暖房便座装置
【課題】クッション部を有する便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる、あるいは省エネルギー化を図ることができる暖房便座装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ヒータと、前記ヒータと着座面との間に設けられたクッション部と、前記着座面の近傍の温度を検知する第１の温度検知手段と、を有する便座と、前記第１の温度検知手段の検知温度を設定された目標温度に向けて上昇させるように前記ヒータに通電する第１の加熱動作を実行し、前記通電に対応した前記第１の温度検知手段の検知温度の上昇率に基づいて前記ヒータに通電することにより前記第１の温度検知手段の検知温度を前記目標温度に接近させる第２の加熱動作を実行する制御部と、を備えたことを特徴とする暖房便座装置が提供される。
【解決手段】ヒータと、前記ヒータと着座面との間に設けられたクッション部と、前記着座面の近傍の温度を検知する第１の温度検知手段と、を有する便座と、前記第１の温度検知手段の検知温度を設定された目標温度に向けて上昇させるように前記ヒータに通電する第１の加熱動作を実行し、前記通電に対応した前記第１の温度検知手段の検知温度の上昇率に基づいて前記ヒータに通電することにより前記第１の温度検知手段の検知温度を前記目標温度に接近させる第２の加熱動作を実行する制御部と、を備えたことを特徴とする暖房便座装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、暖房便座装置に関し、具体的には便器に設けられる便座を暖めることができる暖房便座装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、便座の座面は、ＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）等の樹脂で製造されている。そのため、使用者が便座に座ったときに、硬い座り心地を与えている。また一方、冬場などの気温の低いときに冷えた便座に座ると、冷感を感じる。そこで、着座時の衝撃を吸収し、かつ着座状態の座り心地がよく、かつ長時間の着座の際においても人体への影響度が小さい便座を有し、かつ便座表面から人体の皮膚を温める際に無駄な熱損失が少なく、快適でエネルギー効率のよい便座装置がある（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、弾性体層（クッション部）は、一般的に熱抵抗が大きいため、ヒータの熱が着座面に伝わるまでに長い時間がかかる。つまり、ヒータの温度が変化してから着座面の温度が変化するまでに長い時間がかかる。そのため、着座面の温度を目標温度にするために、その着座面の温度を検知しながらヒータの通電量（加熱量）を制御すると、着座面の温度がオーバーシュートしてしまうおそれがある。そうすると、便座の快適性を損なったり、電力を無駄に消費するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、クッション部を有する便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる、あるいは省エネルギー化を図ることができる暖房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】
【０００６】
第１の発明は、ヒータと、前記ヒータと着座面との間に設けられたクッション部と、前記着座面の近傍の温度を検知する第１の温度検知手段と、を有する便座と、前記第１の温度検知手段の検知温度を設定された目標温度に向けて上昇させるように前記ヒータに通電する第１の加熱動作を実行し、前記通電に対応した前記第１の温度検知手段の検知温度の上昇率に基づいて前記ヒータに通電することにより前記第１の温度検知手段の検知温度を前記目標温度に接近させる第２の加熱動作を実行する制御部と、を備えたことを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、着座面の温度をオーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達させることができる。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置の省エネルギー化を図ることができる。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記第２の加熱動作において、前記検知温度の前記上昇率に基づいて、前記検知温度を前記目標温度に接近させるヒータの通電量を決定し、前記決定した通電量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、第２の加熱動作において、ヒータへの通電量をより的確に決定し、着座面の温度をオーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達させることができる。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、前記第２の加熱動作を実行した後、前記第１の温度検知手段の検知温度が前記目標温度に維持されるように前記ヒータに通電する第３の加熱動作を実行することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、着座面の温度を設定された目標温度に維持することができるため、使用者は、いつ便座に着座しても快適感を得ることができる。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記便座は、前記ヒータの近傍の温度を検知する第２の温度検知手段をさらに有し、前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第２の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、現在のヒータ近傍の温度と、設定された目標温度と、により第１の加熱動作の加熱量を決定するため、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第１の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、現在の着座面の温度と、設定された目標温度と、により第１の加熱動作の加熱量を決定するため、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、クッション部を有する便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる、あるいは省エネルギー化を図ることができる暖房便座装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる暖房便座装置を備えたトイレ装置を例示する斜視模式図である。
【図２】本実施形態の便座の断面を表す断面模式図である。
【図３】ヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図４】ヒータへの供給電力と、ヒータおよび着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図５】本実施形態の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図６】本実施形態の他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図７】本実施形態のさらに他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図８】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を例示するフローチャートである。
【図９】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる暖房便座装置を備えたトイレ装置を例示する斜視模式図である。
また、図２は、本実施形態の便座の断面を表す断面模式図である。
なお、図２は、図１に表したＡ−Ａ断面図に相当する。
【００１４】
図１に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器（以下説明の便宜上、単に「便器」と称する）８００と、その上に設けられた暖房便座装置１００と、を備える。暖房便座装置１００は、暖房便座機能部４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、暖房便座機能部４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。
【００１５】
便座２００は、図２に表したように、ヒータ２１０を内蔵する。このヒータ２１０は、通電されて発熱することにより、便座２００を暖めることができる。つまり、ヒータ２１０は、便座の表面（着座面）に伝えられる熱を発生する。なお、図１に表した便座２００では、１本のヒータ２１０が往復するように設置されているが、ヒータ２１０の設置形態や設置数はこれだけに限定されず、例えば２本以上の複数のヒータ２１０が設置されていてもよい。
【００１６】
ヒータ２１０としては、いわゆる「チュービングヒータ」や、「シースヒータ」、「ハロゲンヒータ」、「カーボンヒータ」などを用いることができる。また、ヒータ２１０の形状は、ワイヤ状やシート状やメッシュ状などのいずれであってもよい。
【００１７】
また、便座２００は、基材２３０と、弾力性（クッション性）を有するクッション部２４０と、クッション部２４０の上面や側面を覆う表面部２５０と、ヒータ２１０の上に隣接して設けられた熱伝導体２６０と、基材２３０の内部に設けられた断熱材２２０と、を有する。基材２３０は、上板２３１と底板２３３とを有する。但し、基材２３０は、一体的に形成されていてもよい。また、表面部２５０の表面は、着座面として機能する。
【００１８】
基材２３０は、例えばＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）等の樹脂から形成されている。熱伝導体２６０としては、例えばアルミシートやカーボンシートなどが挙げられる。クッション部２４０は、基材２３０よりも柔らかい材料により形成され、使用者が便座２００に着座すると、その体重に応じて変形して体重を分散させる。クッション部２４０は、基材２３０の上に設けられクッション性を有するため、使用者が便座２００に座ったときの座り心地を向上させることができる。また、断熱材２２０は、便座２００の下への放熱を抑制できる。
【００１９】
また、便座２００は、第１の温度検知手段２７１と、第２の温度検知手段２７２と、を内蔵する。第１の温度検知手段２７１は、例えば表面部２５０の近傍に設けられ、着座面の近傍の温度を検知できる。一方、第２の温度検知手段２７２は、例えばヒータ２１０の近傍に設けられ、ヒータ２１０近傍の温度を検知できる。
なお、第１の温度検知手段２７１は、相対的にみて着座面の近くに配置され、一方、第２の温度検知手段２７２は、相対的にみてヒータ２１０の近くに配置されていればよい。つまり、着座面からみたときに、第２の温度検知手段２７２よりも第１の温度検知手段２７１のほうが近くに配置され、一方、ヒータ２１０からみたときには、第１の温度検知手段２７１よりも第２の温度検知手段２７２のほうが近くに配置されていればよい。
あるいは、第１の温度検知手段２７１の検知温度は、ヒータ２１０の温度よりも着座面の温度に近く、一方、第２の温度検知手段２７２の検知温度は、着座面の温度よりもヒータ２１０の温度に近いように、第１及び第２の温度検知手段２７１、２７２を配置すればよい。
【００２０】
暖房便座機能部４００は、第１および第２の温度検知手段２７１、２７２の少なくともいずれかからの検知信号に基づいてヒータ２１０の通電量（加熱量）を制御する制御部４１０を有する。また、暖房便座機能部４００は、便座２００への使用者の着座を検知する着座検知センサ４２０と、トイレ室への使用者の入室を検知する入室検知センサ４３０と、便蓋３００が閉止したことを検知する便蓋開閉検知センサ４５０と、を有する。
【００２１】
着座検知センサ４２０および入室検知センサ４３０としては、例えば、焦電センサや、測距センサなどの赤外線投光式のセンサ、超音波センサ、またはドップラーセンサなどのマイクロ波センサなどを用いることができる。また、便蓋開閉検知センサ４５０としては、例えば、ホールＩＣまたはマイクロスイッチなどを用いることができる。そのため、便蓋開閉検知センサ４５０は、暖房便座機能部４００に内蔵されていることに限定されず、便蓋３００のヒンジ部や暖房便座機能部４００の外部に設けられていてもよい。つまり、便蓋開閉検知センサ４５０は、便蓋３００が閉止したことを検知できればよい。これは、着座検知センサ４２０および入室検知センサ４３０についても同様であり、着座検知センサ４２０および入室検知センサ４３０は、暖房便座機能部４００に内蔵されていることに限定されない。
【００２２】
図１に表したトイレ装置では、暖房便座機能部４００の上面に凹設部４４１が形成され、この凹設部４４１に一部が埋め込まれるように入室検知センサ４３０が設けられている。入室検知センサ４３０は、便蓋３００が閉じた状態では、その基部付近に設けられた透過窓３１０を介して使用者の入室を検知する。
【００２３】
また、暖房便座機能部４００は、衛生洗浄装置としての機能部を併設してもよい。すなわち、暖房便座機能部４００は、便座２００に座った使用者の「おしり」などに向けて水を噴出する図示しない吐水ノズルを有する衛生洗浄機能部などを適宜備えてもよい。なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。
【００２４】
またさらに、暖房便座機能部４００には、便座２００に座った使用者の「おしり」などに向けて温風を吹き付けて乾燥させる「温風乾燥機能」や「脱臭ユニット」や「室内暖房ユニット」などの各種の機構が適宜設けられていてもよい。この際、暖房便座機能部４００の側面には、脱臭ユニットからの排気口４４３及び室内暖房ユニットからの排出口４４５が適宜設けられる。ただし、本発明においては、衛生洗浄機能部やその他の付加機能部は必ずしも設けなくてもよい。
【００２５】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の概要について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図３は、ヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
なお、図３に表したグラフ図において、分岐後の太い実線は本実施形態の着座面の温度を表しており、分岐後の太い破線は本実施形態のヒータの温度を表している。一方、分岐後の細い実線は比較例の着座面の温度を表しており、分岐後の細い破線は比較例のヒータの温度を表している。
本実施形態にかかる暖房便座装置１００において、制御部４１０は、まず、便座２００の着座面の温度を設定された目標温度に到達させるようにヒータ２１０に通電し加熱させる（第１の加熱動作）。より具体的には、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検知された着座面の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する。なお、制御部４１０は、第２の温度検知手段２７２により検知されたヒータ２１０近傍の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ２に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に通電してもよい。これによれば、着座面の温度が設定された目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００２７】
続いて、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるヒータの総通電量（総加熱量）を算出する。そして、制御部４１０は、算出した総加熱量に基づいて、ヒータ２１０に通電する（第２の加熱動作）。この第２の加熱動作の具体例については、後に詳述する。
【００２８】
なお、本願明細書において、「温度の上昇率」とは、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、着座面の温度が所定温度上昇したときの温度変化率をいうものとする。あるいは、「温度の上昇率」とは、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間をいうものとする。あるいは、「温度の上昇率」とは、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度をいうものとする。
【００２９】
これによれば、図３に表した太い実線のように、着座面の温度は、オーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達する。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。
【００３０】
これに対して、制御部４１０が、第１の温度検知手段２７１により検知された着座面の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御する場合には、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間は、図３に表した細い実線のように、より長くなる。これは、弾力性を有するクッション部２４０の熱抵抗は、一般的に大きく、ヒータの熱が着座面に伝わるまでに長い時間がかかるためである。つまり、着座面の温度には、より大きな応答遅れがある。
【００３１】
続いて、制御部４１０は、第２の加熱動作において算出した総加熱量に基づいて通電を行った後に、着座面の温度を設定された目標温度に維持するようにヒータ２１０に通電し加熱させる（第３の加熱動作）。このときの加熱量は、トイレ室内の外気温度や、便蓋３００の開閉状態や、使用者の便座２００への着座状態などに応じて決定される。これによれば、着座面の温度を目標温度に維持することができるため、使用者は、いつ便座に着座しても快適感を得ることができる。なお、制御部４１０は、これらの状態に応じた加熱量をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第３の加熱動作における加熱量を決定してもよい。以下、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の動作について、図面を参照しつつさらに説明する。
【００３２】
図４は、ヒータへの供給電力と、ヒータおよび着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
本実施形態の制御部４１０は、図３に関して前述したように、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量（図４に表した斜線領域）を算出する。より具体的には、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率がより小さい場合には、着座面の温度を目標温度により早く到達させるように、より大きな総加熱量を設定する。一方、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率がより大きい場合には、着座面の温度をオーバーシュートさせないように、より小さな総加熱量を設定する。
【００３３】
ここで、着座面の温度の上昇率は、便蓋３００の開閉状態により変化する。より具体的には、便蓋３００が開放しているときには、便座２００の表面は、外気に露出される。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより大きく、着座面の温度の上昇率はより小さい。一方、便蓋３００が閉止しているときには、便座２００の表面は、便蓋３００に覆われる。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより小さく、着座面の温度の上昇率はより大きい。なお、便蓋３００の開閉状態については、便蓋開閉検知センサ４５０により検知することができる。
【００３４】
あるいは、着座面の温度の上昇率は、使用者の便座２００への着座状態により変化する。より具体的には、使用者が便座２００に着座していないときには、便座２００の表面は、外気に露出される。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより大きく、着座面の温度の上昇率はより小さい。一方、使用者が便座２００に着座しているときには、便座２００の表面は、人体に接触している。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより小さく、着座面の温度の上昇率はより大きい。なお、使用者の便座２００への着座状態については、着座検知センサ４２０により検知することができる。
【００３５】
あるいは、着座面の温度の上昇率は、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量を算出する前の加熱状態により変化する。このような加熱状態については、制御部４１０に記憶された通電履歴を参照することにより検索できる。あるいは、着座面の温度の上昇率は、経年劣化によるクッション部２４０の潰れ状態により変化する。これは、クッション部２４０が潰れると、ヒータ２１０と着座面との距離が小さくなり、クッション部２４０の密度が上がる（例えば、クッション部２４０が発泡性樹脂の場合には、クッション部２４０が潰れると気泡が潰れて発泡密度が小さくなる）ため、クッション部２４０の熱抵抗が小さくなり、ヒータ２１０からの熱が伝導し易くなるためである。
【００３６】
このように、着座面の温度の上昇率は、便座２００や便蓋３００の使用状態などにより変化する。そのため、便座２００の着座面の温度をいわゆるＰＩＤ制御（Proportinal Control-Integral Control-Differential Control ）により制御する場合であっても、時定数が変化するため、比例要素や微分要素における定数（フィードバックゲイン）は、時定数の変化に応じて変化する。制御部４１０が、このような時定数の変化に応じた定数（フィードバックゲイン）をテーブルとして保存しておくとしても、便座２００や便蓋３００の使用状態などによる影響をより正確に判断することは困難な場合がある。つまり、便座２００や便蓋３００の使用状態などに応じた時定数のパターンは、多く存在し、その時定数のパターンをより正確に判断し保存しておくことは困難な場合がある。また、テーブルとして保存しておくデータ量が大きくなり、大がかりになる場合がある。
【００３７】
これに対して、本実施形態の制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量を算出する。つまり、着座面の温度の上昇率は、便座２００や便蓋３００の使用状態などによる影響を受けた結果として変化するため、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率に応じてヒータの総加熱量を算出することにより、その総加熱量をより正確に、より早く算出できる。
【００３８】
これによれば、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、着座面の温度を目標温度に到達させるまでの時間を短縮できる。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。なお、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率と、第２の加熱動作における総加熱量と、の関係をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第２の加熱動作における総加熱量を決定することができる。
【００３９】
次に、本実施形態の比較例について、図面を参照しつつ説明する。
図５は、本実施形態の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
また、図６は、本実施形態の他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
また、図７は、本実施形態のさらに他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【００４０】
制御部４１０が、第２の温度検知手段２７２により検知されたヒータ２１０近傍の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ２に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御する場合には、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間は、図５に表したように、より長くなる。あるいは、着座面の温度が目標温度に到達できない場合がある。これは、弾力性を有するクッション部２４０の熱抵抗は、一般的に大きく、ヒータの熱が着座面に伝わるまでに長い時間がかかるためである。つまり、着座面の温度には、より大きな応答遅れがある。これによれば、暖房便座装置の省エネルギー化を図ることが困難な場合がある。
【００４１】
そこで、着座面の温度が目標温度により早く到達できるように、制御部４１０が、第１の温度検知手段２７１により検知された着座面の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御すると、図６に表したように、オーバーシュート（図６に表した斜線領域）が生ずるおそれがある。つまり、制御部４１０は、着座面の温度が目標温度に到達したことを検知してヒータ２１０の通電量を低減させても、着座面の温度には、より大きな応答遅れがあるため、着座面の温度が目標温度よりも高くなるおそれがある。
【００４２】
一方、制御部４１０は、着座面の温度が目標温度に低下したことを検知してヒータ２１０の通電量を増加させても、着座面の温度には、より大きな応答遅れがあるため、アンダーシュート（図６に表した点領域）が生ずるおそれがある。このように、本比較例によれば、オーバーシュートやアンダーシュートが生ずるおそれがあり、着座面の温度が安定するまでに時間がかかるおそれがある。そうすると、暖房便座装置の省エネルギー化を図ることが困難となる。
【００４３】
また、ヒータ２１０と着座面との間の熱抵抗がより小さい場合、すなわち例えばクッション部２４０が設けられていない場合には、図７に表したように、ヒータ２１０の温度と、着座面の温度と、の間には追従性の良い比例関係がある。そのため、制御部４１０は、第２の温度検知手段２７２により検知されたヒータ２１０近傍の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ２に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御することにより、着座面の温度をより早く、より安定的に目標温度に到達できる。
【００４４】
しかしながら、本比較例では、クッション部２４０が設けられていないため、使用者が便座に座ったときに、硬い座り心地を与える場合がある。そのため、着座状態の座り心地があまりよくなく、使用者は、長時間に亘って着座していると苦痛を感ずる場合がある。
【００４５】
図５〜図７に表した比較例に対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００では、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるヒータの総加熱量を算出する。そして、制御部４１０は、算出した総加熱量に基づいて、ヒータ２１０に通電する（第２の加熱動作）。そのため、着座面の温度は、オーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達する。したがって、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。また、便座２００には弾力性を有するクッション部２４０が設けられているため、使用者が便座２００に座ったときの座り心地を向上させることができる。
【００４６】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図８は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を例示するフローチャートである。
【００４７】
制御部４１０は、まず、タイマーを初期化し（ステップＳ１０１）、着座面の温度の設定があるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。着座面の温度の設定がある場合には（ステップＳ１０３：Ｙ）、制御部４１０は、着座面およびヒータ２１０近傍の温度を測定する（ステップＳ１０５）。なお、着座面の温度については、第１の温度検知手段２７１により検知することができ、ヒータ２１０近傍の温度については、第２の温度検知手段２７２により検知することができる。一方、着座面の温度の設定がない場合には（ステップＳ１０３：Ｎ）、制御部４１０は、ヒータ２１０を「ＯＦＦ」にする（ステップＳ１０７）。
【００４８】
続いて、制御部４１０は、着座面の温度と、設定された目標温度と、の間に温度差ΔＴ１があるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。温度差ΔＴ１がある場合には（ステップＳ１０９：Ｙ）、制御部４１０は、その温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する（ステップＳ１１１）（第１の加熱動作）。一方、温度差ΔＴ１がない場合には（ステップＳ１０９：Ｎ）、制御部４１０は、着座面の温度が現状温度（設定された目標温度）に維持されるようにヒータ２１０には追加の通電を行わない（ステップＳ１１３）。
【００４９】
続いて、制御部４１０は、着座面の温度が所定温度ΔＴ３（例えば、ここでは０．５℃）上昇したか否かを判断する（ステップＳ１１５）。着座面の温度が所定温度ΔＴ３上昇した場合には（ステップＳ１１５：Ｙ）、制御部４１０は、ステップＳ１１１を開始してから着座面の温度が所定温度ΔＴ３上昇するまでの時間ｔ１と、所定温度ΔＴ３と、により温度の上昇率（０．５℃／ｔ１）を算出する（ステップＳ１１７）。つまり、本具体例の制御部４１０は、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間により、温度の上昇率を算出する。そして、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率（０．５℃／ｔ１）に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるヒータの総加熱量（第２の加熱量）を算出し、その総加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する（ステップＳ１１７）（第２の加熱動作）。
【００５０】
なお、制御部４１０は、温度上昇率と、ステップＳ１１７において設定する総加熱量（第２の加熱量）と、の関係をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第２の加熱量を決定できる。続いて、制御部４１０は、第２の加熱量に基づいて通電を行った後に、着座面の温度を設定された目標温度に維持するようにヒータ２１０に通電し加熱させる（ステップＳ１１９）（第３の加熱動作）。そして、制御部４１０は、ステップＳ１０９に戻り、前述した動作を行う。
【００５１】
本具体例によれば、制御部４１０は、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間により温度の上昇率を算出するため、温度の上昇率の相違をより確実に識別できる。つまり、ステップＳ１１５における所定温度ΔＴ３をより大きく設定すると、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間は、便座２００や便蓋３００の使用状態などに応じてより大きく相違する。そのため、ステップＳ１１５における所定温度ΔＴ３を適宜設定することにより、着座面の温度の上昇率の相違をより顕著にすることができる。したがって、制御部４１０は、ステップＳ１１５における所定温度ΔＴ３を適宜設定することにより、温度の上昇率の相違をより確実に識別できる。
【００５２】
これによれば、本具体例の暖房便座装置は、着座面の温度をより確実にオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる。また、その他の効果についても、図３に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
図９は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
本具体例においては、着座面の温度の上昇率の算出方法が、図８に関して前述した具体例とは異なる。本具体例の制御部４１０は、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度により、温度の上昇率を算出する。そのため、ステップＳ２０１、ステップＳ２０３、ステップＳ２０５、ステップＳ２０７、ステップＳ２０９、およびステップＳ２１３の動作は、図８に表したステップＳ１０１、ステップＳ１０３、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７、ステップＳ１０９、およびステップＳ１１３の動作とそれぞれ同様である。
【００５４】
続いて、温度差ΔＴ１がある場合には（ステップＳ２０９：Ｙ）、制御部４１０は、その温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に所定時間ｔ２だけ通電する（ステップＳ２１１）（第１の加熱動作）。続いて、制御部４１０は、着座面の上昇温度ΔＴ４が所定温度（例えば、ここでは０．１℃）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１５）。これは、着座面の上昇温度ΔＴ４がある程度大きくなければ、着座面の温度の上昇率を算出することが困難なためである。
【００５５】
着座面の上昇温度ΔＴ４が所定温度以上である場合には（ステップＳ２１５：Ｙ）、制御部４１０は、ステップＳ２１１を開始してからの経過時間（所定時間）ｔ２と、その所定時間ｔ２の間における上昇温度ΔＴ４と、により温度の上昇率（ΔＴ４／ｔ２）を算出する（ステップＳ２１７）。つまり、本具体例においては、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度により、温度の上昇率を算出している。
【００５６】
そして、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率（ΔＴ４／ｔ２）に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量（第２の加熱量）を算出し、その総加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する（ステップＳ２１７）（第２の加熱動作）。なお、図８に関して前述した具体例と同様に、制御部４１０は、温度上昇率と、ステップＳ２１７において設定する総加熱量（第２の加熱量）と、の関係をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第２の加熱量を決定できる。
【００５７】
続いて、制御部４１０は、第２の加熱量に基づいて通電を行った後に、着座面の温度を設定された目標温度に維持するようにヒータ２１０に通電し加熱させる（ステップＳ２１９）（第３の加熱動作）。そして、制御部４１０は、ステップＳ２０９に戻り、前述した動作を行う。
【００５８】
本具体例によれば、制御部４１０は、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度により温度の上昇率を算出するため、所定時間ｔ２を適宜設定することにより温度の上昇率をより早く算出できる。そのため、本具体例の暖房便座装置は、着座面の温度をオーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達させることができる。また、その他の効果についても、図３に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量を算出する。そして、制御部４１０は、算出した総加熱量に基づいて、ヒータ２１０に通電する。これによれば、着座面の温度は、オーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達する。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、便座２００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや第１および第２の温度検知手段２７１、２７２の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。すなわち、例えば、第１の温度検知手段２７１の設置位置は、表面部２５０の近傍に限定されず、着座面の温度と略同温になる位置、つまり擬似的な着座面の位置であってもよい。これによっても、第１の温度検知手段２７１は、着座面の温度を擬似的に検知（推定）できる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６１】
１００ 暖房便座装置、 ２００ 便座、 ２１０ ヒータ、 ２２０ 断熱材、 ２３０ 基材、 ２３１ 上板、 ２３３ 底板、 ２４０ クッション部、 ２５０ 表面部、 ２６０ 熱伝導体、 ２７１ 第１の温度検知手段、 ２７２ 第２の温度検知手段、 ３００ 便蓋、 ３１０ 透過窓、 ４００ 暖房便座機能部、 ４１０ 制御部、 ４２０ 着座検知センサ、 ４３０ 入室検知センサ、 ４４１ 凹設部、 ４４３ 排気口、 ４４５ 排出口、 ４５０ 便蓋開閉検知センサ、 ８００ 洋式腰掛便器、
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、暖房便座装置に関し、具体的には便器に設けられる便座を暖めることができる暖房便座装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、便座の座面は、ＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）等の樹脂で製造されている。そのため、使用者が便座に座ったときに、硬い座り心地を与えている。また一方、冬場などの気温の低いときに冷えた便座に座ると、冷感を感じる。そこで、着座時の衝撃を吸収し、かつ着座状態の座り心地がよく、かつ長時間の着座の際においても人体への影響度が小さい便座を有し、かつ便座表面から人体の皮膚を温める際に無駄な熱損失が少なく、快適でエネルギー効率のよい便座装置がある（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、弾性体層（クッション部）は、一般的に熱抵抗が大きいため、ヒータの熱が着座面に伝わるまでに長い時間がかかる。つまり、ヒータの温度が変化してから着座面の温度が変化するまでに長い時間がかかる。そのため、着座面の温度を目標温度にするために、その着座面の温度を検知しながらヒータの通電量（加熱量）を制御すると、着座面の温度がオーバーシュートしてしまうおそれがある。そうすると、便座の快適性を損なったり、電力を無駄に消費するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、クッション部を有する便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる、あるいは省エネルギー化を図ることができる暖房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】
【０００６】
第１の発明は、ヒータと、前記ヒータと着座面との間に設けられたクッション部と、前記着座面の近傍の温度を検知する第１の温度検知手段と、を有する便座と、前記第１の温度検知手段の検知温度を設定された目標温度に向けて上昇させるように前記ヒータに通電する第１の加熱動作を実行し、前記通電に対応した前記第１の温度検知手段の検知温度の上昇率に基づいて前記ヒータに通電することにより前記第１の温度検知手段の検知温度を前記目標温度に接近させる第２の加熱動作を実行する制御部と、を備えたことを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、着座面の温度をオーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達させることができる。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置の省エネルギー化を図ることができる。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記第２の加熱動作において、前記検知温度の前記上昇率に基づいて、前記検知温度を前記目標温度に接近させるヒータの通電量を決定し、前記決定した通電量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、第２の加熱動作において、ヒータへの通電量をより的確に決定し、着座面の温度をオーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達させることができる。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、前記第２の加熱動作を実行した後、前記第１の温度検知手段の検知温度が前記目標温度に維持されるように前記ヒータに通電する第３の加熱動作を実行することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、着座面の温度を設定された目標温度に維持することができるため、使用者は、いつ便座に着座しても快適感を得ることができる。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記便座は、前記ヒータの近傍の温度を検知する第２の温度検知手段をさらに有し、前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第２の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、現在のヒータ近傍の温度と、設定された目標温度と、により第１の加熱動作の加熱量を決定するため、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第１の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする暖房便座装置である。
この暖房便座装置によれば、現在の着座面の温度と、設定された目標温度と、により第１の加熱動作の加熱量を決定するため、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、クッション部を有する便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる、あるいは省エネルギー化を図ることができる暖房便座装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる暖房便座装置を備えたトイレ装置を例示する斜視模式図である。
【図２】本実施形態の便座の断面を表す断面模式図である。
【図３】ヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図４】ヒータへの供給電力と、ヒータおよび着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図５】本実施形態の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図６】本実施形態の他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図７】本実施形態のさらに他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図８】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を例示するフローチャートである。
【図９】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる暖房便座装置を備えたトイレ装置を例示する斜視模式図である。
また、図２は、本実施形態の便座の断面を表す断面模式図である。
なお、図２は、図１に表したＡ−Ａ断面図に相当する。
【００１４】
図１に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器（以下説明の便宜上、単に「便器」と称する）８００と、その上に設けられた暖房便座装置１００と、を備える。暖房便座装置１００は、暖房便座機能部４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、暖房便座機能部４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。
【００１５】
便座２００は、図２に表したように、ヒータ２１０を内蔵する。このヒータ２１０は、通電されて発熱することにより、便座２００を暖めることができる。つまり、ヒータ２１０は、便座の表面（着座面）に伝えられる熱を発生する。なお、図１に表した便座２００では、１本のヒータ２１０が往復するように設置されているが、ヒータ２１０の設置形態や設置数はこれだけに限定されず、例えば２本以上の複数のヒータ２１０が設置されていてもよい。
【００１６】
ヒータ２１０としては、いわゆる「チュービングヒータ」や、「シースヒータ」、「ハロゲンヒータ」、「カーボンヒータ」などを用いることができる。また、ヒータ２１０の形状は、ワイヤ状やシート状やメッシュ状などのいずれであってもよい。
【００１７】
また、便座２００は、基材２３０と、弾力性（クッション性）を有するクッション部２４０と、クッション部２４０の上面や側面を覆う表面部２５０と、ヒータ２１０の上に隣接して設けられた熱伝導体２６０と、基材２３０の内部に設けられた断熱材２２０と、を有する。基材２３０は、上板２３１と底板２３３とを有する。但し、基材２３０は、一体的に形成されていてもよい。また、表面部２５０の表面は、着座面として機能する。
【００１８】
基材２３０は、例えばＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）等の樹脂から形成されている。熱伝導体２６０としては、例えばアルミシートやカーボンシートなどが挙げられる。クッション部２４０は、基材２３０よりも柔らかい材料により形成され、使用者が便座２００に着座すると、その体重に応じて変形して体重を分散させる。クッション部２４０は、基材２３０の上に設けられクッション性を有するため、使用者が便座２００に座ったときの座り心地を向上させることができる。また、断熱材２２０は、便座２００の下への放熱を抑制できる。
【００１９】
また、便座２００は、第１の温度検知手段２７１と、第２の温度検知手段２７２と、を内蔵する。第１の温度検知手段２７１は、例えば表面部２５０の近傍に設けられ、着座面の近傍の温度を検知できる。一方、第２の温度検知手段２７２は、例えばヒータ２１０の近傍に設けられ、ヒータ２１０近傍の温度を検知できる。
なお、第１の温度検知手段２７１は、相対的にみて着座面の近くに配置され、一方、第２の温度検知手段２７２は、相対的にみてヒータ２１０の近くに配置されていればよい。つまり、着座面からみたときに、第２の温度検知手段２７２よりも第１の温度検知手段２７１のほうが近くに配置され、一方、ヒータ２１０からみたときには、第１の温度検知手段２７１よりも第２の温度検知手段２７２のほうが近くに配置されていればよい。
あるいは、第１の温度検知手段２７１の検知温度は、ヒータ２１０の温度よりも着座面の温度に近く、一方、第２の温度検知手段２７２の検知温度は、着座面の温度よりもヒータ２１０の温度に近いように、第１及び第２の温度検知手段２７１、２７２を配置すればよい。
【００２０】
暖房便座機能部４００は、第１および第２の温度検知手段２７１、２７２の少なくともいずれかからの検知信号に基づいてヒータ２１０の通電量（加熱量）を制御する制御部４１０を有する。また、暖房便座機能部４００は、便座２００への使用者の着座を検知する着座検知センサ４２０と、トイレ室への使用者の入室を検知する入室検知センサ４３０と、便蓋３００が閉止したことを検知する便蓋開閉検知センサ４５０と、を有する。
【００２１】
着座検知センサ４２０および入室検知センサ４３０としては、例えば、焦電センサや、測距センサなどの赤外線投光式のセンサ、超音波センサ、またはドップラーセンサなどのマイクロ波センサなどを用いることができる。また、便蓋開閉検知センサ４５０としては、例えば、ホールＩＣまたはマイクロスイッチなどを用いることができる。そのため、便蓋開閉検知センサ４５０は、暖房便座機能部４００に内蔵されていることに限定されず、便蓋３００のヒンジ部や暖房便座機能部４００の外部に設けられていてもよい。つまり、便蓋開閉検知センサ４５０は、便蓋３００が閉止したことを検知できればよい。これは、着座検知センサ４２０および入室検知センサ４３０についても同様であり、着座検知センサ４２０および入室検知センサ４３０は、暖房便座機能部４００に内蔵されていることに限定されない。
【００２２】
図１に表したトイレ装置では、暖房便座機能部４００の上面に凹設部４４１が形成され、この凹設部４４１に一部が埋め込まれるように入室検知センサ４３０が設けられている。入室検知センサ４３０は、便蓋３００が閉じた状態では、その基部付近に設けられた透過窓３１０を介して使用者の入室を検知する。
【００２３】
また、暖房便座機能部４００は、衛生洗浄装置としての機能部を併設してもよい。すなわち、暖房便座機能部４００は、便座２００に座った使用者の「おしり」などに向けて水を噴出する図示しない吐水ノズルを有する衛生洗浄機能部などを適宜備えてもよい。なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。
【００２４】
またさらに、暖房便座機能部４００には、便座２００に座った使用者の「おしり」などに向けて温風を吹き付けて乾燥させる「温風乾燥機能」や「脱臭ユニット」や「室内暖房ユニット」などの各種の機構が適宜設けられていてもよい。この際、暖房便座機能部４００の側面には、脱臭ユニットからの排気口４４３及び室内暖房ユニットからの排出口４４５が適宜設けられる。ただし、本発明においては、衛生洗浄機能部やその他の付加機能部は必ずしも設けなくてもよい。
【００２５】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の概要について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図３は、ヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
なお、図３に表したグラフ図において、分岐後の太い実線は本実施形態の着座面の温度を表しており、分岐後の太い破線は本実施形態のヒータの温度を表している。一方、分岐後の細い実線は比較例の着座面の温度を表しており、分岐後の細い破線は比較例のヒータの温度を表している。
本実施形態にかかる暖房便座装置１００において、制御部４１０は、まず、便座２００の着座面の温度を設定された目標温度に到達させるようにヒータ２１０に通電し加熱させる（第１の加熱動作）。より具体的には、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検知された着座面の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する。なお、制御部４１０は、第２の温度検知手段２７２により検知されたヒータ２１０近傍の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ２に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に通電してもよい。これによれば、着座面の温度が設定された目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００２７】
続いて、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるヒータの総通電量（総加熱量）を算出する。そして、制御部４１０は、算出した総加熱量に基づいて、ヒータ２１０に通電する（第２の加熱動作）。この第２の加熱動作の具体例については、後に詳述する。
【００２８】
なお、本願明細書において、「温度の上昇率」とは、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、着座面の温度が所定温度上昇したときの温度変化率をいうものとする。あるいは、「温度の上昇率」とは、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間をいうものとする。あるいは、「温度の上昇率」とは、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度をいうものとする。
【００２９】
これによれば、図３に表した太い実線のように、着座面の温度は、オーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達する。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。
【００３０】
これに対して、制御部４１０が、第１の温度検知手段２７１により検知された着座面の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御する場合には、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間は、図３に表した細い実線のように、より長くなる。これは、弾力性を有するクッション部２４０の熱抵抗は、一般的に大きく、ヒータの熱が着座面に伝わるまでに長い時間がかかるためである。つまり、着座面の温度には、より大きな応答遅れがある。
【００３１】
続いて、制御部４１０は、第２の加熱動作において算出した総加熱量に基づいて通電を行った後に、着座面の温度を設定された目標温度に維持するようにヒータ２１０に通電し加熱させる（第３の加熱動作）。このときの加熱量は、トイレ室内の外気温度や、便蓋３００の開閉状態や、使用者の便座２００への着座状態などに応じて決定される。これによれば、着座面の温度を目標温度に維持することができるため、使用者は、いつ便座に着座しても快適感を得ることができる。なお、制御部４１０は、これらの状態に応じた加熱量をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第３の加熱動作における加熱量を決定してもよい。以下、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の動作について、図面を参照しつつさらに説明する。
【００３２】
図４は、ヒータへの供給電力と、ヒータおよび着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
本実施形態の制御部４１０は、図３に関して前述したように、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量（図４に表した斜線領域）を算出する。より具体的には、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率がより小さい場合には、着座面の温度を目標温度により早く到達させるように、より大きな総加熱量を設定する。一方、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率がより大きい場合には、着座面の温度をオーバーシュートさせないように、より小さな総加熱量を設定する。
【００３３】
ここで、着座面の温度の上昇率は、便蓋３００の開閉状態により変化する。より具体的には、便蓋３００が開放しているときには、便座２００の表面は、外気に露出される。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより大きく、着座面の温度の上昇率はより小さい。一方、便蓋３００が閉止しているときには、便座２００の表面は、便蓋３００に覆われる。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより小さく、着座面の温度の上昇率はより大きい。なお、便蓋３００の開閉状態については、便蓋開閉検知センサ４５０により検知することができる。
【００３４】
あるいは、着座面の温度の上昇率は、使用者の便座２００への着座状態により変化する。より具体的には、使用者が便座２００に着座していないときには、便座２００の表面は、外気に露出される。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより大きく、着座面の温度の上昇率はより小さい。一方、使用者が便座２００に着座しているときには、便座２００の表面は、人体に接触している。そのため、便座２００の表面からの放熱量はより小さく、着座面の温度の上昇率はより大きい。なお、使用者の便座２００への着座状態については、着座検知センサ４２０により検知することができる。
【００３５】
あるいは、着座面の温度の上昇率は、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量を算出する前の加熱状態により変化する。このような加熱状態については、制御部４１０に記憶された通電履歴を参照することにより検索できる。あるいは、着座面の温度の上昇率は、経年劣化によるクッション部２４０の潰れ状態により変化する。これは、クッション部２４０が潰れると、ヒータ２１０と着座面との距離が小さくなり、クッション部２４０の密度が上がる（例えば、クッション部２４０が発泡性樹脂の場合には、クッション部２４０が潰れると気泡が潰れて発泡密度が小さくなる）ため、クッション部２４０の熱抵抗が小さくなり、ヒータ２１０からの熱が伝導し易くなるためである。
【００３６】
このように、着座面の温度の上昇率は、便座２００や便蓋３００の使用状態などにより変化する。そのため、便座２００の着座面の温度をいわゆるＰＩＤ制御（Proportinal Control-Integral Control-Differential Control ）により制御する場合であっても、時定数が変化するため、比例要素や微分要素における定数（フィードバックゲイン）は、時定数の変化に応じて変化する。制御部４１０が、このような時定数の変化に応じた定数（フィードバックゲイン）をテーブルとして保存しておくとしても、便座２００や便蓋３００の使用状態などによる影響をより正確に判断することは困難な場合がある。つまり、便座２００や便蓋３００の使用状態などに応じた時定数のパターンは、多く存在し、その時定数のパターンをより正確に判断し保存しておくことは困難な場合がある。また、テーブルとして保存しておくデータ量が大きくなり、大がかりになる場合がある。
【００３７】
これに対して、本実施形態の制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量を算出する。つまり、着座面の温度の上昇率は、便座２００や便蓋３００の使用状態などによる影響を受けた結果として変化するため、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率に応じてヒータの総加熱量を算出することにより、その総加熱量をより正確に、より早く算出できる。
【００３８】
これによれば、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、着座面の温度を目標温度に到達させるまでの時間を短縮できる。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。なお、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率と、第２の加熱動作における総加熱量と、の関係をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第２の加熱動作における総加熱量を決定することができる。
【００３９】
次に、本実施形態の比較例について、図面を参照しつつ説明する。
図５は、本実施形態の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
また、図６は、本実施形態の他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
また、図７は、本実施形態のさらに他の比較例にかかる暖房便座装置のヒータの温度と、着座面の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【００４０】
制御部４１０が、第２の温度検知手段２７２により検知されたヒータ２１０近傍の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ２に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御する場合には、着座面の温度が目標温度に到達するまでの時間は、図５に表したように、より長くなる。あるいは、着座面の温度が目標温度に到達できない場合がある。これは、弾力性を有するクッション部２４０の熱抵抗は、一般的に大きく、ヒータの熱が着座面に伝わるまでに長い時間がかかるためである。つまり、着座面の温度には、より大きな応答遅れがある。これによれば、暖房便座装置の省エネルギー化を図ることが困難な場合がある。
【００４１】
そこで、着座面の温度が目標温度により早く到達できるように、制御部４１０が、第１の温度検知手段２７１により検知された着座面の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御すると、図６に表したように、オーバーシュート（図６に表した斜線領域）が生ずるおそれがある。つまり、制御部４１０は、着座面の温度が目標温度に到達したことを検知してヒータ２１０の通電量を低減させても、着座面の温度には、より大きな応答遅れがあるため、着座面の温度が目標温度よりも高くなるおそれがある。
【００４２】
一方、制御部４１０は、着座面の温度が目標温度に低下したことを検知してヒータ２１０の通電量を増加させても、着座面の温度には、より大きな応答遅れがあるため、アンダーシュート（図６に表した点領域）が生ずるおそれがある。このように、本比較例によれば、オーバーシュートやアンダーシュートが生ずるおそれがあり、着座面の温度が安定するまでに時間がかかるおそれがある。そうすると、暖房便座装置の省エネルギー化を図ることが困難となる。
【００４３】
また、ヒータ２１０と着座面との間の熱抵抗がより小さい場合、すなわち例えばクッション部２４０が設けられていない場合には、図７に表したように、ヒータ２１０の温度と、着座面の温度と、の間には追従性の良い比例関係がある。そのため、制御部４１０は、第２の温度検知手段２７２により検知されたヒータ２１０近傍の温度と、設定された目標温度と、の温度差ΔＴ２に応じて決定された加熱量だけでヒータの通電量を制御することにより、着座面の温度をより早く、より安定的に目標温度に到達できる。
【００４４】
しかしながら、本比較例では、クッション部２４０が設けられていないため、使用者が便座に座ったときに、硬い座り心地を与える場合がある。そのため、着座状態の座り心地があまりよくなく、使用者は、長時間に亘って着座していると苦痛を感ずる場合がある。
【００４５】
図５〜図７に表した比較例に対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００では、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるヒータの総加熱量を算出する。そして、制御部４１０は、算出した総加熱量に基づいて、ヒータ２１０に通電する（第２の加熱動作）。そのため、着座面の温度は、オーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達する。したがって、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。また、便座２００には弾力性を有するクッション部２４０が設けられているため、使用者が便座２００に座ったときの座り心地を向上させることができる。
【００４６】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図８は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を例示するフローチャートである。
【００４７】
制御部４１０は、まず、タイマーを初期化し（ステップＳ１０１）、着座面の温度の設定があるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。着座面の温度の設定がある場合には（ステップＳ１０３：Ｙ）、制御部４１０は、着座面およびヒータ２１０近傍の温度を測定する（ステップＳ１０５）。なお、着座面の温度については、第１の温度検知手段２７１により検知することができ、ヒータ２１０近傍の温度については、第２の温度検知手段２７２により検知することができる。一方、着座面の温度の設定がない場合には（ステップＳ１０３：Ｎ）、制御部４１０は、ヒータ２１０を「ＯＦＦ」にする（ステップＳ１０７）。
【００４８】
続いて、制御部４１０は、着座面の温度と、設定された目標温度と、の間に温度差ΔＴ１があるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。温度差ΔＴ１がある場合には（ステップＳ１０９：Ｙ）、制御部４１０は、その温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する（ステップＳ１１１）（第１の加熱動作）。一方、温度差ΔＴ１がない場合には（ステップＳ１０９：Ｎ）、制御部４１０は、着座面の温度が現状温度（設定された目標温度）に維持されるようにヒータ２１０には追加の通電を行わない（ステップＳ１１３）。
【００４９】
続いて、制御部４１０は、着座面の温度が所定温度ΔＴ３（例えば、ここでは０．５℃）上昇したか否かを判断する（ステップＳ１１５）。着座面の温度が所定温度ΔＴ３上昇した場合には（ステップＳ１１５：Ｙ）、制御部４１０は、ステップＳ１１１を開始してから着座面の温度が所定温度ΔＴ３上昇するまでの時間ｔ１と、所定温度ΔＴ３と、により温度の上昇率（０．５℃／ｔ１）を算出する（ステップＳ１１７）。つまり、本具体例の制御部４１０は、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間により、温度の上昇率を算出する。そして、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率（０．５℃／ｔ１）に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるヒータの総加熱量（第２の加熱量）を算出し、その総加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する（ステップＳ１１７）（第２の加熱動作）。
【００５０】
なお、制御部４１０は、温度上昇率と、ステップＳ１１７において設定する総加熱量（第２の加熱量）と、の関係をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第２の加熱量を決定できる。続いて、制御部４１０は、第２の加熱量に基づいて通電を行った後に、着座面の温度を設定された目標温度に維持するようにヒータ２１０に通電し加熱させる（ステップＳ１１９）（第３の加熱動作）。そして、制御部４１０は、ステップＳ１０９に戻り、前述した動作を行う。
【００５１】
本具体例によれば、制御部４１０は、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間により温度の上昇率を算出するため、温度の上昇率の相違をより確実に識別できる。つまり、ステップＳ１１５における所定温度ΔＴ３をより大きく設定すると、着座面の温度が所定温度上昇するまでの経過時間は、便座２００や便蓋３００の使用状態などに応じてより大きく相違する。そのため、ステップＳ１１５における所定温度ΔＴ３を適宜設定することにより、着座面の温度の上昇率の相違をより顕著にすることができる。したがって、制御部４１０は、ステップＳ１１５における所定温度ΔＴ３を適宜設定することにより、温度の上昇率の相違をより確実に識別できる。
【００５２】
これによれば、本具体例の暖房便座装置は、着座面の温度をより確実にオーバーシュートすることなく目標温度に到達させることができる。また、その他の効果についても、図３に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
図９は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
本具体例においては、着座面の温度の上昇率の算出方法が、図８に関して前述した具体例とは異なる。本具体例の制御部４１０は、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度により、温度の上昇率を算出する。そのため、ステップＳ２０１、ステップＳ２０３、ステップＳ２０５、ステップＳ２０７、ステップＳ２０９、およびステップＳ２１３の動作は、図８に表したステップＳ１０１、ステップＳ１０３、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７、ステップＳ１０９、およびステップＳ１１３の動作とそれぞれ同様である。
【００５４】
続いて、温度差ΔＴ１がある場合には（ステップＳ２０９：Ｙ）、制御部４１０は、その温度差ΔＴ１に応じて決定された加熱量に基づいてヒータ２１０に所定時間ｔ２だけ通電する（ステップＳ２１１）（第１の加熱動作）。続いて、制御部４１０は、着座面の上昇温度ΔＴ４が所定温度（例えば、ここでは０．１℃）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１５）。これは、着座面の上昇温度ΔＴ４がある程度大きくなければ、着座面の温度の上昇率を算出することが困難なためである。
【００５５】
着座面の上昇温度ΔＴ４が所定温度以上である場合には（ステップＳ２１５：Ｙ）、制御部４１０は、ステップＳ２１１を開始してからの経過時間（所定時間）ｔ２と、その所定時間ｔ２の間における上昇温度ΔＴ４と、により温度の上昇率（ΔＴ４／ｔ２）を算出する（ステップＳ２１７）。つまり、本具体例においては、着座面の温度を目標温度に到達させるようにヒータの通電量を制御し始めてから、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度により、温度の上昇率を算出している。
【００５６】
そして、制御部４１０は、着座面の温度の上昇率（ΔＴ４／ｔ２）に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量（第２の加熱量）を算出し、その総加熱量に基づいてヒータ２１０に通電する（ステップＳ２１７）（第２の加熱動作）。なお、図８に関して前述した具体例と同様に、制御部４１０は、温度上昇率と、ステップＳ２１７において設定する総加熱量（第２の加熱量）と、の関係をテーブルあるいは関係式として予め保存しておき、その保存されたデータを参照することにより、第２の加熱量を決定できる。
【００５７】
続いて、制御部４１０は、第２の加熱量に基づいて通電を行った後に、着座面の温度を設定された目標温度に維持するようにヒータ２１０に通電し加熱させる（ステップＳ２１９）（第３の加熱動作）。そして、制御部４１０は、ステップＳ２０９に戻り、前述した動作を行う。
【００５８】
本具体例によれば、制御部４１０は、所定時間経過するまでに上昇した着座面の温度により温度の上昇率を算出するため、所定時間ｔ２を適宜設定することにより温度の上昇率をより早く算出できる。そのため、本具体例の暖房便座装置は、着座面の温度をオーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達させることができる。また、その他の効果についても、図３に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御部４１０は、第１の温度検知手段２７１により検出された着座面の温度の上昇率に応じて、着座面の温度を設定された目標温度に到達させるためのヒータの総加熱量を算出する。そして、制御部４１０は、算出した総加熱量に基づいて、ヒータ２１０に通電する。これによれば、着座面の温度は、オーバーシュートすることなく、より早く目標温度に到達する。そのため、無駄な電力を削減することができ、暖房便座装置１００の省エネルギー化を図ることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、便座２００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや第１および第２の温度検知手段２７１、２７２の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。すなわち、例えば、第１の温度検知手段２７１の設置位置は、表面部２５０の近傍に限定されず、着座面の温度と略同温になる位置、つまり擬似的な着座面の位置であってもよい。これによっても、第１の温度検知手段２７１は、着座面の温度を擬似的に検知（推定）できる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６１】
１００ 暖房便座装置、 ２００ 便座、 ２１０ ヒータ、 ２２０ 断熱材、 ２３０ 基材、 ２３１ 上板、 ２３３ 底板、 ２４０ クッション部、 ２５０ 表面部、 ２６０ 熱伝導体、 ２７１ 第１の温度検知手段、 ２７２ 第２の温度検知手段、 ３００ 便蓋、 ３１０ 透過窓、 ４００ 暖房便座機能部、 ４１０ 制御部、 ４２０ 着座検知センサ、 ４３０ 入室検知センサ、 ４４１ 凹設部、 ４４３ 排気口、 ４４５ 排出口、 ４５０ 便蓋開閉検知センサ、 ８００ 洋式腰掛便器、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータと、前記ヒータと着座面との間に設けられたクッション部と、前記着座面の近傍の温度を検知する第１の温度検知手段と、を有する便座と、
前記第１の温度検知手段の検知温度を設定された目標温度に向けて上昇させるように前記ヒータに通電する第１の加熱動作を実行し、前記通電に対応した前記第１の温度検知手段の検知温度の上昇率に基づいて前記ヒータに通電することにより前記第１の温度検知手段の検知温度を前記目標温度に接近させる第２の加熱動作を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の加熱動作において、前記検知温度の前記上昇率に基づいて、前記検知温度を前記目標温度に接近させるヒータの通電量を決定し、前記決定した通電量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の加熱動作を実行した後、前記第１の温度検知手段の検知温度が前記目標温度に維持されるように前記ヒータに通電する第３の加熱動作を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の暖房便座装置。
【請求項４】
前記便座は、前記ヒータの近傍の温度を検知する第２の温度検知手段をさらに有し、
前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第２の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の暖房便座装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第１の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の暖房便座装置。
【請求項１】
ヒータと、前記ヒータと着座面との間に設けられたクッション部と、前記着座面の近傍の温度を検知する第１の温度検知手段と、を有する便座と、
前記第１の温度検知手段の検知温度を設定された目標温度に向けて上昇させるように前記ヒータに通電する第１の加熱動作を実行し、前記通電に対応した前記第１の温度検知手段の検知温度の上昇率に基づいて前記ヒータに通電することにより前記第１の温度検知手段の検知温度を前記目標温度に接近させる第２の加熱動作を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の加熱動作において、前記検知温度の前記上昇率に基づいて、前記検知温度を前記目標温度に接近させるヒータの通電量を決定し、前記決定した通電量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の加熱動作を実行した後、前記第１の温度検知手段の検知温度が前記目標温度に維持されるように前記ヒータに通電する第３の加熱動作を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の暖房便座装置。
【請求項４】
前記便座は、前記ヒータの近傍の温度を検知する第２の温度検知手段をさらに有し、
前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第２の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の暖房便座装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の加熱動作において、前記第１の温度検知手段の検知温度と、前記目標温度と、の温度差に応じて決定された加熱量に基づいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の暖房便座装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３３９４６（Ｐ２０１０−２３３９４６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８７６４６（Ｐ２００９−８７６４６）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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