JPH01223230A

JPH01223230A - 大便器洗浄装置

Info

Publication number: JPH01223230A
Application number: JP63049993A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsui; 修筒井; Hisato Haraga; 久人原賀; Atsuo Makita; 牧田　厚雄
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1988-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1989-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、流量制御可能な大便器洗浄装置に関する。

（ロ）従来の技術従来、大便器洗浄装置は、各種形態のものが使用されて
おり、その一つとして、特開昭６０−１３６６８４号公
報に、大便器洗浄装置として用いることができる電磁弁
装置が記載されている。

そして、かかる電磁弁装置は、第１６図に示すような構
造を有している。

即ち、４１は流体の流入口４２と流出口４３とを設けた
本体で、前記流入口４２と流出口４３との間に形成した
流路４４に流入口４２から順に、止水栓４５、フィルタ
４６、電磁弁部４７を設けている。

前記止水栓４５は、弁４８と弁押さえ棒４９とで構成し
、通常は図示するように、水圧により上方に押上げられ
て開口５０が開いて水が流れるようになっており、水を
止めるときには、弁押さえ棒４９のねじ部を締めつけて
下方へ移動し、弁４８を押圧して開口５０を閉塞し、水
の流れを遮断するようにしている。

また、電磁弁部４７は、軸方向に２個並設した円筒状電
磁コイル５１．５２の中心部に、同電磁コイル５１．５
２の励磁によって進退動するプランジャ５３を嵌挿して
いる。

また、流出口４３側の流路を延出して形成した両端開口
の筒体５４の上端開口５５をプランジャ５３とともに上
下動する弁５６により開閉するように構成している。

かかる構成によって、電磁コイル５１．５２がとも、に
非励磁の場合はバネ５７により弁５６はプランジャ５３
によって上端開口５５を閉塞している。

そして、電磁コイル５１のみが励磁された場合は、弁５
６が一定距離上昇して流体が小流量の流体が流出するこ
とになる。

さらに、電磁コイル５１．５３をともに励磁した場合は
、弁５６はさらに上昇し、電磁コイル５１の作動した場
合と比較して、大流量の流体が流出することになる。

従って、かかる電磁弁装置を大便器洗浄装置として用い
た場合は、小便時と大便時とに分けて使用流量を電気的
に切換することができる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、かかる大便器洗浄装置（電磁弁装置）は、未だ
、以下の問題点を有していた。

即ち、かかる大便器洗浄装置は、専ら小量洗浄動作と大
量洗浄動作のいずれかを選択することができるのみであ
り、各動作においては、自然流水による不定の流量パタ
ーンしか洗浄水を流出することができない。

しかるに、便器の洗浄効果は、便器の形状、配管特性、
洗浄水の流量、水圧等の因子によって大幅に左右される
ものであり、上記の不定の流量パターンでは、全ての便
器に対して最大の洗浄効果を上げることができず、また
、洗浄水の量も不必要に多かったり、少なかったりして
いた。

本発明は、上記問題点を解決することができる大便器洗
浄装置を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、流量制御弁を、制御装置に予めセットした流
量パターンプログラムに基づいて駆動し、一洗浄動作に
おいて、洗浄流量を経時的に変化できるように構成した
ことを特徴とする大便器洗浄装置に係るものである。

（ホ）作用及び効果以下に述べる構成により、本発明は、次の作用及び効果
を奏する。

本発明では、一洗浄動作において、洗浄流量を経時変化
できるようにしたので、便器の形状、配管特性、水圧、
その他の因子に対応した最適の流量パターンで洗浄水を
大便器中に流出することができるので、洗浄効果を最大
にあげることができるとともに、使用洗浄水の流量を最
小にすることができる。

くべ）実施例以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体的
に説明する。

第１図において、１０はビルディングの屋上環に設置し
た貯水タンクであり、同貯水タンク１０から給水本管１
１及び給水分岐管１２を通して、各階の大便器１３に洗
浄水が供給される。

そして、給水分岐管１２には、給水本管１１側から大便
器１３に向けて順に、止水栓１４、流量制御弁１５及び
大気開放弁（バキュームブレーカ−）１６を取付けてい
る。

また、かかる流量制御弁１５の駆動は、制御装置１７に
よって制御され、制御装置１７には洗浄操作ボタン１９
を具備する操作盤１８が接続されている。

また、第２図に上記制御装置１７の回路構成を示してお
り、図示するように、制御装置１７は、マイクロプロセ
ッサ２１と、入出力インターフェース２２．２３と、大
便器１３の形状、配管特性、水圧等を考慮して作成した
最適の流量パターンプログラム及び後述する圧電素子ｅ
、ｆ、ｇ、ｈの駆動順序プログラムを記憶しているメモ
リ２４とからなる。

ついで、上記構成を有する大便器洗浄装置の作動につい
て、第１図、第２図及び第３図を参照して具体的に説明
する。

用便後、使用者が操作盤１８上の洗浄操作ボタン１９を
押すと、出力信号がマイクロプロセッサ１７に送られる
。そして、この出力信号に基づいて、制御装置１７はメ
モリ２４から流量パターンプログラムを読みだし、同流
量パターンプログラムに基づいて、流量制御弁１５を駆
動・開弁して、所望の流量パターンによって大便器１３
内に洗浄水を供給することができる。

第３図に、かかる流量パターンの一形態を示しており、
図示するように、本実施例では、階段状に経時的に流量
を減らしている。即ち、最初の段階で大量に流し、つい
で、わずかに減らした後定密約に流し、最後に急激に減
らした後、定常的に小量流すものである。

このような流出パターンで流出・洗浄することによって
、早期にサイホン現象を発生させ、このサイホンを小流
量で持続せしめることにより、大便器１３に付着する汚
物等を完全に除去かつ流出することができ、さらに封水
を確保できるので、従来の流量パターン（自然流出）の
場合と比較して最大の洗浄効果を奏する。また、使用流
量も、第３図に示すように、従来の流量パターンと比較
して著しく少なくすることができる。

第４図に、上記大便器洗浄装置の具体的構成を示す。

図示するように、止水栓１４は、弁３０と弁押さえ欅３
１で構成し、通常は図示するように、水圧により上方に
押上げられて開口３２が開いて水が流れるようになって
おり、水を止めるときには、弁押さえ棒３１のねじ部を
締めつけて下方へ移動し、弁３０を押圧して開口３２を
閉塞し、水の流れを遮断するようにしている。

また、流量制御弁１５は、本実施例では、積層式圧電ア
クチュエータＡを駆動部としたダイヤフラム弁３３によ
って構成している。

しかし、これに限られるものではなく、駆動部としては
、圧電バイモルフアクチュエータ、ステンピングリニャ
モータ（回転式）と回転ねじとの組み合わせ、ステッピ
ングモータ（回転式）と回転ねじとの組み合わせ等の他
のモータやアクチュエータも用いることができ、流量制
御弁としては、パイロット式、直動式の玉形、球形、円
筒形、門形等、各種の弁を用いることができる。

−例として、第１３図は、玉形弁のスピンドル６０をギ
ヤトレイン６１を介してステッピングモータ６２で駆動
し、流量を制御するものである。

以下、同圧電アクチュエータＡの構成及びその作用につ
いて、第５図〜第１０図を参照して説明する。

第５図に示すように、アクチュエータＡは、前後壁ａ、
ｂを具備する筒状のアクチュエータケーシングＣ内に、
同心円的にかつ軸線に沿って進退自在にプランジャｄを
取付け、さらに、プランジャｄの外周面上に、同心円的
に、４つの圧電素子ｅ、ｆ＋ｇ＋ｈからなる圧電素子組
立体Ｂを配設することによって構成している。

なお、プランジャｄの先端にダイヤフラム弁３３が取付
けられており、同ダイヤフラム弁３３によって、開口３
４を開閉することができる。

また、図示の実施例において、圧電素子ｇ、ｈは、アク
チュエータケーシングＣの中央部に配設されており、ア
クチュエータケーシングＣに基端を固定した保持具Ｈの
先端に固着されている。

また、Ｌ’Ｊ　はその基端を圧電素子ｇ、ｈに固着する
とともにその先端を前後壁ａ、ｂに向けて伸延する片持
ち梁状の弾性ブリッジである。

そして、同弾性ブリッジＬＪの先端は、その外周面に圧
電素子ｅ、ｆを取付けるとともに、その内周面に、ブレ
ーキシューに、１を固着している。

そして、この圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、電源をオフし
た際に縮むように構成されている。

即ち、圧電素子ｅ、ｆは、通電状態では伸びてその内径
を拡径してプランジャｄのクランプを解除するとともに
、通電していない状態では縮んで内径を縮径してプラン
ジャｄをクランプする。一方、圧電素子ｇ、ｈは、通電
状態ではプランジャｄ上を軸線方向に伸びた状態にあり
、非通電状態では、プランジャｄ上を縮み、その軸線方
向の全長を短くすることになる。

そして、プランジャｄは、かかる４つの圧電素子ｅ　＋
　ｆ　ｔ　ｇ　ｔ　ｈを、第２図に示す制御装置１７に
よって制御することにより、軸線方向に移動することが
できる。

圧電素子ｅ　＋　ｆ　＋　ｇ　＋　ｈは、第５図及び第
６図に示すように、多数の圧電素子片をプランジャｄの
軸芯方向に積層して形成した円筒状の素子で、円筒の両
端に電極が設けられており、この両端に電圧を印加する
ことにより、伸びるように構成されている。

なお、圧電素子片は、例えば、圧電セラミックスを用い
ることができ、かかる圧電セラミックスとしては、ＡＢ
Ｏ３ペロブスカイト形の結晶構造をもつ強誘電材料であ
ってＰ　ＺＴ　（Ｐ　ｂ　（Ｚ　ｒ。

Ｔｉ）０３系、やＰＬＺＴ　（Ｐｂ　（Ｚｒ、Ｔｉ）０
３　）、ＰＴ　（ＰｂＴｉ０３　）系、あるいはｐｚＴ
を基にした３成分系のものを用いることができる。

また、圧電素子ｅ＋Ｌｇ＋ｔｌは、第７図に示すように
、多数の薄肉リング状の圧電素子片をプランジャｄの軸
芯廻りに軸線方向に積層して形成することもできる。こ
の場合、電圧の印加方向を９０度変えることになる。

また、第５図において、ｍはアクチュエータＡの水密性
を高めるために設けた摺動抵抗の小さいＵ字形又はＹ字
形パツキンである。

パツキンｍ又はプランジャーｄのいずれかの摺動部にフ
ッ素樹脂、ポリエチレン樹脂等の低摩擦係数、耐摩耗性
材料を貼着することもできる。

なお、上記構成において、圧電素子ｅ＋ｆｔｇ＋１１は
、円形断面のみでなく、例えば、矩形断面等とすること
もでき、また、第８図及び第９図に示す如く、分割片か
ら形成することもできる。

また、プランジャｄは、圧電素子ｅ、ｆの内側に位置す
るブレーキシューに、ｌによって多数回クランプされる
ものであるため、線膨張係数が小さく、硬度、強度、耐
クリープ性及び耐摩耗性が大きく、さらに、加工精度が
高いものが望ましく、例えば、セラミック素材としたも
のが考えられる。

ついで、かかる構成を有するアクチュエータＡによるプ
ランジャｄの移動について、第１０図〜第１２図を参照
して説明する。

第２図に示す洗浄操作ボタン１９を押すと、制御装置１
７が、メモリ２４から読み出した駆動順序プログラムに
基づいて、第１０図に示すように、圧電素子ｅへの電圧
を解除してブレーキシューｋを縮め、プランジャｄをク
ランプさせるとともに、圧電素子ｆに電圧を印加して伸
ばしプレデキシューｌを拡径し、プランジャｄのクラン
プを解除する。

次に、第１１図に示すように、圧電素子ｇ、ｈに電圧を
印加して伸ばすと、圧電素子ｅ、ｆが矢印方向に移動し
、これに伴って圧電素子ｅの内側をなすブレーキシュー
ｋがクランプするプランジャｄも矢印方向に移動する。

その後、第１２図に示すように、圧電素子ｅに電圧を印
加して伸ばしブレーキシューｋによるプランジャｄのク
ランプを解除するととともに、圧電素子ｇ＋）Ｉの印加
電圧を解除すると、圧電素子ｇ、ｈは矢印方向に縮み、
圧電素子ｆはさらに矢印方向に伸びる。

その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャｄ
を、μｍオーダ或いはサブμｍオーダのストロークで尺
とり去状に移動することができ、流量制御弁１５を精密
かつ正確に作動させることができる。

また、第１４図及び第１５図に他の実施例を示しており
、本実施例は、流量制御弁１５と止水栓１４との間に流
量センサ３５を設けた構成に特徴を有する。

かかる構成によって、大便器１３への流出・洗浄動作に
おいて、実際の流出量を検出し、同検出値を、メモリ２
４から読み出したプログラム値と比較して、その比較値
に基づいて流量制御弁１５を駆動して流量パターンプロ
グラムに沿ってより正確に洗浄水を流出することができ
る。

流量センサ３５を、流量制御弁１５より下流側に設けて
も同様な制御が可能となるが、かかる場合、流量制御弁
１５より下流は、流量制御弁１５が閉止しているとき水
が抜けてしまっているので、流水開始に伴い、衝撃的に
水が流れてきて、流量センサ３５の耐久性上、不利があ
る。

以上述べてきた如く、本実施例は、以下の作用及び効果
を奏する。

流量制御弁１５を制御装置１７に予めセフ）した流量パ
ターンプログラムに基づいて駆動・開閉するようにし、
一洗浄動作において、洗浄流量を経時変化できるように
したので、大便器１３の形状、配管特性、水圧、その他
の因子に対応した最適の流量パターンで洗浄水を大便器
中に流出することができるので、洗浄効果を最大にあげ
ることができるとともに、使用洗浄水の流量を最小にす
ることができる。

また、流量制御弁１５の駆動部を微小距離無段階駆動式
アクチュエータによって構成することによって、精密か
つ正確に上記流量パターンに基づいて、洗浄動作を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る大便器洗浄装置のシステム構成説
明図、第２図は同装置の制御装置の構成説明図、第３図
は流量パターンを示すダイヤグラム、第４図は大便器洗
浄装置の具体的構成説明図、第５図は流量制御弁の拡大
縦断面図、第６図〜第９図は圧電アクチエエータの圧電
素子の断面図、第１０図〜第１２図は圧電アクチュエー
タの作動状態説明図、第１３図はその地形式の流量制御
弁の一例を示す説明図、第１４図は本発明に係る大便器
洗浄装置の他の実施例のシステム構成説明図、第１５図
は同装置の制御装置の構成説明図、第１６図は従来の大
便器洗浄装置に用いることができる従来型電磁弁装置の
構造説明図である。図中、１３：大便器　　　　　　　１５：流量制御弁１７：制
御装置　　　　　　２４：メモリム：アクチュエータＢ：圧電素子組立体ａ：前壁　　　　　　　　ｂ：後壁Ｃ：アクチュエータケーシングｄ：プランジ十　　　　　〇：圧電素子ｆ：圧電素子　
　　　　　ｇ：圧電素子ｈ：圧電素子特許出願人　　　東陶機器株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１、流量制御弁（１５）を、制御装置（１７）に予めセ
ットした流量パターンプログラムに基づいて駆動し、一
洗浄動作において、洗浄流量を経時的に変化できるよう
に構成したことを特徴とする大便器洗浄装置。