JP2010084379A - 吐水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電波センサの検知信号における振幅の増加量が、電波センサまでの距離に応じて異なることから、吐水装置の使用者の似ている動作である、身体と手や歯ブラシ、コップなどの被洗浄体の動作を識別でき、各々の動作に応じた制御が可能となる、簡易な構成で高機能な吐水装置が提供される。
【解決手段】吐水部と、
電波を放射し、放射した電波が被検知体で反射した反射信号に基づいて検知信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水を制御する制御部と、
を備えた吐水装置であって、
前記制御部は、前記検知信号における単位時間あたりの振幅（電圧値）の増加量が所定の値以上になったことを検知したら、前記吐水部からの吐水を開始させることを特徴とする吐水装置が提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば公衆トイレの手洗い場や、家庭の洗面化粧台や、キッチンに備えている吐水装置に関し、使用者の身体や手などの被検知体を検知して、吐水部からの吐止水を制御する吐水装置に関する。

従来、吐水装置に電波センサを用いて、被検知体が進入するエリアだけに電波を放射し、反射する電波を電圧値などで検知し、吐水を開始する技術がある。例えば、電波センサを受水部の下側に配置し、受水部の前半側に向って電波を放射させ、誤検知の原因となる吐水部から吐水される水を避け、手の進入だけを検知して、水による誤検知を防止して吐水を開始する吐水装置が開示されている（特許文献１）。
また、装置内や装置外近傍の被検知体を識別して検知し、各動作に応じた機器の制御を実行させる技術がある。例えば、電波センサを用いて、使用者が小便器を使用する前に小便器に接近する身体を検知して前（予備）洗浄し便器内に水を付着させた後、尿を検知して尿が終わった後便器内を本洗浄させる技術がある。身体と尿は速度（周波数）が違うため、フィルタにより識別し、上記技術を実現している（特許文献２）。

特開２００４−２３２２８２ 特許第３９４０９４８号

特許文献１に開示された技術によれば、吐水部から吐水される水は回避できるが、受水部の使用者側に電波を放射しているため、吐水装置に接近してくる身体の接近や横切り、また、身だしなみを整えるために、洗面器奥側に設置してある鏡への覗き込みや洗顔行為や髪のセットなど、吐水装置近傍での吐水動作ではない使用者の身体や手の動作により、手を検知するために設定した電圧値を超えて、検知してしまい誤吐水するおそれがある。

また、特許文献２に開示された技術によれば、吐水装置を使用する際に、検知する被検知体の各動作の速度（周波数）が明らかに異なる場合、フィルタなどを用いて周波数ごとに各動作を識別することにより、１つのセンサで各動作に応じた制御が実行できるため、簡単な構成で使い勝手の良い吐水装置となる。しかしながら、例えば、公衆トイレの手洗い場のような場所において、電波センサを用いて身体が吐水装置に接近したことを検知し機器を動作（照明点灯、節電モード解除など）させ、続いて被洗浄体（手やハブラシ、コップ）を差し出すことを検知して機器の動作（バルブを開して吐水など）を行おうとすると、身体が接近する速度（周波数）及び速度変化と被洗浄体を差し出す速度（周波数）及び速度変化が同程度であり容易に識別できないため、各動作を識別して検知し、吐水装置に異なる動作をさせるのは困難であった。

本発明は、電波センサの検知信号における振幅の増加量が、電波センサまでの距離に応じて異なることから、吐水装置の使用者の似ている動作である、身体と手や歯ブラシ、コップなどの被洗浄体の動作を識別でき、各々の動作に応じた制御が可能となる、簡易な構成で高機能な吐水装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、
吐水部と、
電波を放射し、放射した電波が被検知体で反射した反射信号に基づいて検知信号を出力するセンサ部と、
センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水を制御する制御部と、
を備えた吐水装置であって、
制御部は、前記検知信号における単位時間あたりの振幅（電圧値）の増加量が所定の値以上になったことを検知したら、前記吐水部からの吐水を開始させることを特徴とする吐水装置が提供される。

また、本発明の一態様によれば、
制御部は、検知信号の電圧値が所定の閾値をこえて、且つ検知信号における振幅（電圧値）の増加量が所定の値以上になったことを検知したら、吐水部からの吐水を開始させることを特徴とする吐水装置が提供される。

本発明の態様によれば、電波センサの検知信号における振幅の増加量が、電波センサまでの距離に応じて異なることから、吐水装置の使用者の似ている動作である、身体と手や歯ブラシ、コップなどの被洗浄体の動作を識別できる。よって、例えば、身体が吐水装置に接近したことを検知し、使用者が使用するための予備動作（照明点灯、節電モード解除など）を行い、続いて被洗浄体の吐水動作を検知して本動作（バルブを開して吐水）を行おうなど各々の動作に応じた制御が可能となり、簡易な構成且つ高機能で快適な吐水装置が提供される。

以下、本発明を図面に基づいて、詳細に説明する。

図１は、本発明における吐水装置の第１実施例の構成図である。図１において、吐水装置１００は、水を供給するための吐水部１０２と、吐水部１０２から吐水される水を受ける受水部１０４と、受水部１０４に配置され、受水部１０４内や受水部１０４外近傍の空間を検知範囲として電波を放射し、放射した電波が被検知体２００で反射した反射信号に基づいて検知信号を出力する電波センサ１と、電波センサ１からの検知信号に基づいて吐水部１０２からの吐水を制御する制御部１０で構成されている。ここで電波センサ１は受水部１０４の奥側に設置されており、電波を被検知体２００に対峙するように放射している。なお、本発明において、被検知体２００は、使用者の身体、あるいは、使用者の手や手に保持されるハブラシやコップなどを指し、その中で身体３００と、吐水部１０２より吐水される水流に当てて使用する手やハブラシ、コップなどの物体を被洗浄体４００として区別して記載している。

次に、図２を用い電波センサ１の説明をする。電波センサ１は、電波を生成する発振回路３と、発振回路３で生成された電波を送信波として被検知体に送信し、被検知体からの反射波を受信波として受信するアンテナ５と、発振回路３で生成される送信波とアンテナ５からの受信波とに基づいて検知信号を生成するミキサ部７とで構成されている。なおアンテナ５は、送受信別体でも構わない。ミキサ部７で生成された検知信号は振幅の電圧値として制御部１０へ送られる。

図３は、被検知体の状態と電波センサ１から得られる検知信号の振幅との関係を例示するための模式図である。ここで、検知信号の電圧値は、式１のレーダ方程式で表わされるように、電波センサ１と被検知体２００の距離の乗数に反比例し、被検知体２００の反射面積に比例する。

したがって、被検知体が電波センサに向かう動作の場合、センサから見える反射面積が同一であり、図３（ａ）のように電波センサとの距離が接近するため、振幅は増加していく。図３（ａ）の検知信号Ｓ１における振幅の増加量を導出するための信号処理方法は複数ある。一例として、図３（ｂ）は図３（ａ）の検知信号Ｓ１において基準値より上側の振幅のピーク値を導出したものであり、振幅による電圧値を連続的に増加して導出できることから、振幅の増加量が導出しやすい。振幅の増加量を導出するための信号処理方法は他にも、振幅の基準値より下側（上側）を基準値で折り返した時の上側（下側）のピーク値や、振幅値（ピーク値の電圧値の幅）を時系列的に導出してもよい。

図４（ａ）〜（ｄ）に被検知体２００が吐水装置１００を使用して吐水部１０２から水流を吐水させるまでの一連動作の側面図を示す。被検知体２００が吐水装置１００を使用して吐水部１０２から水流を吐水させるまでの動作は図４（ａ）〜図４（ｄ）の動作を順に行うのが一般的である。
図４（ａ）において、使用開始時に身体３００が受水部１０４手前に接近し、
続いて、図４（ｂ）において、身体３００が受水部１０４手前に停止する直前または停止した状態になり、
続いて、図４（ｃ）において、身体３００が受水部１０４手前に停止直前または停止したときに、被洗浄体４００が水流に当たるように差し出す位置（本発明では洗浄ポイントと言う）に差出され始め、
図４（ｄ）において、被洗浄体４００が洗浄ポイントに停止する直前または停止した状態になる。

続いて、図４（a）〜図４（ｄ）の一連動作において、図５（ａ）は身体３００の動作で得られる検知信号の振幅、図５（ｂ）は振幅のピーク値から導出される電圧値である。身体３００と電波センサ１までの距離との関係は吐水装置１００の遠方から受水部１０４手前までである。また、図５（ｃ）は被洗浄体４００の動作で得られる検知信号の振幅、図５（ｄ）は振幅のピーク値から導出される電圧値である。被洗浄体４００と電波センサ１までの距離との関係は受水部１０４手前から電波センサ１近傍までである。ここで、式１より、身体３００と被洗浄体４００から得られる検知信号の電圧値は、被洗浄体４００の方が身体３００より電波センサ１との距離が接近しているが、身体３００の面積の方が、被洗浄体４００の面積よりも大きいため、結果的に身体３００と被洗浄体４００で得られる電圧値はほぼ同等であり識別することは困難である。しかしながら、式１より、検知信号の電圧値は距離の乗数に反比例するため、被検知体４００と電波センサからの距離が近傍になると、振幅は図５（ｃ）及び図５（ｄ）の検知信号Ｓ３のように急激に増加する。したがって、検知信号における振幅の増加量を検知することで、身体３００では現れない振幅の増加量を検知できるため、身体３００と被洗浄体４００を識別できる。以下、識別の制御方法を詳細に説明する。

図６は、図４（a）〜図４（ｄ）の一連動作において、横軸を時間、縦軸を検知信号の電圧値としたときの時系列的な変化を表した図である。なお、検知信号の電圧値は図３（ｂ）、または、図５（ｂ）、図５（ｄ）のように振幅の増加量を導出するためにピーク値から信号処理を行ったものである。被検知体２００が吐水装置１００を使用する一連の動作において順に得られる検知信号を図４と図６から説明する。まず、図４（ａ）のように身体３００が受水部１０４手前に接近（Ａ地点）し始め、図４（ｂ）のように吐水装置１００の手前に停止する（Ｂ地点）までの検知信号が得られる。次に、図４（ｃ）のように身体３００が吐水装置１００の手前に停止する直前または、停止したときに被洗浄体４００が洗浄ポイントに向かって差出され（Ｃ地点）、図４（ｄ）のように被洗浄体４００が洗浄ポイントに停止する（Ｄ地点）までの検知信号の電圧値が得られる。

ここで、時系列的に任意のサンプリング時間でピーク値を導出し、得られたピーク値とその前に得られたピーク値で振幅の増加量を検出する場合、身体３００で得られる振幅の増加量の最大値であるＢＰＭＡＸ−ＢＰ２よりも増加量が大きくなる、被洗浄体４００で得られる増加量であるＤＰＭＡＸ−ＤＰ２や、ＤＰ２−ＤＰ３を振幅の増加量の所定の値として設定する。

これにより、身体３００の動作があっても、設定した振幅の増加量以上の値となることがなく、被洗浄体４００の動作では設定した値以上となるため、身体３００と被洗浄体４００の識別が可能となり、身体３００による誤吐水なく、被洗浄体４００の吐水動作によりバルブを開することができる。さらに、身体３００の方が被洗浄体４００よりも時系列的に先に検知信号が表れるため、制御部１０にて身体３００を検知するために、被洗浄体４００を検知するために設定する振幅の増加量の値も小さい、検知信号の電圧値の閾値や振幅の増加量を設定しておくことにより、まず、身体３００を検知して使用者が使用するための予備動作（照明点灯、節電モード解除など）を行い、続いて、被洗浄体４００に合わせて設定した振幅の増加量が所定の値以上になったときに、吐水を開始することができる。即ち、被検知体２００が吐水装置１００を使用していないときには吐水装置１００を省エネでき、被検知体２００が吐水装置１００を使用しようと身体３００を接近しているときに予備動作を開始し、被洗浄体４００を差し出したときに吐水を開始できるため、身体による誤吐水がないだけでなく、省エネ且つ快適な吐水装置が実現できる。

次に第２の実施例を説明する。吐水装置１００の構成は第１の実施例と同様であるが、制御部１０で設定される振幅の増加量の検出方法が異なる。第２の実施例では、任意の所定時間内に得られる検知信号の電圧値の最大値と得られた最大値よりも時系列的に前で得られた最小値から振幅の増加量を導出している。図７では、所定時間Ｔ内で得られる電圧値の最大値と、得られた最大値よりも時系列的に前で得られた最小値の増加量が所定の値をこえたら吐水を開始する。図７における振幅の増加量の設定は、身体３００では現れず、被洗浄体４００の動作のみで現れるＤＰＭＡＸ−ＤＰ３と設定することができ、設定された増加量以上を検知したら吐水を開始する。

これにより、第１の実施例と同様、身体３００の動作によって設定した振幅の増加量以上の値となることがないが、被洗浄体４００の動作では設定した値以上となるため、身体３００と被洗浄体４００が識別でき、身体３００による誤吐水なく、被洗浄体４００のみの動作でバルブを開することができる。

次に第３の実施例を説明する。吐水装置１００の構成は第１、２の実施例と同様であるが、第３の実施例では、振幅量の増加量が所定の値以上になったことと、検知信号の電圧値が所定の閾値以上であることを検知したら吐水を開始する。図８において、検知信号の電圧値の閾値や振幅の増加量の設定は、身体３００では現れず、被洗浄体４００の動作のみで現れるＤＰＭＡＸ−ＤＰ２に設定し、検知信号の電圧値の閾値を受水部１０４手前に到達するまでには検知されることがないＤＰＶに設定し、両方が検知されると制御部１０によりバルブを開する。

これにより、振幅の増加量だけでなく、検知信号の電圧値も同時に判断することで、受水部１０４手前で動作する身体３００を検知してしまい誤吐水することがなくなる。したがって、より精度良く身体３００と被洗浄体４００が識別できるようになる。

次に第４の実施例を説明する。図９は、本発明における吐水装置１０１の構成図であり、キッチンのような形態になっている。図９において、吐水装置１０１は、水を供給するための吐水部１０３と、吐水部１０３から吐水される水を受ける受水部１０５と、受水部１０５に配置され、受水部１０５内や受水部１０５外近傍の空間を検知範囲として電波を放射し、放射した電波が被検知体２０１で反射した反射信号に基づいて検知信号を出力する電波センサ２と、電波センサ２からの検知信号に基づいて吐水部１０３からの吐水を制御する制御部１１で構成されている。ここで電波センサ２は受水部１０５の側面に設置されており、電波を被検知体２０１に向けて放射している。第４の実施例では、電波センサ２付近に被洗浄体をかざすことによって吐水を開始する。

第４の実施例のような吐水装置の構成（電波センサの設置位置や放射方向など）においても、被検知体が吐水装置を使用する動作において、身体の接近が検知でき、被洗浄体が電波センサの近傍に来たことを検知して吐水動作などを行うような構成であれば、上記した第１〜３の実施例ような振幅の増加量の設定が可能となり、本発明の吐水装置を実現でき、同様の効果が得られる。

また、本発明の実施例における検知信号における振幅の増加量の値や、検知信号の電圧値の閾値、及び振幅の増加量の設定方法は一例にすぎず、身体３００に対して被洗浄体４００の方が大きく設定できれば設定方法は限定しない。

本発明における吐水装置の第１実施例の構成図 電波センサ１の構成図 被検知体の状態と電波センサ１から得られる検知信号の振幅との関係を例示するための模式図 被検知体が吐水装置を使用して吐水部から水流を吐水させるまでの一連動作の側面図 吐水装置使用者の一連動作において、身体と被洗浄体の動作で得られる検知信号の振幅及び、振幅のピーク値から導出される電圧値 吐水装置使用者の一連動作において、横軸を時間、縦軸を検知信号の電圧値としたときの時系列的な変化を表した図 任意の所定時間内に得られる検知信号の電圧値の最大値と得られた最大値よりも時系列的に前で得られた最小値から振幅の増加量を導出した図 振幅量の増加量が所定の値以上、且つ検知信号の電圧値が所定の閾値以上を設定した図 本発明における吐水装置の第４実施例の構成図

符号の説明

１、２ …電波センサ
３ …発振回路
５ …アンテナ
７ …ミキサ部
１０、１１ …制御部
１００、１０１…吐水装置
１０２、１０３…吐水部
１０４、１０５…受水部
１０６、１０７…被制御部
２００、２０１…被検知体
３００ …身体
４００ …被洗浄体

Claims (2)

1. 吐水部と、
   電波を放射し、放射した電波が被検知体で反射した反射信号に基づいて検知信号を出力するセンサ部と、
   前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水を制御する制御部と、
   を備えた吐水装置であって、
   前記制御部は、前記検知信号における単位時間あたりの振幅（電圧値）の増加量が所定の値以上になったことを検知したら、前記吐水部からの吐水を開始させることを特徴とする吐水装置。
   
2. 前記制御部は、前記検知信号の電圧値が所定の閾値をこえて、且つ前記検知信号における振幅（電圧値）の増加量が所定の値以上になったことを検知したら、前記吐水部からの吐水を開始させることを特徴とする請求項１記載の吐水装置。

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