便器洗浄装置及び便器システム
【課題】光結合素子及び整流回路を介してポンプを駆動する場合に、短時間でポンプの回転数を上昇及び下降させることができるようにした便器洗浄装置を提供する。
【解決手段】便器洗浄装置は、タンク３内の水を便器５に供給するポンプ４と、該ポンプのモータ４ｍを駆動する駆動部９と、該駆動部に対してモータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部１０とを有する。駆動部は、指令信号を光信号を介して伝達する光結合手段９２と、該光結合手段の出力を整流する整流手段９３とを有し、該整流手段からの出力をモータに供給する。駆動部は、制御部からの制御信号に応じて整流手段からモータへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチ手段９５を有する。
【解決手段】便器洗浄装置は、タンク３内の水を便器５に供給するポンプ４と、該ポンプのモータ４ｍを駆動する駆動部９と、該駆動部に対してモータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部１０とを有する。駆動部は、指令信号を光信号を介して伝達する光結合手段９２と、該光結合手段の出力を整流する整流手段９３とを有し、該整流手段からの出力をモータに供給する。駆動部は、制御部からの制御信号に応じて整流手段からモータへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチ手段９５を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク内の水をポンプを用いて便器に供給する便器洗浄装置及びこれを備えた便器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイホン式水洗便器は、少ない洗浄水量で、かつ早期にサイホン現象を生じさせるために瞬間的に大流量の洗浄水を必要とする。
【０００３】
一方、サイホン式水洗便器に対して、タンクに貯めた洗浄水をポンプを用いて供給する便器洗浄装置が特許文献１にて開示されている。この洗浄装置によれば、ポンプの回転数（吐出流量）を高く設定することで大流量の洗浄水を便器に供給することができる。
【０００４】
また、上記のような便器洗浄装置の電気系統では、ポンプモータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部と、該指令信号に基づいてモータを駆動する駆動部とが光結合素子（フォトカプラ）によって電気的に絶縁される場合が多い。そして、モータをＰＷＭ制御等で駆動する場合、光結合素子の後段に整流回路が設けられ、該整流回路の出力が駆動信号としてモータに供給される。
【０００５】
図１５には、従来の便器洗浄装置の電気系統の例を示している。マイクロコンピュータ１１０には、不図示の操作部から洗浄指令信号が入力される。マイクロコンピュータ１１０から洗浄指令信号に応じて出力されたポンプモータ出力指令信号は、光結合素子１９２を介して整流回路１９３に入力される。そして、整流回路１９３の出力が駆動信号としてポンプモータ１０４に入力される。ポンプモータ１０４は、該駆動信号に応じて駆動され、不図示のポンプを回転させる。
【０００６】
図１６には、マイクロコンピュータ１１０から出力される出力指令信号と、ポンプモータ１０４に入力される駆動信号（Ｖｓｐ）と、ポンプモータ１０４の回転数との関係を示している。
【特許文献１】特開２００６−１０４６６９号公報（段落００４７〜００５２、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５に示すように光結合素子１９２の後段に整流回路１９３が設けられている場合、図１６に示すように、ポンプモータ出力指令信号のＯＮ後、整流回路１９３の時定数により駆動信号Ｖｓｐは緩やかに立ち上がる。このため、ポンプモータ１０４の回転数の上昇も緩やかになり、サイホン現象を生じさせるために必要な大流量に対応する目標回転数Ｖｔに短時間で到達させることが難しい。ポンプの駆動開始後、その回転数が目標回転数に到達するまでの間の期間Ｔｓにおいても洗浄水は便器に供給されるため、無駄に消費される洗浄水量が多くなってしまう。
【０００８】
さらに、洗浄終了時においても同様に、ポンプモータ出力指令信号のＯＦＦ後、整流回路からの駆動信号が緩やかに立ち下がるため、ポンプの回転もある程度の期間継続される。この期間Ｔｅにおいてもポンプによってタンクから洗浄水が排出されるため、この間の排水量を見込んでタンク容量を大きくしておく必要がある。すなわち、タンクが大型化する。
【０００９】
本発明は、光結合素子及び整流回路を介してポンプモータを駆動する場合に、短時間で回転数を上昇及び下降させることができるようにした便器洗浄装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての便器洗浄装置は、タンク内の水を便器に供給するポンプと、該ポンプのモータを駆動する駆動部と、該駆動部に対してモータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部とを有する。駆動部は、指令信号を光信号を介して伝達する光結合手段と、該光結合手段の出力を整流する整流手段とを有し、該整流手段からの出力をモータに供給する。そして、駆動部は、制御部からの制御信号に応じて整流手段からモータへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチ手段を有することを特徴とする。
【００１１】
これにより、光結合素子及び整流回路を介してモータ（ポンプ）を駆動する場合に、短時間で回転数を上昇及び下降させることが可能となり、無駄に消費される洗浄水量を減少させたり、タンク容量も小さくしたりすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【００１２】
好ましくは、制御部に、指令信号を出力してから所定時間が経過したことに応じてスイッチ手段を整流手段からモータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力させるとよい。また、制御部に、指令信号を出力してから整流手段が少なくともモータの目標回転数に応じた出力を供給可能となった後にスイッチ手段を整流手段からモータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力させるとよい。
【００１３】
さらに、制御部が、モータの回転数を制御するための第１及び第２の指令信号を出力し、駆動部が、第１及び第２の指令信号をそれぞれ光信号を介して伝達する第１及び第２の光結合手段と、該第１及び第２の光結合手段の出力をそれぞれ整流する第１及び第２の整流手段とを有する場合には、駆動部に、制御部からの第１及び第２の制御信号に応じて第１及び第２の整流手段からモータへの出力供給をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ切り換えする第１及び第２のスイッチ手段を設けてもよい。そしてこの場合、制御部に、第１及び第２のスイッチ手段を、第１及び第２の整流手段からモータへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換えさせるよう第１及び第２の制御信号を出力させるようにしてもよい。
【００１４】
これにより、モータ（ポンプ）の回転数を短時間で変更することができ、その結果、無駄に消費される洗浄水量を減少させたり、必要なタンク容量も小さくしたりすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【００１５】
また、本発明の他の一側面としての便器洗浄装置は、タンク内の水を便器に供給するポンプと、該ポンプのモータを駆動する駆動部と、該駆動部に対してモータの駆動を制御するための第１及び第２の指令信号を出力する制御部とを有する。該駆動部は、第１の指令信号を光信号を介して伝達する第１の光結合手段を含み、該第１の光結合手段の出力をモータに供給する第１の駆動部と、第２の指令信号を光信号を介して伝達する第２の光結合手段及び該第２の光結合手段の出力を整流する整流手段を含み、該整流手段からの出力をモータに供給する第２の駆動部とを有する。そして、第２の駆動部は、制御部からの制御信号に応じて整流手段を放電接地する放電手段を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成では、例えば、まず制御部から整流手段を持たない第１の駆動部に対して第１の指令信号を出力して時間遅れのない出力をモータに供給することで短時間でモータの回転数を上昇させる。その後第２の指令信号を整流手段を持つ第２の駆動部に対して出力し、第２の駆動部からの出力をモータに供給してモータの動作を安定させる。モータ停止時には放電手段により整流手段の出力の放電接地を行わせることで、停止までに要する時間を短くすることができる。この結果、無駄な消費水量を減少させたり、必要なタンク容量を小さくしたりすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【００１７】
なお、上記各便器洗浄装置と、ポンプからの水により洗浄される便器とを有する便器システムも本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光結合素子及び整流回路を介してポンプのモータを駆動する場合に、短時間で回転数を上昇及び下降させることができる。このため、無駄に消費される洗浄水量を減少させることができるとともに、タンク容量も小さくすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１には、本発明の実施例１であるポンプ式便器洗浄装置と便器を含む便器システムの全体構成を示している。
【００２１】
この図において、Ｌは水道配管に接続された給水路であり、１は該給水路Ｌ上に設けられた給水電磁弁である。給水電磁弁１は、水道配管からの水を流路切換電磁弁（以下、単に流路切換弁という）２に供給する開位置と、該供給を遮断する閉位置とに切り換えられる。
【００２２】
流路切換弁２は、給水電磁弁１から供給された水を第１の導水路Ｌ１に流す状態（以下、リム側位置という）と、第２の導水路Ｌ２に流す状態（以下、タンク側位置という）とに切り換えられる。
【００２３】
なお、流路切換弁２と第１の導水路Ｌ１により便器給水系が構成され、該流路切換弁２と第２の導水路Ｌ２によりタンク給水系が構成される。
【００２４】
第１の導水路Ｌ１は、便器５のリム部５ａに水を供給するための管路である。リム部は、便器５の上部開口の周縁部であり、該リム部５ａに沿って水を流すことで、ボウル部５ｂの上方から渦巻き状の水流を生じさせることができる。第２の導水路Ｌ２は、タンク３に水を供給するための管路である。
【００２５】
タンク３には、該タンク３の上部に設けられた給水口３ａを通じて第２の導水路Ｌ２から水が供給される。これにより、タンク３内に水が貯まる。タンク３内に貯まった水を、以下の説明ではタンク水Ｗという。
【００２６】
タンク３の下部には、ポンプ４の吸込みポート４ａが接続されている。ポンプ４としては、渦巻きポンプ、ディフューザポンプ、カスケードポンプ等、様々な種類のポンプを使用することができる。４ｍはポンプ４を駆動するポンプモータである。
【００２７】
ポンプ４の吐出ポート４ｂから吐出された水は、便器５のボウル部５ｂの前側下部に形成されたゼット孔５ｃに供給される。ゼット孔５ｃからは、ボウル部５ｂの後側につながったトラップ排水部５ｄに向けて水が噴出する。
【００２８】
なお、実際には、上記給水路Ｌ及び導水路Ｌ１，Ｌ２には、定流量弁、逆流防止弁、フラッパ弁、絞り、エア逃がし弁、水抜き弁等の部品が設けられているが、図１ではこれらを省略して示している。
【００２９】
６はタンク３内の上部に設けられたフロートスイッチであり、タンク水Ｗが、満水水位に相当する水量まで貯まったことを検出する満水水位検出器である。満水水位は、タンク３内に貯留可能な（タンク３から溢れ出ない）上限水量に基づいて、つまりは該上限水量に対して若干の余裕を見込んだ低めの水位に設定される。
【００３０】
７はタンク３内の下部に設けられたフロートスイッチであり、タンク水Ｗが下限水位に相当する水量まで減少したことを検出する下限水位検出器である。下限水位は、ポンプ４が空転せずに正常に動作可能な（ポンプ４の駆動が許容される）下限水量に基づいて、つまりは該下限水量に対して若干の余裕を見込んだ高めの水位に設定される。
【００３１】
１０はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）やメモリ等により構成される制御部であり、メモリ内に格納されたコンピュータプログラムに従って給水電磁弁１や流路切換弁２やポンプモータ４ｍの駆動を制御する。
【００３２】
９は制御部１０からの出力指令信号に応じてポンプ４（ポンプモータ４ｍ）を駆動するポンプ駆動部である。
【００３３】
１５は操作パネルであり、便器洗浄を開始させる洗浄スイッチや、不図示の洗浄便座部を動作させるためのスイッチが設けられている。洗浄スイッチが操作されると、操作パネル１５から制御部１０に対して洗浄指令信号が出力される。なお、操作パネル１５は、電気配線により制御部１０に接続されていてもよいし、制御部１０に設けられた不図示の受信部に対してリモートコントロール信号としての洗浄指令信号を送信するリモコン操作パネルであってもよい。
【００３４】
次に、図２及び図３を用いて、本実施例のポンプモータ４ｍの駆動制御系（ポンプモータ駆動制御系）について説明する。図２には上記ポンプモータ駆動制御系の全体の構成を示し、図３にはポンプモータ４ｍ内の回路構成を示す。
【００３５】
制御部１０内には、マイクロコンピュータ１０ｍが設けられており、該マイクロコンピュータ１０ｍは、ポンプモータ出力指令部１０ａと、ポンプモータ出力制御部１０ｂと、ポンプモータ回転数判別部１０ｃとを含む。ポンプモータ出力指令部１０ａは、操作パネル１５からの洗浄指令信号の入力に応じて、ポンプモータ４ｍの駆動を制御する（言い換えれば、ポンプモータ駆動部９に対してポンプモータ４ｍの駆動を指示する）ためのポンプモータ出力指令信号を出力する。
【００３６】
ポンプモータ駆動部９は、光結合素子９２を有する。ポンプモータ出力指令部１０ａから出力されたポンプモータ出力指令信号（ＯＮ出力）は、該光結合素子９２で一旦光信号に変換された後、再び電気信号に変換され、ＣＲ回路である整流回路９３にて整流される。
【００３７】
なお、実際には、ポンプモータ出力指令部１０ａから出力されたポンプモータ出力指令信号は、後述するＬＥＤ駆動回路に入力されてトランジスタのスイッチング信号として用いられ、また該ＬＥＤ駆動回路からの出力も光結合素子９２のスイッチング信号として用いられ、ポンプモータ出力指令部１０ａからそのままポンプモータ出力指令信号が整流回路９３に入力されるわけではないが、本実施例ではポンプモータ出力指令部１０ａから出力されたポンプモータ出力指令信号も整流回路９３に入力される信号もまとめてポンプモータ出力指令信号と称する。このことは、後述するポンプモータ出力制御信号、ポンプモータ駆動出力、ポンプモータ回転数信号についても同様とする。また、後述する他の実施例でも同様とする。
【００３８】
整流回路９３から出力された駆動信号としてのポンプモータ駆動出力は、スイッチ手段としてのスイッチング光結合素子９５を介してポンプモータ４ｍ内に設けられた電力制御回路４２に入力される。
【００３９】
スイッチング光結合素子９５は、マイクロコンピュータ１０ｍ内のポンプモータ出力制御部１０ｂから出力されるポンプモータ出力制御信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ切り換えされる。
【００４０】
４５は交流電源（商用電源）であり、４６は該交流電源４５からの交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路である。ポンプモータ４ｍにはインバータ４１ａが搭載されており、該インバータ４１ａには整流平滑回路４６からの直流電圧が供給される。電力制御回路４２は、ポンプモータ駆動出力に基づいてインバータ４１ａをＰＷＭ制御し、可変周波数及び可変電圧の交流電圧（本実施例では三相交流電圧）をポンプモータ４ｍのコイル４１ｂに供給する。
【００４１】
また、ポンプモータ４ｍ内には、該ポンプモータ４ｍの回転数を検出するためのホール素子等のセンサ４３ａ及び回転数検出回路４３が設けられている。回転数検出回路４３からのポンプモータ回転数出力は、ポンプモータ駆動部９に設けられた回転検出光結合素子９７及びローパスフィルター回路９８を介してポンプモータ回転数信号としてマイクロコンピュータ１０ｍ内のポンプモータ回転数判別部１０ｃに入力される。ポンプモータ出力指令部１０ａは、ポンプモータ回転数判別部１０ｃにて得られた回転数が目標回転数に一致する又は近づくように、ポンプモータ出力指令信号をコントロールする。
【００４２】
図４には、ポンプ駆動部９を含むポンプモータ駆動制御系のより具体的な構成を示している。図２に示した構成要素と同じ構成要素には図２と同じ符号を付している。Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ３は電源電圧を意味する。
【００４３】
図４において、９１はマイクロコンピュータ１０ｍからのポンプモータ出力指令信号のＯＮ出力に応じて光結合素子９２の発光ダイオードを点灯駆動するＬＥＤ駆動回路である。
【００４４】
また、９４はマイクロコンピュータ１０ｍからのポンプモータ出力制御信号のＯＮ出力に応じてスイッチング光結合素子９５の発光ダイオードを点灯駆動するスイッチングＬＥＤ駆動回路である。スイッチング光結合素子９５の発光ダイオードの点灯と消灯に応じてフォトトランジスタが導通状態と非導通状態に切り換わることで、整流回路９３からポンプモータ４ｍへの出力であるポンプモータ駆動出力の供給のＯＮ／ＯＦＦ切り換え（ＯＮ／ＯＦＦ制御）が行われる。
【００４５】
図５には、上述したポンプモータ駆動制御系によりポンプモータ４ｍの駆動を制御する場合のポンプモータ出力指令信号と、ポンプモータ出力制御信号と、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐと、ポンプモータ４ｍの回転数との関係を示している。
【００４６】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１においてポンプモータ出力指令信号をＯＮとする。これにより、ＬＥＤ駆動回路９１によって光結合素子９２が駆動され、整流回路９３のコンデンサへの充電が開始される。このとき、スイッチング光結合素子９５は光信号のやり取りが行われていないＯＦＦの状態である。
【００４７】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間を内部タイマによりカウントする。この所定時間の間に、整流回路９３のコンデンサには、ポンプモータ４ｍの目標回転数Ｖｔに対応する電圧（以下、目標電圧という）を発生可能な電荷が蓄積される。ここにいう目標回転数Ｖｔは、便器５にサイホン現象を発生させるのに必要な瞬間流量の水をポンプ４が供給できる回転数に基づいて設定され、実際にはその回転数に若干の余裕を見込んだ高めの回転数である。このことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００４８】
そして、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２においてポンプモータ出力制御信号をＯＮにしてスイッチング光結合素子９５を駆動し、光信号がやり取りされるＯＮ状態に切り換える。これにより、上記目標電圧を有するポンプモータ駆動出力Ｖｓｐがポンプモータ４ｍに入力される。
【００４９】
ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐは、ポンプモータ４ｍへの入力が開始された時点で上記目標電圧を有するため、ポンプモータ４ｍは、図１５及び図１６に示した従来構成に比べて短い期間Ｔｓ１（＜Ｔｓ）で目標回転数Ｖｔまで立ち上がる。
【００５０】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマにより時刻ｔ３までの時間をカウントし、時刻ｔ３においてポンプモータ出力制御信号をＯＦＦに切り換えてスイッチング光結合素子９５をＯＦＦ状態に切り換える。またこれと同時又はその直後にポンプモータ出力指令信号もＯＦＦに切り換える。スイッチング光結合素子９５がＯＦＦ状態に切り換わることで、ポンプモータ４ｍに入力されていたポンプモータ駆動出力Ｖｓｐは一瞬で遮断される。このため、ポンプモータ４ｍは従来構成に比べて短い期間Ｔｅ１（＜Ｔｅ）で停止する。
【００５１】
図６及び図７はそれぞれ、本実施例及び従来構成におけるポンプからの吐出流量の変化を時間を追って示している。図６及び図７の下段には、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐの変化を示している。
【００５２】
これらの図において、ポンプの回転開始後の実線ハッチング部分の面積が、便器洗浄の開始過程において、ポンプからの吐出流量がサイホン現象を発生させるのに必要な瞬間流量ＱＡに到達するまでに便器に供給される水量（すなわち、サイホン現象の発生に寄与しない無駄に消費される水量）を示す。両図の比較から明らかなように、本実施例では吐出流量の立ち上がりが従来構成に比べて急峻であり、このため、無駄な水量を従来構成のそれよりもかなり少なくすることができる。しかも、吐出流量がポンプ回転開始時から流量ＱＡに到達するまでの時間（立ち上がり時間）も、本実施例の方が従来構成よりも大幅に短くなる。
【００５３】
一方、両図の点線ハッチング部分の面積は、所定の駆動時間（立ち上がり後、定常運転が終了するまでの時間）の経過時点からポンプが停止するまでの停止過程における便器への供給水量（以下、停止水量という）を示す。ここでの停止水量は、その多くが便器の封水に使用されるので無駄になるわけではないが、ポンプから吐出される水はタンクから供給される水であるので、この停止水量が多いとその分タンクの容量を大きくする必要がある。
【００５４】
両図の比較から分かるように、ポンプの停止過程におけるポンプからの吐出流量の低下は本実施例の方が従来構成に比べて急であり、停止水量も本実施例の方が従来構成よりも少なくなる。したがって、本実施例によれば、必要なタンクの容量を従来よりも小さくすることができる。すなわち、タンク３の小型化を図ることができる。
【００５５】
また、立ち上がり時間と同様に、ポンプが停止するまでの立ち下がり時間も本実施例の方が従来構成よりも短くなる。したがって、駆動時間と立ち下がり時間との和を実洗浄時間という場合には、本実施例によれば該実洗浄時間を従来よりも短縮することができる。
【００５６】
図８は、マイクロコンピュータ１０ｍ（制御部１０）によって行われる上記ポンプモータ４ｍの駆動制御を含む便器洗浄動作全体の流れを示すフローチャート及びタイムチャートである。なお、図中の時刻ｔ１〜ｔ３は、図５に示した時刻ｔ１〜ｔ３に対応する。ここでは、前回の便器洗浄動作後、図１に示すタンク３に満水水位までタンク水Ｗが貯まっており、流路切換弁２はリム側位置にセットされているものとする。
【００５７】
ステップ（図ではＳと略す）１で、操作パネル１５にて便器洗浄スイッチがオンされ、マイクロコンピュータ１０ｍに洗浄指令信号が入力されると、マイクロコンピュータ１０ｍは給水電磁弁１を閉位置から開位置に切り換える。これにより、水道配管からの水が給水電磁弁１及び流路切換弁２を介して第１の導水路Ｌ１から便器５のリム部５ａに供給され、前リム洗浄が行われる。マイクロコンピュータ１０ｍは、内部タイマにより前リム洗浄時間のカウントを開始する。
【００５８】
さらにマイクロコンピュータ１０ｍは、洗浄指令信号の入力に応じてポンプモータ出力指令信号をＯＮにする。
【００５９】
そして、前リム洗浄時間が経過すると、ステップ２において、マイクロコンピュータ１０ｍは、ポンプモータ出力制御信号をＯＮにする。ステップ１でポンプモータ出力指令信号を出力した時刻はｔ１であり、ポンプモータ出力制御信号を出力する時刻はｔ２である。すなわち、前リム洗浄時間（所定時間）の間に、整流回路９３から上記目標電圧を出力可能な状態とする。
【００６０】
ポンプモータ出力制御信号が出力されることで、スイッチング光結合素子９５を介して目標電圧を有するポンプモータ駆動出力が整流回路９３からポンプモータ４ｍに供給される。これにより、ポンプモータ４ｍの駆動が開始され、その回転数が急速に上昇する。ポンプ４からの吐出流量も短時間で流量ＱＡに到達し、便器５にサイホン現象が発生する。この洗浄過程をゼット洗浄という。マイクロコンピュータ１０ｍは、所定のゼット洗浄時間のカウントを開始する。
【００６１】
なお、マイクロコンピュータ１０ｍは、ポンプモータ４ｍの駆動開始とともに、流路切換弁２をタンク側位置に切り換えて、第２の導水路Ｌ２を通じてタンク３への給水を開始させる。本実施例の特徴であるポンプ４の急速立ち上げ及び急速立ち下げの制御とともに、ポンプ４の駆動中にタンク３への給水を行うことで、さらにタンク３を小型化することが可能となる。
【００６２】
そして、ゼット洗浄時間が経過すると、マイクロコンピュータ１０ｍは、ステップ３（時刻ｔ３）において、ポンプモータ出力指令信号をＯＦＦにするとともに、ポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにしてスイッチング光結合素子９５をＯＦＦ状態とする。これにより、整流回路９３からポンプモータ４ｍに対するポンプモータ駆動出力の供給が瞬時に遮断され、ポンプモータ４ｍの回転数は急速に低下し、短時間のうちにポンプモータ４ｍは停止する。
【００６３】
また、マイクロコンピュータ１０ｍは、流路切換弁２をリム側位置に再び切り換える。これにより、第１の導水路Ｌ１及びリム部５ａを通じて主として便器５の封水のための給水（後リム洗浄）が行われる。このとき、ポンプモータ４ｍの回転が停止するまではポンプ４からの便器への給水も行われ、封水のための水の一部となる。
【００６４】
マイクロコンピュータ１０ｍは、内部タイマにより後リム洗浄時間のカウントを開始する。
【００６５】
後リム洗浄時間が経過すると（時刻ｔａ）、マイクロコンピュータ１０ｍは、ステップ４にて流路切換弁２をタンク側位置に再び切り換える。これにより、第２の導水路Ｌ２を通じたタンク３への給水が行われる。
【００６６】
そして、ステップ５で満水水位検出器６によりタンク３の満水が検出されると（時刻ｔｂ）、マイクロコンピュータ１０ｍは、給水電磁弁１を閉位置に切り換えるとともに、流路切換弁２をリム側位置に切り換える。上述したようにタンク３を小型化することで、タンク３への給水時間も短くて済む。ポンプ４の駆動時間及びタンク３への給水時間が短いことで、次回の洗浄が可能となるまでの時間（満水水位検出器６により満水が検出されるまでの時間）を短くすることができる。以上により、便器洗浄の全動作が終了する。
【００６７】
以上説明したように、本実施例では、ポンプモータ４ｍを駆動するポンプモータ駆動部９は、ポンプモータ出力指令信号を光信号を介して伝達する光結合素子９２と、該光結合素子９２の出力を整流する整流回路９３とを有し、さらに整流回路９３からポンプモータ４ｍへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチング光結合素子９５を有する。これにより、サイホン現象の起動に寄与しない無駄な水量を減少させることができ、かつタンク３を小型化することができる。
【実施例２】
【００６８】
図９には、本発明の実施例２である便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示している。本実施例の便器洗浄装置も、実施例１で説明した便器システムに用いられる。また、図９において、図４に示した構成要素と同じ構成要素には図４と同じ符号を付している。
【００６９】
本実施例では、実施例１にて説明したＬＥＤ駆動回路９１、光結合素子９２、整流回路９３、スイッチング光結合素子９５及びスイッチングＬＥＤ駆動回路９４により構成される出力指令系を２系統有する。それ以外の構成は実施例１と同じである。
【００７０】
一方の出力指令系の構成要素には、図４と同じ符号にＡを付加しており、それぞれ第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａ、第１の光結合素子９２Ａ、第１の整流回路９３Ａ、第１のスイッチング光結合素子９５Ａ及び第１のスイッチングＬＥＤ駆動回路９４Ａと称する。また、他方の出力指令系の構成要素には、図４と同じ符号にＢを付加しており、それぞれ第２のＬＥＤ駆動回路９１Ｂ、第２の光結合素子９２Ｂ、第２の整流回路９３Ｂ、第２のスイッチング光結合素子９５Ｂ及び第２のスイッチングＬＥＤ駆動回路９４Ｂと称する。
【００７１】
マイクロコンピュータ１０ｍは、第１及び第２のポンプモータ出力指令信号（図にはそれぞれ、ポンプモータ出力指令信号１，２と記す）をそれぞれ、第１及び第２の光結合素子９２Ａ，９２Ｂを介して第１及び第２の整流回路９３Ａ，９３Ｂに供給する。
【００７２】
マイクロコンピュータ１０ｍは、第１及び第２のポンプモータ出力制御信号（図にはそれぞれ、ポンプモータ出力制御信号１，２と記す）をそれぞれ第１及び第２のスイッチング光結合素子９５Ａ，９５Ｂに入力してこれらを選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、第１及び第２の整流回路９３Ａ，９３Ｂからポンプモータ４ｍへの出力供給を選択的に行わせることができる。
【００７３】
言い換えれば、マイクロコンピュータ１０ｍは、第１及び第２のスイッチング光結合素子９５Ａ，９５Ｂに、第１及び第２の整流回路９３Ａ，９３Ｂからポンプモータ４ｍへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換えさせるよう第１及び第２のポンプモータ出力制御信号を出力する。
【００７４】
図１０には、本実施例のポンプモータ駆動制御系によりポンプモータ４ｍを制御する場合の第１及び第２のポンプモータ出力指令信号と、第１及び第２のポンプモータ出力制御信号と、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐと、ポンプモータ４ｍの回転数との関係を示している。なお、図中の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３は、実施例１の図８に示したｔ１，ｔ２，ｔ３に相当する。
【００７５】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１において第１及び第２のポンプモータ出力指令信号をＯＮにする。これにより、第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａによって第１の光結合素子９２Ａが駆動され、第１の整流回路９３Ａのコンデンサへの充電が開始される。また、第２のＬＥＤ駆動回路９１Ｂによって第２の光結合素子９２Ｂが駆動され、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサへの充電が開始される。このとき、第１及び第２のスイッチング光結合素子９５Ａ，９５ＢはＯＦＦ状態である。
【００７６】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間を内部タイマによりカウントする。この所定時間の間に、第１の整流回路９３Ａのコンデンサには、サイホン現象を発生させるためのポンプモータ４ｍの目標回転数（本実施例では、第１の目標回転数という）Ｖｔに対応する目標電圧（以下、第１の目標電圧という）を発生可能な電荷が蓄積される。一方、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサには、ポンプモータ４ｍの第１の目標回転数より低い第２の目標回転数Ｖｔ′に対応する第２の目標電圧を発生可能な電荷が蓄積される。
【００７７】
そして、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２において第１のポンプモータ出力制御信号をＯＮにして第１のスイッチング光結合素子９５Ａを駆動しＯＮ状態に切り換える。これにより、上記第１の目標電圧を有するポンプモータ駆動出力Ｖｓｐがポンプモータ４ｍに入力される。ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐは、ポンプモータ４ｍへの入力が開始された時点で第１の目標電圧を有するため、ポンプモータ４ｍは、図１５及び図１６に示した従来構成に比べて短い期間Ｔｓ１（＜Ｔｓ）で第１の目標回転数まで立ち上がる。
【００７８】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマにより時刻ｔ２′までの時間をカウントし、時刻ｔ２′において第１のポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにして第１のスイッチング光結合素子９５ＡをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。一方、第２のポンプモータ出力制御信号をＯＮにして第２のスイッチング光結合素子９５Ｂを駆動しＯＮ状態に切り換える。これにより、第１の整流回路９３Ａからの出力供給が瞬時に遮断されるとともに、第２の整流回路９３Ｂから上記第２の目標電圧を有するポンプモータ駆動出力Ｖｓｐがポンプモータ４ｍに入力される。
【００７９】
また、第１のポンプモータ出力制御信号の出力停止と同時又はその直後に第１のポンプモータ出力指令信号もＯＦＦにする。この後は、ポンプモータ４ｍは、第２の目標回転数で駆動される。図８のフローチャートで言えば、ステップ２とステップ３の間にこの動作を行うステップが挿入される。
【００８０】
こうして、第１の目標回転数での駆動により便器５にサイホン現象が発生させるための瞬間流量を確保した後は、それよりも少ない流量で洗浄水を便器５に供給することになる。便器５への流量を減少させることで、便器５内に浮遊していた汚物を押し流す効果を高めることができる。
【００８１】
しかも、第１の整流回路９３Ａからの出力供給が瞬時に遮断されるため、ポンプモータ４ｍの回転数（つまりは吐出流量）の切り換えを高速で行うことができる。回転数の切り換えに時間を要すると、その分ポンプモータ４ｍを駆動すべき時間が長くなり、無駄な洗浄水を便器５に供給することになるが、本実施例のように回転数の切り換えを短時間で行うことで、節水効果を高めることができるとともに、タンク３に必要な容量も小さくすることができる。
【００８２】
すなわち、本実施例によれば、汚物の種類に対して流量を変えて洗浄性能を向上させることができるとともに、さらなる節水効果とタンク３の小型化の効果を得ることができる。
【００８３】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２′から内部タイマにより時刻ｔ３までの時間をカウントし、時刻ｔ３において第２のポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにして第２のスイッチング光結合素子９５ＢをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。またこれと同時又はその直後に第２のポンプモータ出力指令信号もＯＦＦにする。第２のスイッチング光結合素子９５ＢがＯＦＦ状態に切り換わることで、ポンプモータ４ｍに入力されていたポンプモータ駆動出力は瞬時に遮断される。この遮断直前のポンプモータ４ｍの回転数がもともと低めであったことと相まって、ポンプモータ４ｍは従来構成及び実施例１に比べて短い期間Ｔｅ１′（＜Ｔｅ１＜Ｔｅ）で停止する。
【００８４】
図１１には、本実施例におけるポンプからの吐出流量の変化を時間を追って示している。図１１の下段には、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐの変化を示している。
【００８５】
この図において、ポンプの回転開始後の実線ハッチング部分の面積が、便器洗浄の開始過程において、ポンプからの吐出流量がサイホン現象を発生させるのに必要な瞬間流量ＱＡに到達するまでに便器に供給される無駄な消費水量を示す。本実施例でも、実施例１と同様に、吐出流量の立ち上がりが図７に示した従来構成での立ち上がりに比べて急峻であり、このため、無駄な水量を従来構成のそれよりもかなり少なくすることができる。
【００８６】
しかも、吐出流量がポンプ回転開始時から流量ＱＡに到達するまでの時間（立ち上がり時間）も、本実施例の方が従来構成よりも大幅に短くなる。
【００８７】
一方、点線ハッチング部分の面積は、所定の駆動時間（立ち上がり後、第２の目標回転数での運転が終了するまでの時間）の経過時点からポンプ４が停止するまでの停止過程における便器への供給水量（停止水量）を示す。本実施例では、ポンプの停止過程におけるポンプからの吐出流量の低下も従来構成に比べて急であるので、停止水量も本実施例の方が従来構成よりも少なくなる。したがって、本実施例によれば、必要なタンクの容量を従来よりも小さくすることができる。
【００８８】
また、立ち上げ時間と同様に、ポンプが停止するまでの立ち下がり時間も本実施例の方が従来構成よりも短い。したがって、本実施例によれば、実洗浄時間を従来よりも短縮することができる。
【００８９】
本実施例によれば、１つのポンプモータ４ｍに対して２系統の指令信号系を設け、第１及び第２のポンプモータ出力制御信号による該指令信号系からのポンプモータ４ｍへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換え可能としたことで、ポンプ４の駆動中における回転数（つまりは流量）の切り換えを短時間で行うことができる。この結果、無駄な洗浄水の減少、タンク３の小型化及び洗浄に要する時間の短縮化を図ることができる。
【実施例３】
【００９０】
図１２には、本発明の実施例３である便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示している。本実施例の便器洗浄装置も、実施例１で説明した便器システムに用いられる。また、図１２において、図９に示した構成要素と同じ構成要素には図９と同じ符号を付している。
【００９１】
本実施例は、実施例２と同様に、指令信号系を２系統有する。具体的には、実施例２にて説明した第１及び第２のＬＥＤ駆動回路９１Ａ，９１Ｂと、第１及び第２の光結合素子９２Ａ，９２Ｂと、第２の整流回路９３Ｂを有する。第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａ及び第１の光結合素子９２Ａにより構成される一方の指令信号系（以下、第１の駆動部ともいう）には、整流回路は設けられていない。
【００９２】
また、本実施例では、第２のＬＥＤ駆動回路９１Ｂ及び第２の光結合素子９２Ｂを含む他方の指令信号系（以下、第２の駆動部ともいう）には、実施例２で説明した第２のスイッチング光結合素子９５Ｂと第２のスイッチングＬＥＤ駆動回路９４Ｂに代えて、放電用ＬＥＤ駆動回路９４′と、放電用光結合素子９５′と、放電回路９９とが設けられている。それ以外の構成は実施例１と同じである。本実施例は、特にポンプモータ４ｍ（ポンプ４）の停止までの時間を従来構成に比べて短縮するものである。
【００９３】
放電回路９９は、ＯＮ状態となることで、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサを放電接地させる。
【００９４】
放電用ＬＥＤ駆動回路９４′は、マイクロコンピュータ１０ｍからのポンプモータ出力制御信号のＯＮを受けて放電用光結合素子９５′の発光ダイオードを点灯させる。該発光ダイオードの点灯により放電用光結合素子９５′のフォトトランジスタが非導通状態から導通状態に切り換わり、放電回路９９をＯＦＦ状態からＯＮ状態とする。
【００９５】
図１３には、本実施例のポンプモータ駆動制御系によりポンプモータ４ｍを制御する場合の第１及び第２のポンプモータ出力指令信号と、ポンプモータ出力制御信号と、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐと、ポンプモータ４ｍの回転数との関係を示している。なお、図中の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３は、実施例１の図８に示したｔ１，ｔ２，ｔ３に相当する。ただし、図１３では、時刻ｔ１，ｔ２についてはまとめて記載しており、この時刻ｔ１，ｔ２での動作は、第２のポンプモータ出力指令信号がまだ出力されない点を除き実施例２と同様である。
【００９６】
なお、時刻ｔ１では、マイクロコンピュータ１０ｍから整流回路を持たない第１の駆動部の第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａに対して、例えばＰＷＭ１００％の第１のポンプモータ指令信号を出力し、第１の光結合素子９２Ａから時間遅れのない出力をポンプモータ４ｍに供給する。これにより、短時間でポンプモータ４ｍの回転数を上昇させることができる。
【００９７】
時刻ｔ２でのポンプモータ４ｍの第１の目標回転数Ｖｔまでの急速立ち上げ後、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマにより時刻ｔ２″までの時間をカウントし、時刻ｔ２″において第１のポンプモータ出力指令信号をＯＦＦにして第１のスイッチング光結合素子９５ＡをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。これにより、第１の駆動部からの出力供給が瞬時に遮断される。
【００９８】
一方、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマによりカウントした時刻ｔ２′において、第２のポンプモータ出力指令信号をＯＮにして第２の整流回路９３Ｂからの出力をポンプモータ４ｍに入力させる。このとき放電回路９９はＯＦＦ状態である。
【００９９】
このように第１の駆動部からの出力をポンプモータ４ｍに供給している状態から第２の駆動部からの出力をポンプモータ４ｍに供給する状態に移行するのは、第１の駆動部は整流回路を持たないために電圧安定度に劣るためである。すなわち、整流回路９３Ｂを持つ第２の駆動部からのポンプモータ４ｍへの出力供給状態に移行することで、ポンプモータ４ｍの動作を安定させるためである。
【０１００】
時刻ｔ２′からｔ２″までの間に整流回路９３Ｂのコンデンサにはポンプモータ４ｍを目標回転数で駆動するための目標電圧を発生可能な電荷が蓄積される。時刻ｔ２″で第１の駆動部からの出力供給が遮断されると、その後は、第２の整流回路９３Ｂからのポンプモータ駆動出力のみがポンプモータ４ｍに供給され、ポンプモータ４ｍは、目標回転数Ｖｔで駆動される。
【０１０１】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２″から内部タイマにより時刻ｔ３までの時間をカウントし、時刻ｔ３においてポンプモータ出力制御信号をＯＮにして放電用光結合素子９５′をＯＮ状態に切り換え、放電回路９９をＯＮ状態に切り換える。またこれと同時又はその直後に第２のポンプモータ出力指令信号をＯＦＦにする。
【０１０２】
放電回路９９がＯＮ状態に切り換わることで、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサに蓄積されていた電荷が瞬時に放電接地される。したがって、ポンプモータ４ｍへの出力供給も瞬時に遮断される。ポンプモータ４ｍは従来構成に比べて短い期間Ｔｅ１″（＜Ｔｅ）で停止する。ポンプモータ４ｍの停止後は、ポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにして放電用光結合素子９５′をＯＦＦ状態に切り換え、放電回路９９をＯＦＦ状態に戻す。
【０１０３】
以上説明したように、本実施例では、ポンプモータ出力制御信号に応じて第２の整流回路９３Ｂを放電接地する放電回路９９を有するので、ポンプモータ４ｍを短時間で停止されることができ、実施例１，２でも説明したように、タンク３の小型化や洗浄時間の短縮化を図ることができる。
【０１０４】
なお、上記各実施例では、光結合素子をいわゆるローアクティブ型に接続して用いた場合について説明したが、図１４に示すように、いわゆるハイアクティブ型に接続して用いてもよい。
【０１０５】
また、上記実施例１及び実施例２では、スイッチ手段として光結合素子を用いた場合について説明したが、スイッチ手段としては一般的な開閉スイッチ等、他のものを用いてもよい。
【０１０６】
また、上記各実施例では図１に示した便器システムに適用される便器洗浄装置について説明したが、各実施例での説明は例にすぎず、他のポンプ式便器洗浄装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施例である便器洗浄装置と便器を含む便器システムの構成を示すブロック図。
【図２】上記便器洗浄装置の電気回路構成を示すブロック図。
【図３】上記便洗浄装置のポンプモータ内の電気回路構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図５】実施例１の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ出力制御信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【図６】実施例１の便器洗浄装置におけるポンプ吐出流量の変化を示すグラフ図。
【図７】従来の便器洗浄装置におけるポンプ吐出流量の変化を示すグラフ図。
【図８】実施例の便器洗浄装置の便器洗浄動作全体の流れを示すフローチャート及びタイムチャート。
【図９】実施例２の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図１０】実施例２の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ出力制御信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【図１１】実施例２の便器洗浄装置におけるポンプ吐出流量の変化を示すグラフ図。
【図１２】実施例３の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図１３】実施例３の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ出力制御信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【図１４】実施例の変形例を示す電気回路図。
【図１５】従来の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図１６】従来の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 給水電磁弁
２ 流路切換弁
３ タンク
４ ポンプ
４ｍ ポンプモータ
５ 便器
６，７ 水位検出器
９ ポンプモータ駆動部
１０ 制御部
１０ｍ マイクロコンピュータ
９２，９２Ａ，９２Ｂ 光結合素子
９３，９３Ａ，９３Ｂ 整流回路
９５，９５Ａ，９５Ｂ スイッチング光結合素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク内の水をポンプを用いて便器に供給する便器洗浄装置及びこれを備えた便器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイホン式水洗便器は、少ない洗浄水量で、かつ早期にサイホン現象を生じさせるために瞬間的に大流量の洗浄水を必要とする。
【０００３】
一方、サイホン式水洗便器に対して、タンクに貯めた洗浄水をポンプを用いて供給する便器洗浄装置が特許文献１にて開示されている。この洗浄装置によれば、ポンプの回転数（吐出流量）を高く設定することで大流量の洗浄水を便器に供給することができる。
【０００４】
また、上記のような便器洗浄装置の電気系統では、ポンプモータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部と、該指令信号に基づいてモータを駆動する駆動部とが光結合素子（フォトカプラ）によって電気的に絶縁される場合が多い。そして、モータをＰＷＭ制御等で駆動する場合、光結合素子の後段に整流回路が設けられ、該整流回路の出力が駆動信号としてモータに供給される。
【０００５】
図１５には、従来の便器洗浄装置の電気系統の例を示している。マイクロコンピュータ１１０には、不図示の操作部から洗浄指令信号が入力される。マイクロコンピュータ１１０から洗浄指令信号に応じて出力されたポンプモータ出力指令信号は、光結合素子１９２を介して整流回路１９３に入力される。そして、整流回路１９３の出力が駆動信号としてポンプモータ１０４に入力される。ポンプモータ１０４は、該駆動信号に応じて駆動され、不図示のポンプを回転させる。
【０００６】
図１６には、マイクロコンピュータ１１０から出力される出力指令信号と、ポンプモータ１０４に入力される駆動信号（Ｖｓｐ）と、ポンプモータ１０４の回転数との関係を示している。
【特許文献１】特開２００６−１０４６６９号公報（段落００４７〜００５２、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５に示すように光結合素子１９２の後段に整流回路１９３が設けられている場合、図１６に示すように、ポンプモータ出力指令信号のＯＮ後、整流回路１９３の時定数により駆動信号Ｖｓｐは緩やかに立ち上がる。このため、ポンプモータ１０４の回転数の上昇も緩やかになり、サイホン現象を生じさせるために必要な大流量に対応する目標回転数Ｖｔに短時間で到達させることが難しい。ポンプの駆動開始後、その回転数が目標回転数に到達するまでの間の期間Ｔｓにおいても洗浄水は便器に供給されるため、無駄に消費される洗浄水量が多くなってしまう。
【０００８】
さらに、洗浄終了時においても同様に、ポンプモータ出力指令信号のＯＦＦ後、整流回路からの駆動信号が緩やかに立ち下がるため、ポンプの回転もある程度の期間継続される。この期間Ｔｅにおいてもポンプによってタンクから洗浄水が排出されるため、この間の排水量を見込んでタンク容量を大きくしておく必要がある。すなわち、タンクが大型化する。
【０００９】
本発明は、光結合素子及び整流回路を介してポンプモータを駆動する場合に、短時間で回転数を上昇及び下降させることができるようにした便器洗浄装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての便器洗浄装置は、タンク内の水を便器に供給するポンプと、該ポンプのモータを駆動する駆動部と、該駆動部に対してモータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部とを有する。駆動部は、指令信号を光信号を介して伝達する光結合手段と、該光結合手段の出力を整流する整流手段とを有し、該整流手段からの出力をモータに供給する。そして、駆動部は、制御部からの制御信号に応じて整流手段からモータへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチ手段を有することを特徴とする。
【００１１】
これにより、光結合素子及び整流回路を介してモータ（ポンプ）を駆動する場合に、短時間で回転数を上昇及び下降させることが可能となり、無駄に消費される洗浄水量を減少させたり、タンク容量も小さくしたりすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【００１２】
好ましくは、制御部に、指令信号を出力してから所定時間が経過したことに応じてスイッチ手段を整流手段からモータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力させるとよい。また、制御部に、指令信号を出力してから整流手段が少なくともモータの目標回転数に応じた出力を供給可能となった後にスイッチ手段を整流手段からモータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力させるとよい。
【００１３】
さらに、制御部が、モータの回転数を制御するための第１及び第２の指令信号を出力し、駆動部が、第１及び第２の指令信号をそれぞれ光信号を介して伝達する第１及び第２の光結合手段と、該第１及び第２の光結合手段の出力をそれぞれ整流する第１及び第２の整流手段とを有する場合には、駆動部に、制御部からの第１及び第２の制御信号に応じて第１及び第２の整流手段からモータへの出力供給をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ切り換えする第１及び第２のスイッチ手段を設けてもよい。そしてこの場合、制御部に、第１及び第２のスイッチ手段を、第１及び第２の整流手段からモータへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換えさせるよう第１及び第２の制御信号を出力させるようにしてもよい。
【００１４】
これにより、モータ（ポンプ）の回転数を短時間で変更することができ、その結果、無駄に消費される洗浄水量を減少させたり、必要なタンク容量も小さくしたりすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【００１５】
また、本発明の他の一側面としての便器洗浄装置は、タンク内の水を便器に供給するポンプと、該ポンプのモータを駆動する駆動部と、該駆動部に対してモータの駆動を制御するための第１及び第２の指令信号を出力する制御部とを有する。該駆動部は、第１の指令信号を光信号を介して伝達する第１の光結合手段を含み、該第１の光結合手段の出力をモータに供給する第１の駆動部と、第２の指令信号を光信号を介して伝達する第２の光結合手段及び該第２の光結合手段の出力を整流する整流手段を含み、該整流手段からの出力をモータに供給する第２の駆動部とを有する。そして、第２の駆動部は、制御部からの制御信号に応じて整流手段を放電接地する放電手段を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成では、例えば、まず制御部から整流手段を持たない第１の駆動部に対して第１の指令信号を出力して時間遅れのない出力をモータに供給することで短時間でモータの回転数を上昇させる。その後第２の指令信号を整流手段を持つ第２の駆動部に対して出力し、第２の駆動部からの出力をモータに供給してモータの動作を安定させる。モータ停止時には放電手段により整流手段の出力の放電接地を行わせることで、停止までに要する時間を短くすることができる。この結果、無駄な消費水量を減少させたり、必要なタンク容量を小さくしたりすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【００１７】
なお、上記各便器洗浄装置と、ポンプからの水により洗浄される便器とを有する便器システムも本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光結合素子及び整流回路を介してポンプのモータを駆動する場合に、短時間で回転数を上昇及び下降させることができる。このため、無駄に消費される洗浄水量を減少させることができるとともに、タンク容量も小さくすることができる。さらに、洗浄開始から洗浄終了までの時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１には、本発明の実施例１であるポンプ式便器洗浄装置と便器を含む便器システムの全体構成を示している。
【００２１】
この図において、Ｌは水道配管に接続された給水路であり、１は該給水路Ｌ上に設けられた給水電磁弁である。給水電磁弁１は、水道配管からの水を流路切換電磁弁（以下、単に流路切換弁という）２に供給する開位置と、該供給を遮断する閉位置とに切り換えられる。
【００２２】
流路切換弁２は、給水電磁弁１から供給された水を第１の導水路Ｌ１に流す状態（以下、リム側位置という）と、第２の導水路Ｌ２に流す状態（以下、タンク側位置という）とに切り換えられる。
【００２３】
なお、流路切換弁２と第１の導水路Ｌ１により便器給水系が構成され、該流路切換弁２と第２の導水路Ｌ２によりタンク給水系が構成される。
【００２４】
第１の導水路Ｌ１は、便器５のリム部５ａに水を供給するための管路である。リム部は、便器５の上部開口の周縁部であり、該リム部５ａに沿って水を流すことで、ボウル部５ｂの上方から渦巻き状の水流を生じさせることができる。第２の導水路Ｌ２は、タンク３に水を供給するための管路である。
【００２５】
タンク３には、該タンク３の上部に設けられた給水口３ａを通じて第２の導水路Ｌ２から水が供給される。これにより、タンク３内に水が貯まる。タンク３内に貯まった水を、以下の説明ではタンク水Ｗという。
【００２６】
タンク３の下部には、ポンプ４の吸込みポート４ａが接続されている。ポンプ４としては、渦巻きポンプ、ディフューザポンプ、カスケードポンプ等、様々な種類のポンプを使用することができる。４ｍはポンプ４を駆動するポンプモータである。
【００２７】
ポンプ４の吐出ポート４ｂから吐出された水は、便器５のボウル部５ｂの前側下部に形成されたゼット孔５ｃに供給される。ゼット孔５ｃからは、ボウル部５ｂの後側につながったトラップ排水部５ｄに向けて水が噴出する。
【００２８】
なお、実際には、上記給水路Ｌ及び導水路Ｌ１，Ｌ２には、定流量弁、逆流防止弁、フラッパ弁、絞り、エア逃がし弁、水抜き弁等の部品が設けられているが、図１ではこれらを省略して示している。
【００２９】
６はタンク３内の上部に設けられたフロートスイッチであり、タンク水Ｗが、満水水位に相当する水量まで貯まったことを検出する満水水位検出器である。満水水位は、タンク３内に貯留可能な（タンク３から溢れ出ない）上限水量に基づいて、つまりは該上限水量に対して若干の余裕を見込んだ低めの水位に設定される。
【００３０】
７はタンク３内の下部に設けられたフロートスイッチであり、タンク水Ｗが下限水位に相当する水量まで減少したことを検出する下限水位検出器である。下限水位は、ポンプ４が空転せずに正常に動作可能な（ポンプ４の駆動が許容される）下限水量に基づいて、つまりは該下限水量に対して若干の余裕を見込んだ高めの水位に設定される。
【００３１】
１０はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）やメモリ等により構成される制御部であり、メモリ内に格納されたコンピュータプログラムに従って給水電磁弁１や流路切換弁２やポンプモータ４ｍの駆動を制御する。
【００３２】
９は制御部１０からの出力指令信号に応じてポンプ４（ポンプモータ４ｍ）を駆動するポンプ駆動部である。
【００３３】
１５は操作パネルであり、便器洗浄を開始させる洗浄スイッチや、不図示の洗浄便座部を動作させるためのスイッチが設けられている。洗浄スイッチが操作されると、操作パネル１５から制御部１０に対して洗浄指令信号が出力される。なお、操作パネル１５は、電気配線により制御部１０に接続されていてもよいし、制御部１０に設けられた不図示の受信部に対してリモートコントロール信号としての洗浄指令信号を送信するリモコン操作パネルであってもよい。
【００３４】
次に、図２及び図３を用いて、本実施例のポンプモータ４ｍの駆動制御系（ポンプモータ駆動制御系）について説明する。図２には上記ポンプモータ駆動制御系の全体の構成を示し、図３にはポンプモータ４ｍ内の回路構成を示す。
【００３５】
制御部１０内には、マイクロコンピュータ１０ｍが設けられており、該マイクロコンピュータ１０ｍは、ポンプモータ出力指令部１０ａと、ポンプモータ出力制御部１０ｂと、ポンプモータ回転数判別部１０ｃとを含む。ポンプモータ出力指令部１０ａは、操作パネル１５からの洗浄指令信号の入力に応じて、ポンプモータ４ｍの駆動を制御する（言い換えれば、ポンプモータ駆動部９に対してポンプモータ４ｍの駆動を指示する）ためのポンプモータ出力指令信号を出力する。
【００３６】
ポンプモータ駆動部９は、光結合素子９２を有する。ポンプモータ出力指令部１０ａから出力されたポンプモータ出力指令信号（ＯＮ出力）は、該光結合素子９２で一旦光信号に変換された後、再び電気信号に変換され、ＣＲ回路である整流回路９３にて整流される。
【００３７】
なお、実際には、ポンプモータ出力指令部１０ａから出力されたポンプモータ出力指令信号は、後述するＬＥＤ駆動回路に入力されてトランジスタのスイッチング信号として用いられ、また該ＬＥＤ駆動回路からの出力も光結合素子９２のスイッチング信号として用いられ、ポンプモータ出力指令部１０ａからそのままポンプモータ出力指令信号が整流回路９３に入力されるわけではないが、本実施例ではポンプモータ出力指令部１０ａから出力されたポンプモータ出力指令信号も整流回路９３に入力される信号もまとめてポンプモータ出力指令信号と称する。このことは、後述するポンプモータ出力制御信号、ポンプモータ駆動出力、ポンプモータ回転数信号についても同様とする。また、後述する他の実施例でも同様とする。
【００３８】
整流回路９３から出力された駆動信号としてのポンプモータ駆動出力は、スイッチ手段としてのスイッチング光結合素子９５を介してポンプモータ４ｍ内に設けられた電力制御回路４２に入力される。
【００３９】
スイッチング光結合素子９５は、マイクロコンピュータ１０ｍ内のポンプモータ出力制御部１０ｂから出力されるポンプモータ出力制御信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ切り換えされる。
【００４０】
４５は交流電源（商用電源）であり、４６は該交流電源４５からの交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路である。ポンプモータ４ｍにはインバータ４１ａが搭載されており、該インバータ４１ａには整流平滑回路４６からの直流電圧が供給される。電力制御回路４２は、ポンプモータ駆動出力に基づいてインバータ４１ａをＰＷＭ制御し、可変周波数及び可変電圧の交流電圧（本実施例では三相交流電圧）をポンプモータ４ｍのコイル４１ｂに供給する。
【００４１】
また、ポンプモータ４ｍ内には、該ポンプモータ４ｍの回転数を検出するためのホール素子等のセンサ４３ａ及び回転数検出回路４３が設けられている。回転数検出回路４３からのポンプモータ回転数出力は、ポンプモータ駆動部９に設けられた回転検出光結合素子９７及びローパスフィルター回路９８を介してポンプモータ回転数信号としてマイクロコンピュータ１０ｍ内のポンプモータ回転数判別部１０ｃに入力される。ポンプモータ出力指令部１０ａは、ポンプモータ回転数判別部１０ｃにて得られた回転数が目標回転数に一致する又は近づくように、ポンプモータ出力指令信号をコントロールする。
【００４２】
図４には、ポンプ駆動部９を含むポンプモータ駆動制御系のより具体的な構成を示している。図２に示した構成要素と同じ構成要素には図２と同じ符号を付している。Ｖｃｃ１〜Ｖｃｃ３は電源電圧を意味する。
【００４３】
図４において、９１はマイクロコンピュータ１０ｍからのポンプモータ出力指令信号のＯＮ出力に応じて光結合素子９２の発光ダイオードを点灯駆動するＬＥＤ駆動回路である。
【００４４】
また、９４はマイクロコンピュータ１０ｍからのポンプモータ出力制御信号のＯＮ出力に応じてスイッチング光結合素子９５の発光ダイオードを点灯駆動するスイッチングＬＥＤ駆動回路である。スイッチング光結合素子９５の発光ダイオードの点灯と消灯に応じてフォトトランジスタが導通状態と非導通状態に切り換わることで、整流回路９３からポンプモータ４ｍへの出力であるポンプモータ駆動出力の供給のＯＮ／ＯＦＦ切り換え（ＯＮ／ＯＦＦ制御）が行われる。
【００４５】
図５には、上述したポンプモータ駆動制御系によりポンプモータ４ｍの駆動を制御する場合のポンプモータ出力指令信号と、ポンプモータ出力制御信号と、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐと、ポンプモータ４ｍの回転数との関係を示している。
【００４６】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１においてポンプモータ出力指令信号をＯＮとする。これにより、ＬＥＤ駆動回路９１によって光結合素子９２が駆動され、整流回路９３のコンデンサへの充電が開始される。このとき、スイッチング光結合素子９５は光信号のやり取りが行われていないＯＦＦの状態である。
【００４７】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間を内部タイマによりカウントする。この所定時間の間に、整流回路９３のコンデンサには、ポンプモータ４ｍの目標回転数Ｖｔに対応する電圧（以下、目標電圧という）を発生可能な電荷が蓄積される。ここにいう目標回転数Ｖｔは、便器５にサイホン現象を発生させるのに必要な瞬間流量の水をポンプ４が供給できる回転数に基づいて設定され、実際にはその回転数に若干の余裕を見込んだ高めの回転数である。このことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００４８】
そして、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２においてポンプモータ出力制御信号をＯＮにしてスイッチング光結合素子９５を駆動し、光信号がやり取りされるＯＮ状態に切り換える。これにより、上記目標電圧を有するポンプモータ駆動出力Ｖｓｐがポンプモータ４ｍに入力される。
【００４９】
ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐは、ポンプモータ４ｍへの入力が開始された時点で上記目標電圧を有するため、ポンプモータ４ｍは、図１５及び図１６に示した従来構成に比べて短い期間Ｔｓ１（＜Ｔｓ）で目標回転数Ｖｔまで立ち上がる。
【００５０】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマにより時刻ｔ３までの時間をカウントし、時刻ｔ３においてポンプモータ出力制御信号をＯＦＦに切り換えてスイッチング光結合素子９５をＯＦＦ状態に切り換える。またこれと同時又はその直後にポンプモータ出力指令信号もＯＦＦに切り換える。スイッチング光結合素子９５がＯＦＦ状態に切り換わることで、ポンプモータ４ｍに入力されていたポンプモータ駆動出力Ｖｓｐは一瞬で遮断される。このため、ポンプモータ４ｍは従来構成に比べて短い期間Ｔｅ１（＜Ｔｅ）で停止する。
【００５１】
図６及び図７はそれぞれ、本実施例及び従来構成におけるポンプからの吐出流量の変化を時間を追って示している。図６及び図７の下段には、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐの変化を示している。
【００５２】
これらの図において、ポンプの回転開始後の実線ハッチング部分の面積が、便器洗浄の開始過程において、ポンプからの吐出流量がサイホン現象を発生させるのに必要な瞬間流量ＱＡに到達するまでに便器に供給される水量（すなわち、サイホン現象の発生に寄与しない無駄に消費される水量）を示す。両図の比較から明らかなように、本実施例では吐出流量の立ち上がりが従来構成に比べて急峻であり、このため、無駄な水量を従来構成のそれよりもかなり少なくすることができる。しかも、吐出流量がポンプ回転開始時から流量ＱＡに到達するまでの時間（立ち上がり時間）も、本実施例の方が従来構成よりも大幅に短くなる。
【００５３】
一方、両図の点線ハッチング部分の面積は、所定の駆動時間（立ち上がり後、定常運転が終了するまでの時間）の経過時点からポンプが停止するまでの停止過程における便器への供給水量（以下、停止水量という）を示す。ここでの停止水量は、その多くが便器の封水に使用されるので無駄になるわけではないが、ポンプから吐出される水はタンクから供給される水であるので、この停止水量が多いとその分タンクの容量を大きくする必要がある。
【００５４】
両図の比較から分かるように、ポンプの停止過程におけるポンプからの吐出流量の低下は本実施例の方が従来構成に比べて急であり、停止水量も本実施例の方が従来構成よりも少なくなる。したがって、本実施例によれば、必要なタンクの容量を従来よりも小さくすることができる。すなわち、タンク３の小型化を図ることができる。
【００５５】
また、立ち上がり時間と同様に、ポンプが停止するまでの立ち下がり時間も本実施例の方が従来構成よりも短くなる。したがって、駆動時間と立ち下がり時間との和を実洗浄時間という場合には、本実施例によれば該実洗浄時間を従来よりも短縮することができる。
【００５６】
図８は、マイクロコンピュータ１０ｍ（制御部１０）によって行われる上記ポンプモータ４ｍの駆動制御を含む便器洗浄動作全体の流れを示すフローチャート及びタイムチャートである。なお、図中の時刻ｔ１〜ｔ３は、図５に示した時刻ｔ１〜ｔ３に対応する。ここでは、前回の便器洗浄動作後、図１に示すタンク３に満水水位までタンク水Ｗが貯まっており、流路切換弁２はリム側位置にセットされているものとする。
【００５７】
ステップ（図ではＳと略す）１で、操作パネル１５にて便器洗浄スイッチがオンされ、マイクロコンピュータ１０ｍに洗浄指令信号が入力されると、マイクロコンピュータ１０ｍは給水電磁弁１を閉位置から開位置に切り換える。これにより、水道配管からの水が給水電磁弁１及び流路切換弁２を介して第１の導水路Ｌ１から便器５のリム部５ａに供給され、前リム洗浄が行われる。マイクロコンピュータ１０ｍは、内部タイマにより前リム洗浄時間のカウントを開始する。
【００５８】
さらにマイクロコンピュータ１０ｍは、洗浄指令信号の入力に応じてポンプモータ出力指令信号をＯＮにする。
【００５９】
そして、前リム洗浄時間が経過すると、ステップ２において、マイクロコンピュータ１０ｍは、ポンプモータ出力制御信号をＯＮにする。ステップ１でポンプモータ出力指令信号を出力した時刻はｔ１であり、ポンプモータ出力制御信号を出力する時刻はｔ２である。すなわち、前リム洗浄時間（所定時間）の間に、整流回路９３から上記目標電圧を出力可能な状態とする。
【００６０】
ポンプモータ出力制御信号が出力されることで、スイッチング光結合素子９５を介して目標電圧を有するポンプモータ駆動出力が整流回路９３からポンプモータ４ｍに供給される。これにより、ポンプモータ４ｍの駆動が開始され、その回転数が急速に上昇する。ポンプ４からの吐出流量も短時間で流量ＱＡに到達し、便器５にサイホン現象が発生する。この洗浄過程をゼット洗浄という。マイクロコンピュータ１０ｍは、所定のゼット洗浄時間のカウントを開始する。
【００６１】
なお、マイクロコンピュータ１０ｍは、ポンプモータ４ｍの駆動開始とともに、流路切換弁２をタンク側位置に切り換えて、第２の導水路Ｌ２を通じてタンク３への給水を開始させる。本実施例の特徴であるポンプ４の急速立ち上げ及び急速立ち下げの制御とともに、ポンプ４の駆動中にタンク３への給水を行うことで、さらにタンク３を小型化することが可能となる。
【００６２】
そして、ゼット洗浄時間が経過すると、マイクロコンピュータ１０ｍは、ステップ３（時刻ｔ３）において、ポンプモータ出力指令信号をＯＦＦにするとともに、ポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにしてスイッチング光結合素子９５をＯＦＦ状態とする。これにより、整流回路９３からポンプモータ４ｍに対するポンプモータ駆動出力の供給が瞬時に遮断され、ポンプモータ４ｍの回転数は急速に低下し、短時間のうちにポンプモータ４ｍは停止する。
【００６３】
また、マイクロコンピュータ１０ｍは、流路切換弁２をリム側位置に再び切り換える。これにより、第１の導水路Ｌ１及びリム部５ａを通じて主として便器５の封水のための給水（後リム洗浄）が行われる。このとき、ポンプモータ４ｍの回転が停止するまではポンプ４からの便器への給水も行われ、封水のための水の一部となる。
【００６４】
マイクロコンピュータ１０ｍは、内部タイマにより後リム洗浄時間のカウントを開始する。
【００６５】
後リム洗浄時間が経過すると（時刻ｔａ）、マイクロコンピュータ１０ｍは、ステップ４にて流路切換弁２をタンク側位置に再び切り換える。これにより、第２の導水路Ｌ２を通じたタンク３への給水が行われる。
【００６６】
そして、ステップ５で満水水位検出器６によりタンク３の満水が検出されると（時刻ｔｂ）、マイクロコンピュータ１０ｍは、給水電磁弁１を閉位置に切り換えるとともに、流路切換弁２をリム側位置に切り換える。上述したようにタンク３を小型化することで、タンク３への給水時間も短くて済む。ポンプ４の駆動時間及びタンク３への給水時間が短いことで、次回の洗浄が可能となるまでの時間（満水水位検出器６により満水が検出されるまでの時間）を短くすることができる。以上により、便器洗浄の全動作が終了する。
【００６７】
以上説明したように、本実施例では、ポンプモータ４ｍを駆動するポンプモータ駆動部９は、ポンプモータ出力指令信号を光信号を介して伝達する光結合素子９２と、該光結合素子９２の出力を整流する整流回路９３とを有し、さらに整流回路９３からポンプモータ４ｍへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチング光結合素子９５を有する。これにより、サイホン現象の起動に寄与しない無駄な水量を減少させることができ、かつタンク３を小型化することができる。
【実施例２】
【００６８】
図９には、本発明の実施例２である便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示している。本実施例の便器洗浄装置も、実施例１で説明した便器システムに用いられる。また、図９において、図４に示した構成要素と同じ構成要素には図４と同じ符号を付している。
【００６９】
本実施例では、実施例１にて説明したＬＥＤ駆動回路９１、光結合素子９２、整流回路９３、スイッチング光結合素子９５及びスイッチングＬＥＤ駆動回路９４により構成される出力指令系を２系統有する。それ以外の構成は実施例１と同じである。
【００７０】
一方の出力指令系の構成要素には、図４と同じ符号にＡを付加しており、それぞれ第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａ、第１の光結合素子９２Ａ、第１の整流回路９３Ａ、第１のスイッチング光結合素子９５Ａ及び第１のスイッチングＬＥＤ駆動回路９４Ａと称する。また、他方の出力指令系の構成要素には、図４と同じ符号にＢを付加しており、それぞれ第２のＬＥＤ駆動回路９１Ｂ、第２の光結合素子９２Ｂ、第２の整流回路９３Ｂ、第２のスイッチング光結合素子９５Ｂ及び第２のスイッチングＬＥＤ駆動回路９４Ｂと称する。
【００７１】
マイクロコンピュータ１０ｍは、第１及び第２のポンプモータ出力指令信号（図にはそれぞれ、ポンプモータ出力指令信号１，２と記す）をそれぞれ、第１及び第２の光結合素子９２Ａ，９２Ｂを介して第１及び第２の整流回路９３Ａ，９３Ｂに供給する。
【００７２】
マイクロコンピュータ１０ｍは、第１及び第２のポンプモータ出力制御信号（図にはそれぞれ、ポンプモータ出力制御信号１，２と記す）をそれぞれ第１及び第２のスイッチング光結合素子９５Ａ，９５Ｂに入力してこれらを選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、第１及び第２の整流回路９３Ａ，９３Ｂからポンプモータ４ｍへの出力供給を選択的に行わせることができる。
【００７３】
言い換えれば、マイクロコンピュータ１０ｍは、第１及び第２のスイッチング光結合素子９５Ａ，９５Ｂに、第１及び第２の整流回路９３Ａ，９３Ｂからポンプモータ４ｍへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換えさせるよう第１及び第２のポンプモータ出力制御信号を出力する。
【００７４】
図１０には、本実施例のポンプモータ駆動制御系によりポンプモータ４ｍを制御する場合の第１及び第２のポンプモータ出力指令信号と、第１及び第２のポンプモータ出力制御信号と、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐと、ポンプモータ４ｍの回転数との関係を示している。なお、図中の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３は、実施例１の図８に示したｔ１，ｔ２，ｔ３に相当する。
【００７５】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１において第１及び第２のポンプモータ出力指令信号をＯＮにする。これにより、第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａによって第１の光結合素子９２Ａが駆動され、第１の整流回路９３Ａのコンデンサへの充電が開始される。また、第２のＬＥＤ駆動回路９１Ｂによって第２の光結合素子９２Ｂが駆動され、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサへの充電が開始される。このとき、第１及び第２のスイッチング光結合素子９５Ａ，９５ＢはＯＦＦ状態である。
【００７６】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間を内部タイマによりカウントする。この所定時間の間に、第１の整流回路９３Ａのコンデンサには、サイホン現象を発生させるためのポンプモータ４ｍの目標回転数（本実施例では、第１の目標回転数という）Ｖｔに対応する目標電圧（以下、第１の目標電圧という）を発生可能な電荷が蓄積される。一方、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサには、ポンプモータ４ｍの第１の目標回転数より低い第２の目標回転数Ｖｔ′に対応する第２の目標電圧を発生可能な電荷が蓄積される。
【００７７】
そして、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２において第１のポンプモータ出力制御信号をＯＮにして第１のスイッチング光結合素子９５Ａを駆動しＯＮ状態に切り換える。これにより、上記第１の目標電圧を有するポンプモータ駆動出力Ｖｓｐがポンプモータ４ｍに入力される。ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐは、ポンプモータ４ｍへの入力が開始された時点で第１の目標電圧を有するため、ポンプモータ４ｍは、図１５及び図１６に示した従来構成に比べて短い期間Ｔｓ１（＜Ｔｓ）で第１の目標回転数まで立ち上がる。
【００７８】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマにより時刻ｔ２′までの時間をカウントし、時刻ｔ２′において第１のポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにして第１のスイッチング光結合素子９５ＡをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。一方、第２のポンプモータ出力制御信号をＯＮにして第２のスイッチング光結合素子９５Ｂを駆動しＯＮ状態に切り換える。これにより、第１の整流回路９３Ａからの出力供給が瞬時に遮断されるとともに、第２の整流回路９３Ｂから上記第２の目標電圧を有するポンプモータ駆動出力Ｖｓｐがポンプモータ４ｍに入力される。
【００７９】
また、第１のポンプモータ出力制御信号の出力停止と同時又はその直後に第１のポンプモータ出力指令信号もＯＦＦにする。この後は、ポンプモータ４ｍは、第２の目標回転数で駆動される。図８のフローチャートで言えば、ステップ２とステップ３の間にこの動作を行うステップが挿入される。
【００８０】
こうして、第１の目標回転数での駆動により便器５にサイホン現象が発生させるための瞬間流量を確保した後は、それよりも少ない流量で洗浄水を便器５に供給することになる。便器５への流量を減少させることで、便器５内に浮遊していた汚物を押し流す効果を高めることができる。
【００８１】
しかも、第１の整流回路９３Ａからの出力供給が瞬時に遮断されるため、ポンプモータ４ｍの回転数（つまりは吐出流量）の切り換えを高速で行うことができる。回転数の切り換えに時間を要すると、その分ポンプモータ４ｍを駆動すべき時間が長くなり、無駄な洗浄水を便器５に供給することになるが、本実施例のように回転数の切り換えを短時間で行うことで、節水効果を高めることができるとともに、タンク３に必要な容量も小さくすることができる。
【００８２】
すなわち、本実施例によれば、汚物の種類に対して流量を変えて洗浄性能を向上させることができるとともに、さらなる節水効果とタンク３の小型化の効果を得ることができる。
【００８３】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２′から内部タイマにより時刻ｔ３までの時間をカウントし、時刻ｔ３において第２のポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにして第２のスイッチング光結合素子９５ＢをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。またこれと同時又はその直後に第２のポンプモータ出力指令信号もＯＦＦにする。第２のスイッチング光結合素子９５ＢがＯＦＦ状態に切り換わることで、ポンプモータ４ｍに入力されていたポンプモータ駆動出力は瞬時に遮断される。この遮断直前のポンプモータ４ｍの回転数がもともと低めであったことと相まって、ポンプモータ４ｍは従来構成及び実施例１に比べて短い期間Ｔｅ１′（＜Ｔｅ１＜Ｔｅ）で停止する。
【００８４】
図１１には、本実施例におけるポンプからの吐出流量の変化を時間を追って示している。図１１の下段には、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐの変化を示している。
【００８５】
この図において、ポンプの回転開始後の実線ハッチング部分の面積が、便器洗浄の開始過程において、ポンプからの吐出流量がサイホン現象を発生させるのに必要な瞬間流量ＱＡに到達するまでに便器に供給される無駄な消費水量を示す。本実施例でも、実施例１と同様に、吐出流量の立ち上がりが図７に示した従来構成での立ち上がりに比べて急峻であり、このため、無駄な水量を従来構成のそれよりもかなり少なくすることができる。
【００８６】
しかも、吐出流量がポンプ回転開始時から流量ＱＡに到達するまでの時間（立ち上がり時間）も、本実施例の方が従来構成よりも大幅に短くなる。
【００８７】
一方、点線ハッチング部分の面積は、所定の駆動時間（立ち上がり後、第２の目標回転数での運転が終了するまでの時間）の経過時点からポンプ４が停止するまでの停止過程における便器への供給水量（停止水量）を示す。本実施例では、ポンプの停止過程におけるポンプからの吐出流量の低下も従来構成に比べて急であるので、停止水量も本実施例の方が従来構成よりも少なくなる。したがって、本実施例によれば、必要なタンクの容量を従来よりも小さくすることができる。
【００８８】
また、立ち上げ時間と同様に、ポンプが停止するまでの立ち下がり時間も本実施例の方が従来構成よりも短い。したがって、本実施例によれば、実洗浄時間を従来よりも短縮することができる。
【００８９】
本実施例によれば、１つのポンプモータ４ｍに対して２系統の指令信号系を設け、第１及び第２のポンプモータ出力制御信号による該指令信号系からのポンプモータ４ｍへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換え可能としたことで、ポンプ４の駆動中における回転数（つまりは流量）の切り換えを短時間で行うことができる。この結果、無駄な洗浄水の減少、タンク３の小型化及び洗浄に要する時間の短縮化を図ることができる。
【実施例３】
【００９０】
図１２には、本発明の実施例３である便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示している。本実施例の便器洗浄装置も、実施例１で説明した便器システムに用いられる。また、図１２において、図９に示した構成要素と同じ構成要素には図９と同じ符号を付している。
【００９１】
本実施例は、実施例２と同様に、指令信号系を２系統有する。具体的には、実施例２にて説明した第１及び第２のＬＥＤ駆動回路９１Ａ，９１Ｂと、第１及び第２の光結合素子９２Ａ，９２Ｂと、第２の整流回路９３Ｂを有する。第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａ及び第１の光結合素子９２Ａにより構成される一方の指令信号系（以下、第１の駆動部ともいう）には、整流回路は設けられていない。
【００９２】
また、本実施例では、第２のＬＥＤ駆動回路９１Ｂ及び第２の光結合素子９２Ｂを含む他方の指令信号系（以下、第２の駆動部ともいう）には、実施例２で説明した第２のスイッチング光結合素子９５Ｂと第２のスイッチングＬＥＤ駆動回路９４Ｂに代えて、放電用ＬＥＤ駆動回路９４′と、放電用光結合素子９５′と、放電回路９９とが設けられている。それ以外の構成は実施例１と同じである。本実施例は、特にポンプモータ４ｍ（ポンプ４）の停止までの時間を従来構成に比べて短縮するものである。
【００９３】
放電回路９９は、ＯＮ状態となることで、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサを放電接地させる。
【００９４】
放電用ＬＥＤ駆動回路９４′は、マイクロコンピュータ１０ｍからのポンプモータ出力制御信号のＯＮを受けて放電用光結合素子９５′の発光ダイオードを点灯させる。該発光ダイオードの点灯により放電用光結合素子９５′のフォトトランジスタが非導通状態から導通状態に切り換わり、放電回路９９をＯＦＦ状態からＯＮ状態とする。
【００９５】
図１３には、本実施例のポンプモータ駆動制御系によりポンプモータ４ｍを制御する場合の第１及び第２のポンプモータ出力指令信号と、ポンプモータ出力制御信号と、ポンプモータ駆動出力Ｖｓｐと、ポンプモータ４ｍの回転数との関係を示している。なお、図中の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３は、実施例１の図８に示したｔ１，ｔ２，ｔ３に相当する。ただし、図１３では、時刻ｔ１，ｔ２についてはまとめて記載しており、この時刻ｔ１，ｔ２での動作は、第２のポンプモータ出力指令信号がまだ出力されない点を除き実施例２と同様である。
【００９６】
なお、時刻ｔ１では、マイクロコンピュータ１０ｍから整流回路を持たない第１の駆動部の第１のＬＥＤ駆動回路９１Ａに対して、例えばＰＷＭ１００％の第１のポンプモータ指令信号を出力し、第１の光結合素子９２Ａから時間遅れのない出力をポンプモータ４ｍに供給する。これにより、短時間でポンプモータ４ｍの回転数を上昇させることができる。
【００９７】
時刻ｔ２でのポンプモータ４ｍの第１の目標回転数Ｖｔまでの急速立ち上げ後、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマにより時刻ｔ２″までの時間をカウントし、時刻ｔ２″において第１のポンプモータ出力指令信号をＯＦＦにして第１のスイッチング光結合素子９５ＡをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。これにより、第１の駆動部からの出力供給が瞬時に遮断される。
【００９８】
一方、マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２から内部タイマによりカウントした時刻ｔ２′において、第２のポンプモータ出力指令信号をＯＮにして第２の整流回路９３Ｂからの出力をポンプモータ４ｍに入力させる。このとき放電回路９９はＯＦＦ状態である。
【００９９】
このように第１の駆動部からの出力をポンプモータ４ｍに供給している状態から第２の駆動部からの出力をポンプモータ４ｍに供給する状態に移行するのは、第１の駆動部は整流回路を持たないために電圧安定度に劣るためである。すなわち、整流回路９３Ｂを持つ第２の駆動部からのポンプモータ４ｍへの出力供給状態に移行することで、ポンプモータ４ｍの動作を安定させるためである。
【０１００】
時刻ｔ２′からｔ２″までの間に整流回路９３Ｂのコンデンサにはポンプモータ４ｍを目標回転数で駆動するための目標電圧を発生可能な電荷が蓄積される。時刻ｔ２″で第１の駆動部からの出力供給が遮断されると、その後は、第２の整流回路９３Ｂからのポンプモータ駆動出力のみがポンプモータ４ｍに供給され、ポンプモータ４ｍは、目標回転数Ｖｔで駆動される。
【０１０１】
マイクロコンピュータ１０ｍは、時刻ｔ２″から内部タイマにより時刻ｔ３までの時間をカウントし、時刻ｔ３においてポンプモータ出力制御信号をＯＮにして放電用光結合素子９５′をＯＮ状態に切り換え、放電回路９９をＯＮ状態に切り換える。またこれと同時又はその直後に第２のポンプモータ出力指令信号をＯＦＦにする。
【０１０２】
放電回路９９がＯＮ状態に切り換わることで、第２の整流回路９３Ｂのコンデンサに蓄積されていた電荷が瞬時に放電接地される。したがって、ポンプモータ４ｍへの出力供給も瞬時に遮断される。ポンプモータ４ｍは従来構成に比べて短い期間Ｔｅ１″（＜Ｔｅ）で停止する。ポンプモータ４ｍの停止後は、ポンプモータ出力制御信号をＯＦＦにして放電用光結合素子９５′をＯＦＦ状態に切り換え、放電回路９９をＯＦＦ状態に戻す。
【０１０３】
以上説明したように、本実施例では、ポンプモータ出力制御信号に応じて第２の整流回路９３Ｂを放電接地する放電回路９９を有するので、ポンプモータ４ｍを短時間で停止されることができ、実施例１，２でも説明したように、タンク３の小型化や洗浄時間の短縮化を図ることができる。
【０１０４】
なお、上記各実施例では、光結合素子をいわゆるローアクティブ型に接続して用いた場合について説明したが、図１４に示すように、いわゆるハイアクティブ型に接続して用いてもよい。
【０１０５】
また、上記実施例１及び実施例２では、スイッチ手段として光結合素子を用いた場合について説明したが、スイッチ手段としては一般的な開閉スイッチ等、他のものを用いてもよい。
【０１０６】
また、上記各実施例では図１に示した便器システムに適用される便器洗浄装置について説明したが、各実施例での説明は例にすぎず、他のポンプ式便器洗浄装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施例である便器洗浄装置と便器を含む便器システムの構成を示すブロック図。
【図２】上記便器洗浄装置の電気回路構成を示すブロック図。
【図３】上記便洗浄装置のポンプモータ内の電気回路構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図５】実施例１の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ出力制御信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【図６】実施例１の便器洗浄装置におけるポンプ吐出流量の変化を示すグラフ図。
【図７】従来の便器洗浄装置におけるポンプ吐出流量の変化を示すグラフ図。
【図８】実施例の便器洗浄装置の便器洗浄動作全体の流れを示すフローチャート及びタイムチャート。
【図９】実施例２の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図１０】実施例２の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ出力制御信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【図１１】実施例２の便器洗浄装置におけるポンプ吐出流量の変化を示すグラフ図。
【図１２】実施例３の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図１３】実施例３の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ出力制御信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【図１４】実施例の変形例を示す電気回路図。
【図１５】従来の便器洗浄装置におけるポンプモータ駆動制御系の構成を示す回路図。
【図１６】従来の便器洗浄装置におけるポンプモータ出力指令信号とポンプモータ駆動出力とポンプモータの回転数との関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 給水電磁弁
２ 流路切換弁
３ タンク
４ ポンプ
４ｍ ポンプモータ
５ 便器
６，７ 水位検出器
９ ポンプモータ駆動部
１０ 制御部
１０ｍ マイクロコンピュータ
９２，９２Ａ，９２Ｂ 光結合素子
９３，９３Ａ，９３Ｂ 整流回路
９５，９５Ａ，９５Ｂ スイッチング光結合素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内の水を便器に供給するポンプと、
該ポンプのモータを駆動する駆動部と、
該駆動部に対して前記モータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部とを有し、
前記駆動部は、前記指令信号を光信号を介して伝達する光結合手段と、該光結合手段の出力を整流する整流手段とを有し、該整流手段からの出力を前記モータに供給し、
前記駆動部は、前記制御部からの制御信号に応じて前記整流手段から前記モータへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチ手段を有することを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記指令信号を出力してから所定時間が経過したことに応じて、前記スイッチ手段を前記整流手段から前記モータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の便器洗浄装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記指令信号を出力してから前記整流手段が少なくとも前記モータの目標回転数に応じた出力を供給可能となった後に、前記スイッチ手段を前記整流手段から前記モータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の便器洗浄装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記モータの駆動を制御するための第１及び第２の指令信号を出力し、
前記駆動部は、前記第１及び第２の指令信号をそれぞれ光信号を介して伝達する第１及び第２の光結合手段と、該第１及び第２の光結合手段の出力をそれぞれ整流する第１及び第２の整流手段とを有し、
前記駆動部は、前記制御部からの第１及び第２の制御信号に応じて、前記第１及び第２の整流手段から前記モータへの出力供給をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ切り換えする第１及び第２のスイッチ手段を有し、
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ手段に、前記第１及び第２の整流手段から前記モータへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換えさせるよう前記第１及び第２の制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の便器洗浄装置。
【請求項５】
タンク内の水を便器に供給するポンプと、
該ポンプのモータを駆動する駆動部と、
該駆動部に対して前記モータの駆動を制御するための第１及び第２の指令信号を出力する制御部とを有し、
前記駆動部は、
前記第１の指令信号を光信号を介して伝達する第１の光結合手段を含み、該第１の光結合手段の出力を前記モータに供給する第１の駆動部と、
前記第２の指令信号を光信号を介して伝達する第２の光結合手段及び該第２の光結合手段の出力を整流する整流手段を含み、該整流手段からの出力を前記モータに供給する第２の駆動部とを有し、
前記第２の駆動部は、前記制御部からの制御信号に応じて前記整流手段を放電接地する放電手段を有することを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ポンプの駆動を開始させる場合に、前記第１の指令信号を出力した後に前記第２の指令信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の便器洗浄装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記モータの駆動を停止させる場合に前記制御信号を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の便器洗浄装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の便器洗浄装置と、
前記ポンプからの水により洗浄される便器とを有することを特徴とする便器システム。
【請求項１】
タンク内の水を便器に供給するポンプと、
該ポンプのモータを駆動する駆動部と、
該駆動部に対して前記モータの駆動を制御するための指令信号を出力する制御部とを有し、
前記駆動部は、前記指令信号を光信号を介して伝達する光結合手段と、該光結合手段の出力を整流する整流手段とを有し、該整流手段からの出力を前記モータに供給し、
前記駆動部は、前記制御部からの制御信号に応じて前記整流手段から前記モータへの出力供給をＯＮ／ＯＦＦ切り換えするスイッチ手段を有することを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記指令信号を出力してから所定時間が経過したことに応じて、前記スイッチ手段を前記整流手段から前記モータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の便器洗浄装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記指令信号を出力してから前記整流手段が少なくとも前記モータの目標回転数に応じた出力を供給可能となった後に、前記スイッチ手段を前記整流手段から前記モータへの出力供給をＯＦＦとする状態からＯＮとする状態に切り換える制御信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の便器洗浄装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記モータの駆動を制御するための第１及び第２の指令信号を出力し、
前記駆動部は、前記第１及び第２の指令信号をそれぞれ光信号を介して伝達する第１及び第２の光結合手段と、該第１及び第２の光結合手段の出力をそれぞれ整流する第１及び第２の整流手段とを有し、
前記駆動部は、前記制御部からの第１及び第２の制御信号に応じて、前記第１及び第２の整流手段から前記モータへの出力供給をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ切り換えする第１及び第２のスイッチ手段を有し、
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ手段に、前記第１及び第２の整流手段から前記モータへの出力供給を選択的にＯＮ／ＯＦＦ切り換えさせるよう前記第１及び第２の制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の便器洗浄装置。
【請求項５】
タンク内の水を便器に供給するポンプと、
該ポンプのモータを駆動する駆動部と、
該駆動部に対して前記モータの駆動を制御するための第１及び第２の指令信号を出力する制御部とを有し、
前記駆動部は、
前記第１の指令信号を光信号を介して伝達する第１の光結合手段を含み、該第１の光結合手段の出力を前記モータに供給する第１の駆動部と、
前記第２の指令信号を光信号を介して伝達する第２の光結合手段及び該第２の光結合手段の出力を整流する整流手段を含み、該整流手段からの出力を前記モータに供給する第２の駆動部とを有し、
前記第２の駆動部は、前記制御部からの制御信号に応じて前記整流手段を放電接地する放電手段を有することを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ポンプの駆動を開始させる場合に、前記第１の指令信号を出力した後に前記第２の指令信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の便器洗浄装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記モータの駆動を停止させる場合に前記制御信号を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の便器洗浄装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の便器洗浄装置と、
前記ポンプからの水により洗浄される便器とを有することを特徴とする便器システム。
【図５】
【図１０】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１０】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２１４９０５（Ｐ２００８−２１４９０５Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１４３３（Ｐ２００７−５１４３３）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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