小便器洗浄装置
【課題】 小便器の設置環境の影響による人体誤検出を無くし、使用人数の多少に関わらず人体検出の精度を上げる。
【解決手段】 小便器と、小便器のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する給水部と、小便器の前方に向けてマイクロ波を送信及び受信を行い検出データを出力するドップラーセンサーと、検出データ値に応じて小便器への人体の接近又は人体の放出する尿流を判別するコントローラと、コントローラでの判別した結果に応じて給水部のバルブを制御する小便器洗浄装置において、コントローラは、さらに人体接近又は尿流の検出回数を計時するとともに、検出回数が規定数に達するまでは、検出データ値が人体の接近を想定した第一接近データ値以下で且つその後尿流と判別した検出データを抽出し真の人体の値である接近データとして蓄積して、接近データの最低値を接近検出判断値として設定することを特徴とする
【解決手段】 小便器と、小便器のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する給水部と、小便器の前方に向けてマイクロ波を送信及び受信を行い検出データを出力するドップラーセンサーと、検出データ値に応じて小便器への人体の接近又は人体の放出する尿流を判別するコントローラと、コントローラでの判別した結果に応じて給水部のバルブを制御する小便器洗浄装置において、コントローラは、さらに人体接近又は尿流の検出回数を計時するとともに、検出回数が規定数に達するまでは、検出データ値が人体の接近を想定した第一接近データ値以下で且つその後尿流と判別した検出データを抽出し真の人体の値である接近データとして蓄積して、接近データの最低値を接近検出判断値として設定することを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を用いて人体の存在状況を検出するマイクロ波ドップラーセンサーを備えた小便器洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用足し後の小便器本体の洗浄を自動化する為に、便器に赤外線センサー等の人体検出センサーを設置し、一定時間以上人体を検出した場合には小用前の水膜形成のための前洗浄を実施したり（以下、前洗浄）、その後に人体が離れたことを検出し、一定量の洗浄水を流すようにしたもの（以下、本洗浄）がある。このような小便器洗浄装置は、通常の使用において人体は小便器洗浄の為の操作をする必要がないので便利である。
【０００３】
一方、便器洗浄装置において、人体を検出するセンサーとしてマイクロ波センサーを用いることが提案されている。（例えば、特許文献１）マイクロ波は陶器や磁器を透過するので、マイクロ波センサーを陶器製の便器の内部やタイルの裏側に設置することが可能であり、センサー自体の保護、防水等を考慮する必要が無いという点で優れている。また、センサーを隠蔽できるので、悪戯の恐れが無く、デザインの自由度が向上する。
【０００４】
また、電波（特にマイクロ、ミリ波）によるマイクロ波ドップラーセンサーは、ドップラ効果を利用して以下の原理で物体（動き）検出に用いられている。
基本式：ΔＦ＝ＦS―Ｆb＝２×ＦS×ν／ｃ
ΔＦ：ドップラ周波数
ＦS：送信周波数
Ｆb：反射周波数
ν：物体の移動速度
ｃ：光速（３００×１０6 ｍ／ｓ）
アンテナから送信されたＦSは、物体に反射し、相対運動νによるドップラ周波数シフトを受けＦbとなる。この時、送信波と反射波の周波数差ΔＦが検出信号として取り出せる。
【０００５】
このマイクロ波ドップラーセンサーは物体（動き）を検出するので、これを小便器に採用して、人体の接近や（例えば、特許文献２）人の尿流を（例えば、特許文献３）検出することができるように検討されている。これら技術によれば、人体の接近と人の尿流とは検出されるドップラー周波数の違いに基づいて検出させている。
【０００６】
しかし、人体の接近と人の尿流を検出するためにマイクロ波ドップラーセンサーの指向性を広く設定した小便器洗浄装置においては、下水管に流れる排水の影響により小便器の封水面の変動や、小便器の内面に流れ落ちる洗浄水の水滴、小便器の前方に設置された大便器ブースのドアの開閉動作等、人体の接近周波数である約５〜４０Ｈｚと類似した動きをするものがトイレ環境に存在する。これに対して人の尿流の周波数は約１００〜１８０Ｈｚであり、人体の接近に比べると速い動作である。更にこれと類似した動きをするものがトイレ環境に存在しないので正確に検出可能である。
そこで小便器洗浄装置は、人体の接近で前記前洗浄を実施したり、その後に人体が離反したことを検出して前記本洗浄をする必要があるが、前記のように人体の接近と類似した動きをする物に対しても人体の接近と判断すると問題が発生してしまう。
また人体の離反に関しても、マイクロ波ドップラーセンサーの小便器への取付位置や角度によって信号の大きさが変わってしまう恐れがあるため、個々の小便器によって最適な離反検出の判断レベルが異なって来る問題が発生してしまう。
これら問題を解決するために、前記人体の接近検出に関しては、その判断レベルを学習制御によって決定していくことでしかできない。また、前記人体の離反検出に関してもその判断レベルを学習制御によって決定していくか、人体の尿流の終了からの規定時間経過によるタイミングで離反検出を行うしかない。
その結果、小便器洗浄装置のそれぞれが設置されたトイレ環境を、使用人数の多少に関わり無く学習させながら、自動で人体の接近とその他の類似した動きをのものを区別してその検出レベルを蓄積し、その検出レベルの精度を高めていく必要がある。
【特許文献１】実開昭６２−１３２４８４
【特許文献２】特開平９−８０１５０
【特許文献３】特開２００２−２６６４０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前述した背景に鑑みてなされたもので、本発明が目的とするところは小便器洗浄装置が設置されたトイレ環境において、その後の使用人数の多少に関わらず人体検出の精度を上げるための小便器洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、小便器と、前記小便器のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する給水部と、前記小便器の前方の対象物に向けて電波を送信しその電波の反射波を受信してドプラー周波数信号として対象物の動きを抽出した検出データを出力するドップラーセンサーと、前記検出データによりドプラー周波数の違いによって前記対象物を人体の接近であるか又は人体の放出する尿流であるかを判別するコントローラと、前記コントローラは、前記検出データが対象物有りと判別された直後に前記尿流有りと判別がされたとき、前記対象物有りの検出データを前記人体の接近である接近データとして蓄積し、その接近データの最低値を人体の接近を判別する接近検出判断値として設定するとともに、前記検出データと前記接近検出判断値とを比較して人体の接近を判別し、前記給水部の制御をする小便器洗浄装置であって、前記コントローラは通電開始時より前記対象物の有りと判別した検出データの個数を数え、前記個数が所定数に達するまでは、人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値を超える前記対象物有りの検出データ値は除いて、前記接近データとして蓄積することを特徴とする。
この結果、設置場所での小便器使用回数が少なくて検出データ数が規定数以下の場合は、掃除時の人の便器に異常接近する動きのように、実際の小便器の使用ではなりえない異常に大きなレベル値をあらかじめ決めてそれを排除して、人体の接近検出判断値を設定する。個々の検出データが少ない間は、大きな検出データを排除し、個々のデータの均一化した範囲内で使用するので、想定した範囲内より大きくずれることがないので設置後の人体の誤検知を防止する。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記対象物有りの検出データが人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値以下で、且つ対象物有りと判別された直後に前記尿流無しと判別がされたとき、前記対象物有りの検出データを抽出し外乱データとして蓄積して、前記外乱データの最大値と前記接近検出判断値を比較して大きい方の値を前記接近検出判断値として設定することを特徴とする。
この結果、外乱データを考慮に入れ接近検出判断値を設定するので、より実状にあった人体の検出精度を上げることができ、小便器洗浄装置の誤検知を防止する。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１又は２に記載の小便器洗浄装置において、１日又は１週間を周期として計時を行うタイマー手段を備え、前記周期を複数の時間帯に分割するとともに、前記時間帯毎に前記接近検出判断値を設定することを特徴とする。
この結果、１日の所定時間帯に定期的に発生する小便器掃除等の人の動き等を特定しその時間帯ごとに、接近検出判断値を設定するので、それぞれの時間帯にあった最適に検出精度を上げることができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記周期を分割した複数の時間帯毎に前記接近データ又は外乱データが所定期間連続して検出されないときは、前記接近検出判断値を所定の値に再設定することを特徴とする。
この結果、長期間の人の動きが検出されないような場合は、接近検出判断値が適合してないと思われる。よって、接近検出判断値を所定の値に再設定するので、小便器洗浄装置を正常な状態に復帰させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小便器設置で、小便器施工時や小便器掃除時の人の動きがあったような時間帯を特定して、その接近データを排除して人体判断値を設定するので、小便器の設置される環境によって人体検出の少ないケースでも、最適な判断値を設定することができ誤検出の少ない小便器装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明による便器洗浄装置を適用した小便器の構成を示す図である。小便器１の内部には、マイクロ波ドップラーセンサー２、制御部３が収められている。小便器１の上端は、蓋４となっており、マイクロ波ドップラーセンサー２と制御部３が収められている空間のメンテナンス作業が容易にできるようになっている。小便器１の上方背面には小便器１のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する為の給水部５が設けられている。ボール部内空間の上部には、洗浄水吐出口６が設けられている。ボール部内空間の下部には、封水を形成する為のトラップ部７と排水口８が設けられている。マイクロ波ドップラーセンサーの検出範囲９内に小便器１の人体１０が接近し用を足すことにより、人体１０の接近とその尿流１１を検出することができる構成とされている。
【００１４】
図２は、マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための概略構成図である。マイクロ波ドップラーセンサー２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する送信手段２０と、反射波を受信する受信手段２１と、送信手段２０と受信手段２１との周波数との差分を出力する差分検出手段２２から構成されている。この点がドップラーセンサーの特徴である。
【００１５】
そして、コントローラ３を具体的に示す。マイクロ波ドップラーセンサー２からの検出データ２３を接近検出判断値１２と比較して接近判断を接近検出判断手段１３が行う。同様に、前記検出データ２３を尿流検出判断値１４と比較して尿流検出判断を尿流検出判断手段１５が行う。コントローラ３は、この尿流検出の有無の判断に基づいてバルブ５０を操作する。
【００１６】
そして、接近検出判断手段１３と尿流検出判断手段１５の判断結果をデータに応じて接近判断統計手段１６によって、前記検出データ２３が接近データであったのか外乱データであったかの判断を行う。
【００１７】
そして、接近検出判断値設定手段１７が、前記検出データ２３をデータ蓄積部１８に蓄積し、時間枠に応じて前記接近検出判断値１２を設定する。時間枠の計時は時間枠計時部１９によって行われる。
【００１８】
図３は、マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための実施例に基づいた詳細構成図である。マイクロ波ドップラーセンサー２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する送信手段２０と、反射波を受信する受信手段２１と、送信手段２０と受信手段２１との周波数との差分を出力する差分検出手段２２から構成されている。この点がドップラーセンサーの特徴である。
【００１９】
そして、コントローラ３を具体的に示す。マイクロ波ドップラーセンサー２からの信号は増幅され、約１５〜４０Ｈｚの信号を通過させる第１の周波数フィルター２４と、その出力を第１人体検出データ２５として、その値を第１接近検出判断値２８と比較して主として接近し始めた状態での接近判断を第１接近判断手段２９が行う。同様に、約５〜４０Ｈｚの信号を通過させる第２の周波数フィルター２６と、その出力を第２人体検出データ２７として、その値を第２接近検出判断値３０と比較して接近状態での接近継続しているかどうかの判断を第２接近判断手段３１が行う。ここで、第１接近判断手段２９、第２接近判断手段３１の出力に応じて総合接近判断手段３２が最終的な接近の判断を行う。
【００２０】
また、約１００〜１８０Ｈｚの信号を通過させる第３の周波数フィルター３４と、その出力を尿流検出データ３５として、その値を尿流検出判断値１４と比較して尿流の有無の判断を尿流検出判断手段１５が行う。コントローラ３は、これらの判断に基づいてバルブ５０を操作する。このように、検出しようとする対象ごとに、周波数フィルターを通して適切な出力にして取り出している。
【００２１】
また、総合接近判断手段３２と尿流検出判断手段１５の判断結果をデータに応じて接近判断統計手段１６によって、前記第１人体検出データ２５と前記第２人体検出データ２７が接近データであったのか外乱データであったかの判断を行う。
【００２２】
そして、接近検出判断値設定手段１７が、前記第１人体検出データ２５と前記第２人体検出データ２７をデータ蓄積部１８に蓄積し、時間枠に応じて前記第１接近検出判断値２８と前記第２接近検出判断値３０を設定する。時間枠の計時は時間枠計時部１９によって行われる。
【００２３】
以上の構成の小便器洗浄装置において、人体１０が小便器１に接近する場合や、小便器１の近くで体を動かす際には、主に低周波域通過の第１の周波数フィルター２４及び第２の周波数フィルター２６から信号が出力される。一方、尿流は人体に比べて移動速度が速いので、主に高周波域通過の第３の周波数フィルター３４から信号が出力されるので、制御部３３は人体の動きと尿流とを識別できる。
【００２４】
前述した、下水管に流れる排水の影響による小便器の封水面の変動や、小便器の内面に流れ落ちる洗浄水の水滴、小便器の前方に設置された大便器ブースのドアの開閉動作、といった外乱信号の周波数は約５〜１５Ｈｚ、人体接近中の周波数は約１５Ｈｚ〜４０Ｈｚ、人体接近後の周波数は約５〜４０Ｈｚ、尿流の周波数は約１００〜１８０Ｈｚであり、各々に設定されたフィルターからの出力信号を用いて人体と人の尿流の有無を判断する。
【００２５】
図４は人体を検出するためのメインフローチャート図である。全体のソフト処理を示している。人体の接近（Ｓ４１）・尿流（Ｓ４２）の検出を行い、その結果を元に接近と外乱データを蓄積し（Ｓ４３）、最適な第１接近検出判断値、第２接近検出判断値を設定するための処理（Ｓ４４）を行う。このように一連の処理を連続的にソフト処理を行っている。
【００２６】
図５は人体が小用を開始すると高周波域通過の第３の周波数フィルター３４から得られる信号の一例である。第１人体検出出力及び第２人体検出出力を基に第１接近検出判断値及び第２接近検出判断値を更新するのための起点となる尿流検出は、高周波域通過の第３の周波数フィルター３４の出力信号を用いる。Ｖ１、Ｖ２は尿流検出のための尿流検出判断値３６である。ここで、実際のＶ１、Ｖ２は数百ミリボルトの波形であり、Ｔ１は放尿の時間であり１０数秒程度である。この時間の検出については、以下、図６のフロ−チャートで詳細に説明する。
【００２７】
図６は尿流検出手段を示すフローチャートである。高周波域通過の第３の周波数フィルター３４の出力値ＶＨがＶ１未満かＶ２より大きい時は現状維持で終了するが（Ｓ７０１でＮＯ）、ＶＨがＶ１以上かＶ２以下であれば（Ｓ６０１でＹＥＳ）、尿流らしき波形が入力されたと判断し、尿流検出時間を計測するためタイマ１をスタートさせる（Ｓ６０２）。ＶＨがＶ１以上かＶ２以下の時は常にタイマ１の値を確認し、タイマ１の値が１ｓ以上であれば（Ｓ６０３でＹＥＳ）尿流検出と確定するが（Ｓ６０４）、タイマ１の値が１ｓ未満の時は（Ｓ６０３でＮＯ）現状維持とする。その後ＶＨがＶ１以上かＶ２以下の状態の時は現状維持であるが（Ｓ６０５でＹＥＳ）、Ｖ１未満かＶ２より大きい時は（Ｓ６０５でＮＯ）、尿流検出判断値を下回った時間を計測するためタイマ２をスタートさせる（Ｓ６０６）。尿流検出判断値を下回った時間が短ければ尿流が継続されていると判断する。その後、ＶＨがＶ１以上かＶ２以下になれば（Ｓ６０７でＹＥＳ）、次の時間計測のためタイマ２の停止とクリアを行い（Ｓ６０８）再度ＶＨの確認を行う。ＶＨがＶ１未満かＶ２より大きい時は（Ｓ６０７でＮＯ）タイマ２の値を確認し２００ｍｓ未満であれば尿流が継続中と判断し再度ＶＨの確認を行うが（Ｓ６０９でＮＯ）、２００ｍｓ以上の時は尿流が途絶えたと判断する（Ｓ６０９でＹＥＳ）。最後に次の尿流検出のために今まで計測したタイマ１・２の停止とクリアを行う（Ｓ６０１０）。かかる処理で尿流を判別することにより、図６の信号ではおよそＴ１の間を尿流と検出することができる。
【００２８】
図７は人体の接近時に低周波域通過の第１の周波数フィルター２４から得られる信号の一例である。まず、接近検出を行う際は、低周波域通過の第１の周波数フィルター２４を通して得られる第１人体検出データ２５と、低周波域通過の第２の周波数フィルター２６を通して得られる第２人体検出データ２７を用いる。第１人体検出データ２５の振幅のプラス側の現在設定されている第１接近検出判断値をＶ３とし、Ｖ３Ｌは接近時に発生すると想定される最小の前記第１接近検出判断値である。同様に第１人体検出データ２５の振幅のマイナス側の現在設定されている第１接近検出判断値をＶ４として、Ｖ４Ｌも同様である。そして第１人体検出データ２５の振幅値と第１接近検出判断値２８（Ｖ３−Ｖ４）の値を比較していく。ここで、実際のＶ３−Ｖ４の値は数ボルトで、Ｔ２は人の接近検出を判断する時間であり１秒程度である。図９のフロ−チャートで詳細に説明する。
【００２９】
図８は人体の接近時に低周波域通過の第２の周波数フィルター２６から得られる信号の一例である。第２人体検出データ２７の振幅のプラス側の現在設定されている第２接近検出判断値をＶ５とし、同様に第２人体検出データ２７のマイナス側の現在設定されている第２接近検出判断値をＶ６とする。そして第２人体検出データ２７の振幅値と第２接近検出判断値３０（Ｖ５−Ｖ６）の値を比較していく。ここで、実際のＶ５−Ｖ６の値は数ボルトで、Ｔ３は人の接近検出を判断する時間であり２秒程度である。図９のフロ−チャートで詳細に説明する。
【００３０】
図９は接近検出手段を示すフローチャートである。低周波域通過の第１の周波数フィルター２４を通して得られる第１人体検出データ２５の振幅値ＶＡが、第１接近検出判断値２８に設定される値として想定される最小値（Ｖ３Ｌ−Ｖ４Ｌ）を上回るかどうかの判断をする。下回っている場合は（Ｓ９０１でＮＯ）そのまま終了するが、上回った場合は（Ｓ９０１でＹＥＳ）人体接近らしき信号が入力されと判断し、接近検出手段を継続する。まずタイマをスタートさせ（Ｓ９０２）、１ｓ経過するまで第１人体検出データ２５の振幅値ＶＡの最大値を求める（Ｓ９０３・Ｓ９０４）。図７におけるおよそＴ２間である。１ｓ経過後は次の時間測定に備え、タイマ停止、及びタイマ値のクリアを行う（Ｓ９０５）。求めたＶＡの最大値と低周波域通過の第１の周波数フィルター２４の第１接近検出判断値２８（Ｖ３−Ｖ４）を比較し、その大小関係とＶＡの最大値を保持しておく（Ｓ９０６）。この時、今回の人体接近らしき信号の大きさを確認するため、ＶＡの最大値が現在設定されている第１接近検出判断値２８（Ｖ３−Ｖ４）を下回っていたとしても今後の処理は継続させる。続いて接近時のもう一方の周波数成分を確認するため再度タイマをスタートさせ（Ｓ９０７）、２ｓ間経過するまで低周波域通過の第２の周波数フィルター２６を通して得られる第２人体検出データ２７の振幅値ＶＢの平均値を求める（Ｓ９０８・Ｓ９０９）。図８におけるおよそＴ３間である。２ｓ経過後は次の時間測定に備え、タイマ停止、及びタイマ値のクリアを行う（Ｓ９１０）。求めたＶＢの平均値と低周波域通過の第２の周波数フィルター２６の第２接近検出判断値３０（Ｖ５−Ｖ６）を比較し、その大小関係とＶＢの平均値を保持しておく（Ｓ９１１）。ここで、先程保持していた、低周波域通過の第１の周波数フィルター２４の第１接近検出判断値２８と、低周波域通過の第２の周波数フィルター２６の第２接近検出判断値３０との大小関係を確認し、ＶＡの最大値が第１接近検出判断値２８を下回るか、ＶＢの平均値が第２接近検出判断値３０を下回っていたら、Ｓ９１２でＮＯ）、今回の信号を接近信号として検出しないが、ＶＡの最大値が第１接近検出判断値２８を上回り、なおかつＶＢの平均値が第２接近検出判断値３０を上回った場合は（Ｓ９１２でＹＥＳ）今回の信号を接近検出の信号と判断することになる（Ｓ９１３）。
【００３１】
しかし、今回処理した第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７が本当に人体接近信号なのか、何らかの外乱信号であるのかまだこの時点では確定ができない。通常、小便器を使用する人は小便器に接近後、数十秒以内に小用を行う。そこでこの条件を利用するため再度タイマをスタートさせ、３０秒以内に尿流を検出したら先程検出した第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７は人体接近の信号であったと確定できる。また、第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７はの違いは通過させるフィルターの違いが主であって、接近検出のためのデータとしては同義となるので、以下、第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７を総称して検出データと記述する。
【００３２】
図１０はその外乱データと接近データを判別するフローチャートである。また、図１１は検出データを接近信号として判断した時のタイムチャート、それに対し図１２は検出データを外乱信号として判断した時のタイムチャートである。
【００３３】
まず、未使用時間の確認を行う（Ｓ１００１）。これは後述するＳ１０１０で計時を開始した時間であって、接近データも外乱データも蓄積されなかった時間を表す。この未使用時間がある規定時間（例えば３日間）に達していれば（Ｓ１００１でＹＥＳ）、接近検出判断値を設定する処理（Ｓ１０１１）へ移行する。図１６でも説明するがこの時はある規定値（例えば初期設定値）を設定するものとする。未使用時間が規定時間に達していなければ、Ｓ１００２の処理へ移行する。Ｓ１００２では検出データの有無を確認する。検出データが無ければ特に処理をせず終了するが（Ｓ１００２でＮＯ）、検出データがあれば次の処理へ移行する（Ｓ１００２でＹＥＳ）。続いて検出データを接近データとして蓄積した数を確認し規定数に達していれば（Ｓ１００３でＹＥＳ）Ｓ１００５へ移行し、規定数に達していなければ（Ｓ１００３でＮＯ）Ｓ１００４へ移行する。Ｓ１００４では、前記検出データが人体接近時に想定した値である第一検出データ値以下であるかを確認する。第一接近データ値とは、接近の振幅値が図１３のようなＶ７−Ｖ８が通常使用で有り得るような値であるか、図１４のように振幅値Ｖ７Ｈ−Ｖ８Ｈが通常では有り得ないような値であるかを判断するための値である。この処理は、まだ接近データ数の蓄積数が少ない時に、接近を想定した値より大きな値を検出データとして使用して、後述するＳ１０１１での接近検出判断値設定の精度が悪化されるのを防ぐためである。接近の振幅値が第一接近データ以下でなければ、それは小便器施工や清掃等のイレギュラーな動作をしていると判断して処理を終了する（Ｓ１００４でＮＯ）。接近の振幅値が第一接近データ以下であれば（Ｓ１００４でＹＥＳ）、Ｓ１００５へ進む。続いて検出データ検出からの規定時間を計測するためにタイマをスタートさせ（Ｓ１００５）、尿流検出をしたかどうか（Ｓ１００６）と３０ｓが経過したかどうか（Ｓ１００７）を確認する。３０ｓ以内に尿流を検出した時は（Ｓ１００６でＹＥＳ、且つＳ１００７でＮＯ）先程検出した検出データは接近信号であると判断し、ＶＡの最大値とＶＢの平均値を接近データとして蓄積し、その時の時間枠も記録する（Ｓ１００９）。タイムチャートで示すと図１１ようになる。時間枠については後述する図１５にて詳細を説明する。尿流検出せずに３０ｓが経過した時は（Ｓ１００６でＮＯ、且つＳ１００７でＹＥＳ）先程検出した接検出データは外乱信号であると判断し、ＶＡの最大値とＶＢの平均値を外乱データとして蓄積し、その時の時間枠も記録する。タイムチャートで示すと図１２のようになる。時間枠については後述する図１５にて詳細を説明する。そして前記Ｓ１００１で判断するための未使用時間を計測するためのタイマをスタートさせる（Ｓ１０１０）。続いて蓄積されたデータを元に接近検出の第１接近検出判断値と第２接近検出判断値を設定する（Ｓ１０１１）。但しＳ１００１で未使用時間が規定値に達してこの処理に来た時は、ある規定値（例えば初期設定値）を設定するものとする。詳細は後述する図１６でも説明する。
【００３４】
接近検出第１接近検出判断値２８と接近検出第２接近検出判断値３０は、各時間枠によって設定することにより、常に最適な接近検出判断値を設定することができる。図１５は時間枠毎に接近検出判断値を設定するための説明図である。
【００３５】
例えば１日を１時間毎の２４の枠に区切り本日を含め過去１週間分の時間枠を設ける。各時間枠毎に検出データを接近データとして蓄積データと外乱として蓄積したデータを記録しておく（前記図１０のＳ１１０８とＳ１１０９）。実際はＶＡの最大値とＶＢの平均値を接近データとして蓄積されており、ＶＡの最大値は第１接近検出判断値、ＶＢの平均値は第２接近検出判断値の設定として用いられる。ここでは一方（例えばＶＡの最大値のデータを用いて第１接近検出判断値を設定）
のみについての説明を行う。第１接近検出判断値の設定と第２接近検出判断値の設定の違いは、元の蓄積データがＶＡの最大値とＶＢの平均値かの違いのみで、設定方法自体は同一で構わない。図１４中の○印は検出データを接近データとして蓄積したデータを表し、その横の数字はその検出データ値である。同様に図１４中の×印は検出データを外乱データとして蓄積したデータを表し、その横の数字はその検出データ値である。何らかのデータを蓄積した時間枠は網掛け表示をしており、何のデータも蓄積しなかった時間枠には白抜き表示をしている。
【００３６】
接近検出判断値の設定方法であるが、例えば時間枠１のデータを確認すると蓄積されたデータは４日前のみとなり、接近データは３０、外乱データは１０となる。接近データの最低値である３０を検出判断値に設定すればこの時間枠での接近を検出可能となる。また外乱データの最大値である１０を検出判断値に設定すれば、外乱の影響を受けることなく、より接近検出性能を向上させることができる。また、接近データの最低値３０と外乱データの最大値１０の中間値である２０を接近検出判断値と設定しても良いし、より外乱の影響を無くしたいのであれば、中間値２０より接近データの最低値３０に近い値に設定し、より接近検出性能の向上を図りたいのであれば中間値２０より外乱データの最大値１０に近い値に設定すればよい。このように接近検出を可能とし、且つ外乱による影響を無くす値を接近検出判断値として設定する方法を以下、接近検出判断値設定法と記述する。
【００３７】
時間枠２のデータを確認すると蓄積されたデータは１日前のみとなり、接近データは８と２０、外乱データは２と４となる。このような時は接近データの最低値８と外乱データの最大値で４を抽出して接近検出判断値設定法を用いてもよいし、接近データの平均値である１４と外乱データの平均値である３を用いて接近検出判断値設定法を用いてもよい。
【００３８】
時間枠３枠のデータを確認すると蓄積されたデータは２日前のみとなり、接近データは１０、外乱データは２０となる。接近データの最低値が外乱データの最大値より小さくなっているため、接近を検出し、外乱の影響を受けないといった値を設定することができない。このような時は接近検出を優先するのであれば、接近データの最低値である１０を接近検出判断値と設定すればよいし、外乱による接近誤検出防止を優先するのであれば、外乱データの最大値である２０を接近検出判断値に設定すればよい。また各々の中間値である１５を接近検出判断値と設定してもよい。
【００３９】
時間枠４のデータを確認するとデータが複数日に亘って蓄積されている。このような時は接近データの最低値１５と外乱データの最大値１０を抽出して接近検出判断値設定法を用いてもよいし、接近データの平均値である２０と外乱データの平均値である５で接近検出判断値設定法を用いてもよい。
【００４０】
時間枠５〜８のデータを確認するとデータが全く蓄積されていない。このような時は直近で設定した時間枠４の判断値をそのまま設定してもよいし、初期値として設定される値にしてもよい。また接近検出を優先させるのであれば、どのような値でも検出可能とするため０としすればよいし、外乱による接近誤検出防止を優先するのであれば、設定可能な最大値を設定すればよい。
【００４１】
時間枠１５のデータを確認するとデータが複数日に亘って蓄積されている。更に接近データの最低値である１４が外乱データの最大値である２１より小さいるため、接近を検出し、外乱の影響を受けないといった値を設定することができない。このような時は接近検出を優先するのであれば、接近データの最低値である１４を接近検出判断値と設定すればよいし、外乱による接近誤検出防止を優先するのであれば、外乱データの最大値である２１を接近検出判断値に設定すればよい。また
接近データの平均値である２１と外乱データの平均値である１４で接近検出判断値設定法用いてもよい。
【００４２】
図１６は一定期間中小便器が使用されることなければ、小便器の設置環境が変化したと判断し、前記第1接近判断値２８と第２接近判断値３０をある規定値（例えば初期設定値）に設定することを表した図である。小便器施工時等、一回のみ特定行為が行われその信号により誤って前記第1接近判断値２８と第２接近判断値３０を学習してしまった時、かかる処理により一定未使用期間後に使用者が現れた来たときに初期設定の状態から小便器使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る小便器の構成図である。
【図２】マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための概略構成図である。
【図３】マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための実施例に基づいた詳細構成図である。
【図４】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される人体検出機能のプラグラムを示すフローチャートである。
【図５】小用中の高周波域通過の第３の周波数フィルターの出力波形である。
【図６】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される尿流検出のプログラムを示すフローチャートである。
【図７】小便器の人体が接近中の低周波域通過の第１の周波数フィルターの出力波形信号である。
【図８】小便器の人体が接近中の低周波域通過の第２の周波数フィルターの出力波形信号である。
【図９】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される接近検出のプログラムを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される外乱データと接近データを判別しデータを蓄積するためのプログラムを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例に係る尿流検出により検出データを接近信号と確定する時のタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施例に係る尿流未検出により検出データを外乱信号と確定する時のタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施例に係る通常使用で想定し得る検出データ波形である。
【図１４】本発明の実施例に係る通常使用で想定外の検出データ波形である。
【図１５】本発明の実施例に係る接近データと外乱データを蓄積し、接近検出判断値を設定するための説明図である。
【図１６】本発明の実施例に係る接近データと外乱データが一定時間検出されなかった時に、接近検出判断値を設定するための説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…小便器
２…マイクロ波ドップラーセンサー
３…コントローラ
４…蓋
５…給水部
６…洗浄水吐出口
７…トラップ部
８…排水口
９…マイクロ波ドップラーセンサー検出範囲
１０…人体
１１…尿流
１２…接近検出判断値
１３…接近検出判断手段
１４…尿流検出判断値
１５…尿流検出判断手段
１６…検出判断統計手段
１７…接近検出判断値設定手段
１８…データ蓄積部
１９…時間枠計時部
２０…送信手段
２１…受信手段
２２…差分検出手段
２３…検出データ
２４…第１の周波数フィルター
２５…第１人体検出データ
２６…第２の周波数フィルター
２７…第２人体検出データ
２８…第１接近検出判断値
２９…第１接近判断手段
３０…第２接近検出判断値
３１…第２接近判断手段
３２…総合接近判断手段
３３…制御部
３４…第３の周波数フィルター
３５…尿流検出データ
５０…バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を用いて人体の存在状況を検出するマイクロ波ドップラーセンサーを備えた小便器洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用足し後の小便器本体の洗浄を自動化する為に、便器に赤外線センサー等の人体検出センサーを設置し、一定時間以上人体を検出した場合には小用前の水膜形成のための前洗浄を実施したり（以下、前洗浄）、その後に人体が離れたことを検出し、一定量の洗浄水を流すようにしたもの（以下、本洗浄）がある。このような小便器洗浄装置は、通常の使用において人体は小便器洗浄の為の操作をする必要がないので便利である。
【０００３】
一方、便器洗浄装置において、人体を検出するセンサーとしてマイクロ波センサーを用いることが提案されている。（例えば、特許文献１）マイクロ波は陶器や磁器を透過するので、マイクロ波センサーを陶器製の便器の内部やタイルの裏側に設置することが可能であり、センサー自体の保護、防水等を考慮する必要が無いという点で優れている。また、センサーを隠蔽できるので、悪戯の恐れが無く、デザインの自由度が向上する。
【０００４】
また、電波（特にマイクロ、ミリ波）によるマイクロ波ドップラーセンサーは、ドップラ効果を利用して以下の原理で物体（動き）検出に用いられている。
基本式：ΔＦ＝ＦS―Ｆb＝２×ＦS×ν／ｃ
ΔＦ：ドップラ周波数
ＦS：送信周波数
Ｆb：反射周波数
ν：物体の移動速度
ｃ：光速（３００×１０6 ｍ／ｓ）
アンテナから送信されたＦSは、物体に反射し、相対運動νによるドップラ周波数シフトを受けＦbとなる。この時、送信波と反射波の周波数差ΔＦが検出信号として取り出せる。
【０００５】
このマイクロ波ドップラーセンサーは物体（動き）を検出するので、これを小便器に採用して、人体の接近や（例えば、特許文献２）人の尿流を（例えば、特許文献３）検出することができるように検討されている。これら技術によれば、人体の接近と人の尿流とは検出されるドップラー周波数の違いに基づいて検出させている。
【０００６】
しかし、人体の接近と人の尿流を検出するためにマイクロ波ドップラーセンサーの指向性を広く設定した小便器洗浄装置においては、下水管に流れる排水の影響により小便器の封水面の変動や、小便器の内面に流れ落ちる洗浄水の水滴、小便器の前方に設置された大便器ブースのドアの開閉動作等、人体の接近周波数である約５〜４０Ｈｚと類似した動きをするものがトイレ環境に存在する。これに対して人の尿流の周波数は約１００〜１８０Ｈｚであり、人体の接近に比べると速い動作である。更にこれと類似した動きをするものがトイレ環境に存在しないので正確に検出可能である。
そこで小便器洗浄装置は、人体の接近で前記前洗浄を実施したり、その後に人体が離反したことを検出して前記本洗浄をする必要があるが、前記のように人体の接近と類似した動きをする物に対しても人体の接近と判断すると問題が発生してしまう。
また人体の離反に関しても、マイクロ波ドップラーセンサーの小便器への取付位置や角度によって信号の大きさが変わってしまう恐れがあるため、個々の小便器によって最適な離反検出の判断レベルが異なって来る問題が発生してしまう。
これら問題を解決するために、前記人体の接近検出に関しては、その判断レベルを学習制御によって決定していくことでしかできない。また、前記人体の離反検出に関してもその判断レベルを学習制御によって決定していくか、人体の尿流の終了からの規定時間経過によるタイミングで離反検出を行うしかない。
その結果、小便器洗浄装置のそれぞれが設置されたトイレ環境を、使用人数の多少に関わり無く学習させながら、自動で人体の接近とその他の類似した動きをのものを区別してその検出レベルを蓄積し、その検出レベルの精度を高めていく必要がある。
【特許文献１】実開昭６２−１３２４８４
【特許文献２】特開平９−８０１５０
【特許文献３】特開２００２−２６６４０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前述した背景に鑑みてなされたもので、本発明が目的とするところは小便器洗浄装置が設置されたトイレ環境において、その後の使用人数の多少に関わらず人体検出の精度を上げるための小便器洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、小便器と、前記小便器のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する給水部と、前記小便器の前方の対象物に向けて電波を送信しその電波の反射波を受信してドプラー周波数信号として対象物の動きを抽出した検出データを出力するドップラーセンサーと、前記検出データによりドプラー周波数の違いによって前記対象物を人体の接近であるか又は人体の放出する尿流であるかを判別するコントローラと、前記コントローラは、前記検出データが対象物有りと判別された直後に前記尿流有りと判別がされたとき、前記対象物有りの検出データを前記人体の接近である接近データとして蓄積し、その接近データの最低値を人体の接近を判別する接近検出判断値として設定するとともに、前記検出データと前記接近検出判断値とを比較して人体の接近を判別し、前記給水部の制御をする小便器洗浄装置であって、前記コントローラは通電開始時より前記対象物の有りと判別した検出データの個数を数え、前記個数が所定数に達するまでは、人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値を超える前記対象物有りの検出データ値は除いて、前記接近データとして蓄積することを特徴とする。
この結果、設置場所での小便器使用回数が少なくて検出データ数が規定数以下の場合は、掃除時の人の便器に異常接近する動きのように、実際の小便器の使用ではなりえない異常に大きなレベル値をあらかじめ決めてそれを排除して、人体の接近検出判断値を設定する。個々の検出データが少ない間は、大きな検出データを排除し、個々のデータの均一化した範囲内で使用するので、想定した範囲内より大きくずれることがないので設置後の人体の誤検知を防止する。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記対象物有りの検出データが人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値以下で、且つ対象物有りと判別された直後に前記尿流無しと判別がされたとき、前記対象物有りの検出データを抽出し外乱データとして蓄積して、前記外乱データの最大値と前記接近検出判断値を比較して大きい方の値を前記接近検出判断値として設定することを特徴とする。
この結果、外乱データを考慮に入れ接近検出判断値を設定するので、より実状にあった人体の検出精度を上げることができ、小便器洗浄装置の誤検知を防止する。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１又は２に記載の小便器洗浄装置において、１日又は１週間を周期として計時を行うタイマー手段を備え、前記周期を複数の時間帯に分割するとともに、前記時間帯毎に前記接近検出判断値を設定することを特徴とする。
この結果、１日の所定時間帯に定期的に発生する小便器掃除等の人の動き等を特定しその時間帯ごとに、接近検出判断値を設定するので、それぞれの時間帯にあった最適に検出精度を上げることができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記周期を分割した複数の時間帯毎に前記接近データ又は外乱データが所定期間連続して検出されないときは、前記接近検出判断値を所定の値に再設定することを特徴とする。
この結果、長期間の人の動きが検出されないような場合は、接近検出判断値が適合してないと思われる。よって、接近検出判断値を所定の値に再設定するので、小便器洗浄装置を正常な状態に復帰させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小便器設置で、小便器施工時や小便器掃除時の人の動きがあったような時間帯を特定して、その接近データを排除して人体判断値を設定するので、小便器の設置される環境によって人体検出の少ないケースでも、最適な判断値を設定することができ誤検出の少ない小便器装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明による便器洗浄装置を適用した小便器の構成を示す図である。小便器１の内部には、マイクロ波ドップラーセンサー２、制御部３が収められている。小便器１の上端は、蓋４となっており、マイクロ波ドップラーセンサー２と制御部３が収められている空間のメンテナンス作業が容易にできるようになっている。小便器１の上方背面には小便器１のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する為の給水部５が設けられている。ボール部内空間の上部には、洗浄水吐出口６が設けられている。ボール部内空間の下部には、封水を形成する為のトラップ部７と排水口８が設けられている。マイクロ波ドップラーセンサーの検出範囲９内に小便器１の人体１０が接近し用を足すことにより、人体１０の接近とその尿流１１を検出することができる構成とされている。
【００１４】
図２は、マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための概略構成図である。マイクロ波ドップラーセンサー２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する送信手段２０と、反射波を受信する受信手段２１と、送信手段２０と受信手段２１との周波数との差分を出力する差分検出手段２２から構成されている。この点がドップラーセンサーの特徴である。
【００１５】
そして、コントローラ３を具体的に示す。マイクロ波ドップラーセンサー２からの検出データ２３を接近検出判断値１２と比較して接近判断を接近検出判断手段１３が行う。同様に、前記検出データ２３を尿流検出判断値１４と比較して尿流検出判断を尿流検出判断手段１５が行う。コントローラ３は、この尿流検出の有無の判断に基づいてバルブ５０を操作する。
【００１６】
そして、接近検出判断手段１３と尿流検出判断手段１５の判断結果をデータに応じて接近判断統計手段１６によって、前記検出データ２３が接近データであったのか外乱データであったかの判断を行う。
【００１７】
そして、接近検出判断値設定手段１７が、前記検出データ２３をデータ蓄積部１８に蓄積し、時間枠に応じて前記接近検出判断値１２を設定する。時間枠の計時は時間枠計時部１９によって行われる。
【００１８】
図３は、マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための実施例に基づいた詳細構成図である。マイクロ波ドップラーセンサー２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する送信手段２０と、反射波を受信する受信手段２１と、送信手段２０と受信手段２１との周波数との差分を出力する差分検出手段２２から構成されている。この点がドップラーセンサーの特徴である。
【００１９】
そして、コントローラ３を具体的に示す。マイクロ波ドップラーセンサー２からの信号は増幅され、約１５〜４０Ｈｚの信号を通過させる第１の周波数フィルター２４と、その出力を第１人体検出データ２５として、その値を第１接近検出判断値２８と比較して主として接近し始めた状態での接近判断を第１接近判断手段２９が行う。同様に、約５〜４０Ｈｚの信号を通過させる第２の周波数フィルター２６と、その出力を第２人体検出データ２７として、その値を第２接近検出判断値３０と比較して接近状態での接近継続しているかどうかの判断を第２接近判断手段３１が行う。ここで、第１接近判断手段２９、第２接近判断手段３１の出力に応じて総合接近判断手段３２が最終的な接近の判断を行う。
【００２０】
また、約１００〜１８０Ｈｚの信号を通過させる第３の周波数フィルター３４と、その出力を尿流検出データ３５として、その値を尿流検出判断値１４と比較して尿流の有無の判断を尿流検出判断手段１５が行う。コントローラ３は、これらの判断に基づいてバルブ５０を操作する。このように、検出しようとする対象ごとに、周波数フィルターを通して適切な出力にして取り出している。
【００２１】
また、総合接近判断手段３２と尿流検出判断手段１５の判断結果をデータに応じて接近判断統計手段１６によって、前記第１人体検出データ２５と前記第２人体検出データ２７が接近データであったのか外乱データであったかの判断を行う。
【００２２】
そして、接近検出判断値設定手段１７が、前記第１人体検出データ２５と前記第２人体検出データ２７をデータ蓄積部１８に蓄積し、時間枠に応じて前記第１接近検出判断値２８と前記第２接近検出判断値３０を設定する。時間枠の計時は時間枠計時部１９によって行われる。
【００２３】
以上の構成の小便器洗浄装置において、人体１０が小便器１に接近する場合や、小便器１の近くで体を動かす際には、主に低周波域通過の第１の周波数フィルター２４及び第２の周波数フィルター２６から信号が出力される。一方、尿流は人体に比べて移動速度が速いので、主に高周波域通過の第３の周波数フィルター３４から信号が出力されるので、制御部３３は人体の動きと尿流とを識別できる。
【００２４】
前述した、下水管に流れる排水の影響による小便器の封水面の変動や、小便器の内面に流れ落ちる洗浄水の水滴、小便器の前方に設置された大便器ブースのドアの開閉動作、といった外乱信号の周波数は約５〜１５Ｈｚ、人体接近中の周波数は約１５Ｈｚ〜４０Ｈｚ、人体接近後の周波数は約５〜４０Ｈｚ、尿流の周波数は約１００〜１８０Ｈｚであり、各々に設定されたフィルターからの出力信号を用いて人体と人の尿流の有無を判断する。
【００２５】
図４は人体を検出するためのメインフローチャート図である。全体のソフト処理を示している。人体の接近（Ｓ４１）・尿流（Ｓ４２）の検出を行い、その結果を元に接近と外乱データを蓄積し（Ｓ４３）、最適な第１接近検出判断値、第２接近検出判断値を設定するための処理（Ｓ４４）を行う。このように一連の処理を連続的にソフト処理を行っている。
【００２６】
図５は人体が小用を開始すると高周波域通過の第３の周波数フィルター３４から得られる信号の一例である。第１人体検出出力及び第２人体検出出力を基に第１接近検出判断値及び第２接近検出判断値を更新するのための起点となる尿流検出は、高周波域通過の第３の周波数フィルター３４の出力信号を用いる。Ｖ１、Ｖ２は尿流検出のための尿流検出判断値３６である。ここで、実際のＶ１、Ｖ２は数百ミリボルトの波形であり、Ｔ１は放尿の時間であり１０数秒程度である。この時間の検出については、以下、図６のフロ−チャートで詳細に説明する。
【００２７】
図６は尿流検出手段を示すフローチャートである。高周波域通過の第３の周波数フィルター３４の出力値ＶＨがＶ１未満かＶ２より大きい時は現状維持で終了するが（Ｓ７０１でＮＯ）、ＶＨがＶ１以上かＶ２以下であれば（Ｓ６０１でＹＥＳ）、尿流らしき波形が入力されたと判断し、尿流検出時間を計測するためタイマ１をスタートさせる（Ｓ６０２）。ＶＨがＶ１以上かＶ２以下の時は常にタイマ１の値を確認し、タイマ１の値が１ｓ以上であれば（Ｓ６０３でＹＥＳ）尿流検出と確定するが（Ｓ６０４）、タイマ１の値が１ｓ未満の時は（Ｓ６０３でＮＯ）現状維持とする。その後ＶＨがＶ１以上かＶ２以下の状態の時は現状維持であるが（Ｓ６０５でＹＥＳ）、Ｖ１未満かＶ２より大きい時は（Ｓ６０５でＮＯ）、尿流検出判断値を下回った時間を計測するためタイマ２をスタートさせる（Ｓ６０６）。尿流検出判断値を下回った時間が短ければ尿流が継続されていると判断する。その後、ＶＨがＶ１以上かＶ２以下になれば（Ｓ６０７でＹＥＳ）、次の時間計測のためタイマ２の停止とクリアを行い（Ｓ６０８）再度ＶＨの確認を行う。ＶＨがＶ１未満かＶ２より大きい時は（Ｓ６０７でＮＯ）タイマ２の値を確認し２００ｍｓ未満であれば尿流が継続中と判断し再度ＶＨの確認を行うが（Ｓ６０９でＮＯ）、２００ｍｓ以上の時は尿流が途絶えたと判断する（Ｓ６０９でＹＥＳ）。最後に次の尿流検出のために今まで計測したタイマ１・２の停止とクリアを行う（Ｓ６０１０）。かかる処理で尿流を判別することにより、図６の信号ではおよそＴ１の間を尿流と検出することができる。
【００２８】
図７は人体の接近時に低周波域通過の第１の周波数フィルター２４から得られる信号の一例である。まず、接近検出を行う際は、低周波域通過の第１の周波数フィルター２４を通して得られる第１人体検出データ２５と、低周波域通過の第２の周波数フィルター２６を通して得られる第２人体検出データ２７を用いる。第１人体検出データ２５の振幅のプラス側の現在設定されている第１接近検出判断値をＶ３とし、Ｖ３Ｌは接近時に発生すると想定される最小の前記第１接近検出判断値である。同様に第１人体検出データ２５の振幅のマイナス側の現在設定されている第１接近検出判断値をＶ４として、Ｖ４Ｌも同様である。そして第１人体検出データ２５の振幅値と第１接近検出判断値２８（Ｖ３−Ｖ４）の値を比較していく。ここで、実際のＶ３−Ｖ４の値は数ボルトで、Ｔ２は人の接近検出を判断する時間であり１秒程度である。図９のフロ−チャートで詳細に説明する。
【００２９】
図８は人体の接近時に低周波域通過の第２の周波数フィルター２６から得られる信号の一例である。第２人体検出データ２７の振幅のプラス側の現在設定されている第２接近検出判断値をＶ５とし、同様に第２人体検出データ２７のマイナス側の現在設定されている第２接近検出判断値をＶ６とする。そして第２人体検出データ２７の振幅値と第２接近検出判断値３０（Ｖ５−Ｖ６）の値を比較していく。ここで、実際のＶ５−Ｖ６の値は数ボルトで、Ｔ３は人の接近検出を判断する時間であり２秒程度である。図９のフロ−チャートで詳細に説明する。
【００３０】
図９は接近検出手段を示すフローチャートである。低周波域通過の第１の周波数フィルター２４を通して得られる第１人体検出データ２５の振幅値ＶＡが、第１接近検出判断値２８に設定される値として想定される最小値（Ｖ３Ｌ−Ｖ４Ｌ）を上回るかどうかの判断をする。下回っている場合は（Ｓ９０１でＮＯ）そのまま終了するが、上回った場合は（Ｓ９０１でＹＥＳ）人体接近らしき信号が入力されと判断し、接近検出手段を継続する。まずタイマをスタートさせ（Ｓ９０２）、１ｓ経過するまで第１人体検出データ２５の振幅値ＶＡの最大値を求める（Ｓ９０３・Ｓ９０４）。図７におけるおよそＴ２間である。１ｓ経過後は次の時間測定に備え、タイマ停止、及びタイマ値のクリアを行う（Ｓ９０５）。求めたＶＡの最大値と低周波域通過の第１の周波数フィルター２４の第１接近検出判断値２８（Ｖ３−Ｖ４）を比較し、その大小関係とＶＡの最大値を保持しておく（Ｓ９０６）。この時、今回の人体接近らしき信号の大きさを確認するため、ＶＡの最大値が現在設定されている第１接近検出判断値２８（Ｖ３−Ｖ４）を下回っていたとしても今後の処理は継続させる。続いて接近時のもう一方の周波数成分を確認するため再度タイマをスタートさせ（Ｓ９０７）、２ｓ間経過するまで低周波域通過の第２の周波数フィルター２６を通して得られる第２人体検出データ２７の振幅値ＶＢの平均値を求める（Ｓ９０８・Ｓ９０９）。図８におけるおよそＴ３間である。２ｓ経過後は次の時間測定に備え、タイマ停止、及びタイマ値のクリアを行う（Ｓ９１０）。求めたＶＢの平均値と低周波域通過の第２の周波数フィルター２６の第２接近検出判断値３０（Ｖ５−Ｖ６）を比較し、その大小関係とＶＢの平均値を保持しておく（Ｓ９１１）。ここで、先程保持していた、低周波域通過の第１の周波数フィルター２４の第１接近検出判断値２８と、低周波域通過の第２の周波数フィルター２６の第２接近検出判断値３０との大小関係を確認し、ＶＡの最大値が第１接近検出判断値２８を下回るか、ＶＢの平均値が第２接近検出判断値３０を下回っていたら、Ｓ９１２でＮＯ）、今回の信号を接近信号として検出しないが、ＶＡの最大値が第１接近検出判断値２８を上回り、なおかつＶＢの平均値が第２接近検出判断値３０を上回った場合は（Ｓ９１２でＹＥＳ）今回の信号を接近検出の信号と判断することになる（Ｓ９１３）。
【００３１】
しかし、今回処理した第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７が本当に人体接近信号なのか、何らかの外乱信号であるのかまだこの時点では確定ができない。通常、小便器を使用する人は小便器に接近後、数十秒以内に小用を行う。そこでこの条件を利用するため再度タイマをスタートさせ、３０秒以内に尿流を検出したら先程検出した第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７は人体接近の信号であったと確定できる。また、第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７はの違いは通過させるフィルターの違いが主であって、接近検出のためのデータとしては同義となるので、以下、第１人体検出データ２５と第２人体検出データ２７を総称して検出データと記述する。
【００３２】
図１０はその外乱データと接近データを判別するフローチャートである。また、図１１は検出データを接近信号として判断した時のタイムチャート、それに対し図１２は検出データを外乱信号として判断した時のタイムチャートである。
【００３３】
まず、未使用時間の確認を行う（Ｓ１００１）。これは後述するＳ１０１０で計時を開始した時間であって、接近データも外乱データも蓄積されなかった時間を表す。この未使用時間がある規定時間（例えば３日間）に達していれば（Ｓ１００１でＹＥＳ）、接近検出判断値を設定する処理（Ｓ１０１１）へ移行する。図１６でも説明するがこの時はある規定値（例えば初期設定値）を設定するものとする。未使用時間が規定時間に達していなければ、Ｓ１００２の処理へ移行する。Ｓ１００２では検出データの有無を確認する。検出データが無ければ特に処理をせず終了するが（Ｓ１００２でＮＯ）、検出データがあれば次の処理へ移行する（Ｓ１００２でＹＥＳ）。続いて検出データを接近データとして蓄積した数を確認し規定数に達していれば（Ｓ１００３でＹＥＳ）Ｓ１００５へ移行し、規定数に達していなければ（Ｓ１００３でＮＯ）Ｓ１００４へ移行する。Ｓ１００４では、前記検出データが人体接近時に想定した値である第一検出データ値以下であるかを確認する。第一接近データ値とは、接近の振幅値が図１３のようなＶ７−Ｖ８が通常使用で有り得るような値であるか、図１４のように振幅値Ｖ７Ｈ−Ｖ８Ｈが通常では有り得ないような値であるかを判断するための値である。この処理は、まだ接近データ数の蓄積数が少ない時に、接近を想定した値より大きな値を検出データとして使用して、後述するＳ１０１１での接近検出判断値設定の精度が悪化されるのを防ぐためである。接近の振幅値が第一接近データ以下でなければ、それは小便器施工や清掃等のイレギュラーな動作をしていると判断して処理を終了する（Ｓ１００４でＮＯ）。接近の振幅値が第一接近データ以下であれば（Ｓ１００４でＹＥＳ）、Ｓ１００５へ進む。続いて検出データ検出からの規定時間を計測するためにタイマをスタートさせ（Ｓ１００５）、尿流検出をしたかどうか（Ｓ１００６）と３０ｓが経過したかどうか（Ｓ１００７）を確認する。３０ｓ以内に尿流を検出した時は（Ｓ１００６でＹＥＳ、且つＳ１００７でＮＯ）先程検出した検出データは接近信号であると判断し、ＶＡの最大値とＶＢの平均値を接近データとして蓄積し、その時の時間枠も記録する（Ｓ１００９）。タイムチャートで示すと図１１ようになる。時間枠については後述する図１５にて詳細を説明する。尿流検出せずに３０ｓが経過した時は（Ｓ１００６でＮＯ、且つＳ１００７でＹＥＳ）先程検出した接検出データは外乱信号であると判断し、ＶＡの最大値とＶＢの平均値を外乱データとして蓄積し、その時の時間枠も記録する。タイムチャートで示すと図１２のようになる。時間枠については後述する図１５にて詳細を説明する。そして前記Ｓ１００１で判断するための未使用時間を計測するためのタイマをスタートさせる（Ｓ１０１０）。続いて蓄積されたデータを元に接近検出の第１接近検出判断値と第２接近検出判断値を設定する（Ｓ１０１１）。但しＳ１００１で未使用時間が規定値に達してこの処理に来た時は、ある規定値（例えば初期設定値）を設定するものとする。詳細は後述する図１６でも説明する。
【００３４】
接近検出第１接近検出判断値２８と接近検出第２接近検出判断値３０は、各時間枠によって設定することにより、常に最適な接近検出判断値を設定することができる。図１５は時間枠毎に接近検出判断値を設定するための説明図である。
【００３５】
例えば１日を１時間毎の２４の枠に区切り本日を含め過去１週間分の時間枠を設ける。各時間枠毎に検出データを接近データとして蓄積データと外乱として蓄積したデータを記録しておく（前記図１０のＳ１１０８とＳ１１０９）。実際はＶＡの最大値とＶＢの平均値を接近データとして蓄積されており、ＶＡの最大値は第１接近検出判断値、ＶＢの平均値は第２接近検出判断値の設定として用いられる。ここでは一方（例えばＶＡの最大値のデータを用いて第１接近検出判断値を設定）
のみについての説明を行う。第１接近検出判断値の設定と第２接近検出判断値の設定の違いは、元の蓄積データがＶＡの最大値とＶＢの平均値かの違いのみで、設定方法自体は同一で構わない。図１４中の○印は検出データを接近データとして蓄積したデータを表し、その横の数字はその検出データ値である。同様に図１４中の×印は検出データを外乱データとして蓄積したデータを表し、その横の数字はその検出データ値である。何らかのデータを蓄積した時間枠は網掛け表示をしており、何のデータも蓄積しなかった時間枠には白抜き表示をしている。
【００３６】
接近検出判断値の設定方法であるが、例えば時間枠１のデータを確認すると蓄積されたデータは４日前のみとなり、接近データは３０、外乱データは１０となる。接近データの最低値である３０を検出判断値に設定すればこの時間枠での接近を検出可能となる。また外乱データの最大値である１０を検出判断値に設定すれば、外乱の影響を受けることなく、より接近検出性能を向上させることができる。また、接近データの最低値３０と外乱データの最大値１０の中間値である２０を接近検出判断値と設定しても良いし、より外乱の影響を無くしたいのであれば、中間値２０より接近データの最低値３０に近い値に設定し、より接近検出性能の向上を図りたいのであれば中間値２０より外乱データの最大値１０に近い値に設定すればよい。このように接近検出を可能とし、且つ外乱による影響を無くす値を接近検出判断値として設定する方法を以下、接近検出判断値設定法と記述する。
【００３７】
時間枠２のデータを確認すると蓄積されたデータは１日前のみとなり、接近データは８と２０、外乱データは２と４となる。このような時は接近データの最低値８と外乱データの最大値で４を抽出して接近検出判断値設定法を用いてもよいし、接近データの平均値である１４と外乱データの平均値である３を用いて接近検出判断値設定法を用いてもよい。
【００３８】
時間枠３枠のデータを確認すると蓄積されたデータは２日前のみとなり、接近データは１０、外乱データは２０となる。接近データの最低値が外乱データの最大値より小さくなっているため、接近を検出し、外乱の影響を受けないといった値を設定することができない。このような時は接近検出を優先するのであれば、接近データの最低値である１０を接近検出判断値と設定すればよいし、外乱による接近誤検出防止を優先するのであれば、外乱データの最大値である２０を接近検出判断値に設定すればよい。また各々の中間値である１５を接近検出判断値と設定してもよい。
【００３９】
時間枠４のデータを確認するとデータが複数日に亘って蓄積されている。このような時は接近データの最低値１５と外乱データの最大値１０を抽出して接近検出判断値設定法を用いてもよいし、接近データの平均値である２０と外乱データの平均値である５で接近検出判断値設定法を用いてもよい。
【００４０】
時間枠５〜８のデータを確認するとデータが全く蓄積されていない。このような時は直近で設定した時間枠４の判断値をそのまま設定してもよいし、初期値として設定される値にしてもよい。また接近検出を優先させるのであれば、どのような値でも検出可能とするため０としすればよいし、外乱による接近誤検出防止を優先するのであれば、設定可能な最大値を設定すればよい。
【００４１】
時間枠１５のデータを確認するとデータが複数日に亘って蓄積されている。更に接近データの最低値である１４が外乱データの最大値である２１より小さいるため、接近を検出し、外乱の影響を受けないといった値を設定することができない。このような時は接近検出を優先するのであれば、接近データの最低値である１４を接近検出判断値と設定すればよいし、外乱による接近誤検出防止を優先するのであれば、外乱データの最大値である２１を接近検出判断値に設定すればよい。また
接近データの平均値である２１と外乱データの平均値である１４で接近検出判断値設定法用いてもよい。
【００４２】
図１６は一定期間中小便器が使用されることなければ、小便器の設置環境が変化したと判断し、前記第1接近判断値２８と第２接近判断値３０をある規定値（例えば初期設定値）に設定することを表した図である。小便器施工時等、一回のみ特定行為が行われその信号により誤って前記第1接近判断値２８と第２接近判断値３０を学習してしまった時、かかる処理により一定未使用期間後に使用者が現れた来たときに初期設定の状態から小便器使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る小便器の構成図である。
【図２】マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための概略構成図である。
【図３】マイクロ波ドップラーセンサーによる人体接近、及び尿流検出より接近検出判断値を設定するための実施例に基づいた詳細構成図である。
【図４】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される人体検出機能のプラグラムを示すフローチャートである。
【図５】小用中の高周波域通過の第３の周波数フィルターの出力波形である。
【図６】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される尿流検出のプログラムを示すフローチャートである。
【図７】小便器の人体が接近中の低周波域通過の第１の周波数フィルターの出力波形信号である。
【図８】小便器の人体が接近中の低周波域通過の第２の周波数フィルターの出力波形信号である。
【図９】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される接近検出のプログラムを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例に係る小便器洗浄装置で定期的に処理される外乱データと接近データを判別しデータを蓄積するためのプログラムを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例に係る尿流検出により検出データを接近信号と確定する時のタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施例に係る尿流未検出により検出データを外乱信号と確定する時のタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施例に係る通常使用で想定し得る検出データ波形である。
【図１４】本発明の実施例に係る通常使用で想定外の検出データ波形である。
【図１５】本発明の実施例に係る接近データと外乱データを蓄積し、接近検出判断値を設定するための説明図である。
【図１６】本発明の実施例に係る接近データと外乱データが一定時間検出されなかった時に、接近検出判断値を設定するための説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…小便器
２…マイクロ波ドップラーセンサー
３…コントローラ
４…蓋
５…給水部
６…洗浄水吐出口
７…トラップ部
８…排水口
９…マイクロ波ドップラーセンサー検出範囲
１０…人体
１１…尿流
１２…接近検出判断値
１３…接近検出判断手段
１４…尿流検出判断値
１５…尿流検出判断手段
１６…検出判断統計手段
１７…接近検出判断値設定手段
１８…データ蓄積部
１９…時間枠計時部
２０…送信手段
２１…受信手段
２２…差分検出手段
２３…検出データ
２４…第１の周波数フィルター
２５…第１人体検出データ
２６…第２の周波数フィルター
２７…第２人体検出データ
２８…第１接近検出判断値
２９…第１接近判断手段
３０…第２接近検出判断値
３１…第２接近判断手段
３２…総合接近判断手段
３３…制御部
３４…第３の周波数フィルター
３５…尿流検出データ
５０…バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小便器と、前記小便器のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する給水部と、
前記小便器の前方の対象物に向けて電波を送信しその電波の反射波を受信してドプラー周波数信号として対象物の動きを抽出した検出データを出力するドップラーセンサーと、
前記検出データによりドプラー周波数の違いによって前記対象物を人体の接近であるか又は人体の放出する尿流であるかを判別するコントローラと、
前記コントローラは、
前記検出データが対象物有りと判別された直後に前記尿流有りと判別がされたとき、
前記対象物有りの検出データを前記人体の接近である接近データとして蓄積し、
その接近データの最低値を人体の接近を判別する接近検出判断値として設定するとともに、
前記検出データと前記接近検出判断値とを比較して人体の接近を判別し、
前記給水部の制御をする小便器洗浄装置であって、
前記コントローラは通電開始時より前記対象物の有りと判別した検出データの個数を数え、
前記個数が所定数に達するまでは、
人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値を超える前記対象物有りの検出データ値は除いて前記接近データとして蓄積する
ことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記対象物有りの検出データが人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値以下で、且つ対象物有りと判別された直後に前記尿流無しと判別がされたとき、前記対象物有りの検出データを抽出し外乱データとして蓄積して、前記外乱データの最大値と前記接近検出判断値を比較して大きい方の値を前記接近検出判断値として設定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の小便器洗浄装置において、１日又は１週間を周期として計時を行うタイマー手段を備え、前記周期を複数の時間帯に分割するとともに、前記時間帯毎に前記接近検出判断値を設定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項４】
請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記周期を分割した複数の時間帯毎に前記接近データ又は外乱データが所定期間連続して検出されないときは、前記接近検出判断値を所定の値に再設定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項１】
小便器と、前記小便器のボール部内空間を洗浄する為の水を供給する給水部と、
前記小便器の前方の対象物に向けて電波を送信しその電波の反射波を受信してドプラー周波数信号として対象物の動きを抽出した検出データを出力するドップラーセンサーと、
前記検出データによりドプラー周波数の違いによって前記対象物を人体の接近であるか又は人体の放出する尿流であるかを判別するコントローラと、
前記コントローラは、
前記検出データが対象物有りと判別された直後に前記尿流有りと判別がされたとき、
前記対象物有りの検出データを前記人体の接近である接近データとして蓄積し、
その接近データの最低値を人体の接近を判別する接近検出判断値として設定するとともに、
前記検出データと前記接近検出判断値とを比較して人体の接近を判別し、
前記給水部の制御をする小便器洗浄装置であって、
前記コントローラは通電開始時より前記対象物の有りと判別した検出データの個数を数え、
前記個数が所定数に達するまでは、
人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値を超える前記対象物有りの検出データ値は除いて前記接近データとして蓄積する
ことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記対象物有りの検出データが人体の接近を想定したときの最大値である第一接近データ値以下で、且つ対象物有りと判別された直後に前記尿流無しと判別がされたとき、前記対象物有りの検出データを抽出し外乱データとして蓄積して、前記外乱データの最大値と前記接近検出判断値を比較して大きい方の値を前記接近検出判断値として設定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の小便器洗浄装置において、１日又は１週間を周期として計時を行うタイマー手段を備え、前記周期を複数の時間帯に分割するとともに、前記時間帯毎に前記接近検出判断値を設定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項４】
請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記周期を分割した複数の時間帯毎に前記接近データ又は外乱データが所定期間連続して検出されないときは、前記接近検出判断値を所定の値に再設定することを特徴とする小便器洗浄装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１】
【図５】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１】
【図５】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−３７８６９（Ｐ２０１０−３７８６９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４１１５（Ｐ２００８−２０４１１５）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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