JP2592927B2 - ハンドドライヤ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は洗面所，トイレット等に設置され、水で洗
った手を温風で乾燥させるハンドドライヤに係り、詳し
くは手を超音波センサで感知し、自動的にハンドドライ
ヤを作動させるハンドドライヤ制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、ハンドドライヤの制御装置としては、対向式の
超音波センサや、実開昭55−143799号公報に示すように
光電式のセンサにより温風吹出口に配置された手を検出
して温風吹出口より温風を吹出させるようになっている
が、上記対向式の超音波センサや光電式のセンサの感知
距離内に手以外の物体、例えばタオル等が配置された場
合にも手が配置されたと誤判別してハンドドライヤを作
動させてしまうという問題点があった。

上記問題点を解決するため、発振用IC,抵抗及びコン
デンサ等からなる発振回路からの信号によって発振する
超音波センサを用いてその反射波の変化部分、即ち、強
弱により手を検出することが考えられるが、超音波セン
サは発振周波数によって感知距離に気温による変化を受
け易い。しかし、超音波センサは発振周波数を特定の周
波数レベル、例えば、40kHz付近にすると、その感知距
離に気温の影響を受けにくいことが従来から知られてい
る。そこで、超音波センサを利用して手を検出する場合
には、発振回路の信号周波数が超音波センサの感度特性
を良好にする上記した40kHz付近となるように抵抗値及
びコンデンサ容量を設定するようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記抵抗及びコンデンサには精度のばらつ
きがあるため、実際には発振回路の信号周波数を意図し
た周波数レベルである40kHz付近に設定できない場合が
あった。従って、そのような場合には、気温の影響を受
けて超音波センサの感度特性が不良となり、その音圧・
感知距離にばらつきが大きくなるという問題があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
であって、その目的は、検出される物体のうち動きのあ
る手のみをドップラー効果を利用して感知してハンドド
ライヤを作動させることができるとともに、超音波セン
サの発振周波数を気温が変化しても音圧・感知距離のば
らつきの小さい最適レベルの周波数に調節することがで
き、かつ、検出された物体が手であると感知し得るため
の感知レベルを任意に調節できるハンドドライヤ制御装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を達成するため、空気を加熱する
ためのヒータと、前記ヒータに送風して温風吹出口より
温風を吹出させる送風ファンとを備えたハンドドライヤ
において、前記温風吹出口の温風吹出側に向けて超音波
を出力し、その反射波を受信して温風吹出側に配置され
た物体を検出する超音波センサと、前記超音波センサに
対する発振周波数を設定して信号を出力する発振回路
と、前記超音波センサが受信した反射波につきドップラ
ー効果に基づく強弱歪み部分を所定の感知レベルと比較
し、強弱歪み部分が大きいとき前記物体が人の手である
ことを感知する手感知手段と、前記手感知手段による手
感知結果に基いて前記ヒータ及び送風ファンを駆動する
駆動手段と、前記発振回路により設定される発振周波数
を超音波センサの音圧・感知距離が最適レベルとなる周
波数レベルに変更調節するための周波数調節手段と、前
記手感知手段の感知レベルを変更調節するためのレベル
調節手段とを備えたハンドドライヤ制御装置をその要旨
とする。

［作用］ 従って、発振回路は発振周波数を設定する信号を超音
波センサに出力し、超音波センサはその信号に基く周波
数の超音波を温風吹出口の温風吹出側に向けて出力し、
その反射波を受信して温風吹出側に配置された物体を検
出する。手感知手段は超音波センサが受信した反射波の
強弱歪み部分と感知レベルとを比較し、強弱歪み部分が
大きいとき検出した物体が人の手であることを感知し、
駆動手段は手感知手段の手感知結果に基いてヒータ及び
送風ファンを駆動する。これにより、温風吹出口より手
に向かって温風が吹出される。そして、発振回路の発振
周波数は周波数調節手段により超音波センサの音圧・感
知距離が最適レベルとなるように変更調節され、手感知
手段の感知レベルはレベル調節手段により変更調節され
る。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って
説明する。

第３図はハンドドライヤ１を示し、ケース（図示略）
内に配置固定された取付板２にはダクト３が取付けら
れ、同ダクト３の上部にはモータ４と、同モータ４によ
り駆動される送風ファン５とからなるファン・モータ部
６が設けられている。又、ダクト３下部のアッパダクト
3aと温風吹出口3cを備えたロアダクト3bとの間には、PT
C（正の温度係数）特性を備えたヒータ７と、放熱フィ
ン８等からなるヒータ部９が設けられている。

そして、前記モータ４により送風ファン５が駆動され
るとともに、前記ヒータ７が駆動されると、放熱フィン
８を通過する際に空気が加熱され、温風吹出口3cより温
風が吹出される。

前記ロアダクト3bの左右両側壁にはセンサ部としての
一対の送受信兼用の超音波センサ10が取着されており、
各超音波センサ10は前記温風吹出口3cの温度吹出側に向
けて超音波を出力し、その反射波を受信して温風吹出口
3c側に配置された物体（手）を検出するようになってい
る。

一方、前記取付板２には前記両超音波センサ10からの
検出信号に基いて前記ファン・モータ部６及びヒータ部
９を駆動する後記制御回路11を設けた制御盤Ｃが取着さ
れている。又、取付板２には電源部12を構成するトラン
ス13,トライアック14,スイッチ15及びヒューズ16等が取
着されている。

次に、上記ハンドドライヤの電気的構成を第1,2図に
基いて説明する。

第１図に示すように、電源部12には前記モータ４及び
ヒータ７が並列に接続されており、この実施例において
これらはAC100ボルトで駆動されるようになっている。

又、電源部12にはターミナル端子17を介して制御回路
11に駆動電源V2を供給するための降圧部18が接続されて
いる。降圧部18は全波整流器19、コンデンサC1〜C4、抵
抗R1及び分圧器20とから構成され、AC100ボルト電源を
降圧し整流した直流の駆動電源V2（この実施例12ボル
ト）を出力するようになっている。又、この降圧部18は
前記モータ４及びヒータ７が駆動中であることを表示す
る表示器21に駆動電源V1を出力するようになっている。

前記制御回路11は発振回路22と、検波回路34と、手感
知手段としての増幅回路23及び判定回路24と、駆動手段
としてのタイマ回路25からなり、前記超音波センサ10は
発振回路22及び検波回路34に接続されている。

発振回路22は第２図に示すように、発振用IC26、周波
数調節手段としての可変抵抗R3、抵抗R2,R4、コンデン
サC5,C6からなり、可変抵抗R3、抵抗R2及びコンデンサC
6の定数で決まる前記超音波センサ10に対する発振周波
数を設定する信号（この実施例では40.5kHz）を抵抗R4
を介して前記超音波センサ10及び検波回路34に出力する
ようになっている。可変抵抗R3は抵抗R2及びコンデンサ
C6の精度のばらつきを補正して発振周波数を変更するた
めのものであり、その抵抗値を変更することにより40.5
kHzの信号を出力できるようになっている。

検波回路34はダイオードD2、コンデンサC14、抵抗R20
からなり、この検波回路34には40kHz程度の信号を吸収
する作用がある。又、前記発振回路22から出力された4
0.5kHzの信号のうち大部分はこの検波回路34に流入す
る。即ち、第１図の電気回路において、発振回路22に接
続された超音波センサ10側と検波回路34側の各インピー
ダンスは、超音波センサ10側が500Ωに対して検波回路3
4側が５Ωに設定されている。そのため、発振回路22か
ら出力された40.5kHzの信号は、そのほんの一部しか超
音波センサ10側へ流入せず、その大部分はインピーダン
スの低い検波回路34側へ直接流入して吸収されるように
なっている。

回路構成をこのようにしたのは以下の理由に基づくも
のである。即ち、一般に市販されている超音波センサは
感度が非常に敏感（20m程度の距離まで感知する）であ
るため、このような市販品を超音波センサ10に採用した
場合に、発振回路22から出力された40.5kHzの信号をそ
のまま全て超音波センサ10側へ流入させると、誤作動が
多く発生してハンドドライヤが使用に適さなくなること
もあり得た、そこで、本実施例では超音波センサ10側へ
流入する40.5kHzの信号の強度を1/100程度に弱めて、超
音波センサ10による感知距離をハンドドライヤに適した
20cm程度の距離まで短くすべく、上記したように発振回
路22から出力された40.5kHzの信号のうち大部分は検波
回路34側に流入して吸入されるようにしたのである。

一方、前記超音波センサ10側へ流入した40.5kHzの信
号は、超音波センサ10から発信され、人の手等の物体に
当たると反射波となって超音波センサ10により受信され
る。そして、その際、前記物体が動きのある人の手等で
ある場合には、その反射波は搬送波としての役割を果た
す40.5kHzの信号に人の手等の動きによりドップラー効
果に基づく強弱歪みの変化を生じた低周波信号が上乗せ
された反射波信号となって前記検波回路34へ流入する。
そして、この検波回路34により搬送波たる40.5kHzの信
号部分は吸収され、後述する増幅回路23へは前記反射波
のうち強弱歪み部分たる低周波信号が入力されることに
なる。

増幅回路23は増幅器27〜29、コンデンサC7〜C9、レベ
ル調節手段としての可変抵抗R5、抵抗R6〜R10からな
り、増幅器27は前記検波回路34から流入する反射波に応
じた電流信号を電圧信号に変換して出力し、増幅器28は
増幅器27の出力信号のうち人の手の動きに対応した周波
数が２〜20Hzの領域内にある信号のみを増幅し、増幅器
29は増幅器28の出力信号をさらに増幅して判定回路24に
出力する。即ち、固定物による反射波はドップラー効果
に基づく強弱の変化がないのに対し、動きのある人の手
に当たった反射波信号には２〜20Hz程度の強弱歪みがあ
るため、この歪んだ部分のみを増幅することにより、人
の手を感知するようにしたものである。

前記増幅回路23において、コンデンサC7と抵抗R6、及
びコンデンサC8と可変抵抗R5は共に周波数フィルタとな
っている。即ち、増幅器27を介して検波回路34から流入
した低周波信号のうち、周波数が2Hz未満の極く低周波
の信号はコンデンサC7と抵抗R6によりカットされる一
方、周波数が20Hzを越える高周波の信号はコンデンサC8
と可変抵抗R5の方へ流れるようにし、増幅器28へは人の
手の動きに対応した周波数が２〜20Hzの領域内にある信
号のみが流入するようになている。又、増幅器29の入力
側に接続されたコンデンサC6と抵抗R9は、前記増幅器28
の入力側に接続されたコンデンサC7と抵抗R6と同様に極
く低周波（2Hz未満）の信号をカットする周波数フィル
タとしての作用を有するものであり、このように周波数
フィルタを二段にしたことによって風や空気の揺らぎな
どに起因するハンドドライヤの誤作動を完全に防止して
いる。なお、前記コンデンサC8と可変抵抗R5を通過した
周波数が20Hzを越える高周波の信号は増幅器29へ流入し
て増幅されたとしても、この高周波の信号については前
記増幅器28で増幅されておらず、増幅器29による一段の
増幅しかされないため、後述する判定回路24での比較判
定に必要な基準電圧まで達することはないので、かかる
高周波信号によりハンドドライヤが誤作動することはな
い。又、前記可変抵抗R5はハンドドライヤの設置状況等
に応じてその抵抗値を変更調節することにより増幅回路
23の増幅率を変更し、判定回路24にて後述の基準電圧と
互いに比較される前記反射波の強弱歪み部分に相当する
増幅信号の電圧レベルを変更調節するものである。

判定回路24はコンパレータ30、抵抗R11〜R13からな
り、抵抗R11,R12とで決まる感知レベルとしての基準電
圧と前記増幅回路23からの増幅信号とを比較して、増幅
信号が基準電圧よりも大きいとき、検出した物体が人の
手であることを感知し、次段のタイマ回路25にオン信号
を出力するようになっている。

タイマ回路25はカウンタ31,32、抵抗R14〜R19、コン
デンサC10〜C13及びダイオードD1からなり、前記判定回
路24からのオン信号に基いてトランジスタ33をオンさせ
て前記電源部12のトライアック14をオンさせ、前記モー
タ４及びヒータ７を駆動させるようになっている。

次に、上記のように構成したハンドドライヤ制御装置
の作用について説明する。

スイッチ15をオン操作して電源を投入すると、発振回
路22から出力された40.5kHzの信号のうち、大部分は検
波回路34へ流入して吸収されるものの、そのほんの一部
の信号が両超音波センサ10に送られ、両超音波センサ10
から超音波が送出される。

両超音波センサ10の感知範囲内に物体があると超音波
が反射され、戻ってきた反射波は両超音波センサ10によ
り受信され、電流信号に変換される。この電流信号は増
幅回路23の増幅器27により電圧信号に変換され、次段の
増幅器28により手を感知した低周波信号（２〜20Hz程
度）部分のみが増幅される。増幅器28からの出力信号は
増幅器29により増幅されて判定回路24に出力される。

そして、増幅器29の増幅信号は判定回路24で基準電圧
と比較され、増幅信号が基準電圧よりも大きいと人の手
であると判定され、判定回路24からタイマ回路25にオン
信号が出力され、タイマ回路25によりトランジスタ33が
所定時間（この実施例では１〜３秒程度）の間、オンさ
れる。このトランジスタ33の駆動に基き電源部12のトラ
イアック14がオンされてモータ４及びヒータ７がAC100
ボルトの電源にて駆動され、温風吹出口3cより手に向か
って温風が吹出される。

又、タイマ回路25が判定回路24からのオン信号に基い
てトランジスタ33をオンさせている間に、再度判定回路
24より新たなオン信号が入力される、即ち、手が超音波
センサ10により検出されていると、その時点より所定時
間（１〜３秒程度）、トランジスタ33がオンされ、モー
タ４及びヒータ７が駆動され続ける。

ところで、超音波センサ10の周波数に対する感度特性
は第４図に示すように、40kHz付近にて良好であり、超
音波センサ10の周波数に対する感知距離は第５図に示す
ように40kHz付近が最も最長である。又、超音波センサ1
0の特定周波数における気温に対する感知距離は第６図
に示すようになる。これらから、超音波センサ10の感知
距離のばらつきを小さくするためには、超音波センサ10
の周波数を（40.5±0.5）kHzに設定するのがよいといえ
る。

さて、この実施例では、超音波センサ10から出力され
る超音波の周波数を設定する発振回路22に周波数調節手
段としての可変抵抗R3を用い、抵抗R2及びコンデンサC6
の精度のばらつきを補正するようにしたので、可変抵抗
R3、抵抗R2及びコンデンサC6の定数で決まる40.5kHzの
信号を超音波センサ10に出力することができ、気温が変
化した場合にも超音波センサ10による感知距離のばらつ
きを小さくすることができる。

又、この実施例では増幅回路23にレベル調節手段とし
ての可変抵抗R5を設けて抵抗値を変更できるようにした
ことにより、増幅回路23の増幅率を変更して反射波の強
弱歪み部分に相当する増幅信号の電圧レベルを変更調節
できる。その結果、この増幅信号の電圧レベルと前記基
準電圧とのレベル関係が相対的に変更調節されることと
なる。従って、その調節具合によっては反射波の強弱歪
みが小さい場合、即ち、手の動きがわずかな場合にも超
音波センサ10により検出された物体が手であることを感
知して温風吹出しのためのオン信号を出力できるように
なる。

なお、前記実施例では発振回路22に可変抵抗R3を設け
て超音波センサ10の周波数を40.5kHzに設定するように
したが、抵抗R2の抵抗値又はコンデンサC6の容量を可変
としてもよい。

又、前記実施例では増幅回路23にレベル調節手段とし
ての可変抵抗R5を設けて基準電圧と互いに比較される増
幅回路23の増幅信号レベルを調整するように構成した
が、抵抗R6,R9,R10のいずれかの抵抗値を可変とするこ
とにより前記増幅信号の電圧レベルを変更してもよい
し、判定回路24を構成する抵抗R11又はR12の抵抗値を可
変として基準電圧の電圧レベルを変更するようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、超音波センサ
により検出される物体のうち動きのある手のみをドップ
ラー効果を利用して感知してハンドドライヤを作動させ
ることができるとともに、超音波センサの発振周波数を
気温が変化しても音圧・感知距離のばらつきの小さい最
適レベルの周波数に調節することができ、かつ、わずか
な手の動きにも反応してハンドドライヤを作動できるよ
うに検出した物体が手であると感知し得るための感知レ
ベルを任意に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した一実施例の電気回路図、
第２図は発振回路を示す電気回路図、第３図はハンドド
ライヤの要部を示す分解斜視図、第４図は超音波センサ
の周波数に対する感度特性図、第５図は超音波センサの
周波数に対する感知距離特性図、第６図は気温に対する
超音波センサの感知距離特性図である。 図中、3cは温風吹出口、５は送風ファン、７はヒータ、
10は超音波センサ、22は発振回路、23は手感知手段とし
ての増幅回路、24は同じく手感知手段としての判定回
路、25は駆動手段としてのタイマ回路、R3は周波数調節
手段としての可変抵抗、R5はレベル調節手段としての可
変抵抗である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児島 孝志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 保坂 忠伸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 奈良 昭夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 塚本 良平 愛知県常滑市港町３丁目77番地 株式会 社イナックス榎戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−225777（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−179994（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−22912（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気を加熱するためのヒータと、 前記ヒータに送風して温風吹出口より温風を吹出させる
   送風ファンと を備えたハンドドライヤにおいて、 前記温風吹出口の温風吹出側に向けて超音波を出力し、
   その反射波を受信して温風吹出側に配置された物体を検
   出する超音波センサと、 前記超音波センサに対する発振周波数を設定して信号を
   出力する発振回路と、 前記超音波センサが受信した反射波につきドップラー効
   果に基づく強弱歪み部分を所定の感知レベルと比較し、
   強弱歪み部分が大きいとき前記物体が人の手であること
   を感知する手感知手段と、 前記手感知手段による手感知結果に基いて前記ヒータ及
   び送風ファンを駆動する駆動手段と、 前記発振回路により設定される発振周波数を超音波セン
   サの音圧・感知距離が最適レベルとなる周波数レベルに
   変更調節するための周波数調節手段と、 前記手感知手段の感知レベルを変更調節するためのレベ
   ル調節手段と を備えたことを特徴とするハンドドライヤ制御装置。