(57)【要約】【課題】長期的に正確な温度制御が行える暖房装置を提供すること。【解決手段】使用者が着座する便座と、便座に内蔵されたヒータと、便座を回動自在に支持する基部３１と、基部３１に内蔵されるとともに、ヒータ９を制御する制御部４と、を備えた便座装置３０において、基部３１に内蔵されるとともに、ヒータ９に供給する電力を切り替える切替素子７と、基部３１に内蔵されるとともに、切替素子７の放熱部７ａに取り付けられ、かつ、切替素子７の温度を検出する温度検出部８と、を備え、制御部４は、温度検出部８で検出した温度に基づいて切替素子７を制御することによって、ヒータ９を制御する。【選択図】図１
2010005114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が着座する便座と、
前記便座に内蔵されたヒータと、
前記便座を回動自在に支持する基部と、
前記基部に内蔵されるとともに、前記ヒータを制御する制御部と、
を備えた便座装置において、
前記基部に内蔵されるとともに、前記ヒータに供給する電力を切り替える切替素子と、
前記基部に内蔵されるとともに、前記切替素子の放熱部に取り付けられ、かつ、前記切替素子の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出部で検出した温度に基づいて前記切替素子を制御することによって、前記ヒータを制御することを特徴とする便座装置。
【請求項２】
前記切替素子は、トライアックであり、
前記温度検出部は、サーミスタであることを特徴とする請求項１記載の便座装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度検出部で検出した温度に基づいて前記ヒータの温度を推定し、推定された前記ヒータの温度に基づいて前記切替素子を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の便座装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便座にヒータが内蔵された便座装置に関し、特に、温度検出部で検出した温度に基づいてヒータの温度を制御する機能を有する便座装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、便座にヒータが内蔵された便座装置では、トイレ未使用時にヒータの通電をなくし（もしくは低温で保温し）、使用時にだけ電力を投入するように制御することで省エネを実現するものがある。このような制御では、便座が急激に温度変化するので、便座内部に貼り付けた温度センサで単純にフィードバックをかけるだけでは、温度センサの反応遅れでヒータのオーバーシュートを止めることができず、不具合を生ずるおそれがある。
【０００３】
このことに対し、特許文献１では、便座内部に設けられたヒータと、前記ヒータの加熱による温度を感知する温度センサと、前記温度センサの信号に基づいてヒータへの電力供給を制御する制御部とを備えた暖房便座装置において、待機状態から使用状態に移る際に、前記温度センサに基づく現在温度と、設定温度との偏差を算出し、前記偏差値に基づいて算出された一次目標温度（偏差値に基づいて強電力を印加した場合にオーバーシュートを起こさないための温度）に達するまで、一定の強電力をヒータに供給する暖房便座の制御方法が開示されている。これにより、昇温速度を速くし、しかもオーバーシュートを防止することができるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８６５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の制御方法では、温度センサが便座から浮くなど、測定条件が少しでも変化すれば、正確な温度調節が行われず、不具合を生ずるおそれがある。つまり、便座には振動や荷重などがかかるため、長期的にみて温度センサが全く同じ条件で測定するのは困難であり、正確な温度調節が行えないおそれがある。
【０００６】
本発明の主な課題は、長期的に正確な温度制御が行える温度制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一視点においては、使用者が着座する便座と、前記便座に内蔵されたヒータと、前記便座を回動自在に支持する基部と、前記基部に内蔵されるとともに、前記ヒータを制御する制御部と、を備えた便座装置において、前記基部に内蔵されるとともに、前記ヒータに供給する電力を切り替える切替素子と、前記基部に内蔵されるとともに、前記切替素子の放熱部に取り付けられ、かつ、前記切替素子の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部で検出した温度に基づいて前記切替素子を制御することによって、前記ヒータを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、使用者の使用により振動又は荷重がかかることがあるヒータに温度検出部を取り付けるのではなく、ヒータから離れて配置された切替素子に温度検出部を取り付けているため、従来のようなヒータに対する温度検出部の浮きや剥がれによる不具合がなくなり、温度検出部によって切替素子の温度を検出してヒータの温度を推定して切替素子を制御することで、長期的に温度センサで全く同じ条件で測定することができる。そのため、ヒータの急昇温制御を安全に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係る温度制御装置では、使用者が着座する便座（図４の３２）と、前記便座（３２）に内蔵されたヒータ（図４の９、図１の９）と、前記便座（３２）を回動自在に支持する基部（図４の３１）と、前記基部（図４の３１、図１の３１）に内蔵されるとともに、前記ヒータ（９）を制御する制御部（４）と、を備えた便座装置（３０）において、前記基部（３１）に内蔵されるとともに、前記ヒータ（９）に供給する電力を切り替える切替素子（７）と、前記基部（３１）に内蔵されるとともに、前記切替素子（７）の放熱部（図２の７ａ）に取り付けられ、かつ、前記切替素子（７）の温度を検出する温度検出部（図１の８、図２の８）と、を備え、前記制御部（４）は、前記温度検出部（８）で検出した温度に基づいて前記切替素子（７）を制御することによって、前記ヒータ（９）を制御する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例１に係る便座装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る便座装置の回路構成を模式的に示したブロック図である。図２は、本発明の実施例１に係る便座装置におけるトライアックとサーミスタの組み合わせを示した図である。図３は、本発明の実施例１に係る便座装置におけるヒータの温度上昇と、トライアックの温度上昇の経時変化を示したグラフであり、（Ａ）第１の電力を供給した場合、（Ｂ）第２の電力（第１の電力の半分）を供給した場合である。図４は、本発明の実施例１に係る便座装置の外観構成を模式的に示した斜視図である。
【００１１】
図４を参照すると、便座装置３０は、便座３２にヒータ９を内蔵した暖房便座装置である。便座装置３０は、図４に現れる範囲において、基部３１と、便座３２と、便蓋３３と、操作パネル３４と、を有する。基部３１は、便器（図示せず）に取り付けられる部分であり、便鉢側の部分で便座３２及び便蓋３３を回動可能に支持し、側面の片側に操作パネル３４が設けられている。基部３１は、スイッチング電源装置３、制御基板４、トライアック７、及びサーミスタ８を内蔵しており、スイッチング電源装置３、制御基板４、トライアック７、及びサーミスタ８を保護するボックスとしての役割がある。便座３２は、使用者が着座する部分であり、基部３１に上下方向に回動可能に支持されている。便座３２には、ヒータ９が内蔵されている。便蓋３３は、便鉢と便座３２を覆う蓋であり、基部３１に上下方向に回動可能に支持されている。操作パネル３４は、便座装置１の機能を操作するためのパネルである。
【００１２】
図１を参照すると、便座装置３０は、電気的な回路構成として、漏電ブレーカ付コンセント１と、人感センサ５と、着座センサ６と、ヒータ９と、スイッチング電源装置３と、制御基板４と、トライアック７と、サーミスタ８と、を備える。便座装置３０は、漏電を遮断する機能を有する漏電ブレーカ付コンセント１を介して家庭用電源等に電気的に接続される。
【００１３】
スイッチング電源装置３は、スイッチング素子（電気回路の一部をＯＮ／ＯＦＦできる素子；図示せず）を用いて、漏電ブレーカ付コンセント１からの交流電力を変換して所望の直流電力を制御基板４に向けて出力する電源装置である。スイッチング電源装置３の非接地側の入力端子は、漏電ブレーカ付コンセント１のＡＣ（Ｌ）端子と電気的に接続されており、トライアック７の入力端子と電気的に接続されている。スイッチング電源装置３の接地側の入力端子は、漏電ブレーカ付コンセント１のＡＣ（Ｎ）端子と電気的に接続されており、ヒータ９のＡＣ（Ｎ）端子と電気的に接続されている。スイッチング電源装置３の出力端子は、制御基板４と電気的に接続されている。スイッチング電源装置３は、基部３１に内蔵されている。
【００１４】
制御基板４は、ヒータ９を制御する基板であり、マイコン等の電子部品が搭載されている。制御基板４は、使用時にだけヒータ９に電力を供給するべく、人感センサ５や着座センサ６の信号に基づいてトライアック７を制御する。制御基板４は、ヒータ９を温度調整するべく、サーミスタ８で検出した温度（トライアック７の温度）に基づいてヒータ９の温度を推定し、推定されたヒータ９の温度に基づいてトライアック７を制御する。ヒータ９の温度の推定は計算式を用いて行うことができ、トライアック７やヒータ９の特性に応じて計算式が設定される。制御基板４には、スイッチング電源装置３からの直流電力が入力されている。制御基板４は、人感センサ５、着座センサ６、及びサーミスタ８と電気的に接続されている。制御基板４は、トライアック７のゲート端子と電気的に接続されている。制御基板４は、基部３１に内蔵されている。
【００１５】
人感センサ５は、使用者が暖房装置に近づいたことを検出するセンサである。人感センサ５は、制御基板４と電気的に接続されている。
【００１６】
着座センサ６は、使用者が便座に座ったことを検出するセンサである。着座センサ６は、制御基板４と電気的に接続されている。
【００１７】
トライアック７（ＴＲＩＡＣ；Triode AC switch）は、ヒータ９に供給する電力のＯＮ・ＯＦＦを切り替える切替素子であり、切替により発熱する。トライアック７は、ヒータ９から離れて配置されており、使用者の使用により振動又は荷重がかかるような位置に配置されておらず、基部３１に内蔵されている。トライアック７は、ゲート端子に入力される制御信号により、電源からヒータ９に供給する電力を調整する。トライアック７のゲート端子は、制御基板４と電気的に接続されている。トライアック７の入力端子は、漏電ブレーカ付コンセント１のＡＣ（Ｌ）端子と電気的に接続されており、スイッチング電源装置３の非接地側の入力端子と電気的に接続されている。トライアック７の出力端子は、ヒータ９のＡＣ（Ｌ）端子と電気的に接続されている。トライアック７のゲート端子に制御基板４の制御信号（パルス信号）が入力されることで、漏電ブレーカ付コンセント１からの電力がヒータ９に供給される。トライアック７は、素子部７ａから３本の端子が引き出されており、素子部７ａの表面の所定の位置に放熱部となる金属板７ｂが取り付けられている（図２参照）。金属板７ｂ上には、サーミスタ８が取り付けられている。
【００１８】
なお、ここでは、切替素子としてトライアック７を例に説明しているが、これに限るものではなく、電源の切替により発熱し、かつ、制御基板４により制御可能な切替素子、例えば、トランジスタ、サイリスタ、リレー等を用いてもよい。
【００１９】
サーミスタ８は、トライアック７の温度を検出するための温度検出部である。サーミスタ８は、トライアック７の金属板７ｂ上に取り付けられている（図２参照）。サーミスタ８は、制御基板４と電気的に接続されている。サーミスタ８は、従来技術のように便座内部に配設するのではなく、振動や荷重などの影響がなく完全に固定されている基部３１に内蔵される。サーミスタ８は、ヒータ９に取り付けられておらず、ヒータ９の温度を検出しない。
【００２０】
なお、ここでは、温度センサとしてサーミスタ８を例に説明しているが、これに限るものではなく、白金測温抵抗体、熱電対、ＩＣ化温度センサ（トランジスタの温度特性を利用した温度センサ）等を用いてもよい。
【００２１】
ヒータ９は、便座（図４の３２）を加熱するためのヒータであり、便座（図４の３２）に内蔵されている。ヒータ９は、使用者の使用により振動又は荷重がかかることがある位置に配置されており、トライアック７から離れて配置されている。ヒータ９のＡＣ（Ｌ）端子は、トライアック７の出力端子と電気的に接続されている。ヒータ９のＡＣ（Ｎ）端子は、漏電ブレーカ付コンセント１のＡＣ（Ｎ）端子と電気的に接続されており、スイッチング電源装置３の接地側の入力端子と電気的に接続されている。ヒータ９のＦＧ端子は、漏電ブレーカ付コンセント１のＦＧ端子と電気的に接続されている。ヒータ９は、トライアック７を介して制御基板４によって制御される。
【００２２】
次に、トライアック７の温度を検出することでヒータの温度を推定する原理について説明する。
【００２３】
例えば、ヒータ９に１００Ｖの電圧を印加すると、１Ｖの電圧降下が生ずるトライアック７を使用した場合、同じ電流値でヒータ９には９９Ｖ、トライアック７には１Ｖの電圧がかかる。１Ａの電流を流せば、発生する熱量は、ヒータ９が９９Ｗ、トライアック７が１Ｗとなり、トライアック７の放熱部（図２の金属板７ｂ）の温度を測定すればヒータ９の温度を推定することが可能となる。
【００２４】
図３に実験結果を示す。グラフ１、２とも横軸が時間（秒）、縦軸が上昇した温度ΔＴ（℃）を表している。グラフ２は、グラフ１に比べ半分の電力を供給したものである。グラフ１、２から、電力に関係なくヒータ９とトライアック７の温度上昇率は同じであることがわかった。
【００２５】
実施例１によれば、完全に固定されている基部３１内でトライアック７の温度を検出してヒータ９の温度を推定するため、温度センサの浮きや剥がれがなくなり、長期的に温度センサ（サーミスタ８）が全く同じ条件で測定することができる。そのため、ヒータ９の急昇温制御を安全に行うことができる。
【００２６】
なお、実施例１では便座装置に適用した例を説明したが、これに限定されず、ベッド、自動車用シート等のように、使用者の使用により振動又は荷重がかかるヒータを有する装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１に係る便座装置の回路構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る便座装置におけるトライアックとサーミスタの組み合わせを示した図である。
【図３】本発明の実施例１に係る便座装置におけるヒータの温度上昇と、トライアックの温度上昇の経時変化を示したグラフであり、（Ａ）第１の電力を供給した場合、（Ｂ）第２の電力（第１の電力の半分）を供給した場合である。
【図４】本発明の実施例１に係る便座装置の外観構成を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  漏電ブレーカ付コンセント
３  スイッチング電源装置
４  制御基板（制御部）
５  人感センサ
６  着座センサ
７  トライアック（切替素子）
７ａ  素子部
７ｂ  金属板（放熱部）
８  サーミスタ（温度検出部）
９  ヒータ
３０  便座装置
３１  基部
３２  便座
３３  便蓋
３４  操作パネル
【図１】
2010005114.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010005114.tif 000006