JP5949394B2 - 局部洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、局部洗浄装置に関し、さらに詳しくは、人体への感電対策が施された局部洗浄装置に関する。

局部洗浄装置のように、人体に水が接触する電気機器において、水と電気部品が直接接触する箇所を有する場合には、水を介した人体への感電が起こらないように、感電対策が施される。例えば、下記特許文献１においては、足浴器に電解水を供給する電解水生成装置の電極からの感電を防ぐために、電解水生成装置に電圧を供給するトランスを、それ以外の電気回路に電圧を供給するトランスと分離し、それら２つのトランスとして、１次側巻線及び２次側巻線がそれぞれ二重絶縁構造となった絶縁トランスを使用している。

特開２００３−３１０７０４号公報

温水洗浄便座のような局部洗浄装置において、温水を貯留するタンク内には、水を加熱するヒータ、水温を検知するサーミスタ等の温度検出部、水温が異常に上昇した時に温水の供給を停止する温度異常検知装置が設けられ、通常、これらの部材はタンク内で接地され、感電防止が図られている。また、これらの各部材の通電部は、それぞれの外郭に対して絶縁されており、二重の感電対策が施されている。通常、これらの部材のうちヒータ及び温度検出部は、通電部が絶縁材に覆われて絶縁されたうえで、水が浸入しない金属ケースに覆われており、直接絶縁部材が水に接触することがないのに対し、温度異常検知装置においては、通電部を覆う絶縁部材が直接水と接触するので、接地が不完全であったり、絶縁部材に亀裂が発生するなどして絶縁不良が起こったりした場合に、人体への感電が発生する可能性がある。

そこで、上記引用文献１のように、温度異常検知装置に電源供給するトランスを、ヒータ及び温度検出部に電源供給するトランスと分離し、それぞれのトランスとして絶縁トランスを使用するという方法が考えられる。しかし、一般に絶縁トランスは高価であり、それを２つ使用することで、感電対策に要する費用が大きくなってしまう。さらに、これら２つの電気系統に絶縁トランスを採用した場合、その絶縁効果を享受するためには、トランス部分のみならず、それぞれの２次側回路全体、つまりタンク内の電子制御ユニット（ＥＣＵ）全体を絶縁することが必要となる。この絶縁のために多数の絶縁部材を使用することとなり、ＥＣＵの製造コストが増大してしまう。

本発明が解決しようとする課題は、タンク内に設けられる温度異常検知装置から人体への感電対策が低コストで施された局部洗浄装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる局部洗浄装置は、外部に供給可能に温水を貯留するタンク内の水を加熱するヒータと、前記タンク内の水温を計測する温度検出部と、前記タンク内の水温が急激に上昇した際に前記タンクから外部への温水の供給を遮断する温度異常検知装置とを前記タンク内の水と絶縁した状態で前記タンク内に備え、さらに前記ヒータ、前記温度検出部及び前記温度異常検知装置に電力を供給する電源部を有し、前記電源部は、交流電源を入力される一次側回路と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記ヒータ及び前記温度検出部の駆動及び制御用に供給する第一の二次側回路と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記温度異常検知装置の駆動及び制御用に供給する第二の二次側回路とを有し、前記一次側回路と前記第一の二次側回路との間は電気的に非絶縁であり、前記一次側回路と前記第二の二次側回路との間は電気的に絶縁されていることを要旨とする。

ここで、前記一次側回路から前記第一の二次側回路及び第二の二次側回路への電圧変換はトランスを用いて行われ、前記トランスは、前記一次側回路を構成する一次巻線と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記第一の二次側回路に出力する第一の二次巻線と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記第二の二次側回路に出力する第二の二次巻線とを有し、前記一次巻線と前記第一の二次巻線との間は電気的に非絶縁であり、前記一次巻線と前記第二の二次巻線との間は電気的に絶縁されていることが好適である。

さらに、前記第一の二次側回路と前記第二の二次側回路との間に電気的な接続を形成することなく、前記温度異常検知装置から出力される前記タンク内の水温の異常に関する電気信号を前記第一の二次側回路に含まれて前記ヒータ及び前記温度検出部を制御する制御部に伝達可能な絶縁回路を有するとよい。

また、前記ヒータと前記温度検出部は、それぞれ通電部が絶縁部材によって絶縁されたうえで、前記タンク内に設けられ内部への水の浸入が防止された金属ケースの中に収納された状態で、前記タンク内に配置され、前記温度異常検知装置は、絶縁性外郭樹脂に収容され、前記絶縁性外郭樹脂が前記タンク中の水に接触する状態で、前記金属ケースの外側に配置されているとよい。

このとき、前記金属ケースはアース接地されていることが好ましい。

上記発明にかかる局部洗浄装置においては、感電対策が施されていないと、温度異常検知装置の電気回路を経由してタンクに浸入する一次側回路の交流電流によって、水を介した人体への感電が起こるおそれがあるが、温度異常検知装置に電力を供給する第二の二次側回路が一次側回路と絶縁されており、第二の二次側回路が電気的に独立しているため、そのような温度異常検知装置を経由した人体への感電が防止されている。一方、水を介した感電が起こる可能性が低いヒータ及び温度検出部に電力を供給する第一の二次側回路は一次側回路に対して絶縁されておらず、第一の二次側回路を絶縁するための絶縁部材等を使用する必要がないので、絶縁部材に要するコストが削減されている。第一の二次側回路に絶縁部材を使用することによる回路基板の大型化も回避されている。

ここで、前記一次側回路から前記第一の二次側回路及び第二の二次側回路への電圧変換が前記のようなトランスを用いて行われる場合には、第一の二次側回路を一次側回路に対して非絶縁とし、第二の二次側回路を一次側回路に対して絶縁する構成を簡便に構築することができる。また、単一の一次巻線を第一の二次巻線と第二の二次巻線に対して共通に使用した単一のトランスから２つの二次側回路に電圧を供給できることに加え、巻線間の絶縁が一次巻線と第二の二次巻線の間にのみ施されることにより、トランス部の製造のためのコストが抑制される。

さらに、前記第一の二次側回路と前記第二の二次側回路との間に電気的な接続を形成することなく、前記温度異常検知装置から出力されるタンク内の水温の異常に関する電気信号を前記第一の二次側回路に含まれてヒータ及び温度検出部を制御する制御部に伝達可能な絶縁回路を有する場合には、第一の二次側回路と第二の二次側回路の間の電気的絶縁を維持しつつ、２つの二次側回路の構成部材の間で、必要な信号のやりとりを行うことができる。

また、前記ヒータと前記温度検出部が、それぞれ通電部が絶縁部材によって絶縁されたうえで、上記のような金属ケースの中に収納された状態で前記タンク内に配置されていると、ヒータ及び温度検出部がタンク内の水と直接接触しないので、これらに電源供給を行う第一の二次側回路が一次側回路と絶縁されていなくても、ヒータ及び／又は温度検出部から水を介した人体への感電が起こる可能性が一層低減される。さらに、前記温度異常検知装置が、絶縁性外郭樹脂に収容され、前記絶縁性外郭樹脂が前記タンク中の水に接触する状態で、前記金属ケースの外側に配置されていると、ヒータ及び／又は温度検出部に異常が生じた際にも、温度検出装置がその異常の影響を受けずに外部への水の供給を遮断することが可能となる。

このとき、前記金属ケースがアース接地されていると、一次側回路に対して絶縁されていないヒータ及び温度検出部の漏電がより一層防止され、水を介した人体への感電が防がれる。

本発明の一実施形態にかかる局部洗浄装置の全体を示す斜視図である。 上記局部洗浄装置の電源部及び制御回路を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる局部洗浄装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。局部洗浄装置１は、例えば温水洗浄便座のように、温水を人体局部洗浄用に供給する装置である。

図１に、局部洗浄装置の一例を示す。局部洗浄装置１は、便座５の後方に設けられたノズル２を有し、ノズル２から温水を噴出することで、人体局部を洗浄する。ノズル２に供給される温水は、公共水道等の給水源４から取得され、（温水）タンク６において加温、貯留されたものである。水の加温や温水の供給は、制御手段３によって制御される。制御手段３には、後述する第一の二次側回路２０及び第二の二次側回路４０を構成する各種素子等が含まれる。

次に、図２に基づき、局部洗浄装置１の電源系統と電気回路の概要について説明する。

タンク６の中には、水を加熱するための（温水）ヒータ２２、水温を計測するための例えばサーミスタ等の水温検出部２３、水温が異常上昇した際に外部への温水の供給を緊急停止するための温度異常検知装置４２が備えられる。

そして、局局部洗浄装置１は、一次側回路１０、第一の二次側回路２０、第二の二次側回路４０を有する。詳細は後述するが、第一の二次側回路２０は一次側回路１０に対して電気的に絶縁されていない。一方、第二の二次側回路４０は一次側回路１０に対して電気的に絶縁され、従って第一の二次側回路２０とも電気的に絶縁されている。一次側回路１０に含まれる一次巻線１１と第一の二次側回路２０に含まれる第一の二次巻線２１、第二の二次側回路４０に含まれる第二の二次巻線４１は、トランス５０を構成している。

一次側回路１０は、例えば商用電源１２から取得された交流を、一次巻線１１に入力する。一次側回路１０に入力される交流電源としては、商用電源１２だけではなく、スイッチング回路を使用したスイッチング電源等、任意の交流電源を使用することができる。

第一の二次側回路２０には、一次巻線１１に入力された電力を電圧変換して出力する第一の二次巻線２１の他に、ヒータ２２、温度検出部２３等、各種機器と、それらを制御するための制御部（マイコン）２４が実装されている。これらヒータ２２、温度検出部２３をはじめとする各種機器と制御部２４を駆動及び制御する電源は、第一の二次巻線２１より出力された交流がダイオード２５及び電解コンデンサ２６による整流平滑化、シリーズレギュレータ２７による安定化を受けて所定の電圧（第一出力電圧、例えば１２Ｖ）を有する直流に変換されて供給される。ヒータ２２及び温度検出部２３以外に第一の二次側回路２０に実装される機器としては、ヒータ２２を制御するヒータ駆動回路２８、タンク６内の温水の外部への供給、つまりノズル２への供給を制御するウォータバルブ回路２９及びロータリバルブ３０が例示される。

第二の二次側回路４０は、一次巻線１１に入力された電力を電圧変換して出力する第二の二次巻線４１の他に、温度異常検知装置４２を含む。第二の二次側回路４０には、局部洗浄装置１を構成する各種機器のうち、温度異常検知装置４２のみ実装され、他の機器は実装されていない。他の機器類は、第一の二次側回路２０か、第二の二次側回路４０とは電気的に絶縁されたさらに別の回路に実装される。第二の二次巻線４１より出力された交流がダイオード４３と電解コンデンサ４４によって整流平滑化され、所定の電圧（第二出力電圧、例えば１２Ｖ）を有する直流に変換されて、温度異常検知装置４２の電源として供給される。

絶縁トランス５０において、一次巻線１１と第一の二次巻線２１の間には、絶縁処理が施されず、両者は電気的に絶縁されていない。一方、一次巻線１１と第二の二次巻線４１の間は、電気的に絶縁されている。この絶縁は、例えば二重絶縁構造の形成によって行われる。一次巻線１１と第二の二次巻線４１の間が電気的に絶縁されていることから、第一の二次巻線２１と第二の二次巻線４１の間も電気的に絶縁されていることになる。

また、第二の二次側回路４０は、温度異常検知装置４２及びダイオード４３、電解コンデンサ４４をはじめとする各素子など、全ての構成要素が外部から電気的に絶縁され、電気的に独立している。トランス５０での絶縁と合わせて、第二の二次側回路４０は、全体として、一次側回路１０及び第一の二次側回路２０から電気的に絶縁されている。

一方、第一の二次側回路２０を構成する各種機器、各種素子等には、特別な絶縁処理が施されておらず、外部との絶縁が確保されていない。トランス５０でも一次巻線１１と第一の二次巻線２１の間が絶縁されていないことと合わせて、第一の二次側回路２０全体が、一次側回路１０に対して電気的に絶縁されていない状態にある。

次に、タンク６の内部に設けられた機器の構成について説明する。前述のとおり、タンク６の内部にはヒータ２２、温度検出部２３、温度異常検知装置４２が設けられている。ヒータ２２と温度検出部２３は、それぞれ通電部分が絶縁材に被覆されて絶縁された状態で、金属ケース３１に収納されている。つまり、通電部分が金属ケース３１に対して絶縁された状態で、金属ケース３１に収納されている。金属ケース３１は、タンク６に水を満たしても、内部に水が浸入しないように形成されている。この構成により、ヒータ２２及び温度検出部２３の通電部を被覆する絶縁材は水に接触することがなく、その絶縁材に覆われた通電部も水に接触することがないので、ヒータ２２及び温度検出部２３から漏電が起こることはなく、ヒータ２２及び温度検出部２３からの水を経由した感電が防止されている。さらには、金属ケース３１がアース接地されていることにより、万一、通電部を被覆する絶縁材や金属ケース３１に損傷等が生じ、ヒータ２２及び温度検出部２３の通電部が水に接触する事態が発生したとしても、人体への感電が防止される。ここで、金属ケース３１は必ずしも必要なものではないが、ヒータ２２及び温度検出部２３の絶縁材が直接タンク６内の水に接触する場合に比べて、このように金属ケース３１に収容されて水と接触しない場合の方が、万一ヒータ２２及び温度検出部２３の絶縁材に損傷が発生した場合にも、これらからの感電が防止され、好ましい。

一方、温度異常検知装置４２は、金属ケース３１に収容されず、金属ケース３１の外側に配置されている。温度異常検知装置４２は、感温リードスイッチを主体として構成され、温度の異常上昇を検知すると、ウォータバルブ回路２９を切断し、タンク６から外部への温水の供給を即座に停止し、ノズル２からの温水の噴出が停止できる。温度異常検知装置４２は、ヒータ２２及び／又は温度検出部２３に異常が発生した場合にも、その異常の影響を受けずに、外部への温水の供給を停止することができるように、このようにヒータ２２及び温度検出部２３から空間的に分離され、金属ケース３１の外側に設けられている。温度異常検知装置４２の通電部は、絶縁性樹脂外郭の中に収容されているが、絶縁性樹脂外郭は、ヒータ２２及び温度検出部２３の通電部を被覆する絶縁材とは異なり、タンク６内の水と直接接触する。

温度異常検知装置４２の感温リードスイッチからウォータバルブ回路２９への信号伝達は、フォトカプラ等よりなり、絶縁的に信号伝達を行うことができる絶縁回路７０を介して行われる。絶縁回路７０に中継された信号（感温スイッチ入力）は、制御部２４を介してウォータバルブ回路２９に伝達される。このように、絶縁回路７０を介して信号伝達を行うことで、第二の二次側回路４０と第一の二次側回路２０及び一次側回路１０との間の絶縁を維持したまま、第二の二次側回路４０と第一の二次側回路２０の間で信号のやり取りを行うことができる。

温度異常検知装置４２は、制御上の必要性から、上記のように絶縁性樹脂外郭がタンク６内の温水と直接接触する構成とされている。また、ヒータ２２、温度検出部２３等、他の構成機器が何らかの問題で異常動作を起こしてタンク６内の水が異常昇温を起こした際にも、温度異常検知装置４２がそれらの異常動作の影響を受けずに即座に温水の供給を停止することができるように、温度異常検知装置４２は、ヒータ２２及び温度検出部２３等、他の機器とは、空間的に分離されるとともに、独立した電気回路上に構成されている。

温度異常検知装置４２の通電部は、絶縁性外郭樹脂の中に収納されているので、正常に動作している状態では、第二の二次側回路４０と一次側回路１０の間の絶縁の有無にかかわらず、温度異常検知装置４２からの漏電は起こらない。しかし、上記のように、第二の二次側回路４０が一次側回路１０と電気的に絶縁されていることで、万一絶縁性外郭樹脂に亀裂等が発生して、絶縁性外郭樹脂による絶縁が維持されなくなったとしても、温度異常検知装置４２の通電部は一次側回路１０から電気的に独立しており、商用電源１２が温度異常検知装置４２を介してタンク６内に侵入することがなく、商用電源１２の漏電は起こらない。

ただし、水にはある程度の電気伝導性があるため、もし第二の二次側回路４０がこのように一次側回路１０と絶縁されていなかった場合にも、金属ケース３１がアース接地されていれば、商用電源１２からタンク６内に電流が浸入したとしても、その電流の少なくとも一部が水と金属ケース３１を介してアース電位に逃がされるので、深刻な感電は回避することができる。しかし、上記のように第二の二次側回路４０が一次側回路１０と絶縁されていることで、局部洗浄装置１の据え付け時に金属ケース３１のアース接地を失念したり、何らかの原因で一旦接続されたアース接地配線が切断等されたりした場合にも、商用電源１２のタンク６への侵入が起こらず、商用電源１２からの感電を防止することができる。

上記の構成において、ヒータ２２及び温度検出部２３の通電部は被覆する絶縁材の効果及び金属ケース３１への水の浸入防止の効果で、二重に絶縁がなされているうえ、すぐ近傍で金属ケース３１がアース接地されているため、温度異常検知装置４２の通電部に比べて、深刻な漏電を起こす確率が低い。このため、第一の二次側回路２０には、一次側回路１０との間に絶縁が施されていない。絶縁を施すとすれば、トランジスタ５０部分での絶縁及び第一の二次巻線２１よりも下流側の第一の二次側回路２０全体での絶縁処理が必要となり、そのために要するコストと基板スペースの増加が大きいため、本発明においては、第一の二次側回路２０と一次側回路１０の間には絶縁が行われない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 局部洗浄装置
６ タンク
１０ 一次側回路
１１ 一次巻線
２０ 第一の二次側回路
２１ 第一の二次巻線
２２ ヒータ
２３ 温度検出部
２４ 制御部
３１ 金属ケース
４０ 第二の二次側回路
４１ 第二の二次巻線
４２ 温度異常検知装置
５０ トランス
７０ 絶縁回路

Claims (5)

1. 外部に供給可能に温水を貯留するタンク内の水を加熱するヒータと、前記タンク内の水温を計測する温度検出部と、前記タンク内の水温が急激に上昇した際に前記タンクから外部への温水の供給を遮断する温度異常検知装置とを前記タンク内の水と絶縁した状態で前記タンク内に備え、さらに前記ヒータ、前記温度検出部及び前記温度異常検知装置に電力を供給する電源部を有し、
   前記電源部は、交流電源を入力される一次側回路と、
   前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記ヒータ及び前記温度検出部の駆動及び制御用に供給する第一の二次側回路と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記温度異常検知装置の駆動及び制御用に供給する第二の二次側回路とを有し、
   前記一次側回路と前記第一の二次側回路との間は電気的に非絶縁であり、前記一次側回路と前記第二の二次側回路との間は電気的に絶縁されている局部洗浄装置。
2. 前記一次側回路から前記第一の二次側回路及び第二の二次側回路への電圧変換はトランスを用いて行われ、前記トランスは、前記一次側回路を構成する一次巻線と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記第一の二次側回路に出力する第一の二次巻線と、前記一次側回路に入力された電力を電圧変換して前記第二の二次側回路に出力する第二の二次巻線とを有し、前記一次巻線と前記第一の二次巻線との間は電気的に非絶縁であり、前記一次巻線と前記第二の二次巻線との間は電気的に絶縁されている請求項１に記載の局部洗浄装置。
3. 前記第一の二次側回路と前記第二の二次側回路との間に電気的な接続を形成することなく、前記温度異常検知装置から出力される前記タンク内の水温の異常に関する電気信号を前記第一の二次側回路に含まれて前記ヒータ及び前記温度検出部を制御する制御部に伝達可能な絶縁回路を有する請求項１又は２に記載の局部洗浄装置。
4. 前記ヒータと前記温度検出部は、それぞれ通電部が絶縁部材によって絶縁されたうえで、前記タンク内に設けられ内部への水の浸入が防止された金属ケースの中に収納された状態で、前記タンク内に配置され、前記温度異常検知装置は、絶縁性外郭樹脂に収容され、前記絶縁性外郭樹脂が前記タンク中の水に接触する状態で、前記金属ケースの外側に配置された請求項１〜３のいずれかに記載の局部洗浄装置。
5. 前記金属ケースはアース接地されている請求項４に記載の局部洗浄装置。

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