(57)【要約】【課題】マイクロ波ドップラーセンサーの指向性を鑑みて尿を検知可能とするセンサー配置において、様々な条件の排尿を適切な位置に導くるシステムを提供することにある。【解決手段】小便器本体に対し洗浄水を供給可能とするバルブと、送信したマイクロ波と受信した信号の周波数との差分に応じた差分信号を生成するマイクロ波ドップラーセンサーと、前記マイクロ波ドップラーセンサーの出力から尿流を検出する尿流検出手段と、尿流検出手段の検出結果に応じて前記バルブを開閉する制御手段とを備えた小便器洗浄装置において、小便器のボール部面上の前記マイクロ波ドップラーセンサーにより尿流を検知可能な領域に周囲部分と異なる色による認識手段を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小便器本体に対し洗浄水を供給可能とするバルブと、
送信した電波と受信した信号の周波数との差分に応じた差分信号を生成する電波ドップラーセンサーと、前記電波ドップラーセンサーの出力から尿流を検出する尿流検出手段と、尿流検出手段の検出結果に応じて前記バルブを開閉する制御手段とを備えた小便器洗浄装置において、
小便器のボール部面上の前記電波ドップラーセンサーにより尿流を検知可能な領域に周囲部分と異なる色による認識手段を備えたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記認識手段は、所定部分を照射する発光手段を有し、前記発光手段の発光色の照射により認識手段としたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項３】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記認識手段は、所定部分を照射する発光手段と、照射される部位に配置される反射材又は蛍光材とを備えることを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項４】
請求項２から３に記載の小便器洗浄装置において、小便器洗浄装置の作動状態に応じて、前記発光部の発光状態を制御する制御部を備えることを特徴とする小便器洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿流の検出結果に基づいて洗浄水の供給を制御する小便器洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波ドップラーセンサーを用いて便器への排尿を検出して洗浄液供給装置を制御する小便器の自動洗浄システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。マイクロ波やミリ波帯の電波は陶器や磁器を透過するので、センサーを陶器製の便器やタイルの裏側に設置することが可能であり、センサー自体の保護、防水等を考慮する必要が無いという点で優れている。また、センサーを隠蔽できるので、悪戯を受ける恐れが無く、デザインの自由度が向上する。また、人体検知により洗浄液供給装置を制御するものでは実際には排尿しなかった場合にも洗浄液を供給してしまうが、排尿を検知して洗浄水を供給することによって、無駄が無くなる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６６４０７号公報（第９頁、第２５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したマイクロ波ドップラーセンサーを用いた小便器洗浄装置においては、マイクロ波ドップラーセンサーによってボール部内の全領域での排尿を検出可能とするのは、実際には現実的ではない。理由を以下に述べる。先ず、マイクロ波ドップラーセンサーの送信アンテナから送信されるマイクロ波は拡がりながら進むので、一般的にはセンサーに近い位置の尿流を検知し易く、遠い尿流は検知しにくくなる。また、一般的にはマイクロ波ドップラーセンサーには指向性が有って、マイクロ波ドップラーセンサーから見た角度によって感度に強弱が有る。一方、尿の流速度、太さ等の状態は、年齢、健康状態などによって異なっており、個人差もある。尿の流速度の違いによって、尿に対するマイクロ波ドップラーセンサーの出力周波数分布が異なる。尿の太さの違いによって、マイクロ波ドップラーセンサーの出力振幅が異なる。よって、これらの様々な状態の尿流全てを小便器ボール内の全領域にて検知できるようにするには、マイクロ波の送信出力を大きくすれば可能ではあるが、消費電力が大きくなってしまい、無駄が生じる。また、指向性において感度が高い領域の物体の動きを検出して誤って洗浄してしまう恐れが有る。
【０００５】
以上の理由から、頻度が高い尿流経路を統計的に導き出して、マイクロ波ドップラーセンサーの指向性を鑑みてこれを検知可能とするセンサー配置とせざるを得ない。しかしながら、排尿された尿流の経路は個人差によるばらつきの範囲が大きく、場合によっては、排尿されたにも関わらず、検知不可能となって洗浄しないという結果に至ることも有り得る。
【０００６】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、様々な条件の排尿を確実に検知して、使用後には適切に洗浄するシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の本発明は、小便器本体に対し洗浄水を供給可能とするバルブと、送信した電波と受信した信号の周波数との差分に応じた差分信号を生成する電波ドップラーセンサーと、前記電波ドップラーセンサーの出力から尿流を検出する尿流検出手段と、尿流検出手段の検出結果に応じて前記バルブを開閉する制御手段とを備えた小便器洗浄装置において、小便器のボール部面上の前記電波ドップラーセンサーにより尿流を検知可能な領域に周囲部分と異なる色による認識手段を備えた事を特徴として構成されている。
【０００８】
電波（特にマイクロ、ミリ波）によるドップラーセンサーは、ドップラ効果を利用して以下の原理で物体（動き）検知に用いられている。
基本式：ΔＦ＝ＦＳ―Ｆｂ＝２×ＦＳ×ν／ｃ
ΔＦ：ドップラ周波数
ＦＳ：送信周波数
Ｆｂ：反射周波数
ν：物体の移動速度
ｃ：光速（３００×１０６  ｍ／ｓ）
アンテナから送信されたＦＳは、物体に反射し、相対運動νによるドップラ周波数シフトを受けＦｂとなる。この時、送信波と反射波の周波数差ΔＦが検出信号として取り出せる。
【０００９】
また、一般的に、尿流速は２ｍ／ｓ秒程度であるが、人体の便器付近での移動速度はこの半分以下であるので、ドップラーセンサーの出力信号の周波数はこれに応じて異なるので、例えば、周波数フィルターを用いて尿流、或いは使用者の動きを選択的に検出できる。よって、これらの検出結果に基づいて、小便器が使用されたとして、バルブを開閉させて小便器を洗浄させることができる。
【００１０】
異なる色による認識手段とは、ボール面の周囲部分の色と異ならせることによって、人が視覚によって認識可能なものであれば良い。例えば、ボール面の色を周辺と異ならせる事で可能である。より具体的には、例えば、陶器製の小便器においては、周辺と異なる発色をする釉薬でマーク等を描いて焼き付ける事が可能である。或いは、ボール面と異なる色のステッカーを貼り付けることでも可能である。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記認識手段は、所定部分を照射する発光手段を有し、前記発光手段の発光色の照射により認識手段としたことを特徴として構成されている。
【００１２】
光を照射する形態は、小便器のボール面に向けて発光手段からの光を投射させる方法、或いは、少なくともボール面の一部を光が透過可能な部材で形成して、その奥側に発光手段を設ける方法等がある。
【００１３】
以上の構成によって、使用者はドップラーセンサーで尿流が検知され易いように、ボール面に周囲部分とは異なる色の部分をめがけて排尿することが可能である。或いは、使用者は排尿位置を半ば無意識に誘導されて結果的に電波ドップラーセンサーにより排尿が確実に検出されるようになる。これは、人間には自然な心理として、目標物にむけて排尿する傾向があるからである。例えば、便器のボール面に蝿の絵を描いておくことで、使用者は蝿の絵に向けて小便をするようになるというようなものである。よって、結果的にドップラーセンサーで検知されやすい位置に排尿される場合が多くなり、確実に洗浄できるようになる。特に、認識手段として光を用いることによって、ボール部が暗い場合でも使用者に対して、より効果的に認識させる事が可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記認識手段は、所定部分を照射する発光手段と、照射される部位に配置される反射材又は蛍光材とを備えることを特徴として構成されている。
【００１５】
ボール面に反射材を設けることによって、より効率的に使用者に認知されやすくなる。また、反射・拡散材を用いる事で、さらに認知されやすくなる場合も有る。或いは、蛍光材を設けることによっても、使用者に認知されやすくなる。
【００１６】
請求項４に記載の本発明は、請求項２から３に記載の小便器洗浄装置において、小便器洗浄装置の作動状態に応じて、前記発光部の発光状態を制御する制御部を備えることを特徴として構成されている。
【００１７】
小便器洗浄装置の作動状態とは、自己診断によるエラーの有無や種類、電波ドップラーセンサーによる使用者・尿流の検知の有無、清掃作業の為に任意に洗浄水の吐水・止水を可能とする特定のモード（『お掃除モード』等と呼ばれる）等を指す。発光状態とは、発光の有無、強度や、発光色等を示す。
【００１８】
以上の構成によって、使用者や管理者に対して、小便器洗浄装置の作動状態を知らしめる手段をも兼ねることになり、部品数を減す、消費電力を低減することが可能になる。また、取ってつけたような表示手段に比べて、大幅に意匠性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面をもとに以下に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による便器洗浄装置の機能構成の一例を示す図である。マイクロ波ドップラーセンサー１１の出力はアンプ１２で増幅された後にコントローラ１３で信号判定されて、使用者、尿流等を検知可能である。コントローラ１３は給水管路に接続され小便器に洗浄水を供給するバルブ１４や、電流を光に変換する発光手段１６を制御する。操作スイッチ１７は、後述する『お掃除モード』への移行を指示する為のものである。
【００２１】
図２は、マイクロ波ドップラーセンサー１１の機能構成図である。マイクロ波ドップラーセンサー１１は、例えば１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する送信手段２０と、反射波を受信する受信手段２１と、送信手段２０と受信手段２１との周波数との差分を出力する差分検出手段２２から構成されている。
【００２２】
図３は、マイクロ波ドップラーセンサー１１の設置状態の一例を示す図である。小便器３０はトイレルームの壁３１に沿って設けられたフレーム３２に固定される。フレーム３２には、小便器３０への給排水管（図示しない）、バルブ１４（図示しない）、マイクロ波ドップラーセンサー１１を収納した樹脂製のセンサー部ケース３３等が固定されている。これらの機能部材やフレーム３２は、化粧板３４、天板３５で覆われて、使用者からは見えないようになっている。尚、化粧板３４は、マイクロ波ドップラーセンサー１１の前面において、樹脂等のマイクロ波が透過する部材とするか、若しくは、開口される事が必要である。
【００２３】
図４は小便器の側面図で、図５は小便器の上面図である。マイクロ波ドップラーセンサー１１による尿流の検知可能エリアは尿流の太さや流速等によって差が有るものの、一般的には図４、図５の網掛け部に示すものに設定してある。マイクロ波ドップラーセンサー１１の半値角は図４、図５の破線で示してある。尚、半値角とは、センサ―の指向特性を表すものであり、最大強度を示す角度から最大強度の半分となるまでの角度の幅であって、センサーの検知可能エリアの指標とされるものである。
【００２４】
また、この検知可能エリアや半値角はマイクロ波ドップラーセンサー１１の指向特性と出力強度によって任意に設定できるものであるが、検知可能エリアや半値角をむやみに広げることは小便器ボール部外の物体の動き等の雑音を受ける恐れがあるので好ましくない。また、出力強度を増す事は使用電力を増す事に繋がり、好ましくない。
【００２５】
一方で、使用者が必ずしも尿流を検知し易い位置へ排尿するとも限らないので発光手段１６が有効となる。図６、図７は発光手段１６の一実施形態を示すものである。小便器６０は、表面が白色や黄色等の淡い色の物を用いる。小便器６０の上方には発光手段としてレーザ発光部６１が設けられている。また、レーザ発光部６１に水や汚れが侵入する事を防ぐ為に保護ガラス６２が設けられる。レーザ発光部６１からの光は、図７に示すように照射され、尿流を検知し易い位置にレーザ照射像７１が写されるので、使用者はこれを視覚にて認識できる。
【００２６】
使用者は、マイクロ波ドップラーセンサー１１で尿流が検知され易いように、照射される像をめがけて排尿することが可能である。また、自然な心理によって、像にむけて排尿する場合が多くなり、結果的にドップラーセンサー１１で尿流が検知しやすくなる。
【００２７】
図８は、レーザ発光部６１を具体的に示す構成図である。半導体レーザ８０は規定の駆動電流を投入する事によって、ＧａＡｌＡｓ半導体レーザチップが固有の波長（例えば６３５ｎｍ）で発光する。また、駆動回路８１によって制御されて一定範囲の光量にて発光される。半導体レーザ８０からのレーザ光は位相マスク８２にて位相をずらされるので、集光レンズ８３を通過した後に干渉が起きて画像パターンが描かれる事になる。位相マスク８２の形状次第で、『○』、『＋』、『◎』等、任意の像を描く事が可能である。光出力については、例えば、白色の陶器製大便器の場合、１０ｍＷ程度の半導体レーザを用いれば十分に視認可能である。
【００２８】
図９、図１０は発光手段１６の他の実施形態を示すものである。尿流を検知し易い位置に透明部９３が設けられる。透明部９３の奥には発光部９２を内蔵したケース９４がフレーム９１に固定される。ケース９４は前面を光が透過する部材で構成される。発光部９２は可視光を発光するものであれば良いが、寿命や消費電力においてはＬＥＤを用いるのが有利である。
【００２９】
小便器を陶器とする場合の透明部９３の形成方法の一例は、予め透明部とする位置に穴を設けて焼成した後に、穴以外の部分には色付きの釉薬を塗り、穴には透明釉薬を詰めて焼成するものである。釉薬は一般的には主成分はケイ酸化合物で、金属酸化物を加える事によって発色するようになる。
【００３０】
以上の構成によって、ボール部面の平滑性、水密性を保ちながら好ましい位置に発光表示をさせることができる。
【００３１】
図１１、図１２は、発光手段１６の他の実施形態を示すものである。小便器１１０の上方には発光手段としてランプ１１１が設けられている。また、ランプ１１１に水や汚れが侵入する事を防ぐ為に保護ガラス１１２が設けられる。  一方、尿流を検知し易い位置のボール面に、蛍光材で像が描かれている蛍光部１１４があり、ランプ１１１を蛍光部１１４に向けて設置することによって、蛍光部１１４が光って見えることになる。以上の構成により、使用者は、はっきりと像を認識できる。
【００３２】
さらに、発光手段の他の実施形態について、以下に説明する。図１３は小便器への設置形態を示す図で、図１４は発光部の機能構成図である。図１３に示すように、陶器製の小便器１３０のボール面の尿流を検知し易い位置に、発光手段１３１が埋め込まれて設けられる。発光手段１３１は、防水構造のケースに収納されており、その機能構成の一例は、図１４の図に示すものである。マイクロ波ドップラーセンサー１１から送信されるマイクロ波エネルギーは、陶器を透過してアンテナ１４１にて受信され、この電気エネルギーを充電手段１４２に蓄える。充電手段１４２に蓄えられた電気エネルギーにより、ＬＥＤ発光部１４３が発光する。ＬＥＤ発光部１４３で発光された光は使用者に見えるように設置されており、使用者が視覚にて認識できる。充電手段１４２は必要なものではないが、安定的にＬＥＤ発光部１４３を発光させるために設けるものである。
【００３３】
以上の構成によれば、発光手段への給電線が不要なので簡便な構成となる。また、発光手段を独立してボール面側に設けることが可能であるので、小便器自体に特別の防水構造を必要としない。上記の例はマイクロ波ドップラーセンサーが動作中は常に発光させるものであるが、さらに、マイクロ波ドップラーセンサーと発光手段に通信手段を設けることによって、発光部のオン／オフを制御することも可能になる。特に、通信手段がマイクロ波センサーから送信されるマイクロ波を搬送波とするものであれば、アンテナを共用できるので、簡便な構成とすることが可能である。
【００３４】
図１５は、用足し時における発光手段１６の点灯制御の一例を示すタイミングチャートである。コントローラ１３は、使用者を検出すると（Ｔ１）、発光手段１６を間欠的に点灯する。次に、尿流を検出すると（Ｔ２）、連続的に点灯する。尿流を検出しなくなくなると（Ｔ３）、再び発光手段１６を間欠的に点灯する。使用者が立ち去ってコントローラ１３が使用者を検出しなくなくなると（Ｔ４）、発光手段１６を消灯する。使用者のみを検出している間の間欠点灯は、１ｓ毎に５００ｍｓ間点灯させる。
【００３５】
以上の制御方法によれば、使用者が不在の場合は点灯しないので、エネルギーの無駄が無く、また、発光部の寿命の上でも有利である。また、使用者は自身や尿流が検出されているかどうかを認識できるので、逆に検出されていない場合に対処することができる。
【００３６】
上記した通常のモード以外の場合の発光部の制御方法の例として、『お掃除モード』の場合について以下に述べる。『お掃除モード』とは清掃作業の為に、通常の尿流検知に基づく自動洗浄を禁止し、清掃作業者が任意に洗浄水の吐水・止水を可能とする特定のモードを指す。清掃作業者が操作スイッチ１７を操作すると『お掃除モード』に移行する。一旦『お掃除モード』に入ると、１０分間『お掃除モード』を維持した後に通常モードに復帰する。『お掃除モード』の間は、操作スイッチ１７が操作されるたびに、コントローラ１３は所定時間バルブ１４を開弁する。また、『お掃除モード』の間は、尿流、若しく人体の検知に基づく自動洗浄は禁止される。
【００３７】
図１６は、『お掃除モード』での発光手段１６の点灯制御の一例を示すタイミングチャートである。通常モード時は消灯しているが、清掃作業者が操作スイッチ１７を操作すると『お掃除モード』に移行して（Ｔ１２１）、４秒毎に１秒間点灯するようになる。『お掃除モード』に移行して（Ｔ１２１）から１０分間が経過すると『通常モード』に復帰して（Ｔ１２２）、再び消灯する。
以上の点灯制御によって、清掃作業者は、操作スイッチ１７が受け付けられて『お掃除モード』に移行したことを確実に認識できる。
【００３８】
小便器洗浄装置の状態としては、『お掃除モード』に限らず、エラー、消耗部品の寿命に関する情報等、様々なものが想定されるが、異なる点灯パターンを準備する、発光色を複数設ける等の手段によって、コントローラ１３は使用者等に視認させて伝達することが可能である。
【００３９】
尚、本実施例では電波ドップラセンサとしてマイクロ波帯について記載したが、他の周波数帯域のドップラセンサ（例えばミリ波など）でも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による便器洗浄装置の機能構成の一例を示す図である。
【図２】マイクロ波ドップラーセンサーの機能構成図である。
【図３】マイクロ波ドップラーセンサーの設置状態の一例を示す図である。
【図４】マイクロ波ドップラーセンサーによる尿流の検知可能エリア、及び、マイクロ波ドップラーセンサーの半値角を示す小便器の側面図である。
【図５】マイクロ波ドップラーセンサーによる尿流の検知可能エリア、及び、マイクロ波ドップラーセンサーの半値角を示す小便器の上面図である。
【図６】発光手段の一実施形態を示す側面図である。
【図７】発光手段の一実施形態を示す正面図である。
【図８】レーザ発光部の構成図である。
【図９】発光手段の一実施形態を示す側面図である。
【図１０】発光手段の一実施形態を示す正面図である。
【図１１】発光手段の一実施形態を示す側面図である。
【図１２】発光手段の一実施形態を示す正面図である。
【図１３】発光手段の一実施形態を示す側面図である。
【図１４】発光手段の一例を示す機能構成図である。
【図１５】用足し時における発光手段の点灯制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図１６】『お掃除モード』での発光手段の点灯制御の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１…マイクロ波ドップラーセンサー、１２…アンプ、１３…コントローラ
１４…バルブ、１６…発光手段、１７…操作スイッチ
２０…送信手段、２１…受信手段、２２…差分検出手段
３０…小便器、３１…壁、３２…フレーム、３３…センサー部ケース
３４…化粧板、３５…天板
６０…小便器、６１…レーザ発光部、６２…保護ガラス
７１…レーザ照射像
８０…半導体レーザ、８１…駆動回路、８２…位相マスク、８３…集光レンズ
９１…フレーム、９２…発光部、９３…透明部、９４…ケース
１１０…小便器、１１１…ランプ、１１２…保護ガラス、１１４…蛍光部
１３０…小便器、１３１…発光手段
１４１…アンテナ、１４２…充電手段、１４３…ＬＥＤ発光部
【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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