JP2002285624A

JP2002285624A - トイレ装置

Info

Publication number: JP2002285624A
Application number: JP2001088669A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kabe; 直樹加邉; Takenori Fukushima; 武徳福島; Koji Mine; 浩二峯; Kentaro Todoroki; 健太郎轟木; Mie Ikushima; 見江幾島
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】トイレ装置に取り付けた反射型の電波センサ
が、トイレ空間内での便座への着離座動作状態に応じ
て、電波センサの向きや指向角を自動調整し、さらには
送信の出力や受信の感度も自動調整して、人体検知を確
実に行えるトイレ装置を提供することにある。【解決手段】電波の送信手段９と受信手段１１を備
え、送信した送信波が人体に反射することにより、人体
の有無を検出する電波センサ１を便座より下方に取り付
けたトイレ空間内のトイレ装置において、人体が便座に
着座及び離座を開始することを判別する、着座開始判別
手段１５及び離座開始判別手段１７と、トイレ空間に人
体が入退室及び便座への着離座に応じて、前記電波セン
サの送信方向及び受信方向を、便器上方及び前方に調整
するための方向調整手段２３とを備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波を利用した反
射型センサを組み込んだトイレ装置に関するものであ
る。電波としては遠赤外線やマイクロ波、あるいは超音
波といった１０ＫＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数帯に属す
るものであり、特に、周波数が１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの
マイクロ波が物体の有無だけでなく、近づいているか遠
ざかっているかという状態まで検知できるといった理由
から好ましいものである。

【０００２】

【従来の技術】反射型のセンサを利用して、人体や物体
までの距離や有無を測定することにより、自動でドアを
開閉するシステムやトイレの自動洗浄システムなどが提
案されている。

【０００３】例えば、電波による可動体検知装置を人体
検知装置として用いる場合、使用する電磁波の周波数帯
域を１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚに設定するのが効果的とさ
れる。このような人体検知装置の代表的なものとして、
電波（特にマイクロ波又はミリ波）によるドップラ効果
を利用したドップラセンサが挙げられる。上記のドップ
ラセンサは、交通量調査や、地底探索や、自動ドアシス
テムや、スピードガン等に応用されている。

【０００４】上述した電波によるドップラ効果を利用し
たドップラセンサでの人体検知の原理は、下記の（１）
式で示される。

【０００５】 ΔＦ＝Ｆ_S―Ｆ_b＝２×Ｆ_S×ν／ｃ・・・（１）

【０００６】（１）式において、ΔＦはドップラ周波数
（約５〜２００Ｈｚ）であり、Ｆ_Sは送信波の周波数
（送信周波数）であり、約１０．５２５ＧＨｚである。
Ｆ_bは反射波の周波数（反射周波数）であり、νは人の
歩行速度であり、ｃは光速（３００×１０^６ｍ／ｓ）で
ある。

【０００７】図１０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１１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。

【０００８】図１０において、符号Ｆ_Sは、ドップラセ
ンサ３３のアンテナからの送信波であり、符号Ｆ_bは、
送信波Ｆ_S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）νによるドップラ周波数シフトを受けた反射
波である。図１１に示すように、上記反射波Ｆ_bは受信
装置４１により受信され、一方、送信装置３９からの上
記送信波Ｆ_Sは基準信号として受信装置４１に読み込ま
れる。そして、差分検出回路４３において、反射波Ｆ_b
と、送信波Ｆ_S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り出され、帯域フィルタ４５を
通じて出力される。

【０００９】上記アンテナと上記人体３７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３７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３７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３７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Ｆ_Sが１０ＧＨｚのとき、人体３７の歩行速度νを
１ｍ／ｓとすれば約６７Ｈｚである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した反射
型センサを便器に取り付けた場合、指向性や感度に限界
があるため、トイレ空間内に人体が入室したか退室した
かを検知させようと便器前方に反射型センサを向ける
と、人体が便器に着座したか否かの検知が困難になり、
逆に着座を検知しようと便器上方に反射型センサを向け
ると、人体の入退室を検知するのが困難になり、電波セ
ンサの感度が弱い場合には、動きの少ない着座中の人体
を検出できないなどの問題点があった。

【００１１】また、入退室検知と着座検知を別々の反射
型センサで行わせようとすると、反射型センサの数が増
えるだけでなく、お互いのセンサの混信防止技術等が必
要になり、入退室検知と着座検知を誤検知する可能性が
生じる。

【００１２】そこで、本発明の目的は、トイレ装置に取
り付けた反射型の電波センサが、トイレ空間内での便座
への着離座動作状態に応じて、電波センサの向きや指向
角を自動調整し、さらには送信の出力や受信の感度も自
動調整して、人体検知を確実に行えるトイレ装置を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決するためになされた請求項第１項記載の発明
は、電波の送信手段と受信手段を備え、送信した送信波
が人体に反射することにより、人体の有無を検出する電
波センサを便座より下方に取り付けたトイレ空間内のト
イレ装置において、人体が便座に着座及び離座を開始す
ることを判別する、着座開始判別手段及び離座開始判別
手段と、トイレ空間に人体が入退室及び便座への着離座
に応じて、前記電波センサの送信方向及び受信方向を調
整するための方向調整手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１４】上記構成によれば、着座開始判別手段によ
り、人体が着座しつつあることが正確に判別出来るた
め、電波センサの送信手段及び受信手段の送信方向及び
受信方向を、着座するまでは便器前方方向のまま、着座
開始後は便器上方方向に自動調整することが可能とな
る。また、離座開始判別手段により、人体が離座しつつ
あることが正確に判別出来るため、離座開始後は便器前
方方向に自動調整することが可能となる。従って、電波
センサの送信波が常に人体方向に向いているので、トイ
レ空間内での人体の状態を精度良く確実に把握すること
ができる。

【００１５】請求項第２項記載の発明は、電波の送信手
段と受信手段を備え、送信した送信波が人体に反射する
ことにより、人体の有無を検出する電波センサを便座よ
り下方に取り付けたトイレ空間内のトイレ装置におい
て、人体が便座に着座及び離座を開始することを判別す
る、着座開始判別手段及び離座開始判別手段と、トイレ
空間に人体が入退室及び便座への着離座に応じて、前記
電波センサの指向角を調整するための指向角調整手段と
を備えたことを特徴とする。

【００１６】上記構成によれば、着座開始判別手段によ
り、人体が着座しつつあることが正確に判別できるた
め、電波センサの送信手段及び受信手段の送信方向及び
受信方向を、着座するまでは便器前方方向のまま、着座
開始後は便器上方方向に自動調整することが可能とな
る。また、離座開始判別手段により、人体が離座しつつ
あることが正確に判別できるため、離座開始後は便器前
方方向に自動調整することが可能となる。従って、電波
センサの送信波が常に人体方向に向いているので、トイ
レ空間内での人体の状態を精度良く確実に把握すること
ができる。

【００１７】請求項第３項記載の発明は、電波の送信手
段と受信手段を備え、送信した送信波が人体に反射する
ことにより、人体の有無を検出する電波センサを便座よ
り下方に取り付けたトイレ空間内のトイレ装置におい
て、人体が便座に着座及び離座を開始することを判別す
る、着座開始判別手段及び離座開始判別手段と、前記着
座開始判別手段及び離座開始判別手段の出力に応じて、
電波センサの送信手段の出力の強弱を調整するための出
力調整手段とを備えたことを特徴とする。

【００１８】上記構成によれば、着座開始判別手段及び
離座開始判別手段の判別結果により、電波センサが便器
前方を向いている時には、送信手段の出力を弱くするこ
とでトイレ空間外の人体を検出する確率を低くすること
が出来て誤検知防止が図れ、電波センサが便器上方を向
いている時には、送信手段の出力を強くすることで、動
きの少ない着座中でも人体検知が確実に行えると同時
に、トイレ空間外の人体を検出することもなくなり、使
い勝手が向上する。

【００１９】請求項第４項記載の発明は、電波の送信手
段と受信手段を備え、送信した送信波が人体に反射する
ことにより、人体の有無を検出する電波センサを便座よ
り下方に取り付けたトイレ空間内のトイレ装置におい
て、人体が便座に着座及び離座を開始することを判別す
る、着座開始判別手段及び離座開始判別手段と、前記着
座開始判別手段及び離座開始判別手段の出力に応じて、
電波センサの受信手段の感度を調整するための感度調整
手段とを備えたことを特徴とする。

【００２０】上記構成によれば、着座開始判別手段及び
離座開始判別手段の判別結果により、電波センサが便器
前方に向いている時には、受信手段の感度を下げること
で、トイレ空間外の人体或いは別のトイレ空間からの送
信波を検出する確率を低くすることが出来て誤検知防止
が図れ、電波センサが便器上方を向いている時には、受
信手段の感度を上げることで、動きの少ない着座中でも
人体検知が確実に行えると同時に、別のトイレ空間の送
信波を受信することもなくなり、使い勝手が向上する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面により詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明に係わる電波センサをトイ
レ装置に取り付けた図であり、図２は、本発明に係わる
電波センサの内部構成を示すブロック図であり、図３
は、本発明に係わる電波センサの着座開始判別手段の判
別方法、及び離座開始判別手段の判別方法を示す受信波
形図である。

【００２３】また、電波センサ１の受信信号は、測定物
体が動いている場合には大きな振幅となり、測定物体が
動いていない場合には受信信号が殆ど得られない（人体
が完全に静止することはなく、多少の振幅はある）特徴
があるので、図３に示す通り、着座開始判別手段１５は
受信波形が大きな振幅から小さな振幅に変わることで判
別し、離座開始判別手段１７は受信波形が小さな振幅か
ら大きな振幅に変わることで判別することができる。

【００２４】次に、本発明の要旨である電波センサの検
知動作について詳しく説明する。上記装置は、電波を利
用して検知動作を行うもので、送信波として１０ＧＨｚ
程度のマイクロ波を送信する送信手段９と、送信波の反
射波を受信する受信手段１１と、送信波と受信波の周波
数に基づいてドップラ周波数を検出し、物体の状態を判
断する差分検出手段１３と、受信波の振幅に基づいて人
体の着座及び離座の開始を判別する着座開始判別手段１
５及び離座開始判別手段１７とを備える。

【００２５】前記電波センサ１により、トイレ空間内に
人体が入室した後、着座開始判別手段１５で人体の静止
（便座への着座）を判別する。また、前記電波センサの
離座開始判別手段１７で人体の立ち去り（便座からの離
座）を判別する。

【００２６】図４は、本発明の上記構成に係わる電波セ
ンサの第１の具体例を示すブロック図であり、図５は、
電波センサが取り付けられたトイレ装置に人体が着座し
た時の、電波センサのセンシング方向を示す図である。

【００２７】本具体例によれば、電波センサ１によりト
イレ空間内に人体が入室したことを検出し、着座開始判
別手段１５で図３に示す受信波形によって、人体の着座
開始を判別し、方向調整手段２３により電波センサの送
信方向及び受信方向を便器上方へ調整する。そして、離
座開始判別手段１７により、人体の離座開始を判別し方
向調整手段２３により電波センサの送信方向及び受信方
向を便器前方へ調整する。

【００２８】人体が着座時に電波センサの送信方向及び
受信方向を便器上方に向けることで、次の動作に移る場
合（人体が離座する時）には、下半身よりも上半身の動
作が大きいので、離座開始判別手段１７は確実に離座開
始動作を検出することができる。また、人体の離座時に
電波センサの送信方向及び受信方向を便器前方に向ける
ことで、人体のトイレ空間からの退室及びトイレ空間へ
の次の入室者を容易に検出することができる。

【００２９】図６は、本発明の上記構成に係わる電波セ
ンサの第２の具体例を示すブロック図であり、図７は、
本発明の上記構成に係わる電波センサの指向角を調整す
る具体例を示す図である。

【００３０】本具体例によれば、電波センサ１によりト
イレ空間内に人体が入室したことを検出し、着座開始判
別手段１５で図３に示す受信波形によって人体の着座開
始を判別し、指向角調整手段２５により電波センサの送
信方向及び受信方向を便器上方へ調整する。そして、離
座開始判別手段１７により、人体の離座開始を判別し指
向角調整手段２５により電波センサの送信方向及び受信
方向を便器前方へ調整する。

【００３１】上記指向角調整手段は、図７に示す通り、
電波を透過しづらい金属板２７のような物体を用いて、
前記金属板の配置を調整し電波センサの送信波が金属板
に反射することによって、送信波の指向角を調整する。

【００３２】人体が着座時に電波センサの送信波の指向
角を便器上方に向けることで、次の動作に移る場合（人
体が離座する時）には、下半身よりも上半身の動作が大
きいので、離座開始判別手段１７は確実に離座動作を検
出することができる。また、人体が離座時に電波センサ
の指向角を便器前方に向けることで、人体のトイレ空間
からの退室及びトイレ空間への次の入室者を容易に検出
することができる。

【００３３】図８は、本発明の上記構成に係わる電波セ
ンサの第３の具体例を示すブロック図である。

【００３４】本具体例によれば、電波センサ１によりト
イレ空間内に人体が入室したことを検出し、着座開始判
別手段１５で図３に示す受信波形によって、人体の着座
開始を判別し、出力調整手段２９により電波センサの送
信手段の出力を強くする。そして、離座開始判別手段１
７により、人体の離座開始を判別し出力調整手段２９に
より電波センサの送信手段の出力を弱くする。

【００３５】前記出力調整手段２９により、例えば人体
の離座時すなわち電波センサの送信手段が便器前方を向
いている時に、送信手段の出力を弱くすることで、トイ
レ空間外の人体を検出することを防止できる。また、人
体の着座時すなわち電波センサの送信手段が便器上方を
向いている時には、送信手段の出力を強くしても、トイ
レ空間外の人体を検出することはなく、さらに出力信号
が強いことで動きの少ない着座中でも、人体の状態を確
実に検出することができる。

【００３６】図９は、本発明の上記構成に係わる電波セ
ンサの第４の具体例を示すブロック図である。

【００３７】本具体例によれば、電波センサ１によりト
イレ空間内に人体が入室したことを検出し、着座開始判
別手段１５で図３に示す受信波形によって、人体の着座
開始を判別し、感度調整手段３１により電波センサの受
信手段の感度を強くする。そして、離座開始判別手段１
７により、人体の離座開始を判別し感度調整手段３１に
より電波センサの受信手段の感度を弱くする。

【００３８】前記感度調整手段３１により、例えば人体
の離座時すなわち電波センサの受信手段が便器前方を向
いている時に、受信手段の受信感度を弱くすることで、
別のトイレ空間からの送信波及びトイレ空間外の人体に
反射した反射波を受信することがなくなり、誤検知の可
能性がなくなる。また、人体の着座時すなわち電波セン
サの受信手段が便器上方を向いている時には、別のトイ
レ空間からの送信波及びトイレ空間外の人体に反射した
反射波を受信することはなく、受信手段の受信感度を強
くすることにより動きの少ない着座中でも、人体の状態
を確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電波センサをトイレ装置に取
り付けた図。

【図２】本発明に係わる電波センサの内部構成を示す
ブロック図。

【図３】本発明に係わる電波センサの着座開始判別手
段の判別方法、及び離座開始判別手段の判別方法を示す
受信波形図。

【図４】本発明に係わる電波センサの第１の具体例を
示すブロック図。

【図５】本発明に係わる電波センサを取り付けたトイ
レ装置に着座した図。

【図６】本発明に係わる電波センサの第２の具体例を
示すブロック図。

【図７】本発明に係わる電波センサの指向角調整方法
を示す図。

【図８】本発明に係わる電波センサの第３の具体例を
示すブロック図。

【図９】本発明に係わる電波センサの第４の具体例を示
すブロック図。

【図１０】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を示す説明図。

【図１１】電波によるドップラ効果を利用したドップ
ラセンサが備える機能構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１電波センサ３トイレ装置５人体７反射物体（人体）９送信手段１１受信手段１３差分検出手段１５着座開始判別手段１７離座開始判別手段１９受信波形２１ａ、２１ｂ、．．．２１ｅ電波センサの送信方向２３方向調整手段２５指向角調整手段２７金属板２９出力調整手段３１感度調整手段３３ドップラセンサ３７可動体（人体）３９送信装置４１受信装置４３差分検出回路４５帯域フィルタ４７他の送信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者轟木健太郎福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者幾島見江福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 2D039 AA02 DB00 FA03 2G005 DA04 5J070 AB15 AB24 AC06 AD20 AE09 AF01 AK31 AK32 AK35 BA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電波の送信手段と受信手段を備え、送信
した送信波が人体に反射することにより、人体の有無を
検出する電波センサを便座より下方に取り付けたトイレ
空間内のトイレ装置において、人体が便座に着座及び離
座を開始することを判別する、着座開始判別手段及び離
座開始判別手段と、トイレ空間での人体の便座への着離
座に応じて、前記電波センサの送信方向及び受信方向を
調整するための方向調整手段とを備えたことを特徴とす
る、トイレ装置。
【請求項２】電波の送信手段と受信手段を備え、送信
した送信波が人体に反射することにより、人体の有無を
検出する電波センサを便座より下方に取り付けたトイレ
空間内のトイレ装置において、人体が便座に着座及び離
座を開始することを判別する、着座開始判別手段及び離
座開始判別手段と、トイレ空間での人体の便座への着離
座に応じて、前記電波センサの指向角を調整するための
方向調整手段とを備えたことを特徴とする、トイレ装
置。
【請求項３】前記電波センサを取り付けたトイレ空間
内のトイレ装置において、前記着座開始判別手段及び離
座開始判別手段の出力に応じて、電波センサの送信手段
の出力の強弱を調整するための出力調整手段を備えたこ
とを特徴とする、前記請求項第１項または２項記載のト
イレ装置。
【請求項４】前記電波センサを取り付けたトイレ空間
内のトイレ装置において、前記着座開始判別手段及び離
座開始判別手段の出力に応じて、電波センサの受信手段
の感度を調整するための感度調整手段を備えたことを特
徴とする、前記請求項第１項または２項記載のトイレ装
置。