(57)【要約】【課題】便座装置のコストアップやサイズアップを抑制しつつ、便座や便蓋を開閉させるモータの逆起電力から当該モータやモータ駆動回路を保護する。【解決手段】便座装置は、便座または便蓋を開閉させるモータと、電源からの電力をモータに供給して当該モータを正転または逆転させると共に電源からモータへの電力供給を停止させるモータ駆動回路と、電源からの電圧を変換する電圧変換器と、電圧変換器から電力の供給を受けてモータ駆動回路を制御する制御装置とを含み、制御装置は、電源から電力が供給されていない状態で電圧変換器から便座または便蓋の手動開閉操作に伴って発生したモータの逆起電力に基づく電力が供給された際に、モータが正転、逆転または停止するようにモータ駆動回路を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座または便蓋を開閉させるモータと、電源からの電力を前記モータに供給して該モータを正転または逆転させると共に該電源から前記モータへの電力供給を停止させるモータ駆動回路と、前記電源からの電圧を変換する電圧変換器と、前記電圧変換器から電力の供給を受けて前記モータ駆動回路を制御する制御装置とを備える便座装置であって、
前記制御装置は、前記電源から電力が供給されていない状態で前記電圧変換器から前記便座または前記便蓋の手動開閉操作に伴って発生した前記モータの逆起電力に基づく電力が供給された際に、前記モータが正転、逆転または停止するように前記モータ駆動回路を制御する便座装置。
【請求項２】
請求項１に記載の便座装置において、
前記電圧変換器から電力の供給を受けて前記便座または前記便蓋の回動軸の回転変位を検出する回転変位検出器を更に備え、
前記制御装置は、前記回転変位検出器からの信号に基づいて前記モータ側から電力が供給されているか否かを判定し、前記モータ側から電力が供給されていると判定した際に、前記モータが正転、逆転または停止するように前記モータ駆動回路を制御する便座装置。
【請求項３】
請求項２に記載の便座装置において、
前記制御装置は、前記モータ側から電力が供給された際に、前記回転変位検出器からの信号に基づいて前記便座または前記便蓋の開き角度を取得し、取得した開き角度に応じて前記モータが正転または逆転するように前記モータ駆動回路を制御する便座装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の便座装置において、
前記モータ駆動回路は、直列に接続された２つのスイッチング素子が２組並列に接続されたＨブリッジ回路である便座装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、便座や便蓋をモータにより開閉させることができる便座装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ駆動回路として、直列接続された電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタからなり、それらの中間接続点を出力端子とし、２つの出力端子間にモータが接続される２組の出力回路と、２組の出力回路の各々の電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタに制御電圧を与える制御電圧生成手段と、モータから発生する逆起電力によって生じる過電圧を抑圧する保護手段とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータ駆動回路の保護手段は、電源電圧の低下自体またはモータの両端に発生する逆起電力の上昇を電源電圧の低下として検出し、２組の出力回路に与えられる電源電圧の低下に応答して当該２組の出力回路の各々のグランド側トランジスタを強制的にオンにすることによりモータの回転にブレーキをかけて逆起電力による過電圧を抑圧する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のモータ駆動回路は、電源電圧の低下を検出するために電源電圧の低下またはモータの両端に発生する逆起電力の上昇を検出する検出回路を必要とするものであり、コストアップや基板のサイズアップを抑制し得ないものである。従って、かかるモータ駆動回路を便座装置の便座や便蓋を開閉させるモータと共に用いた場合、当該便座装置のコストアップやサイズアップを招いてしまう。
【０００５】
そこで、本開示の発明は、便座装置のコストアップやサイズアップを抑制しつつ、便座や便蓋を開閉させるモータの逆起電力から当該モータやモータ駆動回路を保護することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の便座装置は、便座または便蓋を開閉させるモータと、電源からの電力を前記モータに供給して該モータを正転または逆転させると共に該電源から前記モータへの電力供給を停止させるモータ駆動回路と、前記電源からの電圧を変換する電圧変換器と、前記電圧変換器から電力の供給を受けて前記モータ駆動回路を制御する制御装置とを備える便座装置であって、前記制御装置が、前記電源から電力が供給されていない状態で前記電圧変換器から前記便座または前記便蓋の手動開閉操作に伴って発生した前記モータの逆起電力に基づく電力が供給された際に、前記モータが正転、逆転または停止するように前記モータ駆動回路を制御するものである。
【０００７】
この便座装置において、電源から電力が供給されていない状態で便座または便蓋が手動で開閉されると、それに伴って発生したモータの逆起電力が電圧変換器により電圧変換されて制御装置に供給される。そして、制御装置は、当該モータの逆起電力に基づく電力により起動され、モータが正転、逆転または停止するようにモータ駆動回路を制御する。これにより、この便座装置では、逆起電力の上昇等を検出する保護回路等を用いることなく、便座または便蓋の手動開閉操作に伴って発生したモータの逆起電力からモータやモータ駆動回路を保護することが可能となり、コストアップやサイズアップを抑制することができる。
【０００８】
また、前記便座装置は、前記電圧変換器から電力の供給を受けて前記便座または前記便蓋の回動軸の回転変位を検出する回転変位検出器を更に備えてもよく、前記制御装置は、前記回転変位検出器からの信号に基づいて前記モータ側から電力が供給されているか否かを判定し、前記モータ側から電力が供給されていると判定した際に、前記モータが正転、逆転または停止するように前記モータ駆動回路を制御するものであってもよい。このように、便座または便蓋を開閉させるモータの制御に用いられる回転変位検出器からの信号に基づいて当該モータ側から制御装置に電力が供給されているか否かを判定することで、便座装置のコストアップやサイズアップをより良好に抑制することが可能となる。
【０００９】
更に、前記制御装置は、前記モータ側から電力が供給された際に、前記回転変位検出器からの信号に基づいて前記便座または前記便蓋の開き角度を取得し、取得した開き角度に応じて前記モータが正転または逆転するように前記モータ駆動回路を制御するものであってもよい。これにより、モータにより手動開閉操作をアシストしたり、手動開閉操作を規制したりすることが可能となる。
【００１０】
また、前記モータ駆動回路は、直列に接続された２つのスイッチング素子が２組並列に接続されたＨブリッジ回路であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の便座装置が取り付けられた便器を示す斜視図である。
【図２】本開示の便座装置の電気系統図である。
【図３】本開示の便座装置において実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
図１は、本開示の便座装置１０が取り付けられた便器１を示す斜視図である。同図に示す便器１は、洋式腰掛便器であり、便座装置１０は、当該便器１の上面に固定される。便座装置１０は、図１に示すように、ケーシング１１と、当該ケーシング１１により回動自在に支持された便座１２と、当該便座１２と同様にケーシング１１により回動自在に支持された便蓋１３と、操作パネル１４と、人体の局部に洗浄水（水または温水）を噴出する洗浄ノズル１５とを含む。
【００１４】
洗浄ノズル１５は、おしり洗浄用の第１噴出口、ビデ洗浄用の第２噴出口、および捨て水排出口を有するノズル本体と、図示しないモータを有すると共に当該ノズル本体をケーシング１１内の収納位置と便器１の便鉢部側の洗浄位置との間で軸方向に進退移動させる駆動機構とを含む。また、洗浄ノズル１５には、ウォーターバルブ、例えば瞬間加熱式の温水ヒータを有する熱交換ユニット、ロータリーバルブ等（何れも図示省略）を介して水源としての水道配管から洗浄水が供給される。ただし、便座装置１０には、熱交換ユニットの代わりに、水道配管（水源）からの水を加熱するヒータや温度検出子等を有して当該ヒータにより加熱された温水を貯留可能な洗浄水タンクが設けられてもよい。
【００１５】
図２は、便座装置１０の電気系統図である。図示するように、便座装置１０は、モータ（ＤＣモータ）Ｍｓにより駆動されて便座１２を開閉させる開閉機構１６を含む。すなわち、便座装置１０では、モータＭｓを正転させることにより開閉機構１６を介して便座１２を開くと共に、モータＭｓを逆転させることにより開閉機構１６を介して便座１２を閉じることができる。また、開閉機構１６は、便座１２およびモータＭｓに連結された回転軸の回転変位を検出するロータリエンコーダ（回転変位検出器）１８を有する。同様に、便蓋１３にも、モータ（ＤＣモータ）Ｍｌにより駆動される開閉機構１７が連結されており、モータＭｌを正転させることにより開閉機構１７を介して便蓋１３を開くと共に、モータＭｌを逆転させることにより開閉機構１７を介して便蓋１３を閉じることができる。また、便蓋１３の開閉機構１７も、便蓋１３およびモータＭｌに連結された回転軸の回転変位を検出するロータリエンコーダ（回転変位検出器）１９を有する。
【００１６】
更に、便座装置１０は、便座１２の開閉機構１６のモータＭｓを駆動するモータ駆動回路２０と、便蓋１３の開閉機構１７のモータＭｌを駆動するモータ駆動回路２１と、モータ駆動回路２０，２１を制御する制御装置としてのマイコン２５とを含む。モータ駆動回路２０，２１は、４つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を有するＨブリッジ回路であり、互いに同一の構成を有している。本実施形態では、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２として、還流ダイオードＤ１またはＤ２を内蔵したｐチャネル電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１，Ｔ２が採用され、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４として、還流ダイオードＤ３またはＤ４を内蔵したｎチャネル電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ３，Ｔ４が採用されている。そして、モータ駆動回路２０，２１では、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ３の組と、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ４の組とが並列に接続される。
【００１７】
図２に示すように、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ３の接続点Ｐ１と、スイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ４の接続点Ｐ２とには、モータＭｓまたはＭｌの対応する端子が接続される。また、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２の接続点Ｐｖには、電源としての電源回路３０からの電圧Ｖ１（ＤＣ１２Ｖ）が印加され、スイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４の接続点Ｐｇは接地される。更に、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２の接続点Ｐｖと、スイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４の接続点Ｐｇとの間には、保護ダイオードとしてのツェナーダイオードＤ５が設置されている。
【００１８】
電源回路３０は、例えば、トランスや複数の電解コンデンサ、複数のダイオード、電源ＩＣ等を含むフライバックコンバータであり、家庭用の交流電源からの交流電力を電圧Ｖ１（ＤＣ１２Ｖ）の直流電力に変換するものである。また、電源回路３０には、電圧変換器３５がモータ駆動回路２０，２１と並列に接続されている。電圧変換器３５は、電源回路３０からの電圧Ｖ１をそれよりも低圧の電圧Ｖ２（ＤＣ５Ｖ）に変換して出力する。電圧変換器３５からの電圧Ｖ２は、マイコン２５や、ロータリエンコーダ１８，１９といった各種センサ類等に電源電圧として供給される。
【００１９】
制御装置としてのマイコン２５は、何れも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を有するマイクロコンピュータである。マイコン２５は、それぞれ対応するスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４（トランジスタＴ１〜Ｔ４）のゲート端子に接続される複数の出力ポートを有し、当該出力ポートからスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４へのゲート信号を出力することにより当該スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオンオフ制御する。また、マイコン２５は、操作パネル１４や図示しない人体センサ等からの信号を入力する。そして、マイコン２５は、操作パネル１４や各種センサからの信号等に基づいてモータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４へのゲート信号を生成し、便座１２や便蓋１３の開閉機構１６，１７のモータＭｓ，Ｍｌを制御する。
【００２０】
本実施形態では、モータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ４をオンする（導通させる）と共に、スイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ３をオフ（導通を解除）することで、モータＭｓ，Ｍｌを正転させて便座１２または便蓋１３を開くことができる。また、モータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ３をオンすると共に、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ４をオフすることで、モータＭｓ，Ｍｌを逆転させて便座１２または便蓋１３を閉じることができる。更に、モータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４をオンすると共に、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２をオフすることで、モータＭｓ，Ｍｌの端子同士を短絡させて当該モータＭｓ，Ｍｌの回転にブレーキ（ショートブレーキ）をかけることができる。
【００２１】
便座装置１０において、モータＭｓ，Ｍｌによる便座１２や便蓋１３の開閉は、基本的に、人体センサの信号の出力や使用者による操作パネル１４の操作に応じて実行されるが、便座１２や便蓋１３は、使用者が手動で開閉することもできる。ただし、マイコン２５やモータ駆動回路２０，２１に電源回路３０側からの電力（ＤＣ５ＶまたはＤＣ１２Ｖ）が供給されていない状態（待機状態やコンセントが抜かれた状態）で便座１２や便蓋１３が使用者により手動で開閉された場合、モータＭｓ，Ｍｌの端子間に逆起電力が発生し、当該逆起電力による電流が還流ダイオードＤ１またはＤ２を流れることでスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２の接続点Ｐｖにおける電圧が上昇し、モータ駆動回路２０，２１やモータＭｓ，Ｍｌに悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。
【００２２】
このため、本実施形態の便座装置１０では、マイコン２５やモータ駆動回路２０，２１に電源回路３０側からの電力が供給されていない状態で便座１２や便蓋１３が使用者により手動で開閉された際にモータ駆動回路２０，２１やモータＭｓ，Ｍｌを保護するために、図３に示す制御ルーチンが実行される。図３に示す制御ルーチンは、便座装置１０のマイコン２５が起動された際に、当該マイコン２５（ＣＰＵ）により実行される。
【００２３】
ここで、上述のようにマイコン２５やモータ駆動回路２０，２１に電源回路３０側からの電力が供給されていない状態で便座１２や便蓋１３が使用者により手動で開閉された際には、モータＭｓ，Ｍｌの逆起電力により接続点Ｐｖに生じた電圧が電圧変換器３５により降圧されてマイコン２５やロータリエンコーダ１８，１９に供給される。そして、この場合、モータＭｓ，Ｍｌ側からの電力によりマイコン２５が起動されると共に、ロータリエンコーダ１８，１９による回転変位の検出が可能となる。従って、図３の制御ルーチンは、通常の手順に従ってマイコン２５が起動された場合だけではなく、使用者による便座１２や便蓋１３の手動開閉操作に応じてマイコン２５が起動された場合にも実行されることになる。
【００２４】
図３のルーチンの開始に際して、マイコン２５（ＣＰＵ）は、ロータリエンコーダ１８，１９からの信号を入力し（ステップＳ１００）、モータＭｓ，Ｍｌ（開閉機構１６，１７の回転軸）の少なくとも何れか一方が回転しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。通常の手順に従ってマイコン２５が起動された場合には、その時点でモータＭｓ，Ｍｌの双方が回転していることはない。従って、ステップＳ１１０にてモータＭｓ，Ｍｌの双方が回転していないと判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、マイコン２５は、その時点で本ルーチンを終了させる。
【００２５】
これに対して、ステップＳ１１０にてモータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方が回転している判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、マイコン２５は、ロータリエンコーダ１８，１９からの信号に基づいて使用者により開閉させられた便座１２および便蓋１３の少なくとも何れか一方の開き角度θを導出する（ステップＳ１２０）。更に、マイコン２５は、導出した開き角度θが予め定められた閾値θｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。
【００２６】
ステップＳ１３０にて開き角度θが予め定められた閾値θｒｅｆ以上であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、マイコン２５は、モータＭｓ，Ｍｌのうちの回転している少なくとも何れか一方に対応したモータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ４をオンすると共に、スイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ３をオフし（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了させる。これにより、回転していたモータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方は、接続点Ｐｖからの電流が供給されることで正転し、それにより便座１２および便蓋１３の少なくとも何れか一方が開くことになる。
【００２７】
一方、ステップＳ１３０にて開き角度θが予め定められた閾値θｒｅｆ未満であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、マイコン２５は、モータＭｓ，Ｍｌのうちの回転している少なくとも何れか一方に対応したモータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ３をオンすると共に、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ４をオフ（導通を解除）し（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了させる。これにより、回転していたモータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方は、接続点Ｐｖからの電流が供給されることで逆転し、それにより便座１２および便蓋１３の少なくとも何れか一方が閉じられることになる。
【００２８】
上述のように、便座装置１０では、マイコン２５やモータ駆動回路２０，２１に電源回路３０から電力が供給されていない状態で便座１２および便蓋１３の少なくとも何れか一方が使用者により手動で開閉されると、それに伴って発生したモータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方の逆起電力が電圧変換器３５により電圧変換されてマイコン２５やロータリエンコーダ１８，１９に供給される。そして、マイコン２５は、当該モータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方の逆起電力に基づく電力により起動され、上述の制御ルーチンを実行してモータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方が正転または逆転するようにモータ駆動回路２０，２１の少なくとも何れか一方を制御する。これにより、便座装置１０では、逆起電力の上昇等を検出する保護回路等を用いることなく、便座１２および便蓋１３の少なくとも何れか一方の手動開閉操作に伴って発生したモータＭｓ，Ｍｌの少なくとも何れか一方の逆起電力を適正に放電させてモータＭｓ，Ｍｌやモータ駆動回路２０，２１を保護することが可能となり、コストアップやサイズアップを抑制することができる。
【００２９】
また、便座装置１０において、マイコン２５は、ロータリエンコーダ１８，１９からの信号に基づいてモータＭｓ，Ｍｌ側から電力が供給されているか否かを判定し（図３のステップＳ１００，Ｓ１１０）、モータＭｓ，Ｍｌ側から電力が供給されていると判定した際に、モータＭｓ，Ｍｌが正転または逆転するようにモータ駆動回路２０，２１を制御す（図３のステップＳ１２０〜Ｓ１５０）。このように、便座１２または便蓋１３を開閉させるモータＭｓ，Ｍｌの制御に用いられるロータリエンコーダ１８，１９からの信号に基づいて当該モータＭｓ，Ｍｌ側からマイコン２５に電力が供給されているか否かを判定することで、便座装置１０のコストアップやサイズアップをより良好に抑制することが可能となる。
【００３０】
更に、便座装置１０において、マイコン２５は、モータＭｓ，Ｍｌ側から電力が供給された際に、ロータリエンコーダ１８，１９からの信号に基づいて便座１２および便蓋１３の少なくとも何れか一方の開き角度θを取得し（図３のステップＳ１２０）、取得した開き角度θに応じてモータＭｓ，Ｍｌが正転または逆転するようにモータ駆動回路２０，２１を制御する（図３のステップＳ１３０〜Ｓ１５０）。これにより、モータにより手動開閉操作をアシストしたり、手動開閉操作を規制したりすることが可能となる。
【００３１】
ただし、図３のステップＳ１４０およびＳ１５０の何れか一方において、モータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４をオンすると共に、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２をオフし、モータＭｓ，Ｍｌの端子同士を短絡させて当該モータＭｓ，Ｍｌの回転にブレーキ（ショートブレーキ）をかけてもよい。また、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理の代わりに、ステップＳ１１０にて肯定判断がなされた後に、モータ駆動回路２０，２１のスイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４をオンすると共に、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２をオフしてモータＭｓ，Ｍｌの端子同士を短絡させてもよい。更に、図３のステップＳ１３０にて肯定判断がなされた場合の処理は、上述のものに限られない。すなわち、図３のステップＳ１３０にて肯定判断がなされた場合には、便座１２や便蓋１３の開き角度θや回動方向等に応じた適正な方向にてモータＭｓ，Ｍｌを回転させたり、ショートブレーキをかけたりすればよい。
【００３２】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本開示の発明は、便座装置の製造産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  便器、１０  便座装置、１１  ケーシング、１２  便座、１３  便蓋、１４  操作パネル、１５  洗浄ノズル、１６，１７  開閉機構、１８，１９  ロータリエンコーダ、２０，２１  モータ駆動回路、２５  マイコン、３０  電源回路、３５  電圧変換器、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４  還流ダイオード、Ｄ５  ツェナーダイオード、Ｐ１，Ｐ２，Ｐｖ，Ｐｇ  接続点、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  スイッチング素子、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４  トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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