便座装置
【課題】高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供する。
【解決手段】便座ケーシング２４、２５内にヒータ２６と、着座面である便座ケーシング２４の温度を検出する非接触温度検出器９を便座ケーシング２４の着座面よりも温度変動の少ない安定部材である金属部材１０３に接触して内蔵し、非接触温度検出器９が検出した温度によりヒータ２６の通電を制御する通電制御手段３０を備えた構成とすることにより、非接触温度検出器９自身の温度が安定して温度検出の精度が向上するので、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供することが可能となる。
【解決手段】便座ケーシング２４、２５内にヒータ２６と、着座面である便座ケーシング２４の温度を検出する非接触温度検出器９を便座ケーシング２４の着座面よりも温度変動の少ない安定部材である金属部材１０３に接触して内蔵し、非接触温度検出器９が検出した温度によりヒータ２６の通電を制御する通電制御手段３０を備えた構成とすることにより、非接触温度検出器９自身の温度が安定して温度検出の精度が向上するので、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は便座装置に関するものであり、特に高速で着座面を加熱する便座装置の温度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、便座に着座するときの快適感を向上させるために、便座にヒータを内蔵し加熱しておくことが行われている。そして、便座を加熱して待機するのでなく、非使用時にはヒータに通電せず、人が便座に近づいたことを検知すると、そこからヒータに通電して実際に着座するまでのわずかな時間の間に適温まで一気に加熱することで省エネ効果を高めたものがある。
【０００３】
このように高速で加熱する便座においては、便座の温度を検出することが困難であるという課題ある。即ち、便座の温度は急激に変化することに対して温度検出が追従できず、温度検出の遅れが生じやすい。特に冬など周囲が低温の時には実際の温度と検出する温度の乖離が大きく、低い温度を検出してしまい、その検出した温度を基にヒータの通電を制御すると誤って便座を危険な高温にしてしまう可能性もある。
【０００４】
その課題を解決するために、ヒータに直列に抵抗を接続し、ヒータへの通電開始初期の急激に温度変化するときにはこの抵抗を介してヒータに通電し、そして所定時間後にはこの抵抗を短絡してヒータに通電するよう切り替える方法が提案され、また温度検出器としては時定数が２秒以下のような応答の速いサーミスタを使うこととしている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１１０７５２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に示されている方法は、温度検出器が追従できる程度までヒータのパワーを押さえることであり、高速で加熱できる特長を十分発揮できない。またサーミスタの素子そのものの時定数は２秒以下であっても、実際には電力消費の大きいヒータの近傍にサーミスタを設置しなければならないため、絶縁性などを含め安全性と信頼性を確保するためには、サーミスタを十分保護しなければならず、そのために応答が犠牲になってしまい、その結果、温度検出の時定数として２秒以下を確保することは非常に困難であるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置はヒータと、前記ヒータを内蔵し着座面を形成する便座ケーシングと、前記便座ケーシングの内部に設け前記便座ケーシングの着座面温度を非接触で検出する非接触温度検出器と、前記非接触温度検出器が検出した温度に基づいて前記ヒータの通電を制御する通電制御手段を備え、前記非接触温度検出器は前記便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ないものに接触して取り付けた構成としたものである。
【０００８】
この構成により、ヒータにより便座ケーシングの着座面を加熱し、非接触温度検出器により便座ケーシングの着座面温度を検出し、その検出した温度に基づき通電制御手段がヒ
ータの通電を制御するものであり、非接触温度検出器で温度検出しているので高速応答で温度検出できる。また、この非接触温度検出器は便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ないものに接触させて取り付けているので、非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の便座装置は、高速応答でかつ高い精度で温度検出できるため、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供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】
【００１０】
第１の発明は、ヒータと、前記ヒータを内蔵し着座面を形成する便座ケーシングと、前記便座ケーシングの内部に設け前記便座ケーシングの着座面温度を非接触で検出する非接触温度検出器と、前記非接触温度検出器が検出した温度に基づいて前記ヒータの通電を制御する通電制御手段を備え、前記非接触温度検出器は前記便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ない安定部材に接触して取り付けた構成としたものである。
【００１１】
この構成により、ヒータにより便座ケーシングの着座面を加熱し、非接触温度検出器により便座ケーシングの着座面の温度を検出し、その検出した温度に基づき通電制御手段がヒータの通電を制御する。非接触温度検出器は高速応答で温度検出可能で、便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ない安定部材に接触させて取り付けているので、非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上する。従って、ヒータにより着座面を高速加熱してもそれに追従してより正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供することが可能となる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明の便座装置において、安定部材は、便座ケーシングの外部から便座ケーシングの内部に一部を挿入する金属部材からなり、非接触温度検出器は前記金属部材に接触して取り付けた構成としたものであり、安定部材である金属部材が便座外面にもさらされる構成であるため、金属部材の温度分布を均一化させ便座ケーシング内部よりも温度変化の少ない上体となり便座ケーシング外部の温度と均衡のとれた安定温度に保つことができて、この安定部材に非接触温度検出器を接触させることで、更に非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１３】
第３の発明は、特に第１の発明の便座装置において、便座ケーシング内部にヒータと隔離する保温室を設け、非接触温度検出器は前記保温室の中に設けた構成とすることにより、非接触温度検出器がヒータの輻射エネルギーを直接受けることがなくなり、更に非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１４】
第４の発明は、特に第３の発明の便座装置において、便座ケーシング内にヒータの輻射エネルギーを着座面へ反射する輻射反射板を設け、保温室の外壁を前記輻射反射板で構成することにより、ヒータの輻射エネルギーを輻射反射板で反射するので、輻射エネルギーによる保温室内の温度上昇を防ぎ、更に非接触温度検出器自身の温度がより安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１５】
第５の発明は、特に第３または第４の発明の便座装置において、便座ケーシングに吸気口と排気口とを設け、前記吸気口と前記排気口とを連通させた通風路を保温室に設けた構成とすることにより、保温室に設けた通風路を通る空気流により、保温室は周囲の雰囲気
温度と同一となり、保温室内にある非接触温度検出器はヒータの輻射エネルギーの影響を受けず、非接触温度検出器自身の温度がより安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１６】
第６の発明は、特に第１〜第５の発明の非接触温度検出器は赤外線検出素子を有する構成とすることにより、非接触で温度を検出することが可能になり、温度検出の応答が速く着座面の温度を正確に検出し適温に制御することが可能になる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る便座装置を便器に装着した状態を示す斜視図である。図１に示すように、便器１には便座装置２が装着される。タンク３には水道配管が接続されていて、便器１内に洗浄水を供給する。便座装置２は、本体部４、便座部５、便蓋６により構成される。
【００１９】
本体部４には便座部５、便蓋６が開閉自在に取り付けられていて、少なくとも便蓋６は電気的に開閉動作をできる機構と電気回路より成る開閉制御手段を本体部４に内蔵している。また本体部４にはノズル部７を含む洗浄水供給機構が設けられている。
【００２０】
また本体部４には、人体検出手段８を内蔵している。人体検出手段８は反射型赤外線センサとそれを照射、検出する電気回路であり、人体が近づいたときに、照射した赤外線が人体で反射しそれを受光することで人体が近づいたことを検出するものである。
【００２１】
便座部５はヒータを内蔵する便座ケーシングよりなり、その上面は内側を窪ませた着座面を形成している。そのヒータの入／切やヒータの通電時の電力量などを制御する電気回路よりなる通電制御手段は本体部４に内蔵している。非接触温度検出器９は便座部５に内蔵し便座部５の着座面の温度を内側から検出するもので、図中破線Ａで示す範囲を視野として温度検出している。そして、その温度に基づいて通電制御手段がヒータの通電を制御する。
【００２２】
図２に非接触温度検出器９の構成を示す。図２において１０は赤外線検出素子であり、サーモパイルによるものである。そして赤外線検出素子１０は基板１１に固定し、その出力部分と接続したリード線１２を引き出し封止缶１３内に封止蓋１４とフィルタ１５で封止している。フィルタ１５は外乱光をカットするためのものであり、例えば５μｍより短い波長の光をカットする。
【００２３】
また１６は凸レンズであり、封止缶１３内にはアパーチャ１７を設けていて、この凸レンズ１６の焦点と、赤外線検出素子１０の位置関係と、赤外線検出素子１０の面積とアパーチャ１７の面積と位置関係により視野角が決まるものであり、図１におけるＡの範囲を視野とするように設計したものである。
【００２４】
赤外線検出素子１０は素子自身の温度と図１におけるＡの視野範囲の温度との温度差に相関を持った直流電圧を出力するものである。そこで、赤外線検出素子１０自身の温度がわかれば図１における視野範囲Ａの温度が絶対値としてわかることになり、そのために基準温度検出器としてサーミスタ１８を封止蓋１４に密着させていて、サーミスタ１８により赤外線検出素子１０自身の温度を検出している。１９はサーミスタ１８の出力を取り出すためのリード線である。
【００２５】
そしてリード線１２から出力される赤外線検出素子１０の出力と、リード線１９から出力されるサーミスタ１８の出力は、温度検出回路２０に入力している。温度検出回路２０は増幅回路２１、ＡＤ変換回路２２、温度算出回路２３を含む構成である。増幅回路２１は赤外線検出素子１０からの出力電圧を増幅するアナログ回路であり、ＡＤ変換回路２２は増幅回路２１を介して出力された赤外線検出素子１０の出力と、サーミスタ１８の抵抗変化を電圧変化として検出した出力をデジタル値に変換する回路であり、更に温度算出回路２３は数式をプログラムにしたＣＰＵを含み、赤外線検出素子１０からの出力とサーミスタ１８からの出力を加算して温度を算出する。
【００２６】
図３は便座部５を上面より見た場合の模式的透視図である。また図４は図３に示す便座部Ｂ−Ｂ線断面図である。図４に基づいて便座部５の構成について説明する。便座部５は便座表板２４と便座裏板２５の２つの便座ケーシングを備えていて、便座表板２４が着座面を形成している。便座表板２４と便座裏板２５により形成した内部空洞にはヒータ２６を備えている。ヒータ２６は輻射で加熱するランプヒータであり、ガラス管２７の内部にタングステンフィラメント２８を貫通して構成したものである。またランプヒータ２６の下にはアルミ板を鏡面仕上げした輻射反射板２９を備えていて、ランプヒータ２６からの輻射エネルギーを便座表板２４に集中させるように構成している。また便座表板２４は金属で構成していて熱応答が速く、また便座裏板２５は熱応答の遅い樹脂で構成していて、特に着座面を素早く加熱するようにしている。この構成によりランプヒータ２６に電源投入直後から着座面となる便座表板２４を毎秒１度以上の速度で急峻に温度上昇させることができる。
【００２７】
便座表板２４は金属に塗装を施して構成したものであり、ランプヒータ２６からの輻射熱を受けて素早い応答で温度上昇する。また金属により構成しているので、熱伝導が素早く着座面全体の温度を均一にすることができる。そのため、図１に示すＡの領域の温度を検出するだけで、ほぼ着座面全体の温度検出をしていることに等しい条件を作り出している。また塗装を施しているので、金属による光の反射を最小限に抑えることができ、着座面以外の温度の影響や外乱交による影響を受けにくく、精度良く温度検出できる。
【００２８】
また、便座部５の内部には、ヒータ２６と対抗する面を鏡面仕上げした輻射反射板１０１を設け、輻射反射板１０１及び、便座表板２４、便座裏板２５で囲まれる保温室１０２を備えている。そして、この保温室１０２には便座部５の外部から便座裏板２５を貫通させた安定部材である金属部材１０３を設けていて、この金属部材１０３に非接触温度検出器９を接触させるように取り付けている。この金属部材１０３は非接触温度検出器９の温度を安定させるために設けたものであり、少なくとも便座表板２４よりは十分温度変化が少なく安定した温度を維持できるものである。この構成で非接触温度検出器９は便座表板２４の温度、即ち、着座面の温度を内側から検出する。このように、非接触温度検出器９を保温室１０２の中に設けたことにより、非接触温度検出器９がヒータ２６の輻射エネルギーを直接受けることがなくなる。またヒータ２６の輻射エネルギーは輻射反射板１０１で反射するので、保温室１０２内の温度上昇を防ぐことができる。更に、温度を安定させるための金属部材１０３に非接触温度検出器９を接触させていることにより、温度の安定した条件で着座面の温度を検出することができ、温度検出精度を高めることができる。
【００２９】
一般にサーモパイル１０は熱接点と冷接点を有するものであり、熱接点と冷接点の温度差に相関を持った直流電圧を出力するものである。熱接点の温度はその雰囲気温度をＴ１とすると、Ｔ１に視野範囲から得られる輻射エネルギーによる温度上昇ΔＴが加算され、Ｔ１＋ΔＴとなる。一方、冷接点の温度はその雰囲気温度をＴ２とすると、光を当てないので輻射エネルギーは受けず、Ｔ２となる。ここで視野範囲からの輻射エネルギーを知るにはＴ１＝Ｔ２であることが大前提であって、その条件のときに出力電圧からΔＴの分だけを算出することができる。
【００３０】
熱接点と冷接点の温度を等しくするには、封止缶１３から封止蓋１４までを均一な温度にしておかなければならず、特に近傍にヒータなどの熱源があって、急激に雰囲気温度が変化するような状態であっても、この均一性を保たなければならない。
【００３１】
そのために、便座表板２４に吸気口１０４、便座裏板２５に排気口１０５を設け、保温室１０２内に通風路１０６を形成し、通風路１０６を通る空気流により、保温室１０２は周囲の雰囲気温度と同一となり、非接触温度検出器の温度環境がヒータの輻射エネルギーの影響を受けることがなくなり、非接触温度検出器９の温度上昇を防ぐとともに封止缶１３から封止蓋１４までを均一な温度になるようにしている。ここで、本体部４に送風機を設け、この送風機から送風される空気流を吸気口１０４から導入するようにしても良い。
【００３２】
以上のように、非接触温度検出器９は赤外線検出素子自身の温度と測定する視野範囲の温度との温度差に相関を持った電圧を出力するものであるので、金属部材１０３や、保温室１０２、輻射反射板１０１、通風路１０５などにより非接触温度検出器９は赤外線検出素子自身の温度が安定するので、着座面の温度をより正確に検出することが可能になる。
【００３３】
再度、図３に基づいて構成と作用を説明する。図３に示すようにランプヒータ２６、輻射反射板２９は着座面に合わせてＵ字形の構成としている。そして通電制御手段３０がランプヒータ２６の通電を制御する。通電制御は電源の入／切制御や位相角制御などにより通電の電力を制御するものである。その通電制御手段３０に信号を送るのが人体検出手段８と非接触温度検出器９である。
【００３４】
人体検出手段８により人が便座装置２に近づいたことを検出すると、通電制御手段３０はランプヒータ２６に通電して、着座面となる便座表板２４を加熱する。一方、非接触温度検出器９は、着座面の図１に示すＡの領域の温度を非接触で検出する。検出した温度が予め設定した温度または使用者が設定した温度より低ければランプヒータ２６に投入する電力を大きくし、高ければ小さくしたり切ったりする。そのようにフィードバック制御することで、着座面の温度を設定温度に保つように制御する。非接触温度検出器９は輻射温度を測定するので、熱伝導で温度を測定するより応答が速く、ランプヒータ２６のように輻射で急速に温度上昇する着座面であっても、その温度上昇に追従して温度測定できる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においてはヒータ２６により便座ケーシングの着座面２４を加熱し、便座５の内部に設けた非接触温度検出器９で着座面である便座表板２４の内側の温度を検出し、その検出した温度に基づき通電制御手段３０がヒータ２６の通電を制御するものであり、非接触温度検出器９で温度検出しているので高速応答で温度検出できる。
【００３６】
そして、この非接触温度検出器９は便座ケーシングの着座面２４よりも温度変動の少ないものに接触させて取り付けているので、非接触温度検出器９自身の温度が安定して温度検出の精度が向上する。従って、非接触検出器は高速応答で温度検出可能で、ヒータにより高速加熱してもそれに追従して正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供することが可能となる。
【００３７】
また、便座ケーシング２５の外部から便座ケーシング２４、２５の内部に一部を挿入する安定部材である金属部材１０３を有し、非接触温度検出器９は金属部材１０３に接触して取り付けた構成としたものであるため、金属部材１０３で温度分布を均一化させ便座ケーシング内部よりも温度変化のない便座ケーシング外部に曝されるので、便座ケーシングの外部温度と均衡して安定温度に保つことができる部材となる。この安定部材である金属部材１０３に非接触温度検出器９を接触させることで、更に非接触温度検出器自身の温度
が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００３８】
また、便座５の内部にヒータ２９と隔離する保温室１０２を設け、非接触温度検出器９は保温室１０２の中に設けたことにより、非接触温度検出器９がヒータの輻射エネルギーを直接受けることがなくなり、非接触温度検出器９自身の温度が安定し温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００３９】
また、保温室１０２の外壁をヒータの輻射エネルギーを反射する輻射反射板１０１で構成することにより、ヒータ２６の輻射エネルギーは輻射反射板１０１で反射するので、保温室１０２内の温度上昇を防ぎ、更に非接触温度検出器９自身の温度が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００４０】
また、便座表板２４、便座裏板２５に吸気口１０４と排気口１０５とを設け、吸気口１０４と排気口１０５とを連通させた通風路１０６を保温室１０２に設けたことにより、通風路１０６を通る空気流により、保温室１０２は周囲の雰囲気温度と同一となり、保温室１０２内にある非接触温度検出器９はヒータ２６の輻射エネルギーの影響を受けず、非接触温度検出器９自身の温度がより安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００４１】
また、非接触温度検出器９は赤外線センサである構成とすることにより、非接触で温度を検出することが可能となり、温度検出の応答が速く着座面の温度を正確に検出し適温に制御することが可能になる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ヒータを１本のランプヒータとした場合について説明したが、このランプヒータは複数本のランプヒータからなる構成、または複数種類のヒータが便座内に内臓された構成などであってもよい。さらに、ヒータが便座内に内蔵されない加熱方式、たとえば、温風を着座面にあてたり、便蓋にヒータを埋め込んだりするような構成で着座部を暖めるような構成としてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では便座が均一加熱される構成としたが、必要な部位のみ暖房する方式をとり、便座温度が不均一になる場合などは、最も温度上昇率の高い部位の温度を検知すると安全側の制御が可能であるし、平均的な温度を示す部位の温度を検知するように構成しても、適温への昇温と、適温調節が可能である。
【００４４】
また、本実施の形態では非接触温度検知器として、赤外線検出素子であるサーモパイルを含む構成で説明したが、他にも例えば焦電センサなどがあり、この場合には視野を断続するためのチョッパ機構が必要となり構成はやや複雑になるものの、サーモパイルより更に応答が素早く１秒間に数十回の温度検出も可能となるので、更に高速で着座面の温度を上昇させるような構成にでも適用できる。
【００４５】
また、本実施の形態では金属部材は、便座裏板から便座ケーシングの内部に挿入する構成としたが、便座表板と便座裏板とを接合する接合部分から挿入する構成としても良く、便座裏板に貫通孔を設ける必要がないので便座ケーシングの強度を保つことができる。
【００４６】
また、本実施の形態では便座表板に吸気口となる貫通孔を、便座裏板に排気口となる貫通孔を設けて、保温室に通風路を形成する構成としたが、吸気口及び排気口は便座表板と便座裏板とを接合する接合部分に設けても良く、便座ケーシングに貫通孔を開けないので便座ケーシングの強度を保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる便座装置は、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御するので、人が便座に近づいてから加熱を始めても着座するまでには快適な温度にまで温度上昇させることができ、使用していないときには加熱し保温しておく必要がなく省エネルギーにでき、類似の暖房器具や採暖器具にも応用展開が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１における便座装置を便器に装着したときの斜視図
【図２】同実施の形態における非接触温度検出器の構成の説明図
【図３】同実施の形態における便座部の構成の説明図
【図４】同実施の形態における便座部の断面図
【符号の説明】
【００４９】
２ 便座装置
５ 便座部
９ 非接触温度検出器
１０ 赤外線検出素子
２４ 便座表板（便座ケーシング）
２５ 便座裏板（便座ケーシング）
２６ ヒータ
３０ 通電制御手段
１０１ 輻射反射板
１０２ 保温室
１０３ 金属部材（安定部材）
１０４ 吸気口
１０５ 排気口
１０６ 通風路
【技術分野】
【０００１】
本発明は便座装置に関するものであり、特に高速で着座面を加熱する便座装置の温度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、便座に着座するときの快適感を向上させるために、便座にヒータを内蔵し加熱しておくことが行われている。そして、便座を加熱して待機するのでなく、非使用時にはヒータに通電せず、人が便座に近づいたことを検知すると、そこからヒータに通電して実際に着座するまでのわずかな時間の間に適温まで一気に加熱することで省エネ効果を高めたものがある。
【０００３】
このように高速で加熱する便座においては、便座の温度を検出することが困難であるという課題ある。即ち、便座の温度は急激に変化することに対して温度検出が追従できず、温度検出の遅れが生じやすい。特に冬など周囲が低温の時には実際の温度と検出する温度の乖離が大きく、低い温度を検出してしまい、その検出した温度を基にヒータの通電を制御すると誤って便座を危険な高温にしてしまう可能性もある。
【０００４】
その課題を解決するために、ヒータに直列に抵抗を接続し、ヒータへの通電開始初期の急激に温度変化するときにはこの抵抗を介してヒータに通電し、そして所定時間後にはこの抵抗を短絡してヒータに通電するよう切り替える方法が提案され、また温度検出器としては時定数が２秒以下のような応答の速いサーミスタを使うこととしている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１１０７５２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に示されている方法は、温度検出器が追従できる程度までヒータのパワーを押さえることであり、高速で加熱できる特長を十分発揮できない。またサーミスタの素子そのものの時定数は２秒以下であっても、実際には電力消費の大きいヒータの近傍にサーミスタを設置しなければならないため、絶縁性などを含め安全性と信頼性を確保するためには、サーミスタを十分保護しなければならず、そのために応答が犠牲になってしまい、その結果、温度検出の時定数として２秒以下を確保することは非常に困難であるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置はヒータと、前記ヒータを内蔵し着座面を形成する便座ケーシングと、前記便座ケーシングの内部に設け前記便座ケーシングの着座面温度を非接触で検出する非接触温度検出器と、前記非接触温度検出器が検出した温度に基づいて前記ヒータの通電を制御する通電制御手段を備え、前記非接触温度検出器は前記便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ないものに接触して取り付けた構成としたものである。
【０００８】
この構成により、ヒータにより便座ケーシングの着座面を加熱し、非接触温度検出器により便座ケーシングの着座面温度を検出し、その検出した温度に基づき通電制御手段がヒ
ータの通電を制御するものであり、非接触温度検出器で温度検出しているので高速応答で温度検出できる。また、この非接触温度検出器は便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ないものに接触させて取り付けているので、非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の便座装置は、高速応答でかつ高い精度で温度検出できるため、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供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】
【００１０】
第１の発明は、ヒータと、前記ヒータを内蔵し着座面を形成する便座ケーシングと、前記便座ケーシングの内部に設け前記便座ケーシングの着座面温度を非接触で検出する非接触温度検出器と、前記非接触温度検出器が検出した温度に基づいて前記ヒータの通電を制御する通電制御手段を備え、前記非接触温度検出器は前記便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ない安定部材に接触して取り付けた構成としたものである。
【００１１】
この構成により、ヒータにより便座ケーシングの着座面を加熱し、非接触温度検出器により便座ケーシングの着座面の温度を検出し、その検出した温度に基づき通電制御手段がヒータの通電を制御する。非接触温度検出器は高速応答で温度検出可能で、便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ない安定部材に接触させて取り付けているので、非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上する。従って、ヒータにより着座面を高速加熱してもそれに追従してより正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供することが可能となる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明の便座装置において、安定部材は、便座ケーシングの外部から便座ケーシングの内部に一部を挿入する金属部材からなり、非接触温度検出器は前記金属部材に接触して取り付けた構成としたものであり、安定部材である金属部材が便座外面にもさらされる構成であるため、金属部材の温度分布を均一化させ便座ケーシング内部よりも温度変化の少ない上体となり便座ケーシング外部の温度と均衡のとれた安定温度に保つことができて、この安定部材に非接触温度検出器を接触させることで、更に非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１３】
第３の発明は、特に第１の発明の便座装置において、便座ケーシング内部にヒータと隔離する保温室を設け、非接触温度検出器は前記保温室の中に設けた構成とすることにより、非接触温度検出器がヒータの輻射エネルギーを直接受けることがなくなり、更に非接触温度検出器自身の温度が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１４】
第４の発明は、特に第３の発明の便座装置において、便座ケーシング内にヒータの輻射エネルギーを着座面へ反射する輻射反射板を設け、保温室の外壁を前記輻射反射板で構成することにより、ヒータの輻射エネルギーを輻射反射板で反射するので、輻射エネルギーによる保温室内の温度上昇を防ぎ、更に非接触温度検出器自身の温度がより安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１５】
第５の発明は、特に第３または第４の発明の便座装置において、便座ケーシングに吸気口と排気口とを設け、前記吸気口と前記排気口とを連通させた通風路を保温室に設けた構成とすることにより、保温室に設けた通風路を通る空気流により、保温室は周囲の雰囲気
温度と同一となり、保温室内にある非接触温度検出器はヒータの輻射エネルギーの影響を受けず、非接触温度検出器自身の温度がより安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００１６】
第６の発明は、特に第１〜第５の発明の非接触温度検出器は赤外線検出素子を有する構成とすることにより、非接触で温度を検出することが可能になり、温度検出の応答が速く着座面の温度を正確に検出し適温に制御することが可能になる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る便座装置を便器に装着した状態を示す斜視図である。図１に示すように、便器１には便座装置２が装着される。タンク３には水道配管が接続されていて、便器１内に洗浄水を供給する。便座装置２は、本体部４、便座部５、便蓋６により構成される。
【００１９】
本体部４には便座部５、便蓋６が開閉自在に取り付けられていて、少なくとも便蓋６は電気的に開閉動作をできる機構と電気回路より成る開閉制御手段を本体部４に内蔵している。また本体部４にはノズル部７を含む洗浄水供給機構が設けられている。
【００２０】
また本体部４には、人体検出手段８を内蔵している。人体検出手段８は反射型赤外線センサとそれを照射、検出する電気回路であり、人体が近づいたときに、照射した赤外線が人体で反射しそれを受光することで人体が近づいたことを検出するものである。
【００２１】
便座部５はヒータを内蔵する便座ケーシングよりなり、その上面は内側を窪ませた着座面を形成している。そのヒータの入／切やヒータの通電時の電力量などを制御する電気回路よりなる通電制御手段は本体部４に内蔵している。非接触温度検出器９は便座部５に内蔵し便座部５の着座面の温度を内側から検出するもので、図中破線Ａで示す範囲を視野として温度検出している。そして、その温度に基づいて通電制御手段がヒータの通電を制御する。
【００２２】
図２に非接触温度検出器９の構成を示す。図２において１０は赤外線検出素子であり、サーモパイルによるものである。そして赤外線検出素子１０は基板１１に固定し、その出力部分と接続したリード線１２を引き出し封止缶１３内に封止蓋１４とフィルタ１５で封止している。フィルタ１５は外乱光をカットするためのものであり、例えば５μｍより短い波長の光をカットする。
【００２３】
また１６は凸レンズであり、封止缶１３内にはアパーチャ１７を設けていて、この凸レンズ１６の焦点と、赤外線検出素子１０の位置関係と、赤外線検出素子１０の面積とアパーチャ１７の面積と位置関係により視野角が決まるものであり、図１におけるＡの範囲を視野とするように設計したものである。
【００２４】
赤外線検出素子１０は素子自身の温度と図１におけるＡの視野範囲の温度との温度差に相関を持った直流電圧を出力するものである。そこで、赤外線検出素子１０自身の温度がわかれば図１における視野範囲Ａの温度が絶対値としてわかることになり、そのために基準温度検出器としてサーミスタ１８を封止蓋１４に密着させていて、サーミスタ１８により赤外線検出素子１０自身の温度を検出している。１９はサーミスタ１８の出力を取り出すためのリード線である。
【００２５】
そしてリード線１２から出力される赤外線検出素子１０の出力と、リード線１９から出力されるサーミスタ１８の出力は、温度検出回路２０に入力している。温度検出回路２０は増幅回路２１、ＡＤ変換回路２２、温度算出回路２３を含む構成である。増幅回路２１は赤外線検出素子１０からの出力電圧を増幅するアナログ回路であり、ＡＤ変換回路２２は増幅回路２１を介して出力された赤外線検出素子１０の出力と、サーミスタ１８の抵抗変化を電圧変化として検出した出力をデジタル値に変換する回路であり、更に温度算出回路２３は数式をプログラムにしたＣＰＵを含み、赤外線検出素子１０からの出力とサーミスタ１８からの出力を加算して温度を算出する。
【００２６】
図３は便座部５を上面より見た場合の模式的透視図である。また図４は図３に示す便座部Ｂ−Ｂ線断面図である。図４に基づいて便座部５の構成について説明する。便座部５は便座表板２４と便座裏板２５の２つの便座ケーシングを備えていて、便座表板２４が着座面を形成している。便座表板２４と便座裏板２５により形成した内部空洞にはヒータ２６を備えている。ヒータ２６は輻射で加熱するランプヒータであり、ガラス管２７の内部にタングステンフィラメント２８を貫通して構成したものである。またランプヒータ２６の下にはアルミ板を鏡面仕上げした輻射反射板２９を備えていて、ランプヒータ２６からの輻射エネルギーを便座表板２４に集中させるように構成している。また便座表板２４は金属で構成していて熱応答が速く、また便座裏板２５は熱応答の遅い樹脂で構成していて、特に着座面を素早く加熱するようにしている。この構成によりランプヒータ２６に電源投入直後から着座面となる便座表板２４を毎秒１度以上の速度で急峻に温度上昇させることができる。
【００２７】
便座表板２４は金属に塗装を施して構成したものであり、ランプヒータ２６からの輻射熱を受けて素早い応答で温度上昇する。また金属により構成しているので、熱伝導が素早く着座面全体の温度を均一にすることができる。そのため、図１に示すＡの領域の温度を検出するだけで、ほぼ着座面全体の温度検出をしていることに等しい条件を作り出している。また塗装を施しているので、金属による光の反射を最小限に抑えることができ、着座面以外の温度の影響や外乱交による影響を受けにくく、精度良く温度検出できる。
【００２８】
また、便座部５の内部には、ヒータ２６と対抗する面を鏡面仕上げした輻射反射板１０１を設け、輻射反射板１０１及び、便座表板２４、便座裏板２５で囲まれる保温室１０２を備えている。そして、この保温室１０２には便座部５の外部から便座裏板２５を貫通させた安定部材である金属部材１０３を設けていて、この金属部材１０３に非接触温度検出器９を接触させるように取り付けている。この金属部材１０３は非接触温度検出器９の温度を安定させるために設けたものであり、少なくとも便座表板２４よりは十分温度変化が少なく安定した温度を維持できるものである。この構成で非接触温度検出器９は便座表板２４の温度、即ち、着座面の温度を内側から検出する。このように、非接触温度検出器９を保温室１０２の中に設けたことにより、非接触温度検出器９がヒータ２６の輻射エネルギーを直接受けることがなくなる。またヒータ２６の輻射エネルギーは輻射反射板１０１で反射するので、保温室１０２内の温度上昇を防ぐことができる。更に、温度を安定させるための金属部材１０３に非接触温度検出器９を接触させていることにより、温度の安定した条件で着座面の温度を検出することができ、温度検出精度を高めることができる。
【００２９】
一般にサーモパイル１０は熱接点と冷接点を有するものであり、熱接点と冷接点の温度差に相関を持った直流電圧を出力するものである。熱接点の温度はその雰囲気温度をＴ１とすると、Ｔ１に視野範囲から得られる輻射エネルギーによる温度上昇ΔＴが加算され、Ｔ１＋ΔＴとなる。一方、冷接点の温度はその雰囲気温度をＴ２とすると、光を当てないので輻射エネルギーは受けず、Ｔ２となる。ここで視野範囲からの輻射エネルギーを知るにはＴ１＝Ｔ２であることが大前提であって、その条件のときに出力電圧からΔＴの分だけを算出することができる。
【００３０】
熱接点と冷接点の温度を等しくするには、封止缶１３から封止蓋１４までを均一な温度にしておかなければならず、特に近傍にヒータなどの熱源があって、急激に雰囲気温度が変化するような状態であっても、この均一性を保たなければならない。
【００３１】
そのために、便座表板２４に吸気口１０４、便座裏板２５に排気口１０５を設け、保温室１０２内に通風路１０６を形成し、通風路１０６を通る空気流により、保温室１０２は周囲の雰囲気温度と同一となり、非接触温度検出器の温度環境がヒータの輻射エネルギーの影響を受けることがなくなり、非接触温度検出器９の温度上昇を防ぐとともに封止缶１３から封止蓋１４までを均一な温度になるようにしている。ここで、本体部４に送風機を設け、この送風機から送風される空気流を吸気口１０４から導入するようにしても良い。
【００３２】
以上のように、非接触温度検出器９は赤外線検出素子自身の温度と測定する視野範囲の温度との温度差に相関を持った電圧を出力するものであるので、金属部材１０３や、保温室１０２、輻射反射板１０１、通風路１０５などにより非接触温度検出器９は赤外線検出素子自身の温度が安定するので、着座面の温度をより正確に検出することが可能になる。
【００３３】
再度、図３に基づいて構成と作用を説明する。図３に示すようにランプヒータ２６、輻射反射板２９は着座面に合わせてＵ字形の構成としている。そして通電制御手段３０がランプヒータ２６の通電を制御する。通電制御は電源の入／切制御や位相角制御などにより通電の電力を制御するものである。その通電制御手段３０に信号を送るのが人体検出手段８と非接触温度検出器９である。
【００３４】
人体検出手段８により人が便座装置２に近づいたことを検出すると、通電制御手段３０はランプヒータ２６に通電して、着座面となる便座表板２４を加熱する。一方、非接触温度検出器９は、着座面の図１に示すＡの領域の温度を非接触で検出する。検出した温度が予め設定した温度または使用者が設定した温度より低ければランプヒータ２６に投入する電力を大きくし、高ければ小さくしたり切ったりする。そのようにフィードバック制御することで、着座面の温度を設定温度に保つように制御する。非接触温度検出器９は輻射温度を測定するので、熱伝導で温度を測定するより応答が速く、ランプヒータ２６のように輻射で急速に温度上昇する着座面であっても、その温度上昇に追従して温度測定できる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においてはヒータ２６により便座ケーシングの着座面２４を加熱し、便座５の内部に設けた非接触温度検出器９で着座面である便座表板２４の内側の温度を検出し、その検出した温度に基づき通電制御手段３０がヒータ２６の通電を制御するものであり、非接触温度検出器９で温度検出しているので高速応答で温度検出できる。
【００３６】
そして、この非接触温度検出器９は便座ケーシングの着座面２４よりも温度変動の少ないものに接触させて取り付けているので、非接触温度検出器９自身の温度が安定して温度検出の精度が向上する。従って、非接触検出器は高速応答で温度検出可能で、ヒータにより高速加熱してもそれに追従して正確に着座面の温度を検出し適温に制御する便座装置を提供することが可能となる。
【００３７】
また、便座ケーシング２５の外部から便座ケーシング２４、２５の内部に一部を挿入する安定部材である金属部材１０３を有し、非接触温度検出器９は金属部材１０３に接触して取り付けた構成としたものであるため、金属部材１０３で温度分布を均一化させ便座ケーシング内部よりも温度変化のない便座ケーシング外部に曝されるので、便座ケーシングの外部温度と均衡して安定温度に保つことができる部材となる。この安定部材である金属部材１０３に非接触温度検出器９を接触させることで、更に非接触温度検出器自身の温度
が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００３８】
また、便座５の内部にヒータ２９と隔離する保温室１０２を設け、非接触温度検出器９は保温室１０２の中に設けたことにより、非接触温度検出器９がヒータの輻射エネルギーを直接受けることがなくなり、非接触温度検出器９自身の温度が安定し温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００３９】
また、保温室１０２の外壁をヒータの輻射エネルギーを反射する輻射反射板１０１で構成することにより、ヒータ２６の輻射エネルギーは輻射反射板１０１で反射するので、保温室１０２内の温度上昇を防ぎ、更に非接触温度検出器９自身の温度が安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００４０】
また、便座表板２４、便座裏板２５に吸気口１０４と排気口１０５とを設け、吸気口１０４と排気口１０５とを連通させた通風路１０６を保温室１０２に設けたことにより、通風路１０６を通る空気流により、保温室１０２は周囲の雰囲気温度と同一となり、保温室１０２内にある非接触温度検出器９はヒータ２６の輻射エネルギーの影響を受けず、非接触温度検出器９自身の温度がより安定して温度検出の精度が向上し、着座面の温度を正確に素早い応答で検出し適温に制御することが可能になる。
【００４１】
また、非接触温度検出器９は赤外線センサである構成とすることにより、非接触で温度を検出することが可能となり、温度検出の応答が速く着座面の温度を正確に検出し適温に制御することが可能になる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ヒータを１本のランプヒータとした場合について説明したが、このランプヒータは複数本のランプヒータからなる構成、または複数種類のヒータが便座内に内臓された構成などであってもよい。さらに、ヒータが便座内に内蔵されない加熱方式、たとえば、温風を着座面にあてたり、便蓋にヒータを埋め込んだりするような構成で着座部を暖めるような構成としてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では便座が均一加熱される構成としたが、必要な部位のみ暖房する方式をとり、便座温度が不均一になる場合などは、最も温度上昇率の高い部位の温度を検知すると安全側の制御が可能であるし、平均的な温度を示す部位の温度を検知するように構成しても、適温への昇温と、適温調節が可能である。
【００４４】
また、本実施の形態では非接触温度検知器として、赤外線検出素子であるサーモパイルを含む構成で説明したが、他にも例えば焦電センサなどがあり、この場合には視野を断続するためのチョッパ機構が必要となり構成はやや複雑になるものの、サーモパイルより更に応答が素早く１秒間に数十回の温度検出も可能となるので、更に高速で着座面の温度を上昇させるような構成にでも適用できる。
【００４５】
また、本実施の形態では金属部材は、便座裏板から便座ケーシングの内部に挿入する構成としたが、便座表板と便座裏板とを接合する接合部分から挿入する構成としても良く、便座裏板に貫通孔を設ける必要がないので便座ケーシングの強度を保つことができる。
【００４６】
また、本実施の形態では便座表板に吸気口となる貫通孔を、便座裏板に排気口となる貫通孔を設けて、保温室に通風路を形成する構成としたが、吸気口及び排気口は便座表板と便座裏板とを接合する接合部分に設けても良く、便座ケーシングに貫通孔を開けないので便座ケーシングの強度を保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる便座装置は、高速で着座面を加熱し、且つ正確に着座面の温度を検出し適温に制御するので、人が便座に近づいてから加熱を始めても着座するまでには快適な温度にまで温度上昇させることができ、使用していないときには加熱し保温しておく必要がなく省エネルギーにでき、類似の暖房器具や採暖器具にも応用展開が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１における便座装置を便器に装着したときの斜視図
【図２】同実施の形態における非接触温度検出器の構成の説明図
【図３】同実施の形態における便座部の構成の説明図
【図４】同実施の形態における便座部の断面図
【符号の説明】
【００４９】
２ 便座装置
５ 便座部
９ 非接触温度検出器
１０ 赤外線検出素子
２４ 便座表板（便座ケーシング）
２５ 便座裏板（便座ケーシング）
２６ ヒータ
３０ 通電制御手段
１０１ 輻射反射板
１０２ 保温室
１０３ 金属部材（安定部材）
１０４ 吸気口
１０５ 排気口
１０６ 通風路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータと、前記ヒータを内蔵し着座面を形成する便座ケーシングと、前記便座ケーシングの内部に設け前記便座ケーシングの着座面温度を非接触で検出する非接触温度検出器と、前記非接触温度検出器が検出した温度に基づいて前記ヒータの通電を制御する通電制御手段を備え、前記非接触温度検出器は前記便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ない安定部材に接触して取り付けた便座装置。
【請求項２】
安定部材は、便座ケーシングの外部から便座ケーシングの内部に一部を挿入する金属部材からなり、非接触温度検出器は前記金属部材に接触して取り付けた請求項１に記載の便座装置。
【請求項３】
便座ケーシング内部にヒータと隔離する保温室を設け、非接触温度検出器は前記保温室の中に設けた請求項１または２に記載の便座装置。
【請求項４】
便座ケーシング内にヒータの輻射エネルギーを着座面へ反射する輻射反射板を設け、保温室の外壁を前記輻射反射板で構成する請求項３に記載の便座装置。
【請求項５】
便座ケーシングに吸気口と排気口とを設け、前記吸気口と前記排気口とを連通させた通風路を保温室に設けた請求項３または４に記載の便座装置。
【請求項６】
非接触温度検出器は赤外線検出素子を有する請求項1〜５のいずれか１項に記載の便座装置。
【請求項１】
ヒータと、前記ヒータを内蔵し着座面を形成する便座ケーシングと、前記便座ケーシングの内部に設け前記便座ケーシングの着座面温度を非接触で検出する非接触温度検出器と、前記非接触温度検出器が検出した温度に基づいて前記ヒータの通電を制御する通電制御手段を備え、前記非接触温度検出器は前記便座ケーシングの着座面よりも温度変動の少ない安定部材に接触して取り付けた便座装置。
【請求項２】
安定部材は、便座ケーシングの外部から便座ケーシングの内部に一部を挿入する金属部材からなり、非接触温度検出器は前記金属部材に接触して取り付けた請求項１に記載の便座装置。
【請求項３】
便座ケーシング内部にヒータと隔離する保温室を設け、非接触温度検出器は前記保温室の中に設けた請求項１または２に記載の便座装置。
【請求項４】
便座ケーシング内にヒータの輻射エネルギーを着座面へ反射する輻射反射板を設け、保温室の外壁を前記輻射反射板で構成する請求項３に記載の便座装置。
【請求項５】
便座ケーシングに吸気口と排気口とを設け、前記吸気口と前記排気口とを連通させた通風路を保温室に設けた請求項３または４に記載の便座装置。
【請求項６】
非接触温度検出器は赤外線検出素子を有する請求項1〜５のいずれか１項に記載の便座装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３０７１９８（Ｐ２００７−３０７１９８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３９９２２（Ｐ２００６−１３９９２２）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]