(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座部と、
前記便座部の下方に配置され、熱可塑性樹脂によって形成されたチューブ状のフィルムを送り出すフィルムフィードローラと、
前記フィルムを加熱するヒータと、
前記ヒータに前記フィルムを圧接する圧着部と、
前記ヒータに流れる電流を検出し増幅する電流アンプを含む電流検出回路と、前記ヒータに印可される電圧を検出する電圧検出回路とを備えて前記ヒータの抵抗値を検出するヒータ抵抗値検出部と、
前記ヒータ抵抗値検出部が前記電流アンプによって増幅された電流及び前記ヒータに印加される電圧をサンプリングし、サンプリングされた前記電流から前記電流アンプのオフセット電流値を差し引いて検出した前記抵抗値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、
を備えるトイレ装置。
【請求項２】
前記フィルムを絞り込む絞り込み部を、前記フィルムフィードローラと前記ヒータとの間に備える請求項１に記載のトイレ装置。
【請求項３】
前記ヒータの下方に配置され、前記フィルムの引き出し方向に引く切断ローラをさらに備える請求項１又は請求項２に記載のトイレ装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記ヒータが冷却中のとき、前記ヒータをＯＦＦしたまま前記オフセット電流値をサンプリングし、さらに前記ヒータを所定時間だけＯＮして前記電流アンプによって増幅された電流値及び前記ヒータに印加される電圧値をサンプリングし、
前記ヒータが加熱中のとき、前記電流アンプによって増幅された電流値及び前記ヒータに印加される電圧値をサンプリングする請求項１〜３のいずれかに記載のトイレ装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記抵抗値から前記ヒータの温度を算出し、この温度と閾値とに基づいて前記ヒータの制御を行う請求項４に記載のトイレ装置。
【請求項６】
熱可塑性のフィルムを加熱するヒータと、
前記ヒータに前記フィルムを圧接する圧着部と、
前記ヒータに流れる電流を検出し増幅する電流アンプを含む電流検出回路と、前記ヒータに印可される電圧を検出する電圧検出回路とを備えた前記ヒータの抵抗値を検出するヒータ抵抗値検出部と、
前記ヒータ抵抗値検出部が前記電流アンプによって増幅された電流値及び前記ヒータに印加される電圧値をサンプリングし、サンプリングされた前記電流値と前記電圧値とから前記電流アンプのオフセット電流値を差し引いて検出した前記抵抗値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、
を備えるフィルムシール装置。
【請求項７】
前記ヒータの下方に配置され、前記フィルムを前記フィルムの引き出し方向に引く切断ローラをさらに備える請求項６に記載のフィルムシール装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記ヒータが冷却中のとき、前記ヒータをＯＦＦしたまま前記オフセット電流値をサンプリングし、さらに前記ヒータを所定時間だけＯＮして前記電流アンプによって増幅された前記電流値及び前記ヒータに印加される前記電圧値をサンプリングし、
前記ヒータが加熱中のとき、前記電流アンプによって増幅された前記電流値及び前記ヒータに印加される前記電圧値をサンプリングする請求項７に記載のフィルムシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレ装置及びフィルムシール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
仮設トイレや移動式トイレのようなトイレ装置には、排泄物（以下、内容物という。）を熱可塑性の筒状フィルムに入れ、これをヒータ付きのフィルムシール装置によって封止し、さらに切断して内容物を個別に包装するものがある。
【０００３】
この種のトイレ装置は、フィルムを封止する際に、フィルムをアクチュエータによって絞り込み、ヒータとこのヒータにフィルムを押圧する圧着部によって保持してシールする。従って、保持されたフィルムは、位置によってフィルムの重なり具合が異なるため、厚みにばらつきがあり、ヒータの温度管理がシールの気密性を確保する点において重要な要素となる。温度が高すぎたり低すぎたりすると、フィルムが破れたり、シールが不完全となるからである。
【０００４】
この点に関し、ヒータ部分の温度を検知する温度検知器を備え、この温度検知器によって検知した温度に基づいてヒータの温度を制御するシール装置が提案されている。
【０００５】
しかしこの装置によっては、温度検出器の価格が高いため、トイレ装置全体の製造コストが高いものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４７０８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は温度検知器を用いずに、フィルムのシールを確実に行うとともに、製造コストが安価なトイレ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係るトイレ装置は、便座部と、前記便座部の下方に配置され、熱可塑性樹脂によって形成されたチューブ状のフィルムを送り出すフィルムフィードローラと、前記フィルムを絞り込む絞り込み部と、前記フィルムを加熱するヒータと、  前記ヒータに前記フィルムを圧接する圧着部と、前記ヒータの抵抗値を検出するヒータ抵抗値検出部と、前記ヒータ抵抗値検出部が検出した前記抵抗値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フィルムのシールを確実に行うとともに、製造コストが安価なトイレ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用するトイレ装置の一例を示す斜視図。
【図２】本発明のシール装置の構成例を示す図。
【図３】図２のシール装置のシール動作を示す図。
【図４】本発明のトイレ装置の構成を示すブロック図。
【図５】ヒータ抵抗検出部の回路構成例を示す図。
【図６】制御部によるフィルムのカット動作を示すフローチャート。
【図７】ヒータの状態を示す状態遷移図。
【図８】加熱中モードにおけるインターバルタイマの出力信号と電圧・電流測定のサンプリングのタイミングを示すタイミングチャート。
【図９】冷却中モードにおけるインターバルタイマの出力信号と電圧・電流測定のサンプリングのタイミングを示すタイミングチャート。
【図１０】図９におけるヒータ電流・電圧測定の動作を模式的に拡大して表示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかるフィルムシール装置及びトイレ装置を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るトイレ装置１を示す斜視図である。図１に示すように、トイレ装置１は、内部にフィルムシール装置（以下、シール装置２という。）を備える本体部１１と、本体部１１の上面に設置される便座部１２と、便座部１２の直下に設けられる開口部１３と、前記本体部１１の機構に指示を与える指示コントローラ１４と、を備える。
【００１３】
図２は、シール装置２の構成を示す図である。図２においては、シール動作前の様子が図示されている。図２に示すように、シール装置２は、フィルムフィードローラ２０１と、第１アクチュエータ２０３及び第２アクチュエータ２０４と、ヒータ２０５と、圧着部２０６と、切断ローラ２０７と、を備える。
【００１４】
フィルム２１０は、チューブ形状をなし、開口部１３の周囲に開口した状態により折りたたまれて配置され、先端は開口部の下方に引き出される。フィルム２１０は熱可塑性の樹脂によって形成される。
【００１５】
フィルムフィードローラ２０１は、従動して回転する従動フィードローラ２０２と対となって開口部１３の下方に配置される。フィルムフィードローラ２０１はフィルムフィードモータＭ１によって矢印Ｘ１に示す方向に回転される。フィルムフィードローラ２０１と従動フィードローラ２０２の対は、フィルム２１０の幅方向両端部にそれぞれ一つずつ配置される。
【００１６】
第１アクチュエータ２０３及び第２アクチュエータ２０４（以下、絞り込み部ともいう。）は、フィルムフィードローラ２０１の下方に配置される。第１アクチュエータ２０３及び第２アクチュエータ２０４は、平面視が中央に凹となる形状をなし、この凹部が互いに対向して配置される。第１アクチュエータ２０３及び第２アクチュエータ２０４はこの凹部にフィルム２１０を絞り込むように作動する。第１アクチュエータ２０３は固定され、第２アクチュエータ２０４が駆動部Ｄ１により前記第１アクチュエータ２０３の方に向けて変位されることによりフィルム２１０の開口径が第１アクチュエータ２０３及び第２アクチュエータ２０４によって絞り込まれる。
【００１７】
ヒータ２０５は、前記絞り込み部の下方に配置される。ヒータ２０５は、フィルム２１０側の先端に加熱部を有する。圧着部２０６は、耐熱性の樹脂によって形成され、駆動部Ｄ１によって絞り込まれたフィルム２１０をヒータ２０５の方向に押圧する。
【００１８】
切断ローラ２０７は、従動して回転する従動切断ローラ２０８と対となってヒータ２０５の直下に配置される。切断ローラ２０７はローラモータＭ２によって図３に示す矢印Ｘ４の方向に回転される。従動切断ローラ２０８は駆動部Ｄ１によって切断ローラ２０７の方向に変位される。ここで、第２アクチュエータ２０４、圧着部２０６、及び従動切断ローラ２０８は、連動して駆動部Ｄ１によって変位動作をさせられる。
【００１９】
図３は、シール装置２のシール動作を説明するための図である。図３に示すように、フィルム２１０をシールする際には、まずフィルムフィードローラ２０１が停止される。次に、第２アクチュエータ２０４、圧着部２０６、及び従動切断ローラ２０８が駆動部Ｄ１によって矢印方向（図３の左方向）に変位される。絞り込み部がフィルム２１０を絞り込み、圧着部２０６が矢印Ｘ２に示すヒータ２０５の方向にフィルム２１０を押圧する。従動切断ローラ２０８は駆動部Ｄ１によって矢印Ｘ３に示す切断ローラ２０７の方向に押圧される。
【００２０】
ここで、シールおよび切断の為の加熱動作がヒータ２０５によって行われる。ヒータ２０５のフィルム２１０を切断する部分はフィルム２１０をシールする部分よりも先端がとがった形状をなし、温度が高い。そして、ヒータ２０５はシールおよび切断後に樹脂の固化温度まで冷却される。その後、切断ローラ２０７が矢印Ｘ４に示すフィルム２１０の引き出し方向に回転し、内容物が封止された状態において切断されたフィルム２１０は矢印Ｘ５に示す下方に自然落下する。
【００２１】
図４は、トイレ装置１に内装されるシール装置２を含む本体部１１と指示コントローラ１４の構成を示すブロック図である。図４に示すように、指示コントローラ１４は、フィルム２１０のフィードを本体部１１の制御部４０１に指示するフィルムフィードスイッチ４１１と、フィルム２１０の切断を本体部１１の制御部４０１に指示するカットスイッチ４１２と、を備える。
【００２２】
本体部１１は、マイコン、又はＣＰＵ（central processing unit）などの演算装置を含む制御部４０１と、フィルムフィードモータＭ１と、駆動部Ｄ１と、ローラモータＭ２と、ヒータ２０５と、ヒータ抵抗値検出部４０２と、を備える。
【００２３】
ヒータ抵抗値検出部４０２は、ヒータ２０５に印可される電圧値およびヒータ２０５に流れる電流値を検出し、制御部４０１に出力する。制御部４０１は、ヒータ抵抗値検出部４０２が検出した電圧値および電流値に基づいてヒータ２０５の抵抗値を演算し、さらにこの算出された抵抗値に基づいてヒータ２０５の温度を算出する。そして、制御部４０１はこの算出された温度に基づいてヒータ２０５の温度制御を行う。
【００２４】
図５は、ヒータ抵抗値検出部４０２の回路構成例を示す図である。図５に示すように、ヒータ２０５は、一端が電源５０８に接続される。ヒータ２０５の他端はＭＯＳ  ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのスイッチング素子５０５が接続される。ここでは、スイッチング素子５０５がｎ型のＭＯＳ  ＦＥＴである例を説明する。スイッチング素子５０５のドレイン端子にはヒータ２０５の他端が、ソース端子には一端が接地する電流検出用抵抗５０７が接続され、ゲート端子には検出部制御部５０１の出力端子ＯＵＴが接続される。
【００２５】
制御部４０１は検出部制御部５０１を兼ねていてもよい。以下、制御部４０１と検出部制御部５０１とを含めて制御部４０１ということもある。
【００２６】
電流検出用抵抗５０７には電流アンプ５０６が接続され、電流アンプ５０６によって増幅された電流値Ｉは検出部制御部５０１の第１Ａ／Ｄコンバータの入力端子から入力される。スイッチング素子５０５のドレイン端子は、電流アンプ５０６と電流検出用抵抗５０７に接続する。以下、電流アンプ５０６を含む電流を検出する回路を電流検出回路という。
【００２７】
電源５０８には、ヒータ２０５と並列に第１の抵抗５０３の一端が接続し、第１の抵抗５０３の他端には一端が接地する第２の抵抗５０２が接続される。第１の抵抗５０３及び第２の抵抗５０２によって分圧された電圧値Ｖは検出部制御部５０１の第２Ａ／Ｄコンバータの入力端子から入力される。以下、ヒータ２０５に印可される電圧を検出する回路を電圧検出回路という。
【００２８】
ヒータ抵抗値検出部４０２は、第１Ａ／Ｄコンバータによって取得した電流値Ｉと、ヒータ２０５に印加される電圧である第２Ａ／Ｄコンバータによって取得した電圧値Ｖから、以下の（１）式によって抵抗値Ｒを求める。
Ｒ＝Ｖ／Ｉ  ・・・（１）
【００２９】
図６は、制御部４０１によるフィルム２１０のカット動作を示すフローチャートである。図６に示すように、ステップ６０１において、制御部４０１は駆動部Ｄ１を駆動させて第２アクチュエータ２０４、圧着部２０６、及び従動切断ローラ２０８を変位させる。
【００３０】
ステップ６０２において、制御部４０１はヒータ２０５の温度が閾値より高いかを判定する。制御部４０１は、ヒータ２０５の温度が閾値より高いと判定した場合（ステップ６０２のＹ）、ステップ６０３に進み、閾値より高いと判定しない場合（ステップ６０２のＮ）、ステップ６０４に進む。
【００３１】
ステップ６０３において、制御部４０１はヒータ２０５の冷却動作を行う。
【００３２】
ステップ６０４において、制御部４０１はヒータ２０５の加熱動作を行う。
【００３３】
ステップ６０５において、制御部４０１はヒータ冷却動作またはヒータ加熱動作のいずれかの動作開始から所定時間を経過したかを判定する。制御部４０１は、所定時間経過したと判定した場合（ステップ６０５のＹ）、ステップ６０６に進み、所定時間経過していないと判定した場合（ステップ６０５のＮ）、ステップ６０２に戻る。このステップ６０２からステップ６０５までの動作は所定時間の間、ヒータ２０５の温度を閾値に保つための動作である。
【００３４】
ステップ６０６において、制御部４０１はヒータ冷却動作を行う。
【００３５】
ステップ６０７において、制御部４０１はヒータ２０５の温度を算出し、ヒータ２０５の温度がフィルム２１０の樹脂の凝固する温度まで冷却したかを判定する。制御部４０１は、ヒータ２０５がフィルム２１０の樹脂が凝固する温度まで冷却されたと判定した場合（ステップ６０７のＹ）、ステップ６０８に進み、ヒータ２０５がフィルム２１０の樹脂が凝固する温度まで冷却されていないと判定した場合（ステップ６０７のＮ）、ステップ６０６に戻る。
【００３６】
ステップ６０８において、制御部４０１はローラモータＭ２を駆動させ、フィルム２１０を引き出し方向に引き出す。これは、ヒータ２０５の加熱動作によってフィルム２１０は切断されているが、加熱の際に溶けた樹脂がヒータ２０５に凝固することによりフィルム２１０がヒータ２０５に付着してしまった場合にも自然落下できるようにするためにフィルム２１０をヒータ２０５から引き剥がす動作である。
【００３７】
ステップ６０９において、制御部４０１は駆動部Ｄ１を駆動させて第２アクチュエータ２０４、圧着部２０６、及び従動切断ローラ２０８を初期位置に戻るように変位させる。
【００３８】
図７は、トイレ装置１のヒータ２０５における状態を示す状態遷移図である。図７に示すように、ヒータ２０５の状態は、電源ＯＦＦ状態７１０と、冷却中モード７２０と、加熱中モード７３０とがある。
【００３９】
電源ＯＦＦ状態７１０において電源が投入されると、トイレ装置１のヒータ２５０は冷却中モード７２０のオフセット電流測定７２１に遷移する。オフセット電流測定７２１においては、電流アンプ５０６の電流のオフセット誤差が検出される。
【００４０】
ヒータ２５０は、インターバルタイマが所定時間ごとに出力する信号に基づいて電圧・電流測定７２２とオフセット電流測定７２１とを交互に遷移する。電圧・電流測定７２２においては、トイレ装置１は制御部４０１によってヒータ２０５の電圧測定と電流測定とを、一度のインターバルタイマにてほぼ同時に行う。ここで、電圧値及び電流値を測定するためには電流をヒータ２０５に流さなければならない。従って、制御部４０１は冷却に支障がない程度の微小な時間だけ電流をヒータ２０５に流して測定を行う。
【００４１】
ヒータ２０５は、制御部４０１が加熱の要求が発生することによってヒータ過熱ステップ（図６のステップ６０４）に入った場合、加熱中モード７３０に遷移し、ヒータ２０５をＯＮする。加熱中モード７３０においては、制御部４０１はインターバルタイマが所定時間ごとに出力する信号に基づいて、ヒータ電圧測定７３１とヒータ電流測定７３２とを繰り返す。そして、制御部４０１は冷却の要求が発生してヒータ冷却ステップ（図６のステップ６０３及びステップ６０６）に入った場合、ヒータ２０５をＯＦＦして冷却中モード７２０に遷移させる。
【００４２】
図８は、加熱中モード７３０におけるインターバルタイマの出力信号と電圧・電流測定のサンプリングのタイミングを示すタイミングチャートである。図８に示すように、インターバルタイマは所定時間Ｔ１、例えば５ｍｓごとに信号を出力する。ヒータ２０５は加熱をするためにＯＮのままであり、制御部４０１はインターバルタイマの出力信号に基づいて、電圧・電流測定のサンプリングを行う。
【００４３】
図９は、冷却中モード７２０におけるインターバルタイマの出力信号と電圧・電流測定のサンプリングのタイミングを示すタイミングチャートである。図９に示すように、インターバルタイマは所定時間Ｔ１、例えば５ｍｓごとに信号を出力する。制御部４０１は、インターバルタイマの信号が出力されるたびに、ヒータ電流・電圧測定の動作とオフセット電流測定の動作とを交互に繰り返す。
【００４４】
ヒータ電流・電圧測定の動作においては、ヒータ２０５は冷却のためにＯＦＦされているが、電圧及び電流を測定するために冷却に支障のない時間だけヒータをＯＮして電流を流す。そして、制御部４０１はヒータ２０５の電流値と電圧値を測定する。
【００４５】
オフセット電流測定の動作においては、制御部４０１はヒータ２０５をＯＦＦしたままオフセット電流を測定する。ここで、ヒータ抵抗値検出部４０２が検出する電流値Ｉは電流アンプ５０６のオフセット誤差を含んでいる。従って、電流値Ｉからこのオフセット誤差を差し引く必要がある。このため、予め電流ＯＦＦの状態における電流値をサンプリングしてオフセット電流値を測定しておく。
【００４６】
図１０は、図９におけるヒータ電流・電圧測定の動作を模式的に拡大して表示した説明図である。図１０に示すように、制御部４０１はインターバルタイマの出力信号に基づいて、ヒータ２０５を冷却に支障がない時間Ｔ２、例えば２０μｓの間ＯＮして電流を流す。
【００４７】
さらに制御部４０１は、所定の時間間隔である安定期間が経過した後に、電圧値Ｖを測定し、次に電流値Ｉを測定する。ここで、電圧は例えば１２Ｖからヒータ２０５への電流による電圧低下値ΔＶだけ低い電圧値Ｖが検知される。
【００４８】
制御部４０１は、次の（２）式により電流差分ΔＩを算出する。
電流差分ΔＩ＝Ｉ−（オフセット電流値）  ・・・（２）
ここで、オフセット電流値は、上述のあらかじめ電流ＯＦＦの状態における電流値をサンプリングして測定したオフセット電流値である。
【００４９】
制御部４０１は、このΔＩを（１）式のＩに、電圧値Ｖを（１）式のＶに代入して抵抗値Ｒを算出する。
【００５０】
次に、制御部４０１は、次の（３）式により抵抗値Ｒに基づいてヒータ２０５の温度Ｔを算出する。
Ｔ＝（Ｒ−Ｒ０）／（α・Ｒ０）  ・・・（３）
ここで、Ｒ０は、０℃におけるヒータ２０５の抵抗値、αは、ヒータ２０５の発熱体材質の温度係数である。
【００５１】
以上述べたように、本発明のトイレ装置１は、便座部１２と、熱可塑性樹脂によって形成されたチューブ状のフィルム２１０を送り出すフィルムフィードローラ２０１と、フィルム２１０を絞り込む絞り込み部と、フィルム２１０を加熱するヒータ２０５と、ヒータ２０５にフィルム２１０を圧接する圧着部２０６と、ヒータ２０５の下方に配置され、フィルム２１０を下方に引く切断ローラ２０７と、ヒータ２０５の抵抗値Ｒを検出するヒータ抵抗値検出部４０２と、ヒータ抵抗値検出部４０２が検出した抵抗値Ｒに基づいてヒータ２０５を制御する制御部４０１と、を備える。
【００５２】
従って、本発明によれば、熱電対等の温度検出器を用いなくとも、フィルムのシールを確実に行うとともに、製造コストが安価なフィルムシール装置を提供することができるという効果がある。
【符号の説明】
【００５３】
１  トイレ装置
２  シール装置
１１  本体部
１２  便座部
１３  開口部
１４  指示コントローラ
２０１  フィルムフィードローラ
２０２  従動フィードローラ
２０３  第１アクチュエータ
２０４  第２アクチュエータ
２０５  ヒータ
２０６  圧着部
２０７  切断ローラ
２０８  従動切断ローラ
２１０  フィルム
４０１  制御部
４０２  ヒータ抵抗値検出部
４１１  フィルムフィードスイッチ
４１２  カットスイッチ
５０１  検出部制御部
５０２  第２の抵抗
５０３  第１の抵抗
５０５  スイッチング素子
５０６  電流アンプ
５０７  電流検出用抵抗
５０８  電源
【図１】
0006691383.tif 000002
【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】
0006691383.tif 000008
【図８】
0006691383.tif 000009
【図９】
0006691383.tif 000010
【図１０】
0006691383.tif 000011