JP3054300B2 - 便座用着座検出装置 - Google Patents

便座用着座検出装置

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JP3054300B2
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成司 田中
貢 野々村
浩二 村上
裕二 山口
隆幸 加藤
憲 鷹股
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、便座上への人体の着座
を検出する便座用着座検出装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、便座に着座したまま人体局部の洗
浄或いは温風乾燥等を行い、用便を衛生的、かつ、快適
に処理する局部洗浄便座装置が普及の一途にある。この
局部洗浄便座装置で、便座に人が着座しているか否かを
検出する一原理に、人体の近接、或いは、接触による電
極間容量の変化を検出する方法がある。
【0003】具体的に、特開平4−14534号公報及
び特開平4−93429号公報には、便座内部に配設さ
れているヒータ線を一方の電極、大地を他方の電極と
し、両電極間の容量と別途設けた発振回路とをトランス
結合し、該トランスと上記両電極間の容量とから構成さ
れる共振回路の特性が、人体の静電容量により変化され
ることを利用して、便座への人体の着座を検知すること
が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように便座内のヒータ線と大地との静電容量変化を検出
する着座検出原理に採用すると、結合トランスを介して
発振回路からの高周波信号がヒータ線に誘起するので、
この高周波信号がヒータ線をアンテナとして他の電機機
器に妨害電波として放射するおそれがある。
【0005】このため、着座検出用に設けた発振回路の
高周波信号が結合トランスを介してヒータ線に誘起する
信号に関し、妨害電波とならない程度に、該発振回路の
出力レベルを低下させることが考えられる。しかし、発
振回路の出力と着座検出能とは比例する関係にあるた
め、発振回路の出力をむやみに低下させると、静電容量
による共振回路の出力電圧の変化が小さくなり、良好な
着座検出は行えなくなる。
【0006】また、発振回路の出力を、ヒータ線に流れ
る信号に関し妨害電波とならない程度に低下させると、
便座内に配設されるヒータ線の性質上、該ヒータ線には
他の電機機器からの外来電波を誘起してしまうことがあ
り、この受信された外来電波のレベルがレベル低下され
た高周波信号のレベルに近くなる場合は、着座検出動作
の誤動作を招くことも考えられる。
【0007】本発明は、発振回路の出力を、該出力がヒ
ータ線に誘起する信号に関し妨害電波とならない程度に
低下させたことの反作用として問題となる着座検出能の
低下と、ヒータ線への外来電波に起因した着座検出能へ
の悪影響とを同時に回避することを解決すべき課題とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、便座の内部に
配設された導体と、高周波信号を発生する発振回路と、
前記発振回路の出力端に一次コイルが接続され、前記導
体に二次コイルが接続された結合トランスと、該結合ト
ランスの一次コイル又は二次コイルの一端に入力部が接
続され、前記導体の対大地間静電容量と前記二次コイル
とによる共振特性の変化に基づいて前記発振回路からの
高周波信号が前記入力部に現出する信号を包絡検波する
検波・平滑回路と、該検波・平滑回路の出力信号を予め
設定した判定基準値と比較して人体着座を判定する判定
回路とを有する便座用着座検出装置において、前記導体
と前記二次コイルとの間に接続され前記導体に飛来した
外来電波の前記検波・平滑回路への影響を軽減する外来
電波吸収体と、前記検波・平滑回路の前記入力部の入力
動作に基づく信号を増幅する増幅回路とを付加したもの
である。
【0009】ここで、便座内部に配設された導体とは、
便座暖房用のヒータ線又は特別に便座に敷設したアルミ
箔等の導体である。高周波信号の周波数は、便座に人が
着座していないときの前記導体の対大地間静電容量又は
便座に人が着座しているときの同導体の対大地間静電容
量と前記二次コイルとによる共振特性の中心周波数(共
振周波数)にほぼ一致させるかずらした値に選ばれる。
【0010】また、増幅回路は、検波・平滑回路の入力
側に設けても、検波・平滑回路の後段に設けてもかまわ
ない。
【0011】
【作用】本発明の便座用着座検出装置において、例えば
結合トランスの一次コイルに検波・平滑回路の入力部を
接続する場合は、発振回路から発せられる高周波信号
は、結合トランスを介して二次コイルに誘起するととも
に、検波・平滑回路の入力部に現れる。一方、結合トラ
ンスの二次コイルは、導体の対大地間静電容量と共振回
路を構成しており、上記入力部に現れる信号は、上記共
振回路が一次コイルと結合していることにより、便座へ
人が着座していないときと、着座しているときとで振幅
変化する。検波・平滑回路は、上記振幅変化に比例した
信号を出力する。判定回路は、上記検波・平滑回路の出
力を予め設定した判定基準値と比較して人体着座を判定
する。
【0012】ここに、増幅回路は、上記検波・平滑回路
の出力を増幅する。従って、本発明では、増幅回路で検
波・平滑回路の出力を増幅する分、発振回路が出力する
高周波信号のレベルを下げることができる。これによ
り、結合トランスを介して導体に誘起する高周波信号の
レベルを低減し得て、他の電機機器への不要輻射を防止
することができる。
【0013】また、導体と二次コイルとの間に設けた外
来電波吸収体は、他の電機機器から導体に飛来する外来
電波に対してインピーダンスが高いため吸収される。従
って上述したように、発振回路の出力を、該出力がヒー
タ線に誘起するレベルに関し妨害電波とならない程度に
低下させても、導体に飛来した外来電波による着座検出
動作への悪影響を軽減することができる。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、便座
の内部に設けられた導体と結合コイルとの間に外来電波
吸収体を介挿し、かつ、該導体の対大地間静電容量と結
合コイルとによる共振特性の変化に基づいて変化する結
合コイルを経た高周波信号を増幅する増幅回路を設ける
ことにより、発振回路の高周波信号のレベルを、該信号
が導体に誘起したレベルに関し妨害電波とならない程度
に低下させても、導体を介した外来電波による着座検出
の動作への影響を抑え、妨害電波の発生と着座検出能の
向上とを同時に達成することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明に係る便座用着座検出装置を図
示の実施例により具体的に説明する。図1は第1実施例
の便座用着座検出装置を示す。同図中、符号3は、図2
に示す便座1の例えば空洞部上壁の内面に貼設されてい
て、同空洞部に配設されたヒータの発熱を効果的に上壁
に分散伝達するアルミニウム箔や銅箔等の導体である。
該導体3は、フェライトビース又はリング(ワンターン
コイル型)による外来電波吸収体4を介して結合コイル
5の二次コイル5bに接続されている。結合コイル5の
一次コイル5aには、C−MOSICとセラミック発振
素子とで構成される発振回路6が発する高周波信号が供
給されるようになっており、該高周波信号の周波数は、
ここでは便座1に人が着座していない状態(以下、非着
座状態という)での導体3の対大地間静電容量C2と二
次コイル5bとによる共振特性(図3の実線カーブ)の
中心周波数f0 にほぼ一致した値に選ばれている。ま
た、一次コイル5aと並設されたコンデンサ7は、非着
座状態での導体3の対大地間容量C2の共振条件と一致
した容量が設定されている。
【0016】上記一次コイル5aの両端に発生する信号
は、該一次コイル5aと直列に接続された検出用の直列
コイル8の両端に現出するようになっている。該直列コ
イル8で検出される信号は、ダイオードによる包絡検波
と、平滑作用を行う検波・平滑回路9に入力される。こ
の検波・平滑回路9の出力は、更に演算増幅器等にて構
成される直流の増幅回路10を介してA/D変換器11
に入力されるようになっている。A/D変換器11の出
力が入力されるマイクロコンピュータ12は、本発明の
判定回路を構成するIC素子であり、便座1へ人が着座
したことを検出したとき、例えば洗浄ノズル機構、温風
乾燥等を使用可能な状態にするようになっている。
【0017】なお、発振回路6は、セラミック発振素子
X、コンデンサC4,C5,C6、論理インバータIN
V1,INV2及び抵抗R1で構成され、検波・平滑回
路9は、ダイオードD1,抵抗R2及びコンデンサC7
で構成され、増幅回路10は、演算増幅器AMP,抵抗
R3乃至R5で構成されている。ここに、発振回路6の
抵抗R1は、出力レベル(一般に、集積回路の電源電圧
5〔V〕)の振幅レベル)を、増幅回路10の増幅率と
の関係により低減するものである。増幅回路10の増幅
率は、抵抗R5とR4の比で定まる。
【0018】また、本実施例では、検波・平滑回路9の
電源電圧を供給するための直流電圧ラインVccと接地
点との間に、電圧抑制素子としてのダイオード13乃至
15を直列接続し、ダイオード13と15の接続点Pに
現れる電圧を、ダイオードD1のアノードに印加してい
る。ダイオード13乃至15は、商用交流電源ラインに
出現するスパイク状のノイズが直流電圧ラインVccに
重畳した場合に、このノイズを除去している。
【0019】以上の構成の着座検出原理は、図2に示す
ように、便座1に人2が着座しない状態における導体3
の対大地間静電容量はC2で表されるが、便座1に人2
が着座すると、人体−大地間静電容量C1及び人体−導
体間静電容量C3がC2に加わる。これによる静電容量
の変化は、非着座状態の約2倍にも達する。導体3の対
大地間静電容量は、二次コイル5bと共振回路を構成し
ているので、上記共振回路の特性は、非着座状態では、
図3の実線カーブとなり、着座状態では図3の実線カー
ブより低い中心周波数fa の点線カーブに変化する。従
って、発振回路6の高周波信号は、検波・平滑回路9の
入力部(接続点P)において、非着座状態では、高レベ
ルe1 となり、着座状態では、低レベルe0 となる。こ
の信号レベルの変化は、直列コイル8により検出され、
検波・平滑回路9は、上記直列コイル8の両端信号を包
絡検波して、非着座状態で高レベルの電圧を、着座状態
で低レベルの電圧を出力する。この検波・平滑回路9の
出力電圧は、A/D変換器11によりデジタル信号に変
換され、判定回路としてのマイクロコンピュータ12に
より、便座1への人体の着座を判別することができる。
【0020】ところで、本発明では、増幅回路10によ
り、上記検波・平滑回路9からの包絡出力を増幅してい
る。故に、本発明では、増幅回路10で上記包絡出力を
増幅する分、発振回路6が出力する高周波信号のレベル
を抵抗R1で下げることができる。この高周波信号のレ
ベルが低減されることは、導体3に誘起する高周波信号
の成分も低減されることであり、他の電機機器への不要
輻射に関し、法規に従った局部洗浄便座装置を提供する
ことができる。
【0021】また、導体3と二次コイル5bとの間に設
けた外来電波吸収体4は、他の電機機器から導体に飛来
する外来電波の周波数に一致した阻止特性が設定されて
いる。従って、導体3をアンテナとして飛来する外来電
波を熱的に吸収し、検波・平滑回路9へのノイズの混入
を防止することができる。このことは、発振回路6の出
力を、該出力が導体3に誘起するレベルに関し妨害電波
とならない程度に低下させても、導体3に入来する外来
電波による着座検出動作への悪影響を回避することであ
り、本発明は、妨害電波の発生と着座検出能の向上とを
同時に達成するものである。
【0022】また、本実施例では、商用交流電源ライン
に出現するスパイク状のノイズが直流電圧ラインVcc
に重畳した場合でも、ダイオード13乃至15により該
ノイズを除去しているので、着座検出の動作をより正確
で確実なものにしている。ここで、接続点Pより高電位
側に設けられる素子数と、同接続点Pより低電位側に設
けられる素子数は任意に調整できる。高電位側に設けら
れる素子は、個数分の順方向電圧以下の正パルス成分を
阻止し、低電位側の素子は個数分の順方向電圧以下の負
パルス成分を阻止する。
【0023】次に図4に示す本発明の第2実施例は、二
次コイル5b側から静電容量変化を検出したものであ
る。図4において、図1と共通の要素には同一の符号を
付してある。即ち、外来電波吸収体4と二次コイル5b
との接続点と接地点との間に、直列コイル8aを接続
し、導体3の対大地間静電容量と二次コイル5bとの共
振回路に生じる信号を直列コイル8aで検出している。
【0024】このような実施例によっても上記第1実施
例と同様の効果を奏することは明白である。そして、更
に他の実施例の構成は、上記実施例より種々展開するこ
とは容易であり、例えば、増幅回路10は、直列コイル
8と検波・平滑回路9との間に設けてもかまわない。こ
の場合、増幅回路10は交流の増幅回路で構成する。
【0025】また、本実施例では、高周波信号の周波数
は、非着座状態での導体3の対大地間静電容量と二次コ
イル5bとによる共振特性の中心周波数にほぼ一致させ
ているが、低い側にずらしてもよい。このとき、直列コ
イル8,8aの両端に現出する信号レベルは、非着座状
態で低レベル、着座状態で高レベルとなる。なお、各実
施例では、導体3として、便座1の内部に熱効率の向上
のために設けた金属箔を用いたが、このような金属箔を
もたない便座の場合、便座暖房用のヒータ線を導体3と
し、該ヒータ線と大地との静電容量を検出対象にするこ
ともできる。この場合、ヒータ線に供給される商用交流
電源を遮断するため、結合コンデンサのような遮断手段
を二次コイル5bと検波・平滑回路9との間に設ける必
要がある。
【0026】また、外来電波吸収体4はフェライトビー
ズコア等に限るものでなく、また、直列コイル8,8a
も抵抗であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る便座用着座検出装置の第1実施例
を示す回路図である。
【図2】本発明の検出原理を説明するための便座の構成
を示す説明図である。
【図3】本発明の検出原理を説明するための共振特性を
示す特性図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
1…便座、3…導体、4…外来電波吸収体、5…結合ト
ランス、6…発振回路、8,8a…検出素子、9…検波
・平滑回路、10…増幅回路。11…A/D変換器、1
2…マイクロコンピュータ(判定回路)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々村 貢 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 村上 浩二 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 山口 裕二 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 加藤 隆幸 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 鷹股 憲 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株 式会社イナックス内 (56)参考文献 特開 平4−97029(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 3/10 E03D 9/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 便座の内部に配設された導体と、高周波
    信号を発生する発振回路と、前記発振回路の出力端に一
    次コイルが接続され、前記導体に二次コイルが接続され
    た結合トランスと、該結合トランスの一次コイル又は二
    次コイルの一端に入力部が接続され、前記導体の対大地
    間静電容量と前記二次コイルとによる共振特性の変化に
    基づいて前記発振回路からの高周波信号が前記入力部に
    現出する信号を包絡検波する検波・平滑回路と、該検波
    ・平滑回路の出力信号を予め設定した判定基準値と比較
    して人体着座を判定する判定回路とを有する便座用着座
    検出装置において、 前記導体と前記二次コイルとの間に接続され前記導体に
    飛来した外来電波の前記検波・平滑回路への影響を軽減
    する外来電波吸収体と、前記検波・平滑回路の前記入力部の入力動作に 基づく信
    号を増幅する増幅回路とを、 具備したことを特徴とする便座用着座検出装置。
  2. 【請求項2】 前記検波・平滑回路の入力部に電源ライ
    ンに重畳するノイズを除去するための電圧抑制素子を設
    けたことを特徴とする請求項1記載の便座用着座検出装
    置。
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