JP4835552B2 - 便座装置 - Google Patents

Description

本発明は、便座装置の非使用時における便座の待機温度の制御に関する。

従来この種の便座装置においては、マグネシウム合金により形成された便座ケーシングの内部に線状ヒータが設けられている。線状ヒータは、芯線、芯線に巻回される発熱線、ならびに芯線および発熱線を覆う被覆チューブにより構成される。線状ヒータは、便座ケーシングの裏面全体にわたって蛇行するように配置されており、発熱線の両端部に電源回路が接続されている。このような構成において、便座を使用しない待機時には線状ヒータには通電せず、使用者がトイレに入室したことを人体検出センサで検知し、電源回路から発熱線に電圧が印加されることにより発熱線が発熱する。そして、その熱が被覆チューブを介して便座ケーシングに伝達される。それにより、便座ケーシングの温度が上昇し、使用者は快適に便座に着座することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、別の便座装置においては、便座を使用しない待機状態ではヒータに通電せず、待機状態から使用状態に移る際に、便座の現在温度と設定温度の偏差に応じて便座に供給する電力を調整している（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３１０４８５号公報 特開２００２−１８６５７０号公報

しかしながら、上記のような従来の便座装置においては、待機時はヒータに通電せず、室温に応じて変化するなりゆきの温度であったが、そのため、冬季等の室温が低く便座の温度が低い場合には、昇温に要する時間が長くなり使用者は便座が昇温するまで待つ必要があった。また、低温時に短時間に昇温するには大容量のヒータを使用する必要があるという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するもので、いかなる環境条件においても、使用者がトイレに入室してから着座するまでに前座の温度を快適に使用できるように昇温するとともに、エネルギー効率に優れた便座装置を提供することである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の便座装置は、着座面を有し金属材料を含む便座と、前記便座に設けられた便座ヒータと、前記便座の温度を測定する温度測定部と、時刻を計測するタイマと、前記タイマと前記温度測定部の測定した温度に基づき前記便座ヒータへの通電を制御する制御部と、使用者の入室検知をする入室検知センサと、前記便座が設置されたトイレ室の室温を測定する室温センサとを備え、前記制御部は、非使用時に所定の待機温度に維持し、前記入室検知センサが使用者の入室を検知すると、前記便座の温度を設定温度まで昇温させるように通電し、少なくとも着座するまでの時間内に、着座した際に冷たいという不快を感じない冷感限界温度に到達するまで前記便座ヒータの最大容量での通電を行い、前記待機温度は、前記便座ヒータの昇温特性と室温センサで測定した室温とに基づいて補正し、前記補正は、昇温駆動を開始して前記設定温度よりも低い冷感限界温度に達するまでの時間が、使用者が入室してから着座するまでの時間より短くなるように設定することを特徴とするものである。

これにより、便座の非使用時には、最小限度の通電で、短時間に使用温度まで昇温可能な待機温度を維持し、しかも、待機温度は前記便座ヒータによる前記便座の昇温特性と前記室温センサで測定した室温に基づいて、前記タイマで計時した所定の時間内に前記設定温度よりも低い冷感限界温度まで昇温可能な温度とすることにより、高いエネルギー効率を確保するものである。

本発明によれば、待機温度を変化させることで、便座を迅速に昇温させることができ、便座の暖房感とエネルギー効率の両方に優れた便座装置を提供することができる。

第１の発明は、着座面を有し金属材料を含む便座と、前記便座に設けられた便座ヒータと、前記便座の温度を測定する温度測定部と、時刻を計測するタイマと、前記タイマと前記温度測定部の測定した温度に基づき前記便座ヒータへの通電を制御する制御部と、使用者の入室検知をする入室検知センサと、前記便座が設置されたトイレ室の室温を測定する室温センサとを備え、前記制御部は、非使用時に所定の待機温度に維持し、前記入室検知センサが使用者の入室を検知すると、前記便座の温度を設定温度まで昇温させるように通電し、少なくとも着座するまでの時間内に、着座した際に冷たいという不快を感じない冷感限界温度に到達するまで前記便座ヒータの最大容量での通電を行い、前記待機温度は、前記便座ヒータの昇温特性と室温センサで測定した室温とに基づいて補正し、前記補正は、昇温駆動を開始して前記設定温度よりも低い冷感限界温度に達するまでの時間が、使用者が入室してから着座するまでの時間より短くなるように設定することを特徴とすることにより、便座の非使用時には、便座ヒータに小容量の通電を行うことにより、短時間に冷感限界温度まで昇温可能な待機温度を維持し、しかも、待機温度は便座ヒータによる前記便座の昇温特性と前記室温センサで測定した室温に基づいて、前記タイマで計時した所定の時間内に前記設定温度よりも低い冷感限界温度まで昇温可能な温度とすることとなり、快適な使い勝手と高いエネルギー効率を確保することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記タイマにより時間帯を判別し、前記時間
帯に応じて前記待機温度を変化させることを特徴とすることにより、室温と時帯による使用者の着衣の状態等の生活習慣や使用頻度に応じて、最適な待機温度を維持することとなり、快適な使い勝手と高いエネルギー効率を確保することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記制御部にカレンダーを備え、前記便座の待機温度を前記カレンダーに応じて変化させることを特徴とするものである。これにより、室温と季節による使用者の着衣の状態等の生活習慣に応じて、最適な待機温度を維持することとなり、快適な使い勝手と高いエネルギー効率を確保することができる。

第４の発明は、特に、第１から第３の発明において前記便座ヒータによる前記便座の昇温特性は、約２℃／秒であり、冷感限界温度は２９℃としたものである。これにより、最適な待機温度を維持することとなり、快適な使い勝手と高いエネルギー効率を確保することができる。

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。

（実施の形態１）
＜１＞便座装置、衛生洗浄装置、トイレ装置の外観
図１は本発明の実施形態１に係る衛生洗浄装置およびそれを備えるトイレ装置を示す外観斜視図である。トイレ装置１０００はトイレットルーム内に設置される。

トイレ装置１０００において、便器７００には衛生洗浄装置１００が取り付けられる。衛生洗浄装置１００は、本体部２００、遠隔操作装置３００、便座部４００および蓋部５００により構成される。衛生洗浄装置１００の各構成要素のうち洗浄水供給機構（図示せず）とノズル部４０を除いた要素が便座装置１１０を構成する。

本体部２００には、便座部４００および蓋部５００が便座便蓋回動機構（図示せず）を介して電動で開閉可能に取り付けられている。また、本体部２００には、図示しない洗浄水供給機構、乾燥ユニット等が内蔵される。

図１では、本体部２００の正面上部に設けられる着座センサ６１０が示されている。この着座センサ６１０は、例えば反射型の赤外線センサである。この場合、着座センサ６１０は、人体から反射された赤外線を検出することにより便座部４００上に使用者が存在することを検知する。

また、洗浄水供給機構は、ノズル部４０に接続されている。これにより、洗浄水供給機構は、水道配管から供給される洗浄水をノズル部４０に供給する。それにより、ノズル部４０から使用者の局部に洗浄水が噴出される。

遠隔操作装置３００には、複数のスイッチが設けられている。遠隔操作装置３００は、例えば便座部４００上に着座する使用者が操作可能な場所に取り付けられる。

入室検知センサ６００は、トイレットルームの入口等に取り付けられる。入室検知センサ６００は、例えば反射型の赤外線センサである。この場合、入室検知センサ６００は、人体から反射された赤外線を検出した場合にトイレットルーム内に使用者が入室したことを検知する。

本体部２００の制御部は、遠隔操作装置３００、入室検知センサ６００および着座センサ６１０から送信される信号に基づいて、衛生洗浄装置１００の各部の動作を制御する。

＜２＞便座装置の構成
図２は、便座装置１１０の構成を示す模式図である。上述のように、便座装置１１０は、本体部２００、遠隔操作装置３００、便座部４００、蓋部５００および入室検知センサ６００を備える。

図２に示すように、本体部２００は、制御部９０、温度測定部４０１、ヒータ駆動部４０２、便座温調ランプＲＡ１および着座センサ６１０を含む。

また、便座部４００は便座ヒータ４５０およびサーミスタ４０１ａを備える。

制御部９０は、例えばマイクロコンピュータからなり、使用者の入室および便座部４００の温度等を判定する判定部、年間カレンダーと２４時間の時刻タイマ機能を有する計時部、種々の情報を記憶する記憶部、ならびに、ヒータ駆動部４０２の動作を制御するための通電率切替回路等を含む。

本体部２００の温度測定部４０１は、便座部４００のサーミスタ４０１ａに接続されている。これにより、温度測定部４０１は、サーミスタ４０１ａから出力される信号に基づいて便座部４００の温度を測定する。このときの温度を測定温度値と称する。

また、便座部４００に設けたサーミスタ４０１ａとは別に室温を検知する室温センサ（図示せず）が本体部２００に設置してありトイレットルームの室温を測定することができ
る。

また、本体部２００のヒータ駆動部４０２は、便座部４００の便座ヒータ４５０に接続されている。これにより、ヒータ駆動部４０２は便座ヒータ４５０を駆動する。

＜３＞便座部４００の構成
図３は、便座部４００の分解斜視図である。図４（ａ）は、便座部４００の便座ヒータ４５０の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の領域Ｃ７２の拡大図である。図５は、便座部４００の平面図である。図６は、図５の便座部４００のＣ７３−Ｃ７３断面図である。

図３に示すように、便座部４００は、主としてアルミニウムにより形成された略楕円形状で上面が着座面となる上部便座ケーシング４１０、上部便座ケーシング４１０の裏面に粘着した略馬蹄形状の便座ヒータ４５０および合成樹脂により形成された略楕円形状の下部便座ケーシング４２０を備える。

以下、着座した使用者から見て前方側を便座部４００の前部とし、着座した使用者から見て後方側を便座部４００の後部とする。

図４（ａ）および図５に示すように、便座ヒータ４５０は、前部の一部が切り取られた略馬蹄状に形成される。なお、便座ヒータ４５０は、略楕円形状を有してもよい。便座ヒータ４５０は、例えばアルミニウムからなる金属箔４５１、４５３および線状ヒータ４６０を含む。

線状ヒータ４６０は、シート中央部ＳＥ３からシート一方端部ＳＥ１までの領域およびシート中央部ＳＥ３からシート他方端部ＳＥ２までの領域において上部便座ケーシング４１０の形状に合わせて蛇行形状に配設される。

具体的には、線状ヒータ４６０は、左右６列程度のＵ字状部を有するように形成される。これらのＵ字状部は、着座した使用者の大腿部の方向にほぼ沿って並行に配置される。各Ｕ字状部における線状ヒータ４６０の間隔は５ｍｍ程度である。

線状ヒータ４６０のヒータ始端部４６０ａおよびヒータ終端部４６０ｂは、便座部４００の後部の一方側から引き出されるリード線４７０にそれぞれ接続される。

さらに、図４（ｂ）に示すように、蛇行形状の線状ヒータ４６０の経路中に熱応力緩衝部となる複数の折曲部ＣＵが設けられる。

図６に示すように、上部便座ケーシング４１０の外側の側辺に沿った領域Ｇ１における線状ヒータ４６０の間隔ｄｓ１および内側の側辺に沿った領域Ｇ３における線状ヒータ４６０の間隔ｄｓ３は、上部便座ケーシング４１０の中央部の領域Ｇ２における線状ヒータ４６０の間隔ｄｓ２よりも小さく設定される。それにより、上部便座ケーシング４１０の外側の側辺に沿った領域Ｇ１および内側の側辺に沿った領域Ｇ３では、中央部の領域Ｇ２に比べて線状ヒータ４６０が密に配列される。

＜４＞便座装置の動作、作用
以上のように構成された便座装置１１０は次のように動作する。

非使用時において、冬季等の室温が低い場合は、制御部９０がヒータ駆動部４０２を制御して便座ヒータ４５０に通電することにより、便座部４００が例えば約１８℃となるように温度調整される。このときの温度を待機温度と称する。当然ながら夏季等で室温が高
い場合には便座の温度も高くなり便座ヒータ４５０への通電は行わない。

ここで、使用者が遠隔操作装置３００の便座温度調整スイッチを操作することにより、便座設定温度が制御部９０に送信される。制御部９０は、遠隔操作装置３００から受信した便座設定温度を記憶部に記憶する。

使用者がトイレットルームに入室すると、入室検知センサ６００が使用者の入室を検知する。それにより、使用者の入室検知信号が制御部９０に送信される。

次に、通常の使用時の動作について説明する。制御部９０の判定部は、入室検知センサ６００からの入室検知信号により使用者のトイレットルームへの入室を検知する。そこで、判定部は、便座部４００の測定温度値、および記憶部に記憶された便座設定温度に基づいて便座ヒータ４５０の駆動に関する特定のヒータ制御パターンを選択する。

通電率切替回路は、選択されたヒータ制御パターンおよび計時部により得られる時間情報に基づいてヒータ駆動部４０２の動作を制御する。

それにより、ヒータ駆動部４０２により便座ヒータ４５０が昇温駆動され、便座部４００の温度が便座設定温度へと瞬時に上昇される。

便座設定温度へと瞬時に上昇させるために、便座ヒータ４５０の最大容量である１２００Ｗ駆動は、すくなくとも、便座部４００の表面温度が使用者が着座した際に冷たいという不快を感じない最低限界の温度（以降冷感限界温度と称する）に達するまで行われる。この冷感限界温度は、発明者らの実施した被験者実験により約２９℃であることがわかっている。

一方、発明者らの実施した被験者実験では、使用者がトイレットルームに入室してから通常の着衣状態から脱衣して便座に座るまでに要する最短時間の平均値は６秒である。

したがって、便座ヒータ４５０の昇温駆動を開始して冷感限界温度（２９℃）に達するまでの時間を、使用者が脱衣して着座するまでの時間より短く設定することにより、使用者が便座に座った際に冷たく感じることがない快適な瞬間暖房便座を提供することができる。

本実施の形態における便座装置１１０の昇温能力特性は約２℃／秒であり、待機温度を１８℃とすると、待機温度から冷感限界温度（２９℃）に達するまでの時間は約５．５秒となり、使用者が着座するまで冷感限界温度以上まで上昇させることができる。

しかしながら、夜間などの使用者が就寝のために軽装となっている場合においては、脱衣のために要する時間は短くなるため、使用者が便座に座った際に冷たさを感じないようにするためには、昇温能力を上記以上にアップさせられない場合には、待機温度を上げることが必要となる。待機温度を一律に上げることで使用者の暖房感には問題ないが、待機温度を維持するための消費電力がアップするために省エネ性が劣ってしまうという課題が発生する。

また、季節などによる室温の変化に応じて、便座の昇温特性は影響を受ける。室温が高い場合には、便座から室内空気への放熱ロスが少ないため、昇温特性が優れるが、室温が低い場合には同じ電力を便座に入力しても、便座表面からの放熱ロスが大きいために昇温性が劣ってしまう。待機温度を変化させて補正することで、このような影響についても補うことが可能である。

本実施の形態においては、時間帯、季節、室温などの外的条件に応じて待機温度を変化させることで、最小限のエネルギー消費で瞬間暖房便座の快適性を向上させようとするものである。

＜５＞時間帯による補正
図７は待機温度を変化させた場合の、待機温度から設定温度までの便座部の昇温特性を示すグラフである。

室温がほぼ一定の条件において、待機温度から冷感限界温度および設定温度の昇温特性は、通常の待機温度の設定の場合、図中の曲線ａであり、待機温度が１８℃で昇温開始後５．５秒で便座表面は冷感限界温度２９℃に達する。これに対して曲線ｂのように、待機温度を２０℃に上昇させることで、冷感限界温度に達するまでの時間を４．５秒にまで短縮させることができる。

したがって、脱衣時間が短くなる夜間においては、待機温度を高く変更することにより対応することができる。待機温度の変更は制御部内に設けられた２４時間の時刻タイマ機能で、常にあらかじめ「夜間」として設定されている時刻であるかどうかを判別した上で待機温度を補正する。

＜６＞室温、季節による補正
図８は室温が変化した場合の、待機温度から設定温度までの便座部の昇温特性を示すグラフである。

通常の室温である１５℃の場合の昇温特性は図中の曲線ａであり、待機温度１８℃で昇温開始後５．５秒で便座表面は冷感限界温度２９℃に達する。

これに対して冬季などの室温が１０℃の場合の昇温特性は図中の曲線ｃであり、待機温度１８℃で昇温開始後６．５秒で便座表面は冷感限界温度２９℃に達する。この場合通常の使用者が着座する６秒の時点では、冷感限界温度２９℃に達していないため、便座部４００は冷たく使用者は不快を感じる。

そのため、図中の曲線ｄに示すように待機温度を２０℃に変更することにより、冷感限界温度に達するまでの時間を５．５秒にすることができる。

室温の情報は別途設けられた室温センサ（サーミスタ）で、制御部９０に入力される。

また、室温センサによる室温情報だけでは、同一の温度であっても、使用条件の異なる季節や昼夜等の情報が不十分であるため、制御部９０内に設けた年間カレンダーと２４時間の時刻タイマ機能を比較することで、季節や昼夜等を判別することにより、最適な補正が可能となる。

また、時間帯による補正と室温、季節による補正を組み合わせて、さらに細かい制御を行うことも可能である。

また、「夜間」の中でもさらに時間帯を細かく区分し、最も室温が低くなる「深夜」の時間帯を設定した上で、「深夜」の時間帯おいては、さらに待機温度をさらに上げておくことなども常に快適な瞬間的に昇温する便座装置を提供するために有効な手段である。

なお、上記説明の中で記した具体的な待機温度、冷感限界温度にまで達する秒数などに
ついては機器の昇温特性が今後改善されるに伴い、変化するものであり、本発明を限定するものではない。

本発明の実施の形態１における衛生洗浄装置およびそれを備える便座装置、トイレ装置を示す外観斜視図 本発明の実施の形態１における便座装置の構成を示す模式図 本発明の実施の形態１における便座部の分解斜視図 （ａ）は本発明の実施の形態１における便座ヒータの平面図、（ｂ）は（ａ）の領域の拡大図 本発明の実施の形態１における便座部の平面図 図６の便座部のＣ７３−Ｃ７３断面図 本発明の実施の形態１における待機温度を変化させた場合の昇温特性を示すグラフ 本発明の実施の形態１における室温が変化した場合の昇温特性を示すグラフ

９０ 制御部
１１０ 便座装置
４００ 便座部（便座）
４０１ 温度測定部
４５０ 便座ヒータ
６００ 入室検知センサ

Claims (4)

1. 着座面を有し金属材料を含む便座と、
   前記便座に設けられた便座ヒータと、
   前記便座の温度を測定する温度測定部と、
   時刻を計測するタイマと、
   前記タイマと前記温度測定部の測定した温度に基づき前記便座ヒータへの通電を制御する制御部と、
   使用者の入室検知をする入室検知センサと、
   前記便座が設置されたトイレ室の室温を測定する室温センサと
   を備え、
   前記制御部は、
   非使用時に所定の待機温度に維持し、
   前記入室検知センサが使用者の入室を検知すると、前記便座の温度を設定温度まで昇温させるように通電し、
   少なくとも着座するまでの時間内に、着座した際に冷たいという不快を感じない冷感限界温度に到達するまで前記便座ヒータの最大容量での通電を行い、
   前記待機温度は、
   前記便座ヒータの昇温特性と室温センサで測定した室温とに基づいて補正し、
   前記補正は、
   昇温駆動を開始して前記設定温度よりも低い冷感限界温度に達するまでの時間が、
   使用者が入室してから着座するまでの時間より短くなるように設定することを特徴とする便座装置。
2. 前記タイマにより時間帯を判別し、前記時間帯に応じて前記待機温度を変化させることを特徴とする請求項１に記載の便座装置。
3. 前記制御部にカレンダーを備え、
   前記便座の待機温度を前記カレンダーに応じて変化させることを特徴とする請求項１または２項に記載の便座装置。
4. 前記便座ヒータによる前記便座の昇温特性は、約２℃／秒であり、
   冷感限界温度は２９℃とした請求項１から３のいずれか１項に記載の便座装置。