JP2016059649A

JP2016059649A - 便座装置及び便器

Info

Publication number: JP2016059649A
Application number: JP2014190651A
Authority: JP
Inventors: 昌伸久保島; Masanobu Kuboshima; 豊彦辻本; Toyohiko Tsujimoto; 弘士小原; Hiroshi Obara; 稔博秋山; Toshihiro Akiyama; 保尾崎; Tamotsu Ozaki; 健一入江; Kenichi Irie
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】非接触給電の給電能力を増強せずに一時的な消費電力の増大に対応可能とする。【解決手段】送電部３６から送電される電力は、受電部１０で受電され、整流部１１で整流された後、第１スイッチ１９を介してヒータ１３に供給される。このとき、ヒータ１３には既に蓄電部１４から給電されて温度が上昇しているので、送電部３６から送電される電力は、蓄電部１４から給電されない場合よりも大幅に少ない電力で構わない。故に、ヒータ１３に大きな電流を流して急速に暖房する場合においても、送電部３６から送電する電力を増大させる必要が無い。【選択図】図２

Description

本発明は、いわゆる洋式便器に使用される便座装置、及び当該便座装置を備える便器に関する。

従来例として特許文献１記載の便座付便器を例示する。この従来例は、便器本体と、便器本体に対して回転可能且つ着脱可能に取り付けられる便座とを備える。便座は、暖房用のヒータの他、温度検出素子や、着座検出スイッチ、信号発生発信部、電源部、２次側コイルなどを備える。また、便器本体は、電力送信部、信号受信部、制御回路、１次側コイルなどを備える。この従来例では、便器本体の電力送信部から便座の電源部に対して、電磁誘導を利用した非接触給電が行われる。つまり、便器本体の１次側コイルと、便座の２次側コイルとが誘導結合され、電力送信部から、１次側コイル及び２次側コイルを介して電源部に電力が供給される。そして、電源部は、電力送信部から供給される電力でヒータを駆動し、便座を暖める（暖房する）ように構成される。

また、便座の信号発生発信部は、温度検出素子及び着座検出スイッチの検出結果を、便器本体の信号受信部へ電磁誘導により無線伝送している。そして、便器本体の制御回路は、信号受信部で受信する温度検出結果及び着検出結果に対応して、電源部から１次側コイル及び２次側コイルを介して供給する電力を調節するように構成されている。

特許文献１記載の従来例では、便器本体から便座への電力供給が非接触給電方式で行われているため、便器本体から便座を取り外し、便座を丸洗いすることが可能になる。

特開平１０−１７９４５４号公報

ところで、特許文献１記載の従来例では、ヒータに流す電流を通常時よりも大幅に増やすことで便座を急速に暖めることが困難であった。つまり、ヒータに流す電流を大幅に増やそうとすれば、便器本体から非接触給電方式で供給する電力を増大させる必要がある。そして、上述のように供給電力を増大させると、便器本体の電力送信部及び１次側コイル、便座の電源部及び２次側コイルなどが大型化してしまい、ひいては、便器本体や便座の大型化を招いてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、非接触給電の給電能力を増強せずに一時的な消費電力の増大に対応可能とすることを目的とする。

本発明の便座装置は、便器本体に着脱可能に取り付けられ、前記便器本体に設けられる送電部から非接触給電方式で給電される便座装置であって、前記送電部から非接触給電方式で電力を受け取る受電部と、前記受電部が受け取る電力を消費する負荷と、前記受電部が受け取る電力を蓄える蓄電部と、前記蓄電部の充電及び放電を制御する充放電制御部とを備え、前記充放電制御部は、前記負荷が消費する電力が所定値以上のときに前記蓄電部から放電させる電力を前記負荷に供給し、前記負荷が消費する電力が前記所定値未満のときに前記蓄電部を充電するように構成されることを特徴とする。

本発明の便器は、便座装置と、前記便座装置が着脱可能に取り付けられる便器本体と、前記送電部とを備えることを特徴とする。

本発明の便座装置及び便器は、非接触給電の給電能力を増強せずに一時的な消費電力の増大に対応可能になるという効果がある。

本発明に係る便座装置及び便器の実施形態を示す斜視図である。同上における回路ブロックの回路構成図である。同上の動作説明用のフローチャートである。

本発明に係る便座装置１並びに、この便座装置１を用いた便器（洋式便器）の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の説明では、特に断りの無い限り、図１において前後、左右、上下の各方向を規定する。

本実施形態の便器は、図１に示すように、便座装置１と便器本体３とを備える。便器本体３は、本体部３０とカバー３１とを有する。本体部３０は、半円筒形状の合計樹脂成形体からなり、図示しない金属製の骨組みに支持されて便所の床に設置される。本体部３０の前方部分には、上方に開放された凹所３００が設けられる。また、本体部３０の上面における後部側には、後述する非接触給電用の回路ブロックや、局部洗浄装置などが設けられる。カバー３１は、合成樹脂製の箱体からなり、前記回路ブロックや局部洗浄装置などを覆うように本体部３０の上面に取り付けられる。なお、カバー３１の左右両側面の前方には、便座装置１の筐体２１が回転可能に取り付けられる一対の第１軸部３２と、図示しない便蓋が回転可能に取り付けられる一対の第２軸部３３とが設けられる。

一方、便座装置１は、合成樹脂成形体からなる筐体２１を備える。筐体２１は、扁平な円環状に形成され、左右両側の後端部から一対の突部２１０が後方へ突出するように構成される。各突部２１０は、第１軸部３２と回転可能に結合される軸受けを有する。つまり、筐体２１は、一対の突部２１０の軸受けが便器本体３の一対の第１軸部３２と結合されることにより、便器本体３に回転可能に取り付けられる。また、筐体２１の内部には、後述する暖房用及び非接触給電用の回路ブロックが収納される。

次に、図２を参照して、便座装置１及び便器本体３の各回路ブロックの構成を説明する。

便器本体３の回路ブロックは、整流部３４、インバータ部３５、送電部３６、制御部３７、受信部３８などを備える。整流部３４は、例えば、ダイオードブリッジであって、交流電源Ｘから供給される交流電圧・交流電流を全波整流するように構成される。インバータ部３５は、整流部３４から出力される脈流電圧・脈流電流を高周波（例えば、数百キロヘルツ）の交流電圧・交流電流に変換するように構成される。送電部３６は、１次側コアと１次側コイルを有する。１次側コアは、フェライトなどの磁性材料によってＵ字形、Ｃ字形あるいはＥ字形に形成されることが好ましい。１次側コイルは、１次側コアに巻回される巻線で構成されることが好ましい。なお、送電部３６の１次側コイルには、インバータ部３５から出力される交流電圧・交流電流が印加される。受信部３８は、例えば、インバータ部３５の出力電圧（交流電圧）に重畳されているＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移キーイング）変調信号（受信信号）を復調してデータを受信するように構成される。制御部３７は、例えば、マイクロコントローラを主構成要素とし、受信部３８で復調されたデータに基づいて、インバータ部３５の起動・停止及び交流電圧・交流電流の出力レベルの調整などの制御を行うように構成される。

便座装置１の回路ブロックは、受電部１０、整流部１１、コンバータ部１２、ヒータ１３、蓄電部１４、充放電制御部１５、着座検出部１６、温度検出部１７、送信部１８、第１スイッチ１９、第２スイッチ２０などを備える。受電部１０は、２次側コアと２次側コイルを有する。２次側コアは、フェライトなどの磁性材料によってＵ字形、Ｃ字形あるいはＥ字形に形成されることが好ましい。２次側コイルは、２次側コアに巻回される巻線で構成されることが好ましい。受電部１０の２次側コイルは、送電部３６の１次側コイルと磁気結合される。そして、送電部３６の１次側コイルに高周波電圧・高周波電流が印加されると、受電部１０の２次側コイルに誘導電圧・誘導電流が誘起され、送電部３６から受電部１０に非接触で電力が伝達される。

整流部１１は、例えば、ダイオードブリッジであり、受電部１０から出力される交流電圧・交流電流を全波整流するように構成される。コンバータ部１２は、整流部１１から出力される脈流電圧・脈流電流を、蓄電部１４の充電に適した直流電圧・直流電流に変換（降圧又は昇圧）するように構成される。このようなコンバータ部１２は、降圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路あるいは昇降圧型のチョッパ回路の何れかで構成されることが好ましい。ただし、コンバータ部１２の代わりに、電解コンデンサからなる平滑コンデンサにより、整流部１１から出力される脈流電圧・脈流電流が、蓄電部１４の充電に適した直流電圧・直流電流に平滑されても構わない。

また、整流部１１の脈流出力端子には、第１スイッチ１９を介してヒータ１３が電気的に接続される。ヒータ１３は、筐体２１内のほぼ全域に配置され、人の肌に触れる座面（筐体２１の上面）を暖める（暖房する）ように構成される。さらに、コンバータ部１２と第１スイッチ１９との間に、第２スイッチ２０を介して蓄電部１４が電気的に接続される。蓄電部１４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの小形二次電池、あるいは、電気二重層キャパシタで構成されることが好ましい。

着座検出部１６は、例えば、圧力センサあるいは近接スイッチを有し、筐体２１に人が着座していることを検出して着座検出信号を出力するように構成される。また、温度検出部１７は、例えば、筐体２１内に設けられる正特性サーミスタを有し、前記正特性サーミスタの抵抗値に対応した電圧を、温度検出信号として出力するように構成される。

充放電制御部１５は、マイクロコントローラを主構成要素とし、着座検出信号及び温度検出信号に対応して、コンバータ部１２や第１スイッチ１９、第２スイッチ２０を制御するように構成される。さらに、充放電制御部１５は、給電の開始や停止などを指示するコマンドデータを含む送信フレームを生成して送信部１８に渡すように構成される。送信部１８は、充放電制御部１５から渡される送信フレームでＡＳＫ変調信号を作成し、当該ＡＳＫ変調信号を受電部１０の誘起電圧に重畳することで便器本体３へ送信するように構成される。

なお、図示は省略しているが、便座装置１の回路ブロックには、コンバータ部１２や充放電制御部１５、着座検出部１６、送信部１８などの動作電源を必要とする各部に給電するための電源回路が設けられる。この電源回路は、例えば、乾電池などの１次電池又は２次電池を電源として動作電源を作成するか、あるいは、受電部１０を介して便器本体３の回路ブロックから給電される交流電力から動作電源を作成するように構成されることが好ましい。

ところで、送電部３６と受電部１０は、少なくとも筐体２１が本体部３０の上面に被さる位置（図１参照）に在るとき、互いに磁気結合可能なように、カバー３１内及び筐体２１内に配置されることが好ましい。例えば、送電部３６がカバー３１内における第１軸部３２の近くに配置され、受電部１０が筐体２１の突部２１０内に配置されることが好ましい。ただし、上述した送電部３６及び受電部１０の配置場所は一例であって、カバー３１内及び筐体２１内の別の場所に配置されても構わない。

次に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態の便座装置１の動作を説明する。なお、図３のフローチャートは、便座装置１の充放電制御部１５が実行する処理を示している。

まず、充放電制御部１５は、着座検出部１６から着座検出信号を受け取ると（ステップＳ１）、第１スイッチ１９をオンするとともに第２スイッチ２０をオンする（ステップＳ２）。続いて、充放電制御部１５は、給電開始を指示するコマンド（給電開始コマンド）を含む送信フレームを送信部１８に渡し、当該送信フレームで変調されたＡＳＫ変調信号を送信部１８から送信させる（ステップＳ３）。さらに、充放電制御部１５は、コンバータ部１２が動作している場合はコンバータ部１２を停止する（ステップＳ４）。

第１スイッチ１９及び第２スイッチ２０が双方ともオンすれば、蓄電部１４に蓄えられている電力が第２スイッチ２０及び第１スイッチ１９を介してヒータ１３に放電（供給）される。その結果、ヒータ１３には比較的に大きな電流が流れるので、相対的に短い時間（例えば、数秒間）で筐体２１の温度を上昇させることができる。

一方、便器本体３では、送信部１８から送信されるＡＳＫ変調信号が受信部３８で受信され、ＡＳＫ変調信号から復調された送信フレームが受信部３８から制御部３７に渡される。制御部３７は、前記送信フレームに含まれる給電開始コマンドを受け取ると、インバータ部３５を動作させて送電部３６から送電させる。

送電部３６から送電される電力は、受電部１０で受電され、整流部１１で整流された後、第１スイッチ１９を介してヒータ１３に供給される。このとき、ヒータ１３には既に蓄電部１４から給電されて温度が上昇しているので、送電部３６から送電される電力は、蓄電部１４から給電されない場合よりも大幅に少ない電力で構わない。故に、ヒータ１３に大きな電流を流して急速に暖房する場合においても、送電部３６から送電する電力を増大させる必要が無い。

そして、人が用を足して便座装置１の筐体２１から離れると、着座検出部１６から着座検出信号が出力されなくなる（ステップＳ５）。充放電制御部１５は、着座検出部１６から着座検出信号を受け取らなくなれば、給電停止を指示するコマンド（給電停止コマンド）を含む送信フレームを送信部１８に渡し、当該送信フレームで変調されたＡＳＫ変調信号を送信部１８から送信させる（ステップＳ６）。さらに、充放電制御部１５は、第１スイッチ１９をオフするとともに第２スイッチ２０をオフする（ステップＳ７）。第１スイッチ１９がオフすることにより、ヒータ１３への通電が停止する。なお、充放電制御部１５は、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２０をオフした後、ステップＳ１に戻って、着座検出信号の入力待ち状態となる。

一方、便器本体３では、送信部１８から送信されるＡＳＫ変調信号が受信部３８で受信され、ＡＳＫ変調信号から復調された送信フレームが受信部３８から制御部３７に渡される。制御部３７は、前記送信フレームに含まれる給電停止コマンドを受け取ると、インバータ部３５を停止させる。ただし、便座装置１の電源回路に対して送電部３６から給電されている場合、制御部３７は、前記電源回路に必要な電力のみを送電部３６から送電させるように、インバータ部３５を制御することが好ましい。

また、着座検出信号の入力待ち状態において、充放電制御部１５は、蓄電部１４の充電状態（蓄電部１４の電圧）を監視している（ステップＳ８）。そして、蓄電部１４が満充電の状態でなければ（ステップＳ８でＮＯの場合）、充放電制御部１５は、給電開始コマンドを含む送信フレームを送信部１８に渡し、当該送信フレームで変調されたＡＳＫ変調信号を送信部１８から送信させる（ステップＳ９）。さらに、充放電制御部１５は、第１スイッチ１９をオフするとともに、第２スイッチ２０をオン（ステップＳ１０）した後、コンバータ部１２を動作させる（ステップＳ１１）。

送電部３６から送電される電力は、受電部１０で受電され、整流部１１で整流された後、コンバータ部１２で変換（降圧又は昇圧）される。そして、コンバータ部１２で変換された直流電圧・直流電流が第２スイッチ２０を介して蓄電部１４に供給され、蓄電部１４が充電される。このとき、充放電制御部１５は、蓄電部１４に供給する直流電圧及び直流電流の少なくとも何れか一方を一定に保つようにコンバータ部１２を制御することが好ましい。そして、充放電制御部１５は、蓄電部１４が満充電状態になれば（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、ステップＳ１に戻って、着座検出信号の入力待ち状態となる。

なお、本実施形態の便座装置１では、充放電制御部１５から便器本体３の制御部３７に対して給電の開始・停止を指示しているが（図３のステップＳ３、Ｓ６、Ｓ９参照）、このような指示は必ずしも必要ではない。例えば、便器本体３の制御部３７は、インバータ部３５を常時動作させるように構成されても構わない。この場合、インバータ部３５は、出力電圧又は出力電流を一定にするように構成されるのではなく、便座装置１で消費される電力に合わせて出力電圧及び出力電流を増減するように構成されることが好ましい。また、充放電制御部１５は、冬季などの気温の低い状況においては、着座検出信号の入力待ち状態であっても、第１スイッチ１９をオンしてヒータ１３に通電して保温させることが好ましい。

上述のように本実施形態の便座装置１は、便器本体３に着脱可能に取り付けられ、便器本体３に設けられる送電部３６から非接触給電方式で給電される便座装置である。また、本実施形態の便座装置１は、送電部３６から非接触給電方式で電力を受け取る受電部１０と、受電部１０が受け取る電力を消費する負荷（ヒータ１３）とを備える。さらに、本実施形態の便座装置１は、受電部１０が受け取る電力を蓄える蓄電部１４と、蓄電部１４の充電及び放電を制御する充放電制御部１５とを備える。充放電制御部１５は、負荷（ヒータ１３）が消費する電力が所定値以上のときに蓄電部１４から放電させる電力を負荷（ヒータ１３）に供給し、負荷（ヒータ１３）が消費する電力が所定値未満のときに蓄電部１４を充電するように構成される。

また、本実施形態の便器は、上述した便座装置１と、便座装置１が着脱可能に取り付けられる便器本体３と、送電部３６とを備える。

本実施形態の便座装置１及び便器は上述のように構成されるので、非接触給電の給電能力を増強せずに一時的な消費電力の増大に対応可能になる。

また、本実施形態の便座装置１において、負荷にヒータ１３が含まれることが好ましい。充放電制御部１５は、ヒータ１３に流す電流を増加させるときに蓄電部１４から放電させる電力をヒータ１３に供給するように構成されることが好ましい。

本実施形態の便座装置１が上述のように構成されれば、ヒータ１３の発熱量を増大させることで短時間に温度を上昇させることができる。

さらに、本実施形態の便座装置１において、人が着座していることを検出する着座検出部１６を備えることが好ましい。充放電制御部１５は、着座検出部１６が人の着座を検出していないときに蓄電部１４を充電するように構成されることが好ましい。

本実施形態の便座装置１が上述のように構成されれば、ヒータ１３への通電が不要なときに蓄電部１４を充電することにより、非接触給電の給電能力を増強せずに一時的な消費電力の増大に対応可能になる。

また、本実施形態の便座装置１において、受電部１０の出力電圧を、蓄電部１４の充電に適した電圧に変換する電圧変換部（コンバータ部１２）を備えることが好ましい。

本実施形態の便座装置１が上述のように構成されれば、過大な電圧を蓄電部１４に印加する可能性が低くなるので、蓄電部１４の故障や寿命低下を抑制することができる。

なお、充放電制御部１５は、ヒータ１３に通電している間、温度検出部１７の温度検出信号の電圧レベルを高温側しきい値と比較し、前記電圧レベルが高温側しきい値を上回ると第１スイッチ１９をオフするように構成されることが好ましい。さらに、充放電制御部１５は、第１スイッチ１９をオフした後、温度検出部１７の温度検出信号の電圧レベルを低温側しきい値（＜高温側しきい値）と比較し、前記電圧レベルが低温側しきい値を下回ると第１スイッチ１９をオンするように構成されることが好ましい。充放電制御部１５が上述のように構成されれば、筐体２１の表面温度が過度に上昇することを防ぐことができる。

１便座装置
３便器本体
１０受電部
１２コンバータ部（電圧変換部）
１３ヒータ（負荷）
１４蓄電部
１５充放電制御部
１６着座検出部
３６送電部

Claims

便器本体に着脱可能に取り付けられ、前記便器本体に設けられる送電部から非接触給電方式で給電される便座装置であって、
前記送電部から非接触給電方式で電力を受け取る受電部と、前記受電部が受け取る電力を消費する負荷と、前記受電部が受け取る電力を蓄える蓄電部と、前記蓄電部の充電及び放電を制御する充放電制御部とを備え、
前記充放電制御部は、前記負荷が消費する電力が所定値以上のときに前記蓄電部から放電させる電力を前記負荷に供給し、前記負荷が消費する電力が前記所定値未満のときに前記蓄電部を充電するように構成されることを特徴とする便座装置。
前記負荷にヒータが含まれ、前記充放電制御部は、前記ヒータに流す電流を増加させるときに前記蓄電部から放電させる電力を前記ヒータに供給するように構成されることを特徴とする請求項１記載の便座装置。
人が着座していることを検出する着座検出部を備え、前記充放電制御部は、前記着座検出部が人の着座を検出していないときに前記蓄電部を充電するように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の便座装置。
前記受電部の出力電圧を、前記蓄電部の充電に適した電圧に変換する電圧変換部を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の便座装置。
請求項１〜４の何れかの便座装置と、前記便座装置が着脱可能に取り付けられる便器本体と、前記送電部とを備えることを特徴とする便器。