JP2019060779A - 人検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焦電型赤外線センサの出力に基づいて人の存在の有無を検知する人検知装置において、センサへの電源投入から人検知処理の開始までの時間を短縮する。【解決手段】人検知装置３００は、焦電型赤外線センサ３０５と、制御部３１０とを備える。制御部３１０は、焦電型赤外線センサ３０５に供給する駆動電源を制御するとともに、焦電型赤外線センサ３０５からの出力信号に基づいて人の存在の有無を検出する人検知処理を実行するように構成される。制御部３１０は、焦電型赤外線センサ３０５への駆動電源の供給を開始後、出力信号が所定範囲内になったことに応答して、人検知処理を開始する。【選択図】図５

Description

本発明は、人検知装置に関し、より特定的には、焦電型赤外線センサの出力に基づいて人の存在の有無を検知するための人検知装置に関する。

人体から発せられる赤外線エネルギの変化量を検知する焦電型赤外線センサを用いて、人の存在の有無を検知する技術が公知である。通常、焦電型赤外線センサからの出力は微弱であるので、増幅回路等によって処理された出力信号を用いて、センサの視野内での人の存在の有無が判断されている。

一般的に、焦電型赤外線センサが出力する信号の周波数は０．１〜１０Ｈｚ程度である。このような焦電型赤外線センサにおいては、出力信号のノイズを除去するためのフィルタが設けられる場合がある。あるいは、当該センサからの信号の増幅回路においても、特開２００８−３０１２１６号公報（特許文献１）に示されるように、信号経路内に高域通過フィルタおよび低域通過フィルタが設けられる場合がある。

特開２００８−３０１２１６号公報

上記のようなフィルタは、一般的にコンデンサを含んで構成される。そのため、焦電型赤外線センサおよび増幅回路の電源投入時においては、フィルタを構成するコンデンサが充電されるまでの間は、センサおよび増幅回路から出力される信号が不安定となり得る。人の存在の有無を判断する制御装置（マイコン）においては、センサからの信号が不安定な状態では、人の存在を誤判定する可能性があるため、たとえば、電源投入の際、センサ出力が安定化する所定時間が経過してから人検知処理を開始する手法を採用する場合がある。

しかしながら、このように人検知処理を所定時間遅延させる構成において、たとえば、センサおよび増幅回路への電源を停止後すぐに電源を再投入したような場合には、コンデンサにまだ電荷が残っている状態で比較的短時間で出力が安定しているにもかかわらず、人検知処理の開始を待たなくてはならない状態となり得る。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、焦電型赤外線センサの出力に基づいて人の存在の有無を検知する人検知装置において、センサへの電源投入から人検知処理の開始までの時間を短縮することである。

本発明による人検知装置は、焦電型赤外線センサと、制御部とを備える。制御部は、焦電型赤外線センサに供給する駆動電源を制御するとともに、焦電型赤外線センサからの出力信号に基づいて人の存在の有無を検出する人検知処理を実行するように構成される。制御部は、焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を開始後、出力信号が所定範囲内になったことに応答して、人検知処理を開始する。

このような構成とすることにより、人検知装置において、焦電型赤外線センサからの実際の出力信号が所定範囲内になって安定したことを確認した上で人検出処理を開始することができる。これにより、焦電型赤外線センサの出力信号の安定化時間が変化しても、それに応じた適切なタイミングで人検出処理が開始される。その結果、焦電型赤外線センサへの電源投入から人検知処理の開始までの時間を短縮することが可能となる。

好ましくは、制御部は、出力信号が所定範囲内となる状態が所定期間継続したことに応答して、人検知処理を開始する。

このような構成とすることにより、焦電型赤外線センサの出力信号が安定化したことをより正確に検知することができるので、焦電型赤外線センサによる人検出処理の精度を向上させることができる。

好ましくは、制御部は、焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を開始してから基準期間が経過しても、出力信号が所定範囲外である場合には、焦電型赤外線センサに異常が生じていると判断する。

このような構成とすることにより、焦電型赤外線センサの異常を迅速かつ正確に検出することが可能となる。

好ましくは、焦電型赤外線センサに異常が生じていることをユーザに通知する通知部をさらに備える。

このような構成とすることにより、焦電型赤外線センサの異常をユーザが迅速に発見することが可能となる。

好ましくは、人検知装置は、給湯システムに用いられる。制御部は、給湯システムがユーザにより利用されない期間がしきい値を超えた場合には、焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を停止する省電力モードへ移行する。制御部は、省電力モード中に、ユーザによる給湯システムの利用が検出されると、省電力モードを解除して焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を開始する。

このような構成とすることにより、給湯システムにおいて、省電力モードを適用することで、ユーザの利用がない状態における電力消費を低減することができる。そして、省電力モードが解除された際の、人検知処理の開始までの時間を短縮することが可能となる。

本発明によれば、焦電型赤外線センサを用いる人検知装置において、センサへの電源投入から人検知処理の開始までの時間を短縮することができる。

本実施の形態に従う人検知装置が適用された給湯システムの構成を説明するための概略図である。 図１に示された給湯システムが適用された浴室の概略構成図である。 本実施の形態に従う人検知装置の構成を説明するためのブロック図である。 比較例の人検知装置における動作例を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態に従う人検知装置における動作例を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態において、省電力モード解除の際の制御部における処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従う人検知装置が適用された給湯システム５の構成を説明するための概略図である。また、図２は図１に示された給湯システムが適用された浴室５００の概略構成図である。

図１を参照して、給湯システム５は、給湯器１０と、リモートコントローラ１００，２００とを備える。給湯器１０は、ガス等の燃料燃焼式またはヒートポンプ式で構成されて、温水を供給する。給湯器１０からの温水は、配管４０を経由して浴室５００内の浴槽５１０、シャワー５２０、カラン（図示せず）等へ供給することができる。

給湯システム５に対するユーザ指令は、リモートコントローラ１００，２００によって入力される。リモートコントローラ１００，２００は、通信線２０および３０によって、給湯器１０と接続される。通信線２０，３０は、代表的には、２芯の通信ケーブルによって構成することができる。

リモートコントローラ１００は、たとえば、台所の壁面に配設される。以下では、リモートコントローラ１００を「台所リモコン１００」とも称する。台所リモコン１００は、給湯システム５の運転をオンオフするための運転スイッチ１０２と、操作スイッチ１０３と、表示部１０５とを含む。運転スイッチ１０２および操作スイッチ１０３は、代表的には、プッシュボタンやタッチボタンによって構成することができる。表示部１０５は、代表的には、液晶パネルによって構成することができる。操作スイッチ１０３の一部または全部は、タッチパネル上に形成されるソフトスイッチによって構成されてもよい。

リモートコントローラ２００は、図２に示されるように浴室５００の壁面に配設される。以下では、リモートコントローラ２００を「浴室リモコン２００」とも称する。浴室リモコン２００は、運転スイッチ２０２と、操作スイッチ２０３，２０４と、表示部２０５と、浴室５００内の人の存在を検知するための人検知装置３００とを有する。運転スイッチ２０２および操作スイッチ２０３，２０４は、代表的には、プッシュボタンやタッチボタンによって構成することができる。表示部２０５は、たとえば、蛍光表示管あるいは液晶パネルによって構成することができる。

図３は、人検知装置３００の構成を説明するためのブロック図である。図３を参照して、人検知装置３００は、焦電型赤外線センサ３０５と、制御部３１０と、スイッチＳＷとを含む。なお、以下では、焦電型赤外線センサ３０５を単に「焦電センサ３０５」とも称する。

焦電センサ３０５は、物体（たとえば人）の動作等によって視野内に熱エネルギの変化が生じたときに電圧信号を発生する。焦電センサ３０５は、たとえば、浴室リモコン２００の筐体に設けられた開口部から浴室５００内を視野内に収めるように配置される。焦電センサ３０５は、スイッチＳＷを介して電源ＶＣに接続される。スイッチＳＷは制御部３１０からの制御信号ＳＥによって制御される。スイッチＳＷが導通状態とされることによって、焦電センサ３０５へ駆動電源が供給され、熱エネルギの変化によって生じる電圧信号ＶＳを制御部３１０に出力する。

制御部３１０は、電源ＶＣから電源が供給される。制御部３１０は、スイッチＳＷを制御するとともに、焦電センサ３０５からの電圧信号ＶＳに基づいて浴室５００内の人の有無を判定する。

制御部３１０は、リモートコントローラ１００，２００において操作スイッチが操作されたことを示す操作信号ＯＰＥ、および、台所や浴室における蛇口の操作に伴う給湯器１０への駆動信号ＤＲＶを受ける。制御部３１０は、一定期間の間、リモートコントローラ１００，２００の操作信号ＯＰＥおよび給湯器１０への駆動信号ＤＲＶを受信しておらず、かつ、焦電センサ３０５において物体の移動が検出されない場合（すなわち、給湯システム５がユーザにより利用されていない期間がしきい値を超えた場合）には、浴室５００内に人がいないと判断して、運転モードから省電力モードへ移行する。省電力モードにおいては、スイッチＳＷが非導通とされて焦電センサ３０５への駆動電源の供給が停止されるとともに、浴室リモコン２００の表示部２０５が消灯される。これにより、浴室リモコン２００での電力消費が低減される。

一方、制御部３１０は、リモートコントローラ１００，２００の操作信号ＯＰＥおよび給湯器１０への駆動信号ＤＲＶを受信すると、ユーザにより給湯システム５が利用されたと判断し、省電力モードを解除して運転モードに移行する。これに伴って、制御部３１０は、スイッチＳＷを導通状態として、焦電センサ３０５への駆動電源の供給を再開するとともに、浴室リモコン２００の表示部２０５を点灯させる。これにより、浴室５００内の人検知処理が実行可能となる。

一般的に、焦電センサは、ノイズの除去等のために、センサ本体あるいはその出力信号を増幅する増幅回路において、コンデンサを含むフィルタを有している。そのため、焦電センサの電源投入の際には、当該コンデンサが十分に充電されるまで（たとえば３０秒）は、焦電センサの出力信号が出力電圧範囲の最大値あるいは最小値に張り付くような不安定となる状態となり得る。そうすると、制御部３１０における人検知処理において誤検出が生じる可能性がある。

このような誤検出を防止するために、焦電センサの電源投入後、センサ出力信号が十分に安定するまでの所定時間が経過するまで人検知処理を待機させ、所定時間経過後に人検知処理を開始する手法が採用される場合がある。

図４は、上記のような誤検出防止の手法を採用した比較例の人検知装置における動作例を説明するためのタイムチャートである。図４および後述する図５においては、横軸に時間が示されており、縦軸には、上段から、焦電センサ３０５に供給される電源電圧、焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳ、および、人検知処理の動作状態が示されている。

図４を参照して、時刻ｔ１において、省電力モードが解除されることによって、制御部３１０によりスイッチＳＷが導通状態に切換えられると、電源ＶＣから焦電センサ３０５に供給される電源電圧が０からＶ１になる。これにより、焦電センサ３０５が起動される。

焦電センサ３０５は、電源投入直後においては、コンデンサの充電動作のために、しばらくの間、出力電圧ＶＳの出力電圧範囲の最小値（０Ｖ）あるいは最大値（Ｖｍａｘ）を出力する。コンデンサの充電が完了すると、焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳは、徐々に所定範囲（Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２）の値に安定する。この所定範囲の上限値（Ｖｔｈ２）および下限値（Ｖｔｈ１）は、焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳが、当該範囲外となった場合に物体（人）の存在として検知するためのしきい値である。

この比較例においては、焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳが十分に安定する時点（図４中の時刻ｔ２）になるまでは、人検出処理を開始しない。言い換えれば、焦電センサ３０５の電源投入後、ΔＴ１時間が経過してから人検出処理を開始する。このようにすることで、人検知処理による誤動作を回避することができる。

しかしながら、比較例においては、人検出処理の遅延時間ΔＴ１は、出力電圧ＶＳが安定するまでにかかる最大時間よりも大きい固定値とする必要がある。そのため、たとえば、コンデンサの充電電荷がある程度残っている状態で電源が投入されたような、出力電圧ＶＳが早期に安定する場合であっても、所定のΔＴ１時間が経過するまで人検知処理が実行されない状態となる。このような状態では、焦電センサ３０５がいつ動作を始めたかをユーザが確認し難くなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、焦電センサ３０５への電源投入後から、焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳを監視し続け、当該出力電圧ＶＳが上記の所定範囲内で安定したことを検出したことに応答して人検知処理を開始する。このようにすることによって、焦電センサ３０５の正常動作が可能となるとただちに人検知処理を開始することができるので、人検知処理が無駄に遅延されてしまうことが抑制できる。

図５は、本実施の形態に従う人検知装置３００における動作例を説明するためのタイムチャートである。

図５を参照して、図４における説明と同様に、時刻ｔ１１において省電力モードが解除されて焦電センサ３０５に駆動電源が供給されると、しばらくの間は、焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳが不安定な状態となる。その後、コンデンサの充電が完了すると、実線ＬＮ１のように出力電圧ＶＳが徐々に安定し始める。そして、出力電圧ＶＳが所定範囲（Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２）内に入ると（図５中の時刻ｔ１２）、制御部３１０はカウントを開始する。そして、出力電圧ＶＳが所定範囲内である状態がΔＴ２（たとえば１秒）継続したところで（図５中の時刻ｔ１３）、制御部３１０は焦電センサ３０５の出力が安定したと判断して、人検知処理を開始する（実線ＬＮ２）。

このようにすることによって、焦電センサ３０５の電源投入から無条件にΔＴ１時間だけ人検知処理を遅延させる比較例と比べて、より早期に人検知処理を開始することができる。

また、破線ＬＮ３で示すように、出力電圧ＶＳが不安定である期間が短い場合には、出力電圧ＶＳがより早期に所定範囲内となるが、本実施の形態では、それに応じて人検知処理の開始もさらに早くなる（破線ＬＮ４）。

このように、焦電センサ３０５の電源投入から出力電圧ＶＳを監視し、出力電圧ＶＳが安定したこと（所定範囲内になったこと）を実際に検出したことに応答して人検知処理を開始することによって、焦電センサ３０５への電源投入から人検知処理の開始までの時間を短縮することが可能となる。

図６は、省電力モード解除の際に、制御部３１０で実行される処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、所定のタイミング（たとえば各制御周期）で繰り返し実行される。

図６を参照して、制御部３１０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、省電力モードが解除されたか否かを判定する。省電力モード解除の判定は、上述のように、リモートコントローラ１００，２００の操作信号ＯＰＥおよび給湯器１０への駆動信号ＤＲＶに基づいて行なわれる。

省電力モードが解除されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、省電力モードが継続されているため、制御部３１０は、以降の処理をスキップして処理を終了する。一方、省電力モードが解除された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、制御部３１０は、スイッチＳＷを導通状態に制御することによって、焦電センサ３０５の電源を投入する。

そして、制御部３１０は、Ｓ１２０にて焦電センサ３０５の出力電圧ＶＳを検出し、出力電圧ＶＳが所定範囲内（Ｖｔｈ１＜ＶＳ＜Ｖｔｈ２）となる状態が所定期間ΔＴ２継続したか否かを判定する（Ｓ１３０）。

所定範囲内となる状態が所定期間ΔＴ２継続した場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、制御部３１０は、出力電圧ＶＳが安定状態となったと判断して、処理をＳ１４０に進めて、人検出処理を開始する。

一方、所定範囲内となる状態が所定期間ΔＴ２継続していない場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、次に処理がＳ１５０に進められて、制御部３１０は、焦電センサ３０５の電源投入から基準期間ΔＴ３が経過したか否かを判定する。この基準期間ΔＴ３の時間は、人検知装置３００が正常な状態において、出力電圧ＶＳが安定化するまでの最大時間よりも大きい値（たとえば５分）に設定される。また、基準期間ΔＴ３は上述した比較例におけるΔＴ１と同じ値に設定されてもよい。あるいは、過去における電源投入から出力信号安定化までの時間の実績値を記憶しておき、記憶された実績値に基づいて基準期間ΔＴ３を設定するようにしてもよい。

電源投入から基準期間ΔＴ３の時間が経過していない場合（Ｓ１５０にてＮＯ）は、制御部３１０は、まだコンデンサの充電が完了しておらず、出力電圧ＶＳが不安定な状態が継続している可能性が高いと判断して、処理をＳ１３０に戻す。

電源投入から基準期間ΔＴ３の時間が経過した場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、すなわち電源投入から基準期間ΔＴ３の時間が経過しても出力信号ＶＳが所定範囲外（ＶＳ＜Ｖｔｈ１またはＶｔｈ２＜ＶＳ）である場合は、制御部３１０は、焦電センサ３０５の故障、あるいは信号経路の断線・短絡等の異常が生じている可能性が高いと判断する（Ｓ１６０）。そして、制御部３１０は、Ｓ１７０にて、通知部によりアラームを出力して、ユーザに異常が発生したことを通知する。通知部によるアラーム出力は、各リモートコントローラの表示部における視覚的な表示で行なってもよいし、ブザーやチャイムなどを用いて聴覚的に報知するものであってもよい。あるいは、図示しない通信部を介して、ユーザの所有するスマートフォンなどの携帯端末へ無線通信で通知するようにしてもよい。

以上のような処理に従って制御することによって、電源投入から焦電センサが正常に機能するまでの時間（立上り時間）を適切に判定することができるので、センサへの電源投入から人検知処理の開始までの時間を短縮することが可能となる。

なお、図６においては、省電力モード解除の場合について説明したが、上記のような焦電センサの立上りの判定については、運転スイッチ操作により、給湯システムの主電源が投入されたときにも適用することができる。この場合には、図６のＳ１００を除いた処理が実行される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

５ 給湯システム、１０ 給湯器、２０，３０ 通信線、４０ 配管、１００，２００ リモートコントローラ、１０２，２０２ 運転スイッチ、１０３，２０３，２０４ 操作スイッチ、１０５，２０５ 表示部、３００ 人検知装置、３０５ 焦電型赤外線センサ、３１０ 制御部、５００ 浴室、５１０ 浴槽、５２０ シャワー、ＳＷ スイッチ、ＶＣ 電源。

Claims (5)

1. 焦電型赤外線センサと、
   前記焦電型赤外線センサに供給する駆動電源を制御するとともに、前記焦電型赤外線センサからの出力信号に基づいて人の存在の有無を検出する人検知処理を実行するように構成された制御部とを備え、
   前記制御部は、前記焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を開始後、前記出力信号が所定範囲内になったことに応答して、前記人検知処理を開始する、人検知装置。
2. 前記制御部は、前記出力信号が前記所定範囲内となる状態が所定期間継続したことに応答して、前記人検知処理を開始する、請求項１に記載の人検知装置。
3. 前記制御部は、前記焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を開始してから基準期間が経過しても、前記出力信号が前記所定範囲外である場合には、前記焦電型赤外線センサに異常が生じていると判断する、請求項１または２に記載の人検知装置。
4. 前記焦電型赤外線センサに異常が生じていることをユーザに通知する通知部をさらに備える、請求項３に記載の人検知装置。
5. 前記人検知装置は、給湯システムに用いられ、
   前記制御部は、
   前記給湯システムがユーザにより利用されない期間がしきい値を超えた場合には、前記焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を停止する省電力モードへ移行し、
   前記省電力モード中に、ユーザによる前記給湯システムの利用が検出されると、前記省電力モードを解除して前記焦電型赤外線センサへの駆動電源の供給を開始する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の人検知装置。

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