JP3427618B2

JP3427618B2 - 便座の制御装置

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Publication number: JP3427618B2
Application number: JP14877296A
Authority: JP
Inventors: 英治笠井
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JPH09327420A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は人が着座したとき
に、これを検出し得る便座の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、便座には人体が着座するとこれを
センサで検知し、着座あるいは離席時のセンサの信号に
より、水洗や脱臭などの処理を開始するなど、便座を制
御する便座の制御装置を備えたものがある。この種の便
座の制御装置に人体センサとして、重量センサ、静電容
量センサ等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の便座の
制御装置で、人体センサとして重量センサを用いるもの
では、子供での動作が不安定であったり、静電容量セン
サは、周囲のノイズ等の影響を受けやすく、足を床から
離すと誤動作するという問題点と、アンモニアによる腐
食防止のための防水処理にコストがかかるという問題点
があった。

【０００４】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、より高精度でしかも低コストで実現し得
る人体センサを用いた便座の制御装置を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この出願の特許請求の範
囲の請求項１に係る便座の制御装置は、高周波信号を発
振し、かつ発振周波数を自動的に変化させる周波数走査
手段を含む発振部と、共振回路を含むセンサ部と、前記
発振部から前記センサ部に高周波信号を与える伝送部
と、前記センサ部の外部状況に応じた信号を検出する検
出部と、前記検出信号のレベルと周波数とから人体の有
無を検出する制御部からなる人体センサと、この人体セ
ンサからの人体有無信号を受けて便座の各機能を制御す
る便座制御部とを備えている。

【０００６】この便座の制御装置では、便座の人体セン
サにおいて、発振部からの高周波信号がセンサ部に供給
される。センサ部では、例えば、便座に人間が存在しな
い場合に、インピーダンス整合が取れているとすると、
人間の着座時はセンサ部のインピーダンスが変化し、イ
ンピーダンス整合がとれなくなり、このインピーダンス
の変化に応じた信号、例えば反射信号が検出される。し
かし、人間が存在しないと、インピーダンス整合が取れ
て、アナログ信号が検出されない。人体センサは、この
人体の着座の有無を示す信号を便座制御部に出力し、便
座制御部はその信号に応じ、各バルブを開閉し、ポン
プ、スイッチ等をＯＮ／ＯＦＦする。

【０００７】また、請求項２に係る便座の制御装置は、
請求項１に係るものにおいて、前記発振部は高周波信号
を発生し、この高周波信号を伝送路を介して共振回路を
含むセンサ部に供給し、外部の状況に応じたセンサ部か
ら伝送路に対して反射してくる信号を検出し、この反射
信号により人体検知を行う。また、請求項３に係る便座
の制御装置は、請求項１に係るものにおいて、前記発振
部で高周波信号を発振し、順次その発振信号を変化させ
ながら、伝送路を介して共振回路を含むセンサ部に供給
し、発振した各周波数に対する各反射電力を測定し、こ
の各周波数と反射電力の関係から、人体の有無を検知す
る。

【０００８】また、請求項４に係る便座の制御装置は、
請求項１に係るものにおいて、人体センサのセンサ部の
コイルにヒータ用のコイルを使用している。また、請求
項５に係る便座の制御装置は、請求項１に係るものにお
いて、人体センサに発振電力を増加させる手段を備え、
着座すると、これにより発振電力を増加させ、近傍を加
温する。加温によって尻が温められる。

【０００９】また、請求項６に係る便座の制御装置は、
高周波信号を発振し、近傍の人体の有無に応じ発振信号
のレベルが変化する発振部と、前記発振部の高周波信号
を受けて検波する検波部と、前記検波部の検波信号を受
けて、この検波信号をレベルの大小に応じ、人体有無を
判別し、人体有無信号を出力する制御部とからなる人体
センサと、この人体センサからの人体有無信号を受けて
便座の各機能を制御する便座制御部とを備えている。

【００１０】また、請求項７に係る便座の制御装置は、
請求項６に係るものにおいて、前記人体センサは、空席
や荷物等のときに高周波発振部が発振をし、人体のとき
には高周波発振部は発振を停止するものである。また、
請求項８に係る便座の制御装置は、請求項６に係るもの
において、何も存在しないとき、あるいは人体以外の物
体が存在するとき、高周波信号発振部を発振させ、人体
の存在で発振部の発振を停止させ、発振部の高周波信号
を検波部で検波し、この検波部の検波信号のレベルが所
定値以下の場合、人体有りとするものである。

【００１１】また、請求項９に係る便座の制御装置は、
請求項６に係るものにおいて、前記人体センサの発振部
のコイルは、ヒータ用のコイルを使用する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態便座の制御装置の構成を示す回路図である。この実
施形態便座の制御装置は、人体センサ１と、便座制御部
２と、被制御部３とから構成されている。

【００１３】人体センサ１は、センサ部１１と、このセ
ンサ部１１に伝送路１４を介して高周波信号を伝送する
発振部１２と、センサ部１１に供給された高周波信号が
センサ部１１で反射されて発振部１２側に戻る反射信号
を検出する反射波センサ部（検出部）１３と、検出され
た反射信号を取り込んで信号処理する制御部１５と、か
ら構成されている。

【００１４】センサ部１１は、ここでは検知コイル２１
と、この検知コイル２１と直列共振回路を形成する共振
用コンデンサ２２と、１次側が入力側の共振回路に接続
され、２次側が高周波入力端子２４とアースＧＮＤに接
続される実数用トランス２３とから構成されている。も
っとも、共振回路は並列共振回路を用いても良い。検知
用コイル２１は、１回巻きの円形の空芯のコイルが使用
され、図３に示すように便座６１内に収納され、コイル
２１以外のセンサ部１１、発振部１２、反射センサ部１
３、制御部１５は回路ケース体６０に実装され、制御ボ
ックス６２に設けられる。

【００１５】なお、検知用コイル２１の導線としては、
高周波信号の良導体であるＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃ
ｕ（銅）、Ａｌ（アルミニュウム）等が使用される。コ
イル２１を良導体で形成することにより、感度がアップ
し、高周波電力損失が軽減される。発振部１２は、ここ
ではＰＬＬ発振器４１を用いているが、発振回路自体は
周知の高周波発振回路であれば他の回路でもよく、例え
ば、ＬＣ共振型の発振回路や水晶発振回路を用いてもよ
い。発振部１２はセンサ部１５のＣＰＵ５２からの指令
により、高周波発振周波数を変化する。例えばは、３０
ＭＨＺ〜５０ＭＨＺの範囲で走査する。

【００１６】また、反射波センサ部１３は、伝送路１４
に接続されるコンデンサ３１、このコンデンサの一端に
接続される抵抗３２と、この抵抗に並列接続され、伝送
路１４にＭ結合されるコイル３３とを備え、さらに、並
列回路の他端がダイオード３４のアノードに接続され、
ダイオード３４のカソードがコンデンサ３５を介してＧ
ＮＤ接続されるとともに、カソードから出力信号を導出
するようになっている。ここで使用している反射波セン
サは、このようにＣＭ結合のものを用いているが、ＭＭ
結合方法によるもの等、他のセンサを用いてもよい。

【００１７】制御部１５は、Ａ／Ｄコンバータ５１、Ｃ
ＰＵ５２を備え、反射波センサ部１３からのアナログ信
号をディジタル信号に変換し、反射波レベル及び周波数
から論理処理し、空席、荷物、人体（大人、子供）の着
座等の判別検知処理を実行する。便座制御部２もＣＰＵ
を内蔵し、人体センサ１からの空席、荷物、大人、子供
の別を示す信号により、被制御部３の各バルブを開閉
し、あるいはポンプ又はスイッチをオン／オフするため
の信号を出力し、便座、つまり被制御部３の例えば水
洗、脱臭等を制御する。この水洗、脱臭等の制御自体
は、従来からよく行われていることである。

【００１８】この実施形態装置の人体センサ１では、発
振部１２で高周波信号を発生し、伝送路１４を介してセ
ンサ部１１に供給される。発振部１２の高周波信号は、
上記したように、３０ＭＨＺ〜５０ＭＨＺの範囲で走査
される。センサ部１１に供給された高周波信号は、セン
サ部１１で反射される。センサ部１１では、検知コイル
２１の近傍に置かれる物体により、物体の透磁率や変位
電流が相違するところから、センサ部１１のインピーダ
ンスが相違し、コイル２１の近傍、つまり外部状況によ
って発生する反射波のレベルが相違する。この反射波を
反射波センサ部１３で検出し、制御部１５でその反射波
レベルと周波数から、空席、荷物、人体等の別を判別検
知する。

【００１９】図１に示す便座の制御装置において、発振
部１２を発振させると、空席の場合、子供が着座した場
合、大人が着座した場合、及び荷物を載置した場合の、
反射波の特性は図７のａ、ｂ、ｃ、ｄに示す特性とな
る。これによると、ａ、ｄの空席、及び荷物を載置した
場合は、ある周波数で反射波が非常に大きく、Ｑが高
い。ｂ、ｃの人体が着座した場合は、ある周波数で反射
波は大きくなるが、変化の程度が小さく、Ｑが小さい。
このような反射波の周波数特性の相違は、空席（空
気）、荷物、人体等の透磁率や変位電流の相違によって
生じるものである。

【００２０】したがって、図７に示すように、反射波セ
ンサ部１３より検出される反射波レベルが、基準値Ｓ_R
より、全周波数範囲にわたり小さければ人が着座してお
り、逆に基準値Ｓ_Rより高い反射波の周波数があれば、
空席かあるいは荷物が載置されていることを示す。制御
部１５のＣＰＵ５２で、上記人体、空席、荷物の判別処
理を行う。

【００２１】図２は、この発明の他の実施形態便座の制
御装置を示す回路図である。この便座の制御装置は、図
１で示したものと異なる人体センサを用いている。ここ
で使用される人体センサ１は、高周波信号を発振する発
振部７０と、この発振部７０より出力される高周波信号
を検波する検波回路８０と、この検波回路８０よりの検
波信号を受けて人体の有無を判別する制御部９０とから
構成されている。

【００２２】発振部７０は、検知用コイル７１と、この
検知用コイル７１に並列に接続され、一端が接地される
コンデンサ７２と、このコンデンサ７２に並列接続され
る抵抗７３と、これら並列接続の他端がゲートに接続さ
れるＦＥＴ７４と、このＦＥＴ７４のゲートと接地間に
接続されるコンデンサ７５、７６の直列回路と、コンデ
ンサ７６と並列に接続される抵抗７７とを備えている。
コンデンサ７５と７６の接続点は、ＦＥＴ７４のドレイ
ンに接続され、ＦＥＴ７４のソースにはＶ_cc電源が接続
される。この発振部７０は、コルピッツ型のＬＣ発振器
であり、それ自体は特に新規な発振器である必要はな
い。したがって、ハートレイ発振器、等の他のよく知ら
れた発振器であってもよい。

【００２３】発振部７０の発振周波数は、１０ＭＨＺ以
上の高周波信号であることが望ましい。検出部８０は、
発振部８０の出力端であるＦＥＴ７４のドレインが一端
に接続されるコンデンサ８１と、このコンデンサ８１の
他端にカソードが接続され、アノードが接地されるダイ
オード８２と、上記コンデンサ８１の他端にアノードが
接続されるダイオード８３と、このダイオード８３のカ
ソードと接地間に接続されるコンデンサ８４とを備え、
ダイオード８３のカソードから検波信号が出力される。

【００２４】制御部９０は、ベースに検波部８０の出力
信号が抵抗９２を介して加えられ、エミッタが接地接続
され、コレクタより人体有無の信号を出力するＮＰＮ型
トランジスタ９１を備えている。この人体センサ１を便
座６１に組込んだ状態において、発振部７０を発振させ
ると、空席の場合、子供が着座した場合、大人が着座し
た場合、及び荷物を載置した場合の、発振出力の特性は
図７のａ、ｂ、ｃ、ｄと同様の特性となる。ただし、図
７の反射波は検波出力となる。これによると、ａ、ｄの
空席、及び荷物を載置した場合のＱが高く、ｂ、ｃの人
体が着座した場合はＱが小さくなる。すなわち、図８に
示すように、Ｂ／Ｃ＝０．７としたときのＡの値の逆数
がＱ値と比例する。これにより、図７のＱ値を求める
と、空席＞荷物＞子供＞大人の順で、Ｑ値が小さくな
る。それゆえ、制御部９０におけるＯＮ／ＯＦＦの基準
値を荷物と子供の間に設定すれば、人体の着座の有無を
検知できる。

【００２５】今、図２の装置において、空席であるか、
人体以外の荷物が載置された場合を想定すると、これら
の場合、検知用コイル７１のＱが高く、したがって、発
振部７０は高周波信号（１０ＭＨＺ）を発振し、出力す
る。この高周波信号は、検波部８０で検波されて、制御
部９０のトランジスタ９１に入力される。この場合のト
ランジスタ９１への入力レベルが高く、トランジスタ９
１はＯＮする。このＯＮは、人体無しを示す信号として
出力される。次に、人が便座６１に着座すると人体の透
磁率の影響を受け、検知用コイル７１のＱが低下する。
そのため、発振部７０の発振が停止し、あるいは弱くな
り、したがって、検波部８０へ入力される高周波信号の
レベルも０あるいは小となり、応じて検波部８０からの
検波信号も低い。そのため、トランジスタ９１はＯＦＦ
となる。このＯＦＦは、人体有の信号として出力され
る。

【００２６】人体センサ１から人体有の信号を受ける
と、便座の制御部２は、図１に示したものと同様に動作
する。この発明の実施形態における検知コイル２１、７
１等は、図４に示すように、お尻を温めるために、便座
６１内に設けられるヒータと兼用してもよい。このヒー
タ兼検知コイル２１（７１）は、商用電源６３からの交
流がフィルタ６４ａ、６４ｂを経て、ヒータ２１（７
１）に流れる。通電によるヒータとして周囲を加温する
一方、人が便座に座れば検知コイル２１及び回路６０か
らなる人体センサ１で着座が検出される。

【００２７】図５は、この発明の他の実施形態便座の制
御装置の回路図である。図１に示したものに加えて、電
力増幅器１６ａと、切替スイッチ１６ｂ、１６ｃを備え
ている。ＣＰＵ５２からの信号で、人体非検知状態では
切替スイッチ１６ｂ、１６ｃを電力増幅器１６ａをオー
プンとする側に投入するが、人体検出で接続側に投入さ
れる。発振部１２からの高周波信号は、電力増幅器１６
ａで増幅されて、センサ部１１に加えられる。その結
果、検知コイル２１から高周波信号が発せられ、尻を高
周波加温する。

【００２８】図６は便座への着座前、着座中、着座後を
示している。

【００２９】

【発明の効果】この出願の請求項１、請求項２、請求項
３、請求項６、請求項７、請求項８に係る発明によれ
ば、ノイズに強い。１個のセンサで荷物と人体着座を分
別することができる。電磁界イミュニティに強い。小型
である。体重に影響されない。子供でも検知が可能であ
る。防水処理がいらず、製造コストが安い。人体に接触
する必要がない。等の効果がある。

【００３０】また、請求項４、請求項９に係る発明によ
れば、検知コイルとヒータとを兼用するものであるか
ら、請求項１等の奏する効果に加え、安価、コンパクト
に実現できるという効果もある。また、請求項５に係る
発明によれば、人体検知により、発振部よりの高周波信
号を大電力として放射するものであるから、請求項１等
の奏する効果に加え、お尻等を加温することができる、
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態便座の制御装置を示す回
路図である。

【図２】この発明の他の実施形態便座の制御装置を示す
回路図である。

【図３】図１、図２の実施形態便座の制御装置の設置例
を示す斜視図である。

【図４】図３に示す検知コイルをヒータと兼用する場合
の回路図である。

【図５】この発明のさらに他の実施形態便座の制御装置
を示す回路図である。

【図６】上記実施形態便座の使用状況を説明する図であ
る。

【図７】図１の実施形態便座の制御装置の人体センサに
おける空席、着座（子供）、着座（大人）、荷物の別に
よる発振部からの信号による周波数と反射波の関係を示
す図である。

【図８】図７の特性図におけるＱの求め方を説明する図
である。

【符号の説明】

１人体センサ２便座制御部３被制御部１１センサ部１２発振部１３検出部１４伝送部１５制御部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波信号を発振し、かつ発振周波数を自
動的に変化させる周波数走査手段を含む発振部と、共振
回路を含むセンサ部と、前記発振部から前記センサ部に
高周波信号を与える伝送部と、前記センサ部の外部状況
に応じた信号を検出する検出部と、前記検出信号のレベ
ルと周波数とから人体の有無を検出する制御部とからな
る人体センサと、この人体センサからの人体有無信号を
受けて便座の各機能を制御する便座制御部とを備えたこ
とを特徴とする便座の制御装置。
【請求項２】前記発振部は高周波信号を発生し、この高
周波信号を伝送路を介して共振回路を含むセンサ部に供
給し、外部の状況に応じたセンサ部から伝送路に対して
反射してくる信号を検出し、この反射信号により人体検
知を行うものである請求項１記載の便座の制御装置。
【請求項３】前記発振部で高周波信号を発振し、順次そ
の発振信号を変化させながら、伝送路を介して共振回路
を含むセンサ部に供給し、発振した各周波数に対する各
反射電力を測定し、この各周波数と反射電力の関係か
ら、人体の有無を検知するようにした請求項１記載の便
座の制御装置。
【請求項４】前記人体センサのセンサ部のコイルは、ヒ
ータ用のコイルを使用することを特徴とする請求項１記
載の便座の制御装置。
【請求項５】前記人体センサは、着座のときに発振電力
を増加させ、近傍を加温するものである請求項１記載の
便座の制御装置。
【請求項６】高周波信号を発振し、近傍の人体の有無に
応じ発振信号のレベルが変化する発振部と、前記発振部
の高周波信号を受けて検波する検波部と、前記検波部の
検波信号を受けて、この検波信号をレベルの大小に応
じ、人体有無を判別し、人体有無信号を出力する制御部
とからなる人体センサと、この人体センサからの人体有
無信号を受けて便座の各機能を制御する便座制御部とを
備えたことを特徴とする便座の制御装置。
【請求項７】前記人体センサは、空席や荷物等のときに
高周波発振部が発振をし、人体のときには高周波発振部
は発振を停止するものである請求項６記載の便座の制御
装置。
【請求項８】何も存在しないとき、あるいは人体以外の
物体が存在するとき、高周波信号発振部を発振させ、人
体の存在で発振部の発振を停止させ、発振部の高周波信
号を検波部で検波し、この検波部の検波信号のレベルが
所定値以下の場合、人体有りとするものである請求項６
記載の便座の制御装置。
【請求項９】前記人体センサの発振部のコイルは、ヒー
タ用のコイルを使用することを特徴とする請求項６記載
の便座の制御装置。