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【発明の名称】 暖房便座装置
【発明者】 【氏名】植木 幹
【住所又は居所】福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1号 東陶機器株式会社内

【氏名】丹生 哲治
【住所又は居所】福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1号 東陶機器株式会社内

【要約】 【課題】暖房便座装置において、センサを複数個設置して、マイコンを使用せずセンサの切替を行なう簡便な制御回路を構成することを目標とする。

【解決手段】AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記電源部は定電圧素子と整流素子と抵抗素子とが直列に接続されて構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記電源部は定電圧素子と整流素子と抵抗素子とが直列に接続されて構成されることを特徴とする暖房便座装置。
【請求項2】 請求項1における暖房便座装置において、前記電源部の前記定電圧素子は複数個直列に接続され、第一の定電圧素子と第二の定電圧素子の間が基準電位とすることを特徴とする暖房便座装置。
【請求項3】 AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記センサ入力からの信号によりセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を有し、またヒータ制御部は前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの出力を演算する比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ駆動部で構成され、前記比較制御部の出力とセンサ異常検出部の出力は排他的論理和で接続されヒータ制御部の入力部に接続されていることを特徴とする暖房便座装置。
【請求項4】 請求項3に記載の暖房便座装置において、前記センサ異常検出部は対応するセンサ出力に応じて制御信号を出力するスイッチ素子で構成され、それぞれが直列に接続されていることを特徴とする暖房便座装置。
【請求項5】 AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記センサ入力からの信号によりセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を有し、またヒータ制御部は前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの出力を演算する比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ駆動部で構成され、前記比較演算部は温度設定入力部とヒータOFF設定値とが比較演算され、その出力がヒータ駆動部の入力部に接続されていることを特徴とする暖房便座装置。
【請求項6】 AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記センサ入力からの信号によりセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を有し、またヒータ制御部は前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの出力を演算する比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ駆動部で構成され、前記比較演算部は温度設定入力部とセンサ入力部とが比較演算される演算部を複数有し、その出力は排他的論理和で接続されヒータ駆動部の入力部に接続されていることを特徴とする暖房便座装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、暖房便座装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、暖房便座は、温度センサにて温度を検出し温度制御を行っていた。気温の低い冬期間においても、便座の表面温度を使用者の希望する温度で暖房することが可能なため、使用者は不快感を感じることなく便座に着座して、暖房便座装置を快適に使用させることができるものである。
【0003】しかし、その表面温度を検出するためのセンサが1個だけ便座の左右のどちらか片側のみに設置されてあるため、使用者が便座のセンサの設置されていない部分に片寄って着座した場合(例えば、子供が便座のセンサが設置されている部分よりも前寄りに着座した場合や、使用者が操作パネル側に寄り掛かった状態で便座に着座した場合等)、センサが設置されている部分の便座の表面と使用者との間には隙間が生じ、前記便座の表面は、冬期間等においては低温の外気と接触することにより冷やされる結果、使用者の身体と便座とが接触している部分に比べて温度が低下することになる。
【0004】従って、前記センサは、低温の外気と接触することにより冷やされて低下した便座の表面温度を検出することとなり、しかも、コントローラは、前記センサにより検出された便座の表面温度に基づいて、前記便座の表面温度を、設定された暖房温度と等しくなるようにヒータへの通電制御を行う結果、使用者が接触している部分の便座の表面温度は、使用者が設定した実際の暖房温度よりも高くなってしまったりしていた。
【0005】このため、センサを複数個設置して最適な温度制御を行うが、そのためにはマイコン制御でプログラム制御を行い、ヒータへの通電制御を行なえるが部品点数の増加や小型化に問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】センサを複数個設置して、マイコンを使用せずセンサ入力の切替を行なう簡便な制御回路を構成することを目標とする。たとえば、商用電源からDC電源を取り出すには、電源トランスを用い二次側には整流ダイオードとコンデンサで整流し、で三端子レギュレータで定電圧化する回路が一般的である。しかし、このような構成では、部品点数が増え、尚且つ電源トランスの無負荷電流、三端子レギュレータの入力と出力による電圧降下等で発熱が多く発生する。
【0007】それらを解決する回路としては、スイッチング電源があるが、これも効率はよいが部品点数が増え、コスト的に割高になってしまう問題があった。特に電源回路の小型化や放熱に関しては、このように制御手段の電流を少なくしなおかつ耐電圧の高い半導体で構成される回路に適する制御手段を提供することにある。
【0008】また、比較制御回路については、マイコンで複数のセンサをA/Dコンバータ等にて入力して、制御プログラムで比較演算するのはではなく、一つの入力に対して、複数のコンパレータに入力させ精度の高い制御特性を達成すべく部品点数を少なくし、簡便な回路構成で制御手段を提供することにある。
【0009】次に、複数のセンサの異常を検出方法で、少なくても一方のセンサが異常を検出したら、他方の正常・異常に関わらずを制御を停止しなければならない。それらの部品点数を少なくし、簡便な回路構成で制御手段を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決するために、第一の発明は、AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記電源部は定電圧素子と整流素子と抵抗素子とが直列に接続されて構成される。
【0011】通常の電源トランスやスイッチング電源等を構成しなくて、DC電源を構成できるので、通常の暖房便座のコンパクトな本体に制御部が小型化できる、部品点数が低減できる。
【0012】第二の発明は、請求項1における暖房便座装置において、前記電源部の前記定電圧素子は複数個直列に接続され、第一の定電圧素子と第二の定電圧素子の間が基準電位とする。
【0013】これに、より商用電源の電圧を分圧するとともに、第一の定電圧素子と第二の定電圧素子の間が基準電位にすることで、正負の電源を構築できる。それにより、正負電源を必要すようなオペアンプや陰極管などの駆動電源に容易に流用できるし、また前記のように電圧を分圧して印可するので、電圧降下における放熱の分散に役立つ。
【0014】第三の発明は、AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記センサ入力からの信号によりセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を有し、またヒータ制御部は前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの出力を演算する比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ駆動部で構成され、前記比較制御部の出力とセンサ異常検出部の出力は排他的論理和で接続されヒータ制御部の入力部に接続されている。
【0015】これにより、センサ入力部と前記温度設定入力部とを演算して出力する比較制御回路とセンサ異常検出部の出力を排他的論理和で接続されヒータ制御部の入力部することにより、一つのセンサ入力に対して、複数の出力を対応させ、少なくても一方の制御中のセンサ異常出力を排他的論理和で構成させることにより、互いの出力が回路的に影響しあうことなく、異常時のヒータ停止と正常時の制御を両立できる。
【0016】第四の発明は、請求項3に記載の暖房便座装置において、前記センサ異常検出部は対応するセンサ出力に応じて制御信号を出力するスイッチ素子で構成され、それぞれが直列に接続されている。
【0017】これにより、複数のセンサ出力の異常検出回路を直列に接続することにより、少なくても一方のセンサが異常を検出したら、他方の正常・異常に関わらずを制御停止信号を送出できる。それにより、簡便な回路構成で複数のセンサ異常検出回路を構成できる。
【0018】第五の発明は、AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記センサ入力からの信号によりセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を有し、またヒータ制御部は前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの出力を演算する比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ駆動部で構成され、前記比較演算部は温度設定入力部とヒータOFF設定値とが比較演算され、その出力がヒータ駆動部の入力部に接続されている。
【0019】これにより、センサ入力部と前記温度設定入力部とを演算して出力する比較制御回路と温度設定入力部とヒータOFF設定値と比較演算され出力がヒータ駆動部の入力部に接続されていることによって、一つの入力値に対して、複数のコンパレータに入力させより精度の必要な設定値は精度の高い抵抗器で別のコンパレータにて設定するので、精度の必要なヒータON/OFFの設定値などに用いることにより、回転ボリュームの角度位置で上記を表示する場合など正確に使用者にON/OFF位置を表示できる。
【0020】第六の発明は、AC電源を整流しDC電源を生成する電源部と、便座ヒータによって暖房される便座の表面温度を検出するための複数のセンサ出力を入力するセンサ入力部と、便座表面を希望する設定温度に設定する温度設定部からの出力を入力する温度設定入力部と、前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの値を比較演算して便座ヒータへの通電を制御するヒータ制御部とによって少なくとも構成される制御手段を有する暖房便座装置において、前記センサ入力からの信号によりセンサの異常を検出するセンサ異常検出部を有し、またヒータ制御部は前記センサ入力部と前記温度設定入力部とからの出力を演算する比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ駆動部で構成され、前記比較演算部は温度設定入力部とセンサ入力部とが比較演算される演算部を複数有し、その出力は排他的論理和で接続されヒータ駆動部の入力部に接続されている。
【0021】これにより、比較演算部は温度設定入力部とセンサ入力部とが比較演算される演算部を複数有し、その出力は排他的論理和で接続されヒータ駆動部の入力部に接続されていることによって、複数の比較演算部の出力に対して、少なくても制御温度が低く設定される方の比較演算出力を優先させ出力力させるので、互いの出力が回路的に影響しあうことなく、複数のセンサの演算結果を一つのヒータ出力の制御を行なうのに有効である。
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0022】図1は本発明の実施の形態における暖房便座装置を概略的に示すブロック図である。商用電源1から便座ヒータ2と制御手段12の電源部6に給電される。電源部6でAC(交流)よりDC(直流)電圧に変換され、ヒータ制御部6にDC電源が供給される。ここで、ヒータ制御部7は便座ヒータ駆動部8と比較演算部9で構成され、便座ヒータ2をON/OFFして便座を暖房する。そして、便座温度センサ3はセンサ入力部4を経由して比較演算部9に入力される。温度設定部11は温度調整ボリューム等で構成されるが、温度設定入力部10に経由して同じく比較演算部9に入力され比較演算される。その結果、ヒータをONする演算結果になれば、便座ヒータ駆動部8に信号を伝え、便座ヒータ2をONする。同様にヒータをOFFする演算結果になれば、便座ヒータ駆動部8に信号を伝え、便座ヒータ2をOFFする。そして、センサ異常検出部5はセンサの異常検出すると、便座ヒータ駆動部8に直接ヒータOFFを行う。またここでは、便座温度センサを複数ある例を提示しているが、もう一つの便座温度センサ13があれば同様にセンサ入力部14、センサ異常検出部15を備える。2つのセンサ異常検出部4、14の出力は論理積になっており、どちらか一方でも異常を検出するとヒータOFF出力をヒータ制御部に伝える。
【0023】図2は本発明の実施の形態における電源部の回路図である。ここでは、ツェナーダイオード(ZD1)とコンデンサ(C2)のツェナー電圧で電源が形成される。ここで、商用電源はツェナーダイオード(ZD1)のカソード側と抵抗器(R1)の両端に加えられダイオード(D1)で交流の半波分は阻止されるので、所定のDC電圧が得られる。(ツェナーダイオード(ZD1)のツェナー電圧。)またここでは抵抗(R1)の両端には商用電源を100Vとして考えると、ツェナー電圧を10Vとすると抵抗器(R1)の両端には90Vもの電圧がかかる。ここでは制御回路に必要な動作電流(たとえばICの駆動電流やトランジスタ駆動電流等)を確保しなければならないので、むやみに抵抗器の値を大きくすると回路の動作電流が不足して動作不能となる。必要動作電流制御手段の消費電流を30mA程度確保しするためには抵抗器の定数は3KΩ以下にしなくてはならない。この定数で抵抗器の発熱量は決定される。
【0024】図3は本発明の第二の実施形態における電源部の回路図である。ここで、ツェナーダイオード(ZD1)と並列に電解コンデンサ(C2)が接続されている。ここではツェナーダイオード(ZD1)のカソード側とアノード側でDC電圧を供給するように構成させられている。そしてツェナーダイオード(ZD1)のアノード側より整流ダイオード(D1)と直列に抵抗器(R1)が接続される。いままで、ダイオード(D1)のカソード側と抵抗器(R1)の両端に加えられる電圧は、ツェナーダイオード(ZD2)のツェナー電圧分低減される。よって、抵抗(R1)の両端にはツェナーダイオード(ZD2)のツェナー電圧分低減された電圧がかかるので、抵抗器の発熱は低減される。ここで、ツェナーダイオード(ZD2)のカソードを基準電位とし、アノード側の電位を負電源として応用可能である。
【0025】図4は本発明の実施形態における電源部の各部電圧の波形図である。上図は商用電源の電圧波形を示している。また下図は図2において、ZD1のカソード側をプラス側、アノード側をマイナス側としての電圧波形を示している。ここでVzdはツェナー電圧であり、コンデンサC2で平滑される。しかし、C2の容量等によりリップル電圧が生じる。
【0026】図5は本発明の実施形態におけるヒータ駆動の入力比較演算部の回路図である。入力側はまず温度検出手段として、ここではサーミスタを使用している。ここでサーミスタ(TH1)は抵抗(R2)とで分圧されており、この分圧電圧はコンパレータ(IC1のNo.1)のマイナス側に入力されている。また温度調節ボリューム(VR1)は抵抗(R8)、抵抗(R9)で分圧され、同様にコンパレータ(IC1のNo.1)のプラス側に入力されている。ここで、コンパレータのプラス側とマイナス側の電圧を比較して出力され、トランジスタ(Q4)をON/OFFする。ここでは温度上昇の例で説明すると、サーミスタ(TH1)の抵抗は便座温度の上昇とともに抵抗値は小さくなり、その結果コンパレータ(IC1のNo.1)のマイナス側に入力分圧電圧は上昇する。そして温度温度調節ボリューム(VR1)で設定された温度(実際には電圧)と比較して、コンパレータ(IC1のNo.1)のマイナス側の電圧は上昇しているので、コンパレータ(IC1のNo.1)の出力はLo出力(0V)する。よってトランジスタ(Q4)をOFFするので、ヒータ(H1)がOFFされる。同様にサーミスタ(TH2)とコンパレータ(IC1のNo.2)についても同じ関係にある。次に、温度温度調節ボリューム(VR1)の切位置について説明する。ここで、温度温度調節ボリュームは左回転させて、設定温度を絞り、なお廻し続けるとOFFされる設定になる。ここで精度良くOFF点を決めるための回路を付加している。ここの回路では、抵抗値は大きくすると設定温度は低くなる方向になる。コンパレータ(IC1のNo.3)は抵抗(R6)と抵抗(R7)で分圧電圧がコンパレータ(IC1のNo.3)のマイナス側に入力されている。ここで、図4で説明した温度調節の設定値を切方向(VRの抵抗値を大きくする方向)に変化させるとコンパレータ(IC1のNo.3)のプラス側の分圧電圧は小さくなっていく。ここでコンパレータ(IC1のNo.3)のマイナス側の方が大きくなるので、コンパレータの出力はLo出力(0V)する。するとトランジスタ(Q4)はOFFするので、ヒータ(H1)がOFFされる。よって温度設定が切状態になる。つまり、部品として、温度温度調節ボリューム(VR1)は抵抗精度のばらつきは大きい部品である。(±10%)しかし、このように、抵抗(R6)と抵抗(R7)で別回路を構成し切状態になる設定にできるので、ここで抵抗(R6)と抵抗(R7)の誤差精度を(±1%)のものを選定すればより精度よい温度で切状態に設定される。
【0027】図6は本発明の実施形態におけるヒータ駆動のセンサ異常検出部の回路図である。まず、出力側を説明すると、ヒータ(H1)は商用電源に接続されて電力制御素子トライアック(TK1)にて通電制御されている。トライアック(TK1)のゲートはホトトライアックカプラ(PTK1)にて制御され、そのゲート電流は抵抗(R12)にて制限されている。
【0028】次に、入力側はまず温度検出手段として、ここではサーミスタを使用している。ここでサーミスタ(TH2)はトランジスタ(Q1)のベースに直列に接続されており、サーミスタ(TH2)は温度が下がると抵抗値が小さくなるような特性を選定している。ここでサーミスタ(TH2)が断線して、抵抗値が無限大になると、トランジスタ(Q1)のベースのバイアス電圧がエミッタと同電位になるので、トランジスタ(Q1)はOFFする。同様にサーミスタ(TH1)とトランジスタ(Q2)も同じ関係にある。ここでヒータ(H1)を駆動しているホトトライアックカプラ(PTK1)の入力側に直列にトランジスタ(Q4)が接続されている。またこの入力部の電流は抵抗(R14)にて制限されている。ここで、トランジスタ(Q1)、トランジスタ(Q2)のどちらかがOFFとなると、トランジスタ(Q4)のベース電位はアース電位と同じになり、トランジスタ(Q4)をOFFする。このようにして、どちらか一方のサーミスタの異常を検出した場合、トランジスタ(Q4)をOFFしホトトライアックカプラ(PTK1)の入力側をOFFするので、ヒータ出力はOFFされる。
【0029】
【発明の効果】第1の発明によると、電源トランスやスイッチングトランスを使用しないで電源回路を構成できる。部品点数を押えて、簡便に電源回路が構成できる。
【0030】第2の発明によると、更に、ツェナーダイオードを追加して、ここで印可電圧を分担させることによって抵抗器による発熱を押さえることが可能であり、正負の電源が簡単に構成できる。
【0031】第3の発明によると、センサ入力部と前記温度設定入力部とを演算して出力する比較制御回路とセンサ異常検出部の出力を排他的論理和で接続されヒータ制御部の入力部とすることにより、ヒータ制御部の入力部に対して、比較制御回路の出力とセンサ異常検出部の出力を対応させ、出力を排他的論理和で構成させることにより、互いの出力が回路的に影響しあうことなく、異常時のヒータ停止と正常時の制御を両立できる。
【0032】第4の発明によると、複数のセンサ出力の異常検出回路を直列に接続することにより、少なくても一方のセンサが異常を検出したら、他方の正常・異常に関わらず制御停止信号を送出できる。それにより、簡便な回路構成で複数のセンサ異常検出回路を構成できる。
【0033】第5の発明によると、センサ入力部と前記温度設定入力部とを演算して出力する比較制御回路と温度設定入力部とヒータOFF設定値と比較演算され出力がヒータ駆動部の入力部に接続されていることによって、一つの入力値に対して、複数のコンパレータに入力させより精度の必要な設定値は精度の高い抵抗器で別のコンパレータにて設定するので、精度の必要なヒータON/OFFの設定値などに用いることにより、回転ボリュームの角度位置で上記を表示する場合など正確に使用者にON/OFF位置を表示できる。
【0034】第6の発明によると、比較演算部は温度設定入力部とセンサ入力部とが比較演算される演算部を複数有し、その出力は排他的論理和で接続されヒータ駆動部の入力部に接続されていることによって、複数の比較演算部の出力に対して、少なくても制御温度が低く設定される方の比較演算出力を優先させ出力力させるので、互いの出力が回路的に影響しあうことなく、複数のセンサの演算結果を一つのヒータ出力の制御を行なうのに有効である。
【出願人】 【識別番号】000010087
【氏名又は名称】東陶機器株式会社
【住所又は居所】福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1号
【出願日】 平成13年12月7日(2001.12.7)
【代理人】
【公開番号】 特開2003−169765(P2003−169765A)
【公開日】 平成15年6月17日(2003.6.17)
【出願番号】 特願2001−374313(P2001−374313)