JPH05291925A - 着座センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電極を１箇所に取り付けることができ、取付作
業が簡単な着座センサを提供する。 【構成】便座２の着座部位にセンシング部Ａを配設す
る。センシング部Ａは、内側電極１１と外側電極１２と
を略同一平面上に近接させて配置した検知エレメント１
を少なくとも１個備える。検知回路２は、外側電極１２
に矩形波であるパルス電圧の駆動電圧drv を印加する。
内側電極１１で検出される電流の波高値が人体の接近時
に減少して所定の閾値に達すると、検知回路２の２値の
出力信号が反転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、椅子、便座、椅子型の
マッサージ機等の着座対象物に人が着座したことを検知
する着座センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両において窓等の閉め忘れ
やエアコンの吹出口の方向制御などを行うために、座席
への人の着座を検知する着座センサが考えられている
（特開昭６２−１３８７８０号公報）。この着座センサ
では、座席のシートに配設した導電体と車体とをコンデ
ンサの電極として利用し、座席と車体との間での人の存
否に応じた容量変化を検出して、人が座席に着座してい
ることを検出するようになっている。この構成では、コ
ンデンサを構成する一方の電極が車体であるから、一般
の家庭内などでは使用できないという問題がある。

【０００３】この問題を解決するために、便座のヒータ
の熱伝導を高める部材に導電体を用い、導電体を一方の
電極としてコンデンサが形成されるように、導電体に対
向する別の電極を設けた着座センサが考えられている
（実開昭６３−３８８９７号公報）。また、便座の周方
向に一定の間隔を保って一対の電極を設け、人が着座し
たときの両電極間の静電容量の変化を検出するようにし
た着座センサも考えられている（特開昭６２−３７４３
４号公報）。

【０００４】これらの着座センサは、どちらも使用者の
着座による静電容量の増加を検出するものである。すな
わち、前者では、原理が明確に記載されていなが、使用
者が着座したときに一方の電極に作用する荷重によって
両電極間の距離が小さくなって静電容量が増加すると考
えられ、後者では、両電極間に誘電率の大きい人体が介
在することによって静電容量が増加する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の着座
センサでは、人の荷重による電極間距離の変化を検出す
るものであるから可動部分を設ける必要があり、経年的
に破損しやすいという問題がある。また、両電極が離間
して対向するように配置されるから、荷重の作用する方
向に厚みが必要であって、着座対象物に着座センサを設
けることができる厚みがなければ、着座センサを設ける
ことができないという問題がある。

【０００６】これに対して後者の着座センサでは、前者
のような厚みは必要としないが、両電極を略同一平面上
に配置した状態で人の接近による誘電率の増加を検出す
るためには、接近した人に電界が作用するように、電極
間の距離を大きくとる必要がある。すなわち、電極を２
箇所に設ける必要があるから、着座対象物に取り付ける
作業が面倒になる。

【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、薄肉であるとともに機械的な可動部分がない
ことによって取付条件に制約が少なく、しかも、一対の
電極を近接させて配置することにより着座対象物に１箇
所で簡単に取り付けることができる着座センサを提供し
ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、一対の電極を略同一平面上に近接させ
て配置した検知エレメントを備えるセンシング部と、検
知エレメントの一方の電極にパルス電圧を印加し人体の
接近に伴う他方の電極での検出電流の波高値の減少に基
づいて２値の出力信号を反転させる検知回路とを備え、
センシング部は人が座る着座対象物の着座部位に配設さ
れているのである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、一対の電極を略同一平面上
に近接させて配置した検知エレメントを備えるセンシン
グ部を設け、一方の電極にパルス電圧を印加し他方の電
極での検出電流の波高値が人体の接近時に減少すること
を検知するので、一対の電極が略同一平面上に配置され
ていることによって薄肉に形成することができる。ま
た、人体の接近に伴う電流変化を検出するものであって
非接触で人体を検知するから機械的可動部分がなく、薄
肉であることとあいまって、着座対象物に対する取付条
件の制約が少なくなり、各種物品にセンシング部を取り
付けることができるのである。しかも、一方の電極にパ
ルス電圧を印加し電極の大地間容量の増加による検出電
流の波高値の減少によって人体の接近を検出するので、
両電極を近接させて配置して１つの検知エレメントを構
成することができるのであって、電極を離れた２箇所に
配置する必要がなく、簡単に取り付けることができるの
である。さらに、検知エレメントの大きさと、接近する
物の大きさとの相対関係によって検出電流の波高値が変
化するから、たとえば、人が単に手で触れただけである
か、実際に着座したのかを波高値によって識別できる。

【００１０】

【実施例】本実施例では、便座に内蔵したヒータを人が
着座している間にのみオンにしたり、局部洗浄器を人が
着座しているときにのみ動作可能にするために、着座セ
ンサを利用する例を示す。検知エレメント１は、図３に
示すように、内側電極１１と、内側電極１１の外周を全
周に亙って囲む外側電極１２とを略同一平面上に配置し
たシート状に形成される。内側電極１１と外側電極１２
とは絶縁体のベース１３に積層ないし埋設される。図４
に示すように、内側電極１１は検出用のトランジスタＱ
のベースに接続され、外側電極１２には矩形波であるパ
ルス電圧が駆動信号drv として印加される。すなわち、
駆動信号drv を外側導体１２に印加すれば、内側導体１
１では駆動信号drv の立ち上がりと立ち下がりとに対応
した電流が検出される。

【００１１】検知エレメント１の周囲に物体が存在しな
ければ、図５（ａ）のように、内側電極１１と外側電極
１２との間にのみ電荷が分布している。一方、図５
（ｂ）のように、検知エレメント１に対して人体のよう
な大地間容量の大きくなる物体が接近すると、外側電極
１２と物体との間にコンデンサが形成されることにな
る。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとし
て機能するから、駆動信号drv の立ち上がりと立ち下が
りとに対応して内側電極１１で検出される電流の波高値
が、物体が存在しないときよりも低減することになる。
すなわち、物体が存在しないときに検出電流の波高値が
図６（ａ）のようであるとすれば、物体が存在するとき
には図６（ｂ）のように波高値が低減するのである。し
たがって、検出電流に対応してトランジスタＱのコレク
タより出力される検出信号sen の波高値に基づいて物体
の存否を判定できることになる。

【００１２】検出信号sen は後述する検知回路に入力さ
れる。検知回路では、電源投入時の検出信号sen の波高
値（すなわち、検出電流の波高値）に基づいて求めた基
準値を記憶し、以後の検出信号sen の波高値と基準値と
を比較する。検出信号sen の波高値が基準値よりも小さ
くなると物体が接近したものとして２値の出力信号を反
転させるのである。この出力信号によりリレー等のスイ
ッチ要素を制御すれば、負荷をオン・オフすることがで
きる。

【００１３】着座センサのセンシング部Ａは、上述した
検知エレメント１を少なくとも１個用いることによって
構成される。多数個の検知エレメント１を用いてセンシ
ング部Ａを構成する場合には、図７に示すように、マト
リクス状に配列すればよい。多数個の検知エレメント１
を備えるセンシング部Ａを形成すれば、個々の検知エレ
メント１での検出結果のばらつきを相殺して検出感度を
安定化したり、面積の広い物体を検知することが可能に
なる。この場合、行または列ごとに検知エレメント１を
スキャンして状態変化を検出すればよい。多数個の検知
エレメント１を有する場合でもセンシング部Ａをシート
状に形成することができる。

【００１４】上記構成のセンシング部Ａを用いて人が便
座に着座したことを検知する場合には、図１に示すよう
に、便座２における着座部位にセンシング部Ａを配置す
る。センシング部Ａは、便座２の内部、上面、下面のい
ずれでも設けることができるが、センシング部Ａの破損
を防止するためには、成形品よりなる便座２に埋設する
か、あるいは、便座２の下面側に形成した凹所２ａ内に
配置してヒータ３により凹所２ａを閉塞するようにして
取り付けるのが望ましい。センシング部Ａは薄肉である
から、センシング部Ａよりも下側にヒータ３を設けてい
る場合であっても、便座２の上面側への熱伝導が損なわ
れることはない。また、センシング部Ａは、図１（ａ）
のように、便座２の側部に配置することによって、着座
面（上面）に人が座ったことを検出し、便座２の前端部
を持って便座２を立てる際には人を検出しないようにす
ることができる。

【００１５】センシング部Ａの外側電極１２には、図１
（ｃ）に示すように、マイクロコンピュータよりなる検
知回路４からの駆動信号drv が印加される。駆動信号dr
v は２０ｍ秒の周期を有した矩形波である。内側電極１
１にはトランジスタＱのベースが接続されているから、
トランジスタＱのコレクタから検出信号sen が得られ、
信号処理部５を通して検出信号sen の波高値に対応する
信号が検知回路４に入力される。信号処理部５では駆動
信号drv の立ち上がりおよび立ち下がりに対応して発生
する図６のような微分波形の信号に基づいて、微分波形
の波高値に比例する波高値を有した矩形波の信号を出力
する。検知回路４では上述したように作成した基準値と
検出信号sen の波高値とを駆動信号drv のたびに比較
し、波高値が基準値以下になる状態が１００ｍ秒以上継
続すると（すなわち、５個以上の駆動信号drv に対して
波高値が基準値以下であると）、人が着座したと判定し
て２値の出力信号を反転させるのである。

【００１６】一方、人の着座を検知した後に、検出信号
sen の波高値が基準値以下になる状態が１００ｍ秒以上
継続すると、検知回路４は人が立ったものと判断して出
力信号を反転させる。上記構成では、矩形状のセンシン
グ部Ａを１個用いているが、図２（ａ）に示すように、
便座２の前端部に沿うように略Ｕ形に形成したセンシン
グ部Ａを用いてもよい。この場合、１個の検知エレメン
ト１を略Ｕ形に形成しても、また、多数個の検知エレメ
ント１を配列したセンシング部Ａを略Ｕ形に形成しても
よい。また、図２（ｂ）に示すように、便座２の両側部
に２個のセンシング部Ａを配置してもよい。多数個の検
知エレメント１を備えるセンシング部Ａを用いる場合に
は、図１（ｃ）のように行あるいは列ごとにトランジス
タＱのエミッタをスキャン制御して検出信号sen を取り
込めばよい。

【００１７】上記構成のセンシング部Ａを用いて人を検
出することによって、センシング部Ａに接近する物体の
大きさに対応した検出信号sen が発生するから、便座２
に手を触れた状態と、便座２に着座した状態とを波高値
の大きさによって区別することができる。したがって、
検出回路４では、着座２のみを検出するように波高値に
対する閾値を設定するようにする。

【００１８】なお、信号処理部５または検出回路４にお
いて検出信号sen を遅延させてチャタリングを防止すれ
ば、人が多少動いても誤動作が生じないようにすること
ができる。また、便座２への着座を検出した後に、波高
値に対する閾値を引き上げるようにしてヒステリシスを
持たせれば、着座中は高感度で人を検知することにな
り、人が多少動いても誤動作が生じないようにすること
ができる。

【００１９】上記実施例では、便座２に着座センサを用
いてヒータのオン・オフを制御する例を示したが、着座
センサはヒータを内蔵した座蒲団におけるヒータのオン
・オフを制御するために用いることもできる。すなわ
ち、ヒータの給電路に設けたスイッチ要素を着座センサ
の２値の出力信号によってオン・オフ制御する。座蒲団
に人が座ればヒータがオンになり、人が座蒲団から下り
るとヒータがオフになるのである。この構成によれば、
ヒータのオン・オフのために外部にスイッチを設ける必
要がなく、また、ヒータの切り忘れを防止することがで
きる。

【００２０】さらに、椅子型に形成された据置型のマッ
サージ装置の着座部分に着座センサを設けてもよい。こ
の場合も、人が着座したときのみマッサージ装置が動作
するようにすれば、切り忘れを防止することができる。
また、通常の椅子に設け、在籍を検知することもでき
る。この場合には、たとえば、照明の調節や在籍者の人
数の把握に利用することができる。このように在籍検知
に本発明の着座センサを用いれば、従来より在籍検知に
用いられている赤外線センサ等に比較して着座を確実に
検知することができ誤動作の防止につながる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上述のように、一対の電極を略
同一平面上に近接させて配置した検知エレメントを備え
るセンシング部を設け、一方の電極にパルス電圧を印加
し他方の電極での検出電流の波高値が人体の接近時に減
少することを検知するので、一対の電極が略同一平面上
に配置されていることによって薄肉に形成することがで
きる。また、人体の接近に伴う電流変化を検出するもの
であって非接触で人体を検知するから機械的可動部分が
なく、薄肉であることとあいまって、着座対象物に対す
る取付条件の制約が少なくなり、各種物品にセンシング
部を取り付けることができるという効果がある。しか
も、機械的可動部分がないから経年変化による接点不良
などが発生せず、長期間に亙って性能を維持することが
できるという利点を有する。また、一方の電極にパルス
電圧を印加し電極の大地間容量の増加による検出電流の
波高値の減少によって人体の接近を検出するので、両電
極を近接させて配置して１つの検知エレメントを構成す
ることができるのであって、電極を離れた２箇所に配置
する必要がなく、簡単に取り付けることができるのであ
る。さらに、検知エレメントの大きさと、接近する物の
大きさとの相対関係によって検出電流の波高値が変化す
るから、たとえば、人が単に手で触れただけであるか、
実際に着座したのかを波高値によって識別したり、人体
と絶縁物とを識別することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示し、（ａ）は着座センサを用いた便
座を示す平面図、（ｂ）は着座センサを用いた便座の断
面図、（ｃ）は着座センサを示す回路図である。

【図２】実施例を示し、（ａ）（ｂ）は着座センサを用
いた便座の他の例を示す平面図である。

【図３】実施例に用いる検知エレメントの平面図であ
る。

【図４】実施例の要部回路図である。

【図５】実施例の原理説明図である。

【図６】実施例の動作説明図である。

【図７】実施例に用いるセンシング部の一例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１ 検知エレメント ２ 便座 ４ 検知回路 Ａ センシング部

【手続補正書】

【提出日】平成４年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、一対の電極を略同一平面上に近接させ
て配置した検知エレメントを備えるセンシング部と、検
知エレメントの一方の電極にパルス電圧を印加し人体の
接近に伴う両電極間の静電容量の減少に基づいて２値の
出力信号を反転させる検知回路とを備え、センシング部
は人が座る着座対象物の着座部位に配設されているので
ある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【作用】上記構成によれば、一対の電極を略同一平面上
に近接させて配置した検知エレメントを備えるセンシン
グ部を設け、一方の電極にパルス電圧を印加し両電極間
の静電容量が人体の接近時に減少することを検知するの
で、一対の電極が略同一平面上に配置されていることに
よって薄肉に形成することができる。また、人体の接近
に伴う電流変化を検出するものであって非接触で人体を
検知するから機械的可動部分がなく、薄肉であることと
あいまって、着座対象物に対する取付条件の制約が少な
くなり、各種物品にセンシング部を取り付けることがで
きるのである。しかも、一方の電極にパルス電圧を印加
し電極の大地間容量の増加による検出電流の波高値の減
少によって人体の接近を検出するので、両電極を近接さ
せて配置して１つの検知エレメントを構成することがで
きるのであって、電極を離れた２箇所に配置する必要が
なく、簡単に取り付けることができるのである。さら
に、検知エレメントの大きさと、接近する物の大きさと
の相対関係によって検出電流の波高値が変化するから、
たとえば、人が単に手で触れただけであるか、実際に着
座したのかを波高値によって識別できる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】検知エレメント１の周囲に物体が存在しな
ければ、図５（ａ）のように、内側電極１１と外側電極
１２との間にのみ電荷が分布している。一方、図５
（ｂ）のように、検知エレメント１に対して人体のよう
な大地間容量の大きくなる物体が接近すると、外側電極
１２と物体との間にコンデンサが形成されることにな
る。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとし
て機能するから、内側電極１１と外側電極１２との間の
静電容量は物体が存在しないときよりも低減することに
なり、駆動信号drv の立ち上がり時および立ち下がり時
のトランジスタＱのベースに流れる電流が低減する。し
たがって、トランジスタＱのコレクタ出力である検出信
号sen には、物体の存否によって図６に示すような波高
値の変化が生じる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】

【発明の効果】本発明は上述のように、一対の電極を略
同一平面上に近接させて配置した検知エレメントを備え
るセンシング部を設け、一方の電極にパルス電圧を印加
し両電極間の静電容量が人体の接近時に減少することを
検知するので、一対の電極が略同一平面上に配置されて
いることによって薄肉に形成することができる。また、
人体の接近に伴う電流変化を検出するものであって非接
触で人体を検知するから機械的可動部分がなく、薄肉で
あることとあいまって、着座対象物に対する取付条件の
制約が少なくなり、各種物品にセンシング部を取り付け
ることができるという効果がある。しかも、機械的可動
部分がないから経年変化による接点不良などが発生せ
ず、長期間に亙って性能を維持することができるという
利点を有する。また、一方の電極にパルス電圧を印加し
電極の大地間容量の増加による検出電流の波高値の減少
によって人体の接近を検出するので、両電極を近接させ
て配置して１つの検知エレメントを構成することができ
るのであって、電極を離れた２箇所に配置する必要がな
く、簡単に取り付けることができるのである。さらに、
検知エレメントの大きさと、接近する物の大きさとの相
対関係によって検出電流の波高値が変化するから、たと
えば、人が単に手で触れただけであるか、実際に着座し
たのかを波高値によって識別したり、人体と絶縁物とを
識別することができるという利点がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極を略同一平面上に近接させて
   配置した検知エレメントを備えるセンシング部と、検知
   エレメントの一方の電極にパルス電圧を印加し人体の接
   近に伴う他方の電極での検出電流の波高値の減少に基づ
   いて２値の出力信号を反転させる検知回路とを備え、セ
   ンシング部は人が座る着座対象物の着座部位に配設され
   ていることを特徴とする着座センサ。