JP2023154546A - 衛生洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】早期に温水を噴射する。【解決手段】水を噴射するノズル装置１１０と、ノズル装置１１０に供給する水を加熱する加熱装置１１５と、加熱装置１１５に供給される水の温度を測定する入水温センサ１１３と、加熱装置１１５に水を供給するか否かを決める止水電磁弁１１２と、衛生洗浄装置１００を制御する制御装置１５０と、を備え、制御装置１５０は、人が着座した後において、止水電磁弁１１２を開ける止水電磁弁制御部１５１と、止水電磁弁１１２を開けた後の水の温度を示す入水温度を入水温センサ１１３から取得する温度取得部１５２と、止水電磁弁１１２を閉ざした後において、加熱装置１１５に残留する水を加熱するための保温モードで加熱装置１１５を制御する加熱制御部１５３と、を備える衛生洗浄装置１００。【選択図】図３

Description

本発明は、便座に着座した人の局部に水を噴射する衛生洗浄装置に関するものである。

従来、便座に着座した人の局部に水を噴射する衛生洗浄装置においては、加熱装置により適温に加熱された水を噴射することが行われている。人が適温と感じる温度の幅は狭いため、加熱の制御は厳密に実行される。例えば、特許文献１には、加熱装置に入水する水の入水温度と加熱装置から出水する水の出水温度とを取得し、入水温度と出水温度との差分に基づき加熱装置を制御する技術が記載されている。

特開２００１－１３２０６２号公報

ところが、流水を加熱して瞬間的に水の温度を上げる衛生洗浄装置では、人が便座に着座した直後に水を流しながら水を加熱装置で加熱しても、水の流れを停止させた後にある程度の時間が経てば、加熱装置内の水が冷える。その後に人が洗浄開始の操作をした場合、ノズルから適切な温度の水を噴射するまでに多くの時間を費やして加熱装置内の冷えた水を排水する必要が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、衛生洗浄装置に人が着座した後、洗浄開始までの間において加熱装置内の水を所定の温度で維持する衛生洗浄装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つである衛生洗浄装置は、便座に着座した人の局部に水を噴射する衛生洗浄装置であって、人の局部に水を噴射するノズル装置と、前記ノズル装置に供給する水を加熱する加熱装置と、前記加熱装置に供給される水の温度を測定する入水温センサと、前記加熱装置に水を供給するか否かを決める止水電磁弁と、前記衛生洗浄装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記便座に人が着座した後において、前記止水電磁弁を開ける止水電磁弁制御部と、前記止水電磁弁制御部が前記止水電磁弁を開けた後の水の温度を示す入水温度を前記入水温センサから取得する温度取得部と、前記止水電磁弁制御部が前記止水電磁弁を閉ざした後において、前記加熱装置に残留する水を加熱するための保温モードで前記加熱装置を制御する加熱制御部と、を備える。

本発明によれば、加熱装置内の水の温度を所定の温度に維持し、洗浄開始操作後の早い時期に適切な温度の水を人の局部に噴射することが可能となる。

図１は、便器に取り付けられた衛生洗浄装置を示す斜視図である。 図２は、衛生洗浄装置が備える水回路を示す回路図である。 図３は、制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図４は、加熱制御部の制御状態と加熱装置内の水の温度との関係を示すグラフである。 図５は、衛生洗浄装置の動作を示す図である。

以下、本発明に係る衛生洗浄装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。

図１は、便器２００に取り付けられた衛生洗浄装置１００を示す斜視図である。図２は、衛生洗浄装置１００が備える水回路１１０を示す回路図である。衛生洗浄装置１００は、便器２００に取り付けられ、便座１９０に着座した人の局部に向けて水を噴射する装置である。衛生洗浄装置１００は、水回路１１０と、制御装置１５０と、を備えている。なお、図１において、便蓋の図示は省略されているが、本実施の形態の場合、衛生洗浄装置１００は、便器２００に対して開閉可能な便蓋（不図示）を備えている。また、本明細書、および特許請求の範囲において、「水」とは、冷水、および温水を含む。

衛生洗浄装置１００が備える水回路１１０の構成は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、衛生洗浄装置１００は、貯湯された水を加温する回路ではなく水回路１１０内を流通する水を瞬間的に加温する水回路１１０を備え、具体的には下記の構成となっている。水回路１１０は、上流から順に給水接続口１１１、止水電磁弁１１２、入水温センサ１１３、流量測定装置１１４、加熱装置１１５、出水温センサ１１６、ポンプ１１７、ノズル装置１１８を備えている。

給水接続口１１１は、アダプタなどにより水道管に接続される部材であり、内部には、水道水に含まれるごみの流入を防止するストレーナ（不図示）が一体に組み込まれている。

止水電磁弁１１２は、制御装置１５０からの制御により水道管からの水の流れを開閉することができる弁である。止水電磁弁１１２を開放することによりノズル装置１１８から水を噴射させ、止水電磁弁１１２を閉ざすことによりノズル装置１１８からの水の噴射を停止させることができる。

入水温センサ１１３は、加熱装置１１５に供給される水の温度である入水温度を測定するセンサである。入水温センサ１１３の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、入水温センサ１１３にはサーミスタが採用されている。入水温センサ１１３の温度測定位置は、加熱装置１１５よりも上流側であれば、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、入水温センサ１１３は、止水電磁弁１１２と流量測定装置１１４との間に配置されている。

流量測定装置１１４は、水回路１１０内を流通する水の流量を測定する装置である。流量測定装置１１４の種類は、特に限定されるものではなく、例えば容器内の水位の変動に基づき流量を測定するもの、水路内の設けられた羽根車の回転に基づき流量を測定するもの、コリオリの力に基づき流量を測定するものなどを例示することができる。本実施の形態の場合、流量測定装置１１４としては、羽根車式の測定装置が採用されている。

加熱装置１１５は、制御装置１５０の制御により水道管から供給される水道水を流通させながら瞬間的に加熱して人のおしりに噴射するのに適した温度の温水を生成する熱交換器である。加熱装置１１５は、加熱装置１１５で加熱された水の温度を均一にするバッファタンク１１９を一体に備えている。

出水温センサ１１６は、加熱装置１１５から出る水の温度である出水温度を測定するセンサである。出水温センサ１１６の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、出水温センサ１１６には入水温センサ１１３と同様のサーミスタが採用されている。出水温センサ１１６の温度測定位置は、加熱装置１１５から流れ出る水の温度が測定できれば限定されるものではなく、バッファタンク１１９内に配置されてもよい。本実施の形態の場合、出水温センサ１１６は、加熱装置１１５の出水口の近傍に設けられている。

加熱装置１１５が備えるヒーター１０６は、流れる水を瞬間的に摂氏４０度程度に加熱する能力を備えているため、水を加熱する際はかなりの高温になる。したがって、加熱装置１１５内に滞留している水の温度をセンサを用いて測定しようとしても、ヒーター１０６の温度を測定し、水の温度を正確に反映させた測定結果を得ることができない。出水温センサ１１６は、ヒーター１０６の影響を受けずに加熱装置１１５で加熱された後の流水の温度が測定できる位置に配置され、水の流れが止まっている際に加熱装置１１５内に滞留している水の温度を測定することはできない。

ポンプ１１７は、制御装置１５０により制御され、ノズル装置１１８から噴射される水の量を調整するいわゆる水ポンプである。ポンプ１１７の種類は、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、ポンプ１１７としては容積形ポンプであるピストンポンプが採用されている。なお、ポンプ１１７を制御することによりノズル装置１１８から断続的に水を噴射させてもかまわない。

ノズル装置１１８は、便座１９０に着座した人の局部に加熱装置１１５によって瞬間的に適温に加熱された水を噴射する装置である。ノズル装置１１８は、衛生洗浄装置１００の本体１０１（図１参照）内に収容される待機位置と、便座１９０に着座した人の局部の下方にノズル装置１１８の先端が配置される突出位置との間をノズル駆動装置（不図示）によって移動することができる装置である。ノズル装置１１８の具体的な構造は、特に限定されるものではないが、例えば、ノズル装置１１８は、おしり洗浄用の水路、ビデ用の水路などを備え、加熱装置１１５を経て温められた水をいずれの水路に供給するかを切り替える切替装置などを備えている。

図３は、制御装置１５０の機能構成を示すブロック図である。制御装置１５０は、衛生洗浄装置１００の水回路１１０の動作を制御する装置であり、プログラムをプロセッサに実行させることにより実現する処理部として、止水電磁弁制御部１５１と、温度取得部１５２と、加熱制御部１５３と、着座判定部１５４と、を備えている。

止水電磁弁制御部１５１は、止水電磁弁１１２の開閉を制御する。本実施の形態の場合、止水電磁弁制御部１５１は、便座１９０に設けられた着座センサ１９１に基づき着座判定部１５４が便座１９０に人が着座したと判定すると、止水電磁弁１１２を開けて水回路１１０に水を流通させる。また止水電磁弁制御部１５１は、便座１９０に着座している人が洗浄指示手段１０５を操作して洗浄開始を入力したと洗浄判定部１５５が判定した場合、止水電磁弁１１２を開けてノズル装置１１８から水を噴射させ、人が洗浄指示手段１０５を操作して洗浄停止を入力したと洗浄判定部１５５が判定した場合、止水電磁弁１１２を閉じてノズル装置１１８からの水の噴射を停止させる。

温度取得部１５２は、水回路１１０内を流通する水の温度を、入水温センサ１１３、および出水温センサ１１６の少なくとも一方から取得する。本実施の形態の場合、温度取得部１５２は、止水電磁弁制御部１５１が止水電磁弁１１２を開けた後の水回路１１０内を流通する水の温度を示す入水温度を入水温センサ１１３から取得し、出水温度を出水温センサ１１６から取得する。

加熱制御部１５３は、加熱装置１１５に供給する電力を調整することにより加熱装置１１５を制御し、ノズル装置１１８から噴射される水の温度を制御する。加熱制御部１５３の制御には複数のモードが存在する。本実施の形態の場合、加熱制御部１５３は、保温モード、プレヒートモード、洗浄モードの３つの制御モードを備えている。

保温モードは、人が便座１９０に着座後に止水電磁弁制御部１５１が止水電磁弁１１２を開放して温度取得部１５２が入水温度を取得した後に止水電磁弁制御部１５１が止水電磁弁１１２を閉ざした後において、加熱装置１１５に残留する水を所定の温度で維持するように加熱するためのモードである。本実施の形態の場合、保温モードはプレヒートモードに続いて実行される。具体的に保温モードは、図４に示すように、温度取得部１５２が取得した入水温度に応じた間隔で断続的に電力を投入するいわゆるＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御で加熱装置１１５を制御する。また、保温モードの維持段階において加熱制御部１５３は、電力の投入継続時間ｔ１より電力の非投入継続時間ｔ２が長くなるように加熱装置１１５を制御している。また、加熱制御部１５３は、保温モードにおいて、初期段階の電力の非投入継続時間が初期段階より後の維持段階の電力の非投入継続時間ｔ２より短く、かつ維持段階の電力の非投入継続時間は一定となるように前記加熱装置１１５を制御する。

加熱制御部１５３の制御は、入水温度を入力とした関数に基づき実行してもよいが、本実施の形態の場合、加熱制御部１５３は、保温モードにおける入水温度と電力の投入パターンとが対応付けられる制御テーブルを記憶装置１２０から取得し、取得した制御テーブルに基づき加熱装置１１５を制御している。制御テーブルには、保温モードにおける入水温度（すなわち、入水温センサ１１３を用いて測定された入水温）に対応する電力の投入パターンが記憶されている。言い換えれば、制御テーブルには、各々が保温モードにおける入水温度およびそれに対応する電力の投入パターンを有する複数のセットが記憶されている。

プレヒートモードは、保温モードよりも前であって人の着座によって止水電磁弁制御部１５１が止水電磁弁１１２を開放すると同時、またはその直後において、出水温センサ１１６から得られる出水温度と入水温センサ１１３から得られる入水温度との差分に基づき、加熱装置１１５を通過する水を加熱するためのモードである。本実施の形態の場合、プレヒートモードにおいて加熱制御部１５３は、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御により出水温度が所定の温度になるように加熱装置１１５を制御する。

洗浄モードは、例えば、便座１９０に着座している人が洗浄指示手段１０５を操作して洗浄開始を入力したと洗浄判定部１５５が判定した後の制御モードである。洗浄モードにおいて加熱制御部１５３は、入水温センサ１１３から得られた入水温度と出水温センサ１１６から得られた出水温度との差分に基づき加熱装置１１５を制御する。制御方法は、特に限定されるものではないが、プレヒートモードと同様のフィードフォワード制御とフィードバック制御を採用している。

次に、衛生洗浄装置１００の動作例を説明する。図５に示すように、人が便座１９０に着座すると、プレヒートが実行される。具体的には、止水電磁弁１１２が開になり、ポンプ１１７が動作し、加熱装置１１５の制御が開始される。プレヒートは、出水温度が例えば摂氏４０度になるまで持続される。水回路１１０内の水の流量は例えば３８０ｃｃ／分である。なお、図５に示すノズル装置１１８の内部の温度、および加熱装置１１５の内部の温度は、予測値でありセンサに基づく測定結果ではない。

プレヒートに続いて保温が実行される。具体的には、止水電磁弁１１２が閉になり、ポンプ１１７が停止する。保温モードの加熱制御部１５３は、加熱装置１１５内の水の温度が摂氏４０度で一定になるように加熱装置１１５を制御する。保温モードでは、ポンプ１１７、止水電磁弁１１２が停止しているため、保温モード中において水は流れていないが、プレヒート時に測定した入水温度を用い、取得した入水温に対応する投入パターンを制御テーブルから抽出し、抽出した投入パターンに基づき加熱装置１１５を制御しており、出水温センサ１１６からの情報は用いていない。

次に、便座１９０に着座している人が洗浄指示手段１０５を操作して洗浄開始を入力すると、洗浄が実行される。具体的には、止水電磁弁１１２が開になり、ポンプ１１７が動作し、加熱装置１１５の制御が開始される。

まず、洗浄動作の開始直後は、ノズル収納状態でおしり洗浄用のノズル、およびビデ用のノズルの先端を洗浄する前洗浄が実行される。前洗浄の間にノズル、およびビデ用のノズルの少なくとも一方に、加熱装置１１５から水が供給される。加熱装置１１５内の水の温度は、保温モードにおける加熱制御部１５３の制御により所定の温度（摂氏４０度）に維持されているため、ノズル内の冷水は加熱装置１１５からの温水により排出され、前洗浄の段階で所定の温度（摂氏４０度）の温水に置き換わる。

前洗浄に続いてノズル装置１１８は、水路を、ノズルの下向き（便器内に向かって）に水を流す水路に切替え、着座した人のおしりの下方に向けて突出する。ノズル装置１１８の突出が完了すると、おしり洗浄用の水路に切り替えて、ノズル装置１１８の先端から人の局部に向けて温水が噴射される。

以上説明した衛生洗浄装置１００では、人が着座した後の洗浄を、開始を待っている間においても加熱装置１１５内の水をプレヒート時に取得した入水温度に基づきフィードバック制御することなく加熱し、所定の温度に維持する。したがって、前洗浄時開始直後から、加熱装置１１５内において所定の温度に維持された温水によりノズル内に残存している冷水を追い出すことができるため、図５の二点鎖線で示すように人のおしりに所定の温度に達していない冷水を噴射することなく、人に不快な思いをさせることがなくなる。

また、事前に水回路１１０に通水することにより得られた入水温度に応じて洗浄開始待ちの間に加熱装置１１５内の水を加熱するため、季節の違いによって水回路１１０に供給される水の温度が変わった場合でも、フィードバック制御を行うことなく推定により加熱装置１１５内の水を所定の温度で維持することが可能となる。

さらに、前洗浄の時間を長くして、十分にノズル内の冷水を排出し所定の温度の温水がノズル内に入るまで前洗浄を実施すれば、冷水を人体に噴射することは無いが、前洗浄の時間を長くすると、着座している人が洗浄指示手段１０５を操作して洗浄開始を入力してから人体に噴射するまでの待ち時間が長くなり、人に不快な思いをさせてしまう。今回の発明では、保温モードにより加熱装置１１５内の水の温度を所定の温度に維持することで、前洗浄の時間を短縮しつつ所定の温度に達した水を人体に噴射することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、加熱制御部１５３が保温モードにおいて用いるテーブルは、別途加熱装置１１５内の水の温度を計測するセンサを用い、入水温度と加熱装置１１５内の水の温度と加熱制御の投入パターンとの関係を測定して作成しても構わない。また、加熱装置１１５のケースの温度を測定することにより加熱装置１１５内の水の温度を推定しても構わない。

また、ポンプ１１７を備えず、減圧弁、流量調整弁などを備えた水回路１１０であっても構わない。

また、今回の実施の形態では保温モードをプレヒートモードの後に実施したが、洗浄モード内の前洗浄終了時に所定の温度まで温めて、後のノズル突出中に止水電磁弁とポンプを停止して、保温モードを実施することや、洗浄停止後、次の洗浄開始までに保温モードを実施することも可能である。

また、洗浄指示手段１０５は、衛生洗浄装置１００の本体１０１に一体に備えている場合を説明したが、無線により制御装置１５０に指示を与えることができる洗浄指示手段１０５を備えても構わない。

本発明は、衛生洗浄装置全般に適用できる。

１００ 衛生洗浄装置
１０１ 本体
１０５ 洗浄指示手段
１０６ ヒーター
１１０ 水回路
１１１ 給水接続口
１１２ 止水電磁弁
１１３ 入水温センサ
１１４ 流量測定装置
１１５ 加熱装置
１１６ 出水温センサ
１１７ ポンプ
１１８ ノズル装置
１１９ バッファタンク
１２０ 記憶装置
１５０ 制御装置
１５１ 止水電磁弁制御部
１５２ 温度取得部
１５３ 加熱制御部
１５４ 着座判定部
１５５ 洗浄判定部
１９０ 便座
１９１ 着座センサ
２００ 便器

Claims (5)

1. 便座に着座した人の局部に水を噴射する衛生洗浄装置であって、
   人の局部に水を噴射するノズル装置と、
   前記ノズル装置に供給する水を加熱する加熱装置と、
   前記加熱装置に供給される水の温度を測定する入水温センサと、
   前記加熱装置に水を供給するか否かを決める止水電磁弁と、
   前記衛生洗浄装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記便座に人が着座した後において、前記止水電磁弁を開ける止水電磁弁制御部と、
   前記止水電磁弁制御部が前記止水電磁弁を開けた後の水の温度を示す入水温度を前記入水温センサから取得する温度取得部と、
   前記止水電磁弁制御部が前記止水電磁弁を閉ざした後において、前記加熱装置に残留する水を加熱するための保温モードで前記加熱装置を制御する加熱制御部と、を備える
   衛生洗浄装置。
2. 前記加熱制御部は、
   前記保温モードにおいて、前記入水温度に応じた間隔で断続的に電力を前記加熱装置に投入し、少なくとも保温モードの後半である維持段階においては電力の投入継続時間より電力の非投入継続時間が長くなるように前記加熱装置を制御する
   請求項１に記載の衛生洗浄装置。
3. 前記加熱制御部は、
   前記保温モードにおいて、前記維持段階より前の初期段階の電力の非投入継続時間が前記維持段階の電力の非投入継続時間より短く、かつ前記維持段階の電力の非投入継続時間は一定となるように前記加熱装置を制御する
   請求項２に記載の衛生洗浄装置。
4. 前記加熱制御部は、
   前記保温モードにおける前記入水温度と電力の投入パターンとが対応付けられる制御テーブルを取得し、取得した前記制御テーブルに基づき前記加熱装置を制御する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の衛生洗浄装置。
5. 前記加熱装置から出る水の温度を測定する出水温センサを備え、
   前記加熱制御部は、
   前記保温モードで前記加熱装置を制御する前であって前記止水電磁弁制御部が前記止水電磁弁を開けた後において、前記出水温センサから得られる出水温度と前記入水温度との差分に基づき、前記加熱装置を通過する水を加熱するためのプレヒートモードで前記加熱装置を制御する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の衛生洗浄装置。

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