JP3624459B2 - 人体検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は座席上の人体の有無を検出する人体検出装置に関するものであり、室内の空調や音響の制御等に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の在席検出装置は、例えば図１２のような構成になっていた。すなわち、１は可とう性のある圧電素子、８は信号処理手段、４は判定手段であり、信号処理手段１は圧電素子の出力信号を増幅する増幅手段８−ａ、増幅手段８−ａの出力のある特定の周波数成分をろ波するフィルター８−ｂ、フィルター８−ｂからの出力信号を平滑化する平滑化手段８−ｃからなっている。
【０００３】
ここで、人体が座席１０に着座すると座席１０の表布２に配設された圧電素子１が変形を受け、圧電効果により電圧が発生する。この発生信号には、着座時には着座の衝撃により一時的に大きな信号が現われるが、人体が安静にしていると人体の心拍や呼吸による細かな体動信号が現われる。人体がいなければ出力信号はゼロになる。座席１０に物が置かれた場合は、置かれた瞬間には一時的に大きな信号が現われるが、物には人体のような心拍や呼吸による細かな体動はないので出力信号はゼロになる。このような圧電素子１からの出力信号は、信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段４により人の在、不在を判定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の人体検出装置では、人体の安静時の微体動による非常に小さな振動を検出するために圧電素子を座席の人体との接触面に極力接近させて配設する必要がある。そのために、振動検出手段には人体に違和感を与えず着座感を損なうことが無いような可とう性や伸縮性のある材料が要求される等利用できる振動検出手段が限定されるほか、利用可能な材質があってもより高い振動検出感度を実現するための構成の変更に対する自由度がほとんどないという欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明の第１の目的は、着座感への影響の少ない人体検出装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の第２の目的は、バネのないシートでも着座感への影響の少ない人体検出装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第３の目的は、感度の良い人体検出装置を提供することにある。
【０００８】
さらに、本発明の第４の目的は、シートへの着座の際等に起こる衝撃に対して耐性のある人体検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた座席の一部分に固定された加速度センサーと、前記加速度センサーの振動検出感度を向上させる感度向上手段と、前記加速度センサーの検出した体動信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力により、前記座席上の人体の有無を判定する判定手段とを持持ち、前記加速度センサーは振動により生じる加速度を電気信号に変換する加速度センサーであることを特徴とする。
【００１０】
第１の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが座席のシートスプリングに固定される。
【００１１】
また、第２の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが可とう性のある圧電素子を有し、座席のウレタンフォームとシートパンの間に配設される。
【００１２】
第３の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが座席のウレタンフォーム下に設置された帯状体に配設され、前記帯状体は前記ウレタンフォームからの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパンの一部に固定される。
【００１３】
第３の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが圧電素子とシートパンとを固定することにより圧電素子に張力を印加する張力印加部を有する。
【００１４】
第４の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう前記圧電素子に印加される張力を制御する張力制御部を有する。
【００１５】
上記第４の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、張力制御部が、圧電素子より寸法が長く前記圧電素子より伸張性の無い部材からなり、その両端は前記圧電素子の両端と固定される。
【００１６】
さらに、上記第４の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、張力制御部が、圧電素子とシートパンとを連結する弾性体からなる。
【００１７】
【作用】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた前記座席の一部分に固定された加速度センサーに人体の振動が伝達され、前記加速度センサーでは振動により生じる加速度を電気信号に変換し、伝達された振動の大きさに応じ感度向上手段により向上した振動検出感度に基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では加速度センサーの出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。そして、加速度センサーをこの位置に配置して、人体の着座感を阻害することはない。
【００１８】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席のシートスプリングに固定された加速度センサーに人体の振動が伝達され、前記加速度センサーでは伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では加速度センサーの出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００１９】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席のウレタンフォームとシートパンの間に配設された圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では前記圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００２０】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席のウレタンフォーム下に設置された帯状体に配設された加速度センサーに人体の振動が伝達され、前記加速度センサーでは伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００２１】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００２２】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。着座時の衝撃等により圧電素子に印加される過大張力に対しては、張力制御部により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御される。
【００２３】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。着座時の衝撃等により圧電素子に印加される過大張力に対しては、圧電素子より寸法が長く前記圧電素子より伸張性の無い部材からなり、その両端は前記圧電素子の両端と固定された張力制御部により、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御される。
【００２４】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のように作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。着座時の衝撃等により圧電素子に印加される過大張力に対しては、前記圧電素子とシートパンとを連結した弾性体からなる張力制御部により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御される。
【００２５】
【実施例】
本発明の第１の実施例を図面とともに説明する。図１に本発明の第１の実施例の座席の構成図、図２にブロック図を示す。図中１は振動検出手段、２は表布、３はウレタンフォーム、４はシートスプリング、５はシートフレーム、６は電源、７は抵抗回路、８は信号処理手段、９は判定手段である。ここで、信号処理手段８は増幅手段８−ａ、フィルター８−ｂ、平滑下手段８−ｃからなる。本実施例では振動検出手段１として振動により生ずる加速度により抵抗体をひずませ、このひずみを抵抗変化として電気信号に変換する加速度センサー１’を用いており、この加速度センサー１’は、座席１０の人体との接触面から表布２、ウレタンフォーム３を介して一定距離ｒ以上離れた座席１０を構成するシートスプリング４上に固定されている。ここで、ｒは、座席１０に着座した人体に加速度センサー１’’の存在が人体に感じられなくなる距離で、加速度センサー１’’の外郭の硬度が高いほど、ウレタンフォーム３が柔らかいほど長くなる。本実施例ではウレタンフォーム３の下にあるシートスプリング４に固定されているが、シートスプリング４は一般に金属製の線材を使用して構成されているため、座席はすでにこのシートスプリング４を着座した人体に感じられなくなる様に構成されており、同様なかたさをもつものであればシートスプリングに固定しておれば人体に感じられることはなく、形状さえ適切であればほとんどの物は着座感を阻害することなしにこの位置に配置することが可能である。
【００２６】
図３に加速度センサー１’の断面図を示す。図に示すようにこの加速度センサー１’は感度向上手段である梁部１１、梁部１１を支持する支持台１２、梁部１１に配設された抵抗体１３、抵抗体の両端に接続された端子１４、これらの構造物の基板となるベース１５、構造物を保護するケース１６、及び、ケース内の空間を埋める液体の充填材１７からなる。また、梁部１１に感度向上手段である溝部１８を構成するだけでなく、梁部１１の先に感度向上手段であるおもり１９を設けている。本実施例ではこのような加速度センサー１’を図１に示すようにシートスプリング４の４箇所に設置し人体の振動を検出している。また図１に示すように、加速度センサー１’は背もたれ側に設置して人体の振動を検出してもよい。
【００２７】
上記構成による作用を説明する。座席１０に人体が着座するとその振動が座席１０の表布２、ウレタンフォーム３を経てシートスプリング４に伝達されて振動し、この振動によりシートスプリング４に固定された加速度センサー１’も振動し、この振動の加速度を受け加速度センサー１’内にある梁部１１によりセンサーが受けた振動が増幅されて梁部１１の表面に固定された抵抗体１３に伝達され、梁部１１の振動により生ずるひずみにより抵抗体１３の抵抗が変化する。人体が安静にしても人体には呼吸や心拍によるわずかな微体動が発生し、この微体動による振動も上記の経路を経て抵抗体の抵抗変化を生じさせる。抵抗体１３には、あらかじめ電源６から抵抗回路７を経て電圧が印加されており、加速度センサー１’がシートスプリング４の振動による加速度を受けて抵抗体１３の抵抗が変化すると、抵抗体１３の両端の電圧が変化し、この電圧変化が信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分にろ波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００２８】
ここで用いた加速度センサー１’は、振動を梁部１１により増幅する構成であるが、微弱な振動でも検出可能とするために梁部１１の一部に溝１８を設け梁部１１が振動しやすくしているが、このような構成では梁部１１の強度が落ちるため、梁部１１を着座時に外部から加えられる衝撃から保護するためにケース１６を堅牢な構造とすることが必要となる。そのため、表布２の近くに設置すると着座した人体に違和感を与え着座感を悪くしてしまうため、従来の構成では表布２の近くに設置することができなかったが、本実施例では表布２から一定距離ｒ離れたシートスプリング４に固定することにより着座感に影響をなくすことができている。この場合、表布２から一定距離ｒだけ離れている分加速度センサー１’に加えられる振動も小さくなるが、形状や材質が着座感にほとんど影響しないため、加速度センサー１’の構成の自由度が大きく、抵抗体１３を大きくする等により構成による感度向上策が可能になり、これにより、表布２に近接させなくても人体の検出に十分な感度を得ることができる。本実施例では、梁部１１に溝部１８を構成するだけでなく、梁部１１の先におもり１９を設けることにより速度センサ１’の感度を向上させている。
【００２９】
上記作用により本発明は、座面から一定距離以上離れた座席の一部分に振動検出手段を固定して人体の振動を検出するので、振動検出手段の構成の自由度を大きくすることが可能で、着座感への影響が少なく、かつ、人体を確実に検出できる人体検出手段を提供できるといった効果がある。
【００３０】
また上記作用により本発明は、振動検出手段１をウレタンフォーム３の下にあるシートスプリング４に固定しているが、シートスプリング４は一般に金属製の線材を使用して構成されており、座席はすでにこのシートスプリング４を着座した人体に感じられなくなる様に構成されているので、振動検出手段１がシートスプリング４と同様なかたさをもつのであれば、シートスプリングに固定しておれば人体に感じられることはない。したがって、形状さえ適切であればほとんどの振動検出手段１は着座感を阻害することなしにこの位置に配置することが可能であり、振動検出手段のシートへの配設を行う上で、設計の自由度がさらに向上するといった効果がある。
【００３１】
なお、本実施例では振動検出手段として加速度センサーを用いているが、加速度センサー以外にも圧電素子など、変位やひずみ等の振動による物理的な変化を電気信号に変換することができ、かつ、その構成により感度向上を図ることの可能なものであればいかなるものでもよく、振動検出手段を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施例を図面と共に説明する。図４に本実施例の人体検出装置を用いた座席の構成図、図５に本実施例の人体検出装置のブロック図を示す。本実施例が第１の実施例と相違する点は、振動検出手段１が可とう性のある圧電素子であり、ウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設されている点にある。圧電素子１’’は、圧電材例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をフィルム状にし、その両面に金属電極を蒸着させ、分極処理を行ったものをＰＥＴフィルムで表面保護し帯状に成形したものを使用する。この場合、分極の方向性によるが、一般には圧電素子１’’の厚み方向に分極することにより、圧電素子１’’は帯状の長手方向の張力変化に対して電圧出力を発生するものであり、本実施例でもこの構成のものを使用している。
【００３３】
通常の座席には、図４に示すようにシートパン２０に直接ウレタンフォーム３が埋め込まれたものを表布２で覆うという簡単な構成となっている物が多く、第１の実施例のようにシートスプリング４のある場合は少ない。図１のようにシートスプリング４のない座席１０では着座感へ影響を及ぼさずに人体の振動を検出するために振動検出手段１はウレタンフォーム３内に挿入されるか、または、ウレタンフォーム３の表面に固定されて設置されることになるが、一般にウレタンフォーム３は経時変化によりもろくなりやすく、ウレタンフォーム３に保持された剛体は一定時間経過すると着座時の衝撃に耐えられずウレタンフォーム３の割れを引き起こし、振動検出手段１がウレタンフォーム３の固定位置から脱落しやすくなる等の欠点があった。このような問題点を解決するために本実施例は、振動検出手段１は可とう性のある圧電素子であり、ウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設される。
【００３４】
上記構成による作用を説明する。座席１０に人体が着座するとその振動が座席１０の表布２を経てウレタンフォーム３に伝達されて振動し、この振動によりウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた部分にある圧電素子１’’が振動して変形を受け、振動の大きさに応じた電圧を発生する。人体が安静にしても人体には呼吸や心拍によるわずかな微体動が発生し、この微体動による振動も上記の経路を経て圧電素子１’’から振動の大きさに応じた電圧を発生させる。ここで、圧電素子１’’は、可とう性のある圧電素子１’’を用いるので、凹凸のあるウレタンフォーム３の表面に接して配設することができ、ウレタンフォーム３とシートパン２０のわずかな隙間に発生するウレタンフォーム３の振動を効率的に検出して電圧に変換することが可能で感度向上を図ることができる。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００３５】
上記作用により本発明は、可とう性のある圧電素子を用いるので、シートスプリングのないシートでも着座感への影響を少くでき、またウレタンフォーム３の一部に応力が集中することが少なく、経時変化によりウレタンフォーム３がもろくなっても圧電素子１’’による割れの発生も少なくなるといった効果がある。
【００３６】
上記実施例の圧電素子１’’はＰＶＤＦやＰＥＴ等で構成され、強度のある部材を使用しているが、振動伝達を阻害しない範囲で圧電素子１’’を補強材で包んでウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設したり、シートパン側から補強材をあてて前記補強材と圧電素子１’’をともにウレタンフォーム３の下面に接着する構成としてもよく、さらに強度が増す。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例を図面と共に説明する。図６に本実施例の人体検出装置の振動検出手段の構成図を、図７に同装置を用いた座席の構成図を示す。本実施例が第２の実施例と相違する点は、振動検出手段１が座席１０のウレタンフォーム３の下に設置された感度向上手段である帯状体２１に配設され、帯状体２１はウレタンフォーム３からの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるよう端部２２、２３がシートパン２０の一部に固定された点にある。その他の構成は第２の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。
【００３８】
ここで、振動検出手段１は第２の実施例と同じ圧電素子１’’から構成されるが、小型の加速度センサーやひずみケージ等、変位やひずみ等の振動による物理的な変化を電気信号に変換することができるものであればいかなるものでもよく、振動検出手段を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００３９】
上記構成による作用を説明する。座席１０に人体が着座するとその振動が座席１０の表布２を経てウレタンフォーム３に伝達されて振動し、この振動により帯状体２１も振動する。この際、帯状体２１はウレタンフォーム３からの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパン２０の一部に固定されているので、帯状体２１にはウレタンフォーム３の振動が確実に伝達されるとともに、圧電素子１’’には接しているウレタンフォーム３と帯状体２１との双方の振動が効率的に伝達されるので圧電素子１’’の感度を向上させることが可能である。圧電素子１’’が振動して変形を受けると、振動の大きさに応じた電圧を発生する。人体が安静にしても人体には呼吸や心拍によるわずかな微体動が発生し、この微体動による振動も上記の経路を経て圧電素子１’’から振動の大きさに応じた電圧を発生させる。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００４０】
上記作用により、第２の実施例では圧電素子１’’をウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設しているだけなので、例えば圧電素子１’’の設置方法やシートウレタン３の寸法ばらつき等により圧電素子１’’に振動が効率的に伝達されないという課題があったが、本実施例によれば、帯状体２１がウレタンフォーム３からの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパン２０の一部に固定されているので、帯状体２１にはウレタンフォーム３の振動が確実に伝達されるとともに、圧電素子１’’には接しているウレタンフォーム３と帯状体２１との双方の振動が効率的に伝達され、感度が向上するといった効果がある。
【００４１】
次に、本発明の第４の実施例を図面と共に説明する。図８に本実施例の人体検出装置の振動検出手段の構成図を、図９に同装置を用いた座席の構成図を示す。本実施例が第３の実施例と相違する点は、振動検出手段１が圧電素子１’’とシートパン３とを固定することにより圧電素子１’’に張力を印加する感度向上手段である張力印加部２４、２５を有した点にある。張力印加部２４、２５はシートパン２０との固定部分を兼用しており、座席１０が組み立てられた時点で圧電素子１’’にはウレタンフォーム３からの荷重とシートパン２０への固定により一定の張力が印加される構成になっている。その他の構成は第２の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。
【００４２】
上記構成により、圧電素子１’’はその両端が張力印加部２４、２５を介してシートパン２０に固定されおり、ウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた時に一定の張力が印加される様に設置されているが、これは第２の実施例の説明で述べたように、この手の圧電素子は長手方向の張力変化に対して電圧出力を発生するものであり、その本来の性能をより有効に活かすためである。さらに、この圧電素子１’’がウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれているためにウレタンフォーム３や、シートパン２０との間の摩擦によりその振動による変形が押さえられているのを、張力をかけることにより圧電素子１’’の振動による変形を圧電素子１’’全体に伝達しやすくし、小さな振動でもその振動により発生する電荷量を大きくすることによって圧電素子１’’の振動に対する感度を向上させている。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００４３】
上記作用により本発明は、張力印加部２４、２５により圧電素子１’’に張力を印加しているので、圧電素子１’’本来の圧電性能を活かすことができるとともに、ウレタンフォーム３やシートパン２０との間の摩擦によりその振動が押さえられていても、振動により発生する電荷量を大きくすることことができ、圧電素子の振動に対する感度を向上させることができるといった効果がある。
【００４４】
また、万一ウレタンフォーム３に割れが生じても、圧電素子１’’は張力印加部２４、２５によりシートパン２０に固定されているのでずれることなく正規の位置に固定され、人体の振動を継続して検出することが可能である。
【００４５】
また、シートパン２０は金属の板材から成形された物であるため、着座した人体がシートパン２わを感じることがない様に構成されており、従って、圧電素子１’’に張力が加えられていもウレタンフォーム３とシートパン２０との間に配設すれば人体が圧電素子１’’を感じることはほとんどない。
【００４６】
上記実施例では張力印加部２４、２５をシートパン２０のエッヂ部分に固定したが、例えばシートパン表面の凹凸部分に張力印加部２４、２５を固定する等、ウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた時に一定の張力が印加される様に設置することができるものであればいかなる設置方法でもよく、振動検出手段の設置方法を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００４７】
次に、本発明の第５の実施例を図面と共に説明する。本実施例の第４の実施例との相違点は、図１０に示すように、振動検出手段１が、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子１’’に印加されぬよう圧電素子１’’に印加される張力を制御する張力制御部２６を有する点にある。その他の構成は上記第４の実施例と同様なのでここでの詳細な説明は省略する。ここで、張力制御部２６は、圧電素子１’’より寸法が長く、かつ圧電素子１’’より伸張性の無い部材、例えばステンレス板２７で成形され、その端部２８、２９は圧電素子１’’の両端と固定される。端部２８、２９はシートパンへの固定部を兼ねた張力印加部２４、２５と一体成形される。張力制御部２６はステンレス板２７に限定されるものではなく、上記のような寸法や伸張性を満たすものであれば他の部材でもよい。
【００４８】
上記構成により、圧電素子１’’はその両端が張力印加部２４、２５を介してシートパン２０に固定されおり、ウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた時に一定の張力が印加される様に設置されているが、これは第２の実施例の説明で述べたように、この手の圧電素子は長手方向の張力変化に対して電圧出力を発生するものであり、その本来の性能をより有効に活かすためである。さらに、この圧電素子１’’がウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれているためにウレタンフォーム３や、シートパン２０との間の摩擦によりその振動による変形が押さえられているのを、張力をかけることにより圧電素子１’’の振動による変形を圧電素子１’’全体に伝達しやすくし、小さな振動でもその振動により発生する電荷量を大きくすることによって圧電素子１’’の振動に対する感度を向上させている。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分にろ波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。人体の着座時の衝撃等により、圧電素子１’’に過大な張力が印加される場合があるが、そのような過大張力に対しては、張力制御部２６により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子１’’に印加されぬよう圧電素子１’’に印加される張力が制御される。
【００４９】
また上記構成により、圧電素子１’’に過大張力が印加されても、ステンレス板２７が圧電素子１’’より寸法が長く圧電素子１’’より伸張性の無い部材であるので、張力印加により圧電素子１’’が伸びてもステンレス板２７の長さ以上は伸びることがなく、圧電素子１’’が破断することはない。ステンレス板２７の長さは、圧電素子１’’の長さをＬとすると、例えば引っ張り試験等に基づき圧電素子１’’の降伏点における伸び△Ｌを調べることにより、Ｌ以上で、かつＬに△Ｌを加算した長さ以下の範囲で設定すればよい。
【００５０】
第４の実施例では、圧電素子１’’に張力を印加して感度を向上させていたが、例えば着
座時の衝撃により圧電素子１’’に降伏点以上の過大な張力が印加され、圧電素子１’’の感度が低下したり、破断してしまうといった課題があった。しかしながら、上記作用により本実施例によれば、張力制御部２６により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御されるので、上記のような圧電素子１’’の感度低下や破断がなく、強度的な耐久性が向上するといった効果がある。
【００５１】
また上記作用により、張力制御部２６は圧電素子１’’より寸法が長く圧電素子１’’より伸張性の無い部材で成形されており、簡単で安価な構成で圧電素子１’’に印加される張力を制御することができるといった効果がある。
【００５２】
上記第５の実施例では、張力制御部２６が、圧電素子１’’より寸法が長く圧電素子１’’より伸張性の無い部材で成形され、その両端は圧電素子１’’の両端と固定される構成であったが、本発明の第６の実施例として、図１１に示すように、張力制御部２６が、圧電素子１’’とシートパンとを連結する弾性体、例えばバネ部材３０、３１で成形される構成としてもよい。図１１において、バネ部材３０、３１の一方の端部３２、３３は圧電素子１’’の両端と固定され、他方の端部３４、３５はシートパンへの固定を兼ねた張力印加部２４、２５と固定されている。バネ部材３０、３１のバネ定数は実験的に求めることができ、例えば圧電素子１’’の降伏点強度以下の張力で容易に伸びるバネ定数を選べばよい。また、張力制御部２６はバネ部材３０、３１に限定されるものではなく、例えば板バネやゴム等の部材のように、上記のような弾性を満たすものであれば他の部材でもよい。
【００５３】
第３の実施例ではステンレス板２７の長さＬ１は、Ｌ以上で、かつＬに△Ｌを加算した長さ以下の範囲で設定すればよいが、圧電素子１’’の使用部材により△Ｌが小さいような場合は、Ｌ１の成形時に高い寸法精度が必要になるといった課題があった。しかしながら、上記のようにバネ部材３０、３１を用いれば、過大な張力が印加されてもバネ部材３０、３１が伸びるので、圧電素子１’’に印加される張力は低減する。この場合、バネ部材の成形には高い寸法精度は必要としない。したがって、第５の実施例よりもさらに簡単で安価な構成で圧電素子１’’に印加される張力を制御することができるといった効果がある。
【００５４】
なお、第２の実施例以下の実施例はシートパン型のシートに適用するものであるが、第１の実施例で述べたようなシートスプリング型のシートに張力印加部２４、２５や張力制御部２６を有した振動検出手段１を適用してもよい。また、振動検出手段１はシートパン３の横手方向に配設したが、シートパン３の縦方向に配設したり、複数個を配設したり、背もたれ側に配設したりしてもよい。
【００５５】
また、第４の実施例以下の実施例では、振動検出手段１は可とう性のある圧電素子１’’から構成されるが、例えば可とう性の抵抗体を用いたストレインゲージ等を用いてもよく、張力印加により電気信号を出力することができるものであればいかなるものでもよく、振動検出手段を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００５６】
以上の実施例により本発明の人体検出装置によれば、座席上での人体の有無の判定が精度良く行える。これによって、劇場や自動車内での空席の把握が精度良く行え、空調や、音場制御等に利用できる。
【００５７】
【発明の効果】
以上実施例で説明したように本発明の人体検出装置によれば次の効果が得られる。
【００５８】
（１）座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた座席の一部分に加速度センサーを固定して人体の振動を検出するので、加速度センサーの構成の自由度を大きくできるため種々の感度向上策を講じることが可能で、加速度センサーの着座感への影響が少なく、かつ、人体を確実に検出できる人体検出手段を提供できる。
【００５９】
（２）加速度センサーをシートスプリングに固定しているので、形状さえ適切であればほとんどの加速度センサーは着座感を阻害することなしにこの位置に配置することが可能であり、加速度センサーのシートへの配設を行う上で、設計の自由度がさらに向上する。
【００６０】
（３）可とう性のある圧電素子を用いているので、シートスプリングのないシートでも着座感への影響を少くでき、またウレタンフォームの一部に応力が集中することが少なく、経時変化によりウレタンフォームがもろくなっても割れの発生が少なくなる。
【００６１】
（４）帯状体がウレタンフォームからの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパンの一部に固定されているので、帯状体にはウレタンフォームの振動が確実に伝達されるとともに、圧電素子には接しているウレタンフォームと帯状体との双方の振動が効率的に伝達され、感度が向上する。
【００６２】
（５）張力印加部により圧電素子に張力を印加しているので、圧電素子本来の圧電性能を活かすことができるとともに、ウレタンフォームやシートパンとの間の摩擦によりその振動が押さえられていても、振動により発生する電荷量を大きくすることことができ、圧電素子の振動に対する感度を向上させることができる。
【００６３】
（６）張力制御部により、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御されるので、着座衝撃時の圧電素子への過大張力の印加による圧電素子の感度低下や破断がなく、強度的な耐久性が向上する。
【００６４】
（７）張力制御部が圧電素子より寸法が長く圧電素子より伸張性の無い部材からなるので、簡単で安価な構成で圧電素子に印加される張力を制御することができる。
【００６５】
（８）張力制御部が、圧電素子とシートパンとを連結する弾性体からなるので、成形に高い寸法精度が必要なく、さらに簡単で安価な構成で圧電素子に印加される張力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図２】同装置のブロック図
【図３】同装置に使用した加速度センサーの断面図
【図４】本発明の第２の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図５】同装置のブロック図
【図６】本発明の第３の実施例における振動検出手段の構成図
【図７】本発明の第３の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図８】本発明の第４の実施例における振動検出手段の構成図
【図９】本発明の第４の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図１０】本発明の第５の実施例における振動検出手段の構成図
【図１１】本発明の第６の実施例における振動検出手段の構成図
【図１２】従来の人体検出装置のブロック図
【符号の説明】
１ 振動検出手段
１’ 加速度センサー
１’’ 圧電素子
２ 表布
３ ウレタンフォーム
４ シートスプリング
５ シートフレーム
６ 電源
７ 抵抗回路
８ 信号処理手段
８−ａ 増幅手段
８−ｂ フィルター
８−ｃ 平滑化手段
９ 判定手段
１０ 座席
１１ 梁部（感度向上手段）
１２ 支持台
１３ 抵抗体
１４ 端子
１５ ケース
１６ ベース
１７ 充填材
１８ 溝部（感度向上手段）
１９ おもり（感度向上手段）
２０ シートパン
２１ 帯状体（感度向上手段）
２４、２５ 張力印加部（感度向上手段）
２６ 張力制御部
２７ ステンレス板
３０、３１ バネ部材
【産業上の利用分野】
本発明は座席上の人体の有無を検出する人体検出装置に関するものであり、室内の空調や音響の制御等に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の在席検出装置は、例えば図１２のような構成になっていた。すなわち、１は可とう性のある圧電素子、８は信号処理手段、４は判定手段であり、信号処理手段１は圧電素子の出力信号を増幅する増幅手段８−ａ、増幅手段８−ａの出力のある特定の周波数成分をろ波するフィルター８−ｂ、フィルター８−ｂからの出力信号を平滑化する平滑化手段８−ｃからなっている。
【０００３】
ここで、人体が座席１０に着座すると座席１０の表布２に配設された圧電素子１が変形を受け、圧電効果により電圧が発生する。この発生信号には、着座時には着座の衝撃により一時的に大きな信号が現われるが、人体が安静にしていると人体の心拍や呼吸による細かな体動信号が現われる。人体がいなければ出力信号はゼロになる。座席１０に物が置かれた場合は、置かれた瞬間には一時的に大きな信号が現われるが、物には人体のような心拍や呼吸による細かな体動はないので出力信号はゼロになる。このような圧電素子１からの出力信号は、信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段４により人の在、不在を判定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の人体検出装置では、人体の安静時の微体動による非常に小さな振動を検出するために圧電素子を座席の人体との接触面に極力接近させて配設する必要がある。そのために、振動検出手段には人体に違和感を与えず着座感を損なうことが無いような可とう性や伸縮性のある材料が要求される等利用できる振動検出手段が限定されるほか、利用可能な材質があってもより高い振動検出感度を実現するための構成の変更に対する自由度がほとんどないという欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明の第１の目的は、着座感への影響の少ない人体検出装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の第２の目的は、バネのないシートでも着座感への影響の少ない人体検出装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第３の目的は、感度の良い人体検出装置を提供することにある。
【０００８】
さらに、本発明の第４の目的は、シートへの着座の際等に起こる衝撃に対して耐性のある人体検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた座席の一部分に固定された加速度センサーと、前記加速度センサーの振動検出感度を向上させる感度向上手段と、前記加速度センサーの検出した体動信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力により、前記座席上の人体の有無を判定する判定手段とを持持ち、前記加速度センサーは振動により生じる加速度を電気信号に変換する加速度センサーであることを特徴とする。
【００１０】
第１の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが座席のシートスプリングに固定される。
【００１１】
また、第２の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが可とう性のある圧電素子を有し、座席のウレタンフォームとシートパンの間に配設される。
【００１２】
第３の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが座席のウレタンフォーム下に設置された帯状体に配設され、前記帯状体は前記ウレタンフォームからの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパンの一部に固定される。
【００１３】
第３の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが圧電素子とシートパンとを固定することにより圧電素子に張力を印加する張力印加部を有する。
【００１４】
第４の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、加速度センサーが、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう前記圧電素子に印加される張力を制御する張力制御部を有する。
【００１５】
上記第４の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、張力制御部が、圧電素子より寸法が長く前記圧電素子より伸張性の無い部材からなり、その両端は前記圧電素子の両端と固定される。
【００１６】
さらに、上記第４の目的を達成するために本発明の人体検出手段は、張力制御部が、圧電素子とシートパンとを連結する弾性体からなる。
【００１７】
【作用】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた前記座席の一部分に固定された加速度センサーに人体の振動が伝達され、前記加速度センサーでは振動により生じる加速度を電気信号に変換し、伝達された振動の大きさに応じ感度向上手段により向上した振動検出感度に基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では加速度センサーの出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。そして、加速度センサーをこの位置に配置して、人体の着座感を阻害することはない。
【００１８】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席のシートスプリングに固定された加速度センサーに人体の振動が伝達され、前記加速度センサーでは伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では加速度センサーの出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００１９】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席のウレタンフォームとシートパンの間に配設された圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では前記圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００２０】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると座席のウレタンフォーム下に設置された帯状体に配設された加速度センサーに人体の振動が伝達され、前記加速度センサーでは伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００２１】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。
【００２２】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。着座時の衝撃等により圧電素子に印加される過大張力に対しては、張力制御部により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御される。
【００２３】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のような作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。着座時の衝撃等により圧電素子に印加される過大張力に対しては、圧電素子より寸法が長く前記圧電素子より伸張性の無い部材からなり、その両端は前記圧電素子の両端と固定された張力制御部により、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御される。
【００２４】
本発明の人体検出装置は上記構成により以下のように作用を有する。人体が座席に着座すると張力印加部により張力を印加されてシートパンに固定された可とう性の圧電素子に人体の振動が伝達され、前記圧電素子では伝達された振動の大きさと感度向上手段により向上した振動検出感度とに基づいてより大きな信号が発生しこの信号が信号処理手段に出力される。前記信号処理手段では圧電素子の出力を処理して判定手段に出力し、前記判定手段では前記信号処理手段の出力に基づいて前記座席上の人体の有無を判定する。着座時の衝撃等により圧電素子に印加される過大張力に対しては、前記圧電素子とシートパンとを連結した弾性体からなる張力制御部により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御される。
【００２５】
【実施例】
本発明の第１の実施例を図面とともに説明する。図１に本発明の第１の実施例の座席の構成図、図２にブロック図を示す。図中１は振動検出手段、２は表布、３はウレタンフォーム、４はシートスプリング、５はシートフレーム、６は電源、７は抵抗回路、８は信号処理手段、９は判定手段である。ここで、信号処理手段８は増幅手段８−ａ、フィルター８−ｂ、平滑下手段８−ｃからなる。本実施例では振動検出手段１として振動により生ずる加速度により抵抗体をひずませ、このひずみを抵抗変化として電気信号に変換する加速度センサー１’を用いており、この加速度センサー１’は、座席１０の人体との接触面から表布２、ウレタンフォーム３を介して一定距離ｒ以上離れた座席１０を構成するシートスプリング４上に固定されている。ここで、ｒは、座席１０に着座した人体に加速度センサー１’’の存在が人体に感じられなくなる距離で、加速度センサー１’’の外郭の硬度が高いほど、ウレタンフォーム３が柔らかいほど長くなる。本実施例ではウレタンフォーム３の下にあるシートスプリング４に固定されているが、シートスプリング４は一般に金属製の線材を使用して構成されているため、座席はすでにこのシートスプリング４を着座した人体に感じられなくなる様に構成されており、同様なかたさをもつものであればシートスプリングに固定しておれば人体に感じられることはなく、形状さえ適切であればほとんどの物は着座感を阻害することなしにこの位置に配置することが可能である。
【００２６】
図３に加速度センサー１’の断面図を示す。図に示すようにこの加速度センサー１’は感度向上手段である梁部１１、梁部１１を支持する支持台１２、梁部１１に配設された抵抗体１３、抵抗体の両端に接続された端子１４、これらの構造物の基板となるベース１５、構造物を保護するケース１６、及び、ケース内の空間を埋める液体の充填材１７からなる。また、梁部１１に感度向上手段である溝部１８を構成するだけでなく、梁部１１の先に感度向上手段であるおもり１９を設けている。本実施例ではこのような加速度センサー１’を図１に示すようにシートスプリング４の４箇所に設置し人体の振動を検出している。また図１に示すように、加速度センサー１’は背もたれ側に設置して人体の振動を検出してもよい。
【００２７】
上記構成による作用を説明する。座席１０に人体が着座するとその振動が座席１０の表布２、ウレタンフォーム３を経てシートスプリング４に伝達されて振動し、この振動によりシートスプリング４に固定された加速度センサー１’も振動し、この振動の加速度を受け加速度センサー１’内にある梁部１１によりセンサーが受けた振動が増幅されて梁部１１の表面に固定された抵抗体１３に伝達され、梁部１１の振動により生ずるひずみにより抵抗体１３の抵抗が変化する。人体が安静にしても人体には呼吸や心拍によるわずかな微体動が発生し、この微体動による振動も上記の経路を経て抵抗体の抵抗変化を生じさせる。抵抗体１３には、あらかじめ電源６から抵抗回路７を経て電圧が印加されており、加速度センサー１’がシートスプリング４の振動による加速度を受けて抵抗体１３の抵抗が変化すると、抵抗体１３の両端の電圧が変化し、この電圧変化が信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分にろ波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００２８】
ここで用いた加速度センサー１’は、振動を梁部１１により増幅する構成であるが、微弱な振動でも検出可能とするために梁部１１の一部に溝１８を設け梁部１１が振動しやすくしているが、このような構成では梁部１１の強度が落ちるため、梁部１１を着座時に外部から加えられる衝撃から保護するためにケース１６を堅牢な構造とすることが必要となる。そのため、表布２の近くに設置すると着座した人体に違和感を与え着座感を悪くしてしまうため、従来の構成では表布２の近くに設置することができなかったが、本実施例では表布２から一定距離ｒ離れたシートスプリング４に固定することにより着座感に影響をなくすことができている。この場合、表布２から一定距離ｒだけ離れている分加速度センサー１’に加えられる振動も小さくなるが、形状や材質が着座感にほとんど影響しないため、加速度センサー１’の構成の自由度が大きく、抵抗体１３を大きくする等により構成による感度向上策が可能になり、これにより、表布２に近接させなくても人体の検出に十分な感度を得ることができる。本実施例では、梁部１１に溝部１８を構成するだけでなく、梁部１１の先におもり１９を設けることにより速度センサ１’の感度を向上させている。
【００２９】
上記作用により本発明は、座面から一定距離以上離れた座席の一部分に振動検出手段を固定して人体の振動を検出するので、振動検出手段の構成の自由度を大きくすることが可能で、着座感への影響が少なく、かつ、人体を確実に検出できる人体検出手段を提供できるといった効果がある。
【００３０】
また上記作用により本発明は、振動検出手段１をウレタンフォーム３の下にあるシートスプリング４に固定しているが、シートスプリング４は一般に金属製の線材を使用して構成されており、座席はすでにこのシートスプリング４を着座した人体に感じられなくなる様に構成されているので、振動検出手段１がシートスプリング４と同様なかたさをもつのであれば、シートスプリングに固定しておれば人体に感じられることはない。したがって、形状さえ適切であればほとんどの振動検出手段１は着座感を阻害することなしにこの位置に配置することが可能であり、振動検出手段のシートへの配設を行う上で、設計の自由度がさらに向上するといった効果がある。
【００３１】
なお、本実施例では振動検出手段として加速度センサーを用いているが、加速度センサー以外にも圧電素子など、変位やひずみ等の振動による物理的な変化を電気信号に変換することができ、かつ、その構成により感度向上を図ることの可能なものであればいかなるものでもよく、振動検出手段を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施例を図面と共に説明する。図４に本実施例の人体検出装置を用いた座席の構成図、図５に本実施例の人体検出装置のブロック図を示す。本実施例が第１の実施例と相違する点は、振動検出手段１が可とう性のある圧電素子であり、ウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設されている点にある。圧電素子１’’は、圧電材例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をフィルム状にし、その両面に金属電極を蒸着させ、分極処理を行ったものをＰＥＴフィルムで表面保護し帯状に成形したものを使用する。この場合、分極の方向性によるが、一般には圧電素子１’’の厚み方向に分極することにより、圧電素子１’’は帯状の長手方向の張力変化に対して電圧出力を発生するものであり、本実施例でもこの構成のものを使用している。
【００３３】
通常の座席には、図４に示すようにシートパン２０に直接ウレタンフォーム３が埋め込まれたものを表布２で覆うという簡単な構成となっている物が多く、第１の実施例のようにシートスプリング４のある場合は少ない。図１のようにシートスプリング４のない座席１０では着座感へ影響を及ぼさずに人体の振動を検出するために振動検出手段１はウレタンフォーム３内に挿入されるか、または、ウレタンフォーム３の表面に固定されて設置されることになるが、一般にウレタンフォーム３は経時変化によりもろくなりやすく、ウレタンフォーム３に保持された剛体は一定時間経過すると着座時の衝撃に耐えられずウレタンフォーム３の割れを引き起こし、振動検出手段１がウレタンフォーム３の固定位置から脱落しやすくなる等の欠点があった。このような問題点を解決するために本実施例は、振動検出手段１は可とう性のある圧電素子であり、ウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設される。
【００３４】
上記構成による作用を説明する。座席１０に人体が着座するとその振動が座席１０の表布２を経てウレタンフォーム３に伝達されて振動し、この振動によりウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた部分にある圧電素子１’’が振動して変形を受け、振動の大きさに応じた電圧を発生する。人体が安静にしても人体には呼吸や心拍によるわずかな微体動が発生し、この微体動による振動も上記の経路を経て圧電素子１’’から振動の大きさに応じた電圧を発生させる。ここで、圧電素子１’’は、可とう性のある圧電素子１’’を用いるので、凹凸のあるウレタンフォーム３の表面に接して配設することができ、ウレタンフォーム３とシートパン２０のわずかな隙間に発生するウレタンフォーム３の振動を効率的に検出して電圧に変換することが可能で感度向上を図ることができる。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００３５】
上記作用により本発明は、可とう性のある圧電素子を用いるので、シートスプリングのないシートでも着座感への影響を少くでき、またウレタンフォーム３の一部に応力が集中することが少なく、経時変化によりウレタンフォーム３がもろくなっても圧電素子１’’による割れの発生も少なくなるといった効果がある。
【００３６】
上記実施例の圧電素子１’’はＰＶＤＦやＰＥＴ等で構成され、強度のある部材を使用しているが、振動伝達を阻害しない範囲で圧電素子１’’を補強材で包んでウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設したり、シートパン側から補強材をあてて前記補強材と圧電素子１’’をともにウレタンフォーム３の下面に接着する構成としてもよく、さらに強度が増す。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例を図面と共に説明する。図６に本実施例の人体検出装置の振動検出手段の構成図を、図７に同装置を用いた座席の構成図を示す。本実施例が第２の実施例と相違する点は、振動検出手段１が座席１０のウレタンフォーム３の下に設置された感度向上手段である帯状体２１に配設され、帯状体２１はウレタンフォーム３からの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるよう端部２２、２３がシートパン２０の一部に固定された点にある。その他の構成は第２の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。
【００３８】
ここで、振動検出手段１は第２の実施例と同じ圧電素子１’’から構成されるが、小型の加速度センサーやひずみケージ等、変位やひずみ等の振動による物理的な変化を電気信号に変換することができるものであればいかなるものでもよく、振動検出手段を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００３９】
上記構成による作用を説明する。座席１０に人体が着座するとその振動が座席１０の表布２を経てウレタンフォーム３に伝達されて振動し、この振動により帯状体２１も振動する。この際、帯状体２１はウレタンフォーム３からの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパン２０の一部に固定されているので、帯状体２１にはウレタンフォーム３の振動が確実に伝達されるとともに、圧電素子１’’には接しているウレタンフォーム３と帯状体２１との双方の振動が効率的に伝達されるので圧電素子１’’の感度を向上させることが可能である。圧電素子１’’が振動して変形を受けると、振動の大きさに応じた電圧を発生する。人体が安静にしても人体には呼吸や心拍によるわずかな微体動が発生し、この微体動による振動も上記の経路を経て圧電素子１’’から振動の大きさに応じた電圧を発生させる。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００４０】
上記作用により、第２の実施例では圧電素子１’’をウレタンフォーム３とシートパン２０の間に配設しているだけなので、例えば圧電素子１’’の設置方法やシートウレタン３の寸法ばらつき等により圧電素子１’’に振動が効率的に伝達されないという課題があったが、本実施例によれば、帯状体２１がウレタンフォーム３からの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパン２０の一部に固定されているので、帯状体２１にはウレタンフォーム３の振動が確実に伝達されるとともに、圧電素子１’’には接しているウレタンフォーム３と帯状体２１との双方の振動が効率的に伝達され、感度が向上するといった効果がある。
【００４１】
次に、本発明の第４の実施例を図面と共に説明する。図８に本実施例の人体検出装置の振動検出手段の構成図を、図９に同装置を用いた座席の構成図を示す。本実施例が第３の実施例と相違する点は、振動検出手段１が圧電素子１’’とシートパン３とを固定することにより圧電素子１’’に張力を印加する感度向上手段である張力印加部２４、２５を有した点にある。張力印加部２４、２５はシートパン２０との固定部分を兼用しており、座席１０が組み立てられた時点で圧電素子１’’にはウレタンフォーム３からの荷重とシートパン２０への固定により一定の張力が印加される構成になっている。その他の構成は第２の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。
【００４２】
上記構成により、圧電素子１’’はその両端が張力印加部２４、２５を介してシートパン２０に固定されおり、ウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた時に一定の張力が印加される様に設置されているが、これは第２の実施例の説明で述べたように、この手の圧電素子は長手方向の張力変化に対して電圧出力を発生するものであり、その本来の性能をより有効に活かすためである。さらに、この圧電素子１’’がウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれているためにウレタンフォーム３や、シートパン２０との間の摩擦によりその振動による変形が押さえられているのを、張力をかけることにより圧電素子１’’の振動による変形を圧電素子１’’全体に伝達しやすくし、小さな振動でもその振動により発生する電荷量を大きくすることによって圧電素子１’’の振動に対する感度を向上させている。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分に濾波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。
【００４３】
上記作用により本発明は、張力印加部２４、２５により圧電素子１’’に張力を印加しているので、圧電素子１’’本来の圧電性能を活かすことができるとともに、ウレタンフォーム３やシートパン２０との間の摩擦によりその振動が押さえられていても、振動により発生する電荷量を大きくすることことができ、圧電素子の振動に対する感度を向上させることができるといった効果がある。
【００４４】
また、万一ウレタンフォーム３に割れが生じても、圧電素子１’’は張力印加部２４、２５によりシートパン２０に固定されているのでずれることなく正規の位置に固定され、人体の振動を継続して検出することが可能である。
【００４５】
また、シートパン２０は金属の板材から成形された物であるため、着座した人体がシートパン２わを感じることがない様に構成されており、従って、圧電素子１’’に張力が加えられていもウレタンフォーム３とシートパン２０との間に配設すれば人体が圧電素子１’’を感じることはほとんどない。
【００４６】
上記実施例では張力印加部２４、２５をシートパン２０のエッヂ部分に固定したが、例えばシートパン表面の凹凸部分に張力印加部２４、２５を固定する等、ウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた時に一定の張力が印加される様に設置することができるものであればいかなる設置方法でもよく、振動検出手段の設置方法を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００４７】
次に、本発明の第５の実施例を図面と共に説明する。本実施例の第４の実施例との相違点は、図１０に示すように、振動検出手段１が、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子１’’に印加されぬよう圧電素子１’’に印加される張力を制御する張力制御部２６を有する点にある。その他の構成は上記第４の実施例と同様なのでここでの詳細な説明は省略する。ここで、張力制御部２６は、圧電素子１’’より寸法が長く、かつ圧電素子１’’より伸張性の無い部材、例えばステンレス板２７で成形され、その端部２８、２９は圧電素子１’’の両端と固定される。端部２８、２９はシートパンへの固定部を兼ねた張力印加部２４、２５と一体成形される。張力制御部２６はステンレス板２７に限定されるものではなく、上記のような寸法や伸張性を満たすものであれば他の部材でもよい。
【００４８】
上記構成により、圧電素子１’’はその両端が張力印加部２４、２５を介してシートパン２０に固定されおり、ウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれた時に一定の張力が印加される様に設置されているが、これは第２の実施例の説明で述べたように、この手の圧電素子は長手方向の張力変化に対して電圧出力を発生するものであり、その本来の性能をより有効に活かすためである。さらに、この圧電素子１’’がウレタンフォーム３とシートパン２０に挟まれているためにウレタンフォーム３や、シートパン２０との間の摩擦によりその振動による変形が押さえられているのを、張力をかけることにより圧電素子１’’の振動による変形を圧電素子１’’全体に伝達しやすくし、小さな振動でもその振動により発生する電荷量を大きくすることによって圧電素子１’’の振動に対する感度を向上させている。この圧電素子１’’の発生電圧は信号処理手段８の増幅手段８−ａにより増幅され、フィルター８−ｂにより必要とする周波数成分にろ波され、さらに平滑化手段８−ｃにより平滑化されて判定手段９に出力され、判定手段９により座席１０上の人体の有無が判定される。人体の着座時の衝撃等により、圧電素子１’’に過大な張力が印加される場合があるが、そのような過大張力に対しては、張力制御部２６により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子１’’に印加されぬよう圧電素子１’’に印加される張力が制御される。
【００４９】
また上記構成により、圧電素子１’’に過大張力が印加されても、ステンレス板２７が圧電素子１’’より寸法が長く圧電素子１’’より伸張性の無い部材であるので、張力印加により圧電素子１’’が伸びてもステンレス板２７の長さ以上は伸びることがなく、圧電素子１’’が破断することはない。ステンレス板２７の長さは、圧電素子１’’の長さをＬとすると、例えば引っ張り試験等に基づき圧電素子１’’の降伏点における伸び△Ｌを調べることにより、Ｌ以上で、かつＬに△Ｌを加算した長さ以下の範囲で設定すればよい。
【００５０】
第４の実施例では、圧電素子１’’に張力を印加して感度を向上させていたが、例えば着
座時の衝撃により圧電素子１’’に降伏点以上の過大な張力が印加され、圧電素子１’’の感度が低下したり、破断してしまうといった課題があった。しかしながら、上記作用により本実施例によれば、張力制御部２６により予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御されるので、上記のような圧電素子１’’の感度低下や破断がなく、強度的な耐久性が向上するといった効果がある。
【００５１】
また上記作用により、張力制御部２６は圧電素子１’’より寸法が長く圧電素子１’’より伸張性の無い部材で成形されており、簡単で安価な構成で圧電素子１’’に印加される張力を制御することができるといった効果がある。
【００５２】
上記第５の実施例では、張力制御部２６が、圧電素子１’’より寸法が長く圧電素子１’’より伸張性の無い部材で成形され、その両端は圧電素子１’’の両端と固定される構成であったが、本発明の第６の実施例として、図１１に示すように、張力制御部２６が、圧電素子１’’とシートパンとを連結する弾性体、例えばバネ部材３０、３１で成形される構成としてもよい。図１１において、バネ部材３０、３１の一方の端部３２、３３は圧電素子１’’の両端と固定され、他方の端部３４、３５はシートパンへの固定を兼ねた張力印加部２４、２５と固定されている。バネ部材３０、３１のバネ定数は実験的に求めることができ、例えば圧電素子１’’の降伏点強度以下の張力で容易に伸びるバネ定数を選べばよい。また、張力制御部２６はバネ部材３０、３１に限定されるものではなく、例えば板バネやゴム等の部材のように、上記のような弾性を満たすものであれば他の部材でもよい。
【００５３】
第３の実施例ではステンレス板２７の長さＬ１は、Ｌ以上で、かつＬに△Ｌを加算した長さ以下の範囲で設定すればよいが、圧電素子１’’の使用部材により△Ｌが小さいような場合は、Ｌ１の成形時に高い寸法精度が必要になるといった課題があった。しかしながら、上記のようにバネ部材３０、３１を用いれば、過大な張力が印加されてもバネ部材３０、３１が伸びるので、圧電素子１’’に印加される張力は低減する。この場合、バネ部材の成形には高い寸法精度は必要としない。したがって、第５の実施例よりもさらに簡単で安価な構成で圧電素子１’’に印加される張力を制御することができるといった効果がある。
【００５４】
なお、第２の実施例以下の実施例はシートパン型のシートに適用するものであるが、第１の実施例で述べたようなシートスプリング型のシートに張力印加部２４、２５や張力制御部２６を有した振動検出手段１を適用してもよい。また、振動検出手段１はシートパン３の横手方向に配設したが、シートパン３の縦方向に配設したり、複数個を配設したり、背もたれ側に配設したりしてもよい。
【００５５】
また、第４の実施例以下の実施例では、振動検出手段１は可とう性のある圧電素子１’’から構成されるが、例えば可とう性の抵抗体を用いたストレインゲージ等を用いてもよく、張力印加により電気信号を出力することができるものであればいかなるものでもよく、振動検出手段を限定することを発明の主旨とするものではない。
【００５６】
以上の実施例により本発明の人体検出装置によれば、座席上での人体の有無の判定が精度良く行える。これによって、劇場や自動車内での空席の把握が精度良く行え、空調や、音場制御等に利用できる。
【００５７】
【発明の効果】
以上実施例で説明したように本発明の人体検出装置によれば次の効果が得られる。
【００５８】
（１）座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた座席の一部分に加速度センサーを固定して人体の振動を検出するので、加速度センサーの構成の自由度を大きくできるため種々の感度向上策を講じることが可能で、加速度センサーの着座感への影響が少なく、かつ、人体を確実に検出できる人体検出手段を提供できる。
【００５９】
（２）加速度センサーをシートスプリングに固定しているので、形状さえ適切であればほとんどの加速度センサーは着座感を阻害することなしにこの位置に配置することが可能であり、加速度センサーのシートへの配設を行う上で、設計の自由度がさらに向上する。
【００６０】
（３）可とう性のある圧電素子を用いているので、シートスプリングのないシートでも着座感への影響を少くでき、またウレタンフォームの一部に応力が集中することが少なく、経時変化によりウレタンフォームがもろくなっても割れの発生が少なくなる。
【００６１】
（４）帯状体がウレタンフォームからの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパンの一部に固定されているので、帯状体にはウレタンフォームの振動が確実に伝達されるとともに、圧電素子には接しているウレタンフォームと帯状体との双方の振動が効率的に伝達され、感度が向上する。
【００６２】
（５）張力印加部により圧電素子に張力を印加しているので、圧電素子本来の圧電性能を活かすことができるとともに、ウレタンフォームやシートパンとの間の摩擦によりその振動が押さえられていても、振動により発生する電荷量を大きくすることことができ、圧電素子の振動に対する感度を向上させることができる。
【００６３】
（６）張力制御部により、予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう圧電素子に印加される張力が制御されるので、着座衝撃時の圧電素子への過大張力の印加による圧電素子の感度低下や破断がなく、強度的な耐久性が向上する。
【００６４】
（７）張力制御部が圧電素子より寸法が長く圧電素子より伸張性の無い部材からなるので、簡単で安価な構成で圧電素子に印加される張力を制御することができる。
【００６５】
（８）張力制御部が、圧電素子とシートパンとを連結する弾性体からなるので、成形に高い寸法精度が必要なく、さらに簡単で安価な構成で圧電素子に印加される張力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図２】同装置のブロック図
【図３】同装置に使用した加速度センサーの断面図
【図４】本発明の第２の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図５】同装置のブロック図
【図６】本発明の第３の実施例における振動検出手段の構成図
【図７】本発明の第３の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図８】本発明の第４の実施例における振動検出手段の構成図
【図９】本発明の第４の実施例における人体検出装置を設置した座席の構成図
【図１０】本発明の第５の実施例における振動検出手段の構成図
【図１１】本発明の第６の実施例における振動検出手段の構成図
【図１２】従来の人体検出装置のブロック図
【符号の説明】
１ 振動検出手段
１’ 加速度センサー
１’’ 圧電素子
２ 表布
３ ウレタンフォーム
４ シートスプリング
５ シートフレーム
６ 電源
７ 抵抗回路
８ 信号処理手段
８−ａ 増幅手段
８−ｂ フィルター
８−ｃ 平滑化手段
９ 判定手段
１０ 座席
１１ 梁部（感度向上手段）
１２ 支持台
１３ 抵抗体
１４ 端子
１５ ケース
１６ ベース
１７ 充填材
１８ 溝部（感度向上手段）
１９ おもり（感度向上手段）
２０ シートパン
２１ 帯状体（感度向上手段）
２４、２５ 張力印加部（感度向上手段）
２６ 張力制御部
２７ ステンレス板
３０、３１ バネ部材
Claims (8)
- 座席の人体との接触面からウレタンフォームを介して、座席に着座した人体が感じられなくなる一定距離以上離れた座席の一部分に固定された加速度センサーと、前記加速度センサーの振動検出感度を向上させる感度向上手段と、前記加速度センサーの検出した体動信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力により、前記座席上の人体の有無を判定する判定手段とを持ち、前記加速度センサーは振動により生じる加速度を電気信号に変換する加速度センサーであることを特徴とする人体検出装置。
- 加速度センサーは、座席のシートスプリングに固定される請求項１記載の人体検出装置。
- 加速度センサーは可とう性のある圧電素子を有し、座席のウレタンフォームとシートパンの間に配設された請求項１記載の人体検出装置。
- 加速度センサーは座席のウレタンフォーム下に設置された帯状体に配設され、前記帯状体は前記ウレタンフォームからの荷重を受けることによりある一定以上の張力がかかるようシートパンの一部に固定された請求項１記載の人体検出装置。
- 加速度センサーは圧電素子とシートパンとを固定することにより圧電素子に張力を印加する張力印加部を有した請求項３記載の人体検出装置。
- 加速度センサーは予め定められた設定値以上の張力が圧電素子に印加されぬよう前記圧電素子に印加される張力を制御する張力制御部を有した請求項５記載の人体検出装置。
- 張力制御部は、圧電素子より寸法が長く前記圧電素子より伸張性の無い部材からなり、その両端は前記圧電素子の両端と固定された請求項６記載の人体検出装置。
- 張力制御部は、圧電素子とシートパンとを連結する弾性体からなる請求項６記載の人体検出装置。
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-
1995
- 1995-04-11 JP JP8529295A patent/JP3624459B2/ja not_active Expired - Fee Related
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