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暖房便座装置
説明

暖房便座装置

【課題】弾力性を有する便座の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させることができる、あるいは弾力性を有する便座の着座面の温度を迅速に安定化させ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弾力性を有するクッション部と、を有する便座と、前記着座面の温度を昇温させる際に、前記ヒータの通電量を制御して前記着座面の温度を設定温度に維持するための前記ヒータの温度である第1の温度よりも高い第2の温度に前記ヒータの温度を接近させるヒータ昇温動作を実行し、その後前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータの温度を前記第2の温度に維持するためのヒータ恒温動作を実行し、その後前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータの温度を前記第1の温度に接近させて着座面保温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、座り心地を向上させるために、断熱性と圧縮変形性とを有する基材と、発熱体と、を備えた着座採暖具(暖房便座装置)がある(特許文献1および2)。
【0003】
しかしながら、断熱性や圧縮変形性(弾力性)などを有する材料は、一般的に熱抵抗が大きいため、熱が伝わりにくい。そのため、特許文献1および2に記載された着座採暖具では、ヒータ(発熱体)の温度が着座面に伝わるまでに長い時間がかかるという問題がある。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。一方、ヒータを高電力で発熱させることにより、着座面の温度を設定温度により早く接近させることはできるが、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、着座面の温度を設定温度の近傍で安定化させることは困難である。これにより、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2000−210231号公報
【特許文献2】特開2001−135458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、弾力性を有する便座の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させることができる、あるいは弾力性を有する便座の着座面の温度を迅速に安定化させ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弾力性を有するクッション部と、を有する便座と、前記着座面の温度を昇温させる際に、前記ヒータの通電量を制御して前記着座面の温度を設定温度に維持するための前記ヒータの温度である第1の温度よりも高い第2の温度に前記ヒータの温度を接近させるヒータ昇温動作を実行し、その後前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータの温度を前記第2の温度に維持するためのヒータ恒温動作を実行し、その後前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータの温度を前記第1の温度に接近させて着座面保温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、着座面の温度を設定温度に維持するためのヒータの温度よりも高い温度になるようにヒータの通電量を制御して着座面の昇温速度を速め、その後に、着座面の温度を設定温度に維持するようにヒータの通電量を制御する。そのため、便座の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させ、快適な座り心地を与えることができる。また、便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく設定温度近傍に安定化させることができ、エネルギーロスを抑制したり、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、前記ヒータ昇温動作において、前記ヒータに最大電力で連続通電し、前記ヒータ恒温動作において、前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータに間欠的に高電力を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、着座面の温度を迅速に設定温度に接近させることができる。また、便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく設定温度近傍に安定化させることができ、エネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることができる。
【0008】
また、第3の発明は、第1の発明において、前記制御部は、前記ヒータ昇温動作において、前記ヒータに最大電力で連続通電し、前記ヒータ恒温動作において、前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータに前記最大電力よりも低い電力を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、着座面の温度を迅速に設定温度に接近させることができる。また、便座の着座面の温度をオーバーシュートすることなく設定温度近傍に安定化させることができ、エネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることができる。
【0009】
また、第4の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、前記ヒータの近傍の温度を検知するヒータ温度検知手段をさらに備え、前記制御部は、前記ヒータ温度検知手段の検知温度が前記第2の温度になると、前記ヒータ昇温動作を停止し、前記ヒータ恒温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、ヒータの近傍の温度を検知してヒータの通電量を制御できるため、熱が伝わりにくいクッション部を有する便座であっても、より精度良く温度制御を行うことができる。
【0010】
また、第5の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、前記着座面の近傍の温度を検知する着座面温度検知手段をさらに備え、前記制御部は、前記着座面温度検知手段の検知温度が前記設定温度よりも低い第3の温度に達すると、前記ヒータ昇温動作を停止し、前記ヒータ恒温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、着座面の近傍の温度を検知してヒータの通電量を制御できるため、熱が伝わりにくいクッション部を有する便座であっても、より精度良く温度制御を行うことができる。
【0011】
また、第6の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、前記着座面の近傍の温度を検知する着座面温度検知手段をさらに備え、前記制御部は、前記着座面温度検知手段の検知温度が前記設定温度よりも低い第4の温度に達すると、前記ヒータ恒温動作を停止し、前記着座面保温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、着座面の近傍の温度を検知してヒータの通電量を制御できるため、熱が伝わりにくいクッション部を有する便座であっても、より精度良く温度制御を行うことができる。
【0012】
また、第7の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、前記制御部は、前記ヒータ恒温動作の実行時間が所定時間を経過すると、前記ヒータ恒温動作を停止し、前記着座面保温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、ヒータ恒温動作を時限制御するため、着座面近傍に例えばサーミスタなどの着座面温度検知手段を設ける必要がない。そのため、クッション部よりも硬質な部品が着座面近傍に設置されることはなく、便座の着座面の座り心地を損なうことはない。
【発明の効果】
【0013】
本発明の態様によれば、弾力性を有する便座の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させることができる、あるいは弾力性を有する便座の着座面の温度を安定化させ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】
【0014】
【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】本実施形態の変形例の便座の断面を表す断面模式図である。
【図4】ヒータ温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、ヒータの電力値と、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温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、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温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、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温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図8】本実施形態の暖房便座装置の動作の一例を例示するフローチャートである。
【図9】本実施形態の暖房便座装置の動作の他の一例を例示するフローチャートである。
【図10】ヒータ温度検知手段の検知温度の上昇率と、第2の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【図11】本実施形態の暖房便座装置の動作のさらに他の一例を例示するフローチャートである。
【図12】本実施形態の変形例にかかる暖房便座装置のヒータ温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、ヒータの電力値と、の関係を表すグラフ図である。
【図13】本実施形態の他の変形例にかかる暖房便座装置のヒータ温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、ヒータの電力値と、の関係を表すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
また、図3は、本実施形態の変形例の便座の断面を表す断面模式図である。
なお、図2および図3は、図1に表したA−A断面図に相当する。
【0016】
図1に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。なお、本願明細書において「弾力性(クッション性)」とは、荷重を受けて圧縮変形したり、荷重を受けて厚みが変化する性質をいうものとする。
【0020】
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。
【0021】
また、便座200は、図2に表したように、ヒータ温度検知手段272を内蔵する。ヒータ温度検知手段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。便座200は、図3に表したように、着座面温度検知手段271をさらに内蔵していてもよい。着座面温度検知手段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。これによれば、図3に表した便座200は、ヒータ210近傍の温度と、着座面の近傍の温度と、を検知することができる。
【0022】
なお、着座面温度検知手段271は、相対的にみて着座面の近くに配置され、一方、ヒータ温度検知手段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、ヒータ温度検知手段272よりも着座面温度検知手段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、着座面温度検知手段271よりもヒータ温度検知手段272のほうが近くに配置されていればよい。
あるいは、着座面温度検知手段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、ヒータ温度検知手段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、着座面温度検知手段271およびヒータ温度検知手段272を配置すればよい。
【0023】
暖房便座機能部400は、着座面温度検知手段271およびヒータ温度検知手段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手段420と、便座200の前方にいる使用者を検知する人体検知手段430と、トイレ室への使用者の入室を検知する入室検知手段450と、を有していてもよい。これによれば、例えば、制御部410は、入室検知手段450がトイレ室への使用者の入室を検知すると、あるいは人体検知手段430が便座200の前方にいる使用者を検知すると、ヒータ210の通電量を制御し便座200の着座面を暖めることができる。
【0024】
なお、着座検知手段420、人体検知手段430、および入室検知手段450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。なお、焦電センサは、使用者の接近を迅速に検知できる点で入室検知手段450により適している。また、測距センサは、使用者がトイレ室の中に居るか否かなどを検知する人体検知手段430により適している。
【0025】
また、入室検知手段450が設けられる場合には、例えば、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手段450が設けられる。入室検知手段450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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作について、図面を参照しつつ説明する。 図4は、ヒータ温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、ヒータの電力値と、の関係を表すグラフ図である。
なお、図4に表したグラフ図において、横軸は時間を表しており、縦軸は温度あるいは電力値を表している。
【0029】
まず、例えば、使用者などが便座200の暖房運転を開始すると、あるいは便座200が低温待機状態にあるときに入室検知手段450や人体検知手段430が人体を検知すると、制御部410は、便座200の着座面を昇温させる必要があると判断する。そうすると、制御部410は、便座200の着座面の温度を設定された目標温度(設定温度)に接近させるようにヒータ210に通電し加熱させる(時間t1:ヒータ昇温動作)。このとき、制御部410は、ヒータ210が最大電力あるいは高電力となるように通電し、ヒータ温度検知手段272の検知温度がヒータ保温温度(第1の温度)よりも高い温度(第2の温度)になるようにヒータ210の通電量を制御する。
【0030】
なお、本願明細書において、「ヒータ保温温度(第1の温度)」とは、着座面温度検知手段271の検知温度あるいは便座200の着座面の温度を設定温度に維持するためのヒータ温度検知手段272の検知温度あるいはヒータの温度であるものとする。第2の温度は、固定値として設定されていてもよいし、ヒータ昇温動作(時間t1)におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率(変化率)に応じて設定されてもよい。
【0031】
つまり、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより小さいということは、着座面が設定温度に到達するまでに時間がかかることを意味しているため、そのときには、制御部410は、第2の温度をより高く設定する。一方、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより大きいということは、着座面が設定温度に到達するまでの時間が早く、着座面の温度がオーバーシュートする可能性があることを意味しているため、そのときには、制御部410は、第2の温度をより低く設定する。なお、制御部410は、その第2の温度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の温度を決定してもよい。
たとえば、トイレ室の室内温度が低い場合、ヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率が小さくなり、トイレ室の室内温度が高い場合、ヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより大きくなる。
【0032】
これによれば、トイレ室の室内温度に応じて、ヒータ温度検知手段272の検知温度をより早く第2の温度に接近させることができる、あるいは着座面温度検知手段271の検知温度をより早く設定温度に接近させることができる。
【0033】
続いて、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度になると、制御部410は、ヒータ210の通電量(電力値)を例えばデューティ(PWM:Pulse Width Modulation)制御にて制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(時間t2:ヒータ恒温動作)。このとき、制御部410は、図4に表したように、ヒータの電力が「高電力」と「低電力」とに切り替わるように通電量を制御してもよいし、ヒータの電力が「ON」と「OFF」とに切り替わるように通電量を制御してもよい。
【0034】
ここで、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度になったときには(ヒータ昇温動作とヒータ恒温動作との遷移部)、着座面温度検知手段271の検知温度は、図4に表したように、設定温度にはまだ接近していない。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210の熱が着座面あるいは着座面温度検知手段271に伝わるまでに長い時間がかかるためである。つまり、着座面の温度あるいは着座面温度検知手段271の検知温度には、より大きな応答遅れがある。
【0035】
そのため、着座面温度検知手段271の検知温度は、図4に表したように、設定温度に徐々に接近する。そして、着座面温度検知手段271の検知温度が、設定温度よりも低い温度であって設定温度に接近した温度(第4の温度)になると、制御部410は、ヒータ210の通電量を制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第1の温度に低下させる。つまり、制御部410は、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第1の温度に維持し、着座面温度検知手段271の検知温度、あるいは便座200の着座面の温度を設定温度に維持する(時間t3:着座面保温動作)。
【0036】
なお、制御部410は、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度になると、ヒータ昇温動作からヒータ恒温動作に遷移させるが、ヒータ昇温動作からヒータ恒温動作に遷移させるきっかけ(トリガ)は、これだけに限定されるわけではない。例えば、着座面温度検知手段271の検知温度が、設定温度よりも低い温度であって設定温度にまだ接近していない温度(第3の温度)になると、制御部410は、ヒータ昇温動作からヒータ恒温動作に遷移させてもよい。この第3の温度は、着座面温度検知手段271の検知温度がオーバーシュートしないように適宜設定される。
【0037】
またさらに、制御部410は、着座面温度検知手段271の検知温度が第4の温度になると、ヒータ恒温動作から着座面保温動作に遷移させるが、ヒータ恒温動作から着座面保温動作に遷移させるトリガは、これだけに限定されるわけではない。例えば、制御部410は、温度にて管理するのではなく、ヒータ恒温動作の動作時間(ヒータ210の通電時間)を管理することにより、ヒータ恒温動作から着座面保温動作に遷移させてもよい。
【0038】
より具体的には、制御部410は、第2の温度に基づいてヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間(所定時間)を決定する。つまり、第2の温度がより高く設定されたということは、トイレ室の室内温度がより低いことを意味しているため、そのときには、制御部410は、ヒータ210の通電時間をより長く設定する。一方、第2の温度がより低く設定されたということは、トイレ室の室内温度がより高いことを意味しているため、そのときには、制御部410は、ヒータ210の通電時間をより短く設定する。
【0039】
あるいは、制御部410は、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率に基づいて、ヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間(所定時間)を決定してもよい。つまり、ヒータ昇温動作において、ヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより小さいということは、トイレ室の室内温度がより低いことを意味しているため、そのときには、制御部410は、ヒータ210の通電時間をより長く設定する。一方、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより大きいということは、トイレ室の室内温度がより高いことを意味しているため、そのときには、制御部410は、ヒータ210の通電時間をより短く設定する。なお、制御部410は、その通電時間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、通電時間を決定してもよい。
【0040】
これによれば、着座面近傍の温度を検知する必要がないため、着座面近傍に着座面温度検知手段271を設ける必要がない。そのため、例えばサーミスタなどのようなクッション部240よりも硬質な部品が着座面近傍に設置されることはなく、便座200の着座面の座り心地を損なうことはない。
【0041】
本実施形態にかかる暖房便座装置の動作によれば、弾力性を有する便座200の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させ、快適な座り心地を与えることができる。また、弾力性を有する便座200の着座面の温度をオーバーシュートすることなく設定温度近傍に安定化させることができ、エネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることができる。
【0042】
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温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、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温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、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温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、の関係を表すグラフ図である。
【0043】
制御部410が、着座面温度検知手段271の検知温度によりフィードバック制御を行うと、図5に表したように、オーバーシュート(図5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、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度に到達したことを判断してヒータ210の通電量を低下させても、着座面温度検知手段271の検知温度にはより大きな応答遅れがあるため、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度よりも高くなるおそれがある。
【0044】
一方、制御部410は、着座面温度検知手段271の検知温度が設定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、着座面温度検知手段271の検知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5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、着座面温度検知手段271の検知温度や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、暖房便座装置のエネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることが困難となる。
【0045】
また、制御部410が、ヒータ温度検知手段272の検知温度と、ヒータ保温温度と、の温度差に応じて決定された加熱量だけでヒータ210の通電量を制御(比例制御)する場合には、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度に到達するまでの時間は、図6に表したように、より長くなる。あるいは、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度に到達できない場合がある。これは、着座面の温度や着座面温度検知手段271の検知温度には、より大きな応答遅れがあるためである。これによれば、暖房便座装置のエネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることは困難でなる。
【0046】
またさらに、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、ヒータ温度検知手段272の検知温度と、着座面温度検知手段271の検知温度と、の間には追従性の良い比例関係がある。そのため、ヒータ温度検知手段272の検知温度と、ヒータ保温温度と、の温度差に応じて決定された加熱量だけでヒータ210の通電量を制御(比例制御)することにより、着座面の温度や着座面温度検知手段271の検知温度をより早く、より安定的に設定温度に到達させることができる。
【0047】
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。
【0048】
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、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第1の温度よりも高い第2の温度になるようにヒータ昇温動作を行った後、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第1の温度に維持し、着座面温度検知手段271の検知温度を設定温度に維持する着座面保温動作を行う。そのため、弾力性を有する便座200の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させ、快適な座り心地を与えることができる。弾力性を有する便座200の着座面の温度をオーバーシュートすることなく設定温度近傍に安定化させることができ、エネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることができる。
【0049】
次に、本実施形態の暖房便座装置の動作について、フローチャートを参照しつつさらに説明する。
図8は、本実施形態の暖房便座装置の動作の一例を例示するフローチャートである。
【0050】
まず、制御部410は、着座面昇温指令を受けると(ステップS101)、使用者などにより着座面の温度が設定されているか否かを判断する(ステップS103)。なお、「着座面昇温指令」とは、使用者などが便座200の暖房運転を開始するために図示しないリモコンなどの操作入力装置を操作したり、入室検知手段450や人体検知手段430などが人体を検知することにより制御部410に送信される指令信号(検知信号)をいう。
【0051】
着座面の温度が設定されている場合には(ステップS103:Y)、制御部410は、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度よりも低いか否かを判断する(ステップS105)。一方、着座面の温度が設定されていない場合には(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)。
【0052】
続いて、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度よりも低い場合には(ステップS105:Y)、制御部410は、ヒータ210が最大電力(高電力)となるように通電する(ステップS109)。一方、着座面温度検知手段271の検知温度が設定温度よりも低くない場合には(ステップS105:N)、制御部410は、ヒータ210の通電量を制御することにより、着座面温度検知手段271の検知温度を適温に制御する(ステップS111)。
【0053】
続いて、制御部410は、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度に到達したか否かを判断する(ステップS113)。ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度に到達した場合には(ステップS113:Y)、制御部410は、ヒータ210の通電量(電力値)を例えばデューティ制御にて制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(ステップS115)。但し、ステップS115におけるヒータ210の通電量の制御については、デューティ制御に限定されるわけではない。一方、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度に到達していない場合には(ステップS113:N)、制御部410は、ヒータ210が最大電力(高電力)となるような通電を継続する(ステップS109)。
【0054】
続いて、制御部410は、着座面温度検知手段271の検知温度が第4の温度に到達したか否かを判断する(ステップS117)。着座面温度検知手段271の検知温度が第4の温度に到達した場合には(ステップS117:Y)、制御部410は、ヒータ210の通電量を制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第1の温度に維持する(ステップS119)。一方、着座面温度検知手段271の検知温度が第4の温度に到達していない場合には(ステップS117:N)、制御部410は、ヒータ210の通電量の制御を継続し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(ステップS115)。
【0055】
図8に表したフローチャートの動作によれば、図4に関して前述したように、弾力性を有する便座200の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させ、快適な座り心地を与えることができる。また、その他の効果についても、図4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。
【0056】
図9は、本実施形態の暖房便座装置の動作の他の一例を例示するフローチャートである。
また、図10は、ヒータ温度検知手段の検知温度の上昇率と、第2の温度と、の関係を表すグラフ図である。
【0057】
まず、ステップS201、S203、S205、S207、S209、S211の動作は、図8に関して前述したステップS101、S103、S105、S107、S109、S111の動作と同様である。続いて、制御部410は、ヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率により、次式の換算式を用いて第2の温度を決定する(ステップS213)。

【数1】


なお、図4に関して前述したように、制御部410は、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率に応じた第2の温度をテーブル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の温度を決定してもよい。
【0058】
ここで、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより小さいということは、トイレ室の室内温度がより低いことを意味しているため、制御部410は、図10に表したように、第2の温度をより高く設定する。一方、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率がより大きいということは、トイレ室の室内温度がより高いことを意味しているため、制御部410は、図10に表したように、第2の温度をより低く設定する。
【0059】
続いて、ステップS215、S217、S219、S221の動作は、図8に関して前述したステップS113、S115、S117、S119の動作と同様である。これによれば、トイレ室の室内温度に応じて、ヒータ温度検知手段272の検知温度をより早く第2の温度に接近させることができる、あるいは着座面温度検知手段271の検知温度をより早く設定温度に接近させることができる。そのため、便座200の着座面の温度を迅速に設定温度に接近させることができる。また、その他の効果についても、図4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。
【0060】
図11は、本実施形態の暖房便座装置の動作のさらに他の一例を例示するフローチャートである。
まず、ステップS301、S303、S305、S307、S309、S311の動作は、図8に関して前述したステップS101、S103、S105、S107、S109、S111の動作と同様である。また、ステップS313、S315の動作は、図9に関して前述したステップS213、S215と同様である。
【0061】
続いて、制御部410は、第2の温度に基づいてヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間(所定時間)を決定する(ステップS317)。なお、図4に関して前述したように、制御部410は、第2の温度に基づいた通電時間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通電時間を決定してもよい。
【0062】
ここで、第2の温度がより高く設定されたということは、トイレ室の室内温度がより低いことを意味しているため、制御部410は、ヒータ210の通電時間をより長く設定する。一方、第2の温度がより低く設定されたということは、トイレ室の室内温度がより高いことを意味しているため、制御部410は、ヒータ210の通電時間をより短く設定する。
【0063】
またさらに、制御部410は、図4に関して前述したように、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率に基づいて、ヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間(所定時間)を決定してもよい(ステップS317)。この場合にも、制御部410は、ヒータ昇温動作におけるヒータ温度検知手段272の検知温度の上昇率に基づいた通電時間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通電時間を決定してもよい。
【0064】
続いて、制御部410は、ヒータ210の通電量を例えばデューティ制御にて制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(ステップS319)。そして、制御部410は、ヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間がステップS317により決定した通電時間を経過したか否かを判断する(ステップS321)。ヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間がステップS317により決定した通電時間を経過した場合には(ステップS321:Y)、制御部410は、ヒータ210の通電量を制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第1の温度に維持する(ステップS323)。一方、ヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間がステップS317により決定した通電時間を経過していない場合には(ステップS321:N)、制御部410は、第2の温度に基づいてヒータ恒温動作におけるヒータ210の通電時間を再び決定する(ステップS317)。
【0065】
これによれば、着座面近傍の温度を検知する必要がないため、着座面近傍に着座面温度検知手段271を設ける必要がない。そのため、例えばサーミスタなどのようなクッション部240よりも硬質な部品が着座面近傍に設置されることはなく、便座200の着座面の座り心地を損なうことはない。また、その他の効果についても、図4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。
【0066】
次に、本実施形態の変形例にかかる暖房便座装置の動作について、図面を参照しつつ説明する。
図12は、本実施形態の変形例にかかる暖房便座装置のヒータ温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、ヒータの電力値と、の関係を表すグラフ図である。
なお、図12に表したグラフ図において、横軸は時間を表しており、縦軸は温度あるいは電力値を表している。
【0067】
本変形例では、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度になると、制御部410は、図12に表したように、ヒータ210の通電量を離散的な量(不連続波形)として制御するのではなく連続的な量(連続波形)として制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(時間t2:ヒータ恒温動作)。その他の動作については、図4に関して前述した動作と同様である。
【0068】
これによれば、制御部410は、ヒータ温度検知手段272の検知温度をより正確に第2の温度に維持することができる。また、その他の効果についても、図4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。
【0069】
図13は、本実施形態の他の変形例にかかる暖房便座装置のヒータ温度検知手段の検知温度と、着座面温度検知手段の検知温度と、ヒータの電力値と、の関係を表すグラフ図である。
なお、図13に表したグラフ図において、横軸は時間を表しており、縦軸は温度あるいは電力値を表している。
【0070】
本変形例では、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度になると、制御部410は、図13に表したように、ヒータ210の電力値がヒータ昇温動作時のヒータ210の電力値(高電力)よりも低く着座面保温動作時のヒータ210の電力値(低電力)よりも大きくなるように通電量を制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(時間t2:ヒータ恒温動作)。その他の動作については、図4に関して前述した動作と同様である。
【0071】
これによれば、制御部410は、ヒータ温度検知手段272の検知温度をより簡易的に第2の温度の近傍に近づけておくことができる。また、その他の効果についても、図4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。
【0072】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御部410は、着座面昇温指令を受けると、ヒータ温度検知手段272の検知温度がヒータ保温温度(第1の温度)よりも高い温度(第2の温度)になるようにヒータ210の通電量を制御する(ヒータ昇温動作)。そして、ヒータ温度検知手段272の検知温度が第2の温度になると、制御部410は、ヒータ210の通電量(電力値)を制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第2の温度に維持する(ヒータ恒温動作)。その後、ヒータ210の通電量を制御し、ヒータ温度検知手段272の検知温度を第1の温度に維持する(着座面保温動作)。これにより、弾力性を有する便座200の着座面の温度を迅速に設定温度に到達させ、快適な座り心地を与えることができる。また、弾力性を有する便座200の着座面の温度をオーバーシュートすることなく設定温度近傍に安定化させることができ、エネルギーロスを抑制したり、省エネルギー化を図ることができる。
【0073】
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、配置などや着座面温度検知手段271やヒータ温度検知手段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。
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】
【0074】
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 着座面温度検知手段、 272 ヒータ温度検知手段、 30 便蓋、 310 透過窓、 400 暖房便座機能部、 410 制御部、 420 着座検知手段、 430 人体検知手段、 441 凹設部、 443 排気口、 445 排出口、 450 入室検知手段、 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弾力性を有するクッション部と、を有する便座と、
前記着座面の温度を昇温させる際に、前記ヒータの通電量を制御して前記着座面の温度を設定温度に維持するための前記ヒータの温度である第1の温度よりも高い第2の温度に前記ヒータの温度を接近させるヒータ昇温動作を実行し、その後前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータの温度を前記第2の温度に維持するためのヒータ恒温動作を実行し、その後前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータの温度を前記第1の温度に接近させて着座面保温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、前記ヒータ昇温動作において、前記ヒータに最大電力で連続通電し、前記ヒータ恒温動作において、前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータに間欠的に高電力を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、前記ヒータ昇温動作において、前記ヒータに最大電力で連続通電し、前記ヒータ恒温動作において、前記ヒータの通電量を制御して前記ヒータに前記最大電力よりも低い電力を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4】
前記ヒータの近傍の温度を検知するヒータ温度検知手段をさらに備え、
前記制御部は、前記ヒータ温度検知手段の検知温度が前記第2の温度になると、前記ヒータ昇温動作を停止し、前記ヒータ恒温動作を実行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】
前記着座面の近傍の温度を検知する着座面温度検知手段をさらに備え、
前記制御部は、前記着座面温度検知手段の検知温度が前記設定温度よりも低い第3の温度に達すると、前記ヒータ昇温動作を停止し、前記ヒータ恒温動作を実行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6】
前記着座面の近傍の温度を検知する着座面温度検知手段をさらに備え、
前記制御部は、前記着座面温度検知手段の検知温度が前記設定温度よりも低い第4の温度に達すると、前記ヒータ恒温動作を停止し、前記着座面保温動作を実行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7】
前記制御部は、前記ヒータ恒温動作の実行時間が所定時間を経過すると、前記ヒータ恒温動作を停止し、前記着座面保温動作を実行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】
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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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【図13】
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【公開番号】特開2011−72422(P2011−72422A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−225338(P2009−225338)
【出願日】平成21年9月29日(2009.9.29)
【出願人】(000010087)TOTO株式会社 (3,889)
【Fターム(参考)】