JP2006198074A - 便座装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 便座の色調選択の自由、接合部の良外観といった意匠性に優れた便座を提供する。
【解決手段】 合成樹脂素材からなる上ケース１及び下ケース３に囲まれた領域にヒーター２を設け、上ケース１と下ケース３との接合部を溶着して一体化させた便座装置において、上ケース１又は下ケース３のいずれか一方の接合部に、光エネルギー吸収性材料で構成した溶着部４を一体化させてなり、他方を光エネルギー透過性材料で構成し、光エネルギー透過性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と下ケース３を溶着した。こうすることで、吸収側の部材全体が黒色である必要でないため、色調選択の自由、接合部の良外観といった意匠性に優れた便座を提供することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、腰掛便器上面に設置す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、上ケースと下ケース、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、上下ケースの内面同士を対向させて治具にセットし、振動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）。振動溶着を行う場合、図５のように、上ケース１あるいは下ケース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下ケース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。
このような摩擦による界面発熱での溶着には超音波溶着がある。しかしながら、これら界面発熱による溶着では、上下ケースを対向させた後振動を与えなければならず、振動による微小な移動を伴うため、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。
このような問題を解決する溶着法として、近年、光エネルギーを利用したレーザーによる溶着の検討が進んでいる（例えば、特許文献２参照）。この方法は、光エネルギーの吸収による材料の内部発熱による溶着のため、振動による部材の移動がなく前記溶着方法のような溶融した樹脂のはみ出しなどはない。したがって、接合部においては良好な外観を得ることができる。
特開平１０−１６５３３１号公報 特開２００１−７１３８４号公報
この光エネルギーによる溶着を行う場合、それらの部材は、光エネルギーを透過させる透過材料からなる部材と光エネルギーを吸収する吸収材料とからなる部材で構成される必要があった。すなわち透過材料側から光エネルギーを照射し、透過材料を透過した光エネルギーが吸収材料でできた部材に吸収され加熱されることで溶着されている。この光エネルギー供給による発熱を得るためには、吸収材料の色調は黒色が最も吸収効率がよい。
しかしながら、近年、トイレ空間においては、トイレの壁紙とのコーディネートから、カラーと模様のバリエーションが要求されており、色調も含めた高い意匠性が要求されている。このため製造側の理由による色調選択の自由を奪うことはできないという問題があった。
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、色調選択の自由、接合部の良外観といった意匠性に優れた便座を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、合成樹脂素材からなる上ケース及び下ケースに囲まれた領域にヒーターを設け、前記上ケースと下ケースとの接合部を溶着して一体化させた便座装置において、前記上ケース又は下ケースのいずれか一方の接合部に、光エネルギー吸収性材料で構成した溶着部を一体化させてなり、他方を光エネルギー透過性材料で構成し、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することにより、前記上ケースと前記下ケースを溶着したことを特徴としている。
こうすることで、受け側部材は、部材全てが黒色である必要がなく、所望の接合部位のみに最も吸収率が高い黒色部を配せばよいので、色調選択の自由度が上がる。
また、請求項２記載の発明では、前記溶着部は、２色成形によって上ケース又は下ケースと一体化させた。
こうすることで、所望の接合部位が成形の１工程で設けることができるため、後で吸収材料でできた部品を付与するなどの必要がない。また、成形時の熱により溶融固着されるため、吸収材料部材がはがれ落ちることもない。
以上から、吸収側の部材全体が黒色である必要でないため、色調選択の自由、接合部の良外観といった意匠性に優れた便座を提供することができ、溶着方法によって制限を受けていた便座形状、色調の設計自由度が飛躍的におおきくなる。
さらに、請求項３の発明では、前記溶着部を、カーボンブラック粒を１〜９０ｗｔ％の割合で混入した合成樹脂部材とした。
このようにすることで、便座装置の強度を保ちつつ、溶着部の黒色化を好適に行なうことができる。
本発明によれば、便座の意匠性を損なわずに、レーザー溶着法を用いて便座の上ケースと下ケースを容易に溶着することができる。
以上説明した本発明を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。図１は発明に係る実施例を表す便座の斜視図、図３は溶着前後の状態を説明する断面図である。
図１において、便座Ａは暖房便座であって、合成樹脂素材からなる上ケース１と、シート状に成形された便座ヒーター２と、合成樹脂素材からなる下ケース３とから構成されている。便座ヒーター２は、上ケース１と下ケース３で囲まれた領域に内蔵されている。
図２に同便座の断面図および要部拡大図を示す。下ケース３は、レーザー光透過のための光エネルギー透過性材料で成形されている。他方、上ケース１も、下ケース３と同じく光エネルギー透過性材料で形成されており、さらに下ケース３との接合部には光エネルギー吸収性材料からなる溶着部４が、２色成形法等によって上ケース１の基材と一体化されている。上ケースが、レーザー光の受け側部材となる。
この溶着部４は、光エネルギーの吸収効率を高めるために、黒色が最も適している。黒色の調整は溶着部４の基材となる樹脂へのカーボンブラック粒の混入割合を変える方法が主に使用されるが、光エネルギーを吸収する材料であればこれに限ったものではない。
黒色の調整に使用するカーボンブラック粒の量は、樹脂１００重量部に対して、１〜９０ｗｔ％が好ましい。１ｗｔ％以下だと光エネルギーが充分に吸収されず、９０ｗｔ％以上だと材料強度が弱くなる。
また、溶着部４の深さ方向のサイズは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。０．１ｍｍ以下だと光エネルギーの吸収が少なく、充分に発熱しないため、樹脂が溶融せず所望の溶着強度が得られないといった問題がある。
次に便座装置の製造工程を説明する。
便座Ａは、上ケース１の内面にヒーター２を貼付した後、上ケース１と下ケース３とを上ケース１に付設された溶着部４を介して接合部同士を組み合わせる。その状態で、図３のように下ケース３の底面側からレーザー光を照射する。下ケース３は光エネルギー透過性素材からなるので、照射した光エネルギーのほぼ全てが下ケース３を透過して（光エネルギーをほぼ反射光７は４％以下）、上ケース１の溶着部４に達する。溶着部４は光エネルギー吸収性素材からなるので光エネルギーは溶着部４を透過せず、溶着部４は次第に加熱していく。そして、溶着部４とそれに対面する下ケースの接合部（溶着リブ１０）が溶融状態となり、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。その後レーザー照射を停止すると、溶融状態にあった接合部は放熱し冷却固化する。この過程を、溶着する便座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。
この上ケース１への溶着部４の付与は、組立による付与など２次加工の工程数削減のためにも２色成形による付与が最も適している。この方法を用いれば、吸収材料による部材４が一体化されるため、はがれなどの心配がなく、また寸法精度的にも精度よく受け側部材へ付与することができる。
このようにレーザー光吸収のために受け側の部材の接合部のみに溶着部４を一体化させれば、上ケース１と下ケース３の接合にレーザー溶着を採用しても、全部材を光エネルギーを吸収しやすい色調にする必要がなく、受け側（本実施例では上ケース）の接合部のみを黒色化しておけばよいので、部材の意匠の自由度が高くなる。また、レーザー溶着を用いれば、振動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、振動溶着では、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振動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、振動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。
なお、いうまでもないが、溶着部４は下ケース３に一体化させるようにしてもよい。また、溶着部４を一体化する受け側の素材は、光透過性素材に限定されない。
以下、本発明を更に具体的に説明するために便座Ａについての実施例を示すが、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） 下ケース３を光エネルギー透過側、上ケース１を光エネルギー受け側とし、上ケース接合部全周に光エネルギー吸収部（溶着部４）を２色成形で付与した。材料はポリプロピレン樹脂とした。光エネルギー吸収部には、カーボンブラックを５０ｗｔ％混入させており、該部の厚みは５ｍｍである。このようにして得られた便座から短冊状に試験サンプルを切り出して、オートグラフを用いて、図４に示すように上下方向の引張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
（実施例２） 実施例１において、光エネルギー吸収部の厚みを１０ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして便座を得た。
（比較例１） 実施例１において、光エネルギー吸収部の厚みを０．０５ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして便座を得た。
（比較例２） 実施例１において、カーボンブラックの添加量を０．５ｗｔ％としたこと以外は実施例１と同様にして便座を得た。
（比較例３） 実施例１において、カーボンブラックの添加量を９５ｗｔ％としたこと以外は実施例１と同様にして便座を得た。
（比較例４） 実施例２において、カーボンブラックの添加量を０．５ｗｔ％としたこと以外は実施例１と同様にして便座を得た。
（比較例５） カーボンブラックの添加量を９５ｗｔ％としたこと以外は実施例２と同様にして便座を得た。
（比較例６） 従来の振動溶着にて便座を得た。材料は上記同様ポリプロピレン樹脂である。
上記実施例１〜２および比較例１〜６で得られた便座を以下の方法で評価した。
（１）引張強度
得られた便座から切り出したサンプルを、図４に示すように、オートグラフを用いて、上方向へ５ｍｍ／ｍｉｎのスピードで引張り、接合部がはがれる強度を確認する。
（２）衝撃強度試験
得られた便座の一部に１５００Ｎの衝撃強度を加え、接合部の割れがないかどうか確認する。割れなければ○、亀裂が入れば×とする。
（３）保護等級２（防滴ii）に対する試験
得られた便座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。
（４）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。漏れがなければ○、涙漏れは△、完全な漏れは×とする。
これらの試験結果を表に示す。
Figure 2006198074
このように、同等以上の強度、防水性能を有していることが確認できた。
本発明に係る実施例を表す便座装置の斜視図である。 同便座の断面図および要部拡大図である。 溶着前後の状態を説明する断面図である。 引張強度測定を行うサンプルの斜視図である。 従来技術の振動溶着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…下ケース
４…溶着部
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


Claims (3)

  1. 合成樹脂素材からなる上ケース及び下ケースに囲まれた領域にヒーターを設け、前記上ケースと下ケースとの接合部を溶着して一体化させた便座装置において、前記上ケース又は下ケースのいずれか一方の接合部に、光エネルギー吸収性材料で構成した溶着部を一体化させてなり、他方を光エネルギー透過性材料で構成し、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することにより、前記上ケースと前記下ケースを溶着したことを特徴とする便座装置。
  2. 前記溶着部は、２色成形によって上ケース又は下ケースと一体化させたことを特徴とする請求項１記載の便座装置。
  3. 前記溶着部を、カーボンブラック粒を１〜９０ｗｔ％の割合で混入させた合成樹脂部材としたことを特徴とする請求項１又は２記載の便座装置。

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