JP3973972B2 - 人体局部洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温水で人体を洗浄する人体局部洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の人体局部洗浄装置には、図８に示すようなものがあった（例えば特開平５−３３３７７号公報）。
【０００３】
図８は洗浄水の供給系を示す概略図であるが、１はポンプであり、ポンプ１の上流側には給水配管２が、また下流側には空気混入部３が接続されている。空気混入部３はセラミックを素材とした円筒状の吸引ヘッド４を有しており、コンプレッサー５から送られる空気を吸引ヘッド４部で水に混入している。この構成により、給水配管２から供給された洗浄水はポンプ１によって加圧され空気混入部３へと至る。空気混入部３ではコンプレッサー５から供給された空気が、吸引ヘッド４により微細化されて洗浄水中に流入する。さらに空気混入部３を経た洗浄水は熱交換器６へと至り、この熱交換器６で適温になるまで加熱された洗浄水が、ノズル装置７に供給され人体局部に向けて噴出される。この作用により、ノズル装置７から噴出される洗浄水は空気を含み、人体局部の洗浄時に柔らかな体感が得られるものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来の人体局部洗浄装置では、コンプレッサー５と熱交換器６の制御が連動できていないため、洗浄水量と空気量の比率が適正でないと熱交換器６に空気が大量に溜り、熱交換器６の内部の局部沸騰や異常加熱を引き起こしていた。また、コンプレッサー５と熱交換器６の制御が統合されていないため、操作上も使用者が複数の操作をする必要があり、かつ状況に応じた操作順序やタイミングなど習熟しないと使いこなせないものであった。さらに、熱交換器６は消費電力の低減に対して何ら対策をとっていないという課題を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は上記した課題を解決するものであり、給水管と温水管が接続された瞬間型の加熱手段と、前記加熱手段への給水を制御する給水制御手段と、人体局部に洗浄水を吐出する前記温水管に接続された吐出手段と、洗浄水による人体局部の洗浄を設定する洗浄設定手段とを備え、洗浄動作の停止後、加熱手段への通電を停止した後止水手段により止水を行うものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明における人体局部洗浄装置は、給水管と温水管が接続された瞬間型の加熱手段と、前記加熱手段への給水を制御する給水制御手段と、人体局部に洗浄水を吐 出する前記温水管に接続された吐出手段と、洗浄水による人体局部の洗浄を設定する洗浄設定手段とを備え、洗浄動作の停止後、加熱手段への通電を停止した後止水手段により止水を行うものである。
【０００７】
本発明の第２の発明における人体局部洗浄装置は、第１の発明において、水または温水の流動を検出する流量検出手段とを備え、前記流量検出手段が所定の流動以下になった場合には加熱手段の加熱を停止し、洗浄動作が停止された場合には加熱手段への通電を停止した後に止水手段により止水を行う請求項１記載の人体局部洗浄装置。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１において、給水管８から供給された水は、給水制御手段である元電磁弁９と、同じく給水制御手段であり洗浄水量を調節するモータ駆動の流量制御弁１０、また、洗浄水の流量を検出する流量検出手段である流量センサ１１を経て、瞬間型の加熱手段である熱交換器１２に至る。熱交換器１２には熱交換器自身の温度の異常上昇を検出した場合、熱交換器１２への通電を直接絶つハイリミットスイッチ１３、熱交換器１２内の水の有無を検出する空気検出サーミスタ１４を備えている。熱交換器１２の出口近傍の温水管１５には、洗浄水の温度を検出する温水サーミスタ１６が設けられている。温水管１５の端末には、先端に吐出手段である洗浄ノズル１７を有した洗浄ノズルユニット１８が接続されている。洗浄ノズル１７はモータにより突出や引込みが制御される形式のものである。洗浄ノズル１７と熱交換器１２の間で、内部空気管１９と外部空気管２０を介して、外部に設けた空気混入手段であるモータ駆動型の空気ポンプ２１から洗浄水に空気が混入される。洗浄ノズル１７から供給された洗浄水は、便座２２に着座した使用者の局部を洗浄するために利用される。便座２２には、使用者の便座２２への着座を検出する着座スイッチ２３が設けられている。
【００１０】
洗浄ノズル１７からの洗浄水の供給の指示はリモコン２４からなされる。リモコン２４には、洗浄設定手段であり選択手段である肛門洗浄スイッチ２５、同じく女性局部洗浄用のビデ洗浄スイッチ２６、洗浄設定手段でもある洗浄水の停止スイッチ２７、流量と温度の調節部２８、この調節部２８による流量か温度の調節を切り替えるする切替スイッチ２９が設けられている。なお、図１においては、洗浄ノズルユニット１８は肛門用のみを示しているが、ビデ用の洗浄ノズルユニットは、類似構成で別に設けてあり、図の上での表現は割愛している。
【００１１】
また、リモコン２４からの無線信号の受信や図１で点線で連絡を表現された各構成要素との制御を行うとともに、内部に洗浄水と空気の混入比を制御する空気混入比制御部３０や流量センサ１１の信号に基づいた制御を行う検出流量制御部３１を有した制御器３２が設けられている。この制御器３２には、水あるいは温水が流動していない時に熱交換器１２で加熱を行うことを選択する予熱スイッチ３３が設けられている。
【００１２】
図２に熱交換器１２の詳細を示す。
【００１３】
電気的に加熱を行うセラミックヒータ３４は両側に設けた銅板３５、３６で挟持され、その外側に内部に流路を有した樹脂製のケース３８、３９が設けられ、これらのケース３８、３９はシール材４０等にて銅板３５、３６に押圧されて構成されている。また、銅板３５の表面にはハイリミットスイッチ１３が、またケース３８の上部には空気検出サーミスタ１４が取りつけられている。
【００１４】
図３、図４に洗浄ノズル１７の詳細を示す。図３は洗浄ノズル１７を上部から見た上面図であり、図４は側面から見た切り欠き断面図である。
【００１５】
洗浄ノズル１７内の流路は、洗浄ノズルユニット１８に形成された流路４１から、洗浄ノズル１７内の流路４２、４３に至るに従って流路断面積が次第に減り、ノズル口４４近傍で並行部４５を経て拡大部４６でややラッパ状に拡大する構成となっている。この構成により、空気を混入した温水が供給された時は、空気混入による作用と拡大部４６の作用により、洗浄水が比較的広い範囲に揺動されて人体局部に吐出される。すなわち、温水が並行部４５から拡大部４６にさしかかった時に発生する左あるいは右の壁に付着するコアンダ現象が、ランダムに混入した空気により乱され左右に噴流は揺動して供給される。空気の混入を止めると、並行部４５の作用により温水は直噴状態で比較的狭い範囲に吐出される。この現象を利用して、温水中に空気を混入させる、させないの選択を行う事により、洗浄噴流を揺動と直噴に切り替えて供給することができる。
【００１６】
図５に空気検出サーミスタ１４の詳細を示す。サーミスタのビード４７の周囲は保護管４８で保護されており、両者の間に充填剤４９を充填して固めている。保護管４８は固定金具５０で固定され、温水管１５の流路に臨んでいる。この空気検出サーミスタ１４による空気検出の原理は、まず予め温度を測定した後、空気検出サーミスタ１４自身に通電して自己加熱を行い、所定時間経過後に再び温度を測定し、加熱前の温度と比較する。周囲が水（温水）の場合は、加熱後の放熱が比較的大きいため、加熱前後の温度差は小さい。周囲が空気の場合は、加熱後の放熱が比較的小さいため加熱前後の温度差は大きい。この温度差の大小に基づいて、周囲が水（温水）か空気であるかを判別している。
【００１７】
次にこの実施例の動作について図６に基づいて説明する。
【００１８】
電源が投入され（Ｓ１）肛門洗浄スイッチ２５が操作されると（Ｓ２）、使用者が便座２２に着座し着座スイッチ２３がオンとなっている状態（Ｓ３）で温水サーミスタ１６の温度判別に移行する（Ｓ４）。この温水サーミスタ１６で検出されるの温度が所定値（５０℃）以下の場合は制御器３２が安全と判断し、５０℃を越える場合は危険と判断する。危険と判断された場合は、人体局部に対する以後の洗浄水の吐出動作は行わない。この判断により、人体局部に洗浄ノズル１７から高温の温水が吐出されることを防止し、万が一の場合の安全を確保する。なお、使用中においても、熱交換器１２の温度制御系の故障や洗浄水量の急激な低下などにより温水温度が５０℃を越えた場合は、温水サーミスタ１６がこれを検出し、ただちに元電磁弁９で温水の供給を停止する。続いて、空気ポンプ２１を起動し（Ｓ５）、元電磁弁９を「開」とし（Ｓ６）、洗浄ノズル１７を徐々に突出させる（Ｓ７）。空気ポンプ２１を先に起動するのは、空気ポンプ２１自身の逆止機構が故障しても水が逆流しないための措置である。この作用により、使用開始時に空気ポンプに水や温水が逆流し性能の低下や劣化、また故障の原因となることを防止している。
【００１９】
続いてしばらく時間をおいて、流量センサ１１の値を読み込む（Ｓ８）。流量が０．２ｌ／分以上であると水の流れがあると制御器３２が判断し（Ｓ９）、熱交換器１２への通電を始めて（Ｓ１０）、セラミックヒータ３５を発熱させて洗浄水の加熱を行う。そして、リモコン２４で設定された流量値を読み込み（Ｓ１１）、流量センサ１１で検出される値とこの設定値を比較し流量制御弁１０を制御して設定通りの値を得る流量制御動作が行われる（Ｓ１２）。
【００２０】
そして、読み込んだ流量センサ１１の値に基づき空気ポンプ２１を制御し、予め定めた洗浄水量と空気の混入量の比が所定値になるように、空気ポンプ２１に印可される電圧を制御する（Ｓ１３）。空気ポンプ２１は電圧によってモータの回転数が変化し、吐出される空気量が変化する。洗浄流量と空気の混入量の関係は、図７に示す関係となっている。肛門洗浄の場合洗浄水量を少なくするに従って空気混入比を増している。空気混入比を増すと、洗浄流量が少なくなるに従って気泡の径は増す傾向にある。これは、流量制御弁１０が元で洗浄水の流量を絞るため、洗浄流量が減ると洗浄ノズル１７部における洗浄水の内圧が下がり、洗浄水量が多い時と同一の空気を混入しても気泡は大口径になりやすいためである。
【００２１】
一般に大口径の気泡の量が増えると体感的には刺激感が増し洗浄力も増すが、あまり増やし過ぎると噴流が断続的な傾向になり嫌う人が増えてくる。このことを勘案し肛門洗浄の場合は、洗浄力を重視し洗浄水量の低減とともに適度に空気混入比を多くする制御を行っている。また、ビデ洗浄の場合は空気混入比を増すと気泡の口径が大きくなり、体感的に嫌悪感を増す人が多い。また、ビデ洗浄の場合は、洗浄水そのもによる洗浄効果よりも局部を濡らすと感覚を重視する傾向にあるところから、ビデ洗浄においては洗浄水量の低減とともに空気混入比を小さくする制御を行っている。いずれにしても、洗浄水の流量制御に連動して、洗浄水への空気混入量が自動的に変えられるため、特に操作上も使用者が複数の操作をする必要がなく、かつ状況に応じた操作順序やタイミングなどの習熟を必要とせず、老人から子供まで自由に使えるものとなっている。
【００２２】
この後、所望の洗浄水温度が得られるようにリモコン２４で設定された温度と温水サーミスタ１６の温度が制御器３２で比較され、熱交換器１２の加熱量の調節が行われる（Ｓ１４）。設定温度を変更したい場合は、リモコン２４の流量と温度の調節を切り替える切替スイッチ２９を温度側に切り替え、調節部２８で温度の調節をする。また、流量設定を変更したい場合は、切替スイッチ２９を流量側に切り替え、調節部２８で流量設定の調節を行う。流量設定が変えられると前述したように、洗浄流量に応じて自動的に空気の混入量を変える動作を行う。このため、空気量が少なくなりすぎて熱交換器１２にまで空気が逆流し、セラミックヒータ３５の異常温度上昇を引き起こしたり、空気ポンプ２１の回転が足りなくて洗浄水が空気ポンプ２１まで逆流する異常事態が防止できる。また体感や洗浄力の適正化が図れ、使用者が複数の操作をすることなく的確な使用ができる。
【００２３】
流量制御弁１１で設定流量に調節され、熱交換器１２で設定温度に調節された温水は洗浄ノズルユニット１８に至るが、ここで空気ポンプ２１から外部空気管２０と内部空気管１９を経て供給される空気と混入され、洗浄ノズル１７から人体局部に吐出される。この空気が混入された温水での洗浄の場合、洗浄ノズル１７の作用で洗浄水は人体局部の比較的広い範囲を揺動して洗浄する。そして空気の混入による洗浄ノズル１７部の噴出流速の向上と気泡のはじける作用により、従来の温水だけで洗浄する場合と比較して洗浄効果や使用者の体感を損なう事なく、流量が半分以下で洗浄ができる。このことは実験的にも確認されている。
【００２４】
また、瞬間型の熱交換器１２を用いることにより、従来の貯湯式の加熱手段と比較して、貯湯時の放熱損失が無くなるため、これも約半分の電力使用量で済むことになり、洗浄水の流量が半分で済むこととあいまって、大幅な電力使用量の低減が実現できる。また、瞬間型の熱交換器は入水温度が低いときを考慮すると２．５ＫＷ（２５Ａ）程度の定格が必要であり、家庭用の一般コンセントでは１５Ａまでという制約があって利用が困難であったものが、１．２ＫＷ程度で済むことになり一般コンセントでの利用が可能となる。また、熱交換器１２と洗浄ノズル１７の間で温水に空気を混入する空気ポンプ２１を設けているため、空気が熱交換器１２に溜まることが防止でき、熱交換器１２内部の局部沸騰や異常加熱を引き起こすことを防げている。
【００２５】
熱交換器１２による洗浄水の加熱や空気ポンプ２１による空気混入動作などは、停止スイッチ２７が操作されるまで続行する（Ｓ１５）。停止スイッチ２７が操作され停止が指示された場合は、まず熱交換器１２への通電が停止され、セラミックヒータ３５への通電が絶たれる（Ｓ１６）。この停止動作の場合、流量センサ１１が停止側の所定値（０．１８ｌ／分）以下なる以前に、停止スイッチ２７の停止指示に従ってセラミックヒータ３５への通電を止め、安全を確保している。このため、セラミックヒータ３５への通電の停止動作を流量センサ１１の信号に頼って行う場合と比較して、早くセラミックヒータ３５を止めることができ、流れの停止がこれ以降に行われる効果とあいまって、後沸きによる温度上昇を小さくできる。
【００２６】
そして、所定時間水を熱交換器１２に流し後沸きを防止した後、元電磁弁９を止める（Ｓ１７）。続いて、洗浄ノズルユニット１９は、洗浄水が供給が停止され、自浄力もなくなったことを流量センサ１１が検出して引込み動作が行われる（Ｓ１８）。元電磁弁９を止めた後、所定時間空気ポンプ２１の運転を続け後沸きによる高温の温水を排出した後、空気ポンプ２１を停止させる（Ｓ１９）。使用中に、給水管８から大量の空気が混入した水が送られて来たり、断水が起こり水の流動が停止した場合は、所定値（０．１８ｌ／分）以下となったことを流量センサ１１が検出してセラミックヒータ３５への通電を絶ち、空焚きや異常温度上昇を防止している。また、制御器３２が故障し温水温度が上昇する場合は、ハイリミットスイッチ１３（６０℃設定）が機能し、ノーマル「止」型の元電磁弁９の電源を元から直接切り、元電磁弁９を閉じて温水の供給を停止する。
【００２７】
温水の供給が行われていない時に、熱交換器１２を予熱する運転は、まず空気検出サーミスタ１４で熱交換器１２中の空気の有無が検出される。周囲が空気の場合は、熱交換器１２に通水が行われていない時の、熱交換器１２への通電は行わない。また、予熱スイッチ３３が投入されていない時も、セラミックヒータ３５による熱交換器１２の予熱を行わない。そして、温水サーミスタ１６で検出される温度が所定の温度（４０℃）となるまでセラミックヒータ３５で予熱を行い、再使用時に素早い温度の立ち上げを行っている。
【００２８】
ビデ洗浄スイッチ２６が押された場合の温水供給、停止動作も上記した肛門洗浄時の動作と同様であるので、詳しい説明は割愛するが、前述したように、洗浄水の低減に伴って空気の混入比は減らす制御を行っていることが特徴的である。
【００２９】
この実施例で、瞬間型の加熱手段として、セラミックヒータ３５を有した熱交換器１２を例にとったが、ヒータはシーズヒータやリボンヒータをマイカで絶縁したヒータなど他の電気的加熱手段も有り得る。また、電気的な加熱でなく燃焼熱を利用する方法も有り得る。
【００３０】
また、給水制御手段として元電磁弁９と流量調節弁１０を例にとったが、単独に設けた元電磁弁や単独に設けた止水機能を有した流量調節弁、また水ポンプなどであってもよい。
【００３１】
また、吐出手段として空気混入によって揺動する洗浄ノズル１７を例に取ったが、揺動しない形式であったり、単に空気混じりの温水を吐出するシャワーなどであってもよい。
【００３２】
また、空気混入手段として空気ポンプ２１を例にとったが、コンプレッサーやブロワー、また遠隔部に集中して設けた圧縮空気供給機などであってもよい。
【００３３】
また、流量検出手段として直接的に流量を検出する流量センサ１１を例にとったが、流量制御弁の開度信号を検出したり、給水ポンプの回転数を検出するなど間接的な流量検出手段であってもよい。
【００３４】
また、洗浄設定手段としてリモコンに設けた停止スイッチ２７、肛門洗浄スイッチ２５、ビデ洗浄スイッチ２６を例にとったが、直接給水管、温水管の流路を開閉する開閉バルブであってもよい。
【００３５】
また、選択手段として肛門洗浄スイッチ２５、ビデ洗浄スイッチ２６を例にとったが、局部別に選択を行うものでなく、同じ局部でも病気疾患や体調に合わせて、自在に空気の混入比率を選択できる手段であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の構成により、局部的沸騰や異常加熱することの防止が図る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例における人体局部洗浄装置の系統図
【図２】 同装置に用いた熱交換器要部の構成説明図
【図３】 同装置に用いた洗浄ノズル部の上面図
【図４】 同装置に用いた洗浄ノズル部の一部切り欠き側面断面図
【図５】 同装置に用いた空気検出サーミスタの要部断面図
【図６】 同装置の要部の制御フロー図
【図７】 同装置の洗浄水量と空気混入量の説明図
【図８】 従来の人体局部洗浄装置の系統図
【符号の説明】
８ 給水管
９ 元電磁弁（給水制御手段）
１０ 流量制御弁（給水制御手段）
１１ 流量センサ（流量検出手段）
１２ 熱交換器（加熱手段）
１５ 温水管
１７ 洗浄ノズル（吐出手段）
２１ 空気ポンプ（空気混入手段）
２５ 肛門洗浄スイッチ（洗浄設定手段、選択手段）
２６ ビデスイッチ（洗浄設定手段、選択手段）
２７ 停止スイッチ（洗浄設定手段）
３２ 制御器

Claims (2)

1. 給水管と温水管が接続された瞬間型の加熱手段と、前記加熱手段への給水を制御する給水制御手段と、人体局部に洗浄水を吐出する前記温水管に接続された吐出手段と、洗浄水による人体局部の洗浄を設定する洗浄設定手段とを備え、洗浄動作の停止後、加熱手段への通電を停止した後止水手段により止水を行う人体局部洗浄装置。
2. 水または温水の流動を検出する流量検出手段とを備え、前記流量検出手段が所定の流動以下になった場合には加熱手段の加熱を停止し、洗浄動作が停止された場合には加熱手段への通電を停止した後に止水手段により止水を行う請求項１記載の人体局部洗浄装置。

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