便座装置
【課題】暖房機能を備えた便座装置で発生するおそれがある電気的なトラブルを、暖房機能の制御状態に関わらず検知可能な安全性の高い便座装置を提供すること。
【解決手段】便座装置１は、発熱パターン１２及び熱伝導パターン１３を含む発熱体１１と、発熱パターン１２に電力を供給する給電部２３と、発熱パターン１２内の各位置の電位が分布する回路内電圧範囲の最小値に満たない基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧を、発熱体１１の制御状態に関わらず熱伝導パターン１３に印加できる印加電源部２１３と、発熱パターン１２と熱伝導パターン１３との間の漏洩電流を検出して両者間の電気的な短絡を検知する短絡検知回路２２１と、電気的な短絡が検知されたときに発熱体１１への電力供給を遮断する遮断回路２２２と、を備えている。
【解決手段】便座装置１は、発熱パターン１２及び熱伝導パターン１３を含む発熱体１１と、発熱パターン１２に電力を供給する給電部２３と、発熱パターン１２内の各位置の電位が分布する回路内電圧範囲の最小値に満たない基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧を、発熱体１１の制御状態に関わらず熱伝導パターン１３に印加できる印加電源部２１３と、発熱パターン１２と熱伝導パターン１３との間の漏洩電流を検出して両者間の電気的な短絡を検知する短絡検知回路２２１と、電気的な短絡が検知されたときに発熱体１１への電力供給を遮断する遮断回路２２２と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気ヒータ等により着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置が知られている。特に、近年では、非使用時の暖房機能を停止又は最小限に設定しておき、使用に際して着座面を急速に暖める便座装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような即熱タイプの便座装置によれば、非使用時の消費電力を効果的に抑制でき高い省エネ効果を実現できる。
【０００３】
一方、洗浄水等が流れ込む便器と組み合わせて使用される便座装置では、電気的な安全性の確保が非常に重要な課題となっている。そこで、規定値を超えるヒータ電流の発生に応じて通電を遮断するヒューズやブレーカ等の安全回路が、多くの便座装置で採用されている。過大なヒータ電流を確実性高く遮断できる安全回路は、感電事故等を回避するために非常に有効である。
【０００４】
しかしながら、前記従来の便座装置では、次のような問題がある。すなわち、暖房機能が停止された状態、すなわち発熱量がゼロの状態で電気的なトラブルが生じた場合、暖房機能の作動に応じて過大なヒータ電流が通電されるまで電気的なトラブルに対処できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、暖房機能を備えた便座装置で発生するおそれがある電気的なトラブルを、暖房機能の制御状態によらず検知可能にして安全性を高めた便座装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、使用者が腰掛ける便座の着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置であって、供給された電力の少なくとも一部を熱に変換する発熱回路、該発熱回路の熱を前記着座面に伝達するための導電性を備えた熱伝導部、及び前記発熱回路と前記熱伝導部とを電気的に絶縁する電気絶縁部を含み、前記便座に設けられる発熱体と、前記発熱回路の電気的な経路の両端をなす一対の入力端に電位差を設けて電流を流入させることにより前記発熱回路に電力を供給する給電部と、前記発熱体の発熱量をゼロを含めた所定範囲内で制御する制御部と、前記熱伝導部に対して基準電圧を印加する印加電源部と、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の漏洩電流の検出に応じて両者間の電気的な短絡を検知する短絡検知回路と、前記短絡検知回路が電気的な短絡を検知したときに前記発熱回路への電力供給を遮断する遮断回路と、を備え、
前記印加電源部は、前記一対の入力端のうちの一方から他方に至る前記発熱回路内の各位置の電位が分布する範囲である回路内電圧範囲の最小値に満たない基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧を、前記制御部による前記発熱体の制御状態によらず前記熱伝導部に印加できるように構成されていることを特徴とする便座装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の便座装置では、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記回路内電圧範囲の最小値未満の基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧、すなわち前記回路内電圧範囲外の基準電圧を前記熱伝導部に印加できる。それ故、前記便座装置では、暖房機能が作動中か否かによらず、前記発熱回路内の全ての位置について、前記熱伝導部との間に電位差を形成できる。このような状態で前記発熱回路の何れかの箇所が前記熱伝導部と電気的に短絡すれば、上記の電位差に応じて必ず前記漏洩電流が発生する。この漏洩電流を検出すれば、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知できる。
【０００９】
本発明の便座装置は、上記のような電気的な短絡が検知されたとき、前記発熱体への電力供給を遮断する前記遮断回路を備えている。例えば、発熱量ゼロに制御された状態で上記のような電気的な短絡が検知された場合には、前記発熱体への電力供給を開始できない状態を設定できる。また、例えば、暖房機能の作動中、すなわち前記発熱体に電力が供給されている状態で上記のような電気的な短絡が検知された場合には、直ちに、前記発熱体への電力供給を遮断できる。
【００１０】
このように、本発明の便座装置によれば、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知でき、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における、便座装置を示す上面図。
【図２】実施例１における、便座の断面構造を示す断面図（Ａ−Ａ線矢視断面）。
【図３】実施例１における、便座の断面構造を示す断面図（Ｂ部拡大断面）。
【図４】実施例１における、便座装置の電気的な構成を示すシステム図。
【図５】実施例１における、短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図６】実施例２における、便座装置の電気的な構成を示すシステム図。
【図７】実施例２における、短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図８】実施例２における、その他の短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図９】実施例２における、その他の短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図１０】実施例２における、その他の短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の便座装置における実施の形態について説明する。
本発明の便座装置としては、使用中であるか否かによらず前記着座面を同様に暖める便座装置であっても良いが、非使用中の前記発熱量がゼロである一方、使用に際して前記着座面を急速に暖める即熱タイプの装置であっても良い。非使用中に発熱量ゼロに制御される便座装置であれば、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知でき、電力供給を遮断できるという本発明の作用効果が特に有効となる。
【００１３】
また、前記発熱体の制御状態によらず前記回路内電圧範囲外の前記基準電圧を前記熱伝導部に印加できることの意味は、上記のような基準電圧が前記熱伝導部に印加される場合が全ての制御状態において発生し得るように構成されていることにある。上記のような基準電圧が前記熱伝導部に常に印加されており、一瞬たりとも例外がないという意味に限定して解釈されるべきではない。各制御状態において、上記のような基準電圧が前記熱伝導部に印加される期間が一部でも存在していれば、本発明のごとく電気的な短絡の検知が可能となる。
【００１４】
また、前記発熱部に対する電力供給方法としては、直流電流を通電する方法や、交流電流を通電する方法等がある。さらに、前記発熱部の発熱量を制御する方法としては、交流電流あるいは直流電流の通電／非通電を周期的に切り換えるデューティー制御や、交流電流あるいは直流電流の電圧を変更する電圧制御などによる方法がある。
また、前記発熱回路としては、通電に応じてジュール熱を発生する電気的な経路よりなる回路や、暖房だけでなく冷却も可能な熱電変換素子を含む回路等がある。
【００１５】
また、前記回路内電圧範囲は、ゼロボルトを含む正の電圧範囲、又はゼロボルトを含む負の電圧範囲であり、前記基準電圧とは正負が異なることが好ましい（請求項２）。この場合には、前記発熱回路内の各位置の電位が、前記熱伝導部の電位に対して正負何れか一方の電位差を呈するようになる。そうすると、上記のような電気的な短絡に起因した前記漏洩電流が、前記発熱回路から前記熱伝導部、あるいは前記熱伝導部から前記発熱回路に向かって一定方向に流れるようになる。前記漏洩電流の流れる方向が予め判っていれば、前記短絡検知回路を比較的簡単に構成できる。簡単な回路構成の前記短絡検知回路によれば、製品コストの上昇を抑制でき低価格の魅力ある商品性を実現できる。
【００１６】
また、前記短絡検知回路は、前記熱伝導部と電気的に並列をなすように前記印加電源部に接続され、該印加電源部から供給された電力で動作することが好ましい（請求項３）。この場合には、前記短絡検知回路の動作電源と前記基準電圧の電源とを共用できるようになり、コスト的にも有利である。
【００１７】
また、前記発熱体は、シート状をなす電気絶縁部の一方の表面に前記発熱回路を設け、他方の表面に前記熱伝導部を設けた面状発熱体であり、前記便座において前記着座面側に配設されていることが好ましい（請求項４）。前記着座面側に前記発熱体を配設すれば、使用に際して前記着座面を急速に暖めることが可能になる。一方、前記着座面が故意に傷つけられたり、たばこの火が押し付けられたりした場合には、その影響が前記発熱体に及ぶおそれが高くなる。そのため、前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱部と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知できるという本発明の作用効果が一層有効となる。
【実施例】
【００１８】
本発明の便座装置の実施例について、以下、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
本例は、着座面１００を暖める機能を備えた便座装置１に関する例である。この内容について、図１〜図５を用いて説明する。
本例の便座装置１は、図１に示すごとく、図示しない洋式の便器本体と組み合わせて使用される装置である。便座装置１は、使用者が腰掛ける際の着座面１００を含む便座１０と、男子小用に際して跳ね上げ可能なように便座１０を回動支持する基部２０と、を含めて構成されている。便座装置１は、基部２０の裏面の取付け部（図示略）を介して便器本体に固定されている。
【００１９】
便座１０は、便器本体の開口形状に対応する開口部１０１を設けた略オーバル形状の部材であり、基部２０側に突出する一対のヒンジ部１０２が設けられている。一対のヒンジ部１０２には、それぞれ、貫通孔（図示略）が穿孔されている。便座１０は、この貫通孔に挿通された軸部材（図示略）を介して基部２０に支持されている。円筒状の軸部材には、発熱体１１の電力線３１等のほか、着座面１００の温度を計測する温度センサ１０３の信号線３２等が挿通配置されている。
【００２０】
便座１０は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図、及び図３のＢ部拡大図のごとく、樹脂製平板状の座裏部材１５の表面に、断面湾曲凸状の座表部材１６を接合してなる。座表部材１６は、樹脂製の枠体１６１の表面に、シート状の断熱材１６２、発熱体１１、着座面１００をなす化粧板１６５等を積層した断面構造を有している。
【００２１】
断熱材１６２は、図１〜図３に示すごとく、フエルトよりなる所定厚さのシート状部材であり、枠体１６１の表面に一体成形されている。
発熱体１１は、電気絶縁部をなすＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の薄膜シート１１０の表裏両面に銅箔パターン１２、１３を設けた面状発熱体である。馬蹄形の発熱体１１は、電気的絶縁性を備えた樹脂製の基材シートの両面に接着層を設けた両面テープ１６３を介して枠体１６１側に接着接合されている。枠体１６１側の銅箔パターン１２は、発熱回路をなす発熱パターン１２であり、反対側の銅箔パターン１３は、発熱パターン１２の熱をムラ少なく着座面１００に伝達するための熱伝導部をなす熱伝導パターン１３である。発熱パターン１２は、ほぼ一定幅の線状パターンが一筆に、交差することなく引き回しされた電気経路であり、その両端には、一対の入力端１２１、１２２が形成されている。熱伝導パターン１３は、発熱パターン１２の形成領域を包含できるよう、薄膜シート１１０のほぼ全面に渡って形成された面状パターンである。
化粧板１６５は、ＰＰ（ポリプロピレン）よりなる樹脂成形品である。この化粧板１６５は、シート状の発熱体１１が接合された枠体１６１の表面に、前記両面テープ１６３と同じ仕様の両面テープ１６４を介して接着接合されている。
【００２２】
基部２０は、図１に示すごとく、制御ユニット（制御部）２１を内蔵しているほか、便座１０側の前面に配設された着座センサ２０２、側面に配設された制御パネル２０１を備えている。着座センサ２０２は、着座した使用者を検知する人感センサである。制御パネル２０１には、主電源をオンオフするためのメインスイッチのほか、着座面１００の目標温度を設定するための温度設定スイッチ等が配置されている。
【００２３】
制御ユニット２１は、図４に示すごとく、発熱体１１に電力を供給する給電部２３と、給電部２３を制御する制御基板２２と、商用電源に対応する電源回路２１１、２１２と、を備えている。給電部２３は、電源回路２１２が出力する直流を交流に変換するインバータ２３１と、交流を２０ボルトの直流に変換する整流平滑回路２３３と、両者間に介設された絶縁式のトランス２３２と、により構成されている。
【００２４】
電源回路２１１は、制御基板２２の電源回路であり、商用電源とは電気的に絶縁された５ボルトの直流を出力する。本例の制御ユニット２１では、電源回路２１１の低電位側の出力端と、給電部２３の高電位側の出力端と、がコモン線３５を介して電気的に接続され、共通電位に設定されている。したがって、本例の便座装置１では、給電部２３により発熱体１１に印加されるヒータ電圧が−２０ボルトとなる。さらに、印加電源部２１３としての機能を兼ねる電源回路２１１の高電位側の出力端が、印加線３３を介して熱伝導パターン１３に接続されている。これにより、熱伝導パターン１３には、主電源が投入されている間、常時、５ボルトの基準電圧が印加される。
【００２５】
制御基板２２は、図４に示すごとく、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリや外部信号の入出力用のＩ／Ｏなどを集積したマイコン２２０のほか、発熱パターン１２と熱伝導パターン１３との間の電気的な短絡（以下、発熱体１１の短絡という。）を検知する短絡検知回路２２１、発熱体１１への電力供給を遮断する遮断回路２２２等を含んでいる。制御基板２２には、温度センサ１０３、着座センサ２０２、制御パネル２０１等が接続されている。
【００２６】
マイコン２２０は、着座面１００の目標温度と温度センサ１０３の計測温度との比較に基づいて、給電部２３に対する制御値を決定する。本例の制御値は、インバータ２３１を周期的にオンオフ制御するためのデューティー値（周期に対するオン期間の割合）である。例えば、デューティー値が１であると、インバータ２３１が発振状態に保持され、給電部２３が発熱体１１に印加するヒータ電圧が−２０ボルト一定となる。デューティー値がゼロであると、インバータ２３１の発振が停止されヒータ電圧がゼロボルトとなる。また、デューティー値が０．５等の中間値のときは、１周期のうちの一部の期間でインバータ２３１が発振し、残りの期間でインバータ２３１が発振停止する。そうすると、発熱体１１に対して、−２０ボルトとゼロボルトのヒータ電圧が周期的に繰り返し印加される状態となる。
【００２７】
ヒータ電圧が−２０ボルトのときは、発熱パターン１２内の各位置の電位の分布範囲である回路内電圧範囲が−２０〜ゼロボルトの電圧範囲となる。ヒータ電圧がゼロボルトのときは、発熱パターン１２内の各位置の電位が全てゼロボルトとなり、回路内電圧範囲がゼロボルトの１点となる。一方、本例の便座装置１では、熱伝導パターン１３に常時、５ボルトの基準電圧が印加されている。そのため、発熱量ゼロを含めて発熱体１１の制御状態によらず、熱伝導パターン１３の電位が、発熱パターン１２内の何れの位置の電位よりも高くなり、正の電位差を呈することになる。それ故、発熱体１１の短絡が発生した場合には、短絡箇所によらず、発熱体１１の制御状態によらず、熱伝導パターン１３から発熱パターン１２に向けて流れる漏洩電流が発生する。
【００２８】
短絡検知回路２２１及び遮断回路２２２は、図５のごとく、一体的に構成されている。短絡検知回路２２１は、漏洩電流の検出抵抗４１１と、漏洩電流に応じてクローズ状態に切り替わるトランジスタ４２１及びサイリスタ４３１と、を含む回路である。遮断回路２２２は、マイコン２２０がインバータ２３１を制御するための制御線３４に挿入されたフォトカプラ４４１を含む回路である。
【００２９】
発熱体１１の短絡がない正常な状態であれば、検出抵抗４１１の両端に電位差が生じず、トランジスタ４２１は、エミッタ−コレクタ間が電気的に絶縁されたオープン状態に保持される。抵抗４１２にも電流が流れないので、サイリスタ４３１は、ベース電位が低電位のままとなり、アノード−カソード間が電気的に遮断されたオープン状態に保持される。この状態では、フォトカプラ４４１がクローズ状態に制御され、制御線３４を介してインバータ２３１を制御可能な状態、すなわち発熱体１１に電力供給できる状態となる。
【００３０】
次に、発熱体１１の短絡が発生した場合について説明する。上記のごとく、発熱パターン１２への通電状態によらず、熱伝導パターン１３の電位は、発熱パターン１２内の何れの位置の電位よりも高電位となっている。そのため、発熱体１１の短絡が発生した場合には、その短絡箇所を介して熱伝導パターン１３から発熱パターン１２へ流れ込む漏洩電流が発生する。この漏洩電流は、検出抵抗４１１に接続された印加線３３を経由して発熱パターン１２側へ流れ込む。
【００３１】
検出抵抗４１１の両端に電位差が生じると、ベース電流の発生に応じてトランジスタ４２１がクローズ状態に切り替わる。トランジスタ４２１のコレクタ電流が抵抗４１２に流入すると、サイリスタ４３１のベース電位が高電位となり、サイリスタ４３１がクローズ状態に切り替わる。並列に接続されたフォトカプラ４４１の動作電流が低下し、オープン状態に切り替わって制御線３４が遮断される。制御線３４が遮断されるとインバータ２３１が発振できない状態となり、発熱体１１への電力供給が遮断された状態となる。なお、ここで、サイリスタ４３１のベース電位をマイコン２２０に入力しておくことも良い。マイコン２２０側で発熱体１１の短絡を検知でき、アラームランプ等による報知が可能になる。
【００３２】
以上のように構成された便座装置１では、主電源が投入されている限り、発熱体１１が発熱状態で制御されているか（ヒータ電圧が−２０ボルト又はゼロボルト）、発熱量ゼロで制御されているか（ヒータ電圧がゼロボルト一定）によらず、発熱体１１の短絡を検知可能である。このように、発熱量ゼロを含めて発熱体１１の制御状態によらず発熱体１１の短絡を検知できる本例の便座装置１によれば、ヒューズやブレーカ等の他の安全回路が作動するよりも前に発熱体１１の短絡を検知でき、検知に応じて、直ちに、発熱体１１へ電力が供給されない安全な状態を設定できる。
【００３３】
さらに、本例の便座装置１では、発熱体１１の短絡が生じた場合の漏洩電流の流れが一定方向に定まっている。また、この便座装置１では、発熱体１１の発熱量がゼロであるか発熱状態にあるかに応じて検知方法を切り換えることなく、同じ回路で発熱体１１の短絡を検知可能である。本例では、これらを活用して、電気的に簡単に構成された短絡検知回路２２１による検知を実現している。簡単に構成された短絡検知回路２２１であれば、コスト的に有利であり、製品コストの上昇を抑制できる。
【００３４】
また、本例の便座装置１では、発熱体１１を発熱させるためのヒータ電流が短絡検知回路２２１に流入しないように回路構成されている。それ故、漏洩電流を検出するための検出抵抗４１１の抵抗値を大きく設定しても、発熱体１１の発熱効率に悪影響が及ぶことがない。検出抵抗４１１の抵抗値を大きく設定できれば、例えば、ライターやたばこ等によって着座面１００が焦がされて炭化して生じた１００オーム程度の抵抗値を呈する発熱体１１の短絡にも対応可能である。
【００３５】
以上のように、本例の便座装置１によれば、発熱量ゼロを含めて発熱体１１の制御状態によらず、発熱体１１の短絡を検知できる。さらに、この便座装置１によれば、簡単な構成の短絡検知回路２２１による検知が実現されているので、製品コストの上昇を抑制しながら安全性を高めた魅力ある商品性を実現できる。
【００３６】
なお、本例の便座装置１においては、主電源が投入された際、発熱体１１への電力供給を開始する前に短絡検知回路２２１のみを動作させることも良い。このように制御すれば、発熱体１１への電力供給を開始する前に発熱体１１の短絡を検知でき、トラブルを生じた発熱体１１への電力供給を未然に回避できる。
また、本例は、薄膜シート１１０の表面に形成された銅箔パターン１２よりなる発熱回路を採用した例である。発熱回路としては、薄膜シート１１０の表面に沿って配線された電熱線等による回路であっても良い。さらには、熱伝導部として薄いシート状の銅板を採用すると共に、その表面に沿って絶縁被覆された電熱線等を配線して発熱体１１を構成することもできる。さらに、金属製の化粧板を採用すると共に、その裏面に発熱パターン１２を設けた薄膜シート１１０を貼り合わせても良い。
【００３７】
（実施例２）
実施例１の便座装置を元にして、発熱体１１の動作電圧、及び熱伝導パターン１３の基準電圧の設定を変更した例である。この内容について、図６〜図１０を参照して説明する。
本例の制御ユニット２１では、図６に示すごとく、電源回路２１１の低電位側の出力端と、給電部２３の低電位側の出力端と、が電気的に接続されるようにコモン線３５の配線が変更されている。したがって、本例の便座装置１では、発熱パターン１２に印加されるヒータ電圧が２０ボルトとなる。さらに、本例の制御ユニット２１では、−５ボルトを生成する電源回路２１３（印加電源部）が追加され、この電源回路２１３が出力する−５ボルトが印加線３３を介して熱伝導パターン１３に印加されている。
【００３８】
ヒータ電圧が２０ボルトの場合、発熱パターン１２内の各位置の電位の分布範囲である回路内電圧範囲がゼロ〜２０ボルトとなり、ヒータ電圧がゼロボルトの場合、回路内電圧範囲がゼロボルトの１点となる。一方、熱伝導パターン１３には−５ボルトの基準電圧が印加されている。そのため、熱伝導パターン１３の電位が、発熱パターン１２内の何れの位置よりも低くなり、負の電位差を呈するようになる。発熱体１１の短絡が生じた場合には、短絡した箇所によらず、また、発熱体１１の制御状態によらず、発熱パターン１２から熱伝導パターン１３に向かって流れる漏洩電流が発生する。
【００３９】
本例の短絡検知回路２２１及び遮断回路２２２は、図７のごとく、漏洩電流の検出抵抗４１１、及び正常状態においてオープン状態に保持されるトランジスタ４２１、４２２のほか、実施例１と同様のサイリスタ４３１、フォトカプラ４４１を含む回路である。発熱体１１の短絡による漏洩電流が検出抵抗４１１に流れると、トランジスタ４２１がクローズ状態となり、そのコレクタ電流による抵抗４１２の電位差に応じてトランジスタ４２２もクローズ状態となる。これにより、サイリスタ４３１がクローズ状態に切り替わって、実施例１と同様、制御線３４が遮断され、発熱体１１への電力供給が遮断される。
【００４０】
なお、本例に代えて、図８に示すごとく、−５ボルトで動作する短絡検知回路２２１及び遮断回路２２２を採用することもできる。同図の回路では、漏洩電流の発生に応じて、トランジスタ４２１、４２２がクローズ状態に切り替わる。これにより、サイリスタ４３１がクローズ状態に切り替わり、発熱体１１への電力供給が遮断される。
【００４１】
さらに、図６中の整流平滑回路２３３を省略し、トランス２３２が出力する交流１０ボルト（瞬時値：−１４〜１４ボルト）により発熱体１１を発熱させても良い。この場合には、図９のごとく、熱伝導パターン１３に−１８ボルトを印加するのが良い。発熱パターン１２に印加されるヒータ電圧は、ゼロボルトに維持される発熱量ゼロの制御状態を含め、−１４〜１４ボルトの何れかの電圧値となる。ヒータ電圧が−１４〜１４ボルトの何れかの電圧値の場合、発熱パターン１２の回路内電圧範囲は−１４〜１４ボルトとなる。一方、上記のごとく、熱伝導パターン１３には−１８ボルトの基準電圧が印加されているので、発熱体１１の短絡が生じた場合には、短絡した箇所によらず、発熱体１１の制御状態によらず、発熱パターン１２から熱伝導パターン１３に向かって流れ込む漏洩電流が発生する。この漏洩電流が発生すると、図８の場合と同様に、発熱体１１への電力供給が遮断される。
【００４２】
さらに、図１０に示すごとく、１８ボルトの交流を出力するトランス２３２に中間タップを設けると共に、高電位側の１０ボルトの交流出力（瞬時値：−１４〜１４ボルト）をヒータ電圧として利用し、低電位側の正負反転した交流８ボルト（瞬時値：−１１〜１１ボルト）を全波整流回路２２３を介して熱伝導パターン１３側に印加することも良い。例えば、ヒータ電圧が１４ボルトとなった瞬間では、前記回路内電圧範囲が０〜１４ボルトとなる一方、熱伝導パターン１３側の基準電圧が−１１ボルトとなる。また、例えば、ヒータ電圧が−１４ボルトとなった瞬間では、回路内電圧範囲が−１４〜ゼロボルトとなる一方、熱伝導パターン１３側の基準電圧が１１ボルトとなる。同図の場合では、ヒータ電圧、基準電圧が共にゼロボルトとなる交流のゼロクロスの瞬間を除き、回路内電圧範囲に対して正負が逆転した基準電圧が熱伝導パターン１３側に印加されることになる。これにより、前記ゼロクロスの瞬間を除いて、熱伝導パターン１３側の電位が、発熱パターン１２内の各位置の電位に対して正負何れかの電位差を呈する。
【００４３】
発熱体１１の短絡が生じた場合には、上記の電位差に応じた交流の漏洩電流が発生し、全波整流回路２２３により整流されて検出抵抗４１１に流れ込む。そうすると、フォトカプラ４４２、トランジスタ４２１、サイリスタ４３１がクローズ状態となり、発熱体１１への電力供給が遮断される。なお、発熱量ゼロの制御状態においても検知を可能にするためには、発熱パターン１２の電力線３１にスイッチ回路（図示略）を設けておく必要がある。このスイッチ回路で電力線３１を遮断して発熱量ゼロの制御を実現すれば、発熱量ゼロの制御状態においても熱伝導パターン１３に８ボルトの交流を印加できる。このように構成すれば、発熱量ゼロを含め発熱体１１の制御状態によらず、回路内電圧範囲外の基準電圧を熱伝導パターン１３に印加でき、発熱体１１の短絡を検知できるようになる。
なお、本例のその他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００４４】
以上、実施例１及び２のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００４５】
１…便座装置、１０…便座、１００…着座面、１１…発熱体、１１０…薄膜シート（電気絶縁部）、１２…発熱パターン（発熱回路）、１２１、１２２…入力端、１３…熱伝導パターン（熱伝導部）、１６１…枠体、２０…基部、２１…制御ユニット、２１３…電源回路（印加電源部）、２２…制御基板、２２１…短絡検知回路、２２２…遮断回路、２３…給電部、３１…電力線、３３…印加線、３４…制御線、４１１…検出抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気ヒータ等により着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置が知られている。特に、近年では、非使用時の暖房機能を停止又は最小限に設定しておき、使用に際して着座面を急速に暖める便座装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような即熱タイプの便座装置によれば、非使用時の消費電力を効果的に抑制でき高い省エネ効果を実現できる。
【０００３】
一方、洗浄水等が流れ込む便器と組み合わせて使用される便座装置では、電気的な安全性の確保が非常に重要な課題となっている。そこで、規定値を超えるヒータ電流の発生に応じて通電を遮断するヒューズやブレーカ等の安全回路が、多くの便座装置で採用されている。過大なヒータ電流を確実性高く遮断できる安全回路は、感電事故等を回避するために非常に有効である。
【０００４】
しかしながら、前記従来の便座装置では、次のような問題がある。すなわち、暖房機能が停止された状態、すなわち発熱量がゼロの状態で電気的なトラブルが生じた場合、暖房機能の作動に応じて過大なヒータ電流が通電されるまで電気的なトラブルに対処できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、暖房機能を備えた便座装置で発生するおそれがある電気的なトラブルを、暖房機能の制御状態によらず検知可能にして安全性を高めた便座装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、使用者が腰掛ける便座の着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置であって、供給された電力の少なくとも一部を熱に変換する発熱回路、該発熱回路の熱を前記着座面に伝達するための導電性を備えた熱伝導部、及び前記発熱回路と前記熱伝導部とを電気的に絶縁する電気絶縁部を含み、前記便座に設けられる発熱体と、前記発熱回路の電気的な経路の両端をなす一対の入力端に電位差を設けて電流を流入させることにより前記発熱回路に電力を供給する給電部と、前記発熱体の発熱量をゼロを含めた所定範囲内で制御する制御部と、前記熱伝導部に対して基準電圧を印加する印加電源部と、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の漏洩電流の検出に応じて両者間の電気的な短絡を検知する短絡検知回路と、前記短絡検知回路が電気的な短絡を検知したときに前記発熱回路への電力供給を遮断する遮断回路と、を備え、
前記印加電源部は、前記一対の入力端のうちの一方から他方に至る前記発熱回路内の各位置の電位が分布する範囲である回路内電圧範囲の最小値に満たない基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧を、前記制御部による前記発熱体の制御状態によらず前記熱伝導部に印加できるように構成されていることを特徴とする便座装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の便座装置では、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記回路内電圧範囲の最小値未満の基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧、すなわち前記回路内電圧範囲外の基準電圧を前記熱伝導部に印加できる。それ故、前記便座装置では、暖房機能が作動中か否かによらず、前記発熱回路内の全ての位置について、前記熱伝導部との間に電位差を形成できる。このような状態で前記発熱回路の何れかの箇所が前記熱伝導部と電気的に短絡すれば、上記の電位差に応じて必ず前記漏洩電流が発生する。この漏洩電流を検出すれば、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知できる。
【０００９】
本発明の便座装置は、上記のような電気的な短絡が検知されたとき、前記発熱体への電力供給を遮断する前記遮断回路を備えている。例えば、発熱量ゼロに制御された状態で上記のような電気的な短絡が検知された場合には、前記発熱体への電力供給を開始できない状態を設定できる。また、例えば、暖房機能の作動中、すなわち前記発熱体に電力が供給されている状態で上記のような電気的な短絡が検知された場合には、直ちに、前記発熱体への電力供給を遮断できる。
【００１０】
このように、本発明の便座装置によれば、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知でき、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における、便座装置を示す上面図。
【図２】実施例１における、便座の断面構造を示す断面図（Ａ−Ａ線矢視断面）。
【図３】実施例１における、便座の断面構造を示す断面図（Ｂ部拡大断面）。
【図４】実施例１における、便座装置の電気的な構成を示すシステム図。
【図５】実施例１における、短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図６】実施例２における、便座装置の電気的な構成を示すシステム図。
【図７】実施例２における、短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図８】実施例２における、その他の短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図９】実施例２における、その他の短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【図１０】実施例２における、その他の短絡検知回路及び遮断回路を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の便座装置における実施の形態について説明する。
本発明の便座装置としては、使用中であるか否かによらず前記着座面を同様に暖める便座装置であっても良いが、非使用中の前記発熱量がゼロである一方、使用に際して前記着座面を急速に暖める即熱タイプの装置であっても良い。非使用中に発熱量ゼロに制御される便座装置であれば、発熱量ゼロを含めて前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱回路と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知でき、電力供給を遮断できるという本発明の作用効果が特に有効となる。
【００１３】
また、前記発熱体の制御状態によらず前記回路内電圧範囲外の前記基準電圧を前記熱伝導部に印加できることの意味は、上記のような基準電圧が前記熱伝導部に印加される場合が全ての制御状態において発生し得るように構成されていることにある。上記のような基準電圧が前記熱伝導部に常に印加されており、一瞬たりとも例外がないという意味に限定して解釈されるべきではない。各制御状態において、上記のような基準電圧が前記熱伝導部に印加される期間が一部でも存在していれば、本発明のごとく電気的な短絡の検知が可能となる。
【００１４】
また、前記発熱部に対する電力供給方法としては、直流電流を通電する方法や、交流電流を通電する方法等がある。さらに、前記発熱部の発熱量を制御する方法としては、交流電流あるいは直流電流の通電／非通電を周期的に切り換えるデューティー制御や、交流電流あるいは直流電流の電圧を変更する電圧制御などによる方法がある。
また、前記発熱回路としては、通電に応じてジュール熱を発生する電気的な経路よりなる回路や、暖房だけでなく冷却も可能な熱電変換素子を含む回路等がある。
【００１５】
また、前記回路内電圧範囲は、ゼロボルトを含む正の電圧範囲、又はゼロボルトを含む負の電圧範囲であり、前記基準電圧とは正負が異なることが好ましい（請求項２）。この場合には、前記発熱回路内の各位置の電位が、前記熱伝導部の電位に対して正負何れか一方の電位差を呈するようになる。そうすると、上記のような電気的な短絡に起因した前記漏洩電流が、前記発熱回路から前記熱伝導部、あるいは前記熱伝導部から前記発熱回路に向かって一定方向に流れるようになる。前記漏洩電流の流れる方向が予め判っていれば、前記短絡検知回路を比較的簡単に構成できる。簡単な回路構成の前記短絡検知回路によれば、製品コストの上昇を抑制でき低価格の魅力ある商品性を実現できる。
【００１６】
また、前記短絡検知回路は、前記熱伝導部と電気的に並列をなすように前記印加電源部に接続され、該印加電源部から供給された電力で動作することが好ましい（請求項３）。この場合には、前記短絡検知回路の動作電源と前記基準電圧の電源とを共用できるようになり、コスト的にも有利である。
【００１７】
また、前記発熱体は、シート状をなす電気絶縁部の一方の表面に前記発熱回路を設け、他方の表面に前記熱伝導部を設けた面状発熱体であり、前記便座において前記着座面側に配設されていることが好ましい（請求項４）。前記着座面側に前記発熱体を配設すれば、使用に際して前記着座面を急速に暖めることが可能になる。一方、前記着座面が故意に傷つけられたり、たばこの火が押し付けられたりした場合には、その影響が前記発熱体に及ぶおそれが高くなる。そのため、前記発熱体の制御状態によらず、前記発熱部と前記熱伝導部との間の電気的な短絡を検知できるという本発明の作用効果が一層有効となる。
【実施例】
【００１８】
本発明の便座装置の実施例について、以下、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
本例は、着座面１００を暖める機能を備えた便座装置１に関する例である。この内容について、図１〜図５を用いて説明する。
本例の便座装置１は、図１に示すごとく、図示しない洋式の便器本体と組み合わせて使用される装置である。便座装置１は、使用者が腰掛ける際の着座面１００を含む便座１０と、男子小用に際して跳ね上げ可能なように便座１０を回動支持する基部２０と、を含めて構成されている。便座装置１は、基部２０の裏面の取付け部（図示略）を介して便器本体に固定されている。
【００１９】
便座１０は、便器本体の開口形状に対応する開口部１０１を設けた略オーバル形状の部材であり、基部２０側に突出する一対のヒンジ部１０２が設けられている。一対のヒンジ部１０２には、それぞれ、貫通孔（図示略）が穿孔されている。便座１０は、この貫通孔に挿通された軸部材（図示略）を介して基部２０に支持されている。円筒状の軸部材には、発熱体１１の電力線３１等のほか、着座面１００の温度を計測する温度センサ１０３の信号線３２等が挿通配置されている。
【００２０】
便座１０は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図、及び図３のＢ部拡大図のごとく、樹脂製平板状の座裏部材１５の表面に、断面湾曲凸状の座表部材１６を接合してなる。座表部材１６は、樹脂製の枠体１６１の表面に、シート状の断熱材１６２、発熱体１１、着座面１００をなす化粧板１６５等を積層した断面構造を有している。
【００２１】
断熱材１６２は、図１〜図３に示すごとく、フエルトよりなる所定厚さのシート状部材であり、枠体１６１の表面に一体成形されている。
発熱体１１は、電気絶縁部をなすＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の薄膜シート１１０の表裏両面に銅箔パターン１２、１３を設けた面状発熱体である。馬蹄形の発熱体１１は、電気的絶縁性を備えた樹脂製の基材シートの両面に接着層を設けた両面テープ１６３を介して枠体１６１側に接着接合されている。枠体１６１側の銅箔パターン１２は、発熱回路をなす発熱パターン１２であり、反対側の銅箔パターン１３は、発熱パターン１２の熱をムラ少なく着座面１００に伝達するための熱伝導部をなす熱伝導パターン１３である。発熱パターン１２は、ほぼ一定幅の線状パターンが一筆に、交差することなく引き回しされた電気経路であり、その両端には、一対の入力端１２１、１２２が形成されている。熱伝導パターン１３は、発熱パターン１２の形成領域を包含できるよう、薄膜シート１１０のほぼ全面に渡って形成された面状パターンである。
化粧板１６５は、ＰＰ（ポリプロピレン）よりなる樹脂成形品である。この化粧板１６５は、シート状の発熱体１１が接合された枠体１６１の表面に、前記両面テープ１６３と同じ仕様の両面テープ１６４を介して接着接合されている。
【００２２】
基部２０は、図１に示すごとく、制御ユニット（制御部）２１を内蔵しているほか、便座１０側の前面に配設された着座センサ２０２、側面に配設された制御パネル２０１を備えている。着座センサ２０２は、着座した使用者を検知する人感センサである。制御パネル２０１には、主電源をオンオフするためのメインスイッチのほか、着座面１００の目標温度を設定するための温度設定スイッチ等が配置されている。
【００２３】
制御ユニット２１は、図４に示すごとく、発熱体１１に電力を供給する給電部２３と、給電部２３を制御する制御基板２２と、商用電源に対応する電源回路２１１、２１２と、を備えている。給電部２３は、電源回路２１２が出力する直流を交流に変換するインバータ２３１と、交流を２０ボルトの直流に変換する整流平滑回路２３３と、両者間に介設された絶縁式のトランス２３２と、により構成されている。
【００２４】
電源回路２１１は、制御基板２２の電源回路であり、商用電源とは電気的に絶縁された５ボルトの直流を出力する。本例の制御ユニット２１では、電源回路２１１の低電位側の出力端と、給電部２３の高電位側の出力端と、がコモン線３５を介して電気的に接続され、共通電位に設定されている。したがって、本例の便座装置１では、給電部２３により発熱体１１に印加されるヒータ電圧が−２０ボルトとなる。さらに、印加電源部２１３としての機能を兼ねる電源回路２１１の高電位側の出力端が、印加線３３を介して熱伝導パターン１３に接続されている。これにより、熱伝導パターン１３には、主電源が投入されている間、常時、５ボルトの基準電圧が印加される。
【００２５】
制御基板２２は、図４に示すごとく、ＲＯＭ・ＲＡＭなどのメモリや外部信号の入出力用のＩ／Ｏなどを集積したマイコン２２０のほか、発熱パターン１２と熱伝導パターン１３との間の電気的な短絡（以下、発熱体１１の短絡という。）を検知する短絡検知回路２２１、発熱体１１への電力供給を遮断する遮断回路２２２等を含んでいる。制御基板２２には、温度センサ１０３、着座センサ２０２、制御パネル２０１等が接続されている。
【００２６】
マイコン２２０は、着座面１００の目標温度と温度センサ１０３の計測温度との比較に基づいて、給電部２３に対する制御値を決定する。本例の制御値は、インバータ２３１を周期的にオンオフ制御するためのデューティー値（周期に対するオン期間の割合）である。例えば、デューティー値が１であると、インバータ２３１が発振状態に保持され、給電部２３が発熱体１１に印加するヒータ電圧が−２０ボルト一定となる。デューティー値がゼロであると、インバータ２３１の発振が停止されヒータ電圧がゼロボルトとなる。また、デューティー値が０．５等の中間値のときは、１周期のうちの一部の期間でインバータ２３１が発振し、残りの期間でインバータ２３１が発振停止する。そうすると、発熱体１１に対して、−２０ボルトとゼロボルトのヒータ電圧が周期的に繰り返し印加される状態となる。
【００２７】
ヒータ電圧が−２０ボルトのときは、発熱パターン１２内の各位置の電位の分布範囲である回路内電圧範囲が−２０〜ゼロボルトの電圧範囲となる。ヒータ電圧がゼロボルトのときは、発熱パターン１２内の各位置の電位が全てゼロボルトとなり、回路内電圧範囲がゼロボルトの１点となる。一方、本例の便座装置１では、熱伝導パターン１３に常時、５ボルトの基準電圧が印加されている。そのため、発熱量ゼロを含めて発熱体１１の制御状態によらず、熱伝導パターン１３の電位が、発熱パターン１２内の何れの位置の電位よりも高くなり、正の電位差を呈することになる。それ故、発熱体１１の短絡が発生した場合には、短絡箇所によらず、発熱体１１の制御状態によらず、熱伝導パターン１３から発熱パターン１２に向けて流れる漏洩電流が発生する。
【００２８】
短絡検知回路２２１及び遮断回路２２２は、図５のごとく、一体的に構成されている。短絡検知回路２２１は、漏洩電流の検出抵抗４１１と、漏洩電流に応じてクローズ状態に切り替わるトランジスタ４２１及びサイリスタ４３１と、を含む回路である。遮断回路２２２は、マイコン２２０がインバータ２３１を制御するための制御線３４に挿入されたフォトカプラ４４１を含む回路である。
【００２９】
発熱体１１の短絡がない正常な状態であれば、検出抵抗４１１の両端に電位差が生じず、トランジスタ４２１は、エミッタ−コレクタ間が電気的に絶縁されたオープン状態に保持される。抵抗４１２にも電流が流れないので、サイリスタ４３１は、ベース電位が低電位のままとなり、アノード−カソード間が電気的に遮断されたオープン状態に保持される。この状態では、フォトカプラ４４１がクローズ状態に制御され、制御線３４を介してインバータ２３１を制御可能な状態、すなわち発熱体１１に電力供給できる状態となる。
【００３０】
次に、発熱体１１の短絡が発生した場合について説明する。上記のごとく、発熱パターン１２への通電状態によらず、熱伝導パターン１３の電位は、発熱パターン１２内の何れの位置の電位よりも高電位となっている。そのため、発熱体１１の短絡が発生した場合には、その短絡箇所を介して熱伝導パターン１３から発熱パターン１２へ流れ込む漏洩電流が発生する。この漏洩電流は、検出抵抗４１１に接続された印加線３３を経由して発熱パターン１２側へ流れ込む。
【００３１】
検出抵抗４１１の両端に電位差が生じると、ベース電流の発生に応じてトランジスタ４２１がクローズ状態に切り替わる。トランジスタ４２１のコレクタ電流が抵抗４１２に流入すると、サイリスタ４３１のベース電位が高電位となり、サイリスタ４３１がクローズ状態に切り替わる。並列に接続されたフォトカプラ４４１の動作電流が低下し、オープン状態に切り替わって制御線３４が遮断される。制御線３４が遮断されるとインバータ２３１が発振できない状態となり、発熱体１１への電力供給が遮断された状態となる。なお、ここで、サイリスタ４３１のベース電位をマイコン２２０に入力しておくことも良い。マイコン２２０側で発熱体１１の短絡を検知でき、アラームランプ等による報知が可能になる。
【００３２】
以上のように構成された便座装置１では、主電源が投入されている限り、発熱体１１が発熱状態で制御されているか（ヒータ電圧が−２０ボルト又はゼロボルト）、発熱量ゼロで制御されているか（ヒータ電圧がゼロボルト一定）によらず、発熱体１１の短絡を検知可能である。このように、発熱量ゼロを含めて発熱体１１の制御状態によらず発熱体１１の短絡を検知できる本例の便座装置１によれば、ヒューズやブレーカ等の他の安全回路が作動するよりも前に発熱体１１の短絡を検知でき、検知に応じて、直ちに、発熱体１１へ電力が供給されない安全な状態を設定できる。
【００３３】
さらに、本例の便座装置１では、発熱体１１の短絡が生じた場合の漏洩電流の流れが一定方向に定まっている。また、この便座装置１では、発熱体１１の発熱量がゼロであるか発熱状態にあるかに応じて検知方法を切り換えることなく、同じ回路で発熱体１１の短絡を検知可能である。本例では、これらを活用して、電気的に簡単に構成された短絡検知回路２２１による検知を実現している。簡単に構成された短絡検知回路２２１であれば、コスト的に有利であり、製品コストの上昇を抑制できる。
【００３４】
また、本例の便座装置１では、発熱体１１を発熱させるためのヒータ電流が短絡検知回路２２１に流入しないように回路構成されている。それ故、漏洩電流を検出するための検出抵抗４１１の抵抗値を大きく設定しても、発熱体１１の発熱効率に悪影響が及ぶことがない。検出抵抗４１１の抵抗値を大きく設定できれば、例えば、ライターやたばこ等によって着座面１００が焦がされて炭化して生じた１００オーム程度の抵抗値を呈する発熱体１１の短絡にも対応可能である。
【００３５】
以上のように、本例の便座装置１によれば、発熱量ゼロを含めて発熱体１１の制御状態によらず、発熱体１１の短絡を検知できる。さらに、この便座装置１によれば、簡単な構成の短絡検知回路２２１による検知が実現されているので、製品コストの上昇を抑制しながら安全性を高めた魅力ある商品性を実現できる。
【００３６】
なお、本例の便座装置１においては、主電源が投入された際、発熱体１１への電力供給を開始する前に短絡検知回路２２１のみを動作させることも良い。このように制御すれば、発熱体１１への電力供給を開始する前に発熱体１１の短絡を検知でき、トラブルを生じた発熱体１１への電力供給を未然に回避できる。
また、本例は、薄膜シート１１０の表面に形成された銅箔パターン１２よりなる発熱回路を採用した例である。発熱回路としては、薄膜シート１１０の表面に沿って配線された電熱線等による回路であっても良い。さらには、熱伝導部として薄いシート状の銅板を採用すると共に、その表面に沿って絶縁被覆された電熱線等を配線して発熱体１１を構成することもできる。さらに、金属製の化粧板を採用すると共に、その裏面に発熱パターン１２を設けた薄膜シート１１０を貼り合わせても良い。
【００３７】
（実施例２）
実施例１の便座装置を元にして、発熱体１１の動作電圧、及び熱伝導パターン１３の基準電圧の設定を変更した例である。この内容について、図６〜図１０を参照して説明する。
本例の制御ユニット２１では、図６に示すごとく、電源回路２１１の低電位側の出力端と、給電部２３の低電位側の出力端と、が電気的に接続されるようにコモン線３５の配線が変更されている。したがって、本例の便座装置１では、発熱パターン１２に印加されるヒータ電圧が２０ボルトとなる。さらに、本例の制御ユニット２１では、−５ボルトを生成する電源回路２１３（印加電源部）が追加され、この電源回路２１３が出力する−５ボルトが印加線３３を介して熱伝導パターン１３に印加されている。
【００３８】
ヒータ電圧が２０ボルトの場合、発熱パターン１２内の各位置の電位の分布範囲である回路内電圧範囲がゼロ〜２０ボルトとなり、ヒータ電圧がゼロボルトの場合、回路内電圧範囲がゼロボルトの１点となる。一方、熱伝導パターン１３には−５ボルトの基準電圧が印加されている。そのため、熱伝導パターン１３の電位が、発熱パターン１２内の何れの位置よりも低くなり、負の電位差を呈するようになる。発熱体１１の短絡が生じた場合には、短絡した箇所によらず、また、発熱体１１の制御状態によらず、発熱パターン１２から熱伝導パターン１３に向かって流れる漏洩電流が発生する。
【００３９】
本例の短絡検知回路２２１及び遮断回路２２２は、図７のごとく、漏洩電流の検出抵抗４１１、及び正常状態においてオープン状態に保持されるトランジスタ４２１、４２２のほか、実施例１と同様のサイリスタ４３１、フォトカプラ４４１を含む回路である。発熱体１１の短絡による漏洩電流が検出抵抗４１１に流れると、トランジスタ４２１がクローズ状態となり、そのコレクタ電流による抵抗４１２の電位差に応じてトランジスタ４２２もクローズ状態となる。これにより、サイリスタ４３１がクローズ状態に切り替わって、実施例１と同様、制御線３４が遮断され、発熱体１１への電力供給が遮断される。
【００４０】
なお、本例に代えて、図８に示すごとく、−５ボルトで動作する短絡検知回路２２１及び遮断回路２２２を採用することもできる。同図の回路では、漏洩電流の発生に応じて、トランジスタ４２１、４２２がクローズ状態に切り替わる。これにより、サイリスタ４３１がクローズ状態に切り替わり、発熱体１１への電力供給が遮断される。
【００４１】
さらに、図６中の整流平滑回路２３３を省略し、トランス２３２が出力する交流１０ボルト（瞬時値：−１４〜１４ボルト）により発熱体１１を発熱させても良い。この場合には、図９のごとく、熱伝導パターン１３に−１８ボルトを印加するのが良い。発熱パターン１２に印加されるヒータ電圧は、ゼロボルトに維持される発熱量ゼロの制御状態を含め、−１４〜１４ボルトの何れかの電圧値となる。ヒータ電圧が−１４〜１４ボルトの何れかの電圧値の場合、発熱パターン１２の回路内電圧範囲は−１４〜１４ボルトとなる。一方、上記のごとく、熱伝導パターン１３には−１８ボルトの基準電圧が印加されているので、発熱体１１の短絡が生じた場合には、短絡した箇所によらず、発熱体１１の制御状態によらず、発熱パターン１２から熱伝導パターン１３に向かって流れ込む漏洩電流が発生する。この漏洩電流が発生すると、図８の場合と同様に、発熱体１１への電力供給が遮断される。
【００４２】
さらに、図１０に示すごとく、１８ボルトの交流を出力するトランス２３２に中間タップを設けると共に、高電位側の１０ボルトの交流出力（瞬時値：−１４〜１４ボルト）をヒータ電圧として利用し、低電位側の正負反転した交流８ボルト（瞬時値：−１１〜１１ボルト）を全波整流回路２２３を介して熱伝導パターン１３側に印加することも良い。例えば、ヒータ電圧が１４ボルトとなった瞬間では、前記回路内電圧範囲が０〜１４ボルトとなる一方、熱伝導パターン１３側の基準電圧が−１１ボルトとなる。また、例えば、ヒータ電圧が−１４ボルトとなった瞬間では、回路内電圧範囲が−１４〜ゼロボルトとなる一方、熱伝導パターン１３側の基準電圧が１１ボルトとなる。同図の場合では、ヒータ電圧、基準電圧が共にゼロボルトとなる交流のゼロクロスの瞬間を除き、回路内電圧範囲に対して正負が逆転した基準電圧が熱伝導パターン１３側に印加されることになる。これにより、前記ゼロクロスの瞬間を除いて、熱伝導パターン１３側の電位が、発熱パターン１２内の各位置の電位に対して正負何れかの電位差を呈する。
【００４３】
発熱体１１の短絡が生じた場合には、上記の電位差に応じた交流の漏洩電流が発生し、全波整流回路２２３により整流されて検出抵抗４１１に流れ込む。そうすると、フォトカプラ４４２、トランジスタ４２１、サイリスタ４３１がクローズ状態となり、発熱体１１への電力供給が遮断される。なお、発熱量ゼロの制御状態においても検知を可能にするためには、発熱パターン１２の電力線３１にスイッチ回路（図示略）を設けておく必要がある。このスイッチ回路で電力線３１を遮断して発熱量ゼロの制御を実現すれば、発熱量ゼロの制御状態においても熱伝導パターン１３に８ボルトの交流を印加できる。このように構成すれば、発熱量ゼロを含め発熱体１１の制御状態によらず、回路内電圧範囲外の基準電圧を熱伝導パターン１３に印加でき、発熱体１１の短絡を検知できるようになる。
なお、本例のその他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００４４】
以上、実施例１及び２のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００４５】
１…便座装置、１０…便座、１００…着座面、１１…発熱体、１１０…薄膜シート（電気絶縁部）、１２…発熱パターン（発熱回路）、１２１、１２２…入力端、１３…熱伝導パターン（熱伝導部）、１６１…枠体、２０…基部、２１…制御ユニット、２１３…電源回路（印加電源部）、２２…制御基板、２２１…短絡検知回路、２２２…遮断回路、２３…給電部、３１…電力線、３３…印加線、３４…制御線、４１１…検出抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が腰掛ける便座の着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置であって、
供給された電力の少なくとも一部を熱に変換する発熱回路、該発熱回路の熱を前記着座面に伝達するための導電性を備えた熱伝導部、及び前記発熱回路と前記熱伝導部とを電気的に絶縁する電気絶縁部を含み、前記便座に設けられる発熱体と、
前記発熱回路の電気的な経路の両端をなす一対の入力端に電位差を設けて電流を流入させることにより前記発熱回路に電力を供給する給電部と、
前記発熱体の発熱量をゼロを含めた所定範囲内で制御する制御部と、
前記熱伝導部に対して基準電圧を印加する印加電源部と、
前記発熱回路と前記熱伝導部との間の漏洩電流の検出に応じて両者間の電気的な短絡を検知する短絡検知回路と、
前記短絡検知回路が電気的な短絡を検知したときに前記発熱回路への電力供給を遮断する遮断回路と、を備え、
前記印加電源部は、前記一対の入力端のうちの一方から他方に至る前記発熱回路内の各位置の電位が分布する範囲である回路内電圧範囲の最小値に満たない基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧を、前記制御部による前記発熱体の制御状態によらず前記熱伝導部に印加できるように構成されていることを特徴とする便座装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回路内電圧範囲は、ゼロボルトを含む正の電圧範囲、又はゼロボルトを含む負の電圧範囲であり、前記基準電圧とは正負が異なることを特徴とする便座装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記短絡検知回路は、前記熱伝導部と電気的に並列をなすように前記印加電源部に接続され、該印加電源部から供給された電力で動作することを特徴とする便座装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、前記発熱体は、シート状をなす電気絶縁部の一方の表面に前記発熱回路を設け、他方の表面に前記熱伝導部を設けた面状発熱体であり、前記便座において前記着座面側に配設されていることを特徴とする便座装置。
【請求項１】
使用者が腰掛ける便座の着座面を暖める暖房機能を備えた便座装置であって、
供給された電力の少なくとも一部を熱に変換する発熱回路、該発熱回路の熱を前記着座面に伝達するための導電性を備えた熱伝導部、及び前記発熱回路と前記熱伝導部とを電気的に絶縁する電気絶縁部を含み、前記便座に設けられる発熱体と、
前記発熱回路の電気的な経路の両端をなす一対の入力端に電位差を設けて電流を流入させることにより前記発熱回路に電力を供給する給電部と、
前記発熱体の発熱量をゼロを含めた所定範囲内で制御する制御部と、
前記熱伝導部に対して基準電圧を印加する印加電源部と、
前記発熱回路と前記熱伝導部との間の漏洩電流の検出に応じて両者間の電気的な短絡を検知する短絡検知回路と、
前記短絡検知回路が電気的な短絡を検知したときに前記発熱回路への電力供給を遮断する遮断回路と、を備え、
前記印加電源部は、前記一対の入力端のうちの一方から他方に至る前記発熱回路内の各位置の電位が分布する範囲である回路内電圧範囲の最小値に満たない基準電圧、あるいは最大値を超える基準電圧を、前記制御部による前記発熱体の制御状態によらず前記熱伝導部に印加できるように構成されていることを特徴とする便座装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回路内電圧範囲は、ゼロボルトを含む正の電圧範囲、又はゼロボルトを含む負の電圧範囲であり、前記基準電圧とは正負が異なることを特徴とする便座装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記短絡検知回路は、前記熱伝導部と電気的に並列をなすように前記印加電源部に接続され、該印加電源部から供給された電力で動作することを特徴とする便座装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、前記発熱体は、シート状をなす電気絶縁部の一方の表面に前記発熱回路を設け、他方の表面に前記熱伝導部を設けた面状発熱体であり、前記便座において前記着座面側に配設されていることを特徴とする便座装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４５１９７（Ｐ２０１２−４５１９７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０６０５（Ｐ２０１０−１９０６０５）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
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