特許 6331706 流体加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6331706

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】流体加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20180521BHJP

   E03D 9/08 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 301E

   F24H1/18 302Z

   E03D9/08 K

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-111443(P2014-111443)

(22)【出願日】2014年5月29日

(65)【公開番号】特開2015-224852(P2015-224852A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2017年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】特許業務法人上野特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100095669

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 登

(72)【発明者】

【氏名】大西 将弘

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 正人

(72)【発明者】

【氏名】伊豫田 英幸

【審査官】 青木 良憲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２７７０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２０１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１３７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２７２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００３４３４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｅ０３Ｄ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を貯留する流体容器と、前記流体容器中の流体を加熱する加熱手段と、前記流体容器中の加熱後の流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記流体容器に供給される加熱前の流体の温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段で検出された流体の温度に基づいて前記流体容器内の流体の温度を目標温度に維持するフィードバック制御または第２の温度検出手段で検出された流体の温度に基づいて前記流体容器内の流体の温度を目標温度に維持するフィードフォワード制御によって前記加熱手段の出力を制御する制御手段と、前記流体容器から外部に流体を供給する流路と、前記流体容器から前記流路への流体の供給および停止を切り替える切替動作を行う流路切替手段と、を有し、
前記加熱手段が出力を行っている状態で、前記流路切替手段の前記切替動作が開始される際に、前記切替動作が開始されるのと同時の時点から、あるいは前記切替動作が開始される前から、前記切替動作が開始された後まで、前記制御手段は、前記加熱手段の出力を、前記流路切替手段が前記切替動作を行う前の前記フィードバック制御時における出力値以下の前記フィードフォワード制御の出力値にしておくことを特徴とする流体加熱装置。

【請求項2】

前記フィードフォワード制御の出力値は、下限値と上限値の間の範囲内で、前記切替動作を行う前の前記フィードバック制御時における出力値、および前記目標温度と実際に前記第２の温度検出手段で検出される温度との差である温度差、および前記流体容器から前記流路に供給される流体の流量に基づいて定められ、
前記温度差に対する前記フィードフォワード制御の出力値の依存性は、前記温度差が大きくなるほど前記フィードフォワード制御の出力値が小さくなる方向に定められ、
また前記流量に対する前記フィードフォワード制御の出力値の依存性は、前記流量が大きくなるほど前記フィードフォワード制御の出力値が小さくなる方向に定められることを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装置。

【請求項3】

前記流路切替手段が前記切替動作を行う前の前記フィードバック制御時における出力値をＯ１、前記目標温度と前記第２の温度検出手段で実際に検出される温度との差分をΔＴ２、前記流路に供給される流体の流量をＦとし、ａおよびｂを正の定数として、
Ｏ２＝Ｏ１（−ａ・ΔＴ２・Ｆ＋ｂ）
の関係式から前記フィードフォワード制御の出力値Ｏ２を算出し、前記出力値Ｏ２が前記下限値と前記上限値の間にある場合には、前記出力値Ｏ２を前記フィードフォワード制御の出力値とし、前記出力値Ｏ２が前記下限値を下回る場合には、前記下限値をフィードフォワード制御の出力値とし、前記出力値Ｏ２が前記上限値を上回る場合には、前記上限値を前記フィードフォワード制御の出力値とするフィードフォワード制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の流体加熱装置。

【請求項4】

前記制御手段による前記加熱手段の出力の制御は、パルス幅変調によって行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の流体加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体加熱装置に関し、さらに詳しくは流体を所定温度に加熱して外部に供給する流体加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水等の流体を加熱して外部に供給する流体加熱装置において、流体を外部に供給している間と、供給していない間で、加熱手段を異なる方法で制御するものが開示されている。例えば、特許文献１に開示された給水管と給湯管が接続された熱交換器を備える給湯装置においては、給湯の停止時に熱交換器が冷却されることを防止するため、水の流動を検出していない時に検出された温度が所定温度以下になったら加熱手段による熱交換器の加熱を開始し、あらかじめ設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するという制御が行われる。また、特許文献２に開示された瞬間式電気温水装置においては、加熱制御の開始後や流量の変化後等に給湯温度を設定温度に早く近づけること等を目的として、検出された被加熱物の流量および加熱前後の温度に基づいて得られる実加熱量と、それらと設定温度とに基づいて得られる必要加熱量とを比較して、加熱量を補正する制御が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１１５４６４号公報

【特許文献2】特開２００２−２７７０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

容器の中で加熱された流体の外部への供給を、例えばロータリーバルブのような流路切替手段を用いて制御する形式の流体加熱装置においては、流路の切り替えを行う間に、ごく短時間ではあるが、流体の流れが停止してしまう。この間に、流路の切り替えを開始する前と同様に流体の加熱を継続すると、所定の設定値を超えて流体を過剰に加熱するオーバーシュートが発生する場合がある。

【0005】

例えば、上記特許文献１に開示されるように、流体の流れが停止している間に、加熱された流体の温度検出を行い、検出された温度が所定値以上に達している間は加熱手段の出力を停止するという制御を行えば、流体の流れが停止している時間が十分に長ければ、効果的にオーバーシュートを防止できる可能性がある。しかし、ロータリーバルブ等の流路切替手段による流路切替時の流体の流れの停止は、ごく短時間であり、このような制御を適用することは困難である。

【0006】

一方、上記特許文献２に開示されるように、実加熱量と必要加熱量を比較した補正を行うことで、加熱手段の出力を制御する方法を用いても、流体の流れが停止している間だけ必要加熱量を小さく設定することで、オーバーシュートを防止することは可能であるが、実加熱量および必要加熱量を見積もって補正値を算出するためには、流体の温度が安定するまで、ある程度の時間を要する。よって、この方法も、ごく短時間のみ流体の流れが停止する場合には、適用が困難である。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、流体を加熱し、流路切替手段を介して流路に供給する流体加熱装置において、流路切替手段による流路の切り替えに伴って短時間流体の流れが停止する際に、流体の過剰な加熱が起こるのを抑制することができる流体加熱装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明にかかる流体加熱装置は、流体を貯留する流体容器と、前記流体容器中の流体を加熱する加熱手段と、前記流体容器中の加熱後の流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記流体容器に供給される加熱前の流体の温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段で検出された流体の温度に基づいて前記流体容器内の流体の温度を目標温度に維持するフィードバック制御または第２の温度検出手段で検出された流体の温度に基づいて前記流体容器内の流体の温度を目標温度に維持するフィードフォワード制御によって前記加熱手段の出力を制御する制御手段と、前記流体容器から外部に流体を供給する流路と、前記流体容器から前記流路への流体の供給および停止を切り替える切替動作を行う流路切替手段と、を有し、前記加熱手段が出力を行っている状態で、前記流路切替手段の前記切替動作が開始された後には、前記制御手段は、前記加熱手段の出力を、前記流路切替手段が前記切替動作を行う前の前記フィードバック制御時における出力値以下の前記フィードフォワード制御の出力値にすることを要旨とする。

【0009】

ここで、前記フィードフォワード制御の出力値は、下限値と上限値の間の範囲内で、前記目標温度と実際に前記第２の温度検出手段で検出される温度との差が大きくなるほど小さくなるように、また前記流体容器から前記流路に供給される流体の流量が大きくなるほど小さくなるように、定められるとよい。

【0010】

この場合に、前記流路切替手段が前記切替動作を行う前の前記フィードバック制御時における出力値をＯ１、前記目標温度と前記第２の温度検出手段で実際に検出される温度との差分をΔＴ２、前記流路に供給される流体の流量をＦとし、ａおよびｂを正の定数として、
Ｏ２＝Ｏ１（−ａ・ΔＴ２・Ｆ＋ｂ）
の関係式から前記フィードフォワード制御の出力値Ｏ２を算出し、前記出力値Ｏ２が前記下限値と前記上限値の間にある場合には、前記出力値Ｏ２を前記フィードフォワード制御の出力値とし、前記出力値Ｏ２が前記下限値を下回る場合には、前記下限値をフィードフォワード制御の出力値とし、前記出力値Ｏ２が前記上限値を上回る場合には、前記上限値を前記フィードフォワード制御の出力値とするフィードフォワード制御を行うことが好ましい。

【0011】

また、前記制御手段による前記加熱手段の出力の制御は、パルス幅変調によって行われることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

上記発明にかかる流体加熱装置においては、加熱手段が出力を行っており流体の加熱が継続されている状態で、流路切替手段が切替動作を行うことで流体容器から流路への流体の供給が一時的に停止している間に、加熱手段の出力を、切替動作が行われる前のフィードバック制御時の出力値よりも低い出力値で、フィードフォワード制御するようにする。これにより、切替動作に伴う一時的な流体の流れの停止によって、流体容器内の流体が加熱手段によって過剰に加熱を受けるのを抑制することができる。また、既知の値であるフィードバック制御時の出力値以下であり、かつ変動の少ない加熱前の流体の温度に基づいた値に加熱手段の出力を変更することによって過剰な加熱の抑制を図るので、流体の供給の停止が短時間であっても、過剰な加熱を効果的に抑制することができる。

【0013】

ここで、フィードフォワード制御の出力値が、下限値と上限値の間の範囲内で、目標温度と実際に第２の温度検出手段で検出される温度との差が大きくなるほど小さくなるように、また流体容器から流路に供給される流体の流量が大きくなるほど小さくなるように、定められる場合には、フィードバック制御を継続しているとすれば、流体に与えられる熱量が大きくなる場合ほど、切替動作中における加熱手段の出力値を小さくすることになる。これにより、切替動作中の過剰な流体の加熱を効果的に抑制することができる。

【0014】

この場合に、上記のような関係式から算出した算出値Ｏ２に基づいて、流路切替動作開始後の加熱手段の出力値を設定すれば、単純な関係式を用いながら、フィードフォワード制御により、切替動作開始後の加熱手段の出力を小さくすることができる。これにより、より効果的に切替動作中の過剰な流体の加熱を抑制することが可能となる。また、流体容器や加熱手段、切替手段等、流体加熱装置の構成部材の具体的な仕様に応じて、定数ａ，ｂを選択することで、様々な機種の流体加熱装置に対して、同様の制御を適用することができる。

【0015】

また、制御手段による加熱手段の出力の制御が、パルス幅変調によって行われる場合には、パルスのデューティ比をフィードバック制御時の値よりも低い値とすることで、簡便に、切替動作中におけるフィードフォワード制御の出力値を選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態にかかる流体加熱装置の構成を示すブロック図である。

【図2】上記の流体加熱装置に用いられる流路切替手段の一例としてのロータリーバルブを示す断面図である。

【図3】上記の流体加熱装置を備えた衛生洗浄装置の一例を示す透視斜視図である。

【図4】上記の衛生洗浄装置の制御の一例を示す図である。

【図5】上記の衛生洗浄装置の制御の別の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態にかかる流体加熱装置について、図面を参照しながら説明する。

【0018】

［流体加熱装置］
本発明の一実施形態にかかる流体加熱装置１の構成を、図１に示す。本実施形態にかかる流体加熱装置１は、水源から取得した低温の流体を加熱して外部に供給するものである。加熱される流体の種類は特に指定されないが、以下では、水を例として説明を行う。

【0019】

本実施形態にかかる流体加熱装置１は、流体容器２、加熱手段３、第１の温度検出手段４、第２の温度検出手段８、第一流路５ａ、第二流路５ｂ、第三流路５ｃの３つの流路、流路切替手段６、制御手段７、操作スイッチ（図示なし）、を有している。

【0020】

流体容器２は、適宜バルブ等を介して公共水道等の外部の水源から水Ｗを取得し、一時的に貯留する。加熱手段３は、流体容器２の内部に設けられ、流体容器２内に貯留された水Ｗを加熱するヒータである。流体容器２には、流体容器２の内部または出口近傍に設けられ、加熱後の水Ｗ（流体）の温度を検出する第１の温度検出手段４と、流体容器２の入口近傍に設けられ、加熱前の水Ｗ（流体）の温度を検出する第２の温度検出手段８と、が設けられている。第１の温度検出手段４および第２の温度検出手段８は、サーミスタ、熱電対等よりなる。流路５ａ〜５ｃは、流体容器２から水Ｗを供給され、流体容器２の外部へと流出させる経路となる。流路切替手段６は、流体容器２と流路５ａ〜５ｃの間に設けられ、流体容器２から各流路５ａ〜５ｃへの水Ｗの供給／停止の切り替えを制御する。なお、ここでは流路を３つとしたが、流路の数は任意である。制御手段７は、マイクロコンピュータ（マイコン）等よりなり、第１の温度検出手段４または第２の温度検出手段８から入力された水温の情報に基づいて加熱手段３の出力を制御するとともに、流路切替手段６を制御し、各流路５ａ〜５ｃへの水Ｗの供給／停止を制御する。制御手段７による加熱手段３の制御は、流路切替手段６が切替動作を行なわない場合には、第１の温度検出手段４によって実際に検出される加熱後の水温Ｔ１と、目標温度Ｔ’との差分ΔＴ１＝Ｔ’−Ｔ１に基づいてフィードバック制御を行う。後述するように、流路切替手段６が切替動作を行った場合には、制御手段７は、第２の温度検出手段８によって実際に検出される加熱前の水温Ｔ２と、目標温度Ｔ’との差分ΔＴ２＝Ｔ’−Ｔ２に基づいてフィードフォワード制御を行う。ここで、フィードバック制御においてもフィードフォワード制御においても、目標温度は使用者の操作スイッチ操作によって選択された温度である目標温度Ｔ’となる。

【0021】

流路切替手段６は、例えばロータリーバルブ６’によって具現される。ロータリーバルブ６’は、図２のような構造を有することで、流路５ａ〜５ｃのいずれかへの選択的な水Ｗの供給、または全流路５ａ〜５ｃへの水Ｗの供給の停止を選択することができる。また、流路５ａ〜５ｃのいずれかへ水Ｗを供給するに際し、その流量を調整することができる。

【0022】

ここで、ロータリーバルブ６’の構成を簡単に説明する。ロータリーバルブ６’は、本体６１およびこの本体６１内で回転するロータ６２を有している。本体６１は、内側に円柱形状の空間が形成された筒状の部分であり、流路５ａ〜５ｃを接続可能なポート（接続部）が形成されている。具体的には、本体６１には、第一出口ポート６３ａ、第二出口ポート６３ｂ、第三出口ポート６３ｃと、入口ポート６３ｄが形成されている。第一出口ポート６３ａ、第二出口ポート６３ｂ、第三出口ポート６３ｃはそれぞれ、流体加熱装置１の第一流路５ａ、第二流路５ｂ、第三流路５ｃに接続される。また、入口ポート６３ｄは、流体加熱装置１の流体容器２に接続される。

【0023】

ロータ６２は、本体６１内の円柱形状の空間に、水密を維持しながら回転自在に設けられた筒状の部分であり、ロータ６２の外周面は、本体６１の内周面に密着している。ロータ６２は、バルブ駆動モータ６５によって回転される。ロータ６２には周方向における位置が異なる貫通孔として接続孔が形成されている。具体的には、第一接続孔６４ａ、第二接続孔６４ｂ、第三接続孔６４ｃが形成されている。ロータ６２の回転軸方向に沿った位置について、第一接続孔６４ａが第一出口ポート６３ａと、第二接続孔６４ｂが第二出口ポート６３ｂと、第三接続孔６４ｃが第三出口ポート６３ｃと一致している。ロータ６２の先端側（バルブ駆動モータ６５に接続された側とは反対側）は開口しており、入口ポート６３ｄを介して流体容器２から流出した水が、ロータ６２の内側に設けられた空間に入り込む。

【0024】

バルブ駆動モータ６５が、流体加熱装置１の制御手段７に制御されて、ロータ６２を回転させることにより、第一接続孔６４ａと第一出口ポート６３ａの回転方向位置が一致すると、ロータ６２の内側に入り込んだ水は第一接続孔６４ａと第一出口ポート６３ａを通じて第一流路５ａに流れ込む。第二接続孔６４ｂと第二出口ポート６３ｂの回転方向位置が一致すると、ロータ６２の内側に入り込んだ水は第二接続孔６４ｂと第二出口ポート６３ｂを通じて第二流路５ｂに流れ込む。第三接続孔６４ｃと第三出口ポート６３ｃの回転方向位置が一致すると、ロータ６２の内側に入り込んだ水は第三接続孔６４ｃと第三出口ポート６３ｃを通じて第三流路５ｃに流れ込む。ロータ６２に形成された各貫通孔の回転方向位置がいずれのポートの回転方向位置とも一致しない場合には、各流路５ａ〜５ｃへの水の供給が停止される。また、ロータ６２の回転角を微調整し、各出口ポート６３ａ〜６３ｃと各接続孔６４ａ〜６４ｂが重なる断面積を変化させることで、各流路５ａ〜５ｃに供給する水の流量を調整することができる。

【0025】

このような構成を有するロータリーバルブ６’においては、出口ポート６３ａ〜６３ｃのうちの１つ（例えば第一出口ポート６３ａ）が対応する接続孔（例えば第一接続孔６４ａ）と回転方向位置が一致し、流路５ａ〜５ｃの１つ（例えば第一流路５ａ）に水を供給している状態から、ロータ６２を回転させて、別の出口ポート（例えば第二出口ポート６３ｂ）が対応する接続孔（例えば第二接続孔６４ｂ）の回転方向位置が一致して別の流路（例えば第二流路５ｂ）へと水を供給する状態へと切り替える際、ロータ６２が回転運動を行っている最中は、どの出口ポート６３ａ〜６３ｃも接続孔６４ａ〜６４ｃと回転方向位置が一致していない期間が生じる。この期間においては、どの出口ポート６３ａ〜６３ｃからも水が出て行かず、全流路５ａ〜５ｃへの水の供給が停止し、流体容器２からの水の流出が停止される。

【0026】

次に、流体加熱装置１の制御手段７における制御の方法を説明する。加熱手段３が出力を行っている状態において、流路切替手段６が流路５ａ〜５ｃのいずれかへの水の供給を選択した状態に維持されている間、そしていずれの流路５ａ〜５ｃへも水の供給を行わない停止状態に維持されている間は、第１の温度検出手段４によって検出された流体容器２内の水温が制御手段７に入力され、制御手段７は、その水温データに基づいて、流体容器２内の水温を所定の目標温度に維持するように、加熱手段３の出力に対してフィードバック制御を行う。ここで、このフィードバック制御および次に説明するフィードフォワード制御による加熱手段３の出力の調整は、加熱手段３への入力電圧に対するパルス幅（ＰＷＭ）変調によって行われており、パルスのデューティ比を変化させることで、加熱手段の出力を変化させる。つまり、パルスのデューティ比を上げることで、加熱手段３の出力を上げ、パルスのデューティ比を下げることで、加熱手段３の出力を下げる。ＰＷＭ制御において、加熱手段３の出力値は、パルスによる変調を平均して得られる実効値として表される。つまり、加熱手段３の出力値は、パルスのデューティ比に対応した値となっており、特に矩形のパルスを用いてＰＷＭ変調を行う場合、加熱手段３の出力値は、デューティ比に比例する。

【0027】

フィードバック制御時の加熱手段３の出力は、実際に第１の温度検出手段４によって検出される実際の水温と目標温度との差ΔＴ１が大きいほど、大きくなる。また、流路５ａ〜５ｃへ供給する水の流量が大きいほど、大きくなる。目標温度と実際の水温との差が同じでも、流路切替手段６が流路５ａ〜５ｃのいずれかへの水の供給を選択した状態に維持されている間と、いずれの流路５ａ〜５ｃへも水の供給を行わない停止状態を選択している間では、加熱手段３の出力値は異なり、前者の場合の方が大きくなる。

【0028】

制御手段７が加熱手段３を出力させ、ＰＷＭ制御を行っている間に、加熱手段３の出力を継続したままの状態で、制御手段７が流路切替手段６を制御し、水を供給する流路５ａ〜５ｃの選択を切り替える切替動作を実行させる場合がある。このような切替動作の形態としては、ある流路（例えば第一流路５ａ）への水の供給を選択している状態から、別の流路（例えば第二流路５ｂ）への水の供給を選択する状態への切替えを挙げることができる。上記のロータリーバルブ６’の例においては、ある接続孔と対応する出口ポート（例えば第一接続孔６４ａと第一出口ポート６３ａ）の回転方向位置が一致している状態から、別の接続孔と対応する出口ポート（例えば第二接続孔６４ｂと第二出口ポート６３ｂ）の回転方向位置が一致する状態への切替えを行うために、両回転方向位置の間でロータ６２を軸回転させる動作に対応する。切替動作の別の形態としては、ある流路（例えば第一流路５ａ）への水の供給を選択している状態から、いずれの流路５ａ〜５ｃへも水の供給を行わない停止状態への切替えを挙げることができる。上記のロータリーバルブ６’の例においては、ある接続孔と対応する出口ポート（例えば第一接続孔６４ａと第一出口ポート６３ａ）の回転方向位置が一致している状態から、いずれの出口ポート６３ａ〜６３ｃも対応する接続孔６４ａ〜６４ｃと回転方向位置が一致していない所定の停止位置に向かって、ロータ６２の回転軸を回転させる動作に対応する。ここで、いずれの出口ポート６３ａ〜６３ｃも対応する接続孔６４ａ〜６４ｃと回転方向位置が一致しないようなロータ６２の回転方向位置は、複数存在しうるが、上記所定の停止位置は、そのうちの１つを選択したものである。

【0029】

加熱手段３がフィードバック制御されて出力を行っている状態で、流路切替手段６が上記のような切替動作を実行すると、その切替動作が進行している間、ごく短時間ながら、全流路５ａ〜５ｃへの水の供給が停止される中断期間が生じる。上記のようなロータリーバルブ６’の場合、ロータ６２の回転途中において、いずれのいずれの出口ポート６３ａ〜６３ｃも対応する接続孔６４ａ〜６４ｃと回転方向位置が一致していない状態がこの中断期間に当たる。本実施形態にかかる流体加熱装置１においては、この中断期間にある間、制御手段７は、加熱手段３の出力に対するフィードバック制御を行わず、加熱手段３の出力を、第１の温度検出手段４によって実際に検出される加熱後の流体容器２内の水温Ｔ１に依存せず、第２の温度検出手段８によって実際に検出される加熱前の水温Ｔ２と、目標温度Ｔ’との差分ΔＴ２＝Ｔ’−Ｔ２および水Ｗの流量Ｆに基づいてフィードフォワード制御する。このフィードフォワード制御中の加熱手段３の出力値は、中断期間が開始される直前にフィードバック制御が行われていた際の出力値以下の値とされる。

【0030】

流路切替手段６が切替動作を完了し、所定の流路５ａ〜５ｃを選択した状態または停止状態への切替えが済むと、制御手段７は再度、加熱手段３の出力のフィードバック制御を開始する。この際の加熱手段３の出力値は、切替動作が開始される前のフィードバック制御における出力値と同じであっても異なっていても構わない。

【0031】

上記のように、加熱手段３の出力を継続したままで、流体容器２から流路５ａ〜５ｃへの水の供給が一時的に停止される中断期間において、加熱手段３の出力が、直前のフィードバック制御時よりも小さい値とされることで、中断期間中に加熱手段３によって流体容器２中の水を過剰に加熱してしまうこと（オーバーシュート）を抑制することができる。流体容器２から流路５ａ〜５ｃに水を供給しながらフィードバック制御によって水温を目標温度に維持している状態のまま、急に流路５ａ〜５ｃへの水の供給を停止すると、流体容器２から流出する水の流量の急激な減少が、フィードバック制御による加熱手段３の出力の低減として反映されないまま、流出が停止された流体容器２内の水が加熱を受けることになる。すると、流体容器２内に閉じ込められた水が急激に高温に加熱されてしまう可能性がある。しかし、上記のように、中断期間中は、フィードバック制御を中断し、直前のフィードバック制御時よりも小さい出力値を選択してフィードフォワード制御することで、流体容器２内の水に与えられる熱量を小さくすることができる。これにより、オーバーシュートの発生を抑制することができる。オーバーシュートが発生すると、中断期間後に流路５ａ〜５ｃを介して外部に供給される水が想定よりも高温になったり、加熱手段３をはじめとする流体加熱装置１の構成部材に高い負荷を与えたりする可能性がある。なお、中断期間直前のフィードバック制御における加熱手段３の出力値が中断期間におけるオーバーシュートが問題となるほど大きくなければ、中断期間中のフィードフォワード制御における出力値として、直前のフィードバック制御における出力値と等しい値を選択してもよい。

【0032】

上記の制御において、フィードフォワード制御における加熱手段３の出力値は、直前のフィードバック制御時の出力値および温度差ΔＴ２＝Ｔ’−Ｔ２と流量Ｆ（後記参照）に基づいて定められ、また第２の温度検出手段８によって検出される加熱前の水温Ｔ２は比較的安定しているので、所定期間にわたって流体容器２中の水温等のパラメータをモニターすることを要さない。よって、流路切替手段６における切替動作に伴う水の流れの停止がごく短時間であっても、迅速にフィードフォワード制御を実行することができ、オーバーシュート抑制の効果を発揮することができる。

【0033】

フィードフォワード制御時に、加熱手段３の出力、つまり流体容器２内の水に与えられる熱量は、第２の温度検出手段８によって実際に検出される水温Ｔ２と、目標温度Ｔ’との差分ΔＴ２＝Ｔ’−Ｔ２が大きいほど小さい値に設定することが好ましい。また、フィードフォワード制御時に流路切替手段６を介して流体容器２から流出される水の（単位時間あたりの）流量Ｆが大きいほど小さい値に設定することが好ましい。温度差ΔＴ２や流量Ｆが大きい場合ほど、直前のフィードバック制御における出力値が大きくなっている場合が多く、オーバーシュートを生じる可能性が高いため、切替動作開始後に効果的に出力を低下させることが好ましいからである。水温の絶対値等、温度差ΔＴ２および流量Ｆ以外のパラメータは、オーバーシュートによる温水の過剰な加熱に与える影響が小さいので、フィードフォワード制御時の出力値の見積もりを簡素化するため、考慮しなくてもよい。

【0034】

ここで、フィードフォワード制御における出力値を大きくしすぎると、オーバーシュート抑制の効果が小さくなるので、上限値を設けることが好ましい。上限値が最も大きくなるのは、上限値を、直前のフィードバック制御時の出力値と等しく定める場合である。一方、フィードフォワード制御における出力値を小さくしすぎると、中断期間における加熱手段３の出力の低減による水温の低下が無視できなくなり、中断期間の終了後にフィードバック制御を再開しても、流路５ａ〜５ｃを介して外部に供給される水の温度が低下してしまう場合がある。このような事態を回避するためには、フィードフォワード制御における出力値に下限値を設ければよい。

【0035】

このように、温度差ΔＴ２と流量Ｆに基づいてフィードフォワード制御における加熱手段３の出力値を設定する具体的な方法として、以下のような数式を用いる方法を挙げることができる。つまり、中断期間の直前の例えば１秒間のフィードバック制御時の出力値をＯ１として、下記の式（１）によって、算出値Ｏ２を求める。
Ｏ２＝Ｏ１（−ａ・ΔＴ２・Ｆ＋ｂ） （１）
ここで、ａおよびｂは正の定数であり、例えば流路切替手段６の流路切替動作実行時に温度差ΔＴ２と流量Ｆを様々に変更した際に必要な算出値（補正値Ｏ２）を算出できるように予め制御手段７に保存されている第１の補正用マップデータであり、出力値の上限値と下限値の範囲内に対応するデータである。この算出値Ｏ２が所定の下限値以上かつ上限値以下の範囲にあれば、算出値Ｏ２をフィードフォワード制御における出力値として採用する。算出値Ｏ２が下限値未満の場合、あるいは上限値を超える場合には、それぞれ下限値および上限値をフィードフォワード制御における出力値とする。

【0036】

上記のとおり、ＰＷＭ制御によって加熱手段３の出力を調整する場合には、上記のように設定された出力値に比例させて、フィードフォワード制御時のデューティ比を決定すればよい。つまり、中断期間直前のフィードバック制御時のデューティ比をＤ１、デューティ比の算出値をＤ２として、
Ｄ２＝Ｄ１（−ｃ・ΔＴ２・Ｆ＋ｄ） （２）
として、算出値Ｄ２を算出すればよい。そして、この算出値Ｄ２がデューティ比における下限値以上かつ上限値以下の範囲にあれば、算出値Ｄ２をフィードフォワード制御におけるデューティ比として採用する。算出値Ｄ２が下限値のデューティ比よりも小さい場合、あるいは上限値のデューティ比を超える場合には、それぞれ下限値および上限値をフィードフォワード制御におけるデューティ比とする。ここで、ｃおよびｄは正の定数であり、加熱手段３の出力調整が例えば直流あるいは半波制御のように一定電力に基づくものであればａ＝ｃ、ｂ＝ｄとして、定数ａ，ｂに関する第１の補正用マップデータをそのまま流用すればよい。チョッパ制御のように半波を更に分割した変動電力に基づくものであれば予め制御手段７に保存されている定数ｃ，ｄに関する別の第２の補正用マップデータを用い、出力値の上限値と下限値の範囲内に収まるように定めればよい。

【0037】

上記式（１）（または式（２）；以下同様）においては、温度差ΔＴ２および流量Ｆが大きくなるほど、算出値Ｏ２（またはＤ２；以下同様）が小さくなる。式（１）は、算出値Ｏ２が温度差ΔＴ２およびＦに対してそれぞれ１次の依存性を示す単純な関係式となっているが、流体加熱装置１の機種ごとに試験に基づいて定数ａ，ｂ（または定数ｃ，ｄ；以下同様）を定めることによって、機種によらず効果的にオーバーシュートを抑制することができる。定数ａ，ｂを定めるに際しては、切替動作のパターンごとに、切替動作直前の温度差ΔＴ２および流量Ｆを計測したうえで、切替動作を行えばよい。そして、何通りかの出力値を設定して、切替動作後にフィードフォワード制御を行い、その際にオーバーシュートが起こっていないかを確認する。少なくとも２通りの組み合わせで温度差ΔＴ２と流量Ｆを変化させて同様の試験を行い、それぞれの組み合わせにおけるオーバーシュートの起こらない出力値を（１）式に代入することで、定数ａ，ｂを定めればよい。

【0038】

流路切替手段６が切替動作を開始し、中断期間が開始されると同時に、フィードフォワード制御を開始すれば、オーバーシュートを抑制する効果を得ることができる。しかし、切替動作を開始する少し前から、フィードバック制御をやめてフィードフォワード制御を開始しておけば、中断期間の初期から確実に加熱手段３の出力を低下させておくことができるので、一層効果的にオーバーシュートを抑制することができる。切替動作前にあらかじめフィードフォワード制御を行っておく時間としては、加熱手段３の出力の遅延時間分を設定することが望ましい。この時間を設定することで、切替動作中におけるオーバーシュートの抑制効果を十分に高めることができるとともに、フィードバック制御の長時間の中断による水温の不安定化を回避することができる。

【0039】

［局部洗浄装置］
上記実施形態にかかる流体加熱装置１は、例えば局部洗浄装置に好適に用いることができる。局部洗浄装置は、温水洗浄便座とも称されるものであり、水を所定の温度に加熱し、ノズルの先端から人体局部に向けて吐出して、人体局部の洗浄に供する。以下では、便座９０に備えられた局部洗浄装置１０を例として、上記流体加熱装置１における制御を具体的に説明する。

【0040】

図３に示すように、上記の流体加熱装置１を含む局部洗浄装置１０は、便座９０の後方に備えられる。具体的には、流体容器２としてタンク２’を備え、タンク２’内に設けられたヒータ３’およびサーミスタ（または熱電対等）４’，８’として加熱手段３および２つの温度検出手段４，８を有する（ともに不図示）。局部洗浄装置１０は、便座の後方におしりノズル１１とビデノズル１２の２本のノズルを有している。２本のノズル１１，１２は、流路５ａ〜５ｃにそれぞれ接続されている。流路５ａ〜５ｃは、パイプ状の配管５’として設けられており、流路切替手段６として機能するロータリーバルブ６’を介して、タンクに接続されている。おしりノズル１１とビデノズル１２は、それぞれ、肛門の洗浄といわゆるビデ洗浄を行う。両ノズル１１，１２は、独立して進退可能となっており、洗浄時には、それぞれの洗浄に適した位置まで前進して、温水を吐出する。流体加熱装置１のヒータ３’およびロータリーバルブ６’を制御する制御手段７は、マイコン等の演算制御手段（不図示）として局部洗浄装置１０に備えられ、ノズルの進退運動の制御や、便座暖房の制御等、局部洗浄装置１０および便座に備えられる他の機器の制御にも併用される。

【0041】

ここでは、流体加熱装置１に第一おしり流路５ａと、第二おしり流路５ｂと、ビデ流路５ｃの３つの流路が備えられており、第一おしり流路５ａと第二おしり流路５ｂがおしりノズル１１に接続され、ビデ流路５ｃがビデノズル１２に接続されている場合を扱う。第一おしり流路５ａと第二おしり流路５ｂは、水の流量が異なり、第一おしり流路５ａの方が、第二おしり流路５ｂよりも大流量でおしりノズル１１に温水を供給する。第一おしり流路５ａを選択して行われる第一おしり洗浄は、第二おしり流路５ｂを選択して行われる第二おしり洗浄よりも、おしりノズル１１から大流量の温水を吐出し、強力に洗浄を行う。

【実施例】

【0042】

以下、このような局部洗浄装置１０における制御の形態について、実施例に基づいて説明する。

【0043】

（１）局部洗浄開始時
まず、局部洗浄を行っていない状態から局部洗浄を開始する場合の制御方法を、第一おしり洗浄を開始する場合を例に説明する。この際の制御方法を図４に時系列に沿って示す。ここでは、時刻ｔ１〜ｔ２における収納位置でのおしりノズル１１からの冷水の放出と、時刻ｔ７〜ｔ８における第一おしり洗浄位置での温水の吐出が主要な動作となっており、それらを実現するためのロータリーバルブ６’、おしりノズル１１、ヒータ３’の動作が行われる。その中で、ロータリーバルブ６’の切替え動作との関係において、ヒータ３’の制御方式が切り替えられる。

【0044】

時刻ｔ０より前の状態においては、いかなる局部洗浄も行われておらず、タンク２’の上流に設けられているメインバルブが閉じられ、ヒータ３’の出力も停止されている。そして、ロータリーバルブ６’は、いずれの出口ポート６３ａ〜６３ｃも対応する接続孔６４ａ〜６４ｃと回転方向位置が一致しないような停止位置（ホームポジション）にある。おしりノズル１１は、おしり洗浄時よりも後方に退いた収納位置にある。

【0045】

時刻ｔ０において、使用者が操作パネル等を操作することで第一おしり洗浄の開始を選択すると、メインバルブが開けられ、タンク２’へ水源から冷水が流入可能な状態となる。また、ヒータ３’の出力が開始され、即座に水温に基づくフィードバック制御が開始される。目標温度Ｔ’は、使用者によって選択されているおしり洗浄時の温水の温度である。そして、ロータリーバルブ６’が、ホームポジションから、第一出口ポート６３ａと第一接続孔６４ａの回転方向位置が一致する第一おしり位置に向かって、ロータ６２の回転を開始する。おしりノズル１１の位置は、収納位置に維持される。

【0046】

時刻ｔ１において、ロータ６２の回転が完了し第一おしり位置に到達すると、収納位置にあるおしりノズル１１から、第一おしり流路５ａを介して、おしりノズル１１から水の吐出が開始される。これは、時刻ｔ０より前にヒータ３’の出力が停止されていたことで、タンク２’からおしりノズル１１の吐出孔に至る水流路の間に蓄積されていた冷水を、使用者の局部に接触させずに捨てるためである。

【0047】

収納位置においておしりノズル１１から水が吐出されている最中の時刻ｔ２において、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御が開始される。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ２直前のフィードバック制御における出力値および温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに、式（１）または式（２）を用いて下限値と上限値の間で（以下同様）定められる。

【0048】

その後、おしりノズル１１からの十分な冷水の放出が完了し、タンク２’内の水が十分に加熱された状態に対応する時刻ｔ３において、ロータリーバルブ６’が、第一おしり位置からホームポジションに向かってロータ６２を回転させる切替動作を開始する。これにより、第一おしり流路５ａを介したおしりノズル１１からの水の放出が停止される。

【0049】

時刻ｔ４において、切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’がホームポジションに達すると、水を吐出していない状態のおしりノズル１１が、収納位置から、第一おしり流路５ａを介した強力なおしり洗浄に適した位置である第一おしり洗浄位置に向かって前進を開始される。また、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、時刻ｔ０〜ｔ２と同じ目標温度Ｔ’を設定して、フィードバック制御が再開される。

【0050】

時刻ｔ５においておしりノズル１１の前進が完了し、第一おしり洗浄位置に到達する。また、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御に切り替えられる。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ５直前のフィードバック制御における出力値Ｏ１と温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに定められる。

【0051】

その後、時刻ｔ６において、ロータリーバルブ６’において切替動作が行われ、ホームポジションから第一おしり位置に向かってロータ６２の回転を開始する。時刻ｔ７において切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’の回転位置が第一おしり位置に達すると、第一おしり流路５ａを介して、第一おしり洗浄位置にあるおしりノズル１１から、タンク２’内で目標温度Ｔ’にまで加熱された温水が吐出され始める。これにより、第一おしり洗浄が実際に開始される。また、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、フィードバック制御が再開される。この目標温度Ｔ’は、時刻ｔ０〜ｔ２および時刻ｔ４〜ｔ５における目標温度Ｔ’と同じであるが、第一おしり流路５ａを介した温水の供給が開始されていることに対応し、ヒータ３’の出力値は、温水の供給が行われていなかった時刻ｔ４〜ｔ５におけるフィードバック制御における出力値よりも大きくなる。

【0052】

その後、使用者が操作パネル等の操作によっておしり洗浄の停止を指示した後の時刻ｔ９まで、ヒータ３’のフィードバック制御と、第一おしり流路５ａを介したおしりノズル１１からの温水の吐出が継続される。洗浄中に使用者が流量Ｆや目標温度Ｔ’の変更を指示した場合にも、フィードバック制御におけるヒータ３’の出力値は変更されるものの、ヒータ３’のフィードバック制御自体と温水の吐出はそのまま継続される。

【0053】

時刻ｔ８において、おしり洗浄の停止が指示されると、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御が開始される。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ８直前のフィードバック制御における出力値Ｏ１と温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに定められる。

【0054】

時刻ｔ８から少し時間が経過した後の時刻ｔ９において、ロータリーバルブ６’が、第一おしり位置からホームポジションに向かって切替動作を開始する。これにより、第一おしり流路５ａを介したおしりノズル１１からの温水の吐出が停止される。

【0055】

時刻ｔ１０において、切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’がホームポジションに達すると、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、フィードバック制御が再開される。また、おしりノズル１１の後退が開始され、第一おしり洗浄位置から収納位置へと向かい始める。

【0056】

時刻ｔ１１において、おしりノズル１１の後退が完了し、収納位置に達すると、フィードバック制御を行っていたヒータ３’の出力が停止される。なお、ヒータ３’の出力が、ロータリーバルブ６’が切替動作を完了した時刻ｔ１０ではなく、その後おしりノズル１１が収納位置に後退する時刻ｔ１１まで継続されるのは、時刻ｔ８からt１１の間に再度第一おしり洗浄の開始が指示された場合に、効率よく再度の洗浄を開始するためである。

【0057】

最後に、ヒータ３’の出力が停止された後の時刻ｔ１２において、メインバルブが閉じられる。これにより、メインバルブ、ロータリーバルブ６’、おしりノズル１１位置、ヒータ３’が、おしり洗浄を行う前の時刻ｔ０以前と同じ状態に戻る。

【0058】

以上においては、ヒータ３’の出力を継続した状態でロータリーバルブ６’において切替動作が行われる、時刻ｔ３〜ｔ４、時刻ｔ６〜ｔ７、時刻ｔ９〜ｔ１０の各期間において、ヒータ３’において、フィードバック制御ではなく、フィードフォワード制御が行われる。これにより、ロータリーバルブ６’の切替動作に伴うオーバーシュートを抑制することができる。つまり、時刻ｔ３〜ｔ４、および時刻ｔ９〜ｔ１０の期間においては、第一おしり流路５ａに水が供給されている状態から切替動作が行われることによる水流の一時的な停止に伴うオーバーシュートが抑制される。一方、時刻ｔ６〜ｔ７においては、ホームポジション位置に水が供給されている状態から切替動作が行われることによる水流の一時的な停止に伴うオーバーシュートが抑制される。さらに、各期間において、切替動作が実際に開始される時刻ｔ３，ｔ６，ｔ９の少し前の時刻に当たる時刻ｔ２，ｔ５，ｔ８からフィードフォワード制御が開始されていることで、各切替動作の初期から、効果的にオーバーシュートの発生を抑制することができる。

【0059】

なお、時刻ｔ０〜ｔ１においても、ヒータ３’の出力を行っている状態でロータリーバルブ６’の切り替えが行われているが、この場合は、ヒータ３’の出力が開始された直後であり、オーバーシュートが起こる可能性が極めて低いので、フィードフォワード制御を行わず、フィードバック制御を行っている。局部洗浄装置１０の連続使用等の理由により、時刻ｔ０からすでに水温が高い場合等には、この期間にフィードフォワード制御を行ってもよい。

【0060】

下の表１に、時刻ｔ２〜ｔ４，ｔ５〜ｔ７，ｔ８〜ｔ１０の各期間におけるフィードフォワード制御の際のヒータ３’のデューティ比の見積もりを、直前のフィードバック制御におけるデューティ比Ｄ１および温度差ΔＴ２、流量Ｆとともに示す。ここでは、式（２）に基づき、算出値Ｄ２を計算している。そして、下限値を、直前のフィードバック制御におけるデューティ比Ｄ１の８０％とし、上限値を、該デューティ比Ｄ１の１００％として、算出値Ｄ２をそれらと比較することで、フィードフォワード制御におけるデューティ比を規定している。なお、式（２）による算出値Ｄ２の算出に際し、試験に基づいて、ａ＝６．７×１０^−５［ｍｉｎ／Ｋ／ｍｌ］，ｂ＝１．５４としている。なお、表１および後の表２において、「フィードフォワード制御」を「ＦＦ制御」、「フィードバック制御」を「ＦＢ制御」と表示している。

【0061】

【表1】

【0062】

表１では、いずれの期間においても、式（２）に基づく算出値Ｄ２が上限値と下限値の間に存在し、算出値Ｄ２が、フィードフォワード制御時のデューティ比として採用されている。

【0063】

（２）流路変更時
次に、別の切替動作として、選択する流路を変更する場合の制御方法を、第一おしり洗浄からビデ洗浄に変更する場合を例に説明する。この際の制御方法を図５に時系列に沿って示す。ここでは、時刻ｔ０後のおしりノズル１１からの温水の吐出の停止と、時刻ｔ５〜ｔ７における収納位置でのビデノズル１２からの冷水の放出と、時刻ｔ１１以降のビデ洗浄位置でのビデノズル１２からの温水の吐出が主要な動作となっており、それらを実現するためのロータリーバルブ６’、おしりノズル１１、ビデノズル、ヒータ３’の動作が行われる。その中で、ロータリーバルブ６’の切替え動作との関係において、ヒータ３’の制御方式が切り替えられる。

【0064】

時刻ｔ０以前においては、第一おしり洗浄が行われている。つまり、メインバルブは開けられており、ロータリーバルブ６’は第一おしり位置にあり、おしりノズル１１は第一洗浄位置にある。そして、ヒータ３’の出力が行われ、フィードバック制御を受けている。これにより、第一おしり流路５ａを介して、第一おしり洗浄位置にあるおしりノズル１１から、目標温度に加熱された温水が吐出されている。ビデノズル１２は、ビデ洗浄時よりも後方に退いた収納位置にある。

【0065】

時刻ｔ０において、使用者が操作パネル等を操作し、ビデ洗浄への変更を指示すると、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御が開始される。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ０直前のフィードバック制御における出力値Ｏ１と温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに定められる。

【0066】

その後、時刻ｔ１において、ロータリーバルブ６’が、第一おしり位置からホームポジションに向かって、切替動作を開始する。これにより、第一おしり流路５ａを介したおしりノズル１１からの温水の吐出が停止される。なお、本実施例においては、ロータリーバルブ６’に、第四出口ポートを設け、いかなる流路からも水を供給しないホームポジションの代わりに、その第四出口ポートを介しておしりノズル１１およびビデノズル１２の先端部に水を流してノズル先端部を洗浄するノズル洗浄位置を選択するようにしてもよい。

【0067】

時刻ｔ２で切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’がホームポジションに到達すると、おしりノズル１１の第一おしり洗浄位置から収納位置への後退が開始される。また、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、ビデ洗浄における目標温度に基づいたフィードバック制御が開始される。

【0068】

時刻ｔ３でおしりノズル１１が収容位置に到達すると、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御が開始される。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ３直前のフィードバック制御における出力値Ｏ１と温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに定められる。

【0069】

その後、時刻ｔ４において、ロータリーバルブ６’が、ホームポジションからビデ位置へ向かって、切替動作を開始する。ビデ位置は、ロータリーバルブ６’の第三出口ポート６３ｃと第三接続孔６４ｃの回転方向位置が一致する状態である。

【0070】

時刻ｔ５において、切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’がビデ位置に到達すると、収納位置にあるビデノズル１２から、ビデ流路５ｃを介して、水が吐出される。これは、タンク２’からビデノズル１２の吐出孔に至る水流路の間に蓄積されていた冷水を捨てるためである。また、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、ビデ洗浄における目標温度に基づいたフィードバック制御が再開される。

【0071】

その後、収納位置においてビデノズル１２から水が吐出されている最中の時刻ｔ６において、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御が開始される。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ６直前のフィードバック制御における出力値Ｏ１と温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに定められる。

【0072】

そして、時刻ｔ７において、ロータリーバルブ６’が、ビデ位置からホームポジションに向かって、切替動作を開始する。これによって、収納位置にあるビデノズル１２からの水の放出が停止される。

【0073】

時刻ｔ８において、切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’がホームポジションに到達すると、ビデノズル１２が、収納位置からビデ洗浄位置に向かって前進を開始する。また、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、フィードバック制御が再開される。

【0074】

時刻ｔ９において、ビデノズル１２の前進が完了し、ビデ洗浄位置に到達すると、ヒータ３’のフィードバック制御が終了され、フィードフォワード制御が開始される。フィードフォワード制御におけるヒータ３’の出力値は、時刻ｔ９直前のフィードバック制御における出力値Ｏ１と温度差ΔＴ２、流量Ｆをもとに定められる。

【0075】

その後、時刻ｔ１０において、ロータリーバルブ６’が、ホームポジションからビデ位置へ向かって、切替動作を開始する。

【0076】

時刻ｔ１１において、切替動作が完了し、ロータリーバルブ６’がビデ位置に到達すると、ビデ洗浄位置にあるビデノズル１２から、目標温度に加熱された温水の吐出が開始される。また、ヒータ３’のフィードフォワード制御が終了され、フィードバック制御が再開される。

【0077】

時刻ｔ１１以降、使用者が操作パネル等を操作してビデ洗浄の終了を指示するまで、ロータリーバルブ６’がビデ位置にあり、ビデノズル１２がビデ洗浄位置にあり、ヒータ３’がフィードバック制御を行っている状態が維持される。

【0078】

以上においては、ヒータ３’の出力を継続した状態でロータリーバルブ６’において切替動作が行われる、時刻ｔ１〜ｔ２、時刻ｔ４〜ｔ５、時刻ｔ７〜ｔ８、時刻ｔ１０〜ｔ１１の各期間において、ヒータ３’において、フィードバック制御ではなく、フィードフォワード制御が行われる。これにより、切替動作に伴うオーバーシュートを抑制することができる。さらに、各期間において、切替動作が実際に開始される時刻ｔ１，ｔ４，ｔ７，ｔ１０の少し前の時刻に当たる時刻ｔ０，ｔ３，ｔ６，ｔ９からフィードフォワード制御が開始されていることで、切替動作の初期から、効果的にオーバーシュートの発生を回避することができる。

【0079】

下の表２に、時刻ｔ０〜ｔ２，ｔ３〜ｔ５，ｔ６〜ｔ８，ｔ９〜ｔ１１の各期間におけるフィードフォワード制御の際のヒータ３’のデューティ比の見積もりを、直前のフィードバック制御におけるデューティ比Ｄ１および温度差ΔＴ２、流量Ｆとともに示す。ここでも、式（２）に基づき、算出値Ｄ２を計算している。そして、下限値を、直前がおしり洗浄である場合においては（時刻ｔ０〜ｔ２）、直前のフィードバック制御におけるデューティ比Ｄ１の８０％とし、直前がビデ洗浄である場合においては（時刻ｔ３〜ｔ５，ｔ６〜ｔ８，ｔ９〜ｔ１１）、７０％としている。また、いずれの場合にも、上限値を、該デューティ比Ｄ１の１００％としている。算出値Ｄ２をそれら上限値および下限値と比較することで、フィードフォワード制御におけるデューティ比を規定している。なお、式（２）による算出値の算出に際し、上記実施例（１）の場合と同様に、ａ＝６．７×１０^−５［ｍｉｎ／Ｋ／ｍｌ］，ｂ＝１．５４としている。

【0080】

【表2】

【0081】

表２では、時刻ｔ０〜ｔ２，ｔ３〜ｔ５の期間においては、式（２）に基づく算出値Ｄ２が上限値を上回り、上限値であるフィードバック制御時のデューティ比Ｄ１が、フィードフォワード制御時のデューティ比として採用されている。一方、時刻ｔ６〜ｔ８，ｔ９〜ｔ１１の期間においては、式（２）に基づく算出値Ｄ２が上限値と下限値の間に存在し、算出値Ｄ２が、フィードフォワード制御時のデューティ比として採用されている。

【0082】

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。例えば、流体加熱装置における流路が１つであってもよく、この場合には、切替動作としては、その１つの流路への水の供給の実行と停止の間での切り替えが行われることになる。また、加熱手段は、ＰＷＭ制御によって出力を調整される必要はなく、例えば、連続的に電圧を印加し、電圧を変化させることによって出力を調整するものであってもよい。また、上記のような流体加熱装置は、局部洗浄装置に限らず、手洗い器等、種々の温水供給装置に組み込んで用いることができる。

【符号の説明】

【0083】

１ 流体加熱装置
２ 流体容器
２’ タンク
３ 加熱手段
４ 第１の温度検出手段
５ａ 第一流路（第一おしり流路）
５ｂ 第二流路（第二おしり流路）
５ｃ 第三流路（ビデ流路）
６ 流路切替手段
６’ ロータリーバルブ
６１ 本体
６２ ロータ
６３ａ〜６３ｃ 第一〜第三出口ポート
６３ｄ 入口ポート
６４ａ〜６４ｃ 第一〜第三接続孔
７ 制御手段
８ 第２の温度検出手段
１０ 局部洗浄装置
１１ おしりノズル
１２ ビデノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】