JP2018181178A - 水動検知装置及び水動検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽等に溜まった水の動きを検知できる水動検知装置を提供する。
【解決手段】軸方向両端面が開口した中空筒状の水動枠１０と、水動枠１０に対して揺動自在に配された受圧板２０と、受圧板２０の揺動に追従してスライドするスリットボード３０と、スリットボード３０を挟持するように対向配置された発光素子及び受光素子とを備える。スリットボード３０には、受圧板２０の揺動方向に複数個のスリット３０ａが並設されている。発光素子から受光素子に至る光路幅は、スリットボード３０のスリット３０ａの幅及び各スリット３０ａ間に存在する光遮蔽部３０ｂの幅よりも小さい。そのうえで、水動枠１０内に存在する水に動きがあると、その水圧を受けて受圧板２０が揺動する。これに伴いスリットボード３０がスライドして、受光素子によって検知される発光素子からの光の変化を受けて水の動きを検知する。
【選択図】図４

Description

本発明は、水の動きがあった際や、水の動きが止まって静水となったことを検知することができる水動検知装置及び水動検知方法に関する。

従来から、特に高齢者や障害者等の入浴者が浴槽で溺れることなどを防止するための技術が開発されている。このような技術として、例えば下記特許文献１が提案されている。特許文献１では、浴室内に直線偏波の電波を照射可能なアンテナ部と、電波の照射領域内の物体の動きを検知可能なセンサ部と、入出力信号の処理を行う信号処理部とを有する浴室内挙動検知装置を用いて、入浴者の挙動をセンサリングしている。具体的には、アンテナ部を、照射する電波の偏波方向がシャワーなどからの水流に対してほぼ垂直になるように設置する。または、信号処理部によりアンテナ部から照射する電波の偏波方向を、浴室内の水流に基づくノイズ成分が最小となるようにアクティブに変化させるように、装置を構成している。これにより、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズを最小限に抑えている。

特開２００４−３４８５５１号公報

しかしながら、特許文献１では検知ノイズを最小限に抑えてはいるが、ノイズを完全に除去することは不可能なので、検知精度にはどうしても限界がある。また、この浴室内挙動検知装置は浴室の壁面へ内蔵させる必要があるので、設置が大掛かりとなる。一方、入浴者をカメラ映像によって直接視認することで看視する方法もあるが、カメラ映像による看視では常時見守る必要があるので現実的ではない。

そこで、本発明者らが鋭意検討の結果、入浴者の挙動を直接看視するのではなく、浴槽に溜まった水の動きによって入浴者の挙動を間接的に検知すれば、上記のような課題を解決できることを知見し、本発明を完成させるに至った。また、この発明によれば、入浴者の挙動を看視するのみならず、他の使用用途にも応用できることも見出した。

すなわち、本発明は上記課題を解決するものであって、浴槽等に溜まった水の動きを検知できる水動検知装置を提供することを目的とする。

そのための手段として、本発明は、軸方向両端面が開口した中空筒状の水動枠と、該水動枠に対して揺動自在に配された受圧板と、該受圧板の揺動に追従してスライドするスリットボードと、該スリットボードを挟持するように対向配置された発光素子及び受光素子と、を備える水道検知装置である。前記スリットボードには、前記受圧板の揺動方向に複数個のスリットが並設されている。また、前記発光素子から前記受光素子に至る光路幅は、前記スリットボードのスリット幅及び各スリット間に存在する光遮蔽部の幅よりも小さい。そのうえで、前記水動枠内に存在する水に動きがあると、その水圧を受けて前記受圧板が揺動し、これに伴い前記スリットボードがスライドして、前記受光素子によって検知される前記発光素子からの光の変化を受けて水の動きを検知することができる。

なお、本発明における「水の動き」には、水流のみならず圧力変化に伴う水の移動も含まれる。

前記一対の発光素子と前記受光素子は、前記スリットボードのスライド方向に並べて二ヶ所設け、前記水動枠内の水に動きが無い初期状態では、一方の前記受光素子は、対向する前記発光素子からの光を受光せず、他方の前記受光素子は、対向する前記発光素子からの光を受光するよう構成することが好ましい。

前記水動枠の軸方向両端部は、先端にいくにつれて徐々に開口面積が拡大するラッパ状に形成することも好ましい。

また、本発明によれば、前記水動検知装置を用いて、前記水動枠内に存在する水に動きがあると、その水圧を受けて前記受圧板が揺動し、これに伴い前記スリットボードがスライドして、前記受光素子によって検知される前記発光素子からの光の変化を受けて水の動きを検知する水動検知方法を提供することもできる。

本発明の水動検知装置及び水動検知方法によれば、浴槽に溜まった水（お湯）の動きによって入浴者の挙動等を検知できる。具体的には、水動検知装置の設置方法（詳細は後述する）にもよるが、浴槽が空の状態からお湯を貯め始めると、水に動きがあるので、お湯を溜めていることがわかる。お湯が溜まると、１分以内で動きの無い静水となるので、これにより設定量のお湯が溜まったことを検知できる。この静水状態から入浴者が浴槽に浸かると再度水に動きが生じるので、入浴者が入浴し始めたことを検知できる。入浴者がお湯に浸かって所定体勢を維持すれば、再度１分以内で静水になる。この静水状態があまりに長時間続くと、注意音や注意音声を発して動きを促す。このとき、水の動きが検知されると、入浴者に意識があることがわかる。一方、水の動きを検知できなければ、入浴者が意識を失っている可能性が高くなる。また、自力で体勢を変えることのできない高齢者や障害者が入浴している場合は、静水状態において水の動きが検知されると、溺死の危険性を回避することができる。

また、本発明の水動検知装置及び水動検知方法は、浴槽のみならず、貯水槽、貯水池、又はプールなど、水を溜めておく施設や構造物等の水の動きの検知用としても使用できる。具体的には、貯水槽、貯水池、又はプールなどの貯水施設ないし構造物において、水を使用していない静水状態において水の動きが検知されれば、異物が水没したことを検知できる。特に、人が水に落ちた際の水難事故の発生を回避することができる。

一対の発光素子と受光素子を、スリットボードのスライド方向に並べて二ヶ所設けておけば、水動の検知精度が向上するのみならず、水の動きの方向を検知することもできる。

水動枠の軸方向両端部をラッパ状に形成していれば、水の動きを効率よく検知することができる。

水動検知装置の分解斜視図である。 水動検知装置の正断面図である。 水動検知装置の側断面図である。 水に動きがあった状態の正断面図である。 図４とは逆向きに水に動きがあった状態の正断面図である。 変形例の正断面図である。 別の変形例の正断面図である。

以下に、本発明の代表的な実施形態について説明する。図１〜図３に示すように、水動検知装置は、中空筒状の水動枠１０と、水の動きに伴う水圧を受けてスイング（揺動）する受圧板２０と、受圧板２０の揺動に追従してスライドするスリットボード３０と、発光素子４１及び受光素子４２を備えるフォトインタラプタ４０とによって構成されており、全体がカバー５０によって覆われている。

水動枠１０は樹脂成形品であって、軸方向両端面が開口している。これにより、水動検知装置を設置した際は、軸方向両端面の開口から水動枠１０内へ水が流入し、水動枠１０内には常時水が存在していることになる。水に動きがある場合は、水動枠１０の軸方向に水が動くことになる。つまり、水動枠１０の軸方向と水動方向は一致する。なお、水動枠１０の上面軸方向中央には、受圧板２０の挿入口となる挿入スリット１１が、軸方向と直交するように形成されている。

水動枠１０の断面形状（側面視形状）は、内部に水が流入可能である限り、特に制限はない。例えば、図３等に示す正方形のほか、長方形、円形、楕円形、三角形や五角形等の多角形、星型などでも構わない。製造製や設置容易性等を鑑みれば、四角形が好ましい。

受圧板２０も樹脂成形品であって、扁平な薄板からなる。受圧板２０の形状も特に制限は無いが、水動枠１０の断面形状と相似形状であることが好ましい。水動枠１０内においてスムーズに揺動できるからである。また、受圧板２０の大きさ（平面積）は、できるだけ水動枠１０の内部空間（水動路）の断面積に近いことが好ましい。受圧板２０の平面積と水動路の断面積とがほぼ一致していれば、受圧板２０が水動路を全面的に遮蔽する。これにより、水の動きに伴う水圧を効率よく受圧板２０が受圧して、検知精度が向上する。

受圧板２０の上縁中央には支柱２１を有し、支柱２１の中途部には支点体２２が設けられている。支点体２２は円柱形であり、その軸方向は受圧板２０の揺動方向と一致する。受圧板２０及び支柱２１の厚みは水動枠１０に設けられた挿入スリット１１の開口幅（軸方向幅）よりも小さい。一方、支点体２２の直径は、挿入スリット１１の開口幅（軸方向幅）よりも大きい。したがって、受圧板２０を挿入スリット１１から水動枠１０内へ挿通すると、支点体２２は挿入スリット１１を通過できず水動枠１０の天面で受け止められることで、受圧板２０の揺動支点となる。これにより、受圧板２０は水動枠１０に対して揺動自在に配される。つまり、てこの原理で説明すれば、支点体２２が支点、受圧板２０が水圧により揺動する力点、支柱２１の先端が作用点となる。

スリットボード３０も樹脂成形品であって、所定の長さを有する扁平な薄板部材である。そのうえで、このスリットボード３０には、複数のスリット３０ａが長手方向に亘って全体的に形成されている。各スリット３０ａの大きさは全て同じであって、等間隔に並設されている。各スリット３０ａの間に存在するボード部は、光遮蔽部３０ｂとして機能する。

スリットボード３０の下縁中央には、凹部３０ｃが形成されている。そして、この凹部３０ｃ内に支柱２１の先端部を受け入れた状態で、スリットボード３０は水動枠１０の軸方向と平行に配される。換言すれば、スリットボード３０は水動方向と平行に配される。さらに換言すれば、スリットボード３０は受圧板２０の揺動方向と平行に配される。これにより、各スリット３０ａが受圧板２０の揺動方向と平行に並んでいることになる。そのうえで、受圧板２０の揺動に追従してスリットボード３０が揺動方向にスライドする。

なお、各図面に図示しているように、支柱２１の先端縁及び凹部３０ｃの奥縁（底縁）は平坦でも構わないが、支柱２１の先端縁と凹部３０ｃの奥縁（底縁）の少なくともいずれか一方、好ましくは双方が、円弧形であることが好ましい。これにより、受圧板２０の揺動に追従してスリットボード３０がよりスムーズにスライド可能となる。

フォトインタラプタ４０は、発光素子４１からの光を受光素子４２によって受光すると電流が多く流れて電圧が低下する一方、光路が何らかの物体によって遮蔽されており、発光素子４１からの光が受光素子４２によって受光されない状態では電流が流れず電圧が上昇する回路を備えている。本実施形態では、この電圧変化によって水の動きを検知している。

フォトインタラプタ４０としては、上記電流回路や発光素子４１及び受光素子４２が予め組み込まれた市販品を使用できる。具体的には、電流回路を備える回路基盤４３に、発光素子４１と受光素子４２が対向配置されており、各発光素子４１及び受光素子４２がそれぞれ独立して存在するようにカバー４４によって覆われている。このカバー４４の各対向面には、発光素子４１からの光を照射し、受光素子４２によって受光するための光路スリット４４ａがそれぞれ形成されている。各光路スリット４４ａの開口幅、すなわち発光素子４１から受光素子４２に至る光路幅は、スリットボード３０のスリット３０ａの幅及び各光遮蔽部３０ｂの幅よりも小さい。なお、本実施形態では、一対の発光素子４１と受光素子４２を２セット有するフォトインタラプタ４０を使用している。

フォトインタラプタ４０は、カバー５０の天壁内面に固定された状態で、対向する発光素子４１と受光素子４２の間にスリットボード３０が存在するように、上方から覆い被せられる。つまり、発光素子４１と受光素子４２はスリットボード３０を挟んで対向配置され、発光素子４１から受光素子４２に至る光路がスリットボード３０によって遮断される。また、本実施形態のフォトインタラプタ４０は一対の発光素子４１と受光素子４２を２セット有することで、一対の発光素子４１と受光素子４２が、スリットボード３０のスライド方向に並べて二ヶ所存在している。

なお、本実施形態では、水に動きの無い図２に示す静水状態（初期状態）において、二ヶ所設けられた１対の素子４１・４２のうち、一方の素子４１・４２はスリットボード３０の光遮蔽部３０ｂと対向しており、他方の素子４１・４２は光遮蔽部３０ｂとスリット３０ａに跨るように対向している。つまり、図２に示す初期状態では、一方の受光素子４２は、対向する発光素子４１からの光を受光できないが、他方の受光素子４２は、対向する発光素子４１からの光を受光できる状態となっている。

カバー５０も樹脂成形品であって、上部は下面が開口する箱状となっており、下部は水動枠１０の軸方向両端面及び下面が開口している。したがって、カバー５０によって水動検知装置をカバーした状態では、水動枠１０の天壁より上方がカバー５０によって全体的に覆われるが、水動枠１０の軸方向両端開口はカバー５０によって覆われない。カバー５０の下縁には、係合爪５０ａが形成されている。したがって、カバー５０を水動検知装置へ装着すると、カバー５０の係合爪５０ａが水動枠１０の下面と係合し、固定される。

次に、水動検知装置によって水の動きを検知する原理について説明する。図２に示す初期状態（静水状態）では、図面基準（以下、説明の便宜上この方向を基準として説明する）で左側の光路スリット４４ａが光遮蔽部３０ｂによって遮られていることで、受光素子４２は発光素子４１からの光を受光できない。一方、右側の光路スリット４４ａはスリット３０ａに跨っているので、受光素子４２によって発光素子４１からの光が受光されている。

そのうえで、水流や圧力変動が生じて水動枠１０内の水が移動すると、受圧板２０が水圧を受けることで、支点体２２を中心として揺動する。これに伴い、支柱２１の先端は支点体２２を中心として受圧板２０とは逆の方向に揺動する。すると、支柱２１の先端が凹部３０ｃ内に入っていることで、スリットボード３０が受圧板２０に追従してスライドする。これにより、各光路スリット４４ａとスリットボード３０との対向位置関係がズレることで、受光素子４２による受光状態が変化し、水の動きを電圧変化として捉えて検知することができる。

なお、水流等の強さと受圧板２０で受ける水圧とは比例するので、水流等が大きいほど、受圧板２０の揺動量（揺動角度）、延いてはこれに追従するスリットボード３０のスライド量も大きくなる。これに伴い、受光素子４２は受光状態と非受光状態とを繰り返すので、この受光状態と非受光状態との繰り返し回数、すなわち電圧変化回数を計測することで、水流等の強さも検知することができる。

さらに、本実施形態では１対の素子４１・４２がスリットボード３０のスライド方向に並んで２セット設けられていることで、水の動きの方向も検知することができる。具体的には、例えば図４に示すように水が左に移動すると、スリットボード３０は右にスライドする。すると、初期状態では非受光状態であった左側（一方）の受光素子４２が、初動時には受光状態となる。これに対し、初期状態では受光状態であった右側（他方）の受光素子４２は、初動時には非受光状態となる。逆に、図５に示すように水が右側に移動すると、スリットボード３０は左にスライドする。すると、初期状態では非受光状態であった左側（一方）の受光素子４２が、初動時には受光状態となる。これに対し、初期状態では受光状態であった右側（他方）の受光素子４２は、初動時に左側の受光素子４２が受光状態となっても、受光状態が維持されている。このように、水の動く方向によって、受光素子４２よる初動時の受光状態が異なることで、水の動く方向も検知することができる。

次に、水動検知装置及び方法の使用例について説明する。この水動検知装置及び方法は、典型的には入浴者（特に高齢者や障害者）の浴槽内での事故防止用として使用できる。この場合、水動検知装置は、水動枠１０内に水が入り込む状態にできれば、設置方法は種々の方法を採用できる。具体的には、水面に浮かべたり、浴槽内面に固定又は浴槽壁に埋め込む等により設置したりすることができる。

そのうえで、水動検知装置によって、浴槽に溜まった水（お湯）の動きによって入浴者の挙動等を検知できる。なお、水動検知装置を水面に浮設する場合は、浴槽にお湯を溜めている間は水が動き続けるので、お湯を溜めている状態であることも検知できる。お湯が所定量溜まって給水が止まると、通常１分以内で動きの無い静水となる。これにより、設定量のお湯が溜まったことを検知できる。水動検知装置を水面に浮設する場合は、お湯の給水量（水面の高さ）に関係なく給水状態と静水状態とを検知できるメリットがある。また、水動検知装置を浴槽に設置する手間も省けるというメリットもある。

水動検知装置を浴槽に設置する場合は、少なくとも最低限量のお湯を溜めた場合でも水動枠１０内にお湯が入り込む高さ位置に設置する。お湯がある程度溜まって水面が水動検知装置の高さ位置以上にまで到達すれば、給水状態と給水を止めて静水状態となったこととを検知できる。

そのうえで、静水状態から入浴者が浴槽に浸かると再度水に動きが生じるので、入浴者が入浴し始めたことを検知できる。入浴者がお湯に浸かって所定体勢を維持すれば、再度１分以内で静水になる。この静水状態があまりに長時間続くと、注意音や注意音声を発して動きを促す。このとき、水の動きが検知されると、入浴者に意識があることがわかる。一方、水の動きを検知できなければ、入浴者が意識を失っているなど、何らかの問題が発生している可能性が高いことがわかる。また、自力で体勢を変えることのできない高齢者や障害者が入浴している場合は、静水状態において水の動きが検知されると、溺死の危険性を回避することができる。

また、本発明の水動検知装置及び水動検知方法は、浴槽のみならず、貯水槽、貯水池、又はプールなど、水を溜めておく施設や構造物等の水の動きの検知用としても使用できる。具体的には、貯水槽、貯水池、又はプールなどの貯水施設ないし構造物において、水を使用していない静水状態において水の動きが検知されれば、異物が水没したことを検知できる。特に、人が水に落ちた際の水難事故の発生を回避することができる。

水動検知装置による検知信号は、回路基盤４３から延びるコード（図示せず）をＰＣに接続したり、電波によってＰＣにワイヤレスで信号を送ったりすることができる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、これに限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図６に示すように、スリットボード３０を円弧形にすることもできる。この場合、スリットボード３０のスライド幅が、長方形状の場合よりも小さくなるので、装置のコンパクト化を図ることができる。なお、スリットボード３０が円弧形でも、対向する発光素子４１及び受光素子４２とスリットボード３０との相対位置関係は変わらない。

また、図７に示すように、水動枠１０の軸方向両端へ、先端（軸方向外方）にいくにつれて徐々に開口面積が拡大するテーパーフランジ１２を設けて、水動枠１０の軸方向両端部をラッパ形状とすることも好ましい。これによれば、テーパーフランジ１２によって水動枠１０内へ水の動きが積極的に導入されるので、水の動きの検知精度を向上することができる。

他の変形例としては、水の動きの方向を検知する必要が無ければ、対向する発光素子４１と受光素子４２は、１対のみでも構わない。また、対向する発光素子４１と受光素子４２を並べて２対設ける場合でも、２つの受光素子４２における受光・非受光状態が双方同時に切り替わるようセットしてもよい。

１０ 水動枠
２０ 受圧板
２２ 支点体
３０ スリットボード
３０ａ スリット
３０ｂ 光遮蔽部
４０ フォトインタラプタ
４１ 発光素子
４２ 受光素子
４４ａ 光路スリット
５０ カバー

Claims (6)

1. 軸方向両端面が開口した中空筒状の水動枠と、
   該水動枠に対して揺動自在に配された受圧板と、
   該受圧板の揺動に追従してスライドするスリットボードと、
   該スリットボードを挟持するように対向配置された発光素子及び受光素子と、
   を備え、
   前記スリットボードには、前記受圧板の揺動方向に複数個のスリットが並設されており、
   前記発光素子から前記受光素子に至る光路幅は、前記スリットボードのスリット幅及び各スリット間に存在する光遮蔽部の幅よりも小さく、
   前記水動枠内に存在する水に動きがあると、その水圧を受けて前記受圧板が揺動し、これに伴い前記スリットボードがスライドして、前記受光素子によって検知される前記発光素子からの光の変化を受けて水の動きを検知する、水道検知装置。
2. 前記一対の発光素子と前記受光素子は、前記スリットボードのスライド方向に並べて二ヶ所設けられており、
   前記水動枠内の水に動きが無い初期状態では、一方の前記受光素子は、対向する前記発光素子からの光を受光せず、他方の前記受光素子は、対向する前記発光素子からの光を受光している、請求項１に記載の水動検知装置。
3. 前記水動枠の軸方向両端部は、先端にいくにつれて徐々に開口面積が拡大するラッパ状に形成されている、請求項１または請求項２に記載の水動検知装置。
4. 軸方向両端面が開口した中空筒状の水動枠と、
   該水動枠に対して揺動自在に配された受圧板と、
   該受圧板の揺動に追従してスライドするスリットボードと、
   該スリットードを挟持するように対向配置された発光素子及び受光素子と、
   を備え、
   前記スリットボードには、前記受圧板の揺動方向に複数個のスリットが並設されており、
   前記発光素子から前記受光素子に至る光路幅は、前記スリットボードのスリット幅及び各スリット間に存在する光遮蔽部の幅よりも小さい水道検知装置を用いて、
   前記水動枠内に存在する水に動きがあると、その水圧を受けて前記受圧板が揺動し、これに伴い前記スリットボードがスライドして、前記受光素子によって検知される前記発光素子からの光の変化を受けて水の動きを検知する、水道検知方法。
5. 前記一対の発光素子と前記受光素子は、前記スリットボードのスライド方向に並べて二ヶ所設けられており、
   前記水動枠無いの水に動きが無い初期状態では、一方の前記受光素子は、対向する前記発光素子からの光を受光せず、他方の前記受光素子は、対向する前記発光素子からの光を受光している、請求項４に記載の水動検知方法。
6. 前記水動枠の軸方向両端部は、先端にいくにつれて徐々に開口面積が拡大するラッパ状に形成されている、請求項４または請求項５に記載の水動検知方法。
   
   
   
   
   

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