JP2007147402A - 熱線センサ付自動スイッチの子器 - Google Patents

Abstract

【課題】静止状態の人を確実に検知でき、より一層省エネを図ることのできる熱線センサ付自動スイッチの子器を提供する。
【解決手段】人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサ２４０を有し熱線センサの信号を受けて負荷としての照明Ｌを自動で制御する熱線センサ付自動スイッチの親器２０に接続され、親器から離れた場所の人の存否を検知する熱線センサ付自動スイッチの子器１０であって、本発明の特徴は、この子器１０が近赤外線を放射しその反射光により所定位置の人の存否を検知する近赤外線センサ１２を備えた点にある。
【選択図】図１

Description

この発明は、親器と子器とで構成され検知エリア内の人の存否に応じて負荷を自動で制御する熱線センサ付自動スイッチに関し、特に熱線センサ付自動スイッチの子器に関する。

特許文献１は、親器と子器とから構成され検知エリア内の人の存否に応じて負荷を自動で制御する熱線センサ付自動スイッチを開示している。この熱線センサ付自動スイッチは、例えば公共のトイレなどに設置され、トイレ内の人の存否に応じて照明などの負荷を自動でオン／オフすることで省エネを図っている。この熱線センサ付自動スイッチの親器は人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサを備えており、熱線センサの信号に応じて負荷を制御する。子器は、親器の検知エリアを広げるために親器に接続されるものであって、例えば親器が公共トイレの入り口付近に設置されるのに対し、子器はトイレの各個室内に設置され、各個室内の人の存否を検知する。

上記特許文献１の子器は、親器と同様に熱線センサを備え、熱線センサを用いて人の存否を検知していた。しかしながら、熱線センサは熱の変化（熱線量の変化）から人を検知するため、検知エリア内に動いている人がいればその人を検知することができるが、検知エリア内に人がいてもその人が静止していればその人を検知できないという欠点がある。そのため、熱線センサを用いて人の存否を検知する子器をトイレの個室に設置した場合、個室内の人が静止状態になった時に子器がその人を検知できず、個室内に人がいるにも関わらず突然消灯されるという事態を招く恐れがあった。

そこで、従来の熱線センサ付自動スイッチは、熱線センサが人を検知しなくなってから実際に照明を消灯するまでの間に所定の期間（オフディレー時間）を設け、オフディレー時間の間は熱線センサが人を検知しなくても消灯されないようにし、人がトイレの個室などで静止状態になっても、突然消灯されないようにしていた。
特開２００４−０４４８５５号公報

トイレの個室のように静止状態が比較的長く続くことが想定される場所に熱線センサを用いた子器を設置する場合、上述のように個室に人がいるにも関わらず突然消灯されるという事態を防ぐためには、オフディレー時間をなるべく長く設ける必要がある。しかしながら、オフディレー時間を長く設定すると、人が実際に個室から退室してもオフディレー時間の間は照明が消灯されないこととなり、省エネの観点から改良の余地があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、静止状態の人を確実に検知でき、より一層省エネを図ることのできる熱線センサ付自動スイッチの子器を提供することである。

本発明の熱線センサ付自動スイッチの子器は、人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサを有し前記熱線センサの信号を受けて負荷を自動で制御する熱線センサ付自動スイッチの親器に接続され、親器から離れた場所の人の存否を検知する熱線センサ付自動スイッチの子器であって、本発明の特徴は、この子器が近赤外線を放射しその反射光により所定位置の人の存否を検知する近赤外線センサを備えた点にある。本発明の熱線センサ付自動スイッチの子器は、近赤外線を放射しその反射光により所定位置の人の存否を検知する近赤外線センサを用いることで、静止状態の人でも確実に検知することができる。従って、検知エリア内に人がいるにも関わらずその人が静止状態の時はその人を検知できないという恐れがなく、従来の熱線センサを用いた子器で設定されていたオフディレー時間（熱線センサが人を検知しなくなってから負荷を実際にオフするまでの期間）を大幅に短縮することができ、より一層省エネを図ることができる。

好ましくは、この子器はトイレの個室内に設置され、便座上の人の存否を検知する。トイレの個室は人が静止状態となりやすいが、本発明の子器をトイレの個室に設置し、便座上の人の存否を検知することで、便座上の人が静止状態になっても、その人を確実に検知することができる。その結果、トイレの個室内に人がいるにも関わらずその人が静止状態のために突然消灯されるという事態を防ぐことができる。

好ましくは、前記近赤外線センサは、反射物で反射された反射光を受光する受光部を複数備え、各受光部は、複数の所定位置で反射された反射光が何れかの受光部に入射するように配置され、この子器は、前記複数の受光部が反射光を検出することにより、複数の所定位置における人の存否を検知する。近赤外線センサは限られた狭い検知エリアしか検知できないため、例えばトイレの個室にこの子器を設置した場合、大人が個室を利用する場合と子供が個室を利用する場合とでは、子器から大人までの距離と子器から子供までの距離が異なるため、近赤外線センサが大人は検知できるが、子供は検知できないという事態が生じる可能性がある。そこで、上述のように、近赤外線センサに複数の受光部を設け、各受光部を複数の所定位置で反射された反射光が何れかの受光部に入射するように配置し、子器は複数の受光部に入射した反射光により複数の所定位置における人の存否を検知することで、検知エリアが広がり、大人と子供とを区別することなく検知することが可能となる。また、子器の取付位置に応じても近赤外線センサから人までの距離が異なることとなるが、そのような場合でも、子器の取付位置に関わらず人を検出することが可能となる。

上記のように近赤外線センサが複数の受光部を備える場合、好ましくは、前記子器は、前記複数の受光部のうち、常に反射光が入射される受光部は人の存否の検知に使用せず、残りの受光部で人の存否を検知するのが好ましい。子器の取付位置によっては、複数の受光部のいずれかに、床や壁で反射した反射光が常に入射する場合がある。このように常に反射光が入射される受光部は、床や壁などの固定物で反射された反射光を受光していると判断して人の存否の検知の判断には使用しないようにし、残りの受光部のみで人の存否の検知を行うようにする。これにより、床や壁などを人と誤検知することなく、人のみを確実に検知できる。

好ましくは、この子器は、近赤外線センサに加えて、人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサを備える。近赤外線センサの検知エリアは限られているため、例えばオムツ替えシートが併設されているような少し広めのトイレの個室の場合、子供のオムツ替えなどで使用者が便座から離れた時、個室内に人がいるにもかかわらず近赤外線センサのみではその人を検知できない恐れがある。そこで、近赤外線センサと検知エリアの広い熱線センサとを併用することで、より確実に人を検知することができる。

上述したように、本発明の熱線センサ付自動スイッチの子器は、静止状態の人を確実に検知でき、省エネ効果をより一層高めることができる。

以下、本発明を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
（第一実施形態）
図１は、親器２０に本発明の第一実施形態にかかる子器１０が複数接続された熱線センサ付自動スイッチの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、親器２０は、電源端子２１を介して商用電源ＡＣと電気的に接続されると共に出力端子２２を介して負荷である照明Ｌと電気的に接続され、検知エリア内の人の存否などに応じて照明Ｌを自動で制御（オン／オフ）する。さらに親器２０は子器接続端子２７を備え、検知エリアを広げるために、子器接続端子２７を介して子器１０を接続することができる。

親器２０は、電源端子２１を介して商用電源ＡＣから電圧が入力される電源回路２３と、電源回路２３と電気的に接続され、所定の検知エリア内の人の存否および周囲の明るさを検出するセンサ検知部２４と、電源回路２３およびセンサ検知部２４および子器接続端子２７と電気的に接続され、センサ検知部２４および子器接続端子２７に接続された子器１０からの出力を受けて制御信号を生成する信号処理部２５と、電源回路２３と出力端子２２との間に電気的に接続されると共に信号処理部２５と電気的に接続され、信号処理部２５の制御信号を受けて出力端子２２に接続された照明Ｌをオン／オフする出力駆動部２６とから構成される。

センサ検知部２４は、人体から放射される熱の変化を検出して所定の検知エリア内の人の存否を検知する熱線センサ２４０と、周囲の明るさを検知するＣｄＳなどからなる明るさセンサ２４１とからなる。

親器２０は、明るさセンサ２４１が周囲の照度を検知して、周囲の照度が所定値以上の時は出力駆動部２６に接続された照明Ｌを消灯（オフ）し、周囲の照度が所定値以下の時は、熱線センサ２４０の出力および各子器１０の出力、すなわち所定の検知エリア内の人の存否に応じて、照明Ｌを点灯／消灯する。

各子器１０は、親器から離れた場所に設置され、親器から離れた場所の人の存否を検知するもので、第一接続端子１１と第二接続端子１４とを備え、第一接続端子１１を介して親器２０または別の子器の第二接続端子１４と電気的に接続され、第二接続端子１４を介して別の子器を接続することができる。

各子器１０は、近赤外線を放射しその反射光により所定位置の人の存否を検知する近赤外線センサ１２と、近赤外線センサ１２の出力を受けて制御信号を生成する信号処理部１３とを備え、第一接続端子１１を介して親器２０から電力を供給されると共に、第一接続端子１１を介して信号処理部１３の制御信号を親器２０の信号処理部２５へ送信することができる。

以上のように構成された本実施形態の熱線センサ付自動スイッチは、図２に示すように公共のトイレに設置される。図２に例示したトイレは、入り口付近に洗面スペースＡがあり、その奥に６つの個室Ｂが設けられている。

親器２０は、例えば洗面スペースＡの天井に取り付けられ、洗面スペースＡや各個室Ｂの天井などに設置された複数の照明Ｌおよび商用電源ＡＣと電気的に接続されている。親器２０の熱線センサ２４０の検知エリアは、洗面スペースＡのほぼ全域をカバーしており、親器２０は、洗面スペースＡ内にいる人の存否を検知することができる。

子器１０は、各個室Ｂに１台ずつ（合計６台）取り付けられ、親器２０と、直接或いは別の子器１０を介して、電気的に接続されている。図３は、各個室Ｂに取り付けられた子器１０を示している。図３に示すように、本実施形態の各子器１０は、個室Ｂの洋式便座１００の背面の壁に取り付けられる。子器１０は、近赤外線Ｆを放射する発光素子（図示せず）と、発光素子が放射し反射物により反射された反射光をレンズを介して受信するフォトダイオードなどの受光素子（図示せず）とを備え、発光素子が放射した近赤外線が反射物で反射され受光素子がその反射光を検出することにより人体を検知する。本実施形態の子器１０は、便座上の人の存否を検知するように、便座上に向けて近赤外線Ｆを放射する。すなわち、図４に示すように、便座に人が座っている時は発光素子が放射した近赤外線Ｆが便座上の人で反射され、受光素子がその反射光（反射光量）を検出することで、便座上の人を検知できる。

次に、上記の熱線センサ付自動スイッチの動作について説明する。まず、親器２０が明るさセンサ２４１によりトイレの周囲の照度を検出する。周囲の照度が十分な場合、親器２０の信号処理部２５は、照明を消灯する制御信号を出力駆動部２６に送信し、制御信号を受けた出力駆動部２６は、各照明Ｌを消灯させる。周囲の照度が不十分な場合、親器２０の信号処理部２５は、熱線センサ２４０や各子器１０の出力に応じて、各照明Ｌを点灯／消灯させる。すなわち、親器２０の熱線センサ２４０が人を検知した時、またはいずれかの子器１０の近赤外線センサ１２が人を検知しその子器１０の信号処理部１３が人を検知した旨を知らせる制御信号（以下、人体検知信号と称す。）を親器の信号処理部２５に送信した時は、親器の信号処理部２５は各照明Ｌを点灯させ、親器２０の熱線センサ２４０および各子器１０の近赤外線センサ１２のいずれもが人を検知していない時は、各照明Ｌを消灯させる。

ところで、本実施形態においても、従来と同様に、例えば人が各個室から退室する際に、各子器の近赤外線センサ１２が人を検知しなくなってから洗面スペースＡの親器２０がその人を検知するまでの間に照明Ｌが消灯されるような事態を避けるために、親器２０の信号処理部２５は、熱線センサ２４０や各子器１０が人を検知しなくなってから実際に照明Ｌを消灯するまでの間に所定の期間（オフディレー時間）を設け、オフディレー時間の間は消灯しないようにしている。

ここで注目すべき点は、本発明に係る子器１０を備えた熱線センサ付自動スイッチは子器１０が静止状態の人でも確実に検知することができるため、本実施形態の熱線センサ付自動スイッチに設けられるオフディレー時間は、例えば人が個室の便座を離れてから洗面スペースＡにいくまでの時間を考慮して設定すれば良く、従来の熱線センサを備えた子器のように人が個室で静止状態になることを考慮して比較的長時間に設定する必要がないため、従来の熱線センサを備えた子器に比べて、オフディレー時間を大幅に短縮できるという点である。従って、本発明に係る子器を備えた熱線センサ付スイッチは、オフディレー時間が短い分、人がいないのに照明が点灯している不要な時間を削減することができ、より一層省エネを図ることができる。

なお、本実施形態では、親器２０に近赤外線センサ１２を備えた子器１０のみを接続していたが、親器２０に近赤外線センサ１２を備えた子器１０のみを接続しなければならないというわけではなく、例えば図５に示すように、近赤外線センサ１２を備えた子器１０と、従来の熱線センサを備えた子器３０とを併用して熱線センサ付自動スイッチを構成してもよい。

また、本実施形態の親器２０は、熱線センサ２４０と明るさセンサ２４１とを併用して照明Ｌを制御していたが、親器２０による照明Ｌの制御方法は上述した制御方法に限定されるものではない。
（第二実施形態）
本実施形態の基本構成は第一実施形態と共通するため、共通する部分については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本実施形態の熱線センサ付自動スイッチの子器４０に使用される近赤外線センサ４１の構成を示す図である。本実施形態の近赤外線センサ４１は、近赤外線を放射する発光素子４１０と、発光素子４１０が放射し反射物で反射された反射光を受光する４つの受光部４１１〜４１４とを備える。各受光部４１１〜４１４は、反射光が入射するレンズ（図示ぜず）と、レンズに入った光を検知するフォトダイオードのような受光素子（図示ぜず）とからなり、発光素子４１０が放射し４つの所定位置Ｐ１〜Ｐ４で反射された反射光が各受光部４１１〜４１４にそれぞれ入射するように配置されている。各子器４０は、各受光部４１１〜４１４が反射光を検出することにより、各所定位置Ｐ１〜Ｐ４に人がいることを検知でき、何れかの受光部が人を検知すると、信号処理部１３が人体検知信号を親器の信号処理部２５に送信する。

本実施形態の子器４０は、図７に示すように、例えばトイレの個室の天井に取り付けられ、便座上の人を検知するように便座に向けて近赤外線Ｆを放射する。すなわち、図８に示すように、便座に人が座っている時は発光素子が放射した近赤外線Ｆが便座上の人で反射され、複数の受光部４１１〜４１４のいずれかがその反射光を検出することで、便座上の人を検知する。

トイレは大人が個室を使用する場合と子供が個室を使用する場合とが想定されるが、図８と図９に示すように、大人が個室を利用する場合（図８参照）と子供が個室を利用する場合（図９参照）とでは、子器４０から大人までの距離Ｌ１と子器４０から子供までの距離Ｌ２が異なることとなる。このような場合、近赤外線センサの検知エリア（検知位置）は限られているため、大人を想定して検知位置を設定した場合、大人は検知できるが、子供は検知できないという事態が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態の子器４０のように、近赤外線センサ４１に複数の受光部４１１〜４１４を設け、各受光部４１１〜４１４を複数の所定位置Ｐ１〜Ｐ４で反射された反射光が各受光部にそれぞれ入射するように配置し、子器４０を、いずれかの受光部４１１〜４１４が反射光を検出することにより、複数の所定位置Ｐ１〜Ｐ４における人の存否を検知可能に構成することで、子器４０の検知エリアが広がり、大人や子供にかかわらず、人を検知することが可能となる。

また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、トイレの天井の高さが違う場合など、子器の取付位置によっても、子器４０から人までの距離Ｌ３，Ｌ４が異なることになるが、そのような場合でも、本実施形態のように子器４０を複数の所定位置における人の存否を検知可能に構成することで、ある程度の範囲ならば子器４０の取付位置に関わらず、人を検出することが可能となる。

なお、本実施形態のように近赤外線センサ４１が複数の受光部４１１〜４１４を有する場合、子器４０の取付位置によっては、ある受光部には、床や壁、便座などで反射した反射光が常に入射する場合がある。このような場合は、子器４０の信号処理部１３は、常に反射光が入射される受光部は床や壁などの固定物で反射された反射光が入射していると判断して人の存否の検知には使用せず、残りの受光部のみで人の存否の検知を行うようにするのが好ましい。

例えば、図６において、床で反射した反射光が常に受光部４１４に入射するような場合は、信号処理部１３は、受光部４１４の受光素子が反射光を検出しても、人体検知信号を親器２０の信号処理部２５に送信せず、残りの受光部４１１〜４１３の何れかが反射光を検出した時のみに、親器２０に人体検知信号を送信する。このような制御を行うことで、床や壁などを人と誤検知することなく、人のみを確実に検知できる。

ところで、子器４０を取り付けるトイレの個室が、例えばオムツ替えシートが併設されているような少し広めの個室の場合、子器４０は、近赤外線センサ４１に加えて、人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサ（図示せず）を備えるのが好ましい。子器４０の信号処理部１３は、近赤外線センサ４１および熱線センサの何れかが人体を検知すれば、人体検知信号を親器２０に送信する。近赤外線センサ４１の検知エリアは限られているため、広めの個室で使用者が子供のオムツ替えなどで便座から離れた場合、個室内に人がいるにも関わらず近赤外線センサ４１のみではその人を検知できない恐れがある。そこで、近赤外線センサ４１と、図１１に示すように比較的広い検知エリアＧを有する熱線センサとを併用することで、便座上の人を確実に検知できるのはもちろん、その人がオムツ替えなどで便座を離れた場合でも、確実にその人を検知することができる。

上記のように、本発明の技術的思想に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、請求の範囲において限定した以外は、その特定の実施形態に制約されるものではない。

親器に、本発明の第一実施形態に係る子器が複数接続された熱線センサ付自動スイッチの構成を示すブロック図である。 図１の熱線センサ付自動スイッチが取り付けられるトイレの一例を説明する図である。 図１の子器をトイレの個室に設置した状態を示す図である。 図３の子器が人を検知する仕組みを説明するための図である。 図１の熱センサ付自動スイッチの別の構成を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る子器の近赤外線センサを説明するための図である。 図６の子器をトイレに設置した状態を示す図である。 図７のように設置された子器が人を検知する仕組みを説明するための図である。 図７のように設置された子器から検知対象となる人までの距離を説明するための図である。 子器の取付位置の違いによって、子器から検知対象となる人までの距離が異なることを説明するための図であって、（ａ）は子器が取り付けられる天井が低い場合を示し、（ｂ）は子器が取り付けられる天井が高い場合を示す図である。 近赤外線センサに加えて熱線センサを備えた図６の子器の検知エリアを説明するための図である。

符号の説明

１０ 子器
１２ 近赤外線センサ
１３ 信号処理部
２０ 親器
２４ センサ検知部
２５ 信号処理部
４１ 近赤外線センサ
２４０ 熱線センサ
２４１ 明るさセンサ
４１０ 発光素子
４１１ 受光部
４１２ 受光部
４１３ 受光部
４１４ 受光部
Ｆ 近赤外線

Claims (5)

1. 人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサを有し前記熱線センサの信号を受けて負荷を自動で制御する熱線センサ付自動スイッチの親器に接続され、親器から離れた場所の人の存否を検知する熱線センサ付自動スイッチの子器であって、
   この子器は、近赤外線を放射しその反射光により所定位置の人の存否を検知する近赤外線センサを備えることを特徴とする熱線センサ付自動スイッチの子器。
2. トイレの個室内に設置され、便座上の人の存否を検知することを特徴とする請求項１記載の熱線センサ付自動スイッチの子器。
3. 前記近赤外線センサは、反射物で反射された反射光を受光する受光部を複数備え、
   各受光部は、複数の所定位置で反射された反射光が何れかの受光部に入射するように配置され、
   この子器は、前記複数の受光部が反射光を検出することにより、複数の所定位置における人の存否を検知することを特徴とする請求項１記載の熱線センサ付自動スイッチの子器。
4. 前記子器は、前記複数の受光部のうち、常に反射光が入射される受光部は人の存否の検知に使用せず、残りの受光部で人の存否の検知を行うことを特徴とする請求項３に記載の熱線センサ付自動スイッチの子器。
5. 前記近赤外線センサに加えて、人体から放射される熱の変化を検出して人の存否を検知する熱線センサを備えたことを特徴とする請求項１記載の熱線センサ付自動スイッチの子器。

Images