JP2002143038A

JP2002143038A - 暖房便座装置

Info

Publication number: JP2002143038A
Application number: JP2000341399A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsuboi; 宏之坪井; Shingo Tanaka; 真吾田中; Kazuyuki Hirayama; 一行平山; Takeshi Miura; 剛三浦; Tatsuya Osaki; 達也大崎
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】省エネルギー、且つ安全性のある暖房便座装
置を提供する。【解決手段】便座表面層と面状ヒータ間に導電性物質
を配設し、面状ヒータの外装に配設した熱可塑性樹脂の
延伸フィルムがヒータの発熱量に応じて熱変形する際、
延伸フィルム上に設けた導電性物質も延伸フィルムに追
随して伸び、抵抗変化を起こすので、その抵抗変化に基
づいてヒータへの通電量を制御すれば、便座表面層を最
小限の肉厚で構成することができ、その結果即暖性能が
あり且つ安全性のある暖房便座装置を提供することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保温・暖房用とし
て便座内に構成した面状ヒータの温度制御及び異常温度
に加熱した場合に、電力供給回路を確実に遮断する安全
機構を向上させたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の暖房便座では、人体と接触する便
座の表面層が、落下物や長年使用してきた経年劣化によ
る亀裂によって、漏電を引き起こさないよう充分な厚み
を確保していたり、ヒータと便座表面層の間にアルミ箔
を配設し、アルミ箔の均熱効果を利用して、局部的な異
常加熱があった場合にも、便座全面に放熱するように設
計されている。そのため、仮にヒータ材の不良または外
的要因でヒータの一部に異常加熱が発生したとしても、
アルミ箔にて均熱化を図ったり、それでも対応できない
場合は表面層の肉厚を利用して、表面層へ熱伝導する過
程において、全面均一の温度になる。全面均一の温度に
なると、あらかじめ便座裏面に配設されている温度検出
機構によって、設定した温度以上の異常温度に上昇した
ことを検知でき、ヒータへの電力供給を遮断するようコ
ントローラで制御している。その結果、ヒータが局部的
に異常温度になったとしても火災に至ることが無く、安
全な暖房便座装置を提供することができている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の暖房便座では、
図７に示すようにヒータ材としてチュービングヒータ６
２を採用している。チュービングヒータ６２は、安全性
に関する市場実績が非常にあり多用されているが、電力
密度（単位面積当たりの電力量）が、あまりとれなかっ
たり、ヒータ上の温度とそれ以外の温度とを均一にする
ため、表面層を厚肉にしなければならないという、設計
上の拘束条件があった。そのため便座ヒータを使用時だ
け暖めるような、即暖性を持たせることができず、便座
着座時のヒヤリ感を防止するためには、常にヒータへ電
力を供給して所定温度まで加熱しなければならない課題
があった。

【０００４】前記課題を解決するため、電力密度を充分
とれ、表面層を薄肉にしても全面均一な温度になるよう
にヒータ自身が全面均一な温度になる面状ヒータが見直
され、カーボンブラック、セラミックヒータ、導電性混
抄紙ヒータ等の検討が進められている。その結果、トイ
レ使用者がトイレブース内に入ったことを検知してか
ら、ヒータに電力を供給しても、便座表面層が瞬時に所
定温度まで上昇するため非常に快適で、省エネルギーな
暖房便座を提供することができる。

【０００５】しかしながら、一方では、ヒータに何らか
のストレスがかかり、局部的な異常加熱が発生したと
き、従来のヒータと異なり、電力供給量が大きく、ま
た、便座の表面層が薄肉化しているため、便座裏面に配
設している温度検知機構で温度上昇を検知するよりも、
早い時間で表面層が異常温度まで到達し、安定的な温度
制御ができなかった。本発明は、上記問題に鑑みてなさ
れたものであり、ヒータは即暖性を有し、更に万が一、
便座表面層が破壊されヒータにストレスがかかったり、
ヒータ不良による異常加熱が発生した場合にも、ヒータ
への電力供給を瞬時に遮断し、人体に不快感ややけどの
おそれがない安全な暖房便座装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
においては、上記課題を解決するために、請求項１記載
の発明は、面状発熱体を熱可塑性樹脂の延伸フィルムで
被覆している面状ヒータと、前記面状ヒータの通電量を
制御するコントローラとを有する暖房便座装置におい
て、前記コントローラは、面状ヒータの延伸フィルムに
配設される導電性物質の抵抗変化量に基づいて通電量を
制御することを特徴とする。

【０００７】本発明では、面状発熱体を熱可塑性樹脂の
延伸フィルムで被覆し、更にそのフィルムの少なくとも
どちらか一方の外側に導電性物質を全面に配設している
ので、発熱体に電力を供給し発熱させると、延伸フィル
ムがその発熱量に比例して熱膨張し、フィルム上の導電
性物質もフィルムに追随し伸ばされるため、導電性物質
のパターンの幅が狭くなり、長さが伸びることから抵抗
上昇が見られる。その結果、あらかじめ便座温度を制御
するコントローラに、導電性物質の抵抗値に対応する面
状発熱体への通電量を決めておけば、面状ヒータと温度
を検知する導電性物質との距離が非常に短いので、ヒー
タ温度を迅速に把握することができる。仮にヒータ不良
等による局部的な異常加熱が生じた場合にも、その異常
箇所の上部にあるフィルムの伸び量が、他の場所より大
きくなり、それに応じた導電性物質の伸び量も大きくな
り、抵抗値が急激に上昇する。その抵抗値に相当する電
力量を発熱体に供給すれば、面状ヒータ全面の温度を下
げることができ、やけどのおそれがあるような状態を引
き起こすことがない。したがって、面状ヒータの表面温
度を迅速に把握することができ、その内容に応じて、暖
房便座装置の要求する適温へのヒータへの通電制御を高
速に行えることから、電力密度の高いヒータを使うこと
ができ、即暖性のある省エネルギーな暖房便座装置を提
供することができる。本発明では、面状ヒータ上全面に
導電性物質を配設しているため、上述した局部的な異常
加熱が、どこで起こっても対応でき、信頼性のある暖房
便座装置を提供することができる。また、導電性物質の
抵抗値変化量に基づきヒータへの通電量を制御するた
め、従来使われていた温度検知機構を省くことができ、
シンプルな暖房便座装置を提供できる。

【０００８】本発明において請求項２記載の発明は、面
状発熱体を熱可塑性樹脂の延伸フィルムで被覆している
面状ヒータと、前記面状ヒータの通電量を制御するコン
トローラとを有する暖房便座装置において、前記コント
ローラは、面状ヒータの延伸フィルムに配設される導電
性物質の抵抗値が所定の値を越えたとき、面状ヒータへ
の電力供給を遮断することを特徴とする。

【０００９】面状ヒータに外的ストレスがかかり、面状
発熱体内部に微少空間が生じ、その微少空間でスパーク
が発生するようなことがあった場合にも、そのスパーク
による異常温度上昇によって熱可塑性樹脂の延伸フィル
ムが著しく伸びるか、または破断するため、その外側に
配設した導電性物質も開放状態になり、その結果、導電
性物質の抵抗値が無限大になるので、その状態をコント
ローラが検知して電力供給回路を遮断すれば、人体へ不
快感を及ぼすことがない安全な暖房便座装置を提供する
ことができる。

【００１０】本発明において請求項３記載の発明は、導
電性物質が、導電性粘着材であることを特徴とする。

【００１１】面状ヒータ上に配設した温度検知用の導電
性物質に導電性粘着材を用いたため、ヒータの発熱量に
応じて、延伸フィルム及び導電性粘着材が伸びる際、フ
レキシブル性があり、更に伸び量も大きいので、抵抗値
変化量のダイナミックレンジが大きくなることから、導
電性物質の抵抗値に対応するヒータへの通電量を制御す
る精度が向上し、信頼性のある暖房便座装置を提供する
ことができる。また、仮に何らかの外的要因で過剰なス
トレスが導電性物質にかかったとしても、導電性粘着材
は柔軟性があるため、破断の心配がない暖房便座装置を
提供することができる。

【００１２】本発明において請求項４記載の発明は、導
電性物質が、導電性混抄紙であることを特徴とする。

【００１３】面状ヒータ上に配設した導電性物質に炭素
繊維等を利用した導電性混抄紙を用いたため、ヒータの
発熱量に応じて、延伸フィルム及び導電性混抄紙が伸び
る際、フレキシブル性があり、抵抗値変化量を正確に把
握でき、導電性物質の抵抗値に対応するヒータへの通電
量を高精度に制御できることから、信頼性のある暖房便
座装置を提供できる。また、面状発熱体と同じ材料で構
成すれば略同形状を使用でき、量産効果のある暖房便座
装置を提供できる。

【００１４】本発明において請求項５記載の発明は、導
電性物質に金属層を配置したことを特徴とする。

【００１５】導電性物質上に金属層を設けたため、金属
層を介してリード線を接続することができ、その端子部
の接触抵抗を最小限に抑えられることから、導電性物質
で発生する抵抗変化を正確に把握することができ、温度
制御性の優れた安全性のある暖房便座装置を提供するこ
とができる。

【００１６】本発明において請求項６記載の発明は、コ
ントローラを便座内に構成したことを特徴とする。

【００１７】面状ヒータへの通電量をコントロールする
電力制御回路、面状ヒータの温度を検知する温度検知機
構及び導電性物質の抵抗値増加に基づいて電力供給回路
を遮断する電力供給遮断回路とを便座内に構成したた
め、便座後方にある、暖房便座装置装置本体と便座とを
接続するケーブルがなくなり、便座開閉時にケーブルの
たわみによる動作不良を起こすことのない、快適な暖房
便座装置装置を提供するとができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例に係る暖房便座装
置を説明する。（実施例１）図１に暖房便座装置の外観図を示し、図２
に図１のＡ−Ａ’断面図を示す。図３、図４には面状ヒ
ータに導電性物質を積層した状態の上方図を示す。図５
には、図３のＢ−Ｂ’断面図を示す。暖房便座装置５
は、便座２と便蓋３及び便座、便蓋を開閉自在に支持す
るための本体１にて構成されている。便座２内には、面
状ヒータ１０が導電性粘着材１２により固定されてい
る。

【００１９】導電性粘着材１２は、アクリル系粘着剤に
ニッケル粉を混ぜて導電性を持たせたものを使用する
と、便座１０が着座時に撓んでも、フレキシブル性があ
り、破断することなく使用することができ、更に便座へ
の固定に別部品を使う必要がないので、シンプルな構造
が可能である。但し、この材料に特に限定するものでな
く、任意の辺の長さの正方形形状の抵抗値が0.1Ω程度
であれば何でも良い。

【００２０】また、粘着剤に限らず、エポキシ系、シリ
コン系等の接着剤でもかまわず、樹脂状、または未加硫
ゴム状の高分子材料バインダーに、導電性物質として、
カーボンブラック、金属メッキ粉末、金属粉末、グラフ
ァイトを混合し、プレス成形したもの、インク状にして
コーティングしたものまたはスクリーン印刷法にて面状
ヒータ１０上に塗布したものに両面テープのような粘着
材を利用して便座に貼り付けたりしても良い。

【００２１】面状ヒータ１０は、面状発熱体１４の外周
を熱可塑性樹脂の延伸フィルム１３で被覆している。面
状発熱体１４は、絶縁体上に金属箔、または導電塗料を
印刷したもの、または導電性混抄紙等の全面で均一に発
熱する物であれば何でもよく、その中でも熱容量が小さ
く、遠赤外線放射量の多い炭素繊維混抄紙が最適であ
る。また、延伸フィルム材は、検知温度に合わせて、熱
可塑性樹脂の融点を目安として選択すればよく、樹脂の
融点よりやや高めの温度を検知させるようなフィルムが
最適である。

【００２２】便座２内の面状ヒータ１０の下側にコント
ロールボックス２０があり、コントロールボックス２０
には、導電性物質１２の抵抗を検知する抵抗検知回路２
１と、面状ヒータ１０に供給する電力量を制御する電力
制御回路２４と、抵抗検知回路２１の出力を読み込み、
電力制御回路２１への電力量を指示するためのマイクロ
コンピュータ２３とが内蔵されている。抵抗検知回路２
１は、導電性粘着材１２と便座表面層６との間に設けて
いる金属層１７ａ、１７ｂにリード線を用い接続されて
いるため、接続部の接触抵抗が抑えられ、微少な抵抗変
化をもとらえることができる。また、電力制御回路２１
は、家庭用コンセントから供給される電力線８から入力
された電力をマイクロコンピュータ２３の指示に従い、
電極材１５ａ、１５ｂを介して面状発熱体１４に供給し
ている。

【００２３】以上の構成により、面状発熱体１４が何ら
かの外的ストレスもしくは生産不良により異常加熱が発
生した場合、その部分の延伸フィルム１３が熱膨張によ
り伸びる。図３に示すように導電性粘着材１２は、面状
発熱体１０上の任意の場所が局部的に異常発熱し、その
発熱に応じて発生する延伸フィルムの伸びを確実に認識
できるように、導電性粘着剤１２を延伸フィルム１３上
全面に最小限の隙間を有するパターンで構成しているの
で、延伸フィルム１３に追随し伸ばされる。

【００２４】導電性粘着材１２は、所定の抵抗値を有す
るが、図５（ａ）の１２ａの状態から図５（ｂ）の１２
ｂ状態へ変化することにより、導電性物質間の粒子間の
接触抵抗が増加するため、全体の抵抗値が増加する。そ
の増加した抵抗値を抵抗値検出回路２１で電圧変換及び
Ａ／Ｄコンバーター(図示せず)でＡ／Ｄ変換する。変換
されたＡ／Ｄ信号をマイクロコンピューター２３で取り
込み、その信号量と負の相関関係にある電力量を算出
し、電力制御回路２４を介して発熱体１４に電力を供給
する。すなわち、抵抗値が所定の値になるように、抵抗
値の増加に応じて発熱体１４への電力量を低減するよう
マイクロコンピュータ２３にあらかじめ設定されてい
る。その結果、面状ヒータ１０の発熱量を抑えることが
でき、安全な暖房便座装置を提供することができる。な
お、導電性粘着材のパターンは、延伸フィルム１３上全
面に配設できれば、図３に限定しなくてもよく、図４の
ようにしてもよい。

【００２５】このように異常加熱を生じた場合にも確実
に作動する安全回路を構成したことで、便座表面層６を
暖房便座装置５の要求する最小肉厚にすればよく、熱容
量の小さい暖房便座装置を提供することができる。その
結果、暖房便座装置５にトイレブースに人が入ってきた
ことを検知する人体検知センサー４をあらかじめ内蔵し
ておけば、従来の暖房便座装置と異なり、トイレ使用時
だけ暖房便座装置を作動させることができ、省エネルギ
ー且つ安全な暖房便座装置を提供できる。

【００２６】（実施例２）第２の実施例の図１のＡ−
Ａ’断面図を図６に示す。面状ヒータ３０上に両面テー
プまたは接着剤等で導電性物質３２が便座表面層６に固
定されている。導電性物質には、発熱体３４と同材料の
炭素繊維混抄紙を用いているため、発熱体３４と略同形
状であることから生産性が良い。また、フレキシブル性
も有するので、便座着座時の撓みなどにより、破断する
ことなく使用することができる。

【００２７】便座２内の面状ヒータ３０の下側にコント
ロールボックス４０があり、コントロールボックス４０
には、導電性物質３２の抵抗を検知する抵抗検知回路４
１と、面状ヒータ３０に供給する電力を遮断する電力供
給遮断回路４４と、抵抗検知回路４１の出力を読み込
み、抵抗値が急激に上昇した際、発熱体３４への電力供
給を遮断する指示を出力するためのマイクロコンピュー
タ４３とが内蔵されている。また、面状ヒータ３０に
は、表面温度を検知するための温度検知素子３９が設け
られており、温度検知素子３９の出力信号に基づいて面
状発熱体３４へ電力を供給する電力制御回路（図示せ
ず）が内蔵されている。これによって、温度検知素子３
９の出力に応じて面状ヒータ３０の通電量を制御してい
る。

【００２８】以上の構成により、面状発熱体３４が、何
らかの外的ストレスもしくは生産不良により局部的に異
常加熱した場合、その部分の延伸フィルム３３が熱膨張
により伸びる。延伸フィルム３３の伸びに追随し、導電
性物質である炭素繊維混抄紙３２も伸ばされるため、炭
素繊維混抄紙内の抵抗値を形成している、繊維同士の交
点の接触抵抗が増加して、炭素繊維混抄紙３２全体の抵
抗値が増加する。その抵抗値を抵抗値検出回路４１で検
出し、マイクロコンピュータ４３にて所定値と比較判断
し、抵抗値が所定値を超えた場合に電力供給遮断回路４
４を介して発熱体３４への電力供給を遮断すれば、面状
ヒータ３０の加熱を停止することができるので、人体へ
影響をもたらすことがない。

【００２９】

【発明の効果】本発明による暖房便座装置では、便座表
面層と面状ヒータ間に導電性物質を配設し、面状ヒータ
を熱可塑性樹脂の延伸フィルムで被覆し、延伸フィルム
上に導電性物質を配設したので、面状ヒータの発熱に伴
い、熱膨張で変形する延伸フィルムに追随して伸びるこ
とによる導電性物質の抵抗値変化を検知し、抵抗値変化
に基づいてヒータへの通電量を制御しているため、便座
表面層を最小限の肉厚で構成することができる。その結
果、即暖性能があり、且つ安全性のある暖房便座装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】暖房便座装置の外観図である。

【図２】暖房便座装置の第１の実施例の断面図である。

【図３】面状ヒータの上方図の第１の実施例である。

【図４】面状ヒータの上方図の第２の実施例である。

【図５】面状ヒータの断面図である。

【図６】暖房便座装置の第２の実施例の断面図である。

【図７】従来の暖房便座装置のヒータ断面図である。

【符号の説明】１暖房便座装置本体２便座３便蓋４人体検知センサー５暖房便座装置６便座表面層８ケーブル９コンセント１０、１１０面状ヒータ１２、１２ａ、１２ｂ、３２、１１２導電性物質１３、３３、１１３熱可塑性樹脂の延伸フィルム１４、３４面状発熱体１５ａ、１５ｂ、３５ａ、３５ｂ電極材１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂ金属層２０、４０コントローラ２１、４１抵抗検知回路２３、４３マイクロコンピュータ２４電力制御回路３９温度制御回路４４電力供給遮断回路６１便座ヒータ６２チュービングヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三浦剛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 (72)発明者大崎達也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Ｆターム(参考） 2D037 AD03 AD08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面状発熱体を熱可塑性樹脂の延伸フィル
ムで被覆している面状ヒータと、前記面状ヒータの通電
量を制御するコントローラとを有する暖房便座装置にお
いて、前記コントローラは、面状ヒータの延伸フィルム
に配設される導電性物質の抵抗変化量に基づいて通電量
を制御することを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】面状発熱体を熱可塑性樹脂の延伸フィル
ムで被覆している面状ヒータと、前記面状ヒータの通電
量を制御するコントローラとを有する暖房便座装置にお
いて、前記コントローラは、面状ヒータの延伸フィルム
に配設される導電性物質の抵抗値が所定の値を越えたと
き、面状ヒータへの電力供給を遮断することを特徴とす
る暖房便座装置。
【請求項３】前記導電性物質が、導電性粘着材である
ことを特徴とする請求項１または２記載の暖房便座装
置。
【請求項４】前記導電性物質が、導電性混抄紙である
ことを特徴とする請求項１または２記載の暖房便座装
置。
【請求項５】前記導電性物質に金属層を配置したこと
を特徴とする請求項１乃至４記載の暖房便座装置。
【請求項６】前記コントローラを便座内に構成したこ
とを特徴とする請求項１乃至５記載の暖房便座装置。