JPH08228963A - 静電容量式着座検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 便座に埋設されたヒータ線への通電が遮断さ
れた場合でも、ヒータ線を利用した静電容量式着座検出
の機能を維持できるようにする。 【構成】 便座２８を暖房するヒータ線３２を一方の電
極とし、大地を他方の電極とし、これら２つの電極間に
形成されるコンデンサ５６の静電容量の変化に基づいて
着座の有無を検出する静電容量式着座検出装置４６にお
いて、ヒータ線３２の一端側３２Ａに着座検出のための
信号を結合用トランス６２を介して印加するとともに、
ヒータ線３２の他端側３２Ｂに商用電源３８からヒータ
線３２への発熱用電力の供給を遮断するヒータ通電遮断
手段Ｆを設ける。ヒータ通電遮断手段Ｆは温度ヒューズ
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は便座暖房のためのヒー
タ線を容量電極として利用する静電容量式着座検出装置
に係り、特に過熱を阻止するための温度ヒューズ等のヒ
ータ通電遮断手段が遮断状態となった場合でも、着座検
出を可能にした静電容量式着座検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウォッシュレット（登録商標）の名で広
く知られている衛生洗浄装置は、着座検出装置が組み込
んでおり、使用者が便座に着座していない時に誤って洗
浄スイッチが操作されても洗浄水が噴出しないようにし
ている。

【０００３】従来の着座検出装置は、人体の存在または
不存在に応じて”１”または”０”（高レベルと低レベ
ル）の２値信号を出力するデジタル型の検出装置と、人
体の着座の状態に応じて可変レベルのアナログ信号を出
力するアナログ型の近接センサを備えた検出装置とに分
類することができる。後者の装置においては、一般にセ
ンサが出力するアナログ信号をデータ処理装置によって
基準値と比較することによって着座の有無が判定され
る。

【０００４】最も簡単なデジタル型検出装置は、便座に
連動させたマイクロスイッチからなり、便座に加わる荷
重によってスイッチが開閉するようになっている。この
種のスイッチは、便座に着座した使用者が体を動かした
ときにスイッチが切れることがあり、また、便座がガタ
つくという難点がある。

【０００５】光電式の着座検出装置も知られており、こ
の種の装置にはデジタル型とアナログ型とがある。いず
れの形式の装置も便座の近傍に投光素子と受光素子を配
置しなければならないので、ビデ洗浄装置が高価かつ構
造複雑になる。また、清掃などの目的でトイレに入った
時に誤って着座と判定されることもある。

【０００６】実開昭６２−１６３５７７号公報に開示さ
れたデジタル型の光電式検出装置は、投光素子と受光素
子との間の光路を物体が遮ることによって着座が検出さ
れる。この種の装置は、正規の位置に着座した使用者を
確実に検知できるという利点があるが、使用者が前より
に着座した場合には検知できないという難点がある。

【０００７】アナログ型の光電センサを用いた着座検出
装置は、投光素子から赤外線を投光し、人体で反射され
た赤外線を受光素子で検出することで、着座の有無を判
定する。この方式では、肌の色や衣服の色によって反射
光の強度が異なるので、人体の位置を正確に推定するの
が困難である。

【０００８】また、アナログ型センサとして、加圧導電
ゴムを便座クッションに装着し、着座時の荷重による電
気抵抗の変化に基づいて着座の有無を判定する加圧導電
ゴム方式等もあるが、便器の寸法のバラツキや座り方等
によって検知レベルが変化するという難点がある。

【０００９】他の形式のアナログ型の着座検出装置とし
ては、特開昭６２−３７４３４号公報、特開平４−１４
５３４号公報、特開平５−１２３２７１号公報に開示さ
れているように、静電容量式の近接センサを用いたもの
が知られている。静電容量式センサにおいては、特開平
４−１４５３４号公報に開示されているように、好まし
くは、便座暖房用のヒータ線を一方の電極とし、大地を
他方の電極とし、これら２つの電極間に電圧を印加する
ことによって交番電界が形成される。便座に着座する
と、電界中の誘電率、従って、電極間の静電容量が変化
するので、静電容量に対応するアナログ信号が出力され
る。このアナログ信号に基づいて物体の有無が検出され
る。

【００１０】静電容量式センサを用いた着座検出装置
は、可動部がないので便座がガタつくことがなく、寿命
が長いという利点がある。また、使用者の座り方に影響
されることが少ないので、信頼性に優れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】便座に埋設されたヒー
タを静電容量センサの電極として兼用する場合、ヒータ
やその制御装置の異常時にヒータ通電を遮断するために
温度ヒューズなどのヒータ通電遮断素子を挿入する必要
がある。しかし、この遮断素子が作動してヒータ回路を
遮断すると、静電容量センサとしての機能まで損われる
ことになる。この発明はこのような課題を一挙に解決す
る静電容量式着座検出装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る静電容量式着座検出装置は、便座を暖房
するヒータ線を一方の電極とし、大地を他方の電極と
し、これら２つの電極間の静電容量の変化に基づいて着
座の有無を検出する静電容量式着座検出装置において、
ヒータ線の一端側に着座検出のための信号を印加すると
ともに、ヒータ線の他端側に発熱用電力の供給を遮断す
るヒータ通電遮断手段を設けたことを特徴とする。

【００１３】なお、ヒータ通電遮断手段は、便座の温度
が所定温度を越えるとヒータ線への通電を遮断する構成
とするのが望ましい。

【００１４】

【作用】ヒータ線の一端側から着座検出のための信号を
印加しているので、ヒータ線の他端側に接続されたヒー
タ通電遮断手段が遮断状態となっても、静電容量式セン
サの機能は維持される。

【００１５】なお、ヒータ通電遮断手段は、便座が所定
温度を越えると遮断状態となる構成とするこで、便座の
温度が異常に上昇した際にヒータ線への通電を遮断する
ことができる。よって、便座が高温に加熱されることが
なく着座する使用者への安全性が確保できる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る着座検出装置を備え
た衛生洗浄装置（例えばビデ装置）の外観斜視図であ
る。図１はトイレ１０の床面に設置されたロータンク式
の洋式便器１２に衛生洗浄装置１８を装着した例を示し
たものある。符号１４は便器洗浄水を貯溜しておくロー
タンク（シスターン）である。衛生洗浄装置１８のハウ
ジング２０に設けられた伸縮式のノズル１６から洗浄水
を噴射することで使用者の股間を洗浄できる。衛生洗浄
装置１８の操作部２２はハウジング２０の上面に設けて
いる。ハウジング２０内には温水タンク２４、脱臭装置
２６、図示しない温風乾燥装置等を備える。ハウジング
２０内に衛生洗浄装置１８の制御装置や着座検出装置を
構成する電子部品を収容している。ハウジング２０には
便座２８と便蓋３０とをそれぞれ回動可能に装着してい
る。

【００１７】図２は便座の平面図、図３は着座部の断面
図である。図３に示すように、便座２８は耐衝撃性樹脂
からなる上部半体２８Ａと下部半体２８Ｂとを高周波溶
着によって接合することで中空構造としている。上部半
体２８Ａの裏面に、便座を温めるために被覆したヒータ
線３２を配設している。発生した熱を便座の着座面へ効
率良く伝えるために、ヒータ線３２はアルミニウム粘着
テープ等の伝熱テープ３４を用いて便座裏面の貼付して
いる。

【００１８】便座２８の内部に、ヒータ通電遮断手段で
ある温度ヒューズＦと、便座暖房温度センサである感熱
性抵抗素子（サーミスタ）Ｓを設けている。図３では、
温度ヒューズＦならびに感熱性抵抗素子Ｓを伝熱テープ
３４に当接させて配置した例を示したが、例えば下部半
体２８Ｂに開口部２８Ｃを設けこの開口部２８Ｃから温
度ヒューズＦならびに感熱性抵抗素子Ｓを便座２８の内
部に挿入する構造としてもよい。

【００１９】図２に示すように、ヒータ線（点線で示
す）３２は、便座２８の着座面のほぼ全域に亘って蛇行
させて配置している。このヒータ線３２は、静電容量セ
ンサの電極としても利用される。ヒータ線３２の一端側
３２Ａはコード３３を介して接続コネクタ３３Ｃへ結線
している。ヒータ線３２の他端側３２Ｂは、温度ヒュー
ズＦならびにコード３３を介して接続コネクタ３５へ結
線している。感熱性抵抗素子Ｓもコード３３を介して接
続コネクタ３３Ｃへ結線している。符号３７は温度ヒュ
ーズＦならびに感熱性抵抗素子Ｓを接続するためのリー
ド線である。このリード線３７は、ヒータ線３２との区
別を明確にするため実線で示している。符号３３Ａ，３
３Ｂはコードブッシュ（コード止め）である。

【００２０】図４はこの発明に係る静電容量式着座検出
装置を備えた衛生洗浄装置の制御系のブロック構成図で
ある。着座検出装置４６は、静電容量センサ４８と制御
部４９とからなる。静電容量センサ４８は、発振回路５
０と、検波平滑回路５４とを備える。符号ＶＣは直流電
源である。

【００２１】制御部４９は、マイクロコンピュータを利
用して構成した制御装置４２と、静電容量センサ４８の
出力電圧信号４８ａならびに感熱性抵抗素子Ｓで検出し
た便座の温度に係る電圧信号Ｓａを対応するデジタル信
号へ変換し制御装置４２へ供給するＡ／Ｄ変換器４３
と、各種の操作入力ならびに各種の設定を行なうための
操作部２２と、洗浄水の噴射や乾燥用温風の供給等を行
なう制御対象４４等を備える。符号Ｒは感熱性抵抗素子
Ｓに所定の電流を供給する抵抗もしくは定電流回路であ
る。

【００２２】発振回路５０は、数百キロヘルツの周波数
の高周波信号ｆを発生する。共振回路５２は、結合用ト
ランス６２と、一方の容量電極として利用するヒータ線
３２と、結合用トランス６２の１次巻線５８に直列に接
続した共振コイル７０とを備える。結合用トランス６２
の２次巻線の一端側は大地接地し、他端側をヒータ線３
２の一端側３２Ａに接続している。ヒータ線３２の他端
側は、ヒューズＦ、チョークコイル６４、通電スイッチ
４０を介して商用電源３８の一端側へ接続している。商
用電源３８の他端側は大地接地している。

【００２３】通電スイッチ４０は、双方向性サイリスタ
等を利用したソリッドステートリレーで構成している。
制御装置４２から出力されるヒータ通電制御信号４２ａ
に基づいてヒータ線３２への給電を制御することで、便
座暖房の温度制御を行なうようにしている。便座２８内
に設けた感熱性抵抗素子Ｓに発生した電圧をＡ／Ｄ変換
器４３を介して制御装置４２へ供給することで、便座２
８の温度を検出し温度制御を行なう構成としている。

【００２４】通電スイッチ４０が閉状態に制御される
と、商用電源３８からチョークコイル６４、ヒューズ
Ｆ、ヒータ線３２、結合用トランス６２の２次巻線６０
の経路でヒータ線３２へ通電される。結合用トランス６
２の１次巻線５８には、発振回路５０の出力である高周
波信号を供給しているので、結合用トランス６２の２次
巻線５８には高周波信号が誘起され、５０ヘルツまたは
６０ヘルツの商用電源に高周波信号が重畳される。ヒー
タ線３２の他端側３２Ｂにはチョークコイル６４を設け
て、重畳された高周波信号が商用電源３８側へ廻り込む
のを阻止する構成としている。このため、ヒータ線３２
を一方の電極とし大地を他方の電極とするコンデンサ５
６と２次巻線６０との直列回路が形成される。したがっ
て、便座暖房用の通電スイッチ４０の開閉に関係なく、
便座２８の広い範囲に亘って配設したヒータ線３２を一
方の電極とするコンデンサ５６に高周波信号ｆが印加さ
れる。

【００２５】図５は静電容量式着座検出装置の着座検出
動作を示す説明図である。ヒータ線３２に周波数ｆの高
周波信号が印加されると、コンデンサ５６の一方の電極
として作用するヒータ線３２と他方の電極として作用す
る大地との間には高周波の交番電界が生ずる。使用者が
いない場合、双方の電極間（交番電界中）には、誘電体
として便器１２、便器１２内の洗浄水および空気が存在
する。使用者が便座２８に着座し、もしくは、近接し人
体が双方の電極間（交番電界中）に進入した場合、人体
の誘電率は空気の誘電率よりも大きいので、コンデンサ
５６の静電容量が増加する。

【００２６】図６は静電容量式着座検出装置の動作を説
明するための等価回路図である。共振回路５２は、共振
回路５２のインピーダンスの誘導成分を構成する共振コ
イル７０を有する。結合用トランス６２の１次コイル５
８と２次コイル６０との巻線比をＮとすると、等価的共
振回路５２Ａのコンデンサ５６Ａの静電容量はＮ² Ｃと
なる。したがって、着座ならびに離座に伴いコンデンサ
５６の容量Ｃが変化すると、共振回路５２のインピーダ
ンスは大きく変化する。

【００２７】図７は共振回路のインピーダンスの周波数
特性を示すグラフである。使用者が便座２８に着座して
いないとき（離座状態）で、共振回路５２は所定の共振
周波数ｆ０を有する。使用者が便座２８に着座すること
によってコンデンサ５６の静電容量Ｃが増加すると、共
振周波数はｆ１に低下する。図６に示した等価回路で、
等価的共振回路５２Ａのコンデンサ５６Ａ（可変容量コ
ンデンサ）および共振コイル７０は、静電容量の大きな
人が着座した場合の共振周波数ｆ１が発振回路５０の発
振周波数ｆよりも充分大きくなるように設定している。
したがって、発振周波数ｆの交流に対する共振回路５２
のインピーダンスは離座状態ではＺ０となり、着座状態
ではＺ１となる。

【００２８】図８は共振回路の高周波信号出力電圧特性
を示すグラフである。着座または離座に応じて発振周波
数ｆの交流に対する共振回路５２のインピーダンスが変
化するので、着座に伴い共振回路５２の高周波信号出力
電圧はＵ０からＵ１へ上昇する。この高周波信号出力電
圧は、図４に示した検波平滑回路５４内のダイオード７
２によって半波整流されるとともに、平滑用コンデンサ
７４によって平滑され直流電圧化された静電容量センサ
４８の出力電圧信号４８ａがＡ／Ｄ変換器４３へ供給さ
れる。

【００２９】制御装置４２は、Ａ／Ｄ変換器４３を介し
て供給される静電容量センサ４８の出力電圧データに基
づいて着座ならびに離座状態を判断し、着座状態で洗浄
操作がなされたときにのみ洗浄水を噴射する。

【００３０】図４に示したように、この発明に係る静電
容量式着座検出装置４６は、ヒータ線３２の一端側３２
Ａに着座を検出するための高周波信号を印加するととも
に、ヒータ線３２の他端側３２Ｂにヒータ線３２への電
力供給を遮断するヒータ遮断手段としての温度ヒューズ
Ｆを設けている。便座２８が異常過熱するのを防止する
ためには、温度ヒューズＦをヒータ線２８への通電ルー
プ内のどこに介設してもよい。しかしながら、この発明
に係る静電容量式着座検出装置４６は、温度ヒューズＦ
をヒータ線３２の他端側３２Ｂに介設しているので、温
度ヒューズＦが断となった場合でも、結合トランス６２
を介して着座検出のための高周波信号がヒータ線３２に
供給される。よって、温度ヒューズＦが断となった場合
でも、着座検出の機能は継続される。

【００３１】なお、温度ヒューズＦの替わりにバイメタ
ルスイッチを用いてもよい。また、過電流を検出した開
路する過電流防止手段等を介設してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る静電
容量式着座検出装置は、便座暖房用のヒータ線の一端側
から着座検出のための信号を印加するとともに、ヒータ
線の他端側にヒータ線の通電を遮断するヒータ通電遮断
手段を設けたので、ヒータ通電遮断手段が遮断状態とな
っても、着座検出機能が維持される。

【００３３】なお、ヒータ通電遮断手段は、便座が所定
温度を越えると遮断状態となる構成とするこで、便座の
温度が異常に上昇した際にヒータ線への通電を遮断する
ことができる。よって、便座が高温に加熱されることが
なく着座する使用者への安全性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る着座検出装置を備えた衛生洗浄
装置の外観斜視図

【図２】便座の平面図

【図３】便座の着座部の断面図

【図４】静電容量式着座検出装置のブロック構成図

【図５】静電容量式着座検出装置の着座検出動作を示す
説明図

【図６】静電容量式着座検出装置の動作を示す等価回路
図

【図７】共振回路のインピーダンスの周波数特性を示す
グラフ

【図８】共振回路の高周波信号出力電圧特性を示すグラ
フ

【符号の説明】

１２ 便器 １８ 衛生洗浄装置 ２８ 便座 ３２ ヒータ線 ４６ 静電容量式着座検出装置 ４８ 静電容量センサ ５０ 発振回路 ５２ 共振回路 ５６ ヒータ線を利用した静電容量（コンデンサ） ６２ 結合用トランス Ｃ 静電容量 Ｆ ヒータ通電遮断手段 Ｎ 結合用トランスの巻線比

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飴谷 直樹 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 伊藤 昇 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 前田 節人 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内 (72)発明者 藤井 庄吉 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内 (72)発明者 小澤 敏亘 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 便座を暖房するヒータ線を一方の電極と
   し、大地を他方の電極とし、これら２つの電極間の静電
   容量の変化に基づいて着座の有無を検出する静電容量式
   着座検出装置において、 前記ヒータ線の一端側に着座検出のための信号を印加す
   るとともに、前記ヒータ線の他端側に発熱用電力の供給
   を遮断するヒータ通電遮断手段を設けたことを特徴とす
   る静電容量式着座検出装置。
2. 【請求項２】 前記ヒータ通電遮断手段は、前記便座の
   温度が所定温度を越えると前記ヒータ線への通電を遮断
   することを特徴とする請求項１記載の静電容量式着座検
   出装置。