(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座と、電気便座本体とを備え、
前記便座は、便座ケースと、前記便座ケースに設けられるヒータと、前記便座の温度を検出する温度検出手段及び便座側電気回路とを有し、
前記電気便座本体は、本体ケースと本体側電気回路とを有し、
前記便座側電気回路と本体側電気回路とは電気的に２線で接続され、
前記便座側電気回路と前記本体側電気回路と商用交流電源とにより構成される電気回路は、前記商用交流電源の一端ａに一端が接続される便座側第一整流器と前記ヒータとの直列回路と、前記ヒータと前記便座側第一整流器との直列回路の他端と前記商用交流電源の他端ｂとの間に接続される本体側第一整流器と本体側スイッチング素子との直列回路と、前記ヒータと前記便座側第一整流器との直列回路に並列接続される便座側第二整流器と便座側抵抗と便座側スイッチング素子との直列回路を有し、
前記本体側第一整流器と前記本体側スイッチング素子との直列回路には、本体側第二整流器と本体側抵抗との直列回路が並列接続され、
前記商用交流電源における一方の半周期の期間は、前記便座側第一整流器と前記本体側第一整流器が導通し、前記便座側第二整流器と前記本体側第二整流器は非導通となる向きに接続され、
前記商用交流電源における他方の半周期の期間は、前記便座側第二整流器と前記本体側第二整流器が導通し前記便座側第一整流器と前記本体側第一整流器は非導通となる向きに接続され、
前記便座側電気回路には、前記温度検出手段が電気回路の一部として組み込まれた発振部と、前記発振部の出力は駆動部に接続され、
前記駆動部は、前記発振部の発振周波数で前記便座側スイッチング素子をオン・オフさせることにより前記便座側抵抗を接・非接続状態にし、
前記本体側電気回路には、前記本体側第二整流器と前記本体側抵抗の直列回路の電圧より、発振周波数の交流分を取り出す交流分取出部と、
前記交流分取出部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を周波数−電圧変換部に入力する出力部と、
前記出力部より入力された周波数信号が前記周波数−電圧変換部で電圧信号に変換されて入力される制御部を備え、
前記制御部は、前記周波数−電圧変換部の出力に基づいて本体側スイッチング素子の導通・非導通を制御するようにした電気便座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータで便座を暖める電気便座に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気便座は、ヒータを有する便座と電気便座本体とから構成されているものである（例えば、特許文献１参照）。一般的には、便座には、ヒータのほか便座温度を検出するサーミスタが設けられ、電気便座本体には、サーミスタが検出する便座の温度に基づいてヒータを制御する本体側電気回路が設けられている。ヒータとサーミスタは、電気便座本体内にある中継コネクタにより本体側電気回路と電気的に接続されている。そして、電気便座本体は電源コードを介して電源に接続されている。
【特許文献１】特開２０００−２１０２３０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、前記従来の構成では、ヒータ用の配線が２本とサーミスタ用の配線が２本の合計４本の電気的な配線が必要となる。したがって、便座と電気便座本体を完全に脱着するにはその構成上実現が難しいという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、便座と電気便座本体とを完全に脱着できる構成の実現性を向上した電気便座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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気便座は、便座と電気便座本体の電気的な配線を２本で行うようにしたものである。
【０００６】
これにより、便座と電気便座本体とは電気的に２線で接続するので、電気配線数を減らすことができ、便座と電気便座本体とを完全に脱着できる構成の実現性を向上させたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気便座は、電気配線数を減らすことができ、便座と電気便座本体とを完全に脱着できる構成の実現性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、便座と、電気便座本体とを備え、
前記便座は、便座ケースと、前記便座ケースに設けられるヒータと、前記便座の温度を検出する温度検出手段及び便座側電気回路とを有し、
前記電気便座本体は、本体ケースと本体側電気回路とを有し、
前記便座側電気回路と本体側電気回路とは電気的に２線で接続され、
前記便座側電気回路と前記本体側電気回路と商用交流電源とにより構成される電気回路は
、前記商用交流電源の一端ａ点に一端が接続される便座側第一整流器と前記ヒータとの直列回路と、前記ヒータと前記便座側第一整流器との直列回路の他端と前記商用交流電源の他端ｂ点との間に接続される本体側第一整流器と本体側スイッチング素子との直列回路と、前記ヒータと前記便座側第一整流器との直列回路に並列接続される便座側第二整流器と便座側抵抗と便座側スイッチング素子との直列回路を有し、
前記本体側第一整流器と前記本体側スイッチング素子との直列回路には、本体側第二整流器と本体側抵抗との直列回路が並列接続され、
前記商用交流電源における一方の半周期の期間は、前記便座側第一整流器と前記本体側第一整流器が導通し、前記便座側第二整流器と前記本体側第二整流器は非導通となる向きに接続され、
前記商用交流電源における他方の半周期の期間は、前記便座側第二整流器と前記本体側第二整流器が導通し前記便座側第一整流器と前記本体側第一整流器は非導通となる向きに接続され、
前記便座側電気回路には、前記温度検出手段が電気回路の一部として組み込まれた発振部と、前記発振部の出力は駆動部に接続され、
前記駆動部は、前記発振部の発振周波数で前記便座側スイッチング素子をオン・オフさせることにより前記便座側抵抗を接・非接続状態にし、
前記本体側電気回路には、前記本体側第二整流器と前記本体側抵抗の直列回路の電圧より、発振周波数の交流分を取り出す交流分取出部と、
前記交流分取出部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を周波数−電圧変換部に入力する出力部と、
前記出力部より入力された周波数信号が前記周波数−電圧変換部で電圧信号に変換されて入力される制御部を備え、
前記制御部は、前記周波数−電圧変換部の出力に基づいて本体側スイッチング素子の導通・非導通を制御するようにした電気便座とすることにより、制御部は商用交流電源の電圧の位相において、ｂ点の電位がａ点の電位より高い位相の半周期の期間は、便座温度を検出し、商用交流電源の電圧の位相において、ａ点の電位がｂ点の電位より高い位相の半周期の期間は、ｂ点の電位がａ点の電位より高い位相の半周期の期間に検出した便座温度と、あらかじめ設定されている目標温度とを比較し、便座温度が目標温度になるようにヒータの導通・非導通を制御するように作用し、便座と電気便座本体との電気配線が２本にもかかわらず、便座温度の検出および便座の温度制御を行うことができ、便座と電気便座本体とを電気的に２線で接続するので、電気配線数を減らすことができ、便座と電気便座本体とを完全に脱着できる構成の実現性を向上させたものである。
【０００９】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（実施の形態１）
図１〜図９は、本発明の実施の形態１における電気便座を示すものである。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態における電気便座は、便座１と電気便座本体２から構成されている。便座１は、便座ケース３で覆われ、便座ケース３内には、便座側電気回路４が設けられ、便座側電気回路４には、ヒータ５と、便座１の温度を検出する温度検出手段であるサーミスタ６と、凸状のプラグ７と凸状のプラグ８とが接続されている。電気便座本体２は、本体ケース９で覆われ、本体ケース９内には、本体側電気回路１０が設けられ、本体側電気回路１０には、凹状のプラグ受け１１と凹状のプラグ受け１２と、電源コード１３とが接続されている。
【００１２】
図２は、電気便座の便座側電気回路４と本体側電気回路１０と商用交流電源４０との電気接続を示すものである。
【００１３】
便座側電気回路４は、便座側第一整流器であるダイオード２１と、便座側第二整流器であるダイオード２２と、便座側抵抗である抵抗２３と、便座側スイッチング素子であるトランジスタ２５と、駆動部２６と、発振部２７と、便座側電源部である電源部２８などより構成されている。本体側電気回路１０は、本体側第一整流器であるダイオード２９と、本体側第二整流器であるダイオード３０と、本体側スイッチング素子であるトライアック３１と、本体側抵抗である抵抗３２と、交流分取出部３３と、増幅部３４と、出力部３５と、周波数−電圧変換部２０１、制御部３６と、本体側電源部である電源部３７などより構成されている。便座側電気回路４と本体側電気回路１０とは、図１に示すプラグ７とプラグ８をプラグ受け１１とプラグ受け１２にそれぞれ挿入することにより、図２に示す電気配線３８と電気配線３９の２線で接続されており、本体側電気回路１０は、電源コード１３により商用交流電源４０に接続されている。
【００１４】
便座側電気回路４と本体側電気回路１０と商用交流電源４０とにより構成される電気回路は、商用交流電源４０の一端ａに一端が接続されるヒータ５とダイオード２１の直列回路と、ヒータ５とダイオード２１の直列回路の他端と商用交流電源４０の他端ｂとの間に接続されるダイオード２９とトライアック３１の直列回路と、ヒータ５とダイオード２１の直列回路に並列接続されるダイオード２２と抵抗２３とトランジスタ２５の直列回路を有する。
【００１５】
ダイオード２９とトライアック３１の直列回路にはダイオード３０と抵抗３２の直列回路が並列接続され、商用交流電源４０における一方の半周期の期間は、ダイオード２１とダイオード２９が導通しダイオード２２とダイオード３０は非導通となる向きに接続され、商用交流電源４０における他方の半周期の期間は、ダイオード２２とダイオード３０が導通しダイオード２１とダイオード２９は非導通となる向きに接続され、発振部２７を構成する電気回路には、サーミスタ６が電気回路の一部として組み込まれ、発振部２７の出力は駆動部２６に接続され、駆動部２６の出力はトランジスタ２５のベース端子に接続されている。
【００１６】
発振部２７と駆動部２６を動作させるのに必要な電源は、電源部２８により供給されている。また、ダイオード３０と抵抗３２の直列回路の接続点は交流分取出部３３に接続され、交流分取出部３３の出力は増幅部３４に接続され、増幅部３４の出力は出力部３５に接続され、出力部３５の出力は周波数−電圧変換部２０１に接続され、周波数−電圧変換部２０１の出力は制御部３６に接続され、制御部３６の出力はトライアック３１のゲート端子に接続されている。交流分取出部３３と増幅部３４と出力部３５と周波数−電圧変換部２０１と制御部３６を動作させるのに必要な電源は、電源部３７により供給されている。
【００１７】
以上のように構成された電気便座について、以下その動作、作用を説明する。
【００１８】
まず、商用交流電源４０の電圧の位相において、ｂ点の電位がａ点の電位より高い位相の半周期の期間は、商用交流電源４０→抵抗３２→ダイオード３０→電気配線３９→抵抗２３→トランジスタ２５→ダイオード２２→電気配線３８→商用交流電源４０の回路が構成されることになるが、サーミスタ６は、便座１の温度に応じて抵抗値を変化し、サーミスタ６を回路の一部に組み込んだ発振部２７は、変化するサーミスタ６の抵抗値の信号を周波数の信号に変換し、駆動部２６は、発振部２７が出力する発振周波数でトランジスタ２５を駆動してオン・オフさせ、抵抗２３を回路に接続・非接続する。
【００１９】
交流分取出部３３に入力される抵抗３２とダイオード３０の接続点ｃ点のａ点から見た電圧は、商用交流電源４０の電圧をｖｉｎ、抵抗３２の抵抗値をＲ１、抵抗２３の抵抗値
をＲ２とし、ダイオード３０の順方向電圧降下とダイオード２２の順方向電圧降下とトランジスタ２５のコレクタ・エミッタ間飽和電圧を無視すれば、トランジスタ２５がオンの状態では、（Ｒ１・ｖｉｎ）／（Ｒ１＋Ｒ２）となり、トランジスタ２５がオフの状態では、ｖｉｎとなり、ｃ点の電圧波形には、サーミスタ６の抵抗値で決まる発振部２７の発振周波数のパルスが発生することになる。交流分取出部３３は、ｃ点の電圧波形に含まれる発振部２７で決められた周波数成分を取り出し、増幅部３４は、交流分取出部３３が取り出した周波数成分を増幅し、出力部３５は、周波数−電圧変換部２０１に周波数信号を入力し、周波数−電圧変換部２０１は入力された周波数に応じたレベルの直流電圧信号を制御部３６に入力する。制御部３６は、周波数−電圧変換部２０１より入力される直流電圧信号のレベルの大きさより、間接的に便座１の温度を検知できることになる。
【００２０】
この様に、図２に示す回路は、商用交流電源４０の電圧の位相において、ｂ点の電位がａ点の電位より高い位相の半周期の期間は、便座温度を検出する機能を有するものである。
【００２１】
次に、商用交流電源４０の電圧の位相において、ａ点の電位がｂ点の電位より高い位相の半周期の期間は、商用交流電源４０→電気配線３８→ダイオード２１→ヒータ５→電気配線３９→ダイオード２９→トライアック３１→商用交流電源４０の回路が構成され、制御部３６は、商用交流電源４０の電圧の位相において、ｂ点の電位がａ点の電位より高い位相の半周期の期間に検出した便座１の温度と、あらかじめ設定されている目標温度、例えば、３８℃と比較し、便座１の温度が３８℃になるようにトライアック３１を駆動して、ヒータ５の導通・非導通を制御する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては、便座１の便座側電気回路４と電気便座本体２の本体側電気回路１０を電気配線３８と電気配線３９の２線で接続しているにもかかわらず、便座１の温度情報を伝達し、同時に、ヒータ５の電力を供給するので、便座１と電気便座本体２を完全に脱着できる構成を容易に実現できるものである。
【００２３】
なお、駆動部２６は、一例として、図３に示す抵抗４１、抵抗４２、抵抗４３、抵抗４４、比較器（コンパレータ）４５、コンデンサ４６よりなる構成で実現できる。発振部２７は、一例として、図４に示す抵抗５１、抵抗５２、抵抗５３、抵抗５４、比較器（コンパレータ）５５、コンデンサ５６よりなる構成で実現できる。交流分取出部３３は、一例として、図５に示す抵抗６１、抵抗６２、コンデンサ６３よりなる構成で実現できる。増幅部３４は、一例として、図６に示す抵抗７１、抵抗７２、演算増幅器（オペアンプ）７３、コンデンサ７４、コンデンサ７５よりなる構成で実現できる。出力部３５は、一例として、図７に示す抵抗８１、抵抗８２、抵抗８３、抵抗８４、抵抗８５、演算増幅器（オペアンプ）８６、コンデンサ８７、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）８８よりなる構成で実現できる。周波数−電圧変換部２０１は、一例として、図８に示すＩＣ２１２（例えば、新日本無線のＮＪＭ４１５１）を用いて、抵抗２０２〜２０８、コンデンサ２０９〜２１１よりなる構成で実現できる。制御部３６は、マイコンを用いることで容易に実現できる。この場合、周波数−電圧変換部２０１の出力をマイコンのＡＤ入力端子に入力すれば、マイコンのソフトウェアのプログラミングは、非常に簡単に設計できる。
【００２４】
なお、電源部２８は、電池を用いても良く、また、図９に示す様に、抵抗９１を介して構成するものでも良く、また、抵抗３２とダイオード３０の直列回路は、図９に示す様に、抵抗３２と抵抗９２とダイオード３０の直列回路とし、交流分取出部３３の入力は、抵抗３２と抵抗９２の接続点としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかる電気便座は、本体と便座を電気的に２線で接続すること
で、構造的に便座の本体からの完全脱着が可能となるので、電気便座、温水洗浄便座等以外にもヒータで温度制御する機器の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における電気便座の概略構成を示す斜視図
【図２】同電気便座の回路図
【図３】同電気便座における駆動部の回路図
【図４】同電気便座における発振部の回路図
【図５】同電気便座における交流分取出部の回路図
【図６】同電気便座における増幅部の回路図
【図７】同電気便座における出力部の回路図
【図８】同電気便座における周波数−電圧変換部の回路図
【図９】同電気便座の別例を示す回路図
【符号の説明】
【００２７】
１  便座
２  電気便座本体
３  便座ケース
５  ヒータ
６  サーミスタ（温度検出手段）
４  便座側電気回路
９  本体ケース
１０  本体側電気回路
２１  ダイオード（便座側第一整流器）
２２  ダイオード（便座側第二整流器）
２３  抵抗（便座側抵抗）
２５  トランジスタ（便座側スイッチング素子）
２６  駆動部
２７  発振部
２８  電源部（便座側電源部）
２９  ダイオード（本体側第一整流器）
３０  ダイオード（本体側第二整流器）
３１  トライアック（本体側スイッチング素子）
３２  抵抗（本体側抵抗）
３３  交流分取出部
３４  増幅部
３５  出力部
３６  制御部
３７  電源部（本体側電源部）
４０  商用交流電源
２０１  周波数−電圧変換部
【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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