JP2972022B2 - 着座センサ - Google Patents
着座センサInfo
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- Japan
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- toilet seat
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、便座に人が着座したこ
とを検知する着座センサに関するものである。
とを検知する着座センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両において窓等の閉め忘れ
やエアコンの吹出口の方向制御などを行うために、座席
への人の着座を検知する着座センサが考えられている
（特開昭６２−１３８７８０号公報）。この着座センサ
では、座席のシートに配設した導電体と車体とをコンデ
ンサの電極として利用し、座席と車体との間での人の存
否に応じた容量変化を検出して、人が座席に着座してい
ることを検出するようになっている。この構成では、コ
ンデンサを構成する一方の電極が車体であるから、一般
の家庭内などでは使用できないという問題がある。
やエアコンの吹出口の方向制御などを行うために、座席
への人の着座を検知する着座センサが考えられている
（特開昭６２−１３８７８０号公報）。この着座センサ
では、座席のシートに配設した導電体と車体とをコンデ
ンサの電極として利用し、座席と車体との間での人の存
否に応じた容量変化を検出して、人が座席に着座してい
ることを検出するようになっている。この構成では、コ
ンデンサを構成する一方の電極が車体であるから、一般
の家庭内などでは使用できないという問題がある。
【０００３】この問題を解決するために、便座のヒータ
の熱伝導を高める部材に導電体を用い、導電体を一方の
電極としてコンデンサが形成されるように、導電体に対
向する別の電極を設けた着座センサが考えられている
（実開昭６３−３８８９７号公報）。また、便座の周方
向に一定の間隔を保って一対の電極を設け、人が着座し
たときの両電極間の静電容量の変化を検出するようにし
た着座センサも考えられている（特開昭６２−３７４３
４号公報）。
の熱伝導を高める部材に導電体を用い、導電体を一方の
電極としてコンデンサが形成されるように、導電体に対
向する別の電極を設けた着座センサが考えられている
（実開昭６３−３８８９７号公報）。また、便座の周方
向に一定の間隔を保って一対の電極を設け、人が着座し
たときの両電極間の静電容量の変化を検出するようにし
た着座センサも考えられている（特開昭６２−３７４３
４号公報）。
【０００４】これらの着座センサは、どちらも使用者の
着座による静電容量の増加を検出するものである。すな
わち、前者では、原理が明確に記載されていなが、使用
者が着座したときに一方の電極に作用する荷重によって
両電極間の距離が小さくなって静電容量が増加すると考
えられ、後者では、両電極間に誘電率の大きい人体が介
在することによって静電容量が増加する。
着座による静電容量の増加を検出するものである。すな
わち、前者では、原理が明確に記載されていなが、使用
者が着座したときに一方の電極に作用する荷重によって
両電極間の距離が小さくなって静電容量が増加すると考
えられ、後者では、両電極間に誘電率の大きい人体が介
在することによって静電容量が増加する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の着座
センサでは、人の荷重による電極間距離の変化を検出す
るものであるから可動部分を設ける必要があり、経年的
に破損しやすいという問題がある。また、両電極が離間
して対向するように配置されるから、荷重の作用する方
向に厚みが必要であって、着座対象物に着座センサを設
けることができる厚みがなければ、着座センサを設ける
ことができないという問題がある。
センサでは、人の荷重による電極間距離の変化を検出す
るものであるから可動部分を設ける必要があり、経年的
に破損しやすいという問題がある。また、両電極が離間
して対向するように配置されるから、荷重の作用する方
向に厚みが必要であって、着座対象物に着座センサを設
けることができる厚みがなければ、着座センサを設ける
ことができないという問題がある。
【０００６】これに対して後者の着座センサでは、前者
のような厚みは必要としないが、略同一平面上に離れて
配置した２個の電極間の静電容量のみで人の着座を判断
するから、人が着座していない場合でも着座と誤検出す
るおそれがある。
のような厚みは必要としないが、略同一平面上に離れて
配置した２個の電極間の静電容量のみで人の着座を判断
するから、人が着座していない場合でも着座と誤検出す
るおそれがある。
【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、薄肉であるとともに機械的な可動部分がない
ことによって取付条件に制約が少なく、しかも、一対の
電極を近接させて配置した検知エレメントを複数個用い
ることにより便座への人の着座を誤りなく検出すること
ができるようにした着座センサを提供しようとするもの
である。
のであり、薄肉であるとともに機械的な可動部分がない
ことによって取付条件に制約が少なく、しかも、一対の
電極を近接させて配置した検知エレメントを複数個用い
ることにより便座への人の着座を誤りなく検出すること
ができるようにした着座センサを提供しようとするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、一対の電極を略同一平面上に近接させ
て配置した検知エレメントを備え便座の両側部に配置さ
れる複数個のセンシング部と、人体の接近に伴う各検知
エレメントの両電極間の静電容量の変化を各検知エレメ
ント毎に検出し人体の接近に伴う静電容量の変化が便座
の両側部における少なくとも１個ずつのセンシング部で
ともに検出されることにより便座への人の着座を検知す
ると２値の出力信号を反転させる検知回路とを備えるの
である。
達成するために、一対の電極を略同一平面上に近接させ
て配置した検知エレメントを備え便座の両側部に配置さ
れる複数個のセンシング部と、人体の接近に伴う各検知
エレメントの両電極間の静電容量の変化を各検知エレメ
ント毎に検出し人体の接近に伴う静電容量の変化が便座
の両側部における少なくとも１個ずつのセンシング部で
ともに検出されることにより便座への人の着座を検知す
ると２値の出力信号を反転させる検知回路とを備えるの
である。
【０００９】
【作用】上記構成によれば、一対の電極を略同一平面上
に近接させて配置した検知エレメントを用いているか
ら、薄肉に形成することができる。また、この検知エレ
メントを備える複数個のセンシング部を便座の両側部に
配置してあり、各検知エレメントの両電極間の静電容量
が人体の接近時に変化することを各検知エレメント毎に
検出し人体の接近に伴う静電容量の変化が便座の両側部
における少なくとも１個ずつのセンシング部で検出され
ることにより便座への人の着座が検知されると２値の出
力信号を反転させるのであって、非接触で人体を検知す
るから機械的可動部分がなく、その上、各検知エレメン
トで検出される静電容量の変化の大きさによって人か他
の物体かをある程度把握することができるとともに、複
数個のセンシング部で人の着座を検知するから、たとえ
ば、人が単に手で触れただけであるか、実際に着座した
のかを確実に識別することができる。
に近接させて配置した検知エレメントを用いているか
ら、薄肉に形成することができる。また、この検知エレ
メントを備える複数個のセンシング部を便座の両側部に
配置してあり、各検知エレメントの両電極間の静電容量
が人体の接近時に変化することを各検知エレメント毎に
検出し人体の接近に伴う静電容量の変化が便座の両側部
における少なくとも１個ずつのセンシング部で検出され
ることにより便座への人の着座が検知されると２値の出
力信号を反転させるのであって、非接触で人体を検知す
るから機械的可動部分がなく、その上、各検知エレメン
トで検出される静電容量の変化の大きさによって人か他
の物体かをある程度把握することができるとともに、複
数個のセンシング部で人の着座を検知するから、たとえ
ば、人が単に手で触れただけであるか、実際に着座した
のかを確実に識別することができる。
【００１０】
【実施例】本実施例では、便座に内蔵したヒータを人が
着座している間にのみオンにしたり、局部洗浄器を人が
着座しているときにのみ動作可能にするために、着座セ
ンサを利用する例を示す。検知エレメント１は、図３に
示すように、内側電極１１と、内側電極１１の外周を全
周に亙って囲む外側電極１２とを略同一平面上に配置し
たシート状に形成される。内側電極１１と外側電極１２
とは絶縁体のベース１３に積層ないし埋設される。図４
に示すように、内側電極１１は検出用のトランジスタＱ
のベースに接続され、外側電極１２には矩形波であるパ
ルス電圧が駆動信号ｄｒｖとして印加される。すなわ
ち、駆動信号ｄｒｖを外側導体１２に印加すれば、内側
導体１１では駆動信号ｄｒｖの立ち上がりと立ち下がり
とに対応した電流が検出される。
着座している間にのみオンにしたり、局部洗浄器を人が
着座しているときにのみ動作可能にするために、着座セ
ンサを利用する例を示す。検知エレメント１は、図３に
示すように、内側電極１１と、内側電極１１の外周を全
周に亙って囲む外側電極１２とを略同一平面上に配置し
たシート状に形成される。内側電極１１と外側電極１２
とは絶縁体のベース１３に積層ないし埋設される。図４
に示すように、内側電極１１は検出用のトランジスタＱ
のベースに接続され、外側電極１２には矩形波であるパ
ルス電圧が駆動信号ｄｒｖとして印加される。すなわ
ち、駆動信号ｄｒｖを外側導体１２に印加すれば、内側
導体１１では駆動信号ｄｒｖの立ち上がりと立ち下がり
とに対応した電流が検出される。
【００１１】検知エレメント１の周囲に物体が存在しな
ければ、図５（ａ）のように、内側電極１１と外側電極
１２との間にのみ電荷が分布している。一方、図５
（ｂ）のように、検知エレメント１に対して人体のよう
な大地間容量の大きくなる物体が接近すると、外側電極
１２と物体との間にコンデンサが形成されることにな
る。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとし
て機能するから、内側電極１１と外側電極１２との間の
静電容量は物体が存在しないときよりも低減することに
なり、駆動信号ｄｒｖの立ち上がり時および立ち下がり
時のトランジスタＱのベースに流れる電流が低減する。
したがって、トランジスタＱのコレクタ出力である検出
信号ｓｅｎには、物体の存否によって図６のような波高
値の変化が生じる。
ければ、図５（ａ）のように、内側電極１１と外側電極
１２との間にのみ電荷が分布している。一方、図５
（ｂ）のように、検知エレメント１に対して人体のよう
な大地間容量の大きくなる物体が接近すると、外側電極
１２と物体との間にコンデンサが形成されることにな
る。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとし
て機能するから、内側電極１１と外側電極１２との間の
静電容量は物体が存在しないときよりも低減することに
なり、駆動信号ｄｒｖの立ち上がり時および立ち下がり
時のトランジスタＱのベースに流れる電流が低減する。
したがって、トランジスタＱのコレクタ出力である検出
信号ｓｅｎには、物体の存否によって図６のような波高
値の変化が生じる。
【００１２】検出信号ｓｅｎは後述する検知回路に入力
される。検知回路では、電源投入時の検出信号ｓｅｎの
波高値（すなわち、検出電流の波高値）に基づいて求め
た基準値を記憶し、以後の検出信号ｓｅｎの波高値と基
準値とを比較する。検出信号ｓｅｎの波高値が基準値よ
りも小さくなると物体が接近したものとして２値の出力
信号を反転させるのである。この出力信号によりリレー
等のスイッチ要素を制御すれば、負荷をオン・オフする
ことができる。
される。検知回路では、電源投入時の検出信号ｓｅｎの
波高値（すなわち、検出電流の波高値）に基づいて求め
た基準値を記憶し、以後の検出信号ｓｅｎの波高値と基
準値とを比較する。検出信号ｓｅｎの波高値が基準値よ
りも小さくなると物体が接近したものとして２値の出力
信号を反転させるのである。この出力信号によりリレー
等のスイッチ要素を制御すれば、負荷をオン・オフする
ことができる。
【００１３】着座センサのセンシング部Ａは、多数個の
検知エレメント１を、図７に示すように、マトリクス状
に配列したものである。センシング部Ａが多数個の検知
エレメント１を備えるから、個々の検知エレメント１で
の検出結果のばらつきを相殺して検出感度を安定化した
り、面積の広い物体を検知することが可能になる。この
場合、行または列ごとに検知エレメント１をスキャンし
て状態変化を検出する。このセンシング部Ａはシート状
に形成される。
検知エレメント１を、図７に示すように、マトリクス状
に配列したものである。センシング部Ａが多数個の検知
エレメント１を備えるから、個々の検知エレメント１で
の検出結果のばらつきを相殺して検出感度を安定化した
り、面積の広い物体を検知することが可能になる。この
場合、行または列ごとに検知エレメント１をスキャンし
て状態変化を検出する。このセンシング部Ａはシート状
に形成される。
【００１４】上記構成のセンシング部Ａを用いて人が便
座に着座したことを検知するために、図１（ａ）に示す
ように、便座２の着座部位における両側部にそれぞれ上
記センシング部Ａを配置する。センシング部Ａは、便座
２の内部、上面、下面のいずれでも設けることができる
が、センシング部Ａの破損を防止するためには、成形品
よりなる便座２に埋設するか、あるいは、便座２の下面
側に形成した凹所２ａ内に配置してヒータ３により凹所
２ａを閉塞するようにして取り付けるのが望ましい。セ
ンシング部Ａは薄肉であるから、センシング部Ａよりも
下側にヒータ３を設けている場合であっても、便座２の
上面側への熱伝導が損なわれることはない。
座に着座したことを検知するために、図１（ａ）に示す
ように、便座２の着座部位における両側部にそれぞれ上
記センシング部Ａを配置する。センシング部Ａは、便座
２の内部、上面、下面のいずれでも設けることができる
が、センシング部Ａの破損を防止するためには、成形品
よりなる便座２に埋設するか、あるいは、便座２の下面
側に形成した凹所２ａ内に配置してヒータ３により凹所
２ａを閉塞するようにして取り付けるのが望ましい。セ
ンシング部Ａは薄肉であるから、センシング部Ａよりも
下側にヒータ３を設けている場合であっても、便座２の
上面側への熱伝導が損なわれることはない。
【００１５】センシング部Ａの外側電極１２には、図１
（ｃ）に示すように、マイクロコンピュータよりなる検
知回路４からの駆動信号ｄｒｖが印加される。駆動信号
ｄｒｖは２０ｍ秒の周期を有した矩形波である。内側電
極１１にはトランジスタＱのベースが接続されているか
ら、トランジスタＱのコレクタから検出信号ｓｅｎが得
られ、信号処理部５を通して検出信号ｓｅｎの波高値に
対応する信号が検知回路４に入力される。信号処理部５
では駆動信号ｄｒｖの立ち上がりおよび立ち下がりに対
応して発生する図６のような微分波形の信号に基づい
て、微分波形の波高値に比例する波高値を有した矩形波
の信号を出力する。検知回路４では上述したように作成
した基準値と検出信号ｓｅｎの波高値とを駆動信号ｄｒ
ｖのたびに比較し、波高値が基準値以下になる状態が１
００ｍ秒以上継続すると（すなわち、５個以上の駆動信
号ｄｒｖに対して波高値が基準値以下であると）、セン
シング部Ａに人が接近したと判断する。
（ｃ）に示すように、マイクロコンピュータよりなる検
知回路４からの駆動信号ｄｒｖが印加される。駆動信号
ｄｒｖは２０ｍ秒の周期を有した矩形波である。内側電
極１１にはトランジスタＱのベースが接続されているか
ら、トランジスタＱのコレクタから検出信号ｓｅｎが得
られ、信号処理部５を通して検出信号ｓｅｎの波高値に
対応する信号が検知回路４に入力される。信号処理部５
では駆動信号ｄｒｖの立ち上がりおよび立ち下がりに対
応して発生する図６のような微分波形の信号に基づい
て、微分波形の波高値に比例する波高値を有した矩形波
の信号を出力する。検知回路４では上述したように作成
した基準値と検出信号ｓｅｎの波高値とを駆動信号ｄｒ
ｖのたびに比較し、波高値が基準値以下になる状態が１
００ｍ秒以上継続すると（すなわち、５個以上の駆動信
号ｄｒｖに対して波高値が基準値以下であると）、セン
シング部Ａに人が接近したと判断する。
【００１６】一方、人の接近を検知した後に、検出信号
ｓｅｎの波高値が基準値以上になる状態が１００ｍ秒以
上継続すると、検知回路４は人が離れたと判断する。
ｓｅｎの波高値が基準値以上になる状態が１００ｍ秒以
上継続すると、検知回路４は人が離れたと判断する。
【００１７】上記構成のセンシング部Ａを用いることに
よって、センシング部Ａに接近する物体の誘電率や大き
さに対応した検出信号ｓｅｎが発生するから、検出回路
４では、人の接近を検出するように波高値に対する閾値
を設定することによって、人か否かを各センシング部Ａ
のみである程度判断することができる。本実施例では、
便座２に手を触れた状態と、便座２に着座した状態とを
さらに確実に判別することができるように、複数個（図
示例では２個）のセンシング部Ａを用いている 。つま
り、便座２の両側部に設けたセンシング部Ａでともに人
の接近が検出されると着座したと判断する。
よって、センシング部Ａに接近する物体の誘電率や大き
さに対応した検出信号ｓｅｎが発生するから、検出回路
４では、人の接近を検出するように波高値に対する閾値
を設定することによって、人か否かを各センシング部Ａ
のみである程度判断することができる。本実施例では、
便座２に手を触れた状態と、便座２に着座した状態とを
さらに確実に判別することができるように、複数個（図
示例では２個）のセンシング部Ａを用いている 。つま
り、便座２の両側部に設けたセンシング部Ａでともに人
の接近が検出されると着座したと判断する。
【００１８】なお、信号処理部５または検出回路４にお
いて検出信号ｓｅｎを遅延させてチャタリングを防止す
れば、人が多少動いても誤動作が生じないようにするこ
とができる。また、便座２への着座を検出した後に、波
高値に対する閾値を引き上げるようにしてヒステリシス
を持たせれば、着座中は高感度で人を検知することにな
り、人が多少動いても誤動作が生じないようにすること
ができる。
いて検出信号ｓｅｎを遅延させてチャタリングを防止す
れば、人が多少動いても誤動作が生じないようにするこ
とができる。また、便座２への着座を検出した後に、波
高値に対する閾値を引き上げるようにしてヒステリシス
を持たせれば、着座中は高感度で人を検知することにな
り、人が多少動いても誤動作が生じないようにすること
ができる。
【００１９】上記実施例では、複数個の検知エレメント
１を備えるセンシング部Ａを示したが、１個の検知エレ
メント１をセンシング部Ａとして用いることも可能であ
る。
１を備えるセンシング部Ａを示したが、１個の検知エレ
メント１をセンシング部Ａとして用いることも可能であ
る。
【００２０】（参考例） 参考までに示すと、図２（ａ）に示すように、便座２の
前端部に沿うように略Ｕ形に形成したセンシング部Ａを
用いたり、図２（ｂ）に示すように、便座２の片側部に
のみセンシング部Ａを配置する構成も考えられる。これ
らの構成に用いるセンシング部Ａは、１個の検知エレメ
ント１を用いたものでも、また複数個の検知エレメント
１を用いたものでもよい。
前端部に沿うように略Ｕ形に形成したセンシング部Ａを
用いたり、図２（ｂ）に示すように、便座２の片側部に
のみセンシング部Ａを配置する構成も考えられる。これ
らの構成に用いるセンシング部Ａは、１個の検知エレメ
ント１を用いたものでも、また複数個の検知エレメント
１を用いたものでもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、上述のように、一対の電極を
略同一平面上に近接させて配置した検知エレメントを備
え便座の両側部に配置される複数個のセンシング部と、
人体の接近に伴う各検知エレメントの両電極間の静電容
量の変化を各検知エレメント毎に検出し人体の接近に伴
う静電容量の変化が便座の両側部における少なくとも１
個ずつのセンシング部でともに検出されることにより便
座への人の着座を検知すると２値の出力信号を反転させ
る検知回路とを備えるものであり、一対の電極を略同一
平面上に近接させて配置した検知エレメントを用いてい
るから、薄肉に形成することができるという利点があ
る。また、この検知エレメントを備える複数個のセンシ
ング部を便座の両側部に配置してあり、各検知エレメン
トの両電極間 の静電容量が人体の接近時に変化すること
を各検知エレメント毎に検出し人体の接近に伴う静電容
量の変化が便座の両側部における少なくとも１個ずつの
センシング部でともに検出されることにより便座への人
の着座が検知されると２値の出力信号を反転させるので
あって、非接触で人体を検知するから機械的可動部分が
なく、その上、各検知エレメントで検出される静電容量
の変化の大きさによって人か他の物体かをある程度把握
することができるとともに、複数個のセンシング部で人
の着座を検知するから、たとえば、人が単に手で触れた
だけであるか、実際に着座したのかを確実に識別するこ
とができるという利点がある。
略同一平面上に近接させて配置した検知エレメントを備
え便座の両側部に配置される複数個のセンシング部と、
人体の接近に伴う各検知エレメントの両電極間の静電容
量の変化を各検知エレメント毎に検出し人体の接近に伴
う静電容量の変化が便座の両側部における少なくとも１
個ずつのセンシング部でともに検出されることにより便
座への人の着座を検知すると２値の出力信号を反転させ
る検知回路とを備えるものであり、一対の電極を略同一
平面上に近接させて配置した検知エレメントを用いてい
るから、薄肉に形成することができるという利点があ
る。また、この検知エレメントを備える複数個のセンシ
ング部を便座の両側部に配置してあり、各検知エレメン
トの両電極間 の静電容量が人体の接近時に変化すること
を各検知エレメント毎に検出し人体の接近に伴う静電容
量の変化が便座の両側部における少なくとも１個ずつの
センシング部でともに検出されることにより便座への人
の着座が検知されると２値の出力信号を反転させるので
あって、非接触で人体を検知するから機械的可動部分が
なく、その上、各検知エレメントで検出される静電容量
の変化の大きさによって人か他の物体かをある程度把握
することができるとともに、複数個のセンシング部で人
の着座を検知するから、たとえば、人が単に手で触れた
だけであるか、実際に着座したのかを確実に識別するこ
とができるという利点がある。
【図１】実施例を示し、（ａ）は着座センサを用いた便
座を示す平面図、（ｂ）は着座センサを用いた便座の断
面図、（ｃ）は着座センサを示す回路図である。
座を示す平面図、（ｂ）は着座センサを用いた便座の断
面図、（ｃ）は着座センサを示す回路図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は着座センサを用いた便座の参考
例を示す平面図である。
例を示す平面図である。
【図３】実施例に用いる検知エレメントの平面図であ
る。
る。
【図４】実施例の要部回路図である。
【図５】実施例の原理説明図である。
【図６】実施例の動作説明図である。
【図７】実施例に用いるセンシング部の一例を示す平面
図である。
図である。
１ 検知エレメント ２ 便座 ４ 検知回路 Ａ センシング部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−37434（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−305216（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−298560（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−33220（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−38897（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭63−502540（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の電極を略同一平面上に近接させて
配置した検知エレメントを備え便座の両側部に配置され
る複数個のセンシング部と、人体の接近に伴う各検知エ
レメントの両電極間の静電容量の変化を各検知エレメン
ト毎に検出し人体の接近に伴う静電容量の変化が便座の
両側部における少なくとも１個ずつのセンシング部でと
もに検出されることにより便座への人の着座を検知する
と２値の出力信号を反転させる検知回路とを備えること
を特徴とする着座センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4094649A JP2972022B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 着座センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4094649A JP2972022B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 着座センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291925A JPH05291925A (ja) | 1993-11-05 |
| JP2972022B2 true JP2972022B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=14116108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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-
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