JP5625695B2 - Toilet seat heating system - Google Patents
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Description
本発明は、便座表面を所定の温度に暖房する便座暖房装置に関する。 The present invention relates to a toilet seat heating device for heating a toilet seat surface to a predetermined temperature.
従来技術の便座暖房装置として、便座を暖める熱源と、人体検出手段と、便座内部の温度を検出する便座温度検出手段と、熱源及び人体検出手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は人体検出を行うと熱源に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便座装置が開示されている。上記の所定時間は、室温検出手段により検出された室内の温度または便座温度検出手段により検出された便座の温度に応じて決定される。(例えば、特許文献1参照。)。 As a conventional toilet seat heating device, a heat source for warming the toilet seat, a human body detection means, a toilet seat temperature detection means for detecting the temperature inside the toilet seat, and a control means for controlling the heat source and the human body detection means, the control means is When human body detection is performed, power is supplied to the heat source at multiple energization rates for a certain period of time, and then the toilet seat temperature reaches a seatable temperature within a predetermined time at a constant energization rate that is higher than the multiple energization rates. A toilet seat device is disclosed. The predetermined time is determined according to the room temperature detected by the room temperature detecting means or the temperature of the toilet seat detected by the toilet seat temperature detecting means. (For example, refer to Patent Document 1).
また、加熱手段が裏面に付設された金属製の便座と、加熱手段と商用電源との間に介装された開閉手段と、便座への使用者の接近のときのみ開閉手段で商用電源から加熱手段への通電を行わせる制御手段と、からなり、便座の裏面に、保温用の別の加熱手段を設けた暖房便座装置が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, a metal toilet seat with a heating means attached to the back surface, an opening / closing means interposed between the heating means and the commercial power source, and heating from the commercial power source by the opening / closing means only when the user approaches the toilet seat There is disclosed a heating toilet seat device comprising control means for energizing the means, and provided with another heating means for heat insulation on the back surface of the toilet seat (for example, see Patent Document 2).
また、便座部と、便座部を加熱する発熱体と、便座部の温度を検出する温度検出部と、使用者の存在を検知する人体検知部と、制御部と、を備え、制御部は人体検知部により使用者の存在が検知された場合に発熱体への通電を行い、使用者が冷たいと感じない便座の最低温度である限界温度まで便座部の温度が第1の温度勾配で上昇するように第1の電力で第1の時間駆動した後、使用者が予め設定した便座設定温度よりも高い温度まで便座部の温度が第1の温度勾配よりも緩やかな第2の温度勾配で上昇するように第1の電力よりも小さい第2の電力で発熱体を第2の時間駆動する便座装置が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。 In addition, the toilet seat unit, a heating element that heats the toilet seat unit, a temperature detection unit that detects the temperature of the toilet seat unit, a human body detection unit that detects the presence of the user, and a control unit, the control unit is a human body When the presence of the user is detected by the detection unit, the heating element is energized, and the temperature of the toilet seat rises with a first temperature gradient to the limit temperature that is the lowest temperature of the toilet seat that the user does not feel cold. Thus, after driving for the first time with the first power, the temperature of the toilet seat rises to a temperature higher than the toilet seat set temperature preset by the user with a second temperature gradient that is gentler than the first temperature gradient. Thus, a toilet seat device is disclosed in which the heating element is driven for a second time with a second electric power smaller than the first electric power (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1によれば、便座の温度に応じて熱源であるヒータ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の温度を着座可能温度に到達できる。しかし、人体検知をしてから一定時間、ヒータに供給される電力の複数の通電率は、予め決定されており、人体検知時の便座温度に応じては決定されず、また人の入室のたびに高い一定の通電率の電力がヒータに供給される。従って、頻繁に人の出入りがある公共施設などに設置された便座装置、あるいは、家庭における通勤や通学のため、同一時間帯に連続的に使用される便座装置では、時間帯によって便座の温度が高くなり過ぎる問題がある。
However, according to
また、便座装置の便座温度制御は、着座可能温度(目標値)と便座検出温度(制御量)とを比較して、この比較値に基づき電源に電力を供給するフィードバック制御ではなく、オープンループ制御によってなされる。このため、ヒータに異常が生じても、通常通りヒータに電力が供給され、着座に快適な便座温度が得られない問題がある。 The toilet seat temperature control of the toilet seat device is not a feedback control that compares the seatable temperature (target value) with the toilet seat detection temperature (control amount) and supplies power to the power source based on this comparison value, but an open loop control. Made by. For this reason, even if an abnormality occurs in the heater, there is a problem that electric power is supplied to the heater as usual, and a comfortable toilet seat temperature for seating cannot be obtained.
また、特許文献2によれば、制御手段は、人体検知センサによりトイレット室に人が入ったことを検知すると、予め設定された便座の設定温度と人を検知した時点における便座温度との差異に応じて、環境温度との相関において、加熱手段であるヒータに電力が供給され、便座が急速加熱される。しかし、ヒータへの電力供給がなされるまでヒータ線は便座と同じ温度まで冷えているため、ヒータの電気抵抗が小さくなっており、通電開始時にヒータへ大電流が流れ、過電流になる。この過電流により、トイレット室内の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの通電が遮断される場合がある。
Further, according to
また、便座暖房の温度は、便座の検出温度がフィードバックされることなく、予め設定された電力のデューティ値に基づき、ヒータへの通電がオープンループ制御される。このため、ヒータに異常が生じても、通常通りヒータに電力が供給され、着座に快適な便座温度が得られない問題がある。 In addition, the temperature of the toilet seat heating is controlled by open-loop control of energization of the heater based on a preset duty value of electric power without feeding back the detected temperature of the toilet seat. For this reason, even if an abnormality occurs in the heater, there is a problem that electric power is supplied to the heater as usual, and a comfortable toilet seat temperature for seating cannot be obtained.
また、特許文献3によれば、制御部は、使用者の存在を検知すると便座の温度を検出し、この検出温度に対応するヒータ制御テーブルに基づいて発熱体への通電制御を行う。便座の温度制御はオープンループ制御で、フィードバック制御ではない。ヒータ制御テーブルは、トイレットルームの室温をある程度考慮したものであるが十分ではなく、また、人が便座に着座した際の体温を考慮していない。このため、便座の温度は便座設定温度からずれる問題がある。
Further, according to
また、特許文献1〜3では、上述したように、便座は、検出された便座温度をフィードバックすることなく、ヒータ制御テーブルに基づき昇温される。このため、ヒータに異常が生じても、通常通りヒータに電力が供給され、着座に快適な便座温度が得られない問題がある。さらに、ヒータに電力を供給する電源の電圧変動が生じると、便座の温度は便座設定温度に暖房されない問題がある。
In
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、便座に配備された発熱体に供給する電力をより適切に制御し、便座暖房開始時の過電流を抑制できる便座暖房装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a toilet seat heating apparatus that can more appropriately control power supplied to a heating element disposed in a toilet seat and suppress overcurrent at the start of toilet seat heating. With the goal.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、便座と、便座への人の接近を検知する入室検知手段と、便座に配備され便座を暖房する発熱体と、便座の温度を検知する温度検知手段と、発熱体に供給する電力をデューティ制御するコントローラと、入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、設定された便座暖房設定温度と温度検知手段により検知された便座検知温度に基づいて便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差をコントローラに出力し、一定時間経過後は、偏差と低減偏差のうちいずれか一方をコントローラに出力する偏差低減手段と、を備え、コントローラは、偏差低減手段の出力に基づき、発熱体に電力を供給するデューティを演算して、発熱体に供給する電力をデューティ制御する、ことである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
また、請求項2に記載の発明は、偏差低減手段は、入室検知手段による人の便座接近検知時の便座検知温度に基づいて、一定時間を設定する、ことである。
Further, the invention according to
また、請求項3に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度を便座暖房設定温度より低い暖房変動目標温度に低減するローパスフィルタと、低減された暖房変動目標温度から便座検知温度を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された低減偏差をコントローラに出力する、ことである。 According to a third aspect of the present invention, the deviation reducing means includes a low-pass filter for reducing the toilet seat heating set temperature to a heating fluctuation target temperature lower than the toilet seat heating set temperature, and the toilet seat detection temperature from the reduced heating fluctuation target temperature. And an adder that calculates the subtracted reduction deviation, and outputs the calculated reduction deviation to the controller.
また、請求項4に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度と便座検知温度との移動平均を算出する移動平均演算手段と、便座暖房設定温度から算出された移動平均を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された低減偏差をコントローラに出力する、ことである。
Further, in the invention described in
また、請求項5に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度と便座検知温度との加重移動平均を算出する加重移動平均演算手段と、便座暖房設定温度から算出された加重移動平均を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された低減偏差をコントローラに出力する、ことである。
The invention described in
また、請求項6に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度から温度検知手段により検知される便座検知温度を差引いた偏差を算出する加算器と、加算器に接続された初期偏差低減手段と、を備え、初期偏差低減手段は、便座暖房設定温度と、人の便座接近検知時以降に温度検知手段により検知された便座検知温度とに基づき、便座暖房設定温度から便座接近検知時と便座接近検知時以降のうちいずれか一方の便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差を出力する偏差低減器と、入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、偏差低減器から出力された低減偏差をコントローラに出力し、一定時間経過後は加算器により算出された偏差をコントローラに出力する切換スイッチと、を備える、ことである。
In the invention according to
また、請求項7に記載の発明は、便座と、便座への人の接近を検知する入室検知手段と、便座に配備され便座を暖房する発熱体と、便座の温度を検知する温度検知手段と、設定された便座の便座暖房設定温度から温度検知手段により検知された便座検知温度を差引いた偏差を演算して、出力する加算器と、加算器から出力された偏差に基づき、発熱体に供給する電力をデューティ制御するデューティの目標となる基本デューティを出力するコントローラと、入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、コントローラから出力される基本デューティを低減した初期低減デューティを出力し、一定時間経過後は、初期低減デューティと、コントローラから出力される基本デューティのうちいずれか一方を出力する初期デューティ低減手段と、を備え、初期デューティ低減手段の出力に基づき、発熱体に供給する電力をデューティ制御する、ことである。
Further, the invention described in
請求項1に記載の発明では、偏差低減手段は、入室検知手段による便座への人の接近が検知された時点(以後、便座接近検知時)から少なくとも一定時間までは、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さな低減偏差を算出し、コントローラへ出力する。これにより、便座接近検知時から少なくとも一定時間は、便座の暖房温度の目標値が便座暖房設定温度より低く、時間の経過に伴い連続的または段階的に変動する。そして、コントローラは、暖房温度の目標値の変動が考慮された低減偏差に基づき、発熱体(以下、ヒータ)に供給する電力のデューティを演算する。演算されたデューティに基づきヒータに供給する電力がデューティ制御され、この供給電力は前述の便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差に基づくデューティによる供給電力より少なくなるように低減される。従って、本発明の便座暖房装置は、便座接近検知時から少なくとも一定時間までは、便座暖房設定温度より低い目標温度に基づき低減された電力がヒータに供給され、便座暖房設定温度に基づいた電力より小さい。結果、電力供給開始時のヒータの温度が低く、電気抵抗が低い状態において生じる過電流を抑制でき、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断を防止できる。 In the first aspect of the present invention, the deviation reducing means detects the toilet seat from the set temperature of the toilet seat at least for a predetermined time from the time when the approach of the person to the toilet seat is detected by the entry detecting means (hereinafter, when the approach of the toilet seat is detected). A reduction deviation smaller than the deviation obtained by subtracting the detected temperature is calculated and output to the controller. Thereby, at least for a fixed time from the time when the toilet seat approach is detected, the target value of the heating temperature of the toilet seat is lower than the toilet seat heating set temperature and fluctuates continuously or stepwise as time passes. And a controller calculates the duty of the electric power supplied to a heat generating body (henceforth a heater) based on the reduction | deviation deviation which considered the fluctuation | variation of the target value of heating temperature. The electric power supplied to the heater is duty-controlled based on the calculated duty, and this supplied electric power is reduced to be less than the electric power supplied by the duty based on the deviation obtained by subtracting the toilet seat detection temperature from the toilet seat heating set temperature. Therefore, in the toilet seat heating device of the present invention, the electric power reduced based on the target temperature lower than the toilet seat heating set temperature is supplied to the heater from the time of the toilet seat approach detection to at least a certain time, and the electric power based on the toilet seat heating set temperature is small. As a result, it is possible to suppress overcurrent that occurs when the temperature of the heater at the start of power supply is low and the electrical resistance is low, and it is possible to prevent degradation of the performance of other electrical devices in the toilet room or interruption of the indoor breaker.
また、温度検知手段により検知された便座検知温度をフィードバックして、コントローラにより演算されたデューティに基づき、ヒータに電力を供給して便座の暖房がなされる。結果、本発明の便座暖房装置は、ヒータの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電力供給源の電圧変動に左右されずに便座を所定温度に暖房できる。 Further, the toilet seat detected temperature detected by the temperature detecting means is fed back, and the heater is heated by supplying power to the heater based on the duty calculated by the controller. As a result, the toilet seat heating device of the present invention can be controlled to an appropriate toilet seat temperature corresponding to a resistance change of the heater or an abnormality in the toilet seat temperature, and can be controlled by an environmental temperature such as the temperature of the toilet room, the body temperature of the user, or the power supply source. The toilet seat can be heated to a predetermined temperature without being affected by voltage fluctuations.
また、請求項2に記載の発明では、偏差低減手段により、便座への人の接近が検知された時の便座検知温度に基づいて一定時間が設定される。この一定時間の設定により、便座接近検知時から一定時間までは、ヒータの電気抵抗が低い状態であっても、ヒータの電気抵抗に適合した電流が通電され、一定時間以降はヒータの温度上昇により電気抵抗が高くなり急速に加熱するのに十分な大きさの電流を通電できる。結果、本発明の便座暖房装置は、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断を防止できる。 In the second aspect of the present invention, the fixed time is set based on the toilet seat detection temperature when the approach of the person to the toilet seat is detected by the deviation reducing means. By setting this fixed time, a current suitable for the electrical resistance of the heater is applied from the time of detection of approaching the toilet seat to the fixed time, even if the electrical resistance of the heater is low. The electric resistance becomes high, and a current large enough to heat rapidly can be applied. As a result, the toilet seat heating device of the present invention can prevent the performance degradation of other electrical devices in the toilet room or the interruption of the indoor breaker.
また、請求項3に記載の発明では、ローパスフィルタから出力される暖房変動目標温度は、便座暖房設定温度より低く、時間の経過と共に便座暖房設定温度に漸近し、そして時間の経過と共に変化する便座の暖房温度の目標値である。これにより、加算器により算出され、暖房変動目標温度から便座検知温度を差引いた低減偏差は、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さい。この低減偏差がコントローラに伝達される。
In the invention according to
また、請求項4に記載の発明では、移動平均演算手段から出力される便座温度の移動平均は、便座暖房設定温度より温度が低く、時間の経過と共に便座暖房設定温度に漸近し、そして時間の経過と共に変化する便座の暖房温度の目標値である。これにより、加算器より算出され、移動平均演算手段で算出した便座温度の移動平均から便座検知温度を差引いた低減偏差は、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さい。この低減偏差がコントローラに伝達される。
In the invention according to
また、請求項5に記載の発明では、加重移動平均演算手段から出力される便座温度の移動平均は、便座暖房設定温度より温度が低く、時間の経過と共に便座暖房設定温度に漸近し、そして時間の経過と共に変化する便座の暖房温度の目標値である。これにより、加算器より算出され、加重移動平均演算手段で算出した便座温度の移動平均から便座検知温度を差引いた低減偏差は、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さい。この低減偏差がコントローラに入力される。
In the invention according to
また、請求項6に記載の発明では、便座接近検知時から一定時間までは、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差が、初期偏差低減手段の偏差低減器により出力され、コントローラに伝達される。これにより、便座接近検知時からの一定時間は、便座の暖房温度の目標値が便座暖房設定温度より低い温度になる。
In addition, in the invention described in
また、一定時間経過後は、コントローラには、加算器により便座暖房設定温度から便座検知温度が差引かれた偏差が伝達されるので、フィードバック制御系が形成される。結果、本発明の便座暖房装置は、ヒータの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電力供給源の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度に暖房できる。 Further, after a predetermined time has elapsed, the controller transmits a deviation obtained by subtracting the toilet seat detection temperature from the toilet seat heating set temperature by the adder, so that a feedback control system is formed. As a result, the toilet seat heating device of the present invention can be controlled to an appropriate toilet seat temperature corresponding to a resistance change of the heater or an abnormality in the toilet seat temperature, and can be controlled by an environmental temperature such as the temperature of the toilet room, the body temperature of the user, or the power supply source. The toilet seat can be heated to the toilet seat heating set temperature without being affected by the voltage fluctuation.
また、請求項7に記載の発明では、加算器により算出された便座暖房設定温度と便座検知温度との偏差が、コントローラに入力される。コントローラは、入力された偏差に基づき、発熱体(ヒータ)への供給電力を制御するデューティの目標となる基本デューティを演算して、初期デューティ低減手段に出力する。初期デューティ低減手段は、便座接近検知時から少なくとも一定時間までは、基本デューティを低減した低減デューティを出力し、この低減デューティに基づき供給電力がデューティ制御され、ヒータに電力が供給される。従って、便座接近検知時から少なくとも一定時間までの低減デューティに基づく供給電力は、基本デューティに基づく供給電力より少ない。結果、ヒータへの電力供給の初期にヒータの温度が低く、電気抵抗が低い状態において生じる過電流が抑制され、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断を防止できる。
In the invention according to
また、温度検知手段により検知された便座検知温度を加算器にフィードバックし、加算器により便座暖房設定温度と便座検知温度との偏差が算出される。算出された偏差は、順次、コントローラ、初期デューティ低減手段へ伝達され、初期デューティ低減手段から出力されるデューティに基づき、ヒータに電力が供給されて、便座が便座暖房設定温度に暖房される。従って、便座検知温度をフィードバックして便座温度を制御するフィードバック制御系が形成される。結果、本発明の便座暖房装置は、ヒータの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電力供給源の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度に暖房できる。 Further, the toilet seat detection temperature detected by the temperature detection means is fed back to the adder, and the adder calculates the deviation between the toilet seat heating set temperature and the toilet seat detection temperature. The calculated deviation is sequentially transmitted to the controller and the initial duty reduction means, and electric power is supplied to the heater based on the duty output from the initial duty reduction means, so that the toilet seat is heated to the toilet seat heating set temperature. Therefore, a feedback control system for controlling the toilet seat temperature by feeding back the toilet seat detection temperature is formed. As a result, the toilet seat heating device of the present invention can be controlled to an appropriate toilet seat temperature corresponding to a resistance change of the heater or an abnormality in the toilet seat temperature, and can be controlled by an environmental temperature such as the temperature of the toilet room, the body temperature of the user or the power supply source The toilet seat can be heated to the toilet seat heating set temperature without being affected by the voltage fluctuation.
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施例1)
図1は実施例1〜5に係る暖房便座の斜視図であり、図2は図1の便座部を下側からみた分解斜視図である。図3は図2の便座の裏面に接着したヒータ部の説明図であり、下側から視た図である。
Example 1
FIG. 1 is a perspective view of a heating toilet seat according to Examples 1 to 5, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the toilet seat portion of FIG. 1 as viewed from below. FIG. 3 is an explanatory view of the heater unit bonded to the back surface of the toilet seat of FIG. 2 and is a view seen from below.
暖房便座100は、便座部2と、本体部7と、便座部2と本体部7とに跨り配備された便座暖房装置1と、を備える。便座部2は、金属で成形された便座2aと、下部便座カバー2bと、便座2aと下部便座カバー2bとの間に設置されたヒータ部3と、を備える。ヒータ部3は、線状のヒータ(発熱体)3aと、ヒータ3aを挟着する絶縁フィルムを備えた金属箔3b、3bと、により構成され、便座2aの裏面2cに接着される。尚、ヒータ部3は、エッチングまたは印刷処理により金属箔をパターン化した発熱抵抗体を絶縁フィルムで挟着しても良い。
The
便座暖房装置1は、便座2aと、ヒータ3aと、ヒータ部3に設置され便座2aの温度を検知するサーミスタ(温度検知手段)4と、便座への人の接近を検知する入室検知手段5と、本体部7に収納され便座温度を制御する制御部6と、を備える。尚、本実施例では、制御部6は本体部7の内部に設置されているが、本体部7の内部以外、例えば、トイレット室の壁などに設置されるリモートコントローラに配設されても良い。
The toilet
サーミスタ4はヒータ部3の下面の金属箔3bに取付けられ、便座2aの温度はヒータ部3を介在してサーミスタ4により検知される(図3)。ここで、サーミスタ4の検知温度TSを便座2aの温度(以後、便座検知温度TS)とする。
The
入室検知手段5は、トイレット室に人が入室する際など、便座2aへの人の接近を検知するものであり、焦電型赤外線センサあるいは反射型赤外線センサなどの人体検知センサが使用される。本実施例では、暖房便座100の本体部7の図1における左上側角部に設けられる。焦電型赤外センサは対象物である人が動くとオン信号を発生し、反射型赤外センサは人から反射された赤外線を検出してトイレット室に人が入室したことを検知する。また、人体検知センサに代えて、使用者のトイレット室への踏み込みを検知するスイッチ、例えば、トイレット室のドアの開閉に連動してオン・オフするスイッチを使用しても良い。あるいは、便座上蓋(図示せず)の開閉を検知するスイッチでも良い。
The entrance detection means 5 detects the approach of a person to the
図4は、予め設定された便座暖房設定温度T0を目標値(入力)とし、制御量(出力)を便座検知温度TSとする便座暖房装置1の暖房便座制御系のブロック線図B1である。ブロック線図B1は、制御部6に配設した偏差低減手段9およびコントローラ10と、ヒータ回路40と、サーミスタ4と、により形成される。偏差低減手段9は、ローパスフィルタ20(以後、LPF20)と、加算器8と、により構成される。ヒータ回路40は、便座2aの裏面に接着されたヒータ部3のヒータ3aと、制御部6に配設され、後述するコントローラ10から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするトライアックなどのスイッチ41と、を備え、電源(例えば、50Hzの単相交流電源)42に接続される。
4, the toilet seat heating set temperature T 0 to a preset target value (input), the control amount (output) at seat detected temperature T S to the toilet
ローパスフィルタ20は、入室検知手段5によりトイレット室への人の入室が検知された時点以降、予め設定された便座暖房設定温度T0を低減して、便座暖房設定温度T0より低い温度の暖房変動目標値T1を出力する。暖房変動目標値T1は、時間の経過と共に便座暖房設定温度T0に漸近する。そして、暖房変動目標値T1は、各時点における便座2aの暖房温度の目標値になる。
The low-
加算器8は、便座検知温度TSがフィードバックされるサミングポイントであり、暖房変動目標値T1と便座検知温度TSを入力とし、暖房変動目標値T1から便座検知温度TSを差引いた低減偏差ΔT1S(=T1−TS)を算出し、出力する。そして、この出力は、コントローラ10に伝達(出力)される(図6)。
The
コントローラ10は、伝達された低減偏差ΔT1Sをオーバーシュート抑制制御(例えば、PID制御)して便座検知温度TSのオーバーシュートを抑制しつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給する電源42の電力(例えば、50Hzの交流電力)の適正な通電率のデューティを出力する。このデューティに基づき、ヒータ3aに供給される電力がデューティ制御される。即ち、出力されたデューティに基づき、制御部6に設けたゼロクロス検知部(図示せず)により供給電力の通電が位相制御されるように、ヒータ3aに電力を供給・停止するスイッチ41のオン・オフ信号が出力される。
The
以上により、ブロック線図B1は、LPF20に入力された便座暖房設定温度T0の出力、即ち暖房変動目標温度T1と、フィードバックされたサーミスタ4の検知温度TSとの低減偏差ΔT1Sがコントローラ10に入力され、コントローラ10から出力されるデューティに基づいて、電源42の電力がヒータ3aに適正な通電率で供給され、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房されるフィードバック制御系を形成している。
By the above, the block diagram B1, the controller output of the toilet seat heating set temperature T 0 which is input to the
次に、本発明の実施例1に係る便座暖房装置1の作動と効果について説明する。図5は、便座暖房装置1の便座2aの暖房・保温制御フロー図である。ここで、Step1〜Step8は便座2aを暖房する各ステップであり、Step1、およびStep9〜Step11は便座2aを保温する各ステップである。便座暖房の制御が開始されると、以下の各Stepが順次実施される。
Next, the operation and effect of the toilet
(Step1)
入室検知手段5により便座2aに人が接近したか(トイレット室に人が入室したか)が検知される。トイレット室に人が入室した場合は、入室検知手段5がオンになりStep2へ進む。未入室の場合は、入室検知手段5がオフでStep9へ進む。
(Step 1)
Whether the person approaches the
(Step2)
サーミスタ4により便座検知温度TSが検知され、Step3へ進む。
(Step 2)
Toilet seat detected temperature T S is detected by the
(Step3)
ユーザが予め設定した便座暖房設定温度T0が確認され、Step4へ進む。尚、便座暖房設定温度T0は、例えば、(高40℃、中38℃、低36℃)の三つのいずれかの温度に設定できる。
(Step 3)
The toilet seat heating set temperature T 0 preset by the user is confirmed, and the process proceeds to
(Step4)
便座暖房設定温度T0がLPF20に入力され、便座暖房設定温度T0より低い温度に低減された暖房変動目標温度T1がLPF20から出力され、Step5へ進む。
(Step 4)
The toilet seat heating set temperature T 0 is input to the
(Step5)
暖房変動目標温度T1と、サーミスタ4により検知される便座検知温度TSとの低減偏差ΔT1S(=T1−TS)が加算器8により演算され、コントローラ10に出力される。次に、Step6へ進む。
(Step 5)
A reduction deviation ΔT 1S (= T 1 −T S ) between the heating fluctuation target temperature T 1 and the toilet seat detection temperature T S detected by the
(Step6)
コントローラ10に出力された低減偏差ΔT1S基づき、コントローラ10はPID制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給する電力のデューティをヒータ回路40に出力する。次に、Step7へ進む。
(Step 6)
Based on the reduction deviation ΔT 1S output to the
尚、PID制御は、低減偏差ΔT1Sが演算式{KP(ΔT1S)+KDs(ΔT1S)+KI(ΔT1S)/s}で示されるように比例、積分、そして微分される。ここで、sはラプラス演算子で時間微分を示し、1/sは時間積分を示す。KP、KI、KDは、定数で、それぞれPID制御の比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。 In the PID control, the reduction deviation ΔT 1S is proportional, integrated, and differentiated as shown by the arithmetic expression {K P (ΔT 1S ) + K D s (ΔT 1S ) + K I (ΔT 1S ) / s}. Here, s is a Laplace operator and represents time differentiation, and 1 / s represents time integration. K P , K I , and K D are constants, which are a proportional gain, an integral gain, and a differential gain of PID control, respectively.
(Step7)
入室検知手段5により、人がトイレット室より退室したかが検知される。退室の場合は、入室検知手段5がオフになり、Step8へ進む。在室の場合は、入室検知手段5のオン状態が継続され、Step4へ戻り、便座2aの暖房が継続される。
(Step 7)
Whether the person leaves the toilet room is detected by the entrance detection means 5. In the case of leaving the room, the room
(Step8)
ヒータ部3のタイマ(図示せず)が作動され、タイマの作動開始から60秒間まではStep7に戻る。60秒間、人がトイレット室に在室していないことが検知されると、人がトイレット室より退室したことが判断され、便座暖房制御が終了する。
(Step 8)
A timer (not shown) of the
(Step9)
前述したようにStep1での入室検知手段5がオフの場合であり、サーミスタ4により便座温度が検知され、Step10へ進む。
(Step 9)
As described above, the entrance detection means 5 at
(Step10)
サーミスタ4により、便座2aの温度が、予め設定された便座保温設定温度TC(例えば、15℃)以下であるかが検知される。便座保温設定温度TC以下である場合は、Step11へ進む。便座保温設定温度TCを超える場合は、Step1へ戻る。
(Step 10)
The
(Step11)
便座2aが、予め設定された便座保温設定温度TC(例えば、15℃)に保温される。この場合、便座便座暖房制御と同様に、入力された便座保温設定温度TCはLPF20により低減される。そして、加算器8により保温変動目標温度T2と、サーミスタ4により検知された便座検知温度TSと、の低減偏差ΔT2S(=T2−TS)が算出され、コントローラ10に出力される。そして、出力された低減偏差ΔT2Sに基づき、コントローラ10はPID制御をしつつ、便座温度が便座保温設定温度TCになるように制御して、ヒータ3aに供給する保温のための供給電力のデューティをヒータ回路40に出力する。このデューティに基づいてスイッチ41のオン・オフが繰返され、ヒータ3aに電源42の電力が適正な通電率で供給され、便座2aが保温され、便座保温制御が終了する。
(Step 11)
The
便座暖房・保温の制御が終了すると、予め設定された時間間隔で、再び便座暖房・保温制御の各ステップが繰返される。 When the toilet seat heating / warming control ends, the steps of toilet seat heating / warming control are repeated again at preset time intervals.
尚、便座2aの保温のブロック線図は、図示していないが、図4のブロック線図B1に基づいて保温がなされる。この場合、ブロック線図B1における便座暖房設定温度T0の入力が、便座保温設定温度TCの入力に入れ代わる。便座暖房設定温度T0の入力と、保温設定温度TCの入力の切換えは、制御部6に配備した切換スイッチ(図示せず)により行われる。
In addition, although the block diagram of heat insulation of the
図6は、便座2aの暖房時の暖房変動目標温度T1、便座検知温度(サーミスタ4の検知温度)TS、およびヒータ3aへの供給電力Wの経過を示す。図中、W0はAC100Vの電源42の定格出力を示し、TS1は入室検知時の便座検知温度を示す。
FIG. 6 shows the progress of the heating fluctuation target temperature T 1 during heating of the
LPF20にステップ状の便座暖房設定温度T0が入力されると、LPF20により便座暖房設定温度T0に含まれる低い周波成分が通過され、高い周波数成分は低減されて、暖房変動目標温度T1がLPF20から出力される(図4、図5のStep4)。これにより、図6に示すように、暖房変動目標温度T1は、初期の立ち上がり時、ステップ状に立ち上がらず、時間の経過と共に滑らかに増加しながら立ち上がる。便座暖房設定温度T0がLPF20に入力されてから時間t2(例えば、1.5秒)まで、暖房変動目標温度T1は便座暖房設定温度T0に比べて低い。時間t2以降では、時間の経過と共に暖房変動目標温度T1は便座暖房設定温度T0に漸近しながら、便座暖房設定温度T0とほぼ同じになる。前述したように、暖房変動目標温度T1は、各時点における便座2aの暖房温度の目標値であり、この目標値は時間の経過と共に変化する。
When the step-like toilet seat heating set temperature T 0 is input to the
ヒータ3aに供給される電力(以下、供給電力)は、人の入室検知時から時間t1(例えば、0.8秒)まで、適正なデューティの下スイッチ41のオン・オフが繰返され、時間の経過と共に増加しながら立ち上がる。t1時点では、入室検知と比べて、ヒータ3aの温度は充分高くなり、電気抵抗が増大する。そして、入室検知時から時間t1後に、電源42の定格出力W0(W)がヒータ3aに供給される。入室検知時から時間t3(例えば、2.3秒)以降は、徐々に供給電力が低減される。この電力低減により、便座検知温度TSのオーバーシュートが抑制され、入室検知時から時間t4(例えば、3.3秒)後では、便座2aは目標温度である便座暖房設定温度T0にほぼ到達する。
Electric power supplied to the
ここで、図6の時間t0は、入室検知時の便座検知温度に基づいて偏差低減手段9により設定される一定時間である。具体的には、一定時間t0は、便座検出温度TS1に対応して、制御部6のゼロクロス検知部によって商用電源(例えば、AC50Hz100V)のゼロクロス回数で設定される。この一定時間t0は、過電流を抑制するために設定され、入室検知時から一定時間t0では、ヒータ3aが十分に温まらず、電気抵抗が低い状態であるので、低い抵抗値に適合した適性値の電流がヒータ3aに通電される。一定時間以降はヒータ3aの温度上昇により電気抵抗が高くなり急速に加熱するのに十分な大きさの電流をヒータ3aに通電できる。
Here, time t 0 in FIG. 6 is a fixed time set by the
以上により、人の入室検知時から一定時間t0では、暖房変動目標温度T1は便座暖房設定温度T0に比べて充分に低いので、暖房変動目標温度T1から便座検知温度TSを差引いた低減偏差ΔT1Sは、便座暖房設定温度T0からから便座検知温度TSを差引いた偏差ΔT0Sより小さい。入室検知時から一定時間t0では、暖房変動目標温度T1が滑らかに増加しながら立ち上がるので、便座暖房開始の立ち上がり時における供給電力のデューティは、図6に示すように、供給電力が徐々に増加するようにコントローラ10から出力される。従って、本実施例の便座暖房装置1は、通電開始時、ヒータ3aの温度が低く、電気抵抗が小さい状態において、ヒータ3aの通電開始時の突入電流は小さく抑えられ、過電流が抑制される。結果、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断が防止できる。
As described above, the heating fluctuation target temperature T 1 is sufficiently lower than the toilet seat heating set temperature T 0 at a certain time t 0 from the time when a person enters the room, so the toilet seat detection temperature T S is subtracted from the heating fluctuation target temperature T 1. was reduced deviation [Delta] T 1S is the deviation [Delta] T 0S smaller than minus the toilet seat heating set temperature T 0 Karakara seat detected temperature T S. In a certain time t 0 from the time of entrance detecting, with heating varies the target temperatures T 1 rises with increased smoothly, the duty of the supply power at the time of rising of the start toilet seat heating, as shown in FIG. 6, the supply power gradually It is output from the
また、前述したように、本発明の便座暖房装置1は、便座検知温度TSがフィードバックされ、便座温度が制御されるフィードバック制御系が形成されている。従って、従来技術の供給電力と出力時間とをマップ化した便座暖房装置に比べて、本実施例の便座暖房装置1は、ヒータ3aの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電源42の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度T0に暖房できる。
Further, as described above, the toilet
さらに、コントローラ10に伝達された偏差ΔT1Sは、コントローラ10により、例えば、PID制御などのオーバーシュート抑制制御がなされ、便座検知温度TSのオーバーシュートが抑制され、短時間に便座検知温度TSが目標温度に到達する。以上により、本実施例の便座暖房装置1は、少ない電力で、且つ短時間に便座2aを便座暖房設定温度に暖房できる。
Further, the deviation ΔT 1S transmitted to the
(実施例2)
図7は、本発明に係る便座暖房装置1(図1)の便座2aを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図7に示すように、本実施例の便座暖房装置1の便座暖房制御系のブロック線図B2は、図4のブロック線図B1のLPF20が移動平均演算手段21に置換わる。即ち、ブロック線図B2は、制御部6(図1)に配設した偏差低減手段9aおよびコントローラ11と、ヒータ回路40と、サーミスタ(温度検知手段)4と、により形成される。ヒータ回路40は、便座2aの裏面に接着したヒータ部3のヒータ3a(発熱体)と、制御部6に配設され、コントローラ11から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ41と、を備え、電源42に接続される。偏差低減手段9aは、移動平均演算手段21と加算器8と、により構成される。
(Example 2)
FIG. 7 is a block diagram of a toilet seat heating control system for heating the
そして、ブロック線図B2は、便座暖房設定温度T0を便座暖房の目標値(入力)、制御量(出力)を便座検知温度TSNとし、便座検知温度TSNを加算器8にフィードバックして、コントローラ11から出力されるデューティに基づき、ヒータ3aに電力が供給されて、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房されるフィードバック制御系よりなる。便座検知温度TSNは、サーミスタ4により所定の時間間隔Δtで検知される便座温度であり、Nは、N=1、2、・・・である。
The block diagram B2, the target value of the toilet seat heating set temperature T 0 seat heating (input), the control amount (output) and the toilet seat detected temperature T SN, by feeding back the seat detected temperature T SN to the
移動平均演算手段21の入力は、予め設定された便座暖房設定温度T0と、トイレット室へ人が入室した時にサーミスタ4により検知される便座検知温度TS1である。移動平均演算手段21の出力は、便座暖房設定温度T0と入室時に検知される便座検知温度TS1とで順次、移動平均演算手段21により算出される移動平均である。即ち、入室検知手段5により人の入室が検知されると、移動平均演算手段21により、順次、便座暖房設定温度T0と入室時に検知される便座検知温度TS1との移動平均T0S1(=(T0+TS1)/2))、便座暖房設定温度T0と移動平均T0S1との移動平均T0S2(=(T0+T0S1)/2))、・・・便座暖房設定温度T0と移動平均T0S(N−1)との移動平均T0SN(=(T0+T0S(N−1))/2))が、順次、算出され、所定の時間間隔Δtで移動平均演算手段21から暖房変動目標値として出力される。
The input of the moving average calculation means 21 is a preset toilet seat heating set temperature T 0 and a toilet seat detection temperature T S1 detected by the
そして、移動平均演算手段21から出力された移動平均T0S1、T0S2、・・・T0SNは加算器8に入力され、加算器8により、これらの離散した移動平均T0S1、T0S2、・・・T0SNから便座検知温度TS1、TS2、・・・T0SNが、各々差引かれて離散した減少偏差ΔTM1、ΔTM2、・・・ΔTMNが算出される。算出された減少偏差ΔTM1、ΔTM2、・・・ΔTMNがコントローラ11に入力される。コントローラ11は、例えば、PID制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給される電力の適正なデューティをヒータ回路40に出力する。このデューティに基づき、ヒータ3aへの供給電力がデューティ制御され、ヒータ3aに適正な通電率で電力が供給され、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房される。
Then, the moving averages T 0S1 , T 0S2 ,... T 0SN output from the moving average calculating means 21 are input to the
暖房変動目標値である移動平均T0S1、T0S2、・・・T0SNは、便座暖房設定温度T0より小さく、便座2aの暖房温度の目標値であり、入室検知時から一定時間t0において徐々に増加し、時間の経過と共に変化しながら便座暖房設定温度T0に漸近する。従って、前述した減少偏差ΔTM1、ΔTM2、・・・ΔTMNは、便座暖房設定温度T0から便座検知温度TSを差引いた偏差ΔT0S(=T0−TS)より小さくなる。
The moving averages T 0S1 , T 0S2 ,... T 0SN that are the heating fluctuation target values are smaller than the toilet seat heating set temperature T 0 and are the target values of the heating temperature of the
以上により、本実施例の便座暖房装置1は、実施例1の便座暖房装置1と同じ作用に基づき、同じ効果を生じる。
As described above, the toilet
(実施例3)
図8は、本発明に係る便座暖房装置1(図1)の便座2aを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図8に示すように、本実施例の暖房装置1の便座暖房制御系のブロック線図B3は、ブロック線図B2(図7)の移動平均演算手段21が加重移動平均演算手段22に置換わる。即ち、便座暖房装置1の便座暖房制御系のブロック線図B3は、制御部6(図1)に配設した偏差低減手段9bおよびコントローラ12と、ヒータ回路40と、サーミスタ(温度検知手段)4と、により形成される。ヒータ回路40は、便座2aの裏面に接着したヒータ部3のヒータ3a(発熱体)と、制御部6に配設され、コントローラ12から出力される供給電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ41と、を備え、電源42に接続される。偏差低減手段9bは、加重移動平均演算手段22と加算器8と、により構成される。
Example 3
FIG. 8 is a block diagram of a toilet seat heating control system for heating the
そして、ブロック線図B3は、便座暖房設定温度T0を便座暖房の目標値(入力)、制御量(出力)を便座検知温度TSNとし、便座検知温度TSNを加算器8にフィードバックして、コントローラ12から出力されるデューティに基づき、ヒータ3aに電力が供給されて、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房されるフィードバック制御系よりなる。便座検知温度TSNは、サーミスタ4により所定の時間間隔Δtで検知される便座温度であり、Nは、N=1、2、・・・である。
The block diagram B3 shows that the toilet seat heating set temperature T 0 is the target value (input) of the toilet seat heating, the control amount (output) is the toilet seat detection temperature T SN , and the toilet seat detection temperature T SN is fed back to the
加重移動平均演算手段22の入力は、予め設定された便座暖房設定温度T0と、トイレット室へ人が入室した時にサーミスタ4により検知される便座検知温度TS1である。加重移動平均演算手段22の出力は、便座暖房設定温度T0と入室時に検知される便座検知温度TS1とで順次、加重移動平均演算手段22により算出される加重移動平均である。
The inputs of the weighted moving average calculating means 22 are a preset toilet seat heating temperature T 0 and a toilet seat detection temperature T S1 detected by the
即ち、加重移動平均演算手段22により、順次、便座暖房設定温度T0と入室時に検知される便座検知温度TS1との加重移動平均T0SW1(=(T0+1×TS1)/2)、便座暖房設定温度T0と加重移動平均T0SW1との加重移動平均T0SW2(=(T0+2×T0SW1)/(2+1))、・・・便座暖房設定温度T0と加重移動平均T0SW(N−1)との加重移動平均T0SWN(=(T0+N×T0SW(N−1))/(2+N−1))が、順次、算出され、所定の時間間隔Δtで加重移動平均演算手段22から暖房変動目標値として出力される。 That is, the weighted moving average calculating means 22 sequentially calculates the weighted moving average T 0SW1 (= (T 0 + 1 × T S1 ) / 2) between the toilet seat heating set temperature T 0 and the toilet seat detection temperature T S1 detected when entering the room. weighted moving average T with the toilet seat heating set temperature T 0 and the weighted moving average T 0SW1 0SW2 (= (T 0 + 2 × T 0SW1) / (2 + 1)), ··· toilet seat heating set temperature T 0 and weighted moving average T 0SW (N-1) and the weighted moving average T 0SWN of (= (T 0 + N × T 0SW (N-1)) / (2 + N-1)) are sequentially calculated, weighted moving average at a predetermined time interval Δt It is output from the computing means 22 as a heating fluctuation target value.
そして、加重移動平均演算手段22から出力された加重移動平均T0SW1、T0SW2、・・・T0SWNが加算器8に入力され、加算器8により、これらの離散した加重移動平均T0SW1、T0SW2、・・・T0SWNから便座検知温度TS1、TS2、・・・TSNが、各々差引かれて離散した減少偏差ΔTW1、ΔTW2、・・・ΔTWNが算出される。算出された減少偏差ΔTW1、ΔTW2、・・・ΔTWNがコントローラ12に入力される。コントローラ12は、例えば、PID制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給される電力の適正なデューティをヒータ回路40に出力する。このデューティに基づき、ヒータ3aへの供給電力がデューティ制御され、ヒータ3aに適正な通電率で電力が供給され、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房される。
Then, the weighted moving averages T 0SW1 , T 0SW2 ,... T 0SWN output from the weighted moving average calculating means 22 are input to the
暖房変動目標値である加重移動平均T0SW1、T0SW2、・・・T0SWNは、便座暖房設定温度T0より小さく、便座2aの暖房温度の目標値であり、入室検知時から一定時間t0において徐々に増加し、時間の経過と共に変化しながら便座暖房設定温度T0に漸近する。従って、前述した減少偏差ΔTW1、ΔTW2、・・・ΔTWNは、便座暖房設定温度T0から便座検知温度TSを差引いた偏差ΔT0S(=T0−TS)より小さくなる。
The weighted moving averages T 0SW1 , T 0SW2 ,... T 0SWN which are the heating fluctuation target values are smaller than the toilet seat heating set temperature T 0 and are the target values of the heating temperature of the
以上により、本実施例の便座暖房装置1は、実施例1の便座暖房装置1と同じ作用に基づき、同じ効果を生じる。
As described above, the toilet
尚、実施例2および3は、図5の暖房・保温制御フロー図が適用できる。 In Examples 2 and 3, the heating / heat retention control flowchart of FIG. 5 can be applied.
(実施例4)
図9は、本発明に係る便座暖房装置1(図1)の便座2aを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図9に示すように、本実施例の便座暖房装置1の便座暖房制御系のブロック線図B4は、制御部6(図1)に配設した偏差低減手段9cおよびコントローラ13と、ヒータ回路40と、サーミスタ4(温度検知手段)と、により形成される。ヒータ回路40は、便座2aの裏面に接着したヒータ部3のヒータ3a(発熱体)と、制御部6に配設され、コントローラ13から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ41と、を備え、電源42に接続される。
Example 4
FIG. 9 is a block diagram of a toilet seat heating control system for heating the
ブロック線図B4は、図4のブロック線図B1のLPF20が除去され、加算器8とコントローラ13との間に初期偏差低減手段30が設けられる。そして、ブロック線図B4は、便座暖房設定温度T0を便座暖房の目標値(入力)、制御量(出力)を便座検知温度TSとし、便座検知温度TSを加算器8にフィードバックして、加算器8から出力される偏差ΔT0S(=T0−TS)をコントローラ13へ伝達して、コントローラ13から出力されるデューティに基づき、ヒータ3aに電力を供給して便座2aを暖房するフィードバック制御系よりなる。
In the block diagram B4, the
偏差低減手段9cは、加算器8と初期偏差低減手段30により構成される。初期偏差低減手段30は、偏差低減器31、タイマ32、および切換スイッチ33を備える。タイマ32は、切換スイッチ33を切換える一定時間t0が設定される。そして、入室検知手段5による人の入室の検知時からタイマ32に設定された一定時間t0までは、切換スイッチ33は、接点aが接点cに接続され、一定時間t0経過後は、接点bが接点cに接続される。
The
一定時間t0は、前述したように、入室検知時の便座検知温度に基づいて偏差低減手段9cにより設定される。 Certain time t 0, as described above, is set by the deviation reducing means 9c based on the toilet seat temperature detected at the time of entrance detecting.
偏差低減器31は、便座暖房設定温度T0と、人が入室した時にサーミスタ4により検知される便座検知温度TS1との偏差ΔT0S1=(T0−TS1)より小さな低減偏差ΔT(例えば、一定値の温度差、時間に対して階段状に変化する温度差、時間に比例した温度差あるいは移動平均温度など)を発生し、出力する。この場合は、偏差低減器31は関数発生器として作用する。
The
あるいは、偏差低減器31は、便座暖房設定温度T0と、人が入室した時からサーミスタ4により検知される便座検知温度TSとの偏差ΔT0S=(T0−TS)より小さな低減偏差ΔTを演算し、出力する。この場合は、偏差低減器31は、例えば、ローパスフィルタとして作用する。いずれの場合も、偏差低減器31は、人が入室した時点から一定時間t0、即ち、切換スイッチ33の接点aが接点cに接続された間は、低減偏差ΔTをコントローラ13へ伝達する。
Alternatively, the
前述のいずれの場合においても、偏差低減器31から出力される低減偏差ΔTは、偏差ΔT0S1より小さいので、入室時からの一定時間t0までは、便座2aの暖房温度の目標値は便座暖房設定温度T0より低い温度になる。
In any of the above cases, the reduction deviation ΔT output from the
上記の暖房温度の目標値の情報を含んだ低減偏差ΔTは、コントローラ13に伝達される。コントローラ13は、例えば、PID制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給される電力の適正なデューティをヒータ回路40に出力する。このデューティに基づきヒータ3aへの供給電力がデューティ制御される。
The reduction deviation ΔT including information on the target value of the heating temperature is transmitted to the
以上により、人の入室検知時点から一定時間t0までは、便座暖房温度の目標値が便座暖房設定温度T0より低く設定された状態であるので、供給電力は、便座暖房温度の目標値が便座暖房設定温度T0の場合に比べて小さくなる。従って、本実施例の便座暖房装置1は、ヒータ3aの通電開始時の突入電流は小さく抑えられ、過電流が抑制される。結果、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断が防止できる。
As described above, since the target value of the toilet seat heating temperature is set lower than the toilet seat heating set temperature T 0 from the time when the person's entry is detected until the predetermined time t 0 , the supply power has the target value of the toilet seat heating temperature. Compared to the case of the toilet seat heating set temperature T 0 , it becomes smaller. Therefore, in the toilet
一定時間t0経過後、即ち、切換スイッチ33の接点bが接点cに接続され、便座暖房温度の目標値は便座暖房設定温度T0になる。そして、加算器8により、便座暖房設定温度T0と便座検知温度TSとの偏差ΔT0S(=T0−TS)が算出されて、偏差ΔT0Sがコントローラ13へ伝達される。伝達された偏差ΔT0Sに基づき、コントローラ13は、PID制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給する電力の適正なデューティをヒータ回路40に出力する。このデューティに基づき、ヒータ3aに適正な通電率の電力が供給され、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房される。これにより、一定時間t0経過後は、本実施例の便座暖房装置1はサーミスタ4により検知された便座検知温度TSが加算器8にフィードバックされ、便座2aを暖房するフィードバック制御系が形成される。また、偏差低減器31が、例えば、ローパスフィルタとして機能する場合も、本実施例の便座暖房装置1は、サーミスタ4により検知された便座検知温度TSがフィードバックされ、便座2aを暖房するフィードバック制御系が形成される。
After a certain time t 0 has elapsed, that is, the contact b of the changeover switch 33 is connected to the contact c, and the toilet seat heating temperature target value becomes the toilet seat heating set temperature T 0 . Then, the
以上により、本実施例の便座暖房装置1は、ヒータ3aの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電源42の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度T0に暖房できる。
As described above, the toilet
また、コントローラ13に入力された低減偏差ΔTおよび偏差ΔT0Sは、コントローラ13により、例えば、PID制御などのオーバーシュート抑制制御がなされ、便座検知温度TSのオーバーシュートが抑制され、短時間に便座検知温度TSが便座暖房設定温度T0に到達する。結果、本実施例の便座暖房装置1は、少ない電力で、且つ短時間に便座2aを所定温度に暖房できる。
Further, the reduction deviation ΔT and the deviation ΔT 0S input to the
尚、本実施例の便座暖房装置1のブロック線図B4は、加算器8とコントローラ13との間に初期偏差低減手段30が設けられているが、これに限定されることはない。即ち、初期偏差低減手段30に代わって、例えば、加算器8とコントローラ13との間に実施例1のローパスフィルタ、実施例2の移動平均演算手段、実施例3の加重移動平均演算手段のうちいずれか一つを設けても良い。
In addition, although the block diagram B4 of the toilet
図10は、加算器8とコントローラ13との間にローパスフィルタ23を設けた本発明の暖房装置1の便座暖房制御系のブロックB5であり、加算器8とローパスフィルタ20とで偏差低減手段9dが構成される。ローパスフィルタ23により、便座暖房設定温度T0から便座検知温度TSを差引いた偏差ΔT0Sは低減され、この低減された低減偏差はコントローラ13に伝達される。
FIG. 10 is a block B5 of the toilet seat heating control system of the
また、移動平均演算手段を設けた場合、加算器8から、順次、出力される2つの偏差に基づく2項移動平均が移動平均演算手段により算出される。即ち、移動平均演算手段により、順次、入室検知時の偏差ΔT0S1と次の時点の偏差ΔT0S2との平均ΔM1=(ΔT0S1+ΔT0S2)/2、偏差ΔT0S2と次の時点の偏差ΔT0S3との平均ΔM2=(ΔT0S2+ΔT0S3)/2、・・・、偏差ΔT0S2と次の時点の偏差ΔT0S3との平均ΔMN=(ΔT0SN+ΔT0S(N+1))/2が算出され、移動平均演算手段から順次、出力される。
When the moving average calculating means is provided, the binomial moving average based on the two deviations sequentially output from the
また、加重移動平均演算手段を設けた場合、加算器8から、順次、出力される2つの偏差に基づく2項加重移動平均が加重移動平均演算手段により算出される。即ち、加重移動平均演算手段により、順次、入室検知時の偏差ΔT0S1と次の時点の偏差ΔT0S2との平均ΔW1=(ΔT0S1+1×ΔT0S2)/2、偏差ΔT0S2と次の時点の偏差ΔT0S3との平均ΔW2=(ΔT0S2+2×ΔT0S3)/(2+1)、・・・、偏差ΔT0SNと次の時点の偏差ΔT0S(N+1)との平均ΔWN=(ΔT0SN+N×ΔT0S(N+1))/(2+N−1)が算出され、加重移動平均演算手段から順次、出力される。
Further, when the weighted moving average calculating means is provided, the binomial weighted moving average based on the two deviations sequentially output from the
上記Nは、N=1、2、・・・、Nである。 N is N = 1, 2,..., N.
尚、実施例4の暖房・保温制御フローは、実施例1の暖房・保温制御フロー(図5)と異なる。即ち、図5のStep3とStep4の間に、人の入室の検知時から一定時間t0経過したか否かの判断Step4aが設けられる。また、判断Step4aでの判断が経過した場合の加算器8による偏差ΔT0Sを算出する偏差算出Step5aが追加され、偏差算出Step5aはStep6のPID制御に繋がる。
In addition, the heating and heat insulation control flow of Example 4 differs from the heating and heat insulation control flow of Example 1 (FIG. 5). That is, Step 4a is provided between
判断Step4aでの判断が否の場合は、図5のStep4に進む。判断Step4aでの判断が経過した場合は、順次、偏差算出Step5a、図5のStep6へ進む。Step7の人体検知OFF?の判断Noは、判断Step4aへ戻る。
If the determination at determination step 4a is negative, the process proceeds to step 4 of FIG. If the determination in determination step 4a has elapsed, the process proceeds to deviation calculation step 5a and
(実施例5)
図11は、本発明に係る便座暖房装置1(図1)の便座2aを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図11に示すように、本実施例の便座暖房装置1のブロック線図B6は、制御部6(図1)に配設した加算器8およびコントローラ14と、ローパスフィルタ(初期デューティ低減手段、以後、LPF)24と、ヒータ回路40と、サーミスタ(温度検知手段)4と、により形成される。ヒータ回路40は、便座2aの裏面に接着したヒータ部3のヒータ3a(発熱体)と、制御部6に配設され、LPF24から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ41と、を備え、電源42に接続される。
(Example 5)
FIG. 11 is a block diagram of a toilet seat heating control system for heating the
加算器8は、入力された便座暖房設定温度T0と、サーミスタ(温度検知手段)4により検知された便座検知温度TSとにより、偏差ΔT0S(=T0−TS)を算出して、この偏差ΔT0Sをコントローラ14に伝達(出力)する。
The
伝達された偏差ΔT0Sに基づき、コントローラ14は、短時間に便座検知温度TSを便座暖房設定温度T0に到達させるために、例えば、PID制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度T0になるように制御して、ヒータ3aに供給する電力の目標となる基本デューティYをLPF24に伝達(出力)する。
Based on the transmitted deviation ΔT 0S , the
LPF24は、伝達された基本デューティYに含まれる高周波成分を低減し、低周波成分を通過させることにより、基本デューティYより小さく、暖房開始初期において徐々に増加し、時間の経過と共に基本デューティYに漸近する初期低減デューティを出力する。初期低減デューティが基本デューティYより小さいので、便座暖房温度の目標値が便座暖房設定温度T0より小さくなっている。
The
前述の初期低減デューティに基づきヒータ3aへの供給電力がデューティ制御されて、スイッチ41のオン・オフが適正に繰返され、ヒータ3aに適正な通電率の電力が供給される。
The power supplied to the
初期低減デューティにより、人の入室時から一定時間t0は、便座暖房初期の立ち上がり時の供給電力は徐々に増加するように制御され、時間の経過と共に、供給電力の通電率は、基本デューティYに基づく供給電力の通電率に漸近する。この電力供給により、便座検知温度TSも、便座暖房初期の立ち上がり時は、徐々に増加し、時間の経過と共に便座暖房設定温度T0に漸近し、便座2aが便座暖房設定温度T0に暖房される。従って、本実施例の便座暖房装置1は、通電開始時のヒータ3aの温度が低く、電気抵抗が小さい状態において、ヒータ3aの通電開始時の突入電流は小さく抑えられ、過電流が抑制され、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断が防止できる。
Due to the initial reduction duty, the supply power at the time of start-up of the toilet seat heating is controlled to gradually increase for a certain time t 0 from the time when the person enters the room. Asymptotically approach the power supply rate based on the power supply. The power supply, the toilet seat detected temperature T S is also at the rise of the toilet seat heating early, gradually increases, asymptotic to the toilet seat heating set temperature T 0 with time,
ここで、一定時間t0は、入室検知時の便座検知温度TSに基づいてLPF24により設定される。この一定時間t0は、過電流を抑制するために設定され、入室検知時から一定時間t0では、ヒータ3aが十分に温まらず、電気抵抗が低い状態であるので、低い抵抗値に適合した適性値の電流がヒータ3aに通電される。一定時間以降はヒータ3aの温度上昇により電気抵抗が高くなり急速に加熱するのに十分な大きさの電流を通電できる。
Here, the fixed time t 0 is set by the
また、本実施例の便座暖房装置1は、サーミスタ4により検知された便座検知温度TSが加算器8にフィードバックされ、加算器8から出力される偏差ΔT0Sが、順次、コントローラ14、LPF24に伝達され、LPF24から初期低減デューティが出力される。この初期低減デューティに基づきヒータ3aへの供給電力がデューティ制御され、ヒータ3aに適正な電力が供給される。従って、本実施例の便座暖房装置1は、ヒータ3aの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電源42の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度T0に暖房できる。
Further, the toilet
また、コントローラ14は、入力された偏差ΔT0Sにオーバーシュート抑制制御(例えば、PID制御など)をし、便座検知温度TSのオーバーシュートを抑制する。これにより、本実施例の便座暖房装置1は、少ない電力で、短時間に便座検知温度TSが便座暖房設定温度T0に暖房される。
Further, the
尚、本実施例の便座暖房装置1のブロック線図B6では、コントローラ14の出力側にLPF24が設けられているが、LPF24に代わって、前述した移動平均演算手段(図7)、加重移動平均演算手段(図8)、および初期偏差低減手段(図9)と同構成の初期デューティ低減手段のうちいずれか一つを初期デューティ低減手段として設けても良い。
In the block diagram B6 of the toilet
尚、移動平均演算手段を設けた場合は、移動平均演算手段により、順次、入室検知時の基本デューティY1と次の時点の基本デューティY2との移動平均M1=(Y1+Y2)/2、基本デューティY2と次の時点の基本デューティY3との移動平均M2=(Y2+Y3)/2、・・・、基本デューティYNと次の時点の基本デューティYN+1との移動平均MN=(YN+Y(N+1))/2が算出される。移動平均M1、M2、・・・、MNは、それぞれ基本デューティY1、Y2、・・・、YNより小さく、時間の経過と共に基本デューティに漸近し、ヒータ3aに電力を供給するデューティとして、移動平均演算手段から順次、出力される。上記のNは、N=1、2、・・・である。
When the moving average calculating means is provided, the moving average calculating means sequentially calculates the moving average M 1 = (Y 1 + Y 2 ) between the basic duty Y 1 at the time of entering the room and the basic duty Y 2 at the next time point. / 2, moving average M 2 of basic duty Y 2 and basic duty Y 3 at the next time point = (Y 2 + Y 3 ) / 2,..., Basic duty Y N and basic duty Y N + 1 at the next time point The moving average M N = (Y N + Y (N + 1) ) / 2 is calculated. The moving averages M 1 , M 2 ,..., MN are smaller than the basic duties Y 1 , Y 2 ,..., Y N , and asymptotically approach the basic duty as time passes to supply power to the
加重移動平均演算手段を設けた場合は、加重移動平均演算手段により、順次、入室検知時の基本デューティY1と次の時点の基本デューティY2との加重移動平均W1=(Y1+1×Y2)/2、基本デューティY2と次の時点の基本デューティY3との加重移動平均W2=(Y2+2×Y3)/(2+1)、・・・、基本デューティYNと次の時点の基本デューティYN+1との加重移動平均WN=(YN+N×Y(N+1))/(2+(N−1)が算出される。加重移動平均W1、W2、・・・、WNは、それぞれ基本デューティY1、Y2、・・・、YNより小さく、時間の経過と共に基本デューティに漸近し、ヒータ3aに電力を供給するデューティとして、加重移動平均演算手段から順次、出力される。
When the weighted moving average calculating means is provided, the weighted moving average calculating means sequentially calculates the weighted moving average W 1 of the basic duty Y 1 at the time of entering the room and the basic duty Y 2 at the next time point = (Y 1 + 1 × Y 2 ) / 2, weighted moving average W 2 = (Y 2 + 2 × Y 3 ) / (2 + 1) of basic duty Y 2 and basic duty Y 3 at the next time point, basic duty Y N and next The weighted moving average W N = (Y N + N × Y (N + 1) ) / (2+ (N−1) with the basic duty Y N + 1 at the time is calculated as follows: Weighted moving average W 1 , W 2 ,. , W N are smaller than the basic duties Y 1 , Y 2 ,..., Y N , and gradually approach the basic duty as time elapses, and are sequentially supplied from the weighted moving average calculating means as the duty for supplying power to the
また、初期偏差低減手段と同構成の初期デューティ低減手段の場合は、入室検知時から一定時間t0までは、この初期デューティ低減手段からは、基本デューティより小さな初期低減デューティが出力され、一定時間t0経過後は、基本デューティが出力される。 Further, in the case of the initial duty reduction means having the same configuration as the initial deviation reduction means, from the time of entry detection to the constant time t 0 , the initial duty reduction means outputs an initial reduction duty smaller than the basic duty for a constant time. After t 0 has elapsed, the basic duty is output.
1 便座暖房装置
2a 便座
3a ヒータ(発熱体)
4 サーミスタ(温度検知手段)
5 入室検知手段
6 制御部
8 加算器
9、9a、9b、9c、9d 偏差低減手段
10、11、12、13、14 コントローラ
20 ローパスフィルタ
21 移動平均演算手段
22 加重移動平均演算手段
24 ローパスフィルタ(初期デューティ低減手段)
30 初期偏差低減手段
31 偏差低減器
33 切換スイッチ
1 Toilet
4 Thermistor (temperature detection means)
DESCRIPTION OF
30 Initial deviation reduction means 31 Deviation reducer 33 selector switch
Claims (7)
前記便座への人の接近を検知する入室検知手段と、
前記便座に配備され前記便座を暖房する発熱体と、
前記便座の温度を検知する温度検知手段と、
前記発熱体に供給する電力をデューティ制御するコントローラと、
前記入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、設定された便座暖房設定温度と前記温度検知手段により検知された便座検知温度に基づいて前記便座暖房設定温度から前記便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差を前記コントローラに出力し、前記一定時間経過後は、前記偏差と前記低減偏差のうちいずれか一方を前記コントローラに出力する偏差低減手段と、
を備え、
前記コントローラは、前記偏差低減手段の出力に基づき、前記発熱体に電力を供給するデューティを演算して、前記発熱体に供給する電力をデューティ制御する、ことを特徴とする便座暖房装置。 Toilet seat and
A room entry detecting means for detecting the approach of a person to the toilet seat;
A heating element that is disposed on the toilet seat and heats the toilet seat;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the toilet seat;
A controller for duty-controlling the power supplied to the heating element;
From the time of detection of approaching a person's toilet seat by the entry detection means to a certain time, the toilet seat detection temperature is determined from the toilet seat heating setting temperature based on the set toilet seat heating setting temperature and the toilet seat detection temperature detected by the temperature detection means. Deviation reduction means for outputting a reduction deviation smaller than the deviation obtained by subtracting to the controller, and outputting one of the deviation and the reduction deviation to the controller after the fixed time has elapsed,
With
The toilet seat heating device, wherein the controller calculates a duty for supplying electric power to the heating element based on an output of the deviation reducing means, and duty-controls the electric power supplied to the heating element.
前記初期偏差低減手段は、前記便座暖房設定温度と、人の便座接近検知時以降に前記温度検知手段により検知された便座検知温度とに基づき、前記便座暖房設定温度から前記便座接近検知時と便座接近検知時以降のうちいずれか一方の前記便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差を出力する偏差低減器と、
前記入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、前記偏差低減器から出力された前記低減偏差を前記コントローラに出力し、前記一定時間経過後は前記加算器により算出された前記偏差を前記コントローラに出力する切換スイッチと、
を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の便座暖房装置。 The deviation reduction means includes an adder that calculates a deviation obtained by subtracting a toilet seat detection temperature detected by the temperature detection means from the toilet seat heating set temperature, and an initial deviation reduction means connected to the adder,
The initial deviation reducing means is based on the toilet seat heating set temperature and the toilet seat detection temperature detected by the temperature detection means after the detection of a person's toilet seat approach. A deviation reducer that outputs a reduction deviation smaller than a deviation obtained by subtracting one of the toilet seat detection temperatures after the approach detection; and
From the time of detection of approaching a person's toilet seat by the entrance detection means to a predetermined time, the reduction deviation output from the deviation reducer is output to the controller, and after the fixed time has elapsed, the calculated by the adder. A changeover switch for outputting a deviation to the controller;
The toilet seat heating device according to claim 1, wherein the toilet seat heating device is provided.
前記便座への人の接近を検知する入室検知手段と、
前記便座に配備され前記便座を暖房する発熱体と、
前記便座の温度を検知する温度検知手段と、
設定された前記便座の便座暖房設定温度から前記温度検知手段により検知された前記便座検
知温度を差引いた偏差を演算して、出力する加算器と、
前記加算器から出力された前記偏差に基づき、前記発熱体に供給する電力をデューティ制御するデューティの目標となる基本デューティを出力するコントローラと、
前記入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、前記コントローラから出力される前記基本デューティを低減した初期低減デューティを出力し、前記一定時間経過後は、前記初期低減デューティと、前記コントローラから出力される前記基本デューティのうちいずれか一方を出力する初期デューティ低減手段と、
を備え、
前記初期デューティ低減手段の出力に基づき、前記発熱体に供給する電力をデューティ制
御する、ことを特徴とする便座暖房装置。 Toilet seat and
A room entry detecting means for detecting the approach of a person to the toilet seat;
A heating element that is disposed on the toilet seat and heats the toilet seat;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the toilet seat;
An adder that calculates and outputs a deviation obtained by subtracting the toilet seat detection temperature detected by the temperature detection means from the set toilet seat heating set temperature of the toilet seat;
Based on the deviation output from the adder, a controller that outputs a basic duty that is a duty target for duty-controlling the power supplied to the heating element;
From the time of detection of approaching a person's toilet seat by the entrance detection means to a predetermined time, an initial reduced duty that is reduced from the basic duty output from the controller is output, and after the predetermined time has elapsed, the initial reduced duty, Initial duty reduction means for outputting one of the basic duties output from the controller;
With
The toilet seat heating device, wherein duty control is performed on power supplied to the heating element based on an output of the initial duty reduction means.
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