JP5159578B2 - 便座装置 - Google Patents

Description

本発明は、便座を温める機能を備えた便座装置に関する。

一般に、便座を温める機能を備えた便座装置は、便座裏面にコードヒータを配設し便座を常時温めるもの、または便座裏面にハロゲンヒータなど大出力のヒータを配設して便座使用時のみに瞬時に温めるものなどがある。

上記コードヒータを用いる便座装置は、約５０Ｗ程度のヒータを用い便座を常時所定温度に保つため、常に電力供給を受ける必要があり無駄な電力を消費するという課題を有していた。
また、上記ハロゲンヒータを用いる便座装置は、約１０００Ｗ程度のヒータを用いるため、便座使用時に瞬時に温めることが可能となり便座使用時のみ電力供給を受ければよく消費電力量は低減できるが、瞬時に大電力を使用しなければならないという課題を有していた。

上記の課題を解消する便座装置として、便座にあって使用者の臀部が接触する範囲に設けられた発熱体と、この発熱体を誘導加熱するための誘導加熱コイルとを備えるものがあり、上記発熱体は鉄やステンレスなどの金属より構成されている（例えば、特許文献１）。
特開２０００−２３８８０号公報

特許文献１に開示されたものでは、上記便座を所定温度に昇温させるのに時間がかかり、その分、誘導加熱コイルに供給する電力も多く必要であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、便座に備えられた発熱体の熱容量を小さくし、便座を所定温度に昇温させるのに必要な時間を一層短くでき、一層省電力化を図ることができる便座装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の便座装置は、合成樹脂製の便座本体の着座部に設けられた金属薄膜と、前記便座本体における前記着座部の裏側に設けられ前記金属薄膜を誘導加熱する誘導加熱コイルを備え、前記金属薄膜は、磁性を有する材料により構成された第１の層と、前記第１の層より熱伝導性が高い材料により構成された第２の層とを有していて、前記第２の層が前記便座本体の着座部の表面に無電解メッキにより形成され、前記第１の層が前記第２の層の外面に電解メッキにより形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、上記便座本体の着座部に、誘導加熱される金属薄膜を備えることにより、発熱体は、膜状に薄くなり、その熱容量を小さくすることができる。このため、上記便座を短時間で所定温度に昇温でき、その分、誘導加熱コイルに供給する電力を抑えることが可能となり、省電力化を図ることが可能になる。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る便座装置１を図１ないし図４を用いて説明する。図４は便座装置１の全体斜視図を示している。
図４に示すように、便器２の上面には、便座装置１のケース３が着脱可能に固定されている。ケース３は使用者の肛門と局部とのそれぞれを洗浄するための洗浄水が一時的に貯留される温水タンクとして機能するものであり、ケース３の側部にはコントロールパネル４が配設されている。

コントロールパネル４には、複数のスイッチ４ａ（お尻スイッチ、ビデスイッチ、停止スイッチ、水温スイッチ、噴出圧スイッチ、および便座温スイッチ）が操作可能に設けられており、各スイッチはマイクロコンピュータを主体に構成された制御回路４ｂに接続されている。制御回路４ｂは、各スイッチのそれぞれからの出力信号に基づいてそれぞれの操作内容を検出する。

ケース３には、便座５が水平な軸６を中心に回動可能に装着されている。便座５は、後述する、上部材５ａと下部材５ｂからなる便座本体７、誘導加熱コイル８および金属薄膜９とを備える。便座５は、便器２の上面に接触する水平な使用位置と便器２の上面から上方に離間する傾斜状の非使用位置の間で軸６を中心に回動操作されるものであり、図４は便座５の使用位置を示している。
ケース３には、蓋１０が便座５と共通の軸６を中心に回動可能に装着されている。この蓋１０は便座５から離間する開放状態と便座５に接触する閉鎖状態の間で軸６を中心に便座５に対して回動操作されるものであり、図４は蓋１０の開放状態を示している。

ケース３は、ホース１１を介して分岐栓１２に接続されている。分岐栓１２は１個の入力ポートと２個の出力ポートを有するものであり、ホース１１は分岐栓１２の一方の出力ポートに接続され、他方の出力ポートはホース１３を介してロータンク（図示せず）に接続されている。分岐栓１２の入力ポートは水道管に接続されている。洗浄水が、便器２内の汚物を洗浄するため、一時的に上記ロータンクに貯留される。
ケース３には、外ノズル１４が前後方向へ直線的に移動可能に装着されており、外ノズル１４には中空状のビデ用ノズル１５が固定されている。
ケース３には、人感センサ１６ａ、１６ｂが装着されている。

一方の人感センサ１６ａは、便座５の上方に検出領域を有する赤外線センサからなるものであり、使用者が便座５に臀部を載せることに基づいて使用者の存在を検出して人感信号を出力する。
もう一方の人感センサ１６ｂは、便座装置１の前方約０．５ｍ〜１ｍ位に検出領域を有する赤外線センサからなるものであり、使用者が便座装置１に接近することに基づいて使用者の存在を検出して人感信号を出力する。

人感センサ１６ａ、１６ｂは制御回路４ｂに接続されており、制御回路４ｂは、人感センサ１６ａからの人感信号の有無に基づいて使用者が便座５に臀部を載せたか否かを判断し、人感センサ１６ｂからの人感信号の有無に基づいて使用者が便座装置１を使用しようとしているか否かを判断する。

便座５は、上述のごとく、使用者が使用位置に倒して臀部を載せるものであり、図１に示すように、便座５を構成する便座本体７は、上部材５ａと下部材５ｂとからなり、合成樹脂を材料に中空状に形成されている。上記合成樹脂は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）またはＰＰ（ポリプロピレン）である。
便座５の中空内部で上部材５ａの裏面には、便座５の中央開口部５ｃ（図２、図４参照）の外周を巻回するように誘導加熱コイル８が環状に配設されている。誘導加熱コイル８はリッツワイヤなど損失の小さい銅線で構成される。ケース３の内部には図示しないインバータが配設されており、このインバータは、制御回路４ｂの指令に基づいて誘導加熱コイル８に交流電流を供給する。

便座５の使用者の臀部が載る部分（便座本体７の着座部１７）には、中央開口部５ｃを囲繞するように金属薄膜９が環状に設けられている。図３に示すように、金属薄膜９は、上層の第１の層１８ａと下層の第２の層１８ｂとからなり、第１の層１８ａは磁性を有する材料であるニッケル薄膜、第２の層１８ｂは熱伝導性および導電率の高い銅薄膜により構成されている。第２の層１８ｂの銅薄膜には、接地線１９が接続されている。
金属薄膜９の表面には保護層２０を形成している。保護層２０は、電気抵抗の高い絶縁材料、例えば、アクリル系またはメラミン系などの樹脂材料で構成されている。

次に、便座５の表面に形成される金属薄膜９と保護層２０との形成方法について説明する。
先ず金属薄膜９において、第２の層１８ｂの銅薄膜は、合成樹脂製の上部材５ａの表面に無電解銅メッキにより形成され、その後、その第２の層１８ｂの表面に、第１の層１８ａのニッケル薄膜を電解ニッケルメッキにより形成する。以上のような方法で、膜厚が数μｍ〜数１０μｍの金属薄膜９が形成される。

次いで保護層２０については、水系塗料の中に被処理物（金属薄膜９を施した便座本体７）を浸漬し、上記被処理物を陰極（−）とし対極（＋）を上記水系塗料として、この間に直流電流を流すことにより、電気的な力によって上記水系塗料の微粒子が上記被処理物に引きよせられ上記被処理物の表面に上記塗料の膜を電着形成し、その後、焼付け処理を行って上記膜を硬化させ保護層２０を形成する。この形成方法では、保護層２０の膜厚は数１０μｍ程度となる。

なお、保護層２０については、紫外線硬化型塗料を被処理物（金属薄膜９を施した便座本体７）に塗布し、この紫外線硬化型塗料に紫外線を照射して硬化させ金属薄膜９の表面に定着させる方法もある。この形成方法では、保護層２０の膜厚は数μｍ程度である。この方法で形成される保護層２０は、透明膜なので下塗りでデザイン用カラー塗装（アクリル系ラッカーなど）も必要になる場合がある。

次に本実施形態に係る便座装置１の動作および作用について詳述する。
人感センサ１６ｂは、使用者を検出すると人感信号を制御回路４ｂへ出力する。制御回路４ｂは、この人感信号に基づいて上記インバータにより誘導加熱コイル８に交流電流を例えば、５秒間供給し、後述するようにして便座５を約３４℃〜４０℃位まで昇温させる。この５秒間とは、人感センサ１６ｂが使用者を検出してからこの使用者が便座５に座るまでの時間を想定している。

誘導加熱コイル８に交流電流を流すと、誘導加熱コイル８の周りに、向きおよび強度の変化する磁力線が発生する。金属薄膜９の第１の層１８ａのニッケル薄膜はこの変化する磁力線の影響を受け、渦電流が磁性を有する上記ニッケル薄膜に流れる。上記ニッケル薄膜には電気抵抗があるため、上記ニッケル薄膜に電流が流れると[電力]=[電流]^２×[抵抗成分]のジュール熱が発生して上記ニッケル薄膜が加熱される（誘導加熱）。

このように本実施形態に係る便座装置１は、便座５の着座部１７に金属薄膜９を配設し、金属薄膜９を誘導加熱する誘導加熱コイル８を備えている。このため、発熱体としての金属薄膜９は膜厚が薄いため、金属薄膜９の熱容量を低くでき、便座５を加熱するのに必要なエネルギーを抑えることができ省電力化を図ることが可能となる。

さらに、便座５を素早く所定温度に昇温できるため、使用者が便座５に着座する前に金属薄膜９の誘導加熱を終えることができる。このため、使用者に磁力線による健康被害を与える可能性も無い。
さらに、便座本体７は合成樹脂でできている。合成樹脂は熱伝導性が低いため、便座５使用時の温度を保つことができ、例えば、誘導加熱を停止しても使用者に不快感を与えること無く、省電力を図ることが可能となる。

さらに、金属薄膜９は、メッキにより形成されているため、数μｍ〜数１０μｍの薄膜を容易に形成することができ、熱容量をより低く抑えることができ、便座５を加熱するのに必要なエネルギーをさらに抑えることができ省電力化を図ることが可能となる。
さらに、無電解銅メッキの製法を用いることにより通電によらず銅薄膜を析出でき、合成樹脂でできた便座本体７の表面に容易に銅薄膜を形成することが可能となる。
さらに、電解ニッケルメッキの製法を用いることにより、上記銅薄膜を電解メッキ電極の陰極（−）として利用でき、この銅の表面にニッケル薄膜を容易に析出形成することが可能となる。

さらに、金属薄膜９の第１の層１８ａのニッケルは、強磁性体であるため効率良く誘導加熱され、容易に金属薄膜９を所定温度まで昇温でき省電力化を図ることができる。
さらに、金属薄膜９において、第１の層１８ａのニッケル薄膜から発熱した熱が第２の層１８ｂの銅薄膜に伝達される。第２の層１８ｂの銅薄膜は、第１の層１８ａのニッケル薄膜より熱伝導率が高く、温度が均等になるように熱を伝達することができる。このため、上記ニッケル薄膜の発熱した熱が、金属薄膜９全体に素早く伝達され、便座５の着座部１７を均等に温めることができる。

さらに、第２の層１８ｂの銅薄膜には、接地線１９が接続されており、銅はニッケルよりも導電率が高いため、誘導加熱コイル８の被覆破損等の電気的故障が便座５内部で起きても、漏電した電流を接地線１９に流し易く使用者の安全を確保することができる。
さらに、金属薄膜９の表面に電気抵抗の高い絶縁材料の保護層２０を形成しているため、便座５の内部で漏電等の電気的故障が起きても使用者に伝わることはなく安全を確保することがで、さらに金属薄膜９を保護し便座５の外観を良くすることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態につき、主に図５、６を参照して説明する。図５は本実施形態に係る便座５の平面図を示し、図６は図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図を示している。なお、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態に係る構成は、便座５の内部に配設される誘導加熱コイル２１の構成を除いて第１の実施形態と同様である。

図５に示すように、本実施形態に係る誘導加熱コイル２１は、同一の巻方向の小径誘導加熱コイル２２を直列に複数個（本実施形態では１５個）接続することにより構成される。誘導加熱コイル２１は、第１の実施形態と同様に、リッツワイヤなど損失の小さい銅線で構成される。
便座５の中空内部で上部材５ａの裏面に、便座５の中央開口部５ｃの外周に小径誘導加熱コイル２２を等間隔に配置することによって誘導加熱コイル２１が配設される。ケース３の内部には図示しないインバータが配設されており、このインバータは、制御回路４ｂの指令に基づいて誘導加熱コイル２１に交流電流を供給する。

便座５表面の使用者の臀部が当たる部分（便座本体７の着座部１７）には、図３に示すように、金属薄膜９が配設され、第１の実施形態と同様に、金属薄膜９は誘導加熱コイル２１により誘導加熱される。これにより、便座５は、第１の実施形態と同様に、所定温度まで昇温される。

このように本実施形態に係る便座装置も、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、小径誘導加熱コイル２２は、内側開口部２３を含むその表面全体を金属薄膜９で覆われているため、小径誘導加熱コイル２２の発生する磁力線は効率よく金属薄膜９を貫通することとなり、より効率的に誘導加熱を金属薄膜９に生じさせることができる。このため、容易に便座５を所定温度まで昇温でき、より一層省力化を図ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。

上述した実施形態では、金属薄膜９の第１の層１８ａにニッケル薄膜を用いたが、これに限ることなく、酸化クロムなどの磁性を有する金属であればよい。
また、金属薄膜９の第２の層１８ｂに銅薄膜を用いたが、これに限ることなく、金などの熱伝導性および導電率のよい金属であればよい。
また、保護層２０は、アクリル系またはメラミン系などの樹脂材料を用いたが、これに限ることなく、エポキシ樹脂などの絶縁性の高い合成樹脂でもよい。

また、人感センサ１６ａ、１６ｂは、赤外線センサを用いたが、これに限ることなく、超音波反射型センサでもよい。
また、人感センサ１６ａは、赤外線センサを用いたが、これに限ることなく、使用者が便座に座ることによりオンになる機械的スイッチを用いてもよい。
また、上記便座装置が設置されている部屋の広さによって、人感センサ１６ｂの検知領域および誘導加熱コイル８、２１に交流電流を供給する時間を適宜調節することが可能である。

第１の実施形態に係る便座の図２におけるＡ−Ａ線拡大断面図 便座の平面図 図１における便座表面の拡大断面図 便座装置の全体斜視図 第２の実施形態の図２相当図 図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図

符号の説明

図面中、１は便座装置、２は便器、５は便座、７は便座本体、８、２１は誘導加熱コイル、９は金属薄膜、１７は着座部、１８ａは第１の層、１８ｂは第２の層、２０は保護層を示す。

Claims (5)

1. 合成樹脂製の便座本体の着座部に設けられた金属薄膜と、前記便座本体における前記着座部の裏側に設けられ前記金属薄膜を誘導加熱する誘導加熱コイルを備え、
   前記金属薄膜は、磁性を有する材料により構成された第１の層と、前記第１の層より熱伝導性が高い材料により構成された第２の層とを有していて、
   前記第２の層が前記便座本体の着座部の表面に無電解メッキにより形成され、前記第１の層が前記第２の層の外面に電解メッキにより形成されていることを特徴とする便座装置。
2. 前記第２の層は前記第１の層よりも導電率が高いことを特徴とする請求項１記載の便座装置。
3. 前記第１の層はニッケルにより構成され、前記第２の層は銅により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の便座装置。
4. 前記金属薄膜の表面に保護層を形成していることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の便座装置。
5. 前記保護層は、電気抵抗の高い絶縁材料により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の便座装置。

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