JPH06281163A - 電気こたつの人体センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気こたつの本体型枠への支持脚の取り付け
時に位置決め誤差が生じた場合にも各支持脚間を巡る光
路を確実に形成でき、使用者の存否の検出に支障を来さ
ないようにする。 【構成】 本体型枠２の４隅を支持する４本の支持脚
１，１…の内の１本に発光部10及び受光部11を、他の３
本に凸面鏡12，12，12を夫々設ける。発光部10が本体型
枠２の長辺に沿って出射する発光を凸面鏡12，12，12に
より順次反射し、支持脚１，１…間を本体型枠２の各辺
に沿って一巡して受光部11に戻る光路Ａを形成し、この
光路Ａ上の伝播光を受光部11に受光させる。使用者の存
否は、本体型枠２の各辺に沿って着座する使用者により
光路Ａが遮断されたとき受光部11の受光量が減少するこ
とを利用して検出する。光路Ａ上での反射が凸面鏡12，
12，12により光幅の広がりを伴って行われるため、本体
型枠２への取り付け時における支持脚１，１…の位置決
め誤差は、凸面鏡12，12，12による光幅の広がりの範囲
内で許容され、光路Ａの形成に支障を来さない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家庭用の電気こたつに
おいて使用者の存否を検出すべく用いる人体センサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】家庭用の手軽な暖房器具として広く普及
している電気こたつは、ヒータユニットを保持する本体
型枠を複数の支持脚により床面上に支持し、これらを覆
うように掛けられたこたつ布団を介して本体型枠上に天
板を載置して用いられる。

【０００３】前記ヒータユニットには、熱源となるヒー
タと共に、こたつ布団により囲われた本体型枠下の暖房
空間内に前記ヒータの発熱を循環させる送風ファン、該
送風ファンが送り出す温風の向きを変更するルーパ等が
備えられており、近年においては、常に快適な使用状態
を得るべく、前記ヒータの入切による温度制御に加え
て、前記送風ファンの回転調節による循環温風の風量制
御、及び前記ルーパの動作調節による循環温風の風向制
御が実施されている。

【０００４】また一方、電気こたつにおいては、本体型
枠下の前記暖房空間がこたつ布団により覆われており、
外側からの観察が不可能であることから、電源スイッチ
がオンされたまま使用者がいない状態で放置されること
がある。このような放置は、省エネルギの面から好まし
くないのみならず、前記暖房空間の過熱を招き、最終的
に火災を引き起こす虞さえある。そこで特開昭59−1318
51号公報に開示された電気こたつにおいては、使用者の
存否を検出するセンサ（人体センサ）を設け、この人体
センサの検出結果をヒータの温度制御に反映させて、使
用者が存在しない場合にはヒータの加温程度を緩めるこ
とにより前述した難点を解消しようとしている。

【０００５】前記人体センサは、本体型枠を支持する複
数の支持脚間に光路を形成し、該光路の末端に配した受
光部の受光量が使用者の身体の一部による前記光路の遮
断に応じて減少することを利用として使用者の存否を検
出する構成となっている。前記光路の形成態様について
は、前記特開昭59−131851号公報中に種々開示されてい
る。

【０００６】第１の形成態様は、複数の支持脚の夫々に
発光部及び受光部を設け、各支持脚の発光部が本体型枠
の辺に沿って発する発光を相隣する支持脚の受光部によ
り捉えるものであり、第２の形成態様は、本体型枠の対
角線上に対をなす支持脚の一方に発光部を、他方に受光
部を夫々設け、各発光部が対角線に沿って発する発光を
対応する受光部により捉えるものであり、第３の形成態
様は、１本の支持脚に発光部及び受光部を設け、他の支
持脚の夫々にプリズム（反射体）を取り付け、前記発光
部が本体型枠の一辺に沿って発する発光を他の支持脚の
反射体により順次反射し、各辺に沿って支持脚間を巡る
光路を形成し、この光路の末端に位置することになる前
記受光部により捉えるようにしたものである。

【０００７】これらの形成態様の内、第１の形成態様を
採用した場合、矩形の本体型枠を一般的な電気こたつに
おいては、４隅を支持する４本の支持脚の夫々に発光部
及び受光部を必要として製品コストの上昇を招く難点が
あり。また第２の形成態様を採用した場合、発光部及び
受光部の個数は減るが、支持脚の対角線上に形成される
光路が暖房空間の中心部に偏り、多くの場合、本体型枠
の各辺に沿って着座することになる使用者の存否を誤検
出する虞が大きい。

【０００８】これらに対し第３の形成態様は、各１個の
発光部及び受光部を必要とするのみであり、また本体型
枠の各辺に沿う光路が形成されることから、使用者の存
否が誤検出される虞も少なく望ましいものであると言え
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】さて、第３の形成態様
を採用する場合、即ち、複数の支持脚の反射体により各
支持脚間を巡る光路を形成する場合、発光部の発光は、
本体型枠の外周に略相当する長大な光路を辿って受光部
に達することになり、該受光部での受光を確実に行わし
めるためには、発光部及び受光部を備えた支持脚、並び
に反射体を備えた支持脚相互間の正確な位置決めが要求
される。また近年の電気こたつは、本体型枠及びこれの
上部の天板が大面積化する傾向にあり、前記位置決めの
正確さがより一層重要となっている。

【００１０】ところが一方、電気こたつにおいては、製
品としてのパッケージング、及び不要時における収納の
利便性に配慮して、前記支持脚は本体型枠に着脱自在に
取り付けられる構成とすることが多く、前記第３の形成
態様を採用した場合、使用の開始及び再開時に一般的に
使用者により行われる支持脚の取り付けに際し、これら
相互間の正確な位置決めを強いる結果となり、取り付け
後の位置決め精度が不十分となって人体センサとしての
機能を果たし得なくなる虞がある。

【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、反射体を備えた支持脚相互間にある程度の位置
決め誤差が存在する場合にも各支持脚間の光路を確実に
形成でき、使用者の存否の検出に支障を来す虞のない電
気こたつの人体センサ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】本発明に係る電気こたつ
の人体センサは、ヒータユニットを保持する本体型枠を
複数の支持脚により床面上に支持してなる電気こたつに
装備され、発光部と、該発光部の発光を反射して各支持
脚間を巡る光路を形成する複数の反射体と、該光路の末
端にて反射光を受光する受光部とを備え、該受光部の受
光結果に基づいて使用者の存否を検出する電気こたつの
人体センサにおいて、前記反射体として凸面鏡を用いて
あることを特徴とする。

【００１３】更に加えて、前記受光部は、前記反射光を
集光する集光手段と、該集光手段の集光位置近傍に配さ
れた受光器とを備えること、また前記反射体として前記
支持脚の表面を利用すること、また前記光路は、前記床
面から所定の高さ位置に、該床面と略平行をなして形成
してあることを夫々特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、複数の支持脚間を巡る光路
を形成する反射体として凸面鏡が用いてあり、発光部の
発光は、夫々の凸面鏡での反射により逐次幅を広げつつ
受光部に到達することになり、支持脚の取り付け誤差
は、夫々に備えられた凸面鏡による光の広がり角度の範
囲内にて許容される。また、受光部では、各凸面鏡での
反射により幅を広げて到達する反射光を集光手段（凹面
鏡又は凸レンズ）により集光して受光器に受光させ、十
分な受光量を確保する。

【００１５】更に、支持脚の表面自体を反射体として利
用し、支持脚への装着後における反射体の脱落又は位置
ずれをなくし人体センサとしての正常な機能を確保する
と共に、前記装着のための工数を削減する。また。支持
脚間の光路を床面から所定の高さ位置に平行に形成し
て、床面からの反射の影響による誤検出を防止し、姿勢
の如何に拘わらず使用者の確実な検出を行う。

【００１６】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る人体センサを備えた電
気こたつの側断面図、図２は下方からの平面図である。

【００１７】電気こたつは、矩形をなす本体型枠２を、
これの４隅に着脱自在に取り付けた支持脚１，１…によ
り床面３上に支持してなり、これらの上部に、全体を覆
う態様にこたつ布団４を掛け、該こたつ布団４を介して
本体型枠２上に天板５を載置して用いられる。本体型枠
２は、下面の略中央にヒータユニット６を保持してお
り、該ヒータユニット６は、熱源となるヒータ、循環風
を起風する送風ファン、及び前記循環風の風向を変更す
るルーパを内蔵している。

【００１８】以上の如き電気こたつは、図示しない商用
電源からの給電によりヒータユニット６のヒータ、送風
ファン及びルーパを夫々動作させ、送風ファンの起風を
ヒータに接触させて温風となし、ルーパにより定まる方
向に送り出して、こたつ布団４により周囲を囲われた本
体型枠２下の暖房空間内に循環せしめ、該暖房空間を速
やかに暖める動作をなす。またこの間、常に快適な使用
状態を得るべく、本体型枠２の適宜位置に取り付けたヒ
ータ制御部７の動作により、前記ヒータの入切により設
定温度を維持する温度制御と共に、前記送風ファンの回
転調節による循環温風の風量制御、及び前記ルーパの動
作調節による循環温風の風向制御が実施される。

【００１９】本発明に係る人体センサは、本体型枠２を
支持する４本の支持脚１，１…の内の１本に発光部10及
び受光部11を、他の３本に凸面鏡12，12，12を夫々備
え、これらにより、図１に示す如く床面３から所定の高
さ（＝Ｈ）位置にて該床面３と略平行をなし、また図２
中に矢符にて示す如く、本体型枠２の各辺に沿って各支
持脚１，１…間を一巡する光路Ａを形成してなる。

【００２０】図３は、発光部10及び受光部11を備えた支
持脚１の外観斜視図である。図示の如くこの支持脚１
は、暖房空間の内側に面して３角形状をなす突起13を備
えている。本体形枠２の長辺及び短辺に夫々直交する前
記突起13の両側面には、発光窓14及び受光窓15が形成し
てあり、前記発光部10及び受光部11は、支持脚１の内部
に固設され、前記発光窓14及び受光窓15に夫々臨ませて
ある。

【００２１】発光部10は、発光ダイオード（ＬＥＤ）
等、電気的な入力に応じて所定の発光を行う素子であ
り、また受光部11は、フォトトランジスタ等、受光に応
じて電気的な出力を発する素子であればよく、これら
は、支持脚１の内部に埋設されたリード線を介して該支
持脚１の上端面に並設された接続端子16，16…に各別に
接続してある。これらの接続端子16，16…は、本体形枠
２への支持脚１の取り付けにより、該本体形枠２側の対
応する端子（図示せず）と接続され、発光部10への入力
の印加及び受光部11の出力の取り出しは、前記接続端子
16，16…を介して行われるようになしてある。

【００２２】図４は、凸面鏡12を備えた支持脚１の外観
斜視図である。図示の如く凸面鏡12は、前記暖房空間の
内側を向く支持脚１の一面に固設され、該支持脚１の軸
断面内にて所定の曲率を有する鏡面を備えてなる。なお
凸面鏡12としては、球体の一部をなし、全方向に曲率を
有する鏡面を備えたものであってもよいが、該凸面鏡12
の使用目的は、後述する如く、光路Ａ上の伝播光を床面
３と平行をなす面内にて拡幅することであるから、図４
に示す如き鏡面を有しておれば十分である。

【００２３】以上の如く構成された人体センサにおい
て、前記発光部10からの発光は、発光窓14を経て本体型
枠２の一辺（長辺）に沿って出射され、該長辺の逆側に
相隣する支持脚１に達し、該支持脚１に備えられた凸面
鏡12により略直角をなして反射され、更に他の２本の支
持脚１，１に備えられた凸面鏡12，12により同様に反射
されて、本体型枠２の各辺に沿う前記光路Ａを辿って最
初の支持脚１に戻り、該支持脚１に開口する前記受光窓
15を経て受光部11に捉えられる。

【００２４】図５は、光路Ａの実際の形成態様を示す平
面図である。光路Ａは、各支持脚１に備えられた凸面鏡
12での反射により形成され、該光路Ａ上を辿る伝播光
は、各凸面鏡12での反射の都度拡幅する。従って、各支
持脚１の取り付け時の位置決めが不十分であり、夫々に
備えられた凸面鏡12での反射光の光軸と、該凸面鏡12と
本体型枠２の短辺又は長辺を隔てて相隣する凸面鏡12の
それとの間に不一致が生じた場合においても、この不一
致が各凸面鏡12による反射光の広がり角度範囲内である
ときには、各支持脚１，１，１間には、図５中にハッチ
ングを施して示す如く光路Ａが確保され、光路Ａの末端
の受光部11での受光は確実に行われる。

【００２５】一方、受光部11への到達光は、３枚の凸面
鏡12，12，12による反射を経ることにより発光部10から
の発光の一部となり、受光部11での受光量が低下する不
都合があるが、この不都合は、図６に模式的に示す如く
受光部11を構成することにより解消できる。

【００２６】図６に示す受光部11は、フォトトランジス
タ等の受光素子 11aと、この受光素子 11aの受光面上に
焦点を有する凹面鏡 11bとを備え、この凹面鏡 11bを前
記受光窓15に面して固設してなる。この構成によれば、
受光窓15を経て導入される光の全量が、凹面鏡 11bによ
り受光素子 11aの受光面に集光されるから、該受光素子
11aの出力は受光窓15の全面での受光量に対応し、凸面
鏡12，12，12による反射に伴う光量の減少分をある程度
補充できる。なおこの構成は、受光部11の出力端となる
受光素子 11aの受光量を増すことを目的とするから、前
記凹面鏡 11bに変えて凸レンズを用い、該凸レンズの焦
点位置に受光素子 11aを配するようにしてもよい。

【００２７】また前記凸面鏡12は、一般的には、支持脚
１と別体に構成された鏡板を、接着等の接合手段により
前記一面に後付けすることにより構成されるが、前記一
面の所定位置に凸部を形成しておき、この凸部に光反射
率の高い塗装を施すことにより、支持脚１の表面の一部
を凸面鏡12として利用することも可能である。このよう
にした場合、各凸面鏡12の反射率は低下するが、夫々の
支持脚１において凸面鏡12の脱落又は位置ずれが生じる
虞がなくなり、前記光路Ａの不安定化を防ぐことができ
る。

【００２８】以上の如く形成される光路Ａは、本体型枠
２の各辺のやや内側に沿っており、また前述の如く、床
面３から所定の高さ位置にて該床面３と略平行をなして
いるから、本体型枠２の各辺に沿って着座した使用者の
身体の一部が前記暖房空間内に差し込まれた場合、これ
により確実に遮断される。一方、光路Ａ上の適宜位置に
て前記遮断が生じた場合、該光路Ａの末端に位置する受
光部11への到達光は大幅に減少し、該受光部11の受光量
は殆ど零となり、受光部11の受光量を監視することによ
り使用者の存否を検出し得る。

【００２９】床面３上の光路Ａの高さＨは、電気こたつ
の一般的な使用状態において光路Ａの遮断が確実に行わ
れ、また床面３での反射が受光部11での受光量に影響を
与えないことを考慮し、５〜40cmの範囲内で設定すれば
よい。

【００３０】図７は、本発明に係る人体センサを備えた
電気こたつの制御系のブロック図である。図示の如く発
光部10は、アンプ回路20を介して前記ヒータ制御部７の
出力側に接続されており、運転中にヒータ制御部７から
断続的に又は連続的に与えられる動作指令に応じて発光
するようになしてある。一方、前記発光部10の発光を凸
面鏡12での反射を経て受光する受光部11の出力は、波形
処理回路21を経てヒータ制御部７に与えられている。な
お、発光部10及び受光部11とヒータ制御部７との接続
は、前記接続端子16，16…を介して行われている。

【００３１】ヒータ制御部７の入力側にはまた、電源ス
イッチ、温度設定スイッチ等、運転操作のため各種スイ
ッチを含む操作部22が接続されており、更にヒータ制御
部７の出力側には、ヒータ、送風ファン及びルーパを備
えた前記ヒータユニット６が接続されている。

【００３２】ヒータ制御部７は、本体型枠２下の暖房空
間を、使用者により前記操作部22に設定された目標温度
に維持すべくヒータユニット６を制御する基本的な動作
を行うと共に、波形処理回路21を介して与えられる受光
部11の出力、即ち、受光部11の受光量を常時監視し、こ
の受光量により使用者の存否を判定して、この判定結果
に基づいて図８に示すフローチャートに示す動作を行
う。

【００３３】即ち、ヒータ制御部７は、操作部22の電源
スイッチのオン操作に伴って動作を開始し、まず前述の
如く、発光部10に動作指令を発して該発光部10に発光動
作を行わせ（ステップ１）、この発光後の受光部11の出
力を取り込み、受光の有無を判定する（ステップ２）。

【００３４】受光部11の出力は、前述した如く使用者の
存否に関連し、使用者が存在している場合には殆ど零と
なる。従って、ステップ２での判定は、使用者の存否の
判定に相当し、受光部11での受光が有り、即ち、使用者
が存在しないと判定された場合、ヒータ制御部７は、第
２のカウンタＴ₂ をリセットすると共に第１のカウンタ
Ｔ₁ のカウントを行わせ（ステップ３）、次いで、カウ
ンタＴ₁ のカウント値を調べ（ステップ４）、カウント
値が所定値ｔ₁ 未満である場合にはステップ１に戻り、
ｔ₁ 以上である場合にはステップ５に進み、ヒータユニ
ット６にパワーダウン指令を発し、前記第１のカウンタ
Ｔ₁ をリセット（ステップ６）してステップ１に戻る。

【００３５】一方、ステップ２において、受光部11での
受光量が零、即ち、使用者が存在すると判定された場
合、ヒータ制御部７は、前記第１のカウンタＴ₁ をリセ
ットすると共に第２のカウンタＴ₂ のカウントを行わせ
（ステップ７）、次いで、カウンタＴ₂ のカウント値を
調べて（ステップ８）、カウント値が所定値ｔ₂ 未満で
ある場合にはステップ１に戻り、ｔ₂ 以上である場合に
はステップ９に進み、ヒータユニット６にパワーアップ
指令を発し、前記第２のカウンタＴ₂ をリセット（ステ
ップ10）してステップ１に戻る。

【００３６】使用者が存在しないと判定された場合に発
せられるパワーダウン指令は、使用者により操作部22に
設定される前記目標温度を下げる指令であり、使用者が
存在しない状態が継続した場合、ヒータユニット６の制
御、即ち、ヒータの入切による温度制御、送風ファンの
回転速度調節による循環温風の風量制御、及びルーパの
動作による温風の風向制御が、パワーダウン指令に従っ
て徐々に低下する目標温度に対して行われるようにな
り、本体型枠２下の暖房空間の温度は下がり、省エネル
ギと、暖房空間の過熱防止とが達成される。

【００３７】逆に、使用者が存在すると判定された場合
に発せられるパワーアップ指令は、前記目標温度を上げ
る指令であり、この指令は、使用者により操作部22に設
定される目標温度を上限として行われる。即ち、使用者
が存在しない状態から使用者が存在する状態への移行後
においては、ヒータユニット６の制御が、パワーアップ
指令に従って徐々に上昇する目標温度に対して行われる
ようになり、本体型枠２下の暖房空間の温度は、速やか
に所望の温度にまで上昇する。

【００３８】また、以上の如きパワーダウン指令及びパ
ワーアップ指令は、使用者の存否状態が、カウンタＴ₁
及びＴ₂ における所定のカウント（ｔ₁ 又はｔ₂ ）の間
継続することを条件として発せられるようになしてあ
る。これは、短時間の不在によりパワーダウン指令が発
せられ、その後の帰還に応じてパワーアップ指令が発せ
られるという無為な制御動作を防ぐためのものであり、
特に、使用者の不在時にパワーダウン指令が発せられる
までの待ち時間ｔ₁ は、５分前後の十分に長い時間とす
るのがよい。

【００３９】以上の如きヒータ制御部７の動作により、
使用時には、本体型枠２下の暖房空間を快適な環境に維
持できるようになる一方、使用者の不在時、即ち、非使
用時には、エネルギの無駄を防ぎ、また過熱の発生を未
然に防止できるようになる。なおこのことは、凸面鏡1
2，12，12での反射により光路Ａが確実に形成されるこ
とに加えて、凹面鏡 11bを備えた受光部11により十分な
受光量を確保し、また、床面３から所定の高さ位置に光
路Ａを形成して床面３からの反射の影響をなくした本発
明に係る人体センサを用い、使用者の存否を確実に検出
することにより達成できるものである。

【００４０】なお、本発明に係る人体センサの検出結果
は、図８に示すフローチャートに従うヒータユニット６
の制御への利用に限るものではなく、例えば、より単純
に、加熱用ヒータのオンオフ制御に利用してもよく、ま
た、使用者の不在時に電源スイッチの切り忘れを報知す
るための警報の発生に利用することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る電気こた
つの人体センサにおいては、複数の支持脚間に備えられ
た凸面鏡の反射により各支持脚を巡る光路を形成し、発
光部の発光が夫々の凸面鏡での反射により幅を広げつつ
受光部に到達するから、支持脚の取り付け誤差が夫々の
凸面鏡による光の広がり角度の範囲内で許容でき、前記
光路が確実に形成されて、この光路の遮断により変化す
る前記受光部の受光結果に基づく使用者の存否の検出に
支障を来すことがない。

【００４２】また前記受光部を、各凸面鏡での反射によ
り幅を広げて到達する反射光を集光手段により集光して
受光器に受光させる構成としたから、十分な受光量を確
保することができ、また支持脚の表面を利用して反射体
たる凸面鏡を構成したから、該反射体の脱落又は位置ず
れがなく、人体センサとしての正常な機能を確保でき、
更に、支持脚間の光路を床面から所定の高さ位置に略平
行に形成したから、床面からの反射の影響を受けること
なく使用者の存否を確実に検出できる等、本発明は優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る人体センサを備えた電気こたつの
側断面図である。

【図２】本発明に係る人体センサを備えた電気こたつの
下方からの平面図である。

【図３】発光部及び受光部を備える支持脚の外観斜視図
である。

【図４】凸面鏡を備える支持脚の外観斜視図である。

【図５】本発明に係る人体センサにおける支持脚間での
光路の形成態様を示す模式図である。

【図６】受光部の望ましい構成を示す模式図である。

【図７】本発明に係る人体センサを備えた電気こたつの
制御系のブロック図である。

【図８】本発明に係る人体センサの検出結果に基づくヒ
ータ制御の一実施例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 支持脚 ２ 本体型枠 ３ 床面 ６ ヒータユニット ７ ヒータ制御部 10 発光部 11 受光部 12 凸面鏡

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータユニットを保持する本体型枠を複
   数の支持脚により床面上に支持してなる電気こたつに装
   備され、発光部と、該発光部の発光を反射して各支持脚
   間を巡る光路を形成する複数の反射体と、該光路の末端
   にて反射光を受光する受光部とを備え、該受光部の受光
   結果に基づいて使用者の存否を検出する電気こたつの人
   体センサにおいて、前記反射体として凸面鏡を用いてあ
   ることを特徴とする電気こたつの人体センサ。
2. 【請求項２】 前記受光部は、前記反射光を集光する集
   光手段と、該集光手段の集光位置近傍に配された受光器
   とを備える請求項１記載の電気こたつの人体センサ。
3. 【請求項３】 前記反射体として前記支持脚の表面を利
   用する請求項１又は請求項２記載の電気こたつの人体セ
   ンサ。
4. 【請求項４】 前記光路は、前記床面から所定の高さ位
   置に、該床面と略平行をなして形成してある請求項１、
   請求項２又は請求項３記載の電気こたつの人体センサ。