JP2019024681A

JP2019024681A - 暖房便座装置

Info

Publication number: JP2019024681A
Application number: JP2017145093A
Authority: JP
Inventors: 武之酒井; Takeshi Sakai
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2019-02-21

Abstract

【課題】便器装置のコストを抑え、かつヒーターの制御パターンにおいてトイレ室の広さやレイアウトを反映させる。
【解決手段】便座装置１は、トイレ室内の人体を検知する人感センサー１３と、便座１０への着座を検知する着座センサー１４とを備えており、人感センサー１３が人体を検知してから着座センサー１４が着座を検知するまでの脱衣時間を定期間に複数回計測して脱衣時間予測値を予め算出して記憶し、その後人感センサー１３が人体を検知してから着座センサー１４が着座を検知するまでの間のヒーター１１の制御パターンを前記脱衣時間予測値に基づいて調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、便座を保温、加熱するヒーターを備えた暖房便座装置に関する。

前記のような暖房便座装置では、使用者が便座装置に着座した時点で便座が暖房温度まで加熱されていることが望ましい。そのための従来技術の一例として、次の特許文献には、電波センサーによりトイレ室の外側にいる使用者を検知し、更にトイレ室の扉が開けられたことを検知し、その時間差すなわちアプローチ時間に基づいて便座の待機温度を決定する装置が記載されている。

特開２０１２−２０５８４３号公報

しかしながら前記特許文献の構成では、高価な電波センサーが必要なので便座装置がコスト高になる、またトイレ室の広さやレイアウトによっては最適な加熱にならない可能性がある等の問題があった。

本発明は、便座を保温、加熱するヒーターを備えた暖房便座装置において、トイレ室内の人体を検知する人感センサーと、前記便座への着座を検知する着座センサーとを備えており、前記人感センサーが人体を検知してから前記着座センサーが着座を検知するまでの脱衣時間を定期間に複数回計測して脱衣時間予測値を予め算出して記憶し、その後前記人感センサーが人体を検知してから前記着座センサーが着座を検知するまでの間の前記ヒーターの制御パターンを前記脱衣時間予測値に基づいて調節することを特徴とする。

本発明では、人感センサーが人体を検知してから着座センサーが着座を検知するまでの脱衣時間を計測するが、この脱衣時間にはトイレ室における使用者の移動も含まれることになるので、ヒーターの制御パターンは、トイレ室の広さやレイアウトを反映したものになり、過度の電力供給を防止し、省エネ性に優れる。また、人感センサーとして安価な赤外線センサー等を用いることができるので、暖房便座装置のコストが抑えられる。

実施形態とされる暖房便座装置の基本構成の一例を示すブロック図である。（ａ）は暖房便器装置の一例の具体的な斜視図、（ｂ）は便座の内部構造の一例を示す部分的な破断図である。暖房便座装置の他例の具体的な斜視図である。脱衣時間の度数分布の一例を示すバーグラフである。脱衣時間計測の一例を示すタイムチャートである。便座の加熱の制御パターンを示すタイムチャートである。

図１は、実施形態とされる暖房便座装置の基本構成の一例を示すブロック図である。
便座装置１は、安価な便器装置の非暖房便座を置換するように構成された便座部のみからなる装置であってもよいし、暖房便座を標準装備した便器装置であってもよい。

なお便座装置１は便座暖房機能に加えて局部洗浄機能を備えていることが多い。しかしながら本発明が特に着目しているのは便座暖房機能であるから、以下、便座暖房機能について詳しく説明し、局部洗浄機能については基本的に従来と同様なので詳細な説明は省略する。

便座装置１は、ヒーター１１を内蔵した便座１０と、ヒーター１１に制御電流を供給する電源回路１２と、トイレ室内の人体を検知する人感センサー１３と、便座１０への着座を検知する着座センサー１４と、便座１０の暖房温度を設定操作するための操作部１５と、前記各部を制御する制御部１６とを備えている。

便座１０は樹脂等からなり、その内部にヒーター１１と温度センサー２０が配置されている。ヒーター１１の種別に特段の制限はなく、例えば電熱線（ニクロム線）、アルミ箔ヒーター、シリコンラバーヒーター、カーボンヒーター等が利用できる。温度センサー２０も特段の制限はなく、サーミスタ、熱電対等を用いればよい。なお便座１０の温度は、ヒーター１１の制御電流とトイレ室の気温とからある程度予測できるので、温度センサー２０は、トイレ室の気温を計測するように配置、構成されてもよい。

電源回路１２は、ヒーター１１に供給する制御電力を自在に調節可能であれば、その種別に特段の制限はない。例えば一定の出力電圧として通電率をＰＷＭ制御するようなＰＷＭ型電源を用いてもよく、スイッチング型の安定化電源を用いてもよい。

人感センサー１３は、トイレ室内で人体を検知できれば、その種別に特段の制限はない。例えば焦電型赤外線センサー、超音波センサー等を利用できる。ただしトイレ室外の人体を検知するほどの性能は必要ないので安価な赤外線センサー等が好適であり、便座装置１のコストが抑えられる。この人感センサー１３の人体検知に応じて、便蓋１８が自動で開閉したり、局部洗浄の準備等を行う。

着座センサー１４は、便座１０への着差を検知できれば、その種別に特段の制限はない。例えば反射型赤外線センサー、圧電センサー等を利用できる。圧電センサーの場合は、そのセンサーは、便座１０に着座した人体の腰裏に対応した検知範囲として、便座１０を保持する基部１７の適所に配置すればよい。また圧電センサーの場合は、便座１０に座っている人体の重量を検知するように、便座１０の裏側適所に配置すればよい。

操作部１５は、アームレスト型あるいは便座装置１とは別体としたリモコン型として構成され、便座１０の暖房温度を自由に設定するためのダイヤルや押ボタン等のスイッチを備えている。

制御部１６は、マイコンボードとして構成し、基部１７に内蔵すればよい。制御部１６は、人感センサー１３、着座センサー１４、温度センサー２０の検知信号や、操作部１５で設定された暖房温度の設定値に基づいて、電源回路１２を制御して便座１０の温度調節するように構成されている。

図２（ａ）は、暖房便器装置の一例の具体的な斜視図である。また図２（ｂ）は便座の内部構造の一例を示す部分的な破断図である。図２（ｂ）に示す破断部分は、図２（ａ）の破線によって示す部分である。

この便座装置１は、便器装置の非暖房便座を置換するように構成された装置の一例である。便座装置１は、便座１０、基部１７、便蓋１８とで形成されている。
人感センサー１３は、焦電型赤外線センサーを用いており、アームレスト型とされた操作部１５の先端部分に配置されている。また着座センサー１４は、反射型赤外線センサーを用いており、基部１７の正面部分に配置されている。ここで人感センサー１３の検知範囲は１〜２メートル程なのに対して、着座センサー１４は１〜２０センチ程に設定されている。なお便座装置１は局部洗浄機能を有しており、本体部に形成されたノズル収容部２１から局部洗浄用ノズル（図示なし）を進退させるように構成されている。

便座１０は、上面樹脂カバー１０ａと、熱拡散用の金属板１０ｂと、セラミック等を含ませた樹脂等からなる熱伝導材１０ｃと、電熱線からなるヒーター１１と、発泡樹脂等からなる断熱材１１ｄと、下面樹脂カバー１１ｅとを順番に重ねた基本構造になっている。ヒーター１１は熱伝導材１０ｃと断熱材１０ｄとの境界部分に配置されている。このような構成とすれば、ヒーター１１の熱を上面樹脂カバー方向に効率的に導くことができ、かつ上面樹脂カバーの特定部分が極端に熱くなるという問題も生じない。

図３は、暖房便座装置の他例の具体的な斜視図である。
この便座装置１は、暖房便座を標準装備した便器装置の一例であって、タンクレスタイプのものである。
便座装置は、便座１０、基部１７、便蓋１８、ボウル部１９で構成されている。

人感センサー１３は、焦電型赤外センサーを用いており、リモコン型の操作部１５に付設されている。ただし人感センサー１３の位置はこれに限定さえることはなく、例えば基部１７の正面部等に設けてもよい。また着座センサー１４は、圧電センサーを用いており、便座１０の裏面側に設けられている。この着座センサー１４は、便座１０に加わる荷重を検知する。着座センサーは、反射型赤外線センサーを用いて、基部１７の正面部分に設けてもよい。便座１０にはサーミスタ等からなる温度センサー２０が内蔵されている（図示なし）。なお便座装置１は、局部洗浄機能を有しており、本体部に形成されたノズル収容部２１から局部洗浄用ノズル（図示なし）を進退させるように構成されている。

次いで便座装置１の基本動作について説明する。
便座装置１は、便座暖房機能に係る基本動作は簡潔に云うと次のようになる。
便座装置１は、人感センサー１３が人体を検知してから着座センサー１４が着座を検知するまでの脱衣時間を定期間に複数回計測して脱衣時間予測値を予め算出して記憶する。その後、便座装置１は人感センサー１３が人体を検知してから着座センサー１４が着座を検知するまでの間のヒーター１１の制御パターンを脱衣時間予測値に基づいて調節する。好ましくは、人感センサー１３が人体を検知してから脱衣時間予測値が経過するまでの間に便座１０の加熱が完了するようにヒーター１１の制御パターンを調節する。なおここで云う脱衣時間は、トイレ室への入室から便座１０への着座までの経過時間全体を意味する文言であって、下着等を脱衣している時間のみを意味するわけではない。つまり脱衣時間はトイレ室での使用者の移動時間や腰を屈める時間等も含んでいる。そのため脱衣時間予測値に基づいて決定されるヒーター１１の制御パターンは、トイレ室の広さやレイアウトや使用者の動作を反映したものになる。

複数回計測した脱衣時間から脱衣時間予測値を算出する方法は特に制限されない。例えば脱衣時間予測値は、複数回計測した脱衣時間の単純な平均値として算出してもよいし、その平均値に所定の値を加算した値として算出してもよい。

あるいは脱衣時間予測値は、複数回計測した脱衣時間の度数分布から算出してもよい。このとき度数分布を例えば二次関数等で近似し、そのピークの位置を脱衣時間予測値として算出してもよい。

あるいは度数分布中の複数のピークの位置を求め、その内の最も短い脱衣時間に対応したピークの位置を脱衣時間予測値として算出してもよい。
図４は脱衣時間の度数分布の一例を示すバーグラフである。バーグラフＧ１では、脱衣時間は概ね２〜９秒の範囲に分布しており、それぞれ３．０〜３．５秒と、５．０〜５．５秒と、７．５〜８．０秒を位置とする３つのピークがある。また単純平均値は、５．０〜６．０秒の位置にある。このような複数のピークは、使用者が複数名いる場合等に現れてくると考えられる。しかしながらこれらのピークの内の最も短い脱衣時間に対応したピークの位置を脱衣時間予測値とすれば、脱衣時間が短い使用者に対しても便座１０が冷たいという不快感を与える可能性が低くなるはずである。

脱衣時間の計測は、所定期間（例えば１ヶ月）に行ってもよいし、便器装置が所定回数（例えば１００回）使用される間に行ってもよい。また脱衣時間予測値は、定期的（例えば３ヶ月毎）に更新するとよい。具体的には、特定の脱衣時間予測値を採用している間に、次に採用すべき脱衣時間予測値を算出るため、脱衣時間の計測を行うとよい。

図５は、脱衣時間計測の一例を示すタイムチャートである。便座装置１の使用は、その使用毎に下向き矢印で示している。
タイムチャートＧ２において、複数回の脱衣時間の計測を行う期間は、ここでは期間Ｔ０〜Ｔ１、期間Ｔ２〜Ｔ３、期間Ｔ４〜Ｔ５によって示される。つまり脱衣時間の計測は、期間Ｔ０〜Ｔ１、期間Ｔ２〜Ｔ３、期間T４〜Ｔ５における便座装置１の使用毎に行われる。
そして期間Ｔ０〜Ｔ１に行われた脱衣時間の計測から算出された脱衣時間予測値は、期間Ｔ１〜Ｔ３においてヒーター１１の制御パターンを調節するために用いられる。つまりその脱衣時間予測値に基づくヒーター１１の制御パターンの調節が日時Ｔ１に行われる。そしてその後の期間Ｔ１〜Ｔ３における便座装置１の使用全てでその調節された制御パターンがそのまま使われる。脱衣時間予想値は定期的、つまり所定期間の経過毎に更新するのであるが、その所定期間はここでは期間Ｔ１〜Ｔ３によって示される。すなわち脱衣時間予測値は日時Ｔ３に、期間Ｔ０〜Ｔ１に行われた脱衣時間の計測から算出されたものから、期間Ｔ２〜Ｔ３に行われた脱衣時間の計測から算出されたものへと更新される。

便座１０の加熱は、保温温度（例えば摂氏２０度）に保たれている便座１０を暖房温度（例えば摂氏３２度）まで昇温させるための加熱である。暖房温度は、操作部１５で自由に設定できる（図６参照）。ヒーター１１の制御パターンは、待機中の保温制御と、この保温温度から暖房温度への加熱制御とからなる。よってヒーター１１の制御パターンの調節では、そのような保温制御と、加熱制御との少なくとも一方を自動変更すればよい（図６参照）。具体的には、待機時の消費電力と、昇温加熱時の消費電力との合計値が小さくなること、及び脱衣時間予測値の間に、昇温がほぼ完了する、つまり暖房温度にほぼ到達するように、保温中あるいは昇温加熱中にヒーター１１に供給する制御電流を調節する。そのような制御の一例として、脱衣時間予測値が短い場合には、長い場合と比較して待機中の保温時にヒーター１１に供給する電流を増加して保温温度を高くする。また他の例としては、待機中の保温温度は変更せず、脱衣時間予測値が短い場合には長い場合と比較して昇温加熱中のヒーター１１に供給する制御電流を増やし昇温速度を速くする。なお、これらの制御を組み合わせて保温と加熱の両方を制御させてもよい。このような制御を行うことにより、過度の電力供給を防止し、省エネ性と快適性に優れた利用が可能となる。

図６は便座の加熱の制御パターンを示すタイムチャートである。このタイムチャートは、便座装置１の１回の使用に対応している。
タイムチャートＧ３において、人感センサー１３が人体を検知するまえの期間Ｔ１０〜Ｔ１１では、便座１０は待機温度に保たれている。この期間、ヒーター１１の制御電流は、低い通電率でＰＷＭ制御されている。時刻Ｔ１１で人感センサー１３が人体を検知すると、ヒーター１１の制御電流は、高い通電率でＰＷＭ制御され、これにより便座１０の温度が高くなっていく。このとき、時刻Ｔ１２に便座１０は暖房温度に到達し、その後ヒーター１１の制御電流は、中間の通電率でＰＷＭ制御されるようになる。時刻Ｔ１３で着座センサー１４が着座を検知している。ここで時刻Ｔ１３の方が時刻Ｔ１２よりも早ければ、使用者は便座１０を冷たいと感じる可能性がある。時刻Ｔ１４で着座センサー１４が着座を検知しなくなると、ヒーター１１の制御電流は遮断される。時刻Ｔ１５で人感センサー１３は人体を検知しなくなっている。その後、時刻Ｔ１６で便座１０の温度が保温温度にまで下がると、ヒーター１１の制御電流は、再び低い通電率でＰＷＭ制御されるようになる。

１便座装置
１０便座
１１ヒーター
１３人感センサー
１４着座センサー
２０温度センサー

Claims

便座を保温、加熱するヒーターを備えた暖房便座装置において、
トイレ室内の人体を検知する人感センサーと、前記便座への着座を検知する着座センサーとを備えており、
前記人感センサーが人体を検知してから前記着座センサーが着座を検知するまでの脱衣時間を定期間に複数回計測して脱衣時間予測値を予め算出して記憶し、その後
前記人感センサーが人体を検知してから前記着座センサーが着座を検知するまでの間の前記ヒーターの制御パターンを前記脱衣時間予測値に基づいて調節することを特徴とする暖房便座装置。
前記脱衣時間予想値は、定期的に更新することを特徴とする請求項１に記載の暖房便座装置。
前記脱衣時間予測値は、前記脱衣時間の度数分布から算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の暖房便座装置。
前記脱衣時間予測値は、前記度数分布中の複数のピークの内の最も短い脱衣時間に対応したピークから算出することを特徴とする請求項３に記載の暖房便座装置。
前記便座の温度又はトイレ室温を検知する温度センサーを更に備えており、
前記脱衣時間予測値と前記温度センサーの検知温度とに基づいて、前記ヒーターの制御パターンを調節することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の暖房便座装置。
前記ヒーターの制御パターンの調節では、待機中の保温制御と、この保温温度から暖房温度への加熱制御との少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の暖房便座装置。