JP2005198914A - トイレ設備における人体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】便蓋裏面でのドップラセンサの信号波の反射量を少なくして透過量を多くし、人体検知の検知感度を効果的に高め得るトイレ設備における人体検知装置を提供する
【解決手段】便蓋２０を両端部のヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置４２のケーシング３６内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサ４６を人体検知センサとして配設するとともに、便蓋２０の且つ便蓋閉の状態の下でドップラセンサ４６からの信号波が透過する部分の裏面を、送信波の送信方向に対してほぼ直角を成す段面４８を有する凹凸形状部５２とする。
【選択図】 図３

Description

この発明はトイレ設備における使用者検知のための人体検知装置に関し、詳しくはドップラセンサを人体検知センサとして用いて成る人体検知装置に関する。

従来より、トイレ設備において使用者の有無を人体検知センサで検知し、これに基づいて制御部により各種機器を動作制御することが広く行われている。
例えば使用者を検知することで便蓋を自動的に開いたり、使用後において使用者が検知エリアから離れることで洗浄水を自動的に流したり、便座や便蓋を自動的に閉じたりすることが行われている。

従来、かかるトイレ設備における人体検知センサとしては赤外線センサが主として用いられており、使用者が検知エリアに入ったときに使用者によって反射される反射光の受光に基づいて使用者を検知するようにしていた。

しかしながらこの赤外線センサの場合、反射光量の大小に基づいて使用者の有無を検知するものであることから、検知エリア内に使用者がいるかいないかを判別できるのみであり、使用者の細かな挙動については検知することができず、誤った検知に基づいて機器を誤動作させてしまうという場合も生じていた。

またこの赤外線センサを用いる場合、所定の箇所に透光性の窓部を設けて、その窓部に臨むように赤外線センサを埋設するといったことが必要であり、この場合その窓部によって美観が損なわれたり或いは便器その他のデザインの自由度が制限されるといった問題があった。

このようなことから、近年トイレ設備において使用者検知のためにドップラセンサを用いることが提案されている（例えば下記特許文献１, 特許文献２, 特許文献３, 特許文献４, 特許文献５, 特許文献６, 特許文献７）。

このようなドップラセンサを人体検知センサとして用いれば、単に人体（使用者）の有無のみならずその動きも検知することが可能となり、各種機器をよりきめ細かく動作制御することが可能となる。

またドップラセンサの場合、電波が透過する樹脂製品や木製品の内部にこれを隠蔽状態で配設しておくことが可能であり、赤外線センサの場合のように窓部によって美観が損なわれたりデザインの自由度が制限されるといった問題を解消することができる。

ところでドップラセンサを配設するに際しては、便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置におけるケーシングの内部に配設することが考えられる。
例えば便器本体の後部上面に載置状態に設置された洗浄タンクの前部中央にかかるドップラセンサを配設した場合、便座に着座中の使用者の上半身に対してドップラセンサからの信号波（電波）が至近距離から当たることとなり、使用者がペースメーカーを装着しているような場合にはドップラセンサからの信号波によってペースメーカーに悪影響が生ずる恐れがある。

或いはドップラセンサからの信号波が一部後方に放射されることによって洗浄タンク内の水の動きなども拾ってしまい、人体の動きを誤検知する恐れも生じる。
しかるにドップラセンサを便蓋の開閉支持装置におけるケーシング内部に配設してこれを前方に且つ斜め上方に向けておくことで、詳しくは送信方向が前方且つ斜め上向きとなるように配設しておくことで、このような問題を回避することができる。

一方で、このようにドップラセンサを便蓋の開閉支持装置におけるケーシング内部に送信方向を前方に向けて配設した場合、便蓋が閉状態にあるときにドップラセンサからの送信波が便蓋の裏面（下面）で一部反射されてしまって、便蓋に対する送信波の透過量が減少してしまうといった問題を生ずる。

便蓋の開閉支持装置のケーシング内部にドップラセンサを配設する場合、その配設位置が便器使用者の膝元あたりの高さとなることから、使用者に対する検知感度を高めるために斜め上方に向けて配設することが望ましいが、この場合ドップラセンサからの信号波が閉状態にある便蓋の裏面に対して斜め上向きに当たることとなる。

一般にトイレ設備における便蓋は樹脂製とされていて電波を透過させることができるが、ドップラセンサからの信号波（電波）は、互いに誘電率の異なる空気と樹脂製の便座との境界面である便蓋裏面で一部反射を生じ、しかもその反射の量は、便蓋裏面に対する信号波の入射角度が小さい程、即ち便蓋裏面と平行方向に近い角度である程多くなり、その分便蓋に対する透過量は少なくなる。而して透過量が少なくなれば使用者に対する検知感度が低下してしまう。
便蓋裏面での反射量が多くなると、便器洗浄時における便鉢内の洗浄水の動き等も拾ってしまい、設備の誤動作の原因ともなる。

特にドップラセンサが便蓋の開閉装置におけるヒンジ部よりも下側位置にあって、ドップラセンサからの信号波の全体が閉状態にある便蓋の裏面に当たるような場合、この問題は大きな問題である。

特開２００１−３０５２２０号公報 特開２００２−７１８２４号公報 特開２００２−７０１１９号公報 特開２００３−２１６７７号公報 特開２００２−２８５６２４号公報 特開２００１−３１１７７３号公報 特開２００１−２３１７１６号公報

本発明はこのような事情を背景とし、便蓋裏面でのドップラセンサの信号波の反射量を少なくして透過量を多くし、人体検知（使用者検知）の検知感度を効果的に高め得る、トイレ設備における人体検知装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該便蓋の且つ便蓋閉の状態の下で該ドップラセンサからの信号波が透過する部分の裏面を、該送信波の送信方向に対してほぼ直角を成す段面を有する凹凸形状に形成したことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記段面を、前記ドップラセンサを中心として該ドップラセンサ周りに回曲する回曲形状となしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該便蓋の且つ便蓋閉の状態の下で該ドップラセンサからの信号波が透過する部分の裏面を、その送信波の送信方向に対してほぼ直角を成す段面を有する複数の凹陥部を分散させた形状となしたことを特徴とする。

請求項４のものは、便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該便蓋の且つ便蓋閉の状態の下で該ドップラセンサからの信号波が透過する部分を、比誘電率の異なる層を便蓋上面から裏面側に向って該比誘電率が大から小となるように複数積層した構造となしてあることを特徴とする。

請求項５のものは、便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該ドップラセンサからの送信波の方向を変えて該便蓋への入射角度を直角に近づけるような導波路を該便蓋側に設けてあることを特徴とする。

請求項６のものは、請求項５において、前記ケーシングの内部には前記ドップラセンサからの送信波を前記便蓋側の導波路に導くケーシング側の導波路が設けてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように請求項１のものは、ドップラセンサからの信号波が透過する部分において、便蓋の裏面を送信波の送信方向に対してほぼ直角をなす段面を有する凹凸形状となしたもので、このようにすれば、ドップラセンサからの信号波が便蓋裏面で反射する量を少なくして透過量を多くすることができ、人体検知の検知感度を効果的に高めることができる。
ここで送信方向とは出力強さが最も強いアンテナ面に達する法線方向とする。

上記段面は、便蓋の厚み方向においてドップラセンサを中心とする回曲形状となしておくことができ、またその平面形状をドップラセンサを中心としてその周りに回曲する回曲形状となしておくことができる（以上請求項２）。
これによりドップラセンサからの送信波の反射をより効果的に少なくすることができる。
この場合においてその回曲形状はドップラセンサを中心とした円弧形状となしておくことができる。

次に請求項３は、便蓋におけるドップラセンサからの信号波が透過する部分の裏面を、複数の凹陥部を分散させた形状となしたもので、この場合においても、便蓋裏面によるドップラセンサからの信号波の反射を少なくして、人体検知の検知感度を効果的に高めることができる。
この場合においてその凹陥部はディンプル状の凹陥部となしておくことができる。

次に請求項４は、便蓋を比誘電率の異なる層を便蓋上面から裏面側に向って比誘電率が大から小となるように複数積層した構造となしたもので、この場合においても便蓋によるドップラセンサからの信号波の反射量を少なくして、人体検知の検知感度を高めることができる。

電波の特性として比誘電率が大きく異なる２つの物体の境界面ではその反射量が多くなる。
ここにおいて請求項４では便蓋構成材の比誘電率を徐々に変化させることで便蓋裏面と空気との誘電率の差を少なくし、以って便蓋裏面での電波反射、即ち信号波の反射を少なくするようになしたもので、このことにより便蓋に対する信号波の透過量を多くして人体検知の検知感度を高めることができる。

請求項５は、ドップラセンサからの送信波の方向を変えて便蓋への入射角度を直角に近づけるような急角度とする導波路を便蓋側に設けたもので、この場合においても便蓋によるドップラセンサからの信号波の反射量を少なくし得て、人体検知の検知感度を高めることができる。

この場合において便蓋の開閉支持装置における上記ケーシングの内部には、便蓋側の導波路と電波的に結合し、ドップラセンサからの送信波をその便蓋側の導波路に導くケーシング側の導波路をドップラセンサから延び出す形態で設けておくことができる（請求項６）。
このようにすることでドップラセンサから発せられた信号波をより効果的に便蓋を透過して人体に向け放射することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０はトイレ室１２内のトイレ設備で、１４は便鉢１６を有する便器本体、１８は開口２２を有する便座，２０は便蓋でそれぞれ開閉可能に設けられている。

便器本体１４の後部上面には、洗浄タンク２４が載置状態で設置されている。また同じく便器本体１６の後部上面且つ洗浄タンク２４の前側には、洗浄ノズル２６から局部洗浄水をシャワー噴射して人体局部を洗浄する局部洗浄装置２８が、詳しくはその本体部３０が載置状態で設置されている。
この本体部３０は樹脂製のケーシング３２を有しており、その内部に各種動作を行うための様々な機能部が収納されている。

一方、壁Ｗには局部洗浄装置２８及びトイレ設備１０における機能部を遠隔操作するためのリモコン３４が取り付けられている。
本実施形態において、局部洗浄装置２８における本体部３０には便座１８及び便蓋２０をそれぞれの基端において開閉可能に支持する便座，便蓋の開閉支持装置４２が一体に構成されている。
図２において、３６はその開閉支持装置４２における樹脂製のケーシングで、図中左右方向の端面からヒンジ部３７のヒンジ軸３８-１，３８-２が突出している。

一方便座１８及び便蓋２０には、後方に突き出すアーム４０-１，４０-２が設けられており、それぞれに設けられたヒンジ孔４４がヒンジ軸３８-１，３８-２に一体回転状態に嵌合されている
尚、便座１８におけるアーム４０-１のヒンジ孔４４はヒンジ軸３８-１に嵌合され、また便蓋２０におけるアーム４０-２のヒンジ孔（図示省略）はヒンジ軸３８-２に一体回転状態に嵌合されている。ここでヒンジ軸３８-２はヒンジ軸３８-１に対して独立に回転可能である。

図１及び図２に示しているように、ケーシング３６の内部にはドップラセンサ４６が人体検知センサとして収納されている。
ここでドップラセンサ４６は検知対象、即ち使用者に対して送信波（１０ＧＨｚ程度の高周波の電波）を送り、そして使用者が移動しているときに使用者からの反射波の周波数が変化する、所謂ドップラ効果に基づいて移動する使用者を検知する。

本実施形態においてこのドップラセンサ４６は、図３に詳しく示しているように前方且つ斜め上向きに、詳しくはその送信方向が前方向き且つ水平方向に対して角度θだけ斜め上向きとなる状態で介設されている。
ここでθは子供から大人まで便器前の人体を確実に検知できるようにするため、例えば５〜３０度程度の角度であることが望ましい。

本実施形態において、便座１８及び便蓋２０は樹脂製（ここではＡＢＳ樹脂製）で、図３に示しているように便蓋２０の裏面には、詳しくはドップラセンサ４６からの送信波が透過する部分の裏面には、複数の段面４８を有する階段状の凹凸形状部５２が設けられている。
ここで段面４８は、図３の縦断面においてそれぞれドップラセンサ４６の送信方向に対してほぼ直角の向きをなしている。そしてこれら複数の段面４８と４８との間の部分が傾斜面５０とされている。

このような本実施形態においては、ドップラセンサ４６からの信号波が便蓋２０裏面で反射する量を少なくして、その透過量を多くすることができ、人体検知の検知感度を効果的に高めることができる。

図３では段面４８における便蓋２０の厚み方向の形状が直線状の形状を示しているが、この段面４８はドップラセンサ４６を中心として便蓋２０の厚み方向に円弧形状となしておくこともできる。
このようにすれば、ドップラセンサ４６からの送信波の反射を更に少なくすることができる。

尚ここでは便蓋２０の裏面を部分的に段面４８，傾斜面５０を有する凹凸形状部５２としているが、便蓋２０全体の裏面をこのような凹凸形状部５２となすことも可能である。

この段面４８は、その平面形状を便器の左右方向に直線状に延びる面としてなしておくこともできるが、図４に示しているようにその平面形状を、ドップラセンサ４６を中心としてその回りに回曲する円弧形状の面となしておくことができる。
このようにすれば、ドップラセンサ４６からの送信波の反射を更に少なくすることができる。

図５は本発明の他の実施形態を示している。
図５（Ａ）に示す実施形態は、便蓋２０のドップラセンサ４６からの送信波が透過する部分の裏面に、送信波の送信方向に対してほぼ直角をなす面を有する半球状（又は部分球状の）多数のディンプル状の凹陥部５３を分散状に形成した例である。
一方（Ｂ）の実施形態は断面三角状の凹陥部５５を分散状に形成した例である。
これらの場合においても便蓋２０裏面によるドップラセンサ４６からの信号波の反射を少なくして、人体検知の検知感度を効果的に高めることができる。
尚、これらの実施形態においても凹陥部５３，５５を便蓋２０の裏面全体に亘って形成しておくこともできる。

図６は本発明の更に他の実施形態を示している。
同図に示しているように、この実施形態では便蓋２０が、ＡＢＳ樹脂から成る本体２０Ａに対して、その裏面側に塗料層２０Ｂ，２０Ｃが積層され、それら全体によって便蓋２０が構成されている。ここで塗料層２０Ｂ，２０Ｃはそれらの比誘電率が本体２０Ａの比誘電率に対し異なったものとされている。詳しくは本体２０Ａの比誘電率をε_１，塗料層２０Ｂの比誘電率をε_２，塗料層２０Ｃの比誘電率をε_３としたとき、ε_１＞ε_２＞ε_３の関係となるようにそれらの比誘電率が定められている。

即ちこの実施形態では、便蓋２０上面から裏面側に向って比誘電率が段階的に小となるように塗料層２０Ｂ，２０Ｃが本体２０Ａに対して積層されている。
尚ここでは本体２０Ａに対し、それとは比誘電率の異なる塗料層２０Ｂ，２０Ｃが積層されているが、塗料層以外の層を積層して比誘電率を便蓋２０上面から裏面側に向って段階的に小となるようにしても良い。
ここで塗料層２０Ｂ，２０Ｃとしては例えばウレタン系の塗料やアクリル系の塗料を用いることができる。

またこの実施形態では、便蓋２０を３層積層構造で構成しているが、場合によって２層の積層構造でこれを構成することも可能であるし、或いはまた４層若しくはそれ以上の積層構造でこれを構成するようにしても良い。
更にまた塗料層２０Ｂを、同じ比誘電率の層を複数積層した形態で構成しても良い。

本実施形態によれば、比誘電率を徐々に変化させることによって電波反射、即ち信号波の反射を少なくすることができ、これにより便蓋２０に対するドップラセンサ４６からの信号波の透過量を多くして、人体検知の検知感度を高めることができる。

図７は本発明の更に他の実施形態を示している。
この実施形態は、ドップラセンサ４６からの送信波の方向を変えて便蓋２０への入射角度を直角に近づけるような急角度とする導波路５４を有する導波管５６を便蓋２０側に設けている。５８はその導波管５６における管体でその内面に金属メッキ６０が施してある。
この実施形態ではまた、便蓋２０側の導波路５４と電波的に結合し、ドップラセンサ４６からの送信波を便蓋２０側の導波路５４に導く、導波路６２を有する導波管６４がケーシング３６側且つその内部に設けられている。
ここで導波管６４は例えばアルミダイカスト品にて構成される。
この実施形態においても、便蓋２０によるドップラセンサ４６からの信号波の反射量を少なくし得て、人体検知の検知感度を高めることができる。

次に図８はケーシング３６内におけるドップラセンサ４６の取付構造の例を示している。
先ず図８（Ａ）は取付プレート６６にてドップラセンサ４６を取り付けるようにした例を示している。
この取付プレート６６は保持部６８と固定部７０とを有しており、その保持部６８の前面にドップラセンサ４６が取り付けられて保持され、そして固定部７０においてケーシング３６に固定されている。

取付プレート６６は金属板，導電塗装したプレート，金属メッシュなどドップラセンサ４６からの送信波（電波）が後方に透過するのを遮断する電波遮断材にて構成しておくことができる。ここで電波遮断材は、電波を反射することにより若しくは電波を吸収することにより電波の透過を遮断する。
このようにしておけば、ドップラセンサ４６からの送信波の一部が後方に放射されることによって、後側の洗浄タンク２４内の水の動き等を拾って人体の動きと誤検知するのを防止でき、人体に対する検知感度を高めることができる。

一方図８（Ｂ）は、固定部７０を保持部６８から後向きに折り曲げて、この固定部７０をケーシング３６における底部のベースプレート７２に固定するようになした例である。
以上はドップラセンサ４６の取付プレート６６が同時に電波遮断材を兼用している場合の例であるが、ドップラセンサ４６からの送信波の一部が後方に放射されるのを防止するための電波遮断材を、取付プレート６６とは別に独立してドップラセンサ４６の後方に配置しておくことも可能である。

図９及び図１０はその具体例を示している。
このうち図９（Ａ）は電波の後方への透過を遮断する電波遮断材７４を、水平部７６と立上り部７８とを有する形態で構成し、そしてその立上り部７８をケーシング３６の内面に沿って配置した例を、また（Ｂ）はその立上り部７８を樹脂製のケーシング３６内部に埋設する状態で配置した例を、更に（Ｃ）は立上り部７８をケーシングの外面に沿って配置した例をそれぞれ示している。

また図１０（Ａ）は電波遮断材７４全体をケーシング３６外部に配置した例を、更に（Ｂ）は電波遮断材７４を湾曲形状としてケーシング３６内部においてドップラセンサ４６の後方に配置した例を示している。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の人体検知装置を備えたトイレ設備を示す図である。 図１のドップラセンサの設置位置を示す要部分解図である。 同実施形態の人体検知装置の図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の更に他の実施形態を示す図である。 本発明の更に他の実施形態を示す図である。 本発明の更に他の実施形態を示す図である。 同実施形態のドップラセンサの取付構造の例を示す図である。 図８とは異なる取付構造の例を示す図である。 図８，図９とは異なる取付構造の例を示す図である。

符号の説明

１０ トイレ設備
２０ 便蓋
２０Ｂ，２０Ｃ 塗料層
３６ ケーシング
３７ ヒンジ部
４２ 開閉支持装置
４６ ドップラセンサ
４８ 段面
５２ 凹凸形状部
５３，５５ 凹陥部
５４，６２ 導波路

Claims (6)

1. 便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該便蓋の且つ便蓋閉の状態の下で該ドップラセンサからの信号波が透過する部分の裏面を、該送信波の送信方向に対してほぼ直角を成す段面を有する凹凸形状に形成したことを特徴とするトイレ設備における人体検知装置。
2. 請求項１において、前記段面を、前記ドップラセンサを中心として該ドップラセンサ周りに回曲する回曲形状となしてあることを特徴とするトイレ設備における人体検知装置。
3. 便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該便蓋の且つ便蓋閉の状態の下で該ドップラセンサからの信号波が透過する部分の裏面を、その送信波の送信方向に対してほぼ直角を成す段面を有する複数の凹陥部を分散させた形状となしたことを特徴とするトイレ設備における人体検知装置。
4. 便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該便蓋の且つ便蓋閉の状態の下で該ドップラセンサからの信号波が透過する部分を、比誘電率の異なる層を便蓋上面から裏面側に向って該比誘電率が大から小となるように複数積層した構造となしてあることを特徴とするトイレ設備における人体検知装置。
5. 便蓋をヒンジ部で開閉可能に支持する便蓋の開閉支持装置のケーシング内部に、電波を信号波として前方に放射するドップラセンサを人体検知センサとして配設するとともに、該ドップラセンサからの送信波の方向を変えて該便蓋への入射角度を直角に近づけるような導波路を該便蓋側に設けてあることを特徴とするトイレ設備における人体検知装置。
6. 請求項５において、前記ケーシングの内部には前記ドップラセンサからの送信波を前記便蓋側の導波路に導くケーシング側の導波路が設けてあることを特徴とするトイレ設備における人体検知装置。

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