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暖房便座およびそれを用いたトイレ装置 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 暖房便座およびそれを用いたトイレ装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−44480(P2007−44480A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−275693(P2005−275693)
出願日 平成17年9月22日(2005.9.22)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 宇野 克彦 / 白井 滋 / 古林 満之 / 中村 一繁
要約 課題
省エネルギーでかつ快適に使用できる便座暖房を実現する。

解決手段
上枠体24と下枠体27とで構成され、内部に空洞部28を有する便座22と、空洞部28に設けたランプヒーター30と、このランプヒーター30に対向して下枠体27側に設けた輻射反射板29とを備え、少なくとも上枠体24の着座部25は金属からなり、上枠体24の内面に輻射吸収層40を設けた構成とすることにより、短時間で着座部25を使用温度に均一に加熱しするので、非常に省エネルギーで快適に使用しうる暖房便座を提供する。
特許請求の範囲
【請求項1】
上枠体と下枠体とで構成され、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、少なくとも前記上枠体の着座部は金属からなり、前記上枠体の内面に輻射吸収層を設けた暖房便座。
【請求項2】
上枠体は、熱伝導率の異なる複数の部材からなる請求項1記載の暖房便座。
【請求項3】
輻射吸収層は載置位置により輻射吸収率が異なるように設けた請求項1または2記載の
暖房便座。
【請求項4】
上枠体の内面の一部に、反射層を設けた請求項1から3のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項5】
輻射反射板は、輻射エネルギーを着座部へ反射するように屈曲部を設けた請求項1から4のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項6】
輻射反射板は断面を略放物線形状とし、輻射型発熱体の断面中心を放物線の焦点に位置させて配置した請求項1から4のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項7】
上枠体の少なくとも着座部をアルミ材で構成し、アルミ材の表面にアルマイト処理を施した請求項1〜6いずれか1項記載の暖房便座。
【請求項8】
少なくとも着座部表面には塗装等による表面層を有した請求項1から7のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項9】
輻射発熱体は、近赤外線から中赤外線を発する請求項1から8のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項10】
輻射吸収層は、近赤外線から中赤外線を吸収する請求項1から9のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項11】
輻射発熱体は、石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記ランプヒーターからの輻射エネルギーの分光分布のピーク波長が、前記石英ガラス管の透過率が所定の透過率波長帯に含まれることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項記載の暖房便座。
【請求項12】
輻射型発熱体からの輻射エネルギーの分光分布のピーク波長が3500nm以下である請求項11記載の暖房便座。
【請求項13】
輻射型発熱体のフィラメントの色温度が800K上である請求項11記載の暖房便座。
【請求項14】
請求項1〜13のいずれか1項記載の暖房便座を備えたトイレ装置。



発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は暖房機能を有する便座に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のこの種の暖房便座では、図12に示すように金属製の便座1裏面に輻射吸収材2を設け、便座下部3に断熱材4を介して輻射体5を設ける構成とすることにより、輻射体5からの輻射熱を輻射吸収材2で吸収し、金属製の便座1に伝達して効率よく加熱すると言うものである(例えば特許文献1参照)。
【特許文献1】特開昭58−25126号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、例えば、トイレの使用者が、トイレに入室してから着衣を下ろして便座1に着座するまでの極めて短時間に便座を通常使用時の暖房温度に昇温させるような場合には、数秒程度で便座を使用可能な温度に昇温する必要があり、効率的な加熱を行う必要があった。
【0004】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、人がトイレを使用するときのみ便座を通常使用温度に加熱して、非常に省エネルギーで快適に使用しうる暖房便座およびそれを用いたトイレ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記従来の課題を解決するために、上枠体と下枠体とで構成され、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、少なくとも前記上枠体の着座部は金属からなり、前記上枠体の内面に輻射吸収層を設けた構成としたものである。
【0006】
これによって輻射型発熱体から発せられた輻射エネルギーを輻射吸収層で吸収して熱に変換し熱伝導性の良い金属製の着座部に集中的に熱を伝達することができる。
【発明の効果】
【0007】
本発明の暖房便座は輻射エネルギーによって便座を使用開始までに極短時間で暖房し、不使用時に暖房を停止するのできわめて省エネルギーであるとともに、長期間快適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
第1の発明は、暖房便座を上枠体と下枠体とで構成され、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、少なくとも前記上枠体の着座部は金属からなり、前記上枠体の内面に輻射吸収層を設けた構成とすることにより、輻射発熱体から発せられた輻射エネルギーを輻射吸収層で吸収して熱に変換し、熱伝導率の高い金属製の着座部に集中的に熱を伝達することができるので、便座を極めて短時間で暖房し不使用時に暖房を停止することによりきわめて省エネルギーであるとともに金属の高い熱伝導率によって座部全体を均一に加熱することができるので、長期間快適に使用することができる。
【0009】
第2の発明は、特に第1の発明の暖房便座における上枠体を、熱伝導率の異なる複数の部材からなる構成としており、少なくとも着座部を相対的に熱伝導率の高い金属で構成し
、他の部位を熱伝導率の低い部材で構成することによって、着座部以外への熱伝導を抑制し着座部を短時間で均一に加熱することができる。
【0010】
第3の発明は、特に第1または第2の発明の暖房便座における輻射吸収層を載置位置によって輻射吸収率が異なるように設ける構成とすることにより、特に早く暖めたい部分、暖めない方がよい部分などに対して輻射吸収層の設け方を操作して、不均一にすることにより、着座部を効率よく加温することができる。
【0011】
第4の発明は、特に第1から第3の発明の暖房便座上における枠体の内面の一部に、反射層を設けた構成とすることにより、暖房する必要のない部分では輻射エネルギーを反射させ、加熱しないようにして、着座部を効果的に加熱することができる。
【0012】
第5の発明は、特に第1から第4の発明の暖房便座における輻射反射板を、輻射エネルギーを着座部へ反射するように屈曲部を設けた構成とすることにより、便座の下方へ放射される輻射エネルギーを反射させて着座部へ収集することにより、着座部を効率よく加温することができる。
【0013】
第6の発明は、特に第1から第4の発明の暖房便座における輻射反射板の断面を略放物線形状とし、輻射型発熱体の断面中心を放物線の焦点近傍に位置させる構成とすることにより、輻射型発熱体からの輻射エネルギーは全て、着座部へ平均的に反射させることが可能となり、着座部を効率よく加温することができる。
【0014】
第7の発明は、特に第1から第6の発明の暖房便座における上枠体の少なくとも着座部をアルミ材で構成し、アルミ材の表面にアルマイト処理を施した構成とすることにより、着座部の熱伝導率を向上して温度の均一化を図るとともに、耐久性を向上させ長期間安全に快適に使用することができる。
【0015】
第8の発明は、特に第1から第7の発明の暖房便座の少なくとも着座部表面には塗装等による表面層を形成した構成とすることにより、着座部表面の耐食性が向上するとともに、意匠性も向上する。
【0016】
第9の発明は、特に第1から第8の発明の暖房便座の輻射発熱体を近赤外線から中赤外線を発する構成としたことにより高いエネルギーで効率よく着座部を昇温することができる。
【0017】
第10の発明は特に第1から第9の発明の暖房便座の輻射吸収層を近赤外線から中赤外線を吸収する構成としたことにより輻射発熱体から発せられ、輻射吸収層に到達した輻射エネルギーのほとんどを吸収して熱に変換するので、速やかに着座部を昇温することができる。
【0018】
第11の発明は、特に第1から第10の発明の暖房便座における輻射発熱体はを石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記ランプヒーターからの輻射エネルギーの分光分布のピーク波長が、前記石英ガラス管の透過率が所定の波長帯に含まれる構成とすることにより、石英ガラス管を輻射エネルギーのほとんどが透過するので、輻射エネルギーの損失が少なく着座部を速やかに昇温することができる。
【0019】
第12の発明は、特に第11の発明の暖房便座における輻射型発熱体からの輻射エネルギーの分光分布のピーク波長が3500nm以下となる構成としているので、石英ガラス管を輻射エネルギーのほとんどが透過するので、輻射エネルギーの損失が少なく着座部を速や
かに昇温することができる。
【0020】
第13の発明は、特に第11の発明の暖房便座における輻射型発熱体のフィラメントの色温度が800K上となる構成とすることにより、石英ガラス管を輻射エネルギーのほとんどが透過するので、輻射エネルギーの損失が少なく着座部を速やかに昇温することができる。
【0021】
第14の発明は、特に請求項1〜13のいずれか1項記載の暖房便座を利用するトイレ装置であり、着座部をすばやく暖めるので、消費電力を大幅に削減するとともに、長期間快適に使用できるトイレ装置を得ることができる。
【0022】
本発明の目的は、第1の発明から第14の発明を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、各請求項に対応する実施の形態の詳細を、以下に図面を参照しながら説明し、本発明を実施するための最良の形態の説明とする。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、本実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。
【0023】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における暖房便座の便座の要部を断面した概略構成図で、図2は同暖房便座を搭載したトイレ装置の斜視図で、図3は同暖房便座の便座の着座部を取り外して示した平面図で、図4は同暖房便座の分解斜視図、図5は同暖房便座の着座部の要部断面図である。
【0024】
図1から図5において、用便後の肛門およびビデを洗う温水洗浄機能付きの暖房便座は、トイレ装置の便器20の後端部に横長の本体21が取り付けられており、この本体21内には温水洗浄機能の一部が内装され、かつ便器20上に載せられた輪状の便座22および便蓋23が回動自在に設けられている。また、本体21の袖部にはトイレ室の人体の有無を検知する人体検知センサー26が内蔵されている。便座22は、図1に示すように合成樹脂製の下枠体27の上部に少なくともアルミニウムで形成された着座部25を含む上枠体24をシール材を介して固定結合して形成し、その内部には水滴等の浸入を阻止できる防滴シールされた空洞部28を有する構造となっている。なお、着座部25はアルミニウムに限ったものではなく、鉄、ステンレスや軽量金属であるマグネシウムなども利用可能であるが、着座部25を均一に加熱するという観点からは、熱伝導率の高いアルミニウムが好適である。
【0025】
空洞部28の内部には、トイレ装置を使用する使用者が腰掛ける便座22の着座部25に対向して、アルミ板を鏡面仕上げした輻射反射板29(反射体)と、着座部25の両側において複数の輻射型発熱体である2本のランプヒーター30とが設けられている。輻射反射板29は、図1に示すように、ランプヒーター30の下枠体27側に水平に設けてあり、その内外端部の全周に上方への折り曲げ部29a(屈曲部)を有しており、その折り曲げ部29aによりランプヒーター30からの輻射エネルギーが偏向されるので、ランプヒーター30から離れている着座部25の外周縁部および内周縁部の輻射密度を上げるように作用し、着座部25への輻射熱分布の均一化を図っている。この折り曲げ部29aの角度は30°〜60°が好適であり、30°以下の場合は便座22の断面に対し周縁部の温度が高くなり、60°以上の場合は中央付近の温度が高くなる傾向を示す。ランプヒーター30の近傍には、ランプヒーター30と電気的に直列接続されたサーモスタット31が設けられ、万一の不安全事態に対して便座22の着座部25の温度過昇を防止するよう作用する。なお、輻射反射板29は、軽量にするためにアルミ板にしたが、ステンレス板やメッキ鋼板などを用いてもよい。なお、この折り曲げ部29aの屈曲構成は便座の形状に合わせて適宜、着座部25に集熱できるようにすればよい。
【0026】
ランプヒーター30は、石英ガラス管33の内部にタングステンからなるフィラメント34およびアルゴンなどの不活性ガス35に微量のハロゲンガスを封入して構成されており、フィラメント34の発熱に伴ってハロゲン化タングステンを形成するハロゲンサイクル反応を繰り返すことにより、フィラメント34の消耗を防止するよう作用している。この作用により熱容量の非常に小さいフィラメント34を熱源とすることができ、輻射エネルギーの極めて急峻な立ち上がりを行わせることができる。つまり、ランプヒーター30は、使用者がトイレ室に入室し、衣服を下ろし、お尻を着座部25に着座するまでの例えば、数秒間の極めて短時間に着座部25を適温まで昇温させることができる。なお、ランプヒーター30は、要求される特性の度合いにより必ずしもハロゲンランプヒーターである必要はない。また、石英ガラス管33は3500nm以上の波長はほとんど吸収してしまうので、輻射エネルギーで効果的に着座面25を加熱する為に、近赤外線から中赤外線を発するものであり、発光波長の分光分布のピークが少なくとも3500nm以下であるランプヒーターを用いている。これを実現するために、ランプヒーター30のフィラメント34の色温度が800K以上となるように設定している。
【0027】
図6に石英ガラス管の光の透過率と、フィラメントの分光密度指数の概略図を示す。左側縦軸に透過率、右側縦軸に分光密度指数、横軸は波長を示している。本実施の形態で用いる石英ガラス管の厚みは約1mmであり、その光透過率を破線aで示している。フィラメントの色温度が2050Kの分光密度をb、1500Kをc、800Kをdに各曲線のピーク値を1として示している。ここに示すように、石英ガラス管は波長が約200nm〜3500nmである波長帯で80〜90%以上の光透過率をもつ。例えばdの色温度800Kの場合、3500nmをピーク波長とした発光分布を示し、それ以上の色温度、例えばb、cに示す色温度であれば透過率が十分である波長帯にフィラメントの分光密度帯が含まれるので、フィラメントから発した輻射エネルギーが効率よく石英ガラス管を透過することになり、便座22を効率よく加熱することができる。一方、色温度が800K(図示せず)以下の場合は分光分布のピーク波長は3500nm以上となり、この領域では石英ガラス管の透過率が急激に減少するため、フィラメントから発した輻射エネルギーの多くは石英ガラス管に吸収されることになり、便座22を効率よく加熱することができない。
【0028】
色温度が高ければ、より石英ガラス管の透過率がよくなるが、実際のランプヒーターの製造に際しては、2000K程度が好ましい。これは、色温度を高くするためにはフィラメント自体を細く構成する必要があり、本実施の形態のようなランプヒーター自体を屈曲した形状にする場合はその製造効率においても、耐久性についても課題が生じる場合がある。2000K程度の色温度のフィラメントであれば、本実施の形態に用いるランプヒーターとしての製造効率や耐久性について問題がない。
【0029】
このランプヒーター30は、板バネ材で形成したランプヒーター固定具36により輻射反射板29に固定され、輻射反射板29は樹脂製の下枠体27のボス37にビスで固定されている。
【0030】
図5に、便座22を構成するアルミニウム製の着座部25の一部を拡大断面で示した。図5において、便座22の空洞部28側、すなわちランプヒーター30の輻射エネルギーが照射される内側表面はその輻射エネルギーをよく吸収しやすい黒色塗装した輻射吸収層40を形成し、外側すなわち着座する側は、防食効果のあるアルマイト層39およびその上に好みの外観効果のために塗装した表面層である表面化粧層41が形成してある。なお、アルマイト層39および塗装した表面化粧層41は、必ずしも両方ある必要はなく、アルマイト層39または塗装した表面化粧層41のどちらか一つだけでも、相当の耐薬品性等の防食効果と光沢や色合い等のデザイン性を付加することができる。ただし、アルマイ
ト層39および塗装した表面化粧層41の両方有することで、より高い防食効果とたとえば除菌材入りの塗料を用いることで除菌効果も付加することができる。また、輻射吸収層40の色について、各種色について確認した結果、黒色が最も吸熱効率が良く、着座部25の昇温速度を速くすることができるという結果が得られた。なお、最高速度にこだわらず、実用になればよいという観点であれば、灰色や赤色、青色などでも、ランプヒータ30の発光する近赤外線及び中赤外線を吸収して昇温はできる。黒色についても、必ずしも塗装に限る必要は無く、染色などの表面処理でもよい。アルミの場合ベーマイト処理なども実用になる。また、図5の着座部25の外側表面に施した表面化粧層41は染色処理にすることもできるが、少なくとも着座部25表面に塗装を施せば、防食効果だけでなくアルミなどの金属便座であっても見た感じ冷たい感じを払拭でき、たとえば、真珠のようなパール塗装等によって、やわらかいイメージや高級なイメージを演出することができ、意匠性が向上する。また、塗装の顔料中にアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料を含ませることにより、塗装面での熱伝導が阻害されること無く、均一に着座部25の加熱が可能である。
【0031】
また、図7(a)に示すように上枠体24の内面に設けた輻射吸収層40をその載置位置によって輻射吸収率が異なる構成とすることで、着座部25の昇温を早くすることができる。すなわち、図7(a)において着座部25に対応する領域Aの内面に輻射吸収率の高い黒色の塗装を施して輻射吸収層40と成し、それ以外の部分、例えば領域Bで示す上枠体24の両縁部内面を灰色や白色などの輻射吸収率の低い塗装を施すことで、領域Bでの吸熱効率の低い輻射吸収層40bを形成することにより着座部25の昇温を早くすることができる。さらに、図7(b)に示すように上枠体24の領域Bの部分の内面にアルミニウムなどの金属を含んだ塗料により反射層42を形成することにより、さらに着座部25の昇温速度を速くすることができる。すなわち、反射層42を設けることにより加熱する必要の無い外枠体24内面に到達した輻射エネルギーを反射層42により反射し、さらに輻射反射板29で反射して着座部25内面の輻射吸収層40に輻射エネルギーを到達させることにより、加熱が必要な着座部25に輻射エネルギーを供給することができ、着座部25をより速く昇温することができる。
【0032】
便座22の着座部25に金属しかもアルミニウムのプレス(絞り)加工品を用いたことにより、熱伝導率が約200W/m・Kと樹脂の約0.1〜1W/m・Kに較べて桁違いに高いため、ランプヒーター30の輻射エネルギーを受け輻射吸収層40が昇温されると同時に、すばやく着座部25の外側表面つまり表面化粧層41まで熱伝達することができる。しかも、熱伝導率の高いアルミニウムであるため、温度分布をより均一にする均熱効果が得られる。また、アルミニウムのプレス(絞り)加工により加工硬化により板厚を薄くしても必要な強度を確保することができる。たとえば、樹脂の場合は強度の面から3mm程度の肉厚が必要なのに対し、アルミ板の絞り加工品であれば半分の1.5mm以下で十分である。薄くすればするほど、熱容量を少なくできるため、昇温に要する熱量および時間を少なくすることができる。実験の結果、強度と昇温時間の面から、アルミニウムの板厚は0.8〜1.2mmが好ましいという結論を得た。
【0033】
また便座22を構成する下枠体27には、その内面に輻射反射板29が取り付けられ、その輻射反射板29にランプヒーター30およびランプヒーター30と直列接続したサーモスタット31が取り付けられている。また、下枠体27の上部にはアルミ製の着座部25が取り付けられ、そのアルミの着座部25の温度を検知するために着座部25の内側表面に便座温度検知手段であるサーミスタ43が取り付けられている。また便座22は、その回動軸44に電極45が形成され、本体21の軸受け部(図示せず)とともに便座位置検知手段46を構成し、便座22が起立状態にあるか、着座して使用できる便器20上に略水平の使用位置にあるかを検出するようになっている。
【0034】
本体21には、室温検知手段としての室温サーミスタ47の検知信号を取り込んでランプヒーター30の温度制御を行い、かつ便座22のランプヒーター30に通電することにより昇温を開始した時点からの経過時間をカウントするタイマー部48を有するマイクロコンピュータを主体とする制御部49が設けられている。そして、制御部49は人の入室を検知する人体検知センサー26や着座検知手段38と便座位置検知手段46の信号を取り込んでランプヒーター30への通電の開始と停止の制御と、サーミスタ43、室温サーミスタ47からの信号を取り込んで採暖面である着座部25の温度が適温である所定の温度になるようランプヒーター30の温度制御が行えるようになっている。
【0035】
図8において、サーモスタット31はバイメタル50がランプヒーター30の輻射エネルギーを受光するように空洞部28内でランプヒータ30に対向させた構成である。また、バイメタル50の受光表面には輻射吸収材51として耐熱性の黒色塗料を塗布している。そして、サーモスタット31は輻射吸収材51により輻射型発熱体からバイメタル50に向けて輻射された近赤外線から中赤外線による熱を効率よく吸収し、より速やかにバイメタル50の温度を上げるように構成している。また、サーモスタット31は、ランプヒーター30とバイメタル50との間の距離bより、ランプヒーター30と着座部25との間の距離aが大きくなるように設定されている。この距離aは、着座部25の内側表面に設けた受光面である輻射吸収層40までの距離を示す。
【0036】
上記実施の形態において、使用者がトイレに入室した場合、人体検知センサー26が入室を検知し、その信号が制御部49に送られる。このとき、便座位置検知手段46の信号により便座22が略水平の使用位置にあるのを確認すると、制御部49はランプヒーター30に通電を開始する。この初期通電により投入エネルギーは瞬時に輻射エネルギーに変換され、フィラメント34から石英ガラス管33および輻射反射板29を経て便座22の着座部25の方向に放射される。さらに、ランプヒーター30の輻射エネルギーは輻射吸収層40および着座部25を昇温する。このように本実施の形態においては、使用者がトイレに入室すると、ランプヒーター30に通電し、便座22の着座部25の採暖面をほぼ瞬時に加温することができ、かつ制御部49の故障などによる万一の不安全事態に対しても、ランプヒーター30の輻射エネルギーをバイメタル50が受光する高速応答のサーモスタット31によりランプヒーター30の通電を遮断できるので、従来一般的に使用されている暖房便座のように常時通電保温して放熱ロスが大きいものと違って、放熱ロスがほとんどなく極めて省エネ型でかつ安全な暖房便座を実現するものとなる。なお、図3および図4で示したヒンジカバー53の部分は、従来から一般的に使用されている樹脂の暖房便座(図示せず)の場合は着座部25と一体に成形されている。上記実施の形態においては、着座部25は金属(アルミ材)でヒンジカバー53はプロピレン樹脂で成形してある。なぜならば、ランプヒーター30で加熱する箇所を必要最小限にして、加熱すべき熱容量を小さくすることにより、より少ない電力でさらに速く瞬間的に着座部25を昇温することができるようになり、さらに省電力にできる。つまり、着座部25のアルミ材は熱伝導率が高く、熱伝導により温度は均一になるように作用するが、ヒンジカバー53は樹脂で熱伝導率が低いため着座部25の熱はヒンジカバー53にはほとんど奪われない。このように便座22の上側の部材を熱伝導率の異なる複数の部材で構成することで、暖める必要がない部分に余分に熱を奪われることを抑制でき、熱のロスを少なくすることができる。以上のように、便座22の上側構成部材である着座部25およびヒンジカバー53と下枠体27で構成され、内部に空洞部28を有する便座22と、空洞部28に設けた輻射型発熱体29と、その輻射型発熱体29に対向して下枠体27側に設けた反射体28とを備え、少なくとも上枠体24の着座部25は金属(アルミ材)からなり、上枠体24の着座部25内面に輻射吸収層40を設けた構成により、より少ない電力でさらに速く瞬間的に着座部25を昇温することができる省エネ型の便座を実現することができる。
【0037】
また、制御部49は、通電開始時のサーミスタ43および室温サーミスタ47の信号を
もとに、両者の温度差やそれぞれの温度から演算を行い、あらかじめ設定・記憶されている初期通電の通電制限時間の最適値を選択し、タイマー部48でカウントしている経過時間が通電制限時間に到達すると通電量を低減または零にし、その後サーミスタ43の信号をもとに着座部25が適温になるよう通電量を制御する。
【0038】
これにより、サーミスタ43は実際に使用者が触れる着座部25付近の温度を検知し、制御部49は精度良く適温まで昇温・維持するので、便座22の使用が快適であり、さらにサーミスタ43および室温サーミスタ47の信号をもとに負荷量に合わせて輻射エネルギーの投入量を制御するので、より精度良く安全に適温まで加熱することができる。
【0039】
また、初期通電時間制御を優先的に行うことで通電制限時間後は通電量を低減し昇温速度を減ずるので、たとえ便座温度検知手段の応答速度が遅くても安全に便座22を加温することができ、また安価な便座温度検知手段を使用することもできる。通常、一般的なヒーターでは、印加電圧を低減させて温度を制御するものが多いが、ランプヒーター30はフィラメント34の発熱に伴ってハロゲン化タングステンを形成するハロゲンサイクル反応を繰り返すことにより、フィラメント34の消耗を防止しているため、石英ガラス管33の温度が200℃以下になるとハロゲンサイクルが不調となる。従って、ランプヒーター30で着座部25を適温にするためには、ハロゲンサイクルが有効な出力範囲で通電サイクルを変化させて行う。
【0040】
一方、便座22が起立状態にあったり、男子使用者がトイレ室に入室後小用のために便座22を起立状態に立てた時は、便座位置検知手段46の信号をもとに制御部49がランプヒーター30への通電を停止するか、通電量を絞る。これにより、無駄に便座22を加温することを低減でき、さらに省エネを図ることができるとともに、通電状態で、かつフィラメント34の張力方向である長さ方向に重力がかかって断線に至るなど、ランプヒーター30の寿命を短くすることを防止できる。
【0041】
また、使用者が目的に合わせて便座22を起立状態と略水平状態の倒立に開閉しても、弾性材である板バネ材のランプヒーター固定具36が衝撃を緩和するので、石英ガラス管33やフィラメント34の破損を防ぐことができる。
【0042】
次に、使用者が排便のために着座すると、着座検知手段38の信号によりランプヒーター30への通電量を零または便座温度が過昇しないところまで、通電量を変化させて制御する。これにより、使用中に便座温度が過昇することなく、火傷等が生じる心配なく安全に使用できる。
【0043】
特に、暖房便座はランプヒーター30を内蔵した便座22に直接皮膚を接触させて着座するため、安全に対しては十分な配慮が必要である。通常の使用状態では、上述のように安全に快適に使用できるが、万一何らかの原因でマイコン(図示せず)等、制御部49に不具合が生じ、ランプヒーター30への通電が継続して行われた場合などにも安全に動作することが必要である。
【0044】
サーモスタットは通常、バイメタルが金属製のキャップに内包されている構成のものが使用される。この構成ではまずサーモスタットのボディおよびキャップが加熱され、バイメタルの加熱はボディからの熱伝達およびキャップからの二次的な輻射によって行われるため、バイメタルが所定の温度に達するまで時間を要するので、短時間で便座22の温度が変化するような場合には回路の遮断に遅れが生じる場合があった。
【0045】
然るに本実施の形態では、それを解決するために、サーモスタット31はバイメタル50を露出し、バイメタル50の表面に輻射吸収材51として耐熱性の黒色塗料を塗布して
いる。従って、バイメタル50がランプヒーター30の輻射エネルギーを直接受光するので、ランプヒーター30からの輻射エネルギーで直接バイメタル50が加熱されるのに加えて、バイメタル50表面に輻射吸収材51として耐熱性の黒色塗料を施しているので、ランプヒーター30からバイメタル50へ到達する輻射熱の殆どがバイメタル50に吸収され便座22の温度の急激な変動にも迅速に追従する。また、サーモスタット31はランプヒーター30と直列に電気接続されているので、温度過昇の際にはランプヒーター30の通電を遮断することができる。また、サーモスタット31はバイメタル50がランプヒーター30の輻射エネルギーを受光するようにキャップ52は透明ガラスにしてある。なお、透明ガラスのキャップ52を設けたことにより、サーモスタット31の内部に水滴やほこりが侵入しない防滴あるいは防水タイプにすることができ、万が一、空洞部28が浸水した場合でもサーモスタット31の通電部への浸水を防止でき、電気絶縁を維持できるため感電を防止することができる。
【0046】
なお、キャップ52の透明ガラスは、石英ガラスを用いることでランプヒーター30の輻射エネルギーの透過特性が優れ、より高速応答にすることができ、遮断安全性を高めることができる。もちろん、必要の度合いによりその他のガラスでも実用になることはいうまでもない。また、透明ガラス53の板圧は厚くしすぎると透過性能が低下することから板厚1.5mm以下がよく好ましくは1.2mm以下が望ましい。また、上記の各実施の形態では着座部25の材料をアルミニウム板のプレス加工品としたが、アルミダイカストなど、他の加工法であっても同様の効果を得ることができる。金属の種類も銅板や鋼板であってもよい。
【0047】
さらに、サーモスタット31はランプヒーター30とサーモスタット31間の距離bよりランプヒーター30と便座22表面間の距離aが大きくなるような位置に設定している。これにより、便座22表面温度の上昇より早く、バイメタル50の温度を上昇させるので、異常時に便座22表面温度が過昇して火傷等の危険な状態にならないうちにランプヒーター30の通電回路を遮断することができ安全である。
【0048】
また本実施の形態では、バイメタル50の温度を早く上昇させることができれば、サーモスタット31の誤動作も防止することができる。すなわち、バイメタル50の温度を早く上昇させることができれば、サーモスタット31のオフ(ランプヒーター30の通電回路を開く)動作温度を、便座22の通常使用温度よりも高く設定することができるので、通常使用時にサーモスタット31が作動して便座22の暖房機能が使用できなくなる危険性を回避できる。
【0049】
つまり、図9は図8に示す構成のサーモスタット31において、距離b=7mm、距離a=15mmとしてランプヒーター30に通電した場合のバイメタル50近傍温度と着座部25の表面温度を測定した結果である。図8において曲線(A)は着座部25の表面温度であり、室温5℃では、約7.5秒(t)で通常の便座制御温度(T)までの昇温が可能である。一方、サーモスタット31のバイメタル50の温度は曲線(B)に示すように、着座部25より速くt時間で便座制御温度(T)まで上昇する。着座部25が便座22の最高設定温度(T)以上となったときバイメタル50の温度はサーモスタット31のオフ(開く)動作温度(T)に達し、ランプヒーター30の通電回路を遮断する。また万一、サーモスタット31に不具合が生じ、ランプヒーター30の通電回路が遮断できない状態になった場合は、安全限界温度(T)に達する前に、非復帰型のサーモスタット32(または温度ヒューズ)が作動してランプヒーター30の通電回路を遮断する。このとき便座22表面温度は、安全限界温度(T)に達することは無い。
【0050】
また、サーモスタット31の動作温度(T)を便座22の最高設定温度(T)以上、かつ安全限界温度(T)以下とすることにより、安易に非復帰型のサーモスタット3
2(または温度ヒューズ)によるランプヒーター30の通電回路の遮断が起こり、便座22の暖房機能が使用できなくなる危険性も無くなる。すなわち、初期通電時間の第一段階は制御部49のタイマ48およびサーミスタ43による温度コントロール、第二段階はサーモスタット31のオフによるランプヒーター30の通電回路の遮断(ただし、温度低下により回路は復帰)、第三段階は非復帰型のサーモスタット32(または温度ヒューズ)によるランプヒーター30の通電回路の遮断(回路の復帰は不能)と、 多段階の安全機能を設定することにより長期間、安全かつ快適に使用することができる。
【0051】
また本実施の形態では、図3に示すように前側のランプヒーター30および後ろ側のランプヒーター30bは便座22の前後に配置して複数本数設置し、各々のランプヒーター30、30bに対向してサーモスタット31、31bを設け、各々のサーモスタット31、31bは電気的に直列に接続している。なお、復帰型のサーモスタット31、31bは、やや低い温度で遮断作動し、非復帰型のサーモスタット32、32bは復帰型のサーモスタット31、31bより高い温度で遮断作動する作動温度にすることによって、より高い多重安全性および長期間、安全かつ快適に使用することができる。
【0052】
すなわち、各々のランプヒーター30、30bにサーモスタット31、31bを直列に接続し、更にこれらを直列接続してランプヒーター30、30bの通電回路を構成することで、どちらかのランプヒーター30、30bに異常が生じた場合にサーモスタット31、31bでランプヒーター30、30bの通電回路を遮断するため、両方のランプヒーター30、30bへの通電を安全に停止する。そして、サーモスタット31、32はオフ動作温度が異なるものを用いているので、万一、一方のサーモスタット31に不具合が生じ、ランプヒーター30、30bの通電回路を遮断できない状態になった場合でも、もう一方のサーモスタット32でランプヒーター30、30bの通電回路を遮断するので、安全である。また、ランプヒーター30、30bは複数本に分割しているので、例えば輪状の1本のランプヒーター30を便座22の空洞部28の略全体に配置した場合に比べ、便座22の撓みとランプヒーター30の設置誤差等により、直接ランプヒーター30に応力がかかる問題が解消され、便座22の撓み等によるランプヒーター30の破損の危険を解消することができる。
【0053】
(実施の形態2)
図10は、本発明の実施の形態2における暖房便座の要部断面図である、本実施の形態は、実施の形態1の発明と基本的な構成は同じで、異なるのは上枠体24を熱伝導率の異なる複数の部材から構成した点である。
【0054】
図10において、着座部25は金属(アルミ材)で着座部25以外の上枠体24ははプロピレン樹脂で成形してある。これにより、ランプヒーター30で加熱する箇所を必要最小限にして、加熱すべき部分の全体の熱容量を小さくすることにより、より少ない電力でさらに速くに着座部25を昇温することができるようになり、さらに省電力にできる。つまり、着座部25のアルミ材は熱伝導率が高く、熱伝導により温度は均一になるように作用するが、着座部25以外の上枠体24は樹脂で熱伝導率が低いため着座部25の熱は上枠体24やヒンジカバー53にはほとんど奪われない。このように便座22の上側の部材を熱伝導率の異なる複数の部材で構成することで、暖める必要がない部分に余分に熱を奪われることを抑制でき、熱のロスを少なくすることができる。さらに、図10の実施例では輻射反射板29は、その内外端部の全周に上方への折り曲げ部29bを有しているが、この折り曲げ部29bは、アルミ製の着座部25と樹脂製の上枠体24の境界付近まで伸びている。この構成により、ランプヒーター30から発せられる輻射エネルギーが樹脂製の上枠体24に到達するのを防止し、反射光を効率よく着座部25に到達させられるので、加熱のロスが無く、速やかに着座部25の温度を上昇させることができる。
【0055】
(実施の形態3)
図11は本発明の実施の形態3における暖房便座の要部断面図である。本実施の形態は、実施の形態2の発明と基本的な構成は同じで、異なるのは輻射反射板29の改良にかかわる。
【0056】
図11において、輻射反射板29はその断面形状を略放物線形状とし、ランプヒーター30の断面中心(すなわち、フィラメント34)を放物線の焦点に相当する位置に配置している。この構成により、ランプヒーター30から発せられた輻射エネルギーは反射板29で反射されると、反射光の軌跡はすべて並行となり、着座部25を均一に加熱することができる(輻射エネルギーの反射の軌跡の概念を矢印で示す)。したがって、人がトイレに入室してから便座22に着座するまでの数秒という極めて短時間で着座部25を均一に加熱することができ、安全で快適に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【0057】
以上のように、本発明の暖房便座は、輻射型発熱体からの輻射エネルギーで効率的に着座部を加熱しで速やかに着座部を加熱することができるので、使用者が着座する機器の暖房技術として適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明の実施の形態1における暖房便座の便座の要部を断面した概略構成図
【図2】同暖房便座を便器に搭載したトイレ装置の斜視図
【図3】暖房便座の着座部を取り外した平面図
【図4】暖房便座の要部分解斜視図
【図5】同暖房便座の着座部断面図
【図6】同暖房便座のランプヒーターの特性概略図
【図7】(a)同暖房便座の別の実施例を示す要部断面図(b)同暖房便座の別の実施例を示す要部断面図
【図8】同暖房便座のサーモスタットの断面図温度制御の特性図
【図9】同暖房便座の温度制御の特性図
【図10】同実施の形態2における暖房便座の要部断面図
【図11】同実施の形態3における暖房便座の要部断面図
【図12】従来の暖房便座の要部の断面図
【符号の説明】
【0059】
22 便座
24 上枠体
25 着座部
27 下枠体
28 空洞部
29 輻射反射板
29a、29b 折り曲げ部(屈曲部)
30 ランプヒーター(輻射型発熱体)
31 サーモスタット
39 アルマイト層
40 輻射吸収層
41 表面化粧層
42 反射層
a 輻射型発熱体と便座表面との間の距離
b 輻射型発熱体とサーモスタットとの間の距離
T2 便座の最高設定温度
T4 便座の安全限界温度




 

 


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