JP6455020B2 - 便座装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、便座装置及び通信システムに関し、特に交流電力の供給により動作する便座装置、および当該便座装置と電源タップとを備える通信システムに関する。

近年、各種の設備・機器の使用状況を統計データとして収集して分析して様々な目的に利用されている。利用目的としては、例えば、設備・機器の設計への反映、設備・機器の寿命を判定してメンテナンス等への利用、設備・機器の利用状況や混雑状況を把握して利用者への提示、等がある。

このような試みは、トイレについても行われ始めている。すなわち、トイレ使用状況の統計データを収集して分析したり、トイレ器具の使用履歴を把握したりすることが行われている。これにより、トイレの使用状況やトイレ器具の使用履歴に応じた設備設計を行ったり、トイレ器具の寿命を推定してメンテナンス等を行ったり、トイレの混雑具合を電光表示板等に表示して利用者の利便性を図ったりすることができる。

使用状況や使用履歴にかかる情報としては、例えば、便座装置であれば、着座センサーの出力信号、吐水部からの吐水信号、便器の洗浄信号、等のイベント発生時刻や使用時間を用いることができる。得られた情報は、便座装置とパソコンなどのデータ収集装置との間を接続する通信回線を介して転送され、データ収集装置上で各種の分析が行われる。

便座装置と外部機器との間の通信には、有線式の通信回線で接続してもよいし、無線式の通信回線で接続してもよい（特許文献１参照）。

有線式の場合、便座装置の外側に設けられた金属コネクタと、データ収集装置側に設けられた金属コネクタと、の間をケーブル等で接続することになる。無線式の場合、便座装置の内部に設けられた通信モジュールと、データ収集装置内の通信モジュールと、の間で特定小電力無線や微弱無線等の無線電波を介して通信可能に構成することになる。

特開２０１４−０２９０９１号公報

トイレ室内は、多くの水分があって湿度が高く、さらにアンモニアや硫化成分、トイレ洗浄剤に由来する酸を含む水分の飛沫等が浮遊している。このため、トイレ室内の金属表面は、酸化物が付着したり腐食が発生したりしやすい。すなわち、上述した有線式を採用する場合、便座装置の外側に設けられた金属コネクタに酸化物が付着したり腐食したりするという問題がある。

また便座装置等のトイレ器具は内部にスペースが少ない。このため、上述した無線式を採用する場合には、便座装置の内部に通信モジュールを設けるための設計変更が必要であり、コストアップが避けられない。また、便座装置の内部に通信モジュールを設けるため、便座装置のサイズが大きくなってしまうという問題もある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、大きな設計変更を要したり、サイズを大きくしたり、装置の外側に金属コネクタを設けたりすることなく、便座装置の使用状態にかかる情報データを有線で外部へ出力できるようにすることを目的とする。

本発明の態様の１つは、電源から交流電力の供給を受けるための電源端子と、前記電源端子に接続された交流電源ラインと、前記交流電源ラインからの通電で発熱する抵抗負荷と、前記交流電源ラインから前記抵抗負荷への通電のオン／オフを切り替える切替手段と、前記切替手段が行う前記抵抗負荷への通電のオン／オフを前記抵抗負荷に係る温度設定に応じた基本通電パターンで制御する制御部と、を備え、前記制御部は、本便座装置の温度設定以外の使用状態に応じて、前記基本通電パターンを、前記抵抗負荷の温度設定に応じた基本通電パターンとは異なる通電パターンに変化させることを特徴とする便座装置である。

このように構成した便座装置によれば、便座装置の温度設定以外の動作状態を外部へ通知する際に、便座ヒーターや温水ヒーター等の抵抗負荷を制御する通常の通電パターン（基本通電パターン）とは異なる便座装置の動作状態を示す特定の通電パターンに切り替えることで、交流電源ラインに接続している電源端子における通電パターンを変化させる構成になっている。このため、当該電源端子を介して接続される外部の機器にも、同様の通電パターンで電流を流すことが可能となる。外部の機器としては、例えば、当該電源端子と商用交流電源のＡＣアウトレットとの間に介設される電源タップ、当該電源端子に交流電力を供給する配線の途中に配設される機器等である。これにより、便座装置の内部に既存の抵抗負荷への通電をオン／オフ切り替える切替手段を用いて、便座装置の外部へ、便座装置の動作状態を通知することができる。

本発明の選択的な態様の１つは、前記交流電源ラインの交流電源のゼロクロスを検知するゼロクロス検出部を更に備え、前記制御部は、前記ゼロクロスに同期して前記切替手段が行う前記抵抗負荷への通電のオン／オフを制御することを特徴とする便座装置である。

このように構成した便座装置によれば、抵抗負荷への通電のオン／オフ切り替えが、交流電源のゼロクロスまたはその近傍で行われる。このため、抵抗負荷に通電される電圧や電流が短時間の間に大きく変化することが抑制され、機器の誤動作を引き起こす可能性のあるノイズの発生を極力防ぐことが出来る。

本発明の選択的な態様の１つは、前記制御部は、前記使用状態が変化すると、前記基本通電パターン中の周期的な一部を変化させることにより、通電パターンを前記基本通電パターンとは異なるものへ変化させることを特徴とする便座装置である。

このように構成した便座装置によれば、外部の機器において、電源端子を介して流れる電流の通電パターンの中が使用状態に応じて変化したことを確実に識別できるようになる。これにより、便座装置の温度設定以外の使用状態にかかる情報を、外部の機器において状態の現在値を確実に取得することができる。

本発明の選択的な態様の１つは、前記制御部は、前記使用状態が変化すると、前記基本通電パターン中の一部を使用状態に応じたユニークな通電パターンに変化させることにより、通電パターンを前記基本通電パターンとは異なるものへと変化させることを特徴とする便座装置である。

このように構成した便座装置によれば、外部の機器において、電源端子を介して流れる電流の通電パターンの中が使用状態に応じて変化したことを状態の変化が起きたときに確実に識別できるようになる。これにより、便座装置の温度設定以外の使用状態にかかる情報を、必要最小限の情報量で外部の機器において確実に取得することができる。

本発明の他の態様の１つは、上述したいずれかの便座装置と、前記電源端子を外部の商用交流電源に接続するための電源タップとを備える通信システムであって、前記電源タップは、前記商用交流電源と前記電源端子との間の通電を検知する通電検知回路と、前記通電検知回路の検知結果から通電パターンを識別する通電パターン識別部と、前記通電パターン識別部が識別した通電パターンに応じた通信コードを生成する通信コード生成部と、前記通信コードを無線送信する無線通信部と、を有することを特徴とする通信システムである。

このように構成した通信システムによれば、便座装置の動作状態を外部へ通知するための通信モジュールを便座装置の内部に設ける必要がなく、便座装置に大きな設計変更を加えたり、便座装置のサイズを大きくしたりすることなく、便座装置の使用状態にかかる情報データを無線で外部へ出力できるようになる。

なお、以上説明した便座装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。

請求項１にかかる発明によれば、便座装置の温度設定以外の動作状態を外部へ通知する際に、便座ヒーターや温水ヒーター等の抵抗負荷を制御する通常の通電パターン（基本通電パターン）とは異なる便座装置の動作状態を示す特定の通電パターンに切り替えることで、交流電源ラインに接続している電源端子における通電パターンを変化させる構成になっている。このため、当該電源端子を介して接続される外部の機器にも、同様の通電パターンで電流を流すことが可能となる。外部の機器としては、例えば、当該電源端子と商用交流電源のＡＣアウトレットとの間に介設される電源タップ、当該電源端子に交流電力を供給する配線の途中に配設される機器等である。これにより、便座装置の内部に既存の抵抗負荷への通電をオン／オフ切り替える切替手段を用いて、便座装置の外部へ、便座装置の動作状態を通知することができる。

請求項２にかかる発明によれば、抵抗負荷への通電のオン／オフ切り替えが、交流電源のゼロクロスまたはその近傍で行われる。このため、抵抗負荷に通電される電圧や電流が短時間の間に大きく変化することが抑制され、機器の誤動作を引き起こす可能性のあるノイズの発生を極力防ぐことが出来る。

請求項３にかかる発明によれば、外部の機器において、電源端子を介して流れる電流の通電パターンの中が使用状態に応じて変化したことを確実に識別できるようになる。これにより、便座装置の温度設定以外の使用状態にかかる情報を状態の現在値として、外部の機器において確実に取得することができる。

請求項４にかかる発明によれば、外部の機器において、電源端子を介して流れる電流の通電パターンの中が使用状態に応じて変化したことを状態の変化が起きたときに確実に識別できるようになる。これにより、便座装置の温度設定以外の使用状態にかかる情報を、必要最小限の情報量で外部の機器において確実に取得することができる。

請求項５にかかる発明によれば、便座装置の動作状態を外部へ通知するための通信モジュールを便座装置の内部に設ける必要がなく、便座装置に大きな設計変更を加えたり、便座装置のサイズを大きくしたりすることなく、便座装置の使用状態にかかる情報データを無線で外部へ出力できるようになる。

第１の実施形態にかかる便座装置を備えたトイレ装置を表す模式的斜視図である。 第１の実施形態に係る便座装置の電気的構成の一例を示す回路図である。 ヒーターの温度を調整するための通電パターンの例を示す図である。 抵抗負荷に対する通電を利用した情報出力にかかる処理の流れを示すフローチャートである。 特定の通電パターンの一例を示す図である。 特定の通電パターンを含む通電パターンを説明する図である。 電源タップの電気的構成を示すブロック図である。 抵抗負荷に対する通電を利用した情報出力にかかる処理の他の例について説明する。 特定の通電パターンを含む通電パターンを説明する図である。 第２の実施形態にかかる各使用状態の変化に相当する特定のパターンの一例を示す図である。 便座装置を具体的に実現する回路構成の一例を示す図である 電源タップを具体的に実現する回路構成の一例を示す図である。

以下、下記の順序に従って本技術を説明する。
（１）第１の実施形態：
（２）第２の実施形態：
（３）第３の実施形態：
（４）第４の実施形態

（１）第１の実施形態：
図１は、本実施形態にかかる便座装置を備えたトイレ装置１を表す模式的斜視図である。

同図に示すトイレ装置１は、洋式腰掛便器１０（以下、単に便器１０とする）と、便器１０の上に設けられた便座装置１１と、を備える。

便器１０は、ボウル部１２を有する。ボウル部１２は、便器１０の上部に設けられる。ボウル部１２は、便器１０の上面１０ａから下方へ凹んだ凹状に形成されている。ボウル部１２は、使用者が***した汚物や尿などを受ける。また、ボウル部１２の内部には水が貯留されており、便器１０に接続された排水管から、悪臭や害虫類などが室内へ逆流することを防止する。

便座装置１１は、ケーシング１１１、便座１１２、及び、便蓋１１３を有する。便座１１２と便蓋１１３は、ケーシング１１１に対して軸支されている。これにより、便座１１２は、ボウル部１２の上縁に沿って配置された閉状態と、ボウル部１２の上縁に対して略垂直に配置された開状態との間で、ケーシング１１１に対する軸を回転の中心として回動自在になっている。同様に、便蓋１１３も、ボウル部１２の上縁に沿って便座１１２の上に配置された閉状態と、ボウル部１２の上縁に対して略垂直に配置された開状態との間で、ケーシング１１１に対する軸を回転の中心として回動自在になっている。なお、便蓋１１３は必ずしも設けなくともよい。

便座装置１１は、衛生洗浄機能、局部乾燥機能、便座暖房機能、等を有する。衛生洗浄機能は、便座１１２に座った使用者の「おしり」などの局部を洗浄する機能である。局部乾燥機能は、便座１１２に座った使用者の「おしり」などの局部に温風を吹き付けることにより、衛生洗浄によって濡れた局部を乾燥させる機能である。便座暖房機能は、便座１１２の着座面を適温に温める機能である。

便座装置１１は、衛生洗浄機能として、例えば、使用者が操作部に対して行う操作などに応じてケーシング１１１から吐水ノズル１１４を便器１０のボウル部１２内に進出させ、吐水ノズル１１４の先端付近に設けられた吐水口から水を噴射する機能を有する。これにより、使用者の局部を洗浄することができる。また、吐水ノズルからは、冷水のみならず、ヒーターによって加熱した温水を吐水口から噴射することもできる。

なお、本願明細書においては、便座１１２に座った使用者からみて上方を「上方」とし、便座１１２に座った使用者からみて下方を「下方」とする。また、開いた状態の便蓋１１３に背を向けて便座１１２に座った使用者からみて前方を「前方」とし、便座１１２に座った使用者からみて後方を「後方」とする。また、後方を向いて便器１０の前に立った使用者からみて右側を「右側方」とし、後方を向いて便器１０の前に立った使用者からみて左側を「左側方」とする。

図２は、本実施形態に係る便座装置１１の電気的構成の一例を示す回路図である。同図に示す便座装置１１は、制御部２０、抵抗負荷２１、負荷スイッチング部２２、ゼロクロス検出部２３、電源部２４、記憶部２５、電源端子２６、操作部２７、入室検知センサー２８、人体検知センサー２９、及び、着座検知センサー３０、を有する。

制御部２０には、記憶部２５が電気的に接続されている。記憶部２５には、例えば、便座装置１１を制御するための各種のプログラムやデータが記憶されている。制御部２０は、記憶部２５からプログラムやデータを読み出して適宜に処理を行うことにより、便座装置１１の各部を統括的に制御する。記憶部２５としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置を用いることができる。

電源端子２６は、例えば、家庭用のコンセントに着脱自在に挿し込まれるＡＣインレットなどで構成される。便座装置１１には、電源端子２６を介して商用交流電源から交流電力が供給される。なお、便座装置１１に供給される交流電力は商用交流電源から供給される交流電力に限るものではなく、例えば、自家発電機から供給される交流電力などであってもよい。

抵抗負荷２１は、温水ヒーター、温風ヒーター、便座ヒーター等のように、通電により発熱する抵抗素子である。

温水ヒーターは、衛生洗浄の際に用いられる温水を生成するためのヒーターである。温水ヒーターは、例えば、タンクに一時的に貯留された洗浄水を加熱することにより、衛生洗浄用の温水を生成する。温水ヒーターには、例えば、セラミックヒータやシーズヒータなどが用いられる。

温風ヒーターは、局部乾燥に用いられる温風を生成するためのヒーターである。温風ヒーターは、例えば、ファンと吹出口との間に配置され、ファンから吹き出された風を加熱することにより、局部乾燥用の温風を生成する。温風ヒーターには、例えば、ニクロム線ヒーターなどが用いられる。

便座ヒーターは、便座１１２を加熱して便座暖房機能を実現するためのヒーターである。便座ヒーターには、例えば、チュービングヒータや面状ヒーターなどが用いられる。

このように、便座装置１１（トイレ装置１）には、被加熱物を加熱するための各種の抵抗負荷２１が設けられている。被加熱物とは、衛生洗浄用の洗浄水、局部乾燥用の風、便座１１２などである。ただし、便座装置１１に設けられる抵抗負荷２１は、これらに限るものではなく、例えば、室温調節用の温風を生成するためのヒーターを設けてもよいし、便座暖房機能を実現するためのヒーターにおいて、便座１１２の着座面の温度を連続的に上昇させる急速加熱用のヒーターや、便座１１２の着座面の温度を所定の温度範囲内に保つ保温加熱用のヒーター等を設けてもよい。

負荷スイッチング部２２は、温水ヒーター、温風ヒーター、便座ヒーター等の抵抗負荷２１への通電をオン／オフ切り替えるためのスイッチング素子である。

温水用スイッチング素子は、温水ヒーターに対して直列に接続される。温水用スイッチング素子は、温水ヒーターに対して電力を供給する通電状態（オン状態）と、電力を供給しない非通電状態（オフ状態）と、の切り替えに用いられる。

温風用スイッチング素子は、温風ヒーターに対して直列に接続される。温風用スイッチング素子は、温風ヒーターに対して電力を供給している通電状態（オン状態）と、電力を供給していない非通電状態（オフ状態）と、の切り替えに用いられる。

便座用スイッチング素子は、便座ヒーターに対して直列に接続される。便座用スイッチング素子は、便座ヒーターに対して電力を供給している通電状態（オン状態）と、電力を供給していない非通電状態（オフ状態）と、の切り替えに用いられる。

負荷スイッチング部２２は、制御部２０と電気的に接続されており、負荷スイッチング部の通電状態と非通電状態との間の切り替えは、制御部２０によって制御される。各負荷スイッチング部２２は、制御部２０から入力される制御信号に基づいて通電状態と非通電状態とを切り替えられる。各負荷スイッチング部２２には、例えば、機械式のリレーや半導体スイッチなどを用いることができる。

制御部２０は、図３に示す複数の通電パターンの中から目標設定温度に応じた最適な通電パターンを選択し、選択した通電パターンに従って負荷スイッチング部２２へオン信号を出力することにより、抵抗負荷２１に所定の通電割合で交流電力を供給することができる。

図３には、各々異なる通電割合となるようにオン／オフ割合が設定された通電パターン０〜５を示してあり、オン／オフ割合が０％（通電しない）の通電パターン０、オン／オフ割合が３１％の通電パターン１、オン／オフ割合が４４％の通電パターン２、オン／オフ割合が５６％の通電パターン３、オン／オフ割合が６９％の通電パターン４、オン／オフ割合が１００％の通電パターン５を示してある。これら通電パターン０〜５が、抵抗負荷２１をその温度設定に応じて加熱する際の基本通電パターンとなる。なお、抵抗負荷２１の設定温度は使用者が行う操作部２７への操作入力等により設定される温度である。

このように、負荷スイッチング部２２のオン／オフ割合、すなわち抵抗負荷２１における通電割合を変化させることにより、抵抗負荷が被加熱物を適温に加熱する熱量を良好に制御することができる。なお、図３に示す通電パターンの中で白抜き部分は非通電を表し、黒塗り部分が通電を表す。

各通電パターンにおいては、交流電力の半波に相当する時間をオン／オフが切り替わる単位時間としてある。例えば、電源端子２６へ供給される交流電力の周波数が６０Ｈｚの商用交流電源の場合には、通電パターン０〜５の単位時間を１／１２０秒としてある。このように、通電パターンの通電オン／オフを切り替える単位時間を交流電力の半波に相当する時間とすることにより、通電オン／オフの切り替えタイミングを後述するゼロクロス点で行うことが可能となる。なお、図３に示す基本通電パターンを構成する通電パターンの種類数、各基本通電パターンにおけるオン／オフ割合、各通電パターンにおけるオン／オフの並び順等は一例であり、様々に変更可能である。

制御部２０は、電源波形のゼロクロス点の近傍において、負荷スイッチング部２２のオン／オフ切替を行う。具体的には、ゼロクロス検出部２３には電源端子２６から供給される交流電力の電源波形が入力されており、制御部２０は、ゼロクロス検出部２３が出力するゼロクロス検出信号に基づいて負荷スイッチング部２２のオン／オフ切替を行う。これにより、抵抗負荷２１への通電オン／オフが交流電力のゼロクロス点で切り替わることとなり、抵抗負荷２１に通電される電圧や電流が短時間の間に大きく変化することが抑制され、機器の誤動作を引き起こす可能性のあるノイズの発生を極力防ぐことが出来る。

図２において、制御部２０は、電源部２４から電力を供給されており、トイレ室（パブリック用の場合にはトイレブースの個室）への使用者の入室を検知する入室検知センサー２８、便座１１２の前方にいる使用者を検知する人体検知センサー２９、便座１１２への使用者の着座を検知する着座検知センサー３０、操作部２７などからの信号に基づいて、不図示の電磁弁やノズルモータ等の動作を制御することができる。電源部２４には、電源端子２６を介して外部の商用交流電源ＣＳから交流電力が供給される。

着座検知センサー３０は、使用者が便座１１２に着座する直前において便座１１２の上方に存在する人体や、便座１１２に着座した使用者を検知することができる。すなわち、着座検知センサー３０は、便座１１２に着座した使用者だけではなく、便座１１２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ー３０としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサーなどを用いることができる。

人体検知センサー２９は、便器１０の前方にいる使用者、すなわち便座１１２から前方へ離間した位置に存在する使用者を検知することができる。つまり、人体検知センサー２９は、トイレ室に入室して便座１１２に近づいてきた使用者を検知することができる。このような人体検知センサー２９としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサーなどを用いることができる。

入室検知センサー２８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、入室検知センサー２８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ー２８としては、焦電センサーや、ドップラーセンサなどのマイクロ波センサー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ーや、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ーなどを用いた場合、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。

図１に示すトイレ装置１では、ケーシング１１１の上面に一部が埋め込まれるように入室検知センサー２８、着座検知センサー３０および人体検知センサー２９が設けられている。入室検知センサー２８は、便蓋１１３が閉じた状態では、その基部付近に設けられた透過窓を介して使用者の入室を検知する。そして、例えば、入室検知センサー２８が使用者を検知すると、制御部２０は、入室検知センサー２８の検知結果に基づいて便蓋１１３を自動的に開くことができる。ただし、着座検知センサー３０、人体検知センサー２９、および入室検知センサー２８の設置形態は、これだけ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、センサーの種類もこれらに限るものではなく、これら以外の各種のセンサーを設けてもよい。

図４は、抵抗負荷２１に対する通電を利用した情報出力にかかる処理の流れを示すフローチャートである。同図に示す処理は、制御部２０が負荷スイッチング部２２を制御することにより行う。なお、同図に示す処理では、様々な情報を出力することが可能であるが、以下では、上述した着座検知センサー３０の検知結果を情報として出力する場合を例に取り説明を行うことにする。また、制御部２０は、同図に示す処理と並行して上述した通電パターンに応じた負荷スイッチング部２２のオン／オフ制御、すなわち抵抗負荷２１への通電のオン／オフ制御を実行することができる。

まず、制御部２０は、このような情報出力にかかる設定値を取得して、抵抗負荷２１に対する通電を利用した情報出力を行うか否かを判断する（Ｓ１０）。この設定値が情報出力を行う設定になっている場合には（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、着座検知センサー３０のセンサー出力を取得する（Ｓ２０）。一方、この設定値が情報出力を行わない設定になっている場合には（Ｓ１０：Ｎｏ）、一定時間の経過を判断することになる（Ｓ４０）。このような設定値は、例えば、レジスタ値として上述した記憶部２５等の記憶媒体に記憶されており、使用者が操作部２７に対して所定の操作入力を行うことにより情報出力の設定を変更することができる。

次に、情報出力を行う場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、制御部２０は、上述した通電パターンを基本通電パターンとは異なるものへ変化させる（Ｓ３０）。本実施形態では、図５に示すように、上述した基本通電パターンの一部を、着座検知センサー３０から取得したセンサー出力に応じた所定の通電パターンで置き換えることにより、上述した通電パターンを基本通電パターンとは異なるものへ変化させている。

例えば、着座検知センサー３０のセンサー出力が着座検知を示している場合には、図５（ａ）に示す所定の着座検知パターンで基本通電パターンの一部を置き換え、逆に、着座検知センサー３０のセンサー出力が着座非検知を示している場合には、図５（ｂ）に示す所定の着座非検知パターンで基本通電パターンの一部を置き換える。

その後、一定時間の経過を待って（Ｓ４０）ステップＳ１０以降の処理を繰り返し実行する。これにより、図６に示すように、情報出力を行う場合は、一定の繰り返し周期で所定の通電パターンで基本通電パターンの一部が置き換えられることになる。すなわち、一定の繰返し周期で、基本通電パターンの一部が特定の通電パターンで置き換えられる。

以上説明した通電パターン（基本通電パターン、又は所定の通電パターンで一部を置き換えられた基本通電パターン）で負荷スイッチング部２２をオン／オフ制御することにより、この通電パターンに同期して抵抗負荷２１における通電／非通電が切り替わることになる。抵抗負荷２１に流れる電流は、電源端子２６に接続された交流電源ラインから供給されるため、電源端子２６にも同様の電流が流れることになる。そして、電源端子２６は、電源タップ５０を介して商用の交流電源に接続されている。

図７は、電源タップ５０の電気的構成を示すブロック図である。なお、本実施形態においては、便座装置１１、電源タップ５０、及び外部のコントローラーが通信システムを構成する。

同図に示す電源タップ５０は、通電検知回路としての電流センサー５１、通電パターン識別部５２、通信コード生成部５３、無線通信部５４、及び、ＡＣアウトレット等の電源端子５５を備えている。この電源タップ５０は、外部のコントローラー６０と無線通信回線を通じて通信可能に構成されている。

電流センサー５１は、便座装置１１の電源端子２６に接続される電源端子５５と、商用交流電源ＣＳと、の間の電源線Ｌにおける通電を検知し、この検知結果を通電パターン識別部５２へ出力する。例えば、電流センサー５１は、電源線Ｌに通電していることを検知した場合には通電オン信号を通電パターン識別部５２へ出力し、電源線Ｌに通電していないことを検知した場合には通電オフ信号を通電パターン識別部５２へ出力する。

通電パターン識別部５２は、上述した各基本通電パターン、並びに、着座検知を示す特定の通電パターン及び着座非検知を示す特定の通電パターンを記憶した記憶部を有しており、基本通電パターンに相当する部分と、特定の通電パターンに相当する部分と、をパターン認識によって識別することができる。すなわち、特定の通電パターンに相当する部分が、図５（ａ）に示す着座検知を示す特定の通電パターンであるか、図５（ｂ）に示す着座非検知を示す特定の通電パターンであるかを識別することができる。そして、識別した特定の通電パターンそのものまたはそれに応じた情報を、通信コード生成部５３を介して通信コードに変換して無線通信部５４から無線送信させる。

このようにして送信された無線信号は、外部のコントローラー６０の無線通信部６１が受信する。そして、コントローラー６０が有する動作状態識別部６２が、無線通信部６１が受信した特定の通電パターンそのものまたはそれに応じた情報を取得し、便座装置１１の使用状態、ひいてはトイレ装置１の使用状態にかかる情報を取得する。このようにして取得した使用状態にかかる情報は、コントローラー６０に記憶装置を設けて蓄積してもよいし、インターネット回線等の通信回線を通じて、外部の情報処理装置（パーソナルコンピュータ、タブレット、携帯電話、サーバー装置等）へ、要求に応じて、または定期的に送信するようにしてもよい。

（２）第２の実施形態：
次に、図８を参照しつつ、抵抗負荷２１に対する通電を利用した情報出力にかかる処理の他の例について説明する。本実施形態では、情報出力を、便座装置１１の使用状態が変化したタイミングに応じて実行するように構成してある。なお、第１の実施形態と同様に、制御部２０は、同図に示す処理と並行して、上述した基本通電パターンでの負荷スイッチング部２２のオン／オフ制御を実行することができる。なお、本実施形態においては、制御部２０が行う情報出力に係る処理、及び、電源タップ５０の通電パターン識別部５２が行う通電パターンの識別処理以外は、第１の実施形態と同様であるため、トイレ装置１のハードウェア、ソフトウェア構成については、第１の実施形態と同じ符号を付して詳細な説明を省略することにする。

まず、制御部２０は、このような情報出力にかかる設定値を取得して、抵抗負荷２１に対する通電を利用した情報出力を行うか否かを判断する（Ｓ１１０）。この設定値が情報出力を行う設定になっている場合には（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、着座検知センサー３０のセンサー出力を取得する（Ｓ１２０）。一方、この設定値が情報出力を行わない設定になっている場合には（Ｓ１１０：Ｎｏ）、特に何も動作はしない。このような設定値は、例えば、レジスタ値として上述した記憶部２５等の記憶媒体に記憶されており、使用者が操作部２７に対して所定の操作入力を行うことにより、情報出力の設定を変更することができる。

次に、使用状態の変化が発生したか否かを各センサー出力に基づいて判断する（Ｓ１３０）。使用状態が変化した場合は（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、そのタイミングで上述した通電パターンを基本通電パターンとは異なるものへ変化させる（Ｓ１４０）。従って、本実施形態では、図９に示すように、使用状態が変化したとき（着座非検知状態から着座検知状態への使用状態の変化が発生したとき、および、着座検知状態から着座非検知状態への使用状態の変化が発生したとき）に、上述した基本通電パターンの一部を、着座検知センサー３０から取得したセンサー出力に応じた所定の通電パターンで置き換えることで、上述した通電パターンを基本通電パターンとは異なるものに変化させている。

図１０は、本実施形態にかかる各使用状態に相当する所定の通電パターンの一例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、本実施形態にかかる所定の通電パターンは、リーダー部Ｐｌとデータ部Ｐｄとを含んで構成されている。リーダー部Ｐｌは、その後にデータ部Ｐｄが続いて発生することを示す識別用の通電パターンであり、データ部Ｐｄは使用状態変動の内容を示す通電パターンである。リーダー部Ｐｌおよびデータ部Ｐｄは、一定数の半波で構成された一定長の通電パターンである。

そして、リーダー部Ｐｌは、図１０（ｂ）に示すように、例えば、図６に示す基本通電パターンとしての各通電パターン０〜５の全部および一部と非同一のユニークな通電パターンとしてある。このため、電源タップ５０の通電パターン識別部５２は、基本通電パターンのどの部分がリーダー部Ｐｌにかかる通電パターンで置き換えられても、リーダー部Ｐｌを識別することができるようになっている。従って、リーダー部Ｐｌに続いて発生するデータ部Ｐｄは、そのパターンが基本通電パターンの一部又は全部と同一であっても、通電パターン識別部５２が基本通電パターンと誤認せずにデータ部Ｐｄと識別することができる。

図１０（ｃ）は、データ部Ｐｄの一例を示す図である。同図には、交流電力の８つの半波を含む４周期分（ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３）の通電パターンをデータ部Ｐｄとした場合を示してあり、各周期のプラス側の半波を通電しつつマイナス側の半波を非通電にするパターンをＰで示してあり、前半をオフにしつつ後半をオンにするパターンをＮで示してある。このように交流電力の４周期分を使用したデータ部Ｐｄでは、８種類の使用状態を表現可能となる。図１０（ｃ）に示す例では６種類の使用状態（着座、離座、人体検知、人体非検知、洗浄開始、洗浄停止）にそれぞれ異なる通電パターンを対応付けてある。むろん、半波毎に通電のオン／オフを変えて通電パターンを構成して６４種類の使用状態を表現可能にしてもよい。

一方、使用状態が変化していない場合（Ｓ１３０：Ｎｏ）、及び、基本通電パターンを異なるものへ変化させた（Ｓ１４０）後は、ステップＳ１１０に戻ってステップＳ１１０以降の処理を繰り返し実行する。これにより、使用状態が変化したときに、基本通電パターン中の一部を使用状態に応じたユニークな通電パターンに変化させて、通電パターンを基本通電パターンとは異なるものへと変化させることができる。

（３）第３の実施形態：
次に、図１１を参照して、上述した第１の実施形態にかかる便座装置１１を具体的に実現する回路構成の一例について説明する。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と共通する構成については第１の実施形態と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図１１に示す回路では、便座装置１１は、制御部２０としてのマイコンを駆動するＤＣ電圧を交流電源から生成する電源部２４としてのＡＣ／ＤＣコンバーターと、交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部２３と、抵抗負荷２１の通電を制御する負荷スイッチング部２２と、を備えている。

電源部２４では、まず、ダイオードブリッジ回路が交流電源を全波整流するとともに電解コンデンサが脈流を除去することで交流を直流に変換する。次に、この直流をＰＷＭ制御等により電源トランスの一次側巻線に断続的に印加することで電源トランスの二次側巻線に所望電圧の交流を発生させる。そして、電源トランスの二次側巻線に発生した交流を、二次側に設けたダイオードと電解コンデンサとで整流平滑することにより、所望電圧のＤＣ電圧である定電圧電源Ｖｃｃが得られる。この所望電圧の定電圧電源Ｖｃｃがマイコンの電源電圧入力端子Ｖｃｃへ供給される。

ゼロクロス検出部２３は、交流電源の一方の入力ラインＬ１と入力ラインの全波整流後の１次側グランドＧＮＤＰとの間を、整流素子としてのダイオードＤ１及び整流素子としてのダイオードＤ２とが並列接続している。ダイオードＤ１は、カソードを入力ラインＬ１に向け、アノードを１次側グランドＧＮＤＰに向けて接続されている。一方、ダイオードＤ２は、ダイオードＤ１とは逆向きに接続されており、アノードを入力ラインＬ１に向け、カソードを１次側グランドＧＮＤＰに向けて接続されている。

本実施形態において、ダイオードＤ２は、フォトカプラＰＣ１の発光素子を構成する発光ダイオードによって構成されている。そして、このフォトカプラＰＣ１の受光素子を構成するフォトトランジスタＰＴは、コレクタ端子をマイコンの入力端子ＩＮに向けて接続され、エミッタ端子を２次側グランドに向けて接続されている。フォトトランジスタＰＴのコレクタ端子は抵抗を介して定電圧電源Ｖｃｃにプルアップされている。これにより、交流電源とマイコンとの間を電気的に絶縁しつつ、ゼロクロス検出部２３が出力するゼロクロス検出信号をマイコンの入力端子ＩＮへ入力することができる。

ゼロクロス検出部２３は、交流電源の入力ラインＬ１の電圧Ｖ１が入力ラインＬ２の電圧Ｖ２よりも高い場合には、入力ラインＬ１からの電流が抵抗を通じてダイオードＤ２を経由し、１次側グランドＧＮＤＰを経由し、１次側グランドＧＮＤＰから全波整流器としてのダイオードブリッジ回路を経由して入力ラインＬ２へ戻る。この経路で電流が流れる場合はダイオードＤ２が発光する。一方、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも低い場合には、ダイオードＤ２には電流が流れず、ダイオードＤ１が導通してダイオードＤ２が発光しない。

負荷スイッチング部２２は、直列接続された抵抗負荷２１と交流スイッチとしてのトライアックＴｒｃが、入力ラインＬ１と入力ラインＬ２の間を接続している。このため、トライアックＴｒｃがオフになると抵抗負荷２１に通電せず、トライアックＴｒｃがオンになると抵抗負荷２１に通電することとなる。

トライアックＴｒｃの制御端子としてのゲート端子は、マイコンの出力端子Ｏｕｔから出力される制御信号をフォトカプラＰＣ２を介して入力されている。フォトカプラＰＣ２は、発光素子としての発光ダイオードＰＤ２と、受光素子としてのフォトトライアックＰＴｒｃとを有する。

発光ダイオードＰＤ２は、アノードを抵抗を介して定電圧電源Ｖｃｃに接続され、カソードをＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴｒを介してグランドに接続されている。バイポーラトランジスタＴｒは、コレクタを発光ダイオードＰＤ２に向け、エミッタをグランドに向けて接続されており、ゲートはマイコンの出力端子Ｏｕｔに接続されている。このため、マイコンが出力端子Ｏｕｔから所定の制御信号を出力すると、バイポーラトランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間が導通し、発光ダイオードＰＤ２に電流が流れて発光することになる。

一方、発光ダイオードＰＤ２の発光を受光するフォトトライアックＰＴｒｃは、一方の端子が抵抗を介してトライアックＴｒｃの一方の端子に接続され、他方の端子は抵抗を介してトライアックＴｒｃの他方の端子に接続されている。そして、トライアックＴｒｃのゲート端子は、フォトトライアックＰＴｒｃの他方の端子に接続されている。このため、フォトトライアックＰＴｒｃが発光ダイオードＰＤ２の発光を受けてフォトトライアックＰＴｒｃに電流が流れると、トライアックＴｒｃにゲート電流が流れてトライアックＴｒｃがターンオンすることなる。

マイコンは、負荷スイッチング部２２のオン／オフを制御する信号を出力する場合は、ゼロクロス検出部２３からのゼロクロス検知信号を入力端子ＩＮに入力されたタイミングで、出力端子Ｏｕｔから所定の制御信号を出力するように構成されている。このため、ゼロクロス検出部２３が交流電源のゼロクロスを検知したタイミングに同期して、負荷スイッチング部２２がターンオンして抵抗負荷２１が通電する。これにより、抵抗負荷２１への通電オン／オフが交流電力のゼロクロス点で切り替わることとなり、抵抗負荷２１に通電される電圧や電流が短時間の間に大きく変化することが抑制され、機器の誤動作を引き起こす可能性のあるノイズの発生を極力防ぐことが出来る。また、交流電源とマイコンの間をフォトカプラＰＣ１，ＰＣ２を用いて電気的に絶縁して接続しているため、マイコンの安定動作を実現できる。

（４）第４の実施形態：
次に、上述した電源タップ５０を具体的に実現する回路構成の一例について図１２を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と共通する構成については第１の実施形態と同じ符号を付して詳細な説明を省略することにする。

図１２に示す電源タップ５０は、マイコン５６と、マイコン５６を駆動するためのＤＣ電圧を交流電源から生成するＡＣ／ＤＣコンバーター５７と、交流電源のゼロクロス点を検出するためのゼロクロス検出部５８と、交流電源の伝送ラインＬ１における通電を検知する電流センサー５１と、無線通信部５４としての無線モジュールとを備えている。

ＡＣ／ＤＣコンバーター５７では、まず、ダイオードブリッジ回路にて交流電源を全波整流するとともに電解コンデンサにて脈流を除去することで交流電源を直流に変換する。次に、この直流をＤＣ／ＤＣコンバーターにて所望電圧のＤＣ電圧に変換する。この所望電圧のＤＣ電圧が、マイコン５６の駆動電圧入力端子Ｖｉｎへ供給される。

ゼロクロス検出部５８は、交流電源の伝送ラインＬ２にアノードを向けて接続されたダイオードＤ３と、ＲＣ直列回路ＲＣとを有する。ＲＣ直列回路ＲＣの抵抗と容量の接続点Ｊは、別の抵抗を介してグランドに接続されている。そして、この別の抵抗の高電位側の端子電圧がマイコン５６のＡＤ入力端子ＡＤ１へ入力され、この別の抵抗の低電位側の端子電圧がマイコン５６のグランド入力端子ＧＮＤへ入力されている。マイコン５６は、ＡＤ入力端子ＡＤ１とグランド入力端子ＧＮＤの間の電位差を検出することにより、ＲＣ直列回路ＲＣの容量の蓄電量の変動を検出することができる。従って、マイコン５６は、ＡＤ入力端子ＡＤ１とグランド入力端子ＧＮＤの間の電位差が最大値と最小値の検出をもって、交流電源のゼロクロス検出とすることができる。

電流センサー５１は、伝送ラインＬ１の周囲に設けられた電流センサーＣＴと、当該電流センサーＣＴの出力を増幅する増幅器Ａｍｐとを有する。増幅器Ａｍｐの出力は、マイコン５６のＡＤ入力端子ＡＤ２へ入力されている。これにより、マイコン５６は、交流電源の通電を検知することができる。

そして、マイコン５６は、ゼロクロス検出部５８の出力に基づいて検出した交流電源の各半波区間毎に、交流電源の伝送ラインＬ１に通電しているかを判別することで、交流電源を介して送信される通電パターンを再現することができる。そして、マイコン５６は、再現された通電パターンが所定の通電パターンを含むか否かをパターン認識により識別する。このようにして通電パターンを再現するとともに所定の通電パターンを識別するマイコン５６が本実施形態において通電パターン識別部５２を構成する。

そして、マイコン５６は、通電パターン中に所定の通電パターンが含まれると識別した場合は、当該所定の通電パターンそのものまたは当該所定の通電パターンに相当する使用状態にかかる情報を通信コードに変換し、端子Ｔｘ，Ｒｘを用いて無線モジュールを制御し、通信コードを出力する。すなわち、所定の通電パターンそのものまたは所定の通電パターンに相当する使用状態にかかる情報を通信コードに変換して無線モジュールへ出力するマイコン５６が本実施形態において通信コード生成部５３を構成する。

なお、本発明は上述した各実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

１…トイレ装置、１０…便器、１０ａ…上面、１１…便座装置、１１１…ケーシング、１１２…便座、１１３…便蓋、１１４…吐水ノズル、１２…ボウル部、２０…制御部、２１…抵抗負荷、２２…負荷スイッチング部、２３…ゼロクロス検出部、２４…電源部、２５…記憶部、２６…電源端子、２７…操作部、２８…入室検知センサー、２９…人体検知センサー、３０…着座検知センサー、５０…電源タップ、５１…電流センサー、５２…通電パターン認識部、５３…通信コード変換部、５３…ゼロクロス検出部、５４…無線通信部、５５…電源端子、５６…マイコン、５７…ＡＣ／ＤＣコンバーター、５８…ゼロクロス検出部、６０…コントローラー

Claims (4)

1. 電源から交流電力の供給を受けるための電源端子と、
   前記電源端子に接続された交流電源ラインと、
   前記交流電源ラインからの通電で発熱する抵抗負荷と、
   前記交流電源ラインから前記抵抗負荷への通電のオン／オフを切り替える切替手段と、
   前記切替手段が行う前記抵抗負荷への通電のオン／オフを前記抵抗負荷に係る温度設定に応じた基本通電パターンで制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、本便座装置の温度設定以外の使用状態に応じて、前記基本通電パターンを、前記抵抗負荷の温度設定に応じた基本通電パターンとは異なる通電パターンに変化させることを特徴とする便座装置。
2. 前記交流電源ラインの交流電源のゼロクロスを検知するゼロクロス検出部を更に備え、
   前記制御部は、前記ゼロクロスに同期して前記切替手段が行う前記抵抗負荷への通電のオン／オフを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の便座装置。
3. 前記制御部は、前記使用状態が変化すると、前記基本通電パターン中の周期的な一部を変化させることにより、通電パターンを前記基本通電パターンとは異なるものへ変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の便座装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の便座装置と、前記電源端子を外部の商用交流電源に接続するための電源タップとを備える通信システムであって、
   前記電源タップは、
   前記商用交流電源と前記電源端子との間の通電を検知する通電検知回路と、
   前記通電検知回路の検知結果から通電パターンを識別する通電パターン識別部と、
   前記通電パターン識別部が識別した通電パターンに応じた通信コードを生成する通信コード生成部と、
   前記通信コードを無線送信する無線通信部と、
   を有することを特徴とする通信システム。

Images