JPH10314073A - 便座用着座検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】便座への回路の内設を回避しつつ給電信号線の
敷設位置のばらつきによる着座検出動作への悪影響を低
減可能な便座用着座検出装置を実現した提供すること。 【解決手段】便座１の内部に配設された着座検出用の検
出電極板２は、同軸ケーブルからなる給電信号線６を通
じて便座１の外部回路部５に接続される。便座１の着座
面１００への人体の着座が生じると、検出電極板２と人
体との間の大きな静電容量により、検出電極板と大地と
の間のインピーダンスは大幅に低下し、これにより着座
検出回路部への入力電圧は大幅に変化する。同軸ケーブ
ル６は人体と給電信号線６との間の有害な寄生容量を削
減して、着座検出を安定に行うことを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、便座上への着座を
検出する便座用着座検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−１４５３４号公報及び特開平
４−９３４２９号公報は、便座の内部に配設されたヒー
タ線からなる着座検出用の検出電極板と、便座の外部に
配設されて検出電極板に高周波電圧を印加する発振回路
部と、便座の外部に配設されて、検出電極板を一方の電
極とするコンデンサの静電容量変化に基づいて便座への
着座の有無を検出する着座検出回路部と、発振回路部及
び着座検出回路部を前記検出電極板に接続する給電信号
線とを備える便座用着座検出装置を提案している。

【０００３】本出願人らが出願した特開平７−１４０２
５９号公報は、便座の内部に配設された着座検出用の検
出電極板と、便座の外部に配設されて結合トランス、電
波吸収体（リアクタンス素子）及び給電信号線を通じて
検出電極板に高周波電圧を印加する発振回路部と、便座
の外部に配設されて給電信号線及び電波吸収体を通じて
検出電極板の静電容量変化を検出する着座検出回路部と
を備える便座用着座検出装置を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
便座用着座検出装置では、便座外部の発振回路部及び着
座検出回路部（以下、両回路部を外部回路部ともいう）
を給電信号線により便座内部の検出電極板に接続してい
る。しかしながら、これらの便座用着座検出装置では、
着座検出回路部の入力端は給電信号線の給電側の一端に
接続され、その結果、着座検出回路部は検出電極板及び
給電信号線の両方の合成インピーダンスを検出すること
になる。

【０００５】しかるに、検出電極板は便座の所定位置に
精密に固定されるものの、給電信号線は、敷設位置のば
らつきなどによりどうしてもそのインピーダンス特に寄
生容量成分がばらついてしまう。更に説明すれば、上述
の便座用着座検出装置の検出原理は、検出電極板と大地
（又は所定の固定電位源）との間の静電容量が便座への
使用者の着座の有無により大きく変化することを利用し
ている。更に具体的に説明すれば、人体は高周波レンジ
においておおよそ接地電位源とみなすことができるの
で、着座検出回路部は、着座した人体と検出電極板との
間の静電容量とともに、着座した人体と給電信号線との
間の静電容量変化も検出することになる。

【０００６】ところが、給電信号線は、上述した敷設位
置のばらつきなどにより、その人体との間の相対位置関
係が変動してしまい、この結果、給電信号線の敷設位置
のばらつきが、着座検出回路部に入力される信号電圧の
ばらつきを生じさせ、装置の判定動作の安定を阻害して
しまう。また、検出電極板は便座の着座面に近接して配
設されており、その静電容量は着座面への人体の着座に
より正常かつ大幅に変化するが、上記した給電信号線は
便座の着座面から離れて敷設されており、このため、便
座の着座面に人体が着座する以前に、給電信号線と人体
との間の静電容量は十分に大きくなってしまい、結局、
着座の前後における合成静電容量変化が小さくなってし
まうという問題も生じる。

【０００７】着座検出回路部を検出電極板の端部に直結
することにより、上記給電信号線が検出電極板の一部と
してアンテナ機能を果たすことを禁止することはできる
が、そのためには着座検出回路部を便座に内設せねばな
らない。しかし、便座内にこのような回路装置を配設す
るという案は、回路の防湿維持の点及び便座駆動モータ
の負荷トルクの軽減の点で採用が難しい。本発明者らは
上記認識に基づいて、上記問題を根本的に解決できる対
策を見出した。

【０００８】従って、本発明は、便座への回路の内設を
回避しつつ給電信号線の敷設位置のばらつきによる着座
検出動作への悪影響を低減可能な便座用着座検出装置を
実現した提供することを、その目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
れば、便座の内部に配設された着座検出用の検出電極板
は、従来同様に給電信号線を通じて便座の外部の発振回
路部及び着座検出回路部に接続される。便座の着座面へ
の人体の着座が生じると、検出電極板と人体との間の大
きな静電容量により、検出電極板と大地との間のインピ
ーダンスは大幅に低下し、これにより着座検出回路部へ
の入力電圧は大幅に変化する。

【００１０】本構成では特に、給電信号線を所定電位に
固定されたシールド導体線により絶縁被覆する。このよ
うにすれば、まず給電信号線の敷設位置のばらつきによ
る給電信号線の静電容量の変化がほぼ無視できるまで低
減出来、更に、便座の着座面から遠く離れた給電信号線
の部位の静電容量が人体の近接により着座前に大きく低
減して、着座前後における検出電極板及び給電信号線の
合成静電容量の変化が小さくなるという不具合も解消さ
れる。

【００１１】これらの結果、便座への電子回路装置の内
設を回避しつつ給電信号線の敷設位置のばらつきによる
着座検出動作への悪影響を低減可能な便座用着座検出装
置を実現することができる。更に加えて本実施例では、
外来電磁波ノイズが給電信号線に重畳したり、給電信号
線が外部へ電磁波ノイズを放射するのも防止できるとい
う効果も奏することができ、一層の着座検出動作の安定
化を実現することができる。

【００１２】本発明の第２の構成によれば、給電信号線
とシールド導体線は同軸ケーブルにより構成される。こ
のようにすれば、配線が簡素となり、装置費用を低減す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】検出電極板は発振回路部とともに
発振回路系を構成する事ができる。この場合、検出電極
板の大地静電容量の変化により発振回路系に発振とその
停止との状態変化を生じさせても良い。又は、検出電極
板の大地静電容量の変化により発振回路系の発振周波数
の変化を生じさせても良い。前者の場合、着座検出回路
部は入力交流信号電圧の振幅変化により着座の有無を判
定する。後者の場合、着座検出回路部は入力交流信号電
圧の周波数変化により着座の有無を判定する。

【００１４】また、発振回路部は一定周波数、一定振幅
の高周波電圧を一定のインピーダンスの素子を通じて検
出電極板に印加することもできる。このようにすれば、
検出電極板の静電容量変化に応じて、検出電極板の電位
振幅が変化するので、それを検出することにより着座の
有無を検出することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る便座用着座検出装置を図
示の実施例により具体的に説明する。この実施例の便座
用着座検出装置を図１に示す。１は便座、２は便座１の
内部に配設された着座検出用の検出電極板であり、アル
ミ箔からなる。３はコントロールボックス、４は便座１
とコントロールボックス３とを接続する樹脂パイプ、５
はコントロールボックス３内に設けられたコントローラ
（本発明でいう発振回路部及び着座検出回路部を含む外
部回路部）であり、便座１に内設されたヒータ９などの
他の装置の制御も行っている。樹脂パイプ４内には、本
発明でいう給電信号線をなす同軸ケーブル６が敷設され
ており、同軸ケーブル６の芯線の一端はコントローラ５
に接続され、その他端は検出電極板２に接続されてい
る。また、同軸ケーブル６の外側導体（本発明でいうシ
ールド導体線）はコントローラ５の接地電極に接続され
ている。

【００１６】この便座用着座検出装置の回路図を図２に
示す。図２において、６１は同軸ケーブル６の芯線、６
２は同軸ケーブル６の外側導体である。コントローラ５
は、発振回路（本発明でいう発振回路部）６、着座検出
回路部７、結合トランス８、リアクタンス素子１３、１
４、ダイオード回路１５、コンデンサ１６を有してい
る。リアクタンス素子１３はたとえばフェライトビーズ
や空洞コイルからなる。

【００１７】８１は結合トランス８の一次コイル、８２
はその二次コイルである。７１は検波平滑回路、７２は
増幅回路、７３はＡ／Ｄコンバータ、７４はマイクロコ
ンピュータである。以下、コントローラ５の回路構成及
びその動作を更に詳しく説明する。コンデンサ１６は結
合トランス８の一次コイル８１のインダクタンスとで発
振回路６の発振周波数で共振するように作製されてい
る。結合トランス８の二次コイル８２はリアクタンス素
子１３、同軸ケーブル６の芯線６１を通じて検出電極板
２に接続され、発振回路６から出力された上記周波数の
高周波電圧は、検出電極板２に印加されている。

【００１８】また、検出電極板２の大地間の静電容量Ｃ
ｓは、便座１に人が着座していない状態（以下、非着座
状態という）において、結合トランス８の二次コイル８
２及びリアクタンス素子１３、１４とで発振回路６の発
振周波数をほぼ共振周波数とするように作製されてい
る。結合トランス８の二次コイル８２の一端は接地さ
れ、二次コイル８２の他端とリアクタンス素子１３との
接続点はリアクタンス素子１４を通じて接地されてい
る。また、二次コイル８２の他端とリアクタンス素子１
３との接続点の電位は、着座検出信号として検波平滑回
路７１で検波平滑されて直流信号電圧に変換された後、
増幅回路７２で電圧増幅され、増幅された直流信号電圧
のレベルはＡ／Ｄコンバータ７３でデジタル信号にＡ／
Ｄ変換されて、マイクロコンピュータ７４に入力され、
マイクロコンピュータ７４は、この入力デジタル信号が
所定レベル以上であれば非着座状態であると判定する。
ダイオード回路１５は直列接続されたダイオード１５１
〜１５３をもち、上記着座検出信号をなす電圧（着座検
出信号電圧）のクランプを行うとともに、検出電極板２
の直流電位を規定している。

【００１９】結局、検出電極板２、リアクタンス素子１
３、１４及び結合トランス８からなる結合トランス８の
二次側の回路は、非着座状態において共振状態にあり、
大きな電流が流れ、その結果、検波平滑回路７１には大
きな高周波電圧が入力されていることになる。ここで、
人が便座１に着座すると、擬似的に大地と仮定できる人
体と検出電極板２との間の静電容量の付加により検出電
極板２の静電容量が非着座状態よりも増大し、これによ
り上記結合トランス８の二次側の回路の共振周波数は発
振回路６の発振周波数からずれ、これにより検波平滑回
路７１に入力される着座検出信号電圧が減少し、マイク
ロコンピュータ７４が着座検出を行う。

【００２０】本実施例によれば特に、同軸ケーブル６の
外側導体６２が接地されているので、便座への回路の内
設を回避しつつ給電信号線の敷設位置のばらつきによる
着座検出動作への悪影響を低減可能な便座用着座検出装
置を実現した提供することができる。更に詳しく説明す
れば、図１に示す便座１の内部における同軸ケーブル６
の敷設位置のばらつきや、樹脂パイプ４の取り回し状態
のばらつきなどにより、同軸ケーブル６の芯線６１の大
地間静電容量がばらつくことが減少し、それにより着座
検出信号電圧がばらつくのを抑止することができる。

【００２１】次に、便座１の着座面１００に近接する検
出電極板２とは異なり、着座面１００から離れた同軸ケ
ーブル６と人体との間の静電容量変化により、着座面１
００への着座前に着座検出信号電圧が変動し、着座と判
定するのを防止することができる。更に、樹脂パイプ４
などに水滴が付着したり、金属物（たとえば吸水管や排
水管など）が近接したりする場合であっても、同軸ケー
ブル６の芯線６１の静電容量変化を防止することができ
るので、それによる着座検出信号電圧の変化を防止し
て、着座判定動作の一層の安定化を図る事ができる。

【００２２】また、便座への電子回路装置の内設を回避
できるので、コントローラ５の含湿を抑止して、その長
期信頼性を向上することができる。更に、外来電磁波ノ
イズが同軸ケーブル６の芯線６１すなわち本発明でいう
給電信号線に重畳したり、外部へ電磁波ノイズを放射す
るのも防止できる。なお、通常、同軸ケーブル６を高周
波電圧の伝送に用いること自体は周知であるが、便座１
内の検出電極板２への給電及びそれからの信号検出に用
いることにより、上述の効果を奏することは知られてい
なかったものである。 （他の実施態様１）本発明でいうシールド導体線をなす
同軸ケーブル６の外側導体６２は、樹脂パイプ４をステ
ンレスパイプなどに置換することもできる。この場合、
このステンレスパイプを接地すること、及び、このステ
ンレスパイプを、検出電極板２の近傍まで便座１内に挿
入することが必要となる。ただし、給電信号線として
は、通常の単線の樹脂被覆ケーブルを用いることができ
る。 （他の実施態様２）結合トランス８の二次側の回路の共
振周波数の発振回路６の発振周波数より高く設定してお
き、着座により静電容量Ｃｓが増大し、結合トランス８
の二次側の回路の共振周波数が低下して発振回路６の発
振周波数に一致するように設定しても良い。この場合に
は、マイクロコンピュータ７４に入力される信号電圧の
レベルと着座状態との関係が上記と反対となる。 （他の実施態様３）発振回路６、結合トランス８及び検
出電極板２を含む回路が発振回路部を構成して、着座の
有無による静電容量Ｃｓの変化に応じてこの発振回路部
の発振、発振停止を行わせて、それをマイクロコンピュ
ータ７４で判定しても良い。

【００２３】また、同様に、発振回路６、結合トランス
８及び検出電極板２を含む回路が発振回路部を構成し
て、着座の有無による静電容量Ｃｓの変化に応じてこの
発振回路部の発振周波数を変更し、それをマイクロコン
ピュータ１２で判定しても良い。この種の発振回路構成
のバリエーション自体は周知であるので、具体的な回路
の図示、説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る便座用着座検出装置の実施例を示
す模式斜視図である。

【図２】図１の便座用着座検出装置の回路図である。

【符号の説明】

１…便座、２…検出電極板、５…コントローラ、６は同
軸ケーブル（給電信号線及びシールド導体線）、６は発
振回路部、７は着座検出回路部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 謙一 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】便座の内部に配設された着座検出用の検出
   電極板と、前記便座の外部に配設されて前記検出電極板
   に高周波電圧を印加する発振回路部と、前記検出電極板
   を前記発振回路部の出力端に接続する給電信号線と、前
   記便座の外部に配設されて入力端が前記給電信号線を通
   じて前記検出電極板に接続される着座検出回路部とを備
   え、前記着座検出回路部は、前記検出電極板を一方の電
   極とするコンデンサの静電容量変化により前記着座面へ
   の着座の有無を検出する便座用着座検出装置において、 前記給電線は、所定電位に固定されたシールド導体線に
   より電磁遮蔽されていることを特徴とする便座用着座検
   出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の便座用着座検出装置におい
   て、前記給電信号線及びシールド導体線は、同軸ケーブ
   ルからなることを特徴とする請求項１記載の便座用着座
   検出装置。