JP3724278B2

JP3724278B2 - 衛生洗浄装置

Info

Publication number: JP3724278B2
Application number: JP29126499A
Authority: JP
Inventors: 謙一岩橋; 秀文光長; 隆志小野
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP2001107434A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源で駆動されるヒータを位相制御し、被加熱物を所望の温度になるようにする衛生洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人体局部の洗浄を行う衛生洗浄装置においては、局部洗浄水の温度制御を行う温水制御機能、便座温度の制御を行う便座温度制御機能、局部乾燥用の乾燥温度制御機能、室内暖房用の室温制御機能といったヒータ機能をもったものが一般的となっている。
【０００３】
また、それらヒータが交流駆動ヒータの場合、トライアック等のスイッチング手段にＯＮ信号を出力することで、交流電圧をヒータへ印可するといった手段が一般的であり、さらに、温水制御機能のような迅速かつ精度を要求される温度制御に対しては、ヒータへの導通角を制御する位相制御が有効な手段であることが知られている。
【０００４】
位相制御の具体的な方法は、被加熱物の温度と、被加熱物の目標温度とからヒータに通電する電力量及びその電力量に応じた導通角を算出し、ヒータに印可される導通角が算出された値になるよう、交流電源のゼロクロス点から所定時間経過後にスイッチング手段にＯＮ指令を出力し、次のゼロクロス点までヒータに通電させるといったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
交流駆動ヒータの位相制御で温度制御を行う場合、前述したようにゼロクロス点を基準としてスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御する為、例えば電源電圧の変動やゼロクロス検出回路の遅れ、ゼロクロス検出割り込み処理の遅れ等が生じると、スイッチング手段へのＯＮ／ＯＦＦタイミングが遅れてしまい、ＯＮ信号が遅れた場合はスイッチング手段がＯＮ出来ず、またＯＦＦ信号が送れた場合はＯＦＦ出来ない現象が発生してしまう。
【０００６】
これを図４、５を用いて詳述する。Ｔ１は所望電力量に応じた通電時間、Ｔ２はゼロクロス点を基準としたヒータＯＮ遅延時間である。ここで、低出力要求時においてゼロクロス点の検知が遅れたとすると、Ｔ２の基準点がズレてしまい、それによりＯＮ信号の出力タイミングもズレてしまう。
【０００７】
トライアックに代表されるスイッチング手段にはそれ以下の電圧ではＯＮすることの出来ないＯＮ電圧レベルＶ１があり、ＯＮ信号の出力タイミングがＯＮ出来ない領域に入ってしまうと、その電圧波形半サイクルでのヒータ通電は行われなくなる（誤消弧）。
【０００８】
また、ＯＦＦ信号の出力タイミングの遅れは出力要求の大きさに関わらず問題となり、次の電圧波形半サイクルのＯＮ領域にまでずれ込んでしまうとヒータ通電されたままとなる（誤点弧）。
【０００９】
いずれの場合も結果的に要求出力と実出力に誤差を生じ、精度の良い温度制御が出来ないことになる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヒータに交流電圧を印加するスイッチング手段の誤点弧あるいは誤消弧を防止し、精度の良い温度制御を実現することが可能な衛生洗浄装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１では、商用電源で駆動されるヒータ等の加熱装置と、加熱装置へ商用電源の交流電圧の通電を制御するトライアック等のスイッチング手段と、商用電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、加熱装置により加熱される被加熱物の温度を検出する温度検知手段と、温度検知手段から前記加熱装置への通電電力量を演算する演算装置と、演算装置による演算結果から前記加熱装置への導通角を算出し、ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス点を基準として算出された導通角になるようスイッチング手段へ導通指令を行う位相制御手段からなり、その位相制御手段が、通電電力量が所定電力値未満の場合は、通電電力量をＮ（整数）倍し、交流電源のＮ半波に１回の割合でＮ倍の通電電力量に相当する導通指令を行うような衛生洗浄装置とした。これにより、低出力要求時おける要求出力と実出力との誤差を小さくすることができるため、精度の良い温度制御が可能となる。
【００１３】
また、請求項２では、請求項１記載の衛生洗浄装置において、スイッチング手段への通電要求がある場合には、スイッチング手段へのＯＮ指令を所定時間のみ行うにした。これにより、低出力要求時おける要求出力と実出力との誤差を小さくし、またスイッチング手段の誤点弧および誤消弧の発生を防ぐことができるため、精度の良い温度制御が可能となる。
【００１４】
また、請求項３では、請求項１記載の位相制御手段において、所定電力値を記憶する記憶装置を備え、該記憶装置は、各種ヒータ毎に所定電力値を記憶するようにした。これにより、各ヒータ毎に所定電力値を変更することができるため、各ヒータの特性にあった温度制御が可能となる。
【００１６】
また、請求項４では、商用電源で駆動されるヒータ等の加熱装置と、加熱装置へ商用電源の交流電圧の通電を制御するトライアック等のスイッチング手段と、商用電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、加熱装置により加熱される被加熱物の温度を検出する温度検知手段と、温度検知手段から加熱装置への通電電力量を演算する演算装置と、演算装置による演算結果から加熱装置への導通角を算出し、ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス点を基準として算出された導通角になるようスイッチング手段へ導通指令を行う位相制御手段からなり、その位相制御手段が、通電電力量が所定電力値未満の場合は、交流電源の複数半波に１回は少なくとも導通指令を行わず、残りの半波に振り分けて同通指令を行うような衛生洗浄装置とした。これにより、低出力要求時おける要求出力と実出力との誤差を小さくすることができるため、精度の良い温度制御が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の内容をより理解しやすくするため、以下に実施例を用いて詳説する。
【００１８】
【実施例】
図１に本発明に係わる衛生洗浄装置の要部ブロック構成図を示す。この衛生洗浄装置１は、温度設定部２と、温度検知部３と、設定された温度及び検出された温度からヒータ出力値を決定する演算部４と、ゼロクロス検出手段７と演算部４の演算結果に基づいてスイッチング手段１２、１３、１４、１５へ通電指令を出力する位相制御手段５と、各々独立した制御が行われるヒータ８、９、１０、１１からなる。
【００１９】
温度設定部２は、各ヒータの温度設定手段を備え、温度検知部３は各ヒータにより加熱される被加熱物の温度を検出する手段を備えている。
【００２０】
制御部６は例えばマイクロコンピュータであり、制御部６における演算装置４は、温度設定部２と温度検知部３からの情報によりヒータ出力Ｗ値を算出し、さらにヒータへの導通角及びヒータＯＮ遅延時間を算出する。ここで、ヒータＯＮ遅延時間とは、ヒータへの導通角からヒータ通電時間を求め、電源波形の半周期（例えば５０Ｈｚの場合は１０ｍｓ）から差し引いた時間のことである。
【００２１】
位相制御手段５は、タイマ機能を備え、ゼロクロス検知手段によりゼロクロス点が検知された時点から、ヒータＯＮ遅延時間が経過した時点でスイッチング手段１２、１３、１４、１５へＯＮ信号を出力するものである。
【００２２】
スイッチング手段１２、１３、１４、１５は例えばトライアックであり、位相手段５からのＯＮ信号を受けた時点から次のゼロクロスポイントまでヒータに通電させるものである。
【００２３】
図２、３に本発明におけるヒータへの通電波形を示す。図２はヒータ出力Ｗ値が高い場合の通電波形である。Ｔ１はヒータへの通電時間、Ｔ２はヒータＯＮ遅延時間、Ｔ３はマイクロコンピュータからトライアックへ出力されるＯＮ信号のパルス幅で、トライアックが確実にＯＮする時間にマージンを考慮した値で、例えば１ｍｓとする。
【００２４】
Ｔ４はトライアックが点弧不可能な領域の幅と定め、Ｔ３以上の幅でかつゼロクロス検知の遅れ、ソフト的な割り込み処理の遅れ等もマージンとして考慮した時間幅である。ここで、Ｖ２はトライアックＯＮ電圧よりも大きいことが絶対条件である。
【００２５】
このＴ４の通電時間に相当するヒータ出力Ｗ値が、位相制御による下限出力値となり、例えば１０Ｗとする。
【００２６】
ヒータ出力要求値が１０Ｗ以上の場合は、前記遅れ要因が生じても、ヒータ通電における誤消弧及び誤点弧する可能性はない為、図２で示されるように、通常の位相制御方式である各半波毎に位相出力を行う。
【００２７】
逆に、ヒータ出力要求値が１０Ｗ未満の場合は、前記何れかの遅れ要因により、誤消弧あるいは誤点弧する可能性がある為、図３で示されるような間欠位相制御に切り替える。
【００２８】
図３はヒータ出力Ｗ値が低い場合、例えば１０Ｗ未満の場合の通電波形である。ヒータ出力要求値が１０Ｗ未満と算出されると、ヒータ出力要求値をＮ（整数）倍し、Ｎ半波に１回の割合で出力を行う。Ｔ５はヒータ要求出力のＮ倍、例えば８倍の出力Ｗ値に相当する通電時間であり、Ｔ６は電源波形の半周期から差し引いた時間すなわちヒータＯＮ遅延時間である。
【００２９】
Ｔ５の通電を８半波毎に出力するといった間欠的な位相制御を行うことで、ヒータ出力の時間的平均値を要求出力に一致させるのである。
【００３０】
このような低出力要求時には、各半波毎に位相出力するよりも、Ｎ半波に１回Ｎ倍の出力を行う間欠位相出力の方が、出力誤差の比率が小さくなるため有効な手段となる。
【００３１】
以上のように、ヒータ要求出力値に応じて通電方式を通常の位相制御と、間欠位相制御とで切り替えることにより広範囲のヒータ出力を可能にし、また、ゼロクロス検知やソフト的な割り込み処理の遅れ等に起因するトライアックの誤点弧あるいは誤消弧を防止し、かつ精度の良い温度制御が可能となる。
【００３２】
なお、通常位相制御と間欠位相制御との切替しきい値、すなわち低出力要求の基準値は、各ヒータ毎に異なった値をＥＥＰＲＯＭに記憶させておき、どのヒータの通電要求かを識別することで、各ヒータ毎に低出力要求の基準値を変更することも可能である。
また、スイッチング手段へ出力されるＯＮ信号のパルス幅についても同様に、ＥＥＰＲＯＭに記憶させることで、各ヒータ毎に異なる値を変更することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
ヒータ出力要求値に応じて、ヒータへの通電方式を通常の位相制御と間欠位相制御とで切り替え、さらにヒータに交流電圧を印可するスイッチング手段へのＯＮ信号のパルス幅は前記スイッチング手段が確実にＯＮできる幅でかつ最小の値にすることで、スイッチング手段の誤点弧あるいは誤消弧を防止し、かつ精度の良い温度制御ならびに広範囲のヒータ出力を可能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる衛生洗浄装置の要部ブロック構成図
【図２】本発明に係わるヒータ出力Ｗ値が高い場合の通電波形
【図３】本発明に係わるヒータ出力Ｗ値が低い場合の通電波形
【図４】従来の通電制御における誤消弧の例
【図５】従来の通電制御における誤点弧の例
【符号の説明】
１…衛生洗浄装置、２…温度設定部、３…温度検知部、４…演算装置、
５…位相制御手段、６…制御部、７…ゼロクロス検知手段、
８…温水ヒータ、９…便座ヒータ、１０…乾燥ヒータ、１１…室暖ヒータ、
１２〜１５…ヒータ通電用スイッチング手段

Claims

商用電源で駆動されるヒータ等の加熱装置と、前記加熱装置へ商用電源の交流電圧の通電を制御するトライアック等のスイッチング手段と、商用電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記加熱装置により加熱される被加熱物の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段から前記加熱装置への通電電力量を演算する演算装置と、前記演算装置による演算結果から前記加熱装置への導通角を算出し、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス点を基準として前記算出された導通角になるよう前記スイッチング手段へ導通指令を行う位相制御手段からなり、前記位相制御手段は、前記通電電力量が所定電力値未満の場合は、通電電力量をＮ（整数）倍し、前記交流電源のＮ半波に１回の割合で前記Ｎ倍の通電電力量に相当する導通指令を行うことを特徴とする衛生洗浄装置。
前記衛生洗浄装置のヒータ制御装置において、前記スイッチング手段への通電要求がある場合には、前記スイッチング手段へのＯＮ指令を所定時間のみ行うことを特徴とする請求項１記載の衛生洗浄装置。
前記位相制御手段において、所定電力値を記憶する記憶装置を備え、該記憶装置は各種ヒータ毎に所定電力値を記憶することを特徴とする請求項１記載の衛生洗浄装置。
商用電源で駆動されるヒータ等の加熱装置と、前記加熱装置へ商用電源の交流電圧の通電を制御するトライアック等のスイッチング手段と、商用電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記加熱装置により加熱される被加熱物の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段から前記加熱装置への通電電力量を演算する演算装置と、前記演算装置による演算結果から前記加熱装置への導通角を算出し、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス点を基準として前記算出された導通角になるよう前記スイッチング手段へ導通指令を行う位相制御手段からなり、前記位相制御手段は、前記通電電力量が所定電力値未満の場合は、前記交流電源の複数半波に１回は少なくとも導通指令を行わず、残りの半波に振り分けて導通指令を行うことを特徴とする衛生洗浄装置。