JP6996545B2

JP6996545B2 - トイレ装置

Info

Publication number: JP6996545B2
Application number: JP2019225516A
Authority: JP
Inventors: まどか東田; 寛大川原
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: JP2021095688A

Description

開示の実施形態は、トイレ装置に関する。

従来、便座を温めたり、局部洗浄ノズルから噴射される洗浄水を加熱したりするためにヒータを備えるトイレ装置には、ヒータと、局部洗浄ノズルを動作させるモータのようなヒータよりも消費電力が小さい他の電子機器との電圧を調整するために、インバータ回路を介して交流電源からヒータや他の電子機器に電力を供給するものがある。

また、トイレ装置において、たとえば、交流１００Ｖと２００Ｖとの仕様の共通化のために、交流電源からの電圧が降圧され、降圧された電圧がヒータに印加されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－１３４００４号公報

しかしながら、インバータ回路を介してヒータや他の電子機器に電力を供給する場合、ヒータの消費電力は他の電子機器の消費電力よりも大きいため、ヒータに流れる電流は大きい。ヒータに流れる電流が大きいと、ヒータ駆動部の放熱量を大きくしたり、ヒータに電力を供給する配線の径を大きくしたり、配線間の距離を大きくしたり、他の部材との距離を大きくしたりする必要があり、トイレ装置の小型化が困難であった。

また、ヒータに降圧された電圧が印加される場合も、ヒータ駆動部の冷却構成は必要であるため、トイレ装置の小型化は依然として困難であった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化したトイレ装置を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るトイレ装置は、交流電源に接続され、高調波電流を低減するとともに、電圧を昇圧して出力するＰＦＣ回路と、前記ＰＦＣ回路によって昇圧された電圧が直接印加され、被加熱部を加熱するヒータと、前記ヒータよりも消費電力が小さい機器と、前記ＰＦＣ回路に並列接続され、電圧を降圧して一定電圧とするレギュレータとを備え、前記機器には、前記レギュレータによって降圧された電圧が印加されることを特徴とする。

トイレ装置は、ＰＦＣ回路によって昇圧された電圧をヒータに印加することで、ヒータに流れる電流を小さくすることができ、ヒータで発生する熱を放出する部材を小さくすることができる。このため、ヒータに電流を流す配線の径を小さくし、また、配線間の距離や、他の部材との距離を小さくすることができるため、小型化することができる。また、トイレ装置は、ＰＦＣ回路は、ヒータに対して昇圧した電圧を出力しつつ、ヒータ以外の機器に対してはヒータに印加される電圧よりも低い電圧を出力するため、トイレ装置全体における電力の消費ロスを少なくすることができる。また、トイレ装置は、ＰＦＣ回路を介してヒータに電圧を印加しつつ、ヒータよりも消費電力が小さい他の機器に対してはレギュレータによって降圧した一定電圧を印加することができるため、水回り機器全体における電力の消費ロスを少なくすることができる。

また、トイレ装置は、前記ヒータは、局部洗浄ノズルから吐出される洗浄水を温めるための温水ヒータであることを特徴とする。

トイレ装置は、ＰＦＣ回路によって昇圧された電圧を温水ヒータに印加することで、温水ヒータに流れる電流を小さくすることができ、温水ヒータを駆動するヒータ駆動部で発生する熱を放出する部材を小さくすることができる。このため、温水ヒータに電流を流す配線の径を小さくし、また、配線間の距離や、他の部材との距離を小さくすることができるため、小型化することができる。

また、交流電源における電圧をＰＦＣ回路によって昇圧して温水ヒータに印加することで、交流電源の電圧公差に対し、温水ヒータに印加する電圧の電圧公差を小さくすることができる。このため、温水ヒータによる加熱のばらつきを小さくすることができ、加熱性能を向上させることができる。

また、トイレ装置は、前記ヒータは、便座の座面を温めるための便座ヒータであることを特徴とする。

トイレ装置は、ＰＦＣ回路によって昇圧された電圧を便座ヒータに印加することで、便座ヒータに流れる電流を小さくすることができる。このため、便座ヒータに電流を流す配線の径を小さくし、また、配線間の距離や、他の部材との距離を小さくすることができるため、小型化することができる。

また、交流電源における電圧をＰＦＣ回路によって昇圧して便座ヒータに印加することで、交流電源の電圧公差に対し、便座ヒータに印加する電圧の電圧公差を小さくすることができる。このため、便座ヒータによる加熱のばらつきを小さくすることができ、加熱性能を向上させることができる。

実施形態の一態様によれば、小型化を図ることができる。

図１は、実施形態に係るトイレ装置を示す概略図である。図２は、実施形態に係るトイレ装置の構成を示す概略図である。図３は、実施形態に係るヒータ駆動部および制御装置を説明するブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するトイレ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

近年、トイレ装置は、デザインの多様化が追求されており、さらなる小型化が期待されている。このようなトイレ装置は、例えば、局部洗浄ノズルから噴射される洗浄水を加熱する（温める）温水ヒータ、便座の座面を温める便座ヒータを備えている。ヒータは、交流電源である商用電源から電力が供給されるが、トイレ装置が使用される国や地域などの地理的要因による商用電源の電圧の公差などに起因し、加熱性能にばらつきが生じる。

加熱性能のばらつきを抑制するために、従来のトイレ装置では、例えば、国や地域などの電圧の公差に応じてヒータの出力を制御するためのパラメータを多数用意し、ヒータの出力を安定化させている。しかし、この場合には、国や地域の商用電源の電圧の公差に合わせて、制御装置を設計しなければならず、トイレ装置を汎用化することが困難である。

また、インバータ回路を介してヒータや他の機器に電力を供給する場合、ヒータの消費電力は他の機器の消費電力よりも大きいため、ヒータに流れる電流は大きい。ヒータに流れる電流が大きいと、ヒータ駆動部の放熱量を大きくしたり、ヒータに電力を供給する配線の径を大きくしたり、配線間の距離を大きくしたり、他の部材との距離を大きくしたりする必要があり、トイレ装置の小型化が困難であった。

このような点に鑑み、実施形態に係るトイレ装置１は、以下の構成を有する。

図１～図３を参照して実施形態に係るトイレ装置１について説明する。図１は、実施形態に係るトイレ装置１を示す概略図である。図２は、実施形態に係るトイレ装置１の構成を示す概略図である。図３は、実施形態に係るヒータ駆動部（温水ヒータ駆動部２７１、温風ヒータ駆動部２７２および便座ヒータ駆動部２７３）および制御装置２６０を説明するブロック図である。

なお、図１には、鉛直上向き（上方）を正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を示している。説明の便宜上、Ｘ軸の正方向を右方、Ｘ軸の負方向を左方、Ｙ軸の正方向を前方、Ｙ軸の負方向を後方と規定し、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を前後方向、Ｚ軸方向を上下方向という場合がある。

図１に示すように、トイレ装置１は、便器本体１００と、便座装置２００とを備える。

便器本体２は、例えば、トイレ室の床面に載置される。便器本体２は、汚物を受けるボウル部１００ａと、ボウル部１００ａの底部から後方へ延びる排水トラップ管路（図示せず）とを備える。ボウル部１００ａには、リム吐水を行うリム吐水口（図示せず）が形成される。また、ボウル部１００ａには、ジェット吐水を行うジェット吐水口（図示せず）が形成される。

なお、トイレ装置１は、便器本体１００の例えば後方に、ボウル部１００ａに供給される洗浄水を貯留する洗浄水タンク（図示せず）をさらに備える。

便座装置２００は、便器本体１００の上面後部に設置される。便座装置２００は、本体部２０１と、便座２０２と、便蓋２０３とを備える。便座２０２および便蓋２０３は、本体部２０１に対してそれぞれ開閉自在に軸支されている。便蓋２０３は、閉じた状態で便座２０２の上方を覆う。なお、便座装置２００においては、便蓋２０３は省略されてもよい。

便座装置２００は、便座２０２に座った使用者の局部を洗浄する洗浄機能を有する。また、便座装置２００は、便座２０２に座った使用者の局部を乾燥させる乾燥機能、便座２０２の座面２０２ａを温める暖房機能をさらに有する。

便座装置２００は、洗浄機能を発揮する場合には、例えば、トイレ室の壁面に設置された操作装置２０４が使用者に操作されることで、局部洗浄ノズル（不図示）を便器本体１００のボウル１００ａ内へ進出させ、局部洗浄ノズルの吐水口（不図示）から洗浄水を噴射させて使用者の局部を洗浄する。また、便座装置２００は、洗浄機能において、ヒータ（温水ヒータ）２２１ａ（図６参照）によって温めた洗浄水を吐水口から噴射させる。

また、便座装置２００は、乾燥機能を発揮する場合には、例えば、上記した操作装置２０４が使用者に操作されることで、ヒータ（温風ヒータ）２２２ａ（図６参照）によって温めた風（温風）を局部に吹き付ける。

また、便座装置２００の本体部２０１は、暖房機能を発揮するために、便座２０２の内部に、座面２０２ａを温めるためのヒータ（便座ヒータ）２２３ａを備える。具体的には、便座２０２の内部には、便座ヒータ２２３ａとして金属部材が設けられる。金属部材は、便座２０２の開口の周りに沿って配設される。このような便座ヒータ２２３ａに電力が供給されることで、便座が温められる。

便座ヒータ２２３ａとしては、チュービングヒータ、シーズヒータ、ハロゲンヒータ、カーボンヒータなどが用いられる。便座ヒータ２２３ａの金属部材は、アルミニウムや銅などで構成される。また、便座ヒータ２２３ａの金属部材には、シート状、ワイヤ状、メッシュ状など、種々の形状を採用することができる。

図２に示すように、便座装置２００の本体部２０１（図１参照）は、ＰＦＣ（Power Factor Correction）装置２３０と、電圧一定装置２４０と、制御装置２６０とを備える。便座装置２００には、交流電源１００、具体的には商用電源から電力が供給される。

便座装置２００の本体部２０１は、上記した洗浄機能、乾燥機能および暖房機能を発揮するために、ヒータ（温水ヒータ２２１ａ、温風ヒータ２２２ａおよび便座ヒータ２２３ａ）が組み込まれたヒータユニット（温水ヒータユニット２２１、温風ヒータユニット２２２および便座ヒータユニット２２３）を備える。

各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａは、ＰＦＣ装置２３０を介して交流電源１００から電力が供給され、被加熱部（例えば、便座ヒータ２２３ａの場合は便座２０２の座面２０２ａ）を加熱する（温める）。温水ヒータ２２１ａ、温風ヒータ２２２ａおよび便座ヒータ２２３ａには、ＰＦＣ装置２３０によって昇圧された電圧がそれぞれ直接印加される。

ＰＦＣ装置２３０は、ＰＦＣ回路２３０Ａを備える。ＰＦＣ回路２３０Ａは、交流電源１００に接続され、高調波電流を低減させて力率を改善するとともに、電圧を昇圧する。具体的には、ＰＦＣ回路２３０Ａは、交流電源１００から供給される電力に対して高調波電流を抑制し、入力された電圧を昇圧する。これにより、電圧の下限値と上限値との差を小さくすることができ、電圧公差を小さくすることができる。

ＰＦＣ装置２３０によって昇圧された電圧は、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａのそれぞれに駆動電圧として印加される。すなわち、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａには、交流電源１００における電圧よりも電圧公差が小さい駆動電圧が印加される。

第１電圧一定装置２４１は、交流電源１００から供給された電力における電圧を一定電圧に降圧するレギュレータ２４１Ａを備える。レギュレータ２４１Ａは、コンバータや、インバータを含む回路である。レギュレータ２４１Ａは、ＰＦＣ回路２３０Ａに接続される。レギュレータ２４１Ａは、交流電圧を直流電圧に変換する。

第２電圧一定装置２４２は、上記した第１電圧一定装置２４１と同様、交流電源１００から供給された電力における電圧を一定電圧に降圧するレギュレータ２４２Ａを備える。レギュレータ２４２Ａは、コンバータや、インバータを含む回路である。レギュレータ２４２Ａは、ＰＦＣ回路２３０Ａに接続される。レギュレータ２４２Ａは、交流電圧を直流電圧に変換する。

なお、本実施形態では、電圧一定装置（第１電圧一定装置２４１および第２電圧一定装置２４２）が複数（２つ）設けられているが、これに限定されず、電圧一定装置が１つ設けたものであってもよい。

第１機能ユニット２５１は、温水ヒータ２２１ａ、温風ヒータ２２２ａおよび便座ヒータ２２３ａよりも消費電力（必要電力）が小さい電子機器である。第１機能ユニット２５１には、第１電圧一定装置２４１によって降圧された直流電圧が印加される。

第２機能ユニット２５２は、上記した第１機能ユニット２５１と同様、温水ヒータ２２１ａ、温風ヒータ２２２ａおよび便座ヒータ２２３ａよりも消費電力（必要電力）が小さい電子機器である。第２機能ユニット２５２には、第２電圧一定装置２４２によって降圧された直流電圧が印加される。

第１機能ユニット２５１および第２機能ユニット２５２は、例えば、局部洗浄ノズルや、電動開閉装置や、脱臭装置である。局部洗浄ノズルは、使用者の局部を洗浄する洗浄水を吐水する。電動開閉装置は、便蓋２０３や、便座２０２を自動で開閉する装置である。脱臭装置は、ボウル部１０（図４参照）内の空気を吸引して脱臭する装置である。

温水ヒータ駆動部２７１は、ヒートシンク２７１ａと、温水ヒータ駆動回路（不図示）とを備える。温水ヒータ駆動回路は、温水ヒータ２２１ａの電力制御回路（不図示）に駆動電力信号を出力する。また、温水ヒータ駆動回路は、制御装置２６０に温度信号を出力する。

温風ヒータ駆動部２７２は、ヒートシンク２７２ａと、温風ヒータ駆動回路（不図示）とを備える。温風ヒータ駆動回路は、温風ヒータ２２２ａの電力制御回路（不図示）に駆動電力信号を出力する。また、温風ヒータ駆動回路は、制御装置２６０に温度信号を出力する。

便座ヒータ駆動部２７３は、便座ヒータ駆動回路（不図示）を備える。便座ヒータ駆動回路は、便座ヒータ２２３ａの電力制御回路（不図示）に駆動電力信号を出力する。また、便座ヒータ駆動回路は、制御装置２６０に温度信号を出力する。

制御装置２６０は、各ヒータユニットや各機能ユニット２５１，２５２を制御する。例えば、制御装置２６０は、各ヒータの出力や局部洗浄ノズルの動作などを制御する。

次に、図３を参照してヒータ駆動部（温水ヒータ駆動部２７１）および制御装置２６０の詳細について説明する。

図３に示すように、ＰＦＣ機能を有する昇圧部２３１は、交流電源１００に接続される。ＰＦＣ機能を有する昇圧部２３１は、ＰＦＣ装置２３０で高調波電流を低減させて力率を改善するとともに、電圧を昇圧する。ＰＦＣ装置２３０によって昇圧された電圧は、温水ヒータ２２１ａに駆動電圧として印加される。

制御装置２６０は、制御部２６１を備える。なお、ここでは、制御装置２６０のうち、温水ヒータユニット２２１を制御する機能について説明する。制御部２６１は、温度入力部２６２と、比較部２６３とを備える。

制御部２６１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などによって、例えば、制御部２６１の記憶デバイスに記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行される。これにより、制御部２６１は、温度入力部２６２および比較部２６２として機能する。なお、記憶デバイスは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。

温度入力部２６２は、洗浄ノズルから吐出される洗浄水を貯留する貯水タンク（不図示）内の洗浄水の温度を測定する温度センサ（例えば、サーミスタ）２８０から温度信号（温度）が入力される。温度入力部２６２は、入力された温度を比較部２６２に出力する。

比較部２６２は、例えば、入力された温度と、例えば使用者の操作により設定部２９０において設定された設定温度とを比較する。比較部２６２は、比較結果に基づいてヒータ駆動部（温水ヒータ駆動部２７１）の光変換部２７１ｂに制御信号を出力する。

光変換部２７１ｂは、比較部２６２から入力された制御信号を光信号に変換し、電気信号に再度変換し、温度制御信号として出力する。光変換部２７１ｂは、温度制御信号（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態の切替信号）をスイッチ２７１ｃに出力する。スイッチ２７１ｃは、例えば、スイッチング光結合素子であり、制御部２６１の比較部２６２から出力される切替信号に基づいて、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態となる。

すなわち、比較部２６２は、スイッチ２７１ｃのＯＮ状態またはＯＦＦ状態を切り替える切替信号を生成し、出力する。比較部２６２は、入力された温度信号（温度）が、設定部２９０において設定された設定温度に到達したか否かを検知する。比較部２６２は、洗浄水の加熱処理において温度センサ２８０から入力されてきた温度が設定温度に到達した場合、スイッチ２７１ｃをＯＦＦ状態に切り替える。すなわち、温水ヒータ２２１ａによる洗浄水の加熱を停止する。

比較部２６２は、洗浄水の加熱処理において温度センサ２８０から入力されてきた温度が設定温度に到達していない場合、スイッチ２７１ｃをＯＮ状態とする。すなわち、温水ヒータ２２１ａによる洗浄水の加熱を継続する。

次に、トイレ装置１および便座装置２００の効果について説明する。

トイレ装置１および便座装置２００は、交流電源１００に接続されるＰＦＣ回路２３０Ａによって、高調波電流を低減するとともに、電圧を昇圧する。そして、便座装置２００は、昇圧した電圧を、局部洗浄ノズルから吐出される洗浄水を温める温水ヒータ２２１ａ、局部乾燥のために送る空気を温める温風ヒータ２２２ａ、そして、便座２０２の座面２０２ａを温める便座ヒータ２２３ａに印加する。

トイレ装置１および便座装置２００は、ＰＦＣ回路２３０Ａによって昇圧された電圧を各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａに直接印加することで、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａに流れる電流を小さくすることができる。これにより、ヒータ駆動部（温水ヒータ駆動部２７１、温風ヒータ駆動部２７２）の各ヒートシンク２７１ａ，２７２ａなどの放熱部材を小さくすることができる。

また、トイレ装置１および便座装置２００は、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａに電流を流す配線の径を小さくし、また、配線間の距離や、他の部材との距離を小さくすることができる。このため、各ヒータユニット２２１，２２２，２２３や各ヒータ駆動部２７１，２７２などを小型化することができ、便座装置２００を小型化することができる。また、便座装置２００は、ＰＦＣ回路２３０Ａを介してモータ３１に電圧を印加することで、高調波電流を抑制することができる。

また、トイレ装置１および便座装置２００は、小型化することで、デザインの多様化を図ることができ、意匠性を向上させることができる。

また、トイレ装置１および便座装置２００は、ＰＦＣ回路２３０Ａによって商用電源（交流電源１００）の電圧を昇圧して各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａに印加する。これにより、便座装置２００は、商用電源の電圧公差に対し、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａに印加される電圧の下限値と上限値との差を小さくすることができ、電圧公差を小さくすることができる。このため、トイレ装置１および便座装置２００は、被加熱部に対する加熱のばらつきを小さくすることができる。

したがって、トイレ装置１および便座装置２００は、トイレ装置１および便座装置２００が使用される国や、地域における商用電源の電圧公差などに起因した加熱性能のばらつきを小さくすることができる。また、トイレ装置１および便座装置２００は、国や、地域における商用電源の電圧公差に対応した多数の制御パラメータを用意せずに、加熱性能のばらつきを小さくすることができ、制御装置２６０の設計を容易化してトイレ装置１および便座装置２００を汎用化することができる。

また、トイレ装置１および便座装置２００は、ＰＦＣ回路２３０Ａに接続されたレギュレータ２４１Ａ，２４２Ａによって電圧を降圧して一定電圧とする。そして、便座装置２００は、レギュレータ２４１Ａ，２４２Ａによって降圧した電圧を、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａよりも消費電力が小さい第１機能ユニット２５１および第２機能ユニット２５２に印加する。

これにより、トイレ装置１および便座装置２００は、各ヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａに昇圧した電圧を印加し、第１機能ユニット２５１および第２機能ユニット２５２に降圧した一定電圧の電圧を印加することができ、便座装置２００全体における電力の消費ロスを少なくすることができる。

なお、上記した実施形態では、温水ヒータ２２１ａ、温風ヒータ２２２ａおよび便座ヒータ２２３ａに昇圧した電圧を印加するが、例えば、３つのヒータ２２１ａ，２２２ａ，２２３ａのうち少なくとも１つに昇圧した電圧を印加してもよい。

また、トイレ装置１において、温水ヒータ２２１ａ、温風ヒータ２２２ａおよび便座ヒータ２２３ａよりも消費電力が小さい（例えば、ＤＣ５Ｖ、２４Ｖ）機器には、水路系では、例えば、フロートスイッチ、ノズルモータ、流調・流路切替モータ、電磁弁、温水サーミスタ、リミットサーミスタおよびオートクリーンユニットがある。

また、風系では、例えば、脱臭、温風および換気の各ファンモータおよび温風サーミスタがある。また、便座系では、例えば、便座サーミスタがある。また、センサ系では、例えば、着座検知センサ、人体検知センサ、便座センサおよび、便蓋のソフト閉止用の開閉検知センサがあり、表示系では、例えば、表示基板およびブザーがあり、電動開閉系では、例えば、電動開閉モータがある。これらの他にも、室温センサや着脱センサなどがある。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１トイレ装置
２００便器本体
２０２便座
２０２ａ座面
２２１ａ温水ヒータ
２２３ａ便座ヒータ
２３０ＡＰＦＣ回路
２４１Ａレギュレータ
２４２Ｂレギュレータ

Claims

交流電源に接続され、高調波電流を低減するとともに、電圧を昇圧して出力するＰＦＣ回路と、
前記ＰＦＣ回路によって昇圧された電圧が直接印加され、被加熱部を加熱するヒータと、
前記ヒータよりも消費電力が小さい機器と、
前記ＰＦＣ回路に並列接続され、電圧を降圧して一定電圧とするレギュレータと
を備え、
前記機器には、前記レギュレータによって降圧された電圧が印加される
ことを特徴とするトイレ装置。
前記ヒータは、局部洗浄ノズルから吐出される洗浄水を温めるための温水ヒータである
ことを特徴とする請求項１に記載のトイレ装置。
前記ヒータは、便座の座面を温めるための便座ヒータである
ことを特徴とする請求項１または２に記載のトイレ装置。