| 【発明の名称】 |
暖房便座装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】多屋 淑子
【氏名】有田 欽也
【氏名】藤本 英史
【氏名】坪井 宏之
【氏名】岩田 賢吾
【氏名】峯 浩二
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| 【要約】 |
【課題】冬場などの寒いトイレに於いて、便座内周部とそれ以外の部分の温度差をなくし、着座中に不快感を与えない暖房便座を提供する。
【解決手段】使用者が温度設定手段によって設定した設定温度となるように、便座に貼付された便座加熱手段への通電量を制御する制御部を備えた暖房便座装置において、室温を検知又は推測可能な温度検出手段を備え、この温度検出手段によって検出された室温が所定温度より低いと、前記制御部は前記設定温度よりも低い目標温度に基づいて前記便座加熱手段への通電を行い、便座内周部とそれ以外の部分の温度差を制限し、着座中の快適感を提供する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 使用者が温度設定手段によって設定した設定温度となるように、便座に貼付された便座加熱手段への通電量を制御する制御部を備えた暖房便座装置において、室温を検知又は推測可能な温度検出手段を備え、前記制御部は前記温度検出手段によって検出された室温と前記設定温度とを比較し、この比較結果が所定温度差以上であると前記設定温度よりも低い目標温度に基づいて前記便座加熱手段への通電を行うことを特徴とする暖房便座装置。
【請求項２】 前記制御部は、前記温度検出手段によって検出された室温より一定温度高い温度を前記目標温度として算出し、この目標温度が前記設定温度より低いときのみ、設定温度に係わらず便座温度が目標温度になるように前記便座加熱手段への通電を制御したことを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
【請求項３】 前記暖房便座装置は使用者が着座したことを検知する着座検出手段を有し、着座検知後に前記設定温度の制限を解除したことを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置【請求項４】 着座検知と同時に、前記便座加熱手段への通電を停止したことを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
【請求項５】 前記暖房便座装置は通電量切替手段を有し、該通電量切替手段設定時は、前記目標温度と前記設定温度が同温になるよう前記便座加熱手段への通電量を制御したことを特徴とする請求項１記載の暖房便座装置。
【請求項６】 前記暖房便座装置は、便座温度と前記設定温度とに差があることを報知する報知手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５何れか１項記載の暖房便座装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トイレ内の保温・暖房用として用いられる暖房便座の設定温度を室温によって制御した暖房便座装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】暖房便座装置は、トイレ使用者が便座に着座した時にヒヤリ感を与えないようにしたもので、一般家庭に広く普及している。従来の暖房便座構造を図９、図９のＢ−Ｂ’断面図を図１０に示す。従来の暖房装置は図９，図１０のように、放熱用の金属箔５９と該金属箔５９に接着された紐状のヒータ５６を便座裏側５３ａに固定し、便座後方に配置された暖房便座装置本体ケース５２から電力を供給し、紐状ヒータ５６を発熱させ、金属箔５９で便座５３全面に伝熱しているため、着座時には便座から大腿部及び臀部へ熱の移動があり、暖か感を提供できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の暖房便座の一般的な製造方法はポリプロピレン樹脂またはアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂で成形された便座表面層５３ｂに前述の紐状ヒータ５６と一体になった金属箔５９をあらかじめ裏面に塗布された粘着材を利用して密着させた後、便座表面層５３ｂと同材料の底板部５４を振動又は超音波溶着で一体化している。便座のように非対称形状の大型樹脂成形品は、樹脂内部の残留応力による変形量が大きく、便座表面層５３ｂと底板部５４とが勘合しにくいため、溶着時に両部材を押しつける力が大きくなる。そのため押しつけ力による破損対策として溶着代５５を充分取らなければならない。一般に溶着部の肉厚は他の部位の略２倍の厚みに設定されているため、ヒータから着座面への伝熱量が肉厚分減少し、他の着座面との温度差が発生する。また金属箔５９は平面部材で伸縮性がないため、複数の曲率を持つ便座表面層５３ｂ裏面に接着する際、部分的に延ばされたり、皺が寄ったりして面と面がきっちり接着できない。便座後方内周部５３ｃはこの影響を最も受け、接着不安定状態と溶着代による伝熱ロスの相乗効果で他の部位に比べて最も温度が低くなる。子供やお尻の小さい使用者が便座に着座すると、便座内周部に臀部が入り込み前記便座後方内周部５３ｃに接触し、冷たさを感じる。人間の温熱感覚は、冷たさを感じる冷受容器が暖かさを感じる温受容器よりも皮膚の表層にあり、且つ密度が高いとされているので、一部でも冷たさを感じると他の暖かい部分よりその刺激が優先され不快に感じてしまうという課題があった。
【０００４】本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、人体が便座に着座した際、便座内周部の低温による温度ムラを排除するために便座加熱手段への通電量を制御した暖房便座装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明においては、上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、使用者が温度設定手段によって設定した設定温度となるように、便座に貼付された便座加熱手段への通電量を制御する制御部を備えた暖房便座装置において、室温を検知又は推測可能な温度検出手段を備え、前記制御部は前記温度検出手段によって検出された室温と前記設定温度とを比較し、この比較結果が所定温度差以上であると前記設定温度よりも低い目標温度に基づいて前記便座加熱手段への通電を行うことを特徴とする。
【０００６】本発明の暖房便座装置は、室温が所定の温度より低いときに設定温度よりも低い目標温度を設定し、便座加熱手段からの伝熱量の小さな便座内周部とそれ以外の部分の着座面の温度差が大きくならないように便座加熱手段の発熱量を制限したため、着座時に温度ムラを感じない。一般に平均温度が高く全体的に暖かい便座よりも温度バラツキの小さな便座の方が好まれるため、快適な暖房便座装置を提供できる。また、トイレを使用しない待機状態の便座温度を低く設定できるため、便座から大気中への放熱量を抑制する省エネルギーの暖房便座装置となる。
【０００７】本発明において請求項２記載の発明は、前記制御部は、前記温度検出手段によって検出された室温より一定温度高い温度を前記目標温度として算出し、この目標温度が前記設定温度より低いときのみ、設定温度に係わらず便座温度が目標温度になるように前記便座加熱手段への通電を制御したことを特徴とする。
【０００８】本発明の暖房便座装置は、室温と目標温度の差を一定にし、目標温度が設定温度より低くなったときのみ便座温度が目標温度になるように便座加熱手段への通電量を制限したため、使用者が好みに応じて低温側に設定した際、目標温度を一律に低下させることがないため、便座温度を下げすぎることがない。また、誤って不快に感じるような高温に設定した場合にも、自動的に目標温度を設定し、その温度に便座表面を加温するため、熱く感じることなくかつ省エネルギーな暖房便座装置が可能になる。
【０００９】本発明において請求項３記載の発明は、前記暖房便座装置は使用者が着座したことを検知する着座検出手段を有し、着座検知後に前記設定温度の制限を解除したことを特徴とする。
【００１０】本発明の暖房便座装置は、トイレ使用者の着座を検知し、温度分布が略一定な人体の皮膚温と便座との間の熱の移動による便座内温度差の減少に応じて設定温度の制限を解除し、目標温度から設定温度に向けて加温するように便座加熱手段への通電量を増加させるため、前記温度差を着座前と同等もしくはそれ以下に保持しながら便座平均温度を上昇することができ、温度ムラを感じない暖か感のある暖房便座装置を提供できる。
【００１１】本発明において請求項４記載の発明は、着座検知と同時に、前記便座加熱手段への通電を停止したことを特徴とする。
【００１２】本発明の暖房便座装置は、トイレ使用者の着座を検知した後に便座加熱手段への通電を停止したため、使用者が最も不快に感じる着座瞬間のヒヤリ感を回避できる。また、着座中は便座，皮膚間の熱の移動により、時間の経過共に略同温に保持され、温熱感覚が無感状態になることから、トイレ使用時に全く不快感のない暖房便座を提供できる。また、着座中の消費電力を零にすることから省エネルギーな暖房便座装置となる。
【００１３】本発明において請求項５記載の発明は、前記暖房便座装置は通電量切替手段を有し、該通電量切替手段設定時は、前記目標温度と前記設定温度が同温になるよう前記便座加熱手段への通電量を制御したことを特徴とする。
【００１４】本発明の便座暖房装置は、通電量切替手段を設け室温が所定の温度より低いときの設定温度の制限を解除したため、成人男性のように臀部及び大腿部が大きく便座内周の低温部に接触することがない場合には、あらかじめ設定した好みの温度に便座温度を昇温して便座内の温度差が拡大しても、皮膚が接触する部位の温度差はほとんどないため、着座瞬間から暖か感を感じる快適な暖房便座装置となる。
【００１５】本発明において請求項６記載の発明は、前記暖房便座装置は、便座温度と前記設定温度とに差があることを報知する報知手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】本発明の暖房便座装置は、便座温度と設定温度が異なることを報知する報知手段を設けたため、便座内周部にほとんど接触しない使用者には便座温度を制限していることを認識させ、通電量切替手段による切り替えを促し、最短で快適温度に昇温することができる。一方便座内周部に接触する割合の多い使用者には、暖か感より快適感を優先させた便座を提供していることを認識させ、着座瞬間にイメージする温度と実際の温度差を埋めることができ、違和感を与えることがない暖房便座装置となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施例に係る暖房便座装置を説明する。
（実施例１）図１に暖房便座装置の外観図を示し、図２に図１のＡ−Ａ’断面図を示す。図３に便座表面層の外観図及び裏面構造を示し、図４にヒータ構造を示す。図５，６，７に便座表面温度の時系列特性を示す。図８に室温５℃下で便座に着座したときの官能試験結果を示す。
【００１８】暖房便座装置１は、本体ケース２に回動自在に取り付けてある便座３と便座３の上方に同様に本体ケース２に回動自在に取り付けてある便蓋４と暖房便座装置１の便座温度や局部洗浄装置の動作，中止を操作するリモートコントローラー８で構成されている。前記便座温度及び局部洗浄装置の操作は本体ケース２に設けても良い。便座３は表面樹脂層３ａの凸部３ｂと底板材５の凹部５ｂとを勘合させ一体化している。表面樹脂層３ａの裏面にはあらかじめ接着剤または粘着剤で発熱体６を密着させている。便座構成はこの方式に限定することなく、図９，図１０の従来便座のように表面樹脂層と底板部材を振動又は超音波溶着を用いて一体化させても良いが、本方式の方が溶着時の溶着代を必要としないので接合面とそれ以外の部分の肉厚差が小さく、面状ヒータ６から便座内周部表面３ｃ及び平面部表面３ｄに伝熱される熱量差がなくなり温度分布が均一になりやすく望ましい。表面樹脂層３ａを成形上最低の肉厚に設定し、前記表面樹脂層３ａの強度低下をバックアップ層７で補えば、ヒータの熱が着座面に到達する速度が速くなり、待機時間を必要としない瞬間式の暖房便座が可能になり望ましい。面状ヒータ６の温度を検知する温度検出手段が面状ヒータ６の便座と接触していない面に密着されており、面状ヒータ６へ供給する電力線と温度検出手段の信号線とを内蔵したケーブル９が本体ケース２内の制御部と接続されている。
【００１９】便座加熱手段である面状ヒータ６は図４に示すように平面の馬蹄形状をしている。面状ヒータ６は図４（ａ）のような一体構造の物や（ｂ）のように分離タイプのどちらを使用しても良い。前者は便座後方部まで隙間なく暖められるメリットがある反面、内部の６ａがデッドスペースになり製造時の取り数が減少しコストが高くなるため、商品種類により使い分けるのが望ましい。便座加熱手段は面状ヒータ６に限定することなく従来の金属箔に固定したチュービングヒータや便座内又は便座上に温風を送風し加熱したり、温水を便座内に吐水するタイプの何れを用いても良いが、チュービングヒータは、ヒータを配設している部分とそれ以外の部分の金属箔温度が異なるためヒータの発熱が便座表面層に伝熱する間に均一になるように電力量と表面樹脂層の肉厚の設定に注意が必要である。また、温風、温水を熱源にするタイプで便座温度を直接検出できない場合には、送風温度又は吐水温度と室温から便座温度を想定しなければならず、便座が所定の温度より上昇しないよう注意が必要である。
【００２０】便座の後方内周部１０はｌ方向及びｄ方向が複数の曲率で構成されるため、面状ヒータ６を表面樹脂層３ａに接着する際その部位に対応する面状ヒータ６の内周側１５ａは圧縮方向に、外周側１５ｂは伸ばす方向に力が働く。面状ヒータ６は便座の曲面に追随するほどの伸縮性を有していないので、外周部１５ｂは拘束され、内周部１５ａに皺が生じる。この皺が生じた状態で無理矢理便座裏面に密着させようとすると、ヒータを形成している導体にストレスがかかり、ひいては亀裂が生じ通電時スパークする危険性がある。そのため、実使用では面状ヒータ６の内外周の伸縮比を小さくし、面状ヒータ内周部１５ａに皺が生じないように対向する便座１０ａより、便座幅方向の内側である１０ｂを狙って密着させている。その結果、便座内周部３ｃの加熱範囲が狭くなっている。暖房便座３はこのヒータ設置場所の影響と接合面１５の厚肉分の伝熱ロスの影響により、図５に示すように便座平面部３ｄの定常状態の温度Ｔｆと便座内周部３ｃの温度Ｔｄとの間に温度差Ｔ１が生じている。
【００２１】図８に室温５℃における便座平面部３ｄと便座内周部３ｃの温度を変えたときの温度分布の感覚、温度感覚及び快適感の評価結果を示す。着座中の快適感は、室温、皮膚温、臀部と便座開放部の形状，着座状態等の個人差によって異なるが、室温５℃下で温度差略１５℃以下の時温度ムラを感じない。また、温度感覚は便座平面部３ｄ温度が２０℃以下の低温時と温度差２０℃以上の時冷たさを感じている。このように便座温度と快適感には差があり、便座平均温度が高くても温度差がある場合は、それぞれの温度による刺激を受け不快に感じ、平均温度が低くてやや冷たさを感じても温度差がないと快適性を感じる傾向がある。よって使用者が温度差もしくは冷たさの何れか一方でも感じると快適感は不快と判断されることから、図８太枠内の条件に便座温度を設定するのが望ましい。最適な温度設定は便座平面部温度を略２５℃便座内周部温度略１１℃に設定すると良い。
【００２２】本発明では、リモートコントローラー８から便座加熱信号が入力されると、便座内に設けた温度検出手段により非加熱状態の便座温度を検出し室温を想定した後、使用者の不快にならない目標温度Ｔｃを制御部で決定する。図５に示すように室温Ｔａでは便座平面部３ｄの温度上昇と内周部３ｃの温度上昇に差があるため、３ｄの温度が高くなるほど温度差が広がる。従って使用者が不快にならない温度差Ｔ２を保持するには便座平面部３ｄがＴｃになるように面状ヒータ６に電力を通電すると良い。このとき室温Ｔａは室温検出用に温度検出手段を設けても良いが便座内に配設した温度検出手段を用いて便座非加熱時に検出すれば、部品点数を削減でき望ましい。また、目標温度Ｔｃは、便座内周部３ｃと平面部３ｄの加温状態により決定するものであり、同一ヒータ、同一表面樹脂層を用いた場合は室温に対し固定される。次に目標温度と使用者が好みの温度に設定した設定温度を比較し、目標温度≧設定温度の場合は、便座温度が設定温度になるように面状ヒータ６への通電量を制御する。一方目標温度＜設定温度の場合には、設定温度Ｔｆに係わらず目標温度Ｔｃに便座温度がなるように面状ヒータ６に通電する。その結果、着座を検知する以前のｔ０〜ｔ１の時間帯では、便座平面部３ｄの温度がＴｃの時便座内周部３ｃの温度がＴｂとなり使用者が不快に感じない便座内温度差Ｔ２を保持している。その後時間ｔ１で使用者が着座すると、時間の経過と共に皮膚温から便座へ熱の移動が生じ、便座平面部３ｄは皮膚温と略同温のため温度変化は小さく、内周部３ｃは皮膚から便座へ熱移動があり、温度差がＴ３のように小さくなる（図６ｔ１〜ｔ２時間）。通電開始からｔ２時間経過すると目標温度Ｔｃを解除し、便座平面部３ｄ温度が設定温度Ｔｆになるように面状ヒータ６への通電量を増加し、便座平均温度を上昇させる（図６ｔ２〜ｔ３時間）。以上のように便座温度を制御すると着座瞬間は若干暖か感が不足するもののヒヤリ感を解消でき、更に温度差を常にＴ２以内に保持しながら便座平均温度を上げるため、快適な暖房便座装置が可能になる。
【００２３】また、便座カバーを装着し、暖か感を必要とせず、着座瞬間のヒヤリ感だけを回避したい使用者に対しては、図７に示すように着座前は室温Ｔａに対する目標温度Ｔｃを設定し、目標温度と便座平面部３ｄの温度が略同温になるように面状ヒータ６の通電量を制御し、温度差Ｔ２を保持して待機する。その後時間ｔ１で着座を検知した瞬間に面状ヒータ６への通電を停止するため、着座瞬間のヒヤリ感はなく、着座中は人体皮膚温と便座間で便座カバーを介し熱の移動が生じ便座内温度差が減少するので、不快感のない暖房便座装置を提供できる。本制御方式を採用すると着座中の面状ヒータ６の電力を停止するので省エネルギーな暖房便座装置を実現できる。
【００２４】前記便座温度制御は、便座内周部３ｃに皮膚が接触する使用者に対し有効だが、臀部及び大腿部の大きな使用者や便座後方側に着座し内周部に臀部が入り込まない使用者は、便座内周部３ｃに接触しないため、皮膚が受ける温度差はほとんど生じない。この使用者に対し図６のような便座温度制御は、着座瞬間の暖か感が不足するため最適な便座環境を提供しているとは言えない。本発明では、リモートコントローラー８に通電量切替スイッチ８ａを設け、前記スイッチ８ａを入力したとき、着座以前の目標温度を解除し、常に便座平面部温度が設定温度になるように便座内部の温度検出手段の信号を本体ケース２内の制御部で演算し、面状ヒータ６に通電するため着座時にはＴｆの温度を使用者に供給することができ、着座瞬間から温度差のない暖か感を提供できる。
【００２５】また、この通電量切替手段の入力状態を報知する報知手段８ｂをリモートコントローラー８に配設すると、着座以前に使用者が便座状態を認識することができる。報知手段はＬＥＤの色違い、点灯／非点灯、点滅や液晶表示または音声出力の何れを採用し区別しても良い。使用者に便座温度制御状態を報知した結果、設定温度に制限がかかっている場合に便座内周部に接触しない使用者が着座する際、着座瞬間の温度と予測している温度差を解消でき違和感を与えない。また通電量切替手段８ａの入力を促すことができ、最短時間で便座温度が設定温度になるように面状ヒータ６への通電量を増加することができる。一方設定温度の制限が解除された状態で便座内周部に接触する使用者が着座する際は、通電量切替手段８ａの入力と同時に便座平面部温度が目標温度になるように面状ヒータ６への通電量を停止するため着座瞬間は温度差による違和感が生じるものの最短時間で皮膚と便座間の熱移動で温度差を解消し、快適な便座環境を提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００８７
【氏名又は名称】東陶機器株式会社
【識別番号】５０２０４４０２７
【氏名又は名称】多屋 淑子
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| 【出願日】 |
平成１４年２月５日（２００２．２．５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２２５１８１（Ｐ２００３−２２５１８１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月１２日（２００３．８．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−２８２４１（Ｐ２００２−２８２４１） |
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