(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータの励磁コイルに対して第１の方向へ電流を流すために前記励磁コイルを挟んで設けられた第１および第２のトランジスタと、前記第１の方向とは逆の第２の方向へ電流を流すために前記励磁コイルを挟んで設けられた第３および第４のトランジスタとを有する駆動回路を備え、多相励磁のステッピングモータをバイポーラ駆動方式によって駆動するステッピングモータの駆動装置において、
前記第１の方向へ流れる電流の電流値を検出する手段と、
前記第１および第２のトランジスタをオフするための信号を出力した後、前記検出手段によって検出された前記第１の方向への電流値が所定値以下になると、前記第３および第４のトランジスタをオンするための信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とするステッピングモータの駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のステッピングモータの駆動装置において、
前記制御手段は、前記電流値がゼロになったときに、前記第３および第４のトランジスタをオンするための信号を出力することを特徴とするステッピングモータの駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステッピングモータの駆動装置と、
人体局部に対して洗浄水を吐出するに適当な第一の位置と、人体から排泄された排泄物が付着することを回避できる第二の位置とを移動可能なノズルと、を備え、
前記ステッピングモータの駆動装置は、前記ノズルを前記第一の位置と前記第二の位置とに移動させる多相励磁のステッピングモータを駆動することを特徴とする衛生洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
多相励磁のステッピングモータを、バイポーラ駆動する駆動装置と、その駆動装置を使用して人体局部に対して洗浄水を吐出する衛生洗浄装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは、パルス発信器からのパルス信号に同期して回転する同期モータであり、回転速度がパルス信号に同期して回転し、負荷変動による速度変動がなく、与えられた停止位置にピタリと止まることから、近年その用途は広がる一方である。このステッピングモータには、駆動方式として二つあり、一つはバイポーラ駆動方式（一つの巻線に対し双方向に電流を流す方式）、もう一つはユニポーラ駆動方式（一つの巻線に対し常に一定方向に電流を流す方式）であるが、このうち、バイポーラ駆動方式は、巻線の利用効率がよく、低速回転時の出力トルクが高くなるという長所がある。
【０００３】
図１は、バイポーラ駆動方式の基本構成の概略を示すものであり、このうち、１０はモータ、φＡ、φＢはモータ１０の近傍に配置された励磁コイルである。なお、以下の説明のため、励磁コイルφＡに流れる電流をその方向によってそれぞれＩＡ１、ＩＡ２、励磁コイルφＡに流れる電流をその方向によってそれぞれＩＢ１、ＩＢ２と区別しておく。
【０００４】
図２は、このモータ１０を回転させるための理想的な励磁コイルφＡ、φＢへの通電タイミングを示す励磁シーケンスである。図２において、励磁コイルφＡについては、ステップ１からステップ３までＩＡ１を流し、ステップ３からステップ５までＩＡ２を流す。一方、励磁コイルφＢについては、ステップ２からステップ４までＩＢ１を流し、ステップ４からステップ６までＩＢ２を流す。以上のステップ１からステップ６まで、６ステップ角回転する。１ステップ角１８０ｄｅｇとすると、１０．８ｄｅｇ回転したことになる。３６０ｄｅｇ１回転させるときには、２００ステップ（パルス）が必要となる。
【０００５】
図２の励磁シーケンスを実現するための回路構成を図３に示す。図３において、ＩＣ１は、マイコンで構成される駆動制御装置、１２ａは、モータ１０を回転させるための励磁コイルφＡと、その励磁コイルφＡに流す電流の方向を切り換えるため、トランジスタＱ１〜Ｑ６、ダイオードＤ２〜Ｄ５によって構成したモータ駆動回路である。同じく、１２ｂは、モータ１０を回転させるための励磁コイルφＢと、その励磁コイルφＢに流す電流の方向を切り換えるため、トランジスタＱ１〜Ｑ６、ダイオードＤ２〜Ｄ５によって構成したモータ駆動回路である（なお、１２ｂのモータ駆動回路についての図で、１２ａと共通する部分は省略している）。
【０００６】
この図３の回路において、駆動制御装置ＩＣ１のＡ１の出力がオン、Ａ２の出力がオフの時には、Ｑ１がオンし、Ｑ４、Ｑ５がオンして所定値の電流ＩＡ１が、ＶＣＣ→Ｑ５→φＡ→Ｑ４→ＧＮＤのルートで流れる。逆に、駆動制御装置ＩＣ１のＡ１の出力がオフ、Ａ２の出力がオンの時には、Ｑ２がオンし、Ｑ３、Ｑ６がオンして所定値の電流ＩＡ２が、ＶＣＣ→Ｑ６→φＡ→Ｑ３→ＧＮＤのルートで流れる。同様にして、駆動制御装置ＩＣ１のＢ１の出力がオン、Ｂ２の出力がオフの時には、所定値の電流ＩＢ１が、駆動制御装置ＩＣ１のＢ１の出力がオフ、Ｂ２の出力がオンの時には、所定値の電流ＩＢ２がそれぞれ流れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図３の回路を動作させるにあたって絶対やってはいけないことは、トランジスタＱ３とＱ５とを同時にオンさせることである。なぜなら、トランジスタＱ３とＱ５とを同時にオンさせた場合には、ＶＣＣ→ＧＮＤがショートし、トランジスタＱ３とＱ５に定格以上の電流（以下、これを貫通電流という）が流れ、トランジスタＱ３とＱ５を破損してしまうからである。このことは、トランジスタＱ４とＱ６とを同時にオンさせたときも同様である。
【０００８】
一方、駆動制御装置ＩＣ１の各出力端子Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の出力がそれぞれオンまたはオフになってから、実際に電流ＩＡ１  ＩＡ２、ＩＢ２、ＩＢ２のそれぞれが所定値に達する、あるいはゼロになるまでには応答時間が存在する。（図４のタイミングチャートにて、励磁コイルφＡでの例を示す。図のように、遅れ時間ｔｄが存在する）。
【０００９】
したがって、駆動制御装置ＩＣ１のＡ２の出力を切り換えるタイミングを最低でもｔｄだけ遅延させ名必要がある。さらにｔｄは、図３の回路を構成する一つ一つの素子及びその組み合わせの特性に依存するため、測定によって求めなければならないばかりでなく、安全性を考慮すると所定のマージンをとる必要があり、結果としてモータ１の発生トルクを減少させるという問題点があった。
【００１０】
このように、従来の技術は、多相励磁のステッピングモータを、バイポーラ駆動方式にて駆動する際に、モータ１０の発生トルクを減少させないという点において、改良の余地を残していた。
【００１１】
本発明の目的は、多相励磁のステッピングモータを、バイポーラ駆動方式にて駆動する際に、応答時間の存在に起因するモータの発生トルクの減少を最小限に抑えることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた第一の発明のステッピングモータの駆動装置は、多相励磁のステッピングモータを、一つの巻線に対し双方向に電流を流すバイポーラ駆動方式によって駆動するものにおいて、前記電流の電流値を検出する検出手段と、同検出手段によって検出された電流値が所定値以下であるときに、前記巻線に流す電流の方向を変更する変更手段と、を備える。
【００１３】
第一の発明のステッピングモータの駆動装置によれば、巻線に流れる電流の電流値を検出し、この検出結果によって電流値が所定値以下になったときに巻線に流す電流の方向を変更するので、応答時間が存在することに起因する種々の不具合を最小限に抑えることができる。
【００１４】
また、前記変更手段が、前記電流値がゼロになったときに、前記巻線に流す電流の方向を変更する場合には、貫通電流が流れることを確実に回避できるため、有効である。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた第二の発明の衛生洗浄装置は、人体局部に対して洗浄水を吐出するに適当な第一の位置と、人体から排泄された排泄物が付着することを回避できる第二の位置とを移動可能なノズルと、同ノズルを前記第一の位置と第二の位置とに移動させる多相励磁のステッピングモータを、一つの巻線に対し双方向に電流を流すバイポーラ駆動方式によって駆動する駆動手段と、を備えたものにおいて、前記駆動手段は、前記電流の電流値を検出する検出手段と、同検出手段によって検出された電流値が所定値以下であるときに、前記巻線に流す電流の方向を変更する変更手段と、を備える。
【００１６】
第二の発明の衛生洗浄装置によれば、上記第一の発明と同様の特徴を有することはもちろん、設計上、パッキン等によって摺動抵抗を大きくせざるをえないノズルを駆動させる場合には、大きなトルクを必要とするため、特に有効である。
【００１７】
また、前記変更手段が、前記電流値がゼロになったときに、前記巻線に流す電流の方向を変更するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成を一屑明らかにするために、以下本発明の好適な第一の実施の形態について説明する。図５は、励磁コイルφＡ、φＢに電流を流すための回路構成を示す（従来技術で説明した図３の回路と同一部分が存在するが、ここでは省略せずに説明する）。
【００１９】
図５において、ＩＣ１は、励磁コイルφＡ、φＢに流す電流を切り換えるための駆動制御装置、１２ａは、励磁コイルφＡと、トランジスタＱ１〜Ｑ６、ダイオードＤ２〜Ｄ５、Ｒ１、Ｄ１とから構成されるモータ１０のモータ駆動回路である。また、１２ｂは、励磁コイルφＢと、トランジスタＱ１〜Ｑ６、ダイオードＤ２〜Ｄ５、Ｒ１、Ｄ１とから構成されるモータ１０のモータ駆動回路である。
また、Ｒ１は駆動電流を検出するための抵抗、Ｄ１はＲ１に負の電流が流れたときＩＣ１が壊れることを防止するダイオードであり、駆動制御装置ＩＣ１のＡ／Ｄ変換入力端子ＡＮＡ、ＢＮＡに接続されている。
【００２０】
なお、１２ｂのモータ駆動回路についての図で、１２ａと共通する部分は省略している。
【００２１】
次に、図５の回路の動作を説明する。
【００２２】
図５、図６を参照するに、駆動制御装置ＩＣ１のＡ１の出力がオンの時には、Ｑ１がオンし、Ｑ４、Ｑ５がオンしてＩＡ１が、ＶＣＣ→Ｑ５→φＡ→Ｑ４→Ｒ１→ＧＮＤのルートで電流が流れ、Ｒ１に電圧ＶＲ１が発生する。このとき、駆動制御装置ＩＣ１のＡ２の出力がオフであるため、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、はオフでＩＡ２は流れない。
【００２３】
次に、Ａ１の出力がオフ、Ａ２の出力がオンに励磁切換えを行うとき、同時に切換えを行うと、Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング特性（従来技術で説明した遅れ時間ｔｄの存在）により、Ｑ５→Ｑ３、Ｑ６→Ｑ４のルートで電流が流れてしまう。このため、まず、Ａ１の出力をオフし、Ｒ１を流れる電流があるしきい値になったＰ点で（即ち、駆動制御装置ＩＣ１の入力端子ＡＮＡに入力された値がしきい値Ｘ以下になったとき）、Ａ２の出力をオンすることにより、ＩＡ２が流れ、結果として貫通電流が流れることを防止することができる。
【００２４】
なお、Ｒ１を流れる電流がゼロとなったとしても、Ｑ３、Ｑ４がオフしたのかＱ５、Ｑ６がオフしたのか判断できないため、電流がゼロとなったとしてもどちらかのトランジスタがオンしている可能性がある。しかし、この時間差は非常に短いため、駆動制御装置ＩがＲ１を流れる電流を検出してから励磁切り換えを行うまでの処理時間より短くなるスイッチング特性のトランジスタを選定すれば、更に貫通電流防止効果は大きい。
【００２５】
次に、上記第一の実施の形態を衛生洗浄装置に用いた例を、第二の実施の形態として図７〜９を用いて説明する。図７は、衛生洗浄装置２０を洋風便器に装着した外観図、図８はその使用状態を説明する説明図である。
【００２６】
図７及び図８に示すように、衛生洗浄装置２０は、洋式便器２１に装着されるものであり、洗浄水を加熱したり温風を吹き出すための装置などを収納し図示しない軸により便座２８を回動自在に軸支して保持するケース本体２２と、洗浄水を便座に座った人の局部に噴出し局部洗浄を行なう洗浄用ノズル２４と、操作を行なう操作パネル２５を備えた操作部２６と、便座を暖房するための電気ケーブル２７を備えている。
【００２７】
そして、この衛生洗浄装置２０が洋式便器２１の後部に取り付けられると、便座２８は洋式便器２１に対して開閉する。なお、実施例では、便器の蓋２９も便座２８と同様にケース本板２２に着脱自在に取り付けられており、洋式便器２１に対しては開閉自在である。なお、電気ケーブル２７は、ケース本体２２と着脱自在に構成されている。
【００２８】
次に、衛生洗浄装置２０の給水系統を図９のブロツク図にて説明する。図９に示すように、外部水源は、洗浄水タンク３０に配管接統されると共に、途中の分岐金具１２０から、連結管１２１を介して、衛生洗浄装置２０にも配管接統され、これに給水している。
【００２９】
衛生洗浄装置２０は、上流側から、給水アダプタ１２２、減圧弁１２３、電磁弁１２４、安全弁１２５からなるバルブユニツト１２６と、供給された水を温水用サーミスタ１２８ａにより温度検出しつつ洗浄水用ヒータ１２９で適温まで加熱する熱交換器１３０及び熱交換器内の水の有無を検出するフロートスイッチ１３１とからなる熱交換器ユニツト１３２と、逆止弁１３３、流調モータ１３４により駆動される流調弁１３５を名備えた流調ユニット１３６と、第１開開弁１３７ａ及び第２開閉弁１３７ｂを有する開閉弁ユニツト１３７とを備え、その先端には、ノズル装置１４０が接続されている。ノズル装置１４０は、上記洗浄用ノズル２４を軸方向に駆動するための駆動装置１４１等から構成されている。この駆動装置１４１に、上記第一の実施の形態のステッピングモータの駆動装置が採用されているのである。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能である。
【００３１】
（１）上記第一の実施の形態のしきい値Ｘをゼロとしてもよい。この場合には、貫通電流が流れることを確実に回避できるため、有効である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のステッピングモータの駆動装置によれば、巻線に流れる電流の電流値を検出し、この検出結果によって電流値が所定値以下になったときに巻線に流す電流の方向を変更するので、応答時間が存在することに起因する種々の不具合を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、バイポーラ駆動方式の基本構成の概略を示す。
【図２】図２は、励磁シーケンスを示す。
【図３】図３は、励磁シーケンスを実現するための従来の回路構成を示す。
【図４】図４は、励磁コイルφＡでの遅れ時間を示すタイミングチャート。
【図５】図５は、励磁コイルφＡ、φＢに電流を流すための回路構成を示す。
【図６】図６は、図５の回路の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図７】図７は、衛生洗浄装置２０を洋風便器に装着した外観図。
【図８】図８は、衛生洗浄装置２０のその使用状態を説明する説明図。
【図９】図９は、衛生洗浄装置２０の給水系統を図９のブロツク図
【符号の説明】
１０…モータ
φＡ、φＢ…励磁コイル
１２ａ、１２ｂ…モータ駆動回路
２０…衛生洗浄装置
２４…洗浄用ノズル
１４０…ノズル装置
１４１…駆動装置
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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