JPH10258000A - 便器の便座・便蓋自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクリメンタル型のエンコーダを用いるこ
となく、便座・便蓋の開閉の際のソフトランニングを行
う便座・便蓋の自動開閉装置を提供する。また、インク
リメンタル型のエンコーダを用いることなく、便座・便
蓋の開閉の完了を検出することができる便座・便蓋の自
動開閉装置を提供する。 【構成】 モータからの駆動力をギヤトレーンを介して
便座・便蓋に伝達して便座・便蓋を自動開閉させるため
の便座・便蓋の自動開閉装置において、有鉄心モータを
駆動源として用い、便座または便蓋の規定位置（開放完
了位置または閉鎖完了位置）に到達することを認識する
ために、有鉄心モータの停動電流を検知し、また便座ま
たは便蓋の回動をスムーズに行わせるために、有鉄心モ
ータの電流の変化を検知して電流の変化を受けて、有鉄
心モータにフィードバックをかけるようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洋風便器の便座・
便蓋の自動開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】洋風便器は、その開口部に便座と便蓋を
備え、使用しないときは便蓋でその開口部を塞ぎ、使用
するときには便蓋を上げ、男性の場合には、さらに便座
をあげるものであり、従来、一般的には、手動で開閉を
行うものがほとんどであった。

【０００３】しかしながら、手動での開閉操作は、老人
や身体障害者の場合には労力のいる仕事であり、また一
般の人でも不潔感を伴い、特に公衆トイレ等の不特定多
数の人間が利用する場合には、その感覚がさらに強くな
る。

【０００４】このような状況に鑑み、昨今、モータを駆
動源とした便座・便蓋の自動開閉装置が提案され、一部
実用化されている。図８〜図１１はそのような従来の便
座・便蓋の自動開閉装置の一例を示すものである。その
うち、図８は自動開閉装置の平面図であり、図９は自動
開閉装置の断面図であり、図１０は出力ギヤの位置を検
出するのに用いる回路基板と検出素子の平面図であり、
図１１は、検出素子から得られる出力パターンとエンコ
ーダの出力パルスの波形図である。

【０００５】図８〜図１１に示す従来の自動開閉装置
は、後述する本発明の自動開閉装置とは、便座または便
蓋の角度位置を検出する構成とモータの制御において異
なり、その他の部分は同様であり、この従来の自動開閉
装置の構成と動作は、本発明の実施例の説明を参照すれ
ば、理解できるので、ここでは、符号が何を示すかと便
座または便蓋の角度位置検出の構成だけを説明する。

【０００６】図８〜図１１において、符号１、５１は、
モータを示し、２、５２はモータの出力軸を示し、３、
５３は小プーリギヤを示し、４、５４はタイミングベル
トを示し、５、５５は大プーリギヤを示す。６、７、８
は、それぞれ、第１歯車、第２歯車、第３歯車を示し、
９ａ、９ｂは出力ギヤを示す。１０、１１、１２、１３
は、それぞれ、第１ピニオン、第２ピニオン、第３ピニ
オン、第４ピニオンを示し、１４、１５、１６、１７、
は、それぞれ、軸を示し、１８、３１、３４、６８はマ
グネットを示し、１９、６９、３２、３５はホールＩＣ
を示し、２０、３３、７０は回路基板を示す。１０１、
１０２はケーシングを示し、１０４、１０５、１０６は
ネジを示す。

【０００７】このような便座・便蓋の自動開閉装置にお
いて、例えば、便座または便蓋が開ききる瞬間あるいは
閉じる瞬間にストッパ（図示せず）に当たることになる
が、その際の音を最小限にするような工夫が多々なされ
ている。その１つの方法として、便座または便蓋がある
角度にきたらモータに制動力を働かせてソフトランニン
グさせる方法がとられている。そのため便座または便蓋
の角度位置を知る手段としてインクリメンタル型のエン
コーダが付加されている。

【０００８】例えば、図８〜図１１において、モータ１
（例えば、便蓋の駆動用モータ）の出力軸２に取付けら
れたリング状マグネット３１に対向してホールＩＣであ
る磁気センサ３２が回路基板３３に配置されており、モ
ータ５１（例えば、便座の駆動用モータ）の出力軸５２
に取付けられたリング状マグネット３４に対向してホー
ルＩＣである磁気センサ３５が回路基板３３に配置され
ている。マグネット３１、３３は２のｎ倍に着磁された
ものであり、それぞれ、磁気センサ３２、３５と共にイ
ンクリメンタル型のエンコーダを構成する。

【０００９】また、あるパターンに着磁されたリング状
マグネット１８、６８がそれぞれ出力ギヤ９ａ、９ｂに
取付けられており、これらのリング状マグネット１８、
６８に対向してホールＩＣである磁気センサ１９、６９
がそれぞれ回路基板２０、７０に配置されている。そし
てマグネット１８、６８と磁気センサ１９、６９はそれ
ぞれの出力ギヤ、したがって、例えば、便蓋（出力ギヤ
９ａに固定されている）と便座（出力ギヤ９ｂに固定さ
れている）の角度位置を検出する位置センサとして機能
する。

【００１０】前記位置センサの出力、例えば、図１１に
示すような立ち上がりまたは立ち下がりの波形の信号を
得て、この信号を基準とし、エンコーダのパルスを計数
することにより、便座または便蓋の位置を認識し、便座
または便蓋の回動の速さを変化させることにより、ソフ
トランニングさせている。

【００１１】さらに、便座または便蓋の回動の速さを前
記エンコーダのパルス幅から検知することにより、便座
または便蓋の回動をスムーズにさせる制御を行ってい
る。また、便座または便蓋が規定の位置に到達したこと
を認識するために、エンコーダのパルスの発生状態を確
認し、もし、パルスの発生がなければ、モータの通電を
切ることにより、便座・便蓋の自動開閉装置のユニット
内の機械的な破損を防止している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、便座・便蓋の位置を認識するために、インク
レメンタル型のエンコーダが必要であり、下記のような
問題点があった。 （１）インクリメンタル型のエンコーダを必要とするた
めその分スペースを要し、自動開閉装置のユニットが大
きくなる。 （２）インクリメンタル型のエンコーダを構成する部品
および工数がかかる。

【００１３】したがって、本発明の目的は、インクリメ
ンタル型のエンコーダを用いることなく、便座・便蓋の
開閉の際のソフトランニングを行う便座・便蓋の自動開
閉装置を提供することにある。

【００１４】また、本発明の目的は、インクリメンタル
型のエンコーダを用いることなく、便座・便蓋の開閉の
完了を検出することができる便座・便蓋の自動開閉装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、モータからの駆動力をギヤトレーンを
介して便座・便蓋に伝達して便座・便蓋を自動開閉させ
るための便座・便蓋の自動開閉装置において、有鉄心モ
ータを駆動源として用い、便座または便蓋の規定位置
（開放完了位置または閉鎖完了位置）に到達することを
認識するために、有鉄心モータの停動電流を検知し、ま
た便座または便蓋の回動をスムーズに行わせるために、
有鉄心モータの電流の変化を検知して電流の変化を受け
て、有鉄心モータにフィードバックをかけるようにした
ものである。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００１７】（実施例１）図１〜図４は、本発明の便座
・便蓋の自動開閉装置の実施例１を示し、そのうち、図
１は、便座・便蓋の自動開閉装置の平面図であり、図２
は、自動開閉装置の断面図であり、図３は、自動開閉装
置で用いるマグネットの着磁パターンを示す平面図であ
り、図４は、自動開閉装置の着磁パターンを磁気センサ
で読み取ったときの出力およびモータ電流の波形図であ
る。なお、以下の説明では、出力ギヤ９ａ（例えば、便
蓋用出力ギヤ）と出力ギヤ９ｂ（例えば、便座用出力ギ
ヤ）に対するそれぞれのモータからの駆動力の伝達系は
ほぼ同様であるので、便蓋用出力ギヤに対する駆動力の
伝達系について主に説明し、便座用出力ギヤに対する駆
動力の伝達系に関しては補足するに留める。

【００１８】図１〜図４において、１は駆動源であるモ
ータ（本発明では、有鉄心モータ）であり、モータ１の
出力軸２は、小プーリギヤ３に圧入結合されており、タ
イミングベルト４が小プーリギヤ４と軸１４に支持され
た大プーリギヤ５との間にかけられている。このため、
モータ１の駆動力は、小プーリギヤ３と、タイミングベ
ルト４を介して大プーリギヤ５に伝達され、第１番目の
減速が行われる。

【００１９】大プーリギヤ５には、さらに、ピニオン１
０（第１ピニオン）が結合しており、この第１ピニオン
１０は、軸１５に支持された歯車６に係合しており、第
１ピニオン１０から歯車６に駆動力が伝達されるとき、
第２の減速が行われる。歯車６には、さらにピニオン１
１（第２ピニオン）が結合されており、第２ピニオン１
１は軸１６に支持された歯車７に係合しており、第２ピ
ニオン１１から歯車７に駆動力が伝達されるとき、第３
番目の減速が行われる。歯車７には、ピニオン１２（第
３ピニオン）が結合されており、第３ピニオン１２は軸
１７に支持された歯車８が係合しており、第３ピニオン
１２から歯車８に駆動力が伝達されるとき、第４番目の
減速が行われる。歯車８にはピニオン１３（第４ピニオ
ン）が結合されており、第４ピニオン１３は出力ギヤ９
ａに係合している。第４ピニオン１３から出力ギヤ９ａ
に駆動力が伝達されるとき、第５番目の減速が行われ
る。

【００２０】このようにして、大プーリギヤ５からの駆
動力は第１ピニオン１０、第２ピニオン１１、第３ピニ
オン１２、第４ピニオン１３、出力ギヤ９ａを介して外
部（例えば、便蓋）に伝達される。

【００２１】ここで、他方の出力ギヤ９ｂについて補足
すると、出力ギヤ９ｂは、モータ５１からの駆動力を、
その出力軸５２、小プーリギヤ５３、タイミングベルト
５４、大プーリギヤ５５、その他のギヤやピニオン（図
示せず）を介して減速されて伝達される。

【００２２】出力ギヤ９ａ、９ｂに伝達された駆動力を
外部（便座および便蓋）に伝達するために、出力ギヤ９
ａ、９ｂの内部には、それぞれ、便座または便蓋の例え
ば角型ヒンジ棒（図示せず）と係合するための角孔が形
成されている。

【００２３】さらに、出力ギヤ９ａ、９ｂの端面には、
リング状の凹部が形成され、その凹部にマグネット１
８、６８が固定されている。マグネット１８、６８に
は、マグネットの厚み方向に、例えば、図３に示すよう
なある着磁パターンを有し、マグネットの着磁方向に対
向して回路基板２０、７０が配置されており、回路基板
２０、７０の上にはマグネットの厚み方向の着磁パター
ンを読み取るようにホールＩＣである磁気センサ１９、
６９が配置されている。

【００２４】磁気センサ１９、６９を着磁パターンの回
転軌跡内の適切な位置に配置すると、磁気センサ１９、
６９からは図４に示すような信号が得られる。図４にお
いて、便座または便蓋の作動角度（完全開放位置と完全
閉鎖位置との間の角度）をθとすると、０位置（例え
ば、完全閉鎖位置）からスタートした場合に、βの角度
（開放完了の前の予め設定したソフトランニング開始位
置）での立ち下がりの信号を磁気センサから出力し、そ
の位置からモータの回転数を変化させることにより、便
座または便蓋の回動の速度を変化させてソフトランニン
グさせる。

【００２５】また、便座または便蓋をスムーズに回動さ
せるために、下記の制御を行う。即ち、図４に示すよう
なモータに流れる電流を検知する。また、便座または便
蓋を回動させるために必要なトルクは、便座または便蓋
の重さと形状にからモーメントで表され、この項目とモ
ータの特性により、その位置に必要なモータの電流が算
出される。この算出電流値に対して、前記検知した電流
とを比較し、モータ電流にフィードバックの補正をかけ
る。

【００２６】また、便座または便蓋の規定位置（開放完
了位置または閉鎖完了位置）に到達したことを検知する
ために、モータの停動電流で判断する。なお、モータの
停動電流を検知した位置を開放完了位置または閉鎖完了
位置と前述しているが、モータの停動電流は開放完了位
置または閉鎖完了位置より前のある範囲内で検知できる
ので、本明細書では、用語「開放完了位置」または「閉
鎖完了位置」とは、モータの停動電流と関連して用いる
場合、文字通りの開放完了位置または閉鎖完了位置ばか
りでなく、完了に至るまでのある範囲内の位置を含むも
のである。

【００２７】ただし、モータが起動するときに流れる電
流と区別させるために、モータの立ち上がり時間以上の
時間であることを判断する必要がある。そして、モータ
の停動電流を検知したときには、モータの回動を停止さ
せるために、モータへの通電を切る。

【００２８】上記説明は閉鎖状態から開放状態への動作
についての説明であるが、逆の開放状態から閉鎖状態へ
の動作の場合も、例えば、０位置に至る前のαの角度
（閉鎖完了の前の予め設定したソフトランニング開始位
置）での立ち下がりの信号を磁気センサから出力し、そ
の位置からモータの回転数を変化させることにより、便
座または便蓋の回動の速度を変化させてソフトランニン
グさせる。これらの動作は、ホールＩＣ（磁気センサ）
を１個使うことにより行うことができる。

【００２９】（実施例２）図５〜図７は本発明の便座・
便蓋の自動開閉装置の実施例２を示し、そのうち、図５
は、磁気センサを２個用いたときの回路基板実装図であ
り、図６は磁気センサを２個用いたときの着磁パターン
を示す図であり、図７は、磁気センサの出力波形図であ
る。

【００３０】例えば、図６に示すような着磁パターンの
マグネットに対して、図５に示すように２つのホールＩ
Ｃである磁気センサ１９ａ、１９ｂを対向させて配置し
て、図７に示すような波形信号を得る。例えば、磁気セ
ンサ１９ａが信号１を出力し、磁気センサ１９ｂが信号
２を出力したとすると、信号１によって便座または便蓋
が開放位置に近い位置にあるか閉鎖位置に近い位置にあ
るかを認識できる。したがって、信号１と信号２のロジ
ックをとることによってある範囲の絶対位置が認識でき
る。例えば、信号１がハイ（Ｈｉｇｈ）で、信号２がロ
ー（Ｌｏｗ）を出力しているときには、０位置が閉鎖位
置であるとすると、便座または便蓋が閉鎖位置またはそ
れに近い位置にあることを認識できる。実施例１では、
信号２しか得られなかったので、信号２がローの状態だ
けでは、便座または便蓋が閉鎖位置か開放位置かを認識
できない。

【００３１】前述のように便座または便蓋の絶対位置が
認識できる場合には、下記のような用い方もできる。即
ち、例えば、人が利用していないにも関わらず、便座、
便蓋またはそれら両方が開いており、便座に設けられた
暖房器具が作動していた場合、保温効果がないため、電
力ばかり消費されてしまう。このとき、ホールＩＣを２
個用いることにより、図７に示す信号が得られ、信号１
がロー状態であり、信号２もローであり、ある一定期間
利用者がいない場合には、便座、便蓋またはそれら両方
を閉じる指令を出して閉じるかことができ、節電するこ
とができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクリメンタル型のエンコーダを用いることなく、ソ
フトランニングおよびソフト停止させることができるた
めに、自動開閉装置を小型化でき、またコストを低減で
きる。

【００３３】さらに、２つの検出素子を用いることによ
り、便座または便蓋の絶対位置も認識でき、一定期間利
用されないときには、便座、便蓋を閉じて暖房器具で消
費する電力を節電できるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１の便座・便蓋の自動
開閉装置の平面図である。

【図２】図２は、実施例１の自動開閉装置の断面図であ
る。

【図３】図３は、実施例１の自動開閉装置で用いるマグ
ネットの着磁パターンを示す平面図である。

【図４】図４は、実施例１の自動開閉装置の着磁パター
ンを磁気センサで読み取ったときの出力とモータ電流の
波形図である。

【図５】図５は、実施例２の磁気センサを２個用いたと
きの回路基板実装図である。

【図６】図６は、実施例２の磁気センサを２個用いたと
きの着磁パターンを示す図である。

【図７】図７は、実施例２の磁気センサの出力波形図で
ある。

【図８】図８は、従来例の自動開閉装置の平面図であ
る。

【図９】図９は、従来例の自動開閉装置の断面図であ
る。

【図１０】図１０は、従来例の出力ギヤの位置を検出す
るのに用いる回路基板と検出素子の平面図である。

【図１１】図１１は、従来例の検出素子から得られる出
力パターンとエンコーダのパルス波形図である。

【符号の説明】

１、５１ モータ ２、５２ モータの出力軸 ３、５３ 小プーリギヤ ４、５４ タイミングベルト ５、５５ 大プーリギヤ ６、７、８、９ 歯車 ９ａ、９ｂ、 出力ギヤ １０、１１、１２、１３ ピニオン １４、１５、１６、１７ 軸 １８、３１、３４、６８ マグネット １９ａ、１９ｂ、３２、３５、６９ ホールＩＣ ２０、３３、７０ 回路基板 １０１、１０２ ケーシング １０４、１０５、１０６ ねじ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータからの駆動力をギヤトレーンを介
   して便座・便蓋に伝達して便座・便蓋を自動開閉させる
   ための便座・便蓋の自動開閉装置において、有鉄心モー
   タと、便座または便蓋の開放完了位置に到達する前の予
   め設定した位置と閉鎖完了位置に到達する前の予め設定
   した位置の両方を検出するための着磁パターンを有する
   リング状マグネットと、該マグネットの着磁パターンを
   検出するための磁気センサと、前記有鉄心モータの電流
   を検出するモータ電流検出手段とを有することを特徴と
   する便座・便蓋の自動開閉装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の便座・便蓋の自動開閉装
   置において、便座または便蓋の開放完了位置または閉鎖
   完了位置への到達を前記モータ電流検出手段によって前
   記有鉄心モータの停動電流を検知することにより検出す
   ることを特徴とする便座・便蓋の自動開閉装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の便座・便蓋の自動開閉装
   置において、前記モータ電流検出手段が停動電流を検出
   したとき、有鉄心モータの通電を切ることを特徴とする
   便座・便蓋の自動開閉装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の便座・便蓋の自動開閉装
   置において、前記モータ電流検出手段が検出する電流の
   変化に応じて、有鉄心モータへフィードバックをかける
   ことにより便座または便蓋をスムーズに回動させること
   を特徴とする便座・便蓋の自動開閉装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の便座・便蓋の自動開閉装
   置において、前記磁気センサで開放完了位置に到達する
   前または閉鎖完了位置に到達する前に着磁パターンの予
   め設定した位置を検出したとき、ソフトランニングを行
   うことを特徴とする便座・便蓋の自動開閉装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の便座・便蓋の自動開閉装
   置において、前記マグネットの着磁パターンから便座ま
   たは便蓋の開放完了位置に到達する前の予め設定した位
   置と閉鎖完了位置に到達する前の予め設定した位置とを
   識別する他の磁気センサをさらに有することを特徴とす
   る便座・便蓋の自動開閉装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の便座・便蓋の自動開閉装
   置において、前記他の磁気センサで便座または便蓋の一
   定期間の特定の状態を検出したとき、便座または便蓋の
   開閉を制御することを特徴とする便座・便蓋の自動開閉
   装置。