JP4277313B2 - 便器洗浄装置 - Google Patents
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Description
本発明は、便器洗浄装置に関し、特に、マイクロ波などの電波を利用したドップラーセンサを搭載し洗浄水の制御などを可能とした便器洗浄装置に関する。
水洗便器は、使用者のボタン操作等による手動洗浄、あるいは、便器の前に人が立ったことを検出し便器の使用が終了した時点で自動的に上水又は中水を流す自動洗浄により清浄度が維持される。自動洗浄を実現するには、使用者の存在や水流の状態を検知するためのセンサが必要とされる。これに対して、本発明者らは、電波などを利用したドップラーセンサを用いた便器洗浄装置を開発した（例えば、特許文献１）。
電波を利用したドップラーセンサを用いることにより、便器の外観をすっきりとさせ、使用者の存在のみならず便器の使用状態あるいは洗浄状態までも高い感度で検知することが可能となる。
さらに、特許文献１に開示した便器洗浄システムにおいては、ドップラーセンサを利用して尿の放出時間を検出し、このデータに基づいて銀イオンを含有した洗浄水による洗浄が実施可能とされている。
特開２００３−１８４１５３号公報
さらに、特許文献１に開示した便器洗浄システムにおいては、ドップラーセンサを利用して尿の放出時間を検出し、このデータに基づいて銀イオンを含有した洗浄水による洗浄が実施可能とされている。
水洗便器には、ボール部で受けた排泄物が排水路へと排出される経路に、トラップ部が設けられており、ここに水が溜められている。この溜水のことを「封水」と呼び、この封水によって、排水路から室内へ、汚ガスや害虫が侵入する事を防いでいる。しかしながら、この封水は他の便器等からの排水によって排水管内の気圧が変動することによって、その水位が変動する。
本発明者がさらに独自の検討を進めた結果、電波を利用したドップラーセンサは検出感度が高いために、水洗便器のトラップ部の「封水」の揺れまでも検出することが判明した。ところが、封水の揺れの周波数は、人体検知の際に対象となる周波数帯域に近いため、これらを判別することが困難である。つまり、封水の揺れによって人体検知信号が誤って出力されてしまうという問題が生ずることがある。この問題を避けるために、ドップラーセンサを封水とは異なる方向に向けると、尿の検出が困難になるという問題が生ずる。
本発明者がさらに独自の検討を進めた結果、電波を利用したドップラーセンサは検出感度が高いために、水洗便器のトラップ部の「封水」の揺れまでも検出することが判明した。ところが、封水の揺れの周波数は、人体検知の際に対象となる周波数帯域に近いため、これらを判別することが困難である。つまり、封水の揺れによって人体検知信号が誤って出力されてしまうという問題が生ずることがある。この問題を避けるために、ドップラーセンサを封水とは異なる方向に向けると、尿の検出が困難になるという問題が生ずる。
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、人体検知と尿の検知を両立させ、且つ人体検知の際に、封水の揺れによる誤動作を防止した便器洗浄装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、排水部に封水が形成される便器に洗浄水を供給する便器洗浄装置であって、前記封水の揺れを実質的に検出しない第１の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第１の検出動作と、前記封水の揺れを実質的に検出可能な第２の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第２の検出動作と、を実行可能な検出手段と、前記第１及び第２の検出動作の少なくともいずれかの検出結果に基づいて前記洗浄水の供給を制御する制御手段と、を備え、前記検出手段は、第１のアンテナと、第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナからそれぞれ放出される電波の位相差を可変とする移相器と、を有し、前記移相器により前記電波の位相差を切り替えることによって前記第１の検出動作と前記第２の検出動作とを選択的に実行可能としたことを特徴とする便器洗浄装置が提供される。
第１の検出動作においては、封水の揺れを検出することなく、それに近似した周波数成分を有するドップラー信号を形成する非検知体の動作を検出でき、また第２の検出動作においては、封水の揺れを検出することが可能であり、さらにそれとは異なる周波数成分を有するドップラー信号を形成する非検知体の動作を検出できる。
ここで、前記検出手段は、第１のアンテナと、第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナからそれぞれ放出される電波の位相差を可変とする移相器と、を有し、前記移相器により前記電波の位相差を切り替えることによって前記第１の検出動作と前記第２の検出動作とを選択的に実行可能としたものである。ひとつのセンサによって第１の検出動作と第２の検出動作とを実行可能であり、コンパクトなシステムを構築できる。
また、本発明の他の一態様によれば、便器に洗浄水を供給する便器洗浄装置であって、第１のアンテナと、第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナからそれぞれ放出される電波の位相差を可変とする移相器と、を有し、前記移相器により前記電波の位相差を切り替えることによって、第１の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第１の検出動作と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第２の検出動作と、を選択的に実行可能な検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記洗浄水の供給を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする便器洗浄装置が提供される。
異なる２つの方向に指向させてドップラー効果を検出可能とした検出手段を用いることにより、非検知体の動作速度や周囲の外乱などを排除した検出が可能なシステムをコンパクトに構築できる。
ここで、前記移相器は、前記第１のアンテナに接続された線路長と、前記第２のアンテナに接続された線路長と、の少なくともいずれかを可変としたものとすれば線路長を切り替えることにより、第１及び第２の検出動作を確実且つ容易に実行できる。
また、前記第１の検出動作においては人体を検出し、前記第２の検出動作においては尿流を検出するものとすれば、人体の検出に際して、封水の揺れなどの外乱の影響を受けることがなく、また、尿流も高い感度で検出できる。
また、第１の周波数帯域の信号を通過させ第１の増幅率により増幅する第１のフィルタ・増幅手段と、前記第１の周波数帯域よりも下限が高い第２の周波数帯域の信号を通過させ第２の増幅率により増幅する第２のフィルタ・増幅手段と、をさらに備え、前記第１の検出動作により得られた検出結果を前記第１のフィルタ・増幅手段を介して判定し、前記第２の検出動作により得られた検出結果を前記第１のフィルタ・増幅手段と前記第２のフィルタ・増幅手段とを介して判定するものとすれば、第１の検出動作においては、動作速度が比較的遅い非検知体の動作を確実に検出でき、第２の動作においては、動作速度が比較的速い非検知体の動作を確実に検出できる。
また、前記便器は、小用便器であり、前記検出手段は、前記小用便器本体の上部に設けられ、前記第１の方向は、前記小用便器の前方に向けた方向であり、前記第２の方向は、略鉛直下方であるものとすれば、第１の検出動作により人体を高い確度で検出でき、第２の検出動作により尿量を高い感度で検出できる。
また、前記制御手段は、前記第２の検出動作により得られた検出結果に基づいて、前記洗浄水の総流量を変化させるものとすれば、便器に対する尿負荷量に応じて洗浄水を最適化でき、節水効果を維持しつつ便器を常に清浄な状態に維持できる。
本発明によれば、人体検知と尿の検知を両立させ、且つ人体検知の際に、封水の揺れによる誤動作を防止した便器洗浄装置を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる便器洗浄装置の要部構成を表す模式図である。すなわち、本実施形態の便器洗浄装置は、例えば男子小用水洗便器６００に取り付けることができる。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる便器洗浄装置の要部構成を表す模式図である。すなわち、本実施形態の便器洗浄装置は、例えば男子小用水洗便器６００に取り付けることができる。
本実施形態の便器洗浄装置は、第１のドップラーセンサ１０Ａ、第２のドップラーセンサ１０Ｂ、制御部１００を有する。これらドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂは、便器６００のボウル面の上側に設けられ、それぞれ矢印Ａ及びＢにより例示した如く、異なる方向に電波を送信して対象物の動作を検知可能とされている。ドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂが送受信する電波は、便器６００を構成する陶器を透過する。このため、これらドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂは、便器６００の外側に露出させる必要がなく、便器６００の内部に収容できるため、外観を非常にすっきりと保つことができる。また、例えばセンサ面をガムで遮蔽するなどの「いたずら」も防止できる。
これらドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂの動作は制御部１００により制御される。また、制御部１００から出力される制御信号によって、給水路５００に設けられたバルブ５５０が開閉される。バルブ５５０としては、例えば、ラッチング・ソレノイド・バルブなどを用いることができる。バルブ５５０の開動作により便器６００に流された洗浄水は、排水路７００に排水される。そして、便器６００の排水口には、排水路７００からの臭気を有する気流を遮断するための封水６５０が形成されている。
図２及び図３は、本実施形態の便器洗浄装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、待機状態においては、図２に表したように、第１のドップラーセンサ１０Ａが矢印Ａの方向、すなわち便器６００の前方に電波を送信して使用者の接近を検知可能としている。使用者９００が便器６００に接近すると、ドップラーセンサ１０Ａにより検知され、その検出信号が制御部１００に送信される。
すなわち、待機状態においては、図２に表したように、第１のドップラーセンサ１０Ａが矢印Ａの方向、すなわち便器６００の前方に電波を送信して使用者の接近を検知可能としている。使用者９００が便器６００に接近すると、ドップラーセンサ１０Ａにより検知され、その検出信号が制御部１００に送信される。
ここで、便器６００の排水口に形成されている封水６５０は、例えば、便器６００が配置されている部屋のドアの開閉による圧力の変化や、排水路７００における圧力の変動などによってその表面が揺れることがある。
これに対して、本実施形態においては、第１のドップラーセンサ１０Ａは、矢印Ａの方向、すなわち便器６００の前方に向けて検出用の電波を送信するので、封水６５０の揺れを検出することはない。つまり、封水６５０の揺れにより人体検知信号を誤って出力することを防止できる。
これに対して、本実施形態においては、第１のドップラーセンサ１０Ａは、矢印Ａの方向、すなわち便器６００の前方に向けて検出用の電波を送信するので、封水６５０の揺れを検出することはない。つまり、封水６５０の揺れにより人体検知信号を誤って出力することを防止できる。
第１のドップラーセンサ１０Ａが使用者９００の接近を検知すると、その検出信号が制御部１００に出力される。すると、制御部１００は、図３に表したように、第２のドップラーセンサ１０Ｂによる検出を開始する。第２のドップラーセンサ１０Ｂから放出される電波は、矢印Ｂの方向、すなわち便器６００の内部において略鉛直下方に向けて送信される。従って、尿流や洗浄水の速度ベクトルのうちで、この電波の伝搬方向に対して平行なベクトル成分をドップラー効果によって検出できる。
このようにして尿流を検出することにより、洗浄水を流す最適なタイミングを決定できる。すなわち、尿流が終了した時点から所定の時間差で洗浄水を流すことができる。
また、尿流の速度と継続時間を検出することにより、特許文献１に開示されているように、便器６００への尿負荷量を判定できる。この判定結果に基づき、例えば、バルブ５５０の開閉時間を調節して洗浄水の量を最適化できる。すなわち、尿の量が多い場合には、洗浄水の水量を増加させ、尿の量が少ない場合には洗浄水の量を減少させることにより、洗浄水の消費量を最小に抑えつつ、便器６００を常に清浄な状態に維持できる。
また、例えば、尿負荷量の判定結果に基づき、図示しない銀イオン水生成装置などの殺菌システムの動作を制御することにより、消費電力や銀電極などの無駄な消費を防ぎつつ便器６００を清浄な状態に維持できる。
またさらに、第２のドップラーセンサ１０Ｂにより洗浄水の流れをモニタすることにより、洗浄水の流量制御が可能となる。つまり、第２のドップラーセンサ１０によって洗浄水の流速を測定し、この流速から流量を判定できる。そして、所定の流量が流れた時点でバルブ５５０を閉じることができる。このようにすれば、例えば、給水路５００における給水圧力が変動したような場合でも、常に最適な量の洗浄水を流すことができる。
またあるいは、バルブ５５０の故障などにより洗浄水が流れ放しになったような場合にも、第２のドップラーセンサ１０Ｂによりこれを検出してアラームを出すことも可能となる。
なお、ドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂは、一定の時間間隔で交互に切り替えるようにしてもよい。例えば、０．１秒乃至数秒の間隔でドップラーセンサ１０Ａと１０Ｂとを交互に切り替えてモニタしてもよい。
また、いずれの場合にも、ドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂを切り替える瞬間のあるいはその直後の信号は無視するとよい。すなわち、センサを切り替えるとパルス的なノイズなどが検出される場合がある。これをマスクすると、誤検出を抑制できる。
一方、センサの切り替え状態、すなわち、いずれのセンサが用いられているかを表示しあるいは信号出力するようにすると、動作状態を簡単に確認でき、システムのメンテナンスや検査の際に便利である。
さらにまた、電源投入時には、便器前方を指向するようにセンサを切り替えると多くの場合に誤動作などが生じにくくなる。
さらにまた、電源投入時には、便器前方を指向するようにセンサを切り替えると多くの場合に誤動作などが生じにくくなる。
図４は、本実施形態において用いることができるドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂの構成を例示する模式図である。
すなわち、ドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂは、発振部１２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４と、アンテナ１６と、ミキサ１８と、を有する。
すなわち、ドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂは、発振部１２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４と、アンテナ１６と、ミキサ１８と、を有する。
発振部１２は、例えば、１０．５２５ＧＨｚ（ギガヘルツ）の交番信号を出力する。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４は、発振部１２及びアンテナ１６からの信号のうちの不要な高周波数成分を遮断する。不要な高周波数成分は、本来送信すべき１０．５２５ＧＨｚの２倍、３倍・・・の周波数において発生しやすい。アンテナ１６は、発振部１２から出力された交番信号に応じたマイクロ波などの電波を送信し、この電波の反射波を受信する。ミキサ１８は、アンテナ１６が受信した受信信号と、発振部１２からの送信信号との差、を演算し出力する。
例えば、アンテナ１６から電波ＴＷが送信され、使用者や尿流などの被検知体Ｓが電波ＴＷの伝搬方向に対して速度Ｖで接近し、被検知体Ｓにより反射された電波ＲＷをアンテナ１６により受信する場合について説明する。
この場合には、反射された電波ＲＷは、ドップラー効果によって周波数がシフトする。送信電波ＴＷの周波数をＦｔ、受信電波ＲＷの周波数をＦｒ、光速をＣとすると、ミキサ１８において得られる差分信号（ドップラー信号）ΔＦは、次式により表される。
ΔＦ＝Ｆｔ−Ｆｒ＝２×Ｆｔ×Ｖ／Ｃ
このように、ドップラー信号ΔＦを検出することにより、被検知体Ｓすなわち使用者９００や尿流の速度Ｖを測定できる。
この場合には、反射された電波ＲＷは、ドップラー効果によって周波数がシフトする。送信電波ＴＷの周波数をＦｔ、受信電波ＲＷの周波数をＦｒ、光速をＣとすると、ミキサ１８において得られる差分信号（ドップラー信号）ΔＦは、次式により表される。
ΔＦ＝Ｆｔ−Ｆｒ＝２×Ｆｔ×Ｖ／Ｃ
このように、ドップラー信号ΔＦを検出することにより、被検知体Ｓすなわち使用者９００や尿流の速度Ｖを測定できる。
図５は、制御部１００の構成を例示する模式図である。
制御部１００は、第１フィルタ・増幅器１１０、第２フィルタ・増幅器１２０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３０、バルブ駆動回路１４０を有する。
ＣＰＵ１３０は、第１及び第２のドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂの動作を制御し、またこれらからの出力に基づいて、バルブ駆動回路１４０の動作を制御する。
第１のドップラーセンサ１０Ａからの出力は、第１フィルタ・増幅器１１０において、フィルタリングされ増幅される。第１フィルタ・増幅器１１０においては、例えば、１０〜１００Ｈｚの周波数のみを通過させ、またその信号を２５倍程度増幅する。第２のドップラーセンサ１０Ｂからの出力は、第２フィルタ・増幅器１２０において、フィルタリングされ増幅される。第２フィルタ・増幅器１２０においては、例えば、１００〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、またその信号を１０００倍程度増幅する。
制御部１００は、第１フィルタ・増幅器１１０、第２フィルタ・増幅器１２０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３０、バルブ駆動回路１４０を有する。
ＣＰＵ１３０は、第１及び第２のドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂの動作を制御し、またこれらからの出力に基づいて、バルブ駆動回路１４０の動作を制御する。
第１のドップラーセンサ１０Ａからの出力は、第１フィルタ・増幅器１１０において、フィルタリングされ増幅される。第１フィルタ・増幅器１１０においては、例えば、１０〜１００Ｈｚの周波数のみを通過させ、またその信号を２５倍程度増幅する。第２のドップラーセンサ１０Ｂからの出力は、第２フィルタ・増幅器１２０において、フィルタリングされ増幅される。第２フィルタ・増幅器１２０においては、例えば、１００〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、またその信号を１０００倍程度増幅する。
使用者の接近を検知する第１のドップラーセンサ１０Ａからの出力は、第１フィルタ・増幅器１１０を介してＣＰＵ１３０に入力され、判定される。例えば、送信電波ＴＷの周波数として、１０．５２５ＧＨｚを用いた場合、使用者の接近速度を毎秒０．１４メータとすると、ドップラー信号ΔＦの周波数は約１０Ｈｚである。ＣＰＵ１３０においては、例えば４０Ｈｚを上限するローパスフィルタリング処理などを実施し、使用者の接近を判定できる。またこの際に、便器６００の封水６５０も使用者の接近速度に近似した速度で揺れれることがあるが、第１のドップラーセンサ１０Ａは、便器６００の前方空間をモニタしているので、封水６５０の揺れを誤検出することはない。
一方、尿流を検知する第２のドップラーセンサ１０Ｂからの出力は、第２フィルタ・増幅器１２０によってフィルタリングされ増幅される。第２フィルタ・増幅器１２０においては、例えば、１００〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、その信号を１０００倍程度増幅する。尿流は電波に対する散乱断面積が比較的小さいために、第１フィルタ・増幅器１１０に比べて、信号をより増幅し、また、低周波信号を除外してＳ／Ｎ比を上げる必要がある。
すなわち、第２のドップラーセンサ１０Ｂは、使用者９００の動作や封水６５０の揺れも検出する場合がある。これに対して、第２フィルタ・増幅器１２０によりこれらの動きに対応した低周波成分を除去する。
なお、尿流の速度は、毎秒１．４メータ乃至２．４メータ程度である。送信電波ＴＷの周波数として、１０．５２５ＧＨｚを用いた場合に、これらに対応するドップラー信号ΔＦの周波数は、それぞれ１００Ｈｚ、１８０Ｈｚである。
ＣＰＵ１３０は、第２フィルタ・増幅器１２０からの出力に基づいて尿流の速度や継続時間を判定する。そして、この判定結果に基づいて、最適なタイミングで最適な量の洗浄水が流れるようにバルブ駆動回路１４０の動作を制御する。
以上説明したように、本実施形態によれば、互いに異なる方向をモニタする２つのドップラーセンサを用いることにより、封水の揺れなどによる誤動作を防ぎつつ、使用者の接近と尿流や洗浄水の流れをそれぞれ検知できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、互いに異なる方向をモニタする２つのドップラーセンサを用いることにより、封水の揺れなどによる誤動作を防ぎつつ、使用者の接近と尿流や洗浄水の流れをそれぞれ検知できる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態として、指向方向を可変としたドップラーセンサを用いた便器洗浄装置について説明する。
図６は、本実施形態にかかる便器洗浄装置の要部を表す模式図である。図６以降の図面については、その以前の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施形態においては、便器６００のボウル面の上側に設けられ、指向方向すなわち電波の送信方向を矢印Ａ及び矢印Ｂの如く切替可能としたドップラーセンサ１０Ｃが備えられる。
次に、本発明の第２の実施の形態として、指向方向を可変としたドップラーセンサを用いた便器洗浄装置について説明する。
図６は、本実施形態にかかる便器洗浄装置の要部を表す模式図である。図６以降の図面については、その以前の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施形態においては、便器６００のボウル面の上側に設けられ、指向方向すなわち電波の送信方向を矢印Ａ及び矢印Ｂの如く切替可能としたドップラーセンサ１０Ｃが備えられる。
図７は、本実施形態において用いられるドップラーセンサ１０Ｃの要部構成を表す模式図である。
このドップラーセンサ１０Ｃは、第１及び第２のアンテナ１６Ａ、１６Ｂを有し、これらアンテナとＬＰＦ１４との間には、移相器１５が設けられている。移相器１５は、それぞれのアンテナについて、異なる線路長を有する伝送線路を切替可能としている。すなわち、アンテナ１６Ａについては、切替手段１５Ａによって、伝送線路Ａ１、Ａ２のいずれかが接続される。伝送線路Ａ２は、伝送線路Ａ１よりも線路長が長く、伝搬波の位相を遅延させることができる。同様に、アンテナ１６Ｂについては、切替手段１５Ｂによって、伝送線路Ｂ１、Ｂ２のいずれかが接続される。ここでも伝送線路Ｂ２は、伝送線路Ｂ１よりも線路長が長く、伝搬波の位相を遅延させることができる。
このドップラーセンサ１０Ｃは、第１及び第２のアンテナ１６Ａ、１６Ｂを有し、これらアンテナとＬＰＦ１４との間には、移相器１５が設けられている。移相器１５は、それぞれのアンテナについて、異なる線路長を有する伝送線路を切替可能としている。すなわち、アンテナ１６Ａについては、切替手段１５Ａによって、伝送線路Ａ１、Ａ２のいずれかが接続される。伝送線路Ａ２は、伝送線路Ａ１よりも線路長が長く、伝搬波の位相を遅延させることができる。同様に、アンテナ１６Ｂについては、切替手段１５Ｂによって、伝送線路Ｂ１、Ｂ２のいずれかが接続される。ここでも伝送線路Ｂ２は、伝送線路Ｂ１よりも線路長が長く、伝搬波の位相を遅延させることができる。
図８は、ドップラーセンサ１０Ｃの断面構造を表す模式図である。
また、図９（ａ）は、アンテナ面から眺めた平面図であり、図９（ｂ）は、その正面図である。
ドップラーセンサ１０Ｃは、シールドケース２０と基板２２とにより封止されている。基板２２の上には、発振部１２、ＬＰＦ１４、移相器１５、ミキサ１８などが実装されている。また基板２２の裏面側には、グラウンド層２４を介して、アンテナ面となる基板２６が積層されている。これら基板には、スルーホール２８Ａ、２８Ｂが設けられ、これらを介して信号ライン３０とアンテナ１６Ａ、１６Ｂとがそれぞれ接続されている。
図９に表したように、アンテナ１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ一対の導電パターンとして基板２６の表面に形成されている。
図１０は、移相器１５による電波の放射方向を説明するための模式図である。
すなわち、アンテナ１６Ａとアンテナ１６Ｂとに同位相で給電した場合、電波のメインビームは、図１０（ａ）に表したように、アンテナ面２６Ａに対して垂直方向に放射される。この場合、図７に表した移相器１５において、伝送線路Ａ１とＢ１を介してアンテナ１６Ａ、１６Ｂにそれぞれ給電すればよい。
また、図９（ａ）は、アンテナ面から眺めた平面図であり、図９（ｂ）は、その正面図である。
ドップラーセンサ１０Ｃは、シールドケース２０と基板２２とにより封止されている。基板２２の上には、発振部１２、ＬＰＦ１４、移相器１５、ミキサ１８などが実装されている。また基板２２の裏面側には、グラウンド層２４を介して、アンテナ面となる基板２６が積層されている。これら基板には、スルーホール２８Ａ、２８Ｂが設けられ、これらを介して信号ライン３０とアンテナ１６Ａ、１６Ｂとがそれぞれ接続されている。
図９に表したように、アンテナ１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ一対の導電パターンとして基板２６の表面に形成されている。
図１０は、移相器１５による電波の放射方向を説明するための模式図である。
すなわち、アンテナ１６Ａとアンテナ１６Ｂとに同位相で給電した場合、電波のメインビームは、図１０（ａ）に表したように、アンテナ面２６Ａに対して垂直方向に放射される。この場合、図７に表した移相器１５において、伝送線路Ａ１とＢ１を介してアンテナ１６Ａ、１６Ｂにそれぞれ給電すればよい。
次に、アンテナ１６Ａに対する給電の位相をアンテナ１６Ｂに対する給電の位相よりも遅延させると、図１０（ｂ）に表したように、メインビームはアンテナ１６Ａの方向に傾斜する。つまり、アンテナ１６Ｂから放射させる電波がアンテナ１６Ａから放射される電波よりも早く進む。このためには、例えば、図７に表した移相器１５において、伝送線路Ａ２とＢ１とを選択すればよい。
逆に、アンテナ１６Ｂに対する給電の位相をアンテナ１６Ａに対する給電の位相よりも遅延させると、図１０（ｃ）に表したように、メインビームはアンテナ１６Ｂの方向に傾斜する。つまり、アンテナ１６Ａから放射させる電波がアンテナ１６Ｂから放射される電波よりも早く進む。このためには、例えば、図７に表した移相器１５において、伝送線路Ａ１とＢ２とを選択すればよい。
具体例を挙げると、アンテナ１６Ａ、１６Ｂの中心間距離Ｗを１４．３ミリメータとし、メインビームをアンテナ面２６Ａの垂直方向から３０°傾斜させる場合には、アンテナ１６Ｂから放射される電波が空気中で、距離Ｌ＝（１４．３×cos３０°）ミリメータだけ早く進めばよい。このためには、アンテナ１６Ａ、１６Ｂからそれぞれ放射された電波が空気中で、次式により表される位相差をもてばよい。
ここで、λ0は、真空中での電波の波長であり、光速をｃ、周波数をｆとすると、次式の関係が成立する。
λ0＝ｃ／ｆ
光速ｃを３×１０８ｍｍ／秒、周波数ｆを１０．５２５ＧＨｚとすると、波長λ0は次式の如くである。
λ0＝３×１０８／１０．５２５×１０９
≒２８．５ｍｍ
従って、（１）式に代入すると、電波の位相差は、次式により表される。
この電波の位相差を生じさせるためには、伝送線路において次式により表される位相差を設ければよい。
ここで、λgは、伝送線路における伝搬波の波長であり、伝搬波の真空中の波長λ０ と、伝送線路が形成されている基板（アンテナ基板２６）の比誘電率εrとを用いて次式により表される。
λg＝λ０／（εr）1/2 （３）
（３）式を（２）式に代入すれば、伝送線路において必要とされる線路長差が得られる。例えば、アンテナ基板２６の材料として、比誘電率εrが４．８のガラスエポキシ基板を用いた場合には、線路長差は次式の如くである。
つまり、伝送線路Ａ１とＢ２、あるいは伝送線路Ａ２とＢ１との間で、５．７ミリメータの線路長差があれば、図１０（ｂ）あるいは（ｃ）の如く、電波のメインビームをアンテナ面２６Ａの垂線に対して約３０°傾斜させることができる。
λ0＝ｃ／ｆ
光速ｃを３×１０８ｍｍ／秒、周波数ｆを１０．５２５ＧＨｚとすると、波長λ0は次式の如くである。
λ0＝３×１０８／１０．５２５×１０９
≒２８．５ｍｍ
従って、（１）式に代入すると、電波の位相差は、次式により表される。
λg＝λ０／（εr）1/2 （３）
（３）式を（２）式に代入すれば、伝送線路において必要とされる線路長差が得られる。例えば、アンテナ基板２６の材料として、比誘電率εrが４．８のガラスエポキシ基板を用いた場合には、線路長差は次式の如くである。
以上説明したように、本実施形態においては、移相器１５において伝送線路を適宜切り替えることにより、アンテナから放出させるメインビームの方向を変えることができる。
図１１及び図１２は、本実施形態の便器洗浄装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、通常待機モードにおいては、ドップラーセンサ１０Ｃの移相器１５を切り替えることにより、図１１に矢印Ａで表したように便器６００の前方に向けてビームを放射し、使用者９００の接近を検知する。この時、ドップラーセンサ１０Ｃは便器６００の封水６５０の揺れを誤検出することはない。
すなわち、通常待機モードにおいては、ドップラーセンサ１０Ｃの移相器１５を切り替えることにより、図１１に矢印Ａで表したように便器６００の前方に向けてビームを放射し、使用者９００の接近を検知する。この時、ドップラーセンサ１０Ｃは便器６００の封水６５０の揺れを誤検出することはない。
使用者９００を検知したら、ドップラーセンサ１０Ｃの移相器１５を切り替えて、図１２に矢印Ｂで表したように、電波を便器６００の内部において略鉛直下方に向けて放射する。このようにすれば、尿流や洗浄水の水流を高い感度で検出できる。
図１３は、本実施形態の便器洗浄装置の制御部１００の構成を例示する模式図である。
図５に関して前述したものと同様に、制御部１００は、第１フィルタ・増幅器１１０、第２フィルタ・増幅器１２０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３０、バルブ駆動回路１４０を有する。
本実施形態においては、ドップラーセンサ１０Ｃからの出力は、第１フィルタ・増幅器１１０と第２フィルタ・増幅器１２０に直列的に入力される。第１フィルタ・増幅器１１０においては、例えば、１０〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、またその信号を２５倍程度増幅する。第２フィルタ・増幅器１２０においては、例えば、１００〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、さらにその信号を４０倍程度増幅する。
本実施形態においては、ドップラーセンサ１０Ｃからの出力は、第１フィルタ・増幅器１１０と第２フィルタ・増幅器１２０に直列的に入力される。第１フィルタ・増幅器１１０においては、例えば、１０〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、またその信号を２５倍程度増幅する。第２フィルタ・増幅器１２０においては、例えば、１００〜２００Ｈｚの周波数のみを通過させ、さらにその信号を４０倍程度増幅する。
第１フィルタ・増幅器１１０の出力は、人体検知用出力１１２として、ＣＰＵ１３０に入力される。また、第２フィルタ・増幅器１２０の出力は、水流検知用出力１２２としてＣＰＵ１３０に入力される。
図１１に表したように待機モードにおいては、ＣＰＵ１３０は、ドップラーセンサ１０Ｃの移相器１５を制御して矢印Ａの方向の方向に電波を放出させる。そして、第１フィルタ・増幅器１１０からの出力１１２をモニタすることにより、使用者９００の動作に対応した周波数帯の信号の変化を検出する。
使用者９００を検知すると、ＣＰＵ１３０はドップラーセンサ１０Ｃの移相器１５を切り替えて、図１２の矢印Ｂの方向に電波を放出させる。そして、第２フィルタ・増幅器１２０からの出力１２２をモニタすることにより、尿流や洗浄水の水流に対応する周波数帯の信号の変化を検出する。そして、この判定結果に基づいて、最適なタイミングで最適な量の洗浄水が流れるようにバルブ駆動回路１４０の動作を制御する。
図１４は、本発明者が実施した実験の結果を例示するグラフ図及びタイミングチャートである。
すなわち、同図（ａ）は本実施形態の便器洗浄装置において第１フィルタ・増幅器１１０の出力１１２の出力波形を表し、同図（ｂ）は、第２フィルタ・増幅器１２０の出力１２２の出力波形を表す。
図１４は、本発明者が実施した実験の結果を例示するグラフ図及びタイミングチャートである。
すなわち、同図（ａ）は本実施形態の便器洗浄装置において第１フィルタ・増幅器１１０の出力１１２の出力波形を表し、同図（ｂ）は、第２フィルタ・増幅器１２０の出力１２２の出力波形を表す。
使用者９００が接近するとその動作に対応して低い周波数の信号変動が生ずる。図１４（ａ）に表したように、第１フィルタ・増幅器１１０の出力においては、使用者９００の動きに対応する低い周波数のドップラー信号が期間Ｔ１において全体的に表れている。使用者９００からの反射波の強度は比較的高いため、ドップラー信号の振幅も大きい。
また、図１４（ｃ）に表したように、センサの指向方向を前方（図１１の矢印Ａの方向）に設定している間は、便器の封水６５０の揺れなどを検出することがなく、使用者を検知するまでは信号の振幅は非常に小さい。
また、図１４（ｃ）に表したように、センサの指向方向を前方（図１１の矢印Ａの方向）に設定している間は、便器の封水６５０の揺れなどを検出することがなく、使用者を検知するまでは信号の振幅は非常に小さい。
図１４（ｄ）に表したようなタイミングで使用者９００の接近を検知したら、図１４（ｃ）に表したように、センサの指向方向を前方から下方に切り替えることができる。
センサが下方（図１２の矢印Ｂの方向）を指向すると、使用者の動きや封水６５０の揺れなどに加えて、尿流を検知できる。図１４（ａ）を見ると、使用者の動きや封水６５０の揺れに対応する低い周波数の振幅の大きな信号に重畳して、期間Ｔ２において周波数が高く振幅が小さい信号が表れている。これが、尿流による高い周波数成分のドップラー信号である。尿流からの反射波の強度はあまり高くないため、尿流による高い周波数成分の信号は、第１フィルタ・増幅器１１０の出力においては明瞭でないが、図１４（ｂ）に表したように、第２フィルタ・増幅器１２０の出力においてはフィルタリングと増幅によって明瞭に表れている。使用者が立ち去った後に洗浄水を流すと、やはり高い周波数成分のドップラー信号が生じている。
このように、ドップラーセンサ１０Ｃの指向方向を適宜切替え、第１フィルタ・増幅器１１０と第２フィルタ・増幅器１２０の出力を適宜モニタすることにより、使用者の接近、尿流の速度や継続時間、使用者の退去、をそれぞれ高い感度で検出できる。使用者の動きの検知と尿流の検知は、例えば、図１４（ｄ）及び（ｅ）に表したようなタイミングで生ずる。これに対して、例えば、図１４（ｆ）に表したようなタイミングで給水路のバルブ５５０を開いて洗浄水を流すことができる。
そして、センサの指向方向を前方に設定することにより、封水６５０の揺れなどによる誤検知を防ぐことができる。
そして、センサの指向方向を前方に設定することにより、封水６５０の揺れなどによる誤検知を防ぐことができる。
以上、本発明の第１及び第２の実施の形態について説明した。
以下、実施例を参照しつつ、これら実施の形態についてさらに詳細に説明する。
（第１の実施例）
まず、本発明の第１の実施例として、図１あるいは図６に表したように小用便器６００に搭載した本発明の便器洗浄装置の動作の具体例を説明する。
以下、実施例を参照しつつ、これら実施の形態についてさらに詳細に説明する。
（第１の実施例）
まず、本発明の第１の実施例として、図１あるいは図６に表したように小用便器６００に搭載した本発明の便器洗浄装置の動作の具体例を説明する。
図１５乃至図１７及び図１９は、本発明の実施例の便器洗浄装置の動作を例示するフローチャートである。
すなわち、図１５は、本実施例の便器洗浄装置の動作のメインフローを表す。
まず、ステップＳ１００において、ドップラーセンサの指向方向を前方に設定する。すなわち、第１実施形態の場合には、図２に関して前述したようにセンサ１０Ａを用いて検知を開始する。一方、第２実施形態の場合には、図１３に関して前述したように、移相器１５により、矢印Ａの方向にビームを指向させて検知を開始する。こうすることにより、便器の封水６５０の揺れなどを誤って検出することがなくなり、誤動作を防ぐことができる。
すなわち、図１５は、本実施例の便器洗浄装置の動作のメインフローを表す。
まず、ステップＳ１００において、ドップラーセンサの指向方向を前方に設定する。すなわち、第１実施形態の場合には、図２に関して前述したようにセンサ１０Ａを用いて検知を開始する。一方、第２実施形態の場合には、図１３に関して前述したように、移相器１５により、矢印Ａの方向にビームを指向させて検知を開始する。こうすることにより、便器の封水６５０の揺れなどを誤って検出することがなくなり、誤動作を防ぐことができる。
次に、ステップＳ２００において、使用者の検出処理を開始する。
図１６は、使用者の検出処理の内容を表すフローチャートである。
まず、ステップＳ２０２において、第１フィルタ・増幅器１１０の出力が所定の電圧Ｖ１とＶ２との間にあるか否かを判断する。第１フィルタ・増幅器においてはＤＣ（直流）成分をカットしているので、その出力は基準電位を中心として上下に振れる。図１４に関して前述したように、使用者を検知するとこの振れが大きくなる。
例えば、５ボルトの電源を用いて基準電位を２．５ボルトとし、Ｖ１＝１．５ボルト、Ｖ２＝３．５ボルトと設定する。すると、使用者を検知した場合には、この範囲を十分に超えるが、使用者が便器６００から５０センチメータも離れると、信号の振幅範囲は高々２．２ボルトから２．８ボルトの範囲内に収まる。
そこで、以下、オフディレイタイマとオンディレイタイマとを用いて、所定範囲を超える信号を検知してから０．３秒間連続的に所定範囲内になることなく、１秒が経過した時に、使用者を検出するルーチンについて説明する。
まず、ステップＳ２０２において、第１フィルタ・増幅器１１０の出力が所定の電圧Ｖ１とＶ２との間にあるか否かを判断する。第１フィルタ・増幅器においてはＤＣ（直流）成分をカットしているので、その出力は基準電位を中心として上下に振れる。図１４に関して前述したように、使用者を検知するとこの振れが大きくなる。
例えば、５ボルトの電源を用いて基準電位を２．５ボルトとし、Ｖ１＝１．５ボルト、Ｖ２＝３．５ボルトと設定する。すると、使用者を検知した場合には、この範囲を十分に超えるが、使用者が便器６００から５０センチメータも離れると、信号の振幅範囲は高々２．２ボルトから２．８ボルトの範囲内に収まる。
そこで、以下、オフディレイタイマとオンディレイタイマとを用いて、所定範囲を超える信号を検知してから０．３秒間連続的に所定範囲内になることなく、１秒が経過した時に、使用者を検出するルーチンについて説明する。
まず、ステップＳ２０２において出力ＶがＶ１とＶ２により規定される範囲を超えない場合（ステップＳ２０２：yes）は、ステップＳ２０４においてオフディレイタイマをスタートさせ、あるいは計測を継続させる。
次に、ステップＳ２０６において、オフディレイタイマが０．３秒を経過したか否かを判定する。経過していない場合（ステップＳ２０６：no）は、ステップＳ２０２に戻り第１フィルタ・増幅器１１０の出力を判定する。経過している場合（ステップＳ２０６：yes）は、ステップＳ２０８に進み、オンディレイタイマをリセットする。
次に、ステップＳ２０６において、オフディレイタイマが０．３秒を経過したか否かを判定する。経過していない場合（ステップＳ２０６：no）は、ステップＳ２０２に戻り第１フィルタ・増幅器１１０の出力を判定する。経過している場合（ステップＳ２０６：yes）は、ステップＳ２０８に進み、オンディレイタイマをリセットする。
一方、ステップＳ２０２において、出力ＶがＶ１とＶ２の範囲を超えた場合（ステップＳ２０２：no）は、ステップＳ２１０においてオフディレイタイマをリセットする。
そして、ステップＳ２１２において、オンディレイタイマをスタートさせ、またはその計測を継続させる。
そして、ステップＳ２１２において、オンディレイタイマをスタートさせ、またはその計測を継続させる。
次に、ステップＳ２１４において、オンディレイタイマが１秒経過したか否かを判定する。
１秒経過してない場合（ステップＳ２１４：no）は、ステップＳ２０２に戻り、出力を判定する。
１秒経過した場合（ステップＳ２１４：yes）は、ステップＳ２１６において使用者を検出したと判断し、使用者検出処理ルーチンを終了する。
１秒経過してない場合（ステップＳ２１４：no）は、ステップＳ２０２に戻り、出力を判定する。
１秒経過した場合（ステップＳ２１４：yes）は、ステップＳ２１６において使用者を検出したと判断し、使用者検出処理ルーチンを終了する。
再び図１５に表したメインルーチンに戻って説明を続けると、ステップＳ３００において使用者が検出されたか否かを判定する。使用者が検出されていない場合（ステップＳ３００：no）は、ステップＳ２００に戻り、再び使用者検出ルーチンを実行する。
一方、使用者を検出した場合（ステップＳ３００：yes）は、ステップＳ４００に進み、センサの指向方向を下方に変更する。すなわち、第１実施形態の場合には、図３に関して前述したようにセンサ１０Ｂを用いて検知を開始する。一方、第２実施形態の場合には、図１４に関して前述したように、移相器１５により、矢印Ｂの方向にビームを指向させて検知を開始する。こうすることにより、散乱断面積があまり大きくない尿流を高い感度で検出できる。
一方、使用者を検出した場合（ステップＳ３００：yes）は、ステップＳ４００に進み、センサの指向方向を下方に変更する。すなわち、第１実施形態の場合には、図３に関して前述したようにセンサ１０Ｂを用いて検知を開始する。一方、第２実施形態の場合には、図１４に関して前述したように、移相器１５により、矢印Ｂの方向にビームを指向させて検知を開始する。こうすることにより、散乱断面積があまり大きくない尿流を高い感度で検出できる。
センサの指向方向を変更した後に、ステップＳ５００において、尿流検出処理を実行する。
図１７は、尿流検出ルーチンを表すフローチャートである。すなわち、このフローチャートは、尿流を一旦検出した後に、３秒間検出しない状態が持続したら、尿流は終了したと判定して洗浄水を流す具体例である。
まず、ステップＳ５０２において、第２フィルタ・増幅器１２０の出力Ｖが所定の電圧Ｖ３とＶ４との間にあるか否かを判定する。第２フィルタ・増幅器１２０の出力は図１４（ｂ）に例示したように、尿流によって明瞭なドップラー信号を示すので、基準電圧Ｖ３、Ｖ４を適宜設定すれば、尿流の信号を明瞭に区別できる。
ステップＳ５０２において、出力ＶがＶ３とＶ４との間にある場合（ステップＳ５０２：yes）は、再びステップＳ５０２を繰り返す。
一方、ステップＳ５０２において、出力ＶがＶ３とＶ４との範囲を超えた場合（ステップＳ５０２：yes）は、ステップＳ５０４に進みタイマをスタートさせる。
そして、ステップＳ５０６に進み、第２フィルタ・増幅器１２０の出力Ｖが所定の範囲内にある状態で３秒間経過したか否かを判定する。つまり、尿流を検出しない状態が３秒間継続したか否かを判定する。
３秒間継続しない場合（ステップＳ５０６：no）には、尿流はまだ終了していないと判断して、もう一度ステップＳ５０６に戻り判定を開始する。
図１７は、尿流検出ルーチンを表すフローチャートである。すなわち、このフローチャートは、尿流を一旦検出した後に、３秒間検出しない状態が持続したら、尿流は終了したと判定して洗浄水を流す具体例である。
まず、ステップＳ５０２において、第２フィルタ・増幅器１２０の出力Ｖが所定の電圧Ｖ３とＶ４との間にあるか否かを判定する。第２フィルタ・増幅器１２０の出力は図１４（ｂ）に例示したように、尿流によって明瞭なドップラー信号を示すので、基準電圧Ｖ３、Ｖ４を適宜設定すれば、尿流の信号を明瞭に区別できる。
ステップＳ５０２において、出力ＶがＶ３とＶ４との間にある場合（ステップＳ５０２：yes）は、再びステップＳ５０２を繰り返す。
一方、ステップＳ５０２において、出力ＶがＶ３とＶ４との範囲を超えた場合（ステップＳ５０２：yes）は、ステップＳ５０４に進みタイマをスタートさせる。
そして、ステップＳ５０６に進み、第２フィルタ・増幅器１２０の出力Ｖが所定の範囲内にある状態で３秒間経過したか否かを判定する。つまり、尿流を検出しない状態が３秒間継続したか否かを判定する。
３秒間継続しない場合（ステップＳ５０６：no）には、尿流はまだ終了していないと判断して、もう一度ステップＳ５０６に戻り判定を開始する。
一方、３秒間継続した場合（ステップＳ５０６：yes）には、尿流は終了したと判断してステップＳ５０８に進み、タイマを停止する。
そして、ステップＳ５１０においてタイマの計測時間に応じた時間だけ給水路のバルブ５５０を開けて洗浄水を流して、検出処理ルーチンを終了する。
そして、ステップＳ５１０においてタイマの計測時間に応じた時間だけ給水路のバルブ５５０を開けて洗浄水を流して、検出処理ルーチンを終了する。
以上説明したルーチンによれば、尿流を検出した後に、３秒間検出しない状態が継続したら尿流は終了したと判断する。これは、使用者による尿流が断続的に生ずる場合が多いことを考慮したためである。
また、尿流の継続時間をタイマで計測し、その計測時間に応じた時間だけバルブ５５０を開けることにより、尿負荷量に応じた適量の洗浄水を流すことができる。
図１８は、タイマの計測時間とバルブ５５０を開ける時間との関係を例示するグラフ図である。
すなわち、タイマの計測時間が非常に短い場合（Ｔ１未満）は、誤検出などの可能性が高いのでバルブ５５０を開けない。そして、タイマの計測時間が所定の範囲（Ｔ１からＴ２）においては、バルブ５５０を開ける時間は一定とする。また、タイマの計測時間が大きい場合（Ｔ２以上）には、計測時間に応じてバルブ５５０の開時間も長くする。このようにすれば、誤動作などに対する節水効果も維持しつつ、尿負荷量に応じた量の洗浄水を流すことができる。
すなわち、タイマの計測時間が非常に短い場合（Ｔ１未満）は、誤検出などの可能性が高いのでバルブ５５０を開けない。そして、タイマの計測時間が所定の範囲（Ｔ１からＴ２）においては、バルブ５５０を開ける時間は一定とする。また、タイマの計測時間が大きい場合（Ｔ２以上）には、計測時間に応じてバルブ５５０の開時間も長くする。このようにすれば、誤動作などに対する節水効果も維持しつつ、尿負荷量に応じた量の洗浄水を流すことができる。
再び、図１５のメインフローに戻って説明を続けると、このようにして尿流検出処理（ステップＳ５００）が終了したら、ステップＳ６００において、尿流が終了した否かを判定する。これは例えば、図１７に例示したステップＳ５０６を実施することにより判定可能である。
尿流が終了してない場合（ステップＳ６００：no）は、ステップＳ５００に進み、再び尿流検出処理ルーチンを実行する。
一方、尿流が終了している場合（ステップＳ６００：yes）は、ステップＳ７００に進み、センサの指向方向を前方に変更する。すなわち、第１実施形態の場合には、図２に関して前述したようにセンサ１０Ａを用いて検知を開始する。一方、第２実施形態の場合には、図１３に関して前述したように、移相器１５により、矢印Ａの方向にビームを指向させて検知を開始する。こうすることにより、便器の封水６５０の揺れなどを誤って検出することがなくなり、誤動作を防ぐことができる。
尿流が終了してない場合（ステップＳ６００：no）は、ステップＳ５００に進み、再び尿流検出処理ルーチンを実行する。
一方、尿流が終了している場合（ステップＳ６００：yes）は、ステップＳ７００に進み、センサの指向方向を前方に変更する。すなわち、第１実施形態の場合には、図２に関して前述したようにセンサ１０Ａを用いて検知を開始する。一方、第２実施形態の場合には、図１３に関して前述したように、移相器１５により、矢印Ａの方向にビームを指向させて検知を開始する。こうすることにより、便器の封水６５０の揺れなどを誤って検出することがなくなり、誤動作を防ぐことができる。
しかる後に、ステップＳ８００において、使用者の退去を検出する処理を実行する。 図１９は、使用者の退出を検出する処理ルーチンを表すフローチャートである。
すなわち、このフローチャートは、第１フィルタ・増幅器１１０の出力が所定の範囲内に収まった時点から２秒間連続的にその範囲内にある場合に、使用者が退出したと判定する具体例である。
まず、ステップＳ８０２において、第１フィルタ・増幅器１１０の出力が所定の電圧Ｖ１とＶ２との間にあるか否かを判断する。このステップは、ステップＳ２０２などに関して前述した如くであり、例えば、所定の電圧Ｖ１は１．５ボルト、電圧Ｖ２は３．５ボルトに設定している。
すなわち、このフローチャートは、第１フィルタ・増幅器１１０の出力が所定の範囲内に収まった時点から２秒間連続的にその範囲内にある場合に、使用者が退出したと判定する具体例である。
まず、ステップＳ８０２において、第１フィルタ・増幅器１１０の出力が所定の電圧Ｖ１とＶ２との間にあるか否かを判断する。このステップは、ステップＳ２０２などに関して前述した如くであり、例えば、所定の電圧Ｖ１は１．５ボルト、電圧Ｖ２は３．５ボルトに設定している。
出力Ｖが所定の範囲内にない場合（ステップＳ８０２：no）は、ステップＳ８０４においてオフディレイタイマをリセットする。
一方、出力Ｖが所定の範囲内の場合（ステップＳ８０２：yes）は、ステップＳ８０６に進み、オフディレイタイマをスタートさせ、または計測を継続させる。
一方、出力Ｖが所定の範囲内の場合（ステップＳ８０２：yes）は、ステップＳ８０６に進み、オフディレイタイマをスタートさせ、または計測を継続させる。
そして、ステップＳ８０８において、オフディレイタイマが２秒経過したか否かを判定する。
２秒経過していない場合（ステップＳ８０８：no）は、ステップＳ８０２に戻り、出力Ｖを判定する。
一方、２秒経過した場合（ステップＳ８０８：yes）は、ステップＳ８１０に進み、使用者は退去したと判断する。
２秒経過していない場合（ステップＳ８０８：no）は、ステップＳ８０２に戻り、出力Ｖを判定する。
一方、２秒経過した場合（ステップＳ８０８：yes）は、ステップＳ８１０に進み、使用者は退去したと判断する。
以上説明したように、本具体例においては、２秒間連続して所定の出力が得られなかった場合に、使用者が退去したと判断する。この処理ルーチンにおいても、ドップラーセンサは、便器の前方を指向しているので、封水６５０の揺れなどを誤検出して使用者が退去していないものと誤判断する問題を解消できる。
再び、図１５のメインルーチンに戻って説明すると、使用者の退出を検出する処理の後に、ステップＳ９００において使用者の退出を検出したか否かを判定する。そして、使用者の退出の検出がされていない場合（ステップＳ９００：no）には、再びステップＳ８００に戻って使用者の退出を検出する。
一方、使用者の退出を検出した場合（ステップＳ９００：yes）は、ステップＳ２００に戻り、新たな使用者を検出する処理を開始する。
以上説明したように、本実施例によれば、センサの指向方向を適宜変更して、使用者の検出と、尿流の検出を確実に実施し、尿量に応じて最適な洗浄水を最適なタイミングで流すことができる。
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例として、第１実施例に「前洗浄」をさらに付加した動作について説明する。
次に、本発明の第２の実施例として、第１実施例に「前洗浄」をさらに付加した動作について説明する。
図２０は、本実施例の便器洗浄装置の動作を表すフローチャートである。すなわち、このフローチャートは、図１５に関して前述したメインルーチンに対応する。
本実施例においては、ステップＳ３００の使用者検出判定処理の後に、ステップＳ３５０において「前洗浄」を実施する。前洗浄は、使用に先だって予め便器に少量の洗浄水を流すことにより、便器面を濡らした状態にして汚れを付着しにくくする洗浄工程である。
本実施例においては、ステップＳ３００の使用者検出判定処理の後に、ステップＳ３５０において「前洗浄」を実施する。前洗浄は、使用に先だって予め便器に少量の洗浄水を流すことにより、便器面を濡らした状態にして汚れを付着しにくくする洗浄工程である。
前洗浄は、例えば、バルブ５５０を１秒間開けることにより実施できる。洗浄水を流すと、下方に指向させたセンサは、洗浄水の水流によるドップラー信号を検出する。本発明者の実験によれば、尿流よりも洗浄水の水流によるドップラー信号のほうが大きく検出される場合が多い。前洗浄においても、バルブ５５０を閉栓した後、例えば約４秒間は洗浄水の「垂れ」により尿流の検出が困難となる場合がある。このような待機時間を適宜設けた後に、ステップＳ４００においてセンサの指向方向を下方に変更して尿流の検出を開始することが望ましい。
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例として、本発明の便器洗浄装置を大小兼用便器に搭載した具体例について説明する。
図２１は、本実施例の便器洗浄装置のドップラーセンサの指向方向を例示する模式図である。
すなわち、大小兼用便器６２０には、ロータンク６２２、便座蓋６２６、便座洗浄装置６２８などが設けられている。便座洗浄装置６２８は、温水を噴射して使用者の臀部などを洗浄可能とし、さらに、便座蓋６２６の開閉を制御するようにしてもよい。
そして、本実施例においては、便座洗浄装置６２８にドップラーセンサ１０Ａ及び１０Ｂ、あるいは１０Ｃが内蔵されている。ドップラーセンサは、第１実施形態あるいは第２実施形態に関して前述したように、矢印Ａ及びＢの方向にそれぞれ指向方向を切替可能とされている。
次に、本発明の第３の実施例として、本発明の便器洗浄装置を大小兼用便器に搭載した具体例について説明する。
図２１は、本実施例の便器洗浄装置のドップラーセンサの指向方向を例示する模式図である。
すなわち、大小兼用便器６２０には、ロータンク６２２、便座蓋６２６、便座洗浄装置６２８などが設けられている。便座洗浄装置６２８は、温水を噴射して使用者の臀部などを洗浄可能とし、さらに、便座蓋６２６の開閉を制御するようにしてもよい。
そして、本実施例においては、便座洗浄装置６２８にドップラーセンサ１０Ａ及び１０Ｂ、あるいは１０Ｃが内蔵されている。ドップラーセンサは、第１実施形態あるいは第２実施形態に関して前述したように、矢印Ａ及びＢの方向にそれぞれ指向方向を切替可能とされている。
図２２乃至図２４は、本実施例の便器洗浄装置の動作を説明するための模式図である。 まず、待機状態においては、図２２（ａ）に表したように、矢印Ａの方向に電波を放射して使用者９００の接近を検出する。この時、便器６２０に張られた封水６５０の揺れを検出することはない。従って、使用者９００の接近を高い確度で検出できる。
使用者９００を検出すると、例えば、図２２（ｂ）に表したように、便座洗浄装置６２８が便座蓋６２６を自動的に開くようするとさらに便利である。
使用者９００を検出した後は、図２３に表したように、センサの指向方向は、矢印Ａのまま、あるいは矢印Ｂの方向に切り替えられる。例えば、便座洗浄装置６２８に着座センサが設けられている場合には、着座センサが使用者９００の着座を検出するまでの間は、センサの指向方向を矢印Ａのままに維持することができる。このようにすれば、男子小用の使用態様において、ビームの放出方向と尿流の飛散方向が平行な関係に近づくので、尿流を高い感度で検出できる。
一方、着座センサが設けられていない場合には、センサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替えて、尿流を検出するようにしてもよい。また、着座センサが設けられている場合には、着座を検出するとセンサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替える。
一方、着座センサが設けられていない場合には、センサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替えて、尿流を検出するようにしてもよい。また、着座センサが設けられている場合には、着座を検出するとセンサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替える。
図２４は、使用者９００が着座した状態を表す模式図である。
使用者９００が着座した状態においては、センサの指向方向は矢印Ｂの方向に切り替えることにより、尿流を検出することができる。また、封水６５０の揺れを検出することによって、使用者９００による使用状態を推定することも可能となる。
使用者９００が着座した状態においては、センサの指向方向は矢印Ｂの方向に切り替えることにより、尿流を検出することができる。また、封水６５０の揺れを検出することによって、使用者９００による使用状態を推定することも可能となる。
図２５は、使用者９００が立ち上がり退出する様子を表す模式図である。
着座センサが設けられている場合には、使用者９００が便座から立ち上がる動作を着座センサが検出したら、センサの指向方向を矢印Ａの方向に切り替えることができる。また、着座センサが設けられていない場合には、図２４の状態で、尿流や封水６５０の揺れなどを検出しなくなった時に、センサの指向方向を矢印Ａの方向に切り替えることができる。
着座センサが設けられている場合には、使用者９００が便座から立ち上がる動作を着座センサが検出したら、センサの指向方向を矢印Ａの方向に切り替えることができる。また、着座センサが設けられていない場合には、図２４の状態で、尿流や封水６５０の揺れなどを検出しなくなった時に、センサの指向方向を矢印Ａの方向に切り替えることができる。
そして、洗浄水を自動的に流すことができる。すなわち、ロータンク６２２の手動操作ハンドル６２４による手動操作とは別にて排水弁を操作可能とした自動洗浄ユニットを設けた場合には、使用者９００が便座から立ち上がった時に、洗浄水を自動的に流すことが可能である。
そして、図２５（ａ）に表したように、使用者９００の退出動作を検出し、使用者９００の動きの信号が検出されなくなったら、退出したものと判断できる。なお、この時に洗浄水を流すようにしてもよい。
この後、図２５（ｂ）に表したように、便座蓋６２６を自動的に閉じるようにするとさらに便利である。
以上説明したように、本実施例においても、２つのドップラーセンサ１０Ａ、１０Ｂを設け、あるいは指向方向が切替可能なドップラーセンサ１０Ｃを設けることにより、待機状態において封水６５０の揺れなどによる誤検出を解消した便器洗浄装置を提供できる。
（第４の実施例）
次に、本発明の第４の実施例として、本発明の便器洗浄装置を大小兼用便器に搭載した第２の具体例について説明する。
図２６は、本実施例の便器洗浄装置のドップラーセンサの指向方向を例示する模式図である。
すなわち、本実施例においては、ドップラーセンサ１０Ａ及び１０Ｂ、あるいは１０Ｃは、便器６２０の前面下端の付近に配置されている。そして、その指向方向は、矢印Ａで表したように便器６２０の前方と、矢印Ｂで表したように略鉛直上方と、を切り替え可能とされている。
次に、本発明の第４の実施例として、本発明の便器洗浄装置を大小兼用便器に搭載した第２の具体例について説明する。
図２６は、本実施例の便器洗浄装置のドップラーセンサの指向方向を例示する模式図である。
すなわち、本実施例においては、ドップラーセンサ１０Ａ及び１０Ｂ、あるいは１０Ｃは、便器６２０の前面下端の付近に配置されている。そして、その指向方向は、矢印Ａで表したように便器６２０の前方と、矢印Ｂで表したように略鉛直上方と、を切り替え可能とされている。
センサをこのように配置しても、第３実施例に関して前述したものと同様に、使用者の接近と便器の使用状態を高い感度で検出できる。
すなわち、待機状態においては、図２７に表したように、センサの指向方向を矢印Ａの方向に切り替えることにより、封水６５０の揺れを誤検出することなく、使用者９００の接近を検出できる。
使用者９００を検出したら、図２８に表したように、センサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替えることができる。このようにすると、男子小用の使用態様において、ビームの方向と尿流の飛散方向とが略相対するので、高い感度で尿流を検出できる。
すなわち、待機状態においては、図２７に表したように、センサの指向方向を矢印Ａの方向に切り替えることにより、封水６５０の揺れを誤検出することなく、使用者９００の接近を検出できる。
使用者９００を検出したら、図２８に表したように、センサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替えることができる。このようにすると、男子小用の使用態様において、ビームの方向と尿流の飛散方向とが略相対するので、高い感度で尿流を検出できる。
また、図２９に表したように、使用者９００が着座した状態においては、やはりセンサの指向方向を矢印Ｂの方向に切り替える。このようにすれば、着座した状態での尿流を検出でき、また、封水６５０の揺れを検出することにより、使用者の使用状態を推定することも可能となる。
（第５の実施例）
次に、本発明の第５の実施例として、複数の小用便器が配置された公共トイレにおける本発明の便器洗浄装置について説明する。
図３０は、このような公共トイレを例示する模式図である。
次に、本発明の第５の実施例として、複数の小用便器が配置された公共トイレにおける本発明の便器洗浄装置について説明する。
図３０は、このような公共トイレを例示する模式図である。
小用便器６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃのそれぞれには、第１実施形態あるいは第２実施形態に関して前述したように、センサ１０Ａ及び１０Ｂ、あるいは１０Ｃが内蔵されている。これらセンサは、待機状態においては、それぞれ、図２あるいは図１３に表したように、便器の前方にビームを指向している。
ところが、このように複数の便器が配置された公共トイレの場合、使用者９００は隣接する便器の前を通って、目的の便器に到着する。例えば、 使用者９００は、図３０（ａ）に表したように便器６００Ｃの前を通過して、図３０（ｂ）に表したように便器６００Ｂを選ぶことがある。
このような場合に、便器６００Ｃのセンサが使用者を敏感に検出すると誤動作の原因となる。そこで、このような場合には、使用者９００に対する検出感度を低下させるなどの方策が有効である。このためには、例えば、図１６に関して前述した使用者検出処理ルーチンのステップＳ２０２において、基準電圧Ｖ１、Ｖ２の範囲を広くすることができる。つまり、ドップラー信号の振幅が大きい場合にのみ検出するようにする。または、ステップＳ２０６におけるオフディレイタイマの経過時間の基準値（０．３秒）を長くしてもよい。
これらの方策により、使用者９００に対する検出感度を適宜調整することにより、誤検出を防ぐことができる。
これらの方策により、使用者９００に対する検出感度を適宜調整することにより、誤検出を防ぐことができる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
例えば、センサの形状や構造、制御部の具体的な構成、便器の形状やセンサの配置位置などについては、当業者が適宜設計変更して採用したものも、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
例えば、センサの形状や構造、制御部の具体的な構成、便器の形状やセンサの配置位置などについては、当業者が適宜設計変更して採用したものも、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ ドップラーセンサ
１２ 発振部
１５ 移相器
１５Ａ、１５Ｂ 切替手段
１６、１６Ａ、１６Ｂ アンテナ
１８ ミキサ
２０ シールドケース
２２ 基板
２４ グラウンド層
２６ アンテナ基板
２８Ａ、２８Ｂ スルーホール
３０ 信号ライン
１００ 制御部
１１０ 第１フィルタ・増幅器
１２０ 第２のフィルタ・増幅器
１４０ バルブ駆動回路
５００ 給水路
５５０ バルブ
６００、６００Ａ〜６００Ｃ 小用便器
６２０ 大小兼用便器
６２１ 便座
６２２ ロータンク
６２４ 手動操作ハンドル
６２６ 便座蓋
６２８ 便座洗浄装置
６５０ 封水
７００ 排水路
９００ 使用者
Ｓ 被検知体
１２ 発振部
１５ 移相器
１５Ａ、１５Ｂ 切替手段
１６、１６Ａ、１６Ｂ アンテナ
１８ ミキサ
２０ シールドケース
２２ 基板
２４ グラウンド層
２６ アンテナ基板
２８Ａ、２８Ｂ スルーホール
３０ 信号ライン
１００ 制御部
１１０ 第１フィルタ・増幅器
１２０ 第２のフィルタ・増幅器
１４０ バルブ駆動回路
５００ 給水路
５５０ バルブ
６００、６００Ａ〜６００Ｃ 小用便器
６２０ 大小兼用便器
６２１ 便座
６２２ ロータンク
６２４ 手動操作ハンドル
６２６ 便座蓋
６２８ 便座洗浄装置
６５０ 封水
７００ 排水路
９００ 使用者
Ｓ 被検知体
Claims (7)
- 排水部に封水が形成される便器に洗浄水を供給する便器洗浄装置であって、
前記封水の揺れを実質的に検出しない第１の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第１の検出動作と、前記封水の揺れを実質的に検出可能な第２の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第２の検出動作と、を実行可能な検出手段と、
前記第１及び第２の検出動作の少なくともいずれかの検出結果に基づいて前記洗浄水の供給を制御する制御手段と、
を備え、
前記検出手段は、第１のアンテナと、第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナからそれぞれ放出される電波の位相差を可変とする移相器と、を有し、
前記移相器により前記電波の位相差を切り替えることによって前記第１の検出動作と前記第２の検出動作とを選択的に実行可能としたことを特徴とする便器洗浄装置。 - 便器に洗浄水を供給する便器洗浄装置であって、
第１のアンテナと、第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナからそれぞれ放出される電波の位相差を可変とする移相器と、を有し、前記移相器により前記電波の位相差を切り替えることによって、第１の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第１の検出動作と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に指向した電波を放出してドップラー効果を検出する第２の検出動作と、を選択的に実行可能な検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記洗浄水の供給を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする便器洗浄装置。 - 前記移相器は、前記第１のアンテナに接続された線路長と、前記第２のアンテナに接続された線路長と、の少なくともいずれかを可変としたことを特徴とする請求項１または２に記載の便器洗浄装置。
- 前記第１の検出動作においては人体を検出し、
前記第２の検出動作においては尿流を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の便器洗浄装置。 - 第１の周波数帯域の信号を通過させ第１の増幅率により増幅する第１のフィルタ・増幅手段と、
前記第１の周波数帯域よりも下限が高い第２の周波数帯域の信号を通過させ第２の増幅率により増幅する第２のフィルタ・増幅手段と、
をさらに備え、
前記第１の検出動作により得られた検出結果を前記第１のフィルタ・増幅手段を介して判定し、
前記第２の検出動作により得られた検出結果を前記第１のフィルタ・増幅手段と前記第２のフィルタ・増幅手段とを介して判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の便器洗浄装置。 - 前記便器は、小用便器であり、
前記検出手段は、前記小用便器本体の上部に設けられ、
前記第１の方向は、前記小用便器の前方に向けた方向であり、
前記第２の方向は、略鉛直下方であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の便器洗浄装置。 - 前記制御手段は、前記第２の検出動作により得られた検出結果に基づいて、前記洗浄水の総流量を変化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の便器洗浄装置。
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