(57)【特許請求の範囲】
【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着座検出装置において、
一次側コイルおよび第１，第２の二次側コイルを有する結合トランスと、
この結合トランスの一次側コイルに結合した発振回路と、
前記結合トランスの第１の二次側コイルに結合され、着座および非着座によって静電容量が変化する検出用容量素子を有する検出用共振回路と、
前記結合トランスの第２の二次側コイルに結合した補償用共振回路と、
前記検出用共振回路の出力および補償用共振回路の出力の比較に基づいて着座の有無を検出する比較回路とを有することを特徴とする着座検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の着座検出装置において、
前記発振回路は前記結合トランスの一次側コイルを含み、前記検出用共振回路は前記結合トランスの第１の二次側コイルを含み、前記補償用共振回路は前記結合トランスの第２の二次側コイルを含むことを特徴とする着座検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の着座検出装置において、
前記補償用共振回路の共振周波数を、前記検出用共振回路における着座時の共振周波数と、非着座時の共振周波数との間に設定したことを特徴とする着座検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、便座への着座を検出する着座検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示すような便器が種々提案されている。この便器１は、いわゆるフォーリンスタイルのもので、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（図示せず）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は、例えば、特開昭６２−３７４３４号公報に開示されているものがある。この着座検出装置は、便座に一対の電極を設け、これら電極間の静電容量が着座によって変化するのを利用したもので、この一対の電極を発振回路に交流結合し、該一対の電極を経て出力される発振回路の出力をバンドパスフィルタ回路および平均化回路を経て比較器に供給して基準値と比較することにより、着座を検出するようにしている。
【０００５】
すなわち、この着座検出装置においては、非着座状態では一対の電極間の静電容量が小さく、したがって交流に対して高インピーダンスとなり、着座状態では静電容量が大きく、したがって交流に対して低インピーダンスとなるのを利用し、比較器における基準値を、非着座時における平均化回路の出力と、着座時における平均化回路の出力とのほぼ中間の値に設定して、着座を検出するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような静電容量式の着座検出装置において、使用環境の変化に影響されることなく、着座を常に正確に検出するためには、発振回路における発振周波数および振幅を安定にするだけでなく、個々の部品についても、使用環境の変化に対して特性を安定にして、非着座および着座の各々について安定して所望のレベルの信号を得るようにする必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記の特開昭６２−３７４３４号公報に開示されている従来の着座検出装置にあっては、発振回路を、抵抗、コンデンサおよび演算増幅器（ＯＰアンプ）を用いて構成しているため、使用環境変化に対して発振周波数および振幅が安定せず、また、一対の電極を経て出力される発振回路の出力を、バンドパスフィルタ回路および平均化回路によりアナログ処理して比較器で基準値と比較するようにしているため、同様に、使用環境変化に対して特性が安定せず、これがため着座を正確に検出することができないという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するものとして、従来、発振回路を水晶振動子を用いて構成すると共に、着座の検出判定回路を論理回路をもって構成したものが提案されている。
【０００９】
しかし、水晶振動子は高価であり、また、論理回路からなる着座の検出判定回路は、構成が複雑で、部品点数が多くなるため、全体としてコストが高くなるという問題がある。
【００１０】
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、簡単かつ安価にでき、しかも使用環境変化に影響されることなく着座を常に正確に検出できるよう適切に構成した着座検出装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【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着座検出装置において、
一次側コイルおよび第１，第２の二次側コイルを有する結合トランスと、
この結合トランスの一次側コイルに結合した発振回路と、
前記結合トランスの第１の二次側コイルに結合され、着座および非着座によって静電容量が変化する検出用容量素子を有する検出用共振回路と、
前記結合トランスの第２の二次側コイルに結合した補償用共振回路と、
前記検出用共振回路の出力および補償用共振回路の出力の比較に基づいて着座の有無を検出する比較回路とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
前記発振回路は前記結合トランスの一次側コイルを含み、前記検出用共振回路は前記結合トランスの第１の二次側コイルを含み、前記補償用共振回路は前記結合トランスの第２の二次側コイルを含んでそれぞれ構成するのが、部品点数を削減し、より安価にする点で好ましい。
【００１３】
前記補償用共振回路の共振周波数は、前記検出用共振回路における着座時の共振周波数と、非着座時の共振周波数との間に設定するのが、着座をより確実に検出する点で好ましい。
【００１４】
【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は、この発明の一実施例を示す回路図で、便座への着座を検出するものである。この着座検出装置は、結合トランス１１、発振回路１２、検出回路１３、補償回路１４および比較回路１５を有する。結合トランス１１は、一次側コイル２１と、第１の二次側コイル２２および第２の二次側コイル２３とをもって構成する。
【００１５】
発振回路１２は、結合トランス１１の一次側コイル２１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１２には、２個のＮＰＮトランジスタ３１および３２を設け、一方のトランジスタ３１のコレクタを抵抗３３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３４および抵抗３５の並列回路を経て接地する。トランジスタ３１，３２のベースは、共通に接続して抵抗３６を経て電圧Ｖｃｃの電源端子に接続する。また、トランジスタ３２のコレクタはオープンとし、エミッタは結合トランス１１の一次側コイル２１を経て接地すると共に、コンデンサ３７を経てトランジスタ３１のエミッタに接続する。このようにして、コンデンサ３７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１２における発振周波数ｆを、室温２０℃で４１０ＫＨｚとする。
【００１６】
検出回路１３は、第１の二次側コイル２２を用いる共振回路４１と、平滑回路４２と、これらを結合する結合コンデンサ４３とをもって構成する。共振回路４１は、第１の二次側コイル２２と並列に、コイル４４、コンデンサ４５および可変コンデンサ４６の直列回路を接続した並列共振回路をもって構成する。ここで、可変コンデンサ４６は、その一方の電極を、図２に示すように、便座５１に埋設されたヒータ５２を保護すると共に、ヒータ５２の熱を伝熱するために、これと分離して便座５１に埋設されるアルミニウム等の伝熱板５３とし、他方の電極を接地とする。したがって、この可変コンデンサ４６の容量は、着座すると大きくなるので、共振回路４１の共振周波数は、非着座時よりも着座時の方が低くなる。
【００１７】
可変コンデンサ４６の一方の電極、すなわち伝熱板５３は、固定のコンデンサ４５の一方の電極に接続する。このため、伝熱板５３には、接合部５４を設け、この接合部５４にリード線５５の一端を接続し、このリード線５５の他端を、コンデンサ４５の一方の電極に接続する。なお、図２には、便座５１の温度を検出する温度センサ５６も示してある。
【００１８】
共振回路４１において、コイル４４およびコンデンサ４５は、ほぼ発振回路１２の発振周波数ｆで、それらの合成インピーダンスが最小となるフィルタを構成する。すなわち、可変コンデンサ４６の一方の電極を、便座５１に埋設される伝熱板５３をもって構成すると、伝熱板５３の面積が大きいためにノイズの影響を受け易くなる。このノイズの影響を除去するため、コイル４４およびコンデンサ４５の直列共振回路の共振周波数を、発振回路１２における発振周波数ｆとほぼ等しくして、その周波数近傍の出力を有効に取り出すようにする。
【００１９】
なお、コイル４４のインダクタンスＬ４４は、結合トランス１１の第１の二次側コイル２２のインダクタンスＬ２２に対して、Ｌ４４≪Ｌ２２、となるように設定し、コンデンサ４５の容量Ｃ４５は、可変コンデンサ４６の容量Ｃ４６に対して、Ｃ４５≫Ｃ４６、となるように設定する。このようにして、共振回路４１の共振周波数が、ほぼ第１の二次側コイル２２と、可変コンデンサ４６とによって決定されるようにする。
【００２０】
共振回路４１の出力は、結合コンデンサ４３を経て平滑回路４２に供給する。平滑回路４２は、ダイオード４７，４８およびコンデンサ４９を有する倍電圧回路と抵抗５０とをもって構成し、その出力電圧Ｖｄｅｔ  を比較回路１５の一方の入力端子に印加する。
【００２１】
一方、補償回路１４は、第２の二次側コイル２３を用いる共振回路６１と、平滑回路６２と、これらを結合する結合コンデンサ６３とをもって構成する。共振回路６１は、第２の二次側コイル２３と並列に固定のコンデンサ６４を接続した並列共振回路をもって構成し、その出力を結合コンデンサ６３を経て平滑回路６２に供給する。
【００２２】
平滑回路６２は、検出回路１３における平滑回路４２と同様の回路素子をもって構成する。すなわち、ダイオード６５，６６およびコンデンサ６７を有する倍電圧回路と抵抗６８とをもって構成し、その出力電圧Ｖｃｏｍ  を基準電圧として比較回路１５の他方の入力端子に印加する。
【００２３】
ここで、検出回路１３の共振回路４１の共振周波数ｆｄｅｔ  は、非着座においては発振回路１２の発振周波数ｆよりも高く、着座においては発振周波数ｆに近くなるように設定する。また、補償回路１４の共振回路５１の共振周波数ｆｃｏｍ  は、検出回路１３の共振回路４１の非着座時の共振周波数と着座時の共振周波数との中間の値、例えば室温２０℃では５２０ＫＨｚ（非着座時）となるように設定する。
【００２４】
このようにして、比較回路１５において、検出回路１３からの出力電圧Ｖｄｅｔ  と、補償回路１４からの出力電圧Ｖｃｏｍ  とを比較し、Ｖｄｅｔ  がＶｃｏｍ  を越えることにより、比較回路１５からハイレベルの出力電圧Ｖｏｕｔ  を出力して、着座を検出するようにする。
【００２５】
この実施例において、非着座時は、共振回路４１の共振周波数が、共振回路６１の共振周波数よりも高く、コイル４４およびコンデンサ４５の合成インピーダンスは高いので、検出回路１３の出力電圧Ｖｄｅｔ  は、補償回路１４の出力電圧Ｖｃｏｍ  よりも小さくなる。したがって、比較回路１５の出力電圧Ｖｏｕｔ  はローレベルとなる。
【００２６】
これに対し、着座時は、共振回路４１を構成する可変コンデンサ４６の容量が大きくなるために、共振回路４１の共振周波数は、共振回路６１の共振周波数よりも低くなり、発振回路１２の発振周波数ｆに近づく。したがって、着座時は、共振回路４１のコイル４４およびコンデンサ４５の合成インピーダンスが低くなり、検出回路１３の出力電圧Ｖｄｅｔ  は、補償回路１４の出力電圧Ｖｃｏｍ  よりも大きくなる。しかも、この状態では、共振回路４１の振幅増の影響で、発振回路１２の発振振幅が小さくなるため、補償回路１４の出力電圧Ｖｃｏｍ  は低下し、出力電圧Ｖｄｅｔ  と出力電圧Ｖｃｏｍ  との差は、さらに大きくなる。したがって、比較回路１５の出力電圧Ｖｏｕｔ  は、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。
【００２７】
ここで、発振回路１２は、ＬＣ回路で構成されている。このため、発振回路１２の発振周波数ｆは、例えば図３に示すように、温度変化に伴って、温度Ｔが高くなるにつれ発振周波数ｆが低くなるように変動し、またその発振振幅のピークツーピーク電圧Ｖｐ−ｐ  も、例えば図４に示すように、温度Ｔが高くなるのに伴って大きくなるように変動する。しかし、発振回路１２は、結合トランス１１を介して検出回路１３および補償回路１４に結合され、しかも検出回路１３および補償回路１４は、ほぼ同様に構成されているので、発振回路１２の発振振幅が変動すると、検出回路１３の出力電圧Ｖｄｅｔ  および補償回路１４の出力電圧Ｖｃｏｍ  も同様に変動する。
【００２８】
図５は、この場合の検出回路１３の出力電圧Ｖｄｅｔ  および補償回路１４の出力電圧Ｖｃｏｍ  の温度特性を示すものである。図５において、△印は非着座時のＶｄｅｔ  の温度特性を、×印は非着座時のＶｃｏｍ  の温度特性を、○印は着座時のＶｄｅｔ  の温度特性を、□印は着座時のＶｃｏｍ  の温度特性をそれぞれ示す。図５から明らかなように、非着座時のＶｃｏｍ  および非着座時のＶｄｅｔ  は、発振回路１２の発振振幅の変動に応じて同様に変動し、それらの相対関係はほとんど変化しない。また、着座時のＶｃｏｍ  は、非着座時のＶｃｏｍ  よりも小さくなるのに対して、着座時のＶｄｅｔ  は、非着座時のＶｄｅｔ  よりも大きく、かつ着座時のＶｃｏｍ  よりも大きくなる。したがって、温度変化により発振回路１２の発振周波数ｆが変動して、発振振幅が変動しても、着座時のＶｄｅｔ  とＶｃｏｍ  との差が大きくなるので、温度変化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。
【００２９】
なお、この実施例では、図６に示すように、便座５１に埋設したヒータ５２を、その両端にそれぞれ接続したチョークコイル７１ａ，７１ｂおよび温度制御回路７２を経て商用電源７３に接続する。ここで、チョークコイル７１ａ，７１ｂは、コモンモードとして、位相がそれぞれ逆になるように接続する。また、便座５１に設けた温度スイッチ５６の出力は、温度制御回路７２に供給する。
【００３０】
温度制御回路７２は、例えば図７に示すように、ヒータ５２に接続されるラインの一方に、ダイオード７４およびスイッチ回路７５を並列に接続し、温度センサ５６の出力に基づいてスイッチ回路７５をオン・オフして、ヒータ５２への供給電流を制御するようにする。
【００３１】
このように、ヒータ５２の両端にそれぞれチョークコイル７１ａ，７１ｂを接続すれば、ヒータ５２と接地との間を高周波的に分離することができるので、ヒータ５２と接地との間にコンデンサが形成されても、それが着座検出装置に悪影響を及ぼすことがない。また、チョークコイル７１ａ，７１ｂを、コモンモードとして位相がそれぞれ逆になるように接続すれば、ヒータ５２による着座検出装置の可変コンデンサ４６（図１参照）への電磁界を打ち消すことができる。したがって、着座をより確実に検出することができる。
【００３２】
なお、この発明は、上述した実施例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、上述した実施例では、発振回路１２、検出回路１３の共振回路４１、補償回路１４の共振回路６１を、それぞれ結合トランス１１の一次側コイル２１、第１の二次側コイル２２、第２の二次側コイル２３を用いて構成したが、これら発振回路１２、共振回路４１および６１は、結合トランス１１と分離して設けて、発振回路１２の出力を結合トランス１１の一次側コイル２１に供給し、第１の二次側コイル２２の出力を共振回路４１に供給し、第２の二次側コイル２３の出力を共振回路６１に供給するよう構成することもできる。また、発振回路１２の構成も、図１に示すものに限らず、公知のＬＣ発振回路やその他の発振回路を用いることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、一次側コイルおよび第１，第２の二次側コイルを有する結合トランスを用い、その一次側コイルに発振回路を結合し、第１の二次側コイルには、着座および非着座によって静電容量が変化する検出用容量素子を有する検出用共振回路を結合し、第２の二次側コイルには補償用共振回路を結合して、これら検出用共振回路の出力および補償用共振回路の出力の比較に基づいて着座を検出するようにしたので、発振回路の発振周波数や発振振幅が温度等の使用環境変化によって変動しても、それ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。したがって、発振回路を水晶振動子等の高価な発振素子を用いることなく安価な素子で構成でき、また論理回路からなる構成が複雑で、部品点数の多い着座の検出判定回路を用いる必要がないので、全体を簡単かつ安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の回路図である。
【図２】図１の部分詳細図である。
【図３】図１に示す発振回路における発振周波数の温度特性を示す図である。
【図４】同じく、発振回路における発振振幅の温度特性を示す図である。
【図５】同じく、検出回路および補償回路における着座・非着座時の出力電圧の温度特性を示す図である。
【図６】図２に示すヒータの通電回路を示す図である。
【図７】図６に示す温度制御回路の一例の構成を示す図である。
【図８】この発明に係る着座検出装置を適用し得る便器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１  結合トランス
１２  発振回路
１３  検出回路
１４  補償回路
１５  比較回路
２１  一次側コイル
２２  第１の二次側コイル
２３  第２の二次側コイル
４１，６１  共振回路
４２，６２  平滑回路
４６  可変コンデンサ
５１  便座
５２  ヒータ
５３  伝熱板
【図１】
0003581196.tif 000002
【図２】
0003581196.tif 000003
【図３】
0003581196.tif 000004
【図４】
0003581196.tif 000005
【図５】
0003581196.tif 000006
【図６】
0003581196.tif 000007
【図７】
0003581196.tif 000008
【図８】
0003581196.tif 000009