(57)【要約】【課題】  本発明は、ケース内にマイクロ波センサを防水性を確保のため樹脂封止した時、マイクロ波の減衰を防止したマイクロ波センサを提供することにある。【解決手段】  本発明では、マイクロ波を放射するアンテナを有するアンテナ基板と、前記アンテナ基板を収納するケースと、前記アンテナ基板を収納した前記ケース内に封止樹脂材料を注入して防水性を付与されたマイクロ波センサにおいて、前記アンテナ基板のアンテナ面と前記ケースの底面との間に前記封止樹脂材料の浸入を防ぐためのシール部を設け、前記アンテナ基板のアンテナ面と前記ケースの底面との間に所定の空気層空間を設けたことを特徴とするマイクロ波センサとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を放射するアンテナを有するアンテナ基板と、前記アンテナ基板を収納するケースと、前記アンテナ基板を収納した前記ケース内に封止樹脂材料を注入して防水性を付与されたマイクロ波センサにおいて、前記アンテナ基板のアンテナ面と前記ケースの底面との間に前記封止樹脂材料の浸入を防ぐためのシール部を設け、前記アンテナ基板のアンテナ面と前記ケースの底面との間に所定の空気層空間を設けたことを特徴とするマイクロ波センサ。
【請求項２】
小便器の背面に設置され小便器の前面側に向けマイクロ波を放射する請求項１記載のマイクロ波センサを有し、給水源から供給される洗浄水を受け、給水制御手段によって洗浄水を供給する小便器であって、前記マイクロ波センサからの出力信号に応じて給水制御手段を作動させることを特徴とする小便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を使用したセンサに係り、特に防水構造を必要とするマイクロ波センサに関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波センサの防水構造をとる場合には、マイクロ波センサを上下のケースの間に収容し、上下ケースの間に防水リングを挟着させて防水性を確保しているものがある。（例えば、特許文献１参照。）しかし、このような場合、この防水リングを適当な力で押し潰す必要があり、実際には防水リングを収めるために形成した溝の幅や深さの設定が悪かったり、寸法精度が良くないと十分な防水効果を得られず、水分が浸入してしまう恐れがあった。
【０００３】
また、マイクロ波センサを非透水性樹脂シートで覆い、且つ溶着して水密に封止することによって、防水リングを使用しない上下ケースに収納するといったものもある。（例えば、特許文献２参照。）しかしこの場合も非透水性樹脂シートを溶着するという手間が発生し、空気を抜いておかないと高温時に膨れて破れたり、低温時には結露が発生する可能性があった。
【０００４】
さらに、非透水性樹脂シートは電波透過性のあるものを選択する必要があり、何でも良いという訳ではない。また、電波透過性がある樹脂を選択した場合であっても、電波の損失は避けられないので微小な検出を行なうようなセンサであっては、うまく検出できないといった問題もあった。
【０００５】
また、一般によく行なわれる電子基板の防水方法のひとつとして樹脂モールドがある。この方法をマイクロ波センサに応用しようとするとマイクロ波センサのアンテナ面に樹脂モールド材が存在することとなり、樹脂モールド材の選定によってはマイクロ波を減衰させるといった問題もあった。
【特許文献１】実開平６−３８３０８（第２頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−９８００６（第２−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マイクロ波センサは、マイクロ波を放射して検出体からの反射によって戻ってくるマイクロ波を受けることによって検出体の有無を確認している。
【０００７】
マイクロ波を最良の状態で使用するためにはマイクロ波センサをケース等に入れずにアンテナ部を剥きだしにした状態、すなわち減衰させたり、反射して、マイクロ波の放射を妨げるような構成をとらなければ良い。
しかしながら、屋外や、屋内の水周り関係での使用となると、雨水や湿気等を考慮する必要があり、何らかの防水構造をとる必要が出てくる。
【０００８】
従来、上下ケースの間に防水リングを挟着させて防水性を確保しているものがあるが、このような場合ケースを上下の２種類準備する必要があり、また、この上下のケースを締め付けることにって防水効果を出す防水リングを用意したり、この上下のケースを締め付けるねじ等が必要となりコストがかかってしまう。また、この防水リングを適当な力で押し潰す必要があり、実際には防水リングを収めるために形成した溝の幅や深さの設定が悪かったり、寸法精度が良くないと十分な防水効果を得られず、水分が浸入してしまう恐れがあるという問題がある。
【０００９】
また、防水リングを使用せずに上下のケースを超音波溶着するといった方法もあるが、この方法も上下ケースが必要であったり、エネルギーダイレクタ−の形状設計が悪かったり、寸法精度が良くないとうまく溶着できず水分が浸入してしまう恐れがある。また溶着を行なうための専用のホーンが必要でコストがかかってしまうという問題がある。
【００１０】
また、マイクロ波センサを非透水性樹脂シートで覆い、且つ溶着して水密に封止することによって、防水リングを使用しない上下ケースに収納するといったものもある。この場合もケースを上下の２種類準備する必要があり、この上下のケースを締め付けるねじ等が必要となり無駄なコストがかかってしまう。また溶着の条件が悪かったりシートが破れたりすると十分な防水効果が得られず水分が浸入してしまう恐れがあるという問題がある。
【００１１】
さらに、マイクロ波センサからはマイクロ波センサからの信号を処理するコントローラ部へ信号を出力する信号線が出ているが、非透水性樹脂シートで覆い、且つ溶着して水密に封止する場合はこの信号線の被覆の部分にも溶着が必要となり手間がかかってしまうし、信号線のような円形のしているものへの溶着は溶着エネルギーが伝わり難く、うまく溶着できない可能性もあった。
【００１２】
また、上下ケースを使用すると形状的にどうしても厚くなってしまうという問題もある。こうなるとマイクロ波センサの特徴のひとつである、センサを隠蔽できるというメリットを生かせない場合が出てくる。例えば陶器の中にマイクロ波センサを隠蔽し人体を検知したりする場合などである。
【００１３】
例えば小便器の裏側にマイクロ波センサを隠蔽し、人体の有無を検出する場合では小便器裏の空間と小便器を設置する壁との隙間は非常に狭く、上下２つのケースに収められたマイクロ波センサを収納できるような隙間はない。小便器は通常陶器で作られているが陶器自体が非常に精度が悪いので、このような場所に収納するためには、出来る限りマイクロ波センサを薄くしておくことが好ましい。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、マイクロ波センサのアンテナ基板のアンテナ面とケース底面との間にシール部を設け、ケース内に封止樹脂の注入を行うことによって防水性を確保し、且つマイクロ波センサのアンテナ基板のアンテナ面の前面に空隙を持たせることによって、極力マイクロ波の減衰を防止したマイクロ波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明のよれば、マイクロ波を放射するアンテナを有するアンテナ基板と、前記アンテナ基板を収納するケースと、前記アンテナ基板を収納した前記ケース内に封止樹脂材料を注入して防水性を付与されたマイクロ波センサにおいて、前記アンテナ基板のアンテナ面と前記ケースの底面との間に前記封止樹脂材料の浸入を防ぐためのシール部を設け、前記アンテナ基板のアンテナ面と前記ケースの底面との間に所定の空気層空間を設けたことを特徴とするマイクロ波センサとすることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明のよれば、小便器の背面に設置され小便器の前面側に向けマイクロ波を放射する請求項１記載のマイクロ波センサを有し、給水源から供給される洗浄水を受け、給水制御手段によって洗浄水を供給する小便器であって、前記マイクロ波センサからの出力信号に応じて給水制御手段を作動させることを特徴とする小便器とすることができる。
その結果、小便器の背面の小さなスペースにマイクロ波センサを防水機能をもって組み込むことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マイクロ波センサの防水構造において、上下カバーで防水リングを挟着させたり、マイクロ波センサ基板を電波透過性のある非透水性の樹脂シートを溶着して上下ケースに収納する必要はなく、アンテナ基板をケースに収納し、アンテナ基板のアンテナ面とケースの底面との間にシール部を設けることによって、封止樹脂材料のアンテナ面への廻り込みを防止できる。このため電波透過性の有り無しに関係なく封止樹脂材料を注入し防水性を持たせることが可能となり、且つマイクロ波を減衰させることのない防水型マイクロ波センサを提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の第一の実施例に係るマイクロ波センサ９０の断面図である。１はケース、２はマイクロ波センサのアンテナ基板であり、ケース１とマイクロ波センサのアンテナ基板２の間には防水のために封止樹脂材料８が注入されている。ケース１にはマイクロ波センサのアンテナ基板２のアンテナ面２０に形成されるアンテナ部２１とケース１との間に所定の空間を保持出来るようにケース１に凸状のシール部７が形成されている。シール部７とアンテナ面２０は接触するように収納された状態にあり、封止樹脂材料８はシール部７とアンテナ面２０によって遮られている。そのため封止樹脂材料８はアンテナ部２１とケース１の間に存在しない状態となり空気層の空間が存在し、マイクロ波の減衰が発生しないようになっている。１１はマイクロ波センサのアンテナ基板２の位置を決めるボスで、１０はケース１に収納されたマイクロ波センサのアンテナ基板２を固定する基板フックである。９はマイクロ波センサのアンテナ基板２とマイクロ波センサのアンテナ基板２からの信号を受けて作動するコントローラ部（図示しない）とをつなぐ信号線である。
【００１９】
シール部７にて形成される空気層空間は、封止樹脂材料８が存在しなければ良いのでマイクロ波センサの特性上僅かでも空間があればよい。但しケース１がアンテナ面２０に接触するとマイクロ波の性能が変わってしまうので、アンテナ基板の反りやケースの反りによる接触を考慮すると０．５ｍｍ以上、出来れば２ｍｍ程度は確保することが望ましい。広く空間を確保する方向であれば特に制約は無いが、広く取ればその分だけマイクロ波センサが大きくなってしまうので無駄な空間となってしまう。
【００２０】
マイクロ波センサは屋外で使用する場合や、屋内であっても水周り用途での使用となると、マイクロ波センサのアンテナ基板への雨水や、機器使用時の被水によって電子部品の故障やアンテナを構成する銅箔パターンが腐食する原因となるので、図１のようにマイクロ波センサに防水性を持たせることが多い。
【００２１】
図２はケース１の上面視である。点線で示すマイクロ波センサのアンテナ基板２のアンテナ部２１を囲むようにシール部７が形成されている。このようにアンテナ部２１を囲う形で構成させているので封止樹脂材料８を注入した場合でもアンテナ部２１とケース１との間に空気層空間を確保することが可能となる。
【００２２】
図３は本発明の第二の実施例に係るマイクロ波センサ９０の断面図である。ケース１にマイクロ波センサのアンテナ基板２を収納するが、アンテナ面２０とケース１との間に空間を確保するためにケース１に凹状のシール部７１を設けている。このようにケース１側に凹状のシール部７１を形成すれば、アンテナ部２１とケース１との間に空間を確保できると同時に、ケース１の肉厚を薄くすることが出来るのでマイクロ波の減衰を少なくできるというメリットがある。
【００２３】
マイクロ波センサのケース１は生産性を考慮すると樹脂であることが望ましい。樹脂であれば射出成形や圧縮成形、切削での加工など自由に選択できるし、防水性も高く、マイクロ波を減衰させにくい。例えばＡＢＳ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＡＳ樹脂などが良い。
【００２４】
また第一、第二の実施例のようにすれば、ケース１にシール部７あるいはシール部７１を一体に形成できるので、別部材で準備する必要がない。例えば射出成形によって成形されたケースをそのまま使用することができ、量産を行なう上で、非常に精度良く低コストで作ることが可能である。また、射出成形で行なうより、プレス加工、切削加工などの別手段で作成したほうがメリットがある場合には、射出成形にこだわる必要はない。
【００２５】
図４は本発明の第三の実施例に係るマイクロ波センサ９０の断面図である。ケース１にマイクロ波センサのアンテナ基板２を収納するまでは第一、第二の実施例と同じであるが、第三の実施例ではケース１とは別の部材で形成されるシール部７２をアンテナ面２０とケース１との間に設けている。このようにケース１と別部材でシール部を形成すれば、必要に応じた空間に調整可能となる。第一、第二の実施例では空間の調整は困難であり、既存の金型を修正するか新規の金型を起こすなど負荷が発生する。
【００２６】
図５は第三の実施例のマイクロ波センサ９０のシール部７２の一実施例を示す斜視図である。図のようにマイクロ波センサのアンテナ基板２のアンテナ部２１にあたる部分を切欠いた開口部７３がある。このようにアンテナ２１にあたる部分を切欠いている状態になっているのでマイクロ波を放射するのに問題にならない。そのためシール部７の電波透過性や誘電率、誘電損失角など特にこだわる必要がない。樹脂や金属、木材であっても何の問題も無いが、弾性を持った樹脂材料で形成すれば非常にシール性に優れたシール部となる。例えばスポンジやゴムなどである。また、金属でも樹脂でも薄い形状のシール部としておけば、それを重ねたりして、空気層空間の距離を自在に変更できるというメリットもある。
【００２７】
またシール部７はアンテナ面２０と接触するようにマイクロ波センサのアンテナ基板２を収納する構成になっているので、封止樹脂材料８がマイクロ波センサのアンテナ基板２のアンテナ部２１の前面に廻り込むことは無い。流動性を付与された樹脂材料は一般的に水と比較して流動性が悪いので、水と比較すると簡単にシールすることが可能である。従ってマイクロ波を放射するのに問題にならず、そのため封止樹脂材料８も電波透過性や誘電率、誘電損失角などを考慮する必要はない。電子基板の封止樹脂としてよく使用されるエポキシ樹脂やウレタン樹脂などを自由に選択できるし、マイクロ波の放射を考慮する必要はないので樹脂の種類は選ばない。
【００２８】
図６は第三の実施例のマイクロ波センサ９０の組立てのイメージ図である。ここでは一例としてシール部７は弾性のある樹脂部材とする。シール部７はケース１とアンテナ面２０で挟まれる構成になっているが、あるつぶし代をもって防水機能を発揮する防水リングのように寸法精度を厳しく管理する必要はない。例えば発泡スポンジやゴムなどの弾性をもつ樹脂材を使用し、ケース１のアンテナ面にあたる部分１２にシール部７を挿入し、上からマイクロ波センサのアンテナ基板２を入れて、シール部７が適量潰れるようにケース１に設けられた基板フック１０に引掛けるだけでよい。
【００２９】
図７はマイクロ波センサのアンテナ基板２の一例の断面図である。マイクロ波センサのアンテナ基板２には外部からのノイズによるセンサへの影響を抑えるためにシールドケース２２が取り付けられている。アンテナ面２０にはアンテナ部２１があり、ここからマイクロ波を放射し、検出体にあたり再び戻ってくるマイクロ波を受けている。シールドケース２２とアンテナ面２０との間にはマイクロ波の放射と戻ってきたマイクロ波を処理する回路部２３が収納され、信号線９によってコントローラ部（図示しない）と接続されている。
【００３０】
図８、図９は本発明におけるマイクロ波センサ９０の応用例であり、小便器３の断面図である。小便器３の背面にマイクロ波センサ９０を隠蔽し小便器３を使用する使用者５の有無を検出し小便器３上部に収納された給水制御部３０によって洗浄水を流す。
【００３１】
図８や図９に示す位置にマイクロ波センサ９０を設置できれば、小便器３を使用する使用者５に対して必ず正面にあたり、使用者５の有無を確実に判断できる。例えば図９のように小便器３の上部に赤外線式の人体検知センサ９１が一般的に設置されているが、赤外線式人体検知センサ９１の検知エリア９２は図９で示すようなエリアとなり、幼児などの身長の低い使用者５１のような場合には精度良く検知することが出来ないといった問題があった。しかし小便器３の小便を受けるための開口部３１の中程にマイクロ波センサ９０を設置することによって、今まで検知が難しかった幼児などの背の低い使用者５１の場合の検知が容易に行なえることとなる。
【００３２】
また、図９のような赤外線式の人体検知センサ９１では、使用者が実際に用を足さないで立ち去っても洗浄水を流すといった問題もあった。しかし小便器３の小便を受ける開口部３１の中程の位置でマイクロ波を放射していれば、陶器に沿って流れていく尿や、落下している尿を検知でき、使用者５が確実に用を足した場合のみ洗浄水を流すといったことも可能となる。
【００３３】
また、図８に示すように、小便器３の背面と小便器３が設置される壁３２までのクリアランスは非常に狭く、この部分に収納されるマイクロ波センサ９０は薄型で、且つ清掃時の水の浸入や結露を考慮すると防水性を備えている必要がある。この部分に上下ケースで覆った防水型マイクロ波センサを収納するとなると小便器３と壁３２のクリアランスを広くするために小便器３の前出寸法を大きくするかボール面の奥行きを小さくする必要があり、前者の場合トイレ空間を広く有効に使用することが出来なくなってしまうし、後者の場合は小便受け部が狭くなって小便の跳ね返りなどが発生し、使い勝手が悪いといった問題が発生する。
【００３４】
上述したような問題を解決するためにはマイクロ波センサを出来る限り薄くする必要があり、且つ防水機能を併せ持つマイクロ波センサである必要があり、本発明のマイクロ波センサは、マイクロ波の減衰を抑えながら、薄型で防水構造を備えた非常に有効なマイクロ波センサとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における第一の実施例のマイクロ波センサの断面図である。
【図２】本発明における第一の実施例のケースの上面視図である。
【図３】本発明における第二の実施例のマイクロ波センサの断面図である。
【図４】本発明における第三の実施例のマイクロ波センサの断面図である。
【図５】本発明における第三の実施例のマイクロ波センサのシール部の一実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明における第三の実施例のマイクロ波センサの分解図である。
【図７】本発明におけるマイクロ波センサのアンテナ基板の一例の断面図である。
【図８】本発明におけるマイクロ波センサの応用例を示す断面図である。
【図９】本発明におけるマイクロ波センサの応用例を示す正面と側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ケース
２…マイクロ波センサのアンテナ基板
３…小便器
５…使用者
７…シール部
８…封止樹脂材料
９…信号線
１０…基板フック
１１…リブ
１２…アンテナ面にあたる部分
２０…アンテナ面
２１…アンテナ部
２２…シールドケース
２３…回路部
３０…給水制御部
３１…小便器の開口部
３２…壁
５１…背の低い使用者
７１…第二の実施例のシール部
７２…第三の実施例のシール部
７３…第三の実施例のシール部の開口部
９０…マイクロ波センサ
９１…赤外線式センサ
９２…赤外線式センサの検知エリア
【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】
2005114465.tif 000009
【図８】
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【図９】
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