JP4513324B2 - 暖房便座 - Google Patents

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Description

本発明は便座を短時間で暖房する速温暖房便座のヒータ通電の制御に関するものである。
従来のこの種の暖房便座では、図9に示すように内部に空洞部101を持つ便座102の着座部103を透明ポリプロピレン樹脂で構成し、ランプヒータ104からの熱輻射を着座部103にすばやく伝え、採暖面をすばやく昇温させるというものであった。またヒータの温度制御はランプヒータ104近傍に置かれたサーモスタット105で行い、温度ヒューズ106で異常加熱の危険を防ぐようにしたものであった(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、温度制御手段であるサーモスタット105や近傍に温度ヒューズ106などの安全装置が設置してあるものの、ランプヒータ104の温度立ち上がりが早いために、設定温度でサーモスタット105、異常な温度で温度ヒューズ106がそれぞれ働いてもランプヒータの熱輻射の影響で、便座102の着座部103の温度が依然として上昇していくという懸念があった。
特開2000−14598号公報
前記背景技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、必要以上の温度上昇を抑制する安全な暖房便座を提供することにある。
前記課題を解決するために本発明は、採暖面を有する便座本体と、前記便座本体内部の空洞部に配置され、前記便座本体に熱エネルギーを供給する輻射型発熱体と、前記空洞部に配置され、前記便座本体の採暖面と前記輻射型発熱体の間輻射熱を遮る輻射熱遮蔽手段と、前記輻射型発熱体の発熱を制御する輻射熱制御手段とを備え、前記輻射熱遮蔽手段は、前記便座本体と前記輻射型発熱体との間で移動するように構成され、前記輻射熱制御手段は、便座温度検出手段からの信号によって前記輻射型発熱体への通電制御を行なう通電制御部と、前記輻射熱遮蔽手段の移動に連動して前記輻射型発熱体への通電回路の開閉を行なうマイクロスイッチとで構成したものである。
この構成によって、輻射型発熱体からの熱エネルギーの照射によって便座本体の温度が過上昇したことを便座温度検出手段で検出し、輻射熱制御手段で輻射型発熱体の発熱を制御するとともに、輻射熱遮蔽手段が便座本体と輻射型発熱体の間に移動して、便座本体への過剰な熱輻射の抑制を図ることが可能になる。
本発明の暖房便座は、輻射熱遮蔽手段により便座本体の必要以上の温度上昇を抑制することにより、安全性と速温性を兼ね備えた暖房便座を実現することができる。
第1の発明は、採暖面を有する便座本体と、前記便座本体内部の空洞部に配置され、前記便座本体に熱エネルギーを供給する輻射型発熱体と、前記空洞部に配置され、前記便座本体の採暖面と前記輻射型発熱体の間で輻射熱を遮る輻射熱遮蔽手段と、前記輻射型発熱体の発熱を制御する輻射熱制御手段とを備え、前記輻射熱遮蔽手段は、前記便座本体と前記輻射型発熱体との間で移動するように構成され、前記輻射熱制御手段は、便座温度検出手段からの信号によって前記輻射型発熱体への通電制御を行なう通電制御部と、前記輻射熱遮蔽手段の移動に連動して前記輻射型発熱体への通電回路の開閉を行なうマイクロスイッチとで構成したもので、このようにすることによって熱輻射によって便座本体の温度が上昇するのを防止することができ、安全性と速温性を兼ね備えた暖房便座を実現することが可能になる。
また、輻射熱制御手段を、便座温度検出手段からの信号によって輻射型発熱体への通電制御を行なう通電制御部と輻射熱遮蔽手段の移動に連動して輻射型発熱体への通電回路の開閉を行なうマイクロスイッチとで構成したもので、輻射熱遮蔽手段の移動に同期してマイクロスイッチを動作させることによって輻射型発熱体の輻射を抑制すると同時に輻射型発熱体への通電を停止することが可能になる。
第2の発明は、特に第1の発明の輻射型発熱体を、ランプヒータで構成したもので、ランプ特有の輻射性能の良さによって、速暖性能の改善を図ることが可能となる。
第3の発明は、特に第1または第2の発明の便座温度検出手段を、便座本体の温度を検出する便座温度検出手段を備え、前記便座温度検出手段の検知した温度により輻射熱制御手段を制御するようにしたもので、温度を検出して、輻射型発熱体への通電の制御を行なうことが可能となる。
第4の発明は、特に第3の発明の便座温度検出手段は、サーミスタからなり熱時定数を1〜2秒としたもので、便座本体の過昇温度を速やかに検知することにより、便座本体の温度が上がり過ぎるのを防止することが可能になる。
の発明は、特に第1から第のいずれか1つの発明において、輻射熱遮蔽手段は移動距離を検出する移動距離検出手段を備えたもので、移動距離によって輻射型発熱体への通電を制御し、適切な通電制御を行えるものである。
の発明は、特に第の発明の移動距離検出手段をポテンショメータで構成したもので、ポテンショメータの電圧情報から輻射熱遮蔽手段の移動距離情報を得るものである。
の発明は、特に第1から第のいずれか1つの発明において、輻射熱遮蔽手段は輻射型発熱体と対向する位置に温度ヒューズを設置したもので、輻射型発熱体による温度上昇が大きくなった時の輻射型発熱体の通電を最終安全手段として温度ヒューズを溶断して断つものである。
本発明の目的は、第1の発明から第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、本発明は本実施の形態により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における暖房便座の構成図である。図1において、シー
ズヒータ等で構成した輻射型発熱体1は、便器22の上に設置されて使用される環状の便座本体6の空洞部6aに配置され、AC100V電源より電圧が供給され、リレー2のノーマルオープン(以下、N.O.と記す)接点が閉じることによって通電され、便座本体6の着座面である採暖面7に輻射熱で熱エネルギーを供給し暖房する。
リレー2の接点の開閉は、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと記す)3のout1端子からの出力でリレー2のコイル4が励磁されることによって実行される。すなわちマイコン3から通電開始の信号が出力され、NPNトランジスタ5のベースに入力される。その結果、NPNトランジスタ5のコレクタとエミッタ間が導通し、リレー2のコイル4に12V電圧が印加されることにより、リレー2のN.O.接点が閉じ、輻射型発熱体1にAC100V電源より電圧が供給されるものである。
便座本体6は、使用のため輻射型発熱体1にAC100V電源より電圧が供給され輻射熱による熱エネルギーを供給され即座に温度が上昇して暖房される。そして、設定温度に達した便座本体6の採暖面7の温度を、採暖面7の内側に設置された便座温度検出手段8が検知し、その出力信号がマイコン3のin1端子に入り、その信号を受けてout2端子から移動手段であるリニアモータ9に信号が出力され、リニアモータ9の摺動により、空洞部6aに配置され、便座本体6と輻射型発熱体1の間に移動させ便座本体6の採暖面7への輻射熱を遮るように輻射熱遮蔽手段11を構成する。
すなわち、輻射熱遮蔽手段11はリニアモータ9に一端部を連結し、他端部を固定し、熱輻射の反射能力が大きなステンレスの鏡面、アルミ箔、金属で表面が蒸着されたプラスチック膜などで構成され、常には折り畳み部11aを折り畳んで輻射型発熱体1の脇に収納されており、リニアモータ9の摺動による移動に応じて輻射熱遮蔽手段11が引き出されて自身を展開しつつ、輻射型発熱体1から直接あるいは反射鏡10表面での反射によって輻射型発熱体1から便座本体6の採暖面7へ供給されていた熱輻射を遮る位置に摺動する。
また、上記したように設定温度に達した便座本体6の採暖面7の温度を検知した便座温度検出手段8からの出力信号がマイコン3のin1端子に入り、その信号を受けてout2端子からリニアモータ9に出力信号の出力と同時に、マイコン3のout1端子からも出力された信号でNPNトランジスタ5が遮断され、リレー2のN.O.接点が開いて輻射型発熱体1へのAC100V電源の印加も停止される。もちろん、輻射熱遮蔽手段11が輻射型発熱体1の全体を覆ってしまうまでのリニアモータ9の摺動時間をマイコン3がカウントし、時間経過後にマイコン3のout2端子からの出力を停止してリニアモータ9の摺動を停止する。
このように、リレー2、NPNトランジスタ5を含んで通電制御部を構成するマイコン3、リニアモータ9、輻射熱遮蔽手段11によって輻射熱制御手段12が構成されている。
以上のように本実施の形態は、輻射型発熱体1の熱輻射により便座本体6が設定温度に達した時には、折り畳み部11aを展開した輻射熱遮蔽手段11によって遮られ、温度の過昇を防ぐことができ、安全性と速温性を兼ね備えた暖房便座を実現することが可能になる。
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における暖房便座の構成図である。本実施の形態は、輻射型発熱体1を、ランプヒータ1aで構成したところが実施の形態1の発明と異なり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態1の発明と同じで詳細な説明を省略し、前記異なる
ところを中心に説明する。このように本実施の形態では、輻射型発熱体としてランプヒータ1aを用いることにより、ランプ特有の輻射性能の向上を図ることができ、即暖性の向上を図ることが可能となる。
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における暖房便座の便座温度検出手段部分の回路構成図である。本実施の形態は、実施の形態1の発明における便座温度検出手段8の具体的な構成に特徴があり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態1の発明と同じで詳細な説明を省略し、前記特徴を中心に説明する。すなわち、図1を利用して説明すると便座温度検出手段8であるサーミスタ13は自身の抵抗と抵抗14とで電源電圧を分割し、分割電圧はマイコン3のin1端子に入力される。
このように構成した本実施の形態では、輻射型発熱体1の熱輻射により加熱された便座本体6の温度が上昇してサーミスタ13の抵抗が下がってくると、分割電圧は上昇する。このサーミスタ13からの電圧の上昇を受けて、実施の形態1で説明したようにマイコン3は輻射型発熱体1の通電制御と、リニアモータ9による輻射熱遮蔽手段11の摺動による移動の制御を行うことができる。
以上のように本実施の形態は、温度を検出しての抵抗変化を出力電圧信号に変換し、輻射型発熱体への通電の制御はもちろん、輻射熱遮蔽手段11の摺動による移動の制御も行うことで構成を簡単にできる。
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における暖房便座の便座温度検出手段であるサーミスタの外形図である。本実施の形態は、実施の形態1の発明における便座温度検出手段8であるサーミスタ13の具体的な構成に特徴があり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態1の発明と同じで詳細な説明を省略し、前記特徴を中心に説明する。
サーミスタ13は、薄いガラス、耐熱性樹脂等の被覆部15を施したことによって、小さい熱時定数1〜2秒を実現した部品構成にできる。このようなサーミスタ13を使用した暖房便座は図1に示す構成と同じであり、サーミスタ13が輻射型発熱体1の通電により暖房された便座本体6の設定温度を検知し、これによりマイコン3を含む輻射熱制御手段12により輻射型発熱体1の通電制御を行い、過昇温を速やかに検知でき、便座本体6の温度が上がり過ぎるのを防止することが可能になる。
(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5における暖房便座の構成図である。本実施の形態は、輻射型発熱体の便座本体の採暖面への熱輻射を全部遮る位置まで輻射熱遮蔽手段を移動させた時のリニアモータの摺動位置を検出して輻射型発熱体への通電を制御する具体的手段の構成に特徴があり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態1の発明と同じで詳細な説明を省略し、前記特徴を中心に説明する。
マイクロスイッチ16は、輻射型発熱体1の熱輻射を全部遮る位置まで輻射熱遮蔽手段11を移動させた時のリニアモータ9により、ノーマルクローズ(以下、N.C.と記し、図示せず)の接点を開成される位置において便座本体6の空洞部6a内に設け、かつ輻射型発熱体1にAC100Vを供給するリレー2のN.O.接点と直列に配線した構成になっており、そして、N.C.接点は、レバー17で押し釦18を押すことによって開放され、輻射型発熱体1への通電を遮断する。
上記実施の形態において、便座本体6は使用のため輻射型発熱体1にAC100V電源
より電圧が供給され輻射熱による熱エネルギーを供給され即座に温度が上昇する。そして、設定温度に達した便座本体6の採暖面7の温度を、便座温度検出手段8が検知し、その出力信号がマイコン3のin1端子に入り、その信号を受けてout2端子からリニアモータ9に信号が出力され動作したリニアモータ9により、輻射熱遮蔽手段11が輻射型発熱体1から便座本体6の採暖面7への熱輻射を全部遮る位置に移動する。この位置までリニアモータ9が摺動すると、リニアモータ9がマイクロスイッチ16のレバー17を介して押し釦18を押し、マイクロスイッチ16のN.C.接点を開放し、輻射型発熱体1への通電を遮断する。
このように本実施の形態は、輻射型発熱体1の熱輻射が採暖面7を暖める時には、反射鏡10によって効率的に集められ、便座本体6の採暖面7が設定温度に達した時には、移動手段であるリニアモータにより移動した輻射熱遮蔽手段11によって遮られ温度の過昇を防ぐことができ、さらに輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を全部遮る位置まで輻射熱遮蔽手段11の移動したことを検知して輻射型発熱体1への通電を遮断するので適切な通電制御ができ、安全性と速温性を兼ね備えた暖房便座を実現することが可能になる。
(実施の形態6)
図6は、本発明の実施の形態6における暖房便座の構成図である。本実施の形態は、輻射型発熱体の便座本体の採暖面への熱輻射を遮るために移動手段により移動させられる輻射熱遮蔽手段の移動距離を検出して輻射型発熱体への通電を制御する具体的手段の構成に特徴があり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態1の発明と同じなので詳細な説明を省略し、前記特徴を中心に説明する。
移動距離検出手段19は、輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を邪魔しない位置においてリニアモータ9により摺動して移動する輻射熱遮蔽手段11の移動距離を検知できるように便座本体6の空洞部6aに配置してある。そして、移動距離検出手段19は、検出した輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報をマイコン3の端子in2に出力する。マイコン3は、移動距離検出手段19からの輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報を取り込んで輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を全部遮る位置まで移動した距離を判断して端子out1から信号を出力してNPNトランジスタ5の通電を遮断し、リレー2のN.O.接点が開いて、輻射型発熱体1へのAC100V電源の印加を停止する。
上記実施の形態において、輻射型発熱体1による便座本体1の暖房と、前記暖房が設定温度に達した後における輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を輻射熱遮蔽手段11による遮蔽作用は、実施の形態1で説明したと同じようにして行われるものである。
特に本実施の形態では、便座本体6の暖房が設定温度になり、温度が上がり過ぎないようにリニアモータ9により輻射熱遮蔽手段11を摺動させて輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を遮る。この輻射熱遮蔽手段11の移動距離の信号は、移動距離検出手段19から端子in2を介してマイコン3に入力される。マイコン3では移動距離検出手段19からの輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報を得て輻射熱遮蔽手段11の移動距離を判断し、輻射熱遮蔽手段11の停止位置を判断するとともに、マイコン3によりNPNトランジスタ5を介してリレー2のN.O.接点が開いて、輻射型発熱体1へのAC100V電源の印加を停止する。
以上のように本実施の形態は、輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報によって、輻射熱遮蔽手段11を便座の採暖面7と輻射型発熱体1の中間部に位置して停止させることがで
きるようになり、確実な輻射型発熱体1の熱輻射遮蔽効果を得ることが可能となる。また、輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を全部遮る位置まで輻射熱遮蔽手段11の移動したことを検知して輻射型発熱体1への通電を遮断するので適切な通電制御ができ、安全性と速温性を兼ね備えた暖房便座を実現することが可能になる。
なお、本実施の形態では移動距離検出手段19が輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報を検出するように構成したが、リニアモータ9の移動距離を以って輻射熱遮蔽手段11の移動距離を検出するようにしても本実施の形態と同様の作用効果を得られるものである。
(実施の形態7)
図7は、本発明の実施の形態7における暖房便座の構成図である。本実施の形態は、実施の形態6における移動距離検出手段をポテンショメータで構成したところに特徴があり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態6と同じで詳細な説明を省略し、前記特徴を中心に説明する。
ポテンショメータ20は、輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を邪魔しない位置においてリニアモータ9により摺動して移動する輻射熱遮蔽手段11の移動距離を検知できるように便座本体6の空洞部6aに配置してある。そして、ポテンショメータ20は、検出した輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報をマイコン3の端子in2に出力する。マイコン3は、ポテンショメータ20からの輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報を取り込んで輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を全部遮る位置まで移動した距離を判断して端子out1から信号を出力してNPNトランジスタ5の通電を遮断し、リレー2のN.O.接点が開いて、輻射型発熱体1へのAC100V電源の印加を停止する。
上記実施の形態において、輻射型発熱体1による便座本体1の暖房と、前記暖房が設定温度に達した後における輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を輻射熱遮蔽手段11による遮蔽作用は、実施の形態1で説明したと同じようにして行われるものである。
特に本実施の形態では、便座本体6の暖房が設定温度になり、温度が上がり過ぎないようにリニアモータ9により輻射熱遮蔽手段11を摺動させて輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を遮る。この輻射熱遮蔽手段11の移動距離の信号は、ポテンショメータ20から端子in2を介してマイコン3に入力される。マイコン3ではポテンショメータ20からの輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報を得て輻射熱遮蔽手段11の移動距離を判断して、その停止位置を判断するとともに、マイコン3によりNPNトランジスタ5を介してリレー2のN.O.接点が開いて、輻射型発熱体1へのAC100V電源の印加を停止する。
以上のように本実施の形態は、輻射熱遮蔽手段11の移動距離の情報によって、輻射熱遮蔽手段11を便座の採暖面7と輻射型発熱体1の中間部に位置して停止させることができるようになり、確実な輻射型発熱体1の熱輻射遮蔽効果を得ることが可能となる。またポテンショメータ20の出力は、例えば20センチメートルの距離を512分割する分解能で出力することが可能なので、輻射熱遮蔽手段11の摺動位置を観測しながら加速、減速制御を行う等して、確実な停止位置の位置決めを行うことができる。
(実施の形態8)
図8は、本発明の実施の形態8における暖房便座の構成図である。本実施の形態は、輻射熱遮蔽手段の折り畳み部に温度ヒューズを設けたところに特徴があり、それ以外の暖房便座の構成は実施の形態1と同じで詳細な説明を省略し、前記特徴を中心に説明する。
温度ヒューズ21は、輻射熱遮蔽手段11の折り畳み部11aにおいて、輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を全部遮る位置までリニアモータ9の摺動により輻射熱遮蔽手段11が移動させられた時に輻射型発熱体1と対向する部分の輻射熱遮蔽手段11の面に設置されている。
そして、温度ヒューズ21はリレー2のN.O.接点と直列に接続され、輻射型発熱体1への電流の経路となり、便座本体6の採暖面7の温度が低いときには輻射熱遮蔽手段11に畳み込まれている。
上記実施の形態において、輻射型発熱体1による便座本体1の暖房と、前記暖房が設定温度に達した後における輻射型発熱体1の便座本体6の採暖面7への熱輻射を輻射熱遮蔽手段11による遮蔽作用は、実施の形態1で説明したと同じようにして行われるものである。そして、図8に1点鎖線で示すように輻射熱遮蔽手段11が輻射型発熱体1と採暖面7の間に位置した時には、輻射型発熱体1の熱は温度ヒューズ21に直接輻射されることになる。
通常、温度ヒューズ21が溶断するには時間と、高温が必要である。例えば、便座本体6の裏に直接に温度ヒューズを設置した場合で、温度ヒューズが溶断したときには、便座本体も熱くて人が触れない程度にまで温度が上昇している可能性がある。
然るに本実施の形態では、温度ヒューズ21が輻射熱遮蔽手段11に設置され、かつ便座本体6の採暖面7から離れて輻射型発熱体1に近くなり、そして輻射型発熱体1からの熱輻射は輻射熱遮蔽手段11が遮蔽するので、便座本体6が高温になる前に温度ヒューズ21が溶断して輻射型発熱体1への通電を停止し、安全性を確保することができる。
以上のように、本発明にかかる暖房便座は、便座本体の必要以上の温度上昇を抑制することにより、安全性と速温性を得ることができ、熱輻射の急速な立ち下げ、すなわち即断性の向上が図れるので、精密赤外線水分計など、熱輻射の正確な制御が必要とされる計測器の熱源制御等の用途にも適用できる。
本発明の実施の形態1における暖房便座を模式的に示した構成図 本発明の実施の形態2における暖房便座を模式的に示した構成図 本発明の実施の形態3における暖房便座のサーミスタの回路を模式的に示した構成図 本発明の実施の形態4における暖房便座のサーミスタの外観図 本発明の実施の形態5における暖房便座を模式的に示した構成図 本発明の実施の形態6における暖房便座を模式的に示した構成図 本発明の実施の形態7における暖房便座を模式的に示した構成図 本発明の実施の形態8における暖房便座を模式的に示した構成図 従来の暖房便座の構成図
1 輻射型発熱体
1a ランプヒータ
3 マイコン(通電制御部)
6 便座本体
6a 空洞部
8 便座温度検出手段
11 輻射熱遮蔽手段
12 輻射熱制御手段
13 サーミスタ
15 被覆部
16 マイクロスイッチ
19 移動距離検出手段
20 ポテンショメータ
21 温度ヒューズ

Claims (7)

  1. 採暖面を有する便座本体と、
    前記便座本体内部の空洞部に配置され、前記便座本体に熱エネルギーを供給する輻射型発熱体と、
    前記空洞部に配置され、前記便座本体の採暖面と前記輻射型発熱体の間で輻射熱を遮る輻射熱遮蔽手段と、
    前記輻射型発熱体の発熱を制御する輻射熱制御手段と
    を備え
    前記輻射熱遮蔽手段は、前記便座本体と前記輻射型発熱体との間で移動するように構成され、
    前記輻射熱制御手段は、便座温度検出手段からの信号によって前記輻射型発熱体への通電制御を行なう通電制御部と、前記輻射熱遮蔽手段の移動に連動して前記輻射型発熱体への通電回路の開閉を行なうマイクロスイッチとで構成した暖房便座。
  2. 前記輻射型発熱体は、ランプヒータとした請求項1記載の暖房便座。
  3. 前記便座本体の温度を検出する前記便座温度検出手段の検知した温度により前記輻射熱制御手段を制御するようにした請求項1または2記載の暖房便座。
  4. 前記便座温度検出手段は、サーミスタからなり熱時定数を1〜2秒とした請求項3記載の暖房便座。
  5. 前記輻射熱遮蔽手段は移動距離を検出する移動距離検出手段を備えた請求項1〜のいずれか1項に記載の暖房便座。
  6. 前記移動距離検出手段はポテンショメータである請求項記載の暖房便座。
  7. 前記輻射熱遮蔽手段は、前記輻射型発熱体と対向する位置に温度ヒューズを設置した請求項1〜のいずれか1項に記載の暖房便座。
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