JP7239647B2 - 座席濡れ検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、座席の濡れを検知するための座席濡れ検知装置に関する。

従来より、例えば鉄道車両に搭載された座席では、年間で相当な件数の「座席が濡れている」というトラブルが発生している。そのため、鉄道会社は、常に一定数の予備の空席を予め用意していた。このような対応は、鉄道会社にとって売上げの機会損失であるから、何らかの対策が希求されていた。かかる対策として、例えば乗客が着座する前に座席の濡れを検知して、事前に別途用意してある座部と交換することが考えられる。

座席の濡れを検知する方法として、例えば作業員が個々の座席を手作業で点検することが挙げられる。しかしながら、作業員の手作業による点検では、作業が煩わしく時間もかかり、人件費などコストが嵩むだけでなく、濡れの検知には個人的な感覚の違いもあり、正確に座席の濡れを検知することは難しい。そこで、他の技術分野における水分検知方法として、例えば特許文献１や特許文献２に記載の技術を、座席の濡れの検知に応用することが考えられる。

特許文献１には、生体の水分量を検出する対象としての含水部に電磁波を照射して、含水部より反射された電磁波の戻り量を検出して、この戻り量と含水部に含まれる水分量との対応関係を特定の数式で演算することにより、含水部における水分量を検出する技術が記載されている。ここで使用する電磁波は、０．１ＴＨｚ以上１２０ＴＨｚ以下の周波数であり、電磁波源である光源１１から照射される。また、電磁波の戻り量は、センサ１４１，１４２によって検出されていた。

特許文献２には、おむつ装着者のおむつが位置する検知位置に検知用共振回路１を配置し、検知用共振回路１に外部から検知用電磁波を印加して、検知用共振回路１の周辺雰囲気の水分量変化に基づく検知用共振回路１の共振周波数の変化を検知することにより、おむつ濡れを検知する技術が記載されている。ここで検知用電磁波の周波数は定かでないが、高周波発信回路部１１から発信される。また、検知用共振回路１をなすコイルのほか、これと対向して配置される誘電体基板７上のコイル９も、必須の構成要素であった。

特許５９５７２６８号公報 特開２００２－７１５８４号公報

しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、センサ１４１，１４２により検出された電磁波の戻り量を水分量に変換する演算プログラムが複雑であり、アプリケーションが高価なものとなる。また、使用する電磁波が０．１ＴＨｚ以上１２０ＴＨｚ以下の周波数であるため、電磁波源である光源１１とセンサ１４１，１４２が比較的高価となり、よりいっそうコスト高を招くという問題があった。

また、前述した特許文献２に記載の技術では、高周波発信回路部１１から発信される電磁波の周波数は定かでないが、図３に示された筐体２３の大きさから見て、小型化は難しいことが推測される。さらに、必要な部品として、検知用共振回路１をなすコイルや、これと対向して配置される誘電体基板７上のコイル９も、検知領域に亘り平面状に大きく広がるため、座席に内装する部品点数が多く大きさも嵩張り、コストが嵩むだけでなく着座感に影響を及ぼすため、座席に適用するには実用的ではなかった。

本発明は、以上のような従来技術が有する問題点に着目してなされたものであり、コストを低減することが可能であり、小型化も可能であって座席への装着性に優れ、簡単な制御によって座席の濡れを正確に検知することができる座席濡れ検知装置を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明の一態様は、
座席の濡れを検知するための座席濡れ検知装置であって、
座席に向けて電磁波を送信する送信部と、
座席の内部に配置されて前記送信部からの前記電磁波を反射する反射部と、
前記反射部により反射された前記電磁波を受信する受信部と、を備え、
前記受信部により受信された前記電磁波の水分による信号強度の減衰度合いに基づき、座席の濡れを判定可能としたことを特徴とする。

本発明に係る座席濡れ検知装置によれば、コストを低減することが可能であり、小型化も可能であって座席への装着性に優れ、簡単な制御によって、座席の濡れを正確に検知することができる。

本実施形態に係る座席濡れ検知装置を概略的に示すブロック図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置を適用する座席を模式的に示す正面図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置を適用する座席（座部）の内部構造を示す斜視図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置を適用する座席（座部）の外観を示す斜視図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置のミリ波センサからの電磁波の照射を模式的に示す斜視図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置の反射部の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置のミリ波センサからの電磁波の照射範囲と反射部との位置関係を模式的に示す平面図（ａ）と、反射部からの反射波の信号強度を示すグラフ（ｂ）である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置のミリ波センサからの電磁波が、座席の乾燥状態と湿潤状態とにおいて変化する様子等を示す説明図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置において座席の濡れを検知する方法の一例を示す説明図である。 本実施形態に係る座席濡れ検知装置において座席の濡れを検知した後の処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づき本発明を代表する実施形態を説明する。
図１～図１０は、本発明の一実施形態を示している。
本実施形態に係る座席濡れ検知装置１０は、電磁波のうち特にミリ波レーダーを利用して、座席１の濡れを検知するものである。以下、座席１を、鉄道車両の客室内に装備されるものを例に説明する。なお、以下に説明する実施形態で示される構成要素、形状、数値等は、何れも本発明の一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。

＜座席１の概要＞
図２に示すように、座席１は、フロア上に固定する脚台２に座部３を取り付け、座部３の後端側に背凭れ４を支持してなる。図３および図４に示すように、座部３は、脚台２上に固定した枠組状のフレーム３ａにクッション３ｂを装着し、クッション３ｂを表皮材で被覆してなる。背凭れ４は、図示省略したが座部３と同様に、フレームにクッションを装着し、クッションを表皮材で被覆してなる。

ここで脚台２やフレーム３ａは、金属製であり電磁波を透過させないが、クッション３ｂは、一般に発泡ウレタン等の合成樹脂からなるので電磁波を透過させ、表皮材も、一般に布製なので電磁波を透過させる。なお、後述するミリ波センサ１１からの電磁波は、座席１の内部の脚台２やフレーム３ａによっても反射されるが、この反射光は僅かな乱反射以外にミリ波センサ１１に戻る反射角ではない。

また、図２に示すように、座席１における座部３の両側には、上端側が肘掛となる袖部５が固定されている。この袖部５の内部には、後述するミリ波センサ１１を取り付けるための支持ブラケット６が設けられている。ここで支持ブラケット６は、図３に示すように、脚台２の一側端上に立設されている。なお、各図において、同一部品についての多少の形状の違いは単に設計変更にすぎない（例えば図２および図３等における脚台２の形状の違い等）。

＜座席濡れ検知装置１０の概要＞
図１は、本実施形態に係る座席濡れ検知装置１０を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、座席濡れ検知装置１０は、ミリ波センサ１１と、コントローラ２０と、を備えている。ここでミリ波センサ１１とコントローラ２０は、相互に信号を送受可能に無線ないし有線を介して接続されている。また、コントローラ２０には、表示部２５と操作部２６が、それぞれ接続されている。

ミリ波センサ１１は、詳しくは後述するが、電磁波を送信する送信部１２と、電磁波を受信する受信部１３と、を備えている。図１には、ミリ波センサ１１から座席１に向けて送信した電磁波（以下「送信波」）が、後述の反射部７により反射された電磁波（以下「反射波」）として戻る状態も図示している。ここで電磁波は、いわゆるチャープ信号として一定の周波数であるため、その大きさ（振幅）を時間の関数として表現した正弦波として表している。

＜ミリ波について＞
本実施形態では、電磁波としてミリ波を使用している。ここでミリ波とは、周波数帯が３０～３００ＧＨｚの電磁波のことであり、波長にすると１～１０ｍｍとなることから「ミリ波」と称されている。ミリ波は一般に、直線性が強くレーザーのように扱うことができ、広帯域幅を確保することができ、合成樹脂や布等の各種物質を透過するという特長を有するが、さらに発明者らの鋭意研究の結果、ミリ波は水分により信号強度が減衰され易いことが判明した。

発明者らの実験により、次述するミリ波センサ１１を用いて座席１の座部３にミリ波を照射したところ、ミリ波は座部３のクッション３ｂをそのまま透過して内部にある金属製のフレーム３ａや脚台２に反射することが確認された。ここで座部３が通常の乾燥状態のとき、フレーム３ａ等からの反射波は送信時の信号強度とさほど変わらないが、座部３が濡れた湿潤状態のときは、反射波の信号強度の明らかな減衰が確認された。よって、ミリ波は、水分によって吸収され易い性質があることが判明した。

＜ミリ波センサ１１について＞
ミリ波センサ１１は一般に、離れた物標との距離、方向、速度を測定することが可能なモジュールであるが、本実施形態では、後述する反射部７から反射されたミリ波の信号強度の測定に特化して用いている。よって、本実施形態のミリ波センサ１１の利用形態として、そもそも定位置に固定されている反射部７との距離や方向、速度を測定するための処理は省かれている。

詳しく言えばミリ波センサ１１は、通常は送信（ＴＸ）と受信（ＲＸ）の無線周波数部品、シンセサイザ、クロック等のアナログ部品、Ａ／Ｄコンバータ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、それにマイコン（ＭＣＵ）等のデジタル部品で構成されている。ミリ波センサ１１は、シンセサイザで生成したミリ波をＴＸアンテナから送信し、この送信波が物標（反射部７）に当たり反射してきた反射波をＲＸアンテナで受信する。よって、本実施形態では、ＴＸアンテナが本発明の「送信部１２」に相当し、ＲＸアンテナが本発明の「受信部１３」に相当する。

ミリ波センサ１１は、さらに、ミキサで送信波と反射波を混合してＩＦ信号（計算に使用する中間周波数）を生成し、このＩＦ信号から得られたデータを元に各種信号処理を実施して、物標（反射部７）の位置等の情報を取得する機能も備えている。これにより、ミリ波センサ１１は、後述する複数の反射部７からの反射波ごとに、それぞれの信号強度に応じた電気信号を生成することができる。ここで生成された電気信号は、後述するコントローラ２０に出力される。

このようなミリ波センサ１１は、ミリ波の直線性により環境変化に強く、ミリ波の広帯域幅による高距離分解能に優れ、ミリ波が短波長のため高精度検出が可能であると共に回路やアンテナの小型化が可能という特長を有している。ミリ波センサ１１は、その特長の一つとして小型化が可能であるため、全体的に数センチ四方の基板として構成することができる。

よって、本実施形態のミリ波センサ１１は、前述した座席１における袖部５内の限られたスペースにも配設することができる。ミリ波センサ１１は、図５に示すように、支持ブラケット６の上端内側に取り付けられて、その直下の座部３に向けて電磁波を送信するように配置されている。ここでミリ波センサ１１は、座部３の表面のなるべく広い範囲に亘って、少なくとも次述する複数の反射部７のある位置をモニタリングできる照射範囲となる角度に設定されている。

＜反射部７について＞
図３に示すように、座席１の内部となる脚台２の天板上には、ミリ波センサ１１の送信部１２からの電磁波を反射する反射部７として、送信部１２からの距離が近い順に、第１反射部７Ａ、第２反射部７Ｂ、第３反射部７Ｃが設けられている。これらの反射部７Ａ、７Ｂ、７Ｃを総称するときは、単に反射部７と表記する。図７に示すように、複数の反射部７を、それぞれ送信部１２からの距離を異ならせることにより、各反射部７からの反射波の信号強度を同一グラフ上に表したとしても、各反射部７ごとに明確に区別することができる。なお、反射部７の数は、３つに限らず適宜定め得る設計事項である。

各反射部７は、送信部１２からの光学的距離が互いに異なるだけでなく、送信部１２から各反射部７に至る電磁波の透過経路が、座部３の平面視において互いに重ならずに分散するように配置されている。座席１における座部３の表面および／または内部における濡れ（水分）を検知する場合、多くの反射部７を設けるほど、細かな領域ごとに正確な検知が可能となるが、反射部７の数が多いとコストが嵩む。よって、本実施形態では、図７（ａ）に模式的に示すように、３つの反射部７を分散させることにより、座部３のなるべく広い範囲をモニタリングできるように工夫している。

図３に示すように、各反射部７は、何れも略矩形の金属板からなり、ミリ波センサ１１からの送信波を受けて、再びミリ波センサ１１に向けて反射波を正反射させる向きに配置されている。ここで正反射とは、電磁波が反射部７に入射する角度である仰角と同じ角度での反射を意味する。また、各反射部７は、例えばブラケット等の土台を介して、脚台２の天板よりも高い位置に設けても良い。なお、各反射部７の具体的な形状や大きさは、適宜定め得る設計事項である。

また、反射部７は、前述した金属板に限られるものではなく、他に例えば、反射波をミリ波センサ１１に向けて反射させるコーナリフレクタ７Ｄとしても良い。図６に示すように、コーナリフレクタ７Ｄは、直角二等辺三角形の金属板を３面に合わせた反射板である。コーナリフレクタ７Ｄによれば、その何れの面に電磁波が入射しても３面内で反射が繰り返されて、電磁波が入射した方向へ反射波を正確に反射させることができる。かかるコーナリフレクタ７Ｄは、他の形状より反射波の指向性を広くすることができ、電磁波の入射角度に関わらず均一な反射波を得られるため、例えばミリ波センサ１１から最も離れた位置にある第３反射部７Ｃの代わりに採用すると良い。その他、反射部７として、パラボラアンテナ形状のものを採用しても良い。ここでパラボラアンテナは、一般に放物曲面をなす反射面を備えた凹形状のアンテナであるが、その詳細は周知であるので具体的な説明は省略する。

図４に示すように、クッション３ｂの表面を、ミリ波センサ１１から各反射部７に至る透過経路に応じて複数のエリア（１）～（３）に仮想的に区分けして、後述の制御部２２により、各エリア（１）～（３）ごとの濡れを判定可能に設定すると良い。ここで各エリア（１）～（３）は、１カ所にあるミリ波センサ１１からの送信波を受けた各反射部７からの反射波が、互いに抵触せずに別々の経路で戻るような広範囲に設定することが好ましい。ただし、各領域は、座部３の表面のうち必ずしも全域をカバーする必要はない。

ちなみに、図４に例示した各エリア（１）～（３）では、エリア（１）は、第１反射部７Ａに至る透過経路に対応しており、エリア（２）は、第２反射部７Ｂに至る透過経路に対応しており、エリア（３）は、第３反射部７Ｃに至る透過経路に対応している。なお、各エリア（１）～（３）は、図４中では想像線で示したが、明瞭な境界によって区画されるものではない。また、各エリアの数は、前記反射部７の数と同様に３つに限定されるものではない。

＜コントローラ２０について＞
図１に示すコントローラ２０は、例えばマイクロコンピュータや周辺の電子機器からなり、具体的にはプロセッサ（ＣＰＵ）のほか、プロセッサで実行するプログラムや各種の固定的データを記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、プログラムを実行する上で一時的に必要になるデータを記憶するための揮発性メモリ（ＲＡＭ）等を主要部とする回路で構成されている。かかるコントローラ２０は、その機能として、入力部２１と、制御部２２と、出力部２３と、記憶部２４等を備えている。

入力部２１は、ミリ波センサ１１からの前記電気信号等の各種情報や、操作部２６により指定された数値等の各種情報の入力を受け付ける。
制御部２２は、ミリ波センサ１１の送信部１２からの電磁波の送信を制御したり、ミリ波センサ１１からの電気信号を処理することにより、電磁波が座席１（正確には座部３）内部を透過する過程で水分により信号強度が減衰された度合いに基づき、座席１の濡れを検知する。なお、座席１の濡れの具体的な検知方法については後述する。

制御部２２は、ミリ波センサ１１の送信部１２からの電磁波の送信を、例えば所定の周期で繰り返すように制御する。より具体的には制御部２２は、所定のタイミングで、ミリ波センサ１１の送信部１２から電磁波を送信させるように設定すると良い。ここで所定のタイミングとしては、例えば乗客が降車する次の停車駅の到着直前、あるいは車両が終着駅に到着したとき等、適宜定めれば良い。

出力部２３は、制御部２２により検知された座席１の濡れに関する情報等を出力する。ここで出力部２３からの信号の出力先は、主として表示部２５であるが、表示部２５に限定されることはない。
記憶部２４は、制御部２２において座席１の濡れの検知に用いるプログラムや各種データを記憶する。各種データとしては、例えば座席１が乾燥状態のときの反射波の信号強度など予め測定した測定値等が該当する。

表示部２５は、制御部２２における座席１の濡れに関する判定結果を表示するものである。表示部２５は、例えばパソコンのモニタをそのまま利用しても良く、前記判定結果を含む各種情報をテキストやイメージ等で視認可能に表示する。なお、表示部２５による表示と併せて、スピーカー等の音声出力装置により人工音声やアラーム等の音による報知も行うようにしてもかまわない。

操作部２６は、制御部２２の各種処理において必要となる数値データの入力等、操作者が操作するものである。操作部２６は、例えばパソコンのマウス、キーボード、タッチパネル等である。座席濡れ検知装置１０の利用者は、この操作部２６を操作することにより、制御部２２が処理に必要とする各種データを入力したり、処理動作を指示したりすることができる。

＜座席濡れ検知装置１０による座席１の濡れの検知＞
次に、座席１の濡れの検知について、具体的な一例を説明する。
図１において、ミリ波センサ１１で生成された電気信号は、コントローラ２０へ出力されて入力部２１から取り込まれる。入力部２１に入力された電気信号は、記憶部２４に格納される。記憶部２４に格納された電気信号は、ＡＤ変換回路等によりデジタル変換されて制御部２２内のメモリエリアに格納される。制御部２２は、取り込んだミリ波センサ１１からの電気信号に基づき、各反射部７ごとに検出された反射波の信号強度を算出する処理を実行する。

図７（ｂ）は、各反射部７ごとに検出された反射波の信号強度をグラフ化して表示した一例であり、横軸は、ミリ波センサ１１から各反射部７までの光学的な距離であり、縦軸は、反射波の信号強度である。ここで横軸における距離は、送信波の出力時点から反射波が戻るまでの時間に比例するものであり、各反射部７ごとの配置によって事前に定められている。また、縦軸における信号強度は、相対値として表したものであり、その単位は特に限定されるものではない。各反射部７ごとの反射波の信号強度のピークは、送信部１２からの距離に応じて異なる横軸の箇所に生じている

各反射部７ごとの反射波のチャープは、ＦＦＴ処理され、反射部７の距離を検出することになるが、ここで各反射部７の距離が同一であると、各チャープに対応する距離ＦＦＴは、同じ場所（横軸）でピークを示すことになる。そこで、前述したように各反射部７の距離を異ならせることで、各チャープに対応する距離ＦＦＴは、横軸上における異なる箇所でそれぞれピークを示すことになる。制御部２２は、このようなグラフ化処理の結果に基づいて、座席１の濡れを判定する。ここで座席１の濡れとは、座部３の主としてクッション３ｂに含まれる水分と同義である。

図８は、ミリ波センサ１１からの電磁波が、座席１が通常の乾燥状態の場合と、座席１が何らかの原因で濡れた湿潤状態の場合において、それぞれ変化する様子等を示している。ミリ波センサ１１（送信部１２）から座部３に向けて送信された電磁波は、各反射部７に至る透過経路ごとに、水分が存在しない「乾燥状態」と、水分が存在する「湿潤状態」とでは、送信波の最初の信号強度は同一であっても、反射波の信号強度に大きな違いが生じる。

図８中の［概念］は、ミリ波センサ１１からの送信波が同一の反射部７に反射されて反射波として戻る状態を模式的に示している。図８（ａ）の［概念］に示すように、座席１が乾燥状態の場合、ミリ波センサ１１からの送信波は、座部３のクッション３ｂを透過するとき、さほど減衰することなく反射部７に至り、反射部７からの反射波も同様に、さほど減衰することなくミリ波センサ１１に戻る。一方、図８（ｂ）の［概念］に示すように、座席１が湿潤状態の場合、ミリ波センサ１１からの送信波は、座部３のクッション３ｂを透過するとき、水分によりかなり減衰して反射部７に至り、反射部７からの反射波もさらに減衰してミリ波センサ１１に戻る。

このように、湿潤状態の方が乾燥状態よりも、ミリ波センサ１１から発信された電磁波は、ミリ波センサ１１に戻ったときに大幅に弱まっている。すなわち、座席１が湿潤状態の場合における反射波の信号強度と、座席１が乾燥状態の場合における反射波の信号強度とは、湿潤状態の方が乾燥状態よりも信号強度が大幅に小さくなることが、発明者らの実験により確かめられている。従って、制御部２２は、座席１が湿潤状態の場合における反射波の信号強度と、座席１が乾燥状態の場合における反射波の信号強度との比（信号比）に基づいて、座席１の濡れを検知する。

図８中の［グラフ］は、同一の反射部７からの反射波の信号強度を示すグラフである。図８（ａ）の［グラフ］に示すように、座席１が乾燥状態の場合、反射波の信号強度のピークは、例えば相対値として５０００となる。一方、図８（ｂ）の［グラフ］に示すように、座席１が湿潤状態の場合、反射波の信号強度のピークは、例えば相対値として２８００となる。このように、反射波の信号強度は、湿潤状態の方が乾燥状態よりも大幅に減衰しており、その具体的な減衰度合いは、前述した数値例だと湿潤状態では乾燥状態の０．５６（２８００／５０００）倍、すなわち４４％まで減衰している。

前記信号比である０．５６は、座席１が乾燥して水分量が少なくなるに従って１．０に接近するが、この値に基づいて例えば０．５６から１．０の間で、座席１の濡れを許容できる閾値を定めることになる。具体的には例えば、「濡れ」を感じる体感試験等のデータに基づいて閾値を０．８と定めれば、反射波の信号強度の減衰度合いが０．８未満の場合には、座席が濡れている判定するように設定する。もちろん、閾値の０．８は単に一例に過ぎず、他に例えば０．５にする等と適宜定めれば良い。

このような閾値の設定は、操作部２６によって適宜行うことができる。具体的には例えば、グラフにおいて縦軸の高さＨｍｍの信号強度を読み取るように設定することができる。ここで高さＨｍｍは任意に設定変更が可能である。また、後述するが、信号強度の高さＨｍｍには、横軸の±ｗの幅を持たせてその平均値等を用いるように設定してもかまわない。ここでの幅±ｗも任意に設定変更が可能である。また、信号強度を読み取るタイミングや頻度ＹＨｚも、任意に設定変更を可能にすると良い。

さらに、読み取る信号強度の最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎも、任意に設定変更を可能にすると良い。何れの設定にせよ、前述したように反射波の信号強度の減衰度合いが１／Ｘ（Ｘ＞１）未満になったときに、座席が濡れているとの判定のフラグを立てるように設定する。そして、このフラグが立った場合に、図８（ｂ）の［モニタ］に示すように、表示部２５にて座席１が濡れている旨の警告である「濡れ」の文字等を表示すると良い。その後の処理については後述する。

本実施形態のように複数の反射部７がある場合には、例えば少なくとも何れか一つの反射部７からの反射波の信号強度が前記閾値未満であった場合に、座席１が濡れていると判定するように設定すると良い。例えば図９（ａ），（ｂ）に示した両グラフにおいては、信号強度の１番目のピークが消失している。ここで１番目のピークが、図７（ｂ）に示したＡのピークに相当する場合、各反射部７のうち第１反射部７Ａからの反射波の信号強度が減衰したということであり、図４に示すクッション３ｂの表面のうちエリア（１）が濡れていることになる。なお、前述した信号強度のピークの数値の比較は、必ずしもグラフ化処理を前提とするものではない。

以上のように、湿潤状態と乾燥状態とにおける反射波の信号強度の信号比を求める場合には、各反射部７ごとに対応した信号強度のピークの数値、あるいは所定幅±ｗの平均値によって演算しても良いが、誤差を少なくするために、次のような演算も可能である。すなわち、信号強度のピークを基準として、前述したように横軸の±ｗの幅における信号強度も含む所定範囲のグラフ中の面積比によって、座席が濡れている否か判定するように設定しても良い。ここでも複数の反射部７がある場合には、前記信号強度のピークの数値の比較の場合と同様に、少なくとも何れか一つの反射部７からの反射波の信号強度（面積）が前記閾値未満であった場合に、座席１が濡れていると判定するように設定すると良い。

さらに、別の判定方法として、各反射部７ごとに対応する信号強度の複数のピークを全て含むようなグラフ中の横軸における所定範囲を設定して、この所定範囲に含まれるグラフ中の面積比によって、座席１が濡れている否か判定するように設定しても良い。すなわち、図９に示すように、座席１が乾燥状態のときの信号強度の２次曲線に囲まれた面積と、座席１が湿潤状態のときの信号強度の２次曲線に囲まれた面積との比が、所定の閾値を超えるか否かによって座席１が濡れていると判定するように設定しても良い。

ここでの閾値の設定は、前記ピークの数値の比較の場合と同様である。なお、グラフ上において信号強度を示す曲線や直線（横軸等）に囲まれた図形の面積の計算は、周知の公式等を用いれば足り、予め計算できるようにプログラムしておくと良い。また、グラフ上において、どの領域の面積を比較対象とするかは、閾値の設定と同様に操作部２６によって設定可能とする。このような閾値やグラフ中の所定範囲の決定は、種々の実験やシミュレーション等のデータに基づいて適宜定め得る設計事項である。もちろん、前述したグラフ中の面積比による比較は、必ずしも図形的な処理に依存するものではなく、例えば、乾燥状態と湿潤状態との信号強度と距離のデータを積分した値を比較することで濡れ検知の処理を実行するようにしても良い。

＜座席１の濡れの検知後の対応＞
図１０は、座席濡れ検知装置１０において座席１の濡れを検知した後の処理の一例を示すフローチャートである。コントローラ２０の制御部２２によって、前述したように、座席１の濡れが検知された場合（ステップＳ１０１）、例えば車両の運転台に対して濡れた席の座席番号に関する情報が出力される（ステップＳ１０２）。

これに基づき、座席１の表示器に前記情報が出力され（ステップＳ１０３）、車掌のタブレットにも前記情報が出力され（ステップＳ１０４）、さらに車外にある地上のモニタにも前記情報が出力される（ステップＳ１１１）。また、地上のモニタに出力された前記情報に基づいて、交換部品（座部３のクッション３ｂ）の在庫状況が確認される（ステップＳ１１２）。

次いで、車掌はタブレットに出力された座席１の状態を確認する（ステップＳ１０５）。このとき、実際に座席１の交換が必要であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。かかる判断で、車掌が座席１の交換が必要であると判断した場合、前述した交換部品の在庫状況の確認に応じて、車両の次の停車駅に輸送を依頼することになる（ステップＳ１１３）。そして、車掌は交換部品を次の停車駅で受け取り（ステップＳ１０７）、座席１の交換部品の交換を行う（ステップＳ１０８）。

＜本発明の構成と作用効果＞
以上、本実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。前述した実施形態から導かれる本発明について、以下に説明する。

先ず、本発明は、座席１の濡れを検知するための座席濡れ検知装置１０であって、
座席１に向けて水分に吸収される波長域を含む電磁波を送信する送信部１２と、
座席１の内部に配置されて前記送信部１２からの前記電磁波を反射する反射部７と、
前記反射部７により反射された前記電磁波を受信する受信部１３と、を備え、
前記受信部１３により受信された前記電磁波の水分による信号強度の減衰度合いに基づき、座席１の濡れを判定可能としたことを特徴とする。

このように座席濡れ検知装置１０では、送信部１２からの送信波が反射部７に至り、該反射部７からの反射波として受信部１３に受信された電磁波が、座席１内部を透過する過程で水分により信号強度が減衰された度合いに基づき座席１の濡れを判定する。かかる判定は、簡単なプログラムで比較的容易に制御することができる。これにより、作業員が手作業で座席を逐一確認しなくても、迅速かつ正確に座席の濡れを検知することができる。

また、本発明では、前記電磁波は、周波数帯が３０～３００ＧＨｚのミリ波であり、
前記送信部１２および前記受信部１３は、それぞれ単一のミリ波センサ１１に含まれる構成部品であることを特徴とする。

ここでミリ波は、水分に吸収されて信号強度が減衰され易いことが確かめられている。これにより、座席１が濡れているとミリ波の信号強度は減衰し、座席１の含水率が高くなるほど、ミリ波の信号強度は小さくなる。従って、ミリ波の信号強度の減衰度合いを算出することにより、座席の濡れを容易に検知することができる。

送信部１２および受信部１３は、それぞれ単一のミリ波センサ１１に含まれる。ここでミリ波センサ１１は、ミリ波の特性により小型化が可能であるため、座席１の袖部５等の限られた配置スペース内にも容易に取り付けることが可能となり、特に省スペース化の要請に応じることができる。

また、本発明では、前記反射部７は、単一の前記送信部１２からの距離が互いに異なる位置に複数設けられ、
前記受信部１３は、前記各反射部７ごとに反射された電磁波を区別して受信可能であり、
前記各反射部７ごとに区別して検出された電磁波のうち、少なくとも何れか一の水分による減衰度合いに基づき、座席１の濡れを判定可能としたことを特徴とする。

複数の反射部７を、それぞれ送信部１２からの距離を異ならせることにより、各反射部７からの反射波の信号強度を同一グラフ上に表したとしても、各反射部７ごとに明確に区別することができる。また、複数の反射部７を、互いに分散させることにより、ミリ波センサ１１でも座部３の広い範囲をモニタリングすることが可能となる。なお、反射部７の数や配置、それに角度は、図示した３つに限らず適宜定め得る設計事項である。

また、本発明では、前記各反射部７のうち、少なくとも何れか一は、前記受信部１３に向けて電磁波を正反射させる向きに配置された金属板からなり、少なくとも何れか他は、前記受信部１３に向けて電磁波を反射させる位置に配置されたコーナリフレクタまたはパラボラアンテナ形状のものからなることを特徴とする。

このように、反射部７を単なる金属板とすれば、部品コストを低減することが可能となる。また、反射部７をコーナリフレクタとすれば、その３面のうち何れの面に電磁波が入射しても３面内で反射が繰り返されて、電磁波が入射した方向へ反射波を正確に反射させることができる。また、パラボラアンテナ形状のものでも、同様な効果を得ることができる。

また、本発明では、前記送信部１２から前記各反射部７に至る透過経路に応じて、座席１の表面を複数のエリアに区分けし、
前記各エリアごとの濡れを判定可能としたことを特徴とする。

これにより、座席１の表面の異なるエリアごとに濡れを検知することができる。ここで例えば、各エリアのうち濡れを検知するエリアを限定することにより、検知範囲の大きさを適宜変更することもできる。また、少なくとも何れ一のエリアで濡れが検知された場合には、座席１が濡れていると判定するように設定しても良い。

また、本発明では、座席１の濡れの判定は、前記受信部１３により受信された前記電磁波の信号強度について、座席１が乾燥状態のときのピークの数値と、座席１が湿潤状態のときのピークの数値との比が、所定の閾値を超えるか否かによって行われることを特徴とする。

このような信号強度のピークの数値だけの比較による判定によれば、座席１の濡れの判定を極めて簡単な制御によって行うことができる。

また、本発明では、座席１の濡れの判定は、前記受信部１３により受信された前記電磁波の信号強度を表すグラフにおいて、座席１が乾燥状態のときの信号強度を表す２次曲線に囲まれた面積と、座席１が湿潤状態のときの信号強度を表す２次曲線に囲まれた面積との比が、所定の閾値を超えるか否かによって行われることを特徴とする。

このような信号強度を表す２次曲線の面積の比較による判定によれば、座席１の濡れの判定における測定精度のバラツキは少なくなり、いっそう検知結果の正確性を高めることができる。

さらに、本発明は、座席１の濡れの判定結果を表示する表示部２５を備えたことを特徴とする。

これにより、表示部２５によって、座席１の濡れの判定結果に関する情報を容易に報知することができる。従って、表示を見た人は、座席１の濡れに関する対策を講じやすくなる。

以上、本実施形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、座席濡れ検知装置１０で検知対象となる座席１は、必ずしも鉄道車両の客室内に装備されるものに限らず、航空機、バス、船舶等の他の乗物用の座席や、あるいは映画館や劇場等に装備する座席であっても良い。また、座席１における検知対象も座部３に限らず背凭れ４まで適用してもかまわない。

また、本発明で用いる電磁波は、必ずしも前記ミリ波に限定されるものではない。よって、送信部１２および受信部１３も、単一のミリ波センサ１１の構成部品に限定されることはなく、例えば別々の部品として構成しても良い。さらに、反射部７の形状および大きさ、具体的な配置や角度、それに数は、前述したとおり前記実施形態に限定されることはない。

本発明は、鉄道車両、航空機、自動車、船舶等の各種乗物の客室内に装備される乗物用座席に限らず、映画館や劇場等に装備する座席についても広く適用することができる。

１…座席
２…脚台
３…座部
４…背凭れ
５…袖部（肘掛）
６…支持ブラケット
７Ａ…第１反射部
７Ｂ…第２反射部
７Ｃ…第３反射部
７Ｄ…コーナリフレクタ
１０…座席濡れ検知装置
１１…ミリ波センサ
１２…送信部
１３…受信部
２０…コントローラ
２１…入力部
２２…制御部
２３…出力部
２４…記憶部
２５…表示部
２６…操作部

Claims (8)

1. 座席の濡れを検知するための座席濡れ検知装置であって、
   座席に向けて電磁波を送信する送信部と、
   座席の内部に配置されて前記送信部からの前記電磁波を反射する反射部と、
   前記反射部により反射された前記電磁波を受信する受信部と、を備え、
   前記受信部により受信された前記電磁波の水分による信号強度の減衰度合いに基づき、座席の濡れを判定可能としたことを特徴とする座席濡れ検知装置。
2. 前記電磁波は、周波数帯が３０～３００ＧＨｚのミリ波であり、
   前記送信部および前記受信部は、それぞれ単一のミリ波センサに含まれる構成部品であることを特徴とする請求項１に記載の座席濡れ検知装置。
3. 前記反射部は、単一の前記送信部からの距離が互いに異なる位置に複数設けられ、
   前記受信部は、前記各反射部ごとに反射された電磁波を区別して受信可能であり、
   前記各反射部ごとに区別して検出された電磁波のうち、少なくとも何れか一の水分による減衰度合いに基づき、座席の濡れを判定可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の座席濡れ検知装置。
4. 前記各反射部のうち、少なくとも何れか一は、前記受信部に向けて電磁波を正反射させる向きに配置された金属板からなり、少なくとも何れか他は、前記受信部に向けて電磁波を反射させる位置に配置されたコーナリフレクタまたはパラボラアンテナ形状のものからなることを特徴とする請求項３に記載の座席濡れ検知装置。
5. 前記送信部から前記各反射部に至る透過経路に応じて、座席の表面を複数のエリアに区分けし、
   前記各エリアごとの濡れを判定可能としたことを特徴とする請求項３または４に記載の座席濡れ検知装置。
6. 座席の濡れの判定は、前記受信部により受信された前記電磁波の信号強度について、座席が乾燥状態のときのピークの数値と、座席が湿潤状態のときのピークの数値との比が、所定の閾値を超えるか否かによって行われることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の座席濡れ検知装置。
7. 座席の濡れの判定は、前記受信部により受信された前記電磁波の信号強度を表すグラフにおいて、座席が乾燥状態のときの信号強度を表す２次曲線に囲まれた面積と、座席が湿潤状態のときの信号強度を表す２次曲線に囲まれた面積との比が、所定の閾値を超えるか否かによって行われることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の座席濡れ検知装置。
8. 座席の濡れの判定結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の座席濡れ検知装置。

Images