(57)【要約】【課題】回転部材と電動モータを着脱可能に結合すると共に、電動モータから回転部材に伝達される適正な駆動力を設定可能な便器装置を提供する。【解決手段】本発明は、便器装置(1)であって、ボウル部(2)と、汚物を排出するための排出経路と、溜水中に配置された回転部材(32)と、この回転部材から、排出経路の壁面を貫通して延びるシャフト(32a)と、このシャフトを駆動する電動モータ(12)と、シャフトと電動モータを着脱可能に接続するカップリング(40)と、電動モータを制御する制御装置(30)と、を有し、カップリングはシャフトに取り付けられた第１継手部(40a)と、電動モータに取り付けられた第２継手部(40b)と、を備え、第１、第２継手部は夫々磁性部材(58a, 58b)を備え、これらの磁性部材の間の磁力により、シャフトと電動モータが溜水外で接続されることを特徴としている。【選択図】図６
2020023835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器装置であって、
汚物を受けるボウル部と、
このボウル部から汚物を排出するための排出経路と、
上記ボウル部及び上記排出経路の中に貯留された溜水中に配置され、回転駆動される回転部材と、
この回転部材から、上記排出経路の壁面を貫通して溜水外に延びるシャフトと、
このシャフトを回転駆動するための電動モータと、
上記シャフトと上記電動モータを着脱可能に接続するカップリングと、
上記電動モータによる駆動を制御する制御装置と、
を有し、
上記カップリングは上記シャフトに取り付けられた第１継手部と、上記電動モータに取り付けられた第２継手部と、を備え、
上記第１継手部及び上記第２継手部は夫々磁性部材を備え、これらの磁性部材の間に作用する磁力により、上記シャフトと上記電動モータが溜水外で接続されることを特徴とする便器装置。
【請求項２】
さらに、上記シャフトの中心軸線を取り囲むように配置されたメカニカルシールを有し、このメカニカルシールにより、上記シャフトが上記壁面を貫通する貫通部への溜水の侵入が阻止される請求項１記載の便器装置。
【請求項３】
上記第１継手部及び上記第２継手部に夫々備えられた磁性部材はマグネットであり、これらのマグネットは、上記シャフトの中心軸線を中心とする円周上に夫々配置されると共に、Ｎ極とＳ極が上記円周上に交互に配列されている請求項１又は２に記載の便器装置。
【請求項４】
上記カップリングはスペーサ部を備え、このスペーサ部により、上記第１継手部に備えられた磁性部材と、上記第２継手部に備えられた磁性部材の間に所定の隙間が形成される請求項１乃至３の何れか１項に記載の便器装置。
【請求項５】
上記スペーサ部は、上記第１継手部及び上記第２継手部に夫々設けられた滑り軸受から構成され、これらの滑り軸受は、上記第１継手部に備えられた磁性部材と上記第２継手部に備えられた磁性部材の間に作用する磁力によって互いに当接される請求項４記載の便器装置。
【請求項６】
上記制御装置は、上記カップリングにおける脱調を検知する脱調検知回路を備え、上記制御装置は、上記脱調検知回路によって脱調が検知されると上記電動モータの回転数を低下させる請求項５記載の便器装置。
【請求項７】
上記電動モータ及び上記制御装置は一体化された駆動ユニットを構成し、この駆動ユニットは、上記カップリングの上記第１継手部と上記第２継手部を切り離すことにより取り外し可能である請求項１乃至６の何れか１項に記載の便器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１８−４０１１４号公報（特許文献１）には、水洗ポータブルトイレ装置が記載されている。この水洗ポータブルトイレ装置においては、便器本体のボウル部に連通する粉砕室内に、粉砕手段として機能する回転部材が配置されており、この回転部材を回転させることにより汚物を粉砕して、排水管から排出している。また、回転部材と、これを回転駆動する電動モータの間は、マグネットの磁力によって結合されており、電動モータは非接触で回転部材を回転駆動している。即ち、粉砕室の内部に配置された回転部材には動作部側マグネットが取り付けられており、この動作部側マグネットを、粉砕室の外部に配置された電動モータに取り付けられた駆動部側マグネットによって駆動することにより、回転部材を回転させている。
【０００３】
この特許文献１記載の水洗ポータブルトイレ装置によれば、粉砕室の内部に配置された回転部材を、粉砕室の外部に配置された電動モータによって非接触で駆動しているので、回転部材を駆動するために粉砕室の壁面を貫通して延びる部材を設ける必要がなく、粉砕室の水密性を容易に確保することができる。さらに、特許文献１記載の水洗ポータブルトイレ装置によれば、磁気的に結合されている回転部材と電動モータの間を容易に着脱することができるので、トイレ装置のボウル部や粉砕室から、電動モータ等を取り外して容易に再利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−４０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の水洗ポータブルトイレ装置においては、電動モータから回転部材に伝達される駆動力を正確に設定することが困難であるという問題がある。即ち、電動モータから回転部材に伝達される駆動力は、粉砕室の壁面を挟んで対向するように配置された動作部側マグネットと駆動部側マグネットの間の距離に強く依存する。ところが、動作部側マグネットと駆動部側マグネットは、粉砕室の壁面の両側に配置されているため、これらの間の距離を正確に設定することが困難な場合がある。動作部側マグネットと駆動部側マグネットの距離が離れすぎている場合には、回転部材に十分な駆動力を伝達することができず、汚物を十分に粉砕できないという問題がある。これらのマグネットの距離が近すぎると、マグネット間の吸着力が強くなり動作部側マグネットと駆動部側マグネットとを着脱することが困難になる問題がある。また、マグネットの距離が近すぎると、回転部材に異物が引っかかった場合等に、回転部材が空回りせず、電動モータに過剰な負荷がかかり、故障の原因となる。
【０００６】
従って、本発明は、回転部材と電動モータを着脱可能に結合すると共に、電動モータから回転部材に伝達される適正な駆動力を設定することができる便器装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、便器装置であって、汚物を受けるボウル部と、このボウル部から汚物を排出するための排出経路と、ボウル部及び排出経路の中に貯留された溜水中に配置され、回転駆動される回転部材と、この回転部材から、排出経路の壁面を貫通して溜水外に延びるシャフトと、このシャフトを回転駆動するための電動モータと、シャフトと電動モータを着脱可能に接続するカップリングと、電動モータによる駆動を制御する制御装置と、を有し、カップリングはシャフトに取り付けられた第１継手部と、電動モータに取り付けられた第２継手部と、を備え、第１継手部及び第２継手部は夫々磁性部材を備え、これらの磁性部材の間に作用する磁力により、シャフトと電動モータが溜水外で接続されることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、ボウル部及び排出経路内の溜水中に配置された回転部材から、壁面を貫通してシャフトが延びており、このシャフトが、制御装置によって制御された電動モータによって回転駆動される。シャフトと電動モータは、第１継手部と第２継手部から構成されたカップリングによって着脱可能に接続される。第１継手部及び第２継手部には夫々磁性部材が備えられており、シャフトと電動モータは、これらの磁性部材の間に作用する磁力により、溜水外で接続される。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、シャフトと電動モータが、カップリングの第１継手部及び第２継手部に夫々備えられた磁性部材によって接続されるので、シャフトと電動モータを容易に着脱することができる。また、第１継手部と第２継手部が壁面等を介することなく、溜水外で磁力により接続されるので、第１、第２継手部に夫々備えられた磁性部材の間の距離を容易に設定することができ、伝達される駆動力を適正に設定することができる。さらに、第１継手部と第２継手部が壁面等を介することなく磁力により接続されるので、弱い磁力であっても十分な動力を伝達することができ、カップリングを小型化することができる。また、第１、第２継手部に夫々備えられた磁性部材が溜水外に夫々配置されているので、溜水に浸かることによる磁性部材の錆びの発生を防止することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、さらに、シャフトの中心軸線を取り囲むように配置されたメカニカルシールを有し、このメカニカルシールにより、シャフトが壁面を貫通する貫通部への溜水の侵入が阻止される。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、メカニカルシールにより、シャフトの貫通部への溜水の侵入が阻止されるので、貫通部から壁面外への溜水の漏れを確実に防止することができる。また、溜水の漏れがメカニカルシールにより阻止されるので、シールが摩耗した場合でも水密性を確保することが可能であり、長期間に亘って溜水の漏れを確実に防止することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、第１継手部及び第２継手部に夫々備えられた磁性部材はマグネットであり、これらのマグネットは、シャフトの中心軸線を中心とする円周上に夫々配置されると共に、Ｎ極とＳ極が円周上に交互に配列されている。
【００１３】
このように構成された本発明によれば、磁性部材であるマグネットが、Ｎ極とＳ極を円周上に交互に配列することにより構成されているので、電動モータの回転力を第１継手部と第２継手部の間に作用する磁力によってシャフトに伝達することができる。また、電動モータの回転力が磁力によってシャフトに伝達されるので、所定値以上のトルクが作用した場合には電動モータが空回りして、電動モータ等が過負荷により損傷されるのを防止することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、カップリングはスペーサ部を備え、このスペーサ部により、第１継手部に備えられた磁性部材と、第２継手部に備えられた磁性部材の間に所定の隙間が形成される。
【００１５】
このように構成された本発明によれば、第１継手部の磁性部材と第２継手部の磁性部材の間の隙間がスペーサ部により規定されるので、第１継手部の磁性部材と第２継手部の磁性部材の間の距離を正確に設定することができ、伝達される駆動力を適正に設定することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、スペーサ部は、第１継手部及び第２継手部に夫々設けられた滑り軸受から構成され、これらの滑り軸受は、第１継手部に設けられた磁性部材と第２継手部に設けられた磁性部材の間に作用する磁力によって互いに当接される。
【００１７】
このように構成された本発明によれば、スペーサ部が第１継手部及び第２継手部に夫々設けられた滑り軸受から構成されているので、電動モータに過大な負荷がかかった場合には、第１継手部と第２継手部の間が容易に滑り、第１、第２継手部が損傷されるのを防止することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、制御装置は、カップリングにおける脱調を検知する脱調検知回路を備え、制御装置は、脱調検知回路によって脱調が検知されると電動モータの回転数を低下させる。
【００１９】
このように構成された本発明によれば、脱調検知回路によって脱調が検知された場合に電動モータの回転数が低下されるので、第１継手部と第２継手部を容易に接続状態に復帰させることができる。
【００２０】
本発明において、好ましくは、電動モータ及び制御装置は一体化された駆動ユニットを構成し、この駆動ユニットは、カップリングの第１継手部と第２継手部を切り離すことにより取り外し可能である。
【００２１】
このように構成された本発明によれば、第１継手部と第２継手部を切り離すことにより、駆動ユニットを取り外すことができるので、電動モータ及び制御装置を容易に再利用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の便器装置によれば、回転部材と電動モータを着脱可能に結合すると共に、電動モータから回転部材に伝達される適正な駆動力を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置の側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置における、ボウル部を含む便器ユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置における、スカート部を含む外郭ユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置における、ボウル部の後方側に取り付けられている電気系ユニットを示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置における、カップリングによる電動モータとシャフトの接続部の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置における、カップリングの第１継手部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態による便器装置である水洗ポータブルトイレ装置１を説明する。図１は、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置の外観を示す斜視図である。図２は、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置の側面断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明の一実施形態による水洗ポータブルトイレ装置１は、汚物を受けるボウル部２と、このボウル部２の周囲に設けられたスカート部４と、ボウル部２の上面に載置される局部洗浄装置（図示せず）を覆う蓋部（図示せず）と、を有する。また、スカート部４の背面側から、水洗ポータブルトイレ装置１に洗浄水を供給するための給水管４ａと、溜水及び汚物を排出するための排水管４ｂが延びている。さらに、図２に示すように、ボウル部２の後方には電気系ユニット８が収容されており、この電気系ユニット８には、ボウル部２に洗浄水を供給するための電磁弁装置１０と、溜水を攪拌して汚物を粉砕するための粉砕用の電動モータ１２と、粉砕された汚物及び溜水を圧送するための圧送用の電動モータ１４と、が備えられている。
【００２６】
このように構成された水洗ポータブルトイレ装置１においては、水道から供給された洗浄水が、電磁弁装置１０を介して供給され、ボウル部２が洗浄される。さらに、粉砕用の電動モータ１２を駆動することにより、溜水が攪拌されて汚物が粉砕され、圧送用の電動モータ１４を駆動することにより、粉砕された汚物及び溜水が排水管４ｂから排出されるようになっている。
【００２７】
次に、図３乃至図５を参照して、本発明の一実施形態による水洗ポータブルトイレ装置１の組み立て構造を説明する。
図３は、水洗ポータブルトイレ装置１における、ボウル部２を含む便器ユニットを示す斜視図である。図４は、水洗ポータブルトイレ装置１における、スカート部４を含む外郭ユニットを示す斜視図である。図５は、水洗ポータブルトイレ装置１において、ボウル部２の後方側に取り付けられている電気系ユニット８を示す斜視図である。
【００２８】
図３乃至図５に示すように、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１は、便器ユニット１６（図３）と、外郭ユニット１８（図４）と、電気系ユニット８（図５）に分解可能に構成されている。即ち、便器ユニット１６の下部後方に電気系ユニット８を取り付けた状態で、これを外郭ユニット１８の上面の開口に落とし込むことにより、水洗ポータブルトイレ装置１が組み立てられている。
【００２９】
このように、水洗ポータブルトイレ装置１を分解可能に構成することにより、使用により汚れが付着しやすい便器ユニット１６のみを交換して、外郭ユニット１８及び電気系ユニット８を再利用することが可能になる。即ち、或るユーザが水洗ポータブルトイレ装置１の使用期間を終えた後、便器ユニット１６のみを新品に交換して、次のユーザに水洗ポータブルトイレ装置１を提供することができる。これにより、介護用途等に、レンタルで水洗ポータブルトイレ装置１をユーザに提供することを可能にしている。
【００３０】
図３に示すように、便器ユニット１６は、汚物を受けるボウル部２を有し、その下流側下方に連通するように、汚物を粉砕する粉砕室２０、及び粉砕された汚物を圧送するためのポンプ室２２が設けられている。また、便器ユニット１６には、ボウル部２に洗浄水を供給するための給水管４ａ、及びポンプ室２２で加圧された洗浄水等を排出するための排水管４ｂが接続されている。
【００３１】
図４に示すように、外郭ユニット１８は、スカート部４と、このスカート部４の上面を覆う蓋部（図示せず）と、を有する。スカート部４の上端は開口しており、便器ユニット１６を外郭ユニット１８に取り付ける際は、便器ユニット１６のボウル部２をスカート部４の内側に挿入し、ボウル部２周囲のフランジをスカート部４の上端に載置して固定する。
【００３２】
図５に示すように、電気系ユニット８は、逆Ｌ字形のフレーム２４に、電磁弁装置１０、粉砕用の電動モータ１２、及び圧送用の電動モータ１４を取り付けることにより、一体のユニットを構成している。
【００３３】
電磁弁装置１０は、逆Ｌ字形のフレーム２４の屈曲部に取り付けられており、上水道から供給された洗浄水のボウル部２への供給／停止を行うボウル洗浄用バルブ２６を備えている。また、電磁弁装置１０の上端部には、電磁弁装置１０に内蔵されたボウル洗浄用バルブ２６、及び粉砕用の電動モータ１２、圧送用の電動モータ１４等を制御するための制御装置３０が内蔵されている。さらに、制御装置３０には、粉砕用、圧送用の電動モータの空回りを検知する脱調検知回路３０ａが備えられている。これら制御装置３０及び脱調検知回路３０ａは、具体的には、マイクロプロセッサ、メモリ、インターフェイス回路及びこれらを作動させるプログラム等から構成されている。制御装置３０及び脱調検知回路３０ａの作用については後述する。
【００３４】
また、ボウル洗浄用バルブ２６は、流入口２６ａ及び流出口２６ｂを備えている。ボウル洗浄用バルブ２６が開弁されると、流入口２６ａから流入した水道水が、流出口２６ｂから流出し、流出した水道水は、洗浄水として吐水口２ａ（図２）から吐出され、ボウル部２を洗浄する。
【００３５】
粉砕用の電動モータ１２は、フレーム２４の水平部の先端に、その出力軸が下方を向くように取り付けられている。また、電気系ユニット８が便器ユニット１６に取り付けられると、電動モータ１２の出力軸は便器ユニット１６の粉砕室２０内に配置されたパルセータ３２（図２）と連結される。これにより、粉砕用の電動モータ１２によって、パルセータ３２が回転駆動可能となる。
【００３６】
圧送用の電動モータ１４は、フレーム２４の鉛直部の下端に、その出力軸が水平方向に向くように取り付けられている。また、電気系ユニット８が便器ユニット１６に取り付けられると、電動モータ１４の出力軸は便器ユニット１６のポンプ室２２内に配置されたインペラ３４（図２）と連結される。これにより、圧送用の電動モータ１４によって、インペラ３４が回転駆動可能となる。
このように、粉砕用、圧送用の電動モータ及び制御装置３０を一体化した電気系ユニット８は、駆動ユニットを構成する。
【００３７】
次に、図２及び図５を参照して、電気系ユニット８及び便器ユニット１６の詳細な構成を説明する。
図２に示すように、便器ユニット１６は、汚物を受けるボウル部２と、このボウル部２の底部から鉛直下方に延びる壺部３と、この壺部３の下端から水平方向に、後方（水洗ポータブルトイレ装置１の奥側）に向けて延びる粉砕室２０と、を備えている。
【００３８】
さらに、粉砕室２０の底面にはフィルタ部３６が設けられ、このフィルタ部３６の下流側には水平な通路３８が接続されている。フィルタ部３６は、粉砕室２０の底面の中間部に複数の小穴を設けることにより形成され、十分に粉砕されていない大きな汚物等が下流側の通路３８に流出するのを阻止するように構成されている。水平な通路３８は、フィルタ部３６の下側から水平方向に、後方に向けて延びる流路であり、その下流端は、ポンプ室２２に連通されている。このように、ボウル部２よりも下流側に設けられた壺部３、粉砕室２０、通路３８、及びポンプ室２２は、汚物の排出経路を構成する。
【００３９】
また、粉砕室２０後端の天井面には、回転部材であるパルセータ３２が配置されており、このパルセータ３２は、シャフト３２ａによって回転駆動されるように構成されている。パルセータ３２は、粉砕室２０内の溜水を攪拌するための羽根が設けられた円板状の部材であり、概ね水平方向に向けられている。シャフト３２ａを中心にパルセータ３２を回転させることにより、粉砕室２０内の溜水が攪拌され、汚物を粉砕することができる。パルセータ３２のシャフト３２ａは、パルセータ３２の中心から概ね鉛直上方に延びるように設けられ、粉砕室２０の天井面を構成する壁面を貫通して、粉砕室２０内の溜水から外側に延びている。
【００４０】
さらに、シャフト３２ａの上端にはパルセータ用のカップリング４０が設けられ、このカップリング４０により、シャフト３２ａと粉砕用の電動モータ１２が着脱可能に接続される。パルセータ３２のカップリング４０は、シャフト３２ａに取り付けられる第１継手部４０ａと、電動モータ１２の出力軸に取り付けられる第２継手部４０ｂから構成され、これらは溜水外の大気中で接続されている。
【００４１】
一方、通路３８の下流端に設けられたポンプ室２２内には、回転部材であるインペラ３４がシャフト３４ａを中心に回転可能に配置されている。ポンプ室２２は概ね円筒形の空間であり、ポンプ室２２の中心軸線は、通路３８の中心軸線と概ね整合するように水平方向に向けられている。インペラ３４は、渦巻き状の複数の羽根を有する円形の部材であり、ポンプ室２２内でシャフト３４ａにより回転駆動されるように構成されている。また、インペラ３４の中心軸線は、通路３８の中心軸線と概ね整合するように水平方向に向けられている。ポンプ室２２内でインペラ３４が回転駆動されると、通路３８からポンプ室２２に流入した溜水及び粉砕された汚物が加圧され、ポンプ室２２から排水管４ｂへ排出される。
【００４２】
インペラ３４のシャフト３４ａは、インペラ３４の中心から後方へ向けて概ね水平方向に延び、ポンプ室２２の側壁面を貫通してポンプ室２２の外部へ延びている。シャフト３４ａの後端には、ポンプ用のカップリング４２が設けられ、このカップリング４２により、シャフト３４ａと圧送用の電動モータ１４が着脱可能に接続される。インペラ３４のカップリング４２は、シャフト３４ａに取り付けられる第１継手部４２ａと、電動モータ１４の出力軸に取り付けられる第２継手部４２ｂから構成され、これらは溜水外の大気中で接続されている。
【００４３】
次に、図６及び図７を参照して、本実施形態におけるカップリングによる接続部の構造を説明する。
図６は、カップリングによる電動モータとシャフトの接続部の構造を示す断面図である。また、図７は、カップリングの第１継手部の平面図である。なお、以下では、パルセータ３２用のシャフト３２ａと、粉砕用の電動モータ１２の出力軸との接続部の構造を説明するが、この接続部の構造は、インペラ３４用のシャフト３４ａと、圧送用の電動モータ１４の出力軸との接続部の構造と同一である。
【００４４】
図６に示すように、接続部の便器ユニット１６側には、粉砕室２０の水密性を確保するためのメカニカルシール４４と、パルセータ３２を駆動するシャフト３２ａと、このシャフト３２ａを回転可能に支持するベアリング４６と、シャフト３２ａの上端に取り付けられた第１継手部４０ａが設けられている。
【００４５】
まず、シャフト３２ａの下端にはパルセータ３２が固定されており、パルセータ３２は、粉砕室２０の天井面とほぼ平行に向けられている。シャフト３２ａは円板状のパルセータ３２の中心に固定され、これを回転駆動するように構成されている。
【００４６】
また、粉砕室２０の天井面には、上方に向けて突出した円形断面の凹部２０ａが設けられており、この凹部２０ａの中央をシャフト３２ａが貫通して延びている。凹部２０ａの中にはメカニカルシール４４が配置されている。メカニカルシール４４は、シャフト３２ａの中心軸線を取り囲むように配置されており、粉砕室２０の壁面をシャフト３２ａが貫通して延びる貫通部２０ｂへの溜水の侵入を阻止している。
【００４７】
ベアリング４６は、凹部２０ａに設けられた開口に配置された玉軸受けであり、シャフト３２ａを概ね鉛直方向に向けて回転可能に支持している。ベアリング４６の外周にはフランジ部が形成され、このフランジ部が凹部２０ａの開口の縁と係合することにより、ベアリング４６が天井面（凹部２０ａ）に位置決めされている。また、シャフト３２ａの中間部には段部が設けられ、この段部がベアリング４６のインナーレースと係合することにより、シャフト３２ａがベアリング４６に対して位置決めされている。
【００４８】
図６に示すように、メカニカルシール４４は、リング状の第１摺動部４８と、この第１摺動部４８に対向して配置される第２摺動部５０と、弾性チューブ５２と、弾性チューブ５２を収容する外装リング５４と、コイルばね５６と、から構成されている。
【００４９】
第１摺動部４８は、シャフト３２ａの周囲を取り囲むように、パルセータ３２の背面側（上側）に埋め込まれたリング状の部材である。この第１摺動部４８の上端面は第２摺動部５０の下端面に当接するように配置され、パルセータ３２が回転されると、第１摺動部４８と第２摺動部５０の摺動面が水密性を保持した状態で摺動し、摺動面からシャフト３２ａ側への溜水の侵入を阻止している。また、パルセータ３２の背面側には、第１摺動部４８を受け入れるための溝が形成され、この溝の表面と第１摺動部４８の間にはガスケット４８ａが配置されて、水密性が確保されている。
【００５０】
第２摺動部５０は、第１摺動部４８と対向するように配置されたリング状の部材であり、コイルばね５６の付勢力により、第１摺動部４８側へ押されている。
弾性チューブ５２は、弾性部材で形成され、コイルばね５６の内側に嵌め込まれた筒状の部材である。この弾性チューブ５２の中間部には、内側に突出した湾曲部が形成されており、この湾曲部が変形することにより、弾性チューブ５２は軸方向に伸縮可能に構成されている。さらに、弾性チューブ５２の上端及び下端には、外方に向けて突出したフランジ部が形成されており、このフランジ部とコイルばね５６の上下端が夫々係合することにより、弾性チューブ５２を伸長させる方向に付勢力が作用している。
【００５１】
外装リング５４は、上端が閉塞された二重筒状の部材であり、金属製の薄板を曲げることにより形成されている。外装リング５４の内側の筒の周囲には、弾性チューブ５２及び第２摺動部５０が摺動可能に嵌め込まれている。また、弾性チューブ５２の外周に配置されたコイルばね５６により、弾性チューブ５２の下側に配置された第２摺動部５０が、第１摺動部４８へ向けて下方に付勢されている。また、外装リング５４の外側の筒は、弾性チューブ５２及びコイルばね５６を包囲するように形成されている。この外装リング５４の外側の筒は、粉砕室２０の凹部２０ａの中に嵌め込まれており、外装リング５４と凹部２０ａの間にガスケット５４ａを配置することにより、粉砕室２０の壁面とメカニカルシール４４との間の水密性が確保されている。
【００５２】
このように構成されることにより、コイルばね５６の付勢力によって、第２摺動部５０の下端面は第１摺動部４８の上端面側に押され、第１摺動部４８の上端面と第２摺動部５０の下端面の間の水密性が確保される。また、長期間の使用により、第１摺動部４８又は第２摺動部５０の摺動面（第１摺動部４８の上端面、第２摺動部５０の下端面）が摩耗した場合でも、コイルばね５６の付勢力により、第１摺動部４８と第２摺動部５０の水密性を確保することができる。
【００５３】
一方、シャフト３２ａの上端に取り付けられた第１継手部４０ａは、円板状の部材であり、その上面が第２継手部４０ｂの下端面と対向している。図７に示すように、この第１継手部４０ａの上面には、ドーナツ板状の磁性部材であるマグネット５８ａと、スペーサ部である円筒状の滑り軸受６０ｂが同心円上に取り付けられている。
【００５４】
マグネット５８ａは、ドーナツ型の薄板から形成された永久磁石であり、シャフト３２ａの中心軸線を中心とする円周上に配置されている。また、マグネット５８ａは、第１継手部４０ａの上面に形成された溝の中に埋め込まれており、マグネット５８ａの上面と第１継手部４０ａの上面が同一平面上に位置している。さらに、マグネット５８ａの上面は、Ｎ極とＳ極が円周上に交互に配列されており、各Ｎ極、Ｓ極は、中心角９０度の円弧状に構成されている。
なお、本実施形態において、マグネット５８ａは、第１継手部４０ａの上面に形成された溝の中に埋め込まれているが、この形態に限られるものではなく、マグネットが第１継手部に固定された形態であれば良い。例えば、第１継手部の上面に溝を形成せず、上面に対してヨーク（図示せず）を介してピン部材（図示せず）によりマグネットを固定する形態であっても良い。この形態によれば、溝を形成する形態に比べて、マグネットに大きな寸法公差を許容することができる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、マグネット５８ａは、Ｎ極とＳ極が交互に着磁された一体のドーナツ型の平板として構成されているが、中心角９０度の４枚の円弧状の薄板によりマグネット５８ａを構成することもできる。この場合には、各円弧状の薄板の片面をＮ極、反対側の面をＳ極とし、表面側にＮ極とＳ極が交互に配列されるように、マグネット５８ａを構成することができる。また、本実施形態においては、第１継手部４０ａの上面側にＮ極とＳ極が夫々２つ配置されているが、Ｎ極とＳ極を夫々３つ以上配置することもできる。また、スキュー着磁によりマグネット５８ａを構成することもできる。
【００５６】
滑り軸受６０ａは、円筒形に形成された部材であり、マグネット５８ａの内側に、シャフト３２ａの中心軸線を中心とする円周上に取り付けられている。また、滑り軸受６０ａは、第１継手部４０ａの上面から、第２継手部４０ｂに向けて上方に突出するように設けられている。
【００５７】
一方、図６に示すように、粉砕用の電動モータ１２の先端（下端）に取り付けられた第２継手部４０ｂも、第１継手部４０ａと同様の構成を有する。即ち、第１継手部４０ａと対向している第２継手部４０ｂの下面には、ドーナツ板状の磁性部材であるマグネット５８ｂと、円筒状の滑り軸受６０ｂが同心円上に取り付けられている。さらに、マグネット５８ｂの下面は、Ｎ極とＳ極が円周上に交互に配列されており、各Ｎ極、Ｓ極は、中心角９０度の円弧状に構成されている。また、マグネット５８ｂの内側には、滑り軸受６０ｂが第１継手部４０ａに向けて下方に突出するように設けられている。
なお、本実施形態において、マグネット５８ｂは、第２継手部４０ｂの下面に形成された溝の中に埋め込まれているが、この形態に限られるものではなく、マグネットが第２継手部に固定された形態であれば良い。例えば、第２継手部の下面に溝を形成せず、下面に対してヨーク（図示せず）を介してピン部材（図示せず）によりマグネットを固定する形態であっても良い。この形態によれば、溝を形成する形態に比べて、マグネットに大きな寸法公差を許容することができる。
【００５８】
ここで、第１、第２継手部が接続された状態においては、第１継手部４０ａのマグネット５８ａのＮ極と第２継手部４０ｂのマグネット５８ｂのＳ極、第１継手部４０ａのＳ極と第２継手部４０ｂのＮ極が夫々対向する。このため、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂの各マグネットの間には、互いに引きつけ合う磁力が作用する。一方、第１、第２継手部には、夫々滑り軸受が突出するように設けられているため、第１継手部４０ａのマグネット５８ａと第２継手部４０ｂのマグネット５８ｂが互いに直接接触することはなく、各滑り軸受の高さによって規定される所定の隙間が形成される。これにより、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂを接続した状態において、両者の間の距離を正確に設定することができ、それらの間に作用する磁力を正確に規定することが可能になる。
【００５９】
本実施形態においては、各滑り軸受により、各マグネットの間に６ｍｍの間隔が維持されている。好ましくは、各マグネットの間の間隔を２ｍｍ〜２０ｍｍに設定するのが良い。また、本実施形態においては、第１継手部４０ａの滑り軸受６０ａと第２継手部４０ｂの滑り軸受６０ｂは同一の高さに形成されているが、各滑り軸受の高さは異なっていても良く、或いは、第１、第２継手部の一方のみに滑り軸受が形成されていても良い。
【００６０】
また、第１、第２継手部の各マグネットは、Ｎ極とＳ極が円周上に交互に配列されているため、各マグネットの間に働く磁力は、Ｎ極とＳ極が対向した状態を維持するように作用する。このため、第２継手部４０ｂが取り付けられた粉砕用の電動モータ１２の回転トルクが、磁力により第１継手部４０ａに伝達される。
【００６１】
さらに、第１継手部４０ａの滑り軸受６０ａの端面と、第２継手部４０ｂの滑り軸受６０ｂの端面は、各マグネットの磁力により互いに押しつけ合っている。しかしながら、各滑り軸受の端面は平滑に形成されているため、各滑り軸受の間に作用する摩擦力は比較的小さく、第１、第２継手部の間で伝達しようとするトルクが過大になると、各滑り軸受の間の滑りが許容される。
【００６２】
以上、粉砕用の電動モータ１２に取り付けられた第１継手部４０ａと、パルセータ３２のシャフト３２ａに取り付けられた第２継手部４０ｂの間の接続構造を説明したが、上記のように、この接続構造は、圧送用の電動モータ１４とインペラ３４の間の接続構造と同一である。即ち、インペラ３４のシャフト３４ａは、ポンプ室２２の壁面を貫通して延び、シャフト３４ａが壁面を貫通する貫通部への溜水の侵入が、メカニカルシール６２（図２）によって阻止され、水密性が確保されている。また、インペラ３４のシャフト３４ａに取り付けられた第１継手部４２ａ、及び圧送用の電動モータ１４の出力軸に取り付けられた第２継手部４２ｂも、第１継手部４０ａ及び第２継手部４０ｂと同一の構造を備えている。これにより、インペラ３４のシャフト３４ａと圧送用の電動モータ１４の出力軸も、マグネットの磁力により溜水外で接続される。
【００６３】
次に、本発明の一実施形態による水洗ポータブルトイレ装置１の組み立て手順を説明する。
上述したように、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１は、ユーザが新品の便器ユニット１６を購入し、外郭ユニット１８及び電気系ユニット８をレンタルとすることにより、安価でユーザに提供することができる。また、新規購入された便器ユニット１６と、レンタルされた外郭ユニット１８及び電気系ユニット８を、ユーザの居室で、現場で組み立て可能に構成されている。
【００６４】
まず、電気系ユニット８が便器ユニット１６に取り付けられる。この際、便器ユニット１６に設けられているパルセータ３２に結合された第１継手部４０ａ、及びインペラ３４に結合された第１継手部４２ａが、電気系ユニット８に設けられている第２継手部４０ｂ、４２ｂと夫々接続される。また、上述したように、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂは、これらに設けられたマグネット５８ａ、５８ｂに作用する磁力により接続されるため、これらを互いに近づけるだけで極めて容易に、自動的に結合される。また、パルセータ３２用の第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂが結合される位置に電気系ユニット８を配置すると、インペラ３４用の第１継手部４２ａと第２継手部４２ｂも近接されるので、これらインペラ３４用の継手部も、同時に、極めて容易に結合される。
【００６５】
また、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂは、ドーナツ板状のマグネット５８ａ、５８ｂの磁力により接続されるため、パルセータ３２のシャフト３２ａの中心軸線と、粉砕用の電動モータ１２の出力軸の中心軸線が整合する位置で吸着力が最も大きくなる。このため、シャフト３２ａの中心軸線と電動モータ１２の出力軸の中心軸線を容易に整合させることができる。また、同時に、インペラ３４用の継手部も容易に中心軸線を整合させることができる。さらに、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂは、その滑り軸受６０ａ、６０ｂにおいて接触するため、それらの間に滑りが許容される。このため、シャフト３２ａの中心軸線と電動モータ１２の出力軸の中心軸線が僅かにずれている場合でも、シャフト３２ａを回転駆動することが可能になる。また、インペラ３４用の継手部についても中心軸線の僅かなずれが許容される。
【００６６】
さらに、第１継手部４０ａに設けられたマグネット５８ａと、第２継手部４０ｂに設けられたマグネット５８ｂの間の間隔は、滑り軸受６０ａ、６０ｂの寸法によって規定されるため、極めて正確に規定することができる。これにより、マグネット５８ａと５８ｂの間の吸着力が不足して、十分な駆動力を伝達できなくなったり、吸着力が強すぎて電気系ユニット８の取り外しが困難になったりするのを防止することができる。
【００６７】
このようにして、便器ユニット１６に電気系ユニット８を取り付けた後、組み立てられた電気系ユニット８及び便器ユニット１６を、外郭ユニット１８の上面開口部に挿入し、ボウル部２の縁をスカート部４の上端に載せる。この状態で電気系ユニット８及び便器ユニット１６を外郭ユニット１８に固定する。また、外郭ユニット１８の背面側は背面カバー４ｃが取り外し可能となっているため、背面カバー４ｃを取り外して、電気系ユニット８のボウル洗浄用バルブ２６に、給水用の配管等を接続する。さらに、便器ユニット１６から延びる排水管４ｂを外郭ユニット１８の外へ引き出して、背面カバー４ｃを取り付けることにより、組み立てが完了する。
【００６８】
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態による水洗ポータブルトイレ装置１の作用を説明する。
まず、ユーザが水洗ポータブルトイレ装置１の使用を終えた後、洗浄スイッチ（図示せず）を操作すると、電気系ユニット８に内蔵された制御装置３０が、電磁弁装置１０のボウル洗浄用バルブ２６に信号を送り、これを開弁させる。これにより、水道から給水管４ａを介して供給された洗浄水がボウル部２の吐水口２ａから吐出され、ボウル部２の表面が洗浄される。この洗浄により、ボウル部２内の汚物が壺部３及びその下流の粉砕室２０内に落ちると共に、ボウル部２内の溜水の水位が所定水位まで上昇する。
【００６９】
ボウル部２内の水位が所定水位になると、制御装置３０はボウル洗浄用バルブ２６に制御信号を送り、これを閉弁させる。次に、制御装置３０は粉砕用の電動モータ１２に制御信号を送り、これを作動させる。電動モータ１２の作動によりパルセータ３２が回転すると、粉砕室２０の溜水が汚物と共に攪拌され、溜水中の汚物が粉砕される。
【００７０】
ここで、パルセータ３２の回転中に一時的に過大な負荷が作用した場合には、磁力により接続されているカップリング４０の第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂの間で滑りが生じ、これらの間に相対的な回転が発生する。このように、カップリング４０によって伝達すべきトルクが所定のトルクを超えると、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂが相対的に回転するので、粉砕用の電動モータ１２やシャフト３４ａに過剰な負荷がかかり、損傷されるのを防止することができる。
【００７１】
また、滑りの発生により、第１継手部４０ａの回転が第２継手部４０ｂの回転に同期しなくなり、脱調が発生すると、制御装置３０に備えられた脱調検知回路３０ａがこれを検知する。即ち、カップリング４０の第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂの間で脱調が発生すると、電動モータ１２に作用する負荷が急激に変動し、電動モータ１２に流れる電流が大きく変化する。脱調検知回路３０ａは、電動モータ１２に流れる電流に基づいて脱調を検知し、脱調が検知されると、制御装置３０は電動モータ１２の回転数を低下させる。電動モータ１２の回転数を低下させることにより、第２継手部４０ｂの回転数が第１継手部４０ａの回転数に近くなるので、第１、第２継手部は再び同期して回転するようになる。
【００７２】
制御装置３０は、粉砕用の電動モータ１２を所定時間作動させた後、これを停止させ、今度は、圧送用の電動モータ１４を作動させる。圧送用の電動モータ１４の作動によりインペラ３４が回転すると、ボウル部２、壺部３、粉砕室２０、通路３８、及びポンプ室２２内の溜水及び粉砕された汚物が、排水管４ｂを通って排出される。なお、粉砕室２０内の汚物は十分に粉砕されているためフィルタ部３６の小穴を通ってポンプ室２２に流入して、圧送される。また、粉砕されずに残った大きな異物等が存在する場合には、異物のポンプ室２２への流入がフィルタ部３６によって阻止され、粉砕室２０内における不具合の発生を未然に防止することができる。
【００７３】
また、圧送用の電動モータ１４の作動中にインペラ３４に過剰な負荷が作用した場合にも、カップリング４２の第１継手部４２ａと第２継手部４２ｂの間で滑りが発生するため、電動モータ１４やシャフト３４ａに過剰な負荷がかかり、損傷されるのを防止することができる。また、圧送用の電動モータ１４のカップリング４２における脱調も、制御装置３０の脱調検知回路３０ａによって検知され、脱調が検知された場合には、制御装置３０は電動モータ１４の回転数を低下させる。
【００７４】
制御装置３０は、圧送用の電動モータ１４を所定時間作動させ、溜水及び汚物を排出した後、これを停止させると共に、ボウル洗浄用バルブ２６に信号を送り、これを開弁させる。これにより、ボウル部２の吐水口２ａから洗浄水が吐出され、ボウル部２内の溜水の水位が上昇する。溜水が所定水位まで上昇すると、制御装置３０はボウル洗浄用バルブ２６を閉弁させ、１回の便器洗浄処理を終了する。
【００７５】
本発明の一実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、シャフト３２ａと粉砕用の電動モータ１２が、カップリング４０の第１継手部４０ａ及び第２継手部４０ｂに夫々備えられた磁性部材であるマグネット５８ａ、５８ｂによって接続される（図６）ので、シャフト３２ａと電動モータ１２を容易に着脱することができる。また、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂが壁面等を介することなく、溜水外で磁力により接続される（図２）ので、第１、第２継手部に夫々備えられたマグネットの間の距離を容易に設定することができ、伝達される駆動力を適正に設定することができる。さらに、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂが壁面等を介することなく磁力により接続されるので、弱い磁力であっても十分な動力を伝達することができ、カップリング４０を小型化することができる。また、第１、第２継手部に夫々備えられたマグネット５８ａ、５８ｂが溜水外に夫々配置されているので、溜水に浸かることによるマグネット５８ａ、５８ｂの錆びの発生を防止することができる。
なお、圧送用の電動モータ１４とインペラ３４の間に設けられたカップリング４２においても同様の効果を奏する。
【００７６】
また、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、メカニカルシール４４により、シャフト３２ａの貫通部への溜水の侵入が阻止される（図６）ので、溜水の漏れを確実に防止することができる。また、溜水の漏れがメカニカルシール４４により阻止されるので、シール（第１摺動部４８、第２摺動部５０）が摩耗した場合でも水密性を確保することが可能であり、長期間に亘って溜水の漏れを確実に防止することができる。
【００７７】
さらに、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、磁性部材であるマグネット５８ａ、５８ｂが、Ｎ極とＳ極を円周上に交互に配列することにより構成されている（図７）ので、電動モータ１２の回転力を第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂの間に作用する磁力によってシャフト３２ａに伝達することができる。また、電動モータ１２の回転力が磁力によってシャフト３２ａに伝達されるので、所定値以上のトルクが作用した場合には電動モータ１２が空回りして、電動モータ１２等が過負荷により損傷されるのを防止することができる。
【００７８】
また、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、第１継手部４０ａのマグネット５８ａと第２継手部４０ｂのマグネット５８ｂの間の隙間がスペーサ部である滑り軸受６０ａ、６０ｂにより規定される（図６）ので、第１継手部４０ａのマグネット５８ａと第２継手部４０ｂのマグネット５８ｂの間の距離を正確に設定することができ、伝達される駆動力を適正に設定することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、スペーサ部が第１継手部４０ａ及び第２継手部４０ｂに夫々設けられた滑り軸受６０ａ、６０ｂから構成されている（図６）ので、電動モータ１２に過大な負荷がかかった場合には、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂの間が容易に滑り、第１、第２継手部が損傷されるのを防止することができる。
【００８０】
また、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、脱調検知回路３０ａによって脱調が検知された場合に電動モータ１２の回転数が低下されるので、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂを容易に接続状態に復帰させることができる。
【００８１】
さらに、本実施形態の水洗ポータブルトイレ装置１によれば、第１継手部４０ａと第２継手部４０ｂを切り離すことにより、駆動ユニットである電気系ユニット８（図５）を取り外すことができるので、電動モータ１２、１４及び制御装置３０を容易に再利用することができる。
【００８２】
なお、上記では、粉砕用の電動モータ１２とパルセータ３２の間に設けられたカップリング４０に本発明を適用した場合の効果を説明したが、圧送用の電動モータ１４とインペラ３４の間に設けられたカップリング４２においても同様の効果を奏する。
【００８３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、居室等で使用され、居室内で移動可能に構成された水洗ポータブルトイレ装置に本発明を適用していたが、本発明は、ポータブルトイレばかりでなく、トイレ室等に据え付ける便器装置等、一般的な便器装置に適用することができる。さらに、上述した実施形態においては、パルセータ３２及びインペラ３４が夫々カップリング４０、４２を介して駆動されていたが、回転部材としてパルセータ又はインペラの何れか一方のみを備えた便器装置に本発明を適用することもできる。
【００８４】
また、上述した実施形態においては、カップリングの第１継手部及び第２継手部の双方に、磁性部材として永久磁石であるマグネットを取り付け、これらの磁力によってカップリングを接続していた。これに対し、変形例として、第１継手部、第２継手部の何れか一方に永久磁石を取り付け、他方を着磁されていない磁性部材として、これらの間に作用する磁力によってカップリングを接続することもできる。
【符号の説明】
【００８５】
１    水洗ポータブルトイレ装置（便器装置）
２    ボウル部
２ａ  吐水口
３    壺部
４    スカート部
４ａ  給水管
４ｂ  排水管
４ｃ  背面カバー
８    電気系ユニット（駆動ユニット）
１０    電磁弁装置
１２    粉砕用の電動モータ
１４    圧送用の電動モータ
１６    便器ユニット
１８    外郭ユニット
２０    粉砕室
２０ａ  凹部
２０ｂ  貫通部
２２    ポンプ室
２４    フレーム
２６    ボウル洗浄用バルブ
２６ａ  流入口
２６ｂ  流出口
３０    制御装置
３０ａ  脱調検知回路
３２    パルセータ（回転部材）
３２ａ  シャフト
３４    インペラ（回転部材）
３４ａ  シャフト
３６    フィルタ部
３８    通路
４０    カップリング
４０ａ  第１継手部
４０ｂ  第２継手部
４２    カップリング
４２ａ  第１継手部
４２ｂ  第２継手部
４４    メカニカルシール
４６    ベアリング
４８    第１摺動部
４８ａ  ガスケット
４８ａ  ガスケット
５０    第２摺動部
５２    弾性チューブ
５４    外装リング
５４ａ  ガスケット
５６    コイルばね
５８ａ  マグネット（磁性部材）
５８ｂ  マグネット（磁性部材）
６０ａ  滑り軸受（スペーサ部）
６０ｂ  滑り軸受（スペーサ部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020023835.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020023835.tif 000009