(57)【要約】【課題】ドップラーセンサの発振周波数が電源供給開始から安定するまでに数十ＫＨｚから数百ＫＨｚ変動することによって、発振周波数が安定している状態では相互干渉がなくても、電源供給開始時に相互干渉を起こすことがある。また、常時ドップラーセンサに電源供給しておくことは無駄な電力を消費し、電源部も大きな容量が要求される。【解決手段】本発明は、便器洗浄時にドップラーセンサへの給電を遮断する一方、ドップラーセンサへの給電開始時の周波数変動特性を把握し、干渉を起こし得る期間の信号のみでは便器洗浄を行なわないこととした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体または尿を検出するドップラーセンサと、洗浄水を供給する流量制御部と、前記ドップラーセンサと前記流量制御部及び後記制御部を駆動する電力を供給する電源部と、前記ドップラーセンサの出力によって前記流量制御部を通電制御する制御部と、前記電源から前記ドップラーセンサに電力供給を入切りする電力切替手段とを備えた便器洗浄装置において、前記制御部は、前記流量制御部を駆動時は前記電力切替手段にて前記ドップラーセンサへの電力供給をＯＦＦするとともに、前記ドップラーセンサに電力供給開始後、前記ドップラーセンサの出力が安定する所定時間、前記ドップラーセンサの出力を無効とすることを特徴とする便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１記載の便器洗浄装置が複数設置されている便器洗浄装置システムにおいて、第１の便器洗浄装置の有する第１のドップラーセンサは電源供給開始後、所定時間経過している状態で、第２の便器洗浄装置の有する第２のドップラーセンサの前記ドップラーセンサが電源供給開始後、前記第１のドップラーセンサは前記第２のドップラーセンサの周波数が前記第１のドップラーセンサの検知周波数範囲に近接する時間より長い周期で検出動作を行うことを特徴とする便器洗浄装置システム
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電波を用いたドップラーセンサを利用した便器洗浄装置及び便器洗浄装置システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ドップラーセンサにおける他の機器との干渉を防止するために周波数を切り替える手段として切替スイッチを用いたり、リモコンの指令によって周波数を切りかえる方法が記載されている。その他、干渉しないような複数便器の配置例も記載されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００１−１９４４５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のようにスイッチやリモコン指令によって発振周波数を切り替える構成とした場合は、あらかじめ発信周波数を複数段階に分けたものを用意しておき、同じ周波数帯のもの同士が隣接しないように設置する必要があった。若しくは、発信周波数帯は管理せずに設置し、現場で干渉が起きた場合にスイッチ切替やリモコン指令によって発振周波数を変更するという方法をとらざるを得なかった。
このように事前に何種類かのドップラーセンサを分類し管理した上で、干渉しない様に間違いなく設置することは非常に手間であり、現実的ではない。また、現場で調整するようにしても、センサ設置時に干渉が発生せず、設置後数日経ってから発生することも考えられる。これは、ドップラーセンサの発振周波数が電源供給開始から安定するまでに数十ＫＨｚから数百ＫＨｚ変動するためで、発振周波数が安定している状態では相互干渉がなくても、電源供給開始時に発振周波数が変動している間に相互干渉を起こすことがある。従って、複数のセンサの中で一部だけ電源を切られ、再度電源投入されたときに発生の確率が非常に高くなる。
【０００５】
また、複数のドップラーセンサを備えた器具の配置もセンサの検出エリアが広い場合には器具同士の間隔、距離を必要以上にとらなければならず、限られたスペースでの器具配置に支障をきたすことがあった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、複数設置されても干渉を起こさないドップラーセンサを用いた便器洗浄装置を提供することにある。
【０００６】
【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、人体または尿を検出するドップラーセンサと、洗浄水を供給する流量制御部と、前記ドップラーセンサと前記流量制御部及び後記制御部を駆動する電力を供給する電源部と、前記ドップラーセンサの出力によって前記流量制御部を通電制御する制御部と、前記電源から前記ドップラーセンサに電力供給を入切りする電力切替手段とを備えた便器洗浄装置において、前記制御部は、前記流量制御部を駆動時は前記電力切替手段にて前記ドップラーセンサへの電力供給をＯＦＦするとともに、前記ドップラーセンサに電力供給開始後、前記ドップラーセンサの出力が安定する所定時間、前記ドップラーセンサの出力を無効とすることを特徴とする便器洗浄装置とした。
このことによって、ドップラーセンサが人体や放尿の検出の必要がないときにセンサ電源のみを切ることが出来、消費電流の低減にもなり、電源部の小型化もはかれることとなる。更に、このことによって、ドップラーセンサの電源のみが入り切りされて発振周波数が大きく変動しても干渉による誤洗浄を防止できる。
【０００７】
請求項２は、請求項１記載の便器洗浄装置が複数設置されている便器洗浄装置システムにおいて、第１の便器洗浄装置の有する第１のドップラーセンサは電源供給開始後、所定時間経過している状態で、第２の便器洗浄装置の有する第２のドップラーセンサの前記ドップラーセンサが電源供給開始後、前記第１のドップラーセンサは前記第２のドップラーセンサの周波数が前記第１のドップラーセンサの検知周波数範囲に近接する時間より長い周期で検出動作を行うことを特徴とする便器洗浄装置システムとした。
このことによって、電源供給開始から十分経過して発振周波数が安定している便器洗浄装置においては、周囲に設置されたドップラーセンサへの電源が入り切りされることで干渉を起こし誤洗浄することを防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
図１は、上述した電波によるドップラ効果を利用したドップラセンサによる人体検知の原理の説明図であり、上記ドップラセンサを男子小便器の上部正面に設置した例を示す。また、図２は、上記ドップラセンサが備える機能構成を示すブロック図である。
【０００９】
図１において、符号Ｆｓは、ドップラセンサ１のアンテナからの送信波であり、符号Ｆｂは、送信波Ｆｓが男子小便器３に向う人体（歩行者）５に反射することによって生成される、相対運動（歩行者５の歩行速度）ｖによるドップラ周波数シフトを受けた反射波である。図２に示すように、上記反射波Ｆｂは受信装置９により受信され、一方、送信装置７からの上記送信波Ｆｓは基準信号として受信装置９に読込まれる。そして、差分検出回路１１において、反射波Ｆｂと、送信波Ｆｓとの周波数差であるΔＦ（ドップラ周波数）が検出信号として取出され、帯域フィルタ１３を通じて出力される。
上記アンテナと上記人体５との距離は、ドップラ周波数ΔＦの振幅に反比例するため、ΔＦの値が分かれば人体５の位置を検出できる。また、ドップラ周波数ΔＦの周波数スペクトルを解析することにより、人体５が男子小便器３に近づいているのか、或いは遠ざかっているのか（人体５の移動方向）も検出できる。上記ドップラ信号（ドップラ周波数）ΔＦは、送信波Ｆｓが１０ＧＨｚのとき、人体５の歩行速度ｖを１ｍ／ｓとすれば約６７Ｈｚである。また、走行速度１００Ｋｍ／ｈの車の場合には１、８５２Ｈｚとなる。測定対象に応じて帯域フィルタ１３の帯域周波数を設定すれば、ノイズとして混入する他の電波をカットすることができる。
【００１０】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るドップラーセンサの内部構成を示すブロック図である。
上記装置は、電波によるドップラ効果を利用して検知動作を行うもので、図３に示すように、発信回路２１と、受信回路２３と、変換回路２５と、信号処理回路２７とを備える。
発信回路２１は、指定された周波数帯域内で所定周波数の発信信号Ｂを生成し、その発信信号Ｂを発信アンテナ（図示しない）を通じ所定方向に電波として放射（送信）する。上記発信信号Ｂは、同時に発信回路２１から装置内部の信号伝送路を通じて変換回路２５に出力される。
受信回路２３は、上記発信アンテナ（図示しない）から電波として放射され、可動体（人体）２９に当って反射した電波（反射波）を、受信信号Ａとして受信アンテナ（図示しない）を通じて受信し、変換回路２５に出力する。
変換回路２５は、上記受信信号Ａと上記発信信号Ｂとを夫々読込み、上記発信信号Ｂを基準信号として受信信号Ａと基準信号である発信信号Ｂとの周波数差｜Ａ−Ｂ｜（ドップラ周波数）を求め、求めた周波数差を検出信号として取出す。そして、この検出信号を信号処理回路２７に出力する。
信号処理回路２７は、上記検出信号を読込んで、例えばノイズ成分の除去や、所定の信号処理動作を実行する。
上記構成によれば、受信信号Ａとの周波数差を求めるための基準信号として、発信回路２１から装置内部の信号伝送路を通じて変換回路２５に出力される発信信号Ｂを用いることとしたので、他の電波発生源から混入する信号を基準信号として誤用するのを防止できる。そのため、自装置からの送信波の反射波が有する周波数に近い周波数の電波を発信信号として放射する電波発生源が近傍に設置されていても、それによって誤動作する不具合は生じない。
【００１１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る便器洗浄装置の内部構成の要部を示すブロック図である。
制御部４０はドップラーセンサ２０からの信号を受け取って便器洗浄や止水の判断を行なう機能を有し、その結果によって流量制御部５０が駆動されることとなる。
電源部６０は制御部４０、ドップラーセンサ２０、流量制御部５０に各々給電するものである。本例では電源部６０とドップラーセンサ２０の間に電力切替手段４１を設けておりドップラーセンサ２０への電源供給を制御部４０にて入り切りできる構成としている。もちろん、このスイッチを省略して、制御部４０とドップラーセンサ２０への電源供給が同期するようにしても良い。
本例のように電力切替手段４１を設けることで制御部４０はドップラーセンサ２０への電源供給を制御することが出来る。このような構成にすることで、流量制御部５０の駆動時にはドップラーセンサ２０の電源供給を遮断することが可能となる。
【００１２】
図５に人が小便をした場合のドップラー信号の一例を示す。Ｔ１の期間は人が小便器に近づいている期間。Ｔ２の期間は放尿中。Ｔ３の期間は人が小便器から去るときの信号。Ｔ４の期間は制御部４０が流量制御部５０を駆動することによって便器洗浄しているとき信号である。このように便器洗浄水によってもドップラー信号を発生すると人体や放尿によるドップラー信号は検出できない可能性がある。この期間はドップラーセンサ２０への電源を遮断しても弊害がないばかりか、制御部４０と流量制御部５０とドップラーセンサ２０全てに給電する期間であり、最大電力を要する期間となる。
従って、流量制御部５０の駆動期間若しくは便器洗浄水が流れている期間にドップラーセンサ２０への電源供給を電力切替手段４１にて遮断することによって電源部６０の容量が小さくて済み、大きさも小さくすることが出来る。
【００１３】
図６は２つのドップラーセンサの電源供給開始からの発振周波数の変化を示したものである。電源供給開始から発振周波数が安定するまでの時間をＴ１０とした。発振周波数Ｆ１Ａで安定するドップラーセンサ（以降センサＡという）の発振周波数特性ＦＳＡは電源供給直後に最高周波数となり、その数秒後に数十ＫＨＺから数百ＫＨＺ程度低い周波数へ一旦シフトして、その後徐々に上昇してＴ１０後にＦ１Ａとなって安定する。
一方、Ｆ１Ａに比較的近い安定周波数Ｆ１Ｂを有するドップラーセンサ（以降センサＢという）の発振周波数特性ＦＳＢも合わせて図示している。これらの特性はは周囲の温度によっても変わるし、ドップラーセンサ２０への電源を一旦切られて再投入するまでの時間でも多少変化する。
図６は一例であるが、安定後の周波数ＦＳＡとＦＳＢは各々Ｆ１Ａ、Ｆ１Ｂであり、干渉しない程度に周波数が離れているものとする。しかし、電源投入直後から安定するＴ１０までの期間には極めて近い周波数となり、場合によってはＦ３の周波数のようにクロスする場合もあり得る。
以上から、ドップラーセンサ２０への電源供給開始してからＴ１０の期間は他のドップラーセンサとの干渉の可能性があるためこの期間のドップラー信号は便器洗浄の判断には使用せず、Ｔ１０経過後以降の信号にて便器洗浄判断を行なうこととする。若しくは、Ｔ１０の期間は便器洗浄判断の結果に関わらず便器洗浄をしないこととする。
また、電力切替手段４１の有無に関わらず、制御部４０への電源供給された直後もドップラーセンサ２０へは給電されていない可能性があれば同様の処置を行なう。
以上のような処置によって、本来は干渉し得ない周波数帯の便器洗浄装置がドップラーセンサ２０への電源供給開始時にのみ干渉することを防止できる。
【００１４】
図７は先に述べたＦＳＡの発振周波数を有するセンサＡが安定状態にあり、先に述べたＦＳＢの発振周波数を有するセンサＢのみ一旦電源が切られて再投入された場合を示している。
この場合は、電源を再投入したセンサＢは先に述べたようにＴ１０の期間の信号を便器洗浄判断に使用しないことで対処できるが、センサＡは周囲にある自身以外のドップラーセンサ２０の電源入り切りを管理することは困難である。
本例では小便器の便器洗浄装置を挙げているが、この場合ドップラー信号として使用するのは人体や放尿による信号であり、ドップラー周波数ΔＦは最大でも２００ＨＺ程度である。この周波数をΔＦｍａｘとすると、センサＡの使用周波数範囲はＦＳＡ±ΔＦｍａｘとなる。同様にセンサＢの使用周波数はＦＳＢ±ΔＦｍａｘとなる。
ここで、安定発振しているセンサＡがセンサＢによって干渉を起こし得る期間はセンサＢの発振周波数がＦＳＡ±ΔＦｍａｘの範囲に入る期間Ｔ２０となる。一般的に、この期間Ｔ２０はドップラーセンサ２０への電源供給開始からの発振周波数安定時間Ｔ１０よりも短い。
センサＡは先に述べた人体が近づく期間Ｔ１の信号と放尿期間Ｔ２の信号と人が立ち去る期間Ｔ３の信号によって便器洗浄判断を行なうが、Ｔ２０より短い信号のみでは便器洗浄判断を行なわないこととすればセンサＢとの干渉を防止できる。
【００１５】
図８、図９は本発明の一実施例として小便器の自動洗浄にドップラーセンサ使用したものである。
図８の使用者から向かって左側の小便器７０に設置されたドップラーセンサ１ａと右側の小便器７１に設置されたドップラーセンサ１ｂに各々前記センサＡとセンサＢを使用した場合に、双方、若しくはどちらか一方のドップラーセンサの電源が投入された際に、人がいなくても誤洗浄するおそれがある。
これを防止するためには先の述べたような方法以外にドップラーセンサ１ａとドップラーセンサ１ｂの間や小便器７０と小便器７１との間に金属板等の電波を反射する物体を置いても水平方向の指向角を狭く出来るので有効である。
【００１６】
図９の小便器７２に設置されたドップラーセンサ１ｃとそれに対向する向きにある小便器７３に設置されたドップラーセンサ１ｄに前記センサＡ、センサＢを使用した場合も同様の結果となる。
この場合はドップラーセンサ１ｃやドップラーセンサ１ｄを下向きや上向き、または斜め下、斜め上向きなどに方向を変える方法も考えられる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ドップラーセンサの電源供給開始時に発振周波数が大きく変動することによる電波干渉を避けることが可能となり、誤洗浄のない高信頼な便器洗浄装置を提供することができる。
また、本発明によれば、便器洗浄中にドップラーセンサへの給電を遮断できるので低消費で小型の電源が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電波によるドップラー効果を利用したドップラーセンサによる人体検知の原理を示す説明図。
【図２】電波によるドップラー効果を利用したドップラーセンサが備える機能構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る可動体検知装置の内部構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施形態に係る便器洗浄装置を示すブロック図。
【図５】本発明の実施形態に係る人が近づき、放尿後に立ち去り、便器洗浄を行なった場合のドップラーセンサの信号波形。
【図６】ドップラーセンサの電源投入直後の発振周波数変動。
【図７】発振周波数が安定しているドップラーセンサと電源投入直後のドップラーセンサの発振周波数が交差する図。
【図８】横並びの小便器において発振電波が他方の小便器のドップラーセンサに届いている様子。
【図９】向かい合わせに設置された小便器において発振電波が他方の小便器のドップラーセンサに届いている様子。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  ドップラーセンサ
３  小便器
５  可動体（人体）
７  送信装置
９  受信装置
１１  差分検出回路
１３  帯域フィルター
２０  ドップラーセンサ
２１  発信回路
２３  受信回路
２５  変換回路
２７  信号処理回路
２９  可動体（人体）
４０  制御部
４１  電力切替手段
５０  流量制御部
６０  電源部
７０，７１，７２，７３  小便器
【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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