JP4513301B2

JP4513301B2 - 暖房便座

Info

Publication number: JP4513301B2
Application number: JP2003346811A
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: JP2005110838A

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１１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には常時通電しており、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するか、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１２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が早く温度上昇するので、図１１に示す従来の暖房便座に比べ、格段に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は三次元的な曲面を有する着座面６に沿わせて形成するため、押圧時に、絶縁部材７が損傷して絶縁性能が低下する懸念があった。また、便座本体１１、反射体１０、断熱材９、面状発熱体８、絶縁部材７、着座面６を隙間無く重ねて固着した構成としているため、反射体１０では輻射熱は反射できるものの、熱伝導により面状発熱体８からの熱が便座本体１１に散逸するため、着座面６を加熱する効率が低下するという課題があった。

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、絶縁性能に優れ、着座面を均一に加熱するとともに、使用者が便座の着座面に着座するまでの短時間に着座面を加熱することのできる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、合成樹脂製の便座ベースと金属製の着座部との２つの部材が接合され内部に空洞部が形成された便座と、金属箔をパターンニングして形成した発熱体と、発熱体の上下両面に接着したフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体と、上部絶縁体を二層以上で構成し下部絶縁体より厚く形成し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を下部絶縁体に接触して備えられ、合成樹脂製の前記便座ベースと金属製の前記着座部との境界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、着座部の形状に沿って押圧成型する場合でも、金属の着座部に接する上部絶縁体が損傷することが無く、また、面状に加熱するので、着座面が均一に加熱されるとともに、発熱体から発生した熱はほとんど金属の着座部の加熱に使われるので、着座部
を効率よく加熱する。

本発明の暖房便座は、着座部の形状に沿って押圧成型する場合でも、金属の着座部に接する上部絶縁体が損傷することが無いので、発熱体と着座面間の絶縁性を保つとともに、面状の発熱体により着座面が均一に加熱されるので快適な使用感が得られる。発熱体から発生した熱はほとんど金属の着座部の加熱に使われるので、着座部を効率よく加熱し、使用者が便座の着座部に着座するまでの短時間に着座部を加熱することができ、無駄な電力消費を削減することができる。

第１の発明は、合成樹脂製の便座ベースと金属製の着座部との２つの部材が接合され内部に空洞部が形成された便座と、金属箔をパターンニングして形成した発熱体と、発熱体の上下両面に接着したフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体と、上部絶縁体を二層以上で構成し下部絶縁体より厚く形成し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を下部絶縁体に接触して備えられ、合成樹脂製の前記便座ベースと金属製の前記着座部との境界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、着座部の形状に沿って押圧成型する場合に、金属の着座部に接する上部絶縁体が損傷することが無いので、発熱体と着座面間の絶縁性を保つとともに、面状の発熱体により着座面が均一に加熱されるので快適な使用感が得られる。また、発熱体から発生した熱はほとんど金属の着座部の加熱に使われるので、着座部を効率よく加熱し、使用者が便座の着座面に着座するまでの短時間に着座面を加熱することができ、無駄な電力消費を削減することができる。しかも、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、かつ、薄い下部絶縁体にサーモスタットおよび温度ヒューズを接触して備えた構成により、発熱体ユニットの温度過昇防止を迅速確実にでき安全な暖房便座を得ることができる。

第２の発明は、特に第１の発明の上部絶縁体および下部絶縁体の合計厚さを発熱体の厚さよりも厚くした構成とすることにより、発熱体のパターン間距離が短い場合でも、金属箔をパターンニングして形成した発熱体のパターン間で上部絶縁体と下部絶縁体を確実に接着するので、発熱体を確実に固定し、着座部からの剥離等を解消し、均一な着座面の加熱が可能となる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の複数の発熱体ユニットを着座部裏面に配置した構成とし、発熱体を配置する領域を複数のブロックに分割して、ブロック毎に発熱体を配置することとする。これにより、ブロック毎の領域に合わせ、小さな単位で形成した発熱体ユニットとして、発熱体材料の無駄を無くし、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４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明の金属で形成された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急激な熱伝達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。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明の便座内部に形成される空洞部に発泡樹脂からなる充填層を形成した構成とすることにより、断熱性能が高く保って、熱の散逸を防ぐとともに、発熱体ユニットを着座部に固定して、着座面の均一な加熱が可能となる。

以下、本発明の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。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態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は発熱体ユニット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、合成樹脂製の便座ベース２５とステンレス、アルミニウム等で形成された金属製の着座部２６からなり、２つの部材をそれぞれの内周縁および外周縁で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２７を有する構造となっている。

上記空洞部２７には便座２２の着座部２６裏面に発熱体ユニット２８が設定されている。この発熱体ユニット２８に接触もしくは近接して発熱体ユニット２８と直列に接続されたサーモスタット２９および温度ヒューズ３０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の内面にはサーミスタ３１が設定され、着座部２６の温度を検知する。本体２１には室温検知手段として室温サーミスタ３２が設けられ、サーミスタ３１、室温サーミスタ３２からの信号はそれぞれ制御部３３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、発熱体ユニット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、着座部２６の加熱を開始するとともに便蓋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３４で構成された着座検知手段３５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。

発熱体ユニット２８は図３に示すように、０．１ｍｍの板厚のステンレスをパターンニングして形成した発熱体３６の両端に電極３７を形成し、リード線３８を溶着した構成としており、さらに、発熱体３６の上下両面にフィルム状の絶縁体である上部絶縁体３９と下部絶縁体４０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。

また、発熱体ユニット２８は上部絶縁体３９を下部絶縁体４０より厚くし、さらに、図４に示すように上部絶縁体３９および下部絶縁体４０の合計厚さを発熱体３６の厚さよりも厚くした構成としている。

さらに、好ましくは図５に示すように上部絶縁体３９を第１絶縁体４２、第２絶縁体４３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。２層以上の構成としても良い。

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３３に送られ、制御部３３は発熱体３６に通電を開始する。制御部３３には便座２２の発熱体３６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４１が設けられている。制御部３３は、通電開始時のサーミスタ３１および室温サーミスタ３２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４１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３１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。サーミスタ３１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３１および室温サーミスタ３２の信号をもとに負荷量に合わせて電力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。

次に、使用者が排便のために着座すると、着座検知手段３５の信号により発熱体３６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３１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３５をマイクロスイッチ３４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。

便座２２は熱伝導が良好な金属製の着座部２６を有しており、使用者が便座２２に着座するまでの極短時間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３６は面形状であるため、均一な加熱が可能である。また、便座２２内部は空洞部２７としているため、空気による断熱効果によって発熱体から発生した熱はほとんど金属の着座部の加熱に使われるので、着座部を効率よく加熱し、使用者が便座の着座部に着座するまでの短時間に着座部を加熱することができ、無駄な電力消費を削減することができる。

図６は便座２２の着座部２６の昇温特性を示したものである。曲線（ａ）に示すように室温１５℃では発熱体ユニットへの入力１．０Ｗ／ｃｍ２の場合約６秒で３５℃までの昇温が可能であり、室温５℃でも曲線（ｂ）に示すように、入力１．３Ｗ／ｃｍ２の場合約７秒で３５℃までの昇温が可能である。通常赤外線センサ２４で使用者を検知してから着座部２６に着座するまでの時間やおおよそ７〜８秒であるので、本実施例の構成で便座２２に着座するまでに着座部２６を暖房することができる。着座後は使用者の好みの温度で保温を継続する。

また、発熱体ユニット２８は上部絶縁体３９を下部絶縁体４０より厚く構成しているので、金属着座部との絶縁性を良好に保つことができる。絶縁体は薄いほうが金属着座部３９裏面に発熱体ユニット２８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３９は着座部２６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４０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３９で、絶縁性を確保している。

さらに、上部絶縁体３９および下部絶縁体４０の合計厚さを発熱体３６の厚さよりも厚くした構成とすることにより金属箔をパターンニングして形成した発熱体３６のパターン間で上部絶縁体と下部絶縁体を確実に接着することができる。図７に示すように、上部絶縁体３９および下部絶縁体４０の合計厚さが発熱体３６の厚さよりも薄い場合は、上部絶縁体３９および下部絶縁体４０との接合が不十分となって発熱体３６が上部絶縁体３９、下部絶縁体４０から剥離して着座部２６の均一な加熱ができない場合や、上部、下部絶縁体３９、４０に皺が入って上部絶縁体３９、下部絶縁体４０が損傷し、絶縁性能が低下する場合があった。図７では上部絶縁体３９と下部絶縁体４０との間に隙間が形成されているが、実際の成型時には絶縁体は伸縮するため、部分的には接着する。しかし、確実に圧着するまでには至らない。発熱体３６のパターン間距離ｄが短い場合は特に上記傾向が顕
著であった。さらに、発熱体３６の端部４４で上部絶縁体３９、下部絶縁体４０に段差が生じるため、この段差で上部絶縁体３９、下部絶縁体４０が損傷を受け、絶縁性能が低下する場合があった。

これに対し、図８に示すように上部絶縁体３９および下部絶縁体４０の合計厚さを発熱体３６の厚さよりも厚くした構成した場合は、上部絶縁体３９と下部絶縁体４０の接着を確実にして発熱体３６の剥離を防止して着座部２６に接着するので、着座部２６の均一な加熱が可能となる。また発熱体３６の端部４４で段差が生じても上部絶縁体３９と下部絶縁体４０は厚みを有しているために損傷を受けにくく、絶縁性も良好に保たれる。

さらに、上部絶縁体３９を少なくとも第一絶縁体４２、第２絶縁体４３の２層構成とすることにより、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４２、第２絶縁体４３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。

（実施の形態２）
図９は本発明の第２の実施の形態の暖房便座の着座部裏面の平面図である。

図９に示す構成は発熱体ユニット２８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で構成しそれぞれの分割発熱体ユニットをリード線３８で並列または直列に接合したものである（リード線３８は図示せず）。発熱体ユニット２８を一体で構成する場合は、便座２２の中央開口部の領域部分の発熱体３６の材料や上部絶縁体３９、下部絶縁体４０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１０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１０において便座２２は着座部２６の外表面に樹脂層４６を形成した構成としている。着座部２６は金属であるため、熱伝達率が大きく、樹脂製の着座部と同じ温度であっても、使用者が着座した場合に急激な熱移動が起こり、樹脂製の着座部に比べると熱く感じる。また着座部２６の温度も下がりやすい。樹脂層４６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、着座部２６と樹脂製の便座ベース２５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。また、着座部２６内側の空洞部２７に発泡樹脂よりなる充填層４７を形成しても良い。発泡樹脂は、樹脂内に空気層を有するため、断熱性能が高く、熱を散逸することが無いのに加え、分割発熱体ユニット４５を着座部２６に固定する役目も果たすため、着座面の均一な加熱が可能であるとともに、着座面２６からの分割発熱体ユニット４４の剥離を防止するので便座の加熱特性の信頼性を向上することができる。図１０では充填層は空洞部２７全体に設けたが、着座部２６の形状に沿って一定の厚みを形成するように構成しても良い。また、充填層４７は実施の形態１、実施の形態２でも同様に設けることができる。

本発明は、着座部の形状に沿って便座を成型する場合でも、金属の着座部に接する上部絶縁体が損傷することが無く、また、面状に加熱するので、着座面が均一に加熱されるとともに、発熱体から発生した熱はほとんど金属の着座部の加熱に使われるので、着座部を効率よく加熱する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斜視図同暖房便座の発熱体の概略構成図同暖房便座の着座部の要部拡大断面図同暖房便座の着座部の別の要部拡大断面図同暖房便座の着座部の特性図同暖房便座の効果を説明するための着座部の拡大断面図同暖房便座の効果を説明するための着座部の別の拡大断面図本発明の実施の形態２における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空洞部
２８発熱体ユニット
３６発熱体
３７電極
３９上部絶縁体
４０下部絶縁体
４２第１絶縁体
４３第２絶縁体
４５分割発熱体ユニット
４６樹脂層
４７充填層

Claims

合成樹脂製の便座ベースと金属製の着座部との２つの部材が接合され内部に空洞部が形成された便座と、
金属箔をパターンニングして形成した発熱体と、
前記発熱体の上下両面に接着したフィルム状の上部絶縁体および下部絶縁体と、
前記上部絶縁体を二層以上で構成し前記下部絶縁体より厚く形成し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を前記下部絶縁体に接触して備えられ、
合成樹脂製の前記便座ベースと金属製の前記着座部との境界の外表面を覆うように樹脂層が形成された暖房便座。
前記上部絶縁体および前記下部絶縁体の合計厚さを前記発熱体の厚さよりも厚くした請求項１記載の暖房便座。
複数の前記発熱体ユニットを前記着座部裏面に配置した請求項１または２に記載の暖房便座。
金属で形成された前記着座部外表面に樹脂層を形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の暖房便座。
便座内部に形成される空洞部に発泡樹脂からなる充填層を形成した請求項１〜４のいずれか１項記載の暖房便座。