(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座と、
前記便座への人の接近を検知する入室検知手段と、
前記便座に配備され前記便座を暖房する発熱体と、
前記便座の温度を検知する温度検知手段と、
前記発熱体に供給する電力をデューティ制御するコントローラと、
前記入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、設定された便座暖房設定温度と前記温度検知手段により検知された便座検知温度に基づいて前記便座暖房設定温度から前記便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差を前記コントローラに出力し、前記一定時間経過後は、前記偏差と前記低減偏差のうちいずれか一方を前記コントローラに出力する偏差低減手段と、
を備え、
前記コントローラは、前記偏差低減手段の出力に基づき、前記発熱体に電力を供給するデューティを演算して、前記発熱体に供給する電力をデューティ制御する、ことを特徴とする便座暖房装置。
【請求項２】
前記偏差低減手段は、前記入室検知手段による人の便座接近検知時の前記便座検知温度に基づいて、前記一定時間を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の便座暖房装置。
【請求項３】
前記偏差低減手段は、前記便座暖房設定温度を該便座暖房設定温度より低い暖房変動目標温度に低減するローパスフィルタと、低減された前記暖房変動目標温度から前記便座検知温度を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された該低減偏差を前記コントローラに出力する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の便座暖房装置。
【請求項４】
前記偏差低減手段は、前記便座暖房設定温度と前記便座検知温度との移動平均を算出する移動平均演算手段と、前記便座暖房設定温度から算出された該移動平均を差引いた前記低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された該低減偏差を前記コントローラに出力する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の便座暖房装置。
【請求項５】
前記偏差低減手段は、前記便座暖房設定温度と前記便座検知温度との加重移動平均を算出する加重移動平均演算手段と、前記便座暖房設定温度から算出された該加重移動平均を差引いた前記低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された該低減偏差を前記コントローラに出力する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の便座暖房装置。
【請求項６】
前記偏差低減手段は、前記便座暖房設定温度から前記温度検知手段により検知される便座検知温度を差引いた偏差を算出する加算器と、前記加算器に接続された初期偏差低減手段と、を備え、
前記初期偏差低減手段は、前記便座暖房設定温度と、人の便座接近検知時以降に前記温度検知手段により検知された便座検知温度とに基づき、前記便座暖房設定温度から前記便座接近検知時と便座接近検知時以降のうちいずれか一方の前記便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差を出力する偏差低減器と、
前記入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、前記偏差低減器から出力された前記低減偏差を前記コントローラに出力し、前記一定時間経過後は前記加算器により算出された前記偏差を前記コントローラに出力する切換スイッチと、
を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の便座暖房装置。
【請求項７】
便座と、
前記便座への人の接近を検知する入室検知手段と、
前記便座に配備され前記便座を暖房する発熱体と、
前記便座の温度を検知する温度検知手段と、
設定された前記便座の便座暖房設定温度から前記温度検知手段により検知された前記便座検
知温度を差引いた偏差を演算して、出力する加算器と、
前記加算器から出力された前記偏差に基づき、前記発熱体に供給する電力をデューティ制御するデューティの目標となる基本デューティを出力するコントローラと、
前記入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、前記コントローラから出力される前記基本デューティを低減した初期低減デューティを出力し、前記一定時間経過後は、前記初期低減デューティと、前記コントローラから出力される前記基本デューティのうちいずれか一方を出力する初期デューティ低減手段と、
を備え、
前記初期デューティ低減手段の出力に基づき、前記発熱体に供給する電力をデューティ制
御する、ことを特徴とする便座暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便座表面を所定の温度に暖房する便座暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の便座暖房装置として、便座を暖める熱源と、人体検出手段と、便座内部の温度を検出する便座温度検出手段と、熱源及び人体検出手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は人体検出を行うと熱源に複数の通電率にて一定時間、電力を供給した後、複数の通電率よりも高い一定の通電率にて便座温度が所定時間内に着座可能温度に達するように制御する便座装置が開示されている。上記の所定時間は、室温検出手段により検出された室内の温度または便座温度検出手段により検出された便座の温度に応じて決定される。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、加熱手段が裏面に付設された金属製の便座と、加熱手段と商用電源との間に介装された開閉手段と、便座への使用者の接近のときのみ開閉手段で商用電源から加熱手段への通電を行わせる制御手段と、からなり、便座の裏面に、保温用の別の加熱手段を設けた暖房便座装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、便座部と、便座部を加熱する発熱体と、便座部の温度を検出する温度検出部と、使用者の存在を検知する人体検知部と、制御部と、を備え、制御部は人体検知部により使用者の存在が検知された場合に発熱体への通電を行い、使用者が冷たいと感じない便座の最低温度である限界温度まで便座部の温度が第１の温度勾配で上昇するように第１の電力で第１の時間駆動した後、使用者が予め設定した便座設定温度よりも高い温度まで便座部の温度が第１の温度勾配よりも緩やかな第２の温度勾配で上昇するように第１の電力よりも小さい第２の電力で発熱体を第２の時間駆動する便座装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７０１８号公報
【特許文献２】特開２００３−７９５３９号公報
【特許文献３】特許第４１４０６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１によれば、便座の温度に応じて熱源であるヒータに通電する所定時間を決定することで、必要最低限の時間で便座の温度を着座可能温度に到達できる。しかし、人体検知をしてから一定時間、ヒータに供給される電力の複数の通電率は、予め決定されており、人体検知時の便座温度に応じては決定されず、また人の入室のたびに高い一定の通電率の電力がヒータに供給される。従って、頻繁に人の出入りがある公共施設などに設置された便座装置、あるいは、家庭における通勤や通学のため、同一時間帯に連続的に使用される便座装置では、時間帯によって便座の温度が高くなり過ぎる問題がある。
【０００７】
また、便座装置の便座温度制御は、着座可能温度（目標値）と便座検出温度（制御量）とを比較して、この比較値に基づき電源に電力を供給するフィードバック制御ではなく、オープンループ制御によってなされる。このため、ヒータに異常が生じても、通常通りヒータに電力が供給され、着座に快適な便座温度が得られない問題がある。
【０００８】
また、特許文献２によれば、制御手段は、人体検知センサによりトイレット室に人が入ったことを検知すると、予め設定された便座の設定温度と人を検知した時点における便座温度との差異に応じて、環境温度との相関において、加熱手段であるヒータに電力が供給され、便座が急速加熱される。しかし、ヒータへの電力供給がなされるまでヒータ線は便座と同じ温度まで冷えているため、ヒータの電気抵抗が小さくなっており、通電開始時にヒータへ大電流が流れ、過電流になる。この過電流により、トイレット室内の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの通電が遮断される場合がある。
【０００９】
また、便座暖房の温度は、便座の検出温度がフィードバックされることなく、予め設定された電力のデューティ値に基づき、ヒータへの通電がオープンループ制御される。このため、ヒータに異常が生じても、通常通りヒータに電力が供給され、着座に快適な便座温度が得られない問題がある。
【００１０】
また、特許文献３によれば、制御部は、使用者の存在を検知すると便座の温度を検出し、この検出温度に対応するヒータ制御テーブルに基づいて発熱体への通電制御を行う。便座の温度制御はオープンループ制御で、フィードバック制御ではない。ヒータ制御テーブルは、トイレットルームの室温をある程度考慮したものであるが十分ではなく、また、人が便座に着座した際の体温を考慮していない。このため、便座の温度は便座設定温度からずれる問題がある。
【００１１】
また、特許文献１〜３では、上述したように、便座は、検出された便座温度をフィードバックすることなく、ヒータ制御テーブルに基づき昇温される。このため、ヒータに異常が生じても、通常通りヒータに電力が供給され、着座に快適な便座温度が得られない問題がある。さらに、ヒータに電力を供給する電源の電圧変動が生じると、便座の温度は便座設定温度に暖房されない問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、便座に配備された発熱体に供給する電力をより適切に制御し、便座暖房開始時の過電流を抑制できる便座暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、便座と、便座への人の接近を検知する入室検知手段と、便座に配備され便座を暖房する発熱体と、便座の温度を検知する温度検知手段と、発熱体に供給する電力をデューティ制御するコントローラと、入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、設定された便座暖房設定温度と温度検知手段により検知された便座検知温度に基づいて便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差をコントローラに出力し、一定時間経過後は、偏差と低減偏差のうちいずれか一方をコントローラに出力する偏差低減手段と、を備え、コントローラは、偏差低減手段の出力に基づき、発熱体に電力を供給するデューティを演算して、発熱体に供給する電力をデューティ制御する、ことである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、偏差低減手段は、入室検知手段による人の便座接近検知時の便座検知温度に基づいて、一定時間を設定する、ことである。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度を便座暖房設定温度より低い暖房変動目標温度に低減するローパスフィルタと、低減された暖房変動目標温度から便座検知温度を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された低減偏差をコントローラに出力する、ことである。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度と便座検知温度との移動平均を算出する移動平均演算手段と、便座暖房設定温度から算出された移動平均を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された低減偏差をコントローラに出力する、ことである。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度と便座検知温度との加重移動平均を算出する加重移動平均演算手段と、便座暖房設定温度から算出された加重移動平均を差引いた低減偏差を算出する加算器と、を備え、算出された低減偏差をコントローラに出力する、ことである。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、偏差低減手段は、便座暖房設定温度から温度検知手段により検知される便座検知温度を差引いた偏差を算出する加算器と、加算器に接続された初期偏差低減手段と、を備え、初期偏差低減手段は、便座暖房設定温度と、人の便座接近検知時以降に温度検知手段により検知された便座検知温度とに基づき、便座暖房設定温度から便座接近検知時と便座接近検知時以降のうちいずれか一方の便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差を出力する偏差低減器と、入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、偏差低減器から出力された低減偏差をコントローラに出力し、一定時間経過後は加算器により算出された偏差をコントローラに出力する切換スイッチと、を備える、ことである。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、便座と、便座への人の接近を検知する入室検知手段と、便座に配備され便座を暖房する発熱体と、便座の温度を検知する温度検知手段と、設定された便座の便座暖房設定温度から温度検知手段により検知された便座検知温度を差引いた偏差を演算して、出力する加算器と、加算器から出力された偏差に基づき、発熱体に供給する電力をデューティ制御するデューティの目標となる基本デューティを出力するコントローラと、入室検知手段による人の便座接近検知時から一定時間までは、コントローラから出力される基本デューティを低減した初期低減デューティを出力し、一定時間経過後は、初期低減デューティと、コントローラから出力される基本デューティのうちいずれか一方を出力する初期デューティ低減手段と、を備え、初期デューティ低減手段の出力に基づき、発熱体に供給する電力をデューティ制御する、ことである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明では、偏差低減手段は、入室検知手段による便座への人の接近が検知された時点（以後、便座接近検知時）から少なくとも一定時間までは、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さな低減偏差を算出し、コントローラへ出力する。これにより、便座接近検知時から少なくとも一定時間は、便座の暖房温度の目標値が便座暖房設定温度より低く、時間の経過に伴い連続的または段階的に変動する。そして、コントローラは、暖房温度の目標値の変動が考慮された低減偏差に基づき、発熱体（以下、ヒータ）に供給する電力のデューティを演算する。演算されたデューティに基づきヒータに供給する電力がデューティ制御され、この供給電力は前述の便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差に基づくデューティによる供給電力より少なくなるように低減される。従って、本発明の便座暖房装置は、便座接近検知時から少なくとも一定時間までは、便座暖房設定温度より低い目標温度に基づき低減された電力がヒータに供給され、便座暖房設定温度に基づいた電力より小さい。結果、電力供給開始時のヒータの温度が低く、電気抵抗が低い状態において生じる過電流を抑制でき、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断を防止できる。
【００２１】
また、温度検知手段により検知された便座検知温度をフィードバックして、コントローラにより演算されたデューティに基づき、ヒータに電力を供給して便座の暖房がなされる。結果、本発明の便座暖房装置は、ヒータの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電力供給源の電圧変動に左右されずに便座を所定温度に暖房できる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明では、偏差低減手段により、便座への人の接近が検知された時の便座検知温度に基づいて一定時間が設定される。この一定時間の設定により、便座接近検知時から一定時間までは、ヒータの電気抵抗が低い状態であっても、ヒータの電気抵抗に適合した電流が通電され、一定時間以降はヒータの温度上昇により電気抵抗が高くなり急速に加熱するのに十分な大きさの電流を通電できる。結果、本発明の便座暖房装置は、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断を防止できる。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明では、ローパスフィルタから出力される暖房変動目標温度は、便座暖房設定温度より低く、時間の経過と共に便座暖房設定温度に漸近し、そして時間の経過と共に変化する便座の暖房温度の目標値である。これにより、加算器により算出され、暖房変動目標温度から便座検知温度を差引いた低減偏差は、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さい。この低減偏差がコントローラに伝達される。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明では、移動平均演算手段から出力される便座温度の移動平均は、便座暖房設定温度より温度が低く、時間の経過と共に便座暖房設定温度に漸近し、そして時間の経過と共に変化する便座の暖房温度の目標値である。これにより、加算器より算出され、移動平均演算手段で算出した便座温度の移動平均から便座検知温度を差引いた低減偏差は、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さい。この低減偏差がコントローラに伝達される。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明では、加重移動平均演算手段から出力される便座温度の移動平均は、便座暖房設定温度より温度が低く、時間の経過と共に便座暖房設定温度に漸近し、そして時間の経過と共に変化する便座の暖房温度の目標値である。これにより、加算器より算出され、加重移動平均演算手段で算出した便座温度の移動平均から便座検知温度を差引いた低減偏差は、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差よりも小さい。この低減偏差がコントローラに入力される。
【００２６】
また、請求項６に記載の発明では、便座接近検知時から一定時間までは、便座暖房設定温度から便座検知温度を差引いた偏差より小さな低減偏差が、初期偏差低減手段の偏差低減器により出力され、コントローラに伝達される。これにより、便座接近検知時からの一定時間は、便座の暖房温度の目標値が便座暖房設定温度より低い温度になる。
【００２７】
また、一定時間経過後は、コントローラには、加算器により便座暖房設定温度から便座検知温度が差引かれた偏差が伝達されるので、フィードバック制御系が形成される。結果、本発明の便座暖房装置は、ヒータの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電力供給源の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度に暖房できる。
【００２８】
また、請求項７に記載の発明では、加算器により算出された便座暖房設定温度と便座検知温度との偏差が、コントローラに入力される。コントローラは、入力された偏差に基づき、発熱体（ヒータ）への供給電力を制御するデューティの目標となる基本デューティを演算して、初期デューティ低減手段に出力する。初期デューティ低減手段は、便座接近検知時から少なくとも一定時間までは、基本デューティを低減した低減デューティを出力し、この低減デューティに基づき供給電力がデューティ制御され、ヒータに電力が供給される。従って、便座接近検知時から少なくとも一定時間までの低減デューティに基づく供給電力は、基本デューティに基づく供給電力より少ない。結果、ヒータへの電力供給の初期にヒータの温度が低く、電気抵抗が低い状態において生じる過電流が抑制され、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断を防止できる。
【００２９】
また、温度検知手段により検知された便座検知温度を加算器にフィードバックし、加算器により便座暖房設定温度と便座検知温度との偏差が算出される。算出された偏差は、順次、コントローラ、初期デューティ低減手段へ伝達され、初期デューティ低減手段から出力されるデューティに基づき、ヒータに電力が供給されて、便座が便座暖房設定温度に暖房される。従って、便座検知温度をフィードバックして便座温度を制御するフィードバック制御系が形成される。結果、本発明の便座暖房装置は、ヒータの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電力供給源の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度に暖房できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１〜５に係る暖房便座の斜視図である。
【図２】図１の便座部を上側から視た分解斜視図である。
【図３】図２のヒータ部の説明図である。
【図４】実施例１の便座暖房装置の便座暖房制御系のブロック線図である。
【図５】実施例１の便座暖房装置の暖房・保温制御フロー図である。
【図６】実施例１の便座暖房時の暖房変動目標温度、サーミスタの検知温度（便座検知温度）、およびヒータへの供給電力の経過を示す図である。
【図７】実施例２に係る便座暖房装置の便座暖房制御系のブロック線図である。
【図８】実施例３に係る便座暖房装置の便座暖房制御系のブロック線図である。
【図９】実施例４に係る便座暖房装置の便座暖房制御系のブロック線図である。
【図１０】図９のブロック線図を変形した本発明に係るブロック線図である。
【図１１】実施例５に係る便座暖房装置の便座暖房制御系のブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
図１は実施例１〜５に係る暖房便座の斜視図であり、図２は図１の便座部を下側からみた分解斜視図である。図３は図２の便座の裏面に接着したヒータ部の説明図であり、下側から視た図である。
【００３３】
暖房便座１００は、便座部２と、本体部７と、便座部２と本体部７とに跨り配備された便座暖房装置１と、を備える。便座部２は、金属で成形された便座２ａと、下部便座カバー２ｂと、便座２ａと下部便座カバー２ｂとの間に設置されたヒータ部３と、を備える。ヒータ部３は、線状のヒータ（発熱体）３ａと、ヒータ３ａを挟着する絶縁フィルムを備えた金属箔３ｂ、３ｂと、により構成され、便座２ａの裏面２ｃに接着される。尚、ヒータ部３は、エッチングまたは印刷処理により金属箔をパターン化した発熱抵抗体を絶縁フィルムで挟着しても良い。
【００３４】
便座暖房装置１は、便座２ａと、ヒータ３ａと、ヒータ部３に設置され便座２ａの温度を検知するサーミスタ（温度検知手段）４と、便座への人の接近を検知する入室検知手段５と、本体部７に収納され便座温度を制御する制御部６と、を備える。尚、本実施例では、制御部６は本体部７の内部に設置されているが、本体部７の内部以外、例えば、トイレット室の壁などに設置されるリモートコントローラに配設されても良い。
【００３５】
サーミスタ４はヒータ部３の下面の金属箔３ｂに取付けられ、便座２ａの温度はヒータ部３を介在してサーミスタ４により検知される（図３）。ここで、サーミスタ４の検知温度ＴＳを便座２ａの温度（以後、便座検知温度ＴＳ）とする。
【００３６】
入室検知手段５は、トイレット室に人が入室する際など、便座２ａへの人の接近を検知するものであり、焦電型赤外線センサあるいは反射型赤外線センサなどの人体検知センサが使用される。本実施例では、暖房便座１００の本体部７の図１における左上側角部に設けられる。焦電型赤外センサは対象物である人が動くとオン信号を発生し、反射型赤外センサは人から反射された赤外線を検出してトイレット室に人が入室したことを検知する。また、人体検知センサに代えて、使用者のトイレット室への踏み込みを検知するスイッチ、例えば、トイレット室のドアの開閉に連動してオン・オフするスイッチを使用しても良い。あるいは、便座上蓋（図示せず）の開閉を検知するスイッチでも良い。
【００３７】
図４は、予め設定された便座暖房設定温度Ｔ０を目標値（入力）とし、制御量（出力）を便座検知温度ＴＳとする便座暖房装置１の暖房便座制御系のブロック線図Ｂ１である。ブロック線図Ｂ１は、制御部６に配設した偏差低減手段９およびコントローラ１０と、ヒータ回路４０と、サーミスタ４と、により形成される。偏差低減手段９は、ローパスフィルタ２０（以後、ＬＰＦ２０）と、加算器８と、により構成される。ヒータ回路４０は、便座２ａの裏面に接着されたヒータ部３のヒータ３ａと、制御部６に配設され、後述するコントローラ１０から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするトライアックなどのスイッチ４１と、を備え、電源（例えば、５０Ｈｚの単相交流電源）４２に接続される。
【００３８】
ローパスフィルタ２０は、入室検知手段５によりトイレット室への人の入室が検知された時点以降、予め設定された便座暖房設定温度Ｔ０を低減して、便座暖房設定温度Ｔ０より低い温度の暖房変動目標値Ｔ１を出力する。暖房変動目標値Ｔ１は、時間の経過と共に便座暖房設定温度Ｔ０に漸近する。そして、暖房変動目標値Ｔ１は、各時点における便座２ａの暖房温度の目標値になる。
【００３９】
加算器８は、便座検知温度ＴＳがフィードバックされるサミングポイントであり、暖房変動目標値Ｔ１と便座検知温度ＴＳを入力とし、暖房変動目標値Ｔ１から便座検知温度ＴＳを差引いた低減偏差ΔＴ１Ｓ（＝Ｔ１−ＴＳ）を算出し、出力する。そして、この出力は、コントローラ１０に伝達（出力）される（図６）。
【００４０】
コントローラ１０は、伝達された低減偏差ΔＴ１Ｓをオーバーシュート抑制制御（例えば、ＰＩＤ制御）して便座検知温度ＴＳのオーバーシュートを抑制しつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給する電源４２の電力（例えば、５０Ｈｚの交流電力）の適正な通電率のデューティを出力する。このデューティに基づき、ヒータ３ａに供給される電力がデューティ制御される。即ち、出力されたデューティに基づき、制御部６に設けたゼロクロス検知部（図示せず）により供給電力の通電が位相制御されるように、ヒータ３ａに電力を供給・停止するスイッチ４１のオン・オフ信号が出力される。
【００４１】
以上により、ブロック線図Ｂ１は、ＬＰＦ２０に入力された便座暖房設定温度Ｔ０の出力、即ち暖房変動目標温度Ｔ１と、フィードバックされたサーミスタ４の検知温度ＴＳとの低減偏差ΔＴ１Ｓがコントローラ１０に入力され、コントローラ１０から出力されるデューティに基づいて、電源４２の電力がヒータ３ａに適正な通電率で供給され、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房されるフィードバック制御系を形成している。
【００４２】
次に、本発明の実施例１に係る便座暖房装置１の作動と効果について説明する。図５は、便座暖房装置１の便座２ａの暖房・保温制御フロー図である。ここで、Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ８は便座２ａを暖房する各ステップであり、Ｓｔｅｐ１、およびＳｔｅｐ９〜Ｓｔｅｐ１１は便座２ａを保温する各ステップである。便座暖房の制御が開始されると、以下の各Ｓｔｅｐが順次実施される。
【００４３】
（Ｓｔｅｐ１）
入室検知手段５により便座２ａに人が接近したか（トイレット室に人が入室したか）が検知される。トイレット室に人が入室した場合は、入室検知手段５がオンになりＳｔｅｐ２へ進む。未入室の場合は、入室検知手段５がオフでＳｔｅｐ９へ進む。
【００４４】
（Ｓｔｅｐ２）
サーミスタ４により便座検知温度ＴＳが検知され、Ｓｔｅｐ３へ進む。
【００４５】
（Ｓｔｅｐ３）
ユーザが予め設定した便座暖房設定温度Ｔ０が確認され、Ｓｔｅｐ４へ進む。尚、便座暖房設定温度Ｔ０は、例えば、（高４０℃、中３８℃、低３６℃）の三つのいずれかの温度に設定できる。
【００４６】
（Ｓｔｅｐ４）
便座暖房設定温度Ｔ０がＬＰＦ２０に入力され、便座暖房設定温度Ｔ０より低い温度に低減された暖房変動目標温度Ｔ１がＬＰＦ２０から出力され、Ｓｔｅｐ５へ進む。
【００４７】
（Ｓｔｅｐ５）
暖房変動目標温度Ｔ１と、サーミスタ４により検知される便座検知温度ＴＳとの低減偏差ΔＴ１Ｓ（＝Ｔ１−ＴＳ）が加算器８により演算され、コントローラ１０に出力される。次に、Ｓｔｅｐ６へ進む。
【００４８】
（Ｓｔｅｐ６）
コントローラ１０に出力された低減偏差ΔＴ１Ｓ基づき、コントローラ１０はＰＩＤ制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給する電力のデューティをヒータ回路４０に出力する。次に、Ｓｔｅｐ７へ進む。
【００４９】
尚、ＰＩＤ制御は、低減偏差ΔＴ１Ｓが演算式｛ＫＰ（ΔＴ１Ｓ）＋ＫＤｓ（ΔＴ１Ｓ）＋ＫＩ（ΔＴ１Ｓ）／ｓ｝で示されるように比例、積分、そして微分される。ここで、ｓはラプラス演算子で時間微分を示し、１／ｓは時間積分を示す。ＫＰ、ＫＩ、ＫＤは、定数で、それぞれＰＩＤ制御の比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。
【００５０】
（Ｓｔｅｐ７）
入室検知手段５により、人がトイレット室より退室したかが検知される。退室の場合は、入室検知手段５がオフになり、Ｓｔｅｐ８へ進む。在室の場合は、入室検知手段５のオン状態が継続され、Ｓｔｅｐ４へ戻り、便座２ａの暖房が継続される。
【００５１】
（Ｓｔｅｐ８）
ヒータ部３のタイマ（図示せず）が作動され、タイマの作動開始から６０秒間まではＳｔｅｐ７に戻る。６０秒間、人がトイレット室に在室していないことが検知されると、人がトイレット室より退室したことが判断され、便座暖房制御が終了する。
【００５２】
（Ｓｔｅｐ９）
前述したようにＳｔｅｐ１での入室検知手段５がオフの場合であり、サーミスタ４により便座温度が検知され、Ｓｔｅｐ１０へ進む。
【００５３】
（Ｓｔｅｐ１０）
サーミスタ４により、便座２ａの温度が、予め設定された便座保温設定温度ＴＣ（例えば、１５℃）以下であるかが検知される。便座保温設定温度ＴＣ以下である場合は、Ｓｔｅｐ１１へ進む。便座保温設定温度ＴＣを超える場合は、Ｓｔｅｐ１へ戻る。
【００５４】
（Ｓｔｅｐ１１）
便座２ａが、予め設定された便座保温設定温度ＴＣ（例えば、１５℃）に保温される。この場合、便座便座暖房制御と同様に、入力された便座保温設定温度ＴＣはＬＰＦ２０により低減される。そして、加算器８により保温変動目標温度Ｔ２と、サーミスタ４により検知された便座検知温度ＴＳと、の低減偏差ΔＴ２Ｓ（＝Ｔ２−ＴＳ）が算出され、コントローラ１０に出力される。そして、出力された低減偏差ΔＴ２Ｓに基づき、コントローラ１０はＰＩＤ制御をしつつ、便座温度が便座保温設定温度ＴＣになるように制御して、ヒータ３ａに供給する保温のための供給電力のデューティをヒータ回路４０に出力する。このデューティに基づいてスイッチ４１のオン・オフが繰返され、ヒータ３ａに電源４２の電力が適正な通電率で供給され、便座２ａが保温され、便座保温制御が終了する。
【００５５】
便座暖房・保温の制御が終了すると、予め設定された時間間隔で、再び便座暖房・保温制御の各ステップが繰返される。
【００５６】
尚、便座２ａの保温のブロック線図は、図示していないが、図４のブロック線図Ｂ１に基づいて保温がなされる。この場合、ブロック線図Ｂ１における便座暖房設定温度Ｔ０の入力が、便座保温設定温度ＴＣの入力に入れ代わる。便座暖房設定温度Ｔ０の入力と、保温設定温度ＴＣの入力の切換えは、制御部６に配備した切換スイッチ（図示せず）により行われる。
【００５７】
図６は、便座２ａの暖房時の暖房変動目標温度Ｔ１、便座検知温度（サーミスタ４の検知温度）ＴＳ、およびヒータ３ａへの供給電力Ｗの経過を示す。図中、Ｗ０はＡＣ１００Ｖの電源４２の定格出力を示し、ＴＳ１は入室検知時の便座検知温度を示す。
【００５８】
ＬＰＦ２０にステップ状の便座暖房設定温度Ｔ０が入力されると、ＬＰＦ２０により便座暖房設定温度Ｔ０に含まれる低い周波成分が通過され、高い周波数成分は低減されて、暖房変動目標温度Ｔ１がＬＰＦ２０から出力される（図４、図５のＳｔｅｐ４）。これにより、図６に示すように、暖房変動目標温度Ｔ１は、初期の立ち上がり時、ステップ状に立ち上がらず、時間の経過と共に滑らかに増加しながら立ち上がる。便座暖房設定温度Ｔ０がＬＰＦ２０に入力されてから時間ｔ２（例えば、１．５秒）まで、暖房変動目標温度Ｔ１は便座暖房設定温度Ｔ０に比べて低い。時間ｔ２以降では、時間の経過と共に暖房変動目標温度Ｔ１は便座暖房設定温度Ｔ０に漸近しながら、便座暖房設定温度Ｔ０とほぼ同じになる。前述したように、暖房変動目標温度Ｔ１は、各時点における便座２ａの暖房温度の目標値であり、この目標値は時間の経過と共に変化する。
【００５９】
ヒータ３ａに供給される電力（以下、供給電力）は、人の入室検知時から時間ｔ１（例えば、０．８秒）まで、適正なデューティの下スイッチ４１のオン・オフが繰返され、時間の経過と共に増加しながら立ち上がる。ｔ１時点では、入室検知と比べて、ヒータ３ａの温度は充分高くなり、電気抵抗が増大する。そして、入室検知時から時間ｔ１後に、電源４２の定格出力Ｗ０（Ｗ）がヒータ３ａに供給される。入室検知時から時間ｔ３（例えば、２．３秒）以降は、徐々に供給電力が低減される。この電力低減により、便座検知温度ＴＳのオーバーシュートが抑制され、入室検知時から時間ｔ４（例えば、３．３秒）後では、便座２ａは目標温度である便座暖房設定温度Ｔ０にほぼ到達する。
【００６０】
ここで、図６の時間ｔ０は、入室検知時の便座検知温度に基づいて偏差低減手段９により設定される一定時間である。具体的には、一定時間ｔ０は、便座検出温度ＴＳ１に対応して、制御部６のゼロクロス検知部によって商用電源（例えば、ＡＣ５０Ｈｚ１００Ｖ）のゼロクロス回数で設定される。この一定時間ｔ０は、過電流を抑制するために設定され、入室検知時から一定時間ｔ０では、ヒータ３ａが十分に温まらず、電気抵抗が低い状態であるので、低い抵抗値に適合した適性値の電流がヒータ３ａに通電される。一定時間以降はヒータ３ａの温度上昇により電気抵抗が高くなり急速に加熱するのに十分な大きさの電流をヒータ３ａに通電できる。
【００６１】
以上により、人の入室検知時から一定時間ｔ０では、暖房変動目標温度Ｔ１は便座暖房設定温度Ｔ０に比べて充分に低いので、暖房変動目標温度Ｔ１から便座検知温度ＴＳを差引いた低減偏差ΔＴ１Ｓは、便座暖房設定温度Ｔ０からから便座検知温度ＴＳを差引いた偏差ΔＴ０Ｓより小さい。入室検知時から一定時間ｔ０では、暖房変動目標温度Ｔ１が滑らかに増加しながら立ち上がるので、便座暖房開始の立ち上がり時における供給電力のデューティは、図６に示すように、供給電力が徐々に増加するようにコントローラ１０から出力される。従って、本実施例の便座暖房装置１は、通電開始時、ヒータ３ａの温度が低く、電気抵抗が小さい状態において、ヒータ３ａの通電開始時の突入電流は小さく抑えられ、過電流が抑制される。結果、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断が防止できる。
【００６２】
また、前述したように、本発明の便座暖房装置１は、便座検知温度ＴＳがフィードバックされ、便座温度が制御されるフィードバック制御系が形成されている。従って、従来技術の供給電力と出力時間とをマップ化した便座暖房装置に比べて、本実施例の便座暖房装置１は、ヒータ３ａの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電源４２の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度Ｔ０に暖房できる。
【００６３】
さらに、コントローラ１０に伝達された偏差ΔＴ１Ｓは、コントローラ１０により、例えば、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御がなされ、便座検知温度ＴＳのオーバーシュートが抑制され、短時間に便座検知温度ＴＳが目標温度に到達する。以上により、本実施例の便座暖房装置１は、少ない電力で、且つ短時間に便座２ａを便座暖房設定温度に暖房できる。
【００６４】
（実施例２）
図７は、本発明に係る便座暖房装置１（図１）の便座２ａを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図７に示すように、本実施例の便座暖房装置１の便座暖房制御系のブロック線図Ｂ２は、図４のブロック線図Ｂ１のＬＰＦ２０が移動平均演算手段２１に置換わる。即ち、ブロック線図Ｂ２は、制御部６（図１）に配設した偏差低減手段９ａおよびコントローラ１１と、ヒータ回路４０と、サーミスタ（温度検知手段）４と、により形成される。ヒータ回路４０は、便座２ａの裏面に接着したヒータ部３のヒータ３ａ（発熱体）と、制御部６に配設され、コントローラ１１から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ４１と、を備え、電源４２に接続される。偏差低減手段９ａは、移動平均演算手段２１と加算器８と、により構成される。
【００６５】
そして、ブロック線図Ｂ２は、便座暖房設定温度Ｔ０を便座暖房の目標値（入力）、制御量（出力）を便座検知温度ＴＳＮとし、便座検知温度ＴＳＮを加算器８にフィードバックして、コントローラ１１から出力されるデューティに基づき、ヒータ３ａに電力が供給されて、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房されるフィードバック制御系よりなる。便座検知温度ＴＳＮは、サーミスタ４により所定の時間間隔Δｔで検知される便座温度であり、Ｎは、Ｎ＝１、２、・・・である。
【００６６】
移動平均演算手段２１の入力は、予め設定された便座暖房設定温度Ｔ０と、トイレット室へ人が入室した時にサーミスタ４により検知される便座検知温度ＴＳ１である。移動平均演算手段２１の出力は、便座暖房設定温度Ｔ０と入室時に検知される便座検知温度ＴＳ１とで順次、移動平均演算手段２１により算出される移動平均である。即ち、入室検知手段５により人の入室が検知されると、移動平均演算手段２１により、順次、便座暖房設定温度Ｔ０と入室時に検知される便座検知温度ＴＳ１との移動平均Ｔ０Ｓ１（＝（Ｔ０＋ＴＳ１）／２））、便座暖房設定温度Ｔ０と移動平均Ｔ０Ｓ１との移動平均Ｔ０Ｓ２（＝（Ｔ０＋Ｔ０Ｓ１）／２））、・・・便座暖房設定温度Ｔ０と移動平均Ｔ０Ｓ（Ｎ−１）との移動平均Ｔ０ＳＮ（＝（Ｔ０＋Ｔ０Ｓ（Ｎ−１））／２））が、順次、算出され、所定の時間間隔Δｔで移動平均演算手段２１から暖房変動目標値として出力される。
【００６７】
そして、移動平均演算手段２１から出力された移動平均Ｔ０Ｓ１、Ｔ０Ｓ２、・・・Ｔ０ＳＮは加算器８に入力され、加算器８により、これらの離散した移動平均Ｔ０Ｓ１、Ｔ０Ｓ２、・・・Ｔ０ＳＮから便座検知温度ＴＳ１、ＴＳ２、・・・Ｔ０ＳＮが、各々差引かれて離散した減少偏差ΔＴＭ１、ΔＴＭ２、・・・ΔＴＭＮが算出される。算出された減少偏差ΔＴＭ１、ΔＴＭ２、・・・ΔＴＭＮがコントローラ１１に入力される。コントローラ１１は、例えば、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給される電力の適正なデューティをヒータ回路４０に出力する。このデューティに基づき、ヒータ３ａへの供給電力がデューティ制御され、ヒータ３ａに適正な通電率で電力が供給され、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房される。
【００６８】
暖房変動目標値である移動平均Ｔ０Ｓ１、Ｔ０Ｓ２、・・・Ｔ０ＳＮは、便座暖房設定温度Ｔ０より小さく、便座２ａの暖房温度の目標値であり、入室検知時から一定時間ｔ０において徐々に増加し、時間の経過と共に変化しながら便座暖房設定温度Ｔ０に漸近する。従って、前述した減少偏差ΔＴＭ１、ΔＴＭ２、・・・ΔＴＭＮは、便座暖房設定温度Ｔ０から便座検知温度ＴＳを差引いた偏差ΔＴ０Ｓ（＝Ｔ０−ＴＳ）より小さくなる。
【００６９】
以上により、本実施例の便座暖房装置１は、実施例１の便座暖房装置１と同じ作用に基づき、同じ効果を生じる。
【００７０】
（実施例３）
図８は、本発明に係る便座暖房装置１（図１）の便座２ａを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図８に示すように、本実施例の暖房装置１の便座暖房制御系のブロック線図Ｂ３は、ブロック線図Ｂ２（図７）の移動平均演算手段２１が加重移動平均演算手段２２に置換わる。即ち、便座暖房装置１の便座暖房制御系のブロック線図Ｂ３は、制御部６（図１）に配設した偏差低減手段９ｂおよびコントローラ１２と、ヒータ回路４０と、サーミスタ（温度検知手段）４と、により形成される。ヒータ回路４０は、便座２ａの裏面に接着したヒータ部３のヒータ３ａ（発熱体）と、制御部６に配設され、コントローラ１２から出力される供給電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ４１と、を備え、電源４２に接続される。偏差低減手段９ｂは、加重移動平均演算手段２２と加算器８と、により構成される。
【００７１】
そして、ブロック線図Ｂ３は、便座暖房設定温度Ｔ０を便座暖房の目標値（入力）、制御量（出力）を便座検知温度ＴＳＮとし、便座検知温度ＴＳＮを加算器８にフィードバックして、コントローラ１２から出力されるデューティに基づき、ヒータ３ａに電力が供給されて、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房されるフィードバック制御系よりなる。便座検知温度ＴＳＮは、サーミスタ４により所定の時間間隔Δｔで検知される便座温度であり、Ｎは、Ｎ＝１、２、・・・である。
【００７２】
加重移動平均演算手段２２の入力は、予め設定された便座暖房設定温度Ｔ０と、トイレット室へ人が入室した時にサーミスタ４により検知される便座検知温度ＴＳ１である。加重移動平均演算手段２２の出力は、便座暖房設定温度Ｔ０と入室時に検知される便座検知温度ＴＳ１とで順次、加重移動平均演算手段２２により算出される加重移動平均である。
【００７３】
即ち、加重移動平均演算手段２２により、順次、便座暖房設定温度Ｔ０と入室時に検知される便座検知温度ＴＳ１との加重移動平均Ｔ０ＳＷ１（＝（Ｔ０＋１×ＴＳ１）／２）、便座暖房設定温度Ｔ０と加重移動平均Ｔ０ＳＷ１との加重移動平均Ｔ０ＳＷ２（＝（Ｔ０＋２×Ｔ０ＳＷ１）／（２＋１））、・・・便座暖房設定温度Ｔ０と加重移動平均Ｔ０ＳＷ（Ｎ−１）との加重移動平均Ｔ０ＳＷＮ（＝（Ｔ０＋Ｎ×Ｔ０ＳＷ（Ｎ−１））／（２＋Ｎ−１））が、順次、算出され、所定の時間間隔Δｔで加重移動平均演算手段２２から暖房変動目標値として出力される。
【００７４】
そして、加重移動平均演算手段２２から出力された加重移動平均Ｔ０ＳＷ１、Ｔ０ＳＷ２、・・・Ｔ０ＳＷＮが加算器８に入力され、加算器８により、これらの離散した加重移動平均Ｔ０ＳＷ１、Ｔ０ＳＷ２、・・・Ｔ０ＳＷＮから便座検知温度ＴＳ１、ＴＳ２、・・・ＴＳＮが、各々差引かれて離散した減少偏差ΔＴＷ１、ΔＴＷ２、・・・ΔＴＷＮが算出される。算出された減少偏差ΔＴＷ１、ΔＴＷ２、・・・ΔＴＷＮがコントローラ１２に入力される。コントローラ１２は、例えば、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給される電力の適正なデューティをヒータ回路４０に出力する。このデューティに基づき、ヒータ３ａへの供給電力がデューティ制御され、ヒータ３ａに適正な通電率で電力が供給され、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房される。
【００７５】
暖房変動目標値である加重移動平均Ｔ０ＳＷ１、Ｔ０ＳＷ２、・・・Ｔ０ＳＷＮは、便座暖房設定温度Ｔ０より小さく、便座２ａの暖房温度の目標値であり、入室検知時から一定時間ｔ０において徐々に増加し、時間の経過と共に変化しながら便座暖房設定温度Ｔ０に漸近する。従って、前述した減少偏差ΔＴＷ１、ΔＴＷ２、・・・ΔＴＷＮは、便座暖房設定温度Ｔ０から便座検知温度ＴＳを差引いた偏差ΔＴ０Ｓ（＝Ｔ０−ＴＳ）より小さくなる。
【００７６】
以上により、本実施例の便座暖房装置１は、実施例１の便座暖房装置１と同じ作用に基づき、同じ効果を生じる。
【００７７】
尚、実施例２および３は、図５の暖房・保温制御フロー図が適用できる。
【００７８】
（実施例４）
図９は、本発明に係る便座暖房装置１（図１）の便座２ａを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図９に示すように、本実施例の便座暖房装置１の便座暖房制御系のブロック線図Ｂ４は、制御部６（図１）に配設した偏差低減手段９ｃおよびコントローラ１３と、ヒータ回路４０と、サーミスタ４（温度検知手段）と、により形成される。ヒータ回路４０は、便座２ａの裏面に接着したヒータ部３のヒータ３ａ（発熱体）と、制御部６に配設され、コントローラ１３から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ４１と、を備え、電源４２に接続される。
【００７９】
ブロック線図Ｂ４は、図４のブロック線図Ｂ１のＬＰＦ２０が除去され、加算器８とコントローラ１３との間に初期偏差低減手段３０が設けられる。そして、ブロック線図Ｂ４は、便座暖房設定温度Ｔ０を便座暖房の目標値（入力）、制御量（出力）を便座検知温度ＴＳとし、便座検知温度ＴＳを加算器８にフィードバックして、加算器８から出力される偏差ΔＴ０Ｓ（＝Ｔ０−ＴＳ）をコントローラ１３へ伝達して、コントローラ１３から出力されるデューティに基づき、ヒータ３ａに電力を供給して便座２ａを暖房するフィードバック制御系よりなる。
【００８０】
偏差低減手段９ｃは、加算器８と初期偏差低減手段３０により構成される。初期偏差低減手段３０は、偏差低減器３１、タイマ３２、および切換スイッチ３３を備える。タイマ３２は、切換スイッチ３３を切換える一定時間ｔ０が設定される。そして、入室検知手段５による人の入室の検知時からタイマ３２に設定された一定時間ｔ０までは、切換スイッチ３３は、接点ａが接点ｃに接続され、一定時間ｔ０経過後は、接点ｂが接点ｃに接続される。
【００８１】
一定時間ｔ０は、前述したように、入室検知時の便座検知温度に基づいて偏差低減手段９ｃにより設定される。
【００８２】
偏差低減器３１は、便座暖房設定温度Ｔ０と、人が入室した時にサーミスタ４により検知される便座検知温度ＴＳ１との偏差ΔＴ０Ｓ１＝（Ｔ０−ＴＳ１）より小さな低減偏差ΔＴ（例えば、一定値の温度差、時間に対して階段状に変化する温度差、時間に比例した温度差あるいは移動平均温度など）を発生し、出力する。この場合は、偏差低減器３１は関数発生器として作用する。
【００８３】
あるいは、偏差低減器３１は、便座暖房設定温度Ｔ０と、人が入室した時からサーミスタ４により検知される便座検知温度ＴＳとの偏差ΔＴ０Ｓ＝（Ｔ０−ＴＳ）より小さな低減偏差ΔＴを演算し、出力する。この場合は、偏差低減器３１は、例えば、ローパスフィルタとして作用する。いずれの場合も、偏差低減器３１は、人が入室した時点から一定時間ｔ０、即ち、切換スイッチ３３の接点ａが接点ｃに接続された間は、低減偏差ΔＴをコントローラ１３へ伝達する。
【００８４】
前述のいずれの場合においても、偏差低減器３１から出力される低減偏差ΔＴは、偏差ΔＴ０Ｓ１より小さいので、入室時からの一定時間ｔ０までは、便座２ａの暖房温度の目標値は便座暖房設定温度Ｔ０より低い温度になる。
【００８５】
上記の暖房温度の目標値の情報を含んだ低減偏差ΔＴは、コントローラ１３に伝達される。コントローラ１３は、例えば、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給される電力の適正なデューティをヒータ回路４０に出力する。このデューティに基づきヒータ３ａへの供給電力がデューティ制御される。
【００８６】
以上により、人の入室検知時点から一定時間ｔ０までは、便座暖房温度の目標値が便座暖房設定温度Ｔ０より低く設定された状態であるので、供給電力は、便座暖房温度の目標値が便座暖房設定温度Ｔ０の場合に比べて小さくなる。従って、本実施例の便座暖房装置１は、ヒータ３ａの通電開始時の突入電流は小さく抑えられ、過電流が抑制される。結果、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断が防止できる。
【００８７】
一定時間ｔ０経過後、即ち、切換スイッチ３３の接点ｂが接点ｃに接続され、便座暖房温度の目標値は便座暖房設定温度Ｔ０になる。そして、加算器８により、便座暖房設定温度Ｔ０と便座検知温度ＴＳとの偏差ΔＴ０Ｓ（＝Ｔ０−ＴＳ）が算出されて、偏差ΔＴ０Ｓがコントローラ１３へ伝達される。伝達された偏差ΔＴ０Ｓに基づき、コントローラ１３は、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給する電力の適正なデューティをヒータ回路４０に出力する。このデューティに基づき、ヒータ３ａに適正な通電率の電力が供給され、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房される。これにより、一定時間ｔ０経過後は、本実施例の便座暖房装置１はサーミスタ４により検知された便座検知温度ＴＳが加算器８にフィードバックされ、便座２ａを暖房するフィードバック制御系が形成される。また、偏差低減器３１が、例えば、ローパスフィルタとして機能する場合も、本実施例の便座暖房装置１は、サーミスタ４により検知された便座検知温度ＴＳがフィードバックされ、便座２ａを暖房するフィードバック制御系が形成される。
【００８８】
以上により、本実施例の便座暖房装置１は、ヒータ３ａの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電源４２の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度Ｔ０に暖房できる。
【００８９】
また、コントローラ１３に入力された低減偏差ΔＴおよび偏差ΔＴ０Ｓは、コントローラ１３により、例えば、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御がなされ、便座検知温度ＴＳのオーバーシュートが抑制され、短時間に便座検知温度ＴＳが便座暖房設定温度Ｔ０に到達する。結果、本実施例の便座暖房装置１は、少ない電力で、且つ短時間に便座２ａを所定温度に暖房できる。
【００９０】
尚、本実施例の便座暖房装置１のブロック線図Ｂ４は、加算器８とコントローラ１３との間に初期偏差低減手段３０が設けられているが、これに限定されることはない。即ち、初期偏差低減手段３０に代わって、例えば、加算器８とコントローラ１３との間に実施例１のローパスフィルタ、実施例２の移動平均演算手段、実施例３の加重移動平均演算手段のうちいずれか一つを設けても良い。
【００９１】
図１０は、加算器８とコントローラ１３との間にローパスフィルタ２３を設けた本発明の暖房装置１の便座暖房制御系のブロックＢ５であり、加算器８とローパスフィルタ２０とで偏差低減手段９ｄが構成される。ローパスフィルタ２３により、便座暖房設定温度Ｔ０から便座検知温度ＴＳを差引いた偏差ΔＴ０Ｓは低減され、この低減された低減偏差はコントローラ１３に伝達される。
【００９２】
また、移動平均演算手段を設けた場合、加算器８から、順次、出力される２つの偏差に基づく２項移動平均が移動平均演算手段により算出される。即ち、移動平均演算手段により、順次、入室検知時の偏差ΔＴ０Ｓ１と次の時点の偏差ΔＴ０Ｓ２との平均ΔＭ１＝（ΔＴ０Ｓ１＋ΔＴ０Ｓ２）／２、偏差ΔＴ０Ｓ２と次の時点の偏差ΔＴ０Ｓ３との平均ΔＭ２＝（ΔＴ０Ｓ２＋ΔＴ０Ｓ３）／２、・・・、偏差ΔＴ０Ｓ２と次の時点の偏差ΔＴ０Ｓ３との平均ΔＭＮ＝（ΔＴ０ＳＮ＋ΔＴ０Ｓ（Ｎ＋１））／２が算出され、移動平均演算手段から順次、出力される。
【００９３】
また、加重移動平均演算手段を設けた場合、加算器８から、順次、出力される２つの偏差に基づく２項加重移動平均が加重移動平均演算手段により算出される。即ち、加重移動平均演算手段により、順次、入室検知時の偏差ΔＴ０Ｓ１と次の時点の偏差ΔＴ０Ｓ２との平均ΔＷ１＝（ΔＴ０Ｓ１＋１×ΔＴ０Ｓ２）／２、偏差ΔＴ０Ｓ２と次の時点の偏差ΔＴ０Ｓ３との平均ΔＷ２＝（ΔＴ０Ｓ２＋２×ΔＴ０Ｓ３）／（２＋１）、・・・、偏差ΔＴ０ＳＮと次の時点の偏差ΔＴ０Ｓ（Ｎ＋１）との平均ΔＷＮ＝（ΔＴ０ＳＮ＋Ｎ×ΔＴ０Ｓ（Ｎ＋１））／（２＋Ｎ−１）が算出され、加重移動平均演算手段から順次、出力される。
【００９４】
上記Ｎは、Ｎ＝１、２、・・・、Ｎである。
【００９５】
尚、実施例４の暖房・保温制御フローは、実施例１の暖房・保温制御フロー（図５）と異なる。即ち、図５のＳｔｅｐ３とＳｔｅｐ４の間に、人の入室の検知時から一定時間ｔ０経過したか否かの判断Ｓｔｅｐ４ａが設けられる。また、判断Ｓｔｅｐ４ａでの判断が経過した場合の加算器８による偏差ΔＴ０Ｓを算出する偏差算出Ｓｔｅｐ５ａが追加され、偏差算出Ｓｔｅｐ５ａはＳｔｅｐ６のＰＩＤ制御に繋がる。
【００９６】
判断Ｓｔｅｐ４ａでの判断が否の場合は、図５のＳｔｅｐ４に進む。判断Ｓｔｅｐ４ａでの判断が経過した場合は、順次、偏差算出Ｓｔｅｐ５ａ、図５のＳｔｅｐ６へ進む。Ｓｔｅｐ７の人体検知ＯＦＦ？の判断Ｎｏは、判断Ｓｔｅｐ４ａへ戻る。
【００９７】
（実施例５）
図１１は、本発明に係る便座暖房装置１（図１）の便座２ａを暖房する便座暖房制御系のブロック線図である。図１１に示すように、本実施例の便座暖房装置１のブロック線図Ｂ６は、制御部６（図１）に配設した加算器８およびコントローラ１４と、ローパスフィルタ（初期デューティ低減手段、以後、ＬＰＦ）２４と、ヒータ回路４０と、サーミスタ（温度検知手段）４と、により形成される。ヒータ回路４０は、便座２ａの裏面に接着したヒータ部３のヒータ３ａ（発熱体）と、制御部６に配設され、ＬＰＦ２４から出力される電力のデューティに基づきオン・オフするスイッチ４１と、を備え、電源４２に接続される。
【００９８】
加算器８は、入力された便座暖房設定温度Ｔ０と、サーミスタ（温度検知手段）４により検知された便座検知温度ＴＳとにより、偏差ΔＴ０Ｓ（＝Ｔ０−ＴＳ）を算出して、この偏差ΔＴ０Ｓをコントローラ１４に伝達（出力）する。
【００９９】
伝達された偏差ΔＴ０Ｓに基づき、コントローラ１４は、短時間に便座検知温度ＴＳを便座暖房設定温度Ｔ０に到達させるために、例えば、ＰＩＤ制御などのオーバーシュート抑制制御をしつつ、便座温度が便座暖房設定温度Ｔ０になるように制御して、ヒータ３ａに供給する電力の目標となる基本デューティＹをＬＰＦ２４に伝達（出力）する。
【０１００】
ＬＰＦ２４は、伝達された基本デューティＹに含まれる高周波成分を低減し、低周波成分を通過させることにより、基本デューティＹより小さく、暖房開始初期において徐々に増加し、時間の経過と共に基本デューティＹに漸近する初期低減デューティを出力する。初期低減デューティが基本デューティＹより小さいので、便座暖房温度の目標値が便座暖房設定温度Ｔ０より小さくなっている。
【０１０１】
前述の初期低減デューティに基づきヒータ３ａへの供給電力がデューティ制御されて、スイッチ４１のオン・オフが適正に繰返され、ヒータ３ａに適正な通電率の電力が供給される。
【０１０２】
初期低減デューティにより、人の入室時から一定時間ｔ０は、便座暖房初期の立ち上がり時の供給電力は徐々に増加するように制御され、時間の経過と共に、供給電力の通電率は、基本デューティＹに基づく供給電力の通電率に漸近する。この電力供給により、便座検知温度ＴＳも、便座暖房初期の立ち上がり時は、徐々に増加し、時間の経過と共に便座暖房設定温度Ｔ０に漸近し、便座２ａが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房される。従って、本実施例の便座暖房装置１は、通電開始時のヒータ３ａの温度が低く、電気抵抗が小さい状態において、ヒータ３ａの通電開始時の突入電流は小さく抑えられ、過電流が抑制され、トイレット室の他の電気機器の性能低下あるいは屋内のブレーカの遮断が防止できる。
【０１０３】
ここで、一定時間ｔ０は、入室検知時の便座検知温度ＴＳに基づいてＬＰＦ２４により設定される。この一定時間ｔ０は、過電流を抑制するために設定され、入室検知時から一定時間ｔ０では、ヒータ３ａが十分に温まらず、電気抵抗が低い状態であるので、低い抵抗値に適合した適性値の電流がヒータ３ａに通電される。一定時間以降はヒータ３ａの温度上昇により電気抵抗が高くなり急速に加熱するのに十分な大きさの電流を通電できる。
【０１０４】
また、本実施例の便座暖房装置１は、サーミスタ４により検知された便座検知温度ＴＳが加算器８にフィードバックされ、加算器８から出力される偏差ΔＴ０Ｓが、順次、コントローラ１４、ＬＰＦ２４に伝達され、ＬＰＦ２４から初期低減デューティが出力される。この初期低減デューティに基づきヒータ３ａへの供給電力がデューティ制御され、ヒータ３ａに適正な電力が供給される。従って、本実施例の便座暖房装置１は、ヒータ３ａの抵抗変化あるいは便座温度の異常に対応して適正な便座温度に制御できると共に、トイレット室の温度、使用者の体温などの環境温度あるいは電源４２の電圧変動に左右されずに便座を便座暖房設定温度Ｔ０に暖房できる。
【０１０５】
また、コントローラ１４は、入力された偏差ΔＴ０Ｓにオーバーシュート抑制制御（例えば、ＰＩＤ制御など）をし、便座検知温度ＴＳのオーバーシュートを抑制する。これにより、本実施例の便座暖房装置１は、少ない電力で、短時間に便座検知温度ＴＳが便座暖房設定温度Ｔ０に暖房される。
【０１０６】
尚、本実施例の便座暖房装置１のブロック線図Ｂ６では、コントローラ１４の出力側にＬＰＦ２４が設けられているが、ＬＰＦ２４に代わって、前述した移動平均演算手段（図７）、加重移動平均演算手段（図８）、および初期偏差低減手段（図９）と同構成の初期デューティ低減手段のうちいずれか一つを初期デューティ低減手段として設けても良い。
【０１０７】
尚、移動平均演算手段を設けた場合は、移動平均演算手段により、順次、入室検知時の基本デューティＹ１と次の時点の基本デューティＹ２との移動平均Ｍ１＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２、基本デューティＹ２と次の時点の基本デューティＹ３との移動平均Ｍ２＝（Ｙ２＋Ｙ３）／２、・・・、基本デューティＹＮと次の時点の基本デューティＹＮ＋１との移動平均ＭＮ＝（ＹＮ＋Ｙ（Ｎ＋１））／２が算出される。移動平均Ｍ１、Ｍ２、・・・、ＭＮは、それぞれ基本デューティＹ１、Ｙ２、・・・、ＹＮより小さく、時間の経過と共に基本デューティに漸近し、ヒータ３ａに電力を供給するデューティとして、移動平均演算手段から順次、出力される。上記のＮは、Ｎ＝１、２、・・・である。
【０１０８】
加重移動平均演算手段を設けた場合は、加重移動平均演算手段により、順次、入室検知時の基本デューティＹ１と次の時点の基本デューティＹ２との加重移動平均Ｗ１＝（Ｙ１＋１×Ｙ２）／２、基本デューティＹ２と次の時点の基本デューティＹ３との加重移動平均Ｗ２＝（Ｙ２＋２×Ｙ３）／（２＋１）、・・・、基本デューティＹＮと次の時点の基本デューティＹＮ＋１との加重移動平均ＷＮ＝（ＹＮ＋Ｎ×Ｙ（Ｎ＋１））／（２＋（Ｎ−１）が算出される。加重移動平均Ｗ１、Ｗ２、・・・、ＷＮは、それぞれ基本デューティＹ１、Ｙ２、・・・、ＹＮより小さく、時間の経過と共に基本デューティに漸近し、ヒータ３ａに電力を供給するデューティとして、加重移動平均演算手段から順次、出力される。
【０１０９】
また、初期偏差低減手段と同構成の初期デューティ低減手段の場合は、入室検知時から一定時間ｔ０までは、この初期デューティ低減手段からは、基本デューティより小さな初期低減デューティが出力され、一定時間ｔ０経過後は、基本デューティが出力される。
【符号の説明】
【０１１０】
１  便座暖房装置
２ａ  便座
３ａ  ヒータ（発熱体）
４  サーミスタ（温度検知手段）
５  入室検知手段
６  制御部
８  加算器
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  偏差低減手段
１０、１１、１２、１３、１４  コントローラ
２０  ローパスフィルタ
２１  移動平均演算手段
２２  加重移動平均演算手段
２４  ローパスフィルタ（初期デューティ低減手段）
３０  初期偏差低減手段
３１  偏差低減器
３３  切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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