JP3794096B2 - 被検知物体の位置検出装置、及び小便器の自動洗浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検知物体の位置検出装置、及び排尿者の挙動に対応して小便器を自動的に洗浄する小便器の自動洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結石や臭気の発生を極力抑える必要がある場所（デパート、レストラン、オフィス、病院、学校等）に配置される男性用トイレの小便器には、近年、赤外線を利用して排尿者の挙動を監視し、便器内壁を自動的に洗浄する自動洗浄装置が装着されている。尚、収納スペースが狭いのと、商用電源（例えばＡＣ- １００Ｖ）の電気工事を省く為、作動用電源として乾電池や充電用電池を用いる場合が多い。
【０００３】
（従来例１）
従来例１の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、小便器の上部に配され前方に向けて投光する発光素子と、小便器の上部に配され排尿者に当たって戻って来る反射光を受光し二種類の出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出するＰＳＤ（又は二分割フォトダイオード）と、出力電流Ｉ1 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ1 を送出する第１の信号処理回路と、出力電流Ｉ2 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ2 を送出する第２の信号処理回路と、出力電圧Ｖ1 のピーク値Ｖ１を保持する第１のサンプルホールド回路と、出力電圧Ｖ2 のピーク値Ｖ２を保持する第２のサンプルホールド回路と、ピーク値Ｖ１をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄコンバータと、ピーク値Ｖ２をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄ変換された各デジタル値に所定の演算をして排尿者と小便器との距離を設定時間毎に算出する演算手段と、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より内方に来たことを演算手段が計測すると電磁弁に所定短時間（例えば２秒間）通電して小便器を予備洗浄し排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より遠くに離れたことを演算手段が計測すると電磁弁に所定時間（例えば１５秒間）通電して小便器を本洗浄する弁制御手段とを備える。
【０００４】
（従来例２）
従来例２の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、小便器の上部に配され前方に向けて投光する発光素子と、小便器の上部に配され排尿者に当たって戻って来る反射光を受光し二種類の出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出するＰＳＤ（又は二分割フォトダイオード）と、出力電流Ｉ1 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ1 を送出する第１の信号処理回路と、出力電流Ｉ2 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ2 を送出する第２の信号処理回路と、所定時間Ｔｓ毎に出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 を交互に通過させるセレクタと、セレクタを通過した出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値Ｖ１、Ｖ２を保持するサンプルホールド回路と、保持されたピーク値Ｖ１、Ｖ２をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄ変換された各デジタル値を演算処理して排尿者と小便器との距離を所定時間Ｔｓ毎に計測する演算手段と、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より内方に来たことを演算手段が計測すると電磁弁に所定短時間（例えば２秒間）通電して小便器を予備洗浄し排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より遠くに離れたことを演算手段が計測すると電磁弁に所定時間（例えば１５秒間）通電して小便器を本洗浄する弁制御手段とを備える（図８参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、以下の様な課題を有する。
従来例１の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、サンプルホールド回路及びＡ／Ｄコンバータが夫々、二系統必要なため、部品代がかかるとともに測距時に消費電流が多く流れる（１０ｍＡ〜２０ｍＡ；部品点数が多い）ため、早期に電池切れを起こす。
【０００６】
従来例２の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、測距時に消費電流が少ない（５ｍＡ〜１０ｍＡ）が、排尿者と小便器との距離を計測するのに、所定時間Ｔｓの二倍程度の時間がかかり洗浄動作（予備・本洗浄共）が遅れる。
具体的には、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より内側に来ても直ちに予備洗浄が成されず、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より外方に遠ざかっても直ちに本洗浄が行われない（図８参照）。尚、所定時間Ｔｓを短くすると、測距時の消費電流（５ｍＡ〜１０ｍＡ）が流れる時間が長くなるため、早期に電池切れを起こす。
【０００７】
予備洗浄動作が遅れると、予備洗浄前の乾燥した小便器に排尿者が排尿するので、尿成分が小便器に付着し、本洗浄を行っても洗い流せない場合が生じる。この状態が繰り返されると、付着が進行するとともに、悪臭を発生する。
本洗浄動作が遅れると、小便器を離れても直ちに洗浄が成されないので排尿者に不信感を与えるとともに、自動洗浄装置を叩いたり押したりするため、故障の原因となる。又、本洗浄が行われるまでのあいだ排尿者本人が排尿した尿の臭気が気化してトイレ内に放散する。
【０００８】
本発明の第１目的は、消費電流が少なく、且つ被検知物体の動向に対応してアクチュエータを適切に制御できる、応答性に優れた、被検知物体の位置検出装置の提供にある。
本発明の第２目的は、消費電流が少なく、且つ排尿者の挙動に対応して洗浄が行われる、応答性に優れた、小便器の自動洗浄装置の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の作用効果について）
発光素子は被検知物体に向けて発光を行う。
受光素子は被検知物体からの反射光を受光するとともに、素子−被検知物体間の距離に対する電気出力特性が夫々異なる電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を送出する。
【００１０】
タイマは、セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替え、電気出力Ｐ1 、Ｐ2 がセレクタを交互に通過する。
ホールド手段は、セレクト手段を通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を、次の電気出力が入力されるまでのあいだ保持する。
演算手段は、各ピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、被検知物体と素子との距離を計測する。
【００１１】
計測距離変化検知手段は、ホールド手段に保持される現在の電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）と、一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）との出力差を算出する。
被検知物体の接近又は離脱により、素子- 被検知物体間の距離が変化すると、計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越える。この場合、次の切り替えまでのタイマ時間が所定時間Ｔ0 に短縮される。
【００１２】
演算手段は、セレクタの切り替えにより得られる電気出力（Ｐ1 又はＰ2 ）のピーク値（Ｐ１又はＰ２）と、切り替え前に得られた電気出力（Ｐ2 又はＰ1 ）のピーク値（Ｐ２又はＰ１）とに基づき、被検知物体と素子との距離を、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で計測する。
制御手段は、演算手段により計測された被検知物体の推移に対応してアクチュエータを制御する。
【００１３】
セレクタとホールド手段を備え、交互に保持される電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて演算手段が素子- 被検知物体間の距離を計測する構成であるので、部品点数が少なく製造コストが安価であり、消費電流が少ない。
【００１４】
計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越えると、次の切り替えまでのタイマ時間を所定時間Ｔ0 に短縮して、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で被検知物体と素子との距離計測を行う構成である。
このため、被検知物体の動向に対応してアクチュエータが適切に制御され、応答性に優れる。
【００１５】
（請求項２の作用効果について）
発光素子は被検知物体に向けて発光を行う。
受光素子は被検知物体からの反射光を受光するとともに、素子−被検知物体間の距離が離れるに従って出力が比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる至近位置から被検知物体が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき検知位置から電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを送出する。
【００１６】
タイマは、セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替え、セレクタを電気出力Ｐ1 、Ｐ2 が交互に通過する。
ホールド手段は、セレクタを通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を、次の電気出力が入力されるまでのあいだ保持する。
演算手段は、比例定数Ｋ×｛（ピーク値Ｐ１＋ピーク値Ｐ２）／（ピーク値Ｐ１−ピーク値Ｐ２）｝でもって測距離演算処理を行い、被検知物体と素子との距離を所定時間Ｔｓ毎に計測する。
【００１７】
計測距離変化検知手段は、ホールド手段に保持される現在の電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）と、一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）との出力差を算出する。
被検知物体の接近又は離脱により、素子- 被検知物体間の距離が変化すると、計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越える。この場合、次の切り替えまでのタイマ時間が所定時間Ｔ0 に短縮される。
【００１８】
演算手段は、切り替えタイミングが到来する前のセレクト手段の切り替えにより得られる電気出力（Ｐ1 又はＰ2 ）のピーク値（Ｐ１又はＰ２）と、切り替え前に得られた電気出力（Ｐ2 又はＰ1 ）のピーク値（Ｐ２又はＰ１）とに基づいて被検知物体と素子との距離を所定時間Ｔｓの到来を待たずに計測する。
制御手段は、演算手段により計測された被検知物体の推移に対応してアクチュエータを制御する。
【００１９】
セレクタとホールド手段を備え、交互に保持される電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値（Ｐ１、Ｐ２）に基づいて演算手段が素子- 被検知物体間の距離を計測する構成である。この為、部品点数が少なく、製造コストが安価であり消費電流が少ない。
【００２０】
計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越えると、次の切り替えまでのタイマ時間を所定時間Ｔ0 に短縮して、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で被検知物体と素子との距離計測を行う構成である。
このため、被検知物体の動向に対応してアクチュエータが適切に制御され、応答性に優れる。
【００２１】
（請求項３の作用効果について）
被検知物体が接近する場合、被検知物体の検知位置より内方への接近を接近演算手段が素早く計測するので、制御手段がアクチュエータを速やかに第１状態にすることができる。
又、被検知物体が離脱する場合、被検知物体が検知位置より遠く離れたことを演算手段が素早く計測計測するので、制御手段がアクチュエータを速やかに第２状態にすることができる。
【００２２】
（請求項４の作用効果について）
被検知物体の位置検出装置を作動させるための電源が電池や充電式電池である場合には、電池切れを起こさないことが重要である。
被検知物体の位置検出装置は、部品点数が少なく消費電流が少ないので、電池切れを起こし難く、保守・点検の手間が軽減できる。
【００２３】
（請求項５の作用効果について）
発光素子は赤外線を発光するＬＥＤであるので、受光素子に太陽光や蛍光灯等の光が入光しても影響が少なく、これらの光による誤作動が防止できる。又、ＬＥＤであるので他の発光素子に比べ消費電流が少なくて済む。
受光素子にＰＳＤや二分割ダイオードを使用すれは、被検知物体と素子との距離が離れるに従って比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる至近距離から被検知物体が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき、検知位置から電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを得ることができる。
【００２４】
（請求項６の作用効果について）
小便器側に設けられた発光素子は、排尿に訪れる排尿者が接近して来る方向に向けて発光を行う。
小便器側に設けられた受光素子は、排尿者からの反射光を受光するとともに、小便器- 排尿者間の距離に対する電気出力特性が夫々異なる電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を送出する（又は、排尿者と小便器との距離が離れるに従って比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる排尿位置から排尿者が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき、検知位置から電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを送出する）。
【００２５】
タイマは、セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替え、電気出力Ｐ1 、Ｐ2 がセレクタを交互に通過する。
ホールド手段は、セレクト手段を通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を、次の電気出力が入力されるまでのあいだ保持する。
【００２６】
演算手段は、各ピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、排尿者と小便器との距離を計測する〔又は、比例定数Ｋ×｛（ピーク値Ｐ１＋ピーク値Ｐ２）／（ピーク値Ｐ１−ピーク値Ｐ２）｝でもって測距離演算処理を行い、排尿者と小便器との距離を所定時間Ｔｓ毎に計測する〕。
【００２７】
計測距離変化検知手段は、ホールド手段に保持される現在の電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）と、一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）との出力差を算出する。
【００２８】
排尿者の接近又は離脱により、排尿者- 小便器間の距離が変化すると、計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越える。この場合、次の切り替えまでのタイマ時間が所定時間Ｔ0 に短縮される。
【００２９】
演算手段は、セレクタの切り替えにより得られる電気出力（Ｐ1 又はＰ2 ）のピーク値（Ｐ１又はＰ２）と、切り替え前に得られた電気出力（Ｐ2 又はＰ1 ）のピーク値（Ｐ２又はＰ１）とに基づき、排尿者と小便器との距離を、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で計測する。
【００３０】
排尿者が検知位置より内方（排尿位置）に来たことを演算手段が計測すると制御手段は電磁弁に所定短時間通電して小便器を予備洗浄する。
この際、排尿者の排尿位置より内方への接近を、接近演算手段が素早く計測して排尿者が排尿する前に小便器の予備洗浄が成されるので、小便器内を濡れた状態にすることができる。
これにより、排尿者の排尿時において尿成分の小便器への付着が防止でき、本洗浄により確実に洗い流すことができる。又、過去に排尿した排尿者らの尿の痕跡が、素早く、予備洗浄により洗い流されるので排尿者本人に臭気を感じさせない。
【００３１】
排尿者が検知位置より遠くに遠ざかったことを演算手段が計測すると制御手段は電磁弁に所定時間通電して小便器を本洗浄する。
この際、排尿者の排尿終了後に、排尿者が検知位置より遠くへ離れたことを演算手段が素早く計測して小便器が本洗浄されるので排尿者に不信感を与えない。又、排尿者本人が排尿した尿の臭気がトイレ内に放散しない。
【００３２】
セレクタとホールド手段を備え、交互に保持される電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて演算手段が排尿者- 小便器間の距離を計測する構成であるので、部品点数が少なく製造コストが安価であり、消費電流が少ない。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例（請求項１〜６に対応）を図１〜図７に基づいて説明する。
図に示す様に、小便器の自動洗浄装置Ａは、男性用トイレ１００の内壁１０１に設置されている小便器９の上部に配設されている。
【００３４】
図２に示す様に、小便器の自動洗浄装置Ａは、略前方に向かって発光するＬＥＤ１と、出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出するフォトダイオード２と、出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を電流／電圧変換し変換電圧を個々に増幅して出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 を送出する二系統の信号処理回路３と、セレクタ４と、セレクタ４を通過した出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値を保持するサンプルホールド回路５と、各ピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１、Ｖ２を送出するＡ／Ｄコンバータ６と、デジタル値である信号処理出力Ｖ１、Ｖ２を演算処理する演算部７１と、ΔＶ監視部７２と、短縮部７３と、弁通電制御回路８とを備え、小便器９の上部に配設される収納ケース９１内に収められている。
【００３５】
ＬＥＤ１は、収納ケース９１の前面に固着された透明板の裏面内側に配され、図２及び図４に示す駆動信号（パルス）１１の入力によりオン状態になるトランジスタ１２を介して電池１０に電気接続される。
このＬＥＤ１が発光した赤外光１３は、前面に配される投光用レンズ１４（非球面両凸レンズ）により集光され、排尿に訪れる排尿者Ｈが接近して来る小便器前方（下向き角度２０°）に向けて投光される（図１、図３参照）。
【００３６】
フォトダイオード２は、収納ケース９１の前面に固着された透明板の内側であってＬＥＤ１から所定距離離れて（同一面内）配設される。尚、排尿者Ｈに当たって反射した反射光１５は、フォトダイオード２の前面に配される受光用レンズ（非球面両凸レンズ）２０により集光される（図３参照）。
【００３７】
このフォトダイオード２は端子２１、２２から出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出する。 端子２１から送出される出力電流Ｉ1 は、排尿者Ｈと小便器９との距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が離れるに従って比較的急激に低下していく。
又、端子２２から送出される出力電流Ｉ2 は、排尿位置（３０ｃｍ）でピークを示し、排尿者Ｈと小便器９との距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が離れるに従って比較的なだらかに低下していき、検知位置（約５４ｃｍ）から出力電流Ｉ1 より大きくなる｛図５に示す出力特性（距離- 出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 ）参照｝。
【００３８】
信号処理回路３は、図２及び図４に示す給電信号（パルス）３０の入力によりオン状態になるトランジスタ３０１を介して電池１０に電気接続される。
そして、信号処理回路３は、出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を電流／電圧変換する変換器３１、３２と、その変換電圧を増幅して出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 を送出するアンプ３３、３４とを備える。
【００３９】
セレクタ４は、入力端子に出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 が入力され、マイクロコンピュータ７００のタイマ７０により、通常は所定時間Ｔｓ（１Ｓ）毎に電子接点が切り替わる。
サンプルホールド回路５は、セレクタ４を通過した方の出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値を保持する。
【００４０】
Ａ／Ｄコンバータ６は、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１、Ｖ２をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００４１】
演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（信号処理出力Ｖ１＋信号処理出力Ｖ２）／（信号処理出力Ｖ１−信号処理出力Ｖ２）｝でもって測距離演算処理を行って測距データを算出し、図６に示す距離- 測距データから、排尿者Ｈと小便器９との距離を計測する。
【００４２】
排尿者Ｈが小便器９に接近し、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が５４ｃｍ（検知位置）より内方に接近したことを演算部７１が検知すると、マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を２秒間（所定短時間）送出する（図７の経過時点７２３）。
これにより、電磁弁８１が約１秒間、開弁状態になり、小便器９の予備洗浄が成される。
【００４３】
又、排尿者Ｈの排尿が終了し、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が５４ｃｍ（検知位置）より遠くに離れたことを演算部７１が検知すると、マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を１５秒間（所定時間）送出する（図７の経過時点７５３）。
これにより、電磁弁８１が約１５秒間、開弁状態になり、小便器９の本洗浄が成される。
【００４４】
ΔＶ監視部７２（計測距離変化検知手段）は、現在の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２と一つ前の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２との出力差ΔＶ１、ΔＶ２を算出する（図７参照）。
【００４５】
短縮部７３は、ΔＶ監視部７２が算出した出力差ΔＶ１、ΔＶ２の絶対値が１を越える場合には、タイマ７０のタイマ時間を所定時間Ｔ0 （０．２５Ｓ）に短縮（次の切り替えのみ）させる。
【００４６】
つぎに、マイクロコンピュータ７００の作動を図４及び図７に基づいて説明する。
〔予備洗浄時の動作について〕
給電信号３０がハイレベルになるとトランジスタ３０１が導通し、信号処理回路３が作動状態になる（経過時点７１１）。
【００４７】
経過時点７１２で、信号処理回路が出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 の出力を開始する。
経過時点７１３で駆動信号１１がハイレベルになり、トランジスタ１２が導通し、ＬＥＤ１が発光を開始する。
排尿者Ｈに赤外光１３が当たると反射光１５がフォトダイオード２に入光するので、出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 が上昇する。
【００４８】
例えば、セレクタ４が図２に示す位置にある場合、出力電圧Ｖ2 がセレクタ４を通過し、サンプルホールド回路５がピーク値を保持する。そして、Ａ／Ｄコンバータ６が、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ2 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ２をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００４９】
演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１−７）／（１＋７）｝でもって測距離演算処理を行って測距データ“−０．７５”を算出する。尚、比例定数Ｋは１
【００５０】
経過時点７１３の場合、現在の信号処理出力Ｖ２と一つ前の信号処理出力Ｖ２との出力差ΔＶ２が“７−２＝５”であるとΔＶ監視部７２が算出する。
この為、セレクタ反転部７は、次の切り替えタイミングを待たず、直ちに（経過時点７２３）セレクタ４を切り替える。
【００５１】
セレクタ４が切り替わり、出力電圧Ｖ1 がセレクタ４を通過し、サンプルホールド回路５がピーク値を保持する。Ａ／Ｄコンバータ６は、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ1 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００５２】
経過時点７２３において、演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１１−７）／（１１＋７）｝でもって測距離演算処理を行い測距データ“０．２２”を算出する。
尚、比例定数Ｋは１
【００５３】
そして、図６の計測データ- 距離特性から、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が４０ｃｍ（検知位置より内側）であることを検知する。
マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を２秒間（所定短時間）送出し、電磁弁８１が約２秒間、開弁状態になり、小便器９の予備洗浄が成される。
【００５４】
〔本洗浄時の動作について〕
演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１１−２）／（１１＋２）｝でもって測距離演算処理を行って測距データ“０．６９”を算出する。尚、比例定数Ｋは１
【００５５】
経過時点７４３の場合、現在の信号処理出力Ｖ２と一つ前の信号処理出力Ｖ２との出力差ΔＶ２が“２−７＝−５”であるとΔＶ監視部７２が算出する。
この為、短縮部７３は、タイマ７０のタイマ時間を所定時間Ｔ0 （０．２５秒）に短縮し、経過時点７５３でセレクタ４を切り替える。
【００５６】
セレクタ４が切り替わり、出力電圧Ｖ1 がセレクタ４を通過し、サンプルホールド回路５がピーク値を保持する。Ａ／Ｄコンバータ６は、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ1 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００５７】
経過時点７５３において、演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１−２）／（１＋２）｝でもって測距離演算処理を行い測距データ“−０．３３”を算出する。尚、比例定数Ｋは１
【００５８】
そして、図６の計測データ- 距離特性から、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が１００ｃｍ（検知位置より外側）であることを検知する。
マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を１５秒間（所定時間）送出し、電磁弁８１が約１５秒間、開弁状態になり、小便器９の本洗浄が成される。
【００５９】
つぎに、本実施例の自動洗浄装置Ａの利点を述べる。
〔ア〕サンプルホールド回路５及びＡ／Ｄコンバータ６が一系統であり部品点数が少ない。又、所定時間Ｔｓが１Ｓである。
この為、消費電流が少なく、電池交換サイクルが長いので保守・点検の手間が軽減できる。又、製造コストが安価である。
【００６０】
〔イ〕ΔＶ監視部７２が、現在の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２と，一つ前の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２との出力差ΔＶ１、ΔＶ２から出力差ΔＶ１、ΔＶ２の絶対値を監視し、絶対値が１を越える場合には、所定時間Ｔ0 でセレクタ４を切り替える構成である。
【００６１】
この為、排尿者Ｈの挙動を早期に把握でき、洗浄動作が遅れない。
具体的には、排尿者Ｈが検知位置より内方（例えば４０ｃｍ）に近づくと、図７の“遅れ▲１▼”でもって排尿者Ｈが排尿位置に来たことを演算部７１が素早く計測して予備洗浄を行う。
【００６２】
これにより、排尿者Ｈの排尿時において尿成分の小便器９への付着が防止でき、本洗浄により確実に洗い流すことができる。又、過去に排尿した排尿者らの尿の痕跡が、素早く、予備洗浄により洗い流されるので排尿者本人に臭気を感じさせない。
【００６３】
又、排尿者Ｈの排尿終了後に、排尿者Ｈが検知位置より遠くへ離れたことを演算部７１が素早く計測して電磁弁８１に１５秒間通電を行い、小便器９を本洗浄するので排尿者Ｈに不信感を与えない。又、排尿者本人が排尿した尿の臭気がトイレ内に放散しない。
【００６４】
〔ウ〕発光素子に赤外線を発光するＬＥＤ１を使用し、パルス駆動で発光させているので、発光させるための消費電流が少ないとともに、探知されているという感覚を排尿者Ｈが感じさせない。
【００６５】
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
ａ．電源が充電電池の場合、小便器９を流れる流水により翼車を回して発電し、該発電電力で充電電池を充電する構成にしても良い。
【００６６】
ｂ．所定時間Ｔｓは０．５秒〜３秒が好適である。尚、電池電圧の低下とともに所定時間Ｔｓが長くなる（多段階又は無段階）様にしても良い。又、所定時間Ｔ0 は０．１秒〜０．５秒が好適である。
【００６７】
ｃ．予備洗浄時において、マイクロコンピュータ７００が、弁通電制御回路８に開弁信号を送出する時間は、０．５秒〜３秒が好適である。
又、本洗浄時において、マイクロコンピュータ７００が、弁通電制御回路８に開弁信号を送出する時間は、５秒〜２０秒が好適である。
【００６８】
ｄ．上記実施例では、受光素子に二分割のフォトダイオードを用いた例を示したが、ＰＳＤ（位置検出素子）を用いても同様の効果が得られる。
【００６９】
ｅ．上記実施例では、小便器９への水流の制御に電磁弁を用いているが、モータ等により水流を制御しても良い。
【００７０】
ｆ．上記実施例では、被検知物体の位置検出装置の構成（請求項１〜５）を小便器の自動洗浄装置に適用しているが、人体（人体の一部）を検知してアクチュエータを作動させる下記に示す装置等へ適用しても良い。
大便器の自動洗浄装置
手洗い用の自動給水制御装置
手洗い用石鹸液の自動供給装置
手拭き用ペーパタオルの自動供給装置
手乾燥用の自動温風吹き出し装置
【図面の簡単な説明】
【図１】小便器の自動洗浄装置の設置説明図である。
【図２】小便器の自動洗浄装置のブロック図である。
【図３】ＬＥＤから投光された赤外線が排尿者に反射してフォトダイオードに入光する様子を示す説明図である。
【図４】経過時間と各信号の様子を示す波形図である。
【図５】距離- 出力特性を示すグラフである。
【図６】測距データ- 距離を示すグラフである。
【図７】本発明の小便器の自動洗浄装置における、排尿者の挙動と信号処理出力等との関係を示す説明図である。
【図８】従来の小便器の自動洗浄装置における、排尿者の挙動と信号処理出力等との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ（発光素子）
２ フォトダイオード（受光素子）
４ セレクタ
５ サンプルホールド回路（ホールド手段）
８ 弁通電制御回路（弁制御手段）
９ 小便器
１３ 赤外光
１５ 反射光
７１ 演算部（演算手段）
Ｈ 排尿者
Ｉ1 、Ｉ2 出力電流（電気出力Ｐ1 、Ｐ2 ）
Ｔｓ 所定時間
Ｖ１、Ｖ２ 信号処理出力（ピーク値Ｐ１、Ｐ２）
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検知物体の位置検出装置、及び排尿者の挙動に対応して小便器を自動的に洗浄する小便器の自動洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結石や臭気の発生を極力抑える必要がある場所（デパート、レストラン、オフィス、病院、学校等）に配置される男性用トイレの小便器には、近年、赤外線を利用して排尿者の挙動を監視し、便器内壁を自動的に洗浄する自動洗浄装置が装着されている。尚、収納スペースが狭いのと、商用電源（例えばＡＣ- １００Ｖ）の電気工事を省く為、作動用電源として乾電池や充電用電池を用いる場合が多い。
【０００３】
（従来例１）
従来例１の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、小便器の上部に配され前方に向けて投光する発光素子と、小便器の上部に配され排尿者に当たって戻って来る反射光を受光し二種類の出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出するＰＳＤ（又は二分割フォトダイオード）と、出力電流Ｉ1 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ1 を送出する第１の信号処理回路と、出力電流Ｉ2 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ2 を送出する第２の信号処理回路と、出力電圧Ｖ1 のピーク値Ｖ１を保持する第１のサンプルホールド回路と、出力電圧Ｖ2 のピーク値Ｖ２を保持する第２のサンプルホールド回路と、ピーク値Ｖ１をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄコンバータと、ピーク値Ｖ２をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄ変換された各デジタル値に所定の演算をして排尿者と小便器との距離を設定時間毎に算出する演算手段と、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より内方に来たことを演算手段が計測すると電磁弁に所定短時間（例えば２秒間）通電して小便器を予備洗浄し排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より遠くに離れたことを演算手段が計測すると電磁弁に所定時間（例えば１５秒間）通電して小便器を本洗浄する弁制御手段とを備える。
【０００４】
（従来例２）
従来例２の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、小便器の上部に配され前方に向けて投光する発光素子と、小便器の上部に配され排尿者に当たって戻って来る反射光を受光し二種類の出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出するＰＳＤ（又は二分割フォトダイオード）と、出力電流Ｉ1 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ1 を送出する第１の信号処理回路と、出力電流Ｉ2 を電流／電圧変換して増幅し出力電圧Ｖ2 を送出する第２の信号処理回路と、所定時間Ｔｓ毎に出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 を交互に通過させるセレクタと、セレクタを通過した出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値Ｖ１、Ｖ２を保持するサンプルホールド回路と、保持されたピーク値Ｖ１、Ｖ２をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄ変換された各デジタル値を演算処理して排尿者と小便器との距離を所定時間Ｔｓ毎に計測する演算手段と、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より内方に来たことを演算手段が計測すると電磁弁に所定短時間（例えば２秒間）通電して小便器を予備洗浄し排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より遠くに離れたことを演算手段が計測すると電磁弁に所定時間（例えば１５秒間）通電して小便器を本洗浄する弁制御手段とを備える（図８参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、以下の様な課題を有する。
従来例１の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、サンプルホールド回路及びＡ／Ｄコンバータが夫々、二系統必要なため、部品代がかかるとともに測距時に消費電流が多く流れる（１０ｍＡ〜２０ｍＡ；部品点数が多い）ため、早期に電池切れを起こす。
【０００６】
従来例２の自動洗浄装置（被検知物体の位置検出装置）は、測距時に消費電流が少ない（５ｍＡ〜１０ｍＡ）が、排尿者と小便器との距離を計測するのに、所定時間Ｔｓの二倍程度の時間がかかり洗浄動作（予備・本洗浄共）が遅れる。
具体的には、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より内側に来ても直ちに予備洗浄が成されず、排尿者が検知位置（例えば５０ｃｍ）より外方に遠ざかっても直ちに本洗浄が行われない（図８参照）。尚、所定時間Ｔｓを短くすると、測距時の消費電流（５ｍＡ〜１０ｍＡ）が流れる時間が長くなるため、早期に電池切れを起こす。
【０００７】
予備洗浄動作が遅れると、予備洗浄前の乾燥した小便器に排尿者が排尿するので、尿成分が小便器に付着し、本洗浄を行っても洗い流せない場合が生じる。この状態が繰り返されると、付着が進行するとともに、悪臭を発生する。
本洗浄動作が遅れると、小便器を離れても直ちに洗浄が成されないので排尿者に不信感を与えるとともに、自動洗浄装置を叩いたり押したりするため、故障の原因となる。又、本洗浄が行われるまでのあいだ排尿者本人が排尿した尿の臭気が気化してトイレ内に放散する。
【０００８】
本発明の第１目的は、消費電流が少なく、且つ被検知物体の動向に対応してアクチュエータを適切に制御できる、応答性に優れた、被検知物体の位置検出装置の提供にある。
本発明の第２目的は、消費電流が少なく、且つ排尿者の挙動に対応して洗浄が行われる、応答性に優れた、小便器の自動洗浄装置の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の作用効果について）
発光素子は被検知物体に向けて発光を行う。
受光素子は被検知物体からの反射光を受光するとともに、素子−被検知物体間の距離に対する電気出力特性が夫々異なる電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を送出する。
【００１０】
タイマは、セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替え、電気出力Ｐ1 、Ｐ2 がセレクタを交互に通過する。
ホールド手段は、セレクト手段を通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を、次の電気出力が入力されるまでのあいだ保持する。
演算手段は、各ピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、被検知物体と素子との距離を計測する。
【００１１】
計測距離変化検知手段は、ホールド手段に保持される現在の電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）と、一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）との出力差を算出する。
被検知物体の接近又は離脱により、素子- 被検知物体間の距離が変化すると、計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越える。この場合、次の切り替えまでのタイマ時間が所定時間Ｔ0 に短縮される。
【００１２】
演算手段は、セレクタの切り替えにより得られる電気出力（Ｐ1 又はＰ2 ）のピーク値（Ｐ１又はＰ２）と、切り替え前に得られた電気出力（Ｐ2 又はＰ1 ）のピーク値（Ｐ２又はＰ１）とに基づき、被検知物体と素子との距離を、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で計測する。
制御手段は、演算手段により計測された被検知物体の推移に対応してアクチュエータを制御する。
【００１３】
セレクタとホールド手段を備え、交互に保持される電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて演算手段が素子- 被検知物体間の距離を計測する構成であるので、部品点数が少なく製造コストが安価であり、消費電流が少ない。
【００１４】
計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越えると、次の切り替えまでのタイマ時間を所定時間Ｔ0 に短縮して、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で被検知物体と素子との距離計測を行う構成である。
このため、被検知物体の動向に対応してアクチュエータが適切に制御され、応答性に優れる。
【００１５】
（請求項２の作用効果について）
発光素子は被検知物体に向けて発光を行う。
受光素子は被検知物体からの反射光を受光するとともに、素子−被検知物体間の距離が離れるに従って出力が比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる至近位置から被検知物体が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき検知位置から電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを送出する。
【００１６】
タイマは、セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替え、セレクタを電気出力Ｐ1 、Ｐ2 が交互に通過する。
ホールド手段は、セレクタを通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を、次の電気出力が入力されるまでのあいだ保持する。
演算手段は、比例定数Ｋ×｛（ピーク値Ｐ１＋ピーク値Ｐ２）／（ピーク値Ｐ１−ピーク値Ｐ２）｝でもって測距離演算処理を行い、被検知物体と素子との距離を所定時間Ｔｓ毎に計測する。
【００１７】
計測距離変化検知手段は、ホールド手段に保持される現在の電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）と、一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）との出力差を算出する。
被検知物体の接近又は離脱により、素子- 被検知物体間の距離が変化すると、計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越える。この場合、次の切り替えまでのタイマ時間が所定時間Ｔ0 に短縮される。
【００１８】
演算手段は、切り替えタイミングが到来する前のセレクト手段の切り替えにより得られる電気出力（Ｐ1 又はＰ2 ）のピーク値（Ｐ１又はＰ２）と、切り替え前に得られた電気出力（Ｐ2 又はＰ1 ）のピーク値（Ｐ２又はＰ１）とに基づいて被検知物体と素子との距離を所定時間Ｔｓの到来を待たずに計測する。
制御手段は、演算手段により計測された被検知物体の推移に対応してアクチュエータを制御する。
【００１９】
セレクタとホールド手段を備え、交互に保持される電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値（Ｐ１、Ｐ２）に基づいて演算手段が素子- 被検知物体間の距離を計測する構成である。この為、部品点数が少なく、製造コストが安価であり消費電流が少ない。
【００２０】
計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越えると、次の切り替えまでのタイマ時間を所定時間Ｔ0 に短縮して、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で被検知物体と素子との距離計測を行う構成である。
このため、被検知物体の動向に対応してアクチュエータが適切に制御され、応答性に優れる。
【００２１】
（請求項３の作用効果について）
被検知物体が接近する場合、被検知物体の検知位置より内方への接近を接近演算手段が素早く計測するので、制御手段がアクチュエータを速やかに第１状態にすることができる。
又、被検知物体が離脱する場合、被検知物体が検知位置より遠く離れたことを演算手段が素早く計測計測するので、制御手段がアクチュエータを速やかに第２状態にすることができる。
【００２２】
（請求項４の作用効果について）
被検知物体の位置検出装置を作動させるための電源が電池や充電式電池である場合には、電池切れを起こさないことが重要である。
被検知物体の位置検出装置は、部品点数が少なく消費電流が少ないので、電池切れを起こし難く、保守・点検の手間が軽減できる。
【００２３】
（請求項５の作用効果について）
発光素子は赤外線を発光するＬＥＤであるので、受光素子に太陽光や蛍光灯等の光が入光しても影響が少なく、これらの光による誤作動が防止できる。又、ＬＥＤであるので他の発光素子に比べ消費電流が少なくて済む。
受光素子にＰＳＤや二分割ダイオードを使用すれは、被検知物体と素子との距離が離れるに従って比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる至近距離から被検知物体が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき、検知位置から電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを得ることができる。
【００２４】
（請求項６の作用効果について）
小便器側に設けられた発光素子は、排尿に訪れる排尿者が接近して来る方向に向けて発光を行う。
小便器側に設けられた受光素子は、排尿者からの反射光を受光するとともに、小便器- 排尿者間の距離に対する電気出力特性が夫々異なる電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を送出する（又は、排尿者と小便器との距離が離れるに従って比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる排尿位置から排尿者が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき、検知位置から電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを送出する）。
【００２５】
タイマは、セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替え、電気出力Ｐ1 、Ｐ2 がセレクタを交互に通過する。
ホールド手段は、セレクト手段を通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を、次の電気出力が入力されるまでのあいだ保持する。
【００２６】
演算手段は、各ピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、排尿者と小便器との距離を計測する〔又は、比例定数Ｋ×｛（ピーク値Ｐ１＋ピーク値Ｐ２）／（ピーク値Ｐ１−ピーク値Ｐ２）｝でもって測距離演算処理を行い、排尿者と小便器との距離を所定時間Ｔｓ毎に計測する〕。
【００２７】
計測距離変化検知手段は、ホールド手段に保持される現在の電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）と、一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ1 のピーク値Ｐ１（又は一回前にホールド手段に保持された電気出力Ｐ2 のピーク値Ｐ２）との出力差を算出する。
【００２８】
排尿者の接近又は離脱により、排尿者- 小便器間の距離が変化すると、計測距離変化検知手段が算出する出力差が所定値を越える。この場合、次の切り替えまでのタイマ時間が所定時間Ｔ0 に短縮される。
【００２９】
演算手段は、セレクタの切り替えにより得られる電気出力（Ｐ1 又はＰ2 ）のピーク値（Ｐ１又はＰ２）と、切り替え前に得られた電気出力（Ｐ2 又はＰ1 ）のピーク値（Ｐ２又はＰ１）とに基づき、排尿者と小便器との距離を、通常の所定時間Ｔｓより短い所定時間Ｔ0 の到来時点で計測する。
【００３０】
排尿者が検知位置より内方（排尿位置）に来たことを演算手段が計測すると制御手段は電磁弁に所定短時間通電して小便器を予備洗浄する。
この際、排尿者の排尿位置より内方への接近を、接近演算手段が素早く計測して排尿者が排尿する前に小便器の予備洗浄が成されるので、小便器内を濡れた状態にすることができる。
これにより、排尿者の排尿時において尿成分の小便器への付着が防止でき、本洗浄により確実に洗い流すことができる。又、過去に排尿した排尿者らの尿の痕跡が、素早く、予備洗浄により洗い流されるので排尿者本人に臭気を感じさせない。
【００３１】
排尿者が検知位置より遠くに遠ざかったことを演算手段が計測すると制御手段は電磁弁に所定時間通電して小便器を本洗浄する。
この際、排尿者の排尿終了後に、排尿者が検知位置より遠くへ離れたことを演算手段が素早く計測して小便器が本洗浄されるので排尿者に不信感を与えない。又、排尿者本人が排尿した尿の臭気がトイレ内に放散しない。
【００３２】
セレクタとホールド手段を備え、交互に保持される電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて演算手段が排尿者- 小便器間の距離を計測する構成であるので、部品点数が少なく製造コストが安価であり、消費電流が少ない。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例（請求項１〜６に対応）を図１〜図７に基づいて説明する。
図に示す様に、小便器の自動洗浄装置Ａは、男性用トイレ１００の内壁１０１に設置されている小便器９の上部に配設されている。
【００３４】
図２に示す様に、小便器の自動洗浄装置Ａは、略前方に向かって発光するＬＥＤ１と、出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出するフォトダイオード２と、出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を電流／電圧変換し変換電圧を個々に増幅して出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 を送出する二系統の信号処理回路３と、セレクタ４と、セレクタ４を通過した出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値を保持するサンプルホールド回路５と、各ピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１、Ｖ２を送出するＡ／Ｄコンバータ６と、デジタル値である信号処理出力Ｖ１、Ｖ２を演算処理する演算部７１と、ΔＶ監視部７２と、短縮部７３と、弁通電制御回路８とを備え、小便器９の上部に配設される収納ケース９１内に収められている。
【００３５】
ＬＥＤ１は、収納ケース９１の前面に固着された透明板の裏面内側に配され、図２及び図４に示す駆動信号（パルス）１１の入力によりオン状態になるトランジスタ１２を介して電池１０に電気接続される。
このＬＥＤ１が発光した赤外光１３は、前面に配される投光用レンズ１４（非球面両凸レンズ）により集光され、排尿に訪れる排尿者Ｈが接近して来る小便器前方（下向き角度２０°）に向けて投光される（図１、図３参照）。
【００３６】
フォトダイオード２は、収納ケース９１の前面に固着された透明板の内側であってＬＥＤ１から所定距離離れて（同一面内）配設される。尚、排尿者Ｈに当たって反射した反射光１５は、フォトダイオード２の前面に配される受光用レンズ（非球面両凸レンズ）２０により集光される（図３参照）。
【００３７】
このフォトダイオード２は端子２１、２２から出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を送出する。 端子２１から送出される出力電流Ｉ1 は、排尿者Ｈと小便器９との距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が離れるに従って比較的急激に低下していく。
又、端子２２から送出される出力電流Ｉ2 は、排尿位置（３０ｃｍ）でピークを示し、排尿者Ｈと小便器９との距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が離れるに従って比較的なだらかに低下していき、検知位置（約５４ｃｍ）から出力電流Ｉ1 より大きくなる｛図５に示す出力特性（距離- 出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 ）参照｝。
【００３８】
信号処理回路３は、図２及び図４に示す給電信号（パルス）３０の入力によりオン状態になるトランジスタ３０１を介して電池１０に電気接続される。
そして、信号処理回路３は、出力電流Ｉ1 、Ｉ2 を電流／電圧変換する変換器３１、３２と、その変換電圧を増幅して出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 を送出するアンプ３３、３４とを備える。
【００３９】
セレクタ４は、入力端子に出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 が入力され、マイクロコンピュータ７００のタイマ７０により、通常は所定時間Ｔｓ（１Ｓ）毎に電子接点が切り替わる。
サンプルホールド回路５は、セレクタ４を通過した方の出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値を保持する。
【００４０】
Ａ／Ｄコンバータ６は、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１、Ｖ２をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００４１】
演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（信号処理出力Ｖ１＋信号処理出力Ｖ２）／（信号処理出力Ｖ１−信号処理出力Ｖ２）｝でもって測距離演算処理を行って測距データを算出し、図６に示す距離- 測距データから、排尿者Ｈと小便器９との距離を計測する。
【００４２】
排尿者Ｈが小便器９に接近し、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が５４ｃｍ（検知位置）より内方に接近したことを演算部７１が検知すると、マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を２秒間（所定短時間）送出する（図７の経過時点７２３）。
これにより、電磁弁８１が約１秒間、開弁状態になり、小便器９の予備洗浄が成される。
【００４３】
又、排尿者Ｈの排尿が終了し、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が５４ｃｍ（検知位置）より遠くに離れたことを演算部７１が検知すると、マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を１５秒間（所定時間）送出する（図７の経過時点７５３）。
これにより、電磁弁８１が約１５秒間、開弁状態になり、小便器９の本洗浄が成される。
【００４４】
ΔＶ監視部７２（計測距離変化検知手段）は、現在の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２と一つ前の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２との出力差ΔＶ１、ΔＶ２を算出する（図７参照）。
【００４５】
短縮部７３は、ΔＶ監視部７２が算出した出力差ΔＶ１、ΔＶ２の絶対値が１を越える場合には、タイマ７０のタイマ時間を所定時間Ｔ0 （０．２５Ｓ）に短縮（次の切り替えのみ）させる。
【００４６】
つぎに、マイクロコンピュータ７００の作動を図４及び図７に基づいて説明する。
〔予備洗浄時の動作について〕
給電信号３０がハイレベルになるとトランジスタ３０１が導通し、信号処理回路３が作動状態になる（経過時点７１１）。
【００４７】
経過時点７１２で、信号処理回路が出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 の出力を開始する。
経過時点７１３で駆動信号１１がハイレベルになり、トランジスタ１２が導通し、ＬＥＤ１が発光を開始する。
排尿者Ｈに赤外光１３が当たると反射光１５がフォトダイオード２に入光するので、出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 が上昇する。
【００４８】
例えば、セレクタ４が図２に示す位置にある場合、出力電圧Ｖ2 がセレクタ４を通過し、サンプルホールド回路５がピーク値を保持する。そして、Ａ／Ｄコンバータ６が、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ2 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ２をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００４９】
演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１−７）／（１＋７）｝でもって測距離演算処理を行って測距データ“−０．７５”を算出する。尚、比例定数Ｋは１
【００５０】
経過時点７１３の場合、現在の信号処理出力Ｖ２と一つ前の信号処理出力Ｖ２との出力差ΔＶ２が“７−２＝５”であるとΔＶ監視部７２が算出する。
この為、セレクタ反転部７は、次の切り替えタイミングを待たず、直ちに（経過時点７２３）セレクタ４を切り替える。
【００５１】
セレクタ４が切り替わり、出力電圧Ｖ1 がセレクタ４を通過し、サンプルホールド回路５がピーク値を保持する。Ａ／Ｄコンバータ６は、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ1 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００５２】
経過時点７２３において、演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１１−７）／（１１＋７）｝でもって測距離演算処理を行い測距データ“０．２２”を算出する。
尚、比例定数Ｋは１
【００５３】
そして、図６の計測データ- 距離特性から、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が４０ｃｍ（検知位置より内側）であることを検知する。
マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を２秒間（所定短時間）送出し、電磁弁８１が約２秒間、開弁状態になり、小便器９の予備洗浄が成される。
【００５４】
〔本洗浄時の動作について〕
演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１１−２）／（１１＋２）｝でもって測距離演算処理を行って測距データ“０．６９”を算出する。尚、比例定数Ｋは１
【００５５】
経過時点７４３の場合、現在の信号処理出力Ｖ２と一つ前の信号処理出力Ｖ２との出力差ΔＶ２が“２−７＝−５”であるとΔＶ監視部７２が算出する。
この為、短縮部７３は、タイマ７０のタイマ時間を所定時間Ｔ0 （０．２５秒）に短縮し、経過時点７５３でセレクタ４を切り替える。
【００５６】
セレクタ４が切り替わり、出力電圧Ｖ1 がセレクタ４を通過し、サンプルホールド回路５がピーク値を保持する。Ａ／Ｄコンバータ６は、サンプルホールド回路５により保持された出力電圧Ｖ1 のピーク値をＡ／Ｄ変換して信号処理出力Ｖ１をマイクロコンピュータ７００の演算部７１に送出する。
【００５７】
経過時点７５３において、演算部７１は、比例定数Ｋ×｛（１−２）／（１＋２）｝でもって測距離演算処理を行い測距データ“−０．３３”を算出する。尚、比例定数Ｋは１
【００５８】
そして、図６の計測データ- 距離特性から、排尿者Ｈ- 小便器９間の距離（≒ＬＥＤ１及びフォトダイオード２との距離）が１００ｃｍ（検知位置より外側）であることを検知する。
マイクロコンピュータ７００は、弁通電制御回路８に開弁信号を１５秒間（所定時間）送出し、電磁弁８１が約１５秒間、開弁状態になり、小便器９の本洗浄が成される。
【００５９】
つぎに、本実施例の自動洗浄装置Ａの利点を述べる。
〔ア〕サンプルホールド回路５及びＡ／Ｄコンバータ６が一系統であり部品点数が少ない。又、所定時間Ｔｓが１Ｓである。
この為、消費電流が少なく、電池交換サイクルが長いので保守・点検の手間が軽減できる。又、製造コストが安価である。
【００６０】
〔イ〕ΔＶ監視部７２が、現在の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２と，一つ前の信号処理出力Ｖ１、Ｖ２との出力差ΔＶ１、ΔＶ２から出力差ΔＶ１、ΔＶ２の絶対値を監視し、絶対値が１を越える場合には、所定時間Ｔ0 でセレクタ４を切り替える構成である。
【００６１】
この為、排尿者Ｈの挙動を早期に把握でき、洗浄動作が遅れない。
具体的には、排尿者Ｈが検知位置より内方（例えば４０ｃｍ）に近づくと、図７の“遅れ▲１▼”でもって排尿者Ｈが排尿位置に来たことを演算部７１が素早く計測して予備洗浄を行う。
【００６２】
これにより、排尿者Ｈの排尿時において尿成分の小便器９への付着が防止でき、本洗浄により確実に洗い流すことができる。又、過去に排尿した排尿者らの尿の痕跡が、素早く、予備洗浄により洗い流されるので排尿者本人に臭気を感じさせない。
【００６３】
又、排尿者Ｈの排尿終了後に、排尿者Ｈが検知位置より遠くへ離れたことを演算部７１が素早く計測して電磁弁８１に１５秒間通電を行い、小便器９を本洗浄するので排尿者Ｈに不信感を与えない。又、排尿者本人が排尿した尿の臭気がトイレ内に放散しない。
【００６４】
〔ウ〕発光素子に赤外線を発光するＬＥＤ１を使用し、パルス駆動で発光させているので、発光させるための消費電流が少ないとともに、探知されているという感覚を排尿者Ｈが感じさせない。
【００６５】
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
ａ．電源が充電電池の場合、小便器９を流れる流水により翼車を回して発電し、該発電電力で充電電池を充電する構成にしても良い。
【００６６】
ｂ．所定時間Ｔｓは０．５秒〜３秒が好適である。尚、電池電圧の低下とともに所定時間Ｔｓが長くなる（多段階又は無段階）様にしても良い。又、所定時間Ｔ0 は０．１秒〜０．５秒が好適である。
【００６７】
ｃ．予備洗浄時において、マイクロコンピュータ７００が、弁通電制御回路８に開弁信号を送出する時間は、０．５秒〜３秒が好適である。
又、本洗浄時において、マイクロコンピュータ７００が、弁通電制御回路８に開弁信号を送出する時間は、５秒〜２０秒が好適である。
【００６８】
ｄ．上記実施例では、受光素子に二分割のフォトダイオードを用いた例を示したが、ＰＳＤ（位置検出素子）を用いても同様の効果が得られる。
【００６９】
ｅ．上記実施例では、小便器９への水流の制御に電磁弁を用いているが、モータ等により水流を制御しても良い。
【００７０】
ｆ．上記実施例では、被検知物体の位置検出装置の構成（請求項１〜５）を小便器の自動洗浄装置に適用しているが、人体（人体の一部）を検知してアクチュエータを作動させる下記に示す装置等へ適用しても良い。
大便器の自動洗浄装置
手洗い用の自動給水制御装置
手洗い用石鹸液の自動供給装置
手拭き用ペーパタオルの自動供給装置
手乾燥用の自動温風吹き出し装置
【図面の簡単な説明】
【図１】小便器の自動洗浄装置の設置説明図である。
【図２】小便器の自動洗浄装置のブロック図である。
【図３】ＬＥＤから投光された赤外線が排尿者に反射してフォトダイオードに入光する様子を示す説明図である。
【図４】経過時間と各信号の様子を示す波形図である。
【図５】距離- 出力特性を示すグラフである。
【図６】測距データ- 距離を示すグラフである。
【図７】本発明の小便器の自動洗浄装置における、排尿者の挙動と信号処理出力等との関係を示す説明図である。
【図８】従来の小便器の自動洗浄装置における、排尿者の挙動と信号処理出力等との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ（発光素子）
２ フォトダイオード（受光素子）
４ セレクタ
５ サンプルホールド回路（ホールド手段）
８ 弁通電制御回路（弁制御手段）
９ 小便器
１３ 赤外光
１５ 反射光
７１ 演算部（演算手段）
Ｈ 排尿者
Ｉ1 、Ｉ2 出力電流（電気出力Ｐ1 、Ｐ2 ）
Ｔｓ 所定時間
Ｖ１、Ｖ２ 信号処理出力（ピーク値Ｐ１、Ｐ２）
Claims (6)
- 被検知物体に向けて発光を行う発光素子と、
前記被検知物体からの反射光を受光するとともに、素子−被検知物体間の距離に対する電気出力特性が夫々異なる電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を送出する受光素子と、
電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を交互に通過させるためのセレクタと、
該セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替えるタイマと、
該セレクタを通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を保持するホールド手段と、
ピーク値Ｐ１、Ｐ２に基づいて、前記被検知物体と上記素子との距離を計測する演算手段と、
該演算手段により計測された前記被検知物体の推移に対応してアクチュエータを制御する制御手段とを有する被検知物体の位置検出装置において、
現在の電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２と一つ前の電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２との出力差を算出する計測距離変化検知手段と、
該計測距離変化検知手段が算出した出力差が所定値を越える場合には、次の切り替えまでのタイマ時間を所定時間Ｔ0 に短縮することを特徴とする被検知物体の位置検出装置。 - 被検知物体に向けて発光を行う発光素子と、
前記被検知物体からの反射光を受光するとともに、素子−被検知物体間の距離が離れるに従って出力が比較的急激に低下していく電気出力Ｐ1 と、出力最大となる至近位置から前記被検知物体が遠ざかるに従って比較的なだらかに低下していき検知位置から前記電気出力Ｐ1 より高くなる電気出力Ｐ2 とを送出する受光素子と、
電気出力Ｐ1 、Ｐ2 を交互に通過させるためのセレクタと、
該セレクタを所定時間Ｔｓ毎に切り替えるタイマと、
該セレクタを通過した電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２を保持するホールド手段と、
比例定数Ｋ×｛（ピーク値Ｐ１＋ピーク値Ｐ２）／（ピーク値Ｐ１−ピーク値Ｐ２）｝
でもって測距離演算処理を行い、前記被検知物体と上記素子との距離を計測する演算手段と、
該演算手段により計測された前記被検知物体の推移に対応してアクチュエータを制御する制御手段とを有する被検知物体の位置検出装置において、
現在の電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２と一つ前の電気出力Ｐ1 、Ｐ2 のピーク値Ｐ１、Ｐ２との出力差を算出する計測距離変化検知手段と、
該計測距離変化検知手段が算出した出力差が所定値を越える場合には、次の切り替えまでのタイマ時間を所定時間Ｔ0 に短縮することを特徴とする被検知物体の位置検出装置。 - 前記被検知物体が前記検知位置より内方に来たことを前記演算手段が計測すると前記制御手段は前記アクチュエータを第１状態にし、
前記被検知物体が前記検知位置より遠くに遠ざかったことを前記演算手段が計測すると前記制御手段は前記アクチュエータを第２状態にすることを特徴とする請求項２記載の被検知物体の位置検出装置。 - 作動用の電源は、電池又は充電式電池である請求項２又は請求項３に記載の被検知物体の位置検出装置。
- 前記発光素子は赤外線を発光するＬＥＤであり、前記受光素子はＰＳＤ又は二分割フォトダイオードである請求項２乃至請求項４の何れかに記載の被検知物体の位置検出装置。
- 上記各素子は小便器側に設けられ、
前記被検知物体は前記小便器に排尿に訪れる排尿者であり、
前記至近位置は排尿位置であり、
前記アクチュエータは前記小便器への通水を司る電磁弁であり、
前記排尿者が前記検知位置より内方に来たことを前記演算手段が計測すると前記制御手段は前記電磁弁に所定短時間通電して前記小便器を予備洗浄し、
前記排尿者が前記検知位置より遠くに遠ざかったことを前記演算手段が計測すると前記制御手段は前記電磁弁に所定時間通電して前記小便器を本洗浄することを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れかに記載の被検知物体の位置検出装置を用いた、小便器の自動洗浄装置。
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