(57)【要約】      （修正有）【課題】洗浄水温制御性を向上させ、かつ加熱された洗浄水の洗浄感の悪化を抑制する。【解決手段】洗浄水を人体に向けて吐出する人体洗浄装置であって、洗浄水を供給する給水路１１と、前記給水路に接続され、供給された洗浄水を流水させる熱交換流路と、前記熱交換流路を流れる洗浄水を瞬間的に加熱するヒータ２１と、を有する洗浄水加熱手段１６と、前記洗浄水加熱手段１６によって加熱された洗浄水の温度を検知する湯温検知手段２３と、前記湯温検知手段の信号を取り込むとともに、前記洗浄水加熱手段１６の制御を行う制御部２７と、洗浄水を噴出する洗浄ノズル２０と、を備え、前記ヒータ表面の気泡の成長を阻害する気泡成長阻害手段をさらに備えたことを特徴とする人体洗浄装置の提供。【選択図】図１
2010222947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水を人体に向けて吐出する人体洗浄装置であって、
洗浄水を供給する給水路と、
前記給水路に接続され、供給された洗浄水を流水させる熱交換流路と、前記熱交換流路を流れる洗浄水を瞬間的に加熱するヒータと、を有する洗浄水加熱手段と、
前記洗浄水加熱手段によって加熱された洗浄水の温度を検知する湯温検知手段と、
前記湯温検知手段の信号を取り込むとともに、前記洗浄水加熱手段の制御を行う制御部と、
洗浄水を噴出する洗浄ノズルと、
を備え、
前記ヒータ表面の気泡の成長を阻害する気泡成長阻害手段をさらに備えたことを特徴とする人体洗浄装置。
【請求項２】
前記ヒータは、シーズヒータであることを特徴とする請求項１記載の人体洗浄装置。
【請求項３】
前記気泡成長阻害手段は、前記洗浄水加熱手段の下流に設けた圧力調整弁を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の人体洗浄装置。
【請求項４】
前記気泡成長阻害手段は、前記洗浄水加熱手段の上流に設けた加圧ポンプを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の人体洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体洗浄装置に関し、具体的には、加熱された洗浄水を人体に向けて吐出する人体洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路中を流れる水を瞬間的に加熱するいわゆる瞬間加熱式ヒータを使用した身近な商品として、例えば、トイレの便座に座った使用者の「おしり」などを洗浄する人体洗浄装置がある。
【０００３】
瞬間式の洗浄水加熱手段に用いられるヒータは、流路中を流れる洗浄水を瞬間的に加熱する必要があるため瞬間消費電力が高く、そのため洗浄水加熱時のヒータ表面温度が高温となり、気泡が発生しやすい。
【０００４】
その際、ヒータ表面からの気泡の離脱性が悪いと、発生した気泡がヒータ表面で成長して気泡径が大きくなり、気泡同士が合体して、大きな気泡となってしまう。この気泡が、その後加熱された洗浄水に混入する事で、洗浄水の温制御性に大きな影響を与えてしまう。
【０００５】
これを防ぐための手段として、ヒータ表面に親水加工を施す事で発生する気泡の離脱性を向上させ、加熱された洗浄水中に混入する気泡径を小さく抑えるという手段がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０５６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された人体洗浄装置では、ヒータ表面から離脱した気泡が洗浄水加熱手段の下流に溜まった後に一度に流れ出ると、洗浄水の洗浄感が変化する可能性があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、洗浄水温制御性を向上させ、かつ加熱された洗浄水の洗浄感の変化を抑制する人体洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、第１の発明は、洗浄水を人体に向けて吐出する人体洗浄装置であって、洗浄水を供給する給水路と、前記給水路に接続され、供給された洗浄水を流水させる熱交換流路と、前記熱交換流路を流れる洗浄水を瞬間的に加熱するヒータと、を有する洗浄水加熱手段と、前記洗浄水加熱手段によって加熱された洗浄水の温度を検知する湯温検知手段と、前記湯温検知手段の信号を取り込むとともに、前記洗浄水加熱手段の制御を行う制御部と、洗浄水を噴出する洗浄ノズルと、を備え、前記ヒータ表面の気泡の成長を阻害する気泡成長阻害手段をさらに備えたことを特徴とする人体洗浄装置である。
【００１０】
これにより、給水路により洗浄水が供給され、給水路に接続され、ヒータと熱交換流路とを有する洗浄水加熱手段により、供給された洗浄水が流水させながら瞬間的に加熱され、洗浄水加熱手段によって加熱された洗浄水の温度が湯温検知手段により検知され、制御部により、湯温検知手段の信号を取り込まれるとともに、洗浄水加熱手段の制御が行われ、洗浄ノズルから洗浄水が噴出され、ヒータ表面の気泡の成長が気泡成長阻害手段により阻害される。
【００１１】
この発明によれば、気泡の成長を阻害することで、加熱された洗浄水中に混入する気泡径を小さく抑えることができ、洗浄水温の制御性を向上させることができる。  
また、気泡の成長を阻害することで、加熱された洗浄水中に混入する気泡の量を少なく抑える事ができ、洗浄感の悪化を抑制する事ができる。
【００１２】
また、第２の発明は、前記ヒータとしてシーズヒータを用いたことを特徴としている。
【００１３】
水を加熱するヒータとしてはセラミックヒータやシーズヒータなどがあるが、シーズヒータの表面部材として一般的に用いられているステンレス材は、セラミックに比べて気泡の離脱性に劣り、加熱された洗浄水中に混入する気泡径は大きくなってしまう。しかし気泡成長阻害手段を備えることによって洗浄水中に混入する気泡径を小さくする事ができ、洗浄水温の制御性を向上させる事ができる。よって、セラミックヒータよりも比較的安価なシーズヒータも加熱手段として人体洗浄装置に適用することが可能となる。
【００１４】
また、第３の発明は、第１まはた第２の発明において、前記気泡成長阻害手段は、前記洗浄水加熱手段の下流に設けた圧力調整弁を含むことを特徴としている。
【００１５】
これは、洗浄水が瞬間的に加熱される事によって、洗浄水内に溶存している空気が飽和状態に達してヒータ表面に気泡として析出することを起こりにくくする効果がある。このことによって加熱された洗浄水中に混入する気泡の量を少なく抑える事ができ、洗浄感の悪化を抑制する事ができる。
【００１６】
また、第４の発明では、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記気泡成長阻害手段は、前記洗浄水加熱手段の上流に設けた加圧ポンプを含むことを特徴としている。
【００１７】
前記洗浄水加熱手段の上流に設けた加圧ポンプによっても、洗浄水内に溶存している空気が飽和状態に達してヒータ表面に気泡として析出することを起こりにくくする効果がある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、洗浄水温制御性を向上させ、かつ加熱された洗浄水の洗浄感の変化を抑制する人体洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態による人体洗浄装置の水路図
【図２】本発明の実施の形態による熱交換器の断面図
【図３】気泡の成長が阻害された時の効果の説明図
【図４】本発明の実施の形態による第二圧力調整弁の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の実施の形態に係る人体洗浄装置の水路図である。すなわち、図１は、洗浄水の供給系を示す概略構成図である。
【００２１】
洗浄水を供給する給水配管１１には、上流から順に、電磁弁１２、第一圧力調整弁１３が接続されている。第一圧力調整弁１３の下流は安全弁１４において二方に分岐し、一方は余剰の水を便器内に直接排出するための捨て水配管１５へ、他方は熱交換器１６に接続されている。
【００２２】
安全弁１４の上流側には、熱交換器１６に供給される洗浄水の温度を検知する冷水サーミスタ２２が設けられている。熱交換器１６の出口部には、上流から順に、第二圧力調整弁１７、バキュームブレーカー２９が接続されており、バキュームブレーカ２９の下流には、流路切替兼流量調整弁１８が接続されている。流路切替兼流量調整弁１８の下流は四方に分岐し、一方は捨水路１９へ、残りは洗浄水を人体へ供給する洗浄ノズル２０へ接続されている。
【００２３】
洗浄ボタン（図示せず）が押されると、電磁弁１２が開弁し、洗浄ノズル２０は装置内に収納された状態で流路への通水が開始される。通水を開始した洗浄水は、第一圧力調整弁１３によって所定の圧力まで減圧されるため、熱交換器１６に供給される洗浄水の給水圧力は常に一定に保たれる。熱交換器１６に供給された洗浄水は、所定の温度まで瞬間的に加熱され、流路切替兼流量調整弁１８によって所定の流量に調整されたうえで、洗浄ノズル２０の全てのノズル流路２４、２５、２６から吐出され、流路内の予熱を行う。  
流路内の予熱が十分に行われたら、流路切替兼流量調整弁１８によって捨水路１９への通水に切り替えられたうえで洗浄ノズル２０が所定の洗浄位置まで進出する。捨水路１９はノズル装置３０内に設けられたノズル洗浄室(図示せず)に接続されており、洗浄ノズル２０は胴体を洗浄されながら進出する。また、洗浄ノズル２０の進出中には、ノズル内流路が、流路切替兼流量調整弁１８によってノズル流路２４、２５、２６のうちの所定の流路に切り替えられる。洗浄ノズル２０が所定の位置まで進出を完了すると、流路切替兼流量調整弁１８によって、洗浄ノズル２０側へと通水が切り替えられ、所定のノズル流路から、所定の流量にて洗浄水が吐出する。
【００２４】
洗浄水を所定の温度まで加熱するためのヒータ２１への通電制御は、冷水サーミスタ２２にて検知される熱交換器１６への入水温度と、温水サーミスタ２３にて検知される加熱された水温の情報を制御部２７に取り込むことによって、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せにて行われる。
【００２５】
次に、熱交換器１６の詳細構造について説明する。  
図２は、熱交換器本体の断面図である。  
熱交換器本体４２には、直管形状の熱交換流路４３が設けられている。また、シーズヒータ２１の軸方向の位置決めは、固定部材４４ａ、４４ｂにより行われている。熱交換流路４３とシーズヒータ２１の気密性は、Ｏリング４５にて保たれており、Ｏリング４５はバックアップリング４６にて位置決めされている。シーズヒータ２１の外径は例えばΦ８ｍｍ、熱交換流路４３の内径は例えばΦ１２ｍｍであり、流路のクリアランスは例えば２．０ｍｍとされている。熱交換流路４３の一端には入水口４７が設けられており、ここから加熱するための洗浄水が給水される。  
また、熱交換器本体４２の後段には、フロート５０、フロートスイッチ５１、バキュームブレーカ２９、コマ５３、出水口５４が設けられている。
【００２６】
入水口４７から供給された洗浄水は、熱交換流路４３内を流れながらシーズヒータ２１によって瞬間的に加熱される。その際、加熱されることにより洗浄水中に溶存している空気が飽和状態に達すると、ヒータ表面に気泡として析出、付着し、その大きさはだんだん成長していく。ある程度の大きさまで達してヒータ表面から離脱し洗浄水中に混入した気泡は、加熱された洗浄水に比べて高温である。このため、熱交換流路４３の下流に設置された温水サーミスタ２３で気泡温を検知してしまうと、正確な洗浄水温が検知できなくなり、洗浄水温制御性に悪影響を与えることとなる。洗浄水中に混入した気泡が小さいものであれば、温水サーミスタ２３での検知水温に与える影響の度合いは小さいが、シーズヒータ表面での気泡の離脱性はあまり良くなく、洗浄水温制御性に与える影響は大きい。
【００２７】
そこで、本発明の実施の形態では、気泡成長阻害手段として、熱交換流路４３における洗浄水の圧力を上昇させるとともに、熱交換器１６の下流部に第二圧力調整弁１７を設けてそれ以降の圧力を低下させる。こうすることによって、気泡の成長を阻害し、洗浄水中に混入する気泡のサイズをできるだけ小さく保つことができる。その結果として、温水サーミスタ２３での検知温度の安定化を図ることができる。また、洗浄水中に混入する気泡の量を少なくして、ノズル流路２４、２５、２６から吐出される洗浄水の洗浄感の変化を抑制できる。
【００２８】
次に、圧力によって気泡の成長が阻害される現象について説明する。  
図３は、本発明の実施の形態における熱交換器１６のヒータ２１の表面付近の写真である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、同じ温度（５℃）の同じ流量（４３０ｍｌ／分）の水を同じ投入パワーで加熱した時の写真であり、熱交換器１６の入水部４７の圧力のみ、それぞれ０．０４ＭＰａ、０．０８ＭＰａ、０．１２ＭＰａ（メガパスカル）と異なっている。
【００２９】
図３から、入水部４７の圧力が０．０４ＭＰａの場合（図３（ａ））は、ヒータ２１の表面に多数の大きな気泡１００が形成していることが分かる。これに対して、入水部４７の圧力を０．０８ＭＰａ（図３（ｂ））まで上昇させると、気泡１００のサイズは顕著に小さくなり、気泡１００の成長が抑制されていることが分かる。また、気泡１００の合計の体積も０．０４ＭＰａの場合と比較として明らかに減少している。さらに、入水部４７の圧力を０．１２ＭＰａまで上昇させると、気泡１００のサイズは小さいまま維持され、気泡１００の成長が同様に抑制されていることが分かる。  
図３から、入水部４７の圧力すなわち熱交換流路４３の圧力を高くするとなる、ヒータ２１の表面の気泡が細かくなり、またその合計の体積も顕著に低下することが分かる。
【００３０】
次に、圧力を上昇させることによって気泡の成長が阻害されるメカニズムについて説明する。  
熱交換流路４３で発生する気泡の大きさは、ヒータ２１の表面で発生し、成長した気泡がどの位の大きさで離脱していくか、すなわち気泡の離脱径ｄに支配される。気泡の離脱径ｄは、以下のような計算式により与えられる。
ｄ＝０．０２０９θ{δ／ｇ（ρ／−ρｖ）}／２
ここで、θは気泡の接触角、δは表面張力、ρとρｖはそれぞれ水と水蒸気の密度である。入水部４７の圧力が高くなると、δは小さくなり、その他は変化しないので、ｄは小さくなる。つまり、入水部４７の圧力が高くなると、気泡の離脱径ｄが小さくなり、ヒータ２１の表面から早く離脱するので、気泡１００の成長が抑制される。
【００３１】
次に、気泡の抑制と第二圧力調整弁１７の必要性について説明する。  
熱交換器１６に供給される洗浄水の給水圧力は、第一圧力調整弁１３により常に一定に保たれる。図３に関して前述したように、気泡の成長を阻害するためには、給水圧力は高ければ高い程よい。しかし、例えば、バキュームブレーカ２９のコマ５３のようなゴム部材などに高い圧力をかけることは、好ましくない。これに対して、熱交換流路４３よりも下流側で、バキュームブレーカ２９よりも上流側に減圧手段としての第二圧力調整弁１７を設けることにより、熱交換流路４３の圧力を高く維持しつつ、バキュームブレーカ２９における圧力を下げることができる。また、このように第二圧力調整弁１７を設けることにより、熱交換流路４３の下流側の圧力を下げることができるので、バキュームブレーカ２９以外の部品や流路配管などに印加される圧力を下げて、信頼性を高めることができる。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態における第二圧力調整弁１７の断面構造を例示する模式図である。  
本具体例においては、第二圧力調整弁１７の本体６０は、入水口６２と出水口６３との間に縮流部６１が設けられた構成とされている。また、取り付け時の止水のためのＯリング６４を有している。この本体６０は、図示しないハウジングに挿入され、入水口６２かから洗浄水が導入されて縮流部６１を介して出水口６３から洗浄水が流出する。
【００３３】
本実施形態においては、熱交換器１６に供給される洗浄水の給水圧力が常に一定であるため、第二圧力調整弁１７の減圧部分は縮流部６１のように単純なものであってもよい。
【００３４】
なお、第二圧力調整弁１７の構造や配置位置は、前述した具体例に限定されるものではない。例えば、第二圧力調整弁１７は、熱交換器１６の下流に、別体として設けてもよい。
【００３５】
また、気泡成長阻害手段として、熱交換器１６の上流側に、加圧ポンプを設けて圧力を上昇させた洗浄水を熱交換流路４３に供給するようにしてもよい。
【００３６】
また、熱交換器１６に設けるヒータは、シーズヒータに限定されるものではなく、その他にも、例えばセラミックヒータなどを用いることにも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  給水配管
１２  電磁弁
１３  第一圧力調整弁
１４  安全弁
１５  水配管
１６  熱交換器
１７  第二圧力調整弁
１８  流路切替兼流量調整弁
１９  捨水路
２０  洗浄ノズル
２１  ヒータ
２２  冷水サーミスタ
２３  温水サーミスタ
２４  ノズル流路
２７  制御部
２９  バキュームブレーカー
３０  ノズル装置
４２  熱交換器本体
４３  熱交換流路
４４ａ,ｂ  固定部材
４５  リング
４６  バックアップリング
４７  入水口
５０  フロート
５１  フロートスイッチ
５３  コマ
５４  出水口
６０  第二圧力調整弁の本体
６１  縮流部
６２  入水口
６３  出水口
６４  Ｏリング
１００  気泡
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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