便座装置
【課題】便座使用時の余熱を有効活用することにより、省エネルギ性能の高い便座装置を提供すること。
【解決手段】便器上に設置可能な本体と、本体に回動自在に枢支された便座とを含み、便座は金属製の上部便座ケーシングと下部便座ケーシングとが、内周縁と外周縁で接合され、内部に空洞部が形成された構成とし、上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着され、空洞部には蓄熱部材が配設され、上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、蓄熱部材とが連接された構成としたことにより、便座の使用時には、上部便座ケーシングに加えられた熱のうち、上部便座ケーシングの内周縁および外周縁まで伝わった余熱が蓄熱部材内に蓄熱され、蓄熱された熱は、便座の不使用時に上部便座ケーシングの保温に使用することが可能となり、省エネルギの効果を向上することができる。
【解決手段】便器上に設置可能な本体と、本体に回動自在に枢支された便座とを含み、便座は金属製の上部便座ケーシングと下部便座ケーシングとが、内周縁と外周縁で接合され、内部に空洞部が形成された構成とし、上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着され、空洞部には蓄熱部材が配設され、上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、蓄熱部材とが連接された構成としたことにより、便座の使用時には、上部便座ケーシングに加えられた熱のうち、上部便座ケーシングの内周縁および外周縁まで伝わった余熱が蓄熱部材内に蓄熱され、蓄熱された熱は、便座の不使用時に上部便座ケーシングの保温に使用することが可能となり、省エネルギの効果を向上することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱機能を便座に備えた便座装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の便座装置は、便座の着座面の裏面に便座ヒータを貼着し、便座ヒータの下面に蓄熱部材を密接して設けた構成となっており、電気料金の安い深夜の時間帯に便座ヒータに通電を行い、便座ヒータで発熱した熱を蓄熱部材に蓄熱を行い、昼間は便座ヒータへの通電を切断して、蓄熱部材の熱を便座の着座面に伝達することにより、着座面を快適な温度に維持するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された従来の便座装置の断面を示すものである。図８に示すように、便座１は着座面となる上面部材２と下面部材３により中空状に形成されており、上面部材２の裏面にはヒータユニット４が両面テープ５を介して貼着されている。ヒータユニット４はアルミ箔からなるヒータ基材６に絶縁被覆を施したヒータ線７を接着剤を介して配設されている。ヒータユニット４と下面部材３の間には、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム等からなる蓄熱剤をポリエチレン製の袋に充填した蓄熱部材８をヒータユニット４に密接するように設置されている。また、下面部材には便座脚９が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、便座の着座面を暖める熱は全て夜間に蓄熱部材に蓄熱し、便座装置の使用の有無に関係なく、また昼夜を問わず、便座の着座面を着座に快適な温度に維持するように蓄熱した熱を使用している。
【０００６】
前記従来の便座装置が着座面を暖めるために要するエネルギを考察した場合、便座ヒータに通電して着座面を１日中一定温度に維持するために使用するのと同等のエネルギに加え、着座面の暖房に有効活用されない蓄熱部材からの無駄な放熱がなされていることが推察され、結果的に相当量の無駄なエネルギを消費しており、省エネルギの観点から改良の余地を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、便座装置の使用時の余熱を有効活用することにより、省エネルギ性能の高い便座装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置は、便器上に設置可能な本体と、本体に回動自在に枢支された便座とを含み、便座は金属製の着座面を含む略環状の上部便座ケーシングと、略環状の下部便座ケーシングとが、相互の内周縁および外周縁で接合されることにより、内部に空洞部が形成された構成とし、上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着されており、空洞部には蓄熱部材が配設されており、上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、蓄熱部材とが連接された構成としたものである。
【０００９】
これにより、便座の使用時には、上部便座ケーシングの着座面は便座ヒータによって加
熱され、快適に着座できる設定温度に昇温されるとともに、上部便座ケーシングに加えられた熱のうち、特に上部便座ケーシングの内周縁および外周縁まで伝わった余熱となる熱は、内周縁および外周縁の少なくとも一方を通じて蓄熱部材に伝達され、蓄熱部材内に熱が蓄熱され、蓄熱部材に蓄熱された熱は、便座の不使用時に上部便座ケーシングの保温に使用することが可能となり、便座使用時の余熱を便座の保温時に有効に活用できるため省エネルギの効果を向上することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の便座装置は、便座を暖房する電力を削減し省エネルギ効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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
【図２】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模式図
【図３】本発明の実施の形態１おける便座の外観を示す斜視図
【図４】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内部の下面図
【図５】本発明の実施の形態１おける便座の下部便座ケーシング内部の上面図
【図６】図３に示す便座のＡＡ断面図
【図７】（ａ）便座使用時の昇温時における便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度の変化を示すグラフ、（ｂ）便座の使用時と待機時の便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度と蓄熱部材の温度の変化を示すグラフ
【図８】従来の便座装置の便座の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、便器上に設置可能な本体と、前記本体に回動自在に枢支された便座とを含み、前記便座は、金属製の着座面を含む略環状の上部便座ケーシングと、略環状の下部便座ケーシングとが、相互の内周縁および外周縁で接合されることにより、内部に空洞部が形成された構成とし、前記上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着されており、前記空洞部には蓄熱部材が配設されており、前記上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、前記蓄熱部材とが連接された構成としたものである。
【００１３】
これにより、便座の使用時には、上部便座ケーシングの着座面は便座ヒータによって加熱され、快適に着座できる設定温度に昇温されるとともに、上部便座ケーシングに加えられた熱のうち、特に上部便座ケーシングの内周縁および外周縁まで伝わった余熱となる熱は、内周縁および外周縁の少なくとも一方を通じて蓄熱部材に伝達され、蓄熱部材内に熱が蓄熱され、蓄熱部材に蓄熱された熱は、便座の不使用時に上部便座ケーシングの保温に使用することが可能となり、便座使用時の余熱を便座の保温時に有効に活用できるため省エネルギの効果を向上することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記便座ヒータは、金属シートに線状のヒータ線を配設された構成とし、前記蓄熱部材は、前記便座ヒータと間隙を設けて、対向するように配設されたものである。
【００１５】
これにより、蓄熱部材は便座ヒータから放出される輻射熱も受熱することが可能となり、蓄熱量が増加することにより、より省エネルギ効果を向上することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記蓄熱部材は、金属材料で形成されたものである。
【００１７】
これにより、上部便座ケーシングと蓄熱部材との接合を容易かつ確実に行うことができるため、上部便座ケーシングと蓄熱部材との熱伝達を効率的かつ安定して行うことができるとともに、蓄熱部材の生産を容易に行うことができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記本体に近付いた人体を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の検知信号に基づき、前記便座ヒータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記人体検知手段が人体を検知していない場合は、前記便座ヒータへの通電を停止または小容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適さない低い温度となる待機状態を維持するように制御し、前記人体検知手段が人体を検知したときは、前記便座ヒータへ大容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適した設定温度に短時間に昇温するように制御するものである。
【００１９】
これにより、着座面が設定温度に昇温されている時に蓄熱部材に蓄熱し、人体検知手段が人体を検知しない不使用時に、上部便座ケーシングを低い温度で保温するために蓄熱した熱を使用することができるため、便座装置の不使用時の無駄な通電量を抑制することとなり、無駄な電力を抑制する真の省エネルギの効果を得ることができる。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
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し、図２は便座装置１１０の制御系の構成を示す模式図である。
【００２２】
＜１＞便座装置の構成
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、人体検知センサ６００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７００の上面に設置される。
【００２３】
本体２００には、便蓋３００および便座４００が便座便蓋回動機構（図示せず）を介して電動で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を閉成すると便座４００の上面を隠蔽する。
【００２４】
また、本体２００には、図示しない洗浄水供給機構（図示せず）、熱交換器（図示せず）、洗浄ノズル２０１等からなる洗浄機構と、乾燥ユニット（図示せず）と、制御部２６０等が内蔵される。
【００２５】
本体２００の前面コーナー部には着座センサ２０２設置してある。この着座センサ２０２は反射型の赤外線センサであり、人体から反射された赤外線を検出することにより便座４００上に使用者が存在することを検知する。また、本体２００の側部には操作部２０３が設けてあり便座装置の主要な機能の操作が可能である。
【００２６】
また、洗浄水供給機構と熱交換器は洗浄ノズル２０１に接続されており、水道配管から供給される洗浄水を熱交換器で加熱することにより温水を洗浄ノズルに供給し、洗浄ノズルから使用者の局部に向けて洗浄水を噴出し、使用者の局部を洗浄するものである。洗浄ノズル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備えている。
【００２７】
また、乾燥ユニットは洗浄水により濡れた局部に向けて温風を噴出し、局部を乾燥する
ことができる。
【００２８】
なお、洗浄機構と乾燥ユニット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。
【００２９】
リモートコントローラ５００には、複数の操作スイッチが設けられている。リモートコントローラ５００は便座４００上に着座した使用者が操作可能なトイレルームの壁面等の場所に取り付けられ、便座装置１００の各機能の操作を行う。
【００３０】
人体検知センサ６００はトイレルームの壁面等に取り付けられる。人体検知センサ６００は、反射型の赤外線センサであり、人体から反射された赤外線を検出した場合にトイレットルーム内に使用者が入室したことを検知する。
【００３１】
本体２００の制御部２６０は、リモートコントローラ５００、人体検知センサ６００および着座センサ２０２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。
【００３２】
本発明の便座装置１００はトイレルームに使用者が存在しない場合は、便座ヒータ４５０への通電を停止、もしくは１８℃程度の低温に保温している。トイレルームに使用者が入室すると、人体検知センサ６００からの信号を受け、便座ヒータ４５０に通電を行う。便座のヒータは８００Ｗ程度の非常に高出力のヒータであり、使用者がトイレルームに入出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。使用者がトイレ室内から出ると、便座ヒータへの通電を停止、もしくは２０℃以下の低温保温となる。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。
【００３３】
＜２＞便座４００の構成
図３は便座４００の組立状態の斜視図を示し、図４は便座４００の上部便座ケーシングの内部の下面図を示し、図５は便座４００の下部便座ケーシングの内部の上面図を示し、図６は図３に示す便座４００のＡＡ断面図を示すものである。
【００３４】
図に示すように、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と、金属材料で形成された蓄熱部材４３０を主構成部品として構成されている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
上部便座ケーシング４１０は略楕円形の環状の着座面４１１の後部に起曲部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。
【００３８】
起曲部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。起曲部４１２の上縁は水平線に近い大きな曲線となっており、起曲部４１２の幅は着座面４１１の横幅と略同寸法となっている。
【００３９】
また、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。
【００４０】
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便座ヒータ４５０が粘着固定されており、便座ヒータ４５０の後部表面には温度過昇防止装置として、サーモスタット４５０Ｑと、温度ヒューズ４５０Ｒが設置してある。また便座ヒータ４５０の側部表面には、便座ヒータ４５０を便座４００の着座部４１１の温度に基づいてフィードバック制御するための便座温度検知用のサーミスタ４０１ａが設置されている。また、上部便座ケーシング４１０の外周縁４１６には安全性を確保するアース線４８０が接続してある。
【００４１】
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は、アルミニウムからなる２枚の金属箔の間に、線状ヒータを蛇行させて配設して構成されている。便座ヒータ４５０は着座面４１１と起曲部４１２を加熱できるように線状ヒータを配設あり、特に着座した使用者の大腿部と臀部が快適に加熱されるように場所によって密度を変えて配設してある。
【００４２】
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。
【００４３】
下部便座ケーシング４２０の内周縁４２５と外周縁４２６には、蓄熱部材４３０を支持する段部４２７と、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。
【００４４】
蓄熱部材４３０は、左右２個に分割して形成されており、下部便座ケーシング４２０の両側部と略相似の外形をしており、厚さ約３ｍｍの鋼板をプレス成型により形成されたものであり、表面に黒色の塗装が施されており、輻射熱を吸収しやすい構成となっている。
【００４５】
蓄熱部材４３０は、図５および図６に示すように下部便座ケーシングの段部４２７に設置され、上部便座ケーシング４１０と下部便座ケーシング４２０を結合することにより、上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５および外周縁４１６が蓄熱部材４３０の上面に当接されるようになっており、上部便座ケーシング４１０と蓄熱部材４３０との熱伝達が可能な構成となっている。また、図６に示すように便座ヒータ４５０と蓄熱部材４３０とは相互の表面が対向するように設置されており、便座ヒータ４５０からの輻射熱を受熱しやすい配置となっている。
【００４６】
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４００ａ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。
【００４７】
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。
【００４８】
＜３＞便座装置の制御系の構成
図２は便座装置１１０の制御系の構成を示す模式図である。
【００４９】
本体２００内の温度測定部４０１は、便座４５０の金属箔の表面に設置したサーミスタ４０１ａに接続されている。これにより、温度測定部４０１は、サーミスタ４０１ａから出力される信号に基づいて便座４００の温度を測定する。以下、サーミスタ４０１ａを通じて温度測定部４０１により測定される便座４００の温度を測定温度値と称する。
【００５０】
サーミスタ４０１ａによる測定温度値と、実際の便座４００の着座面４１１の表面温度とは若干の差があり、制御部２６０における温度設定は、その温度差を考慮して温度設定がなされている。
【００５１】
また、本体２００内のヒータ駆動部４０２は、便座４００の便座ヒータ４５０に接続されている。これにより、ヒータ駆動部４０２は便座ヒータ４５０を駆動する。
【００５２】
本実施の形態において、便座装置１００は次のように動作する。初期設定時では、制御部２６０がヒータ駆動部４０２を制御することにより、便座４００が例えば約１８℃となるように温度調整され、このときの温度を待機温度と称する。このときの便座の温度は、サーミスタ４０１ａの測定値によるものである。
【００５３】
なお、室温が１８℃以上の場合は、便座４００の測定値も当然１８℃以上となるため、制御部２６０は便座ヒータ４５０への通電を遮断する。
【００５４】
ここで、使用者がリモートコントローラ５００の便座温度調整スイッチを操作することにより、便座を使用しているときの便座の温度がリモコン受光センサを介して制御部２６０に送信される。制御部２６０は、リモートコントローラ５００から受信した設定温度を制御部２６０記憶手段に記憶する。このとき温度を設定温度と称し、設定温度は複数の温度が予め準備されており、使用者の好みで選択可能となっている。
【００５５】
使用者がトイレ室に入室すると、人体検知センサ６００が使用者の入室を検知する。それにより、使用者の入室検知信号がリモコン受光センサを介して制御部２６０に送信される。
【００５６】
制御部２６０は、人体検知センサ６００からの検知信号により使用者のトイレ室への入室を検知する。制御部２６０は、便座便蓋回動機構を駆動させて便蓋３００を開放するとともに、便座部４００の測定温度値、および記憶手段に記憶された設定温度に基づいて便座ヒータ４５０の駆動に関する特定のヒータ制御パターンを選択する。
【００５７】
選択されたヒータ制御パターンおよび時間情報に基づいてヒータ駆動部４０２の駆動を制御する。
【００５８】
それにより、便座ヒータ４５０が駆動され、便座部４００の着座面４１１が設定温度へと瞬時に上昇される。
【００５９】
＜４＞便座ヒータの通電パターンと便座温度の変化
便座ヒータ４５０の駆動の制御は、便座ヒータ４５０を駆動する通電容量を大きく３つ
に変化させることにより行う。
【００６０】
便座４００を第１の温度勾配で昇温させる場合、ヒータ駆動部４０２は約８００Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（８００Ｗ駆動）。
【００６１】
また、便座４００を第１の温度勾配よりもやや緩やかな第２の温度勾配で昇温させる場合、ヒータ駆動部４０２は約４００Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（４００Ｗ駆動）。
【００６２】
さらに、便座４００の温度を一定に保つ場合、ヒータ駆動部４０２は約５０Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（低電力駆動）。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、０Ｗ〜５０Ｗ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。
【００６３】
８００Ｗ駆動、４００Ｗ駆動および低電力駆動の切替えは、制御部９０の通電率切替回路により、ヒータ駆動部４０２から便座ヒータ４５０への通電を制御する位相制御により行われる。
【００６４】
ヒータ駆動部４０２には図示しない電源回路から交流電流が供給されている。そこで、ヒータ駆動部４０２は、通電率切替回路から与えられる通電制御信号に基づいて供給された交流電流を便座ヒータ４５０に流す。
【００６５】
図７は（ａ）便座使用時の昇温時における便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度の変化を示すグラフ、（ｂ）便座の使用時と待機時の便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度と蓄熱部材の温度の変化を示すグラフである。
【００６６】
図７（ａ）および（ｂ）においては、いずれも便座４００の表面温度および蓄熱部材と時間との関係を示すグラフと、便座ヒータ４５０を駆動する際の通電率と時間との関係を示すグラフとが示されている。（ａ）は便座４００の昇温時の短時間における変化を詳細に示すものであり、時間軸は秒単位のものであり、（ｂ）は便座の昇温時および待機時を含む長時間の変化を示すものであり時間軸は時間単位のものである。本実施の形態においては、便座の設定温度を３８℃に設定し、室温が１８℃よりも低い場合を想定したものである。
【００６７】
人体検知センサ６００により使用者の入室が検知されるまでの待機状態の間は、便蓋３００は便座４００の放熱を抑制するために便座を覆うように閉成されており、便座部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の低電力駆動を行う。
【００６８】
時刻ｔ１で人体検知センサ６００により使用者の入室が検知された場合、制御部２９０は、便座便蓋回動機構を駆動して便蓋３００を開放するとともに、あらかじめ設定した突入電流低減期間Ｄ２の間、４００Ｗ駆動を行う。なお、この４００Ｗ駆動は、突入電流を十分に低減するために行うもので本実施の形態においては０．５秒間である。この場合、便座部４００の表面温度はやや緩やかな第２の温度勾配で上昇される。
【００６９】
その後、制御部９０は、突入電流低減期間Ｄ２の経過後の時刻ｔ２で、便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を開始し、あらかじめ設定した第１の昇温期間Ｄ３の間便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を継続する。本実施の形態においては、昇温期間Ｄ３は５．５秒間に設定されており、着座面４１１の表面温度は上述の第１の温度勾配で上昇される。
【００７０】
ここで、便座４００の着座面４１１の表面温度は急激に上昇される。便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動は、便座部４００の着座面４１１の表面温度が所定温度に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感を生じない最低限界の温度（この温度を限界温度と称する）以上であればよい。この限界温度は、発明者らの実施した被験者実験により約２９℃であることがわかっている。
【００７１】
このように、第１の昇温期間Ｄ３においては、着座面４１１の表面温度が８００Ｗ駆動により迅速に限界温度を超える温度まで上昇される。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に着座することが可能となる。
【００７２】
また、一般的に便座４００の表面温度を急激に上昇させると、設定温度以上まで昇温する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の表面温度が限界温度を超える温度に達したときに、便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を４００Ｗ駆動に切替えることにより、温度勾配を緩やかにしてオーバーシュートを抑制し、着座面４１１の表面温度は設定温度を超えないように制御している。その結果、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。
【００７３】
便座ヒータ４５０の４００Ｗ駆動は、便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度の３８℃に達するまで第２の昇温期間Ｄ４行われ、サーミスタ４０１ａの測定値が設定温度に到達すると、４００Ｗ駆動を停止し次の駆動に切替える。昇温期間Ｄ４は９〜１０秒間程度である。
【００７４】
制御部９０は、第２の昇温期間Ｄ４の経過後の時刻ｔ４で、便座ヒータ４５０の低電力駆動を開始し、第１の維持期間Ｄ５の間便座ヒータ４５０の低電力駆動を継続する。それにより、便座４００の着座面４１１の表面温度は設定温度で一定に維持される。
【００７５】
制御部９０は、時刻ｔ５で着座センサ２９０により使用者の便座４００への着座が検知された場合、第１の着座期間Ｄ６の間便座４００の表面温度が設定温度を維持するように便座ヒータ４５０の低電力駆動を継続する。本実施に形態では、第１の着座期間Ｄ６は約１０分間に設定される。
【００７６】
そして、制御部９０は、第１の着座期間Ｄ６の経過後の時刻ｔ６で、低電力駆動の通電率をさらに低下させ、第２の着座期間Ｄ７の間便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度よりもやや低い温度（３６℃）に低下するように便座ヒータ４５０の低電力駆動を継続する。この設定温度よりもやや低い温度を維持温度と称する。このように、使用者が便座４００に着座した後、制御部９０が便座部４００の表面温度を低下させることにより、使用者が低温やけどすることが防止される。
【００７７】
制御部９０は、時刻ｔ７で着座センサ２９０により使用者が便座４００から離れたことを検知すると、停止期間Ｄ８の間便座ヒータ４５０の駆動を停止する。本実施の形態の場合Ｄ８は約２０分である。それにより、便座４００の着座面４１１の表面温度が低下し、便座４００の表面温度が１８℃に達した時刻ｔ８で、再び便座ヒータ４５０の低電力駆動を開始し、便座４００の表面温度が待機温度である１８℃で一定となるように便座ヒータ４５０の低電力駆動を維持する。
【００７８】
使用者が便座４００から離れた後、トイレ室から退出すると、人体検知センサ６００は人体を検知しなくなり、制御部２６０は、便座４００の放熱を抑制するために便座便蓋回動機構を駆動して便蓋３００を閉成する。
【００７９】
＜５＞蓄熱部材の温度変化
図７（ｂ）の破線で示すものが蓄熱部材４３０の温度変化を示すものである。
蓄熱材４３０の温度変化は、昇温時および降下時ともに便座４００の温度変化より遅れて変化するが、特に、本実施の形態における便座装置１００は便座４００の着座面４１１を短時間に昇温する高容量の便座ヒータ４５０を備えたものであり、昇温時の遅れは相当に大きい。
【００８０】
図に示すように、着座面４１１の表面温度は時刻ｔ１より秒単位で設定温度に到達するのに対し、蓄熱部材４３０の昇温は時刻ｔ１より分単位で昇温し、便座の使用が終了する時刻ｔ７まで昇温を継続し、通常は便座４００の設定温度より低い温度まで到達する。この間便座ヒータ４５０の熱は、便座４００の着座面４１１に伝達され、便座４００の上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６まで伝導された熱が蓄熱部材４３０に伝達され、蓄熱部材４３０全体に熱伝導されるという伝達経路で蓄熱部材４３０が昇温される。この上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６まで伝導された熱は、着座面４１１の加熱に有効に活用されなかった余熱であり、蓄熱材４３０は余熱により昇温される。
【００８１】
また、蓄熱部材４３０は便座ヒータ４５０と略平行に対向して配設されているため、便座ヒータ４５０が放射する輻射熱を蓄熱部材４３０は受熱する。便座ヒータ４５０から放射される輻射熱は便座４００の着座面４１１の加熱には活用されない余熱であり、蓄熱部材４３０はこの点においても余熱を有効に活用している。
【００８２】
このように、伝達経路において時間差が生じる構成であるのに加え、上部便座ケーシング４１０は熱容量の小さいアルミニウムを素材として形成しているため、短時間に昇温するのに対し、蓄熱部材４３０は熱容量の大きい鋼板を素材としているため、長い昇温時間を要するものである。また、蓄熱部材４３０の昇温は、上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６まで伝導した余熱で行うものであり、熱量の絶対量は少ないことが遅延の最大の要因である。
【００８３】
一方、便座の使用が終了し、便座ヒータ４５０への通電が遮断された後は、蓄熱部材４３０の温度は便座４００の表面温度より遅れて降下する。蓄熱部材４３０が便座４００の空洞部４００ａ内に設置されており、便座４００が断熱材の機能を果たしているからである。この間蓄熱部材４３０に蓄熱された熱は上部便座ケーシング４１０に伝達され、便座４００の表面温度の降下を遅くするように作用する。
【００８４】
便座ヒータ４５０への通電が遮断された後は、便座４００の表面温度は待機温度である１８℃まで降下するが、本願発明の蓄熱部材４３０を設置した場合の温度変化を実線で示すようにＤ８の期間で降下するのに対し、蓄熱部材４３０を設置しない場合は１点鎖線で示すようにＤ９の期間で降下する。本実施の形態の場合、室温が約１０℃の場合Ｄ９は約１５分である。１８℃まで降下するまでの時間はＤ８（２０分）とＤ９（１５分）の差であり約５分の差が生じる。この時間は便座４００を待機温度に維持するための低電力駆動を実施する必要がなく、待機状態における電力消費を低減することができる。
【００８５】
以上のように、本実施の形態の便座装置は、蓄熱部材に便座ヒータの余熱を蓄熱し、便座の使用終了後における着座面の表面温度の低下を遅らせることにより、待機状態における電力の消費を低減することが可能となり、省エネルギの効果を得ることができる。
【００８６】
特に、本願発明の蓄熱部材は、便座の着座面より熱伝達される余熱に加え、便座ヒータの余熱である輻射熱の受熱量を増やすために、蓄熱部材の表面に黒色の塗装を施したものであり、省エネルギの効果を一層高めることができる。
【００８７】
また、本実施の形態における便座装置は、不使用時には、便座を極めて低い温度に維持し、便座使用時に高容量の便座ヒータにより瞬時に便座を昇温するものであり、便座使用時に使用される電力の多くは有効に活用されているエネルギ効率の高い便座装置をベースとして、蓄熱部材の設置により、不使用時の電気エネルギを抑制することが可能としたものであり、便座装置全体の省エネルギ効果を限界まで近付けたものである。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、使用者が便座４００から離れたことが検知されると、直ちに便座ヒータ４５０の駆動が停止される旨を説明したが、便座ヒータ４５０の駆動の停止は、使用者が便座部４００から離れたことが検知されたから一定時間（例えば１分間）経過後に行われてもよい。この場合、一度使用者が便座４００から離れた後に再度便意をもよおし、再度便座４００に着座する際にも、便座４００の表面温度が低下しない。これにより、使用者は快適に便座４００に着座することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明にかかる便座装置は、待機状態における消費電力の抑制が可能となるので、使用状態と待機状態の切替機能を備えた暖房機器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１００ 便座装置
２００ 本体
２６０ 制御部
４００ 便座
４００ａ 空洞部
４１０ 上部便座ケーシング
４１１ 着座面
４１５ 内周縁
４１６ 外周縁
４２０ 下部便座ケーシング
４２５ 内周縁
４２６ 外周縁
４３０ 蓄熱部材
４５０ 便座ヒータ
６００ 人体検知センサ（人体検知手段）
７００ 便器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱機能を便座に備えた便座装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の便座装置は、便座の着座面の裏面に便座ヒータを貼着し、便座ヒータの下面に蓄熱部材を密接して設けた構成となっており、電気料金の安い深夜の時間帯に便座ヒータに通電を行い、便座ヒータで発熱した熱を蓄熱部材に蓄熱を行い、昼間は便座ヒータへの通電を切断して、蓄熱部材の熱を便座の着座面に伝達することにより、着座面を快適な温度に維持するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された従来の便座装置の断面を示すものである。図８に示すように、便座１は着座面となる上面部材２と下面部材３により中空状に形成されており、上面部材２の裏面にはヒータユニット４が両面テープ５を介して貼着されている。ヒータユニット４はアルミ箔からなるヒータ基材６に絶縁被覆を施したヒータ線７を接着剤を介して配設されている。ヒータユニット４と下面部材３の間には、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム等からなる蓄熱剤をポリエチレン製の袋に充填した蓄熱部材８をヒータユニット４に密接するように設置されている。また、下面部材には便座脚９が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、便座の着座面を暖める熱は全て夜間に蓄熱部材に蓄熱し、便座装置の使用の有無に関係なく、また昼夜を問わず、便座の着座面を着座に快適な温度に維持するように蓄熱した熱を使用している。
【０００６】
前記従来の便座装置が着座面を暖めるために要するエネルギを考察した場合、便座ヒータに通電して着座面を１日中一定温度に維持するために使用するのと同等のエネルギに加え、着座面の暖房に有効活用されない蓄熱部材からの無駄な放熱がなされていることが推察され、結果的に相当量の無駄なエネルギを消費しており、省エネルギの観点から改良の余地を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、便座装置の使用時の余熱を有効活用することにより、省エネルギ性能の高い便座装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置は、便器上に設置可能な本体と、本体に回動自在に枢支された便座とを含み、便座は金属製の着座面を含む略環状の上部便座ケーシングと、略環状の下部便座ケーシングとが、相互の内周縁および外周縁で接合されることにより、内部に空洞部が形成された構成とし、上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着されており、空洞部には蓄熱部材が配設されており、上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、蓄熱部材とが連接された構成としたものである。
【０００９】
これにより、便座の使用時には、上部便座ケーシングの着座面は便座ヒータによって加
熱され、快適に着座できる設定温度に昇温されるとともに、上部便座ケーシングに加えられた熱のうち、特に上部便座ケーシングの内周縁および外周縁まで伝わった余熱となる熱は、内周縁および外周縁の少なくとも一方を通じて蓄熱部材に伝達され、蓄熱部材内に熱が蓄熱され、蓄熱部材に蓄熱された熱は、便座の不使用時に上部便座ケーシングの保温に使用することが可能となり、便座使用時の余熱を便座の保温時に有効に活用できるため省エネルギの効果を向上することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の便座装置は、便座を暖房する電力を削減し省エネルギ効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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
【図２】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模式図
【図３】本発明の実施の形態１おける便座の外観を示す斜視図
【図４】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内部の下面図
【図５】本発明の実施の形態１おける便座の下部便座ケーシング内部の上面図
【図６】図３に示す便座のＡＡ断面図
【図７】（ａ）便座使用時の昇温時における便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度の変化を示すグラフ、（ｂ）便座の使用時と待機時の便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度と蓄熱部材の温度の変化を示すグラフ
【図８】従来の便座装置の便座の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、便器上に設置可能な本体と、前記本体に回動自在に枢支された便座とを含み、前記便座は、金属製の着座面を含む略環状の上部便座ケーシングと、略環状の下部便座ケーシングとが、相互の内周縁および外周縁で接合されることにより、内部に空洞部が形成された構成とし、前記上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着されており、前記空洞部には蓄熱部材が配設されており、前記上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、前記蓄熱部材とが連接された構成としたものである。
【００１３】
これにより、便座の使用時には、上部便座ケーシングの着座面は便座ヒータによって加熱され、快適に着座できる設定温度に昇温されるとともに、上部便座ケーシングに加えられた熱のうち、特に上部便座ケーシングの内周縁および外周縁まで伝わった余熱となる熱は、内周縁および外周縁の少なくとも一方を通じて蓄熱部材に伝達され、蓄熱部材内に熱が蓄熱され、蓄熱部材に蓄熱された熱は、便座の不使用時に上部便座ケーシングの保温に使用することが可能となり、便座使用時の余熱を便座の保温時に有効に活用できるため省エネルギの効果を向上することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記便座ヒータは、金属シートに線状のヒータ線を配設された構成とし、前記蓄熱部材は、前記便座ヒータと間隙を設けて、対向するように配設されたものである。
【００１５】
これにより、蓄熱部材は便座ヒータから放出される輻射熱も受熱することが可能となり、蓄熱量が増加することにより、より省エネルギ効果を向上することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記蓄熱部材は、金属材料で形成されたものである。
【００１７】
これにより、上部便座ケーシングと蓄熱部材との接合を容易かつ確実に行うことができるため、上部便座ケーシングと蓄熱部材との熱伝達を効率的かつ安定して行うことができるとともに、蓄熱部材の生産を容易に行うことができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記本体に近付いた人体を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の検知信号に基づき、前記便座ヒータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記人体検知手段が人体を検知していない場合は、前記便座ヒータへの通電を停止または小容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適さない低い温度となる待機状態を維持するように制御し、前記人体検知手段が人体を検知したときは、前記便座ヒータへ大容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適した設定温度に短時間に昇温するように制御するものである。
【００１９】
これにより、着座面が設定温度に昇温されている時に蓄熱部材に蓄熱し、人体検知手段が人体を検知しない不使用時に、上部便座ケーシングを低い温度で保温するために蓄熱した熱を使用することができるため、便座装置の不使用時の無駄な通電量を抑制することとなり、無駄な電力を抑制する真の省エネルギの効果を得ることができる。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
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し、図２は便座装置１１０の制御系の構成を示す模式図である。
【００２２】
＜１＞便座装置の構成
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、人体検知センサ６００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７００の上面に設置される。
【００２３】
本体２００には、便蓋３００および便座４００が便座便蓋回動機構（図示せず）を介して電動で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を閉成すると便座４００の上面を隠蔽する。
【００２４】
また、本体２００には、図示しない洗浄水供給機構（図示せず）、熱交換器（図示せず）、洗浄ノズル２０１等からなる洗浄機構と、乾燥ユニット（図示せず）と、制御部２６０等が内蔵される。
【００２５】
本体２００の前面コーナー部には着座センサ２０２設置してある。この着座センサ２０２は反射型の赤外線センサであり、人体から反射された赤外線を検出することにより便座４００上に使用者が存在することを検知する。また、本体２００の側部には操作部２０３が設けてあり便座装置の主要な機能の操作が可能である。
【００２６】
また、洗浄水供給機構と熱交換器は洗浄ノズル２０１に接続されており、水道配管から供給される洗浄水を熱交換器で加熱することにより温水を洗浄ノズルに供給し、洗浄ノズルから使用者の局部に向けて洗浄水を噴出し、使用者の局部を洗浄するものである。洗浄ノズル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備えている。
【００２７】
また、乾燥ユニットは洗浄水により濡れた局部に向けて温風を噴出し、局部を乾燥する
ことができる。
【００２８】
なお、洗浄機構と乾燥ユニット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。
【００２９】
リモートコントローラ５００には、複数の操作スイッチが設けられている。リモートコントローラ５００は便座４００上に着座した使用者が操作可能なトイレルームの壁面等の場所に取り付けられ、便座装置１００の各機能の操作を行う。
【００３０】
人体検知センサ６００はトイレルームの壁面等に取り付けられる。人体検知センサ６００は、反射型の赤外線センサであり、人体から反射された赤外線を検出した場合にトイレットルーム内に使用者が入室したことを検知する。
【００３１】
本体２００の制御部２６０は、リモートコントローラ５００、人体検知センサ６００および着座センサ２０２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。
【００３２】
本発明の便座装置１００はトイレルームに使用者が存在しない場合は、便座ヒータ４５０への通電を停止、もしくは１８℃程度の低温に保温している。トイレルームに使用者が入室すると、人体検知センサ６００からの信号を受け、便座ヒータ４５０に通電を行う。便座のヒータは８００Ｗ程度の非常に高出力のヒータであり、使用者がトイレルームに入出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。使用者がトイレ室内から出ると、便座ヒータへの通電を停止、もしくは２０℃以下の低温保温となる。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。
【００３３】
＜２＞便座４００の構成
図３は便座４００の組立状態の斜視図を示し、図４は便座４００の上部便座ケーシングの内部の下面図を示し、図５は便座４００の下部便座ケーシングの内部の上面図を示し、図６は図３に示す便座４００のＡＡ断面図を示すものである。
【００３４】
図に示すように、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と、金属材料で形成された蓄熱部材４３０を主構成部品として構成されている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
上部便座ケーシング４１０は略楕円形の環状の着座面４１１の後部に起曲部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。
【００３８】
起曲部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。起曲部４１２の上縁は水平線に近い大きな曲線となっており、起曲部４１２の幅は着座面４１１の横幅と略同寸法となっている。
【００３９】
また、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。
【００４０】
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便座ヒータ４５０が粘着固定されており、便座ヒータ４５０の後部表面には温度過昇防止装置として、サーモスタット４５０Ｑと、温度ヒューズ４５０Ｒが設置してある。また便座ヒータ４５０の側部表面には、便座ヒータ４５０を便座４００の着座部４１１の温度に基づいてフィードバック制御するための便座温度検知用のサーミスタ４０１ａが設置されている。また、上部便座ケーシング４１０の外周縁４１６には安全性を確保するアース線４８０が接続してある。
【００４１】
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は、アルミニウムからなる２枚の金属箔の間に、線状ヒータを蛇行させて配設して構成されている。便座ヒータ４５０は着座面４１１と起曲部４１２を加熱できるように線状ヒータを配設あり、特に着座した使用者の大腿部と臀部が快適に加熱されるように場所によって密度を変えて配設してある。
【００４２】
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。
【００４３】
下部便座ケーシング４２０の内周縁４２５と外周縁４２６には、蓄熱部材４３０を支持する段部４２７と、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。
【００４４】
蓄熱部材４３０は、左右２個に分割して形成されており、下部便座ケーシング４２０の両側部と略相似の外形をしており、厚さ約３ｍｍの鋼板をプレス成型により形成されたものであり、表面に黒色の塗装が施されており、輻射熱を吸収しやすい構成となっている。
【００４５】
蓄熱部材４３０は、図５および図６に示すように下部便座ケーシングの段部４２７に設置され、上部便座ケーシング４１０と下部便座ケーシング４２０を結合することにより、上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５および外周縁４１６が蓄熱部材４３０の上面に当接されるようになっており、上部便座ケーシング４１０と蓄熱部材４３０との熱伝達が可能な構成となっている。また、図６に示すように便座ヒータ４５０と蓄熱部材４３０とは相互の表面が対向するように設置されており、便座ヒータ４５０からの輻射熱を受熱しやすい配置となっている。
【００４６】
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４００ａ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。
【００４７】
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。
【００４８】
＜３＞便座装置の制御系の構成
図２は便座装置１１０の制御系の構成を示す模式図である。
【００４９】
本体２００内の温度測定部４０１は、便座４５０の金属箔の表面に設置したサーミスタ４０１ａに接続されている。これにより、温度測定部４０１は、サーミスタ４０１ａから出力される信号に基づいて便座４００の温度を測定する。以下、サーミスタ４０１ａを通じて温度測定部４０１により測定される便座４００の温度を測定温度値と称する。
【００５０】
サーミスタ４０１ａによる測定温度値と、実際の便座４００の着座面４１１の表面温度とは若干の差があり、制御部２６０における温度設定は、その温度差を考慮して温度設定がなされている。
【００５１】
また、本体２００内のヒータ駆動部４０２は、便座４００の便座ヒータ４５０に接続されている。これにより、ヒータ駆動部４０２は便座ヒータ４５０を駆動する。
【００５２】
本実施の形態において、便座装置１００は次のように動作する。初期設定時では、制御部２６０がヒータ駆動部４０２を制御することにより、便座４００が例えば約１８℃となるように温度調整され、このときの温度を待機温度と称する。このときの便座の温度は、サーミスタ４０１ａの測定値によるものである。
【００５３】
なお、室温が１８℃以上の場合は、便座４００の測定値も当然１８℃以上となるため、制御部２６０は便座ヒータ４５０への通電を遮断する。
【００５４】
ここで、使用者がリモートコントローラ５００の便座温度調整スイッチを操作することにより、便座を使用しているときの便座の温度がリモコン受光センサを介して制御部２６０に送信される。制御部２６０は、リモートコントローラ５００から受信した設定温度を制御部２６０記憶手段に記憶する。このとき温度を設定温度と称し、設定温度は複数の温度が予め準備されており、使用者の好みで選択可能となっている。
【００５５】
使用者がトイレ室に入室すると、人体検知センサ６００が使用者の入室を検知する。それにより、使用者の入室検知信号がリモコン受光センサを介して制御部２６０に送信される。
【００５６】
制御部２６０は、人体検知センサ６００からの検知信号により使用者のトイレ室への入室を検知する。制御部２６０は、便座便蓋回動機構を駆動させて便蓋３００を開放するとともに、便座部４００の測定温度値、および記憶手段に記憶された設定温度に基づいて便座ヒータ４５０の駆動に関する特定のヒータ制御パターンを選択する。
【００５７】
選択されたヒータ制御パターンおよび時間情報に基づいてヒータ駆動部４０２の駆動を制御する。
【００５８】
それにより、便座ヒータ４５０が駆動され、便座部４００の着座面４１１が設定温度へと瞬時に上昇される。
【００５９】
＜４＞便座ヒータの通電パターンと便座温度の変化
便座ヒータ４５０の駆動の制御は、便座ヒータ４５０を駆動する通電容量を大きく３つ
に変化させることにより行う。
【００６０】
便座４００を第１の温度勾配で昇温させる場合、ヒータ駆動部４０２は約８００Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（８００Ｗ駆動）。
【００６１】
また、便座４００を第１の温度勾配よりもやや緩やかな第２の温度勾配で昇温させる場合、ヒータ駆動部４０２は約４００Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（４００Ｗ駆動）。
【００６２】
さらに、便座４００の温度を一定に保つ場合、ヒータ駆動部４０２は約５０Ｗの電力で便座ヒータ４５０を駆動する（低電力駆動）。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、０Ｗ〜５０Ｗ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。
【００６３】
８００Ｗ駆動、４００Ｗ駆動および低電力駆動の切替えは、制御部９０の通電率切替回路により、ヒータ駆動部４０２から便座ヒータ４５０への通電を制御する位相制御により行われる。
【００６４】
ヒータ駆動部４０２には図示しない電源回路から交流電流が供給されている。そこで、ヒータ駆動部４０２は、通電率切替回路から与えられる通電制御信号に基づいて供給された交流電流を便座ヒータ４５０に流す。
【００６５】
図７は（ａ）便座使用時の昇温時における便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度の変化を示すグラフ、（ｂ）便座の使用時と待機時の便座ヒータの通電パターンと便座の表面温度と蓄熱部材の温度の変化を示すグラフである。
【００６６】
図７（ａ）および（ｂ）においては、いずれも便座４００の表面温度および蓄熱部材と時間との関係を示すグラフと、便座ヒータ４５０を駆動する際の通電率と時間との関係を示すグラフとが示されている。（ａ）は便座４００の昇温時の短時間における変化を詳細に示すものであり、時間軸は秒単位のものであり、（ｂ）は便座の昇温時および待機時を含む長時間の変化を示すものであり時間軸は時間単位のものである。本実施の形態においては、便座の設定温度を３８℃に設定し、室温が１８℃よりも低い場合を想定したものである。
【００６７】
人体検知センサ６００により使用者の入室が検知されるまでの待機状態の間は、便蓋３００は便座４００の放熱を抑制するために便座を覆うように閉成されており、便座部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の低電力駆動を行う。
【００６８】
時刻ｔ１で人体検知センサ６００により使用者の入室が検知された場合、制御部２９０は、便座便蓋回動機構を駆動して便蓋３００を開放するとともに、あらかじめ設定した突入電流低減期間Ｄ２の間、４００Ｗ駆動を行う。なお、この４００Ｗ駆動は、突入電流を十分に低減するために行うもので本実施の形態においては０．５秒間である。この場合、便座部４００の表面温度はやや緩やかな第２の温度勾配で上昇される。
【００６９】
その後、制御部９０は、突入電流低減期間Ｄ２の経過後の時刻ｔ２で、便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を開始し、あらかじめ設定した第１の昇温期間Ｄ３の間便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を継続する。本実施の形態においては、昇温期間Ｄ３は５．５秒間に設定されており、着座面４１１の表面温度は上述の第１の温度勾配で上昇される。
【００７０】
ここで、便座４００の着座面４１１の表面温度は急激に上昇される。便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動は、便座部４００の着座面４１１の表面温度が所定温度に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感を生じない最低限界の温度（この温度を限界温度と称する）以上であればよい。この限界温度は、発明者らの実施した被験者実験により約２９℃であることがわかっている。
【００７１】
このように、第１の昇温期間Ｄ３においては、着座面４１１の表面温度が８００Ｗ駆動により迅速に限界温度を超える温度まで上昇される。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に着座することが可能となる。
【００７２】
また、一般的に便座４００の表面温度を急激に上昇させると、設定温度以上まで昇温する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の表面温度が限界温度を超える温度に達したときに、便座ヒータ４５０の８００Ｗ駆動を４００Ｗ駆動に切替えることにより、温度勾配を緩やかにしてオーバーシュートを抑制し、着座面４１１の表面温度は設定温度を超えないように制御している。その結果、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。
【００７３】
便座ヒータ４５０の４００Ｗ駆動は、便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度の３８℃に達するまで第２の昇温期間Ｄ４行われ、サーミスタ４０１ａの測定値が設定温度に到達すると、４００Ｗ駆動を停止し次の駆動に切替える。昇温期間Ｄ４は９〜１０秒間程度である。
【００７４】
制御部９０は、第２の昇温期間Ｄ４の経過後の時刻ｔ４で、便座ヒータ４５０の低電力駆動を開始し、第１の維持期間Ｄ５の間便座ヒータ４５０の低電力駆動を継続する。それにより、便座４００の着座面４１１の表面温度は設定温度で一定に維持される。
【００７５】
制御部９０は、時刻ｔ５で着座センサ２９０により使用者の便座４００への着座が検知された場合、第１の着座期間Ｄ６の間便座４００の表面温度が設定温度を維持するように便座ヒータ４５０の低電力駆動を継続する。本実施に形態では、第１の着座期間Ｄ６は約１０分間に設定される。
【００７６】
そして、制御部９０は、第１の着座期間Ｄ６の経過後の時刻ｔ６で、低電力駆動の通電率をさらに低下させ、第２の着座期間Ｄ７の間便座４００の着座面４１１の表面温度が設定温度よりもやや低い温度（３６℃）に低下するように便座ヒータ４５０の低電力駆動を継続する。この設定温度よりもやや低い温度を維持温度と称する。このように、使用者が便座４００に着座した後、制御部９０が便座部４００の表面温度を低下させることにより、使用者が低温やけどすることが防止される。
【００７７】
制御部９０は、時刻ｔ７で着座センサ２９０により使用者が便座４００から離れたことを検知すると、停止期間Ｄ８の間便座ヒータ４５０の駆動を停止する。本実施の形態の場合Ｄ８は約２０分である。それにより、便座４００の着座面４１１の表面温度が低下し、便座４００の表面温度が１８℃に達した時刻ｔ８で、再び便座ヒータ４５０の低電力駆動を開始し、便座４００の表面温度が待機温度である１８℃で一定となるように便座ヒータ４５０の低電力駆動を維持する。
【００７８】
使用者が便座４００から離れた後、トイレ室から退出すると、人体検知センサ６００は人体を検知しなくなり、制御部２６０は、便座４００の放熱を抑制するために便座便蓋回動機構を駆動して便蓋３００を閉成する。
【００７９】
＜５＞蓄熱部材の温度変化
図７（ｂ）の破線で示すものが蓄熱部材４３０の温度変化を示すものである。
蓄熱材４３０の温度変化は、昇温時および降下時ともに便座４００の温度変化より遅れて変化するが、特に、本実施の形態における便座装置１００は便座４００の着座面４１１を短時間に昇温する高容量の便座ヒータ４５０を備えたものであり、昇温時の遅れは相当に大きい。
【００８０】
図に示すように、着座面４１１の表面温度は時刻ｔ１より秒単位で設定温度に到達するのに対し、蓄熱部材４３０の昇温は時刻ｔ１より分単位で昇温し、便座の使用が終了する時刻ｔ７まで昇温を継続し、通常は便座４００の設定温度より低い温度まで到達する。この間便座ヒータ４５０の熱は、便座４００の着座面４１１に伝達され、便座４００の上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６まで伝導された熱が蓄熱部材４３０に伝達され、蓄熱部材４３０全体に熱伝導されるという伝達経路で蓄熱部材４３０が昇温される。この上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６まで伝導された熱は、着座面４１１の加熱に有効に活用されなかった余熱であり、蓄熱材４３０は余熱により昇温される。
【００８１】
また、蓄熱部材４３０は便座ヒータ４５０と略平行に対向して配設されているため、便座ヒータ４５０が放射する輻射熱を蓄熱部材４３０は受熱する。便座ヒータ４５０から放射される輻射熱は便座４００の着座面４１１の加熱には活用されない余熱であり、蓄熱部材４３０はこの点においても余熱を有効に活用している。
【００８２】
このように、伝達経路において時間差が生じる構成であるのに加え、上部便座ケーシング４１０は熱容量の小さいアルミニウムを素材として形成しているため、短時間に昇温するのに対し、蓄熱部材４３０は熱容量の大きい鋼板を素材としているため、長い昇温時間を要するものである。また、蓄熱部材４３０の昇温は、上部便座ケーシング４１０の内周縁４１５と外周縁４１６まで伝導した余熱で行うものであり、熱量の絶対量は少ないことが遅延の最大の要因である。
【００８３】
一方、便座の使用が終了し、便座ヒータ４５０への通電が遮断された後は、蓄熱部材４３０の温度は便座４００の表面温度より遅れて降下する。蓄熱部材４３０が便座４００の空洞部４００ａ内に設置されており、便座４００が断熱材の機能を果たしているからである。この間蓄熱部材４３０に蓄熱された熱は上部便座ケーシング４１０に伝達され、便座４００の表面温度の降下を遅くするように作用する。
【００８４】
便座ヒータ４５０への通電が遮断された後は、便座４００の表面温度は待機温度である１８℃まで降下するが、本願発明の蓄熱部材４３０を設置した場合の温度変化を実線で示すようにＤ８の期間で降下するのに対し、蓄熱部材４３０を設置しない場合は１点鎖線で示すようにＤ９の期間で降下する。本実施の形態の場合、室温が約１０℃の場合Ｄ９は約１５分である。１８℃まで降下するまでの時間はＤ８（２０分）とＤ９（１５分）の差であり約５分の差が生じる。この時間は便座４００を待機温度に維持するための低電力駆動を実施する必要がなく、待機状態における電力消費を低減することができる。
【００８５】
以上のように、本実施の形態の便座装置は、蓄熱部材に便座ヒータの余熱を蓄熱し、便座の使用終了後における着座面の表面温度の低下を遅らせることにより、待機状態における電力の消費を低減することが可能となり、省エネルギの効果を得ることができる。
【００８６】
特に、本願発明の蓄熱部材は、便座の着座面より熱伝達される余熱に加え、便座ヒータの余熱である輻射熱の受熱量を増やすために、蓄熱部材の表面に黒色の塗装を施したものであり、省エネルギの効果を一層高めることができる。
【００８７】
また、本実施の形態における便座装置は、不使用時には、便座を極めて低い温度に維持し、便座使用時に高容量の便座ヒータにより瞬時に便座を昇温するものであり、便座使用時に使用される電力の多くは有効に活用されているエネルギ効率の高い便座装置をベースとして、蓄熱部材の設置により、不使用時の電気エネルギを抑制することが可能としたものであり、便座装置全体の省エネルギ効果を限界まで近付けたものである。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、使用者が便座４００から離れたことが検知されると、直ちに便座ヒータ４５０の駆動が停止される旨を説明したが、便座ヒータ４５０の駆動の停止は、使用者が便座部４００から離れたことが検知されたから一定時間（例えば１分間）経過後に行われてもよい。この場合、一度使用者が便座４００から離れた後に再度便意をもよおし、再度便座４００に着座する際にも、便座４００の表面温度が低下しない。これにより、使用者は快適に便座４００に着座することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明にかかる便座装置は、待機状態における消費電力の抑制が可能となるので、使用状態と待機状態の切替機能を備えた暖房機器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１００ 便座装置
２００ 本体
２６０ 制御部
４００ 便座
４００ａ 空洞部
４１０ 上部便座ケーシング
４１１ 着座面
４１５ 内周縁
４１６ 外周縁
４２０ 下部便座ケーシング
４２５ 内周縁
４２６ 外周縁
４３０ 蓄熱部材
４５０ 便座ヒータ
６００ 人体検知センサ（人体検知手段）
７００ 便器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器上に設置可能な本体と、
前記本体に回動自在に枢支された便座とを含み、
前記便座は、金属製の着座面を含む略環状の上部便座ケーシングと、略環状の下部便座ケーシングとが、相互の内周縁および外周縁で接合されることにより、内部に空洞部が形成された構成とし、
前記上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着されており、
前記空洞部には蓄熱部材が配設されており、
前記上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、前記蓄熱部材とが連接された構成の便座装置。
【請求項２】
前記便座ヒータは、金属シートに線状のヒータ線を配設された構成とし、
前記蓄熱部材は、前記便座ヒータと間隙を設けて、対向するように配設された、
請求項１に記載の便座装置。
【請求項３】
前記蓄熱部材は、金属材料で形成された、
請求項１または２に記載の便座装置。
【請求項４】
前記本体に近付いた人体を検知する人体検知手段と、
前記人体検知手段の検知信号に基づき、前記便座ヒータを制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記人体検知手段が人体を検知していない場合は、前記便座ヒータへの通電を停止または小容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適さない低い温度となる待機状態を維持するように制御し、
前記人体検知手段が人体を検知したときは、前記便座ヒータへ大容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適した設定温度に短時間に昇温するように制御することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の便座装置。
【請求項１】
便器上に設置可能な本体と、
前記本体に回動自在に枢支された便座とを含み、
前記便座は、金属製の着座面を含む略環状の上部便座ケーシングと、略環状の下部便座ケーシングとが、相互の内周縁および外周縁で接合されることにより、内部に空洞部が形成された構成とし、
前記上部便座ケーシングの裏面には便座ヒータが貼着されており、
前記空洞部には蓄熱部材が配設されており、
前記上部便座ケーシングの前記内周縁および前記外周縁の少なくとも一方と、前記蓄熱部材とが連接された構成の便座装置。
【請求項２】
前記便座ヒータは、金属シートに線状のヒータ線を配設された構成とし、
前記蓄熱部材は、前記便座ヒータと間隙を設けて、対向するように配設された、
請求項１に記載の便座装置。
【請求項３】
前記蓄熱部材は、金属材料で形成された、
請求項１または２に記載の便座装置。
【請求項４】
前記本体に近付いた人体を検知する人体検知手段と、
前記人体検知手段の検知信号に基づき、前記便座ヒータを制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記人体検知手段が人体を検知していない場合は、前記便座ヒータへの通電を停止または小容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適さない低い温度となる待機状態を維持するように制御し、
前記人体検知手段が人体を検知したときは、前記便座ヒータへ大容量の通電を行い、前記着座面の温度が着座に適した設定温度に短時間に昇温するように制御することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の便座装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６１１２４（Ｐ２０１１−１６１１２４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９７７７（Ｐ２０１０−２９７７７）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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