特許 7603913 トイレ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】トイレ装置

(51)【国際特許分類】

   A47K 13/10 20060101AFI20241216BHJP

【ＦＩ】

A47K13/10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021000797

(22)【出願日】2021-01-06

(65)【公開番号】P2022106079

(43)【公開日】2022-07-19

【審査請求日】2023-11-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000010087

【氏名又は名称】ＴＯＴＯ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】坂本 憲悟

(72)【発明者】

【氏名】木稲 洋介

(72)【発明者】

【氏名】秦 寛樹

【審査官】河本 明彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２２０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７５００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２９３０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１０００４８１（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０３１３３４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｋ １３／００－１７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

便器に取り付けられる支持部と、
前記支持部に対して回動可能に支持され、嵌合部を有する回動部材と、
前記回動部材を回動させるモータと、前記嵌合部に対して隙間を設けて嵌合し、前記モータの出力を前記回動部材に伝達する出力部と、を有する電動開閉機構と、
前記モータの駆動を制御する制御手段と、
前記回動部材が回動しているときに、前記回動部材に対して回動方向とは逆方向に力が加わるように前記出力部と前記嵌合部とが接触したことを検出する接触検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記回動部材を開動作させるとき、前記回動部材が所定角度になったときに前記モータを制御して前記出力部の開方向への回動を抑制させ、
前記制御手段は、前記出力部の開方向への回動の抑制後、前記回動部材に対して閉方向に力が加わるように前記出力部と前記嵌合部とが接触したことを前記接触検出手段が検出した後に、前記モータを制御して前記出力部を開方向へ回動させ、
前記接触検出手段は、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出手段を備え、前記モータトルク検出手段によって検出した前記モータのトルクに基づいて検出を行うことを特徴とするトイレ装置。

【請求項2】

前記接触検出手段は、前記回動部材の角速度を検出する角速度検出手段を備え、前記角速度検出手段は、前記出力部もしくは前記嵌合部の回転軸上に設けられることを特徴とする請求項１に記載のトイレ装置。

【請求項3】

前記接触検出手段は、前記モータの電流値を検出する電流値検出手段を備え、前記電流値検出手段によって検出した前記モータの電流値に基づいて検出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のトイレ装置。

【請求項4】

前記接触検出手段は、前記出力部から前記回動部材の嵌合部に加わる荷重を検出する荷重検出手段を備え、前記荷重検出手段の検出結果に基づいて検出を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のトイレ装置。

【請求項5】

前記所定角度は、７０°～１００°であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のトイレ装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記回動部材を開動作させるとき、前記回動部材が前記所定角度になったときに前記モータを制御して前記出力部を閉方向に回動させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のトイレ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばモータ等を利用して便座又は便蓋を電動で開閉するトイレ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、モータ等の駆動源を利用して便座又は便蓋を電動で開閉する電動開閉装置を備えた便座装置が実現されている（特許文献１、２）。

【0003】

また、便座又は便蓋の開動作時の開端の揺れや衝突音を緩和し品位を向上するために開端での速度を抑制する制御がある（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２４３６２号公報

【文献】特許第４２９３９８７号公報

【文献】特開２０１８－４２９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

便座又は便蓋の開動作制御として、開端の揺れや衝突音を緩和し品位を向上させるために開端での速度を小さくする必要がある。しかし、便座又は便蓋の負荷トルクの正負が逆転するタイミングでは、電動開閉装置の出力部と便座又は便蓋の嵌合部との隙間によるがたつきの分だけ制御不能の領域となるため、速度を抑制できなくなる。そのため、品位の観点から嵌合部の隙間は少ないことが求められる。

【0006】

反対に、便座又は便蓋の組立性、着脱による清掃性を高めるためには、電動開閉装置の出力部と便座又は便蓋の嵌合部に隙間を設けることは不可欠である。そこで、嵌合部の隙間に対して、滑らかに速度を抑制できる制御が必要となる。

【0007】

しかし、経年劣化によって嵌合部の隙間が増大するなど隙間の量にもばらつきがあるため、想定と実際の隙間の量に差異があると、座ふたを減速できずに勢いよく開く場合や、反対に、減速させすぎて閉側に戻り、全開できなくなる場合がある。

【0008】

本発明の目的は、出力部と便座又は便蓋の嵌合部に隙間がある場合であっても、隙間の量に関わらず、便座又は便蓋の滑らかな開動作を実現できるトイレ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、便器に取り付けられる支持部と、前記支持部に対して回動可能に支持され、嵌合部を有する回動部材と、前記回動部材を回動させるモータと、前記嵌合部に対して隙間を設けて嵌合し、前記モータの出力を前記回動部材に伝達する出力部と、を有する電動開閉機構と、前記モータの駆動を制御する制御手段と、前記回動部材が回動しているときに、前記回動部材に対して回動方向とは逆方向に力が加わるように前記出力部と前記嵌合部とが接触したことを検出する接触検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記回動部材を開動作させるとき、前記回動部材が所定角度になったときに前記モータを制御して前記出力部の開方向への回動を制限させ、前記制御手段は、さらに、前記回動部材に対して閉方向に力が加わるように前記出力部と前記嵌合部とが接触したことを前記接触検出手段が検出した後に、前記モータを制御して前記出力部を開方向へ開動作させることを特徴とする。

【0010】

これにより、出力部と便座又は便蓋の嵌合部に隙間がある場合であっても、隙間の量に関わらず、便座又は便蓋の滑らかな開動作を実現できる。

【0011】

本発明において、好ましくは、前記接触検出手段は、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出手段を備え、前記モータトルク検出手段によって検出した前記モータのトルクに基づいて検出を行う。

【0012】

これにより、モータトルク検出手段によって検出したモータのトルクに基づいて接触検出を行なうことで、出力部と便座又は便蓋の嵌合部に隙間がある場合であっても、隙間の量に関わらず、便座又は便蓋の滑らかな開動作を実現できる。

【0013】

本発明において、好ましくは、前記接触検出手段は、前記回動部材の角速度を検出する角速度検出手段を備え、前記角速度検出手段は、前記出力部もしくは前記嵌合部の回転軸上に設けられる。

【0014】

これにより、接触位置により近い位置でトルクを測定することで、外乱の影響や誤検出の可能性を減らした接触判定が可能となる。

【0015】

本発明において、好ましくは、前記接触検出手段は、前記モータの電流値を検出する電流値検出手段を備え、前記電流値検出手段によって検出した前記モータの電流値に基づいて検出を行う。

【0016】

これにより、モータの駆動を制御する制御手段とは別の制御基板に電流値検出手段を設置することで、電動開閉装置の部品点数を増やさずに接触判定することが可能となる。

【0017】

本発明において、好ましくは、前記接触検出手段は、前記出力部から前記回動部材の嵌合部に加わる荷重を検出する荷重検出手段を備え、前記荷重検出手段の検出結果に基づいて検出を行う。

【0018】

これにより、接触位置の荷重を直接測定することで、外乱の影響や誤検出の可能性を減らした接触判定が可能となる。

【0019】

本発明において、好ましくは、前記所定角度は、７０°～１００°である。

【0020】

これにより、回動部材の鉛直方向下方への力が小さくなる７０°～１００°の回動角度で開方向への回動を制限することで、便座又は便蓋の滑らかな開動作を実現できる。

【0021】

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、前記回動部材を開動作させるとき、前記回動部材が前記所定開角度になったときに前記モータを制御して前記出力部を閉方向に回動させる。

【0022】

これにより、出力部の回転方向を逆転することで、出力部と嵌合部の隙間を素早く詰めることができるため、便座又は便蓋の負荷トルクの正負が逆転するタイミングにおいて速度変化が少ない動作が可能となる。

【発明の効果】

【0023】

上記構成によれば、本発明により、出力部と便座又は便蓋の嵌合部に隙間がある場合であっても、隙間の量に関わらず、便座又は便蓋の滑らかな開動作を実現できるトイレ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係るトイレ装置の便蓋が開いた状態を示す斜視図

【図2】本発明の実施形態に係るトイレ装置の便蓋が閉じた状態を示す斜視図

【図3】本発明の実施形態に係る便座と便蓋を取り外した状態を部分的に示す斜視図

【図4】本発明の実施形態に係る出力部と嵌合部の軸受とが隙間をもって嵌合される様子を示す図

【図5】本発明の実施形態に係る便蓋用電動開閉装置及び便座用電動開閉装置のブロック図

【図6】従来のトイレ装置においてがたつきが発生する仕組みを説明する図

【図7】従来のトイレ装置において開動作時の出力部に発生するトルクを説明する図

【図8】従来のトイレ装置において便蓋の跳ね返りが発生する仕組を説明する図

【図9】従来のトイレ装置において便蓋の跳ね返りが発生するときのトルクを説明する図

【図10】本発明の実施形態に係る便蓋の開駆動時の滑らかな動作をしたときの出力部と軸受との相対位置を示す図

【図11】本発明の実施形態に係る便蓋の開動作時において回転速度を減少させた際に出力部に発生するトルクを説明する図

【図12】本発明の実施形態に係る便蓋の開動作時において回転方向を反転させた際に出力部に発生するトルクを説明する図

【図13】本発明の実施形態に係る接触判定のフローチャートの図

【図14】本発明の実施形態に係るモータのトルク検出手段の図

【図15】本発明の実施形態に係る角速度検出回路によるトルク検出手段の図

【図16】本発明の実施形態に係る角速度センサの設置例を説明した図

【図17】本発明の実施形態に係る電流値検出回路によるトルク検出手段の図

【図18】モータの電流値から発生トルクを算出する方法を説明する図

【図19】本発明の実施形態に係る荷重検出回路による接触検出手段の図

【図20】本発明の実施形態に係る荷重検出センサの設置例を説明した図

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るトイレ装置を模式的に示した斜視図である。より詳細に図１はトイレ装置の便蓋３００が所定の開限界角度まで開かれ便座２００が閉じられた状態を示し、図２は便蓋３００及び便座２００ともに閉じられた状態を示す。

【0026】

図１のトイレ装置は、便器４００の後方に設けられた本体部１００（支持部）を有する。本体部１００に対して便座２００及び便蓋３００の回動部材がそれぞれ開閉可能に軸支されている。なお図示しないが、本体部１００には便座２００及び便蓋３００の開限界角度を規制するストッパが形成されている。便座２００及び便蓋３００は、電動により開かれる際は、便座２００及び便蓋３００の基端部の所定部位がそれぞれストッパに当接するまで（開限界角度に達するまで）開かれる。

【0027】

図３は、図１の状態のトイレ装置において便座２００及び便蓋３００を本体部１００から取り外した状態を部分的に示すとともに、本体部１００内の本発明に係る概略構成を示す。図３に示すように、便蓋３００の内側（便器側）において、基端部の両側の壁には、本体部１００と係合する軸受３１０、３２０（嵌合部）が形成されている。便座２００も同様にして、その内側において、基端部の両側の壁に、本体部１００と係合する軸受２１０、２２０（嵌合部）がそれぞれ形成されている。

【0028】

本体部１００内には、便座２００及び便蓋３００を電動で開閉するための電動開閉装置（制御手段７００、便座用電動開閉機構５００、便蓋用電動開閉機構６００）、トイレ装置の全体制御を行うメイン制御部８００等の各種装置及び回路が本体部１００内に設置される。

【0029】

便蓋用電動開閉機構６００は、便蓋３００を回動（開閉）駆動するための出力部６２０と、出力部６２０を駆動する駆動部等（図５参照）を含む。出力部６２０は、便蓋３００の一方の軸受３２０に嵌合する形状を有する。この際、図４に示すように、出力部６２０は軸受３２０に対し、出力部６２０の回転方向（図中矢印参照）に一定の隙間を有するように軸受３２０と嵌合する。

【0030】

一方、出力部６３０は便蓋３００における他方の軸受３１０に嵌合する形状を有し、便蓋３００を軸支する。なお、出力部６３０はねじりコイルばねを有し回転を付勢する装置を備えていても、ダンパ部を有し回転を制動する緩衝装置を備えていても構わない。

【0031】

出力部６３０と、便蓋用電動開閉機構６００の出力部６２０はそれぞれ便蓋３００の回動中心に一致する。なお、軸受３１０、３２０の嵌合部の形状はそれぞれ同一であっても異なっていても構わない。また、出力部６２０、６３０の形状は同一であっても異なっていても構わない。

【0032】

便座用電動開閉機構５００は、便座２００を回動（開閉）駆動するための出力部５２０と、出力部２２０を駆動する駆動部等（図５参照）を含む。出力部６２０は、便蓋３００の一方の軸受３２０に嵌合する形状を有する。この際、図４に示すように、出力部５２０は軸受２２０に対し、出力部５２０の回転方向（図中矢印参照）に一定の隙間を有するように軸受２２０と嵌合する。

【0033】

一方、出力部５３０は便座２００における他方の軸受２１０に嵌合する形状を有し、便座２００を軸支する。なお、出力部５３０はねじりコイルばねを有し回転を付勢する装置を備えていても、ダンパ部を有し回転を制動する緩衝装置を備えていても構わない。

【0034】

出力部５３０と、便座用電動開閉機構５００の出力部５２０はそれぞれ便座２００の回動中心に一致する。なお、軸受２１０、２２０の嵌合部の形状はそれぞれ同一であっても異なっていても構わない。また、出力部５２０、５３０の形状は同一であっても異なっていても構わない。

【0035】

図５は、本体部１００内の便蓋用電動開閉装置及び便座用電動開閉装置の構成を詳細に示すブロック図である。

【0036】

便蓋用電動開閉装置は、出力部６２０をモータ駆動により回転させる便蓋用電動開閉機構６００と、便蓋用電動開閉機構６００の開閉動作を制御する電動開閉制御手段７００とを備える。電動開閉制御手段７００は、便蓋用電動開閉機構６００内のモータ６１１の便蓋モータ用ドライバ７３０と、ドライバ７３０を介してモータ６１１を駆動するとともに便蓋開閉に関わる信号の受信と制御を行う電動開閉制御部７１０（ＣＰＵ）とを備える。

【0037】

便蓋用電動開閉機構６００は、駆動力を生成するモータ６１１と、モータ６１１の回転出力を減速させて駆動力を出力部６２０に伝達する減速歯車機構（伝達機構）６１２と、出力部６２０の回転角度を検出する回転検出回路６１３と、出力部６２０とを有する。便蓋用電動開閉機構６００は、出力部６２０に対し便蓋３００の開方向に付勢力を作用させるアシストバネ（弾性体）６１４をさらに備えてもよい。

【0038】

モータ６１１は例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のＤＣモータであり、この場合、電動開閉制御部７１０はＰＷＭ制御信号（印加電圧に対するＤｕｔｙ比）をドライバ７３０に与え、ドライバ７３０はＰＷＭ制御信号に応じたＰＷＭ電圧をＤＣモータに与えることによりＤＣモータを駆動する。本発明の駆動部は、例えばモータ６１１と減速歯車機構６１２とを含み、さらにドライバ７３０を含んでもよい。

【0039】

また便蓋用電動開閉機構６００は、減速歯車機構６１２の歯車に付加された磁石（磁性体）と、回転検出回路６１３とを有する。回転検出回路６１３は、磁石の次回の変化を検出してパルス信号を出力するホールＩＣを含み、ホールＩＣの出力に基づき歯車の回転（すなわちモータ６１１の回転）の有無を検出する。回転検出回路６１３は、回転の有無に加え、ホールＩＣの出力に基づきモータ６１１の回転方向を検出する機能を備えていてもよい。また磁石と回転検出回路６１３は出力部６２０に付加し、出力部６２０の回転角度や回転方向を検出する機能を備えていてもよい。

【0040】

便蓋用電動開閉装置は、トイレ装置全体の制御を行うメイン制御部８００に接続され、メイン制御部８００から便蓋開閉に関わる各種の指示信号（制御信号）を受けて、受けた制御信号に応じた動作を行う。

【0041】

メイン制御部８００は、リモコン８１０や他機能８２０として人体検知センサと通信可能に構成される。メイン制御部８００は、人体検知センサを介して人体の存在を検知すると便蓋３００の開駆動を指示する制御信号を制御部７１０に送る。またリモコン８１０から便蓋３００の開駆動の指示又は閉駆動の指示を受けると、該当指示に応じた制御信号を制御部７１０に送る。

【0042】

電動開閉制御部７１０は、メイン制御部８００から便蓋３００の閉駆動の制御信号を受けると、ドライバ７３０を介して便蓋３００の閉方向にモータ６１１を駆動する。すなわち便蓋３００の閉方向に出力部６２０が回転するようにモータ６１１を駆動する。モータ６１１の回転出力は減速歯車機構６１２により減速されて出力部６２０に伝達される。そして制御部７１０は、便蓋３００が閉じたことを確認するとモータ６１１の駆動を停止させる。便蓋３００が閉じたことは、例えば回転検出回路６１３の出力に基づき、出力部６２０が便蓋３００の閉状態に対応する所定の角度に達したことにより検出できる。または回転検出回路６１３の出力に基づき、歯車６１２の回転（モータ６１１の回転）の停止を検出することにより便蓋３００が閉じたことを検出できる。すなわち回転検出回路６１３が備えるホールＩＣのパルス出力が停止したころをもって歯車の回転（モータ６１１の回転）の停止を検出できる。なお、人為的な行為等により便蓋３００が止められた場合もホールＩＣのパルス出力が停止するがこの場合も、制御部７１０は、モータ６１１の駆動を停止する。

【0043】

一方、制御部７１０は、メイン制御部８００から便蓋３００の開動作の制御信号を受けたときは、便蓋３００が開く方向に、モータ６１１を駆動する。すなわち便蓋３００の開方向に出力部６２０が回転するようにモータ６１１を駆動する。そして制御部７１０は、便蓋３００が開限界角度まで開いたことは、回転検出回路６１３の出力に基づき、所定の開限界角度に出力部６２０の角度が達したことにより検出できる。あるいは、回転検出回路６１３の出力に基づき、歯車６１２の回転（モータ６１１の回転）の停止を検出することにより、所定の開限界角度に達したことを検出できる。すなわち回転検出回路６１３が備えるホールＩＣのパルス出力が停止したことをもって便蓋３００がストッパに当接したと判断できる。なお、人為的な行為等により便蓋３００が止められた場合もホールＩＣのパルス出力が停止するがこの場合も、制御部７１０は、モータ６１１の駆動を停止する。

【0044】

一方、便座用電動開閉装置は、便座の出力部５２０をモータ駆動により回転させる便座用電動開閉機構５００と、便座用電動開閉機構５００内のモータ５１１の便蓋モータ用ドライバ７２０と、ドライバ７２０を介してモータ５１１を駆動するとともに便座開閉に関わる制御を行う制御部７１０（ＣＰＵ）とを備える。

【0045】

便座用電動開閉機構５００は、モータ５１１と、モータ５１１の回転出力を減速させる減速歯車機構５１２と、便座の出力部５２０の回転角度を検出する回転検出回路５１３と、出力部５２０とを有する。便座用電動開閉機構５００は、出力部５２０に開方向の付勢力を作用させるアシストバネをさらに備えてもよい。

【0046】

また便蓋用電動開閉機構５００は、減速歯車機構５１２の歯車に付与された磁石と、回転検出回路５１３とを有する。回転検出回路５１３は、磁石の磁界の変化を検出するホールＩＣを含み、ホールＩＣの出力に基づき歯車の回転（すなわちモータ５１１の回転）有無を検出する。
便座用電動開閉装置の各要素の動作は、駆動の対象が便座である点を除き、便蓋用電動開閉装置の同一名称の要素と基本的に同様であるため、それらの説明を省略する。

【0047】

ここで、従来のトイレ装置において便蓋３００又は便座２００の開駆動時に発生する隙間によるがたつきについて説明する。ここでは便蓋３００を例に説明するが、便座２００の場合も同様である。

【0048】

図６（Ａ）は、便蓋３００（あるいは便蓋用電動開閉機構６００の出力部６２０）の回動角度に対する便蓋３００の負荷トルク（自重トルク）のグラフＦを示し、図６（Ｂ）は便蓋３００の開駆動時に発生する嵌合部のがたつきの仕組みを説明する図である。

【0049】

図６（Ａ）の縦軸は便蓋３００の自重トルクを示し、横軸は便蓋３００の回転角度を表す。縦軸において自重トルクが０より大きいことは便蓋３００の自重トルクが便蓋３００の閉方向に作用し、０より小さいことは便蓋３００の自重トルクが便蓋３００の開方向に作用することを意味する。角度０°は便蓋３００が完全に閉じた状態に対応し、全開角度は便蓋が開限界角度まで開いた状態に対応する。

【0050】

従来のトイレ装置では、図６（Ｂ）のように便蓋３００の閉状態から、反転ポイントＰ１０（例えば便蓋３００の重心が回転中心軸の鉛直上方に位置することとなる、便蓋３００の自重トルクが０となる角度）までは便蓋３００の自重トルクは便蓋３００の閉方向に作用する。しかしながら、当該反転ポイントＰ１０を超えると、便蓋３００の自重トルクは、便蓋３００の閉方向から開方向に反転する。このとき、出力部６２０と軸受３２０の隙間の大きさに応じて、便蓋３００が自重により開方向に急激に動き（反転動作）、出力部６２０と軸受３２０との相対位置の関係が逆転する（図６（Ｂ）の破線枠内を参照）。つまり、出力部６２０と軸受３２０との隙間が、反転ポイントＰ１０までは閉方向側に形成されていたが、反転ポイントＰ１０より後は、開方向側に形成される。これががたつきとして、反転動作後の回転速度の増加と便蓋３００の全開角度でのふらつきを発生させて品位を損なう動作となる。

【0051】

図７は、従来における便蓋３００の開駆動時に便蓋用電動開閉機構６００の出力部６２０が便蓋３００の軸受３２０に伝えるトルクを表し、便蓋３００に加えるトルクを縦軸、開駆動中の時間を横軸で表す。図７（ａ）では便蓋３００の負荷トルクが大きいため開方向に大きなトルクを伝えている。図７（ｂ）では、上記がたつき時に速度が増加することを見越して、便蓋３００に伝えるトルクを下げて速度を落としている。図７（ｃ）では反転動作のため便蓋３００の速度があがり、出力部６２０からは微小なトルクが伝わっていることを表す。図７（ｄ）では、便蓋３００がストッパに当たり全開した後、トルクは停動トルクまで上昇し、便蓋３００を開限界角度で押さえつけている様子を表す。ここでいう停動トルクとは、電動開閉機構６００の出力部６２０回転速度が０になったときに出力するトルクを表す。（例えば、図１４においてＤｕｔｙ比５０％の制御出力に対する停動トルクはＰ２０となる。）この図８の開動作の状態において、トルクは開方向に伝わり続けるため、開端手前の反転ポイントＰ１０以降で加速し、便蓋３００は開限界角度においてふらつきを発生する。

【0052】

次に、従来における反転動作時に便蓋用電動開閉機構６００の駆動トルクを抑制し、出力部６２０を軸受３２０の開方向と反対側に接触させること（逆当て）によって、便蓋３００を減速させた場合について説明する。図８は、反転時に出力部６２０の接触方向を軸受３２０の閉側に当てて便蓋３００を減速させた場合の、出力部６２０と便蓋３００の軸受３２０の関係を表す。図８（ｂ）において、自重トルクの反転ポイントの手前から徐々に減速させる。図８（ｃ）において、反転動作後の便蓋３００の速度の増加を抑制するために出力部６２０は逆当てを行う。その際、逆当てによって便蓋３００の閉方向に加わるトルクが過大であると、図８（ｄ）のように、便蓋３００が閉方向に戻る動作が発生する（跳ね返り）。

【0053】

図９では、図８の便蓋３００の跳ね返りが発生する場合における、開動作中のトルク値の時間変化を表す。図９（ｃ）において逆当たり時に過大なトルクが閉方向に加わり、便蓋３００は閉側へ跳ね返る。跳ね返った結果、出力部６２０は軸受３２０の開方向に再度接触し、便蓋３００を開方向へ駆動させる。また最悪の場合、開方向へ駆動するトルクが不足し、回転検出手段６１３が出力部６２０の回転を検出できない場合、制御部７１０はモータ６１１の駆動を停止する可能性がある。減速させるための逆当て時のトルクが適切でなく、跳ね返りが発生すると、滑らかな便蓋３００の軌道でなくなり大きく品位が損なわれてしまう。しかし、がたつきがあるため減速させるトルクの程度を調整することは困難である。

【0054】

そこで本発明では、図１０（ｃ）の瞬間に逆当てされたかの接触判定を行い、接触の程度に応じて図１０（ｄ）の開駆動再開のタイミングを調整し、前述の便蓋３００の跳ね返りを解決し、滑らかな便蓋３００の開閉動作を実現する。

【0055】

図１１は、本発明における便蓋３００の開駆動時における出力部６２０の発生トルクを表す。図１１（ｂ）は、負荷の反転ポイントＰ１０の手前から駆動トルクを抑制し、速度を抑制する様子を表す。反転ポイントＰ１０までに便蓋３００が止まらないために、駆動トルクを開方向に発生させ続ける。反転ポイントＰ１０を迎えると、出力部６２０は便蓋の軸受３２０の閉側に接触するため、図１１（ｃ）のように、出力部６２０は便蓋３００に対して閉側のトルクを発生させる。後述する接触判定の方法を利用して、接触の大きさに合わせて発生させるトルクを図１２（ｄ）のように、便蓋３００を減速しかつ跳ね返りが発生しないトルクに調整する。

【0056】

また、反転ポイントＰ１０で出力部６２０の駆動トルクを抑制させる際は、図１２（ｂ）のように出力部６２０を逆回転させても良い。逆回転させることで、出力部６２０が軸受３２０の閉側に当たるまでの時間を図１１の形態よりも短くすることができるため、反転ポイントＰ１０後の便蓋３００の加速を速く抑制することができる。接触判定後は図１１と同様である。

【0057】

このトイレ装置は、図１３に示す工程を順次実行して開動作を行う。

【0058】

まず、電動開閉制御手段７００は、メイン制御部８００から開動作開始の信号を受信すると、モータ６１１の開駆動を始める。そして、電動開閉制御部７１０は、回転検出回路６１３によって算出された便蓋３００の角度が、予め設定しておいた設定角度、例えば便蓋の開き角度７０°～１００°における任意の設定値を超えたかを判断する。設定角度を超えた場合はモータ６１１の駆動を抑制する。ここでの抑制とは、モータ６１１の駆動トルクを下げて減速しても、閉方向に駆動して逆回転してもよい。次に、モータ６１１の駆動を抑制したあとは接触判定フローを開始する。便蓋用電動開閉機構６００または便蓋３００に設置されたセンサ類から、便蓋の軸受３２０における発生トルクを算出する。そして、その発生トルクが予め設定しておいた設定トルクを超えたかどうか判断する。超えた場合は接触判定フローを終了し、モータ駆動を開方向に増加させ、便蓋３００を開限界角度まで開く。

【0059】

図１４～図２０は、発生トルクの算出方法を説明した図である。

【0060】

図１４は、予め設定された便蓋用電動開閉機構６００のＴＮ特性を元に発生トルクを算出する方法を表す。図１４に示したＴＮ特性とは、便蓋用電動開閉機構６００の駆動トルクと回転数の関係を表したものである。ここで、動作中のＴＮ特性はＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比に合わせて、設定されたＤｕｔｙ比１００％のＴＮ特性から並行移動した特性を示すものとする。また、電動開閉制御部７１０は回転検出回路６１３から検出された回転情報をもとに回転数（回転速度）を算出する手段を有し、回転検出回路６１３は、例えばホールＩＣで、ホールＩＣからの出力されるパルス１波形の角度をパルス１波形の時間で除することで平均的な回転数（回転速度）を算出してもよい。

【0061】

発生トルクは、出力したＤｕｔｙ比から得られるＴＮ特性において、算出された回転数（回転速度）に対応するトルクとして算出することができる。例えば、図１４のように、Ｄｕｔｙ比５０％で駆動している便蓋用電動開閉機構６００において、回転検出回路６１３から検出された回転数がＮ１であった場合、その際の便蓋用電動開閉機構６００の発生トルクはＴ１となる。

【0062】

このような手法によって、回転検知回路６１３を利用した接触判定が可能となる。

【0063】

図１５は、角速度検出回路６４０による発生トルクの算出方法を表す。図１５で示す角速度検出回路６４０は、便蓋３００もしくは便蓋用電動開閉機構６００に配置され、電動開閉制御手段７００と接続される。

【0064】

図１６は、角速度検出回路６４０の配置例を示す。角速度検出回路６４０は、例えばジャイロセンサを、出力部６２０もしくは便蓋３００の回転軸上（図１６の長鎖線）に配置し、回転軸の回転方向（図１６の矢印）に対して角速度を検出可能な方向に設置する。

【0065】

電動開閉制御部７１０は、角速度検出回路６４０から検出された角速度θｄの変化量を、変化までの時間で除することで、角加速度θｄｄを算出することができる。そして、予め設定された便蓋３００の慣性力Ｉと、算出された角加速度θｄｄから、発生トルクτはτ＝Ｉ×θｄｄとして算出することができる。

【0066】

図１４の形態においては、出力部６２０と回転検出回路６１３の間に減速歯車機構６１２があり、歯車のバックラッシが存在する場合、便蓋３００と出力部６２０が接触したタイミングから発生トルクの算出までに遅れが発生することとなる。一方、図１５の形態では、接触位置に近い場所で接触判定を行うことができるため、逆当たりに対して素早い駆動制御が可能となる。

【0067】

図１７と図１８では、電流値検出回路７４０による発生トルクの算出方法を表す。図１７では、電動開閉制御手段７００に、モータ６１１の電流値検出回路７４０を設置し、電動開閉制御部７１０で電流値を検出可能な様子を表す。図１８では、便蓋用電動開閉機構６００のＴＩ特性を元に発生トルクを算出する方法を表す。ここでＴＩ特性とは、便蓋用電動開閉機構６００の駆動トルクとモータ６１１に流れる電流値との関係を表したものである。電動開閉制御部７１０は、駆動中の電流値を元に、あらかじめ設定された便蓋用電動開閉機構６００のＴＩ特性から、発生トルクを算出し、接触判定を行う。

【0068】

図１５のＴＮ特性を元に発生トルクを算出する手段では、回転速度の算出精度が回転検出回路６１３の機械構成に大きく影響される。つまり、回転検出回路６１３がホールＩＣであれば、パルス波形が出力されるまでは回転速度を検出できない。一方、図１７と図１８の手段では、電流値による発生トルクをセンサのサンプリング周期に応じて出力することができるため、都度モータ６１１での発生トルクを算出することができる。また、図１７の形態において、電動開閉制御手段７００に電流値検出回路７４０を設置することで、便蓋用電動開閉機構６００内部に電流値検出回路７４０を設置する必要がなくなり、便蓋用電動開閉機構６００の小型化を図ることができる。

【0069】

図１９と図２０では、荷重検出回路６５０による発生トルクの算出構成を表す。図１９では、荷重検出回路６５０を便蓋用電動開閉機構６００の出力部６２０、もしくは、便蓋３００の軸受３２０に設置した構成を表す。荷重検出回路６５０は、電動開閉制御手段７０に接続され、電動開閉制御部７１０は検出された荷重値を元に発生トルクを算出する。

【0070】

図２０（ａ）では、便蓋用電動開閉機構６００の出力部６２０にひずみゲージ等の荷重センサを設置した例を示す。また。図２０（ｂ）では、同様の荷重センサを便蓋３００の軸受に設置した例を示す。荷重センサは、回転軸のモーメントが測定できる円周方向の荷重を測定できるように配置する。制御部では、荷重値と予め設定された回転軸中心と荷重センサまでの距離からトルクを算出し、発生トルクの大きさから接触判定を行う。なお、単純な接触判定を行う分には、必ずしも、トルク値の換算は必要とせず、荷重値の大小で判断しても良い。

【0071】

図１４や図１７、図１８のようなモータ６１１や便蓋用電動開閉機構６００の歯車に接続された検出回路から接触判定を行う場合、便蓋用電動開閉機構６００のバックラッシがあるため、接触から接触判定までの時間に遅れが生じる。一方、図１９と図２０の手段では、接触位置に一番近い位置で接触の発生を検出することができるため、出力部６２０の逆当たりに対して、迅速な制御が行うことができ、便蓋３００の跳ね返りを抑制し滑らかな開動作が可能となる。

【0072】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものでなく、実施段階では本発明の技術的思想の範疇を逸脱しない限り、構成要素を適宜変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、上記実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除することも可能である。

【符号の説明】

【0073】

１００ 本体部
２００ 便座
２１０、２２０、３１０、３２０ 軸受
３００ 便蓋
４００ 便器
５００ 便座用電動開閉機構
５１１、６１１ モータ
５１２、６１２ 減速歯車機構
５１３、６１３ 回転検出回路
５１４、６１４ 付勢ばね
５２０、５３０、６２０、６３０ 出力部
６００ 便蓋用電動開閉機構
６４０ 角速度検出回路
６５０ 荷重検出回路
７００ 電動開閉制御手段
７１０ 電動開閉制御部
７２０ 便座モータ用ドライバ
７３０ 便蓋モータ用ドライバ
７４０ 電流値検出回路
８００ メイン制御部
８１０ リモコン
８２０ 他機能
Ｐ１０ 反転ポイント
Ｐ２０、Ｐ３０ 停動トルク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】