(57)【要約】【課題】省エネルギーでかつ長寿命で立ち上がりの早い便座暖房を実現する。【解決手段】便座内部に設置された輻射型発熱体であるランプヒータと、ランプヒータと直列に接続される抵抗と、抵抗とランプヒータを接続する接続手段と、ランプ近傍にサーミスタを設置し、ランプヒータの立ち上がり時に抵抗をランプヒータと直列接続することによって突入電流を抑制し、ランプヒータの長寿命化を図るとともに、ランプヒータ近傍の温度の急峻な立ち上がりも抑制することによってサーミスタでの温度検知の制度も向上させる。【選択図】図１
2005110752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞が形成された便座と、前記便座内部に設置された輻射型発熱体であるランプヒータと、前記ランプヒータと直列に接続される抵抗と、前記抵抗とランプヒータを接続する接続手段と、前記ランプヒータ近傍にサーミスタを設置した暖房便座。
【請求項２】
抵抗値の異なる複数の抵抗とその接続手段を設置した請求項１記載の暖房便座。
【請求項３】
抵抗とランプヒータが直列接続している時間を制御するタイマー手段を有する請求項１または２記載の暖房便座。
【請求項４】
ランプヒータ近傍に設置されたサーミスタは時定数が1秒から２秒である請求項１記載の暖房便座。
【請求項５】
ランプヒータの下部に表面にサーミスタを有する反射鏡を設置した請求項１記載の暖房便座。
【請求項６】
ランプヒータの下部と上部に回動する反射鏡回動手段を有する暖房便座。
【請求項７】
回動する反射鏡はランプヒータの上部に位置した時とランプヒータの下部に位置した時とでランプヒータから反射鏡面までの距離を違えた請求項６記載の暖房便座。
【請求項８】
回動する反射鏡の表面には温度ヒューズを設置した暖房便座。
【請求項９】
人体の検出時に検出信号を出力する人体検出手段と、内部に空洞が形成された便座と、便座内部に設置された輻射型発熱体であるランプヒータと、前記ランプヒータと直列に接続される抵抗と、前記抵抗とランプヒータを接続する接続手段と、前記ランプ近傍にサーミスタを設置した暖房便座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は便座を短時間で暖房する速温暖房便座のヒータ制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の暖房便座では、図１２に示すように内部に空洞部１０１を持つ便座１０２の着座部１０３を透明ポリプロピレン樹脂で構成し、ランプヒータ１０４からの輻射熱を着座面にすばやく伝え、採暖面をすばやく昇温させるというものであった。またヒータの温度制御はランプヒータ１０４近傍に置かれたサーモスタット１０５で行い、温度ヒューズ１０６で異常加熱の危険を防ぐようにしたものであった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１４５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ランプヒータ１０４の抵抗値はフィラメントが冷めている時には定格電力消費時の１／１０以下と小さく、通電初期には大きな突入電流が流れる。もちろん、フィラメントの抵抗値は短時間に定格抵抗に達して突入電流はすぐに抑止されるのであるが、便座ヒータとしての性格上、通電時間は短くても、何度もオン、オフが繰り返される。そのため、連続点灯に比してフィラメントの寿命が短くなる懸念があった。また、サーモスタット１０５や温度ヒューズ１０６などの安全装置が設置してあるものの、ランプヒータ１０４の温度立ち上がりが早いために、サーモスタット１０５、温度ヒューズ１０６が働いた時には、すでに便座１０２の着座部１０３の温度が熱くなり過ぎているという懸念があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記従来の課題を解決するために、本発明は、内部に空洞が形成された便座と、便座内部に設置された輻射型発熱体であるランプヒータと、ランプヒータと直列に接続される抵抗と、抵抗とランプヒータを接続する接続手段と、ランプ近傍にサーミスタを設置したものであり、ランプヒータに通電された直後の通電立ち上がり時に一定時間、ランプヒータと直列に抵抗を接続して突入電流を抑制し、フィラメントの抵抗値が通電にともなって上昇してきた時、抵抗を切り離し、定格電圧をランプヒータのフィラメントに印加する。このようにすることによって、突入電流によるランプヒータの破壊を防ぎ、かつヒータ周囲の雰囲気温度の上昇も急峻になることを避けることができるので、安全装置の時定数に伴う追従遅れも抑制でき、安全性の向上も図ることが可能になる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、便座内部に設置したランプヒータによって便座の暖房を行い、ランプヒータの立上がり時に抵抗を直列に挿入することによって突入電流を防止し、ランプヒータの長寿命化を図るとともに、ランプヒータ周囲の雰囲気温度の上昇も急峻になることを避けることができるので、サーミスタの時定数による追従遅れも抑制でき、安全性の向上も図ることが可能になり、省エネルギーで快適な暖房便座を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
第１の発明は、内部に空洞が形成された便座と、便座内部に設置された輻射型発熱体であるランプヒータと、ランプヒータと直列に接続される抵抗と、抵抗とランプヒータを接続する接続手段と、ランプヒータ近傍にサーミスタを設置したものであり、ランプヒータに通電された直後の通電立ち上がり時に一定時間、ランプヒータと直列に抵抗を接続して突入電流を抑制し、フィラメントの抵抗値が通電にともなって上昇してきた時、抵抗を切り離し、定格電圧をランプヒータのフィラメントに印加する。このようにすることによって、突入電流によるランプヒータの破壊を防ぎ、かつヒータ周囲の雰囲気温度の上昇も急峻になることを避けることができるので、安全装置の時定数に伴う追従遅れも抑制でき、安全性の向上をも図ることが可能になる。
【０００７】
第２の発明は、抵抗値の異なる複数の抵抗とその接続手段を設置したものであり、突入電流の大きさに応じて直列抵抗値を変動させることにより、よりフィラメントの負担にならない電流制御が可能になる。
【０００８】
第３の発明は、抵抗をランプヒータが直列接続している時間を制御するタイマー手段を有するものであり、抵抗をつないでおく時間を制御するものである。
【０００９】
第４の発明は、ランプヒータ近傍に設置されたサーミスタを時定数が1秒から２秒としたものであり、ランプヒータの温度の急激な変化を即座に検出するものである。
【００１０】
第５の発明は、ランプヒータの下部に表面にサーミスタを有する反射鏡を設置したものであり、反射鏡表面での温度を検知制御するものである。
【００１１】
第６の発明は、ランプヒータの下部と上部に回動する反射鏡回動手段を有するものであり、反射鏡が回動して輻射を遮り異常発熱を防止するものである。
【００１２】
第７の発明は、回動する反射鏡はランプヒータの上部に位置した時とランプヒータの下部に位置した時とでランプヒータから反射鏡面までの距離を違えたものであり、よりランプヒータの近傍で熱輻射を遮り、温度上昇を抑制するものである。
【００１３】
第８の発明は、回動する反射鏡の表面には温度ヒューズを設置したものであり、一層の安全性の向上を図るものである。
【００１４】
第９の発明は、人体の検出時に検出信号を出力する人体検出手段と内部に空洞が形成された便座と、便座内部に設置された輻射型発熱体であるランプヒータと、ランプヒータと直列に接続される抵抗と、抵抗とランプヒータを接続する接続手段と、ランプ近傍にサーミスタを設置したものであり、トイレに人が入った時のみ便座ヒータを付勢することにより、省エネルギーの便座を実現することが可能となる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における暖房便座の回路構成図であり、図２は暖房便座回路の制御出力のタイミングチャートである。
【００１７】
図１において、ランプヒータ１はＡＣ１００Ｖ電源より電圧が供給され、リレー２のＮ.Ｏ.接点が閉じることによって通電される。また断続手段としてのリレー３はＮ.Ｏ.接点が閉じた時には抵抗４がランプヒータ１と直列につながり、Ｎ.Ｃ.接点が閉じた時には、抵抗４はランプヒータ１から切り離される。
【００１８】
リレー２およびリレー３の接点の開閉はマイコン５のＯＵＴ端子からの出力でリレー２およびリレー３のコイル６およびコイル７が励磁されることによって実行される。マイコン５から通電開始の信号が出力されると、遅延回路８で信号が遅延され、反転回路９で出力が反転されてＮＰＮトランジスタ１０のベースに入力される。一方マイコン５のＯＵＴ端子からの信号はＮＰＮトランジスタ１１のベースに入力される。リレー２のＮ.Ｏ.接点が閉じた時、リレー３はＮ.Ｏ.接点が閉じており、ランプヒータ１と抵抗４は直列に接続された状態で１００Ｖが印加される。従って、ランプヒータ１を流れる電流は抵抗４で規制され、突入電流は抑制される。その後、遅延回路８で規定された時間が経過（図２で示す０.５秒）すると、今度はリレー３のＮ.Ｃ.接点が閉じて抵抗４はバイパスされ、ＡＣ１００Ｖはランプヒータ１に印加される。しかし、その時点ではランプヒータ１のフィラメントは抵抗４を通じて流れた電流によって過熱され、フィラメントの抵抗値も大きくなっているので、抵抗４が切り離されても大きな突入電流は流れない。その後サーミスタ１２がランプヒータ１の熱を受けて温度上昇すると抵抗値が下がりコンパレータ１３の＋端子の電圧が上昇していく、＋端子の電圧が、−端子の設定電圧１４を超えるとＨＩＧＨ電圧が出力され、マイコン５のＩＮ端子に入力される。ＩＮ端子のＨＩＧＨ電圧を検出すると、ＯＵＴ信号がＬＯＷになり、その結果リレー２のＮ.Ｏ.端子が開いてＡＣ１００Ｖのランプヒータ１への印加が停止する（図２ではマイコン５からの通電指令は３秒間であったことを示している）。
【００１９】
上記の構成により、ランプヒータ１の突入電流は抑止され、ランプヒータ１の長寿命化を図ることが可能となる。またランプヒータ１の立ち上がり時に抵抗４を直列につないで電流を抑制することによって、ランプヒータ１の近傍温度の急峻な立ち上がりを抑止でき、サーミスタ１２の持つ熱時定数による反応の遅れ時間も短くなるので、追従遅れも抑制でき、安全性の向上も図ることが可能になる。
【００２０】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における暖房便座の回路構成図であり、図４は同暖房便座の回路の制御出力のタイミングチャートである。実施の形態１との差は、リレー１５によって、抵抗１６（抵抗値は抵抗４よりも小さい）を、抵抗４を切り離した後にランプヒータ１と直列に入る構成としたことである。マイコン５のＯＵＴからの信号は第二の遅延回路１７（遅延時間０.８秒）を経由し、反転回路１８、ＮＰＮトランジスタ１９を介してリレー１５のコイル２０を励磁する。そしてリレー３のＮ.Ｃ．接点を介して抵抗１６をランプヒータ１と直列接続する(図４ではマイコン５からの通電指令は３.２秒間であったことを示している)。
【００２１】
上記構成によって、ランプヒータ1に流れる電流をよりきめ細かく制御でき、フィラメントへの負担が減少する。この構成によってランプヒータ1の一層の長寿命化を図ることができる。
【００２２】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるタイマー手段の回路構成図である。ｉｎｐｕｔ端子から入力されたステップ信号はコンデンサ２１と抵抗２２で構成されたＣＲの充電回路２３のコンデンサ２２を充電していき、コンパレータ２５の＋端子入力になる。コンパレータ２５の−端子には比較電圧２４が入力されており、＋端子電圧が−端子電圧を超えた時、コンパレータ２５の出力端にはステップ入力より、ＣＲの時定数で決まる遅延時間だけ遅れた信号が出力される。遅延時間は、コンデンサ２１の容量と抵抗２２の大きさの組み合わせで任意に選択することが可能で、ランプヒータ１の突入電流を抑止するのに最適な定数を選ぶことができる。
【００２３】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４におけるサーミスタの断面図である。サーミスタ１２は感熱部２６を薄いガラス製の耐熱被覆２７で覆われており、樹脂モールドに比して熱時定数が小さく、雰囲気温度の変動をすばやく抵抗値の変動として伝えることができる。時定数が１〜２秒はランプヒータ１の温度の急激な変動を確実に捉えるのに必須な速度である。
【００２４】
（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５における暖房便座の断面図である。
【００２５】
ランプヒータ１の下部には反射鏡２９が設置されランプヒータ１の輻射熱を着座面３０に反射している。また反射鏡上にはサーミスタ１２が設置され、ランプヒータ１の熱を受けて温度制御を行なっている。サーミスタ１２を反射鏡２９上のランプヒータ１２近傍に置いたことによって、輻射熱を直接感じでサーミスタ１２の検知感度が向上し、温度制御の精度が高まる。
【００２６】
（実施の形態６）
図８は本発明の実施の形態６における暖房便座の構成図である。
【００２７】
反射鏡２９に加えて、可動反射鏡３１が反射鏡回動手段であるモータ３２の軸３３に取り付けられており、軸３３の回転によって着座面３０へのランプヒータ１の輻射を防ぐことができるようになっており、着座面３０がランプヒータ１の制御の誤動作によって温度が上がり過ぎた状態でも着座者の安全を守ることが可能となる。
【００２８】
（実施の形態７）
図９は本発明の実施の形態７における暖房便座の構成図である。本実施の形態と実施の形態６との違いは可動反射鏡３1の回転中心がランプヒータ1の中心よりも下部に位置することである。この構成により、稼動反射鏡３1が上部へ回転したときには、ランプヒータ１に近いところで熱輻射を反射することになり、一層の遮蔽効果を得ることができる。
【００２９】
（実施の形態８）
図１０は本発明の実施の形態８における暖房便座の構成図である。
【００３０】
可動反射鏡３１の表面には温度ヒューズ３４が設置してあり、可動反射鏡３１がランプヒータ１に近づいた時には、熱輻射をより強く受けて、温度ヒューズ３４が回路を開放する構成となっている。この構成によって、着座面３０がランプヒータ１の制御の誤動作によって温度が上がり過ぎた状態でも着座者の安全を守ることが可能となる。
【００３１】
（実施の形態９）
図１１は本発明の実施の形態９における暖房便座の構成図である。
【００３２】
ＣＣＤカメラ（人体検出手段）３５で人体を検出した時、信号はマイコン５に入り、着座面３０内部のランプヒータ１が付勢される。ランプヒータ1の温度はサーミスタ１２（図示せず）で制御される。この構成によれば人がトイレに入っていないときには、ランプヒータ１は通電されず、人体を検知したときには、すぐに通電されるので、省エネルギー性と快適性を兼ね備えた暖房便座を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる暖房便座は、省エネルギーで快適な暖房便座が実現でき、速温暖房便座に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における暖房便座の回路構成図
【図２】本発明の実施の形態１における暖房便座回路の制御出力のタイミングチャート
【図３】本発明の実施の形態２における暖房便座の回路構成図
【図４】本発明の実施の形態２における暖房便座回路の制御出力のタイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態３におけるタイマー手段の回路構成図
【図６】本発明の実施の形態４におけるサーミスタの断面図
【図７】本発明の実施の形態５における暖房便座の断面図
【図８】本発明の実施の形態６における暖房便座の構成図
【図９】本発明の実施の形態７における暖房便座の構成図
【図１０】本発明の実施の形態８における暖房便座の構成図
【図１１】本発明の実施の形態９における暖房便座の構成図
【図１２】従来の暖房便座の構成図
【符号の説明】
【００３５】
１  ランプヒータ
２、３  リレー
４、１５  抵抗
８  遅延回路
１２  サーミスタ
２３  充電回路
２９  反射鏡
３１  可動反射鏡
３２  モータ（反射鏡回動手段）
３４  温度ヒューズ
３５  ＣＣＤカメラ（人体検出手段）
【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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【図１２】
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