JP2005273284A - 衛生洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者の服の色に影響されることなく、安定して人体の着座を検出する人体検出装置を備え、意匠性にも優れた衛生洗浄装置を提供する。
【解決手段】 便座２と、ケースプレート１４及びケースカバー１５からなり、便座２を開閉自在に支持する本体ケース１と、前本体ケース１の開口部１６を通して進退してするノズル５を具備する衛生洗浄装置において、便座２に着座した人体の臀部を検出する赤外線投受光タイプの着座センサ９をケースプレート１４の開口部１６近傍に取付けた。また、着座センサ９は、赤外線の投光素子９３及び受光素子９７を一体化するユニットケース９２０を具備する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、便座への着座検出装置を備えた衛生洗浄装置に関する発明である。

衛生洗浄装置では、人体が着座していないときに洗浄スイッチを操作しても温水が噴出して周囲を濡らしたりすることがないように、着座した人体を感知する着座センサを設け、この着座センサが人体を感知した時のみ、温水噴出、または乾燥などの操作を可能としたものが一般的である。

着座センサの方式には、便座への人体の加重や人体の静電容量の変化で検出するものもあるが、赤外線式の赤外線式測距センサが最も多い。赤外線式測距センサは三角測量の原理を用いたもので、人体に向けて赤外線ビームを投射し、検出体からの反射した赤外線ビームの入射角度で距離を算出する。（例えば、特許文献１参照）

赤外線式測距センサが検出対象とする人体の部位は、腰や背中などが一般的である。これは、使用者の体型や座り方などの条件が変わっても赤外線式測距センサの赤外線ビームが外れにくいためである。

図９は腰を狙う赤外線式測距センサを搭載した衛生洗浄装置の外観例である。図９において、１は本体ケース、２は便座シート、３は便蓋、５は洗浄ノズルであり、１９が着座センサの窓である。赤外線式の赤外線式測距センサには、赤外線を透過する部材で保護用の窓１９が形成されており、斜め上方向（矢印の方向）に赤外線ビームを投射する。

ところが、赤外線式測距センサには以下のような問題がある。
赤外線式測距センサは、検出体で反射した赤外線ビームの入射角度で距離を算出するので、原理的には検出体の反射率に影響されない。しかし実際には、検出体の反射率が非常に小さい場合、すなわち真っ黒な衣服などでは、反射ビームの強度が著しく低下し、角度検出を行うために必要な信号レベルが得られず、うまく距離を検出できない場合がある。
腰や背中を検出部位とするためには、図９のように本体ケースの目立つ位置に赤外線式測距センサを設置しなければならず、赤外線式測距センサの窓部分が本体ケースと調和せず、意匠性を低下させる。

また、図９の赤外線式測距センサの位置では、衣服の反射率の影響や意匠性の問題があるため、赤外線式測距センサを便座の後部に取り付け、便座から下に落ちた臀部で検出する発明もある。（例えば、特許文献２参照）

特許文献２のように臀部を検出部位とすれば、衣服の色の固体差に比べて臀部の色の個人差は小さいため、検出体の反射率の問題は解消する。しかし、この発明では赤外線式測距センサの赤外線ビームを便座の後周縁近傍から前周縁の便器内壁面の上端に向け、ほぼ水平に投射しており、使用者の便座への座り方次第では、便座下に臀部が突出するとは限らず、安定した検出は期待できない

また赤外線式測距センサ表面に小便の水滴が付くと、水滴がレンズとして機能する。赤外線式測距センサは、所定の方向に向けて赤外線ビームを投光し、その反射ビームの入射角度で距離を検出するが、入射角度の変化は非常に僅かなものである。
このため、小便によって出来たレンズによって多少でも赤外ビームの角度が変われば、赤外線式測距センサの検出結果に大きな誤差が発生する。

また、頻繁に小便がかかれば、赤外線式測距センサ表面に汚れがひどく付くことになる。反射の光量だけを検出する場合は、汚れの程度に比例して信号が減衰するだけで済む。
しかし、赤外線式測距センサは反射ビームの入射角度で距離を検出するため、センサ表面の汚れの状態、特に一部分に汚れがある場合、その影響は、赤外線式測距センサの検出結果を、近い側にも遠い側にも変化させてしまう。よって、特許文献２のように、小便がかかる位置に赤外線式測距センサを置くと、検知距離が変わり、誤感知が発生する可能性が非常に高い。

また、赤外線式測距センサではなく、赤外線の反射レベルを検出するセンサを便座（便座シート）に取り付けた発明もある（例えば、特許文献３参照。）。
但しこの発明は、開閉式の便座の裏面に着座センサを取り付けることで、立位（立ち小便）と着座を１つのセンサで検出することが主目的である。
特許文献３は、同じく臀部を検出部位とするものであるが、赤外線式測距センサは使用せず、便座部分に反射量を検出する赤外線センサを設けている。
しかし、便座には、着座した際の肌触りや冷たさの改善のため、布製（多くはタオル地）の便座カバーを取りけることが多い。特に、冬場に便座のヒーターを作動させる場合は、便座カバーの装着による節電効果は大きい。
便座カバーは赤外線を透過しないため、便座カバーを取り付けた時点で便座のセンサは全く機能しなくなる。仮に、便座カバーの使用禁止を明示しても、すでに一般的に設置されている場合が少なくないのでトラブル発生が予想される。
また特許文献３では、赤外線の反射信号として、臀部だけでなく便器内の反射も利用している。しかし、便器の形状、色、水位、汚物の有無など、信号が安定しない要素が多い。更に、臀部の反射の個人差も加えれば、実際の着座、用便、便器洗浄という使用過程を通して、これらの要素の反射量変化を判別するのは極めて困難であり、正確な着座検出は期待できない。
特開平４−２５６８０７号公報 特開２０００−１０７０８１号公報 特許第２９７０５００号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、使用者の服の色に影響されることなく、安定して人体の着座を検出するセンサを備え、意匠性にも優れた衛生洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１は、便座と、前記便座を開閉自在に支持する本体ケースと、前記本体ケースの開口部を通して本体ケースの内外間を進退して人体局部に洗浄を吐出するノズルを具備する衛生洗浄装置において、前記便座に着座した人体臀部を検出する人体検出装置を前記開口部に設けたことを特徴とするので、便座への座り方や着衣の色合いによる人体検出の誤作動の少ない、安定した人体検出性能を得ることができる。また、人体検出装置が便座より下方に設けられるので、センサ窓を無くして衛生洗浄装置の意匠性を向上させることができる。

請求項２は、前記人体検出装置を、前記本体ケースに取付け固定したので、ノズルから洗浄水が噴出することでノズルが振動する局部洗浄状態であっても、人体検出装置はノズルの振動による影響を受けにくく、安定した人体検出が可能となる。

また、請求項３は、前記人体検出装置は、赤外線の投光素子及び受光素子を一体化するユニットケースを備えたので、投光素子と受光素子の相対位置が一定となるので、両者間距離の誤差を少なくすることができ、検知性能の安定化が図れる。

請求項４では、前記ユニットケースが、前記ノズルの進退時の通過路となるノズル挿通部を有し、前記ノズル挿通部を挟んだ両側に前記投光素子及び受光素子をそれぞれ配置したので、投光素子と受光素子の距離が十分に離れて水滴付着の影響を受けにくくなり、且つ人体検出装置も小型化できる。

上記目的を達成するために、請求項５は、便座と、ケースプレート及びケースカバーからなり、前記便座を開閉自在に支持する本体ケースと、前記本体ケースの開口部を通して本体ケースの内外間を進退して人体局部に洗浄を吐出するノズルを具備する衛生洗浄装置において、前記便座に着座した人体臀部を検出する人体検出装置を前記ケースプレートの前記開口部近傍に取付けたことを特徴とするので、便座への座り方や着衣の色合いによる人体検出の誤作動の少ない、安定した人体検出性能を得ることができる。また、人体検出装置が便座より下方に設けられるので、センサ窓を無くして衛生洗浄装置の意匠性を向上させることができる。また、ノズルから洗浄水が噴出することでノズルが振動する局部洗浄状態であっても、人体検出装置はノズルの振動による影響を受けにくく、安定した人体検出が可能となる。

請求項６は、前記人体検出装置が、赤外線の投光素子及び受光素子を一体化するユニットケースを備えたので、投光素子と受光素子の相対位置が一定となるので、両者間距離の誤差を少なくすることができ、検知性能の安定化が図れる。

本発明によれば、便座への座り方や着衣の色合いによる人体検出の誤作動の少ない、安定した人体検出性能を有し、意匠性が向上した衛生洗浄装置を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明を説明する。図１は本発明に係る衛生洗浄装置の取り付け状態を示す側面図である。

図１に示すように、衛生洗浄装置は、洋式大便器２０の後部に装着される本体ケース１と、使用者が座る便座２、便座２の開口を閉じるための便蓋３が基本的な構成要素である。便座２および便蓋３は、それぞれ回転可能に本体ケース１に軸支されている。

衛生洗浄装置の本体ケース１の前方中央には、伸縮式のノズル５があり、ノズルから洗浄水を噴射させることで使用者は局部を洗浄できる。
そして、本体ケース１から伸縮式のノズル５が出てくる開口部１６に人体検出装置として着座センサ９が取り付けられている。

図２は図１の部分拡大図である。着座センサ９の検出領域は便座２の開口に向けられている。符号１０は、便座２が図２のように着座可能な状態に閉じていることを検出する便座閉検出スイッチであり、例えば便座２側に磁石を埋め込み、本体ケース１側にホール素子を内蔵すれば良い。

図３は衛生洗浄装置の機能部の配置を示す上面図である。（便蓋３は表示を省略している。）
本体ケース１には、制御部４、ノズル５、ノズル５を本体ケース１から出し入れするノズル駆動モーター６、局部の洗浄水の出／止を制御する止水弁７、洗浄水を適温（お湯）に制御するヒーターを有する熱交換器８、着座センサ９、便座２の開閉状態を検出する便座閉検出スイッチ１０、便蓋３の開閉状態を検出する便蓋閉検出スイッチ１１、操作用リモコン（図不示）の信号を受信するリモコン受信部１２が内蔵されている。便蓋閉検出スイッチ１１は、前述の便座閉検出スイッチ１０と同様に、便蓋３側に磁石、本体ケース１側にホール素子の組み合わせとする。

図４に本体ケース１の機能ブロック図を示す。制御部４は、使用者のリモコン操作によって発せられてリモコン受信部１２で受信した操作信号と、便座閉検出スイッチ１０及び便蓋閉検出スイッチ１１で検出された便座２及び便蓋３の開閉状態と、着座センサ９の出力とに基づいて、ノズル５の伸縮（本体ケース１からの出し入れ）、温水温度制御、洗浄水の噴射を行う。

リモコン受信部に局部を洗浄する操作信号が入っても、便蓋３が閉じている場合、便座２が開いている場合（立ち小便のために立てている場合）、着座センサ９が使用者の着座が検出しない場合には、制御部４は洗浄水の噴出を行わない。

図５は着座センサ９の回路図である。着座センサ９は、回路全体を制御するセンサマイコン９０、投光部９１、受光部９２から成る。更に、投光部９１は、赤外光を発光する発光ダイオード９３、発光電流を制御するトランジスタ９４、発光電流を検出する抵抗９５、トランジスタ９４を制御するオペアンプ９６から成る。
なお、受光部９２は、赤外光を受光して電流に変換するフォトダイオードである受光素子９７、受光電流を電圧に変換する抵抗９８およびオペアンプ９９から成る。

センサマイコン９０は、投光部９１を駆動して赤外光を放射し、これに同期して受光部９２の出力をＡ／Ｄ変換する。受光部９２の出力が所定の閾値を超えると着座と判断してその結果を制御部４に出力する。
なお、センサマイコン９０が着座または非着座と判定する閾値は単一の値である必要はなく、変化量を検出する方法でも良い。或いは、センサマイコン９０は受光部９２の出力のＡ／Ｄ変換結果をそのまま制御部４に出力し、制御部４で着座を判定するようにしてもよい。

図６はノズル部分の詳細構造を示す図である。便座２の開口の最後部は、本体ケース１から伸縮式のノズル５が出て来る部分近くまで達している。
また、ノズル５の伸縮時にノズル５が左右に振れないようにノズル５の周囲を複数点で支えるノズルガイド１３が設けられ、ノズルガイド１３のすぐ横のケースプレート１４に着座センサ９が取り付けられている。
着座センサ９を構成するユニットケース９００の内部には図５に示した回路部品が入っているが、図６では投光素子９３と受光素子９７のみ示している。
便座２の開口の最後端から斜め上を狙うように投光素子９３と受光素子９７が配置されているため、着座センサ９は使用者の臀部を検出体とする反射光量式の赤外線センサとして機能する。すなわち、便座２に使用者が着座すると、着座センサ９のすぐ近くに臀部が位置することになり、臀部による反射量が増加し着座と判断することができる。

本体ケース１は、ケースプレート１４とケースカバー１５からなるが、本体ケース１の前部分のノズル５が出てくる部分にはケースプレート１４とケースカバー１５の間に開口部１６を設けている。着座センサ９の赤外光はその開口部１６を介して、検出体との間を往復する。
なお、便蓋３が閉じている場合、着座センサ９は便蓋３からの反射光量は増加するために着座状態と誤感知する恐れがあるが、便蓋３の閉状態を検出する便蓋閉検出スイッチ１１により制御部４が非着座を判断するようにすれば誤感知とはならない。

図７、図８は、着座センサ９の第２の実施例を示す図である。
図７において、着座センサ９は、ノズル挿通部９２１（図７に示す切欠き、若しくは開口穴）と、ケースプレート１４への取付け部９２２が形成されて本体ケース１の開口部１６をほぼ覆う大きさを持つユニットケース９２０に、投光部９１と受光部９２を一体化させた構成である。ユニットケース９２０は、投光素子９３と受光素子９７をノズル挿通部９２１を挟んで左右に配置している。このため投光素子９３から出た赤外光が、着座センサ９の投光素子９３と受光素子９７をまたがって存在する水滴や汚れで乱反射して受光素子９７に戻ることがなくなるので、乱反射による誤作動を防ぐことができる。

また投光素子９３と受光素子９７を一つのユニットケース９２０に一体化し、また可視光カットフィルターも一体化することにより、投光部９１と受光部９２を個別に取付ける場合と比べて投光素子９３と受光素子９７の位置関係が安定する。よって着座センサとしての性能の安定化がはかれ、また製造上も組み立て・検査などが容易になる。

着座センサ９とノズルガイド１３の間には、図８に示すように一定距離の隙間を設けているため、ノズル５から洗浄水が噴出されている状態であってもノズル５の揺動が着座センサ９に伝わることはない。

また着座センサ９を衛生洗浄装置のケースプレート１４などの大きな部品に固定したため、さらにノズルの揺動の影響が少なくなる。
このためノズル５から洗浄水が噴出されている最中でも、赤外線９５の投光方向を安定させることができ、着座センサとしての性能が安定することになる。

なお、着座センサ９は、ケースカバー１５に取付けても、同じ効果が得られる。
また、本体ケース１の開口部１６に着座ユニット９を取付けるのに変えて、ケースプレート１４の下面に着座センサ９を取付けてもよい。

以上説明した衛生洗浄装置においては、着座センサ９は便座２の下から前方斜め上方向に赤外線を発光する。しかも着座センサ９はノズル５の隣に配置されており、赤外線の方向はノズル５が噴出する洗浄水とほぼ平行し、臀部との距離も近い。使用者は、局部の洗浄時に衣服が濡れないように注意するため、ノズル近傍に衣服がかかるような座り方はしない。よって、着座センサ９の検出領域に衣服が掛かることはなく、確実に使用者の臀部を検出する。

臀部は検出体として十分な大きさであり、反射率もほぼ一定と考えられるため、赤外線センサにとっては理想的な検出体である。また、赤外光を斜め上方向に発光するため、十分な反射が得られる。よって、本発明の着座センサ９の位置及び検出方向は最適の条件である。

また、着座センサ９は、特許文献２のような反射光の入射角度を検出する赤外線式測距センサではなく、単に反射光量を検出するものとすれば、距離センサほど敏感ではなく、汚れや水滴などの影響を受けにくい。よって、小便がかかる恐れがある位置に配置しても、比較的安定した動作が可能となる。

また、赤外線式測距センサは検出体の反射率が不定の場合に有効であるが、反射率が固定の条件であれば、反射光量式のセンサであっても、反射光量から距離を推定できる。
一方、赤外線式測距センサは反射光の入射角度を検出するため、レンズなどの高精度の光学系が必要となり、小型化には向かず、コストも割高になる。
よって、臀部という検出体に限れば、赤外線式測距センサと反射光量式センサの検出性能は差が少なく、形状、コストの面では反射光量式センサが優れている。

さらに、着座センサ９はノズル５の横に位置するため、本体ケース１の意匠的に目立つ部分ではない。更に、反射光量式であれば、赤外線式測距センサよりも小型化される。よって、着座センサ９が意匠性を損ねることはない。

本発明に係る衛生洗浄装置の取り付け状態を示す図である。 図１の着座センサ部分の拡大図である。 本発明に係る衛生洗浄装置の内部機構を示す上面図である。 本発明に係る衛生洗浄装置の機能ブロック図である。 本発明に係る衛生洗浄装置の着座センサの回路図である。 着座センサの第１の実施例を示す斜視図である。 着座センサの第２の実施例を示す斜視図である。 図７の側面図である。 従来の衛生洗浄装置の外観図である。

符号の説明

１…本体ケース
２…便座
３…便蓋
４…制御部
５…ノズル
６…ノズル駆動モータ
７…止水弁
８…熱交換器
９…着座センサ（人体検出装置）
１０…便座閉検出スイッチ
１１…便蓋閉検出スイッチ
１２…リモコン受信部
１３…ノズルガイド
１４…ケースプレート（本体ケース）
１６…開口部
２０…便器
９０…センサマイコン
９３…投光素子
９５…赤外線
９７…受光素子
９１０…ユニットケース
９２０…ユニットケース
９２１…ノズル挿通部

Claims (6)

1. 便座と、前記便座を開閉自在に支持する本体ケースと、前記本体ケースの開口部を通して本体ケースの内外間を進退して人体局部に洗浄を吐出するノズルを具備する衛生洗浄装置において、前記便座に着座した人体臀部を検出する人体検出装置を前記開口部に設けたことを特徴とする衛生洗浄装置。
2. 前記人体検出装置を、前記本体ケースに取付け固定したことを特徴とする請求項１記載の衛生洗浄装置。
3. 前記人体検出装置は、赤外線の投光素子及び受光素子を一体化するユニットケースを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の衛生洗浄装置。
4. 前記ユニットケースは、前記ノズルの進退時の通過路となるノズル挿通部を有し、前記ノズル挿通部を挟んだ両側に前記投光素子及び受光素子をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項３記載の衛生洗浄装置。
5. 便座と、ケースプレート及びケースカバーからなり、前記便座を開閉自在に支持する本体ケースと、前記本体ケースの開口部を通して本体ケースの内外間を進退して人体局部に洗浄を吐出するノズルを具備する衛生洗浄装置において、前記便座に着座した人体臀部を検出する人体検出装置を前記ケースプレートの前記開口部近傍に取付けたことを特徴とする衛生洗浄装置。
6. 前記人体検出装置は、赤外線の投光素子及び受光素子を一体化するユニットケースを備えたことを特徴とする請求項５記載の衛生洗浄装置。
   
   
   

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