JP5652295B2 - 暖房便座装置 - Google Patents

Description

本発明の態様は、便器に設置される便座を暖めることができる暖房便座装置に関する。

一般的に、多くの暖房便座装置では、例えば電気的な発熱体としてヒータなどが便座の内部に設けられている。ヒータに電流が流れると、ヒータにおいて発生したジュール熱の熱伝導により便座の表面の温度が上昇する。例えば便座が樹脂により形成されている場合、樹脂は熱抵抗が大きいため便座の表面の温度が目標温度まで上昇するためには数十秒から数分の時間がかかることがある。そのため、使用者が便座に着座したときに冷たさを感じないようにするためには、使用者が便座に着座していないときでもヒータに通電し便座の表面を予熱しておく必要がある。そのため、待機時の消費電力を抑え、省エネルギー化を図るという点においては改善の余地がある。

これに対して、ヒータと、電磁誘導加熱コイルと、を具備する便座暖房装置がある（特許文献１）。特許文献１に記載された便座暖房装置では、トイレへの入室を検知すると、電磁誘導加熱コイルを作動させ、便座を瞬間加熱する。さらに、便座に着座された後はヒータにより暖房を継続する。しかしながら、瞬間加熱あるいは急速加熱のための加熱手段と、保温加熱のための加熱手段と、を別系統として設けると、構造が複雑となるという問題やコストアップにつながるという問題がある。

これに対して、本発明者は、便座の急速加熱と保温加熱とをいずれも誘導加熱により行うことを検討している。例えば、本発明者は、降圧回路をパルス駆動することにより共振回路に供給する電圧を降圧させて保温加熱を誘導加熱により行うことを検討している。これによれば、より簡易的な構造で急速加熱と保温加熱との実現を図ることができる。

しかしながら、降圧回路がオン状態のままで保持される故障（オン故障）が生ずると、降圧回路をパルス駆動することができず、共振回路に供給する電圧を降圧することができない。そうすると、例えば使用者が便座に着座しているときに急速加熱が実行される場合がありうる。この点においては、改善の余地がある。

特開２００８−１８１１４号公報

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、安全性をより高めることができる誘導加熱型の暖房便座装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、誘導加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、前記誘導加熱コイルが発生した磁界により誘導加熱される導電体と、前記導電体が設けられた便座と、第１のスイッチング素子を有し前記共振回路に供給する電力を制御するインバータと、商用電源から供給される電流を整流する整流部と、第２のスイッチング素子を有し前記整流部の整流出力を降圧して前記インバータに供給する降圧部と、前記第２のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより前記整流出力の降圧量を切り替えて前記インバータに供給し前記便座の誘導加熱を実行する本体制御部と、前記インバータに供給される供給電圧を検出する電圧検出部と、を備え、前記第２のスイッチング素子がオフ駆動している状態において前記供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、前記誘導加熱の実行が禁止されることを特徴とする暖房便座装置である。

この暖房便座装置によれば、第２のスイッチング素子がオフ駆動している状態においてインバータに供給される供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、誘導加熱の実行が禁止される。そのため、降圧部の駆動開始前に、降圧部のオン故障を判断することができる。そして、降圧部がオン故障している場合には、整流出力が降圧されずに直接インバータに供給された状態での誘導加熱の実行を防止できる。例えば使用者が便座に着座しているときに高出力の急速加熱が実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。また、誘導加熱コイルから発生する漏れ磁界を抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記本体制御部は、前記供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、前記第１のスイッチング素子への作動指示を禁止することを特徴とする暖房便座装置である。

この暖房便座装置によれば、前記第１のスイッチング素子への作動指示を禁止することで、誘導加熱の実行を禁止することができる。これにより、より簡単に誘導加熱を停止することができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記本体制御部からの指示に基づいて前記インバータに作動／停止の制御指示を行うインバータ作動指示部をさらに備え、前記インバータ作動指示部は、前記第２のスイッチング素子がオフ駆動している状態において前記供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、前記本体制御部からの指示にかかわらず前記インバータの作動を禁止することを特徴とする暖房便座装置である。

この暖房便座装置によれば、インバータ作動指示部は、本体制御部からの指示に基づいてインバータの作動／停止の制御指示を行う機能を有するが、インバータへの供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、本体制御部からの指示にかかわらずインバータの作動を禁止する。つまり、インバータ作動指示部は、インバータに作動／停止の制御指示を行い、またインバータへの供給電圧を確認する安全機能を有する。そのため、本体制御部に故障などの不具合が生じた場合でも、本体制御部からの指示にかかわらず急速加熱が実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。

本発明の態様によれば、安全性をより高めることができる誘導加熱型の暖房便座装置が提供される。

本発明の実施の形態にかかる暖房便座装置を備えたトイレ装置を例示する斜視模式図である。 本実施形態の便座を表す模式図である。 本実施形態にかかる暖房便座装置の回路図である。 本実施形態にかかる暖房便座装置の他の回路図である。 本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すフローチャートである。 本実施形態にかかる暖房便座装置のさらに他の回路図である。 図６に表した回路図における暖房便座装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。 図６に表した回路図における暖房便座装置の動作の他の一例を表すタイミングチャートである。 図６に表した回路図における暖房便座装置の動作のさらに他の一例を表すタイミングチャートである。 本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を表すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる暖房便座装置を備えたトイレ装置を例示する斜視模式図である。
また、図２は、本実施形態の便座を表す模式図である。
なお、図２（ａ）は、本実施形態の便座を上方から眺めた平面模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。

図１に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器８００と、その上に設けられた暖房便座装置１００と、を備える。暖房便座装置１００は、ケーシング４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、ケーシング４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。つまり、ケーシング４００は、便座２００および便蓋３００の回動（開閉）を支持する。便蓋３００は、閉じた状態において便座２００の上方を覆うことができる。

ケーシング４００には、トイレ室への使用者の入室を検知する入室検知センサ（入室検知手段）４０２と、使用者が便座２００に座ったことを検知する着座検知センサ（着座検知手段）４０４と、便蓋３００の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサ（便蓋開閉検知手段）４０６と、が設けられている。なお、入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、の設置形態は、一例であり、これだけに限定されるわけではない。

入室検知センサ４０２は、トイレ室のドアを開けて入室した直後の使用者や、トイレ室に入室しようとしてドアの前に存在する使用者を検知することができる。つまり、入室検知センサ４０２は、トイレ室に入室した使用者だけではなく、トイレ室に入室する前の使用者、すなわちトイレ室の外側のドアの前に存在する使用者を検知することができる。このような入室検知センサ４０２としては、焦電センサや、ドップラーセンサなどのマイクロ波センサなどを用いることができる。マイクロ波のドップラー効果を利用したセンサや、マイクロ波を送信し反射したマイクロ波の振幅（強度）に基づいて被検知体を検出するセンサなどを用いた場合、トイレ室のドア越しに使用者の存在を検知することが可能となる。つまり、トイレ室に入室する前の使用者を検知することができる。

着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に着座する直前において便座２００の上方に存在する人体や、便座２００に着座した使用者を検知することができる。すなわち、着座検知センサ４０４は、便座２００に着座した使用者だけではなく、便座２００の上方に存在する使用者を検知することができる。このような着座検知センサ４０４としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサなどを用いることができる。

便蓋開閉検知センサ４０６としては、例えば、ホールＩＣと磁石との組み合わせ、またはマイクロスイッチなどを用いることができる。

なお、便蓋開閉検知センサ４０６は、ケーシング４００に内蔵されていることに限定されず、便蓋３００のヒンジ部やケーシング４００の外部に設けられていてもよい。つまり、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００の開閉状態を検知できればよい。これは、入室検知センサ４０２および着座検知センサ４０４についても同様であり、入室検知センサ４０２および着座検知センサ４０４は、ケーシング４００に内蔵されていることに限定されない。つまり、入室検知センサ４０２は、トイレ室への使用者の入室を検知できればよい。着座検知センサ４０４は、便座２００への使用者の着座を検知できればよい。例えば、入室検知センサ４０２を別体としてトイレ室の入り口に取り付け、トイレ室への使用者の入室を赤外線通信によってケーシング４００内の本体制御部４１０（図３参照）に伝達する方法でもよい。

便座２００は、図２（ｂ）に表したように、便座２００の外形を形成する筐体２１０を有する。筐体２１０は、例えば樹脂などの絶縁性を有する材料により形成されている。なお、筐体２１０は、複数の部材により形成されていてもよいし、１つの部材により形成されていてもよい。

便座２００の筐体２１０の内部には、高周波電流が通電されることにより磁界を発生する誘導加熱コイル２２２が設けられている。図２に表した便座２００では、誘導加熱コイル２２２は、便座２００の内部の上面（着座面に対向する内面）２１０ａに付設されていている。但し、誘導加熱コイル２２２の設置形態は、これだけに限定されず、誘導加熱コイル２２２は、便座２００の内部に設けられた図示しない支持体により支持されていてもよい。

便座２００には、誘導加熱コイル２２２から発生した磁界により誘導加熱される導電体（発熱部）２３１が設けられている。より具体的には、導電体２３１は、誘導加熱コイル２２２から発生する磁界で誘起される渦電流により発熱する。導電体２３１は、便座２００の上面（着座面）に付設されている。あるいは、導電体２３１は、便座２００の筐体２１０の内部に設けられていてもよい。あるいは、導電体２３１は、便座２００の内部の上面２１０ａに付設されていてもよい。

導電体２３１としては、例えば鉄やステンレスなどの強磁性体、またはアルミニウムなどの常磁性体といった金属を用いることができる。便座２００の外部に磁界を放出させにくくするためには、電気抵抗が大きい鉄やステンレスなどの強磁性体を導電体２３１に用いることがより好ましい。なお、導電体２３１が便座２００の上面に設けられる場合には、人体と導電体２３１とが直接的に接触しないように、塗装やコーティングなどが導電体２３１の表面に施されることがより好ましい。

本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、誘導加熱の原理を利用し、便座２００の着座面を急速に加熱することができ、より速く着座面を適温にすることができる。また、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、便座２００の着座面を急速に加熱することができるため、使用者が便座２００を使用していないときには便座２００を保温しておく必要はない。そのため、待機時の消費電力を抑え、省エネルギー化を図ることができる。

また、使用者が便座２００に着座した後すなわち便座２００に着座しているときには、便座２００の着座面を適温に保温する必要がある。本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、急速加熱および保温加熱を誘導加熱により実行する。つまり、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、便座２００の着座面の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う急速加熱モードと、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保つように誘導加熱を行う保温加熱モードと、を実行することができる。これにより、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、より簡易的な構造で急速加熱と保温加熱とを実現することができる。

後に詳述するように、急速加熱モードでは、降圧部（降圧回路）５２０（図３参照）は、連続的にオン状態に制御される。一方で、保温加熱モードでは、降圧部５２０は、パルス駆動に制御されて電源電圧を降圧する。ここで、降圧部５２０がオン状態のままで保持される故障（以下説明の便宜上「オン故障」と称する）が生ずると、降圧部５２０は、パルス駆動を行うことができず、電源電圧を降圧することができない。そうすると、例えば使用者が便座２００に着座しているときに急速加熱モードが実行される場合がある。

これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、降圧部５２０をオフ駆動している状態においてインバータ５５０（図３参照）に供給される電圧を検出する。そして、インバータ５５０に供給される供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、誘導加熱の実行が禁止（停止）される。

これによれば、降圧部５２０の駆動開始前に、降圧部５２０のオン故障を判断することができる。そして、降圧部５２０がオン故障している場合には、誘導加熱の実行が停止され、例えば使用者が便座２００に着座しているときに急速加熱モードが実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。また、誘導加熱コイル２２２から発生する漏れ磁界を抑えることができる。

次に、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の回路および動作について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態にかかる暖房便座装置の回路図である。

ケーシング４００の内部には、本体制御部４１０と、入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、が設けられている。入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、は、図１に関して前述した如くである。本体制御部４１０は、便座２００の内部に設けられた発振制御部２５７へ出力指示（加熱指示）の制御信号を送信する。また、本体制御部４１０は、便座２００の内部に設けられた降圧部５２０のゲートドライバ５２３へ制御信号を送信する。

便座２００の内部には、高周波電流を生成し誘導加熱コイル２２２にその高周波電流を供給する高周波電源回路５００が設けられている。高周波電源回路５００は、整流部５１０と、降圧部５２０と、平滑部５３０と、共振回路５４０と、インバータ５５０と、を有する。

整流部５１０は、商用電源１０から供給される電流を整流する。
降圧部５２０は、チョッパ式の降圧回路であり、第２のスイッチング素子５２１と、ダイオード５２２と、ゲートドライバ５２３と、平滑部５３０と、を有し、整流部５１０の整流出力を降圧してインバータ５５０に供給する。

平滑部５３０における平滑コイル５３１と平滑コンデンサ５３３とは、チョッパ式降圧回路の一部として機能するだけではない。平滑コンデンサ５３３は、インバータ５５０に流れる高周波大電流を平滑して供給する役割も果たす。平滑コイル５３１は、高周波に対して高インピーダンスとなって、商用電源１０側へノイズが伝達することを防止する役割も果たす。なお、降圧機能と平滑機能とでコイルとコンデンサとを兼用せず、それぞれにコイルとコンデンサとの組み合わせを持ち直列に接続してもよい。

共振回路５４０は、誘導加熱コイル２２２と、共振コンデンサ５４１と、を有する。インバータ５５０は、第１のスイッチング素子５５１を有し、共振回路５４０に供給する電力を制御する。第１のスイッチング素子５５１には、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）が用いられる。

また、便座の内部には、電圧検出部２６０と、サーミスタ（温度センサ）２５５と、発振制御部２５７と、が設けられている。電圧検出部２６０は、分圧抵抗２６１と、コンパレータ２６３と、を有する。

本体制御部４１０は、発振制御部２５７へ出力指示（加熱指示）の制御信号を送信する。発振制御部２５７は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。

また、本体制御部４１０は、降圧部５２０のゲートドライバ５２３へ制御信号を送信する。ゲートドライバ５２３は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第２のスイッチング素子５２１のオン／オフを制御する。第２のスイッチング素子５２１は、ゲートドライバ５２３から出力された信号に基づいて整流部５１０の整流出力を降圧するか否かを切り替える。

電圧検出部２６０は、降圧部５２０の出力電圧Ｖ１すなわちインバータ５５０に供給される供給電圧Ｖ１を検出する。そして、電圧検出部２６０は、供給電圧Ｖ１が分圧抵抗２６１により適宜低減された電圧と、基準電圧（所定の閾値の電圧）と、をコンパレータ２６３で比較し、比較結果（信号）を本体制御部４１０へ出力する。

前述したように、発振制御部２５７は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。つまり、本体制御部４１０は、加熱指示を出し、発振制御部２５７を介して第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。本体制御部４１０は、誘導加熱のオン／オフの動作指示を行うだけであり、第１のスイッチング素子５２１の直接のオン／オフ制御を行うのは、発振制御部２５７である。発振制御部２５７の動作は、次のようになる。

まず、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１をオン状態に制御すると、商用電源１０から供給された電流は、整流部５１０により整流され、平滑部５３０により平滑化され、誘導加熱コイル２２２に流れる。保温加熱モードが実行される場合には、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０の第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御により適宜降圧される。

降圧動作は、降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われる。但し、これだけに限定されず、降圧動作は、フィードバック制御により行われてもよい。降圧動作が降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われる場合には、例えば想定以上の大電流が流れるように高周波電源回路５００が動作し、平滑コンデンサ５３３の電圧が異常に低下したときでも、降圧部５２０の入力側の電圧で降圧制御する。そのため、降圧部５２０の出力を挙げてさらに大電流を流そうとする動作に入ることがない。そのため、安全性をより高めることができる。一方、降圧動作がフィードバック制御により行われる場合には、例えば商用電源１０の電圧が変動したときでも、出力の変動を抑えより安定化させることができる。

電流が誘導加熱コイル２２２に流れると、誘導加熱コイル２２２に磁気エネルギーが溜まる。続いて、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１をオフ状態に制御すると、商用電源１０からは電流が供給されない一方で、誘導加熱コイル２２２に溜められた磁気エネルギーが共振コンデンサ５４１へ静電エネルギーとして移動する。その後、再び共振コンデンサ５４１から誘導加熱コイル２２２へエネルギーが戻り、共振する。

この共振動作の途中で、発振制御部２５７によって第１のスイッチング素子５５１が再びオン状態に制御されると、誘導加熱コイル２２２に磁気エネルギーが補充され、前述の動作を繰り返して共振が継続する。

このように、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１のオン状態とオフ状態とを切り替え制御することにより、誘導加熱コイル２２２および共振コンデンサ５４１において共振が発生し、高周波電流が生成される。高周波電流は、誘導加熱コイル２２２へ供給される。誘導加熱コイル２２２は、供給された高周波電流によって高周波磁界を発生する。この高周波磁界によって導電体２３１に渦電流が発生し、導電体２３１が発熱する。以上の動作により、便座２００の着座面を加熱することができる。

例えば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、本体制御部４１０は、誘導加熱コイル２２２への通電を制御し便座２００を急速に加熱することができる。そのため、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じさせないような適温にすることができる。

本体制御部４１０は、急速加熱モードを実行する場合には、第２のスイッチング素子５２１を連続的にオン状態に制御する。これにより、急速加熱モードでは、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において降圧されずにインバータ５５０に供給される。つまり、整流後の商用電源１０と、誘導加熱コイル２２２と、が直結した状態となる。本体制御部４１０は、便座２００の着座面の温度を連続的に上昇させ急速に加熱することができる。

続いて、使用者が便座２００を使用すると、あるいは便座２００を使用しようとすると、本体制御部４１０は、保温加熱の指示を出して第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御し、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保温する。

本体制御部４１０は、保温加熱モードを実行する場合には、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の指示を行う。そして、本体制御部４１０は、整流部５１０の整流出力を降圧部５２０により急速加熱モードにおける降圧出力（整流出力に等しい）よりも充分に降圧させる。つまり、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において急速加熱モードにおける降圧出力よりも充分に降圧されインバータ５５０に供給される。

整流部５１０の整流出力が降圧部５２０により充分に降圧されるため、誘導加熱コイル２２２に流れるコイル電流は、急速加熱モードにおけるコイル電流よりも小さい。つまり、保温加熱モードにおけるコイル電流の振動振幅は、急速加熱モードにおけるコイル電流の振動振幅よりも小さい。そのため、保温加熱モードにおける共振電圧の共振振幅は、急速加熱モードにおける共振電圧の共振振幅よりも小さくなる。また、保温加熱モードにおける共振エネルギーは、急速加熱モードにおける共振エネルギーよりも小さくなる。なお、共振電圧は、第１のスイッチング素子５５１の両端にかかる電圧である。

これにより、本体制御部４１０は、共振動作（第１のスイッチング素子５５１のオン／オフ制御条件）を変更することなく、整流部５１０の整流出力を降圧部５２０により充分に降圧させることで保温加熱モードにおける誘導加熱出力を急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えることができる。そのため、本体制御部４１０は、電力消費量を急速加熱モードにおける電力消費量よりも低くし、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保温することができる。

しかしながら、第２のスイッチング素子５２１がオン故障している場合には、本体制御部４１０が第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の指示を行っても、第２のスイッチング素子５２１は、パルス駆動を行うことができない。つまり、整流後の商用電源１０と、誘導加熱コイル２２２と、が直結した状態となる。そうすると、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において降圧されずにインバータ５５０へ供給される。これにより、例えば使用者が便座に着座しているときに急速加熱が実行されるおそれがある。

これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、電圧検出部２６０を備える。電圧検出部２６０は、降圧部５２０の出力電圧Ｖ１すなわちインバータ５５０に供給される供給電圧Ｖ１を検出する。そして、電圧検出部２６０は、供給電圧Ｖ１が分圧抵抗２６１により適宜低減された電圧と、基準電圧（所定の閾値の電圧）と、をコンパレータ２６３で比較し、比較結果（信号）を本体制御部４１０へ出力する。

ゲートドライバ５２３が本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第２のスイッチング素子５２１をオフ駆動している状態において、電圧検出部２６０により検出された供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、本体制御部４１０は、第１のスイッチング素子５５１への作動指示を禁止（停止）する。

これによれば、降圧部５２０の駆動開始前に、第２のスイッチング素子５２１のオン故障を判断することができる。そして、第２のスイッチング素子５２１がオン故障している場合には、第１のスイッチング素子５５１への作動指示が禁止される。そのため、例えば使用者が便座２００に着座しているときに急速加熱モードが実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。また、本体制御部４１０が第１のスイッチング素子５５１への作動指示を禁止することで、より簡単に誘導加熱を停止することができる。

図４は、本実施形態にかかる暖房便座装置の他の回路図である。
図４に表した回路図では、図３に関して前述した回路図に対してカプラ２５３がさらに設けられている。電圧検出部２６０のコンパレータ２６３から出力される信号は、カプラ２５３を介してサーミスタ２５５と本体制御部４１０とに接続された信号線を伝って本体制御部４１０に入力される。また、コンパレータ２６３は、本体制御部４１０が発振制御部２５７を作動させる制御信号に基づき、その作動を制御するように構成されてなる。具体的には、コンパレータ２６３は、発振制御部２５７が停止しているときに作動し、発振制御部２５７が作動しているときには停止する。その他の回路構成は、図３に関して前述した回路図の回路構成と同様である。

これによれば、電圧検出部２６０が第２のスイッチング素子５２１のオン故障を検出すると、サーミスタ２５５の出力を短絡して本体制御部４１０に温度センサの異常として伝達する。よって、サーミスタ２５５から出力された信号が送信される信号線と、電圧検出部から出力された信号か送信される信号線と、を共用化できるため、図３に関して前述した回路図と比較して信号線を減らすことができる。これにより、回路構成をより簡略化することができる。

図３および図４に表した回路図における暖房便座装置の動作の具体例について、図面を参照しつつさらに説明する。
図５は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すフローチャートである。

まず、本体制御部４１０は、入室検知センサ４０２の検知信号に基づいて使用者がトイレ室に入室中であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。使用者がトイレ室に入室中である場合には（ステップＳ１０１：在室）、本体制御部４１０は、便座２００の温度が適温であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。一方、使用者がトイレ室に入室中でない場合には（ステップＳ１０１：不在）、便座２００を加熱する必要はない。そのため、本体制御部４１０は、第２のスイッチング素子をオフ状態に制御し（ステップＳ１１９）、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング動作の停止指示を出して誘導加熱を停止させる（ステップＳ１２１）。

続いて、便座２００の温度が適温未満である場合には（ステップＳ１０３：適温未満）、本体制御部４１０は、インバータ５５０が作動中であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。インバータ５５０が停止中である場合には（ステップＳ１０５：停止中）、本体制御部４１０は、電圧検出部２６０により検出された供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧よりも高いか否かを判断する（ステップＳ１０７）。

ここで、所定の閾値の電圧は、例えば０Ｖ（ボルト）よりも大きく１Ｖ（ボルト）よりも小さい電圧である。所定の閾値の電圧は、例えば約０．１Ｖ（ボルト）程度の電圧である。第２のスイッチング素子５２１がオン故障しておらず、正常なオフ状態であれば、供給電圧Ｖ１は、０Ｖ（ボルト）となる。これにより、電圧検出部２６０により検出された供給電圧Ｖ１が例えばノイズなどでわずかに０Ｖ（ボルト）でなくなった場合にまで誤って誘導加熱が停止することを抑えることができる。

一方、便座２００の温度が適温以上である場合には（ステップＳ１０３：適温以上）、便座２００を加熱する必要はない。そのため、本体制御部４１０は、ステップＳ１１９、Ｓ１２１に関して前述した動作を実行する。続いて、電圧検出部２６０により検出された供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧よりも高い場合には（ステップＳ１０７：閾値よりも高）、第２のスイッチング素子５２１がオン故障している可能性があるため、本体制御部４１０は、ステップＳ１１９、Ｓ１２１に関して前述した動作を実行する。つまり、本体制御部４１０は、第１のスイッチング素子５５１への作動指示を禁止する。これにより、例えば使用者が便座２００に着座しているときに急速加熱モードが実行されることを防止でき、安全性をより高めることができる。

一方、電圧検出部２６０により検出された供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧以下である場合には（ステップＳ１０７：閾値以下）、本体制御部４１０は、着座検知センサ４０４の検知信号に基づいて使用者が便座２００に着座中であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。また、インバータ５５０が作動中である場合（ステップＳ１０５：作動中）には、本体制御部４１０は、ステップＳ１０７に関して前述した動作を行うことなく、ステップＳ１０９に関して前述した動作を行う。つまり、本体制御部４１０は、インバータ５５０の作動を継続させる。インバータ５５０の作動を開始する前に、第２のスイッチング素子５２１がオン故障していないことを確認しているため、ステップＳ１０７に関して前述した動作を改めて行う必要はない。

使用者が便座２００に着座中でない場合には（ステップＳ１０９：非着座）、本体制御部４１０は、サーミスタ２５５により測定された便座２００の温度と適温との差が５℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１１）。便座２００の温度と適温との差が５℃以上である場合には（ステップＳ１１１：適温との差が５℃以上）、本体制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１を連続的にオン状態に制御する（ステップＳ１１３（急速加熱モード））。

一方、便座２００の温度と適温との差が５℃未満である場合には（ステップＳ１１１：適温との差が５℃未満）、本体制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の指示を行い、第２のスイッチング素子５２１のチョッパ駆動（パルス駆動）を指示する（ステップＳ１１５（保温加熱モード））。続いて、本体制御部４１０は、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング動作の開始指示を出し、インバータ５５０を作動させる（ステップＳ１１７）。これにより、誘導加熱が実行される。

図６は、本実施形態にかかる暖房便座装置のさらに他の回路図である。
図６に表した回路図では、図３に関して前述した回路図に対してインバータ作動指示ラッチ（インバータ作動指示部）２７０と、ＡＮＤ回路２５９と、がさらに設けられている。電圧検出部２６０のコンパレータ２６３から出力される信号Ｄは、ＡＮＤ回路２５９に入力される。本体制御部４１０から出力されるインバータ５５０の作動指示信号Ａは、ＡＮＤ回路２５９に入力される。ＡＮＤ回路２５９は、コンパレータ２６３の出力信号Ｄと、インバータ５５０の作動指示信号Ａと、のＡＮＤ（アンド）をとり、信号Ｅとしてインバータ作動指示ラッチ２７０のＳＥＴ（セット）端子へ出力する。

本体制御部４１０から出力されるインバータ５５０の停止指示信号Ｂは、インバータ作動指示ラッチ２７０のＲＥＳＥＴ（リセット）端子に入力される。セット端子に立ち上がりパルスが入力されると、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆは、「Ｈ（ＨＩＧＨ：ハイ）」となる。一方、リセット端子に立ち上がりパルスが入力されると、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆは、「Ｌ（ＬＯＷ：ロー）」となる。そして、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆは、発振制御部２５７に入力される。

発振制御部２５７の作動／停止は、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆに基づいて制御される。そして、発振制御部２５７は、インバータ作動指示ラッチ２７０から送信された出力信号Ｆに基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。つまり、インバータ作動指示ラッチ２７０は、発振制御部２５７を介してインバータ５５０に作動／停止の制御指示を行う。また、本体制御部４１０は、ゲートドライバ５２３へ制御信号Ｃを出力する。その他の回路構成は、図３に関して前述した回路図の回路構成と同様である。

図７は、図６に表した回路図における暖房便座装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。
本具体例の動作は、第２のスイッチング素子５２１がオン故障していない場合の動作の一例である。

図７（ｄ）に表したように、便座２００の加熱を開始する前には、本体制御部４１０は、制御信号Ｃにより第２のスイッチング素子５２１をオフ状態としている（タイミングｔ１以前）。続いて、例えば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、図７（ｂ）に表したように、本体制御部４１０は、インバータ５５０の作動指示信号Ａを出力する（タイミングｔ１）。

ここで、図７（ｅ）および図７（ｆ）に表したように、電圧検出部２６０のコンパレータ２６３は、インバータ５５０への供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧以下である場合には、「Ｈ」の信号を出力する。一方、電圧検出部２６０のコンパレータ２６３は、インバータ５５０への供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、「Ｌ」の信号を出力する。

本具体例では、本体制御部４１０がインバータ５５０の作動指示信号Ａを出力したときには、コンパレータの出力信号Ｄは、「Ｈ」である（タイミングｔ１）。そのため、図７（ｇ）に表したように、ＡＮＤ回路２５９の出力信号Ｅ（立ち上がりパルス）がインバータ作動指示ラッチ２７０のセット端子に入力される。そうすると、図７（ｈ）に表したように、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆは、「Ｈ」となる。これにより、図７（ｉ）に表したように、発振制御部２５７は、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング動作（オン／オフ制御）を開始し、インバータ５５０を作動させる。

続いて、図７（ｄ）に表したように、本体制御部４１０は、ゲートドライバ５２３へ制御信号Ｃを出力し、第２のスイッチング素子５２１を連続的にオン状態に制御する（タイミングｔ２）。これにより、急速加熱モードが実行される。続いて、図７（ｄ）に表したように、本体制御部４１０は、ゲートドライバ５２３へ制御信号Ｃを出力し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング動作（オン／オフ制御）を開始する（タイミングｔ３）。これにより、保温加熱モードが実行される。

続いて、図７（ｃ）に表したように、インバータ５５０の停止指示信号Ｂ（立ち上がりパルス）がインバータ作動指示ラッチ２７０のリセット端子に入力される（タイミングｔ４）。そうすると、図７（ｈ）に表したように、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆは、「Ｌ」となる。これにより、図７（ｉ）に表したように、発振制御部２５７は、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング動作を停止し、インバータ５５０を停止させる。これにより、誘導加熱が停止する。

図８は、図６に表した回路図における暖房便座装置の動作の他の一例を表すタイミングチャートである。
本具体例の動作は、図７に関して前述した具体例と同様に、第２のスイッチング素子５２１がオン故障していない場合の動作の一例である。本具体例の動作では、便座２００の加熱を開始すると、保温加熱モードが実行される。

タイミングｔ１１における動作は、図７に関して前述したタイミングｔ１における動作と同様である。続いて、図８（ｄ）に表したように、本体制御部４１０は、ゲートドライバ５２３へ制御信号Ｃを出力し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング動作（オン／オフ制御）を開始する（タイミングｔ１２）。これにより、保温加熱モードが実行される。続いて、タイミングｔ１３における動作は、図７に関して前述したタイミングｔ４における動作と同様である。

このように、便座２００の加熱が開始され、保温加熱モードのみが実行される場合でも、図７に関して前述した動作と同様の動作が行われる。

図９は、図６に表した回路図における暖房便座装置の動作のさらに他の一例を表すタイミングチャートである。
本具体例の動作は、第２のスイッチング素子５２１がオン故障している場合の動作の一例である。

本具体例では、第２のスイッチング素子５２１がオン故障している。なお、本願明細書において「オン故障」という範囲には、第２のスイッチング素子５２１をバイパスする経路が生じている故障が含まれるものとする。そのため、図９（ｄ）に表したように、便座２００の加熱を開始する前において、第２のスイッチング素子５２１は、本体制御部４１０から出力される制御信号Ｃにかかわらずオン状態となっている（タイミングｔ２１以前）。続いて、例えば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、図９（ｂ）に表したように、本体制御部４１０は、インバータ５５０の作動指示信号Ａを出力する（タイミングｔ２１）。

ここで、第２のスイッチング素子５２１がオン故障しているため、図９（ｅ）に表したように、降圧部５２０の出力電圧Ｖ１すなわちインバータ５５０に供給される供給電圧Ｖ１は、所定の閾値の電圧よりも高い。降圧部５２０の出力電圧Ｖ１の波形は、平滑コンデンサ５３３により平滑された波形となる。また、電圧検出部２６０が分圧抵抗２６１を有するため、降圧部５２０の出力電圧Ｖ１は、徐々に低下しつつ所定の閾値の電圧よりも高い電圧に保持される。

そのため、本体制御部４１０がインバータ５５０の作動指示信号Ａを出力したときには、コンパレータの出力信号Ｄは、「Ｌ」である（タイミングｔ２１）。そのため、図９（ｇ）に表したように、ＡＮＤ回路２５９の出力信号Ｅは、「Ｌ」のままとなり、インバータ作動指示ラッチ２７０のセット端子には入力されない。そうすると、図９（ｈ）に表したように、インバータ作動指示ラッチ２７０の出力信号Ｆは、「Ｌ」のままとなる。これにより、図９（ｉ）に表したように、発振制御部２５７は、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング動作（オン／オフ制御）を停止したままとし、インバータ５５０を作動させない。これにより、本体制御部４１０からの指示にかかわらず急速加熱モードが実行されることを防止することができる。

続いて、第２のスイッチング素子５２１は、オン故障しているため、図９（ｄ）に表したように、本体制御部４１０から出力される制御信号Ｃにかかわらずオン状態のままとなる（タイミングｔ２２）。これにより、本体制御部４１０からの指示にかかわらず保温加熱モードは、実行されない。

図６に表した回路構成および本具体例の動作によれば、降圧部５２０の駆動開始前に、本体制御部４１０を介することなく第２のスイッチング素子５２１のオン故障を判断することができる。そして、第１のスイッチング素子５５１への作動指示を禁止することができる。つまり、インバータ５５０の作動を直接制御するインバータ作動指示ラッチ２７０や発振制御部２５７は、降圧部５２０の出力電圧Ｖ１を確認する安全機能を有する。そのため、本体制御部４１０に故障（例えば、マイコンの暴走）などの不具合が生じた場合でも、本体制御部４１０からの指示にかかわらず急速加熱モードが実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。

図６〜図９に表した回路図およびタイミングチャートにおける暖房便座装置の動作の具体例について、図面を参照しつつさらに説明する。
図１０は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を表すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５における動作は、図５に関して前述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５における動作と同様である。続いて、インバータ５５０が停止中である場合には（ステップＳ１０５：停止中）、インバータ５５０への供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧以下であるときに、インバータ５５０の作動が開始される（ステップＳ２０７）。このとき、図７〜図９に関して前述したように、第２のスイッチング素子５２１のオン故障は、本体制御部４１０を介することなく電圧検出部２６０やＡＮＤ回路２５９やインバータ作動指示ラッチ２７０において判断される。

続いて、ステップＳ２０９〜Ｓ２１５における動作は、図５に関して前述したステップＳ１０９〜Ｓ１１５における動作と同様である。また、ステップＳ２１９およびＳ２２１における動作は、図５に関して前述したステップＳ１１９およびＳ１２１における動作と同様である。本具体例によれば、本体制御部４１０に故障などの不具合が生じた場合でも急速加熱モードが実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、降圧部５２０をオフ駆動している状態においてインバータ５５０に供給される供給電圧Ｖ１を検出する。そして、インバータ５５０に供給される供給電圧Ｖ１が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、誘導加熱の実行が禁止される。そのため、例えば使用者が便座２００に着座しているときに急速加熱モードが実行されることを防止できる。これにより、安全性をより高めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、便座２００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや電圧検出部２６０の回路構成などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０ 商用電源、 １００ 暖房便座装置、 ２００ 便座、 ２１０ 筐体、 ２１０ａ 上面、 ２２２ 誘導加熱コイル、 ２３１ 導電体、 ２５３ カプラ、 ２５５ サーミスタ、 ２５７ 発振制御部、 ２５９ ＡＮＤ回路、 ２６０ 電圧検出部、 ２６１ 分圧抵抗、 ２６３ コンパレータ、 ２７０ インバータ作動指示ラッチ、 ３００ 便蓋、 ４００ ケーシング、 ４０２ 入室検知センサ、 ４０４ 着座検知センサ、 ４０６ 便蓋開閉検知センサ、 ４１０ 本体制御部、 ５００ 高周波電源回路、 ５１０ 整流部、 ５２０ 降圧部、 ５２１ 第２のスイッチング素子、 ５２２ ダイオード、 ５２３ ゲートドライバ、 ５３０ 平滑部、 ５３１ 平滑コイル、 ５３３ 平滑コンデンサ、 ５４０ 共振回路、 ５４１ 共振コンデンサ、 ５５０ インバータ、 ５５１ 第１のスイッチング素子、 ８００ 洋式腰掛便器

Claims (3)

1. 誘導加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、
   前記誘導加熱コイルが発生した磁界により誘導加熱される導電体と、
   前記導電体が設けられた便座と、
   第１のスイッチング素子を有し前記共振回路に供給する電力を制御するインバータと、
   商用電源から供給される電流を整流する整流部と、
   第２のスイッチング素子を有し前記整流部の整流出力を降圧して前記インバータに供給する降圧部と、
   前記第２のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより前記整流出力の降圧量を切り替えて前記インバータに供給し前記便座の誘導加熱を実行する本体制御部と、
   前記インバータに供給される供給電圧を検出する電圧検出部と、
   を備え、
   前記第２のスイッチング素子がオフ駆動している状態において前記供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、前記誘導加熱の実行が禁止されることを特徴とする暖房便座装置。
2. 前記本体制御部は、前記供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、前記第１のスイッチング素子への作動指示を禁止することを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
3. 前記本体制御部からの指示に基づいて前記インバータに作動／停止の制御指示を行うインバータ作動指示部をさらに備え、
   前記インバータ作動指示部は、前記第２のスイッチング素子がオフ駆動している状態において前記供給電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、前記本体制御部からの指示にかかわらず前記インバータの作動を禁止することを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。

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