WO2010053011A1 - 非接触給電装置付き誘導加熱装置及び暖房便座装置 - Google Patents

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WO2010053011A1
WO2010053011A1 PCT/JP2009/068179 JP2009068179W WO2010053011A1 WO 2010053011 A1 WO2010053011 A1 WO 2010053011A1 JP 2009068179 W JP2009068179 W JP 2009068179W WO 2010053011 A1 WO2010053011 A1 WO 2010053011A1
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WO
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coil
induction heating
primary
toilet seat
resonance circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/068179
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English (en)
French (fr)
Inventor
松本　修
松田　宏
幸長 山内
Original Assignee
株式会社Inax
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47K—SANITARY EQUIPMENT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; TOILET ACCESSORIES
    • A47K13/00—Seats or covers for all kinds of closets
    • A47K13/24—Parts or details not covered in, or of interest apart from, groups A47K13/02 - A47K13/22, e.g. devices imparting a swinging or vibrating motion to the seats
    • A47K13/30—Seats having provisions for heating, deodorising or the like, e.g. ventilating, noise-damping or cleaning devices
    • A47K13/305—Seats with heating devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor

Definitions

  • the present invention relates to an induction heating device with a non-contact power supply device that induction-heats a heating element with an induction heating coil that is fed through a non-contact power supply device, and a heating toilet seat device that uses the induction heating device with a non-contact power supply device.
  • Patent Document 1 discloses a conventional heating toilet seat device.
  • An induction heating device with a non-contact power feeding device is used for the heating toilet seat device. That is, the toilet seat support of the heating toilet seat device is provided with an inverter that supplies AC electricity to the primary coil and the primary coil.
  • the toilet seat detachable from the toilet seat support is provided with a heating element, an induction heating coil for induction heating the heating element, and a secondary coil coupled in series to the induction heating coil.
  • the primary coil and the secondary coil face each other so as to be transformer-coupled. For this reason, in this heating toilet seat apparatus, AC electricity can be supplied to the induction heating coil in a non-contact manner.
  • Patent Document 2 discloses a conventional non-contact power transmission device.
  • This non-contact power transmission apparatus includes a primary side unit and a secondary side unit that are configured so that the primary side and the secondary side of the coupling transformer are individually housed and separable from each other.
  • the primary side unit has a primary side series resonance circuit in which a capacitor that resonates with the primary coil is connected in series to the primary coil.
  • An L-shaped resonance circuit having a coil and a capacitor that resonates with the coil is inserted between the primary side series resonance circuit and the drive circuit.
  • the L-shaped resonance circuit and the primary side series resonance circuit are connected in series.
  • the secondary side unit has a secondary side series resonance circuit in which a capacitor that resonates with the secondary coil is connected in series to the secondary coil.
  • a secondary side rectifier circuit that supplies power to the load is connected to the secondary side series resonance circuit.
  • JP 2000-23880 A International Publication WO2006 / 22365
  • Patent Document 1 does not disclose any specific technique for efficiently supplying power to the induction heating coil.
  • the secondary side between the secondary side rectifier circuit and the induction heating coil using the non-contact power transmission device described in Patent Document 1 is used. It is conceivable to provide an inverter separately. In this way, the heating element can be induction heated by supplying a high frequency current from the secondary inverter to the induction heating coil.
  • An object of the present invention is to provide an induction heating device with a non-contact power supply device and a heating toilet seat device that can efficiently supply power to the induction heating coil with a simple circuit configuration via the non-contact power supply device.
  • the induction heating apparatus of the present invention includes a primary side unit and a secondary side unit formed separately from the primary side unit, and the primary side unit supplies AC electricity to the primary coil and the primary coil.
  • the secondary unit is provided with a heating element, an induction heating coil for induction heating the heating element, and a secondary coil that is joined to the induction heating coil and can be transformer-coupled without contact with the primary coil.
  • the primary side unit has a primary side resonance circuit in which a capacitor that resonates with the primary coil is connected to the primary coil;
  • a capacitor is joined in series and / or in parallel to the secondary coil and the induction heating coil connected in series, and each of the combination of the secondary coil and the capacitor and the combination of the induction heating coil and the capacitor
  • the secondary resonance circuit has the same resonance frequency.
  • the secondary resonance circuit can be formed with a simple circuit configuration in which a capacitor is joined in series and / or in parallel to the secondary coil and the induction heating coil connected in series. Further, by resonating each of the combination of the secondary coil and the capacitor and the combination of the induction heating coil and the capacitor at the same resonance frequency, power can be efficiently supplied from the secondary coil to the induction heating coil.
  • the induction heating device with a non-contact power supply device of the present invention can efficiently supply power to the induction heating coil through the non-contact power supply device with a simple circuit configuration.
  • the resonance frequency of the primary side resonance circuit, the resonance frequency of each combination of the secondary side resonance circuit, and the frequency of AC electricity supplied by the inverter may be the same. In this case, power can be efficiently supplied from the inverter to the induction heating coil.
  • the coupling coefficient between the transformer-coupled primary coil and the secondary coil may be 0.1 to 0.3, and the Q value of the primary coil may be 5 to 10. In this case, even if the dimension of the gap formed between the transformer-coupled primary coil and the secondary coil is increased by several millimeters (for example, 3 to 5 mm), the induction heating coil is not increased in size. It is possible to supply power stably.
  • the heating toilet seat device of the present invention uses the induction heating device with a non-contact power feeding device as described above, and the toilet seat formed as the secondary unit is pivotally supported on the support formed as the primary unit. The heat generated by the heating element generated by induction heating is transmitted to the seating surface of the toilet seat.
  • the secondary resonance circuit can be easily incorporated into the toilet seat with a simple circuit configuration, and power can be efficiently supplied to the induction heating coil via the non-contact power feeding device.
  • the heating toilet seat device of the present invention can efficiently supply power to the induction heating coil through a non-contact power supply device with a simple circuit configuration.
  • FIG. 1 It is a circuit diagram of the induction heating apparatus with a non-contact electric power feeder of Example 1. It is a circuit diagram of the induction heating apparatus with a non-contact electric power feeder of Example 2. It is a circuit diagram of the induction heating apparatus with a non-contact electric power feeder of Example 3. It is a circuit diagram of the induction heating apparatus with a non-contact electric power feeder of Example 4. It is a circuit diagram of the induction heating apparatus with a non-contact electric power feeder of Example 5. It is a top view which shows schematic structure of the heating toilet seat apparatus of Example 6. FIG.
  • FIG. 7 It is a left view of the heating toilet seat apparatus of Example 6, Comprising: The figure (A) shows the locked state of a locking device, and the figure (B) shows the non-locking state of a locking device. It is sectional drawing which expands and shows the location enclosed with the dashed-dotted line a of FIG. 7 (A). It is a front view which shows the axial support part of the toilet seat of the heating toilet seat apparatus of Example 6, Comprising: FIG. (A) shows the state which attached the toilet seat to the support body, FIG. (B) shows the state which isolate
  • Embodiments 1 to 7 embodying the induction heating device with a non-contact power feeding device and the heating toilet seat device of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the induction heating device A1 with a non-contact power feeding device includes a primary unit 2 and a secondary unit 3 formed separately from the primary unit 2. .
  • the primary unit 2 is provided with a primary coil 6 and a high-frequency inverter 20 that supplies AC electricity to the primary coil 6.
  • the secondary unit 3 includes a heating element 12, an induction heating coil 11 that is disposed opposite to the heating element 12 and induction-heats the heating element 12, and is connected to the induction heating coil 11 and is not in contact with the primary coil 6.
  • a secondary coil 7 that can be transformer coupled.
  • the heating element 12 generates heat due to an eddy current generated by the electromagnetic induction action of the opposing induction heating coil 11.
  • the primary unit 2 is formed with a primary coil 6 having an inductance L1 by winding a primary winding around a U-shaped or I-shaped primary core body.
  • the secondary unit 3 is formed with a secondary coil 7 having an inductance L2 by winding a primary winding around a U-shaped or I-shaped primary core body.
  • the transformer 8 including the primary coil 6 and the secondary coil 7 is configured to extract high frequency power from the magnetic field lines of the primary coil 6 by the secondary coil 7.
  • the primary coil 6 and the secondary coil 7 may be formed by incorporating a coil formed by winding a winding inside a cylindrical bobbin.
  • the transformer 8 is configured such that the tip of the primary core and the tip of the secondary core are transformer-coupled with each other with a gap of several mm (for example, 3 to 5 mm) facing each other by these resin outlines.
  • the secondary unit 3 may be arranged so as to be movable with respect to the primary unit 2.
  • the movable state changes from a state in which the secondary unit 3 is joined to the primary unit 2 and the units 2 and 3 are integrated to a state in which the units 2 and 3 are separated and separated. Or the case where the secondary unit 3 is provided to be rotatable with respect to the primary unit 2 via a shaft support portion.
  • the primary circuit provided in the primary unit 2 includes a line filter 17, a rectifying / smoothing circuit 18, and a two-phase oscillator in order from the side connected to the external power supply W (for example, AC 100 V) toward the primary coil 6. 19, a half bridge type or full bridge type high frequency inverter 20, an L type resonance circuit 14, and a primary side resonance circuit 4.
  • the L-shaped resonance circuit 14 is formed of a coil 16 having an inductance L4 and a capacitor 15 having a capacitance C4.
  • the primary side resonance circuit 4 is formed by connecting a capacitor 13 having a capacitance C1 that resonates with the primary coil 6 having an inductance L1 to the primary coil 6.
  • the primary side resonance circuit 4 has a resonance frequency f 1 (see Expression (1)).
  • the L-shaped resonance circuit 14 has a resonance frequency that is 5% to 25% lower than the frequency f 20 of AC electricity supplied by the high-frequency inverter 20, as in the non-contact power transmission device disclosed in Patent Document 2. Thereby, it also has a function as a filter (low-pass filter), and can reduce unnecessary radiation of high-frequency components from the primary coil L1.
  • the secondary unit 3 is provided with a secondary resonance circuit 5 that connects the secondary coil 7 and the induction heating coil 11 in series.
  • the secondary resonance circuit 5 includes a first resonance circuit 5a provided on the secondary coil 7 side and a second resonance circuit 5b provided on the induction coil side.
  • the first resonance circuit 5 a is formed by connecting a capacitor 9 having a capacity C 2 that resonates with the secondary coil 7 to the secondary coil 7.
  • the second resonance circuit 5b is formed by connecting a capacitor 10 having a capacitance C3 that resonates with the induction heating coil 11 having an inductance L3 to the induction heating coil 11.
  • the resonance frequency f 5a (see equation (2)) of the first resonance circuit 5a and the resonance frequency f 5b (see equation (3)) of the second resonance circuit 5b are the same.
  • the induction heating device A1 with a non-contact power feeding device configured as described above can efficiently feed power from the high-frequency inverter 20 to the induction heating coil 11, and can generate unnecessary radiation from the primary coil 6 and the secondary coil 7. Noise can be reduced.
  • the transformer 8 is preferably configured so that the coupling coefficient k of the primary coil 6 and the secondary coil 7 when the transformer is coupled is in the range of 0.1 to 0.3.
  • the coupling coefficient k is less than 0.1, the inductance L1 of the primary coil 6 and the inductance L2 of the secondary coil 7 become too large, which is not preferable because the transformer 8 becomes larger and the loss in the transformer 8 increases.
  • the coupling coefficient k exceeds 0.3, it is difficult to adjust the resonance frequencies of the primary side resonance circuit 4 and the first resonance circuit 5a, and Q1 which is a Q value of the primary coil 6 described later is set to 5 to It becomes difficult to set the range to 10.
  • the transformer 8 is preferably configured so that the Q value of the primary coil 6 is in the range of 5 to 10 when the Q values of the primary coil 6 and the secondary coil 7 are determined.
  • Q1 is less than 5, the current waveform or voltage waveform of the inductance L1 of the primary coil 6 is distorted, and the radiation magnetic field strength to the space outside the transformer 8 increases, which is not preferable.
  • Q1 exceeds 10, fluctuations in driving frequency generated by the two-phase oscillator 19 (fluctuations due to temporal fluctuations and temperature fluctuations), fluctuations in the primary side resonance circuit 4 (temporal fluctuations and temperatures in the primary coil 6 and capacitor 13).
  • r that is an equivalent series resistance of the coil itself and rc that is an equivalent series resistance generated by combining with the heating element 12 heated by the magnetic induction action are equivalent.
  • the second resonance circuit 5b formed from the induction heating coil 11 and the capacitor 10 is not affected by the inductance L3 of the induction heating coil 11 and the capacitance C3 of the capacitor 10 in the resonance state.
  • the equivalent series resistance RL r + rc becomes a pure resistance and becomes a load of the secondary coil 7.
  • the secondary side resonance circuit 5 can easily match the low impedance first resonance circuit 5a by the series resonance circuit and the equivalent series resistance RL that is the load of the low impedance second resonance circuit 5b by the series resonance circuit.
  • the induction heating device A2 with the non-contact power feeding device of the second embodiment is different from the first embodiment in the secondary resonance circuit 5 that connects the secondary coil 7 and the induction heating coil 11.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the secondary side resonance circuit 5 of the induction heating device A2 with the non-contact power feeding device of Example 2 one of the shared capacitors 21 that resonates at the same resonance frequency f 5 as each of the secondary coil 7 and the induction heating coil 11 is provided.
  • the secondary coil 7 and the induction heating coil 11 are connected in series. This further simplifies the circuit configuration.
  • the resonance frequency of each of the combination of the secondary coil 7 and the capacitor 21 and the combination of the induction heating coil 11 and the capacitor 21 is the same, and the resonance frequency f 5 of the secondary side resonance circuit 5 is the resonance frequency f 5a of the first embodiment. And f 5b .
  • the relationship between the capacitance C5 of the capacitor 21 and the capacitances C2 and C3 of the capacitors 9 and 10 of the first embodiment is as shown in Expression (5). That is, the capacitors 9 and 10 of the first embodiment are replaced with the common capacitor 21, and the configuration of the secondary side resonance circuit 5 is simplified.
  • the induction heating device A3 with the non-contact power feeding device of the third embodiment is different from the first embodiment in the secondary resonance circuit 5 that connects the secondary coil 7 and the induction heating coil 11.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the secondary side resonance circuit 5 of the induction heating device A3 with the non-contact power feeding device of the third embodiment is formed by connecting a capacitor 9 having a capacity C2 that resonates with the secondary coil 7 in series with the secondary coil 7.
  • a circuit 5a and a second resonance circuit 5b formed by connecting a capacitor 10 having a capacitance C3 that resonates with the induction heating coil 11 having an inductance L3 in parallel to the induction heating coil 11 are provided.
  • the resonance frequency f 5a (see equation (2)) of the first resonance circuit 5a and the resonance frequency f 5b (see equation (3)) of the second resonance circuit 5b are the same.
  • the induction heating device A4 with the non-contact power feeding device according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in the secondary resonance circuit 5 that connects the secondary coil 7 and the induction heating coil 11.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the secondary side resonance circuit 5 of the induction heating device A4 with the non-contact power feeding device of Example 4 is formed by connecting a capacitor 9 having a capacity C2 that resonates with the secondary coil 7 in parallel to the secondary coil 7.
  • a circuit 5a and a second resonance circuit 5b formed by connecting a capacitor 10 having a capacitance C3 that resonates with the induction heating coil 11 having an inductance L3 in parallel to the induction heating coil 11 are provided.
  • the resonance frequency f 5a (see equation (2)) of the first resonance circuit 5a and the resonance frequency f 5b (see equation (3)) of the second resonance circuit 5b are the same.
  • the secondary side resonance circuit 5 can easily match the high impedance first resonance circuit 5a by the parallel resonance circuit and the equivalent series resistance RL which is the load of the high impedance second resonance circuit 5b by the parallel resonance circuit.
  • the induction heating device A5 with the non-contact power feeding device according to the fifth embodiment is different from the first embodiment in the secondary resonance circuit 5 that connects the secondary coil 7 and the induction heating coil 11.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the secondary side resonance circuit 5 of the induction heating device A5 with the non-contact power feeding device of Example 5 one of the shared capacitors 22 that resonates at the same resonance frequency f 5 as each of the secondary coil 7 and the induction heating coil 11 is provided.
  • the secondary coil 7 and the induction heating coil 11 are connected in parallel.
  • the resonance frequency f 5 is the same as the resonance frequencies f 5a and f 5b of the first embodiment. This further simplifies the circuit configuration.
  • the relationship between the capacity C6 of the capacitor 22 and the capacities C2 and C3 of the capacitors 9 and 10 of the first embodiment is as shown in Expression (6).
  • Example 6 is a heating toilet seat device 30 using any one of induction heating devices A1 to A5 with a non-contact power feeding device of Examples 1 to 5, as shown in FIGS.
  • the heating toilet seat device 30 is supported by a support 31 that is a primary unit 2 installed on a rear upper surface of a toilet (not shown), and is rotatably supported by the support 31.
  • a toilet seat 32 which is the secondary unit 3 to be operated.
  • the heating toilet seat device 30 includes a first pivot portion X1 on one side (left side in FIG. 6, the same applies hereinafter) pivotally supporting the toilet seat 32 on the support 31 and the other left side (right side in FIG. 6, The same applies hereinafter).
  • a toilet seat 32 is rotatable and detachable with respect to the support 31 via a first pivot part X1 and a second pivot part X2.
  • the heating toilet seat device 30 may be formed symmetrically.
  • the toilet seat 32 is a main body portion 33 on which a seating surface (a portion where a seated user's buttocks are expected to contact) 33 ⁇ / b> A is formed, and a rotation center side of the main body portion 33.
  • the first arm portion 34 and the other second arm portion 35 project from the left and right sides of the rear to the rear.
  • a heating means and a second control unit B2 are provided inside the main body 33.
  • the heating means includes the heating element 12, the induction heating coil 11, and the heat insulating layer 36.
  • the heating element 12 is provided on the back side of the surface material 33 ⁇ / b> B that forms the seating surface 33 ⁇ / b> A of the main body 33.
  • the heating element 12 is formed into a sheet form of a conductive material such as a metal such as iron, copper, or aluminum, or an alloy or metal compound mainly composed of these.
  • FIG. 6 shows only the right side of the heating element 12, but the heating element 12 is also provided on the left side of the toilet seat 32.
  • the induction heating coil 11 is provided on the bottom plate 33 ⁇ / b> C below the heating element 12.
  • FIG. 6 shows only the left side of the induction heating coil 11, the induction heating coil 11 is also provided on the right side of the toilet seat 32.
  • the heat insulating material 36 is filled between the heating element 12 and the induction heating coil 11.
  • the toilet seat 32 configured in this manner can generate an eddy current in the heating element 12 by the induction heating coil 11 to cause the heating element 12 to generate heat instantaneously, and quickly raise the temperature of the seating surface 33A.
  • the second control unit B2 includes the capacitors 9, 10 (or 21, 22) of the secondary resonance circuit 5 provided in the secondary unit 3 shown in the induction heating devices A1 to A5 with the non-contact power feeding device described above.
  • the secondary coil 7 and the induction heating coil 11 are connected.
  • the induction heating coil 11 has a thin surface shape obtained by winding a conducting wire into a square shape or the like, and a plurality of the induction heating coils 11 are connected in series. These induction heating coils 11 adjust the number of conductors and / or the flat area (the inner area surrounded by the outer conductors) according to the difference in distance from the heater 12, and the amount of heat generated by the heater 12. Are equalized. In other words, the arrangement area of the induction heating coil 11 (upper surface of the bottom plate 33C of the toilet seat main body 33) is divided into a plurality of areas according to the distance from the heating element 12, and the induction heating coils 11A to 11G divided for each area are divided. It is arranged.
  • the number of conductors and / or the flat area of the induction heating coils 11A to 11G are set so that the heat generation amount of the heating element 12 heated by electromagnetic induction when energized is made as uniform as possible over the entire area. In this way, the temperature is made uniform over the entire seating surface 33A.
  • the plurality of divided induction heating coils 11A to 11G are annularly arranged on the main body 33 of the toilet seat 32. Note that the induction heating coils 11A to 11G may be connected in parallel.
  • the support body 31 has a box-like form, and a bulging portion 37 sandwiched between the first arm portion 34 and the second arm portion 35 of the toilet seat 32 is formed on the front surface portion.
  • the first control unit B1 provided in the support 31 is a line provided in the primary unit 2 shown in the induction heating devices A1 to A5 (see FIGS. 1 to 5) with the non-contact power feeding device described above.
  • a filter 17, a rectifying / smoothing circuit 18, a two-phase oscillator 19, a high-frequency inverter 20, an L-shaped resonance circuit 14, and a capacitor 13 of the primary side resonance circuit 4 are provided.
  • the first control unit B1 is connected to the power source W and receives power supply.
  • the first control unit B1 includes a transformer 8 that is a power feeding device provided in the second pivot part X2, and a toilet seat and toilet lid provided in the first pivot part X1. Electric power is supplied to the rotating motor M.
  • the transformer 8 includes a primary coil 6 connected to the first control unit B1 and a secondary coil 7 connected to the second control unit B2, and power is supplied by electromagnetic induction between both coils.
  • the motor M can forcibly rotate the toilet seat 32 and automatically open and close a toilet lid (not shown).
  • the first pivot part X ⁇ b> 1 includes a first shaft part 47, a first bearing part 48, and a lock device 49.
  • the first shaft portion 47 is an output shaft of the motor M and protrudes further in one direction (left direction) from one side surface of the bulging portion 37 of the support 31.
  • the first bearing portion 48 is provided on the first arm portion 34 of the toilet seat 32, and has a holding portion 48A and an opening portion 48B for taking the first shaft 47 into and out of the holding portion 48A.
  • the locking device 49 prevents the first shaft portion 47 inserted into the holding portion 48A from coming out.
  • the second pivot portion X ⁇ b> 2 includes a second shaft portion 43 and a second bearing portion 44.
  • the second shaft portion 43 has a short cylindrical shape and protrudes from the second arm portion 35 of the toilet seat 32 in one direction (left direction).
  • the second bearing portion 44 forms a laterally-facing recess 45 opened on the other side (right side) of the bulging portion 37 of the support 31.
  • the recessed part 45 of the 2nd bearing part 44 can take in / out the 2nd axial part 43 from the opening end 45B.
  • an inclined portion 45C is formed so that the opening end 45B side has a larger diameter than the side surface 45A on the back side of the recess 45.
  • the second bearing portion 44 is configured so that the first shaft portion 47 of the support 31 and the second bearing portion 44 form the first axis (the toilet seat 32 can be rotated).
  • the second shaft portion 43 can be received in a state where the crossing angle ⁇ with the toilet seat 32 side) is increased (see FIG. 9B).
  • the crossing angle ⁇ between the first shaft core Y1 and the second shaft core Y2 is decreased, and both shaft cores Y1 and Y2 are made to coincide. (See FIG. 9A). Accordingly, in the first pivot portion X1, the first shaft portion 47 passes through the opening 48B of the first bearing portion 48 and is attached to the holding portion 48A. In this way, the toilet seat 32 is pivotally attached to the support 31.
  • the primary coil 6 of the transformer 8 serving as a power feeding device is embedded in the second pivot portion X2 behind the concave portion 45 of the second bearing portion 44.
  • the secondary coil 7 of the transformer 8 is embedded in the second shaft portion 43.
  • the primary coil 6 has a coil 6B built in a bobbin 6A.
  • the secondary coil 7 is a bobbin 7A having a built-in coil 7B.
  • the transformer 8 has several millimeters (for example, 3 mm) by the resin outer shell in which the tip of the primary coil 6 and the tip of the secondary coil 7 form the second bearing portion 44 and the resin outer shell that forms the second shaft portion 43.
  • the transformers are coupled to each other with a gap of ⁇ 5 mm.
  • the transformer 8 is configured such that the coupling coefficient between the primary coil 6 and the secondary coil 7 is 0.1 to 0.3, and the Q value of the primary coil 6 is 5 to 10.
  • Example 7 is a heating toilet seat device 50 using any one of induction heating devices A1 to A5 with a non-contact power feeding device of Examples 1 to 5, as shown in FIG.
  • the heating toilet seat device 50 is different from the heating toilet seat device 30 of the sixth embodiment in the transformer 8.
  • Other configurations are the same as those of the sixth embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the transformer 8 of Example 7 is built in the support 31 and is built in the primary coil 6 formed by winding the primary winding around the trunk of the U-shaped primary core, and the toilet seat body 33. It is comprised from the secondary coil 7 formed by winding a winding around the trunk
  • the primary coil 6 and the secondary coil 7 face each other and are transformer-coupled, and high-frequency power can be extracted from the magnetic field lines of the primary coil 6 by the secondary coil 7.

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Abstract

　非接触給電装置を介して誘導加熱コイルに簡単な回路構成で効率的に給電できるようにする。 　非接触給電装置付き誘導加熱装置は、１次側ユニット２及び２次側ユニット３を備え、１次側ユニット２には、１次コイル６及び１次コイル６に交流電気を供給するインバータ２０が設けられ、２次側ユニット３には、発熱体１２、発熱体１２を誘導加熱する誘導加熱コイル１１及び誘導加熱コイル１１に接合すると共に１次コイル６と非接触でトランス結合できる２次コイル７が設けられている。１次側ユニット２は１次コイル６に共振するコンデンサ１３を１次コイル６に接続した１次側共振回路４を有している。２次側ユニット３に、直列に接続された２次コイル７及び誘導加熱コイル１１に直列及び／又は並列にコンデンサ９、１０が接合され、２次コイル７とコンデンサ９及び誘導加熱コイル１１とコンデンサ１０の各組合せの共振周波数を同一にする２次側共振回路５を有している。

Description

非接触給電装置付き誘導加熱装置及び暖房便座装置
　本発明は、非接触給電装置を介して給電された誘導加熱コイルで発熱体を誘導加熱する非接触給電装置付き誘導加熱装置、及び該非接触給電装置付き誘導加熱装置を用いた暖房便座装置に関する。
　特許文献１には、従来の暖房便座装置が開示されている。この暖房便座装置には、非接触給電装置付き誘導加熱装置が用いられている。つまり、この暖房便座装置の便座支持体には、１次コイル及び１次コイルに交流電気を供給するインバータが設けられている。この便座支持体に着脱可能な便座には、発熱体、発熱体を誘導加熱する誘導加熱コイル及び誘導加熱コイルに直列に結合した２次コイルが設けられている。１次コイルと２次コイルとはトランス結合するように対面している。このため、この暖房便座装置では非接触で誘導加熱コイルへ交流電気を供給することができる。
　また、特許文献２には、従来の非接触電力伝送装置が開示されている。この非接触電力伝送装置は、結合トランスの１次側と２次側を個別に収納して、相互に分離可能に構成してなる１次側ユニットと２次側ユニットとを具備している。１次側ユニットは、１次コイルと共振するコンデンサを１次コイルに直列に接続した１次側直列共振回路を有している。この１次側直列共振回路と駆動回路との間には、コイル及びこのコイルに共振するコンデンサを有するＬ形共振回路が挿入されている。また、このＬ形共振回路と１次側直列共振回路とは直列に接続されている。２次側ユニットは、２次コイルと共振するコンデンサを２次コイルに直列に接続した２次側直列共振回路を有している。この２次側直列共振回路には、負荷に給電する２次側整流回路が接続されている。この非接触電力伝送装置は、小型かつ高効率にすることができ、１次コイルから不要輻射する高周波成分を低減させることができる。
特開２０００－２３８８０号公報 国際公開ＷＯ２００６／２２３６５号公報
　ところで、非接触給電装置を介して誘導加熱コイルへ給電するには、誘導加熱コイルに２次コイルを直列に接合しただけでは達成することは不可能である。特許文献１には誘導加熱コイルへ効率的に給電するための具体的な技術について何ら開示されていない。
　そこで、非接触給電装置を介して誘導加熱コイルへ給電する装置としては、特許文献１に記載の非接触電力伝送装置を利用して、２次側整流回路と誘導加熱コイルの間に２次側インバータを別途設けることが考えられる。このようにすれば、２次側インバータから誘導加熱コイルへ高周波電流を給電して発熱体を誘導加熱することができる。
　しかし、２次側整流回路及び２次側インバータを併設することは、誘導加熱コイルを設けた便座等の２次側ユニットの回路構成が複雑になる。また、２次側整流回路及び２次側インバータに生じる損失で誘導加熱コイルへ効率的に給電することができない。
　本発明は、非接触給電装置を介して誘導加熱コイルへ簡単な回路構成で効率的に給電できる非接触給電装置付き誘導加熱装置及び暖房便座装置の提供を目的とする。
　本発明の誘導加熱装置は、１次側ユニット及び１次側ユニットと別体に形成された２次側ユニットを備え、１次側ユニットには、１次コイル及び１次コイルに交流電気を供給するインバータが設けられ、２次側ユニットには、発熱体、発熱体を誘導加熱する誘導加熱コイル及び誘導加熱コイルに接合すると共に１次コイルと非接触でトランス結合できる２次コイルが設けられた非接触給電装置付き誘導加熱装置であって、
　前記１次側ユニットは、前記１次コイルに共振するコンデンサを１次コイルに接続した１次側共振回路を有し、
　前記２次側ユニットは、直列に接続された前記２次コイル及び前記誘導加熱コイルに直列及び／又は並列にコンデンサが接合され、２次コイルとコンデンサの組合せ及び誘導加熱コイルとコンデンサの組合せの各々の共振周波数を同一にする２次側共振回路を有していることを特徴とする。
　この非接触給電装置付き誘導加熱装置では、直列に接続された２次コイル及び誘導加熱コイルに直列及び／又は並列にコンデンサを接合する簡単な回路構成で２次側共振回路を形成することができる。また、２次コイルとコンデンサの組合せ及び誘導加熱コイルとコンデンサの組合せの各々を同一の共振周波数で共振させることにより、２次コイルから誘導加熱コイルへ効率的に給電することができる。
　したがって、本発明の非接触給電装置付き誘導加熱装置は、非接触給電装置を介して誘導加熱コイルへ簡単な回路構成で効率的に給電することができる。
　前記１次側共振回路の共振周波数と、前記２次側共振回路の前記各組合せの共振周波数と、前記インバータが供給する交流電気の周波数とを同一にし得る。この場合、インバータから誘導加熱コイルへ効率的に給電することができる。
　トランス結合した前記１次コイルと前記２次コイルとの結合係数が０．１～０．３であり、１次コイルのＱ値が５～１０であり得る。この場合、トランス結合した１次コイルと２次コイルの間に形成される間隔の寸法が数ｍｍ程度（例えば、３～５ｍｍ）大きくなっても、両コイルを大型化することなく、誘導加熱コイルへ安定して給電することができる。
　本発明の暖房便座装置は、上記の非接触給電装置付き誘導加熱装置を用い、前記１次側ユニットとして形成された支持体に、前記２次側ユニットとして形成された便座を回動自在に軸支し、誘導加熱で生じた前記発熱体の発熱を便座の着座面へ伝達させることを特徴とする。
　この暖房便座装置では、便座に簡単な回路構成で２次側共振回路を容易に組込むことができると共に、非接触給電装置を介して誘導加熱コイルへ効率的に給電することができる。
　したがって、本発明の暖房便座装置は、非接触給電装置を介して誘導加熱コイルへ簡単な回路構成で効率的に給電することができる。
実施例１の非接触給電装置付き誘導加熱装置の回路図である。 実施例２の非接触給電装置付き誘導加熱装置の回路図である。 実施例３の非接触給電装置付き誘導加熱装置の回路図である。 実施例４の非接触給電装置付き誘導加熱装置の回路図である。 実施例５の非接触給電装置付き誘導加熱装置の回路図である。 実施例６の暖房便座装置の概略構成を示す平面図である。 実施例６の暖房便座装置の左側面図であって、図（Ａ）はロック装置のロック状態を示し、図（Ｂ）はロック装置の非ロック状態を示すものである。 図７（Ａ）の一点鎖線イで囲まれた箇所を拡大して示す断面図である。 実施例６の暖房便座装置の便座の軸支部を示す正面図であって，図（Ａ）は支持体に便座を取り付けた状態を示し、図（Ｂ）は支持体から便座を分離した状態を示すものである。 実施例７の暖房便座装置の概略構成を示す平面図である。
　本発明の非接触給電装置付き誘導加熱装置及び暖房便座装置を具体化した実施例１～７を図面を参照しつつ説明する。
　実施例１の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ１は、図１に示すように、１次側ユニット２と、１次側ユニット２と別体に形成した２次側ユニット３とを備えている。１次側ユニット２には、１次コイル６と、１次コイル６に交流電気を供給する高周波インバータ２０とが設けられている。２次側ユニット３には、発熱体１２と、発熱体１２と対向して配置され発熱体１２を誘導加熱する誘導加熱コイル１１と、誘導加熱コイル１１に接続され、１次コイル６と非接触でトランス結合できる２次コイル７とが設けられている。発熱体１２は、鉄・銅・アルミニウム等の金属や、これらを主体とする合金又は金属化合物等の導電性材料をシート状の形態としたものが選択される。発熱体１２は、対向する誘導加熱コイル１１の電磁誘導作用により渦電流が生じて発熱する。
　１次側ユニット２には、図示を省略したが、Ｕ字型又はＩ字型等の１次コアの胴部に１次巻き線を巻回してインダクタンスＬ１の１次コイル６が形成されている。また、２次側ユニット３には、図示を省略したが、Ｕ字型又はＩ字型等の１次コアの胴部に１次巻き線を巻回してインダクタンスＬ２の２次コイル７が形成されている。１次コイル６及び２次コイル７からなるトランス８は、１次コイル６の磁力線から高周波電力を２次コイル７で取り出すようにしてある。１次コイル６及び２次コイル７は、筒状のボビンの内部に巻き線を巻回してなるコイルを内蔵させて形成してもよい。１次側ユニット２と２次側ユニット３の間には、１次側ユニット２の樹脂製外郭と２次側ユニット３の樹脂製外郭が介在している。トランス８は、１次コアの先端と２次コアの先端とが、これら樹脂製外郭により、数ｍｍ（例えば、３～５ｍｍ）のギャップを隔てて対向してトランス結合するようになっている。
　なお、２次側ユニット３は、１次側ユニット２に対して移動可能に配置することもある。移動可能とは、１次側ユニット２に対して２次側ユニット３が接合して両ユニット２、３が一体化する状態から両ユニット２、３が分離して別体となる状態に変化する場合や、１次側ユニット２に対して２次側ユニット３が軸支部を介して回動自在に設けられる場合等をいう。１次側ユニット２に対して２次側ユニット３が接合又は回動等して１次コイル６及び２次コイル７が接近してトランス結合するときには、１次コイル６の磁力線から高周波電力を２次コイル７で取り出せる状態となる。逆に、１次側ユニット２に対して２次側ユニット３が分離又は回動等して１次コイル６及び２次コイル７が離れてトランス結合しなくなるときには、１次コイル６の磁力線から高周波電力を２次コイル７で取り出せない状態となる。
　１次側ユニット２に設けられる１次側回路は、外部電源Ｗ（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に接続される側から１次コイル６へ向かって順に、ラインフィルター１７、整流・平滑回路１８、２相発振器１９、ハーフブリッジ形又はフルブリッジ形の高周波インバータ２０、Ｌ形共振回路１４、及び１次側共振回路４を備えている。Ｌ形共振回路１４は、インダクタンスＬ４のコイル１６及び容量Ｃ４のコンデンサ１５から形成されている。１次側共振回路４は、インダクタンスＬ１の１次コイル６と共振する容量Ｃ１のコンデンサ１３を１次コイル６に接続して形成されている。１次側共振回路４は共振周波数ｆ1（式（１）参照）を有している。この１次側回路では、２相発振器１９で駆動される高周波インバータ２０から１次コイル６へ交流電気が供給される。Ｌ形共振回路１４は、特許文献２に示す非接触電力伝送装置と同様に、高周波インバータ２０が供給する交流電気の周波数ｆ20よりも５％～２５％低い共振周波数とされている。これにより、フィルター（ローパスフィルター）としての機能も併せ持ち、１次コイルＬ１からの高周波成分の不要輻射を低減することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　２次側ユニット３には、２次コイル７と誘導加熱コイル１１を直列に接続する２次側共振回路５が設けられている。２次側共振回路５は２次コイル７側に設けられた第１共振回路５ａと誘導コイル側に設けられた第２共振回路５ｂとを備えている。第１共振回路５ａは２次コイル７と共振する容量Ｃ２のコンデンサ９を２次コイル７に接続して形成されている。第２共振回路５ｂはインダクタンスＬ３の誘導加熱コイル１１と共振する容量Ｃ３のコンデンサ１０を誘導加熱コイル１１に接続して形成されている。第１共振回路５ａの共振周波数ｆ5a（式（２）参照）及び第２共振回路５ｂの共振周波数ｆ5b（式（３）参照）は同一にされている。また、１次側共振回路４の共振周波数ｆ1、第１共振回路５ａの共振周波数ｆ5a及び第２共振回路５ｂの共振周波数ｆ5bは、高周波インバータ２０が供給する交流電気の周波数ｆ20（例えば、８０ＫＨｚ）と同一にされている。このように構成された非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ１は、高周波インバータ２０から誘導加熱コイル１１へ効率的に給電することができると共に、１次コイル６と２次コイル７からの不要輻射のノイズを低減することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　トランス８は、トランス結合するときの１次コイル６と２次コイル７の結合係数ｋを０．１～０．３の範囲となるように構成するとよい。結合係数ｋが０．１を下回るときには、１次コイル６のインダクタンスＬ１及び２次コイル７のインダクタンスＬ２が大きくなり過ぎて、トランス８が大型化すると共にトランス８における損失の増加となり好ましくない。また、結合係数ｋが０．３を超えるときには、１次側共振回路４及び第１共振回路５ａの共振周波数の調整が難しくなると共に、後述する１次コイル６のＱ値であるＱ１を５～１０の範囲とすることが難しくなる。
　また、トランス８は、１次コイル６及び２次コイル７のＱ値を定めるとき、１次コイル６のＱ値であるＱ１を５～１０の範囲となるように構成するとよい。Ｑ１が５を下回るときには、１次コイル６のインダクタンスＬ１の電流波形や電圧波形が歪んで、トランス８より外側の空間への放射磁界強度が上昇する好ましくない状態となる。また、Ｑ１が１０を超えるときには、２相発振器１９が発する駆動周波数の変動（経時変動や温度変動による変動）、１次側共振回路４の変動（１次コイル６やコンデンサ１３の経時変動や温度変動による変動）及び／又は駆動周波数の設定のズレに敏感に反応して２次コイル７で取り出せる高周波電力の変動が大きくなり、安定した給電が困難となる。なお、１次コイル６のＱ値であるＱ１、２次コイル７のＱ値であるＱ２及びトランス８の結合係数ｋの間には、式（４）の関係がある。トランス８は、２次コイル７との結合係数を０．１～０．３の範囲にし、１次コイル６のＱ値であるＱ１を５～１０の範囲とする。これにより、１次側ユニット２及び２次側ユニット３の樹脂製外郭の介在により生じる１次コイル６と２次コイル７の間に形成される間隔の寸法が大きくなっても、両コイル６、７を大型化することなく安定して給電できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　誘導加熱コイル１１は、共振周波数ｆ5bの共振状態において、コイル単体の等価直列抵抗であるｒと、磁気誘導作用で加熱する発熱体１２と組み合わすことで生じる等価直列抵抗であるｒｃが等価的に存在する。そして、誘導加熱コイル１１とコンデンサ１０から形成した第２共振回路５ｂは、共振状態において、誘導加熱コイル１１のインダクタンスＬ３とコンデンサ１０の容量Ｃ３の影響がなくなる。このため、等価直列抵抗ＲＬ＝ｒ＋ｒｃが純抵抗となって２次コイル７の負荷となる。２次側共振回路５は、直列共振回路による低インピーダンスの第１共振回路５ａと、直列共振回路による低インピーダンスの第２共振回路５ｂの負荷である等価直列抵抗ＲＬとの整合が取り易くなる。
　実施例２の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ２は、図２に示すように、２次コイル７と誘導加熱コイル１１を接続する２次側共振回路５が実施例１と相違する。他の構成は、実施例１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
　実施例２の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ２の２次側共振回路５では、２次コイル７及び誘導加熱コイル１１の各々と同一の共振周波数ｆ5で共振する共用のコンデンサ２１の一個が２次コイル７及び誘導加熱コイル１１に直列に接続されている。これにより、回路構成の簡素化をさらに図っている。また、２次コイル７とコンデンサ２１の組合せ及び誘導加熱コイル１１とコンデンサ２１の組合せの各々の共振周波数を同一にし、２次側共振回路５の共振周波数ｆ5が実施例１の共振周波数ｆ5a及びｆ5bと同一となるようにしてある。また、コンデンサ２１の容量Ｃ５と、実施例１のコンデンサ９、１０の容量Ｃ２、Ｃ３の関係は、式（５）に示す通りとなる。つまり、実施例１のコンデンサ９、１０を共用のコンデンサ２１に置換したものであり、２次側共振回路５の構成の簡略化を図っている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　実施例３の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ３は、図３に示すように、２次コイル７と誘導加熱コイル１１を接続する２次側共振回路５が実施例１と相違する。他の構成は、実施例１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
　実施例３の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ３の２次側共振回路５は、２次コイル７と共振する容量Ｃ２のコンデンサ９を２次コイル７に直列に接続して形成した第１共振回路５ａと、インダクタンスＬ３の誘導加熱コイル１１と共振する容量Ｃ３のコンデンサ１０を誘導加熱コイル１１に並列に接続して形成した第２共振回路５ｂとを備えている。第１共振回路５ａの共振周波数ｆ5a（式（２）参照）及び第２共振回路５ｂの共振周波数ｆ5b（式（３）参照）を同一にしてある。
　実施例４の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ４は、図４に示すように、２次コイル７と誘導加熱コイル１１を接続する２次側共振回路５が実施例１と相違する。他の構成は、実施例１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
　実施例４の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ４の２次側共振回路５は、２次コイル７と共振する容量Ｃ２のコンデンサ９を２次コイル７に並列に接続して形成した第１共振回路５ａと、インダクタンスＬ３の誘導加熱コイル１１と共振する容量Ｃ３のコンデンサ１０を誘導加熱コイル１１に並列に接続して形成した第２共振回路５ｂとを備えている。第１共振回路５ａの共振周波数ｆ5a（式（２）参照）及び第２共振回路５ｂの共振周波数ｆ5b（式（３）参照）を同一にしてある。２次側共振回路５は、並列共振回路による高インピーダンスの第１共振回路５ａと、並列共振回路による高インピーダンスの第２共振回路５ｂの負荷である等価直列抵抗ＲＬとの整合が取り易くなる。
　実施例５の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ５は、図５に示すように、２次コイル７と誘導加熱コイル１１を接続する２次側共振回路５が実施例１と相違する。他の構成は、実施例１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
　実施例５の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ５の２次側共振回路５では、２次コイル７及び誘導加熱コイル１１の各々と同一の共振周波数ｆ5で共振する共用のコンデンサ２２の一個が２次コイル７及び誘導加熱コイル１１に並列に接続されている。共振周波数ｆ5は、実施例１の共振周波数ｆ5a及びｆ5bと同一である。これにより、回路構成の簡素化をさらに図ってある。なお、コンデンサ２２の容量Ｃ６と、実施例１のコンデンサ９、１０の容量Ｃ２、Ｃ３の関係は、式（６）に示す通りとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　実施例６は、図６～図９に示すように、実施例１～５の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ１～Ａ５のいずれか一つを用いた暖房便座装置３０である。この暖房便座装置３０は、図６及び図７に示すように、便器（図示省略）の後方上面に設置される１次側ユニット２である支持体３１と、支持体３１に回動自在に支持される２次側ユニット３である便座３２とを備えている。また、暖房便座装置３０は、支持体３１に便座３２を回動自在に軸支する左右の一方（図６における左側、以下同様）の第１枢軸部Ｘ１及び左右の他方（図６における右側、以下同様）の第２枢軸部Ｘ２を備えている。支持体３１に対して便座３２が第１枢軸部Ｘ１及び第２枢軸部Ｘ２を介して回動自在且つ着脱可能になっている。なお、暖房便座装置３０は左右対称に形成されることもある。
　便座３２は、図６～図８に示すように、着座面（着座した使用者の臀部の接触が予定される部分）３３Ａを形成した本体部３３と、本体部３３の回動中心側となる後方の左右両側から後方に突設した一方の第１腕部３４及び他方の第２用腕部３５とから構成されている。本体部３３の内部には加熱手段及び第２制御部Ｂ２が設けられている。加熱手段は発熱体１２と誘導加熱コイル１１と断熱層３６とから構成されている。発熱体１２は本体部３３の着座面３３Ａを形成する表面材３３Ｂの裏面側に設けられている。また、発熱体１２は、鉄・銅・アルミニウム等の金属や、これらを主体とする合金又は金属化合物等の導電性材料をシート状の形態にされている。なお、図６は、発熱体１２の右側のみを示しているが、便座３２の左側にも発熱体１２は設けられている。誘導加熱コイル１１は発熱体１２の下方側で底板３３Ｃ上に設けられている。なお、図６は、誘導加熱コイル１１の左側のみを示しているが、便座３２の右側にも誘導加熱コイル１１は設けられている。断熱材３６は、発熱体１２と誘導加熱コイル１１との間に充填されている。このように構成された便座３２は、誘導加熱コイル１１により発熱体１２に渦電流を生じさせて発熱体１２を瞬時に発熱させ、着座面３３Ａを迅速に昇温させることができる。第２制御部Ｂ２は、上述した非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ１～Ａ５において示した２次側ユニット３に設けた２次側共振回路５のコンデンサ９、１０（又は２１、２２）を備え、２次コイル７と誘導加熱コイル１１とを接続している。
　誘導加熱コイル１１は、図６に示すように、導線を四角状等に巻き上げた薄い面状のものであり、複数個を直列に接続されている。これら誘導加熱コイル１１は、発熱体１２との間の距離の違いに応じ導線の捲き数及び／又は平面積（外側の導線で囲まれた内側の面積）を調整し、発熱体１２の発熱量を均等化している。つまり、誘導加熱コイル１１の配置領域（便座本体部３３の底板３３Ｃ上面）を発熱体１２との距離に応じて複数の領域に区画し、各領域に対して分割した誘導加熱コイル１１Ａ～１１Ｇを配置している。誘導加熱コイル１１Ａ～１１Ｇの導線の捲き数及び／又は平面積は、通電時に電磁誘導で加熱される発熱体１２の発熱量が全域にわたり出来るだけ均等化されるよう設定されている。このようにして、着座面３３Ａの全域にわたって温度の均一化を図っている。分割された複数の誘導加熱コイル１１Ａ～１１Ｇは、便座３２の本体部３３に環状に配置されている。なお、誘導加熱コイル１１Ａ～１１Ｇは並列に接続されてもよい。
　支持体３１は、箱状の形態を有し、便座３２の第１腕部３４及び第２腕部３５に挟まれる膨出部３７を前面部に形成している。支持体３１の内部に設けられた第１制御部Ｂ１は、上述した非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ１～Ａ５（図１～図５参照）において示した１次側ユニット２に設けられたラインフィルター１７、整流・平滑回路１８、２相発振器１９、高周波インバータ２０、Ｌ形共振回路１４及び１次側共振回路４のコンデンサ１３を備えている。第１制御部Ｂ１は、電源Ｗに接続され電力の供給を受けると共に、第２枢軸部Ｘ２に設けられた給電装置であるトランス８と、第１枢軸部Ｘ１に設けられた便座・便蓋を回動させるモータＭとに電力を供給する。トランス８は、第１制御部Ｂ１に接続された１次コイル６と、第２制御部Ｂ２に接続された２次コイル７とからなり、両コイル間の電磁誘導により給電が行われる。モータＭは、便座３２を強制的に回動させたり、便蓋（図示略）を自動開閉させたりすることができる。
　第１枢軸部Ｘ１は、図７に示すように、第１軸部４７、第１軸受部４８及びロック装置４９から構成されている。第１軸部４７は、モータＭの出力軸であって支持体３１の膨出部３７の一方の側面から更に一方の方向（左方向）へ向かって突出している。第１軸受部４８は、便座３２の第１腕部３４に設けられ、保持部４８Ａ及び保持部４８Ａへ第１軸４７を出し入れするための開口部４８Ｂを有している。ロック装置４９は、保持部４８Ａへ挿入した第１軸部４７が抜け出すのを阻止するものである。
　第２枢軸部Ｘ２は、図９に示すように、第２軸部４３及び第２軸受部４４から構成されている。第２軸部４３は、短円柱状であり、便座３２の第２腕部３５から一方の方向（左方向）へ向かって突出している。第２軸受部４４は、支持体３１の膨出部３７の他方側（右側）に開設した横向きの凹部４５を形成している。第２軸受部４４の凹部４５は開口端４５Ｂから第２軸部４３を出し入れすることができる。第２軸受部４４には、凹部４５の奥側の側面４５Ａに比べて開口端４５Ｂ側が大径となるように傾斜部４５Ｃが形成されている。このように形成された第２枢軸部Ｘ２では、第２軸受部４４は、支持体３１の第１軸部４７及び第２軸受部４４が形成する第１軸芯（便座３２を回動自在に軸支するときの支持体３１側の軸芯）Ｙ１と、便座３２の第１軸受部４８及び第２軸部４３が形成する第２軸芯（支持体３１に回動自在に軸支されるときの便座３２側の軸芯）Ｙ２との交差角θを大きくした状態（図９（Ｂ）参照）で第２軸部４３を受け入れることができる。その後、第２軸受部４４に第２軸部４３が受け入れられた状態のまま、第１軸芯Ｙ１と第２軸芯Ｙ２との交差角θが小さくし、両軸芯Ｙ１、Ｙ２を合致させる（図９（Ａ）参照）。これに伴い、第１枢軸部Ｘ１において、第１軸部４７は第１軸受部４８の開口部４８Ｂを通過し、保持部４８Ａに装着される。このようにして、便座３２は支持体３１に回動自在に取り付けられる。
　第２枢軸部Ｘ２には、第２軸受部４４の凹部４５より奥側に給電装置であるトランス８の１次コイル６が埋設されている。また、第２軸部４３には、トランス８の２次コイル７が埋設されている。１次コイル６はボビン６Ａの内部にコイル６Ｂを内蔵させたものである。また、２次コイル７はボビン７Ａの内部にコイル７Ｂを内蔵させたものである。トランス８は、１次コイル６の先端と２次コイル７の先端とが第２軸受部４４を形成する樹脂製外郭及び第２軸部４３を形成する樹脂製外郭により、数ｍｍ（例えば、３～５ｍｍ）のギャップを隔てて対向してトランス結合している。トランス８は、１次コイル６と２次コイル７の結合係数が０．１～０．３であり、１次コイル６のＱ値が５～１０となるように構成されている。
　実施例７は、図１０に示すように、実施例１～５の非接触給電装置付き誘導加熱装置Ａ１～Ａ５のいずれか一つを用いた暖房便座装置５０である。この暖房便座装置５０は、実施例６の暖房便座装置３０とトランス８が相違する。他の構成は、実施例６と同様であり、同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
　実施例７のトランス８は、支持体３１に内蔵され、Ｕ字型の１次コアの胴部に１次巻き線を巻回して形成した１次コイル６と、便座本体部３３に内蔵され、Ｕ字型の２次コアの胴部に巻き線を巻回して形成した２次コイル７とから構成されている。便座３２を着座可能な倒伏状態にしたときに、１次コイル６と２次コイル７が対峙してトランス結合し、１次コイル６の磁力線から高周波電力を２次コイル７で取り出すことができる。
　２…１次側ユニット
　３…２次側ユニット
　４…１次側共振回路
　５…２次側共振回路
　６…１次コイル
　７…２次コイル
　８…トランス
　９…（２次コイル側の）コンデンサ
　１０…（誘導加熱コイル側の）コンデンサ
　１１…誘導加熱コイル
　１２…発熱体
　１３…（１次コイル側の）コンデンサ
　２０…（高周波）インバータ
　２１、２２…（共用の）コンデンサ
　３０、５０…暖房便座装置
　３１…支持体
　３２…便座
　３３Ａ…着座面

Claims (4)

  1. 　１次側ユニット及び１次側ユニットと別体に形成された２次側ユニットを備え、１次側ユニットには、１次コイル及び１次コイルに交流電気を供給するインバータが設けられ、２次側ユニットには、発熱体、発熱体を誘導加熱する誘導加熱コイル及び誘導加熱コイルに接続すると共に１次コイルと非接触でトランス結合できる２次コイルが設けられた非接触給電装置付き誘導加熱装置であって、
    　前記１次側ユニットは、前記１次コイルに共振するコンデンサを１次コイルに接続した１次側共振回路を有し、
    　前記２次側ユニットは、直列に接続された前記２次コイル及び前記誘導加熱コイルに直列及び／又は並列にコンデンサが接合され、２次コイルとコンデンサの組合せ及び誘導加熱コイルとコンデンサの組合せの各々の共振周波数を同一にする２次側共振回路を有していることを特徴とする非接触給電装置付き誘導加熱装置。
  2. 　前記１次側共振回路の共振周波数と、前記２次側共振回路の前記各組合せの共振周波数と、前記インバータが供給する交流電気の周波数とを同一にしたことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置付き誘導加熱装置。
  3. 　トランス結合した前記１次コイルと前記２次コイルとの結合係数が０．１～０．３であり、１次コイルのＱ値が５～１０であることを特徴とする請求項１又は２の非接触給電装置付き誘導加熱装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の非接触給電装置付き誘導加熱装置を用い、前記１次側ユニットとして形成された支持体に、前記２次側ユニットとして形成された便座を回動自在に軸支し、誘導加熱で生じた前記発熱体の発熱を便座の着座面へ伝達させることを特徴とする暖房便座装置。
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