(57)【要約】【課題】  電極周囲の物体の影響を受け難くして、検出距離が長く誤検出しにくい衛生設備用人体検出装置を提供する。【解決手段】  人体検出装置を、正面側が露出した平板状の第１検出電極と、正面側の露出部分が第１検出電極を囲むと共に露出部分の面積が第１検出電極の面積と異なる平板状の第２検出電極と、第１及び第２の検出電極の背面側に設置され第１及び第２の電極を囲む平板状の遮蔽電極とを備えた検出部、前記遮蔽電極に第１及び第２の検出電極と同じ電位を与える遮蔽電圧印加回路と、第１検出電極が形成する対接地容量と第２検出電極が形成する対接地容量を夫々検出し増幅して電圧出力を発生する第１及び第２の容量検出回路と、各電圧出力の差分に基いて出力電圧信号を発生する検出回路とを備えた制御部、とを具備してなり、衛生設備の非金属製部材の背面に検出部の正面側を非金属製部材の前方に向けて設置する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正面側が露出した平板状の第１検出電極と、正面側の露出部分が前記第１の検出電極を囲むと共に該露出部分の面積が前記第１の検出電極の面積と異なる平板状の第２検出電極と、前記第１及び第２の検出電極の背面側に設置され前記第１及び第２の検出電極を囲む平板状の遮蔽電極とを備えた検出部と、
前記遮蔽電極に第１及び第２の検出電極と同じ電位を与える遮蔽電圧印加回路と、前記第１検出電極が形成する対接地容量と第２検出電極が形成する対接地容量を夫々検出し増幅して電圧出力を発生する第１及び第２の容量検出回路と、各電圧出力の差分に基いて出力電圧信号を発生する検出回路とを備えた制御部と、
を具備してなり、
衛生設備の非金属製部材の内部に前記検出部の正面側を非金属製部材の内面に向けて設置したことを特徴とする人体検出装置。
【請求項２】
前記制御部を実装した基板上に、前記検出部を設けたことを特徴とする請求項１記載の人体検出装置。
【請求項３】
前記制御部をＩＣチップ化したことを特徴とする請求項２記載の人体検出装置。
【請求項４】
前記基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項２又は３に記載の人体検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの人体検出装置を備えた衛生洗浄装置であって、前記非金属製部材が、内部に人体洗浄機能を備えると共に前方に便座を回動自在に軸支する樹脂製のケーシングであり、前記検出部の正面側を前記ケーシングの前面側内面に向けて設置し、前記便座に着座する人体を検出することを特徴とする衛生洗浄装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つの人体検出装置を備えた、自動洗浄機能を備えた陶器製便器であって、前記非金属製部材が便器の袴部であって、前記検出部の正面側を前記袴部前方内周面に向けて設置して、便器へ接離する人体を検出することを特徴とする便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の近接、特に人体の近接を静電容量の変化により検出する静電容量式人体検出センサに関り、例えばトイレ内の衛生洗浄装置や便器洗浄装置などの衛生設備に人体が近接したことを検出して衛生設備の作動を制御するのに好適な静電容量式人体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の衛生設備、例えば人体を洗浄する衛生洗浄装置において、衛生洗浄装置に人体が近接したことや便座に着座したことを検出するセンサとして、赤外線を用いた光電式測距センサや静電容量変化型センサなどが用いられている。
【０００３】
前者の場合、衛生洗浄装置のケーシングに検知距離が異なる２つの光電式測距センサを取付け、長い検知距離の測距センサによって衛生洗浄装置に人体が近接したことを検出し、短い検知距離の測距センサによって便座に人が着座したことを検出している。（例えば特許文献１参照。）
【０００４】
しかしながら、この測距センサにおいては赤外線を用いる関係上、赤外線が透過できるようにケーシングに窓を開設しなければならず、窓が目立ちデザイン性が損なわれるばかりでなく、トイレといった個室空間に設置されるので、センサがいたずらされて破壊されることが有る。
【０００５】
又、後者の静電容量変化型センサは樹脂製便座の中に静電容量変化型センサの電極等を組み込むことによって電極が露出せず、便座に着座したことによって電極の静電容量が変化し、この変化をケーシング内に設けたコントローラで処理し、着座の有無を判定している。（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、静電容量変化型センサは周囲に存在する物体の影響を受け易く、且つ人体が近接したことによる電極の静電容量の変化は人体と電極との距離に大きく左右されるので、人体が電極に接触するか電極に極端に近づかないと検出できないものである。また、電極の静電容量の変化をケーシング内に設けたコントローラで処理する関係上、ケーシングに回動自在に取付けた便座のヒンジを通じて電極とコントローラを接続して微妙な静電容量の変化をコントローラに伝えなければならず、電極とコントローラとのコード間にノイズがのり易く、これも誤検知の原因となってしまう。
【特許文献１】特開２００１−３４２６６２号公報
【特許文献２】特開２０００−０８０７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、静電容量変化型センサの電極を非金属製部材内に隠蔽して設置できる特性を生かし、且つ電極周囲の物体の影響を受け難くして、従来の静電容量変化型センサに比べ検出距離が長く誤検出しにくい衛生設備用人体検出装置を提供することに有る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明の人体検出装置は、正面側が露出した平板状の第１検出電極と、正面側の露出部分が前記第１検出電極を囲むと共に該露出部分の面積が前記第１検出電極の面積と異なる平板状の第２検出電極と、前記第１及び第２の検出電極の背面側に設置され前記第１及び第２の電極を囲む平板状の遮蔽電極とを備えた検出部、前記遮蔽電極に第１及び第２の検出電極と同じ電位を与える遮蔽電圧印加回路と、前記第１検出電極が形成する対接地容量と第２検出電極が形成する対接地容量を夫々検出し増幅して電圧出力を発生する第１及び第２の容量検出回路と、各電圧出力の差分に基いて出力電圧信号を発生する検出回路とを備えた制御部、とを具備してなり、衛生設備の非金属製部材の内部に前記検出部の正面側を非金属製部材の内面に向けて設置したことを特徴としている。
【０００９】
このようにすることで、第１及び第２の検出電極が形成された正面側を、空間的に開放された検出領域範囲とすることが出来ると共に、背面側に遮蔽電極を備えることで非検出領域範囲に存在する物体や環境の影響を確実に排除でき、感知距離を長くした静電式の人体検出装置を提供することが出来る。
【００１０】
また、前記制御部を実装した基板上に、前記検出部を設けることが好ましく、このようにすることで一つの基板上で人体の検出から信号処理まで行え、検出部と制御部間の距離が短く、その分ノイズがのりにくくなるをもって人体検出が確実になると共に、ノイズがのらない分、検出距離をより長くすことが出来る。
【００１１】
又、制御部をＩＣチップ化して基板に設置するのが好ましく、このようにすることで、微少信号を制御する回路へのノイズのの影響を低減できその分検出距離をより一層長く出来ると共に基板自体がコンパクトになって人体検出装置の設置の自由度を高めることが出来る。
【００１２】
更に、基板をフレキシブル基板にすることが好ましく、このようにすることで静電センサを設置する非金属製部材の内面が湾曲していてもこの湾曲に倣って人体検出装置を設置でき人体検出装置の設置自由度を一層高めることが出来る。
【００１３】
この検出部を、衛生洗浄装置の樹脂製ケーシングの前面側内面に設置すれば、人が便座に着座したことを確実に検出できるうえ、人が少し腰を動かしたりしても人体検出が切れず、人が便座から離座すると人体検出が切れるをもって、衛生洗浄装置の誤作動を防止できる。しかも、検出部をケーシング内に隠蔽できデザイン的にも優れた衛生洗浄装置にすることが出来る。
【００１４】
この検出部を、自動洗浄機能を備えた便器の袴部前方内周面に向けて設置すれば、便器へ接離する人の脚を確実に検出出来るうえ、センサを陶器内に隠蔽できセンサが汚れず、便器が汚れても簡単に清掃できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検出部を衛生洗浄装置のケーシング内などに隠蔽して設置でき、且つ電極周囲の物体や環境変化の影響を受けず、静電容量式の人体検出装置の検出距離を長くすることが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明について説明すると、図１は本発明の人体検出装置をケーシング内に組み込んだ衛生洗浄装置の外観斜視図、図２は衛生洗浄装置のケーシングの模式的な断面図、図３は人体検出装置の平面図、図４は同、断面図、図５は同、回路ブロック図、図６は人体検出装置の検出距離と出力電圧の特性図、図７はＩＣチップの要部の回路図、図８、図９は本発明の人体検出装置の検出領域を示す模式図、図１０は本発明の人体検出装置を便器の袴部内に組み込んだ便器自動洗浄装置の外観斜視図、図１１は便器袴部の横断面図、図１２は人体検出装置の断面図、図１３は検出部の別実施例の平面図、図１４は同、断面図図１５、図１６は更に検出部の別実施例の断面図である。
【００１７】
図１において、１は便器２上面に設置され人体Ｈを洗浄するノズル３を備えた衛生洗浄装置であって、樹脂製のケーシング４に便座５や便蓋６が回動自在に取付けられると共に、図２に示すようにケーシング４内部前方に、便器２前方に向けて人体検出装置７が設けられている。
【００１８】
人体検出装置７は、図３、図４に示すようにプリント基板８の背面側に大きな長方形状を呈した平板状の遮蔽電極９を、また、この遮蔽電極９に対向して遮蔽電極９内に位置するようにプリント基板８の正面側に長方形状で平板状の第１の検出電極１０、及び第１の検出電極１０を所定の間隔を開けて囲む帯状を呈した第２の検出電極１１を備えた検出部１２と、遮蔽電極９の側方に人体の近接検出処理用のＩＣチップからなる制御部１３を設けている。そして各電極９、１０、１１とＩＣチップ１３間を接続後、これらの表面をレジスト膜１４で被覆している。尚、１５は検出信号を取出すコネクタである。
【００１９】
これら各電極９、１０、１１は銅を基板８表面にプリントして形成しており、第１の検出電極１０の面積Ｓ１は第２の検出電極１１の面積Ｓ２より広く形成されている。そのため、第１及び第２の電極１０、１１に同じ電位（周期３０ＫＨｚ以上）を印加することによって、図５に示すように人体Ｈに対し形成される第１の検出電極１０の静電容量Ｃａは第２の検出電極１１の静電容量Ｃｂより大きくなっている。
【００２０】
遮蔽電極９は、２つの検出電極１０、１１を囲んで検出方向Ｘ（基板８の表面側）とは逆の方向（基板８の裏面側）を静電遮蔽する。各電極９、１０、１１は制御部１３に接続される。制御部１３は、第１および第２の２つの容量検出回路１６、１７と、容量差検出回路１８、遮蔽電圧印加回路１９、タイミング制御回路２０を備え、これらをＩＣ回路で構成している。
【００２１】
第１および第２の検出電極１０、１１が人体Ｈに対して形成する静電容量Ｃａ、Ｃｂは、第１および第２の容量検出回路１６、１７により個別に検出・測定され、各測定出力は容量差検出回路１８に入力される。容量差検出回路１８は、２つの測定出力Ｃａ、Ｃｂの差（Ｃａ−Ｃｂ）を出力する。この差出力Ｖｏの出力電圧には、人体Ｈの近接を判定するための情報が含まれており、差出力Ｖｏの出力電圧で人体Ｈ近接の有無を弁別する。
【００２２】
遮蔽電極９は、第１および第２の検出電極１０、１１のいずれからも独立した電極であり、遮蔽電極９には、遮蔽電圧印加回路１９により、第１および第２の検出電極１０、１１と同じ電位となるような遮蔽電圧が印加されるようになっている。このため、容量検出回路１６、１７は、第１および第２の検出電極１０、１１にそれぞれ同じ電位を与えながら対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂを測定するように構成され、これにより、第１および第２の検出電極１０、１１と遮蔽電極９の間は電荷の充放電が行われず、その間の静電容量は等価的にキャンセルされる。
【００２３】
上記遮蔽電圧は必ずしも常時印加する必要は無く、少なくとも第１および第２の検出電極１０、１１の対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂを測定する間だけ印加すればよい。具体的には、容量検出回路１６、１７が容量測定を開始するよりも若干先行するタイミングで遮蔽電圧の印加を開始し、容量検出回路１６、１７による測定動作が休止する間は、それに応じて遮蔽電圧の印加も休止させるようにしてよい。このため、図５に示す実施例ではタイミング制御回路２０により、容量検出回路１６、１７と遮蔽電圧印加回路１９間をタイミング同期させている。
【００２４】
上記遮蔽電極９により、第１および第２の検出電極１０、１１は非検出方向から電気的に遮蔽され、検出方向Ｘに対してのみ静電容量Ｃａ、Ｃｂを形成する。図１、図２に示すように、樹脂製のケーシング４内の前方背面に基板８の表面側、即ち第１及び第２の検出電極１０、１１が露出する正面側を便器２前方に向けて検出部１２を取付けることにより、検出方向Ｘを便器２の前方向きにすることができる。そして、その静電容量Ｃａ、Ｃｂは検出方向Ｘから近接する人体Ｈによって変化させられる。検出方向Ｘと反対側の非検出方向に存在する衛生洗浄装置１の熱交換器などの内部機器や便器洗浄タンク２１などは遮蔽電極９との間で静電容量Ｃｓを形成するが、第１および第２の検出電極１０、１１の静電容量Ｃａ、Ｃｂへの影響は排除される。
【００２５】
ここで、検出方向Ｘにある人体Ｈから検出部１２までの距離Ｌが離れている場合、検出電極１０、１１間に面積差（Ｓ１−Ｓ２）があるものの、人体Ｈが検出電極１０、１１にほんの少ししか影響を与えず、人体Ｈに対して第１の検出電極１０が形成する静電容量Ｃａと第２の検出電極１１が形成する静電容量Ｃｂとの間には、大きな差が生じない。この状態は差出力Ｖｏの出力電圧レベルが低く、人体Ｈが衛生洗浄装置１より遠く離れていると判定することができる。
【００２６】
一方、人体Ｈが検出部１２に近づくにつれ、人体が検出電極１０、１１に与える影響が徐々に大きくなって第１の検出電極１０が形成する静電容量Ｃａと第２の検出電極１１が形成する静電容量Ｃｂとの間に徐々に大きな差が生じるようになり、これに応じて差出力Ｖｏの出力電圧レベルが徐々に高くなる。
【００２７】
即ち、２つの導体間の静電容量は距離に反比例して増大するが、その増大カーブは対数的であって距離がある程度以下になったところから急上昇するをもって、人体Ｈによって検出電極１０、１１に形成される静電容量Ｃａ、Ｃｂも、第１および第２の検出電極１０、１１からの距離Ｌがある程度離れているところでは、２つの検出電極１０、１１にそれぞれに形成される静電容量そのものが小さくて、両者間の静電容量の差は極めて小さく（Ｃａ−Ｃｂ≒０）、また距離Ｌによる変化も緩慢であるが、距離Ｌがある程度以下になると、その距離から検出電極１０、１１に形成される静電容量Ｃａ、Ｃｂが急に増大し、２つの静電容量（対接地容量）Ｃａ、Ｃｂ間の差が急激に拡大（Ｃａ−Ｃｂ＞＞０）する。従って、２つの検出電極１０、１１が形成する静電容量Ｃａ、Ｃｂを夫々測定してそれを取り出せば、その差出力Ｖｏの出力電圧は、図６に示すように人体がある距離まで検出部１２に近接したところで大きく変化（急増大）する。
【００２８】
このように、上記差出力Ｖｏの出力電圧がある程度の距離、例えば衛生洗浄装置１のケーシング４前方約２０ｃｍに人体が近づいてきたときに生じる電圧を閾値Ｖｘとすることで、差出力Ｖｏの出力電圧が閾値Ｖｘを越えた時人体が近接したと判断することが出来る。これにより、人体Ｈの検出領域Ａを空間的に開放された衛生洗浄装置１の前方の便座上方空間領域に形成することができるとともに、検出領域Ａ外の周辺物体Ｓによる影響を回避して、誤動作の少ない近接検出が可能となっている。
【００２９】
尚、この閾値Ｖｘを変えることで検出距離Ｌを任意に設定でき、この閾値Ｖｘの調整部（図示せず）は制御部１２、又は衛生洗浄装置１のコントローラの何れかに設ける。
【００３０】
２つの検出電極１０、１１に生じる対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂは、検出領域Ａに位置する樹脂ケーシング４により影響を受けるが、その影響は夫々２つの検出電極１０、１１に同じように現れその影響も小さく、検出作動にほとんど影響を与えない。又、検出領域Ａに位置する埃や人体洗浄水などの空中浮遊物によっても変化するが、これらの空中浮遊物は分散状態であるため、それによる静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化は２つの検出電極１０、１１にそれぞれ同じように現れる。したがって、それによって上述した近接検出動作が攪乱される度合は非常に小さく、実質的に無視することができる。つまり、空中浮遊物による検出誤作動も確実に回避することができる。
【００３１】
図７は、ＩＣチップ１３に設けた制御部の要部の回路例を示し、この回路例では、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢ、ＤＡと、容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂと、抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂと、能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂ、Ｓｓｓ、Ｓｆａ、Ｓｆｂなどによって構成されている。
【００３２】
演算アンプＣＶＡ、容量素子Ｃｆａ、能動スイッチＳｓａおよびＳｆａは、第１の容量検出回路１６を構成する。演算アンプＣＶＢ、容量素子Ｃｆｂ、能動スイッチＳｓｂおよびＳｆｂは、第２の容量検出回路１７を構成する。また、演算アンプＤＡと抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂは、容量差検出回路１８を構成する。
【００３３】
第１および第２の容量検出回路１６、１７はそれぞれスイッチドキャパシタ動作により、第１および第２の検出電極１０、１１の対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂを個別に検出測定する。スイッチドキャパシタ動作は、所定のタイミングで周期的に切替動作する第１の能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂと、所定のタイミングで周期的にオン／オフ動作する能動スイッチＳｆａ、Ｓｆｂとによって行われる。
【００３４】
検出電極１０、１１の対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂは、第１の能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂにより、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢの反転入力（−）側、高インピーダンスの開放位置（Ｏｐｅｎ）、接地電位ＧＮＤの間を周期的に切替接続される。演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢは、その非反転入力（＋）側が所定の基準電位Ｖｒに接続されるとともに、その反転入力（−）側とアンプ出力の間に容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂが接続されて、一種の負帰還増幅回路を形成し、容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂはその負帰還路を形成する。この容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂには第２の能動スイッチＳｆａ、Ｓｆｂが並列接続されている。
【００３５】
検出電極の対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂが第１の能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂを介して演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢの反転入力（−）側に接続され、かつ第２の能動スイッチＳｆａ、Ｓｆｂがオフのタイミングのとき、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢの出力には、反転入力（−）側と非反転入力（＋）側間を仮装短絡させる負帰還動作により、対接地静電容量Ｃａ、容量素子Ｃｆａと、対接地静電容量Ｃｂ、容量素子Ｃｆｂとの容量比（インピーダンス比）に応じた電圧Ｖａ、Ｖｂが現れる。
【００３６】
この出力電圧Ｖａ、Ｖｂは、対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂが反転入力（−）側から切り離された後も、第２の能動スイッチＳｆａ、Ｓｆｂがオンに転じるまで保持される。第２の能動スイッチＳｆａ、Ｓｆｂがオフからオンに転じると、容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂが短絡放電されて出力電圧Ｖａ、Ｖｂがいったんリセットされる。このとき、第１の能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂの切替位置が接地電位ＧＮＤに切り替わって、対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂも放電リセットされる。
【００３７】
このリセット動作の所定期間後、第２の能動スイッチＳｆａ、Ｓｆｂが再度オフに転じて容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂを負帰還路に介在させる。この状態で、第１の能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂが対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂを演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢの反転入力（−）側に再度接続する。すると、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢの出力には、その対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂと容量素子Ｃｆａ、Ｃｆｂの容量比（インピーダンス比）に応じた電圧Ｖａ、Ｖｂが再度現れる。
【００３８】
このような動作が繰返されて、対接地容量Ｃａ、Ｃｂが周期的に測定され、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢからはその測定出力電圧Ｖａ、Ｖｂが周期的に更新されて出力される。
【００３９】
遮蔽電極９には、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢの非反転入力（＋）側に与えられているのと同一の基準電位Ｖｒが、第３の能動スイッチＳｓｓを介して印加される。第３の能動スイッチＳｓｓは、少なくとも第１の能動スイッチＳｓａ、Ｓｓｂの接続位置が演算アンプの反転入力（−）側にある期間、つまり対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂの測定動作が行われる期間は、基準電位Ｖｒを遮蔽電極９に印加するように動作させられる。検出電極１０、１１もその測定動作期間では、演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢによる仮想短絡動作により、基準電位Ｖｒが印加される。これにより、検出電極１０、１１と遮蔽電極９間の容量が等価的にキャンセルされる。
【００４０】
容量差検出回路１８は演算アンプＣＶＡ、ＣＶＢからそれぞれ出力される測定電圧Ｖａ、Ｖｂの差を出力する。この実施例では、第１の検出電極１０の対接地容量Ｃａが第２の検出電極１１の対接地容量Ｃｂよりも大きくなった状態、すなわち人体が接近し、測定出力電圧Ｖａ、ＶｂがＶａ＞Ｖｂの状態のときに差出力Ｖｏの出力電圧を発生する。
【００４１】
この差出力Ｖｏの出力電圧は、衛生洗浄装置１に人が近づいたことを示す制御情報として与えられる。即ち、この差出力Ｖｏを、コネクタ１５を通じて衛生洗浄装置１のコントローラ（図示せず）に伝え、差出力Ｖｏが閾値Ｖｘを越えた時、所定距離以内に人体が近づいたと判定し、例えばスイッチ動作による洗浄ノズル３からの人体洗浄を可能にする。
【００４２】
尚、遮蔽電圧印加回路１９、第１及び第２の容量検出回路１６、１７、容量差検出回路１８等をＩＣチップ１３に集積し、各電極９、１０、１１を設けた基板８上に実装して人体検出装置７を構成し、且つ、電圧出力に変換して衛生洗浄装置１のコントローラに送信しているので、各電極９、１０、１１間とＩＣ１２間、人体検出装置７とコントローラ間にノイズがのりにくなるうえをもって、検出が確実になると共にノイズがのらない分、検出距離をより長くすことが可能になる。
【００４３】
尚、本発明の人体検出装置７において、面積Ｓ１が広い第１の検出電極１０の周囲を面積Ｓ２が狭い第２の検出電極１１で囲い、且つ、第１の容量検出回路１６の出力を容量差検出回路１８の演算アンプＤＡの非反転入力（＋）側に、第２の容量検出回路１７の出力を演算アンプＤＡの反転入力（−）側に接続している。
【００４４】
このようにすることで、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１によって検出領域Ａが決定され、図８に示すように、第２の検出電極１１で囲われた第１の検出電極１０の前方領域が検出領域Ａとなる。
【００４５】
即ち、人体Ｈが人体検出装置７の正面側から人体検出装置７の検出部１２に近づいた場合、人体Ｈの接近で、面積が広い第１の検出電極１０の対接地静電容量Ｃａ方が、面積が狭い第２の検出電極１１の対接地静電容量Ｃｂ方より静電容量の増加が大きくなる。そして、対接地静電容量Ｃａ、Ｃｂに応じた電圧出力Ｖａ、Ｖｂに変換され、電圧出力の差（Ｖａ−Ｖｂ）がプラスなので、演算アンプＤＡから差出力Ｖｏの出力電圧が発生する。
【００４６】
人体Ｈが検出部１２の正面より上下左右側方から検出部１２に近づいた場合、第２の検出電極１１の対接地静電容量Ｃｂ方が、第１の検出電極１０の対接地静電容量Ｃａより先に増加するをもって、対接地静電容量Ｃｂが対接地静電容量Ｃａより大きい間、即ち電圧に変換された電圧出力の差（Ｖａ−Ｖｂ）がマイナス状態の間は、演算アンプＤＡからは出力電圧が発生しないのである。
【００４７】
従って、上述の実施例のように、第１の検出電極１０の面積Ｓ１と、第１の電極を囲む第２の電極１１の面積Ｓ２において、Ｓ１＞Ｓ２で、且つ、第１の容量検出回路１６の出力を容量差検出回路１８の演算アンプＤＡの非反転入力（＋）側に、第２の容量検出回路１７の出力を演算アンプＤＡの反転入力（−）側に接続すると、検出部１２の検出領域Ａは図８に示すようになり、衛生洗浄装置１の樹脂製ケーシング４前面に図２のように設置すると、検出領域Ａは便座５後方上部になり、便座５に着座しようとしている人体Ｈを検出でき、好適である。
【００４８】
尚、第１の検出電極１０の面積Ｓ１と、第１の電極を囲む第２の電極１１の面積Ｓ２において、Ｓ１＞Ｓ２で、且つ、第１の容量検出回路１６の出力を容量差検出回路１８の演算アンプＤＡの反転入力（−）側に、第２の容量検出回路１７の出力を演算アンプＤＡの非反転入力（＋）側に接続した場合は、上述とは逆の関係になり、人体Ｈが検出部１２の正面側から近づいた場合は演算アンプＤＡからは出力電圧が発生せず、人体Ｈが検出部１２の正面より上下左右側方から人体検出装置７に近づいた場合は演算アンプＤＡからは出力電圧が発生するので、検出部１２検出領域Ａは図９に示すようになりる。このような検出領域の検出部１２は、例えば便器２の側方の壁面内に設置し、トイレ内に人が入室したことを検出する場合などにおいて利用できる。
【００４９】
このように、第１の検出電極１０と、第１の電極を囲む第２の電極１１と、夫々の容量検出回路１６、１７出力端の容量差検出回路１８の演算アンプＤＡへの非反転入力（＋）、反転入力（−）の何れかへの接続によって、検出部１２の検出領域Ａを任意の領域に設定することが可能である。
【００５０】
又、第１の検出電極１０の形状や、第１の電極を囲む第２の電極１１の幅や形状によっても検出部１２の検出領域Ａを任意の領域に設定することが可能である。
【００５１】
次に、図１０、図１１に示す衛生設備として便器２の自動洗浄装置２２に本発明の人体検出装置７を用いた例について説明すると、静電センサが陶磁器を透過して人体Ｈなどを検出できる特性を生かし、陶器製便器２の袴部２３の内周面に正面を向けて人体検出装置７を設置している。
【００５２】
この実施例では、人体検出装置７は、図１２に示すように、基板８として細長い長方形状のフレキシブル基板を用い、基板８表面に長方形状の遮蔽電極９を印刷し、その上に両面に接着剤を塗布したＰＥＴ樹脂フィルムなどの絶縁フィルム２４を介して、夫々アルミ箔製で遮蔽電極９より小さな長方形状の第２の電極１１と、第２の電極１１より小さな長方形状の第１の電極１０を順に積層し、基板８裏面にはＩＣチップ１３、コネクタ１５を実装している。
【００５３】
この場合、第２の電極１１において、第１の電極１０で覆われた以外の露出部分の面積をＳ２、第１の電極１０の面積Ｓ１より小さくしておく。このようにすることで、第２の電極１１において、第１の電極１０で覆われた部分は第１の電極１０で静電遮蔽されるをもって、実質上、図３、図４に示す人体検出装置７と何ら変らない検出特性を得られる。
【００５４】
而して、図１１に示すように、フレキシブルな基板８の特性を生かし、湾曲した袴部２３前側内面に、検出方向Ｘが便器２前方になるようにフレキシブル基板８の長辺側を湾曲した形状に倣って人体検出装置７を接着する。このようにすることで、検出エリアＡは平面略扇形の薄い空間領域となる。そして、上述の第１実施例と同様に、便器２前方空間に位置する人体Ｈの脚部を確実に検出し、人体Ｈを検出した時間が所定時間継続した後人体検出が無くなると、便器洗浄バルブ機構（図示せず）が自動的に作動して便器２を洗浄する。
【００５５】
本発明は上述の実施例に限定されること無く、種々の変形が可能であり、例えば図３、図４に示す人体検出装置７の検出部１２を変形例として、図１３、図１４に示すように遮蔽電極９を基板８の裏面側だけではなく、基板８の表面側に第２の検出電極１１を囲むように第2の電極１１の周囲に設けても良い。この場合、基板８の裏面側及び表面側に設けた遮蔽電極９同志を同電位にするように導通させる。このようにすることで、基板８表面と同一平面上、言い換えれば第１及び第２の検出電極と同一平面状に存在する物体の存在による影響を排除でき、第１及び第２の検出電極前方に近接する人体をより一層安定して検出できる。
【００５６】
又、検出部１２を図１５に示すような多層基板で構成することも可能である。即ちこの実施例では、基板８の一方には基板８の両面に第１の電極１０及び第２の電極１１を設け、基板８の他方に遮蔽電極９を設けて両方の基板８、８を絶縁性接着剤（図示せず）で一体化している。勿論、基板８の一方に第１の電極１０を、他方の基板８の両面に第２の電極１１及び遮蔽電極９を設けて両方の基板８、８を組合せても良い。
【００５７】
又、検出部１２を基板に設けず、例えば図１６に示すように３枚の金属箔や金属板で各電極９、１０、１１を構成し、これらの電極９、１０、１１間に絶縁フィルム２４を介在させて、検出部１２を形成しても良い。そして検出部１２と分離した制御部１３に、検出部１２を接続して、人体検出装置７を構成しても良い。
【００５８】
尚、検出部と制御部を基板に設ける場合、ＩＣチップやコネクタの基板への実装面は表面側、裏面側何れでも良く、また実装位置も任意で、人体検出装置を設置する部位に応じて適宜決めれば良い。
【００５９】
更に制御部をＩＣチップ化する必要はなく、通常の基板に回路部品を実装しても良い。
【００６０】
各電極の形状も長方形状にする必要はなく、正方形、円形、楕円形、台形など任意の形状にすることが出来、各電極の形状を異ならせても良い。
【００６１】
更に衛生設備は、便器、洗面器、手洗い器などが有り、検出部をこれらの機器の中に組み込んだり、これらの機器が設置された壁面内、例えば樹脂パネルやタイルなどの非金属製カバー背面に設置しても良く、これらを利用する人の検出に本発明の静電センサを用いることができる。又、衛生洗浄装置においては、便座内部に検出部を組み込んでも良い。尚、非金属製部材として陶磁器、樹脂、木などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明で開示された人体検出装置は、衛生設備機器以外の分野においても、人体や動物の検出にも適用できる。例えば、車両用シートに人が着座したことを検出する装置にも応用出来る。又、閾値電圧を高くするなどして検出距離を短くし、非接触式パネルスイッチとして用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の人体検出装置を組込んだ衛生洗浄装置の外観斜視図である。
【図２】同、衛生洗浄装置のケーシングの模式的な断面図である。
【図３】同、人体検出装置の平面図である。
【図４】同、人体検出装置の断面図である。
【図５】同、静電センサの回路ブロック図である。
【図６】同、静電センサの検出距離と出力電圧の特性図である。
【図７】ＩＣチップの要部の回路図である。
【図８】検出部の検出領域を示す模式図である。
【図９】検出部の検出領域を示す模式図である。
【図１０】本発明の人体検出装置を便器の袴部内に組込んだ便器自動洗浄装置の外観斜視図である。
【図１１】同、便器袴部の横断面図である。
【図１２】同、人体検出装置の断面図である。
【図１３】検出部の別実施例の平面図である。
【図１４】同、検出部の断面図である。
【図１５】更に、検出部の別実施例の断面図である。
【図１６】更に、検出部の別実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…衛生洗浄装置
２…便器
３…洗浄ノズル
４…ケーシング
５…便座
６…便蓋
７…人体検出装置
８…基板
９…遮蔽電極
１０…第１の検出電極
１１…第２の検出電極
１２…検出部
１３…制御部（ＩＣ）
１４…レジスト膜
１５…コネクタ
１６…第１の容量検出回路
１７…第２の容量検出回路
１８…容量差検出回路
１９…遮蔽電圧印加回路
２０…タイミング制御回路
２１…便器洗浄タンク
２２…便器自動洗浄装置
２３…袴部
２４…絶縁フィルム
Ａ…検出領域
Ｈ…人体
Ｌ…距離
Ｘ…検出方向
Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｓ…静電容量
Ｃｆａ、Ｃｆｂ…容量素子
ＣＶＡ、ＣＶＢ、ＤＡ…演算アンプ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ…抵抗
Ｓｓａ、Ｓｓｂ、Ｓｓｓ、Ｓｆａ、Ｓｆｂ…能動スイッチ
Ｓ１、Ｓ２…面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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