JPH0320388Y2

JPH0320388Y2 -

Info

Publication number: JPH0320388Y2
Application number: JP1983097094U
Authority: JP
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1991-05-01
Also published as: JPS604676U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉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、詳しくはヒー
タと温水の温度を検出する温度センサーを備えた
ものに関する。

〈従来の技術〉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できて、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。

〈考案が解決しようとする課題〉しかし乍ら、このような従来の衛生洗浄装置で
は使用者の好みにより洗浄水の吐水量を必要以上
に多くしたり、冬季のように水温が極端に低い時
には適温の洗浄水を供給できないという欠点があ
る。

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，20A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
置されており、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え
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
を要して装置を高価なものとする問題があつた。

そこで、例えば特開昭49−65485号公報に開示
される如く発熱体に家電流が流れた場合に回路全
体の動作を停止して回路を遮断させることも考え
られるが、しかしこのものは回路が遮断された後
に再通電を自動的に可能とする復帰機能を有して
いないため、回路に家電流が流れる度に人為的に
最通電させなければならず、その作業が面倒であ
ると共に洗浄水を設定温度まで加熱するのに時間
がかかつて衛生洗浄装置に採用できないという問
題がある。

本考案は斯る従来事情に鑑み、ヒータへの最大
通電を抑制しながら洗浄水を設定温度まで速く上
昇させて契約電流を維持することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉上記課題を解決するために本考案が講ずる技術
的手段は、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
温度センサーの検出値と温水の加熱設定温度に相
当する基準値とを比較して出力する回路と、この
回路に接続されてスイツチング素子にゲート信号
を出力するゲートドライブ回路と、ヒータに接続
されてその電流を検出する電流検知回路と、この
電流検知回路から出力される値と最大消費電力に
相当する規定値とを比較してゲートドライブ回路
へ出力する電流制御回路とを備えた制御装置を設
け、上記温度センサーの検出値が基準値に達した
時及びヒータの電流が規定値を越えた時にスイツ
チング素子のゲート信号を強制的に阻止すると共
に、ヒータの電流が規定値内に戻つた時にスイツ
チング素子のゲート信号を流すことを特徴とする
ものである。

〈作用〉本考案は上記技術的手段によれば、ヒータに規
定値以上の電流が流れるとこれに伴い通電を断
ち、その後ヒータの電流が規定値以内に戻ると通
電が再開して温度センサーの検出値が基準値に達
するまでヒータに間欠通電するものである。

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まで
介して電源端子１に接続されておる。

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、これを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おる。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により加熱しないよう上記主温度センサー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
るようにした抵抗一電圧変換回路である。９は上
記抵抗一電圧変換回路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V₁を送出するように
なつている。

１１は上記電源端子１との間に接続されるダイ
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。１２は上記ゼ
ロクロス検出回路１１の出力端に接続されて、ゼ
ロクロス検出回路１１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。１３は上
記増幅回路９とノコギリ波発生回路１２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。

１４は上記比較回路１３の出力端に接続された
ゲートドライブ回路で、“Ｈ”レベルの入力信号
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。

１５は上記ヒータ２の出力端に接続されてヒー
タ２の電流を検出する電流検知回路である。１６
は上記電流検知回路１５の出力V₅を入力せしめ
るようにした電流制御回路で、ヒータ２の電流が
規定値を越えたとき、上記比較回路１３のゲート
信号を阻止する信号を上記ゲートドライブ回路１
４に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、抵抗一電圧変換回路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一電圧変換回路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一電圧変
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R_5，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の関係に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で定まる増幅度
（例えば数100倍）で増幅して出力するようになつ
ている。

ゼロクロス検出回路１１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のコレクタヲ出力端として、
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１２
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Ｑ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１
１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１３は、演算増幅器OP₂の反転入力端子に
増幅回路９の演算増幅器OP₁の出力端を、また非
反転入力端子にノコギリ波発生回路１２の出力端
をそれぞれ接続し、演算増幅器OP₂の出力端子を
抵抗R₁₅を介して、接続して、増幅回路９の出力
V₁よりノコギリ波発生回路１２の出力V₂が大き
くなつたとき（V₁≦V₂）演算増幅器OP₂から送
出する“Ｈ”レベルの出力信号を比較回路１３の
出力として送出するようになつている。ゲートド
ライブ回路１４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DL₆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
に接続して入力が“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
オンさせるようになつている。

そして、電流検知回路１５はヒータ２にトラン
スT₂の１次側を接続し、２次側コイルの両端に
ダイオードをブリツジ回路に形成したダイオード
ブリツジDB₂の交流入力端を接続し、このダイオ
ードブリツジDB₂の直流出力端に、順方向に挿入
したダイオードD₉を介して抵抗R₂₁、コンデンサ
C₇を接続して、ヒータ２に流れる電流の平均値
に対応した出力電圧V₅を送出するようになつて
いる。

また、電流制御回路１６は出力端がオーブンコ
レクタのトランジスタとなつたコンパレータ
CMP₁の反転入力端子に、上記電流検知回路１６
の出力端を可変抵抗VR₂及び抵抗R₂₂を介して接
続すると共に定電圧電源Vccと接地間に抵抗R₂₃
とR₂₄を直列に挿入し、上記抵抗R₂₃とR₂₄の接続
点を非反転入力端子に接続し、コンパレータ
CMP₁の出力端子を前記ゲートドライブ回路１４
のトランジスタQ₃のベースに接続している。そ
して上記コンパレータCMP₁の両入力V₃とV₄は
ヒータ２の通電電流が機器として許容される最大
消費電力から定まる最大値となつたとき、V₃＝
V₄の関係となるように、電流検知回路１５の出
力V₅を分圧する可変抵抗VR₂の分圧比と、定電
圧電源Vccを分圧する抵抗R₂₃，R₂₄の分圧比とが
それぞれ設定されてある。換言すればこの電流制
御回路１６は、ヒータ２に流れる電流の平均値を
実効値としてコンパレータCMP₁に入力V₃させ、
これを規定値VV₄と比較して、ヒータ２に流れ
る電流が規定値を越えたとき、出力端がオーブン
コレクタとなつたトランジスタをオンさせてこれ
にゲートドライブ回路１４のトランジスタQ₃に
供給されているベース電流を流入せしめることに
よりトランジスタQ₃をオフさせて、スイツチン
グ素子４のゲート信号を阻止せしめるようになつ
ておる。

次にその作動について説明する。

先ず水が給水管５を通つて加温装置Ｋ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、
ダイオードブリツジ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V₁は零であり、これをうけ
た比較回路１３の出力信号は“Ｈ”レベルとなつ
てゲートドライブ回路１４のトランジスタQ₃は
オン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
れにより抵抗一電圧変換回路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V₁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V₁を送出する。

従つて増幅回路９の出力V₁は零〜Vccボルト
である。

またダイオードブリツジDB₁から全波整流の電
圧をうけたゼロクロス検出回路１１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（0M.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１１の出力）、
これをうけたノコギリ波発生回路１２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がオフしコンデ
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おる。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・エミツタ間飽和電圧とダイオード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
１２の出力V₂の最低電位は0.6Vである。

この場合、比較回路１３は増幅回路９の出力
V₁が零〜Vccボルトであるため、ゲートドライ
ブ回路１４を介してスイツチング素子４の制御角
を零度でヒータ２に通電されることがおきる（第
８図OP₂の出力）。こうな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。

一方、電流検知回路１５はトランスT₂の２次
側にヒータ２に供給された電流に応じた瞬間値が
電圧として出力され（第３図T₂の出力）、ダイオ
ードブリツヂDB₂によつて全波整流波形が出力さ
れ（第３図DB₂の出力）、このダイオードブリツ
ジDB₂の出力をダイオードD₉原稿不鮮明を通じ
て抵抗R₂₁、コンデンサC₇によつて形成される積
分回路に提供することにより積分されて出力V₅
にはその平均値が得られる。

従つて、ヒータ２の通電電流の平均値に対応し
た電圧V₅に得られる。

そして電流制御回路１６は、上記電流検知回路
１５の出力V₅によつて得られた電圧を可変抵抗
VR₂抵抗R₂₂を通してコンパレーターCMP₁の反
転入力端子に供給する電圧をV₃とし、非反転入
力端子に供給される電圧V₄はヒータ２の通電電
流の最大値に対応するようになつておるので、出
力端がオープンコレクタのトランジスタとなつた
コンパレータCMP₁は反転入力V₃＞非反転入力
V₄のときこのトランジスタがオンして比較回路
１３からゲートドライブ回路１４のトランジスタ
Q₃に供給されるベース電流は上記トランジスタ
のオンによつてこれに流れることになつて供給さ
れなくなりトランジスタQ₃がオフしてスイツチ
ング素子４にゲート電流が流れずスイツチング素
子４はオンできない。又逆に反転入力V₃＜非反
転入力V₄のときはコンパレータCMP₁の出力トラ
ンジスタはオフするためゲートドライブ回路１４
のトランジスタQ₃は比較回路１３からのベース
電流が供給されトランジスタQ₃がオンしてスイ
ツチング素子１４がオンしヒータ２に通電され
る。

以上のようにしてヒータ２に規定以上の電流が
流れると反転入力V₃＞非反転入力V₄となつてス
イツチング素子４がオンしないよう制御しヒータ
２の通電電流を制限できる。

〈考案の効果〉本考案は上記の構成であるから、以下の利点を
有する。

ヒータに規定値以上の電流が流れるとこれに
伴い通電を断ち、その後ヒータの電流が規定値
以上内に戻ると通電が再開して温度センサーの
検出値が基準値に達するまでヒータに間欠通電
するので、ヒータへの最大通電を抑制しながら
洗浄水を設定温度まで速く上昇させて契約電流
を維持することができる。

従つて、フルに通電しても最大消費電流を製
品にバラツキなく一定にでき、使用者の好みに
より洗浄水の吐水量を必要以上に多くしたり、
冬季のように水温が極端に低い時でも安全ブレ
ーカがトリツプすることなく短時間で適温の洗
浄水を供給できる。

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できる。

ヒータの通電電流の最大値を電流の平均値で
検知せしめるようにすれば、複雑な電流実効値
検出回路を用いることなく回路構成を簡略化
し、コスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明衛生洗浄装置の制御回路の一実
施例を示すブロツク図、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である。１……電源（電源端子）、２……ヒータ、４…
…スイツチング素子、７……制御装置、９……温
度センサーの検出値と基準値とを比較する回路
（増幅回路）、１４……ゲートドライブ回路、１５
……電流検知回路、１６……電流制御回路、S₁…
…温度センサー。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ヒータと温水の温度を検出する温度センサーを
備えた衛生洗浄装置において、前記ヒータは電源
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温度センサーの検出値と
温水の加熱設定温度に相当する基準値とを比較し
て出力する回路と、この回路に接続されてスイツ
チング素子にゲート信号を出力するゲートドライ
ブ回路と、ヒータに接続されてその電流を検出す
る電流検知回路と、この電検知回路から出力され
る値と最大消費電力に相当する規定値とを比較し
てゲートドライブ回路へ出力する電流制御回路と
を備えた制御装置を設け、上記温度センサーの検
出値が基準値に達した時及びヒータの電流が規定
値を越えた時にスイツチング素子のゲート信号を
強制的に阻止すると共に、ヒータの電流が規定値
内に戻つた時にスイツチング素子のゲート信号を
流すことを特徴とする衛生洗浄装置の制御回路。