(57)【要約】【課題】電波センサの検知精度を向上させるための電波を電力伝送のための電波として使用し、その電波を空間伝送させて便器装置内の受電部で受信させてセンサ部又はリモコン部の駆動電源とすることによって、検知精度を維持しつつ、且つ人体がいない時の電波をエネルギーとして使用することができ、比較的簡単な装置構成で電力伝送を提供する。【解決手段】電波の送受信を行い人体の有無の検知を行うセンサ部を有する便器装置において、該便器装置内に前記センサ部からの送信電波を受電する受電部と、該受電部で受信した電波を整流する整流部と、該整流部によって整流された直流電圧の電圧制御を行う電圧制御部とによって形成された電力変換部と、電圧制御部から得られる直流電圧によって蓄電する２次電池を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送受信を行い人体の有無の検知を行うセンサ部を有する便器装置において、該便器装置内に前記センサ部からの送信電波を受電する受電部と、該受電部で受信した電波を整流する整流部と、該整流部によって整流された直流電圧の電圧制御を行う電圧制御部とによって形成された電力変換部と、電圧制御部から得られる直流電圧によって蓄電する２次電池を有することを特徴とする便器装置。
【請求項２】
前記電圧制御部から得られる直流電圧及び２次電池から得られる直流電圧を、前記センサ部の駆動電源として使用することを特徴とする請求項１記載の便器装置。
【請求項３】
前記電圧制御部から得られる直流電圧及び２次電池から得られる直流電圧を、便器装置の駆動を無線で制御するリモコン部の電源として使用することを特徴とする請求項１記載の便器装置。
【請求項４】
前記便器装置は、センサ部又はリモコン部の駆動電源として別途一次電池を備えており、センサ部又はリモコン部の駆動電源として１次電池又は２次電池を使用するかを決定する電源制御部を有し、該電源制御部は、２次電池を優先的に使用し、２次電池の電圧が低下した際に１次電池又は電圧制御部からの直流電圧を電源として使用することを特徴とする請求項１乃至３何れか一項記載の便器装置。
【請求項５】
前記受電部は、平面基板上に複数の平面アンテナで構成したパッチアンテナであり、該受電部は、リモコン部の外形を形成しているケースの内側に設け、且つ受電部を覆うケースは導電性物質以外で形成されていることを特徴とする請求項１、３、４何れか一項記載の便器装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の送受信を行い人体の検知を行うセンサ部からの送信電波を、リモコン部の駆動電源として使用する便器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波の送受信によって人体の検知を行う電波センサは、様々な機器の人体検知用途として使用されている。センシングのために使用されている電波は、検知精度向上のために人体の有無に関わらず放射を行っており、人体の誤検知を防止している。
【０００３】
ここで、電波をエネルギーとして考えると、人体の有無に関わらず電波を放射していることは、エネルギーを空間に放射して損失しているとも考えられる。これでは、省エネルギーのための構造を持ってしても、エネルギーの損失は大きい。
【０００４】
また、電波は一般的に無線でのエネルギー伝送として使用されている。ここで、エネルギーの伝送のために電波を送信させるためには、電波の生成装置を別途設け、生成装置からの電波を他の機器へ伝送していることが多い。一般的にはＩＣカード等の電力伝送に使用されており、ＩＣカードへの情報伝送の際に並行して電力を供給するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１４５９８７（第２−３頁、第４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記の電波による電力伝送は、電波の生成を行う生成装置を備え、電力伝送のために電波を生成し放射を行うことで電力伝送を行っている。電波の生成装置を設けることによって、機器構成が複雑且つ高価格になり、また、電波の法律的な問題上、空間に放射させる電波量も制限されるため、電波を制限させるための対策が必要となる。
また、電波センサは、人体の有無に関わらず電波の放射を行っており、検知精度上効率が良いが、エネルギー的な損失は大きい。
【０００７】
そこで、本発明は、電波センサの検知精度を向上させるための電波を電力伝送のための電波として使用し、その電波を空間伝送させて便器装置内の受電部で受信させてセンサ部又はリモコン部の駆動電源とすることによって、検知精度を維持しつつ、且つ人体がいない時の電波をエネルギーとして使用することができ、比較的簡単な装置構成で電力伝送を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
前記目的達成のために、電波の送受信を行い人体の有無の検知を行うセンサ部を有する便器装置において、該便器装置内に前記センサ部からの送信電波を受電する受電部と、該受電部で受信した電波を整流する整流部と、該整流部によって整流された直流電圧の電圧制御を行う電圧制御部とによって形成された電力変換部と、電圧制御部から得られる直流電圧によって蓄電する２次電池を有することを特徴とする。
かかる構成により、センサ部からの電波を人体の検知で使用するだけでなく、人体がいない時には送信波を受電部で受信して電力に変換してリモコン部の駆動電源とすることにより、人体の検知精度を維持しつつ、便器装置のセンサ部又はリモコン部の駆動電源である一次電池の寿命を延ばすことが出来るか、又は１次電池を設ける必要が無くなりメンテナンス性が向上する。また、別途電波の生成装置を設けることなく電波によって電力伝送を行うことが出来るため、便器装置自身の構成を簡易化することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２記載のように、前記電圧制御部から得られる直流電圧及び２次電池から得られる直流電圧を、前記センサ部の駆動電源として使用することを特徴とする。
かかる構成により、便器装置の駆動電源を外部から得ることが出来ない場所で、駆動電源に１次電池を使用している場合において、センサ部からの電波を回収してセンサ部の駆動電源の一部として使用することにより、駆動電源である１次電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００１０】
また、請求項３記載のように、前記電圧制御部から得られる直流電圧及び２次電池から得られる直流電圧を、便器装置の駆動を無線で制御するリモコン部の電源として使用することを特徴とする。
かかる構成により、常にセンシングを行っているセンサ部からの電波を電気エネルギーとして回収しリモコン部の駆動電源とすることで、リモコン部の駆動電源として使用されていた１次電池の寿命を延ばすことができ、更に電波による電気エネルギーがリモコン部で駆動時に使用されるエネルギー以上となる場合には、１次電池を用いることなくリモコン部の駆動を行うことが可能となる。
【００１１】
また、請求項４記載のように、前記便器装置は、センサ部又はリモコン部の駆動電源として別途一次電池を備えており、センサ部又はリモコン部の駆動電源として１次電池又は２次電池を使用するかを決定する電源制御部を有し、該電源制御部は、２次電池を優先的に使用し、２次電池の電圧が低下した際に１次電池又は電圧制御部からの直流電圧を電源として使用することを特徴とする。
かかる構成により、基本的に２次電池をリモコン部の駆動電源として使用し、一次電池の消費量を低減させることによって１次電池の寿命を延ばすことが可能となり、１次電池の交換などのメンテナンスを行う必要が無くなる。また、１次電池の容量が低下した際にも常に電波の受電によって得られる直流電圧をリモコン部の電源とすることが出来るため、リモコン部の駆動を安定して行うことが可能となる。
【００１２】
また、請求項５記載のように、前記受電部は、平面基板上に複数の平面アンテナで構成したパッチアンテナであり、該受電部は、リモコン部の外形を形成しているケースの内側に設け、且つ受電部を覆うケースは導電性物質以外出形成されていることを特徴とする。
かかる構成により、受電部を平面基板上に構成されたパッチアンテナを用いることにより、リモコン部を小型化することが可能となる。また、平面基板上に複数個のアンテナを設けた構成にすることで、受信する送信波の量を増加させることが可能となり、より多くの電力を回収するＫとが可能となる。
また、ケースを導電性物質以外のもので構成することで、パッチアンテナをリモコン部内に収納してケース越しに受電することが可能となるため、リモコン部の外観を維持しつつ受信を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。本実施例では、センサ部から放射する電波の周波数を、屋内のセンシング用途として使用できる１０．５〜１０．５５ＧＨｚとしているが、それ以外の周波数においても同様の効果を得ることができる。
また、上記に記載した２次電池は、電気２重層コンデンサ等の大容量コンデンサも含む。
ここで、図１にセンサ部を有する便器装置の概略構成図（リモコン部有り）、図２にリモコン部内の電力変換部及び１次電池の概略構成回路図、図３にリモコン部内の電力変換部及び１次電池、２次電池の概略構成回路図、図４に電源制御部概略構成図、図５にダイオードを用いた電源制御部概略構成図、図６にリモコン部へ受電部を搭載した際の正面図、図７にリモコン部へ受電部を搭載した際の側面図、図８に便器装置内にセンサ部及び電力変換部を設けた概略構成図（リモコン部無し）、図９にセンサ部に対しての電力変換部の設置位置概略図を示す。
【００１４】
図１にセンサ部を有する便器装置の概略構成図を示す。ここで、図１に示す便器装置は、リモコン部を設けた便器装置であり、センサ部は１次電池を駆動電源とせず、外部から給電を行っているものとする。
便器装置１００に設置されたセンサ部１０１、１０２は、人体の検知を行うために設置されているため、人体の上半身を検知するために便座部近傍１０１又は、人体の足を検知するために便器下方の袴部１０２に設置するものである。上記設置場所以外にも、便器装置脇に設置されている駆動制御部にも設置することが出来る。
リモコン部１０３は、便器装置１００が設置されているブースの壁面に設けられるのが一般的であり、このリモコン部１０３内に電波を受信して電圧に変換し、駆動電源として使用するための電力変換部、２次電池等を設けるものである。
【００１５】
図２にリモコン部内の電力変換部及び１次、２次電池の概略構成回路図を示す。ここで、リモコン部１０３内では、センサ部１０１、１０２から送信されている電波２００を受電部２０１によって受信し、受信された電波は整流部２０２によって直流電圧に整流される。ここで、整流部２０２によって整流される電波は、受電部２０１によって受信する電波の強度によって大きく異なる。ここで、整流部２０１では、本実施例ではショットキバリアダイオードを使用しているためダイオードの特性が整流部２０１に大きく影響する。
【００１６】
整流部２０２によって整流された直流電圧は、リモコン部駆動のための電源として、又は２次電池２０３へ蓄電を行うために電圧制御部２０４によって電圧変換を行う。ここでは、センサ部からの電波を回収して使用するために非常に大きな電圧を得ることが出来ない。そこで、電圧制御部２０４では昇圧を行うことによって駆動電源又は蓄電に使用するものである。一般的には、昇圧のための回路としてコイル方式、又はチャージポンプ式のステップアップコンバーターを使用するものである。
【００１７】
上記電圧制御部２０４によって電圧調整を行った直流電圧によって、リモコン部が駆動していない時は２次電池２０３へ蓄電を行う。２次電池２０３は、一般的な２次電池のほかに大容量コンデンサを用いても良い。
電圧を昇圧するために、大きな電流を得ることが出来ないが、センサ部からの送信電波は常時供給されているために２次電池への蓄電は効率よく行われるものである。
ここで、リモコン部が駆動している際には、２次電池２０３からの供給を行っているが、２次電池２０３の電圧が低減した際には電圧制御部２０４からの直流電圧によって駆動するため、リモコン部の駆動を安定して行うことが可能となる。
リモコン部の駆動が終了すると、電圧制御部２０４からの直流電圧によって２次電池２０３への蓄電を再開し、次回のリモコン部駆動電力として使用するものである。
【００１８】
次に図３にリモコン部内の電力変換部及び１次電池、２次電池の概略構成回路図を示す。
ここでは、図２の構成回路に、１次電池及び一次電池と２次電池のどちらを使用するかを選択する電源制御部３００を設けたものである。電源制御部３００は、リモコン部の駆動において、電力の消費量が増大した際、例えば便器装置本体との通信を行う際に２次電池３０１では駆動電源として満たさない時に１次電池３０２を駆動電源とするように制御を行うものである。ここで、リモコン部が１次電池を駆動電源としている際にも、センサ部からの電波の放射は続いているため、電力変換部３０３から得られる直流電圧によって２次電池への蓄電を行うものである。２次電池の電圧がリモコン部の駆動電源として使用できる電圧にまで上昇した際に、電源制御部３００はリモコン部の駆動電源を１次電池３０２から２次電池３０１へ切り替えるものである。
【００１９】
ここで、電源制御部について例を示す。図４のように、電源制御部４００は２次電池４０１の電圧を監視する電圧計測部４０２によって２次電池４０１の電圧を計測し、その電圧値によって１次電池４０３か２次電池４０１かを駆動電源として使用するかを決定する。この時、１次電池４０３か２次電池４０１かを駆動電源として選択する際には、電圧計測部４０２からの電圧値を基にして選択部４０４で切り替えを行う。選択部４０４は１次電池、２次電池の切り替えの際には切り替え部内のスイッチ４０５を一瞬同時接続し、その後一方のスイッチをＯＦＦにする。このような切り替えを行うことにより、リモコン部への駆動電圧が瞬間的に途切れることを防止することが出来るため、リモコン部を安定して動作させることが可能となる。
このような電源制御部４００においては、２次電池４０１の電圧値を導出し、選択部４０４においてスイッチの切り替えを行う等の動作を行うため、マイコン等のプロセッサーを用いると大掛かりな装置を用いることなく実施することが可能となる。
【００２０】
また、上記実施例では２次電池の電圧値を読み出し、その値を基に制御する方法を用いたが、それ以外の方法として１次電池及び２次電池の電圧差を用いて制御を行う方法もある。図５には、電源制御部をダイオードで構成した図を示す。
ここでは、２つのダイオード５００を図のように構成して、１次電池５０１及び２次電池５０２の電圧差を用いてリモコン部へ給電を行うものである。ダイオード５００は、例えば１次電池５０１の電圧が２次電池５０２の電圧に比べて高い場合に、１次電池５０１から２次電池５０２への給電を防止するために設置されているものであり、このような構成をとることによって、１次電池の無駄な使用を防止することが可能となるため、１次電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２１】
ここで、電力変換部と２次電池との伝送線路上に逆流防止機構を設けるのが望ましい。逆流防止機構としては、例えばダイオードを伝送線路上に設けるものであり、１次電池、又は２次電池の電圧によって電力変換部側へ電流を供給することのないように構成するものである。この構成によってリモコンの駆動部へ安定した電源の供給を行うことができると共に、電力変換部への逆流により電力変換部の機能を低下させずに直流電圧を供給することが可能となる。
【００２２】
以上のような構成により、電力変換部から得られる直流電圧をリモコン部の駆動電源として使用することにより、リモコン部の駆動電源として一般的に使用している１次電池の寿命を延ばすことが可能となると共に、１次電池を設けることなく電波から得られる直流電圧のみをリモコン部の駆動電源として使用することも可能となる。
【００２３】
次に、センサ部からの電波を回収する受電部について、リモコン部へ受電部を搭載した際の正面図を図６に示す。本実施例では、受電部６００は平面基板上にパターンで構成したパッチアンテナを使用するものとする。パッチアンテナは、平面基板上に構成されるため、厚さ方向に対しては大きくならず、リモコン部６０１のように厚みを持たせることができない機器に対しては構成上設置を行うことが容易である。
ここで、受電部は、リモコン部内の表面に駆動スイッチ６０２又は表示画面６０３が無い場所に設置するものである。センサ部からの電波は、金属などの導電性物質に対しては反射量が大きいため、駆動スイッチ６０２又は表示画面６０３のように裏面に金属部品や、電子部品があるものの裏面に設けると電波の回収率が低下してしまう。そのため、受電部６００は、外部ケースしかない場所に設置するほうがより効率良く電波を回収することができるものである。
【００２４】
また、図７にはリモコン部に受電部を設置した際の側面図を示す。受電部７００は、リモコン部７０１の前面（表示画面、駆動スイッチが設置されている面）の最もケースに近い場所に設置するものである。ケース内の最前面に設置することにより、センサ部からの電波をより効率良く回収することが可能となる。また、受電部裏面７０２（パッチアンテナを設けていない面）については、受電効率に影響を及ぼさないため、リモコン部の駆動回路７０３及び、受電部以降の電力変換部７０４を設けることが可能となる。
一般的にリモコン部は、便器装置の壁面に使用者が操作しやすいように設置するため、便器装置本体、特にセンサ部が設置されるであろう場所より高い位置に設置される。そこで、受電部は予めリモコン部７０１の外部ケースに並行に設置するのではなく、やや下向きに設置するものである。しかし、便器装置の設置場所においてはリモコン部の設置場所は各々異なるため、受電部の設置の傾き７０５は外部ケースに対して１０°以内の範囲で設置を行うものである。また、リモコン部７０１は使用者に対して左右どちらに設置するかは決まっていないため、左右に対する傾きは設けないものである。
【００２５】
上記受電部の設置方法により、センサ部からの電波を効率良く回収することが可能となる。また、受電部に使用しているパッチアンテナは、アンテナのパターンを変更することにより受信効率をより向上させることが可能となるため、リモコン部に設置できる範囲内でアンテナ構成を変更することにより、更に受信効率を向上させることが可能となり、電波の回収によって得られた直流電圧によってリモコンを駆動させることができ、１次電池の長寿命化、又は１次電池の除去を行うことが可能となる。
【００２６】
ここで、図８に便器装置内にセンサ部及び電力変換部を設けた概略構成図を示す。図８の便器装置は、センサ部の電波から得られる直流電圧をセンサ部の駆動電源として用いるものである。また、センサ部の駆動電源として使用するために電波から得られる直流電圧の他に、一次電池を設けるものである。
図８の便器装置においては、センサ部は使用者の接近及び離遠を検知して洗浄水を流すものや、使用者の尿流を検知して尿流に応じて洗浄水を流すものがある。そのため、センサ部の設置位置としては、使用者の接近及び離遠を検知するために使用者に向けて電波を放射する場所８００、尿流を検知するために便器内に向けて電波を放射する場所８０１がある。各センサ部の設置場所に応じて、電波の回収を行う電力変換部を便器装置内に設置するものである。
【００２７】
次にセンサ部に対しての電力変換部の設置位置概略図を図９に示す。
便器装置に搭載されたセンサ部９００は、使用者の誤検知を防止するため、センサ部９００からの電波の放射方向を設定できるように構成されている。便器装置においては、公共施設等では連立して便器装置を設置しており、また使用者の身長差を考慮して、床面に対して垂直方向に広く（９０３）、床面に水平方向に対して狭く（９０４）電波を放射するようにしている。そのため、センサ部の上部又は下部に電力変換部９０１を設け、且つ受電部９０２をセンサ部９００方向に向けて設置することにより電波を効率良く回収することが可能となる。
尿流を検知するセンサ部９００についても、身長差による尿流の高さの違いを考慮して床面に対して垂直方向に広く（９０３）、床面に対して水平方向に狭く（９０４）電波を放射している。そのためセンサ部の上部又は下部に電力変換部９０１を設け、且つ受電部９０２をセンサ部９００方向に向けて設置することにより、電波を効率よく回収することが可能となる。
【００２８】
また、センサ部９００のアンテナ面９０５よりも検知物体側に電力変換部９０１の受電部を設けると受電部により電波の送信方向や効率が変化する可能性があると考えられるため、センサ部９００の送信に影響ないようにセンサ部アンテナ面９０５よりも前面に出ないように設置を行うものである。
【００２９】
電力変換部を上記の設置方法で設置し、回収した電波より得られる直流電圧を主としてセンサ部を駆動することにより、本来の駆動電源である１次電池を長寿命化することが可能となる。
但し、センサ部の駆動電源として、センサ部からの電波より得られた直流電圧を使用する場合、電波が空気の損失等によりエネルギーを損失しているため、電波を回収して得られた直流電圧だけでは駆動を行うことができない。そこで、センサ部の駆動電源として使用する際は、別途１次電池を備えるほうがセンサ部の安定した駆動を行うことが出来る。
また、公共施設等のような複数台の便器装置が連立して設置されている場所においては、各々の便器装置が電波を放射しているため、電波の回収効率は向上すると思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１にセンサ部を有する便器装置の概略構成図（リモコン部有り）
【図２】リモコン部内の電力変換部及び１次電池の概略構成回路図
【図３】リモコン部内の電力変換部及び１次電池、２次電池の概略構成回路図
【図４】電源制御部概略構成図
【図５】ダイオードを用いた電源制御部概略構成図
【図６】リモコン部へ受電部を搭載した際の正面図
【図７】リモコン部へ受電部を搭載した際の側面図
【図８】便器装置内にセンサ部及び電力変換部を設けた概略構成図（リモコン部無し）
【図９】センサ部に対しての電力変換部の設置位置概略図
【符号の説明】
１００：便器装置、１０１、１０２：センサ部、２００：センサ部からの送信波、２０１：受電部、２０２：整流部、２０３：２次電池、２０４：電圧制御部、２０５：電力変換部、２０６：逆流防止機構、３００：電源制御部、３０１：２次電池、３０２：１次電池、３０３：電力変換部、３０４：受電部、３０５：整流部、３０６：電圧制御部、３０７：逆流防止機構、４００：電源制御部、４０１：２次電池、４０２：電圧計測部、４０３：１次電池、４０４：選択部、４０５：スイッチ、４０６：電力変換部、４０７：逆流防止機構、５００：ダイオード、５０１：１次電池、５０２：２次電池、５０３：電源制御部、５０４：電力変換部、５０５：逆流防止機構、６００：受電部、６０１：リモコン部、６０２：駆動スイッチ、６０３：表示画面、７００：受電部、７０１：リモコン部、７０２：受電部裏面、７０３：リモコン部駆動回路、７０４：受電部以降の電力変換部、７０５：受電部設置傾き、８００：使用者に向けて電波を放射する設置位置、８０１：便器内に向けて電波を放射する設置位置、９００：センサ部、９０１：電力変換部、９０２：受電部、９０３：電波の放射パターン（床面に垂直方向）、９０４：電波の放射パターン（床面に水平方向）、９０５：センサ部アンテナ面
【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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