JP2004107991A - 温水洗浄便座装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の服の色に影響されることなく、安定して人体の着座を検出するセンサを備え、意匠性にも優れた温水洗浄便座装置を提供する。
【解決手段】使用者の着座状態を検出するセンサを備えた温水洗浄便座装置において、前記センサは、人体に向けて赤外光を放射する発光部と、人体からの反射光を受光する受光部を有し、前記受光部が受光する反射光量に基づいて着座の有無を判定する形式のセンサであり、前記センサは、温水洗浄便座本体の便座下の局部洗浄ノズル近傍に位置し、斜め上前方の便座の開口部に向けて設置した。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水洗浄便座装置の着座検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温水洗浄便座では、人体が着座していないときに洗浄スイッチを操作しても温水が噴出して周囲を濡らしたりすることがないように、着座した人体を感知する着座センサを設け、この着座センサが人体を感知した時のみ、温水噴出、または乾燥などの操作を可能としたものが一般的である。
【０００３】
着座センサの方式には、便座への加重や静電容量の変化で検出するものもあるが、赤外線式の距離センサが最も多い。距離センサは三角測量の原理を用いたもので、人体に向けて赤外線ビームを投射し、検出体からの反射した赤外線ビームの入射角度で距離を算出する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
距離センサが検出対象とする人体の部位は、腰や背中などが一般的である。これは、使用者の体型や座り方などの条件が変わっても距離センサの赤外線ビームが外れにくいためである。
【０００５】
図８は腰を狙う距離センサを搭載した温水洗浄便座の外観例である。図８において、１は温水洗浄便座本体、２は便座シート、３は便蓋、５は洗浄ノズルであり、１９が着座センサの窓である。赤外線式の距離センサには、赤外線を透過する部材で保護用の窓１９が形成されており、矢印の方向に赤外線ビームを投射する。
【０００６】
図８の距離センサの位置では、後述する衣服の反射率の影響や意匠性の問題があるため、距離センサを便座の後部に取り付け、便座から下に落ちた臀部で検出する考案もある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
また、距離センサではなく、赤外線の反射レベルを検出するセンサを便座シートに取り付けた考案もある（例えば、特許文献３参照。）。
但しこの考案は、開閉式の便座シートに着座センサを取り付けることで、立位（立ち小便）と着座を１つのセンサで検出することが主目的である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−２５６８０７　号公報
【特許文献２】
特開平２０００−１０７０８１号公報
【特許文献３】
特許第２９７０５００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、距離センサには以下のような問題がある。
距離センサは、反射した赤外ビームの入射角度で距離を算出するので、原理的には検出体の反射率に影響されない。しかし実際には、検出体の反射率が非常に小さい場合、すなわち真っ黒な衣服などでは、反射ビームの強度が著しく低下し、角度検出を行うために必要な信号レベルが得られず、うまく距離を検出できない場合がある。
【００１０】
また、腰や背中を検出部位とするためには、図８のように温水洗浄装置本体の非常に目立つ位置に距離センサを設置しなければならず、距離センサの窓部分が本体の外装ケースと調和せず、意匠性を著しく低下させる。
【００１１】
そこで特許文献２のように臀部を検出部位とすれば、衣服の色の固体差に比べて臀部の色の個人差は小さいため、検出体の反射率の問題は解消する。しかし、この考案では距離センサの赤外ビームを便座の後周縁近傍から前周縁の便器内壁面の上端に向け、ほぼ水平に投射しており、使用者の便座への座り方次第では、便座下に臀部が突出するとは限らず、安定した検出は期待できない。
【００１２】
また、特許文献２の距離センサの位置は、使用者から目立たない場所であり、意匠性の面でも優れている。しかし、男性が便座を立ち上げて立ち小便をする場合、距離センサに小便がかかる場合がある。
【００１３】
距離センサ表面に小便の水滴が付くと、水滴がレンズとして機能する。距離センサは、所定の方向に向けて赤外線ビームを投光し、その反射ビームの入射角度で距離を検出するが、入射角度の変化は非常に僅かなものである。
このため、小便によって出来たレンズによって多少でも赤外ビームの角度が変われば、距離センサの検出結果に大きな誤差が発生する。
【００１４】
また、頻繁に小便がかかれば、距離センサ表面に汚れがひどく着くことになる。反射の光量だけを検出する場合は、汚れの程度に比例して信号が減衰するだけで済む。しかし、距離センサは反射ビームの入射角度で距離を検出するため、センサ表面の汚れの状態、特に一部分に汚れがある場合、その影響は、距離センサの検出結果を、近い側にも遠い側にも変化させてしまう。
よって、特許文献２のように、小便がかかる位置に距離センサを置くと、誤感知が発生する可能性が非常に高い。
【００１５】
特許文献３は、同じく臀部を検出部位とするものであるが、距離センサは使用せず、便座シート部分に反射量を検出する赤外線センサを設けている。
しかし、便座シートには、着座した際の肌触りや冷たさの改善のため、布製（多くはタオル地）の便座カバーを取りけることが多い。特に、冬場に便座のヒーターを作動させる場合は、便座カバーの装着による節電効果は大きい。
便座カバーは赤外線を透過しないため、便座カバーを取り付けた時点で便座シートのセンサは全く機能しなくなる。仮に、便座カバーの使用禁止を明示しても、多くのトラブル発生が予想される。
【００１６】
また特許文献３では、赤外線の反射信号として、臀部だけでなく便器内の反射も利用している。しかし、便器の形状、色、水位、汚物の有無など、信号が安定しない要素が多い。更に、臀部の反射の個人差も加えれば、実際の着座、用便、便器洗浄という使用過程を通して、これらの要素の反射量変化を判別するのは極めて困難であり、正確な着座検出は期待できない。
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、使用者の服の色に影響されることなく、安定して人体の着座を検出するセンサを備え、意匠性にも優れた温水洗浄便座装置を提供することにある。
【００１８】
【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、使用者の着座状態を検出するセンサを備えた温水洗浄便座装置において、前記センサは、人体に向けて赤外光を放射する発光部と、人体からの反射光を受光する受光部を有し、前記受光部が受光する反射光量に基づいて着座の有無を判定する形式のセンサであり、前記センサは、温水洗浄便座本体の便座下の局部洗浄ノズル近傍に位置し、斜め上前方の便座の開口部に向けて設置したので、着座センサの検出性能は、使用者の衣服の色に影響されず、センサ面の汚れや水滴付着にも強く、意匠性にも優れた温水洗浄便座装置が実現可能となる。
【００１９】
請求項２は、請求項１の自動水栓制御装置において、前記センサの前記発光部および前記受光部は、前記局部洗浄ノズルを挟んでその両側にしたので、投受光部の距離が十分に離れて水滴付着の影響を受けにくくなり、かつセンサも小型化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る温水洗浄装置の取付状態を示す側面図である。
【００２１】
図１に示すように、温水洗浄装置は、洋式大便器２０の後部に取り付けられる本体１と、使用者が座る便座シート２、便座シート２の開口を閉じるための便蓋３が基本的な構成要素である。便座シート２および便蓋３は、それぞれ回転可能に本体１に装着されている。
【００２２】
温水洗浄便座装置の本体１の前方中央には、伸縮式のノズル５があり、ノズルから洗浄水を噴射させることで使用者は局部を洗浄できる。
本体１から伸縮式のノズル５が出てくる部分の近傍に着座センサ９が取り付けられている。
【００２３】
図２は図１の部分拡大図である。着座センサ９の検出領域は便座シート２の開口部に向けられている。図２の１０は、便座シート２が図２のように着座可能な状態に閉じていることを検出するスイッチであり、例えば便座シート２側に磁石を埋め込み、本体１側の１０の位置にホール素子を内蔵すれば良い。
【００２４】
図３は温水洗浄便座装置の機能部分を配置を示す上面図である。１は本体、２は便座シートで、便蓋３は表示を省略している。
本体１には、制御部４、ノズル５、ノズル５を本体１から出し入れするノズルモーター６、局部の洗浄水の出／止を制御する止水弁７、洗浄水を適温（お湯）に制御するヒーターと熱交換器から成る温度制御部８、着座センサ９、便座シート３の開閉状態を検出するスイッチ１０、便蓋３の開閉状態を検出するスイッチ１１、操作用リモコン（図不示）の信号を受信するリモコン受信部１２が内蔵されている。
【００２５】
スイッチ１１は、前述のスイッチ１０と同じく、便蓋３側に磁石、本体１側にホール素子の組み合わせで良い。リモコン受信部１２は、温水洗浄便座装置の操作部入力部となる。
図４に本体１の内部の機能ブロック図を示す。制御部４は、リモコン受信部１２で使用者の操作意志を受信し、便座シート２及び便蓋３の開閉状態と、着座センサ９の出力に基づいて、ノズル５の伸縮（本体１からの出し入れ）、温水制御、洗浄水の噴射を行う。
【００２６】
リモコン受信部に局部を洗浄する操作信号が入っても、便蓋３が閉じている場合、または便座シート２が開いている場合（立ち小便のために立てている場合）、または使用者の着座が検出されない場合は、制御部４は洗浄水の噴出を行わない。
【００２７】
図５は着座センサ９を構成する電気部品の回路図である。回路全体を制御するセンサマイコン９０、投光部９１、受光部９２から成る。
更に、投光部９１は、赤外光を発光する発光ダイオード９３、発光電流を制御するトランジスタ９４、発光電流を検出する抵抗９５、トランジスタ９３を制御するオペアンプ９６から成る。
また、受光部９２は、赤外光を受光して電流に変換するフォトダイオードである受光素子９７、受光電流を電圧に変換する抵抗９８およびオペアンプ９９から成る。
【００２８】
センサマイコン９０は、投光部９１を駆動して赤外光を放射し、これに同期して受光部９２の出力をＡ／Ｄ変換する。受光部９２の出力が所定の値を超えると着座と判断してその結果を制御部４に出力する。
なお、センサマイコン９０が着座または非着座と判定する閾値は単一の値である必要はなく、変化量を検出する方法でも良い。或いは、センサマイコン９０は受光部９２の出力のＡ／Ｄ変換結果をそのまま制御部４に出力し、制御部４で着座を判定することもできる。
【００２９】
図６はノズル部分の詳細構造を示す図である。便座シート２の楕円形の開口の最後部は、本体１から伸縮式のノズル５が出て来る部分まで達している。
これは、伸縮式のノズル５が局部の洗浄を行う際に、その伸縮量を最低限に抑えるための位置関係である。
また図６では、ノズル５の伸縮時に、ノズル５が左右に振れないようにノズルガイド１３が設けられ、この横に着座センサ９が取り付けられている。
【００３０】
着座センサ９の内部には図５の回路部品が入っているが、図６では投光素子９３と受光素子９７のみ示している。
便座シート２の開口部の最後端から斜め上を狙うように投光素子９３と受光素子９７が配置されているため、着座センサ９は使用者の臀部を検出体とする反射光量式の赤外線センサとして機能する。
図６の便座シート２に使用者が着座すると、着座センサ９のすぐ近くに臀部が位置することになり、臀部による反射量が増加し着座と判断することができる。
【００３１】
なお、本体１は外装カバーで覆われるが、着座センサ９の赤外光が透過する部分のみ、外装カバーに開口を設ける必要がある。
また、便蓋３が閉じている場合、着座センサ９は便蓋３からの反射光量は増加するために着座状態と誤感知する恐れがあるが、便蓋の閉状態を検出するスイッチ１１があるので、制御部４が判断すれば着座の誤感知とはならない。
【００３２】
図７は第２の実施例のノズル部分の詳細構造を示す図である。
図７は、着座センサ９に、図６のノズルガイド１３の機能も持たせている。着座センサ９の形状を図６のノズルガイド１３と同様にノズル５を挟む形状とし、投光素子９３と受光素子９７をノズルの両脇に配置している。
【００３３】
図７では、ノズルガイド１３という部材が不要となる。
また、投光素子９３と受光素子９７の距離が十分に離れる。よって、投光素子９３から出た赤外光が、着座センサ９の表面の水滴や汚れで反射して受光素子９７に戻ることはない。
【発明の効果】
以上の構成により、本発明の着座センサが検出性能および意匠性の面で優れている理由を説明する。
【００３４】
着座センサ９は便座シート２の下から前方斜め上方向に赤外線を発光する。しかも着座センサ９はノズル５の隣に配置されており、赤外線の方向はノズル５が噴出する洗浄水とほぼ平行し、臀部との距離も近い。
使用者は、局部の洗浄時に衣服が濡れないように注意するため、ノズル近傍に衣服がかかるような座り方はしない。よって、着座センサの検出領域に衣服が掛かることはなく、確実に使用者の臀部を検出する。
【００３５】
臀部は検出体として十分な大きさであり、反射率もほぼ一定と考えられるため、赤外線センサにとっては理想的な検出体である。
また、赤外光を斜め上方向に発光するため、特許文献２と異なり、臀部後方部分に対してほぼ鉛直方向に放射され、十分な反射が得られる。
よって、本発明の着座センサの位置及び検出方向は最適の条件である。
【００３６】
また本発明の着座センサ９は、特許文献２のような反射光の入射角度を検出する距離センサではなく、単に反射光量を検出するに過ぎない。つまり、距離センサほど敏感ではなく、汚れや水滴などの影響を受けにくい。
よって、本発明のように小便がかかる恐れがある位置に配置しても、安定した動作が可能となる。
【００３７】
また、距離センサは検出体の反射率が不定の場合に有効であるが、反射率が固定の条件であれば、反射光量式のセンサであっても、反射光量から距離を推定できる。
一方、距離センサは反射光の入射角度を検出するため、レンズなどの高精度の光学系が必要となり、小型化には向かず、コストも割高になる。
よって、臀部という検出体に限れば、距離センサと反射光量式センサの検出性能は差が少なく、形状、コストの面では反射光量式センサが優れている。
【００３８】
着座センサ９はノズル横に位置するため、本体１の意匠的に目立つ部分ではない。更に、反射光量式であるため、距離センサよりも小型化に適している。よって、着座センサ９が意匠性を損ねることはない。
【００３９】
また、温水洗浄便座装置の新商品設計の際、制御部４や温水制御部９などの配置や大きさが変わっても、ノズル５は本体１の前方中央の位置から動くことはない。
よって、位置が固定のため、着座センサ９の形状変更や性能評価をやり直す必要性は少なく、次の新商品へ流用することも容易となる。
【００４０】
図７の如く、ノズル５のガイド部分にセンサを内蔵すれば、「ノズル＋着座センサ」のユニットとして扱うことができる。小便などの汚れに対しても、ノズル５と同時にセンサ９を洗浄する構造も可能であり、更に安定した動作が可能となる。
【００４１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温水洗浄便座装置の取り付け状態を示す図である。
【図２】図１の着座センサ部分の拡大図である。
【図３】本発明に係る温水洗浄便座装置の内部機構を示す上面図である。
【図４】第１乃至２の実施例の機能ブロック図である。
【図５】第１乃至２の実施例の着座センサの回路図である。
【図６】第１の実施例着座センサおよびノズル部の斜視図である。
【図７】第２の実施例の着座センサおよびノズル部の斜視図である。
【図８】従来の温水洗浄装置本体の外観図である。
【符号の説明】
１…温水洗浄便座装置の本体、２…便座、３…便蓋、
４…制御部、５…ノズル、６…ノズル駆動モータ
７…止水弁、８…温水制御部、９…着座センサ
１０…便座閉検出スイッチ、１１…便蓋閉検出スイッチ
１２…リモコン受信部
２０…便器、１２…リモコン受信部、
９０…センサマイコン、９３…投光素子、９７…受光素子

Claims (2)

1. 使用者の着座状態を検出するセンサを備えた温水洗浄便座装置において、
   前記センサは、人体に向けて赤外光を放射する発光部と、人体からの反射光を受光する受光部を有し、前記受光部が受光する反射光量に基づいて着座の有無を判定する形式のセンサであり、
   前記センサは、
   温水洗浄便座本体の便座下の局部洗浄ノズル近傍に位置し、
   斜め上前方の便座の開口部に向けて設置されたことを特徴とする温水洗浄便座装置。
2. 請求項１の自動水栓制御装置において、
   前記センサの前記発光部および前記受光部は、前記局部洗浄ノズルを挟んでその両側に配置されたことを特徴とする温水洗浄便座装置。

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