JP3101412B2 - 人体検出機能付き電気式カーペット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カーペット上に人がい
るかどうかを検出し、その検出状態に応じて通電状態を
変更するようにした人体検出機能付き電気式カーペット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発熱体を面密度がほぼ均一に
なるように配置し、この発熱体に通電することで床から
の暖房を行うようにした電気式カーペットが広く用いら
れている。このような電気式カーペットでは、その性質
上、電源の切り忘れによる電力の浪費が不可避である。
そこで、従来から、一定時間以上通電するとアラームで
報知するなど、電源の切り忘れを防ぐための対策が種々
施されているが、その一つに、カーペット上の人体の有
無を検知して、通電状態を変更する技術がある。

【０００３】人体を検知して上記発熱体を含むヒータへ
の通電を制御するようにした典型的な先行技術では、高
分子圧電素子からなる帯状のセンサにより、人体の有無
を検知するようにしている。すなわち、カーペットの各
部で人体を検知するために、帯状のセンサがカーペット
の全面に渡って張り巡らされる。この帯状のセンサに荷
重がかかると、この帯状のセンサに変形が生じ、この変
形の際に電圧信号が発生する。この電圧信号がセンサか
ら導出されるときにはカーペット上に人がいるものと判
定され、当該電圧信号がセンサから導出されないときに
は、カーペット上に人が載っていないものと判定されて
ヒータの出力が変更される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の高分子圧電素子
を用いた帯状のセンサでは、歪み量に対する信号の変化
量が少ない。したがって、人の動きを十分な精度で検出
するためには、センサ全体の歪み量を大きくする必要が
ある。そのためには、カーペットの全面に渡ってセンサ
を密に張り巡らさなければならない。

【０００５】しかしながら、このように帯状のセンサを
カーペットの全面に渡って密に張り巡らようとすると、
この帯状のセンサと発熱体との配置を工夫する必要があ
り、設計および組立てが困難になるという問題が生じ
る。すなわち、センサと発熱体とが平面視において重な
るように配置されていると、繰り返し荷重がかかるうち
に発熱体の断線が生じるおそれがある。このため、セン
サと発熱体とが重ならないように配置する必要があるの
である。

【０００６】また、発熱体とセンサとを重ならないよう
に配置した場合でも、センサと発熱体とが近接している
から、発熱体からのノイズの影響を受けやすいという問
題もある。このため、帯状のセンサをシールドしたり、
センサからの信号を検出するための信号検出回路に特定
周波数帯の信号のみを抽出する回路を設けるなどという
ノイズ対策が必要となる場合がある。

【０００７】このように、上述の高分子圧電素子からな
る帯状のセンサを用いた構成では、良好な検出精度を確
保することが非常に困難であり、結果として発熱体への
通電の制御を必ずしも良好に行えないという問題があっ
た。そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決
し、簡単な構成で良好に人体を検出して、良好な通電制
御を実現できる人体検出機能付き電気式カーペットを提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の人体検出機能付き電気式カーペットは、発
熱体が埋設されているカーペット本体と、このカーペッ
ト本体に固定され、上記発熱体への通電を制御するため
の制御回路を含む電気回路を内部に有する電気回路部
と、この電気回路部の近傍またはその内部に備えられ、
上記カーペット本体上に人がいるときにカーペット本体
に生じる振動を検知するための振動検知手段とを備え、
上記制御回路は、上記振動検知手段の出力に基づいて、
上記発熱体への通電状態を制御するものであることを特
徴とする。

【０００９】

【作用】カーペット本体には全面にわたって面密度がほ
ぼ均一になるように発熱体が埋設されているので、カー
ペット本体の各部で生じる振動は、このカーペット本体
に固定されている電気回路部に良好に伝達される。この
電気回路の近傍またはその内部には、カーペット本体に
生じる振動を検出するための振動振動検知手段が配置さ
れている。この振動検知手段の出力は、電気回路部内の
電気回路に含まれている制御回路に与えられる。この制
御回路は、振動検知手段の出力に基づいて発熱体への通
電を制御する。

【００１０】すなわち、カーペット上に人が載っている
ときには、カーペットのいずれかの位置で生じる振動が
振動検知手段で検知される。したがって、制御手段は、
人がカーペット上に載っているものとして発熱体への通
電制御を行う。一方、カーペット上に人が載っていない
ときには、振動検知手段は有効な振動を検知しないか
ら、制御回路は、カーペット上に人がいないものとして
発熱体への通電制御を行うことになる。

【００１１】このようにして、カーペットの全面にわた
ってセンサを張り巡らせるのではなく、カーペット本体
に固定されている電気回路部の近傍またはその内部に設
けた振動検知手段により人体の有無が検知される。した
がって、発熱体などの配置に特別の工夫が必要となるこ
とはなく、設計や組立てが容易になる。しかも、振動検
知手段は、電気回路部の近傍またはその内部に備えられ
ているので、発熱体からのノイズやその他の外乱ノイズ
の影響を最小限に抑制することができる。

【００１２】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の電気
式カーペットの概略的な構成を示す簡略化した斜視図で
ある。電気式カーペットは、発熱体１が埋設されたカー
ペット本体２をを有しており、このカーペット本体２に
は、発熱体１への通電を制御する制御回路や異常発熱を
防止するための回路などを含む電気回路を収容した電気
回路部であるコントローラ３が固定されている。このコ
ントローラ３内には、カーペット本体２の振動を検出す
る振動センサ４が備えられている。カーペット本体１
は、肌触りの良いカバー５で覆われる。６は、電源コー
ドである。

【００１３】発熱体１は面内密度がほぼ均一になるよう
にカーペット本体２の全面にわたって配置されている。
すなわち、発熱体１はほぼ一定のピッチの蛇行形状をな
すように配置されており、これにより、カーペット本体
２を全面にわたって均一に加熱可能な構成となってい
る。発熱体１は、たとえば第１ヒータ１Ａ、第２ヒータ
１Ｂおよび第３ヒータ１Ｃの各部に区分されており、コ
ントローラ３は、各ヒータ１Ａ，１Ｂ，１Ｃごとに通電
を制御する。なお、発熱体１とともに、カーペット本体
２の各部の温度を検出するためのサーミスタなどからな
る温度検知体もまた、カーペット本体２の全面にわたっ
て埋設されている。この温度検知体は、図１では図示が
省略されている。

【００１４】振動センサ４には、たとえば高分子圧電素
子からなる衝撃センサや加速度センサを用いることがで
きる。図２(a) に示すように、上記のような衝撃センサ
や加速度センサなどのセンサ１０は、一般に、１軸方向
Ｌに対して検出感度を有している。したがって、このよ
うなセンサ１０を水平に取り付けると、垂直方向の振動
が特に大きく検出可能である。

【００１５】ところが、人がカーペット上にのっている
場合に生じる振動は、必ずしも垂直方向成分が大きいと
は限らず、水平方向や斜め方向の成分が大きい場合もあ
る。そこで、本実施例では、図２(b) に示すように、２
個のセンサ１０Ａ，１０Ｂをカーペット本体１に対して
斜めに配置して、この一対のセンサ１０Ａ，１０Ｂによ
り振動センサ４を構成させている。ただし、センサ１０
Ａ，１０Ｂの各検出方向Ｌ１，Ｌ２は相互に非平行とな
るようにされる。このような構成をとることにより、垂
直方向の振動および水平方向の振動は、各センサ１０
Ａ，１０Ｂが検出する振動の分力として得られることに
なる。したがって、３次元的ないずれの方向の振動をも
検出することができる。

【００１６】なお、三角柱方式などのような多軸方向に
関して検出感度を持たせたセンサもあり、このようなセ
ンサを用いると１個でも３次元的に振動を検知すること
ができる。しかし、このようなセンサは、非常に高価で
あるので、現段階では実用に適さない。カーペット本体
２には上述のように発熱体１や温度検知体が全面に渡っ
て埋設されているから、カーペット本体２の各部で生じ
た振動はコントローラ３に良好に伝達される。したがっ
て、コントローラ３に伝達された振動を振動センサ４で
検知することによって、カーペット本体２の各部で生じ
た振動を良好に検知できる。

【００１７】図３はコントローラ３に内蔵された電気回
路の構成を示すブロック図である。コントローラ３に
は、発熱体１への通電を制御する制御回路であるワンチ
ップマイクロコンピュータ（以下「マイコン」とい
う。）２０が備えられている。このマイコン２０は、電
源コード６から電源スイッチ２２を介して与えられる電
力を第１ヒータ１Ａ、第２ヒータ１Ｂおよび第３ヒータ
１Ｃにそれぞれ供給するための第１ヒータ駆動回路２１
Ａ、第２ヒータ駆動回路２１Ｂおよび第３ヒータ駆動回
路２１Ｃを制御する。

【００１８】このマイコン２０には、振動センサ４の出
力をフィルタ回路２３で濾波した後に増幅回路２４で増
幅した信号が、振動検知信号として与えられている。こ
の振動検知信号に基づいて、上記の第１ヒータ駆動回路
２１Ａ、第２ヒータ駆動回路２１Ｂおよび第３ヒータ駆
動回路２１Ｃが制御され、第１〜第３ヒータ１Ａ，１
Ｂ，１Ｃへの通電が制御される。なお、本実施例では、
振動センサ４、フィルタ回路２３および増幅回路２４に
より、振動検知手段２５が構成されている。フィルタ回
路２３は商用交流電源の周波数（６０Hz）やその高調波
（１２０Hzなど）のノイズを除去するためのフィルタで
あるが、このフィルタ回路２３は必ずしも設けられなく
てもよい。

【００１９】マイコン２０にはさらに、動作モードを切
換えするためのモード切換えスイッチ２６（このスイッ
チの機能については後述する。）、温度等を設定するた
めの設定入力部２７、カーペット本体２の温度を検知す
る上記の温度検知体であるサーミスタ２８などからの信
号が与えられている。また、このマイコン２０は、動作
状態を表示するためのＬＥＤ表示器２９や異常発熱など
の危険を報知などするためのブザー３０に制御信号を与
えて、これらの動作を制御する。

【００２０】図４は、振動センサ４の出力をフィルタ２
３で濾波し、さらに増幅回路２４で増幅して得られる振
動検知信号の時間変化を示す波形図である。振動検知信
号の振幅（以下「振動検知レベル」という。）は、カー
ペット上に人がいない場合でも零にはならず、参照符号
ａ１で示すように、一定の振動を示す。そして、カーペ
ット上の人の動きに伴う振動があると、参照符号ａ２で
示すように、振動検知レベルが大きくなる。したがっ
て、参照符号ａ１で示す定常状態での振動検知レベルに
基づいて、或る基準値Ｖ_REF を決定し、この基準値Ｖ
_REF に基づいて振動検知レベルの判定を行うことで、カ
ーペット上の人体の有無を検知できる。

【００２１】図５は、発熱体１に対する通電制御に関連
するマイコン２０の動作を説明するためのフローチャー
トである。この処理は、一定時間間隔（たとえば２mse
c）で発生するタイマ割込により行われる。タイマ割込
が発生すると、ステップＳ１では、振動検知レベルが取
り込まれる。そして、ステップＳ２では、取り込んだ振
動検知レベルに基づいて、上述の基準値Ｖ_REF （図４参
照。）が決定される。

【００２２】次に、ステップＳ３では、振動検知レベル
と基準値Ｖ_REF とが比較され、人の動きに伴う振動が生
じたか否かが判断される。そして、人の動きに伴う振動
がないときには、ステップＳ４において、タイマＴがカ
ウントアップされる。このタイマＴは、人の動きに伴う
振動が検出されない状態の継続時間を計時するものであ
る。

【００２３】ステップＳ５では、タイマＴの計時時間と
所定の基準時間ΔＴ１（たとえば３０分）とが比較され
る。そして、タイマＴの計時時間が基準時間ΔＴ１以上
であると、ステップＳ６に進み、さらにタイマＴの計時
時間が別の基準時間ΔＴ２（たとえば６０分）以上であ
るか否かが判断される。このステップＳ６において、タ
イマＴの計時時間が基準時間ΔＴ２未満であると判断さ
れるとき、すなわち、 ΔＴ１≦Ｔ＜ΔＴ２ であるときには、ステップＳ７に進み、発熱体１への通
電量が減少させられ、温度が低下させられる一方、ステ
ップＳ６において、タイマＴの計時時間が基準時間ΔＴ
２以上であると判断されたときには、ステップＳ８にお
いて、発熱体１への通電が停止される。

【００２４】また、ステップＳ５において、タイマＴの
計時時間が基準値ΔＴ１未満であるときにはリターンす
る。すなわち、温度低下や通電停止は行われない。さら
に、ステップＳ３において、人の動きに伴う振動が生じ
たものと判断されたときには、ステップＳ９でタイマＴ
をクリアし、さらにステップＳ１０で設定入力部２７で
の設定に対応した通電状態に復帰させた後にリターンす
る。これにより、人の動きに対応する振動が検知された
ことに応答して、設定された通電状態に復帰させられる
ことになる。

【００２５】上述のような通電制御を図４を参照してさ
らに説明する。時刻ｔ１に人の動きに伴う振動が検知さ
れなくなると、参照符号ａ１で示す定常状態の振動検知
レベルは基準値Ｖ_REF を下回る。したがって、時刻ｔ１
以前には図５のステップＳ９の処理によりクリアされて
いたタイマＴがスタートする。そして、時刻ｔ１から基
準時間ΔＴ１だけ経過した後の時刻ｔ２には、図５のス
テップＳ５，Ｓ６およびＳ７の処理によって、温度が低
下させられる。

【００２６】さらに時刻ｔ１から基準時間ΔＴ２だけ経
過した時刻ｔ３には、図５のステップＳ５，Ｓ６および
Ｓ８の処理によって、発熱体１への通電が停止させられ
る。時刻ｔ４にカーペットの上に人が載り、これにより
参照符号ａ２で示す振動が検知されると、図５のステッ
プＳ３，Ｓ９およびＳ１０での処理によって設定入力部
２７での設定に対応した通電状態に復帰させられる。

【００２７】以上のように本実施例によれば、コントロ
ーラ３の内部に設けた振動センサ４でカーペット本体２
に生じる振動を検知している。すなわち、カーペット本
体２や温度検知体が埋設されているから、カーペット本
体２の各部で生じる振動は、コントローラ３に良好に伝
達される。したがって、このコントローラ３に内蔵した
振動センサ４では、コントローラ３の振動の検出を通じ
て、カーペット本体２のいずれの箇所で生じた振動をも
良好に検知することができる。

【００２８】このようにしてコントローラ３内に設けた
振動センサ４によって、カーペットの各部の振動を良好
に検知できる。したがって、カーペット本体２の各部に
センサを配置する必要がないので、設計や組立てが困難
となったりすることはなく、また、繰り返し荷重が掛か
った場合でも発熱体１の断線が生じたりすることもな
い。

【００２９】また、振動センサ４をコントローラ３に内
蔵した結果、マイコン２０との距離が短いので、発熱体
１などからのノイズの影響も格段に少なくなる。このた
め、ノイズ対策が容易になるという利点がある。このよ
うにして、特別の工夫を要することなく人体の有無を良
好な精度で検出できるので、人体の有無に対応した発熱
体１への通電制御が極めて良好に行えるようになる。

【００３０】さらに、振動センサ４は、カーペット本体
２に対して斜め方向の振動を検知する一対の衝撃センサ
１０Ａ，１０Ｂ（図２参照。）で構成されているので、
カーペット本体２に直交する方向のみならず、カーペッ
ト本体２の表面に沿う方向の振動をも良好に検知でき
る。これにより、人の動きの検出精度が一層向上されて
いる。

【００３１】また、本実施例では、人の動きに対応する
振動が検出されない状態が一定の基準時間ΔＴ１に達し
た時点で一旦温度を低下させ、さらに振動が検出されな
い状態が基準時間ΔＴ１よりも長い基準時間ΔＴ２に達
した時点で発熱体１への通電を停止させるようにしてい
る。すなわち、通電の制御は、いわば２段階に行われ
る。

【００３２】これにより、一時的にカーペット上から人
がいなくなったときには、温度が低下するだけで、通電
停止には至らない。このため、次にカーペット上に人が
載ったときには、速やかに温度を上昇させることがで
き、快適な暖房を実現できる。その一方で、外出時など
に電源を切り忘れた場合には、上記基準時間ΔＴ２の満
了によって、自動的に通電が停止される。これにより、
電力の浪費をも良好に防止できることになる。

【００３３】さらにまた、本実施例では、人の動きに対
応する振動の非検出状態が長時間にわたって継続した場
合であっても、再び振動が検出されると、設定入力部２
７での設定に対応した通電状態に復帰させられる。した
がって、何らの操作をも要することなく、自動的に所望
の通電状態での通電を開始させることができる。これに
より、使い勝手が極めて向上される。

【００３４】なお、図３に示されているモード切換えス
イッチ２６は、上記のような振動の検知に対応した通電
状態の変更制御を行うか否かを選択するためのスイッチ
である。すなわち、使用者によっては、カーペットから
の輻射による暖房である間接暖房を行わせる場合があ
る。このような場合には、自動的に通電が停止されたり
しては所期の目的を達成できない。そこで、モード切換
えスイッチ２６により、図５のような通電制御を無効化
することで、間接暖房をも行えることとしているのであ
る。

【００３５】図６は本発明の他の実施例の電気式カーペ
ットの構成を簡略化して示す斜視図である。この図６に
おいて、上記の図１に示された各部に対応する部分に
は、同一の参照符号を付して示す。本実施例では、カー
ペット本体２の裏面には、このカーペット本体２の一つ
の対角線にほぼ沿うようにプラスチックなどからなる振
動伝達部材３５が取り付けられている。この振動伝達部
材３５の一端部３５ａは、カーペット本体２の一角部に
固定されているコントローラ３の裏面に取り付けられて
いる。

【００３６】この構成によれば、カーペット本体２の各
部の振動が一層良好にコントローラ３に伝達される。こ
の結果、振動センサ４での振動の検出が一層高精度で行
えるようになる。このような構成は、とりわけ畳や別の
カーペット上のような振動が吸収されやすい下地の上で
電気式カーペットが使用される場合に有効である。すな
わち、このような場合には、板間やタイルのような固い
床面上で使用される場合に比較して、振動センサ４から
出力される信号の振幅が小さくなる。したがって、上記
のような振動伝達部材３５を用いることで、板間などで
の使用時と同様に、良好な通電制御が実現できる。

【００３７】なお、柔らかい下地上での使用の場合にお
ける振動の減衰の影響を補償する他の手段として、コン
トローラ３の対角のカーペット本体２の角部に振動セン
サを設けるようにしてもよい。本発明の実施例は上記の
説明のとおりであるが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。たとえば、図５のような振動の検
知に対応した通電状態の変更制御を、カーペットへの電
源の投入後一定時間経った後に開始させることとしても
よく、またこの通電状態の変更制御を開始させるまでの
時間を複数種類に切り換えて設定することができるよう
にしてもよい。

【００３８】また、上記の実施例では、温度低下と通電
停止との２段階にわたる通電状態の変更が行われている
が、振動非検出状態が一定時間継続したことに応答し
て、温度低下または通電停止のいずれか１段階に通電状
態が変更される構成としてもよい。この場合に、温度低
下または通電停止のいずれの通電状態に変更するのかを
選択可能な構成としてもよい。

【００３９】また、通電状態が変更されるまでの基準時
間ΔＴ１，ΔＴ２を複数種類に切り換えて設定すること
ができるようにしてもよい。さらに、通電状態が変更さ
れたことを、コントローラ３が備えるＬＥＤ表示器２９
での表示やブザー３０の発音により報知するようにすれ
ば、電源切り忘れの予防に効果的である。

【００４０】また、上記の実施例では、図２(b) に示す
ような一対の衝撃センサ１０Ａ，１０Ｂをカーペット本
体２に対して傾斜させて配置して構成した振動センサ１
４が用いられているが、この振動センサ１４はたとえば
１個の衝撃センサのみによって構成してもよい。この場
合、検出方向はカーペット本体２に対して傾斜させるこ
とが好ましいが、検出方向がカーペット本体２に対して
垂直であったとしても、カーペット本体２の振動の検出
は可能である。

【００４１】また、上記の実施例では、コントローラ３
の内部に振動センサ４を配置しているが、コントローラ
３の外面に振動センサを固定したり、コントローラ３の
近傍の位置でカーペット本体２に振動センサを固定した
りしてもよい。さらには、コントローラ３の近傍または
その内部に設けた振動センサの他に、カーペット本体２
の外周において、発熱体１の配置に支障がない位置に、
１個または複数個の他の振動センサを配置してもよい。

【００４２】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明の人体検出機能付き
電気式カーペットによれば、カーペット本体に固定され
ている電気回路部の近傍またはその内部に設けた振動検
知手段により人体の有無が良好に検知される。したがっ
て、発熱体などの配置に特別の工夫が必要となることは
なく、設計や組立てが容易になる。しかも、振動検知手
段は、電気回路部の近傍またはその内部に備えられてい
るので、発熱体からのノイズやその他の外乱ノイズの影
響を最小限に抑制することができる。

【００４４】このようにして簡単な構成で容易に検出精
度を高めることができ、その結果、人体の有無に対応し
た発熱体への良好な通電制御が確実に達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気式カーペットの概略構
成を簡略化して示す斜視図である。

【図２】振動センサの構成を簡略化して示す概念図であ
る。

【図３】コントローラの電気的構成を示すブロック図で
ある。

【図４】振動検知信号を示す波形図である。

【図５】通電制御に関連する処理を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の他の実施例の電気式カーペットの概略
構成を簡略化して示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 発熱体 ２ カーペット本体 ３ コントローラ（電気回路部） ４ 振動センサ ２０ ワンチップマイコン（制御回路） ２５ 振動検知手段 ３５ 振動伝達部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 勲 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (72)発明者 吉田 豊樹 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−223266（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−15185（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−232885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−232884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−204031（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−189672（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−125915（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/00 F24D 13/02 G01V 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体が埋設されているカーペット本体
   と、 このカーペット本体に固定され、上記発熱体への通電を
   制御するための制御回路を含む電気回路を内部に有する
   電気回路部と、 この電気回路部の近傍またはその内部に備えられ、上記
   カーペット本体上に人がいるときにカーペット本体に生
   じる振動を検知するための振動検知手段とを備え、 上記制御回路は、上記振動検知手段の出力に基づいて、
   上記発熱体への通電状態を制御するものであることを特
   徴とする人体検出機能付き電気式カーペット。