人体局部洗浄装置
【課題】洗浄水を加熱するために複数の発熱部を採用しつつも、高調波の低減、セラミックスヒータ等の加熱部における熱歪の抑制に有利な人体局部洗浄装置を提供する。
【解決手段】人体局部洗浄装置は、人体の局部に洗浄水を噴出させる洗浄部と、洗浄部から噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、加熱部の発熱を制御する制御部とを有する。加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有する。横軸が時間を示し且つ縦軸が発熱部に給電する電流を示すとき、制御部は、電源から正弦波状の交流電流Ａsinが給電されると共に、交流電流Ａsinの１波長未満の時間ΔＴ１を互いにずらせつつ発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。
【解決手段】人体局部洗浄装置は、人体の局部に洗浄水を噴出させる洗浄部と、洗浄部から噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、加熱部の発熱を制御する制御部とを有する。加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有する。横軸が時間を示し且つ縦軸が発熱部に給電する電流を示すとき、制御部は、電源から正弦波状の交流電流Ａsinが給電されると共に、交流電流Ａsinの１波長未満の時間ΔＴ１を互いにずらせつつ発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体局部を洗浄する洗浄水を加熱する人体局部洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の局部に洗浄水を噴出させるノズルをもつ洗浄部と、洗浄部のノズルから噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、発熱部の発熱を制御する制御部とを具備する人体局部洗浄装置として文献１〜３が提供されている。
【０００３】
文献１によれば、お湯の温度ムラを低減するためのヒータ周辺の水路に特徴を有する。このものは、入水流路と、出水流路と、熱交換器と、複数の棒状ヒータと、各棒状ヒータと外殻との間に形成した螺旋状の流路と、複数の螺旋状の流路を連結する連結流路とを備えている。
【０００４】
文献２によれば、家庭用電源のため1200W程度以下に設定する必要があるが、寒冷地では水が冷たく、適切な湯温に加熱するには昇温能力が不十分で、洗浄水量を減少させる必要がある。また、洗浄水量の減少させることにより流速が遅くなり、温度応答が遅れることにより温度制御性が悪くなる課題を解決する為に、流量検知手段と入水検知手段と出湯温検知手段の信号情報により流量制御弁と加熱手段への通電量の少なくとも一方を制御する特徴を有する。瞬間式の加熱手段は複数の並列な発熱体を有し、制御部は流量設定器の設定値に対して複数の発熱体の使用／不使用を選択する。流量設定器は、流量設定と連動して発熱体駆動回路の開閉も可能な機械的スイッチで構成され最大通電量を設定可能となっている。
【０００５】
文献３によれば、洗浄中の瞬時的な設定温度可変による温度変動と、トイレ室内の照明ちらつきを解決する為に、２回路またはそれ以上の並列な電気ヒータを有し、加熱手段の通電量の分解能を上げる特徴を有する。加熱手段は２回路またはそれ以上の並列な発熱体を有して一体構成されている。制御部は、給水部から連続的に供給された水が水路から出湯口に流れる間に温度検知手段により検知した出湯温度に基づいて、発熱体の並列な駆動回路のそれぞれへの通電率を可変し、流量検知部の流量信号に基づき加熱手段の通電量を可変して適温に加熱する装置を備えている。加熱手段を、電力によりジュール熱を発生する発熱体をアルミナ等の一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータにより構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３２６１６号公報
【特許文献２】特許第３３３１９６４号公報
【特許文献３】特許第４１９４９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した文献１〜３によれば、高調波に対する対策、ヒータにおける亀裂発生を抑制させるためには、必ずしも充分ではない。文献１の欠点を解決する方法として、文献３によれば、「加熱手段が2回路またはそれ以上の並列な電気ヒータを一対のセラミック製の被覆層により挟んで一体構成」する構造が開示されている。しかし文献３にて開示されている制御によれば、各々の発熱体の発熱量に偏りが発生しやすい。この場合、セラミック製の被覆層において温度ムラが発生し、熱歪みが発生し、熱歪みに起因してセラミックヒータにおいて亀裂が発生しやすくなるおそれがある。この場合、セラミックスヒータの耐久性及び長寿命化には限界がある。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、洗浄水を加熱するために複数の発熱部を採用しつつも、高調波の低減、加熱部における熱歪の抑制に有利であり、加熱部の耐久性の向上、長寿命化に貢献できる人体局部洗浄装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る人体局部洗浄装置は、人体の局部に洗浄水を噴出させる洗浄部と、洗浄部から噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、発熱部の発熱を制御する制御部とを具備しており、
加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有しており、横軸が時間を示し且つ縦軸が発熱部に給電する電流を示すとき、制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電されると共に、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させることを特徴とする。
【００１０】
電源から正弦波状の交流電流が給電部に給電される。制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。このため、交流電流の１周期（例えば商用電源の場合には、１６ミリ秒、２０ミリ秒）に対してマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１秒間、１０秒間）以内において、複数の発熱部のうち、ある発熱部だけが集中的に加熱されること、他のある発熱部だけが加熱されないといったことが抑制される。このため、複数の発熱部における発熱量の過剰なばらつきが低減される。よって、複数の発熱部における温度ムラが低減される。この場合、温度ムラに起因する加熱部の亀裂生成が抑制される。
【００１１】
更に本発明によれば、加熱部として複数の発熱部を採用しつつも、制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。このため、発熱電流の合計値が瞬間的に急激に立ち上がることが抑制される。この場合、高調波の不具合を低減させるのに有利である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。このため交流電流の１周期（例えば商用電源の場合には、１６ミリ秒、２０ミリ秒）に対してマクロ的な所定時間以内において、複数の発熱部のうちある発熱部だけが集中的に加熱されること、他のある発熱部だけが集中的に加熱されないといったことが抑制される。このため、複数の発熱部における発熱量の過剰なばらつきが低減される。よって、複数の発熱部における温度ムラが低減される。この場合、温度ムラに起因する加熱部における亀裂の生成が抑制される。更に本発明によれば、制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させるため、発熱電流の合計値が瞬間的に急激に立ち上がることが抑制される。この場合、高調波の不具合を低減させるのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係り、人体局部洗浄装置の内部構造を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係り、（Ａ）は加熱部の発熱層を模式的に示す図であり、（Ｂ）は加熱部の発熱層を展開して示す図であり、（Ｃ）は加熱部の要部を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係り、セラミックスヒータを搭載する熱交換ハウジングの断面図である。
【図４】実施形態１に係り、発熱部で温水を生成させる機構を示すブロック図である。
【図５】実施形態１に係り、第１発熱部および第２発熱部を位相制御している状態を示す電流の波形図である。
【図６】実施形態１に係り、負荷率を高めたときにおける第１発熱部および第２発熱部を位相制御している状態を示す電流の波形図である。
【図７】実施形態１に係り、負荷率を更に高めたときにおける第１発熱部および第２発熱部を位相制御している状態を示す電流の波形図である。
【図８】実施形態１に係り、第１発熱部および第２発熱部における負荷率の変動を示すグラフである。
【図９】実施形態２に係り、発熱部で温水を生成させる機構を示す基本回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましくは、加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有する。横軸が時間を示し且つ縦軸が発熱部に給電する電流を示すとき、制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電されると共に、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。１波長未満の時間としては、２／３波長（２７０°）未満の時間、１／２波長（１８０°）未満の時間、１／３波長（１２０°）未満の時間、１／４（９０°）波長未満の時間が例示される。従って、１波長の周期をＴとすると、１波長未満の時間としては、２／３Ｔ未満の時間、１／２Ｔ未満の時間、１／３Ｔ未満の時間、１／４Ｔ未満の時間が例示される。
【００１５】
好ましくは、加熱部は、第１発熱部および第２発熱部と、第１発熱部および第２発熱部を覆う被覆部とを有する。好ましくは、加熱部は、単数または複数の第１発熱部と、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示すと共に第１発熱部と同数の第２発熱部とを備えている。この場合、制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電される給電部と、給電部に給電された正弦波状の交流電流を位相制御した第１電流波形を示す第１電流を第１発熱部に給電する第１位相制御スイッチング素子と、交流電流の１波長未満の時間で第１電流波形に対して互いにずらせるように、正弦波状の交流電流を位相制御した第２電流波形を示す第２電流を第２発熱部に給電する第２位相制御スイッチング素子とを有することが好ましい。第１位相制御スイッチング素子および第２位相制御スイッチング素子としては、トライアック、サイリスタ等が例示される。
【００１６】
好ましくは、制御部は、加熱部を構成する各発熱部について、同じ時刻において互いに共通する負荷率で発熱させるように各発熱部の発熱を制御する。共通する負荷率とは、複数の発熱部のうち最大の負荷率をβmaxとし、最小の負荷率をβminとするとき、βmax／βminが１．３〜１．０の範囲内、１．２〜１．０の範囲内または１．１〜１．０の範囲内、１．０５〜１．０の範囲内に納まることを意味する。好ましく、加熱部は、洗浄水が通過する通水路または温水タンクに設けられている。
【００１７】
（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。人体局部洗浄装置は、洋式の便器に据え付けられる瞬間式の給湯機能をもつものであり、図略のケースが被着されるベース１と、ベース１に設けられた給水部２と、給水部２から供給された洗浄水を人体の局部に噴出させるようにベース１に設けられた洗浄部３と、給水部２から供給された洗浄水を人体の局部に噴出させる前に加熱させるようにベース１に設けられた熱交換器４と、加熱部として機能するセラミックスヒータ６の発熱を制御する制御部５（図１では省略）と、洗浄荷重向上機構９とを有する。洗浄部３は、便局部洗浄用のお尻用ノズル３１と、ビデ用ノズル３２とを有する。熱交換器４は、給水部２から供給された洗浄水を加熱させるセラミックスヒータ６と、セラミックスヒータ６で加熱させた洗浄水を洗浄部３から噴出させる前に溜めるタンク７とを有する。
【００１８】
図２（Ａ）はセラミックスヒータ６の主要要素である発熱層６０の斜視図を示す。図２（Ｂ）は発熱層６０の展開図を示す。セラミックスヒータ６の発熱層６０は、単数の第１発熱部６１と、第１発熱部６１と同数の第２発熱部６２（単数）とを備えており、第１発熱部６１に繋がる第１端子１０１と、第２発熱部６２に繋がる第２端子１０２と、コモンとなる第３端子１０３とを有する。図２（Ｃ）に示すように、発熱層６６は２個１組の被覆層６７ａ，６７ｃ（６７）により内周側および外周側で被覆されている。被覆層６７はセラミックスで形成されている。なお、第１発熱部６１と第２発熱部６２との和は偶数（具体的に２個）とされている。
【００１９】
ここで、第１発熱部６１および第２発熱部６２に同一の発熱電流がそれぞれ同一時間給電されるとき、第１発熱部６１および第２発熱部６２は、互いに同種のものであり、共通性（同一性）をもつ発熱量を示す。『共通性をもつ発熱量』とは、同一の発熱電流を第１発熱部６１および第２発熱部６２に同一時間それぞれ給電するとき、第１発熱部６１の発熱量をＱ１とし、第２発熱部６２の発熱量をＱ２とするとき、不可避的な製品公差の幅等を考慮し、Ｑ１／Ｑ２＝０．８０〜１．２０の範囲内に存在することを意味する。Ｑ１／Ｑ２＝０．８５〜１．１５の範囲内、０．９０〜１．１０の範囲内、０．９５〜１．１５の範囲内でも良い。このように第１発熱部６１および第２発熱部６２の最大出力は共通性の範囲内に設定されている。なお、第１発熱部６１の発熱量と第２発熱部６２の発熱量との差が大きくなると、セラミックスヒータ６において熱歪みが発生し、被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に亀裂が発生することがある。
【００２０】
図３はセラミックスヒータ６が洗浄水を加熱させる過程を示す。図３に示すように、セラミックスヒータ６は、通水路６３を形成するように筒形状をなしており、取付鍔部６４を有する。セラミックスヒータ６の取付鍔部６４を熱交換器ハウジング４０の壁部４１に取付具４２により取り付けることにより、セラミックスヒータ６は熱交換器ハウジング４０に装備されている。なお、熱交換器ハウジング４０には、過熱を検知する温度センサ４４と、排水用キャップ４９とが設けられている。熱交換器ハウジング４０における通水経路４６は、矢印Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５に示すように水を流し、更に、図略の切替通路を介して洗浄部３のノズル３１，３２に供給される。
【００２１】
図４に示すように、制御部５は、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流Ｓｉｎ（Imを最大電流値とするとき、 Im・sinωt）が給電される給電部５０と、第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電するように交流電流Ｓｉｎを位相制御させる第１位相制御スイッチング素子５１と、第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電するように交流電流Ｓｉｎを位相制御させる第２位相制御スイッチング素子５２と、スイッチング素子５１，５２にスイッチング指令を出力するＣＰＵを含む指令部５３とを有する。すなわち、指令部５３は、第１発熱部６１に対して通電開始するタイミングと通電終了するタイミングとを可変とさせる信号Ｓ１をスイッチング素子５１に出力する。同様に、指令部５３は、第２発熱部６２に通電開始するタイミングと通電終了するタイミングとを可変とさせる信号Ｓ２をスイッチング素子５２に出力する。
【００２２】
ここで、第１発熱部６１がフル発熱するとき総負荷率１００％とする。同様に、第２発熱部６２がフル発熱するとき総負荷率１００％とする。図５は、第１発熱部６１および第２発熱部６２のそれぞれの総負荷率が２５％のときにおいて、第１発熱部６１の電流波形Ａ１と第２発熱部６２の電流波形Ａ２とを示す。図５に示すように、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流Ｓｉｎが給電部５０に給電される。図５（Ａ）に示すように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。図５（Ａ）に示すように、第１電流波形Ａ１は負の極性（直流相当）をもち、時刻ｔ４で瞬間的に負の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ５でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ８で瞬間的に負の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ９でゼロクロスとなる。
【００２３】
図５（Ｂ）に示すように、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。第２電流波形Ａ２は正の極性（直流相当）をもち、時刻ｔ２で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ３でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ６で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ７でゼロクロスとなる。このように図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、給電部５０に給電された交流電流Ｓｉｎの１波長Ｌ未満の時間内（具体的に１８０°つまり１／２波長）で、制御部５は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２の通電開始タイミングおよび通電終了タイミングとを時間軸においてΔＴ１（Ｔを１波長に要する周期とすると、ΔＴ１＝１／２・Ｔ）互いにずらせつつ、第１発熱部６１および第２発熱部６２に給電する。
【００２４】
上記したように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。同様に、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。このため交流電流Ｓｉｎの周期に対してマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１０００ミリ秒）の単位で考えると、第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とは、互いに共通性の範囲内に設定される。このためセラミックスヒータ６において第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とにおける発熱ムラが低減され、発熱ムラに起因する亀裂がセラミックスヒータ６の被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に発生することが抑えられる。図５（Ｃ）は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２を重ねた合成波形Ａ３を示す。第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２は時間的にΔＴ２ずれているため、合成波形Ａ３が示す電流量の急激な増加は抑制される。すなわち、図５（Ｃ）に示すように、合成波形Ａ３が急激に立ち上がることが抑制され、高調波の不具合の発生が抑制される。
【００２５】
次に、図６は、第１発熱部６１および第２発熱部６２のそれぞれの総負荷率が５０％のときにおいて、第１発熱部６１の電流波形と第２発熱部６２の電流波形とを示す。図６に示すように、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流Ｓｉｎが給電部５０に給電される。図６（Ａ）に示すように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。図６（Ａ）に示すように、第１電流波形Ａ１は負の極性をもち、時刻ｔ３で負の方向に立ち上がり、時刻ｔ４でピークに達し、時刻ｔ５でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ７で負の方向に立ち上がり、時刻ｔ８でピークに達し、時刻ｔ９でゼロクロスとなる。
【００２６】
図６（Ｂ）に示すように、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。第２電流波形Ａ２は正の極性をもち、時刻ｔ１で正の方向に立ち上がり、時刻ｔ２でピークに達し、時刻ｔ３でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ５で正の方向に立ち上がり、時刻ｔ６でピークに達し、時刻ｔ７でゼロクロスとなる。
【００２７】
図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、給電部５０に給電された交流電流Ｓｉｎの１波長Ｌ未満の時間内（具体的に１８０°）で、制御部５は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２とを時間軸においてΔＴ２（ΔＴ２＝１／２・Ｔ）互いにずらせる。このためマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１０００ミリ秒）の単位で考えると、第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とは互いに共通性の範囲内に設定される。よって第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とにおける発熱ムラが低減され、発熱ムラに起因する亀裂がセラミックスヒータ６の被覆層６７に発生することが抑えられる。図６（Ｃ）は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２を重ねた合成波形Ａ３を示す。図６（Ｃ）に示すように、合成波形Ａ３は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎと同位相となり、合成波形Ａ３が急激に立ち上がることが抑制され、高調波の不具合の発生が抑制される。
【００２８】
次に、図７は、第１発熱部６１および第２発熱部６２のそれぞれの総負荷率が７５％のときにおいて、第１発熱部６１の電流波形と第２発熱部６２の電流波形とを示す。図７（Ａ）に示すように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。図７（Ａ）に示すように、第１電流波形Ａ１は正および負の極性をもち、時刻ｔ２で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ３でゼロクロスとなり、時刻ｔ４で負の方向のピークに達し、時刻ｔ５でゼロクロスとなる。更に、時刻ｔ６で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ７でゼロクロスとなり、時刻ｔ８で負の方向のピークに達し、時刻ｔ９でゼロクロスとなる。
【００２９】
図７（Ｂ）に示すように、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。図７（Ｂ）に示すように、第２電流波形Ａ２は正および負の極性をもち、時刻ｔ４で瞬間的に負の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ５でゼロクロスとなり、時刻ｔ６で正の方向のピークに達し、時刻ｔ７でゼロクロスとなる。図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、給電部５０に給電された交流電流Ｓｉｎの１波長Ｌ未満の時間内（具体的に１８０°，１／２波長）で、制御部５は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２とを時間軸においてΔＴ３（ΔＴ３＝１／２・Ｔ）互いにずらせる。このため交流電流Ｓｉｎの周期に対してマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１０００ミリ秒）の単位で考えると、当該所定時間内おける第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とは互いに共通性（同一性）の範囲内に設定される。よってセラミックスヒータ６における第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とにおける発熱ムラが低減される。故に、発熱ムラに起因する亀裂がセラミックスヒータ６の被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に発生することが抑えられる。
【００３０】
図７（Ｃ）は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２の合成波形Ａ３を示す。図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２間において、電流波形Ａ２の立ち上りが見られ、時刻ｔ２において電流波形Ａ１の立ち上がりが重合されて正のピーク＋ｉmaxが得られるが、その電流増加量はｉ１となり、過剰な電流増加量ではない。更に、時刻ｔ２〜ｔ３間においては、電流波形Ａ１の立ち下がりと電流波形Ａ２の立ち下がりとが重合され、時刻ｔ３でゼロクロスとなる。時刻ｔ３〜ｔ４間において、電流波形Ａ１の立ち下りが把握され、時刻ｔ４において電流波形Ａ１，Ａ２の立ち下がりが重合されて負のピーク−ｉmaxが得られるが、負方向への電流増加量はｉ２となり、過剰な電流増加量ではない。このため急激な電流量の増加が抑えられ、高調波の不具合の発生が抑制される。
【００３１】
図８は、本実施形態における位相制御が実行されるときにおいて、第１発熱部６１の総負荷率と第２発熱部６２の総負荷率と電力との関係を示す。図８に示すように、第１発熱部６１の総負荷率の変動率α１と、第２発熱部６２の総負荷率の変動率α２とは、互いに対応する。このように制御部５は、加熱部６を構成する各発熱部６１，６２について、同じ時刻において、共通する負荷率（同一性を示す負荷率）で発熱させるように各発熱部６１，６２の発熱を制御する。従ってセラミックスヒータ６において第１発熱部６１の付近と第２発熱部６２の付近とにおける温度ムラが抑制される。ひいては、セラミックスヒータ６における熱歪みの発生が抑制される。このためセラミックスヒータ６の被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に亀裂が発生することが抑制され、セラミックスヒータ６の耐久性の向上および長寿命化が図れる。
【００３２】
（実施形態２）
図９は実施形態２の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有するため、図５〜図８を準用する。給電部５０には、商用電源８０等の電源からの交流電流（周波数：５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が給電される。セラミックスヒータ６は、単数の第１発熱部６１と、第１発熱部６１と同数の第２発熱部６２とを備えている。ここで、同一の発熱電流が第１発熱部６１および第２発熱部６２にそれぞれに同じ時間給電されるとき、第１発熱部６１および第２発熱部６２は互いに共通性をもつ発熱量を示す。共通性をもつ発熱量とは、同一の発熱電流が第１発熱部６１給電されるとき、第１発熱部６１の発熱量をＱ１とし、第２発熱部６２の発熱量をＱ２とするとき、Ｑ１／Ｑ２は実施形態１と同様にされている。
【００３３】
制御部５は、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流が給電される給電部５０と、第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する第１トライアック５６のゲートＧにゲートトリガー信号Ｐ１が入力されると、第１トライアック５６はオンとなる。第２トライアック５７のゲートＧにゲートトリガー信号Ｐ２が入力されると、第２トライアック５７はオンとなる。トライアック５６，５７は、位相制御スイッチング素子として機能する。本実施形態においても、商用電源８０から正弦波状の交流電流を示す交流電流Ｓｉｎが給電部５０に供給される。第１トライアック５６は交流電流Ｓｉｎを位相制御し、その第１電流波形Ａ１を示す第１電流Ｉ１を第１発熱部６１に給電する。第２トライアック５７は交流電流Ｓｉｎを位相制御し、その第２電流波形Ａ２を示す第２電流Ｉ２を第２発熱部６２に給電する。
【符号の説明】
【００３４】
図中、２は給水部、３は洗浄部、３１はノズル、３２はノズル、５は制御部、６は加熱部、５６は第１トライアック（位相制御スイッチング素子）、５７は第２トライアック（位相制御スイッチング素子）、６はセラミックスヒータ（加熱部）、６１は第１発熱部、６２は第２発熱部、６７は被覆層、８０は電源を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体局部を洗浄する洗浄水を加熱する人体局部洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の局部に洗浄水を噴出させるノズルをもつ洗浄部と、洗浄部のノズルから噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、発熱部の発熱を制御する制御部とを具備する人体局部洗浄装置として文献１〜３が提供されている。
【０００３】
文献１によれば、お湯の温度ムラを低減するためのヒータ周辺の水路に特徴を有する。このものは、入水流路と、出水流路と、熱交換器と、複数の棒状ヒータと、各棒状ヒータと外殻との間に形成した螺旋状の流路と、複数の螺旋状の流路を連結する連結流路とを備えている。
【０００４】
文献２によれば、家庭用電源のため1200W程度以下に設定する必要があるが、寒冷地では水が冷たく、適切な湯温に加熱するには昇温能力が不十分で、洗浄水量を減少させる必要がある。また、洗浄水量の減少させることにより流速が遅くなり、温度応答が遅れることにより温度制御性が悪くなる課題を解決する為に、流量検知手段と入水検知手段と出湯温検知手段の信号情報により流量制御弁と加熱手段への通電量の少なくとも一方を制御する特徴を有する。瞬間式の加熱手段は複数の並列な発熱体を有し、制御部は流量設定器の設定値に対して複数の発熱体の使用／不使用を選択する。流量設定器は、流量設定と連動して発熱体駆動回路の開閉も可能な機械的スイッチで構成され最大通電量を設定可能となっている。
【０００５】
文献３によれば、洗浄中の瞬時的な設定温度可変による温度変動と、トイレ室内の照明ちらつきを解決する為に、２回路またはそれ以上の並列な電気ヒータを有し、加熱手段の通電量の分解能を上げる特徴を有する。加熱手段は２回路またはそれ以上の並列な発熱体を有して一体構成されている。制御部は、給水部から連続的に供給された水が水路から出湯口に流れる間に温度検知手段により検知した出湯温度に基づいて、発熱体の並列な駆動回路のそれぞれへの通電率を可変し、流量検知部の流量信号に基づき加熱手段の通電量を可変して適温に加熱する装置を備えている。加熱手段を、電力によりジュール熱を発生する発熱体をアルミナ等の一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータにより構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３２６１６号公報
【特許文献２】特許第３３３１９６４号公報
【特許文献３】特許第４１９４９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した文献１〜３によれば、高調波に対する対策、ヒータにおける亀裂発生を抑制させるためには、必ずしも充分ではない。文献１の欠点を解決する方法として、文献３によれば、「加熱手段が2回路またはそれ以上の並列な電気ヒータを一対のセラミック製の被覆層により挟んで一体構成」する構造が開示されている。しかし文献３にて開示されている制御によれば、各々の発熱体の発熱量に偏りが発生しやすい。この場合、セラミック製の被覆層において温度ムラが発生し、熱歪みが発生し、熱歪みに起因してセラミックヒータにおいて亀裂が発生しやすくなるおそれがある。この場合、セラミックスヒータの耐久性及び長寿命化には限界がある。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、洗浄水を加熱するために複数の発熱部を採用しつつも、高調波の低減、加熱部における熱歪の抑制に有利であり、加熱部の耐久性の向上、長寿命化に貢献できる人体局部洗浄装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る人体局部洗浄装置は、人体の局部に洗浄水を噴出させる洗浄部と、洗浄部から噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、発熱部の発熱を制御する制御部とを具備しており、
加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有しており、横軸が時間を示し且つ縦軸が発熱部に給電する電流を示すとき、制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電されると共に、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させることを特徴とする。
【００１０】
電源から正弦波状の交流電流が給電部に給電される。制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。このため、交流電流の１周期（例えば商用電源の場合には、１６ミリ秒、２０ミリ秒）に対してマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１秒間、１０秒間）以内において、複数の発熱部のうち、ある発熱部だけが集中的に加熱されること、他のある発熱部だけが加熱されないといったことが抑制される。このため、複数の発熱部における発熱量の過剰なばらつきが低減される。よって、複数の発熱部における温度ムラが低減される。この場合、温度ムラに起因する加熱部の亀裂生成が抑制される。
【００１１】
更に本発明によれば、加熱部として複数の発熱部を採用しつつも、制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。このため、発熱電流の合計値が瞬間的に急激に立ち上がることが抑制される。この場合、高調波の不具合を低減させるのに有利である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。このため交流電流の１周期（例えば商用電源の場合には、１６ミリ秒、２０ミリ秒）に対してマクロ的な所定時間以内において、複数の発熱部のうちある発熱部だけが集中的に加熱されること、他のある発熱部だけが集中的に加熱されないといったことが抑制される。このため、複数の発熱部における発熱量の過剰なばらつきが低減される。よって、複数の発熱部における温度ムラが低減される。この場合、温度ムラに起因する加熱部における亀裂の生成が抑制される。更に本発明によれば、制御部は、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ、発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させるため、発熱電流の合計値が瞬間的に急激に立ち上がることが抑制される。この場合、高調波の不具合を低減させるのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係り、人体局部洗浄装置の内部構造を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係り、（Ａ）は加熱部の発熱層を模式的に示す図であり、（Ｂ）は加熱部の発熱層を展開して示す図であり、（Ｃ）は加熱部の要部を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係り、セラミックスヒータを搭載する熱交換ハウジングの断面図である。
【図４】実施形態１に係り、発熱部で温水を生成させる機構を示すブロック図である。
【図５】実施形態１に係り、第１発熱部および第２発熱部を位相制御している状態を示す電流の波形図である。
【図６】実施形態１に係り、負荷率を高めたときにおける第１発熱部および第２発熱部を位相制御している状態を示す電流の波形図である。
【図７】実施形態１に係り、負荷率を更に高めたときにおける第１発熱部および第２発熱部を位相制御している状態を示す電流の波形図である。
【図８】実施形態１に係り、第１発熱部および第２発熱部における負荷率の変動を示すグラフである。
【図９】実施形態２に係り、発熱部で温水を生成させる機構を示す基本回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましくは、加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有する。横軸が時間を示し且つ縦軸が発熱部に給電する電流を示すとき、制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電されると共に、交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ発熱電流を複数の発熱部にそれぞれ給電させる。１波長未満の時間としては、２／３波長（２７０°）未満の時間、１／２波長（１８０°）未満の時間、１／３波長（１２０°）未満の時間、１／４（９０°）波長未満の時間が例示される。従って、１波長の周期をＴとすると、１波長未満の時間としては、２／３Ｔ未満の時間、１／２Ｔ未満の時間、１／３Ｔ未満の時間、１／４Ｔ未満の時間が例示される。
【００１５】
好ましくは、加熱部は、第１発熱部および第２発熱部と、第１発熱部および第２発熱部を覆う被覆部とを有する。好ましくは、加熱部は、単数または複数の第１発熱部と、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示すと共に第１発熱部と同数の第２発熱部とを備えている。この場合、制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電される給電部と、給電部に給電された正弦波状の交流電流を位相制御した第１電流波形を示す第１電流を第１発熱部に給電する第１位相制御スイッチング素子と、交流電流の１波長未満の時間で第１電流波形に対して互いにずらせるように、正弦波状の交流電流を位相制御した第２電流波形を示す第２電流を第２発熱部に給電する第２位相制御スイッチング素子とを有することが好ましい。第１位相制御スイッチング素子および第２位相制御スイッチング素子としては、トライアック、サイリスタ等が例示される。
【００１６】
好ましくは、制御部は、加熱部を構成する各発熱部について、同じ時刻において互いに共通する負荷率で発熱させるように各発熱部の発熱を制御する。共通する負荷率とは、複数の発熱部のうち最大の負荷率をβmaxとし、最小の負荷率をβminとするとき、βmax／βminが１．３〜１．０の範囲内、１．２〜１．０の範囲内または１．１〜１．０の範囲内、１．０５〜１．０の範囲内に納まることを意味する。好ましく、加熱部は、洗浄水が通過する通水路または温水タンクに設けられている。
【００１７】
（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。人体局部洗浄装置は、洋式の便器に据え付けられる瞬間式の給湯機能をもつものであり、図略のケースが被着されるベース１と、ベース１に設けられた給水部２と、給水部２から供給された洗浄水を人体の局部に噴出させるようにベース１に設けられた洗浄部３と、給水部２から供給された洗浄水を人体の局部に噴出させる前に加熱させるようにベース１に設けられた熱交換器４と、加熱部として機能するセラミックスヒータ６の発熱を制御する制御部５（図１では省略）と、洗浄荷重向上機構９とを有する。洗浄部３は、便局部洗浄用のお尻用ノズル３１と、ビデ用ノズル３２とを有する。熱交換器４は、給水部２から供給された洗浄水を加熱させるセラミックスヒータ６と、セラミックスヒータ６で加熱させた洗浄水を洗浄部３から噴出させる前に溜めるタンク７とを有する。
【００１８】
図２（Ａ）はセラミックスヒータ６の主要要素である発熱層６０の斜視図を示す。図２（Ｂ）は発熱層６０の展開図を示す。セラミックスヒータ６の発熱層６０は、単数の第１発熱部６１と、第１発熱部６１と同数の第２発熱部６２（単数）とを備えており、第１発熱部６１に繋がる第１端子１０１と、第２発熱部６２に繋がる第２端子１０２と、コモンとなる第３端子１０３とを有する。図２（Ｃ）に示すように、発熱層６６は２個１組の被覆層６７ａ，６７ｃ（６７）により内周側および外周側で被覆されている。被覆層６７はセラミックスで形成されている。なお、第１発熱部６１と第２発熱部６２との和は偶数（具体的に２個）とされている。
【００１９】
ここで、第１発熱部６１および第２発熱部６２に同一の発熱電流がそれぞれ同一時間給電されるとき、第１発熱部６１および第２発熱部６２は、互いに同種のものであり、共通性（同一性）をもつ発熱量を示す。『共通性をもつ発熱量』とは、同一の発熱電流を第１発熱部６１および第２発熱部６２に同一時間それぞれ給電するとき、第１発熱部６１の発熱量をＱ１とし、第２発熱部６２の発熱量をＱ２とするとき、不可避的な製品公差の幅等を考慮し、Ｑ１／Ｑ２＝０．８０〜１．２０の範囲内に存在することを意味する。Ｑ１／Ｑ２＝０．８５〜１．１５の範囲内、０．９０〜１．１０の範囲内、０．９５〜１．１５の範囲内でも良い。このように第１発熱部６１および第２発熱部６２の最大出力は共通性の範囲内に設定されている。なお、第１発熱部６１の発熱量と第２発熱部６２の発熱量との差が大きくなると、セラミックスヒータ６において熱歪みが発生し、被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に亀裂が発生することがある。
【００２０】
図３はセラミックスヒータ６が洗浄水を加熱させる過程を示す。図３に示すように、セラミックスヒータ６は、通水路６３を形成するように筒形状をなしており、取付鍔部６４を有する。セラミックスヒータ６の取付鍔部６４を熱交換器ハウジング４０の壁部４１に取付具４２により取り付けることにより、セラミックスヒータ６は熱交換器ハウジング４０に装備されている。なお、熱交換器ハウジング４０には、過熱を検知する温度センサ４４と、排水用キャップ４９とが設けられている。熱交換器ハウジング４０における通水経路４６は、矢印Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５に示すように水を流し、更に、図略の切替通路を介して洗浄部３のノズル３１，３２に供給される。
【００２１】
図４に示すように、制御部５は、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流Ｓｉｎ（Imを最大電流値とするとき、 Im・sinωt）が給電される給電部５０と、第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電するように交流電流Ｓｉｎを位相制御させる第１位相制御スイッチング素子５１と、第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電するように交流電流Ｓｉｎを位相制御させる第２位相制御スイッチング素子５２と、スイッチング素子５１，５２にスイッチング指令を出力するＣＰＵを含む指令部５３とを有する。すなわち、指令部５３は、第１発熱部６１に対して通電開始するタイミングと通電終了するタイミングとを可変とさせる信号Ｓ１をスイッチング素子５１に出力する。同様に、指令部５３は、第２発熱部６２に通電開始するタイミングと通電終了するタイミングとを可変とさせる信号Ｓ２をスイッチング素子５２に出力する。
【００２２】
ここで、第１発熱部６１がフル発熱するとき総負荷率１００％とする。同様に、第２発熱部６２がフル発熱するとき総負荷率１００％とする。図５は、第１発熱部６１および第２発熱部６２のそれぞれの総負荷率が２５％のときにおいて、第１発熱部６１の電流波形Ａ１と第２発熱部６２の電流波形Ａ２とを示す。図５に示すように、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流Ｓｉｎが給電部５０に給電される。図５（Ａ）に示すように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。図５（Ａ）に示すように、第１電流波形Ａ１は負の極性（直流相当）をもち、時刻ｔ４で瞬間的に負の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ５でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ８で瞬間的に負の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ９でゼロクロスとなる。
【００２３】
図５（Ｂ）に示すように、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。第２電流波形Ａ２は正の極性（直流相当）をもち、時刻ｔ２で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ３でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ６で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ７でゼロクロスとなる。このように図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、給電部５０に給電された交流電流Ｓｉｎの１波長Ｌ未満の時間内（具体的に１８０°つまり１／２波長）で、制御部５は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２の通電開始タイミングおよび通電終了タイミングとを時間軸においてΔＴ１（Ｔを１波長に要する周期とすると、ΔＴ１＝１／２・Ｔ）互いにずらせつつ、第１発熱部６１および第２発熱部６２に給電する。
【００２４】
上記したように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。同様に、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。このため交流電流Ｓｉｎの周期に対してマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１０００ミリ秒）の単位で考えると、第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とは、互いに共通性の範囲内に設定される。このためセラミックスヒータ６において第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とにおける発熱ムラが低減され、発熱ムラに起因する亀裂がセラミックスヒータ６の被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に発生することが抑えられる。図５（Ｃ）は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２を重ねた合成波形Ａ３を示す。第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２は時間的にΔＴ２ずれているため、合成波形Ａ３が示す電流量の急激な増加は抑制される。すなわち、図５（Ｃ）に示すように、合成波形Ａ３が急激に立ち上がることが抑制され、高調波の不具合の発生が抑制される。
【００２５】
次に、図６は、第１発熱部６１および第２発熱部６２のそれぞれの総負荷率が５０％のときにおいて、第１発熱部６１の電流波形と第２発熱部６２の電流波形とを示す。図６に示すように、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流Ｓｉｎが給電部５０に給電される。図６（Ａ）に示すように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。図６（Ａ）に示すように、第１電流波形Ａ１は負の極性をもち、時刻ｔ３で負の方向に立ち上がり、時刻ｔ４でピークに達し、時刻ｔ５でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ７で負の方向に立ち上がり、時刻ｔ８でピークに達し、時刻ｔ９でゼロクロスとなる。
【００２６】
図６（Ｂ）に示すように、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。第２電流波形Ａ２は正の極性をもち、時刻ｔ１で正の方向に立ち上がり、時刻ｔ２でピークに達し、時刻ｔ３でゼロクロスとなる。更に時刻ｔ５で正の方向に立ち上がり、時刻ｔ６でピークに達し、時刻ｔ７でゼロクロスとなる。
【００２７】
図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、給電部５０に給電された交流電流Ｓｉｎの１波長Ｌ未満の時間内（具体的に１８０°）で、制御部５は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２とを時間軸においてΔＴ２（ΔＴ２＝１／２・Ｔ）互いにずらせる。このためマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１０００ミリ秒）の単位で考えると、第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とは互いに共通性の範囲内に設定される。よって第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とにおける発熱ムラが低減され、発熱ムラに起因する亀裂がセラミックスヒータ６の被覆層６７に発生することが抑えられる。図６（Ｃ）は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２を重ねた合成波形Ａ３を示す。図６（Ｃ）に示すように、合成波形Ａ３は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎと同位相となり、合成波形Ａ３が急激に立ち上がることが抑制され、高調波の不具合の発生が抑制される。
【００２８】
次に、図７は、第１発熱部６１および第２発熱部６２のそれぞれの総負荷率が７５％のときにおいて、第１発熱部６１の電流波形と第２発熱部６２の電流波形とを示す。図７（Ａ）に示すように、第１位相制御スイッチング素子５１は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第１電流波形Ａ１を示す第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する。図７（Ａ）に示すように、第１電流波形Ａ１は正および負の極性をもち、時刻ｔ２で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ３でゼロクロスとなり、時刻ｔ４で負の方向のピークに達し、時刻ｔ５でゼロクロスとなる。更に、時刻ｔ６で瞬間的に正の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ７でゼロクロスとなり、時刻ｔ８で負の方向のピークに達し、時刻ｔ９でゼロクロスとなる。
【００２９】
図７（Ｂ）に示すように、第２位相制御スイッチング素子５２は、給電部５０に給電された正弦波状の交流電流Ｓｉｎを位相制御することにより、第２電流波形Ａ２を示す第２電流ｉ２を第２発熱部６２に給電する。図７（Ｂ）に示すように、第２電流波形Ａ２は正および負の極性をもち、時刻ｔ４で瞬間的に負の方向のピークに立ち上がり、時刻ｔ５でゼロクロスとなり、時刻ｔ６で正の方向のピークに達し、時刻ｔ７でゼロクロスとなる。図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、給電部５０に給電された交流電流Ｓｉｎの１波長Ｌ未満の時間内（具体的に１８０°，１／２波長）で、制御部５は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２とを時間軸においてΔＴ３（ΔＴ３＝１／２・Ｔ）互いにずらせる。このため交流電流Ｓｉｎの周期に対してマクロ的な所定時間（例えば５００ミリ秒、１０００ミリ秒）の単位で考えると、当該所定時間内おける第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とは互いに共通性（同一性）の範囲内に設定される。よってセラミックスヒータ６における第１発熱部６１の発熱量と第２発熱量とにおける発熱ムラが低減される。故に、発熱ムラに起因する亀裂がセラミックスヒータ６の被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に発生することが抑えられる。
【００３０】
図７（Ｃ）は、第１電流波形Ａ１および第２電流波形Ａ２の合成波形Ａ３を示す。図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２間において、電流波形Ａ２の立ち上りが見られ、時刻ｔ２において電流波形Ａ１の立ち上がりが重合されて正のピーク＋ｉmaxが得られるが、その電流増加量はｉ１となり、過剰な電流増加量ではない。更に、時刻ｔ２〜ｔ３間においては、電流波形Ａ１の立ち下がりと電流波形Ａ２の立ち下がりとが重合され、時刻ｔ３でゼロクロスとなる。時刻ｔ３〜ｔ４間において、電流波形Ａ１の立ち下りが把握され、時刻ｔ４において電流波形Ａ１，Ａ２の立ち下がりが重合されて負のピーク−ｉmaxが得られるが、負方向への電流増加量はｉ２となり、過剰な電流増加量ではない。このため急激な電流量の増加が抑えられ、高調波の不具合の発生が抑制される。
【００３１】
図８は、本実施形態における位相制御が実行されるときにおいて、第１発熱部６１の総負荷率と第２発熱部６２の総負荷率と電力との関係を示す。図８に示すように、第１発熱部６１の総負荷率の変動率α１と、第２発熱部６２の総負荷率の変動率α２とは、互いに対応する。このように制御部５は、加熱部６を構成する各発熱部６１，６２について、同じ時刻において、共通する負荷率（同一性を示す負荷率）で発熱させるように各発熱部６１，６２の発熱を制御する。従ってセラミックスヒータ６において第１発熱部６１の付近と第２発熱部６２の付近とにおける温度ムラが抑制される。ひいては、セラミックスヒータ６における熱歪みの発生が抑制される。このためセラミックスヒータ６の被覆層６７（６７ａ，６７ｃ）に亀裂が発生することが抑制され、セラミックスヒータ６の耐久性の向上および長寿命化が図れる。
【００３２】
（実施形態２）
図９は実施形態２の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有するため、図５〜図８を準用する。給電部５０には、商用電源８０等の電源からの交流電流（周波数：５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が給電される。セラミックスヒータ６は、単数の第１発熱部６１と、第１発熱部６１と同数の第２発熱部６２とを備えている。ここで、同一の発熱電流が第１発熱部６１および第２発熱部６２にそれぞれに同じ時間給電されるとき、第１発熱部６１および第２発熱部６２は互いに共通性をもつ発熱量を示す。共通性をもつ発熱量とは、同一の発熱電流が第１発熱部６１給電されるとき、第１発熱部６１の発熱量をＱ１とし、第２発熱部６２の発熱量をＱ２とするとき、Ｑ１／Ｑ２は実施形態１と同様にされている。
【００３３】
制御部５は、商用電源等の電源８０から正弦波状の交流電流が給電される給電部５０と、第１電流ｉ１を第１発熱部６１に給電する第１トライアック５６のゲートＧにゲートトリガー信号Ｐ１が入力されると、第１トライアック５６はオンとなる。第２トライアック５７のゲートＧにゲートトリガー信号Ｐ２が入力されると、第２トライアック５７はオンとなる。トライアック５６，５７は、位相制御スイッチング素子として機能する。本実施形態においても、商用電源８０から正弦波状の交流電流を示す交流電流Ｓｉｎが給電部５０に供給される。第１トライアック５６は交流電流Ｓｉｎを位相制御し、その第１電流波形Ａ１を示す第１電流Ｉ１を第１発熱部６１に給電する。第２トライアック５７は交流電流Ｓｉｎを位相制御し、その第２電流波形Ａ２を示す第２電流Ｉ２を第２発熱部６２に給電する。
【符号の説明】
【００３４】
図中、２は給水部、３は洗浄部、３１はノズル、３２はノズル、５は制御部、６は加熱部、５６は第１トライアック（位相制御スイッチング素子）、５７は第２トライアック（位相制御スイッチング素子）、６はセラミックスヒータ（加熱部）、６１は第１発熱部、６２は第２発熱部、６７は被覆層、８０は電源を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の局部に洗浄水を噴出させる洗浄部と、前記洗浄部から噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、前記加熱部の発熱を制御する制御部とを具備しており、
前記加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有しており、
横軸が時間を示し且つ縦軸が前記発熱部に給電する電流を示すとき、
前記制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電されると共に、前記交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ発熱電流を複数の前記発熱部にそれぞれ給電させることを特徴とする人体局部洗浄装置。
【請求項２】
請求項１において、前記加熱部は、単数または複数の第１発熱部と、同一の発熱電流が給電されるとき共通性をもつ発熱量を示すと共に前記第１発熱部と同数の第２発熱部とを備えており、
前記制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電される給電部と、前記給電部に給電された正弦波状の交流電流を位相制御した第１電流波形を示す第１電流を前記第１発熱部に給電する第１位相制御スイッチング素子と、前記交流電流の１波長未満の時間で前記第１電流波形に対して互いにずらせるように、正弦波状の前記交流電流を位相制御した第２電流波形を示す第２電流を前記第２発熱部に給電する第２位相制御スイッチング素子とを有することを特徴とする人体局部洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御部は、前記加熱部を構成する各前記発熱部について、同じ時刻において互いに共通する負荷率で発熱させるように各前記発熱部の発熱を制御することを特徴とする人体局部洗浄装置。
【請求項１】
人体の局部に洗浄水を噴出させる洗浄部と、前記洗浄部から噴出される洗浄水を加熱させる加熱部と、前記加熱部の発熱を制御する制御部とを具備しており、
前記加熱部は、同一の発熱電流が給電されるとき互いに共通性をもつ発熱量を示す複数個の発熱部を有しており、
横軸が時間を示し且つ縦軸が前記発熱部に給電する電流を示すとき、
前記制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電されると共に、前記交流電流の１波長未満の時間を互いにずらせつつ発熱電流を複数の前記発熱部にそれぞれ給電させることを特徴とする人体局部洗浄装置。
【請求項２】
請求項１において、前記加熱部は、単数または複数の第１発熱部と、同一の発熱電流が給電されるとき共通性をもつ発熱量を示すと共に前記第１発熱部と同数の第２発熱部とを備えており、
前記制御部は、電源から正弦波状の交流電流が給電される給電部と、前記給電部に給電された正弦波状の交流電流を位相制御した第１電流波形を示す第１電流を前記第１発熱部に給電する第１位相制御スイッチング素子と、前記交流電流の１波長未満の時間で前記第１電流波形に対して互いにずらせるように、正弦波状の前記交流電流を位相制御した第２電流波形を示す第２電流を前記第２発熱部に給電する第２位相制御スイッチング素子とを有することを特徴とする人体局部洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御部は、前記加熱部を構成する各前記発熱部について、同じ時刻において互いに共通する負荷率で発熱させるように各前記発熱部の発熱を制御することを特徴とする人体局部洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０２４５５（Ｐ２０１１−２０２４５５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７２５３９（Ｐ２０１０−７２５３９）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]