JP5077619B2 - 瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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出手段と、ノズル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。

また、温水の目標温度と、加熱される前の水の入水温度と、水量センサで検知される水の水量と、水の比熱とに基づいて、投入される電力量を求め、求めた電力量をフィードフォワード制御として用いる瞬間給湯式の人体局部洗浄装置が開示されている（特許文献２）。このものによれば、温水の目標温度と、加熱される前の水の入水温度と、水量センサで検知される水量と、水の比熱とに基づいて、投入される電力量を求め、電力量をフィードフォワード制御として用いる。
特開２００１−１３２０６１号公報 特開平１１−３２４０７５号公報

上記した特許文献１，２に係る装置によれば、ノズルから吐出される単位時間あたりの水の設定水量をユーザ水量設定手段によりユーザが好みに応じて変更するときには、水温の適温化を図るには限界がある。殊に、加熱される前の水の温度が高いとき、ノズルから吐出される温水の温度が高温となり易くなり、局部洗浄の快適性が損なわれるおそれがある。

本発明は上記した実情に鑑みてなされるものであり、ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量が変更されるときであっても、季節の変化等によりヒータで加熱される前の水の温度が変化するときであっても、水温の適温化を図り、局部洗浄の快適性を確保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。

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を制御する瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置において、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をユーザが設定するユーザ温度設定手段と、ヒータで加熱される前の温水の目標温度を検知するヒータ入口温度検出手段と、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出手段と、温水吐出部から吐出される単位時間あたりの温水の水量をユーザが設定するユーザ水量設定手段と、ヒータを制御するヒータ制御手段とを具備しており、ヒータ制御手段は、ユーザ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出手段で検知される温水の温度との温度偏差を求めると共に、ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量および／または温度偏差に基づいて制御定数を設定し、水の設定水量と温度偏差と制御定数とに基づいて制御量を設定すると共に、且つ、ヒータ入口温度検出手段で検出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し、さらに、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、ヒータ制御手段は、所定時間毎に前記ヒータ電力物理量を更新しており、且つ、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ことを特徴とするものである。

本発明によれば、ヒータ制御手段は、ユーザ温度設定手段で設定される温水の目標温度Ｔsetとヒータ出口温度検出手段で検知される温水の温度Ｔoutとの温度偏差εを求める。また、ヒータ制御手段は、ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量Ｑおよび／または温度偏差εに基づいて制御定数を設定する。そしてヒータ制御手段は、水の設定水量Ｑと温度偏差εと制御定数とに基づいて制御量を設定する。更に、ヒータ制御手段は、ヒータ入口温度検出手段で検出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。また、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、ヒータ制御手段は、所定時間毎にヒータ電力物理量を更新しており、今回求めた温度偏差ε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。
従って、ユーザ水量設定手段で水の設定水量が変更されるときであっても、ヒータ電力物理量を迅速に応答させ、ヒータの加熱量を迅速に応答させることができる。また、ヒータで加熱される前の水の温度が変化するときであっても、ヒータ電力物理量を迅速に応答させ、ヒータの加熱量を迅速に応答させることができる。さらに、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、ヒータ制御手段の制御時間が短縮される。

本発明によれば、ユーザ水量設定手段で水の設定水量が変更されるときであっても、また、加熱される前の水の温度が変化するときであっても、水温の適温化を図り、局部洗浄の快適性を確保するのに有利となる。殊に、加熱される前の水の温度が上昇しているときであっても、温水の温度オーバーが抑制され、局部洗浄の快適性を確保するのに有利となる。

本発明によれば、ヒータ制御手段は、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。ヒータ制御手段は、ユーザ水量設定手段で設定される水の設定水量に基づいて制御定数を設定し、設定水量と制御定数とに基づいて制御量を設定すると共に、ヒータ入口温度検出手段で検出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。

本発明によれば、好ましくは、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。比例要素は、温水の目標温度Ｔsetとヒータ出口温度検出手段で検知される検知温度Ｔin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出手段で検知される検知温度Ｔoutとの差である温度偏差ε（Ｔset−Ｔout）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。

本発明によれば、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。本発明によれば、ヒータ制御手段は、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、ヒータ入口温度検出手段で検出される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ように設定されてい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。

本発明によれば、ヒータ制御手段は、加熱される前の水の温度と調整比率との関係を示すマップ信号または演算式を格納する記憶要素を有しており、調整比率は、ユーザ水量設定手段で設定される温水の設定水量に拘わらず、ヒータ入口温度検出手段で検出される加熱される前の水の温度Ｔinに基づいて記憶要素のマップ信号又は演算式から求められる形態が例示される。ユーザ水量設定手段で設定される温水の設定水量Ｑの如何に拘わらず、ヒータ入口温度検出手段で検出される加熱される前の水の温度Ｔinに基づいて記憶要素のマップ信号または演算式から調整比率は求められるため、記憶要素の容量を抑えるのに有利である。

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。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、ヒータ制御手段は、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基づいて第１操作量を求め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、ヒータ制御手段の制御時間が短縮される。

以下、本発明の実施例１について図１〜図６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。

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測定するヒータ入口温度検出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測定するヒータ出口温度検出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からの信号に基づいてデューティ値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、ヒータ供給電源回路１２に接続されている。

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はヒータ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の作動を制御する信号を出力する。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。

デューティ値発生回路１１で発生したデューティ値Ｄに基づい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。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からの信号に基づいて、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。

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、ユーザが水温変動に違和感を持つおそれが改善される。

図３は、本実施例に係る制御回路１０のＣＰＵ１４が実行するフローチャートを示す。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による温度Ｔinの信号と、ヒータ出口温度センサ７の温度Ｔoutの信号とを読み込む（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ１４は、ユーザ設定水量Ｑとしきい値Ｑ２とを比較する（ステップＳ４）。ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ２未満であるとき、ＣＰＵ１４は、水量が微弱用の比例ゲインＫＰ２と積分ゲインＫＩ２とを設定する（ステップＳ６）。また、ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ２以上であれば、ＣＰＵ１４は、ユーザ設定水量Ｑとしきい値Ｑ３とを比較する（ステップＳ８）。ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ３未満であるとき、ＣＰＵ１４は、水量が弱用の比例ゲインＫＰ３と積分ゲインＫＩ３とを設定する（ステップＳ１０）。

また、ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ３以上であれば、ＣＰＵ１４は、ユーザ設定水量Ｑとしきい値４とを比較する（ステップＳ１２）。ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ４未満であるとき、ＣＰＵ１４は、水量が中用の比例ゲインＫＰ４と積分ゲインＫＩ４とを設定する（ステップＳ１４）。また、ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ４以上であれば、ＣＰＵ１４は、ユーザ設定水量Ｑとしきい値Ｑ５とを比較する（ステップＳ１６）。ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ５未満であるとき、ＣＰＵ１４は、水量がやや強用の比例ゲインＫＰ５と積分ゲインＫＩ５とを設定する（ステップＳ１８）。また、ユーザ設定水量Ｑがしきい値Ｑ５以上であれば、ＣＰＵ１４は、水量が強用の比例ゲインＫＰ６と積分ゲインＫＩ６とを設定する（ステップＳ２０）。

ここで、ユーザ設定水量Ｑについては、Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４＜Ｑ５の関係とされている。また、比例ゲインＫＰについては、ＫＰ２＜ＫＰ３＜ＫＰ４＜ＫＰ５＜ＫＰ６の関係とされている。なお、ＫＰ２＜ＫＰ６の関係であれば、ＫＰ２≦ＫＰ３≦ＫＰ４≦ＫＰ５≦ＫＰ６の関係とされていても良い。積分ゲインＫＩについては、ＫＩ２＜ＫＩ３＜ＫＩ４＜ＫＩ５＜ＫＩ６の関係とされている。従って本実施例によれば、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。これによりヒータ加熱量は水量の増加に一層対処することができる。表１は、比例ゲインＫＰおよび積分ゲインＫＩの一例を示す。但し、このゲインの数値に限定されるものではない。このゲインＫＰおよびＫＩは温度Ｔ１０（例えば１０℃）のときを基準として設定されている。

更に本実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６による温度Ｔinの信号に応じて、比例ゲインＫＰに関する調整比率α１と、積分ゲインＫＩに関する調整比率α２とを設定する（ステップＳ２２）。次に、ユーザ温度設定手段８で設定される温水の目標温度Ｔsetの信号と、ヒータ出口温度センサ７の温度Ｔoutの信号との差である温度偏差εを求める（ステップＳ２４）。温度偏差εと、比例ゲインＫＰと、比例ゲインＫＰに関する調整比率α１と、積分ゲインＫＩと、積分ゲインＫＩに関する調整比率α２とに基づいて、デューティ値Ｄを求める（ステップＳ２６）。次に、デューティ値Ｄをヒータ３に出力する（ステップＳ２８）。調整比率α１，α２について説明を加える。本発明者は、温水の温度のオーバーを抑えて温水の温度を安定化させるため、ユーザ水量設定手段９で設定される設定水量の水量Ｑ２未満〜水量Ｑ５以上の各段階について、調整比率α１，α２をそれぞれ試験により求めた。これを図４および図５に示す。温度Ｔ５＜温度Ｔ１０＜温度Ｔ１５＜温度Ｔ２０＜温度Ｔ３０の関係とされている。図４の横軸は加熱される前の水の温度（相対値）を示し、縦軸は比例ゲインＫＰに関する調整比率α１を示す。温度Ｔ１０は例えば１０℃を示し、温度Ｔ１５は例えば１５℃を示し、温度Ｔ２０は例えば２０℃を示す。図４に示すように、加熱される前の水の温度が上昇すると、各設定水量について、比例ゲインＫＰの調整比率α１を低下させると、加熱された温水の温度オーバーを抑え易いことを試験により知見した。

また、図５の横軸は加熱される前の水の温度（相対値）を示し、縦軸は積分ゲインＫＩに関する調整比率α２を示す。図５に示すように、加熱される前の水の温度が上昇すると、各設定水量について、積分ゲインＫＩの調整比率α２を低下させると、加熱された温水の温度オーバーを抑え易いことを試験により知見した。ここで、設定水量毎に調整比率を規定している図４および図５に示す特性を記憶した電子マップを作成することも考えられるが、メモリ１６の容量がかなり増加する。そこで本実施例によれば、設定水量Ｑのパラメータを省略した図６に示す電子マップを作製し、メモリ１６に記憶させている。

図６に示すように、特性線ＫＰで示す比例ゲインＫＰに関する調整比率α１は、温度Ｔ５（例えば５℃）以下〜温度Ｔ１５（例えば１５℃）までの領域では、１に設定されている。更に、特性線ＫＩで示す積分ゲインＫＩの調整比率α２は、温度Ｔ５（例えば５℃）以下〜温度Ｔ１０（例えば１０℃）までの領域では、１に設定されている。その理由としては、ゲインＫＰおよびＫＩは、温度Ｔ１０（例えば１０℃）のときを基準として設定されているためである。そして、比例ゲインＫＰに関する調整比率α１については、加熱される前の水の温度が温度Ｔ１５よりも高温になると、調整比率α１を低下させ、温度Ｔ３０（例えば３０℃）では０．３に設定している。また、積分ゲインＫＩに関する調整比率α２については、加熱される前の水の温度が温度Ｔ１０よりも高温になると、調整比率α２を低下させ、温度Ｔ２０（例えば２０℃）〜温度Ｔ３０（例えば３０℃）の領域では、０．５（固定値）に設定している。

なお本実施例によれば、図６に示すように、加熱される前の水の温度が温度Ｔ５（例えば５℃）以下〜温度Ｔ１０までの低温側では、調整比率はα１＝α２（α１≒α２）の関係である。また、加熱される前の水の温度が温度Ｔ１０（例えば１０℃）〜温度Ｔ２５（例えば２５℃）までの中温側では、調整比率はα１＞α２の関係である。また、加熱される前の水の温度が温度Ｔ２５（例えば２５℃）を超える高温側では、調整比率はα１＜α２の関係である。このように本実施例では、加熱される前の水の温度が昇温するにつれて、α１＝α２（α１≒α２）の関係→α１＞α２の関係→α１＜α２の関係とされている。これにより加熱される前の水の温度が高温であるとき、デューティ値の急激な立ち上がりが抑制され、温水の温度オーバーが抑えられる。

ところで、比例要素を用いるだけでは、本来的に、ヒータ３で加熱された後の温水の温度と温水の目標温度との差である偏差が定常偏差として残ってしまう性質がある。そこで、比例要素の他に積分要素を併用することにより、定常偏差を低減または解消させる。ここで、積分ゲインＫＩが相対的に高いことは、積分要素が効果的となり、比例要素により生じる定常偏差をゼロに迅速にできるだけ近づけることに相当する。また、積分ゲインＫＩが相対的に低いことは、積分ゲインＫＩが相対的に高いときに比較して、比例要素により生じる定常偏差を許容気味であることに相当する。そこで、本実施例によれば、ヒータ制御手段は、ヒータ入口温度センサ６で検出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ＫＩを増加させ、且つ、ヒータ入口温度センサ６で検出される加熱される前の水の温度が高温になると、積分ゲインＫＩを減少するように調整する。

冬季などのように、加熱される前の水の温度が相対的に低温のときには、ヒータ３で加熱する加熱量が相対的に大きいため、ヒータ３に入力される制御量（例えばデューティ値）自体が相対的に大きい。このため、比例ゲインＫＰが相対的に大きい。更に、比例要素で発生する定常偏差については、積分ゲインＫＩを増加させることにより定常偏差を抑えている。冬季等のように加熱される前の水の温度が相対的に低温のときには、ヒータ３に入力される制御量（デューティ値）自体が相対的に大きいため、積分要素により制御量（例えばデューティ値）自体の変化量が増加したとしても、局部洗浄時に使用される温水の温度の変化の割合は相対的に少ないといえ、局部洗浄の快適性が確保される。

これに対して、夏季などのように加熱される前の水の温度が相対的に高温のときには、ヒータ３に入力される制御量（例えばデューティ値）自体が冬季等に比較して相対的に小さい。このため比例ゲインＫＰに関する調整比率α１を低めにとり、比例ゲインＫＰ自体を減少させる。これにより加熱される前の水の温度が高温であるとき、デューティ値の急激な立ち上がりが抑制され、温水の温度オーバーが抑えられる。更に本実施例によれば、夏季などのように加熱される前の水の温度が相対的に高温のときには、積分ゲインＫＩに関する調整比率α２を低めにとることにより積分ゲインＫＩ自体をも低下させる。これにより積分要素による制御量（例えばデューティ値）自体の変化量が小さく抑えられ、局部洗浄時に使用される温水の温度変化の割合が少なくなり、局部洗浄の快適性が確保される。

本発明の実施例２について図７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。本実施例は図１および図２を準用する。図７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７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温度Ｔin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温度に応じて、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、加熱される前の水の温度Ｔin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で検出される水の温度Ｔout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で検出される水の温度Ｔout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。

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で検出される水の検知温度をＴout、ヒータ入口温度センサ６で検出される水の検知温度をＴin、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。

更に、ヒータ入口温度センサ６で検出される加熱される前の水の温度Ｔinが変化するとき、温度Ｔinの変化に応じて、制御定数変更手段１０７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、加熱される前の水の温度Ｔin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。

更に本実施例によれば、図７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る。

また本実施例によれば、制御回路１０は、図７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との乗算に基づいて、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る。

（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。また上記した実施例によれば、ヒータ入口温度センサ６で検出される加熱される前の水の温度Ｔinと調整比率α１，α２との関係を示すマップ信号をメモリ１６（記憶要素）に記憶しているが、これに限らず、加熱される前の水の温度Ｔinと調整比率α１，α２との関係を示す演算式をメモリ１６に記憶させておき、加熱される前の水の温度Ｔinに基づいて演算式から調整比率α１，α２を求めることにしても良い。

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。

実施例１，２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。 実施例１，２に係り、温度制御装置のブロック図である。 実施例１に係り、温度制御装置の制御回路が実行するフローチャートである。 実施例１に係り、設定水量毎において、加熱される前の水の温度と比例ゲインの調整比率との関係を示すグラフである。 実施例１に係り、設定水量毎において、加熱される前の水の温度と積分ゲインの調整比率との関係を示すグラフである。 実施例１に係り、加熱される前の水の温度と積分ゲインの調整比率との関係を示すグラフである。 実施例２に係り、温度制御装置の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

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（ヒータ入口温度検出手段）、７はヒータ出口温度センサ（ヒータ出口温度検出手段）、８はユーザ温度設定手段、９はユーザ水量設定手段、１０は制御回路（ヒータ制御手段）、１１はデューティ値発生回路、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。

Claims (9)

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を制御する瞬間給湯式のシャワートイレの温度制御装置において、
   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をユーザが設定するユーザ温度設定手段と、
   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出手段と、
   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出手段と、
   前記温水吐出部から吐出される単位時間あたりの温水の水量をユーザが設定するユーザ水量設定手段と、
   前記ヒータを制御するヒータ制御手段とを具備しており、
   前記ヒータ制御手段は、
   前記ユーザ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出手段で検知される温水の温度との温度偏差を求めると共に、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に基づい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基づいて制御量を設定すると共に、且つ、
   前記ヒータ入口温度検出手段で検出される加熱される前の水の温度に応じて、前記制御量または前記制御定数を調整し、さらに、
   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、
   前記ヒータ制御手段は、所定時間毎に前記ヒータ電力物理量を更新しており、且つ、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。
2. 請求項１において、前記制御定数は、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。
3. 請求項２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。
4. 請求項２または３において、前記ヒータ制御手段は、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、前記ヒータ入口温度検出手段で検出される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。
5. 請求項２〜４のうちのいずれか一項において、前記ヒータ制御手段は、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、前記ヒータ入口温度検出手段で検出される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。
6. 請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記ヒータ制御手段は、前記ヒータ入口温度検出手段で検出される加熱される前の水の温度と調整比率との関係を示すマップ信号または演算式を格納する記憶要素を有しており、
   前記調整比率は、前記ユーザ水量設定手段で設定される温水の設定水量に拘わらず、前記ヒータ入口温度検出手段で検出される加熱される前の水の温度に基づいて前記記憶要素のマップ信号または演算式から求められ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。
7. 請求項１〜６のうちのいずれか一項において、前記ヒータ電力物理量は、前記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。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、前記合計操作量は、前記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、前記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。
9. 請求項８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、
   前記ヒータ制御手段は、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基づいて前記第１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。

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