JP4970356B2 - 暖房便座装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導を利用した暖房便座装置に関し、均等な加熱状態あるいは所望に調節された加熱状態が得られるようにすることを目的とする。

特許文献１に記載される暖房便座装置は、便座の表面材の表面にアルミ箔より成る発熱体を配置し、表面材の裏面側に誘導コイルを配置し、誘導コイルに通電することで発熱体を誘導加熱することにより、便座表面を短時間で暖めることが記載されている。

特開２００１−８８５９号公報

特許文献１に記載される暖房便座は、便座の表面材が湾曲した形状であるため、その裏面に誘導コイルを配置する際、表面材の湾曲形状に合わせた形態に誘導コイルを製作する必要があり、製作が難しいという欠点がある。そこで、誘導コイルを表面材から離して、底板上に平面的に配置することが考えられる。しかし、この場合、便座表面の形状が特殊なため、コイルをどのように配置すれば便座の表面温度を均一にできるかが不明である。つまり、部位によって熱くなりすぎたり冷たかったりして、使用者に不快感を与えるおそれあるという問題が有った。

本発明は、誘導加熱方式を利用した暖房便座装置において、便座表面温度の均一化または調節を可能とする手段の提供を目的とする。本発明の特徴とするところは、請求項１に記載する如く、便座の着座面側に導電性材料より成る発熱体が配置され、便座の底板上に誘導コイルが配置され、誘導コイルに通電することにより発熱体を誘導加熱するようになされた暖房便座装置において、便座着座面の輪郭に沿って主誘導コイルを配設し、主誘導コイルの内部領域に副誘導コイルを配設すると共に、主誘導コイルと副誘導コイルとを直列に接続したことである。

前記暖房便座において、便座表面における加熱しにくい個所を確実に暖めるため、請求項２に記載する如く、副誘導コイルを、主誘導コイルの内部領域における幅の広い個所に配設することが望ましい。

さらに、便座表面の温度均一化又は最適化を図るため、請求項３に記載する如く、主誘導コイルの内部領域における複数個所に副誘導コイルを配設し、主誘導コイルの内部領域の幅寸法が広くなるほど、副誘導コイルの巻き数を多く設定する構成を採用してもよい。

本発明の請求項１に係る暖房便座装置は、誘導加熱方式を採用した場合に、便座着座面の輪郭に沿って配設した主誘導コイルのみでは、発熱体を均一に加熱することが難しいため、主誘導コイルの内部領域における所要個所に副誘導コイルを配設し磁束を強化する。これにより、所要個所において発熱体の加熱量を高めて、便座表面の暖まりにくい個所を確実に昇温させることができる。また、主誘導コイルと副誘導コイルとを直列に接続したことにより、複数のコイルに対し個別に通電しないから、通電制御が簡単であり、誘導加熱回路の設計も容易になる。また誘導コイルを平坦な底板上に配置するから、コイルの配置作業が容易である。

請求項２に記載するように、副誘導コイルを、主誘導コイルの内部領域における幅の広い個所に配設することにより、便座表面の暖まりにくいと予想される個所に対し、磁束を増強して確実に昇温させることができる。

請求項３に記載するように、主誘導コイルの内部領域における複数個所に副誘導コイルを配設し、主誘導コイルの内部領域の幅寸法が広くなるほど副誘導コイルの巻き数が多くなるように構成した場合は、便座表面の暖めにくい個所ほど磁束が強くなるように設定される。よって、便座の表面温度を均一化又は最適化することができ、熱くなりすぎたり冷たかったりする部位が形成されて使用者に不快感を与えるおそれがなくなる。

［第１の実施形態］
図１に本発明に係る暖房便座装置Ｓの一例を示す。但し図面は、暖房便座装置Ｓの内部構造のうち、主として本発明に関連する部分を概略的に示すものである。暖房便座装置Ｓは、便座１と、便器（図示省略）の上面に設置される便座支持体１０とから構成される。便座支持体１０は、例えば箱状の形態を有し、その内部に、電源Ｗに接続され、電源Ｗから供給された電力を、後述の給電装置３０へ送電する支持体側制御部Ｃ１が設けられる。支持体側制御部Ｃ１には、便座支持体１０の側面に設けたスイッチ基板１４が接続され、該スイッチ基板１４の表面に設けたスイッチボタン（図示せず）を押すことにより、給電装置３０への通電量を制御し、または給電装置３０への通電を停止させる。また、便座支持体２が、人体検出手段・便蓋の自動開閉装置・音楽再生装置・温水洗浄装置・便器自動洗浄装置・脱臭装置などを備える場合は、前記制御部Ｃ１に、人体検出手段の人体検知信号やスイッチボタンの操作に基づいて、上記各装置の動作を制御する機能を持たせることができる。

本例の便座１は、後端部の左右に所定間隔を置いて後方へ突出するように取付腕部２，２が設けられ、該取付腕部２，２の間に、便座支持体１０の前面部に設けた膨出部１１を挟持するように構成してある。そして、便座支持体１０における膨出部１１の左右側面から突出させた支持軸２０，２０で、左右の取付腕部２，２を支持することにより、便座１を揺動可能としている。なお便座１は、支持軸１０から分離可能とする構造が採用されている。また支持軸２０の一方に、便蓋を自動的に開き上げるための駆動モータＭを設ける場合もある。

便座１の内部には、便座側制御部Ｃ２と、誘導コイルＵ及び発熱体Ｄから成る加熱手段Ｈ（図２参照）と、温度センサ（図示せず）とが設けられる。制御部Ｃ２は、誘導コイルＵ及び温度センサが接続され、整流回路・高周波発生回路・制御回路を有し、後述する給電装置３０から相互誘導方式により電力の供給を受け、この電力から高周波電流を生成するための整流器機能及びインバータ機能を備える。また、温度センサの検知温度信号に基づき、誘導コイルＵへの通電量を調整し、あるいは異常昇温を検知したときに送電を停止させる機能を有している。

図２に示す如く、発熱体Ｄは、便座１の着座面Ｔを形成する表面材１ａの裏面側に配置される。他方、誘導コイルＵは、発熱体Ｄの下方側で、基材である底板１ｂ上に配置される。発熱体Ｄは電磁誘導により発熱する導電性材料で形成され、例えばアルミ蒸着、金属スパッタリング、銅メッキ等で形成した金属薄膜で形成される。あるいは、鉄・銅・アルミニウム等の金属や、これらを主体とする合金又は金属化合物などの導電性材料を板状・シート状・箔状の形態としたものでもよい。特にＺｎ−Ａｌ合金は、展延性が良く加工性に優れている。さらには、金属紛や金属片を多量に混合した合成樹脂層で形成することも考えられる。いずれも、表面材１ａの裏面に密接するよう設けられる。誘導コイルＵと発熱体Ｄとの間の空間は、所望により適宜の断熱材で充填してもよい。

便座１と便座支持体１０との間には、相互誘導作用を利用することにより、無配線方式で便座支持体１０から便座１へ電力を送給する給電装置３０が設けられる。給電装置３０は、便座支持体１０の膨出部１１に配置した送電部３１と、便座１の後端部に配置される受電部３２とから構成される。送電部３１は、一次コイルＬ１を外周に巻き付けたコ字状の一次側コアＫ１から成り、支持体側制御部Ｃ１に接続される。受電部３２は、二次コイルＬ２を巻き付けたコ字状の二次側コアＫ２から成り、便座側制御部Ｃ２と接続される。一次側コアＫ１及び二次側コアＫ２の配置は、便座１が伏倒位置（使用者が着座可能である位置）に在るとき、端面どうしが近接対向するように設定される。従って、便座１が伏倒位置に在るときに、支持体側制御部Ｃ１から一次コイルＬ１へ適当な周波数の交流電力を与えると、相互誘導作用により二次コイルＬ２に起電力が発生し、この電力が便座側制御部Ｃ２へ供給される。便座側制御部Ｃ２は、この電力を高周波電流に変換して、誘導コイルＵへ送電する。その結果、電磁誘導作用により発熱体Ｄが加熱され、便座１表面を昇温させる。

なお図示は省略したが、便座１を揺動可能に支持する支持軸２０を、一次コイル及び二次コイルを巻き付けるコアに利用して給電装置３０を構成し、便座位置にかかわらず、常時、電力供給可能とする場合もある。

ところで本発明に係る暖房便座装置Ｓは、便座１の底板上１ｂ上に配設される誘導コイルＵを、便座１の着座面Ｔを平面視したときの輪郭に沿って配設した主誘導コイルＰと、主誘導コイルＰの内部領域Ｒのうち、幅寸法が広くなっている個所Ｒ１〜Ｒ３に配設した副誘導コイルＱ１〜Ｑ３とで構成したところを特色とする。具体的には、本例の便座１にあっては、中央開口部１ｃ周囲に形成される着座面Ｔのうち、後方側の中央領域が最も幅広くなっており（図２（Ｂ）参照）、当該領域から前方へ向かうに従って、幅寸法が小さくなるよう形成されている（図２（Ａ）参照）。主誘導コイルＰは、着座面Ｔの輪郭に沿って配設したから、通電したときに着座面Ｔを全体的に加熱するものの、着座面Ｔの幅が広い個所では、幅の狭い個所に比べて磁界強度が弱くなり、表面材１ａを十分に昇温させることができない。

そこで本発明では、着座面Ｔの幅が広くなっている個所に対応させて、主誘導コイルＰの内部領域Ｒに、副誘導コイルＱ１〜Ｑ３を配設する構成を採用した。すなわち、内部領域Ｒにおける後方中央領域Ｒ１と、当該領域Ｒ１からやや前方へ移動した左右領域Ｒ２，Ｒ３とに、それそれ副誘導コイルＱ１〜Ｑ３を配設する。これにより、図２（Ａ）に示すように、着座面Ｔの幅寸法が狭い個所は主誘導コイルＰだけによる加熱とし、図２（Ｂ）に示すように内部領域Ｒの幅寸法が広くなっている個所では、副誘導コイルＱ１〜Ｑ３の補助によって通電時の磁界を強化する。その結果、主誘導コイルＰだけでは十分に昇温することができなかった領域について、確実に加熱することができ、便座１表面の温度を均一化することが可能となる。

なお副誘導コイルＱ１〜Ｑ３の配置については、図２（Ｂ）に示すように、その全体が主誘導コイルＰの内部領域Ｒに収まるよう配置する態様のほか、図２（Ｃ）に示す如く、その一部又は全部が主誘導コイルＰと上下に重なるように配置する態様も可能である。また、便座１の表面温度を均一化又は最適化するためには、副誘導コイルＱ１〜Ｑ３は、その大半が主誘導コイルＰの内部領域Ｒ内に収まっていればよく、主誘導コイルＰの外側へ一部がはみ出るように設計することも妨げない。

また本発明では、主誘導コイルＰと各副誘導コイルＱ１〜Ｑ３とを直列に接続しているから、副誘導コイルＱ１〜Ｑ３それぞれの巻き数を、主誘導コイルＰの内部領域Ｒにおける幅寸法に応じて増減させることにより、通電時における発熱体Ｄの発熱量が、全域でなるべく均等化されるよう設定することが可能である。例えば図３は、本発明に係る誘導コイルＵの捲き形態を模式的に表したものであるが、主誘導コイルＰの内部領域Ｒの幅が広い領域Ｒ１（幅寸法Ｗ１）では、副誘導コイルＱ１の捲き数Ｎ１を多くし、内部領域Ｒの幅が狭い領域Ｒ２（幅寸法Ｗ２＜Ｗ１）では、副誘導コイルＱ２の捲き数Ｎ２を少なくする（Ｎ１＞Ｎ２）。具体例を示せば、主誘導コイルＰの巻き数Ｎ＝３０、第１の副誘導コイルＱ１の巻き数Ｎ１＝１５、第２の副誘導コイルＱ２の巻き数Ｎ２＝５とすれば、領域Ｒ１については、捲き数Ｎ＋Ｎ１＝４５の誘導コイルで励磁するのに等しく、領域Ｒ２については、捲き数Ｎ＋Ｎ２＝３５の誘導コイルで励磁するのに等しくなる。

要するに、主誘導コイルＰの内部領域Ｒに副誘導コイルを配設するに際しては、内部領域Ｒの幅寸法に応じて副誘導コイルの巻き数を適切に設定することで、各誘導コイルに対する通電量を個別に制御しなくても、直列に接続して同時に通電するだけで、発熱体Ｄを均等に加熱することが可能である。それ故、便座１の表面が均一にむらなく暖められるから、熱すぎたり冷たかったりする部位を生じさせて使用者に不快感を与えるおそれがなくなる。

前述した実施形態は、主誘導コイルＰの内部領域Ｒにおける幅の広い個所だけに副誘導コイルを配設したものであるが、内部領域Ｒ全体にわたり均等に副誘導コイルを配設し、幅寸法に応じて副誘導コイルの巻き数だけを調節することにより、便座１表面を均等加熱することも考えられる。あるいは、所望個所について副誘導コイルの巻き数を多く設定することにより、所望個所（例えば便座の後方中央部）だけを周囲より暖かくする態様も可能である。

本発明に係る暖房便座装置Ｓが採用する加熱方式は、電磁誘導を利用するものであるため、発熱体Ｄの昇温は短時間になされ、通電を始めれば即座に便座１が暖かくなる。従って、例えば便座支持体１０に人体検知センサーを設け、不使用時は通電を停止しておき、使用者を検知したときに誘導コイルＵに通電するよう構成しておけば、節電効果を得ることが可能である。

例示した実施形態では、無配線方式の給電装置を採用したが、便座１と便座支持体１０との間に給電用配線を設けてもよく、給電方式は限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るものであって、暖房便座装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るものであって、図（Ａ）は、図１のａ−ａ線における便座の断面図、図（Ｂ）は、図１のｂ−ｂ線における便座の断面図、図（Ｃ）は、図１のｂ−ｂ線における異なる態様の便座の断面図である。 本発明の一実施形態に係るものであって、誘導コイルの巻き形態を説明する概略平面図である。

符号の説明

Ｓ…暖房便座装置 Ｃ１…支持体側制御部 Ｃ２…便座側制御部 Ｄ…発熱体 Ｐ…主誘導コイル Ｑ１〜Ｑ３…副誘導コイル Ｒ…主誘導コイルの内部領域 Ｕ…誘導コイル Ｈ…加熱手段 Ｗ…電源 １…便座 １ａ…表面材 １ｂ…底板 ２…取付腕部 １０…便座支持体 １１…膨出部 １４…スイッチ基板 ２０…支持軸 ３０…給電装置 Ｋ１…一次側コア Ｋ２…二次側コア Ｌ１…一次コイル Ｌ２…二次コイル

Claims (3)

1. 便座の着座面側に導電性材料より成る発熱体が配置され、便座の底板上に誘導コイルが配置され、誘導コイルに通電することにより発熱体を誘導加熱するようになされた暖房便座装置において、便座着座面の輪郭に沿って主誘導コイルが配設され、主誘導コイルの内部領域に副誘導コイルが配設され、主誘導コイルと副誘導コイルとは直列に接続されていることを特徴とする暖房便座装置。
2. 副誘導コイルは、主誘導コイルの内部領域における幅の広い個所に配設した請求項１に記載の暖房便座装置。
3. 主誘導コイルの内部領域における複数個所に副誘導コイルが配設され、主誘導コイルの内部領域の幅寸法が広くなるほど、副誘導コイルの巻き数を多く設定した請求項２に記載の暖房便座装置。