JPH071468B2

JPH071468B2 - 加熱温度制御装置

Info

Publication number: JPH071468B2
Application number: JP61040091A
Authority: JP
Inventors: 健一金子
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS62198074A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、被加熱体を所定の温度範囲に安定して加熱す
る、加熱温度制御装置に関する。

（従来の技術）最近、人体局部洗浄装置が急速に普及しつつある。この
人体局部洗浄装置の便座は、その機能を向上させるため
に、暖房されるようになっている。便座の暖房に用いら
れている従来の加熱手段として、特開昭59−21839の公
報に開示されている加熱温度制御装置のブロックダイア
グラムを第８図に示す。

この加熱温度制御装置は、便座内に収納され、この便座
90を加熱するヒータ10と、この便座90の内面に添付され
便座内部の温度を検出する温度センサ（サーミスタ）20
と、この温度センサ20からの温度信号により便座内部の
温度を制御する制御部35とで構成されている。

（発明が解決しようとする問題点）そして、この従来の制御部35は、温度センサ20からの温
度信号が第２設定温度を超えたことを検出すると、ヒー
タ10への通電を停止する。又、温度センサ20からの温度
信号が第１設定温度以下になったことを検出すると、ヒ
ータ10への通電を開始する。

ところが、便座（被加熱体全般について言えることであ
るが）は、その材質に拘らず熱抵抗が零でないため、便
座の内周面とその外周面との間には温度勾配が発生す
る。又、この外周面は外気と熱のやり取りを行う。この
熱のやり取りの量は、便座の表面積が大きい程その量が
多くなる。これらの理由から、第１設定温度より相当量
外気温度が低い場合、便器使用者が必要とする第２設定
温度（又はこの近傍の温度）まで、便座表面の温度が上
昇しないという事が起りうる。

そこで、本発明は、外気温度の変化に拘らず、被加熱体
を常に必要とする一定温度に制御する、加熱温度制御装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の加熱温度制御装置は、便座を構成する被加熱体内に収容されたヒータと、該被加熱体の内部温度を検出する温度センサと、該温度センサからの温度信号が第１設定温度以下の時に
該ヒータへの通電を開始し、該温度信号が第２設定温度
以上の時に該ヒータへの通電を停止する制御手段とで構
成され、前記制御手段は、前記被加熱体の冷却速度を求める演算
部と、該演算部で求められた冷却速度に基づいて前記第
２設定温度を再設定する温度再設定部とを有し、冷却速度が速いほど、第２設定温度を高温側へ変更し、
同冷却速度が遅いほど、第２設定温度を低温側へ変更す
る事を特徴とする。

即ち、本発明の加熱温度制御装置は、被加熱体内に収容
されたヒータおよび温度センサをそのまま使用し、新た
に第２の温度センサを追加することなく制御手段を改良
することにより、外気温の影響を考慮した加熱ができる
もので、その概念を第１図のブロックダイアグラムで示
す。

この加熱温度制御装置は、被加熱体内に収容されたヒー
タ10と、被加熱体の内部温度を検出する温度センサ20
と、演算部31、温度再設定部33を持つ制御手段30とから
構成される。

ヒータ10は被加熱体90を加熱するものである。このヒー
タ10は、被加熱体90の形状、必要とする熱量、防水が必
要か否か、等の加熱条件によって選定される必要があ
る。このヒータ10としては、抵抗発熱のシーズヒータ
や、特殊なものとしてアーク発熱、誘電加熱等のものが
利用できる。

温度センサ20はこの被加熱体90の内部温度を検出するセ
ンサである。この温度センサ20は、単に温度信号を出力
するものでも十分であるが、センサ自身がアナログ信号
をデジタル信号に変換するAD変換機等を保持していても
よい。センサからデジタル信号が出力されると、温度の
制御を更にきめ細かくすることができる。この温度セン
サ20としては、サーミスタ、熱電対、トランジスタ温度
計、焦電型温度センサ等従来のほとんどのセンサが利用
できる。

制御手段30は、演算部31、温度再設定部33とからなり、
この温度センサからの温度信号が第１設定温度以下の時
に該ヒータへの通電を開始し、温度信号が第２設定温度
以上の時に該ヒータへの通電を防止する機能と、被加熱
体90の冷却速度が速いほど第２設定温度を高くする機能
をもつ装置である。

制御手段30の演算部31は、被加熱体90の冷却速度を求め
る装置である。ここで冷却速度とは、第２設定温度から
第１設定温度になるまでの下降時間（通電休止時間）、
あらかじめ決められた時間間隔内（例えば、0.5秒毎に
温度をリードする）に温度が下がるかを示す温度下降勾
配、或は前者の下降時間の裏返しであるが、第１設定温
度から第２設定温度になるまでの上昇時間（実効通電時
間）、から求められるものを包含するものである。な
お、下降時間、上昇時間から冷却速度を求める時には、
熱移動が必ずしも時間、外界の温度に対して線形でない
ことを考慮する必要がある。

温度再設定部33は、この演算部31で求められた冷却速度
に基づいて第２設定温度を再設定する装置である。そし
て、望ましくは、この温度再設定部33が、第２設定温度
の再設定の必要が生じた時、第１設定温度も再設定でき
ると、制御手段30の機能を更に向上させることができ
る。これらの設定は、各種実験モデルを作ってこのモデ
ルにより得られたデータを使用して設定するのが望まし
い。

この制御手段30としては、マイクロコンピュータで構成
するのが望ましいが、コンパレータ、継電器、タイマ、
シーケンサ等従来の殆どの論理部品が利用できる。

（作用）本発明の加熱温度制御装置において、温度センサ20は被
加熱体90の内部温度を検出し、温度信号を出力する。制
御手段30は、温度信号が第１設定温度より低い温度であ
ると判定すると、ヒータ10を作動させる制御信号を出力
する。ヒータ10は、この制御信号により被加熱体90を加
熱する。

この間、温度センサ20は被加熱体90の内部温度を検出
し、温度信号を制御手段30に、連続または間欠的に出力
する。制御手段30は、センサ20からの温度信号により被
加熱体90の内部温度が第２設定温度を超えたと判定する
と、ヒータ10にその作動を停止させる制御信号を出力す
る。ヒータ10はこの制御信号により加熱を停止する。

例えば、演算部31が第２設定温度から第１設定温度にな
るまでの下降時間（通電休止時間）により冷却速度を求
めるように構成されている時、制御手段30の演算部31
は、この時点より被加熱体90の冷却速度を求め、その結
果を温度再設定部33に出力する。温度再設定部33は、こ
の演算部で求められた冷却速度に基づいて被加熱体90の
温度が第１設定温度と第２設定温度の間に保たれるよう
に、第２設定温度を再設定する。

具体的な例としては、あらかじめ決められた冷却速度よ
り速い場合は、被加熱体の内外で温度勾配が大きいので
あるから、第２設定温度を相対的に高く設定するが、冷
却速度が遅い場合には第２設定温度を相対的に低くす
る。この作業と同時に、制御手段30は、この温度センサ
20からの温度信号が第１設定温度以下と判定すると、ヒ
ータ20を加熱する。その後、前述したような繰り返し作
業を行う。

しかし、今度の場合、第２設定温度が高く再設定されて
いるために、被加熱体90の表面の温度が本来必要とする
温度に保たれる。

（実施例）以下、本発明の加熱温度制御装置を具体的な実施例に基
づいて詳しく説明する。

この実施例は、加熱温度制御装置を第２図の平面図、第
３図の要部横断面図に示す人体局部洗浄装置に適用した
ものである。ここで、被加熱体90は、この人体局部洗浄
装置の便座である。

この人体局部洗浄装置は、従来のものと同じであり、図
略の便器本体、便座90、ベースカバー51、このベースカ
バー51の上に配設され、電源コード370より交流100Vで
作動するヒータ10及び制御手段30等を持つ加熱温度制御
装置等から主として構成されている。そして、加熱温度
制御装置は、制御手段30の演算部31、温度再設定部33を
除いては従来のものをそのまま利用したものである。

加熱温度制御装置は、その構成を第４図のブロックダイ
アグラムで示すように、便座90内に収容されたヒータ10
と、便座90の内部温度を検出するサーミスタ21と、起動
スイッチ340、演算部、温度再設定部を持つ制御手段30
とから構成されている。

ヒータ10は、図３に示すように、内部が空洞となった便
座90における人体が着座する表部の裏面に敷設され、例
えば容量50Wの電熱コイルにて構成される。サーミスタ2
1は、ヒータ10と同様に便座90における表部の裏面に貼
設されており、便座90の内部温度を検出するようになっ
ている。

制御手段30は、演算部、温度再設定部の機能を持つプロ
グラムが書き込まれたマイクロコンピュータ320、入力
インタフェース310、出力インタフェース330とで構成す
る。なお、ヒータ10への通電を開始する第１設定温度を
T1、このヒータ10への通電を停止する時の第２設定温度
をT2と定義する。具体的には、T1＝46℃、T2＝47℃であ
る。

本実施例装置は以上のように構成されている。

以下、このマイクロコンピュータ320（以下、コンピュ
ータ320と略記する）が実行するプログラムを示す第７
図のフローチャートに従って、この加熱温度制御装置の
作用を説明する。

コンピュータ320は、便器使用者により起動スイッチ340
が投入されると、ステップ100より実行を開始する。

ステップ100は、各種レジスタ、通電間隔のカウンタ等
を初期設定するステップである。このステップで初期設
定が終了すると次ステップ102に移行する。

ステップ102でコンピュータ320は、ヒータ10を加熱させ
るか否かを判定する。即ち、便座90内の現在の温度Ｔ
と、ヒータ10を加熱開始する第１設定温度T1との大小を
判定する。このステップで、現在の温度Ｔが第１設定温
度T1より低くないと判定したときは、ステップ100にジ
ャンプするが、Ｔ≦T1であると判定した時は次ステップ
104に移行する。

ステップ104は、便座90内部の温度が第１設定温度T1を
超えたかどうかを判定するステップである。これは、便
座90内の温度が温度T1から上昇し、ヒータ10の通電が遮
断され、温度が下降し、再びこの温度T1になるまでの１
周期を求めるために行う作業である。便座90内の温度Ｔ
がこのしきい値を超えたと判定すると、次ステップ106
でカウントの開始を指令する。そして、ステップ108で
Ｔ≦T1であると判定されるまで、ステップ106、ステッ
プ108の繰り返しルーチンを実行する。

このルーチンを抜け出しステップ110に移行すると、こ
のステップ110で前ステップ106によりカウント開始させ
たカウンタの値を計算し、続くステップ112で前記カウ
ンタの値に応じて第２設定温度T2の補正を行う。

この様子を第５図のタイムチャートを用いて説明する。
第５図は横軸に時間軸をとり、縦軸に便座90表面の温度
Ｔがとってある。

同図に於いて、実線のグラフが現実（外気温が25℃の
時）の温度変化のグラフである。このグラフと第１設定
温度T1との交点が多いほど外気温度が低いことになる。
又この時には、あらかじめ設定した温度に便座の表面温
度が上昇しない。例えば外気温度が10℃の場合には、外
気温度が25℃の場合に比較して△Ｔだけ便座表面の最高
温度が低くなる。従ってこのような時には、ヒータ10へ
の通電を停止させる第２設定温度T2を高めると、この交
点の個数が少なくなり、且つ便座表面の最高温度を必要
とする表面温度に設定することができる。そして、この
事により便座90は快適な温度に暖房できることがわか
る。この実施例の場合、コンピュータ320は第２設定温
度T2を47℃から47.5℃に再設定している。この様子は、
同図の一点鎖線のグラフで示される。

又、外気温度に応じて第２設定温度T2を得るために、ヒ
ータ20へ通電する外気温−通電時間の関係を第６図に示
す。第６図は縦軸にヒータ20へ通電し、便座内の温度が
第２設定温度になるまでの通電時間（秒）を示す。又、
同図に於ける横軸には、外気温（洗面室内）の温度が示
してある。この図によれば、例えば、外気温が15℃、30
℃の時、第２設定温度T2になるまでに通電する時間はそ
れぞれ約21秒、約40秒であることがわかる。

その後、ステップ114に移行し、カウンタをリセットし
て、カウンタをスタートさせて、ステップ102にジャッ
プして、前述した繰り返しルーチンを実行する。

本実施例によれば、加熱温度制御装置を、従来の加熱温
度制御装置をそのまま利用し、その制御手段30のみを、
演算部、温度再設定部の機能を持つプログラムが書き込
まれたマイクロコンピュータ320、入力インタフェース3
10、出力インタフェース330とで構成したことで、便座9
0外部の温度が低い時には第２設定温度が高く設定され
る。又実施例では省略したが、便座90外部の温度が高い
時には、第２設定温度が低く設定される。

更に、便座90の外部の温度が極端に低い場合には、それ
ぞれT1＝46℃、T2＝47℃をT1→46.5℃、T2→47.5℃のよ
うに、第１設定温度、第２設定温度の両者を再設定する
ようにすることもできる。

そのため便座90の表面の温度を外気温度の変化に拘らず
快適な温度に暖房することができる。

［発明の効果］本発明によれば、加熱温度制御装置を、被加熱体内に収
容されたヒータと、この被加熱体の内部温度を検出する
温度センサと、温度センサからの温度信号が第１設定温
度以下の時に該ヒータへの通電を開始し、温度信号が第
２設定温度以上の時に該ヒータへの通電を停止する制御
手段とで構成され、前記制御手段は、前記被加熱体の冷
却速度を求める演算部と、該演算部で求められた冷却速
度に基づいて前記第２設定温度を再設定する温度再設定
部とで構成したことで、１個の温度センサで冷却速度が
速いほど第２設定温度を高く設定され、被加熱体を所定
の一定の温度に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の概念を説明するブロックダイアグラ
ムである。第２図、第３図は、それぞれ本発明の具体的
な実施例に係る加熱温度制御装置を持つ人体局部洗浄装
置の平面図、要部横断面図である。第４図は、同実施例
に於いて用いた加熱温度制御装置のブロックダイアグラ
ムである。第５図、第６図は、それぞれ同実施例に於い
て温度再設定部が第１設定温度、第２設定温度を設定す
るときの説明に用いた説明図である。第７図は、同実施
例においてコンピュータが実行するプログラムを示すフ
ローチャートである。第８図は従来の加熱温度制御装置
の説明に用いた加熱温度制御装置のブロックダイアグラ
ムである。 10……ヒータ、20……温度センサ 30……制御手段、31……演算部 33……温度再設定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】便座内に収容されたヒータと、該便座の内
部温度を検出する温度センサと、該温度センサからの温
度信号が第１設定温度以下の時に該ヒータへの通電を開
始し、該温度信号が第２設定温度以上の時に該ヒータへ
の通電を停止する制御手段とで構成され、前記制御手段は、前記便座の冷却速度を求める演算部
と、該演算部で求められた冷却速度に基づいて前記第２
設定温度を再設定する温度再設定部とを有し、前記冷却速度が速いほど、第２設定温度を高温側へ変更
し、同冷却速度が遅いほど、第２設定温度を低温側へ変
更する構成とした事を特徴とする加熱温度制御装置。
【請求項２】演算部は、ヒータへの通電が停止された
後、次に該ヒータへ通電が開始されるまでの通電休止時
間から便座の冷却速度を求める特許請求の範囲第１項記
載の加熱温度制御装置。
【請求項３】演算部は、ヒータへの通電が停止された
後、該ヒータへ通電が停止されるまでの実効通電時間か
ら便座の冷却速度を求める特許請求の範囲第１項記載の
加熱温度制御装置。
【請求項４】演算部は、温度センサからの温度信号の時
間変化から便座の冷却速度を求める特許請求の範囲第１
項記載の加熱温度制御装置。
【請求項５】温度再設定部は、第１設定温度も共に再設
定する特許請求の範囲第１項記載の加熱温度制御装置。