小便器洗浄装置
【課題】封水の揺れを検出する封水検出手段を設けることなく、封水の揺れによる人体誤検出を防止する小便器洗浄装置を提供すること。
【解決手段】小便器洗浄装置Ａにおいて、洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水１ｃを形成するトラップ１ａのボール部１ｂ側の開口部１ｄに目皿８を配置し、この目皿８に、封水１ｃの揺れによるドップラ信号２４の出力レベルを、人体検出の周波数範囲内では人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えさせた。
【解決手段】小便器洗浄装置Ａにおいて、洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水１ｃを形成するトラップ１ａのボール部１ｂ側の開口部１ｄに目皿８を配置し、この目皿８に、封水１ｃの揺れによるドップラ信号２４の出力レベルを、人体検出の周波数範囲内では人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えさせた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小便器洗浄装置に関する。特に、トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、トラップに洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水とを備えた小便器に設置されたドップラセンサから出力されるドップラ信号から人体の動きに相当する周波数成分を検出することで人体検出を行い給水バルブを制御する小便器洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロ波を用いたドップラセンサ（以下、「マイクロ波ドップラセンサ」と呼ぶ。）により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】
マイクロ波ドップラセンサは、マイクロ波を送信し、送信したマイクロ波の周波数と、移動体（人体又は尿）によって反射したマイクロ波の周波数の差分周波数を有するドップラ信号の周波数から、その移動体の動きを検出するものである。すなわち、マイクロ波ドップラセンサは、センサから送信するマイクロ波の周波数と、センサから送信したマイクロ波が人体などの移動体によって反射してセンサにより受信される信号の周波数との差分信号から移動体の動きを表す信号であるドップラ信号を生成する。そして、小便器洗浄装置の制御部は、このドップラ信号により移動体の動きを判別して、小便器のボール部内の洗浄を行う。
【０００４】
この種の小便器洗浄装置は、陶器を透過するマイクロ波を使用しているので、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、センサの送受信部を小便器の外観面の内側に隠蔽することができる点で有効である。換言すると、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。
【０００５】
しかし、マイクロ波ドップラセンサが、下水管内の水圧変動に伴う小便器のトラップ内の封水の揺れと人体の動きとをそれぞれドップラ信号の周波数から検出し小便器洗浄装置の制御部に出力することから、制御部は、封水の揺れか人体の動きかを判別することができない場合がある。
【０００６】
つまり、封水の揺れ検出の周波数範囲が約０〜１５Ｈｚであり、人体検出の周波数範囲が約０〜４０Ｈｚであるために、検出の周波数範囲が一部重なることとなり、その封水の揺れによって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が、人体検出の検出感度以上の強さであれば、制御部が封水の揺れか人体の動きかを検出することができない。その結果、小便器洗浄装置は、実際には人体でないにもかかわらず封水の揺れを人体として検出して給水バルブが開弁し、小便器に無駄な洗浄水を供給する場合がある。
【０００７】
このため、例えば特許文献１に記載の小便器洗浄装置においては、人体が接近して静止しその後放尿する行為に着目し、放尿の有りの場合、その人体検出は平常と判断し、その人体検出感度を学習することによって、最適な人体検出感度を設定している。
【０００８】
また、特許文献２に記載の小便器洗浄装置では、移動体の検出方向を２つのマイクロ波ドップラセンサを用いて分けて設定したり、１つのマイクロ波ドップラセンサで送信電波の位相差を可変し位相差を切り替えることによって電波の送信方向を変更し、人体と封水の揺れとを識別している。
【特許文献１】特開２００６−２１４１５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、ドップラセンサの送信方向を固定して使用する場合、封水の揺れと人体の動きのドップラ信号の周波数が重なることから、ソフトウェア処理により人体検出レベルの閾値を学習させ封水の揺れと人体の動きを区別したり、ドップラセンサの送信方向を切替えて人体検出と封水の揺れを区別したりしていた。
【００１０】
本発明は、ドップラセンサの送信方向を切替えることなく、しかも、ソフトウェア処理により人体検出レベルの閾値を学習させることなく、封水の揺れと人体の動きを区別することができ人体誤検出を防止し無駄な洗浄水を低減する小便器洗浄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】
そこで、請求項１に係る本発明では、ボール部の下方にトラップを有する小便器と、前記トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、前記小便器へ洗浄水を供給する給水バルブと、マイクロ波により前記ボール部内及び小便器前方の移動体の動きを検出しその検出周波数に応じたドップラ信号を出力するドップラセンサと、前記ドップラ信号の周波数及びその出力レベルにより人体検出を行って前記給水バルブの開閉制御を行う制御部とを備えた小便器洗浄装置において、前記小便器の前記トラップには前記洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水を形成するとともに、前記目皿は、前記封水の揺れによる前記ドップラ信号の出力レベルを、前記人体検出の周波数範囲内では前記人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿の上面部は前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、前記上面部には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部の径は前記ドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下としたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明では、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿は、前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、下面に中空部分を形成した筒状の垂下部を備えており、前記筒状の垂下部の側壁面には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部は前記小便器のボール面よりも上方に位置するように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明では、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿は、前記遮断部材は前記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係る本発明では、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿は、前記遮断部材は金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材で構成して前記マイクロ波遮断特性を持たせたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを人体検出の周波数範囲内では人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する目皿を備えたので、封水の揺れによる影響を排除することができる。その結果、小便器洗浄装置において、ドップラセンサの送信電波の方向を変えることなく、人体検出の閾値レベルより封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを小さくすることができるので、小便器洗浄装置の制御部の人体判断アルゴリズムが簡便にでき、確実に人体と封水の揺れとを区別できる。その結果、人体誤検出を防止することができ無駄な洗浄水を低減できる。
【００１７】
請求項２記載の本発明によれば、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、目皿の上面部に洗浄水をトラップへ排出する孔部を設け、この孔部の径をドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下としたので、マイクロ波がこの孔部を介して封水表面に到達してしまうことを抑制し、小便器の封水の揺れの影響をなくし人体検出が正確に検出できる。その結果、目皿の上面部に孔部を設けることにより排尿後に行う小便器の洗浄に用いる洗浄水の排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水の揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、目皿の下面に中空部分を形成した筒状の垂下部を備えており、この筒状の垂下部の側壁面には洗浄水をトラップへ排出する孔部が設けられ、この孔部は小便器のボール面よりも上方に位置するように設定されていることから、マイクロ波がこの孔部を介して封水表面に到達してしまうことを抑制し、小便器の封水の影響をなくし人体検出が正確に検出できる。その結果、デザイン上、目皿の上面部に孔部を設けることができない場合でも、排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水の揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明によれば、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、目皿は上記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器で形成されていることから、ドップラセンサが送信するマイクロ波が目皿の孔部以外の部分を透過して封水表面へ到達するのを抑制することができる。また、小便器を目皿と同質の陶器で形成することで、便器洗浄剤に対しても耐食性も強く、火のついたタバコに対して不燃性である等の利点があり耐久性も同等にできる。
【００２０】
請求項５記載の本発明によれば、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、目皿に金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材で構成してマイクロ波遮断特性を持たせたので、マイクロ波が目皿の孔部以外の部分を透過して封水表面に到達してしまうことを抑制し、小便器の封水の影響をなくし人体検出が正確に検出できる。しかも、目皿を樹脂部材で構成したので、軽量化を図ることが可能となり、耐衝撃性も向上するので、小便器の掃除等で取り外したりする場合も破損しにくくなりメンテナンスが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［１．小便器洗浄装置の概要］
本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置は、ボール部の下方にトラップを有する小便器と、トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、小便器へ洗浄水を供給する給水バルブと、マイクロ波によりボール部内及び小便器前方の移動体の動きを検出しその検出周波数に応じたドップラ信号を出力するドップラセンサと、ドップラ信号の周波数及びその出力レベルにより人体検出を行って給水バルブの開閉制御を行う制御部とを備えている。
【００２２】
ドップラセンサは、送信波としてマイクロ波を送信する送信手段と、その反射波を受信する受信手段と、送信手段から送信するマイクロ波の周波数と、送信手段から送信したマイクロ波が人体や尿流などの移動体によって反射して受信手段により受信される信号の周波数との差分信号から移動体の動きを表す信号であるドップラ信号を生成する差分検出手段とを備えている。
【００２３】
ここで、人体の動きは、約０〜４０Ｈｚのドップラ信号として出力されることから、制御部は、約０〜４０Ｈｚの周波数でかつ人体検出判断値以上のドップラ信号がドップラセンサから所定期間以上出力されたときに、人体検出を行って給水バルブの開閉制御を行う。
【００２４】
一方、本実施形態に係る小便器洗浄装置は、小便器のトラップには洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水を形成している。この封水が下水管内の水圧変動などにより揺らぎ（封水の揺れ）を生じることがある。この封水の揺れは、約０〜１５Ｈｚのドップラ信号としてドップラセンサから出力される恐れがあることから、目皿に工夫をすることによって、封水の揺れの影響を抑制するようにしている。
【００２５】
すなわち、本実施形態にかかる目皿は、封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを、人体検出の周波数範囲（約０〜４０Ｈｚ）内において人体検出の閾値レベルである人体検出判断値よりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えている。
【００２６】
この目皿は、洗浄水をトラップへ排出する孔部とそれ以外の本体部とから構成され、孔部と本体部とは共にマイクロ波を減衰又は遮断する特性を有する。その結果、ドップラセンサの送信波の方向を変えることなく、人体検出の閾値レベルより封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを小さくすることができるので、小便器洗浄装置の制御部の人体判断アルゴリズムが簡便にでき、確実に人体と封水の揺れとを区別できる。
【００２７】
孔部をドップラセンサと対向する位置、すなわち目皿の上面部に設ける場合、孔部の径はドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下とすることで、この孔部からのマイクロ波の進入を抑制することができる。その結果、小便器の封水の揺れの影響をなくし人体検出が正確に検出でき、排尿後に行う小便器の洗浄に用いる洗浄水の排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水の揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。また、孔部を目皿の上面に設けない場合、すなわち孔部を目皿の側面方向に設ける場合、例えば、目皿の上面部でマイクロ波を遮断するように構成することで、デザイン上、目皿の上面に孔部を設けることができない場合でも、十分な排水能力を確保できる。
【００２８】
すなわち、目皿の本体部は、封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを、人体検出の周波数範囲内において人体検出の閾値レベルである人体検出判断値よりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えた遮断部材を採用する。
【００２９】
このような遮断部材として、上記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器、金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材などを用いる事ができる。陶器を用いることにより便器洗浄剤に対しての耐食性も強く、火のついたタバコに対して不燃性である等の利点があり耐久性も同等にできる。また、樹脂部材を用いることにより、軽量化を図ることができ、耐衝撃性も向上するので、小便器の掃除等で取り外したりする場合も破損しにくくなりメンテナンスが容易になる。
【００３０】
［２．小便器洗浄装置の具体的構成］
以下に、本発明の一実施形態の構成について図面を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００３１】
［２．１．小便器洗浄装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態にかかる小便器洗浄装置Ａの構成を示す模式図である。小便器洗浄装置Ａは、ボール部１ｂの下方にトラップ１ａを有する小便器１と、その小便器１の上部に設けられたドップラセンサ２と、ドップラセンサ２の上部に設けられたコントローラ３と、このコントローラ３からの制御により小便器１のボール部１ｂ内に後述の洗浄水吐出口５から洗浄水を給水する給水部４と、給水部４から供給される洗浄水を吐出する洗浄水吐出口５と、小便器１の下部に設けられ、トラップ１ａと連接する排水口７と、トラップ１ａのボール部１ｂ側の開口部１ｄに設けられた目皿８と、により構成されている。なお、この図１においては、用を足す人間が人体１０として、尿流１１と共に模式的に示している。
【００３２】
ドップラセンサ２とコントローラ３は、図１に示すように、小便器１上部の内側に収納されている。なお、マイクロ波は陶器を透過するために、小便器１上部の内側にドップラセンサ２を収納しても人体１０の動きや尿流１１の検出が可能である。このように、外側から見えないようにドップラセンサ２とコントローラ３とを小便器１上部の内側に収納することにより、小便器洗浄装置Ａの外観がシンプルになり、小便器洗浄装置Ａは意匠的に美観が向上する。
【００３３】
ここで、小便器１の底部には、排水口７との間にトラップ１ａが形成されており、このトラップ１ａでは、洗浄水を溜めて臭気の上昇や害虫などの侵入を防ぐ封水１ｃが形成される。
【００３４】
図１に示すように、ドップラセンサ２の検出範囲９は、人体１０や尿流１１を検出するために、ボール部１ｂ内及び小便器１前方に向けて設定されており、トラップ１ａがその方向に含まれることになる。トラップ１ａがドップラセンサ２の検出範囲９に含まれると、上述したようにトラップ１ａ内の封水の揺れによる問題が発生する。
【００３５】
そこで、目皿８の構成を、トラップ１ａ内の封水の揺れによってドップラセンサ２から出力されるドップラ信号のレベルを、少なくとも人体検出の周波数範囲内では人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を持たせた構成とすることにより、封水の揺れの問題を解決している。なお、目皿８は、本発明の要旨であり、その具体例については、後述することとする。
【００３６】
［２．２．小便器洗浄装置の動作］
次に、小便器洗浄装置Ａの動作を具体的に説明する。図２は、ドップラセンサ２とコントローラ３による移動体の検出に関する構成とその検出結果により洗浄水を小便器に供給する動作を示したブロック図である。
【００３７】
ドップラセンサ２は、図２に示すように、例えば１０．５２５ＧＨｚの正弦波信号を生成する発振手段２０と、この発振手段２０から出力される正弦波信号をマイクロ波として送信する送信手段２１と、同マイクロ波の反射波を受信して電気信号に変換する受信手段２２と、発振手段２０から出力される正弦波信号と受信手段２２から出力される電気信号とをミキシングしてフィルタリングすることにより、移動体の動きを表すドップラ信号２４を出力する差分検出手段２３とから構成されている。このドップラ信号２４はその信号周波数が検出した移動体の速度を表し、その信号振幅レベルが移動体の大きさや距離を表す。
【００３８】
コントローラ３は、図２に示すように、第１周波数フィルター３０と、第２周波数フィルター３１と、制御部３２と、より構成される。
【００３９】
第１周波数フィルター３０は、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４のうち人体検出の周波数範囲である約０〜４０Hｚの信号を通過させるフィルターである。また、第２周波数フィルター３１は、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４のうち尿流検出の周波数範囲である約８０〜１８０Ｈｚの信号を通過させるフィルターである。
【００４０】
制御部３２は、ドップラセンサ２により生成されたドップラ信号２４の振幅レベルに基づいて小便器１と人体１０との接近又は離反を検出する人体検出手段３０ｃとドップラセンサ２により生成されたドップラ信号２４の振幅レベルに基づいて、尿流１１を検出する尿流検出手段３１ｃとより構成されている。
【００４１】
すなわち、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４は、第１周波数フィルター３０によって人体検出の周波数範囲（約０〜４０Hｚ）以外の周波数が除去されることから、第１周波数フィルター３０から人体検出出力３０ａとして出力されるドップラ信号２４の振幅レベルが予め設定した人体検出判断値３０ｂ以上であるときに、人体検出（人体１０の接近や離反の検出）を行う。
【００４２】
また、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４は、第２周波数フィルター３１によって尿流検出の周波数範囲（約８０〜１８０Ｈｚ）以外の周波数が除去されることから、第２周波数フィルター３１から尿流検出出力３１ａとして出力されるドップラ信号２４の振幅レベルが予め設定した尿流検出判断値３１ｂ以上であるときに、尿流検出を行う。
【００４３】
そして、制御部３２は、人体検出手段３０ｃや尿流検出手段３１ｃによる判断結果に基づいて、給水バルブ４０を制御して洗浄水吐出口５から小便器１に洗浄水を吐水してボール部１ｂ内の洗浄を行う。例えば、人体１０の接近を人体検出手段３０ｃにより検出したとき給水部４を制御して少量の洗浄水を小便器１へ供給してボール部１ｂをプレ洗浄し、その後尿流検出及び人体離反検出をしたときに給水部４を制御して所定量の洗浄水を小便器１へ供給してボール部１ｂを本洗浄する。
【００４４】
以上のように小便器洗浄装置Ａでは、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４の周波数及び振幅レベルに応じて人体検出及び尿流検出を行うようにしており、さらに、以下において詳述する目皿８によって、トラップ１ａの封水１ｃの揺れを人体１０と誤検出することを防止しており、これにより本実施形態における小便器洗浄装置Ａでは、ドップラセンサ２の送信電波の方向を変えることなく、人体検出判断値３０ｂに比べ封水１ｃの揺れによるドップラ信号の出力レベルを小さくすることができるので、小便器洗浄装置Ａの制御部３２の人体判断アルゴリズム（図示しない）が簡便にでき、確実に人体１０と封水１ｃの揺れとを区別できる。
【００４５】
［２．３．目皿の構成］
次に、具体的に本発明の要旨である目皿８の具体例について説明する。
【００４６】
本発明の要旨は、前述のように構成された小便器洗浄装置Ａにおいて、ドップラセンサ２が封水１ｃの揺れと人体１０の動きとをそれぞれドップラ信号２４として制御部３２に出力することから、制御部３２は、封水１ｃの揺れを誤って人体１０と検出することがあり、そのために目皿８に工夫を施したことにある。
【００４７】
つまり、目皿８を工夫しなければ、ドップラセンサ２の出力するドップラ信号２４において、人体検出の周波数範囲（約０〜４０Ｈｚ）と封水の揺れ検出の周波数範囲（約０〜１５Ｈｚ）とに一部重なる範囲（約０〜１５Ｈｚ）があるために、コントローラ３内の制御部３２が、封水１ｃの揺れを人体１０の動きとして誤検出することから、小便器洗浄装置Ａにおいて工夫が施された目皿８を設けているのである。
【００４８】
目皿８の一具体例を図３に示す。同図に示す目皿８は、その上面部８４がマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材である所定の厚さＨを有する陶器で構成されるとともに、目皿８の上面部８４には洗浄水を排出する孔部８１が設けられ、この孔部８１の径がドップラセンサ２の送信するマイクロ波の１／２波長以下とした構成となっている。
【００４９】
つまり、目皿８の上面部８４に排水用の孔部８１を設けることによって、排水能力を確保すると共に、その孔部８１の孔径をドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下にすることによって、ドップラセンサ２が送信したマイクロ波が封水表面に到達しない、或いは到達しにくくして、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４に封水１ｃの揺れによる信号を含まない、或いは含んでいても人体検出のレベルである人体検出判断値３０ｂ以下にする。
【００５０】
また、孔部８１を除く部分は、マイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材で所定の厚さＨを有する陶器で構成されることによって、ドップラセンサ２が送信したマイクロ波が封水表面に到達しない、或いは到達しにくくして、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４に封水１ｃの揺れによる信号を含まない、或いは含んでいても人体検出のレベルである人体検出判断値３０ｂ以下にする。
【００５１】
このように目皿８を構成することにより、小便器洗浄装置Ａは、人体検出を正確にすることができると同時に排水機能を確保することができる。また、目皿８は、小便器１と同質の材料である陶器で形成することにより、便器洗浄剤に対しても耐食性も強く、火のついたタバコに対して不燃性である等の利点があり耐久性も同等にできる。
【００５２】
また、孔部８１の形状は、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、孔部８１の孔径がドップラセンサ２から送信されるマイクロ波の１／２波長以下であれば、例えば円形だけでなく、多角形であっても構わない。
【００５３】
（孔部８１について）
以下に、目皿８に設けられた孔部８１の孔径について説明する。
【００５４】
本発明者らは、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の波長を２８ｍｍとして、目皿８の上面部８４に穿設された排水用の孔部８１の孔径と封水１ｃの揺れ検出との関係について実験を行った。
【００５５】
結果は、以下の表１に示された通りである。
【００５６】
【表１】
【００５７】
図５と図６は、孔部８１の孔径と封水１ｃの揺れ検出との関係を示したものである。図５の（ａ）〜（ｄ）は、各孔径の目皿モデルを示したものであり、孔部８１の総面積をできるだけ等しくするために、各目皿モデルごとに孔部８１の個数を調整している。また、図６は、縦軸には所定の封水の揺れによってドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４（以下、「封水信号」とする。）を、横軸には孔部８１の孔径をそれぞれ規定している。なお、ここでは、人体検出判断値３０ｂは１．０（Ｖ）としている。
【００５８】
表１及び図６に示された実験結果から、孔部８１の孔径は、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下になると、封水信号の振幅レベルが人体検出判断値３０ｂ（１（Ｖ））以下となり、人体検出手段３０ｃでは封水１ｃの揺れによる人体誤検出が行われないとの知見を得ることができた。
【００５９】
次に、目皿８に設けられた孔部８１の個数について説明する。本発明者らは、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の波長を２８ｍｍとして、目皿８の上面部８４に穿設された排水用の孔部８１の個数と封水１ｃの揺れ検出との関係についても実験を行った。
【００６０】
結果は、以下の表２に示された通りである。
【００６１】
【表２】
【００６２】
図７と図８は、孔部８１の個数と封水１ｃの揺れ検出との関係を示したものである。図７の（ａ）〜（ｄ）は、孔径を７ｍｍに固定し、孔部８１の個数を４、８、１２、１６とした際の各目皿モデルを示したものである。また、図８の縦軸には封水信号の振幅レベルを、横軸には孔部８１の個数をそれぞれ規定している。
【００６３】
表２及び図８に示された実験結果から、孔部８１の個数は、封水１ｃの揺れ検出には関係がないことがわかる。つまり、目皿８は、孔部８１の孔径をドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下にすれば、孔部８１の個数に関係なくマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有することがわかる。
【００６４】
以上のことから、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下であれば、孔部８１の孔径や個数には関係なく、孔部８１の排水能力を考慮し、また、目皿８が設けられる小便器洗浄装置Ａの使用条件や使用環境を踏まえて、目皿８の孔部８１の孔径や個数を最適に決定することができる。
【００６５】
（孔部８１以外の本体部について）
次に、孔部８１以外の目皿８の本体部に関し、マイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材として、所定の厚さＨを有する陶器を採用した目皿８について説明する。
【００６６】
本発明者らは、目皿８の所定の厚さＨと封水１ｃの揺れ検出との関係についても実験を行った。図９は、目皿８の厚さＨと封水１ｃの揺れ検出との関係を示したものである。図９の縦軸には封水信号の振幅レベルを、横軸には目皿８の厚さＨをそれぞれ規定している。なお、ここでは、人体検出判断値３０ｂは１．０（Ｖ）としている。
【００６７】
図９に示すように、目皿８の厚さＨが１０ｍｍから次第に厚くなると、ドップラセンサ２は、封水１ｃの揺れの影響を次第に検出しなくなり、目皿８の厚さＨが２０ｍｍ以上になると、封水信号の振幅レベルが人体検出判断値３０ｂ（１（Ｖ））以下となり、人体検出手段３０ｃにより人体検出が行われないとの知見を得ることができた。
【００６８】
このことから、目皿８の厚さＨを例えば２０ｍｍとすることにより、小便器洗浄装置Ａにおいて封水１ｃの揺れを検出しなくなり、人体検出を正確にすることができる。また、目皿８の厚さＨは、必要以上に厚くする必要がない。
【００６９】
なお、目皿８を陶器で構成するのではなく、孔部８１を除く部分を樹脂部材中に金属材料８０が存在する遮断部材で構成することでマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を持たせるようにすることもできる。
【００７０】
つまり、目皿８は、図１０（ａ）に示すように、マイクロ波遮断特性を持つように遮断部材が金属材料８０を混入した樹脂部材で構成したり、図１０（ｂ）に示すように金属材料８０をインサート成形した樹脂部材で構成されることによって、ドップラセンサ２が送信したマイクロ波が樹脂部材中の金属材料８０の影響でマイクロ波が反射され、封水表面に到達しない、或いは到達しにくくして、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４に封水１ｃの揺れによる信号を含まない、或いは含んでいても人体検出のレベルである人体検出判断値３０ｂ以下にする。
【００７１】
このように目皿８を構成することにより、小便器洗浄装置Ａは、人体検出を正確にすることができると同時に、軽量化を図ることができる。しかも、金属材料８０は樹脂材料に封入することにより、金属材料８０の酸化を防止することができる。また、耐衝撃性も向上するので、小便器１の掃除等で取り外したりする場合も破損しにくくなりメンテナンスが容易になる。
【００７２】
（その他の構成）
上述においては、孔部８１を除く部分をマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材（例えば、所定の厚さＨを有する陶器や金属材料８０を混入した樹脂部材）で構成し、孔部８１を目皿８の上面部に形成することとしたが、目皿８の側面部に孔部８１を設けるようにしてもよい。
【００７３】
例えば、図１１と図１２とに示すように、目皿８の下面に中空部分８５を形成した筒状の垂下部８２を備えており、この筒状の垂下部８２の側壁面８３には洗浄水をトラップ１ａへ排出する孔部８１が設けられ、この孔部８１は小便器１のボール部１ｂ面よりも上方に位置するように設定する。
【００７４】
このように孔部８１をドップラセンサ２と対向する方向に略直交する位置、すなわち目皿８の側面方向に設けることで、孔部８１からのマイクロ波の進入を抑制することができる。なお、目皿８の側面部に形成する孔部８１の径をドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下とすることで、さらにマイクロ波の進入を抑制する効果を高めることができる。その結果、デザイン上、目皿８の上面部８４に孔部８１を設けることができない場合でも、排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水１ｃの揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるドップラセンサによる移動体の検出に関する構成及び洗浄水の供給動作を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる上面部に孔部があり、所定の厚さを有する目皿を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の形状を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる目皿の各孔径の目皿モデルを示した図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の孔径と封水の揺れ検出との関係を示したグラフである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の個数を４、８、１２、１６とした際の各目皿モデルを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の個数と封水の揺れ検出との関係を示したグラフである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる目皿の厚さと封水の揺れ検出との関係を示したグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる上面部に孔部があり、樹脂部材に金属材料を含む目皿を示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる側壁面に孔部があり、所定の厚さを有する目皿を示した図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる側壁面に孔部があり、樹脂部材に金属材料を含む目皿を示した図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ａ 小便器洗浄装置
Ｈ 厚さ
１ 小便器
１ａ トラップ
１ｂ ボール部
１ｃ 封水
１ｄ 開口部
２ ドップラセンサ
３ コントローラ
４ 給水部
５ 洗浄水吐出口
７ 排水口
８ 目皿
９ 検出範囲
１０ 人体
１１ 尿流
２０ 発振手段
２１ 送信手段
２２ 受信手段
２３ 差分検出手段
２４ ドップラ信号
３０ 第１周波数フィルター
３０ａ 人体検出出力
３０ｂ 人体検出判断値
３０ｃ 人体検出手段
３１ 第２周波数フィルター
３１ａ 尿流検出出力
３１ｂ 尿流検出判断値
３１ｃ 尿流検出手段
３２ 制御部
４０ 給水バルブ
８０ 金属材料
８１ 孔部
８２ 垂下部
８３ 側面部
８４ 上面部
８５ 中空部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小便器洗浄装置に関する。特に、トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、トラップに洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水とを備えた小便器に設置されたドップラセンサから出力されるドップラ信号から人体の動きに相当する周波数成分を検出することで人体検出を行い給水バルブを制御する小便器洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロ波を用いたドップラセンサ（以下、「マイクロ波ドップラセンサ」と呼ぶ。）により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】
マイクロ波ドップラセンサは、マイクロ波を送信し、送信したマイクロ波の周波数と、移動体（人体又は尿）によって反射したマイクロ波の周波数の差分周波数を有するドップラ信号の周波数から、その移動体の動きを検出するものである。すなわち、マイクロ波ドップラセンサは、センサから送信するマイクロ波の周波数と、センサから送信したマイクロ波が人体などの移動体によって反射してセンサにより受信される信号の周波数との差分信号から移動体の動きを表す信号であるドップラ信号を生成する。そして、小便器洗浄装置の制御部は、このドップラ信号により移動体の動きを判別して、小便器のボール部内の洗浄を行う。
【０００４】
この種の小便器洗浄装置は、陶器を透過するマイクロ波を使用しているので、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、センサの送受信部を小便器の外観面の内側に隠蔽することができる点で有効である。換言すると、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。
【０００５】
しかし、マイクロ波ドップラセンサが、下水管内の水圧変動に伴う小便器のトラップ内の封水の揺れと人体の動きとをそれぞれドップラ信号の周波数から検出し小便器洗浄装置の制御部に出力することから、制御部は、封水の揺れか人体の動きかを判別することができない場合がある。
【０００６】
つまり、封水の揺れ検出の周波数範囲が約０〜１５Ｈｚであり、人体検出の周波数範囲が約０〜４０Ｈｚであるために、検出の周波数範囲が一部重なることとなり、その封水の揺れによって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が、人体検出の検出感度以上の強さであれば、制御部が封水の揺れか人体の動きかを検出することができない。その結果、小便器洗浄装置は、実際には人体でないにもかかわらず封水の揺れを人体として検出して給水バルブが開弁し、小便器に無駄な洗浄水を供給する場合がある。
【０００７】
このため、例えば特許文献１に記載の小便器洗浄装置においては、人体が接近して静止しその後放尿する行為に着目し、放尿の有りの場合、その人体検出は平常と判断し、その人体検出感度を学習することによって、最適な人体検出感度を設定している。
【０００８】
また、特許文献２に記載の小便器洗浄装置では、移動体の検出方向を２つのマイクロ波ドップラセンサを用いて分けて設定したり、１つのマイクロ波ドップラセンサで送信電波の位相差を可変し位相差を切り替えることによって電波の送信方向を変更し、人体と封水の揺れとを識別している。
【特許文献１】特開２００６−２１４１５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、ドップラセンサの送信方向を固定して使用する場合、封水の揺れと人体の動きのドップラ信号の周波数が重なることから、ソフトウェア処理により人体検出レベルの閾値を学習させ封水の揺れと人体の動きを区別したり、ドップラセンサの送信方向を切替えて人体検出と封水の揺れを区別したりしていた。
【００１０】
本発明は、ドップラセンサの送信方向を切替えることなく、しかも、ソフトウェア処理により人体検出レベルの閾値を学習させることなく、封水の揺れと人体の動きを区別することができ人体誤検出を防止し無駄な洗浄水を低減する小便器洗浄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】
そこで、請求項１に係る本発明では、ボール部の下方にトラップを有する小便器と、前記トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、前記小便器へ洗浄水を供給する給水バルブと、マイクロ波により前記ボール部内及び小便器前方の移動体の動きを検出しその検出周波数に応じたドップラ信号を出力するドップラセンサと、前記ドップラ信号の周波数及びその出力レベルにより人体検出を行って前記給水バルブの開閉制御を行う制御部とを備えた小便器洗浄装置において、前記小便器の前記トラップには前記洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水を形成するとともに、前記目皿は、前記封水の揺れによる前記ドップラ信号の出力レベルを、前記人体検出の周波数範囲内では前記人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿の上面部は前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、前記上面部には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部の径は前記ドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下としたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明では、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿は、前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、下面に中空部分を形成した筒状の垂下部を備えており、前記筒状の垂下部の側壁面には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部は前記小便器のボール面よりも上方に位置するように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明では、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿は、前記遮断部材は前記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係る本発明では、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、前記目皿は、前記遮断部材は金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材で構成して前記マイクロ波遮断特性を持たせたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを人体検出の周波数範囲内では人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する目皿を備えたので、封水の揺れによる影響を排除することができる。その結果、小便器洗浄装置において、ドップラセンサの送信電波の方向を変えることなく、人体検出の閾値レベルより封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを小さくすることができるので、小便器洗浄装置の制御部の人体判断アルゴリズムが簡便にでき、確実に人体と封水の揺れとを区別できる。その結果、人体誤検出を防止することができ無駄な洗浄水を低減できる。
【００１７】
請求項２記載の本発明によれば、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、目皿の上面部に洗浄水をトラップへ排出する孔部を設け、この孔部の径をドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下としたので、マイクロ波がこの孔部を介して封水表面に到達してしまうことを抑制し、小便器の封水の揺れの影響をなくし人体検出が正確に検出できる。その結果、目皿の上面部に孔部を設けることにより排尿後に行う小便器の洗浄に用いる洗浄水の排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水の揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、請求項１に記載の小便器洗浄装置において、目皿の下面に中空部分を形成した筒状の垂下部を備えており、この筒状の垂下部の側壁面には洗浄水をトラップへ排出する孔部が設けられ、この孔部は小便器のボール面よりも上方に位置するように設定されていることから、マイクロ波がこの孔部を介して封水表面に到達してしまうことを抑制し、小便器の封水の影響をなくし人体検出が正確に検出できる。その結果、デザイン上、目皿の上面部に孔部を設けることができない場合でも、排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水の揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明によれば、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、目皿は上記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器で形成されていることから、ドップラセンサが送信するマイクロ波が目皿の孔部以外の部分を透過して封水表面へ到達するのを抑制することができる。また、小便器を目皿と同質の陶器で形成することで、便器洗浄剤に対しても耐食性も強く、火のついたタバコに対して不燃性である等の利点があり耐久性も同等にできる。
【００２０】
請求項５記載の本発明によれば、請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、目皿に金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材で構成してマイクロ波遮断特性を持たせたので、マイクロ波が目皿の孔部以外の部分を透過して封水表面に到達してしまうことを抑制し、小便器の封水の影響をなくし人体検出が正確に検出できる。しかも、目皿を樹脂部材で構成したので、軽量化を図ることが可能となり、耐衝撃性も向上するので、小便器の掃除等で取り外したりする場合も破損しにくくなりメンテナンスが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［１．小便器洗浄装置の概要］
本発明の実施形態に係る小便器洗浄装置は、ボール部の下方にトラップを有する小便器と、トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、小便器へ洗浄水を供給する給水バルブと、マイクロ波によりボール部内及び小便器前方の移動体の動きを検出しその検出周波数に応じたドップラ信号を出力するドップラセンサと、ドップラ信号の周波数及びその出力レベルにより人体検出を行って給水バルブの開閉制御を行う制御部とを備えている。
【００２２】
ドップラセンサは、送信波としてマイクロ波を送信する送信手段と、その反射波を受信する受信手段と、送信手段から送信するマイクロ波の周波数と、送信手段から送信したマイクロ波が人体や尿流などの移動体によって反射して受信手段により受信される信号の周波数との差分信号から移動体の動きを表す信号であるドップラ信号を生成する差分検出手段とを備えている。
【００２３】
ここで、人体の動きは、約０〜４０Ｈｚのドップラ信号として出力されることから、制御部は、約０〜４０Ｈｚの周波数でかつ人体検出判断値以上のドップラ信号がドップラセンサから所定期間以上出力されたときに、人体検出を行って給水バルブの開閉制御を行う。
【００２４】
一方、本実施形態に係る小便器洗浄装置は、小便器のトラップには洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水を形成している。この封水が下水管内の水圧変動などにより揺らぎ（封水の揺れ）を生じることがある。この封水の揺れは、約０〜１５Ｈｚのドップラ信号としてドップラセンサから出力される恐れがあることから、目皿に工夫をすることによって、封水の揺れの影響を抑制するようにしている。
【００２５】
すなわち、本実施形態にかかる目皿は、封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを、人体検出の周波数範囲（約０〜４０Ｈｚ）内において人体検出の閾値レベルである人体検出判断値よりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えている。
【００２６】
この目皿は、洗浄水をトラップへ排出する孔部とそれ以外の本体部とから構成され、孔部と本体部とは共にマイクロ波を減衰又は遮断する特性を有する。その結果、ドップラセンサの送信波の方向を変えることなく、人体検出の閾値レベルより封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを小さくすることができるので、小便器洗浄装置の制御部の人体判断アルゴリズムが簡便にでき、確実に人体と封水の揺れとを区別できる。
【００２７】
孔部をドップラセンサと対向する位置、すなわち目皿の上面部に設ける場合、孔部の径はドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下とすることで、この孔部からのマイクロ波の進入を抑制することができる。その結果、小便器の封水の揺れの影響をなくし人体検出が正確に検出でき、排尿後に行う小便器の洗浄に用いる洗浄水の排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水の揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。また、孔部を目皿の上面に設けない場合、すなわち孔部を目皿の側面方向に設ける場合、例えば、目皿の上面部でマイクロ波を遮断するように構成することで、デザイン上、目皿の上面に孔部を設けることができない場合でも、十分な排水能力を確保できる。
【００２８】
すなわち、目皿の本体部は、封水の揺れによるドップラ信号の出力レベルを、人体検出の周波数範囲内において人体検出の閾値レベルである人体検出判断値よりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えた遮断部材を採用する。
【００２９】
このような遮断部材として、上記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器、金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材などを用いる事ができる。陶器を用いることにより便器洗浄剤に対しての耐食性も強く、火のついたタバコに対して不燃性である等の利点があり耐久性も同等にできる。また、樹脂部材を用いることにより、軽量化を図ることができ、耐衝撃性も向上するので、小便器の掃除等で取り外したりする場合も破損しにくくなりメンテナンスが容易になる。
【００３０】
［２．小便器洗浄装置の具体的構成］
以下に、本発明の一実施形態の構成について図面を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００３１】
［２．１．小便器洗浄装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態にかかる小便器洗浄装置Ａの構成を示す模式図である。小便器洗浄装置Ａは、ボール部１ｂの下方にトラップ１ａを有する小便器１と、その小便器１の上部に設けられたドップラセンサ２と、ドップラセンサ２の上部に設けられたコントローラ３と、このコントローラ３からの制御により小便器１のボール部１ｂ内に後述の洗浄水吐出口５から洗浄水を給水する給水部４と、給水部４から供給される洗浄水を吐出する洗浄水吐出口５と、小便器１の下部に設けられ、トラップ１ａと連接する排水口７と、トラップ１ａのボール部１ｂ側の開口部１ｄに設けられた目皿８と、により構成されている。なお、この図１においては、用を足す人間が人体１０として、尿流１１と共に模式的に示している。
【００３２】
ドップラセンサ２とコントローラ３は、図１に示すように、小便器１上部の内側に収納されている。なお、マイクロ波は陶器を透過するために、小便器１上部の内側にドップラセンサ２を収納しても人体１０の動きや尿流１１の検出が可能である。このように、外側から見えないようにドップラセンサ２とコントローラ３とを小便器１上部の内側に収納することにより、小便器洗浄装置Ａの外観がシンプルになり、小便器洗浄装置Ａは意匠的に美観が向上する。
【００３３】
ここで、小便器１の底部には、排水口７との間にトラップ１ａが形成されており、このトラップ１ａでは、洗浄水を溜めて臭気の上昇や害虫などの侵入を防ぐ封水１ｃが形成される。
【００３４】
図１に示すように、ドップラセンサ２の検出範囲９は、人体１０や尿流１１を検出するために、ボール部１ｂ内及び小便器１前方に向けて設定されており、トラップ１ａがその方向に含まれることになる。トラップ１ａがドップラセンサ２の検出範囲９に含まれると、上述したようにトラップ１ａ内の封水の揺れによる問題が発生する。
【００３５】
そこで、目皿８の構成を、トラップ１ａ内の封水の揺れによってドップラセンサ２から出力されるドップラ信号のレベルを、少なくとも人体検出の周波数範囲内では人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を持たせた構成とすることにより、封水の揺れの問題を解決している。なお、目皿８は、本発明の要旨であり、その具体例については、後述することとする。
【００３６】
［２．２．小便器洗浄装置の動作］
次に、小便器洗浄装置Ａの動作を具体的に説明する。図２は、ドップラセンサ２とコントローラ３による移動体の検出に関する構成とその検出結果により洗浄水を小便器に供給する動作を示したブロック図である。
【００３７】
ドップラセンサ２は、図２に示すように、例えば１０．５２５ＧＨｚの正弦波信号を生成する発振手段２０と、この発振手段２０から出力される正弦波信号をマイクロ波として送信する送信手段２１と、同マイクロ波の反射波を受信して電気信号に変換する受信手段２２と、発振手段２０から出力される正弦波信号と受信手段２２から出力される電気信号とをミキシングしてフィルタリングすることにより、移動体の動きを表すドップラ信号２４を出力する差分検出手段２３とから構成されている。このドップラ信号２４はその信号周波数が検出した移動体の速度を表し、その信号振幅レベルが移動体の大きさや距離を表す。
【００３８】
コントローラ３は、図２に示すように、第１周波数フィルター３０と、第２周波数フィルター３１と、制御部３２と、より構成される。
【００３９】
第１周波数フィルター３０は、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４のうち人体検出の周波数範囲である約０〜４０Hｚの信号を通過させるフィルターである。また、第２周波数フィルター３１は、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４のうち尿流検出の周波数範囲である約８０〜１８０Ｈｚの信号を通過させるフィルターである。
【００４０】
制御部３２は、ドップラセンサ２により生成されたドップラ信号２４の振幅レベルに基づいて小便器１と人体１０との接近又は離反を検出する人体検出手段３０ｃとドップラセンサ２により生成されたドップラ信号２４の振幅レベルに基づいて、尿流１１を検出する尿流検出手段３１ｃとより構成されている。
【００４１】
すなわち、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４は、第１周波数フィルター３０によって人体検出の周波数範囲（約０〜４０Hｚ）以外の周波数が除去されることから、第１周波数フィルター３０から人体検出出力３０ａとして出力されるドップラ信号２４の振幅レベルが予め設定した人体検出判断値３０ｂ以上であるときに、人体検出（人体１０の接近や離反の検出）を行う。
【００４２】
また、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４は、第２周波数フィルター３１によって尿流検出の周波数範囲（約８０〜１８０Ｈｚ）以外の周波数が除去されることから、第２周波数フィルター３１から尿流検出出力３１ａとして出力されるドップラ信号２４の振幅レベルが予め設定した尿流検出判断値３１ｂ以上であるときに、尿流検出を行う。
【００４３】
そして、制御部３２は、人体検出手段３０ｃや尿流検出手段３１ｃによる判断結果に基づいて、給水バルブ４０を制御して洗浄水吐出口５から小便器１に洗浄水を吐水してボール部１ｂ内の洗浄を行う。例えば、人体１０の接近を人体検出手段３０ｃにより検出したとき給水部４を制御して少量の洗浄水を小便器１へ供給してボール部１ｂをプレ洗浄し、その後尿流検出及び人体離反検出をしたときに給水部４を制御して所定量の洗浄水を小便器１へ供給してボール部１ｂを本洗浄する。
【００４４】
以上のように小便器洗浄装置Ａでは、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４の周波数及び振幅レベルに応じて人体検出及び尿流検出を行うようにしており、さらに、以下において詳述する目皿８によって、トラップ１ａの封水１ｃの揺れを人体１０と誤検出することを防止しており、これにより本実施形態における小便器洗浄装置Ａでは、ドップラセンサ２の送信電波の方向を変えることなく、人体検出判断値３０ｂに比べ封水１ｃの揺れによるドップラ信号の出力レベルを小さくすることができるので、小便器洗浄装置Ａの制御部３２の人体判断アルゴリズム（図示しない）が簡便にでき、確実に人体１０と封水１ｃの揺れとを区別できる。
【００４５】
［２．３．目皿の構成］
次に、具体的に本発明の要旨である目皿８の具体例について説明する。
【００４６】
本発明の要旨は、前述のように構成された小便器洗浄装置Ａにおいて、ドップラセンサ２が封水１ｃの揺れと人体１０の動きとをそれぞれドップラ信号２４として制御部３２に出力することから、制御部３２は、封水１ｃの揺れを誤って人体１０と検出することがあり、そのために目皿８に工夫を施したことにある。
【００４７】
つまり、目皿８を工夫しなければ、ドップラセンサ２の出力するドップラ信号２４において、人体検出の周波数範囲（約０〜４０Ｈｚ）と封水の揺れ検出の周波数範囲（約０〜１５Ｈｚ）とに一部重なる範囲（約０〜１５Ｈｚ）があるために、コントローラ３内の制御部３２が、封水１ｃの揺れを人体１０の動きとして誤検出することから、小便器洗浄装置Ａにおいて工夫が施された目皿８を設けているのである。
【００４８】
目皿８の一具体例を図３に示す。同図に示す目皿８は、その上面部８４がマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材である所定の厚さＨを有する陶器で構成されるとともに、目皿８の上面部８４には洗浄水を排出する孔部８１が設けられ、この孔部８１の径がドップラセンサ２の送信するマイクロ波の１／２波長以下とした構成となっている。
【００４９】
つまり、目皿８の上面部８４に排水用の孔部８１を設けることによって、排水能力を確保すると共に、その孔部８１の孔径をドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下にすることによって、ドップラセンサ２が送信したマイクロ波が封水表面に到達しない、或いは到達しにくくして、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４に封水１ｃの揺れによる信号を含まない、或いは含んでいても人体検出のレベルである人体検出判断値３０ｂ以下にする。
【００５０】
また、孔部８１を除く部分は、マイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材で所定の厚さＨを有する陶器で構成されることによって、ドップラセンサ２が送信したマイクロ波が封水表面に到達しない、或いは到達しにくくして、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４に封水１ｃの揺れによる信号を含まない、或いは含んでいても人体検出のレベルである人体検出判断値３０ｂ以下にする。
【００５１】
このように目皿８を構成することにより、小便器洗浄装置Ａは、人体検出を正確にすることができると同時に排水機能を確保することができる。また、目皿８は、小便器１と同質の材料である陶器で形成することにより、便器洗浄剤に対しても耐食性も強く、火のついたタバコに対して不燃性である等の利点があり耐久性も同等にできる。
【００５２】
また、孔部８１の形状は、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、孔部８１の孔径がドップラセンサ２から送信されるマイクロ波の１／２波長以下であれば、例えば円形だけでなく、多角形であっても構わない。
【００５３】
（孔部８１について）
以下に、目皿８に設けられた孔部８１の孔径について説明する。
【００５４】
本発明者らは、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の波長を２８ｍｍとして、目皿８の上面部８４に穿設された排水用の孔部８１の孔径と封水１ｃの揺れ検出との関係について実験を行った。
【００５５】
結果は、以下の表１に示された通りである。
【００５６】
【表１】
【００５７】
図５と図６は、孔部８１の孔径と封水１ｃの揺れ検出との関係を示したものである。図５の（ａ）〜（ｄ）は、各孔径の目皿モデルを示したものであり、孔部８１の総面積をできるだけ等しくするために、各目皿モデルごとに孔部８１の個数を調整している。また、図６は、縦軸には所定の封水の揺れによってドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４（以下、「封水信号」とする。）を、横軸には孔部８１の孔径をそれぞれ規定している。なお、ここでは、人体検出判断値３０ｂは１．０（Ｖ）としている。
【００５８】
表１及び図６に示された実験結果から、孔部８１の孔径は、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下になると、封水信号の振幅レベルが人体検出判断値３０ｂ（１（Ｖ））以下となり、人体検出手段３０ｃでは封水１ｃの揺れによる人体誤検出が行われないとの知見を得ることができた。
【００５９】
次に、目皿８に設けられた孔部８１の個数について説明する。本発明者らは、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の波長を２８ｍｍとして、目皿８の上面部８４に穿設された排水用の孔部８１の個数と封水１ｃの揺れ検出との関係についても実験を行った。
【００６０】
結果は、以下の表２に示された通りである。
【００６１】
【表２】
【００６２】
図７と図８は、孔部８１の個数と封水１ｃの揺れ検出との関係を示したものである。図７の（ａ）〜（ｄ）は、孔径を７ｍｍに固定し、孔部８１の個数を４、８、１２、１６とした際の各目皿モデルを示したものである。また、図８の縦軸には封水信号の振幅レベルを、横軸には孔部８１の個数をそれぞれ規定している。
【００６３】
表２及び図８に示された実験結果から、孔部８１の個数は、封水１ｃの揺れ検出には関係がないことがわかる。つまり、目皿８は、孔部８１の孔径をドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下にすれば、孔部８１の個数に関係なくマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有することがわかる。
【００６４】
以上のことから、ドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下であれば、孔部８１の孔径や個数には関係なく、孔部８１の排水能力を考慮し、また、目皿８が設けられる小便器洗浄装置Ａの使用条件や使用環境を踏まえて、目皿８の孔部８１の孔径や個数を最適に決定することができる。
【００６５】
（孔部８１以外の本体部について）
次に、孔部８１以外の目皿８の本体部に関し、マイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材として、所定の厚さＨを有する陶器を採用した目皿８について説明する。
【００６６】
本発明者らは、目皿８の所定の厚さＨと封水１ｃの揺れ検出との関係についても実験を行った。図９は、目皿８の厚さＨと封水１ｃの揺れ検出との関係を示したものである。図９の縦軸には封水信号の振幅レベルを、横軸には目皿８の厚さＨをそれぞれ規定している。なお、ここでは、人体検出判断値３０ｂは１．０（Ｖ）としている。
【００６７】
図９に示すように、目皿８の厚さＨが１０ｍｍから次第に厚くなると、ドップラセンサ２は、封水１ｃの揺れの影響を次第に検出しなくなり、目皿８の厚さＨが２０ｍｍ以上になると、封水信号の振幅レベルが人体検出判断値３０ｂ（１（Ｖ））以下となり、人体検出手段３０ｃにより人体検出が行われないとの知見を得ることができた。
【００６８】
このことから、目皿８の厚さＨを例えば２０ｍｍとすることにより、小便器洗浄装置Ａにおいて封水１ｃの揺れを検出しなくなり、人体検出を正確にすることができる。また、目皿８の厚さＨは、必要以上に厚くする必要がない。
【００６９】
なお、目皿８を陶器で構成するのではなく、孔部８１を除く部分を樹脂部材中に金属材料８０が存在する遮断部材で構成することでマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を持たせるようにすることもできる。
【００７０】
つまり、目皿８は、図１０（ａ）に示すように、マイクロ波遮断特性を持つように遮断部材が金属材料８０を混入した樹脂部材で構成したり、図１０（ｂ）に示すように金属材料８０をインサート成形した樹脂部材で構成されることによって、ドップラセンサ２が送信したマイクロ波が樹脂部材中の金属材料８０の影響でマイクロ波が反射され、封水表面に到達しない、或いは到達しにくくして、ドップラセンサ２から出力されるドップラ信号２４に封水１ｃの揺れによる信号を含まない、或いは含んでいても人体検出のレベルである人体検出判断値３０ｂ以下にする。
【００７１】
このように目皿８を構成することにより、小便器洗浄装置Ａは、人体検出を正確にすることができると同時に、軽量化を図ることができる。しかも、金属材料８０は樹脂材料に封入することにより、金属材料８０の酸化を防止することができる。また、耐衝撃性も向上するので、小便器１の掃除等で取り外したりする場合も破損しにくくなりメンテナンスが容易になる。
【００７２】
（その他の構成）
上述においては、孔部８１を除く部分をマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を有する遮断部材（例えば、所定の厚さＨを有する陶器や金属材料８０を混入した樹脂部材）で構成し、孔部８１を目皿８の上面部に形成することとしたが、目皿８の側面部に孔部８１を設けるようにしてもよい。
【００７３】
例えば、図１１と図１２とに示すように、目皿８の下面に中空部分８５を形成した筒状の垂下部８２を備えており、この筒状の垂下部８２の側壁面８３には洗浄水をトラップ１ａへ排出する孔部８１が設けられ、この孔部８１は小便器１のボール部１ｂ面よりも上方に位置するように設定する。
【００７４】
このように孔部８１をドップラセンサ２と対向する方向に略直交する位置、すなわち目皿８の側面方向に設けることで、孔部８１からのマイクロ波の進入を抑制することができる。なお、目皿８の側面部に形成する孔部８１の径をドップラセンサ２が送信するマイクロ波の１／２波長以下とすることで、さらにマイクロ波の進入を抑制する効果を高めることができる。その結果、デザイン上、目皿８の上面部８４に孔部８１を設けることができない場合でも、排水能力を確保させ水はねを低減しつつも、封水１ｃの揺れによる影響を排除して誤検知による洗浄を防止することができる。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる小便器洗浄装置の構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるドップラセンサによる移動体の検出に関する構成及び洗浄水の供給動作を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる上面部に孔部があり、所定の厚さを有する目皿を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の形状を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる目皿の各孔径の目皿モデルを示した図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の孔径と封水の揺れ検出との関係を示したグラフである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の個数を４、８、１２、１６とした際の各目皿モデルを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる目皿の孔部の個数と封水の揺れ検出との関係を示したグラフである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる目皿の厚さと封水の揺れ検出との関係を示したグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる上面部に孔部があり、樹脂部材に金属材料を含む目皿を示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる側壁面に孔部があり、所定の厚さを有する目皿を示した図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる側壁面に孔部があり、樹脂部材に金属材料を含む目皿を示した図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ａ 小便器洗浄装置
Ｈ 厚さ
１ 小便器
１ａ トラップ
１ｂ ボール部
１ｃ 封水
１ｄ 開口部
２ ドップラセンサ
３ コントローラ
４ 給水部
５ 洗浄水吐出口
７ 排水口
８ 目皿
９ 検出範囲
１０ 人体
１１ 尿流
２０ 発振手段
２１ 送信手段
２２ 受信手段
２３ 差分検出手段
２４ ドップラ信号
３０ 第１周波数フィルター
３０ａ 人体検出出力
３０ｂ 人体検出判断値
３０ｃ 人体検出手段
３１ 第２周波数フィルター
３１ａ 尿流検出出力
３１ｂ 尿流検出判断値
３１ｃ 尿流検出手段
３２ 制御部
４０ 給水バルブ
８０ 金属材料
８１ 孔部
８２ 垂下部
８３ 側面部
８４ 上面部
８５ 中空部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール部の下方にトラップを有する小便器と、前記トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、前記小便器へ洗浄水を供給する給水バルブと、マイクロ波により前記ボール部内及び小便器前方の移動体の動きを検出しその検出周波数に応じたドップラ信号を出力するドップラセンサと、前記ドップラ信号の周波数及びその出力レベルにより人体検出を行って前記給水バルブの開閉制御を行う制御部とを備えた小便器洗浄装置において、
前記小便器の前記トラップには前記洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水を形成するとともに、前記目皿は、前記封水の揺れによる前記ドップラ信号の出力レベルを、前記人体検出の周波数範囲内では前記人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿の上面部は前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、前記上面部には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部の径は前記ドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下としたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項３】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿は、前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、下面に中空部分を形成した筒状の垂下部を備えており、前記筒状の垂下部の側壁面には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部は前記小便器のボール面よりも上方に位置するように設定されていることを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿は、前記遮断部材は前記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器で形成されていることを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿は、前記遮断部材は金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材で構成して前記マイクロ波遮断特性を持たせたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項１】
ボール部の下方にトラップを有する小便器と、前記トラップのボール部側の開口部に設けられる目皿と、前記小便器へ洗浄水を供給する給水バルブと、マイクロ波により前記ボール部内及び小便器前方の移動体の動きを検出しその検出周波数に応じたドップラ信号を出力するドップラセンサと、前記ドップラ信号の周波数及びその出力レベルにより人体検出を行って前記給水バルブの開閉制御を行う制御部とを備えた小便器洗浄装置において、
前記小便器の前記トラップには前記洗浄水を溜めて臭気の上昇を防ぐ封水を形成するとともに、前記目皿は、前記封水の揺れによる前記ドップラ信号の出力レベルを、前記人体検出の周波数範囲内では前記人体検出の閾値レベルよりも小さくするマイクロ波減衰特性又はマイクロ波遮断特性を備えたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿の上面部は前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、前記上面部には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部の径は前記ドップラセンサが送信するマイクロ波の１／２波長以下としたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項３】
請求項１に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿は、前記マイクロ波減衰特性又は前記マイクロ波遮断特性を有する遮断部材で構成されるとともに、下面に中空部分を形成した筒状の垂下部を備えており、前記筒状の垂下部の側壁面には洗浄水を前記トラップへ排出する孔部が設けられ、前記孔部は前記小便器のボール面よりも上方に位置するように設定されていることを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿は、前記遮断部材は前記マイクロ波減衰特性を有する厚さの陶器で形成されていることを特徴とする小便器洗浄装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の小便器洗浄装置において、
前記目皿は、前記遮断部材は金属材料を混入した樹脂部材又は金属材料をインサート成形した樹脂部材で構成して前記マイクロ波遮断特性を持たせたことを特徴とする小便器洗浄装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２９９３５７（Ｐ２００９−２９９３５７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５２７９（Ｐ２００８−１５５２７９）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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