(57)【要約】【課題】便座の消費電力を低減し極めて省エネルギーであるとともに、万が一の故障したときにも安全な便座暖房を提供する。【解決手段】便座２２と、便座の裏側内面に設けられた線状発熱体２８と、トイレ内に使用者が入室したことを検知する人体検知センサ２４と、便座２２の温度を検知する温度検知センサ３４と、線状発熱体３０への通電量を制御する制御部３５とを備えた暖房便座において、線状発熱体２８の配設パターンに密領域部３７を設け、密領域部３７に温度反応型の安全装置３７を設けたことにより、着座面２６の表面温度の異常過昇を検知して回路を遮断することにより、短時間で便座暖房が可能であるとともに安全な暖房便座を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着座時に人体が接触する着座面の少なくとも一部を金属で形成した便座と、前記着座面の裏側内面に配設した線状発熱体と、トイレ内に使用者が入室したことを検知する人体検知センサと、前記着座面の温度を検知する温度検知センサと、前記線状発熱体への通電量を制御する制御部と、前記着座面の温度過昇を防止する温度反応型の安全装置とを備え、前記線状発熱体は、配設パターンに密領域部を有し、前記密領域部に前記安全装置を設けたことを特徴とした暖房便座。
【請求項２】
線状発熱体の密領域部は、安全装置の温度検知部と略同一形状となるように前記線状発熱体を配設したことを特徴とした請求項１記載の暖房便座。
【請求項３】
線状発熱体の密領域部と前記着座面との間に断熱材を設けることを特徴とした請求項１または２に記載の暖房便座。
【請求項４】
密領域部は、渦巻状に前記線状発熱体を配設したことを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載の暖房便座。
【請求項５】
密領域部は、蛇行状に前記線状発熱体を配設したことを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載の暖房便座。
【請求項６】
密領域部を、着座面後方の外側部近傍に配設した請求項１〜５のいずれか１項に記載の暖房便座。
【請求項７】
安全装置はサーモスタットとしたことを特徴とした請求項１〜６のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項８】
着座面はアルミニウムからなることを特徴とした請求項１〜７のいずれか１項記載の暖房便座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房機能を有する便座に関するもので、特に使用者が着座するまでの短時間に最適な温度まで昇温可能である暖房便座に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の暖房便座では、図１０に示すように金属製便座１の裏面に加熱手段２を配設し、短時間で便座を所定温度まで昇温させ、省エネを図るというものであった（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この種の暖房便座において、加熱手段２は省電力のため使用者の便座への着座直前に通電して着座するまでの短時間に、すばやく便座を適温にしなければならないので、金属製の便座１を使用している。従って、お尻を直接に乗せ、かつ短時間に温度上昇させる暖房便座では、何らかの異常事態が発生した時、即座に適温を越えて熱くなり使用者に不快感を与え、更には不快感を越えた熱さになれば使用者が便座から立ち上がらなければならなくなる事態も考えられる。
【特許文献１】特開２００３−７９５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、万が一の故障などによる温度過昇時に対する安全性についての記述がなく、温度過昇により安全面が危ぶまれるという課題があった。
【０００４】
本発明は、なんらかの異常が発生し便座の温度制御が不能となった場合でも、便座の温度過昇を速やかに検知可能とすることで、安全で快適に使用できる暖房便座を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の暖房便座は、線状発熱体の配設パターンに密領域部を設け、密領域部に温度応答型の安全装置を設けた構成としている。この構成により、安全装置の応答速度をより早くすることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の暖房便座は、安全装置の温度応答速度をより速くすることによって、何らかの異常によって生じる温度過昇を速やかに検知することが可能である。そのため、安全で快適に暖房便座を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、線状発熱体の配設パターンに密領域部を設け、密領域部に温度反応型の安全装置を設けた構成とした。これにより、線状発熱体の発生する熱を放熱ロスを少なくして効率よく受熱できる構成となるので安全装置の温度応答速度を早くすることができ、何らかの異常によって生じる温度過昇を速やかに検知することができる。そのため、安全で快適に暖房便座を使用することができる。
【０００８】
第２の発明は、特に第１の発明において、線状発熱体の密領域部は、安全装置の温度検知部と略同一形状となるように線状発熱体を配設した構成とした。これにより、安全装置に効率よく温度を伝えることができる。そのため、線状発熱体の密領域部で発生した熱は、サーモスタットへ効率的に伝熱することができ、密領域部に相対する着座面にホットスポットが生じて、着座時に不快感を引き起こすことを防止でき、安全で快適に暖房便座を使用することができる。
【０００９】
第３の発明は、特に第１または２のいずれか１つの発明において、線状発熱体の密領域部と着座面との間に断熱材を設けることとした。これにより、密領域部での発熱量が多くなり、便座温度にホットスポットが生じるのを防止することができる。そのため、使用者は快適に暖房便座を使用することができる。
【００１０】
第４の発明は、特に第１から３のいずれかの発明において、密領域部は、渦巻状に線状発熱体を配設した構成とした。これにより容易に密領域部を形成することができ、安全装置の温度応答速度を早くすることができ、何らかの異常によって生じる温度過昇を速やかに検知することができる。そのため、安全で快適に暖房便座を使用することができる。
【００１１】
第５の発明は、特に第１から４のいずれかの発明において、密領域部は、蛇行状に線状発熱体を配設した構成とした。これにより容易に密領域部を形成することができ、安全装置の温度応答速度を早くすることができ、何らかの異常によって生じる温度過昇を速やかに検知することができる。そのため、安全で快適に暖房便座を使用することができる。
【００１２】
第６の発明は、特に第１から５のいずれかの発明において、密領域部を、着座面後方の外側部近傍に配設した。これによって、密領域部での発熱量が多くなり、着座面の温度分布にホットスポットが生じても、ホットスポットは着座面後方の外側部近傍であるため、着座時に不快感を引き起こすことを防止できる。
【００１３】
第７の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明において、安全装置はサーモスタットとした。これにより、異常が発生した時にサーモスタットにより、安全に機器の停止を行うことが可能であり、使用者は安心安全に使用することができる。
【００１４】
第８の発明は、特に第１〜７のいずれか１つの発明において、着座面はアルミニウムで構成した。これにより熱伝導の優れたアルミニウムを用いることで、着座面をすばやく加熱することが可能である。そのため省エネ性に優れた暖房便座を提供できる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の第一の実施の形態における暖房便座の概略構成図であり、図２は斜視図であり、図３は線状発熱体からなる発熱体ユニットの概略構成図、図４は着座面の断面図である。
【００１７】
図１から図４において、便器２０に本体２１が取り付けられており、この本体２１に便座２２および便蓋２３が回動自在に設けられている。また、本体２１の袖部にはトイレ空間の人体の有無を赤外線により検知する人体検知センサ２４が設けられている。便座２２は、合成樹脂製の便座ベース２５とアルミニウムで形成された金属製の着座面２６からなり、２つの部材をそれぞれの内周縁および外周縁で接合することによって形成している。
【００１８】
着座面２６の裏面には、発熱体ユニット２７が配設されている。この発熱体ユニット２７は、ヒータ線２８（直径約０．２５ｍｍ）の外側表面をフッ素樹脂２９で覆った線状発熱体３０（直径約０．５ｍｍ）を便座形状に収まるように配設し、線状発熱体３０の上下両面を２枚のアルミ箔３１で接着した構成としている。アルミ箔３１の代わりに銅箔などの熱伝導が良好な金属箔を用いても良い。線状発熱体３０はフッ素樹脂２９により絶縁性及び耐熱性が確保されている。ここで、フッ素樹脂２９の代わりにシリコンゴムを用いても良いし、他の材料を用いても絶縁性や耐熱性が確保できるなら何ら問題ない。絶縁性や
耐熱性の度合いは求められる暖房便座の性能によって変化する。着座面２６の裏側は、アルマイト処理によりアルマイト層３２を形成して絶縁性能を更に高めている。アルマイト層３２を形成させる代わりに、ポリイミドやＰＥＴなどをフィルム状にしたものを貼付して絶縁性能を高めるという方法でも何ら問題ない。このように絶縁層を２重に設けることで安心安全に暖房便座を使用することができる。着座面２６となるアルミニウムの表面
には、外観効果のために塗装した表面化粧層３３が形成してある。
【００１９】
また、着座面２６の外側表面に施した表面化粧層３３は染色処理にすることもできるが、少なくとも着座面２６の外側表面に塗装を施せば、防食効果だけでなくアルミなどの金属便座であっても見た感じ冷たい感じを払拭でき、たとえば、真珠のようなパール塗装等によって、やわらかいイメージや高級なイメージを演出することができる。便座２２の着座面２６に金属しかもアルミニウムのプレス（絞り）加工品を用いたことにより、熱伝導率が約２００Ｗ/（ｍ・Ｋ）と高いため、昇温されると同時に、すばやく着座面２６の外側表面つまり表面化粧層３３まで熱伝達することができる。しかも、熱伝導率の高いアルミニウムであるため、温度分布をより均一にする均熱効果が得られる。また、アルミニウムのプレス（絞り）加工により加工硬化により板厚を薄くしても必要な強度を確保することができる。たとえば、樹脂の場合は強度の面から３ｍｍ程度の肉厚が必要なのに対し、アルミ板の絞り加工品であれば半分の１．５ｍｍ以下で十分である。薄くすればするほど、熱容量を少なくできるため、昇温に要する熱量および時間を少なくすることができる。実験の結果、強度と昇温時間の面から、アルミニウムの板厚は０．８〜１．２ｍｍが好ましいという結論を得た。
【００２０】
さらに、着座面２６の裏面には、着座面２６の温度を検知するために温度検知センサであるサーミスタ３４が取り付けられている。サーミスタ３４からの信号は制御部３５に伝達され、これらの信号に基づいて採暖面である着座面２６の温度が所定の温度になるよう、線状発熱体３０への通電が制御されるようになっている。人体検知センサ２４はトイレに人が入室したことを検知すると、着座面２６の加熱を開始するとともに、便蓋２３を開けるように、制御部３５へ信号を伝達する。また、本体２１の中央部には、便座２２への着座を赤外線により検知する着座検知センサ３６を有している。たとえば、温水洗浄機能を有した暖房便座では、人の着座を検知した時にのみ、洗浄機能が動作する。
【００２１】
上述した構成によって、使用者がトイレに入室した場合には、人体検知センサ２４が入室を検知し、その信号が制御部３５に送られ、制御部３５は線状発熱体３０への通電を開始する。制御部３５は、通電開始直前のサーミスタ３４の温度信号をもとに、便座２２の着座面２６が適温になるように演算を行い、線状発熱体３０への通電を制御する。
【００２２】
ここで、アルミニウムの板厚を１．０ｍｍとし、線状発熱体３０に１２００Ｗ印加した場合、着座面２６の昇温速度は２．５Ｋ／ｓほどである。また、調査によって、使用者がトイレのドアを開けてから着座するまでの所要時間は平均１０秒、また、着座面２６の温度が２９℃以上であれば、着座時に冷感や不快感は覚えないという結果を得た。つまり、冬期のトイレ内が室温５℃であっても、入室と同時に便座を昇温させると、入室から１０秒後には着座面２６の温度は３０℃となり、着座面２６の温度を座っても冷たく感じない温度まで昇温させることができる。着座面２６に熱伝導が良好なアルミニウムを用いることによって、使用者が便座２２に着座するまでの短時間に加温することが可能であるため、使用者が入室していない場合には線状発熱体３０に通電する必要がなく、非常に省エネになるとともに、着座面２６の均一な加熱が可能であるので快適に使用できる。また、着座時には、着座面２６が冷たくない温度まで加温されているので、冷たさを感じることなく快適に使用できる。また、着座面２６にアルミニウムの変わりにステンレスを用いることも可能である。ステンレスはアルミに比べて強度が強いため、ステンレスの板厚を薄くすることができるので、熱容量を小さくすることができ、より短時間で加温できるため、
更に省エネに優れた暖房便座を実現することができる。
【００２３】
次に、使用者が便座２２に着座すると、着座検知センサ３６の信号により線状発熱体３０への通電量をゼロまたは着座面２６の温度が過昇しないところまで低減し、適温になるように着座面２６の保温を行う。このように着座中も適温に保温されるので快適に使用できる。
【００２４】
暖房便座は着座面２６に直接皮膚を接触させて着座するため、安全に対しては十分な配慮が必要である。通常の使用状態では、上述のように安全に快適に使用できるが、万一何らかの異常によりマイコン（図示せず）等、制御部３５に不具合が生じ、線状発熱体３０への通電制御を行うことができなくなった場合などは、できるだけ早急に安全装置を確実に動作させることが必要となる。本実施の形態では、線状発熱体３０の配設パターンに密領域部３７を設け、密領域部３７にサーモスタット３８を取付けた構成としている。そのため、サーモスタット３８の温度応答速度を速くさせることができるので、異常時に着座面２６の温度が過昇して危険な状態になる前に、線状発熱体３０の通電回路をより早く遮断することが可能となり安全に使用できる。
【００２５】
以下、上述の内容を詳しく説明する。図５は、制御部３５が故障したことを想定して線状発熱体３０に通電した場合のサーモスタット３８の検知温度と着座面２６の表面温度を測定した結果である。図５において曲線（Ａ）、(Ａ’)は着座面２６の表面温度であり、曲線（Ｂ）、(Ｂ’)はサーモスタット３８の検知温度である。線状発熱体３０への通電が開始されると、着座面２６の表面温度は時間ｔ１で便座最高設定温度（Ｔ１）に達する。通常であれば（Ｔ１）に達した時点で、制御部３５からの指令で通電を停止させるが、何らかの異常が発生した場合は、このまま通電され続ける。サーモスタット３８のＯＦＦ動作温度が（Ｔ３）に設定されていると、着座面２６の表面温度が便座最高設定温度（Ｔ１）以上であり、確実に異常昇温であると判断できる（Ｔ２）に達した時に、サーモスタット３８が動作して、線状発熱体３０への通電を遮断する。このとき、（ｔ２−ｔ１）秒間過昇温し続けている。ここで、サーモスタット３８のＯＦＦ動作温度は、物作り面や、コスト面を考慮すると交差０とするのは非常に困難であり、公差は±２℃とするのが一般的である。つまり、公差を考慮するとサーモスタット３８のＯＦＦ動作温度は（Ｔ３）〜（Ｔ３＋４）となる。ＯＦＦ動作温度が（Ｔ３＋４）であれば、着座面２６の温度とサーモスタット３８の検知温度の曲線は（Ａ’）、（Ｂ’）となり、時間ｔ３でサーモスタット３８が動作し、回路が遮断される。この場合は（ｔ３−ｔ１）秒間過昇温し続けたこととなる。つまり、サーモスタット３８のＯＦＦ動作温度のバラツキを考慮すると、過昇温する時間は最短で（ｔ２−ｔ１）秒間、最長で（ｔ３−ｔ１）秒間となる。安全面を考慮すると、過昇温時はできるだけ短時間で回路を遮断しなければならない。そのために、曲線（Ｂ）の傾きを大きくする、つまりサーモスタット３８の温度応答速度を速くすることによって、時間（ｔ３−ｔ１）を短くすることができ、着座面２６の温度が過昇しすぎる前に、線状発熱体３０への通電回路を遮断することが可能となり、万が一の時でも安心安全に使用できる。
【００２６】
このように、密領域部分からサーモスタット３８へ受熱する際の放熱ロスを最小限とし、昇温速度をあげることで、ＯＦＦ動作温度への到達を早め、十分に確実に応答速度を速めることができる。また、この方式で受熱温度を検出することで温度上昇勾配を検知して早いタイミングで線状発熱体３０への通電遮断を行うような構成にしてもよい。
【００２７】
また、図６に示すように、サーモスタット３８の取付け部は感温面と対向するように、渦巻き状にした線状発熱体３０を配設し、サーモスタット３８の円形状をした感温部（図示せず）と略同一形状にして密領域部３７を設けることによって、密領域部３７で発生した熱がサーモスタット３８へ効率的に伝熱するので、密領域部３７に相対する着座面２６
に極端なホットスポットが生じることがなくなり、着座時に不快感を引き起こすことを防止できる。
【００２８】
また、サーモスタット３８の感温部が方形であれば、例えば図７に示すように線状発熱体３０を蛇行させることによって、方形状の密領域部３７を形成させても良い。
【００２９】
また、密領域部３７での発熱量が多くなり、着座面２６の温度分布にホットスポットが生じて着座時に感じる不快感を防止するために、図８に示すように線状発熱体３０の密領域部３７と着座面２６の間に断熱材３９を設ける、すなわち着座面の発熱体側絶縁層を介してヒータ線と熱接触することによって、密領域部３７の相対する着座面２６の温度が周囲の温度よりも高くなることを防止することができる。そのため、使用者にとって快適に使用できる暖房便座を提供できる。
【００３０】
本実施の形態では、安全装置としてサーモスタット３８を用いているが、安全装置は必ずしもサーモスタット３８である必要はなく、温度ヒューズを用いても良いし、温度反応型の安全装置であれば、どのようなものを用いても何ら問題はない。
【００３１】
なお、安全装置として温度ヒューズを用いる場合について図９に示す。ここでは、温度ヒューズ４０の周囲に線状発熱体３０を螺旋状に配設することによって、密領域部分を形成することができる。こうすることによって、温度ヒューズ４０の温度応答性を速くすることができるので、何らかの異常によって生じる温度過昇を速やかに検知することができ、安全に暖房便座を使用することができる。密領域部分の線状発熱体２８間隔は適度に間隙をあけて配設するのが、発熱時に被覆材や貼り付けのための接着部材等を熱破壊することがないので、望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明の暖房便座は、線状発熱体を密に配設した部分に安全装置を取付けることによって、温度変化を速やかに検知でき、安全に使用し得る暖房便座が得られ、使用者が着座する機器の暖房技術として適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における暖房便座の概略構成図
【図２】同実施の形態における暖房便座の斜視図
【図３】同実施の形態における線状発熱体からなる発熱体ユニットの概略構成図
【図４】同実施の形態における着座面の断面図
【図５】同実施の形態における暖房便座の昇温特性図
【図６】同実施の形態における密領域部の概略図
【図７】同実施の形態における密領域部の概略図
【図８】同実施の形態における暖房便座における着座面の断面図
【図９】本発明の他の実施の形態を説明する図
【図１０】従来の暖房便座の要部の断面図
【符号の説明】
【００３４】
２２  便座
２４  人体検知センサ
２６  着座面
３０  線状発熱体
３４  サーミスタ（温度検知センサ）
３５  制御部
３７  密領域部
３８  サーモスタット（安全装置）
３９  断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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