JP2008026199A - 温度センサとそれを備えた暖房便座装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検知体からの熱伝達および熱応答性が速く、かつ電気絶縁性の優れた温度センサを提供すること、及びその温度センサを備え(大容量の電力で急速加熱を行っても)安全性の高い暖房便座装置を提供することを目的とする。
【解決手段】感温素子２の感温部６が接触し且つ少なくとも感温素子２およびリード線５の一部を含む投影面積より広い絶縁シート７と、感温素子２およびリード線５の一部を絶縁シート７との間に包み込むように付着被覆した絶縁樹脂材料８を備えたことにより、絶縁シートを介して感温素子にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シート７に接触している感温素子２およびリード線５接続部が絶縁樹脂材料８で覆われているため、電気絶縁性の優れた温度センサができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱伝達性能が優れた温度センサとそれを備えた暖房便座装置に関するものである。

従来、この種の温度センサは、図９に示すように、エポキシなどの有機樹脂材料８７を満たした槽Ｂに温度センサの感熱素子８６及びリード線８３ａ、８３ｂの一部を浸漬した後、槽Ｂから取り出し、高温雰囲気で有機樹脂材料８７を加熱硬化して絶縁被膜を形成していた。しかしこの方法は、電気絶縁性、耐候性能の良好な温度センサを製作することができるが、加熱硬化する前にリード線８３ａ、８３ｂに付着した有機樹脂材料８７が表面張力によって感熱素子８６の周囲に集まり、感熱素子８６に厚く球状の絶縁被膜８７ａ を形成したり、重力によって余分な樹脂が温度センサ先端部に集まるため、樹脂の加熱硬化後の形状にバラツキが生じて形状不良による不良品を発生させる等の欠点があった。また、このように完成した温度センサは、感熱素子８６を覆う絶縁被膜８７ａの膜厚のバラツキにより、被検知体から吸収された絶縁被膜８７ａの熱が感熱素子８６に伝達するまでの応答時間にバラツキが生じ、熱応答性の面で満足のいくものではなかった。

このような問題を解消した温度センサとして、例えば、次に示すような構造の薄型の温度センサが提案されている。この温度センサは、図１０（ａ）に示すように、一対の細幅金属板部９３ａ、９３ｂの一端から延在する部分を外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’とし、この細幅金属板部９３ａ、９３ｂの他端に挟持部９６ａ、９６ｂを形成し、この一対の挟持部９６ａ、９６ｂの側壁にチップ状の感熱素子９７の電極部を電気的に接続し、前記外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’の一部を除いて、接着剤付き絶縁シート９８ａ、９８ｂを貼り合せてなる薄型の温度センサである。この薄型の温度センサは、厚みが薄く、平板状であるので、特別な空間を設けることなく、僅かな隙間に実装でき、熱応答速度が速い等の利点がある。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−６００２７号公報

しかしながら特許文献１に開示された構造の薄型の温度センサは、感熱素子９７及び外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’の一部を除く金属板部９３ａ、９３ｂを接着剤付き絶縁シート９８ａ、９８ｂで貼り合わせた構造であるので、高温多湿の環境下や長い期間使用していると、絶縁シート９８ａ、９８ｂの接着剤の接着力が低下し、絶縁シートが金属板部から剥がれる場合があり、長期的な信頼性の点で十分なものではなかった。またこの温度センサの構造は、図１０（ｂ）の断面図に示すように、薄い絶縁シートを使用し、感熱素子や細幅金属板部に対して両面から貼り合せた構造であるために、感熱素子や細幅金属板の側壁部分に空隙（ｔ）が生じ、周囲の温度変化によって空隙部分から水分や湿気が侵入して感熱素子の電気的特性が劣化したり絶縁シートが剥離する等、長期的な信頼性の点で十分なものではなかった。またこの温度センサを暖房装置の一例として、たとえば暖房便座に内蔵してその便座温度を検知および制御するために使用する場合、電気用品取締法の電気便座の項に規定している浸水絶縁性能を満足する必要があり、前記従来の温度センサの構成では図１０（ｂ）の断面図に示すように、薄い絶縁シートを使用し、感熱素子や細幅金属板部に対して両面から貼り合せた構造であるために、感熱素子や細幅金属板の側壁部分に空隙（ｔ）が生じ、周囲の温度変化によって空隙部分から水分や湿気が侵入して感熱素子の電気的特性が劣化したり絶縁シートが剥離する等、長期的な信頼性の点で浸水絶縁性能が十分なものではないという課題を有していた。しかも、図１０（ａ）に示した従
来の温度センサの構成では外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’が露出した状態なので、この外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’にはんだ付けまたはスポット溶接によりリード線を接続して、その接続部分を防水絶縁処理しなければならない使用できない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被検知体からの熱伝達および熱応答性が速く、かつ電気絶縁性の優れた温度センサを提供すること、及びその温度センサを備え(大容量の電力で急速加熱を行っても)安全性の高い暖房便座装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の温度センサは、温度に応じて電気抵抗が変化する感温素子と、前記感温素子と電気接続したリード線と、前記感温素子の感温部が接触し且つ少なくとも前記感温素子および前記リード線の一部を含む投影面積より広い絶縁シートと、前記感温素子および前記リード線の一部を前記絶縁シートとの間に包み込むように付着被覆した絶縁樹脂材料を備えたものである。

上記構成によって、少なくとも感温素子の片面は感温部が絶縁シートに接触しているため、薄い絶縁シートを介して感温素子にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シートに接触している感温素子およびリード線接続部が絶縁樹脂材料で覆われているため、電気絶縁性の優れた温度センサの実現が可能となる。

本発明の温度センサは、被検知体からの熱伝達および熱応答性が速く、かつ電気絶縁性の優れた温度センサを実現することができる。

第１の発明は、温度に応じて電気抵抗が変化する感温素子と、前記感温素子と電気接続したリード線と、前記感温素子の感温部が接触し且つ少なくとも前記感温素子および前記リード線の一部を含む投影面積より広い絶縁シートと、前記感温素子および前記リード線の一部を前記絶縁シートとの間に包み込むように付着被覆した絶縁樹脂材料を備えた温度センサである。この構成によって少なくとも感温素子の片面は感温部が絶縁シートに接触しているため、薄い絶縁シートを介して感温素子にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シートに接触している感温部以外は感温素子およびリード線接続部が絶縁樹脂材料で覆われているため、電気絶縁性の優れた温度センサが実現できる。

第２の発明は、絶縁樹脂材料が、接着性と可とう性を備えた樹脂にてなる請求項１に記載の温度センサである。このように絶縁シートの一部および感温素子を可とう性を備えた絶縁樹脂材料で覆っていることで、温度センサを多少湾曲した内面に取り付けて使用する場合、絶縁シートと可とう性絶縁樹脂材料ともども湾曲内面に沿うように撓むことができるため、絶縁シートが被検知面に密着でき熱伝達を損なうことなく高速の応答速度を確保できる。また、温度センサの各構成部材に温度変化による膨張収縮の繰返しが作用しても、可とう性の絶縁樹脂材料によって柔軟に応力を緩和するように作用し、温度センサの防水絶縁性能を損なうことなく長期間安定して使用できる。接着性と可とう性を備えた樹脂材料としては、シリコーン樹脂やポリウレタン樹脂のような材料がある。

第３の発明は、絶縁樹脂材料は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のように接着性を備えた熱硬化性樹脂にてなる請求項１に記載の温度センサである。このように絶縁シートの一部および感温素子を接着性を備えた熱硬化性樹脂で覆っていることで、温度センサの各構成部材に温度変化による膨張収縮の繰返しが作用しても、熱硬化性樹脂と絶縁シート、感温素子との十分な接着を保持することによって、温度センサの防水絶縁性能を損なうことな
く長期間安定して使用できる。接着性を備えた熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のような材料があげられる。

第４の発明は、絶縁シートは、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂のように薄く形成しても電気絶縁性の優れた樹脂にてなる請求項１から３のいずれか１項記載の温度センサである。このように薄く形成しても電気絶縁性の優れた樹脂で絶縁シートを構成したことにより、感温素子の感温部にその薄い絶縁シートを介してすばやく熱伝達され、高速応答で且つ高い絶縁性能の温度センサが可能となる。薄く形成しても電気絶縁性の優れた樹脂としては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂のような材料があげられる。

第５の発明は、リード線は、感温素子に設けられた引出端子にスポット溶接またはハンダ付けにより絶縁シート側ではなく絶縁樹脂材料側に接続してなる請求項１から４のいずれか１項記載の温度センサである。このように感温素子に設けられた引出端子にリード線を接続するのに、絶縁シート側ではなく絶縁樹脂材料側にリード線をスポット溶接またはハンダ付けにより接続することによって、絶縁シートを介して感温素子の感温部にすばやく熱伝達すべき絶縁シート側の出っ張りを防止できるため、絶縁シートを被検知部に密着させることができ、温度センサの高速応答性を安定して得ることができる。

第６の発明は、請求項１から５に記載の温度センサと、着座面を有する便座ケーシングと、前記着座面を加熱するヒータと、前記温度センサを前記便座ケーシングに内蔵し前記温度センサの信号に応じて前記着座面の加熱温度を制御する制御部とを備えた暖房便座装置である。この構成によって便座ケーシングの着座面を加熱するヒータを大容量電力で短時間に加熱昇温しても、便座ケーシングに内蔵した温度センサが高速応答性と電気絶縁性に優れているので、着座面を快適で安全な温度に制御することができる。

第７の発明は、便座ケーシングの着座面を熱伝導性のよい金属で形成し、温度センサの絶縁シート側を前記着座面の内側に密着固定した請求項６に記載の暖房便座装置である。この構成によって便座ケーシングの着座面を加熱するヒータの熱は、熱伝導性のよい金属で形成された着座面に高速に伝達されるため、着座面の温度分布も均一化されるとともにその着座面の内側に温度センサの絶縁シート側を密着して取り付けたことで、絶縁シートを介して着座面の温度が温度センサの感温部にすばやく伝達されるように作用する。このように、温度センサの絶縁シート側を金属の着座面の内側に密着固定したことにより、人が使用するときに大電力で急速に加熱昇温する場合も制御遅れによる便座温度の過熱などがない安全な暖房便座装置が可能となり、普段の保温電力を節約し省エネルギーの優れた安全な暖房便座装置を実現できる。

第８の発明は、第７の発明において便座ケーシングの着座面をアルミ合金板としたものである。便座ケーシングの着座面を熱伝導性がよく、かつ熱容量が小さいアルミ合金板により形成することにより、着座面を加熱するヒータの加熱電力が従来と同じでも昇温速度および熱伝達速度が速くなり、着座面を常温（室温）から快適な暖房温度に到達する時間（秒数）をより短く早くすることができると共に温度分布もより温度ムラの少ない快適な暖房がしやすくなり、省エネルギー性および快適性をより向上させることができる。

第９の発明は、第７または第８の発明において、ヒータは均熱シートを介して便座ケーシングの着座面の裏面側に貼着し、前記均熱シートに温度センサの絶縁シートを密着固定したものである。この均熱シートの形状や面積を着座面の暖房に必要な範囲箇所に合わせることにより、その均熱シートの部位を重点的に均一加熱することができ、その均熱シー
トの温度を温度センサで素早く検知するため、さらに暖房便座装置の快適性・省エネルギー性を向上させる温度制御をすることが可能となる。

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。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。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における温度センサの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図５は図１のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

図１〜図５に示すように、温度センサ１は温度に応じて電気抵抗が変化するサーミスタ等の感温素子２と、その感温素子２の電極部３にハンダによって電気的に接続されたリード部４と、さらにそのリード部４に溶接またはハンダ付けしたリード線５を有し、感温素子２の感温部６が接触し且つ少なくとも感温素子２およびリード線５の一部を含む投影面積より広い絶縁シート７と、感温素子２およびリード線５の一部を絶縁シート７との間に包み込むように付着被覆した絶縁樹脂材料８を備えた構成である。もう少し詳しく説明すると温度センサ１は、図１に示すようにサーミスタ等の感温素子２の両側面に、金属板または金属線にてなるリード部４をハンダ付けし、そのリード部４の他端にリード線５をハンダ付けまたはスポット溶接した状態で、それら感温素子２からリード線５の一部までの投影面積より広い絶縁シート７の上に載置し、その上から絶縁樹脂材料８であるところの例えば液状のエポキシ樹脂を感温素子２およびリード部４、リード線５などが覆い被せられるまで垂らして絶縁シート７上に接着固化したものである。このとき感温素子２の感温部６は絶縁シート７に面接触した状態で一体化し、リード線５の絶縁被覆部９の一部まで絶縁樹脂材料８で覆われていることが必要である。ここで、一般的な感温素子の場合、絶縁シートに面接触させた裏側の面も同様に感温部である場合もあるが、この場合、面接触するのは表裏のどちらの面でもよく、絶縁シートに感温面が密着するように感温部の平坦部であればよい。

以上のように構成された温度センサについて、以下その作用を説明する。絶縁シート７の厚さは０．０５〜０．３ｍｍ程度と薄いフィルム状の絶縁材料であり、その薄い絶縁シート厚み方向の熱伝導は極めて速い。しかも感温素子２の片面は感温部６がその薄い絶縁シート７に面接触しているため、薄い絶縁シート７を介して感温素子２にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シート７上にある感温素子２、リード部４、リード線５は絶縁樹脂材料８で覆われており、その絶縁シート７と絶縁樹脂材料８とで包囲された部分は周囲の気体や液体および電気などと絶縁でき、電気絶縁性の優れた温度センサとして作用する。絶縁樹脂材料８は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの電気絶縁性と接着性とを兼ね備えた樹脂を多少流動性のある状態で絶縁シート７上に載置された感温素子２やリード部４、リード線５に対して上方から垂らすようにして滴下し、絶縁シート７上に載置された感温素子２やリード部４、リード線５などを覆い、そのあと自然固化あるいは固化時間短縮のため４０℃程度の雰囲気で固化することで、感温素子２だけではなくリード線５とリード部４との接続部はもちろんリード線５の絶縁被覆部９の一部に至るまで、絶縁樹脂材料８に覆われることによって感温素子２をはじめ温度センサ１の導電部には湿気も浸入しない状態にできる。

なお図１〜図５において絶縁シート７は、平板状の形状を例に図示したが、周縁の端面に縁折り部を設けたり、浅い容器状にしてもよく、そうすることで絶縁樹脂材料８のポッティングするとき、絶縁シート７から外側に絶縁樹脂材料８が余分に流出することを防止
できるため生産をやりやすくすることができる。

本実施の形態において、絶縁樹脂材料８が、シリコーン樹脂やポリウレタン樹脂のように接着性と可とう性の両方を備えた樹脂にした場合、薄い絶縁シート７ともども多少湾曲させるような撓みが可能になる。したがって、温度センサ１を多少湾曲したような内面に取り付けて使用する場合においても、絶縁シート７と可とう性絶縁樹脂材料８ともども湾曲内面に沿うように撓むことができるため、絶縁シート７が温度を検知したい被検知面により密着させることができるため、熱伝達性を損なうことなく高速の熱伝達速度（熱応答）を確保できる。さらに、温度センサ１の各構成部材に温度変化による膨張収縮の繰返しが作用しても、可とう性の絶縁樹脂材料８によって柔軟に応力を緩和するように作用し、防水性や絶縁性を損なうことなく長期間安定して使用できる温度センサを実現できる。

また、絶縁樹脂材料８が、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のように接着力や耐熱性に優れた熱硬化性樹脂にした場合、温度センサ１の各構成部材に温度変化による膨張収縮の繰返しが作用しても、熱硬化性の絶縁樹脂材料８と絶縁シート７、感温素子２、リード部４、リード線５などとの十分な接着を保持することができ、防水性や絶縁性を損なうことなく長期間安定して使用できる温度センサを実現できる。

また、絶縁シート７は、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂のように薄く形成しても電気絶縁性の優れた樹脂で構成にすることによって、感温素子２の感温部６にその薄い絶縁シート７を介してすばやく熱伝達され、高速応答で且つ高い絶縁性能の温度センサが可能となる。

また、リード線５は、感温素子２に設けられた引出端子であるリード部４にスポット溶接またはハンダ付けにより絶縁シート７側ではなく絶縁樹脂材料８側に接続することによって、絶縁シート７を介して感温素子２の感温部６にすばやく熱伝達すべき絶縁シート７側の出っ張りを防止できるため、絶縁シート７を温度を検知したい被検知面に密着させることができ、温度センサの高速応答性を安定して得ることができる。すなわち、絶縁シート７に不要な凹凸を生じさせることなくリード線５を接続することが要点である。

以上のように、本実施の形態においては、少なくとも感温素子２の片面は感温部６が絶縁シート７に接触しているため、薄い絶縁シート７を介して感温素子２にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シート７に接触している感温部以外は感温素子２およびリード線５接続部が絶縁樹脂材料８で覆われているため、電気絶縁性の優れた温度センサが実現できる。このような構成であれば、絶縁シート７を介して、各種温度検知池沼物へ設置される場合、対象物にすくなくとも感温部に対応する平面部があればその部分に密着させて熱応答のよい温度検知が実現できるというものである。

なお、本実施の形態においては、絶縁シート７は樹脂材料で説明したが、樹脂材料に限定するものではなく、たとえばセラミックシートなど樹脂以外の他の絶縁材料でも同様の効果を得ることができる。

また、感温素子２とリード線５との間にリード部４を有する構成で説明したが、リード部４を有するものに限定されるものではなく、感温素子２にリード線５をハンダ付け等で直接電気接続した構成であっても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態における暖房便座装置を便器に設置した状態の斜視図を示し、図７は便座の側方部の要部断面図を示し、図８は図７のＢ−Ｂ切断面における便
座に接着された加熱装置の要部断面図を示すものである。

図６に示すように、便器１０上に暖房便座装置本体１１が載置固定してある。前記本体１１には回動自在に便蓋１２及び便座１３が設けてあり、前記本体１１の袖部１４には赤外線透過部が設けてあり、その内側にはトイレ空間の人体の有無（例えば、トイレ室への使用者の入室または暖房便座装置１１への使用者の近接）を検知する赤外線センサ１５が内蔵されている。

次に図７に示すように、便座１３の便座ケーシング１６は、金属製の着座面を有する便座ケーシング１６ａ（上枠体）と便器面に対峙する便座ケーシング１６ｂ（下枠体）のそれぞれの内周縁および外周縁を接合固定することにより、内部に空洞部１７を有する構造となっている。その空洞部１７の内部には便座ケーシング１６ａの着座部に対応する便座内壁面１８に着座面１９を加熱するヒータ２０が取り付けられている。そのヒータ２０の外側は絶縁被覆２１で覆われ、このチュービングヒータ線２０は蛇行した配線パターンに形成したものを片面に粘着剤が塗布された厚さ０．１ｍｍ程度のアルミ箔にてなる二枚の均熱シート２２、２３にサンドイッチ状に挟み込んだ状態で、厚さ１ｍｍ程度の便座ケーシング１６ａ（上枠体）の内壁面１８に前記均熱シート２２のアルミ箔に付いている粘着剤によって貼り付け固定してある。そして着座面１９の温度を検知する温度センサ１を均熱シート２３の表面に密着するように貼り付け固定した構成である。

以上のように構成された暖房便座装置について、以下その動作、作用を説明する。

使用者がトイレに入室した場合、人体検知センサ１５がそれを検知し、その信号によりヒータ２０へ大容量電力を投入して瞬時に温度上昇させ便座ケーシング１６の着座面の温度を目標温度に到達させる。よって、使用者が便座１３に着座するまでに、昇温暖房された着座面１９に人体が接触するので、快適に便座１３を使用できる。また、着座検知の機能を備えて離座にともなって暖房を停止する構成とすることで、便座暖房を使用時に機能させることで、省エネが実現できる。

従来の暖房便座装置は、一般的にヒータへの投入電力は最大でも５０〜６０ワット程度なので、便座を使用するときに通電を開始したのでは常温から３５℃まで昇温するのに５分〜１０分も待たなくてはならないため、通常使用していない間もずっと保温通電しておく必要があり、省エネルギーの観点からもムダが多く不都合であった。本実施の形態における暖房便座装置１１は、ヒータ２０への投入電力を最大１２００ワット程度投入しても、安全快適に着座面１９の温度を制御できる条件を満たすものである。たとえばヒータ２０として断面で示したチュービングヒータにおいては、ヒータ２０外周の絶縁被覆２１の厚さが従来０．８ｍｍ程度で耐熱温度も約１０５℃程度と低いＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）を使用していたが、本実施の形態においてはヒータ２０外周の絶縁被覆２１の厚さを０．１〜０．３ｍｍに薄くかつ約２６０℃と耐熱性が高いＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を使用している。したがって、従来のヒータに１２００ワット通電するとヒータは高速加熱されるが、ヒータ線外周の絶縁被覆０．８ｍｍが厚いため熱の伝達を阻害しアルミ箔の均熱シートおよび便座ケーシングへの伝熱速度が遅くなる。伝熱が良くない状態でヒータ線には１２００ワットもの大電力が供給される状態の場合、ヒータ線は数秒で数百度になり耐熱温度が約１０５℃程度と低いＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）の絶縁被覆は軟化または溶融あるいは焦げるなど熱的に絶縁を損なうことになる。この従来の場合、均熱シートあるいは便座ケーシングに温度センサを貼り付けてヒータで加熱されて昇温してきたことを検知してヒータへの通電を減少または停止しようとしても、温度センサが昇温を検知するまでに上記したようにヒータの絶縁被覆が破損するため、全く実用にはならなかった。

図７に示す本実施の形態においては、ヒータ２０外周の絶縁被覆２１の厚さを０．１〜
０．３ｍｍと薄く形成し、かつ約２６０℃と耐熱性が高いＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を使用しているため、ヒータ２０に１２００ワット通電するとヒータ２０は高速加熱されると同時に、薄い絶縁皮膜２１を介してその絶縁皮膜２１を挟み込むように貼り付けてある二枚のアルミの均熱シート２２、２３とに高速に熱伝達され、その均熱シート２２、２３を介して着座面１９および温度センサ１に迅速に熱伝達される。したがって実施の形態１で説明した温度センサ１を均熱シート２３に密着して貼り付けて、その温度センサ１の温度信号を暖房便座装置１１の制御部３０（図示せず）で検知しながらヒータ２０の電力をコントロールすることによって、ヒータ２０および絶縁被覆２１を過熱することなく着座面１９の温度を約６秒程度といったような秒単位の短時間に安全快適に昇温することができる。

ちなみに、前記した従来の本実施の形態でヒータに１２００ワット通電したときヒータ線外周の塩化ビニル樹脂の絶縁被覆０．８ｍｍが厚いため、ヒータ線温度が絶縁被覆の耐熱温度１０５℃の約２倍の２００℃に達する時点においても均熱シートの温度は３０℃にも到達しないのに対し、本実施の形態の暖房便座装置１１においては、ヒータ線２０外周のパーフロロアルコキシ樹脂絶縁被覆２１が０．２ｍｍと薄いため、ヒータ線２０の温度を絶縁被覆２１の耐熱温度２６０℃の半分以下の１００℃程度以下で着座面１９および温度センサ１を３５℃〜４０℃程度の適温にコントロールすることができる。しかもヒータ２０の絶縁皮膜２１を挟み込むように二枚のアルミの均熱シート２２、２３を貼り合わせた構成なので、ヒータ２０の熱はどこにもムダに逃げることなく薄い絶縁皮膜２１を介して迅速に均熱シート２２、２３に熱伝達され、均熱シート２２から熱伝導される便座ケーシング１６ａは比熱が小さく熱伝導率の優れたアルミ合金板（板厚１ｍｍ）のプレス成型品なので、着座面１９を比較的少ない電力量で速く均等に昇温することができる。つまり便座ケーシング１６ａを構成しているアルミ合金板が比熱が小さく板厚が１ｍｍと薄いということは、熱容量が小さいことになり、熱容量が小さいということは少ない熱エネルギーで昇温できることになり、短時間に少ない電力量で適温に昇温できるわけである。

また温度センサ１については、実施の形態１において説明したように薄い絶縁シート７を介して感温素子２にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シート７に接触している感温部以外は感温素子２およびリード線５接続部が絶縁樹脂材料８で覆われているため、電気絶縁性の優れており、図７においては絶縁シート７が均熱シート２３に密着するように貼り付けてある。冒頭説明した図９のような従来の温度センサは、感熱素子８６を覆う絶縁被膜８７ａの膜厚のバラツキにより、被検知体から吸収された絶縁被膜８７ａの熱が感熱素子８６に伝達するまでの応答時間にバラツキが生じ、しかも絶縁被膜８７ａの膜厚が厚く熱応答が遅いため、ヒータ２０および着座面１９、均熱シート２３の温度変化の検出が遅れて、ヒータ２０の電力制御も遅れることになり、この温度センサからのフィードバック制御によって着座面１９の温度をコントロールしようとしても、ヒータ２０および着座面１９の温度のオーバーシュート・アンダーシュートが許容範囲を超えてしまって実用にならなかった。これに対し、実施の形態１で説明した熱応答速度が速く電気絶縁性に優れた温度センサ１を図７のように構成することによって、便座ケーシング１６の着座面１９を加熱するヒータ２０を大容量電力で短時間に加熱昇温しても、温度センサ１がヒータ２０および着座面１９、均熱シート２３の温度変化をすばやく検出できるので、着座面１９を快適で安全な温度に制御することができる。

また、図１０に示した従来の温度センサS１を用いた場合、感熱素子９７及び外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’の一部を除く金属板部９３ａ、９３ｂを接着剤付きの薄い絶縁シート９８ａ、９８ｂで貼り合わせた構造であり、熱応答速度は速いので着座面１９の温度制御をすることは可能であるが、薄い絶縁シート９８ａ、９８ｂを使用し、感熱素子９７や細幅金属板部９３ａ、９３ｂに対して両面から貼り合せた構造であるために、感熱素子９７や細幅金属板９３ａ、９３ｂの側壁部分に空隙（ｔ）が生じ、周囲の温度変化によっ
て空隙部分から水分や湿気が侵入して感熱素子９７の電気的特性が劣化したり絶縁シート９８ａ、９８ｂが剥離する等、長期的な信頼性の点で十分ではなく、外部引出端子９３ａ’、９３ｂ’は露出した状態なのでリード線を接続して、その接続部分を防水絶縁処理しなければならない使用できない。特に暖房便座装置においては電気用品取締法の電気便座の項に規定している浸水絶縁性能を満足する必要があり、図１０に示した従来の温度センサS１は実用にはならなかった。これに対し、実施の形態１で説明した温度センサ１を図７のように構成することによって、少なくとも感温素子２の片面は感温部６が絶縁シート７に接触しているため、薄い絶縁シート７を介して感温素子２にすばやく熱伝達され、熱応答速度が速く、かつ、絶縁シート２に接触している感温素子２およびリード線接続部が絶縁樹脂材料８で覆われているため、便座ケーシング１６の着座面１９を加熱するヒータ２０を大容量電力で短時間に加熱昇温しても、温度センサ１がヒータ２０および着座面１９、均熱シート２３の温度変化をすばやく検出でき着座面１９を快適で安全な温度に制御することができとともに、長期的な浸水絶縁性能など電気絶縁性の優れた暖房便座装置を実現できる。

なお、図７においては温度センサ１を均熱シート２３の表面に貼り付けた構成例について説明したが、図８のように温度センサ１を均熱シート２２と均熱シート２３との間に挟み込むように取り付けた構成にすることにより、均熱シート２２と均熱シート２３の両方向つまり温度センサ１の全方向から温度伝達を受けることができるので、より正確迅速に便座ケーシング１６ａの温度変化を検出することができる。また、温度センサ１の全周を均熱シート２２と均熱シート２３を形成する粘着剤付きのアルミ箔で封じ込めることができるので、より防水絶縁性を高めることができる。

本実施の形態では、実施の形態１における温度センサ１の平滑面側である絶縁シート７を介して均熱シート２３に貼り付けた構成として、金属からなる着座面１９のような非常に平滑な面にも、また、着座部周縁の湾曲面などであっても、すくなくとも温度センサ１の感温部に対向する貼り付け対象物の平坦面があれば、温度センサ１の貼り付け面に可とう性があり貼り付けた際の密着性がよく、非常に熱応答がよくなるので、このような貼り付け構成にすることで、非常に温度センサ１の特性を活用することができる。

以上のように本実施の形態の暖房便座装置１１は、便座ケーシング１６の着座面１９を加熱するヒータ２０を大容量電力で短時間に加熱昇温しても、便座ケーシング１６に内蔵した温度センサ１が高速応答性と電気絶縁性に優れているので、着座面１９を快適で安全な温度に制御することができる。

また、便座ケーシング１６の着座面となる上枠体１６ａをアルミ合金のような熱伝導性のよい金属により形成することにより、加熱装置の加熱電力が従来と同じでも熱伝達が早くなり、着座面温度の立ち上り時間を早くすることができると共に温度分布も均一化しやすい。また、便座ケーシング１６の着座面１９を加熱するヒータ２０の熱は、熱伝導性のよい金属で形成された着座面１９に高速に伝達されるため、着座面１６の温度分布も均一化されるとともにその着座面１９の内側に温度センサ１の絶縁シート７側を密着して取り付けたことで、絶縁シート１を介して着座面１９の温度が温度センサ１の感温部２にすばやく伝達されるように作用する。このように、温度センサ１の絶縁シート７側を金属の着座面１９の内側に密着固定したことにより、人が使用するときに大電力で急速に加熱昇温する場合も制御遅れによる便座温度の過熱などがない安全な暖房便座装置１１が可能となり、普段の保温電力を節約し省エネルギーの優れた安全な暖房便座装置を実現できる。

なお、本実施例の形態において、便座ケーシング１６の上枠体１６ａをアルミ合金で形成した例で説明したが、アルミ合金に限らず熱伝導性のよい金属であればたとえば銅合金やステンレスなど他の金属であっても同様の効果を得ることができる。

なお、便座ケーシング１６の着座面１９を熱伝導性がよく、かつ熱容量が小さいアルミ合金板により形成することにより、着座面１９を加熱するヒータ２０の加熱電力が従来と同じでも昇温速度および熱伝達速度が速くなり、着座面を常温（室温）から快適な暖房温度に到達する時間（秒数）をより短く早くすることができると共に温度分布もより温度ムラの少ない快適な暖房がしやすくなり、省エネルギー性および快適性をより向上させることができる。

また、均熱シート２２、２３の形状や面積を着座面１９の暖房に必要な範囲箇所に合わせることにより、その均熱シート２２、２３の部位を重点的に均一加熱することができ、その均熱シート２２、２３の温度を温度センサ１で素早く検知するため、さらに暖房便座装置１１の快適性・省エネルギー性を向上させる温度制御をすることが可能となる。

なお、本実施例の形態において均熱シートは、均熱シート２２、２３の二枚で構成した例で説明したが、例えば図７および図８において均熱シート２２を省略し、均熱シート２３と便座ケーシング１６の上枠体１６ａとを密着して貼り付けた構成であっても同様の効果を得ることができる。

なお本実施の形態では、温度センサ１を暖房便座装置１１に使用した例について説明したが、必ずしも暖房便座装置や本実施の形態に限定するものではなく、温度センサ１は、たとえば床暖房装置、壁面暖房装置、ポータブルな個別暖房装置や乾燥装置などで、高速昇温を要すものや、防水電気絶縁性もしくは高湿電気絶縁性を要するものなどに有用なものである。

また、本実施の形態ではトイレ空間の人体の有無を検知する赤外線センサを本体袖部に設けた例で説明したが、トイレ室内への使用者の入室が検知できる構成であれば、これに限らず、本体と別設した人体検出センサや入室検知センサからの信号の送受信により、着座面の暖房を開始するようにしてもよい。これにより、着座直前の便座暖房運転の開始を確実にすることができる。人体検知をするセンサの方式も、赤外線方式でなくても、超音波やマイクロ波の方式でもかまわない。

以上のように、本発明にかかる温度センサは、熱応答速度が速く、かつ、防水・防滴の電気絶縁性に優れているので、加熱の立ちあがり速度の速い加熱装置や暖房装置等の様々な用途にも適用できる。したがって、高速昇温ができなくて使用していないときも保温電力を要していたような装置で、特に高湿環境にさらされる可能性の高い装置において省エネルギー化を実現したい装置の実現に有用である。

本発明の実施の形態１における温度センサの斜視図 同温度センサのＡ−Ａ断面図 同温度センサのＢ−Ｂ断面図 同温度センサのＣ−Ｃ断面図 同温度センサのＤ−Ｄ断面図 本発明の実施の形態２における温度センサを備えた暖房便座装置の全体説明図 同暖房便座装置の便座ケーシングの要部断面図 同暖房便座装置の便座ケーシングの部分断面図 （ａ）従来の温度センサの製造方法の説明図（ｂ）同温度センサの構造を説明する説明図 （ａ）従来の薄型の温度センサの構造の説明図（ｂ）同温度センサの断面図

符号の説明

１ 温度センサ
２ 感温素子
５ リード線
６ 感温部
７ 絶縁シート
６ 加熱対象物
８ 絶縁樹脂材料
１６ 便座ケーシング
１９ 着座面
２０ ヒータ
２２ 均熱シート
２３ 均熱シート
３０ 制御部

Claims (9)

1. 温度に応じて電気抵抗が変化する感温素子と、前記感温素子と電気接続したリード線と、前記感温素子の感温部が接触し且つ少なくとも前記感温素子および前記リード線の一部を含む投影面積より広い絶縁シートと、前記絶縁シートとの間に前記感温素子および前記リード線の一部を包み込むように付着被覆した絶縁樹脂材料を備えた温度センサ。
2. 絶縁樹脂材料は、接着性と可とう性を備えた樹脂にてなる請求項１に記載の温度センサ。
3. 絶縁樹脂材料は、接着性を備えた熱硬化性樹脂にてなる請求項１に記載の温度センサ。
4. 絶縁シートは、薄く形成しても電気絶縁性の優れた樹脂にてなる請求項１から３のいずれか１項記載の温度センサ。
5. リード線は、感温素子に設けられた引出端子にスポット溶接またはハンダ付けにより絶縁シート側ではなく絶縁樹脂材料側に接続してなる請求項１から４のいずれか１項記載の温度センサ。
6. 請求項１から５に記載の温度センサと、着座面を有する便座ケーシングと、前記着座面を加熱するヒータと、前記温度センサを前記便座ケーシングに内蔵し前記温度センサの信号に応じて前記着座面の加熱温度を制御する制御部とを備えた暖房便座装置。
7. 便座ケーシングの着座面を熱伝導性のよい金属で形成し、温度センサの絶縁シート側を前記着座面の内側に密着固定した請求項６に記載の暖房便座装置。
8. 着座面はアルミ合金板とした請求項７に記載の暖房便座装置。
9. ヒータは均熱シートを介して便座ケーシングの着座面の裏面側に貼着し、前記均熱シートに温度センサの絶縁シートを密着固定した請求項７または８のいずれか１項に記載の暖房便座装置。