自動給水装置及び自動給水システム
【課題】 演算能力を大幅に引き上げることなく簡単な構成で、実用に差し支えない範囲で誤動作の発生確率を極力低減させることが可能な自動給水装置を提供すること。
【解決手段】 この自動給水装置は、測定対象物に向けてマイクロ波を送信し、当該送信したマイクロ波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成するマイクロ波ドップラセンサ７と、マイクロ波ドップラセンサ７が出力するドップラ信号に基づいて測定対象物の動きを判定する制御部８と、制御部８の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う給水バルブ４と、を備え、マイクロ波ドップラセンサ７は、マイクロ波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔がそれぞれ異なるように決定して送信する。
【解決手段】 この自動給水装置は、測定対象物に向けてマイクロ波を送信し、当該送信したマイクロ波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成するマイクロ波ドップラセンサ７と、マイクロ波ドップラセンサ７が出力するドップラ信号に基づいて測定対象物の動きを判定する制御部８と、制御部８の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う給水バルブ４と、を備え、マイクロ波ドップラセンサ７は、マイクロ波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔がそれぞれ異なるように決定して送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置及び自動給水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような自動給水装置の一例として、ドップラセンサを用いて人体や尿流を検出し、小便器のボール部内を洗浄する小便器洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の小便器洗浄装置は、赤外線によって人体検出などを行う小便器洗浄装置に比べ、センサを小便器内に配置することができる点で有効である。すなわち、電波の中でマイクロ波が陶器を透過することができるという特性を利用して、マイクロ波ドップラセンサを小便器の内側に隠すことができるため、小便器洗浄装置の美観を向上させることができるのである。
【０００４】
また、ドップラセンサはドップラ効果を利用していることから、尿流の速度を検出することができる点で有効である。すなわち、ドップラセンサにより尿流を検出した後にのみ小便器のボール部内を洗浄するようにすることによって、利用者が用を足していないときに小便器の洗浄を行ってしまうことを防止することができる。
【特許文献１】実開平２−６９７６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５６１５号公報
【特許文献３】特開２００２−３０３６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような小便器洗浄装置は、家庭用トイレなどを除き、同一化粧室内に複数設置されることが多い。たとえば、空港、駅、ホテル等の化粧室などである。しかし、上記のような小便器洗浄装置が同一化粧室内に複数設置されると、隣接した小便器洗浄装置のドップラセンサ同士が影響しあい、人体や尿流の正常な検出ができないことがある。これは、制御対象が小便器への給水ではなく、手洗い用の洗面器への給水になっても誤動作がおこってしまうことには変わりがない。
【０００６】
従来は、ドップラセンサ同士が影響して誤動作することを抑制するために、ドップラセンサの周波数が互いに異なる小便器洗浄装置を隣接する個数分準備し、同一化粧室内において周波数が重ならないようしていた。
【０００７】
しかし、このようにドップラセンサの周波数が異なる小便器洗浄装置が何種類も必要になると、小便器洗浄装置の商品品番が増えて生産コストのアップにつながり、また化粧室への設置作業においても負担となる。
【０００８】
そこで、ドップラセンサの周波数を異ならせずに誤動作を防止する手法として、上記特許文献２に記載されている技術を適用することが考えられる。上記特許文献２には、ドップラセンサの動作をランダム周期で間欠的に行うことによって、ドップラセンサ同士の影響を無視できる程度にまで抑制する技術が開示されている。しかし、このようにランダム周期でサンプリングしたドップラ信号をデジタル処理するためには、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が必要となり、装置の制御演算能力を大幅にアップしなければならなかった。
【０００９】
更に、誤動作を防止する観点からは、上記特許文献３に記載されている技術を適用することも考えられる。上記特許文献３には、複数の送信単位を１つのブロックとして、間欠的に送信を行い、１つのブロックを構成する各々の送信単位を順次変化させ、送信手段と受信手段とを同期させることで各々の装置が、自装置からの送信波の反射波であるか、他装置からのノイズであるかを判別することができるものが開示されている。より具体的には、上記特許文献３の図４に示されている通り、送信信号は、可変手段からの信号に基づいてＯＮ時間Ｔ１、Ｔ２、...ＴｎとＯＦＦ時間Ｖ１、Ｖ２、...Ｖｎの組み合わせが指定され、各々１つの送信単位Ｆ１、Ｆ２、...Ｆｎとして、間欠的に送信され、複数の送信単位の集合体からなるブロックとして構成されている。このブロックごとの信号の同期ずれによってノイズが混入しているか判断している。また、誤動作発生の確率を減らすために、各送信単位Ｆ１、Ｆ２、...Ｆｎの数やＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせをブロック毎に変化させることで、自装置からの発信信号と近傍に存在する他の信号発生源からの送信信号が一致する可能性は低くしている。つまり、上記特許文献３の技術は、各ブロックを構成するパルスの波形や、パルスの間隔を変化させることで、誤動作を防止している。しかし、このようにブロックを構成するパルスの波形や間隔を変化させると、ドップラ信号の演算が煩雑になり、装置の制御演算能力を大幅にアップしなければならなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、演算能力を大幅に引き上げることなく簡単な構成で、実用に差し支えない範囲で誤動作の発生確率を極力低減させることが可能な自動給水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】
【００１１】
本発明者は上記課題に鑑みて、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置の特性について様々な角度から検討を行った。化粧室に連立して配置される小便器や洗面器は、原則的には等間隔で規則的かつ固定的に配置されており、例えば自動車等の移動体に比較して互いの相対的な位置関係は変化しないため、信号が干渉する条件はある決まったパターン（周期的なノイズ源の存在、化粧室の後ろ壁との位置関係、扉の開閉といった特定の場面に依存する）となる場合が多い。また、自動給水装置にとっては誤動作といっても、本来水を流さなくてもいいような場面で水を流すことであるから、節水の観点からは必ずしもベストモードとは言い難いけれども、洗浄の観点からはその回数が増えるため好ましいとの見方も成立する。そこで本発明者は、この自動給水装置にとっての実用に差し支えない範囲をより詳細に検討すると共に、より簡単な構成を実現し得ることを主たる着眼点として本発明を成しえたものである。
【００１２】
本発明に係る自動給水装置は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、小便器若しくは洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて測定対象物の動きを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、信号生成手段は、電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔を無作為に決定して送信する。
【００１３】
本発明によれば、信号生成手段が測定対象物に向けて送信する電波は、パルス周期が一定である複数のパルスを有するブロック信号を複数含んでいるので、同じ波形のパルスが同じ間隔で並んでおり、各ブロック信号に対応するドップラ信号の生成が極めて容易になると共にその演算を極めて短時間で行うことができる。更に、隣接するブロック信号間の時間間隔は無作為に決定されているので、同じ時間間隔が連続したり、同じパターンで変化する時間間隔が連続したりする可能性が極めて低くなるので、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなり、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をランダムにすることに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１４】
また、本発明に係る自動給水装置は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、小便器若しくは洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて測定対象物の動きを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、信号生成手段は、電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔がそれぞれ異なるように決定して送信する。
【００１５】
本発明によれば、信号生成手段が測定対象物に向けて送信する電波は、パルス周期が一定である複数のパルスを有するブロック信号を複数含んでいるので、同じ波形のパルスが同じ間隔で並んでおり、各ブロック信号に対応するドップラ信号の生成が極めて容易になると共にその演算を極めて短時間で行うことができる。更に、隣接するブロック信号間の時間間隔はそれぞれ異なるように決定されているので、同じ時間間隔が連続することも、同じ時間間隔が複数回出現することもなくなり、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなるので、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をそれぞれ異なるように決定することに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１６】
上述した本発明に係る自動給水装置では、信号生成手段は、測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させて電波を送信し、当該指向させて送信した電波が反射された反射波を受信するように構成されていることも好ましい。上述したように、化粧室に連立して配置される小便器や洗面器は、原則的には等間隔で規則的かつ固定的に配置されており、例えば自動車等の移動体に比較して互いの相対的な位置関係は変化しないため、信号が干渉する条件はある決まったパターンとなる場合が多い。更に、電波の送信方向を測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させることで、電波を不必要な方向に送信することがなくなり、小便器や洗面器へ給水する異なる自動給水装置間において、互いが送信する電波によって干渉が発生することを低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１７】
上述した本発明に係る自動給水装置では、判定手段は、ブロック信号が電波によって送信されるごとに、測定対象物の動きを判定し、当該判定の結果が連続した複数のブロック信号において測定対象物が動いているものである場合に、測定対象物が動いていると判定することも好ましい。この好ましい態様によれば、各ブロック信号ごとに測定対象物の動きを判定しているので、送りだすブロック信号の数だけ判定結果を得ることができる。従って、たとえば一つのブロック信号において干渉が発生していたとしても、その干渉が連続して発生する可能性は極めて低いため、連続した複数のブロック信号においての判定結果が測定対象物は動いているというものであれば、実際に測定対象物が動いている可能性は極めて高くなる。そこで、複数のブロック信号において測定対象物が動いているものである場合に、測定対象物が動いていると判定することで誤判定の可能性をより低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１８】
また、本発明に係る自動給水システムは、上述した自動給水装置を、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器それぞれに対応させて複数設置してなる自動給水システムであって、複数設置された自動給水装置の信号生成手段はそれぞれ独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定している。
【００１９】
本発明によれば、上述した自動給水装置に係る特有の作用効果に加えて、複数設置された自動給水装置の信号生成手段それぞれが独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定しているので、連立している自動給水装置が完全に同調してブロック信号間の時間間隔を決定する可能性が極めて低くなる。従って、同じ化粧室内に同じ自動給水装置を配置した場合であっても、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水システムを実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、極めて簡単な構成で、実用に差し支えない範囲で誤動作の発生確率を低減させた自動給水装置を提供することができ、必要十分な節水を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、実施例では電波については、マイクロ波を使用したマイクロ波センサについて記載しているが、マイクロ波とは電波の周波数による分類の一つである。一般的には波長１００マイクロメートル〜１メートル、周波数３００メガヘルツ〜３テラヘルツの電波（電磁波）を指し、この範囲には、デシメートル波(UHF)、センチメートル波(SHF)、ミリメートル波(EHF)、サブミリ波が含まれる。
【００２２】
本実施形態においては、マイクロ波ドップラセンサを用いた自動給水装置のうち、図１に示すように、トイレブース（化粧室）内にマイクロ波ドップラセンサ（信号生成手段）を用いて人体検出や尿流検出を行う小便器洗浄装置Ａ（自動給水装置）を複数隣接させて配置した小便器洗浄装置システムＳ（自動給水システム）に関して説明する。図２は本発明の実施形態における小便器洗浄装置Ａの全体構成図、図４は小便器洗浄装置Ａの制御部８の概略構成図である。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態における小便器洗浄装置Ａは、小便器１と、ボール部２と、給水路３の中途部に設けられ、小便器１のボール部２内へ洗浄水を供給する給水バルブ４（水供給手段）と、ボール部２の底部に配置され、小便器１のボール部内の汚水を排水する排水路５と、この排水路５に連通するトラップ管路６と、小便器１のボール部２に向けて電波を送信し、その反射波を受信してドップラ信号を生成するマイクロ波ドップラセンサ７（信号生成手段）と、このマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号に基づいて人体検出や尿流検出を行い、この人体検出や尿流検出の結果に応じて給水バルブ４を制御し、ボール部２内に洗浄水を供給する制御部８（判定手段）と、を有している。なお、給水バルブ４は、電磁弁などから構成される。
【００２４】
マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１の上部背面側に配置され、ボール部２を含む斜め下前方に向けて電波を放射して送信し、この電波の反射波を受信するものである。尚、マイクロ波ドップラセンサ７は、図２に示す位置に限られず、例えば図１５に示す位置に設けられていることも好ましい。図１５に示す位置にマイクロ波ドップラセンサ７を設け、図中射線を付した領域に電波を放射することで、尿流や人体近接や人体離反をより的確に検知することができる。
【００２５】
マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１のボール部２に尿が流れたこと（尿流）のほか、小便器１に人体が近づいてきたこと（人体近接）や小便器から人体が遠ざかったこと（人体離反）を検出するために用いられるものであり、図４に示すように構成されている。
【００２６】
マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１の上部背面側から正面側のボール部２に向けて電波を送信するために10.525ＧＨｚの電気信号である送信信号Ｓ１を生成する発振回路10と、発振回路10から出力される送信信号Ｓ１を10.525ＧＨｚのマイクロ波として送信する送信手段11と、送信手段11から送信されたマイクロ波が検出対象物によって反射され、その反射波を受信して電気信号に変換した受信信号Ｓ２を出力する受信手段12と、送信信号Ｓ１の周波数と受信信号Ｓ２の周波数との差分信号であるドップラ信号Ｓ３を出力する差分検出手段13から構成される。また、発振回路10と送信手段11との間には、スイッチSW1が設けられており、このスイッチSW1が制御部８によってオンされることによって送信手段11へ送信信号Ｓ１が供給され、制御部８がオフされることによって送信手段11への送信信号Ｓ１の供給が停止する。
【００２７】
このマイクロ波ドップラセンサ７は、ドップラ効果を利用して以下の式（１）に基づいて検出対象物の動きを検出するために用いられるものである。
【００２８】
基本式：ΔＦ＝ＦＳ―Ｆｂ＝２×ＦＳ×ν／ｃ ・・・（１）
ΔＦ：ドップラ 周波数（ドップラ信号Ｓ３の周波数）
ＦＳ：送信周波数（送信信号Ｓ１の周波数）
Ｆｂ：反射周波数（受信信号Ｓ２の周波数）
ν：検出対象物の移動速度
ｃ：光速（３００×１０6 ｍ／ｓ）
【００２９】
すなわち、送信手段11から送信された周波数ＦＳのマイクロ波は、速度νで移動している検出対象物に反射する。この反射波は、相対運動によるドップラ周波数シフトを受けているためその周波数はＦｂとなり、受信手段12によって受信される。そして、差分検出手段13によって、送信波と反射波の周波数差ΔＦであるドップラ信号Ｓ３が検出信号として取り出され、このドップラ信号Ｓ３に基づいて、人体検出（人体接近検出や人体離反検出）及び尿流検出が行われる。
【００３０】
マイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号Ｓ３は、Ａ／Ｄ変換手段であるＡ／Ｄコンバータ22によってデジタルドップラ信号Ｓ４へ変換される。その後、このデジタルドップラ信号Ｓ４は、デジタルフィルタ回路23によって、人体検出及び尿流検出に必要な帯域以外の周波数成分が除去され、対象物判定手段24に入力される。
【００３１】
対象物判定手段24は、入力されたデジタルドップラ信号Ｓ４に基づいて、人体検出や尿流検出の判定を行う。対象物判定手段24で人体検出や尿流検出が判定されたとき、給水バルブ制御部25は所定の条件に従い給水バルブ４を制御して、ボール部２内に洗浄水を供給する。
【００３２】
ここで、本実施形態においては、人体として検出するためのドップラ信号を５０（Ｈｚ）以下とし、尿流として検出するためのドップラ信号を１００〜１８０（Ｈｚ）としている。なお、５０（Ｈｚ）以下のドップラ信号は、検出対象物の速度νが約０．７（ｍ／ｓ）以下の速度であるときにマイクロ波ドップラセンサ７から出力され、１００〜１８０（Ｈｚ）のドップラ信号は、検出対象物の速度νが約１．４〜２．６（ｍ／ｓ）の速度のときにマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるものである。
【００３３】
マイクロ波ドップラセンサ７から５０（Ｈｚ）以下の所定閾値以上のドップラ信号Ｓ３が所定期間連続して出力されると、対象物判定手段24は人体接近検出を行う。このように人体接近検出が行われると給水バルブ制御部25は、給水バルブ４を制御して、ボール部２内に所定量の洗浄水を供給する。その後、マイクロ波ドップラセンサ７から１００〜１８０（Ｈｚ）の所定閾値以上のドップラ信号Ｓ３が所定期間連続して出力されると、対象物判定手段24は尿流検出を行う。その後更に、マイクロ波ドップラセンサ７からら５０（Ｈｚ）以下のドップラ信号Ｓ３が所定期間連続して出力されると、対象物判定手段24は人体離反検出を行う。このように尿流検出後、人体離反検出が行われると給水バルブ制御部25は、給水バルブ４を制御して、ボール部２内に所定量の洗浄水を供給して、小便器１の洗浄を行う。
【００３４】
ところで、小便器洗浄装置Ａを複数隣接した小便器洗浄装置システムＳにおいては、図３に示すように、隣接するマイクロ波ドップラセンサ７同士が互いに影響しあい、人体や尿流の誤検出を発生する恐れがある。
【００３５】
そこで、図４，図５に示すように、本実施形態における制御部８に、マイクロ波ドップラセンサ７を等間隔サンプリング周期Ｔａで間欠動作させるセンサ制御手段20を設け、マイクロ波ドップラセンサ７をサンプリング周期Ｔａで間欠動作させるようにして、隣接する小便器洗浄装置Ａのマイクロ波ドップラセンサ７同士が同時に動作する可能性を低減している。すなわち、ナイキストのサンプリング定理を用いて、マイクロ波ドップラセンサ７を間欠駆動させることによって、マイクロ波ドップラセンサ７の動作時間を可及的に低減させるのである。本実施形態においては、対象物検出のために１８０Ｈｚまでのドップラ信号を得ることができればよいため、サンプリング周波数は、３６０Ｈｚよりも高い周波数であればよい。そこで、本実施形態においては、図５に示すように、等間隔サンプリング周期Ｔａを２ｍｓ（サンプリング周波数５００Ｈｚ）とする。また、１回のサンプリングのためにマイクロ波ドップラセンサ７を動作させるための期間Ｔ２（以下、「駆動期間Ｔ２」とする。）を１０μＳとする。
【００３６】
図６（ａ）には、このようにマイクロ波ドップラセンサ７を等間隔サンプリング周期Ｔａで間欠動作させたときに、サンプリング周期Ｔａごとにマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号を黒丸で示している。また、図６（ｂ）は、マイクロ波ドップラセンサ７をランダムな周期、すなわち不等間隔サンプリング周期でサンプリングしたときに、サンプリング周期ごとにマイクロ波ドップラセンサから出力されるドップラ信号を黒丸で示している。このように不等間隔でサンプリングを行うと、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が必要となるが、図６（ａ）に示すように、等間隔でサンプリングを行うことにより、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が不要となる。
【００３７】
以上のようなサンプリング周期Ｔａでの間欠動作に加え、さらにマイクロ波ドップラセンサ７同士が同時に動作する可能性を低減するために、所定期間Ｔ１ごとに、サンプリング開始タイミングをずらすようにしている。この所定期間Ｔ１は、人体検出や尿流検出の判断を行うために必要な期間を複数に分割した期間である。このように所定期間Ｔ１ごとにサンプリング開始タイミングをずらすのは、以下の理由によるものである。
【００３８】
すなわち、マイクロ波ドップラセンサ７を用いた複数の小便器洗浄装置Ａがサンプリング周期Ｔａでの間欠動作を継続して行う場合、その間欠動作のタイミングがマイクロ波ドップラセンサ７同士でたまたま一致してしまうことがある。このように間欠動作タイミングが一致している状態では、マイクロ波ドップラセンサ７同士が長期間継続して影響しあい、対象物の誤検出や検出漏れを起こしてしまう恐れがある。
【００３９】
そこで、間欠動作のタイミングがマイクロ波ドップラセンサ７同士で一致したとしても、所定期間Ｔ１ごとにサンプリング開始タイミングをずらすことで、その一致状態を所定期間Ｔ１以上継続させないようにするのである。
【００４０】
以下、図４及び図７を用いて、マイクロ波ドップラセンサ７をサンプリング周期Ｔａで間欠動作させると共に、所定期間Ｔ１ごとにサンプリング開始タイミングをずらす仕組みを具体的に説明する。
【００４１】
図４に示すように、制御部８は、センサ制御手段20にコード情報を所定期間Ｔ１ごとに出力するコード出力手段21を設けている。センサ制御手段20は、コード出力手段21から出力されるコード情報に応じたタイミングでマイクロ波ドップラセンサ７におけるサンプリング周期Ｔａでの間欠動作を開始して、この間欠動作をｎ回（ｎは２以上の整数）行わせ、これをコード出力手段21からコード情報が出力される毎に繰り返し行う。
【００４２】
ここで、コード情報に応じたタイミングとは、所定期間Ｔ１間の間隔期間ｇをコード情報によって規定したタイミングである。これにより所定期間Ｔ１の開始から間欠動作を開始するまでのタイミングがコード情報に応じて変わるのである。すなわち、センサ制御手段20は、所定期間Ｔ１毎にこの所定期間Ｔ１の始まり時点、すなわち開始タイミングｔａを各所定期間Ｔ１毎に生成し、コード出力手段21から出力されるコード情報に基づいて、開始タイミングｔａからマイクロ波ドップラセンサ７を所定サンプリング周期でｎ回（ｎは２以上の整数）間欠動作させ、その後、間隔期間ｇの設定を変えながらこれを繰り返すのである。
【００４３】
言い換えれば、センサ制御手段20は、所定期間Ｔ１内における所定サンプリング周期Ｔａでのｎ回のマイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作を１つの単位ブロック（以下、「間欠動作ブロック」と呼ぶ。）とし、この間欠動作ブロックにおける１回目の間欠動作のタイミングを変えながら間欠動作ブロックを繰り返すのである。
【００４４】
なお、ｎ回の間欠動作はデジタルフィルタ処理に必要な回数に設定され、回数を最小限に抑えることで、所定期間Ｔ１内の演算処理を間引くことができる。
【００４５】
図７は、以上のように構成された制御部８によって制御されるマイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作の例を示している。この例では、まず第１間欠動作ブロック（ブロック１）において、コード出力手段21が「コード１」のコード情報を出力する。センサ制御手段20は、このコード情報に基づいて間隔期間ｇを決定する。その後、センサ制御手段20は、所定期間Ｔ１の開始タイミングｔａ（１）を間隔期間ｇに基づいて決定し、マイクロ波ドップラセンサ７によるｎ回の間欠動作を開始する。本例の場合、間隔期間ｇの初期値を０としているので、ｔａ（１）は原点（時刻０）に合致している。また、次の第２間欠動作ブロック（ブロック２）において、コード出力手段21が「コード１」のコード情報を出力する。センサ制御手段20は、このコード情報に基づいて間隔期間ｇを決定する。センサ制御手段20は、第１間欠動作ブロックの終了から間隔期間ｇ（１）だけ間隔をおいて、マイクロ波ドップラセンサ７によるｎ回の間欠動作を開始する。
【００４６】
上記コード情報は、コード出力手段21において、疑似乱数アルゴリズムあるいは乱数生成回路によってランダムな値を算出し、このようにランダムに算出した値をコード情報とする。ただし、このコード情報は１〜ｍまでの整数とする（上述したように間隔期間ｇの初期値を０として、コード情報として０を設定しても構わない）。そして、センサ制御手段20はこのコード情報に対応した間隔期間情報を有する。すなわち、センサ制御手段20は、コード情報に応じた間隔期間ｇ（１）〜ｇ（ｍ）を格納しており、たとえば、コード情報が５であるときには、間隔期間ｇ（５）を選択する。なお、ここでは、ｇ（ｎ）＝ｎ×ｇ（１）としている。
【００４７】
また、コード情報をランダムな値とせず、コード情報を所定の配列で並べたテーブル（図示せず）を記憶部（図示せず）に格納し、このテーブルをセンサ制御手段20によって用いることにより、マイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作を行うようにしてもよい。
【００４８】
また、コード情報をコード１から順に切り替えるようにしてもよい。このようにしたときのコード出力手段21の動作を図８を用いて説明する。コード出力手段21は、コード情報を０から＋１だけインクリメント（ＳＴＥＰ１）し、このように＋１だけインクリメントしたコード情報をセンサ制御手段20へ出力する（ＳＴＥＰ２）。その後、このＳＴＥＰ１，Ｓ２の処理をコード情報が100になるまで繰り返し（ＳＴＥＰ３）、コード情報が100になるとコード情報を０にリセット（ＳＴＥＰ４）する。コード出力手段21は、以上の処理を所定期間Ｔ１ごとに繰り返す。
【００４９】
また、センサ制御手段20とコード出力手段21とを分けて説明したがこれに限られるものではく、たとえば、コード出力手段21を設けずに、センサ制御手段20において疑似乱数アルゴリズムあるいは乱数生成回路によってランダムな値を算出し、これをコード情報として動作させるようにしてもよい。
【００５０】
図９は、トイレブース内に小便器洗浄装置Ａが隣接して４台設置されたときの各マイクロ波ドップラセンサ７の動作状態を示しており、この図では、便宜的にこれらのマイクロ
波ドップラセンサ７をそれぞれセンサ１〜センサ４として記載している。
【００５１】
この例では、まず第１間欠動作ブロック（ブロック１）においては、原点（時刻０）から動作開始までの間隔期間ｇがそれぞれ０，ｇ（１），ｇ（５），ｇ（１）となっており、センサ２とセンサ４とで間欠動作タイミングが一致している。したがって、センサ２及びセンサ４同士で影響しあう。しかし、その後の第２間欠動作ブロック（ブロック２）では、所定期間Ｔ１の開始タイミングから動作開始までの間隔期間ｇがそれぞれｇ（７），ｇ（２），ｇ（４），ｇ（８）となり、したがって、センサ２及びセンサ４同士で影響しあう状況はなくなる。
【００５２】
このように、所定期間Ｔ１ごとに間欠動作の開始タイミングをずらすことで、仮にマイクロ波ドップラセンサ７同士の間欠動作タイミングが一致したとしても、その一致状態が所定期間Ｔ１以上継続しないため、マイクロ波ドップラセンサ７同士の影響を可及的に回避できるのである。
【００５３】
そして、対象物判定手段24による対象物の判定を、複数の間欠動作ブロックによって行うことによって、マイクロ波ドップラセンサ７同士の影響を無視できる程度まで低減するのである。
【００５４】
本実施形態においては、対象物判定手段24は、３つの連続する間欠動作ブロックにおいて、ドップラ信号が所定の閾値以上の振幅レベルとなったときに、対象物の検出を行うようにしている。また、人体検出を判定するドップラ信号は、デジタルフィルタ回路23によって５０Ｈｚ以下の周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号であり、尿流検出を判定するドップラ信号は、デジタルフィルタ回路23によって１００〜１８０Ｈｚの周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号である。
【００５５】
図１０は、対象物判定手段24による対象物の判定の例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、１つの間欠動作ブロックのみ振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24による対象物検出が行われない。一方、図１０（ｂ）に示すように、３つ以上の連続する間欠動作ブロックにかけて振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24によって対象物検出が行われる。このように、人体検出や尿流検出などの対象物検出の判断を行うために必要な期間は、複数の連続する間欠動作ブロックの期間、すなわち所定期間Ｔ１の整数倍の時間となる。したがって、所定期間Ｔ１は、人対象物検出の判断を行うために必要な期間を複数に分割した期間と言い換えることもできる。
【００５６】
ここで、対象物判定手段24での対象物の判定処理を、図１１のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００５７】
まず、マイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作タイミングが到来し、センサ制御手段20が駆動期間Ｔ２だけマイクロ波ドップラセンサ７を動作させる。この動作によってマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号が対象物判定手段24によって受信される（ＳＴＥＰ１０）。
【００５８】
対象物判定手段24は、受信したドップラ信号が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ＳＴＥＰ１１）。そして、受信したドップラ信号が所定の閾値以上であると判定すると(（ＳＴＥＰ１１：Ｙｅｓ）、感知カウンタＮを＋１だけインクリメントする（ＳＴＥＰ１２）。このインクリメントによって感知カウンタＮが３以上となったとき、対象物判定手段24は対象物検出、すなわち対象物があると判定する（ＳＴＥＰ１４）。そして、感知カウンタＮを０にリセットして（ＳＴＥＰ１６）、処理を終了する。一方で、感知カウンタＮが３以上ではないときには（ＳＴＥＰ１３：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００５９】
また、ＳＴＥＰ１１において、受信したドップラ信号が所定の閾値よりも小さいと判定すると（ＳＴＥＰ１１：Ｎｏ）、対象物判定手段24は対象物がないと判定する（ＳＴＥＰ１５）。そして、感知カウンタＮを０にリセットして（ＳＴＥＰ１６）、処理を終了する。なお、感知カウンタＮには、少なくとも人体検出用感知カウンタＮ１と尿流検出用感知カウンタＮ２の２つがあり、上記処理がそれぞれの感知カウンタに対して行われる。
【００６０】
以上の処理をマイクロ波ドップラセンサ７が間欠動作するたびに繰り返し行う。すなわち、サンプリング周期Ｔａごとに行う。
【００６１】
このように対象物判定手段24は、所定期間連続してドップラ信号が所定の閾値以上のとき、対象物を示すデータであると判定する。すなわち、対象物判定手段24は、デジタルフィルタ回路23によって５０Ｈｚ以下の周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号が所定期間連続して所定の閾値以上のとき、人体を示すデータが所定期間連続したと判定して人体検出を行い、デジタルフィルタ回路23によって１００〜１８０Ｈｚの周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号が所定期間連続して所定の閾値以上のとき、尿流を示すデータが所定期間連続したと判定して尿流検出を行うようにしている。
【００６２】
ところで、上述では、センサ制御手段20は、第１期間Ｔ１ごとにコード出力手段21から出力されるコード情報に応じたタイミングでマイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作を開始するようにしたが、図１２に示すようなテーブルをセンサ制御手段20に設け、ｘブロックを一つのまとまりとした期間（以下、「１セグメント」とする。）とし、このセグメント間隔で、コード出力手段21からコード情報を出力するようにしてもよい。たとえば、コード出力手段21から「コード２」のコード情報が出力されると、最初の間欠発振ブロック１では間隔期間ｇ（２）が、次のブロック２では間隔期間ｇ（４）が、その次のブロック３では間隔期間ｇ（６）がそれぞれ設定されることになり、ブロックｘになるまでテーブルを用いて間隔期間ｇを設定する。なお、図１２に示す例では、間隔期間ｇをブロック順に階差数列で割り当てるようにしている。
【００６３】
図１３は、図１２に示すようなテーブルを有する小便器洗浄装置Ａが隣接して４台設置された状態において、各対象物判定手段24におけるドップラ信号の閾値判定状態を示している。この図では、便宜的にこれらのマイクロ波ドップラセンサ７の動作状態をそれぞれセンサ１〜センサ４として記載している。図１０における場合と同様に、１つの間欠動作ブロックのみ振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24による対象物検出が行われず、３つ以上の連続する間欠動作ブロックにかけて振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24によって対象物検出が行われる。
【００６４】
なお、対象物判定手段24による対象物の判定は、たとえば、５つの連続する間欠動作ブロックのうち、３つの間欠動作ブロックにおいて、ドップラ信号が所定の閾値以上の振幅レベルとなったときに、対象物を検出したと判定するようにしてもよい。すなわち、所定期間内にドップラ信号が所定の閾値以上の振幅レベルとなる間欠動作ブロックが所定数あるときに対象物検出を行うようにしてもよい。
【００６５】
以上のように本実施形態における小便器洗浄装置Ａは、ドップラ信号に基づいて人体検出又は尿流検出を判断するために必要な期間を複数に分割しそれぞれの期間を所定期間Ｔ１とする。また、この所定期間Ｔ１と次の所定期間Ｔ１の開始タイミングとの間の間隔期間であるｇを設ける。そして、その間隔期間ｇに基づいて所定期間Ｔ１の開始タイミングｔａを設定し、マイクロ波ドップラセンサ７を所定サンプリング周期Ｔａで間欠動作させる。このように、本実施形態における小便器洗浄装置Ａでは、第１期間Ｔ１ごとに、マイクロ波ドップラセンサのサンプリング開始タイミングをずらすようにしているので、マイクロ波ドップラセンサ７同士の影響を可及的に小さくすることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態のうちいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、上記記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて、種々の変形、改良を施した他の実施形態で実施をすることができる。
【００６７】
たとえば、本実施形態においては、マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１の上部背面側から正面側のボール部２に向けて電波を送信するようにしたが、これに限られるものではなく、マイクロ波ドップラセンサ７を小便器１の下部背面側に取り付け、起立した使用者の正面に向かって斜め上方に向けて電波を送信するようにしてもよく、また、マイクロ波ドップラセンサ７を小便器１の高さ方向の中央付近の背面側に設置し、水平方向、あるいは斜め下方へ向けて電波を送信するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、10.525ＧＨｚのマイクロ波を用いたマイクロ波ドップラセンサについて説明したが、これに限られず、マイクロ波を利用するものであれば、その周波数は限られない。
【００６９】
また、本実施形態においては、小便器洗浄装置について説明したが、これに限られるものではなく、図１４に示すような洋式便器洗浄装置50や自動水栓装置60などであってもよい。すなわち、図４に示すような構成を適用することができる限り、マイクロ波ドップラセンサを用いて自動的に給水制御を行う給水装置であれば、どのようなものであっても構わない。このように、本発明を、トイレブースで用いる小便器洗浄装置、洋式便器洗浄装置及び自動水栓装置、或いは自動水栓機能付き洗面装置などの種々の給水装置に適用することによって、トイレブース内においてどのような組み合わせで配置されても、マイクロ波ドップラセンサ同士の影響を低減することができる。
【００７０】
上述した本実施形態では、マイクロ波ドップラセンサ７が測定対象物に向けて送信するマイクロ波は、パルス周期が一定である複数のパルスを有するブロック信号を複数含んでいるので（図５及び図６、それらに関する説明参照）、同じ波形のパルスが同じ間隔で並んでおり、各ブロック信号に対応するドップラ信号の生成が極めて容易になると共にその演算を極めて短時間で行うことができる。更に、隣接するブロック信号間の時間間隔は無作為に決定されているので（図９及びそれに関する説明参照）、同じ時間間隔が連続したり、同じパターンで変化する時間間隔が連続したりする可能性が極めて低くなるので、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなり、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる（図９において、センサ１〜４それぞれについての信号波形参照）。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をランダムにすることに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７１】
また、隣接するブロック信号間の時間間隔はそれぞれ異なるように決定されている場合もあり（図１２及びそれに関する説明参照）、同じ時間間隔が連続することも、同じ時間間隔が複数回出現することもなくなり、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなるので、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をランダムにすることに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７２】
化粧室に連立して配置される小便器や洗面器は、原則的には等間隔で規則的かつ固定的に配置されており（図１及び図３参照）、例えば自動車等の移動体に比較して互いの相対的な位置関係は変化しないため、信号が干渉する条件はある決まったパターンとなる場合が多い。更に、マイクロ波の送信方向を測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させることで（図１５参照）、マイクロ波を不必要な方向に送信することがなくなり、異なる小便器や洗面器へ給水する自動給水装置間において、互いが送信するマイクロ波によって干渉が発生することを低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７３】
各ブロック信号ごとに測定対象物の動きを判定しているので（図１３及びそれに関する説明参照）、送りだすブロック信号の数だけ判定結果を得ることができる。従って、たとえば一つのブロック信号において干渉が発生していたとしても、その干渉が連続して発生する可能性は極めて低いため、連続した複数のブロック信号においての判定結果が測定対象物は動いているというものであれば、実際に測定対象物が動いている可能性は極めて高くなる。そこで、複数のブロック信号において測定対象物が動いているものである場合に、測定対象物が動いていると判定することで誤判定の可能性をより低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７４】
複数設置された自動給水装置のマイクロ波ドップラセンサ７がそれぞれが独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定しているので、連立している自動給水装置が完全に同調してブロック信号間の時間間隔を決定する可能性が極めて低くなる。従って、同じ化粧室内に同じ自動給水装置を配置した場合であっても、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態である小便器洗浄システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態である小便器洗浄装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態である小便器洗浄システムを示す図である。
【図４】図２に示す小便器洗浄装置の制御部の概略構成図である。
【図５】所定サンプリング周期でのマイクロ波ドップラセンサの動作例を示す図である。
【図６】マイクロ波ドップラセンサが出力するドップラ信号の例を示す図である。
【図７】所定周期で間欠動作開始タイミングを変更したマイクロ波ドップラセンサの動作例を示す図である。
【図８】コード情報生成処理のフローチャートである。
【図９】複数のマイクロ波ドップラセンサの動作関係を示す図である。
【図１０】対象物判定手段の動作説明図である。
【図１１】対象物判定処理のフローチャートである。
【図１２】コード情報テーブルの例を示す図である。
【図１３】複数のマイクロ波ドップラセンサの動作関係を示す図である。
【図１４】小便器洗浄装置以外の給水装置の例を示す図である。
【図１５】マイクロ波ドップラセンサから送信されるマイクロ波の形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ａ…小便器洗浄装置、１…小便器、２…ボール部、３…給水路、４…給水バルブ、５…排水路、６…トラップ管路、７…マイクロ波ドップラセンサ、８…制御部、１０…発振回路、１１…送信手段、１２…受信手段、１３…差分検出手段、２０…センサ制御手段、２１…コード出力手段、２２…Ａ／Ｄコンバータ、２３…デジタルフィルタ、２４…対象物判定手段、２５…給水バルブ制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置及び自動給水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような自動給水装置の一例として、ドップラセンサを用いて人体や尿流を検出し、小便器のボール部内を洗浄する小便器洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の小便器洗浄装置は、赤外線によって人体検出などを行う小便器洗浄装置に比べ、センサを小便器内に配置することができる点で有効である。すなわち、電波の中でマイクロ波が陶器を透過することができるという特性を利用して、マイクロ波ドップラセンサを小便器の内側に隠すことができるため、小便器洗浄装置の美観を向上させることができるのである。
【０００４】
また、ドップラセンサはドップラ効果を利用していることから、尿流の速度を検出することができる点で有効である。すなわち、ドップラセンサにより尿流を検出した後にのみ小便器のボール部内を洗浄するようにすることによって、利用者が用を足していないときに小便器の洗浄を行ってしまうことを防止することができる。
【特許文献１】実開平２−６９７６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５６１５号公報
【特許文献３】特開２００２−３０３６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような小便器洗浄装置は、家庭用トイレなどを除き、同一化粧室内に複数設置されることが多い。たとえば、空港、駅、ホテル等の化粧室などである。しかし、上記のような小便器洗浄装置が同一化粧室内に複数設置されると、隣接した小便器洗浄装置のドップラセンサ同士が影響しあい、人体や尿流の正常な検出ができないことがある。これは、制御対象が小便器への給水ではなく、手洗い用の洗面器への給水になっても誤動作がおこってしまうことには変わりがない。
【０００６】
従来は、ドップラセンサ同士が影響して誤動作することを抑制するために、ドップラセンサの周波数が互いに異なる小便器洗浄装置を隣接する個数分準備し、同一化粧室内において周波数が重ならないようしていた。
【０００７】
しかし、このようにドップラセンサの周波数が異なる小便器洗浄装置が何種類も必要になると、小便器洗浄装置の商品品番が増えて生産コストのアップにつながり、また化粧室への設置作業においても負担となる。
【０００８】
そこで、ドップラセンサの周波数を異ならせずに誤動作を防止する手法として、上記特許文献２に記載されている技術を適用することが考えられる。上記特許文献２には、ドップラセンサの動作をランダム周期で間欠的に行うことによって、ドップラセンサ同士の影響を無視できる程度にまで抑制する技術が開示されている。しかし、このようにランダム周期でサンプリングしたドップラ信号をデジタル処理するためには、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が必要となり、装置の制御演算能力を大幅にアップしなければならなかった。
【０００９】
更に、誤動作を防止する観点からは、上記特許文献３に記載されている技術を適用することも考えられる。上記特許文献３には、複数の送信単位を１つのブロックとして、間欠的に送信を行い、１つのブロックを構成する各々の送信単位を順次変化させ、送信手段と受信手段とを同期させることで各々の装置が、自装置からの送信波の反射波であるか、他装置からのノイズであるかを判別することができるものが開示されている。より具体的には、上記特許文献３の図４に示されている通り、送信信号は、可変手段からの信号に基づいてＯＮ時間Ｔ１、Ｔ２、...ＴｎとＯＦＦ時間Ｖ１、Ｖ２、...Ｖｎの組み合わせが指定され、各々１つの送信単位Ｆ１、Ｆ２、...Ｆｎとして、間欠的に送信され、複数の送信単位の集合体からなるブロックとして構成されている。このブロックごとの信号の同期ずれによってノイズが混入しているか判断している。また、誤動作発生の確率を減らすために、各送信単位Ｆ１、Ｆ２、...Ｆｎの数やＯＮ時間とＯＦＦ時間の組み合わせをブロック毎に変化させることで、自装置からの発信信号と近傍に存在する他の信号発生源からの送信信号が一致する可能性は低くしている。つまり、上記特許文献３の技術は、各ブロックを構成するパルスの波形や、パルスの間隔を変化させることで、誤動作を防止している。しかし、このようにブロックを構成するパルスの波形や間隔を変化させると、ドップラ信号の演算が煩雑になり、装置の制御演算能力を大幅にアップしなければならなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、演算能力を大幅に引き上げることなく簡単な構成で、実用に差し支えない範囲で誤動作の発生確率を極力低減させることが可能な自動給水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】
【００１１】
本発明者は上記課題に鑑みて、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置の特性について様々な角度から検討を行った。化粧室に連立して配置される小便器や洗面器は、原則的には等間隔で規則的かつ固定的に配置されており、例えば自動車等の移動体に比較して互いの相対的な位置関係は変化しないため、信号が干渉する条件はある決まったパターン（周期的なノイズ源の存在、化粧室の後ろ壁との位置関係、扉の開閉といった特定の場面に依存する）となる場合が多い。また、自動給水装置にとっては誤動作といっても、本来水を流さなくてもいいような場面で水を流すことであるから、節水の観点からは必ずしもベストモードとは言い難いけれども、洗浄の観点からはその回数が増えるため好ましいとの見方も成立する。そこで本発明者は、この自動給水装置にとっての実用に差し支えない範囲をより詳細に検討すると共に、より簡単な構成を実現し得ることを主たる着眼点として本発明を成しえたものである。
【００１２】
本発明に係る自動給水装置は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、小便器若しくは洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて測定対象物の動きを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、信号生成手段は、電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔を無作為に決定して送信する。
【００１３】
本発明によれば、信号生成手段が測定対象物に向けて送信する電波は、パルス周期が一定である複数のパルスを有するブロック信号を複数含んでいるので、同じ波形のパルスが同じ間隔で並んでおり、各ブロック信号に対応するドップラ信号の生成が極めて容易になると共にその演算を極めて短時間で行うことができる。更に、隣接するブロック信号間の時間間隔は無作為に決定されているので、同じ時間間隔が連続したり、同じパターンで変化する時間間隔が連続したりする可能性が極めて低くなるので、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなり、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をランダムにすることに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１４】
また、本発明に係る自動給水装置は、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、小便器若しくは洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて測定対象物の動きを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、信号生成手段は、電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔がそれぞれ異なるように決定して送信する。
【００１５】
本発明によれば、信号生成手段が測定対象物に向けて送信する電波は、パルス周期が一定である複数のパルスを有するブロック信号を複数含んでいるので、同じ波形のパルスが同じ間隔で並んでおり、各ブロック信号に対応するドップラ信号の生成が極めて容易になると共にその演算を極めて短時間で行うことができる。更に、隣接するブロック信号間の時間間隔はそれぞれ異なるように決定されているので、同じ時間間隔が連続することも、同じ時間間隔が複数回出現することもなくなり、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなるので、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をそれぞれ異なるように決定することに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１６】
上述した本発明に係る自動給水装置では、信号生成手段は、測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させて電波を送信し、当該指向させて送信した電波が反射された反射波を受信するように構成されていることも好ましい。上述したように、化粧室に連立して配置される小便器や洗面器は、原則的には等間隔で規則的かつ固定的に配置されており、例えば自動車等の移動体に比較して互いの相対的な位置関係は変化しないため、信号が干渉する条件はある決まったパターンとなる場合が多い。更に、電波の送信方向を測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させることで、電波を不必要な方向に送信することがなくなり、小便器や洗面器へ給水する異なる自動給水装置間において、互いが送信する電波によって干渉が発生することを低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１７】
上述した本発明に係る自動給水装置では、判定手段は、ブロック信号が電波によって送信されるごとに、測定対象物の動きを判定し、当該判定の結果が連続した複数のブロック信号において測定対象物が動いているものである場合に、測定対象物が動いていると判定することも好ましい。この好ましい態様によれば、各ブロック信号ごとに測定対象物の動きを判定しているので、送りだすブロック信号の数だけ判定結果を得ることができる。従って、たとえば一つのブロック信号において干渉が発生していたとしても、その干渉が連続して発生する可能性は極めて低いため、連続した複数のブロック信号においての判定結果が測定対象物は動いているというものであれば、実際に測定対象物が動いている可能性は極めて高くなる。そこで、複数のブロック信号において測定対象物が動いているものである場合に、測定対象物が動いていると判定することで誤判定の可能性をより低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００１８】
また、本発明に係る自動給水システムは、上述した自動給水装置を、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器それぞれに対応させて複数設置してなる自動給水システムであって、複数設置された自動給水装置の信号生成手段はそれぞれ独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定している。
【００１９】
本発明によれば、上述した自動給水装置に係る特有の作用効果に加えて、複数設置された自動給水装置の信号生成手段それぞれが独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定しているので、連立している自動給水装置が完全に同調してブロック信号間の時間間隔を決定する可能性が極めて低くなる。従って、同じ化粧室内に同じ自動給水装置を配置した場合であっても、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水システムを実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、極めて簡単な構成で、実用に差し支えない範囲で誤動作の発生確率を低減させた自動給水装置を提供することができ、必要十分な節水を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、実施例では電波については、マイクロ波を使用したマイクロ波センサについて記載しているが、マイクロ波とは電波の周波数による分類の一つである。一般的には波長１００マイクロメートル〜１メートル、周波数３００メガヘルツ〜３テラヘルツの電波（電磁波）を指し、この範囲には、デシメートル波(UHF)、センチメートル波(SHF)、ミリメートル波(EHF)、サブミリ波が含まれる。
【００２２】
本実施形態においては、マイクロ波ドップラセンサを用いた自動給水装置のうち、図１に示すように、トイレブース（化粧室）内にマイクロ波ドップラセンサ（信号生成手段）を用いて人体検出や尿流検出を行う小便器洗浄装置Ａ（自動給水装置）を複数隣接させて配置した小便器洗浄装置システムＳ（自動給水システム）に関して説明する。図２は本発明の実施形態における小便器洗浄装置Ａの全体構成図、図４は小便器洗浄装置Ａの制御部８の概略構成図である。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態における小便器洗浄装置Ａは、小便器１と、ボール部２と、給水路３の中途部に設けられ、小便器１のボール部２内へ洗浄水を供給する給水バルブ４（水供給手段）と、ボール部２の底部に配置され、小便器１のボール部内の汚水を排水する排水路５と、この排水路５に連通するトラップ管路６と、小便器１のボール部２に向けて電波を送信し、その反射波を受信してドップラ信号を生成するマイクロ波ドップラセンサ７（信号生成手段）と、このマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号に基づいて人体検出や尿流検出を行い、この人体検出や尿流検出の結果に応じて給水バルブ４を制御し、ボール部２内に洗浄水を供給する制御部８（判定手段）と、を有している。なお、給水バルブ４は、電磁弁などから構成される。
【００２４】
マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１の上部背面側に配置され、ボール部２を含む斜め下前方に向けて電波を放射して送信し、この電波の反射波を受信するものである。尚、マイクロ波ドップラセンサ７は、図２に示す位置に限られず、例えば図１５に示す位置に設けられていることも好ましい。図１５に示す位置にマイクロ波ドップラセンサ７を設け、図中射線を付した領域に電波を放射することで、尿流や人体近接や人体離反をより的確に検知することができる。
【００２５】
マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１のボール部２に尿が流れたこと（尿流）のほか、小便器１に人体が近づいてきたこと（人体近接）や小便器から人体が遠ざかったこと（人体離反）を検出するために用いられるものであり、図４に示すように構成されている。
【００２６】
マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１の上部背面側から正面側のボール部２に向けて電波を送信するために10.525ＧＨｚの電気信号である送信信号Ｓ１を生成する発振回路10と、発振回路10から出力される送信信号Ｓ１を10.525ＧＨｚのマイクロ波として送信する送信手段11と、送信手段11から送信されたマイクロ波が検出対象物によって反射され、その反射波を受信して電気信号に変換した受信信号Ｓ２を出力する受信手段12と、送信信号Ｓ１の周波数と受信信号Ｓ２の周波数との差分信号であるドップラ信号Ｓ３を出力する差分検出手段13から構成される。また、発振回路10と送信手段11との間には、スイッチSW1が設けられており、このスイッチSW1が制御部８によってオンされることによって送信手段11へ送信信号Ｓ１が供給され、制御部８がオフされることによって送信手段11への送信信号Ｓ１の供給が停止する。
【００２７】
このマイクロ波ドップラセンサ７は、ドップラ効果を利用して以下の式（１）に基づいて検出対象物の動きを検出するために用いられるものである。
【００２８】
基本式：ΔＦ＝ＦＳ―Ｆｂ＝２×ＦＳ×ν／ｃ ・・・（１）
ΔＦ：ドップラ 周波数（ドップラ信号Ｓ３の周波数）
ＦＳ：送信周波数（送信信号Ｓ１の周波数）
Ｆｂ：反射周波数（受信信号Ｓ２の周波数）
ν：検出対象物の移動速度
ｃ：光速（３００×１０6 ｍ／ｓ）
【００２９】
すなわち、送信手段11から送信された周波数ＦＳのマイクロ波は、速度νで移動している検出対象物に反射する。この反射波は、相対運動によるドップラ周波数シフトを受けているためその周波数はＦｂとなり、受信手段12によって受信される。そして、差分検出手段13によって、送信波と反射波の周波数差ΔＦであるドップラ信号Ｓ３が検出信号として取り出され、このドップラ信号Ｓ３に基づいて、人体検出（人体接近検出や人体離反検出）及び尿流検出が行われる。
【００３０】
マイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号Ｓ３は、Ａ／Ｄ変換手段であるＡ／Ｄコンバータ22によってデジタルドップラ信号Ｓ４へ変換される。その後、このデジタルドップラ信号Ｓ４は、デジタルフィルタ回路23によって、人体検出及び尿流検出に必要な帯域以外の周波数成分が除去され、対象物判定手段24に入力される。
【００３１】
対象物判定手段24は、入力されたデジタルドップラ信号Ｓ４に基づいて、人体検出や尿流検出の判定を行う。対象物判定手段24で人体検出や尿流検出が判定されたとき、給水バルブ制御部25は所定の条件に従い給水バルブ４を制御して、ボール部２内に洗浄水を供給する。
【００３２】
ここで、本実施形態においては、人体として検出するためのドップラ信号を５０（Ｈｚ）以下とし、尿流として検出するためのドップラ信号を１００〜１８０（Ｈｚ）としている。なお、５０（Ｈｚ）以下のドップラ信号は、検出対象物の速度νが約０．７（ｍ／ｓ）以下の速度であるときにマイクロ波ドップラセンサ７から出力され、１００〜１８０（Ｈｚ）のドップラ信号は、検出対象物の速度νが約１．４〜２．６（ｍ／ｓ）の速度のときにマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるものである。
【００３３】
マイクロ波ドップラセンサ７から５０（Ｈｚ）以下の所定閾値以上のドップラ信号Ｓ３が所定期間連続して出力されると、対象物判定手段24は人体接近検出を行う。このように人体接近検出が行われると給水バルブ制御部25は、給水バルブ４を制御して、ボール部２内に所定量の洗浄水を供給する。その後、マイクロ波ドップラセンサ７から１００〜１８０（Ｈｚ）の所定閾値以上のドップラ信号Ｓ３が所定期間連続して出力されると、対象物判定手段24は尿流検出を行う。その後更に、マイクロ波ドップラセンサ７からら５０（Ｈｚ）以下のドップラ信号Ｓ３が所定期間連続して出力されると、対象物判定手段24は人体離反検出を行う。このように尿流検出後、人体離反検出が行われると給水バルブ制御部25は、給水バルブ４を制御して、ボール部２内に所定量の洗浄水を供給して、小便器１の洗浄を行う。
【００３４】
ところで、小便器洗浄装置Ａを複数隣接した小便器洗浄装置システムＳにおいては、図３に示すように、隣接するマイクロ波ドップラセンサ７同士が互いに影響しあい、人体や尿流の誤検出を発生する恐れがある。
【００３５】
そこで、図４，図５に示すように、本実施形態における制御部８に、マイクロ波ドップラセンサ７を等間隔サンプリング周期Ｔａで間欠動作させるセンサ制御手段20を設け、マイクロ波ドップラセンサ７をサンプリング周期Ｔａで間欠動作させるようにして、隣接する小便器洗浄装置Ａのマイクロ波ドップラセンサ７同士が同時に動作する可能性を低減している。すなわち、ナイキストのサンプリング定理を用いて、マイクロ波ドップラセンサ７を間欠駆動させることによって、マイクロ波ドップラセンサ７の動作時間を可及的に低減させるのである。本実施形態においては、対象物検出のために１８０Ｈｚまでのドップラ信号を得ることができればよいため、サンプリング周波数は、３６０Ｈｚよりも高い周波数であればよい。そこで、本実施形態においては、図５に示すように、等間隔サンプリング周期Ｔａを２ｍｓ（サンプリング周波数５００Ｈｚ）とする。また、１回のサンプリングのためにマイクロ波ドップラセンサ７を動作させるための期間Ｔ２（以下、「駆動期間Ｔ２」とする。）を１０μＳとする。
【００３６】
図６（ａ）には、このようにマイクロ波ドップラセンサ７を等間隔サンプリング周期Ｔａで間欠動作させたときに、サンプリング周期Ｔａごとにマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号を黒丸で示している。また、図６（ｂ）は、マイクロ波ドップラセンサ７をランダムな周期、すなわち不等間隔サンプリング周期でサンプリングしたときに、サンプリング周期ごとにマイクロ波ドップラセンサから出力されるドップラ信号を黒丸で示している。このように不等間隔でサンプリングを行うと、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が必要となるが、図６（ａ）に示すように、等間隔でサンプリングを行うことにより、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が不要となる。
【００３７】
以上のようなサンプリング周期Ｔａでの間欠動作に加え、さらにマイクロ波ドップラセンサ７同士が同時に動作する可能性を低減するために、所定期間Ｔ１ごとに、サンプリング開始タイミングをずらすようにしている。この所定期間Ｔ１は、人体検出や尿流検出の判断を行うために必要な期間を複数に分割した期間である。このように所定期間Ｔ１ごとにサンプリング開始タイミングをずらすのは、以下の理由によるものである。
【００３８】
すなわち、マイクロ波ドップラセンサ７を用いた複数の小便器洗浄装置Ａがサンプリング周期Ｔａでの間欠動作を継続して行う場合、その間欠動作のタイミングがマイクロ波ドップラセンサ７同士でたまたま一致してしまうことがある。このように間欠動作タイミングが一致している状態では、マイクロ波ドップラセンサ７同士が長期間継続して影響しあい、対象物の誤検出や検出漏れを起こしてしまう恐れがある。
【００３９】
そこで、間欠動作のタイミングがマイクロ波ドップラセンサ７同士で一致したとしても、所定期間Ｔ１ごとにサンプリング開始タイミングをずらすことで、その一致状態を所定期間Ｔ１以上継続させないようにするのである。
【００４０】
以下、図４及び図７を用いて、マイクロ波ドップラセンサ７をサンプリング周期Ｔａで間欠動作させると共に、所定期間Ｔ１ごとにサンプリング開始タイミングをずらす仕組みを具体的に説明する。
【００４１】
図４に示すように、制御部８は、センサ制御手段20にコード情報を所定期間Ｔ１ごとに出力するコード出力手段21を設けている。センサ制御手段20は、コード出力手段21から出力されるコード情報に応じたタイミングでマイクロ波ドップラセンサ７におけるサンプリング周期Ｔａでの間欠動作を開始して、この間欠動作をｎ回（ｎは２以上の整数）行わせ、これをコード出力手段21からコード情報が出力される毎に繰り返し行う。
【００４２】
ここで、コード情報に応じたタイミングとは、所定期間Ｔ１間の間隔期間ｇをコード情報によって規定したタイミングである。これにより所定期間Ｔ１の開始から間欠動作を開始するまでのタイミングがコード情報に応じて変わるのである。すなわち、センサ制御手段20は、所定期間Ｔ１毎にこの所定期間Ｔ１の始まり時点、すなわち開始タイミングｔａを各所定期間Ｔ１毎に生成し、コード出力手段21から出力されるコード情報に基づいて、開始タイミングｔａからマイクロ波ドップラセンサ７を所定サンプリング周期でｎ回（ｎは２以上の整数）間欠動作させ、その後、間隔期間ｇの設定を変えながらこれを繰り返すのである。
【００４３】
言い換えれば、センサ制御手段20は、所定期間Ｔ１内における所定サンプリング周期Ｔａでのｎ回のマイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作を１つの単位ブロック（以下、「間欠動作ブロック」と呼ぶ。）とし、この間欠動作ブロックにおける１回目の間欠動作のタイミングを変えながら間欠動作ブロックを繰り返すのである。
【００４４】
なお、ｎ回の間欠動作はデジタルフィルタ処理に必要な回数に設定され、回数を最小限に抑えることで、所定期間Ｔ１内の演算処理を間引くことができる。
【００４５】
図７は、以上のように構成された制御部８によって制御されるマイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作の例を示している。この例では、まず第１間欠動作ブロック（ブロック１）において、コード出力手段21が「コード１」のコード情報を出力する。センサ制御手段20は、このコード情報に基づいて間隔期間ｇを決定する。その後、センサ制御手段20は、所定期間Ｔ１の開始タイミングｔａ（１）を間隔期間ｇに基づいて決定し、マイクロ波ドップラセンサ７によるｎ回の間欠動作を開始する。本例の場合、間隔期間ｇの初期値を０としているので、ｔａ（１）は原点（時刻０）に合致している。また、次の第２間欠動作ブロック（ブロック２）において、コード出力手段21が「コード１」のコード情報を出力する。センサ制御手段20は、このコード情報に基づいて間隔期間ｇを決定する。センサ制御手段20は、第１間欠動作ブロックの終了から間隔期間ｇ（１）だけ間隔をおいて、マイクロ波ドップラセンサ７によるｎ回の間欠動作を開始する。
【００４６】
上記コード情報は、コード出力手段21において、疑似乱数アルゴリズムあるいは乱数生成回路によってランダムな値を算出し、このようにランダムに算出した値をコード情報とする。ただし、このコード情報は１〜ｍまでの整数とする（上述したように間隔期間ｇの初期値を０として、コード情報として０を設定しても構わない）。そして、センサ制御手段20はこのコード情報に対応した間隔期間情報を有する。すなわち、センサ制御手段20は、コード情報に応じた間隔期間ｇ（１）〜ｇ（ｍ）を格納しており、たとえば、コード情報が５であるときには、間隔期間ｇ（５）を選択する。なお、ここでは、ｇ（ｎ）＝ｎ×ｇ（１）としている。
【００４７】
また、コード情報をランダムな値とせず、コード情報を所定の配列で並べたテーブル（図示せず）を記憶部（図示せず）に格納し、このテーブルをセンサ制御手段20によって用いることにより、マイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作を行うようにしてもよい。
【００４８】
また、コード情報をコード１から順に切り替えるようにしてもよい。このようにしたときのコード出力手段21の動作を図８を用いて説明する。コード出力手段21は、コード情報を０から＋１だけインクリメント（ＳＴＥＰ１）し、このように＋１だけインクリメントしたコード情報をセンサ制御手段20へ出力する（ＳＴＥＰ２）。その後、このＳＴＥＰ１，Ｓ２の処理をコード情報が100になるまで繰り返し（ＳＴＥＰ３）、コード情報が100になるとコード情報を０にリセット（ＳＴＥＰ４）する。コード出力手段21は、以上の処理を所定期間Ｔ１ごとに繰り返す。
【００４９】
また、センサ制御手段20とコード出力手段21とを分けて説明したがこれに限られるものではく、たとえば、コード出力手段21を設けずに、センサ制御手段20において疑似乱数アルゴリズムあるいは乱数生成回路によってランダムな値を算出し、これをコード情報として動作させるようにしてもよい。
【００５０】
図９は、トイレブース内に小便器洗浄装置Ａが隣接して４台設置されたときの各マイクロ波ドップラセンサ７の動作状態を示しており、この図では、便宜的にこれらのマイクロ
波ドップラセンサ７をそれぞれセンサ１〜センサ４として記載している。
【００５１】
この例では、まず第１間欠動作ブロック（ブロック１）においては、原点（時刻０）から動作開始までの間隔期間ｇがそれぞれ０，ｇ（１），ｇ（５），ｇ（１）となっており、センサ２とセンサ４とで間欠動作タイミングが一致している。したがって、センサ２及びセンサ４同士で影響しあう。しかし、その後の第２間欠動作ブロック（ブロック２）では、所定期間Ｔ１の開始タイミングから動作開始までの間隔期間ｇがそれぞれｇ（７），ｇ（２），ｇ（４），ｇ（８）となり、したがって、センサ２及びセンサ４同士で影響しあう状況はなくなる。
【００５２】
このように、所定期間Ｔ１ごとに間欠動作の開始タイミングをずらすことで、仮にマイクロ波ドップラセンサ７同士の間欠動作タイミングが一致したとしても、その一致状態が所定期間Ｔ１以上継続しないため、マイクロ波ドップラセンサ７同士の影響を可及的に回避できるのである。
【００５３】
そして、対象物判定手段24による対象物の判定を、複数の間欠動作ブロックによって行うことによって、マイクロ波ドップラセンサ７同士の影響を無視できる程度まで低減するのである。
【００５４】
本実施形態においては、対象物判定手段24は、３つの連続する間欠動作ブロックにおいて、ドップラ信号が所定の閾値以上の振幅レベルとなったときに、対象物の検出を行うようにしている。また、人体検出を判定するドップラ信号は、デジタルフィルタ回路23によって５０Ｈｚ以下の周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号であり、尿流検出を判定するドップラ信号は、デジタルフィルタ回路23によって１００〜１８０Ｈｚの周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号である。
【００５５】
図１０は、対象物判定手段24による対象物の判定の例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、１つの間欠動作ブロックのみ振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24による対象物検出が行われない。一方、図１０（ｂ）に示すように、３つ以上の連続する間欠動作ブロックにかけて振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24によって対象物検出が行われる。このように、人体検出や尿流検出などの対象物検出の判断を行うために必要な期間は、複数の連続する間欠動作ブロックの期間、すなわち所定期間Ｔ１の整数倍の時間となる。したがって、所定期間Ｔ１は、人対象物検出の判断を行うために必要な期間を複数に分割した期間と言い換えることもできる。
【００５６】
ここで、対象物判定手段24での対象物の判定処理を、図１１のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００５７】
まず、マイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作タイミングが到来し、センサ制御手段20が駆動期間Ｔ２だけマイクロ波ドップラセンサ７を動作させる。この動作によってマイクロ波ドップラセンサ７から出力されるドップラ信号が対象物判定手段24によって受信される（ＳＴＥＰ１０）。
【００５８】
対象物判定手段24は、受信したドップラ信号が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ＳＴＥＰ１１）。そして、受信したドップラ信号が所定の閾値以上であると判定すると(（ＳＴＥＰ１１：Ｙｅｓ）、感知カウンタＮを＋１だけインクリメントする（ＳＴＥＰ１２）。このインクリメントによって感知カウンタＮが３以上となったとき、対象物判定手段24は対象物検出、すなわち対象物があると判定する（ＳＴＥＰ１４）。そして、感知カウンタＮを０にリセットして（ＳＴＥＰ１６）、処理を終了する。一方で、感知カウンタＮが３以上ではないときには（ＳＴＥＰ１３：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００５９】
また、ＳＴＥＰ１１において、受信したドップラ信号が所定の閾値よりも小さいと判定すると（ＳＴＥＰ１１：Ｎｏ）、対象物判定手段24は対象物がないと判定する（ＳＴＥＰ１５）。そして、感知カウンタＮを０にリセットして（ＳＴＥＰ１６）、処理を終了する。なお、感知カウンタＮには、少なくとも人体検出用感知カウンタＮ１と尿流検出用感知カウンタＮ２の２つがあり、上記処理がそれぞれの感知カウンタに対して行われる。
【００６０】
以上の処理をマイクロ波ドップラセンサ７が間欠動作するたびに繰り返し行う。すなわち、サンプリング周期Ｔａごとに行う。
【００６１】
このように対象物判定手段24は、所定期間連続してドップラ信号が所定の閾値以上のとき、対象物を示すデータであると判定する。すなわち、対象物判定手段24は、デジタルフィルタ回路23によって５０Ｈｚ以下の周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号が所定期間連続して所定の閾値以上のとき、人体を示すデータが所定期間連続したと判定して人体検出を行い、デジタルフィルタ回路23によって１００〜１８０Ｈｚの周波数帯域以外を減衰させたドップラ信号が所定期間連続して所定の閾値以上のとき、尿流を示すデータが所定期間連続したと判定して尿流検出を行うようにしている。
【００６２】
ところで、上述では、センサ制御手段20は、第１期間Ｔ１ごとにコード出力手段21から出力されるコード情報に応じたタイミングでマイクロ波ドップラセンサ７の間欠動作を開始するようにしたが、図１２に示すようなテーブルをセンサ制御手段20に設け、ｘブロックを一つのまとまりとした期間（以下、「１セグメント」とする。）とし、このセグメント間隔で、コード出力手段21からコード情報を出力するようにしてもよい。たとえば、コード出力手段21から「コード２」のコード情報が出力されると、最初の間欠発振ブロック１では間隔期間ｇ（２）が、次のブロック２では間隔期間ｇ（４）が、その次のブロック３では間隔期間ｇ（６）がそれぞれ設定されることになり、ブロックｘになるまでテーブルを用いて間隔期間ｇを設定する。なお、図１２に示す例では、間隔期間ｇをブロック順に階差数列で割り当てるようにしている。
【００６３】
図１３は、図１２に示すようなテーブルを有する小便器洗浄装置Ａが隣接して４台設置された状態において、各対象物判定手段24におけるドップラ信号の閾値判定状態を示している。この図では、便宜的にこれらのマイクロ波ドップラセンサ７の動作状態をそれぞれセンサ１〜センサ４として記載している。図１０における場合と同様に、１つの間欠動作ブロックのみ振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24による対象物検出が行われず、３つ以上の連続する間欠動作ブロックにかけて振幅レベルが高くなるドップラ信号に対しては、対象物判定手段24によって対象物検出が行われる。
【００６４】
なお、対象物判定手段24による対象物の判定は、たとえば、５つの連続する間欠動作ブロックのうち、３つの間欠動作ブロックにおいて、ドップラ信号が所定の閾値以上の振幅レベルとなったときに、対象物を検出したと判定するようにしてもよい。すなわち、所定期間内にドップラ信号が所定の閾値以上の振幅レベルとなる間欠動作ブロックが所定数あるときに対象物検出を行うようにしてもよい。
【００６５】
以上のように本実施形態における小便器洗浄装置Ａは、ドップラ信号に基づいて人体検出又は尿流検出を判断するために必要な期間を複数に分割しそれぞれの期間を所定期間Ｔ１とする。また、この所定期間Ｔ１と次の所定期間Ｔ１の開始タイミングとの間の間隔期間であるｇを設ける。そして、その間隔期間ｇに基づいて所定期間Ｔ１の開始タイミングｔａを設定し、マイクロ波ドップラセンサ７を所定サンプリング周期Ｔａで間欠動作させる。このように、本実施形態における小便器洗浄装置Ａでは、第１期間Ｔ１ごとに、マイクロ波ドップラセンサのサンプリング開始タイミングをずらすようにしているので、マイクロ波ドップラセンサ７同士の影響を可及的に小さくすることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態のうちいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、上記記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて、種々の変形、改良を施した他の実施形態で実施をすることができる。
【００６７】
たとえば、本実施形態においては、マイクロ波ドップラセンサ７は、小便器１の上部背面側から正面側のボール部２に向けて電波を送信するようにしたが、これに限られるものではなく、マイクロ波ドップラセンサ７を小便器１の下部背面側に取り付け、起立した使用者の正面に向かって斜め上方に向けて電波を送信するようにしてもよく、また、マイクロ波ドップラセンサ７を小便器１の高さ方向の中央付近の背面側に設置し、水平方向、あるいは斜め下方へ向けて電波を送信するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、10.525ＧＨｚのマイクロ波を用いたマイクロ波ドップラセンサについて説明したが、これに限られず、マイクロ波を利用するものであれば、その周波数は限られない。
【００６９】
また、本実施形態においては、小便器洗浄装置について説明したが、これに限られるものではなく、図１４に示すような洋式便器洗浄装置50や自動水栓装置60などであってもよい。すなわち、図４に示すような構成を適用することができる限り、マイクロ波ドップラセンサを用いて自動的に給水制御を行う給水装置であれば、どのようなものであっても構わない。このように、本発明を、トイレブースで用いる小便器洗浄装置、洋式便器洗浄装置及び自動水栓装置、或いは自動水栓機能付き洗面装置などの種々の給水装置に適用することによって、トイレブース内においてどのような組み合わせで配置されても、マイクロ波ドップラセンサ同士の影響を低減することができる。
【００７０】
上述した本実施形態では、マイクロ波ドップラセンサ７が測定対象物に向けて送信するマイクロ波は、パルス周期が一定である複数のパルスを有するブロック信号を複数含んでいるので（図５及び図６、それらに関する説明参照）、同じ波形のパルスが同じ間隔で並んでおり、各ブロック信号に対応するドップラ信号の生成が極めて容易になると共にその演算を極めて短時間で行うことができる。更に、隣接するブロック信号間の時間間隔は無作為に決定されているので（図９及びそれに関する説明参照）、同じ時間間隔が連続したり、同じパターンで変化する時間間隔が連続したりする可能性が極めて低くなるので、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなり、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる（図９において、センサ１〜４それぞれについての信号波形参照）。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をランダムにすることに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７１】
また、隣接するブロック信号間の時間間隔はそれぞれ異なるように決定されている場合もあり（図１２及びそれに関する説明参照）、同じ時間間隔が連続することも、同じ時間間隔が複数回出現することもなくなり、例えば、同じパルス周期のノイズが発生していたとしても干渉が継続して連続的に誤感知する可能性が極めて低くなるので、複数のブロック信号を含む全体の信号としてみた場合には、実用上は固有の信号であるとみることができる。従って、他の自動給水装置が発する信号や周期的なノイズ源が発する信号と区別することができ、それらの影響を排除してドップラ信号を生成することができる。従って、パルス周期が一定であることに起因するドップラ信号の生成容易性と、ブロック信号間の時間間隔をランダムにすることに起因する誤動作発生の低減性とを両立することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７２】
化粧室に連立して配置される小便器や洗面器は、原則的には等間隔で規則的かつ固定的に配置されており（図１及び図３参照）、例えば自動車等の移動体に比較して互いの相対的な位置関係は変化しないため、信号が干渉する条件はある決まったパターンとなる場合が多い。更に、マイクロ波の送信方向を測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させることで（図１５参照）、マイクロ波を不必要な方向に送信することがなくなり、異なる小便器や洗面器へ給水する自動給水装置間において、互いが送信するマイクロ波によって干渉が発生することを低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７３】
各ブロック信号ごとに測定対象物の動きを判定しているので（図１３及びそれに関する説明参照）、送りだすブロック信号の数だけ判定結果を得ることができる。従って、たとえば一つのブロック信号において干渉が発生していたとしても、その干渉が連続して発生する可能性は極めて低いため、連続した複数のブロック信号においての判定結果が測定対象物は動いているというものであれば、実際に測定対象物が動いている可能性は極めて高くなる。そこで、複数のブロック信号において測定対象物が動いているものである場合に、測定対象物が動いていると判定することで誤判定の可能性をより低減することができ、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水装置を実現できる。
【００７４】
複数設置された自動給水装置のマイクロ波ドップラセンサ７がそれぞれが独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定しているので、連立している自動給水装置が完全に同調してブロック信号間の時間間隔を決定する可能性が極めて低くなる。従って、同じ化粧室内に同じ自動給水装置を配置した場合であっても、簡単な構成で実用上問題のない程度に誤動作発生を抑制でき、必要十分な節水を図ることができる自動給水システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態である小便器洗浄システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態である小便器洗浄装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態である小便器洗浄システムを示す図である。
【図４】図２に示す小便器洗浄装置の制御部の概略構成図である。
【図５】所定サンプリング周期でのマイクロ波ドップラセンサの動作例を示す図である。
【図６】マイクロ波ドップラセンサが出力するドップラ信号の例を示す図である。
【図７】所定周期で間欠動作開始タイミングを変更したマイクロ波ドップラセンサの動作例を示す図である。
【図８】コード情報生成処理のフローチャートである。
【図９】複数のマイクロ波ドップラセンサの動作関係を示す図である。
【図１０】対象物判定手段の動作説明図である。
【図１１】対象物判定処理のフローチャートである。
【図１２】コード情報テーブルの例を示す図である。
【図１３】複数のマイクロ波ドップラセンサの動作関係を示す図である。
【図１４】小便器洗浄装置以外の給水装置の例を示す図である。
【図１５】マイクロ波ドップラセンサから送信されるマイクロ波の形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ａ…小便器洗浄装置、１…小便器、２…ボール部、３…給水路、４…給水バルブ、５…排水路、６…トラップ管路、７…マイクロ波ドップラセンサ、８…制御部、１０…発振回路、１１…送信手段、１２…受信手段、１３…差分検出手段、２０…センサ制御手段、２１…コード出力手段、２２…Ａ／Ｄコンバータ、２３…デジタルフィルタ、２４…対象物判定手段、２５…給水バルブ制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、
前記小便器若しくは前記洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、
前記信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて前記測定対象物の動きを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、
前記信号生成手段は、前記電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔を無作為に決定して送信することを特徴とする自動給水装置。
【請求項２】
化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、
前記小便器若しくは前記洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、
前記信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて前記測定対象物の動きを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、
前記信号生成手段は、前記電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔がそれぞれ異なるように決定して送信することを特徴とする自動給水装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させて前記電波を送信し、当該指向させて送信した電波が反射された反射波を受信するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動給水装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記ブロック信号が前記電波によって送信されるごとに、前記測定対象物の動きを判定し、当該判定の結果が連続した複数のブロック信号において前記測定対象物が動いているものである場合に、前記測定対象物が動いていると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動給水装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動給水装置を、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器それぞれに対応させて複数設置してなる自動給水システムであって、
複数設置された前記自動給水装置の信号生成手段はそれぞれ独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定することを特徴とする自動給水システム。
【請求項１】
化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、
前記小便器若しくは前記洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、
前記信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて前記測定対象物の動きを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、
前記信号生成手段は、前記電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔を無作為に決定して送信することを特徴とする自動給水装置。
【請求項２】
化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器の一つに対して個別に水を供給するための自動給水装置であって、
前記小便器若しくは前記洗面器の使用を判定するために測定対象物に向けて電波を送信し、当該送信した電波が反射された反射波を受信してドップラ信号を生成する信号生成手段と、
前記信号生成手段が出力するドップラ信号に基づいて前記測定対象物の動きを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて小便器若しくは洗面器に対する水の供給を行う水供給手段と、を備え、
前記信号生成手段は、前記電波にパルス周期が一定である複数のパルスを有する予め定められたブロック信号を複数含ませ、隣接するブロック信号間の時間間隔がそれぞれ異なるように決定して送信することを特徴とする自動給水装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記測定対象物としての人体若しくは人体からの排出物を検知可能な方向に指向させて前記電波を送信し、当該指向させて送信した電波が反射された反射波を受信するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動給水装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記ブロック信号が前記電波によって送信されるごとに、前記測定対象物の動きを判定し、当該判定の結果が連続した複数のブロック信号において前記測定対象物が動いているものである場合に、前記測定対象物が動いていると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動給水装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動給水装置を、化粧室に連立して配置される複数の小便器若しくは洗面器それぞれに対応させて複数設置してなる自動給水システムであって、
複数設置された前記自動給水装置の信号生成手段はそれぞれ独立して、隣接するブロック信号間の時間間隔を決定することを特徴とする自動給水システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−３５９７１（Ｐ２００９−３５９７１Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０２７４３（Ｐ２００７−２０２７４３）
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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