WO2018037553A1

WO2018037553A1 - 手乾燥装置

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Publication number: WO2018037553A1
Application number: PCT/JP2016/074980
Authority: WO
Inventors: 勇輝福田; 達也藤村; 森　亮二
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-01
Also published as: JPWO2018037553A1; JP6552748B2

Abstract

本体筐体（３）に形成された手挿入部（１）と、高圧空気流を発生する高圧空気流発生装置（１０）と、手挿入部（１）の正面側壁面（１ａ）及び背面側壁面（１ｂ）に設けられ高圧空気流を高速空気流に変換して手挿入部（１）に噴射する正面側ノズル（２ａ）及び背面側ノズル（２ｂ）とを備え、高速空気流により手挿入部（１）に挿入された手に付着した水分を払拭する手乾燥装置であって、手挿入部（１）の正面側壁面（１ａ）及び背面側壁面（１ｂ）に一つずつ設置された電極（７ａ，７ｂ）と、電極（７ａ，７ｂ）間の静電容量の変化から手挿入部（１）に挿入された手を検知する手検知部（７）と、電極（７ａ）に発生している静電容量の変化から本体筐体（３）の前方に存在する人を検知する人検知部（９）と、手検知部（７）により手を検知し、かつ人検知部（９）により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置（１０）を駆動する制御部（６）とを備える。

Description

手乾燥装置

　本発明は、濡れた手を乾かす手乾燥装置に関する。

　手を衛生的な状態に保全するには、洗浄後の手の乾燥処置を衛生的に行う必要がある。そのために、洗浄後の濡れた手をタオル又はハンカチで拭くのではなく、手を手挿入部に挿入し、挿入された手に高速空気流を噴射して、手に付着している水を吹き飛ばして手を乾燥する手乾燥装置が用いられている。

　この種の手乾燥装置の手検知手段には、太陽光又は照明といった外来光の影響を受けず、手挿入部のケース表面が汚れることによる手検知性能への影響がない、静電容量センサが用いられている。

　静電容量センサは、センサに用いる電極の静電容量の変化を測定して手を検知する。静電容量センサは、特許文献１に開示されるように、対向して配置された対となる電極同士の間に形成される静電容量を測定する相互容量方式と、特許文献２に開示されるように、単一の電極と大地との間に発生する寄生容量を測定する自己容量方式とがある。

特開２０１４－１１７５４８号公報特開２０１３－９９３９６号公報

　相互容量方式の静電容量センサを手の検知に用いた場合、手乾燥装置の側面に人が近づくと電極間の静電容量が変化するため、手が挿入されていないにもかかわらず、手が挿入されていると判定し、誤動作してしまうことがある。光学式センサのような人検知センサを手乾燥装置の正面に配置し、人の有無を判定し、その判定結果と手検知センサの判定結果とを組み合わせることで、手の誤検知を防ぐことができるが、静電容量センサとは別方式の人検知センサを新たに配置すると、コストが増加するとともに人検知センサの設置スペースを余計に確保しなければならないという問題が生じる。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、静電容量方式とは別方式の人検知センサを用いることなく、静電容量センサでの手の誤検知を防止できる手乾燥装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、本体筐体に凹状に形成された手挿入部と、本体筐体に設けられて高圧空気流を発生する高圧空気流発生装置と、手挿入部の正面側壁面及び背面側壁面に設けられ高圧空気流発生装置からの高圧空気流を高速空気流に変換して手挿入部に噴射する正面側ノズル及び背面側ノズルとを備え、正面側ノズル及び背面側ノズルから噴射する高速空気流により手挿入部に挿入された手に付着した水分を払拭する手乾燥装置であって、手挿入部の正面側壁面及び背面側壁面に一つずつ設置された二つの電極を備える。本発明は、二つの電極間の静電容量の変化から手挿入部に挿入された手を検知する手検知部と、二つの電極のうちの一方に発生している静電容量の変化から本体筐体の前方に存在する人を検知する人検知部と、手検知部により手を検知し、かつ人検知部により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置を駆動する制御部とを備える。

　本発明に係る手乾燥装置は、静電容量方式とは別方式の人検知センサを用いることなく、静電容量センサでの手の誤検知を防止できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る手乾燥装置の断面図実施の形態１に係る手乾燥装置の斜視図実施の形態１に係る手乾燥装置の手検知部を構成する相互容量方式の静電容量センサの模式図実施の形態１に係る手乾燥装置の手検知手段を構成する相互容量方式の静電容量センサに手を挿入した状態を示す模式図実施の形態１に係る手乾燥装置の人検知部を構成する自己容量方式の静電容量センサの模式図実施の形態１に係る手乾燥装置の動作の流れを示すフローチャート実施の形態２に係る手乾燥装置の動作の流れを示すフローチャート実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３に係る手乾燥装置の手検知及び人検知の確定時間を示す図実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る手乾燥装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る手乾燥装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図

　以下に、本発明の実施の形態に係る手乾燥装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る手乾燥装置の断面図である。図２は、実施の形態１に係る手乾燥装置の斜視図である。実施の形態１に係る手乾燥装置は、前面上部に凹状の空間である手挿入部１が設けられた本体筐体３に、高圧空気流を生成する高圧空気流発生装置１０が組み込まれている。高圧空気流発生装置１０で生成された高圧空気流は、手挿入部１の正面側壁面１ａに設けられた正面側ノズル２ａ及び背面側壁面１ｂに設けられた背面側ノズル２ｂに導かれ、正面側ノズル２ａ及びノズル２ｂにより高速空気流に変換され、手挿入部１内に高速空気流が噴射されて、手に付着している水分が吹き飛ばされる。

　高速空気流によって手から吹き飛ばされた水分は、手挿入部１の下部に設置された水受け部４に設けられた排水口からドレンタンク５に導かれ、ドレンタンク５内に溜められる。

　本体筐体３の内部には、正面側壁面１ａに設けられた電極７ａ及び背面側壁面１ｂに設けられた電極７ｂを用いた相互容量方式の静電容量センサによって構成された手検知部７と電極７ａを用いた自己容量方式の静電容量センサによって構成された人検知部９からの情報を基に高圧空気流発生装置１０を制御する制御部６が設けられている。高圧空気流発生装置１０は、直流ブラシレスモータといったモータ１１と、モータ１１によって回転駆動されるターボファン１２とによって構成されている。

　手検知部７について説明する。手検知部７には、相互容量方式の静電容量センサが適用される。図３は、実施の形態１に係る手乾燥装置の手検知部を構成する相互容量方式の静電容量センサの模式図である。図３に示すように、手検知部７は、対向して配置された電極７ａ、電極７ｂに形成される静電容量を測定する。電極７ａと電極７ｂ間に電位差が生じると、電極７ａと電極７ｂとの間に容量結合による電界が形成される。静電容量の大きさは電極７ａと電極７ｂとの間の距離に反比例し、電極７ａと電極７ｂとの間に金属のような導体が挿入されると、静電容量は大きくなる。また、空気よりも誘電率が大きい水などの誘電体が挿入された場合も、電極７ａと電極７ｂとの間の静電容量は大きくなる。図４は、実施の形態１に係る手乾燥装置の手検知手段を構成する相互容量方式の静電容量センサに手を挿入した状態を示す模式図である。図４に示すように、手のような人体の一部である導体が電極７ａと電極７ｂとの間に挿入されると、電界の一部が人体に誘導され、電極７ａと電極７ｂとの間の静電容量が小さくなる。すなわち、電極７ａと電極７ｂとの間に挿入された人体は接地しているとみなせるため、静電遮蔽の状態となって電極７ａと電極７ｂとの間の静電容量は小さくなる。このように、接地された導体が挿入されると静電容量は小さくなる。手検知部７は、電極７ａと電極７ｂとの間の静電容量の変化を定期的に測定することで手を検知する。

　人検知部９について説明する。人検知部９には、自己容量方式の静電容量センサが適用される。人検知部９は、自己容量方式の静電容量センサにより、筐体正面の人の有無を判定する。図５は、実施の形態１に係る手乾燥装置の人検知部を構成する自己容量方式の静電容量センサの模式図である。図５に示すように、人検知部９は、単一の電極７ａで構成され、電極７ａと大地１４との間に発生する寄生容量１５を測定する。この時、人体１７が電極７ａに接近すると人体１７と電極７ａとの間に静電容量１６が発生する。これにより、電極７ａに発生している総静電容量は寄生容量１５と静電容量１６との和となり、総静電容量は増加することになる。電極７ａの総静電容量を最も大きく変化させるものは図５に示すように接地された導体である人体１７であるが、これは電極７ａに引き寄せられる電荷とは反対の電荷が大地１４へ流れるために、電極７ａと人体１７との間の電界が強くなり、電極７ａの電荷の増加がより大きくなるからである。自己容量方式は、電極７ａに発生している静電容量の変化を定期的に測定することで人を検知する。

　なお、電極７ｂを自己容量方式の静電容量センサにしても良いが、人体１７との距離が短くなる正面側の電極７ａを用いた方が感度を高くできるため電極７ａを用いるのが望ましい。電極７ａは、本体筐体３の側面側の面積よりも本体筐体３の正面側の面積を大きくすることで、筐体正面に人が接近した場合に、電極７ａの静電容量が大きく変化し、本体筐体３の正面に人がいると判定できる。対して、筐体側面に人が接近した場合、電極７ａの静電容量の変化量は正面に人が接近した時と比べて小さいため、本体筐体３の正面に人がいないと判定できる。つまり、手乾燥装置の側面に人が接近しても「人有り」と誤検知することはない。

　図６は、実施の形態１に係る手乾燥装置の動作の流れを示すフローチャートである。電源をオンすると、ステップＳ１１において、制御部６は、手検知部７及び人検知部９の駆動を開始する。ステップＳ１２において、制御部６は、手乾燥装置の正面に人がおり、かつ手挿入部１に手が挿入されているかを判定する。手乾燥装置の正面に人がおり、かつ手挿入部１に手が挿入されていると判定された場合、ステップＳ１２でＹｅｓとなり、ステップＳ１３に進んで、制御部６は、モータ１１の駆動を開始する。手乾燥装置の正面に人がいないか、手挿入部１に手が挿入されていないと判定された場合は、ステップＳ１２でＮｏとなり、ステップＳ１２の判定を繰り返す。モータ１１を駆動した後は、ステップＳ１４において、制御部６は、手乾燥装置の正面に人がおらず、かつ手挿入部１に手が挿入されていないかを判定する。手乾燥装置の正面に人がおらず、かつ手挿入部１に手が挿入されていない場合、ステップＳ１４でＹｅｓとなり、ステップＳ１５に進んで、制御部６は、モータ１１の駆動を停止させる。ステップＳ１５でモータ１１の駆動を停止させた後は、ステップＳ１２に戻る。手乾燥装置の正面に人がいるか、手挿入部１に手が挿入されている場合には、ステップＳ１４でＮｏとなり、ステップＳ１４の判定を繰り返す。

　図６に示した手順に従い、人有りかつ手有りと判定した時のみモータ１１を駆動することで、手乾燥装置の側面に人が近づき、手検知部７が「手有り」と誤検知した場合でも、人検知部９が「人有り」を検知しないため、モータ１１の誤動作を防ぐことが可能となる。また、手検知部７及び人検知部９のどちらかが誤検知してしまった場合でも、モータ１１の誤動作を防ぐことができる。加えて、自己容量方式である人検知部９付近に水が付着することで静電容量が変化し、人検知部９が人を誤検知してしまった場合でも、相互容量方式である手検知部７は水の付着による静電容量の変化で手を誤検知することがないため、モータ１１の誤動作を防ぐことができる。さらに、人検知部９を使用することで、手の挿入を検知する前に人検知部９が「人有り」と判定した場合にＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）を点灯させたり、ヒータへの通電を実施したりといった準備動作を行うことが可能になる。また、単一の電極７ａを相互容量方式と自己容量方式とに共通して使用することで、新たに電極又はセンサを増やす必要がなくなるため、装置の大型化及びコストの増加を回避した上で手検知部７の機能と人検知部９の機能とを有した手乾燥装置を実現することが可能である。すなわち、実施の形態１に係る手乾燥装置は、静電容量方式とは別方式の人検知センサを用いることなく、静電容量センサでの手の誤検知を防止できる。

実施の形態２．
　本発明の実施の形態２に係る手乾燥装置の構成は、実施の形態１と同様であるが、モータ１１の駆動の判定方法が実施の形態１とは相違する。図７は、実施の形態２に係る手乾燥装置の動作の流れを示すフローチャートである。電源をオンすると、ステップＳ２９において、制御部６は、手検知部７の駆動を停止する。ステップＳ２１において、制御部６は、人検知部９の駆動を開始する。次に、ステップＳ２２において、制御部６は、手乾燥装置の正面に人がいるかを判定する。手乾燥装置の正面に人がいない場合は、ステップＳ２２においてＮｏとなり、手乾燥装置の正面に人が接近したことを検知するまでステップＳ２２を繰り返す。手乾燥装置の正面に人がいる場合は、ステップＳ２２でＹｅｓとなり、ステップＳ２３へ進んで、制御部６は、人検知部９の駆動を停止する。次に、ステップＳ２４において、制御部６は、手検知部７の駆動を開始する。次に、ステップＳ２５において、制御部６は、手挿入部１に手が挿入されているかを判定する。手挿入部１に手が挿入されていない場合、ステップＳ２５でＮｏとなるため、ステップＳ２９に進んで制御部６は手検知部７の駆動を停止する。その後、ステップＳ２１に移行する。手挿入部１に手が挿入されている場合は、ステップＳ２５でＹｅｓとなるため、ステップＳ２６において、制御部６は、モータ１１の駆動を開始する。次に、ステップＳ２７において、制御部６は、手挿入部１に手が挿入されていないかを判定する。手挿入部１に手が挿入されている場合、ステップＳ２７でＮｏとなるため、制御部６は、ステップＳ２７の判定を繰り返す。手挿入部１に手が挿入されていない場合、ステップＳ２７でＹｅｓとなるため、ステップＳ２８に移行し、制御部６は、モータ１１の駆動を停止する。その後、ステップＳ２９に移行する。

　実施の形態２に係る手乾燥装置は、手検知部７及び人検知部９の駆動タイミングは異なるが、「人有りかつ手有り」の時のみモータ１１を駆動するため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
　本発明の実施の形態３に係る手乾燥装置の構成は、実施の形態１と同様である。また、実施の形態３に係る手乾燥装置のモータ１１の駆動の判定方法は、実施の形態２と同様であるが、人検知部９及び手検知部７の駆動周期が相違する。以下の説明においては、実施の形態２に係る手乾燥装置の人検知部９及び手検知部７の駆動周期は、３０ｍｓ周期であるとし、実施の形態３に係る手乾燥装置の人検知部９及び手検知部７の駆動周期は、６０ｍｓ周期であるとする。

　ここで、手検知及び人検知の確定時間について説明する。図８は、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３に係る手乾燥装置の手検知及び人検知の確定時間を示す図である。実施の形態１に係る手乾燥装置は、人検知と手検知とを一定時間ごとに交互に実行し、連続一致により手又は人の検知結果を確定する。図８に示す例では、２０ｍｓごとに手検知及び人検知を行い、３回の連続一致により検知結果を確定している。実施の形態１に係る手乾燥装置は、人検知と手検知とを交互に実行するため、人又は手の検知結果が確定するのに少なくとも１４０ｍｓの時間を要する。なお、人又は手の検知結果の確定方法は、連続一致ではなく多数決といった別の方法とすることもできる。

　一方、実施の形態２に係る手乾燥装置は、人検知で人有りが確定してから手の検知を開始するため、人の検知結果が確定するのに少なくとも要する時間及び手の検知結果が確定するのに少なくとも要する時間は、いずれも８０ｍｓである。したがって、実施の形態２に係る手乾燥装置は、人又は手の検知に要する時間を実施の形態１に係る手乾燥装置と比較して、（８０／１４０）倍に短縮できる。これにより、実施の形態２に係る手乾燥装置は、人検知部９が人有りと判定した場合にＬＥＤの点灯、ヒータへの通電又は手検知部７の駆動を実行することが可能となり、実施の形態１に係る手乾燥装置よりも短時間で準備動作を行うことができ、機能性の向上を図れる。

　一方、実施の形態３に係る手乾燥装置は、実施の形態１及び実施の形態２と比べて、人検知部９及び手検知部７の駆動頻度が低くなるため消費電力の削減が期待できる。図８の例では、実施の形態１に係る手乾燥装置及び実施の形態２に係る手乾燥装置は、時刻Ｔ０から１７０ｍｓ経過後の時刻Ｔ１までの間に、人検知部９及び手検知部７が三回ずつ動作するのに対し、実施の形態３に係る手乾燥装置は、人検知部９が三回動作するのみであるので、消費電力が低減される。

　なお、手検知の確定時間のみを短くしたい場合は、人検知部９の駆動周期のみ６０ｍｓとし、手検知部７の駆動周期は実施の形態２と同様、３０ｍｓのままとすればよい。これにより、実施の形態２に比べると、手の検知時間が長くなることなく、人検知部９の駆動時に消費電力の削減ができる。また、実施の形態１に比べると、手検知に要する時間は（８０／１４０）倍に短縮され、さらに消費電力を削減することが可能となる。

　上記の実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３において、図１に示した制御部６の機能は、処理回路により実現される。すなわち、制御部６は、手検知部７により手を検知し、かつ人検知部９により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置１０を駆動する処理を行う処理回路を備える。また、処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する演算装置であってもよい。

　処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図９は、実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る手乾燥装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路１９には、手検知部７により手を検知し、かつ人検知部９により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置１０を駆動する処理を実現する論理回路１９ａが組み込まれている。

　処理回路が演算装置の場合、手検知部７により手を検知し、かつ人検知部９により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置１０を駆動する処理は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。

　図１０は、実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る手乾燥装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路１９は、プログラム１９ｂを実行する演算装置１９１と、演算装置１９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ１９２と、プログラム１９ｂを記憶する記憶装置１９３を有する。記憶装置１９３に記憶されているプログラム１９ｂを演算装置１９１がランダムアクセスメモリ１９２上に展開し、実行することにより、手検知部７により手を検知し、かつ人検知部９により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置１０を駆動する処理が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置１９３に格納される。処理回路１９は、記憶装置１９３に記憶されたプログラム１９ｂを読み出して実行することにより、各処理を実現する。すなわち、制御部６は、処理回路１９により実行されるときに、手検知部７により手を検知し、かつ人検知部９により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置１０を駆動するステップが結果的に実行されることになるプログラム１９ｂを記憶するための記憶装置１９３を備える。また、プログラム１９ｂは、上記の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。

　なお、手検知部７により手を検知し、かつ人検知部９により人を検知した場合に、高圧空気流発生装置１０を駆動する処理について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

　このように、処理回路１９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　手挿入部、１ａ　正面側壁面、１ｂ　背面側壁面、２ａ　正面側ノズル、２ｂ　背面側ノズル、３　本体筐体、４　水受け部、５　ドレンタンク、６　制御部、７　手検知部、７ａ，７ｂ　電極、９　人検知部、１０　高圧空気流発生装置、１１　モータ、１２　ターボファン、１４　大地、１５　寄生容量、１６　静電容量、１７　人体。

Claims

　本体筐体に凹状に形成された手挿入部と、前記本体筐体に設けられて高圧空気流を発生する高圧空気流発生装置と、前記手挿入部の正面側壁面及び背面側壁面に設けられ前記高圧空気流発生装置からの前記高圧空気流を高速空気流に変換して前記手挿入部に噴射する正面側ノズル及び背面側ノズルとを備え、前記正面側ノズル及び前記背面側ノズルから噴射する前記高速空気流により前記手挿入部に挿入された手に付着した水分を払拭する手乾燥装置であって、
　前記手挿入部の前記正面側壁面及び前記背面側壁面に一つずつ設置された二つの電極と、
　前記二つの電極間の静電容量の変化から前記手挿入部に挿入された手を検知する手検知部と、
　前記二つの電極のうちの一方に発生している静電容量の変化から前記本体筐体の前方に存在する人を検知する人検知部と、
　前記手検知部により手を検知し、かつ前記人検知部により人を検知した場合に、前記高圧空気流発生装置を駆動する制御部とを備えることを特徴とする手乾燥装置。
　前記手検知部による手検知と前記人検知部による人検知とを交互に実施することを特徴とする請求項１に記載の手乾燥装置。
　前記制御部は、前記人検知部による人検知の検知結果を確定させてから、前記手検知部による手検知の検知結果を確定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の手乾燥装置。