JPH08261264A - ソフト閉止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度の高低如何に関わらず、閉じようとする
便座や便蓋等の開閉部材を、ソフトに閉止させることが
できるソフト閉止装置を提供する。 【構成】 内筒３を、外筒１よりも線膨張係数の大きい
材料で構成することにより、内筒３を外筒１と線膨張係
数の等しい材料で構成したときに比して、温度の上昇と
ともに、外筒１と内筒３とにより形成される間隙は小さ
くなる。そのため、温度の上昇によりグリス層５の粘性
抵抗が低下しても、内筒３と外筒１との間の摩擦抵抗は
減少せず、高温時でも閉じようとする便座や便蓋等の開
閉部材を、ソフトに閉止させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、閉じようとする開閉部
材を、ソフトに閉止させるためのソフト閉止装置の改良
に関するものである。本明細書においては、開閉部材と
して便座及び便蓋を例に挙げて説明する。なお、特に区
別して説明する場合を除き、便座も便蓋も共に便座と総
称する。

【０００２】

【従来の技術】従来、便座を備えた便器においては、便
座の閉止時に、便座がその自重により勢いよく便器本体
に衝突して大きな衝撃音が発生したり、便座や便器本体
等が破損したりする不具合があった。そこで、便座と連
動する可動筒体を内筒とし、便器本体に取付けられる、
可動筒体を収納するための固定筒体を外筒とし、可動筒
体と固定筒体との間隙にグリスを内封して、グリスの剪
断抵抗やオリフィス乱流抵抗により便座の閉止時の勢い
を減殺させ、便座がソフトに便器本体を閉止するように
した構成のダンパー装置を、便座と便器本体との連結部
位に設けることが提案された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置に
おいて、グリスの粘性抵抗は可動筒体の回転速度に比例
するので、便座はゆっくりと便器本体に接近しソフトに
閉止動作を完了することとなり、便器使用者が便座の閉
止動作から受ける印象はおおむね良好である。

【０００４】しかし、グリスの粘性抵抗値は、図６に示
すように温度により相違し、温度の上昇につれて次第に
低下する。そのため、高温時には低温時に比べて便座の
閉止速度が高くなりがちであり、便座をソフトに閉止動
作させるのは困難であった。

【０００５】そこで、上記に対処するために、温度変化
による粘性変化の少ないグリスを採用したり、大容量の
グリスを使用したり、或いは、上記構成のダンパー装置
に、基本的には温度変化の影響を受けない線形の特性を
持つスプリングを設け、この線形スプリングで、負荷
（便座）トルクの大部分を受け持ち、負荷（便座）トル
クの残りの部分をグリスによって受け持つことで、高温
時と低温時の便座の閉止速度の差を小さくする方法も検
討された。

【０００６】しかし、これらの方法は、以下の理由によ
りいずれも実用的でなかった。 温度変化による粘性変化の少ないグリスは分子連鎖が
安定しておらず経時劣化し易い。 大容量のグリスを使用するとユニットサイズが大きく
なる。 線形スプリングを用いるとユーザが求める閉止速度遷
移が得られない。

【０００７】従って本発明の目的は、温度の高低如何に
関わらず、閉じようとする開閉部材を、ソフトに閉止さ
せることができるソフト閉止装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、閉じようとす
る開閉部材を、ソフトに閉止させるための閉止装置にお
いて、前記開閉部材の閉動作に連動して相対的な回転位
置が変位するように開閉部材に結合された可動筒体と、
前記可動筒体との間で、一方が収納され且つ他方が収納
する内筒と外筒との関係にある固定筒体と、前記可動筒
体と固定筒体とにより形成される間隙に収納され、両筒
体間の相対的な回転運動により抵抗力を生じる粘性体
と、を備え、前記可動筒体を、前記固定筒体よりも膨張
係数の大きな材料で構成したことを特徴とする。

【０００９】好適な実施例では、前記可動筒体と前記固
定筒体との間をシールするシール部材を、前記間隙内の
圧力変動に応じて形状が可変する形状可変部材により構
成している。

【００１０】

【作用】本発明によれば、可動筒体を、固定筒体よりも
膨張係数の大きな材料で構成したので、温度の上昇とと
もに、可動筒体の方が固定筒体よりも膨張の度合いが大
きくなり、両筒体により形成される間隙は、両筒体とも
同一材料で構成した場合のそれよりも小さくなる。その
ため、温度の上昇により粘性体の粘性抵抗が低下して
も、可動筒体と固定筒体との間の摩擦抵抗は減少せず、
高温時でも閉じようとする開閉部材を、ソフトに閉止さ
せることができる。なお、後述する（１２）式を満足す
ることが望ましい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。

【００１２】図１は、本発明に係るソフト閉止装置の一
実施例としてのダンパー装置を示す。

【００１３】上記ダンパー装置は、図示のように、固定
筒体としての外筒１、外筒１内に収納される可動筒体と
しての内筒３、外筒１と内筒３とにより形成される間隙
に内封された、両筒体１、３間の相対的な回転運動によ
り抵抗力を生じる粘性体（即ち、グリス）の層５を備え
る。

【００１４】上記ダンパー装置は、図２において符号１
０で示すように、便座９及び便蓋１１をそれらの両側か
ら開閉自在に支持するために、便座９の一対のブラケッ
ト１３及び便蓋の一対のブラケット１５に対応して便器
本体１７（図３参照）の後部、即ち、図３に示すロータ
ンク１９寄りにおいて各ブラケット１３、１５の外側の
部位に設置される。

【００１５】一対の外筒１は、便器本体１７の上述した
部位に１個ずつ位置決めされ取付固定されている。外筒
１の端面には、円形孔７が形成されており、この円形孔
７を通して各ブラケット１３、１５を貫通したシャフト
１９の端部が内筒３に達しており、内筒３と便座９及び
便蓋１１とを連結している（図１及び図２を併せて参
照）。

【００１６】本実施例においては、内筒３を、例えば後
述するようなポリアセタールで構成し、外筒１を、この
ポリアセタールよりも線膨張係数の小さな材料であるガ
ラス入りナイロン（商品名）で構成している。従って、
温度の上昇とともに、内筒３の方が外筒１よりも膨張の
度合いが大きくなり、外筒１と内筒３とにより形成され
る間隙は、内等３、外筒１とも同一材料で構成した場合
のそれよりも小さくなる。そのため、温度の上昇により
グリス層５の粘性抵抗が低下しても、内筒３と外筒１と
の間の摩擦抵抗は減少せず、高温時でも閉じようとする
便座９、便蓋１１を、ソフトに閉止させることができ
る。

【００１７】以下の説明は、上記事実を裏付けるための
ものである。

【００１８】図４は、可動筒体である内筒３を回転させ
たときのグリス層５の速度勾配を示す。

【００１９】ここで、内筒３の回転速度をＶ、内筒３の
外周面と外筒１の内周面とにより定まる間隙の寸法をｈ
とすると、内筒３の外周面より距離ｙだけ離間した位置
でのグリス層５の滑り速度ｕは、 ｕ＝Ｖ〔１−（ｙ／ｈ）〕……………………（１） で表される。

【００２０】ここで、グリス層５をニュートン流体と仮
定すれば、剪断応力τは、 ｜τ｜＝｜η（ｄｕ／ｄｙ）｜→τ＝η（Ｖ／ｈ）……………（２） η：粘性係数で表される。

【００２１】内筒３の外径を、図１に示すようにｄと
し、内筒３の深さ（軸方向長さ）をＢとすると、内筒３
を回転させるときに発生する摩擦力（回転抵抗）Ｆは、 Ｆ＝Ｂ・ｄ・π・τ＝Ｂ・ｄ・π・η（Ｖ／ｈ）…………………（３） となる。この（３）式から、摩擦力Ｆは、内筒３の回転
速度Ｖと、グリス層５の粘性係数ηに比例し、間隙の寸
法ｈに反比例することが判る。

【００２２】一般に、外筒１、内筒３は同一材質の樹脂
で作られるため、間隙の寸法ｈは室温の変動によっては
変化しない。従って、グリス層５の粘性係数ηの変化が
摩擦力Ｆの変化となり、高温時には低温時よりも便座９
及び便蓋１１の閉止速度は速くなる。

【００２３】ここで、現在の粘性係数をη0 、室温がΔ
Ｔ変化した時の粘性係数をηとすると、 η＝η0 −ｋΔＴ………………………（４） ｋ：比例定数 で表される。

【００２４】本発明では、以下に記載する（１２）式を
満足する外筒１、内筒３の材質を選定することによっ
て、便座９及び便蓋１１の閉止動作を室温の変動に関わ
らずソフトなものにすることができる。

【００２５】図１に示すように、外筒１の内径をＤ、外
筒１の線膨張係数をαD とし、また内筒３の外径をｄ、
内筒３の線膨張係数をαd とする。また、現在室温時の
外筒１の内径をＤ0とし、高温時（現在温度からΔＴ
（℃）変化した時）の外筒１の内径をＤで表せば、外筒
１の高温時の内径Ｄは、 Ｄ＝Ｄ0 （１＋αD ΔＴ）……………………（５） で表せる。また、現在室温時の内筒３の外径をｄ0と
し、高温時（現在温度からΔＴ（℃）変化した時）の内
筒３の外径をｄで表せば、内筒３の高温時の外径ｄは、 ｄ＝ｄ0 （１＋αd ΔＴ）……………………（６） で表せる。

【００２６】この場合、現在の室温よりΔＴ（℃）変化
した時、以下に記載する（１２）式を満足させることが
できれば、温度変化の前と後とで摩擦力Ｆの値を同一に
することができる。

【００２７】

【数１】 この（１２）式は、以下のようにして導き出せる。

【００２８】現時点での間隙をｈ0とすれば、 ｈ0＝1／2（Ｄ0−ｄ0）…………………（７） 現在の室温よりΔＴ（℃）変化した時の間隙をｈとし、
深さをＢとすれば、 ｈ＝1／2（Ｄ−ｄ） ＝1／2｛Ｄ0（１＋αD ΔＴ）−ｄ0（１＋αd ΔＴ）｝…（８） Ｂ＝Ｂ0（１＋αd ΔＴ）………………………………（９） Ｂ0：時点での深さ となる。ここで、摩擦力Ｆ0は、 Ｆ0＝Ｂ0・ｄ0・π・η0（Ｖ／ｈ0） ＝Ｂ0・ｄ0・π・η0｛２Ｖ／（Ｄ0−ｄ0）｝……（１０） で表せ、また、摩擦力Ｆは、以下に記載する（１１）式
で表せる。

【００２９】

【数２】 ここで、Ｆ0＝Ｆにしたいのであるから、上記（１２）
式が成立することとなる。

【００３０】この（１２）式の意味するところを端的に
述べれば、要するに室温が上昇し、グリス層５の粘性が
低下した場合、外筒１の内周面と内筒３の外周面との間
隙を、両者の線膨張係数の違いを利用して狭めて、グリ
ス層５の粘性の低下による摩擦力の低下を補償しようと
いうものである。

【００３１】即ち、室温が上昇した場合、間隙を狭める
ために、内筒３の線膨張係数を外筒１の線膨張係数より
も大きなものとする。なお、Ｆ0＝Ｆにすることができ
なくても、Ｆ0とＦとの間の差分を小さくすることによ
って改善効果を期待できる。具体的には、内筒３の線膨
張係数を外筒１の線膨張係数よりも大きくするように材
料を選定することである。

【００３２】仮に、Ｄ0＝２１．６ｍｍ、ｄ0＝２１．４
ｍｍ、αD＝２×１０-5／℃、ΔＴ＝４０℃、η0＝１０
０万ｃｓ、ｋ＝１万ｃｓとすれば、αd＝１１．３×１
０-5／℃となる。即ち、ΔＴ＝４０℃で、Ｂ×３７２×
１０-5（ここで、Ｂ＝５０ｍｍとして、０．２）ｍｍの
深さ方向の差が生ずることとなる。

【００３３】上記事実によれば、内筒３を、線膨張係数
αd ＝１０×１０-5（℃）を有するポリアセタールで構
成し、外筒１を、線膨張係数αD ＝２×１０-5（℃）を
有するガラス入りナイロン（商品名）で構成することに
より、所望の効果を奏し得るものである。

【００３４】図５は、低温時におけるダンパー装置の断
面形状と、高温時におけるダンパー装置の断面形状との
比較結果を示す。

【００３５】図５において、一点鎖線により区分した上
部領域が低温時の断面形状を、また下部領域が高温時の
断面形状を示している。

【００３６】前述したように、外筒１を構成する材料
と、内筒３を構成する材料とでは、線膨張係数が相違す
るために、低温時における間隙の寸法ｈ1よりも高温時
における間隙の寸法ｈ2の方が小さくなっている。従っ
て、上記間隙に存在するグリス層５は、高温時において
は図５の左方向に押し出されることになり、これによ
り、グリス層５をシールするためのシール部材２１は、
圧力変動に応じて形状が変化するＵパッキンのような形
状可変部材によって形成される必要がある。

【００３７】このようなシール部材２１を採用すれば、
シール部材２１を、高温時に外方に膨張しようとするグ
リス層５に追随させることができるし、また逆に、低温
時には、シール部材２１の弾性によりグリス層５を内側
に押し込み、広がった間隙に緊密にグリス層５を内封す
ることができる。

【００３８】以上説明した内容は、あくまで本発明の一
実施例に関するものであって、本発明が、上記内容にの
み限定されることを意味するものでないのは勿論であ
る。本実施例では、内筒３を上記のようなポリアセター
ルで構成し、外筒１を上記のようなガラス入りナイロン
（商品名）で構成することとしたが、内筒３について
は、ポリアセタール以外の樹脂で構成し、外筒１につい
ては、金属材料で構成することとしても差し支えない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
温度の高低如何に関わらず、閉じようとする開閉部材
を、ソフトに閉止させることができるソフト閉止装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るソフト閉止装置の全体
構成を示す斜視図。

【図２】図１の装置と便座及び便蓋との連結状態を示す
平面図。

【図３】図１の装置を備える便器の斜視図。

【図４】可動筒体を回転させた場合の速度勾配を示す模
式図。

【図５】ダンパー装置の低温時における断面形状と高温
時における断面形状とを示した部分断面図。

【図６】グリスの温度一粘性特性を示した図。

【符号の説明】

１ 外筒 ３ 内筒 ５ グリス層 ９ 便座 １１ 便蓋 １７ 便器本体 １９ シャフト ２１ シール部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉じようとする開閉部材を、ソフトに閉
   止させるための閉止装置において、 前記開閉部材の閉動作に連動して相対的な回転位置が変
   位するように開閉部材に結合された可動筒体と、 前記可動筒体との間で、一方が収納され且つ他方が収納
   する内筒と外筒との関係にある固定筒体と、 前記可動筒体と固定筒体とにより形成される間隙に収納
   され、両筒体間の相対的な回転運動により抵抗力を生じ
   る粘性体と、 を備え、 前記可動筒体を、前記固定筒体よりも膨張係数の大きな
   材料で構成したことを特徴とするソフト閉止装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のソフト閉止装置におい
   て、 前記可動筒体と前記固定筒体との間をシールするシール
   部材を、前記間隙内の圧力変動に応じて形状が変化する
   弾性材料により構成したことを特徴とするソフト閉止装
   置。