JP2006034394A5 - - Google Patents

Description

除菌機能付暖房装置とそれを用いた暖房便座およびトイレ装置

本発明は、除菌機能を有する暖房装置と、前記暖房装置を搭載した暖房便座および前記暖房便座を備えたトイレ装置に関するものである。

従来のこの種の暖房便座では、図１０に示すように、便座１をアルミニウムまたはその合金で構成し、前記便座１に埋設された電気ヒータ２で着座面３を高温に加熱して、その温度に所定時間保持することで、便座１の着座面３を除菌するというものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−３６８２８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、除菌を実施するために便座表面を１３０℃程度に高温加熱しており、また、熱伝導率の高いアルミニウムで便座を構成しているため、除菌動作中並びに除菌動作直後に誤って便座に触れたりすると、人体に損傷を与える可能性があるという不安があった。

前記従来の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、除菌動作中に使用者が誤って着座部に触れても安全な暖房装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は発熱体の通電を制御し、人体へ損傷を与えない温度で着座部を加熱除菌する制御部を備えたものである。

本発明の暖房装置は、着座部のカビや菌の増殖が抑制できるとともに、除菌動作中に使用者が誤って着座部に触れたり着座しても安全である上、薬品も使用しないためやはり人体が触れても安全である。

第１の発明は、着座部と、前記着座部の内部に設けて前記着座部を加熱暖房する発熱体と、前記発熱体を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記着座部の外表面側を人体に損傷を与えない温度で前記着座部を加熱して除菌するようにした暖房装置である。

これにより、カビや菌の増殖が抑制され、衛生的な暖房装置とすることができる。また、除菌動作中に使用者が誤って着座部に触れても安全である上、薬品も使用しないためやはり人体が触れても安全である。また、短時間での着座部の昇温が可能となり、省エネとなる。また、加熱動作を中止し着座部の温度を下げる時も短時間で温度を下げることができるため、素早く着座可能な温度とすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、制御部は、着座部の除菌加熱制御にあって、着座部を除菌設定温度より高い温度まで到達させた後、除菌設定温度に保持する構成にしたものである。これにより、カビや菌に対して除菌設定温度より高い温度で少しでも多くの熱衝撃を与えることができるため、より衛生的な暖房装置とすることができる。また、除菌設定温度まで素早い昇温を実現できるため、除菌時間を短縮できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、制御部は発熱体が加熱する着座部の温度を検知する温度検知手段を設け、前記温度検知手段の信号により前記発熱体を制御する構成である。これにより、きめ細かい温度制御が可能であるとともに、異常温度上昇や発熱体の発熱停止なども検知できて、異常発生時に適切に対応できる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の発熱体を輻射型発熱体としたものである。これにより、高い昇温性能を得ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、押釦されることによって除菌が開始される除菌スイッチを設けたものである。これによって、暖房装置を使用する頻度が低い時間帯を狙って除菌を行うことができ、使い勝手を向上できる。

第６の発明は、特に、第５の発明において、制御部は使用者が着座している間では、除菌スイッチが押釦されても除菌は開始されない構成としたものである。これによって、着座中に誤って除菌スイッチが押釦されても除菌モードにならず、着座部が高温になることがないので、安全に使用できる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、除菌中であることを報知する報知手段を備えた構成としたものである。これによって、除菌中であることを認識できるので、気付かずに着座するということがなく、安全に使用できる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、制御部は除菌終了後も所定時間、報知手段により報知を継続する構成としたものである。これによって、除菌終了後も着座表面温度が下がるまで報知を継続することで、着座時の不快感がなく、快適に使用できる。

第９の発明は、特に、第１の発明〜第８の発明いずれか１つの発明において、除菌を行う場所は、少なくとも着座部の上面としたものである。これにより、着座時に人体が接する着座部の除菌が可能となり、衛生的な暖房装置を提供することができる。

第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明において、除菌を行う場所は、着座部の上面以外としたものである。これにより、例えば暖房装置を設けた暖房便座では汚水の飛び散り等によって汚染された便座下面の除菌が可能となり、衛生的な暖房便座を提供することができる。

第１１の発明は、特に、第１〜第１０のいずれか１つの発明の暖房装置を搭載した暖房便座であり、これにより第１〜第１０のいずれか１つの発明の作用が得られ、衛生的な暖房便座を提供できる。

第１２の発明は、特に第１１の発明の暖房便座を便器上に設けてなるトイレ装置であり、第１１の発明の暖房便座の作用が得られ、使用環境の快適なトイレ装置を提供できる。

本発明の目的は、第１の発明から第１２の発明の要部を実施の形態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、本発明は本実施の形態により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。

（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搭載した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は同暖房便座の一部を切り欠いて示した平面図で、図４は同暖房便座の着座部の要部断面図である。

図１から図４において、便器２０の後端部には横長の本体２１が取り付けられており、この本体２１内には用便後の人体の局部に温水を噴射して洗う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にはトイレ室の人体の有無を赤外線により検知する人体検知センサ２４や、使用者の便座２２への着座を検知する着座検知センサ２５が内装されている。また、本体２１には便座２２の除菌を実行するための除菌スイッチ２６や除菌中に便座２２が高温であることを点滅することによって報知する報知手段としてのＬＥＤ２７が設けられている。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便座ケース２８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２９を有する構造となっている。

輪状の便座ケース２８は、便器２０の左右両側に載る左右両側の空洞部２９に、トイレ装置を使用する使用者が腰掛ける便座２２の上面に相当する着座部３０に対向して、アルミ板を鏡面仕上げし、かつ内側と外側の端部の全周を上向きに傾斜させた折り曲げ部３１ａを有する輻射エネルギ反射板３１と、輻射エネルギを効率良く着座部に３０に取り出せるように輻射エネルギ反射板３１の上に位置し、即暖・即冷（通電すると素早く発熱して暖房し、通電停止すると素早く冷える）機能を備えた輻射型発熱体である２本のランプヒータ３２とが便座２２の形状に合わせて設けられている。

従って、便座２２の着座部３０はランプヒータ３２の点灯により放射状に放射する光を受けて即暖される。また、本実施の形態ではランプヒータ３２を２本使用している例を示しているが、ランプヒータ３２の本数を何本使用しても、本発明の目的を達成できるなら何ら問題はない。ランプヒータ３２の近傍には、ランプヒータ３２と電気的に直列接続されたサーモスタット３３および温度ヒューズ３４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３３および温度ヒューズ３４は、２本のランプヒータ３２のそれぞれに対応するように設ければ、安全性は更に向上する。

ランプヒータ３２は、ガラス管３５の内部にタングステンからなるフィラメント３６を貫通しハロゲンガス３７を封入して構成されており、フィラメント３６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３６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３６を熱源とすることができ、極めて急峻な立ち上がりを行わせることができる。このランプヒータ３２は、弾性材であるゴムブッシュ３８を有するランプヒータ固定具３９により輻射エネルギ反射板３１に固定され、輻射エネルギ反射板３１はゴム足４０により便座ケース２８の下部材に固定されている。

図４は、暖房便座の便座ケース２８の上部材の要部断面図である。便座２２を構成する便座ケース２８は透明ポリプロピレン樹脂材料で構成され、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エネルギ吸収層４２を形成し、さらにその上にランプヒータ３２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。

便座ケース２８、輻射エネルギ吸収層４２、および表面化粧層４３は、いずれも樹脂を材料としているので、熱伝導率が低く、便座表面温度が７５℃程度までであれば、ごく短時間であれば人体が接触しても火傷には至らない。また、便座ケース２８の着座部３０は、ケース本体４１を透過してきたランプヒータ３２の輻射エネルギを吸収して伝導することなく即座に加熱する輻射エネルギ吸収層４２により暖房され、そしてランプヒータ３２の通電停止により即座に冷える構成にしてある。

便座２２を構成する便座ケース２８のケース本体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、輻射エネルギ透過率を７０％以上に設定すると同時に、その剛性から便座２２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エネルギ吸収層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を透過した輻射エネルギを完全に吸収し、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。なお、便座ケース２８は透明ポリプロピレン樹脂材料を用いた例を挙げたが、透明ポリエチレン樹脂材料やＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などの透明性のある樹脂であれば、本発明の目的を達成できる。また、表面化粧層４３はランプヒータ３２から放射される全ての可視光を遮るものでなくても、本発明の目的を達成できる。

また、便座２２を構成する便座ケース２８のケース本体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４４が設定されており、輻射エネルギ吸収層４２近傍の温度を検知できるようになっている。このサーミスタ４４は２本のランプヒータ３２が加熱する着座部３０に対応して設けているので、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、また、ランプヒータ３２の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２２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３２の温度制御を行い、かつ便座２２のランプヒータ３２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およびその周辺回路からなる制御部５０が設けられている。そして、制御部５０は人体検知センサ２４や着座検知センサ２５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３２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３０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３２の温度制御が行えるようになっている。

また、制御部５０は除菌スイッチ２６が押釦されると、その信号を取り込んでランプヒータ３２への通電を開始し、便座２２の着座部３０を所定の温度（人体に損傷を与えない温度）まで加熱し、便座２の除菌動作が行われるようにするとともに、着座部３０の加熱除菌制御にあって、着座部３０を除菌設定温度より高い温度まで到達させた後、除菌設定温度に保持するように、後述する図５のタイムチャートで示す制御シーケンスを実行するプログラムを格納してある。さらに、制御部５０は着座検知センサ２５による着座信号が入力されている限り、除菌スイッチ２６からの除菌開始の信号が入力されても除菌制御を行わないプログラムも格納されている。

このように除菌スイッチ２６を設けると、好きな時間に便座の除菌を実行することができる。例えば、温水洗浄装置の使用頻度が低い時間帯に、便座の除菌スイッチ２６を押釦し、便座の除菌を行うことで、除菌中に温水洗浄の暖房便座が使用される可能性は低くなる。また、除菌スイッチ２６を設けなくても、トイレが使用されない時間帯を学習させて、使用頻度が低い時間帯に除菌を行うという方法もある。

さらに便座の除菌中であることが分かるように除菌中は、報知手段としてのＬＥＤ２７を点滅させることにより、便座の除菌中であるか否かが確認できるので、気付かずに着座するということがなく、安心安全に使用できる。報知手段としては、このように視覚へ訴えるようなものや、例えば、ブザーを鳴らしたりして視覚に訴える方法等もある。

また、除菌中だけ報知するのではなく、除菌終了後も便座表面温度が十分に下がるまで報知し続けるようにサーミスタ４４により着座部３０の温度を取り込んだ制御部５０で制御することにより、除菌終了直後の便座表面温度が十分に下がっていない便座に着座することもなくなる。よって、使用者が不快な思いをせずに、快適に使用できる温水洗浄の暖房便座を提供できる。

以上のように構成された温水洗浄用の暖房便座について、以下その動作、作用を説明する。使用者がトイレに入室した場合、人体検知センサ２４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３２に通電を開始する。この初期通電により投入エネルギは瞬時に輻射エネルギに変換され、フィラメント３６からガラス管３５および輻射エネルギ反射板３１を経てケース本体４１の方向に放射される。輻射エネルギはケース本体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エネルギ吸収層４２および表面化粧層４３の昇温に寄与する。従って、制御部５０によりランプヒータ３２は、人体検知センサ２４により使用者がトイレ室に入室したことを検知した後に着座部３０の昇温を開始し、使用者が衣服を下ろし、着座部３０に着座するまでの例えば、数秒間で着座部３０を適温まで瞬時に昇温させることができる。そのため、常時通電させておいて便座２２を保温させておく必要のない非常に省電力型の暖房便座を実現できる。

制御部５１は、通電開始時のサーミスタ４４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４４の信号をもとに便座２２の着座部３０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３０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。

次に、使用者が排便のために着座すると、着座検知センサ２５の信号によりランプヒータ３２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もなく安心安全であり、使用者が快適に使用できる。

特に、暖房便座はヒータを内蔵した便座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）に不具合が生じ、ランプヒータ３２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。本実施の形態ではそれを実現するために、サーモスタット３３を用いている。

上記実施の形態ではランプヒータ３２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、輻射エネルギ吸収層４２、表面化粧層４３はランプヒータ３２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。

次に、便座２２の除菌方法について説明する。便座の除菌を実行する場合は、暖房便座の本体２１の除菌スイッチ２６を押釦することで制御部５０により実行される。すなわち、除菌スイッチ２６の押釦によって先ず着座検知センサ２５によって使用者が着座しているか否かが検出され、非着座時のみ便座の除菌動作に移行し、着座時は便座の除菌動作を実行しない。これにより、着座時に便座２２が高温になることがなく、安全性が向上する。

非着座状態で除菌スイッチ２６が押釦されると、これら信号を取り込んだ制御部５０は図５のタイムチャートに示すように便座２２の着座部３０の表面温度が制御される。すなわち、時間ｔ_１に除菌スイッチ２６が押釦されると、ランプヒータ３２に通電が開始され、平常時の着座部３０の表面温度Ｔ_３から除菌時の設定温度Ｔ_２よりも高い温度Ｔ_１までオーバーシュートさせる。その後、通電量を減少させ除菌設定温度Ｔ_２まで下げて、所定時間（時間ｔ_３〜ｔ_４）の除菌動作を行う。

ここで、温度Ｔ_１までオーバーシュートさせた後、除菌設定温度Ｔ_２で除菌を行うことによって、図６に示すように温度Ｔ_１までオーバーシュートをさせない温度制御で加熱除菌を行う時の除菌トータル時間ｔ_１〜ｔ_５〜ｔ_６よりも、図５に示すように温度Ｔ_１までオーバーシュートをさせる温度制御を行う時の除菌トータル時間ｔ_１〜ｔ_４の方が時間を短縮させることができる。よって、除菌中による温水洗浄の暖房便座を使用できない時間が短縮し、使い勝手の良い温水洗浄の暖房便座を提供することができる。

また、温度Ｔ_１までオーバーシュートさせることで、時間ｔ_２〜ｔ_３間では、除菌設定温度Ｔ_２以上の熱衝撃を与えることができるので、カビや菌に対して効率的な除菌を行うことができる。よって、衛生的な温水洗浄暖房便座を提供することができる。

また、除菌時の設定温度Ｔ_２は５５℃前後が望ましい。これは、除菌終了直後に着座した場合、つまり、便座表面温度が５５℃の時に着座しても、図７に示す、除菌終了直後の便座２２の表面温度５５℃時に着座した時の便座表面温度と人体皮膚温度とを計測したグラフから分かるように、人体の皮膚温度は約３６℃から約４３℃までしか上昇しない。これは、不快な思いはするものの、これによって人体に損傷を与えることはない。

また、温度Ｔ_１は、便座の構成部品の耐熱温度内なら問題ないが、７５℃前後が望ましい。これは、便座表面は樹脂を材料としているので、熱伝導率が低く、便座表面温度が７５℃程度であれば、ごく短時間であれば人体が接触しても火傷には至らないからである。ここで、便座表面温度を５５℃にした時の除菌結果を示しておく。１０^４ＣＦＵ／ｍｌオーダーの大腸菌および黒カビについて、２５℃で培養を行った場合と、２５℃で培養を行いながら１日に１回５５℃で３分間熱を加えた場合とで菌数（コロニー数）の変化を比較すると、１０^４ＣＦＵ／ｍｌオーダーから１０ＣＦＵ／ｍｌ以下レベルにまで菌数を抑制することができた。

また、除菌を行う場所は、暖房便座の上面である着座部３０としている。これにより、着座時に人体が接する着座部の除菌が可能となり、衛生的な暖房便座を提供することができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における暖房装置を搭載した暖房便座の要部断面図で、図９は同暖房便座の輻射エネルギ反射板３１の斜視図である。本実施の形態では、実施の形態１に示した図１〜図４と異なる点は、輻射エネルギ反射板３１に複数個の貫通孔５１を設けた構成としている。また、輻射エネルギ吸収層４２を便座ケース２８上部だけでなく下部にも設けている。

以上のように構成された温水洗浄便座について、以下その動作、作用を説明する。輻射エネルギ反射板３１は、貫通孔５１を設け、かつ輻射エネルギ吸収層４２を便座ケース２８の上部だけでなく下部にも設けているので、通電によるランプヒータ３２からの輻射エネルギの一部は輻射エネルギ反射板３１の貫通孔５１を通過して輻射エネルギ吸収層４２に吸収され、かつ便座ケース２８の下面、つまり便器２０に対向する便座２２下部も加熱することとなる。

従って、除菌スイッチ２６を押釦すると実施の形態１で説明したと同じようにして着座部３０の上面の除菌が行われるだけでなく、便座２２の下面も加熱除菌されることになり、局部洗浄等による汚水の飛び散り等によって汚染された便座２２の下面の除菌が可能となり、衛生的な暖房便座を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる暖房装置は、着座部のカビや菌の増殖が抑制できるとともに、除菌動作中に使用者が誤って着座部に触れたり着座しても安全であり、暖房便座、椅子等に適用できる。

本発明の実施の形態１における暖房装置を搭載した暖房便座の概略構成図 本発明の実施の形態１における暖房便座を備えたトイレ装置の斜視図 本発明の実施の形態１における暖房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における除菌中の便座表面温度を示すタイムチャート 図５に示すタイムチャートと比較するための除菌中の便座表面温度を示すタイムチャート 本発明の実施の形態１における便座表面温度５５℃の便座に着座した時の人体皮膚温度のグラフ 本発明の実施の形態２における暖房装置を搭載した暖房便座の要部断面図 同暖房便座の輻射エネルギ反射板の斜視図 従来の暖房便座の断面図

符号の説明

２２ 便座
３０ 着座部
２６ 除菌スイッチ
２７ ＬＥＤ（報知手段）
３２ ランプヒータ（輻射型発熱体）
４２ 輻射エネルギ吸収層
４４ サーミスタ（温度検知手段）
５０ 制御部

Claims (12)

1. 着座部と、前記着座部の内部に設けて前記着座部を加熱暖房する発熱体と、前記発熱体を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記着座部の外表面側を人体に損傷を与えない温度で前記着座部を加熱して除菌するようにした暖房装置。
2. 制御部は、着座部の除菌加熱制御にあって、着座部を除菌設定温度より高い温度まで到達させた後、除菌設定温度に保持してなる請求項１記載の暖房装置。
3. 制御部は、発熱体が加熱する着座部の温度を検知する温度検知手段を設け、前記温度検知手段の信号により前記輻射型発熱体を制御する請求項１または請求項２記載の暖房装置。
4. 発熱体は輻射型発熱体とした請求項１〜３のいずれかに記載の暖房装置。
5. 押釦されることによって除菌が開始される除菌スイッチを設けた請求項１〜４のいずれかに記載の暖房装置。
6. 制御部は、使用者が着座している間では、除菌スイッチが押釦されても除菌は開始されないように構成してなる請求項５記載の暖房装置。
7. 除菌中であることを報知する報知手段を備えた請求項１〜６のいずれかに記載の暖房装置。
8. 制御部は除菌終了後も所定時間、報知手段により報知を継続する構成にしてなる請求項１〜７のいずれかに記載の暖房装置。
9. 除菌を行う場所は、少なくとも着座部の上面とした請求項１〜８のいずれかに記載の暖房装置。
10. 除菌を行う場所は、着座部の上面以外とした請求項１〜９のいずれかに記載の暖房装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の暖房装置を便座に搭載してなる暖房便座。
12. 請求項１１に記載の暖房便座を便器上に設けてなるトイレ装置。