暖房便座装置
【課題】誘導加熱コイルを利用した加熱手段を用いて急速加熱と保温加熱とを実現でき、部品を小型化した暖房便座装置を提供する。
【解決手段】インバータ５５０によて誘導加熱コイル２２２を駆動して発生した磁界により誘導加熱される暖房便座装置であって、商用電源から供給される電流を整流する整流部５１０と、第２のスイッチング素子５２１のスイッチングを制御することにより整流出力を降圧してインバータ５５０に供給し、便座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、整流部５１０の整流出力を第２のスイッチング素子５２１を通らない第３のスイッチング素子５６５を連続的にオン状態にしてインバータ５５０に供給し、便座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を実行する制御部４１０を備えた。
【解決手段】インバータ５５０によて誘導加熱コイル２２２を駆動して発生した磁界により誘導加熱される暖房便座装置であって、商用電源から供給される電流を整流する整流部５１０と、第２のスイッチング素子５２１のスイッチングを制御することにより整流出力を降圧してインバータ５５０に供給し、便座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、整流部５１０の整流出力を第２のスイッチング素子５２１を通らない第３のスイッチング素子５６５を連続的にオン状態にしてインバータ５５０に供給し、便座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を実行する制御部４１０を備えた。
【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、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１）。特許文献１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モードのための電磁誘導加熱コイルを利用した加熱手段と、保温加熱モードのためのヒータを利用した加熱手段と、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【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、誘導加熱コイルを利用した加熱手段を用いて急速加熱と保温加熱とを実現することができ、また、そのために用いる部品を小型化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、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を降圧して前記インバータに供給し、前記便座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、前記整流部の整流出力を第２のスイッチング素子を通らない第３のスイッチング素子を連続的にオン状態にして前記インバータに供給し、前記便座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、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。
【０００７】
この暖房便座装置によれば、制御部は、急速加熱モードにおいては第３のスイッチング素子を連続的にオン、第２のスイッチング素子はスイッチング制御を行なわないことで、チョークコイルを設ける必要のない通電経路によって整流出力をインバータに供給する。これにより、制御部は、前記便座の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行なうことができる。
【０００８】
また、整流出力が大きい急速加熱モードのための通電経路と、保温加熱モードのために第２のスイッチング素子を経由する通電経路と、を別系統として制御することで、第２のスイッチング素子を経由する通電経路上にあるチョークコイル及び第２のスイッチング素子は、出力電流値のより低い部品を用いて回路を構成できる。したがって、部品の小型化やコストダウンが可能となる。
【０００９】
第２の発明は、前記制御部は、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を降圧して前記インパータに供給し前記便座の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う中速加熱モードを実行可能であることを特徴とする。
【００１０】
この暖房便座装置によれば、制御部は、中速加熱モードにおいて、第３のスイッチング素子をオフし第２のスイッチング素子のスイッチング制御を行い、電力消費量が低くなるように整流出力を降圧してインバータに供給する。
【００１１】
これにより、制御部は、第１のスイッチング素子のオン時間などの共振動作を変更することなく、整流出力を降圧部により降圧させることで中速加熱モードにおける誘導加熱出力電流を急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも低く抑えることができる。
【００１２】
また、整流出力が大きい急速加熱モードのための通電経路と、整流出力が小さい中速加熱モードのための通電経路と、を別系統として制御することで、中速加熱モードで使用するチョークコイル及び第２のスイッチング素子は、出力電流値のより低い部品を用いて回路を構成できる。したがって、部品の小型化やコストダウンが可能となる。
【００１３】
第３の発明は、前記制御部は、前記保温加熱モードを実行するときには、前記中速加熱モードを実行するときよりも電力消費量が低くなるように前記整流出力を前記降圧部によって降圧させることを特徴とする。
【００１４】
この暖房便座装置によれば、整流出力は、保温加熱モードの実行時において、中速加熱モードの実行時よりも電力消費量が充分に低くなるように降圧部により降圧される。これにより、保温加熱モードにおける便座の温度を安定化させることができ、また漏れ磁界をより確実に抑えることができる。
【００１５】
第４の発明は、前記制御部は、前記急速加熱モードの実行を所定条件が成立したときに停止し、前記所定条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００１６】
前記制御部は、前記急速加熱モードの実行を所定条件が成立したときに停止し、前記所定条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することにより、実行動作モードの判別及び急速加熱モードへの移行を制限により安全性の向上を実現している。
【００１７】
第５の発明は、使用者の前記便座への着座を検知する着座検知センサをさらに備え、
前記制御部は、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００１８】
この暖房便座装置によれば、使用者が便座に着座したことを着座検知センサが検知すると、制御部は保温加熱モードを実行する。これにより、便座に着座する使用者への安全性をより高めることができる。
【００１９】
第６の発明は、前記便座を覆うことができる便蓋と、前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、をさらに備え、前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００２０】
この暖房便座装置によれば、前記急速加熱モード出力条件回路部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知することを前記急速加熱モードの出力条件とし、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立しない時には、条件不成立として前記急速加熱モード信号を出力しない。
【００２１】
制御部は、便蓋が閉じた状態を便蓋開閉検知センサが検知したときに急速加熱モードが実行し、便蓋が閉じた状態を便蓋開閉検知センサが検知しないときには保温加熱モードを実行する。そのため、制御部が加熱モードを急速加熱モードから保温加熱モードへ切り替える時間は、便蓋が開き始めてから開いた状態となるまでの間において確保される。そのため、便座に着座する使用者への安全性を高めることができる。
【００２２】
第７の発明は、前記便座を覆うことができる便蓋と、前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、をさらに備え、前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００２３】
この暖房便座装置によれば、前記急速加熱モード出力条件回路部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知することを前記急速加熱モードの出力条件とし、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を検知する条件が成立しない時には、条件不成立として前記急速加熱モード信号を出力しない。
【００２４】
制御部は、便蓋が開いた状態を便蓋開閉検知センサが検知しないときに急速加熱モードを実行し、便蓋が開いた状態を便蓋開閉検知センサが検知したときには保温加熱モードを実行する。そのため、便蓋が開き始めてから全開状態となるまでの間において、制御部は、急速加熱モードを継続させ便座の温度を適温に近づけることができる。これにより、使用者が便座に座った際に冷たさを感じることをより確実に抑えることができる。
【００２５】
第８の発明は、前記便座の温度を検知する温度センサをさらに備え、前記制御部は、前記温度センサの検知温度が所定値よりも高くなると前記強制遮断スイッチング素子及び第３のスイッチング素子をオフ状態に制御することを特徴とする。
【００２６】
この暖房便座装置によれば、制御部は、温度センサの検知温度が所定値よりも高くなると第２及び第３のスイッチング素子をオフ状態に制御する。そのため、第２及び第３のスイッチング素子は、安全装置としての機能を有する。つまり、制御部は、第２及び第３のスイッチング素子をオフ状態に制御し、誘導加熱コイルへの通電を遮断することができる。そのため、安全性をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、急速加熱モードと保温加熱モードとで、整流出力をインバータに供給するための通電経路を別々にしたことで、それぞれで使用する電流に合わせた部品に最適化でき、部品を小型化することのできる暖房便座装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図６】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図７】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図８】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図９】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図１０】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。なお、便蓋３００は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００３１】
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４０４と、便蓋３００の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサ４０６と、が設けられている（図３参照）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。便蓋開閉検知センサ４０６としては、例えば、ホールＩＣと磁石の組み合わせ、またはマイクロスイッチなどを用いることができる。
【００３４】
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、着座検知センサ４０４および入室検知センサ４０２についても同様であり、着座検知センサ４０４および入室検知センサ４０２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、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く、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。たとえば、入室センサ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内の制御部に伝達する方法でもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
一方、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。例えば、着座面を保温するために電気的な抵抗体としてヒータを設けると、急速加熱モードのための加熱手段（誘導加熱手段）と保温加熱モードのための加熱手段（ヒータ加熱手段）とが別系統として必要になる。そうすると、暖房便座装置１００の構造が複雑になったり、コストアップにつながるおそれがある。
【００４１】
これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、急速加熱モードおよび保温加熱モード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モードと保温加熱モードとを実現することができる。
【００４２】
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。
例えば、ケーシング４００内には、制御部４１０と、誘導加熱通電スイッチ４２１と、電力消費量検知部４３０と、が設けられている。制御部４１０は、誘導加熱コイル通電スイッチ４２１に制御信号を送る。誘導加熱通電スイッチ４２１は、制御部４１０から送られた制御信号によって高周波電源回路５００（後述）への通電のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）を制御する。電力消費量検知部４３０は、高周波電源回路５００への通電電流を測定し、商用電源の電圧と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（実際には、高周波電源回路５００の消費電力を測定している）。制御部４１０および誘導加熱コイル通電４２１には、商用電源１０が接続されている。
【００４３】
便座２００内には、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、高出力部５６０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。
整流部５１０は、商用電源１０から供給される電流を整流する。
【００４４】
整流出力は２つの経路によってインバータ５５０に供給される。１つは、降圧部５２０の第２のスイッチング素子５２１を通る経路である。降圧部５２０は、第２のスイッチング素子５２１と、ダイオード５２２と、平滑部の平滑コイル５３１と、平滑コンデンサ５３３と、降圧制御部５２３と、チョークコイル５２４を有し、整流部５２０の整流出力を降圧してインバータ５５０に供給する。平滑部の平滑コイル５３１と平滑コンデンサ５３３は、チョッパ式降圧回路の一部として機能するだけでなく、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供給し、平滑コイル５３０は高周波に対して高インピーダンスとなって、商用電源側へノイズが伝達するのを防止する役割も果たす。よって、降圧機能と平滑機能でコイルとコンデンサを兼用せず、それぞれにコイルとコンデンサの組み合わせを持っても（直列に接続する）良い。
【００４５】
もう１つの経路は、高出力部５６０の第３のスイッチング素子５６５を通る経路である。高出力部５６０は、第３のスイッチング素子５６５と、信号伝達部５６３と、半導体ＳＷ素子５６１と、電流制限抵抗５６７とを有し、整流部５１０の整流出力を降圧せずにそのままインバータ５５０に供給する。本経路ではスイッチング制御を行なわないため、スイッチングノイズ対策としてのチョークコイルは不要となる。平滑部５３０以降は降圧部５２０を通る経路と同様のため説明を割愛する。
【００４６】
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。
【００４７】
また、便座２００内には、出力指示判別部２５１と、動作／停止指示部２５３と、便座２００の温度を検知するサーミスタ（温度センサ）２５５と、発振制御部２５７と、が設けられている。低出力条件回路部４１２及び高出力条件回路部４１４を内包する制御部４１０は、出力条件により強制遮断スイッチング素子２６０をオン／オフ制御を行い、半導体SW素子５６１にはオン／オフ信号及び出力指示判別部２５１には出力指示および降圧指示の制御信号を送信する。出力指示判別部２５１は、制御部４１０から送信された制御信号に基づいて降圧制御部５２３へ制御信号を送信する。降圧制御部５２３は、出力指示判別部２５１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、降圧制御部５２３から送信された制御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。出力指示判別部２５１は、出力指示判別の状態を制御部４１０へ送信することができる。
【００４８】
動作／停止指示部２５３は、出力指示判別状態送信部２５１から送信された制御信号に基づいて発振制御部２５７へ制御信号を送信する。発振制御部２５７は、動作／停止指示部２５３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。動作／停止指示部２５３には、サーミスタ２５５が接続されている。動作／停止指示部２５３は、サーミスタ２５５で検知した便座２００の温度の情報に基づき、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／オフを制御することができる。これにより、動作／停止指示部２５３は、便座２００の加熱時間や加熱特性、あるいは高周波電源回路５００の動作／停止を制御することができる。
【００４９】
前述したように、制御部４１０は、強制遮断スイッチング素子２６０及び半導体ＳＷ素子５６１のオン／オフ制御をした上で、出力指示判別部２５１に加熱指示を出し、動作／停止指示部２５３と、発振制御部２５７と、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。制御部４１０は誘導加熱の動作指示であり、第１のスイッチング素子５５１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。このとき、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、図３に表した降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われてもよい。図３に表した降圧部５２０がフィードフォワード制御により整流部５１０の整流出力を降圧する場合には、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しているために、降圧部５２０の出力を上げて更に大電流を流そうとする動作に入ることが無い。そのため、安全性をより高めることができる。
【００５２】
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。
【００５３】
まず、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前には、便座２００の着座面の温度は、室温であり、使用者が冷たさを感じないような所定温度内には保温されていない（タイミングｔ３０１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、同時に第１のスイッチング素子５５１のスイッチング制御の開始指示を出して急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３０１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００５４】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温（目標温度や設定温度など）になると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３０２）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。言い換えれば、便座２００の着座面を保温する加熱量と、便座２００からの放熱量と、が熱平衡する温度で安定する。
【００５５】
続いて、使用者が便蓋３００を手動により開けると、あるいは図示しないリモコンなどの操作により開けると、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が開き始めたことを検知し（タイミングｔ３０３）、便蓋３００が閉じた状態と開いた状態との中間の状態を検知する（タイミングｔ３０３〜ｔ３０４）。続いて、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が開いた状態を検知する（タイミングｔ３０４）。なお、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、図示しない便蓋開閉駆動部などにより自動的に便蓋３００を開く制御を実行してもよい。
【００５６】
続いて、使用者が便座２００に着座すると、着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に座ったことを検知する（タイミングｔ３０５）。そして、使用者が便座２００から離座すると、着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に座っていないことを検知する（タイミングｔ３０６）。
【００５７】
続いて、使用者が便蓋３００を手動により閉じると、あるいは図示しないリモコンなどの操作により閉じると、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が閉じ始めたことを検知し（タイミングｔ３０７）、便蓋３００が開いた状態と閉じた状態との中間の状態を検知する（タイミングｔ３０７〜ｔ３０８）。続いて、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が閉じた状態を検知する（タイミングｔ３０８）。なお、入室検知センサ４０２が使用者の退室を検知すると、制御部４１０は、図示しない便蓋開閉駆動部などにより自動的に便蓋３００を閉じる制御を実行してもよい（タイミングｔ３０９以降）。
【００５８】
続いて、入室検知センサ４０２が使用者の退室を検知すると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を停止し、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング制御の停止指示を出して保温加熱モードを停止する（タイミングｔ３０９）。つまり、制御部４１０は、便座２００の加熱を停止する。そのため、便座２００の着座面の温度は、徐々に低下する（タイミングｔ３０９以降）。
【００５９】
本具体例によれば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、急速加熱モードを実行し、誘導加熱により便座２００の着座面を急速に加熱することができる。これにより、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く、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。また、便座２００の着座面の温度が適温になると、制御部４１０は、保温加熱モードを実行し、誘導加熱により便座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。これにより、急速加熱モードのための加熱手段と、保温加熱モードのための加熱手段と、を別系統として設ける必要はなく、より簡易的な構造で急速加熱モードと保温加熱モードとを実現することができる。
【００６０】
図５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表すタイミングチャートである。
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３１１以前）。
【００６１】
続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング制御の開始指示を出して急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３１１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００６２】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温よりも例えば３℃低い温度まで上昇すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を降圧させて中速加熱モードを実行する（タイミングｔ３１２）。これにより、中速加熱モードにおける誘導加熱出力は、急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えられる。そのため、図５に表したように、中速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率（上昇速度）は、急速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率よりも低くなる（タイミングｔ３１２〜ｔ３１３）。
【００６３】
中速加熱モードにおいても、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。なお、制御部４１０が急速加熱モードから中速加熱モードに切り替えるタイミングは、便座２００の着座面の温度が適温よりも３℃低い温度まで上昇したときに限定されるわけではない。加熱モードの切り替えのタイミングとなる温度差（本具体例では３℃）については、適宜変更することができる。
【００６４】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の条件を変え、具体的には第２のスイッチング素子５２１のオン時間のデューティー比を小さくし、整流部５１０の整流出力を第１および中速加熱モードにおける整流出力よりもさらに降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３１３）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。続いて、タイミングｔ３１４〜ｔ３２０の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０３〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００６５】
本具体例によれば、急速加熱モードは、急速加熱モードと、中速加熱モードと、を有する。急速加熱モードでは、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、整流部５１０の整流出力を降圧せずにインバータ５５０に供給する。一方、中速加熱モードでは、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、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。これにより、制御部４１０は、急速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度上昇速度を降圧部５２０により制御し、オーバーシュートを抑えることができる。
【００６６】
以下の具体例では、所定条件が成立したときに急速加熱モードが実行され、所定条件が成立しないときには保温加熱モードが実行される。つまり、急速加熱モードの実行時期は、所定条件が成立したときに制限される。
【００６７】
図６は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
本具体例では、使用者が便座２００に着座していないときには急速加熱モードが実行され、使用者が便座２００の着座しているときには保温加熱モードが実行される。つまり、使用者の着座中には、急速加熱モードの実行が抑止される。本具体例の動作は、暖房便座装置１００が便蓋３００を有していない場合や、便蓋開閉検知センサ４０６が設けられていない場合や、便蓋開閉検知センサ４０６が故障し便蓋３００が開いている状態を閉じている状態と認識する場合などに有効な動作の１つである。
【００６８】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３２１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３２１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００６９】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、使用者が便座２００に座ったことを着座検知センサ４０４が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３２２）。そして、制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３２３）。
【００７０】
続いて、タイミングｔ３２４〜ｔ３２５の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０６〜ｔ３０９の動作であって、便蓋開閉検知センサ４０６の動作を除く動作と同様である。
【００７１】
本具体例によれば、便座２００の着座面の温度が適温になる前であっても、使用者が便座２００に座ったことを着座検知センサ４０４が検知すると、制御部４１０は、急速加熱モードを停止し保温加熱モードを実行する。つまり、使用者が便座２００に着座しているときには、制御部４１０は、急速加熱モードの実行を抑止する。これにより、便座２００に着座する使用者への安全性をより高めることができる。
【００７２】
図７は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【００７３】
本具体例では、便蓋３００が閉じた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知したときにのみ急速加熱モードが実行され、便蓋３００が閉じた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知しないときには保温加熱モードが実行される。つまり、便蓋３００が閉じた状態以外では、急速加熱モードは実行されない。本具体例の動作は、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられた場合などに有効な動作の１つである。
【００７４】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３３１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３３１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００７５】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、便蓋３００が開き始めたことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３３２）。そして、制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知した後に（タイミングｔ３３３）、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３３４）。続いて、タイミングｔ３３５〜ｔ３３９の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０５〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００７６】
図８は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【００７７】
本具体例では、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知しないときにのみ急速加熱モードが実行され、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知したときには保温加熱モードが実行される。つまり、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられても、便蓋３００が全開状態となるまでは急速加熱モードが実行される。
【００７８】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３４１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３４１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００７９】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、便蓋３００が開き始めたことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知しても、制御部４１０は、急速加熱モードを継続させる（タイミングｔ３４２）。そして、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３４３）。制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３３４）。続いて、タイミングｔ３４５〜ｔ３４９の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０５〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００８０】
本具体例によれば、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられても、便蓋３００が全開状態となるまでは、制御部４１０は急速加熱モードを実行する。そのため、便蓋３００が開き始めてから全開状態となるまでの間において、制御部４１０は、急速加熱モードを継続させ便座２００の温度を適温に近づけることができる。これにより、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じることをより確実に抑えることができる。
【００８１】
図９は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
本具体例では、便座２００の温度すなわちサーミスタ２５５の検知温度が所定値よりも高くなると又は所定値になると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し誘導加熱を停止させる。本具体例の動作は、誘導加熱出力が一時的に過大となった場合や、想定外の動作が生じた場合などに有効な動作の１つである。
【００８２】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３５１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３５１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００８３】
続いて、便座２００の温度すなわちサーミスタ２５５の検知温度が上限温度（所定値）になると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、誘導加熱を停止させる（タイミングｔ３５２）。これにより、便座２００の着座面の温度は、徐々に低下する。続いて、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が開き始めたことを検知し（タイミングｔ３５３）、便蓋３００が閉じた状態と開いた状態との中間の状態を検知する（タイミングｔ３５３〜ｔ３５４）。
【００８４】
便座２００の着座面の温度が適温になると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３５５）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。続いて、タイミングｔ３５６〜ｔ３６０の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０５〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００８５】
本具体例によれば、第２のスイッチング素子は、安全装置としての機能を有する。つまり、制御部４１０は、第２のスイッチング素子をオフ状態に制御し、高周波電源回路５００を遮断することができる。そのため、安全性をさらに高めることができる。
例えば、発振制御回部２５７に何らかの回路故障が生じて第１のスイッチング素子のスイッチング動作を停止させることができなくなったとしても、誘導加熱動作を停止して便座２００の温度上昇を防止できる。
【００８６】
図１０は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【００８７】
本具体例の動作は、図５に関して前述した具体例の動作と、図７に関して前述した具体例の動作と、を組み合わせた動作の一例である。本具体例では、便蓋３００が閉じた状態と開いた状態との中間の状態すなわち開いている途中の状態において、制御部４１０は、比較的弱い急速加熱モード（中速加熱モード）を実行する。本具体例の動作は、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられた場合などに有効な動作の１つである。
【００８８】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３６１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３６１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００８９】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、便蓋３００が開き始めたことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を降圧させて中速加熱モードを実行する（タイミングｔ３６２）。これにより、中速加熱モードにおける誘導加熱出力は、急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えられる。そのため、図１０に表したように、中速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率は、急速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率よりも低くなる（タイミングｔ３６２〜ｔ３６３）。
【００９０】
続いて、便蓋３００が全開状態となったことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を第１および中速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３６３）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。
【００９１】
そして、制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、使用者が便座２００に座ったことを着座検知センサ４０４が検知した後に（タイミングｔ３６４）、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３６５）。続いて、タイミングｔ３６６〜ｔ３６９の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０６〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００９２】
本具体例によれば、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられる行為があった場合には、便蓋３００が完全に開ききるまでの間、制御部４１０は、誘導加熱出力が急速加熱モードよりも抑えられた中速加熱モードを実行する。これにより、安全性を確保しつつ、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じることをより確実に抑えることができる。
【００９３】
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、暖房便座装置１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや誘導加熱コイル２２２および導電体２３１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】
【００９４】
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 出力指示判別状態送信部、 ２５３ 動作／停止指示部、 ２５５ サーミスタ、 ２５７ 発振制御部、 ２６０強制遮断スイッチング素子、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、 ４１０ 制御部、 ４２１ 誘導加熱コイル通電スイッチ、 ４３０ 電力消費量検知部、 ５００ 高周波電源回路、 ５１０ 整流部、 ５２０、５２０ａ 降圧部、 ５２１ 第２のスイッチング素子、 ５２２ダイオード、５２３ 降圧制御部、 ５２５ 三角変換部、 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、 ５６０高出力部 、５６１スイッチング素子、５６３高出力制御信号伝達部、５６５第３のスイッチング素子、５６７電流制限抵抗、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、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１）。特許文献１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モードのための電磁誘導加熱コイルを利用した加熱手段と、保温加熱モードのためのヒータを利用した加熱手段と、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【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、誘導加熱コイルを利用した加熱手段を用いて急速加熱と保温加熱とを実現することができ、また、そのために用いる部品を小型化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、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を降圧して前記インバータに供給し、前記便座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、前記整流部の整流出力を第２のスイッチング素子を通らない第３のスイッチング素子を連続的にオン状態にして前記インバータに供給し、前記便座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、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。
【０００７】
この暖房便座装置によれば、制御部は、急速加熱モードにおいては第３のスイッチング素子を連続的にオン、第２のスイッチング素子はスイッチング制御を行なわないことで、チョークコイルを設ける必要のない通電経路によって整流出力をインバータに供給する。これにより、制御部は、前記便座の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行なうことができる。
【０００８】
また、整流出力が大きい急速加熱モードのための通電経路と、保温加熱モードのために第２のスイッチング素子を経由する通電経路と、を別系統として制御することで、第２のスイッチング素子を経由する通電経路上にあるチョークコイル及び第２のスイッチング素子は、出力電流値のより低い部品を用いて回路を構成できる。したがって、部品の小型化やコストダウンが可能となる。
【０００９】
第２の発明は、前記制御部は、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を降圧して前記インパータに供給し前記便座の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う中速加熱モードを実行可能であることを特徴とする。
【００１０】
この暖房便座装置によれば、制御部は、中速加熱モードにおいて、第３のスイッチング素子をオフし第２のスイッチング素子のスイッチング制御を行い、電力消費量が低くなるように整流出力を降圧してインバータに供給する。
【００１１】
これにより、制御部は、第１のスイッチング素子のオン時間などの共振動作を変更することなく、整流出力を降圧部により降圧させることで中速加熱モードにおける誘導加熱出力電流を急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも低く抑えることができる。
【００１２】
また、整流出力が大きい急速加熱モードのための通電経路と、整流出力が小さい中速加熱モードのための通電経路と、を別系統として制御することで、中速加熱モードで使用するチョークコイル及び第２のスイッチング素子は、出力電流値のより低い部品を用いて回路を構成できる。したがって、部品の小型化やコストダウンが可能となる。
【００１３】
第３の発明は、前記制御部は、前記保温加熱モードを実行するときには、前記中速加熱モードを実行するときよりも電力消費量が低くなるように前記整流出力を前記降圧部によって降圧させることを特徴とする。
【００１４】
この暖房便座装置によれば、整流出力は、保温加熱モードの実行時において、中速加熱モードの実行時よりも電力消費量が充分に低くなるように降圧部により降圧される。これにより、保温加熱モードにおける便座の温度を安定化させることができ、また漏れ磁界をより確実に抑えることができる。
【００１５】
第４の発明は、前記制御部は、前記急速加熱モードの実行を所定条件が成立したときに停止し、前記所定条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００１６】
前記制御部は、前記急速加熱モードの実行を所定条件が成立したときに停止し、前記所定条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することにより、実行動作モードの判別及び急速加熱モードへの移行を制限により安全性の向上を実現している。
【００１７】
第５の発明は、使用者の前記便座への着座を検知する着座検知センサをさらに備え、
前記制御部は、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００１８】
この暖房便座装置によれば、使用者が便座に着座したことを着座検知センサが検知すると、制御部は保温加熱モードを実行する。これにより、便座に着座する使用者への安全性をより高めることができる。
【００１９】
第６の発明は、前記便座を覆うことができる便蓋と、前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、をさらに備え、前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００２０】
この暖房便座装置によれば、前記急速加熱モード出力条件回路部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知することを前記急速加熱モードの出力条件とし、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立しない時には、条件不成立として前記急速加熱モード信号を出力しない。
【００２１】
制御部は、便蓋が閉じた状態を便蓋開閉検知センサが検知したときに急速加熱モードが実行し、便蓋が閉じた状態を便蓋開閉検知センサが検知しないときには保温加熱モードを実行する。そのため、制御部が加熱モードを急速加熱モードから保温加熱モードへ切り替える時間は、便蓋が開き始めてから開いた状態となるまでの間において確保される。そのため、便座に着座する使用者への安全性を高めることができる。
【００２２】
第７の発明は、前記便座を覆うことができる便蓋と、前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、をさらに備え、前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする。
【００２３】
この暖房便座装置によれば、前記急速加熱モード出力条件回路部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知することを前記急速加熱モードの出力条件とし、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を検知する条件が成立しない時には、条件不成立として前記急速加熱モード信号を出力しない。
【００２４】
制御部は、便蓋が開いた状態を便蓋開閉検知センサが検知しないときに急速加熱モードを実行し、便蓋が開いた状態を便蓋開閉検知センサが検知したときには保温加熱モードを実行する。そのため、便蓋が開き始めてから全開状態となるまでの間において、制御部は、急速加熱モードを継続させ便座の温度を適温に近づけることができる。これにより、使用者が便座に座った際に冷たさを感じることをより確実に抑えることができる。
【００２５】
第８の発明は、前記便座の温度を検知する温度センサをさらに備え、前記制御部は、前記温度センサの検知温度が所定値よりも高くなると前記強制遮断スイッチング素子及び第３のスイッチング素子をオフ状態に制御することを特徴とする。
【００２６】
この暖房便座装置によれば、制御部は、温度センサの検知温度が所定値よりも高くなると第２及び第３のスイッチング素子をオフ状態に制御する。そのため、第２及び第３のスイッチング素子は、安全装置としての機能を有する。つまり、制御部は、第２及び第３のスイッチング素子をオフ状態に制御し、誘導加熱コイルへの通電を遮断することができる。そのため、安全性をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、急速加熱モードと保温加熱モードとで、整流出力をインバータに供給するための通電経路を別々にしたことで、それぞれで使用する電流に合わせた部品に最適化でき、部品を小型化することのできる暖房便座装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作の他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図６】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図７】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図８】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図９】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【図１０】本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。なお、便蓋３００は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００３１】
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４０４と、便蓋３００の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサ４０６と、が設けられている（図３参照）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。便蓋開閉検知センサ４０６としては、例えば、ホールＩＣと磁石の組み合わせ、またはマイクロスイッチなどを用いることができる。
【００３４】
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、着座検知センサ４０４および入室検知センサ４０２についても同様であり、着座検知センサ４０４および入室検知センサ４０２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、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く、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。たとえば、入室センサ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内の制御部に伝達する方法でもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
一方、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。例えば、着座面を保温するために電気的な抵抗体としてヒータを設けると、急速加熱モードのための加熱手段（誘導加熱手段）と保温加熱モードのための加熱手段（ヒータ加熱手段）とが別系統として必要になる。そうすると、暖房便座装置１００の構造が複雑になったり、コストアップにつながるおそれがある。
【００４１】
これに対して、本実施形態にかかる暖房便座装置１００は、急速加熱モードおよび保温加熱モード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モードと保温加熱モードとを実現することができる。
【００４２】
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。
例えば、ケーシング４００内には、制御部４１０と、誘導加熱通電スイッチ４２１と、電力消費量検知部４３０と、が設けられている。制御部４１０は、誘導加熱コイル通電スイッチ４２１に制御信号を送る。誘導加熱通電スイッチ４２１は、制御部４１０から送られた制御信号によって高周波電源回路５００（後述）への通電のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）を制御する。電力消費量検知部４３０は、高周波電源回路５００への通電電流を測定し、商用電源の電圧と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（実際には、高周波電源回路５００の消費電力を測定している）。制御部４１０および誘導加熱コイル通電４２１には、商用電源１０が接続されている。
【００４３】
便座２００内には、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、高出力部５６０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。
整流部５１０は、商用電源１０から供給される電流を整流する。
【００４４】
整流出力は２つの経路によってインバータ５５０に供給される。１つは、降圧部５２０の第２のスイッチング素子５２１を通る経路である。降圧部５２０は、第２のスイッチング素子５２１と、ダイオード５２２と、平滑部の平滑コイル５３１と、平滑コンデンサ５３３と、降圧制御部５２３と、チョークコイル５２４を有し、整流部５２０の整流出力を降圧してインバータ５５０に供給する。平滑部の平滑コイル５３１と平滑コンデンサ５３３は、チョッパ式降圧回路の一部として機能するだけでなく、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供給し、平滑コイル５３０は高周波に対して高インピーダンスとなって、商用電源側へノイズが伝達するのを防止する役割も果たす。よって、降圧機能と平滑機能でコイルとコンデンサを兼用せず、それぞれにコイルとコンデンサの組み合わせを持っても（直列に接続する）良い。
【００４５】
もう１つの経路は、高出力部５６０の第３のスイッチング素子５６５を通る経路である。高出力部５６０は、第３のスイッチング素子５６５と、信号伝達部５６３と、半導体ＳＷ素子５６１と、電流制限抵抗５６７とを有し、整流部５１０の整流出力を降圧せずにそのままインバータ５５０に供給する。本経路ではスイッチング制御を行なわないため、スイッチングノイズ対策としてのチョークコイルは不要となる。平滑部５３０以降は降圧部５２０を通る経路と同様のため説明を割愛する。
【００４６】
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。
【００４７】
また、便座２００内には、出力指示判別部２５１と、動作／停止指示部２５３と、便座２００の温度を検知するサーミスタ（温度センサ）２５５と、発振制御部２５７と、が設けられている。低出力条件回路部４１２及び高出力条件回路部４１４を内包する制御部４１０は、出力条件により強制遮断スイッチング素子２６０をオン／オフ制御を行い、半導体SW素子５６１にはオン／オフ信号及び出力指示判別部２５１には出力指示および降圧指示の制御信号を送信する。出力指示判別部２５１は、制御部４１０から送信された制御信号に基づいて降圧制御部５２３へ制御信号を送信する。降圧制御部５２３は、出力指示判別部２５１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、降圧制御部５２３から送信された制御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。出力指示判別部２５１は、出力指示判別の状態を制御部４１０へ送信することができる。
【００４８】
動作／停止指示部２５３は、出力指示判別状態送信部２５１から送信された制御信号に基づいて発振制御部２５７へ制御信号を送信する。発振制御部２５７は、動作／停止指示部２５３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。動作／停止指示部２５３には、サーミスタ２５５が接続されている。動作／停止指示部２５３は、サーミスタ２５５で検知した便座２００の温度の情報に基づき、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／オフを制御することができる。これにより、動作／停止指示部２５３は、便座２００の加熱時間や加熱特性、あるいは高周波電源回路５００の動作／停止を制御することができる。
【００４９】
前述したように、制御部４１０は、強制遮断スイッチング素子２６０及び半導体ＳＷ素子５６１のオン／オフ制御をした上で、出力指示判別部２５１に加熱指示を出し、動作／停止指示部２５３と、発振制御部２５７と、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。制御部４１０は誘導加熱の動作指示であり、第１のスイッチング素子５５１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。このとき、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、図３に表した降圧部５２０においてフィードフォワード制御により行われてもよい。図３に表した降圧部５２０がフィードフォワード制御により整流部５１０の整流出力を降圧する場合には、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しているために、降圧部５２０の出力を上げて更に大電流を流そうとする動作に入ることが無い。そのため、安全性をより高めることができる。
【００５２】
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。
【００５３】
まず、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前には、便座２００の着座面の温度は、室温であり、使用者が冷たさを感じないような所定温度内には保温されていない（タイミングｔ３０１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、同時に第１のスイッチング素子５５１のスイッチング制御の開始指示を出して急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３０１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００５４】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温（目標温度や設定温度など）になると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３０２）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。言い換えれば、便座２００の着座面を保温する加熱量と、便座２００からの放熱量と、が熱平衡する温度で安定する。
【００５５】
続いて、使用者が便蓋３００を手動により開けると、あるいは図示しないリモコンなどの操作により開けると、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が開き始めたことを検知し（タイミングｔ３０３）、便蓋３００が閉じた状態と開いた状態との中間の状態を検知する（タイミングｔ３０３〜ｔ３０４）。続いて、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が開いた状態を検知する（タイミングｔ３０４）。なお、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、図示しない便蓋開閉駆動部などにより自動的に便蓋３００を開く制御を実行してもよい。
【００５６】
続いて、使用者が便座２００に着座すると、着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に座ったことを検知する（タイミングｔ３０５）。そして、使用者が便座２００から離座すると、着座検知センサ４０４は、使用者が便座２００に座っていないことを検知する（タイミングｔ３０６）。
【００５７】
続いて、使用者が便蓋３００を手動により閉じると、あるいは図示しないリモコンなどの操作により閉じると、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が閉じ始めたことを検知し（タイミングｔ３０７）、便蓋３００が開いた状態と閉じた状態との中間の状態を検知する（タイミングｔ３０７〜ｔ３０８）。続いて、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が閉じた状態を検知する（タイミングｔ３０８）。なお、入室検知センサ４０２が使用者の退室を検知すると、制御部４１０は、図示しない便蓋開閉駆動部などにより自動的に便蓋３００を閉じる制御を実行してもよい（タイミングｔ３０９以降）。
【００５８】
続いて、入室検知センサ４０２が使用者の退室を検知すると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を停止し、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング制御の停止指示を出して保温加熱モードを停止する（タイミングｔ３０９）。つまり、制御部４１０は、便座２００の加熱を停止する。そのため、便座２００の着座面の温度は、徐々に低下する（タイミングｔ３０９以降）。
【００５９】
本具体例によれば、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、急速加熱モードを実行し、誘導加熱により便座２００の着座面を急速に加熱することができる。これにより、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く、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。また、便座２００の着座面の温度が適温になると、制御部４１０は、保温加熱モードを実行し、誘導加熱により便座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。これにより、急速加熱モードのための加熱手段と、保温加熱モードのための加熱手段と、を別系統として設ける必要はなく、より簡易的な構造で急速加熱モードと保温加熱モードとを実現することができる。
【００６０】
図５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表すタイミングチャートである。
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３１１以前）。
【００６１】
続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、第１のスイッチング素子５５１のスイッチング制御の開始指示を出して急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３１１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００６２】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温よりも例えば３℃低い温度まで上昇すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を降圧させて中速加熱モードを実行する（タイミングｔ３１２）。これにより、中速加熱モードにおける誘導加熱出力は、急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えられる。そのため、図５に表したように、中速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率（上昇速度）は、急速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率よりも低くなる（タイミングｔ３１２〜ｔ３１３）。
【００６３】
中速加熱モードにおいても、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。なお、制御部４１０が急速加熱モードから中速加熱モードに切り替えるタイミングは、便座２００の着座面の温度が適温よりも３℃低い温度まで上昇したときに限定されるわけではない。加熱モードの切り替えのタイミングとなる温度差（本具体例では３℃）については、適宜変更することができる。
【００６４】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御の条件を変え、具体的には第２のスイッチング素子５２１のオン時間のデューティー比を小さくし、整流部５１０の整流出力を第１および中速加熱モードにおける整流出力よりもさらに降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３１３）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。続いて、タイミングｔ３１４〜ｔ３２０の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０３〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００６５】
本具体例によれば、急速加熱モードは、急速加熱モードと、中速加熱モードと、を有する。急速加熱モードでは、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、整流部５１０の整流出力を降圧せずにインバータ５５０に供給する。一方、中速加熱モードでは、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、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。これにより、制御部４１０は、急速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度上昇速度を降圧部５２０により制御し、オーバーシュートを抑えることができる。
【００６６】
以下の具体例では、所定条件が成立したときに急速加熱モードが実行され、所定条件が成立しないときには保温加熱モードが実行される。つまり、急速加熱モードの実行時期は、所定条件が成立したときに制限される。
【００６７】
図６は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
本具体例では、使用者が便座２００に着座していないときには急速加熱モードが実行され、使用者が便座２００の着座しているときには保温加熱モードが実行される。つまり、使用者の着座中には、急速加熱モードの実行が抑止される。本具体例の動作は、暖房便座装置１００が便蓋３００を有していない場合や、便蓋開閉検知センサ４０６が設けられていない場合や、便蓋開閉検知センサ４０６が故障し便蓋３００が開いている状態を閉じている状態と認識する場合などに有効な動作の１つである。
【００６８】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３２１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３２１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００６９】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、使用者が便座２００に座ったことを着座検知センサ４０４が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３２２）。そして、制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３２３）。
【００７０】
続いて、タイミングｔ３２４〜ｔ３２５の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０６〜ｔ３０９の動作であって、便蓋開閉検知センサ４０６の動作を除く動作と同様である。
【００７１】
本具体例によれば、便座２００の着座面の温度が適温になる前であっても、使用者が便座２００に座ったことを着座検知センサ４０４が検知すると、制御部４１０は、急速加熱モードを停止し保温加熱モードを実行する。つまり、使用者が便座２００に着座しているときには、制御部４１０は、急速加熱モードの実行を抑止する。これにより、便座２００に着座する使用者への安全性をより高めることができる。
【００７２】
図７は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【００７３】
本具体例では、便蓋３００が閉じた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知したときにのみ急速加熱モードが実行され、便蓋３００が閉じた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知しないときには保温加熱モードが実行される。つまり、便蓋３００が閉じた状態以外では、急速加熱モードは実行されない。本具体例の動作は、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられた場合などに有効な動作の１つである。
【００７４】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３３１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３３１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００７５】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、便蓋３００が開き始めたことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３３２）。そして、制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知した後に（タイミングｔ３３３）、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３３４）。続いて、タイミングｔ３３５〜ｔ３３９の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０５〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００７６】
図８は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【００７７】
本具体例では、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知しないときにのみ急速加熱モードが実行され、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知したときには保温加熱モードが実行される。つまり、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられても、便蓋３００が全開状態となるまでは急速加熱モードが実行される。
【００７８】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３４１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３４１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００７９】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、便蓋３００が開き始めたことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知しても、制御部４１０は、急速加熱モードを継続させる（タイミングｔ３４２）。そして、便蓋３００が開いた状態を便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３４３）。制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３３４）。続いて、タイミングｔ３４５〜ｔ３４９の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０５〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００８０】
本具体例によれば、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられても、便蓋３００が全開状態となるまでは、制御部４１０は急速加熱モードを実行する。そのため、便蓋３００が開き始めてから全開状態となるまでの間において、制御部４１０は、急速加熱モードを継続させ便座２００の温度を適温に近づけることができる。これにより、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じることをより確実に抑えることができる。
【００８１】
図９は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
本具体例では、便座２００の温度すなわちサーミスタ２５５の検知温度が所定値よりも高くなると又は所定値になると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し誘導加熱を停止させる。本具体例の動作は、誘導加熱出力が一時的に過大となった場合や、想定外の動作が生じた場合などに有効な動作の１つである。
【００８２】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３５１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３５１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００８３】
続いて、便座２００の温度すなわちサーミスタ２５５の検知温度が上限温度（所定値）になると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、誘導加熱を停止させる（タイミングｔ３５２）。これにより、便座２００の着座面の温度は、徐々に低下する。続いて、便蓋開閉検知センサ４０６は、便蓋３００が開き始めたことを検知し（タイミングｔ３５３）、便蓋３００が閉じた状態と開いた状態との中間の状態を検知する（タイミングｔ３５３〜ｔ３５４）。
【００８４】
便座２００の着座面の温度が適温になると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を急速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３５５）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。続いて、タイミングｔ３５６〜ｔ３６０の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０５〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００８５】
本具体例によれば、第２のスイッチング素子は、安全装置としての機能を有する。つまり、制御部４１０は、第２のスイッチング素子をオフ状態に制御し、高周波電源回路５００を遮断することができる。そのため、安全性をさらに高めることができる。
例えば、発振制御回部２５７に何らかの回路故障が生じて第１のスイッチング素子のスイッチング動作を停止させることができなくなったとしても、誘導加熱動作を停止して便座２００の温度上昇を防止できる。
【００８６】
図１０は、本実施形態にかかる暖房便座装置の動作のさらに他の具体例を表すタイミングチャートである。
【００８７】
本具体例の動作は、図５に関して前述した具体例の動作と、図７に関して前述した具体例の動作と、を組み合わせた動作の一例である。本具体例では、便蓋３００が閉じた状態と開いた状態との中間の状態すなわち開いている途中の状態において、制御部４１０は、比較的弱い急速加熱モード（中速加熱モード）を実行する。本具体例の動作は、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられた場合などに有効な動作の１つである。
【００８８】
入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知する前の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０１以前の動作と同様である（タイミングｔ３６１以前）。続いて、入室検知センサ４０２が使用者の入室を検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオン状態に制御し、急速加熱モードを実行する（タイミングｔ３６１）。これにより、便座２００の着座面は、連続的に温度上昇し急速に加熱される。
【００８９】
続いて、便座２００の着座面の温度が適温になる前に、便蓋３００が開き始めたことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第３のスイッチング素子５６５をオフ状態に制御し、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を降圧させて中速加熱モードを実行する（タイミングｔ３６２）。これにより、中速加熱モードにおける誘導加熱出力は、急速加熱モードにおける誘導加熱出力よりも抑えられる。そのため、図１０に表したように、中速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率は、急速加熱モードにおける便座２００の着座面の温度の上昇率よりも低くなる（タイミングｔ３６２〜ｔ３６３）。
【００９０】
続いて、便蓋３００が全開状態となったことを便蓋開閉検知センサ４０６が検知すると、制御部４１０は、第２のスイッチング素子５２１のスイッチング制御を行い、整流部５１０の整流出力を第１および中速加熱モードにおける整流出力よりも降圧させて保温加熱モードを実行する（タイミングｔ３６３）。これにより、便座２００の着座面は、使用者が冷たさを感じないような適温すなわち所定温度内に保温される。
【００９１】
そして、制御部４１０が保温加熱モードを実行することで、使用者が便座２００に座ったことを着座検知センサ４０４が検知した後に（タイミングｔ３６４）、便座２００の着座面の温度は適温になる（タイミングｔ３６５）。続いて、タイミングｔ３６６〜ｔ３６９の動作は、図４に関して前述した具体例におけるタイミングｔ３０６〜ｔ３０９の動作と同様である。
【００９２】
本具体例によれば、急速加熱モードの実行中に便蓋３００が開けられる行為があった場合には、便蓋３００が完全に開ききるまでの間、制御部４１０は、誘導加熱出力が急速加熱モードよりも抑えられた中速加熱モードを実行する。これにより、安全性を確保しつつ、使用者が便座２００に座った際に冷たさを感じることをより確実に抑えることができる。
【００９３】
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、暖房便座装置１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや誘導加熱コイル２２２および導電体２３１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】
【００９４】
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 出力指示判別状態送信部、 ２５３ 動作／停止指示部、 ２５５ サーミスタ、 ２５７ 発振制御部、 ２６０強制遮断スイッチング素子、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、 ４１０ 制御部、 ４２１ 誘導加熱コイル通電スイッチ、 ４３０ 電力消費量検知部、 ５００ 高周波電源回路、 ５１０ 整流部、 ５２０、５２０ａ 降圧部、 ５２１ 第２のスイッチング素子、 ５２２ダイオード、５２３ 降圧制御部、 ５２５ 三角変換部、 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、 ５６０高出力部 、５６１スイッチング素子、５６３高出力制御信号伝達部、５６５第３のスイッチング素子、５６７電流制限抵抗、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を降圧して前記インバータに供給し、前記便座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、前記整流部の整流出力を第２のスイッチング素子を通らない第３のスイッチング素子を連続的にオン状態にして前記インバータに供給し、前記便座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、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を降圧して前記インパータに供給し前記便座の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う中速加熱モードを実行可能であ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、前記保温加熱モードを実行するときには、前記中速加熱モードを実行するときよりも電力消費量が低くなるように前記整流出力を前記降圧部によって降圧させ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】
前記制御部は、前記急速加熱モードの実行を所定条件が成立したときに停止し、前記所定条件が成立しないときには前記保温加熱モード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】
使用者の前記便座への着座を検知する着座検知センサをさらに備え、
前記制御部は、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする請求項４記載の暖房便座装置。
【請求項６】
前記便座を覆うことができる便蓋と、
前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする請求項４または５に記載の暖房便座装置。
【請求項７】
前記便座を覆うことができる便蓋と、
前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする請求項４または５に記載の暖房便座装置。
【請求項８】
前記便座の温度を検知する温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサの検知温度が所定値よりも高くなると前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子をオフ状態に制御することを特徴とする請求項１〜７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を降圧して前記インバータに供給し、前記便座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、前記整流部の整流出力を第２のスイッチング素子を通らない第３のスイッチング素子を連続的にオン状態にして前記インバータに供給し、前記便座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、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を降圧して前記インパータに供給し前記便座の温度を連続的に上昇させるように誘導加熱を行う中速加熱モードを実行可能であ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、前記保温加熱モードを実行するときには、前記中速加熱モードを実行するときよりも電力消費量が低くなるように前記整流出力を前記降圧部によって降圧させ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】
前記制御部は、前記急速加熱モードの実行を所定条件が成立したときに停止し、前記所定条件が成立しないときには前記保温加熱モード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】
使用者の前記便座への着座を検知する着座検知センサをさらに備え、
前記制御部は、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記着座検知センサが前記着座を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする請求項４記載の暖房便座装置。
【請求項６】
前記便座を覆うことができる便蓋と、
前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の閉状態を検知する条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする請求項４または５に記載の暖房便座装置。
【請求項７】
前記便座を覆うことができる便蓋と、
前記便蓋の開閉状態を検知する便蓋開閉検知センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立したときに前記急速加熱モードを実行し、前記便蓋開閉検知センサが前記便蓋の開状態を非検知とする条件が成立しないときには前記保温加熱モードを実行することを特徴とする請求項４または５に記載の暖房便座装置。
【請求項８】
前記便座の温度を検知する温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサの検知温度が所定値よりも高くなると前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子をオフ状態に制御することを特徴とする請求項１〜７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１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８５８７２（Ｐ２０１３−８５８７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１５８３（Ｐ２０１１−２３１５８３）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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