元力が働いてお
り、この復元力は負荷よりも大きいので、復元力すなわ
ち蓄積力が開放されることによって、ボール状弁体２０
は引き続き作動して、流出口１０から一定の高さ、すな
わち、流出口１０との間に充分な水の流出空間を確保で
きる状態まで上昇する（Ｂ、−Ｂｌ）。なお、引っ張り
バネ５０の復元力は、引っ張りバネ５０が元の長さに近
づくにつれて小さくなり、ボール状弁体２０の上昇が完
了した段階で、引っ張りバネ５０が元の長さに戻って復
元力も無くなる必要量の水を流出させた後、ソレノイド
機構４０のプランジャ４１に対する吸引を解除すれば１
、ボール状弁体２０が下降して再び流出口１０を塞ぐと
ともに、プランジャ４１は上昇して引っ張りバネ５０も
縮んだ状態になり、第１図の状態に戻る。

上記のような作用を行うためには、引っ張りバネ５０す
なわち蓄力手段の最大蓄積力Ｓが、ボール状弁体すなわ
ち洗浄水用弁２０の最大負荷Ｒ０よりも大きくなること
が必要である。したがって、引っ張りバネ５０としては
、上記のような最大蓄積力Ｓを作用させ得るような強さ
と、ソレノイド機構４０のストロークに対応する引っ張
り変形量を満足させるものが必要である。

また、ソレノイド機構４０の最大駆動力Ｐ、が、上記洗
浄水用弁２０の最大負荷Ｒ０よりも大きいとともに、ソ
レノイド機構４０の作動の全過程（０−Ｆ）において、
引っ張りバネ５０が引き伸ばされながらソレノイド機構
４０が作動できること、すなわち、ソレノイド機構４０
の駆動力が蓄力手段の蓄積力よりも常に太き（なること
が必要である。これを第２図で説明すれば、Ｐ、−Ｐ。

の駆動力を示す凹曲線が、０−８の蓄積力を示す直線よ
りも、常に上方にあることが必要な条件である。但し、
前記したように、ソレノイド機構４０の作動開始時にお
ける駆動力Ｐ、すなわち最小駆動力は、最大負荷Ｒ０よ
りも小さくても何ら問題がない。

以上の条件を、前記の第５図に示した従来技術の場合に
比べれば、ソレノイド機構４０の最大駆動力Ｐ、および
最小駆動力Ｐ、は、従来のＰ′およびｐ　／、に対して
はるかに小さな値でよいことになる。

なお、引っ張りバネ５０すなわち蓄力手段が蓄積力を開
放する過程（Ｂｅ→Ｂｌ）では、開放される蓄積力（図
では引っ張りバネの復元力）が負荷よりも大きい必要が
あるが、第２図に示したように、負荷曲線Ｒ＝　　Ｂ　
＋は凹曲線であるのに対し、復元力はＳ　−Ｂ　ｌへ直
線的に変化するので、復元力は負荷よりも常に大きく、
蓄積力のみで洗浄水用弁２０を作動させることが可能で
ある。

第２図では、説明を簡単にするために、ソレノイド機構
４０の最終作動点Ｆ、すなわちプランジャ４１がコイル
４２に完全に吸引された時点で、洗浄水用弁２０が開き
始めるように設定したが、実際には、ソレノイド機構４
０が最終作動点Ｆに達する前に、引っ張りバネ５０の蓄
積力が最大負荷Ｒ０を超えれば、この時点から洗浄水用
弁２０が開き始める。

つぎに、第３図には、上記実施例とは蓄力手段の異なる
実施例を示している。

この実施例では、リンク３０の軸支点において、リンク
３０に上下方向の長孔３２を設け、この長孔３２を固定
支軸３１に軸支しており、リンク３０が長孔３２部分で
上下移動できるようになっている。そして、長孔３２の
下方になるリンク３０の下面に、リンク３０を上方に付
勢する圧縮バネ５１を設けている。

この実施例における弁装置の作動を説明する。

まず、ソレノイド機構４０のプランジャ４１がコイル３
２に吸引されると、リンク３０は、ボール状弁体２０側
の端部を支点にして回動するように移動し、軸支点であ
る長孔３２部分が支軸３１に対して下方に移動するとと
もに、圧縮バネ５１が圧縮されて蓄積力が生じる。ソレ
ノイド機構４０の駆動力および圧縮バネ５１の蓄積力が
、最大負荷Ｒ０を超えると、今度は、リンク３０のソレ
ノイド機構４０例の端部を支点にして、圧縮バネ５１の
復元力でリンク３０の長孔３２部分を持ち上げるように
作動して、リンク３０の端部に吊り下げられたボール状
弁体２０を上昇させる。すなわち、前記第１図に示した
実施例における、引っ張すバネ５０と同様の作用を、こ
の実施例では圧縮バネ５１によって果たしていることに
なる。

上記実施例では、固定支軸３１と長孔３２を組み合わせ
てリンク３０を上下動可能に取り付けるとともに、リン
ク３０を下面側から圧縮バネ５１で付勢しているが、例
えば、リンク３０は前記第１図と同様に支軸３１に対し
て回転のみを許容するように軸支しておくとともに、支
軸３１を下方から圧縮バネ５１で上下動可能に支えるよ
うな構造でも実施できる。

バネ機構の構成および、その設置個所は、上記した各実
施例のほか、前記のような、洗浄水用弁２０が開き始め
るまでのソレノイド機構の作動に伴う蓄力作用、および
、洗浄水用弁２０が開き始めた後における蓄力の開放作
用を果たすことができれば、通常の機械装置等で採用さ
れている各種のバネ機構に変更することができる。また
、蓄力手段としては、図示した引張または圧縮コイルバ
ネによるバネ機構のほか、空気バネや油圧バネその他、
前記同様の作用を果たすことのできる各種蓄力手段に変
更することができる。

ソレノイド機構４０の構成は、図示した実施例のような
直線移動ソレノイドのほか、ロータリーソレノイドを用
い、このロータリーソレノイドの回転動作をボール状弁
体２０の直線動作に変換するようにしてもよく、その他
通常の各種ソレノイド機構を利用することもできる。

ソレノイド機構４０の駆動力を洗浄水用弁２０に伝達す
る機構としては、図示したリンク３０やチェーン２１か
らなる機構のほか、カム機構やギヤ機構その他の各種伝
達機構を組み合わせて実施することができる。例えば、
リンク３０等を用いず、洗浄水用弁２０に蓄力手段を介
して直接ソレノイド機構４０を連結するようにしておく
ことも可能である。

洗浄水用弁２０の構造としては、−船釣な水洗便器の貯
水槽に用いられている、図示したようなボール状弁体の
他にも、各種の配水技術において用いられている開閉弁
の構造を採用することができる。

〔発明の効果〕

以上に述べた、この発明にかかる水洗便器の洗浄水用弁
装置のうち、請求項１記載の発明によれば、蓄力手段を
設けておくことによって、ソレノイド機構の必要容量を
小さくすることができ、装置の小型化および消費電力の
削減を図ることができるとともに、作動音の減少および
衝撃の緩和を図り、装置の耐久性または寿命を伸ばすこ
とができる。

すなわち、ソレノイド機構の作動開始時における駆動力
が、洗浄水用弁の開き始めにおける最大負荷よりも小さ
くても、ソレノイド機構の駆動力を蓄力手段に蓄積しな
がら、ソレノイド機構の駆動力が充分に大きくなるまで
作動させることができる。そして、ソレノイド機構の駆
動力および蓄力手段の蓄積力が、前記洗浄水用弁の最大
負荷を超えて洗浄水用弁が開き始めると、ソレノイド機
構がそれ以上作動しなくても、蓄力手段に蓄積された蓄
積力が開放されることによって、洗浄水用弁を、必要な
開き状態まで開動作させることができるのである。

したがって、従来のように、ソレノイド機構の作動開始
時における駆動力を、洗浄水用弁の開き始めにおける最
大負荷よりも大きく設定しておく必要がなくなり、ソレ
ノイド機構の必要容量がはるかに小さくてもよいことに
なるのである。

ソレノイド機構の容量が小さくなれば、作動に伴って発
生する振動や音も小さくなる。また、前記したように、
洗浄水用弁の開動作を蓄力手段の蓄積力の開放によって
行い、洗浄水用弁の開動作が終了するとともに蓄積力も
小さくなるので、従来のように、洗浄水用弁の開動作す
なわちソレノイド機構の作動を止める際に大きな衝撃荷
重が加わるということが無（、衝撃荷重に伴う装置部材
の摩耗や破損の問題が解消されるのである。

また、蓄力手段は、ソレノイド機構から洗浄水用弁に到
る駆動力伝達経路における振動や衝撃を吸収する緩衝作
用があるので、弁装置の作動に伴って発生する各種の振
動や衝撃を蓄力手段によって、効果的に緩衝もしくは吸
収することができ、装置全体に対する消音効果や衝撃吸
収効果もある請求項２記載の発明によれば、蓄力手段と
して引っ張りバネを用いることによって、蓄力手段の構
成が極めて簡単な構造になり、蓄力手段を加えたために
弁装置全体の嵩が大きくなったり製造コストが増えたり
することがないとともに、蓄力手段に要求される作用を
、全て確実かつ良好に果たすことができる。

請求項３記載の発明によれば、圧縮バネを用いて、請求
項２記載の発明の前記効果と同様の効果を発揮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる実施例を示す概略構成図、第
２図は別の実施例の概略構成図、第３図は作動力の作用
関係を示すグラフ図、第４図は従来例の概略構成図、第
５図は作動力の作用関係を示すグラフ図である。 １０・・・流出口　２０・・・洗浄水用弁　３０・・・
リンク　４０・・・ソレノイド機構　４１・・・プラン
ジャ５０．５１・・・蓄力手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水洗便器の貯水槽からの洗浄水の流出を制御する洗
   浄水用弁をソレノイド機構で駆動させる洗浄水用弁装置
   において、ソレノイド機構から洗浄水用弁への駆動力伝
   達経路に、ソレノイド機構が洗浄水用弁を開くまでの間
   にソレノイド機構の作動によって力を蓄積し、洗浄水用
   弁が開かれたのちに蓄積力を開放することによって洗浄
   水用弁をさらに開くように駆動する蓄力手段を備えてい
   ることを特徴とする水洗便器の洗浄水用弁装置。 ２　蓄力手段が、ソレノイド機構の作動によって弾力的
   に伸ばされる引っ張りバネである請求項１記載の水洗便
   器の洗浄水用弁装置。 ３　ソレノイド機構から洗浄水用弁への駆動力伝達経路
   に、中央で揺動可能に軸支されたリンクが設けられ、リ
   ンクの一端が洗浄水用弁に連結され、他端がソレノイド
   機構に連結されてなるものにおいて、蓄力手段として、
   ソレノイド機構の作動時における、リンクのソレノイド
   機構側端部の揺動方向と反対方向にリンクの軸支点を付
   勢する圧縮バネが設けられている請求項１記載の水洗便
   器の洗浄水用弁装置。