JP2005273414A - 自動洗浄大便器 - Google Patents

Abstract

【課題】 大便器に配置される電波センサによって人体検知を行い、人体検知後に自動洗浄を行う自動洗浄機能付き大便器において、誤検知なく人体検知することを可能にする。
【解決手段】 大便器と該大便器に配置される人体を検知する電波センサと該電波センサからの人体検知信号に応じて便器内を自動的に洗浄する自動洗浄機能とを備えた自動洗浄機能付き大便器において、前記電波センサは使用者の脚部を照射するよう大便器袴部に配置し、放射パターンの放射電力の強度が最大となる方向における前記電波センサのアンテナ表面から使用者の脚部を検知可能な地点までの最大検知距離をX、前記電波センサから放射される電波の床面垂直方向に対する半値角をθ、前記電波センサのアンテナ表面から床面に垂直に下ろした線と床面との交点から前記電波センサより半値角θで放射される電波が床面に到達する地点までの距離をYとすると、距離X、YがX＜Yの関係である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、人体検知センサを便器本体に配置し、人体検知センサを用いて使用者を検知すると所定の動作が自動的に行われるようにした自動洗浄機能付き大便器に関する。

従来、大便器に人体検知センサを配置することにより使用者を検知し、人体検知後に自動洗浄など所定の動作を行う大便器が一般に知られている。使用者が使用中に確実に所定の動作が行われるように、人体検知センサを様々な位置に配置する工夫がなされている。人体検知センサの配置場所として、大便器前面部に人体検知センサを配置する方法がある。大便器前面部に人体検知センサを配置することで、着座中の使用者の検知だけでなく、着座前の使用者も検知可能となり、使用者のトイレブースへの入退室などが検知可能となる。また、大便器の構造や便蓋や便座などの大便器の動作に影響を受けずに検知可能である。例えば大便器前面部に光電センサを配置することにより、使用者の着座前に便ふたの自動開動や便器の予備洗浄などを行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、最近では、光電センサより検知エリアが広く、陶器などを透過する性質から大便器内部に隠蔽可能であり、大便器への配置が容易である電波センサを用いて人体検知を行う事例が多く見られる。例えば電波センサを大便器前面部に配置し、着座中の使用者の検知だけでなく、着座前の使用者も検知可能な技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２１８４６８号（第２−３頁、第１図） 特表２００１−５１０９００号（第３１−３３頁、第４３−４４頁、第８Ｅ図）

大便器前面部に光電センサを配置する方法では、光電センサは光の反射を利用し、光を透過するセンシングの窓が必要となるため、大便器の加工が必要となる、デザイン性が制約される、見栄えが悪い、いたずらや接触により破損し誤検知するなど多くの問題があった。また、光電センサはある程度の反射光量が必要となるため、十分な検知エリアを確保することが困難であり、正面に向けて配置した場合は使用者が脚部を広げて着座した場合などを検知しにくく、また、斜めに向けて配置した場合は入室方向が逆であった場合に着座前の検知が遅れるといった問題があった。

光電センサの問題を解決するために、光電センサより検知エリアが広く、陶器などを透過する性質から大便器内部に隠蔽可能であり、光電センサでの窓による問題がなく使用者を検知可能である電波センサを用いて人体検知を行う事例が多く見られる。しかし、電波センサを大便器前面部に配置する方法では、大便器前面部の上方（例えば便鉢部）に配置するとき、現状の便鉢部には電波センサを配置するスペースが無く、電波センサを配置することは非常に困難である。また、大便器前面部の下方（例えば袴部）に配置するとき、床面付近に配置する方法では、本来検知するために電波センサから使用者の脚部に向かって放射され使用者の脚部で反射した電波と、電波センサから放射される電波の一部が床面に反射した後に使用者の脚部に反射した電波をともに受信し、その電波が干渉して検波信号に影響が出て、検知不良や誤検知する問題があり、また便鉢部付近に配置する方法では、電波が陶器などを透過するといっても陶器への入射角度によっては電波の一部が境界面で反射するため、床面付近に配置した場合と同様に、本来検知するために電波センサから使用者の脚部に向かって放射され使用者の脚部で反射した電波と、電波センサから放射される電波の一部が便鉢部に反射した後に使用者の脚部に反射した電波をともに受信し、その電波が干渉して検波信号に影響が出て、検知不良や誤検知する問題があった。本明細書において、便鉢部とは大便器本体上方の大便器本体に向かい合う方向に対し突出している部分を指す。一方袴部とは大便器本体下方の大便器本体に向かい合う方向に対し突出していない部分を指す。上記便鉢部と上記袴部が一体で区別し難い構造の場合は、便鉢部とはセンサ取付け高さ（床からセンサ上端）よりも上方を指す。一方袴部とはセンサ取付け高さ（床からセンサ上端）よりも下方を指す。

上記課題を解決する為になされる請求項第１項記載の発明は、大便器と該大便器に配置される人体を検知する電波センサと該電波センサからの人体検知信号に応じて便器内を自動的に洗浄する自動洗浄機能とを備えた自動洗浄機能付き大便器において、前記電波センサは使用者の脚部を照射するよう大便器袴部に配置し、放射パターンの放射電力の強度が最大となる方向における前記電波センサのアンテナ表面から使用者の脚部を検知可能な地点までの最大検知距離をX、前記電波センサから放射される電波の床面垂直方向に対する半値角をθ、前記電波センサのアンテナ表面から床面に垂直に下ろした線と床面との交点から前記電波センサより半値角θで放射される電波が床面に到達する地点までの距離をYとすると、距離X、YがX＜Yの関係であることを特徴とする。

本明細書において、放射パターンとは電波センサから放射される電波の放射方向における放射電力の強度分布を示したものである。放射方向は電波センサから放射される電波の放射電力の強度が最大となる方向を基準（0度）として角度で示す。また、半値角とは、電波センサから放射される電波の放射電力の強度が最大の1/2になる方向の基準（0度）からの角度を指す。

大便器袴部の床面付近に電波センサを配置するとき、距離X、YをX＜Yの関係とすることで、検知エリア内においては床面に到達する電波の放射電力の強度は本来検知するために使用者の脚部に放射される電波の放射電力の強度に比べ十分小さいため、この電波による干渉を抑えることができ、検知不良や誤検知を防止でき確実に使用者を検知可能である。

請求項第２項記載の発明は、電波センサから半値角θ内に放射される電波が大便器便鉢部に当たらないことを特徴とする。

電波センサの半値角θ内で放射される電波が大便器便鉢部に当たらないようにすることで、大便器便鉢部に到達する電波の強度は本来検知するために使用者の脚部に向かう電波に比べ十分小さいため、この電波による干渉を抑えることができ、検知不良や誤検知を防止でき確実に使用者を検知可能である。

請求項第３項記載の発明は、電波センサの放射パターンは床面水平方向に広く扁平であることを特徴とする。

電波センサの放射パターンが床面水平方向に広く扁平であることで、電波センサを大便器袴部に配置したとき、使用者が脚部を大きく広げた場合や脚部を閉じた場合、入室場所が異なる場合などにおいても検知エリアからはずれてしまう問題がなく、使用者の脚部を確実に検知可能である。

本発明の効果として、電波センサから放射される電波の一部が、本来検知させたい使用者の脚部以外の物に反射することにより起こる検知不良や誤検知を防止でき、且つ着座中において使用者が脚部を大きく広げた場合や脚部を閉じた場合、入室場所が異なる場合などにおいても検知エリアからはずれてしまう事が無いため、確実に検知エリア内の使用者を検知可能である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

図1は、本発明の第1実施例の自動洗浄機能付き大便器であり、大便器本体1と洗浄水を貯えるタンク部7、使用者が着座する便座部9等から構成されている。図１において大便器本体1の袴部1aの内面には、電波センサ3が備えられている。また、タンク7内には自動洗浄装置８が備えられている。

図2は、本発明の第1実施例で配置される電波センサ3の内部構成を示すブロック図である。図2において、電波センサ3は主に送受信手段12と差分検出手段13、さらに差分検出手段13の分析結果により着座の開始を判別する着座開始判別手段30と同様に離座の開始を判別する離座開始判別手段31とで構成される。送受信手段12から送信される送信波は使用者の脚部15へ向かうものと直接差分検出手段13へ向かうものとがある。使用者の脚部15で反射した分は受信波となり送受信手段12に到達し、差分検出手段13は直接の送信波と受信波との差分を分析して、分析結果より使用者が着座または離座していることを判別するものである。離座開始判別手段31によって離座が判別されると、図1における自動洗浄装置8によってタンク部7から大便器本体1に自動で洗浄水を供給する。

図3は第1実施例の電波センサ3を自動洗浄機能付き大便器本体1の袴部1aの前面中央部に配置したときの側面視の図である。前記電波センサの着座開始の判別方法及び、離座開始の判別方法を図3より説明すると、着座開始の判別方法は、使用者が大便器本体1に接近し、使用者の脚部15が前記電波センサ3の最大検知距離Xの検知エリア79内に入ってくると、電波センサ3から放射される送信波が使用者の脚部15で反射し、反射波は送信波と周波数、振幅、位相などのずれた受信波として電波センサ3に受信され、電波センサ3内で送信波と受信波の差分を分析し、差分を検出するとき検知を確定する。この検知状態が一定時間続くことによって着座開始判別手段30により着座の開始を判別する。離座開始の判別方法は、使用者が着座開始判別後に大便器本体1から離遠し、使用者の脚部15が前記電波センサ3の最大検知距離Xの検知エリア79外にはずれると非検知を確定する。このとき離座開始判別手段31により離座の開始を判別する。

図4は第1実施例の電波センサ3の送受信のアンテナ面50の構成を示す概略図である。アンテナ面50には、アンテナ50a〜50dが配置されており、各アンテナ50a〜50dは、電波の送信と受信を行う送受一体型のパッチアンテナであり、アンテナ面50に一列に配置される。電波センサ3は、送受信アンテナ51aと送受信アンテナ51bが各々2つのパッチアンテナで構成されており、大便器本体1と向かい合う方向から見たとき、図4のように大便器本体1の袴部1aに配置される。

図5は図4で示す第1実施例の電波センサ3のアンテナ面50による放射パターンを示す概略図であり、60aは図4の配置においての床面垂直方向、60bは床面水平方向である。図4で示した配置における床面垂直方向については、送受信アンテナ51aと送受信アンテナ51bの配置によって起こる電波の重ね合わせの効果によって、放射パターンの広がりを抑えることが可能であり、床面5や便鉢部6による干渉を防ぎ、誤検知なく確実に検知可能である。また、図4で示した配置における床面水平方向については、送受信アンテナ51aと送受信アンテナ51bの配置によって起こる電波の重ね合わせの効果によって、放射パターンを広げることが可能であり、確実に使用者の脚部を検知可能である。

前記放射パターンは、一列に配置するパッチアンテナの数を増減することで、垂直や水平方向の広がりを調整可能であるため、トイレブースの広さや電波センサから放射される電波の床面や便鉢部での干渉などを考慮し、使用者の脚部を誤検知なく最大限に検知可能なようにパッチアンテナの数を変化させることが望ましい。

図6は第1実施例の電波センサ3を大便器本体1の袴部1aの前面中央部に配置したときの上面視の図である(側面視は図3参照)。電波センサ3の最大検知距離Xの検知エリア79について、床面垂直方向に対しては図3のように放射パターンの広がりを抑えることが可能なため、半値角θが小さくなり距離Yを最大検知距離Xよりも長くすることが可能となり、且つ半値角θ内で放射される電波が便鉢部6に当たらないため、床面5や便鉢部6による電波の干渉を無視でき、誤検知なく使用者を検知可能である。図6より、床面水平方向に対しては放射パターンを広げることが可能なため、着座中において各使用者の脚部15の位置の違いがあるときも、確実に使用者の脚部15を捉え検知可能である。また、放射パターンが床面水平方向に広い分、最大検知距離Xを短くすることが可能であるため、トイレブース90に大便器本体1に向かい合うようにドア18があるとき、ドア18の開閉による誤検知を防ぐことが可能である。

図7は第1実施例の電波センサ3を自動洗浄機能付き大便器本体1の袴部1aの前面中央部から斜めに配置したときの上面視の図である。電波センサ3の最大検知距離Xの検知エリア80について、床面垂直方向に対しては図3のように放射パターンの広がりを抑えることが可能なため、半値角θが小さくなり距離Yを最大検知距離Xよりも長くすることが可能となり、且つ半値角θ内で放射される電波が便鉢部6に当たらないため、床面5や便鉢部6による電波の干渉を無視でき、誤検知なく人体を検知可能である。一方、図7において、床面水平方向に対しては放射パターンを広げることが可能なため、着座中において各使用者の脚部の位置の違いがあるときも、確実に使用者の脚部15を捉え検知可能である。また、図7のようにドア19がトイレブース91の側面の壁にあるとき、電波センサ3は、ドア19と向かい合う場合に使用者を最大限に検知可能であるが、各トイレブースによりドア19の配置位置は様々である。電波センサ3は、電波が陶器などを透過する性質から大便器内部に隠蔽可能であり大便器本体1の袴部1aへの配置が容易であることから、ドアの配置位置に応じて、現場で容易に電波センサ3の配置位置を決定し配置したり、変更したりすることが可能である。さらに、放射パターンが床面水平方向に広い分、最大検知距離Xを短くすることが可能であるため、ドア19の開閉による誤検知を防ぐことが可能である。

また、前記電波センサを用いることによって、大便器本体1の便鉢部6が袴部1aに対してやや突出した構造や大便器本体１の袴部1aの床面垂直方向の高さがやや低い構造であるときも電波センサ3の最大検知距離Xの検知エリアについて、床面垂直方向に対しては放射パターンの広がりを抑えることが可能なため、半値角θが小さくなり距離Yを最大検知距離Xよりも長くすることが可能であり、且つ半値角θ内で放射される電波が便鉢部6に当たらないため、床面5や便鉢部6で反射した電波の干渉を無視でき誤検知なく使用者を検知可能である。また、床面水平方向に対しては放射パターンを広げることが可能なため、着座中において各使用者の脚部15の位置の違いがあるときも、確実に使用者の脚部を捉え検知可能であり、誤検知なく確実に使用者を検知可能である。この他にも、どんなデザインの大便器にも容易に配置することが可能であり、確実に誤検知なく使用者を検知可能である。

本発明の第1実施例の自動洗浄機能付き大便器である。 本発明の第1実施例で配置される電波センサの内部構成を示すブロック図である。 第1実施例の電波センサを自動洗浄機能付き大便器本体の袴部の前面中央部に配置したときの側面視の図である。 第1実施例の電波センサの送受信のアンテナ面の構成を示す概略図である。 第1実施例の電波センサのアンテナ面による放射パターンを示す概略図であり、60aは図4の配置においての垂直方向、60bは水平方向である。 第1実施例の電波センサを自動洗浄機能付き大便器本体の袴部の前面中央部に配置したときの上面視の図である。 第1実施例の電波センサを自動洗浄機能付き大便器本体の袴部の前面中央部から斜めに配置したときの上面視の図である。

符号の説明

1…大便器本体
1a…袴部
3…電波センサ
5…床面
6…便鉢部
7…タンク部
8…自動洗浄装置
9…便座部
12…送受信手段
13…差分検出手段
15…使用者の脚部
30…着座開始判別手段
31…離座開始判別手段
50…アンテナ面
50a〜50d…パッチアンテナ
51a、51b…2つのパッチアンテナ
60a…放射パターン（床面垂直方向）
60b…放射パターン（床面水平方向）
18、19…ドア
79、80…検知エリア
90、91…トイレブース

Claims (3)

1. 大便器と該大便器に配置される人体を検知する電波センサと該電波センサからの人体検知信号に応じて便器内を自動的に洗浄する自動洗浄機能とを備えた自動洗浄機能付き大便器において、前記電波センサは使用者の脚部を照射するよう大便器袴部に配置し、放射パターンの放射電力の強度が最大となる方向における前記電波センサのアンテナ表面から使用者の脚部を検知可能な地点までの最大検知距離をX、前記電波センサから放射される電波の床面垂直方向に対する半値角をθ、前記電波センサのアンテナ表面から床面に垂直に下ろした線と床面との交点から前記電波センサより半値角θで放射される電波が床面に到達する地点までの距離をYとすると、距離X、YがX＜Yの関係であることを特徴とする自動洗浄機能付き大便器
2. 前記電波センサから半値角θ内に放射される電波が大便器便鉢部に当たらないことを特徴とする請求項第１項乃至第２項記載の自動洗浄機能付き大便器
3. 前記電波センサの放射パターンは床面水平方向に広く扁平であることを特徴とする請求項第１項乃至第３項記載の自動洗浄機能付き大便器
   
   

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