(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の局部洗浄を行うための洗浄水の流量を検出する流量検出手段と、前記洗浄水の流量を弁の開度を変更することによって調節する流量調節弁と、
前記流量検出手段が検出した検出流量がある所定の目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された検出流量が前記目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を駆動するフィードバック制御を行う際に、
前記流量調節弁はフィードバック量である所定の弁開度量だけ駆動された後に停止され、フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行い、
前記判定結果、前記検出流量が前記目標流量範囲内でなければ再び前記流量調節弁は前記フィードバック量だけ駆動された後に停止され、
前記フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行うとともに、
前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、
前記フィードバック量変更手段は、前記流量調節弁の開度の絶対値によって複数の領域に分け、前記複数の領域において一回の前記フィードバック量で変化する流量が一定となるよう設定された衛生洗浄装置。
【請求項２】
人体の局部洗浄を行うための洗浄水の流量を検出する流量検出手段と、前記洗浄水の流量を弁の開度を変更することによって調節する流量調節弁と、
前記流量検出手段が検出した検出流量がある所定の目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された検出流量が前記目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を駆動するフィードバック制御を行う際に、
前記流量調節弁はフィードバック量である所定の弁開度量だけ駆動された後に停止され、フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行い、
前記判定結果、前記検出流量が前記目標流量範囲内でなければ再び前記流量調節弁は前記フィードバック量だけ駆動された後に停止され、
前記フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行うとともに、
前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、
前記フィードバック量変更手段は、前記フィードバック量を前記流量調節弁の開度に応じて変更する衛生洗浄装置。
【請求項３】
前記フィードバック周期を検出流量及び目標流量に応じて変更するフィードバック周期変更手段を備えてなる請求項１または２に記載の衛生洗浄装置。
【請求項４】
前記流量調節弁の検出流量および目標流量に応じて前記流量調節弁の開閉速度を変更する開閉速度変更手段を備えてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の衛生洗浄装置。
【請求項５】
洗浄時に目標流量に対する前記流量調節弁の開度を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、洗浄開始時に前記記憶手段が記憶している前回の洗浄時の開度を初期値として前記流量調節弁を開閉する請求項１〜４のいずれか１項に記載の衛生洗浄装置。
【請求項６】
前記記憶手段で記憶している前記流量調節弁の開度を、非通電時に保持する為のバックアップ手段を備えた請求項５に記載の衛生洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人体の局部洗浄を行うための洗浄水の流量を適切に制御した衛生洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１７は従来の衛生洗浄装置の外観図である。図１７において、１は便座、２は使用者が衛生洗浄装置の洗浄などの各機能を操作する操作手段、３は洗浄水を人体の局部に向けて吐水するための洗浄ノズル、４は便座ボックスである。便座ボックス４の内部には衛生洗浄装置の各機能を実現するために必要なアクチュエータ、制御回路、水路等が配設されている。
【０００３】
図１８は本従来例の衛生洗浄装置の水路構成図である。図１８において、５は洗浄に使用する洗浄水の供給／停止を行う止水電磁弁であり、その一次側は水道管に直結されている。６は水路を流れる洗浄水の流量を検出する流量検出手段、７は洗浄水を加熱する加熱手段、８は加熱手段７によって加熱される前の洗浄水の温度を検出する入水温度検出手段、９は加熱手段７によって加熱されたあとの洗浄水の温度を検出する出水温度検出手段、１０は弁の開度を調節することによって流量を調節する流量調節弁である。
【０００４】
使用者が便座１に座り、操作手段２を操作して洗浄動作を指示すると、便座ボックス４内に配設された止水電磁弁５を開き、それと同時に、流量調節弁１０の開度を調節することによって所定の流量で洗浄水を圧送する。加熱手段７は流量検出手段６、入水温度検出手段８、出水温度検出手段１０が検出した情報をもとに、圧送されてきた洗浄水を所定の温度に沸かす。こうして最終的に所定の温度の洗浄水が所定の目標流量で洗浄ノズル３から吐水し、人体の局部洗浄を行う。
【０００５】
図１９に本従来例の流量調節弁１０の制御系のブロック図を示す。図１９において、１１は制御手段であり、洗浄水の流量が目標流量になるように、流量検出手段６が検出した検出流量をもとに流量調節弁１０へフィードバック制御を行う。以下にその制御内容を示す。
【０００６】
流量検出手段６の精度や、水圧の変化および水路の圧損の変化などの外乱によって、実際に流れている流量は完全に一定ではない。そこで、流量を完全に一定に保とうとすると、常に流量調節弁１０が動作していることとなり、流量調節弁１０の寿命の点から好ましくない。そこで一般的に、所定の目標流量に対してある目標範囲を設定し、検出流量が目標範囲外である場合のみ流量調節弁１０を開閉させる。
【０００７】
洗浄開始時にはある基準の開度に流量調節弁１０を開く。この時点で検出流量が目標範囲内にあれば、流量調節弁１０を停止させ、基準の開度を維持する。しかし、開度と流量の絶対値の関係は、流量調節弁の個体間のバラツキや設置場所の水圧等の諸条件によって変化する。図２０は流量調節弁１０の開度と流量の特性図である。図２０において横軸が開度であり、縦軸が流量である。流量調節弁１０の開度を大きくすると流量が増加し、小さくすると流量が減少し、その変化の割合は１ステップあたり５ｃｃ／ｍｉｎである。図２０に示す特性のうち実線で表したものが流量調節弁１０および水圧等の諸条件が標準的な場合である。これらの諸条件が変わると、変化の割合は同じでも、絶対値自体は異なる値となる。例えば諸条件のうちの水圧だけが標準値よりも低い場合、図２０の一点鎖線で示すように、同じ開度に対する流量は少なくなる。
【０００８】
先に述べたように、この基準の開度は流量調節弁１０および設置場所の水圧等の条件が標準的な場合に目標流量を実現する開度であり、これらの諸条件が異なる環境で使用すると目標流量を実現できない。このような場合に、例えば検出流量が目標流量よりも多い場合には流量調節弁１０を連続的に閉じていき、検出流量が目標範囲に入った時点で流量調節弁１０を停止させる。逆に検出流量が目標流量よりも少ない場合には流量調節弁１０を連続的に開いていき、検出流量が目標範囲に入った時点で流量調節弁１０を停止させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、制御手段１１が流量調節弁１０を開閉してから、実際に洗浄水の流量が変化し、その変化が検出流量に反映されるまでには時間的な遅れが生じる。そのため、検出流量が目標範囲に入ったのを確認して、流量調節弁１０を停止させた時には、すでに流量調節弁１０はさらに開いて（又は閉じて）おり、結果的に流量が意図する値で安定しないという課題があった。
【００１０】
前記内容について、図２１を用いて具体的に説明する。ここでは水圧が低いために流量調節弁１０を基準の開度に開いたときの流量が目標範囲の下限値よりも少ないときに、流量を増加させるようにフィードバック制御を行った例を取り上げている。図２１において横軸は（ａ）、（ｂ）ともに流量を増加させるようにフィードバック制御を行っている時間であり、縦軸は（ａ）については流量調節弁１０の開度を表し、（ｂ）については流量を表す。その他の条件としては目標流量が５００ｃｃ／ｍｉｎ、それに対する目標範囲が±２０ｃｃ／ｍｉｎ、基準開度が１００ステップである。また、流量調節弁１０の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間を５００ｍｓとしている。この遅れの内容は、流量調節弁１０が動作してから実流量が変化するまでの遅れ時間が２００ｍｓ、実流量が検出流量に反映されるまでの遅れ時間が３００ｍｓとする。なお簡単のために、流量調節弁１０が停止しており、実流量と検出流量が同じである安定した状態から流量のフィードバック制御が行われるとする。
【００１１】
まず、洗浄開始時に５００ｃｃ／ｍｉｎを得るために、基準の開度１００ステップだけ流量調節弁１０を開く。ここで水圧が低いために実際には流量は４００ｃｃ／ｍｉｎしか流れない。すると目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎよりも検出流量の方が少ないので、流量を増加させるように流量調節弁１０にフィードバック制御を行う。図２０に示すように、制御手段１１が流量調節弁１０を開くように制御すると、２００ｍｓの遅れを持って実流量が徐々に増加し、さらに３００ｍｓ後に検出流量が増加していく。この時流量調節弁１０を毎秒２０ステップの速度で開いていくと、図２１に示すように、流量調節弁１０を開き初めてから１．３ｓ後に検出流量が４８０ｃｃ／ｍｉｎに到達する。ここで制御手段１１が流量調節弁１０を停止させるが、流量の検出までに５００ｍｓの遅れ時間があるため、この時にはすでに流量調節弁１０はさらに開いた位置まで移動している。図２０に示す流量調節弁の流量と開度の特性より、流量を８０ｃｃ／ｍｉｎ増加するのに必要な開度は１６ステップであり、これだけ開くのにかかる時間は０．８ｓ（＝１６ステップ÷２０ステップ／ｓ）である。つまり、１．３ｓ分開いたので０．５ｓ分余分に開いてしまうことになる。これはステップに換算すると１０ステップになり、これは流量に換算すると５０ｃｃ／ｍｉｎとなる。つまり、図２１に示すように、１．３ｓ後にはすでに流量調節弁１０は５３０ｃｃ／ｍｉｎ（４８０ｃｃ／ｍｉｎ＋５０ｃｃ／ｍｉｎ）を供給できる１２６ステップ（＝１００ステップ＋１６ステップ＋１０ステップ）まで開いていることになる。そのため流量調節弁１０停止してからも検出流量は遅れて増加していき、流量調節弁１０が開き始めてから１．７ｓ後には検出流量が目標範囲の上限である５２０ｃｃ／ｍｉｎを越えてしまい、今度は流量を減少させるように流量のフィードバック制御が行われる。流量を減少させる場合にも同様の現象が起こるので、結果的に目標範囲を超えた範囲で流量がハンチングする。
【００１２】
ここに述べた例は、流量調節弁１０の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間が固定で、しかもその遅れが極端な場合である。しかし、この例では流量検出手段６の精度や水圧、水路の圧損の変動について言及していない。流量検出の遅れ時間が極端ではない場合でも、流量検出手段６の検出精度や、水圧、水路の圧損の変動がある場合には前記のように流量検出の遅れ時間に起因して流量が安定しないという現象は発生する。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁が必要以上に開閉することを防ぎ、安定した流量で洗浄を行うことができる衛生洗浄装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の衛生洗浄装置は、人体の局部洗浄を行うための洗浄水の流量を検出する流量検出手段と、洗浄水の流量を弁の開度を変更することによって調節する流量調節弁と、流量調節弁を制御する制御手段とを備えたものである。そして、制御手段は流量検出手段が検出した検出流量がある所定の目標流量範囲内に収まるように流量調節弁を制御する際に、流量調節弁はフィードバック量である所定の弁開度量だけ駆動された後に停止され、フィードバック周期である所定時間後に、流量検出手段が検出した検出流量が目標流量範囲内かどうかの判定を行うとともに、前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、前記フィードバック量変更手段は、前記流量調節弁の開度の絶対値によって複数の領域に分け、前記複数の領域において一回の前記フィードバック量で変化する流量が一定となるよう設定され、流量の合わせ込みを流量調節弁の個体差や水圧などの諸条件、および目標流量が異なる場合でも最適な速度で行うことができる。そして前記判定結果、前記検出流量が目標流量範囲内でなければ再び流量調節弁は前記フィードバック量だけ駆動された後に停止され、前記フィードバック周期である所定時間後に、流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行うことにより、流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁が必要以上に開閉することを防ぎ、安定した流量で洗浄を行うことができる衛生洗浄装置を提供することができるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、洗浄水の流量を検出する流量検出手段と、洗浄水の流量を弁の開度を変更することによって調節する流量調節弁と、流量調節弁を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された検出流量が前記目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を駆動するフィードバック制御を行う際に、前記流量調節弁はフィードバック量である所定の弁開度量だけ駆動された後に停止され、フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行い、前記判定結果、前記検出流量が前記目標流量範囲内でなければ再び前記流量調節弁は前記フィードバック量だけ駆動された後に停止され、前記フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行うとともに、前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、前記フィードバック量変更手段は、前記流量調節弁の開度の絶対値によって複数の領域に分け、前記複数の領域において一回の前記フィードバック量で変化する流量が一定となるよう設定されたものである。
【００１６】
これにより、流量調節弁を停止してフィードバック周期と称する所定時間を経過した後に、安定した流量を検出するまで、次のフィードバック制御を行わないので、流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁が開きすぎる又は閉じすぎるといったことが発生しなくなり、安定した流量で洗浄水を吐水することができる。また、必要以上に流量調節弁を動作させないので流量調節弁の実使用における寿命を延ばすことができる。
【００１７】
この場合、特に、前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、前記フィードバック量変更手段は、前記流量調節弁の開度の絶対値によって複数の領域に分け、前記複数の領域において一回の前記フィードバック量で変化する流量が一定となるよう設定されたことにより、流量の合わせ込みを流量調節弁の個体差や水圧などの諸条件、および目標流量が異なる場合でも最適な速度で行うことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、人体の局部洗浄を行うための洗浄水の流量を検出する流量検出手段と、前記洗浄水の流量を弁の開度を変更することによって調節する流量調節弁と、前記流量検出手段が検出した検出流量がある所定の目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された検出流量が前記目標流量範囲内に収まるように前記流量調節弁を駆動するフィードバック制御を行う際に、前記流量調節弁はフィードバック量である所定の弁開度量だけ駆動された後に停止され、フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行い、前記判定結果、前記検出流量が前記目標流量範囲内でなければ再び前記流量調節弁は前記フィードバック量だけ駆動された後に停止され、前記フィードバック周期である所定時間後に、前記流量検出手段が検出した検出流量が前記目標流量範囲内かどうかの判定を行うとともに、前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、前記フィードバック量変更手段は、前記流量調節弁の開度及び検出流量及び目標流量の少なくともいずれか一つに応じて前記フィードバック量を変更するようにしたものである。
【００１９】
これにより、流量調節弁を停止してフィードバック周期と称する所定時間を経過した後に、安定した流量を検出するまで、次のフィードバック制御を行わないので、流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁が開きすぎる又は閉じすぎるといったことが発生しなくなり、安定した流量で洗浄水を吐水することができる。また、必要以上に流量調節弁を動作させないので流量調節弁の実使用における寿命を延ばすことができる。
【００２０】
この場合、特に、前記フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段を備え、前記フィードバック量変更手段は、前記流量調節弁の開度及び検出流量及び目標流量の少なくともいずれか一つに応じて前記フィードバック量を変更するようにしたことにより、効果的に流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間を吸収することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１または２に記載の前記フィードバック周期を前記流量調節弁の開度及び検出流量及び目標流量の少なくともいずれか一つに応じて変更するフィードバック周期変更手段を備えているので、流量調節弁の個体差や水圧などの諸条件や、検出流量と所定の目標流量範囲からのずれなどの状況に応じて、より精度良く、高速に流量を合わせ込むことができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の衛生洗浄装置において、前記流量調節弁の検出流量および目標流量に応じて前記流量調節弁の開閉速度を変更する開閉速度変更手段を備えているので、流量調節弁の個体差や水圧などの諸条件や、検出流量と所定の目標流量範囲からのずれなどの状況に応じて、より精度良く、高速に流量を合わせ込むことができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の衛生洗浄装置において、さらに、洗浄時に目標流量に対する前記流量調節弁の開度を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段が、洗浄開始時には前記記憶手段が記憶している前回の洗浄時の開度を初期値として前記流量調節弁を開閉するので、一回洗浄を行うと、その時から流量調節弁の個体差や水圧などの諸条件が変わらない限り、次回の洗浄からは適切な開度で洗浄を開始し、流量の合わせ込みを不要とすることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項５に記載の衛生洗浄装置において、さらに、通電されていない時でもデータを保持できるバックアップ手段を備え、前記バックアップ手段は通電時に前記記憶手段に記憶している情報を読み出し、通電されていない時に読み出した情報を保持し、通電一回目に読み出した情報を前記記憶手段に書き込むので、一回洗浄を行った後に電源を切られ、再度通電されても、適切な開度で洗浄を開始し、流量の合わせ込みを不要とすることができる。
【００２５】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の衛生洗浄装置の外観図を示すものである。図１において、１０１は便座、１０２は使用者が衛生洗浄装置の洗浄などの各機能を操作する操作手段、１０３は洗浄水を人体の局部に向けて吐水するための洗浄ノズル、１０４は便座ボックスである。便座ボックス１０４の内部には衛生洗浄装置の各機能を実現するために必要なアクチュエータ、制御回路、水路等が配設されている。
【００２７】
図２は本実施例の衛生洗浄装置の水路構成図である。図２において、１０５は止水電磁弁である。１０６は流量調節弁であり、ステッピングモータで駆動する。１０７は水路を流れる洗浄水の流量を検出する流量検出手段であり、本実施例では図３に示すように洗浄水の流れによってインペラー１０８が回転し、その回転を発光ダイオード１０９とフォトトランジスタ１１０を用いたスイッチング回路にてパルス電圧の周波数に変換して流量を検出する構成とする。１１１は洗浄水を加熱する加熱手段であり、本実施例では洗浄水を通水しながら所定の温度まで昇温できる高出力のセラミックヒータで構成する。１１２は加熱手段１１１によって加熱される前の洗浄水の温度を検出する入水温度検出手段であり、１１３は加熱手段から流出する加熱された後の洗浄水の温度を検出する出水温度検出手段であり、本実施例では、共にサーミスタの抵抗値の温度特性を利用して温度を検出する構成とする。
【００２８】
図４に流量調節弁１０６の制御系のブロック図を示す。図４において１１４は、流量検出手段１０７から信号を取り込み、それに応じて予め決められた所定のアルゴリズムに基づいて流量調節弁１０６を制御する制御手段であり、本実施例ではマイクロコンピュータを配した制御回路で構成する。
【００２９】
以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３０】
まず、本実施例の衛生洗浄装置による洗浄動作の概略を説明する。
【００３１】
使用者が便座１０１に座り、操作手段１０２を操作して洗浄動作を指示すると、便座ボックス１０４内に配設された止水電磁弁１０５を開くと同時に、流量調節弁１０６の開度を調節することによって所定の流量で洗浄水を圧送する。加熱手段１１１は流量検出手段１０７、入水温度検出手段１１２、出水温度検出手段１１３が検出した情報をもとに、圧送されてきた洗浄水を所定の温度に沸かす。
こうして最終的に所定の温度の洗浄水が所定の目標流量で洗浄ノズル１０３から吐水し、人体の局部洗浄を行う。
【００３２】
次に、洗浄時の流量制御について、洗浄水の目標流量が５００ｃｃ／ｍｉｎ、目標範囲が±２０ｃｃ／ｍｉｎである場合を例に挙げて説明する。ここで流量の検出についてであるが、流量の瞬時値をそのまま検出流量として扱うと、検出ばらつきなどの影響が顕著に現れることになる。すると、検出流量を用いて制御している洗浄水の流量や温度にその影響がでてしまう。そこで、一般的にある一定期間の平均値として検出流量を求める。本実施例において検出流量は、流量検出手段１０７が出力するパルスをマイクロコンピュータに入力し、５００ｍｓ間のパルス数の累計を用い、流量検出手段の流量−周波数特性に基づいた演算を行って５００ｍｓ間の平均流量として求める。これにより、実流量が検出流量に反映されるまでに遅れ時間が存在する。本実施例での説明では、この遅れ時間を３００ｍｓ固定のものとして扱う。また、流量検出手段１０７のインペラー１０８の回転や、流量調節弁１０６の駆動さらには実際に流量が変化するまでにも機械、流体の応答遅れが存在するので、流量調節弁の制御状態が実流量に反映されるまでには遅れ時間が存在する。本実施例ではこの遅れ時間を２００ｍｓとする。
【００３３】
図５は流量制御のアルゴリズムを示したフローチャートであり、図６は流量調節弁１０６の動作と実流量及び検出流量の変化を表したタイミングチャートである。
【００３４】
洗浄が開始される（Ｓ１００）と、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開かせる（Ｓ１０１）。この時に水路内を流れる洗浄水の流量は流量調節弁１０６および水圧などの諸条件に依存する。そこでまず、前記の諸条件が標準的な場合について説明する。本実施例での流量調節弁１０６の開度と流量の関係は図２０に示す従来例と同じであるとすれば、流量調節弁１０６を１００ステップまで開いた場合には図２０の実線に示すように、水路内を流れる洗浄水の流量は５００ｃｃ／ｍｉｎとなる。フィードバック周期を５００ｍｓとすれば、流量調節弁１０６の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間が５００ｍｓ（２００ｍｓ＋３００ｍｓ）であるので、流量調節弁１０６が開度１００ステップで停止してから（Ｓ１０３）、フィードバック周期後に入力した検出流量は５００ｃｃ／ｍｉｎとなる（Ｓ１０７）。検出流量が目標範囲（４８０〜５２０ｃｃ／ｍｉｎ）内にあるので（Ｓ１０８、Ｓ１１１）、流量調節弁１０６を現在の開度で停止させたままとする。
【００３５】
次に、前記の諸条件が標準的でない場合について説明する。具体的には水圧が低く、流量調節弁１０６と流量の特性が図２０の一点鎖線に示すような場合についてである。流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開いたとき、流量が４００ｃｃ／ｍｉｎとなるので、５００ｍｓ後に入力した検出流量は目標範囲の下限である４８０ｃｃ／ｍｉｎを下回る（Ｓ１０８）。すると、流量を増加させるために流量調節弁１０６を予め設定されたフィードバック量である６ステップだけ開かせる（Ｓ１０９）。流量調節弁１０６へ６ステップ分の出力が終了し（Ｓ１１０）、流量調節弁１０６が停止すると（Ｓ１０３）、フィードバック周期のカウントを行う（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。フィードバック周期が５００ｍｓ経過した後に流量を検出すると（Ｓ１０６、Ｓ１０７）、検出流量は４３０ｃｃ／ｍｉｎとなっており、４８０ｃｃ／ｍｉｎよりも少ないので再び流量調節弁１０６を６ステップ開く。この動作（Ｓ１０３〜Ｓ１１０）を繰り返すことによって流量を合わせ込む。前記の例では、流量調節弁１０６が３回目のフィードバック動作を終了してから５００ｍｓ後の検出流量が４９０ｃｃ／ｍｉｎとなるので、その時点で流量調節弁１０６を停止させる。逆に諸条件によって流量が目標流量よりも多い場合についても同様な制御（Ｓ１０３〜Ｓ１０８、Ｓ１１１〜Ｓ１１３）を行うことによって、流量を合わせ込むことができる。
【００３６】
なお、流量調節弁１０６を停止させているときには、常にフィードバック周期毎に検出流量を取り込み、水圧などの変化によって流量が変動した場合には、再度前記のフィードバック制御を行い、流量の合わせ込みを行う。
【００３７】
以上のように、本実施例においては、流量検出手段１０６が検出した検出流量に応じて流量調節弁１０６を制御する際に、流量調節弁１０６が停止してからフィードバック周期が経過して安定した流量を検出するまで、次のフィードバック制御を行わないので、流量の合わせ込み時に流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁１０６が開きすぎる又は閉じすぎるといったことが発生しなくなり、安定した流量で洗浄水を吐水することができる。また、必要以上に流量調節弁１０６を動作させないので流量調節弁１０６の実使用における寿命を延ばすことができる。また、加熱手段は流量に応じて制御しているので、流量を安定させることにより間接的に洗浄水の温度を安定させることができる。
【００３８】
なお、前記のフィードバック量については、流量調節弁１０６の開度と流量の特性および流量の目標範囲から最適な値を設定する。本実施例であれば、流量調節弁１０６の一回のフィードバック動作で目標範囲幅４０ｃｃ／ｍｉｎ（目標範囲が±２０ｃｃ／ｍｉｎであるので）を越えないようにするのが望ましい。これは一回のフィードバック動作で４０ｃｃ／ｍｉｎよりも大きくしすぎると、流量を目標範囲に合わせ込めない可能性が大きいからである。また、この一回あたりのフィードバック量が大きい方が流量を速くあわせ込むことができるので、前記の内容を考慮した上で最大の値にするのが望ましい。フィードバック量を６ステップに設定した場合、流量調節弁１０６の開度に対する流量の変化率が１ステップあたり５ｃｃ／ｍｉｎであるので、一回のフィードバックでの流量変化量は３０ｃｃ／ｍｉｎとなり、目標範囲幅４０ｃｃ／ｍｉｎに対しても余裕がある。
【００３９】
なお、前記のフィードバック周期は、本実施例では流量調節弁１０６の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間を５００ｍｓ固定として扱ったので、その５００ｍｓを設定したが、実際には流量調節弁１０６の開度と流量の特性、目標流量、水圧等の条件によって遅れ時間は随時異なった値となる。また、実際の遅れ時間を理論的に求めることは難しい。しかし、実際の使用条件では遅れ時間も平均化されていると考え、実際の使用条件に応じて実験的に求めた値をフィードバック周期として設定すれば、本実施例の効果を得ることができる。
【００４０】
（実施例２）
図７に、本発明の実施例２の流量調節弁１０６の制御系のブロック図を示す。実施例１の構成と異なるところは、フィードバック量を変更するフィードバック量変更手段１１５を設けた点である。図７において１１４は、流量検出手段１０７から取り込んだ信号と、フィードバック量変更手段１１５によって変更されたフィードバック量に応じて、予め決められた所定のアルゴリズムに基づいて流量調節弁１０６を制御する制御手段である。本実施例ではフィードバック量変更手段１１５、制御手段１１４はともにマイクロコンピュータを配した制御回路で構成する。
【００４１】
以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。図８は流量制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。洗浄動作の概略及び流量制御は内容は基本的に実施例１と同一であるので説明は省略する。実施例１と異なるところは、フィードバック制御に用いるフィードバック量を予め設定しておくのではなく、流量調節弁１０６の開度に応じて変更するところである。そこで、フィードバック量の変更を中心に説明する。
【００４２】
図９は本実施例における流量調節弁１０６の開度と流量の特性を示した図であり、実線で示したものが流量調節弁１０６および水圧などの諸条件が標準的な場合である。図９に示すように、一般的に流量調節弁１０６の１ステップあたりの流量変化は、流量調節弁１０６の開度の絶対値によって異なる。例えば、本実施例の流量調節弁１０６であれば、１ステップあたりの流量変化は、開度が９０ステップ付近では５ｃｃ／ｍｉｎ程度であり、開度が２００ステップ付近では０．５ｃｃ／ｍｉｎである。つまり、常に一定のフィードバック量で流量の合わせ込みを行っていると、流量調節弁１０６の開度によって流量が安定するまでに要する時間が変わってしまう。実施例１のように常にフィードバック量を６ステップとした場合、流量調節弁１０６の一回のフィードバック動作で合わせ込むことができる流量は、開度が９０ステップ付近の時には３０ｃｃ／ｍｉｎであるが、開度２００ステップ付近の時には３ｃｃ／ｍｉｎとなってしまうので、同じ流量を合わせ込むのに開度２００ステップ付近の時の方が開度９０ステップ付近の時よりも１０倍程度時間がかかってしまう。
【００４３】
そこで、流量調節弁１０６の開度の絶対値に対応してフィードバック量を設定するようにする。フィードバック量は流量調節弁１０６の開度の全領域において、一回あたりの合わせ込む流量が一定となるように流量調節弁１０６の開度と流量の特性に合わせて設定するのが望ましい。本実施例では（表１）に示すように、流量調節弁１０６の開度の絶対値によって６つの領域に分け、それぞれにフィードバック量を設定した。フィードバック量は、１ステップあたりの流量変化を各領域において線形近似した値を用いて、全ての領域において一回のフィードバック動作で合わせ込める流量が３０ｃｃ／ｍｉｎとなるように設定した。なお、一回のフィードバック動作で合わせ込める流量を３０ｃｃ／ｍｉｎとした理由は実施例１と同じであるので説明は省略する。
【００４４】
【表１】
0004759814.tif 000002
【００４５】
次に上記のようにフィードバック量を変更しながら実際に流量を合わせ込んでいくときの様子を説明する。なお、以下の説明では目標範囲、流量の検出方法および遅れ時間、フィードバック周期については実施例１と同じ値および考え方とし、説明は省略する。
【００４６】
まず、洗浄水の目標流量が５００ｃｃ／ｍｉｎである場合について説明する。洗浄が開始される（Ｓ２００）と、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開かせる（Ｓ２０１）。諸条件のうち水圧が低いとすれば、この時に水路内を流れる洗浄水の流量は図９の一点鎖線に示すように４００ｃｃ／ｍｉｎとなる。これは洗浄水の流量の目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎ（＝５００ｃｃ／ｍｉｎ−２０ｃｃ／ｍｉｎ）よりも少ない。そこで、流量調節弁１０６を開くようなフィードバック動作を繰り返し行う。流量調節弁１０６の開度が１００であるので表１に示すようにフィードバック量は９ステップとなる（Ｓ２０９）。制御手段１１４は流量調節弁１０６を９ステップ開くように出力し（Ｓ２１０）、９ステップ開いてからフィードバック周期である５００ｍｓ経過後に流量を検出し（Ｓ２０７）、その検出流量が４８０ｃｃ／ｍｉｎを越えた時点で流量調節弁１０６を停止させる。図９より流量調節弁１０６の開度が１２４ステップの時には流量が４８０ｃｃ／ｍｉｎとなるので、そこまでフィードバック動作を繰り返す。フィードバック量がこの領域では常に９ステップであるので、フィードバック動作を３回繰り返すと２７ステップ（＝９ステップ×３）だけ流量調節弁１０６が開き、開度が１２７ステップとなる。この時の流量は図９より目標範囲４８０〜５２０ｃｃ／ｍｉｎ内に収まっているので、流量調節弁１０６を停止させる。
【００４７】
次に、洗浄水の目標流量が６００ｃｃ／ｍｉｎの場合について説明する。図９より、流量調節弁１０６および水圧などの諸条件が平均的な場合に、６００ｃｃ／ｍｉｎの流量を実現できる流量調節弁１０６の開度は１３０ステップである。そこで、洗浄が開始される（Ｓ２００）とまず、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度である１３０ステップまで開かせる（Ｓ２０１）。諸条件のうち水圧が低いとすれば、この時に水路内を流れる洗浄水の流量は図９の一点鎖線に示すように５００ｃｃ／ｍｉｎとなる。これは洗浄水の流量の目標範囲の下限値５８０ｃｃ／ｍｉｎよりも少ない。そこで、流量調節弁１０６を開くようなフィードバック動作を繰り返し行う。流量調節弁１０６の開度が１３０であるので表１に示すようにフィードバック量は１８ステップとなる（Ｓ２０９）。そこで、制御手段１１４が流量調節弁１０６を１８ステップ開くように出力し（Ｓ２１０）、１８ステップ開いてからフィードバック周期である５００ｍｓ経過後に流量を検出し（Ｓ２０７）、その検出流量が５８０ｃｃ／ｍｉｎを越えた時点で流量調節弁１０６を停止させる。図９より流量調節弁１０６の開度が２２０ステップの時に流量が５８０ｃｃ／ｍｉｎとなるので、そこまでフィードバック動作を繰り返す。フィードバック量は開度１３０〜１６０ステップまでは１８ステップ、１６０ステップ以上では６０ステップである。フィードバック動作を２回繰り返すと３６ステップ（＝１８ステップ×２）だけ流量調節弁１０６が開き、開度が１６６ステップ（＝１３０ステップ＋３６ステップ）となる。３回目のフィードバック動作を行う場合には、流量調節弁１０６の開度が１６０ステップ以上の領域にあるのでフィードバック量が６０ステップとなる。３回目のフィードバック動作が終了した時点で開度が２２６ステップ（＝１６６ステップ＋６０ステップ）となる。この時の流量、すなわちフィードバック周期５００ｍｓ後に検出する流量は図９より、目標範囲５８０〜６２０ｃｃ／ｍｉｎ内に収まっているので、流量調節弁１０６を停止させる。
【００４８】
以上のように、本実施例においては、流量検出手段１０６が検出した検出流量に応じて流量調節弁１０６を制御する際に、フィードバック量を流量調節弁の特性に合わせて変更することによって、流量の合わせ込み時に一回のフィードバック動作で合わせ込める流量が流量調節弁１０６の開度の全領域において同じになるので、流量の合わせ込みを流量調節弁の個体差や水圧などの諸条件、および目標流量が異なる場合でも最適な速度で行うことができる。
【００４９】
なお、前記のフィードバック量の変更方法は、流量調節弁１０６の開度を複数の領域に分け、それに対応したテーブルからフィードバック量を取得する方法としたが、開度に応じて演算させるようにすればより精度よく行うことができる。
【００５０】
（実施例３）
本発明の実施例３を図８を用いて説明する。なお、洗浄動作の概略及び流量制御は内容は基本的に実施例２と同一であるので説明は省略する。実施例２と異なるところは、フィードバック制御に用いるフィードバック量を、目標流量と流量検出手段１０７が検出した検出流量との差に応じて変更するところである。そこで、フィードバック量の変更を中心に説明する。
【００５１】
洗浄が開始される（Ｓ２００）と、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開かせる（Ｓ２０１）。諸条件のうち水圧が低い場合、水路内を流れる洗浄水の流量は図２０の一点鎖線に示すように４００ｃｃ／ｍｉｎとなる。これは洗浄水の流量の目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎよりも少ない。この場合、実施例１で説明したように３回のフィードバック処理を行い、流量の合わせ込みを完了する。更に水圧が著しく低かった場合、水路内を流れる洗浄水の流量は図２０の長波線に示すように３００ｃｃ／ｍｉｎとなる。１ステップあたりの流量変化が５ｃｃ／ｍｉｎであるので、流量の目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎと検出流量３００ｃｃ／ｍｉｎとの差である１８０ｃｃ／ｍｉｎを増加させるには、３６ステップ（＝１８０ｃｃ／ｍｉｎ÷５ｃｃ／ｍｉｎ）だけ流量調節弁１０６を開かねばならない。このとき実施例１と同様に、フィードバック量を６ステップの固定でフィードバック制御を行うと、６回（＝３６ステップ÷６ステップ）のフィードバック動作が必要となる。ステッピングモータが動作している時間を無視しても、フィードバック動作がフィードバック周期５００ｍｓ毎に行われるので、流量の合わせ込みが完了するのに３秒（＝５００ｍｓ×６回）の時間がかかってしまう。そこで、フィードバック量を目標流量と検出流量の差が大きいときには大きく設定することによって、流量の合わせ込みが完了するまでの時間を短縮する。
【００５２】
実施例２で述べたように、フィードバック量は一回のフィードバック動作で合わせ込むことができる流量を３０ｃｃ／ｍｉｎになるように６ステップとした。しかし、目標流量と検出流量との差が３０ｃｃ／ｍｉｎ以上ある場合には一回のフィードバック動作でそれ以上の流量を合わせ込んでも問題ない。そこで、本実施例では目標流量と検出流量との差に応じて、（表２）に示すようにフィードバック量を設定する。
【００５３】
【表２】
0004759814.tif 000003
【００５４】
フィードバック量の設定は、一回のフィードバック動作で合わせ込むことができる流量が、目標範囲幅を越えないように設定する。（表２）で目標流量と検出流量の差が５０〜１００ｃｃ／ｍｉｎの時には、フィードバック量を１０としている。このとき、一回のフィードバック動作で合わせ込める流量は５０ｃｃ／ｍｉｎであるので、目標流量と検出流量の差がこの領域で最小の５０ｃｃ／ｍｉｎであっても、フィードバック動作時に、流量調節弁１０６を過度に開閉して目標範囲を越えて流量を変化させることがないようにしている。また、フィードバック量は細かく分けるほど、制御の精度は向上するが、目標流量と検出流量の差が実際に起こりうる範囲で設定できるようにすれば十分な効果が得られる。
【００５５】
先に述べたように、水圧が著しく低く、基準の開度１００での流量が３００ｃｃ／ｍｉｎしかない場合、目標流量と検出流量の差が２００ｃｃ／ｍｉｎであるので、フィードバック量は４０ステップとなる。一回のフィードバック動作で流量調節弁１０６を４０ステップ開くので、開度が１４０ステップ（＝１００ステップ＋４０ステップ）となり、流量が５００ｃｃ／ｍｉｎとなるので、一回のフィードバック動作で流量を合わせ込むことがきる。流量調節弁１０６が動作している時間を同様に無視すればフィードバック周期一回分の５００ｍｓで流量の合わせ込みを完了することができる。
【００５６】
以上のように、本実施例においては、目標流量と流量検出手段が検出した検出流量との差に応じて、フィードバック量を変更するので、検出流量が目標流量から著しくずれている場合にでも、高速に流量の合わせ込みを行うことができる。
【００５７】
なお、前記のフィードバック量の変更方法は、目標流量と検出流量の差を複数の領域に分け、それに対応したテーブルからフィードバック量を取得する方法としたが、目標流量と検出流量の差に応じて演算させるようにすればより精度よく行うことができる。
【００５８】
なお、本実施例では流量調節弁１０６の開度と流量の特性が線形的な場合を例に挙げたが、それ以外の特性でも実施例の中で述べたフィードバック量の設定方法に従って設定すれば、同様に行うことができる。
【００５９】
（実施例４）
図１０に、本発明の実施例４の流量調節弁１０６の制御系のブロック図を示す。実施例１の構成と異なるところは、フィードバック周期を変更するフィードバック周期変更手段１１６を設けた点である。図７において１１４は、流量検出手段１０７から取り込んだ信号と、フィードバック周期変更手段１１５によって変更されたフィードバック周期に応じて、予め決められた所定のアルゴリズムに基づいて流量調節弁１０６を制御する制御手段である。本実施例ではフィードバック周期変更手段１１６、制御手段１１４はともにマイクロコンピュータを配した制御回路で構成する。
【００６０】
以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。図１１は流量制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。洗浄動作の概略及び流量制御は内容は基本的に実施例１と同一であるので説明は省略する。実施例１と異なるところは、フィードバック制御に用いるフィードバック周期を予め設定しておくのではなく、目標流量と流量検出手段１０７が検出した検出流量との差に応じて変更するところである。そこで、フィードバック周期の変更を中心に、図１１と図２０を用いて説明する。
【００６１】
洗浄が開始される（Ｓ４００）と、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開かせる（Ｓ４０１）。諸条件のうち水圧が低いとすれば、この時に水路内を流れる洗浄水の流量は図２０の一点鎖線に示すように４００ｃｃ／ｍｉｎとなる。これは洗浄水の流量の目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎよりも少ない。この場合、実施例１で説明したように３回のフィードバック処理を行い、流量の合わせ込みを完了する。更に水圧が著しく低かった場合、水路内を流れる洗浄水の流量は図２０の長波線に示すように３００ｃｃ／ｍｉｎとなる。１ステップあたりの流量変化が５ｃｃ／ｍｉｎであるので、１８０ｃｃ／ｍｉｎ（＝４８０ｃｃ／ｍｉｎ−３００ｃｃ／ｍｉｎ）を増加させるには、３６ステップ（＝１８０ｃｃ／ｍｉｎ÷５ｃｃ／ｍｉｎ）だけ流量調節弁１０６を開かねばならない。このとき実施例１と同様に、フィードバック量を６ステップの固定でフィードバック制御を行うと、６回（＝３６ステップ÷６ステップ）のフィードバック動作が必要となる。ステッピングモータを毎秒２０ステップで動かしているとすると３６ステップ開くのに必要な時間は１．８ｓ（３６÷２０）である。また、フィードバック動作がフィードバック周期５００ｍｓ毎に行われるので、それらを合計すると流量の合わせ込みが完了するのに４．８ｓ（＝１．８ｓ＋０．５ｓ×６回）の時間が必要となる。そこで、フィードバック周期を目標流量と検出流量の差が大きいときには短く設定することによって、流量の合わせ込みが完了するまでの時間を短縮する。
【００６２】
流量調節弁１０６の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間５００ｍｓを流量に換算する。流量調節弁１０６を毎秒２０ステップの速度で動作させるとすれば、前記の遅れ時間に起因する検出流量の遅れは最大で１０ステップ（＝２０ステップ×０．５秒）となる。１ステップあたりの流量変化は５ｃｃ／ｍｉｎであるのでこれは５０ｃｃ／ｍｉｎ（＝１０ステップ×５ｃｃ／ｍｉｎ）の流量に相当する。つまり、前記の遅れ時間に起因する流量調節弁の制御状態と検出流量との差は最大で５０ｃｃ／ｍｉｎということであり、５０ｃｃ／ｍｉｎ以上の流量を合わせ込む段階では前記遅れ時間に起因する流量の遅れは無視して流量の合わせ込みを行っても問題ない。そこで、目標流量と検出流量の差に応じて（表３）に示すように、フィードバック周期を設定する。
【００６３】
【表３】
0004759814.tif 000004
【００６４】
（表３）においてフィードバック周期を切り替える目標流量と検出流量の差の境界値、およびフィードバック周期を切り替える段階数は、流量調節弁１０６の動作速度、フィードバック量、流量の目標範囲に応じて設定する。本実施例では、フィードバック周期を０ｍｓと５００ｍｓの２段階で切り替えるようにした。そして、フィードバック周期を切り替える境界付近でフィードバック動作を行ったときに、最終的に流量が目標範囲を超えないように、検出流量の遅れの最大値５０ｃｃ／ｍｉｎに、一回のフィードバック動作で合わせ込む流量３０ｃｃ／ｍｉｎを加味した値を設定した。
【００６５】
先に述べた水圧が著しく低い場合に、上記のようにしてフィードバック周期を変更した場合の動作を説明する。図１２は流量調節弁１０６の動作と実流量及び検出流量の変化を表したタイミングチャートである。目標流量と検出流量の差が１８０ｃｃ／ｍｉｎであるので、この時のフィードバック周期は０ｍｓとなる。つまり、この期間は流量調節弁１０６が停止した時点ですぐに検出流量を取り込むので、５０ｃｃ／ｍｉｎの遅れが生じている。このような検出状態で検出流量が目標流量と検出流量の差が８０ｃｃ／ｍｉｎとなる４２０ｃｃ／ｍｉｎの流量を検出するまでフィードバック動作が連続的に続く。検出流量が４２０ｃｃ／ｍｉｎとなったところで、フィードバック周期が５００ｍｓに切り替わり、その期間は流量調節弁１０６が停止している。しかし、ここまでは検出流量には遅れの流量が加味されていないので、そのまま検出流量は増加し、フィードバック周期中に安定したときには４５０ｃｃ／ｍｉｎとなる。４５０ｃｃ／ｍｉｎではまだ目標範囲４８０〜５２０ｃｃ／ｍｉｎに収まっていないので再度フィードバック周期５００ｍｓでフィードバック動作を行い、４８０ｃｃ／ｍｉｎの流量が実現できる開度で流量調節弁１０６を停止させる。また、この合わせ込みに必要な時間は流量を１８０ｃｃ／ｍｉｎ（４８０−３００ｃｃ／ｍｉｎ）分増加させる時間と、一回のフィードバック周期待ちだけである。流量調節弁１０６の１ステップあたりの流量変化が５ｃｃ／ｍｉｎであること、流量調節弁１０６の動作速度が毎秒２０ステップであることから、流量調節弁１０６が動作している時間が１．８ｓ（１８０ｃｃ／ｍｉｎ÷５÷２０）である。これにフィードバック周期も含めた流量の合わせ込みを完了するのに必要な時間は２．３ｓ（１．８ｓ＋０．５ｓ）となり、フィードバック周期を変更しない場合に比べて約半分の時間となる。
【００６６】
以上のように、本実施例においては、流量検出手段１０６が検出した検出流量に応じて流量調節弁１０６を制御する際に、フィードバック周期を目標流量と検出流量の差が大きい場合にはフィードバック周期を短くすることによって、検出流量が目標流量から著しく外れている場合の流量の合わせ込みに必要な時間を短縮することができる。
【００６７】
なお、前記のフィードバック周期の変更方法は、目標流量と検出流量の差を複数の領域に分け、それに対応したテーブルからフィードバック周期を取得する方法としたが、目標流量と検出流量の差に応じて演算させるようにしても同様に行うことができる。
【００６８】
（実施例５）
図１３に、本発明の実施例５の流量調節弁１０６の制御系のブロック図を示す。実施例１の構成と異なるところは、流量調節弁１０６の開閉速度を変更する開閉速度変更手段１１７を設けた点である。図１３において１１４は、流量検出手段１０７から取り込んだ信号と、開閉速度変更手段１１７によって変更された速度に応じて、予め決められた所定のアルゴリズムに基づいて流量調節弁１０６を制御する制御手段である。本実施例では開閉速度変更手段１１７、制御手段１１４はともにマイクロコンピュータを配した制御回路で構成する。
【００６９】
以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。洗浄動作の概略は実施例１と同一であるので説明は省略する。
【００７０】
洗浄時の流量制御について、例をあげて説明する。ここで流量の検出は実施例１と同一の方法で行い、実流量が検出流量に反映されるまでの遅れ時間、および流量調節弁の制御状態が実流量に反映されるまでの遅れ時間も実施例１と同じくそれぞれ３００ｍｓ、２００ｍｓとする。これより、流量調節弁１０６の制御状態と検出流量の間には５００ｍｓの応答遅れが存在することになる。
【００７１】
図９に示すように、一般的に流量調節弁１０６の１ステップあたりの流量変化は、流量調節弁１０６の開度の絶対値によって異なる。つまり、常に同じ速度で流量調節弁１０６を開閉した場合、流量調節弁１０６の開度の絶対値によって単位時間あたりの流量の変化量が異なることを意味する。本実施例の流量調節弁１０６であれば、１ステップあたりの流量変化は、開度が９０ステップ付近では５ｃｃ／ｍｉｎ程度であり、開度が２００ステップ付近では０．５ｃｃ／ｍｉｎである。これより、流量調節弁１０６を毎秒２０ステップの速度で開閉させた場合の流量変化速度は、開度９０ステップ付近で毎秒２００ｃｃ／ｍｉｎ（＝５ｃｃ／ｍｉｎ×２０）となり、開度２００ステップ付近で毎秒２０ｃｃ／ｍｉｎ（＝０．５ｃｃ／ｍｉｎ×２０）となる。
【００７２】
この値を用いて、先に述べた流量調節弁１０６の制御状態と検出流量の間の応答遅れ５００ｍｓを流量の遅れに換算すると、流量調節弁１０６の制御状態と検出流量との流量のずれは、開度９０ステップ付近で±１００ｃｃ／ｍｉｎ（＝２００ｃｃ／ｍｉｎ×０．５）となり、開度２００ステップ付近で±１０ｃｃ／ｍｉｎ（＝２０ｃｃ／ｍｉｎ×５）となる。例えば、洗浄水の目標流量が５００ｃｃ／ｍｉｎ、目標範囲が±２０ｃｃ／ｍｉｎである場合に、流量を増加させて流量を合わせ込む場合を考えてみる。流量が少ないので、流量調節弁１０６を開いていき、検出流量が目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎに到達したところで流量調節弁１０６を停止させる。しかし、先に述べたように流量調節弁１０６の制御状態が検出流量に反映されるまでには時間的な遅れがあるため、流量調節弁１０６が停止した開度ではそのずれ分も含めた流量を供給できる状態である。開度９０ステップ付近で流量調節弁１０６を停止させた場合、流量調節弁１０６は５８０ｃｃ／ｍｉｎ（＝４８０ｃｃ／ｍｉｎ＋１００ｃｃ／ｍｉｎ）の流量を供給できる開度で停止したことになり、流量が目標範囲の上限５２０ｃｃ／ｍｉｎを越えてしまう。
【００７３】
また、開度２００ステップ付近で流量調節弁１０６を停止させた場合には、前記の流量のずれ分が１０ｃｃ／ｍｉｎであるので、流量調節弁１０６は４９０ｃｃ／ｍｉｎ（＝４８０ｃｃ／ｍｉｎ＋１０ｃｃ／ｍｉｎ）の流量を供給できる開度で停止したことになり、流量が目標範囲内に収まる。このように、流量調節弁１０６の制御状態と検出流量との間の流量のずれは流量の変化速度、つまりは流量調節弁１０６の開閉速度に依存する。そこで、流量調節弁１０６の開度の絶対値に対応して流量調節弁１０６の開閉速度を設定するようにする。開閉速度は流量調節弁１０６の開度の全領域において、流量変化速度が一定となるように流量調節弁１０６の特性に合わせて設定するのが望ましい。本実施例では（表４）に示すように、流量調節弁１０６の開度の絶対値によって６つの領域に分け、それぞれに開閉速度を設定した。開閉速度は各領域の１ステップあたりの流量変化を線形近似した値を用いて、全ての領域において流量変化速度が毎秒６０ｃｃ／ｍｉｎとなるように設定した。
【００７４】
【表４】
0004759814.tif 000005
【００７５】
なお、前記のフィードバック量については、流量調節弁１０６と流量の関係、流量の目標範囲および流量調節弁１０６の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間から最適な値を設定する。本実施例であれば、遅れ時間５００ｍｓ間の流量変化が目標範囲幅４０ｃｃ／ｍｉｎ（目標範囲が±２０ｃｃ／ｍｉｎであるので）を越えないようにするのが望ましい。また、流量変化速度、つまりは開閉速度が速い方が流量を速くあわせ込むことができるので、前記の内容を考慮した上で最大の値にするのが望ましい。単位時間あたりの流量変化量を６０ｃｃ／ｍｉｎとした場合、流量調節弁１０６と検出流量のずれは３０ｃｃ／ｍｉｎ（＝６０ｃｃ／ｍｉｎ×０．５）となり、目標範囲幅４０ｃｃ／ｍｉｎに対しても余裕がある。
【００７６】
次に上記のように開閉速度を変更しながら実際に流量を合わせ込んでいくときの様子を、洗浄水の目標流量が５００ｃｃ／ｍｉｎの場合を例に挙げて説明する。図１４は流量制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【００７７】
洗浄が開始される（Ｓ５００）と、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開かせる（Ｓ５０１）。諸条件のうち水圧が低いとすれば、この時に水路内を流れる洗浄水の流量は図９の一点鎖線に示すように４００ｃｃ／ｍｉｎとなる。これは洗浄水の流量の目標範囲の下限値４８０ｃｃ／ｍｉｎよりも少ない（Ｓ５０５）。そこで、流量調節弁１０６を開いていく。この時、流量調節弁１０６の開度が１００であるので表４に示すように開閉速度は１８ステップ／ｓとなる（Ｓ５０３）。制御手段１１４は流量調節弁１０６を１８ステップ／ｓの速度で開いていく（Ｓ５０６）。制御手段１１４は開いていく間も常に流量を検出し（Ｓ５０４）、その検出流量が４８０ｃｃ／ｍｉｎを越えた時点で流量調節弁１０６を停止させる。流量調節弁１０６の制御状態と検出流量とのずれのため、流量調節弁１０６が停止した後も検出流量は増加して行くが、流量変化速度が毎秒６０ｃｃ／ｍｉｎになるように流量調節弁１０６の開閉速度を設定しているので、最終的に５１０ｃｃ／ｍｉｎ（＝４８０ｃｃ／ｍｉｎ＋３０ｃｃ／ｍｉｎ）で流量の増加は収まる。
【００７８】
以上のように、本実施例においては、流量検出手段１０６が検出した検出流量に応じて流量調節弁１０６を制御する際に、流量調節弁１０６を開閉する速度を、単位時間あたりの流量の変化量が目標流量範囲幅を超えないように設定することによって、流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁１０６が開きすぎる又は閉じすぎるといったことが発生しなくなり、安定した流量で洗浄水を吐水することができる。また、必要以上に流量調節弁１０６を動作させないので流量調節弁１０６の実使用における寿命を延ばすことができる。さらに、流量調節弁の開度と流量の特性に応じて流量調節弁を開閉する速度を変更することによって、流量調節弁の開度の全領域において流量の合わせ込みを最適な速度で行うことができる。
【００７９】
なお、前記の開閉速度の変更方法は、流量調節弁１０６の開度を複数の領域に分け、それに対応したテーブルから開閉速度を取得する方法としたが、開度に応じて演算させるようにすればより精度よく行うことができる。
【００８０】
なお、前記の開閉速度の変更方法は、目標流量と検出流量の差が大きい場合には開閉速度を速くするように、目標流量と検出流量の差が小さい場合には開閉速度を遅くするようにすることによって、同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（実施例６）
図１５に、本発明の実施例６の流量調節弁１０６の制御系のブロック図を示す。実施例１の構成と異なるところは、洗浄時に流量調節弁１０６の開度を記憶する記憶手段１１８と、衛生洗浄装置に電力が供給されていない時に記憶手段１１８の内容を保持するバックアップ手段を設けた点である。図１５において１１４は、流量検出手段１０７から取り込んだ信号と、記憶手段１１８によって記憶されている開度に応じて、予め決められた所定のアルゴリズムに基づいて流量調節弁１０６を制御する制御手段である。本実施例では記憶手段１１８、制御手段１１４はともにマイクロコンピュータを配した制御回路で構成し、バックアップ手段１１９はＥＥＰＲＯＭで構成する。
【００８２】
以上のように構成された衛生洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。図１６は流量制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。洗浄動作の概略及び流量制御は内容は基本的に実施例１と同一であるので説明は省略する。実施例１と異なるところは、洗浄時の流量調節弁１０６の開度を記憶し、次回の洗浄開始時にその記憶している開度まで流量調節弁１０６を開くところである。
【００８３】
衛生洗浄装置に通電されると、まず、バックアップ手段１１９に保持している情報を記憶手段に基準の開度として読み出す（Ｓ６０１）。ここで、バックアップ手段１１９には初期値として、１００ステップという値が保持されていたとすると、記憶手段１１８は基準の開度を１００ステップとして記憶する。
【００８４】
まず一回目の洗浄が開始される（Ｓ６０２）と、制御手段１１４は流量調節弁１０６を基準の開度１００ステップまで開かせる（Ｓ６０３、Ｓ６０４）。洗浄中は実施例１で説明したフィードバック処理を行い（Ｓ６０５〜Ｓ６１５）、流量制御を行う。流量調節弁１０６の開度と流量の特性が図２０の一点鎖線に示すような場合、実施例１によれば、流量調節弁１０６は６ステップ開くフィードバック動作を３回目繰り返したところで停止する。この時、流量調節弁１０６の開度は１１８ステップ（＝１００ステップ＋６ステップ×３回）まで開いている。そして、この１１８ステップを基準の開度として記憶手段１１８に記憶し、バックアップ手段１１９に書き込む（Ｓ６１６、Ｓ６１７）。
【００８５】
二回目の洗浄が開始されると、制御手段１１４は前回の洗浄時に記憶した基準の開度１１８ステップまで流量調節弁１０６を開く（Ｓ６０３、Ｓ６０４）。流量調節弁１０６や水圧などの諸条件が前回の洗浄時から変化していなければ、流量調節弁１０６の開度と流量特性は図２０の一点鎖線のままなので、開度１１８ステップで目標流量５００ｃｃ／ｍｉｎを実現する。すなわち、洗浄開始時から所定の流量で吐水を行うことができる。
【００８６】
なお、バックアップ手段１１９は、衛生洗浄装置への通電がＯＦＦしているときにも、書き込まれた値を保持している。それゆえ、一回目と二回目の洗浄の間に、一旦衛生洗浄装置の電源を切られた場合にも、同様に基準の開度を１１８ステップとして流量調節弁１０６を開くので、洗浄開始時から所定の流量で吐水を行うことができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、流量検出手段に検出された流量が目標流量範囲に収まるように流量調節弁にフィードバック制御を行う際に、流量調節弁を停止してフィードバック周期と称する所定時間を経過した後に、安定した流量を検出するまで、次のフィードバック制御を行わないので、流量調節弁の制御状態が検出流量に反映されるまでの遅れ時間に起因して流量調節弁が開きすぎる又は閉じすぎるといったことが発生しなくなり、流量のハンチングを防ぎ、安定した流量で洗浄を行うことができる。
【００８８】
さらに、請求項２〜７に記載の発明によれば、流量のフィードバック制御を行う際に、目標流量、検出流量そして流量調節弁の開度に応じて制御に用いるパラメータを変化させるので、流量の安定化を高速に行うことができ、水圧や水路の圧損などが変動した場合にも安定した流量で洗浄を行うことができる。
【００８９】
さらに、請求項８、９に記載の発明によれば、洗浄時にその時に最適な流量調節弁の開度を記憶し、次回からの洗浄にはその記憶した開度を初期値として洗浄開始時の流量調節弁の制御を行うので、洗浄開始直後から安定した流量で洗浄を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１〜６における衛生洗浄装置の外観斜視図
【図２】  同装置の水路構成図
【図３】  （ａ）同装置における流量検出手段の側断面図
（ｂ）同検出手段の平面図
【図４】  同装置における流量調節弁の制御系のブロック図
【図５】  同装置における流量制御のフローチャート
【図６】  同装置における流量調節弁の動作と実流量及び検出流量の変化を表したタイミングチャート
【図７】  本発明の実施例２、３における流量調節弁の制御系のブロック図
【図８】  同調節弁における流量制御のフローチャート
【図９】  本発明の実施例２、５における流量調節弁の開度と流量の特性図
【図１０】  本発明の実施例４における流量調節弁の制御系のブロック図
【図１１】  同調節弁における流量制御のフローチャート
【図１２】  同調節弁の動作と実流量及び検出流量の変化を表したタイミングチャート
【図１３】  本発明の実施例５における流量調節弁の制御系のブロック図
【図１４】  同調節弁における流量制御のフローチャート
【図１５】  本発明の実施例６における流量調節弁の制御系のブロック図
【図１６】  同調節弁における流量制御のフローチャート
【図１７】  従来の衛生洗浄装置の外観斜視図
【図１８】  同装置の水路構成を示すブロック図
【図１９】  同装置における流量調節弁の制御系のブロック図
【図２０】  流量調節弁の開度と流量との関係を示す特性図
【図２１】  同調節弁の動作と実流量及び検出流量の変化を表したタイミングチャート
【符号の説明】
１０６  流量調節弁
１０７  流量検出手段
１１４  制御手段
１１５  フィードバック量変更手段
１１６  フィードバック周期変更手段
１１７  開閉速度変更手段
１１８  記憶手段
１１９  バックアップ手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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