JP5904450B2 - 手乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、手乾燥装置におけるヒータ制御方法に関するものである。

従来技術として、＜特許文献１＞に公開されているものがある。これは、手乾燥装置が使用者の手を検知して温風を発生させる際に、温風吹き出し始めの時間
即ち未だ手に水滴が多量に付いている間は風量は弱く温風温度は高くして、所定時間が経過してある程度乾き水滴がなくなったであろう時点から風量を強く温風温度は低くするという制御を行っている。これは、手に水滴が多量に付いている時に強い風量で乾かすと手に付いている水滴が周囲に飛び散ることで使用者が不快な思いをすることを、避けることを目的としている。

特開平０３−０７３１１６

従来技術では、予め設定した所定時間が経過したら「使用者の手は乾いている」という前提でヒータ制御している。よって、「所定時間が経過したがまだ十分に乾いていない人」や「所定時間前に既に十分乾いている人」に対しては最適な制御になっていなかった。また、後者の人に対しては、十分乾いている状態の手に対して高温の温風を当てるために、使い勝手や省エネの観点からも好ましくない。
本発明では、従来技術と比較して手乾燥までの時間を精度良く判断しヒータを制御する手段を提案する。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１によれば、吹出口から空気を吹出すためのファンと、前記吹出口から吹出される空気を加熱するヒータと、電波を放射して被検知体からの反射波を受信するセンサ部と、前記センサ部からの受信信号に基づいて前記ファンと前記ヒータとを制御する制御部と、を備えた手乾燥装置において、前記センサ部は放射される電波の少なくとも一部が、使用者の手と、温風によって手から飛散した水滴に当たるように設置され、前記水滴により反射された反射波と前記手により反射された反射波とを受信可能であり、前記制御部は、前記センサ部の受信信号の周波数に基づいて、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更することを特徴とするとする。
これにより、センサ部からの受信信号の周波数により使用者の手からの水滴の飛散状態を検出することが可能となり、水滴が存在しない場合には手の乾燥が進んだものと考えられるため、その水滴飛散状態に基づいて手の乾燥の進行を精度よく判断することができる。そのため、ヒータによる空気加熱温度を手の乾燥乾燥の進行に応じて最適に制御することが可能となる。例えば、手の乾燥が進めば加熱温度を下げることにより、省エネを図ることができる。

また、請求項２の発明によれば、前記制御部は、前記センサ部の受信信号の周波数が第１の閾値よりも高い状態から前記第１の閾値よりも低い状態に変化すると、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更することを特徴とする。
これにより、水滴の飛散が少なくなったことを検知することができ、手の乾燥の終了を精度良く判定することができる。

また、請求項３の発明によれば、前記制御部は、前記センサの受信信号の周波数が、前記第１の閾値よりも低い状態になってから前記第１の閾値よりも低い状態を継続している時間を計時し、その計時時間が第１の所定時間を越えると、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更する、ことを特徴とする。
これにより、水滴の飛散が少なくなったことを正確に検知することができ、手の乾燥の終了を精度良く判定することができる。

また、請求項４の発明によれば、前記制御部は、前記センサ部の受信信号の周波数が、前記第１の閾値よりも低く設定された第２の閾値を有するとともに、前記センサ部の受信信号の周波数が前記第２の閾値よりも低い状態を継続している前記計時時間が前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間を超えると、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更する、ことを特徴とする。
これにより、手乾燥の進行が速かった場合には短時間でそれを判断し、直ちにヒーター温風温度を下げるといったことにより、省エネを図ることができる。

本発明によれば、水滴飛散状態に基づいて手の乾燥の進行を精度よく判断することができる。そのため、ヒータによる空気加熱温度を手の乾燥乾燥の進行に応じて最適に制御することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態における手乾燥装置の構成を表す模式図である。 センサ部１００と制御部２００の具体例のブロック図である。 センサ部１００と制御部２００の具体例のブロック図である。 本発明の実施の形態における手乾燥中の場合の手乾燥装置を表す模式図である。 図４に表した場合において、センサ部１００から得られる検知信号のレベルを例示するグラフ図である。 図５（ｃ）に表した状態から長時間観察した検知信号のレベルを例示するグラフ図である。 第１の閾値と第２の閾値に基づいてファンモータ制御とヒータ制御するフローチャートである。 第１の閾値と第２の閾値と第３の閾値に基づいてファンモータ制御とヒータ制御するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の手乾燥装置の構成を表す図であり、(ａ)は正面，平面及び右側面を表す図、(ｂ)は側断面図である。この手乾燥装置は、センサ部１００と、制御部２００と、を備えている。図１に表した具体例の場合、センサ部１００と制御部２００は、使用者の手に向けて空気か吹出される吹出口としてのノズル１０、この空気を吹出すためのファンとしてのファンモータユニット２０、空気を加熱するためのヒータ３０、などとともに、手乾燥装置を構成している。なお、以降の各図面については、既出の図面に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

センサ部１００は、マイクロ波あるいはミリ波などの高周波の電波を放射(送信)し、放射した電波の被検知体からの反射波を受信して、被検知体の有無や状態を検知し、その検知信号を出力する高周波センサである。

図２及び図３は、センサ部１００と制御部２００の２つの具体例のブロック図である。センサ部１００には、アンテナ１１２、送信部１１４、受信部１１６、ミキサ部１１８が設けられている。送信部１１４に接続されたアンテナ１１２からは、高周波、マイクロ波あるいはミリ波などの１０ｋＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数帯の電波が放射される。具体的には、アンテナ１１２からは、例えば１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する送信波Ｔ１が放射される。人体などの被検知体からの反射波または透過波Ｔ２は、アンテナ１１２を経由して受信部１１６に入力される。ここで、アンテナは、図２に表したように送信側と受信側とを共通としてもよく、または、図３に表したように、送信部１１４にはアンテナ１１２ａを接続し、受信部１１６にはアンテナ１１２ｂを接続してもよい。

送信波の一部と受信波とは、ミキサ部１１８にそれぞれ入力されて合成され、例えばドップラー効果が反映された出力信号が出力される。ミキサ部１１８から
出力された検出信号は、制御部２００に出力される。制御部２００には、フィルタ２１０、周波数検出部２２０、判定部２３０、記憶手段２４０が設けられている。ミキサ部１１８から出力された検出信号は、まずフィルタ２１０において高周波数成分が取り除かれる。この際のフィルタリング周波数は、例えば２００Ｈｚとすることができる。なお、後に詳述するように、本実施形態においては、フィルタ２１０は設けなくてもよい。

ミキサ部１１８から出力された検出信号は、周波数の低いベースラインに周波数の高い信号が重畳した波形を有する。高周波成分には、ドップラー効果に関する情報が含まれる。すなわち、水などの被検知体が移動すると、ドップラー効果によって反射波の波長がシフトする。ドップラー周波数ΔＦ（Ｈｚ）は、下記の式（１）により表すことができる。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ 式（１）
但し、Ｆｓ：送信周波数（Ｈｚ）
Ｆｂ：反射周波数（Ｈｚ）
ｖ：物体の移動速度（ｍ／ｓ）
ｃ：光速（＝３００×１０^６ｍ／ｓ）

センサ部１００に対して被検知体が相対的に移動すると、式（１）で表されるように、その速度ｖに比例した周波数ΔＦを含む出力信号が得られる。出力信号は周波数スペクトラムを有し、スペクトラムのピークに対応するピーク周波数と移動体の速度ｖとの間には相関関係がある。従って、ドップラー周波数ΔＦを測定することにより速度ｖを求めることができる。

本実施形態においては、センサ部１００は、放射される電波の少なくとも一部が、手乾燥装置の使用者の手から飛散する水滴に当たるように設置されている。つまり、センサ部１００は、使用者の手から飛散した水滴に電波を照射し、そこから反射された電波を受信可能とされている。

一方、制御部２００は、使用者の手から飛散する水滴量の変化をセンサ部１００からの検知信号に基づいて検知し、飛散する水滴量が所定の範囲内になると、使用者の手に吹き付ける空気の状態を変える。すなわち、判定部２３０は、記憶手段２４０に格納された所定の閾値と、検知信号と、を比較し、その結果に基づいてファンモータユニット２０の回転数やヒータ３０への通電状態を制御する。

図４は、手乾燥中の場合の手乾燥装置を表す模式図である。

図５（ａ）〜（ｃ）は、図４に表した場合において、センサ部１００から得られる検知信号のレベルを例示するグラフ図である。すなわち、同図の縦軸は、センサ部１００から得られる検知信号の電圧値を表し、横軸は時間を表す。
図５（ａ）は水滴飛散中にセンサ部から得られる検知信号であり、この検知信号には、手乾燥中に手もみなどによって使用者が手を動かすことで発生する信号と、飛散する水滴によって発生する信号と、に分解できる。

手乾燥中に手もみなどによって使用者が手を動かすことで発生する信号を図５（ｂ）に、飛散する水滴によって発生する信号を図５（ｃ）に、それぞれ示す。人の手の動きと比較して、水滴の飛散する速度は速いため、図５（ｂ）には低帯域の周波数成分が、図５（ｃ）には中帯域の周波数成分が、それぞれ表れる。つまり、使用者が手乾燥装置を使用中、手から水滴が飛散しているか否かで検知信号に明確な差異が生ずる。

図６は、手乾燥中にセンサ部１００から得られる検知信号を、図５（ｃ）より長時間観察した際のものである。時間帯ｔ１は図５（ｃ）と同じ時間帯、つまり手洗い直後の使用者の手が手乾燥装置に入った時間帯を示している。時間帯ｔ２はｔ１より時間が経過し、使用者の手からある程度の水滴が飛散した時間帯を示している。時間帯ｔ３はｔ２より時間が経過し使用者の手にはほとんど水滴が残っていない時間帯を示している。

ここで、図６に表した検知信号の周波数に、第１の閾値を適宜決定することにより、最適なファンモータの回転数制御やヒータの通電制御が可能である。第１の閾値として、水滴の付いていない手が動いている時の使用状態における検知信号の周波数より高い値であり、かつ、使用者の手から水滴が飛散している時の使用状態における検知信号の周波数よりは低い値を設定する。ここで、水滴の付いていない手が動いている時の使用状態における検知信号の周波数とは、図５(b)で示す信号の周波数を示す。また、使用者の手から水滴が飛散している時の使用状態における検知信号の周波数とは、図５(c)で示す信号の周波数を示す。なお、第1の閾値は使用前に予め記憶手段に格納しておくものとする。

図７は、第１の閾値に基づいてファンモータの回転数制御とヒータの通電制御を行うフローチャートである。
手乾燥装置は、センサ部１００からの検知信号の振幅が所定値以上であれば、使用者の手が装置内に入ったと判断する。そして、センサ部１００から検知信号を取得し（ステップＳ１００）、その周波数を記憶手段２４０に格納された第１の閾値と比較する（ステップＳ１０１）。そして、検知信号の周波数が第１の

閾値よりも大きい場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、水滴が多く飛散している状態であるので、使用者の手に水滴が多量に付いているとみなし、風量は弱く温風温度は高くなるように制御する（ステップＳ１０２，ステップＳ１０３）。次に検知信号の周波数が第１の閾値よりも小さい場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）は、その状態が所定時間ａ以上継続しているか判断する（ステップＳ２００）。ａ以上継続していない場合はステップＳ１００に戻り、検知信号を取得し第１の閾値と比較することを再度行う。検知信号が第１の閾値よりも小さい時間がａ以上継続する場合は、水滴の飛散が少なく、手乾燥動作はほぼ完了し、使用者の手にはほとんど水滴が残っていないと判断されるため、風量は強く温風温度は低くなるように制御する（ステップＳ２０１，ステップＳ２０２）。このように、検知信号の取得と比較を繰り返す動作を手乾燥装置は行う。

また、第１の閾値より小さい第２の閾値を設けることで、より細かい制御を行うことが可能になる。

図８は、第１の閾値と第２の閾値とに基づいてファンモータの回転数制御とヒータの通電制御を行うフローチャートである。
検知信号を第１の信号と比較するステップ（ステップＳ１０１）の後に、第２の閾値と比較するステップ（ステップＳ２００）を設ける。第１の閾値よりも大きい場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）は水滴が多く飛散している状態であるので、使用者の手に水滴が多量に付いているとみなし、風量は弱く温風温度は高くなるように制御する（ステップＳ１０２，ステップＳ１０３）。第１の閾値よりも小さい場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）に、第２の閾値と比較するステップ（ステップＳ２００）に移行する。

第２の閾値よりも小さい場合は、その状態が所定時間ａよりも短い時間となる所定時間ａ’以上継続するか判断する（ステップＳ２）。ａ’以上継続しない場合（ステップＳ２：ＮＯ）は、使用者の手に水滴が付着した状態であると判断してステップＳ１００に戻り、検知信号を取得し第１の閾値と比較することを再度行う。ａ’以上継続する場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）は、予想される時間より短時間で水滴が飛散したか、元々使用者の手に付着していた水滴が多くなかったか、などの原因で使用者の手には水滴がほとんど残っていないと判断されるため、風量は強く温風温度は低くなるように制御する（ステップＳ２０１，ステップＳ２０２）。

第２の閾値よりも大きい場合は、その状態が所定時間ａ以上継続するか判断する（ステップＳ３）。ａ以上継続しない場合（ステップＳ３：ＮＯ）は、使用者の手に水滴が付着した状態であると判断してステップＳ１００に戻り、検知信号を取得し第１の閾値と比較することを再度行う。ａ以上継続する場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）は、水滴の飛散が少なく、手乾燥動作はほぼ完了し、使用者の手にはほとんど水滴が残っていないと判断されるため、風量は強く温風温度は低くなるように制御する（ステップＳ２０１，ステップＳ２０２）。

このように、検知信号に対する閾値を増やすことで、手に付着している水滴が迅速に飛散した使用者やそもそも手に水滴が付着していない使用者に対しても最適なファンモータの回転数制御とヒータの通電制御を行う手乾燥装置となる。

１０…ノズル（吹出口）
２０…ファンモータユニット（ファン）
３０…ヒータ
１００…センサ部
１１２、１１２ａ、１１２ｂ…アンテナ
１１４…送信部
１１６…受信部
１１８…ミキサ部
２００…制御部
２１０…フィルタ
２２０…周波数検出部
２３０…判定部
２４０…記憶手段

Claims (4)

1. 吹出口から空気を吹出すためのファンと、前記吹出口から吹出される空気を加熱するヒータと、電波を放射して被検知体からの反射波を受信するセンサ部と、前記センサ部からの受信信号に基づいて前記ファンと前記ヒータとを制御する制御部と、を備えた手乾燥装置において、
   前記センサ部は放射される電波の少なくとも一部が、使用者の手と、温風によって手から飛散した水滴に当たるように設置され、前記水滴により反射された反射波と前記手により反射された反射波とを受信可能であり、
   前記制御部は、前記センサ部の受信信号の周波数に基づいて、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更する、ことを特徴とする手乾燥装置。
2. 前記制御部は、前記センサ部の受信信号の周波数が第１の閾値よりも高い状態から前記第１の閾値よりも低い状態に変化すると、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更する、ことを特徴とする請求項１記載の手乾燥装置。
3. 前記制御部は、前記センサの受信信号の周波数が、前記第１の閾値よりも低い状態になってから前記第１の閾値よりも低い状態を継続している時間を計時し、その計時時間が第１の所定時間を越えると、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更する、ことを特徴とする請求項２記載の手乾燥装置。
4. 前記制御部は、前記センサ部の受信信号の周波数が、前記第１の閾値よりも低く設定された第２の閾値を有するとともに、前記センサ部の受信信号の周波数が前記第２の閾値よりも低い状態を継続している前記計時時間が前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間を超えると、前記ヒータによる空気の加熱状態を変更する、ことを特徴とする請求項３記載の手乾燥装置。