JP2007135656A - 便座装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性に富み、使い勝手の良い便座装置を提供すること。
【解決手段】便座１０を暖める複数の熱源１１と、人体検知手段１２と、複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ供給する交流電源電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出回路１３と、複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び人体検知手段１２とを制御する制御手段１４を備え、制御手段１４は、人体検知手段１２にて人体を検知するとゼロクロス検出回路１３の出力に同期して、便座１０を温める複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃで電力供給タイミングを変えながら複数の通電率にて一定時間電力を供給した後、複数の通電率よりも高い一定の通電率にて便座温度が所定時間内に着座可能温度に達するように制御することにより、大きな突入電流を抑え、省エネルギー性に富み、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、便座表面を短時間で暖房する便座装置に関するものである。

従来、この種の暖房便座では、図７に示すように内部に空洞部１０１を持つ便座１０２の着座部１０３を透明ポリプロピレン樹脂で構成し、着座部１０３の表面に輻射熱吸収層１０４を設置し、空洞部１０１にはランプヒータ１０５を設置していた。ランプヒータ１０５からの輻射熱は透明ポリプロピレン樹脂製の着座部１０３を透過し、表面の輻射熱吸収層１０４で熱に変換され、着座部１０３を昇温させるというものであった。臀部が接触する輻射熱吸収層１０４で熱の発生が行われるので、便座１０２の内部からコードヒータなどを用いて熱伝導で加熱される方式と比較すると短時間で臀部の暖房が可能となる。また、温度制御はランプヒータ１０５の近傍に置かれたサーモスタット１０６で行い、温度ヒューズ１０７で異常加熱の危険性を防ぐようにしていたものであった（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１４５９８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、一本の高出力のランプヒータは電力変換効率が良いために直ぐ温まる速暖性能がよく、短時間で温度を上昇することができる反面、ランプヒータの抵抗値はフィラメントが冷めている（トイレ室内の温度相当の温度となっている）時には、定格電力消費時の１／１０以下と小さいため、通電初期には大きな突入電流が流れる。もちろん、フィラメントの抵抗値は短時間に定格抵抗に達して突入電流はすぐに抑制されるのであるが、便座装置に使用するためには、トイレ室内に装備されている他の製品（特にヒータ）と同時に通電された場合に更に大電流が流れることになる。

一般的にトイレ室内への屋内電力配線は大電流配線ではなく、また、単一電力配線であるため、大電流を想定した漏電遮断器、及び過電流遮断器は配置されていないことが多い。また、トイレ室内の照明器具へも同一電力配線から取られている物も多く、ランプヒータとトイレ室内に装備されている他の製品（例えば、人体局部を洗う洗浄水を加熱する温水ヒータなど）のヒータが同時に通電された場合には、過電流で遮断器が落ちてしまったり、また、屋内電力配線の抵抗成分により電圧降下が発生して、便座装置、トイレ室内に装備されている他の製品、及びトイレ室内照明への供給電圧が低下し、便座装置やトイレ室内に装備されている他の製品の製品性能が低下したり、室内照明の輝度が低下するという課題を有していた。

また、従来の構成では、一本の高出力のランプヒータであるため、ランプヒータが故障した場合、便座暖房ができなくなるというという課題も有していた。

上記従来の課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、省エネルギー性に富み、使い勝手の良い便座装置を提供することにある。

前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置は、制御手段において人体検知手段にて人体を検知すると、便座を温める複数の熱源の電力供給タイミングを変えながら複数の通電率で一定時間電力を供給した後、複数の通電率よりも高い一定の通電率で便座温度が所定時間内に着座可能温度に達するように制御を行う。

本構成によって、省エネルギー性に富み、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。

本発明の便座装置は、速暖性能を有し、かつ使い勝手の良い省エネルギー性に富んだ便座装置を提供することができる。

第１の発明は、便座を温める複数の熱源と、便座を使用する人を検出する人体検知手段と、前記複数の熱源へ供給する交流電源電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出回路と、前記複数の熱源及び人体検知手段とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は人体検知を行うと前記ゼロクロス検出回路の出力に同期して、前記複数の熱源での電力供給タイミングを変えながら複数の通電率にて一定時間電力を供給した後、前記複数の通電率よりも高い一定の通電率にて便座温度が所定時間内に着座可能温度に達するように制御することで、大きな突入電流を抑え、過電流で遮断機が落ちてしまったり、屋内電力配線の抵抗成分により電圧降下が発生して、便座装置、トイレ室内に装備されている他の製品、及びトイレ室内の照明への供給電圧が低下し、便座装置やトイレ室内に装備されている他の製品の性能が低下したり、室内照明の輝度が低下することなく、省エネルギー性に富み、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明における複数の熱源は、個別に出力を制御することで、熱源の出力パターンを細分化させることができ、便座に温度ムラがなく使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に熱源を出力することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、複数の通電率を段階的に出力を変化して便座を温めることで、必要最低限の時間で便座の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に熱源を出力することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、複数の熱源の通電率を連続的に出力を変化して便座を温めることで、必要最低限の時間で便座の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に熱源を出力することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、室温検出手段を有し、所定時間は室温に応じて決定することにより、必要最低限の時間で便座の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に熱源を出力することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第６の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、便座の温度を検出する便座温度検出手段を有し、所定時間は便座温度に応じて決定することにより、必要最低限の時間で便座の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に熱源を出力することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第７の発明は、特に、第６の発明の便座温度検出手段は、便座内部の温度を検出することにより、必要最低限の時間で便座の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に熱源を出力することがない
ため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明において、所定時間経過後、設定温度に便座温度を維持する保温の通電率にて電力を供給することにより、不必要に熱源を出力することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

第９の発明は、特に、第６〜８のいずれか１つの発明において、人体検知手段が人体検知した時の便座温度検出手段が検出した温度と、複数の熱源に一定時間電力を供給した後の便座温度検出手段が検出した温度とを比較して、便座の温度が特定の温度に達していない時、複数の熱源のいずれかが故障していることを判定する故障判定手段を備えることで、安全な便座装置となる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における便座装置のブロック図を示すものであり、図２は本発明の実施の形態１における複数の熱源への電力の供給タイミングと通電率を表したグラフである。

図１に示すとおり、便座１０を温める複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃと人体を検知する人体検知手段１２を制御する制御手段１４と交流電源電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出回路１３とから構成されている。

複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃは便座１０の内部に配設されており、複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃの発熱によって便座１０が温められる。人体検知手段１２はトイレ室内に使用者が在室しているか否かを検出し、制御手段１４に対して在室の有無を信号として出力する。ゼロクロス検出回路１３は交流電源電圧のゼロ点を検出し、制御手段１４に対してゼロ点を信号として出力する。制御手段１４はマイクロコンピュータ及び周辺回路にて構成されており、人体検知手段１２の出力信号をもとに、ゼロクロス検出回路の出力に同期して複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへの電力供給の制御を行う。

以上のように構成された便座装置について、以下その動作、作用を説明する。

図２に示すとおり、制御手段１４は、人体検知手段１２にて人体を検知すると便座１０を温める複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに供給する電力を、段階的に複数の通電率で上昇させるように複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ電力供給タイミングを変えながら一定時間電力の供給を行う。その一定時間後、複数の通電率よりも高い一定の通電率にて便座１０の温度が所定時間内に着座可能温度に到達するように制御手段１４において電力供給を行う。熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへの通電開始後から所定時間経過後は、設定温度に便座１０温度を維持する保温の通電率にて電力供給を行う。尚、着座可能温度とは、使用者が便座１０に着座した際に不快感を感じない最低温度である。

通常は、便座１０の温度をできるだけ早く着座可能温度に到達させるために、通電開始初期から熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ同時に高い一定の通電率にて通電を行うことが考えられる。しかし、前述の課題にも記載したとおり、熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃの抵抗値は熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃが冷めている（トイレ室内の温度相当の温度）時には、定格電力消費時の１／１０以下程度と非常に小さいため、通電開始初期において大きな突入電流が流れてしまう。

また、トイレ室内で他の製品（特にヒータを搭載した製品）を同時に使用していた場合には更に大きな電流が流れることが想定される。この場合に、一般的にトイレ室内への屋内電力配線は大電流配線ではなく、また、単一電力配線であるため、大電流を想定した漏電遮断器、及び過電流遮断器は配置されていないことが多い。また、トイレ室内の照明器具へも同一電力配線から取られている物も多く、熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃとトイレ室内に装備されている他の製品（例えば、人体局部を洗う洗浄水を加熱する温水ヒータなど）のヒータが同時に通電された場合には、過電流で遮断器が落ちてしまったり、また、屋内電力配線の抵抗成分により電圧降下が発生して、便座装置、トイレ室内に装備されている他の製品、及びトイレ室内照明への供給電圧が低下し、便座装置やトイレ室内に装備されている他の製品の性能が低下したり、室内照明の輝度が低下してしまう。

一般的に熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃの抵抗値は短時間に定格抵抗に達して突入電流はすぐに抑制されるので、通電開始時には複数の通電率になるように複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ電力供給タイミングを変えながら電力を供給し、その後、複数の通電率よりも高い一定の通電率にて制御することで、大きな突入電流を抑え、過電流で遮断機が落ちてしまったり、屋内電力配線の抵抗成分により電圧降下が発生して、便座装置、トイレ室内に装備されている他の製品、及びトイレ室内の照明への供給電圧が低下し、便座装置やトイレ室内に装備されている他の製品の性能が低下したり、室内照明の輝度が低下することなく、省エネルギー性に富み、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。

また、便座の温度を着座可能な温度に維持するために必要な最低限の電力である保温の通電率に切り替えることで不必要に熱源に通電することがないため、より省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

なお、本実施の形態においては、通電率を段階的に上昇させて複数の熱源へ電力供給タイミングを変えながら通電する制御を行ったが、これに限るものではなく、上昇途中で一旦通電率を下げたり、また一定の通電率での通電時間を長くすることも可能であり、また通電率を連続的に変化せるために熱源への電力供給を位相制御で行うことも可能であり、このような制御を行うことにより、便座の温度が過剰に上昇することを防ぐことができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における便座装置のブロック図を示すものであり、図４は本発明の実施の形態２における便座温度の変化を表したグラフである。

図３に示すとおり、室温を検出する室温検出手段１６を有し、制御手段１４は、室温検出手段１６において検出した室温に応じて複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ通電する所定時間を決定する。

図４に示すように、室温が低い時と高い時とでは、人体を検知して複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電力供給を開始する直前の便座１０の温度が異なるため、複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電力供給を開始してから便座１０が着座可能温度に到達するまでの時間も異なる。

例えば、室温が低い時には便座１０温度も低く、便座１０の温度が上昇する速度も遅いため便座１０を着座可能温度に到達させようとすると長い時間複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電力供給する必要がある。しかし、室温が高い時にも同じ時間で複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに通電を行うと便座１０の温度は着座可能温度を超えてしまう。逆に、室温が高い時には便座１０の温度も高く、便座１０の温度が上昇する速度も速いため便座１０を着座可能温度に到達させようとすると短い時間複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１
１ｃに電力供給するだけでよいが、室温が低い時にも同じ時間複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに通電を行うと便座１０の温度は着座可能温度に到達しない。

そこで、制御手段１４において、室温に応じて複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに通電する所定時間を決定することで、必要最低限の時間で便座１０の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに通電することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における便座装置のブロック図を示すものである。

図５に示すとおり、本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、便座１０の温度を検出する便座温度検出手段１５と、複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃいずれかの故障を判定する故障判定手段１７と、熱源の故障を報知する報知手段１８を有し、本実施の形態における制御手段１４は、便座温度検出手段１５において検出した便座の温度に応じて複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電源供給する所定時間を決定するとともに、故障判定手段１７の信号により、複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電源供給を遮断する機能を備えている。

以上のように構成された便座装置について、以下その動作、作用を説明する。人体検知手段１２にて人体を検知すると便座１０を温める複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電力の供給を開始するが、そのとき便座温度検出手段１５が便座の温度を検出し、制御手段１４は便座１０の温度に応じて所定時間電源供給する。

通常、一旦便座１０を複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃで温めると、使用者が使用後に複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへの電力供給を止めた場合、便座１０の温度が下がるまである程度の時間を要する。実使用上において便座装置が使用される間隔は設置環境・使用環境・時間帯等において様々である。例えば、４人家族の朝の時間帯では、通勤や通学のため同一時間帯に連続的に便座装置が使用される。また、頻繁に人の出入りがある公共施設などに便座装置が設置されている場合にも連続的に便座装置が使用される。これらの場合は、便座装置が使用される間隔が非常に短いため便座１０の温度が十分高い状態で複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電源供給を開始することになる。この場合においても複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ電源供給する所定時間を同一の時間としていた場合には必要以上に電源供給を行い、無駄に電力を消費してしまうことになる。

そこで、制御手段１４において、便座１０の温度に応じて複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電源供給する所定時間を、タイミングを変えながら決定することで必要最低限の時間で便座１０の温度が着座可能温度に到達させることができ、使い勝手の良い便座装置を提供することができる。また、不必要に複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電源供給することがないため省エネルギー性に富んだ便座装置となる。

また、故障判定手段１７は、制御手段１４が電力供給を開始してから一定時間経過後に、便座温度検出手段１５が検出した温度と複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに電源供給する前の温度を比較して、便座の温度上昇が故障判定手段１７に予め保存してある判定のための特定の温度に達していない時は、複数の熱源のいずれかが故障していると判定する。

故障と判定した場合、故障判定手段１７の信号により、制御手段は複数の熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ電源供給を遮断するとともに、報知手段１８は故障であることを報知す
る。

なお、本実施の形態においては、便座温度検出手段１５は便座内部設置したが、これに限るものではなく、便座の表面部等便座の表面温度と相関性の高い位置であれば同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、故障と判定した場合、電力供給の遮断と故障の報知を行ったが、この両方の作用に限るものではなく、どちらか一方の作用あるいは別の作用を行ってもよい。

以上のように、本実施の形態における便座装置は、便座温度検出手段１５と故障判定手段を備えることにより、不必要に熱源に電源供給することがないため省エネルギー性に富むとともに、通常は外観では判明しにくい熱源の故障を検知し、報知手段で報知するとともに電源供給を遮断することにより、使用者が冷たい便座に着座して不快を感じることがなく、また熱源の故障による二次的な災害を防止することができ、使い勝手の良く、安全性の高い便座装置を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる便座装置は、省エネルギー性に富んだ熱源の制御が可能となるので、他の暖房器具等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における便座装置のブロック図 本発明の実施の形態１における熱源への電源供給タイミングと通電率を表したグラフ 本発明の実施の形態２における便座装置のブロック図 本発明の実施の形態２における便座温度の変化を表したグラフ 本発明の実施の形態３における便座装置のブロック図 従来の便座装置の要部断面図

符号の説明

１０ 便座
１１ａ 熱源
１１ｂ 熱源
１１ｃ 熱源
１２ 人体検知手段
１３ ゼロクロス検出回路
１４ 制御手段
１６ 室温検出手段
１５ 便座温度検出手段
１７ 故障判定手段

Claims (9)

1. 便座を温める複数の熱源と、便座を使用する人を検出する人体検知手段と、前記複数の熱源へ供給する交流電源電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出回路と、前記複数の熱源及び人体検知手段とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は人体検知を行うと前記ゼロクロス検出回路の出力に同期して、前記複数の熱源での電力供給タイミングを変えながら複数の通電率にて一定時間電力を供給した後、前記複数の通電率よりも高い一定の通電率にて便座温度が所定時間内に着座可能温度に達するように制御する便座装置。
2. 複数の熱源は、個別に出力を制御する請求項１に記載の便座装置。
3. 複数の熱源の通電率は段階的に出力を変化して、便座を温める請求項１または２に記載の便座装置。
4. 複数の熱源の通電率は連続的に出力を変化して、便座を温める請求項１または２に記載の便座装置。
5. 室温検出手段を有し、所定時間は室温に応じて決定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の便座装置。
6. 便座の温度を検出する便座温度検出手段を有し、所定時間は便座温度に応じて決定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の便座装置。
7. 便座温度検出手段は、便座内部の温度を検出する請求項６に記載の便座装置。
8. 所定時間経過後、設定温度に便座温度を維持する保温の通電率にて電力を供給する請求項１〜７のいずれか１項に記載の便座装置。
9. 人体検知手段が人体検知した時の便座温度検出手段が検出した温度と、複数の熱源に一定時間電力を供給した後の便座温度検出手段が検出した温度とを比較して、便座の温度が特定の温度に達していない時、複数の熱源のいずれかが故障していることを判定する故障判定手段を備えた請求項６〜８のいずれか１項に記載の便座装置。
   
   

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