暖房便座とそれを搭載したトイレ装置
【課題】便座の保温のための非使用時の待機電力を削減し極めて省エネルギーであるとともに安全な便座暖房を提供することを目的とする。
【解決手段】内部に空洞部８を形成した便座主体３の着座部９を熱容量の小さい良熱伝導材で構成するとともに、前記空洞部８に設けられた輻射型発熱体１０の輻射熱で前記着座部９を加熱するようにし、また輻射型発熱体１０の輻射熱は反射板１１を介して着座部方向に反射されるようにしてある。そして、着座部９の複数部位の温度を温度センサー２１で検知して、この着座部９の複数部位の温度が所定以上のばらつきがあったとき、制御部２９が輻射型発熱体１０への通電を停止する。
【解決手段】内部に空洞部８を形成した便座主体３の着座部９を熱容量の小さい良熱伝導材で構成するとともに、前記空洞部８に設けられた輻射型発熱体１０の輻射熱で前記着座部９を加熱するようにし、また輻射型発熱体１０の輻射熱は反射板１１を介して着座部方向に反射されるようにしてある。そして、着座部９の複数部位の温度を温度センサー２１で検知して、この着座部９の複数部位の温度が所定以上のばらつきがあったとき、制御部２９が輻射型発熱体１０への通電を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、即熱暖房機能をもつ便座およびそれを搭載し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１５に示すように内部に空洞部５１を有し、便器上に載置して使用する輪状の便座５２の着座部５３を透明ポリプロピレン樹脂などの熱透過材で構成し、前記空洞部５１に設けたハロゲンヒータなどの輻射型発熱体５４からの輻射熱を着座部５３を介して速やかに伝達するようにしていた。
【０００３】
そして、安全対策の一例として、例えば、輻射型発熱体５４に直列にサーモスタット５５を接続し、便座５２の温度過昇を防止するように構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
サーモスタット５５はバイメタルを用いた単独動作型が採用されるのが一般的であるが、上記のように輻射型発熱体５４などを用いて即熱タイプとしたものにあっては、バイメタルの熱的応動だけでは充分な安全機能が期待しにくいものであった。
【０００５】
周知のように、これまでの暖房便座にあっては、発熱体として５０Ｗ程度の低出力のものを使用し、常時通電状態として所望の暖房温度を維持するようにしており、そのため、安全対策も低出力の発熱体を対象とすればよかったが、即熱タイプの暖房便座にあっては輻射型発熱体の出力が１ＫＷ以上とこれまでのものに比し格段に高いところから、従来の対策では安全上用をなさず、新たにな安全対策が必要になっていた。
【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】
【０００６】
前記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、即熱タイプの暖房便座の安全性、および使い勝手を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために本発明は、熱容量の小さい良熱伝導材からなる着座部を有し、内部に空洞部を形成した便座主体と、前記着座部を加熱する発熱体と、着座部の複数部位の温度を検知する温度センサーと、これら温度センサーで検知した着座部の複数部位の温度が所定以上のばらつきがあったとき、発熱体への通電を停止する制御部とを具備したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の暖房便座は、速やかに便座の着座部を加温することができるので、便座使用時のみ所定温度まで加熱でき、これにより、電力を合理的に消費することができるものであり、しかも安全性の面で優れた暖房便座を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、熱容量の小さい良熱伝導材からなる着座部を有し、内部に空洞部を形成した便座主体と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体の輻射熱を着座部方向に反射する反射板と、前記輻射型発熱体に直列に接続され、かつ前記輻射型発熱体の輻射熱を直接的に受熱するバイメタルを有するサーモスタットとを具備し、前記輻射発熱体
と着座部との間の距離をａ、輻射型発熱体とサーモスタットとの間の距離をｂとしたとき、ｂ＜ａに設定するとともに、前記サーモスタットと輻射型発熱体とをスペーサにより隔てて前記距離ｂを確保した。これによって、快適な暖房が得られるとともに、異常時の通電停止が確実に行え、安全性を高めることができる。
【００１０】
好ましくは、上記サーモスタットにおけるバイメタルの輻射型発熱体側を熱透過体で仕切っておく。
【００１１】
そして、輻射型発熱体を採用した場合は、この輻射型発熱体と対応する着座部の内面に電気絶縁性の輻射熱吸収層を設けておく。
【００１２】
一方、発熱体は熱伝導型発熱体として着座部の裏側に直接的に接合して取付けることも考えられる。この場合、熱伝導型発熱体としては線状のもの、或いは平面状のものなどの形態が考えられるであろう。
【００１３】
発熱体は複数本数、または複数枚数を直列に接続したものが考えられる。
【００１４】
加えて、発熱体への通電開始からの着座部の温度変化を表示器で表示するのが使い勝手を高める上で役立つ。上記表示については、設定温度に至る過程の着座部の温度と設定温度に達した後の着座部の温度を異なる形態、例えば、点滅と連続点灯などに切り換えるようにすることが好ましい。
【００１５】
これら暖房便座はトイレ装置の便器に備え付けられる。
【００１６】
（実施の形態１）
図１から図５において、トイレ装置の便器１上に据付けられる本実施の形態の便座は、横長の本体２と、この前方に起倒自在に枢設された便座主体３、および蓋体４とで構成されている。
【００１７】
前記本体２には温水洗浄機能の一部が内装され、また各種制御機能が内設してある。また、この本体２と一体的、或いは独立して人体検知センサー５が設けられており、トイレ室内への人の入室を検知して蓋体４を開いたり、本体２の各種制御機能を始動させるようにしている。
【００１８】
前記便座主体３は、本体２への枢設部となる脚６を後方両側より突出させた合成樹脂製の下枠体７と、この下枠体７にシール材を介して水密的に接合され、内部に空洞部８を構成するアルミニウムなどの熱良伝導材で、しかも熱容量の小さな材料からなる着座部９とで形成されている。
【００１９】
空洞部８には、ほぼ輪状になるように配置された前後２本の輻射発熱体１０、およびそれら輻射型発熱体１０の背部、つまり下枠体７側に位置して反射板１１が設けてある。
【００２０】
前後輻射型発熱体１０は電気的に直列に接続したものであって、それぞれ微量のハロゲンを混入させたアルゴンなどの不活性ガスを結晶化ガラスなどからなる熱透過管１２の内部に封入し、ここにタングステンなどのフィラメント１３を配置して構成されており、このフィラメント１３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って、前記フィラメント１３の消耗を防止するようにしている。
【００２１】
前記作用により熱容量の非常に小さいフィラメント１３を熱源として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、輻射型発熱体１０は、使用者
がトイレに入室し、便座主体３の着座部８に着座するまでの、例えば、数秒という瞬間的な時間で同着座部８を適温まで高速に昇温させる。
【００２２】
なお、輻射型発熱体１０は、要求される特性の度合いにより必ずしもハロゲンを使用する必然性はない。
【００２３】
反射板１１は、軽量を重視するのであればアルミ板が望ましく、そうでなければ、ステンレス板やメッキ鋼板などを用いてもよく、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１１ａを有しており、その折り曲げ部１１ａにより輻射型発熱体１０からの輻射熱が偏向され、着座部９を有効、かつ均等に加熱するようにしている。
【００２４】
また、前記反射板１１は、下枠体７に形成したボス１４にビスなどで固定されており、これらボス１４の高さによって両者間には断熱作用を発揮する隙間が設定されるようにしてある。
【００２５】
輻射型発熱体１０は、反射板１１に下端を溶接などの手段で固定した板バネ材などの弾性を有するホルダー１５で保持されている。さらに述べると、図５のように、前記ホルダー１５は一対の挟持片１５ａ，１５ｂにおける遊端側円弧部で輻射型発熱体１０の外周面を挟持しており、加えて、それら遊端にはクリップ１６を係止させることで、前記挟持片１５ａ，１５ｂの不用意な拡開を防止している。
【００２６】
クリップ１６は着脱自在であって、これを外せば、挟持片１５ａ，１５ｂに対する輻射型発熱体１０の取付け、取外しが任意に行えることは云うまでもないことであろう。
【００２７】
図６に示すように、着座部９の内面側、すなわち、輻射型発熱体１０の輻射熱が照射される部位には、その輻射熱をよく吸収すべく黒色で、しかも電気絶縁性の輻射熱吸収層１７が形成してあり、外側、すなわち着座する側は、アルマイト層など防食層１８、およびその上に好みの外観効果のために塗装した表面化粧層１９が設けてある。
【００２８】
なお、防食層１８、および表面化粧層１９は必ずしも両方ある必要はなく、どちらか一つだけでも、相当の耐薬品性など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。
【００２９】
ただし、防食層１８と表面化粧層１９の両方有することで、より高い防食効果と、例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。
【００３０】
また、輻射熱吸収層１７の色において、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９の昇温速度を早くすることができるという結果が得られた。
【００３１】
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、相当の昇温はできる。
【００３２】
前記着座部９にアルミニウムのプレス（絞り）加工品を用いると、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、輻射型発熱体１０の輻射熱を受けて輻射吸収層１７が昇温されると同時に、すばやく着座部９の表面化粧層１９まで熱伝達することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば、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、熱容量を小さくできるところから、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。
【００３５】
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。
【００３６】
前後それぞれの輻射型発熱体１０の両側には、各２個のサーモスタット２０が電気的に直列接続されて配置されており、さらに着座部９にもその側部に対応して各１個、計２個のサーミスタのような温度センサー２１が取り付けられていて、万一の不安全事態に対して着座部９の温度過昇を防止するよう作用するようになっている。
【００３７】
先ず、サーモスタット２０は図７にも示すように、輻射型発熱体１０からの輻射熱が直接的に照射されるようにバイメタル２２をケース２３に配置した構成を採用している。
【００３８】
前記バイメタル２２は皿ばね状のもので、デットポイントを境に温度に応じて２つの安定位置に択一的に反転するようにしてある。
【００３９】
そして、そのバイメタル２２の輻射熱受熱面には耐熱性の黒色塗料を塗布するなどして輻射熱吸収層２４が形成してあり、輻射型発熱体１０からの輻射熱を効率よく吸収し、より速やかに温度が上がるように構成している。
【００４０】
また、サーモスタット２０は、輻射型発熱体１０とバイメタル２２との間の距離ｂが輻射型発熱体１０と着座部９との間の距離ａよりも小さくなるように設定されている。
【００４１】
因みに、この距離ａは、本実施の形態では着座部９の内側表面に設けられた輻射吸収層１７までの距離を示す。
【００４２】
前記輻射型発熱体１０とバイメタル２２との間に所定値の距離ｂを確保すべく、サーモスタット２０を反射板１１に取付ける取付体２５からは図８に示すようなスペーサ２６が一体的に設けてある。つまり、このスペーサ２６の先端に形成した円弧状凹部が輻射型発熱体１０の周壁に係合して距離ｂを決定しているものである。
【００４３】
本体２には、室温検知手段としての室温センサー２７の検知信号を取り込んで輻射型発熱体１０の通電制御を行い、かつタイマー部２８で輻射発熱体１０への通電経過時間をカウントするようにしたマイクロコンピュータを主体とする制御部２９が設けられている。
【００４４】
そして、制御部２９は、前述した人体検知センサー５や便座位置検知手段３１の信号を取り込んで輻射型発熱体１０への通電の開始と停止の制御、および着座部９の温度を検知する２個の温度センサー２１と前記室温センサー２７からの信号を取り込んで採暖面である前記着座部９の温度が適温である所定値になるよう輻射型発熱体１０の温度制御を行うものである。
【００４５】
さらに述べれば、人体検知センサー５が人体を検知すると輻射型発熱体１０への通電が開始されて、着座部９を数秒で設定した温度まで暖める。もちろん、輻射型発熱体１０への通電は０からのスタートではなく、予め所定の保温温度に保たれているものを設定使用温度まで高めるものであることも考えられる。この場合、保温のための消費電力は非常に小さくできるので、常時使用温度に維持しているものに比し、電力消費面ではかなりの節減ができるものである。
【００４６】
上記のように人体検知センサー５が人体を検知した状態で便座主体３が上方へ起こされた場合には（男性の小用使用時など便座使用がなされないとき）、便座位置検知手段３１の信号で制御部２９は輻射型発熱体１０への通電、若しくはその増大を中断する。
【００４７】
また、この制御部２９は、輻射型発熱体１０への通電が開始され、着座部９が所定温度に未だ達していないときに点滅状態、所定の使用温度に達すると連続点灯となるようにパイロットランプなどの表示器３２の点灯制御をも行うものである。
【００４８】
或いは、保温のための小出力通電、および所定の使用温度まで至る間は点滅、所定の使用温度に達すると連続点灯という表示形態も考えられる。
【００４９】
もちろん、表示器３２による表示形態は点滅、連続点灯に特定されるものではなく、赤色から緑色など色調の切り換えでもよい。
【００５０】
この表示器３２は蓋４が開閉いずれの状態でも関係なく確認できる本体２の前方上面などの部位に配置してある。
【００５１】
さらに、着座部９の温度を検知するものとして、２個の温度センサー２１を設けたが、制御部２９はこれら温度センサー２１の温度検知結果にばらつきがないときには輻射型発熱体１０の温度制御を行い、所定範囲以上のばらつきが生じていると輻射型発熱体１０への通電を停止する。
【００５２】
これは、着座部９における均一加熱の目的に反し、所定以上の温度ばらつきがあれば安全上の課題が予想されるからである。
【００５３】
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５がそれを検知し、信号が制御部２９に送られる。このとき、便座位置検知手段３１の信号により便座主体３が略水平の使用位置にあるのを確認すると、制御部２９は輻射型発熱体１０の通電を開始、若しくは通電量を増大する。
【００５４】
この通電により投入エネルギーは瞬時に輻射熱に変換され、直接的、および反射板１１で反射されて便座主体３の着座部９の方向に放射される。
【００５５】
前記着座部９の方向に放射された輻射熱は、輻射吸収層１７に効率的に吸収され、結果的に着座部９を速やかに昇温する。
【００５６】
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、輻射型発熱体１０に通電、若しくは通電量を増大して、便座主体３の着座部９をほぼ瞬時に所定の暖房温度まで加温することができ、かつ制御部２９の故障などによる万一の不安全事態に対しても、輻射発熱体１０の輻射熱をサーモスタット２０のバイメタル２２が直接受熱するため、これに高速応答し、通電を遮断できる。
【００５７】
そして、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しているものに比し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ものとなる。
【００５８】
また、便座主体３において、下枠体７を合成樹脂で形成するとともに、本体２への枢設部となる脚６をこの下枠体７に一体に成型しているため、輻射型発熱体１０で加熱する箇所を着座部９のみの必要最小限にし、しかも脚６を介しての熱の逃げを可及的に抑えているところから、より少ない電力で、かつ速速やかに着座部９を昇温することができる。
【００５９】
さらに、制御部２９は、通電開始時の温度センサー２１、および室温センサー２７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、予め設定・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２８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４４の信号をもとに着座部９が適温になるよう通電量を制御する。
【００６０】
これにより、温度センサー２１は実際に使用者が触れる着座部９付近の温度を検知し、制御部２９を介して精度良く適温まで昇温・維持するので、便座の使用が快適であり、加えて、温度センサー２１、および室温センサー２７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こととなる。
【００６１】
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、例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、安価な便座温度検知手段を使用することもできる。
【００６２】
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、ハロゲンの輻射型発熱体１０はフィラメント１３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１３の消耗を防止しているところから、熱透過管１２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。
【００６３】
したがって、輻射型発熱体１０で着座部９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。
【００６４】
一方、便座主体３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主体３を起立状態にした時は、便座位置検知手段３１の信号をもとに制御部２９が輻射型発熱体１０への通電を停止、若しくは保温状態維持する。これにより、無駄に便座主体３を加温することを防止でき、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１３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。
【００６５】
また、使用者が目的に合わせて便座主体３を起立状態と略水平状態の倒立に開閉しても、板バネ材製のホルダー１５で輻射型発熱体１０を保持して対衝撃保護を図っているため、熱透過管１２やフィラメント１３の破損を防ぐことができる。
【００６６】
ところで、暖房便座は着座部９に直接皮膚を接触させるため、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）など制御部２９に不具合が生じ、輻射型発熱体１０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。
【００６７】
サーモスタットは、通常、バイメタルが金属のキャップに内包され、輻射熱を遮断するような構成のものが使用され、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し、短時間で便座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。
【００６８】
しかるに、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２０は、そのバイメタル２２が直接受熱するようにするとともに、表面に輻射熱吸収層２４として耐熱性
の黒色塗料を塗布している。
【００６９】
したがって、輻射型発熱体１０からバイメタル２２へ到達する輻射熱の殆どが同バイメタル２２に吸収され、着座部９の温度の急激な変動にも迅速に追従し、温度過昇の際には輻射型発熱体１０の通電を直ちに遮断することができる。
【００７０】
さらに、サーモスタット２０、より詳しくはそのバイメタル２２と輻射型発熱体１０との間の距離ｂが輻射型発熱体１０と着座部９の距離ａよりも短くなるような位置設定をしていることにより、着座部９の表面温度の上昇より早く、バイメタル２２の温度を上昇させて異常時の安全動作を的確としている。
【００７１】
このように、バイメタル２２の温度を早く上昇させることができれば、サーモスタット２０の誤動作も防止することができる。すなわち、バイメタル２２の温度を早く上昇させることができれば、サーモスタット２０のオフ（通電回路を開く）動作温度を、便座の通常使用温度よりも高く設定することができるので、通常使用時にサーモスタット２０が作動して暖房機能が使用できなくなることを回避できる。
【００７２】
つまり、図９は図７に示す構成のサーモスタット２０において、距離ｂ＝７ｍｍ、距離ａ＝１５ｍｍとして輻射型発熱体１０に通電した場合のバイメタル２２近傍温度と着座部９の表面温度を測定した結果である。
【００７３】
図８において、曲線（Ａ）は着座部９の表面温度であり、室温５℃では、約７．５秒（ｔ１）で通常の便座制御温度（Ｔ１）までの昇温が可能である。一方、サーモスタット２０のバイメタル２２の温度は曲線（Ｂ）に示すように、着座部９より速くｔ２時間で便座制御温度（Ｔ１）まで上昇する。着座部９が便座の最高設定温度（Ｔ２）以上となったときバイメタル２２の温度はサーモスタット２０のオフ動作温度（Ｔ３）に達し、輻射発熱体１０の通電回路を遮断する。
【００７４】
前記のように、サーモスタット２０と輻射型発熱体１０との間の距離ｂは安全上重要な意義をもつものであるから、その寸法管理には高精度のものが求められるであろう。
【００７５】
そこで、図８のように、サーモスタット２０を反射板１１に取付ける取付体２５からスペーサ２６を一体的に設け、このスペーサ２６の先端に形成した円弧状凹部を輻射型発熱体１０の周壁に係合させるようにしている。
【００７６】
これにより、サーモスタット２０と輻射型発熱体１０との間の距離ｂは正確となり、前記の安全動作が的確に行われることとなる。
【００７７】
なお、本実施の形態において、複数配置したサーモスタット２０のうち一部（例えば、図３の右側に配置したもの）を復帰型、残り（例えば、図３の左側に配置したもの）を非復帰型としておけば、万一、復帰型サーモスタット２０に不具合が生じ、輻射型発熱体１０の通電回路が遮断できない状態になった場合、安全限界温度（Ｔ４）に達する前に、非復帰型のサーモスタット２０が作動して通電回路を遮断する。その結果、便座表面温度は、安全限界温度（Ｔ４）に達することがない。
【００７８】
また、サーモスタット２０の動作温度（Ｔ３）を便座の最高設定温度（Ｔ２）以上、かつ安全限界温度（Ｔ４）以下とすることにより、安易に非復帰型のサーモスタット２０による輻射型発熱体１０の通電回路の遮断が起こり、便座の暖房機能が使用できなくなる不都合をなくすことができる。
【００７９】
すなわち、初期通電時間の第一段階は制御部２９のタイマー部２８および温度センサー２１による温度コントロール、第二段階はサーモスタット２０のオフによる輻射型発熱体１０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２０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。
【００８０】
なお、復帰型のサーモスタット２０はやや低い温度で遮断作動し、非復帰型のサーモスタット２０はそれよりも高い温度で遮断作動する作動温度に設定することによって、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。
【００８１】
また、複数の輻射型発熱体１０で加熱源を構成しているので、便座主体３の撓みと輻射型発熱体１０の設置誤差等により直接、同輻射型発熱体１０に応力がかかる問題が解消され、破損の危険を解消することができる。もちろん、輻射型発熱体１０の配置そのものも簡単となる。
【００８２】
ところで、輻射型発熱体１０の輻射熱が照射される着座部９の内面側には輻射熱をよく吸収すべく輻射熱吸収層１７が形成してある。そして、この輻射熱吸収層１７は電気絶縁性のとしても設定してある。
【００８３】
そのため、輻射型発熱体１０が破損事故を生起した場合に、そのフィラメント１３が着座部９側に垂れ下がるなどしても感電などのおそれはないものとなる。
【００８４】
さらに、前記輻射型発熱体１０は、板バネ材製の一対の挟持片１５ａ，１５ｂにおける遊端側円弧部で外周面が挟持され、加えて、それら遊端にはクリップ１６を係止させることで不用意な拡開を防止している。
【００８５】
したがって、例えば便座主体３の起倒時などに衝撃が加わったとしても輻射型発熱体１０の不用意な離脱、並びにそれによる破損を未然に防ぐことができるものである。
【００８６】
（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２を示し、基本的な構成は実施の形態１と同じで、サーモスタットの構造に改良を加えた点が異なる。
【００８７】
すなわち、実施の形態１と異なるところは、サーモスタット２０におけるバイメタル２２の輻射型発熱体１０側を石英ガラスなどの熱透過体３３で仕切ったものである。
【００８８】
このように、熱透過体３３で仕切ることにより、サーモスタット２０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８が浸水した場合でもサーモスタット２０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。
【００８９】
熱透過体３３のは厚くしすぎると熱透過性能が低下することから、板厚１．５ｍｍ以下がよく、好ましくは１．２ｍｍ以下が望ましい。
【００９０】
なお、上記の各実施の形態では着座部の材料をアルミニウム板のプレス加工品としたが、アルミダイカストなど、他の加工法であっても同様の効果を得ることができる。金属の種類も銅板や鋼板であってもよい。
【００９１】
（実施の形態３）
図１１，１２は、実施の形態３を示し、熱源として線状の熱伝導型発熱体３４を使用し
たものである。
【００９２】
熱伝導型発熱体３４は、発熱材３５を耐熱絶縁材３６で覆うとともに、さらにその外周に熱溶着可能な絶縁材からなる溶着材３７で設けた構成となっている。
【００９３】
さらに詳述すると、発熱材３５として線径が約０．２〜０．３ｍｍ程度のニッケルめっき銅線の単線を用い、これに直接密着する耐熱絶縁材３６は連続使用可能温度が約２６０℃と耐熱性が高いＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を約０．１ｍｍ程度の膜厚で形成した。
【００９４】
溶着材３７としては、熱溶着が簡単なＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）を厚さ約０．３ｍｍ程度で被覆した構成である。そして、熱伝導型発熱体３４は発熱材３５を心材としてその周囲に耐熱絶縁材３６、溶着材３７を周設して同軸形状としたものである。
【００９５】
そして、着座部９の内面には樹脂コート３８が施されており、この樹脂コート３８に熱伝導型発熱体３４の溶着材３７が溶着されている。
【００９６】
図１２の着座部９において、実施の形態１と同一作用をする構成については同一符号を付し、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００９７】
上記の構成において、熱伝導型発熱体３４の熱は伝導によって着座部９に直接的に伝わり速やかにその着座部９を昇温することとなる。
【００９８】
実施の形態１における温度センサー２１の設置条件は本実施の形態３でも同じであるが、サーモスタット２０は熱伝導型発熱体３４の輻射熱を受ける部位に配置される。
【００９９】
なお、発熱材３５に隣接する耐熱絶縁材３６に耐熱性が高いＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を用い、その外周に耐熱絶縁材３６よりも軟化温度の低い溶着材３７であるＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）を用いた理由は、加熱使用時において発熱材３５が最も高温であり、耐熱絶縁材３６から溶着材３７に伝熱されていくにしたがって温度は低くなるように温度勾配があるため、溶着材３７の耐熱温度は耐熱絶縁材３６より低くても絶縁性確保ができることにある。しかも溶着材３７の軟化温度が比較的低いことにより、熱溶着施工も容易である。
【０１００】
また、着座部９に対する熱伝導型発熱体３４の設置は、内周側から外周側へ複数条設けるものの、或いは蛇行状に着座部９の前面に設けることなどが考えられる。
【０１０１】
（実施の形態４）
図１３は実施の形態４を示し、熱源として面状の熱伝導型発熱体３９を使用したものである。
【０１０２】
すなわち、面状発熱材４０を挟み込んでその周囲に耐熱絶縁材４１をラミネートし、その上面の溶着面に溶着材４２をコーティングしたものである。
【０１０３】
実施の形態３と同様に、着座部の内面に樹脂コートが施されており、この樹脂コートに溶着材４２が溶着されている。
【０１０４】
面状の熱伝導型発熱体３９を用いれば、伝熱面積を広くすることができるため、発熱体３９の単位面積当りのワット数（すなわちワット密度）が小さくできる。つまり発熱体３９の単位面積当りの熱負荷を小さくでき、発熱体３９と直接接触する耐熱絶縁材４１とし
て耐熱温度の比較的低い材質でも使用可能にできる。
【０１０５】
（実施の形態５）
発熱体が輻射型、熱伝導型いずれにおいても断線などが起こることがあるが、図１４ではその検知の一手段を示している。
【０１０６】
図１４は、着座部を所定の保温温度に維持しておき、トイレへの使用者の入室などを感知して暖房温度まで昇温させる場合のもので、温度センサーとしてサーミスタなどの温度―抵抗素子を用いたものである。
【０１０７】
通常は通電開始から時間Ｔ１で着座部の温度が保温温度に達するので温度センサーの抵抗はＲ１となっている。トイレへの使用者の入室などを感知すると発熱体が着座部を所定温度まで昇温するため、時間Ｔ２、例えば５秒後には温度センサーの抵抗はＲ２に変動することとなる。
【０１０８】
しかるに、実施の形態１における制御部２９で時間Ｔ１に至る温度センサーの抵抗勾配、或いは時間Ｔ２に至る温度センサーの抵抗勾配を検出することによって発熱体の断線などが判断でき、電源を切るなどの安全動作を実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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熱で着座部を速やかに加温でき、しかも安全に使用し得るもので、他の暖房機器への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【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】同実施の形態１における暖房便座を便器に搭載したトイレ装置の斜視図
【図３】同実施の形態１における暖房便座の着座部を取り外した平面図
【図４】同実施の形態１における暖房便座の要部分解斜視図
【図５】同実施の形態１における暖房便座の輻射型発熱体取付部の断面図
【図６】同実施の形態１における暖房便座の着座部断面図
【図７】同実施の形態１における暖房便座の要部断面図
【図８】（ａ）スペーサー部の正面図（ｂ）同上面図
【図９】同実施の形態１における暖房便座の温度制御の特性図
【図１０】同実施の形態２における暖房便座の要部断面図
【図１１】同実施の形態３における発熱体の断面図
【図１２】同実施の形態３における暖房便座着座部の断面図
【図１３】同実施の形態４における発熱体の断面図
【図１４】同実施の形態５における発熱体断線検知のための説明図
【図１５】従来の暖房便座の要部の断面図
【符号の説明】
【０１１１】
１ 便器
３ 便座主体
７ 下枠体
８ 空洞部
９ 着座部
１０，３４，３９ 発熱体
１１ 反射板
１５ ホルダー
１５ａ，１５ｂ 挟持片
１６ クリップ
１７ 輻射熱吸収層
１８ 防食層
１９ 表面化粧層
２０ サーモスタット
２１ 温度センサー
２２ バイメタル
２６ スペーサ
３２ 表示器
３３ 輻射熱透過体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、即熱暖房機能をもつ便座およびそれを搭載し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１５に示すように内部に空洞部５１を有し、便器上に載置して使用する輪状の便座５２の着座部５３を透明ポリプロピレン樹脂などの熱透過材で構成し、前記空洞部５１に設けたハロゲンヒータなどの輻射型発熱体５４からの輻射熱を着座部５３を介して速やかに伝達するようにしていた。
【０００３】
そして、安全対策の一例として、例えば、輻射型発熱体５４に直列にサーモスタット５５を接続し、便座５２の温度過昇を防止するように構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
サーモスタット５５はバイメタルを用いた単独動作型が採用されるのが一般的であるが、上記のように輻射型発熱体５４などを用いて即熱タイプとしたものにあっては、バイメタルの熱的応動だけでは充分な安全機能が期待しにくいものであった。
【０００５】
周知のように、これまでの暖房便座にあっては、発熱体として５０Ｗ程度の低出力のものを使用し、常時通電状態として所望の暖房温度を維持するようにしており、そのため、安全対策も低出力の発熱体を対象とすればよかったが、即熱タイプの暖房便座にあっては輻射型発熱体の出力が１ＫＷ以上とこれまでのものに比し格段に高いところから、従来の対策では安全上用をなさず、新たにな安全対策が必要になっていた。
【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】
【０００６】
前記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、即熱タイプの暖房便座の安全性、および使い勝手を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために本発明は、熱容量の小さい良熱伝導材からなる着座部を有し、内部に空洞部を形成した便座主体と、前記着座部を加熱する発熱体と、着座部の複数部位の温度を検知する温度センサーと、これら温度センサーで検知した着座部の複数部位の温度が所定以上のばらつきがあったとき、発熱体への通電を停止する制御部とを具備したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の暖房便座は、速やかに便座の着座部を加温することができるので、便座使用時のみ所定温度まで加熱でき、これにより、電力を合理的に消費することができるものであり、しかも安全性の面で優れた暖房便座を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、熱容量の小さい良熱伝導材からなる着座部を有し、内部に空洞部を形成した便座主体と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体の輻射熱を着座部方向に反射する反射板と、前記輻射型発熱体に直列に接続され、かつ前記輻射型発熱体の輻射熱を直接的に受熱するバイメタルを有するサーモスタットとを具備し、前記輻射発熱体
と着座部との間の距離をａ、輻射型発熱体とサーモスタットとの間の距離をｂとしたとき、ｂ＜ａに設定するとともに、前記サーモスタットと輻射型発熱体とをスペーサにより隔てて前記距離ｂを確保した。これによって、快適な暖房が得られるとともに、異常時の通電停止が確実に行え、安全性を高めることができる。
【００１０】
好ましくは、上記サーモスタットにおけるバイメタルの輻射型発熱体側を熱透過体で仕切っておく。
【００１１】
そして、輻射型発熱体を採用した場合は、この輻射型発熱体と対応する着座部の内面に電気絶縁性の輻射熱吸収層を設けておく。
【００１２】
一方、発熱体は熱伝導型発熱体として着座部の裏側に直接的に接合して取付けることも考えられる。この場合、熱伝導型発熱体としては線状のもの、或いは平面状のものなどの形態が考えられるであろう。
【００１３】
発熱体は複数本数、または複数枚数を直列に接続したものが考えられる。
【００１４】
加えて、発熱体への通電開始からの着座部の温度変化を表示器で表示するのが使い勝手を高める上で役立つ。上記表示については、設定温度に至る過程の着座部の温度と設定温度に達した後の着座部の温度を異なる形態、例えば、点滅と連続点灯などに切り換えるようにすることが好ましい。
【００１５】
これら暖房便座はトイレ装置の便器に備え付けられる。
【００１６】
（実施の形態１）
図１から図５において、トイレ装置の便器１上に据付けられる本実施の形態の便座は、横長の本体２と、この前方に起倒自在に枢設された便座主体３、および蓋体４とで構成されている。
【００１７】
前記本体２には温水洗浄機能の一部が内装され、また各種制御機能が内設してある。また、この本体２と一体的、或いは独立して人体検知センサー５が設けられており、トイレ室内への人の入室を検知して蓋体４を開いたり、本体２の各種制御機能を始動させるようにしている。
【００１８】
前記便座主体３は、本体２への枢設部となる脚６を後方両側より突出させた合成樹脂製の下枠体７と、この下枠体７にシール材を介して水密的に接合され、内部に空洞部８を構成するアルミニウムなどの熱良伝導材で、しかも熱容量の小さな材料からなる着座部９とで形成されている。
【００１９】
空洞部８には、ほぼ輪状になるように配置された前後２本の輻射発熱体１０、およびそれら輻射型発熱体１０の背部、つまり下枠体７側に位置して反射板１１が設けてある。
【００２０】
前後輻射型発熱体１０は電気的に直列に接続したものであって、それぞれ微量のハロゲンを混入させたアルゴンなどの不活性ガスを結晶化ガラスなどからなる熱透過管１２の内部に封入し、ここにタングステンなどのフィラメント１３を配置して構成されており、このフィラメント１３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って、前記フィラメント１３の消耗を防止するようにしている。
【００２１】
前記作用により熱容量の非常に小さいフィラメント１３を熱源として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、輻射型発熱体１０は、使用者
がトイレに入室し、便座主体３の着座部８に着座するまでの、例えば、数秒という瞬間的な時間で同着座部８を適温まで高速に昇温させる。
【００２２】
なお、輻射型発熱体１０は、要求される特性の度合いにより必ずしもハロゲンを使用する必然性はない。
【００２３】
反射板１１は、軽量を重視するのであればアルミ板が望ましく、そうでなければ、ステンレス板やメッキ鋼板などを用いてもよく、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１１ａを有しており、その折り曲げ部１１ａにより輻射型発熱体１０からの輻射熱が偏向され、着座部９を有効、かつ均等に加熱するようにしている。
【００２４】
また、前記反射板１１は、下枠体７に形成したボス１４にビスなどで固定されており、これらボス１４の高さによって両者間には断熱作用を発揮する隙間が設定されるようにしてある。
【００２５】
輻射型発熱体１０は、反射板１１に下端を溶接などの手段で固定した板バネ材などの弾性を有するホルダー１５で保持されている。さらに述べると、図５のように、前記ホルダー１５は一対の挟持片１５ａ，１５ｂにおける遊端側円弧部で輻射型発熱体１０の外周面を挟持しており、加えて、それら遊端にはクリップ１６を係止させることで、前記挟持片１５ａ，１５ｂの不用意な拡開を防止している。
【００２６】
クリップ１６は着脱自在であって、これを外せば、挟持片１５ａ，１５ｂに対する輻射型発熱体１０の取付け、取外しが任意に行えることは云うまでもないことであろう。
【００２７】
図６に示すように、着座部９の内面側、すなわち、輻射型発熱体１０の輻射熱が照射される部位には、その輻射熱をよく吸収すべく黒色で、しかも電気絶縁性の輻射熱吸収層１７が形成してあり、外側、すなわち着座する側は、アルマイト層など防食層１８、およびその上に好みの外観効果のために塗装した表面化粧層１９が設けてある。
【００２８】
なお、防食層１８、および表面化粧層１９は必ずしも両方ある必要はなく、どちらか一つだけでも、相当の耐薬品性など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。
【００２９】
ただし、防食層１８と表面化粧層１９の両方有することで、より高い防食効果と、例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。
【００３０】
また、輻射熱吸収層１７の色において、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９の昇温速度を早くすることができるという結果が得られた。
【００３１】
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、相当の昇温はできる。
【００３２】
前記着座部９にアルミニウムのプレス（絞り）加工品を用いると、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、輻射型発熱体１０の輻射熱を受けて輻射吸収層１７が昇温されると同時に、すばやく着座部９の表面化粧層１９まで熱伝達することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば、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、熱容量を小さくできるところから、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。
【００３５】
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。
【００３６】
前後それぞれの輻射型発熱体１０の両側には、各２個のサーモスタット２０が電気的に直列接続されて配置されており、さらに着座部９にもその側部に対応して各１個、計２個のサーミスタのような温度センサー２１が取り付けられていて、万一の不安全事態に対して着座部９の温度過昇を防止するよう作用するようになっている。
【００３７】
先ず、サーモスタット２０は図７にも示すように、輻射型発熱体１０からの輻射熱が直接的に照射されるようにバイメタル２２をケース２３に配置した構成を採用している。
【００３８】
前記バイメタル２２は皿ばね状のもので、デットポイントを境に温度に応じて２つの安定位置に択一的に反転するようにしてある。
【００３９】
そして、そのバイメタル２２の輻射熱受熱面には耐熱性の黒色塗料を塗布するなどして輻射熱吸収層２４が形成してあり、輻射型発熱体１０からの輻射熱を効率よく吸収し、より速やかに温度が上がるように構成している。
【００４０】
また、サーモスタット２０は、輻射型発熱体１０とバイメタル２２との間の距離ｂが輻射型発熱体１０と着座部９との間の距離ａよりも小さくなるように設定されている。
【００４１】
因みに、この距離ａは、本実施の形態では着座部９の内側表面に設けられた輻射吸収層１７までの距離を示す。
【００４２】
前記輻射型発熱体１０とバイメタル２２との間に所定値の距離ｂを確保すべく、サーモスタット２０を反射板１１に取付ける取付体２５からは図８に示すようなスペーサ２６が一体的に設けてある。つまり、このスペーサ２６の先端に形成した円弧状凹部が輻射型発熱体１０の周壁に係合して距離ｂを決定しているものである。
【００４３】
本体２には、室温検知手段としての室温センサー２７の検知信号を取り込んで輻射型発熱体１０の通電制御を行い、かつタイマー部２８で輻射発熱体１０への通電経過時間をカウントするようにしたマイクロコンピュータを主体とする制御部２９が設けられている。
【００４４】
そして、制御部２９は、前述した人体検知センサー５や便座位置検知手段３１の信号を取り込んで輻射型発熱体１０への通電の開始と停止の制御、および着座部９の温度を検知する２個の温度センサー２１と前記室温センサー２７からの信号を取り込んで採暖面である前記着座部９の温度が適温である所定値になるよう輻射型発熱体１０の温度制御を行うものである。
【００４５】
さらに述べれば、人体検知センサー５が人体を検知すると輻射型発熱体１０への通電が開始されて、着座部９を数秒で設定した温度まで暖める。もちろん、輻射型発熱体１０への通電は０からのスタートではなく、予め所定の保温温度に保たれているものを設定使用温度まで高めるものであることも考えられる。この場合、保温のための消費電力は非常に小さくできるので、常時使用温度に維持しているものに比し、電力消費面ではかなりの節減ができるものである。
【００４６】
上記のように人体検知センサー５が人体を検知した状態で便座主体３が上方へ起こされた場合には（男性の小用使用時など便座使用がなされないとき）、便座位置検知手段３１の信号で制御部２９は輻射型発熱体１０への通電、若しくはその増大を中断する。
【００４７】
また、この制御部２９は、輻射型発熱体１０への通電が開始され、着座部９が所定温度に未だ達していないときに点滅状態、所定の使用温度に達すると連続点灯となるようにパイロットランプなどの表示器３２の点灯制御をも行うものである。
【００４８】
或いは、保温のための小出力通電、および所定の使用温度まで至る間は点滅、所定の使用温度に達すると連続点灯という表示形態も考えられる。
【００４９】
もちろん、表示器３２による表示形態は点滅、連続点灯に特定されるものではなく、赤色から緑色など色調の切り換えでもよい。
【００５０】
この表示器３２は蓋４が開閉いずれの状態でも関係なく確認できる本体２の前方上面などの部位に配置してある。
【００５１】
さらに、着座部９の温度を検知するものとして、２個の温度センサー２１を設けたが、制御部２９はこれら温度センサー２１の温度検知結果にばらつきがないときには輻射型発熱体１０の温度制御を行い、所定範囲以上のばらつきが生じていると輻射型発熱体１０への通電を停止する。
【００５２】
これは、着座部９における均一加熱の目的に反し、所定以上の温度ばらつきがあれば安全上の課題が予想されるからである。
【００５３】
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５がそれを検知し、信号が制御部２９に送られる。このとき、便座位置検知手段３１の信号により便座主体３が略水平の使用位置にあるのを確認すると、制御部２９は輻射型発熱体１０の通電を開始、若しくは通電量を増大する。
【００５４】
この通電により投入エネルギーは瞬時に輻射熱に変換され、直接的、および反射板１１で反射されて便座主体３の着座部９の方向に放射される。
【００５５】
前記着座部９の方向に放射された輻射熱は、輻射吸収層１７に効率的に吸収され、結果的に着座部９を速やかに昇温する。
【００５６】
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、輻射型発熱体１０に通電、若しくは通電量を増大して、便座主体３の着座部９をほぼ瞬時に所定の暖房温度まで加温することができ、かつ制御部２９の故障などによる万一の不安全事態に対しても、輻射発熱体１０の輻射熱をサーモスタット２０のバイメタル２２が直接受熱するため、これに高速応答し、通電を遮断できる。
【００５７】
そして、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しているものに比し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ものとなる。
【００５８】
また、便座主体３において、下枠体７を合成樹脂で形成するとともに、本体２への枢設部となる脚６をこの下枠体７に一体に成型しているため、輻射型発熱体１０で加熱する箇所を着座部９のみの必要最小限にし、しかも脚６を介しての熱の逃げを可及的に抑えているところから、より少ない電力で、かつ速速やかに着座部９を昇温することができる。
【００５９】
さらに、制御部２９は、通電開始時の温度センサー２１、および室温センサー２７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、予め設定・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２８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４４の信号をもとに着座部９が適温になるよう通電量を制御する。
【００６０】
これにより、温度センサー２１は実際に使用者が触れる着座部９付近の温度を検知し、制御部２９を介して精度良く適温まで昇温・維持するので、便座の使用が快適であり、加えて、温度センサー２１、および室温センサー２７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こととなる。
【００６１】
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、例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、安価な便座温度検知手段を使用することもできる。
【００６２】
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、ハロゲンの輻射型発熱体１０はフィラメント１３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１３の消耗を防止しているところから、熱透過管１２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。
【００６３】
したがって、輻射型発熱体１０で着座部９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。
【００６４】
一方、便座主体３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主体３を起立状態にした時は、便座位置検知手段３１の信号をもとに制御部２９が輻射型発熱体１０への通電を停止、若しくは保温状態維持する。これにより、無駄に便座主体３を加温することを防止でき、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１３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。
【００６５】
また、使用者が目的に合わせて便座主体３を起立状態と略水平状態の倒立に開閉しても、板バネ材製のホルダー１５で輻射型発熱体１０を保持して対衝撃保護を図っているため、熱透過管１２やフィラメント１３の破損を防ぐことができる。
【００６６】
ところで、暖房便座は着座部９に直接皮膚を接触させるため、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）など制御部２９に不具合が生じ、輻射型発熱体１０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。
【００６７】
サーモスタットは、通常、バイメタルが金属のキャップに内包され、輻射熱を遮断するような構成のものが使用され、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し、短時間で便座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。
【００６８】
しかるに、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２０は、そのバイメタル２２が直接受熱するようにするとともに、表面に輻射熱吸収層２４として耐熱性
の黒色塗料を塗布している。
【００６９】
したがって、輻射型発熱体１０からバイメタル２２へ到達する輻射熱の殆どが同バイメタル２２に吸収され、着座部９の温度の急激な変動にも迅速に追従し、温度過昇の際には輻射型発熱体１０の通電を直ちに遮断することができる。
【００７０】
さらに、サーモスタット２０、より詳しくはそのバイメタル２２と輻射型発熱体１０との間の距離ｂが輻射型発熱体１０と着座部９の距離ａよりも短くなるような位置設定をしていることにより、着座部９の表面温度の上昇より早く、バイメタル２２の温度を上昇させて異常時の安全動作を的確としている。
【００７１】
このように、バイメタル２２の温度を早く上昇させることができれば、サーモスタット２０の誤動作も防止することができる。すなわち、バイメタル２２の温度を早く上昇させることができれば、サーモスタット２０のオフ（通電回路を開く）動作温度を、便座の通常使用温度よりも高く設定することができるので、通常使用時にサーモスタット２０が作動して暖房機能が使用できなくなることを回避できる。
【００７２】
つまり、図９は図７に示す構成のサーモスタット２０において、距離ｂ＝７ｍｍ、距離ａ＝１５ｍｍとして輻射型発熱体１０に通電した場合のバイメタル２２近傍温度と着座部９の表面温度を測定した結果である。
【００７３】
図８において、曲線（Ａ）は着座部９の表面温度であり、室温５℃では、約７．５秒（ｔ１）で通常の便座制御温度（Ｔ１）までの昇温が可能である。一方、サーモスタット２０のバイメタル２２の温度は曲線（Ｂ）に示すように、着座部９より速くｔ２時間で便座制御温度（Ｔ１）まで上昇する。着座部９が便座の最高設定温度（Ｔ２）以上となったときバイメタル２２の温度はサーモスタット２０のオフ動作温度（Ｔ３）に達し、輻射発熱体１０の通電回路を遮断する。
【００７４】
前記のように、サーモスタット２０と輻射型発熱体１０との間の距離ｂは安全上重要な意義をもつものであるから、その寸法管理には高精度のものが求められるであろう。
【００７５】
そこで、図８のように、サーモスタット２０を反射板１１に取付ける取付体２５からスペーサ２６を一体的に設け、このスペーサ２６の先端に形成した円弧状凹部を輻射型発熱体１０の周壁に係合させるようにしている。
【００７６】
これにより、サーモスタット２０と輻射型発熱体１０との間の距離ｂは正確となり、前記の安全動作が的確に行われることとなる。
【００７７】
なお、本実施の形態において、複数配置したサーモスタット２０のうち一部（例えば、図３の右側に配置したもの）を復帰型、残り（例えば、図３の左側に配置したもの）を非復帰型としておけば、万一、復帰型サーモスタット２０に不具合が生じ、輻射型発熱体１０の通電回路が遮断できない状態になった場合、安全限界温度（Ｔ４）に達する前に、非復帰型のサーモスタット２０が作動して通電回路を遮断する。その結果、便座表面温度は、安全限界温度（Ｔ４）に達することがない。
【００７８】
また、サーモスタット２０の動作温度（Ｔ３）を便座の最高設定温度（Ｔ２）以上、かつ安全限界温度（Ｔ４）以下とすることにより、安易に非復帰型のサーモスタット２０による輻射型発熱体１０の通電回路の遮断が起こり、便座の暖房機能が使用できなくなる不都合をなくすことができる。
【００７９】
すなわち、初期通電時間の第一段階は制御部２９のタイマー部２８および温度センサー２１による温度コントロール、第二段階はサーモスタット２０のオフによる輻射型発熱体１０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２０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。
【００８０】
なお、復帰型のサーモスタット２０はやや低い温度で遮断作動し、非復帰型のサーモスタット２０はそれよりも高い温度で遮断作動する作動温度に設定することによって、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。
【００８１】
また、複数の輻射型発熱体１０で加熱源を構成しているので、便座主体３の撓みと輻射型発熱体１０の設置誤差等により直接、同輻射型発熱体１０に応力がかかる問題が解消され、破損の危険を解消することができる。もちろん、輻射型発熱体１０の配置そのものも簡単となる。
【００８２】
ところで、輻射型発熱体１０の輻射熱が照射される着座部９の内面側には輻射熱をよく吸収すべく輻射熱吸収層１７が形成してある。そして、この輻射熱吸収層１７は電気絶縁性のとしても設定してある。
【００８３】
そのため、輻射型発熱体１０が破損事故を生起した場合に、そのフィラメント１３が着座部９側に垂れ下がるなどしても感電などのおそれはないものとなる。
【００８４】
さらに、前記輻射型発熱体１０は、板バネ材製の一対の挟持片１５ａ，１５ｂにおける遊端側円弧部で外周面が挟持され、加えて、それら遊端にはクリップ１６を係止させることで不用意な拡開を防止している。
【００８５】
したがって、例えば便座主体３の起倒時などに衝撃が加わったとしても輻射型発熱体１０の不用意な離脱、並びにそれによる破損を未然に防ぐことができるものである。
【００８６】
（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２を示し、基本的な構成は実施の形態１と同じで、サーモスタットの構造に改良を加えた点が異なる。
【００８７】
すなわち、実施の形態１と異なるところは、サーモスタット２０におけるバイメタル２２の輻射型発熱体１０側を石英ガラスなどの熱透過体３３で仕切ったものである。
【００８８】
このように、熱透過体３３で仕切ることにより、サーモスタット２０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８が浸水した場合でもサーモスタット２０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。
【００８９】
熱透過体３３のは厚くしすぎると熱透過性能が低下することから、板厚１．５ｍｍ以下がよく、好ましくは１．２ｍｍ以下が望ましい。
【００９０】
なお、上記の各実施の形態では着座部の材料をアルミニウム板のプレス加工品としたが、アルミダイカストなど、他の加工法であっても同様の効果を得ることができる。金属の種類も銅板や鋼板であってもよい。
【００９１】
（実施の形態３）
図１１，１２は、実施の形態３を示し、熱源として線状の熱伝導型発熱体３４を使用し
たものである。
【００９２】
熱伝導型発熱体３４は、発熱材３５を耐熱絶縁材３６で覆うとともに、さらにその外周に熱溶着可能な絶縁材からなる溶着材３７で設けた構成となっている。
【００９３】
さらに詳述すると、発熱材３５として線径が約０．２〜０．３ｍｍ程度のニッケルめっき銅線の単線を用い、これに直接密着する耐熱絶縁材３６は連続使用可能温度が約２６０℃と耐熱性が高いＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を約０．１ｍｍ程度の膜厚で形成した。
【００９４】
溶着材３７としては、熱溶着が簡単なＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）を厚さ約０．３ｍｍ程度で被覆した構成である。そして、熱伝導型発熱体３４は発熱材３５を心材としてその周囲に耐熱絶縁材３６、溶着材３７を周設して同軸形状としたものである。
【００９５】
そして、着座部９の内面には樹脂コート３８が施されており、この樹脂コート３８に熱伝導型発熱体３４の溶着材３７が溶着されている。
【００９６】
図１２の着座部９において、実施の形態１と同一作用をする構成については同一符号を付し、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００９７】
上記の構成において、熱伝導型発熱体３４の熱は伝導によって着座部９に直接的に伝わり速やかにその着座部９を昇温することとなる。
【００９８】
実施の形態１における温度センサー２１の設置条件は本実施の形態３でも同じであるが、サーモスタット２０は熱伝導型発熱体３４の輻射熱を受ける部位に配置される。
【００９９】
なお、発熱材３５に隣接する耐熱絶縁材３６に耐熱性が高いＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を用い、その外周に耐熱絶縁材３６よりも軟化温度の低い溶着材３７であるＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）を用いた理由は、加熱使用時において発熱材３５が最も高温であり、耐熱絶縁材３６から溶着材３７に伝熱されていくにしたがって温度は低くなるように温度勾配があるため、溶着材３７の耐熱温度は耐熱絶縁材３６より低くても絶縁性確保ができることにある。しかも溶着材３７の軟化温度が比較的低いことにより、熱溶着施工も容易である。
【０１００】
また、着座部９に対する熱伝導型発熱体３４の設置は、内周側から外周側へ複数条設けるものの、或いは蛇行状に着座部９の前面に設けることなどが考えられる。
【０１０１】
（実施の形態４）
図１３は実施の形態４を示し、熱源として面状の熱伝導型発熱体３９を使用したものである。
【０１０２】
すなわち、面状発熱材４０を挟み込んでその周囲に耐熱絶縁材４１をラミネートし、その上面の溶着面に溶着材４２をコーティングしたものである。
【０１０３】
実施の形態３と同様に、着座部の内面に樹脂コートが施されており、この樹脂コートに溶着材４２が溶着されている。
【０１０４】
面状の熱伝導型発熱体３９を用いれば、伝熱面積を広くすることができるため、発熱体３９の単位面積当りのワット数（すなわちワット密度）が小さくできる。つまり発熱体３９の単位面積当りの熱負荷を小さくでき、発熱体３９と直接接触する耐熱絶縁材４１とし
て耐熱温度の比較的低い材質でも使用可能にできる。
【０１０５】
（実施の形態５）
発熱体が輻射型、熱伝導型いずれにおいても断線などが起こることがあるが、図１４ではその検知の一手段を示している。
【０１０６】
図１４は、着座部を所定の保温温度に維持しておき、トイレへの使用者の入室などを感知して暖房温度まで昇温させる場合のもので、温度センサーとしてサーミスタなどの温度―抵抗素子を用いたものである。
【０１０７】
通常は通電開始から時間Ｔ１で着座部の温度が保温温度に達するので温度センサーの抵抗はＲ１となっている。トイレへの使用者の入室などを感知すると発熱体が着座部を所定温度まで昇温するため、時間Ｔ２、例えば５秒後には温度センサーの抵抗はＲ２に変動することとなる。
【０１０８】
しかるに、実施の形態１における制御部２９で時間Ｔ１に至る温度センサーの抵抗勾配、或いは時間Ｔ２に至る温度センサーの抵抗勾配を検出することによって発熱体の断線などが判断でき、電源を切るなどの安全動作を実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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熱で着座部を速やかに加温でき、しかも安全に使用し得るもので、他の暖房機器への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【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】同実施の形態１における暖房便座を便器に搭載したトイレ装置の斜視図
【図３】同実施の形態１における暖房便座の着座部を取り外した平面図
【図４】同実施の形態１における暖房便座の要部分解斜視図
【図５】同実施の形態１における暖房便座の輻射型発熱体取付部の断面図
【図６】同実施の形態１における暖房便座の着座部断面図
【図７】同実施の形態１における暖房便座の要部断面図
【図８】（ａ）スペーサー部の正面図（ｂ）同上面図
【図９】同実施の形態１における暖房便座の温度制御の特性図
【図１０】同実施の形態２における暖房便座の要部断面図
【図１１】同実施の形態３における発熱体の断面図
【図１２】同実施の形態３における暖房便座着座部の断面図
【図１３】同実施の形態４における発熱体の断面図
【図１４】同実施の形態５における発熱体断線検知のための説明図
【図１５】従来の暖房便座の要部の断面図
【符号の説明】
【０１１１】
１ 便器
３ 便座主体
７ 下枠体
８ 空洞部
９ 着座部
１０，３４，３９ 発熱体
１１ 反射板
１５ ホルダー
１５ａ，１５ｂ 挟持片
１６ クリップ
１７ 輻射熱吸収層
１８ 防食層
１９ 表面化粧層
２０ サーモスタット
２１ 温度センサー
２２ バイメタル
２６ スペーサ
３２ 表示器
３３ 輻射熱透過体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱容量の小さい良熱伝導材からなる着座部を有し、内部に空洞部を形成した便座主体と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体の輻射熱を着座部方向に反射する反射板と、前記輻射型発熱体に直列に接続され、かつ前記輻射型発熱体の輻射熱を直接的に受熱するバイメタルを有するサーモスタットとを具備し、前記輻射発熱体と着座部との間の距離をａ、輻射型発熱体とサーモスタットとの間の距離をｂとしたとき、ｂ＜ａに設定するとともに、前記サーモスタットと輻射型発熱体とをスペーサにより隔てて前記距離ｂを確保した暖房便座。
【請求項２】
サーモスタットにおけるバイメタルの輻射型発熱体側を熱透過体で仕切った請求項１記載の暖房便座。
【請求項３】
輻射型発熱体と対応する着座部の内面に電気絶縁性の輻射熱吸収層を設けた請求項１記載の暖房便座。
【請求項４】
発熱体を熱伝導型発熱体として着座部の裏側に直接的に接合して取付けた請求項１記載の暖房便座。
【請求項５】
熱伝導型発熱体を線状に構成した請求項４記載の暖房便座。
【請求項６】
熱伝導型発熱体を平面状に構成した請求項４記載の暖房便座。
【請求項７】
複数の発熱体を直列に接続した請求項１または４のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項８】
発熱体への通電開始からの着座部の温度変化を表示器で表示するようにした請求項１記載の暖房便座。
【請求項９】
設定温度に至る過程の着座部の温度と設定温度に達した後の着座部の温度を異なる形態で表示するようにした請求項８記載の暖房便座。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項に記載の暖房便座を便器に備えたトイレ装置。
【請求項１】
熱容量の小さい良熱伝導材からなる着座部を有し、内部に空洞部を形成した便座主体と、前記空洞部に設けた輻射型発熱体と、前記輻射型発熱体の輻射熱を着座部方向に反射する反射板と、前記輻射型発熱体に直列に接続され、かつ前記輻射型発熱体の輻射熱を直接的に受熱するバイメタルを有するサーモスタットとを具備し、前記輻射発熱体と着座部との間の距離をａ、輻射型発熱体とサーモスタットとの間の距離をｂとしたとき、ｂ＜ａに設定するとともに、前記サーモスタットと輻射型発熱体とをスペーサにより隔てて前記距離ｂを確保した暖房便座。
【請求項２】
サーモスタットにおけるバイメタルの輻射型発熱体側を熱透過体で仕切った請求項１記載の暖房便座。
【請求項３】
輻射型発熱体と対応する着座部の内面に電気絶縁性の輻射熱吸収層を設けた請求項１記載の暖房便座。
【請求項４】
発熱体を熱伝導型発熱体として着座部の裏側に直接的に接合して取付けた請求項１記載の暖房便座。
【請求項５】
熱伝導型発熱体を線状に構成した請求項４記載の暖房便座。
【請求項６】
熱伝導型発熱体を平面状に構成した請求項４記載の暖房便座。
【請求項７】
複数の発熱体を直列に接続した請求項１または４のいずれか１項記載の暖房便座。
【請求項８】
発熱体への通電開始からの着座部の温度変化を表示器で表示するようにした請求項１記載の暖房便座。
【請求項９】
設定温度に至る過程の着座部の温度と設定温度に達した後の着座部の温度を異なる形態で表示するようにした請求項８記載の暖房便座。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項に記載の暖房便座を便器に備えたトイレ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−７５６３８（Ｐ２００７−７５６３８Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１８２５０（Ｐ２００６−３１８２５０）
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【分割の表示】特願２００６−２１６８７２（Ｐ２００６−２１６８７２）の分割
【原出願日】平成１８年８月９日（２００６．８．９）
【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３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【分割の表示】特願２００６−２１６８７２（Ｐ２００６−２１６８７２）の分割
【原出願日】平成１８年８月９日（２００６．８．９）
【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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