JPH0144613Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は肛門等の局部に温水を噴出して局部を
洗浄する衛生洗浄装置の制御回路に関する。

従来、この種の衛生洗浄装置には特に冬場等、
給水温度が低くても長時間適温で吐出出来てしか
も使用後すぐ次の人が使用出来る点で瞬間加熱式
の熱交換器を採用しているが、しかしこのタイプ
のものは使用者の好みにより吐水量をある一体以
上増やすと適温の洗浄水を供給出来ないという欠
点があつた。

この欠点を解消するには熱交換器のヒータ容量
を大きくすれば良いが、一般家庭には、周知のよ
うに、契約電流（例えば10A、15A、20契約等）
にもとづいて保護用のいわゆる安全ブレーカが設
置されておる。

従つて、熱交換器のヒータ容量を大きくすれば
他の家庭用電気機器の使用状態とも関連して、装
置の使用時に、契約電流より過大な電流が流れて
上記安全ブレーカをトリツプせしめることにな
り、この為一般家庭で使用する機器としては適さ
ないものとなる。

こうした点から熱交換器のヒータ容量の選定に
はおのずから制約を受けることになる。

しかし一方熱交換器から吐水する洗浄水を使用
に適した温度に加熱することも快適な使用感を得
るために必要である。

これらの点を考慮して、ヒータ容量を許容し得
る最大値に選定した場合、ヒータの導体抵抗値に
は製品許容差いわゆるバラツキ（例えば±10％）
を有しており、熱交換器のヒータに導体抵抗値の
上限のものが使用されると、各家庭における契約
電流及び各種の家庭電気機器の使用状態とも関連
して最悪条件で装置を使用したとき、安全ブレー
カがトリツプするおそれを生ずるという問題があ
る。

これを解決するため、すべての装置の熱交換器
に組込むヒータの導体抵抗値の均一化を図ること
も考えられるが、多数のヒータの導体抵抗値を
一々測定して選別しなければならず、多くの手間
を要して装置を効果なものとする問題があつた。

本考案はこれらの問題点を解決しヒータの抵抗
値のバラツキを吸収して家庭配線で許される最大
消費費電力に設定出来るようにすることを目的と
するものである。

本考案の基本的な構成は増幅回路から送出され
る出力電圧をヒータの容量に応じてある電圧以下
にならないようにするクランプ回路でスイツチン
グ素子の制御位相角の最小値を調節固定すること
により、所定以上の電流が流れないようにするも
のである。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

図中、１は例えばAC100Vの交流電源（図示せ
ず）に接続する電源端子である。２は加温装置Ｋ
内に温度センサーS₁と共に配設されたヒータで、
トライアツク等からなるスイツチング素子４を介
して電源端子１に接続されている。そして、上記
加温装置Ｋは筒体をなしたケース３の入水口３ａ
と出水口３ｂとに給水管５をそれぞれ接続して連
通させ、このケース３内に配設されるヒータ２
は、中空円筒状をなしたセラミツクの表面に抵抗
体をプリントしその上にセラミツクの絶縁保護層
をコーテイングして高温で焼結して形成され、こ
のヒータ２をケース３の入水口３ａの近くに配置
して入水口３ａから入る水はセラミツクの中空内
を通つた後セラミツクの表面に接して出水口３ｂ
から吐出され、この水がセラミツクの表面を通過
する際、通電により発熱したヒータ２によつて加
熱されて吐出せしめるようになつている。

温度センサーS₁はセラミツクの表面に、抵抗体
をプリントしその上にセラミツクの絶縁保護層を
コーテイングし、これ高温で焼結して形成され、
ケース３内の出水口３ｂに近い位置に配設して出
水口３ｂから吐出される水の温度を検出するよう
になつている。そして、上記温度センサーS₁は温
度が高くなると抵抗値が大きくなる正特性を示す
ものが用いられている。又、上記ケース３には、
給水が一時停止しても、ヒータ２によるいわゆる
「空だき」を防止するため、一定量の水が残留す
るようになつており、この残留した水がヒータ２
により過熱しないよう上記温度センサーS₁によつ
て検出し、これによりスイツチング素子４を開閉
制御するようになつている。

次に制御装置７について説明する。８は上記温
度センサーS₁から接続されて、温度センサーS₁が
検出した抵抗値の変化を電圧に変換させて出力す
るようにした抵抗−電圧変換回路である。９は上
記抵抗−電圧変換回路８の出力Vinを入力せしめ
るようにした増幅回路で、その入力端の他方には
ノズル６から噴出する洗浄水の温度（例えば39
℃）に相当する出力を電圧で設定するようにした
基準値設定回路１０の出力Vrefを入力せしめて、
これら両入力を比較し両入力が（Vin≦Vref）の
関係にあるとき、出力零の信号Voutを送出する
ようになつている。

１１は上記増幅回路９の出力Voutを入力せし
めるクランプ回路で、ヒータ２の容量に応じて出
力V₁を送出するようになつている。

１２は上記電源端子１との間に接続したダイオ
ードブリツヂDB₁から全波整流波形の出力をうけ
て入力波形の零点でパルス信号を送出するように
したゼロクロス検出回路である。１３は上記ゼロ
クロス検出回路１２の出力端に接続されて、ゼロ
クロス検出回路１２のパルス信号によつて出力を
零とし、上記電源端子１に入力する交流電源の半
波と同期したノコギリ波の出力V₂を送出するよ
うにしたノコギリ波発生回路である。１４は上記
クランプ回路１１とノコギリ波発生回路１３との
出力端から接続された比較回路でこれら両入力
V₁とV₂を比較して、“Ｈ”又は“Ｌ”レベルの出
力信号を送出するようになつている。１５は上記
比較回路１４の出力端に接続されたゲートドライ
ブ回路で、比較回路１４からの入力信号によりス
イツチング素子４にゲート信号を送出するように
なつている。この制御装置７を具体化した第２図
によつて更に説明を加えると、抵抗−電圧変換回
路８は定電圧電源Vccと接地間に抵抗R₁と温度セ
ンサーS₁を直列に挿入し抵抗R₁と温度センサー
S₁の接続点を出力端として形成されている。そし
て温度センサーS₁で検出する温度に応じた抵抗値
と抵抗R₁による分圧した出力が上記抵抗−電圧
変換回路８の出力Vinとして出力端から送出され
るようになつている。基準値設定回路１０は定電
圧電源Vccと接地間に可変抵抗VR₁と抵抗R₂を直
列に挿入し、可変抵抗VR₁と抵抗R₂との接続点
を出力端として形成し、この出力端の出力Vref
は、ノズル６から噴出する洗浄水の温度が設定温
度（例えば39℃）となるように基準値を設定しこ
れに相当する電圧が出力として送出するようにな
つている。

増幅回路９は単電源の演算増幅器OP₁の反転入
力端子を基準値設定回路１０の出力端に抵抗R₃
を介して接続し、非反転入力端子を抵抗−電圧変
換回路８の出力端に抵抗R₄を介して接続し、こ
の演算増幅器OP₁の出力端と反転入力端子に抵抗
R₅、R₆を直列に挿入すると共に、抵抗R₅、R₆の
接続点を抵抗R₇を介して接地して、入力Vrefと
Vinを比較し、この両入力Vref、VinがVref≧
Vinの関係あるときは出力零の信号を、またVref
＜Vinの関係にあるときはその差Vref−Vinを抵
抗R₃，R₃＝R₄，R₅，R₆、R₇で定める増幅度、
（例えば数100倍）で増幅して出力するようになつ
ている。

クランプ回路１１は上記増幅回路９の出力端に
可変抵抗VR₂を接続し、この可変抵抗VR₂の出力
端子を定電圧電源Vccに抵抗R₈を介して接続し
て、増幅回路９から出力零の信号を受けてもある
電圧以下にならないように出力V₁を送出するよ
うになつている。

ゼロクロス検出回路１２は定電圧電源Vccに抵
抗R₉を介して、エミツタ接地のトランジスタQ₁
のコレクタを接続し、ベース・エミツタ間に抵抗
R₁₁を挿入し、上記ベースにカソードを接続した
ダイオードD₁のアノードを抵抗R₁₀を介して上記
ダイオードブリツジDB₁の正側直流出力端に接続
し、トランジスタQ₁のコレクタを出力端として、
全波整流電圧の零点でオフするトランジスタQ₁
により出力端（コレクタ）からパルス信号を送出
するようになつている。ノコギリ波発生回路１３
は定電圧電源Vccと接地間に、抵抗R₁₃とR₁₄及び
コンデンサC₁を直列に挿入し、上記抵抗R₁₃と
R₁₄の接続点にアノードを接続したダイオードD₂
のカソードを、エミツタ接地のトランジスタQ₂
のコレクタに接続し、このトランジスタQ₂のベ
ースに抵抗R₁₂を介して上記ゼロクロス検出回路
１２のトランジスタQ₁のコレクタを接続し、上
記抵抗R₁₃とR₁₄の接続点を出力端として、トラ
ンジスタQ₂がオフのとき、コンデンサC₁は抵抗
R₁₃、R₁₄を通して充電されて出力端の電圧が上
昇し、トランジスタQ₂のオンによりコンデンサ
C₁が抵抗R₁₄−ダイオードD₂−トランジスタQ₂の
コレクタ・エミツタC₁の回路で放電することに
より出力端の電圧を急速に零にして、電源端子１
に入力する交流電源の半波と同期したノコギリ波
状の出力V₂を送出するようになつている。比較
回路１４は、演算増幅器OP₂の反転入力端子にク
ランプ回路１１の出力端を、また非反転入力端子
にノコギリ波発生回路１３の出力端をそれぞれ接
続して、クランプ回路１１の出力V₁よりノコギ
リ波発生回路１３の出力V₂が大きくなつたとき
V₁≦V₂演算増幅器OP₂から“Ｈ”レベルの出力
信号を、又逆にノコギリ波発生回路１３の出力
V₂よりクランプ回路１１の出力V₁が大きくなつ
たときV₁＞V₂演算増幅器OP₂から“Ｌ”レベル
の出力信号を夫々抵抗R₁₅を介して送出するよう
になつている。

ゲートドランプ回路１５は上記演算増幅器OP₂
の出力端に、エミツタ接地のトランジスタQ₃の
ベースを接続し、このトランジスタQ₃のコレク
タにカソードを接続したダイオードD₆のアノー
ドを、抵抗R₁₆を介して上記スイツチング素子４
のゲートに接続して入力“Ｈ”レベルの信号のと
きトランジスタQ₃をオンさせてスイツチング素
子４をオンさせ、“Ｌ”レベルの信号のときオフ
させるようになつている。 次にその作動につい
て説明する。先ず、増幅回路９の出力Voutをク
ランプ回路１１を介在せずに直接比較回路１４の
反転入力端子に接続した状態で説明すれば、水が
給水管５を通つて加熱装置３内に通流した状態で
電源端子１を交流電源に接続すると、ダイオード
ブリツヂDB₁は全波整流波形を出力する。（第３
図DB₁の出力）初期状態にあつては温度センサー
S₁の検出温度は低いため、抵抗値も低くこのため
増幅回路９の両入力はVref＞Vinの関係にあるの
で出力Voutは零であり、これをうけた比較回路
１４の出力信号は“Ｈ”レベルとなつてゲートド
ライブ回路１５のトランジスタQ₃はオンにしこ
れによつてスイツチング素子４をオンさせヒータ
２は通電される。これによつて加温装置Ｋ内を通
流する水は加熱される。この加熱された水は加温
装置Ｋの出水口３ｂから吐出され、これを検出す
る温度センサーS₁も検出温度の上昇に応じて抵抗
値も上昇し、これにより抵抗−電圧変換回路８の
出力Vinも上昇することになるが、増幅回路９の
両入力Vref，Vinの関係がVref＜Vinの関係にな
るまでは増幅回路９の出力Voutは零にあるので
ヒータ２は通電状態を継続する。そして、増幅回
路９の入力VinがVrefより大きく Vref＜Vinなると、増幅回路９は両入力の差Vref
−Vinを所定の増幅度で増幅した出力Voutを送
出する。

従つて、増幅回路９の出力Voutは零〜Vccボ
ルトである。

一方、ダイオードブリツチDB₁から全波整流の
電圧をうけたゼロクロス検出回路１２はそのトラ
ンジスタQ₁のベース入力がベース・エミツタ間
電圧0.6Vより低い間オフしてコレクタからパル
ス信号を電源端子１に入力する電源電圧の零点と
同期して送出するので（第３図１２の出力）、こ
れをうけたノコギリ波発生回路１３は、上記パル
ス信号をうけたときトランジスタQ₂をオンさせ
てコンデンサC₁を放電させ、またパルス信号の
停止期間中はトランジスタQ₂かオフしコンデン
サC₁を定電圧電源Vccにより抵抗R₁₃，R₁₄を通し
て充電させてノコギリ波状の出力信号を交流電源
の零点と同期して発生させている。このノコギリ
波状の出力信号はトランジスタQ₂のコレクタ・
エミツタ−飽和電圧及びダイオードD₂の順方向
電圧降下分0.6Vだけ零レベルよりあがつたレベ
ルで繰り返して発生している（第３図OP₂の入力
のV₂）。従つて、ノコギリ波発生回路１３の出力
V₂の最低電位は0.6Vである。

この場合、比較回路１４は増幅回路９の出力が
零〜VccボルトであるのでV₁も零〜Vccとなり、
V₁が0.6V以下となつて制御角零度でヒータ２に
通電されることがおきる。こうすると通電電流が
ヒータ容量が大きいものにあつては増加し最大消
費電力を越えてしまう。

そこで、増幅回路９の出力Voutと比較回路１
４の反転入力端子との間にクランプ回路１１即ち
可変抵抗VR₂、固定抵抗R₈を介在させると、 V₁＝VR₂（Vcc−Vout）／R₃＋VR₂＋Vout となる。

この場合、Voutが零ボルトの時がV₁は最小に
なり、V₁の最小値をV₁minとすれば、 V₁min＝Vcc／R₃＋VR₂×VR₂ となる。

従つてV₁minを0.6V以上の電圧になるように
してやればV₁＞V₂となるところができるので、
スイツチング素子４の制御位相角の最小値を零度
以上にすることが可能とり、R₈に対しVR₂をヒ
ータの容量に応じて調節固定すれば所定以上に電
流がヒータに流れることを防止出来る。すなわち
ヒータの抵抗値のバラツキを吸収してすべての製
品の最大消費電力を一定にすることが出来る。

本考案は上記の構成であるから、以下の利点を
有する。

ヒータの抵抗値に応じて最少位相角を調節固
定するので、製品にバラツキがなくフルに通電
しても最大消費電力を一定に出来、装置の使用
時に各家庭に設置された安全ブレーカをトリツ
プせしめるようなことは全くなく、安心して使
用することができ、一般家庭で使用する機器に
適した製品とすることが出来る。

従つて、使用者の好みにより吐水量を増やし
ても適温の洗浄水を供給出来る。

スイツチング素子の制御位相角の最少値を固
定しているので、通電電流の検出の必要がな
く、検出時間を必要としないため応答が早い。

すべての製品のヒータの抵抗値を均一にする
必要がないのでコスト的に安く対応出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案衛生洗浄装置の制御回路の一実
施零を示すブロツク図、第２図は第１図の構成を
更に具体化して示すブロツク図、第３図は動作を
説明するタイムチヤート図である。 S₁……温度センサ、２……ヒータ、４……スイ
ツチング素子、７……制御装置、８……抵抗−電
圧変換回路、９……増幅回路、１１……クランプ
回路、Ｋ……加熱装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加温用ヒータと温水の温度を検出するセンサー
   とを有する衛生洗浄装置において、上記ヒータは
   電源にスイツチング素子を介して接続し、このス
   イツチング素子のゲートには、上記センサーから
   接続されて該センサーの抵抗の変化を電圧で出力
   するようにした抵孔−電圧変換回路と、この変換
   回路出力電圧に比例した位相制御電圧を送出する
   増幅回路と、増幅回路より送出される出力電圧を
   ヒータの容量に応じて、ある電圧以下にならない
   ようにするクランプ回路とを備えた制御装置を設
   け、上記クランプ回路によりスイツチング素子の
   制御位相角の最小値をヒータの容量に応じて調節
   固定し、最大消費電力を一定にすることを特徴と
   する衛生洗浄装置の制御回路。