(57)【要約】【課題】電磁誘導を利用した暖房便座装置において均等な加熱状態を得る。【解決手段】便座の表面材裏面に配置した発熱体を加熱する誘導コイルを、メインコイルＰが配設される主誘導コイルシートＵ１とサブコイルＱ１〜Ｑ３が配設される副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３とを積層して構成する。メインコイルＰは便座１の着座面Ｔを平面視したときの輪郭に沿う形状に形成され、サブコイルＱ１〜Ｑ３は、平面視したメインコイルＰの内部領域Ｒのうち幅寸法が広くなっている個所Ｒ１〜Ｒ３に配設される。内部領域Ｒの幅寸法が広くなっている個所に対し副誘導コイルＱ１〜Ｑ３によって磁界を強化し、便座１の表面全体を確実に均一加熱する。メインコイルＰとサブコイルＱ１〜Ｑ３とは直列に接続すると共に、サブコイルＱ１〜Ｑ３それぞれの巻き数を、メインコイルＰの内部領域Ｒにおける幅寸法に応じて増減させ、発熱体Ｄの発熱量を均等化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座の着座面側に導電性材料より成る発熱体が配置され、便座の底板上に配置される誘導コイルに通電することにより発熱体を誘導加熱するようになされた暖房便座装置において、絶縁性シートの上にコイルを配設して形成した誘導コイルシートの複数枚が積層され、  複数枚の誘導コイルシートの全部又は少なくとも一部はコイル配置パターンが異なっていることを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】
積層された複数枚の誘導コイルシートの各コイルは、磁束の方向が実質的に同一となるように設定されている請求項１に記載の暖房便座装置。
【請求項３】
複数枚の誘導コイルシートのうちの１つは、便座着座面の輪郭に沿う形状に配設されたメインコイルを有する主誘導コイルシートとなされ、他の誘導コイルシートは、主誘導コイルシートに積層して平面視したときに、主誘導コイルシートのメインコイルの内部領域に位置するよう配設されたサブコイルを有する副誘導コイルシートとなされ、副誘導コイルシートのサブコイルは、主誘導コイルシートのメインコイルの内部領域における幅の広い個所に位置するように設定されている請求項１又は２に記載の暖房便座装置。
【請求項４】
複数枚の副誘導コイルシートと主誘導コイルシートとが積層され、平面視したときの主誘導コイルシートにおけるメインコイルの内部領域の幅寸法に応じて、副誘導コイルシートのサブコイルの巻き数を設定した請求項３に記載の暖房便座装置。
【請求項５】
主誘導コイルシートのメインコイルと副誘導コイルシートのサブコイルとを直列に接続した請求項１〜４の何れかに記載する暖房便座装置。
【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便座装置に関し、均等な加熱状態あるいは所望に調節された加熱状態が得られるようにすることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載される暖房便座装置は、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記載されている。
【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。そこで、誘導コイルを表面材から離して、底板上に平面的に配置することが考えられる。しかし、この場合、便座表面の形状が特殊なため、コイルをどのように配置すれば便座の表面温度を均一にできるかが不明である。つまり、部位によって熱くなりすぎたり冷たかったりして、使用者に不快感を与えるおそれあるという問題が有った。
【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便座装置において、便座表面温度の均一化または調節を可能とする手段の提供を目的とする。本発明の特徴とするところは、請求項１に記載する如く、便座の着座面側に導電性材料より成る発熱体が配置され、便座の底板上に配置される誘導コイルに通電することにより発熱体を誘導加熱するようになされた暖房便座装置において、絶縁性シートの上にコイルを配設して形成した誘導コイルシートの複数枚が積層され、複数枚の誘導コイルシートの全部又は少なくとも一部はコイル配置パターンが異なっていることである。なお、ここで配置パターンとは、コイルの捲き数・巻径・平面形状等を言う。
【０００６】
前記暖房便座において、各誘導コイルシートの誘導加熱効率を低下させないようにするため、請求項２に記載する如く、積層された複数枚の誘導コイルシートの各コイルは、磁束の方向が実質的に同一となるように設定することが望ましい。
【０００７】
前記暖房便座において、便座表面の温度均一化又は最適化を図るため、請求項３に記載する如く、複数枚の誘導コイルシートのうちの１つは、便座着座面の輪郭に沿う形状に配設されたメインコイルを有する主誘導コイルシートとし、他の誘導コイルシートは、主誘導コイルシートに積層して平面視したときに、主誘導コイルシートのメインコイルの内部領域に位置するよう配設されたサブコイルを有する副誘導コイルシートとし、副誘導コイルシートのサブコイルは、主誘導コイルシートのメインコイルの内部領域における幅の広い個所に位置するように設定する構成を採用すればよい。
【０００８】
より確実に便座表面の温度均一化又は最適化を図るには、請求項４に記載する如く、複数枚の副誘導コイルシートを主誘導コイルシートに積層し、平面視したときの主誘導コイルシートにおけるメインコイルの内部領域の幅寸法に応じて、副誘導コイルシートのサブコイルの巻き数を設定する構成を採用すればよい。
【０００９】
なお、主誘導コイルシートのメインコイルと副誘導コイルシートのサブコイルとは、直列に接続することが考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る本発明は、誘導加熱方式を採用する暖房便座装置において、発熱体を誘導加熱する誘導コイルを、複数枚の誘導コイルシートを積層したもので構成するので、加熱対象である便座表面の形状や寸法に応じて、誘導コイルシートにおけるコイルの配置パターンを適宜設計することにより、最適な加熱環境を容易に得られる。また、コイル配置パターンの異なる誘導コイルシートを複数種類準備しておけば、暖房便座装置の仕様変更があった場合でも、使用する誘導コイルシートの組合わせを適宜変更することで容易に対処することができる。また、誘導コイルシートは、コイルを絶縁シート上に配設して形成したものであるから、複数の誘導コイルシートを積層するに際し、コイル間の絶縁が容易である。
【００１１】
請求項２に記載する如く、積層する複数枚の誘導コイルシートの各コイルが発生する磁束の方向を揃えることにより、誘導コイル間で磁束を打ち消し合うことがなくなるので、発熱体の相互誘導加熱を効率よく行える。
【００１２】
請求項３に記載する如く、便座着座面の輪郭に沿う形状に配設したメインコイルを有する主誘導コイルシートを形成することにより、便座表面の全体的な加熱を行なうことができる。但し、便座着座面の輪郭に沿って配設したメインコイルのみでは、発熱体を均一に加熱することは難しい。そこで、平面視した状態で、メインコイルの内部領域における幅の広い個所に、副誘導コイルシートにおけるサブコイルを位置させることにより、当該個所における磁束を増強する。これにより、便座表面を暖めにくい個所における発熱体の加熱量を高めて、確実に昇温させることができる。
【００１３】
請求項４に記載するように、平面視したときの主誘導コイルシートにおけるメインコイルの内部領域の幅寸法に応じて、副誘導コイルシートのサブコイルの巻き数を設定するようにした場合は、便座表面の暖めにくい個所ほど捲き数を多くして磁束を強化することにより、便座表面温度の均一化又は最適化が確実になる。よって、熱くなりすぎたり冷たかったりする部位が形成されて、使用者に不快感を与えるおそれがなくなる。
【００１４】
請求項５に記載するように、主誘導コイルシートのメインコイルと副誘導コイルシートのサブコイルとを直列に接続した場合は、複数のコイルに対し個別に通電しないから、通電制御が簡単になり、誘導加熱回路の設計が容易になる。また、複数コイルのインダクタンスが加算されて総合インダクタンスが大きくなるので、ノイズ等の外乱に強い回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、本発明に係る暖房便座装置Ｓの一例を示す。但し、図面は、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すものである。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と、誘導コイルシートＵ及び発熱体Ｄから成る加熱手段Ｈ（図２参照）と、温度センサ（図示せず）とが設けられる。制御部Ｃ２は、誘導コイルシートＵ内に配設したコイル及び温度センサが接続され、整流回路・高周波発生回路・制御回路を有し、後述する給電装置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、誘導コイルシートＵ内に配設したコイル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Ｌ１を外周に巻き付けたコ字状の一次側コアＫ１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Ｌ２を巻き付けたコ字状の二次側コアＫ２から成り、便座側制御部Ｃ２と接続される。一次側コアＫ１及び二次側コアＫ２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Ｌ１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Ｌ２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、誘導コイルシートＵ内に配設したコイルへ送電する。その結果、電磁誘導作用により、便座１の表面材１ａ裏面に配置した発熱体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２０を、一次コイル及び二次コイルを巻き付けるコアに利用して給電装置３０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場合もある。
【００２０】
図２に示す如く、発熱体Ｄは、便座１の着座面Ｔを形成する表面材１ａの裏面側に配置される。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の裏面に密接するよう設けられる。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の下方側で基材である底板１ｂ上に配置される誘導コイルを、複数枚の誘導コイルシートＵを積層して構成したところを特色とする。すなわち、図２に示す如く、メインコイルＰが配設される主誘導コイルシートＵ１と、サブコイルＱ１〜Ｑ３が配設される副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３とが、底板１ｂ上に積層される。本例では、図３に示すように、最下層に位置する主誘導コイルシートＵ１に配設されるメインコイルＰは、便座１の着座面Ｔを平面視したときの輪郭に沿う形状に形成される。中層の副誘導コイルシートＵ２に配設されるサブコイルＱ１は、積層した状態を平面視したときに、主誘導コイルシートＵ１におけるメインコイルＰの内部領域Ｒのうち最も幅寸法が広くなっている個所Ｒ１に配設される。具体的には、便座１の中央開口部１ｃ周囲に形成される着座面Ｔのうち、後方側の中央領域Ｒ１である。最上層の副誘導コイルシートＵ３に配設されるサブコイルＱ２，Ｑ３は、後方中央領域Ｒ１からやや前方へ移動した左右領域Ｒ２，Ｒ３にそれぞれ配設される。なお、主誘導コイルシートＵ１・副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３の積層順番は、適宜変更が可能である。
【００２２】
主誘導コイルシートＵ１及び副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３はいずれも、絶縁性材料で成形したシート又はフィルムの間に、金属線を配置したものである。あるいは、絶縁性シートの上に金属泊を重層し、これを例えばエッチング法を用いてコイルパタンを形成したのち、さらにその表面を絶縁性シート又フィルムで覆った構造とすることが考えられる。なお本例では、図３に示すように、コイルを配設する絶縁性シートＺの平面形状を、主誘導コイルシートＵ１及び副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３で共通としたが、これに限定されるものではない。
【００２３】
主誘導コイルシートＵ１のメインコイルＰは、着座面Ｔの輪郭に沿って配設したから、通電時に便座１表面を全体的に加熱するが、着座面Ｔの幅が広い個所では、幅の狭い個所に比べて磁界強度が弱くなり、表面材１ａを十分に昇温させることができない。そこで、副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３を積層することにより、平面視したときのメインコイルＰの内部領域Ｒにおける特に幅寸法が大きくなっている個所、つまり後方中央領域Ｒ１と、当該領域Ｒ１からやや前方へ移動した左右領域Ｒ２，Ｒ３とに、それそれサブコイルＱ１〜Ｑ３を位置させる。これにより、内部領域Ｒの幅寸法が広くなっている個所に対し、サブコイルＱ１〜Ｑ３の補助によって通電時の磁界を強化する。その結果、メインコイルＰとの共同により、便座１の表面全体を確実に均一加熱することができる。
【００２４】
なお主誘導コイルシートＵ１のメインコイルＰと、副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３のサブコイルＱ１〜Ｑ３との配置関係については、積層した状態を平面視したときに、図１の例では、サブコイルＱ１〜Ｑ３全体が、メインコイルＰの内部領域Ｒに収まるよう設定した。しかし、便座１の表面温度を均一化又は最適化するものであれば、サブコイルＱ１〜Ｑ３は、その大半がメインコイルＰの内部領域Ｒ内に収まっていればよく、メインコイルＰの外側へ一部がはみ出るように設計することも妨げない。
【００２５】
図３に示す如く、本実施形態では、主誘導コイルシートＵ１のメインコイルＰと、各副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３のサブコイルＱ１〜Ｑ３とを直列に接続すると共に、サブコイルＱ１〜Ｑ３それぞれの巻き数を、メインコイルＰの内部領域Ｒにおける幅寸法に応じて増減させる態様を採用した。これにより、通電時における発熱体Ｄの発熱量を、全域でなるべく均等化することが可能である。基本的には、メインコイルＰの内部領域Ｒの幅が広い領域ではサブコイルの捲き数を多くし、内部領域Ｒの幅が狭い領域ではサブコイルの捲き数は少なくてよい。具体例を示せば、メインコイルＰの巻き数Ｎ＝３０とし、第１のサブコイルＱ１の巻き数Ｎ１＝１５、第２のサブコイルＱ２，Ｑ３の巻き数Ｎ２＝５とすれば、領域Ｒ１については、捲き数Ｎ＋Ｎ１＝４５の誘導コイルで励磁するのに等しく、領域Ｒ２，Ｒ３については、捲き数Ｎ＋Ｎ２＝３５の誘導コイルで励磁するのに等しくなる。
【００２６】
要するに、平面視して、メインコイルＰの内部領域Ｒに位置するサブコイルＱ１〜Ｑ３の捲き数を、内部領域Ｒの幅寸法に応じて適当に設定することで、各誘導コイルに対する通電量を個別に制御しなくても、直列に接続して同時に通電するだけで、発熱体Ｄを均等に加熱することが可能である。それ故、便座１の表面が均一にむらなく暖められるから、熱すぎたり冷たかったりする部位を生じさせて、使用者に不快感を与えるおそれがなくなる。また、複数コイルに対して個別に通電する構造でないから、誘導加熱回路の構成の構成が簡単であり、設計が容易となる。さらに、直列に接続した複数コイルの総合インダクタンスが大きくなるから、電磁ノイズ等の影響を受けにくくなり、外乱に強い回路を提供出来るという利点が得られる。
【００２７】
なお、主誘導コイルシートＵ１及び副誘導コイルシートＵ２，Ｕ３は上下に積層されるから、通電時にメインコイルＰ及びサブコイルＱ１〜Ｑ３それぞれが発生する磁束の方向が同一となるように設定することが望ましい。そのためには、各コイルは直列接続されるので、捲き方向を適切に設定して、電流の流れる向きを揃える必要がある。例えば図４に示すように、外周側のメインコイルＰの磁束の方向に対し、内側のサブコイルＱ１の磁束（図４（Ｂ）に矢印で示す）が同一となるよう、コイルの巻き方及びコイルＰ，Ｑ１どうしの接続方向を設定する。
【００２８】
前述した実施形態は、メインコイルＰの内部領域Ｒにおける幅の広い個所だけにサブコイルを配設したものであるが、サブコイルの位置が様々に異なる副誘導コイルシートを用意し、これらを積層して内部領域Ｒ全体にわたり均等にサブコイルを配設し、幅寸法に応じてサブコイルの巻き数だけを調節することにより、便座１表面を均等加熱することも考えられる。あるいは、特定個所のサブコイルについて巻き数を多く設定することにより、所望個所（例えば便座の後方中央部）だけを周囲より暖かく加熱する態様も可能である。
【００２９】
本発明に係る暖房便座装置Ｓが採用する加熱方式は、電磁誘導を利用するものであるため、発熱体Ｄの昇温は短時間になされ、通電を始めれば即座に便座１が暖かくなる。従って、例えば便座支持体１０に人体検知センサーを設け、不使用時は通電を停止しておき、使用者を検知したときに誘導コイルＵに通電するよう構成しておけば、節電効果を得ることが可能である。
【００３０】
例示した実施形態では、無配線方式の給電装置を採用したが、便座１と便座支持体１０との間に給電用配線を設けてもよく、給電方式は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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１のｘ−ｘ線における便座の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るものであって、主誘導コイルシート及び副誘導コイルシートを取り出して示す概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るものであって、メインコイルに対するサブコイルの巻き方を説明するものであって、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
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  Ｐ…メインコイル  Ｑ１〜Ｑ３…サブコイル  Ｒ…メインコイルの内部領域  Ｕ…誘導コイルシート  Ｕ１…主誘導コイルシート  Ｕ２，Ｕ３…副誘導コイルシート  Ｈ…加熱手段  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  Ｋ１…一次側コア  Ｋ２…二次側コア  Ｌ１…一次コイル  Ｌ２…二次コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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