JP4281105B2 - 自動洗浄機能付き小便器装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体から排泄される尿流を検知し洗浄水の制御を行う自動洗浄機能付き小便器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、赤外線などで小便器の前に人がいることを検出し、その人がいなくなったときにフラッシュバルブを開き洗浄を行う装置が用いられている。しかし、赤外線検出器はそこにいる人の目に留まりやすく、監視されている印象をその小便器を利用する利用者に与えてしまう。また、赤外線を通過するプラスチックの窓が必要となり、悪戯や汚れなどによる検出不具合が発生して好ましくない。このため近年は器具の内部からマイクロ波を送信し、このマイクロ波が人体から反射されてきた信号（ドップラ信号）を検出し、検出信号の高域周波数および低域周波数が所定時間以上継続した後にフラッシュバルブを開き洗浄を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、マイクロ波を送信し、このマイクロ波が人体から反射されてきた信号（ドップラ信号）を検出し、検出信号のパワースペクトルを求め、このパワースペクトルのピークの変移や継続時間から、人体が小便器に対して近づいてきたのか退去したものかを判断する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、小便器トラップ内に尿成分が残存していることによる悪臭の発生や、排水管内に尿石が付着するのを防止する手段として、使用頻度のデータから、次に使用者が現れるまでの時間を算出し、その時間に応じて洗浄水量を可変したり、最終使用者から一定時間経過することにより、洗浄を行うなどの方法もある。（例えば、特許文献３参照）
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−１４５９７３号公報（第４−９頁、第２図）
【特許文献２】
特開平９−８０１５０号公報（第３−７頁、第２図）
【特許文献３】
特開平１３−３４３４号公報（第２頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自動洗浄型小便器における利用者の検出では、小便器の正面直前のエリアに人が居るか居ないかを正確に検知することが重要であるが、小便器の前方を人が通過しただけで、これを利用者と誤認して無駄な洗浄水を流してしまうことがある。
また、尿流を検出して洗浄制御を行う自動洗浄型小便器では、ある一定の閾値以上の信号が得られたときに洗浄を行い、その信号が得られる時間に応じて洗浄時間を可変すれば、尿量に比例した洗浄水を流すことが可能になり、節水効果も得られるが、閾値以上の信号が得られなかった場合、すなわち、少量しか排尿が行われなかった場合には洗浄が行われないために、少量の排尿が複数回行われたり、また、少量の排尿が行われた後に長時間に渡り洗浄に至る使用者が現れない場合には、トラップ部に残存している尿成分による悪臭が発生し、また不衛生であった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、排尿が少ない場合にも便器を衛生的に保ち、なおかつ節水効果が得られる自動洗浄機能付き小便器を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、使用者の尿流を検知するセンサ部を設け、前記センサ部は使用者の尿流を検出することにより出力信号を出力し、前記出力信号が一定時間以上出力されることにより、その出力時間に応じて洗浄する制御部を備えた自動洗浄機能付き小便器において、前記制御部は、前記センサ部より、ある一定閾値以上の信号である尿流検知信号が出力されると尿流検知を開始するものであって、前記尿流検知信号が一定時間以上出力されると、「尿流有り」と判断し尿流検知時間に応じた洗浄を行うとともに未洗浄回数カウンタ値ｎはゼロにリセットし、前記尿流検知信号が一定時間以上出力されないことにより、「尿流無し」と判断し未洗浄回数カウンタ値をカウントアップし、前記未洗浄回数カウンタ値が所定設定値よりも大きい場合は、洗浄を行うことを特徴とする、自動洗浄機能付き小便器装置である。
【０００９】
上記構成によれば、尿流を検出する出力信号が一定時間以上出力されない場合、尿量が少ないと判断し、洗浄する尿量が少ないことと、節水効果の面から「未洗浄」と判断する制御フローとなっている。しかしながら、少ない尿量であっても、「未洗浄」の回数が重なることによりトラップ部に残存する尿量成分も増加し、また長時間放置されることにより、悪臭が発生したり、排水管内に尿石が付着するなど不衛生であったが、「未洗浄」と複数回判断したときに洗浄を行うことにより、定期的に便器内および排水管内に洗浄水が流れるので、尿による悪臭の発生を防止し、排水管内の尿石付着の防止になる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動洗浄機能付き小便器において、前記制御部は洗浄を行う場合、未洗浄回数カウンタ値により洗浄水量を決定することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、尿流を検出することにより出力する出力信号が一定時間以上出力されないことにより「未洗浄」と判断するため、「未洗浄」の判断回数と尿量とが比例関係にあると推測される。そこで「未洗浄」の判断回数から洗浄水量を決定することで、トラップ部に残存する尿を流すに必要最小限の洗浄水だけ流せばよく、悪臭の発生を防止し、排水管内の尿石付着の防止になるだけでなく、節水効果が得られることにもなる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の自動洗浄機能付き小便器において、前記制御部は洗浄を行う場合、未洗浄回数カウンタ値をカウントアップしたときの出力信号の出力時間の総和により洗浄水量を決定することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、尿流を検出することにより出力する出力信号が一定時間以上出力されないことにより「未洗浄」と判断するため、「未洗浄」と判断したときに出力された出力信号の時間が、排尿していた時間ということになる。すなわち、出力された出力信号の時間が、尿量と比例関係にあると推測されるため、未洗浄時の出力信号の出力総和時間から、洗浄水量を決定することで、トラップ部に残存する尿を流すに必要最小限の洗浄水だけ流せばよく、尿により悪臭の発生を防止し、排水管内の尿石付着の防止になるだけでなく、節水効果が得られることにもなる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の自動洗浄機能付き小便器において、前記センサ部は人体から小便器内へ排泄される尿流を検知するための手段であり、送信する伝播波として所定周波数の電波を使用するドップラセンサであることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、センサ部は使用者の尿流を検出して出力信号を出力するものであり、電波を使用したドップラセンサを用いることにより、電波が陶器を透過する特性と、非接触で尿流を検知できることから、センサ部の耐久性および信頼性を保つことができるとともに、既存の小便器に対しても容易に後付けできることが可能となる。
【００１６】
以上、説明したように、出力信号が一定時間以上出力されずに「未洗浄」と判断した回数により、未洗浄時にも関わらず洗浄を行うことにより、定期的にトラップ部に残存した尿を流し出すことが可能となり、悪臭の発生を抑え、排水管内に尿石が付着するのを防ぐだけでなく、節水効果を得ることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、添付図面により詳細に説明する。
【００１８】
本発明の要旨である、自動洗浄機能付き小便器装置の吐水洗浄を行う制御部について、センサ部として送信波が所定周波数の電波を使用するドップラセンサを例に取り、詳しく説明する。
上記制御部は、使用者の尿流を検出することにより信号を出力し、前記出力信号が一定時間以上出力されることにより、その出力時間に応じて洗浄を行うものであり、図１に示すように、出力時間、すなわち尿流の検出された時間に応じて洗浄時間を決定するものである。
例えば、図１によれば、尿流検知時間がｔ１以下であれば洗浄水量はＬ１、尿流検知時間がｔ１以上ｔ２以下であれば洗浄水量はＬ２といった具合に、尿流検知時間と洗浄水量の間には１対１の相関関係があるデータテーブルがあり、制御部は前記データテーブルを基に洗浄水量を決定している。
また、尿流の検出時間は図２に示すように、センサ部であるドップラセンサより出力される出力信号２１が、ある閾値２２以上の振幅値で一定時間以上出力される２３ことにより尿流と判断する。ドップラセンサによる出力信号２１は、動作するものに対して信号が出力されるため、ノイズ成分や、単発的な人体の動きを尿流と判断しないためにも、ある一定の閾値２２を設け、その閾値以上の振幅が現れ、且つ、一定時間以上続くことにより尿流と判断することが望ましい。また、人体の動きによるドップラセンサの出力周波数帯域は約７０Ｈｚ前後であり、尿流によるドップラセンサの出力周波数帯域は約１５０Ｈｚ前後であるので、１５０Ｈｚ前後の周波数帯域は通し、７０Ｈｚ前後の周波数帯域を除去するフィルタを構成することにより、尿流検出信号のみを取り出すことが可能となり、誤検知の防止になる。
【００１９】
前記閾値２２以上の振幅が現れたにも関わらず、一定時間以上続かなかった場合には、排尿時間が少ない、すなわち排尿量が少ないので「未洗浄」と判断し、便器があまり汚れていないことと無駄水を流さないことにより便器洗浄は行わない。
【００２０】
しかしながら、排尿量を少ないと判断した後、短時間ののちに次の使用者の排尿を検出して洗浄動作を行う場合には問題ないが、次の使用者が排尿するまでの時間が、長期にわたる場合や、複数人続けて排尿量が少ないと判断した場合には、小便器トラップ部に尿成分が長時間にわたり流されずに残ってしまう状況となる。
このよな状況下において、尿成分が悪臭を発生させる恐れがあり、また長時間にわたり洗浄水が流されないために、排水管内に尿石が付着する恐れがあり、衛生上問題があった。
【００２１】
そこで、図３に本発明の第１の実施に関わる制御フローチャートを示し、前記フローチャートに示すような洗浄制御を行うことにより上記問題点を解消することが可能となる。
すなわち、センサ部であるドップラセンサより、ある一定閾値以上の信号（以後、尿流検知信号）が出力されることにより尿流検知を開始Ｓ３１する。（初期値の未洗浄回数カウント値ｎは０リセットされていることとする。）前記尿流検知信号が一定時間以上出力されることにより「尿流有り」と判断Ｓ３２し、尿流検知時間に応じた洗浄制御Ｓ３３を行い、未洗浄回数カウンタ値ｎは０リセットＳ３４し、次の使用者の尿流検知に備える。前記尿流検知信号が一定時間以上出力されないことにより「尿流無し」と判断Ｓ３２された場合には、未洗浄回数カウンタ値ｎをカウントアップＳ３５（ｎ←ｎ＋１）する。ここで未洗浄回数カウンタ値ｎが所定設定値ｋよりも小さい場合Ｓ３６には、そのまま次の使用者の尿流検知に備えるが、未洗浄回数カウンタ値ｎが所定設定値ｋよりも大きかった場合Ｓ３６には、尿成分がトラップ部に溜まっていると判断して洗浄水制御Ｓ３３を行い、未洗浄回数カウンタ値ｎを０リセットＳ３４して次の使用者の尿流検知に備える。
【００２２】
ここで、所定設定値ｋの決定方法であるが、使用頻度の高い小便器装置であれば、「未洗浄」と判断した場合においても比較的短時間で次の使用者が現れる可能性があり、使用頻度の低い小便器装置の場合には、「未洗浄」と判断した場合には、短時間に次の使用者が現れる可能性が低いため、使用頻度の高い小便器装置の所定設定値ｋは使用頻度の低い所定設定値ｋよりも大きいことが望ましい。
さらに、使用頻度の低い場所などでは、所定設定値ｋを小さい値を設定したにも関わらず「未洗浄」と判断してから、次の使用者が現れるまでの時間が長時間にわたったり、使用頻度の高い場所であっても、夜間時間帯には閉鎖してしまうようなトイレであれば、その最終使用者が未洗浄であり、長時間の未使用時間帯域に入ることにより悪臭などが発生する恐れがあるため、「未洗浄」と判断する回数のみならず、最初に「未洗浄」と判断してから一定時間洗浄動作が行われない場合には洗浄制御を行うようにしておけば、悪臭の発生や排水管への尿石の付着を防止することが可能となる。
【００２３】
次に、図４に本発明の第２の実施に関わる「未洗浄」と判断した回数と洗浄水量の関係を示す関係図を、図５に本発明の第２の実施例に関わる洗浄水制御の制御フローチャートを示す。
「未洗浄」と判断するのは、尿流があるにも関わらず一定時間以上、信号が出力されないためであり、その判断回数と尿量にはある程度の比例関係が存在すると思われる。そこで図４に示すような未洗浄判断回数、すなわち所定設定値ｋに対応する洗浄水量をデータテーブルとして制御部に持つことにより、未洗浄回数に応じた洗浄水量を流すことが可能となり、トラップ部に残存する尿成分を残すこと無く洗浄することが可能となる。
例えば、図４に示すように、所定設定値がｋ１、ｋ２のときには洗浄水量はＬ１、所定設定値がｋ３、ｋ４のときには洗浄水量はＬ２というように所定設定値と洗浄水量の間に相関関係を持たせる。所定設定値ｋを設置場所に応じてディップスイッチなどで可変する場合においても、ｋの値に応じた洗浄水量のデータテーブルを制御部内に持つことで、その変更が容易になる。
【００２４】
図５に示すフローチャートにより、その洗浄水制御について説明する。
尿流検知開始後の未洗浄回数ｎのカウントや、未洗浄回数カウント値ｎによる洗浄水制御までのフローは、図３のフローチャートと同様であるが、本発明の第２の実施形態では洗浄水制御ルーチンに入った後にその制御方法が異なる。
洗浄水制御ルーチンに入った後、まず未洗浄回数カウンタ値ｎと所定設定値ｋの値を比較Ｓ５２し、未洗浄回数カウンタ値が所定設定値ｋよりも小さい場合には、通常洗浄と判断して、その尿流の検出した時間、すなわち尿量に応じた洗浄水量を決定し、洗浄を行うＳ５０１フローとなる。
次に未洗浄回数カウンタ値ｎが所定設定値ｋよりも大きい場合には、尿量は少ないがトラップ部に溜まった尿成分の除去を目的とした洗浄と判断し、設定されている所定設定値ｋの値を確認Ｓ５３〜Ｓ５５し、そのｋ値に応じた洗浄水量を決定し、洗浄を行うＳ５６〜Ｓ５９制御となる。
上記構成にすることにより、トラップ部に残存する尿量を流すに必要最小の洗浄水だけを流すことにより、悪臭の発生や尿石の付着を抑えるだけでなく、節水効果にも寄与することが可能となり、尿量に応じた洗浄水量を決定する自動洗浄機能付き小便器の性能を低下させることがなく、好ましいものである。
【００２５】
また、本実施の形態では、「未洗浄」と判断した回数と洗浄水量を相関させたデータテーブルを使用した場合について述べたが、さらに第１の実施の形態と同様に、未洗浄と判断してからの時間との関係を関連付けることにより、使用頻度の低い小便器装置や、深夜に閉鎖してしまう小便器装置などにおいても同様の効果を得ることが可能となり、好ましいものである。
【００２６】
次に、図６に本発明の第３の実施に関わる出力信号波形図を、図７に本発明の第３の実施に関わる制御水制御のフローチャートを示す。
図６は、尿流検知信号が出力されたにも関わらず、一定時間以上の出力信号が得られなかったために「未洗浄」と判断したときの出力波形図６１ａ〜６１ｄである。「未洗浄」と判断する場合であっても、全く排尿が行われていないわけではなく、尿量が少ないために「未洗浄」と判断しているだけある。しかしながら、１人１人の尿量はＸ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．と少量であっても、この「未洗浄」が複数人連続して起こることにより、その尿量はＸ＝ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋…＋Ｘｎとなり、普通に排尿したときと同量、若しくはそれ以上の量になっている可能性も考えられる。
この状態で、未洗浄回数ｎが所定設定値ｋよりも大きくなったので洗浄するだけでは、トラップ部に残存している尿成分が多いにも関わらず、それを流すに満たない洗浄水量しか流さなかったり、逆に、トラップ部に残存している尿量が少ないにも関わらず、必要以上の洗浄水を流してしまったりと、尿量に応じた洗浄水制御を行って節水効果を得ているにも関わらず、無駄な洗浄水を流してしまったり、定期的に洗浄を行うことにより小便器装置、および排水管内を衛生的に保つ意図に反してしまう恐れがある。
【００２７】
そこで本発明の第３の実施形態によれば、排尿量が少なくて「未洗浄」と判断した使用者が複数人連続で訪れても、その尿量の総量（Ｘ＝Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋…＋Ｘｎ）に応じて必要最小な洗浄水量を決定するため、トラップ部に残存した尿成分をすべて流すことが可能となり、小便器や排水管内を衛生的に保つだけでなく、節水効果を損なうことなく防止することも可能である。
【００２８】
次に図７を用いて、本発明の第３の実施形態に関わる洗浄水制御について説明する。
洗浄水制御ルーチンに入った後、まず未洗浄回数カウンタ値ｎと所定設定値ｋの値を比較Ｓ７２し、未洗浄回数カウンタ値が所定設定値ｋよりも小さい場合には、通常洗浄と判断して、その尿流の検出した時間、すなわち尿量に応じた洗浄水量を決定Ｓ７０２し、洗浄Ｓ７０１を行う。
次に未洗浄回数カウンタ値ｎが所定設定値ｋよりも大きい場合には、尿量は少ないがトラップ部に溜まった尿成分の除去を目的とした洗浄と判断し、未洗浄カウンタ値ｎ回でトラップ部に溜まったと想定される尿量Ｘを確認Ｓ７３〜Ｓ７５し、そのＸ値に応じた洗浄水量を決定Ｓ７６〜Ｓ７９し、洗浄Ｓ７０１を行うフローとなる。
上記構成にすることにより、トラップ部に溜まっている尿量を流すに必要最小の洗浄水だけを流すことにより、悪臭の発生や尿石の付着を抑えるだけでなく、節水効果にも寄与することが可能となり、尿量に応じた洗浄水量を決定する自動洗浄機能付き小便器の性能を低下させることがなく、好ましいものである。
【００２９】
さらに、第２の実施の形態同様に、本実施の形態においても、「未洗浄」と判断してからの経過時間を考慮することにより、その小便器を衛生的に保つ効果が向上することは言うまでもない。
【００３０】
上述のように、本実施の形態においては、尿流を検知するセンサ部として送信する伝播波として所定周波数の電波を使用するドップラセンサについて述べてきたが、尿流を検出できるものであれば、電波を使用するドップラセンサに限定されるものではない。
【００３１】
例えば、本発明による自動洗浄機能付き小便器装置の尿流を検知するセンサ部として、圧力素子を用いたときの実施の形態について説明する。
図８は、センサ部として圧力素子を小便器に取付けた設置例であり、図９は、圧力素子による出力信号の波形図である。
図８のように、センサ部として使用する圧力素子８２は、小便器８１ボール面内に設置され、排尿による尿流が小便器面に取付けられた圧力素子８２に当たることにより、その圧力あるいは振動により信号が得られる。圧力素子８２により出力される信号波形は、図９に示すような波形９１であり、電波によるドップラセンサ同様に、圧力がかかっていない状態、すなわち尿流を検知していない場合においても、多少の振幅があり、またノイズによる突発的な信号が得られることを想定し、ある一定の閾値以上の出力信号が、一定時間以上出力されることにより尿流検知と判断し、一定閾値以上の出力信号が得られた場合であっても、一定時間以上出力信号が継続されない場合には、尿量が少ないので「未洗浄」と判断する。
洗浄水制御に関わる方法は、上述ドップラセンサを使用したときと同様であり、尿量を測定する場合には、一定閾値以上の信号が得られた時間を計測することにより算出することが可能である。
【００３２】
また、本発明による自動洗浄機能付き小便器装置の尿流を検知するセンサ部として、静電容量の変化により尿流を検知するときの実施の形態について説明する。
静電容量方式の尿流検知の方法としては、静電容量を測定する電極を、小便器トラップ内に設置し、初期の静電容量を計測しておく。その後、排尿が行われることによりトラップ内の尿量が増加し、それに伴い静電容量も変化する。この静電容量が変化に閾値を設けておき、閾値以上の変化があったときには、尿流検知と判断し、閾値以上の変化が無かったときには排尿量が少ないと判断し、「未洗浄」とすることが可能である。
上記静電容量方式による構成によれば、前記静電容量の変化による尿流検知判断閾値以下のときに「未洗浄」とした場合、静電容量が閾値以上に変化することにより洗浄制御を行うフローにしておくことで、ほぼ決まった量の尿量を検出したときのみに洗浄を行う制御フローとすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の自動洗浄機能付き小便器装置における、尿流検知時間と洗浄水量の関係図。
【図２】 本発明の自動洗浄機能付き小便器装置におけるセンサ部として電波を使用したドップラセンサを用いたときの尿流検知出力波形図。
【図３】 本発明の第１の実施形態に関わる洗浄フローを示したフローチャート。
【図４】 本発明の第１の実施形態に関わる、所定設定値と洗浄水量との関係図。
【図５】 本発明の第２の実施形態に関わる洗浄水制御の制御フローを示したフローチャート。
【図６】 本発明の第２の実施形態に関わる尿流の出力波形図。
【図７】 本発明の第３の実施形態に関わる洗浄水制御の制御フローを示したフローチャート。
【図８】 本発明の自動洗浄機能付き小便器装置における、尿流を検出するセンサ部として、圧力センサを用いた実施例。
【図９】 本発明の自動洗浄機能付き小便器装置における、尿流を検出するセンサ部として、圧力センサを用いたときの尿流検知信号。
【符号の説明】
２１：尿流検知信号、２２：閾値、２３：尿流信号検知時間、６１ａ〜６１ｄ：尿流検出信号、６２ａ〜６２ｄ：閾値、８１：小便器装置、８２：圧力センサ、９１：尿流検出信号、９２：閾値、９３：尿流信号検知時間

Claims (4)

1. 使用者の尿流を検知するセンサ部を設け、前記センサ部は使用者の尿流を検出することにより出力信号を出力し、前記出力信号が一定時間以上出力されることにより、その出力時間に応じて洗浄する制御部を備えた自動洗浄機能付き小便器において、
   前記制御部は、
   前記センサ部より、ある一定閾値以上の信号である尿流検知信号が出力されると尿流検知を開始するものであって、
   前記尿流検知信号が一定時間以上出力されると、「尿流有り」と判断し尿流検知時間に応じた洗浄を行うとともに未洗浄回数カウンタ値ｎはゼロにリセットし、
   前記尿流検知信号が一定時間以上出力されないことにより、「尿流無し」と判断し未洗浄回数カウンタ値をカウントアップし、
   前記未洗浄回数カウンタ値が所定設定値よりも大きい場合は、洗浄を行うことを特徴とする、自動洗浄機能付き小便器装置。
2. 請求項１記載の自動洗浄機能付き小便器において、前記制御部は洗浄を行う場合、未洗浄回数カウンタ値により洗浄水量を決定することを特徴とする自動洗浄機能付き小便器装置。
3. 請求項１記載の自動洗浄機能付き小便器において、前記制御部は洗浄を行う場合、未洗浄回数カウンタ値をカウントアップしたときの出力信号の出力時間の総和により洗浄水量を決定することを特徴とする自動洗浄機付き小便器装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の自動洗浄機能付き小便器において、前記センサ部は人体から小便器内へ排泄される尿流を検知するための手段であり、送信する伝播波として所定周波数の電波を使用するドップラセンサであることを特徴とする自動洗浄機能付き小便器装置。

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