JP3144581B2 - 給水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は投光手段から投光した
光の反射光を受光手段で検出することで小便器等の使用
者の有無を感知する反射型センサを有する給水制御装
置、特に反射型センサの感度調整を自動的に行う給水制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は特開昭６１−２９４０３２号公報
に開示された従来の給水制御装置に用いられている反射
型センサのブロック構成図である。

【０００３】従来の反射型センサ１００はパルス発生回
路１０１の出力に基いて投光素子１０２から赤外光を投
光し、使用者（図示せず）からの反射光を受光素子１０
３で受光して電気信号に変換する。その受光素子１０３
の出力を増幅回路１０４で増幅し、オートゼロ回路１０
５で投光直前における太陽光や蛍光灯等の外乱光レベル
を覚えておき、この外乱光レベルと投光に対する反射光
レベルとの差を検出し、この差が予め判別レベル信号発
生回路１０６で設定した判別レベルを超えているか否か
をコンパレータ１０７で判定して使用者の有無を示す感
知出力を得ている。

【０００４】この判別レベル信号発生回路１０６は電源
１０６ａと可変抵抗器１０６ｂとを備え、この可変抵抗
器１０６ｂで判別レベルを設定するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の給水制
御装置に用いられている反射型センサ単体の感度は標準
的な所定の範囲内に設定されているが、設置場所場所と
対向する壁や配置物までの距離が短いときには、それら
を感知しないように個々に判定レベルを調整する必要が
あり、設置時の調整作業が煩わしい。

【０００６】また、長時間の使用に伴って投光素子であ
る発光ダイオード等の発光効率が低下し、センサの感度
低下を招く場合があり、保守の点からも感度調整作業が
必要であった。

【０００７】さらに、公衆トイレ等の混雑時においては
センサの感知範囲内に複数の人が存在してしまうことが
あり、このようなとき、本来の使用者が立ち去ったこと
を感知できないことがある。このため、周囲の状況に合
せて感知感度を自動的に調整できるセンサが望まれてい
た。

【０００８】本発明はこのような課題を解決するためな
されれたもので、その目的は設置場所や使用条件に応じ
て感知感度を自動的に調整できる反射型センサを有する
給水制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明の請求項１に係る給水制御装置は、非感知状態が
所定時間継続したときに感度増加要求指令を発生する感
度不足状態判断手段と、感度増加要求指令に基いて感知
感度を１段階増加させる感度切替制御手段とを備えた反
射型センサを設けた。

【００１０】また、請求項２に係る給水制御装置は、感
知状態が所定時間継続したときに感度低下要求指令を発
生する感度過剰状態判断手段と、感度低下要求指令に基
いて感知感度を１段階減少させる感度切替制御手段とを
備えた反射型センサを設けた。

【００１１】なお、感知感度の切替えは、投光素子の投
光電流を変更することにより行うのが好ましい。

【００１２】また、感度を変更した状態が所定時間継続
したときに標準感度状態への復帰指令を発生する標準感
度状態復帰手段を備えてもよい。

【００１３】

【作用】請求項１に係る給水制御装置の反射型センサ
は、所定時間継続して感知出力が得られないときには感
度不足と判断して感知感度を１段階増加する。

【００１４】請求項２に係る給水制御装置の反射型セン
サは、所定時間継続して感知出力があるときには感度過
剰と判断して感知感度を１段階減少する。なお、感知感
度の変更は、投光電流を増減することで行う。また、感
度を変更した状態が所定時間継続したときは感知感度を
初期の感度に戻す。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１は本発明の第１実施例に係る給水制御装置の
ブロック構成図である。

【００１６】給水制御装置１は感知対象である小便器等
の使用者を感知する反射型センサ２と、この反射型セン
サ２からの信号に基いて給水を制御する給水制御部３か
ら構成する。

【００１７】反射型センサ２は光を発する投光手段４
と、光を受ける受光手段５と、使用者６の存在を判断す
る判断回路７と、投光電流指定手段８を備える。

【００１８】投光手段４はクロック発生回路４１と、間
欠投光周期を選択する選択回路４２と、アンド回路４３
と、投光回路４４とから構成する。図３は投光手段の動
作を示すタイムチャートである。

【００１９】クロック発生回路４１は、水晶発振子やセ
ラミック発振子等を用いて発生したマスタクロックを分
周して図３（ａ）〜（ｃ）に示すキャリアクロック信号
４１ａ、非感知時の間欠投光クロック信号４１ｂ、感知
時の間欠投光クロック信号４１ｃを生成する分周回路等
を備える。

【００２０】この実施例においてはキャリアクロック信
号４１ａの周波数は約３８ｋＨｚ、非感知時の間欠投光
周期は約２秒、感知時の間欠投光周期は約１秒としてい
る。選択回路４２は、投光電流指定手段８から供給され
る反射光感知状態信号８１ａに基いて非感知状態では非
感知時の間欠投光クロック信号４１ｂを、感知状態では
感知時の間欠投光クロック信号４１ｃを選択する。選択
された間欠投光クロック信号４２ａはアンド回路４３の
一方の入力端子および判断回路７の比較基準信号入力端
子７ａへ供給する。

【００２１】アンド回路４３の他方の入力端子にはキャ
リアクロック信号４１ａが供給され、このキャリアクロ
ック信号４１ａで変調した間欠投光クロック信号４３ａ
を投光回路４４へ供給する（図３ｄまたはｅ）。

【００２２】投光回路４４は赤外発光ダイオード等の投
光素子４５と、ｎｐｎトランジスタ４６と、非感知状態
における投光電流を決定する感度切替手段としての抵抗
回路網４７とからなる定電流駆動部を備える。

【００２３】抵抗回路網４７は投光電流指定手段８から
抵抗値指定入力端子４７ａに供給される投光電流指定情
報８５ａである４ビットデータを１６にデコードして１
６個の抵抗値を選択するよう構成された一種のＤ／Ａ変
換器で構成している。この抵抗回路網４７は投光電流指
定情報８５ａを２進数で表現したとき、その値が大きく
なるにつれて抵抗値は小さくなるように構成している。

【００２４】受光手段５はＰＩＮホトダイオードまたは
ホトトランジスタ等の受光素子５１と、初段アンプ５２
と、リミッタ回路５３と、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
５４と、検波回路５５と、波形整形回路５６を組合せた
従来既知の構成のものである。

【００２５】すなわち、受光素子５１の受光電流を初段
アンプ５２で受光素子の光パワーに応じた電圧信号に変
換・増幅し、その出力電圧をリミッタ回路５３で信号レ
ベルが等しくなるよう振幅制限した後、キャリア周波数
成分の信号を帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５４で抽出す
る。さらに、ダイオード等の検波回路５５で復調した
後、波形整形回路５６を介して所定の論理レベルの出力
信号５ａを出力する。

【００２６】判断回路７は、比較基準信号入力端子７ａ
に供給される間欠投光クロック信号４２ａと、受信信号
入力端子７ｂに供給される受信信号５ａとを比較し、入
力された受信信号５ａが投光信号に相当する間欠投光ク
ロック信号４２ａに同期し、かつ受信信号５ａのパルス
幅が間欠投光クロック信号４２ａのパルス幅とほぼ等し
いときには、例えば間欠投光クロック信号４２ａの立上
がり時点から所定時間後にキャリアクロック信号４１ａ
と同様のタイミングで所定時間長の感知出力７ｃ（図３
ｅ参照）を出力し、それ以外のときには同様のタイミン
グで非感知出力７ｄ（図３ｄ参照）を出力するよう構成
している。

【００２７】投光電流指定手段８はセット・リセット型
のフリップフロップ（以下Ｒ−Ｓフリップフロップと称
する）８１と、標準感度データ設定手段８２、感度不足
状態判断手段８３と、感度過剰状態判断手段８４と、感
度切替制御手段８５とを備える。

【００２８】Ｒ−Ｓフリップフロップ８１は使用者６等
が感知されている間、セット入力端子Ｓに感知出力７ｃ
を供給し、リセット入力端子Ｒに後述する非感知状態確
定信号３１ａを供給することで出力端子Ｑから反射光感
知状態信号８１ａを出力するよう構成している。

【００２９】標準感度データ設定手段８２は４ビットデ
ータからなる標準感度データを記憶しており、所定条件
の下で後述する感度切替制御手段８５へこのデータを出
力する。

【００３０】感度不足状態判断手段８３は非感知出力７
ｄが入力すると計時を開始し、感知出力７ｃが入力した
ところでリセットするタイマ（図示せず）等を備える。
計時状態が予め設定した時間（例えば、４時間）経過し
たときには感度増加要求指令８３ａを発生する。

【００３１】感度過剰状態判断手段８４は感知出力７ｃ
が入力すると計時を開始し、非感知出力７ｄが入力した
ところでリセットするタイマ（図示せず）等を備える。
計時状態が予め設定した時間（例えば、１０分）経過し
たときには感度低下要求指令８４ａを発生する。

【００３２】感度切替制御手段８５はこの反射型センサ
２の電源投入時に標準感度データ設定手段８２から与え
られるデータを読み込み、この読み込んだ標準感度設定
情報８５ａを投光電流指定データとして抵抗回路網４７
へ出力する。

【００３３】この感度切替制御手段８５は感度増加要求
指令８３ａを受けると、現在出力している４ビットデー
タからなる投光電流指定情報８５ａを１だけインクリメ
ント（ただし、１５を超えないように制限）する。

【００３４】また、この感度切替制御手段８５は感度低
下要求指令８４ａを受けると、現在出力している４ビッ
トデータからなる投光電流指定情報８５ａを１だけディ
クリメント（ただし、０以下とならないように制限）す
る。このような機能を有する感度切替制御手段８５は、
例えばプリセット機能を有する４ビットのアップ・ダウ
ンカウンタをフリップフロップ等を使って構成できる。

【００３５】給水制御部３は、感知部２からの感知出力
７ｃおよび非感知出力７ｄに基いて小便器等への給水を
制御する給水制御手段３１と、開閉弁３２とを備える。
開閉弁３２は一端を給水管３３に接続し、他端を洗浄給
水管３４を介して小便器等（図示せず）に接続してい
る。

【００３６】開閉弁３２は開弁時および閉弁時にパルス
通電しそれ以外はバネ力あるいは永久磁石の磁力により
開弁または閉弁状態を保持する、いわゆるラッチングソ
レノイドをアクチュエータとして用いた電磁弁で構成す
る。なお、ラッチングソレノイドを用いた電磁弁の代り
に圧電素子を用いたアクチュエータを備え、開または閉
パルスが印加される毎に弁開度を変化させ、非通電状態
ではその時の弁開度を保持する構造の弁を用いてもよ
い。

【００３７】図４は給水制御部の動作を示すタイムチャ
ートである。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、給水制
御手段３１は判断回路７から出力される感知出力７ｃが
一定時間継続したときは使用者有りと判断し、非感知出
力７ｄが一定時間継続したときは使用者無しと判断する
よう構成している。

【００３８】給水制御手段３１は使用者有りと判断した
ときには図４（ｅ）〜（ｇ）に示すように、まず開弁パ
ルス３１ｂを発生して開閉弁３２を開にし予め設定した
微小時間経過後、閉弁パルス３１ｃを発生しこの期間小
便器の使用前の前洗浄給水を行う。

【００３９】その後、給水制御手段３１は使用者有りか
ら使用者無しに判断が変化したときには開弁パルス３１
ｂを発生して開閉弁３２を予め設定した所定時間開にし
た後閉弁パルス３１ｃを発生して後洗浄給水を行う。同
時に、給水制御手段３１は図３ｄに示す非感知状態確定
信号３１ａを出力する。

【００４０】以上の構成であるから給水制御装置は次の
ように動作する。使用者を検知していないときには反射
光感知状態信号８１ａ（投光電流指定手段８内のＲ−Ｓ
フリップフロップ８１のＱ出力）はＬレベルとなってお
り、この反射光感知状態信号８１ａに基いて選択回路４
２は非感知時の間欠投光クロック信号４１ｂを選択し、
この選択された間欠投光周期Ｔ毎にキャリアクロック信
号４１ａで変調された投光がなされる。このとき、感度
切替制御手段８５は標準感度データ設定手段８２から標
準感度設定データが投光電流指定データとして読み込ま
れており、投光素子４４の投光電流はこの投光電流指定
データで選択される抵抗値で決定される。

【００４１】受光部５が反射光を受け使用者６等の存在
を感知すると、判断回路７は感知出力７ｃを出力してＲ
−Ｓフリップフロップ８１の入力端子ＳをセットしＱ出
力である反射光感知状態信号８１ａをＨレベルとする。
これにより選択回路４２は感知時の間欠投光クロック信
号４１ｃに切り替わり感知間隔がＴ／２に短縮される。

【００４２】同時に、この感知出力７ｃは感度不足状態
判断手段８３および感度過剰状態判断手段８４にも出力
され、感度不足状態判断手段８３のタイマをリセット
し、感度過剰状態判断手段８４の計時を開始する。そし
て、この計時状態が所定の時間以上継続したときには感
度低下要求指令８４ａを出力して投光電流指定情報８５
ａを１段階減少させる。すると、トランジスタ４６のエ
ミッタ抵抗値が大きくなるので、この分トランジスタ４
６のコレクタ電流が小さくなって投光素子４５に流れる
投光電流も小さくなり感知感度が下がる。

【００４３】使用者が立ち去ると、非感知出力７ｄを出
力して給水制御手段３１から非感知状態確定信号３１ａ
を発生してＲ−Ｓフリップフロップ８１をリセットしＱ
出力である反射光感知状態信号８１ａをＬレベルとす
る。これにより選択回路４２は非感知時の間欠投光クロ
ック信号４１ｂに切り替わり感知間隔はＴとなる。

【００４４】同時に、この非感知出力７ｄは感度不足状
態判断手段８３および感度過剰状態判断手段８４にも出
力され、感度過剰状態判断手段８４のタイマをリセット
し、感度不足状態判断手段８３の計時を開始する。そし
て、この計時状態が所定の時間以上継続したときには感
度増加要求指令８３ａを出力して投光電流指定情報８５
ａを１段階増加させる。すると、トランジスタ４６のエ
ミッタ抵抗値が小さくなるので、この分トランジスタ４
６のコレクタ電流が大きくなって投光素子４５に流れる
投光電流も大きくなり感知感度が上がる。

【００４５】給水制御部３は感知出力７ｃにより使用者
６等が接近したことを感知したときに前洗浄給水を行
い、非感知出力７ｄにより使用者６等が立ち去ったこと
を感知したとき後洗浄給水を行う。なお、前洗浄給水は
行わない構成でもよい。

【００４６】図２は本発明の第２実施例に係る給水制御
装置のブロック構成図であり、同一部分には同一符号を
付してその説明を省略する。この第２実施例は前記第１
実施例の構成に標準感度状態復帰手段８６を加えたもの
であり、標準感度状態復帰手段８６は感度増加または減
少要求指令が入力したときリセットされ計時を開始する
タイマ等を備え、予め設定した時間（例えば、８時間）
経過した時点で標準感度状態復帰指令８６ａ（パルス信
号）を生成するよう構成している。

【００４７】また、感度切替制御手段８５はこの復帰指
令８６ａを受けると標準感度データ設定手段８２に記憶
されている標準感度データをセットする構成となってい
る。したがって、これ以外の動作は前記実施例と同様で
ある。

【００４８】なお、抵抗回路網４７でエミッタ抵抗値を
可変する以外に投光電流指定情報８５ａに基いて投光素
子４５である赤外発光ダイオードのアノードに供給する
電圧を可変する構成としたり、ｎｐｎトランジスタ４６
のベース電圧を可変する構成としてもよい。

【００４９】また、上記２つの実施例では個別部品を用
いた構成例を示したが、標準感度データ設定手段、感度
不足状態判断手段、感度過剰状態判断手段、判断回路等
は、それらの機能を例えば４ビットの１チップマイクロ
コンピュータを用いストアードプログラム制御で実現し
てもよい。

【００５０】上記第１実施例および第２実施例において
は赤外光を用いた例を示したが、これに限らず他の手
段、例えば超音波等を用いても同様な作用効果を得るこ
とができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る給水制
御装置の反射型センサは、周囲の状況に合せて感知感度
を自動的に増減できるので設置時の調整作業を必要とせ
ず、また設置後におけるセンサの感度低下に基く保守作
業を軽減することができる。また、投光電流を増減する
ことで感度を変更するので、受光手段で発生する雑音量
は変化せず、したがって雑音による誤感知発生を少なく
することができる。

【００５２】さらに、感度を変更した状態が所定時間継
続したときは初期感度に戻す構成とすることで、標準感
度状態で感知エリア内に物が一時的に置かれた後撤去さ
れるときや、投光部に半透明の張紙等が一時的に貼られ
たとき等の特殊な状況に対して感度が極端に低いまたは
高いレベルに設定されても、所定時間後に妥当な感度に
戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る給水制御装置のブロ
ック構成図

【図２】本発明の第２実施例に係る給水制御装置のブロ
ック構成図

【図３】投光手段の動作を示すタイムチャート

【図４】給水制御部の動作を示すタイムチャート

【図５】従来の反射型センサのブロック構成図

【符号の説明】

１…給水制御装置、２…反射型センサ、３…給水制御
部、４…投光手段、５…受光手段、６…使用者、７…判
断回路、８…投光電流指定手段、３１…給水制御手段、
３２…開閉弁、３３…給水管、３４…洗浄給水管、４１
…クロック発生回路、４２…選択回路、４３…アンド回
路、４４…投光回路、４５…投光素子、４６…トランジ
スタ、４７…抵抗回路網、５１…受光素子、５２…初段
アンプ、５３…リミッタ回路、５４…帯域通過フィルタ
（ＢＰＦ）、５５…検波回路、５６…波形整形回路、８
１…セット・リセット型フリップフロップ（Ｒ−Ｓフリ
ップフロップ）、８２…標準感度データ設定手段、８３
…感度不足状態判断手段、８４…感度過剰状態判断手
段、８５…感度切替制御手段、８６…標準感度状態復帰
手段。

フロントページの続き (72)発明者 西 智寛 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−233032（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256807（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−49893（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E03D 5/10 E03D 13/00 G01V 9/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光手段から投光した光の反射光を受光
   手段で検出して使用者の有無を感知する反射型センサを
   有する給水制御装置において、前記反射型センサは感知
   感度を多段階に切替える感度切替手段と、非感知状態が
   予め設定した時間継続したときに感度増加要求指令を発
   生する感度不足状態判断手段と、感度増加要求指令に基
   いて感度を１段階増加させる感度切替制御手段とを備え
   たことを特徴とする給水制御装置。
2. 【請求項２】 投光手段から投光した光の反射光を受光
   手段で検出して使用者の有無を感知する反射型センサを
   有する給水制御装置において、前記反射型センサは感知
   感度を多段階に切替える感度切替手段と、感知状態が予
   め設定した時間継続したときに感度低下要求指令を発生
   する感度過剰状態判断手段と、感度低下要求指令に基い
   て感度を１段階減少させる感度切替制御手段とを備えた
   ことを特徴とする給水制御装置。
3. 【請求項３】 前記感度切替制御手段は投光素子の投光
   電流を変更することを特徴とする請求項１または２記載
   の給水制御装置。
4. 【請求項４】 感度変更を行った状態が予め設定した時
   間継続したときに標準感度状態への復帰指令を発生する
   標準感度状態復帰手段を備えたことを特徴とする請求項
   １または２記載の給水制御装置。