JPH09244750A - 流量制御装置及び流量制御装置を備えた衛生洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流量調整ユニットを除去することにより、よ
り一層の小型化を図ることが可能な流量制御装置及びこ
の流量制御装置を備えた衛生洗浄装置を提供する。 【解決手段】 ノズル４７からの洗浄水の吐出モード
は、三方電磁弁３７の切替制御により、脈動の比較的小
さい通常の吐水モードと脈動の比較的大きいマッサージ
吐水のモードのいずれか一方を選択的に設定できる。通
常の吐水モードでは、三方電磁弁３７は、そのバイパス
流路４３に対応する弁が閉じられアキュムレータ３９に
対応する弁については開／閉駆動される。これにより三
方電磁弁３７の開／閉動作に起因して生ずる脈動がアキ
ュムレータ３９によりキャンセルされて脈動の比較的小
さい水流が熱交タンク４１を通じてノズル４７に供給さ
れる。マッサージ吐水のモードでは、三方電磁弁３７
は、そのアキュムレータ３９に対応する弁が閉じられ、
バイパス流路４３に対応する弁については開／閉駆動さ
れる。これにより脈動を含んだ水流が熱交タンク４１を
通じてノズル４７に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御装置、及
びこの流量制御装置を備えた、人体局部を洗浄するため
の衛生洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、流量制御装置において、図１に示
すように、給水源（図示しない）から逆止弁３、減圧弁
５を通じて流路１を流れる水の通水／遮断（オン／オ
フ）制御を電磁弁７によって行い、電磁弁７から流出す
る水の流量制御を流量調整ユニット（流調ユニット）９
によって行う装置が知られている。この装置では、流調
ユニット９から流出する水は、逆流防止のためのバキュ
ームブレーカ１３を接続した熱交換器タンク（熱交タン
ク）１１で暖められ、ノズル１５から吐出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置
は、上述したように主として用便後の人体局部を洗浄す
る衛生洗浄装置に適用され、便器に取付けられるもので
あるから、設置スペースに制約があるために可能な限り
小型化を図ることが要求される。

【０００４】そこで、従来より上記装置では、流路１の
断面を可変調整する弁体の位置を制御することによって
流量調整を行う流調ユニット９の小型化を図ることで、
上記装置内における流調ユニット９以外の各部の収容ス
ペースを確保しつつ装置全体の小型化を実現してきた。

【０００５】しかし、流調ユニット９は、上記弁体を精
度良く位置決めするために弁体駆動部としてモータや減
速ギヤー機構等を備えているので、それらを小型化する
といっても自ずから限度がある。しかも、それらの小型
化は既に限界に達しているので、現状では流調ユニット
９を更に小型化することは困難である。そのため、上記
装置を現状よりも更に小型化することはできなかった。

【０００６】従って本発明の目的は、流量調整ユニット
を除去することにより、より一層の小型化を図ることが
可能な流量制御装置、及びこの流量制御装置を備えた衛
生洗浄装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面に従
う流量制御装置は、流体流路に設けられた開閉弁と、こ
の開閉弁を駆動するための駆動手段とを備える。そし
て、この開閉弁は、駆動手段によりパルス信号可変で繰
返し開閉動作される。そのため、従来のような弁体駆動
部としてモータや減速ギヤー機構等を備え、既に小型化
が限界に達している流調ユニットを用いなくても流体の
流量制御が可能であるから、流量制御装置の更なる小型
化を図ることができる。

【０００８】本発明の第１の側面に係る好適な実施形態
では、駆動手段による開閉弁の開閉動作は、パルス信号
のデューティ比可変か、或いは、パルス信号の周期可変
によって繰返し行われる。

【０００９】また、上記とは別の好適な実施形態では、
開閉弁として三方電磁弁が用いられ、流体流路における
三方電磁弁の下流側にはアキュムレータが、また、この
アキュムレータをバイパスするためのバイパス流路が夫
々設けられている。そのため、このような構成の装置
を、例えば衛生洗浄装置に用いた場合には、三方電磁弁
の切替制御によりバイパス流路を通すことによって、三
方電磁弁の開閉動作に起因して生じた脈動を含む流体を
そのままノズルから吐出するモードと、アキュムレータ
を通すことによって脈動の小さい流体をノズルから吐出
するモードとを所望に応じて選択することができる。

【００１０】また、上記とは更に別の好適な実施形態で
は、アキュムレータを、可撓性を有する材料によって形
成してもよい。このようにすれば、アキュムレータを、
装置内のデッドスペースに潜り込ませることが可能にな
るので、装置のより一層の小型化が可能になる。

【００１１】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図面によ
り詳細に説明する。

【００１２】図２は、本発明の一実施形態に係る流量制
御装置の全体構成を示すブロック図である。

【００１３】上記装置は、図２に示すように、上流端に
給水源（図示しない）が接続された流路３１と、この流
路３１に、上流側から下流側に向って順に配置された逆
止弁３３、減圧弁３５、三方電磁弁３７、アキュムレー
タ３９及び熱交タンク４１とを備える。上記装置は、ま
た、三方電磁弁３７と熱交タンク４１とを直結する、ア
キュムレータ３９をバイパスするためのバイパス流路４
３と、熱交タンク４１の下流側に夫々別々に接続された
バキュームブレーカ４５及びノズル４７をも備える。

【００１４】逆止弁３３は、流路３１内の水が減圧弁３
５側から給水源側に逆流するのを防止する。減圧弁３５
は、給水源（図示しない）から逆止弁３３を通して流入
する水の圧力を、所定圧力（即ち、用便後の人体局部を
洗浄するのに適した吐出圧力）に減圧する。

【００１５】三方電磁弁３７は、そのアキュムレータ３
９に対応する弁と、そのバイパス流路４３に対応する弁
のいずれか一方を選択的に閉じ、且つ、他方の弁につい
ては、所定の時間幅で開／閉動作するよう、制御部（図
示しない）によって制御される。この開／閉動作の時間
幅は、後述するように制御部（図示しない）から三方電
磁弁駆動部（図示しない）に出力されるデューテイ比可
変の制御信号（パルス信号）により可変調整される。な
お、三方電磁弁３７の応答速度は、（ｍｓ）のオーダで
あり、非常に応答性の悪い水等の流体と比較すれば極め
て良好である。

【００１６】アキュムレータ３９は、三方電磁弁３７
の、アキュムレータ３９に対応する弁が開いていると
き、給水源（図示しない）から逆止弁３３、及び減圧弁
３５を通して流入する水を所定量蓄える。これにより、
アキュムレータ３９は、流路３１内に生じる脈動の減衰
や圧力変動の吸収を行い、脈動が小さく圧力変動の少な
い水流を熱交タンク４１側に供給する。

【００１７】熱交タンク４１は、アキュムレータ３９又
はバイパス流路４３を通じて熱交内配管に流入する水を
所定温度に加熱してノズル４７に供給する。バキューム
ブレーカ４５は、熱交タンク４１の熱交配管に生じる真
空を除去することによって、熱交配管内の湯が逆流する
のを防止する。ノズル４７は、熱交タンク４１から供給
される湯を、用便後の人体局部を洗浄するのに適した吐
出圧力で吐出する。

【００１８】上記構成の流量制御装置では、三方電磁弁
３７を切替制御することによって、ノズル４７からの洗
浄水の吐出モードを、脈動の比較的小さい通常の吐水モ
ードと、脈動の比較的大きいマッサージ吐水のモードの
いずれか一方に選択的に設定できるような構成となって
いる。

【００１９】通常の吐水モードが選択された場合は、制
御部（図示しない）により三方電磁弁３７のバイパス流
路４３に対応する弁が閉じられ、アキュムレータ３９に
対応する弁については開／閉駆動される。これにより、
三方電磁弁３７の開／閉動作に起因して生ずる脈動がア
キュムレータ３９によりキャンセルされ、脈動の比較的
小さい水流が熱交タンク４１を通じてノズル４７に供給
される。

【００２０】一方、マッサージ吐水のモードが選択され
た場合は、三方電磁弁３７のアキュムレータ３９に対応
する弁が閉じられ、バイパス流路４３に対応する弁につ
いては開／閉駆動される。これにより、三方電磁弁３７
の開／閉動作に起因して生ずる脈動を含んだ水流が熱交
タンク４１を通じてノズル４７に供給される。

【００２１】上述した各吐水モードについては、後に図
４を参照して更に説明する。

【００２２】図３は、上述した流量制御装置が備えるア
キュムレータの詳細構成を示す断面図である。

【００２３】本実施形態のアキュムレータ３９として
は、例えば図３に示すような、環状取付部５１と、この
環状取付部５１に一体成形された円筒形容器５３とから
成る、空気ため式と称される比較的簡単な構成のアキュ
ムレータが用いられる。円筒形容器５３の底部には、三
方電磁弁側流路３１ａを接続するための開口部５３ａ
と、熱交タンク４１側流路３１ｂを接続するための開口
部５３ｂとが形成されている。

【００２４】ここで、円筒形容器５３内に水が入り込む
前の空気圧をＰ0（＝大気圧（１kg／cm2））、そのとき
の円筒形容器５３内の空気の体積をＶ0（＝円筒形容器
５３の全容積）、図３のように水が入り込んで円筒形容
器５３内に閉じ込められた空気（符号５７で示す）にか
かる圧力をＰ1、円筒形容器５３内に閉じ込められた空
気の体積をＶ1（＝円筒形容器５３内の空気が占める容
積）とすれば、温度一定の条件下において、 Ｐ0・Ｖ0＝Ｐ1・Ｖ1…………（１） が近似的に成立することが知られているから、（１）式
を変形して得られる下記の（２）式によりＶ1を求める
ことができる。 Ｖ1＝（Ｐ0／Ｐ1）・Ｖ0……（２）

【００２５】Ｐ1は、Ｐ0とノズル４７からの洗浄水の吐
出圧力との和であるから、例えば洗浄水の吐出圧力を、
人体局部の洗浄に適した値である１．５kg／cm2に設定
したとすれば、Ｐ1＝１kg／cm2＋１．５（kg／cm2）＝
２．５（kg／cm2）となる。従って、このときのＶ1は、
（２）式にＰ0＝１、Ｐ1＝２．５を代入することにより
Ｖ1＝０．４Ｖ0となる。

【００２６】この結果から、円筒形容器５３内に閉じ込
められた空気にかかる圧力Ｐ1の作用により、円筒形容
器５３内において水の占める領域５５が円筒形容器５３
の全容積の４割となる位置で平衡（＝安定状態）が保た
れ、それを中心とした水流の圧力変動（脈動）が吸収さ
れることが分る。なお、本発明者の検討結果では、円筒
形容器５３の全容積を示すＶ0は、原理的に見て極く小
さな値に設定しても実用上問題は生じない。

【００２７】図４は、本発明の一実施形態に係る流量制
御装置において、三方電磁弁３７の開／閉動作とノズル
４７からの洗浄水の吐出量との関係を示す特性図であ
る。

【００２８】図４に示す特性を説明するのに先立ち、給
水源（図示しない）から装置に供給される水の流量（＝
ノズル４７からの吐出量）をＱ、流路３１の径をＡ、流
路３１内を流れる水の流速をＶとすると、流量Ｑは、下
記の（３）式によって求められることが知られている。 Ｑ＝Ａ・Ｖ……（３）

【００２９】また、制御部（図示しない）から三方電磁
弁３７を開／閉駆動する駆動部（図示しない）に出力す
るパルス信号のデューティ比を可変することによって、
流量Ｑを所望の値に制御できることも知られている。こ
の場合、制御対象である流量Ｑは、下記の（４）式に示
すように、（３）式の右辺に、パルス信号のデューティ
比を表す（ｔ／Ｔ）を乗ずることによって求められるこ
とも知られている。 Ｑ＝Ａ・Ｖ・（ｔ／Ｔ）……（４）

【００３０】なお、（４）式において、ｔは、パルス信
号のオン時間幅を、Ｔは、パルス信号の１周期を夫々示
す。

【００３１】ここで、流路３１内を流れる水の流速は、
三方電磁弁３７の開／閉駆動により、三方電磁弁３７が
開いているとき、つまり図４の（Ａ）の区間ｔ1、及び
図４の（Ｂ）の区間ｔ2ではＶとなり、上記以外の区間
では０となるはずであるが、実際には三方電磁弁３７の
応答速度の良さと水流の慣性（応答性の悪さ）とによっ
て図４の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示すように
流速は０にはならない。

【００３２】図４の（Ａ）に示すように、ｔの値を小さ
くすることによりパルス信号のデューティ比（ｔ／Ｔ）
を小さくすれば、装置が図４の（Ｂ）に示す通常の吐水
モード、図４の（Ｃ）に示すマッサージ吐水のモードの
いずれに設定されている場合も、洗浄水の吐出量（＝流
量Ｑ）は少なくなるのは（４）式から明らかである。

【００３３】一方、図４の（Ｄ）に示すように、ｔの値
を大きくすることによりパルス信号のデューティ比（ｔ
／Ｔ）を大きくすれば、装置が図４の（Ｅ）に示す通常
の吐水モード、図４の（Ｆ）に示すマッサージ吐水のモ
ードのいずれに設定されている場合も、洗浄水の吐出量
は多くなるのも上記と同様に（４）式から明らかであ
る。

【００３４】ここで、装置が図４の（Ｃ）、（Ｆ）に示
すマッサージ吐水のモードに設定されている場合にも、
三方電磁弁３７の閉動作時に吐水量がなだらかに減少す
る原因としては、三方電磁弁３７を閉動作させた瞬間
に、それより下流側区間の流路３１内に存在する一定速
度（運動量）を持った水がそのままノズル４７から吐出
される点と、流路３１を構成する配管類が膨張したり収
縮したりする点が主として挙げられる。

【００３５】図５は、通常の吐水モードが選択されたと
きの、制御部から三方電磁弁駆動部に印加されるパルス
信号とアキュムレータ内に貯留される水量との関係を示
した特性図である。

【００３６】アキュムレータ３９内の貯水量Ｑは、制御
部からのパルス信号のデューティ比が、図５の（Ａ）に
示すように略０．５０の場合、アキュムレータ３９内の
気圧と水圧との関係が不安定である初期時と、平衡状態
（＝安定状態）になった定常時とで、符号ａで示す大き
さの差分が生じる。この差分ａは、初期時から定常時に
以降する際に生じる圧力遅れに起因するものであり、勿
論小さければ小さい程好ましいものである。

【００３７】ここで、上記差分ａは、図５の（Ｂ）に示
すように、上記パルス信号の繰返し周期を長く設定する
ことによって、定常時におけるアキュムレータ３９内の
貯水量Ｑはやや減少するものの、符号ａ´で示すように
小さくすることが可能であることを本発明者は見出し
た。なお、上記差分を小さくする方法としては、図５の
（Ｃ）に示すように、上記パルス信号のデューティ比を
可変することによっても行うことができる。

【００３８】以上説明したように、本発明の一実施形態
によれば、従来の装置のように、弁体駆動部として省ス
ペースに適さないモータや減速ギヤー機構等を備えた流
調ユニットを用いなくても流量調整が行えるので、より
一層の小型化が可能となった。また、モータや減速ギヤ
ー機構等の比較的高コストの部品を使用しなくて済むの
で、装置の低コスト化を図ることもできる。

【００３９】また、装置を通常の吐水モードに設定した
状態で、三方電磁弁駆動部に出力するパルス信号のデュ
ーティ比を可変しても、アキュムレータ３９により三方
電磁弁３７の開／閉動作に起因する水流の脈動がキャン
セルされて脈動の小さな水流となるから、比較的安定し
た通常の吐水モードが実現できる。一方、装置をマッサ
ージ吐水のモードに設定した場合には、三方電磁弁３７
の開／閉動作に起因する脈動を含んだ水流が、そのまま
バイパス流路４３から熱交タンク４１を通じてノズル４
７に供給されるので、適度なマッサージ吐水が得られ
る。

【００４０】また、三方電磁弁３７を切替制御すること
によって、通常の吐水モードからマッサージ吐水のモー
ドへの切替えや、マッサージ吐水のモードから通常の吐
水モードへの切替えが容易に、しかも、三方電磁弁３７
の応答性が良いために瞬時に行うことができる。

【００４１】更には、アキュムレータ３９が熱交タンク
４１よりも上流に配置されているため、アキュムレータ
３９中の斬水が冷水となって吐水されることがない。

【００４２】なお、上記内容は、あくまで本発明の一実
施形態に関するものであって、本発明が、上記内容のみ
に限定されることを意味するものでないのは勿論であ
る。

【００４３】例えば、上述した一実施形態に係る装置で
は、図２に示したように、三方電磁弁３７、バイパス流
路４３、アキュムレータ３９を熱交タンク４１よりも上
流側に配置したが、必ずしもこれに限られるものではな
く、上記各部を熱交タンク４１よりも下流側に配置する
こととしてもよい。また、アキュムレータ３９を、可撓
性を有するゴム製材料から成る容器で形成し、装置内の
デッドスペースに潜り込ませるような構成とすれば、よ
り一層の小型化を図ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流量調整ユニットを除去することにより、より一層の小
型化を図ることが可能な流量制御装置、及びこの流量制
御装置を備えた衛生洗浄装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の流量制御装置の全体構成を示すブロック
図。

【図２】本発明の一実施形態の流量制御装置の全体構成
を示すブロック図。

【図３】図２のアキュムレータの構成を示す断面図。

【図４】図２の装置における三方電磁弁の開／閉動作と
ノズルからの洗浄水吐出量との関係を示す特性図。

【図５】通常の吐水モード時の三方電磁弁制御信号とア
キュムレータ内の貯水量との関係を示す特性図。

【符号の説明】

３１ 流路 ３３ 逆止弁 ３５ 減圧弁 ３７ 三方電磁弁 ３９ アキュムレータ ４１ 熱交（熱交換器）タンク ４３ バイパス流路 ４５ バキュームブレーカ ４７ ノズル

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体流路に設けられた開閉弁と、この開
   閉弁をパルス信号可変で繰返し開閉動作させる駆動手段
   とを備えることを特徴とする流量制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の流量制御装置において、 前記駆動手段は、前記開閉弁をパルス信号のデューティ
   比可変で繰返し開閉動作させることを特徴とする流量制
   御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の流量制御装置において、 前記駆動手段は、前記開閉弁をパルス信号の周期可変で
   繰返し開閉動作させることを特徴とする流量制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の流量制御装置において、 前記開閉弁は、三方電磁弁であることを特徴とする流量
   制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の流量制御装置において、 前記流体流路における前記三方電磁弁の下流側に設けら
   れた、前記三方電磁弁の開閉動作に起因して前記流体に
   生じる脈動を規制するアキュムレータと、 前記三方電磁弁に接続された、前記アキュムレータをバ
   イパスするためのバイパス流路と、 を備えることを特徴とする流量制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の流量制御装置において、 前記アキュムレータは、可撓性を有する材料によって形
   成されていることを特徴とする流量制御装置。
7. 【請求項７】 流体流路に設けられた開閉弁と、この開
   閉弁をパルス信号可変で繰返し開閉動作させる駆動手段
   とを有することを特徴とする流量制御装置を備えた衛生
   洗浄装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の衛生洗浄装置において、 前記駆動手段は、前記開閉弁をパルス信号のデューティ
   比可変で繰返し開閉動作させることを特徴とする流量制
   御装置を備えた衛生洗浄装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の衛生洗浄装置において、 前記駆動手段は、前記開閉弁をパルス信号の周期可変で
   繰返し開閉動作させることを特徴とする流量制御装置を
   備えた衛生洗浄装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の衛生洗浄装置におい
    て、 前記開閉弁は、三方電磁弁であることを特徴とする流量
    制御装置を備えた衛生洗浄装置。
11. 【請求項１１】 請求項７記載の衛生洗浄装置におい
    て、 前記流体流路における前記三方電磁弁の下流側に設けら
    れた、前記三方電磁弁の開閉動作に起因して前記流体に
    生じる脈動を規制するアキュムレータと、 前記三方電磁弁に接続された、前記アキュムレータをバ
    イパスするためのバイパス流路と、 を有することを特徴とする流量制御装置を備えた衛生洗
    浄装置。
12. 【請求項１２】 請求項７記載の衛生洗浄装置におい
    て、 前記アキュムレータは、可撓性を有する材料によって形
    成されていることを特徴とする流量制御装置を備えた衛
    生洗浄装置。