JP2005334208A - 暖房装置とそれを備えた便座 - Google Patents

Abstract

【課題】保温のための非使用時の待機電力を削減し極めて省エネルギーであるとともに安全かつ快適に使用できる暖房装置およびそれを備えた便座を提供する。
【解決手段】暖房装置を異なる方式によって発熱する複数の発熱体により着座部２４を加熱する構成としたものであり、それを備えた便座として便座２２の着座部２４の横部をランプヒーター２９で加熱し、着座部２４後部２４ｂをコードヒーター４０で加熱して、温度に敏感な大腿部が接触する部分を輻射熱で瞬時に暖房し、その他の部分をコードヒーターで加熱することにより、人体の部位に応じて適切な暖房を行うとともに消費電力の大幅な削減を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体が接触する部位を暖房する暖房装置及びそれを備えた便座に関するものである。

従来のこの種の暖房装置をそなえたものとして、暖房便座がある。暖房便座は内部に空洞部１有する便座の着座部の裏面にコード状ヒーターを敷設したものが一般に用いられている。しかしながらこの種の暖房便座では、人が暖房便座を使用しないときでも常時コード状ヒーターに通電するため、省電力化への要望が強まっている。このような課題を解決する目的で図７、図８に示すような暖房便座が考案されている。これは、内部の空洞部１に便座２の馬蹄形状に沿って設けたランプヒーター３からの輻射熱を着座部４にすばやく伝えて使用者が着座する面である採暖面をすばやく昇温させるという構成であった（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、図７の構成ではランプヒーター３からの輻射熱によって着座部４をすばやく昇温させることができるが、図８のような馬蹄形状とした場合、便座２に与えられる歪や衝撃によってランプヒーター３が破損し、便座の暖房機能が使用できなくなることが考えられる。また、着座部４をすばやく昇温させる場合、必ずしも着座部４全体をすばやく昇温させる必要はない。特に冷たさを感じやすい大腿部に対応する部分をすばやく昇温させればよい。着座部４全体をランプヒーター３で加熱しようとするとランプヒーター３の形状も複雑になり、かえって着座部４の温度分布が悪化することも考えられる。また、ランプヒーター３を馬蹄形状に形成するのは技術的には可能であるが、コスト的にかなり高くなることが考えられる。
特開２０００−２１０２３０号公報

前記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、歪や衝撃に対して破損の心配がなく、着座部を素早く暖め、快適な暖房が得られるとともに、消費電力を大幅に削減できる暖房装置およびそれを備えた暖房便座を得ることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明は、暖房装置を異なる方式によって発熱する複数の発熱体により着座部を加熱する構成としたものである。

この構成によって、着座部の部位に応じて、加熱の仕方を変えたり、時系列に応じて発熱体の使い分けをすることができる。

本発明の暖房装置は、異なる方式によって発熱する複数の発熱体により着座部を加熱する構成としているので、着座部の部位に応じてまた、時系列に応じて適切に暖房できるので、快適な暖房が得られるとともに消費電力の削減を図ることができる。

第１の発明は異なる方式によって発熱する複数の発熱体を備え、前記複数の発熱体により着座部を加熱する構成としたものである。

この構成によって、加熱方式の異なる発熱体の使い分けをして適切に暖房することができるので、快適な暖房が得られるとともに消費電力の削減を図ることができる。

第２の発明は、特に第１発明の暖房装置において着座部の人体との接触面を、複数の発熱体で加熱する構成としたものであり、人体の温度感度が高く、接触面積が多い場所と、そうでない場所は加熱方式を異ならせて設けることにより、より人体に快適な暖房ができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、複数の発熱体は、すくなくとも輻射型発熱体と熱伝導型発熱体とを含む構成としたものであり、輻射型発熱体は着座部を照射して瞬時に暖房し、熱伝導型は着座部に熱を伝達して暖房するという特性があるので、立ち上げ時の暖房と加熱継続時の暖房を着替えるなど目的に応じて適切な便座暖房が可能となるとともに、消費電力の削減を図ることができる。

第４の発明は、複数の発熱体はそれぞれが着座部の別の部位を加熱するようにしたので、部位に応じた暖房が可能となる。

例えば、輻射型発熱体は、比較的温度感度の高い人体の大腿部と接触する着座部位を加熱し、熱伝導型発熱体はそれ以外の部分を加熱する構成とすると、大腿部と接触する部位を輻射発熱体で瞬時に暖房し、それ以外の臀部などの温度感覚が鈍い部位は熱伝導型発熱体で加熱することにより、着座時に着座部に最初に接触し、温度に敏感な大腿部が触れる部分を輻射型で加熱することで瞬時に適切に暖房できる。

また、着座部のそれぞれの部位の形状に適合する発熱体を用いて加熱するようにして、人体を支える着座部特有の形状であっても、それに応じた発熱体を備えた暖房装置とすることができて、着座部の機能を損なうことがない。

また、着座部のそれぞれの部位の使用され方に合わせて、それに発熱体の特性を組み合わせることで、省電力で安全な暖房をすることができる。

第５の発明は、複数の発熱体はそれぞれが異なる時系列で着座部の加熱を行うようにしたものである。例えば、着座する際に先に接触する可能性のある部位と、接触タイミングが遅れる部位とで異なる方式の発熱体で加熱する。これにより、着座の状況にあわせた適切な便座暖房を行うことができる。また、予め暖房しておくべき部位、また使用時のみ瞬間的に暖房する部位などというように、加熱の方法を変えることが可能である。

これによって、適切で無駄のない暖房が可能なので省エネルギー化が図れる。

第６の発明は、請求項１から５に記載の暖房装置を備えた便座において、輻射型発熱体は、便座の着座部の横部、熱伝導型発熱体は便座の着座部の後部または前部を暖房するようにした便座としたものである。発熱体は、馬蹄形状または輪状の便座の着座部の横部、熱伝導型発熱体は便座の着座部の後部または前部を暖房する構成としている。便座着座部の横部は温度に敏感な大腿部と接触する部分であり、輻射加熱で瞬時に暖房する。便座後部は、大腿部に比べて感熱感度がにぶい臀部と接触する部分であり、熱伝導型発熱体で加熱することで適切に便座を暖房することができる。便座は、特に常時使用するものでなく、使用者の好みによって、適切な暖房状況が異なることもあるが、個別に適切な便座暖房を行える。

特に、便座の着座部の横部内側を暖房する構成とすると、人が便座に着座した場合、どうしても便座の内側に荷重がかかり大腿部の筋肉は便座内側へ押出されることになり、便座の着座部の横部内側が人体の接触面積が多くなり、温度を敏感に感じやすい。この部分を輻射型発熱体で適切に瞬時に暖房することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における暖房装置を備えた便座の要部を断面した概略構成図で、図２は同便座を搭載したトイレ装置の斜視図で、図３は同便座の一部を切り欠いて示した平面図で、図４は同便座の便座ケース上部の要部断面図である。

図１から図３において、暖房装置付きの便座は、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赤外線センサー２５が内装されている。便座２２は、図１に示すように合成樹脂製の上・下２つの部材をそれぞれの内周縁および外周縁で溶着接合することによりケース２６を形成し、その内部には水等の浸入を阻止できる密閉された空洞部２７を有する構造となっている。

空洞部２７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２４に対向して、アルミ板を鏡面仕上げした輻射熱反射板２８と、着座部２４の両側において輻射型発熱体である２本のランプヒーター２９ａ、２９ｂとが便座２２の形状にあわせて設けられている。すなわち、図３に示すように、ランプヒーター２９ａ、２９ｂは、便座２２の平面視で輪状である便座２２の着座部２４の横部２４ａに便座２２の形状に沿うように設けられている。この着座部２４の横部２４ａは人が着座した時に、大腿部が接触する部位である。輻射熱反射板２８は、図１に示すように、その内外端部の全周に上方への折り曲げ部２８ａを有しており、その折り曲げ部２８ａによりランプヒーター２９ａ、２９ｂからの熱輻射が偏向されるので、ランプヒーター２９ａ、２９ｂから離れている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、ケース２６上部への輻射分布の均一化を図っている。このランプヒーター２９ａ、２９ｂの近傍には、ランプヒーター２９ａ、２９ｂと電気的に直列接続されたサーモスタット３０ａ、３０ｂおよび温度ヒューズ３１ａ、３１ｂが設けられ、万一の不安全事態に対して温度過昇を防止するよう作用する。サーモスタット３０ａ、３０ｂおよび温度ヒューズ３１ａ、３１ｂは２本のランプヒーター２９ａ、２９ｂのそれぞれに対応するように設けており、安全性は向上する。

ランプヒーター２９ａ、２９ｂは、ガラス管３２の内部にタングステンからなるフィラメント３３を貫通しハロゲンガス３４を封入して構成されており、フィラメント３３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３３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３３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。従って、ランプヒーター２９ａ、２９ｂは、使用者がトイレ室に入室し、衣服を下ろし、お尻を便座２２の着座部２４に着座するまでの数秒間で便座２２の着座部２４を適温まで高速に昇温させることができるので、常時通電させておいて便座を加温しておく必要がなく省電力型発熱体となる。

このランプヒーター２９ａ、２９ｂは、弾性材であるゴムブッシュ３５を有するランプヒーター固定具３６により輻射熱反射板２８に固定され、輻射熱反射板２８はゴム足３７によりケース２６に固定されている。３８は便器２０上に乗っている便座２２の脚ゴム３９内に設けられたマイクロスイッチで構成された着座検知手段で、便座２２の着座部２４に着座した使用者の荷重でマイクロスイッチがオンすることにより使用者の着座を検知するようになっている。４０は着座部２４の後部２４ｂ裏面に設けらた熱伝導型発熱体であるコードヒーターであり、この部分は人が着座した時に、臀部が触れる場所である。図３には示していないが、コードヒーター４０は必要に応じて、着座部２４の前部２４ｃ裏面やこれ以外で通常は人体にあまり触れない部分たとえば着座部２４の外周側面等の裏面にに敷設しても良い。

図４において、便座２２を構成するケース２６は透明ポリプロピレン樹脂材料を用いて射出成形で構成されたケース本体４１の上面にカーボンブラックを多量に含有する輻射熱吸収層４２を形成し、さらにその上にランプヒーター２９ａ、２９ｂから放射される全ての可視光を遮蔽するとともに、表面硬度、耐薬品性能，光沢等を考慮した光遮断層である表面化粧層４３を形成したものである。

便座２２を構成するケース２６の上であるケース本体４１は透明ポリプロピレン樹脂材料を平均厚み２．５ｍｍにて成形することにより、輻射熱透過率を７０％以上に設定すると同時に、その剛性から便座の構造矩体として機能している。また、形成されている輻射熱吸収層４２の厚みは０．１ｍｍ，表面化粧層４３の厚みは０．２ｍｍであり、これら両層はケース本体４１を透過した輻射熱を完全に吸収し、熱容量が非常に小さいので瞬時に昇温すると同時に、放射可視光を完全に遮蔽する。

ケース本体４１には、その内面に開口した凹部に、温度検知手段であるサーミスタ４４ａ、４４ｂが設定されており、輻射熱吸収層４２近傍の温度を検知できるようになっている。すなわち２本のランプヒーター２９ａ、２９ｂが加熱する着座部２４の横部２４ａに対応する部分にサーミスタ４４ａ、コードヒーター４０が加熱する着座部２４の後部２４ｂ（図１内には図示せず）に対応する部分にサーミスタ４４ｂを設け、それぞれの温度を別制御するきめ細かい温度制御が可能であるし、また、異常温度上昇、や断線による発熱停止なども検知できて、適切に対応できる。

また、便座２２はその回動軸４５に電極４６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４７を構成し、便座が起立状態にあるか、着座して使用される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。

本体２１には、室温検知手段としての室温サーミスタ４８の検知信号を取り込んでランプヒーター２９ａ、２９ｂとコードヒーター４０の温度制御を行うとともに、ランプヒーター２９ａ、２９ｂ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４９を有するマイクロコンピュータを主体とする制御部５０が設けられている。そして、制御部５０は赤外線センサー２５や着座検知手段３８と便座位置検知手段４７の信号を取り込んでランプヒーター２９ａ、２９ｂへの通電の開始と停止の制御と、サーミスタ４４、室温サーミスタ４８からの信号を取り込んで採暖面である着座部２４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２９ａ、２９ｂおよびコードヒーター４０の温度制御が行えるようになっている。

また、サーモスタット３０ａ、３０ｂはバイメタル５１を外部に露出し、そのバイメタル５１表面に輻射熱吸収材５２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３０ａ、３０ｂは輻射熱吸収材５２により輻射型発熱体からバイメタル５１に向けて輻射された熱を効率よく吸収し、より速やかにバイメタルの温度を上げるように構成している。

上記実施の形態において、電源を投入すると、着座部２４後部２４ｂのコードヒーター４０に通電され、通常、人が着座しても冷たさを感じない程度の温度（例えば２７〜２８℃）に加熱され、この温度で保持される。通常はこの着座部２４後部２４ｂのみが保温される。使用者がトイレに入室した場合、赤外線センサー２５がそれを検知し、その信号が制御部５０に送られる。このとき、便座位置検知手段４７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５０はランプヒーター２９ａ、２９ｂ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３３からガラス管３２および輻射熱反射板２８を経てケース本体４１の方向に放射される。さらに、輻射エネルギーはケース本体４１の内部で一部吸収あるいは反射されるが、その大半は透過し輻射熱吸収層４２および表面化粧層４３の昇温に寄与する。従って、ランプヒーター２９ａ、２９ｂは使用者がトイレに入室した場合に通電し、便座２２の着座部２４の採暖面をほぼ瞬時に加温することができるので、常時通電しておくことのない非常に省エネ型の輻射型発熱体になる。ランプヒーター２９ａ、２９ｂによって加熱される着座部２４の横部２４ａは例えば室温１５℃の時は４秒程度で冷たさを感じない程度の温度（２７〜２８℃）に昇温することが可能であり、赤外線センサー２５で人がトイレに入室したことを検知して着座部２４に着座するまでの間に着座部を暖房することが可能である。

すなわち、着座部に最初に接触し、温度に敏感な大腿部と接触する部位である着座部２４の横部２４ａをランプヒーター２９ａ、２９ｂ瞬時に暖房し、便座２２を快適に使用することができる。一方、着座部２４後部２４ｂは赤外線センサー２５で人がトイレに入室したことを検知するとコードヒーター４０への通電量が増加され、所定の暖房温度へ昇温される。この場合コードヒーター４０からの熱は着座部２４裏面から表面へ熱伝導で伝えられるので、ランプヒーター２９ａ、２９ｂでの昇温のように急峻な温度上昇は得られないが、着座部２４後部２４ｂは大腿部ほど温度に敏感でない臀部が接触する部位であり、冷たさを感じない程度の温度から徐々に昇温させても便座２２全体の暖房感を損なうことはない。このように、ランプヒーター２９ａ、２９ｂとコードヒーター４０を人体の接触部位に応じて使用することにより、快適な暖房感を得ることができる。

コードヒーター４０は常時通電しているが、コードヒーター４０で暖房する部分は着座部２４の後部２４ｂであり、着座部２４の約１／３程度の面積であるのでコードヒーター４０で着座部全体を暖房する場合に比べて大幅な省電力化を図ることができる。このように、ランプヒーター２９ａ、２９ｂとコードヒーター４０を人体の接触部位に応じて使用することにより、快適な暖房感を得られるとともに大幅な省エネルギーを実現することができる。

便座２２自体は輪状の特殊な形状にあるが、ランプヒーター２９は便座２２形状にあわせて２本に分割しているので、通常使用において便座２２に衝撃や局部的な力がかかってもランプヒーター２９ａ、２９ｂ自身が割れにくく、暖房便座としての耐久性が向上する。なお、分割数を増やして、より、便座形状に合わせた配置としたり、分割した部位ごとに、通電の制御を行うことで、きめ細かな暖房を行うことも可能である。

制御部５０は、通電開始時のサーミスタ４４ａ、４４ｂおよび室温サーミスタ４８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４９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ゼロにし、その後サーミスタ４４ａ、４４ｂの信号をもとに便座２２の着座部２４が適温になるよう通電量を制御する。

これにより、サーミスタ４４は実際に使用者が触れる着座部２４付近の温度を検知し、制御部５０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４４および室温サーミスタ４８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。

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、温度検知手段の応答速度が遅くても安全に便座を加温することができ、また安価な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２９ａ、２９ｂはフィラメント３３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３３の消耗を防止しているため、ガラス管の温度が２００℃以下になるとハロゲンサイクルが不調となる。したがって、ランプヒーター２９ａ、２９ｂで着座部２４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。

一方、便座２２が起立状態であったり、男子使用者が入室後小用のために便座２２を起立状態に持っていったときは、便座位置検知手段４７の信号をもとに制御部５０がランプヒーター２９ａ、２９ｂへの通電を停止する。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、フィラメント３３の張力方向である長さ方向に重力がかかって断線することを防止できる。

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２９ａ、２９ｂへの通電量をゼロまたは便座温度が過昇しないところまで、上述のように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である。一方コードヒーター４０は通電量を増加し、サーミスタ４４による制御温度まで着座部２４の後部２４ｂ温度を上昇させ、この温度で保持する。

特に、暖房便座はヒーターを内蔵した便座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）に不具合が生じ、ランプヒーター２９ａ、２９ｂ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。

本実施例ではそれを実現するために、図５に示すようにサーモスタット３０ａ、３０ｂはバイメタル５１を露出し、そのバイメタル５１表面に輻射熱吸収材５２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５１を露出させてランプヒーター２９ａ、２９ｂからの輻射熱で直接、バイメタル５１が加熱されるのに加えて、バイメタル５１表面に輻射熱吸収材５２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２９からバイメタル５１へ到達する輻射熱の殆どがバイメタル５１に吸収され便座２２の温度の急激な変動にも迅速に追従し、温度過昇の際にはランプヒーター２９の通電回路を遮断することができる。

上記実施例ではランプヒーター２９ａ、２９ｂは左右一対設ける構成で説明したが、これに限ったものではない。また、輻射熱吸収層４２、表面化粧層４３はランプヒーター２９ａ、２９ｂから発せられる光や輻射を完全に遮蔽する構成としているが、意図的に一部もしくはその大部分を透過させるようにしても良い。また、熱伝導型発熱体としてコードヒーター４０で説明したが、これに限るものではなく、金属をパターニングして平面状に形成したものや、ＰＴＣ特性を有するヒーターなども使用可能である。

（実施の形態２）
図６は本発明の第二の実施の形態における温水洗浄機能付き暖房便座の一部切り欠き平面図である。実施の形態１と同様の符号を付したものは、同様の動作作用をするもので、説明は省略して、実施の形態１と異なる構成についてのみ、説明する。

図６において、ランプヒーター２９ａ、２９ｂは便座２２の形状に沿うように設けられている。さらに便座の着座部２４の中心線Ａ−Ａより内側に配設され、便座２２の着座部２４の内周からほぼ等距離ａを保つように湾曲形状としている。便座２２に人が着座したときに、どうしても荷重が内側にかかり、接触面も内側に集中し、接触圧も内側のほうが高くなるため、この部分を主として輻射暖房することで、より快適な暖房となる。ランプヒーター２９ａ、２９ｂの中心軸を便座２２の着座部２４の中心線Ａ−Ａより内側に配設することにより、冷たさを感じやすい便座内側を加熱するので、便座に着座時に冷たさを感じることがなく暖房便座を快適に使用することができる。

以上の実施の形態では暖房装置を備えた便座を例に説明したが、それに限ったものではなく、介護用、身体障害者用、理・美容院、チャイルドシート、などの腰掛けるものや、和室用の着座マットなど、着座部を有するものの暖房装置として利用可能である。

以上のように、本発明の暖房装置およびそれを備えた便座は、異なる方式によって発熱する複数の発熱体を有しており、着座部の部位に応じて、加熱の仕方を変えたり、時系列に応じて発熱体の使い分けをして適切に暖房することができるので、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。

本発明の実施の形態１における暖房装置を備えた便座の概略構成図 本発明の実施の形態１における暖房装置を備えた便座の斜視図 本発明の実施の形態１における暖房装置を備えた便座の一部切り欠き平面図 本発明の実施の形態１における暖房装置を備えた便座のケース上部の要部断面図 本発明の実施の形態１における暖房装置を備えた便座の安全装置を説明する要部断面図 本発明の実施の形態２における暖房装置を備えた便座の切り欠き平面図 従来の暖房便座の断面図 従来の暖房便座の切り欠き平面図

符号の説明

２２ 便座
２４ 着座部
２４ａ 横部
２４ｂ 後部
２４ｃ 前部
２９ａ、２９ｂ ランプヒーター（輻射型発熱体）
４０ コードヒーター（熱伝導型発熱体）

Claims (6)

1. 異なる方式によって発熱する複数の発熱体を備え、前記複数の発熱体により着座部を加熱する暖房装置。
2. 着座部の人体との接触面を、複数の発熱体で加熱する請求項１記載の暖房装置。
3. 複数の発熱体は、すくなくとも輻射型発熱体と熱伝導型発熱体とを含む請求項１または２に記載の暖房装置。
4. 複数の発熱体はそれぞれが着座部の別の部位を加熱する請求項１から３に記載の暖房装置。
5. 複数の発熱体はそれぞれが異なる時系列で着座部の加熱を行う請求項１から４に記載の暖房装置。
6. 請求項１から５に記載の暖房装置を備えた便座において、輻射型発熱体は、便座の着座部の横部、熱伝導型発熱体は便座の着座部の後部または前部を暖房するようにした便座。

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