JP2005013722A - 便座装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、シール性及び強度のばらつきがなく、意匠性に優れた便座装置を提供することにある。
【解決手段】 上ケースと底板とヒーターからなる便座装置において、上ケース１又は底板３のいずれか一方を光エネルギー透過性材料、他方を光エネルギー吸収性材料で構成し、光エネルギー透過材料を介して光エネルギー吸収性材料に光エネルギーを供給して加熱することにより、上ケース１と底板３とを溶着した。また、上ケース１の上面に積層状に設ける表皮材１１の端部に光エネルギーが透過する貫通孔１３を形成することで上ケース１と底板３の溶着と同時に表皮材１１を固定することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、腰掛便器上面に設けられる便座装置に関する。
従来の便座装置は図１に示すように、上ケースと底板、ヒーターユニットからなり、使用者の肌が接する上ケースの内面にヒーターユニットを両面テープ等で貼付した後、上ケースと底板の内面同士を対向させて治具にセットし、バイブレーション溶着により接合する構成となっていた（例えば、特許文献１参照）。バイブレーション溶着を行う場合、図９のように、上ケース１あるいは底板３のいずれかに溶着代１０が設けられ、溶着する際に摩擦熱によりこの部位が溶解して両部材を結合する。このような構成とすれば、例えばシール部材を間に介在させて、ねじ結合等により上ケースと底板を一体に接合する場合と比較して、加工時間を短く、部品点数を少なくすることができる。
これらで構成される便座装置は主にＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂が使用されている。前者は、表面硬度が高いため傷つきにくい反面、洗剤等によるソルベントクラックに弱い。従って、耐薬品処方を施したものが一般的に用いられている。後者は、ソルベントクラックに強い反面、比較的表面硬度が低いため傷付きやすく、傷が付いたところには汚れも付きやすい。従って、添加剤混入、結晶化度制御、塗装などにより表面硬度を上げて、傷付きにくくすることが試みられている。
しかしながら、これら便座に使用される樹脂は硬質樹脂であり、長時間の着座には不向きであることから発泡層を設けた便座が考案されている。これら座り心地の向上と前記表面の性能向上も含めた形で便座カバーの取付などによる機能付与が試みられている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１６５３３１号公報 特開２００２−２８２１７０号公報
しかしながら、バイブレーション溶着では、上ケースと底板を対向させた後、振動数２４０Ｈｚ、振幅１．５ｍｍ程度の振動を与えなければならない。したがって、複雑形状の溶着は困難であるため意匠性に乏しい便座形状となるだけでなく、溶融した樹脂が外部にはみ出すこともあり、外観上からも問題である。また、全周にわたる溶着のばらつきにより部分的に溶着不良が発生し、シール不良及び強度のばらつきを生じることがあった。
また、これら便座本体表面に表面材を設けて、座り心地を改善するといった機能を付与しようとした場合、表面材を便座本体への接着あるいはタッカー止めなどによる固定になるため、工程が煩雑であった。成形と共に機能付与する方法では、表面材が成形の圧力に耐えるだけの強度が必要であったり、便座表面と接する側に特殊な処理を施さなければならなかったりと、汎用性に欠けるといった問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、シール性及び強度のばらつきのない、意匠性に優れた便座装置を提供することにある。また、第二の目的は、便座表面に表面材を付与する機能付与が簡略な工程で設置できる便座装置を提供することにある。
請求項１記載の発明は、上ケースと底板とヒーターからなる便座装置において、前記上ケース又は前記底板のいずれか一方を光エネルギー透過性材料、他方を光エネルギー吸収性材料で構成し、前記上ケースと底板の接触面に対して前記光エネルギー透過性材料を介して前記光エネルギー吸収性材料に光エネルギーを供給して加熱し、前記上ケースと前記底板とを溶着したことを特徴としている。
そうすることにより、溶着部表面が溶融し、冷却固化するまで形状を規制されるため、溶着部表面は平滑に接合され、溶着ばらつきの無い便座装置が実現できる。ばらつきが無いため、良好なシール性を示すと共に強度のばらつきも発生しない。さらに、溶着工程中に上ケースと底板を固定できるため、バイブレーション溶着では困難だった複雑形状の溶着も容易である。したがって、溶着方法によって制限を受けていた便座形状の設計自由度が飛躍的に大きくなる。
請求項２記載の発明は、上ケースと底板とヒーターと、前記上ケースの上面に設けた表面材からなる便座装置において、前記上ケース又は前記底板のいずれか一方を光エネルギー透過性材料、他方を光エネルギー吸収性材料で構成し、前記上ケース及び底板の端部間に前記表面材の端部を保持し、前記上ケースと底板の接触面に対して、前記光エネルギー透過性材料を介して前記光エネルギー吸収性材料に光エネルギーを供給して加熱し、前記上ケースと前記底板とを溶着した。こうすることで、表面が固い表皮材にすれば傷付きにくくなるし、シリコーン等が付着した表皮材にすれば汚れが付着しにくくなる。また、上ケースへの表皮材の貼付において、表皮材裏面への特殊な加工（例えば接着剤の付与）やバイクのシートにみられるタッカー止めといった、便座を組み立てる以外の工程が必要であったが、前記上ケースと前記表皮材と前記底板を、光エネルギーの供給により一体化される構造としたため、表皮材による機能付与が簡便に実施することができるようになる。
請求項３の発明は、前記表面材の端部に、光エネルギー透過部を設けた。このようにすれば、光エネルギー透過性部材及び表面材を透過した光が光エネルギー吸収性部材表面を溶解させることで、光エネルギー透過性部材と表面材を溶着されるので、表面材を便座本体と底板を溶着すると同時に固定させることができ、製造工程の簡略化がなされる。
また、請求項４の発明は、前記上ケースに設置される表皮材において、表面材の端部の一部に光エネルギー透過部、具体的には所定の間隔を有した複数の貫通穴を設けた。よって、貫通穴部において便座装置の上ケースと底板の溶着がなされるので、高い溶着強度を得ることができる。
請求項５の発明は、前記上ケースと前記表面材の間にクッション性を有する低反発物質を保持するようにした。こうすることで、長時間の着座においても大腿部裏を圧迫することがない。また、防汚性などに優れた表面材と組み合わせれば、汚れにくく、座り心地がよいという多機能な便座を提供することができる。
以上の結果から、上ケースと底板とヒーターからなる便座装置において、前記上ケース又は前記底板のいずれか一方を光エネルギー透過性材料、他方を光エネルギー吸収性材料で構成し、前記光エネルギー透過材料を介して前記光エネルギー吸収性材料に光エネルギーを供給して加熱することにより、前記上ケースと前記底板とを溶着することができる。また、便座への表皮材による機能付与が、表皮材の端部に前記光エネルギーが透過する部分を構成することで便座本体と底板の溶着とを同時に実施することができる。さらに上ケースと表皮材の間に低反発性物質を挟み込めば、長時間の着座に耐えうる座り心地がよい便座装置を提供できる。
以上説明した本発明を一層明らかにするために、以下本発明の実施形態について説明する。
図１は発明に係る第１実施形態を表す便座装置の斜視図、図３は本発明の原理を説明する断面図である。
図１において、便座装置Ａは暖房便座であって、上ケース１と便座ヒーター２と底板３とからなり、上ケース１の内面にヒーター２を貼付した後、底板３と一体に結合される。また、底板３に設けた複数の開口部４に便座クッション５を取り付けている。上ケース１と底板３の素材は、共に若干量のポリエチレンをブレンドしたブロックポリプロピレンの無充填グレードである。暖房便座の断面は図２のような構成になっており、上ケース１と底板３が結合することにより便座装置Ａとしての強度を確保している。
上ケース１はレーザー光を吸収する配合のポリプロピレン、底板３はレーザー光を透過する配合のポリプロピレンを使用している。レーザー光を透過するポリプロピレンは必ずしも透明である必要は無く、レーザーの波長に対して透明であれば良い。本発明で使用したレーザーは発振材料にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を使用したＹＡＧレーザーであり、波長は近赤外線領域の１．０６４μｍである。したがって、底板３はこの波長領域では透明であり、かつ可視光領域では不透明になるように配合されたポリプロピレンを使用している。可視光では不透明であるため、内部が見えることは無い。さらに、この底板３の色調は白色であるため着色は容易であり、前記波長を吸収しない着色剤をブレンドすることにより、種々の色調の底板３を用いることもできる。なお、光エネルギー透過材料を使用するのは上ケース１と底板３のいずれでも構わないが、平板形状に近い底板３を光エネルギー材料とした方が、レーザー光透過長を短く一定にできるため、レーザー溶着を行う上で好適である。
次に、溶着の方法について図３の断面拡大図を用いて説明する。まず、便座ヒーター２を接着した上ケース１と底板３を対向させた状態で治具にセットする。このとき、治具により上ケース１と底板３は密着して支持されている。全周にわたって溶着のばらつきを極力小さくし、十分な溶着強度を得るためには、溶着面同士を均一に接触させた方がより望ましい。その後、底板３方向からレーザー光６を照射すると、底板３を透過して、上ケース１の底板３接触面で吸収される光と、底板３の表面で反射する反射光７に分かれる。反射光７は入射光の４％以下であり、エネルギーロスにはほとんどつながらない。一方、レーザー光６を吸収した上ケース１は融解状態となる。この融解状態の上ケース１の熱は底板３の接触面も融解状態に移行させ、界面に溶融プール８が形成される。この溶融プール８は近傍にも熱を伝播するため、周囲に加熱影響領域９を生成させる。所定領域の加熱溶融状態になった後レーザー照射を停止すると、溶着面は放熱し冷却固化する。この過程を、溶着する便座装置の内外周全周にわたって走査することにより、一連のレーザー溶着工程が完了する。
このように、上ケース１と底板３の接合にレーザー溶着を採用すれば、バイブレーション溶着のように工程中に溶着面を移動させる必要が無いため、３次元形状のような複雑形状でも溶着が可能である。したがって、製造方法に縛られない、座り心地の良い形状の便座製作に大きく寄与する。また、溶着のためのエネルギーがレーザーという非接触媒体で供給されるため、溶着面の位置ずれが生じることが無く、外観上からも好適である。さらに、バイブレーション溶着では、エネルギーの伝播が界面近傍に限られるが、レーザー溶着ではバルク沖合いまで広がっている。つまり、溶着に寄与する領域がバイブレーション溶着よりも広範囲にわたるということであり、当然ながら溶着強度の向上にも寄与する。ところで、レーザー溶着は全周にわたって均一な溶着ができることも利点である。これにより、バイブレーション溶着では不可能だった狭く均一な溶着隙間も実現でき、シール性も大幅に向上する。
次に図４〜６により、本発明における第２実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同じ構成については記載を省いている。
図４は、暖房便座の断面図であり、上ケース１と便座ヒーター２と底板３と、上ケース１の上面に被せられる表面材である表皮材１１とからなる。
表皮材１１は上ケース１の上面形状に合わせた形に作成され、その内周と外周には、図５のように溶着用の溶着代１２が余分に設けられており、この溶着代１２には、上ケース１と底板３を直接接触させるために、全周に渡り所定の間隔で複数の貫通穴１３を設けている。
便座装置の作製にあたっては、図６に示すように、上ケース１とその上部に設置される表皮材１１と便座ヒーター２と底板３とを組み合わせるが、まず上ケース１の内側に便座ヒーター２を貼り付ける。次に、得られた上ケース１の外側に表皮材１１を被せ、表皮材１１の端部を上ケース１と底板３で挟み込む。その後、底板３側からレーザーを照射し、上ケース１と表皮材１１と底板３を一体化する。この過程を、溶着する便座装置内外周全周にわたって走査することにより、一連のレーザー溶着工程が完了する。
この貫通穴１３の役割について説明する。上ケース１と底板３の間に光透過性を有しない表皮材１１の端部があるとレーザー光が透過せず、上ケース１が加熱溶融状態にならないため底板３との溶着がなされない。したがって、上ケース１と底板３が共に加熱溶融状態になるには、上ケース１と底板３の間に挟み込んだ表皮材１１が介在してはならないのである。そこで、上ケース１と底板３が直接接することができるように、表皮材１１端部には内周、外周とも所定の間隔を有して貫通穴１３を数箇所設けた形になっている。こうすることで、表皮材１１内外周端部の貫通穴１３部において上ケース１と底板３が直接接しているため、表皮材１１の存在に関わらず上ケース１の端面にレーザーが到達するので、上ケース１と底板３が共に加熱溶融状態になった後、レーザー照射を停止すると、溶着面は放熱し冷却固化する。なお、表皮材１１にレーザー光を吸収する染料が用いられている場合は、貫通穴１３以外の溶着代１２にレーザー光を反射もしくは拡散させる塗料を塗布しておけばよい。ちなみに、この貫通穴１３の加工は、表皮材を便座形状にする際、打ち抜いてもよいし、手加工など加工方法に制約はない。
なお、この表皮材１１の端部に貫通穴１３を設ける代わりに端部の全周に切欠を形成したり、表皮材１１の溶着代１２を上ケース１と底板３の接触部の半分程度の寸法として接触部の半分で上ケース１と底板３を溶着させ、残りの半分で上ケース１と表皮材１１を溶着するようにしてもよい。
上ケース１に設けられる表皮材１１には、しっとりとした肌触りが発現できるポリウレタン製合成皮革やスエード調のもの、シボ形状のものなど、表面のトポロジーを種々変化させることができるため、便座表面のバリエーションが豊富になる。また、熱の伝わりにくいトポロジーとすることも可能であるため、低温期のヒヤリ感を低減することもできる。さらに、廃棄時にハロゲン元素を発生させないため、環境にもやさしい素材である。
肌触りやヒヤリ感ではなく防汚性が要求される場合には、合成樹脂シート、例えばシリコーンをグラフトさせたポリプロピレンシート等を用いれば良い。このシートは水や油よりも低い臨界界面張力を有するために、汚水等は細かい水滴となり付着しにくい。また、付着した場合でも簡単なお手入れで除去できるので常に衛生的な便座面を維持することができる。
また、このシートは多層構成とすることができる。例えば、合成皮革シートの肌触りを維持したまま防汚性を向上させたい場合には、シートの裏側に透湿防水シートをラミネートするという手法がある。表皮材としては、上記の他にオレフィン系合成皮革、本革、不織布などが挙げられるが、これらに限られるものではない。
さらに、図７に示すように、上ケース１と表皮材１１の間に、座った時のクッション性向上のため、低反発物質１４を設けることができる。こうすることで、座った時の大腿部裏に感じる圧迫感が低減されるため、長時間の着座が可能になる。低反発物質１４としては、低反発ポリウレタンや低反発ポリエチレンなどの発泡体が挙げられるが、これらに限られるものではない。
以下、本発明を更に具体的に説明するために便座装置Ａについての実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１） レーザー溶着の強度を確認するために、表１に示す各サンプルに対して、図８に示すようなせん断強度測定を行った。
≪サンプル作成条件≫
レーザー ＹＡＧレーザー
発振波長 １．０６μｍ
発振形態 パルス
印加エネルギー ０．８Ｊ
ワークスピード ４．０ｍｍ
パルス数 １００パルス
上ケース素材 ブロックポリプロピレン（光エネルギー吸収性材料）
底板素材 ブロックポリプロピレン（光エネルギー透過性材料）
表皮材素材 合成皮革
表皮材溶着部 ４ｍｍ長の穴を３箇所開口
着色剤 有機顔料 イソインドリノン系、フタロシアニン系
有機染料 ぺリノン系、アンスラキノン系
≪測定条件≫
測定方法 オートグラフによる引張試験
ｎ数 ２０
なお、対照試験として、バイブレーション溶着サンプルも評価した。
周波数 ２４０Ｈｚ
振幅 １．５ｍｍ
保持時間 １４秒
ｎ数 ２
Figure 2005013722
各パラメーターを最適化することにより、バイブレーション溶着と同等以上の強度が得られることが実証された。表皮材ありについても急激な強度低下は認められない。
（実施例２）本実施例での水密性能を確認するためにＪＩＳ０９２０防水試験を行った。
≪サンプル作成条件≫
レーザー ＹＡＧレーザー
発振波長 １．０６μｍ
発振形態 パルス
印加エネルギー ０．８Ｊ
ワークスピード ４．０ｍｍ
パルス数 １００パルス
上ケース素材 ブロックポリプロピレン（光エネルギー吸収性材料）
底板素材 ブロックポリプロピレン（光エネルギー透過性材料）
表皮材素材 合成皮革
表皮材溶着部 ４ｍｍ長の穴を３箇所開口
着色剤 無し
ｎ数 ４
なお、対照試験として、バイブレーション溶着サンプルも評価した。
周波数 ２４０Ｈｚ
振幅 １．５ｍｍ
保持時間 １４秒
ｎ数 ２
《試験方法》
・保護等級２（防滴II）に対する試験
機器を正規の取付状態で４方向（前後左右）に鉛直から１５°傾け、その上方２００ｍｍ以上の高さから、毎分３（＋０．５，０）ｍｍの降水量で水を滴下する。試験時間は、各方向に対し、２．５分間、合計１０分間とする。
・保護等級４（防まつ形）に対する試験
機器を正規の取付状態にして、その上方３００〜５００ｍｍの高さから、鉛直から両側１８０度までの全範囲にわたって、じょろ口を用いて散水する。散水量は毎分１０±０．５Ｌ、水圧は５０〜１５０ｋＰａ｛０．５１〜１．５３ｋｇｆ／ｃｍ２｝、試験時間は、機器の外郭表面積１ｍ２当たり１分間で最低５分間以上とする。
Figure 2005013722
このように、同等以上の防水性能を有していることが確認できた。
便座装置の分解斜視図である。 便座装置の断面図である。 本発明の第１実施形態の便座装置の製造状態を説明する断面図である。 本発明に係る第２実施形態を示す便座装置の断面図である。 本発明の第２実施形態における表皮材を示す図である。 本発明の第２実施形態における上ケース、表皮材、底板をセットしたときの要部断面図であり、（ａ）は図５のＸ−Ｘ断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。 上ケースと表皮材の間に低反発物質を設けた便座装置を示す断面図である。 せん断強度測定を行うサンプルの斜視図である。 従来技術のバイブレーション溶着を行う場合の溶着部の溶着前の断面図である。
符号の説明
Ａ…便座装置
１…上ケース
２…便座ヒーター
３…底板
４…開口部
５…便座クッション
６…レーザー光
７…反射光
８…溶融プール
９…加熱影響領域
１０…溶着リブ
１１…表皮材
１２…溶着代
１３…貫通穴
１４…低反発物質

Claims (5)

  1. 上ケースと底板とヒーターからなる便座装置において、前記上ケース又は前記底板のいずれか一方を光エネルギー透過性材料、他方を光エネルギー吸収性材料で構成し、前記上ケースと底板の接触面に対して前記光エネルギー透過性材料を介して前記光エネルギー吸収性材料に光エネルギーを供給して加熱し、前記上ケースと前記底板とを溶着したことを特徴とする便座装置。
  2. 上ケースと底板とヒーターと、前記上ケースの上面に設けた表面材からなる便座装置において、前記上ケース又は前記底板のいずれか一方を光エネルギー透過性材料、他方を光エネルギー吸収性材料で構成し、前記上ケース及び底板の端部間に前記表面材の端部を保持し、前記上ケースと底板の接触面に対して、前記光エネルギー透過性材料を介して前記光エネルギー吸収性材料に光エネルギーを供給して加熱し、前記上ケースと前記底板とを溶着したことを特徴とする便座装置。
  3. 前記表面材の端部に、光エネルギー透過部を設けたことを特徴とする請求項２記載の便座装置。
  4. 前記表面材の端部に、所定の間隔で複数の貫通穴を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の便座装置。
  5. 前記上ケースと前記表面材の間にクッション性を有する低反発物質を保持したことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の便座装置。


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