JP4689165B2 - 新規のバルブ及びディスペンサを有する水タンクに関するトイレ洗浄装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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（f_c＝16MHz,f_c＝8MHz,f_s＝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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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が上方へと変形して、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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＝Ｔ_full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Ｔ_bas＝Ｔ_half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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｖ_CCは＋５Ｖ（又は＋３Ｖ）である。抵抗Ｒ₂,Ｒ₃は、Ｖ_CC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。

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Ｕ_1A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Ｕ_1B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。

高信号が存在しない場合には、コンパレータＵ_1AはノードＡに信号を提供せず、このため、コンデンサＣ₁は、Ｖ_CC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。

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。

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。

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。

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。

水収容タンク及び物体センサを有するトイレの斜視図である。 水収容タンクへの入力部分に配置された物体センサの斜視図である。 水収容タンクへの入力部分に配置された物体センサの斜視図である。 水収容タンクへの入力部分に配置された物体センサの斜視図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示す物体センサを概略的に示す断面図である。 図１に示す水収容タンク内に配置される自動洗浄装置を動作させるアクチュエータを制御するための制御システムのブロック図である。 図１に示す水収容タンク内に配置される自動洗浄装置を動作させるアクチュエータを制御するための制御システムのブロック図である。 図１に示す水収容タンク内に配置される自動洗浄装置を動作させるアクチュエータを制御するための制御システムのブロック図である。 図１に示す水収容タンク内に配置される重力式洗浄装置の第１の実施形態の断面図である。 洗浄バルブ及び充填バルブを含む、図３に示す重力式洗浄装置を拡大した断面図である。 図３に示す重力式洗浄装置で使用する洗浄バルブの詳細な断面図である。 洗浄装置本体に取り付けられた電磁アクチュエータにより直接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の断面図である。 図３Ｃに示す電磁アクチュエータの詳細な断面図である。 洗浄装置本体に取り付けられた電磁アクチュエータにより直接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の断面図である。 クリーナディスペンサを含む、図３の重力式洗浄装置の断面図である。 芳香ディスペンサを含む、図３の重力式洗浄装置の第１実施形態の断面図である。 クリーナ液又は芳香液を供給するためのディスペンサの概略的な断面図である。 クリーナ液又は芳香液を供給するためのディスペンサの概略的な断面図である。 洗浄バルブ及び充填バルブを制御するために三方弁を使用する重力式洗浄装置の別の実施形態の断面図である。 図５に示す重力式洗浄装置の拡大断面図である。 水位センサを含む、図５の重力式洗浄装置の断面図である。 図５に示す水位センサの一層詳細な図である。 ２つのメインバルブを制御するために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斜視図である。 多流状態のパイロットバルブを、そのインデックス部材がその緩和された往復動作位置にある状態で、部分的に断面で示す、正面図である。 パイロットバルブのインデックス部材を通る垂直方向の断面図である。 図６Ｂの4-4断面図である。 パイロットバルブのマニホルドの平面図である。 図６Ｄのマニホルドの6−6断面図である。 図６Ｄのマニホルドの7−7断面図である。 パイロットバルブの平面図であり、その制御バルブは除去されており、マニホルドは断面で示されており、パイロットバルブがその右方の入口からその出口ポートを通る流れを可能とする流れ状態が示されている。 図６Ａと類似した図であるが、インデックス部材は、その延長された往復動作位置にある。 図６Ｇと類似した図であるが、インデックス部材が図６Ｈに示す往復動作状態にある際にパイロットバルブがとることができる流れ状態を示している。 図６Ｇと類似した図であるが、パイロットバルブがその右方からではなく左方から出口への流れを可能にする流れ状態を示している。 本発明の代替的な実施形態の分解図である。 図１に示す水収容タンクの内側で使用される図７Ａにも示すような水障壁を使用する重力式洗浄装置の断面図である。 水障壁を示す平面図である。 別のタイプの水障壁を使用する重力式洗浄装置の概略的な図である。 図３ないし図５Ｂに示す洗浄装置を制御するために設計された図３Ｄに示す光センサと共に使用するアルゴリズムを示している。 図３ないし図５Ｂに示す洗浄装置を制御するために設計された図３Ｄに示す光センサと共に使用するアルゴリズムを示している。 図３ないし図５Ｂに示す洗浄装置を制御するために設計された図３Ｄに示す光センサと共に使用するアルゴリズムを示している。 図３ないし図５Ｂに示す洗浄装置を制御するために設計された図３Ｄに示す光センサと共に使用するアルゴリズムを示している。 図２、図２Ａ、及び図２Ｂに示すシステムのマイクロコントローラにより実行される洗浄アルゴリズムを示している。 図２、図２Ａ、及び図２Ｂに示すシステムのマイクロコントローラにより実行される洗浄アルゴリズムを示している。 図１Ｃに示す受動光検出器で使用される検出回路の概略的な図である。

Claims (33)

1. タンク式洗浄装置であって、
   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、
   パイロットチャンバ内の水圧に基づいて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に配置されたセンサモジュールと、
   該センサモジュールへ信号を提供し及び該センサモジュールから信号を受信するよう構成され及び該信号に基づいて前記水流のために前記パイロットチャンバ内の水圧を制御するよう構成された制御手段を含む制御回路であって、該制御手段が、前記水放出を生じさせるために、ユーザが最初に前記センサモジュールに接近し次いで該ユーザが所定の期間にわたり静止した後に該センサモジュールから離れたことを識別するアルゴリズムを実行し、及び該制御手段が、前記ユーザにより生成された反射率の変化に基づいて該ユーザの動きを判定する、制御回路と
   を含む、タンク式洗浄装置。
2. 前記水収容タンクが外部タンクである、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
3. 前記水収容タンクが壁の裏側に配置された内部タンクである、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
4. 前記センサモジュールが光源及び光検出器を含む、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
5. 前記センサモジュールが350〜1500nmの範囲内で動作する光検出器を含む、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
6. 前記センサモジュールが、前記洗浄バルブの水圧による駆動を制御する制御手段に信号を提供する、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
7. 前記洗浄バルブが手動駆動のために構成される、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
8. タンク式洗浄装置を動作させる方法であって、
   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し、
   制御手段により該センサモジュールへ信号を提供し及び該センサモジュールから信号を受信してパイロットチャンバ内の水圧を制御し、
   前記水放出を生じさせるために、ユーザが最初に前記センサモジュールに接近し次いで該ユーザが所定の期間にわたり静止した後に該センサモジュールから離れたことを識別するアルゴリズムを前記制御手段により実行し、該制御手段が、前記ユーザにより生成された反射率の変化に基づいて該ユーザの動きを判定する、
   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。
9. 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、
   前記水収容タンクの外部に配置されたセンサモジュールと、
   該センサモジュールへ信号を提供し及び該センサモジュールから信号を受信するよう構成され及び該信号に基づいて前記水流のために前記パイロットチャンバ内の水圧を制御するよう構成された制御手段を含む制御回路であって、該制御手段が、前記水放出を生じさせるために、ユーザが最初に前記センサモジュールに接近し次いで該ユーザが所定の期間にわたり静止した後に該センサモジュールから離れたことを識別するアルゴリズムを実行し、及び該制御手段が、前記ユーザにより生成された反射率の変化に基づいて該ユーザの動きを判定する、制御回路と
   を含む、タンク式洗浄装置。
10. 前記吸込バルブが、何れのバルブ部材に対しても固定的に結合されることなく構成され配置されたフロートを含む、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
11. 前記吸込バルブが、フロートケージ内を自由に浮遊するフロートを含む、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
12. 前記吸込バルブが水位検出器により起動される、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
13. 前記水位検出器がリードセンサを含む、請求項１２に記載のタンク式洗浄装置。
14. 前記圧力制御機構がソレノイドにより制御される、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
15. 前記洗浄バルブ部材が、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、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
16. 前記洗浄バルブチャンバが、前記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使用して前記水放出を妨げるよう構成される、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
17. 前記吸込バルブ及び前記洗浄バルブが、単一のハウジング内に配置される、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
18. 前記洗浄バルブが、前記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使用して前記水放出を妨げるよう構成された洗浄バルブチャンバを含む、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
19. 前記洗浄バルブが、ソレノイドにより制御される、請求項１に記載のタンク式洗浄装置。
20. 前記水収容タンクが、露出した水収容タンクである、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
21. 前記水収容タンクが、壁の裏側に配置された隠蔽式水収容タンクである、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
22. 前記吸込バルブが、前記水収容タンク内の可変水位を可能にする、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
23. 前記水収容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、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
24. 前記洗浄バルブを起動させるよう構成され配置された手動アクチュエータを含む、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
25. 前記手動アクチュエータが押ボタン式アクチュエータである、請求項２４に記載のタンク式洗浄装置。
26. 前記押ボタン式アクチュエータが、２通りの水体積による洗浄が可能となるよう前記洗浄バルブを駆動するよう構成される、請求項２５に記載のタンク式洗浄装置。
27. 前記押ボタン式アクチュエータが、前記洗浄バルブを水圧で駆動するよう構成される、請求項２５に記載のタンク式洗浄装置。
28. 前記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、請求項９に記載のタンク式洗浄装置。
29. 前記自動アクチュエータが物体センサによりトリガされるよう構成される、請求項２８に記載のタンク式洗浄装置。
30. 前記センサが物体の存在を記録する、請求項２９に記載のタンク式洗浄装置。
31. 前記センサが物体の動きを記録する、請求項２９に記載のタンク式洗浄装置。
32. 前記センサが光センサである、請求項２９に記載のタンク式洗浄装置。
33. 前記自動アクチュエータが、２通りの水体積による洗浄が可能となるよう前記洗浄バルブを駆動するよう構成される、請求項２８に記載のタンク式洗浄装置。

Images