暖房便座装置
【課題】安全性の高い誘導加熱型の暖房便座装置を提供する。
【解決手段】誘導加熱コイル２２２と共振コンデンサ５４１を有する共振回路５４０と、誘導加熱コイル２２２が発生した磁界により誘導加熱される導電体２３１と、導電体２３１が設けられた便座２００と、第１のスイッチング素子５５１を有し、共振回路５４０への電力を制御するインバータ５５０と、電源の電流を整流する整流部５１０と、第２のスイッチング素子５２１を有し整流出力を降圧しインバータに供給する降圧部５２０と、第２のスイッチング素子５２１のスイッチングを制御して整流出力の降圧量を切り替えインバータに供給し便座２００の誘導加熱する本体制御部駆動用の第１の電源装置４２０と、降圧部用の第２の電源装置５１５を備え、第２の電源装置５１５から降圧部へ供給する駆動電圧を停止することで、本体制御部４１０からの指示にかかわらず共振回路５４０への通電を停止可能とした。
【解決手段】誘導加熱コイル２２２と共振コンデンサ５４１を有する共振回路５４０と、誘導加熱コイル２２２が発生した磁界により誘導加熱される導電体２３１と、導電体２３１が設けられた便座２００と、第１のスイッチング素子５５１を有し、共振回路５４０への電力を制御するインバータ５５０と、電源の電流を整流する整流部５１０と、第２のスイッチング素子５２１を有し整流出力を降圧しインバータに供給する降圧部５２０と、第２のスイッチング素子５２１のスイッチングを制御して整流出力の降圧量を切り替えインバータに供給し便座２００の誘導加熱する本体制御部駆動用の第１の電源装置４２０と、降圧部用の第２の電源装置５１５を備え、第２の電源装置５１５から降圧部へ供給する駆動電圧を停止することで、本体制御部４１０からの指示にかかわらず共振回路５４０への通電を停止可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、便器に設置さ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、多くの暖房便座装置では、例えば電気的な発熱体としてヒータなどが便座の内部に設けられている。ヒータに電流が流れると、ヒータにおいて発生したジュール熱の熱伝導により便座の表面の温度が上昇する。例えば便座が樹脂により形成されている場合、樹脂は熱抵抗が大きいため便座の表面の温度が目標温度まで上昇するためには数十秒から数分の時間がかかることがある。そのため、使用者が便座に着座したときに冷たさを感じないようにするためには、使用者が便座に着座していないときでもヒータに通電し便座の表面を予熱しておく必要がある。そのため、待機時の消費電力を抑え、省エネルギー化を図るという点においては改善の余地がある。
【０００３】
これに対して、誘導加熱用電源と、加熱用励磁コイルと、発熱体と、よりなる温水式洗浄便座装置がある（特許文献１）。特許文献１に記載された温水式洗浄便座装置によれば、暖房便座加熱を瞬間式で加熱することができ、便座を保温状態に保つことなく、着座時以外は、電力供給を停止させることができ、大きな省エネルギー効果を発揮させることができる。しかしながら、発熱体が瞬時に発熱するような誘導加熱を、使用者が便座に着座した後にも実行すると、強い磁界が使用者へ放射されるおそれがあるという問題がある。また、使用者が便座に着座しているときに便座の保温を行うことができないという問題がある。
【０００４】
これに対して、ヒータと、電磁誘導加熱コイルと、を具備する便座暖房装置がある（特許文献２）。特許文献２に記載された便座暖房装置では、トイレへの入室を検知すると、電磁誘導加熱コイルを作動させ、便座を瞬間加熱する。さらに、便座に着座された後はヒータにより暖房を継続する。しかしながら、瞬間加熱あるいは急速加熱のための加熱手段と、保温加熱のための加熱手段と、を別系統として設けると、構造が複雑となるという問題やコストアップにつながるという問題がある。
【０００５】
これに対して、本発明者は、便座の急速加熱と保温加熱とをいずれも誘導加熱により行うことを検討している。例えば、本発明者は、共振回路に供給する電圧を降圧させることで保温加熱を誘導加熱により行うことを検討している。これによれば、より簡易的な構造で急速加熱と保温加熱との実現を図ることができる。
【０００６】
誘導加熱の指示は、例えば暖房便座装置の本体（ケーシング）の内部に設けられた制御部により行われる。しかしながら、制御部や指示系統などに故障が生じた場合には、誘導加熱が異常となった際に誘導加熱を停止させようとしても停止できない場合がありうる。この点においては、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２８９６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、安全性をより高めることができる誘導加熱型の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】
【０００９】
第１の発明は、誘導加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、前記誘導加熱コイルが発生した磁界により誘導加熱される導電体と、前記導電体が設けられた便座と、第１のスイッチング素子を有し前記共振回路に供給する電力を制御するインバータと、商用電源から供給される電流を整流する整流部と、第２のスイッチング素子を有し前記整流部の整流出力を降圧して前記インバータに供給する降圧部と、前記便座の開閉を支持し、商用電力が投入されるケーシングと、前記ケーシングの内部に設けられ、前記第２のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより前記整流出力の降圧量を切り替えて前記インバータに供給し前記便座の誘導加熱を実行する本体制御部と、前記ケーシングの内部に設けられ、前記商用電源と接続されて前記本体制御部を駆動する電源電圧を供給する第１の電源装置と、前記便座の内部に設けられ、前記降圧部を駆動する駆動電圧を生成する第２の電源装置と、を備え、前記第２の電源装置から前記降圧部へ供給する前記駆動電圧を停止することで、前記本体制御部からの指示にかかわらず前記共振回路への通電を停止可能としたことを特徴とする暖房便座装置である。
【００１０】
この暖房便座装置によれば、第２の電源装置から降圧部へ供給する駆動電圧を停止することで、本体制御部からの指示にかかわらず共振回路への通電を停止する。そうすると、共振回路の駆動が停止し、誘導加熱の通電が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合でも、誘導加熱を停止することができ、安全性をより高めることができる。
【００１１】
また、第２の電源装置が供給する駆動電圧を停止する一方で、第１の電源装置が供給する電源電圧を停止するわけではない。そのため、本体制御部は、故障していない場合には、第１の電源装置から供給される電源電圧により駆動を継続することができる。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記インバータに供給する電圧を検出する過電圧検出部と、前記導電体の温度を直接的または間接的に検出する異常温度検出回路部と、前記導電体の電力消費量を間接的に検出する過消費電力検出部と、をさらに備え、前記過電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合、および前記異常温度検出回路部が前記導電体の過熱異常を検出した場合、および前記過消費電力検出部が前記電力消費量の異常を検出した場合の少なくともいずれかにおいて、前記本体制御部からの指示にかかわらず、前記第２の電源装置が遮断されることを特徴とする暖房便座装置である。
【００１３】
この暖房便座装置によれば、本体制御部に異常が生じたり、本体制御部と便座との間において通信不良が生じた場合でも、便座側で独立して第２の電源装置を遮断することができる。そのため、本体制御部からの指示にかかわらず第２の電源装置を確実に遮断することができる。
【００１４】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記第２の電源装置は、前記遮断された後には、前記商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されると復帰することを特徴とする暖房便座装置である。
【００１５】
この暖房便座装置によれば、第２の電源装置は、遮断された後には、商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されると復帰する。言い換えれば、第２の電源装置は、遮断された後には、商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されない限り復帰しない。これによれば、本体制御部からの指示にかかわらず、使用者が意図的にリセット動作（商用電源の再投入動作）を行わない限り、誘導加熱の動作を確実に停止状態に保持することができる。
【００１６】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、前記第２の電源装置が前記遮断された後にも前記異常温度検出回路部を所定時間駆動可能とするバックアップ電源をさらに備えたことを特徴とする暖房便座装置である。
【００１７】
この暖房便座装置によれば、バックアップ電源は、第２の電源装置が遮断された後にも異常温度検出回路部を所定時間駆動することができる。例えば、バックアップ電源が設けられていない場合には、第２の電源装置が遮断されると、異常温度検出回路部自身の駆動電圧がすぐに低下する。そうすると、第２の電源装置の出力電圧が意図する電圧以下まで低下し、完全に第２の電源装置の遮断が終了する前に、第２の電源装置を遮断させるための異常温度検出回路部が駆動できなくなるおそれがある。そのため、第２の電源装置を確実には遮断できないおそれがある。
【００１８】
これに対して、この暖房便座装置には、バックアップ電源が設けられている。そのため、異常温度検出回路部は、第２の電源装置が遮断されて第２の電源装置から供給される駆動電圧が停止した後でも所定時間駆動することができる。これにより、異常温度検出回路部は、第２の電源装置をより確実に遮断することができる。また、第１の電源装置から異常温度検出回路部へ駆動電圧を供給する必要がないため、ケーシングと便座とを接続するコードを少なくすることができる。
【００１９】
また、第５の発明は、第２〜第４のいずれか１つの発明において、前記過電圧検出部と、前記異常温度検出回路部と、前記過消費電力検出部と、を駆動する駆動電圧の系統は、前記第２の電源装置の系統から独立し、前記第１の電源装置の系統と同一であることを特徴とする暖房便座装置である。
【００２０】
この暖房便座装置によれば、過電圧検出部と、異常温度検出回路部と、過消費電力検出部と、を駆動する駆動電圧は、第１の電源装置から供給される。そのため、過電圧検出部と、異常温度検出回路部と、過消費電力検出部と、は、第２の電源装置が遮断されて第２の電源装置から供給される駆動電圧が停止した後でも駆動することができる。これにより、第２の電源装置をより確実に遮断することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の態様によれば、安全性をより高めることができる誘導加熱型の暖房便座装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】本実施形態の便座を表す模式図である。
【図３】本実施形態にかかる暖房便座装置の回路図である。
【図４】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すタイミングチャートである。
【図５】本実施形態のサーミスタの抵抗値と温度との関係を表すグラフである。
【図６】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、本実施形態の便座を表す模式図である。
なお、図２（ａ）は、本実施形態の便座を上方から眺めた平面模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
【００２４】
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、ケーシング４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、ケーシング４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。つまり、ケーシング４００は、便座２００および便蓋３００の回動（開閉）を支持する。便蓋３００は、閉じた状態において便座２００の上方を覆うことができる。
【００２５】
ケーシング４００には、トイレ室への使用者の入室を検知する入室検知センサ（入室検知手段）４０２と、使用者が便座２００に座ったことを検知する着座検知センサ（着座検知手段）４０４と、便蓋３００の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサ（便蓋開閉検知手段）４０６と、が設けられている。なお、入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、の設置形態は、一例であり、これだけに限定されるわけではない。
【００２６】
入室検知センサ４０２は、トイレ室のドアを開けて入室した直後の使用者や、トイレ室に入室しようとしてドアの前に存在する使用者を検知することができる。つまり、入室検知センサ４０２は、トイレ室に入室した使用者だけではなく、トイレ室に入室する前の使用者、すなわちトイレ室の外側のドアの前に存在する使用者を検知することができる。このような入室検知センサ４０２としては、焦電センサや、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。マイクロ波のドップラー効果を利用したセンサや、マイクロ波を送信し反射したマイクロ波の振幅（強度）に基づいて被検知体を検出するセンサなどを用いた場合、トイレ室のドア越しに使用者の存在を検知することが可能となる。つまり、トイレ室に入室する前の使用者を検知することができる。
【００２７】
着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に着座する直前において便座２００の上方に存在する人体や、便座２００に着座した使用者を検知することができる。すなわち、着座検知センサ４０４は、便座２００に着座した使用者だけではなく、便座２００の上方に存在する使用者を検知することができる。このような着座検知センサ４０４としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサなどを用いることができる。
【００２８】
便蓋開閉検知センサ４０６としては、例えば、ホールＩＣと磁石との組み合わせ、またはマイクロスイッチなどを用いることができる。
【００２９】
なお、便蓋開閉検知センサ４０６は、ケーシング４００に内蔵されていることに限定されず、便蓋３００のヒンジ部やケーシング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４０６は、便蓋３００の開閉状態を検知できればよい。これは、入室検知センサ４０２および着座検知センサ４０４についても同様であり、入室検知センサ４０２および着座検知センサ４０４は、ケーシング４００に内蔵されていることに限定されない。つまり、入室検知センサ４０２は、トイレ室への使用者の入室を検知できればよい。着座検知センサ４０４は、便座２００への使用者の着座を検知できればよい。例えば、入室検知センサ４０２を別体としてトイレ室の入り口に取り付け、トイレ室への使用者の入室を赤外線通信によってケーシング４００内の本体制御部４１０（図３参照）に伝達する方法でもよい。
【００３０】
便座２００は、図２（ｂ）に表したように、便座２００の外形を形成する筐体２１０を有する。筐体２１０は、例えば樹脂などの絶縁性を有する材料により形成されている。なお、筐体２１０は、複数の部材により形成されていてもよいし、１つの部材により形成されていてもよい。
【００３１】
便座２００の筐体２１０の内部には、高周波電流が通電されることにより磁界を発生する誘導加熱コイル２２２が設けられている。図２に表した便座２００では、誘導加熱コイル２２２は、便座２００の内部の上面（着座面に対向する内面）２１０ａに付設されていている。但し、誘導加熱コイル２２２の設置形態は、これだけに限定されず、誘導加熱コイル２２２は、便座２００の内部に設けられた図示しない支持体により支持されていてもよい。
【００３２】
便座２００には、誘導加熱コイル２２２から発生した磁界により誘導加熱される導電体（発熱部）２３１が設けられている。より具体的には、導電体２３１は、誘導加熱コイル２２２から発生する磁界で誘起される渦電流により発熱する。導電体２３１は、便座２００の上面（着座面）に付設されている。あるいは、導電体２３１は、便座２００の筐体２１０の内部に設けられていてもよい。あるいは、導電体２３１は、便座２００の内部の上面２１０ａに付設されていてもよい。
【００３３】
導電体２３１としては、例えば鉄やステンレスなどの強磁性体、またはアルミニウムなどの常磁性体といった金属を用いることができる。便座２００の外部に磁界を放出させにくくするためには、電気抵抗が大きい鉄やステンレスなどの強磁性体を導電体２３１に用いることがより好ましい。なお、導電体２３１が便座２００の上面に設けられる場合には、人体と導電体２３１とが直接的に接触しないように、塗装やコーティングなどが導電体２３１の表面に施されることがより好ましい。
【００３４】
本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、誘導加熱の原理を利用し、便座２００の着座面を急速に加熱することができ、より速く着座面を適温にすることができる。また、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、便座２００の着座面を急速に加熱することができるため、使用者が便座２００を使用していないときには便座２００を保温しておく必要はない。そのため、待機時の消費電力を抑え、省エネルギー化を図ることができる。
【００３５】
また、使用者が便座２００に着座した後すなわち便座２００に着座しているときには、便座２００の着座面を適温に保温する必要がある。本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、急速加熱および保温加熱を誘導加熱により実行する。つまり、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、便座２００の着座面の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う急速加熱モードと、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保つように誘導加熱を行う保温加熱モードと、を実行することができる。これにより、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、より簡易的な構造で急速加熱と保温加熱とを実現することができる。
【００３６】
誘導加熱の指示は、ケーシング４００の内部に設けられた本体制御部４１０より行われる。ここで、例えば本体制御部４１０や指示系統などに故障が生じた場合には、誘導加熱が異常となった際に誘導加熱を停止させようとしても停止できない場合がある。この場合には、使用者が便座２００に着座しているときに、急速加熱モードが実行されるおそれがある。これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、誘導加熱が異常となった際には、本体制御部４１０からの指示にかかわらず便座２００の内部に設けられた第２の電源装置５１５（図３参照）を遮断する。第２の電源装置５１５は、例えば高周波電源回路５００（図３参照）などを駆動する駆動電圧（電源電圧）を生成し供給する。
【００３７】
第２の電源装置５１５を遮断すると、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、例えば高周波電源回路５００などを駆動する駆動電圧の供給が停止する。駆動電圧の供給が停止すると、高周波電源回路５００の駆動が停止する。そうすると、誘導加熱の通電が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統などに故障が生じた場合でも、急速加熱の実行を停止させることができ、安全性をより高めることができる。
【００３８】
次に、第２の電源装置５１５を遮断する動作について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態にかかる暖房便座装置の回路図である。
【００３９】
ケーシング４００の内部には、本体制御部４１０と、第１の電源装置４２０と、入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、異常表示部４０８と、が設けられている。入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、は、図１に関して前述した如くである。
【００４０】
第１の電源装置４２０は、商用電源１０と接続され、本体制御部４１０を駆動する電源電圧を供給する。異常表示部４０８は、例えば誘導加熱が異常となった際に、本体制御部４１０の指示に基づいて異常表示を行う。
【００４１】
便座２００の内部には、高周波電流を生成し誘導加熱コイル２２２にその高周波電流を供給する高周波電源回路５００が設けられている。高周波電源回路５００は、整流部５１０と、第２の電源装置５１５と、降圧部５２０と、平滑部５３０と、共振回路５４０と、インバータ５５０と、を有する。
【００４２】
整流部５１０は、商用電源１０から供給される電流を整流する。
降圧部５２０は、チョッパ式の降圧回路であり、第２のスイッチング素子５２１と、ダイオード５２２と、ゲートドライバ５２３と、平滑部５３０と、を有し、整流部５１０の整流出力を降圧してインバータ５５０に供給する。
【００４３】
第２の電源装置５１５は、降圧部５２０のゲートドライバ５２３を駆動する駆動電圧Ｖ２を生成し、ゲートドライバ５２３に供給する。また、第２の電源装置５１５は、後述する発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ３を生成し、発振制御部２５７に供給する。後述する異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、を駆動する駆動電圧Ｖ５は、発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ３をレギュレータ６４５により適宜降圧して供給される。
【００４４】
平滑部５３０における平滑コイル５３１と平滑コンデンサ５３３とは、チョッパ式降圧回路の一部として機能するだけではない。平滑コンデンサ５３３は、インバータ５５０に流れる高周波大電流を平滑して供給する役割も果たす。平滑コイル５３１は、高周波に対して高インピーダンスとなって、商用電源１０側へノイズが伝達することを防止する役割も果たす。なお、降圧機能と平滑機能とでコイルとコンデンサとを兼用せず、それぞれにコイルとコンデンサとの組み合わせを持ち直列に接続してもよい。
【００４５】
共振回路５４０は、誘導加熱コイル２２２と、共振コンデンサ５４１と、を有する。インバータ５５０は、第１のスイッチング素子５５１を有し、共振回路５４０に供給する電力を制御する。第１のスイッチング素子５５１には、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）が用いられる。
【００４６】
また、便座２００の内部には、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、急速／保温判別部２５１と、発振制御部２５７と、が設けられている。
【００４７】
本体制御部４１０は、カプラ２５３を介して急速／保温判別部２５１へ出力指示（加熱指示）の制御信号を送信する。急速／保温判別部２５１は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて急速加熱モードおよび保温加熱モードについての制御信号を発振制御部２５７へ送信する。発振制御部２５７は、急速／保温判別部２５１から送信された制御信号に基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。
【００４８】
また、本体制御部４１０は、カプラ２５３を介して降圧部５２０のゲートドライバ５２３へ制御信号を送信する。ゲートドライバ５２３は、カプラ２５３を介して本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第２のスイッチング素子５２１のオン／オフを制御する。第２のスイッチング素子５２１は、ゲートドライバ５２３から出力された信号に基づいて整流部５１０の整流出力を降圧するか否かを切り替える。
【００４９】
前述したように、発振制御部２５７は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。つまり、本体制御部４１０は、加熱指示を出し、発振制御部２５７を介して第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。本体制御部４１０は、誘導加熱のオン／オフの動作指示を行うだけであり、第１のスイッチング素子５２１の直接のオン／オフ制御を行うのは、発振制御部２５７である。発振制御部２５７の動作は、次のようになる。
【００５０】
まず、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１をオン状態に制御すると、商用電源１０から供給された電流は、整流部５１０により整流され、平滑部５３０により平滑化され、誘導加熱コイル２２２に流れる。保温加熱モードが実行される場合には、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０の第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御により適宜降圧される。
【００５１】
降圧動作は、降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われる。但し、これだけに限定されず、降圧動作は、フィードバック制御により行われてもよい。降圧動作が降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われる場合には、例えば想定以上の大電流が流れるように高周波電源回路５００が動作し、平滑コンデンサ５３３の電圧が異常に低下したときでも、降圧部５２０の入力側の電圧で降圧制御する。そのため、降圧部５２０の出力を上げてさらに大電流を流そうとする動作に入ることがない。そのため、安全性をより高めることができる。一方、降圧動作がフィードバック制御により行われる場合には、例えば商用電源１０の電圧が変動したときでも、出力の変動を抑えより安定化させることができる。
【００５２】
電流が誘導加熱コイル２２２に流れると、誘導加熱コイル２２２に磁気エネルギーが溜まる。続いて、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１をオフ状態に制御すると、商用電源１０からは電流が供給されない一方で、誘導加熱コイル２２２に溜められた磁気エネルギーが共振コンデンサ５４１へ静電エネルギーとして移動する。その後、再び共振コンデンサ５４１から誘導加熱コイル２２２へエネルギーが戻り、共振する。
【００５３】
この共振動作の途中で、発振制御部２５７によって第１のスイッチング素子５５１が再びオン状態に制御されると、誘導加熱コイル２２２に磁気エネルギーが補充され、前述の動作を繰り返して共振が継続する。
【００５４】
このように、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１のオン状態とオフ状態とを切り替え制御することにより、誘導加熱コイル２２２および共振コンデンサ５４１において共振が発生し、高周波電流が生成される。高周波電流は、誘導加熱コイル２２２へ供給される。誘導加熱コイル２２２は、供給された高周波電流によって高周波磁界を発生する。この高周波磁界によって導電体２３１に渦電流が発生し、導電体２３１が発熱する。以上の動作により、便座２００の着座面を加熱することができる。
【００５５】
例えば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、本体制御部４１０は、誘導加熱コイル２２２への通電を制御し便座２００を急速に加熱することができる。そのため、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じさせないような適温にすることができる。
【００５６】
本体制御部４１０は、急速加熱モードを実行する場合には、第２のスイッチング素子５２１を連続的にオン状態に制御する。これにより、急速加熱モードでは、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において降圧されずにインバータ５５０に供給される。つまり、整流後の商用電源１０と、誘導加熱コイル２２２と、が直結した状態となる。本体制御部４１０は、便座２００の着座面の温度を連続的に上昇させ急速に加熱することができる。
【００５７】
続いて、使用者が便座２００を使用すると、あるいは便座２００を使用しようとすると、本体制御部４１０は、保温加熱の指示を出して第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御し、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保温する。
【００５８】
本体制御部４１０は、保温加熱モードを実行する場合には、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の指示を行う。そして、本体制御部４１０は、整流部５１０の整流出力を降圧部５２０により急速加熱モードにおける整流出力よりも充分に降圧させる。つまり、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において急速加熱モードにおける整流出力よりも充分に降圧されインバータ５５０に供給される。
【００５９】
整流部５１０の整流出力が降圧部５２０により充分に降圧されるため、誘導加熱コイル２２２に流れるコイル電流は、急速加熱モードにおけるコイル電流よりも小さい。つまり、保温加熱モードにおけるコイル電流の振動振幅は、急速加熱モードにおけるコイル電流の振動振幅よりも小さい。そのため、保温加熱モードにおける共振電圧の共振振幅は、急速加熱モードにおける共振電圧の共振振幅よりも小さくなる。また、保温加熱モードにおける共振エネルギーは、急速加熱モードにおける共振エネルギーよりも小さくなる。なお、共振電圧は、第１のスイッチング素子５５１の両端にかかる電圧である。
【００６０】
これにより、本体制御部４１０は、共振動作を変更することなく、整流部５１０の整流出力を降圧部５２０により充分に降圧させることで保温加熱モードにおける誘導加熱出力を急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えることができる。そのため、本体制御部４１０は、電力消費量を急速加熱モードにおける電力消費量よりも低くし、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保温することができる。
【００６１】
しかしながら、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合には、誘導加熱が異常となった際に本体制御部４１０が誘導加熱を停止させようとしても停止できない場合がある。この場合には、使用者が便座２００に着座しているときに、急速加熱モードが実行されるおそれがある。
【００６２】
これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の便座２００の内部には、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、が設けられている。
【００６３】
異常温度検出回路部６１０には、導電体２３１の温度を検知するサーミスタ（温度センサ）６０５が接続されている。異常温度検出回路部６１０は、サーミスタ６０５により導電体２３１の温度を直接的または間接的に検出する。異常温度検出回路部６１０は、サーミスタ６０５が検知した導電体２３１の温度に基づいた電圧と、所定の閾値の温度に基づいた基準電圧と、をコンパレータ６１１で比較し、比較結果（信号）をオア回路６４１へ出力する。
【００６４】
ラッチ作動部６４３は、オア回路６４１を介して異常温度検出回路部６１０から出力された信号に基づいて、スルー状態とラッチ状態とを切り替える。そして、サーミスタ６０５が検知した導電体２３１の温度が所定の閾値の温度よりも高い場合には、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する。これにより、第２の電源装置５１５の内部に設けられた発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そのため、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、第２の電源装置５１５が遮断される。
【００６５】
あるいは、過電圧検出部６２０は、平滑コイル５３１と誘導加熱コイル２２２との間における電圧Ｖ７をＧＮＤ（グランド）を基準として検知する。つまり、過電圧検出部６２０は、インバータ５５０に供給する電圧Ｖ７を検知する。そして、過電圧検出部６２０は、電圧Ｖ７に基づいた電圧と、急速加熱モードおよび保温加熱モードにおいてそれぞれ予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、をコンパレータ６２３で比較し、比較結果（信号）をオア回路６４１へ出力する。
【００６６】
急速加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、保温加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、の切り替えは、過電圧検出部６２０に設けられた基準電圧切替部６２１により行われる。基準電圧切替部６２１は、急速／保温判別部２５１と接続され、急速／保温判別部２５１から出力された信号に基づいて、急速加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、保温加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、を切り替えてコンパレータ６２３へ出力する。
【００６７】
ラッチ作動部６４３は、オア回路６４１を介して過電圧検出部６２０から出力された信号に基づいて、スルー状態とラッチ状態とを切り替える。そして、平滑コイル５３１と誘導加熱コイル２２２との間における電圧Ｖ７が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する。これにより、第２の電源装置５１５の内部に設けられた発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そのため、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、第２の電源装置５１５が遮断される。
【００６８】
あるいは、過消費電力検出部６３０には、カレントトランス６０７が接続されている。過消費電力検出部６３０は、カレントトランス６０７が測定した高周波電源回路５００への通電電流と、商用電源１０の電圧と、を掛け算することにより便座２００に設けられた導電体２３１の電力消費量を間接的に検知する。そして、過消費電力検出部６３０は、カレントトランス６０７が測定した通電電流に基づいた消費電力と、急速加熱モードおよび保温加熱モードにおいてそれぞれ予め設定された電流に基づいた基準消費電圧と、を比較し、比較結果（信号）をオア回路６４１へ出力する。
【００６９】
急速加熱モードにおいて予め設定された電流に基づいた基準消費電圧と、保温加熱モードにおいて予め設定された電流に基づいた基準消費電圧と、の切り替えは、例えば過電圧検出部６２０について前述した切り替えと同様にして行われる。
【００７０】
ラッチ作動部６４３は、オア回路６４１を介して過消費電力検出部６３０から出力された信号に基づいて、スルー状態とラッチ状態とを切り替える。そして、導電体２３１の電力消費量が所定の閾値の電力消費量よりも高い場合には、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する。これにより、第２の電源装置５１５の内部に設けられた発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そのため、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、第２の電源装置５１５が遮断される。
【００７１】
第２の電源装置５１５が遮断されると、ゲートドライバ５２３および発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ２、Ｖ３の供給が停止する。そうすると、ゲートドライバ５２３および発振制御部２５７は、駆動できなくなる。そのため、高周波電源回路５００の駆動が停止し、誘導加熱の通電（共振回路５４０への通電）が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合でも、急速加熱の実行を停止させることができ、安全性をより高めることができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、誘導加熱が異常となった際に、第２の電源装置５１５が遮断される一方で、第１の電源装置４２０が遮断されるわけではない。そのため、本体制御部４１０は、故障していない場合には、第１の電源装置４２０から供給される電源電圧により駆動できる。例えば、本体制御部４１０は、誘導加熱の異常を表示する指示を異常表示部４０８に出すことができる。あるいは、本体制御部４１０は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）に格納された異常情報履歴などのデータを読み取ることができる。これによれば、例えば異常箇所や異常発生回数などを特定することができる。
【００７３】
また、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、を駆動する駆動電圧Ｖ５の系統は、第２の電源装置５１５の系統から独立し、第１の電源装置４２０の系統と同一であってもよい。これによれば、第１の電源装置４２０が遮断されるわけではないため、駆動電圧Ｖ５は、第１の電源装置４２０から供給可能である。そのため、第２の電源装置５１５の停止信号がラッチ作動部６４３から出力されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が低下した後でも、第２の電源装置５１５を確実に遮断することができる。これについては、バックアップコンデンサ６４７に関して後に詳述する。
【００７４】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図４は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すタイミングチャートである。
また、図５は、本実施形態のサーミスタの抵抗値と温度との関係を表すグラフである。
【００７５】
本具体例は、異常温度検出回路部６１０が導電体２３１の温度異常を検出した場合の動作である。
図５に表したように、サーミスタ６０５の抵抗値と温度との関係は、反比例の関係にある。つまり、導電体２３１の温度が上昇し、サーミスタ６０５の温度が上昇すると、サーミスタ６０５の抵抗値は低下する。そのため、図４（ａ）に表したように、導電体２３１の温度が上昇すると、導電体２３１の温度に基づいた電圧（サーミスタ６０５に接続された信号線の電圧）Ｖ１０（図３参照）が上昇する。そして、導電体２３１の温度に基づいた電圧Ｖ１０が所定の閾値の温度に基づいた基準電圧Ｖ２０（図３参照）よりも高くなると、図４（ｂ）に表したように、コンパレータ６１１の出力電圧Ｖ３０（図３参照）が反転する。
【００７６】
コンパレータ６１１の出力電圧が反転すると、図４（ｃ）に表したように、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０（図３参照）が「Ｌ（ＬＯＷ：ロー）」から「Ｈ（ＨＩＧＨ：ハイ）」へ切り替わる。本願明細書において、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｌ（ＬＯＷ：ロー）」であるとは、ラッチ作動部６４３が第２の電源装置５１５を停止する信号を出力していないことを意味するものとする。一方、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｈ（ＨＩＧＨ：ハイ）」であるとは、ラッチ作動部６４３が第２の電源装置５１５を停止する信号を出力していることを意味するものとする。
【００７７】
ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｈ」になると、図４（ｄ）に表したように、発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そうすると、図４（ｅ）に表したように、降圧部５２０のゲートドライバ５２３を駆動する駆動電圧Ｖ２が低下し始める。また、発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ３、Ｖ４が低下し始める。そして、図４（ｆ）に表したように、駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の低下が終了した後に、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、を駆動する駆動電圧Ｖ５が低下し始める。
【００７８】
第２の電源装置５１５が遮断され、駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が低下して供給されなくなると、ゲートドライバ５２３および発振制御部２５７は、駆動できなくなる。そうすると、高周波電源回路５００の駆動が停止し、誘導加熱の通電が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合でも、急速加熱の実行を停止させることができ、安全性をより高めることができる。
【００７９】
また、本具体例では、図４（ｅ）および図４（ｆ）に表したように、駆動電圧Ｖ５は、駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の低下が終了した後に低下し始める。つまり、駆動電圧Ｖ５は、低下の応答性に対して時定数Ｔを有する。そのため、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、は、第２の電源装置５１５が遮断されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の供給が停止した後でも時定数（所定時間）Ｔの間だけ駆動することができる。これは、図３に表したバックアップコンデンサ（バックアップ電源）６４７と整流ダイオード６４８により実現することができる。駆動電圧Ｖ５の低下の応答性に対する時定数Ｔは、第２の電源装置５１５の出力電圧（駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）の低下の開始から終了までの時間よりも長い。整流ダイオード６４８は、定常動作時において、Ｖ４系統に繋がる負荷（図３では省略）への供給電流源がバックアップコンデンサ６４７とならないように縁切りを目的として配置されている。
【００８０】
バックアップコンデンサ６４７が設けられていない場合には、異常温度検出回路部６１０が導電体２３１の温度異常を検出し、ラッチ作動部６４３を介して第２の電源装置５１５を遮断すると、異常温度検出回路部６１０自身の駆動電圧Ｖ５がすぐに低下する。そうすると、第２の電源装置５１５の出力電圧が意図する電圧以下まで低下し、完全に第２の電源装置５１５の遮断が終了する前に、第２の電源装置５１５を遮断させるための異常温度検出回路部６１０が駆動できなくなるおそれがある。そのため、第２の電源装置５１５を確実には遮断できないおそれがある。
【００８１】
これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、バックアップコンデンサ６４７を有する。バックアップコンデンサ６４７は、第２の電源装置５１５が遮断されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の供給が停止した後でも時定数Ｔの間だけ駆動電圧Ｖ５を供給することができる。そのため、異常温度検出回路部６１０は、第２の電源装置５１５が遮断されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３の供給が停止した後でも時定数Ｔの間だけ駆動することができる。また、時定数Ｔは、第２の電源装置５１５の出力電圧（駆動電圧Ｖ２、Ｖ３及び、レギュレータ出力電圧Ｖ４）の低下の開始から終了までの時間よりも長い。これにより、異常温度検出回路部６１０は、ラッチ作動部６４３を介して第２の電源装置５１５を確実に遮断することができる。これは、過電圧検出部６２０および過消費電力検出部６３０の少なくともいずれかが、第２の電源装置５１５を遮断する場合についても同様である。
【００８２】
なお、バックアップコンデンサ６４７が設けられた場合には、第１の電源装置４２０は、異常温度検出回路部６１０に駆動電圧Ｖ５を供給する必要がない。そのため、ケーシング４００と便座２００とを接続するコードを少なくすることができる。
【００８３】
本具体例では、異常温度検出回路部６１０が導電体２３１の温度異常を検出した場合を例に挙げて説明した。本具体例の動作は、過電圧検出部６２０が電圧異常を検出した場合、および過消費電力検出部６３０が消費電力異常を検出した場合においても同様である。つまり、電圧Ｖ７（図３参照）が所定の閾値の電圧よりも高くなると（図４（ａ）に相当）、コンパレータ６２３の出力電圧が反転し（図４（ｂ）に相当）、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｌ」から「Ｈ」へ切り替わる（図４（ｃ）に相当）。あるいは、導電体２３１の電力消費量が所定の閾値の電力消費量よりも高くなると（図４（ａ）に相当）、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｌ」から「Ｈ」へ切り替わる（図４（ｃ）に相当）。
【００８４】
次に、図４および図５に関して前述した動作の具体例について、図面を参照しつつさらに説明する。
図６は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すフローチャートである。
【００８５】
まず、動作がスタートし（ステップＳ１０１）、異常温度検出回路部６１０が、導電体２３１の温度異常を検出すると（ステップＳ１０３）、ラッチ作動部６４３へ異常信号を出力する（ステップＳ１０５）。そうすると、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する（ステップＳ１０７）。このとき、本体制御部４１０が所定の信号を出力しない限り、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止する信号を出力し続ける。
【００８６】
ラッチ作動部６４３が第２の電源装置５１５の停止信号を出力すると、第２の電源装置５１５は、停止（ラッチ）する（ステップＳ１０９）。そうすると、誘導加熱コイル２２２への通電が停止する（ステップＳ１１１）。続いて、商用電源１０が再投入されると（ステップＳ１１３）、第２の電源装置５１５は、復帰する（ステップＳ１１５）。そして、高周波電源回路５００は、待機状態となる（ステップＳ１１５）。
【００８７】
言い換えれば、第２の電源装置５１５は、ラッチ作動部６４３から出力された停止信号により停止した後には、商用電源１０の電圧の印加を一旦遮断し再び印加しない限り復帰しない。これによれば、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、使用者が意図的にリセット動作（商用電源１０の再投入動作）を行わない限り、誘導加熱の動作を確実に停止状態に保持することができる。
【００８８】
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および便蓋３００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや、異常温度検出回路部６１０および過電圧検出部６２０の回路構成及び、第２の電源装置５１５を確実に遮断させるために設けた異常温度検出回路部６１０、過電圧検出部６２０及び過消費電力検出部６３０のバックアップ電源の構成手段などは、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】
【００８９】
１０ 商用電源、 １００ 暖房便座装置、 ２００ 便座、 ２１０ 筐体、 ２１０ａ 上面、 ２２２ 誘導加熱コイル、 ２３１ 導電体、 ２５１ 急速／保温判別部、 ２５３ カプラ、 ２５７ 発振制御部、 ３００ 便蓋、 ４００ ケーシング、 ４０２ 入室検知センサ、 ４０４ 着座検知センサ、 ４０６ 便蓋開閉検知センサ、 ４０８ 異常表示部、 ４１０ 本体制御部、 ４２０ 第１の電源装置、 ５００ 高周波電源回路、 ５１０ 整流部、 ５１５ 第２の電源装置、 ５１５ａ 発振スイッチング素子、 ５２０ 降圧部、 ５２１ 第２のスイッチング素子、 ５２２ ダイオード、 ５２３ ゲートドライバ、 ５３０ 平滑部、 ５３１ 平滑コイル、 ５３３ 平滑コンデンサ、 ５４０ 共振回路、 ５４１ 共振コンデンサ、 ５５０ インバータ、 ５５１ 第１のスイッチング素子、 ６０５ サーミスタ、 ６０７ カレントトランス、 ６１０ 異常温度検出回路部、 ６１１ コンパレータ、 ６２０ 過電圧検出部、 ６２１ 基準電圧切替部、 ６２３ コンパレータ、 ６３０ 過消費電力検出部、 ６４１ オア回路、 ６４３ ラッチ作動部、 ６４５ レギュレータ、 ６４７ バックアップコンデンサ、 ６４８ 整流ダイオード、 ８００ 洋式腰掛便器
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、便器に設置さ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、多くの暖房便座装置では、例えば電気的な発熱体としてヒータなどが便座の内部に設けられている。ヒータに電流が流れると、ヒータにおいて発生したジュール熱の熱伝導により便座の表面の温度が上昇する。例えば便座が樹脂により形成されている場合、樹脂は熱抵抗が大きいため便座の表面の温度が目標温度まで上昇するためには数十秒から数分の時間がかかることがある。そのため、使用者が便座に着座したときに冷たさを感じないようにするためには、使用者が便座に着座していないときでもヒータに通電し便座の表面を予熱しておく必要がある。そのため、待機時の消費電力を抑え、省エネルギー化を図るという点においては改善の余地がある。
【０００３】
これに対して、誘導加熱用電源と、加熱用励磁コイルと、発熱体と、よりなる温水式洗浄便座装置がある（特許文献１）。特許文献１に記載された温水式洗浄便座装置によれば、暖房便座加熱を瞬間式で加熱することができ、便座を保温状態に保つことなく、着座時以外は、電力供給を停止させることができ、大きな省エネルギー効果を発揮させることができる。しかしながら、発熱体が瞬時に発熱するような誘導加熱を、使用者が便座に着座した後にも実行すると、強い磁界が使用者へ放射されるおそれがあるという問題がある。また、使用者が便座に着座しているときに便座の保温を行うことができないという問題がある。
【０００４】
これに対して、ヒータと、電磁誘導加熱コイルと、を具備する便座暖房装置がある（特許文献２）。特許文献２に記載された便座暖房装置では、トイレへの入室を検知すると、電磁誘導加熱コイルを作動させ、便座を瞬間加熱する。さらに、便座に着座された後はヒータにより暖房を継続する。しかしながら、瞬間加熱あるいは急速加熱のための加熱手段と、保温加熱のための加熱手段と、を別系統として設けると、構造が複雑となるという問題やコストアップにつながるという問題がある。
【０００５】
これに対して、本発明者は、便座の急速加熱と保温加熱とをいずれも誘導加熱により行うことを検討している。例えば、本発明者は、共振回路に供給する電圧を降圧させることで保温加熱を誘導加熱により行うことを検討している。これによれば、より簡易的な構造で急速加熱と保温加熱との実現を図ることができる。
【０００６】
誘導加熱の指示は、例えば暖房便座装置の本体（ケーシング）の内部に設けられた制御部により行われる。しかしながら、制御部や指示系統などに故障が生じた場合には、誘導加熱が異常となった際に誘導加熱を停止させようとしても停止できない場合がありうる。この点においては、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２８９６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、安全性をより高めることができる誘導加熱型の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】
【０００９】
第１の発明は、誘導加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、前記誘導加熱コイルが発生した磁界により誘導加熱される導電体と、前記導電体が設けられた便座と、第１のスイッチング素子を有し前記共振回路に供給する電力を制御するインバータと、商用電源から供給される電流を整流する整流部と、第２のスイッチング素子を有し前記整流部の整流出力を降圧して前記インバータに供給する降圧部と、前記便座の開閉を支持し、商用電力が投入されるケーシングと、前記ケーシングの内部に設けられ、前記第２のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより前記整流出力の降圧量を切り替えて前記インバータに供給し前記便座の誘導加熱を実行する本体制御部と、前記ケーシングの内部に設けられ、前記商用電源と接続されて前記本体制御部を駆動する電源電圧を供給する第１の電源装置と、前記便座の内部に設けられ、前記降圧部を駆動する駆動電圧を生成する第２の電源装置と、を備え、前記第２の電源装置から前記降圧部へ供給する前記駆動電圧を停止することで、前記本体制御部からの指示にかかわらず前記共振回路への通電を停止可能としたことを特徴とする暖房便座装置である。
【００１０】
この暖房便座装置によれば、第２の電源装置から降圧部へ供給する駆動電圧を停止することで、本体制御部からの指示にかかわらず共振回路への通電を停止する。そうすると、共振回路の駆動が停止し、誘導加熱の通電が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合でも、誘導加熱を停止することができ、安全性をより高めることができる。
【００１１】
また、第２の電源装置が供給する駆動電圧を停止する一方で、第１の電源装置が供給する電源電圧を停止するわけではない。そのため、本体制御部は、故障していない場合には、第１の電源装置から供給される電源電圧により駆動を継続することができる。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記インバータに供給する電圧を検出する過電圧検出部と、前記導電体の温度を直接的または間接的に検出する異常温度検出回路部と、前記導電体の電力消費量を間接的に検出する過消費電力検出部と、をさらに備え、前記過電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合、および前記異常温度検出回路部が前記導電体の過熱異常を検出した場合、および前記過消費電力検出部が前記電力消費量の異常を検出した場合の少なくともいずれかにおいて、前記本体制御部からの指示にかかわらず、前記第２の電源装置が遮断されることを特徴とする暖房便座装置である。
【００１３】
この暖房便座装置によれば、本体制御部に異常が生じたり、本体制御部と便座との間において通信不良が生じた場合でも、便座側で独立して第２の電源装置を遮断することができる。そのため、本体制御部からの指示にかかわらず第２の電源装置を確実に遮断することができる。
【００１４】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記第２の電源装置は、前記遮断された後には、前記商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されると復帰することを特徴とする暖房便座装置である。
【００１５】
この暖房便座装置によれば、第２の電源装置は、遮断された後には、商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されると復帰する。言い換えれば、第２の電源装置は、遮断された後には、商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されない限り復帰しない。これによれば、本体制御部からの指示にかかわらず、使用者が意図的にリセット動作（商用電源の再投入動作）を行わない限り、誘導加熱の動作を確実に停止状態に保持することができる。
【００１６】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、前記第２の電源装置が前記遮断された後にも前記異常温度検出回路部を所定時間駆動可能とするバックアップ電源をさらに備えたことを特徴とする暖房便座装置である。
【００１７】
この暖房便座装置によれば、バックアップ電源は、第２の電源装置が遮断された後にも異常温度検出回路部を所定時間駆動することができる。例えば、バックアップ電源が設けられていない場合には、第２の電源装置が遮断されると、異常温度検出回路部自身の駆動電圧がすぐに低下する。そうすると、第２の電源装置の出力電圧が意図する電圧以下まで低下し、完全に第２の電源装置の遮断が終了する前に、第２の電源装置を遮断させるための異常温度検出回路部が駆動できなくなるおそれがある。そのため、第２の電源装置を確実には遮断できないおそれがある。
【００１８】
これに対して、この暖房便座装置には、バックアップ電源が設けられている。そのため、異常温度検出回路部は、第２の電源装置が遮断されて第２の電源装置から供給される駆動電圧が停止した後でも所定時間駆動することができる。これにより、異常温度検出回路部は、第２の電源装置をより確実に遮断することができる。また、第１の電源装置から異常温度検出回路部へ駆動電圧を供給する必要がないため、ケーシングと便座とを接続するコードを少なくすることができる。
【００１９】
また、第５の発明は、第２〜第４のいずれか１つの発明において、前記過電圧検出部と、前記異常温度検出回路部と、前記過消費電力検出部と、を駆動する駆動電圧の系統は、前記第２の電源装置の系統から独立し、前記第１の電源装置の系統と同一であることを特徴とする暖房便座装置である。
【００２０】
この暖房便座装置によれば、過電圧検出部と、異常温度検出回路部と、過消費電力検出部と、を駆動する駆動電圧は、第１の電源装置から供給される。そのため、過電圧検出部と、異常温度検出回路部と、過消費電力検出部と、は、第２の電源装置が遮断されて第２の電源装置から供給される駆動電圧が停止した後でも駆動することができる。これにより、第２の電源装置をより確実に遮断することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の態様によれば、安全性をより高めることができる誘導加熱型の暖房便座装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】本実施形態の便座を表す模式図である。
【図３】本実施形態にかかる暖房便座装置の回路図である。
【図４】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すタイミングチャートである。
【図５】本実施形態のサーミスタの抵抗値と温度との関係を表すグラフである。
【図６】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、本実施形態の便座を表す模式図である。
なお、図２（ａ）は、本実施形態の便座を上方から眺めた平面模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
【００２４】
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、ケーシング４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、ケーシング４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。つまり、ケーシング４００は、便座２００および便蓋３００の回動（開閉）を支持する。便蓋３００は、閉じた状態において便座２００の上方を覆うことができる。
【００２５】
ケーシング４００には、トイレ室への使用者の入室を検知する入室検知センサ（入室検知手段）４０２と、使用者が便座２００に座ったことを検知する着座検知センサ（着座検知手段）４０４と、便蓋３００の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサ（便蓋開閉検知手段）４０６と、が設けられている。なお、入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、の設置形態は、一例であり、これだけに限定されるわけではない。
【００２６】
入室検知センサ４０２は、トイレ室のドアを開けて入室した直後の使用者や、トイレ室に入室しようとしてドアの前に存在する使用者を検知することができる。つまり、入室検知センサ４０２は、トイレ室に入室した使用者だけではなく、トイレ室に入室する前の使用者、すなわちトイレ室の外側のドアの前に存在する使用者を検知することができる。このような入室検知センサ４０２としては、焦電センサや、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。マイクロ波のドップラー効果を利用したセンサや、マイクロ波を送信し反射したマイクロ波の振幅（強度）に基づいて被検知体を検出するセンサなどを用いた場合、トイレ室のドア越しに使用者の存在を検知することが可能となる。つまり、トイレ室に入室する前の使用者を検知することができる。
【００２７】
着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に着座する直前において便座２００の上方に存在する人体や、便座２００に着座した使用者を検知することができる。すなわち、着座検知センサ４０４は、便座２００に着座した使用者だけではなく、便座２００の上方に存在する使用者を検知することができる。このような着座検知センサ４０４としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサなどを用いることができる。
【００２８】
便蓋開閉検知センサ４０６としては、例えば、ホールＩＣと磁石との組み合わせ、またはマイクロスイッチなどを用いることができる。
【００２９】
なお、便蓋開閉検知センサ４０６は、ケーシング４００に内蔵されていることに限定されず、便蓋３００のヒンジ部やケーシング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４０６は、便蓋３００の開閉状態を検知できればよい。これは、入室検知センサ４０２および着座検知センサ４０４についても同様であり、入室検知センサ４０２および着座検知センサ４０４は、ケーシング４００に内蔵されていることに限定されない。つまり、入室検知センサ４０２は、トイレ室への使用者の入室を検知できればよい。着座検知センサ４０４は、便座２００への使用者の着座を検知できればよい。例えば、入室検知センサ４０２を別体としてトイレ室の入り口に取り付け、トイレ室への使用者の入室を赤外線通信によってケーシング４００内の本体制御部４１０（図３参照）に伝達する方法でもよい。
【００３０】
便座２００は、図２（ｂ）に表したように、便座２００の外形を形成する筐体２１０を有する。筐体２１０は、例えば樹脂などの絶縁性を有する材料により形成されている。なお、筐体２１０は、複数の部材により形成されていてもよいし、１つの部材により形成されていてもよい。
【００３１】
便座２００の筐体２１０の内部には、高周波電流が通電されることにより磁界を発生する誘導加熱コイル２２２が設けられている。図２に表した便座２００では、誘導加熱コイル２２２は、便座２００の内部の上面（着座面に対向する内面）２１０ａに付設されていている。但し、誘導加熱コイル２２２の設置形態は、これだけに限定されず、誘導加熱コイル２２２は、便座２００の内部に設けられた図示しない支持体により支持されていてもよい。
【００３２】
便座２００には、誘導加熱コイル２２２から発生した磁界により誘導加熱される導電体（発熱部）２３１が設けられている。より具体的には、導電体２３１は、誘導加熱コイル２２２から発生する磁界で誘起される渦電流により発熱する。導電体２３１は、便座２００の上面（着座面）に付設されている。あるいは、導電体２３１は、便座２００の筐体２１０の内部に設けられていてもよい。あるいは、導電体２３１は、便座２００の内部の上面２１０ａに付設されていてもよい。
【００３３】
導電体２３１としては、例えば鉄やステンレスなどの強磁性体、またはアルミニウムなどの常磁性体といった金属を用いることができる。便座２００の外部に磁界を放出させにくくするためには、電気抵抗が大きい鉄やステンレスなどの強磁性体を導電体２３１に用いることがより好ましい。なお、導電体２３１が便座２００の上面に設けられる場合には、人体と導電体２３１とが直接的に接触しないように、塗装やコーティングなどが導電体２３１の表面に施されることがより好ましい。
【００３４】
本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、誘導加熱の原理を利用し、便座２００の着座面を急速に加熱することができ、より速く着座面を適温にすることができる。また、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、便座２００の着座面を急速に加熱することができるため、使用者が便座２００を使用していないときには便座２００を保温しておく必要はない。そのため、待機時の消費電力を抑え、省エネルギー化を図ることができる。
【００３５】
また、使用者が便座２００に着座した後すなわち便座２００に着座しているときには、便座２００の着座面を適温に保温する必要がある。本実施形態によれば、暖房便座装置１００は、急速加熱および保温加熱を誘導加熱により実行する。つまり、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、便座２００の着座面の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う急速加熱モードと、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保つように誘導加熱を行う保温加熱モードと、を実行することができる。これにより、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、より簡易的な構造で急速加熱と保温加熱とを実現することができる。
【００３６】
誘導加熱の指示は、ケーシング４００の内部に設けられた本体制御部４１０より行われる。ここで、例えば本体制御部４１０や指示系統などに故障が生じた場合には、誘導加熱が異常となった際に誘導加熱を停止させようとしても停止できない場合がある。この場合には、使用者が便座２００に着座しているときに、急速加熱モードが実行されるおそれがある。これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、誘導加熱が異常となった際には、本体制御部４１０からの指示にかかわらず便座２００の内部に設けられた第２の電源装置５１５（図３参照）を遮断する。第２の電源装置５１５は、例えば高周波電源回路５００（図３参照）などを駆動する駆動電圧（電源電圧）を生成し供給する。
【００３７】
第２の電源装置５１５を遮断すると、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、例えば高周波電源回路５００などを駆動する駆動電圧の供給が停止する。駆動電圧の供給が停止すると、高周波電源回路５００の駆動が停止する。そうすると、誘導加熱の通電が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統などに故障が生じた場合でも、急速加熱の実行を停止させることができ、安全性をより高めることができる。
【００３８】
次に、第２の電源装置５１５を遮断する動作について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態にかかる暖房便座装置の回路図である。
【００３９】
ケーシング４００の内部には、本体制御部４１０と、第１の電源装置４２０と、入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、異常表示部４０８と、が設けられている。入室検知センサ４０２と、着座検知センサ４０４と、便蓋開閉検知センサ４０６と、は、図１に関して前述した如くである。
【００４０】
第１の電源装置４２０は、商用電源１０と接続され、本体制御部４１０を駆動する電源電圧を供給する。異常表示部４０８は、例えば誘導加熱が異常となった際に、本体制御部４１０の指示に基づいて異常表示を行う。
【００４１】
便座２００の内部には、高周波電流を生成し誘導加熱コイル２２２にその高周波電流を供給する高周波電源回路５００が設けられている。高周波電源回路５００は、整流部５１０と、第２の電源装置５１５と、降圧部５２０と、平滑部５３０と、共振回路５４０と、インバータ５５０と、を有する。
【００４２】
整流部５１０は、商用電源１０から供給される電流を整流する。
降圧部５２０は、チョッパ式の降圧回路であり、第２のスイッチング素子５２１と、ダイオード５２２と、ゲートドライバ５２３と、平滑部５３０と、を有し、整流部５１０の整流出力を降圧してインバータ５５０に供給する。
【００４３】
第２の電源装置５１５は、降圧部５２０のゲートドライバ５２３を駆動する駆動電圧Ｖ２を生成し、ゲートドライバ５２３に供給する。また、第２の電源装置５１５は、後述する発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ３を生成し、発振制御部２５７に供給する。後述する異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、を駆動する駆動電圧Ｖ５は、発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ３をレギュレータ６４５により適宜降圧して供給される。
【００４４】
平滑部５３０における平滑コイル５３１と平滑コンデンサ５３３とは、チョッパ式降圧回路の一部として機能するだけではない。平滑コンデンサ５３３は、インバータ５５０に流れる高周波大電流を平滑して供給する役割も果たす。平滑コイル５３１は、高周波に対して高インピーダンスとなって、商用電源１０側へノイズが伝達することを防止する役割も果たす。なお、降圧機能と平滑機能とでコイルとコンデンサとを兼用せず、それぞれにコイルとコンデンサとの組み合わせを持ち直列に接続してもよい。
【００４５】
共振回路５４０は、誘導加熱コイル２２２と、共振コンデンサ５４１と、を有する。インバータ５５０は、第１のスイッチング素子５５１を有し、共振回路５４０に供給する電力を制御する。第１のスイッチング素子５５１には、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）が用いられる。
【００４６】
また、便座２００の内部には、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、急速／保温判別部２５１と、発振制御部２５７と、が設けられている。
【００４７】
本体制御部４１０は、カプラ２５３を介して急速／保温判別部２５１へ出力指示（加熱指示）の制御信号を送信する。急速／保温判別部２５１は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて急速加熱モードおよび保温加熱モードについての制御信号を発振制御部２５７へ送信する。発振制御部２５７は、急速／保温判別部２５１から送信された制御信号に基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。
【００４８】
また、本体制御部４１０は、カプラ２５３を介して降圧部５２０のゲートドライバ５２３へ制御信号を送信する。ゲートドライバ５２３は、カプラ２５３を介して本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第２のスイッチング素子５２１のオン／オフを制御する。第２のスイッチング素子５２１は、ゲートドライバ５２３から出力された信号に基づいて整流部５１０の整流出力を降圧するか否かを切り替える。
【００４９】
前述したように、発振制御部２５７は、本体制御部４１０から送信された制御信号に基づいて第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。つまり、本体制御部４１０は、加熱指示を出し、発振制御部２５７を介して第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御する。本体制御部４１０は、誘導加熱のオン／オフの動作指示を行うだけであり、第１のスイッチング素子５２１の直接のオン／オフ制御を行うのは、発振制御部２５７である。発振制御部２５７の動作は、次のようになる。
【００５０】
まず、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１をオン状態に制御すると、商用電源１０から供給された電流は、整流部５１０により整流され、平滑部５３０により平滑化され、誘導加熱コイル２２２に流れる。保温加熱モードが実行される場合には、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０の第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御により適宜降圧される。
【００５１】
降圧動作は、降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われる。但し、これだけに限定されず、降圧動作は、フィードバック制御により行われてもよい。降圧動作が降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われる場合には、例えば想定以上の大電流が流れるように高周波電源回路５００が動作し、平滑コンデンサ５３３の電圧が異常に低下したときでも、降圧部５２０の入力側の電圧で降圧制御する。そのため、降圧部５２０の出力を上げてさらに大電流を流そうとする動作に入ることがない。そのため、安全性をより高めることができる。一方、降圧動作がフィードバック制御により行われる場合には、例えば商用電源１０の電圧が変動したときでも、出力の変動を抑えより安定化させることができる。
【００５２】
電流が誘導加熱コイル２２２に流れると、誘導加熱コイル２２２に磁気エネルギーが溜まる。続いて、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１をオフ状態に制御すると、商用電源１０からは電流が供給されない一方で、誘導加熱コイル２２２に溜められた磁気エネルギーが共振コンデンサ５４１へ静電エネルギーとして移動する。その後、再び共振コンデンサ５４１から誘導加熱コイル２２２へエネルギーが戻り、共振する。
【００５３】
この共振動作の途中で、発振制御部２５７によって第１のスイッチング素子５５１が再びオン状態に制御されると、誘導加熱コイル２２２に磁気エネルギーが補充され、前述の動作を繰り返して共振が継続する。
【００５４】
このように、発振制御部２５７が第１のスイッチング素子５５１のオン状態とオフ状態とを切り替え制御することにより、誘導加熱コイル２２２および共振コンデンサ５４１において共振が発生し、高周波電流が生成される。高周波電流は、誘導加熱コイル２２２へ供給される。誘導加熱コイル２２２は、供給された高周波電流によって高周波磁界を発生する。この高周波磁界によって導電体２３１に渦電流が発生し、導電体２３１が発熱する。以上の動作により、便座２００の着座面を加熱することができる。
【００５５】
例えば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、本体制御部４１０は、誘導加熱コイル２２２への通電を制御し便座２００を急速に加熱することができる。そのため、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じさせないような適温にすることができる。
【００５６】
本体制御部４１０は、急速加熱モードを実行する場合には、第２のスイッチング素子５２１を連続的にオン状態に制御する。これにより、急速加熱モードでは、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において降圧されずにインバータ５５０に供給される。つまり、整流後の商用電源１０と、誘導加熱コイル２２２と、が直結した状態となる。本体制御部４１０は、便座２００の着座面の温度を連続的に上昇させ急速に加熱することができる。
【００５７】
続いて、使用者が便座２００を使用すると、あるいは便座２００を使用しようとすると、本体制御部４１０は、保温加熱の指示を出して第１のスイッチング素子５５１のオン／オフを制御し、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保温する。
【００５８】
本体制御部４１０は、保温加熱モードを実行する場合には、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の指示を行う。そして、本体制御部４１０は、整流部５１０の整流出力を降圧部５２０により急速加熱モードにおける整流出力よりも充分に降圧させる。つまり、整流部５１０の整流出力は、降圧部５２０において急速加熱モードにおける整流出力よりも充分に降圧されインバータ５５０に供給される。
【００５９】
整流部５１０の整流出力が降圧部５２０により充分に降圧されるため、誘導加熱コイル２２２に流れるコイル電流は、急速加熱モードにおけるコイル電流よりも小さい。つまり、保温加熱モードにおけるコイル電流の振動振幅は、急速加熱モードにおけるコイル電流の振動振幅よりも小さい。そのため、保温加熱モードにおける共振電圧の共振振幅は、急速加熱モードにおける共振電圧の共振振幅よりも小さくなる。また、保温加熱モードにおける共振エネルギーは、急速加熱モードにおける共振エネルギーよりも小さくなる。なお、共振電圧は、第１のスイッチング素子５５１の両端にかかる電圧である。
【００６０】
これにより、本体制御部４１０は、共振動作を変更することなく、整流部５１０の整流出力を降圧部５２０により充分に降圧させることで保温加熱モードにおける誘導加熱出力を急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えることができる。そのため、本体制御部４１０は、電力消費量を急速加熱モードにおける電力消費量よりも低くし、便座２００の着座面の温度を所定温度内に保温することができる。
【００６１】
しかしながら、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合には、誘導加熱が異常となった際に本体制御部４１０が誘導加熱を停止させようとしても停止できない場合がある。この場合には、使用者が便座２００に着座しているときに、急速加熱モードが実行されるおそれがある。
【００６２】
これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の便座２００の内部には、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、が設けられている。
【００６３】
異常温度検出回路部６１０には、導電体２３１の温度を検知するサーミスタ（温度センサ）６０５が接続されている。異常温度検出回路部６１０は、サーミスタ６０５により導電体２３１の温度を直接的または間接的に検出する。異常温度検出回路部６１０は、サーミスタ６０５が検知した導電体２３１の温度に基づいた電圧と、所定の閾値の温度に基づいた基準電圧と、をコンパレータ６１１で比較し、比較結果（信号）をオア回路６４１へ出力する。
【００６４】
ラッチ作動部６４３は、オア回路６４１を介して異常温度検出回路部６１０から出力された信号に基づいて、スルー状態とラッチ状態とを切り替える。そして、サーミスタ６０５が検知した導電体２３１の温度が所定の閾値の温度よりも高い場合には、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する。これにより、第２の電源装置５１５の内部に設けられた発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そのため、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、第２の電源装置５１５が遮断される。
【００６５】
あるいは、過電圧検出部６２０は、平滑コイル５３１と誘導加熱コイル２２２との間における電圧Ｖ７をＧＮＤ（グランド）を基準として検知する。つまり、過電圧検出部６２０は、インバータ５５０に供給する電圧Ｖ７を検知する。そして、過電圧検出部６２０は、電圧Ｖ７に基づいた電圧と、急速加熱モードおよび保温加熱モードにおいてそれぞれ予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、をコンパレータ６２３で比較し、比較結果（信号）をオア回路６４１へ出力する。
【００６６】
急速加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、保温加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、の切り替えは、過電圧検出部６２０に設けられた基準電圧切替部６２１により行われる。基準電圧切替部６２１は、急速／保温判別部２５１と接続され、急速／保温判別部２５１から出力された信号に基づいて、急速加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、保温加熱モードにおいて予め設定された電圧に基づいた基準電圧と、を切り替えてコンパレータ６２３へ出力する。
【００６７】
ラッチ作動部６４３は、オア回路６４１を介して過電圧検出部６２０から出力された信号に基づいて、スルー状態とラッチ状態とを切り替える。そして、平滑コイル５３１と誘導加熱コイル２２２との間における電圧Ｖ７が所定の閾値の電圧よりも高い場合には、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する。これにより、第２の電源装置５１５の内部に設けられた発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そのため、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、第２の電源装置５１５が遮断される。
【００６８】
あるいは、過消費電力検出部６３０には、カレントトランス６０７が接続されている。過消費電力検出部６３０は、カレントトランス６０７が測定した高周波電源回路５００への通電電流と、商用電源１０の電圧と、を掛け算することにより便座２００に設けられた導電体２３１の電力消費量を間接的に検知する。そして、過消費電力検出部６３０は、カレントトランス６０７が測定した通電電流に基づいた消費電力と、急速加熱モードおよび保温加熱モードにおいてそれぞれ予め設定された電流に基づいた基準消費電圧と、を比較し、比較結果（信号）をオア回路６４１へ出力する。
【００６９】
急速加熱モードにおいて予め設定された電流に基づいた基準消費電圧と、保温加熱モードにおいて予め設定された電流に基づいた基準消費電圧と、の切り替えは、例えば過電圧検出部６２０について前述した切り替えと同様にして行われる。
【００７０】
ラッチ作動部６４３は、オア回路６４１を介して過消費電力検出部６３０から出力された信号に基づいて、スルー状態とラッチ状態とを切り替える。そして、導電体２３１の電力消費量が所定の閾値の電力消費量よりも高い場合には、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する。これにより、第２の電源装置５１５の内部に設けられた発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そのため、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、第２の電源装置５１５が遮断される。
【００７１】
第２の電源装置５１５が遮断されると、ゲートドライバ５２３および発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ２、Ｖ３の供給が停止する。そうすると、ゲートドライバ５２３および発振制御部２５７は、駆動できなくなる。そのため、高周波電源回路５００の駆動が停止し、誘導加熱の通電（共振回路５４０への通電）が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合でも、急速加熱の実行を停止させることができ、安全性をより高めることができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、誘導加熱が異常となった際に、第２の電源装置５１５が遮断される一方で、第１の電源装置４２０が遮断されるわけではない。そのため、本体制御部４１０は、故障していない場合には、第１の電源装置４２０から供給される電源電圧により駆動できる。例えば、本体制御部４１０は、誘導加熱の異常を表示する指示を異常表示部４０８に出すことができる。あるいは、本体制御部４１０は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）に格納された異常情報履歴などのデータを読み取ることができる。これによれば、例えば異常箇所や異常発生回数などを特定することができる。
【００７３】
また、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、を駆動する駆動電圧Ｖ５の系統は、第２の電源装置５１５の系統から独立し、第１の電源装置４２０の系統と同一であってもよい。これによれば、第１の電源装置４２０が遮断されるわけではないため、駆動電圧Ｖ５は、第１の電源装置４２０から供給可能である。そのため、第２の電源装置５１５の停止信号がラッチ作動部６４３から出力されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が低下した後でも、第２の電源装置５１５を確実に遮断することができる。これについては、バックアップコンデンサ６４７に関して後に詳述する。
【００７４】
次に、本実施形態にかかる暖房便座装置１００の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図４は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すタイミングチャートである。
また、図５は、本実施形態のサーミスタの抵抗値と温度との関係を表すグラフである。
【００７５】
本具体例は、異常温度検出回路部６１０が導電体２３１の温度異常を検出した場合の動作である。
図５に表したように、サーミスタ６０５の抵抗値と温度との関係は、反比例の関係にある。つまり、導電体２３１の温度が上昇し、サーミスタ６０５の温度が上昇すると、サーミスタ６０５の抵抗値は低下する。そのため、図４（ａ）に表したように、導電体２３１の温度が上昇すると、導電体２３１の温度に基づいた電圧（サーミスタ６０５に接続された信号線の電圧）Ｖ１０（図３参照）が上昇する。そして、導電体２３１の温度に基づいた電圧Ｖ１０が所定の閾値の温度に基づいた基準電圧Ｖ２０（図３参照）よりも高くなると、図４（ｂ）に表したように、コンパレータ６１１の出力電圧Ｖ３０（図３参照）が反転する。
【００７６】
コンパレータ６１１の出力電圧が反転すると、図４（ｃ）に表したように、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０（図３参照）が「Ｌ（ＬＯＷ：ロー）」から「Ｈ（ＨＩＧＨ：ハイ）」へ切り替わる。本願明細書において、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｌ（ＬＯＷ：ロー）」であるとは、ラッチ作動部６４３が第２の電源装置５１５を停止する信号を出力していないことを意味するものとする。一方、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｈ（ＨＩＧＨ：ハイ）」であるとは、ラッチ作動部６４３が第２の電源装置５１５を停止する信号を出力していることを意味するものとする。
【００７７】
ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｈ」になると、図４（ｄ）に表したように、発振スイッチング素子５１５ａの発振が停止する。そうすると、図４（ｅ）に表したように、降圧部５２０のゲートドライバ５２３を駆動する駆動電圧Ｖ２が低下し始める。また、発振制御部２５７を駆動する駆動電圧Ｖ３、Ｖ４が低下し始める。そして、図４（ｆ）に表したように、駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の低下が終了した後に、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、を駆動する駆動電圧Ｖ５が低下し始める。
【００７８】
第２の電源装置５１５が遮断され、駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が低下して供給されなくなると、ゲートドライバ５２３および発振制御部２５７は、駆動できなくなる。そうすると、高周波電源回路５００の駆動が停止し、誘導加熱の通電が遮断される。これにより、例えば本体制御部４１０や指示系統や第１のスイッチング素子５５１や第２のスイッチング素子５２１などに故障が生じた場合でも、急速加熱の実行を停止させることができ、安全性をより高めることができる。
【００７９】
また、本具体例では、図４（ｅ）および図４（ｆ）に表したように、駆動電圧Ｖ５は、駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の低下が終了した後に低下し始める。つまり、駆動電圧Ｖ５は、低下の応答性に対して時定数Ｔを有する。そのため、異常温度検出回路部６１０と、過電圧検出部６２０と、過消費電力検出部６３０と、ラッチ作動部６４３と、は、第２の電源装置５１５が遮断されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の供給が停止した後でも時定数（所定時間）Ｔの間だけ駆動することができる。これは、図３に表したバックアップコンデンサ（バックアップ電源）６４７と整流ダイオード６４８により実現することができる。駆動電圧Ｖ５の低下の応答性に対する時定数Ｔは、第２の電源装置５１５の出力電圧（駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）の低下の開始から終了までの時間よりも長い。整流ダイオード６４８は、定常動作時において、Ｖ４系統に繋がる負荷（図３では省略）への供給電流源がバックアップコンデンサ６４７とならないように縁切りを目的として配置されている。
【００８０】
バックアップコンデンサ６４７が設けられていない場合には、異常温度検出回路部６１０が導電体２３１の温度異常を検出し、ラッチ作動部６４３を介して第２の電源装置５１５を遮断すると、異常温度検出回路部６１０自身の駆動電圧Ｖ５がすぐに低下する。そうすると、第２の電源装置５１５の出力電圧が意図する電圧以下まで低下し、完全に第２の電源装置５１５の遮断が終了する前に、第２の電源装置５１５を遮断させるための異常温度検出回路部６１０が駆動できなくなるおそれがある。そのため、第２の電源装置５１５を確実には遮断できないおそれがある。
【００８１】
これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、バックアップコンデンサ６４７を有する。バックアップコンデンサ６４７は、第２の電源装置５１５が遮断されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の供給が停止した後でも時定数Ｔの間だけ駆動電圧Ｖ５を供給することができる。そのため、異常温度検出回路部６１０は、第２の電源装置５１５が遮断されて駆動電圧Ｖ２、Ｖ３の供給が停止した後でも時定数Ｔの間だけ駆動することができる。また、時定数Ｔは、第２の電源装置５１５の出力電圧（駆動電圧Ｖ２、Ｖ３及び、レギュレータ出力電圧Ｖ４）の低下の開始から終了までの時間よりも長い。これにより、異常温度検出回路部６１０は、ラッチ作動部６４３を介して第２の電源装置５１５を確実に遮断することができる。これは、過電圧検出部６２０および過消費電力検出部６３０の少なくともいずれかが、第２の電源装置５１５を遮断する場合についても同様である。
【００８２】
なお、バックアップコンデンサ６４７が設けられた場合には、第１の電源装置４２０は、異常温度検出回路部６１０に駆動電圧Ｖ５を供給する必要がない。そのため、ケーシング４００と便座２００とを接続するコードを少なくすることができる。
【００８３】
本具体例では、異常温度検出回路部６１０が導電体２３１の温度異常を検出した場合を例に挙げて説明した。本具体例の動作は、過電圧検出部６２０が電圧異常を検出した場合、および過消費電力検出部６３０が消費電力異常を検出した場合においても同様である。つまり、電圧Ｖ７（図３参照）が所定の閾値の電圧よりも高くなると（図４（ａ）に相当）、コンパレータ６２３の出力電圧が反転し（図４（ｂ）に相当）、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｌ」から「Ｈ」へ切り替わる（図４（ｃ）に相当）。あるいは、導電体２３１の電力消費量が所定の閾値の電力消費量よりも高くなると（図４（ａ）に相当）、ラッチ作動部６４３の出力電圧Ｖ４０が「Ｌ」から「Ｈ」へ切り替わる（図４（ｃ）に相当）。
【００８４】
次に、図４および図５に関して前述した動作の具体例について、図面を参照しつつさらに説明する。
図６は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の具体例を表すフローチャートである。
【００８５】
まず、動作がスタートし（ステップＳ１０１）、異常温度検出回路部６１０が、導電体２３１の温度異常を検出すると（ステップＳ１０３）、ラッチ作動部６４３へ異常信号を出力する（ステップＳ１０５）。そうすると、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止（遮断）する信号を出力する（ステップＳ１０７）。このとき、本体制御部４１０が所定の信号を出力しない限り、ラッチ作動部６４３は、第２の電源装置５１５を停止する信号を出力し続ける。
【００８６】
ラッチ作動部６４３が第２の電源装置５１５の停止信号を出力すると、第２の電源装置５１５は、停止（ラッチ）する（ステップＳ１０９）。そうすると、誘導加熱コイル２２２への通電が停止する（ステップＳ１１１）。続いて、商用電源１０が再投入されると（ステップＳ１１３）、第２の電源装置５１５は、復帰する（ステップＳ１１５）。そして、高周波電源回路５００は、待機状態となる（ステップＳ１１５）。
【００８７】
言い換えれば、第２の電源装置５１５は、ラッチ作動部６４３から出力された停止信号により停止した後には、商用電源１０の電圧の印加を一旦遮断し再び印加しない限り復帰しない。これによれば、本体制御部４１０からの指示にかかわらず、使用者が意図的にリセット動作（商用電源１０の再投入動作）を行わない限り、誘導加熱の動作を確実に停止状態に保持することができる。
【００８８】
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および便蓋３００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや、異常温度検出回路部６１０および過電圧検出部６２０の回路構成及び、第２の電源装置５１５を確実に遮断させるために設けた異常温度検出回路部６１０、過電圧検出部６２０及び過消費電力検出部６３０のバックアップ電源の構成手段などは、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】
【００８９】
１０ 商用電源、 １００ 暖房便座装置、 ２００ 便座、 ２１０ 筐体、 ２１０ａ 上面、 ２２２ 誘導加熱コイル、 ２３１ 導電体、 ２５１ 急速／保温判別部、 ２５３ カプラ、 ２５７ 発振制御部、 ３００ 便蓋、 ４００ ケーシング、 ４０２ 入室検知センサ、 ４０４ 着座検知センサ、 ４０６ 便蓋開閉検知センサ、 ４０８ 異常表示部、 ４１０ 本体制御部、 ４２０ 第１の電源装置、 ５００ 高周波電源回路、 ５１０ 整流部、 ５１５ 第２の電源装置、 ５１５ａ 発振スイッチング素子、 ５２０ 降圧部、 ５２１ 第２のスイッチング素子、 ５２２ ダイオード、 ５２３ ゲートドライバ、 ５３０ 平滑部、 ５３１ 平滑コイル、 ５３３ 平滑コンデンサ、 ５４０ 共振回路、 ５４１ 共振コンデンサ、 ５５０ インバータ、 ５５１ 第１のスイッチング素子、 ６０５ サーミスタ、 ６０７ カレントトランス、 ６１０ 異常温度検出回路部、 ６１１ コンパレータ、 ６２０ 過電圧検出部、 ６２１ 基準電圧切替部、 ６２３ コンパレータ、 ６３０ 過消費電力検出部、 ６４１ オア回路、 ６４３ ラッチ作動部、 ６４５ レギュレータ、 ６４７ バックアップコンデンサ、 ６４８ 整流ダイオード、 ８００ 洋式腰掛便器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、
前記誘導加熱コイルが発生した磁界により誘導加熱される導電体と、
前記導電体が設けられた便座と、
第１のスイッチング素子を有し前記共振回路に供給する電力を制御するインバータと、
商用電源から供給される電流を整流する整流部と、
第２のスイッチング素子を有し前記整流部の整流出力を降圧して前記インバータに供給する降圧部と、
前記便座の開閉を支持し、商用電力が投入されるケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記第２のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより前記整流出力の降圧量を切り替えて前記インバータに供給し前記便座の誘導加熱を実行する本体制御部と、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記商用電源と接続されて前記本体制御部を駆動する電源電圧を供給する第１の電源装置と、
前記便座の内部に設けられ、前記降圧部を駆動する駆動電圧を生成する第２の電源装置と、
を備え、
前記第２の電源装置から前記降圧部へ供給する前記駆動電圧を停止することで、前記本体制御部からの指示にかかわらず前記共振回路への通電を停止可能としたことを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】
前記インバータに供給する電圧を検出する過電圧検出部と、
前記導電体の温度を直接的または間接的に検出する異常温度検出回路部と、
前記導電体の電力消費量を間接的に検出する過消費電力検出部と、
をさらに備え、
前記過電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合、および前記異常温度検出回路部が前記導電体の過熱異常を検出した場合、および前記過消費電力検出部が前記電力消費量の異常を検出した場合の少なくともいずれかにおいて、前記本体制御部からの指示にかかわらず、前記第２の電源装置が遮断され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】
前記第２の電源装置は、前記遮断された後には、前記商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されると復帰することを特徴とする請求項２記載の暖房便座装置。
【請求項４】
前記第２の電源装置が前記遮断された後にも前記異常温度検出回路部を所定時間駆動可能とするバックアップ電源をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の暖房便座装置。
【請求項５】
前記過電圧検出部と、前記異常温度検出回路部と、前記過消費電力検出部と、を駆動する駆動電圧の系統は、前記第２の電源装置の系統から独立し、前記第１の電源装置の系統と同一であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の暖房便座装置。
【請求項１】
誘導加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、
前記誘導加熱コイルが発生した磁界により誘導加熱される導電体と、
前記導電体が設けられた便座と、
第１のスイッチング素子を有し前記共振回路に供給する電力を制御するインバータと、
商用電源から供給される電流を整流する整流部と、
第２のスイッチング素子を有し前記整流部の整流出力を降圧して前記インバータに供給する降圧部と、
前記便座の開閉を支持し、商用電力が投入されるケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記第２のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより前記整流出力の降圧量を切り替えて前記インバータに供給し前記便座の誘導加熱を実行する本体制御部と、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記商用電源と接続されて前記本体制御部を駆動する電源電圧を供給する第１の電源装置と、
前記便座の内部に設けられ、前記降圧部を駆動する駆動電圧を生成する第２の電源装置と、
を備え、
前記第２の電源装置から前記降圧部へ供給する前記駆動電圧を停止することで、前記本体制御部からの指示にかかわらず前記共振回路への通電を停止可能としたことを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】
前記インバータに供給する電圧を検出する過電圧検出部と、
前記導電体の温度を直接的または間接的に検出する異常温度検出回路部と、
前記導電体の電力消費量を間接的に検出する過消費電力検出部と、
をさらに備え、
前記過電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値の電圧よりも高い場合、および前記異常温度検出回路部が前記導電体の過熱異常を検出した場合、および前記過消費電力検出部が前記電力消費量の異常を検出した場合の少なくともいずれかにおいて、前記本体制御部からの指示にかかわらず、前記第２の電源装置が遮断され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】
前記第２の電源装置は、前記遮断された後には、前記商用電源の電圧の印加が一旦遮断され再び印加されると復帰することを特徴とする請求項２記載の暖房便座装置。
【請求項４】
前記第２の電源装置が前記遮断された後にも前記異常温度検出回路部を所定時間駆動可能とするバックアップ電源をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の暖房便座装置。
【請求項５】
前記過電圧検出部と、前記異常温度検出回路部と、前記過消費電力検出部と、を駆動する駆動電圧の系統は、前記第２の電源装置の系統から独立し、前記第１の電源装置の系統と同一であることを特徴とする請求項２〜４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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２０５６８７（Ｐ２０１２−２０５６８７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２５６２（Ｐ２０１１−７２５６２）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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