小便器洗浄装置
【課題】小便器のボール面における水滴落下と、人体接近と、を識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる小便器洗浄装置を提供することを目的とする。
【解決手段】小便器の前方に向けて電波を送受信し、人体の接近を検出するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから出力された検知信号に基づいて人体の接近の有無を判定し前記小便器に洗浄水を供給する給水バルブを開閉制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知信号に変化が生じ始めて第１の閾値を超えたとき、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が所定の範囲を超えている場合に、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置が提供される。
【解決手段】小便器の前方に向けて電波を送受信し、人体の接近を検出するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから出力された検知信号に基づいて人体の接近の有無を判定し前記小便器に洗浄水を供給する給水バルブを開閉制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知信号に変化が生じ始めて第１の閾値を超えたとき、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が所定の範囲を超えている場合に、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、小便器洗浄装置に関し、具体的には小便器の自動洗浄を行う小便器洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波センサを使用し、人体接近の検出を行う便器洗浄システムがある（特許文献１）。特許文献１に記載された便器洗浄システムによれば、封水の揺れにより生じるドップラー信号の周波数帯域を除去した信号を用いて、近づいてくる人の検知を行っているので、封水の揺れによる誤検知を防止することができる。
【０００３】
しかしながら、マイクロ波センサが便器の裏面に設置された小便器において、便器洗浄後に、小便器のボール面に付着して残った水滴が、マイクロ波センサの検出範囲内のボール面を伝って落下すると、小便器洗浄装置は、人体が接近したと誤検出するおそれがある。これは、水滴落下によるマイクロ波センサのドップラー信号の周波数帯域が、人体接近によるドップラー信号の周波数帯域に近いためである。あるいは、ボール面に付着して残った水滴がマイクロ波センサに近いため、ドップラー信号の出力レベルが大きく、人体接近による出力レベルに相当するためである。
【０００４】
このように、人体接近によるドップラー信号の周波数帯域と、水滴落下や封水揺れなどによるドップラー信号の周波数帯域と、は一部重複する。そのため、周波数の識別により水滴落下や封水揺れなどによるドップラー信号を除外すると、人体接近によるドップラー信号の一部も除外されてしまう。これにより、人体の動き方によっては、人体接近を検出することができないおそれがある。
【０００５】
また、出力信号の振幅値である出力レベルを比較するために、０レベルよりも大きな出力レベルである第１の出力レベルを設定し、出力信号が第１のレベル以上になったときに、それ以前の所定時間における出力信号がノイズレベルであったとき、人体の存在有りとは判断しないように設定された人体検知装置がある（特許文献２）。特許文献２に記載された人体検知装置によれば、人体の接近では、接近に応じて出力信号が徐々に増大するのに対して、水滴では出力信号が突然大きくなるため、出力信号が出力されていない状態、すなわちノイズレベルが所定時間以上続き、その後に第１の出力レベル以上になることにより、人体の検知ではないと判断することによって、誤検知を回避することができる。
【０００６】
しかしながら、出力信号が第１のレベル以上になった以前の所定時間については、記載されていない。この所定時間の設定によっては、誤検知を回避することができないおそれがある。そのため、この所定時間に関しては、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３０６７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、小便器のボール面における水滴落下と、人体接近と、を識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる小便器洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、小便器の前方に向けて電波を送受信し、人体の接近を検出するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから出力された検知信号に基づいて人体の接近の有無を判定し前記小便器に洗浄水を供給する給水バルブを開閉制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知信号に変化が生じ始めて第１の閾値を超えたとき、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が所定の範囲を超えている場合に、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記変化が生じ始める時間は、前記小便器のボール面に沿って流れる水滴を想定し、前記流れる水滴が前記ドップラーセンサの検知範囲内に入り前記検知信号に変化が生じ始める時間であることを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、小便器のボール面に沿って流れる水滴を想定し、変化が生じ始める時間を決定するため、水滴自身と人体検出とを明確に判断できる。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくすことができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が前記所定の範囲を超えていないと判断した場合には、前記人体の接近の有無の判定を所定時間のあいだ実行しないことを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、水滴検出手段が水滴であることを判断した後であっても、水滴落下と人体接近との誤検知を防止することができる。
【００１２】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記検知信号から所定の周波数の信号を抽出し、前記抽出した信号の分散値に前記第１の閾値を超える変化が生じたか否かを判断することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、ドップラー信号の分散値は、ドップラー信号の振幅値よりも顕著に現れ、より安定的に推移するため、被検知体がドップラーセンサに接近したか否かの判断は、より容易になる。
【００１３】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記制御部は、前記分散値が前記第１の閾値を超えた場合には、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を参照し、前記参照した振幅が第２の閾値以上である場合には、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、ドップラー信号の分散値が第１の閾値以上になっただけでは、人体が小便器に接近したとは判断せず、その前のドップラー信号の振幅値を読み取り、その読み取った振幅値が第２の閾値以上である場合に人体が小便器に接近したと判定する。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００１４】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記制御部は、前記検知信号の振幅を記憶する振幅値記憶手段と、前記検知信号の分散値が前記第１の閾値を超えた場合に、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を前記振幅値記憶手段から読み取り、前記振幅値記憶手段から読み取った振幅の積算処理を行う振幅値積算手段と、を有し、前記制御部は、前記振幅値積算手段が出力する積算値が前記第２の閾値以上である場合に前記人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、人体接近によるドップラー信号の振幅値の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅値の積算値と、をより明確に識別することができる。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００１５】
また、第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号のうちで、第３の閾値を超える振幅を有する前記検知信号を除外して前記判定を実行することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、ドップラー信号の分散値は第１の閾値以上にはならないが、ドップラー信号の振幅値が積算されると、その積算値が第２の閾値以上となるようなノイズを除外することができる。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の態様によれば、小便器のボール面における水滴落下と、人体接近と、を識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる小便器洗浄装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態にかかる小便器洗浄装置を表す側面模式図である。
【図２】本実施形態の小便器を表す側面模式図である。
【図３】ドップラーセンサの検出方向を説明するための側面模式図である。
【図４】水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、判定のタイミングと、を例示する模式図である。
【図５】水滴がボール面を伝って落下する状態を表す側面模式図である。
【図６】人体が小便器に接近する状態を表す側面模式図である。
【図７】本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成を例示するブロック図である。
【図８】本実施形態の判定手段の動作を例示するフローチャートである。
【図９】本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成の具体例を例示するブロック図である。
【図１０】本具体例の水滴検出手段の構成を例示するブロック図である。
【図１１】水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、分散値の判定のタイミングと、を例示する模式図である。
【図１２】人体接近によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
【図１３】水滴落下によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
【図１４】分散値および積算値を用いた場合の判定動作を具体例を表すフローチャートである。
【図１５】ドップラー信号にノイズが生じた場合の判定動作を説明するための模式図である。
【図１６】水滴落下であると判定した後の処理を説明するための模式図である。
【図１７】水滴検出手段が検出を行う所定時間帯の具体例を表す模式図である。
【図１８】ドップラー信号の振幅の積算方法の具体例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる小便器洗浄装置を表す側面模式図である。
【００１９】
図１に表した小便器洗浄装置は、男性用の小便器１００に付設され、人体および尿流を検出するマイクロ波ドップラーセンサ（以下、単に「ドップラーセンサ」という）２００と、小便器洗浄を制御する制御部３００と、を備える。
【００２０】
小便器１００は、ボール部１１０を有する。ボール部１１０の上部には、洗浄水をボール部１１０へ吐水する給水部１２０が設けられ、ボール部１１０の下部には、洗浄水を一時的に貯留するトラップ部１３０が設けられている。トラップ部１３０に貯留された水（封水）は、排水路側からボール部１１０側に悪臭や害虫類が進入することを防止している。そして、トラップ部１３０に貯留された水は、給水部１２０から吐水された洗浄水の水量に応じて、排水口１４０から排水路へ適宜排出される。
【００２１】
ドップラーセンサ２００は、小便器１００の裏面（後方）側、すなわちボール部１１０とは反対側に設置されている。ドップラーセンサ２００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、被検知体の有無を検知し、その検知信号を出力する高電波センサである。このドップラーセンサ２００は、図１に表した検出範囲２０１のように、小便器１００の前方に立った使用者（人体）５１０や、使用者５１０からの排尿の尿流などを検出する。なお、ドップラーセンサ２００については、後に詳述する。
【００２２】
制御部３００は、ドップラーセンサ２００から出力された検知信号（ドップラー信号）に基づいて、給水路の途上に設けられた給水バルブ４００を駆動させる。給水部１２０と給水バルブ４００とは、給水路によって連結されている。給水バルブ４００が開放されている場合には、水は給水路の内部を通り、給水部１２０から吐水される。一方、給水バルブ４００が閉止されている場合には、水が給水部１２０から吐水されることはない。なお、本願明細書において「水」という場合には、「湯」も含むものとする。
【００２３】
図２は、本実施形態の小便器を表す側面模式図である。なお、図２（ａ）は、小便器の全体を表す側面模式図であり、図２（ｂ）は、ドップラーセンサの近傍を拡大して眺めた拡大模式図である。
また、図３は、ドップラーセンサの検出方向を説明するための側面模式図である。なお、図３（ａ）は、ドップラーセンサがボール面に対して傾斜して設置された場合を例示する側面模式図であり、図３（ｂ）は、ドップラーセンサがボール面に並行して設置された場合を例示する側面模式図である。
【００２４】
ドップラーセンサ２００は、図２および図３に表したように、小便器１００の裏面側に設置され、その検出範囲２０１が前方および下方を向くように、ボール面１１１に対して傾斜して設置されている。また、小便器１００のボール面１１１に付着して残った水滴５２０がある場合には、その水滴５２０は、図２（ｂ）に表した矢印のように、ドップラーセンサ２００の近傍のボール面１１１を伝って落下する。
【００２５】
ここで、ドップラーセンサ２００の電波放射方向（最大指向方向）は、図３（ａ）に表したように、水滴５２０の落下方向に対して傾斜している。そして、放射された電波は水滴５２０に反射され、ドップラーセンサ２００は、この反射された電波（反射波）を受信する。このとき、ドップラーセンサ２００は、電波放射方向と並行する水滴落下速度成分から得られるドップラー信号（検知信号）を主として 制御部３００に出力する。つまり、電波放射方向と直交する水滴落下速度成分から得られるドップラー信号は、非常に小さな信号となる。
【００２６】
但し、ドップラーセンサ２００は、一定領域（検出範囲２０１）に電波を放射している。そのため、例えば図３（ｂ）に表したように、ドップラーセンサ２００は、ボール面１１１に並行して設置された場合であっても、方向Ｂと並行する水滴落下速度成分から得られるドップラー信号を制御部３００に出力できる。これは、図３（ｂ）に表した矢印Ｂだけに限定されず、例えば矢印Ｃについても同様である。すなわち、ドップラーセンサ２００は、図３（ａ）や図３（ｂ）に表したような設置形態に限定されず、ボール面１１１を伝って落下する水滴５２０に反射された電波を受信して、ドップラー信号を制御部３００に出力できる。
【００２７】
このとき、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したことによるドップラー信号の周波数帯域は、人体５１０が接近したことによるドップラー信号の周波数帯域に近い。また、ボール面１１１を伝って落下する水滴５２０は、ドップラーセンサ２００の近くを通過するため、ドップラー信号の出力レベルが大きく、人体接近によるドップラー信号の出力レベルに相当する場合がある。そのため、小便器１００のボール面１１１に付着して残った水滴５２０が、ドップラーセンサ２００の検出範囲２０１内のボール面１１１を伝って落下すると、小便器洗浄装置は、人体５１０が接近したと誤検出するおそれがある。そこで、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とを識別して、誤検知による洗浄を防止することができる。以下、水滴落下と人体接近との識別に関して、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図４は、水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、判定のタイミングと、を例示する模式図である。
また、図５は、水滴がボール面を伝って落下する状態を表す側面模式図である。
また、図６は、人体が小便器に接近する状態を表す側面模式図である。
なお、図４に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
【００２９】
人体５１０が小便器１００に接近する場合、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅値は、図４に表したように、徐々に大きくなる。これは、人体５１０が小便器１００に接近する場合には、その人体５１０は徐々にドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に入ってくるためである。また、人体５１０が小便器１００の前方ではなく側方から検出範囲２０１に入ってくる場合であっても、ドップラーセンサ２００と人体５１０との距離が遠いため、ドップラー信号の振幅は、図４に表したように、徐々に大きくなる。
【００３０】
そして、人体５１０が、図６に表した人体ａの位置に存在すると、すなわち人体５１０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に入ると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅値は、変化し始める。続いて、人体５１０が、小便器１００に近接した位置に近づくにつれて、ドップラー信号の振幅値は大きくなり、人体５１０が図６に表した人体ｂの位置に到達すると、ドップラー信号の振幅値は第１の閾値を超える。さらに人体５１０が小便器１００に近接した位置に近づくにつれて、ドップラー信号の振幅値はさらに大きくなる。
【００３１】
これに対して、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下する場合、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、図４に表したように、人体接近の場合と比較すると、急に大きくなる。これは、人体接近の場合と比較すると、ドップラーセンサ２００と水滴５２０との距離が近く、その水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に急に入ってくるためである。また、ドップラーセンサ２００と水滴５２０との距離が近いため、ドップラー信号の振幅は、人体接近によるドップラー信号の振幅に相当する場合がある。
【００３２】
水滴５２０が、図５に表した水滴ａの位置に伝ってくると、すなわち水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に入ってくると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、変化し始める。続いて、水滴５２０が図５に表した水滴ｂの位置に伝ってくると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、第１の閾値を超える場合がある（タイミングｔ１）。なお、水滴５２０が、図５に表した水滴ｃの位置に伝ってくると、すなわち水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１から外れると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、ほとんど変化しなくなる。
【００３３】
そこで、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の制御部３００は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号が第１の閾値を超えても（例えば、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になっても）、それに基づいて人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。ドップラーセンサ２００からのドップラー信号が第１の閾値を超える（例えば、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になる）と、制御部３００は、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を参照する。ここで、本願明細書において「変化が生じ始める時間」とは、小便器１００のボール面１１１に沿って流れる水滴５２０を想定し、その流れる水滴５２０が、ドップラーセンサ２００の検出範囲内に入りドップラーセンサ２００からのドップラー信号に変化が生じ始める時間である。つまり、例えば、図４に表したように、タイミングｔ１において、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の振幅が所定閾値以上になると、小便器洗浄装置は、タイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１の間のドップラー信号を読み取る。
【００３４】
そして、所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が、他の所定閾値以上であれば、小便器洗浄装置は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の振幅が所定閾値以上になった場合であって、そのタイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値以上である場合に、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。
【００３５】
一方、所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が、他の所定閾値よりも小さい場合は、制御部３００は、水滴５２０を検知したものと判定し、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の振幅が所定閾値以上になった場合であって、そのタイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値よりも小さい場合には、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。
【００３６】
なお、所定時間Ｔ１は、これだけに限定されず、例えば所定時間Ｔ１からさらに遡った所定時間Ｔ２であってもよい。また、タイミングｔ１における判定では、ドップラー信号の振幅による判定だけに限定されず、例えば、所定時間の間におけるドップラー信号の振幅の変動を表す分散値などを用いて判定してもよい。つまり、分散値が所定値を超えた場合も、検知信号に第１の閾値を超えた変化が生じたものと判定することができる。さらに、タイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１や所定時間Ｔ２における判定では、ドップラー信号の振幅による判定だけに限定されず、例えば、所定時間Ｔ１や所定時間Ｔ２の間におけるドップラー信号の振幅の平均値や積算値などを用いて判定してもよい。
【００３７】
このように、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、人体接近によるドップラー信号の特性と、水滴落下によるドップラー信号の特性と、の差異に基づいて、人体接近と水滴落下とを識別する。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になっただけでは、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定せず、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を読み取り、所定時間の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値以上の場合に人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。そのため、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる。
【００３８】
図７は、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成を例示するブロック図である。
また、図８は、本実施形態の判定手段の動作を例示するフローチャートである。
【００３９】
本実施形態のドップラーセンサ２００は、送信手段２１０と、受信手段２２０と、差分検出手段２３０と、を有する。送信手段２１０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。人体５１０や水滴５２０からの反射波は、受信手段２２０に入力される。
【００４０】
このような送受信形態を電波を用いて行うことにより、光電センサ（赤外線センサ）等のように非常に狭い指向性を持ったセンサでは検知困難な被検知体に関しても検知可能となる。そのため、小便器洗浄装置の近傍にて電波を用いることにより、形状や色、材質に関係なく検知を行うことが可能となり、被検知体の検知精度を向上させることが可能となる。
【００４１】
送信波の一部と受信波とは、差分検出手段２３０にそれぞれ入力されて合成され、ドップラー効果が反映された出力信号が出力される。つまり、差分検出手段２３０は、送信波の一部と受信波との周波数の差分をとり、ドップラー信号を出力する。差分検出手段２３０から出力されたドップラー信号は、制御部３００に出力される。
【００４２】
差分検出手段２３０から出力されたドップラー信号は、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。高周波数成分には、ドップラー効果に関する情報が含まれる。すなわち、人体５１０や水滴５２０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（＝３００×１０６ｍ／ｓ）
【００４３】
ドップラーセンサ２００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を含む出力信号を得ることができる。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。
【００４４】
一方、制御部３００は、受信出力手段３１０と、人体検出手段３２０と、を有する。また、人体検出手段３２０は、周波数フィルタ３２１と、判定手段３２３と、を有する。差分検出手段２３０から出力されたドップラー信号は、受信出力手段３１０により受信された後、周波数フィルタ３２１に出力される。そして、そのドップラー信号の高周波成分は、周波数フィルタ３２１において取り除かれ、人体接近に対応する人体検出周波数信号が抽出される。この際のフィルタリング周波数は、適宜変更することができる。
【００４５】
周波数フィルタ３２１において高周波成分が取り除かれ、人体接近に対応する人体検出周波数が抽出されたドップラー信号は、判定手段３２３に出力される。判定手段３２３は、図８に表したフローチャートのような動作により、人体接近と水滴落下とを識別し判定する。そして、判定手段３２３は、その判定結果に基づいて給水バルブ４００を開閉する。
【００４６】
ここで、図８に表した判定手段３２３の動作について説明する。まず、判定手段３２３は、人体検出処理を開始すると（ステップＳ１０１）、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号の振幅が第１の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。周波数フィルタ３２１からのドップラー信号の振幅が第１の閾値未満である場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０３の動作を繰り返す。一方、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号の振幅が第１の閾値以上である場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ドップラー信号の振幅が第１の閾値以上になる前の振幅が第２の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００４７】
ドップラー信号の振幅が第１の閾値以上になる前の振幅が第２の閾値未満である場合には（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０３の動作を繰り返す。一方、ドップラー信号の振幅が第１の閾値以上になる前の振幅が第２の閾値以上である場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、人体５１０が小便器１００に接近したと判定し（ステップＳ１０７）、人体検出処理を終了する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
次に、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成の具体例について説明する。
図９は、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成の具体例を例示するブロック図である。
また、図１０は、本具体例の水滴検出手段の構成を例示するブロック図である。
【００４９】
本具体例の人体検出手段３２０は、周波数フィルタ３２１と、人体検出閾値判定部３２５と、水滴検出手段３３０と、を有する。つまり、図７に表した判定手段３２３が、人体検出閾値判定部３２５と、水滴検出手段３３０と、を有することに相当する。その他の構成については、図７に表した小便器洗浄装置の構成と同様である。
【００５０】
本具体例の小便器洗浄装置では、周波数フィルタ３２１において高周波成分が取り除かれたドップラー信号は、人体検出閾値判定部３２５に出力される。人体検出閾値判定部３２５は、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上であるか否かを判定する。そして、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上である場合には、そのドップラー信号を水滴検出手段３３０に出力する。つまり、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上であることだけでは、制御部３００は給水バルブ４００を開放しない。
【００５１】
水滴検出手段３３０は、図１０に表したように、振幅記憶手段３３１と、振幅積算手段３３３と、水滴検出閾値判定部３３５と、を有し、人体検出閾値判定部３２５からのドップラー信号が水滴落下によるものであるか否かを判定する。より具体的には、振幅積算手段３３３は、人体検出閾値判定部３２５からのドップラー信号の振幅を所定時間だけ記憶できる。
【００５２】
また、振幅積算手段３３３は、振幅記憶手段３３１に記憶された所定時間の間の振幅を積算できる。振幅の積算方法は、例えば図１８に関して後述するように、ドップラー信号のピークとピークとの差分、すなわちドップラー信号の複数の波形におけるそれぞれの極大値と極小値との差分を積算する方法などが挙げられる。
【００５３】
水滴検出閾値判定部３３５は、このようにして算出された振幅の積算値に基づいて、水滴落下であるか否かを判定する。そして、振幅の積算値が所定閾値以上である場合には、水滴検出閾値判定部３３５は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定し、給水バルブ４００を開放する。一方、振幅の積算値が所定閾値未満である場合には、水滴検出閾値判定部３３５は、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと判定し、給水バルブ４００を開放しない。
【００５４】
なお、本具体例では、振幅記憶手段３３１はドップラー信号の振幅を記憶し、振幅積算手段３３３は振幅記憶手段３３１に記憶された所定時間の間の振幅を積算する場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されない。例えば、振幅記憶手段３３１は、振幅積算手段３３３により算出された振幅の積算値を記憶してもよい。そうすれば、水滴検出閾値判定部３３５は、振幅記憶手段３３１に記憶された振幅の積算値に基づいて、水滴落下であるか否かを判定できる。
【００５５】
本具体例によれば、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上であって、振幅の積算値が所定閾値以上である場合に、水滴検出閾値判定部３３５は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定し、給水バルブ４００を開放する。このように、制御部３００あるいは水滴検出閾値判定部３３５は、ドップラー信号の振幅による判定だけに限定されず、所定時間におけるドップラー信号の振幅の積算値を用いて判定してもよい。以下、本具体例の小便器洗浄装置のように、所定時間におけるドップラー信号の振幅の積算値を用いて水滴落下を判定する場合を例に挙げて説明する。
【００５６】
図１１は、水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、分散値の判定のタイミングと、を例示する模式図である。
また、図１２は、人体接近によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
また、図１３は、水滴落下によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
なお、図１１〜図１３に表したドップラー信号および分散値において、横軸は時間をそれぞれ表しており、縦軸は電圧をそれぞれ表している。
【００５７】
図４に関して前述したように、人体５１０や水滴５２０などの被検知体がドップラーセンサ２００に接近したか否かの判定は、所定時間の間におけるドップラー信号の振幅の変動を表す分散値などを用いて判定してもよい。つまり、図９に表した人体検出閾値判定部３２５は、所定時間の間におけるドップラー信号の振幅の変動を表す分散値などを用いて判定してもよい。
【００５８】
なお、ドップラー信号の分散値は、次式により表すことができる。
【数１】
【００５９】
人体接近によるドップラー信号に基づいて、式（２）により算出された分散値は、図１２に表した如くである。これによれば、人体接近によるドップラー信号の分散値は、人体５１０が小便器１００に接近し、ドップラー信号の振幅の変動が大きくなるにつれて大きくなる。また、水滴落下によるドップラー信号に基づいて、式（２）により算出された分散値は、人体接近の場合と同様に、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下し、ドップラー信号の振幅の変動が大きくなるにつれて大きくなる。
【００６０】
図１２および図１３に表したように、ドップラー信号の分散値は、ドップラー信号の振幅よりも顕著に現れ、より安定的に推移する。そのため、ドップラー信号の分散値を用いると、人体５１０や水滴５２０などの被検知体がドップラーセンサ２００に接近したか否かの判定は、より容易になる。そこで、以下、人体５１０や水滴５２０などの被検知体がドップラーセンサ２００に接近したか否かの判定をドップラー信号の分散値を用いて判定する場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
図１１に戻って説明を続けると、本実施形態の小便器洗浄装置は、ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になっても、それに基づいて人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になると、小便器洗浄装置は、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を読み取る。すなわち、図１１に表したように、タイミングｔ２において、ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になると、小便器洗浄装置は、タイミングｔ２よりも前に遡った所定時間Ｔ３の間のドップラー信号を読み取る。
【００６２】
そして、所定時間Ｔ３の間のドップラー信号の振幅の積算値が、所定閾値以上であれば、小便器洗浄装置は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の分散値が所定閾値以上になった場合であって、そのタイミングｔ２よりも前に遡った所定時間Ｔ３の間のドップラー信号の振幅の積算値が所定閾値以上である場合に、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。次に、この動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図１４は、分散値および積算値を用いた場合の判定動作を具体例を表すフローチャートである。
また、図１５は、ドップラー信号にノイズが生じた場合の判定動作を説明するための模式図である。
また、図１６は、水滴落下であると判定した後の処理を説明するための模式図である。 なお、図１５および図１６に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
【００６４】
まず、人体検出手段３２０は、人体検出処理を開始すると（ステップＳ２０１）、式（２）により算出されたドップラー信号の分散値が閾値Ａ（第１の閾値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。その分散値が閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅を検出する（ステップＳ２０５）。なお、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅は、例えば、図１０に表した振幅記憶手段３３１などに記憶されている。また、図１４に表した所定時間帯とは、例えば、図４に表した所定時間Ｔ１、Ｔ２や図１１に表した所定時間Ｔ３の時間帯などである。
【００６５】
続いて、水滴検出手段３３０は、所定時間帯の振幅が閾値Ｂ（第３の閾値）より小さいか否かを判断する（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７に関しては、図１５を参照しつつ後に詳述する。所定時間帯の振幅が閾値Ｂより小さい場合には（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、その振幅を積算値へ加算する。なお、積算値への加算は、例えば、図１０に表した振幅積算手段３３３などにより行われる。続いて、所定時間帯の振幅の検出が終了したか否かを判断し（ステップＳ２１１）、終了していない場合には（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、ステップＳ２０５、ステップＳ２０７、ステップＳ２０９、およびステップＳ２１１を繰り返し行う。
【００６６】
一方、所定時間帯の振幅の検出が終了した場合には（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、振幅の積算値が閾値Ｃ（第２の閾値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１５）。振幅の積算値が閾値Ｃ以上である場合には（ステップＳ２１５：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、水滴落下ではなく人体接近であると判定する（ステップＳ２１７）。つまり、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したのではなく、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。その後、人体検出処理を終了する（ステップＳ２２３）。
【００６７】
一方、振幅の積算値が閾値Ｃよりも小さい場合には、水滴検出手段３３０は、人体５１０が小便器１００に接近したのではなく、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと判定する。続いて、所定時間Ｔ（秒）だけ待機した後（ステップＳ２２１）、人体検出処理を終了する（ステップＳ２２３）。このステップＳ２２１に関しては、図１６を参照しつつ後に詳述する。
【００６８】
ここで、ステップＳ２０７に関して、図１５を参照しつつ説明する。
ドップラーセンサ２００は、水滴５２０以外のノイズを受ける場合がある。このノイズは、図１５に表したように、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯（ステップＳ２０５参照）に生ずる場合もある。ノイズがステップＳ２０５における所定時間帯に生ずる場合に、そのノイズによるドップラー信号の分散値は閾値Ａ以上にはならないが、他のノイズによるドップラー信号の振幅と積算されると、その積算値が閾値Ｃ以上となるおそれがある。
【００６９】
ノイズによるドップラー信号の振幅の積算値が閾値Ｃ以上になると（ステップＳ２１５：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、前述したように、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。そこで、水滴検出手段３３０は、所定時間帯の振幅が閾値Ｂ（第３の閾値）より小さいか否かを判断する（ステップＳ２０７）。
【００７０】
より具体的に説明すると、水滴５２０以外のノイズによるドップラー信号の特性の１つとして、図１５に表したように、ノイズによるドップラー信号の振幅は人体接近によるドップラー信号の振幅よりも大きいことが挙げられる。つまり、水滴５２０以外のノイズによるドップラー信号の振幅は、人体５１０が小便器１００に接近している途中の振幅よりも大きい。そのため、ステップＳ２０７において、所定時間帯の振幅が閾値Ｂより小さいか否かを判断することにより、水滴検出手段３３０は、水滴５２０以外のノイズを除外することができる。
【００７１】
所定時間帯の振幅が閾値Ｂ以上である場合には（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、水滴検出手段３３０は、その振幅を積算値へ加算しない（ステップＳ２１３）。そして、水滴検出手段３３０は、人体５１０が小便器１００に接近したのではなく、ノイズが生じたと判定する（ステップＳ２１９）。続いて、所定時間Ｔ（秒）だけ待機した後（ステップＳ２２１）、人体検出処理を終了する（ステップＳ２２３）。
【００７２】
ここで、ステップＳ２２１に関して、図１６を参照しつつ説明する。
ステップＳ２１９において、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと水滴検出手段３３０が判定した後であっても、水滴５２０はドップラーセンサ２００の近傍のボール面１１１を伝って落下する場合がある。そのため、図１６に表したように、水滴５２０が流れ落ちるまで、ドップラー信号の振幅は変動する場合がある。
【００７３】
そこで、水滴検出手段３３０が水滴落下であると判定した後において、水滴落下と人体接近とを誤検知することをより確実に防止するために、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、水滴検出手段３３０が水滴落下であると判定した後では人体検出処理を所定時間だけ停止（待機）させる。この停止（待機）時間は、水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１外に流れ落ちるまでの想定時間である。これによれば、人体検出処理が行われないため、水滴落下と人体接近とを誤検知することはない。そのため、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと水滴検出手段３３０が判定した後であっても、水滴落下と人体接近と誤検知を防止することができる。
【００７４】
図１７は、水滴検出手段が検出を行う所定時間帯の具体例を表す模式図である。
なお、図１７に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、例えば図１４に表した判定動作のように、ドップラー信号の分散値が閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅を検出する（ステップＳ２０５）。
【００７５】
ここで、図１７に表したように、タイミングｔ６において、ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になったとする。このとき、本具体例の人体検出手段３２０は、人体接近によるドップラー信号が現れたタイミングｔ３から水滴落下によるドップラー信号が現れる前のタイミングｔ４までの間の所定時間Ｔ６の振幅を読み取る。すなわち、所定時間Ｔ６は、変化が生じ始める時間（タイミングｔ５）よりも前に遡った所定時間Ｔ４と、変化が生じ始める時間（タイミングｔ５）よりも前に遡った所定時間Ｔ５と、の差分時間に相当する。そして、水滴検出手段３３０は、その所定時間Ｔ６の間の振幅を積算する。
【００７６】
所定時間Ｔ５は、水滴落下によるドップラー信号の特性から導き出され、制御部３００の記憶手段などに予め記憶されている。水滴落下によるドップラー信号は、図１３に表したグラフ図のように、人体接近の場合よりも急激に大きくなる特性を有する。そのため、所定時間Ｔ５は、所定時間Ｔ４よりも小さく、水滴落下によるドップラー信号の特性から導き出される。したがって、本具体例の人体検出手段３２０は、水滴落下によるドップラー信号が現れる前のタイミングｔ４を認識できる。
【００７７】
タイミングｔ３からタイミングｔ４までの間の所定時間Ｔ６では、図１７に表したように、人体接近によるドップラー信号の振幅は徐々に大きくなり変動しているが、一方で、水滴落下によるドップラー信号の振幅は大きくならず略一定に推移している。そのため、所定時間Ｔ６の間においては、人体接近によるドップラー信号の振幅の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅の積算値と、をより明確に識別することができる。したがって、本具体例の小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とをより明確に識別し、誤検知を防止することができる。
【００７８】
図１８は、ドップラー信号の振幅の積算方法の具体例を説明するための模式図である。なお、図１８に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、例えば図１４に表した判定動作のように、ドップラー信号の分散値が閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅を検出する（ステップＳ２０５）。
【００７９】
このとき、水滴検出手段３３０は、振幅記憶手段３３１などに記憶された所定時間の間の振幅を積算して、水滴落下と人体接近とを判定できる。本具体例のドップラー信号の振幅の積算方法は、ドップラー信号のピークとピークとの差分、すなわちドップラー信号の複数の波形におけるそれぞれの極大値と極小値との差分を積算する方法である。
【００８０】
より具体的に説明すると、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号は、図１８に表したように、振幅が変動し、複数の波形が連続した信号を有する。そして、ピークＰ１とピークＰ２との差分、ピークＰ３とピークＰ４との差分、およびピークＰ５とピークＰ６との差分を積算する。例えば、ピークＰ１とピークＰ２との差分が５０（ｍＶ）であり、ピークＰ３とピークＰ４との差分が１５（ｍＶ）であり、およびピークＰ５とピークＰ６との差分が９０（ｍＶ）であるとすると、ドップラー信号の振幅の積算値は、１５５（ｍＶ）となる。
【００８１】
本具体例のように、所定時間の間におけるドップラー信号のピークとピークとの差分を積算すると、その積算値は、単なる振幅や振幅の平均値よりも大きな値となるため、人体接近によるドップラー信号と水滴落下によるドップラー信号とをより明確に識別することができる。つまり、人体接近によるドップラー信号の振幅の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅の積算値と、の間には、より大きな差異が生ずる。また、図１７に表した所定時間Ｔ６の振幅を読み取れば、人体接近によるドップラー信号の振幅の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅の積算値と、の間には、さらに大きな差異が生ずる。そのため、本具体例の小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とをより明確に識別し、誤検知を防止することができる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になっただけでは、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定せず、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を読み取り、所定時間の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値以上の場合に人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。このとき、ドップラー信号の振幅ではなく、その振幅から算出される分散値や積算値などを用いて判定してもよい。これによれば、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、小便器１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやドップラーセンサ２００の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、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。
【符号の説明】
【００８４】
１００ 小便器、 １１０ ボール部、 １１１ ボール面、 １２０ 給水部、 １３０ トラップ部、 １４０ 排水口、 ２００ ドップラーセンサ、 ２０１ 検出範囲、 ２１０ 送信手段、 ２２０ 受信手段、 ２３０ 差分検出手段、 ３００ 制御部、 ３１０ 受信出力手段、 ３２０ 人体検出手段、 ３２１ 周波数フィルタ、 ３２３ 判定手段、 ３２５ 人体検出閾値判定部、 ３３０ 水滴検出手段、 ３３１ 振幅記憶手段、 ３３３ 振幅積算手段、 ３３５ 水滴検出閾値判定部、 ４００ 給水バルブ、 ５１０ 使用者（人体）、 ５２０ 水滴
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、小便器洗浄装置に関し、具体的には小便器の自動洗浄を行う小便器洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波センサを使用し、人体接近の検出を行う便器洗浄システムがある（特許文献１）。特許文献１に記載された便器洗浄システムによれば、封水の揺れにより生じるドップラー信号の周波数帯域を除去した信号を用いて、近づいてくる人の検知を行っているので、封水の揺れによる誤検知を防止することができる。
【０００３】
しかしながら、マイクロ波センサが便器の裏面に設置された小便器において、便器洗浄後に、小便器のボール面に付着して残った水滴が、マイクロ波センサの検出範囲内のボール面を伝って落下すると、小便器洗浄装置は、人体が接近したと誤検出するおそれがある。これは、水滴落下によるマイクロ波センサのドップラー信号の周波数帯域が、人体接近によるドップラー信号の周波数帯域に近いためである。あるいは、ボール面に付着して残った水滴がマイクロ波センサに近いため、ドップラー信号の出力レベルが大きく、人体接近による出力レベルに相当するためである。
【０００４】
このように、人体接近によるドップラー信号の周波数帯域と、水滴落下や封水揺れなどによるドップラー信号の周波数帯域と、は一部重複する。そのため、周波数の識別により水滴落下や封水揺れなどによるドップラー信号を除外すると、人体接近によるドップラー信号の一部も除外されてしまう。これにより、人体の動き方によっては、人体接近を検出することができないおそれがある。
【０００５】
また、出力信号の振幅値である出力レベルを比較するために、０レベルよりも大きな出力レベルである第１の出力レベルを設定し、出力信号が第１のレベル以上になったときに、それ以前の所定時間における出力信号がノイズレベルであったとき、人体の存在有りとは判断しないように設定された人体検知装置がある（特許文献２）。特許文献２に記載された人体検知装置によれば、人体の接近では、接近に応じて出力信号が徐々に増大するのに対して、水滴では出力信号が突然大きくなるため、出力信号が出力されていない状態、すなわちノイズレベルが所定時間以上続き、その後に第１の出力レベル以上になることにより、人体の検知ではないと判断することによって、誤検知を回避することができる。
【０００６】
しかしながら、出力信号が第１のレベル以上になった以前の所定時間については、記載されていない。この所定時間の設定によっては、誤検知を回避することができないおそれがある。そのため、この所定時間に関しては、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３０６７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、小便器のボール面における水滴落下と、人体接近と、を識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる小便器洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、小便器の前方に向けて電波を送受信し、人体の接近を検出するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから出力された検知信号に基づいて人体の接近の有無を判定し前記小便器に洗浄水を供給する給水バルブを開閉制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知信号に変化が生じ始めて第１の閾値を超えたとき、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が所定の範囲を超えている場合に、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記変化が生じ始める時間は、前記小便器のボール面に沿って流れる水滴を想定し、前記流れる水滴が前記ドップラーセンサの検知範囲内に入り前記検知信号に変化が生じ始める時間であることを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、小便器のボール面に沿って流れる水滴を想定し、変化が生じ始める時間を決定するため、水滴自身と人体検出とを明確に判断できる。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくすことができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が前記所定の範囲を超えていないと判断した場合には、前記人体の接近の有無の判定を所定時間のあいだ実行しないことを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、水滴検出手段が水滴であることを判断した後であっても、水滴落下と人体接近との誤検知を防止することができる。
【００１２】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記検知信号から所定の周波数の信号を抽出し、前記抽出した信号の分散値に前記第１の閾値を超える変化が生じたか否かを判断することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、ドップラー信号の分散値は、ドップラー信号の振幅値よりも顕著に現れ、より安定的に推移するため、被検知体がドップラーセンサに接近したか否かの判断は、より容易になる。
【００１３】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記制御部は、前記分散値が前記第１の閾値を超えた場合には、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を参照し、前記参照した振幅が第２の閾値以上である場合には、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、ドップラー信号の分散値が第１の閾値以上になっただけでは、人体が小便器に接近したとは判断せず、その前のドップラー信号の振幅値を読み取り、その読み取った振幅値が第２の閾値以上である場合に人体が小便器に接近したと判定する。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００１４】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記制御部は、前記検知信号の振幅を記憶する振幅値記憶手段と、前記検知信号の分散値が前記第１の閾値を超えた場合に、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を前記振幅値記憶手段から読み取り、前記振幅値記憶手段から読み取った振幅の積算処理を行う振幅値積算手段と、を有し、前記制御部は、前記振幅値積算手段が出力する積算値が前記第２の閾値以上である場合に前記人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、人体接近によるドップラー信号の振幅値の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅値の積算値と、をより明確に識別することができる。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００１５】
また、第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号のうちで、第３の閾値を超える振幅を有する前記検知信号を除外して前記判定を実行することを特徴とする小便器洗浄装置である。
この小便器洗浄装置によれば、ドップラー信号の分散値は第１の閾値以上にはならないが、ドップラー信号の振幅値が積算されると、その積算値が第２の閾値以上となるようなノイズを除外することができる。そのため、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の態様によれば、小便器のボール面における水滴落下と、人体接近と、を識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる小便器洗浄装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態にかかる小便器洗浄装置を表す側面模式図である。
【図２】本実施形態の小便器を表す側面模式図である。
【図３】ドップラーセンサの検出方向を説明するための側面模式図である。
【図４】水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、判定のタイミングと、を例示する模式図である。
【図５】水滴がボール面を伝って落下する状態を表す側面模式図である。
【図６】人体が小便器に接近する状態を表す側面模式図である。
【図７】本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成を例示するブロック図である。
【図８】本実施形態の判定手段の動作を例示するフローチャートである。
【図９】本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成の具体例を例示するブロック図である。
【図１０】本具体例の水滴検出手段の構成を例示するブロック図である。
【図１１】水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、分散値の判定のタイミングと、を例示する模式図である。
【図１２】人体接近によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
【図１３】水滴落下によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
【図１４】分散値および積算値を用いた場合の判定動作を具体例を表すフローチャートである。
【図１５】ドップラー信号にノイズが生じた場合の判定動作を説明するための模式図である。
【図１６】水滴落下であると判定した後の処理を説明するための模式図である。
【図１７】水滴検出手段が検出を行う所定時間帯の具体例を表す模式図である。
【図１８】ドップラー信号の振幅の積算方法の具体例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる小便器洗浄装置を表す側面模式図である。
【００１９】
図１に表した小便器洗浄装置は、男性用の小便器１００に付設され、人体および尿流を検出するマイクロ波ドップラーセンサ（以下、単に「ドップラーセンサ」という）２００と、小便器洗浄を制御する制御部３００と、を備える。
【００２０】
小便器１００は、ボール部１１０を有する。ボール部１１０の上部には、洗浄水をボール部１１０へ吐水する給水部１２０が設けられ、ボール部１１０の下部には、洗浄水を一時的に貯留するトラップ部１３０が設けられている。トラップ部１３０に貯留された水（封水）は、排水路側からボール部１１０側に悪臭や害虫類が進入することを防止している。そして、トラップ部１３０に貯留された水は、給水部１２０から吐水された洗浄水の水量に応じて、排水口１４０から排水路へ適宜排出される。
【００２１】
ドップラーセンサ２００は、小便器１００の裏面（後方）側、すなわちボール部１１０とは反対側に設置されている。ドップラーセンサ２００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、被検知体の有無を検知し、その検知信号を出力する高電波センサである。このドップラーセンサ２００は、図１に表した検出範囲２０１のように、小便器１００の前方に立った使用者（人体）５１０や、使用者５１０からの排尿の尿流などを検出する。なお、ドップラーセンサ２００については、後に詳述する。
【００２２】
制御部３００は、ドップラーセンサ２００から出力された検知信号（ドップラー信号）に基づいて、給水路の途上に設けられた給水バルブ４００を駆動させる。給水部１２０と給水バルブ４００とは、給水路によって連結されている。給水バルブ４００が開放されている場合には、水は給水路の内部を通り、給水部１２０から吐水される。一方、給水バルブ４００が閉止されている場合には、水が給水部１２０から吐水されることはない。なお、本願明細書において「水」という場合には、「湯」も含むものとする。
【００２３】
図２は、本実施形態の小便器を表す側面模式図である。なお、図２（ａ）は、小便器の全体を表す側面模式図であり、図２（ｂ）は、ドップラーセンサの近傍を拡大して眺めた拡大模式図である。
また、図３は、ドップラーセンサの検出方向を説明するための側面模式図である。なお、図３（ａ）は、ドップラーセンサがボール面に対して傾斜して設置された場合を例示する側面模式図であり、図３（ｂ）は、ドップラーセンサがボール面に並行して設置された場合を例示する側面模式図である。
【００２４】
ドップラーセンサ２００は、図２および図３に表したように、小便器１００の裏面側に設置され、その検出範囲２０１が前方および下方を向くように、ボール面１１１に対して傾斜して設置されている。また、小便器１００のボール面１１１に付着して残った水滴５２０がある場合には、その水滴５２０は、図２（ｂ）に表した矢印のように、ドップラーセンサ２００の近傍のボール面１１１を伝って落下する。
【００２５】
ここで、ドップラーセンサ２００の電波放射方向（最大指向方向）は、図３（ａ）に表したように、水滴５２０の落下方向に対して傾斜している。そして、放射された電波は水滴５２０に反射され、ドップラーセンサ２００は、この反射された電波（反射波）を受信する。このとき、ドップラーセンサ２００は、電波放射方向と並行する水滴落下速度成分から得られるドップラー信号（検知信号）を主として 制御部３００に出力する。つまり、電波放射方向と直交する水滴落下速度成分から得られるドップラー信号は、非常に小さな信号となる。
【００２６】
但し、ドップラーセンサ２００は、一定領域（検出範囲２０１）に電波を放射している。そのため、例えば図３（ｂ）に表したように、ドップラーセンサ２００は、ボール面１１１に並行して設置された場合であっても、方向Ｂと並行する水滴落下速度成分から得られるドップラー信号を制御部３００に出力できる。これは、図３（ｂ）に表した矢印Ｂだけに限定されず、例えば矢印Ｃについても同様である。すなわち、ドップラーセンサ２００は、図３（ａ）や図３（ｂ）に表したような設置形態に限定されず、ボール面１１１を伝って落下する水滴５２０に反射された電波を受信して、ドップラー信号を制御部３００に出力できる。
【００２７】
このとき、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したことによるドップラー信号の周波数帯域は、人体５１０が接近したことによるドップラー信号の周波数帯域に近い。また、ボール面１１１を伝って落下する水滴５２０は、ドップラーセンサ２００の近くを通過するため、ドップラー信号の出力レベルが大きく、人体接近によるドップラー信号の出力レベルに相当する場合がある。そのため、小便器１００のボール面１１１に付着して残った水滴５２０が、ドップラーセンサ２００の検出範囲２０１内のボール面１１１を伝って落下すると、小便器洗浄装置は、人体５１０が接近したと誤検出するおそれがある。そこで、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とを識別して、誤検知による洗浄を防止することができる。以下、水滴落下と人体接近との識別に関して、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図４は、水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、判定のタイミングと、を例示する模式図である。
また、図５は、水滴がボール面を伝って落下する状態を表す側面模式図である。
また、図６は、人体が小便器に接近する状態を表す側面模式図である。
なお、図４に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
【００２９】
人体５１０が小便器１００に接近する場合、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅値は、図４に表したように、徐々に大きくなる。これは、人体５１０が小便器１００に接近する場合には、その人体５１０は徐々にドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に入ってくるためである。また、人体５１０が小便器１００の前方ではなく側方から検出範囲２０１に入ってくる場合であっても、ドップラーセンサ２００と人体５１０との距離が遠いため、ドップラー信号の振幅は、図４に表したように、徐々に大きくなる。
【００３０】
そして、人体５１０が、図６に表した人体ａの位置に存在すると、すなわち人体５１０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に入ると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅値は、変化し始める。続いて、人体５１０が、小便器１００に近接した位置に近づくにつれて、ドップラー信号の振幅値は大きくなり、人体５１０が図６に表した人体ｂの位置に到達すると、ドップラー信号の振幅値は第１の閾値を超える。さらに人体５１０が小便器１００に近接した位置に近づくにつれて、ドップラー信号の振幅値はさらに大きくなる。
【００３１】
これに対して、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下する場合、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、図４に表したように、人体接近の場合と比較すると、急に大きくなる。これは、人体接近の場合と比較すると、ドップラーセンサ２００と水滴５２０との距離が近く、その水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に急に入ってくるためである。また、ドップラーセンサ２００と水滴５２０との距離が近いため、ドップラー信号の振幅は、人体接近によるドップラー信号の振幅に相当する場合がある。
【００３２】
水滴５２０が、図５に表した水滴ａの位置に伝ってくると、すなわち水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１に入ってくると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、変化し始める。続いて、水滴５２０が図５に表した水滴ｂの位置に伝ってくると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、第１の閾値を超える場合がある（タイミングｔ１）。なお、水滴５２０が、図５に表した水滴ｃの位置に伝ってくると、すなわち水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１から外れると、ドップラーセンサ２００から出力されるドップラー信号の振幅は、ほとんど変化しなくなる。
【００３３】
そこで、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の制御部３００は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号が第１の閾値を超えても（例えば、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になっても）、それに基づいて人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。ドップラーセンサ２００からのドップラー信号が第１の閾値を超える（例えば、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になる）と、制御部３００は、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を参照する。ここで、本願明細書において「変化が生じ始める時間」とは、小便器１００のボール面１１１に沿って流れる水滴５２０を想定し、その流れる水滴５２０が、ドップラーセンサ２００の検出範囲内に入りドップラーセンサ２００からのドップラー信号に変化が生じ始める時間である。つまり、例えば、図４に表したように、タイミングｔ１において、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の振幅が所定閾値以上になると、小便器洗浄装置は、タイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１の間のドップラー信号を読み取る。
【００３４】
そして、所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が、他の所定閾値以上であれば、小便器洗浄装置は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の振幅が所定閾値以上になった場合であって、そのタイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値以上である場合に、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。
【００３５】
一方、所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が、他の所定閾値よりも小さい場合は、制御部３００は、水滴５２０を検知したものと判定し、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の振幅が所定閾値以上になった場合であって、そのタイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値よりも小さい場合には、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。
【００３６】
なお、所定時間Ｔ１は、これだけに限定されず、例えば所定時間Ｔ１からさらに遡った所定時間Ｔ２であってもよい。また、タイミングｔ１における判定では、ドップラー信号の振幅による判定だけに限定されず、例えば、所定時間の間におけるドップラー信号の振幅の変動を表す分散値などを用いて判定してもよい。つまり、分散値が所定値を超えた場合も、検知信号に第１の閾値を超えた変化が生じたものと判定することができる。さらに、タイミングｔ１よりも前に遡った所定時間Ｔ１や所定時間Ｔ２における判定では、ドップラー信号の振幅による判定だけに限定されず、例えば、所定時間Ｔ１や所定時間Ｔ２の間におけるドップラー信号の振幅の平均値や積算値などを用いて判定してもよい。
【００３７】
このように、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、人体接近によるドップラー信号の特性と、水滴落下によるドップラー信号の特性と、の差異に基づいて、人体接近と水滴落下とを識別する。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になっただけでは、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定せず、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を読み取り、所定時間の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値以上の場合に人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。そのため、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上できる。
【００３８】
図７は、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成を例示するブロック図である。
また、図８は、本実施形態の判定手段の動作を例示するフローチャートである。
【００３９】
本実施形態のドップラーセンサ２００は、送信手段２１０と、受信手段２２０と、差分検出手段２３０と、を有する。送信手段２１０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。人体５１０や水滴５２０からの反射波は、受信手段２２０に入力される。
【００４０】
このような送受信形態を電波を用いて行うことにより、光電センサ（赤外線センサ）等のように非常に狭い指向性を持ったセンサでは検知困難な被検知体に関しても検知可能となる。そのため、小便器洗浄装置の近傍にて電波を用いることにより、形状や色、材質に関係なく検知を行うことが可能となり、被検知体の検知精度を向上させることが可能となる。
【００４１】
送信波の一部と受信波とは、差分検出手段２３０にそれぞれ入力されて合成され、ドップラー効果が反映された出力信号が出力される。つまり、差分検出手段２３０は、送信波の一部と受信波との周波数の差分をとり、ドップラー信号を出力する。差分検出手段２３０から出力されたドップラー信号は、制御部３００に出力される。
【００４２】
差分検出手段２３０から出力されたドップラー信号は、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。高周波数成分には、ドップラー効果に関する情報が含まれる。すなわち、人体５１０や水滴５２０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（＝３００×１０６ｍ／ｓ）
【００４３】
ドップラーセンサ２００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を含む出力信号を得ることができる。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。
【００４４】
一方、制御部３００は、受信出力手段３１０と、人体検出手段３２０と、を有する。また、人体検出手段３２０は、周波数フィルタ３２１と、判定手段３２３と、を有する。差分検出手段２３０から出力されたドップラー信号は、受信出力手段３１０により受信された後、周波数フィルタ３２１に出力される。そして、そのドップラー信号の高周波成分は、周波数フィルタ３２１において取り除かれ、人体接近に対応する人体検出周波数信号が抽出される。この際のフィルタリング周波数は、適宜変更することができる。
【００４５】
周波数フィルタ３２１において高周波成分が取り除かれ、人体接近に対応する人体検出周波数が抽出されたドップラー信号は、判定手段３２３に出力される。判定手段３２３は、図８に表したフローチャートのような動作により、人体接近と水滴落下とを識別し判定する。そして、判定手段３２３は、その判定結果に基づいて給水バルブ４００を開閉する。
【００４６】
ここで、図８に表した判定手段３２３の動作について説明する。まず、判定手段３２３は、人体検出処理を開始すると（ステップＳ１０１）、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号の振幅が第１の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。周波数フィルタ３２１からのドップラー信号の振幅が第１の閾値未満である場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０３の動作を繰り返す。一方、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号の振幅が第１の閾値以上である場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ドップラー信号の振幅が第１の閾値以上になる前の振幅が第２の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００４７】
ドップラー信号の振幅が第１の閾値以上になる前の振幅が第２の閾値未満である場合には（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０３の動作を繰り返す。一方、ドップラー信号の振幅が第１の閾値以上になる前の振幅が第２の閾値以上である場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、人体５１０が小便器１００に接近したと判定し（ステップＳ１０７）、人体検出処理を終了する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
次に、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成の具体例について説明する。
図９は、本実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成の具体例を例示するブロック図である。
また、図１０は、本具体例の水滴検出手段の構成を例示するブロック図である。
【００４９】
本具体例の人体検出手段３２０は、周波数フィルタ３２１と、人体検出閾値判定部３２５と、水滴検出手段３３０と、を有する。つまり、図７に表した判定手段３２３が、人体検出閾値判定部３２５と、水滴検出手段３３０と、を有することに相当する。その他の構成については、図７に表した小便器洗浄装置の構成と同様である。
【００５０】
本具体例の小便器洗浄装置では、周波数フィルタ３２１において高周波成分が取り除かれたドップラー信号は、人体検出閾値判定部３２５に出力される。人体検出閾値判定部３２５は、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上であるか否かを判定する。そして、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上である場合には、そのドップラー信号を水滴検出手段３３０に出力する。つまり、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上であることだけでは、制御部３００は給水バルブ４００を開放しない。
【００５１】
水滴検出手段３３０は、図１０に表したように、振幅記憶手段３３１と、振幅積算手段３３３と、水滴検出閾値判定部３３５と、を有し、人体検出閾値判定部３２５からのドップラー信号が水滴落下によるものであるか否かを判定する。より具体的には、振幅積算手段３３３は、人体検出閾値判定部３２５からのドップラー信号の振幅を所定時間だけ記憶できる。
【００５２】
また、振幅積算手段３３３は、振幅記憶手段３３１に記憶された所定時間の間の振幅を積算できる。振幅の積算方法は、例えば図１８に関して後述するように、ドップラー信号のピークとピークとの差分、すなわちドップラー信号の複数の波形におけるそれぞれの極大値と極小値との差分を積算する方法などが挙げられる。
【００５３】
水滴検出閾値判定部３３５は、このようにして算出された振幅の積算値に基づいて、水滴落下であるか否かを判定する。そして、振幅の積算値が所定閾値以上である場合には、水滴検出閾値判定部３３５は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定し、給水バルブ４００を開放する。一方、振幅の積算値が所定閾値未満である場合には、水滴検出閾値判定部３３５は、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと判定し、給水バルブ４００を開放しない。
【００５４】
なお、本具体例では、振幅記憶手段３３１はドップラー信号の振幅を記憶し、振幅積算手段３３３は振幅記憶手段３３１に記憶された所定時間の間の振幅を積算する場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されない。例えば、振幅記憶手段３３１は、振幅積算手段３３３により算出された振幅の積算値を記憶してもよい。そうすれば、水滴検出閾値判定部３３５は、振幅記憶手段３３１に記憶された振幅の積算値に基づいて、水滴落下であるか否かを判定できる。
【００５５】
本具体例によれば、周波数フィルタ３２１からのドップラー信号が所定閾値以上であって、振幅の積算値が所定閾値以上である場合に、水滴検出閾値判定部３３５は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定し、給水バルブ４００を開放する。このように、制御部３００あるいは水滴検出閾値判定部３３５は、ドップラー信号の振幅による判定だけに限定されず、所定時間におけるドップラー信号の振幅の積算値を用いて判定してもよい。以下、本具体例の小便器洗浄装置のように、所定時間におけるドップラー信号の振幅の積算値を用いて水滴落下を判定する場合を例に挙げて説明する。
【００５６】
図１１は、水滴落下および人体接近によるドップラー信号と、分散値の判定のタイミングと、を例示する模式図である。
また、図１２は、人体接近によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
また、図１３は、水滴落下によるドップラー信号と、そのドップラー信号の分散値と、の一例を表すグラフ図である。
なお、図１１〜図１３に表したドップラー信号および分散値において、横軸は時間をそれぞれ表しており、縦軸は電圧をそれぞれ表している。
【００５７】
図４に関して前述したように、人体５１０や水滴５２０などの被検知体がドップラーセンサ２００に接近したか否かの判定は、所定時間の間におけるドップラー信号の振幅の変動を表す分散値などを用いて判定してもよい。つまり、図９に表した人体検出閾値判定部３２５は、所定時間の間におけるドップラー信号の振幅の変動を表す分散値などを用いて判定してもよい。
【００５８】
なお、ドップラー信号の分散値は、次式により表すことができる。
【数１】
【００５９】
人体接近によるドップラー信号に基づいて、式（２）により算出された分散値は、図１２に表した如くである。これによれば、人体接近によるドップラー信号の分散値は、人体５１０が小便器１００に接近し、ドップラー信号の振幅の変動が大きくなるにつれて大きくなる。また、水滴落下によるドップラー信号に基づいて、式（２）により算出された分散値は、人体接近の場合と同様に、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下し、ドップラー信号の振幅の変動が大きくなるにつれて大きくなる。
【００６０】
図１２および図１３に表したように、ドップラー信号の分散値は、ドップラー信号の振幅よりも顕著に現れ、より安定的に推移する。そのため、ドップラー信号の分散値を用いると、人体５１０や水滴５２０などの被検知体がドップラーセンサ２００に接近したか否かの判定は、より容易になる。そこで、以下、人体５１０や水滴５２０などの被検知体がドップラーセンサ２００に接近したか否かの判定をドップラー信号の分散値を用いて判定する場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
図１１に戻って説明を続けると、本実施形態の小便器洗浄装置は、ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になっても、それに基づいて人体５１０が小便器１００に接近したとは判定しない。ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になると、小便器洗浄装置は、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を読み取る。すなわち、図１１に表したように、タイミングｔ２において、ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になると、小便器洗浄装置は、タイミングｔ２よりも前に遡った所定時間Ｔ３の間のドップラー信号を読み取る。
【００６２】
そして、所定時間Ｔ３の間のドップラー信号の振幅の積算値が、所定閾値以上であれば、小便器洗浄装置は、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。すなわち、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号の分散値が所定閾値以上になった場合であって、そのタイミングｔ２よりも前に遡った所定時間Ｔ３の間のドップラー信号の振幅の積算値が所定閾値以上である場合に、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。次に、この動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図１４は、分散値および積算値を用いた場合の判定動作を具体例を表すフローチャートである。
また、図１５は、ドップラー信号にノイズが生じた場合の判定動作を説明するための模式図である。
また、図１６は、水滴落下であると判定した後の処理を説明するための模式図である。 なお、図１５および図１６に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
【００６４】
まず、人体検出手段３２０は、人体検出処理を開始すると（ステップＳ２０１）、式（２）により算出されたドップラー信号の分散値が閾値Ａ（第１の閾値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。その分散値が閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅を検出する（ステップＳ２０５）。なお、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅は、例えば、図１０に表した振幅記憶手段３３１などに記憶されている。また、図１４に表した所定時間帯とは、例えば、図４に表した所定時間Ｔ１、Ｔ２や図１１に表した所定時間Ｔ３の時間帯などである。
【００６５】
続いて、水滴検出手段３３０は、所定時間帯の振幅が閾値Ｂ（第３の閾値）より小さいか否かを判断する（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７に関しては、図１５を参照しつつ後に詳述する。所定時間帯の振幅が閾値Ｂより小さい場合には（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、その振幅を積算値へ加算する。なお、積算値への加算は、例えば、図１０に表した振幅積算手段３３３などにより行われる。続いて、所定時間帯の振幅の検出が終了したか否かを判断し（ステップＳ２１１）、終了していない場合には（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、ステップＳ２０５、ステップＳ２０７、ステップＳ２０９、およびステップＳ２１１を繰り返し行う。
【００６６】
一方、所定時間帯の振幅の検出が終了した場合には（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、振幅の積算値が閾値Ｃ（第２の閾値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１５）。振幅の積算値が閾値Ｃ以上である場合には（ステップＳ２１５：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、水滴落下ではなく人体接近であると判定する（ステップＳ２１７）。つまり、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したのではなく、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。その後、人体検出処理を終了する（ステップＳ２２３）。
【００６７】
一方、振幅の積算値が閾値Ｃよりも小さい場合には、水滴検出手段３３０は、人体５１０が小便器１００に接近したのではなく、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと判定する。続いて、所定時間Ｔ（秒）だけ待機した後（ステップＳ２２１）、人体検出処理を終了する（ステップＳ２２３）。このステップＳ２２１に関しては、図１６を参照しつつ後に詳述する。
【００６８】
ここで、ステップＳ２０７に関して、図１５を参照しつつ説明する。
ドップラーセンサ２００は、水滴５２０以外のノイズを受ける場合がある。このノイズは、図１５に表したように、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯（ステップＳ２０５参照）に生ずる場合もある。ノイズがステップＳ２０５における所定時間帯に生ずる場合に、そのノイズによるドップラー信号の分散値は閾値Ａ以上にはならないが、他のノイズによるドップラー信号の振幅と積算されると、その積算値が閾値Ｃ以上となるおそれがある。
【００６９】
ノイズによるドップラー信号の振幅の積算値が閾値Ｃ以上になると（ステップＳ２１５：Ｙｅｓ）、水滴検出手段３３０は、前述したように、人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。そこで、水滴検出手段３３０は、所定時間帯の振幅が閾値Ｂ（第３の閾値）より小さいか否かを判断する（ステップＳ２０７）。
【００７０】
より具体的に説明すると、水滴５２０以外のノイズによるドップラー信号の特性の１つとして、図１５に表したように、ノイズによるドップラー信号の振幅は人体接近によるドップラー信号の振幅よりも大きいことが挙げられる。つまり、水滴５２０以外のノイズによるドップラー信号の振幅は、人体５１０が小便器１００に接近している途中の振幅よりも大きい。そのため、ステップＳ２０７において、所定時間帯の振幅が閾値Ｂより小さいか否かを判断することにより、水滴検出手段３３０は、水滴５２０以外のノイズを除外することができる。
【００７１】
所定時間帯の振幅が閾値Ｂ以上である場合には（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、水滴検出手段３３０は、その振幅を積算値へ加算しない（ステップＳ２１３）。そして、水滴検出手段３３０は、人体５１０が小便器１００に接近したのではなく、ノイズが生じたと判定する（ステップＳ２１９）。続いて、所定時間Ｔ（秒）だけ待機した後（ステップＳ２２１）、人体検出処理を終了する（ステップＳ２２３）。
【００７２】
ここで、ステップＳ２２１に関して、図１６を参照しつつ説明する。
ステップＳ２１９において、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと水滴検出手段３３０が判定した後であっても、水滴５２０はドップラーセンサ２００の近傍のボール面１１１を伝って落下する場合がある。そのため、図１６に表したように、水滴５２０が流れ落ちるまで、ドップラー信号の振幅は変動する場合がある。
【００７３】
そこで、水滴検出手段３３０が水滴落下であると判定した後において、水滴落下と人体接近とを誤検知することをより確実に防止するために、本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、水滴検出手段３３０が水滴落下であると判定した後では人体検出処理を所定時間だけ停止（待機）させる。この停止（待機）時間は、水滴５２０がドップラーセンサ２００の検出範囲２０１外に流れ落ちるまでの想定時間である。これによれば、人体検出処理が行われないため、水滴落下と人体接近とを誤検知することはない。そのため、水滴５２０がボール面１１１を伝って落下したと水滴検出手段３３０が判定した後であっても、水滴落下と人体接近と誤検知を防止することができる。
【００７４】
図１７は、水滴検出手段が検出を行う所定時間帯の具体例を表す模式図である。
なお、図１７に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、例えば図１４に表した判定動作のように、ドップラー信号の分散値が閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅を検出する（ステップＳ２０５）。
【００７５】
ここで、図１７に表したように、タイミングｔ６において、ドップラー信号の分散値が所定閾値以上になったとする。このとき、本具体例の人体検出手段３２０は、人体接近によるドップラー信号が現れたタイミングｔ３から水滴落下によるドップラー信号が現れる前のタイミングｔ４までの間の所定時間Ｔ６の振幅を読み取る。すなわち、所定時間Ｔ６は、変化が生じ始める時間（タイミングｔ５）よりも前に遡った所定時間Ｔ４と、変化が生じ始める時間（タイミングｔ５）よりも前に遡った所定時間Ｔ５と、の差分時間に相当する。そして、水滴検出手段３３０は、その所定時間Ｔ６の間の振幅を積算する。
【００７６】
所定時間Ｔ５は、水滴落下によるドップラー信号の特性から導き出され、制御部３００の記憶手段などに予め記憶されている。水滴落下によるドップラー信号は、図１３に表したグラフ図のように、人体接近の場合よりも急激に大きくなる特性を有する。そのため、所定時間Ｔ５は、所定時間Ｔ４よりも小さく、水滴落下によるドップラー信号の特性から導き出される。したがって、本具体例の人体検出手段３２０は、水滴落下によるドップラー信号が現れる前のタイミングｔ４を認識できる。
【００７７】
タイミングｔ３からタイミングｔ４までの間の所定時間Ｔ６では、図１７に表したように、人体接近によるドップラー信号の振幅は徐々に大きくなり変動しているが、一方で、水滴落下によるドップラー信号の振幅は大きくならず略一定に推移している。そのため、所定時間Ｔ６の間においては、人体接近によるドップラー信号の振幅の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅の積算値と、をより明確に識別することができる。したがって、本具体例の小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とをより明確に識別し、誤検知を防止することができる。
【００７８】
図１８は、ドップラー信号の振幅の積算方法の具体例を説明するための模式図である。なお、図１８に表したドップラー信号において、横軸は時間を表しており、縦軸は電圧を表している。
本実施形態にかかる小便器洗浄装置は、例えば図１４に表した判定動作のように、ドップラー信号の分散値が閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、分散値が閾値Ａ以上になる前の所定時間帯の振幅を検出する（ステップＳ２０５）。
【００７９】
このとき、水滴検出手段３３０は、振幅記憶手段３３１などに記憶された所定時間の間の振幅を積算して、水滴落下と人体接近とを判定できる。本具体例のドップラー信号の振幅の積算方法は、ドップラー信号のピークとピークとの差分、すなわちドップラー信号の複数の波形におけるそれぞれの極大値と極小値との差分を積算する方法である。
【００８０】
より具体的に説明すると、ドップラーセンサ２００からのドップラー信号は、図１８に表したように、振幅が変動し、複数の波形が連続した信号を有する。そして、ピークＰ１とピークＰ２との差分、ピークＰ３とピークＰ４との差分、およびピークＰ５とピークＰ６との差分を積算する。例えば、ピークＰ１とピークＰ２との差分が５０（ｍＶ）であり、ピークＰ３とピークＰ４との差分が１５（ｍＶ）であり、およびピークＰ５とピークＰ６との差分が９０（ｍＶ）であるとすると、ドップラー信号の振幅の積算値は、１５５（ｍＶ）となる。
【００８１】
本具体例のように、所定時間の間におけるドップラー信号のピークとピークとの差分を積算すると、その積算値は、単なる振幅や振幅の平均値よりも大きな値となるため、人体接近によるドップラー信号と水滴落下によるドップラー信号とをより明確に識別することができる。つまり、人体接近によるドップラー信号の振幅の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅の積算値と、の間には、より大きな差異が生ずる。また、図１７に表した所定時間Ｔ６の振幅を読み取れば、人体接近によるドップラー信号の振幅の積算値と、水滴落下によるドップラー信号の振幅の積算値と、の間には、さらに大きな差異が生ずる。そのため、本具体例の小便器洗浄装置は、水滴落下と人体接近とをより明確に識別し、誤検知を防止することができる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ドップラー信号の振幅が所定閾値以上になっただけでは、人体５１０が小便器１００に接近したとは判定せず、その変化が生じ始める時間より前のドップラー信号を読み取り、所定時間の間のドップラー信号の振幅が他の所定閾値以上の場合に人体５１０が小便器１００に接近したと判定する。このとき、ドップラー信号の振幅ではなく、その振幅から算出される分散値や積算値などを用いて判定してもよい。これによれば、水滴落下と人体接近とを識別して誤検知による洗浄をなくし、洗浄水の削減を向上させることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、小便器１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやドップラーセンサ２００の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、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。
【符号の説明】
【００８４】
１００ 小便器、 １１０ ボール部、 １１１ ボール面、 １２０ 給水部、 １３０ トラップ部、 １４０ 排水口、 ２００ ドップラーセンサ、 ２０１ 検出範囲、 ２１０ 送信手段、 ２２０ 受信手段、 ２３０ 差分検出手段、 ３００ 制御部、 ３１０ 受信出力手段、 ３２０ 人体検出手段、 ３２１ 周波数フィルタ、 ３２３ 判定手段、 ３２５ 人体検出閾値判定部、 ３３０ 水滴検出手段、 ３３１ 振幅記憶手段、 ３３３ 振幅積算手段、 ３３５ 水滴検出閾値判定部、 ４００ 給水バルブ、 ５１０ 使用者（人体）、 ５２０ 水滴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小便器の前方に向けて電波を送受信し、人体の接近を検出するドップラーセンサと、
前記ドップラーセンサから出力された検知信号に基づいて人体の接近の有無を判定し前記小便器に洗浄水を供給する給水バルブを開閉制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記検知信号に変化が生じ始めて第１の閾値を超えたとき、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が所定の範囲を超えている場合に、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
前記変化が生じ始める時間は、前記小便器のボール面に沿って流れる水滴を想定し、前記流れる水滴が前記ドップラーセンサの検知範囲内に入り前記検知信号に変化が生じ始める時間であることを特徴とする請求項１記載の小便器洗浄装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が前記所定の範囲を超えていないと判断した場合には、前記人体の接近の有無の判定を所定時間のあいだ実行しないことを特徴とする請求項１または２に記載の小便器洗浄装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記検知信号から所定の周波数の信号を抽出し、前記抽出した信号の分散値に前記第１の閾値を超える変化が生じたか否かを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の小便器洗浄装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記分散値が前記第１の閾値を超えた場合には、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を参照し、前記参照した振幅が第２の閾値以上である場合には、人体が接近したと判定することを特徴とする請求項４記載の小便器洗浄装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記検知信号の振幅を記憶する振幅値記憶手段と、
前記検知信号の分散値が前記第１の閾値を超えた場合に、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を前記振幅値記憶手段から読み取り、前記振幅値記憶手段から読み取った振幅の積算処理を行う振幅値積算手段と、
を有し、
前記制御部は、前記振幅値積算手段が出力する積算値が前記第２の閾値以上である場合に前記人体が接近したと判定することを特徴とする請求項５記載の小便器洗浄装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号のうちで、第３の閾値を超える振幅を有する前記検知信号を除外して前記判定を実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の小便器洗浄装置。
【請求項１】
小便器の前方に向けて電波を送受信し、人体の接近を検出するドップラーセンサと、
前記ドップラーセンサから出力された検知信号に基づいて人体の接近の有無を判定し前記小便器に洗浄水を供給する給水バルブを開閉制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記検知信号に変化が生じ始めて第１の閾値を超えたとき、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が所定の範囲を超えている場合に、人体が接近したと判定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
前記変化が生じ始める時間は、前記小便器のボール面に沿って流れる水滴を想定し、前記流れる水滴が前記ドップラーセンサの検知範囲内に入り前記検知信号に変化が生じ始める時間であることを特徴とする請求項１記載の小便器洗浄装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅が前記所定の範囲を超えていないと判断した場合には、前記人体の接近の有無の判定を所定時間のあいだ実行しないことを特徴とする請求項１または２に記載の小便器洗浄装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記検知信号から所定の周波数の信号を抽出し、前記抽出した信号の分散値に前記第１の閾値を超える変化が生じたか否かを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の小便器洗浄装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記分散値が前記第１の閾値を超えた場合には、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を参照し、前記参照した振幅が第２の閾値以上である場合には、人体が接近したと判定することを特徴とする請求項４記載の小便器洗浄装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記検知信号の振幅を記憶する振幅値記憶手段と、
前記検知信号の分散値が前記第１の閾値を超えた場合に、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号の振幅を前記振幅値記憶手段から読み取り、前記振幅値記憶手段から読み取った振幅の積算処理を行う振幅値積算手段と、
を有し、
前記制御部は、前記振幅値積算手段が出力する積算値が前記第２の閾値以上である場合に前記人体が接近したと判定することを特徴とする請求項５記載の小便器洗浄装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記変化が生じ始める時間より前の前記検知信号のうちで、第３の閾値を超える振幅を有する前記検知信号を除外して前記判定を実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の小便器洗浄装置。
【図２】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１８５２２９（Ｐ２０１０−１８５２２９Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３０３９３（Ｐ２００９−３０３９３）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]