JP2021067597A - 人体検知センサ及び便座装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる人体検知センサ及び便座装置を提供する。【解決手段】人体の有無に応じて静電容量が変化する検知電極と、前記検知電極と電気的に接続され、所定の周波数のパルス信号を前記検知電極に送信することにより、前記検知電極の静電容量の変化を検知する検知回路と、を備え、前記検知回路は、周波数の異なる複数の前記パルス信号を前記検知電極に送信可能であり、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、前記所定の周期毎に複数の前記パルス信号を所定の順序で循環させるように前記検知電極に送信することを特徴とする人体検知センサである。【選択図】図１

Description

本発明の態様は、一般的に、人体検知センサ及び便座装置に関する。

便座への着座を検知する方法として、機械式のスイッチを用いることが知られている。機械式のスイッチは、安価であるが、検知には、便座の沈み込む動きが必要となる。このため、ガタツキによって使い勝手を低下させてしまったり、沈み込みの分の製品高さが増すためデザイン性を低下させたりしてしまう虞がある。

例えば、便座に電極を設け、電極にパルス信号を送信出力し、その電流を測ることで、人体の着座にともなう静電容量の変化を検知する静電容量式の人体検知センサがある。静電容量式の人体検知センサでは、便座を沈み込ませる必要が無く、機械式のスイッチと比べて動作上及びデザイン上の制約を少なくすることができる。特に、人体局部を洗浄する衛生洗浄装置などの便座装置では、デザイン性を優先する傾向にあり、静電容量式の人体検知センサの採用が求められている。

静電容量式の人体検知センサでは、センシングに使用するパルス信号の送信周波数と環境ノイズの周波数とが一致してしまうと、誤検知を起こしてしまう可能性がある。このため、例えば、センシング中にパルス信号の送信周波数をランダムに変更することにより、１回のセンシング中に送信周波数が環境ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することが提案されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、１回のセンシング中の短い期間内に送信周波数を変更しようとすると、専用の特殊なハードウェアが必要となるなど、開発コストや製造コストの増加を招いてしまう可能性がある。特に、便座装置では、デザイン性とともに低コスト化が強く求められている。このため、人体検知センサ、及びこれを用いた便座装置では、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できるようにすることが望まれる。

特表２００９−５４４９３８号公報

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる人体検知センサ及び便座装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、人体の有無に応じて静電容量が変化する検知電極と、前記検知電極と電気的に接続され、所定の周波数のパルス信号を前記検知電極に送信することにより、前記検知電極の静電容量の変化を検知する検知回路と、を備え、前記検知回路は、周波数の異なる複数の前記パルス信号を前記検知電極に送信可能であり、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、前記所定の周期毎に複数の前記パルス信号を所定の順序で循環させるように前記検知電極に送信することを特徴とする人体検知センサである。

この人体検知センサによれば、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極に送信することにより、パルス信号の周波数が環境ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することができる。これにより、複数のパルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体の有無を判定することで、精度良く人体の有無を検知することができる。また、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極に送信することにより、１回のセンシング中に送信周波数を変更する場合などと比べて、特殊なハードウェアなどを用いる必要が無く、コスト増を抑制することができる。従って、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる人体検知センサを提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記検知回路は、周波数の異なる３つの前記パルス信号を前記検知電極に送信可能であり、前記所定の周期毎に３つの前記パルス信号を循環させるように前記検知電極に送信することを特徴とする人体検知センサである。

この人体検知センサによれば、周波数の異なる３つのパルス信号を循環させるように検知電極に送信する。これにより、３つのパルス信号の送信によって取得される３つの静電容量値を基に人体の有無を判定することで、精度良く人体の有無を検知することができる。また、４つ以上のパルス信号を送信し、４つ以上の静電容量値を基に人体の有無を判定する場合と比べて、人体の判定までに必要となる時間を短くし、応答性の低下を抑制することができる。従って、人体検知の精度を向上させつつ、応答性の低下を抑制することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、複数の前記パルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体の有無を判定する制御部をさらに備え、前記制御部は、所定の前記パルス信号の送信によって静電容量値を取得した際に、前記所定のパルス信号の送信によって取得された最新を含む直近複数回の前記静電容量値を基に、前記静電容量値の変動を判定し、別の前記パルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動していない状態で、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値が変動している場合に、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値を人体の有無の判定から除外することを特徴とする人体検知センサである。

この人体検知センサによれば、直近複数回の静電容量値の変動が大きく、ノイズを含む可能性の高い静電容量値を人体の有無の判定から除外し、人体検知の精度をより向上させることができる。

第４の発明は、第３の発明において、前記制御部は、複数の前記パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の前記静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行うとともに、前記別のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値が変動していない状態で、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値が変動している場合に、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値を前記平均値の計算から除外することを特徴とする人体検知センサである。

この人体検知センサによれば、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行うことで、人体の有無の判定の演算を簡単にすることができ、制御の複雑化を抑制することができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記制御部は、複数の前記パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の前記静電容量値のそれぞれが変動している場合、複数の前記パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の前記静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行うことを特徴とする人体検知センサである。

この人体検知センサによれば、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値のそれぞれが変動している場合には、環境ノイズの影響で変動しているのではなく、人体の動きそのものを検知した可能性が高いため、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行うことで、人体の有無をより適切に判定することができる。また、例えば、複数の静電容量値が、変動した状態から安定した状態となるまで待って平均値を計算し、それに基づいて人体の有無を判定する場合などと比べて、応答性をより向上させることもできる。

第６の発明は、便座と、第１〜第５のいずれか１つの発明の人体検知センサと、を備え、前記人体検知センサは、前記便座に着座した人体を検知することを特徴とする便座装置である。

この便座装置によれば、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極に送信することにより、パルス信号の周波数が環境ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することができる。これにより、複数のパルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体の有無を判定することで、精度良く人体の有無を検知することができる。また、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極に送信することにより、１回のセンシング中に送信周波数を変更する場合などと比べて、特殊なハードウェアなどを用いる必要が無く、コスト増を抑制することができる。従って、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる便座装置を提供することができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記便座を温めるヒータをさらに備え、前記便座は、内部空間を有するとともに、着座面と、前記内部空間内において前記着座面と反対側を向く内表面と、を有し、前記ヒータは、前記内部空間に設けられ、前記内表面を介して前記着座面を内側から温め、前記検知電極は、前記内表面に設けられ、前記便座への着座の有無に応じて静電容量が変化するとともに、前記ヒータよりも大きい面積を有し、前記ヒータの熱を前記内表面に拡散させることを特徴とする便座装置である。

この便座装置によれば、ヒータの熱を内表面に拡散させる熱拡散シートの機能を検知電極に持たせることができ、便座の着座面を温める場合にも部品点数の増加を抑制することができる。また、ヒータの電源にノイズが乗った場合などにも、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極に送信することにより、パルス信号の周波数が電源ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することができ、便座に着座した人体を精度良く検知することができる。

本発明の態様によれば、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる人体検知センサ及び便座装置が提供される。

第１の実施形態に係る人体検知センサを模式的に表すブロック図である。 第１の実施形態にかかる検知回路の具体例の一例を模式的に表すブロック図である。 第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すグラフである。 第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すグラフである。 第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すフローチャートである。 第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すフローチャートである。 第１の実施形態に係る人体検知センサの別の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。 第１の実施形態に係る人体検知センサの変形例を模式的に表すブロック図である。 第２の実施形態にかかる便座装置を備えたトイレ装置を模式的に表す斜視図である。 第２の実施形態に係る便座の一部を模式的に表す断面図である。 第２の実施形態にかかる便座装置の電気的構成を模式的に表すブロック図である。 第２の実施形態にかかる便座を模式的に表す平面図である。 第２の実施形態にかかる便座の一部を模式的に表す部分断面図である。 第２の実施形態にかかる便座の変形例を模式的に表す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る人体検知センサを模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、人体検知センサ１０は、検知電極１２と、検知回路１４と、を備える。

検知電極１２は、人体ＨＢの有無に応じて静電容量が変化する。検知電極１２は、人体ＨＢが有る状態において、人体ＨＢと静電結合する。これにより、検知電極１２は、人体ＨＢが無い状態よりも人体ＨＢが有る状態において静電容量が大きくなる。このため、検知電極１２に流れる電流は、人体ＨＢが無い状態よりも人体ＨＢが有る状態において大きくなる。この例において、人体検知センサ１０は、人体の有無にともなう静電容量の変化を１つの電極で検知する、いわゆる自己容量型の静電容量式の人体検知センサである。

検知回路１４は、検知電極１２と電気的に接続され、所定の周波数のパルス信号を検知電極１２に送信することにより、検知電極１２の静電容量の変化を検知する。検知回路１４は、例えば、所定数のパルスのパルス信号を検知電極１２に送信し、各パルスを検知電極１２に印加した際に検知電極１２に蓄積された電荷を検知するとともに、各パルスの印加毎の電荷を積分する。検知回路１４は、この電荷の積分値により、検知電極１２の静電容量の変換を検知する。

人体検知センサ１０は、制御部１６をさらに備える。制御部１６は、検知回路１４による静電容量の検知を制御するとともに、検知された静電容量を基に、人体の有無を判定する。自己容量型のセンサでは、前述のように、人体ＨＢが無い状態よりも人体ＨＢが有る状態において検知電極１２の静電容量が大きくなる。この場合、制御部１６は、例えば、検知回路１４によって検知された電荷の積分値が閾値を超えた場合に、人体ＨＢが有ると判定し、検知回路１４によって検知された電荷の積分値が閾値を超えない場合に、人体ＨＢが無いと判定する。

なお、制御部１６は、例えば、人体検知センサ１０とは別に設けてもよい。制御部１６は、人体検知センサ１０に必要に応じて設けられ、省略可能である。人体検知センサ１０は、例えば、検知回路１４の静電容量の検知結果（例えば電荷の積分値）を外部の制御部などに出力する構成でもよい。人体検知センサ１０は、少なくとも検知電極１２と検知回路１４とを備えていればよい。

検知回路１４は、例えば、送信パルス出力部２０と、送信周波数設定部２２と、送信電荷量計測部２４と、を有する。送信パルス出力部２０は、制御部１６と接続され、制御部１６からの送信指示の入力に応じてパルス信号を検知電極１２に出力する。送信周波数設定部２２は、制御部１６と接続され、制御部１６からの送信周波数設定信号の入力に応じて、周波数情報を送信パルス出力部２０に入力する。

送信パルス出力部２０は、制御部１６から送信指示の入力を受けるとともに、送信周波数設定部２２から周波数情報の入力を受けることにより、周波数情報に対応した周波数のパルス信号を検知電極１２に出力する。

送信パルス出力部２０は、換言すれば、送信周波数設定部２２から入力された周波数情報に応じてパルス信号の周波数を変化させる。このように、検知回路１４は、周波数の異なる複数のパルス信号を検知電極１２に送信可能である。

制御部１６は、送信周波数設定信号を送信周波数設定部２２に入力してパルス信号の周波数を設定し、送信パルス出力部２０に送信指示を入力することにより、検知回路１４による静電容量の検知を制御する。

送信電荷量計測部２４は、送信パルス出力部２０から検知電極１２にパルス信号を入力した際の検知電極１２の電荷量を基に、検知電極１２の静電容量を計測し、計測した検知電極１２の静電容量を制御部１６に入力する。送信電荷量計測部２４は、例えば、電荷の積分値を検知電極１２の静電容量として制御部１６に入力する。

図２は、第１の実施形態にかかる検知回路の具体例の一例を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、送信パルス出力部２０は、例えば、切替スイッチ３０と、基準電圧源３１と、保護抵抗３２と、駆動回路３３と、を有する。切替スイッチ３０は、第１端子３０ａと第２端子３０ｂと第３端子３０ｃとを有する。第１端子３０ａは、基準電圧源３１と接続される。第１端子３０ａには、基準電圧源３１から供給された直流電圧が入力される。第２端子３０ｂは、送信電荷量計測部２４と接続される。第３端子３０ｃは、保護抵抗３２を介して検知電極１２と接続される。

保護抵抗３２は、検知電極１２と切替スイッチ３０との間に設けられる。保護抵抗３２は、電子部品から構成される検知回路１４を、外部から入ってくる電気的なストレスから保護する部品である。

切替スイッチ３０は、図示を省略した制御端子をさらに有し、制御端子を介して駆動回路３３と接続される。切替スイッチ３０は、駆動回路３３の駆動に基づいて、第１端子３０ａと第３端子３０ｃとを導通させた第１状態と、第２端子３０ｂと第３端子３０ｃとを導通させた第２状態と、を交互に切り替える。

駆動回路３３は、送信周波数設定部２２及び制御部１６と接続され、送信周波数設定部２２から入力された周波数情報、及び制御部１６から入力された送信指示に応じて、切替スイッチ３０の第１状態と第２状態とを切り替える。

図２において、Ｃ１は、検知電極１２から近接する人体ＨＢを介して共通電位ＧＮＤに繋がる静電容量を模式的に表している。従って、静電容量Ｃ１は、人体ＨＢが検知電極１２に近接している状態と、近接していない状態と、によって変化する。

切替スイッチ３０を第１端子３０ａと第３端子３０ｃとを導通させた第１状態にすると、基準電圧源３１と検知電極１２とが導通し、静電容量Ｃ１に電荷が蓄積される。このように、第１状態は、換言すれば、検知電極１２の静電容量Ｃ１に電荷を蓄積させる状態である。

切替スイッチ３０を第２端子３０ｂと第３端子３０ｃとを導通させた第２状態にすると、検知電極１２と送信電荷量計測部２４とが導通し、静電容量Ｃ１に蓄積された電荷が、送信電荷量計測部２４に入力される。このように、第２状態は、換言すれば、検知電極１２の静電容量Ｃ１に蓄積された電荷を送信電荷量計測部２４に出力させる状態である。

駆動回路３３は、制御部１６から送信指示が入力された際に、周波数情報に応じた周波数で切替スイッチ３０の第１状態及び第２状態を切り替え、これを繰り返す。この切替スイッチ３０の切り替えにより、基準電圧源３１の電圧に応じたパルス信号が検知電極１２に入力されるとともに、静電容量Ｃ１に蓄積された電荷が、送信電荷量計測部２４に入力される。パルス信号の周波数は、切替スイッチ３０の切り替えの周波数に応じて変更することができる。

送信電荷量計測部２４は、例えば、積分回路４０を有する。切替スイッチ３０の切り替えによって送信電荷量計測部２４に入力された静電容量Ｃ１の電荷は、積分回路４０に入力される。積分回路４０の出力は、切替スイッチ３０の切り替え回数、すなわち「積分回数」に比例して増大する。

電気回路にはホワイトノイズと呼ばれるランダムノイズが必ず発生するが、積分回数が増えるほど、ランダムノイズが平均化され、積分回路４０の出力は安定する。つまり、積分回数が増えるほど、信号量が増えノイズが減少するので、検知回路１４としては、高Ｓ／Ｎの動作となる。

積分回路４０は、切替スイッチ３０の切り替えに応じて所定の周波数で入力される静電容量Ｃ１の電荷を積分し、積分値を検知結果として制御部１６に出力する。人体ＨＢが有る状態（検知電極１２に人体が近接している状態）の静電容量Ｃ１は、人体ＨＢが無い状態（検知電極１２に人体が近接していない状態）の静電容量Ｃ１よりも大きくなる。従って、切替スイッチ３０の切り替えを所定の周期で所定の回数行い、上記のように静電容量Ｃ１の電荷を積分した場合、人体ＨＢが有る状態の積分値（変化量）は、人体ＨＢが無い状態の積分値よりも大きくなる。

このため、制御部１６は、積分回路４０から入力される積分値に対して所定の閾値を設定する。制御部１６は、積分値が閾値を超えない場合に、人体ＨＢが無いと判定し、積分値が閾値を超えた場合に、人体ＨＢが有ると判定する。これにより、検知回路１４によって人体ＨＢの有無を検知することができ、制御部１６において人体ＨＢの有無を判定することができる。

積分回路４０は、例えば、オペアンプ４１と、コンデンサ４２と、リセットスイッチ４３と、を有する。オペアンプ４１の非反転入力端子は、基準電位ＧＮＤに設定されている。オペアンプ４１の反転入力端子は、切替スイッチ３０の第２端子３０ｂと接続されている。これにより、切替スイッチ３０を第２状態にすると、静電容量Ｃ１に蓄積された電荷が、オペアンプ４１の反転入力端子に入力される。コンデンサ４２の一端は、オペアンプ４１の出力端子と接続されている。コンデンサ４２の他端は、オペアンプ４１の反転入力端子と接続されている。また、オペアンプ４１の出力端子は、制御部１６と接続されている。これにより、静電容量Ｃ１に蓄積された電荷が、オペアンプ４１の反転入力端子に入力される毎に、対応する電荷がコンデンサ４２に蓄積され、コンデンサ４２の電荷が積分値として制御部１６に入力される。また、リセットスイッチ４３は、コンデンサ４２に並列に接続され、図示を省略した制御端子をさらに有し、制御端子を介して制御部１６と接続される。リセットスイッチ４３は、制御部１６の制御に基づいて、コンデンサ４２を開放状態と短絡状態とに切り替える。

積分回路４０は、換言すれば、反転増幅回路の帰還抵抗をコンデンサに置き換えた回路である。この場合、静電容量Ｃ１に蓄積された電荷を、オペアンプ４１の反転入力端子に入力する毎に、オペアンプ４１の出力電圧は、低下する。このため、この積分回路４０の場合、制御部１６は、オペアンプ４１の出力電圧が、リセットスイッチ４３が短絡状態の出力電圧を基準とし、積分後にどれだけ出力電圧が低下したかを積分値、つまり、静電容量の検出結果として扱う。すなわち、制御部１６は、積分値、実際はオペアンプ出力の電圧低下分が、所定の閾値よりも大きい場合に、人体ＨＢが有ると判定し、積分値が所定の閾値以下の場合に、人体ＨＢが無いと判定する。

また、制御部１６は、コンデンサ４２と並列に接続されたリセットスイッチ４３の解放状態と短絡状態の切り替えを制御する。制御部１６は、静電容量の検知動作の準備として、まず、リセットスイッチ４３を短絡状態としてコンデンサ４２に蓄積された電荷を放電して、積分回路４０の積分値をリセットし、その後、リセットスイッチ４３を開放状態とし、切替スイッチ３０の切り替えを所定の周波数で所定の回数行い、その積分値に基づいて人体ＨＢの有無の判定を行った後、リセットスイッチ４３を短絡状態として積分回路４０の積分値を再びリセットし、次の検知動作に備える。制御部１６は、これを所定の周期で繰り返すことにより、検知回路１４による人体ＨＢの検知動作を所定の周期で繰り返し行うことになり、結果として、人体ＨＢの検知動作を連続的に行うことができる。

図３及び図４は、第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すグラフである。
図３及び図４に表したように、検知回路１４は、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信する。

制御部１６は、所定の周期で送信周波数設定部２２に送信周波数設定信号を入力することにより、複数の周波数を所定の順序で循環させるように送信周波数設定部２２に設定する。検知回路１４は、制御部１６から入力された送信周波数設定信号に応じて切替スイッチ３０の切り替えの周波数を変化させることにより、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信する。

検知回路１４は、例えば、第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２、及び第３周波数ｆ３の周波数の異なる３つのパルス信号を検知電極１２に送信する。検知回路１４は、例えば、第１周波数ｆ１の第１パルス信号、第２周波数ｆ２の第２パルス信号、第３周波数ｆ３の第３パルス信号の順序で検知電極１２に送信し、これを繰り返すことにより、所定の周期毎に３つのパルス信号を循環させるように検知電極１２に送信する。

例えば、所定の周期は、１００ｍｓである。第１周波数ｆ１は、９ｋＨｚである。第２周波数ｆ２は、１０ｋＨｚである。第３周波数ｆ３は、１１ｋＨｚである。検知回路１４は、各パルス信号において５００個のパルスを検知電極１２に入力する。換言すれば、検知回路１４は、積分回路４０において５００回の積分を行う。この場合、１つのパルス信号の入力時間は、５０ｍｓ程度である。検知回路１４は、第１パルス信号を検知電極１２に入力した後、第１パルス信号の入力開始から１００ｍｓ経過後に第２パルス信号を検知電極１２に入力し、第２パルス信号の入力開始から１００ｍｓ経過後に第３パルス信号を検知電極１２に入力し、第３パルス信号の入力開始から１００ｍｓ経過後に第１パルス信号を検知電極１２に入力し、以下同様に、これを繰り返す。

なお、所定の周期、各周波数、及びパルス信号に含まれるパルスの数などは、上記に限ることなく、人体ＨＢを適切に検知できるように適宜設定すればよい。また、周波数の異なる複数のパルス信号の数は、３つに限ることなく、任意の数でよい。

また、パルス信号の周波数を変化させる構成は、上記のように、制御部１６から入力された送信周波数設定信号に応じて変化させる構成に限定されるものではない。例えば、検知回路１４に複数の周波数や各周波数の送信順序などを予め記憶させておき、検知回路１４から自動的に周波数の異なる複数のパルス信号を循環させるように送信してもよい。この場合、送信周波数設定部２２などは、省略可能である。このように、検知回路１４の構成は、上記に限定されるものではない。検知回路１４の構成は、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信可能な任意の構成でよい。

制御部１６は、周波数の異なる複数のパルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体ＨＢの有無を判定する。制御部１６は、例えば、周波数の異なる３つのパルス信号の送信によって取得される３つの静電容量値を基に人体ＨＢの有無を判定する。

制御部１６は、所定のパルス信号の送信によって静電容量値（積分値）を取得した際に、所定のパルス信号の送信によって取得された最新を含む直近複数回の静電容量値を基に、静電容量値の変動を判定する。

制御部１６は、例えば、第１周波数ｆ１の第１パルス信号を検知電極１２に送信して静電容量値を取得した際に、第１パルス信号の送信によって取得された最新の静電容量値と、１回前の第１パルス信号の送信によって取得された静電容量値と、２回前の第１パルス信号の送信によって取得された静電容量値と、の直近３回分の静電容量値を基に、静電容量値の変動を判定する。制御部１６は、例えば、３回分の静電容量値の分散を求め、分散が所定の閾値未満である場合に、静電容量値が変動していないと判定し、分散が所定の閾値以上である場合に、静電容量値が変動していると判定する。

図３及び図４では、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値の変動Ｎ（ｆ１）、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値の変動Ｎ（ｆ２）、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値の変動Ｎ（ｆ３）を一例として表している。また、図３及び図４では、変動Ｎ（ｆ１）、変動Ｎ（ｆ２）、変動Ｎ（ｆ３）において、変動していない状態をＬｏ、変動している状態をＨｉとして表している。

図３の期間Ｔ１１、Ｔ１２、及び図４の期間Ｔ２２、Ｔ２４に表したように、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値、及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値のそれぞれが変動している場合には、人体ＨＢの影響による検知電極１２の静電容量値の変動である可能性が高い。

一方、図４の期間Ｔ２１に表したように、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値のみが変動している場合や、図４の期間Ｔ２３に表したように、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値のみが変動している場合には、人体検知センサ１０が、電源ノイズなどの環境ノイズの影響を受けている可能性が高い。すなわち、パルス信号の周波数が、環境ノイズの周波数と一致してしまったことに起因する静電容量値の変動である可能性が高い。

このため、制御部１６は、別のパルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動していない状態で、所定のパルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動している場合に、所定のパルス信号の送信によって取得された静電容量値を人体ＨＢの有無の判定から除外する。

制御部１６は、例えば、図４の期間Ｔ２１においては、第２パルス信号の送信によって取得された静電容量値を人体ＨＢの有無の判定から除外し、第１パルス信号の送信によって取得された静電容量値及び第３パルス信号の送信によって取得された静電容量値のみを用いて人体ＨＢの有無を判定する。また、制御部１６は、例えば、図４の期間Ｔ２３においては、第１パルス信号の送信によって取得された静電容量値を人体ＨＢの有無の判定から除外し、第２パルス信号の送信によって取得された静電容量値及び第３パルス信号の送信によって取得された静電容量値のみを用いて人体ＨＢの有無を判定する。

制御部１６は、例えば、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体ＨＢの有無の判定を行う。制御部１６は、例えば、第１パルス信号の最新の送信によって取得された静電容量値、第２パルス信号の最新の送信によって取得された静電容量値、及び第３パルス信号の最新の送信によって取得された静電容量値の３つの静電容量値の平均値に基づいて、人体ＨＢの有無の判定を行う。

制御部１６は、例えば、各静電容量値の平均値に対して閾値を設定し、平均値が閾値を超えない場合に、人体ＨＢが無いと判定し、平均値が閾値を超えた場合に、人体ＨＢが有ると判定する。

そして、制御部１６は、別のパルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動していない状態で、所定のパルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動している場合に、所定のパルス信号の送信によって取得された静電容量値を平均値の計算から除外する。

また、制御部１６は、図３の期間Ｔ１１、Ｔ１２、及び図４の期間Ｔ２２、Ｔ２４に表したように、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値のそれぞれが変動している場合、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行う。

図５は、第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図５に表したように、制御部１６は、人体ＨＢの検知を開始すると、まず、人体ＨＢの検知を行う所定の周期か否かを判定する（図５のステップＳ１０１）。すなわち、所定の周期で繰り返し実行される、静電容量の検知動作のスタートするタイミングであるかどうかを判定し、そのタイミングになるまで待つ。

制御部１６は、所定の周期であると判定すると、送信周波数設定部２２に送信周波数設定信号を入力することにより、複数の周波数を所定の順序で循環させるように送信周波数設定部２２に設定する（図５のステップＳ１０２）。

制御部１６は、周波数を設定した後、送信パルス出力部２０に送信指示を入力する。検知回路１４は、送信指示の入力を受けると、制御部１６から入力された送信周波数設定信号に応じて切替スイッチ３０の切り替えの周波数を変化させることにより、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信する（図５のステップＳ１０３）。

検知回路１４は、パルス信号の送信を開始した後、検知電極１２に送信出力したパルスの数が、予め設定された設定回数に到達したか否かを判定する（図５のステップＳ１０４）。

検知回路１４は、設定回数のパルスの送信出力が終了したと判定すると、検知電極１２の静電容量を測定する（図５のステップＳ１０５）。検知回路１４は、例えば、積分回路４０のコンデンサ４２に蓄積された電荷（積分回路４０の積分値）を検知電極１２の静電容量として測定し、制御部１６に入力する。

制御部１６は、所定のパルス信号の送信によって静電容量値を取得した際に、所定のパルス信号の送信によって取得された最新を含む直近複数回の静電容量値を基に、直近複数回の静電容量値の分散を求める（図５のステップＳ１０６）。

制御部１６は、分散を求めた後、求めた分散が所定の閾値以上か否かを判定する（図５のステップＳ１０７）。制御部１６は、閾値未満と判定した場合に、静電容量値が変動していないと判定する（図５のステップＳ１０８）。そして、制御部１６は、閾値以上と判定した場合に、静電容量値が変動していると判定する（図５のステップＳ１０９）。

制御部１６は、静電容量値の変動を判定した後、静電容量値の変動の判定結果、及び取得された静電容量値を基に、人体ＨＢの有無を判定する（図５のステップＳ１１０）。

図６は、第１の実施形態に係る人体検知センサの動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図６は、第１パルス信号、第２パルス信号、及び第３パルスの周波数の異なる３つのパルス信号を送信する場合の制御部１６による人体ＨＢの有無の判定動作の一例を模式的に表す。
図６に表したように、制御部１６は、人体ＨＢの有無の判定を開始すると、まず、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２０１）。すなわち図６は、図５のステップＳ１１０の判定動作の一例の詳細を示すものである。

制御部１６は、変動していないと判定した場合、続いて、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２０２）。

制御部１６は、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値も変動していないと判定した場合、続いて、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２０３）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値も変動していないと判定した場合、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値、及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値の平均値を算出する（図６のステップＳ２０４）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値の算出から除外し、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値及び第２パルス信号の送信に基づく静電容量値の平均値を算出する（図６のステップＳ２０５）。

制御部１６は、ステップＳ２０２において第２パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、続いて、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２０６）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していないと判定した場合、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値の算出から除外し、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値の平均値を算出する（図６のステップＳ２０７）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値の算出から除外し、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値として用いる（図６のステップＳ２０８）。

制御部１６は、ステップＳ２０１において第１パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、続いて、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２０９）。

制御部１６は、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していないと判定した場合、続いて、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２１０）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値も変動していないと判定した場合、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値の算出から除外し、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値の平均値を算出する（図６のステップＳ２１１）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値の算出から除外し、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値として用いる（図６のステップＳ２１２）。

制御部１６は、ステップＳ２０９において第２パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、続いて、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動しているか否かを判定する（図６のステップＳ２１３）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していないと判定した場合、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値及び第２パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値の算出から除外し、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値を平均値として用いる（図６のステップＳ２１４）。

制御部１６は、第３パルス信号の送信に基づく静電容量値が変動していると判定した場合、第１パルス信号の送信に基づく静電容量値、第２パルス信号の送信に基づく静電容量値、及び第３パルス信号の送信に基づく静電容量値の平均値を算出する（図６のステップＳ２１５）。すなわち、制御部１６は、第１パルス信号、第２パルス信号、及び第３パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された３つの静電容量値のそれぞれが変動している場合、第１パルス信号、第２パルス信号、及び第３パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された３つの静電容量値の平均値を算出する。

制御部１６は、ステップＳ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０８、Ｓ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１４、Ｓ２１５のいずれかで平均値を算出した後、平均値が所定の閾値を超えたか否かを判定する（図６のステップＳ２１６）。

制御部１６は、平均値が閾値を超えたと判定した場合、人体ＨＢが有ると判定する（図６のステップＳ２１７）。制御部１６は、平均値が閾値を超えていないと判定した場合、人体ＨＢが無いと判定する（図６のステップＳ２１８）。これにより、人体検知センサ１０では、環境ノイズなどの影響を抑制し、人体ＨＢの有無を適切に検知することができる。

以上、説明したように、本実施形態に係る人体検知センサ１０では、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信することにより、パルス信号の周波数が環境ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することができる。これにより、複数のパルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体ＨＢの有無を判定することで、精度良く人体ＨＢの有無を検知することができる。また、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信することにより、１回のセンシング中に送信周波数を変更する場合などと比べて、特殊なハードウェアなどを用いる必要が無く、コスト増を抑制することができる。従って、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる人体検知センサ１０を提供することができる。

また、人体検知センサ１０では、周波数の異なる３つのパルス信号を循環させるように検知電極１２に送信する。これにより、３つのパルス信号の送信によって取得される３つの静電容量値を基に人体ＨＢの有無を判定することで、精度良く人体ＨＢの有無を検知することができる。なお、周波数の異なる２つのパルス信号を循環させることも可能だが、環境ノイズの周波数が、２つのパルス信号のちょうど真ん中の周波数であった場合、２つのパルス信号に基づく静電容量値の変動量が、全く同じになる可能性がある。その場合、どちらのパルス信号に基づく静電容量値を元に人体ＨＢの有無を判定すべきか判断できなくなるが、３つのパルス信号を使えば、（限られた条件ではあるにせよ）このようなケースは起きない。また、４つ以上のパルス信号を送信し、４つ以上の静電容量値を基に人体ＨＢの有無を判定する場合と比べて、３つのパルス信号を送信する方が、人体ＨＢの判定までに必要となる時間を短くし、応答性の低下を抑制することができる。従って、人体検知の精度を向上させつつ、応答性の低下を抑制することができる。

また、人体検知センサ１０では、制御部１６が、所定のパルス信号の送信によって静電容量値を取得した際に、所定のパルス信号の送信によって取得された最新を含む直近複数回の静電容量値を基に、静電容量値の変動を判定し、別のパルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動していない状態で、所定のパルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動している場合に、所定のパルス信号の送信によって取得された静電容量値を人体ＨＢの有無の判定から除外する。これにより、直近複数回の静電容量値の変動が大きく、ノイズを含む可能性の高い静電容量値を人体ＨＢの有無の判定から除外し、人体検知の精度をより向上させることができる。

また、人体検知センサ１０では、制御部１６が、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体ＨＢの有無の判定を行うことで、人体ＨＢの有無の判定の演算を簡単にすることができ、制御の複雑化を抑制することができる。

また、人体検知センサ１０では、制御部１６が、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値のそれぞれが変動している場合、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体ＨＢの有無の判定を行う。複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値のそれぞれが変動している場合には、環境ノイズの影響で変動しているのではなく、人体ＨＢの動きそのものを検知した可能性が高いため、複数のパルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の静電容量値の平均値に基づいて人体ＨＢの有無の判定を行うことで、人体ＨＢの有無をより適切に判定することができる。また、例えば、複数の静電容量値が、変動した状態から安定した状態となるまで待って平均値を計算し、それに基づいて人体の有無を判定する場合などと比べて、応答性をより向上させることもできる。

図７は、第１の実施形態に係る人体検知センサの別の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図７は、制御部１６による人体ＨＢの有無の判定の別の動作の一例を模式的に表す。換言すれば、図７の動作は、図６に表した動作に置き換えて行われる動作である。
図７に表したように、この例において、制御部１６は、人体ＨＢの有無の判定を開始すると、まず、最新のパルス信号ｆｎの送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ）が変動しているか否かを判定する（図７のステップＳ３０１）。補足すると、図７の動作は、図５のステップ１１０の動作の詳細を説明するものであるから、図５のステップＳ１１０が実行される直前に図５のステップＳ１０２で選択されたパルス信号ｆｎが、図７のステップＳ３０１の最新のパルス信号ｆｎである。よって、図７のステップＳ３０１が実行されるごとに、ｆｎは、ｆ１、ｆ２、ｆ３、そしてｆ１と循環して変化する。また、ステップＳ３０１のＮ（ｆｎ）は、図５のステップＳ１０８またはＳ１０９で設定されたＮ（ｆｎ）の値である。

制御部１６は、最新のパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ）が変動していないと判定した場合、最新のパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ）が所定の閾値を超えたか否かを判定する（図７のステップＳ３０２）。例えば、最新のパルス信号ｆｎがｆ１とすれば、パルス信号ｆ１の送信に基づく静電容量Ｃ（ｆ１）が所定の閾値を越えたか否かを判定する。

制御部１６は、最新のパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ）が変動していると判定した場合、１つ前の静電検知動作の、パルス信号ｆｎ−１の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−１）が変動しているか否かを判定する（図７のステップＳ３０３）。例えば、最新のパルス信号ｆｎがｆ１であった場合、１つ前の静電検知動作の送信信号はパルス信号ｆ３であるため、静電容量Ｃ（ｆｎ−１）とは、Ｃ（ｆ３）のことであり、その変動の有無を判定する値はＮ（ｆ３）である。

制御部１６は、１つ前の静電検知動作の、パルス信号ｆｎ−１の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−１）が変動していないと判定した場合、静電容量値Ｃ（ｆｎ−１）が所定の閾値を超えたか否かを判定する（図７のステップＳ３０４）。

制御部１６は、１つ前の静電検知動作の、パルス信号ｆｎ−１の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−１）が変動していると判定した場合、２つ前の静電検知動作の、パルス信号ｆｎ−２の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−２）が変動しているか否かを判定する（図７のステップＳ３０５）。なお、ｆｎがｆ１とすれば、ｆｎ−２はｆ２である。

制御部１６は、２つ前の静電検知動作の、パルス信号ｆｎ−２の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−２）が変動していないと判定した場合、静電容量値Ｃ（ｆｎ−２）が所定の閾値を超えたか否かを判定する（図７のステップＳ３０６）。

制御部１６は、２つ前の静電検知動作の、パルス信号ｆｎ−２の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−２）が変動していると判定した場合、最新のパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ）、１つ前の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−１）、２つ前の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−２）の平均値を算出し、算出した平均値が所定の閾値を超えたか否かを判定する（図７のステップＳ３０７）。

制御部１６は、ステップＳ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０７のいずれかで閾値を超えたと判定した場合に、人体ＨＢが有ると判定する（図７のステップＳ３０８）。そして、制御部１６は、ステップＳ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０７のいずれかで閾値を超えていないと判定した場合に、人体ＨＢが無いと判定する（図７のステップＳ３０９）。

このように、最新のパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ）が変動している場合には、１つ前の静電検知動作で使用されたパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−１）や、２つ前の静電検知動作で使用されたパルス信号の送信に基づく静電容量値Ｃ（ｆｎ−２）などを基に、人体ＨＢの有無を判定してもよい。

また、例えば、ステップＳ３０７に表したように、それぞれの周波数のパルス信号の送信に基づく静電容量値が全て変動している場合には、それぞれの周波数のパルス信号の静電容量値の平均値を算出し、平均値に基づいて人体ＨＢの有無を判定してもよい。

図８は、第１の実施形態に係る人体検知センサの変形例を模式的に表すブロック図である。
なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は、省略する。
図８に表したように、人体検知センサ１０ａでは、検知電極１２が、送信電極１２ａと受信電極１２ｂとを有する。検知回路１４は、送信電極１２ａ及び受信電極１２ｂと電気的に接続され、所定の周波数のパルス信号を送信電極１２ａに送信することにより、受信電極１２ｂとの静電容量の変化を検知する。

人体検知センサ１０ａにおいて、送信電極１２ａにパルス信号を送信すると、送信電極１２ａと受信電極１２ｂとの静電結合により、受信電極１２ｂが受信する電荷量（以下、受信電荷量と称す）が変化する。人体ＨＢが有る状態では、送信電極１２ａと人体ＨＢとの静電結合により、送信電極１２ａから受信電極１２ｂに向かう電気力線の一部が、人体ＨＢに向かうため、送信電極１２ａと受信電極１２ｂの静電結合が減少する。このため、人体ＨＢが有る状態では、人体ＨＢが無い状態と比べて、送信電極１２ａにパルス信号を送信した際の、受信電極１２ｂの受信電荷量が小さくなる。人体検知センサ１０ａは、この受信電荷量の変化により、人体ＨＢの有無を検知する。人体検知センサ１０ａは、いわゆる相互容量型の静電容量式の人体検知センサである。

人体検知センサ１０ａの検知回路１４では、送信電荷量計測部２４が、受信電荷量計測部２６に置き換えられている。受信電荷量計測部２６は、受信電極１２ｂの受信電荷量を検知電極１２の静電容量として計測し、計測した検知電極１２の静電容量を制御部１６に入力する。

人体検知センサ１０ａでは、前述のように、人体ＨＢが有る状態において、人体ＨＢが無い状態よりも受信電荷量が小さくなる。従って、人体検知センサ１０ａの制御部１６は、例えば、検知回路１４によって検知された静電容量値が閾値を超えない場合に、人体ＨＢが有ると判定し、検知回路１４によって検知された静電容量値が閾値を超えた場合に、人体ＨＢが無いと判定する。

人体検知センサ１０ａにおいても、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２（送信電極１２ａ）に送信することにより、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制することができる。

このように、実施形態に係る人体検知センサは、自己容量型の静電容量式の人体検知センサ１０でもよいし、相互容量型の静電容量式の人体検知センサ１０ａでもよい。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態にかかる便座装置を備えたトイレ装置を模式的に表す斜視図である。
図９に表したように、トイレ装置１００は、洋式腰掛便器（以下説明の便宜上、単に「便器」と称する）１０４と、その上に設けられた便座装置１１０と、を備える。便座装置１１０は、本体部１１２と、便座１１４と、便蓋１１６と、を有する。

以下の実施形態の説明では、「上方」、「下方」、「前方」、「後方」、「右側方」、及び「左側方」を用いるが、これらの方向は、図９に表すように、便座１１４に座った使用者から見た方向である。

便器１０４は、下方に向けて窪んだボウル部１０４ａを有する。便器１０４は、ボウル部１０４ａにおいて使用者の尿や便などの排泄物を受ける。便座装置１１０の本体部１１２は、便器１０４のボウル部１０４ａよりも後方の上部に設けられる。本体部１１２は、便座１１４及び便蓋１１６を開閉可能に軸支している。

便座１１４は、開口部１１４ａを有する。便座１１４は、ボウル部１０４ａの外縁を囲むように便器１０４の上に設けられ、開口部１１４ａを介してボウル部１０４ａを露呈させる。これにより、使用者は、便座１１４に座った状態でボウル部１０４ａに排泄を行うことができる。この例では、貫通孔状の開口部１１４ａが形成された、いわゆるＯ型の便座１１４を示している。便座１１４は、Ｏ型に限ることなく、Ｕ字型などでもよい。

便座装置１１０は、便座１１４の着座面を温める便座１１４の暖房機能を有する。また、便座装置１１０は、便座１１４に座った使用者の「おしり」などの局部を洗浄する衛生洗浄機能を有する。便座装置１１０は、換言すれば、衛生洗浄装置である。但し、便座装置１１０は、必ずしも衛生洗浄機能や暖房機能を有しなくてもよい。便座装置１１０は、例えば、暖房機能のみを有する暖房便座装置でもよい。

便座装置１１０は、人体局部の洗浄を行うためのノズル１２０を有する。ノズル１２０は、本体部１１２に設けられ、本体部１１２内に収納された位置と、本体部１１２からボウル部１０４ａ内に進出した位置と、に進退移動する。なお、図９では、ノズル１２０がボウル部１０４ａ内に進出した状態を表している。

本体部１１２は、リモコンなどの操作部１０６と通信可能に構成されている。本体部１１２と操作部１０６との間の通信は、有線通信でもよいし、無線通信でもよい。本体部１１２は、例えば、操作部１０６からの操作指示の入力に応じてノズル１２０をボウル部１０４ａ内に進出させる。

ノズル１２０は、人体局部に向けて水を吐出し、人体局部の洗浄を行う。ノズル１２０の先端部には、ビデ洗浄吐水口１２０ａ及びおしり洗浄吐水口１２０ｂが設けられている。ノズル１２０は、その先端に設けられたビデ洗浄吐水口１２０ａから水を噴射して、便座１１４に座った女性の女性局部を洗浄することができる。あるいは、ノズル１２０は、その先端に設けられたおしり洗浄吐水口１２０ｂから水を噴射して、便座１１４に座った使用者の「おしり」を洗浄することができる。なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。

「おしり」を洗浄するモードのなかには、例えば、「おしり洗浄」と、「おしり洗浄」よりもソフトな水流で優しく洗浄する「やわらか洗浄」と、が含まれる。ノズル１２０は、例えば、「ビデ洗浄」と、「おしり洗浄」と、「やわらか洗浄」と、を実行することができる。

なお、図９に表したノズル１２０では、ビデ洗浄吐水口１２０ａがおしり洗浄吐水口１２０ｂよりもノズル１２０の先端側に設けられているが、ビデ洗浄吐水口１２０ａおよびおしり洗浄吐水口１２０ｂの設置位置は、これだけに限定されるわけではない。ビデ洗浄吐水口１２０ａは、おしり洗浄吐水口１２０ｂよりもノズル１２０の後端側に設けられていてもよい。また、図９に表したノズル１２０では、２つの吐水口が設けられているが、３つ以上の吐水口が設けられていてもよい。

図１０は、第２の実施形態に係る便座の一部を模式的に表す断面図である。
図１０は、図９のＡ１−Ａ２線断面を模式的に表す。
図１０に表したように、便座１１４は、内部空間ＳＰを有する。換言すれば、便座１１４は、中空状である。便座１１４は、例えば、上板１３０と下板１３２とを有し、上板１３０と下板１３２とを接合することにより、上板１３０と下板１３２との間に内部空間ＳＰを形成する。上板１３０は、使用者が着座する着座面１３０ａと、下板１３２と対向する内表面１３０ｂと、を有する。内表面１３０ｂは、換言すれば、内部空間ＳＰ内において着座面１３０ａと反対側を向く面である。上板１３０と下板１３２との接合は、接着剤を用いた接着でもよいし、振動溶着などを用いた溶着などでもよい。但し、便座１１４の構成は、上記に限ることなく、少なくとも内部空間ＳＰと着座面１３０ａと内表面１３０ｂとを有する任意の構成でよい。

図１１は、第２の実施形態にかかる便座装置の電気的構成を模式的に表すブロック図である。
図１１に表したように、便座装置１１０は、人体検知センサ２００と、制御部２０２と、ヒータ２０４と、電源回路２０６と、制御負荷２０８と、を備える。

人体検知センサ２００は、便座１１４に着座した人体を検知する。人体検知センサ２００は、検知電極１２と検知回路１４とを有する。この人体検知センサ２００には、第１の実施形態に関して説明した人体検知センサ１０、１０ａを用いることができる。

制御部２０２は、便座装置１１０の各部の動作を統括的に制御する。制御部２０２は、検知回路１４及び制御負荷２０８と電気的に接続され、検知回路１４及び制御負荷２０８の動作を制御する。このように、制御部２０２は、人体検知センサ２００とは別に設けてもよい。

便座装置１１０は、例えば、複数の制御負荷２０８を有する。制御負荷２０８は、例えば、ノズル１２０を進退移動させるためのモーターや、ノズル１２０への水の供給（ノズル１２０からの吐水）及びノズル１２０への水の供給の停止を切り替えるための電磁弁などである。制御負荷２０８は、例えば、ノズル１２０に供給する水を加熱する熱交換器、ビデ洗浄吐水口１２０ａ及びおしり洗浄吐水口１２０ｂの経路の切り替えを行う切替弁、及びボウル部１０４ａ内の空気を吸引して脱臭する脱臭装置などをさらに含んでもよい。制御負荷２０８は、電源回路２０６から供給される直流電圧によって動作するとともに、制御部２０２によって動作を制御される任意の機器でよい。

制御部２０２は、例えば、図示を省略した通信回路などを介して操作部１０６と通信可能に接続される。制御部２０２には、例えば、ノズル１２０による局部洗浄の実行及び局部洗浄の停止など、操作部１０６の操作に応じた種々の操作指示が入力される。制御部２０２は、操作部１０６から入力された操作指示に応じて制御負荷２０８の動作を制御する。これにより、制御部２０２は、操作部１０６の操作に応じて、ノズル１２０による局部洗浄の実行及び局部洗浄の停止などを制御する。

検知回路１４は、制御部２０２の制御に基づいて便座１１４への着座を検知し、検知結果を制御部２０２に入力する。制御部２０２は、検知回路１４による着座の検知を制御するとともに、検知回路１４の検知結果に基づいて、便座１１４に人が着座しているか否かを判定する。制御部２０２は、操作部１０６から入力される操作指示及び検知回路１４の検知結果に基づいて複数の制御負荷２０８の動作を制御する。

制御部２０２は、検知回路１４によって便座１１４への着座が検知されている場合に、操作部１０６からの操作指示に応じて所定の制御負荷２０８を動作させる。一方、制御部２０２は、検知回路１４によって便座１１４への着座が検知されていない場合には、操作部１０６から操作指示が入力されたとしても、所定の制御負荷２０８を動作させない。制御部２０２は、例えば、着座が検知されていない場合には、ノズル１２０による局部洗浄を行わないようにする。これにより、使用者などが便座１１４に着座していない状態においてノズル１２０から水が吐出されてしまうことを抑制することができる。

また、例えば、脱臭装置を制御負荷２０８とする場合には、制御部２０２は、検知回路１４による便座１１４への着座の検知に応答して、制御負荷２０８を動作させる。このように、制御部２０２は、検知回路１４の検知結果に基づく制御負荷２０８の動作の状態を、制御負荷２０８の種類に応じて変化させる。制御部２０２は、検知回路１４の検知結果に応じて制御負荷２０８を動作させたり、制御負荷２０８の動作を禁止したりする。

ヒータ２０４は、便座１１４を温める。すなわち、ヒータ２０４は、便座１１４の暖房機能を提供する。

電源回路２０６は、電源端子２１０を介して交流電源ＰＳと電気的に接続される。電源回路２０６は、交流電源ＰＳから供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を検知回路１４、制御部２０２、及び制御負荷２０８に供給する。

ヒータ２０４は、電源端子２１０と接続されている。これにより、ヒータ２０４には、交流電源ＰＳから供給された交流電圧が印加される。また、ヒータ２０４と電源端子２１０との間には、ヒータ２０４への交流電圧の印加及び印加の停止を切り替えるためのスイッチング素子２２０が設けられている。スイッチング素子２２０は、制御部２０２と接続されている。制御部２０２は、スイッチング素子２２０のオン・オフの切り替えを制御する。換言すれば、制御部２０２は、ヒータ２０４への通電（交流電圧の印加及び印加の停止）を制御する。

制御部２０２は、例えば、便座１１４の着座面１３０ａの温度が、操作部１０６の操作などによって設定された所定の設定温度となるように、ヒータ２０４への通電を制御する。また、制御部２０２は、例えば、検知回路１４によって着座が検知されていない場合には、便座１１４の着座面１３０ａの温度を設定温度よりも低くする。そして、制御部２０２は、検知回路１４によって着座が検知された場合に、便座１１４の着座面１３０ａの温度を設定温度まで昇温する。これにより、不使用時における不要な電力の消費を抑え、便座装置１１０の消費電力を抑えることができる。

制御部２０２は、例えば、交流電圧の複数の半波を１単位とするパターン制御方式によってヒータ２０４への通電を制御する。制御部２０２は、例えば、ゼロクロス点の検出結果に応じてヒータ２０４への通電及び通電の停止を切り替える。制御部２０２は、例えば、着座面１３０ａの温度を上昇させる場合などに、通電する半波の数を増やし、着座面１３０ａの温度を保温する場合や下げる場合などに、通電する半波の数を減らす。これにより、着座面１３０ａの温度を所望の温度に制御することができる。

図１２は、第２の実施形態にかかる便座を模式的に表す平面図である。
図１３は、第２の実施形態にかかる便座の一部を模式的に表す部分断面図である。
図１２及び図１３に表したように、ヒータ２０４は、内部空間ＳＰに設けられ、外部からの交流電圧の印加により、内表面１３０ｂを介して着座面１３０ａを内側から温める。ヒータ２０４は、電流を流すことによって発熱する。ヒータ２０４は、例えば、電熱線である。

検知電極１２は、内表面１３０ｂに設けられる。検知電極１２は、例えば、シート状である。ヒータ２０４は、例えば、コード状である。検知電極１２の面積は、ヒータ２０４の面積よりも大きい。これにより、検知電極１２は、ヒータ２０４の熱を内表面１３０ｂに拡散させる。このように、検知電極１２は、内表面１３０ｂに設けられ、便座１１４への着座の有無に応じて静電容量を変化させるとともに、ヒータ２０４よりも大きい面積を有し、ヒータ２０４の熱を内表面１３０ｂに拡散させる。すなわち、検知電極１２は、便座１１４への着座の有無を検知する電極として機能するとともに、ヒータ２０４の熱を内表面１３０ｂに拡散させる熱拡散シートとしても機能する。

検知電極１２とヒータ２０４との間には、第１接着剤２４０が設けられている。第１接着剤２４０は、検知電極１２とヒータ２０４とを接合する。

検知電極１２と、上板１３０の内表面１３０ｂと、の間には、第２接着剤２４２が設けられている。第２接着剤２４２は、検知電極１２と、上板１３０の内表面１３０ｂと、を接合する。これにより、検知電極１２は、上板１３０の内表面１３０ｂに設けられる。

検知電極１２は、導体である。検知電極１２は、例えば、金属箔である。金属箔の熱伝導率は、上板１３０の熱伝導率よりも高い。検知電極１２としては、例えばアルミニウム箔や銅箔などが挙げられる。

図１２に表したように、ヒータ２０４は、検知電極１２において蛇行し、検知電極１２の略全体にわたって配置される。また、図１０に表したように、検知電極１２は、上板１３０の内表面１３０ｂの略全体にわたって設けられている。ヒータ２０４は、上板１３０の内表面１３０ｂの下において蛇行し、内表面１３０ｂの略全体にわたって配置される。このように、コード状のヒータ２０４は、曲げながら内表面１３０ｂに設けられる。なお、ヒータ２０４は、コード状に限ることなく、シート状などでもよい。ヒータ２０４の構成は、着座面１３０ａを内側から温めることができる任意の構成でよい。

以上、説明したように、本実施形態に係る便座装置１１０では、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信することにより、パルス信号の周波数が環境ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することができる。これにより、複数のパルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体の有無を判定することで、精度良く便座１１４への着座の有無を検知することができる。また、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信することにより、１回のセンシング中に送信周波数を変更する場合などと比べて、特殊なハードウェアなどを用いる必要が無く、コスト増を抑制することができる。従って、コスト増を抑制しつつ、環境ノイズの影響を抑制できる便座装置１１０を提供することができる。

また、便座装置１１０では、検知電極１２が、便座１１４の内表面１３０ｂに設けられ、便座１１４への着座の有無に応じて静電容量を変化させるとともに、ヒータ２０４よりも大きい面積を有し、ヒータ２０４の熱を内表面１３０ｂに拡散させる。これにより、ヒータ２０４の熱を内表面１３０ｂに拡散させる熱拡散シートの機能を検知電極１２に持たせることができ、便座１１４の着座面１３０ａを温める場合にも部品点数の増加を抑制することができる。また、ヒータ２０４の電源にノイズが乗った場合などにも、所定の周期毎に周波数の異なる複数のパルス信号を所定の順序で循環させるように検知電極１２に送信することにより、パルス信号の周波数が電源ノイズの周波数と一致してしまうことを抑制することができ、便座１１４に着座した人体ＨＢを精度良く検知することができる。

図１４は、第２の実施形態にかかる便座の変形例を模式的に表す平面図である。
図１４に表したように、この例において、便座１１４は、熱拡散シート２５０をさらに有する。熱拡散シート２５０は、便座１１４の内表面１３０ｂに設けられ、ヒータ２０４よりも大きい面積を有し、ヒータ２０４の熱を内表面１３０ｂに拡散させる。熱拡散シート２５０は、換言すれば、上記実施形態の検知電極１２を置き換えたものである。また、熱拡散シートは、その目的から熱伝導率の大きい材質が望ましく、自由電子が良好な熱伝導をもたらすため、結果として、金属箔のような電気伝導体が適している。

この例において、検知電極１２は、便座１１４の内表面１３０ｂに熱拡散シート２５０と重ねて設けられる。この場合、検知電極１２は、熱拡散シート２５０の上に重ねてもよいし、熱拡散シート２５０の下に重ねてもよい。換言すれば、熱拡散シート２５０と内表面１３０ｂとの間に検知電極１２を設けてもよいし、反対に、検知電極１２と内表面１３０ｂとの間に熱拡散シート２５０を設けてもよい。いずれの配置においても、金属である熱拡散シート２５０は人体ＨＢと静電結合し、検知電極１２とも静電結合するので、検知電極１２から熱拡散シート２５０を経由して人体ＨＢとの静電容量を測定することが可能となる。或いは、熱拡散シート２５０の、検知電極１２と重なる部分のみを切り欠いて、熱拡散シート２５０の静電的な影響を除いてもよい。また、この場合、検知電極１２の面積は、例えば、熱拡散シート２５０の面積よりも小さい。

このように、検知電極１２は、熱拡散シート２５０とは別に設けてもよい。検知電極１２は、必ずしもヒータ２０４の熱を拡散させる機能を有しなくてもよい。検知電極１２の配置は、必ずしも内表面１３０ｂでなくてもよい。検知電極１２の配置は、便座１１４に着座した人体ＨＢを適切に検知することができる任意の位置でよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、人体検知センサ１０や便座装置１１０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０、１０ａ 人体検知センサ、 １２ 検知電極、 １２ａ 送信電極、 １２ｂ 受信電極、 １４ 検知回路、 １６ 制御部、 ２０ 送信パルス出力部、 ２２ 送信周波数設定部、 ２４ 送信電荷量計測部、 ２６ 受信電荷量計測部、 ３０ 切替スイッチ、 ３１ 基準電圧源、 ３２ 保護抵抗、 ３３ 駆動回路、 ４０ 積分回路、 ４１ オペアンプ、 ４２ コンデンサ、 ４３ リセットスイッチ、 １００ トイレ装置、 １０４ 便器、 １０６ 操作部、 １１０ 便座装置、 １１２ 本体部、 １１４ 便座、 １１６ 便蓋、 １２０ ノズル、 １３０ 上板、 １３０ａ 着座面、 １３０ｂ 内表面、 １３２ 下板、 ２００ 人体検知センサ、 ２０２ 制御部、 ２０４ ヒータ、 ２０６ 電源回路、 ２０８ 制御負荷、 ２１０ 電源端子、 ２２０ スイッチング素子、 ２４０ 第１接着剤、 ２４２ 第２接着剤、 ２５０ 熱拡散シート

Claims (7)

1. 人体の有無に応じて静電容量が変化する検知電極と、
   前記検知電極と電気的に接続され、所定の周波数のパルス信号を前記検知電極に送信することにより、前記検知電極の静電容量の変化を検知する検知回路と、
   を備え、
   前記検知回路は、周波数の異なる複数の前記パルス信号を前記検知電極に送信可能であり、所定の周期で静電容量の検知を行うとともに、前記所定の周期毎に複数の前記パルス信号を所定の順序で循環させるように前記検知電極に送信することを特徴とする人体検知センサ。
2. 前記検知回路は、周波数の異なる３つの前記パルス信号を前記検知電極に送信可能であり、前記所定の周期毎に３つの前記パルス信号を循環させるように前記検知電極に送信することを特徴とする請求項１記載の人体検知センサ。
3. 複数の前記パルス信号の送信によって取得される複数の静電容量値を基に人体の有無を判定する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、所定の前記パルス信号の送信によって静電容量値を取得した際に、前記所定のパルス信号の送信によって取得された最新を含む直近複数回の前記静電容量値を基に、前記静電容量値の変動を判定し、別の前記パルス信号の送信によって取得された静電容量値が変動していない状態で、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値が変動している場合に、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値を人体の有無の判定から除外することを特徴とする請求項１又は２に記載の人体検知センサ。
4. 前記制御部は、複数の前記パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の前記静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行うとともに、前記別のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値が変動していない状態で、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値が変動している場合に、前記所定のパルス信号の送信によって取得された前記静電容量値を前記平均値の計算から除外することを特徴とする請求項３記載の人体検知センサ。
5. 前記制御部は、複数の前記パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の前記静電容量値のそれぞれが変動している場合、複数の前記パルス信号のそれぞれの最新の送信によって取得された複数の前記静電容量値の平均値に基づいて人体の有無の判定を行うことを特徴とする請求項４記載の人体検知センサ。
6. 便座と、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の人体検知センサと、
   を備え、
   前記人体検知センサは、前記便座に着座した人体を検知することを特徴とする便座装置。
7. 前記便座を温めるヒータをさらに備え、
   前記便座は、内部空間を有するとともに、着座面と、前記内部空間内において前記着座面と反対側を向く内表面と、を有し、
   前記ヒータは、前記内部空間に設けられ、前記内表面を介して前記着座面を内側から温め、
   前記検知電極は、前記内表面に設けられ、前記便座への着座の有無に応じて静電容量が変化するとともに、前記ヒータよりも大きい面積を有し、前記ヒータの熱を前記内表面に拡散させることを特徴とする請求項６記載の便座装置。

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