瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置
【課題】温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置を提供する。
【解決手段】補正手段は、ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共にヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知する。ヒータが加熱作動していないとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように補正用定数τ１を設定し、ヒータ出口温度検知手段の計測温度に補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとする。
【解決手段】補正手段は、ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共にヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知する。ヒータが加熱作動していないとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように補正用定数τ１を設定し、ヒータ出口温度検知手段の計測温度に補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は局部洗浄用の水を迅速に加熱する方式を採用する瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャワートイレでは、ノズルから吐出させて局部を洗浄する水を温水として温水タンクに貯留する方式が採用されている。しかしこの方式では、容積が大きな温水タンクが設けられているため、省スペース化、省エネルギ化を図るには限界がある。
【０００３】
そこで、近年、局部を洗浄するときに、ノズルから吐出する水を迅速に加熱する瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置が知られている（特許文献１）。この場合、温水タンクを廃止または小型化でき、省スペース化、省エネルギ化を図るのに有利である。このような温度制御装置として、局部を洗浄するための水が存在する給水部の水を加熱するヒータと、ヒータで加熱される水を局部に向けて吐出するノズルと、ヒータで加熱した後の水の温度を検知するヒータ出口温度検知手段と、ノズルから吐出される水の目標温度を設定する温水温度設定手段と、ノズルから吐出される単位時間あたりの水の水量を設定するユーザ水量設定手段とを備えているものが知られている。
【０００４】
また、蓄熱槽と、蓄熱槽の温水と水道水とを混合するミキシングユニットと、ミキシングユニットを通過した温水を加熱する熱源機と、ミキシングユニットの下流側の温度を検知する混合水サーミスタと、熱源機の下流側の温度を検知する給湯サーミスタとを備えるコージェネレーションシステムやソーラーシステムの給湯システムが開示されている（特許文献３）。このものによれば、熱源機の非運転状態では、混合水サーミスタが検知する温度に応じてミキシングユニットを制御して、温水の温度が設定温度に一致するように温度制御する。また、熱源機の運転状態では、給湯サーミスタが検知する温度に応じて熱源機を制御して温水の温度が設定温度に一致するように温度制御する。
【０００５】
このシステムによれば、混合水サーミスタおよび給湯サーミスタは同一経路上に設けられているため、熱源機が未作動のときには、混合水サーミスタによる計測温度と給湯サーミスタによる計測温度とが本来的には同一であるはずである。しかし同一の温度の温水を計測していたとしても、双方の計測温度に差があることがある。この場合、熱源機の非運転状態から熱源機の運転状態に移行するとき、熱源機の非運転状態においては混合水サーミスタを基準として温水の温度が設定されていたにもかかわらず、熱源機の運転状態においては給湯サーミスタを基準として温水の温度が設定されることになる。このため熱源機の非運転状態と熱源機の運転状態とにおいて、温水の温度に差が生じてしまう。そこで特許文献３に係る技術によれば、熱源機が未作動のときには、混合水サーミスタによる計測温度と給湯サーミスタによる計測温度との差ｈを求め、この差を考慮する。即ち、熱源機が未作動のとき、混合水サーミスタによる計測温度が４０℃であり、給湯サーミスタによる計測温度が４０．８℃のときには、その差ｈ（０．８℃）を求める。熱源機の非運転状態のときには、混合水サーミスタによる計測温度が基準であるため、温水は４０℃に設定される。しかし熱源機の非運転状態から熱源機の運転状態に移行するとき、温水の実際の温度が４０℃であるにもかかわらず、温度を高めに検知する給湯サーミスタによる計測温度が基準であるため、温水の温度が０．８℃低下するように制御され、結果として、実際の温水の温度は３９．２℃されてしまう問題がある。そこで特許文献２に係る技術によれば、熱源機の非運転状態から熱源機の運転状態に移行するとき、給湯サーミスタによる実際の計測温度に、前記した差（ｈ）を加算し、その加算した温度に温水の温度を維持するように制御することにしている。
【０００６】
更に、Ａ／Ｄ変換回路で変換されたデジタルの電圧値に対して補正演算を行い、補正演算後の電圧値を用いて温度制御する給湯温度制御装置が開示されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−１３２０６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１４２５８号公報
【特許文献３】特開２００５−０３０６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、温度センサには精度の公差が存在する。例えば、温水の温度の真値に対して一般的にはプラスマイナス２％程度の公差が存在する。従って温水の目標温度に対して、温水の温度がプラス２℃〜マイナス２℃の範囲でずれるおそれがある。このため温水で局部を洗浄するとき、使用者の意図と相違する温度の温水が吐出されるおそれがあり、洗浄処理の快適性の更なる向上には限界がある。そこで、製造工程において、温度センサのうちバラツキが少ないものを選別し、バラツキが少ない温度センサを組み付けているが、この方策ではコストアップの要因となる。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされるものであり、温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止するのに有利な瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御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】
本発明に係る瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置は、人体の局部を洗浄するために給水路を流れる水を加熱するヒータと、
ヒータで加熱された水を人体の局部に向けて吐出する温水吐出部と、
温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetを設定する温水温度設定手段と、
ヒータで加熱される前の水の温度を検知するヒータ入口温度検知手段と、
ヒータで加熱された後の温水の温度を検知するヒータ出口温度検知手段と、
ヒータを制御する制御手段とを具備するシャワートイレの温度制御装置において、
制御手段は、
ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共にヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知し、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１を設定する補正用定数設定手段と、
ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度とする補正処理を実行する補正手段と、
温水温度設定手段で設定された温水の目標温度Ｔsetと、補正手段で補正された前記ヒータ出口温度検知手段の補正温度とが対応するように、ヒータに対する制御量を設定する制御量設定手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、補正定数設定手段は、ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共にヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知する。更に補正定数設定手段は、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように、ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１を設定する。
【００１１】
補正手段は、ヒータ出口温度検知手段の計測温度に補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度とする補正処理を実行する。これにより温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる。上記した補正用定数設定処理は、製造時に行っても良いし、使用段階において定期的または不定期的に行ってもよい。使用段階において補正用定数設定処理を定期的または不定期的に行えば、温度検知手段が経年劣化するときであっても、温度検知手段の経年劣化に起因するバラツキに対処でき、バラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によれば、制御手段は、ヒータに通電するヒータ電力物理量を制御する手段である。本発明によれば、ヒータは交流用でも直流用でも良い。ヒータ電力物理量は、ヒータに通電する電流のデューティ値または電流値である形態を例示することができる。デューティ値は｛オン時間／（オン時間＋オフ時間）｝と定義される。
【００１４】
本発明によれば、補正用定数設定手段は、ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinとヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの間に仮想真値Ｔvirを設定し、仮想真値Ｔvirからヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutを差し引いた値に所定の比率ｋ（ｋは０．１〜１．３の任意の数で、主として１を用いる）を乗算した値を、ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１とする形態が例示される。仮想真値Ｔvirについては、計測温度Ｔinと計測温度Ｔoutとの加算値を温度検知手段の数(例えば２個)で除算して仮想真値Ｔvirを求めることができる。
【００１５】
補正手段は、ヒータが加熱作動しているとき、ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとする。これによりヒータ出口温度検知手段の計測温度の適切化が図られる。
【００１６】
また本発明によれば、補正用定数設定手段は、仮想真値Ｔvirからヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinを差し引いた値に比率ｋ（ｋは０．１〜１．３の任意の数で、主として１を用いる）を乗算した値を、ヒータ入口温度検知手段用の補正用定数τ２として設定する形態が例示される。補正手段は、ヒータが加熱作動しているとき、ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinに補正用定数τ2を加算した値を、ヒータ入口温度検知手段の補正温度Ｔ’inとする。これによりヒータ入口温度検知手段の計測温度の適切化が図られる。前記した比率としては、０．７〜１．３倍は、０．８〜１．２の任意値、０．９〜１．１の任意値、０．９５〜１．０５の任意値、０．９８〜１．０２の任意値が例示される。
【００１７】
本発明によれば、差ΔＴが所定値よりも大きいときには、ヒータ入口温度検知手段および／またはヒータ出口温度検知手段が経年劣化等により機能低下しているおそれが高い。そこで本発明によれば、ΔＴが所定値よりも大きいとき、温度検知手段が機能低下している警報信号を出力するか、あるいは、ヒータの発熱を制限する警報手段を有する形態が例示される。これによりヒータの発熱が適正化し、不適切な温度の温水が局部に向けて吐出されることが抑制される。
【００１８】
本発明によれば、ヒータが発熱していないときに、補正用定数設定手段は、ユーザが温水吐出部から吐出する温水で局部を洗浄する洗浄処理の直前、洗浄処理の直後、ユーザが便座に着座しているとき、ユーザが便座に着座していないとき、夜間であるときのうちの少なくとも一つの条件が満たされるとき、ヒータを発熱させない条件の下で、補正用定数設定処理を実行する形態が例示される。これらの条件が満足されるときには、局部を洗浄する洗浄処理に直接影響を与えない。
【００１９】
本発明によれば、温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetをユーザが設定する温水温度設定手段が設けられている形態が例示される。
【００２０】
本発明によれば、制御手段は、温水温度設定手段で設定される温水の目標温度Ｔsetと前記ヒータ出口温度検知手段で検知される温水の補正温度Ｔ’outとの間の温度偏差εを求めると共に、ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量および／または前記温度偏差εに応じて制御定数を設定し、設定水量と温度偏差と制御定数とに応じてヒータに対する制御量を設定すると共に、且つ、ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度に応じて、制御量または制御定数を調整する形態が例示される。ここで、制御定数は、比例要素の比例ゲインと、積分要素の積分ゲインである形態が例示される。比例要素は、温水の目標温度Ｔsetとヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとの差である温度偏差εに比例した操作量を与える要素である。比例ゲインは比例要素で用いられる定数である。積分要素は、温水の目標温度Ｔsetとヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとの差である温度偏差ε（Ｔset−Ｔ’out）の時間による積分値に比例した大きさで操作量を変化させる要素である。積分ゲインは、積分要素で用いられる定数である。ここで、ユーザ水量設定手段で設定される設定水量が増加すると、比例ゲインおよび積分ゲインは増加するように設定されている形態が例示される。これにより水の設定水量が増加するとしても、水の設定水量の増加に対処できる。
【００２１】
本発明によれば、制御手段は、ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると比例ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると比例ゲインを減少する形態が例示される。これにより加熱される前の水の温度が低温になっても、比例ゲインが増加されるので、ヒータによる加熱量が増加し、加熱される前の水の温度の変化に対処できる。また、加熱される前の水の温度が高温になっても、比例ゲインが減少するので、ヒータによる加熱量が減少し、加熱された温水の温度オーバーが抑えられる。
【００２２】
制御手段は、ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると積分ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると積分ゲインを減少する形態が例示される。
【００２３】
本発明によれば、ヒータに通電するヒータ電力物理量を記憶する第１記憶要素が設けられており、制御手段は、所定時間毎にヒータ電力物理量を更新しており、温水温度設定手段で設定される温水の目標温度とヒータ出口温度検知手段で検知される温水の温度との温度偏差を求め、今回求めた温度偏差に関する物理量と制御定数とに基づく合計操作量を求め、第１記憶要素に記憶されている前回のヒータ電力物理量を基礎とし、前回のヒータ電力物理量と今回求めた合計操作量とを加算して今回のヒータ電力物理量を更新する形態が例示される。この場合、第１記憶要素に記憶されている前回のヒータ電力物理量を基礎として用いるため、制御手段の制御時間が短縮される。
【００２４】
合計操作量は、温度偏差に関する物理量と比例要素の比例ゲインとに基づく第１操作量と、温度偏差に関する物理量と積分要素の積分ゲインとに基づく第２操作量との合計から求められる形態が例示される。比例要素と積分要素とにより制御されるので、加熱後の温水の温度の応答性が向上する。
【００２５】
本発明によれば、温度偏差を記憶する第２記憶要素が設けられており、制御手段は、第２記憶要素に記憶されている前回の温度偏差と今回求めた温度偏差との差を求め、この差と比例要素の比例ゲインとに応じて操作量を求める形態が例示される。この場合、第２記憶要素に記憶されている前回の温度偏差を基礎として用いるため、制御手段の制御時間が短縮される。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例１について図１〜図９を参照しつつ具体的に説明する。洋式の便器１００に装備されているシャワートイレ（人体局部洗浄装置）は、便器１００に搭載される操作盤１０１を有する基部１０２と、基部１０２に装備される第１ノズル１０３ｆと、基部１０２に装備される第２ノズル１０３ｓと、基部１０２に上下方向に回動可能に装備される便座１０４と、基部１０２に上下方向に回動可能に装備される便蓋１０５とを有する。基部１０２の内部に温度制御装置が設けられている。第１ノズル１０３ｆは排便局部および女性局部のうちの一方を洗浄するものである。第２ノズル１０３ｓは排便局部および女性局部のうちの他方を洗浄するものである。温度制御装置のヒータ３で加熱される水は、操作盤１０１の洗浄スイッチ２０の操作に応じて、第１ノズル１０３ｆおよび第２ノズル１０３ｓのいずれか一方に適宜切り替えられて吐出されるため、以下、第１ノズル１０３ｆおよび第２ノズル１０３ｓを含めて単にノズル１０３（温水吐出部に相当）という。
【００２７】
図２はシャワートイレの温度制御装置に関するブロック図を示す。図２に示すように、温度制御装置は、人体の局部を洗浄するために水源１ａ（一般的には水道管）とノズル１０３とを接続すると共に水源の水を流す給水部としての給水路１と、給水路１を開閉する給水要素としてのバルブ１ｖと、給水路１を流れる水の水量を検知する水量センサ２と、給水路１を流れる水を加熱して温水とするヒータ材料（一般的にはセラミックスまたは金属）を基材とするヒータ３と、給水路１の先端に設けられヒータ３で加熱される水を局部に向けて吐出するノズル１０３（第１ノズル１０３ｆ、第２ノズル１０３ｓ）と、給水路１に設けられノズル１０３から吐出する水量を変更する水量変更器４と、ヒータ３に過電流が流れるときヒータ３に通電する電流を遮断する温度ヒューズ５と、ヒータ３で加熱される前の水の温度を計測するヒータ入口温度検知手段としてのヒータ入口温度センサ６と、ヒータ３で加熱された後の水の温度を計測するヒータ出口温度検知手段としてのヒータ出口温度センサ７と、ノズル１０３から吐出される水の目標温度を設定するユーザ温度設定手段８（温水温度設定手段）と、ノズル１０３から吐出される単位時間あたりの水の水量を設定するユーザ水量設定手段９と、制御回路１０と、制御回路１０からの信号に応じてデューティ値Ｄを発生させるデューティ値発生回路１１とを備えている。デューティ値発生回路１１はＰＷＭ制御回路により構成でき、ヒータ３供給電源回路１２に接続されている。
【００２８】
給水路１は長い導管で形成されている。制御回路１０は、各信号が入力される入力処理回路１３と、ＣＰＵ１４と、制御信号を出力する出力処理回路１５と、記憶要素としてのメモリ１６とを有する。制御回路１０およびデューティ値発生回路１１は制御手段を構成する。更に、図２に示すように、水量変更器４を作動させるモータ等の第１駆動部４ｍ、ノズル１０３を作動させるモータ等の第２駆動部１０３ｍが設けられている。制御回路１０は第１駆動部４ｍ及び第２駆動部１０３ｍの作動、警報器１７の作動を制御する信号を出力する。
【００２９】
図２に示すように、ユーザ温度設定手段８、ユーザ水量設定手段９、洗浄スイッチ２０が操作盤１０１には装備されている。ユーザ温度設定手段８の信号、ユーザ水量設定手段９の信号、洗浄スイッチ２０の信号、ヒータ入口温度センサ６の信号、ヒータ出口温度センサ７の信号は、それぞれ制御回路１０の入力処理回路１３に入力される。ユーザがユーザ水量設定手段９を操作して設定水量Ｑを切り替えると、ユーザ水量設定手段９からの信号により第１駆動部４ｍは水量変更器４を作動させ、これによりノズル１０３から吐出する単位時間の水量を制御する。
【００３０】
デューティ値発生回路１１で発生したデューティ値Ｄに応じてパルス状の電流が温度ヒューズ５を介してヒータ３に通電され、デューティ値Ｄに応じてヒータ３が発熱する。デューティ値Ｄが大きいとき、ヒータ３による加熱量は増加する。デューティ値Ｄが小さいとき、ヒータ３による加熱量は減少する。デューティ値Ｄ[％]は｛オン時間／（オン時間＋オフ時間）×１００％｝と定義される。
【００３１】
ユーザがユーザ温度設定手段８を操作して水の目標温度Ｔsetを変更すると、ユーザ温度設定手段８からの信号に応じて、デューティ値発生回路１１から出力される電流のデューティ値Ｄが変更され、ひいては単位時間当たりのヒータ３の加熱量が変更される。これによりノズル１０３から吐出する水の温度が適温化される。
【００３２】
このように求めたデューティ値Ｄで電流がヒータ３に通電され、ヒータ３が加熱し、給水路１の水を加熱する。これにより加熱される水がノズル１０３から吐出され、人体の局部の洗浄に使用される。このように変更されるデューティ値Ｄで電流がヒータ３に通電され、ヒータ３が加熱し、給水路１の水を加熱する。これにより加熱される水がノズル１０３から吐出され、局部の洗浄に使用される。この結果、ユーザ水量設定手段９で水の設定水量Ｑが変更されることに伴い、ノズル１０３から吐出される単位時間あたりの水の設定水量Ｑの変更があったとしても、設定水量Ｑの変更に対してデューティ値Ｄを迅速に応答させることができ、ヒータ３の加熱量を迅速に応答させることができる。故に、ノズル１０３から吐出される水の温度の変動を抑制するのに有利となり、人体の局部の洗浄時において、ユーザが水温変動の違和感を感じるおそれが改善される。
【００３３】
さて、本実施例によれば、制御回路１０（制御手段）は、ヒータ３が加熱作動していないとき、補正用定数設定処理を実行する。補正用定数設定処理は、製造時に実行でき、また、便座が便器に据え付けられている状態では、定期的または不定期的に実行する。補正用定数設定処理は、ヒータ入口温度センサ６とヒータ出口温度センサ７とで同一の温度の水の温度を計測することが前提とされる。このため、補正用定数設定処理は、ヒータ３が加熱作動していないときに実行される。
【００３４】
補正用定数設定処理では、制御回路１０は、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinの信号を検知すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号を検知する。そして、ヒータ３が発熱しておらず、給水路１のうちヒータ３の前後の水の温度が本来的には同一であるときであっても、ヒータ出口温度センサ７で検知される計測温度Ｔoutと温度ヒータ入口温度センサ６により検知したＴinとの間に差ΔＴが存在するときがある。これは、ヒータ出口温度センサ７および温度ヒータ入口温度センサ６により個体バラツキに起因するものと推察される。この場合、制御回路１０は、温度ヒータ出口温度センサ７用の補正用定数としてτ１を設定し、温度ヒータ入口温度センサ６用の補正用定数としてτ２を設定し、メモリ１６のエリアに格納しておく。
【００３５】
補正用定数設定処理について更に説明を加える。例えば、１０．０℃の水が給水路１を流れるときを考える（図３参照）。この場合、水温をヒータ入口温度センサ６が１０．５℃として検知し、ヒータ出口温度センサ７が８．５℃として検知すると仮定する。この場合、個体バラツキにより、ヒータ入口温度センサ６は真値（１０℃）に対して＋０．５℃を出力することになる。ヒータ出口温度センサ７は真値（１０℃）に対してー１．５℃を出力することになる。
【００３６】
ここで補正用定数設定処理では、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）と、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）とを加算し、加算値をセンサの数（２）で除算して平均値（９．５℃，（１０．５℃＋８．５℃）／２＝９．５℃）を求め、この平均値を仮想真値Ｔvirとして設定する。このように仮想真値Ｔvirは、計測温度Ｔinと計測温度Ｔoutとの間に存在する。
【００３７】
出口側については、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）を差し引いた値（９．５℃−８．５℃＝プラス１℃）を、ヒータ出口温度センサ７の補正用定数τ１とする。この場合、補正用定数τ１はプラス１℃となる。
【００３８】
また入口側については、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）を差し引いた値（９．５℃−１０．５℃＝マイマス１℃）を、ヒータ入口温度センサ６の補正用定数τ２とする。この場合、補正用定数τ２はマイマス１℃となる。ここで、所定の比率は１とされているため、特に比率を除算しない。
【００３９】
ここで、ヒータ出口温度センサ７の補正後の温度は、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）と補正値τ１（プラス１℃）とを加算して９．５℃（８．５℃＋（＋１℃）＝９．５℃）となる。これをヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outとする。また、ヒータ入口温度センサ６の水の補正後の温度は、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）と補正用定数τ２（マイマス１℃）とを加算して９．５℃（１０．５℃＋（−１℃）＝９．５℃）となる。これをヒータ入口温度センサ６の補正温度Ｔ’inとする。
【００４０】
図４は、給水路１を流れる１０．０℃の水をヒータ３により加熱し、目標温度が３９．５℃の温水が生成される例を示す。制御回路１０（制御手段）は、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinの信号を検知すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号を検知する。この場合、前述したように、計測温度Ｔoutが３９．５℃として実際に計測（補正前）されたと考える。この場合、ヒータ出口温度センサ７は前述したように真値（１０℃）に対してー１．５℃を出力するセンサであるため、ヒータ３により加熱された後の温水の温度の真値は、４１．０℃（３９．５℃＋１．５℃＝４１．０℃）であると考えられる。従って、補正処理が実行されないときには、目標温度３９．５℃であるにもかかわらず、温水の実際の温度は４１．０℃となり、目標温度よりもかなり高温の温水で局部を洗浄することになる。
【００４１】
これに対して制御回路１０（制御手段）が補正処理を実行する場合には、制御回路１０は、ヒータ出口温度センサ７の実際の計測温度を補正した後の温水の温度Ｔ’outが目標温度３９．５℃となるように制御する。この場合、ヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outは、これの実際の計測温度Ｔoutと補正用定数τ１（プラス１℃）とを加算したものであり、３９．５℃である。従って、ヒータ出口温度センサ７の実際の計測温度は３８．５℃（３９．５℃−１℃＝３８．５℃）である。この場合、ヒータ出口温度センサ７は前述したように真値に対してー１．５℃を出力するセンサであるため、ヒータ３で加熱された後の温水の真値は４０．０℃（３８．５＋１．５℃＝４０．０℃）である。従って補正処理が実行されるときには、温水の目標温度が３９．５℃のとき、温水の実際の温度は４０．０℃となり、温水の目標温度と、温水の実際の温度とが接近し、制御の精度が向上する。故に、補正処理が実行されるときには、ヒータ入口温度センサ６およびヒータ出口温度センサ７に個体バラツキが存在するときであっても、温水の実際の温度は目標温度にかなり近くなり、適温化され、局部が温水により良好に洗浄される。表１はこれをまとめたものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
さて、上記したように本実施例に係る補正用定数設定処理では、ヒータ入口温度センサ６のセンサ出力値と、ヒータ出口温度センサ７のセンサ出力値との間の仮想真値Ｔvirを求め、そして、センサ出力値と仮想真値Ｔvirとの差を補正用定数τ１，τ２として設定する。この場合、それぞれのセンサ出力値を２で除算し、その後、二つの値を加算しても同様な結果が得られる。
【００４４】
図６の横軸は温度センサの出力値のバラツキを示し、縦軸は頻度を示す。（ａ）は、１個の温度センサの出力値のバラツキ分布を示す。（ａ）に示すように、温度センサは、平均値に対してプラス２℃〜マイナス２℃のバラツキがあると仮定し、標準偏差をσとする。（ｂ）は、センサ出力値を２で除算するときにおける出力値のバラツキ分布を示す。この場合、標準偏差はσｎ（σｎ＝１／２・σ）となる。
【００４５】
本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６とヒータ出口温度センサ７とが合計２個用いられるので、図７に示すように、２つのバラツキ分布が加算される。２つのバラツキ分布を加算した分布における標準偏差をσｚとする。この場合、次の式（１）〜（５）が成立する。
【００４６】
σｚ2＝σｎ2＋σｎ2…（１）
＝１／４・σ2＋１／４・σ2…（２）
＝１／２・σ2…（３）
＝０．５・σ2…（４）
σｚ≒０．７σ…（５）
従って、２個の温度センサが用いられる場合には、１個の温度センサが用いられる場合に比較して、センサ出力値のバラツキを考慮すると、公差を約７０％にでき、３割低減させることができる。
【００４７】
図８は制御回路１０のＣＰＵ１４が実行する補正用定数設定処理（補正用定数τ１、τ２を求める処理）のフローチャートを示す。先ず、補正用定数設定処理を開始する条件を読み込む（ステップＳ２）。補正用定数設定処理を開始する条件が満足されているか否か判定する（ステップＳ４）。補正用定数設定処理は、ヒータ３が発熱していない状態で行うことが好ましい。ここで、ユーザがノズル１０３から吐出する温水で局部を洗浄する洗浄処理の直前、洗浄処理の直後、ユーザが便座１０４に着座しているとき、ユーザが便座１０４に着座していないとき、夜間であるときには、ヒータ３が発熱していないので、補正用定数設定処理が実行される。
【００４８】
即ち、洗浄処理時にはヒータ３が発熱する。このため、洗浄処理の直前であれば、ヒータがまだ発熱していないため、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。洗浄処理の直後であれば、ヒータ３で暖められた温水を給水路１から排出させているため、給水路１のうちヒータ３の前後の通路には冷水が存在しており、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。また、深夜等の夜間であれば、洗浄処理によりヒータ３が発熱している頻度が少ないため、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。また、ユーザが便座１０４に着座しているときであれば、ヒータ３が発熱する洗浄処理が行われていない限り、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。また、ユーザが便座１０４に着座していないときであれば、洗浄処理が実行されておらず、ヒータ３が発熱していないため、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。
【００４９】
そして、補正処理を開始する条件が満足されていれば、ヒータ３をオフとする信号を出力する（ステップＳ６）。更に、給水路１のバルブ１ｖ（給水要素）を開放させることにより、給水路１のうちヒータ３前後の水を排出させ、ヒータ３前後の水を、ヒータ３で加熱されていない冷水（非加熱水）とする（ステップＳ８）。給水路１に温水が残留していると、検知誤差が発生するためである。この場合、ヒータ３前後の水を排出させるために、水をノズル１０３から排出させる。次に、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinの信号を検知すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号を読み込む（ステップＳ１０）。次に、一定時間（例えば１００ミリ秒）において、計測温度Ｔinおよび計測温度Ｔoutが変化しないか判定する（ステップＳ１２）。変化していれば、変化しなくなるまで、待機する。従ってステップＳ１０、Ｓ１２は、計測温度Ｔinおよび計測温度Ｔoutが安定化するまで待機する待機手段として機能する。
【００５０】
変化しなくなれば、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの差ΔＴを求める（ステップＳ１４）。差ΔＴと所定値ＴＸとを比較する（ステップＳ１６）。差ΔＴが所定値ＴＸよりも大きいとき、ヒータ入口温度センサ６またはヒータ出口温度センサ７が機能低下していると判定（ステップＳ１８）する。そして、センサが機能低下している旨のセンサ警報信号を警報器１７に出力する（ステップＳ２０）と共に、ヒータ３を発熱させないように制限する（ステップＳ２２）。これにより過剰に加熱された温水が吐出されることが未然に防止される。ステップＳ２０，Ｓ２２はセンサの機能低下を警報する警報手段として機能する。
【００５１】
ここで、差ΔＴが所定値ＴＸ以内であれば、差ΔＴが許容範囲内であるため、補正用定数設定処理を実行する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６は補正用定数設定手段として機能する。即ち、前述したように、補正用定数設定処理では、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinと、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutとを加算し、センサの数（２）で除算し、仮想真値Ｔvirを求める。仮想真値Ｔvirは計測温度Ｔinと計測温度Ｔoutとの間に設定される。なお、仮想真値Ｔvirを求めるにあたり、ヒータ出口温度センサ７の重み係数β１：ヒータ入口温度センサ６の重み係数β２＝１：１とされている。
【００５２】
図３を参照すれば、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）を差し引いた値（９．５℃−８．５℃＝プラス１℃）を、ヒータ出口温度センサ７の補正用定数τ１とする。また、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）を差し引いた値（９．５℃−１０．５℃＝マイマス１℃）を、ヒータ入口温度センサ６の補正用定数τ２とする。補正用定数τ１，τ２を求めるにあたり、所定の比率は１とする。次に、補正用定数τ１，τ２をメモリ１６のエリアに格納する（ステップＳ２８）。
【００５３】
図９は、制御回路１０のＣＰＵ１４が実行する温水生成処理のフローチャートを示す。人体の局部を温水で洗浄する洗浄スイッチ２０が操作されているとき、制御回路１０のＣＰＵ１４は所定時間ごとにプログラムのルーチンを繰り返して実行する。所定時間は一般的にはミリ秒のオーダーである。先ず、ＣＰＵ１４は、ユーザ水量設定手段９で設定されるノズル１０３から吐出される単位時間あたりのユーザ設定水量Ｑの信号と、ユーザ温度設定手段８で設定される温水の目標温度Ｔsetの信号、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinの信号と、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号とを読み込む（ステップＳＢ２）。次に、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算して補正温度Ｔ’inを求めると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算して補正温度Ｔ’outを求める（ステップＳＢ４）。次に、補正温度Ｔ’outと補正温度Ｔ’inとの間における温度偏差εを求める（ステップＳＢ６）。更に、ユーザ設定水量Ｑ、温度偏差ε、補正温度Ｔ’inに応じて、比例ゲインＫＰと積分ゲインＫＩとを設定する（ステップＳＢ８）。次に、設定水量Ｑと、温度偏差εと、比例ゲインＫＰと、積分ゲインＫＩとに応じて、ヒータ３に通電するデューティ値Ｄを求める（ステップＳＢ１０）。次に、デューティ値Ｄをヒータ３に出力する（ステップＳＢ１２）。これによりヒータ３が発熱する。
【００５４】
ここで本実施例によれば、ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑが増加すると、比例ゲインＫＰは次第に増加するように設定されている。これによりヒータ加熱量は水量の増加にヒータ３の発熱は対処することができる。更に、設定水量Ｑが増加すると、積分ゲインＫＩは次第に増加するように設定されている。これにより設定水量Ｑの増加にヒータ３の発熱は対処することができる。
【実施例２】
【００５５】
本発明の実施例２について具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施例においても、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより、計測温度Ｔinが補正されて補正温度Ｔ’inが求められる。またヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算することにより、計測温度Ｔoutが補正されて補正温度Ｔ’outが求められる。
【００５６】
人体の局部を洗浄する温水の温度を精度良く検知するためには、ヒータ出口温度センサ７のコストが高くなるものの、ヒータ出口温度センサ７の温度バラツキが小さく設定されている方が好ましい。そこで本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６の温度バラツキよりもヒータ出口温度センサ７の温度バラツキが小さく設定されている。従ってヒータ出口温度センサ７の重み係数β１は相対的に大きく、ヒータ入口温度センサ６の重み係数β２は相対的に小さくされている。
【００５７】
本実施例に係る補正定数設定処理では、ヒータ３が加熱作動していないときにおいて、給水路１に水を流し、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinを計測すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutを計測する。そして、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinおよびヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutにそれぞれの重み係数をつけつつ、入口温度検知センサ６の計測温度Ｔinとヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutとの平均値を求め、この平均値を仮想真値Ｔvirとする。
【００５８】
具体的には、ヒータ出口温度センサ７の重み係数β１が３であり、ヒータ入口温度センサ６の重み係数β２が１とする。この場合、次の式により仮想真値Ｔvirを求める。仮想真値Ｔvir＝（Ｔout×β１＋Ｔin×β２）／（β１＋β２）
従って、例えば、計測温度Ｔinが１２℃であり、計測温度Ｔoutが１０℃であるときには、仮想真値Ｔvir＝（１０℃×３＋１２℃×１）／（３＋１）＝４２／４＝１０．５℃
この仮想真値Ｔvir（１０．５℃）から計測温度Ｔout（１０℃）を差し引いた値であるプラス０．５℃（１０．５℃−１０℃＝＋０．５℃）を、ヒータ出口温度センサ７用の補正用定数τ１とする。また、仮想真値Ｔvir（１０．５℃）からヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１２℃）を差し引いた値であるマイナス１．５℃（１０．５℃−１２℃＝−１．５℃）を、ヒータ入口温度センサ６用の補正用定数τ２とする。なお、所定の比率は１とされている。
【００５９】
そして、１０℃の水をヒータ３により加熱して温水を生成しているとき、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutが３９℃である場合には、計測温度Ｔout（３９℃）と補正用定数τ１（プラス０．５℃）とを加算した値（３９．５℃）を、ヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outとする。
【００６０】
また、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１２℃）に補正用定数τ2（マイナス１．５℃）を加算した値１０．５℃（１２℃＋（−１．５℃）＝１０．５℃）を、ヒータ入口温度センサ６の補正温度Ｔ’inとする。
【００６１】
なお、上記した重み係数β１、重み係数β２は上記した値に限定されるものではなく、センサ６，７の精度に応じて、重み係数β１：重み係数β２＝Ｗ：１に設定でき、それ以外でも良い。Ｗは０．００１〜１０００までの値で、例えば１〜２０までの値、１〜１０までの値、１〜５までの値、または、２、４に設定できる。
【実施例３】
【００６２】
本発明の実施例３について図１０を参照しつつ具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施例においても、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより計測温度Ｔinが補正されて補正温度Ｔ’inが求められる。またヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算することにより計測温度Ｔoutが補正されて補正温度Ｔ’outが求められる。
【００６３】
図１０は本実施例の制御回路１０が実行する制御内容のブロック図を示す。このブロック図は、速度型のＰＩ制御を行うものである。図１０に付記した（１）〜（１５）の手順にしたがって説明する。
（１）ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑに応じて、積分ゲイン設定部２００により積分ゲインＫＩを設定する。
（２）ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑに応じて、比例ゲイン設定部２０１により比例ゲインＫＰを設定する。ここで、比例ゲイン設定部２０１および積分ゲイン設定部２００は、ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑに応じて制御定数を変更する制御定数変更手段２０３を構成する。
（３）ヒータ入口温度センサ６で検知される加熱される前の水の補正温度Ｔ’inに応じて、積分ゲイン調整比率設定部２０４により、積分ゲインＫＩの調整比率α２を設定する。
（４）ヒータ入口温度センサ６で検知される加熱される前の水の補正温度Ｔ’inに応じて、比例ゲイン調整比率設定部２０５により、比例ゲインＫＰの調整比率α１を設定する。ここで、比例ゲイン調整比率設定部２０５および積分ゲイン調整比率設定部２０４は、ヒータ３で加熱される前の水の温度に応じて制御定数（比例ゲインＫＰおよび積分ゲインＫＩ）を調整する制御定数調整比率設定部２０７を構成する。
（５）ユーザ温度設定手段８で設定される目標温度Ｔsetと、ヒータ出口温度センサ７で検知される水の補正温度Ｔ’outとの差である温度偏差εを、演算部１１０で求める。したがって本実施例によれば、ヒータ出口温度センサ７で検知される水の補正温度Ｔ’outはフィードバック制御される。
（６）今回の温度偏差εと積分ゲインＫＩとを演算部１１２により乗算することにより、演算量ε・ＫＩを求める。
（７）今回の温度偏差εと、温度偏差の前回値ε’との変化量Δεを演算部１１４により求める。ここで、温度偏差の前回値ε’は第１記憶要素１６１（メモリ１６の所定のエリア）に格納されている。温度偏差の前回値ε’とは、今回実行しているルーチンよりも前回のルーチンにおける温度偏差を意味する。なお、初回のルーチンでは温度偏差の前回値ε’は０とされる。
（８）温度偏差εの変化量Δεと比例要素の比例ゲインＫＰとを演算部１１８により乗算し、演算量Δε・ＫＰを求める。
（９）（６）で求めた演算量ε・ＫＩと、積分ゲインＫＩの調整比率α２とを演算部１２０により乗算し、第２操作量Ｈ２を求める。
（１０）（８）で求めた演算量Δε・ＫＰと、比例ゲインＫＰの調整比率α１とを演算部１２２により乗算し、第１操作量Ｈ１を求める。
（１１）第１操作量Ｈ１と第２操作量Ｈ２とを演算部１２６で加算し、合計操作量Ｈｔを求める。ここで、第２記憶要素１６２（メモリ１６の所定のエリア）にはデューティ値の前回値Ｄ’が格納されている。
【００６４】
なお、初回のルーチンではデューティ値の前回値Ｄ’は０とされる。そして制御回路１０は、第２記憶要素１６２に格納されているデューティ値の前回値Ｄ’を基礎とし、デューティ値の前回値Ｄ’と合計操作量Ｈｔとを演算部１３０により加算する。これにより制御回路１０は、今回のデューティ値Ｄを求める。そして制御回路１０は、今回のデューティ値Ｄをヒータ３に出力する。今回のデューティ値Ｄ は、設定水量Ｑ、ヒータ出口温度センサ７で検知される水の補正温度Ｔ’out、ヒータ入口温度センサ６で検知される水の補正温度Ｔ’in、温度偏差ε、温度偏差εの変化量Δε、比例ゲインＫＰ、積分ゲインの調整比率α１、積分ゲインＫＩ、積分ゲインＫＩの調整比率α２を考慮している。この結果、前述したように、ユーザ水量設定手段９で水の設定水量Ｑが変更されるとしても、デューティ値Ｄを迅速に且つ適切に応答させることができる。
【００６５】
更に、ヒータ入口温度センサ６で検知される加熱される前の水の補正温度Ｔ’inが変化するとき、補正温度Ｔ’inの変化に応じて、制御定数変更手段２０７は、比例ゲインＫＰに関する調整比率α１、積分ゲインＫＩに関する調整比率α２をそれぞれ求める。そして制御回路１０は、調整比率α１および調整比率α２に応じてデューティ値Ｄ（制御量）を調整する。この結果、季節の変化等により加熱される前の水の補正温度Ｔ’inが変化するとしても、デューティ値Ｄを迅速に且つ適切に応答させることができ、温水の温度オーバーが抑制される。
【００６６】
更に本実施例によれば、図１０から理解できるように、制御回路１０は、第２記憶要素１６２（メモリ１６の所定のエリア）に格納されているデューティ値の前回値Ｄ’を基礎として用い、デューティ値の前回値Ｄ’と合計操作量Ｈｔとを加算して今回のデューティ値Ｄを求める。このため、デューティ値の前回値Ｄ’を用いない場合に比較して、制御回路１０による演算時間が短縮される。故に、設定水量Ｑの変更、あるいは、加熱される前の水の補正温度Ｔ’inの変化があるとき、ヒータ３に通電する電流のデューティ値Ｄを一層迅速に応答させることができ、ヒータ３の応答性を高めることができる。
【００６７】
また本実施例によれば、制御回路１０は、図１０から理解できるように、第１記憶要素１６１（メモリ１６の所定のエリア）に格納されている温度偏差εの前回値ε’を基礎として用い、温度偏差εの今回値と温度偏差の前回値ε’との差Δεを演算部１１４で求める。そして、Δεと比例ゲインＫＰとの乗算に応じて、第１操作量Ｈ１を求めることにしている。このため、温度偏差εの前回値ε’を用いない場合に比較して、制御回路１０による演算時間が短縮される。故に、設定水量Ｑの変更、あるいは、加熱される前の水の計測温度Ｔinの変化があるとき、ヒータ３に通電する電流のデューティ値Ｄを一層迅速に応答させることができ、ヒータ３の応答性を高めることができ、局部を洗浄する温水の温度が適切化される。
【実施例４】
【００６８】
本発明の実施例４について具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施例によれば、ユーザ温度設定手段で設定された温水の目標温度をＴset［℃］とし、ヒータ入口温度センサ６で検知された水の補正温度をＴ’in［℃］とし、ユーザ水量設定手段９で設定された水の設定水量をＱset［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、γを設定値とするとき、制御回路１０（制御手段）は、例えば、下記の式（Ａ）に基づいてデューティ値Ｄ（ヒータ電力物理量）を求めることができる。
【００６９】
｛（Ｔset−Ｔ’in）×Ｑset］×γ｝（但し、γは実数）……（Ａ）
更に、ヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outが温水の目標温度Ｔsetに一致するように、フィードバック制御されている。
【００７０】
本実施例においても、ヒータ出口温度センサ７で計測された計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算することにより計測温度Ｔoutが補正されて、補正温度Ｔ’outが求められている。また、ヒータ入口温度センサ６で計測された計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより計測温度Ｔinが補正されて、補正温度Ｔ’inが求められている。設定値γとしては実験等に基づいて適宜設定でき、固定値でも良いし、変動値でも良く、整数、分数、少数点付き数字を含む。
【００７１】
本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６で計測された計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより計測温度Ｔinが補正されて補正温度Ｔ’inが求められているため、上記した式（Ａ）に基づいてデューティ値Ｄが適正化され、局部を洗浄する温水の温度が適切化される。
【００７２】
（他の実施例）
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。例えば、上記した各実施例によれば、ヒータ３に電流をパルス的に通電し、電流のデューティ値Ｄを変更することにより、ヒータ３に通電するヒータ電力物理量を変更することにしているが、これに限らず、直流電流をヒータ３に連続的に通電しつつ、その電流値を適宜増加または減少させる形態としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は人体等の局部を洗浄するシャワートイレにおいて、局部の洗浄に使用する水を迅速に加熱する瞬間給湯式の温度制御装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例１に係り、温度制御装置を搭載するシャワートイレの斜視図である。
【図２】実施例１に係り、温度制御装置のブロック図である。
【図３】給水路に１０℃の水を供給すると共に、ヒータ入口温度センサおよびヒータ出口温度センサで水温を計測している状態（補正処理なしと補正処理有り）を示す構成図である。
【図４】給水路に１０℃の水を供給すると共に水をヒータで加熱し、ヒータ入口温度センサおよびヒータ出口温度センサで水温を計測している状態（補正処理なし）を示す構成図である。
【図５】給水路に１０℃の水を供給すると共に水をヒータで加熱し、ヒータ入口温度センサおよびヒータ出口温度センサで水温を計測している状態（補正処理有り）を示す構成図である。
【図６】温度センサの計測温度のバラツキを説明するグラフである。
【図７】２つの温度センサが用いられているときにおける計測温度のバラツキを説明するグラフである。
【図８】実施例１に係り、制御回路が実行する補正用定数設定処理のフローチャートである。
【図９】実施例１に係り、制御回路が実行する温水生成処理のフローチャートである。
【図１０】実施例３に係り、制御回路が実行する制御内容を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００は便器、１０１は操作盤、１０２は基部、１０３はノズル（温水吐出部）、１０４は便座、１０５は便蓋、１は給水路、３はヒータ、４は水量変更器、６はヒータ入口温度センサ（ヒータ入口温度検知手段）、７はヒータ出口温度センサ（ヒータ出口温度検知手段）、８はユーザ温度設定手段（温水温度設定手段）、９はユーザ水量設定手段、１０は制御回路（制御手段）、１１はデューティ値発生回路、１４はＣＰＵ、１６はメモリ（記憶要素）、１６１は第１記憶要素、１６２は第２記憶要素を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は局部洗浄用の水を迅速に加熱する方式を採用する瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャワートイレでは、ノズルから吐出させて局部を洗浄する水を温水として温水タンクに貯留する方式が採用されている。しかしこの方式では、容積が大きな温水タンクが設けられているため、省スペース化、省エネルギ化を図るには限界がある。
【０００３】
そこで、近年、局部を洗浄するときに、ノズルから吐出する水を迅速に加熱する瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置が知られている（特許文献１）。この場合、温水タンクを廃止または小型化でき、省スペース化、省エネルギ化を図るのに有利である。このような温度制御装置として、局部を洗浄するための水が存在する給水部の水を加熱するヒータと、ヒータで加熱される水を局部に向けて吐出するノズルと、ヒータで加熱した後の水の温度を検知するヒータ出口温度検知手段と、ノズルから吐出される水の目標温度を設定する温水温度設定手段と、ノズルから吐出される単位時間あたりの水の水量を設定するユーザ水量設定手段とを備えているものが知られている。
【０００４】
また、蓄熱槽と、蓄熱槽の温水と水道水とを混合するミキシングユニットと、ミキシングユニットを通過した温水を加熱する熱源機と、ミキシングユニットの下流側の温度を検知する混合水サーミスタと、熱源機の下流側の温度を検知する給湯サーミスタとを備えるコージェネレーションシステムやソーラーシステムの給湯システムが開示されている（特許文献３）。このものによれば、熱源機の非運転状態では、混合水サーミスタが検知する温度に応じてミキシングユニットを制御して、温水の温度が設定温度に一致するように温度制御する。また、熱源機の運転状態では、給湯サーミスタが検知する温度に応じて熱源機を制御して温水の温度が設定温度に一致するように温度制御する。
【０００５】
このシステムによれば、混合水サーミスタおよび給湯サーミスタは同一経路上に設けられているため、熱源機が未作動のときには、混合水サーミスタによる計測温度と給湯サーミスタによる計測温度とが本来的には同一であるはずである。しかし同一の温度の温水を計測していたとしても、双方の計測温度に差があることがある。この場合、熱源機の非運転状態から熱源機の運転状態に移行するとき、熱源機の非運転状態においては混合水サーミスタを基準として温水の温度が設定されていたにもかかわらず、熱源機の運転状態においては給湯サーミスタを基準として温水の温度が設定されることになる。このため熱源機の非運転状態と熱源機の運転状態とにおいて、温水の温度に差が生じてしまう。そこで特許文献３に係る技術によれば、熱源機が未作動のときには、混合水サーミスタによる計測温度と給湯サーミスタによる計測温度との差ｈを求め、この差を考慮する。即ち、熱源機が未作動のとき、混合水サーミスタによる計測温度が４０℃であり、給湯サーミスタによる計測温度が４０．８℃のときには、その差ｈ（０．８℃）を求める。熱源機の非運転状態のときには、混合水サーミスタによる計測温度が基準であるため、温水は４０℃に設定される。しかし熱源機の非運転状態から熱源機の運転状態に移行するとき、温水の実際の温度が４０℃であるにもかかわらず、温度を高めに検知する給湯サーミスタによる計測温度が基準であるため、温水の温度が０．８℃低下するように制御され、結果として、実際の温水の温度は３９．２℃されてしまう問題がある。そこで特許文献２に係る技術によれば、熱源機の非運転状態から熱源機の運転状態に移行するとき、給湯サーミスタによる実際の計測温度に、前記した差（ｈ）を加算し、その加算した温度に温水の温度を維持するように制御することにしている。
【０００６】
更に、Ａ／Ｄ変換回路で変換されたデジタルの電圧値に対して補正演算を行い、補正演算後の電圧値を用いて温度制御する給湯温度制御装置が開示されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−１３２０６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１４２５８号公報
【特許文献３】特開２００５−０３０６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、温度センサには精度の公差が存在する。例えば、温水の温度の真値に対して一般的にはプラスマイナス２％程度の公差が存在する。従って温水の目標温度に対して、温水の温度がプラス２℃〜マイナス２℃の範囲でずれるおそれがある。このため温水で局部を洗浄するとき、使用者の意図と相違する温度の温水が吐出されるおそれがあり、洗浄処理の快適性の更なる向上には限界がある。そこで、製造工程において、温度センサのうちバラツキが少ないものを選別し、バラツキが少ない温度センサを組み付けているが、この方策ではコストアップの要因となる。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされるものであり、温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止するのに有利な瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御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】
本発明に係る瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置は、人体の局部を洗浄するために給水路を流れる水を加熱するヒータと、
ヒータで加熱された水を人体の局部に向けて吐出する温水吐出部と、
温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetを設定する温水温度設定手段と、
ヒータで加熱される前の水の温度を検知するヒータ入口温度検知手段と、
ヒータで加熱された後の温水の温度を検知するヒータ出口温度検知手段と、
ヒータを制御する制御手段とを具備するシャワートイレの温度制御装置において、
制御手段は、
ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共にヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知し、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１を設定する補正用定数設定手段と、
ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度とする補正処理を実行する補正手段と、
温水温度設定手段で設定された温水の目標温度Ｔsetと、補正手段で補正された前記ヒータ出口温度検知手段の補正温度とが対応するように、ヒータに対する制御量を設定する制御量設定手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、補正定数設定手段は、ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共にヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知する。更に補正定数設定手段は、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように、ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１を設定する。
【００１１】
補正手段は、ヒータ出口温度検知手段の計測温度に補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度とする補正処理を実行する。これにより温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる。上記した補正用定数設定処理は、製造時に行っても良いし、使用段階において定期的または不定期的に行ってもよい。使用段階において補正用定数設定処理を定期的または不定期的に行えば、温度検知手段が経年劣化するときであっても、温度検知手段の経年劣化に起因するバラツキに対処でき、バラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度検知手段のバラツキによる温水の温度の不適切化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によれば、制御手段は、ヒータに通電するヒータ電力物理量を制御する手段である。本発明によれば、ヒータは交流用でも直流用でも良い。ヒータ電力物理量は、ヒータに通電する電流のデューティ値または電流値である形態を例示することができる。デューティ値は｛オン時間／（オン時間＋オフ時間）｝と定義される。
【００１４】
本発明によれば、補正用定数設定手段は、ヒータが加熱作動していないとき、ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinとヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの間に仮想真値Ｔvirを設定し、仮想真値Ｔvirからヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutを差し引いた値に所定の比率ｋ（ｋは０．１〜１．３の任意の数で、主として１を用いる）を乗算した値を、ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１とする形態が例示される。仮想真値Ｔvirについては、計測温度Ｔinと計測温度Ｔoutとの加算値を温度検知手段の数(例えば２個)で除算して仮想真値Ｔvirを求めることができる。
【００１５】
補正手段は、ヒータが加熱作動しているとき、ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算した値を、ヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとする。これによりヒータ出口温度検知手段の計測温度の適切化が図られる。
【００１６】
また本発明によれば、補正用定数設定手段は、仮想真値Ｔvirからヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinを差し引いた値に比率ｋ（ｋは０．１〜１．３の任意の数で、主として１を用いる）を乗算した値を、ヒータ入口温度検知手段用の補正用定数τ２として設定する形態が例示される。補正手段は、ヒータが加熱作動しているとき、ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinに補正用定数τ2を加算した値を、ヒータ入口温度検知手段の補正温度Ｔ’inとする。これによりヒータ入口温度検知手段の計測温度の適切化が図られる。前記した比率としては、０．７〜１．３倍は、０．８〜１．２の任意値、０．９〜１．１の任意値、０．９５〜１．０５の任意値、０．９８〜１．０２の任意値が例示される。
【００１７】
本発明によれば、差ΔＴが所定値よりも大きいときには、ヒータ入口温度検知手段および／またはヒータ出口温度検知手段が経年劣化等により機能低下しているおそれが高い。そこで本発明によれば、ΔＴが所定値よりも大きいとき、温度検知手段が機能低下している警報信号を出力するか、あるいは、ヒータの発熱を制限する警報手段を有する形態が例示される。これによりヒータの発熱が適正化し、不適切な温度の温水が局部に向けて吐出されることが抑制される。
【００１８】
本発明によれば、ヒータが発熱していないときに、補正用定数設定手段は、ユーザが温水吐出部から吐出する温水で局部を洗浄する洗浄処理の直前、洗浄処理の直後、ユーザが便座に着座しているとき、ユーザが便座に着座していないとき、夜間であるときのうちの少なくとも一つの条件が満たされるとき、ヒータを発熱させない条件の下で、補正用定数設定処理を実行する形態が例示される。これらの条件が満足されるときには、局部を洗浄する洗浄処理に直接影響を与えない。
【００１９】
本発明によれば、温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetをユーザが設定する温水温度設定手段が設けられている形態が例示される。
【００２０】
本発明によれば、制御手段は、温水温度設定手段で設定される温水の目標温度Ｔsetと前記ヒータ出口温度検知手段で検知される温水の補正温度Ｔ’outとの間の温度偏差εを求めると共に、ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量および／または前記温度偏差εに応じて制御定数を設定し、設定水量と温度偏差と制御定数とに応じてヒータに対する制御量を設定すると共に、且つ、ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度に応じて、制御量または制御定数を調整する形態が例示される。ここで、制御定数は、比例要素の比例ゲインと、積分要素の積分ゲインである形態が例示される。比例要素は、温水の目標温度Ｔsetとヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとの差である温度偏差εに比例した操作量を与える要素である。比例ゲインは比例要素で用いられる定数である。積分要素は、温水の目標温度Ｔsetとヒータ出口温度検知手段の補正温度Ｔ’outとの差である温度偏差ε（Ｔset−Ｔ’out）の時間による積分値に比例した大きさで操作量を変化させる要素である。積分ゲインは、積分要素で用いられる定数である。ここで、ユーザ水量設定手段で設定される設定水量が増加すると、比例ゲインおよび積分ゲインは増加するように設定されている形態が例示される。これにより水の設定水量が増加するとしても、水の設定水量の増加に対処できる。
【００２１】
本発明によれば、制御手段は、ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると比例ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると比例ゲインを減少する形態が例示される。これにより加熱される前の水の温度が低温になっても、比例ゲインが増加されるので、ヒータによる加熱量が増加し、加熱される前の水の温度の変化に対処できる。また、加熱される前の水の温度が高温になっても、比例ゲインが減少するので、ヒータによる加熱量が減少し、加熱された温水の温度オーバーが抑えられる。
【００２２】
制御手段は、ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると積分ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると積分ゲインを減少する形態が例示される。
【００２３】
本発明によれば、ヒータに通電するヒータ電力物理量を記憶する第１記憶要素が設けられており、制御手段は、所定時間毎にヒータ電力物理量を更新しており、温水温度設定手段で設定される温水の目標温度とヒータ出口温度検知手段で検知される温水の温度との温度偏差を求め、今回求めた温度偏差に関する物理量と制御定数とに基づく合計操作量を求め、第１記憶要素に記憶されている前回のヒータ電力物理量を基礎とし、前回のヒータ電力物理量と今回求めた合計操作量とを加算して今回のヒータ電力物理量を更新する形態が例示される。この場合、第１記憶要素に記憶されている前回のヒータ電力物理量を基礎として用いるため、制御手段の制御時間が短縮される。
【００２４】
合計操作量は、温度偏差に関する物理量と比例要素の比例ゲインとに基づく第１操作量と、温度偏差に関する物理量と積分要素の積分ゲインとに基づく第２操作量との合計から求められる形態が例示される。比例要素と積分要素とにより制御されるので、加熱後の温水の温度の応答性が向上する。
【００２５】
本発明によれば、温度偏差を記憶する第２記憶要素が設けられており、制御手段は、第２記憶要素に記憶されている前回の温度偏差と今回求めた温度偏差との差を求め、この差と比例要素の比例ゲインとに応じて操作量を求める形態が例示される。この場合、第２記憶要素に記憶されている前回の温度偏差を基礎として用いるため、制御手段の制御時間が短縮される。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例１について図１〜図９を参照しつつ具体的に説明する。洋式の便器１００に装備されているシャワートイレ（人体局部洗浄装置）は、便器１００に搭載される操作盤１０１を有する基部１０２と、基部１０２に装備される第１ノズル１０３ｆと、基部１０２に装備される第２ノズル１０３ｓと、基部１０２に上下方向に回動可能に装備される便座１０４と、基部１０２に上下方向に回動可能に装備される便蓋１０５とを有する。基部１０２の内部に温度制御装置が設けられている。第１ノズル１０３ｆは排便局部および女性局部のうちの一方を洗浄するものである。第２ノズル１０３ｓは排便局部および女性局部のうちの他方を洗浄するものである。温度制御装置のヒータ３で加熱される水は、操作盤１０１の洗浄スイッチ２０の操作に応じて、第１ノズル１０３ｆおよび第２ノズル１０３ｓのいずれか一方に適宜切り替えられて吐出されるため、以下、第１ノズル１０３ｆおよび第２ノズル１０３ｓを含めて単にノズル１０３（温水吐出部に相当）という。
【００２７】
図２はシャワートイレの温度制御装置に関するブロック図を示す。図２に示すように、温度制御装置は、人体の局部を洗浄するために水源１ａ（一般的には水道管）とノズル１０３とを接続すると共に水源の水を流す給水部としての給水路１と、給水路１を開閉する給水要素としてのバルブ１ｖと、給水路１を流れる水の水量を検知する水量センサ２と、給水路１を流れる水を加熱して温水とするヒータ材料（一般的にはセラミックスまたは金属）を基材とするヒータ３と、給水路１の先端に設けられヒータ３で加熱される水を局部に向けて吐出するノズル１０３（第１ノズル１０３ｆ、第２ノズル１０３ｓ）と、給水路１に設けられノズル１０３から吐出する水量を変更する水量変更器４と、ヒータ３に過電流が流れるときヒータ３に通電する電流を遮断する温度ヒューズ５と、ヒータ３で加熱される前の水の温度を計測するヒータ入口温度検知手段としてのヒータ入口温度センサ６と、ヒータ３で加熱された後の水の温度を計測するヒータ出口温度検知手段としてのヒータ出口温度センサ７と、ノズル１０３から吐出される水の目標温度を設定するユーザ温度設定手段８（温水温度設定手段）と、ノズル１０３から吐出される単位時間あたりの水の水量を設定するユーザ水量設定手段９と、制御回路１０と、制御回路１０からの信号に応じてデューティ値Ｄを発生させるデューティ値発生回路１１とを備えている。デューティ値発生回路１１はＰＷＭ制御回路により構成でき、ヒータ３供給電源回路１２に接続されている。
【００２８】
給水路１は長い導管で形成されている。制御回路１０は、各信号が入力される入力処理回路１３と、ＣＰＵ１４と、制御信号を出力する出力処理回路１５と、記憶要素としてのメモリ１６とを有する。制御回路１０およびデューティ値発生回路１１は制御手段を構成する。更に、図２に示すように、水量変更器４を作動させるモータ等の第１駆動部４ｍ、ノズル１０３を作動させるモータ等の第２駆動部１０３ｍが設けられている。制御回路１０は第１駆動部４ｍ及び第２駆動部１０３ｍの作動、警報器１７の作動を制御する信号を出力する。
【００２９】
図２に示すように、ユーザ温度設定手段８、ユーザ水量設定手段９、洗浄スイッチ２０が操作盤１０１には装備されている。ユーザ温度設定手段８の信号、ユーザ水量設定手段９の信号、洗浄スイッチ２０の信号、ヒータ入口温度センサ６の信号、ヒータ出口温度センサ７の信号は、それぞれ制御回路１０の入力処理回路１３に入力される。ユーザがユーザ水量設定手段９を操作して設定水量Ｑを切り替えると、ユーザ水量設定手段９からの信号により第１駆動部４ｍは水量変更器４を作動させ、これによりノズル１０３から吐出する単位時間の水量を制御する。
【００３０】
デューティ値発生回路１１で発生したデューティ値Ｄに応じてパルス状の電流が温度ヒューズ５を介してヒータ３に通電され、デューティ値Ｄに応じてヒータ３が発熱する。デューティ値Ｄが大きいとき、ヒータ３による加熱量は増加する。デューティ値Ｄが小さいとき、ヒータ３による加熱量は減少する。デューティ値Ｄ[％]は｛オン時間／（オン時間＋オフ時間）×１００％｝と定義される。
【００３１】
ユーザがユーザ温度設定手段８を操作して水の目標温度Ｔsetを変更すると、ユーザ温度設定手段８からの信号に応じて、デューティ値発生回路１１から出力される電流のデューティ値Ｄが変更され、ひいては単位時間当たりのヒータ３の加熱量が変更される。これによりノズル１０３から吐出する水の温度が適温化される。
【００３２】
このように求めたデューティ値Ｄで電流がヒータ３に通電され、ヒータ３が加熱し、給水路１の水を加熱する。これにより加熱される水がノズル１０３から吐出され、人体の局部の洗浄に使用される。このように変更されるデューティ値Ｄで電流がヒータ３に通電され、ヒータ３が加熱し、給水路１の水を加熱する。これにより加熱される水がノズル１０３から吐出され、局部の洗浄に使用される。この結果、ユーザ水量設定手段９で水の設定水量Ｑが変更されることに伴い、ノズル１０３から吐出される単位時間あたりの水の設定水量Ｑの変更があったとしても、設定水量Ｑの変更に対してデューティ値Ｄを迅速に応答させることができ、ヒータ３の加熱量を迅速に応答させることができる。故に、ノズル１０３から吐出される水の温度の変動を抑制するのに有利となり、人体の局部の洗浄時において、ユーザが水温変動の違和感を感じるおそれが改善される。
【００３３】
さて、本実施例によれば、制御回路１０（制御手段）は、ヒータ３が加熱作動していないとき、補正用定数設定処理を実行する。補正用定数設定処理は、製造時に実行でき、また、便座が便器に据え付けられている状態では、定期的または不定期的に実行する。補正用定数設定処理は、ヒータ入口温度センサ６とヒータ出口温度センサ７とで同一の温度の水の温度を計測することが前提とされる。このため、補正用定数設定処理は、ヒータ３が加熱作動していないときに実行される。
【００３４】
補正用定数設定処理では、制御回路１０は、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinの信号を検知すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号を検知する。そして、ヒータ３が発熱しておらず、給水路１のうちヒータ３の前後の水の温度が本来的には同一であるときであっても、ヒータ出口温度センサ７で検知される計測温度Ｔoutと温度ヒータ入口温度センサ６により検知したＴinとの間に差ΔＴが存在するときがある。これは、ヒータ出口温度センサ７および温度ヒータ入口温度センサ６により個体バラツキに起因するものと推察される。この場合、制御回路１０は、温度ヒータ出口温度センサ７用の補正用定数としてτ１を設定し、温度ヒータ入口温度センサ６用の補正用定数としてτ２を設定し、メモリ１６のエリアに格納しておく。
【００３５】
補正用定数設定処理について更に説明を加える。例えば、１０．０℃の水が給水路１を流れるときを考える（図３参照）。この場合、水温をヒータ入口温度センサ６が１０．５℃として検知し、ヒータ出口温度センサ７が８．５℃として検知すると仮定する。この場合、個体バラツキにより、ヒータ入口温度センサ６は真値（１０℃）に対して＋０．５℃を出力することになる。ヒータ出口温度センサ７は真値（１０℃）に対してー１．５℃を出力することになる。
【００３６】
ここで補正用定数設定処理では、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）と、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）とを加算し、加算値をセンサの数（２）で除算して平均値（９．５℃，（１０．５℃＋８．５℃）／２＝９．５℃）を求め、この平均値を仮想真値Ｔvirとして設定する。このように仮想真値Ｔvirは、計測温度Ｔinと計測温度Ｔoutとの間に存在する。
【００３７】
出口側については、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）を差し引いた値（９．５℃−８．５℃＝プラス１℃）を、ヒータ出口温度センサ７の補正用定数τ１とする。この場合、補正用定数τ１はプラス１℃となる。
【００３８】
また入口側については、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）を差し引いた値（９．５℃−１０．５℃＝マイマス１℃）を、ヒータ入口温度センサ６の補正用定数τ２とする。この場合、補正用定数τ２はマイマス１℃となる。ここで、所定の比率は１とされているため、特に比率を除算しない。
【００３９】
ここで、ヒータ出口温度センサ７の補正後の温度は、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）と補正値τ１（プラス１℃）とを加算して９．５℃（８．５℃＋（＋１℃）＝９．５℃）となる。これをヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outとする。また、ヒータ入口温度センサ６の水の補正後の温度は、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）と補正用定数τ２（マイマス１℃）とを加算して９．５℃（１０．５℃＋（−１℃）＝９．５℃）となる。これをヒータ入口温度センサ６の補正温度Ｔ’inとする。
【００４０】
図４は、給水路１を流れる１０．０℃の水をヒータ３により加熱し、目標温度が３９．５℃の温水が生成される例を示す。制御回路１０（制御手段）は、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinの信号を検知すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号を検知する。この場合、前述したように、計測温度Ｔoutが３９．５℃として実際に計測（補正前）されたと考える。この場合、ヒータ出口温度センサ７は前述したように真値（１０℃）に対してー１．５℃を出力するセンサであるため、ヒータ３により加熱された後の温水の温度の真値は、４１．０℃（３９．５℃＋１．５℃＝４１．０℃）であると考えられる。従って、補正処理が実行されないときには、目標温度３９．５℃であるにもかかわらず、温水の実際の温度は４１．０℃となり、目標温度よりもかなり高温の温水で局部を洗浄することになる。
【００４１】
これに対して制御回路１０（制御手段）が補正処理を実行する場合には、制御回路１０は、ヒータ出口温度センサ７の実際の計測温度を補正した後の温水の温度Ｔ’outが目標温度３９．５℃となるように制御する。この場合、ヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outは、これの実際の計測温度Ｔoutと補正用定数τ１（プラス１℃）とを加算したものであり、３９．５℃である。従って、ヒータ出口温度センサ７の実際の計測温度は３８．５℃（３９．５℃−１℃＝３８．５℃）である。この場合、ヒータ出口温度センサ７は前述したように真値に対してー１．５℃を出力するセンサであるため、ヒータ３で加熱された後の温水の真値は４０．０℃（３８．５＋１．５℃＝４０．０℃）である。従って補正処理が実行されるときには、温水の目標温度が３９．５℃のとき、温水の実際の温度は４０．０℃となり、温水の目標温度と、温水の実際の温度とが接近し、制御の精度が向上する。故に、補正処理が実行されるときには、ヒータ入口温度センサ６およびヒータ出口温度センサ７に個体バラツキが存在するときであっても、温水の実際の温度は目標温度にかなり近くなり、適温化され、局部が温水により良好に洗浄される。表１はこれをまとめたものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
さて、上記したように本実施例に係る補正用定数設定処理では、ヒータ入口温度センサ６のセンサ出力値と、ヒータ出口温度センサ７のセンサ出力値との間の仮想真値Ｔvirを求め、そして、センサ出力値と仮想真値Ｔvirとの差を補正用定数τ１，τ２として設定する。この場合、それぞれのセンサ出力値を２で除算し、その後、二つの値を加算しても同様な結果が得られる。
【００４４】
図６の横軸は温度センサの出力値のバラツキを示し、縦軸は頻度を示す。（ａ）は、１個の温度センサの出力値のバラツキ分布を示す。（ａ）に示すように、温度センサは、平均値に対してプラス２℃〜マイナス２℃のバラツキがあると仮定し、標準偏差をσとする。（ｂ）は、センサ出力値を２で除算するときにおける出力値のバラツキ分布を示す。この場合、標準偏差はσｎ（σｎ＝１／２・σ）となる。
【００４５】
本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６とヒータ出口温度センサ７とが合計２個用いられるので、図７に示すように、２つのバラツキ分布が加算される。２つのバラツキ分布を加算した分布における標準偏差をσｚとする。この場合、次の式（１）〜（５）が成立する。
【００４６】
σｚ2＝σｎ2＋σｎ2…（１）
＝１／４・σ2＋１／４・σ2…（２）
＝１／２・σ2…（３）
＝０．５・σ2…（４）
σｚ≒０．７σ…（５）
従って、２個の温度センサが用いられる場合には、１個の温度センサが用いられる場合に比較して、センサ出力値のバラツキを考慮すると、公差を約７０％にでき、３割低減させることができる。
【００４７】
図８は制御回路１０のＣＰＵ１４が実行する補正用定数設定処理（補正用定数τ１、τ２を求める処理）のフローチャートを示す。先ず、補正用定数設定処理を開始する条件を読み込む（ステップＳ２）。補正用定数設定処理を開始する条件が満足されているか否か判定する（ステップＳ４）。補正用定数設定処理は、ヒータ３が発熱していない状態で行うことが好ましい。ここで、ユーザがノズル１０３から吐出する温水で局部を洗浄する洗浄処理の直前、洗浄処理の直後、ユーザが便座１０４に着座しているとき、ユーザが便座１０４に着座していないとき、夜間であるときには、ヒータ３が発熱していないので、補正用定数設定処理が実行される。
【００４８】
即ち、洗浄処理時にはヒータ３が発熱する。このため、洗浄処理の直前であれば、ヒータがまだ発熱していないため、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。洗浄処理の直後であれば、ヒータ３で暖められた温水を給水路１から排出させているため、給水路１のうちヒータ３の前後の通路には冷水が存在しており、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。また、深夜等の夜間であれば、洗浄処理によりヒータ３が発熱している頻度が少ないため、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。また、ユーザが便座１０４に着座しているときであれば、ヒータ３が発熱する洗浄処理が行われていない限り、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。また、ユーザが便座１０４に着座していないときであれば、洗浄処理が実行されておらず、ヒータ３が発熱していないため、補正用定数設定処理を実行するにあたり、都合が良い。
【００４９】
そして、補正処理を開始する条件が満足されていれば、ヒータ３をオフとする信号を出力する（ステップＳ６）。更に、給水路１のバルブ１ｖ（給水要素）を開放させることにより、給水路１のうちヒータ３前後の水を排出させ、ヒータ３前後の水を、ヒータ３で加熱されていない冷水（非加熱水）とする（ステップＳ８）。給水路１に温水が残留していると、検知誤差が発生するためである。この場合、ヒータ３前後の水を排出させるために、水をノズル１０３から排出させる。次に、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinの信号を検知すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号を読み込む（ステップＳ１０）。次に、一定時間（例えば１００ミリ秒）において、計測温度Ｔinおよび計測温度Ｔoutが変化しないか判定する（ステップＳ１２）。変化していれば、変化しなくなるまで、待機する。従ってステップＳ１０、Ｓ１２は、計測温度Ｔinおよび計測温度Ｔoutが安定化するまで待機する待機手段として機能する。
【００５０】
変化しなくなれば、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの差ΔＴを求める（ステップＳ１４）。差ΔＴと所定値ＴＸとを比較する（ステップＳ１６）。差ΔＴが所定値ＴＸよりも大きいとき、ヒータ入口温度センサ６またはヒータ出口温度センサ７が機能低下していると判定（ステップＳ１８）する。そして、センサが機能低下している旨のセンサ警報信号を警報器１７に出力する（ステップＳ２０）と共に、ヒータ３を発熱させないように制限する（ステップＳ２２）。これにより過剰に加熱された温水が吐出されることが未然に防止される。ステップＳ２０，Ｓ２２はセンサの機能低下を警報する警報手段として機能する。
【００５１】
ここで、差ΔＴが所定値ＴＸ以内であれば、差ΔＴが許容範囲内であるため、補正用定数設定処理を実行する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６は補正用定数設定手段として機能する。即ち、前述したように、補正用定数設定処理では、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinと、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutとを加算し、センサの数（２）で除算し、仮想真値Ｔvirを求める。仮想真値Ｔvirは計測温度Ｔinと計測温度Ｔoutとの間に設定される。なお、仮想真値Ｔvirを求めるにあたり、ヒータ出口温度センサ７の重み係数β１：ヒータ入口温度センサ６の重み係数β２＝１：１とされている。
【００５２】
図３を参照すれば、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔout（８．５℃）を差し引いた値（９．５℃−８．５℃＝プラス１℃）を、ヒータ出口温度センサ７の補正用定数τ１とする。また、仮想真値Ｔvir（９．５℃）から、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１０．５℃）を差し引いた値（９．５℃−１０．５℃＝マイマス１℃）を、ヒータ入口温度センサ６の補正用定数τ２とする。補正用定数τ１，τ２を求めるにあたり、所定の比率は１とする。次に、補正用定数τ１，τ２をメモリ１６のエリアに格納する（ステップＳ２８）。
【００５３】
図９は、制御回路１０のＣＰＵ１４が実行する温水生成処理のフローチャートを示す。人体の局部を温水で洗浄する洗浄スイッチ２０が操作されているとき、制御回路１０のＣＰＵ１４は所定時間ごとにプログラムのルーチンを繰り返して実行する。所定時間は一般的にはミリ秒のオーダーである。先ず、ＣＰＵ１４は、ユーザ水量設定手段９で設定されるノズル１０３から吐出される単位時間あたりのユーザ設定水量Ｑの信号と、ユーザ温度設定手段８で設定される温水の目標温度Ｔsetの信号、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinの信号と、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutの信号とを読み込む（ステップＳＢ２）。次に、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算して補正温度Ｔ’inを求めると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算して補正温度Ｔ’outを求める（ステップＳＢ４）。次に、補正温度Ｔ’outと補正温度Ｔ’inとの間における温度偏差εを求める（ステップＳＢ６）。更に、ユーザ設定水量Ｑ、温度偏差ε、補正温度Ｔ’inに応じて、比例ゲインＫＰと積分ゲインＫＩとを設定する（ステップＳＢ８）。次に、設定水量Ｑと、温度偏差εと、比例ゲインＫＰと、積分ゲインＫＩとに応じて、ヒータ３に通電するデューティ値Ｄを求める（ステップＳＢ１０）。次に、デューティ値Ｄをヒータ３に出力する（ステップＳＢ１２）。これによりヒータ３が発熱する。
【００５４】
ここで本実施例によれば、ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑが増加すると、比例ゲインＫＰは次第に増加するように設定されている。これによりヒータ加熱量は水量の増加にヒータ３の発熱は対処することができる。更に、設定水量Ｑが増加すると、積分ゲインＫＩは次第に増加するように設定されている。これにより設定水量Ｑの増加にヒータ３の発熱は対処することができる。
【実施例２】
【００５５】
本発明の実施例２について具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施例においても、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより、計測温度Ｔinが補正されて補正温度Ｔ’inが求められる。またヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算することにより、計測温度Ｔoutが補正されて補正温度Ｔ’outが求められる。
【００５６】
人体の局部を洗浄する温水の温度を精度良く検知するためには、ヒータ出口温度センサ７のコストが高くなるものの、ヒータ出口温度センサ７の温度バラツキが小さく設定されている方が好ましい。そこで本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６の温度バラツキよりもヒータ出口温度センサ７の温度バラツキが小さく設定されている。従ってヒータ出口温度センサ７の重み係数β１は相対的に大きく、ヒータ入口温度センサ６の重み係数β２は相対的に小さくされている。
【００５７】
本実施例に係る補正定数設定処理では、ヒータ３が加熱作動していないときにおいて、給水路１に水を流し、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinを計測すると共に、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutを計測する。そして、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔinおよびヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutにそれぞれの重み係数をつけつつ、入口温度検知センサ６の計測温度Ｔinとヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutとの平均値を求め、この平均値を仮想真値Ｔvirとする。
【００５８】
具体的には、ヒータ出口温度センサ７の重み係数β１が３であり、ヒータ入口温度センサ６の重み係数β２が１とする。この場合、次の式により仮想真値Ｔvirを求める。仮想真値Ｔvir＝（Ｔout×β１＋Ｔin×β２）／（β１＋β２）
従って、例えば、計測温度Ｔinが１２℃であり、計測温度Ｔoutが１０℃であるときには、仮想真値Ｔvir＝（１０℃×３＋１２℃×１）／（３＋１）＝４２／４＝１０．５℃
この仮想真値Ｔvir（１０．５℃）から計測温度Ｔout（１０℃）を差し引いた値であるプラス０．５℃（１０．５℃−１０℃＝＋０．５℃）を、ヒータ出口温度センサ７用の補正用定数τ１とする。また、仮想真値Ｔvir（１０．５℃）からヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１２℃）を差し引いた値であるマイナス１．５℃（１０．５℃−１２℃＝−１．５℃）を、ヒータ入口温度センサ６用の補正用定数τ２とする。なお、所定の比率は１とされている。
【００５９】
そして、１０℃の水をヒータ３により加熱して温水を生成しているとき、ヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutが３９℃である場合には、計測温度Ｔout（３９℃）と補正用定数τ１（プラス０．５℃）とを加算した値（３９．５℃）を、ヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outとする。
【００６０】
また、ヒータ入口温度センサ６の計測温度Ｔin（１２℃）に補正用定数τ2（マイナス１．５℃）を加算した値１０．５℃（１２℃＋（−１．５℃）＝１０．５℃）を、ヒータ入口温度センサ６の補正温度Ｔ’inとする。
【００６１】
なお、上記した重み係数β１、重み係数β２は上記した値に限定されるものではなく、センサ６，７の精度に応じて、重み係数β１：重み係数β２＝Ｗ：１に設定でき、それ以外でも良い。Ｗは０．００１〜１０００までの値で、例えば１〜２０までの値、１〜１０までの値、１〜５までの値、または、２、４に設定できる。
【実施例３】
【００６２】
本発明の実施例３について図１０を参照しつつ具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施例においても、ヒータ入口温度センサ６による計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより計測温度Ｔinが補正されて補正温度Ｔ’inが求められる。またヒータ出口温度センサ７の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算することにより計測温度Ｔoutが補正されて補正温度Ｔ’outが求められる。
【００６３】
図１０は本実施例の制御回路１０が実行する制御内容のブロック図を示す。このブロック図は、速度型のＰＩ制御を行うものである。図１０に付記した（１）〜（１５）の手順にしたがって説明する。
（１）ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑに応じて、積分ゲイン設定部２００により積分ゲインＫＩを設定する。
（２）ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑに応じて、比例ゲイン設定部２０１により比例ゲインＫＰを設定する。ここで、比例ゲイン設定部２０１および積分ゲイン設定部２００は、ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量Ｑに応じて制御定数を変更する制御定数変更手段２０３を構成する。
（３）ヒータ入口温度センサ６で検知される加熱される前の水の補正温度Ｔ’inに応じて、積分ゲイン調整比率設定部２０４により、積分ゲインＫＩの調整比率α２を設定する。
（４）ヒータ入口温度センサ６で検知される加熱される前の水の補正温度Ｔ’inに応じて、比例ゲイン調整比率設定部２０５により、比例ゲインＫＰの調整比率α１を設定する。ここで、比例ゲイン調整比率設定部２０５および積分ゲイン調整比率設定部２０４は、ヒータ３で加熱される前の水の温度に応じて制御定数（比例ゲインＫＰおよび積分ゲインＫＩ）を調整する制御定数調整比率設定部２０７を構成する。
（５）ユーザ温度設定手段８で設定される目標温度Ｔsetと、ヒータ出口温度センサ７で検知される水の補正温度Ｔ’outとの差である温度偏差εを、演算部１１０で求める。したがって本実施例によれば、ヒータ出口温度センサ７で検知される水の補正温度Ｔ’outはフィードバック制御される。
（６）今回の温度偏差εと積分ゲインＫＩとを演算部１１２により乗算することにより、演算量ε・ＫＩを求める。
（７）今回の温度偏差εと、温度偏差の前回値ε’との変化量Δεを演算部１１４により求める。ここで、温度偏差の前回値ε’は第１記憶要素１６１（メモリ１６の所定のエリア）に格納されている。温度偏差の前回値ε’とは、今回実行しているルーチンよりも前回のルーチンにおける温度偏差を意味する。なお、初回のルーチンでは温度偏差の前回値ε’は０とされる。
（８）温度偏差εの変化量Δεと比例要素の比例ゲインＫＰとを演算部１１８により乗算し、演算量Δε・ＫＰを求める。
（９）（６）で求めた演算量ε・ＫＩと、積分ゲインＫＩの調整比率α２とを演算部１２０により乗算し、第２操作量Ｈ２を求める。
（１０）（８）で求めた演算量Δε・ＫＰと、比例ゲインＫＰの調整比率α１とを演算部１２２により乗算し、第１操作量Ｈ１を求める。
（１１）第１操作量Ｈ１と第２操作量Ｈ２とを演算部１２６で加算し、合計操作量Ｈｔを求める。ここで、第２記憶要素１６２（メモリ１６の所定のエリア）にはデューティ値の前回値Ｄ’が格納されている。
【００６４】
なお、初回のルーチンではデューティ値の前回値Ｄ’は０とされる。そして制御回路１０は、第２記憶要素１６２に格納されているデューティ値の前回値Ｄ’を基礎とし、デューティ値の前回値Ｄ’と合計操作量Ｈｔとを演算部１３０により加算する。これにより制御回路１０は、今回のデューティ値Ｄを求める。そして制御回路１０は、今回のデューティ値Ｄをヒータ３に出力する。今回のデューティ値Ｄ は、設定水量Ｑ、ヒータ出口温度センサ７で検知される水の補正温度Ｔ’out、ヒータ入口温度センサ６で検知される水の補正温度Ｔ’in、温度偏差ε、温度偏差εの変化量Δε、比例ゲインＫＰ、積分ゲインの調整比率α１、積分ゲインＫＩ、積分ゲインＫＩの調整比率α２を考慮している。この結果、前述したように、ユーザ水量設定手段９で水の設定水量Ｑが変更されるとしても、デューティ値Ｄを迅速に且つ適切に応答させることができる。
【００６５】
更に、ヒータ入口温度センサ６で検知される加熱される前の水の補正温度Ｔ’inが変化するとき、補正温度Ｔ’inの変化に応じて、制御定数変更手段２０７は、比例ゲインＫＰに関する調整比率α１、積分ゲインＫＩに関する調整比率α２をそれぞれ求める。そして制御回路１０は、調整比率α１および調整比率α２に応じてデューティ値Ｄ（制御量）を調整する。この結果、季節の変化等により加熱される前の水の補正温度Ｔ’inが変化するとしても、デューティ値Ｄを迅速に且つ適切に応答させることができ、温水の温度オーバーが抑制される。
【００６６】
更に本実施例によれば、図１０から理解できるように、制御回路１０は、第２記憶要素１６２（メモリ１６の所定のエリア）に格納されているデューティ値の前回値Ｄ’を基礎として用い、デューティ値の前回値Ｄ’と合計操作量Ｈｔとを加算して今回のデューティ値Ｄを求める。このため、デューティ値の前回値Ｄ’を用いない場合に比較して、制御回路１０による演算時間が短縮される。故に、設定水量Ｑの変更、あるいは、加熱される前の水の補正温度Ｔ’inの変化があるとき、ヒータ３に通電する電流のデューティ値Ｄを一層迅速に応答させることができ、ヒータ３の応答性を高めることができる。
【００６７】
また本実施例によれば、制御回路１０は、図１０から理解できるように、第１記憶要素１６１（メモリ１６の所定のエリア）に格納されている温度偏差εの前回値ε’を基礎として用い、温度偏差εの今回値と温度偏差の前回値ε’との差Δεを演算部１１４で求める。そして、Δεと比例ゲインＫＰとの乗算に応じて、第１操作量Ｈ１を求めることにしている。このため、温度偏差εの前回値ε’を用いない場合に比較して、制御回路１０による演算時間が短縮される。故に、設定水量Ｑの変更、あるいは、加熱される前の水の計測温度Ｔinの変化があるとき、ヒータ３に通電する電流のデューティ値Ｄを一層迅速に応答させることができ、ヒータ３の応答性を高めることができ、局部を洗浄する温水の温度が適切化される。
【実施例４】
【００６８】
本発明の実施例４について具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施例によれば、ユーザ温度設定手段で設定された温水の目標温度をＴset［℃］とし、ヒータ入口温度センサ６で検知された水の補正温度をＴ’in［℃］とし、ユーザ水量設定手段９で設定された水の設定水量をＱset［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、γを設定値とするとき、制御回路１０（制御手段）は、例えば、下記の式（Ａ）に基づいてデューティ値Ｄ（ヒータ電力物理量）を求めることができる。
【００６９】
｛（Ｔset−Ｔ’in）×Ｑset］×γ｝（但し、γは実数）……（Ａ）
更に、ヒータ出口温度センサ７の補正温度Ｔ’outが温水の目標温度Ｔsetに一致するように、フィードバック制御されている。
【００７０】
本実施例においても、ヒータ出口温度センサ７で計測された計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算することにより計測温度Ｔoutが補正されて、補正温度Ｔ’outが求められている。また、ヒータ入口温度センサ６で計測された計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより計測温度Ｔinが補正されて、補正温度Ｔ’inが求められている。設定値γとしては実験等に基づいて適宜設定でき、固定値でも良いし、変動値でも良く、整数、分数、少数点付き数字を含む。
【００７１】
本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６で計測された計測温度Ｔinに補正用定数τ２を加算することにより計測温度Ｔinが補正されて補正温度Ｔ’inが求められているため、上記した式（Ａ）に基づいてデューティ値Ｄが適正化され、局部を洗浄する温水の温度が適切化される。
【００７２】
（他の実施例）
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。例えば、上記した各実施例によれば、ヒータ３に電流をパルス的に通電し、電流のデューティ値Ｄを変更することにより、ヒータ３に通電するヒータ電力物理量を変更することにしているが、これに限らず、直流電流をヒータ３に連続的に通電しつつ、その電流値を適宜増加または減少させる形態としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は人体等の局部を洗浄するシャワートイレにおいて、局部の洗浄に使用する水を迅速に加熱する瞬間給湯式の温度制御装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例１に係り、温度制御装置を搭載するシャワートイレの斜視図である。
【図２】実施例１に係り、温度制御装置のブロック図である。
【図３】給水路に１０℃の水を供給すると共に、ヒータ入口温度センサおよびヒータ出口温度センサで水温を計測している状態（補正処理なしと補正処理有り）を示す構成図である。
【図４】給水路に１０℃の水を供給すると共に水をヒータで加熱し、ヒータ入口温度センサおよびヒータ出口温度センサで水温を計測している状態（補正処理なし）を示す構成図である。
【図５】給水路に１０℃の水を供給すると共に水をヒータで加熱し、ヒータ入口温度センサおよびヒータ出口温度センサで水温を計測している状態（補正処理有り）を示す構成図である。
【図６】温度センサの計測温度のバラツキを説明するグラフである。
【図７】２つの温度センサが用いられているときにおける計測温度のバラツキを説明するグラフである。
【図８】実施例１に係り、制御回路が実行する補正用定数設定処理のフローチャートである。
【図９】実施例１に係り、制御回路が実行する温水生成処理のフローチャートである。
【図１０】実施例３に係り、制御回路が実行する制御内容を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００は便器、１０１は操作盤、１０２は基部、１０３はノズル（温水吐出部）、１０４は便座、１０５は便蓋、１は給水路、３はヒータ、４は水量変更器、６はヒータ入口温度センサ（ヒータ入口温度検知手段）、７はヒータ出口温度センサ（ヒータ出口温度検知手段）、８はユーザ温度設定手段（温水温度設定手段）、９はユーザ水量設定手段、１０は制御回路（制御手段）、１１はデューティ値発生回路、１４はＣＰＵ、１６はメモリ（記憶要素）、１６１は第１記憶要素、１６２は第２記憶要素を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の局部を洗浄するために給水路を流れる水を加熱するヒータと、
前記ヒータで加熱された水を人体の局部に向けて吐出する温水吐出部と、
前記温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetを設定する温水温度設定手段と、
前記ヒータで加熱される前の水の温度を検知するヒータ入口温度検知手段と、
前記ヒータで加熱された後の温水の温度を検知するヒータ出口温度検知手段と、
前記ヒータを制御する制御手段とを具備するシャワートイレの温度制御装置において、
前記制御手段は、
前記ヒータが加熱作動していないとき、前記ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共に前記ヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知し、
計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１を設定する補正用定数設定手段と、
前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算した値を、前記ヒータ出口温度検知手段の補正温度とする補正処理を実行する補正手段と、
前記温水温度設定手段で設定された温水の目標温度Ｔsetと、前記補正手段で補正された前記ヒータ出口温度検知手段の補正温度とが対応するように、前記ヒータに対する制御量を設定する制御量設定手段とを具備することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記補正用定数設定手段は、前記ヒータが加熱作動していないときにおける前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinと前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの間に仮想真値Ｔvirを求め、且つ、
仮想真値Ｔvirから前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記補正用定数設定手段は、前記仮想真値Ｔvirから前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段用の補正用定数τ２とし、
前記補正手段は、前記ヒータが加熱作動しているとき、前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinに補正用定数τ2を加算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段の補正温度とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ヒータ入口温度の温度バラツキよりも前記ヒータ出口温度の温度バラツキが小さく設定されており、
前記補正用定数設定手段は、前記ヒータが加熱作動していないときにおける前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに計測温度Ｔinよりも重みをつけつつ、前記入口温度検知手段の計測温度Ｔinと前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの間に存在する仮想真値Ｔvirを求め、且つ、
仮想真値Ｔvirから前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項５】
請求項４において、前記補正用定数設定手段は、前記仮想真値Ｔvirから前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段用の補正用定数τ２とし、
前記補正手段は、前記ヒータが加熱作動しているとき、前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinに補正用定数τ2を加算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段の補正温度とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記制御手段は、前記ヒータが加熱作動していないとき、前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinと前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの差ΔＴを求め、差ΔＴが所定値よりも大きいとき、警報信号を出力するかあるいは前記ヒータの発熱を制限する警報手段を有することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか一項において、前記補正用定数設定手段は、ユーザが前記温水吐出部から吐出する温水で局部を洗浄する洗浄処理の直前、前記洗浄処理の直後、ユーザが便座に着座しているとき、ユーザが便座に着座していないとき、夜間であるときのうちの少なくとも一つの条件が満たされるとき、
前記ヒータを発熱させない条件の下で、前記補正用定数を設定する補正用定数設定処理を実行することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか一項において、前記温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetをユーザまたは前記制御手段が設定する温水温度設定手段が設けられていることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項において、前記制御手段は、
前記温水温度設定手段で設定される温水の目標温度Ｔsetと前記ヒータ出口温度検知手段で検知される温水の補正温度Ｔ’outとの温度偏差εを求めると共に、前記ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量および／または前記温度偏差εに応じて制御定数を設定し、前記設定水量と前記温度偏差と前記制御定数とに応じて前記ヒータに対する制御量を設定すると共に、且つ、
前記ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の補正温度に応じて、前記制御量または前記制御定数を調整することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記制御定数は比例ゲインおよび積分ゲインであることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記ユーザ水量設定手段で設定される設定水量が増加すると、前記比例ゲインおよび前記積分ゲインは増加するように設定されていることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、前記制御手段は、前記ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると前記比例ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると前記比例ゲインを減少することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のうちのいずれか一項において、前記制御手段は、前記ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると前記積分ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると前記積分ゲインを減少することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１４】
請求項９〜１３のうちのいずれか一項において、前記ヒータに通電するヒータ電力物理量を記憶する第１記憶要素が設けられており、
前記制御手段は、所定時間毎にヒータ電力物理量を更新しており、
前記温水温度設定手段で設定される温水の目標温度と前記ヒータ出口温度検知手段で検知される温水の温度との温度偏差を求め、
今回求めた温度偏差に関する物理量と前記制御定数とに基づく合計操作量を求め、前記第１記憶要素に記憶されている前回のヒータ電力物理量を基礎とし、前回のヒータ電力物理量と今回求めた合計操作量とを加算して今回のヒータ電力物理量を更新することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のうちのいずれか一項において、前記温度偏差を記憶する第２記憶要素が設けられており、
前記制御手段は、前記第２記憶要素に記憶されている前回の温度偏差と今回求めた温度偏差との差を求め、この差と比例要素の比例ゲインとに応じて操作量を求めることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１】
人体の局部を洗浄するために給水路を流れる水を加熱するヒータと、
前記ヒータで加熱された水を人体の局部に向けて吐出する温水吐出部と、
前記温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetを設定する温水温度設定手段と、
前記ヒータで加熱される前の水の温度を検知するヒータ入口温度検知手段と、
前記ヒータで加熱された後の温水の温度を検知するヒータ出口温度検知手段と、
前記ヒータを制御する制御手段とを具備するシャワートイレの温度制御装置において、
前記制御手段は、
前記ヒータが加熱作動していないとき、前記ヒータ入口温度検知手段により計測温度Ｔinを検知すると共に前記ヒータ出口温度検知手段により計測温度Ｔoutを検知し、
計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間に差ΔＴが存在するとき、計測温度Ｔoutと計測温度Ｔinとの間の仮想真値Ｔvirに計測温度Ｔoutが近づくように前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１を設定する補正用定数設定手段と、
前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに補正用定数τ１を加算した値を、前記ヒータ出口温度検知手段の補正温度とする補正処理を実行する補正手段と、
前記温水温度設定手段で設定された温水の目標温度Ｔsetと、前記補正手段で補正された前記ヒータ出口温度検知手段の補正温度とが対応するように、前記ヒータに対する制御量を設定する制御量設定手段とを具備することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記補正用定数設定手段は、前記ヒータが加熱作動していないときにおける前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinと前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの間に仮想真値Ｔvirを求め、且つ、
仮想真値Ｔvirから前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記補正用定数設定手段は、前記仮想真値Ｔvirから前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段用の補正用定数τ２とし、
前記補正手段は、前記ヒータが加熱作動しているとき、前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinに補正用定数τ2を加算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段の補正温度とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ヒータ入口温度の温度バラツキよりも前記ヒータ出口温度の温度バラツキが小さく設定されており、
前記補正用定数設定手段は、前記ヒータが加熱作動していないときにおける前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutに計測温度Ｔinよりも重みをつけつつ、前記入口温度検知手段の計測温度Ｔinと前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの間に存在する仮想真値Ｔvirを求め、且つ、
仮想真値Ｔvirから前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ出口温度検知手段用の補正用定数τ１とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項５】
請求項４において、前記補正用定数設定手段は、前記仮想真値Ｔvirから前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinを差し引いた値に所定の比率を乗算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段用の補正用定数τ２とし、
前記補正手段は、前記ヒータが加熱作動しているとき、前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinに補正用定数τ2を加算した値を、前記ヒータ入口温度検知手段の補正温度とすることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記制御手段は、前記ヒータが加熱作動していないとき、前記ヒータ入口温度検知手段の計測温度Ｔinと前記ヒータ出口温度検知手段の計測温度Ｔoutとの差ΔＴを求め、差ΔＴが所定値よりも大きいとき、警報信号を出力するかあるいは前記ヒータの発熱を制限する警報手段を有することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか一項において、前記補正用定数設定手段は、ユーザが前記温水吐出部から吐出する温水で局部を洗浄する洗浄処理の直前、前記洗浄処理の直後、ユーザが便座に着座しているとき、ユーザが便座に着座していないとき、夜間であるときのうちの少なくとも一つの条件が満たされるとき、
前記ヒータを発熱させない条件の下で、前記補正用定数を設定する補正用定数設定処理を実行することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか一項において、前記温水吐出部から吐出される温水の目標温度Ｔsetをユーザまたは前記制御手段が設定する温水温度設定手段が設けられていることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項において、前記制御手段は、
前記温水温度設定手段で設定される温水の目標温度Ｔsetと前記ヒータ出口温度検知手段で検知される温水の補正温度Ｔ’outとの温度偏差εを求めると共に、前記ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量および／または前記温度偏差εに応じて制御定数を設定し、前記設定水量と前記温度偏差と前記制御定数とに応じて前記ヒータに対する制御量を設定すると共に、且つ、
前記ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の補正温度に応じて、前記制御量または前記制御定数を調整することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記制御定数は比例ゲインおよび積分ゲインであることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記ユーザ水量設定手段で設定される設定水量が増加すると、前記比例ゲインおよび前記積分ゲインは増加するように設定されていることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、前記制御手段は、前記ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると前記比例ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると前記比例ゲインを減少することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のうちのいずれか一項において、前記制御手段は、前記ヒータ入口温度検知手段で検知される加熱される前の水の温度が低温になると前記積分ゲインを増加し、加熱される前の水の温度が高温になると前記積分ゲインを減少することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１４】
請求項９〜１３のうちのいずれか一項において、前記ヒータに通電するヒータ電力物理量を記憶する第１記憶要素が設けられており、
前記制御手段は、所定時間毎にヒータ電力物理量を更新しており、
前記温水温度設定手段で設定される温水の目標温度と前記ヒータ出口温度検知手段で検知される温水の温度との温度偏差を求め、
今回求めた温度偏差に関する物理量と前記制御定数とに基づく合計操作量を求め、前記第１記憶要素に記憶されている前回のヒータ電力物理量を基礎とし、前回のヒータ電力物理量と今回求めた合計操作量とを加算して今回のヒータ電力物理量を更新することを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のうちのいずれか一項において、前記温度偏差を記憶する第２記憶要素が設けられており、
前記制御手段は、前記第２記憶要素に記憶されている前回の温度偏差と今回求めた温度偏差との差を求め、この差と比例要素の比例ゲインとに応じて操作量を求めることを特徴とする瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２３９２０１（Ｐ２００７−２３９２０１Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５９４６６（Ｐ２００６−５９４６６）
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【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１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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