JP4513300B2

JP4513300B2 - 暖房便座

Info

Publication number: JP4513300B2
Application number: JP2003346810A
Authority: JP
Inventors: 克彦宇野; 孝丹羽; 成寿金澤; 白井　　滋; 康裕梅景; 一繁中村; 満之古林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005110837A

Description

本発明は、暖房機能を有する便座に関するものである。

従来のこの種の暖房便座では、図９に示すように内部に空洞部１を持つ樹脂製の便座２の着座部３の裏面にコード状のヒーター４をアルミテープ５などで接着固定したものが一般に用いられている。しかし、この暖房便座は樹脂製の便座２の着座部３を所定の温度まで加熱するのに長時間を要するため、ヒーター４に常時通電するため、無駄な電力の消費が多かった。無駄な電力消費を削減するために、タイマーによって暖房時間を設定したり、一定時間以上使用されない場合はヒーター４への通電を停止したりするものもあるが、暖房時間帯で使用者がいない間合いでも電力が消費されていたのに加え、暖房時間外に使用した場合は暖房便座を使用できないという問題があった。また、コード状のヒーター４は着座部３の裏面全面設置することは困難なため、ヒーター４の直上と、ヒーター４の無い部分では温度差が生じていた。

これを解決するために図１０に示す瞬間暖房式の暖房便座が提案されている。これはステンレス製の着座面６の裏面に絶縁部材７を介して面状発熱体８、断熱材９、反射体１０を加熱押圧して便座本体１１に固着形成したものである。面状発熱体８はステンレスをパターンニングして繰り返し蛇行するように這わせて、均一な加熱を実現し、また、断熱材９、反射体１０を設けることにより、熱の散逸を防止し、着座面６に効果的に伝熱させ、着座面６が素早く温度上昇するので、人が便座を使用するときのみ面状発熱体８に通電することが可能になり、電力消費量を低減することができるというものであった（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１２５９８１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、面状発熱体８はステンレスをパターンニングして繰り返し蛇行するように這わせて構成しているため、三次元的な曲面を有する着座面６に沿わせて形成するのが難しい上、ステンレスのパターンニングも加工上コストがかかるため、暖房便座全体も高価のものにならざるを得なかった。また、ステンレスのパターンニングした面状発熱体８はステンレスの剛性のため、加熱押圧時に、絶縁部材７と一緒に伸縮することはできないので、絶縁部材が損傷して絶縁性能が低下する懸念があった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、加工上も簡単かつ安価で、着座面を均一に加熱するとともに、絶縁性能の優れた暖房便座を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の暖房便座は、少なくとも着座部が金属で形成された便座と、エキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体と、前記発熱体の上下両面に接着されたフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体と、前記上部絶縁体が二層以上で構成され前記下部絶縁体より厚く形成された発熱体ユニットと、前記発熱体ユニットの前記上部絶縁体を前記着座部裏面に密着させるとともに、前記発熱体ユニットと直列に接続され温度過昇を防止するサーモスタットおよび温度ヒューズが前記下部絶縁体に接触して備えられ、金属で形成された前記着座部と樹脂製の前記便座の上下２つの部材が内周縁および外周縁で接合された接合部の外表面を覆うように樹脂層が形成されたものである。

これによって、エキスパンドメタルまたは金網変形の自由度が大きいので着座部の形状に沿った発熱体の形成が簡単かつ安価に行えるとともに、面状に加熱するので、均一な便座暖房が可能となる。

しかも、着座部を熱伝導性の良好な金属で形成するとともに着座部全体にエキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体を形成することにより、瞬時に便座の均一な暖房が可能となる。また、エキスパンドメタルまたは金網は変形の自由度が大きいので、三次元曲面を有した着座部裏面への加熱押圧時は、エキスパンドメタルまたは金網は絶縁体とともに変形するので、絶縁材が損傷して絶縁性能が低下するのを防止し、安全性を向上することができる。さらに、エキスパンドメタル、金網はコスト的にもステンレスのパターンニングに比べると安価であり、暖房便座全体のとしても安価に製造が可能である。

さらに、少なくとも着座部を金属で形成した便座と、エキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体の上下両面にフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体を接着形成した発熱体ユニットを前記着座部裏面に備えた構成とすることにより、発熱体をユニット化して着座部裏面への加熱押圧成型時に型への装着等が簡単に行われ、また、発熱体と絶縁体とのずれもなくなるので、安定した絶縁性能が得られる。

さらにまた、上部絶縁体を下部絶縁体より厚くした構成とすることにより、金属性の着座部と接触する上部絶縁体の絶縁性能を向上させ、安全な暖房便座を得ることができる。

特に、上部絶縁体を二層以上で構成することにより、金属製の着座部と接触する上部絶縁体にたとえば、ピンホールなどの欠陥が存在した時に、二層の絶縁体で完全にピンホールを遮蔽し、絶縁性能が良好で安全な暖房便座を得ることができる。さらに金属の着座部と樹脂製の便座の上下２つの部材が内周縁および外周縁で接合された接合部の外表面を覆うように樹脂層が形成された構成により、接合部の境界が表面に現れなくなり、汚れの付着しにくい快適な暖房便座を得ることができる。

本発明の暖房便座は、便座の着座部の裏面に絶縁体を介してエキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体を備えた構成とすることにより、エキスパンドメタルまたは金網は変形の自由度を利用して、絶縁材に損傷を与えることなく、着座部に沿った成型が可能であり、絶縁性能の低下を防止して安全な暖房便座を得ることができる。

第１の発明は、少なくとも着座部が金属で形成された便座と、エキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体と、発熱体の上下両面に接着されたフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体と、上部絶縁体が二層以上で構成され下部絶縁体より厚く形成された発熱体ユニットと、発熱体ユニットの上部絶縁体を着座部裏面に密着させるとともに、発熱体ユニットと直列に接続され温度過昇を防止するサーモスタットおよび温度ヒューズが下部絶縁体に接触して備えられ、金属で形成された着座部と樹脂製の便座の上下２つの部材が内周縁および外周縁で接合された接合部の外表面を覆うように樹脂層が形成された構成とすることにより、エキスパンドメタルまたは金網の変形の自由度が大きいので着座部の形状に沿った発熱体の形成が簡単かつ安価に行えるとともに、面状に加熱するので、均一な便座暖房が可能となる。

しかも、着座部が熱伝導性の良好な金属なので、瞬時に便座の均一な暖房が可能となる。また、エキスパンドメタルまたは金網は変形の自由度が大きいので、三次元曲面を有した着座部裏面への加熱押圧時は、エキスパンドメタルまたは金網は絶縁体とともに変形するので、絶縁材が損傷して絶縁性能が低下するのを防止し、安全性を向上することができる。さらに、エキスパンドメタル、金網はコスト的にもステンレスのパターニングに比べると安価であり、暖房便座全体のとしても安価に製造が可能となる。

特に、上部絶縁体を二層以上で構成することにより、金属製の着座部と接触する上部絶縁体にたとえば、ピンホールなどの欠陥が存在した時に、二層の絶縁体で完全にピンホールを遮蔽し、絶縁性能が良好で安全な暖房便座を得ることができる。さらに金属で形成された着座部と樹脂製の便座の上下２つの部材が内周縁および外周縁で接合された接合部の表面を覆うように樹脂層が形成された構成により、接合部の境界が表面に現れなくなり、汚れの付着しにくい快適な暖房便座を得ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のエキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体の一部に貫通孔を設けた構成により、貫通孔の部分で上部絶縁体と下部絶縁体を接着固定するので、エキスパンドメタルまたは金網を固定し安定した発熱体ユニットを得ることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明のエキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体に設けられた電極間の抵抗が一定となるように貫通孔を設けた構成とすることにより、着座部の均一な加熱が可能となる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明の発熱体ユニットを複数に分割し、この分割発熱体ユニットを着座部裏面に配置した構成とすることにより、エキスパンドメタル、金網の材料の無駄を無くすとともに、発熱体ユニットを小さな単位で形成することにより、ばらつきの少ない、安定した暖房便座を得ることができる。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明の着座部外表面に熱伝導率の小さな樹脂層を形成することにより、熱伝導率大きい金属の着座部からの熱伝導を防止して短時間で着座部が冷却されるのを防止することができる。

以下、本発明の参考例および実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（参考例）
図１は本発明の参考例における暖房便座の概略構成図であり、図２は斜視図であり、図３は発熱体の概略構成図である。図１および図２において、便器２０に本体２１が取り付けられており、この本体２１に便座２２および便ふた２３が回動自在に設けられている。また、本体２１の袖部にはトイレ空間の人体の有無を検知する赤外線センサ２４が内装されている。便座２２は、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って形成し、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２５を有する構造となっている。

上記空洞部２５の内部には便座２２の着座部２６裏面に、エキスパンドメタル２７よりなる発熱体２８が絶縁性の接着シート２９により接合されている。本実施例では発熱体２８をエキスパンドメタル２７で構成しているが、金属ワイヤーを編織して構成した金網でも良い。この発熱体２８に接触もしくは近接して発熱体２８と直列に接続されたサーモス
タット３０および温度ヒューズ３１が設けられており、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。

着座部２６の内面に設けられた凹部にはサーミスタ３４がはめ込まれ着座部２６の温度を直接検知できるようになっている。本体２１には室温検知手段として室温サーミスタ３５が設けられ、サーミスタ３４、室温サーミスタ３５からの信号はそれぞれ制御部３６に伝達され、これらの信号に基づいて採暖面である着座部２６の温度が所定の温度になるよう、発熱体２８への通電が制御されるようになっている。赤外線センサ２４は使用者がトイレに入室した場合それを検知し、便ふた２３の開閉を行う。また、便座２２の底面にはマイクロスイッチ３２で構成された着座検知手段３３を有しており、便座２２への加重で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。たとえば、温水洗浄機能を有した暖房便座では、人の着座を検知した時にのみ、洗浄機能が動作する。

発熱体２８は図３に示すように、エキスパンドメタル２７の両端に電極３７を接合し、リード線３８を溶着した構成としており、発熱体自体が面状となっている。電極３７はステンレス、銅、ニッケルなどの薄板を、圧着、スポット溶接等の方法でエキスパンドメタル２７に固定されている。

上記構成により、室温が所定温度以下の場合は発熱体２８に通電され、着座部２６の加熱が行われるが、発熱体２８は面状となっているのに加え、エキスパンドメタル２７の線材部分すべてに均等に電流が流れるので、極めて均一な加熱が可能である。また、エキスパンドメタル２７は変形に対する自由度が大きいので、三次元的な曲面形状をした着座部２６にも容易に接着可能である。

（実施の形態１）
図４は本発明の第１の実施の形態の暖房便座の概略構成図であり、図５は着座部の要部断面図である。基本的な構成は図１と類似であるので異なる点のみ説明する。

３９は金属着座部で、ステンレス、アルミニウム等で形成されている。金属着座部３９の裏面には発熱体ユニット４０が設定されている。発熱体ユニット４０はエキスパンドメタル２７よりなる発熱体２８の上下両面にフィルム状の絶縁体である上部絶縁体４１と下部絶縁体４２を接着している。絶縁体としては、可撓性に優れた、ＰＰやＰＥＴなどの熱可塑性樹脂が使用できる。また、耐熱性が要求される場合は、ポリイミドが好適である。発熱体ユニット４０は上部絶縁体４１を下部絶縁体４２より厚く構成しており、金属着座部との絶縁性を良好に保っている。絶縁体は薄いほうか、金属着座部３９裏面に発熱体ユニット４０を加熱押圧して成形する際、取り扱いが容易である。しかし、絶縁体が薄いと加熱押圧時に、絶縁体の伸縮により、絶縁体に亀裂が生じて絶縁性能が劣化する懸念がある。上部絶縁体４１は金属着座部３９と直接接しているため高い絶縁性能が必要である。一方、下部絶縁体４２は直接人体には触れないので、できるだけ薄くして発熱体ユニットの成形性を確保し、上部絶縁体４１で、絶縁性を確保している。

さらに、好ましくは図５に示すように上部絶縁体４１を第１絶縁体４１ａ、第２絶縁体４１ｂの２層構成にすることにより、絶縁性能はさらに良好になる。

上記構成により使用者がトイレに入室した場合、赤外線センサ２４がそれを検知し、その信号が制御部３６に送られ、制御部３６は発熱体２８に通電を開始する。制御部３６には便座２２の発熱体２８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４３が設けられている。制御部３６は、通電開始時のサーミスタ３４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・記憶されている通電制限時間の最適値を選択し、タイマー部４３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３４の信号をもとに便座２２の着座部２６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３４は実際に使用者が触れる着座部２６の温度を検知しているので、精度良く適温まで昇温・維持するので快適であり、さらにサーミスタ３４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、付勢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る。

便座２２は熱伝導が良好な金属着座部３９を有しているので加熱とともに採暖面をほぼ瞬時に加温することができるので、ヒーターを常時通電しておくことなく非常に省エネになるとともに、発熱体２８は面形状であるため、均一な加熱が可能である。また、絶縁体は上部絶縁体４１を下部絶縁体４２よりも厚くし、さらに上部絶縁体４１は少なくとも第一絶縁体４１ａ、第２絶縁体４１ｂの２層構成としているので金属着座部３９の絶縁性能は十分確保される。例えば、第一絶縁体４１ａ、第２絶縁体４１ｂのいずれかに万一ピンホールのような欠陥が存在したとしても、もう一方の絶縁体により完全に遮蔽されるので、漏電の心配は無い。

次に、使用者が排便のために着座すると、着座検知手段３３の信号により発熱体２８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低減する。これにより、サーミスタ３４などが故障しても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。加えて、便座への着座直前だけ便座加温を行うので、非常に省エネになるものである。

なお、ここでは着座検知手段３３をマイクロスイッチ３２で構成したもので説明したが、回動自在に設けた便座２２のヒンジ部等に設けても良く、その場所や構成は種々のものが考えられる。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態の暖房便座の発熱体ユニットの概略構成図、図７は金属着座部裏面の平面図である。

図６において発熱体２８はエキスパンドメタル２７の両端に電極３７を接合し、リード線３８を溶着した構成としており、発熱体自体が面状となっている。電極３７はステンレス、銅、ニッケルなどの薄板を、圧着、スポット溶接等の方法でエキスパンドメタル２７に固定されている。エキスパンドメタル２７には一部に貫通孔４３が設けられ、上下両面に上部絶縁体４１、下部絶縁体４２が発熱体２８全体を覆うように貼付されている。通常、絶縁体は接着剤を有したシートを用いるが、貫通孔４４が無い場合は、エキスパンドメタル２７の網目が細かいと接着剤が入り込まず、上部絶縁体４１、下部絶縁体４２の接着ができず、周縁部にみが接着されるため、絶縁体とエキスパンドメタル２７に剥離が生じ、絶縁体が損傷する懸念があった。貫通孔４４を設けることにより、貫通孔４４の部分で上部絶縁体４１、下部絶縁体４２の接着が行われるので、エキスパンドメタルを２７を固定することができ、安全な発熱体ユニット４０を得ることができる。また、貫通孔は電極間の抵抗が一定となるように設けられている。着座部２６の幅が変わる場合、例えば幅が狭くなる場合は抵抗が小さくなるので、電流が多く流れ、結果としてその部分の温度が上昇し、均一な温度が得られない場合がある。この場合、貫通孔４４の密度を他の部分より多くして、抵抗値を一定にすることにより温度を一定に保つことができる。

また、図７に示すように発熱体ユニット４０を便座２２の形状に一体的に形成するのではなく、いくつかの複数のブロックに分割した、分割発熱体ユニット４５で構成すること
もできる（図７では貫通孔４４は記載せず）。発熱体ユニット４０一体で構成する場合は、便座２２の中央の開口部の領域のエキスパンドメタル２７や上部絶縁体４１、下部絶縁体４２は廃棄するしかなく、材料的にもコスト的にもまた、環境的にも問題がある。必要な形状に分割発熱体ユニット４５で構成すれば、材料的な無駄はなくなり、また、分割発熱体ユニット４５を同一形状で形成すれば加工上のメリットも大きい。また、着座部２６裏面に加熱押圧して成型する場合も変形量が少なくてすむため加工コストも低く押さえられ、安定した暖房便座を形成することができる。

（実施の形態３）
図８は本発明の第３の実施の形態の暖房便座の概略図である。基本的な構成は図４と類似であるので異なる点のみ説明する。

図８において金属着座部３９の外表面に樹脂層４６を形成した構成としている。金属着座部３９は同じ温度でも、熱伝達が速いため、使用者が着座した場合に急激な熱移動が起こり、樹脂製の着座部２６に比べると熱く感じる。また金属着座部３９の温度も下がりやすい。樹脂層２６は金属に比べ熱伝導率が小さいため、急激な熱移動が起こらず、温感も樹脂製の着座部と大差なく、また、冷却も起こりにくい。樹脂層の４６の厚みは０．１から０．５ｍｍ程度であれば、便座加熱時の昇温速度にも大きな影響はなく、速やかな暖房が可能である。さらに、金属着座部３９と樹脂製の便座２２の接合部を覆うように樹脂層４６を形成すれば、接合部の境界が表面に現れなくなり、汚れの付着しにくい快適な暖房便座を得ることができる。

本発明の暖房便座は、着座部の裏面に絶縁体を介してエキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体を備えた構成とすることにより、エキスパンドメタルまたは金網は変形の自由度を利用して、絶縁材に損傷を与えることなく、着座部に沿った成型が可能であり、絶縁性能の低下を防止して安全な暖房便座を得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。

本発明の参考例における暖房便座の概略構成図同暖房便座の斜視図同暖房便座の発熱体の概略構成図本発明の実施の形態１における暖房便座の概略構成図同暖房便座の着座部の要部断面図本発明の実施の形態２における暖房便座の発熱体ユニットの概略構成図同暖房便座の着座部裏面の平面図本発明の実施の形態３における暖房便座の概略構成図従来の暖房便座の概略構成図従来の別の暖房便座の断面図

２２便座
２６着座部
２７エキスパンドメタル
２８発熱体
３７電極
３９金属着座部
４０発熱体ユニット
４１上部絶縁体
４２下部絶縁体
４４貫通孔
４５分割発熱体ユニット
４６樹脂層

Claims

少なくとも着座部が金属で形成された便座と、
エキスパンドメタルまたは金網よりなる発熱体と、
前記発熱体の上下両面に接着されたフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体と、
前記上部絶縁体が二層以上で構成され前記下部絶縁体より厚く形成された発熱体ユニットと、
前記発熱体ユニットの前記上部絶縁体を前記着座部裏面に密着させるとともに、
前記発熱体ユニットと直列に接続され温度過昇を防止するサーモスタットおよび温度ヒューズが前記下部絶縁体に接触して備えられ、
金属で形成された前記着座部と樹脂製の前記便座の上下２つの部材が内周縁および外周縁で接合された接合部の外表面を覆うように樹脂層が形成された暖房便座。
前記エキスパンドメタルまたは前記金網よりなる前記発熱体の一部に貫通孔が設けられた請求項１に記載の暖房便座。
前記エキスパンドメタルまたは前記金網よりなる前記発熱体に設けられた電極間の抵抗が一定となるように前記貫通孔が設けられた請求項２に記載の暖房便座。
前記発熱体ユニットは複数に分割され、この分割発熱体ユニットが前記着座部裏面に配置された請求項１〜３のいずれか１項に記載の暖房便座。
前記着座部外表面に樹脂層が形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の暖房便座。