JP6467626B2

JP6467626B2 - 便座装置

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Publication number: JP6467626B2
Application number: JP2015022833A
Authority: JP
Inventors: 朋子吉永; 宏尚大西; 清関谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: JP2016144553A

Description

本発明は、便座装置の便座の過昇を防止する安全装置に関するものである。

従来、この種の便座装置における便座の基本構成としては、着座面の裏面にアルミ箔に線状発熱体を蛇行形状に配設した発熱体ユニットと、着座面の温度検知素子としてのサーミスタと、便座の過昇を防止する安全装置としてのサーモスタットが配設されている。

発熱体ユニットの具体的な構成としては、着座した使用者の身体が主に接触する暖房領域には通常のピッチで線状ヒータを蛇行させて配設し、暖房領域には温度制御に使用する温度検知素子であるサーミスタが設置されている。

一方、便座の後方の外側部近傍には線状発熱体を暖房領域より高密度に配設した密領域部を形成し、密領域部には安全装置として復帰型のサーモスタットが設置されている。密領域部にサーモスタットを設置することにより、サーモスタットの温度応答速度を早くさせることにより、異常時に着座面の温度が過昇して危険な状態になる前に線状発熱体の通電回路を遮断することにより安全性を確保する構成としている（例えば、特許文献１参照）。

図１５は、特許文献１に記載された従来の便座装置の発熱体ユニットの平面図を示すものである。図１５に示すように、発熱体ユニット１は、便座の着座面と略相似形の２枚のアルミ箔２の間に線状発熱体３が蛇行形状に配設されており、発熱体ユニット１の両側部を中心とする広い範囲は線状発熱体３が通常ピッチで配設された暖房領域４が形成されており、暖房領域４の後方の外側部には線状発熱体３を高密度で配設された密領域部５が形成されている。

また、別の安全装置の例として、便座の異常温度上昇を検知する専用の正特性サーミスタからなる温度過昇センサと温度過昇防止回路とを備え、温度過昇センサの検知信号により温度過昇防止回路が発熱体への通電を停止する構成の暖房便座装置もある（例えば、特許文献２参照）。

特許第４７７５２７５号公報特許第５６１０９２２号公報

しかしながら、前記特許文献１の便座装置は、便座の過昇防止手段の温度検知素子としてサーモスタットを使用するために発熱体ユニットに密領域部を形成することが必須の構成要素となっている。このような構成の場合、通常の使用状態において、密領域部の温度は他の暖房領域より表面温度が高くなり、使用中に使用者の身体が接触した場合には不快を感じることがある。また、密領域部で検知される温度は実際の便座表面の温度とは異なり、線状発熱体の表面温度に近いものであるため、便座の表面温度の過昇を防止するための構成としては充分に満足できるものではなく、安全装置の精度の観点からは未だ改善の余地があった。

また、前記特許文献２の便座装置は、異常温度上昇を１個の正特性サーミスタで検知する構成であり、ヒータに高容量の通電を行い、便座の温度を急激に上昇させる昇温加熱時と、ヒータに低容量の通電を行い、便座の温度を一定の温度に保つ保温時では、応答速度に差が生ずるため、加熱状態により温度精度に差が発生する。特に、昇温加熱時には便座の温度と正特性サーミスタの検知温度との差が大きくなり、便座が異常に高温になることがあり、安全装置の精度の観点からは未だ改善の余地があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、過昇防止手段の温度検知素子として応答特性の異なる複数のサーミスタを備えることにより、昇温時と保温時の何れの場合においても過昇防止手段の温度検知精度の向上を図ることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置は、便器上に設置される本体と、本体に回動自在に枢支された便座と、２枚のアルミシートの間に線状ヒータが蛇行形状に配設され、便座の上部便座ケーシングの裏面に固定された便座ヒータと、便座の温度を検知する応答速度の遅い低応答温度検知素子と、便座の温度を検知する応答速度の速い高応答温度検知素子と、便座ヒータの通電を制御する主制御部と、低応答温度検知素子の検知情報により便座の過昇を防止する低応答過昇防止制御部と、高応答温度検知素子の検知情報により便座の過昇を防止する高応答過昇防止制御部と、を含み、低応答温度検知素子と、高応答温度検知素子と、は便座のアルミシート表面の線状ヒータと重合しない位置に固定された構成とし、便座の過昇を判定する閾値は、低応答過昇防止制御部の閾値より高応答過昇防止制御部の閾値が高く設定されていることを特徴とするものである。

これにより、大きく異なる通電容量で便座ヒータの駆動する通電パターンにおいて、それぞれのパターンで発生する過昇状態を適切に防止することができ、便座装置の安全性と信頼性を向上することができる。

本発明の便座装置は、便座の過昇を防止する過昇防止手段の応答速度と温度検知精度を向上することにより、安全性を向上することができる。

本発明の実施の形態１における便座装置を便器上に設置した状態の外観を示す斜視図本発明の実施の形態１おける便座の外観を示す斜視図本発明の実施の形態１おける便座の分解斜視図本発明の実施の形態１おける便座の上部便座ケーシングに便座ヒータを取り付けた状態を示す下面図本発明の実施の形態１おける便座ヒータの下面図図４に示Ａ部の詳細を示す下面図図６に示すＢＢ断面図固定金具の外観を示す斜視図（ａ）固定金具が正規に取り付けられた状態を示す平面図（ｂ）固定金具が不正規に取り付けられた状態を示す平面図（ａ）固定金具の取り付け過程を示す断面図（ｂ）固定金具の取り付け完成状態を示す断面図本発明の実施の形態１における便座装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１における便座ヒータの通電パターンと便座の各部の温度変化を示すグラフ本発明の実施の形態１における昇温時に発生した過昇状態を示すグラフ本発明の実施の形態１における保温時に発生した過昇状態を示すグラフ従来の便座装置の発熱体ユニットの平面図

第１の発明は、便器上に設置される本体と、前記本体に回動自在に枢支された便座と、２枚のアルミシートの間に線状ヒータが蛇行形状に配設され、前記便座の上部便座ケーシングの裏面に固定された便座ヒータと、前記便座の温度を検知する応答速度の遅い低応答温度検知素子と、前記便座の温度を検知する応答速度の速い高応答温度検知素子と、前記便座ヒータの通電を制御する主制御部と、前記低応答温度検知素子の検知情報により前記便座の過昇を防止する低応答過昇防止制御部と、前記高応答温度検知素子の検知情報により前記便座の過昇を防止する高応答過昇防止制御部と、を含み、前記低応答温度検知素子と、前記高応答温度検知素子と、は前記便座の前記アルミシート表面の前記線状ヒータと重合しない位置に固定された構成とし、前記便座の過昇を判定する閾値は、前記低応答過昇防止制御部の閾値より前記高応答過昇防止制御部の閾値が高く設定されていることを特徴とする便座装置である。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記低応答検知素子と、前記低応答過昇防止制御部と、はそれぞれ複数個備え、複数個の前記低応答過昇防止制御部は異なる閾値が設定されているものである。

これにより、発生した過昇状態に対して過昇防止手段を相互にバックアップすることができるとともに、構成部材の特性のバラツキ等により作動の優先順序が乱れることを防止することができ、過昇防止手段の信頼性と安定性を向上することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記主制御部は、前記低応答温度検知素子の温度検知情報により、前記便座ヒータの通電を制御するものである。

これにより、便座ヒータの通常の通電制御と過昇防止手段の温度検知を１個の温度検知素子で実施することが可能となり、便座の構成のシンプル化と低コスト化を図ることができる。

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）
＜１＞便座装置の構成
図１は本実施の形態における便座装置を便器上に設置した状態の外観の斜視図を示すものである。

図１に示すように、便座装置１００は、本体２００、便蓋３００、便座４００、リモートコントローラ５００により構成され、本体２００、便蓋３００、便座４００は一体で構成され、便器１１０の上面に設置される。

本体２００には、便蓋３００および便座４００が電動の便座便蓋回動機構を介して開閉可能に取り付けられている。図１に示すように便蓋３００を開放した状態においては、便
蓋３００は便座装置１００の最後部に位置するように起立する。また、便蓋３００を閉塞すると便座４００の上面を隠蔽する。便座４００は便座ヒータ４５０を内蔵しており、便座４００の着座面が快適な温度になるように加熱する。

また、便座４００の回動軸を支持する軸受部分には便座４００に着座した人体を検知する着座検知スイッチ（図示せず）が設置されている。この着座検知スイッチは、便座４００に使用者が着座することによる重量変化でスイッチを開閉させることにより、便座４００上に使用者が着座していることを検知するものである。

また図１に示すように、本体２００の側部には突出部２１０が設けてあり、突出部２１０の上面には複数の操作スイッチ２１２を備えた操作部２１１が設けられている。

リモートコントローラ５００には、便座装置の各機能の操作と設定を行う複数の操作スイッチ５０１と、トイレルームに入室した使用者を検知する人体検知センサ５０２が設けられている。リモートコントローラ５００は便座４００に着座した使用者が操作可能なトイレ室の壁面等の場所に取り付けられ、操作信号は無線を介して本体２００に送信される。

なお、本実施の形態においては便座装置の本体２００の設置側を後方、便座４００の設置側を前方とし、後方より前方に向かって右側を右方、左側を左方として各構成要素の配置を説明する。

本体２００の内部には、使用者の局部を洗浄する洗浄手段（図示せず）と、洗浄後の局部を乾燥する乾燥装置（図示せず）と、便器１１０内の臭気を脱臭する脱臭装置（図示せず）と便蓋３００と便座４００を電動で回動する便座便蓋回動機構（図示せず）と、便座装置１００制御する制御部６００等が設置されている。

洗浄手段は洗浄水供給機構とノズル装置で構成されており、水道配管から供給される洗浄水を洗浄水供給機構の熱交換器で加熱した温水をノズル装置に供給し、ノズル装置から使用者の局部に向けて温水を噴出し、使用者の局部を洗浄するものである。

ノズル装置は、お尻を洗浄するお尻洗浄ノズル部と女性の局部を洗浄するビデノズル部を有する洗浄ノズルと、洗浄ノズルを本体２００内に収容した収納位置と本体から突出して洗浄動作を行う洗浄位置との間を進退移動する駆動手段（図示せず）と、熱交換器からの洗浄水を洗浄ノズルに切換えて供給する流調弁（図示せず）等が一体に組み込まれている。

乾燥装置の噴出口は、本体２００の前面下部に配置されており、噴出口の前方には、開閉自在の乾燥シャッターが設置されており、乾燥装置不使用時は閉塞して乾燥装置の内部へ洗浄水等が侵入することを防止し、乾燥装置の駆動時には、乾燥装置から噴出される風圧により開放される構成となっている。乾燥装置の詳細な構成は後述する。

制御部６００は、便座装置１００の各機能の操作を行うリモートコントローラ５００の操作スイッチ５０１と本体２００の操作スイッチ２１２および着座検知スイッチ（図示せず）から送信される信号に基づいて、便座装置１００の各部の動作を制御する。

本発明の便座装置１００はトイレ室に使用者が存在しない場合は、便座ヒータへの通電を停止、もしくは２０℃程度の低温に保温している。トイレ室に使用者が入室すると、人体検知センサ５０２からの信号を受け、便座ヒータに通電を行う。便座ヒータは８００Ｗ程度の非常に高出力のヒータであり、使用者がトイレ室に入室してから便座に着座するま
での６秒から１０秒程度の間に、便座４００の着座面を４０℃程度の適温に温める。便座４００が適温に達した後は、便座ヒータへの通電を５０Ｗ程度の低ワットに下げ、適温を保つ。使用者がトイレルーム内から出ると、便座ヒータへの通電を停止、もしくは２０℃程度の低温保温となる。つまり、トイレルームに使用者がいないときの電力を大幅に削減した便座装置である。

なお、洗浄機構と乾燥装置と脱臭装置と便座便蓋回動機構は便座装置の必須構成要素ではなく、これらの構成要素を具備しない便座装置でもよい。

＜２＞便座の構成
図２は便座４００の組立状態の斜視図を示し、図３は便座４００の分解斜視図を示し、図４は便座の上部便座ケーシングに便座ヒータ等の部材を取り付けた状態を示す下面図である。

図２および図３に示すように、便座４００は、主としてアルミニウムにより形成された略楕円形状の環状の上部便座ケーシング４１０と、合成樹脂により形成された略楕円形状の環状の下部便座ケーシング４２０と、上部便座ケーシング４１０の裏面に粘着した略馬蹄形状の便座ヒータ４５０を主構成部品として構成されている。

以下、着座した使用者から見て前方側を便座４００の前部とし、着座した使用者から見て後方側を便座４００の後部とする。

上部便座ケーシング４１０は、厚さ約１ｍｍのアルミニウム板をプレス加工等により成形し、表面および裏面には絶縁性と耐熱性を有するポリエステル粉体塗装膜が形成されている。ピンホールの生じにくい粉体塗装を採用することで、絶縁性能を向上することができる。

上部便座ケーシング４１０は略楕円形の環状の着座面４１１と、着座面４１１の後部には着座面４１１より上方に立ち上がったバックガード部４１２が連続して形成されている。着座面４１１は内周部より外周部が高い傾斜を有する上方に凸の曲面を成している。

バックガード部４１２と着座面４１１と連続的な凹曲面で繋がっており、上部は傾斜面となっている。バックガード部４１２の上縁４１２ａは水平線に近い大きな曲線となっており、バックガード部４１２の幅は着座面４１１の横幅と略同寸法となっている。バックガード部４１２は着座面４１１に着座した使用者の後方への移動を規制することにより、使用者の身体が本体に接触することにより不快を感じることを抑制することができる。

上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６は内方に向かって折れ曲がって形成されており、内周縁４１５と外周縁４１６の複数箇所には、上部便座ケーシング４１０と下部便座ケーシング４２０を係合する複数の係合孔４１８が形成されている。

図４に示すように、上部便座ケーシング４１０の裏面のほぼ全面には前部の一部が切り取られた略馬蹄状に形成された便座ヒータ４５０が粘着固定されている。便座ヒータ４５０の側部表面には、便座４００の着座面４１１の温度を検知する第一サーミスタ４０１と第二サーミスタ４０２と第三サーミスタ４０３が設置されている。また、上部便座ケーシング４１０の外周部には安全性を確保するアース線４７３が接続されている。なお、サーミスタの取り付け構造の詳細は後述する。

第一サーミスタ４０１と第二サーミスタ４０２は同じ特性を備えたものであり、金属面に設置した場合の応答速度を規定する熱時定数が約５秒の低応答温度検知素子ものである
。これに対して第三サーミスタ４０３は熱時定数が約２秒の応答速度が速い高応答温度検知素子である。

下部便座ケーシング４２０は樹脂材料を使用した成型品であり、平面形状が上部便座ケーシング４１０と略同形状の本体部４２１と、本体部４２１の両側後方に斜め上方に突出した腕部４２２で構成されている。

下部便座ケーシング４２０の内周縁４２５と外周縁４２６には、上部便座ケーシング４１０と下部便座ケーシング４２０を係合する複数の係合爪４２８が形成されている。

上部便座ケーシング４１０と下部便座ケーシング４２０とは、下部便座ケーシング４２０に形成された係合爪４２８が上部便座ケーシング４１０に形成された係合孔４１８に係合することにより結合され、内部に空洞部が形成される構成となっており、結合部には水密手段が施されている。

なお、上記のように、上部便座ケーシング４１０はアルミニウム板を使用して形成したが、これに限るものではなく、銅やステンレス等の板材あるいはマグネシウム合金の成型品等の熱伝導の良い他の金属あるいは樹脂材料を使用してもよい。また、アルミニウム板に施される表面処理は上記仕様に限定されるものではなく、他の化学的な処理やアクリル系やウレタン系の塗料を使用した他の塗装等も選択可能である。

＜３＞便座ヒータの構成
図５は便座ヒータの下面図を示すものである。

図５に示すように、便座ヒータ４５０は、前部の一部が切り取られた略馬蹄状に形成されている。便座ヒータ４５０の基本構成は、アルミニウムからなる２枚のアルミシート４５１の間に線状ヒータ４６０を蛇行形状に配設したものである。

アルミシート４５１の後部右側には端子部４５２が設置されており、線状ヒータ４６０の始端は端子部４５２の始短部（図示せず）に接続されており、始端部より延伸された線状ヒータ４６０はアルミシート４５１の右側領域４５１ａを主に左右に蛇行しながら右前端部まで配設され、前端部よりアルミシート４５１の主に内周に沿ってアルミシート４５１の後部と左側を経由してアルミシートの左側領域４５１ｂの左前端部まで到達し、左前端部よりアルミシート４５１に左側領域４５１ｂを主に左右に蛇行しながら後部左側まで配設されている。後部左側よりアルミシート４５１の後部領域４５１ｃを左右に蛇行しながら後部右側まで配設され、線状ヒータ４６０の終端は端子部４５２の終端部に接続されることにより、線状ヒータ４６０は始端部から終端部まで連続して配設されている。

線状ヒータ４６０を蛇行させて配設した右側領域４５１ａと左側領域４５１ｂと後部領域４５１ｃは、便座４００に使用者が着座した状態で快適な暖房効果を得られる着座暖房範囲４５６を形成している。着座暖房範囲４５６は、線状ヒータ４６０が近似のピッチで配設されており、使用者が着座した状態でほぼ同一の温感を得られるように構成されている。

端子部４５２には便座ヒータ４５０に電力を供給する２本の電力リード線４７０、４７１と、線状ヒータ４６０とアルミシート４５１間の漏電を検知する検知リード線４７２が接続されている。電力リード線４７０は端子部４５２の始端部に接続されており、電力リード線４７１は端子部４５２の終端部に接続されている。また、検知リード線４７２はアルミシート４５１に接続されている。

また、電力リード線４７１の途中には便座４００の過昇防止手段の１つである温度ヒューズ４５４が接続されており、温度ヒューズ４５４は便座ヒータ４５０の後部領域４５１ｃの略中央に設置される。

＜４＞サーミスタの取り付け構造
図４は便座の上部便座ケーシングに便座ヒータ等の部材を取り付けた状態を示す下面図であり、図６は図４のＡ部で示す第一サーミスタの取り付けの詳細を示したものであり、図７は図６に示すＢＢ断面図を示したものであり、図８は固定金具の外観を示す斜視図であり、図９（ａ）は固定金具が正規に取り付けられた状態を示す平面図であり、（ｂ）は固定金具が不正規に取り付けられた状態を示す平面図であり、図１０（ａ）は固定金具の取り付け過程を示す断面図であり、（ｂ）は固定金具の取り付け完成状態を示す断面図である。

図４に示すように、第一サーミスタ４０１と第二サーミスタ４０２は上部便座ケーシング４１０の裏面に貼着された便座ヒータ４５０のアルミシート４５１表面の略左右対称位置となる側部に設置されている。便座ヒータ４５０の線状ヒータ４６０が略平行に配設された間のスペースであるアルミシート４５１の表面に、線状ヒータ４６０と重合しないように低応答温度検知素子である第一サーミスタ４０１と第二サーミスタ４０２が配置されている。

また、高応答温度検知素子である第三サーミスタ４０３は第一サーミスタ４０１の前方に設置されており、第一サーミスタ４０１と第二サーミスタ４０２と同様に、便座ヒータ４５０の線状ヒータ４６０が略平行に配設された間のスペースであるアルミシート４５１の表面に、線状ヒータ４６０と重合しないように配置されている。

以下、サーミスタの取り付け構造の詳細については、図６および図７を参照し、主に第一サーミスタ４０１を例に説明を行う。

図６および図７に示すように、アルミニウムシートの片面に粘着剤を塗布した粘着部材４０４で第一サーミスタ４０１の感熱部４０１ａを覆うようにして粘着固定されている。そして粘着部材４０４の上に発泡ポリエチレン製の断熱材４０７を積層し、その上から上部便座ケーシング４１０の外周縁４１６に螺子４０８で固定された共用固定金具４０５で押し付けて固定されている。図６および図７は第一サーミスタ４０１の取り付け状態を示すものであるが、第二サーミスタ４０２も左右対称で同様に取り付けられている。また、第三サーミスタ４０３は固定金具の形状は異なるが第一サーミスタおよび第二サーミスタと上記と同様な構成で取り付けられている。

図８に示すように、共用固定金具４０５は、厚さ０．２ｍｍのバネ性を有する略長方形のステンレス板の両端部を折り曲げて略コの字型に形成されたものである。一方の折り曲げ部には、上部便座ケーシング４１０の外周縁４１６に固定する固定部４０５ａが形成されており、固定部４０５ａの中央には、螺子４０８で固定するための貫通孔を備えた螺子止部４０５ｂ形成されている。また、固定部４０５ａの両端部には切起して形成された２個のストッパ４０５ｃが形成されている。

図９（ａ）に示すように、一方のストッパ４０５ｃを外周縁４１６に当接させることにより、共用固定金具４０５の正規の位置に設置することができる構成となっており、他方のストッパ４０５ｃを当接させた場合は、図７（ｂ）に示すように共用固定金具４０５の取り付け位置が大きくずれるようになっている。また、同じ形状の共用固定金具４０５を上部便座ケーシング４１０の反対側の外周縁４１６に固定する場合は、反対側のストッパ４０５ｃを当接させることにより、固定金具を正規の位置に取り付けることができ、１つ
の形状の共用固定金具４０５を異なる形状の２か所で共通に使用することができる。

また、他方の折り曲げ部には、上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５の内面に係止することにより共用固定金具４０５を固定することができる係止部４０５ｄが形成されている。係止部４０５ｄは先端部を曲げ戻すことにより、先端が曲面に形成されている。

図１０（ａ）に示すように、共用固定金具４０５は係止部４０５ｄを浮かした状態で、固定部４０５ａの螺子止部４０５ｂを螺子４０８で固定し、その後、矢印Ｃで示すように係止部４０５ｄの近傍を押し込むことにより、図８（ｂ）に示すように係止部４０５ｄを内周縁４１５の内面に係止させることができる。

第三サーミスタ４０３の取り付けには共用固定金具４０５とは別の専用固定金具４０６が使用されるが、専用固定金具４０６の構成は、共用固定金具４０５の幅寸法を小さくし、他の部分は同様の形状に形成されている。

第一サーミスタ４０１の感熱部４０１ａを覆った粘着部材４０４は、断熱材４０７が直接接触して押止されており、断熱材４０７の断熱性機能により便座ヒータ４５０の熱が共用固定金具４０５に伝達されることを抑制し、第一サーミスタ４０１の感熱部の温度上昇が遅延することを防止する構成となっている。また断熱材４０７は軟質材料で形成されているため、粘着部材４０４や便座ヒータ４５０のアルミシート４５１を傷つけることを抑制する効果を備えている。第二サーミスタ４０２および第三サーミスタ４０３も同様の作用効果を備えている。

上記構成の第一サーミスタ４０１を取り付ける作業は、まず、第一サーミスタ４０１をアルミシート４５１の所定位置に配置し、第一サーミスタ４０１の感熱部の上から粘着部材４０４で覆い仮固定を行う。このとき、感熱部４０１ａは両側の線状ヒータ４６０の中央に設置することが重要であり、仮固定後の位置は粘着部材４０４の上から目視で確認することができる。次に、断熱材４０７を粘着部材４０４の上に積層する。

次に、共用固定金具４０５の固定部４０５ａを外周縁４１６の下側に差し込み、螺子止部４０５ｂを螺子４０８で上部便座ケーシング４１０の外周縁４１６に固定する。なお、共用固定金具４０５は図７（ａ）に示すように、一方のストッパ４０５ｃを外周縁４１６に当接させて正規の位置に固定させる。

次に、図８（ａ）に示すように、係止部４０５ｄの近傍を矢印Ｃで示す方向に押し込むことにより、係止部４０５ｄを内周縁４１５の内面に係止させることができ、第一サーミスタ４０１の取り付けが完了する。

次に、第二サーミスタ４０２をアルミシート４５１の第一サーミスタ４０１とは左右対称の所定位置に配置し、第一サーミスタ４０１と同様の手順での取り付け作業を実施する。

次に、第三サーミスタ４０３をアルミシート４５１の所定位置に配置し、上記と同様に感熱部の上から粘着部材４０４で覆い仮固定を行い、断熱材４０７を粘着部材４０４の上に積層する。次に専用固定金具４０６を共用固定金具４０５と同様に上部便座ケーシング４１０の外周縁４１６に固定し、係止部の近傍を押し込むことにより、第三サーミスタ４０３の取り付けが完了する。

上記ように、第一サーミスタ４０１、第二サーミスタ４０２、第三サーミスタ４０３を、粘着部材４０４と断熱材４０７と共用固定金具４０５および専用固定金具４０６を介し
て固定することにより、例えば、粘着部材４０４による取り付け状態が不十分な場合でも、断熱材４０７と共用固定金具４０５および専用固定金具４０６によりサーミスタを確実に押圧固定することができ、作業不良および経年変化によるサーミスタの脱落を確実に防止することができる。

＜５＞便座装置の制御系の構成
図１１は便座装置１００の便座ヒータ４５０の駆動を主とする制御系の構成を示すブロック図である。

便座４００内部には、便座４００を加熱する便座ヒータ４５０と、便座の温度を検知する低応答温度検知素子である第一サーミスタ４０１および第二サーミスタ４０２と、高応答温度検知素子である第三サーミスタ４０３と、便座の過昇を防止する過昇防止手段として温度ヒューズ４５４が設置されている。

本体２００内部には、リモートコントローラ５００と本体２００の操作部２１１からの操作信号と、第一サーミスタ４０１の温度検知信号に基づいて便座ヒータ４５０を制御するマイクロコンピュータを備えた主制御部６０１と、主制御部６０１の制御信号に基づいて便座ヒータ４５０を駆動するトライアックを主構成部材とするヒータ駆動部６１０を備えている。

また、便座４００の過昇防止手段として、低応答温度検知素子である第一サーミスタ４０１の温度検知信号に基づいて便座の過昇防止の制御を行う第一過昇防止制御部６０２で構成された第１の過昇防止手段と、低応答温度検知素子である第二サーミスタ４０２の温度検知信号に基づいて便座の過昇防止の制御を行う第二過昇防止制御部６０３で構成された第２の過昇防止手段と、高応答温度検知素子である第三サーミスタ４０３の温度検知信号に基づいて便座の過昇防止の制御を行う第三過昇防止制御部６０４で構成される第３の過昇防止手段と、第一過昇防止制御部６０２、第二過昇防止制御部６０３、第三過昇防止制御部６０４の制御信号に基づき便座装置１００の電源を遮断するリレーを主構成部材とする電源遮断部６２０を備えている。

また、便座ヒータ４５０の後部には温度ヒューズ４５４が別途設置されており、第１の過昇防止手段、第２の過昇防止手段、第３の過昇防止手段に異常が発生した場合には、第４の過昇防止手段として便座ヒータ４５０への通電を遮断する機能を備えている。このように本実施の形態の便座装置１００は４段階の過昇防止手段備えている。

主制御部６０１は第一サーミスタ４０１の温度検知信号を受信し、リモートコントローラ５００と本体２００の操作部２１１から送信される操作信号および設定信号と、リモートコントローラ５００の人体検知センサ５０２と本体２００の着座検知スイッチの検知信号等のデータをマイクロコンピュータで演算することにより、便座４００を所定温度に制御する機能を備えたものであり、主制御部６０１が制御する便座の最高温度は４３℃に設定されている。

一方、第一過昇防止制御部６０２、第二過昇防止制御部６０３、第三過昇防止制御部は、主制御部６０１とは分離された別回路で構成され、また、第一過昇防止制御部６０２、第二過昇防止制御部６０３、第三過昇防止制御部６０４もそれぞれ独立した別回路で構成されている。このような構成を採用することにより、主制御部６０１と、第一過昇防止制御部６０２と、第二過昇防止制御部６０３と、第三過昇防止制御部とはそれぞれ他の制御機能に影響されずに単独で機能を発揮することができる構成となっている。

第一過昇防止制御部６０２は第一サーミスタ４０１と接続されており、第一サーミスタ
４０１の温度検知情報に基づき電源遮断部６２０を駆動して電源を遮断する。第一過昇防止制御部６０２は過昇状態を判定する閾値として４５℃が設定されている。この設定により、便座４００の着座面４１１の表面温度が約４５℃に上昇した時点で電源が遮断される。

また、第二過昇防止制御部６０３は第二サーミスタ４０２と接続されており、第二サーミスタ４０２の温度検知情報に基づき電源遮断部６２０を駆動して電源を遮断する。第二過昇防止制御部６０３は過昇状態を判定する閾値として４６℃が設定されている。この設定により、便座４００の着座面４１１の表面温度が約４６℃に上昇した時点で電源が遮断される。上記のように、第一過昇防止制御部６０２の閾値より、第二過昇防止制御部６０３の閾値を高く設定されているのは、第一サーミスタ４０１と第二サーミスタ４０２の温度特性のバラツキを考慮したものである。

上記構成を採用することにより、第一サーミスタ４０１と主制御部６０１による温度制御機能と第一サーミスタ４０１と第一過昇防止制御部６０２による第１の過昇防止手段が正常な状態において、例えば、第二サーミスタ４０２の特性のバラツキにより、第二サーミスタ４０２と第二過昇防止制御部６０３による第２の過昇防止手段が第１の過昇防止手段より先に作動することにより、正常状態の便座装置１００の通電が不用意に遮断される誤作動を防止することができる。

また、第三過昇防止制御部６０４は第三サーミスタ４０３と接続されており、第三サーミスタ４０３の温度検知情報に基づき電源遮断部６２０を駆動して電源を遮断する。第三過昇防止制御部６０４は過昇状態を判定する閾値として５５℃が設定されている。この設定により、便座４００の着座面４１１の表面温度が約４５℃に上昇した時点で電源が遮断される。

上記構成によれば、例えば、主制御部６０１に異常が発生し、便座ヒータ４５０の通電制御が適切に行われず、便座４００の温度が上昇を続けた場合でも、第一過昇防止制御部６０２の機能により電源を遮断することにより、便座が４５℃以上になることを防止することができる。また、第一過昇防止制御部６０２に異常が発生した場合でも、第二過昇防止制御部６０３の機能により電源を遮断することにより、便座が４６℃以上になることを防止することができる。

第一サーミスタ４０１と第一過昇防止制御部６０２による第１の過昇防止手段と、第二サーミスタと第二過昇防止制御部６０３による第２の過昇防止手段は、便座４００の着座面４１１の表面温度場が設定温度に到達した後の保温時において、比較的緩やかな温度上昇による過昇状態に対応する目的で設けられたものである。

これに対して、第三サーミスタ４０３と第三過昇防止制御部６０４による第３の過昇防止手段は、人体検知直後における便座４００の昇温時において、便座ヒータ４５０へ高容量の８００Ｗ通電が実施された状態において発生する急峻な温度上昇における過昇状態に対応する目的で設けられたものである。すなわち、急峻な温度上昇を応答速度の速い高応答温度検知素子である第三サーミスタ４０３で検知することにより、便座４００の着座面４１１の表面温度が高温に上昇する前に通電を遮断することができるものである。

＜６＞便座ヒータの通電パターンと温度変化
図１２は便座ヒータの通電パターンと便座の各部の温度変化を示すグラフであり、正常な状態で制御されている場合の制御パターンを示すものである。

便座ヒータ４５０を駆動する通電パターンとしては、便座ヒータ４５０を駆動する電力
を大きく３つパターンに変化させることにより制御されている。

まず、人体検知センサ５０２が人体検知を行った直後に便座４００を短時間に急峻な温度勾配で昇温させる場合、主制御部６０１の制御信号によりヒータ駆動部６１０は約８００Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（この駆動状態を８００Ｗ駆動と称する）。

次に、８００Ｗ駆動により便座４００の温度が所定の温度に上昇した後は、８００Ｗ駆動よりもやや緩やかな温度勾配で昇温させるため、ヒータ駆動部６１０は約４００Ｗの電力に切替えて便座ヒータ４５０を駆動する（この駆動状態を４００Ｗ駆動と称する）。

さらに、便座４００の温度を一定に保つ場合、ヒータ駆動部６１０は、例えば、３０Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（この駆動状態を低電力駆動と称する）。なお、低電力駆動とは、８００Ｗ駆動および４００Ｗ駆動に比べて十分に低い電力（例えば、１５Ｗ〜１５０Ｗの範囲内の電力）により便座ヒータ４５０を駆動することをいう。

８００Ｗ駆動、４００Ｗ駆動および低電力駆動の切替えは、主制御部６０１の制御信号によりヒータ駆動部６１０が便座ヒータ４５０への通電を位相制御により行う。

図１２は、便座４００の着座面４１１の表面温度を実線で、サーミスタの取り付け部である便座ヒータ４５０のアルミシート４５１の表面温度を一点鎖線で、第一サーミスタ４０１および第二サーミスタ４０２の検知温度を破線で、第三サーミスタ４０３の検知温度を点線で、便座ヒータ４５０を駆動する通電容量を実線で示し。これらの時間的変化を同一の時間軸で示したものである。

本実施の形態の便座装置１００は、使用者が便座４００の着座面４１１の表面温度を３２℃〜３８℃の範囲で設定可能な構成となっている（この温度を設定温度と称する）。本例では、設定温度の最高の温度である３８℃に設定した場合を想定して以降の説明を行う。

また、冬季等で室温が１８℃以下の場合、便座装置１００が使用されていない待機時においては、便座４００の着座面４１１の表面温度が１８℃となるように維持される（この温度を待機温度と称する）。主制御部６０１は、人体検知センサ５０２により使用者の入室が検知されるまでの待機時においては、ヒータ駆動部６１０を駆動して便座４００の着座面４１１の表面温度が１８℃で一定となるように、便座ヒータ４５０を低電力駆動（約１５Ｗ）で駆動する。このときの便座４００の温度制御は、第一サーミスタ４０１の検知温度の情報により制御される。

主制御部６０１が人体検知センサ５０２の検知信号により使用者の入室が検知した時点Ｔ１で、ヒータ駆動部６１０は便座ヒータ４５０を８００Ｗ駆動で駆動を開始し、あらかじめ設定された第１の昇温期間（例えば、６秒間）便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を継続する。８００Ｗ駆動は基本的に主制御部６０１が備えた時計機能により時間制御で実施される。８００Ｗ駆動が実施されている間、便座４００の各部は最も急峻な温度勾配で上昇する。

便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動は、便座４００の着座面４１１の表面温度が所定温度（約３０℃）に到達するまで行われる。この所定温度は設定温度にまで十分に上昇した温度でなく、それよりも低くても、使用者が着座した際に冷たいという不快を感じない最低限界の温度（この温度を冷感限界温度と称する）であればよい。この冷感限界温度は、発明者らの実施した被験者実験により約２９℃であることを把握している。

このように、８００Ｗ駆動が完了した時点Ｔ２においては、便座４００の着座面４１１の表面温度が冷感限界温度以上の約３０℃に上昇されるため、この時点で使用者は便座４００を冷たいと感じることなく便座４００に着座することができる。

この間、便座ヒータ４５０のアルミシート４５１は約６０℃まで、第一サーミスタ４０１および第二サーミスタ４０２の検知温度は約２４℃まで、第三サーミスタ４０３の検知温度は約４０℃まで上昇する。

次に、主制御部６０１は、８００Ｗ駆動の終了時点Ｔ２で、便座ヒータ４５０の４００Ｗ駆動を開始し、便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度（本例では３８℃）に到達するまで４００Ｗ駆動を継続する。この間、便座４００の着座面４１１の表面温度は８００Ｗ駆動時より緩やかな温度勾配で上昇する。

便座ヒータ４５０の４００Ｗ駆動は、便座４００の着座面４１１の表面温度が便座設定温度（３８℃）に達するまで行われ、第一サーミスタ４０１の検知温度が設定温度（３８℃）に到達すると、４００Ｗ駆動を停止し次の駆動に切替える。

一般的に便座４００の着座面４１１の表面温度を設定温度まで急激に上昇させると、その温度変化にオーバーシュートが生じる。しかしながら、本実施に形態では、便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度より低い冷感限界温度に達したときに便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を終了し、その後、通電容量を４００Ｗに切替えて駆動する。これにより、便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度よりオーバーシュートすることを抑制し、使用者が着座時に便座４００を熱いと感じることが防止される。

主制御部６０１は、４００Ｗ駆動の終了時点Ｔ３で、便座ヒータ４５０の低電力駆動を開始し、便座４００の着座面４１１の表面温度を便座設定温度（３８℃）で一定となるように制御する。この状態が便座４００は便座４００の正常な使用状態であり、使用者は便座４００の着座面４１１に着座して快適に使用することができる。

図示していないが、使用者が用便を終了し、便座４００から離れたことを着座スイッチが検知すると、所定期間（本実施の形態では１分間）経過後に便座ヒータ４５０の駆動を停止する。それにより、便座４００の着座面４１１の表面温度が低下する。主制御部６０１は、便座４００の表面温度が１８℃に到達した時点で、再び便座ヒータ４５０の低電力駆動を開始し、便座４００の表面温度が１８℃で一定となるように低電力駆動を維持する。

上記は使用者が便座４００に着座して使用した場合を想定した制御パターンを記載したが、男子小用および清掃等で、便座を使用しない使用状態がある。

例えば、男子小用の場合は便座４００を起立させて用便を行うため、便座４００の回動部に設けた便座角度検知手段（図示せず）により起立状態を検知し、検知信号を受信することにより、主制御部６０１は便座ヒータ４５０の昇温駆動を停止し、待機温度に復帰するように制御する。

また、清掃等で便座４００が倒伏状態で着座されない場合は、人体検知信号を受信した時点Ｔ１から所定期間（本実施の形態では１分間）経過後に便座ヒータ４５０への通電を停止し、待機温度に復帰するように制御する。

＜７＞過昇防止手段の制御
図１３は昇温時において過昇状態が発生した場合の温度変化を示すグラフであり、図１
４は保温時に過昇状態が発生した場合の温度変化を示すグラフである。

図１３で示すように、８００Ｗ駆動時に主制御部６０１の故障により、所定の通電時間（例えば６秒間）が経過した時点Ｔ２後も８００Ｗ駆動が継続された場合、便座４００は急激に温度上昇し、便座設定温度（３８℃）以上に上昇する。

この状態において、第三サーミスタ４０３の検知温度が上昇を続け、閾値である５５℃に到達した時点Ｔ４で第三過昇防止制御部６０４は過昇状態と判定し、電源遮断部６２０を駆動して電源を遮断する。この時点Ｔ４において便座４００の着座面４１１の表面温度は約４５℃であり、使用者が火傷などの損傷を受けることを防止することができる。

一方、図１４で示すように、低電力駆動による便座４００の保温時に、主制御部６０１に故障が発生すると、故障発生時点Ｔ５から第一サーミスタ４０１の検知温度が上昇し、閾値である４５℃に到達した時点Ｔ６で、第一過昇防止制御部６０２は過昇状態と判定し、電源遮断部６２０を駆動して電源を遮断する。この時点Ｔ６において便座４００の着座面４１１の表面温度は４５℃であり、使用者が火傷などの損傷を受けることを防止することができる。

また、低電力駆動による便座４００の保温時に、例えば第一サーミスタ４０１の取り付け状態に異常が発生することにより、温度制御が適切に行われない場合に、第二サーミスタ４０２が４６℃を検知すると、第二過昇防止制御部６０３は、電源遮断部６２０を駆動して電源を遮断する。この時点において便座４００の着座面４１１の表面温度は４６℃であり、使用者が火傷などの損傷を受けることを防止することができる。

一般的に、金属面が４８℃の場合は１０分以上、金属面が５１℃の場合は１分以上、金属面が５５℃の場合１０秒以上、金属面が６５℃の場合１秒以上、直接肌が接触した場合に火傷による身体的な損傷を受けるとされている。このため、使用者の肌が直接接触する便座装置においては、異常状態においても表面温度を４８℃以下に保つことが望ましいと考えられている。

本実施の形態における便座４００は、異常状態においても過昇防止手段により表面温度が４６℃以下に維持される、この状態において便座４００に直接肌が接触した場合、火傷が発生するまでは１０分以上の時間があり、熱いと感じてから便座４００から退避動作を行う時間を十分に確保することが可能であり、火傷を負うことを十分に抑制することができる安全性の高いものである。

上記のように、本実施の形態における便座装置は、過昇防止手段の温度検知素子として低応答温度検知素子である第一サーミスタ４０１および第二サーミスタ４０２と、高応答温度検知素子である第三サーミスタ４０３との応答速度の異な温度検知素子を備えたことにより、大きく異なる通電容量で便座ヒータの駆動する通電パターンにおいて、それぞれのパターンで発生する過昇状態を適切に防止することができ、便座装置の安全性と信頼性を向上することができる。

また、同様な構成である第一サーミスタと第一過昇防止制御部による第１の過昇防止手段と、第二サーミスタと第二過昇防止制御部による第２の過昇防止手段とを備え、第１の過昇防止手段と第２の過昇防止手段に異なる閾値を設定したことにより、保温状態で発生した過昇状態に対して過昇防止手段を相互にバックアップすることができるとともに、構成部材の特性のバラツキ等により作動の優先順序が乱れることを防止することができ、過昇防止手段の信頼性と安定性を向上することができる。

また、同一のサーミスタを便座ヒータの通常の通電制御と、過昇防止手段の温度検知の両方で共用したことにより、過昇防止手段の設置数を低コストで増やすことが可能となり、便座装置の安全性と信頼性を向上することができる。

また、便座ヒータの通常の通電制御を行う主制御部と、過昇防止手段を制御する過昇防止制御部を別構成で構成し、しかも、複数のサーミスタに対して専用の過昇防止制御部を個々に構成したことにより、過昇防止手段の安全性と信頼性をより向上することができる。

なお本実施の形態においては、低応答温度検知素子を備えた過昇防止手段として、第１の過昇防止手段と第２の過昇防止手段の２個の過昇防止手段を備えたが、これに限るものではなく、第１の過昇防止手段または第２の過昇防止手段のみを備えた構成であっても良い。

また、本実施の形態においては、温度検知素子としてサーミスタを使用したがこれに限るものではなく、白銀測温抵抗体や熱電対等の他の温度検知素子を使用しても良い。使用する温度検知素子としては検知精度が高く、応答速度の速いものが望ましい。

以上のように、本発明にかかる便座装置は、過昇防止手段の精度と安全性と信頼性向上することが可能となるので、他の加熱機器等の用途にも適用できる。

１００便座装置
１１０便器
２００本体
４００便座
４０１第一サーミスタ（低応答温度検知素子）
４０２第二サーミスタ（低応答温度検知素子）
４０３第三サーミスタ（高応答温度検知素子）
４５０便座ヒータ
６０１主制御部
６０２第一過昇防止制御部（低応答過昇防止制御部）
６０３第二過昇防止制御部（低応答過昇防止制御部）
６０４第三過昇防止制御部（高応答過昇防止制御部）

Claims

便器上に設置される本体と、
前記本体に回動自在に枢支された便座と、
２枚のアルミシートの間に線状ヒータが蛇行形状に配設され、前記便座の上部便座ケーシングの裏面に固定された便座ヒータと、
前記便座の温度を検知する応答速度の遅い低応答温度検知素子と、
前記便座の温度を検知する応答速度の速い高応答温度検知素子と、
前記便座ヒータの通電を制御する主制御部と、
前記低応答温度検知素子の検知情報により前記便座の過昇を防止する低応答過昇防止制御部と、
前記高応答温度検知素子の検知情報により前記便座の過昇を防止する高応答過昇防止制御部と、を含み、
前記低応答温度検知素子と、前記高応答温度検知素子と、は前記便座の前記アルミシート表面の前記線状ヒータと重合しない位置に固定された構成とし、
前記便座の過昇を判定する閾値は、前記低応答過昇防止制御部の閾値より前記高応答過昇防止制御部の閾値が高く設定されていることを特徴とする、
便座装置。
前記低応答温度検知素子と、前記低応答過昇防止制御部と、はそれぞれ複数個備え、複数個の前記低応答過昇防止制御部は異なる閾値が設定されている、
請求項１に記載の便座装置。
前記主制御部は、前記低応答温度検知素子の温度検知情報により、前記便座ヒータの通電を制御する、
請求項１または２に記載の便座装置。