(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トイレ内に配設されるトイレ換気デバイスであって、
(a)空気取入開孔および空気吐出開孔を画成するハウジングであって、トイレ内に配設されるべく構成かつ配置されるハウジングと、
(b)上記ハウジング内に配設された空気移動装置と、
(c)空気から悪臭成分を除去すべく上記ハウジング内に配設されたフィルタと、
(d)上記ハウジング内に配設されると共に上記空気移動装置と電気的に連結され、ユーザの存在に応じて上記空気移動装置を起動するレーダ・センサと、
(e)当該トイレ換気デバイスを前記トイレのタンクの側壁から吊下すべく該トイレ換気デバイスの前記ハウジングに連結された吊下用アセンブリと、
を備え、
(f)当該トイレ換気デバイスは、空気を、上記空気移動装置を使用して上記トイレから上記空気取入開孔を介して吸引し、上記フィルタに接触させて上記空気吐出開孔から吐出すべく構成かつ配置される、
トイレ換気デバイス。
【請求項２】
トイレ内に配設されるトイレ換気デバイスであって、
(a)空気取入開孔および空気吐出開孔を画成するハウジングであって、トイレ内に配設されるべく構成かつ配置されるハウジングと、
(b)上記ハウジング内に配設された空気移動装置と、
(c)空気から悪臭成分を除去すべく上記ハウジング内に配設されたフィルタと、
(d)上記ハウジング内に配設されると共に上記空気移動装置と電気的に連結され、ユーザの存在に応じて上記空気移動装置を起動するレーダ・センサであって、回路板と、該回路板上の導電トレース線として配設された少なくとも一個のアンテナとを備えるレーダ・センサと、
を備え、
(e)当該トイレ換気デバイスは、空気を、上記空気移動装置を使用して上記トイレから上記空気取入開孔を介して吸引し、上記フィルタに接触させて上記空気吐出開孔から吐出すべく構成かつ配置される、
トイレ換気デバイス。
【請求項３】
前記レーダ・センサはRFエネルギのパルスを発するパルス式RF送信機を備える、請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項４】
前記レーダ・センサは、前記パルス式RF送信機からの各パルスの後のゲーティング時間の間においてのみ前記RFエネルギの反射を受信するゲート型受信機を備える、請求項３記載のトイレ換気デバイス。
【請求項５】
前記レーダ・センサは、
(i)RFエネルギを発する送信機と、
(ii)上記送信機により発せられた上記RFエネルギの反射を受信する受信機と、
(iii)上記受信機により受信された上記反射に基づきユーザを検出する処理回路と、
を備える、請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項６】
前記処理回路はマイクロプロセッサを備える、請求項５記載のトイレ換気デバイス。
【請求項７】
前記処理回路は比較器を備える、請求項５記載のトイレ換気デバイス。
【請求項８】
前記レーダ・センサは、前記プロセッサが検出期間に対してユーザを検出したときに前記空気移動装置を起動すべく構成かつ配置されたタイマを更に備えて成る、請求項５記載のトイレ換気デバイス。
【請求項９】
前記タイマは、前記プロセッサが非検出期間に対してユーザを検出し得ないときに前記空気移動装置を作動停止すべく構成かつ配置される、請求項８記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１０】
前記非検出期間は前記検出期間よりも長い、請求項９記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１１】
前記タイマはコンデンサを備え、且つ、前記検出期間は上記コンデンサを検出レベルまで充電するに必要な時間から成る、請求項８記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１２】
前記レーダ・センサはユーザの動作を検出してユーザの存在を決定すべく構成かつ配置される、請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１３】
当該トイレ換気デバイスを前記トイレのタンクの側壁から吊下すべく該トイレ換気デバイスの前記ハウジングに連結された吊下用アセンブリを更に備えて成る、請求項２記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１４】
前記吊下用アセンブリは、当該トイレ換気デバイスを前記トイレのタンク内に調節可能に位置決めすべく構成かつ配置される、請求項１または１３に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１５】
当該デバイスは、前記空気移動デバイスが前記フィルタを介して空気を送出すべく構成かつ配置される、請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１６】
前記レーダ・センサは、回路板と、該回路板上の導電トレース線として配設された少なくとも一個のアンテナとを備える、請求項１記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１７】
前記レーダ・センサは前記空気移動デバイス上に配設される、請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１８】
上記レーダ・センサは、
(i)RFエネルギのパルスを発する送信機と、
(ii)上記パルスの反射を受信するゲート型受信機であって、各RFエネルギのパルスの後において該受信機がゲート開成される時間においてのみ上記反射を受信するゲート型受信機と、
(iii)上記受信機により受信された反射に応じて、ユーザが存在するか否かを決定するプロセッサと、
を備える、請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項１９】
当該トイレ換気デバイスは、トイレの溢流管路上に配設されるべく、且つ、上記空気移動装置を使用して空気を、上記トイレの便器から上記溢流管路を介し上記ハウジングの上記空気取入開孔内に吸引し且つ上記フィルタを通して上記ハウジングの上記空気吐出開孔から吐出すべく構成かつ配置される、
請求項１または２に記載のトイレ換気デバイス。
【請求項２０】
タンクを有するトイレ内に配設されたトイレ換気デバイスを使用して悪臭成分を除去する方法であって、
(a)上記トイレのタンク内に吊下用アセンブリを配設し、該吊下用アセンブリでトイレ喚起デバイスを上記トイレのタンクの側壁から吊下する段階と、
(b)上記トイレ換気デバイス内に配設されたレーダ・センサを使用して、対象者が上記トイレの近傍に居るか否かを検知する段階と、
(c)上記トイレ換気デバイス内に配設された空気移動装置を、対象者が上記トイレの近傍に居るときに作動させ、上記トイレの便器から上記トイレ換気デバイス内に空気を吸引する段階と、
(d)上記トイレ換気デバイス内に配設されたフィルタを使用して、上記トイレ便器から吸引された空気中の悪臭成分を除去する段階と、
を備える悪臭成分除去方法。
【請求項２１】
トイレ内に配設されたトイレ換気デバイスを使用して悪臭成分を除去する方法であって、
(a)トイレ喚起デバイスをトイレ内に配設する段階と、
(b)回路板と、該回路板上の導電トレース線として配設された少なくとも一個のアンテナとを備える、上記トイレ換気デバイス内に配設されたレーダ・センサを使用して、対象者が上記トイレの近傍に居るか否かを検知する段階と、
(c)上記トイレ換気デバイス内に配設された空気移動装置を、対象者が上記トイレの近傍に居るときに作動させ、上記トイレの便器から上記トイレ換気デバイス内に空気を吸引する段階と、
(d)上記トイレ換気デバイス内に配設されたフィルタを使用して、上記トイレ便器から吸引された空気中の悪臭成分を除去する段階と、
を備える悪臭成分除去方法。
【請求項２２】
前記空気移動装置を作動する段階は、
(i)ユーザの存在に応じて、空気を、前記トイレの前記便器から上記トイレの溢流管路を介して前記トイレ換気デバイスへと吸引する段階を備え、
上記トイレ換気デバイスは空気取入開孔を画成するハウジングを備え、且つ、上記トイレの上記溢流管路は上記空気取入開孔内に配設される、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
対象者が前記トイレの近傍に居るか否かを検知する前記段階は、
(i)前記レーダ・センサの送信機部分から送信機信号を発する段階と、
(ii)上記トイレの近傍に居る一切の対象者から反射されたレーダ信号の一部から成る受信機信号を、上記レーダ・センサの受信機部分にて受信する段階と、
(iii)上記受信機信号を処理し、上記トイレの近傍に対象者が居るか否かを決定する段階と、
を備える請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記トイレの前記便器から空気を吸引する段階は、
上記トイレの近傍の対象者が検出期間に対して検出されたときに前記空気移動装置を起動する段階を備える、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記トイレの前記便器から空気を吸引する段階は、
非検出期間に対して上記トイレの近傍に対象者が検出されないときに前記空気移動装置を作動停止する段階を備える、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
(i)送信機信号を発する前記段階は、複数のレーダ・パルスを発する段階を備え、且つ、
(ii)受信機信号を受信する前記段階は、各レーダ・パルスの後において前記レーダ・センサの受信機部分がゲート開成される時間の間においてのみ上記受信機部分にて受信機信号を受信する段階を備える、
請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
悪臭成分を除去する段階は、
空気を、前記空気移動装置からフィルタリング・デバイスを介して前記トイレ換気デバイスの空気吐出開孔から外方に向けて送出する段階を備える、請求項２０または２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、トイレ換気用のデバイスおよび方法に関する。特に本発明は、トイレ(toilet)のタンク内に配設されると共にレーダ・センサを含むトイレ換気デバイスおよびそれに対する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
化粧室(restroom)もしくは浴室(bathroom)内の空気から臭気を除去もしくは減少すべく、種々のデバイスが使用される。斯かるデバイスの一例は、天井ファンである。他の例としては、トイレの便器を含めトイレの近傍からの臭気を除去する空気濾過デバイスが挙げられる。一定のデバイスは、空気自体を除去すべく、電気的に作動するファンもしくは吸気装置を使用する。ファンもしくは吸気装置を連続的に作動させることは、ファンもしくは吸気デバイスのモータもしくは他の機械的かつ電気的な構成要素の摩耗、および／または、電気の連続的使用の故に、通常的には望ましくない。
【０００３】
習用の空気濾過デバイスの幾つかは、トイレの外側に載置されもしくはトイレに取付けられるべく設計される。これらのデバイスのひとつの不都合は、デバイスが露出されると共に、美観的に容認できず且つ／又は不正操作に晒されることである。他の習用の空気濾過デバイスはトイレ内で動作すべく設計されるが、これらのデバイスの多くは(通常は膨大となる)トイレの改変および／または特別に構築されたトイレを必要とする。例えば上記デバイスは、トイレ・タンクをシールしたり、トイレに対して付加的ホースもしくはパイプを取付け、且つ／又は、タンクもしくはトイレの他の部分にセンサ窓を形成することを必要とする。これらのデバイスは典型的には、既存のトイレに後付け(retrofit)するには好都合でなく適切でもない。
【０００４】
ファンもしくは吸気デバイスの電源投入および電源切断を行うスィッチを利用する多数の空気濾過デバイスが開発されている。ユーザにより手動スィッチが作動され得るが、典型的には不都合である。故に、自動スィッチを備えたデバイスが開発されている。ひとつの習用タイプのスィッチは、圧力スィッチである。斯かるスィッチは例えば、便座の下側に位置され得る。上記スィッチは、ユーザがトイレに着座したときに起動され且つユーザが立ち上がると解除される。このタイプの圧力スィッチの不都合は、該スィッチが露出されて、損傷され、汚染され、又は、汚れ、塵埃もしくは他の汚染物質(contaminant)により機能が損なわれ得ることである。
【０００５】
習用のスィッチの別のタイプは、赤外線センサである。赤外線光は発光ダイオード(LED)などの赤外線源から発せられ、光電セルなどの赤外線検出器に向けてユーザにより反射される。赤外線による検出を利用する上では、幾つかの制限が在る。第1に赤外線出力光は、該出力光の波長が短いので殆どの物質を透過し得ない。故に赤外線の放射源および検出器は典型的には露出され、又は、赤外線出力光に対して透過的な物質で作成された窓部の背後に位置される。これに加え、赤外線センサは、放射源もしくは検出器の前方における紙材、塵埃もしくは布地などの物質の存在により偶発的もしくは意図的に遮断され得る。
【０００６】
赤外線検出の別の不都合は、衣服などの対象物の反射率が広範に変化することである。故に赤外線検出器は、広範囲な反射信号の強度に感応せねばならない。故に、赤外線出力光を吸収したり赤外線出力光の反射が弱い衣服もしくは他の衣料を着ているユーザを検出器が検出し損なう可能性が在る。更に習用の赤外線センサは、該センサから対象物までの距離に関して識別しない。故に赤外線センサは、トイレを使用している人と、トイレの近傍に立つ人とを識別しないこともある。赤外線検出器のこれらの不都合によると、トイレ換気デバイスが誤った応答(たとえばファンもしくは吸気デバイスの連続的もしくは間欠的な動作)を引き起こし得る。
【０００７】
発明の要約
概略的に本発明は、ユーザの存在および選択的には不存在に応じてトイレ換気デバイスの作動を制御すべくレーダ・センサを使用するトイレ換気用の方法およびデバイスに関する。一実施例は、たとえばトイレのタンク内などの様にトイレ内に配設されるトイレ換気デバイスである。上記トイレ換気デバイスは、空気取入開孔および空気吐出開孔を画成するハウジングを含む。上記ハウジング内には、上記デバイス内に空気を吸引する空気移動装置と、上記空気内の悪臭成分を除去するフィルタと、ユーザの存在に応じて上記空気移動装置を起動すると共にユーザが退去したときに上記空気移動装置を選択的に作動停止するレーダ・センサと、が在る。上記トイレ換気デバイスは、空気を、上記空気移動装置を使用して上記トイレから上記空気取入開孔を介して吸引し、上記フィルタに接触させて上記空気吐出開孔から吐出すべく構成かつ配置される。ひとつの作動モードにおいて、上記トイレ換気デバイスはトイレの溢流管路上に配設され、空気を、上記トイレの便器から上記溢流管路を介して該トイレ換気デバイス内に吸引する。
【０００８】
本発明の別実施例は、空気取入開孔および空気吐出開孔を画成するハウジングと、空気移動装置と、レーダ・センサとを含むトイレ換気デバイスである。上記空気移動装置およびレーダ・センサは、ユーザの検出に応じて該空気移動装置を起動すべく、電気的に連結される。上記空気移動装置およびレーダ・センサは両者ともに上記ハウジング内に配設される。上記レーダ・センサは、RFエネルギのパルスを発する送信機と、上記RFエネルギのパルスの反射を受信するゲート型受信機と、上記受信機により受信された反射に応じてユーザが存在するか否かを決定するプロセッサと、を含む。
【０００９】
本発明の更に別の実施例は、たとえばトイレのタンク内などの様にトイレ内に配設されたトイレ換気デバイスを使用して悪臭成分を除去する方法に関する。上記トイレの近傍に対象者が居るか否かは、レーダ・センサが検知する。対象者がトイレの近傍に居るとき、空気移動装置が電源投入され、空気をトイレの便器から上記トイレ換気デバイス内に吸引する。そのときに上記空気内の悪臭成分はフィルタを使用して除去される。上記レーダ・センサ、空気移動装置およびフィルタは全て、上記トイレ換気デバイス内に配設される。
【００１０】
上記した本発明の概要は、開示された各実施例もしくは本発明の全ての実施方式を記述することを意図するものでない。各図および以下の詳細な説明は、これらの実施例を更に詳細に説明するものである。
【００１１】
本発明は、添付図面を参照して本発明の種々の実施例に関する以下の詳細な説明を考慮すれば更に完全に理解されよう。
【００１２】
本発明は種々の改変および代替的形態が可能であるが、その詳細は図面中に例示されると共に以下において詳述される。但し、意図される処は本発明を特定の記述実施例に限定することでないことは理解される。逆に、意図される処は、本発明の精神および有効範囲内に入る全ての改変、均等物および代替物を包含することである。
【００１３】
好適実施例の詳細な説明
本発明は、トイレ換気用のデバイスおよび方法に適用可能と確信される。特に本発明は、レーダ・センサを使用するトイレ換気に対するデバイスおよび方法に関する。本発明はその様に限定されるのではないが、本発明の種々の側面は以下に提供される各例の説明により理解されよう。
【００１４】
トイレ換気デバイスは、空気取入開孔および空気吐出開孔を有するハウジングと、空気移動装置と、フィルタと、上記空気移動装置を作動せしめるレーダ・センサとを含む。好適には、これらの構成要素の全ては上記ハウジング内に配設されて単一の一体的ユニットを提供する。上記トイレ換気デバイスは上記空気移動装置を使用し、上記空気取入開孔を介して上記ハウジング内に空気を吸引する。空気は、上記フィルタを通して上記空気吐出開孔から外方へと導向される。上記レーダ・センサは、ユーザが検出されたときに上記空気移動装置を電源投入すると共に、選択的に、ユーザが検出されない場合には上記空気移動装置を電源切断する。代替的に上記デバイスは、選択時間長(たとえば5分、10分または15分)の後に上記空気移動装置が電源切断される如く構成され得る。
【００１５】
少なくとも幾つかの実施例において、上記トイレ換気デバイスの全ての構成要素はトイレ内に配設される。たとえば上記トイレ換気デバイスは、(トイレがタンクを有するならば)トイレのタンクなどのトイレの本体内などに完全に位置され得る。トイレの材料(たとえば磁器製品)は典型的にレーダ信号を遮断しないことから、レーダ・センサはタンク内もしくはトイレの他の部分内に目立たない様に配設され得る。トイレ内に載置される赤外線センサで必要とされる様に、トイレのタンクもしくは他の部分内に窓部を形成する必要は無い。少なくとも一定の場合、上記トイレ換気デバイスは既存のトイレに対して改変を加えずに斯かるトイレに後付けすべく使用され得る。
【００１６】
図１はトイレのタンク内に配設されたトイレ換気デバイス100の一実施例を示し、図２はトイレ換気デバイス100の断面を概略的に示している。上記トイレ換気デバイスはトイレのタンク内に載置されるデバイスに関して図示かつ記述されるが、上記トイレ換気デバイスはトイレの基部内などのトイレ内もしくはトイレの外側に位置されるべく改変され得ることは理解される。
【００１７】
トイレ換気デバイス100は、ハウジング102、空気取入開孔104、空気吐出開孔106、空気移動装置108、フィルタ110および(回路板上に配設された)レーダ・センサ112を含む。トイレ換気デバイス100の該実施例は、トイレ150のタンク152内の溢流管路154上に配設され得る。動作の一例において空気は空気移動装置108により、トイレ150の便器156から、便器縁部160の下側における一個以上の縁部開孔158を介し、洗流用管路162に沿い、溢流管路154を介してトイレ換気デバイス100内に吸引される。
【００１８】
各縁部開孔158、洗流用管路162および溢流管路154は、多様なトイレにおける習用の要素である。ユーザがトイレを洗流するとき、フラッパ166が上昇されて開口168を洗流用管路162へと露出することから、水はタンク152から洗流用管路162および各縁部開孔158を介して流れることで便器156を洗浄すると共に、廃物を排除すべく洗流作用を引き起こす。図示されたトイレは、トイレの縁部管路内の孔もしくは開口である縁部開孔を含む。他のトイレは、孔もしくは開口ではなくスロット付きの縁部を有する。溢流管路154は、水位が該溢流管路の頂部の上方に上昇したときにタンク152から水を除去すべく使用される。上記トイレはまた典型的に、水源172に連結された補充管170も含む。補充管170の一端は、洗流の後においてタンク152が補充される間に溢流管路154を介して便器156に水を補充すべく、溢流管路154内もしくは溢流管路154上に配設される。トイレ換気デバイス100は、補充管170に対する開口114をハウジング102に含み得る。
【００１９】
上記トイレ換気デバイスは、これらの構成要素の全ては含まないトイレ、又は、付加的な構成要素を含むトイレなどの種々のトイレと共に使用され、又は、使用されるべく適合され得ることは理解される。たとえば上記トイレ換気デバイスは、タンクを有さないトイレにおいて使用され得る。上記トイレ換気デバイスはトイレのガラス質材料内に載置され得ると共に、該トイレ換気デバイスは、たとえば便器内に導入される管路、および／または、トイレの便器をトイレ換気デバイスに接続すべく特に配備された管路により便器に連結され得る。一定の実施例において上記トイレ換気デバイスは、トイレの外側に載置されると共に、該デバイスの上記空気取入開孔はトイレの本体に形成されたトイレの便器からの管路に連結され得る。一定の場合、上記トイレ換気デバイスは化粧室壁の背後もしくは壁上に配設され得る。トイレは、パイプ、ホースもしくは管により上記デバイスに接続される。
【００２０】
図１および図２に戻ると、トイレ換気デバイス100のハウジング102は典型的に、ポリプロピレンなどのプラスチック材料を使用して形成される。プラスチック材料は典型的には空気中および水中で劣化に耐性を有すると共に、好適には、タンク内の洗浄剤からの化学物質による劣化にも耐性を有する。ハウジング102は、単一片もしくは複数片として形成され得る。図３および図４は、下側部分116(図３)および上側部分118(図４)が形成された適切なハウジング102の一実施例を示している。図示実施例において下側部分116は、空気取入開孔104、補充管開口114および選択的に補充管170を含む。図３に示された実施例において、ハウジング102の下側部分116は更にチャネル124を含むが、以下に記述される如く空気は空気取入開孔104から該チャネル124を通り上記空気移動装置へと導向される。
【００２１】
図示実施例において空気取入開孔104は典型的には、溢流管路154のサイズと比較して大寸である。この構成の利点は、溢流管路154(および関連する洗流用管路162および各縁部開孔158)は便器156から空気を吸引すべく使用され得るが、タンク152内の水位が過剰に上昇したときに水は依然として容易に溢流管路154に流出し得る、ということである。もし空気取入開孔104が小さ過ぎると、溢流管路154内への水の流れは阻害されることもある。また別の利点は、空気取入開孔104が広幅であれば、水が空気と共に空気移動装置108および／またはフィルタ110の領域内に(たとえば吸気により)吸引される可能性が減少されることである。一定の実施例においては上記ハウジングの下側部分116に付加的開口が形成され、空気および／または水が上記ハウジングに流入しまたはハウジングから流出するのを許容し得る。少なくとも一定の場合、タンク152内の水はトイレ換気デバイス100の空気取入開孔104内までも上昇し得る。これにより、タンク152からではなく空気溢流管路154を介して便器156から空気を吸引し易くなる。
【００２２】
大寸の空気取入開孔の別の利点は、種々の既存の溢流管路と、タンク内の他のアイテムに対する溢流管路の位置とに対して、該開孔が適合し得ることである。これにより、既存トイレに後付けする上で上記流体流デバイスが使用され易くなる。但し特に、上記トイレ換気デバイスが該デバイスに対して特に配備された管路によりトイレに接続され、且つ／又は、トイレがタンクを使用しないタイプであれば、一定の実施例において上記空気取入開孔は更に小寸とされ得る。
【００２３】
図３はまた、タンク152に対してトイレ換気デバイス100を取付けるためのハンガ・アセンブリ120も示している。ハンガ・アセンブリ120は、トイレ換気デバイス100をタンク152に吊下、締着もしくは別様に取付けるべくフック122、又は、留具、ネジ、ナットおよびボルト機構などの他の構成要素を含み得る。ハンガ・アセンブリ120はハウジング102の一体部分(たとえば、下側部分116もしくはハウジングの他の部分)とされ得るか、又は、ハンガ・アセンブリ120はトイレ150のタンク152内でトイレ換気デバイス100を取付け、揺架(cradle)し、支持し、接着し、締着し、または、別様に保持すべく構成され得る。ハンガ・アセンブリ120は、上記トイレにおける既存ハードウェアに適合すべくトイレ換気デバイス100が調節され得る様に調節可能な構成要素を含み得る。たとえばハンガ・アセンブリ120は、上記トイレ内で上記トイレ換気デバイスの上下位置を調節し、および／または、上記トイレ換気デバイスと上記タンクの各側壁との間の距離を調節すべく構成され得る。ハンガ・アセンブリを調節可能とすれば、種々の異なる既存トイレに対して上記トイレ換気デバイスを後付けし易くなる。付加的もしくは代替的に上記トイレ換気デバイスは、たとえばネジ、クリップ、ボルトもしくは他の留具により溢流バルブに連結され得る。
【００２４】
ハウジング102の上側部分118は、単一片もしくは複数片として形成され得る。図５Ａ乃至図５Ｄは、上記ハウジングの上側部分118の一実施例を示している。該実施例は、基部126(図５Ａ)、カバー・プレート128(図５Ｂおよび図５Ｄ)およびカバー130(図５Ｃ)を含んでいる。基部126は、ハウジング102の下側部分116に適合すべき形状とされる。カバー・プレート128はカバー130に嵌合すると共に、基部126およびカバー130は相互に合致係合すべき形状とされる。
【００２５】
基部126、プレート128、カバー130および下側部分116は、基部126、カバー・プレート128、カバー130および下側部分116を一体的に締着もしくは別様に保持すべく、クリップ、相互係合部材などの種々の留具、および／または、留具と協働する接着剤、ネジ、釘、ナットおよびボルト、リベット、ステープルなどの部材の任意のものを含み得る。好適には、基部126、カバー・プレート128、カバー130および下側部分116は堅く一体的に保持されて、(上記空気取入開孔を通らずに)タンクからトイレ換気デバイス100内に空気が通るのを防止もしくは減少する。これにより、ハウジング102の上側部分118内への水の流れ、および、上記空気移動装置およびレーダ・センサに対する可能的損傷も回避され得る。
【００２６】
基部126およびカバー130は、上記空気移動装置から空気吐出開孔106まで延在する空気退出チャネル142を画成する。上記フィルタは、該空気退出チャネル142内に載置される。一定の実施例においてハウジング102は、当該デバイスの部分的もしくは完全な分解により、および／または、分解もしくは部分的な分解を行わずに上記空気吐出開孔を介して、上記フィルタが着脱可能とされ得る如く構成され得る。これにより、上記フィルタは交換され得る。
【００２７】
基部126および／またはカバー130はまた、(不図示の)フィルタが載置されるリブ134を含み得る。これらのリブはたとえば、上記フィルタに対して空気を導向するバッフルを提供する。これらのリブはまた、ハウジング102と上記フィルタとの間のシールも生成し得る。
【００２８】
図示実施例において、上記レーダ・センサは上記空気移動装置の上方のカバー130内のチャンバ148内に配設される。上記レーダ・センサは典型的には、該チャンバ148内に配設された回路板上に配備される。上記レーダ・センサは、ハウジング102の他の部分に配設されるか、または一定の実施例においては、上記ハウジングから分離されると共にコード、ワイヤまたは他の接続要素により上記空気移動装置に接続され得ることは理解される。
【００２９】
上記レーダ・センサはハウジング102の上側部分118の内部の残部からカバー・プレート128により分離され得るが、該カバー・プレート128は、上記トイレ換気デバイス内における空気および水から少なくとも部分的に上記レーダ・センサを保護し、且つ／又は、上記空気移動デバイスを保持するものである。カバー・プレート138は、上記レーダ・センサと上記空気移動装置との間でワイヤ、リード線または他の接続要素が延在するのを許容すべく構成され得る。図５Ｄは、(図示実施例においてはファンである)空気移動装置が取付けられるポスト132を含むカバー・プレート128の底部側を示している。
【００３０】
上記レーダ・センサおよび／または空気移動装置は、一個以上のバッテリを使用して、または、コンセントからのAC電流を使用して作動され得る。もし上記空気移動装置および／またはレーダ・センサがAC電流源を使用して作動されるなら、基部126および／またはカバー130は、プラグおよび選択的には電圧もしくは電流のレギュレータ140(図４参照)を有するコード138が延在し得る開口136も含み得る。
【００３１】
上記図示実施例は、上記空気移動装置としてファンを含む。空気流を促進すべくトイレ換気デバイス100は、空気退出チャネル142が上記ファンの中心に関して非対称的に位置される如く形成され得る。この様な構成とすればファン108は適切な方向に回転された場合、空気退出チャネル142を介して相当量の空気を戻し吸引すること無く該空気退出チャネル142を介して空気を外方導向し得る。作動時に、且つ、図１、図２、図３、図４および図５Ａ乃至図５Ｄを参照すると、空気は空気取入開孔104から、チャネル124に沿い、ハウジング102の上側部分118内へと流れる。空気は、空気退出チャネル142に沿い、フィルタ110を通り、空気吐出開孔106を出てタンク152内に退出するまで、上記ファンの回転により該ファンの中心の回りへと導向される。該実施例において上記ファンは、フィルタ110を通して上記空気吐出開孔から吐出すべく空気を送出する。他の実施例において上記フィルタは、空気がフィルタを介して吸引されて上記空気吐出開孔から吐出される如く、上記デバイス内に位置され得る。
【００３２】
図示実施例において、空気流の方向は(たとえば上記ファン)などの上記空気移動装置により反転されている。その場合に空気は、チャネル124に沿って一方向に進行してから、空気退出チャネル142に沿って逆方向に導向される。これは、“折返された(folded)”空気流の例である。他の実施例は、この特定タイプの空気流を有さないこともある。“折返された”空気流のひとつの利点は、タンクの頂部と通常のもしくは溢流時の水位との間の僅かな間隙のみを以てトイレ・タンク内に載置され得るという比較的にスリムな側面視形状を以て上記トイレ換気デバイスが形成され得るということである。
【００３３】
ファン、(たとえば圧電素子などにより膨張および収縮される)ベローズ、および、吸気デバイスなどの種々の空気移動装置が使用され得る。図示実施例は、ファンを含んでいる。適切なファンとしてはたとえば、ブラシレスDCファン、ACブラシ・ファン、遠心ファン、可変速度ファン、および軸心取付ファンが挙げられる。
【００３４】
上記空気移動装置は上記レーダ・センサに対し、該レーダ・センサから受信した信号により該空気移動装置が電源投入かつ選択的に電源切断され得る如く、電気的に連結される。選択的に、ユーザが上記空気移動装置を手動で電源投入および切断し得る如く手動スィッチもまた上記空気移動装置に連結され得る。この手動スィッチは、上記ハウジング上に配備され得るか、或いは、上記ハウジングから延在してたとえばトイレ150のタンク152の外側にまたは上記トイレの着座部上もしくは着座部の近傍に配設され得る。
【００３５】
種々のフィルタが使用され得る。典型的にフィルタ110は、トイレ換気デバイス100内に吸引された空気から少なくとも悪臭成分の一部を吸着、吸収もしくは反応的に除去する活性剤を含む。この活性剤は上記フィルタの表面を形成し、且つ／又は、上記フィルタは上記活性剤が当該支持材料の内外に接着、吸着、埋設もしくは別様に配設されるという支持材料を含み得る。上記活性剤は、たとえばメチル・メルカプタンおよび硫化水素などの化学物質を除去、吸着もしくは吸収し得る。典型的に、上記フィルタは微視的な空気チャネルを有し且つ／又は上記フィルタは孔性材料から成ることから、空気はフィルタの活性剤に接触し乍らフィルタを通過し得る。活性剤の適切な例としては、活性炭素および触媒的に活性な金属酸化物が挙げられる。適切なフィルタとしては、孔性フィルタ物質の押出立方体(extruded cube)、ハニカム形状チャネルを有するフィルタ、および、メッシュ上に配設されたフィルタ物質が挙げられる。ひとつの適切なフィルタは、藤沢市の株式会社神戸製鋼所(Kobe Steel, Ltd., Fujisawa, Japan)の型式番号AKH12WLC60/0560/40である。
【００３６】
図１４は、トイレ換気デバイスの別例を示している。トイレ換気デバイス400は土台部分416を有する下側ハウジングを含み、該土台部分416上には、トイレの溢流管路に嵌合して空気取入開孔404を形成するシュノーケル部分417が取付けられる。上記ハウジングの上側部分の基部418は、上記下側ハウジングの土台部分416に嵌合し、且つ、空気移動装置408により空気が吸引され得る空気用開孔407を含む。基部418に対しては、空気移動装置408により空気退出チャネル411を介して送出された空気を濾過するフィルタ410も嵌合される。濾過の後、空気は空気吐出開孔406を介して退出する。空気退出チャネル411の一側にはレーダ・センサ412が位置される。カバー430は基部418に嵌装されると共に、好適には、空気移動装置408に対する接続を除きトイレ換気デバイス400の残部からレーダ・センサ412を分離し、トイレ換気デバイス400内の水分によるレーダ・センサ412への損傷を減少もしくは防止する。
【００３７】
レーダ・センサ
レーダ・センサ112は、センサ範囲内における対象者、および／または、対象者の動作を検出する為に有用なデバイスである。レーダ・センサは、たとえばトイレ・タンク内などの様にトイレ内に載置されると共に、特定の窓部なしで且つトイレの外部への露出なしで作動され得る。これにより、上記トイレ換気システムは好適に目立たない様に配設され得ると共に、少なくとも一定の場合においては、既存のトイレ・ハードウェアを殆どもしくは全く変更せずに既存トイレに後付けされ得る。
【００３８】
図６は、レーダ検出を概略的に示している。概略的にレーダ検出は、送信機192からレーダ信号を送信すると共に送信レーダ信号の反射を受信機194にて受信することで達成される。上記反射は、ユーザ196などの対象物に対する上記レーダ信号の相互作用から生ずる。反射信号の強度は、部分的に、対象物の反射率およびサイズ、並びに、対象物までの距離に依存する。受信機194により受信された反射は次に検出回路197に提供されるが、該検出回路197はたとえばユーザの存在もしくは不存在を決定すると共に制御回路198を介して空気移動装置199などのデバイスを作動せしめる。
【００３９】
種々のレーダ送信機が使用され得る。ひとつのタイプのレーダ送信機は、多くの場合には単一周波数の電磁信号を連続的に放射する。この信号から情報を獲得するひとつの方法は、反射信号の周波数を測定することである。もし信号を反射する対象物が移動しているならば、反射信号の周波数はドップラー・シフトされると共に、動作および方向の情報を提供する。たとえば、レーダ・センサから離間移動する対象物は反射信号の周波数を減少させ、且つ、センサに向けて移動する対象物は反射信号の周波数を増加する。尚、レーダ・センサ範囲内における対象者に関する存在、位置、動作および方向の情報を獲得すべく使用され得る他の連続波レーダ・システムおよび方法が在ることは理解される。これらのレーダ・システムおよび方法もまた、本発明のデバイスにおいて使用され得る。
【００４０】
適切な別のタイプのレーダ・システムはパルス式レーダであり、電磁エネルギのパルスが送信機により発せられると共に、反射されたパルスは受信機により受信される。図７には、ひとつのパルス式レーダの構成が概略的に示されている。該レーダ・システムは、パルス反復周波数(PRF)にてパルスを生成するパルス発生器50と、上記各パルスに応じてレーダ信号を送信する送信機52と、上記レーダ信号を遅延する選択的送信機遅延回路53と、反射レーダ信号を受信する受信機54と、所定遅延の後で上記受信機をゲート開成(gate open)する選択的受信機遅延回路56と、反射レーダ信号から所望の存在、位置、動作および／または方向の情報を獲得する信号処理回路58と、を含む。
【００４１】
ひとつのタイプのパルス式レーダにおいては電磁エネルギのバーストが特定RF周波数にて発せられるが、上記バーストの長さはレーダ周波数におけるRFエネルギの複数の発振(oscillation)に対応する。RF周波数レーダ・バーストを使用するレーダ・システムの一例は米国特許第5,521,600号に詳細に記述されるが、該米国特許は言及したことにより本明細書中に援用される。この特定レーダ・システムにおいて送信および受信信号は、信号処理の前に受信機54で混合される。
【００４２】
この特定レーダ・システムに対するタイミング図は図８に提供されるが、図８は、RFバースト60と、受信機ゲート制御信号62と、混合された送信機および受信機信号64とを示している。上記回路の検出スレッショルド値66は、混合された送信機および受信機信号のみが検出をトリガするに十分なほど大きな値に設定され得る。このレーダ・システムは、最大検出範囲を有する。検出可能な信号は、送信されたバーストの少なくとも一部が対象物へと進行すると共に上記バーストの時間長以内において上記受信機へと戻り反射される如く上記送信機および受信機に十分に近い対象物のみから発生する。このレーダ・システムのセンサ範囲は、該レーダ・システムの最大範囲以内の領域をカバーする。上記センサ範囲内の一切の対象物は、検出の対象となり得る。
【００４３】
別のタイプのパルス式レーダ・システムは、ナノ秒もしくはナノ秒未満のパルス長を有するパルスを発する段階を含む超広帯域(UWB)レーダである。UWBレーダ・システムの例は米国特許第5,361,070号および第5,519,400号に見られるが、これらの特許は言及したことにより本明細書中に援用される。これらのUWBレーダ・システムは、図７にも概略的に示される。但しUWBレーダ・システムに関し、図９に示された送信パルス68および受信機ゲート制御70のタイミングは上述のRFバースト・レーダ・システムとは相当に異なる。各送信パルスは、典型的にはパルス発生器50により決定されるパルス反復周波数(PRF)にて送信機52から発せられる。一定の実施例において上記パルス反復周波数はノイズ源により変調されることから、各送信パルスは、上記パルス反復周波数の逆数に等しい平均間隔長さを有すべくランダムに変化する間隔にて発せられる。受信機54は、選択的受信機遅延回路56と選択的送信機遅延回路53とにより提供される各遅延の間の差である遅延期間(D)の後で、ゲート開成される。UWBレーダ・システムにおいて上記各送信パルスは、典型的にはたとえば10ナノ秒以下の短いパルス幅(PW)を有する。送信パルス期間の間において受信機がゲート開成されるという上述のRFバースト・レーダ・システムとは対照的に、上記受信機は典型的には上記送信パルス期間の後でゲート開成される。
【００４４】
UWBシステムにおいては、遅延期間と、上記受信機のゲート制御および送信パルスの長さが、図１０に示された検出シェル72を定義する。上記検出シェルは、上記UWBレーダ・システムの有効センサ範囲を定義する。レーダの送信機／受信機と上記検出シェルとの間の距離は上記遅延期間により決定され、遅延期間が長いほどシェルは更に外方に置かれる。上記シェルの幅73は、送信パルス幅(PW)および受信機ゲート制御幅(GW)に依存する。更に長いパルス幅もしくはゲート制御幅は、更に大きな幅75を有するシェル74に対応する。UWBレーダ・システムを使用すると、シェル内における対象物76の存在、位置、動作および動作の方向などの特性が決定され得る。
【００４５】
一定の実施例においては、異なる遅延時間を有する２個以上のゲーティング・パルスが使用される。各ゲーティング・パルスは、各タイミング・パルスと共に交互発生するか、または、タイミング・パルス群の後で交互発生され得る(たとえば、40個のタイミング・パルスと共にひとつのゲーティング・パルスが使用されてから、第2のゲーティング・パルスは次の40個のタイミング・パルスと共に使用される)。他の実施例においては、ユーザの検出などの状況に依存して制御器が２個以上のゲーティング・パルス間を切換え得る。たとえば第1ゲーティング・パルスは、固定装置から特定距離まで延在する検出シェルを生成すべく使用され得る。ユーザが検出されると、上記トイレ換気デバイスの上記空気移動装置が始動される。ユーザが検出されたなら、上記第１シェルよりも更に近いもしくは更に遠い検出シェルを生成すべく第2ゲーティング・パルスが使用され得る。ユーザがこの第2検出シェルを離れたなら、上記空気移動装置は作動停止され得る。その後に上記制御器は、別のユーザに備えて上記第1ゲーティング・パルスを再開する。更に他の実施例においては送信パルス毎に１個以上のゲーティング・パルスが提供され、複数の検出シェルを生成する。
【００４６】
一定のUWB送信機の可能的に有用な特性は、パルスの終了の後でも送信機アンテナが多くの場合に鳴動(ring)し続けることである。この鳴動によれば最初の検出シェル72内に複数のシェルが生成されることから、検出シェル72とレーダ送信機／受信機との間における対象物が検出される。
【００４７】
RFバーストもしくはUWBレーダ・システムのいずれにおいても、遅延回路53、56は固定もしくは可変の遅延期間を提供する。可変遅延回路は、連続的に可変であるか、または、不連続な値を有し得る。たとえば、連続的に可変な遅延期間を提供すべく、連続的に可変なポテンショメータが使用され得る。代替的に、複数の不連続な遅延期間を提供するために異なる値を有する各抵抗器間を切換えるべく、多極スィッチが使用され得る。一定の実施例において遅延回路53、56は、パルス発生器50と送信機52もしくは受信機54のいずれかとの間のワイヤもしくは導線などの単なる導体とされ得ると共に、遅延期間は２個の構成要素間をパルスが進行するために必要な時間長に対応する。他の実施例において、遅延回路53、56はパルス遅延生成器(PDG)もしくはパルス遅延ライン(PDL)である。
【００４８】
レーダ・システムは多用途性の故に、レーダ・システムはレーダ・センサ範囲内(すなわちレーダの検出範囲内)にて対象者の種々の特性を検出し得る。たとえば、戻り信号(return signal)の強度からは対象者の存在が検出され得る。この戻り信号は、対象者が不在の場合に獲得されて検出器により記憶されたバックグラウンド信号と比較され得る。
【００４９】
別のタイプの存在検出器としては、所定空間領域により分離された送信機および受信機が挙げられる。受信機は、送信機から直接的に送信された信号を受信するに十分な時間だけゲート開成される。もし信号が反射もしくは遮断されたなら、信号は上記受信機に到達しないかまたは信号は上記受信機がゲート閉成された後に受信機に到達する。このタイプの検出器はたとえば、対象者がもしくは対象者の一部分が上記送信機および受信機間に介在された時点を検出する“仕掛け線(trip wire)”として使用され得る。ゲーティング期間の間に受信された信号が減少されもしくは不存在とされたときには、対象者の存在が表される。
【００５０】
上記センサ範囲内における対象者の位置はたとえば、次第に長くなる又は後時の一連の受信機ゲーティング・パルスを掃引することにより決定され得る。選択的にはバックグラウンド信号を減算した後で反射信号が検出されたなら、レーダ・システムからの対象者の離間距離が示される。
【００５１】
対象者の動作は、先に記述されたドップラ・レーダ・システムなどの種々の方法により決定され得る。動作検出の代替的方法は米国特許第5,361,070号および第5,519,400号に記述されるが、受信信号は帯域通過フィルタで濾過されて、センサ範囲を通る人間の移動に依る信号のみが残される。たとえば帯域通過フィルタは、0.1乃至100Hz近傍に中心合わせされ得る。
【００５２】
米国特許第5,519,400号はまた、対象者の動作方向を決定する方法も記述している。この方法は、遅延期間を送信パルスの中心周波数の1/4だけ変調することにより、センサ範囲内における対象物の動作方向(たとえば、検出器に近づくか離間するか)を決定すべく使用され得る直角位相情報(quadrature information)を獲得するものである。
【００５３】
動作方向を検出する別の方法は、連続的信号、又は、連続的な期間に亙り獲得された信号、を比較することである。多くのレーダ・システムの場合、対象者が接近移動すると反射信号強度は大きくなる。対象者が離間移動すると、信号は典型的には減少する。その場合、連続的な信号の比較は、レーダ検出器に対して接近もしくは離間するという概略的動作方向を決定すべく使用され得る。
【００５４】
存在、位置、動作もしくは動作方向などのセンサ範囲内における対象者の一種類以上の特性は、一個以上のセンサにより同時にもしくは順次に検出され得る。この情報は、適切な動作を決定する制御回路に連結され得る。これらの複数の情報に基づき上記空気移動装置を制御すべくマイクロプロセッサが使用され得る。代替的に、センサ範囲内におけるユーザの存在もしくは動作などの特性を決定すべく、比較器などの簡素な回路が使用され得る。レーダ・センサ範囲内における対象者の存在、位置、動作および動作方向を決定すべく他の方法も使用され得ることは理解されよう。
【００５５】
図１１には、適切なレーダ・センサの一実施例が概略的に示されている。レーダ・センサ200は、パルス発振器204、選択的送信機遅延ライン206、送信機パルス発生器208、RF発振器210、送信機アンテナ212、受信機遅延ライン214、受信機パルス発生器216、サンプリング回路218、受信機アンテナ220、一段以上の増幅器ステージ222、比較器224(または他の処理回路)、および、選択的タイマ226を含む。レーダ・センサ200は、トイレ換気デバイスの空気移動装置230に連結される。
【００５６】
パルス発振器204は、パルス反復周波数(PRF)にて一連のパルスを提供する。選択的に上記パルス発振器は上述のノイズ生成器に連結され、上記発振周波数を変化し得る。上記パルス発振器はたとえば、0.3〜20MHz、または、0.5〜5MHzの周波数範囲で作動し得る。たとえば、用途および所望の電力使用などの要因に依存し、更に高いもしくは更に低い発振器速度が使用され得る。一定の場合において上記パルス発振器は(たとえば、ポテンショメータもしくは調節可能なコンデンサなどの調節可能構成要素を有することにより、または、各構成要素の相互に対する位置を調節することにより)調節可能であることから、上記PRFは所定範囲に亙り変更され得る。これは、トイレ換気デバイスを備えた一個以上のトイレが在る状況で有用となり得る。すなわち各デバイスは、ひとつのデバイスからのレーダ信号が別のデバイスの受信機で獲得された信号に一致して寄与しない様に、異なるPRFを使用し得る。
【００５７】
パルス発振器204からのパルス信号は選択的送信機遅延ライン206に沿い、特定のパルス長のパルスを生成する送信機パルス発生器208へと提供される。選択的送信機遅延ライン206は送信パルスに対して選択遅延を提供することにより、送信機パルスと受信機パルスとの間に異なる選択遅延を生成する。一定の実施例において送信機遅延ライン206は、たとえばRF発振器周波数の1/4波長の遅延を提供することで以下の如き直角位相検出を可能とする。
【００５８】
送信機パルス発生器208はパルス発振器204からのパルス毎に、特定パルス長を有するパルスを提供する。代替的には、パルス発振器204が上記パルス長のパルスを提供し得ることから、別体のパルス発生器は必要とされない。パルスの幅は少なくとも部分的に、上述の如き検出シェルの幅を決定する。上記パルス幅はたとえば1〜20ナノ秒の範囲とされ得るが、これより長いもしくは短いパルス幅が使用され得る。
【００５９】
上記パルスは、特定のRF周波数で作動してそのRF周波数にてRFエネルギのパルスを生成するRF発振器210へと提供される。上記RFエネルギのパルスは、送信機パルス発生器208により提供されたパルス幅(pulse width)と、パルス発振器204により決定されたパルス速度(pulse rate)とを有する。上記RF周波数はたとえば1〜100GHz、2〜25GHzもしくは3〜8GHzの範囲とされ得るが、これより高いもしくは低いRF周波数が使用され得る。少なくとも一定の実施例において上記RF周波数は、隣接する各レーダ・センサ間の干渉を減少すべく種々のレーダ・センサが異なる周波数に設定され得る如く可変とされ得る。
【００６０】
上記RFエネルギのパルスは送信機アンテナ212に提供され、上述の如く空間へと放射される。パルスの存続時間が短かければ、典型的には超広帯域(UWB)信号が放射される。これに加え、送信機アンテナ212は鳴動することにより、各パルスに対して複数の検出シェルを提供し得る。少なくとも一定の実施例において上記アンテナは、回路板上の金属トレース線として形成される。この構成は、他のアンテナ構成よりも少ない空間を占めるという利点を有する。但し、所望されもしくは必要な場合には、他のアンテナ構成が使用され得ることは理解される。上記アンテナは、指向的に配向される(すなわちアンテナは、該アンテナにより発せられた信号の強度に対する方向依存性を有する)。指向性アンテナが使用される場合、好適な方向は典型的にはトイレの前方に向かうものである。
【００６１】
パルス発振器204は送信機に対するパルスを生成することに加え、上記受信機をゲート開成するためのパルスも提供する。レーダ・センサ200の送信機および受信機部分に対して同一のパルス発振器204を使用すると、該レーダ・センサのこれらの２つの部分間のタイミングは容易になる。パルス発振器204からのパルスは受信機遅延ライン214へと送信されるが、該受信機遅延ライン214は所望の時間だけ各パルスを遅延することにより、上述された如くレーダ・センサからの検出シェルの距離を少なくとも部分的に決定する。受信機遅延ライン214は、単一の遅延のみ、または、適切であれば選択され得るという２種以上の異なる遅延を提供し、異なるレーダ範囲を提供し得る。上記受信機遅延はたとえば10〜100ピコ秒の範囲に選択され得る。上記受信機遅延は、たとえばゼロ〜6フィートまたは1〜2フィートの範囲内の距離にて検出シェルを提供すべく選択され得る。少なくとも一定の実施例において上記受信機遅延は、受信機遅延が選択され得る如く可変とされ得る(たとえば、ポテンショメータなどの可変構成要素を含み得る)。
【００６２】
遅延された後で各パルスは、特定パルス幅を有する受信機パルスを生成する受信機パルス発生器216へと提供される。このパルスの幅ならびに送信機パルスの幅は、少なくとも部分的に、上述された如く検出シェルの幅を決定する。受信機パルスの間においてのみ上記受信機はゲート開成され、レーダ信号を受信する。上記受信機パルスのパルス幅は典型的には、ゼロ〜RFサイクル時間の1/2(たとえば、5.8GHzの送信周波数にてはゼロ〜86ピコ秒)に亙ると共に、多くの場合にはRFサイクル時間の1/4〜1/2(たとえば5.8GHzの送信周波数にては43〜86ピコ秒)に亙る。但し、これより長いパルス幅も使用され得る。上記受信機がゲート開成される期間(すなわち上記受信機パルスのパルス幅)は本明細書中では、“ゲーティング時間(gating time period)”と称される。
【００６３】
サンプリング回路218は、受信機パルスの間においてのみ受信機アンテナ220から受信信号を獲得すべく、且つ、その信号を単一もしくは複数段の増幅器ステージ222に供給すべく設計される。適切なサンプリング回路の例としては、単一もしくは二重ダイオードのサンプリング回路が挙げられる。単一もしくは複数のダイオードは上記受信機パルス期間の間において順バイアスが掛けられ、且つ、その他の場合には逆バイアスが掛けられる。各ダイオードは、上記トイレ換気デバイスで生ずる熱に感応し得る。一定の場合、サンプリング回路218の(各)ダイオードの温度依存性を減少すべく、(各)ダイオードに対して外部温度が殆ど影響を有さずもしくは影響が小さくなる様に(各)ダイオードは保護カバー下で配備される。他の場合において各ダイオードは、温度変動による変化を減少すべくバイアスされ得る。
【００６４】
受信機信号はサンプリング回路218から、一段以上の増幅器ステージ222へと提供される。複数の送信機および受信機遅延ライン設定から同時に出力を提供するためには、複数段の増幅器ステージが使用され得る。
【００６５】
増幅の後、信号はユーザの不存在もしくは存在を検出すべく処理される。一定の場合、ユーザの不存在もしくは存在は0Hzにおけるもしくは0Hz近傍の反射の強度により決定される。他の場合、ユーザの不存在もしくは存在は約0.2〜20Hzでの移動により決定される。これにより、DC信号が除去され得る。
【００６６】
上記信号の処理は、ユーザの存在もしくは不存在および／またはユーザの動作の存在もしくは不存在を出力として表示し得るマイクロプロセッサもしくは他の回路もしくはハードウェアなどの処理回路を使用して達成され得る。適切であると共に比較的に簡素なプロセッサの一例としては、スレッショルド値に対して信号の強度(たとえば、ひとつの周波数にてもしくは周波数範囲に亙り、DC信号の振幅、または、AC信号のピーク間値、ピーク値、または、rms(二乗平均)の値など)を比較する比較器が挙げられる。一定の場合、上記比較器は信号が特定範囲内か範囲外かを決定し得る。たとえば、±50mVの範囲外のピーク電圧を生成する信号は、ユーザを表し得る。
【００６７】
比較器224からの信号は、空気移動装置230を電源投入および切断すべく直接的に使用され得る。ひとつの代替例として、比較器224からの信号は選択的タイマ226へと提供され得る。タイマ226は、空気移動装置230の電源投入の以前における所定検出期間に対して比較器224からの信号がユーザの存在を表すことを必要とする如く構成され得る。たとえばタイマ226は、上記比較器からの信号により充電されるコンデンサを含み得る。上記空気移動装置は、上記コンデンサが特定レベルまで充電されたときに電源投入される。限定的なものとしてで無く、適切な検出期間の例としては、3秒、5秒もしくは10秒が挙げられる。
【００６８】
タイマ226はまた、上記空気移動装置が電源切断される時点も制御し得る。タイマ226は、空気移動装置230を電源切断する前の非検出期間に対してユーザの不存在を比較器224からの信号が表すことを必要とする如く構成され得る。限定的なものとしてで無く、非検出期間の適切な例としては、10秒、30秒および1分が挙げられる。ユーザの不存在を検出することのひとつの代替例は、上記空気移動装置が電源投入された後に一定期間(たとえば、5分、10分もしくは15分)だけ空気移動装置を作動することである。一定期間の作動の後、上記空気移動装置は電源切断される。上記レーダ・センサは空気移動装置が作動している期間はアクティブのままとされ得るか、または、上記センサは上記空気移動装置が電源切断されるまで解除され得る。
【００６９】
上記検出期間および非検出期間は、同一の時間長である必要は無い。少なくとも一定の場合、上記非検出期間は検出期間よりも長いことから、上記空気移動装置を電源投入するためには広幅の一貫した信号を必要とするが、上記空気移動装置をオンのまま維持する上では(不規則とさえされる)短い信号のみが必要である。一実施例においては、上記空気移動装置が電源切断されるとき、上記タイマは完全にオフ状態へとリセットされる(たとえば上記コンデンサが迅速に放電される)ことにより、比較的に弱い信号を使用して上記空気移動装置が再始動されるのを防止する。
【００７０】
空気移動装置230は、レーダ・センサ200に連結されて該レーダ・センサ200により制御される。一定の場合、空気移動装置230は(不図示の)レギュレータにも連結され、ACもしくはDC電圧における変動ならびに空気移動装置の結果的変動を減少する。
【００７１】
低電力レーダ・センサ
トイレ換気デバイスと共に使用されるレーダ・センサは、ACもしくはDC電力を使用して作動する。多くの場合において上記レーダ・センサはコンセントから利用可能なAC電力を使用して作動し得るが、代わりにバッテリ電力を使用すれば好都合なこともある。たとえばレーダ・センサは、コンセントに対して好適にもしく美観的に接続され得ないこともある。斯かる場合においては、バッテリ給電レーダ・センサが望ましいこともある。但し、センサ内のバッテリの寿命は数ヶ月もしくは数年程度で測定することも望ましい。故に、低電力レーダ・センサの開発が望ましい。
【００７２】
多くの場合、パルス式センサは連続的に作動するセンサよりも使用電力が少ない。更に、一般的には、単位時間当りに発せられるパルスが少ないほど、センサの動作に必要な電力は少ない。但し多くの場合、パルス速度が低下すると感度は低下する。これに加え、パルス速度を低下させると上記受信機におけるサンプリング回路のインピーダンスも大きくなることが見出された。これは上記センサの帯域幅に制限を加え得る、と言うのも、僅かな漂遊容量によってさえも上記受信機の周波数応答は極めて低い周波数で低下(roll off)し得るからである。これに加え、出力インピーダンスが大きくなると、引き続く増幅器ステージに対して厳格な要件が課せられると共に、回路内には極めてノイズ結合しやすい箇所が生じ得る。
【００７３】
低電力レーダ・センサの一例は、時間的に非均一であるレーダ・パルスを提供することで作動する。作動時には図１２に示された如く、パルス394のバースト390が送信機において開始される。各バーストの間には、送信機がRFエネルギを送信しないという休止期間392が在る。たとえば、0.1ミリ秒〜5ミリ秒毎にRFパルスの1〜100マイクロ秒のバーストが行われ得る。上記RFパルスは、たとえば、1〜100GHzのRF周波数を以て、上記バースト内においてたとえば0.5〜20MHzの割合にて提供され得る。この様にして、全体的には低電力であるがバースト期間の間においては比較的に高いパルス速度が存在する、と言うのも、上記バーストは各バースト間の期間の5％以下でのみ生ずるからである。このレーダ・センサの感度は時間的に均一に離間された同一数のパルスを有するレーダ・センサと略々同一であるが、バースト期間におけるサンプリング回路のインピーダンスは相当に低くされ得る。但し一定の実施例において上記バースト期間は、各バースト間の時間の10％、20％、50％またはそれ以上とされ得る。
【００７４】
図１３には、ひとつの例示的な低電力レーダ・センサ300が示されている。レーダ・センサ300はバースト開始器302を含むが、該バースト開始器302はバーストの開始をトリガすると共に選択的にはバーストの終了をトリガし得る。バースト速度(burst rate)は、各バーストが提供される速度として定義される。また、バースト幅は、バーストの時間長である。各バースト間の時間は、休止期間(rest period)である。多くの用途に対し、バースト速度はたとえば200Hz〜10KHzであると共に、多くの場合にはたとえば500Hz〜2KHzに亙り得る。バースト幅はたとえば、1〜200マイクロ秒であると共に、多くの場合にはたとえば5〜100マイクロ秒に亙り得る。但し、これより速いもしくは遅いバースト速度、および、これより長いもしくは短いバースト幅が使用され得る。特定のバースト速度およびバースト幅は、用途および所望の電力使用などの要因に依存し得る。例示的なバースト390は図１２に示されている。
【００７５】
上記バーストは、各パルスに対してトリガ信号を提供するパルス発振器304を始動する。上記パルス発振器はたとえば、0.5〜20MHz、または2〜10MHzの範囲の周波数で作動し、バースト毎にたとえば5〜2,000個のパルスを提供し得る。但し、たとえば用途および所望の電力使用などの要因に依存して、更に高いもしくは低い発振器速度、および、更に多いもしくは少ない個数のバースト毎パルスが使用され得る。
【００７６】
これらのトリガ信号は選択的送信機遅延ライン306に沿い、所望のパルス長のパルスを生成するパルス発生器308へと提供される。選択的送信機遅延ライン306は上記送信パルスに対して所望の遅延を提供し、送信機パルスと受信機パルスの間における所望の遅延差を生成する。一定の実施例において送信機遅延ライン306は、たとえばRF発振器周波数の1/4の波長の遅延を提供することで、以下で記述される如き直角位相検出を許容すべく使用される。
【００７７】
上記パルス発生器は、上記パルス発振器からの各パルスにて所望のパルス長を有するパルスを提供する。パルスの幅は少なくとも部分的に、上述された如く検出シェルの幅を決定する。パルス幅はたとえば1〜20ナノ秒の範囲とされ得るが、これより長いもしくは短いパルス幅が使用され得る。上記パルス発振器からのパルス394の例は、図１２に示される。
【００７８】
パルスは次にRF発振器310に提供されるが、該RF発振器310は特定のRF周波数で作動し、RF周波数におけるRFエネルギを有するパルスであって、バースト開始器302により開始されたバースト期間の間においてパルス発振器304により決定されたパルス速度にてパルス発生器308により提供されるパルス幅を有するパルス、を生成する。上記RF周波数はたとえば1〜100GHzまたは2〜25GHzの範囲であるが、これより高いもしくは低いRF周波数が使用され得る。
【００７９】
上記RFエネルギのパルスは送信機アンテナ312に提供され、上述された如く空間へと放射される。パルスの存続時間が短かければ、典型的には超広帯域(UWB)信号が放射される。これに加え、RFアンテナ312は鳴動することにより、各パルスに対して複数の検出シェルを提供し得る。
【００８０】
パルス発振器304は、上記送信機に対するパルスを生成することに加え、上記受信機をゲート制御するパルスも提供する。パルス発振器304からのパルスは受信機遅延ライン314に送られるが、該受信機遅延ライン314は上述された如く上記レーダ・センサからの検出シェルの距離を少なくとも部分的に決定する期間だけ各パルスを遅延する。受信機遅延ライン314は、異なるレーダ範囲を提供すべく適切に選択され得る単一種類のみの遅延または複数種の遅延を提供し得る。
【００８１】
遅延された後、各パルスは所望のパルス幅にて受信機パルスを生成する受信機パルス発生器316へと提供される。このパルスの幅ならびに上記送信機パルスの幅は少なくとも部分的に、上述された如く検出シェルの幅を決定する。上記受信機は受信機パルスの間においてのみゲート開成されてレーダ信号を受信する。上記受信機パルスのパルス幅は典型的には、ゼロ〜RFサイクル時間の1/2(たとえば、5.8GHzの送信周波数にてはゼロ〜86ピコ秒)に亙ると共に、多くの場合にはRFサイクル時間の1/4〜1/2(たとえば5.8GHzの送信周波数にては43〜86ピコ秒)に亙る。但し、これより長いパルス幅も使用され得る。図１２に示された如く、受信機パルス396はバースト390の間においてのみ生成される。受信機パルス396は、送信機パルス394と重複しても良くしなくても良い。
【００８２】
受信機信号は受信機アンテナ320を介して受信されるが、これらの信号は受信機パルスの間においてサンプリング回路318によってのみサンプリングされる。サンプリング回路318はたとえば、レーダ・センサ200に対して上述された如く単一もしくは二重ダイオードのサンプリング回路とされ得る。
【００８３】
サンプリング回路318はこれらの信号をサンプリング／保持要素321へと供給する。典型的にサンプリング／保持要素321は、各バースト間で開成されることにより上記回路の残部を分離し得るべくバースト開始器302へと連結されたゲートを含む。
【００８４】
増幅器ステージ322、プロセッサ324、選択的タイマ326、ならびに、空気移動装置330の接続を含め、上記レーダ・センサの残部はレーダ・センサ200に関して上述された如くである。適切なレーダ・センサ、特に低電力レーダ・センサの付加的な例および説明は米国特許出願第09/118,050号中に提供されるが、該出願は言及したことにより本明細書中に援用される。
【００８５】
本発明は、上述の各特定実施例に限定されると考慮してはならず、添付された請求の範囲中に明確に示された発明の全ての側面を包含すると理解されねばならない。当業者であれば、本発明が適用され得る種々の改変、均等プロセス、並びに多くの構造は本明細書を吟味すれば容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、トイレのタンク内に配設された本発明に係るトイレ換気デバイスの一実施例の斜視図である。
【図２】  図２は、図１のトイレ換気デバイスの概略的断面図である。
【図３】  図３は、図１のトイレ換気デバイスのハウジングの下側部分の斜視図である。
【図４】  図４は、図１のトイレ換気デバイスのハウジングの上側部分の斜視図である。
【図５Ａ】  図５Ａは、図４のハウジングの上側部分の基部の斜視図である。
【図５Ｂ】  図５Ｂは、図４のハウジングの上側部分のカバー・プレートの上部斜視図である。
【図５Ｃ】  図５Ｃは、図４のハウジングの上側部分のカバーの上部斜視図である。
【図５Ｄ】  図５Ｄは、図５Ｂの上記カバー・プレートの底部斜視図である。
【図６】  図６は、本発明に係るレーダ・センサの一実施例の概略的ブロック図である。
【図７】  図７は、本発明に係るレーダ・センサの第２実施例の概略的ブロック図である。
【図８】  図８は、本発明に係るパルス式レーダ・センサの一実施例の動作に対する概略的タイミング図である。
【図９】  図９は、本発明に係るパルス式レーダ・センサの別実施例の動作に対する概略的タイミング図である。
【図１０】  図１０は、本発明に係るパルス式レーダ・センサの動作に対する概略図である。
【図１１】  図１１は、本発明に係るレーダ・センサの第３実施例の概略的ブロック図である。
【図１２】  図１２は、本発明に係るパルス式レーダ・センサの更なる別実施例の動作に対する概略的タイミング図である。
【図１３】  図１３は、本発明に係るレーダ・センサの第４実施例の概略的ブロック図である。
【図１４】  図１４は、本発明に係るトイレ換気デバイスの別実施例の分解斜視図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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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