(57)【要約】【課題】電磁誘導を利用した暖房便座装置において快適な加熱状態を得る。【解決手段】便座１の着座面側に配置する導電性材料より成るシート状発熱体Ｄを、複数の分割シート片ｄから成るものとし、隣接する各分割シート片ｄの間に２ｍｍ以下の隙間Ｇを設ける。あるいはシート状発熱体Ｄに幅寸法が２ｍｍ以下のスリットを設ける。発熱体Ｄを誘導コイルＵで誘導加熱すると、隣接する分割シート片ｄにおける隙間Ｇを挟む周縁部で大きい発熱が生じるから、隙間部分Ｒにおける発熱が大きくなる。隙間Ｇを便座開口部１ｃから外側へ向かう方向に沿って形成することにより、使用者が着座したときに最も接触しやすい領域の迅速な昇温が可能であり、快適な使用状態が得られる。【選択図】  図１
2010063669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に導電性材料より成るシート状発熱体が配置され、該発熱体の裏面側に所定の距離を置いて誘導コイルが配置され、該誘導コイルに通電することにより上記発熱体を誘導加熱するようになされた暖房装置において、前記発熱体は複数の分割シート片からなり、隣接する各分割シート片の間に２ｍｍ以下の隙間を設けたことを特徴とする電磁誘導式暖房装置。
【請求項２】
表面側に導電性材料より成るシート状発熱体が配置され、該発熱体の裏面側に所定の距離を置いて誘導コイルが配置され、該誘導コイルに通電することにより上記発熱体を誘導加熱するようになされた暖房装置において、前記発熱体に幅寸法が２ｍｍ以下のスリットを設けたことを特徴とする電磁誘導式暖房装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁誘導式暖房装置において、シート状発熱体を便座の着座面側に配置し、誘導コイルを便座の底板上に配置して構成したことを特徴とする暖房便座装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電磁誘導式暖房装置において、シート状発熱体を床材の表面又は裏面に配置し、誘導コイルを床材の下方に配置して構成したことを特徴とする床暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導を利用した暖房装置であって、使用者が直に接する構造のものに関し、使用者が快適に感じられる加熱状態を短時間で得ることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導を利用した暖房装置の従来例として、特許文献１に暖房便座装置が記載されている。この暖房便座装置は、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できるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。また、発熱体が１枚のアルミ箔から成っているが、使用者が着座したときに接触する面積が大きい発熱体の中央部が昇温しにくいため、通電後しばらく待たなくては、使用者が快適に感じられる温度まで達しないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、誘導加熱方式を利用した暖房装置において、使用者が接する部位を確実に昇温させるための手段を提供することを目的とする。かかる目的のため採用した本発明の特徴とするところは、請求項１に記載する如く、表面側に導電性材料より成るシート状発熱体が配置され、該発熱体の裏面側に所定の距離を置いて誘導コイルが配置され、該誘導コイルに通電することにより上記発熱体を誘導加熱するようになされた暖房装置において、前記発熱体は複数の分割シート片からなり、隣接する各分割シート片の間に２ｍｍ以下の隙間を設けたことである。
【０００６】
あるいは請求項２に記載する如く、表面側に導電性材料より成るシート状発熱体が配置され、該発熱体の裏面側に所定の距離を置いて誘導コイルが配置され、該誘導コイルに通電することにより上記発熱体を誘導加熱するようになされた暖房装置において、前記発熱体に幅寸法が２ｍｍ以下のスリットを設けるという構造を採用することも可能である。なお上記スリットは、発熱体の端部から一部を切除した切欠も、発熱体に形成した開孔も含む概念である。
【０００７】
本発明に係る電磁誘導式暖房装置は、暖房便座装置に適用することが考えられる。この場合、請求項３に記載する如く、シート状発熱体を便座の着座面側に配置し、誘導コイルを便座の底板上に配置して構成すればよい。
【０００８】
さらに本発明に係る電磁誘導式暖房装置は、床暖房装置に適用することが考えられる。この場合、請求項４に記載する如く、シート状発熱体を床材の表面又は裏面に配置し、誘導コイルを床材の下方に配置して構成すればよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明者らは、実験により、シート状発熱体を誘導加熱したとき、発熱体の周縁部において発熱が大きくなるという知見を得た。そこで、発熱体を複数の分割シート片から成るものとし、これを誘導加熱した場合、各分割シート片ごとに見れば、それぞれ周縁部で発熱が大きくなる。従って、請求項１に記載する如く、隣接する各分割シート片を所定の隙間を置いて配置することにより、各分割シート片それぞれにおける当該隙間を挟む周縁部で比較的大きい発熱を生じさせるから、結果的に隙間部分における発熱を大きくすることができる。よって例えば、本発明を暖房便座に適用した場合、便座の開口部から外側へ向かう方向など、便座を横断する方向に沿って隙間を形成することにより、便座における使用者が着座したときに最も接触しやすい領域の発熱を大きくして、迅速な昇温が可能である。
【００１０】
あるいは本発明を床暖房装置に適用した場合、所定の隙間を置いた分割シート片の配置を適宜設計することにより、昇温が迅速になる隙間の形成個所を、床面に均一に分散させることができる。よって、床面における周縁部と中央部との間で差異の少ない均一昇温が可能である。あるいは、所望の特定個所を迅速に昇温させることも可能である。
【００１１】
なお隣接する分割シート片が離れすぎると、隙間部分の昇温効率が悪くなる。従って、分割シート片間に設ける隙間の大きさは２ｍｍ以下とする。
【００１２】
また本発明では、シート状発熱体と誘導コイルとの間に所定の距離を置くように構成したから、誘導コイルの形態を、シート状発熱体の形状に制約されることなく、比較的自由に設計することができる。よって、暖房装置の製作が容易になる。なお、シート状発熱体と誘導コイルとの距離は、誘導コイルの巻数や使用電力・周波数等に基づいて、適切に設定すればよい。
【００１３】
本発明者らは、実験により、シート状発熱体に所定間隔以下のスリットを形成すると、スリットを挟む領域の発熱が大きくなるという知見を得た。そこで請求項２に記載する如く、発熱体にスリットを設け、これを誘導加熱すると、当該スリットを挟む領域で比較的大きい発熱が生じる。よって、スリットの形成位置を適宜設定することにより、所望する部位を優先的に昇温させることが可能である。従って、例えば、本発明を暖房便座に適用して、発熱体の中央領域に複数のスリットを形成することにより、使用者が最も接することの多い着座面中央領域の発熱を大きくすることが可能である。
【００１４】
なおスリットの幅が大きすぎると、スリットを挟む部分の昇温効率が悪くなるので、スリットの幅寸法は２ｍｍ以下とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、本発明を暖房便座装置Ｓに適用した一例を示す。但し図面には、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した。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。
【００１６】
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。
【００１７】
便座１の内部には、便座側制御部Ｃ２、誘導コイルＵと複数の分割シート片ｄから成る発熱体Ｄとで構成した加熱手段Ｈ（図２参照）、及び、温度センサ（図示せず）等が設けられる。誘導コイルＵ及び温度センサが接続される制御部Ｃ２は、整流回路・高周波発生回路・制御回路を有し、後述の給電装置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。
【００１８】
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３３を外周に巻き付けたコ字状の一次側コア３４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３５を巻き付けたコ字状の二次側コア３６から成り、便座側制御部Ｃ２と接続される。一次側コア３４及び二次側コア３６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３３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３５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、便座１の表面材１ａに配置した発熱体Ｄ（図２参照）が加熱され、便座１表面を昇温させる。
【００１９】
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部分に一次コイル及び二次コイルを配置して給電装置を構成し、便座１の揺動位置にかかわらず、常時、電力供給可能とする構成も可能である。
【００２０】
図２（Ａ）に示す如く、発熱体Ｄは、便座１の着座面（使用者が着座したときに接し得る面）を形成する表面材１ａの裏面側又は表面側に配置される。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薄板状・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に密接するよう設けられる。誘導コイルＵは、発熱体Ｄの下方側で基盤となる底板１ｂ上に配置される。図２（Ｂ）に示す如く、誘導コイルＵに高周波電流を通電すると、磁束Ｊの変化により発熱体Ｄに渦電流Ｉが発生し、これが発熱体Ｄ自体の電気抵抗に基づき熱を発生させる。なお誘導コイル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。
【００２１】
本発明に係る暖房便座装置Ｓは、発熱体Ｄを複数の分割シート片ｄを隣接させて構成したところを特色とする。すなわち図３に示す如く、便座１における着座面のほぼ全体に対応するように分割シート片ｄ，ｄ，…を、隙間Ｇを置いて並べて配置する。各分割シート片ｄ間の隙間Ｇは、２ｍｍ以下に設定する。隙間Ｇの形成方向は便座１を横切る方向、例えば、便座開口部１ｃの中心から外へ向かう方向に沿う方向とする。
【００２２】
誘導コイルＵに通電すると、電磁誘導により発熱体Ｄに渦電流が生じて発熱する。このとき、図４に示すように、隣接する分割シート片ｄｄ，…それぞれに独立して渦電流Ｉが生じ、周縁部で優先的に発熱が生じる。従って、隙間Ｇを挟んで向き合う領域Ｒでは、隣接する分割シート片ｄそれぞれから熱が及ぶので、他の部位よりも昇温速度が大きい。
【００２３】
また、誘導コイルＵの延設方向に沿う方向の周縁部ｔ１に比較して、誘導コイルＵを横切る方向の周縁部ｔ２の方が電流密度が高くなると考えられ、このことも、隙間Ｇに面する周縁部ｔ２の発熱が大きくなる理由となっている。
【００２４】
このような仕組みにより、図３に示すように、各分割シート片ｄ間の隙間Ｇの形成領域Ｒは、通電開始後、早期に昇温する。しかも隙間Ｇの形成領域Ｒは、使用者が着座したときに最も接し易い部位であるから、これら部分の昇温温度が早いことにより、使用者に快適な暖房便座装置を提供することが可能である。
【００２５】
なお電磁誘導作用による効率的な加熱をするためには、分割シート片ｄにおける誘導コイルＵに沿う方向の長さをＬ、誘導コイルＵを横切る方向の幅寸法をＷとすると（図４参照）、Ｗ／Ｌの値が、０．３５＜（Ｗ／Ｌ）＜１．５の範囲に収まるよう設定することが望ましい。
【００２６】
図５は、発熱体Ｄの各種分割パターンを例示するものである。同図（Ａ）は、発熱体Ｄを、各分割シート片ｄの誘導コイルＵに沿う方向の長さＬが、幅寸法Ｗに対し、Ｌ＞Ｗとなるように等分割したもの、同図（Ｂ）は、発熱体Ｄを、各分割シート片ｄがＬ≦Ｗとなるように等分割したもの、同図（Ｃ）は、Ｌ＝Ｗの分割シート片ｄと、Ｌ＞Ｗの分割シート片ｄとの組合わせに分割したもの、同図（Ｄ）は、各分割シート片ｄのＬの長さが。複数の異なる値（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４＞Ｌ５）となるように分割したものである。いずれの例でも、隣接する分割シート片ｄの隙間Ｇに対応する部位Ｒでは大きい発熱を得ることができる。これに対し、同図（Ｅ）に示す単一の発熱体Ｄは、両端縁部でしか発熱が大きくならないから、中央部を迅速に昇温させるのが困難である。
【００２７】
図６に示すように、シート状発熱体Ｄの適所にスリット（切欠）Ｑを形成すると、その近傍の発熱を大きくすることが可能である。同図（Ａ）は、発熱体Ｄにおける左右両縁部の中間位置から中心部に向かうスリットＱ，Ｑを形成したものである。スリットＱを形成することにより、スリットＱに臨む縁部が新たに形成され、電磁誘導作用により、縁部が優先的に加熱される。従って、スリットＱを挟む周縁部に、発熱の大きい部位Ｒを生成することができる。それ故、スリットＱの形成位置を適宜設定することにより、便座１において、使用者が快適に感じられる昇温状態を具現化することが可能である。
【００２８】
なお図６（Ａ）の例では、左右のスリットＱ，Ｑの中間部を発熱させるのが難しい。そこで同図（Ｂ）に示す如く、発熱体Ｄの中央部に幅の狭い開口部Ｑ１を形成し、左右スリットＱ，Ｑの中間部を発熱させることが考えられる。
【００２９】
図６（Ｃ）は、発熱体Ｄにおける上下縁部に、中央へ向かう短いスリットＱを形成したものである。本例において、誘導コイルＵの延設方向が発熱体Ｄの長手方向に沿う方向であるとすると、各スリットＱは、誘導コイルＵを横切る方向となる。そのため本例では、図示するように、各スリットＱの末端部の周囲に、発熱の大きい部位Ｒがスポット状に形成される。
【００３０】
図６（Ｄ）は、長方形の発熱体Ｄを対角線で分割する如き形態としたものである。従って、各分割シート片ｄは、直角三角形を呈する。本例では、分割シート片ｄそれぞれの斜辺間に隙間Ｇが形成されるため、この隙間Ｇを挟む部位Ｒにおいて発熱が大きくなる。
【００３１】
図７は、本発明を床暖房装置Ｆに適用した実施形態を示すものである。床材の表面又は裏面に、複数の分割シート片ｄを、間に２ｍｍ以下の隙間を形成して配置すると共に、分割シート片ｄの下方に誘導コイルを配置することにより、床暖房装置Ｆが構成される。本例では、分割シート片ｄを縦３列×横５列に配列し、縦列Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ごとに誘導コイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３を配置し、各誘導コイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３を制御部Ｃでそれぞれ独立に制御可能とした。誘導コイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３に通電すると、電磁誘導により各分割シート片ｄに渦電流が発生し、各隙間Ｇの形成領域Ｒ１〜Ｒ３で迅速な発熱が生じる。隙間形成領域Ｒ１〜Ｒ３を、床面全体に均一に分散させて形成すれば、周縁部と中央部とで差異の少ない均等な床暖房を実現できる。
【００３２】
本例では、縦列Ｄ１．Ｄ２，Ｄ３ごとに設けた誘導コイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３を、独立して制御可能に構成したので、例えば中央列Ｄ２だけを加熱したり、左右列Ｄ１，Ｄ３だけを加熱する態様が可能である。さらには、縦列Ｄ１．Ｄ２，Ｄ３それぞれの設定温度を異ならせることも可能である。
【００３３】
図８は、本発明を適用した床暖房装置Ｆの異なる実施形態を示すものである。本例は、隙間Ｇを空けて縦４列×横４列に配置した分割シート片群を、外周側の分割シート片ｄｘと、中央側の分割シート片ｄｙとに区分し、それぞれに対応させて誘導コイルＵｘ，Ｕｙを配置すると共に、各誘導コイルＵｘ，Ｕｙを制御部Ｃでそれぞれ独立に制御可能としたものである。外側の誘導コイルＵｘに通電すると、外周側の分割シート片ｄｘ群を電磁誘導加熱し、それぞれの隙間形成領域Ｒｘを迅速に昇温させる。内側の誘導コイルＵｙに通電したときは、中央側の分割シート片ｄｙ群を電磁誘導加熱して、それらの隙間形成領域Ｒｙを迅速に昇温させる。従って本例は、床面における周縁部と中央部とで、加熱状態をそれぞれ独立に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施形態に係るものであって、図（Ａ）は図１のＸ−Ｘ線において断面した便座の正面断面図、図（Ｂ）は図１のＹ−Ｙ線において断面した発熱体の側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る暖房便座装置における発熱体の構成例を示す便座の概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るものであって、発熱体における分割シート片の一部を取り出して示す平面図である。
【図５】図（Ａ）〜図（Ｄ）は分割シート片から成る発熱体の構成例を示す平面図、図（Ｅ）は従来の発熱体を示す平面図である。
【図６】図（Ａ）〜図（Ｃ）はスリットを形成した発熱体の構成例を示す平面図、図（Ｄ）は分割シート片から成る発熱体の異なる構成例を示す平面図である。
【図７】本発明を適用した床暖房装置の一実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図８】本発明を適用した床暖房装置の異なる実施形態の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
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  ｄ…分割シート片  Ｇ…隙間  Ｈ…加熱手段  Ｉ…渦電流  Ｊ…磁束  Ｑ…スリット  Ｒ…隙間形成領域（発熱部）  Ｕ…誘導コイル  Ｗ…電源  １…便座  １ａ…表面材  １ｂ…底板  １ｃ…中央開口部  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  ３１…送電部  ３２…受電部  ３３…一次側コイル  ３４…一次側コア  ３５…二次側コイル  ３６…二次側コア
【図１】
2010063669.tif 000003
【図２】
2010063669.tif 000004
【図３】
2010063669.tif 000005
【図４】
2010063669.tif 000006
【図５】
2010063669.tif 000007
【図６】
2010063669.tif 000008
【図７】
2010063669.tif 000009
【図８】
2010063669.tif 000010