JP2005054456A5 - - Google Patents

Description

人体局部洗浄装置とそれを備えたトイレ装置

本発明は、加熱して温水にした洗浄水を、人体局部に噴射して洗浄する人体局部洗浄装置に関する。

一般に人体の局部に洗浄水を噴射して洗う人体局部洗浄装置は、人体に不快感を与えないように水道水等の洗浄水を適切な温度に調整する貯湯式加熱器または瞬間温水加熱器を備えている。そして、貯湯式加熱器を備えた貯湯式人体局部洗浄装置では、洗浄に備えて予め貯湯タンクに貯えた所定量の洗浄水を常に加熱ヒータで、ある温度にまで加熱しておき、充分な量の洗浄水を使用して洗浄できるものである（例えば、特許文献１参照）。

このような貯湯式人体局部洗浄装置における貯湯式加熱器は、図９に示すように洗浄水の導入口８０と低温加熱された洗浄水を排出する導出口８１とを有する洗浄水の貯湯タンク８２と、貯湯タンク８２の下部に配置され、導出口８１に連通管８３で連結されて貯湯タンク８２内の洗浄水とは実質的に良熱伝導材の横長の外筒体８４で区画された加熱室８５と、加熱室８５内に横に配置したセラミックヒータ筒８６とを備えている。

セラミックヒータ筒８６は、導入口８０から流入した洗浄水により押し上げられ連通管８３を介して加熱室８５に入っている洗浄水を常に加熱し、この洗浄水からの伝熱で加熱された外筒体８４を通じて貯湯タンク８２内の洗浄水を低温加熱して貯湯しているものである。

そして、局部洗浄ノズル８７から洗浄水を噴出して人体局部を洗う際、矢印で示すように導入口８０から流入してきた洗浄水により押し上げられ連通管８３を介して加熱室８５に入ってきた低温加熱されている洗浄水を、セラミックヒータ筒８６の内外を流通する間に更に所定温度まで瞬間加熱して局部洗浄ノズル８７に供給している。

しかし、貯湯式人体局部洗浄装置では、人体の局部洗浄時にセラミックヒータ筒８６で貯湯タンク８２内の低温の洗浄水を、更に所定温度まで瞬間加熱して使用するので、常に貯湯式温水タンクだけで洗浄に必要な温度にまで洗浄水を加熱して貯めておく貯湯式人体局部洗浄装置に比べ、貯湯タンク８２内の洗浄水を低い温度に加熱して貯めておくことができるから放熱損失および消費電力の軽減にはなるものの、洗浄水の使用、不使用に関係なくセラミックヒータ筒８６で洗浄水を保温加熱しなければならないので、依然として無駄な電力消費が行われている。

また、設置上から貯湯タンクの容量にも限度があり、かつ数人が連続して局部洗浄を行った際には、洗浄温水の使用量に個人差があるものの、洗浄の途中で温度低下して不快感を感じるような洗浄水の流出する事態、たとえば貯湯タンクの低温保温している低温湯を使い切るといわゆる「湯切れ」の状態になり、洗浄途中のその時点から洗浄水の温度が低下して不快感を感じるような洗浄水の流出する事態になる。そこで、このような洗浄の途中で温度低下して不快感を感じる事態を防止するために、流量を犠牲すなわち、使用者にとって最適な流量ではなく、不満のある少ない流量にするようにせざるを得ないといった課題があった。

一方、瞬間温水加熱器を備える瞬間式人体局部洗浄装置では、局部洗浄の時だけ、発熱体に通電して直接に、流れる洗浄水を瞬間に加熱して所定の温度にするので、ほとんど無駄な電力消費は行われていないが、充分な洗浄感が得られる洗浄温水量が求められている。

すなわち、人体局部洗浄装置に備える瞬間温水加熱器では、個人差にもよるが、例えば３０秒〜１分間の洗浄時間で、複数人が連続で使用し続けてもずっと、局部洗浄に最適な洗浄水の量の流通を確保でき、かつ瞬間温水加熱器を通過する間に局部洗浄に最適な温度に加熱し続けられ、途中で温度低下して不快感を感じるような洗浄水が流出しない、いわゆる「湯切れ」しないように求められているのが実情である。
特開２００３−１０６６６９号公報

上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、貯湯タンク等での放熱損失がほとんど無く省エネで、充分な洗浄感が得られる洗浄温水の量を確保できる人体局部洗浄装置とそれを備えたトイレ装置を提供することにある。

本発明の人体局部洗浄装置は、局部洗浄ノズルに洗浄温水を供給する加熱手段を、局部洗浄に適した流量の洗浄水を加熱手段が通過させるとともに、洗浄水が加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温水に加熱され、かつ前記流量で洗浄水を使用し続けても湯切れしない構成にしたもので、少ないエネルギーで洗浄に適した量と温度の洗浄温水が使用中ずっと続けて得られ快適な洗浄ができ、充分な洗浄感を得ることができる。

本発明は、局部洗浄ノズルに洗浄温水を供給する加熱手段を通過する間に、ほとんど無駄にエネルギーを使うことなく、洗浄中ずっと洗浄に適した量と温度の洗浄温水が得られ、充分な洗浄感が得られる人体局部洗浄装置とそれを便器に設けたトイレ装置を提供できる。

上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明における実施の形態の説明とする。

第１の発明は、洗浄水が流通する給水管と、前記給水管より供給される洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱される洗浄水の温度を検知する少なくとも一つの温度検知器と、前記温度検知器の検知した温度に基づき前記加熱手段の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱手段より供給された温水の洗浄水を人体局部に向かって噴出させる局部洗浄ノズルを備え、前記加熱手段は、局部洗浄に適した流量の洗浄水を通過させるとともに、洗浄水が加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温度に加熱され、かつ前記流量で洗浄水を使用し続けても湯切れしない構成にした人体局部洗浄装置である。

これにより、給水管より供給された洗浄水は、加熱手段により加熱されて温水となり局部洗浄ノズルから人体局部に向かって噴出する。そして、この加熱手段は、洗浄水を局部洗浄に適した流量が確保し、かつ加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温度に加熱し、さらに前記流量で洗浄し続けても湯切れしない構成で、従来のように貯湯タンクを必要とせず、洗浄非使用時等の放熱ロスがほとんど無く、省エネを図りつつ、充分な洗浄感の得られる洗浄を行うことができるとともに、複数人が連続して洗浄しても湯切れする心配のないものにできる。

また、洗浄水が流通する給水管と、前記給水管より供給される洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱される洗浄水の温度を検知する少なくとも一つの温度検知器と、前記温度検知器の検知した温度に基づき前記加熱手段の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱手段より供給された温水の洗浄水を人体局部に向かって噴出させる局部洗浄ノズルを備え、前記加熱手段は、局部洗浄に適した流量の洗浄水を通過させるとともに、洗浄水が加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温度に加熱され、かつ略毎分１リットルの流量で前記洗浄水を使用し続けても湯切れしない構成にした人体局部洗浄装置である。

これにより、給水管より供給された洗浄水は、加熱手段により加熱されて温水となり局部洗浄ノズルから人体局部に向かって噴出する。そして、加熱手段の構成により、洗浄水は局部洗浄に従来の貯湯式で大半の人が馴染んだ流量である毎分略１リットルの流量が確保され、かつ加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温度に加熱され、さらに前記流量で洗浄し続けても湯切れしないので、洗浄非使用時等の放熱ロスがほとんど無い省エネでありながら、充分な洗浄感の得られる洗浄を行うことができるとともに、複数人が連続して洗浄しても湯切れする心配のないものにできる。

また、洗浄水が流通する給水管と、前記給水管より供給される洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱される洗浄水の温度を検知する少なくとも一つの温度検知器と、前記温度検知器の検知した温度に基づき前記加熱手段の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱手段より供給された温水の洗浄水を人体局部に向かって噴出させる局部洗浄ノズルを備え、前記加熱手段は、局部洗浄に適した流量の洗浄水を通過させるとともに、洗浄水が加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温度に加熱され、かつ前記流量で洗浄水を使用し続けても湯切れせず、前記洗浄水の温度が安定するように熱応答できる構成にした人体局部洗浄装置である。

これにより、給水管より供給された洗浄水は、加熱手段により加熱されて温水となり局部洗浄ノズルから人体局部に向かって噴出する。そして、加熱手段が洗浄水の温度が安定するように熱応答できる構成により、使用者がたとえば洗浄水の設定流量変更や設定温度変更をした場合でも、問題となるようなオーバーシュートやアンダーシュートがなく、局部洗浄に適した流量および温度が確保され、かつ加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温水に加熱され、さらに前記流量で洗浄し続けても湯切れせず、前記洗浄水の温度が安定するように熱応答でき、洗浄非使用時等の放熱ロスがほとんど無い省エネでありながら、充分な洗浄感の得られる洗浄を行うことができるとともに、複数人が連続して洗浄しても湯切れする心配のないものにできる。

第２の発明は、第１の発明に記載した加熱手段において、最大加熱量が１．５ｋＷ〜２．５ｋＷに設定した人体局部洗浄装置である。

これにより、温度検知器の検知した洗浄水の温度信号に基づいて制御信号を発信する制御手段によって制御される加熱手段は、給水管から供給される洗浄水の温度の高低差に関係なく例えば毎分略１リットルの流量の洗浄水を局部洗浄に適した温度、例えば３５℃〜４０℃の温水に加熱できる。

第３の発明は、第１または２の発明に記載の加熱手段において、加熱される洗浄水の温度上昇速度が最大勾配で少なくとも１秒当たり略１０Ｋに設定した人体局部洗浄装置である。これにより、温度検知器の検知した洗浄水の温度信号に基づいて制御信号を発信する制御手段によって制御される加熱手段は、温度上昇速度が最大勾配で少なくとも１秒当たり略１０Ｋ（ケルビン）で洗浄水を加熱できる高速の熱応答性により、問題となるほどのオーバーシュートやアンダーシュートを防止でき、加熱手段を通過する局部洗浄に適した流量、例えば０．７〜１．５リットル/分の洗浄水を、局部洗浄に適した温水、例えば３５℃〜４０℃のある温度に安定させて洗浄することができる。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれかに記載の加熱手段において、発熱体と、前記発熱体を内装し、かつ洗浄水の入口および出口を有する発熱体ケースを備えるとともに、前記発熱体と前記発熱体ケースの間に流動水加熱通路を形成し、前記発熱体はシーズヒータである人体局部洗浄装置である。

これにより、洗浄水は発熱体ケースの入口より流入し、流動水加熱通路を通過する間にシーズヒータ表面で熱交換して加熱され、発熱体ケースの出口から流出し、局部洗浄に適した量が確保され、かつ局部洗浄に適した温度に加熱される。それは、シーズヒータの外表面であるシース管は金属であり、大きい電力でヒータ加熱しても割れる心配がなく１．５ｋＷ〜２．５ｋＷ程度の入力が可能で、毎分略１リットルの流量の洗浄水を局部洗浄に適した温度、例えば３５℃〜４０℃の温水に加熱でき湯切れなく連続出湯することができる。

第５の発明は、第４の発明のシーズヒータにおいて、最大ワット密度を略３０Ｗ/ｃｍ２〜５０Ｗ/ｃｍ２に設定した人体局部洗浄装置である。

これにより、温度検知器の検知した洗浄水の温度信号に基づいて制御手段により前記シーズヒータへの電気入力が制御される。最大ワット密度を略３０Ｗ/ｃｍ２より大きいシーズヒータにすることによって、シーズヒータの熱応答（別の表現をすると熱し易さ冷め易さ）が速く、問題となるレベルのオーバーシュートやアンダーシュートなしに洗浄水の湯温制御が可能になる。また、最大ワット密度を略５０Ｗ/ｃｍ２より小さいシーズヒータにすることによって、シーズヒータのヒータ線が断線することなく、ほぼ目標とする使用年月相当の寿命が可能になる。

第６の発明は、第１の発明において、発熱体と、前記発熱体を内装し、かつ洗浄水の入口および出口を有する発熱体ケースを備えるとともに、前記発熱体と前記発熱体ケースの間に流動水加熱通路を形成し、前記発熱体はセラミックヒータである人体局部洗浄装置である。

これにより、洗浄水は発熱体ケースの入口より流入し、流動水加熱通路を通過する間にセラミックヒータと熱交換して加熱され、発熱体ケースの出口から流出し、局部洗浄に適した量が確保され、かつ局部洗浄に適した温度に加熱される。それは、セラミックヒータは熱し易く冷め易いため、大きい電力変化をさせても熱応答が速く、加熱される洗浄水のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制しやすいので、例えば０．７〜１．５リットル/分の洗浄水を、局部洗浄に適した温水、例えば３５℃〜４０℃のある温度に安定させ
て洗浄することができる。

第７の発明は、便器に、第１の発明から第６の発明のいずれかに記載の人体局部洗浄装置を設けたトイレ装置である。これにより、トイレ装置は無駄の少ない省エネルギーで、洗浄に適した量と温度の洗浄温水が使用中ずっと続けて得られ、快適な洗浄ができる。

なお、本実施の形態で云う「湯切れ」とは、洗浄に適した量と温度の洗浄温水で局部洗浄中に、途中で洗浄水の温度が低下したり、量が減ったりして使用者に不快感を与える状態を云うものである。

以下、本発明の人体局部洗浄装置につき、図面に従い説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における便器に設けた状態の人体局部洗浄装置を示す斜視図で、図２は、同人体局部洗浄装置の構成図で、図３は同人体局部洗浄装置の瞬間温水熱交換器の平面図で、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線の断面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図で、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線の断面図である。

図１から図４に示すように、便器１上に人体局部洗浄装置２が装着されている。タンク３は、水道配管に接続され、用便後に便器1内に汚物排出のための洗浄水を供給する。人
体局部洗浄装置２は、本体部２ａ、遠隔操作器２ｂ、便座部２ｃおよび蓋部２ｄにより構成されている。本体部２ａには、便座部２ｃ、蓋部２ｄが開閉自在に装着してある。

また、本体部２ａには、局部洗浄ノズルとしてのノズル部４を含む洗浄水供給機構が設けられるとともに、マイクロコンピュータ等で構成する制御手段としての制御部５が内蔵されている。この本体部２ａの制御部５は遠隔操作器２ｂの操作により送信される信号に基づき、洗浄水供給機構を制御する。

そして、本体部２ａは、制御部５、分岐水栓６、ストレーナ７、逆止弁８、定流量弁９、止水手段としての止水電磁弁１０、流量センサ１１、加熱手段としての瞬間温水熱交換器１２、温度検知器としての温度センサ１３ａ、サーモスタット１３ｂ、温度ヒューズ１３ｃ、ポンプ１４、切替弁１５およびノズル部４である肛門ノズル１６、ビデノズル１７、ノズル洗浄用ノズル１８で構成されている。

分岐水栓６は、水道配管１９に接続されることで本体部２ａの洗浄水供給機構に洗浄水の供給が行われ、また制御部５の電源はトイレ室の電源コンセント２０より家庭用の２００Ｖが供給される。また、分岐水栓６と瞬間温水熱交換器１２との間に接続されている給水管としての配管２１にストレーナ７、逆止弁８、定流量弁９、止水電磁弁１０、流量センサ１１、温度センサ１３ａが順に介挿されている。更に、瞬間温水熱交換器１２と切替弁１５との間に接続されている給水管としての配管２２にサーモスタット１３ｂおよびポンプ１４が介挿されている。

水道管１９より浄水が、洗浄水として分岐水栓６によりストレーナ７に供給されてゴミや不純物が除去される。次に逆止弁８により配管２１内における洗浄水の逆流が防止され、定流量弁９により配管２１内を流れる洗浄水の流量が一定に維持される。そして、ポンプ１４と切替弁１５との間にはリリーフ管２３が、止水電磁弁１０と流量センサ１１との間には逃がし水管２４がそれぞれ接続され、リリーフ管２３にはリリーフ弁２５が介挿されている。

逃がし水管２４は、定流量弁９により流量が調節され供給された洗浄水のうち、ポンプ１４で吸引されない洗浄水を放出し、水道供給圧に左右されることなくポンプ１４に所定の背圧が作用するようにする。リリーフ弁２５は、配管２２の特にポンプ１４の下流側の圧力が所定値を超えると開成し、異常時の機器の破損、ホースの外れ等の不具合を防止する。定流量弁９は、配管２１を流れる洗浄水の流量を検知し、制御部５に検知流量値を与え、また温度センサ１３ａは配管２１を流れる洗浄水の入水温度を検知し、検知温度値を制御部５に与える。

瞬間温水熱交換器１２は、制御部５からの制御信号に基づき配管２１を通して供給された洗浄水の通過する間に、洗浄水を所定の温度に加熱する。サーモスタット１３ｂは、瞬間温水熱交換器１２により加熱された洗浄水の温度を測定し、所定の温度を超えた場合に制御部５に温度超過信号を与え、制御部５が瞬間温水熱交換器１２への電力供給を遮断する。温度ヒューズ１３ｃは瞬間温水熱交換器１２の発熱体の温度を検知し、所定の温度を超えた場合に溶断して発熱体への電力供給を遮断する。

ポンプ１４は、瞬間温水熱交換器１２により加熱された洗浄水を制御部５よりの制御信号に基いて切替弁１５に圧送し、一方、切替弁１５は制御部５よりの制御信号に基づいて肛門ノズル１６、ビデノズル１７およびノズル洗浄用ノズル１８のいずれかの一つに洗浄水を供給し、選択された一つのノズルより洗浄水が噴出する。

制御部５は遠隔操作器２ｂからの指示で送信された無線信号、そして流量センサ１１からの流量検知信号、温度センサ１３ａからの洗浄水の入水温度検知信号およびサーモスタット１３ｂからの異常温度信号に基づき止水電磁弁１０、瞬間温水熱交換器１２、ポンプ１４および切替弁１５に対して制御信号を与え、人体局部洗浄装置２の全体の運転を制御する。

特に本実施の形態で瞬間温水熱交換器１２は、人体局部洗浄装置２において、ノズル部４に洗浄温水を供給する瞬間温水熱交換器１２を通過する間に、少ないエネルギーで使用中ずっと洗浄に適した量と温度の洗浄温水が得られて湯切れしないようにして、充分な洗浄感が得られるようにするため、次のように構成している。

瞬間温水熱交換器１２は、発熱体としての円柱状のシーズヒータ２６と、このシーズヒータ２６を内装し、かつ洗浄水の入口２７および出口２８を有する発熱体ケース２９で構成している。そして、発熱体ケース２９は、二つのシーズヒータ２６を平行に内装し、間に区画壁３０を設けてシーズヒータ２６の表面との間に断面が円環状で、略Ｕ字状の流動水加熱通路３１を形成している。

従って、発熱体ケース２９の一端部に位置する入口２７より流入した洗浄水は、矢印で示すように一方の流動水加熱通路３１を流動し途中でＵターンして他方の流動水加熱通路３１を流動して出口２８に至る、この流動水加熱通路３１を通過する間に発熱しているシーズヒータ２６の表面と熱交換して温水になる。

流動水加熱通路３１は、充分な洗浄感が得られる流量として、個人差にもよるが例えば、０．７〜１．５リットル/分、好ましくは毎分１リットルの洗浄水の流通を確保できる
ように構成され、一方、シーズヒータ２６は、入水温度５℃〜２０℃の毎分１リットルの洗浄水が流動水加熱通路３１を通過する間に、局部洗浄に適した温度、例えば３５℃〜４０℃の範囲の任意の温度に加熱されるようにするため、最大加熱量が１．５ｋＷ〜２．５ｋＷに設定している。

すなわち、縦軸を出口２８からの洗浄水の出湯流量、横軸をシーズヒータ２６への入力電力で表す図５に示すように、冬期等に想定される洗浄水の入水温度が、５℃の場合（３５Ｋの加熱が必要）、瞬間温水熱交換器１２によって１リットル/分の洗浄水を４０℃まで加熱するために約２．５ｋＷの加熱量を要する。

また、中間期や夏期等に想定される入水温度２０℃の場合（２０Ｋ加熱が必要）、瞬間温水熱交換器１２によって１リットル/分の洗浄水を４０℃まで加熱するために約１．５
ｋＷの加熱量を要する。

つまり、最大加熱量を１．５ｋＷ〜２．５ｋＷにすることにより冬期および夏期、中間期等において、貯湯式人体局部洗浄装置を使用して洗浄に馴染まれている使用者が、瞬間式人体局部洗浄装置に商品を買い換えられた時も、貯湯式人体局部洗浄装置と同等の１リットル/分の流量の洗浄水で、湯切れしない局部洗浄の使用が可能になる。

ちなみに、これまでの人体局部洗浄装置を備えた温水洗浄便座においては、貯湯式のものの殆どは、流量が約１リットル/分の洗浄水であり、また瞬間式のものの殆どは、流量
が約０．５リットル/分の洗浄水である。

図中、３２は発熱体ケース２９の両端部を覆うように設けた端面部材、３３はシーズヒータ２６が軸方向に熱膨張により伸縮する際、移動可能に支持する弾性保持部材であるシール用のＯリング３４を保持するための板部材であり、発熱体ケース２９と端面部材３２の間に設けてある。

上記実施の形態において、遠隔操作器２ｂから指示する局部洗浄の信号を受けた制御部５は格納している制御シーケンスを実行するプログラムに従い制御する。すなわち、制御部５は止水電磁弁１０を開き、シーズヒータ２６に通電し、またポンプ１４と切替弁１５を駆動する。そして、流量センサ１１と温度センサ１３ａがそれぞれ検知した信号を取り込んでシーズヒータ２６の通電量を制御する。

従って、瞬間温水熱交換器１２の入口２７から毎分約１リットルの量で流入する洗浄水は、流動水加熱通路３１を通過する間に、発熱している最大加熱量で１．５ｋＷ〜２．５ｋＷのシーズヒータ２６と熱交換して３５℃〜４０℃の温度範囲に制御されて流出し、ポンプ１４により例えば強弱に付勢されて圧送され、切替弁１５により選ばれたノズル部４より噴出して局部を洗浄する。

特に本実施の形態では、予め温水タンクに溜めてある洗浄水を、常に加熱ヒータで暖めている貯湯式加熱器ではなく、ほとんど局部洗浄に使用する時だけ瞬間温水熱交換器１２に通電しているので、従来の貯湯式のように保温時などの放熱ロスがほとんど無く、エネルギーを無駄なく使用して少ないエネルギーで温水洗浄ができるとともに、洗浄水を溜める貯湯タンクも不用なので小型化でき、その分コンパクトですっきりしたデザインの装置にすることができる。

また、従来の貯湯式人体局部洗浄装置に馴染まれている使用者にとって局部洗浄に最適な量である、略毎分１リットルの量の洗浄水を瞬間温水熱交換器１２に通過させるだけで３５℃〜４０℃の任意温度に制御された洗浄温水を供給し続けられるので、使用者にとって充分な洗浄感が得られるとともに、ずっと連続して洗浄し続けたい場合、例えば３０秒〜２分間といったような長い時間にわたって洗浄し続けたり、あるいは複数人が相次いで使用するような場合であっても、貯湯タンクに保温した湯を使用するのではないので湯切れすることなしに、安定した流量および温度の湯で局部洗浄を行うことができる。

更に、局部洗浄に最適な洗浄水の量が安定して得られるために、ノズル部４から噴出する洗浄水に強弱の付勢を与え、洗浄感を得るようにするポンプ１４を省いても、充分に洗浄感を得ることができ、そのポンプ１４のコストおよびスペースを削減できるので、お客様に対してさらにリーズナブルな価格でかつコンパクトな人体局部洗浄装置を提供することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態の人体局部洗浄装置は、洗浄水を加熱する瞬間温水熱交換器のシーズヒータの構成において、実施の形態１の発明と異なり、それ以外の図１〜図４に示す構成並びに作用効果が同じところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。

瞬間温水熱交換器１２は、局部洗浄に適した流量、例えば０．７〜１．５リットル/分
、好ましくは毎分１リットルの洗浄水を通過させるとともに、洗浄水が流動水加熱通路３
１を通過する間に局部洗浄に適した温度、例えば３５℃〜４０℃の範囲の温水に加熱し、かつ前記流量で洗浄水を使用し続けても湯切れしないように熱応答できる構成にするため、洗浄水の温度上昇速度が最大勾配で１秒当たり略１０Ｋ以上にしたものである。また、シーズヒータ２６の最大ワット密度を略３０Ｗ/ｃｍ２〜５０Ｗ/ｃｍ２にしたものである。

すなわち、縦軸を洗浄水の温度、横軸を時間で表す図６において、シーズヒータ２６のワット密度が、２０Ｗ/ｃｍ２、３０Ｗ/ｃｍ２、３８Ｗ/ｃｍ２、５０Ｗ/ｃｍ２における洗浄水の温度上昇グラフに見られるように、最大ワット密度３０Ｗ/ｃｍ２のシーズヒータの場合、縦軸を出口２８からの出湯する洗浄水の出湯温度、横軸を時間で表す図７に示すように、問題になるようなアンダーシュートやオーバーシュートをすることなく制御部５の制御に応じて、すばやく熱応答して３５℃〜４０℃の任意温度の温水に安定維持することができる。

更に詳細に説明すると、実験において、最大ワット密度２０Ｗ/ｃｍ２のシーズヒータの場合、シーズヒータ２６内部のヒータ線の発熱量に対して、シース管（シーズヒータ２６のパイプ部分）やそれらの間にある絶縁パウダー等の熱容量が相対的に大きく、シーズヒータ２６自身が熱しにくく、冷めにくい、いわゆる熱応答が遅く、温度制御上、応答遅れを生じる結果となり、流れる洗浄水の流量や設定湯温を変えた時にどうしてもオーバーシュートやアンダーシュートが大きく、±１℃程度の安定した湯温に制御できないという課題があった。

然るに本実施の形態では、最大ワット密度３０Ｗ/ｃｍ２のシーズヒータ２６の場合、相対的に上記ヒータ線の発熱量に対し、シーズヒータ２６全体の熱容量が比較的に小さくなり、応答遅れも小さくなって、ほぼ安定した湯温制御が可能になった。

上記したようにシーズヒータ２６の最大ワット密度は、高くするほど応答性がよりすばやくなり安定した湯温が得られる。そこで、シーズヒータ２６の最大ワット密度の上限値を５０Ｗ/ｃｍ２にした理由は、寿命耐久試験結果、５０Ｗ/ｃｍ２を越えるシーズヒータ２６の場合、目標としている略１０年相当の寿命時間を確保できず、短年でヒータが断線することが判明したためである。

なお、加熱される洗浄水の温度上昇速度の最大勾配と言う見方をすると、図６に示すグラフにおいて、ワット密度略３０Ｗ/ｃｍ２〜５０Ｗ/ｃｍ２の最大勾配が約１０Ｋ/秒〜２７Ｋ/秒であることから、加熱される洗浄水の温度上昇速度の最大勾配を約１０Ｋ/秒〜２７Ｋ/秒とすることにより、目標の湯温安定性が得られることになる。

このように本実施の形態では、実施の形態１の発明と同様の作用効果を期待できるとともに、更にシーズヒータは洗浄水の温度を局部洗浄に最適な温度である、例えば３５℃〜４０℃の範囲の温水に制御部の制御に容易に応答し、アンダーシュートやオーバーシュートが生じないようにすることができ、安定した温度の洗浄温水で快適な洗浄感を得ることができる。

なお、上記したシーズヒータ２６のワット密度の定義は、通常一般に使用されている定義と同じであるが、念のため図８を用いて説明する。図８に示したシーズヒータの断面図において、通電用の端子間がヒータ線の発熱部分となり、いわゆるヒータ有効長となる。ワット密度は、シーズヒータに印加する電力を前記ヒータ有効長におけるシーズヒータ表面積で割り算した数値である。すなわち、ヒータ有効長における単位表面積あたりの電力である。たとえばシーズヒータが円柱形状の場合のワット密度（Ｗ/ｃｍ２）は、電力（Ｗ）を、ヒータ径（ｃｍ）×ヒータ有効長（ｃｍ）×πで割り算した数値である。

また、使用者が遠隔操作器２ｂによって設定する洗浄水温度や洗浄水流量など、または入水温度などによって制御部５がシーズヒータ２６に印加する電力を自動的に加減調節する。それにともなって、シーズヒータ２６のワット密度も加減されることになる。上記した説明中の最大ワット密度とは、洗浄水の温度を設定温度にするためにシーズヒータ２６に印加される電力が最大となるときのワット密度のことである。

温水洗浄便座の瞬間温水熱交換器１２を数年前に開発したとき、発熱体としてシーズヒータ２６を用いた方式を当時も試みたが、このときは実用できる温度制御特性を実現することができなかった。結局、当時実現できた方式は、セラミックヒータを用いた方式であった。当時シーズヒータの方式では、洗浄水の設定温度や設定流量を使用者が変えたとき湯の温度が大きくオーバーシュートやアンダーシュートを生じ、制御することができなかった。主な原因は、シーズヒータの熱容量がセラミックヒータに比較して大きいことにあった。すなわち、当時のシーズヒータは当時のセラミックヒータと比較して、熱しにくく冷めにくいため、熱応答が遅くなり、いわゆる自動制御系の応答遅れが大きくなって、オーバーシュートやアンダーシュートを生じ、その防止の仕方がないということにあった。

然るに本実施の形態では、シーズヒータの方式で実現可能にした要因は、従来、大きかったシーズヒータの熱容量を小さくしなければならない事が判明し、その条件等を明らかにすることができたことによる。その熱容量を小さくして、熱応答をすばやくする要因の１つが、前述したワット密度である。その最大ワット密度を略３０Ｗ/ｃｍ２より大きいシーズヒータにすることによって、問題となるようなアンダーシュートやオーバーシュートをすることなく制御部５の制御に応じて、すばやく熱応答して３５℃〜４０℃の任意温度の温水に安定維持できることを見出した。

そもそも、ワット密度が３０Ｗ/ｃｍ２のシーズヒータというと、数年前および現在においても、シーズヒータの常識からすると、非常識なワット密度である。それはシーズヒータメーカ各社のカタログや技術資料を見ても明らかなように、各社の許容ワット密度の数倍に匹敵するワット密度である。通常、シーズヒータの許容ワット密度は、４〜８Ｗ/ｃｍ２程度である。許容ワット密度は、ヒータ寿命の観点から決定される。

このような非常識のワット密度のシーズヒータにおいて、目標の年数相当のヒータ寿命を可能にする技術を把握したことによって、本発明の人体局部洗浄装置を提供することが可能になったものである。その主要な技術は、シーズヒータ２６の全体発熱量に対し、ヒータ線の単位長さ、もしくは単位体積当りの平均温度を比較的低い温度にすることで、ワット密度の大きいシーズヒータでも長いヒータ寿命を確保することに成功したものである。つまり、ヒータ線の太さ、螺旋状にしたヒータ線の巻き径および巻きピッチなどの条件によってヒータ線の単位長さ、もしくは単位体積当りの平均温度を比較的低く抑制しているにもかかわらず、全体発熱量が大きいシーズヒータ２６にすることで、長寿命かつ熱容量が小さく熱応答性のすぐれた瞬間温水熱交換器１２を実現可能としたものである。

なお、上記各実施の形態では発熱体としてシーズヒータ２６を使用したが、これに限定されることなく、例えばセラミックヒータを使用しても本発明と同様の作用効果を期待できるものである。また、シーズヒータ２６の本数、または形状についても２本、円柱状にとらわれず、１本または数本、三角柱や四角柱等であっても良い。

上記実施の形態で制御部５は、フィードバック制御により瞬間温水熱交換器１２のシーズヒータ２６の温度を制御したが、これに限定されるものではなく、更に洗浄水の出湯温度を検出する温度センサを追加してもよく、そしてフィードフォワード制御等によりシーズヒータ２６の温度を制御しても良く、あるいはフィードバック制御とフィードフォワード制御を組合わせた制御であっても良い。

以上のように本発明の人体局部洗浄装置は、無駄にエネルギーを使うことなく、洗浄中ずっと洗浄に適した量と温度の洗浄温水が得られ、充分な洗浄感を得ることができ、人体局部洗浄装置とそれを便器に設けたトイレ装置に適用できるものである。

本発明の実施の形態１における便器に設けた人体局部洗浄装置の斜視図 同実施の形態１における人体局部洗浄装置の構成図 同実施の形態１における人体局部洗浄装置の瞬間温水熱交換器の平面図 （ａ）図３のＡ−Ａ線の断面図（ｂ）図４（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図（ｃ）図４（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図 同実施の形態１における人体局部洗浄装置の瞬間温水熱交換器の加熱特性図 本発明実施の形態２における人体局部洗浄装置の瞬間温水熱交換器の洗浄水温度上昇を示す特性図 同実施の形態２における人体局部洗浄装置の瞬間温水熱交換器の洗浄水温度制御応答を示す特性図 同実施の形態２におけるシーズヒータのワット密度の定義説明のための断面図 従来の貯湯式人体局部洗浄装置の概略構成図

符号の説明

１ 便器
４ ノズル部（局部洗浄ノズル）
５ 制御部（制御手段）
１２ 瞬間温水熱交換器（加熱手段）
１３ａ 温度センサ（温度検知器）
２１、２２ 配管（給水管）
２６ シーズヒータ（発熱体）
２７ 入口
２８ 出口
２９ 発熱体ケース
３１ 流動水加熱通路

Claims (7)

1. 洗浄水が流通する給水管と、前記給水管より供給される洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱される洗浄水の温度を検知する少なくとも一つの温度検知器と、前記温度検知器の検知した温度に基づき前記加熱手段の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱手段より供給された温水の洗浄水を人体局部に向かって噴出させる局部洗浄ノズルを備え、前記加熱手段は、局部洗浄に適した流量の洗浄水を通過させるとともに、洗浄水が前記加熱手段を通過する間に局部洗浄に適した温度に加熱され、かつ前記流量で洗浄水を使用し続けても湯切れしない構成にしたことを特徴とする人体局部洗浄装置。
2. 加熱手段は、最大加熱量が略１．５ｋＷ〜２．５ｋＷであることを特徴とする請求項１記載の人体局部洗浄装置。
3. 加熱手段は、加熱される洗浄水の温度上昇速度が最大勾配で少なくとも１秒当たり略１０Ｋであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の人体局部洗浄装置。
4. 加熱手段は、発熱体と、前記発熱体を内装し、かつ洗浄水の入口および出口を有する発熱体ケースを備えるとともに、前記発熱体と前記発熱体ケースの間に流動水加熱通路を形成し、前記発熱体はシーズヒータであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の人体局部洗浄装置。
5. シーズヒータは、最大ワット密度が略３０Ｗ/ｃｍ２〜５０Ｗ/ｃｍ２であることを特徴とする請求項４記載の人体局部洗浄装置。
6. 加熱手段は、発熱体と、前記発熱体を内装し、かつ洗浄水の入口および出口を有する発熱体ケースを備えるとともに、前記発熱体と前記発熱体ケースの間に流動水加熱通路を形成し、前記発熱体はセラミックヒータであることを特徴とする請求項１に記載の人体局部洗浄装置。
7. 便器に、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の人体局部洗浄装置を設けたことを特徴とするトイレ装置。