暖房便座およびそれを用いたトイレ装置
【課題】省エネルギーでかつ快適に使用できる便座暖房を実現する。
【解決手段】上枠体２４と下枠体２７とで構成され、内部に空洞部２８を有する便座２２と、空洞部２８に設けたランプヒーター３０と、このランプヒーター３０に対向して下枠体２７側に設けた輻射反射板２９と、ランプヒーター３０に対向して下枠体２７側に設けた輻射反射板２９とを備え、前記ランプヒーター３０のフィラメント３４に発光部５４と非発光部５５を設けた構成とすることにより、短時間で着座部２５を使用温度に均一に加熱するので、非常に省エネルギーで快適に使用しうる暖房便座を提供する。
【解決手段】上枠体２４と下枠体２７とで構成され、内部に空洞部２８を有する便座２２と、空洞部２８に設けたランプヒーター３０と、このランプヒーター３０に対向して下枠体２７側に設けた輻射反射板２９と、ランプヒーター３０に対向して下枠体２７側に設けた輻射反射板２９とを備え、前記ランプヒーター３０のフィラメント３４に発光部５４と非発光部５５を設けた構成とすることにより、短時間で着座部２５を使用温度に均一に加熱するので、非常に省エネルギーで快適に使用しうる暖房便座を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輻射エネルギーを利用することにより短時間で便座を加熱することができる暖房便座およびそれを用いたトイレ装置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１１に示すような暖房便座が考案されている。これは、内部の空洞部１に便座２の馬蹄形状に沿って設けたランプヒーター３からの輻射熱を着座部４にすばやく伝えて使用者が着座する面である採暖面をすばやく昇温させるという構成であった（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１０２３０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、実際の暖房便座は着座部４が三次元的な曲面形状をしており、便座の各部においてランプヒーター３と着座部４間の距離が異なる場合が多く、着座部４での輻射熱量が異なるため着座部４の温度分布に差が生じていた。
【０００４】
上記従来の課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、便座の温度分布を均一にして快適に使用しうる暖房便座およびそれを用いたトイレ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の暖房便座は、上枠体と下枠体とで構成し、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、前記輻射型発熱体は石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記フィラメントに発光部と非発光部を設けた構成としたものである。
【０００６】
これによって輻射型発熱体から発せられた輻射エネルギーを上枠体に供給することによって上枠体を極めて短時間で加熱するとともに発光部と非発光部を設けることによって上枠体での部分的な熱の集中を避け、上枠体の温度を均一にすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の暖房便座は、輻射エネルギーによって便座を使用開始までに極短時間で暖房でき、かつ均一に上枠体を加熱することができるので長期間快適に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】
【０００８】
第１の発明は、暖房便座を上枠体と下枠体とで構成し、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、前記輻射型発熱体は石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記フィラメントに発光部と非発光部を設けた構成とすることにより、輻射型発熱体から発せられた輻射エネルギーを上枠体に供給することによって上枠体を極めて短時間で加熱できるとともに、発光部と非発光部によって上枠体での部分的な熱の集中を軽減し、上枠体の温度分布を均一にすることができる。
【０００９】
第２の発明は、特に第１の発明の暖房便座において、輻射型発熱体と上枠体の上部に形成される着座部との距離に応じて発光部と非発光部の長さを変化させた構成とすることに
より、輻射型発熱体から上枠体までの距離が前記上枠体の場所によって変化しても上枠体での輻射熱の分布を均一化して上枠体の温度分布を均一化することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の暖房便座において、着座部の断面長さに応じてフィラメントの発光部と非発光部の長さを変化させた構成とすることにより、場所によって着座部の断面長さが変化しても着座部での輻射熱の分布を均一化して着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に第１から第３の発明のいずれか1つの発明の暖房便座において、フィラメントの発光部間の距離を輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とした構成とすることにより、着座部における発光部の直上部分と非発光部の直上部分での輻射熱を均一化することができ、着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に第１から第４の発明のいずれか１つの発明の暖房便座において、金属からなる着座部と、前記着座部の内面に設けた輻射吸収層とを有する構成とすることにより、金属製の便座において着座部での輻射熱の分布を均一化して着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に第１から第４の発明のいずれか1つの発明の暖房便座において、輻射透過性を有する材料からなる着座部と、前記着座部の外表面に設けた輻射吸収層とを有する構成とすることにより、輻射透過性の便座において着座部での輻射熱の分布を均一化して着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に請求項１〜６のいずれか１項記載の暖房便座を利用するトイレ装置であり、着座部をすばやく暖めるので、消費電力を大幅に削減するとともに、着座部を均一に加熱するので長期間快適に使用できるトイレ装置を得ることができる。
【００１５】
本発明の目的は、第１の発明から第７の発明を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、各請求項に対応する実施の形態の詳細を、以下に図面を参照しながら説明し、本発明を実施するための最良の形態の説明とする。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。また、本実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における暖房便座の便座の要部を断面した概略構成図で、図２は同暖房便座を搭載したトイレ装置の斜視図で、図３は同暖房便座の便座の着座部を取り外して示した平面図で、図４は同暖房便座の分解斜視図、図５は同暖房便座の着座部の要部断面図である。
【００１７】
図１から図５において、用便後の肛門およびビデを洗う温水洗浄機能付きの暖房便座は、トイレ装置の便器２０の後端部に横長の本体２１が取り付けられており、この本体２１内には温水洗浄機能の一部が内装され、かつ便器２０上に載せられた輪状の便座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の袖部にはトイレ室の人体の有無を検知する人体検知センサー２６が内蔵されている。
【００１８】
便座２２は、図１に示すように合成樹脂製の下枠体２７の上部に少なくともアルミニウムで形成された着座部２５を含む上枠体２４をシール材を介して固定結合して形成し、その内部には水滴等の浸入を阻止できる防滴シールされた空洞部２８を有する構造となっている。なお、着座部２５はアルミニウムに限ったものではなく、鉄、ステンレスや軽量金属であるマグネシウムなども利用可能であるが、着座部２５を均一に加熱するという観点
からは、熱伝導率の高いアルミニウムが好適である。
【００１９】
空洞部２８の内部には、トイレ装置を使用する使用者が腰掛ける便座２２の着座部２５に対向して、アルミ板を鏡面仕上げした輻射反射板２９（反射体）と、着座部２５の両側において複数の輻射型発熱体である２本のランプヒーター３０とが設けられている。輻射反射板２９は、図１に示すように、その内外端部の全周に上方への折り曲げ部２９ａを有しており、その折り曲げ部２９ａによりランプヒーター３０からの輻射エネルギーが偏向されるので、ランプヒーター３０から離れている着座部２５の外周縁部および内周縁部の輻射密度を上げるように作用し、着座部２５への輻射熱分布の均一化を図っている。
【００２０】
なお、輻射反射板２９は、軽量にするためにアルミ板にしたが、ステンレス板やメッキ鋼板などを用いてもよい。ランプヒーター３０の近傍には、ランプヒーター３０と電気的に直列接続されたサーモスタット３１が設けられ、万一の不安全事態に対して便座２２の着座部２５の温度過昇を防止するよう作用する。
【００２１】
図５に、便座２２を構成するアルミニウム製の着座部２５の一部を拡大断面で示した。図５において、便座２２の空洞部２８側、すなわちランプヒーター３０の輻射エネルギーが照射される内側表面はその輻射エネルギーをよく吸収しやすい黒色塗装した輻射吸収層４０を形成し、外側すなわち着座する側は、防食効果のあるアルマイト層３９およびその上に好みの外観効果のために塗装した表面層である表面化粧層４１が形成してある。
【００２２】
なお、アルマイト層３９および塗装した表面化粧層４１は、必ずしも両方を設ける必要はなく、アルマイト層３９または塗装した表面化粧層４１のどちらか一つだけでも、相当の耐薬品性等の防食効果と光沢や色合い等のデザイン性を付加することができる。ただし、アルマイト層３９および塗装した表面化粧層４１の両方を有することで、より高い防食効果とたとえば除菌材入りの塗料を用いることで除菌効果も付加することができる。
【００２３】
また、輻射吸収層４０の色について、各種色について確認した結果、黒色が最も吸熱効率が良く、着座部２５の昇温速度を速くすることができるという結果が得られた。なお、最高速度にこだわらず、実用になればよいという観点であれば、灰色や赤色、青色などでも、昇温はできる。黒色についても、必ずしも塗装に限る必要は無く、印刷、転写、染色などの表面処理でもよい。
【００２４】
プレコート鋼板も有用である。また、アルミの場合ベーマイト処理なども実用になる。また、図５の着座部２５の外側表面に施した表面化粧層４１は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。
【００２５】
また、塗装の顔料中にアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料を含ませることにより、塗装面での熱伝導が阻害されること無く、均一に着座部の加熱が可能である。
【００２６】
便座２２の着座部２５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・ｍＫと樹脂の約０．１〜１Ｗ・ｍＫに較べて桁違いに高いため、ランプヒーター３０の輻射エネルギーを受け輻射吸収層４０が昇温されると同時に、すばやく着座部２５の外側表面つまり表面化粧層４１まで熱伝達することができる。
【００２７】
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。
【００２８】
また便座２２を構成する下枠体２７には、その内面に輻射反射板２９が取り付けられ、その輻射反射板２９にランプヒーター３０およびランプヒーター３０と直列接続したサーモスタット３１が取り付けられている。また、ランプヒーター３０は、板バネ材で形成したランプヒーター固定具３６により輻射反射板２９に固定され、輻射反射板２９は樹脂製の下枠体２７のボス３７にビスで固定されている。
【００２９】
下枠体２７の上部にはアルミ製の着座部２５が取り付けられ、そのアルミの着座部２５の温度を検知するために着座部２５の内側表面に便座温度検知手段であるサーミスタ４３が取り付けられている。また便座２２は、その回動軸４４に電極４５が形成され、本体２１の軸受け部（図示せず）とともに便座位置検知手段４６を構成し、便座２２が起立状態にあるか、着座して使用できる便器２０上に略水平の使用位置にあるかを検出するようになっている。
【００３０】
本体２１には、室温検知手段としての室温サーミスタ４７の検知信号を取り込んでランプヒーター３０の温度制御を行い、かつ便座２２のランプヒーター３０に通電することにより昇温を開始した時点からの経過時間をカウントするタイマー部４８を有するマイクロコンピュータを主体とする制御部４９が設けられている。そして、制御部４９は人の入室を検知する人体検知センサー２６や着座検知手段３８と便座位置検知手段４６の信号を取り込んでランプヒーター３０への通電の開始と停止の制御と、サーミスタ４３、室温サーミスタ４７からの信号を取り込んで採暖面である着座部２５の温度が適温である所定の温度になるようランプヒーター３０の温度制御が行えるようになっている。
【００３１】
サーモスタット３１は、図６に示すように、バイメタル５０がランプヒーター３０の輻射エネルギーを受光するように空洞部２８内に露出させた構成である。また、バイメタル５０の受光表面には輻射吸収材５１として耐熱性の黒色塗料を塗布している。そして、サーモスタット３１は輻射吸収材５１により輻射型発熱体からバイメタル５０に向けて輻射された熱を効率よく吸収し、より速やかにバイメタルの温度を上げるように構成している。また、サーモスタット３１は、ランプヒーター３０とバイメタル５０との間の距離ｂより、ランプヒーター３０の中心と便座２２の上枠体２４の内表面との間の距離ａが大きくなるように設定されている。
【００３２】
ランプヒーター３０は、ガラス管３３の内部にタングステンからなるフィラメント３４の要所をサポート３４ｂで支持して、ガラス管３３の略中央に配置し、窒素とアルゴンなどの不活性ガス３５に微量のハロゲンガスを封入して構成されており、フィラメント３４の発熱に伴ってハロゲン化タングステンを形成するハロゲンサイクル反応を繰り返すことにより、フィラメント３４の消耗を防止するよう作用している。
【００３３】
この作用により熱容量の非常に小さいフィラメント３４を熱源とすることができ、輻射エネルギーの極めて急峻な立ち上がりを行わせることができる。つまり、ランプヒーター３０は、使用者がトイレ室に入室し、衣服を下ろし、お尻を便座２２の着座部２５に着座するまでの極めて短時間で便座２２の着座部２５を適温まで高速に昇温させることができる輻射型発熱体である。
【００３４】
なお、ランプヒーター３０は、要求される特性の度合いにより必ずしもハロゲンランプヒーターである必要はない。また、ガラス管３３は３５００ｎｍ以上の波長はほとんど吸収してしまうので、輻射エネルギーで効果的に着座面２５を加熱するために、発光波長の
分光分布のピークが少なくとも３５００ｎｍ以下であるランプヒーターを用いている。これを実現するために、ランプヒーター３０のフィラメント３４の色温度が８００Ｋ以上となるように設定している。
【００３５】
図７に石英ガラス管の光の透過率と、フィラメント３４の分光密度指数の概略図を示す。左側縦軸に透過率、右側縦軸に分光密度指数、横軸は波長を示している。本実施の形態で用いる石英ガラス管の厚みは約１ｍｍであり、その透過率を破線Ａで示している。フィラメント３４の色温度が２０５０Ｋの分光密度をＢ、１５００ＫをＣ、８００ＫをＤに各曲線のピーク値を１として示している。ここに示すように、石英ガラス管は波長が約２００ｎｍ〜３５００ｎｍである波長帯で８０〜９０％以上の光透過率をもつ。
【００３６】
例えば、Ｄの色温度８００Ｋの場合、３５００ｎｍをピーク波長とした発光分布を示し、それ以上の色温度、例えばＢ、Ｃに示す色温度であれば透過率が十分である波長帯にフィラメント３４の分光密度帯が含まれるので、フィラメント３４から発した輻射エネルギーが効率よく石英ガラス管を透過することになり、便座２２を効率よく加熱することができる。
【００３７】
一方、色温度が８００Ｋ（図示せず）以下の場合は分光分布のピーク波長は３５００ｎｍ以上となり、この領域では石英ガラス管の透過率が急激に減少するため、フィラメントから発した輻射エネルギーの多くは石英ガラス管に吸収されることになり、便座２２を効率よく加熱することができない。
【００３８】
実際の便座２２は着座部２５が三次元的な形状をしており、便座の各部においてランプヒーター３０と着座部２５間の距離が部位によって異なる場合が多い。ランプヒーター３０からの輻射強度は距離の二乗に反比例するので距離が長くなれば輻射強度が弱くなり、結果的に着座部２５の温度が低くなる。
【００３９】
そこで、着座部２５の全体の温度の均一化を図るために、図８に示すようにフィラメント３４に発光部５４と非発光部５５を交互に連続して設け、ランプヒーター３０と着座部２５の距離ａに応じて、例えば距離ａが長くなるにしたがい発光部５４の長さｃを長く、非発光部５５の長さｄを短く、逆に距離ａが短くなるにしたがい発光部５４の長さｃを短く、非発光部５５の長さｄを長くして変化させている。
【００４０】
また、着座部２５は各部においてその断面長さが異なる（すなわち、ランプヒーターの単位長さに対して加熱すべき面積が異なる）場合にも、ランプヒーター３０と着座部２５の距離ａに応じて発光部５４の長さｃと非発光部５５の長さｄを、上記した形態と同様に変化させることで着座部２５の温度の均一化を測ることができる。さらにフィラメント３４の発光部間の距離ｅを輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とした構成としている。
【００４１】
上記実施の形態において、使用者がトイレに入室した場合、人体検知センサー２６が入室を検知し、その信号が制御部４９に送られる。このとき、便座位置検知手段４６の信号により便座２２が略水平の使用位置にあるのを確認すると、制御部４９はランプヒーター３０に通電を開始する。この初期通電により投入エネルギーは瞬時に輻射エネルギーに変換され、フィラメント３４からガラス管３３および輻射反射板２９を経て便座２２の着座部２５の方向に放射される。
【００４２】
さらに、ランプヒーター３０の輻射エネルギーは輻射吸収層４０および着座部２５を昇温する。このように本実施の形態においては、使用者がトイレに入室すると、ランプヒーター３０に通電し、便座２２の着座部２５の採暖面をほぼ瞬時に加温することができ、か
つ制御部４９の故障などによる万一の不安全事態に対しても、ランプヒーター３０の輻射エネルギーをバイメタル５０が受光する高速応答のサーモスタット３１によりランプヒーター３０の通電を遮断できるので、従来一般的に使用されている暖房便座のように常時通電保温して放熱ロスが大きいものと違って、放熱ロスがほとんどなく極めて省エネ型でかつ安全な暖房便座を実現する。
【００４３】
なお、図３および図４で示したヒンジカバー５３の部分は、従来から一般的に使用されている樹脂の暖房便座（図示せず）の場合は着座部２５と一体に成形されている。上記実施の形態においては、図３および図４で示す着座部２５は金属（アルミ材）でヒンジカバー５４はプロピレン樹脂で成形してある。なぜならば、ランプヒーター３０で加熱する箇所を必要最小限にして、加熱すべき熱容量を小さくすることにより、より少ない電力でさらに速く瞬間的に着座部２５を昇温することができるようになり、さらに省電力にできる。このように便座２２の上側の部材を熱伝導率の異なる複数の部材で構成することで、暖める必要がない部分に余分に熱を奪われることを抑制でき、熱のロスを少なくすることができる。
【００４４】
以上のように、便座２２の上側構成部材である着座部２５およびヒンジカバー５４と下枠体２７で構成され、内部に空洞部２８を有する便座２２と、空洞部２８に設けた輻射型発熱体２９と、その輻射型発熱体２９に対向して下枠体２７側に設けた反射体２８とを備え、少なくとも上枠体２４の着座部２５は金属（アルミ材）からなり、上枠体２４の着座部２５内面に輻射吸収層４０を設けた構成により、より少ない電力でさらに速く瞬間的に着座部２５を昇温することができる省エネの瞬間暖房便座を実現することができる。
【００４５】
また、制御部４９は、通電開始時のサーミスタ４３および室温サーミスタ４７の信号をもとに、両者の温度差やそれぞれの温度から演算を行い、あらかじめ設定・記憶されている初期通電の通電制限時間の最適値を選択し、タイマー部４８でカウントしている経過時間が通電制限時間に到達すると通電量を低減または零にし、その後サーミスタ４３の信号をもとに便座２２の着座部２５が適温になるよう通電量を制御する。
【００４６】
これにより、サーミスタ４３は実際に使用者が触れる着座部２５付近の温度を検知し、制御部４９は精度良く適温まで昇温・維持するので、便座２２の使用が快適であり、さらにサーミスタ４３および室温サーミスタ４７の信号をもとに負荷量に合わせて輻射エネルギーの投入量を制御するので、より精度良く安全に適温まで加熱することができる。
【００４７】
また、初期通電時間制御を優先的に行うことで通電制限時間後は通電量を低減し昇温速度を減ずるので、たとえ便座温度検知手段の応答速度が遅くても安全に便座を加温することができ、また安価な便座温度検知手段を使用することもできる。通常、一般的なヒーターでは、印加電圧を低減させて温度を制御するものが多いが、ランプヒーター３０はフィラメント３４の発熱に伴ってハロゲン化タングステンを形成するハロゲンサイクル反応を繰り返すことにより、フィラメント３４の消耗を防止しているため、ガラス管の温度が２００℃以下になるとハロゲンサイクルが不調となる。従って、ランプヒーター３０で着座部２５を適温にするためには、ハロゲンサイクルが有効な出力範囲で通電サイクルを変化させて行う。
【００４８】
一方、便座２２が起立状態にあったり、男子使用者がトイレ室に入室後小用のために便座２２を起立状態に立てた時は、便座位置検知手段４６の信号をもとに制御部４９がランプヒーター３０への通電を停止するか、通電量を絞る。これにより、無駄に便座２２を加温することを低減でき、さらに省エネを図ることができるとともに、通電状態で、かつフィラメント３４の張力方向である長さ方向に重力がかかって断線に至る寿命を短くすることを防止できる。
【００４９】
次に、使用者が排便のために着座すると、着座検知手段３８の信号によりランプヒーター３０への通電量を零または便座温度が過昇しないところまで、通電量を変化させて制御する。これにより、使用中に便座温度が過昇することなく、火傷等が生じる心配なく安全に使用できる。
【００５０】
特に、暖房便座はランプヒーターを内蔵した便座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、万一何らかの原因でマイコン（図示せず）等、制御部４９に不具合が生じ、ランプヒーター３０への通電が継続して行われた場合などにも安全に動作することが必要である。
【００５１】
サーモスタットは通常、バイメタルが金属製のキャップに内包されている構成のものが使用される。この構成ではまずキャップが加熱され、バイメタルの加熱はキャップからの輻射によって行われるため、バイメタルが所定の温度に達するまで時間を要するので、短時間で便座２２の温度が変化するような場合には回路の遮断に遅れが生じる場合があった。
【００５２】
本実施の形態では、それを解決するために、サーモスタット３１はバイメタル５０を露出し、バイメタル５０の表面に輻射吸収材５１として耐熱性の黒色塗料を塗布している。従って、バイメタル５０がランプヒーター３０の輻射エネルギーを直接受光するので、ランプヒーター３０からの輻射エネルギーで直接、バイメタル５０が加熱されるのに加えて、バイメタル５０表面に輻射吸収材５１として耐熱性の黒色塗料を施しているので、ランプヒーター３０からバイメタル５０へ到達する輻射熱の殆どがバイメタル５０に吸収され便座２２の温度の急激な変動にも迅速に追従するので、温度過昇の際にはランプヒーター３０の通電を遮断することができる。
【００５３】
また、サーモスタット３１はバイメタル５０がランプヒーター３０の輻射エネルギーを受光するようにキャップ５２は透明ガラスにしてある。なお、透明ガラスのキャップ５２を設けたことにより、サーモスタット３１の内部に水滴やほこりが侵入しない防滴あるいは防水タイプにすることができ、万が一、空洞部２８が浸水した場合でもサーモスタット３１の通電部への浸水を防止でき、電気絶縁を維持できるため感電を防止することができる。
【００５４】
さらに、サーモスタット３１はランプヒーター３０とサーモスタット３１間の距離ｂよりランプヒーター３０と便座２２表面間の距離ａが大きくなるような位置に設定している。これにより、便座２２表面温度の上昇より早く、バイメタル５０の温度を上昇させるので、異常時に便座２２表面温度が過昇して火傷等の危険な状態にならないうちにランプヒーター３０の通電回路を遮断することができ安全にできる。
【００５５】
また本実施の形態では、図４に示すように前側のランプヒーター３０および後ろ側のランプヒーター３０ｂは便座２２の前後に配置して２本設置し、各々のランプヒーター３０、３０ｂに対向してサーモスタット３１、３１ｂ、３２、３２ｂを設け、各々のサーモスタットは電気的に直列に接続している。
【００５６】
なお、サーモスタット３１、３１ｂは、やや低い温度で遮断作動する復帰型、サーモスタット３２、３２ｂは復帰型のサーモスタット３１、３１ｂより高い温度で遮断作動する非復帰型にすることによって、より高い多重安全性および長期間、安全かつ快適に使用することができる。
【００５７】
すなわち、初期通電時間の第一段階は制御部４９のタイマー４９およびサーミスタ４３による温度コントロール、第二段階はサーモスタット３１のオフによるランプヒーター３０の通電回路の遮断（ただし、温度低下により回路は復帰）、第三段階は非復帰型のサーモスタット３２（または温度ヒューズ）によるランプヒーター３０の通電回路の遮断（回路の復帰は不能）と、多段階の安全機能を設定することにより長期間、安全かつ快適に使用することができる。また、復帰型のサーモスタット３１を設けることにより通常使用時に非復帰型サーモスタット３２が作動して便座の暖房機能が使用できなくなる危険性も回避できる。
【００５８】
また、ランプヒーター３０、３０ｂは複数本に分割しているので、図１１に示す従来の輪状の便座２において、輪状の１本のランプヒーター４を便座２の空洞部２８の略全体に配置したことにより、便座２の撓みとランプヒーター４の設置誤差等により直接、ランプヒーター３０、３０ｂに応力がかかる問題が解消され、便座２２の撓み等によるランプヒーター３０、３０ｂの破損の危険を解消することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、便座の各部においてランプヒーター３０と着座部２５間の距離ａが異なったり、着座部２５の各部においてその断面長さが異なった場合に、発光部５４の長さｃと非発光部５５の長さｄを変化させ、さらにフィラメント３４の発光部間の距離ｅを輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とすることによって着座部２５の温度の均一化を図ることができる。例えば、発光部の５４中央から発せられる輻射エネルギーを考えると、２ａ＝ｅの場合、発光部５４の直上Ｘでの輻射エネルギー強度は、１／ａ２、非発光部５５直上Ｙでの輻射エネルギー強度は２／（√２ａ）２＝１／ａ２となり、非発光部５５直上においても、輻射エネルギー強度が大幅に低下することがないので、着座部２５の温度を均一に保つことができる。フィラメント３４の発光部間の距離ｅをランプヒーター３０と着座部２５の距離の略２倍以上となると非発光部５５直上の輻射エネルギー強度が低下するため着座部２５の温度の均一性が悪くなる。
【００６０】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における暖房便座におけるランプヒーター３０を含む便座の要部縦断面図である、本実施の形態は、実施の形態１の発明と基本的な構成は同じで、異なるのは上枠体を輻射透過性の材料からから構成したものである。
【００６１】
図９において、着座部２５は輻射透過性材料たとえば透明ポリプロピレン樹脂を用いた成形体である上枠体５６の外表面にフィルム材である表面化粧層５７を設け、この上枠体５６と表面化粧層５７の間にカーボンブラックなどの黒色顔料を主体とする輻射吸収剤を多量に含有する輻射吸収層５８を形成している。
【００６２】
上枠体５６は透明ポリプロピレン樹脂を平均厚み２．５ｍｍにて成形することにより、輻射エネルギー透過率を７０％以上に設定すると同時に、その剛性から便座の構造矩体として機能している。また、形成されている輻射吸収層５８と表面化粧層５７の合計厚みは０．２ｍｍ程度であり、透明ポリプロピレン樹脂の厚みに対して薄いので、これら両層は輻射透過性の上枠体２４を透過した輻射エネルギーを吸収し、熱容量が非常に小さいので瞬時に昇温すると同時に、可視光を遮蔽し着座部２５表面を極めて短時間で加熱することができる。
【００６３】
上記構成では上枠体５６を透明ポリプロピレン樹脂で形成しているが、これに限ったものではなく、透明のＰＥＴ樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＣ樹脂なども使用可能である。また、表面化粧層５７と輻射吸収層５８もフィルム材、印刷、塗装等の組み合わせで構成することもできる。
【００６４】
図１０は図９の構成で２ａ＝ｅとした場合について、着座部２５の横断面方向の温度分布を示したものである。温度は着座部２５断面の全体を等間隔に９ポイント（各ポイント間は約１０ｍｍ）測定し、測定場所5)がランプヒーター３０の直上に対応する。発光部５４直上に対応する曲線(Ａ)に対し非発光部５５直上に対応する曲線(Ｂ)もほぼ同様の温度レベルと温度分布を示しており、非発光部５５直上においても、輻射エネルギー強度が大幅に低下することがなく、着座部２５の全体の温度を均一に保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明の暖房便座は、輻射型発熱体からの輻射エネルギーで効率的に着座部を加熱して速やかにかつ均一に着座部を加熱することができるので、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】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１における暖房便座の便座の要部を断面した概略構成図
【図２】同暖房便座を便器に搭載したトイレ装置の斜視図
【図３】暖房便座の着座部を取り外した平面図
【図４】暖房便座の要部分解斜視図
【図５】同暖房便座の着座部断面図
【図６】同暖房便座のサーモスタットを含む要部断面図
【図７】同暖房便座のランプヒーターの温度特性概略図
【図８】同暖房便座のランプヒーターを含む要部縦断面図
【図９】同実施の形態２における暖房便座ランプヒーターを含む要部縦断面図
【図１０】同実施の形態２における暖房便座の特性図
【図１１】従来の暖房便座の要部の断面図
【符号の説明】
【００６７】
２２ 便座
２４ 上枠体
２５ 着座部
２７ 下枠体
２８ 空洞部
２９ 輻射反射板
３０ ランプヒーター（輻射型発熱体）
３１ サーモスタット
３２ サーモスタット
３３ 石英ガラス管
３４ フィラメント
３９ アルマイト層
４０ 輻射吸収層
５４ 発光部
５５ 非発光部
５８ 輻射吸収層
【技術分野】
【０００１】
本発明は輻射エネルギーを利用することにより短時間で便座を加熱することができる暖房便座およびそれを用いたトイレ装置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１１に示すような暖房便座が考案されている。これは、内部の空洞部１に便座２の馬蹄形状に沿って設けたランプヒーター３からの輻射熱を着座部４にすばやく伝えて使用者が着座する面である採暖面をすばやく昇温させるという構成であった（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１０２３０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、実際の暖房便座は着座部４が三次元的な曲面形状をしており、便座の各部においてランプヒーター３と着座部４間の距離が異なる場合が多く、着座部４での輻射熱量が異なるため着座部４の温度分布に差が生じていた。
【０００４】
上記従来の課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、便座の温度分布を均一にして快適に使用しうる暖房便座およびそれを用いたトイレ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の暖房便座は、上枠体と下枠体とで構成し、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、前記輻射型発熱体は石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記フィラメントに発光部と非発光部を設けた構成としたものである。
【０００６】
これによって輻射型発熱体から発せられた輻射エネルギーを上枠体に供給することによって上枠体を極めて短時間で加熱するとともに発光部と非発光部を設けることによって上枠体での部分的な熱の集中を避け、上枠体の温度を均一にすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の暖房便座は、輻射エネルギーによって便座を使用開始までに極短時間で暖房でき、かつ均一に上枠体を加熱することができるので長期間快適に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】
【０００８】
第１の発明は、暖房便座を上枠体と下枠体とで構成し、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、前記輻射型発熱体は石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記フィラメントに発光部と非発光部を設けた構成とすることにより、輻射型発熱体から発せられた輻射エネルギーを上枠体に供給することによって上枠体を極めて短時間で加熱できるとともに、発光部と非発光部によって上枠体での部分的な熱の集中を軽減し、上枠体の温度分布を均一にすることができる。
【０００９】
第２の発明は、特に第１の発明の暖房便座において、輻射型発熱体と上枠体の上部に形成される着座部との距離に応じて発光部と非発光部の長さを変化させた構成とすることに
より、輻射型発熱体から上枠体までの距離が前記上枠体の場所によって変化しても上枠体での輻射熱の分布を均一化して上枠体の温度分布を均一化することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の暖房便座において、着座部の断面長さに応じてフィラメントの発光部と非発光部の長さを変化させた構成とすることにより、場所によって着座部の断面長さが変化しても着座部での輻射熱の分布を均一化して着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に第１から第３の発明のいずれか1つの発明の暖房便座において、フィラメントの発光部間の距離を輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とした構成とすることにより、着座部における発光部の直上部分と非発光部の直上部分での輻射熱を均一化することができ、着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に第１から第４の発明のいずれか１つの発明の暖房便座において、金属からなる着座部と、前記着座部の内面に設けた輻射吸収層とを有する構成とすることにより、金属製の便座において着座部での輻射熱の分布を均一化して着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に第１から第４の発明のいずれか1つの発明の暖房便座において、輻射透過性を有する材料からなる着座部と、前記着座部の外表面に設けた輻射吸収層とを有する構成とすることにより、輻射透過性の便座において着座部での輻射熱の分布を均一化して着座部の温度分布を均一化することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に請求項１〜６のいずれか１項記載の暖房便座を利用するトイレ装置であり、着座部をすばやく暖めるので、消費電力を大幅に削減するとともに、着座部を均一に加熱するので長期間快適に使用できるトイレ装置を得ることができる。
【００１５】
本発明の目的は、第１の発明から第７の発明を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、各請求項に対応する実施の形態の詳細を、以下に図面を参照しながら説明し、本発明を実施するための最良の形態の説明とする。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。また、本実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における暖房便座の便座の要部を断面した概略構成図で、図２は同暖房便座を搭載したトイレ装置の斜視図で、図３は同暖房便座の便座の着座部を取り外して示した平面図で、図４は同暖房便座の分解斜視図、図５は同暖房便座の着座部の要部断面図である。
【００１７】
図１から図５において、用便後の肛門およびビデを洗う温水洗浄機能付きの暖房便座は、トイレ装置の便器２０の後端部に横長の本体２１が取り付けられており、この本体２１内には温水洗浄機能の一部が内装され、かつ便器２０上に載せられた輪状の便座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の袖部にはトイレ室の人体の有無を検知する人体検知センサー２６が内蔵されている。
【００１８】
便座２２は、図１に示すように合成樹脂製の下枠体２７の上部に少なくともアルミニウムで形成された着座部２５を含む上枠体２４をシール材を介して固定結合して形成し、その内部には水滴等の浸入を阻止できる防滴シールされた空洞部２８を有する構造となっている。なお、着座部２５はアルミニウムに限ったものではなく、鉄、ステンレスや軽量金属であるマグネシウムなども利用可能であるが、着座部２５を均一に加熱するという観点
からは、熱伝導率の高いアルミニウムが好適である。
【００１９】
空洞部２８の内部には、トイレ装置を使用する使用者が腰掛ける便座２２の着座部２５に対向して、アルミ板を鏡面仕上げした輻射反射板２９（反射体）と、着座部２５の両側において複数の輻射型発熱体である２本のランプヒーター３０とが設けられている。輻射反射板２９は、図１に示すように、その内外端部の全周に上方への折り曲げ部２９ａを有しており、その折り曲げ部２９ａによりランプヒーター３０からの輻射エネルギーが偏向されるので、ランプヒーター３０から離れている着座部２５の外周縁部および内周縁部の輻射密度を上げるように作用し、着座部２５への輻射熱分布の均一化を図っている。
【００２０】
なお、輻射反射板２９は、軽量にするためにアルミ板にしたが、ステンレス板やメッキ鋼板などを用いてもよい。ランプヒーター３０の近傍には、ランプヒーター３０と電気的に直列接続されたサーモスタット３１が設けられ、万一の不安全事態に対して便座２２の着座部２５の温度過昇を防止するよう作用する。
【００２１】
図５に、便座２２を構成するアルミニウム製の着座部２５の一部を拡大断面で示した。図５において、便座２２の空洞部２８側、すなわちランプヒーター３０の輻射エネルギーが照射される内側表面はその輻射エネルギーをよく吸収しやすい黒色塗装した輻射吸収層４０を形成し、外側すなわち着座する側は、防食効果のあるアルマイト層３９およびその上に好みの外観効果のために塗装した表面層である表面化粧層４１が形成してある。
【００２２】
なお、アルマイト層３９および塗装した表面化粧層４１は、必ずしも両方を設ける必要はなく、アルマイト層３９または塗装した表面化粧層４１のどちらか一つだけでも、相当の耐薬品性等の防食効果と光沢や色合い等のデザイン性を付加することができる。ただし、アルマイト層３９および塗装した表面化粧層４１の両方を有することで、より高い防食効果とたとえば除菌材入りの塗料を用いることで除菌効果も付加することができる。
【００２３】
また、輻射吸収層４０の色について、各種色について確認した結果、黒色が最も吸熱効率が良く、着座部２５の昇温速度を速くすることができるという結果が得られた。なお、最高速度にこだわらず、実用になればよいという観点であれば、灰色や赤色、青色などでも、昇温はできる。黒色についても、必ずしも塗装に限る必要は無く、印刷、転写、染色などの表面処理でもよい。
【００２４】
プレコート鋼板も有用である。また、アルミの場合ベーマイト処理なども実用になる。また、図５の着座部２５の外側表面に施した表面化粧層４１は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。
【００２５】
また、塗装の顔料中にアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料を含ませることにより、塗装面での熱伝導が阻害されること無く、均一に着座部の加熱が可能である。
【００２６】
便座２２の着座部２５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・ｍＫと樹脂の約０．１〜１Ｗ・ｍＫに較べて桁違いに高いため、ランプヒーター３０の輻射エネルギーを受け輻射吸収層４０が昇温されると同時に、すばやく着座部２５の外側表面つまり表面化粧層４１まで熱伝達することができる。
【００２７】
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。
【００２８】
また便座２２を構成する下枠体２７には、その内面に輻射反射板２９が取り付けられ、その輻射反射板２９にランプヒーター３０およびランプヒーター３０と直列接続したサーモスタット３１が取り付けられている。また、ランプヒーター３０は、板バネ材で形成したランプヒーター固定具３６により輻射反射板２９に固定され、輻射反射板２９は樹脂製の下枠体２７のボス３７にビスで固定されている。
【００２９】
下枠体２７の上部にはアルミ製の着座部２５が取り付けられ、そのアルミの着座部２５の温度を検知するために着座部２５の内側表面に便座温度検知手段であるサーミスタ４３が取り付けられている。また便座２２は、その回動軸４４に電極４５が形成され、本体２１の軸受け部（図示せず）とともに便座位置検知手段４６を構成し、便座２２が起立状態にあるか、着座して使用できる便器２０上に略水平の使用位置にあるかを検出するようになっている。
【００３０】
本体２１には、室温検知手段としての室温サーミスタ４７の検知信号を取り込んでランプヒーター３０の温度制御を行い、かつ便座２２のランプヒーター３０に通電することにより昇温を開始した時点からの経過時間をカウントするタイマー部４８を有するマイクロコンピュータを主体とする制御部４９が設けられている。そして、制御部４９は人の入室を検知する人体検知センサー２６や着座検知手段３８と便座位置検知手段４６の信号を取り込んでランプヒーター３０への通電の開始と停止の制御と、サーミスタ４３、室温サーミスタ４７からの信号を取り込んで採暖面である着座部２５の温度が適温である所定の温度になるようランプヒーター３０の温度制御が行えるようになっている。
【００３１】
サーモスタット３１は、図６に示すように、バイメタル５０がランプヒーター３０の輻射エネルギーを受光するように空洞部２８内に露出させた構成である。また、バイメタル５０の受光表面には輻射吸収材５１として耐熱性の黒色塗料を塗布している。そして、サーモスタット３１は輻射吸収材５１により輻射型発熱体からバイメタル５０に向けて輻射された熱を効率よく吸収し、より速やかにバイメタルの温度を上げるように構成している。また、サーモスタット３１は、ランプヒーター３０とバイメタル５０との間の距離ｂより、ランプヒーター３０の中心と便座２２の上枠体２４の内表面との間の距離ａが大きくなるように設定されている。
【００３２】
ランプヒーター３０は、ガラス管３３の内部にタングステンからなるフィラメント３４の要所をサポート３４ｂで支持して、ガラス管３３の略中央に配置し、窒素とアルゴンなどの不活性ガス３５に微量のハロゲンガスを封入して構成されており、フィラメント３４の発熱に伴ってハロゲン化タングステンを形成するハロゲンサイクル反応を繰り返すことにより、フィラメント３４の消耗を防止するよう作用している。
【００３３】
この作用により熱容量の非常に小さいフィラメント３４を熱源とすることができ、輻射エネルギーの極めて急峻な立ち上がりを行わせることができる。つまり、ランプヒーター３０は、使用者がトイレ室に入室し、衣服を下ろし、お尻を便座２２の着座部２５に着座するまでの極めて短時間で便座２２の着座部２５を適温まで高速に昇温させることができる輻射型発熱体である。
【００３４】
なお、ランプヒーター３０は、要求される特性の度合いにより必ずしもハロゲンランプヒーターである必要はない。また、ガラス管３３は３５００ｎｍ以上の波長はほとんど吸収してしまうので、輻射エネルギーで効果的に着座面２５を加熱するために、発光波長の
分光分布のピークが少なくとも３５００ｎｍ以下であるランプヒーターを用いている。これを実現するために、ランプヒーター３０のフィラメント３４の色温度が８００Ｋ以上となるように設定している。
【００３５】
図７に石英ガラス管の光の透過率と、フィラメント３４の分光密度指数の概略図を示す。左側縦軸に透過率、右側縦軸に分光密度指数、横軸は波長を示している。本実施の形態で用いる石英ガラス管の厚みは約１ｍｍであり、その透過率を破線Ａで示している。フィラメント３４の色温度が２０５０Ｋの分光密度をＢ、１５００ＫをＣ、８００ＫをＤに各曲線のピーク値を１として示している。ここに示すように、石英ガラス管は波長が約２００ｎｍ〜３５００ｎｍである波長帯で８０〜９０％以上の光透過率をもつ。
【００３６】
例えば、Ｄの色温度８００Ｋの場合、３５００ｎｍをピーク波長とした発光分布を示し、それ以上の色温度、例えばＢ、Ｃに示す色温度であれば透過率が十分である波長帯にフィラメント３４の分光密度帯が含まれるので、フィラメント３４から発した輻射エネルギーが効率よく石英ガラス管を透過することになり、便座２２を効率よく加熱することができる。
【００３７】
一方、色温度が８００Ｋ（図示せず）以下の場合は分光分布のピーク波長は３５００ｎｍ以上となり、この領域では石英ガラス管の透過率が急激に減少するため、フィラメントから発した輻射エネルギーの多くは石英ガラス管に吸収されることになり、便座２２を効率よく加熱することができない。
【００３８】
実際の便座２２は着座部２５が三次元的な形状をしており、便座の各部においてランプヒーター３０と着座部２５間の距離が部位によって異なる場合が多い。ランプヒーター３０からの輻射強度は距離の二乗に反比例するので距離が長くなれば輻射強度が弱くなり、結果的に着座部２５の温度が低くなる。
【００３９】
そこで、着座部２５の全体の温度の均一化を図るために、図８に示すようにフィラメント３４に発光部５４と非発光部５５を交互に連続して設け、ランプヒーター３０と着座部２５の距離ａに応じて、例えば距離ａが長くなるにしたがい発光部５４の長さｃを長く、非発光部５５の長さｄを短く、逆に距離ａが短くなるにしたがい発光部５４の長さｃを短く、非発光部５５の長さｄを長くして変化させている。
【００４０】
また、着座部２５は各部においてその断面長さが異なる（すなわち、ランプヒーターの単位長さに対して加熱すべき面積が異なる）場合にも、ランプヒーター３０と着座部２５の距離ａに応じて発光部５４の長さｃと非発光部５５の長さｄを、上記した形態と同様に変化させることで着座部２５の温度の均一化を測ることができる。さらにフィラメント３４の発光部間の距離ｅを輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とした構成としている。
【００４１】
上記実施の形態において、使用者がトイレに入室した場合、人体検知センサー２６が入室を検知し、その信号が制御部４９に送られる。このとき、便座位置検知手段４６の信号により便座２２が略水平の使用位置にあるのを確認すると、制御部４９はランプヒーター３０に通電を開始する。この初期通電により投入エネルギーは瞬時に輻射エネルギーに変換され、フィラメント３４からガラス管３３および輻射反射板２９を経て便座２２の着座部２５の方向に放射される。
【００４２】
さらに、ランプヒーター３０の輻射エネルギーは輻射吸収層４０および着座部２５を昇温する。このように本実施の形態においては、使用者がトイレに入室すると、ランプヒーター３０に通電し、便座２２の着座部２５の採暖面をほぼ瞬時に加温することができ、か
つ制御部４９の故障などによる万一の不安全事態に対しても、ランプヒーター３０の輻射エネルギーをバイメタル５０が受光する高速応答のサーモスタット３１によりランプヒーター３０の通電を遮断できるので、従来一般的に使用されている暖房便座のように常時通電保温して放熱ロスが大きいものと違って、放熱ロスがほとんどなく極めて省エネ型でかつ安全な暖房便座を実現する。
【００４３】
なお、図３および図４で示したヒンジカバー５３の部分は、従来から一般的に使用されている樹脂の暖房便座（図示せず）の場合は着座部２５と一体に成形されている。上記実施の形態においては、図３および図４で示す着座部２５は金属（アルミ材）でヒンジカバー５４はプロピレン樹脂で成形してある。なぜならば、ランプヒーター３０で加熱する箇所を必要最小限にして、加熱すべき熱容量を小さくすることにより、より少ない電力でさらに速く瞬間的に着座部２５を昇温することができるようになり、さらに省電力にできる。このように便座２２の上側の部材を熱伝導率の異なる複数の部材で構成することで、暖める必要がない部分に余分に熱を奪われることを抑制でき、熱のロスを少なくすることができる。
【００４４】
以上のように、便座２２の上側構成部材である着座部２５およびヒンジカバー５４と下枠体２７で構成され、内部に空洞部２８を有する便座２２と、空洞部２８に設けた輻射型発熱体２９と、その輻射型発熱体２９に対向して下枠体２７側に設けた反射体２８とを備え、少なくとも上枠体２４の着座部２５は金属（アルミ材）からなり、上枠体２４の着座部２５内面に輻射吸収層４０を設けた構成により、より少ない電力でさらに速く瞬間的に着座部２５を昇温することができる省エネの瞬間暖房便座を実現することができる。
【００４５】
また、制御部４９は、通電開始時のサーミスタ４３および室温サーミスタ４７の信号をもとに、両者の温度差やそれぞれの温度から演算を行い、あらかじめ設定・記憶されている初期通電の通電制限時間の最適値を選択し、タイマー部４８でカウントしている経過時間が通電制限時間に到達すると通電量を低減または零にし、その後サーミスタ４３の信号をもとに便座２２の着座部２５が適温になるよう通電量を制御する。
【００４６】
これにより、サーミスタ４３は実際に使用者が触れる着座部２５付近の温度を検知し、制御部４９は精度良く適温まで昇温・維持するので、便座２２の使用が快適であり、さらにサーミスタ４３および室温サーミスタ４７の信号をもとに負荷量に合わせて輻射エネルギーの投入量を制御するので、より精度良く安全に適温まで加熱することができる。
【００４７】
また、初期通電時間制御を優先的に行うことで通電制限時間後は通電量を低減し昇温速度を減ずるので、たとえ便座温度検知手段の応答速度が遅くても安全に便座を加温することができ、また安価な便座温度検知手段を使用することもできる。通常、一般的なヒーターでは、印加電圧を低減させて温度を制御するものが多いが、ランプヒーター３０はフィラメント３４の発熱に伴ってハロゲン化タングステンを形成するハロゲンサイクル反応を繰り返すことにより、フィラメント３４の消耗を防止しているため、ガラス管の温度が２００℃以下になるとハロゲンサイクルが不調となる。従って、ランプヒーター３０で着座部２５を適温にするためには、ハロゲンサイクルが有効な出力範囲で通電サイクルを変化させて行う。
【００４８】
一方、便座２２が起立状態にあったり、男子使用者がトイレ室に入室後小用のために便座２２を起立状態に立てた時は、便座位置検知手段４６の信号をもとに制御部４９がランプヒーター３０への通電を停止するか、通電量を絞る。これにより、無駄に便座２２を加温することを低減でき、さらに省エネを図ることができるとともに、通電状態で、かつフィラメント３４の張力方向である長さ方向に重力がかかって断線に至る寿命を短くすることを防止できる。
【００４９】
次に、使用者が排便のために着座すると、着座検知手段３８の信号によりランプヒーター３０への通電量を零または便座温度が過昇しないところまで、通電量を変化させて制御する。これにより、使用中に便座温度が過昇することなく、火傷等が生じる心配なく安全に使用できる。
【００５０】
特に、暖房便座はランプヒーターを内蔵した便座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、万一何らかの原因でマイコン（図示せず）等、制御部４９に不具合が生じ、ランプヒーター３０への通電が継続して行われた場合などにも安全に動作することが必要である。
【００５１】
サーモスタットは通常、バイメタルが金属製のキャップに内包されている構成のものが使用される。この構成ではまずキャップが加熱され、バイメタルの加熱はキャップからの輻射によって行われるため、バイメタルが所定の温度に達するまで時間を要するので、短時間で便座２２の温度が変化するような場合には回路の遮断に遅れが生じる場合があった。
【００５２】
本実施の形態では、それを解決するために、サーモスタット３１はバイメタル５０を露出し、バイメタル５０の表面に輻射吸収材５１として耐熱性の黒色塗料を塗布している。従って、バイメタル５０がランプヒーター３０の輻射エネルギーを直接受光するので、ランプヒーター３０からの輻射エネルギーで直接、バイメタル５０が加熱されるのに加えて、バイメタル５０表面に輻射吸収材５１として耐熱性の黒色塗料を施しているので、ランプヒーター３０からバイメタル５０へ到達する輻射熱の殆どがバイメタル５０に吸収され便座２２の温度の急激な変動にも迅速に追従するので、温度過昇の際にはランプヒーター３０の通電を遮断することができる。
【００５３】
また、サーモスタット３１はバイメタル５０がランプヒーター３０の輻射エネルギーを受光するようにキャップ５２は透明ガラスにしてある。なお、透明ガラスのキャップ５２を設けたことにより、サーモスタット３１の内部に水滴やほこりが侵入しない防滴あるいは防水タイプにすることができ、万が一、空洞部２８が浸水した場合でもサーモスタット３１の通電部への浸水を防止でき、電気絶縁を維持できるため感電を防止することができる。
【００５４】
さらに、サーモスタット３１はランプヒーター３０とサーモスタット３１間の距離ｂよりランプヒーター３０と便座２２表面間の距離ａが大きくなるような位置に設定している。これにより、便座２２表面温度の上昇より早く、バイメタル５０の温度を上昇させるので、異常時に便座２２表面温度が過昇して火傷等の危険な状態にならないうちにランプヒーター３０の通電回路を遮断することができ安全にできる。
【００５５】
また本実施の形態では、図４に示すように前側のランプヒーター３０および後ろ側のランプヒーター３０ｂは便座２２の前後に配置して２本設置し、各々のランプヒーター３０、３０ｂに対向してサーモスタット３１、３１ｂ、３２、３２ｂを設け、各々のサーモスタットは電気的に直列に接続している。
【００５６】
なお、サーモスタット３１、３１ｂは、やや低い温度で遮断作動する復帰型、サーモスタット３２、３２ｂは復帰型のサーモスタット３１、３１ｂより高い温度で遮断作動する非復帰型にすることによって、より高い多重安全性および長期間、安全かつ快適に使用することができる。
【００５７】
すなわち、初期通電時間の第一段階は制御部４９のタイマー４９およびサーミスタ４３による温度コントロール、第二段階はサーモスタット３１のオフによるランプヒーター３０の通電回路の遮断（ただし、温度低下により回路は復帰）、第三段階は非復帰型のサーモスタット３２（または温度ヒューズ）によるランプヒーター３０の通電回路の遮断（回路の復帰は不能）と、多段階の安全機能を設定することにより長期間、安全かつ快適に使用することができる。また、復帰型のサーモスタット３１を設けることにより通常使用時に非復帰型サーモスタット３２が作動して便座の暖房機能が使用できなくなる危険性も回避できる。
【００５８】
また、ランプヒーター３０、３０ｂは複数本に分割しているので、図１１に示す従来の輪状の便座２において、輪状の１本のランプヒーター４を便座２の空洞部２８の略全体に配置したことにより、便座２の撓みとランプヒーター４の設置誤差等により直接、ランプヒーター３０、３０ｂに応力がかかる問題が解消され、便座２２の撓み等によるランプヒーター３０、３０ｂの破損の危険を解消することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、便座の各部においてランプヒーター３０と着座部２５間の距離ａが異なったり、着座部２５の各部においてその断面長さが異なった場合に、発光部５４の長さｃと非発光部５５の長さｄを変化させ、さらにフィラメント３４の発光部間の距離ｅを輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とすることによって着座部２５の温度の均一化を図ることができる。例えば、発光部の５４中央から発せられる輻射エネルギーを考えると、２ａ＝ｅの場合、発光部５４の直上Ｘでの輻射エネルギー強度は、１／ａ２、非発光部５５直上Ｙでの輻射エネルギー強度は２／（√２ａ）２＝１／ａ２となり、非発光部５５直上においても、輻射エネルギー強度が大幅に低下することがないので、着座部２５の温度を均一に保つことができる。フィラメント３４の発光部間の距離ｅをランプヒーター３０と着座部２５の距離の略２倍以上となると非発光部５５直上の輻射エネルギー強度が低下するため着座部２５の温度の均一性が悪くなる。
【００６０】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における暖房便座におけるランプヒーター３０を含む便座の要部縦断面図である、本実施の形態は、実施の形態１の発明と基本的な構成は同じで、異なるのは上枠体を輻射透過性の材料からから構成したものである。
【００６１】
図９において、着座部２５は輻射透過性材料たとえば透明ポリプロピレン樹脂を用いた成形体である上枠体５６の外表面にフィルム材である表面化粧層５７を設け、この上枠体５６と表面化粧層５７の間にカーボンブラックなどの黒色顔料を主体とする輻射吸収剤を多量に含有する輻射吸収層５８を形成している。
【００６２】
上枠体５６は透明ポリプロピレン樹脂を平均厚み２．５ｍｍにて成形することにより、輻射エネルギー透過率を７０％以上に設定すると同時に、その剛性から便座の構造矩体として機能している。また、形成されている輻射吸収層５８と表面化粧層５７の合計厚みは０．２ｍｍ程度であり、透明ポリプロピレン樹脂の厚みに対して薄いので、これら両層は輻射透過性の上枠体２４を透過した輻射エネルギーを吸収し、熱容量が非常に小さいので瞬時に昇温すると同時に、可視光を遮蔽し着座部２５表面を極めて短時間で加熱することができる。
【００６３】
上記構成では上枠体５６を透明ポリプロピレン樹脂で形成しているが、これに限ったものではなく、透明のＰＥＴ樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＣ樹脂なども使用可能である。また、表面化粧層５７と輻射吸収層５８もフィルム材、印刷、塗装等の組み合わせで構成することもできる。
【００６４】
図１０は図９の構成で２ａ＝ｅとした場合について、着座部２５の横断面方向の温度分布を示したものである。温度は着座部２５断面の全体を等間隔に９ポイント（各ポイント間は約１０ｍｍ）測定し、測定場所5)がランプヒーター３０の直上に対応する。発光部５４直上に対応する曲線(Ａ)に対し非発光部５５直上に対応する曲線(Ｂ)もほぼ同様の温度レベルと温度分布を示しており、非発光部５５直上においても、輻射エネルギー強度が大幅に低下することがなく、着座部２５の全体の温度を均一に保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明の暖房便座は、輻射型発熱体からの輻射エネルギーで効率的に着座部を加熱して速やかにかつ均一に着座部を加熱することができるので、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】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１における暖房便座の便座の要部を断面した概略構成図
【図２】同暖房便座を便器に搭載したトイレ装置の斜視図
【図３】暖房便座の着座部を取り外した平面図
【図４】暖房便座の要部分解斜視図
【図５】同暖房便座の着座部断面図
【図６】同暖房便座のサーモスタットを含む要部断面図
【図７】同暖房便座のランプヒーターの温度特性概略図
【図８】同暖房便座のランプヒーターを含む要部縦断面図
【図９】同実施の形態２における暖房便座ランプヒーターを含む要部縦断面図
【図１０】同実施の形態２における暖房便座の特性図
【図１１】従来の暖房便座の要部の断面図
【符号の説明】
【００６７】
２２ 便座
２４ 上枠体
２５ 着座部
２７ 下枠体
２８ 空洞部
２９ 輻射反射板
３０ ランプヒーター（輻射型発熱体）
３１ サーモスタット
３２ サーモスタット
３３ 石英ガラス管
３４ フィラメント
３９ アルマイト層
４０ 輻射吸収層
５４ 発光部
５５ 非発光部
５８ 輻射吸収層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上枠体と下枠体とで構成し、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、前記輻射型発熱体は石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記フィラメントに発光部と非発光部を設けた暖房便座。
【請求項２】
輻射型発熱体と上枠体の上部に形成される着座部までの距離に応じて発光部と非発光部の長さを変化させた請求項１記載の暖房便座。
【請求項３】
着座部の断面長さに応じてフィラメントの発光部と非発光部の長さを変化させた請求項１または２記載の暖房便座。
【請求項４】
フィラメントの発光部間の距離を、輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とした請求項１から３のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項５】
金属からなる着座部と、前記着座部の内面に設けた輻射吸収層とを有する請求項１から４のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項６】
輻射透過性を有する材料からなる上枠体と、前記上枠体の外表面に設けた輻射吸収層とを有する請求項１から４のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項７】
請求項１から７のいずれか１項記載の暖房便座を備えたトイレ装置。
【請求項１】
上枠体と下枠体とで構成し、内部に空洞部を有する便座と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体に対向して前記下枠体側に設けた輻射反射板とを備え、前記輻射型発熱体は石英ガラス管と前記石英ガラス管内部に封入されたフィラメントを有するランプヒーターであって、前記フィラメントに発光部と非発光部を設けた暖房便座。
【請求項２】
輻射型発熱体と上枠体の上部に形成される着座部までの距離に応じて発光部と非発光部の長さを変化させた請求項１記載の暖房便座。
【請求項３】
着座部の断面長さに応じてフィラメントの発光部と非発光部の長さを変化させた請求項１または２記載の暖房便座。
【請求項４】
フィラメントの発光部間の距離を、輻射型発熱体と着座部の距離の略２倍以下とした請求項１から３のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項５】
金属からなる着座部と、前記着座部の内面に設けた輻射吸収層とを有する請求項１から４のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項６】
輻射透過性を有する材料からなる上枠体と、前記上枠体の外表面に設けた輻射吸収層とを有する請求項１から４のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項７】
請求項１から７のいずれか１項記載の暖房便座を備えたトイレ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１１７５４９（Ｐ２００７−１１７５４９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１６０９７（Ｐ２００５−３１６０９７）
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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