JP6296416B2 - 小便器装置 - Google Patents

Description

本発明は、電波センサを備えた小便器装置に関する発明である。

電波センサからの検知信号により、人体及び尿などを精度よく検知し、バルブの開閉を制御して洗浄水を小便器のボウル面に供給する小便器装置が知られている。このような小便器装置は、使用者の接近等を赤外線センサによって検知するものが一般的であるが、マイクロ波の周波数帯域（３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ）を使用した電波センサ（例えばドップラーセンサ）によって検知するものも開発されており、既にその普及が始まっている。

電波センサは、所定周波数（例えば、マイクロ波の周波数帯域）の電波を送信し、検知対象（例えば使用者）によって反射された電波を受信することにより、検知対象の動作を検知するものである。具体的には、送信した電波と受信した電波とに基づいて検知信号を生成し、当該検知信号の周波数等に基づいて検知対象の動作を検知するものである。赤外線とは異なり、電波は陶器によって遮られることなく比較的透過しやすいため、小便器装置の電波センサが例えば小便器の背面側に配置された場合であっても、検知対象の動作を検知することが可能である。

小便器に接近する人体及び尿流をより広範囲で効率良く検出するためには、小便器の略中央部の裏側に電波センサを設置することが最適である。特に、電波の有効反射断面積が小さい尿流を検知しようとすると、電波センサから送信され小便器を透過した後の電波強度を高く保つことが必要である。一方、電波センサから送信された電波の一部は、小便器を透過する際に電波センサから陶器面までの距離や電波の入射角によって反射や減衰などの影響を受ける。そのため、特許文献１では小便器の背面側に設置される電波波センサの設置状態を工夫している。

特許第４１１７６８８号公報

近年、小便器装置に接近または離遠する人体をより速く検知し小便器のボウル内を洗浄して衛生性を保持することが望まれている。そこで、電波センサから送受信される電波の周波数を高くすれば、例えば１０ＧＨｚ帯から２４ＧＨｚ帯に変更することで小便器装置に接近または離遠する人体をより速く認識することが可能となる。一方、陶器製の小便器は製造過程において、型の左右から流し込まれた泥漿が小便器の略中央部で衝突することによって、偶発的に幅１０ｍｍ程度の筋状の凹凸が形成されることがある。他にも小便器本体の補強用のリブとして筋状の凹凸が形成される場合もある。電波センサから送信される電波は主として送信アンテナから送信波として放射されるが、応答性向上のために送信波の周波数帯域を高くすると送信波の波長は短くなる。そのため、上述した陶器を透過する際の反射や減衰などの影響を受けやすくなるとともに、陶器形状によっても送信波の屈折や干渉により指向性が変化しやすくなる。従って、小便器に形成される筋状の凹凸と送信アンテナの位置関係によっては送信波の指向性（最大放射強度方向）が変化し検知精度が低下する場合が生じる。

具体的には、電波センサから送信される送信波の最大放射強度方向がこの凹凸部の斜面と重なると、送信波が陶器内を通過する時間にずれ（位相状態が均一でない）が生じる。その結果、陶器を通過した後の送信波の最大放射強度方向が変化して、所望の検知範囲を確保できないという課題が発生する。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波センサの送信アンテナの前方に小便器裏側に形成される凹凸部が位置している場合に、凹凸部による送信波の屈折や干渉の影響を抑制し、送信波の最大放射強度方向の変化を極少にすることで、小便器装置に接近または離遠する人体をより速く検知し小便器のボウル内を洗浄して衛生性に優れた小便器装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る小便器装置は小便器と、小便器の裏側から所定の検知領域に向かい送信波を送信し、少なくとも一つの矩形状の送信電極から構成される送信アンテナと、検知領域内の使用者または尿に送信波が衝突し反射された反射波を受信する受信アンテナと、送信波と反射波から検知信号を抽出する信号抽出部と、検知信号に基づいて小便器のボウル面を洗浄する機能を有した制御部と、を備え、小便器の裏側には、小便器の前後方向に筋状に形成される凹凸部が形成され、送信アンテナは、送信波の最大放射強度方向が凹凸部の表面に対して垂直に入射するように小便器の裏側に取り付けられていることを特徴とする。

このようにすることで、送信波の最大放射強度方向と凹凸部の表面が垂直となり、送信波が凹凸部に入射しても最大放射強度方向は屈折や干渉の影響を殆ど受けない。そのため、送信アンテナから送信された送信波の最大放射強度方向の変化を極少にできるため所望の検知エリアを確保することができる。

本発明に係る小便器装置において、最大放射強度方向は、小便器の左右方向の略中央に形成された凹凸部の頂点を通過することも好ましい。

このようにすることで、陶器を透過した送信波の最大放射強度方向の変化を極少にできると共に、小便器の中央部に所望の検知エリアを確保することができる。

本発明に係る小便器装置において、送信アンテナは複数の送信電極から構成され、複数の送信電極は小便器の幅方向に所定の間隔を空けて直線状に配置されることも好ましい。

このようにすることで、複数の送信電極から送信される送信波が干渉し強めあうことで電波強度が強くなる干渉面が便器縦方向となるので、隣り合う小便器に接近した人を誤検知することを防止することができる。

本発明によれば、電波センサの送信アンテナの前方に小便器裏側に形成される凹凸部が位置している場合に、凹凸部による送信波の屈折や干渉の影響を抑制し、送信波の最大放射強度方向の変化を極少にすることで、小便器装置に接近または離遠する人体をより速く検知し小便器のボウル内を洗浄して衛生性に優れた小便器装置を提供することができる。

吐水装置１０が男性用小便器５００に設置された状態を模式的に示す図。 男性用小便器５００の天面５０１周辺の断面図。 アンテナユニット２００の構成図。 アンテナユニット２００を示す斜視図。 図２のＡ−Ａ線における小便器５００の断面図。 アンテナユニット２００と凹凸部６００との位置関係を表す図。 送信アンテナ２２０と凹凸部６００との位置関係を図６で示した位置関係とした際に、送信アンテナ２２０から放射される電波の電波強度の変化を表した図。 図６において、アンテナユニット２００を凹凸部６００に対して右側にずらした場合の電波強度の変化の様子を表した図。 複数の小便器５００が設置されている公共のトイレ室ＲＭの平面図。 本発明に係る小便器装置のアンテナユニット２００の他の実施形態を示した図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る吐水装置１０が、男性用小便器５００に設置された状態を模式的に示す図である。吐水装置１０は、男性用小便器５００のボウル部ＢＷに対して上方から洗浄水を供給するための装置として設置されている。吐水装置１０は、給水配管ＰＩと、開閉弁１００と、アンテナユニット２００と、制御部３００と、スプレッダ４００とを備えている。

給水配管ＰＩは、不図示の水道管（給水路）から水の供給を受けるための配管である。給水配管ＰＩの下流側端部はスプレッダ４００に繋がっている。スプレッダ４００は、吐水装置１０から吐出される水の出口（吐水部）であって、ボウル部ＢＷのうち上方部分に配置されている。水道管から供給された水は、給水配管ＰＩを通過した後にスプレッダ４００から吐出され、洗浄水としてボウル部ＢＷの略全体に供給される。

開閉弁１００は電磁式の開閉弁であって、給水配管ＰＩの途中に配置されている。後述の制御部３００によって開閉弁１００が開閉し、スプレッダ４００からの水の吐出が開始又は停止される。

アンテナユニット２００は、男性用小便器５００に使用者ＨＢが接近したことを非接触で検知するためのセンサである。アンテナユニット２００は所謂電波センサであって、使用者ＨＢの接近を検知しようとする検知領域ＳＡに向けて、所定周波数の電波を送信し使用者ＨＢや尿流ＵＲに衝突し戻ってきた電波を受信することにより、検知領域ＳＡに存在する検知対象の動作を検知するものである。

図２は男性用小便器５００の天面５０１周辺の断面図である。図２に示すように、アンテナユニット２００は、男性用小便器５００の天面５０１の背面側に形成されているセンサ設置面５０２に設置されている。アンテナユニット２００から送信された電波は、陶器である男性用小便器５００を透過して検知領域ＳＡに向かい進行する。その後、検知対象によって反射された電波は、再び男性用小便器５００を透過してアンテナユニット２００に到達し、アンテナユニット２００により受信される。

アンテナユニット２００は、送信した電波（以下、「送信波ＳＷ」とも称する）と、受信した電波（以下、「反射波ＲＷ」とも称する）とに基づいて検知信号を生成し、かかる検知信号を制御部３００に送信する。この検知信号は、送信波ＳＷの周波数と反射波ＲＷの周波数との差分に相当する周波数（ＡＣ成分）信号と、検知対象からアンテナユニット２００までの距離に応じた強度（ＤＣ成分）信号を有している。

制御部３００は、アンテナユニット２００から入力された上記検知信号に基づいて検知対象の動作（使用者ＨＢの接近）を検知し、これに基づいて開閉弁１００を動作させることによりスプレッダ４００からの水の吐出を制御するものである。このような制御部３００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ装置で構成されている。

尚、本実施形態に係る吐水装置１０は、上記のように使用者ＨＢの接近を検知して水の吐出を開始する構成となっているが、使用者ＨＢによる排泄の開始（使用状況）を検知して水の吐出を開始する構成であってもよい。この場合、アンテナユニット２００は尿ＵＲの動きを電波によって検知することとなる。また、検知領域ＳＡは、尿ＵＲの動きを検知するための領域として設定される。

図３を参照しながら、アンテナユニット２００の構成について説明する。図３に示したように、アンテナユニット２００は、発振回路２１０と、送信アンテナ２２０と、受信アンテナ２３０と、ミキサ回路２４０とを有している。

発振回路２１０は、制御部３００からの指令に基づいて所定周波数の高周波信号（出力信号）を生成し、これを送信アンテナ２２０に向けて出力する回路である。尚、発振回路２１０からの上記出力信号は、伝送線路を介し送信アンテナ２２０に入力されるほか、後述のミキサ回路２４０にも入力される。

送信アンテナ２２０は、検知領域ＳＡに向けて送信波ＳＷを送信するためのアンテナである。送信アンテナ２２０に発振回路２１０からの出力信号が入力されると、送信アンテナ２２０から送信波ＳＷとして検知領域ＳＡに向けて送信される。送信波ＳＷの周波数は、出力信号の周波数と同一である。

受信アンテナ２３０は、検知領域ＳＡの検知対象（使用者ＨＢ）によって反射された電波（反射波ＲＷ）を受信するためのアンテナである。受信アンテナ２３０が反射波ＲＷを受信すると、反射波ＲＷは受信アンテナ２３０によって電気信号（受信信号）に変換されて、ミキサ回路２４０に入力される。受信信号の周波数は反射波ＲＷの周波数と同一である。

送信波ＳＷを反射した検知対象が静止していた場合には、送信波ＳＷの周波数と反射波ＲＷの周波数とは一致する。一方、送信波ＳＷを反射した検知対象が動いていた場合には、ドップラー効果により、送信波ＳＷの周波数と反射波ＲＷの周波数とは一致しない。これら周波数の差は、検知対象の動作速度によって変化する。

上記のように、ミキサ回路２４０には、発振回路２１０からの出力信号と、受信アンテナ２３０からの受信信号とが入力される。ミキサ回路２４０は、これらに基づいて検知信号を抽出し、当該検知信号を制御部３００に送信する。既に説明したように、検知信号は、送信波ＳＷの周波数と反射波ＲＷの周波数との差分に相当する周波数（ＡＣ成分）信号と、検知対象からアンテナユニット２００までの距離に応じた強度（ＤＣ成分）信号を有している。従って、制御部３００は、検知信号を受信することによって検知対象の動きを検知することができ、当該動きに基づいてスプレッダ４００からの水の吐出（開閉弁１００の開閉）を制御することができる。

図４は、アンテナユニット２００を示す斜視図である。図４に示したように、アンテナユニット２００は、平板状の基板２０１の一方の面上に、６枚のパッチアンテナ（２２１、２２２、２３１、２３２、２３３、２３４）が配置され、基板２０１の裏側の略全面には、送信波ＳＷの周波数に対してグランドとして作用する図示しない接地電極が配置された構成となっている。これらパッチアンテナは、全て同一形状、同一仕様となっている。全てのパッチアンテナの励振方向は、長方形状である基板２０１の短辺と平行な方向（図４で矢印ＡＲ１で示した方向）である。

各パッチアンテナ（２２１、２２２、２３１、２３２、２３３、２３４）は指向性持ったアンテナとなっている。このパッチアンテナの指向性について、図４のパッチアンテナ２２１を用いて説明する。パッチアンテナ２２１の指向性は、パッチアンテナ２２１の中心点ＭＰを始点として、図４の基板２０１に対して垂直となる方向において最大となる。そのため、パッチアンテナ２２１が送信アンテナとして用いられる場合には、パッチアンテナ２２１の送信波ＳＷは、中心点ＭＰから基板２０１に対して垂直となる方向で、その放射強度が最大となる。また、パッチアンテナ２２１が受信アンテナとして用いられる場合には、中心点ＭＰに向けて、基板２０１に対して垂直となる方向に沿って到達した受信波ＲＷを、最も感度良く受信することができる。

図４に示すアンテナユニット２００では、送信電極となる２枚のパッチアンテナ（２２１、２２２）によって、送信アンテナ２２０が構成されている。複数の送信電極（２２１、２２２）は所定間隔Ｄだけ離れて直線状に配置され、図示しない電力均等分配回路からなる伝送線路にて相互に接続されている。従って、複数の送信電極（２２１、２２２）の全体の外形を隙間なく包含する単一の長方形状の領域（図４で、点線ＤＬ１で囲まれた領域）の面積が、送信アンテナ２２０の実効開口面積である。また、送信アンテナ２２０を構成する複数の送信電極（２２１、２２２）から送信される送信波ＳＷは励振方向が矢印ＡＲ１となるように直線偏波されて放射される。

複数の送信電極（２２１、２２２）は電力均等分配回路からなる伝送線路によって接続されているため、各送信電極（２２１、２２２）から放射される電波は同じ位相をもった電波となる。そのため、複数の送信電極（２２１、２２２）からそれぞれ放射された電波は、図４に一点鎖線で示す、複数の送信電極（２２１、２２２）から等距離となる面ＥＰで干渉し、強め合う。

即ち、図４に示す送信アンテナ２２０の送信波ＳＷは、面ＥＰにおいて複数の送信電極から送信された電波が干渉し強め合うことで、１枚の送信電極から送信される電波よりも高い強度を持つ電波となる。従って、送信アンテナ２２０から送信される送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤは、図４に示すように、複数の送信電極（２２１、２２２）の中心点ＭＰを結んだ直線と面ＥＰとの交点となる中心点ＣＰを始点として、基板２０１に対して垂直となる方向になる。

また、図４に示す送信アンテナ２２０では、複数の送信電極（２２１、２２２）から送信された電波が面ＥＰで干渉し強め合うため、送信波ＳＷは面ＥＰに沿って縦長の放射パターンとなる。

また、受信アンテナ２３０は、図４に示すように、受信電極となる４枚のパッチアンテナ（２３１、２３２、２３３、２３４）から構成されている。複数の受信電極（２３１、２３２、２３３、２３４）は、図４に示したように互いに離間して、且つ正方形状の領域の４隅にそれぞれ格子状に配置され、図示しない電力均等分配回路からなる伝送線路にて相互に接続されている。つまり、受信アンテナ２３０は全体が一つの受信電極となっているのではなく、四つに分割された受信電極を有する構成となっている。複数の受信電極（２３１、２３２、２３３、２３４）の全体の外形を隙間なく包含する単一の正方形状の領域（図４で、点線ＤＬ２で囲まれた領域）の面積が、受信アンテナ２３０の実効開口面積である。

尚、送信アンテナ２２０、及び、受信アンテナ２３０の実効開口面積は、パッチアンテナの形状や大きさ、複数のアンテナ間の配置関係で適宜変更しても良い。

本実施形態の小便器５００に形成される凹凸部６００について、図５を用いて説明する。図５は図２のＡ−Ａ線における小便器５００の断面図であって、図５（ａ）は凹凸部６００が凸形状として形成されている場合、図５（ｂ）は凹凸部６００が凹形状として形成されている場合の図である。

図５（ａ）に示す凹凸部６００は、小便器５００を製造する際に、小便器５００の型の左右から流し込まれた泥漿が型内で衝突することによって形成される。そのため、図５（ａ）において凹凸部６００はなだらかな左右対称な凸形状となっているが、場合によっては、図５（ｂ）に示すように、凹形状として形成される場合もある。また、この凹凸部６００は小便器５００の左右方向の略中央において、小便器５００の前後方向と平行に筋状に形成される。ここで、小便器５００の左右方向は図５に示す矢印ＬＲの方向であって、前後方向は紙面垂直となる矢印ＦＢの方向である。

このようにして形成される凹凸部６００の幅Ｗは５ｍｍ〜１５ｍｍ、高さＨは１ｍｍ〜３ｍｍ程度のものとなる。また、図５（ａ）の凸形状の凹凸部６００の表面がセンサ設置面５０２から最も離れる位置を凹凸部６００の頂点６０１と呼び、センサ設置面５０２と頂点６０１の間にある面を凹凸部６００の斜面６０２と呼ぶ。一方で、図５（ｂ）の凹形状の凹凸部６００においては、凹凸部６００の頂点６０１となるのは凹形状の最下点となる位置で、斜面６０２となるのは、センサ設置面５０２と頂点６０１の間にある面となる。

このように、凹凸部６００は製造時において偶発的に発生する場合もあるが、凸形状の凹凸であれば小便器の補強用のリブとして人為的に形成される場合も考えられる。また凹凸部６００は図５（ａ）、（ｂ）に示すように、小便器５００の左右方向の中心線Ａ１付近に形成される。また以降の説明では、図５（ａ）に示す凹凸部６００が凸形状で形成されている場合を用いて説明を行う。

図６はアンテナユニット２００と凹凸部６００との位置関係を表す図である。図６に示すように、アンテナユニット２００を小便器５００のセンサ設置面５０２に設置する際には、送信アンテナ２２０の最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００の頂点６０１を通過するように設置される。

また、送信アンテナ２２０の最大放射強度方向ＭＤは凹凸部６００の表面に対して垂直に入射するように設置される。図６において、凹凸部６００の頂点６０１における接平面をＡ２で示す。凹凸部６００はなだらかな左右対称な凸形状となっているため、その頂点６０１における接平面Ａ２は略水平となる。また、アンテナユニット２００は検知領域ＳＡが小便器５００の前方からみて真下方向となるように最大放射強度方向ＭＤを小便器５００の真下方向に向けて設置される。従って、送信アンテナ２２０の最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００の頂点６０１を通過するように設置されると、最大放射強度方向ＭＤと凹凸部６００の接平面Ａ２は垂直となる。

さらに、アンテナユニット２００は送信アンテナ２２０の励振方向ＡＲ１が小便器５００の前後方向と平行になるように配置される。そのため、送信アンテナ２２０の励振方向ＡＲ１と、小便器５００の前後方向に形成される凹凸部６００とは平行になり、また、送信アンテナ２２０を構成する複数の送信電極（２２１、２２２）は小便器５００の左右方向に所定の間隔Ｄを空けて直線状に配置される。

上述のように設置されるアンテナユニット２００は、図示しないブラケット等の設置部材２５０によって、小便器５００の設置面５０２に対して固定される。設置部材２５０は、設置面５０２にアンテナユニット２００を固定でき、アンテナユニット２００による電波の送受信を妨害しないものであれば、どのようなものであっても良い。

このように設置された、アンテナユニット２００の送信アンテナ２２０から放射された送信波ＳＷが小便器５００を透過した際の様子について、図７を用いて説明する。図７は送信アンテナ２２０と小便器５００のセンサ設置面５０２に形成される凹凸部６００との位置関係を図６で示した位置関係とした際に、送信アンテナ２２０から放射される送信波ＳＷの電波強度の変化を表したものである。図７はシミュレーションによって求めたもので、図７中に一点鎖線で表されている曲線は、送信アンテナ２２０から放射された送信波ＳＷが同一の電波強度となっている範囲を結んだものである。この曲線は送信アンテナ２２０に近いほど電波強度が強く、そして、離れるほど電波強度が弱くなっている。

図６に示した設置状態において、送信アンテナ２２０の送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤは凹凸部６００の頂点を通過し、かつ、凹凸部６００の表面に対して垂直に入射する。そのため、凹凸部６００に入射した送信波ＳＷは、小便器５００を透過する際に屈折や干渉の影響を受けにくい。

また、凹凸部６００の頂点６０１に入射した送信波ＳＷは、小便器５００の天面５０１に対しても垂直に入射する。そのため、凹凸部６００から小便器５００に入射した送信波ＳＷが天面５０１から小便器５００の表面側に出る際においても、屈折や干渉の影響を受けにくい。

従って、図７のシミュレーション結果に示される小便器５００を透過した後の送信波ＳＷの電波強度において、送信アンテナ２２０から最も離れる同一電波強度の点は小便器５００の中央線Ａ１上にあることがわかる。

また、送信アンテナ２２０が複数の送信電極（２２１、２２２）から構成されている場合には、干渉面ＥＰにおいて電波が干渉し、強め合うことで最大放射強度方向ＭＤが干渉面ＥＰ上となっている。そのため、複数の送信電極（２２１、２２２）から放射された電波が凹凸部６００に入射する際、中心点ＣＰに対して非対称となる位置に入射すると、陶器内を通過する電波の位相にズレが生じる。従って、干渉面ＥＰが変化するため、結果として最大放射強度方向ＭＤも変化してしまう。本実施形態の小便器装置においては、複数の送信電極（２２１、２２２）は凹凸部６００の頂点６０１を挟んで左右対称に配置されているため、斜面６０２の左右対称となる位置に入射する。そのため、複数の送信電極（２２１、２２２）から放射された電波は凹凸部６００に入射する際、頂点６０１を挟んで左右対称となる位置に入射するため、陶器内を通過する電波の位相にズレが生じない。従って、干渉面ＥＰは変化せず、結果として最大放射強度方向ＭＤは変化しない。

即ち、送信波ＳＷは凹凸部６００に入射し小便器５００を透過する際に屈折や干渉の影響を受けにくいため、小便器５００を透過した後もその最大放射強度方向ＭＤ（指向性）の変化を極少にできる。

また、本実施形態において、凹凸部６００の形状は左右対称であるため、小便器５００を透過する際に複数の送信電極（２２１、２２２）から放射された電波の位相にズレが生じない。透過後の送信波ＳＷの電波強度は略左右対称となっていることがわかる。さらに、凹凸部６００は上述した通り、小便器５００の略中央部に形成されており、且つ、最大放射強度方向ＭＤは小便器５００の真下方向となっているため、透過後の送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤを小便器の中央部に向けて送信できていることがわかる。

また、電波センサの応答性向上のために送信波の周波数帯域を高くすると、送信波ＳＷの波長は短くなるため、凹凸部６００によって送信波ＳＷの屈折や干渉により、その最大放射強度方向ＭＤ（指向性）が変化しやすくなるが、アンテナユニット２００を上述のように設置することで、例えば１０ＧＨｚ帯から２４ＧＨｚ帯に変更したとしても、最大放射強度方向ＭＤ（指向性）の変化を極少にすることができる。

続いて図６において、アンテナユニット２００を凹凸部６００に対して右側にずらした場合の電波強度の変化の様子を図８に示す。

図８の状態では、送信アンテナ２２０の送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤは、小便器５００のセンサ設置面５０２に入射するまでは、図７と同様に、送信アンテナ２２０の法線方向となる。しかし、最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００に入射する際に、凹凸部６００の斜面６０２に入射するため、最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００の表面に対して傾いて入射してしまう。そのため、送信アンテナ２２０から放射された送信波ＳＷは凹凸部６００の表面で屈折や干渉を起こし、小便器５００側に入射した送信波ＳＷは屈折や干渉の影響を受け、その指向性（最大放射強度方向ＭＤ）が変化してしまう。

さらに、小便器５００側に入射した際に最大放射強度方向ＭＤが変化した送信波ＳＷは小便器５００を透過して小便器５００の天面５０１から表面側に出る際に、再び、小便器５００の天面５０１において屈折や干渉の影響を受ける。そのため、図７において、最大放射強度方向ＭＤは、小便器５００の中央線Ａ１から大きく逸れていることが分かる。

また、送信アンテナ２２０が複数の送信電極（２２１、２２２）から構成されている場合には、それぞれの送信電極（２２１、２２２）から放射された電波が、中心点ＣＰに対して左右非対称な位置に入射するため陶器内を通過する電波に位相のズレが生じる。そのため、陶器を透過した電波は干渉により干渉面ＥＰが変化し、それに伴って最大放射強度方向ＭＤも変化する。

このように、送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００の斜面６０２に入射すると、小便器５００を透過する際に屈折や干渉の影響を受けて変化してしまうため、最大放射強度方向ＭＤを小便器５００の中央部に向けることができない。

図７、図８においては、凹凸部６００が凸形状に形成される場合を用いて説明したが、凹凸部６００は上述したとおり、凹形状であってもよい。凹凸部６００が凹形状で形成される場合であっても、送信アンテナ２２０の最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００の頂点を通過し、かつ、凹凸部６００の表面に対して垂直に入射するようにアンテナユニット２００を設置することで、小便器５００を透過した後の送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤの変化を極少にする事ができる。

また、上述したように、本実施形態の小便器装置のアンテナユニット２００においては、送信アンテナ２２０の送信波ＳＷの放射パターンは、図４の励振方向ＡＲ１と平行な面ＥＰに沿って縦長な放射パターンとなる。このアンテナユニット２００を小便器５００に対して、面ＥＰが小便器５００の前後方向にと平行になるように取り付けることで、小便器５００の左右方向の検知領域ＳＡを前後方向の検知領域ＳＡに対して狭くすることができ、隣設されている小便器５００を使用している人ＨＢを検知し、誤吐水してしまうことを防止することができる。

図９は複数の小便器５００が設置されている公共のトイレ室ＲＭの平面図である。トイレ室ＲＭでは、４台の男性用小便器５００が一つの壁面に沿って並んでおり、このような壁面が互いに対向している。その結果、トイレ室ＲＭ内には計８台の男性用小便器５００（及び吐水装置１０）が配置されている。

このようなトイレ室ＲＭにおいて、使用者ＨＢが小便器５００を使用するため、動線ＦＬで移動した際に、左隣の小便器５００の検知領域ＳＢが左右方向に広がっていたとすると、左隣の小便器５００の送信アンテナ２２０から送信された送信波ＳＷが小便器５００を使用しているＨＢによって反射してしまう。そのため、左隣の小便器５００において、この反射波ＲＷが受信されると、水の吐出が開始されてしまう場合が生じ得る。

従って、図９に示すように、小便器５００の検知領域ＳＡを小便器５００の前後方向に縦長となるようにセンサユニット２００を設置することで、隣接する小便器５００を使用する使用者ＨＢの誤検知を防止することができる。

このように、本発明に係る小便器装置は小便器５００と、小便器５００の裏側から所定の検知領域ＳＡに向かい送信波ＳＷを送信し、少なくとも一つの矩形状の送信電極から構成される送信アンテナ２２０と、検知領域ＳＡ内の使用者ＨＢまたは尿ＵＲに送信波ＳＷが衝突し反射された反射波ＲＷを受信する受信アンテナ２３０と、送信波ＳＷと反射波ＲＷから検知信号を抽出する信号抽出部と、検知信号に基づいて小便器５００のボウル面ＢＷを洗浄する機能を有した制御部３００と、を備え、小便器５００の裏側には、小便器５００の前後方向に筋状に形成される凹凸部６００が形成され、送信アンテナ２２０は、送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤが凹凸部６００の表面に対して垂直に入射するように小便器の裏側に取り付けられていることを特徴とする。

このようにすることで、送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤと凹凸部６００の表面が垂直となり、送信波ＳＷが凹凸部６００に入射しても最大放射強度方向ＭＤは屈折や干渉の影響を殆ど受けない。そのため、送信アンテナ２２０から送信された送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤの変化を極少にできるため所望の検知エリアを確保することができる。

また、本発明に係る小便器装置において、最大放射強度方向ＭＤは、小便器５００の左右方向の略中央に形成された凹凸部６００の頂点６０１を通過することも好ましい。

このようにすることで、送信波ＳＷの最大放射強度方向ＭＤの変化を極少にできると共に、小便器５００の中央部に所望の検知エリアを確保することができる。

また、本発明に係る小便器装置において、送信アンテナ２２０は複数の送信電極から構成され、複数の送信電極は小便器の幅方向に所定の間隔を空けて直線状に配置されることも好ましい。

このようにすることで、複数の送信電極から送信される送信波ＳＷが干渉し強めあうことで電波強度が強くなる干渉面が便器縦方向となるので、隣り合う小便器に接近した人を誤検知することを防止することができる。

続いて、本発明に係る小便器装置のアンテナユニット２００の他の実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）及び、図１０（ｂ）に示されているアンテナユニット２００では、送信電極となる一つのパッチアンテナ２２１から送信アンテナ２２０が構成されている。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）のように、送信アンテナ２２０が一つの送信電極２２１から構成されている場合、その最大放射強度方向ＭＤは送信電極２２１の中心点ＭＰを始点として、基板２０１に垂直となる方向になる。

このように、１枚の送信電極２２１から構成される送信アンテナ２２０を小便器５００に設置する場合には、送信電極２２１の励振方向ＡＲ１を小便器５００の前後方向とすることが好ましい。このようにすることで、アンテナユニット２００を図１０（ｄ）のように、小便器５００の前方に向けて傾けて取り付けられた際に、送信波ＳＷが小便器５００を透過しやすくなることが知られている（例えば、特許文献１等参照。）。

また、上述したように、送信アンテナ２２０の最大放射強度方向ＭＤが小便器５００の凹凸部６００の頂点６０１を、頂点６０１の接平面Ａ２に対して垂直に通過するように、設置することで、送信波ＳＷが凹凸部６００に入射しても最大放射強度方向ＭＤは屈折や干渉の影響を殆ど受けないように設置することができる。

そのため、送信アンテナ２２０が１枚の送信電極２２１から構成される場合には、送信電極２２１の励振方向ＡＲ１と凹凸部６００とを平行にすることで、アンテナユニット２００を前方向に傾けた際に、小便器５００を透過する送信波ＳＷの電波強度をより強くすることが出来る。

また同様の理由により、図１０（ｃ）に示すような、２枚の送信電極２２１によって送信アンテナ２２０が構成される場合においても、励振方向ＡＲ１が基板２０１の長辺に対して平行となっている場合には、図１０（ａ）、（ｂ）のアンテナユニット２００と同様に励振方向ＡＲ１を小便器５００の前後方向となるように設置することも好ましい。

１０：吐水装置
１００：開閉弁
２００：アンテナユニット
２０１：基板
２１０：発振回路
２２０：送信アンテナ
２２１：送信電極（パッチアンテナ）
２３０：受信アンテナ
２３１，２３２，２３３，２３４：受信電極（パッチアンテナ）
２４０：ミキサ回路
２５０：設置部材
３００：制御部
４００：スプレッダ
５００：男性用小便器
５０１：天面
５０２：センサ設置面
６００：凹凸部
６０１：頂点
６０２：斜面
ＢＷ：ボウル部
ＨＢ：使用者
ＨＷ：手洗い器
ＰＩ：給水配管
ＲＭ：トイレ室
ＲＷ：反射波
ＳＷ：送信波
ＳＡ：検知領域
ＵＲ：尿流

Claims (3)

1. 小便器と、
   前記小便器の裏側から所定の検知領域に向かい送信波を送信し、少なくとも一つの矩形状の送信電極から構成される送信アンテナと、
   前記検知領域内の使用者または尿に前記送信波が衝突し反射された反射波を受信する受信アンテナと、
   前記送信波と前記反射波から検知信号を抽出する信号抽出部と、
   前記検知信号に基づいて前記小便器のボウル面を洗浄する機能を有した制御部と、を備え、
   前記小便器の裏側には、前記小便器の前後方向に筋状に形成される凹凸部が形成され、
   前記送信アンテナは、前記送信波の最大放射強度方向が前記凹凸部の表面に対して垂直に入射するように前記小便器の裏側に取り付けられていることを特徴とする小便器装置。
2. 前記最大放射強度方向は、前記小便器の左右方向の略中央に形成された前記凹凸部の頂点を通過することを特徴とする請求項１に記載の小便器装置。
3. 前記送信アンテナは複数の前記送信電極から構成され、
   複数の前記送信電極は前記小便器の幅方向に所定の間隔を空けて直線状に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の小便器装置。

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