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温水機器 - 株式会社ノーリツ
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発明の名称 温水機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−299622(P2001−299622A)
公開日 平成13年10月30日(2001.10.30)
出願番号 特願2000−126887(P2000−126887)
出願日 平成12年4月27日(2000.4.27)
代理人
発明者 河井 健児 / 池内 康秀 / 藤井 善行
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 浴槽と洗場と洗場への入口とを有する浴室と、該浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、赤外線により人体を検知する赤外線センサと、前記人体検出センサと赤外線センサとを1つのケースに収めた人体センサと、該人体センサを接続した温水機器とからなることを特徴とする温水機器。
【請求項2】 浴槽と洗場と洗場への入口とを有する浴室と、該浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、赤外線により人体を検知する赤外線センサと、前記人体検出センサと赤外線センサとを1つのケースに収めた人体センサと、該人体センサを接続した温水機器とからなり、人体センサと温水機器と接続する接続コードの途中に着脱自在のコネクターを設けたことを特徴とする温水機器。
【請求項3】 上記温水機器は給湯器若しくは給湯器付風呂釜で構成されていることを特徴とする請求項1〜2に記載の温水機器。
【請求項4】 上記温水機器に内蔵し浴槽水位を検出する水位センサによる浴槽水位情報を前記人体検出センサの制御装置に入力する手段を設けたことを特徴とする請求項1〜3に記載の温水機器。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、撮像以外の手段により人体を検知する人体検知センサとを取り付けた浴室に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、浴槽及び洗場を設けた浴室に、浴室への入室、浴室からの退出あるいは浴室内の動きを検出するためのセンサを設けることは知られている。そして、センサには赤外線センサやCCDカメラ等を使用する提案がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のセンサは、それを作動させるための電源を必要とするため、別途に浴室内に電源コード線を導入しなければならず、さらに100ボルトの電圧を降圧するためのトランスを用意する等の煩雑な電源導入工事を要する難点を有していた。また、浴室内は高温多湿であり、照明も暗く単一のセンサを設けたのみでは、人の動きの検知を確実に行なうことが困難であった。
【0004】本発明は上記問題に鑑み、センサの取り付け工事を簡略化すると共に浴室への入退出、浴槽への出入りを迅速かつ確実に検知することができる人体センサを有する温水機器を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の温水機器は、浴槽と洗場と洗場への入口とを有する浴室と、該浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、赤外線により人体を検知する赤外線センサと、前記人体検出センサと赤外線センサとを1つのケースに収めた人体センサと、該人体センサを接続した温水機器とからなることを第1の特徴としている。この第1の特徴によれば、人体センサへの低電圧電源を温水機器から供給することができ、しかも2つのセンサを用いることで浴室への入室検知の確実化を図ることができたものである。また、本発明の温水機器は、浴槽と洗場と洗場への入口とを有する浴室と、該浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、赤外線により人体を検知する赤外線センサと、前記人体検出センサと赤外線センサとを1つのケースに収めた人体センサと、該人体センサを接続した温水機器とからなり、人体センサと温水機器と接続する接続コードの途中に着脱自在のコネクターを設けたことを第2の特徴としている。この第2の特徴によれば、上記の特徴に加え、人体センサの取り付け工事、取り外し、人体センサの保守点検が容易に行なえる利点がある。
【0006】さらに、本発明の請求項1〜2に記載の温水機器は、給湯器若しくは給湯器付風呂釜で構成されていることを第3の特徴としている。この第3の特徴によれば、上記の特徴に加え、給湯器の給湯制御装置等を駆動する低電圧の電源、各種の給湯器のセンサ情報を活用できる利点がある。
【0007】さらに、本発明の請求項1〜3に記載の温水機器は、温水機器に内蔵し浴槽水位を検出する水位センサによる浴槽水位情報を前記人体検出センサの制御装置に入力する手段を設けたことを第4の特徴としている。この第4の特徴によれば、上記の特徴に加え、浴槽内外特に浴槽への出入りにおける人の動きを迅速かつ確実に検知することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態を示す全体構成図である。図2は本発明の一実施形態を示す電気回路のブロック図である。図3は人体検出センサの画像検出部の1画素を構成する画像コア回路の構成を示す回路図である。図4はセンサの撮像範囲と検知範囲及び検知領域との関係を示す説明図である。図5は本発明の一実施形態を示す制御フローチャートである。図6は他実施形態のフローチャートである。
【0009】図1は浴室1及び温水機器40を側方から見た断面図であり、本発明の一実施形態の概略を示すものであって、浴室1内部には浴槽2及び洗場3を設けてある。4は浴室への出入口である。そして、浴室1の天井には人体センサ5が設置されている。浴室1がシステムバスルームの場合には保守点検上、天井に開口した点検口44に取り付けることが望ましい。天井の人体センサ5は、人工網膜を利用した撮像装置を有し浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサ51と、赤外線検知により人体を検知する赤外線センサ52とから構成している。 【0010】人体センサ5の出力は、温水機器40と接続する接続コード41を通じて温水機器40のコントローラ42に入力され、コントローラ42から浴室用リモコン60や台所用リモコン70へ伝送される。ここに、温水機器40とは、浴槽に給湯等水を加熱するための機器であり、具体的には給湯器付風呂釜、給湯器付暖房機、温水暖房機、給湯器等により構成されている。温水機器にはガスを燃料とするもののみならず石油を燃料とするものでもよい。そして、給湯器を制御するリモコン60、70には浴室1に入浴者がいることを知らせるランプ等の表示部を有しており、人体センサ5が入浴者を検知して信号線から検知信号を出力すると表示部が点灯するようになっている。表示部は上記のものに限られず、入浴者の動きが一定時間無かった場合、浴槽で寝ているかまたは倒れたと推測し、まず浴室用リモコン60で警報音あるいは音声により注意を喚起し、浴室側から応答が所定時間内にない場合には、台所用リモコン70で警報音あるいは音声により他者に報知するようにしたものでもよい。
【0011】また、前記した人体センサ5と温水機器40とを接続する接続コード41の途中には、人体センサ5を着脱自在とするためのコネクター43を設けてある。人体センサ5を浴室1の点検口44に固定しておくと、コネクター43を外すことで点検口44と人体センサ5とは一体的に取り外すことが可能となり推奨できる。そして、温水機器40の内部には図示しない熱交換器及びバーナが内蔵されており、制御のための各種センサのほか、浴槽2の水位を検出する半導体圧力センサ等の水位センサ45を設けてある。また、温水機器40から浴槽2に対して給湯落しこみ管46が接続配管されている。前記水位センサ45にはこの給湯落しこみ管46を介して浴槽水位が検出できるようになっている。また、人体センサ5を作動させるための電源は、電源プラグ47から導入され温水機器40のコントローラ42部のトランスを介して降圧され低電圧化されて供給される。
【0012】図2は人工網膜チップを利用した人体検出センサ51と、赤外線センサ52とからなる人体センサ5の具体構成を示したものである。人体検出センサ51は人体を検出すると共に検出した画像を処理する撮像装置6と、撮像装置6に制御信号を与えると共に処理情報を判定する制御装置7とから構成されている。そして、人体検出センサ51の他に赤外線センサ52を同一のケース体内に設け、その制御装置7を共用し、浴室1が暗い場合の監視の相互補填を行なうようにしてある。
【0013】前記撮像装置6の撮像部8は、縦128×横128画素のC−MOSアレイ等のうち、制御装置7のマイクロコンピュータのRAM容量上、縦32×横32画素(=1024画素)からなる画像検出部9、結像レンズ10、スキャナ11、マルチプレクサ12及びスキャナ駆動制御部13から構成されている。RAM容量が許せば、もっと多くの画素を用いても良く、また多数の画素を間引いて検出処理しても良い。画像検出部9の画素はそれぞれモノクロ256階調「レベル0(黒)〜255(白)の256階調」で表現される。
【0014】そして、撮像部8においては、浴室内の画像は、結像レンズ10によって画像検出部9に結像される。スキャナ11は、スキャナ駆動制御部13によって駆動制御されており、画像検出部9の各画素列を順次一定周期毎に受光状態(オン状態)となるように制御している。受光状態となった1列の各画素から同時に出力された光電流は、マルチプレクサ12によってアナログデータからシリアルデータに変換され、増幅器14で増幅された後、画像処理部15へ入力される。なお、アナログデータからシリアルデータへの変換等は外部に設けた制御装置部あるいは別途設けたICにより行っても良い。
【0015】また、画像検出部9の各画素は、図3に示すように画素コア回路17によって構成されている。画素コア回路17は受光素子18、電荷蓄積回路19、感度可変回路20から構成されており、感度可変端子21及びリセット端子22がスキャナ11に接続され、光電流出力端子23がマルチプレクサ12に接続されている。
【0016】図2においてゲイン調整部16は、画像処理部15における画像平均値(画像の明るさ)をチェックし、画像平均値が適切な範囲から外れていれば、増幅器14によって撮像装置6のゲインを調整すると共にスキャナ駆動制御部13によって画像検出部9の蓄積時間を調整し、適正な明るさの画像が得られるように調光する。
【0017】人工網膜を用いた撮像装置6では、画像平均値は、画像検出部9を構成する32×32個の全画素における階調(0階調(黒)〜255階調(白)の256階調)の平均値であり、0〜255の値で表わさせる。この画像平均値は増幅器14のゲインと画像検出部9の蓄積時間によって決定される。ここで、ゲインはカメラの絞りに相当し、蓄積時間はカメラのシャッタースピードに相当する。従って、撮像装置6の適正な画像平均値を得ようとすれば、適当なゲインに固定しておき、蓄積時間を調整すればよい。あるいは、適当な蓄積時間を固定しておき、ゲインを調整すればよい。
【0018】そして、図2において少なくとも撮像をおこなう画像検出部9と画像処理を行なう画像処理部15とは1チップで構成されている。このチップは人工網膜チップと称される。また、このチップの裏面位置には、制御装置7を設けてあり、制御装置7はマイクロコンピュータからなりこの内部には人体検出センサに51よる検知処理を行なう検知領域を複数の領域に分割する領域分割手段24をソフトウエアーとして組込んである。
【0019】具体的には、図4に示すように、画像処理部15に入力された画像情報を処理するためのポイントテーブル25を複数域に分割するものである。すなわち人体検出センサによる検出可能な撮像能力範囲(ポイントテーブル25全体に相当)を、まず画像処理の必要な検知領域26と、画像処理を行なわない非検知領域27とに区画している。すなわち、撮像能力範囲のすべてを検知領域とはしていない。これにより検出処理可能な検出処理領域のうちの一部を、実際に検知し処理するセンサ検知領域として使用することで画像の処理範囲を限定して、画像処理の速度を早めている。さらに前記の検知領域26を、洗場領域30及び浴槽領域31の2つの領域に分割したものである。また、洗場領域30と浴槽領域31との間を無効領域とし、この無効領域を画像の処理をしない非検知領域としてもよい。
【0020】そして、人体センサ51を構成する結像レンズ10と撮像装置6と制御装置7とは、前記赤外線センサ52と共に1つのケースに納められ、人体センサセットとして浴室1の天井に取り付けられる。
【0021】そして、撮像装置6の検知出力と赤外線センサ52の検知出力はそれぞれ判定手段32へ入力される。また、前記水位センサ45による浴槽2の水位情報は温水機器40のコントローラ42を介して制御装置7の判定手段32へと伝送される。判定手段は撮像装置6からの出力と赤外線センサからの出力と水位センサからの出力に基づき、浴室における入浴者の有無や入浴者の動きなどを総合的に判断する。
【0022】人工網膜により検出した画像は次のように画像処理される。画像処理部15は、画像検出部9を構成する全画素から画像情報を一定時間毎に受信する。画像処理部15は、一定時間毎に画像情報を受け取ると、該画像情報を処理し、判定手段32に出力して入浴者の動きを監視するのである。
【0023】具体的には、まず画像検出部9で検出した一定時間前の画像(前画像)と現時点での画像(現画像)との受光量の差(差分)を画像処理部15で演算する。差分が正の画素は+で表わし、負の画素は−で表わし、差が0の画素は0で表わす。対象物の動きは画像の境界によって判定できるので、画像の境界の移動はそこでの差分の正または負となって表れる。これにより画像境界の移動の方向が推定される。そして差分の総和を見ることで大まかな人の動きが把握できる。さらに、上記解析方法を2次元の画像に適用して、具体的には画素上の方向を縦方向、横方向、右上がり斜め方向、右下がり斜め方向の4つに分けて、この4つの方向毎に現画像と前画像との差分(スカラー)を求めて、この差分の画像から各方向ごとの動きを判定し、各方向の差分をベクトルとして表わすようにしてもよい。そして該画素とその周辺の3×3画素の差分ベクトルを平均化することで(オプチカルフロー)、浴室における人の存在や人の動きを検知することができる。
【0024】図4に示すように人体検出センサ51の検知領域26は、洗場領域30、浴槽領域31の2つのエリアに分け、各エリア毎に前記差分の総和または動き量を検知している。ここで、動き量とは、各領域30、31毎に各画素のオプチカルフローのスカラー量を平均したもの(スカラー平均)、もしくはスカラー量の和(スカラー和)である。
【0025】次に、浴室1に人が入室したか否か等の判別について説明する。図5において、人が浴室に入り始めると、まず待機状態にある赤外線センサが人体を検知してオンとなる(ステップS1)と共にタイマセットされ(ステップS2)、人体検出センサ51が一定時間内に洗場において人を検知すると(ステップS3)、入室したものと判断する(ステップS4)。この入室判定において、人体検出センサ51による人体検知には撮像及び動き量の演算等に時間を要すること、あるいは浴室が暗い場合には監視感度が鈍いことから、赤外線センサ52を併用し、赤外線センサ52が検出した後人体検出センサ51が共に人を検出することで、人体検出センサ51の弱点を補い、入室の確実を期しているものである。
【0026】また、浴室からの退出時においても、赤外線センサ52がオフとなった場合(ステップS5においてノーの場合)で、かつ、人体検出センサ51が動き量を検知しない場合(ステップS6においてノーの場合)に浴室から退出したものと判断させている。赤外線センサ52では浴槽湯温を人体温度と誤って判断することが有り得るので、この赤外線センサ52の弱点を他のセンサを使用することで補完している。
【0027】そして、人体検出センサ51が洗場において人を検知しなかった場合(ステップS3でノーの場合)でも、浴槽において人を検知すると(ステップS8)、所定時間内に赤外線センサ52及び人体検出センサ51が共に人を検知している場合には(ステップS9、S10)、入室しているものと判断することとしている(ステップS4)。なお、入室したものと判定したのちはセンサの検知継続時間を平均的な入浴時間に見合うようにタイマセット(ステップS11)している。このタイマセット時間は、浴室に人が居ることを検知して延長するようにしてもよい。 【0028】また、人体検出センサ51の取り付けは、浴室1の天井であって、浴室の洗場領域30と浴槽領域31との境界位置に取付けられる。この位置は標準的な浴室において洗場3及び浴槽2を設けた浴室内の人の動きを監視できる最適位置である。特に、浴槽2と洗場3との境界に取付けることで、浴槽2及び洗場3での人の動きに対して、境界が明確化できる。さらに、人体検出センサ51を洗場領域30と浴槽領域31との間に設けた画像処理を行なわない無効領域の位置に取付けることで、人体検出センサの取付け位置が適正位置から多少ずれたとしても、無効領域においては画像処理をおこなわないので、常に洗場と浴槽の2つの領域の検知を確実に行なえる。無効領域の領域幅である洗場領域30と浴槽領域31との間の隙間は人体センサ5のケース幅とほぼ同等であることが望ましい。人体センサ5を構成する人体検出センサ51と赤外線センサ52とは1つのケース内に収納することで、取付けし易く、点検も容易となる。
【0029】また、ユニットバス等からなるシステムバスルームの場合には、バスルームの天井にその点検用の点検口が位置しており、この点検蓋である点検口に前記人体センサ5を取り付けることを推奨する。点検口は取り付け、取り外しができるので、人体センサ5の設置、点検が容易に行なえるのみならず、前記センサの最適取付け位置の条件を満足するものである。
【0030】さらに、本発明では、浴槽2に人がいるか、いないかの検知に万全を期するようにしている。この例を図6に基づいて説明する。図6において、温水機器40による浴槽2への自動落しこみ給湯が行われ、浴槽2への湯張りが終了すると(ステップS12)、水位センサ45により浴槽2の湯水の水位が測定され検出される(ステップS13)。そして、前述した人の浴室1への入室判断がなされ(ステップS14でイエスの場合)、洗場から浴槽へ向けて人の動きが検知されると(ステップS15でイエスの場合)、人体検出センサ51の制御装置7から温水機器のコントローラ42に対して浴槽水位を検出する指令である浴槽水位検出指令が出力される(ステップS16)。そしてステップS17で、入室前の浴槽水位と今回の浴槽水位とが比較され、水位変化がプラス側に変化している場合(ステップS17でイエスの場合)には浴槽に入浴中であると判定される。また、水位が変化していない場合(ステップS17でノーの場合)には浴槽に人なしと判定される。これにより、浴槽2内の温水中に沈んでいる場合においても浴槽内に人がいることを確実に判定することができるようになった。
【0031】なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内で各種設計変更可能である。例えば、本実施形態ではシステムバスルームについて説明したが、この例に限られることなくこれ以外の既存の浴室にも設置できるものである。また、人体検出センサは低画素数のセンサを用いたが、CCDによる撮像センサを使用し、これに赤外線センサを組み合わせても同様の効果が期待できるものである。
【0032】
【発明の効果】本発明は以上のように、浴槽と洗場と洗場への入口とを有する浴室と、該浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、赤外線により人体を検知する赤外線センサと、前記人体検出センサと赤外線センサとを1つのケースに収めた人体センサと、該人体センサを接続した温水機器とから構成したので、人体センサへの低電圧電源を温水機器から供給することができ、しかも2つのセンサを用いることで浴室への入室検知の確実化を図ることができたものである。また、本発明は、浴槽と洗場と洗場への入口とを有する浴室と、該浴室における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、赤外線により人体を検知する赤外線センサと、前記人体検出センサと赤外線センサとを1つのケースに収めた人体センサと、該人体センサを接続した温水機器と、人体センサと温水機器と接続する接続コードの途中に着脱自在のコネクターを設けたので、上記の特徴に加え、人体センサの取り付け工事、取り外し、人体センサの保守点検が容易に行なえる利点がある。さらに、本発明は、温水機器を給湯器若しくは給湯器付風呂釜で構成したので、上記の特徴に加え、給湯器の給湯制御装置等を駆動する低電圧の電源、各種の給湯器のセンサ情報を活用できる利点がある。さらに、本発明は、温水機器に内蔵し浴槽水位を検出する水位センサによる浴槽水位情報を前記人体検出センサの制御装置に入力する手段を設けたことで、上記の特徴に加え、浴槽内外特に浴槽への出入りにおける人の動きを迅速かつ確実に検知することができる。




 

 


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