(57)【要約】【課題】小便器装置に備えたマイクロ波センサによって身長差の異なる使用者を確実に検知する。【解決手段】平面基板１０上にアンテナ１２を設け、前記アンテナ１２よりマイクロ波が送信され使用者に反射し、反射したマイクロ波を受信することで使用者を検知するマイクロ波センサ１を備えた小便器装置１５において、前記マイクロ波センサ１は、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブ２１を複数備え、且つこの複数のメインローブ２１が床面に対して垂直前方方向となるように前記マイクロ波センサ１を小便器装置１５に設置することによって、使用者の身長の大小に係らず良好な人体検知を行う。【選択図】　図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた小便器装置において、前記マイクロ波センサは、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つこの複数のメインローブが床面に対して垂直前方方向となるように設置されていることを特徴とする小便器装置。
【請求項２】
平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた小便器装置において、前記マイクロ波センサは、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つその内の少なくとも１つのメインローブがボール部方向に向きその他のメインローブが小便器装置前方の向きになるよう設置されていることを特徴とする小便器装置。
【請求項３】
平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた大便器装置において、前記マイクロ波センサは大便器装置のリム部上縁よりも下部に収納されており、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つこの複数のメインローブが床面と水平前方方向となるように設置されていることを特徴とする大便器装置。
【請求項４】
平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた大便器装置において、前記マイクロ波センサは大便器装置のボール面底面に収納されており、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つこの複数のメインローブがボール部の斜め上方方向となるように設置されていることを特徴とする大便器装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を検知する物体検知装置と人体や尿により自動洗浄機能をもつ便器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の便器装置は、物体の位置の確認や検知精度の向上のために、複数のマイクロ波センサを用意している。複数のマイクロ波センサからマイクロ波を送信し、物体によって反射したマイクロ波を受信することで人体の検知を行い、それに基づいて便座装置の着座判定や小便器装置の洗浄機能など便器装置の制御を行っている。（例えば、特許文献１。）。マイクロ波センサで使用するマイクロ波は、便器装置で使用する樹脂や陶器を透過するので、マイクロ波センサを便器装置内部に設けることが可能であり、マイクロ波センサ自体の保護や被水をうけることもなく優れている。またマイクロ波センサを内部に設置することは、マイクロ波センサ自体を便器装置外観からなくすことができるため、意匠性の向上を図ることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４３４６６号公報（第２−６頁、第４図、第８図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、物体の検知精度を上げるため物体の複数の個所を検知しようとした場合、従来のマイクロ波センサでは測定個所の数だけのマイクロ波センサを用意する必要があった。それは従来のマイクロ波センサでは、平面基板上に図１に示すような左右のアンテナ１２が同形状で、給電ライン１３は５０Ω給電ライン１４からアンテナ１２までが同距離になる構造であるため、図２、図３のような指向特性となり、アンテナ指向特性が最大強度となるメインローブは１つである。その１つの最大強度領域を検知精度が最も向上するある方向に向けた場合、その方向にある物体はよく検知できるが、それ以外の方向の物体はアンテナの指向性の強度が最大強度に比べ低くなるため、検知精度が下がり好適に物体を検知することができない恐れがあった。また複数の物体の検知精度を上げるために複数のマイクロ波センサを用意し便器装置に設けることは、設置空間が余分に必要となりコスト的にも不適当である。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたのもので、物体の複数箇所を検知する場合、１つのセンサで複数の検知対象の検知精度を上げることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた小便器装置において、前記マイクロ波センサは、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つこの複数のメインローブが床面に対して垂直前方方向となるように設置されていることを特徴としている。
【０００７】
上記構成により、小便器装置を使用する身長の高い大人と身長の低い子供の両者を最も検知感度のよい状況で検知することができ、マイクロ波センサの出力に基づき自動洗浄機能などを確実に起動させることが可能である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた小便器装置において、前記マイクロ波センサは、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つその内の少なくとも１つのメインローブがボール部方向に向きその他のメインローブが小便器装置前方の向きになるよう設置されていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成により、小便器装置を使用する人体と人体から放出された小便の両方を最も検知感度のよい状況で検知することが可能である。小便器装置に近づき実際に小便を行った場合にのみ小便器装置を洗浄することにより、小便器装置の近くを通過したその小便器装置を利用しない人体に対して誤った洗浄を行うということを防ぐことが可能である。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた大便器装置において、前記マイクロ波センサは大便器装置のリム部上縁よりも下部に収納されており、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つこの複数のメインローブが床面と水平前方方向となるように設置されていることを特徴としている。
【００１１】
上記構成により、マイクロ波センサが大便器装置を使用する人体の左右両脚部を最も検知感度のよい状況で検知している。使用者が一方の脚部を動かした場合でももう一方の脚部を検知し続けているため、マイクロ波センサからの出力は継続状況となる。つまり使用者の左右両脚部が便器装置に備えられたマイクロ波センサの検知範囲から外れ、大便器装置を使用し終わった場合にのみ、マイクロ波センサからの出力に基づき自動洗浄などの機能を確実に起動させることが可能である。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は、平面基板上にアンテナを設け、前記アンテナよりマイクロ波が送信され物体に反射し、反射したマイクロ波を受信することで物体を検知するマイクロ波センサを備えた大便器装置において、前記マイクロ波センサは大便器装置のボール面底面に収納されており、そのアンテナの指向特性が最大強度となる領域であるメインローブを複数備え、且つこの複数のメインローブがボール部の斜め上方方向となるように設置されていることを特徴としている。
【００１３】
上記構成により、大便器装置を便座に座った状態で使用する男女において、尿の放出する領域は異なるが、大便器装置を使用する男女において、夫々異なる尿の放出する領域を最も検知感度のよい状況で検知することができ、マイクロ波センサの出力に基づき自動洗浄機能などを確実に起動させることが可能である。
【００１４】
なお本発明で使用するメインローブとは、アンテナからの放射はいくつかの強弱に分かれて出ているが、その放射パターンの中で最大強度、若しくは、その最大強度と略同等の強度を有するローブを示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面をもとに以下に説明する。
【００１６】
図４はマイクロ波センサ１の構成図である。マイクロ波センサ１、誘電体共振器に一定の電圧を印加することでマイクロ波を発生させる発振回路２と、その発振回路２で発振させたマイクロ波を送信アンテナ側と受信アンテナ側へと分岐させる分岐部３と、アンテナ側へと分岐したマイクロ波を送信アンテナ４があり空間へと送信波５となるマイクロ波を送信する。送信された人体６に反射することで反射波７となり、受信アンテナ８にて受信される。受信アンテナ８で受信されたマイクロ波は、ショットキーバリヤダイオードを用いたミキサ回路９にて検波が行われる。その際の基準波形は分岐部３で分岐したもう一方のマイクロ波である。ミキサ回路９からの出力はドップラー信号や位相干渉波などの出力信号が得られる。
【００１７】
図５はマイクロ波センサの外観図である。これはアンテナ面から見たものであり、送信アンテナ４と受信アンテナ８が平面基板１０にプリントにより設けられている。アンテナ面と反対側の基板面には、前記の発振回路２、分岐部３、検波回路９が設けてあり（図示せず）、金属シールドケース１１により封印を施している。金属シールドケース１１は、発振回路２が安定して発振を継続するために設けている。
【００１８】
マイクロ波センサの放射パターンは、アンテナの形状や個数やアンテナ間の距離、給電するポイント、給電する電圧の位相によって決定する。本実施の形態では給電位置を変えたものに関して述べる。
【００１９】
図６に示すようなアンテナをマイクロ波センサの平面基板上にメッキにより製作する。製作に用いた基板材質は厚さ０．８ｍｍであり比誘電率４．２の特性をもつガラスエポキシ材である。
【００２０】
上記のアンテナの指向特性を図７、図８に示す。図７の指向特性ではメインローブが２箇所存在し、その角度がおよそ±３０度の方向であることが確認できる。図７、図８は指向パターンの形状を比較するため、最大値で正規化してあるが、正規化前の放射強度は、図７で示したｚｘ面（φ＝０°）の方が図８で示したｘｙ面（θ＝４５°）に比べて十分大きい。そのためマイクロ波センサを人体などの検知に利用する際には、放射強度の大きい図７で示したｚｘ面（φ＝０°）を人体になど検知対象に向け利用する。
【００２１】
図９は、マイクロ波センサ１を小便器装置１５の上部に設置し小便を行う使用者を検知対象とした場合の機能構成図である。小便器装置１５にはマイクロ波センサ１が備え付けられている。マイクロ波センサ１により使用者が検知すると、制御部１６はマイクロ波センサ１の出力をもとに、給水弁１７、消音手段１８、脱臭手段１９を作動させる。また給水弁１７が開かれると小便器装置１５に洗浄水が供給される。消音手段１８は小便に伴う音を消すためのものであり、脱臭手段１９は小便の臭いを取り除く装置である。
【００２２】
図１０に示すようにマイクロ波センサ１の図７の２つのメインローブ２１が小便器装置１５を横方向で見た際の床面に対して垂直方向になるようにマイクロ波センサ１のアンテナ面を調整して、小便器装置１５の上部で内側に設置する。３歳男子児童２０が（平成９年度の厚生労働省の調査によると平均身長は９６２ｍｍ）が小便器装置１５を使用する場合、指向特性にて下側のメインローブがと交差することにより、３歳男子児童２０でも小便器装置１５を確実に動作させることが可能である。３歳男子児童より大きい身長の人が使用する場合は、下側のメインローブが少なくとも使用者と交差するため検知することは可能である。さらに図１１に示すようにより身長の大きい大人２２では下側のメインローブと上側のメインローブの両方で交差することになり、問題なく確実に小便器装置１５を動作させることが可能である。
【００２３】
図１２は、マイクロ波センサ１を小便器装置２２に設置し人体３４と小便３５を検知対象とした場合の機能構成図である。小便器装置３３にはマイクロ波センサ１が備え付けられている。マイクロ波センサ１が使用者３４と小便３５を検知すると、制御部３６はマイクロ波センサ１の出力をもとに給水弁３７を作動させ、給水弁３７が開かれると小便器装置３３に洗浄水が供給される。
【００２４】
図１３に示すようにマイクロ波センサ１の図７の２つのメインローブ２１が小便器装置３３を横方向で見た際に一方が人体方向へもう一方が小便方向になるようにマイクロ波センサ１のアンテナ面を調整して、小便器装置３３の上部で内部に設置する。制御部３６にて人体３４と小便３５の両方を検知した場合にのみ洗浄するように制御すれば、小便器装置の近くを通過したその小便器装置を利用しない人体に対して誤った洗浄を行うということを防ぐことが可能である。
【００２５】
図１４は、マイクロ波センサ１を大便器装置２３に設置し使用者２７の左右両脚部を検知対象とした場合の機能構成図である。大便器装置２３にはマイクロ波センサ１が備え付けられている。マイクロ波センサ１により使用者を検知すると、制御部２４はマイクロ波センサ１の出力をもとに、止水栓２５、脱臭手段２６を作動させる。止水栓２４が開くと大便器装置２３に洗浄水が供給され自動水洗が実施される。また脱臭手段２６は大便や小便の臭いを取り除く装置である。
【００２６】
図１５、図１６に示すようにマイクロ波センサ１の図７の２つのメインローブ２１が大便器装置２３の使用者２７の左右両脚部と合致するようにマイクロ波センサ１のアンテナ面を調整して、大便器装置２３に設置する。左右両脚部を最も検知精度のよい状況で検知しているため、使用者２７が一方の脚部を動かした場合でももう一方の脚部を検知し続けているため、マイクロ波センサ１からの出力は継続状況となる。使用者の左右両脚部が大便器装置２３に備えられたマイクロ波センサの検知範囲から外れた場合にのみ、つまり使用者２７が完全に大便器装置２３を使用し終わった場合のみ、マイクロ波センサ１からの出力に基づき自動洗浄などの機能を確実に起動させることが可能である。
【００２７】
図１７は、マイクロ波センサ１を大便器装置２８に設置し着座状態の使用者の小便を検知対象とした場合の機能構成図である。大便器装置２８にはマイクロ波センサ１が備え付けられている。マイクロ波センサ１により使用者の尿を検知すると、制御部２９はマイクロ波センサ１の出力をもとに、止水栓３０を作動させる。止水栓３０が開くと大便器装置２８に洗浄水が供給され自動水洗が実施される。
【００２８】
図１８に示すようにマイクロ波センサ１の図７の２つのメインローブ２１が大便器装置２８を使用する男の放尿領域３１と女の放尿領域３２の両領域と合致するようにマイクロ波センサ１のアンテナ面を調整して、大便器装置２８に設置する。男女の隔たりなく両者の小便を最も検知精度のよい状況で検知しているため、小便をした後の大便器装置２３の自動洗浄をマイクロ波センサ１からの出力に基づき、確実に起動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来あるアンテナの構成図
【図２】従来あるアンテナの指向特性１
【図３】従来あるアンテナの指向特性２
【図４】本発明の実施例に係るマイクロ波センサの構成図
【図５】本発明の実施例に係るマイクロ波センサの外観図
【図６】本発明の実施例に係るアンテナの構成図
【図７】本発明の実施例に係るアンテナの指向特性１
【図８】本発明の実施例に係るアンテナの指向特性２
【図９】本発明の実施例に係る小便器装置の構成図
【図１０】本発明の実施例に係る小便器装置へのセンサ設置図１
【図１１】本発明の実施例に係る小便器装置へのセンサ設置図２
【図１２】本発明の実施例に係る小便器装置の構成図
【図１３】本発明の実施例に係る小便器装置へのセンサ設置図
【図１４】本発明の実施例に係る大便器装置の構成図
【図１５】本発明の実施例に係る大便器装置へのセンサ設置図１
【図１６】本発明の実施例に係る大便器装置へのセンサ設置図２
【図１７】本発明の実施例に係る大便器装置の構成図
【図１８】本発明の実施例に係る大便器装置へのセンサ設置図
【符号の説明】
１…マイクロ波センサ、　２…発信回路、　３…分岐部、　４…送信アンテナ、　５…送信波、　６…人体、　７…反射波、　８…受信アンテナ、　９…ミキサ回路、　１０…平面基板、　１１…金属シールドケース、　１２…アンテナ、１３…給電ライン、　１４…５０Ω給電ライン、　１５…小便器装置、　１６…制御部、　１７…給水弁、　１８…消音手段、　１９…脱臭手段、　２０…男子児童、　２１…メインローブ、　２２…大人、　２３…大便器装置、　２４…制御部、　２５…止水栓、　２６…脱臭装置、　２７…使用者、　２８…大便器装置、　２９…制御部、　３０…止水栓、　３１…男の放尿領域、　３２…女の放尿領域、　３３…小便器装置、　３４…人体、　３５…小便、　３６…制御部、　３７…給水弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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