JP2005152395A

JP2005152395A - 暖房便座装置

Info

Publication number: JP2005152395A
Application number: JP2003396759A
Authority: JP
Inventors: Takakatsu Sonoda; 隆克園田; Seiichiro Inoue; 誠一郎井上
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】既存便座の主要ディメンジョン及び強度・外観性能を維持しながら、省エネルギー性能の高い便座装置を提供する。
【解決手段】腰掛便器上面に設けられ、ヒンジ係合部を介して回動自在に枢着した便座１を有する便座装置において、便座１を、座面を構成する上部部材４と、腰掛便器に相対する下部部材７と、上部部材４と下部部材７との間に設けられ、上部部材４下面に所定のクリアランスを有して相対する複数の凸部１０を有する中間部材６と、上部部材４と中間部材６の間に設けたヒーター５とで構成した。上面部材４は１ｍｍ程度の薄肉形状であり、人が座ると変形して、中間部材６の凸部１０が荷重を支える。
【選択図】図２

Description

本発明は、腰掛便器上面に設けられ、ヒンジ係合部を介して回動自在に枢着した便座を有する暖房便座装置に関する。

従来、図１に示す便座装置Ａにおいて、内部に制御装置や熱交換器や温風乾燥装置や洗浄ノズルなどを収納した本体ケース３に便座１や便蓋２が回動自在に枢着されている。便座１は、便座表面を形成する上部部材と便座底面を形成する下部部材の２部材から構成されており、いずれも主にＡＢＳ樹脂やポリプロピレン等が使用されている。上部部材の内面には便座表面暖房用の便座ヒーターが貼付されている。

上部部材は、使用者が着座したときの荷重に耐えなければならないため、３ｍｍ程度の肉厚で設計される。しかしながら、上記のようなＡＢＳ樹脂、ポリプロピレンを始め、便座に使用される樹脂は熱伝導率が０．１〜０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり非常に小さい。したがって、便座ヒーターの熱が便座表面に伝達されるまでに時間がかかると共に、伝達中の損失も大きくなってしまう。

そのため、上部部材を鉄や銅などの金属で構成し、熱効率を向上させたものが提案されている。この提案によれば、２７３Ｋ（摂氏０℃）での熱伝導率は、前者が８３．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、後者が４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非常に大きいため、便座ヒーターの熱が非常に早く便座表面まで伝達される。センサーにて使用者を検知した後に便座ヒーターに通電して暖房するという、即暖効果のある暖房便座も可能である。しかしながら、密度は樹脂の０．９〜１．１ｇ／ｃｍ^２に対して、鉄は７．８７ｇ／ｃｍ^２、銅は８．９ｇ／ｃｍ^２と大きいため、樹脂同等の強度を確保する肉厚まで薄肉化したとしても、樹脂よりも重量が大きくなってしまう。

一方、便座上部部材としての強度を別の方法で確保することを前提に、材質を変更せずに薄肉化する手法がある。強度確保案としては、下部部材に複数個の格子状リブやボスを上部部材の内面に当接するように設けて、下面から上部部材を支持するものがある（例えば、特許文献１参照)。
特開平９−７０３７６号公報

特許文献１では上部部材を薄肉化することを想定していないため、上部部材自体に強度があり、使用者の荷重を上部部材とリブあるいはボスにて分散して受けることができる。したがって、従来と同じ便座高さを維持したまま、下部部材から上部部材内面に向けてリブやボスの高さを長くすることが可能である。ところが、熱効率の向上を目的に極力まで薄肉化する場合には、荷重をリブあるいはボスにて全て受けなければならない。そのため、リブ高さを維持する場合にはリブの肉厚を厚くし、リブ肉厚を維持する場合にはリブ高さを低くする必要がある。

しかしながら、リブ肉厚を厚くする場合は、下部部材の下面にヒケが発生してしまい、外観の低下につながる。さらに、下部部材の下面は便器リム面に対向して設置されるため、該部にヒケにより発生する凹部が存在すれば、汚れが付着しやすくなるのは明らかである。一方、リブ高さを低くする場合には、便座の厚みが小さくなるため、床面から便座上面までの高さが低くなってしまう。トイレルームの周辺部材、特に介護用品等は一般的な便座高さを想定して設計されているため、このような部材の使用に当たっては高さに起因する不具合の発生が予想される。

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、既存便座の主要ディメンジョン及び強度・外観性能を維持しながら、省エネルギー性能の高い暖房便座装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、腰掛便器上面に設けられ、ヒンジ係合部を介して回動自在に枢着した便座を有する暖房便座装置において、前記便座は、座面を構成する上部部材と、前記腰掛便器に相対する下部部材と、前記上部部材と下部部材との間に設けられ、上部部材下面に所定のクリアランスを有して相対する複数の凸部を有する中間部材と、前記上部部材と中間部材の間に設けたヒーターとで構成したことを特徴とする。

このように構成すれば、着座時の荷重を複数の凸部に分散して支持する構造となり、便座表面の強度が上部部材に依存しない。したがって、上部部材の肉厚は任意に設計できるため、例えば上部部材の裏面に貼付したヒーターの便座表面への熱伝導効率を向上させることを目的に、上部部材の肉厚を薄くすることが可能である。また、こうすることにより、表面温度の昇温速度が短縮できるため、人体検知手段により使用者の入室を検知した後にヒーターへ通電して暖房する、即暖効果に優れた便座を実現することが可能となる。即暖効果に優れた便座は使用直前まで通電しないため、非常に効果的な省エネルギー達成手段である。なお、着座後は逆に体温により便座表面が温められるため、通電を止める、あるいは最低限の通電量とすれば消費電力削減に対して好適である。

なお、市販されているトイレルームの周辺部材、特に介護用品等は一般的な便器と便座の組合せによる床面から便座表面までの高さを想定して設計されているため、便座の高さは既存便座と同等であることが望ましい。ところが、本構成では、中間部材に凸形状を設けているので、便座高さを維持したまま、凸形状の長さを短くすることができる。そのため、過剰な荷重が印加された場合でも凸形状が座屈することは無い。また、凸形状を形成すると、成形時の冷却速度の違いに起因するヒケの発生が不可避であるが、該形状を設けている中間部材は外観部品ではないため、外観性能の低下にはつながらない。また、凸部は中間部材に設けているので、凸部長さを短くしてもアッセンブル時の便座高さは既存便座と同等にすることが可能である。したがって、既存便座と既存便器の組合せによる床面から便座表面までの高さを元に設計されたトイレ用部材を利用可能である。

さらに、凸形状は便器上部部材に対して所定のクリアランスを有しているため、便器上部部材を薄肉化すれば、荷重印加時にクリアランス分だけ変形することにより、着座時の衝撃を和らげる効果も発生する。特に、車椅子使用者の車椅子から便座への移乗においては相当量の衝撃が発生するため、このような緩衝効果は非常に好適である。

請求項２記載の発明は、中間部材の凸部は、前記中間部材の表面に形成されたリブであることを特徴とする。こうすることにより、剛性の高い便座を提供することが可能となる。ここで、リブを格子状に形成すれば、荷重をｘ−ｙ方向に分散して支持するため剛性向上にさらに好適である。なお、複数のリブを連続させて一連のものとしてもよい。

請求項３記載の発明は、中間部材の凸部は、前記中間部材の表面に形成されたボスであることを特徴とする。ボス形状は中間部材上に任意にレイアウトすることが容易であるため、剛性の高い便座を提供することができると共に、自由なヒーターパターンの設計が可能となる。

請求項４記載の発明は、中間部材の凸部は、中間部材に設けた溝形状の平面部分であることを特徴とする。このようにすれば、ヒーターを溝の中にレイアウトすることができ、中間部材と一体にすることが可能となる。また、上部部材をより広い面積で指示するため、便座の剛性をさらに向上させることができる。

請求項５記載の発明は、便座上部部材の上面に、表皮材を設けたことを特徴とする。表皮材としては、ウレタン製合成皮革、オレフィン系合成皮革、本革、ウレタン製発泡シート、オレフィン系発泡シート、発泡ゴムシート、不織布シート等種々の材質が使用できるが、皮膚と接触した場合の熱移動量が少ないものを選択することにより、表面温度が適温でない場合でも、ヒヤリ感の無い便座を提供することができる。熱移動量の測定結果を図１０に示す。熱移動量が０．１以下の場合は、５℃環境下で暖房無しの場合でもヒヤリ感を感じることがないため、このような材質を選択すれば最低限の暖房で充分な温感を得ることが可能となり、省エネルギー性能が向上する。

以上説明した本発明を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。図１は一般的な便座装置の斜視図、図２は発明に係る実施例を表す便座装置の断面図、図３は発明にかかる上部部材と中間部材の組立方法の説明図、図４は発明に係る別の実施例を表す便座装置の断面図、図５は通電時間と便座表面温度の関係、図６は発明にかかる便座装置のリブ形状説明上面図、図７は発明にかかる便座装置のボス形状説明上面図、図８は発明に係る別の実施例を表す便座装置の断面図、図９は発明に係るさらに別の実施例を表す便座装置の断面図、図１０は熱移動量の測定結果である。なお、本発明品は外観上は従来の便座装置と同じであるため、従来の便座装置及び本発明に係る便座装置のいずれも図１で代表される。

図１に示す本発明の実施例を説明すると、便座装置Ａは、温水洗浄暖房便座であって、本体ケース３内部には、図示しない熱交換器や洗浄ノズル、電磁弁、温風装置、脱臭装置、制御装置等が内蔵されており、使用者は洗浄ノズルから吐水される温水を臀部に当てることにより、用便による汚れを洗い流すことが可能である。更に内部に温風乾燥装置を備えておれば、洗浄後の湿り気を除去し乾燥させることができ、脱臭装置を備えていれば、排便時及び排便後の臭いを除去することができる。

この便座装置Ａは、図示しない腰掛便器の上面に便座１及び本体ケース３の下面が接するように載置される。腰掛便器の上面には、本体ケース３と係合する図示しないベースプレート固定用穴が２箇所穿設されており、図示しないゴムブッシュ及びボルトによりベースプレートは固定される。ベースプレートと本体ケース３との取付固定は、互いの爪部を嵌合させるワンタッチ取付形式を用いており、本体ケース３側方に配設されている解除ボタンを押下することにより嵌合部のロックを解除して、取り外すことができる。

次に、便座１の構成について図２を用いて説明する。図２は便座１の断面図であり、上面が使用者の皮膚と接触する座面である。便座１は上面から、上部部材４、便座ヒーター５、中間部材６、下部部材７、便座クッション８の５部材で構成されている。図３に示すように、上部部材４の端面には薄肉部４ａとそれにつながる厚肉部４ｂが設けてあり、中間部材６の端面にある引っ掛け部６ａに厚肉部４ｂを引っ掛けるようにして上部部材４を中間部材６に固定する。その後、上部部材４と中間部材６の組品の下面を下部部材７で押さえつけ、下部部材７から中間部材６に捩じ込まれるタッピンねじ９で固定することにより便座装置Ａのアッセンブルが完了する。すなわち、中間部材６は、その下端を下部部材７で支えることになる。タッピンねじ９のねじ頭は便座クッション８にて隠蔽されるので、外観性が損なわれることはない。ここで、上部部材４の薄肉部４−ａは肉厚０．２ｍｍ程度に設計されており、いわゆるＰＰヒンジとして機能し、繰り返しの曲げ伸ばしが可能である。つまり、上部部材４と中間部材６が分離可能となる。さらに、上部部材４と中間部材６の組品と下部部材７はねじ結合であるため、この２部品も分離可能である。したがって、表面が傷付いた場合は上部部材４のみ、便座ヒーター５に不具合が発生した場合は便座ヒーター５のみといった、パーツ毎の交換が可能となり、メンテナンス性が向上する。さらに、廃棄の際には、パーツ毎に分解できることにより、リサイクル性も向上する。もちろん、図４に示すような、従来と同じバイブレーション溶着での結合も可能である。

引き続いて、各構成部材について説明する。上部部材４は、図２に示すように肉厚を既存便座よりも約２ｍｍ薄肉化し約１ｍｍとした。こうすることにより、裏面に貼付した便座ヒーター５の熱がより迅速に表面まで伝わるようになった。環境温度１５℃条件下で便座ヒーター５に通電した際の、通電時間と便座表面温度の関係を図５に示す。３０℃に達するまでの時間が、既存便座の７．３ｍｉｎに対して３．７ｍｉｎと約１／２になっていることがわかる。したがって、例えば、時間帯毎の使用頻度を学習して、深夜等の使用頻度の低い時間帯は自動的に最低温度まで便座温度を下げる制御等を行っている場合、そのモードから復帰する時刻を遅らせることが可能になる。つまり、節電性能が向上する。また、上部部材４を肉厚０．５ｍｍ程度の樹脂シートとし、立ち上がり時に消費電力を一時的にアップさせることにより、人体検知手段にて人体を検知した後、便座ヒーター５に通電し、着座するまでに目的温度まで表面温度を上昇させる、いわゆる即暖効果に優れた便座も実現できる。立ち上がり時の消費電力がアップしたとしても、その時間は１ｍｉｎ程度であり、着座後は体温で便座が暖房されるため通電をカットしても良いため、１日のトータル消費電力は大幅に削減可能である。

中間部材６は、薄肉形状とした上部部材４に代わって使用者の荷重を受けるため、上部部材４下方に１ｍｍのクリアランスを設けて相対する複数のリブ１０を上面に設けている。リブ１０の形状を説明する上面図を図６に示すが、上部部材４には便座ヒーター５が貼付されるため、ほぼヒーターパターンに沿った形状となっている。中間部材６の基本肉厚は３ｍｍであり、リブ１０の肉厚は１．５ｍｍである。過剰な荷重が印加された場合にもリブが座屈しないように、リブ高さを５ｍｍに抑えてある。さらに、極力中間部材全体に荷重を分散させる目的で、リブ１０の間隔は便座ヒーター５の径の約３倍である１０ｍｍ程度とすると共に、高さ２ｍｍの別のリブ１０’を前記リブ１０に対して直角方向に配設した。このようなリブ１０を形成した場合、樹脂の冷却速度の相違によるヒケが避けられず、外観の低下につながるが、本発明では、リブ１０を設けているの中間部材６は外観に現れないため問題とならない。この中間部材６には、さらに下部部材７とねじ結合するためのねじ用ボス１１もあり、やはりヒケの発生が懸念されるが、同様の理由により問題とならない。なお、上部部材４とリブ１０上面の間には所定寸法のクリアランスがあり、上部部材４が薄肉形状であるため、着座時にはクリアランス分だけ便座表面が変形して上部部材４が中間部材６に当接することになる。つまり、着座時の衝撃を和らげるアブソーバーとして機能する。この機能は、例えば、車椅子使用者の車椅子から便座への移乗時などに有効である。２次的効果ではあるが、便座を便器に固定するベースプレートの着座時の衝撃による破損も低減することができる。なお、この変形量は材料の弾性変形内であり、かつ繰り返しの屈曲に強いポリプロピレンを使用しているため、疲労破壊に至る懸念は無い。

図７に、凸部をボス形状とした変形例を示す。上部部材４に印加される荷重を受ける手段としては、ボス形状としても良い。もちろん、上部部材４に貼付される便座ヒーター５を着座時にボス１２が圧迫しないように、ヒーターパターン部を避けて配設しなければならないことは言うまでも無い。充分なマージンをもって荷重を受けるために、アスペクト比は２以内とすることが望ましい。リブ形状よりもレイアウトの自由度が高いため、ヒーターパターンが複雑化する場合はボス形状の方が設計が容易である。

次に本発明の別の実施例を説明する。図８のように、便座ヒーター５を上部部材４下面ではなく中間部材６に設けることも可能である。この例では、中間部材６の表面にヒーターパターンと同じ形状の溝１３を設け、便座ヒーター５のヒーター線を直接溝１３内に配設している。この場合、上部部材４下面に直接便座ヒーター５を貼付する方法よりも熱伝導において条件が悪くなるため、熱伝導率の高い銅やアルミニウムのシートを貼付すると共に、上部部材４及び中間部材６の反り、ヒーター線の外径のばらつきも考慮した上で、必ずヒーター線が上部部材４と接するように設計しなければならない。この実施例においては、各溝１３間の平面部分が、本発明の複数の凸部に該当する。

本発明を利用した即暖効果に優れた便座にて大幅な省エネルギーが可能となるが、上述した各実施例において、上部部材４上面に表皮材１４を設けることで、さらに省エネルギー性を向上させることができる。つまり、着座した際に冷感を感じ難い材質の表皮材１４を用いれば快適と感じる温度が下がるため、目的温度を下げることができ、結果として消費電力を一層低減できるのである。これについて、さらに別の実施例として、図９にその断面図を示す。

ここで、表皮材１４を選定するに当たって最も重要なファクターは、前述の冷温感性能ではなく防汚性能である点に留意しなければならない。座ってヒヤッとしない材質であっても、尿や汚物などの汚れが付着して除去できなくなるものであっては、耐久消費財である便座たりえないのである。そのため、本実施例においては、ウレタン製の透湿防水防汚性合成皮革シートを用いている。該シートは車のシート用表皮材として一般に使用されているもので、水は浸透しないため汚水が内部に入りにくく、水蒸気は透過するため素肌で接触しても蒸れることが無い。つまり、尿や汚物、汗等が付着する可能性のある便座の表皮材１４として好適である。

さらに、表皮材１４として接触した際の冷温感の指標となる、皮膚から便座への熱移動量の測定結果を図１０に示す。評価サンプルは全てウレタン製の合成皮革シートで、シボの有無、あるいは起毛の有無等、表面形態を変化させてある。なお、比較のため現行のＰＰ便座についても測定を行った。これより、全てのサンプルとも、既存のＰＰ便座よりもはるかに小さな０．１程度であり、これは１０℃環境下において素肌で接触した場合でも冷感を感じないレベルである。したがって、１０℃を下回らない季節にはそもそも便座ヒーター５に通電する必要が無く、下回った場合でも環境温度から１０℃まで暖房することにより、冷感を感じない最低限の暖房便座が実現できる。

なお、本実施例では、上部部材４と表皮材１３を一体成形にて製造している。上部部材４は前述同様の方法にて中間部材６と取り外し可能に結合されているため、表皮材１３の汚れや破れ、変色等の不具合が発生した場合でも、上部部材４と表皮材１３の一体成形品のみの交換が可能である。また、表皮材１３のバリエーションをオプションとして幅広く品揃えし、好みによって自由に交換できるように構成しても良い。

現在温水洗浄便座で消費される電力において、便座ヒーター５が消費する電力の割合は、瞬間湯沸かし式では８０％、貯湯式では５０％と非常に大きい。このような条件の中で、本発明による便座装置を利用すれば、画期的に消費電力が低減され、結果として温水洗浄便座全体の省エネルギーに寄与するといえる。

一般的な便座装置の斜視図本発明に係る実施例を表す便座装置の断面図本発明に係る便座装置の上部部材と中間部材の組立方法の説明図本発明に係る実施例の変形例を表す便座装置の断面図本発明に係る便座装置の通電時間と便座表面温度の関係本発明に係る便座装置のリブ形状を説明する中間部材の上面図本発明に係る便座装置のボス形状を説明する中間部材の上面図本発明に係る別の実施例を表す便座装置の断面図本発明に係るさらに別の実施例を表す便座装置の断面図本発明に係る便座装置の熱移動量の測定結果

符号の説明

Ａ…便座装置
１…便座
２…便蓋
３…本体ケース
４…上部部材、４ａ…薄肉部、４ｂ…厚肉部
５…便座ヒーター
６…中間部材、６ａ…引っ掛け部
７…下部部材
８…便座クッション
９…ねじ
１０…リブ、１０’…直交する別のリブ
１１…ねじ用ボス
１２…ボス
１３…溝
１４…表皮材

Claims

腰掛便器上面に設けられ、ヒンジ係合部を介して回動自在に枢着した便座を有する暖房便座装置において、前記便座は、座面を構成する上部部材と、前記腰掛便器に相対する下部部材と、前記上部部材と下部部材との間に設けられ、上部部材下面に所定のクリアランスを有して相対する複数の凸部を有する中間部材と、前記上部部材と中間部材の間に設けたヒーターとで構成したことを特徴とする暖房便座装置。
前記中間部材の凸部は、前記中間部材の表面に形成されたリブであることを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
前記中間部材の凸部は、前記中間部材の表面に形成されたボスであることを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
前記中間部材の凸部は、前記中間部材上に形成したヒーター配設用の溝間の平面部分であることを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
前記上部部材の上面に、表皮材を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の暖房便座装置。