(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外主面が着座面をなし内部にキャビティを有する便座と、前記着座面に近接して前記便座内に敷設された便座加熱用の発熱体と、前記発熱体に対して電気絶縁されつつ少なくとも前記着座面に平行して前記便座内に延設される良伝熱性の金属伝熱板と、前記金属伝熱板より小型に形成されるとともに前記金属伝熱板に対して電気絶縁されつつ前記便座内に配設される着座検出用の検出電極板と、前記検出電極板を一方の電極とする静電容量変化を検出して前記着座面への着座を検出する回路部とを備え、前記金属伝熱板は、前記便座の外側の表面と前記検出電極板との間に介設される便座用着座検出装置において、
前記金属伝熱板は、浮遊電位を有することを特徴とする便座用着座検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の便座用着座検出装置において、
前記検出電極板は、前記金属伝熱板の便座回動軸側の端部に近接して配設されることを特徴とする便座用着座検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の便座用着座検出装置において、
前記検出電極板は、前記着座面の側部に近接配置されることを特徴とする便座用着座検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便座用着座検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の便座用着座検出装置の一例を図６に示す。
便座１の内部は空洞となっており、便座１の上板部１ａの上面が着座面１００を構成している。便座１の上板部１ａ及び側板部１ｂの内面にはヒータ９が接着されている。ヒータ９は、図７に示すように、電熱線部（発熱体）９１とそれを被覆する絶縁樹脂部９２と、絶縁樹脂部９２２の一主面に接着されたシールド電極箔９３とからなり、シールド電極箔９３が接着剤により便座１の上板部１ａ及び側板部１ｂの内面に貼着されている。このシールド電極箔９３は、通電により発熱する電熱線部９１の発生熱を便座１の着座面１００全体に伝達する機能とともに、着座面１００への人体の着座を検出するための検出電極板としての機能を兼ねている。
【０００３】
着座面１００への着座は、このシールド電極箔９３の静電容量の変化を生じさせるので、シールド電極箔９３に高周波電圧を印加してこのシールド電極箔９３と大地との間の静電容量変化を電気的に検出することにより、着座が検出される。
従来の便座用着座検出装置の他例を図８を参照して説明する。
【０００４】
この従来例では、便座１の上板部１ａの内面とヒータ９との間に専用の検出電極板２を介装したものであり、検出電極板２は、図９に示すように絶縁樹脂層２１により被覆されて、接地電位のシールド電極箔９３から絶縁分離されている。
着座面１００への着座は、図６の場合と同様に、この検出電極板２の静電容量の変化を生じさせるので、検出電極板２に高周波電圧を印加してこの検出電極板２と大地との間の静電容量変化を電気的に検出することにより、着座が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した図６に示す従来の便座用着座検出装置では、検出電極板をなすシールド電極箔９３と電熱線部９１との間の静電容量が大きいので、電熱線部９１の通電電圧（通常商用交流電圧）に重畳する高周波ノイズ電圧、特にその着座信号電圧の帯域成分が、着座判定動作の誤動作を招く可能性を高めるという問題を有していた。更に、大面積のシールド電極箔９３を接地電位から浮かせるためにその全面にわたって十分に電気絶縁し、防水なければならないという問題もあった。
【０００６】
一方、図８に示す従来の便座用着座検出装置では、シールド電極箔９３と着座面１００との間に専用の検出電極板２を設けるので、シールド電極箔９３を接地しておけば電熱線部９１から検出電極板２への高周波電磁ノイズ電圧の混入は防止できるという利点を持つ。しかし、電熱線部９１の発熱の伝達を考える場合、全面にわたって電気絶縁される検出電極板２の存在が、この領域における着座面１００の温度上昇速度の緩慢化を招くという問題、更に、検出電極板２が小型であるので検出感度が低下するという問題点を持っていた。
【０００７】
従って、本発明は、十分な電気絶縁性や耐水性を要求される検出電極板を感度の低下を招くことなく小型化でき、更に着座面の加温性にも優れた便座用着座検出装置を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【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、便座内部において、金属伝熱板はフローティング電位とされる。
このようにすれば、十分な電気絶縁性や耐水性を要求される検出電極板を、感度の低下を招くことなく小型化でき、更に着座面の加温性にも優れた便座用着座検出装置を実現することができる。
【０００９】
更に説明すると、検出電極板は金属伝熱板に近接配置されているので、検出電極板と金属伝熱板との間の静電容量Ｃ１は大きく設定できる。また、金属伝熱板は着座面に対して近接するとともに大きな対面面積をもつので、着座面に着座した人体に対して極めて大きな静電容量Ｃ２を持つ。そこで、金属伝熱板を浮遊電位とすれば、検出電極板は着座した人体に対して大きな静電容量Ｃｓ（＝１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））をもつことができ、その結果として、検出電極板を小型とするにもかかわらず、良好な検出感度を得ることができる。なお、金属伝熱板は、浮遊電位とされ、検出電極板のように直流的に一定電位に固定される必要がないので、その絶縁は簡単（たとえば便座内に露出）で構わない。要するに、金属伝熱板は着座検出に用いられる高周波帯域で大地に対して高インピ−ダンスを持てばよい。
【００１０】
この結果、検出電極板を金属伝熱板の任意の箇所に近接させるだけで着座検出ができることがわかる。従って、検出電極板の配設位置を選択することができて便座内部構造の設計自由度が増し、便座内部での配線の引き回しの自由度が増大し、検出感度の低下を招くことなく検出電極板の小型化を実現でき、検出電極板を着座面と発熱体との間から排除することにより着座面の加温性も向上する事ができる。
【００１１】
本発明によれば更に、金属伝熱板が便座の外側の表面と検出電極板との間に介設される。
このようにすれば、上記第１の構成の作用効果に加えて特に、着座面の加温性に優れた便座用着座検出装置を実現することができる。
本発明の第２の構成によれば上記第１の構成において更に、検出電極板が金属伝熱板の便座回動軸側の端部に近接して配設される。
【００１２】
このようにすれば上記第１の構成の作用効果に加えて更に、検出電極板と外部の電子回路装置との接続線の長さを短縮してその寄生容量を低減し、着座前後における静電容量変化を増大するとともに、この接続線の配線位置のばらつきによるこの接続線と人体との間の上記寄生容量のばらつきを低減してそれによる悪影響を低減することができる。また、配線費用も低減することができる。
【００１３】
本発明の第３の構成によれば上記第１の構成において更に、検出電極板が着座面の側部に近接配置される。このようにすれば、検出電極板が便座の着座面（上面）と金属伝熱板との間に介在しないので、着座面の加温性に優れた便座用着座検出装置を実現することができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
【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、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の外側導体はコントローラ５の接地電極に接続されている。
【００１７】
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、６２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）１７、着座検出回路部７、結合トランス８、リアクタンス素子１３、１４、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。
【００１８】
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１７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１７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。
【００１９】
また、検出電極板２の大地間の静電容量Ｃｓ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８２及びリアクタンス素子１３、１４とで発振回路１７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１３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１３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。
【００２０】
結局、検出電極板２、リアクタンス素子１３、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１７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。
【００２１】
次に、本実施例の特徴をなす便座１内の電極構造について図３を参照して説明する。
便座１の内部は空洞となっており、便座１の上板部１ａの上面が着座面１００を構成している。便座１の上板部１ａ及び側板部１ｂの内面にはヒータ９が接着されている。ヒータ９は、図４に示すように、電熱線部（発熱体）９１とそれを被覆する絶縁樹脂部９２と、絶縁樹脂部９２の主面に接着されたシールド電極箔（金属伝熱板）９３とからなる。このシールド電極箔９３は、通電により発熱する電熱線部９１の発生熱を便座１の着座面１００全体に伝達する機能をもつが、本実施例において重要な点はシールド電極箔９３が浮遊電位とされている点にある。
【００２２】
便座１の上板部１ａの直下にはヒータ９の裏側に位置して検出電極板２が設けられている。検出電極板２は、図１０と同じ断面構造をもち、絶縁樹脂層２１によりその全面を被覆されている。絶縁樹脂層２１は検出電極板２をヒータ９から電気絶縁している。
なお、絶縁樹脂層２１の内主面にすなわちキャビティに露出する主面にシールド電極箔を設けて、このシールド電極箔をヒータ９のシールド電極箔９３と電気的に短絡すれば、シールド電極箔９３と検出電極板２との間の静電容量Ｃ１を一層増大して感度向上を図ることができる。
【００２３】
着座面１００への着座は、人体（図示せず）とシールド電極箔（金属伝熱板）９３との間の静電容量Ｃ２を増大させる。シールド電極箔９３は浮遊電位であるので、静電容量Ｃ２の増大は、検出電極板２は着座した人体との間の静電容量Ｃｓ（＝１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））を増加させ、これにより、上述のように着座を判別することができる。
【００２４】
従って、この実施例によれば、検出電極板２を小型とするにもかかわらず、良好な検出感度を得ることができる。また、この小型の検出電極板２の配設位置もシールド電極箔９３に近接する範囲で自由に変更する事ができる。更に、検出電極部２００がヒータ９の裏側に配設されることになるので、ヒータ９による便座１の便座面１００の加熱の障害となることがない。更に、この実施例によれば、図１に示すように、検出電極板２は、ヒータ９のシールド電極箔（金属伝熱板）９３の便座回動軸側の端部に近接して配設される。このようにすれば感度を低下することなく、同軸ケーブル６の長さの短縮を実現し、その寄生容量を低減することができる。
（実施例２）
他の実施例を図５を参照して説明する。
【００２５】
この実施例の便座用着座検出装置は、実施例１の便座用着座検出装置（図３、図４参照）において、検出電極板２を、便座１の側板部１ｂ近傍にずらせて配設したものである。このようにすれば、検出電極板２の配設が簡単となり。同軸ケーブル６の引き回し自由度も向上する。
（変形実施態様）
上記各実施例では、ヒータ９内において、電熱線部９１は図４に示すようにシールド電極箔９３よりも検出電極板２から遠い配置とされているが、逆の位置構成としてもよいことは明白である。
【００２６】
また、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１７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１７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。
【００２７】
その他、発振回路１７、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。
更に、同様に、発振回路１７、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。
【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。
【図３】  図１の便座の一部断面を示す断面図である。
【図４】  図３の便座の検出電極部２００の拡大断面を示す断面図である。
【図５】  他の実施例の便座の一部断面を示す断面図である。
【図６】  従来の便座用着座検出装置の一例を示す模式斜視図である。
【図７】  図７の便座の一部断面を示す断面図である。
【図８】  従来の便座用着座検出装置の他例を示す模式斜視図である。
【図９】  図８の便座の一部断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１…便座、２…検出電極板、５…コントローラ、９はヒータ、９１は電熱線部（発熱体）、９３はシールド電極箔。
【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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