JP6459139B2 - 検知装置及び小便器洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、便器洗浄水の排出される配管の詰まりを検知する検知装置及び小便器洗浄装置に関する。

従来から、マイクロ波ドップラーセンサーなどを用いて人体や尿流を検知することが行われている。マイクロ波ドップラーセンサーは、マイクロ波を伝播波として送信し、対象物によって反射したマイクロ波を受信することにより、対象物の動きを検出するセンサーである。

また、マイクロ波ドップラーセンサーを用いて、人体や尿流を検知する他に、便器に接続された洗浄水の排水配管の詰まりを検知して、配管が詰まったときに、洗浄水を流すことにより生じる洗浄水の溢れを防止する便器洗浄装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２９９７２６号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法では、人体検知手段、溜水検知手段という２つのフィルタで人体と溜水の動きを検出しようとしているが、この２つのフィルタの通過域周波数帯が重複しており、明確に区分できず、このために溜水検知時に便器近傍に存在する人体を溜水と誤検知する欠点がある。更に人体の離反検知後に洗浄水を流すためにバルブを開にした後所定時間後に溜水検知を行うようになっているが、洗浄水が流れた後、流水の安定した固有振動が現れる時間は、便器毎に固有のもので無く、便器の排水配管の状況によって変化する。このため前記所定時間の設定によっては、設定時間が短いときは洗浄水の動きも計測し、正しい信号を検知できず、また、設定時間が長いときは、溜水の動きが静止状態に近づき、配管詰まりがあったとしても大きな信号にならず、正しい配管詰まり検知できないという欠点がある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、正確に排水部の詰まりを検知することができる検知装置及び小便器洗浄装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の第１態様に係る検知装置は、所定方向に伝播波を送り出すことで水を排水する排水部の排水状態を検知する検知装置であって、前記排水部の一部に設けられた封水部に伝播波を送信し、前記封水部の封水面によって反射された伝播波を受信することでドップラー信号を生成するドップラーセンサーと、前記排水部に向かって水を供給する水供給部と、前記水供給部を制御して前記水を供給させ、前記水を供給させたときから前記ドップラー信号の振幅強度の幅が第１閾値以下になるまでの時間を取得し、取得した時間が第２閾値以上のとき、前記排水部に詰まりが発生していると検知する検知部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、検知部は水を供給させたときからドップラー信号の振幅強度の幅が第１閾値以下になるまでの時間を取得し、取得した時間が第２閾値以上のとき、排水部に詰まりが発生していると検知するので、正確に排水部の詰まりを検知することができる。

本発明の第２態様に係る検知装置では、第１態様において、前記ドップラーセンサーは、前記伝播波を前記人体側の領域にも送信することで前記ドップラー信号を生成し、前記検知部はさらに、前記水供給部を制御する前に、前記ドップラー信号に基づき前記人体の有無を検知し、前記人体が無いと検知した場合に前記水供給部を制御することを特徴とする。

この構成によれば、人体によるドップラー信号への影響を受けないため、検知部は、ドップラー信号の振幅強度の幅が第１閾値以下になる時間をより正確に取得するとことができ、この結果、正確に排水部の詰まりを検知することができる。

本発明の第３態様に係る検知装置では、第１態様又は第２態様において、前記検知部は、前記時間として、前記水を供給させた後前記ドップラー信号の振幅強度の幅が前記第１閾値以下となり、且つ、前記ドップラー信号の周波数が第３閾値以下になる時間を取得することを特徴とする。

この構成によれば、検知部は、第２閾値と比較する時間として、水を供給させた後ドップラー信号の振幅強度の幅が第１閾値以下となり、且つ、ドップラー信号の周波数が第３閾値以下になる時間を取得するので、第１態様に比べて、ドップラー信号に存在し得るノイズを排除でき、より正確に排水部の詰まりを検知することができる。

本発明の第４態様に係る検知装置では、第１態様乃至第３態様の何れか１つの検知装置において、前記検知部が前記排水部に詰まりが発生していると検知したときに、その旨を報知する報知部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、報知部は、検知部が排水部に詰まりが発生していると検知したときに、その旨を報知するので、管理者等は排水部に詰まりが発生していることを知ることができる。

本発明の第５態様に係る検知装置では、第４態様において、前記報知部は、予め定められた動作があった後に、前記その旨を報知する。

この構成によれば、報知部は、報知部は、予め定められた動作があった後に、その旨を報知するので、予め定められた動作がなければその旨を報知する必要がなく、消費電力を抑制できる。

本発明の第６態様に係る検知装置では、第４態様又は第５態様において、前記報知部は、前記水供給部の供給を、前記排水部までの洗浄用の流し方とは異なる方法に変更することで報知することを特徴とする。

この構成によれば、報知部は、水供給部の供給を、排水部までの洗浄用の流し方とは異なる方法に変更することで報知するので、報知部専用の報知手段を新たに設ける必要がない。

本発明の第７態様に係る検知装置では、第１態様乃至第６態様の何れか１つの検知装置において、前記封水部は小便器又は手洗部の下流側に配置される。

この構成によれば、小便器又は手洗部の下流側に配置された封水部に対してドップラーセンサーの計測をすることができ、正確に排水部の詰まりを検知することができる。

本発明の第８態様に係る小便器洗浄装置では、排水部を備えた小便器と、前記小便器に設けられた、第１態様乃至第７態様の何れか１つに記載の検知装置と、を備える。

この構成によれば、検知部はドップラー信号の振幅強度の幅が第１閾値以下になる時間を取得し、取得した時間が第２閾値以上のとき、小便器の排水部に詰まりが発生していると検知するので、正確に排水部の詰まりを検知することができる。

本発明の検知装置によれば、正確に排水部の詰まりを判定できる。

本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置に人体が接近し、小用後退去した後の洗浄水によるドップラー信号を示す図である。 本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置で、人が小便器近傍に存在しないとき、洗浄水を吐水したときのドップラー信号を示した図である。 本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置で配管に詰まりがあるときと無いときの便器溜水面の揺れによるドップラー信号の差を示す図である。 本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置の制御部の処理のフローチャートである。 図５から続く制御部の処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。各図面中、同様の構成要素には同一の符合を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置１の側面断面図である。

図１に示すように、小便器洗浄装置１は次のような構成で機能する。小便器２内部にドップラーセンサー５が収納されており、ドップラーセンサー５で人体、尿および詰りの検知を行う。小便器２は、給水路から給水管３、バルブ４、及びスプレッダー２ｃを通して、ボール部２ａやトラップ部２ｂを洗浄する洗浄水を流すようになっている。スプレッダー２ｃは、給水管３を通して流れてくる水を薄く幅広く広げるための機構を有している。ボール部２ａや封水部としてのトラップ部２ｂを洗浄した洗浄水は、排水部９の一部としての排水管８を通して排水路に流れる。なお、排水部９は、排水管８だけでなく、トラップ部２ｂや排水路を含んでいてもよい。

また、小便器洗浄装置１には、制御部７があり、ドップラーセンサー５の信号を受け取り、信号を解析（ドップラー信号の周波数や振幅などを解析）し、その解析結果を用いて、人の行動や放尿の有無、配管の詰まり状況を判断する。制御部７は自身の判断結果に応じてバルブ４を制御する。そして、以上説明したドップラーセンサー５、制御部７及びバルブ４を少なくとも含んで本実施形態の検知装置１０を構成する。また、例えば給水管３、バルブ４、及びスプレッダー２ｃを含んで水供給部１１を構成する。

なお、図１には明示していないが、制御部７には、周波数や振幅、時間などを記憶できる記憶部が含まれている。なお、本実施形態では、外部に制御部７を設置した例を示すが、小便器２に制御部７を含めてもよい。

続いて、図１の構成で人体、尿、溜水の揺れを計測したときのドップラー信号の特徴について説明する。図２は、図１の構成で人が小便器２に接近、放尿したときの時間軸に関する信号変化を模式的に示した図である。

図２に示すように、ドップラー信号の振幅強度は物体がドップラーセンサー５に接近すればするほど大きくなる。図２で人が小便器２に接近し、放尿を開始すりと人の動きよりも速い動きを示す周波数のドップラー信号が現れる。放尿が終了して、人が小便器２から退去すると、制御部７が人の退去を判断し、バルブ４を開として洗浄水を吐水する。このとき、洗浄水の吐水口であるスプレッダー２ｃは例えばドップラーセンサー５に非常に近い位置にあるので、ドップラーセンサー５には非常に大きな信号が出現し、図２に示すように検知範囲を超える。その後しばらくして、洗浄水がボール部２ａから殆ど無くなり、トラップ部２ｂに移動した状態では移動物体である洗浄水が、ドップラーセンサー５から遠い位置になるので、信号は小さくなり、図２に示すように詰り検知のための溜水の揺れが計測できる。溜水の揺れは、小便器２のトラップ部２ｂの形状に特有な固有振動を示し、数Ｈｚ以下の低周波数となる。

図３は、本発明の実施例における排水部９の詰まりを検知するために溜水面の振動を計測したドップラー信号例である。

本実施形態では、小便器近傍に人が存在しないことを確認したあと、小便器洗浄を行い、溜水面の揺れを計測する。このために小便器近傍に人が存在するときの影響を受けずに溜水面の揺れだけを計測できる。

図４は、図３の方法で、排水部９の詰まりが無いときと排水部９の詰まりがあるときの溜水面の揺れのドップラー信号を示した図である。

図４に示すように、洗浄水を吐水するとドップラーセンサー５の近くで洗浄水が移動するので大きな信号となり、センシング可能な範囲を超えたあとしばらくして、洗浄水がドップラーセンサー５から遠い位置で動くようになれば、センシング可能な信号の大きさとなって、溜水の揺れが計測できる。溜水の揺れは、便器形状で決定される数Ｈｚの固有振動で、排水部９に詰まりが生じれば、排水中にトラップ部２ｂの水位が上昇するので図４に示すように、詰まり無しより振幅が大きな信号となる。また、排水部９の詰まりが生じると、排水に要する時間が長くなる。これを図４に示すように、洗浄水吐水開始時刻から洗浄水安定判断振幅強度以下に信号振幅がなるまでの時間を計測して排水部９の詰まり程度を判断する。

図５は、排水部９の詰りを検知する検知部としての制御部７における処理のフローチ
ャートである。図６は、図５から続く制御部７における処理のフローチャートである。

図５に示すように、制御部７は、ステップＳ１００で排管詰まり状況を示す詰まりカウンターＫを「−１」にセットし（Ｋ＝−１）、ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、制御部７は、利用者（特に管理者）が特定動作（予め定められた動作）をしたかを確認する。ここで「特定動作」とは、小便器清掃時などで頻繁に人体検知、非検知を繰り返し、小便器洗浄を行ったりすると、小便器清掃がスムーズに行えない場合が生じるので、特定動作を検知すると特定動作を解除しない限り、ドップラーセンサー５の検知結果に従って、制御部７が便器洗浄などの動作を行わないモードに移行することを言う。特定動作の検知例として、ドップラーセンサー５近傍に手を近づけ静止することを認識するようにする。図１のセンサー配置では通常の小便器２の利用では人などの移動体がドップラーセンサー５の極近傍に接近することはない。このような状況で手をドップラーセンサー５に接近させると、非常にゆっくりとした周波数で、振幅が非常に大きな信号が現れるので特定動作の検知が可能になる。ステップＳ１０１で特定動作を検知したらステップＳ２００に進み、特定動作がなければステップＳ１０２に進む。

ステップＳ２００では、制御部７は、特定モードに移行する。特定モードの例として、清掃モードがある。清掃モードでは、ドップラーセンサー５の信号を判断した結果、人体の動きを検知したとしても、洗浄水を吐水することはない。制御部７は、特定モードに入った後、ステップＳ２０１へ進む。

ステップＳ２０１では、制御部７は、特定モードが終了したかの判断を行う。特定モード終了の判断は、特定モード中に、もう一度特定動作を実施すれば、特定モード終了と判断するか、特定モードに入って、一定時間以上経過すれば特定モード終了としてもよい。制御部７は、ステップＳ２０１について特定モードを終了するまで繰り返し実施し、Ｓ２０１で特定モード終了と判断すれば、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、制御部７は、不図示の記憶部に記憶している詰まり判断カウンターＫの値を読み出して、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、制御部７は、排水部９に向かって洗浄水を供給する水供給部１１の供給を、排水部９までの洗浄用の流し方とは異なる方法に変更することで報知する。本実施形態では、詰まり判断カウンターＫの値に応じて洗浄水の吐水を制御することで報知する。ここで吐水の制御は吐水と止水を断続的に繰り返す回数で報知する。すなわち、制御部７は検知部としてだけでなく、報知部としての機能も持つ。一例を挙げると、カウンターＫの値が「−１」及び「０」であると、上記回数を「０」又は「１」を含む数回とし、カウンターＫの値が「１」であるとカウンターＫの値が「−１」及び「０」のときの回数よりも多くし、Ｋの値が「２」であるとカウンターＫの値が「１」のときの回数よりも多くし、Ｋの値が「３」であるとカウンターＫの値が「２」のときの回数よりも多くする。なお、制御部７は、吐水と止水の繰り返す回数を変更するのではなく、判断カウンターＫの値に応じて吐水の量や吐水の時間を変更してもよい。制御部７は、報知が終了すると人体や尿を検知する通常モードに戻り、ステップＳ１０２に戻る。

制御部７は、ステップＳ１０１において特定動作と判断しなかったときはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、制御部７は、前回の排水部９の詰まり検知から指定時間以上経過したかを確認し、指定時間以上経過していないときは、ステップＳ１０１に戻る。指定時間以上経過していれば、制御部７は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、制御部７は、人が小便器近傍に居るかを確認する。ドップラー信号の振幅を通常の人体検知開始閾値（移動中の人体検知）と同じか、それより小さな値を判断基準とし、判断基準以上の信号振幅のドップラー信号があれば、人が小便器近傍に居ると判断し、それ以外は小便器近傍に居ないと判断する。Ｓ１０３は小便器近傍に人が居なくなるまで繰り返される。

制御部７は、ステップＳ１０３で小便器近傍に人が存在しないと判断した場合、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、制御部７は、排水部９の詰まり状況を検知する目的で、水供給部１１を制御して洗浄水を吐水させる。

ステップＳ１０５では、制御部７は、ステップＳ１０４で洗浄水吐水開始した時刻を時刻Ｔ１として記憶し、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、制御部７は、ステップＳ１０４で洗浄水を吐水したことに伴い、発生する溜水面のゆれを検知するために、ドップラーセンサー５から得られるドップラー信号の周波数と振幅を解析する。これらの解析には例えば、自己回帰モデルを使った方法や信号のピーク値とその発生時刻を検知する方法などが適用できる。

ステップＳ１０７では、制御部７は、ステップＳ１０６で解析したドップラー信号の周波数と振幅を使い、振幅強度の幅が閾値Ｍ１以下でかつ周波数が閾値Ｍ２以下であることを確認し、条件に合致するまで繰り返し、条件に合致すればステップＳ１０８に進む。ここで振幅が閾値Ｍ１以下としているのは、洗浄水を流したとき発生する溜水面の揺れがある程度落ち着いた状態になっていること、更に周波数が閾値Ｍ２以下という条件は、便器溜水面の揺れは固有振動であり、周波数は数Ｈｚ程度になることが知られており、この条件を使って、溜水面の揺れを検知するようにしている。
なお、上記「振幅強度の幅」とは、例えば、ドップラー信号の１周期の中で振幅強度の最大値から最小値を差し引いた値である。ただし、上記「振幅強度の幅」とは、ドップラー信号の半周期の中で振幅強度の最大値から最小値を差し引いた値であってもよい。

ステップＳ１０８では、制御部７は、ステップＳ１０８の条件に合致した時刻を時刻Ｔ２として記憶し、ステップＳ１０９に進む。

図６へ続いて、ステップＳ１０９では、制御部７は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差分して洗浄水安定所要時間Ｔ３を取得し（Ｔ３＝Ｔ２−Ｔ１）、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、制御部７は、洗浄水安定所要時間Ｔ３が閾値Ｍ３以上か否かを判断し（Ｔ３≧Ｍ３？）、閾値Ｍ３以上であれば、排管の詰まりが生じているとしてステップＳ１１４に進み、閾値３以上でなければステップＳ１１１に進む。ここで、評価基準を洗浄水安定所要時間Ｔ３の増加分を例として示しているが、時刻Ｔ１を基準とした、時刻Ｔ２の増加率を判断基準としてもよい。

ステップＳ１１４では、制御部７は、ステップＳ１１０の洗浄水安定所要時間Ｔ３に応じて、詰まり判断カウンターＫを０以外の正値にする（例えば１〜３の値のうち何れかにする。）。詰まり判断カウンターＫは表示「−１」の場合が、新規設置直後または排管洗浄直後を示し、表示「０」は洗浄水安定所要時間Ｔ３未満で排水部詰まりが無いと判断している状態を示し、それ以外で排水部詰まりを検知したとき、その状況に応じて、判断カウンターＫは正値の数値を数段階設定する。ステップＳ１１４で排水部詰まりを決定したあと、ステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１１０で、制御部７は、洗浄水安定所要時間Ｔ３が閾値Ｍ３未満のとき、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、制御部７は、現状の詰まりカウンターＫが「−１」かどうかを確認する（Ｋ＝−１？）。制御部７は、詰まり判断カウンターＫが「−１」のときは、小便器２が設置された直後か、洗浄された直後となりステップＳ１１２に、それ以外はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１２では、制御部７は、小便器２が設置された直後か、洗浄された直後であるのでこのときの洗浄水安定所要時間Ｔ３を初期の値として記憶し、詰まり判断カウンターＫを「０」にする（Ｋ＝０）。詰まり判断カウンターＫが「０」の意味は、小便器２が設置直後や清掃直後では無いが、小便器詰まりが無い状態を意味する。その後、制御部７は、Ｓ１０２に戻る。

ステップＳ１１６では、制御部７は、詰まり判断カウンターＫが「０」かを確認し（Ｋ＝０？）、「０」の場合、前回の排水部詰まり検知でも詰まりがなく、今回も詰まりが検知されなかったとして、詰まり判断カウンターＫを変更することなく、Ｓ１０２に戻る。

一方、ステップＳ１１６で詰まりカウンターＫが「０」でなかったとき、制御部７は、前回まで詰まりが検知されていたのに、今回詰まりが検知されていないと判断しステップＳ１１７に進み、詰まり判断カウンターＫを「−１」にして（Ｋ＝−１）、清掃によって詰まりが解消されたとし、ステップＳ１０２に戻る。

以上、本願の開示する技術の実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、小便器２に検知装置１０を設置した例を示したが、小便器２に設置するだけではなく、例えば、手洗器や大便器、オストメイトに設置しても良い。例えば、検知装置１０を手洗器に設置する場合には、使用者が手洗器を使用する際の立ち位置を含む領域と手洗い位置を含む２つの領域を含むようにマイクロ波を送信する。また、例えば、検知装置１０を大便器に設置する場合には、使用者が大便器を立位使用する際の立ち位置及び着座使用する際の着座位置を含む領域に、伝搬波としてのマイクロ波を送信する。

また、報知の仕方として、水供給部１１の供給を排水部９までの洗浄用の流し方とは異なる方法に変更することで報知する場合を説明したが、報知の仕方は特に限定されず、例えば光、音、振動、若しくは、電子メール又はこれらの組み合わせ等で報知してもよい。

また、制御部７は時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差分して洗浄水安定所要時間Ｔ３を取得する場合を説明したが、洗浄水吐水開始から時間を計測し始め、洗浄水安定判断振幅強度以下に信号振幅がなったときに計測を終了することで、洗浄水安定所要時間Ｔ３を取得してもよい。

前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…小便器洗浄装置
２…小便器
２ｂ…トラップ部（封水部）
５…ドップラーセンサー
７…制御部（検知部、報知部）
９…排水部
１０…検知装置
１１…水供給部
Ｋ…判断カウンター
Ｍ１…閾値（第１閾値）
Ｍ２…閾値（第３閾値）
Ｍ３…閾値（第２閾値）
Ｔ３…洗浄水安定所要時間

Claims (8)

1. 所定方向に伝播波を送り出すことで水を排水する排水部の排水状態を検知する検知装置であって、
   前記排水部の一部に設けられた封水部に伝播波を送信し、前記封水部の封水面によって反射された伝播波を受信することでドップラー信号を生成するドップラーセンサーと、
   前記排水部に向かって水を供給する水供給部と、
   前記水供給部を制御して前記水を供給させ、前記水を供給させたときから前記ドップラー信号の振幅強度の幅が第１閾値以下になるまでの時間を取得し、取得した時間が第２閾値以上のとき、前記排水部に詰まりが発生していると検知する検知部と、
   を備えることを特徴とする検知装置。
2. 前記ドップラーセンサーは、前記水を使用する人体側の領域にも前記伝播波を送信することで前記ドップラー信号を生成し、
   前記検知部はさらに、前記水供給部を制御する前に、前記ドップラー信号に基づき前記人体の有無を検知し、前記人体が無いと検知した場合に前記水供給部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の検知装置。
3. 前記検知部は、前記時間として、前記水を供給させた後前記ドップラー信号の振幅強度の幅が前記第１閾値以下となり、且つ、前記ドップラー信号の周波数が第３閾値以下になる時間を取得する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検知装置。
4. 前記検知部が前記排水部に詰まりが発生していると検知したときに、その旨を報知する報知部、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の検知装置。
5. 前記報知部は、予め定められた動作があった後に、前記その旨を報知する、
   請求項４に記載の検知装置。
6. 前記報知部は、前記水供給部の供給を、前記排水部までの洗浄用の流し方とは異なる方法に変更することで報知する、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の検知装置。
7. 前記封水部は小便器又は手洗部の下流側に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の検知装置。
8. 排水部を備えた小便器と、
   前記小便器に設けられた、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の検知装置と、
   を備えることを特徴とする小便器洗浄装置。