JP2005522608A - Toilet cleaning device for water tank with novel valve and dispenser - Google Patents
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Abstract
吸込バルブ(102)、洗浄バルブ(104)、及びセンサモジュール(20)を含む、タンク式洗浄装置(100)。吸込バルブ(102)は、外部水源(17)に接続され、及び水収容タンク(16)内のほぼ所定の水位で該水収容タンクへの水流を閉鎖させるよう構成される。洗浄バルブ(104)は、着座状態と非着座状態との間で洗浄バルブ部材(112)を制御して水収容タンク(16)から便器(13)への水放出を可能にするよう構成される。センサモジュール(20)は、水収容タンク(16)の外部の基準位置に配置される。A tank-type cleaning apparatus (100) including a suction valve (102), a cleaning valve (104), and a sensor module (20). The suction valve (102) is connected to an external water source (17) and is configured to close the water flow to the water storage tank at a substantially predetermined water level in the water storage tank (16). The flush valve (104) is configured to control the flush valve member (112) between a seated state and a non-seat state to allow water discharge from the water storage tank (16) to the toilet bowl (13). . The sensor module (20) is disposed at a reference position outside the water storage tank (16).
Description
本発明は、水収容タンクに関するトイレ洗浄装置に関するものである。 The present invention relates to a toilet cleaning device relating to a water storage tank.
トイレ洗浄装置の技術は、古くて熟成したものである(本書では、用語「トイレ」を、トイレ、水洗便所、小便器、及びその他を含む広い意味で使用する)。この技術における多数の改変及び改善の結果として広範な方法が得られたが、便器洗浄システムは、依然として2つの一般的なタイプに分けることができる。第1のタイプは、重力タイプであり、これは米国の殆どの家庭用途に用いられている。重力タイプは、タンク内に水が収容される結果として得られる圧力を使用して便器を洗い流し、サイフォン作用を提供して便器の内容をそこから吸い出すものである。第2のタイプが加圧式の洗浄装置であり、これは多少なりとも流路圧力を使用して水洗を行うものである。 The technology of toilet cleaning equipment is old and mature (in this document, the term “toilet” is used in a broad sense including toilets, flush toilets, urinals, and others). Although extensive methods have been obtained as a result of numerous modifications and improvements in this technology, toilet flushing systems can still be divided into two general types. The first type is the gravity type, which is used for most home applications in the United States. The gravity type uses the pressure resulting from the water contained in the tank to flush the toilet and provide siphon action to draw out the contents of the toilet. The second type is a pressurizing type cleaning device, which performs washing with water using a flow path pressure.
加圧式洗浄装置にはタンクタイプのものがある。かかる洗浄装置は、メイン水入口導管が連絡した圧力タンクを使用する。該メイン水入口導管からの水は、タンク内の空気が主導管静圧に達する時点まで圧力タンク内に充填される。該システムが水を流すとき、水は、メイン導管の流れ抵抗による低下を伴うことなく、当初は前記静圧に等しい一定の圧力でタンクから追い出される。別の加圧式の洗浄装置は、圧力タンクを使用せず、このためメイン導管の流れ抵抗によって初期水洗圧が低下されることになる。 There is a tank type of the pressure type cleaning device. Such a scrubber uses a pressure tank in communication with the main water inlet conduit. The water from the main water inlet conduit is filled into the pressure tank until the air in the tank reaches the main conduit static pressure. When the system flows water, it is expelled from the tank initially at a constant pressure equal to the static pressure, without a drop due to the flow resistance of the main conduit. Another pressurized scrubber does not use a pressure tank, so the initial flush pressure is reduced by the flow resistance of the main conduit.
水洗機構のトリガは、これまでは手動により行われてきており、自動処理に対する関心もまた長い間存在してきた。その上、特に最近の数十年間では、この関心の結果として、自動操作によりもたらされる清潔さその他の利益を獲得した数多くの実際の装置が得られることとなった。結果的に、自動操作に良く適合する水洗機構を提供するために、多大なる努力が展開されてきた。自動操作は、タンクなし態様の加圧式洗浄装置では周知のものであるが、重力タイプの洗浄装置及びタンクあり態様の加圧式洗浄装置もまた、自動操作へと適合されてきた。例えば、欧州特許EPO 0 828 103 A1は、典型的な重力式の構成を例示している。洗浄バルブ部材が閉鎖位置へと偏倚されると、該洗浄バルブ部材は、タンク内の水が便器に流れるのを妨げる。該バルブ部材のシャフト内のピストンは、シリンダ内に配置される。パイロットバルブは、メイン(加圧式)水源とシリンダとの間の連絡を制御する。トイレに水を流す際、該パイロットバルブの操作には少量のエネルギーしか必要とされない。該操作の結果として、パイロットバルブの開口により流路圧力がシリンダ内に入る。該圧力が、ピストンに対して比較的大きな力を発揮し、これにより偏倚バネ力に逆らってバルブが開放される。
The rinsing mechanism has been triggered manually until now, and interest in automatic processing has also existed for a long time. Moreover, particularly in recent decades, this interest has resulted in a large number of actual devices that have acquired the cleanliness and other benefits provided by automated operation. As a result, much effort has been developed to provide a rinsing mechanism that is well adapted to automatic operation. Although automatic operation is well known for pressurized cleaning devices in the tankless embodiment, gravity type cleaning devices and pressurized cleaning devices in the tank embodiment have also been adapted to automatic operation. For example,
しかし、信頼性が高く再現性のある水洗を提供することができ、又は完全な水洗もしくは半分の水洗のために一層正確な量の水を供給することができ、又は外部の流路圧力に基づいて水洗動作を監視しもしくは調整することができる、新規の又は改善された洗浄装置が依然として必要とされている。 However, a reliable and reproducible flush can be provided, or a more accurate amount of water can be supplied for a complete or half flush, or based on external channel pressure There is still a need for new or improved cleaning devices that can monitor or adjust the water washing operation.
本発明は、タンク式トイレの水洗及びそれに対応する洗浄装置の動作方法に関するものである。このタンク式トイレの水洗は、自動動作又は手動動作に適合させることが可能なものであり、また洗浄剤又は芳香剤を提供するための1つ又は2つ以上のディスペンサを含むことが可能なものである。 The present invention relates to water washing of a tank-type toilet and a method of operating a washing apparatus corresponding thereto. This tank toilet flush can be adapted for automatic or manual operation and can include one or more dispensers to provide a cleaning or fragrance. It is.
別の態様によれば、タンク式洗浄装置は、吸込バルブ、洗浄バルブ、及びセンサモジュールを含むものとなる。該吸込バルブは、外部水源に接続され、及び水収容タンク内が所定の水位になった際に該水収容タンクへの水の流れを閉鎖させるよう構成される。前記洗浄バルブは、シール状態と非シール状態との間で洗浄バルブ部材を制御し、及び水収容タンクから便器へと水を放出させることが可能となるよう構成される。前記センサモジュールは、水収容タンクの外部の基準となる位置に配置される。 According to another aspect, the tank-type cleaning device includes a suction valve, a cleaning valve, and a sensor module. The suction valve is connected to an external water source and configured to close the flow of water to the water storage tank when the water storage tank reaches a predetermined water level. The washing valve is configured to control the washing valve member between a sealed state and an unsealed state, and to discharge water from the water storage tank to the toilet. The sensor module is disposed at a position serving as a reference outside the water storage tank.
水収容タンクは、外部タンク、もしくは壁の裏側に配置された内部タンクとすることが可能である。センサモジュールは、光源及び光検出器を含む。代替的に、センサモジュールは、光検出器のみを有することが可能である。光検出器は、350〜1500nmの範囲で動作する。センサモジュールは、洗浄バルブの水圧動作を制御するコントローラへ信号を提供する。 The water storage tank can be an external tank or an internal tank located on the back side of the wall. The sensor module includes a light source and a photodetector. Alternatively, the sensor module can have only a photodetector. The photodetector operates in the range of 350-1500 nm. The sensor module provides a signal to a controller that controls the hydraulic operation of the wash valve.
別の態様によれば、タンク式洗浄装置は、吸込バルブ(すなわちタンク充填バルブ)、ダイアフラム動作式洗浄バルブ、及び圧力制御機構を含む。該吸込バルブは、外部水源に接続され、及び水収容タンク内が所定の水位になった際に水収容タンクへの水の流れを閉鎖させるよう構成される。前記ダイアフラム動作式洗浄バルブは、シール状態と非シール状態との間で洗浄バルブ部材を制御し、及び水収容タンクから便器へと水を放出させることが可能となるよう構成される。ダイアフラムは、洗浄バルブチャンバとパイロットチャンバとを分割し、洗浄バルブをシールするよう構成され、これにより洗浄バルブ部材を強制的に着座状態にする圧力が維持されて、水収容タンクから便器へと水が放出されるのが防止される。圧力制御機構は、その駆動時に、ダイアフラム動作式洗浄バルブのパイロットチャンバ内の圧力を低下させてダイアフラムの変形を生じさせることにより、洗浄バルブチャンバ内の圧力を低下させ、これにより水を放出させるよう構成される。 According to another aspect, a tank cleaning apparatus includes a suction valve (ie, a tank fill valve), a diaphragm operated cleaning valve, and a pressure control mechanism. The suction valve is connected to an external water source, and is configured to close the flow of water to the water storage tank when the water storage tank reaches a predetermined water level. The diaphragm-operated cleaning valve is configured to control the cleaning valve member between a sealed state and an unsealed state, and to discharge water from the water storage tank to the toilet. The diaphragm is configured to divide the wash valve chamber and the pilot chamber and seal the wash valve, thereby maintaining the pressure to force the wash valve member into a seated state, and water from the water storage tank to the toilet bowl. Is prevented from being released. The pressure control mechanism, when driven, reduces the pressure in the pilot chamber of the diaphragm-operated cleaning valve to cause deformation of the diaphragm, thereby reducing the pressure in the cleaning valve chamber and thereby releasing water. Composed.
選択された実施形態に応じて、タンク式洗浄装置は、外部の水道の圧力に基づいて洗浄動作を監視し又は調節することができる。タンク式洗浄装置はまた、必要に応じて所定量の水を供給することができ、すなわち、完全な水洗または半分の水洗を提供することができる。タンク式洗浄装置はまた、水収容タンク内の水位を監視することができ、又は水の漏洩を検出してかかる漏洩の存在を視覚的に又は音によりユーザに示すことができる。 Depending on the selected embodiment, the tank cleaning device can monitor or adjust the cleaning operation based on the external water pressure. The tank-type cleaning device can also supply a predetermined amount of water as needed, i.e. it can provide a full or half water wash. The tank-type cleaning device can also monitor the water level in the water storage tank, or can detect water leaks and indicate the presence of such leaks visually or audibly to the user.
別の態様によれば、電磁アクチュエータシステムが、アクチュエータ、コントローラ、及びアクチュエータセンサを含む。該アクチュエータは、ソレノイドコイルと、可動アーマチュアを移動可能な関係で受容するよう構成され配置されたアーマチュアハウジングとを含む。前記コントローラは、前記アーマチュアを変位させて流体を流すためのバルブ通路を開口させ又は閉鎖するために前記ソレノイドに駆動信号を提供するよう構成された動力駆動手段へと結合される。前記アクチュエータセンサは、前記アーマチュアの位置を検知し、及び前記コントローラへ信号を提供するよう構成され配置される。 According to another aspect, an electromagnetic actuator system includes an actuator, a controller, and an actuator sensor. The actuator includes a solenoid coil and an armature housing configured and arranged to receive a movable armature in a movable relationship. The controller is coupled to power drive means configured to provide a drive signal to the solenoid to open or close a valve passage for displacing the armature to flow fluid. The actuator sensor is configured and arranged to sense the position of the armature and provide a signal to the controller.
好適には、アクチュエータセンサは、電圧、電流、又は電圧と電流との間の位相の変化(それら全てはアーマチュアの運動により誘発される)を検出するよう構成された電気センサを含む。アクチュエータセンサは、前記駆動信号の少なくとも一部を受信するよう構成された抵抗と、該抵抗の両端の電圧を測定するよう構成された電圧計とを含むことが可能である。代替的に、アクチュエータセンサは、アーマチュアの運動により誘発された電圧を直接検出するよう構成され配置されたコイルセンサを含むことが可能である。該コイルセンサは、コントローラへ調整信号を提供する信号調整器に、フィードバック構成で接続することが可能である。該コイルセンサは、2つのコイルから形成することが可能であり、その各コイルは、アーマチュアの運動により誘発された電圧を直接検出するよう構成され配置される。代替的に、アクチュエータセンサは、アーマチュアの運動を検出するよう構成された光学センサを含むことが可能である。 Preferably, the actuator sensor includes an electrical sensor configured to detect voltage, current, or a change in phase between voltage and current, all of which are induced by armature movement. The actuator sensor may include a resistor configured to receive at least a portion of the drive signal and a voltmeter configured to measure a voltage across the resistor. Alternatively, the actuator sensor may include a coil sensor configured and arranged to directly detect a voltage induced by armature movement. The coil sensor can be connected in a feedback configuration to a signal conditioner that provides an adjustment signal to the controller. The coil sensor can be formed from two coils, each coil configured and arranged to directly detect a voltage induced by the armature movement. Alternatively, the actuator sensor may include an optical sensor configured to detect armature movement.
更に別の態様によれば、アクチュエータシステムは、電磁アクチュエータ、アーマチュアセンサ、外部物体センサ(例えばモーションセンサ又は存在(presence)センサ)、及び制御回路を有するコントローラを含むものとなる。前記アクチュエータは、アーマチュアと、コイル駆動信号の印加によりアーマチュアを変位させるよう構成されたコイルとを含む。前記アーマチュアセンサは、前記アーマチュアの変位を検出するよう構成される。前記制御回路は、前記外部物体センサから発せられた信号を受信した際に前記コイルに前記コイル駆動信号を印加するよう構成される。 According to yet another aspect, an actuator system includes an electromagnetic actuator, an armature sensor, an external object sensor (eg, a motion sensor or presence sensor), and a controller having control circuitry. The actuator includes an armature and a coil configured to displace the armature by applying a coil drive signal. The armature sensor is configured to detect a displacement of the armature. The control circuit is configured to apply the coil drive signal to the coil when receiving a signal emitted from the external object sensor.
更に別の態様によれば、水漏れ検出器が固定式もしくは浮遊式のレベルセンサとコントローラとを含む。該レベルセンサは、水収容タンク内の水位に対応するレベル信号を前記コントローラに提供する。前記コントローラは、該レベル信号を、水の使用に関連する他のデータに相関づけする。この相関づけに基づき、コントローラは、意図的な水の使用(例えば洗浄バルブによる所望の洗浄動作)又は意図的な水の充填(例えば吸込バルブによる所望の充填動作)を伴うことなく水位が低下した場合に、警告信号を生成する。 According to yet another aspect, the water leak detector includes a fixed or floating level sensor and a controller. The level sensor provides the controller with a level signal corresponding to the water level in the water storage tank. The controller correlates the level signal with other data related to water usage. Based on this correlation, the controller has lowered the water level without intentional water use (eg, the desired cleaning action with the wash valve) or intentional water filling (eg, the desired filling action with the suction valve). If so, generate a warning signal.
好適には、コントローラは、電磁アクチュエータの動作を制御する。該電磁アクチュエータは、ソレノイドコイルと可動アーマチュアのためのアーマチュアハウジングとを含む。該コントローラはまた、前記アーマチュアを変位させて流体を流すためのバルブ通路を開口させ又は閉鎖させるために前記ソレノイドコイルに駆動信号を提供するよう構成された動力駆動手段へと結合される。次いで該コントローラは、洗浄バルブ又は充填バルブ(すなわち吸込バルブ)に提供される信号を生成する。コントローラは、手動入力(例えばユーザによるボタンの押下)又は自動入力(例えば存在センサ又はモーションセンサからの信号)に基づいて駆動信号を提供することが可能なものである。 Preferably, the controller controls the operation of the electromagnetic actuator. The electromagnetic actuator includes a solenoid coil and an armature housing for the movable armature. The controller is also coupled to power drive means configured to provide a drive signal to the solenoid coil to displace the armature to open or close a valve passage for flowing fluid. The controller then generates a signal that is provided to the flush valve or fill valve (ie, the suction valve). The controller is capable of providing a drive signal based on manual input (eg, a button press by a user) or automatic input (eg, a signal from a presence sensor or motion sensor).
上記の態様の好適な実施形態は、1つ又は2つ以上の以下の特徴を含む。
・吸込バルブ(すなわちタンク充填バルブ)が、如何なるバルブ部材に対しても固定的に結合されずに構成され配置されたフロートを含む。
・吸込バルブが、フロートケージ内を自由に浮遊するフロートを含む。
・吸込バルブが、フロートケージ内を浮遊し及び所定の水位でリリーフオリフィスを遮断するよう構成されたフロートを含む。
Preferred embodiments of the above aspects include one or more of the following features.
The suction valve (ie tank fill valve) includes a float constructed and arranged without being fixedly coupled to any valve member;
• The suction valve includes a float that floats freely in the float cage.
The suction valve includes a float configured to float within the float cage and shut off the relief orifice at a predetermined water level;
代替的に、吸込バルブを、水収容タンク内の水位を測定するためのフロートとは完全に別個のものとすることが可能である。フロートは、水収容タンク内の任意の場所に配置することが可能なものであり、また、1つ又は複数の所定の水位を検知するための電気的、磁気的、又は光学的なセンサを含むことが可能なものである。水位を検知した後、フロートセンサはシステムコントローラへ信号を提供することができる。代替的に、該フロートを、1つ又は複数の所定の水位を検知するための電気的、磁気的、又は光学的なセンサとして構成された「固定式の」レベルセンサに置換することが可能である。電気的なセンサは、誘導性、抵抗性、又は容量性のセンサとすることが可能である。磁気的なセンサは、1つ又は複数の固定式のリードスイッチ及び1つの可動磁石とを含むことが可能である。 Alternatively, the suction valve can be completely separate from the float for measuring the water level in the water storage tank. The float can be placed anywhere in the water storage tank and includes an electrical, magnetic, or optical sensor for detecting one or more predetermined water levels. Is possible. After detecting the water level, the float sensor can provide a signal to the system controller. Alternatively, the float can be replaced with a “fixed” level sensor configured as an electrical, magnetic, or optical sensor to detect one or more predetermined water levels. is there. The electrical sensor can be an inductive, resistive, or capacitive sensor. The magnetic sensor can include one or more fixed reed switches and a movable magnet.
圧力制御機構はソレノイドにより制御される。洗浄バルブ部材は洗浄バルブハウジング内を直線的に移動するよう構成される。洗浄バルブチャンバは、外部水源からの水圧を受容するよう構成され、及び該水圧の少なくとも一部を利用して水の放出を妨げるよう構成される。 The pressure control mechanism is controlled by a solenoid. The cleaning valve member is configured to move linearly within the cleaning valve housing. The flush valve chamber is configured to receive water pressure from an external water source and is configured to utilize at least a portion of the water pressure to prevent water discharge.
別の態様によれば、タンク式洗浄装置は吸込バルブ(すなわち充填バルブ)及びダイアフラム動作式洗浄バルブを含む。該吸込バルブは、水収容タンク内が所定の水位になった際に外部水源から水収容タンクへの水流を閉鎖させるよう構成される。該吸込バルブは、フロートケージ内を自由に浮遊するよう構成され配置されたフロートを含む。前記ダイアフラム動作式洗浄バルブは洗浄バルブチャンバを含み、該ダイアフラム動作式洗浄バルブは、その駆動時に開口して水収容タンクから便器へと水を放出させるよう構成される。 According to another aspect, the tank cleaning device includes a suction valve (ie, a fill valve) and a diaphragm operated cleaning valve. The suction valve is configured to close the water flow from the external water source to the water storage tank when the water storage tank reaches a predetermined water level. The suction valve includes a float constructed and arranged to float freely within the float cage. The diaphragm actuated wash valve includes a wash valve chamber, the diaphragm actuated wash valve being configured to open when driven to discharge water from the water storage tank to the toilet bowl.
更に別の態様によれば、タンク式洗浄装置は、吸込バルブ及びダイアフラム動作式洗浄バルブを含む。該吸込バルブは、外部水源に結合され、水収容タンク内の水位が所定レベルに近づいた際に該水収容タンクへの水流を閉鎖するよう構成される。洗浄バルブは、着座状態と非着座状態との間で移動することが可能な洗浄バルブ部材の位置を制御することにより水収容タンクから便器への水の放出を可能にするよう構成される。この場合、洗浄バルブ部材は偏倚部材により非着座状態へと偏倚されており、外部水源からの水圧の少なくとも一部によって強制的に着座状態にされる。 According to yet another aspect, a tank cleaning apparatus includes a suction valve and a diaphragm operated cleaning valve. The suction valve is coupled to an external water source and is configured to close the water flow to the water storage tank when the water level in the water storage tank approaches a predetermined level. The flush valve is configured to allow the discharge of water from the water storage tank to the toilet bowl by controlling the position of the flush valve member that can move between a seated state and a non-seat state. In this case, the cleaning valve member is biased to the non-sitting state by the biasing member, and is forced to be seated by at least part of the water pressure from the external water source.
この態様の好適な実施形態は、下記特徴のうちの1つ又は2つ以上を含むものとなる。
・吸込バルブ及び洗浄バルブが単一のハウジング内に配置される。
・洗浄バルブチャンバが、外部水源からの水圧を受容するよう構成され、及び該水圧の少なくとも一部を利用して水の放出を妨げるよう構成される。
Preferred embodiments of this aspect will include one or more of the following features.
• A suction valve and a flush valve are arranged in a single housing.
The wash valve chamber is configured to receive water pressure from an external water source and configured to utilize at least a portion of the water pressure to prevent water discharge;
ダイアフラム動作式洗浄バルブはソレノイドにより制御することが可能である。水収容タンクは、人目にさらされた水タンク又は壁の裏側に配置されて見えないようになっている水タンクとすることが可能である。吸込バルブはタンク内の可変水位を可能にする。 The diaphragm-operated cleaning valve can be controlled by a solenoid. The water storage tank can be a water tank that is exposed to the human eye or a water tank that is placed behind the wall and is not visible. The suction valve allows a variable water level in the tank.
タンク式洗浄装置は、タンクから水供給源への水の移送を防止するよう構成された真空破壊手段を含むことが可能である。 The tank-type cleaning device can include a vacuum breaker configured to prevent water transfer from the tank to the water supply.
タンク式洗浄装置は、洗浄バルブを駆動するよう構成され配置された手動アクチュエータを含むことが可能である。該手動アクチュエータは、押ボタン式アクチュエータとすることが可能である。該押ボタン式アクチュエータは、洗浄バルブを水圧で駆動するよう構成される。 The tank cleaning device may include a manual actuator configured and arranged to drive the cleaning valve. The manual actuator can be a pushbutton actuator. The pushbutton actuator is configured to drive the cleaning valve with water pressure.
タンク式洗浄装置は、洗浄バルブを駆動するよう構成され配置された自動アクチュエータを含むことが可能である。該自動アクチュエータはセンサによりトリガされるよう構成される。該センサは、物体の存在または物体の運動を記録することが可能なものである。該センサは光センサとすることが可能である。該自動アクチュエータは、2通りの水体積による洗浄が可能となるよう洗浄バルブを駆動するように構成することが可能である。該自動アクチュエータは、水タンクの外側に配置することが可能であり、洗浄バルブを水圧で駆動するよう構成される。 The tank cleaning device may include an automatic actuator configured and arranged to drive the cleaning valve. The automatic actuator is configured to be triggered by a sensor. The sensor is capable of recording the presence of an object or the movement of the object. The sensor can be an optical sensor. The automatic actuator can be configured to drive the cleaning valve so that cleaning with two water volumes is possible. The automatic actuator can be located outside the water tank and is configured to drive the wash valve with water pressure.
タンク式洗浄装置は、水道圧に応じて閉圧(closing pressure)の変動を低減させるよう構成されたチェックバルブを含むことが可能である。タンク式洗浄装置は、圧力補償式流量調整手段を含むことが可能である。タンク式洗浄装置は、洗浄バルブと協働して便器内への水の漏洩を防止するよう構成されたバイパーシール(viper seal)を含むことが可能である。タンク式洗浄装置は、においを調整するための通気口を含むことが可能である。 The tank cleaning device can include a check valve configured to reduce variations in closing pressure in response to water pressure. The tank type cleaning apparatus can include a pressure compensation type flow rate adjusting means. The tank cleaning device can include a viper seal configured to cooperate with the cleaning valve to prevent leakage of water into the toilet bowl. The tank cleaning device can include a vent for adjusting the odor.
我々は新規の重力式洗浄機構及び圧力式洗浄機構を発明した。重力式洗浄バルブの場合、上記の欧州特許の公報に記載されているものと逆の構成を単に採用することにより、その動作を一層再現性の高いものとすることができることが分かった。詳細には、洗浄バルブをその非着座状態へと偏倚させ、その状態でタンクから便器へと水が流れることが可能となり、流路圧力を使用して洗浄バルブを(開くのではなく)閉じた状態に保持する。この方法は、再現性のあるバルブ開口特性の取得を非常に単純化するものである、ということが分かった。また、高い流路圧力は、洗浄バルブのシールの有効性を低減させるのではなく、洗浄バルブを介した漏洩を防止するのを実際に助けるものとなる。トイレの吸入力の生成が主としてかかる特性に依存するものであるため、及び我々の方法が偏倚機構を該特性の本質的に唯一の決定因子とするものであるため、我々の方法は、この洗浄動作の特性を流路圧力から大きく独立したものとすることを可能にする。 We have invented a new gravity and pressure cleaning mechanism. In the case of a gravity-type cleaning valve, it has been found that the operation can be made more reproducible by simply adopting the opposite configuration to that described in the above-mentioned European patent publication. Specifically, the flush valve is biased to its non-sitting state, allowing water to flow from the tank to the toilet and closing the flush valve (rather than opening) using channel pressure. Keep in state. It has been found that this method greatly simplifies the acquisition of reproducible valve opening characteristics. Also, the high flow path pressure does not actually reduce the effectiveness of the cleaning valve seal, but actually helps prevent leakage through the cleaning valve. Because the generation of toilet suction is primarily dependent on such characteristics, and because our method makes the bias mechanism essentially the determinant of that characteristic, our method is It makes it possible to make the characteristics of the operation largely independent of the channel pressure.
また、自動動作用に構成された圧力式洗浄システムは、洗浄バルブ部材自体を通って延びる圧力リリーフ通路を提供することにより単純化することができる、ということが分かった。詳細には、バルブ部材の一部又は全体を圧力チャンバ内に配置し、該チャンバ内に流路圧力を入れる。この圧力は、偏倚力に打ち勝って、バルブ部材を着座位置に保持し、その位置で、該バルブ部材が、加圧された液体源から便器内への水流を妨げる。洗浄バルブを開くには、圧力チャンバ内の圧力を何らかの非加圧の空間へと逃がすことにより、該該圧力チャンバ内の圧力を解放する必要がある。洗浄機構からの圧力リリーフ用の出口を更に配設するという従来の方法に従うのではなく、圧力チャンバから洗浄バルブ部材自体を介して延びる圧力リリーフ導管を配設することにより、圧力リリーフのために洗浄用の出口を使用する。圧力リリーフ機構は、通常は、その圧力リリーフ導管を介した流れを妨げるが、トイレが洗浄されるべきときにはかかる流れを可能にする。 It has also been found that a pressure cleaning system configured for automatic operation can be simplified by providing a pressure relief passage that extends through the cleaning valve member itself. Specifically, a part or the whole of the valve member is disposed in the pressure chamber, and the flow path pressure is put in the chamber. This pressure overcomes the biasing force and holds the valve member in the seated position, where it prevents water flow from the pressurized liquid source into the toilet bowl. To open the flush valve, it is necessary to release the pressure in the pressure chamber by letting the pressure in the pressure chamber escape to some unpressurized space. Rather than following the conventional method of further providing an outlet for pressure relief from the cleaning mechanism, cleaning for pressure relief is achieved by providing a pressure relief conduit that extends from the pressure chamber through the cleaning valve member itself. Use an exit for A pressure relief mechanism normally prevents flow through its pressure relief conduit, but allows such flow when the toilet is to be cleaned.
圧力式システム及び重力式システムの何れの場合も、洗浄バルブを動作させるために用いられる機構の殆どは、一般にウェットなローカル領域に配置されることになる。すなわち、該領域は、圧力式システムの場合には圧力容器の内部となり、重力式システムの場合には高水位(high-water line)よりも下方のタンク内となる。しかし、自動動作の場合には、物体から反射された光を収集するための物体センサの一部として使用されるレンズのように、少なくとも一部がリモート場所に配置される。このため、ローカル領域とリモート領域との間に何らかの連絡が存在する。この連絡は、完全に流体的なものとすることが可能であり、この場合、圧力リリーフ流路は、ローカル領域から、圧力容器の外側もしくはタンク内部の外側のリモート領域へと延びる。リモートバルブは、洗浄バルブの動作を制御するために圧力リリーフ流路を制御する。この実施形態では、電気的な構成要素のためのシールされた容器は必要ない。 In both pressure and gravity systems, most of the mechanisms used to operate the wash valve will generally be located in a wet local area. That is, the region is inside the pressure vessel in the case of a pressure system and in the tank below the high-water line in the case of a gravity system. However, in the case of automatic operation, at least a portion is located at a remote location, such as a lens used as part of an object sensor for collecting light reflected from the object. For this reason, some kind of communication exists between the local area and the remote area. This communication can be completely fluid, in which case the pressure relief flow path extends from the local area to a remote area outside the pressure vessel or outside the tank. The remote valve controls the pressure relief flow path to control the operation of the wash valve. In this embodiment, a sealed container for electrical components is not necessary.
本発明の別の重要な特長は、自動洗浄装置を動作させるための新規のアルゴリズムである。好適な一実施形態によれば、自動洗浄装置は、可視領域または赤外領域の光源及び光検出器を有する光学的な物体センサを使用する。該光検出器は、制御回路がトイレ(又は小便器)を洗浄すべきか否かの決定に基づいて出力信号を提供する。前記光源から光の各パルスが放射された後、制御回路は、反射された光の結果的な反射率が最後の反射率と大幅に異なるか否かを判定し、及び該反射率の変化が正か負かを判定する。所与の方向を有する後続の判定されたデータ及びその値の合計から、制御回路は、ユーザがトイレに接近し次いでトレイから後退したか否かを判定する。この判定に基づいて、コントローラは、洗浄装置のバルブを動作させる。すなわち、制御回路は、(適当な接近判定基準に従う)反射率が増大する期間が(適当な後退判定基準に従う)反射率が低下する期間に先立つか否かに基づいて、洗浄の判定基準を決定する。この実施形態では、制御回路は、ユーザがトイレに接近したか否かの判定を、反射率が所定のしきい値を超えたか否かに基づき行うものではなく、また、ユーザがトイレから離れたか否かの判定を、反射率が所定のしきい値未満となったか否かに基づき行うものではない。 Another important feature of the present invention is a novel algorithm for operating the automatic cleaning apparatus. According to a preferred embodiment, the automatic cleaning device uses an optical object sensor with a visible or infrared light source and a photodetector. The photodetector provides an output signal based on the determination of whether the control circuit should wash the toilet (or urinal). After each pulse of light is emitted from the light source, the control circuit determines whether the resulting reflectivity of the reflected light is significantly different from the last reflectivity, and the change in reflectivity is Determine whether it is positive or negative. From the sum of subsequent determined data having a given direction and its value, the control circuit determines whether the user has approached the toilet and then has retracted from the tray. Based on this determination, the controller operates the valve of the cleaning device. That is, the control circuit determines the cleaning criterion based on whether the period in which the reflectivity (according to an appropriate approach criterion) increases precedes the period in which the reflectivity (in accordance with an appropriate retraction criterion) decreases. To do. In this embodiment, the control circuit does not determine whether or not the user has approached the toilet based on whether or not the reflectance exceeds a predetermined threshold, and whether the user has left the toilet. The determination of whether or not is not performed based on whether or not the reflectance is less than a predetermined threshold value.
典型的な用途では、ユーザが少なくとも8秒間にわたり検出器の前に立っており又は座っている場合、該ユーザが光学範囲外に移動した後、洗浄装置が駆動される。検出器は、8秒間以上(接近して静止する時間を含む)にわたり近接位置でユーザを検出した場合に、洗浄装置のコントローラは、準備状態から洗浄状態へと状態を変更する。ユーザが移動して範囲外に移動したことを検出器が検出した後、コントローラが洗浄装置に洗浄命令を発行する。時間のしきい値は、用途及び環境に応じて調節することができる。 In a typical application, if the user is standing or sitting in front of the detector for at least 8 seconds, the cleaning device is driven after the user has moved out of the optical range. When the detector detects the user at a close position for 8 seconds or longer (including the time to approach and stop), the controller of the cleaning device changes the state from the preparation state to the cleaning state. After the detector detects that the user has moved out of range, the controller issues a cleaning command to the cleaning device. The time threshold can be adjusted depending on the application and environment.
別の実施形態によれば、各赤外線パルスが発せられた後、制御回路は、反射率が所定のしきい値を超えたか否かに基づいてユーザがトイレに接近したか否かを判定する。ここで、上記と同様に、制御回路は、選択された各パルス強度について、反射率が所定のしきい値未満になったか否かに基づいてユーザがトイレから離れたか否かを判定する。前記所定のしきい値は、環境(例えば、壁の反射面、バスルーム内の光、検出器の方向)に基づいて選択される。 According to another embodiment, after each infrared pulse is emitted, the control circuit determines whether the user has approached the toilet based on whether the reflectivity exceeds a predetermined threshold. Here, in the same manner as described above, the control circuit determines whether or not the user has left the toilet based on whether or not the reflectance is less than a predetermined threshold value for each selected pulse intensity. The predetermined threshold is selected based on the environment (eg, the reflective surface of the wall, the light in the bathroom, the direction of the detector).
本発明の別の重要な態様は、可視範囲又は赤外範囲(好適には可視範囲から近赤外範囲)の光を検出するための光検出器のみを有する光学式物体センサを用いた自動洗浄装置を使用するものとなる。 Another important aspect of the present invention is automatic cleaning using an optical object sensor having only a photodetector for detecting light in the visible or infrared range (preferably in the visible to near infrared range). The device will be used.
図1は、便器13、便座14、水タンク16、自動検出モジュール20、及び手動オーバーライドボタン18を有するトイレ12の斜視図である。自動検出モジュール20は、図1Dに関して解説する光検出システム又はその他の任意の物体センサを含む。該物体センサは、図2、図2A、及び図2Bに関して解説するようなラッチングアクチュエータの駆動手段を制御するコントローラへ信号を提供する。該ラッチングアクチュエータは、図3に示すように、タンク16の内部に配置された重力式洗浄装置のパイロット機構を動作させる流路に接続される。
FIG. 1 is a perspective view of a
更に図1を参照すると、自動検出モジュール20は、入力側の水道管が水タンク16に連結される場所に結合される。この場所が選択されるのは、該場所が、米国内で使用される全てのタイプのタンク式トイレに対する唯一の基準となる場所だからである。自動検出モジュール20は、重力式洗浄装置の流体的な駆動を制御するコントローラへ信号を提供する。
Still referring to FIG. 1, the
図1Aは、自動検出モジュール20の斜視図であり、窓32を介して光パルスを発する光源と、窓34を通る反射された光パルスを受光する光検出器とを含む。自動検出モジュール20の本体は、図2、図2A、及び図2Bに示す実施形態のうち任意の一つに関して解説する全ての電子的な構成要素を含むことが可能である。更に、自動検出モジュール20は、容器40内に配置され及び入力パイプ17から水タンク16への水の流れを制御するよう構成された入力バルブを含むことが可能である。この入力バルブは、洗浄装置100,100Aに関して後述する充填バルブ102に取って代わることができるものである。
FIG. 1A is a perspective view of the
図1Bは、自動検出モジュール20の別の実施形態を示す斜視図である。自動検出モジュール20は、窓32を介して光パルスを発する光源と、窓34を通る反射された光パルスを受光する光検出器とを有する。本体40はまた、後述する重力式洗浄装置100,100Aの洗浄バルブ104を制御するために流路153内の水圧を制御する別個のアクチュエータ(例えば図3Dに示すアクチュエータ)を含む。
FIG. 1B is a perspective view showing another embodiment of the
図1Cを参照すると、別の実施形態による自動検出モジュール20は、光学的な窓33を通る反射された光パルスを受光するための光検出器のみを含む。この実施形態では、光源は存在せず、光検出器は、光学的な窓33に到達した可視光もしくは近赤外光を検出する。その光の量は、周囲光(すなわち背景)に依存し、及び物体が「影を投じること」(すなわち測定された信号)に依存するものとなる。物体が光学的な窓33の近くに位置した場合、光検出器がより少ない量の光を検出する。光学的な窓33の実施形態は幾つか存在する。例えば、光学的な窓33は、光透過性材料、集束レンズ、又は周囲光に応じて伝送特性を変更するレンズ(例えば調光レンズ)とすることが可能である。
Referring to FIG. 1C, an
図1Dは、図1A及び図1Bに示す光学式物体センサを概略的に示す断面図である。この能動光センサ(検出器)は、光源66(例えば赤外線発信器)及び光検出器68(例えば赤外線受信器)を含む。赤外線発信器66は発信器レンズ70へ光を提供し、赤外線受信器は、受信器レンズ72により収集された光を受光する。レンズ70,72は光学的な窓32,34に対してそれぞれ光学的に整列される。代替的に、レンズ70,72の両者をハウジング62の一部として一体的に形成することが可能であり、これは、レンズがハウジングとは別個に配設される構成と比べて、製造上の利点を提供するものとなる。しかし、別の実施形態では、レンズを別個にすることが可能であり、これは、両方のレンズ及び回路のハウジングのための材料の選択の一層高い柔軟性を提供するものとなる。
FIG. 1D is a cross-sectional view schematically showing the optical object sensor shown in FIGS. 1A and 1B. The active photosensor (detector) includes a light source 66 (eg, an infrared transmitter) and a photodetector 68 (eg, an infrared receiver).
更に図1Dを参照すると、モジュール20は、センサ回路基板64、発光ダイオード66、フォトダイオード68、発光側レンズ70、及び受光側レンズ72を含み、それら全てはハウジング62内に配設される。発光側レンズ70は、所定の放射線出力分布を有する赤外透過性窓32を介して、発光ダイオード66からの赤外光を集束させる。受光側レンズ72は、受光した光をフォトダイオード68上に集束させ、この構成は、様々なターゲットから反射された光に対して所定のパターンの感度を提供する。発せられる放射線出力分布及びフォトダイオード68の感度パターンは、例えば米国特許第6,212,697号に示されている。光センサはまた、レンズ70の正面に取り付けられた不透明の目隠し手段90を含み、これにより、赤外光を透過させるための中央孔が形成されると共に、クロストークの一因となり得る漂遊光の透過が遮断される。クロストークを防止するために、光センサは、目隠し手段90等の不透明の阻止手段その他の構成要素を含むことが可能である。
Still referring to FIG. 1D, the
発光ダイオード66及びフォトダイオード68の両者は回路基板64上に取り付けられ、この場合、発光ダイオード66は発光側フード76内に配置され、フォトダイオード68は受光側フード78内に配置される。発光側フード76及び受光側フード78は、不透明であり、ノイズ及びクロストークの低減に資するものとなる。レンズ70,72は、正面ハウジング40の一部として作製し、ハウジング62内に配置し、Lexan OQ2720ポリカーボネート等の透過性材料を使用することが可能である。レンズ70は、最適な形状の発光ビームを提供するために、その前面と背面に互いに異なる形状の研磨された表面を有する。同様に、レンズ72は、最適な光検出を提供するために、その前面及び背面に互いに異なる研磨された表面を有することが可能である。
Both the
図2、図2A、及び図2Bを参照すると、マイクロコントローラ34は、自動洗浄装置の実施形態の洗浄サイクル全体を制御する。一方、手動洗浄装置の実施形態では、その動作はボタン18を押すことにより制御される。手動動作については、PCT出願 PCT/US01/43273 に記載されている。ボタン18は、流路153に接続された流体機構を駆動させるものであり、次いで該流体機構が重力式洗浄装置の洗浄バルブ104を制御する。
Referring to FIGS. 2, 2A, and 2B, the
図2は、洗浄装置のコントローラを概略的に示したものであり、該コントローラは、アクチュエータ32、コントローラ又はマイクロコントローラ34、入力素子(例えば光センサ20又はあらゆるタイプのスイッチ)、及び電圧調整器により調整されたバッテリー44から電力を受容するソレノイド駆動手段40を含む。マイクロコントローラ34は、効率的な電力動作のために設計される。電力を節約するために、マイクロコントローラ34は最初は低周波数スリープモードになり、定期的に入力素子に呼びかけて該入力素子がトリガされたか否かを確認する。トリガされた後、マイクロコントローラ34は、消費電力コントローラ39に制御信号を提供する。該消費電力コントローラ39は、電圧調整器46(又は電圧ブースタ46)、入力素子又はセンサ20、及び信号調整器42に電源を投入するスイッチである(図2及び図2Aのブロック図を単純化するために、消費電力コントローラ39から入力素子又はセンサ38及び信号調整器42への接続は図示していない)。
FIG. 2 schematically shows a controller of the cleaning device, which is constituted by an
マイクロコントローラ34は、アクチュエータ32の駆動又は該アクチュエータ32のための制御入力を提供する入力素子(又は外部のセンサ)20から入力信号を受信する。詳細には、マイクロコントローラ34は、アクチュエータ32のソレノイドを駆動する電力駆動手段40へ制御信号35a,35Bを提供する。電力駆動手段40はバッテリー44からのDC電力を受容し、電圧調整器46は該電力駆動手段40に実質的に一定の電圧を提供するようバッテリー電力を調整する。アーマチュアセンサ50は、アクチュエータ32のアーマチュアの位置を記録し又は監視し、信号調整器42に制御信号45を提供する。
The
アーマチュアセンサ50は、アクチュエータのアーマチュアの動き又は位置に関するデータをマイクロコントローラ34に提供し、該データが電力駆動手段40の制御に使用される。アーマチュアセンサ50は、電磁センサ(例えばピックアップコイル)、容量性センサ、ホール効果センサ、光センサ、圧力変換器、又はその他のタイプのセンサとすることが可能である。
The
好適には、マイクロコントローラ34は、東芝製の8ビットCMOSマイクロコントローラTMP86P807Mである。マイクロコントローラは、8Kbyteのプログラムメモリ及び256byteのデータメモリを有する。プログラミングは、汎用PROMプログラマを有する東芝製のアダプタソケットを使用して行われる。マイクロコントローラは、3つの周波数(fc=16MHz,fc=8MHz,fs=332.768KHz)で動作し、この場合、最初の2つのクロック周波数は通常モードで使用され、3つ目の周波数は低電力モード(例えばスリープモード)で使用される。マイクロコントローラ34は様々な駆動の間にスリープモードで動作する。バッテリー電力を節約するために、マイクロコントローラ34は、入力素子又はセンサ20の入力信号を定期的にサンプリングし、次いで消費電力コントローラ39をトリガする。消費電力コントローラ39は、信号調整器42及びその他の構成要素に電源を供給する。それ以外の場合には、バッテリー電力を節約するために、物体センサ20、電圧調整器46(又は電圧ブースタ46)、及び信号調整器42には電源は供給されない。動作時には、マイクロコントローラ34はまた、インジケータ48に指示データを供給する。
Preferably, the
図2Aは、洗浄装置コントローラの別の実施形態を概略的に示したものである。その洗浄装置制御システムはやはり、マイクロコントローラ34、電源スイッチ38、及びアクチュエータ36を制御するためのソレノイド駆動手段40を含む。好適には、アクチュエータ36は、ボビン上に巻き付けられた少なくとも1つの駆動コイルと、好適には永久磁石からなるアーマチュアとを含む、ラッチングアクチュエータである。アクチュエータ36はまた、コイルセンサ53A,53B(例えば誘導による検出のための数巻きしか有さない別個のコイル)を含む。アクチュエータ32の様々な実施形態が、「Controlling Fluid Flow」と題する米国特許出願第60/362,166号(2002年3月5日出願)、「Apparatus and Method for Controlling Fluid Flow」と題するPCT出願PCT/US01/51098(2001年10月25日出願)、及び米国特許第6,293,516号及び第6,305,662号に記載されている。
FIG. 2A schematically illustrates another embodiment of the cleaning device controller. The cleaning device control system again includes a
マイクロプロセッサ34は、電力駆動手段40に制御信号35A,35Bを供給し、該電力駆動手段40がソレノイドを駆動してアーマチュアを移動させる。ソレノイド駆動手段40は、バッテリー44からのDC電力を受容し、電圧調整器46は該電力駆動手段40に実質的に一定の電圧を提供するようバッテリー電力を調整する。コイルセンサ53A,53Bは、アーマチュアの移動に起因して誘発された電圧信号をピックアップして、この信号を前置増幅器55A,55B及びローパスフィルタ57A,57Bを含む調整用フィードバックループに供給する。すなわち、コイルセンサ53A,53Bは、アクチュエータ36のアーマチュアの位置を監視するために使用される。
The
マイクロコントローラ34は効率的な電力動作のために設計される。各駆動間に、マイクロコントローラ34は、自動的に低周波数スリープモードになり、その他の全ての電子構成要素(例えば、入力素子又は物体センサ20、電力駆動手段40、電圧調整器又は電圧ブースタ46、及び信号調整器44)は電源が遮断される。(例えば物体センサ20から)入力信号を受信したとき、マイクロコントローラ34は、消費電力コントローラ39に電源を投入し、該消費電力コントローラ39が信号調整器42に電源を投入する。この洗浄装置コントローラの回路図は、米国特許出願第60/362,166号に記載されている。
The
図2Bは、回路基板64上に配設することが可能な電子制御回路の別の実施形態を概略的に示すものである。該洗浄装置制御システムはやはり、電力駆動手段40に制御信号を供給するマイクロコントローラ34を含み、次いで該電力駆動手段40がアクチュエータ32,32Aのソレノイドに駆動電流を供給する。アクチュエータ32を制御するために供給される該駆動電流は、マイクロプロセッサ34へ制御信号を供給する電力監視手段29により監視される。好適には、アクチュエータ32,32Aはラッチングアクチュエータである。マイクロコントローラ34は、後述するように、発光パルスの光強度を増大させるために、発光ダイオード66への駆動電流の供給を命令する。マイクロコントローラ34はまた、後述するように、フォトダイオード68に関連する増幅器から検出信号を受信する。
FIG. 2B schematically illustrates another embodiment of an electronic control circuit that can be disposed on the
図3、図3A、及び図3Bは、一体構造で構成された充填バルブ102及び洗浄バルブ104を含む重力式洗浄装置100の第1の実施形態を示している。洗浄装置100は、マイクロコントローラ34により制御されるアクチュエータ32,36により水圧で駆動される。駆動時に、洗浄バルブ104は、水収容タンク17から便器13への水の流れを容易にし、充填バルブ102は、水道17からの水収容タンク16の充填を容易にする。
3, 3A, and 3B show a first embodiment of a
洗浄バルブ104は、洗浄バルブ部材112、洗浄ダイアフラム132、及び一組の通路を含む。洗浄バルブ部材112は、開口状態と閉鎖状態との間で上下に移動する。洗浄バルブ104内では、偏倚バネ110が洗浄バルブ部材112を開口位置へと付勢する。すなわち、偏倚バネ110は、洗浄バルブ部材112が洗浄バルブシート114から離れている状態を維持する。該洗浄バルブシート114は、トイレタンク16Aの底に配置される洗浄導管116の入口に形成される。図3Bに一層詳細に示すように、下部メインハウジング半体120は、ストラット122により洗浄導管116上に取り付けられ、洗浄バルブ部材112の上方に圧力チャンバ124を含む。ハウジング120は、洗浄バルブ部材112のピストン部分128と共にスライド可能となるよう構成されたシリンダ126を含む。チャンバ124は通常は加圧状態にあり、これは、圧力流路130と通路148に接続された加圧水供給源とにより提供される流体的な連絡によるものである。通路148は、(逆流を防ぐ)チェックバルブ及び流量コントローラ(すなわち流量制限器)を含む。該流量制限器は、低速で一定の水流をチャンバ124へ提供するように較正される。これにより、外部の流路圧力による制御された閉鎖が生じる。ダイアフラム132は、通路136(図3B)の上部でチャンバ124をシールする。水源により圧力チャンバ124において生成される力がバネ110の力を上回ったとき、流路圧力がバルブ部材112を着座位置に保持する。
The cleaning
圧力チャンバ124の圧力は通常は他に勝るものとなる。これは、パイロットバルブキャップ133によりハウジング半体120内に固定されたパイロットバルブダイアフラム132が、通常は、バルブ部材のシールリング134と協働して、加圧水がチャンバ124から流出するのを防止するからである。パイロットバルブダイアフラム132は、弾性変形が可能なものであり、このため、チャンバ124内の他に勝る圧力が、該パイロットバルブダイアフラム132をそのパイロットバルブシート136との係合状態から上昇させるのを助けるものとなり、このため、同様の圧力がパイロットチャンバ138内のより大きな領域にわたり勝っていない場合には、圧力を解放することが可能となる。このパイロットチャンバ138内の圧力が他に勝る理由は、小さなオリフィス(又は溝)140にあり、該オリフィス140を通って、キャップ133により形成されるパイロットバルブピン142が延び、これにより、圧力チャンバ124からパイロットチャンバ138内へと(比較的高い流れ抵抗を介して)水が流入することが可能となる。このため、バルブ部材112は、各洗浄の間に着座位置(図示せず)を維持する。
The pressure in the
アクチュエータ32又は36は通路156と連絡し、次いで、該通路156がパイロットチャンバ138と連絡する。システムに洗浄を行わせるために、アクチュエータ132又は36は、パイロットチャンバ138内の圧力を低下させ、これによりダイアフラム132が情報へと変形して、領域136における水流が可能となる。ピン142内のオリフィス140を介した流れ抵抗は、通路156と連絡するブリードオリフィスよりも遥かに高いため、パイロットチャンバ138内の圧力は、チャンバ142内の圧力よりも低くなる。この圧力の低下により、図3Bに示すように、ダイアフラム132をその着座状態から上昇させる逆方向の力が生成される。ダイアフラム132は、チャンバ124内の水圧を低下させる圧力リリーフバルブとして働く。その結果として、偏倚バネ110が、チャンバ124内の圧力により発揮される力に打ち勝つ。このため、洗浄バルブ部材112が上昇し(すなわち部材128がシリンダ126内で上方にスライドし)、Oリングシール162を上昇させてメインバルブシート114から離間させ、これにより、図3Bに一組の矢印で示すように、タンクを空にすることが可能となる。
重要なことは、Oリング162を、バイパー形状のブレード163(図3A参照)を有するゴムシール又はプラスチックシールに交換することが可能なことである。該バイパー形状のブレードは、シート114上のシールを提供すると共に該シート114の表面上の堆積物を除去するよう設計される。バイパー形状のブレードの設計及び作用は更に、水の漏洩を防止するのを助けるものとなる。
Importantly, the O-
再び図3及び図3Aを参照すると、フロートバルブアセンブリ102は、ダイアフラム動作式バルブ108及びケージ107内に配置されたフロート109を使用して、タンク16への水流を制御する。充填バルブ102はダイアフラムピン190上に取り付けられたダイアフラム170を含み、該ダイアフラム170は、入力流路17(図1参照)により提供される水源と連絡する圧力チャンバ180からパイロットチャンバ179を分離させる。ダイアフラムピン190は、パイロットチャンバ179と圧力チャンバ180との連絡を提供する溝192を含む。閉鎖状態では、ダイアフラム170はチャンバ180をシールする。開口状態では、ダイアフラム170が変形してチャンバ180から通路182,184(図5A参照)への通路を提供する。充填バルブダイアフラム170は、バルブキャップと、該バルブキャップにねじ込まれると共に前記フロートバルブフレーム172に対してシールされたバルブプラグとの間に保持される。載置時には、弾性を有するダイアフラム170は、バルブキャップにより形成されるバルブシートに対して着座する。ダイアフラムバルブ108が開口すると、流路17からの水がタンク16内のメインバルブ通路174及び充填チューブ176を介して流れる。ボールフロート109が圧力リリーフオリフィスを塞がない限り、通路180内の圧力はパイロットチャンバ179内の圧力よりも高くなり、このため、弾性ダイアフラム170の変形が生じて、チャンバ180からの水が、バルブキャップの開口182(図5A参照)、通路184、及び充填チューブ176内へのフロートバルブフレーム内の開口を介してバルブシートの周囲に流れることが可能となる。 「Toilet Flusher with Novel Valves and Controls」と題するPCT出願PCT/US01/43273(2001年11月20日出願)に詳細に説明されている。
Referring again to FIGS. 3 and 3A, the
図3及び図3Aを再び参照すると、充填チューブ176は、タンク16の制御された充填を行うために設計される。流路圧力が、洗浄バルブ部材112を閉鎖させるものであるため、大きなタンク充填流は、バルブの閉鎖性能を悪化させる可能性がある。洗浄バルブ部材112が非着座状態に留まる場合には、充填される水がタンク16から便器13へと流れる。このため、流量制限器178(図3B参照)が存在し、これにより、洗浄バルブ部材112が完全に非着座位置にある際に、水が大流量で充填チューブ175からタンク16内へと流れることができなくなる。流量制限器178は、洗浄バルブ部材上に取り付けられ、充填チューブの流積を大幅に制限するよう該充填チューブ176の出口内へと突出する。これはマニホルド148ひいては圧力流路130内を高圧に維持するという有利な効果を奏する。流量制限器の動作は、(それが存在しない場合よりも)洗浄バルブの動作を所定期間にわたり一層予測可能なものにするのを助けるものであると言える。重要なことは、洗浄バルブ部材112を閉鎖させるよう作用する圧力にタンクの充填が悪影響を与えることがないということである。しかし、水源17からの圧力は変動し得るものである。この圧力の変動は、リモートバルブの閉鎖と洗浄バルブの閉鎖との間の遅延に望ましくない変動を生じさせ得るものである。
Referring again to FIGS. 3 and 3A, the
圧力流路の圧力及び(ダイアフラムバルブ内の)オリフィス140のサイズは、マニホルドの圧力がパイロットバルブを閉鎖させる(ひいては洗浄バルブにそれを閉鎖させる圧力を加える)速度に影響を与える。換言すれば、流量制限器130は、洗浄バルブ104を大きな速度で閉鎖させるのに十分な圧力が存在することを確実にする。洗浄バルブ104が閉鎖している場合には、部材112の運動が流量制限器178を充填チューブ176から後退させ、これによりタンクを急速に充填することが可能となる。
The pressure flow path pressure and the size of the orifice 140 (within the diaphragm valve) affect the rate at which the manifold pressure closes the pilot valve (and thus applies pressure to the wash valve to close it). In other words, the
洗浄バルブ104はまた、通路148内に配置されたチェックバルブ及び流量コントローラ150を含む。チェックバルブは、チャンバ124からの水の逆流を防止する。流量コントローラ150は、チャンバ124への低速で一定の水流を提供するよう較正された流量制限器である。特定のタイプの流量コントローラ150が重要なのではなく、変形可能なリングの変形態様のうちの1つとすることが可能である。流量制限器は、外部の流路圧力により制御された閉鎖を生成する。該外部の流路圧力は、バネ110に抗するよう作用して洗浄バルブ部材112を閉鎖位置に維持する。
The
加圧導管130は、チャンバ124からの逆流を防止するチェックバルブ152を含み、これにより、流路17内の圧力が低下した際に洗浄バルブ104を閉鎖状態に維持する圧力が失われないようにする。チェックバルブ152が存在しなかった場合には、かかる圧力の低下又は消失の結果として、洗浄バルブ104が開口し、水収容タンク16からの意図しない水の流れが生じることになる。
The
重力式洗浄装置100,100Aは、適用可能なEU規格及びUS規格に準拠するよう構成される。詳細には、重力式洗浄装置100,100Aは、1994年にASME A112.19.10-1994として発行された「Dual Flush Deviced for Water Closets」と題する規格、及び提案されたASME A112.19.10-2002に準拠するよう構成される。
図3Cは、洗浄装置本体内に取り付けられシールされた電磁アクチュエータ(図3D参照)により直接制御される洗浄バルブ104を有する重力式洗浄装置の別の実施形態の断面図である。上述のように、洗浄バルブ104は、洗浄バルブ部材112、洗浄ダイアフラム132、及び一組の通路を含む。洗浄バルブ部材112は、開口状態と閉鎖状態との間で上下に移動する。洗浄バルブ104内では、偏倚バネ110が洗浄バルブ部材112を開口位置へと付勢する。ハウジング120は、洗浄バルブ部材112のピストン部分128と共にスライド可能となるよう構成されたシリンダ126を含む。チャンバ124は通常は加圧状態にあり、これは、圧力流路130と通路148(チェックバルブを含む)に接続された加圧水供給源とにより提供される流体的な連絡によるものである。ダイアフラム132は、通路136(図3B)の上部でチャンバ124をシールする。水源により圧力チャンバ124において生成される力がバネ110の力を上回ったとき、流路圧力がバルブ部材112を着座位置に保持する。
FIG. 3C is a cross-sectional view of another embodiment of a gravity cleaning device having a cleaning
圧力チャンバ124の圧力は通常は他に勝るものとなる。これは、パイロットバルブキャップ133によりハウジング半体120内に固定されたパイロットバルブダイアフラム132が、通常は、バルブ部材のシールリング134と協働して、加圧水がチャンバ124から流出するのを防止するからである。パイロットバルブダイアフラム132は、弾性変形が可能なものであり、このため、チャンバ124内の他に勝る圧力が、該パイロットバルブダイアフラム132をそのパイロットバルブシート136との係合状態から上昇させるのを助け、このため、同様の圧力がパイロットチャンバ138内のより大きな領域にわたり勝っていない場合には、圧力を解放することが可能となる。このパイロットチャンバ138内の圧力が他に勝る理由は、小さなオリフィス(又は溝)140にあり、該オリフィス140を通って、キャップ133により形成されるパイロットバルブピン142が延び、これにより、圧力チャンバ124からパイロットチャンバ138内へと(比較的高い流れ抵抗を介して)水が流入することが可能となる。このため、バルブ部材112は、各洗浄の間に着座位置(図示せず)を維持する。
The pressure in the
洗浄バルブ104を開口させる(すなわち洗浄バルブ部材112をシート114から上昇させる)ために、マイクロコントローラ34(図2、図2A、図2B参照)は、開口させるための駆動電流のアクチュエータコイル428(図3D)への供給を開始する。これにより、制御バルブチャンバ124内の圧力をパイロットバルブの入口及び出口通路を介して解放させることが可能となる。水は制御チャンバ124から出る。オリフィス140とピン142との間のブリード溝を通る流れの抵抗が高いため、結果的に生じる制御バルブチャンバ124内の圧力損失は、キャップネックの内部に直ちに伝わることはなく、このためダイアフラム132上の正味力は、現時点では上方でそれを非着座状態にするものである。パイロットバルブ部材の底面は、ダイアフラムのストッパを提供することができ、該ストッパは、環状のダイアフラムストッパリングを含み、該リングから半径方向内方へダイアフラムストッパ歯が延びている。これにより、洗浄バルブダイアフラム132に加えられた上方への力によって該洗浄バルブダイアフラム132が過度に変形するのが防止される。
To open the cleaning valve 104 (i.e., lift the
ダイアフラム132が非着座状態になると、キャップネック内部124からバルブシート136を介して制御バルブポート外へと流体が流れることが可能となる。これにより、以前に洗浄バルブ部材112を着座状態に維持していたシリンダチャンバ内の圧力が解放される。このため、洗浄バルブバネ110が洗浄バルブ部材を非着座状態にして、水がタンク内部から洗浄導管ポート122及び洗浄通路116を介して便器内へと流れることが可能となる。オーバーフローチューブ118は、過剰な水を、水収容タンク16から通路119を通って洗浄通路116へと送る。
When the
上記の自動洗浄は、PCT出願PCT/US01/51098及びPCT/US02/38758に記載されているアクチュエータにより制御される。該PCT出願の何れもアクチュエータの様々な実施形態を利用することが可能なものである。図3Dを参照すると、隔離されたアクチュエータ400は、アクチュエータ基部416、強磁性磁極片425、及びボビン414内に形成されたアーマチュアポケット内にスライド可能な状態で取り付けられた強磁性アーマチュア440を含む。強磁性アーマチュア440は、末端442(すなわちプランジャ442)及びコイルバネ448を有するアーマチュアキャビティ430を含む。コイルバネ448は、機械操作のための先細端部448a,448bを含む。強磁性アーマチュア440は、1つ又は複数の溝又は通路432を含むことが可能であり、該溝又は通路432は、磁極片425において、アーマチュア440の末端からアーマチュアキャビティ430及びアーマチュア440の隣接端への連絡を提供して、アーマチュアの変位時における流体の移動を容易にする。
The automatic cleaning described above is controlled by actuators described in PCT applications PCT / US01 / 51098 and PCT / US02 / 38758. Any of the PCT applications can utilize various embodiments of actuators. Referring to FIG. 3D, the
隔離されたアクチュエータ本体400はまた、ソレノイドボビン414の周囲に巻かれたソレノイド巻線428、及び磁石凹部420内に配置された磁石423を含む。隔離されたアクチュエータ本体400はまた、ソレノイドボビン414とアクチュエータ基部416との間のシールを形成する弾性変形可能なOリング415を含み、またソレノイドボビン414と磁極片425との間のシールを形成する弾性変形可能なOリング430を含み、それら全ては共にソレノイドハウジング418によって保持される。ソレノイドハウジング418(すなわち缶418)は、磁石423及び磁極片425をボビン414に対して保持するようアクチュエータ基部16に固定され、これにより巻線428及びアクチュエータ基部416が共に固定される。
The
隔離されたアクチュエータ400はまた、PCT出願PCT/US02/38758において説明され図示されている様々な実施形態とすることが可能な弾性メンブレン450を含む。図3Dに示すように、弾性メンブレン450は、アクチュエータ基部416とパイロットボタン405との間に取り付けられて、アーマチュアポート432と連絡する気密性のアーマチュアチャンバ内に配置されたアーマチュア流体を収容する。弾性メンブレン450は、末端452、Oリング状部分453、及び可撓性部分456を含む。末端452は、領域408内のシール面と接触するようになる。弾性メンブレン450は、パイロットボタン405内の導管406を介して供給される調整された流体の圧力にさらされ、このため大きな外力を受ける可能性がある。更に、弾性メンブレン450は、長年の動作にわたる数千回の開閉について、比較的低い透過性及び高い耐久性を有するよう構成される。
図3Dを参照すると、アクチュエータ基部416は、実質的に缶412内に配置された幅広のベース部分と、その外面上にねじ込まれて(PCT/US02/38758に記載の)搬送用流体キャップを受容し若しくは図3Cに示すようなバルブ本体に連結するための幅狭のベース延長部とを含む。該ベース延長部は、パイロットボタン405の外面上に設けられた相補的なネジ山にねじ込まれる。メンブレン450は、ベース延長部の下面とパイロットボタン405との間に配置される肉厚の周囲リム454を含む。これが気密性のシールを形成し、該メンブレンが、メインバルブ内を流れる外部流体からアーマチュアを保護するものとなる。
Referring to FIG. 3D, the
弾性メンブレン450は、アーマチュア本体440により形成されるアーマチュアポート432と連絡する気密性のアーマチュアチャンバ内に配置されたアーマチュア流体を包囲する。更に、弾性メンブレン450は、メインバルブ内の調整された流体の圧力にされされ、このため大きな外力を受ける可能性がある。しかし、アーマチュア440及びバネ430はこの力に打ち勝つ必要はない。これは、導管の圧力が、メンブレン450を介して、アーマチュアチャンバ内の圧縮不能なアーマチュア流体に伝わるからである。このため、チャンバ内の圧力から生じる力は、導管の圧力が発揮する力と平衡する。
The elastic membrane 450 encloses the armature fluid disposed in an airtight armature chamber that communicates with the
図3Dを参照すると、アーマチュア440は、後退位置と延長位置との間でチャンバ内の流体圧力に関して自由に移動することができる。アーマチュアポート432は、アーマチュアチャンバの下部ウェルから、バネキャビティ430を介して、アーマチュアチャンバのうち駆動時にアーマチュアの上端(すなわち末端)が引っ込められる部分へと移送される、流体の力の平衡を可能にする。アーマチュア流体は、アーマチュアの側部の周囲に流れることもできるが、急速なアーマチュアの運動を必要とする構成は、比較的低い流れ抵抗の経路(例えばポート432がその形成を助けるようなもの)を有するべきである。同様の考慮事項には、比較的低い粘性を有するアーマチュアチャンバ流体を使用するのが有利である。このため、隔離された操作手段(すなわちアクチュエータ400)は、動作のために少ない電気エネルギーしか必要とせず、よって、バッテリー動作に特に適したものとなる。
Referring to FIG. 3D, the
図3Dに示すラッチング式の実施形態では、アーマチュア440は、ソレノイド電流が存在しない場合には磁石423により後退位置に保持される。このため、アーマチュアを延長位置へ駆動するには、結果的に得られる磁力が、バネ力が打ち勝つことを可能にするのに十分なだけ磁石の磁力と逆方向に作用するものとなるような、方向及び大きさのアーマチュア電流が必要となる。これが実施されると、バネ力が、アーマチュア440をその延長位置へと移動させ、該延長位置で、メンブレンの外面がバルブシート(例えばパイロットボタン405のシート)に対してシールされることになる。この位置で、アーマチュアは磁石から十分に離れており、バネ力は、ソレノイドの助けなしでアーマチュアを延長位置に維持することができる。
In the latching embodiment shown in FIG. 3D,
アーマチュアを図示の後退位置に戻して流体の流れを可能にするには、結果的に生じる磁界が磁石の磁力を補強するような方向の電流がソレノイドに駆動される。上述したように、磁石423がアーマチュア上に後退位置で発揮する力は、バネ力に逆らって該アーマチュアを該後退位置に維持するのに十分な大きさの力である。しかし、磁石423を含まない非ラッチング式の実施形態では、アーマチュア440は、結果的に生じる磁力がバネ448のバネ力を超えるのに十分な電流がソレノイドに通されている限り、後退位置に留まる。
To return the armature to the illustrated retracted position to allow fluid flow, a current is driven through the solenoid in such a direction that the resulting magnetic field reinforces the magnet's magnetic force. As described above, the force exerted by the magnet 423 on the armature in the retracted position is a force large enough to maintain the armature in the retracted position against the spring force. However, in a non-latching embodiment that does not include the magnet 423, the
有利なことに、ダイアフラムメンブレン450は、アーマチュア440を保護し、及び十分に耐腐食性の液体で満たされたキャビティを形成し、次いで、これにより、アクチュエータの設計者が、高い腐食耐性及び高い透磁性を有する材料間で一層好ましい選択を行うことが可能となる。更に、メンブレン450は、アーマチュアキャビティ内に移動して最終的にアーマチュア440の動きを妨げる金属イオンその他の漂積物に対する障壁を提供する。
Advantageously, the diaphragm membrane 450 protects the
ダイアフラムメンブレン450は、シート開口面積に関連するシーリング面452を含み、それらは何れも増減させることが可能である。シーリング面452及びパイロットボタン405のシール面は、バルブアクチュエータが動作するよう設計された圧力範囲について最適化させることが可能である。シーリング面452(及びそれに対応するアーマチュア440の先端)の縮小は、メンブレンの圧縮に伴うプランジャ領域を縮小し、次いでこれにより所与の上流側の流体導管圧力にとって必要となるバネ力が小さくなる。一方、プランジャ先端面積を小さくしすぎると、長時間にわたるバルブの閉鎖時にダイアフラムメンブレン450に損傷を与えることになる。シート開口面積に対する先端接触面積の好適な範囲は1.4〜12.3である。本アクチュエータは、制御された流体の様々な圧力(約150psiの圧力を含む)に適したものとなる。このバルブアクチュエータは、大きな変更を伴うことなく、約30psi〜80psiの範囲で使用することが可能であり、約125psiの水圧で使用することさえ可能である。
Diaphragm membrane 450 includes a sealing
パイロットボタン405は、図3C及び図3Eに示すダイアフラムバルブの一貫した長期のパイロット動作を達成するための重要な新規の機能を有する。ソレノイドアクチュエータ400は、パイロットボタン405と共に1つのアセンブリとして電子栓内に配設され、これにより、閉鎖面に対する領域408内のパイロットシートにおけるパイロットバルブのストロークの変動が最小限になる。該変動は、パイロット動作に悪影響を与えるものとなる。この装置は従来の装置よりも敏速で単純なものである。
The
操作手段400及びパイロットボタン405のアセンブリは、通常は共に工場で形成され及び永久的に接続され、これによりダイアフラムメンブレン450及び(制御流体の圧力に匹敵する圧力で)圧力が加えられたアーマチュア流体が保持される。パイロットボタン405は、相補的なネジ山又はスライド機構を用いてアクチュエータ基部416の細い端部に結合され、その両者は、ダイアフラム450の末端452とパイロットボタン405のシール面との間に再現可能な一定距離を確実に形成する。操作手段400とパイロットボタン405との結合は、接着剤、止めネジ、又はピンを使用して、永久的に(又は剛性を有するよう)行うことができる。代替的には、一方の部材が延長部分を含み、該延長部分を使用してパイロットボタン405上にねじ込み又はスライドさせた後に2つの部材を共に固定するようにすることが可能である。
The assembly of the operating means 400 and the
図3Eは、アクチュエータ400(図2の符号32)により制御される洗浄バルブを有する重力式洗浄装置の別の実施形態を示している。重力式洗浄装置100Dは、図3、図3A、及び図3Cに示す重力式洗浄装置の改良版である。重力式洗浄装置100Dは、可動ピストン112Aを受容するよう構成され配置された本体111Aを含む。可動ピストン112Aは、幾つかのOリング(当業界で周知のもの)を使用して洗浄装置本体111Aの内面に対してシールされる。重力式洗浄装置100Dは、可動ピストン112Aと洗浄装置本体111Aとの間に形成された下部チャンバ122Aを含み、及び上部制御チャンバ124Aを含む。制御チャンバ124Aは、可動ピストン112Aのすぐ上で該可動ピストン112Aと接触状態にある制御チャンバ124Bと連絡している。制御通路113Aは、下部チャンバ122Aと上部制御チャンバ124Bとの間に流体的な連絡を提供する。制御チャンバ122Aは、通路149A及び導管130を介して外部の水道と連絡している。通路149Aは、逆流を防ぐためのチェックバルブを含む。
FIG. 3E shows another embodiment of a gravity cleaning device having a cleaning valve controlled by an actuator 400 (
図3Eに示す開口状態では、洗浄バルブ部材112は非着座状態にある。この場合、制御チャンバ124A内の圧力は、チャンバ122A内の入力水圧よりも遥かに低くなる。これは、ダイアフラムバルブが開口しており、バルブシート136によるダイアフラムパイロットチャンバ138からの水流が存在するからである。すなわち、水は、チェックバルブ及び通路149Aを通り導管130を介してチャンバ122Aへと流れる。チャンバ122Aから、水は、制御通路113Aを介して上部制御チャンバ124A,124Bへと流れる。制御チャンバ124Aから、水は、ダイアフラムバルブシート136によって水タンクへと流れる。
In the open state shown in FIG. 3E, the cleaning
洗浄バルブ104を閉鎖するために、アクチュエータ400は、制御通路408Aを閉鎖する。これにより、上述のように、ピンにより提供されるブリードオリフィスを通る水流を受容するダイアフラム制御チャンバ138内の圧力が高くなる。ダイアフラム制御チャンバ138内の水圧が高くなることにより、ダイアフラム132がシール面136で上部チャンバ124をシールする。しかし、水は、依然として、チェックバルブ及び通路149Aを通り導管130を介してチャンバ122Aへと流れる。チャンバ122Aから、水は、制御通路113Aを介して上部チャンバ124A,124Bへと流れ、そこで水圧が上昇する。上部チャンバ124Aがシールされた後、チャンバ124A,124B内には水道圧まで上昇した圧力が存在する。チャンバ124B内の水圧は、可動ピストン112Aの上面全体に作用するため、大きな下向きの力が存在する。この力は、チャンバ122A内の圧力により生成される上向きの力よりも大きい。正味の力の差により、可動ピストン112Aがその一層下方の位置へと押しやられ、これにより洗浄バルブ部材112が着座位置へと移動され、ゴムシール163がバルブシート114で洗浄バルブをシールする。この実施形態では、重力式洗浄装置100Dは、図3、図3A、図3C、図5、及び図5Bに示した実施形態で使用した偏倚バネ110を使用しない。アクチュエータ400は、制御チャンバ124A,124B内の圧力を増減させることにより洗浄バルブ104を開閉させる。
To close the
図4は、クリーナディスペンサ装置200がオーバーフローチューブ118の上部に取り付けられた洗浄装置100の断面図を示している。第1の好適な実施形態によれば、クリーナディスペンサ装置200は、バッテリーにより駆動されるモータを含む。該ディスペンサモータは、ポート202を介しオーバーフローチューブ118を通って洗浄チューブ116及び便器13へとクリーニング液を供給するために、1.5〜3Vのバッテリーにより駆動される100〜200mWのモータとすることが可能である。クリーニング液は、クリーナディスペンサ装置200内に配置され、水タンク16内で希釈されることはない。各洗浄の後に、マイクロコントローラ34がクリーナディスペンサ装置200のモータを駆動して、上述のようにクリーニング液を供給することが可能である。有利なことに、マイクロコントローラ200はまた、クリーナ供給回数をカウントし記憶することが可能である。ディスペンサ装置200は、クリーナ供給回数の概算値を有している。このため、マイクロコントローラ34は、ディスペンサ装置200の空状態を判定することができ、またクリーナディスペンサの再充填又は交換の必要性を知らせることができる。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the
ディスペンサ装置200の好適な実施形態はを図4Bないし図4I及び図4B−IIに示す。ディスペンサ装置200は、外部の水圧に接続することが可能であり、水圧で制御することが可能である。代替的に、この動作は、電気モータ及び一組の別個のバッテリーを使用して機械的に制御することが可能である。図4B−I及び図4B−IIは、図4に示すクリーナディスペンサ200(又はこれに類似した図4に示す芳香ディスペンサ210)の動作を示している。クリーナディスペンサ200は、クリーニング液(又は芳香液)を保持する可撓性部材462を収容する460を含む。該クリーニング液は、ポート464,465と連絡した状態にあり、該ポート464,465は、投剤チャンバ468及び分配チャンバ470との連絡を提供する。該ディスペンサはまた、分配ポート476を介してクリーニング液(又は芳香液)を供給するためのアクチュエータ472及び分配ピストン474を含む。アクチュエータ472は、流体的に(例えば外部の水圧を使用して)又は機械的に駆動することができる。駆動時に、アクチュエータ472はピストン474を変位させ、次いで該ピストン474が、クリーニング液を、分配ポート476を介してオーバーフローチューブ118内へと押し出す(図4及び図4Aに矢印202で示す)。
A preferred embodiment of the
図4B−Iは、クリーナディスペンサ200を「装填」位置で示しており、この場合には、クリーニング液が、重力により投剤ポート464,465を介して投剤チャンバ468及び分配チャンバ470内へと供給される。投剤ポートには多数の設計(オリフィス又はメンブレン等)が存在する。比較的高い粘性又は分配ポートの構成(例えばメンブレン又はオリフィス)に起因して、クリーニング液は、ピストン474により押し出されるまで実質的に分配チャンバ470から出ない(この開口位置は、トイレ洗浄の最中又はその直後に生じるため、クリーニング液の少量の漏洩は許容することができる)。
4B-I shows the
図4B−IIは、クリーナディスペンサ200を分配後の閉鎖位置で示している。この位置では、可撓性部材462は延び、投剤ポート464,465は閉鎖している。駆動後、分配ピストン474が延長位置へと移動し、これによりクリーニング液が分配ポート476を介してオーバーフローチューブ118内へと押し出される。この動きは、(水道圧を使用して)水圧により、空気圧により、又は機械的に制御される、アクチュエータ474の動きにより制御される。代替的には、この動作は、電気モータ及び一組の別個のバッテリーを使用して機械的に制御することができる。
4B-II show the
上記のプロセス全体が繰り返され、この場合、分配に先立ち、(トイレ洗浄の最中又はその直後に)投剤チャンバ468及び分配チャンバ470にクリーニング液が「充填される」。分配チャンバ470に分配されると、該クリーニング液が上述のように分配ポート476を介して放出される。該ディスペンサは、殆どの時間にわたり閉鎖位置に留まることができる。
The entire process described above is repeated, in which case the dispensing chamber 468 and the dispensing
図4Aは、オーバーフローチューブ118上に芳香ディスペンサ装置210が取り付けられたタンク式洗浄装置100を示している。芳香ディスペンサ装置210は、上記のクリーナディスペンサ装置200と同様の設計とすることが可能である。芳香ディスペンサ装置210は、通路212を介した芳香剤の供給を行うためのモータ又はバルブを含むことが可能である。芳香ディスペンサ装置210は、ユーザの入力により駆動することが可能であり、又はマイクロコントローラ34により実行される所定のアルゴリズムを使用して自動的に駆動することが可能である。例えば、物体センサ20は、ユーザがトイレ12に達したことを検出することが可能であり、またマイクロコントローラ34へ信号を提供することが可能である。次いで、マイクロコントローラ34は、芳香ディスペンサ装置210を駆動して、上述の洗浄サイクルを開始する十分に前にオーバーフローチューブ118内へ芳香剤を供給する。所定のアルゴリズムに基づき、マイクロコントローラ34は、ユーザがトイレ12に居る間に数回にわたり芳香供給装置210の駆動を開始させることが可能である。更に、マイクロコントローラ34は、上述の洗浄サイクルの実行後に芳香ディスペンサ装置210を駆動することができる。このようにして、本システムは、トイレ12の使用時における目的とする芳香剤の効率的な供給を可能にする。
FIG. 4A shows a tank-
芳香ディスペンサ装置210は、芳香化学薬品又は悪臭除去化学薬品とすることができる芳香剤を供給することが可能である。その供給は、モータにより駆動されるファンにより空気流を生成することにより達成することが可能であり、該ファンは、芳香剤をオーバーフローチューブ118を介して便器13内へ送り込む。芳香供給装置210はまた、液体という形の液体芳香剤、又は粉若しくは結晶という形の固体芳香剤を供給することが可能である。固体結晶は、空気圧によりオーバーフローチューブ118内に送り込むことが可能である。代替的に、固体を水と混合して水圧によりベンチュリ効果を用いたジェットから供給することができる。代替的に、(現在市販されているあらゆる洗浄装置で行われるような)各洗浄後にオーバーフローチューブ118を介してトイレに供給される水により与えられるエネルギーを使用してクリーナの液体芳香剤を供給することが可能である。この実施形態では、供給される流体は容器に格納される。洗浄後の水は、ベンチュリ形状のノズルを使用してこの容器を介してパイプで送られ、この流れは、芳香又はクリーニング液を容器から放出させる吸引効果を生成する。
The
物体センサモジュール20、押ボタン又は容量性スイッチ18、又はディスペンサ装置200,210に対する接続を含む全ての通信接続は、無線方式を用いて実施することが可能である。かかる方式における押ボタン又は検知回路は、マイクロコントローラ34へ信号を供給するようリモートに配置することができる。該リモート回路は無線送信器を含むことになり、ローカル回路は該送信器に応答する無線受信器を含むことになる。例えば、送信器及び受信器は、低周波数(例えば125KHz)の電磁波により通信することが可能である。かかる電磁波は、パルス列により変調させて、他のソースからのスプリアス信号の受信による影響を最小限にするようエンコードすることが可能である。無線方式では、少なくともローカル受信器を水線よりも上方に配置することが好ましいが、これは必須ではない。
All communication connections, including connections to the
図5及び図5Aは、タンク式洗浄装置100Bの第2の実施形態の断面図である。タンク式洗浄装置100Bは、充填バルブ102、洗浄バルブ104、制御バルブ220、及び3ウェイバルブ300を含む。充填バルブ102及び洗浄バルブ104は、タンク式洗浄装置100に関して上述したものと実質的に同様に動作するが、この場合には3ウェイバルブ300によって制御される。代替的に、3ウェイバルブ300を、充填バルブ102及び洗浄バルブ104を別個に制御するよう構成された2つのアクチュエータに置換することが可能である。該2つのアクチュエータは、マイクロコントローラ34に接続し、これにより駆動することが可能である。
5 and 5A are cross-sectional views of the second embodiment of the tank type cleaning apparatus 100B. The tank type cleaning apparatus 100B includes a filling
制御バルブ220はキャビティ222内に配置される。制御バルブ220は、継手224、制御通路226、及びピン232上に取り付けられたダイアフラム230を含む。ピン232は溝234を含む。ダイアフラム230は、圧力チャンバ238からパイロットチャンバ236を分離させる。圧力チャンバ238はチャンバ295と連絡しており、該チャンバ295は3ウェイバルブ300を含む。継手224は、アクチュエータ32又は36(図2及び図2A)により圧力が制御される水圧流路を受容するよう構成され配置される。アクチュエータ32又は36からの水圧は、継手通路225を介して通路226及びパイロットチャンバ236へと送られる。パイロットチャンバ236は、溝234を介して圧力チャンバ238と連絡している。このため、チャンバ236,238内の水圧は同じになる。パイロットチャンバ236内の大きな表面積のため、パイロットチャンバ236から圧力チャンバ238に向かう正味力が存在し、該力が、制御バルブ220を領域239で閉鎖状態に維持する。
The
駆動時に、アクチュエータ32又は36が、継手通路225に連結された水圧流路内の圧力を解放し、これによりパイロットチャンバ236内の圧力が低下する。パイロットチャンバ236内の低下した圧力は、領域239でダイアフラム230の変形を生じさせる。このダイアフラム230の変形により、水が領域239で通路240を介してチャンバ222内へと流れることが可能となる。圧力チャンバ238内の圧力の低下は、チャンバ295内の圧力低下を生じさせ、これにより3ウェイバルブ300の状態変化が生じる。このため、アクチュエータ32又は36は、3ウェイバルブ300の状態を変化させる。図6ないし図6Kに関して3ウェイバルブ300の動作を詳細に説明する。端的に言えば、その状態を変化させることにより、3ウェイバルブ300は、充填バルブ102に対する制御通路297内の圧力を変化させ、又は洗浄バルブ104に対する制御通路299内の圧力を変化させる。
Upon actuation, the
アクチュエータ32又は36は、次のように3ウェイバルブ300の状態を変化させる。すなわち、3ウェイバルブ300は、最初に充填バルブ102及び洗浄バルブ104の両者を閉鎖させるよう構成され配置される。制御バルブ220が駆動され開口した際に、3ウェイバルブ300は、その状態を変化させて通路299との連絡を提供し、これにより洗浄バルブ104の開口を生じさせる。次に、制御バルブ220の閉鎖時に、3ウェイバルブ300は、その状態を変化させて通路299との連絡を閉鎖し、これにより洗浄バルブ104を閉鎖させ、一方、充填バルブ102は閉鎖状態に留まる。次に、制御バルブ220の開口時に、3ウェイバルブ300は、その状態を変化させて通路297との連絡を提供し、これにより充填バルブ102が開口され、一方、洗浄バルブ104は閉鎖状態に留まる。最後に、制御バルブ220の閉鎖時に、3ウェイバルブ300は、その状態を変化させて、制御通路297及び制御通路299の両者との連絡を閉鎖する。
The
制御通路297,299は、それぞれ充填バルブ102及び洗浄バルブ104を制御するよう構成される。制御通路297内の圧力が低下した際、充填バルブ102のパイロットチャンバ179内の圧力が低下し、これによりダイアフラム170が変形して、チャンバ180から、通路182を介して、水収容タンク16と連絡する水流路184への水流が開口する。ダイアフラムピン190は、通路182とパイロットチャンバ179との間の連絡を提供する溝192を含む。制御通路297の閉鎖時に、該溝192を介してパイロットチャンバ197内の圧力がゆっくりと高くなる。しばらくすると、パイロットチャンバ197と圧力チャンバ180との間で水圧が等しくなる。この圧力が等しくなった後、ダイアフラム170が逆に変形して通路182をシールし、これにより充填バルブ102が閉鎖される。
The
制御通路299は、洗浄バルブ104の動作を制御するために使用される。3ウェイバルブ300が制御通路299を開口させると、洗浄バルブ104のパイロットチャンバ138内の水圧が低下する。この水圧の低下によりダイアフラム132が変形して洗浄バルブ104が開口する。詳細には、ダイアフラム132が変形して領域136から離れると、該領域136においてチャンバ124から通路160を介して水が流れる。チャンバ124内の圧力の低下は、図3Bに関して説明したように、偏倚バネ110により生成される力の下で洗浄バルブ部材112をその着座位置からその非着座位置へと移動させる。洗浄バルブ部材112の非着座状態では、水は、水収容タンク16から洗浄導管116を介して便器13へと流れる。
The
図5Aを参照すると、3ウェイバルブ300がその状態を変化させて制御通路299を閉鎖させると、洗浄バルブ部材112がその着座位置への移動を開始する。詳細には、制御通路299を閉鎖させると、溝142を介してパイロットチャンバ138内の圧力がゆっくりと上昇する。パイロットチャンバ138と圧力チャンバ124との間で圧力が等しくなると、ダイアフラム132が変形して領域136でチャンバ124をシールする。チャンバ124内の圧力は、偏倚バネ110に対して作用する力を生成し、図3Bに関して説明したように、該力が洗浄バルブ部材112をその閉鎖状態へと移動させる。
Referring to FIG. 5A, when the three-
図5Bは、オーバーフローチューブ118上に水位検出器280が取り付けられたタンク式洗浄装置100Aの断面図である。水位検出器280は、1つ又は複数の所定の水位を検知するための電気的、磁気的、又は光学的なセンサを含むことが可能である。電気的なセンサは、誘導性、抵抗性、又は容量性のセンサとすることが可能である。水位の検知後、フロートセンサがシステムコントローラに信号を供給することが可能である。
FIG. 5B is a cross-sectional view of a tank
一好適実施形態によれば、図5Cは、上述の重力式洗浄装置に使用するための新規の水位センサを示している。水位センサ280は、オーバーフローチューブ118に取り付けられたハウジング282を含む。ハウジング282は、その内部で水位に応じて上下に移動するフロート284と協働するよう構成される。ハウジング282は、電気コネクタ286を介してシステム電子回路(図2、図2A、又は図2Bに示す)に接続されたリードセンサを含む。フロート284は、その全長にわたり下端284Aから上端284Bへと直線的に配置された一組の磁石を含む。前記リードセンサは、個々の磁石と位置が合うよう構成され及び配置され、対応する信号をマイクロコントローラ34へ提供する。水位が高くなると、フロート284がハウジング282内を移動する際に上端284Bが上昇する。フロート284の移動中に、リードセンサが個々の磁石と位置合わせされて、水タンク16内の水位に関する情報が提供される。マイクロコントローラ34は、リードセンサからの信号を処理して水位を記録する。
According to one preferred embodiment, FIG. 5C shows a novel water level sensor for use in the gravitational cleaning apparatus described above. The
水位情報に基づき、マイクロコントローラ34は、所定の水位で充填バルブ102の閉鎖を命令することができる。更に、マイクロコントローラ34は、所定の水位で洗浄バルブ104の開口及び閉鎖を命令することができ、これにより計量された洗浄体積が提供される。
Based on the water level information, the
更に、図2、図2A、又は図2Bのシステムは、水位センサ280と共に、水漏れ検出器を提供するよう構成される。水シール(例えば水シール163)の故障時、水は、タンク16の内部から便器へと漏洩する可能性がある。時間の経過と共に、水が漏れるにつれて、フロート284がハウジング282内を降下する。マイクロコントローラ34は、事前の洗浄コマンドなしでの水位の低下を検出し、すなわち水漏れを検出する。マイクロコントローラ34は、水漏れを検出するだけでなく、水漏れの速度を計算することができる。該水漏れの速度及び時間的な特性に基づいて、マイクロコントローラ34は、考え得るタイプの故障を指示することができる。インジケータ48(図2)は、水漏れに関する視覚的又は音響的な指示をユーザに提供する。
In addition, the system of FIG. 2, FIG. 2A, or FIG. When a water seal (eg, water seal 163) fails, water can leak from the inside of the
図5を参照すると、図4及び図4Aに関して説明したものと同様に、洗浄装置100Cは、オーバーフローチューブ118の上部に取り付けられたクリーナディスペンサ装置200を含むことが可能であり、又はオーバーフローチューブ118の上部に取り付けられた芳香ディスペンサ装置210を含むことが可能であり、又はその両者を含むことが可能である。
Referring to FIG. 5, similar to that described with respect to FIGS. 4 and 4A, the cleaning device 100C may include a
図6は、充填バルブ102及び洗浄バルブ104を示す2つのメインバルブ内の流れを制御するための3ウェイパイロットバルブとして使用される本発明の一実施形態の分解図である。詳細には、3ウェイバルブ300は、アクチュエータ32又は36を使用して、(制御バルブ220を表す)制御バルブ312を駆動することにより、(充填バルブ102を表す)ダイアフラムバルブ314及び(洗浄バルブ104を表す)ダイアフラムバルブ320を開閉させる。
FIG. 6 is an exploded view of one embodiment of the present invention used as a three-way pilot valve for controlling the flow in the two main valves showing the
バルブ320が閉鎖位置にある場合、可撓性ダイアフラム322(又は洗浄バルブ104内のダイアフラム132)がバルブシート(洗浄バルブ104内のシート136)上に着座し、これにより入口324(洗浄バルブ104内のチャンバ124)からその出口(洗浄バルブ104内の出口160)への流れが妨げられる。ダイアフラムは入口圧力にも関わらず着座状態に留まる。これは、ダイアフラム322がブリードオリフィス(すなわち上述の溝140)を有しており、これにより入口324における圧力が該ダイアフラムの他方の側においてパイロットチャンバ328内で上昇することが可能となるからである。その側の圧力が入口側の圧力よりも一層大きなダイアフラム面積にわたって勝り、このため可撓性ダイアフラムが強制的に着座状態に留まり、バルブ320が閉鎖状態に維持されることになる。
When the
以下で一層詳細に説明するように、バルブ320がこの状態から開口されるのは、インデックス部材332の溝付きの表面330が所定位置につき、該位置で該表面330が動作ピン334にチェックバルブ336を非着座状態にさせるときである。チェックバルブ336を非着座状態にすることにより、バルブ320のパイロットチャンバの圧力が、入口ポート340を介してマニホルド338の内部へと解放される。これと同時に、インデックス部材の表面330が、他方の動作ピン342が後退位置に留まることを可能にする位置になり、該後退位置で、更なるチェックバルブ344が着座状態に留まることが可能となる。これにより、該チェックバルブがバルブ314のパイロットチャンバの圧力の解放を防止し、このためバルブ314が閉鎖状態に留まる。
As will be described in more detail below, the
やはり以下で説明するように、制御バルブ312を繰り返し開閉させることにより、インデックス部材332が連続するインデックス位置へと進行し、そのうちの幾つかにおいて、両方のバルブが閉鎖され、又はバルブ314が開口されバルブ320が閉鎖される。やがて分かるように、これが生じるのは、部材332が往復動ステッパのインデックス部材であるからである。更に、図示の実施形態では、それは往復動部材でもあるが、本発明の教示は両方の機能に同じ部材を用いることなく実施することが可能である。
As also described below, repeated opening and closing of the
図6Aは、マニホルド338の一部を断面で示す側面図であり、該マニホルド338内にインデックス部材332が組み込まれている。図6Bに示すように、インデックス部材332は内側停止面346を形成する。図6Aに示す状態では、エンドキャップ350により圧縮された偏倚バネ348がインデックス部材332を上方位置へと付勢しており、この場合、全体的に鋸歯状のカムフォロワ面352が、マニホルド338に形成された孔内に固定されたカムピン354を押しつけている。偏倚バネ348に接触して対応する摩擦を低減させるボール349(図5Aに示す)が存在することが可能である。
FIG. 6A is a side view showing a part of the manifold 338 in cross section, and an
図6Cは、インデックス部材332が複数の長手方向に延びるランド356を形成することを示している。後に一層詳細に説明するように、図6の駆動ピン334,342の一方は、かかるランドのうちの1つと整列するが、他方はランドとは整列しない。ランドと整列した動作ピンは、その対応するチェックバルブ336又は344を開口させ、これにより、長手方向のランド間の凹部358(図6C)がインデックス部材332とマニホルド338の内壁との間に形成する空間内に、流体が進入する。
FIG. 6C shows that the
図6Bに示すように、インデックス部材332は環状溝60を形成する。図6及び図6Aに示すように、該溝はリップシール362を受容する。シール362は、図6Aの下流への流れを妨げるが、上流への流れは妨げない。マニホルド338の内壁がシール及び図6Bの上部のインデックス部材壁364と協働して形成するマニホルドチャンバ363が完全に閉鎖された場合には、開口したポートからの圧力は単純に該チャンバへと送られ、このためバルブ314のパイロットチャンバ内の圧力が解放されることはない。しかし、図6Aが表現することを意図した状態では、マニホルドチャンバは閉鎖されない。これは、圧力が上昇してマニホルドチャンバ内で優勢になることを圧力解放経路が防止するからである。詳細には、図6D、図6E、及び図6Fは、マニホルド338の上壁366が制御チャンバ368を形成することを示している。該制御チャンバ368内へと4つの入口ポート370が形成され、及び該制御チャンバ368から図6のドレイン継手374を介してマニホルドの外部へと出口ポート372が形成されている。
As shown in FIG. 6B, the
ここで、図6の制御バルブアセンブリ312は、制御チャンバ368の上壁を形成する。その外側のOリング376は、制御バルブアセンブリ312をマニホルド338に固定するためのネジ山378を介した漏洩を防止する。また、内側のOリング380は、制御バルブ312自体を除き、図6の制御チャンバ368の入口ポート370からその出口ポート372への流れを防止する。しかし、該バルブは、図6Aが表すことを意図している状態で開口しており、該バルブが開口しているために図6Aのバネ348が発揮する力に打ち勝つには低すぎる圧力にマニホルドの圧力が維持され、このとき、該バルブを介した流れ抵抗は十分に低くなる。よって、該バルブが開口している限り、インデックス部材332は、図6Aに示す弛緩した往復動状態に留まる。好適には、制御バルブ312は、ラッチング式のものであり、状態を変化させるためにのみ動力を必要とし、何れかの状態に留まるためには動力を必要としないものである。このため、バルブ312を開口状態に維持するのに動力は必要ない。
Here, the
インデックス部材332は、図6Aに示す往復動状態だけでなく、図6Gに示すインデックス位置にもなり、ランド356のうちの1つが右側ポートのアクチュエータピン334と整列する。これにより、該ランドが該ピンを、チェックバルブ336を非着座状態に維持する位置に保持する。このため、右側ポートを介してマニホルドチャンバ内へ流体が流れることが可能となる。これと同時に、他方のアクチュエータピン342が凹部358と整列して、チェックバルブ344が着座状態に留まって、左側ポートを介したマニホルドチャンバ内への流れを阻止する。
The
このようにして、インデックス部材332のインデックス位置は左側及び右側ポートの状態を決定し、制御バルブ312は上側ポートの状態を決定し、制御バルブ312はインデックス部材332と協働して3ウェイバルブの全体的な流れ状態を決定する。図6Gが表現することを意図した流れ状態では、流体は、左側ポートからではなく右側ポートから上側ポートへと流れることができる。図6に示す応用例では、3ウェイバルブはパイロットバルブとして働き、該3ウェイバルブはメインバルブ314を開口状態に維持し、メインバルブ320はこの流れ状態で閉鎖される。これは、図示の実施形態がとり得る3つの流れ状態のうちの1つであることが理解されよう。この流れ状態では、流体は3ウェイバルブの右側ポートからその出口へと流れることができる。
In this way, the index position of the
ここで、以下で説明する制御回路が、制御バルブ312を制御し、該バルブを閉鎖させることによりマニホルドチャンバ外への流れを阻止するものと仮定する。これにより流れが停止されるため、右側ポートを介したマニホルドチャンバ内への経路における流れ抵抗の結果として生じる圧力の低下がなくなる。それ故、マニホルド圧力は、インデックス部材332を下方へ押しやって図6Hに示す位置にするのに十分なだけ高くなる。軸方向に変位してその位置をとるとき、インデックス部材332の全体的に鋸歯状のカムフォロワ下面382が下部カム部材386のカム面384に当接し、該カム部材386は、エンドキャップ350を所定位置に保持するネジ388によりマニホルド338に固定されている。これにより、図6Iに示すようにインデックス部材332がインデックス位置へと回転することになり、この場合には、アクチュエータピン334,342の何れもランド356とは完全に整列していない。
Here, it is assumed that the control circuit described below controls the
したがって、チェックバルブ336,340の両者は、入口流体圧がマニホルドチャンバ内に連絡することを可能とし、このため、現在閉鎖されている制御バルブ312が圧力の解放を阻止する。このため、制御バルブ312の閉鎖は、3ウェイバルブを、右側ポートからマニホルドチャンバ内および上部ポート外への流れが可能となる第1の流れ状態から、流れが全く生じない第2の状態へと切り替る。図示の応用例では、3ウェイバルブがパイロットバルブとして働き、それが制御するダイアフラムバルブ314,320が閉鎖される。2つの被制御ポート間の「クロストーク」は重要な考慮事項ではない。但し、他の応用例では、クロストークを阻止することを必要とする可能性がある。これは、逆に向けられた追加のチェックバルブを図示のチェックバルブと直列に配設することで達成することができる。
Thus, both
ここで、制御バルブ312が開口位置へと戻るよう駆動され、これにより再びマニホルド圧が解放されるものと仮定する。偏倚バネ348は、インデックス部材332を図6Aに示す弛緩した往復動状態へと戻すが、該弛緩した往復動状態に最後になったインデックス位置には戻らない。該状態に戻る際に、インデックス部材の上側カムフォロワ面352がカムピン354と当接し、インデックス部材332が図6Jに示すもう1つのインデックス位置へと回転する。該インデックス位置は異なる第3の流れ状態を生じさせるものとなる。詳細には、この場合には、アクチュエータピン342がランド356と整列し、アクチュエータピン334が凹部358と整列する。このため、チェックバルブ332が閉鎖されると、チェックバルブ344が開口し、マニホルド出口374を介した流出が、インデックス部材がその弛緩した往復動状態になった最後のときのように右側ポートからではなく、左側ポートから可能となる。
Here, it is assumed that the
要するに、制御バルブ312(又は制御バルブ220)の2つの状態間での反復動作により、図5Aに関して上述したように3ウェイバルブ300が3つの異なる流れ状態に進行する。
In summary, repetitive operation between the two states of the control valve 312 (or control valve 220) causes the three-
図6Kは代替的な実施形態を示している。2つの点を除き、この実施形態は図6に示したものと同じであり、同じ符号は同じ部品を示している。その一点は、図6Kにおける制御されるポートが、図6のチェックバルブ336,344又はアクチュエータピン334,342を含まない点である。もう一点は、インデックス部材332aの表面330aが図6のインデックス部材の表面330と異なる点である。
FIG. 6K shows an alternative embodiment. Except for two points, this embodiment is the same as that shown in FIG. 6, and the same reference numerals indicate the same parts. One point is that the controlled ports in FIG. 6K do not include
詳細には、表面330aは、既述の表面330の特長となる漸進的なうねりを有さない。その代わりに、表面330aは、ほぼ円筒形であり、離散的に配置された溝390を形成し、その目的は、様々な制御ポートを介した流れを選択的に可能にすることにある。インデックス部材のうちリップシール362の上方の部分は、異なる外径を有する2つのセグメントに分割される。下側のセグメントの直径は、マニホルドの壁の内径とほぼ同じであり、上側のセグメントの外径は、それよりも小さく、それとマニホルドの壁との間に大きなクリアランスを残すようになっている。
Specifically, the
伸張した往復動状態では、制御ポートを介して流体を流すポートオリフィス392,394が、インデックス部材の上側の一層小さな外径の部分に面する。この部分により、それとマニホルドの壁との間に残されるクリアランスのため、制御されるポートにより連絡が提供される圧力が、マニホルドチャンバ363内で優勢になる。この場合にも、チェックバルブをポートに追加してクロストークを防止することが可能である。 In the extended reciprocating state, the port orifices 392 and 394 for flowing fluid through the control port face the smaller outer diameter portion above the index member. This portion dominates the pressure in the manifold chamber 363 that is provided communication by the controlled port due to the clearance left between it and the manifold wall. Also in this case, a check valve can be added to the port to prevent crosstalk.
その後、バルブ312が開口することによりマニホルド圧が解放された際、バネ力が再びインデックス部材32aを上方へ移動させる。以前のようにインデックス部材332はカム作用により回転する。この実施形態では、その回転によって、図6Kの溝390がポートオリフィスのうちの1つと位置合わせされる。インデックス位置に関し、溝が位置合わせされるのは右側のポートオリフィス394である。しかし、左側のポートオリフィス392に位置合わせされる溝は全く存在せず、このため、下方の一層大きな外径のインデックス部材の部分が左側ポートを閉鎖する。
Thereafter, when the manifold pressure is released by opening the
図7及び図7Bは、水収容タンク16(図1にも示す)内に水障壁を使用した重力式洗浄装置100Aを示している。該重力式洗浄装置100Aは上述のものと同じである。水障壁680、682は、縮小された洗浄体積又は可変の洗浄体積を提供する。詳細には、図7及び図7Bを参照すると、障壁680は、保持ナット117のすぐ上方で洗浄装置本体に取り付けられる。上述の洗浄動作の間、水障壁680の内部及び上方に位置する水のみが便器に供給される。勿論、水の量は、該障壁の高さによって決まる。水障壁680を有する洗浄装置100Aは、洗浄体積の削減が所望される場合に既存の水収容タンクを改良するために使用することが可能である。
7 and 7B show a
図7Bは、調節可能な水量で洗浄を提供するための調節可能な水障壁682を有する重力式洗浄装置100Aを示している。調節可能な水障壁682は、下位置(すなわち障壁閉鎖位置)と上位置(すなわち障壁開口位置)との間でスライドすることが可能な可動壁684を含む。基本的に、手動式の実施形態では、水障壁682は、障壁壁684を上昇させることにより完全洗浄を提供し、又は障壁を閉鎖状態に維持することにより半洗浄を提供するために、使用される。
FIG. 7B shows a
図8、図8A、図8B、及び図8Cは、トイレ12を使用する者のパンツ等の物体を検出するためのアルゴリズム(すなわち「パンツ」検出アルゴリズム)を示している。アルゴリズム500は、光源66及び光検出器68(図1D参照)を有する能動光センサ62と共に使用するよう設計される。マイクロコントローラ34は、光源66(例えばLED)のための調節可能なIR発光電流強度を提供すると共に光検出器(例えばPINダイオード又はその他の感光素子)のための一定の増幅器の利得を維持するよう光源ドライバに命令する。
8, 8A, 8B, and 8C illustrate an algorithm for detecting an object such as a pants of a person using the toilet 12 (ie, a “pants” detection algorithm). The
一般に、アルゴリズム500は、最大32の異なるIRビーム強度を走査すると共に増幅器の利得を一定に維持することによりユーザの動きを検出する。(光源から発せられる)各強度IRパルス毎に、反射されたIR信号が検出され、このサイクルが連続して実行される。例えば、能動光センサから遠く離れたターゲットを検知する場合にはIR電流を大きくする必要がある。一方、このアルゴリズムは、検出されたIR電流の変化の比較を用いることにより、接近し又は離間したユーザを識別することができる。IR発光電流は、高から低へと変化し、これは、検出されたターゲット又はユーザが洗浄装置に向かって移動していることを示している。
In general, the
図8Cに示すように、制御ロジックは、IDLE 600, ENTER_STAND 602, STAND_SIT 604, SIT_STAND 610, STAND_FLUSH 606, STAND_FLUSH_WAIT 608, STAND_OUT 612, SIT_FLUSH 614, RESET_WAIT 616, 及びEXIT_RESET 620といった、異なるターゲット状態を使用する。その全ての状態は、IR検知領域内におけるターゲット又はユーザの挙動に基づくものである。ターゲット又はユーザが光学的な領域内に入ると、状態はENTER_STAND状態に設定される。ENTER_STAND状態が設定された後にターゲットが動きを止めている間、STAND_SIT状態に設定される、といった具合である。以下は個室ユーザ操作サイクルである。
8C, the control logic uses different target states such as
ユーザが検知領域に向かって移動する際、状態はIDLEからENTER_STANDへ変化する。ユーザがトイレ洗浄装置の前で十分な時間を費やした場合には、状態はSTAND_SITへと変化する。ターゲットのそれ以降の動作が座ることである場合には、状態はSIT_STANDになる。座っている時間が十分に長い場合には、状態はSTAND_OUT状態へと変化する。次いで、ユーザが立ち上がって移動する。このとき、制御アルゴリズムは、SIT_FLUSH状態に移行し、ソレノイドに洗浄コマンドを発行して水洗動作を行う。装置は再びIDLE状態に戻る。 As the user moves toward the detection area, the state changes from IDLE to ENTER_STAND. If the user spends enough time in front of the toilet cleaning device, the state changes to STAND_SIT. If the subsequent action of the target is to sit, the state is SIT_STAND. If the sitting time is long enough, the state changes to the STAND_OUT state. Next, the user stands up and moves. At this time, the control algorithm shifts to the SIT_FLUSH state, issues a washing command to the solenoid, and performs a water washing operation. The device returns to the IDLE state again.
個々の状態間の遷移は、最初は例えば1/2×最大IR出力で実行される。このとき、状態マシンは、IDLEから開始し、ENTER_STANDへと遷移する。この遷移の後、1つの状態から別の状態へと変化する全ての状態に関するしきい値が2つのIR出力ステップに対して予め定義される。1つの状態から別の状態へ変化するための他のしきい値は静止時間である。静止時間しきい値は、SIT_STAND状態からSTAND_FLUSH_WAIT状態及びSTAND_OUT状態への遷移を除き、全ての遷移について2秒となるよう選択される。静止時間しきい値は、SIT_STAND状態からSTAND_FLUSH_WAIT状態及びSTAND_OUT状態への遷移については4秒となるよう選択される。 Transitions between the individual states are initially performed with, for example, ½ × maximum IR output. At this time, the state machine starts from IDLE and transitions to ENTER_STAND. After this transition, threshold values for all states that change from one state to another are predefined for the two IR output steps. Another threshold for changing from one state to another is rest time. The quiesce time threshold is selected to be 2 seconds for all transitions except transitions from the SIT_STAND state to the STAND_FLUSH_WAIT state and the STAND_OUT state. The stationary time threshold is selected to be 4 seconds for transitions from the SIT_STAND state to the STAND_FLUSH_WAIT state and STAND_OUT state.
典型的な用途では、洗浄装置が水を放出するための判定基準は、ユーザが少なくとも8秒間にわたり検出器の前で立っており又は座っていたことである。換言すれば、検出装置が、8秒以上(接近し静止する時間を含む)にわたりユーザを検出した場合に、洗浄装置コントローラが準備状態から洗浄状態へと状態を変化させることになる。ユーザが移動し離れることを検出すると、コントローラは、洗浄コマンドをソレノイドに発行して水を放出させることになる。時間しきい値は、用途に極めて依存するものとなる。 In a typical application, the criterion for the cleaning device to release water is that the user was standing or sitting in front of the detector for at least 8 seconds. In other words, when the detection device detects the user for 8 seconds or longer (including the time of approaching and stopping), the cleaning device controller changes the state from the preparation state to the cleaning state. When it detects that the user has moved away, the controller will issue a wash command to the solenoid to release water. The time threshold is highly dependent on the application.
図8を参照すると、「パンツ」検出アルゴリズム500は、光源66(図1D)から発せられる最大20の異なるレベルのIR発光強度を循環するターゲット検知サブルーチン510を使用する。発光されるIRパルスの各強度毎に、検出器68は、対応する反射された信号を検出する。図8Aに示すように、最大光源出力及び最小光源出力が選択されて一時バッファに格納される(ステップ512〜518)。IR光源66は、一時バッファ1に格納されている出力レベルで対応する光信号を発し、IR光検出器68が対応する反射信号を検出する。ステップ522に示すように、エコーが検出されない場合には、出力レベルが循環して、最大出力に向かって1ステップ高くなる。出力の増大は、ステップ532,534に従って実行され、ステップ514から初めてプロセス全体が繰り返される。ステップ522で、対応するエコー信号が検出された場合には、現在の出力レベルに最終値が割り当てられる(ステップ524)。ブロック526に示すように次の出力レベルが平均化されて、ポインタ連番がインクリメントされる(ステップ528)。次に、ステップ514から初めてサイクル全体が繰り返される。このようにして、光源66への出力が、特定の出力レベルまで増大され、増大された強度のIRパルスが、対応するIRエコーが検出器68により検出される(発光パルスに対するサンプリング及び計時が行われる)強度まで発光される。
Referring to FIG. 8, the “pants”
図8を参照すると、ステップ550〜552において、プロセッサは、バッテリーの状態をチェックし、次いでステップ554に示すようにサンプルデータの蓄積へと処理を進める。蓄積された光学的なデータは、図8Bに示すアルゴリズムを使用して処理される。ステップ562〜566で、プロセッサは最も最近の4つのIR検出レベルの平均を見出す。次に、プロセッサは、バッファ内の最長レベル期間を見出し(ステップ568)、及びバッファ内のIRレベルの平均を見出す(ステップ570)。各データが処理される前に、プロセッサは、手動洗浄がユーザにより起動されたかチェックする(ステップ580)。手動洗浄が起動された場合には、プロセッサは、ブロック582に示すように現在のターゲット状態から出る。代替的に、手動洗浄が起動されていない場合には、プロセッサは、図8Cに示すように個々のターゲット状態の判定を続行する。
Referring to FIG. 8, in steps 550-552, the processor checks the battery status and then proceeds to store sample data as shown in
この実施形態では、システムは、現在の利得と上部スタックエントリにリストされた利得との差の絶対値がしきい値利得変化を超えているか否かを判定する。超えていない場合には、このルーチンの現在の呼び出しの結果として、スタック状にプッシュされる新たなエントリは存在せず、既存の上部エントリのタイマフィールドの内容がインクリメントされる。結果的に利得変化の絶対値が実際にしきい値よりも大きくなり、ルーチンは新たなエントリをスタックにプッシュし、そのエントリの利得フィールドに現在の利得を設定し、タイマフィールドに値0を与える。端的に言えば、ターゲットの距離が所定のステップサイズだけ変化した場合に必ず新たなエントリが追加され、該ステップサイズと同じくらいの大きさの移動を行わずにほぼ同じ場所にユーザが留まっている時間を追跡する。 In this embodiment, the system determines whether the absolute value of the difference between the current gain and the gain listed in the upper stack entry exceeds a threshold gain change. If not, as a result of the current call to this routine, there are no new entries pushed into the stack, and the contents of the timer field of the existing upper entry are incremented. As a result, the absolute value of the gain change is actually greater than the threshold, and the routine pushes a new entry onto the stack, sets the current gain in the entry's gain field, and gives the timer field a value of zero. In short, a new entry is always added whenever the target distance changes by a certain step size, and the user stays in the same place without moving as much as the step size. Keep track of time.
該ルーチンはまた、エントリのイン/アウト・フィールドに「アウト」値を与え、これは、現在の利得が以前のエントリの利得を超えている場合には、ターゲットがトイレから離れて移動していることを示し、現在の利得が以前のエントリの利得よりも小さい場合には、該フィールドに「イン」値を与える。何れの場合も、ルーチンは次いで、タイマを(値「1」に)インクリメントし、及び該ルーチンのスタックメンテナンス部分からバルブ開口判定基準が実際に適用される部分へと移動するステップを実行する。 The routine also gives the entry's in / out field an “out” value, which means that the target is moving away from the toilet if the current gain exceeds the previous entry's gain. If the current gain is less than the gain of the previous entry, give the field an “in” value. In either case, the routine then performs the steps of incrementing the timer (to value “1”) and moving from the stack maintenance portion of the routine to the portion where the valve opening criteria are actually applied.
プロセッサは、第1の判定基準、すなわち、ターゲットが離れる方向に移動していることを上部エントリのイン/アウト・フィールドが示しているか否かを適用する。ターゲットがこの判定基準を満たさない場合には、ルーチンは、後続のルーチンが洗浄バルブを開口させないようにする値を洗浄フラグにセットするステップを実行し、次いで該ルーチンは戻る。一方、該判定基準が満たされる場合には、該ルーチンは、ターゲットが離れる方向に移動していることを示す上部エントリ及びその直前のあらゆるエントリに先立って、ターゲットが(トイレに向かって)接近する方向に移動していることを示す一連の所定の最小限の数のエントリが存在するか否かを判定するステップを実行する。かかるエントリが存在しない場合には、ユーザが実際に設備に接近してそれを使用し次いでトイレから離れる方向に移動した可能性は低く、ルーチンは洗浄フラグをリセットした後に再び戻る。この好適な実施形態では、判定基準は、絶対的な反射率には依存せず、すなわち、反射率の変化にのみ基づくものであって、反射率がその増大時に最小限の範囲を変位することを必要とするものである、ということに留意されたい。 The processor applies a first criterion, i.e. whether the in / out field of the upper entry indicates that the target is moving away. If the target does not meet this criterion, the routine performs the step of setting the wash flag to a value that prevents subsequent routines from opening the wash valve, and then the routine returns. On the other hand, if the criterion is met, the routine will approach the target (towards the toilet) prior to the top entry indicating that the target is moving away and any entries immediately preceding it. A step is performed to determine whether there is a set of a predetermined minimum number of entries indicating that it is moving in the direction. If such an entry does not exist, it is unlikely that the user has actually approached and used the equipment and then moved away from the toilet, and the routine returns again after resetting the wash flag. In this preferred embodiment, the criterion is independent of absolute reflectivity, i.e. only based on a change in reflectivity, and the reflectivity is displaced from a minimum range as it increases. Note that it is necessary.
システムが、必要数の接近を示すエントリが離間を示すエントリに先行する場合には、ルーチンは、最後の接近移動を示すエントリが少なくとも例えば5秒を表す時間値を有しているか否かを判定する判定基準を課す。この判定基準は、設備が実際には使用されていない場合に洗浄がトリガされるのを防止するために課せられる。この場合も、ルーチンは、該判定基準が満たされていない場合には、洗浄フラグをリセットした後に戻る。 If the system indicates that the required number of approaching entries precedes the entry indicating separation, the routine determines whether the entry indicating the last approaching movement has a time value representing at least 5 seconds, for example. Impose criteria to do. This criterion is imposed to prevent cleaning from being triggered when the equipment is not actually in use. Also in this case, the routine returns after resetting the cleaning flag if the determination criterion is not satisfied.
一方、該判定基準が満たされている場合には、ルーチンは、ユーザが十分に離れて移動したか否かを判定することが意図された判定基準を課す。ターゲットがしきい値となる量よりも大きく離れるよう移動したと考えられる場合、又はターゲットがそれよりも僅かに少なく離れているが所定の期間よりも長くその距離に留まっている場合に、ルーチンは、洗浄フラグをセットした後に戻り、それ以外の場合には洗浄フラグをリセットする。 On the other hand, if the criterion is met, the routine imposes a criterion intended to determine whether the user has moved far enough away. If the target appears to have moved farther than the threshold amount, or if the target is slightly less apart but stays at that distance for a longer period of time Return after setting the cleaning flag, otherwise reset the cleaning flag.
図2、図2A、及び図2Bを参照すると、マイクロコントローラ34は、自動洗浄装置の実施形態に関する洗浄サイクル全体を制御する。一方、手動洗浄装置の実施形態では、その動作はボタン18を押すことにより制御される。手動動作についてはPCT出願PCT/US01/43273に記載されている。ボタン18は、水圧流路153(図3及び図3B)に接続された水圧機構を起動させる。該水圧機構が(PCT出願PCT/US01/43273に記載されているように)洗浄バルブ104を制御し、フロート109が充填バルブ102を制御する。
Referring to FIGS. 2, 2A, and 2B, the
図9及び図9Aを参照すると、自動洗浄装置の実施形態では、マイクロコントローラ34が、光センサの動作とフローチャート620に示す洗浄サイクルとの両方を制御する。最初に、マイクロコントローラ34はスリープモードにある。入力素子又は外部センサ(例えば能動又は受動光センサ)からの入力信号が生じた際に、マイクロコントローラ34が始動されて、タイマがゼロにセットされる(ステップ622)。ステップ623で、バッテリー電圧がチェックされて十分な電力があるか確認される。マイクロコントローラ34は、図8ないし図8Cに関して説明した「パンツ」検出アルゴリズムを実行する。ステップ624で洗浄コマンドが受信されると、洗浄サイクルの実行へとアルゴリズムが進む(ステップ626)。それ以外の場合には、「パンツ」検出アルゴリズムが続行され、又はマイクロコントローラ34がスリープモードに移行する。
Referring to FIGS. 9 and 9A, in the automatic cleaning apparatus embodiment, the
依然として図9を参照すると、ステップ624で、バルブアクチュエータが完全な洗浄を実行する場合には、時間T=Tfullとなる(ステップ632)。完全な洗浄が存在しない場合には、タイマはステップ630でTbas=Thalfに設定される。ステップ634で、マイクロコントローラは、駆動信号の供給を開始しアクチュエータを駆動して洗浄バルブを開口させる。次に、マイクロコントローラ34は(PCT出願PCT/US02/38758及びPCT出願PCT/US02/41576に記載されているように)ラッチポイントを探索する。タイマがラッチポイントに達すると(ステップ638)、マイクロコントローラ34は、ソレノイドの駆動を解除する(ステップ640)。所定の開口時間の後(ステップ646)、マイクロコントローラ34は洗浄バルブの閉鎖を開始する(ステップ648)。次に、マイクロコントローラ34は、駆動信号の供給を開始しアクチュエータを駆動して充填バルブを開口させる(ステップ650)。
Still referring to FIG. 9, if, at
次に、マイクロコントローラ34はラッチポイントを探索して(ステップ652,654)ソレノイドの駆動を解除する(ステップ656)。アクチュエータのソレノイドの駆動が解除されると、ラッチ時間に基づき、マイクロコントローラ34が、(2002年3月5日出願の米国仮出願60/362,166又はPCT出願PCT/US02/38758に記載されているように)格納されている較正データを使用して水流路内の対応する水圧を計算する。
Next, the
該水圧に基づき、充填バルブが、計算された時間にわたり開口状態に維持されて、既知の量の水が水タンク16内に供給される。該計算された時間の後、マイクロコントローラは、アクチュエータのアーマチュアのラッチを解除する(ステップ656)。これにより充填が閉鎖される。洗浄バルブ及び充填バルブの開閉は、2つのソレノイドアクチュエータを使用して、又は、図5、図5A、及び図5Bに示した重力式洗浄装置で使用される(図6ないし図6Kに関して説明した)3ウェイバルブに連結された単一のソレノイドアクチュエータを使用して、行うことが可能である。
Based on the water pressure, the fill valve is maintained open for a calculated time so that a known amount of water is supplied into the
重要なこととして、自動洗浄システムは、図1Dに関して上述した能動光センサの代わりに受動光センサを使用することが可能である。該受動光センサは、(図2、図2A、又は図2Bに示す)マイクロコントローラ34へ検出信号を提供する光検出器しか含まないものである。図10は、図1Cに示す制御モジュール内に配置される受動光センサで使用される検出回路の概略図である。 Importantly, the automatic cleaning system can use a passive light sensor instead of the active light sensor described above with respect to FIG. 1D. The passive light sensor includes only a photodetector that provides a detection signal to the microcontroller 34 (shown in FIG. 2, FIG. 2A, or FIG. 2B). FIG. 10 is a schematic diagram of a detection circuit used in a passive optical sensor disposed in the control module shown in FIG. 1C.
該受動光センサは、光源を含まず(発光は生じず)、到来する光を検出する光検出器のみを含む。能動光センサと比較して、能動光センサは消費電力の削減を可能にする。これは、IR発光手段に関する全ての電力消費がなくなるからである。受光手段は、フォトダイオード、フォトレジスタ、又は受光した光の強度または波長に応じて電気的な出力を提供する他の何らかの光学素子とすることが可能である。受光手段は、350〜1500nm(好適には400〜1000nm、更に好適には500〜950nm)の範囲で機能するよう選択される。このため、受光手段は、トイレ12のユーザにより発せられる体熱には感応しない。
The passive optical sensor does not include a light source (no light emission occurs), and includes only a photodetector that detects incoming light. Compared with the active light sensor, the active light sensor enables a reduction in power consumption. This is because all the power consumption related to the IR light emitting means is eliminated. The light receiving means can be a photodiode, a photoresistor, or some other optical element that provides an electrical output depending on the intensity or wavelength of the received light. The light receiving means is selected to function in the range of 350-1500 nm (preferably 400-1000 nm, more preferably 500-950 nm). For this reason, the light receiving means is insensitive to body heat emitted by the user of the
受光手段は、増幅器または変換器へ電気的な出力を提供する。一好適実施形態によれば、この回路は、電源投入段階で、視野内に物体が存在せず周囲光が所定レベルに設定されている際の特定の光強度に比例したRC値を有する。視野内に物体が導入されると、システムの該RC値が変化してその時定数がシフトする。更に、ターゲットが検出器に向かって移動し又は検出器から離れるよう移動する際に該定数が時間領域でシフトし、これは、重要な新規の設計である。 The light receiving means provides an electrical output to the amplifier or converter. According to one preferred embodiment, the circuit has an RC value proportional to the specific light intensity at the power-up stage when no object is present in the field of view and the ambient light is set to a predetermined level. When an object is introduced into the field of view, the RC value of the system changes and its time constant shifts. Furthermore, the constant shifts in the time domain as the target moves toward or away from the detector, which is an important new design.
ターゲットが検出器に向かって移動し又は検出器から離れるよう移動する際に該定数が時間領域でシフトするため、マイクロコントローラは、物体が存在するか否か及び該物体が光センサに対して接近中か離間中かを判定することができる。この現象を洗浄装置(又は蛇口)に採用する際に、増幅回路にフォトレジスタを採用すれば、水流を開始すべきか否かに関して一層正確な評価を達成する能力が大幅に向上する。回路は、ダイオードによる構成と比較した場合、光強度に比例した抵抗値の変化に起因してRC定数がシフトし、これにより電圧変化が積分信号の時定数の変化に影響を与えるように、改変される。この完全に受動的なシステムの利用は全体的なエネルギー消費を更に低減させるものとなる。 As the target moves toward or away from the detector, the constant shifts in the time domain so that the microcontroller can determine whether an object is present and whether the object is close to the light sensor. It can be determined whether it is in the middle or away. When this phenomenon is employed in a cleaning device (or faucet), the use of a photoresistor in the amplifier circuit greatly improves the ability to achieve a more accurate evaluation as to whether or not to initiate water flow. The circuit is modified so that the RC constant shifts due to the change in the resistance value proportional to the light intensity when compared with the diode configuration, so that the voltage change affects the change in the time constant of the integrated signal. Is done. Use of this fully passive system further reduces overall energy consumption.
図10は、受動センサにより使用される検出回路の概略図である。検出回路は、検出素子D(例えばフォトダイオード又はフォトレジスタ)、高パルスの受光時に検出素子からの読出信号を提供するよう接続された2つのコンパレータ(U1A,U1B)を含む。電源から受容する電圧VCCは+5V(又は+3V)である。抵抗R2,R3は、VCCとグランドとの間の分圧器である。ダイオードD1は、パルス入力と出力流路との間に接続されて、光検出時に充電されたコンデンサC1の静電容量の読み出しを可能にする。 FIG. 10 is a schematic diagram of a detection circuit used by a passive sensor. The detection circuit includes a detection element D (eg, a photodiode or a photoresistor) and two comparators (U1A, U1B) connected to provide a read signal from the detection element when receiving a high pulse. The voltage V CC received from the power supply is + 5V (or + 3V). Resistors R 2 and R 3 are voltage dividers between V CC and ground. The diode D 1 is connected between the pulse input and the output flow path, and enables reading of the capacitance of the capacitor C 1 charged during light detection.
好適には、検出素子Dは、光学窓33の適当な設計による、1〜100ルクスの範囲の強度の光を受光するフォトレジスタである。例えば、光学窓33は、光互変材料または可変サイズアパーチャを含むことが可能である。一般に、フォトレジスタは、適当な検出のために0.1〜500ルクスの範囲の強度の光を受光することができる。入力接続において「高」パルスを受容すると、コンパレータU1Aは「高」パルスを受信して該「高」パルスをノードAに提供する。この時点で、対応するコンデンサの電荷がコンパレータU1Bを介して出力7へと読み出される。該出力パルスは、(光検出期間にわたりコンデンサC1を充電した)光電流に応じた期間を有する矩形波である。こうして、マイクロコントローラ34は、検出された光に応じた信号を受信する。
Preferably, the detection element D is a photoresistor that receives light with an intensity in the range of 1 to 100 lux, with a suitable design of the
高信号が存在しない場合には、コンパレータU1AはノードAに信号を提供せず、このため、コンデンサC1は、VCCとグランドとの間のフォトレジスタDで励起された光電流により充電される。充電及び読み出し(放電)プロセスは、制御入力に高パルスを提供することにより、制御された態様で繰り返される。出力は、高出力、すなわち、フォトレジスタDで励起された光電流に比例する期間を有する矩形波を受信する。検出信号は、既述の「パンツ」アルゴリズム500等の検出アルゴリズムで使用することが可能である。
In the absence of a high signal, comparator U 1A does not provide a signal to node A, so capacitor C 1 is charged by the photocurrent excited in photoresistor D between V CC and ground. The The charging and reading (discharging) process is repeated in a controlled manner by providing a high pulse on the control input. The output receives a square wave with a high output, i.e. a period proportional to the photocurrent excited in the photoresistor D. The detection signal can be used in a detection algorithm such as the previously described “pants”
エネルギーを消費するIR光源を使用する必要性をなくすことにより、一層長いバッテリー寿命(通常はバッテリー交換なしで多数年若しくは多数動作)が達成されるようシステムを構成することができる。更に、受動システムは、ユーザの存在、ユーザの動き、及びユーザが動く方向を判定するための一層高精度の手段の実施を可能にする。これらは、既述の「パンツ」アルゴリズム500で示したように重要なデータである。
By eliminating the need to use an energy consuming IR light source, the system can be configured to achieve a longer battery life (usually multiple years or multiple operations without battery replacement). Furthermore, the passive system allows for the implementation of a more accurate means for determining the presence of the user, the user's movement, and the direction in which the user moves. These are important data as shown in the previously described “pants”
どのタイプの光検知素子を使用すべきかに関し、好適な実施形態は以下の要因によって決まる。すなわち、フォトレジスタの応答時間が20〜50ミリ秒のオーダーであり、これに対してフォトダイオードが数ミリ秒のオーダーであるため、フォトレジスタの使用は大幅に長い時間を必要とすることになり、このため、全体的なエネルギーの使用に影響を与えるものとなる。しかし、フォトダイオードの使用は、多少精巧な増幅回路を必要とする。これは、最適な検出範囲が一層高い光強度になるため、より多くの単位時間当たりのエネルギー(より多くの全体的なバッテリー電力)が必要になるからである。フォトレジスタを用いる方法のサポート用電子回路に接続される検知素子のコストは、フォトダイオードの場合よりも低くなると考えられる。 As to which type of light sensing element to use, the preferred embodiment depends on the following factors: That is, the response time of the photoresist is on the order of 20 to 50 milliseconds, whereas the photodiode is on the order of several milliseconds, so the use of the photoresist requires a considerably long time. This will affect the overall energy use. However, the use of a photodiode requires a somewhat elaborate amplifier circuit. This is because more optimal energy is required per unit time (more overall battery power) as the optimal detection range results in higher light intensity. It is believed that the cost of the sensing element connected to the support electronics for the method using the photo-resistor will be lower than in the case of a photodiode.
更に、能動センサ(図1D)及び受動センサは、設備内の明暗を判定し次いで検知頻度を変更するために使用することができる。すなわち、暗い設備内では水供給装置(すなわちWC、小便器、又は蛇口)は使用されないであろうという仮定の下に検知レートが低下され、これにより前記検知頻度の低減が全体的なエネルギーの使用を削減する更なる手段となり、こうしてこの検知によりバッテリー寿命を延ばすことが可能となる。 Furthermore, active sensors (FIG. 1D) and passive sensors can be used to determine the light and darkness in the facility and then change the detection frequency. That is, the detection rate is reduced under the assumption that no water supply (ie, WC, urinal, or faucet) will be used in a dark facility, thereby reducing the detection frequency to reduce overall energy usage. Thus, it is possible to extend the battery life by this detection.
本発明の様々な実施形態について説明してきたが、当業者には自明であるように、上記は単なる例示であって本発明を制限するものではない。上記の実施形態に適した別の実施形態又は構成要素が存在する。あらゆる構成要素の機能は、代替的な実施形態において様々な態様で実施することが可能である。また、幾つかの構成要素の機能は、代替的な実施形態では、より少数の構成要素により、又は単一の構成要素により、実施することが可能である。 While various embodiments of the present invention have been described, it will be apparent to those skilled in the art that the above is merely illustrative and not limiting. There are other embodiments or components suitable for the above embodiments. The function of every component can be implemented in various ways in alternative embodiments. Also, the function of some components can be performed in an alternative embodiment with fewer components or with a single component.
Claims (42)
外部水源に接続され、及び水収容タンク内のほぼ所定の水位で該水収容タンクへの水流を閉鎖させるよう構成された、吸込バルブと、
着座状態と非着座状態との間で洗浄バルブ部材を制御して前記水収容タンクから便器への水放出を可能にするよう構成された洗浄バルブと、
前記水収容タンクの外部の基準位置に配置されたセンサモジュールと
を含む、タンク式洗浄装置。 A tank-type cleaning device,
A suction valve connected to an external water source and configured to close the water flow to the water storage tank at an approximately predetermined level in the water storage tank;
A wash valve configured to control a wash valve member between a seated state and a non-seat state to allow water discharge from the water storage tank to the toilet;
A tank-type cleaning device including a sensor module disposed at a reference position outside the water storage tank.
外部水源に接続され、及び水収容タンク内のほぼ所定の水位で該水収容タンクへの水流を閉鎖させるよう構成された、吸込バルブと、着座状態と非着座状態との間で洗浄バルブ部材を制御して前記水収容タンクから便器への水放出を可能にするよう構成された洗浄バルブとを配設し、
前記水収容タンクの外部の基準位置に配置されたセンサモジュールからの信号により前記洗浄バルブを駆動する、
という各ステップを含む、タンク式洗浄装置を動作させる方法。 A method for operating a tank-type cleaning device,
A suction valve connected to an external water source and configured to close a water flow to the water storage tank at a substantially predetermined water level in the water storage tank; and a cleaning valve member between a seated state and a non-seat state A cleaning valve configured to control and allow water discharge from the water storage tank to the toilet;
The cleaning valve is driven by a signal from a sensor module arranged at a reference position outside the water storage tank.
The method of operating a tank type washing | cleaning apparatus including each step.
着座状態と非着座状態との間で洗浄バルブ部材を制御して前記水収容タンクから便器への水放出を可能にするよう構成されたダイアフラム動作式洗浄バルブと、
洗浄バルブチャンバとパイロットチャンバとを分割するダイアフラムであって、該洗浄バルブチャンバをシールするよう構成され、これにより前記洗浄バルブ部材を強制的に前記着座状態にする圧力を維持して、前記前記水収容タンクから前記便器への前記水放出を妨げる、ダイアフラムと、
駆動時に前記ダイアフラム駆動式洗浄バルブの前記パイロットチャンバ内の圧力を低下させて前記ダイアフラムの変形を生じさせることにより前記洗浄バルブチャンバ内の圧力を低下させて前記水放出を生じさせるよう構成され配置された圧力制御機構と
を含む、タンク式洗浄装置。 A suction valve connected to an external water source and configured to close the water flow to the water storage tank at an approximately predetermined level in the water storage tank;
A diaphragm-operated wash valve configured to control a wash valve member between a seated state and a non-seat state to allow water discharge from the water storage tank to the toilet;
A diaphragm that divides a cleaning valve chamber and a pilot chamber, and is configured to seal the cleaning valve chamber, thereby maintaining a pressure for forcibly putting the cleaning valve member into the seating state. A diaphragm that prevents the water release from the storage tank to the toilet;
The diaphragm driven cleaning valve is configured to be configured to reduce the pressure in the pilot valve of the diaphragm driven cleaning valve to cause deformation of the diaphragm by driving to reduce the pressure in the cleaning valve chamber and to generate the water discharge. A tank type cleaning device including a pressure control mechanism.
洗浄バルブチャンバを含むダイアフラム動作式洗浄バルブであって、その駆動時に開口して前記水収容タンクから便器へと水を放出するよう構成されている、前記ダイアフラム駆動式洗浄バルブと
を含む、タンク式洗浄装置。 A suction valve configured to close a water flow from an external water source to the water storage tank when a predetermined water level exists in the water storage tank, and is configured and arranged to float freely in the float cage A suction valve, including a float;
A diaphragm-operated cleaning valve including a cleaning valve chamber, the tank-driven cleaning valve including the diaphragm-driven cleaning valve that is configured to open and release water from the water storage tank to the toilet bowl when driven. Cleaning device.
着座状態と非着座状態との間で移動することが可能な洗浄バルブ部材の位置を制御して前記水収容タンクから便器への水放出を可能にするよう構成された洗浄バルブであって、偏倚部材により前記非着座状態へと偏倚され、前記外部水源からの水圧の少なくとも一部により強制的に前記着座状態にされる、洗浄バルブと
を含む、タンク式洗浄装置。 A suction valve connected to an external water source and configured to close the water flow to the water storage tank at an approximately predetermined level in the water storage tank;
A wash valve configured to control the position of a wash valve member capable of moving between a seated state and a non-seat state to allow water to be discharged from the water storage tank to the toilet. A tank-type cleaning device, comprising: a cleaning valve biased to the non-sitting state by a member and forced to be in the sitting state by at least a part of water pressure from the external water source.
前記洗浄出口を介した前記タンクからの流れを可能にする非着座位置と前記洗浄出口を介した前記タンクからの流れを妨げる着座状態との間で動作可能な洗浄バルブ部材と、
ハウジングを含むバルブ動作機構であって、該ハウジングが、制御チャンバを画定し、該制御チャンバ内に水流路圧力を導く流路圧力入口を形成し、更に前記制御チャンバ内の圧力のリリーフを可能にする制御チャンバ圧力リリーフ出口を形成し、該バルブ動作機構が、前記流路圧力が前記制御チャンバ内で優勢になった際に前記洗浄バルブ部材をその着座状態へと動作させ、及び前記制御チャンバ内の圧力のリリーフが行われた際に前記洗浄バルブ部材を前記非着座状態へと動作させる、バルブ動作機構と、
上流端及び下流端を有する加圧導管であって、該上流端で該加圧導管に加えられた加圧水が前記制御チャンバを加圧できるよう該制御チャンバと連絡する、加圧導管と、
前記加圧導管内に介在させられた圧力制御手段であって、前記加圧導管が、上流側の圧力と共に増減する圧力降下をその上流側からその下流側へと課す、圧力制御手段と
を含む、洗浄装置。 The tank forming a cleaning outlet that allows liquid in the tank to exit the tank for cleaning;
A wash valve member operable between a non-sitting position that allows flow from the tank through the wash outlet and a seated state that prevents flow from the tank through the wash outlet;
A valve operating mechanism including a housing, wherein the housing defines a control chamber, forms a flow path pressure inlet that guides a water flow path pressure in the control chamber, and further allows relief of pressure in the control chamber Forming a control chamber pressure relief outlet, wherein the valve operating mechanism operates the wash valve member to its seated state when the flow path pressure becomes dominant in the control chamber, and in the control chamber A valve operating mechanism for operating the cleaning valve member to the non-sitting state when a pressure relief is performed;
A pressurized conduit having an upstream end and a downstream end, the pressurized conduit communicating with the control chamber such that pressurized water applied to the pressurized conduit at the upstream end can pressurize the control chamber;
Pressure control means interposed in the pressurization conduit, wherein the pressurization conduit imposes a pressure drop that increases or decreases with the upstream pressure from its upstream side to its downstream side. , Cleaning equipment.
前記洗浄出口を介した前記タンクからの流れを可能にする非着座位置と前記洗浄出口を介した前記タンクからの流れを妨げる着座状態との間で動作可能な洗浄バルブ部材と、
ハウジングを含むバルブ動作機構であって、該ハウジングが、制御チャンバを画定し、該制御チャンバ内に水流路圧力を導く流路圧力入口を形成し、更に前記制御チャンバ内の圧力のリリーフを可能にする制御チャンバ圧力リリーフ出口を形成し、該バルブ動作機構が、前記流路圧力が前記制御チャンバ内で優勢になった際に前記洗浄バルブ部材をその着座状態へと動作させ、及び前記制御チャンバ内の圧力のリリーフが行われた際に前記洗浄バルブ部材を前記非着座状態へと動作させる、バルブ動作機構と、
上流端及び下流端を有する加圧導管であって、該上流端で該加圧導管に加えられた加圧水が前記制御チャンバを加圧できるよう該制御チャンバと連絡する、加圧導管と、
前記加圧導管内に介在させられたチェックバルブであって、前記加圧導管の上流端に向かう流れを可能にするがその上流側に向かう流れは不能とする向きに配設されている、チェックバルブと
を含む、洗浄装置。 The tank forming a cleaning outlet that allows liquid in the tank to exit the tank for cleaning;
A wash valve member operable between a non-sitting position that allows flow from the tank through the wash outlet and a seated state that prevents flow from the tank through the wash outlet;
A valve operating mechanism including a housing, wherein the housing defines a control chamber, forms a flow path pressure inlet that guides a water flow path pressure in the control chamber, and further allows relief of pressure in the control chamber Forming a control chamber pressure relief outlet, wherein the valve operating mechanism operates the wash valve member to its seated state when the flow path pressure becomes dominant in the control chamber, and in the control chamber A valve operating mechanism for operating the cleaning valve member to the non-sitting state when a pressure relief is performed;
A pressurized conduit having an upstream end and a downstream end, the pressurized conduit communicating with the control chamber such that pressurized water applied to the pressurized conduit at the upstream end can pressurize the control chamber;
A check valve interposed in the pressurization conduit, wherein the check valve is arranged in such a direction as to allow flow toward the upstream end of the pressurization conduit but not flow toward the upstream side. A cleaning device including a valve;
非着座状態へと偏倚される洗浄バルブ部材であって、該非着座状態において、該洗浄バルブ部材が、前記タンクから前記洗浄出口を介した流れを可能とし、及びその非着座状態と着座状態との間で動作可能であり、該着座状態において、前記タンクから前記洗浄出口を介した流れを妨げる、洗浄バルブ部材と、
該洗浄バルブ部材の少なくとも一部が移動可能な状態で内部に配設される洗浄バルブチャンバを形成する洗浄バルブハウジングであって、該洗浄バルブハウジングが、洗浄バルブチャンバ圧力リリーフ出口及び流路圧力入口を更に形成し、最小保持圧力を超える水流路圧力が前記洗浄バルブチャンバ内で優勢になった際に水流路圧力が前記洗浄バルブチャンバ内に入って前記バルブをその着座状態に維持するようになっている、洗浄バルブハウジングと、
前記洗浄バルブチャンバ圧力リリーフ出口を介した洗浄バルブチャンバ圧力のリリーフを妨げる閉鎖状態と、前記洗浄バルブチャンバ圧力リリーフ出口を介した洗浄バルブチャンバ圧力のリリーフを行う開口状態との間で動作することが可能な圧力リリーフ機構と
を含む、洗浄装置。 A tank forming a cleaning outlet, wherein the cleaning outlet is for the liquid in the tank to exit the tank for cleaning; and
A cleaning valve member biased to a non-sitting state, wherein the cleaning valve member allows flow from the tank through the cleaning outlet in the non-sitting state, and between the non-sitting state and the sitting state. A wash valve member that is operable between, and in the seated state, impedes flow from the tank through the wash outlet;
A cleaning valve housing forming a cleaning valve chamber disposed therein with at least a portion of the cleaning valve member being movable, the cleaning valve housing including a cleaning valve chamber pressure relief outlet and a flow path pressure inlet When the water flow path pressure exceeding the minimum holding pressure becomes dominant in the cleaning valve chamber, the water flow path pressure enters the cleaning valve chamber to maintain the valve in its seated state. A flush valve housing;
And operating between a closed state that prevents relief of the wash valve chamber pressure via the wash valve chamber pressure relief outlet and an open state that provides relief of the wash valve chamber pressure via the wash valve chamber pressure relief outlet. A cleaning device including a possible pressure relief mechanism.
前記洗浄出口を介した前記タンクからの流れを可能にする非着座状態と前記洗浄出口を介した前記タンクからの流れを妨げる着座状態との間で動作可能な洗浄バルブ部材と、
ハウジングを含むバルブ動作機構であって、該ハウジングが、ローカルな場所に配置された制御チャンバを画定し、該制御チャンバ内に水流路圧力を導く流路圧力入口を形成し、更に前記制御チャンバ内の圧力のリリーフを可能にする制御チャンバ圧力リリーフ出口を形成し、該バルブ動作機構が、前記流路圧力が前記制御チャンバ内で優勢になった際に前記洗浄バルブ部材を前記着座状態及び前記非着座状態の何れか一方へと動作させ、及び前記制御チャンバ内の圧力のリリーフが行われた際に前記洗浄バルブ部材を前記着座状態及び前記非着座状態の他方へと動作させる、バルブ動作機構と
を含む、洗浄装置。 A tank forming a cleaning outlet, wherein the cleaning outlet is for the liquid in the tank to exit the tank for cleaning; and
A wash valve member operable between a non-sitting state that allows flow from the tank through the wash outlet and a seated state that impedes flow from the tank through the wash outlet;
A valve operating mechanism including a housing, wherein the housing defines a control chamber located at a local location, forms a flow path pressure inlet in the control chamber for directing water flow path pressure, and further in the control chamber A control chamber pressure relief outlet that allows relief of the pressure of the cleaning valve member when the flow path pressure prevails in the control chamber, the cleaning valve member being in the seated state and the non- A valve operating mechanism that operates to one of the seating states and operates the cleaning valve member to the other of the seating state and the non-sitting state when the pressure in the control chamber is relieved; Including a cleaning device.
前記ソレノイドコイルに駆動信号を提供して前記アーマチュアを変位させることにより流体の流れのためのバルブ通路の開口又は閉鎖を行うよう構成された電力駆動手段に接続された制御手段と、
前記アーマチュアの位置を検知して前記制御手段に信号を提供するよう構成され配置されたアクチュエータセンサと
を含む、電磁アクチュエータシステム。 An actuator comprising a solenoid coil and an armature housing configured and arranged to receive the armature in a movable relationship;
Control means connected to power drive means configured to open or close a valve passage for fluid flow by providing a drive signal to the solenoid coil to displace the armature;
And an actuator sensor configured and arranged to sense the position of the armature and provide a signal to the control means.
前記アーマチュアの変位を検出するよう構成されたアーマチュアセンサと、
外部の物体センサから発せられた信号を受信した際に前記コイルに前記コイル駆動信号を加えるよう構成され、及び前記センサからの出力にも応答する、制御回路と
を含む、アクチュエータシステム。 An actuator comprising an armature and a coil configured to displace the armature by applying a coil drive signal;
An armature sensor configured to detect displacement of the armature;
An actuator system comprising: a control circuit configured to apply the coil drive signal to the coil upon receipt of a signal emitted from an external object sensor; and responsive to an output from the sensor.
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