JPH1071105A - 静電容量式着座検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置環境や着座の姿勢等に影響されることな
く、着座を常に確実に検出できる静電容量式着座検出装
置を提供する。 【解決手段】 着座による静電容量の変化に基づいて着
座を検出する静電容量式着座検出装置において、着座部
21のほぼ全域に亘って、着座による静電容量の変化を検
出するための検出用コンデンサを構成する第１の電極23
と第２の電極24とを、ほぼ一定間隔を保って設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、便座へ
の着座による静電容量の変化に基づいて着座を検出する
静電容量式着座検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すような便器が種々提案
されている。この便器１は、温水洗浄便器で、便器１の
上部に便座２が回動可能に取り付けられていると共に、
便座２を覆うように蓋３が回動可能に取り付けられてい
る。また、便器１の側部には、コントロールボックス４
が取り付けられ、このコントロールボックス４に設けら
れた各種スイッチ等を操作することにより、便座２に埋
設されたヒータのオン・オフ、その温度制御、便器１に
設けた洗浄ノズル５の挿脱および洗浄水の噴射制御、洗
浄水の温度制御等が行われるようになっている。

【０００３】ここで、洗浄ノズル５の挿脱および洗浄水
の噴射や洗浄水の加温は、一般に、着座状態において所
定のスイッチを操作することにより行われるようにして
おり、そのために、この種の便器１には、着座を検出す
るための着座検出装置が設けられている。

【０００４】かかる着座検出装置として、従来、例え
ば、図７（ａ）および（ｂ）に線図的平面図およびＡ−
Ａ′断面図で示すようなものが提案されている。この着
座検出装置においては、樹脂よりなる便座２の内部に設
けたヒータ線６による熱を拡散するために、便座２の着
座面（表面）と対向する内部空洞部上面（裏面）全体に
亘ってアルミ箔７を配設し、この熱拡散用アルミ箔７を
一方の電極とし、他方の電極は大地として、大地とアル
ミ箔７との間に検出回路８を接続して、該検出回路８に
より、着座・非着座による大地と熱拡散用アルミ箔７と
の間の静電容量の変化に基づいて着座を検出するように
している。なお、図７（ａ）において、符号９は、便座
２の温度を検出するための温度センサを示す。

【０００５】また、従来の他の着座検出装置として、図
８に示すように、便座２の後部両側内部に一対の電極１
０ａ，１０ｂを設け、これら電極を検出回路に接続し
て、電極１０ａ，１０ｂ間の静電容量の変化に基づいて
着座を検出するようにしたものも提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来の静電容量式着座検出装置にあっては、着座を
検出するための検出用コンデンサを構成する熱拡散用ア
ルミ箔７の対向電極が大地であるため、便器が設置され
る環境、例えば、建物が木造か鉄筋か、壁に近いか否
か、近くに静電容量の大きい水タンクが有るか否か等
や、着座した状態で接地されている水道管等に触れる
と、出力される信号の大きさが大きく変化するため、安
定した動作が得られないという問題がある。

【０００７】また、図７の場合、熱拡散用アルミ箔７に
近接して配設されるヒータ線６は、商用電源系を介して
接地されるため、そのままではヒータ線６と熱拡散用ア
ルミ箔７との間に、着座による静電容量よりも大きな静
電容量が生じることになる。このため、通常は、ヒータ
線６と電源との間にコモンモードのチョークコイルを挿
入して、ヒータ線６を大地から絶縁するようにしている
が、このコモンモードのチョークコイルのばらつきによ
り、出力される信号の大きさが安定せず、誤動作すると
いう問題もある。

【０００８】さらに、図８に示す従来の静電容量式着座
検出装置にあっては、着座を検出するための検出用コン
デンサを構成する一対の電極１０ａ，１０ｂが、便座２
の後部両側にしか設けられていないため、着座の姿勢に
よっては、検出不可能になるという問題があった。

【０００９】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、設置環境や着座の姿勢等に影響
されることなく、着座を常に確実に検出できるよう適切
に構成した静電容量式着座検出装置を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、着座による静電容量の変化に基づいて
着座を検出する静電容量式着座検出装置において、着座
部のほぼ全域に亘って、着座による静電容量の変化を検
出するための検出用コンデンサを構成する第１の電極と
第２の電極とを、ほぼ一定間隔を保って設けたことを特
徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。図１（ａ）および
（ｂ）は、この発明の一実施形態の要部を示す線図的平
面図およびＢ−Ｂ′断面図である。この実施形態は、温
水洗浄便器への人体の着座を検出するもので、着座部を
構成する便座２１は、樹脂等の絶縁材料により形成し、
人体が着座する着座面（表面）と対向する内部空洞部上
面（裏面）には、便座２１の平面Ｕ字状部分に亘って、
ほぼ一定間隔を隔てて幅１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の仕切り
片２２ａ，２２ｂを平行に形成する。

【００１２】仕切り片２２ａ，２２ｂを形成した裏面に
は、該仕切り片２２ａ，２２ｂ間に、着座による静電容
量の変化を検出するための検出用コンデンサを構成する
第１の電極２３を設け、その他の部分の裏面に、第１の
電極２３の対向電極である第２の電極２４を設ける。こ
れら、第１，第２の電極２３，２４は、例えば、アルミ
箔をもって構成する。このようにして、着座部のほぼ全
域に亘って、着座による静電容量の変化を検出するため
の検出用コンデンサを構成する第１の電極２３と第２の
電極２４とを、ほぼ同一面（裏面）内でほぼ一定間隔
（１ｍｍ〜１０ｍｍ）を保って設ける。

【００１３】また、便座２１には、その空洞内に、第２
の電極２４に近接して、便座２１を加温するためのヒー
タ線２５を設けると共に、便座２１の温度を検出するた
めの温度センサ２６を設ける。これら、ヒータ線２５お
よび温度センサ２６は、公知の温度制御装置（図示せ
ず）に接続し、ヒータ線２５の発熱を第２の電極２４に
より拡散して、便座２１を加温するようにすると共に、
その温度を温度センサ２６で検出して便座２１を所望の
温度に加温するようにする。

【００１４】この実施形態では、第１の電極２３および
第２の電極２４を検出回路３０に接続し、この検出回路
３０により、着座・非着座による第１，第２の電極２
３，２４間の静電容量の変化に基づいて、着座を検出す
るようにする。以下、検出回路３０の構成について説明
する。

【００１５】図２は、検出回路３０の一例の構成を示す
ものである。この検出回路３０は、結合トランス３１、
発振回路３２、共振回路３３、フィルタ回路３４、整流
回路３５、ＯＰアンプ３６、比較回路３７および補償回
路３８を有する。

【００１６】発振回路３２は、結合トランス３１の一次
側コイル４１を誘導素子として用いるＬＣ発振回路をも
って構成する。この発振回路３２には、２個のＮＰＮト
ランジスタ５１および５２を設け、一方のトランジスタ
５１のコレクタを抵抗５３を経て電圧Ｖｃｃの電源端子
に接続し、エミッタをコンデンサ５４および抵抗５５の
並列回路を経て接地する。トランジスタ５１，５２のベ
ースは、共通に接続して抵抗５６を経て電圧Ｖｃｃの電
源端子に接続する。また、トランジスタ５２のコレクタ
はオープンとし、エミッタは結合トランス３１の一次側
コイル４１を経て接地すると共に、コンデンサ５７を経
てトランジスタ５１のエミッタに接続する。このように
して、コンデンサ５７の両端の電位を、ほぼ同電位とす
るＬＣ発振回路を構成する。なお、この実施例では、こ
の発振回路３２における発振周波数ｆを、室温２０℃で
約５００ＫＨｚとする。

【００１７】共振回路３３は、結合トランス３１の二次
側コイル４２と、調整用の半固定コンデンサ６１と、コ
ンデンサ６２および検出用コンデンサ６３の直列回路と
を並列に接続して構成し、非着座状態で、発振回路３２
の発振周波数とほぼ等しい共振周波数が得られるように
調整する。ここで、検出用コンデンサ６３は、図１に示
した第１の電極２３および第２の電極２４をもって構成
し、第１の電極２３はコンデンサ６２に、第２の電極２
４はアースに接続する。したがって、この検出用コンデ
ンサ６３の容量は、着座すると大きくなるので、共振回
路３３の共振周波数は、非着座時よりも着座時の方が低
くなる。

【００１８】共振回路３３の出力を、フィルタ回路３４
を経て整流回路３５に供給する。フィルタ回路３４は、
コンデンサ７１およびコイル７２の直列共振回路をもっ
て構成し、その共振周波数を発振回路３２における発振
周波数とほぼ等しくする。また、整流回路３５は、ダイ
オード７５，７６からなる倍電圧回路と、この倍電圧回
路の出力端とアースとの間に並列に接続したコンデンサ
７７および抵抗７８とをもって構成し、この整流回路３
５の出力をＯＰアンプ３６の非反転入力端子に供給す
る。

【００１９】ＯＰアンプ３６は、その出力端子と反転入
力端子とを接続したボルテージ・フォロアとし、このＯ
Ｐアンプ３６の出力（Ｖ_det ）を比較回路３７の反転入
力端子に供給すると共に、抵抗８１を経て比較回路３７
の非反転入力端子に供給する。比較回路３７の非反転入
力端子には、補償回路３８を接続すると共に、比較回路
３７の出力端子との間に帰還用の抵抗８２を接続して、
共振回路３３の出力に基づく電圧を基準電圧Ｖ_com とし
て印加するようにする。また、補償回路３８は、比較回
路３７の非反転入力端子とアースとの間に並列に接続し
たコンデンサ８４と抵抗８５とをもって構成する。

【００２０】このようにして、比較回路３７において、
整流回路３５の出力電圧、すなわちＯＰアンプ３６の出
力電圧Ｖ_det と、補償回路３８からの基準電圧Ｖ_com と
を比較し、Ｖ_det がＶ_com を下回ることにより、比較回
路３７からハイレベルの出力電圧Ｖ_out を出力して、着
座を検出するようにする。

【００２１】この実施形態において、検出用コンデンサ
６３を構成する第１の電極２３と第２の電極２４とは、
１ｍｍ〜１０ｍｍの狭い間隔で便座２１のほぼ同一面内
に並んで配設されているので、両電極２３，２４が対向
する面積は非常に小さい。したがって、非着座状態で
は、検出用コンデンサ６３の容量は極めて小さく、ま
た、その状態で、共振回路３３の共振周波数が発振回路
３２の発振周波数とほぼ等しくなるように調整されてい
るので、補償回路３８の基準電圧Ｖ_com は、図３に示す
ように、ＯＰアンプ３６の出力電圧Ｖ_det よりも低くな
り、比較回路３７の出力電圧Ｖ_out は、ローレベルとな
る。

【００２２】この非着座状態から着座すると、共振回路
３３の検出用コンデンサ６３の容量が急激に大きくなる
ため、図４に示すように、共振回路３３の共振周波数ｆ
_g は、発振回路３２の発振周波数ｆ_o よりも低くなり、
整流回路３５の出力電圧、すなわちＯＰアンプ３６の出
力電圧Ｖ_det は、着座と同時に急峻に低下する。これに
対して、基準電圧Ｖ_com は、補償回路３８の時定数によ
り、徐々に低下するため、ＯＰアンプ３６の出力電圧Ｖ
_det は、着座と同時に、Ｖ_det ＜Ｖ_com の関係になる。
したがって、比較回路３７の出力電圧Ｖ_out は、着座と
同時にハイレベルとなり、これにより着座を検出するこ
とができる。

【００２３】この実施形態によれば、便座２１のほぼ全
域に亘って、着座による静電容量の変化を検出するため
の検出用コンデンサ６３を構成する第１の電極２３と第
２の電極２４とを、ほぼ一定間隔を保って設けたので、
人体の一部が便座２１から離れても、着座した状態で足
を床面から離しても、着座を確実に検出することができ
る。また、大地を検出用コンデンサ６３の電極としてい
ないので、便器が設置される環境、例えば、建物が木造
か鉄筋か、壁に近いか否か、近くに静電容量の大きい水
タンクが有るか否か等にも影響されることがないと共
に、着座した状態で接地されている水道管等に触れて
も、着座を確実に検出することができる。さらに、ヒー
タ線２５は、接地される第２の電極２４に近接して配設
しているので、ヒータ線２５を商用電源に接続するケー
ブルにコモンモードのチョークコイルを挿入しなくて
も、着座を確実に検出することができる。

【００２４】また、整流回路３５および補償回路３８
は、共振回路３３に結合されているので、発振回路３２
の発振振幅が変動すると、整流回路３５の出力電圧Ｖ
_det および補償回路３８の基準電圧Ｖ_com も同様に変動
することになる。したがって、温度変化により発振回路
３２の発振周波数ｆが変動して、発振振幅が変動して
も、着座を常に確実に検出することができる。

【００２５】さらに、共振回路３３と整流回路３５との
間に、直列共振周波数が発振回路３２の発振周波数とほ
ぼ等しいフィルタ回路３４を設けたので、ノイズ等の着
座検出に関係のない周波数成分を有効にカットできる。
さらにまた、整流回路３５の出力をボルテージ・フォロ
アのＯＰアンプ３６を経て、比較回路３７および補償回
路３８に供給するようにしたので、整流回路３５の出力
（Ｖ_det ）の直線性を良好にできる。

【００２６】なお、この発明は、上述した実施形態にの
み限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可
能である。例えば、図１（ｂ）において、仕切り片２２
ａ，２２ｂを省略することもできるし、また、図５に図
１（ａ）のＢ−Ｂ′断面図を示すように、第１の電極２
３を設ける部分に段差２１ａを形成し、この段差２１ａ
内に第１の電極２３を配設するようにすることもでき
る。また、検出用コンデンサの静電容量の変化に基づい
て着座を検出する検出回路は、図２に示す構成のものに
限らず、他の公知のものを用いることができる。さら
に、この発明は、便器への人体の着座に限らず、広く人
体等の着座検出に適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、着座
による静電容量の変化を検出するための検出用コンデン
サを構成する第１の電極と第２の電極とを、着座部のほ
ぼ全域に亘ってほぼ一定間隔を保って設けたので、着座
部の設置環境や着座の姿勢等に影響されることなく、着
座を常に確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す線図的平面図およ
びＢ−Ｂ′断面図である。

【図２】図１に示す検出回路の一例の構成を示す図であ
る。

【図３】図２に示す検出回路の動作を説明するための図
である。

【図４】同じく、動作を説明するための図である。

【図５】この発明の他の実施形態の要部を示す断面図で
ある。

【図６】この発明に係る静電容量式着座検出装置を適用
し得る便器の一例を示す図である。

【図７】従来の静電容量式着座検出装置の一例を説明す
るための線図的平面図およびＡ−Ａ′断面図である。

【図８】同じく、他の例を説明するための線図的平面図
である。

【符号の説明】

２１ 便座 ２１ａ 段差 ２３ 第１の電極 ２４ 第２の電極 ２５ ヒータ線 ２６ 温度センサ ３０ 検出回路 ６３ 検出用コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着座による静電容量の変化に基づいて着
   座を検出する静電容量式着座検出装置において、 着座部のほぼ全域に亘って、着座による静電容量の変化
   を検出するための検出用コンデンサを構成する第１の電
   極と第２の電極とを、ほぼ一定間隔を保って設けたこと
   を特徴とする静電容量式着座検出装置。