(57)【要約】【課題】２組のセンサによって、自動洗浄、手動洗浄、自動洗浄の停止（掃除モード）の機能を、良好に操作できる便器洗浄装置を提供することにある。【解決手段】第１のセンサ手段及び第２のセンサ手段は、検出体に向けて投光手段より赤外光を投光し、検出体からの反射光を受光手段で受光して受光量に応じて感知判断を行うアクティブ型赤外線センサであり、第１のセンサ手段の投光手段と第２のセンサ手段の投光手段の投光領域は、方向が異なり、かつ一部が重複するように交差して設置され、給水制御手段は第１のセンサ手段が所定時間以上感知状態が継続した後に非感知状態になると給水を行う自動洗浄機能と、第１のセンサと第２のセンサが同時に感知状態になると給水を行う手動洗浄機能と、第１のセンサ手段が非感知状態で第２のセンサ手段が感知状態となると自動洗浄機能を停止する機能を備える便器洗浄装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器の使用者を検出する第１のセンサ手段と、人体の一部を検出する第２のセンサ手段と、前記第１および第２のセンサ手段の出力に基づいて便器に流す洗浄水の給水制御を行う給水制御手段とを備えた便器洗浄装置において、前記第１のセンサ手段及び前記第２のセンサ手段は、検出体に向けて投光手段より赤外光を投光し、検出体からの反射光を受光手段で受光して、該受光量に応じて感知判断を行うアクティブ型赤外線センサであり、前記第１のセンサ手段の投光手段と前記第２のセンサ手段の投光手段の投光領域は、方向が異なり、かつ、一部が重複するように交差して設置され、前記給水制御手段は、前記第１のセンサ手段が所定時間以上感知状態が継続した後に非感知状態になると給水を行う自動洗浄機能と、前記第１のセンサと前記第２のセンサが同時に感知状態になると給水を行う手動洗浄機能と、前記第１のセンサ手段が非感知状態で前記第２のセンサ手段が感知状態となると、前記自動洗浄機能を停止する機能を備えたことを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１の便器洗浄装置において、前記第１のセンサ手段の投光領域は使用者に対して斜め下方向、前記第２のセンサ手段の投光領域は使用者に対して斜め上方向に設定され、前記第１のセンサ手段の投光手段は前記第２のセンサ手段の投光手段よりも上に配置されていることを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項３】
請求項１乃至２の便器洗浄装置において、前記第１のセンサ手段の投光手段と、前記第２のセンサ手段の受光手段を組み合わせた第３のセンサ手段と、前記第２のセンサ手段の投光手段と、前記第１のセンサ手段の受光手段を組み合わせた第４のセンサ手段とを備え、第３のセンサ手段または第４のセンサ手段が感知状態となると、給水を行う手動洗浄機能を備えたことを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項４】
請求項３の便器洗浄装置において、前記第３のセンサ手段が感知状態となった場合の洗浄時間と、前記第４のセンサが感知状態となった場合の洗浄時間が異なることを特徴とする便器洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体検出センサ及び手かざしセンサを有する便器自動洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便器の使用者をセンサによって検出し、便器の洗浄を自動で行う便器自動洗浄装置は広く普及している。ここで使用されるセンサは、人体に向けて赤外光を放射し、その反射量で感知、非感知を判断する、赤外線センサが一般的である。
男性用小便器の自動洗浄の場合は、使用者が立ち去ると便器を洗浄するだけのものが多いが、大便器の場合はいくつかの洗浄パターンがある。
【０００３】
大便器の場合、「使用前、使用中に洗浄したい」「便器から離れる前に洗浄したい」という様に、使用者の意志で任意に洗浄、すなわち手動洗浄したい場合がある。更に、大便器の場合は大小兼用であるため、大便に応じた多めの水量の洗浄（大洗浄）と、小便に応じた少ない水量の洗浄（小洗浄）に切り替えできた方が節水となって望ましい。また、男性用小便器でも、列車内のトイレの様に非常に狭い個室となっている場合は、使用者の意志で洗浄する機能もあった方が望ましい。
【０００４】
そして、これらの操作は衛生面から非接触が望まれる場合が多く、自動洗浄と同様に、手動洗浄も赤外線センサによって操作される。手動洗浄の赤外線センサに手をかざすと、直ちに便器を洗浄する仕様である。
この手動洗浄を検出するセンサと、自動洗浄のために人体を検出するセンサを共用する考案がある（特許文献１参照）。
【０００５】
また、便器の掃除をする際に自動洗浄機能を一時的に停止したいという要望がある。掃除担当者が簡単に設定できる方法が良いが、使用者が誤って自動洗浄機能を停止させると不都合が生じるため、これを防止する考案がなされている（特許文献２参照）。
【０００６】
この考案では、人体センサが感知していない状態で、人体センサとは異なる方向に感知領域をもつ第２のセンサが感知すると自動洗浄機能を停止している。この考案を大便器の洗浄装置に応用すると図１１のようになる。図１１において人体センサ及び第２のセンサはセンサケース２２に収められ、固定枠２３で壁に固定されている。人体センサ（第１のセンサ）は水平より下向きに、第２のセンサは上向きに設置されており、人体センサに感知しないように便器からよけた状態で、第２のセンサの上の方に手をかざすことで自動洗浄機能を停止する事が出来る。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２７３９３１号
【特許文献２】特願２００１−２８８３６５号（１９頁、図１８）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の様に、便器洗浄には多彩な要求があり、これらはいずれもセンサによって非接触で操作できることが理想である。特許文献２の技術に特許文献１の技術を組み合わせると、機能的には、自動洗浄、手動洗浄、自動洗浄の禁止（掃除モード）の動作モードが実現できるが、センサの感知性能上、使い勝手が良くないという問題がある。
【００１０】
まず特許文献１の、人体を検出するセンサと手を検出するセンサを共用する方法では、センサに対して手を極めて近くにしたとき、センサ出力が低下する場合がある。人体センサは、遠くにある人体を検出するため、感度を高くしなければならない。赤外線センサは、放射した赤外光の反射量で判断するが、センサの感度を高くすると、人体だけでなくセンサの表面の反射も影響する。図１２のように、赤外光の投光素子５と受光素子６を近くに置くと、センサケース２２の表面の汚れ等で反射が発生し、感度を高くしている場合は、この表面の反射だけで人体があると誤感知してしまう。
【００１１】
そこで、遠距離の人体を検出するために感度を高くしてもセンサの表面での反射が影響しないようにするには、投光素子５と受光素子６の距離を離せば良い。これを図１３に示す。その結果、センサの出力の距離特性は図１４のように、距離が近づけば出力は増加するが、極めて近距離では逆に低下する傾向となる。よって、センサケース２２の表面で反射した赤外光は受光素子６に入りにくくなる。しかし、同様に極めて近い距離では、手による反射量も低下する。よって、特許文献１のように一つのセンサの反射の大小で人体と手を判別する方法では、図１４の▲２▼の領域で手を感知できるが、▲１▼のように手を近づけ過ぎると手を感知しないという状態になる恐れがある。
【００１２】
なお、手だけを検出するセンサでは、手の反射量が大きいため感度は低目でよく、人体を検出するセンサのように投受光素子の間隔を広げる必要はない。よって、図１５のような距離特性となり、手がセンサに完全に密着さえしなければ十分に手を検出できる。
【００１３】
次に、特許文献２の構成では、図１６のように人体と手を検出する２つのセンサの赤外光の放射ビーム（投光素子５及び受光素子６）が上下に分かれるため、センサ正面に手をかざすと、どちらのセンサにも感知できない場合がある。本来、センサの正面は感知し易いと思われるが、そのセンサ正面が最も感知し難い点が問題である。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、２組のセンサによって、自動洗浄、手動洗浄、自動洗浄の停止（掃除モード）の機能を、良好に操作できる便器洗浄装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、便器の使用者を検出する第１のセンサ手段と、人体の一部を検出する第２のセンサ手段と、前記第１および第２のセンサ手段の出力に基づいて便器に流す洗浄水の給水制御を行う給水制御手段とを備えた便器洗浄装置において、前記第１のセンサ手段及び前記第２のセンサ手段は、検出体に向けて投光手段より赤外光を投光し、検出体からの反射光を受光手段で受光して、該受光量に応じて感知判断を行うアクティブ型赤外線センサであり、前記第１のセンサ手段の投光手段と前記第２のセンサ手段の投光手段の投光領域は、方向が異なり、かつ、一部が重複するように交差して設置され、前記給水制御手段は、前記第１のセンサ手段が所定時間以上感知状態が継続した後に非感知状態になると給水を行う自動洗浄機能と、前記第１のセンサと前記第２のセンサが同時に感知状態になると給水を行う手動洗浄機能と、前記第１のセンサ手段が非感知状態で前記第２のセンサ手段が感知状態となると、前記自動洗浄機能を停止する機能を備えたので、２組のセンサで自動洗浄、手動洗浄、自動洗浄停止の３つの洗浄モードを操作でき、それぞれの操作性も良好なものとなる。
【００１６】
請求項２は、請求項１の便器洗浄装置において、前記第１のセンサ手段の投光領域は使用者に対して斜め下方向、前記第２のセンサ手段の投光領域は使用者に対して斜め上方向に設定され、前記第１のセンサ手段の投光手段は前記第２のセンサ手段の投光手段よりも上に配置したので、センサに手をかざす場合に、センサに対する手の上下の位置関係で機能を分けることができ、操作を覚えやすい。
【００１７】
請求項３は、請求項１乃至２の便器洗浄装置において、前記第１のセンサ手段の投光手段と、前記第２のセンサ手段の受光手段を組み合わせた第３のセンサ手段と、前記第２のセンサ手段のと投光手段と、前記第１のセンサ手段の受光手段を組み合わせた第４のセンサ手段とを備え、第３のセンサ手段または第４のセンサ手段が感知状態となると、手動洗浄機能を作動するようにしたので、新たなセンサ素子を追加することなく、センサに手を密着するような操作でも良好に感知できる。
【００１８】
請求項４は、請求項３の便器洗浄装置において、前記第３のセンサ手段が感知状態となった場合の洗浄時間と、前記第４のセンサが感知状態となった場合の洗浄時間が異なるようにしたので、新たなセンサ素子を追加することなく、大小洗浄の切替のような付加機能を実現できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施例を説明するセンサ部分の構成図、図２は回路図である。
【００２０】
図２において、１は水栓装置を制御する制御回路であり、マイコンを内蔵している。２は電源となる電池、４は水栓装置の水路を開閉する電磁弁（図不示）のソレノイドであり、３はソレノイド４を通電するソレノイド通電回路である。
【００２１】
５および６は使用者を検出するセンサ１を構成する。５は、赤外投光ダイオードと定電流駆動回路から成るセンサの投光部であり、制御回路１によって駆動され、所定の出力の赤外光を、便器の使用者に向かってパルス投光する。
６はフォトダイオードと電流―電圧変換回路から成るセンサの受光部であり、便器の使用者からの赤外線の反射出力を制御回路１に出力する。
同様に、投光部９と受光部１０は手を検出するセンサ２を構成する。図１のように７はセンサの感知状態を表示するＬＥＤであり、センサの感知中に点灯する。
【００２２】
これらのセンサ及び表示部の素子は図１のように配置されている。図１の各素子は図２と同じ番号としている。２１は投受光素子ホルダ、２２はセンサケースである。センサ１の投受光領域は水平より下向き、センサ２の投受光領域は水平より上向きになっている。更に、上向きのセンサ２の投光素子９と受光素子１０は下側に、下向きのセンサ１の投光素子５と受光素子６は上側に配置されている。
【００２３】
実施例１の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
ステップ１（以下Ｓ００１）よりスタートする。Ｓ００２でセンサ１の駆動を行う。この時、制御回路１は、投光部５をパルス駆動し、そのタイミングに同期して受光部６の出力レベルを読み込む。Ｓ００３で受光部６の出力が人体感知の閾値以上かどうかをチェックし、閾値より大きい場合は人体感知と、小さい場合は人体非感知と判定する。
【００２４】
非感知の場合、Ｓ００６で表示ＬＥＤ７を消灯し、Ｓ００７で感知時間が１０秒以上かどうかを判定し、同時に感知時間カウントもリセットする。感知時間が１０秒以上の場合、便器の使用があったと判断し、Ｓ００８でソレノイド通電回路３を駆動して便器洗浄（自動洗浄）を行いＳ００２に戻る。
【００２５】
Ｓ００７で１０秒未満であった場合、Ｓ００９に進む。これは、使用者が継続していない場合や、便器の前を人が横切り、その間の感知時間が数秒であった場合も便器の使用はなかったとしてＳ００９に進む。Ｓ００９で制御回路１は、投光部９をパルス駆動し、そのタイミングに同期して受光部１０の出力レベルを読み込む。Ｓ０１０で受光部１０の出力が閾値以上かどうかをチェックし、閾値より大きい場合は掃除係の手の感知と判定する。なお、センサ１で人体の感知と判定する閾値やセンサ２で手の感知と判断する閾値等は、センサを構成する投受光素子や回路の特性に依存するので、制御回路１に設定または調整すれば良く、同一である必要はない。
【００２６】
Ｓ０１０で手の検出がされない場合、Ｓ００２に戻る。Ｓ０１０で手が検出されると、すなわちセンサ１で人体感知がない状態でセンサ２が手を検出すると、Ｓ０１１からＳ０１２で、センサ２を駆動して手が離されるのを待ち、Ｓ０１３で１０分が経過するか、Ｓ０１４からＳ０１５で再度、手が検出されるのを待つ。いずれかの条件が成立するとＳ００２に戻る。このＳ０１３からＳ０１５のループが自動洗浄機能を禁止する掃除モードを形成する。
【００２７】
Ｓ００３で人体感知と判断した場合、更にＳ００４でセンサ１の出力が人体の感知レベルよりも大きい、手の感知レベルに達しているかチェックする。Ｓ００４で手の感知レベルに達している場合は、使用者が直ちに便器洗浄を行いたいという意志があるものとしてＳ００８に進み、便器洗浄（手動洗浄）を行う。
【００２８】
Ｓ００４でセンサ１の出力が手の感知レベルに達していない場合は、Ｓ０１６でセンサ２の駆動を行う。Ｓ０１７でセンサ２が手を感知しているかチェックする。Ｓ０１７で手を感知した場合はＳ００８に進み、便器洗浄（手動洗浄）を行う。Ｓ０１７で手を感知していない場合、Ｓ０１８で人体感知を示す表示ＬＥＤ７を点灯し、Ｓ０１９で感知時間のカウントを行い、Ｓ００２へ戻ってループする。
【００２９】
本実施例による手動洗浄の動作を図１４を用いて説明する。
図１４において、手とセンサの距離が▲２▼の領域にある場合、図３のＳ００４で手の感知と判断され、Ｓ００８の便器洗浄に進む。これは従来と同様の動作である。図１４において、手とセンサの距離が更に近く▲１▼の領域にある場合、図３のＳ００４で手の感知と判断されないが、Ｓ０１７でセンサ２が手の感知を判断し、Ｓ００８の便器洗浄に進む。すなわち、センサ１及びセンサ２が同時に感知することで、センサの前面に手がかざされたと判断し、手動洗浄を行う。よって、図１４の▲１▼の領域でも▲２▼の領域でも手動洗浄ができるため、使用者にとって使い勝手が良い。
【００３０】
図４は本発明の第２の実施例を説明するセンサ部分の外観図、図５は回路図である。但し、図５の構成要素は図２と同じであり、図２に追加となるセンサ３、センサ４の組み合わせを示している。制御回路１は、投光部５をパルス駆動し、そのタイミングに同期して受光部１０の出力レベルを読み込むことで、センサ３を機能させる。同様に、制御回路１は、投光部９をパルス駆動し、そのタイミングに同期して受光部６の出力レベルを読み込むことで、センサ４を機能させる。
【００３１】
図６はセンサ３（センサ４も同様）の、センサ表面に密着するような近距離での検出状態を示す図である。また、図７はセンサ３（センサ４も同様）の出力の距離特性である。
【００３２】
センサ３は、図６のように、投受光領域が上向き、下向きで交差する。よって、センサに密着した場合でも反射を検出することができるが、距離が遠くなると、投受光の領域の重なりがなくなるため、距離が離れるに従って急激に出力は低下する。
【００３３】
図８に第２の実施例の動作フローチャートを示す。
Ｓ００１からＳ０１９の動作は図３と同じである。Ｓ００７の判断で自動洗浄が行われる場合、Ｓ００４またはＳ０１７の判断で手動洗浄が行われる場合、Ｓ０１０で掃除モードに入る以外は、Ｓ０２０を通る。Ｓ０２０では、投光部５を駆動して受光部１０の出力を検出し、センサ３を駆動する。Ｓ０２１でセンサ３が手を感知したかどうかをチェックし、感知している場合はＳ００８に進んで便器洗浄（手動洗浄）を行う。
Ｓ０２１で手を感知しない場合、Ｓ０２２で投光部９を駆動して受光部６の出力を検出し、センサ４を駆動する。Ｓ０２３でセンサ４が手を感知したかどうかをチェックし、感知している場合はＳ００８に進んで便器洗浄（手動洗浄）を行う。手を感知していない場合はＳ００２に戻る。
【００３４】
以上のように、実施例１の動作に加えて、センサに密着するように手をかざした場合であっても、センサ３及びセンサ４の駆動により、より確実に検出することができる。
【００３５】
図９は第３の実施例を示すセンサの構成図である。
センサ表面に、大便用の洗浄を示す「大」をセンサ３の投受光間に、小便用の洗浄を示す「小」の字をセンサ４の投受光間に表示している。
実施例３の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０は図７に対して、Ｓ０２０以降の処理が異なる。
まず、Ｓ０２４の便器洗浄の小洗浄というステップを設ける。これは小便用に少なめの洗浄を行うステップであり、Ｓ００８に比較して短時間の洗浄を行う。Ｓ０２４が小洗浄であるため、Ｓ００８の便器洗浄は、洗浄量の変化はないが大洗浄とする。
図１０において、Ｓ０２１でセンサ３が手を感知した場合、実施例２と同じくＳ００８の大洗浄を行う。Ｓ０２３でセンサ４が手を感知した場合、Ｓ０２４の小洗浄のステップに進む。
【００３６】
図１０の動作は、センサ４の感知時以外は図８と同じである。図９のセンサ４が感知する部分には「小」の文字が表示されており、使用者が意図的に小洗浄を選んでセンサケースに接触する程に操作した場合に限り小洗浄を行う。他の洗浄は、安全側の判断で大洗浄を行う。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、上向きに感知領域を持つセンサをセンサケース下部に、下向きに感知領域を持つセンサをセンサケース上部に配置し、その組み合わせで判断することにより、自動洗浄、手動洗浄、自動洗浄停止の３つの洗浄モードが非接触で操作可能となる。
また、上向きに感知領域を持つセンサをセンサケース下部に、下向きに感知領域を持つセンサをセンサケース上部に配置することにより、センサ正面に手をかざした時の検出性能が向上し、より簡単に操作できる。
【００３８】
また、上向きの投光素子と下向きの受光素子、または下向きの投光素子と上向きの受光素子を組み合わせてセンサとして機能させることにより、センサケースに接触する程に手を密着させた場合でも、手の検出が可能となる。
また、投受光素子の組み合わせに応じて機能を振り分けることにより、センサ素子を追加することなく、更に操作内容を増やすことができる。
【００３９】
なお、実施例では２つのセンサを上下に配置したが、トイレのレイアウト次第では前後、左右の位置関係にしても良い。また、実施例１の場合は、受光部６と受光部１０を共用することも可能である。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るセンサ部の構成を示す外観図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るセンサ部の回路図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るセンサ部の動作を表すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例に係るセンサ部の構成を示す外観図である。
【図５】本発明の第２乃至第３の実施例に係るセンサ部の回路図である。
【図６】本発明の第２乃至第３の実施例に係るセンサ部の密着状態の感知を示す断面図である。
【図７】本発明の第２乃至第３の実施例に係るセンサ３及び４の距離　特性である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るセンサ部の動作を表すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施例に係るセンサ部の構成を示す外観図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るセンサ部の動作を表すフローチャートである。
【図１１】従来の大便器の自動洗浄を停止する動作を表す図である。
【図１２】投受光素子の間隔が狭いセンサの感知状態を示す図である。
【図１３】投受光素子の間隔が広いセンサの感知状態を示す図である。
【図１４】投受光素子の間隔が広いセンサの距離特性である。
【図１５】投受光素子の間隔が狭いセンサの距離特性である。
【図１６】従来のセンサの正面に手をかざした時の断面図である。
【符号の説明】
１…マイコン、２…電池、３…ソレノイド通電回路、
４…ソレノイド、５…投光素子（下向き）、６…受光素子（下向き）
７…表示ＬＥＤ、９…投光素子（上向き）、１０…受光素子（上向き）
２１…投受光素子ホルダ、２２…センサケース、２３…固定枠
【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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