JP4087513B2 - Sheet heating element for electric toilet seat - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房機能を備えた便座(以下、「電気便座」と称す。)の加温用ヒータとして好適な面状発熱体に係り、特に、単純な配線パターンに配設されたコード状ヒータを使用して、便座本体を均一な温度分布で良好に加温することができるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、洋風便器用の便座として暖房機能を備えたものが多用されるようになってきた。この種の電気便座の一例として、例えば、図2に示すような構成のものがある。まず、符号15はABS樹脂(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂)、PP樹脂(ポリプロピレン樹脂)等の合成樹脂で予め馬蹄形状に射出成形された便座本体であり、この便座本体15の裏面には、加温用ヒータとしての面状発熱体11が図示しない粘着剤によって装着されている。
【0003】
この面状発熱体11は、最外層に塩化ビニル樹脂等からなる絶縁体が押出被覆されてなるコード状ヒータ14が、予め便座本体の平面形状と略同形状に打ち抜かれたアルミ箔等の熱伝導性に優れた金属箔シート12の略全面にわたって蛇行形状に配設された後、加熱溶着等により接着固定されて形成されたものであり、通電により発熱して前記便座本体15を所定の温度に加温する。符号16は、便座本体15と同様に合成樹脂で射出成形された便座裏蓋であり、便座本体15の底部に熱溶着、接着等の手段により接合されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電気便座用面状発熱体には、次のような問題点があった。まず、コード状ヒータの配線パターンが複雑であるため、配設作業時の作業効率が非常に悪く生産性が低いという欠点があった。この問題は、コード状ヒータを構成する絶縁体の耐熱温度が低く、ワット密度を大きく設計することができないことに起因していた。つまり、通常、この種の用途で使用されるコード状ヒータの絶縁体としては、コスト的に安価な塩化ビニル樹脂が採用されるのが一般的であるが、塩化ビニル樹脂は、その耐熱性が高々100℃程度であり、設計可能なワット密度も最大で10W/m程度と極めて低いため、その全長が少なくても4〜5m程度になってしまう。従って、そのような長さの長いコード状ヒータを限られた範囲内に配設しようとすると、必然的に配線パターンが複雑なものになってしまうのである。
【0005】
そこで、このような問題に対しては、例えば、耐熱性180℃以上のシリコーンゴムや、耐熱性200℃以上のフッ素樹脂などを絶縁体とした高ワット密度のコード状ヒータを使用することによって、その全長を短くして配線パターンを単純化することが対策として考えられる。配線パターンとしては、例えば、馬蹄形状に形成された金属箔シートの周縁部に沿って配設するだけの単純なパターンとすることが考えられる。
【0006】
しかしながら、このような単純なパターン構成の面状発熱体を便座本体に装着して実使用に供した場合、例え、均熱体として機能する金属箔シートを備えていたとしても、便座本体の表面温度分布にバラツキが生じてしまうという別の問題が発生してしまう。
【0007】
実際、本発明者らが上記構成の面状発熱体を図3に示すように、便座本体15の裏面に装着して発熱させてみたとことろ、便座本体15の中央部分(図中符号Aで示す部分)の表面温度は高くなり、便座本体15の周縁部分(図中符号B,Cで示す部分)の表面温度は低くなる傾向が認められた。このような現象は、便座本体15の厚さが均一でなく、中央部に比べて両端部分の方が厚く成形されているような場合に特に顕著に認められた。便座本体15の内周部分(図中符号Cで示す部分)は、人の肌に最も触れる部分であるため、この部分の表面温度が低いと便座使用者に不快感を与えてしまう。一方、便座本体15の中央部分の温度が必要以上に高いと便座使用者が低温火傷を受けてしまう恐れがあり危険である。
【0008】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、便座本体の形状や大きさ、厚さなどに関係無く、単純な配線パターンに配設されたコード状ヒータを使用して、便座本体を均一な温度分布で良好に加温することが可能な、電気便座の加温用ヒータとして好適な面状発熱体を安価に提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく本発明による電気便座用面状発熱体は、便座本体の裏面に装着され、該便座本体を所定の温度に加温する面状発熱体であって、該面状発熱体は、便座本体の平面形状に略等しい形状に形成された金属箔シートと、この金属箔シートの周縁部に沿って配設されたワット密度15W/m以上のコード状ヒータとから構成されているとともに、該金属箔シートのコード状ヒータの配設された部分の内側には、該コード状ヒータから発生した熱の伝導を遮断する断熱孔が形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明において使用されるコード状ヒータは、ヒータ線の周上に絶縁被覆が施された構成で、且つワット密度を15W/m以上に設計できるものであれば何でも良い。ワット密度が15W/mに満たないコード状ヒータの場合には、所望とする発熱量を得るのに4〜5m程度の長さが必要になってしまうため、本発明が特徴としているような単純な配線パターンの面状発熱体を得ることが困難になってしまう。
【0011】
コード状ヒータを構成するヒータ線としては、例えば、ニッケルクロム合金線、鉄クロム合金線、銅ニッケル合金線、ステンレス線等の金属抵抗線をそのまま、或いは、それらの金属抵抗線を、ポリエステル繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等の繊維材料からなるヒータ芯、若しくは、前記の繊維材料の周上にシリコーンゴム等の弾性体被覆が設けられたヒータ芯の上に巻装したものなどを用いることができる。いずれのものを使用しても構わないが、ヒータ芯上に金属抵抗線をスパイラル状に巻装したものを使用すれば、金属抵抗線の種類や巻ピッチを適宜に調整することにより、高ワット密度のコード状ヒータを容易に得ることができる。
【0012】
絶縁被覆は、所望とするコード状ヒータの発熱温度、ワット密度等を考慮して公知の絶縁材料の中から適宜に選択して、公知の方法によって形成すれば良い。絶縁材料としては、例えば、架橋ポリエチレン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等の電気絶縁組成物や、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ・シリカ繊維等の繊維材料などが挙げられる。絶縁材料として電気絶縁組成物を用いた場合には、押出加工によって形成することが考えられ、又、繊維材料を用いた場合には、編組又は横巻によって形成することが考えられる。尚、前述したヒータ線が、ヒータ芯上に金属抵抗線をスパイラル状に巻装した構成のものである場合には、ヒータ線と絶縁被覆との間に公知のセパレータを介在させても良い。当該出願人が特開平10−172742号公報にて提案した不織布セパレータなどは特に好適であり、端末加工時のストリップ作業性を大幅に向上させることができる。
【0013】
本発明においては、上記構成のコード状ヒータを、便座本体の平面形状に略等しい形状(例えば、馬蹄形状)に形成された金属箔シートの周縁部(内周縁及び外周縁)に沿って配設して面状発熱体とするが、この際、該金属箔シートのコード状ヒータが配設される部分の内側には、コード状ヒータから発生した熱の伝導を遮断するための断熱孔を形成する必要がある。本発明では、この断熱孔を形成することによって、金属箔シートを伝わるコード状ヒータの熱を適宜に遮断して、便座本体の表面温度分布を任意に調整している。従って、断熱孔の形状、大きさ、数などは特に限定されず、所望とする温度分布になるように適宜に設計すれば良い。断熱孔の形成方法としては、例えば、複数枚重ね合わせた金属箔シートをカッタ付きプレス機などにセットし、便座本体の平面形状に略等しい形状に打ち抜き成形する際に同時に形成することが考えられる。
【0014】
尚、コード状ヒータを金属箔シートに配設する際は、当該出願人保有の特許、特許第1436064号(特公昭62−44394号公報)、発明の名称「加熱板の製造方法」に開示されているように、粘着テープを使用してコード状ヒータを、金属箔シートと粘着テープとの間に挟持することが望ましい。こうすることによって、コード状ヒータの配線パターンを良好に保持することができる。
【0015】
更に、この際、コード状ヒータの絶縁被覆材料がフッ素樹脂からなる場合には、当該出願人保有の実用新案、実用新案登録第2537931号、考案の名称「面状発熱体」に開示されているように、絶縁被覆の表面に予めエッチング処理を施しておくことが望ましい。こうすることによって、他の物質と接着し難い性質のフッ素樹脂被覆コード状ヒータであっても、金属箔シートと粘着テープとの間に確実に挟持され、配線パターンを良好に保持することができる。
【0016】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。尚、この実施例は、本発明による面状発熱体を、馬蹄形状に成形された電気便座の加温用ヒータに適用した場合の例である。
【0017】
実施例1
まず、外径0.35mmのガラス繊維束からなるヒータ芯上に、金属抵抗線として外径0.1mmの銅ニッケル合金線をピッチ0.8mmでスパイラル状に巻装してなるヒータ線上に、絶縁被覆としてシリコーンゴムを肉厚0.6mmで押出被覆し、その後、公知の方法で架橋して仕上外径1.7mm、ワット密度23W/mのコード状ヒータを得た。
【0018】
次に、このコード状ヒータ2.1mを、特許第1436064号(特公昭62−44394号公報)に開示された方法を用いて厚さ0.04mmのアルミ箔からなる金属箔シートと、片面に離形紙を有する厚さ0.1mmのアクリル系両面接着テープとの間に挟持して、図1に示すような厚さ1.9mm(コード状ヒータの厚さを含む)の面状発熱体1を作製した。ここで、符号2が金属箔シート、符号3が片面に離形紙3aを有する両面接着テープであり、これらは予め便座本体の形状に合わせて馬蹄形状に打ち抜かれている。そして、これらの間に所定の配線パターンに配設されたコード状ヒータ4が挟持されている。本実施例では、金属箔シート2の周縁部に沿って配設するだけの単純な配線パターンとした。符号5は、金属箔シート2のコード状ヒータ4が配設されている部分の内側に形成された断熱孔である。本実施例では、略楕円形状の孔を左右対称に2個ずつ形成した。
【0019】
比較例1
金属箔シートに断熱孔を形成しない他は、上記実施例1と同様の材料、同様の手順により面状発熱体を製造した。
【0020】
ここで、このようにして得られた2種類の面状発熱体を、それぞれ予め馬蹄形状に形成されてなるABS樹脂製の便座本体の裏面に装着して通電発熱させ、便座本体の表面温度を測定した。測定箇所は、図3に示したA点、B点、C点の3箇所とした。尚、便座本体の形状は、図3(b)にも示されているように、中央部に比べて両端部分の方が厚く成形されている。
【0021】
その結果、本実施例による面状発熱体を装着した便座本体の表面温度は、A点が42℃、B点及びC点が40℃とほぼ同じ温度であったが、比較例の面状発熱体を装着した便座本体の表面温度は、A点が50.5℃、B点及びC点が25℃と極端に温度差が見られた。
【0022】
本実施例による面状発熱体は、図1にも示したように、金属箔シート2のコード状ヒータ4が配設されている部分の内側に断熱孔5が形成された構成である。従って、コード状ヒータ4から発生した熱は便座本体15の中央部分(符号A)にはあまり伝わらず、便座本体15の周縁部分(符号B、C)に蓄積されることになり、表面温度分布が均一になっていると思われる。
【0023】
尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。まず、上記の実施例では、コード状ヒータとして、シリコーンゴム絶縁被覆コード状ヒータを用いたが、それ以外にも、架橋ポリエチレン絶縁被覆コード状ヒータやフッ素樹脂被覆コード状ヒータなどを用いても良い。ワット密度が15W/m以上のものであれば、いずれも本発明に適用することができる。又、上記実施例では、金属箔シートのコード状ヒータが配設されている部分の内側に略楕円形状の断熱孔を左右対称に2個ずつ形成したが、断熱孔の態様は、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、略楕円形状の断熱孔を左右対称に4個ずつ形成したりすることも考えられる。これらの断熱孔については、便座本体の表面温度が所望とする温度分布になるように適宜に設計すれば良い。
【0024】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の面状発熱体は、断熱孔が形成された金属箔シートに、特定のワット密度を有するコード状ヒータを単純な配線パターンに配設するだけの簡単な構成でありながら、便座本体の形状や大きさ、厚さなどに関係無く、便座本体を均一な温度分布で良好に加温することができる。コード状ヒータの配線パターンが極めて単純化することにより、配設作業が容易になり、生産性が著しく向上する。これによって、大幅なコストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図で、(a)は電気便座用面状発熱体の上面図、(b)は(a)のI−I断面図である。
【図2】従来例を示す図で、(a)は面状発熱体を装着した電気便座の上面図、(b)は(a)のII−II断面図である。
【図3】(a)は面状発熱体を装着した電気便座の上面図、(b)は(a)のIII−III断面図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す図で、電気便座用面状発熱体の上面図である。
【符号の説明】
1…面状発熱体
2…金属箔シート
3…アクリル系両面接着テープ
3a…離形紙
4…コード状ヒータ
5…断熱孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar heating element suitable as a heater for heating a toilet seat having a heating function (hereinafter referred to as an “electric toilet seat”), and in particular, a cord heater disposed in a simple wiring pattern. It is related with what can heat a toilet seat main body favorably by uniform temperature distribution.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a toilet seat having a heating function has been widely used as a toilet seat for a Western-style toilet. As an example of this type of electric toilet seat, for example, there is a configuration as shown in FIG. First,
[0003]
This
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional sheet heating element for an electric toilet seat has the following problems. First, since the wiring pattern of the cord-like heater is complicated, there is a drawback that the work efficiency at the time of installation work is very poor and the productivity is low. This problem has been caused by the fact that the heat resistance temperature of the insulator constituting the cord heater is low and the watt density cannot be designed large. In other words, vinyl chloride resin is generally used as an insulator for cord heaters used in this type of application, but it is generally inexpensive. However, vinyl chloride resin has high heat resistance. At most, it is about 100 ° C., and the watt density that can be designed is extremely low, about 10 W / m at the maximum, so that the total length is at least about 4 to 5 m. Therefore, if such a long cord heater is arranged within a limited range, the wiring pattern is inevitably complicated.
[0005]
Therefore, for such a problem, for example, by using a cord heater having a high watt density in which a heat-resistant silicone rubber having a temperature of 180 ° C. or higher or a fluorine resin having a heat resistance of 200 ° C. or higher is used as an insulator, A possible countermeasure is to simplify the wiring pattern by shortening the overall length. As the wiring pattern, for example, it is conceivable that the wiring pattern is a simple pattern that is disposed only along the peripheral edge of a metal foil sheet formed in a horseshoe shape.
[0006]
However, when a sheet heating element having such a simple pattern configuration is mounted on a toilet seat body and used for actual use, even if it has a metal foil sheet that functions as a soaking body, the surface of the toilet seat body Another problem arises that the temperature distribution varies.
[0007]
In fact, as shown in FIG. 3, the inventors of the present invention mounted the sheet heating element on the back surface of the
[0008]
The present invention has been made based on such points, and the object thereof is to use a cord-like heater arranged in a simple wiring pattern irrespective of the shape, size, thickness, etc. of the toilet seat body. Thus, an object of the present invention is to provide a sheet heating element suitable for a heater for an electric toilet seat, which can satisfactorily heat the toilet seat body with a uniform temperature distribution, at low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a sheet heating element for an electric toilet seat according to the present invention is a sheet heating element that is mounted on the back surface of a toilet seat body and heats the toilet seat body to a predetermined temperature, the sheet heating element. The body is composed of a metal foil sheet formed in a shape substantially equal to the planar shape of the toilet seat body, and a cord-like heater having a watt density of 15 W / m or more disposed along the peripheral edge of the metal foil sheet. In addition, a heat insulating hole for blocking conduction of heat generated from the cord-like heater is formed inside the portion of the metal foil sheet where the cord-like heater is disposed. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The cord-like heater used in the present invention may be anything as long as it has a configuration in which an insulation coating is provided on the circumference of the heater wire and the watt density can be designed to be 15 W / m or more. In the case of a cord-like heater having a watt density of less than 15 W / m, a length of about 4 to 5 m is required to obtain a desired heat generation amount. It becomes difficult to obtain a planar heating element having a simple wiring pattern.
[0011]
As the heater wire constituting the cord heater, for example, a nickel resistance wire such as a nickel chromium alloy wire, an iron chromium alloy wire, a copper nickel alloy wire, a stainless steel wire, or the metal resistance wire is made of polyester fiber, On a heater core made of a fiber material such as glass fiber, alumina fiber, aromatic polyamide fiber or wholly aromatic polyester fiber, or on a heater core provided with an elastic body coating such as silicone rubber on the circumference of the fiber material What was wound around can be used. Any one of them may be used, but if a metal resistance wire is spirally wound on the heater core, a high wattage can be obtained by appropriately adjusting the type and winding pitch of the metal resistance wire. A cord-shaped heater having a density can be easily obtained.
[0012]
The insulating coating may be formed by a known method by appropriately selecting from known insulating materials in consideration of the heat generation temperature, watt density and the like of the desired cord heater. Examples of the insulating material include electrical insulating compositions such as crosslinked polyethylene, silicone rubber, fluororubber, and fluororesin, and fiber materials such as glass fiber, alumina fiber, silica fiber, and alumina / silica fiber. When an electrical insulating composition is used as the insulating material, it may be formed by extrusion, and when a fiber material is used, it may be formed by braiding or horizontal winding. In the case where the heater wire described above has a configuration in which a metal resistance wire is spirally wound on the heater core, a known separator may be interposed between the heater wire and the insulating coating. The nonwoven fabric separator proposed by the applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 10-172742 is particularly suitable, and can greatly improve strip workability at the time of terminal processing.
[0013]
In the present invention, the cord-shaped heater having the above configuration is disposed along the peripheral edge (inner peripheral edge and outer peripheral edge) of the metal foil sheet formed in a shape (for example, a horseshoe shape) substantially equal to the planar shape of the toilet seat body. In this case, a heat insulating hole is formed inside the portion of the metal foil sheet where the cord heater is disposed to block conduction of heat generated from the cord heater. There is a need to. In this invention, by forming this heat insulation hole, the heat | fever of the cord-shaped heater transmitted along a metal foil sheet | seat is interrupted | blocked suitably, and the surface temperature distribution of a toilet seat main body is adjusted arbitrarily. Accordingly, the shape, size, number, etc. of the heat insulating holes are not particularly limited, and may be appropriately designed so as to obtain a desired temperature distribution. As a method for forming the heat insulating holes, for example, it is conceivable to form a plurality of stacked metal foil sheets at the same time when they are set in a press machine with a cutter and punched into a shape substantially equal to the planar shape of the toilet seat body. .
[0014]
When the cord-like heater is disposed on the metal foil sheet, it is disclosed in the patent owned by the applicant, Japanese Patent No. 1436064 (Japanese Examined Patent Publication No. 62-44394), and the title “Invention Method for Heating Plate”. As shown, it is desirable to sandwich the cord-like heater between the metal foil sheet and the adhesive tape using an adhesive tape. By doing so, the wiring pattern of the cord-like heater can be favorably held.
[0015]
Further, at this time, when the insulating coating material of the cord-shaped heater is made of a fluororesin, it is disclosed in the utility model possessed by the applicant, Utility Model Registration No. 2537931, and the name of the device “planar heating element”. Thus, it is desirable that the surface of the insulating coating is subjected to an etching process in advance. By doing so, even if it is a fluororesin-coated cord-like heater that is difficult to adhere to other substances, it can be securely sandwiched between the metal foil sheet and the adhesive tape, and the wiring pattern can be held well. .
[0016]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this Example is an example at the time of applying the planar heating element by this invention to the heater for the heating of the electric toilet seat shape | molded by the horseshoe shape.
[0017]
Example 1
First, on a heater core made of a glass fiber bundle with an outer diameter of 0.35 mm, on a heater wire formed by winding a copper nickel alloy wire with an outer diameter of 0.1 mm as a metal resistance wire in a spiral shape with a pitch of 0.8 mm, Silicone rubber was extrusion coated with a thickness of 0.6 mm as an insulating coating, and then crosslinked by a known method to obtain a cord-shaped heater having a finished outer diameter of 1.7 mm and a watt density of 23 W / m.
[0018]
Next, this cord-like heater 2.1m is formed on one side with a metal foil sheet made of aluminum foil having a thickness of 0.04 mm using the method disclosed in Japanese Patent No. 1436064 (Japanese Patent Publication No. 62-44394). A sheet heating element having a thickness of 1.9 mm (including the thickness of a cord-shaped heater) as shown in FIG. 1 is sandwiched between 0.1 mm-thick acrylic double-sided adhesive tape having release paper. 1 was produced. Here, reference numeral 2 is a metal foil sheet, and
[0019]
Comparative Example 1
A sheet heating element was manufactured by the same material and the same procedure as in Example 1 except that the heat insulating holes were not formed in the metal foil sheet.
[0020]
Here, the two types of planar heating elements obtained in this way are each attached to the back surface of the toilet seat body made of ABS resin, which is formed in a horseshoe shape in advance, and the energized heat is generated. It was measured. There were three measurement points, point A, point B, and point C shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the shape of the toilet seat body is formed such that both end portions are thicker than the center portion.
[0021]
As a result, the surface temperature of the toilet seat body equipped with the sheet heating element according to this example was approximately the same as point A at 42 ° C. and point B and C at 40 ° C. As for the surface temperature of the toilet seat body to which the body was attached, an extreme temperature difference was observed with the point A being 50.5 ° C and the points B and C being 25 ° C.
[0022]
As shown in FIG. 1, the planar heating element according to this example has a configuration in which a
[0023]
In addition, this invention is not limited to said Example. First, in the above embodiment, a silicone rubber insulation coated cord heater is used as the cord heater, but other than that, a crosslinked polyethylene insulation coated cord heater, a fluororesin coated cord heater, or the like may be used. . Any watt density of 15 W / m or more can be applied to the present invention. In the above embodiment, two substantially elliptical heat insulation holes are formed symmetrically on the inner side of the portion of the metal foil sheet where the cord-like heater is disposed, but the form of the heat insulation holes is limited to this. For example, as shown in FIG. 4, it is conceivable to form four substantially elliptical heat insulation holes symmetrically. These heat insulating holes may be appropriately designed so that the surface temperature of the toilet seat body has a desired temperature distribution.
[0024]
【The invention's effect】
As described in detail above, the planar heating element of the present invention has a simple configuration in which a cord-like heater having a specific watt density is arranged in a simple wiring pattern on a metal foil sheet in which heat insulating holes are formed. However, the toilet seat body can be satisfactorily heated with a uniform temperature distribution regardless of the shape, size, thickness, etc. of the toilet seat body. Since the wiring pattern of the cord heater is extremely simplified, the installation work is facilitated and the productivity is remarkably improved. As a result, the cost can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are views showing an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a top view of a sheet heating element for an electric toilet seat, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line II of FIG.
2A is a top view of an electric toilet seat equipped with a sheet heating element, and FIG. 2B is a sectional view taken along line II-II in FIG.
3A is a top view of an electric toilet seat equipped with a planar heating element, and FIG. 3B is a sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the present invention, and is a top view of a sheet heating element for an electric toilet seat.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Planar heating element 2 ...
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