JP2009106568A - 便座装置 - Google Patents

Abstract

【課題】便座温度の立ち上がり特性、安定性に優れた便座装置を提供すること。
【解決手段】便座４００を暖める熱源４５０と、便座４００の温度を設定する便座温度設定手段３０２と、便座４００の温度を検出する便座温度検出手段４０１と、熱源４５０を制御する制御手段９０を備え、制御手段９０は着座可能温度を検知した以降に便座温度検出手段４０１で検知する便座測定温度と便座設定温度の偏差により前記熱源４５０に与える通電量を段階的に変化させることで着座可能温度以上においても素早く便座設定温度まで到達し、なおかつ設定温度での安定性にも優れた便座装置１００を提供することができる。
【選択図】図１０

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、制御部が着座可能温度を検知した以降は便座ヒータをトライアック等を用いて位相制御することにより便座設定温度に保つように制御している。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３０５３４４号公報

しかしながら前記従来の構成では、着座可能温度から設定温度までの偏差が大きい場合は設定温度まで到達するのに時間がかかるという課題を有しており、この課題を解決するために通電量を上げる、つまりトライアックの点弧位相を早くすると今度はＯＮ−ＯＦＦ制御を繰り返し便座温度が安定せず、人が便座に座った際に温度のゆらぎ感を感じてしまうという課題を有していた。

前記従来の課題を解決するために、着座可能温度を検知した以降に便座測定温度と便座設定温度の偏差により便座ヒータに与える通電量を段階的に変化させるように制御を行う。

本構成によって、便座温度の立ち上がり特性と安定性に優れた便座装置を提供することができる。

本発明の便座装置は、着座可能温度以上における便座温度の立ち上がり特性と安定性に優れた便座装置を提供することができる。

第１の発明は、便座を暖める熱源と、便座の温度を設定する便座温度設定手段と、便座の温度を検出する便座温度検出手段と、熱源を制御する制御手段を備え、制御手段は着座可能温度を検知した以降に便座温度検出手段で検知する便座測定温度と便座設定温度の偏差により前記熱源に与える通電量を段階的に変化させることで着座可能温度以上においても素早く便座設定温度まで到達し、なおかつ設定温度での安定性にも優れた便座装置を提供することができる。

第２の発明は制御手段が着座可能温度を検知した以降に便座温度設定手段で設定された便座設定温度より熱源に与える通電量を決定し、かつ一定時間毎に段階的に減少させる機能を備えたもので、着座可能温度以上においても素早く便座設定温度まで到達し、なおかつ設定温度での安定性にも優れた便座装置を提供することができる。

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、この実施に形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
（１）便座装置およびそれを備えるトイレ装置の外観
図１は本発明の実施の形態１に係る便座装置およびそれを備えるトイレ装置の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、トイレ装置１０００は、便座装置１００および便器７００を備え、トイレットルーム内に設置される。

トイレ装置１０００において、便器７００上には便座装置１００が装着される。便座装置１００は、暖房機能を有し、本体部２００、遠隔操作装置３００、便座部４００、蓋部５００および入室検知センサ６００により構成される。

本体部２００には、便座部４００および蓋部５００が開閉自在に取り付けられる。さらに、本体部２００には、後述する制御部が内蔵されている。

本実施の形態において、便座部４００には便座ヒータ４５０が内蔵されている。

また、本体部２００の上面側に便座温調ランプ２８０が設けられている。便座温調ランプ２８０は、後述する便座ヒータ４５０がオフのときに消灯し、便座ヒータ４５０の昇温待機時に緑色に点灯し、便座ヒータ４５０の昇温時に橙色の点滅から点灯に変化する。それにより、使用者が便座ヒータ４５０の現在の状態を認識することができるので、使い勝手が良い。

遠隔操作装置３００には、複数のスイッチが設けられている。この遠隔操作装置３００は、例えば便座部４００上に着座する使用者が操作可能な場所に取り付けられる。

入室検知センサ６００は、例えばトイレットルームの入り口等に取り付けられる。入室検知センサ６００は、例えば反射型の赤外線センサである。この場合、入室検知センサ６００は、人体から反射された赤外線を検出した場合にトイレットルーム内に使用者が入室したことを検知する。

本体部２００の制御部９０は、遠隔操作装置３００および入室検知センサ６００から送信される信号に基づいて、便座部４００に内蔵された便座ヒータ４５０の駆動を制御する。

さらに、本体部２００の制御部９０は、本体部２００に設けられた脱臭装置（図示せず）および温風供給装置（図示せず）等の制御も行う。

（２）遠隔操作装置の構成
図２は、図１の遠隔操作装置３００を示す正面図である。図２に示すように、遠隔操作装置３００は、暖房スイッチ３０１、便座温度設定手段である複数の温度調節スイッチ３０２、３０３、３０４および複数のＬＥＤ（発光ダイオード）３０５を備える。

使用者により暖房スイッチ３０１および便座温度設定手段である複数の温度調節スイッチ３０２、３０３、３０４が押下操作される。

それにより、遠隔操作装置３００は、後述する便座装置１００の本体部２００に設けられた制御部に所定の信号を無線送信する。本体部２００の制御部は、遠隔操作装置３００より無線送信される所定の信号を受信し、便座ヒータの駆動等を制御する。

冬季のように、使用者が暖房機能を使用する場合には、予め暖房スイッチ３０１が押下操作されることにより便座装置１００の暖房機能がオンする。この状態で、温度調節スイ
ッチ３０２が押下操作された場合には便座部４００の温度が低く（例えば、３４℃）設定され、温度調節スイッチ３０３が押下操作された場合には便座部４００の温度が中程度（例えば、３６℃）に設定され、温度調節スイッチ３０４が押下操作された場合には便座部４００の温度が高く（例えば、３８℃）設定される。

なお、夏季のように使用者が暖房機能を使用しない場合には、暖房スイッチ３０１が押下操作されることにより便座装置１００の暖房機能がオフする。

以下、温度調節スイッチ３０２、３０３、３０４により設定される便座部４００の温度を便座設定温度と称する。

複数のＬＥＤ３０５の各々は、暖房スイッチ３０１および便座温度設定手段である複数の温度調節スイッチ３０２、３０３、３０４と対応するように設けられている。複数のＬＥＤ３０５は、暖房スイッチ３０１および複数の温度調節スイッチ３０２、３０３、３０４の押下操作に伴い点灯する。

（３）便座装置の構成
図３は本発明の実施の形態１に係る便座装置１００の構成を示す模式図である。上述のように、便座装置１００は、本体部２００、遠隔操作装置３００、便座部４００および入室検知センサ６００を備える。

本体部２００には、図３に示す制御部９０を内臓している。また、便座部４００は発熱体である便座ヒータ４５０およびサーミスタ４０１を備える。

制御部９０は、便座ヒータ４５０を駆動するトライアック９２、マイクロコンピュータ９１等を備えており、使用者の入室および便座部４００の温度等を判定する判定部、タイマ機能を有する計時部、種々の情報を記憶する記憶部、ならびに、トライアック９２の動作を制御するための通電率切替回路等を含む。

本体部２００の温度測定部は、便座部４００のサーミスタ４０１に接続されている。これにより、温度測定部は、サーミスタ４０１から出力される信号に基づいて便座部４００の温度を測定する。以下、サーミスタ４０１を通じて温度測定部により測定される便座部４００の温度を便座測定温度と称する。

また、トライアック９２は、便座部４００の便座ヒータ４５０に接続されている。これにより、トライアック９２は便座ヒータ４５０を駆動する。

本実施の形態において、便座装置１００は次のように動作する。初期設定時では、制御部９０がトライアック９２を制御することにより、便座部４００が例えば約１８℃となるように温度調整される。このときの温度を待機温度と称する。

ここで、使用者が遠隔操作装置３００の便座温度設定手段である温度調整スイッチ３０２、３０３、３０４を操作することにより、便座設定温度が制御部９０に送信される。制御部９０は、遠隔操作装置３００から受信した便座設定温度を記憶部に記憶する。

使用者がトイレットルームに入室すると、入室検知センサ６００が使用者の入室を検知する。それにより、使用者の入室検知信号が制御部９０に送信される。

次に、通常の使用時の動作について説明する。制御部９０の判定部は、入室検知センサ６００からの入室検知信号により使用者のトイレットルームへの入室を検知する。そこで
、判定部は、便座部４００の便座測定温度、および記憶部に記憶された便座設定温度に基づいて便座ヒータ４５０の駆動に関する特定のヒータ制御パターンを選択する。

通電率切替回路は、選択されたヒータ制御パターンおよび計時部により得られる時間情報に基づいてトライアック９２の動作を制御する。

それにより、トライアック９２により便座ヒータ４５０が駆動され、便座部４００の温度が便座設定温度へと瞬時に上昇される。

図４は、便座部４００の分解斜視図である。図５（ａ）は、便座部４００の便座ヒータ４５０の平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の領域Ｃ７２の拡大図である。図６は、便座部４００の平面図である。図７は、図６の便座部４００のＣ７３−Ｃ７３断面図である。

図４に示すように、便座部４００は、主としてアルミニウムにより形成された略楕円形状の上部便座ケーシング４１０、発熱体である略馬蹄形状の便座ヒータ４５０および合成樹脂により形成された略楕円形状の下部便座ケーシング４２０を備える。

以下、着座した使用者から見て前方側を便座部４００の前部とし、着座した使用者から見て後方側を便座部４００の後部とする。

図５（ａ）および図６に示すように、発熱体である便座ヒータ４５０は、前部の一部が切り取られた略馬蹄状に形成される。なお、便座ヒータ４５０は、略楕円形状を有してもよい。便座ヒータ４５０は、例えばアルミニウムからなる金属箔４５１、４５３および線状ヒータ４６０を含む。

線状ヒータ４６０は、シート中央部ＳＥ３からシート一方端部ＳＥ１までの領域およびシート中央部ＳＥ３からシート他方端部ＳＥ２までの領域において上部便座ケーシング４１０の形状に合わせて蛇行形状に配設される。

具体的には、線状ヒータ４６０は、左右６列程度のＵ字状部を有するように形成される。これらのＵ字状部は、着座した使用者の大腿部の方向にほぼ沿って並行に配置される。各Ｕ字状部における線状ヒータ４６０の間隔は５ｍｍ程度である。

線状ヒータ４６０のヒータ始端部４６０ａおよびヒータ終端部４６０ｂは、便座部４００の後部の一方側から引き出されるリード線４７０にそれぞれ接続される。

さらに、図５（ｂ）に示すように、蛇行形状の線状ヒータ４６０の経路中に熱応力緩衝部となる複数の折曲部ＣＵが設けられる。

図７に示すように、上部便座ケーシング４１０の外側の側辺に沿った領域Ｇ１における線状ヒータ４６０の間隔ｄｓ１および内側の側辺に沿った領域Ｇ３における線状ヒータ４６０の間隔ｄｓ３は、上部便座ケーシング４１０の中央部の領域Ｇ２における線状ヒータ４６０の間隔ｄｓ２よりも小さく設定される。それにより、上部便座ケーシング４１０の外側の側辺に沿った領域Ｇ１および内側の側辺に沿った領域Ｇ３では、中央部の領域Ｇ２に比べて線状ヒータ４６０が密に配列される。

なお、本実施の形態においては発熱体である便座ヒータ４５０として、前記線状ヒータ４６０を採用したが、これに限るものではなく、短時間に急峻な温度上昇を得ることがヒータであればランプヒータ等の他のヒータでもよい。

（４）便座装置の制御シーケンス
図８は便座ヒータへの電力供給と便座部の温度の変化を示すタイムチャートである。

まずトイレに人がいない状況（Ｄ１）では便座部４００の温度は約１８℃の待機温度に維持されており、この時の通電率はトライアック９２を位相制御することにより低電力駆動としている。

その後トイレへの人の入室を入室検知センサ６００が検出すると（Ｄ２）、便座部４００を即時に温める必要があるため最大５．５秒の間は、トライアック９２で全位相角をＯＮにして１２００Ｗのフル通電が行われる。ここで最大５．５秒とは（Ｄ１）の待機状態で気温が高い場合は待機温度の１８℃を超える場合があるため、必ずしも時間を固定するものではなく待機時の便座温度によって時間調整が必要なためである。基本的にはこのフル通電期間で着座しても冷たさを感じない着座可能温度（図示ではｔ３のタイミングで約３０℃）まで便座温度を上げる。

１２００Ｗのフル通電が終了すると（Ｄ４）以降、図に示す「低」「中」「高」の設定温度を目標に位相制御を開始する。

図９、図１０を用いて便座ヒータ４５０の位相制御方法について説明する。図９は便座ヒータ４５０に供給される位相制御された交流電源波形とトライアックのＯＮ／ＯＦＦの状態を示すタイムチャートであり、図１０（ａ）は便座の便座設定温度と便座測定温度との差の変化を示すグラフであり、（ｂ）は便座設定温度と便座測定温度との差に基づく通電率を示す図である。

図９に示すように、トライアック９２をマイクロコンピュータ９１によりＯＮすることにより通電率（ｔ２／ｔ１）を可変し通電量を制御している。また、図１０（ａ）に示すように、便座の温度が着座可能温度を超えてからの位相制御については、便座設定温度と便座測定温度の差（ΔＴ）がａ、ｂ、ｃのように減少していくのに対し、図１０（ｂ）に示すようにΔＴの変化に対応してトライアック９２の通電比率（ｔ２／ｔ１）を少なくしていく。

以上のような構成により着座可能温度になってからも便座設定温度と便座測定温度の差が大きいときは便座ヒータ４５０への通電率を上げ速く設定温度まで到達させるように制御し、設定温度に近づくにつれ通電率を下げて温度の安定性を向上させるものである。

（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２における位相制御方法を示した図である。

便座温度設定手段である温度調整スイッチ３０２、３０３、３０４で設定可能な便座設定温度が、ここでは３４℃、３６℃、３８℃の３種類ある。経過時間とは着座可能温度に到達してからの経過時間であり、例えば便座設定温度が３４℃の場合、着座可能温度となってから２秒未満の場合は通電率（ｔ２／ｔ１）を０．５（５０％）とし、２秒から５秒未満では（ｔ２／ｔ１）を０．３とし、５秒以上を０．１としている。

３４℃設定時と３８℃設定とを比較すると、着座可能温度となってから５秒以上経過するまでは設定温度が高い方の通電率（ｔ２／ｔ１）を上げて便座温度を早く立ち上げようとしている。また５秒以上経過した場合はすでに便座温度は便座設定温度まで達しているため全ての便座設定温度で通電率（ｔ２／ｔ１）を０．１（１０％）として安定度を高めている。

以上のように、本実施の形態における便座装置は、着座可能温度になってからも便座設定温度と便座測定温度の差が大きいときは熱源への通電比率を上げ速く便座設定温度まで到達させるように制御し、設定温度に近づくと通電比率を下げることにより立ち上がり特性と温度の安定性を両立させるものである。

以上のように、本発明にかかる便座装置は、立ち上がりと安定性に優れた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における便座装置およびトイレ装置の外観を示す斜視図 本発明の実施の形態１における遠隔操作装置の正面図 本発明の実施の形態１における便座装置の構成を示す模式図 便座部の分解斜視図 （ａ）は便座部の便座ヒータの平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ７２領域の拡大図 本発明の実施の形態１における便座部の平面図 本発明の実施の形態１における便座部のＣ７３−Ｃ７３断面図 本発明の実施の形態１における便座ヒータへの電力供給と便座部の温度の変化を示すタイムチャート 本発明の実施の形態１における便座ヒータの位相制御の方法を示すタイムチャート （ａ）は便座部の便座設定温度と便座測定温度との差の変化を示すグラフ（ｂ）は便座設定温度と便座測定温度との差に基づく通電率を示す図 本発明の実施の形態２における位相制御の通電率を示した図

符号の説明

９０ 制御部
１００ 便座装置
３０２、３０３、３０４ 温度調節スイッチ（便座温度設定手段）
４００ 便座部（便座）
４０１ サーミスタ（便座温度検出手段）
４５０ 便座ヒータ（熱源）

Claims (2)

1. 便座を暖める熱源と、便座の温度を設定する便座温度設定手段と、便座の温度を検出する便座温度検出手段と、前記熱源を制御する制御手段を備え、前記制御手段は着座可能温度を検知した以降に前記便座温度検出手段で検知する便座測定温度と便座設定温度の偏差により前記熱源に与える通電量を段階的に変化させることを特徴とする便座装置。
2. 前記制御手段は前記便座温度検出手段の出力により着座可能温度を検知した以降に前記便座温度設定手段で設定された便座設定温度より前記熱源に与える通電量を決定し、かつ一定時間毎に段階的に減少させる機能を備えた請求項１に記載の便座装置。