JPH11299704A

JPH11299704A - 暖房便座

Info

Publication number: JPH11299704A
Application number: JP12690498A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hamada; 靖夫濱田; Kentaro Todoroki; 健太郎轟木; Koji Oshima; 功治大島; Hiroshi Okano; 浩史岡野; Shinsuke Matsuo; 信介松尾
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 1999-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の暖房便座は、瞬間的に便座表面を温め
ることができず、常に通電するためエネルギの無駄が大
きかった。また開示されている誘導加熱式暖房便座に
は、即熱性の高い誘導加熱式暖房便座を実現するための
詳細な構成が不明である等の問題点があった。【解決手段】かかる問題を解決するため、本発明は、
誘導電流により発熱する発熱体を便座表面または表面付
近に設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は暖房便座に係るもの
であり、特に人の使用時に迅速な加熱が可能な即熱性の
高い暖房便座に関し、さらに着座検知機能を有する暖房
便座に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている暖房便座は、図１２
に示すような構成になっている。３１は便座で、便器３
３の上部のヒンジ３４によって開閉自在で、内部に設け
たヒータ３２によって加熱するようになっている。ヒー
タ３２は電源線３５によって電源に接続しているもので
ある。また特開平２−１２５０３８にはインバータ電源
を用いた誘導加熱方式による暖房便座が開示されてい
る。また、着座検知の方法として静電容量変化を用いた
ものは、例えば特開平６−３０４０９１に開示されてい
るようにすでに公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の暖房
便座は、金属発熱体が便座内部に設置されているため、
瞬間的に便座表面を温めることができず、結果的に常に
通電、温度制御し人の使用に備えなければならなかっ
た。また特開平２−１２５０３８には誘導加熱を発生さ
せるための基本要素が書かれているが、発熱体材料、ま
たはその構成等が不明であり、材料選択によっては設定
温度付近での温度のふらつきが大きく不快であったり、
また即熱性が不十分になる等の問題点があった。さらに
回路等の故障時に、必要以上に発熱してしまい、危険な
ことがあった。また従来の静電容量式着座検知手段は一
般に高周波電源が必要で、価格アップになったり、装置
のコンパクト化を妨げるものとなっていた。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の第一の目的は、速熱性の高い暖房
便座を提供することにあり、第二の目的は熱すぎたり、
冷たすぎたりということが無く快適で、かつ安全な暖房
便座を提供することにあり、第三の目的は暖房便座用高
周波電源を用いることにより、着座検知用の高周波電源
を別に必要としない低コストでコンパクトな着座検知手
段を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記目的
を達成するためになされた請求項第１項記載の発明は、
交流電圧を出力する誘導加熱用電源と、前記誘導加熱用
電源からの電流により磁界を発生する加熱用励磁コイル
と、前記加熱用励磁コイルから発生する磁界により誘起
される誘導電流により発熱する発熱体より成る暖房便座
において、前記発熱体を便座表面または表面付近に設け
たことを特徴とする。

【０００６】本発明においては、発熱体を便座の人側表
面付近に設けたことにより、発熱体が着座時の人体臀部
に近くなり、少ない熱量で、短時間に加熱することが可
能になった。

【０００７】請求項第２項記載の発明は、発熱体を、発
熱体よりも熱伝導性の低い材料で覆ったことを特徴とす
る。

【０００８】本発明においては、発熱体を発熱体よりも
熱伝導性の低い材料で覆ったことにより、発熱体の温度
が場所により分布を持つ場合に、発熱体の温度が高すぎ
る部分の熱が、そのまま人体臀部に伝わるのを防止する
効果がある。

【０００９】請求項第３項記載の発明は、発熱体が導電
性または半導電性を有し、かつ強磁性体であることを特
徴とする。

【００１０】本発明においては、発熱体が導電性または
半導電性を有することにより、抵抗率に反比例する渦電
流が発熱体に発生する。さらに、強磁性体であることに
より、内部に発生する磁束密度を大きくとれ、したがっ
て発生する起電力が大きくなり、充分な発熱量の確保が
可能になった。

【００１１】請求項第４項記載の発明は、発熱体に、そ
の抵抗率が温度に対して正特性を有する材料を使用した
ことを特徴とする。

【００１２】本発明においては、発熱体の抵抗率が温度
に対して正特性を有することにより、発熱体自身が自己
温度制御作用を有し、高い安全性を持たせることができ
る。

【００１３】請求項第５項記載の発明は、発熱体が、便
座表面において、加熱用励磁コイルを覆うようにし、発
熱体の面積を加熱用励磁コイルの面積よりも広くしたこ
とを特徴とする。

【００１４】本発明においては、便座表面において、発
熱体が加熱用励磁コイルを覆うようにし、発熱体の面積
を加熱用励磁コイルの面積よりも広くしたことにより、
加熱用励磁コイルから発生する電磁波を発熱体により遮
断し、便座上部への電磁波の放射を防止し、人体および
機器への影響を低減することができる。

【００１５】請求項第６項記載の発明は、人が便器を使
用することを検知する手段を設けるとともに、その出力
により暖房便座の加熱を開始することを特徴とする。

【００１６】本発明においては、人が便器を使用するこ
とを検知する手段を設けるとともに、本発明の暖房便座
の加熱を開始するため、素早く便座の使用時のみ加熱す
ることが可能になり、着座した瞬間から快適でなおかつ
省電力な暖房便座の提供が可能になった。

【００１７】請求項第７項記載の発明は、暖房便座用の
誘導加熱用電源を着座検知手段のための電源として使用
し、着座検知判定手段を設けたことを特徴とする。

【００１８】本発明においては、暖房便座用の電源を着
座検知手段の電源として使用し、着座検知判定手段を設
けたことにより、着座検知手段の電源が不要で、低コス
トでコンパクトな着座検知手段が実現可能となる。

【００１９】請求項第８項記載の発明は、誘導加熱用電
源からの電力を、加熱用励磁コイル側と発熱体側に切換
可能な切換器と着座検知判定手段を設けたことを特徴と
する。

【００２０】本発明においては、誘導加熱用電源からの
出力を、発熱体側に切り替える切換器と着座検知判定手
段を設けたことにより、人の着座時の容量変化による着
座検知が非常に正確で、着座検出手段用電源の不要な低
コストでコンパクトな着座検知手段が実現可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、添
付図面により詳細に説明する。図１は便座部を上から見
た上面図、図２は便器上に設置した本発明暖房便座の側
面図である。図１，図２において、１は暖房便座、２は
便器、３は加熱用励磁コイル、４は発熱体、５は発熱体
の被覆部材、６は交流電圧を出力する誘導加熱用電源、
７は人が便器の前に立ったことを検知するセンサであ
る。人が便器の前に立つと、センサ７が検知するととも
に、検知信号を誘導加熱用電源６に出力し、それにより
誘導加熱電源６は加熱用励磁コイル３に交流電流の供給
を開始し、発生する磁界により発熱体４に起電力が発生
する。この起電力は電圧であり、発熱体４にはその固有
電気抵抗に反比例する電流が流れ、その際のジュール熱
により発熱体４は加熱される。

【００２２】発熱体４は便座表面付近に設けてあるた
め、着座時の人体臀部に近く、少ない熱量で、短時間に
加熱することができる。加熱用励磁コイル３により発生
する磁界Ｈを発熱体４に鎖交させると、発熱体４には磁
化Ｍおよび磁束が発生する。磁束密度をＢ、真空の透磁
率をμ₀とすれば、Ｂ＝μ₀（Ｈ＋Ｍ）が成り立ち、ＭがＨと比べて大きな値を示す（すなわち
Ｂも大きくなる）ものが強磁性体である。印加した磁界
Ｈの大きさに対する磁化Ｍの大きさＭ／Ｈは比磁化率と
呼ばれ、材料の磁界に対する性質から決まる固有の値で
ある。発熱体４に発生する起電力はＢの大きさに比例
し、発熱体４としてある程度の発熱量を確保するために
はまずＢを大きくしなければならず、発熱体４は強磁性
体でなければならない。一方、発生した起電力で発熱体
４には発熱体の固有電気抵抗に反比例する電流が流れ、
その際のジュール熱により発熱体４は加熱される。した
がって発熱体４は電流を流すことが可能な半導体もしく
は導体でなければならない。発熱体には鉄や、鉄とニッ
ケルの合金であるパーマロイ系合金等の強磁性体はむろ
ん使用可能であるがしかし、アルミ、ステンレス、銅、
銀等の非磁性体であっても設計次第では実施可能であ
り、その場合には誘導加熱用電源の周波数やコイルの巻
き数により加熱用励磁コイルの入力インピーダンスを適
正な値にしなければならない。

【００２３】発熱体４に電気抵抗特性が既定温度付近で
温度に対して急激に大きくなるような、いわゆるＰＴＣ
サーミスタを用いると、発熱体４自身が自己温度制御作
用を有するので、安全性が高めることが可能である。前
記の材料の電気抵抗が大きく変化する温度はキュリー点
と呼ばれ、材料の組成により変更可能である。例えば暖
房便座の場合、キュリー点が３５℃の材質を選定してお
けば、加熱開始後３５℃付近で抵抗値が急増し発熱量を
抑制し、温度が３５℃以下になると再び発熱量が大きく
なり、最終的に発熱量と熱放散量がバランスし、３５℃
付近で一定温度になる。

【００２４】発熱体４を覆う被覆部材５は無くても本発
明の実施は可能であるが、発熱体４を熱伝導性の悪い材
料からなる被覆部材５で覆うことにより、発熱体４の部
分的に高温部の熱が人体に直接達することを防止でき
る。さらに、被覆部材５に、厚み方向には熱伝導性が低
く、平面方向では熱伝導性の高い材料を用いると、発熱
体４に温度分布がある際に平面方向へは熱が拡散し温度
分布の均一化を促進し、厚み方向には高温部の熱が即座
に人体へ達しないため、より快適な暖房便座を提供でき
る。被覆部材５を用いない場合には、発熱体４に熱伝導
性の高い材料を用い、高温部から低温部への熱の拡散を
早くし、なるべく温度分布を均一にしなけばならない。

【００２５】誘導加熱コイル３から放射される電磁波は
人体やトイレ内の他の機器に悪影響を与えるおそれが有
り、可能な限り放射を抑えることが望ましい。有る材質
の電磁波の遮蔽性はその導電率に依存し、導電率が大き
いほど遮蔽性が高い。発熱体４は前記のように導電性ま
たは半導電性を有するため電磁波の遮蔽機能を持たせる
ことが可能である。したがって図２のように、便座の表
面において、発熱体４を加熱用励磁コイル３を覆うよう
に設置することで加熱用励磁コイル３から発生する電磁
波が便座上側に放射されるのを防止することができる。
発熱体４は加熱用誘導コイル３の上部を覆うように設置
することが必要であるが、さらに加熱用励磁コイル３の
下部や側面または全体を覆うことがより好ましい。媒質
への電磁波の進入深さまたは減衰率は、材質の導電性、
誘電率、及び周波数を変数とする計算式より求まるた
め、それらの変数値および減衰率を与えると、遮蔽板の
必要な厚さを決定でき、それをもとに発熱体４を構成す
れば所望の遮蔽性能を持たせることが可能である。ま
た、誘導加熱用電源に高周波電源を用いると、電源から
も輻射ノイズが電磁波として放射されるため電源を便座
内に設置しても良く、その場合には加熱用励磁コイルま
での配線が短縮でき電磁波の放射が抑制できるととも
に、放射された電磁波を発熱体で遮蔽することが可能に
なる。

【００２６】加熱用励磁コイル３は磁界を発生するもの
であればどのような形状でも構わないが、例えば、便座
内水平面で渦巻き状に巻回した構造にすればコンパクト
で製造上も手間のかからない構成にすることができる。
また、加熱用励磁コイル３から発熱体４に向けて磁束が
発生するが、磁束は透磁率の大きい物質中を通りやすい
ため発熱体４と加熱用励磁コイル３間に高透磁率の材料
を設けたり、また発熱体４と加熱用励磁コイル３間に部
分的に高透磁率材料を設置することにより、発熱体４の
より加熱したい場所などに磁束を多く誘導することも可
能である。さらに、発熱体４の磁束が変化すれば誘導加
熱が発生するため、加熱用励磁コイル３を便座内一部に
設置し、発生する磁束を伝達させる磁気回路を設けるこ
とによっても発熱体を加熱することが可能である。ま
た、加熱用励磁コイル３の設置位置は便座の中にある必
要はなく、便蓋の中でも良い。便蓋と便座をともに閉じ
るか、またはともにはね上げておけば、便蓋内の加熱用
励磁コイルからの磁界により発熱体は加熱される。便座
内に加熱用励磁コイルを設置する場合は、便座の強度的
な意味から便座の上側の厚さがある一定以上必要である
が、便蓋内に加熱用励磁コイルを設置すれば、加熱用励
磁コイルと発熱体の距離を非常に近くすることが可能に
なる。そのため発生する磁束の洩れが少なくなり発熱量
を多くとれ、逆に同一の発生熱量であればより磁界を小
さくすることが可能になり、コイルの巻き数や電流量を
小さくでき、誘導加熱用電源の周波数も小さくすること
が可能になる。

【００２７】人が便器を使用することを検知する手段と
しては、例えば赤外線受光センサによる方法、焦電セン
サによる方法、便器前に圧力センサを設け、前に人が立
った際の体重による圧力変化で判断する方法、またトイ
レのドアにｓｗを設けてトイレの開閉を検知する方法等
でも良い。いずれの方法においても、人がトイレを利用
することを検知し、本発明の暖房便座の加熱を開始する
ことにより、素早く、便座の使用時のみ加熱することが
可能になり、着座した瞬間から快適でなおかつ省電力な
暖房便座の提供が可能になった。また、加熱を停止する
タイミングは、前記人の便器の使用を検知する手段から
の信号によっても良いし、着座センサの信号によっても
良い。なお人が便器を使用することを検知しても便座に
着座しないこともあり得るため、着座検知手段と併用
し、便器の使用を検知して暖房便座の加熱を開始して
も、ある一定時間着座検知されない場合には暖房便座の
加熱を停止することも可能である。この場合には人が着
座してない場合の無駄な加熱を防止できる効果がある。
また、温度センサや暖房便座の温度を検知するセンサ等
によりトイレ内の温度を検知または推定し、ある一定以
上の気温のときは加熱しないようすることも可能であ
る。

【００２８】本発明の暖房便座にわずかな構成要素を付
加することにより、着座検知機能を付加することが可能
である。図３、図４は本発明の暖房便座の構成例であ
り、２枚の発熱体４間に容量成分が存在していることを
表している。図５はその電気的近似回路を表したもので
ある。人が便座に着座することにより発熱体間の容量２
０が変化しその変化により着座を検出することができ
る。図６、図７、図８は発熱体４と大地間の容量が人の
着座により変化することにより着座検知する方式の例で
ある。また、図９、図１０、図１１は電源の切換器８を
設け、発熱体４間に誘導加熱電源電圧を印加し、発熱体
間の容量変化を検出することにより着座検知する方式の
例である。この方式は便座表面に近い発熱体に直接電圧
を印可するため、着座時と非着座時の容量変化が大き
く、極めて安定した着座検知が可能であるという効果を
有する。着座検知判定手段は、容量変化の検出部とその
変化量から着座を判定する部分からなる。容量変化の検
出法としては容量成分のインピーダンスをみる方法や、
電気的に共振するように構成しておき容量変化により共
振しなくなることを利用する方法や、発振回路を構成し
容量変化により発信周波数が変化することを利用する方
法などが考えられる。また、発熱体を多数に分割するこ
とにより、便座上の複数地点の容量変化を調べることが
可能になり、人の着座の位置や体重移動等の検知も可能
である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１では、発熱体を便座表面または表面付近
に設けたことにより、着座時の人体臀部に近く、より少
ない熱量で、短時間に加熱することが可能になった。請
求項２では、発熱体を発熱体よりも熱伝導性の低い材料
で覆ったことにより、発熱体の温度が場所により分布を
持つ場合に、発熱体の温度が高すぎる部分の熱が、その
まま人体臀部に伝わるのを防止する効果がある。請求項
３では、発熱体が導電性または半導電性を有することに
より、抵抗率に反比例する渦電流発生することにより発
熱し、さらに強磁性体であることにより、内部に発生す
る磁束密度を大きくとれ、したがって発生する起電力が
大きくなり、充分な発熱量の確保が可能になった。請求
項４では、発熱体の抵抗率が温度に対して正特性を有す
ることにより、発熱体自身が自己温度制御作用を有し、
高い安全性を持たせることが可能になった。請求項５で
は、便座表面において、発熱体が加熱用励磁コイルを覆
うようにし、発熱体の面積を加熱用励磁コイルの面積よ
りも広くしたことにより、加熱用励磁コイルから発生す
る電磁波を発熱体により遮断し、便座上部への電磁波の
放射を防止し、人体および機器への影響を低減すること
が可能になった。請求項６では、人が便器を使用するこ
とを検知する手段を設けるとともに、本発明の暖房便座
の加熱を開始するため、素早く便座の使用時のみ加熱す
ることが可能になり、着座した瞬間から快適でなおかつ
省電力な暖房便座の提供が可能になった。請求項７で
は、暖房便座用の電源を着座検知手段の電源として使用
し、着座検知判定手段を設けたことにより、着座検知手
段の電源が不要で、低コストでコンパクトな着座検知手
段が実現可能となった。請求項８では、誘導加熱用電源
からの出力を、発熱体側に切り替える切換器と着座検知
判定手段を設けたことにより、人の着座時の容量変化に
よる着座検知が非常に精度が良くおこなえる着座検出手
段用電源の不要な低コストでコンパクトな着座検知手段
が実現可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】暖房便座の構成を説明する上面図である。

【図２】便器上に設置した暖房便座の構成を説明する側
面図である。

【図３】着座検知手段を説明する上面図である。

【図４】着座検知手段を説明する側面図である。

【図５】着座検知手段を説明する近似回路図である。

【図６】第二の着座検知手段を説明する上面図である。

【図７】第二の着座検知手段を説明する側面図である。

【図８】第二の着座検知手段を説明する近似回路図であ
る。

【図９】第三の着座検知手段を説明する上面図である。

【図１０】第三の着座検知手段を説明する側面図であ
る。

【図１１】第三の着座検知手段を説明する近似回路図で
ある。

【図１２】従来使用されている暖房便座を説明する側断
面図である。

【符号の説明】

１…暖房便座、２…便器、３…加熱用励磁コイル、４…
発熱体、５…被覆材、６…誘導加熱用電源、７…便器利
用検知手段、８…電源切換器、２０…容量、３１…便
座、３２…ヒータ、３３…便器、３４…ヒンジ、３５…
電源線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡野浩史福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者松尾信介福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電圧を出力する誘導加熱用電源と、
前記誘導加熱用電源からの電流により磁界を発生する加
熱用励磁コイルと、前記加熱用励磁コイルから発生する
磁界により誘起される誘導電流により発熱する発熱体よ
り成る暖房便座において、前記発熱体を便座表面または
表面付近に設けたことを特徴とする暖房便座。
【請求項２】発熱体を、発熱体よりも熱伝導性の低い
材料で覆ったことを特徴とする請求項１記載の暖房便
座。
【請求項３】発熱体が、導電性または半導電性を有
し、かつ強磁性体であることを特徴とする特許請求項１
乃至２何れか記載の暖房便座。
【請求項４】発熱体に、その抵抗率が温度に対して正
特性を有する材料を使用したことを特徴とする特許請求
項１乃至３何れか記載の暖房便座。
【請求項５】発熱体が、便座表面において、加熱用励
磁コイルを覆うようにし、発熱体の面積を加熱用励磁コ
イルの面積よりも広くしたことを特徴とする特許請求項
１乃至４何れか記載の暖房便座。
【請求項６】人が便器を使用することを検知する手段
を設けるとともに、その出力により暖房便座の加熱を開
始することを特徴とする特許請求項１乃至５何れか記載
の暖房便座。
【請求項７】交流電圧を出力する誘導加熱用電源と、
前記誘導加熱用電源からの電流により磁界を発生する加
熱用励磁コイルと、前記加熱用励磁コイルから発生する
磁界により誘起される誘導電流により発熱する発熱体よ
り成る暖房便座において、前記誘導加熱用電源を着座検
知手段のための電源として使用し、着座検知判定手段を
設けたことを特徴とする特許請求項１乃至６何れか記載
の暖房便座。
【請求項８】誘導加熱用電源からの電力を、加熱用励
磁コイル側と発熱体側に切換可能な切換器と着座検知判
定手段を設けたことを特徴とする特許請求項１乃至７何
れか記載の暖房便座。