CN107943338B - 用于用水场所器具的触摸检测装置及水栓装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够防止振动激发元件形成暴露于湿气、水滴的状态，进而能够防止降低振动激发元件的功能性的触摸检测装置。本发明触摸检测装置A具有：检测部(4)，包含对象物进行接触的接触部(16)；振动激发元件(6)，使该接触部振动；检测电路(14)，包含驱动电路(24)及接触判断电路(22a)；及电线(18a、18b)，在连接振动激发元件和检测电路的同时，被包覆材料(34a、34b)包覆，振动激发元件为介由规定的内部空间V1而被树脂的灌封层(38)覆盖的元件，电线在插入到灌封层的状态下其一个端部与振动激发元件连接的同时，插入到灌封层的插入部分具备将包覆材料剥去的非包覆部分(36a、36b)。

Description

用于用水场所器具的触摸检测装置及水栓装置

技术领域

本发明涉及触摸检测装置，尤其涉及用于用水场所器具的触摸检测装置及具备该触摸检测装置的水栓装置。

背景技术

下述用水场所器具正在开始普及，即，能够利用开关、传感器来检测使用者的操作，并基于所检测到的操作，或是对吐水、停水进行切换，或是对吐水形态进行改变的用水场所器具。这样的在厨房、盥洗室、厕所、浴室等用水场所中使用的水栓装置等用水场所器具被使用在容易被水弄湿的环境中，而且在使用频率极高的同时，要求有长久的耐用年数。因此，希望用于检测操作的开关、传感器不带有机械式的电接触点。

虽然被利用在自动水栓等上的光电式传感器具有能够以非接触来进行操作的优点，但由于检测部比较醒目，因此也不能说设计性优秀。并且，在光电式的传感器上还存在有当在检测部上附着有水、泡则导致产生误动作这样的问题。

此外，虽然静电传感器可以以非常轻的触摸来进行操作，但在容易被水弄湿的环境下无法避免误动作，因而难以利用到用水场所器具。

并且，在导电体即水栓金属零件上，需要通过树脂等而实现的绝缘，因而也不能说设计性优秀。

在此，例如，在专利文献1中记述有压电开关。该压电开关为利用有压电元件的开关，能够检测使用者的按压操作，而无需利用机械式的电接触点。

此外，在专利文献2中记述有无接触点按钮开关电路。在该按钮开关上也利用有压电元件，因而可检测使用者的按压操作，而无需使用机械式的电接触点。

专利文献1：日本特开昭54-153284号公报

专利文献2：日本特公昭58-40803号公报

发明内容

然而，由于在上述的专利文献1所记述的压电开关上是对压电元件施加按压力来使其弹性变形，并通过基于该弹性变形而生成的电荷来检测开关操作的，因此为了对开关进行操作而需要较大的操作力，因而存在有无法以较轻的触摸来进行操作这样的问题。

此外，专利文献2所记述的无接触点按钮开关电路在振荡电路的中预装有压电元件，并利用下述内容来检测使用者的按压操作，即，通过对该压电元件施加按压力，压电元件的阻抗等电特性发生改变，进而振荡降低或停止。由于在该无接触点按钮开关电路中，即使是对压电元件的轻微的按压力，其电特性也发生改变，进而安装有压电元件的振荡电路的振荡状态发生改变，因此即使是较轻的触摸也能够检测到操作。

然而，存在有下述这样的问题，即，由于振荡电路的振荡状态对电路常数极为敏感，因此当将用于检测操作的压电元件设置于从振荡电路主体离开的地方时，则振荡状态变得不稳定，进而容易引起误检测。

例如，在仅将安装于振荡电路的压电元件配置在水栓装置的吐水部附近，而将振荡电路的其他部分(振荡电路主体)配置在设置水栓装置的操作台板的下侧时，连接压电元件和振荡电路主体的导线变得较长。因此，存在有该导线带有的电感、寄生容量成分使振荡电路的动作不稳定，导致引起误动作的情况。为了防止这样的误动作，需要将压电元件配置在振荡电路主体的附近。此时，例如为了将操作部配置在水栓装置的吐水部附近，而需要将振荡电路整体安装在吐水部附近，因而较大地限制了水栓装置的设计的自由度。

因此，为了实现下述目标，即，在能够以较轻的触摸来进行操作的同时，即使在用于用水场所器具的情况下也可防止误动作，本发明者着眼于将超声波元件用作触摸传感器，所述超声波元件用于检测位于离开一定程度距离的物体，并在触摸操作时对接触部被触摸时的振动的混响、衰减进行检测。

此外，由于对于这样的以超声波元件为触摸传感器的触摸检测装置，需要用电线对振动激发元件即超声波元件进行电连接，因此在用于用水场所时，需要树脂等的灌封。

然而，由于当直接灌封至超声波元件时，则超声波元件无法发生振动，因此存在有必须在确保超声波元件可振动的空间基础上进行灌封这样的问题。

并且，存在有下述这样的问题，即，在将这样的超声波元件安装到用水场所器具时，即使在确保了可振动的空间的基础上利用灌封层对超声波元件进行了灌封，也会因用水场所器具的热水、冷水的使用状况或周围环境的温度改变，而容易在相对于灌封层的超声波元件侧的内部空间和灌封层的外部空间之间产生温差、压差。

因而，存在有下述这样的问题，即，因这样的介由灌封层的内外空间的压差，例如可能会导致将灌封层的外部空间内的包含水蒸气的气体沿着电线引入到超声波元件侧的内部空间，进而导致超声波元件暴露于湿气而功能性降低。

因此，本发明是为了解决上述的现有的技术问题而进行的，所要解决的技术问题是提供一种用于用水场所器具的触摸检测装置及具备该触摸检测装置的水栓装置，能够防止振动激发元件形成暴露于湿气、水滴的状态，进而能够防止降低振动激发元件的功能性。

为了解决上述课题，本发明为用于用水场所器具的触摸检测装置，具有：检测部，包含对象物进行接触的接触部，并检测对象物对该接触部的接触；振动激发元件，使该接触部振动；检测电路，包含通过将电压外加到该振动激发元件而在所述接触部上激发振动的驱动电路、基于所述接触部的振动来判断对象物是否接触到所述接触部的接触判断电路；及电线，在连接所述振动激发元件和所述检测电路的同时，被包覆材料包覆，其特征在于，所述振动激发元件为隔着规定的内部空间而被树脂的灌封层覆盖的元件，所述电线在被插入到所述灌封层的状态下其一个端部与所述振动激发元件连接的同时，插入到所述灌封层的插入部分具备将所述包覆材料剥去的非包覆部分，所述电线的非包覆部分被设置在所述灌封层的的内部，对于所述电线来说，在从所述灌封层的外侧至所述灌封层内部的中途，为所述电线的外周被包覆材料覆盖的包覆部分，从所述灌封层内部的中途起为包覆材料从所述电线的外周剥去的所述非包覆部分。

在如此构成的本发明中，即使例如因用水场所器具的使用状况、周围环境的温度改变，而在振动激发元件及接触部发生振动的规定的内部空间侧和灌封层的外侧的空间之间产生有压差等，进而导致形成灌封层的外侧的湿气等容易被引入到规定的内部空间侧的状况，也能够通过插入到灌封层的电线的插入部分的非包覆部分，来断绝从灌封层和电线的包覆材料的表面之间的微小的间隙沿着电线的包覆材料的表面向规定的内部空间内进入的灌封层外侧的湿气、水滴。

因而，能够防止振动激发元件形成暴露于湿气、水滴的状态，进而能够防止降低振动激发元件的功能性。

在本发明中，优选将所述检测部的接触部设置在水栓装置的一部分上。

在如此构成的本发明中，虽然由于将检测部的接触部设置在水栓装置的一部分上，因此例如当使水栓装置通水时，则可能会导致在灌封层的外侧吸湿的水分因通水而被冷却并产生结露，但通过插入到灌封层的电线的非包覆部分，能够防止结露向振动激发元件的内部空间浸入。

因而，能够有效地进行防湿，而不用对设置有检测部的接触部的水栓装置的部分、设置有振动激发元件的内部空间大型化。

在本发明中，优选所述电线的非包覆部分被设置在所述灌封层的中途。

在如此构成的本发明中，由于电线的非包覆部分被设置在灌封层的中途，因此对于电线的非包覆部分以外的部分，能够通过包覆材料来提高电线的强度性、防腐蚀性。

在本发明中，优选所述电线由绞线构成，且对所述电线的插入到所述灌封层的插入部分上的所述非包覆部分之中的至少一部分施以防湿材料。

在如此构成的本发明中，由于电线由绞线构成，可能会导致湿气沿着绞线彼此的间隙而透湿，因此通过对电线的插入到灌封层的插入部分上的非包覆部分的至少一部分施以防湿材料，能够填补绞线彼此的间隙。

因而，能够切实地对插入到灌封层的电线的插入部分进行防湿。

在本发明中，优选所述防湿材料由焊锡构成。

在如此构成的本发明中，通过进行锡焊，能够简单地填补电线的绞线彼此的间隙，因而能够简单地对插入到灌封层的电线的插入部分进行防湿。

在本发明中，优选还具有承受所述灌封层的树脂制灌封承受部、设置在该灌封承受部和所述接触部之间的密封部件，且所述灌封层由环氧树脂构成。

在如此构成的本发明中，由于比较硬质的树脂制的灌封承受部承受由环氧树脂构成的灌封层，因此能够进行热收缩等跟踪性良好、相互的密合性良好的灌封。

此外，本发明为一种能够通过触摸操作来切换吐水及停水水栓装置，其特征在于，具有：所述触摸检测装置；操作部，具有所述检测部；开闭阀，基于对象物的对所述接触部的接触判断来进行开闭。

在如此构成的本发明中，可提供一种能够防止湿气、水滴积存到振动激发元件，进而能够防止降低振动激发元件的功能性的水栓装置。

根据本发明的触摸检测装置及具备该触摸检测装置的水栓装置，能够防止振动激发元件形成暴露于湿气、水滴的状态，进而能够防止降低振动激发元件的功能性。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的触摸检测装置及具备该触摸检测装置的水栓装置的概要构成的框图。

图2是表示本发明的一个实施方式的触摸检测装置的概要构成的电路图。

图3是对本发明的一个实施方式的触摸检测装置的检测部进行放大表示的剖视图。

图4是表示在本发明的一个实施方式的触摸检测装置上，使用者未触摸到检测部时的压电元件的典型的输出波形的图。

图5是表示在本发明的一个实施方式的触摸检测装置上，使用者触摸到检测部时的压电元件的典型的输出波形的图。

图6是表示具备本发明的一个实施方式的触摸检测装置的水栓装置的工作的主要流程图。

图7是表示具备本发明的一个实施方式的触摸检测装置的水栓装置的工作的一个例子的时间图。

符号说明

1-水栓装置；2-水栓本体；2a-基部；2b-基部的顶端；2c-喷头部(吐水部)；2d-吐水口(吐水部)；4-检测部；6-压电元件(振动激发元件)；8-冷热水混合阀；8a-调温手柄；10a-热水用电磁阀(开闭阀)；10b-冷水用电磁阀(开闭阀)；12-水栓控制器；14-检测电路；16-检测部的接触部；16a-接触部的外缘部；16b-接触部的背面；18a-信号线(电线)；18b-信号线(电线)；20a-供热水管；20b-供水管；22-微型计算机；22a-接触判断电路；22b-频率调整电路；24-驱动电路；24a-PNP三极管；24b-NPN三极管；24c-电阻；24d-电阻；24e-电源；26-信号转换电路；26a-电容器；26b-电容器；26c-二极管；26d-电阻；28-分压电路；28a-电阻；28b-电阻；30-检测部的圆筒部；32-检测部的保持部件；34a-包覆材料；34b-包覆材料；36a-非包覆部分；36b-非包覆部分；38-灌封层；40-灌封承受部件(灌封承受部)；40a-凹槽；42-O型圈(密封部件)；44a-信号线的连接部；44b-信号线的连接部；A-触摸检测装置；B-触摸操作用的操作部；C-操作台板；V1-内部空间；V2-外部空间；P1-第1输出口；P2-第2输出口。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的一个实施方式的水栓装置进行说明。

在此，本实施方式的水栓装置1为安装有本发明的一个实施方式的触摸检测装置A的装置，能够通过该触摸检测装置A来检测使用者的操作，并对吐水、停水进行切换。

图1是表示本发明的一个实施方式的触摸检测装置及具备该触摸检测装置的水栓装置的概要构成的框图。图2是表示本发明的一个实施方式的触摸检测装置的概要构成的电路图。图3是对本发明的一个实施方式的触摸检测装置的检测部进行放大表示的剖视图。

如图1所示，本发明的一个实施方式的水栓装置1具备安装在操作台板C上的水栓本体2、设置于该水栓本体2的顶端部的检测部4、安装于该检测部4的振动激发元件即压电元件6、内置于水栓本体2的基部2a的冷热水混合阀8。

并且，水栓装置1具备：开闭阀即热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b，被配置在操作台板C的下侧，分别对热水及冷水的供给、停止进行切换；控制部即水栓控制器12，对这些电磁阀10a，10b的开闭进行控制；及检测电路14，根据对检测部4的操作而向水栓控制器12发送信号。

另外，在本实施方式的水栓装置1之中，检测部4、压电元件6及检测电路14构成了触摸检测装置A。

本实施方式的水栓装置1构成为，使用者通过轻轻触摸设置于水栓本体2的顶端部的检测部4的接触部16，能够分别开闭热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b，对停水状态和吐水状态进行切换。

因而，在本实施方式中，设置有检测部4的水栓本体2的顶端部作为水栓装置1的触摸操作用的操作部B而发挥功能。

接下来，如图1所示，水栓本体2具备在从操作台板C大致垂直地立起后向大致水平方向弯曲的基部2a、可装拆地设置于该基部2a的顶端2b的吐水部即喷头部2c。该喷头部2c为可在相对于基部2a而向使用者侧拉出的状态下使用的所谓的拉出式喷头，在其顶端部设置有检测部4。

此外，在喷头部2c上的检测部4的附近设置有吐水部即吐水口2d，从该吐水口2d可实现喷淋吐水。

另外，虽然作为一个例子，而对在本实施方式的水栓装置1上具备拉出式喷头部2c的形态进行说明，所述拉出式喷头部2c相对于水栓本体2的基部2a可装拆，但不局限于这样的形态，也可以是从水栓本体2的基部2a起至吐水口2d为止被一体设置的形态。

并且，如图1及图3所示，设置于喷头部2c的顶端的检测部4的接触部16其表面的中央部形成稍微突出的弯曲面形状，且将用于检测使用者的手指等对象物是否接触到检测部4的接触部16的信号发送到检测电路14。

如后所述，在检测部4中内置有压电元件6，该压电元件6通过在水栓本体2内部通过的2根电线即信号线18a、18b而与检测电路14电连接。

此外，如图3所示，表面形成弯曲面形状的检测部4的接触部16作为将水滴朝向其外缘部16a引导的水滴引导单元而发挥功能。

由于通过这样的检测部4的接触部16，即使假设在接触部16的表面上附着有水滴，也能够利用重力将该水滴沿着接触部16的弯曲面状的表面向下方的外缘部16a的外部引导来进行排除，因此不会使接触部16的表面形成附着有水滴的状态，因而能够防止检测部4的误检测。

此外，由于通过将检测部4的接触部16的表面形成为呈弯曲面状突出的形状，在触摸操作时，在使使用者的手指等对象物与接触部16的表面接触时，能够促进对接触部16的弯曲状表面的中央部的接触，从而能够使接触部16的振动有效地衰减，因此能够提高检测部4的检测精度。

并且，如图3所示，由于在本实施方式中用非电解特氟龙(Teflon，注册商标)镀镍等具有防水性的原材料来形成接触部16的表面，因此能够使水滴容易向外部滚落，而不会停留在接触部16的表面上。

冷热水混合阀8在内置于水栓本体2的基部2a的同时，分别与供热水管20a及供水管20b连接，所述供热水管20a与热水用电磁阀10a的下游侧连接，所述供水管20b与冷水用电磁阀10b的下游侧连接。此外，在冷热水混合阀8上安装有调温手柄8a，通过调整该调温手柄8a，能够对从供热水管20a供给的热水及从供水管20b供给的冷水的混合比进行设定，以便调整从吐水口2d吐出的冷热水的温度。此外，在冷热水混合阀8中混合的冷热水介由配置在水栓本体2内部的通水部件(未图示)而被引导，并从吐水口2d吐出。

热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b为根据来自水栓控制器12的控制信号而进行开闭的电磁阀。热水用电磁阀10a与来自供热水器(未图示)的配管连接，当开阀时则使热水向供热水管20a流出。冷水用电磁阀10b与上水管连接，当开阀时则使水向供水管20b流出。

水栓控制器12根据来自检测电路14的输出信号，向热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b输出控制信号，以便使它们开闭。

检测电路14在与内置于检测部4的压电元件6电连接的同时，向水栓控制器12输出判断输出信号。

此外，检测电路14在通过在压电元件6上外加交流电压，使其以规定的频率进行超声波振动的同时，从压电元件6的端子取得输出信号。

并且，检测电路14基于从压电元件6取得的输出信号，对对象物即使用者的手指等是否触摸(接触)到检测部4的接触部16进行判断，并将判断结果作为判断输出信号输出到水栓控制器12。

具体而言，水栓控制器12及检测电路14通过使微处理器或微型计算机、半导体、电阻、电容器等电子元件及使微处理器等工作的程序组合而构成。

此外，也可以通过上述的电子元件将水栓控制器12及检测电路14一体地构成。

接下来，参照图2对检测电路14的构成进行说明。

如图2所示，在检测电路14中，分别内置有微型计算机22、驱动电路24、信号转换电路26及分压电路28。

首先，微型计算机22包含接触判断电路22a及频率调整电路22b，所述接触判断电路22a及频率调整电路22b通过使其动作的程序而发挥功能。

接下来，微型计算机22根据来自2个输出口(第1输出口P1、第2输出口P2)的输出信号对构成驱动电路24的2个三极管24a、24b进行控制。

此外，微型计算机22内置有将从信号转换电路26输出的模拟电压的信号转换成数字值的A/D转换电路。内置于微型计算机22的各电路基于转换后的数字值来进行运算，并判断有无对检测部4的接触部16的触摸。

接下来，驱动电路24由与电源侧连接的PNP三极管24a、与地线侧连接的NPN三极管24b及2根电阻24c、24d构成。

首先，PNP三极管24a的发射极端子与电源24e连接，基极端子与微型计算机22的输出口P1连接。

此外，在PNP三极管24a的基极-发射极间连接有电阻24c。

另一方面，NPN三极管24b的发射极端子与地线连接，基极端子与微型计算机22的输出口P2连接。

此外，在NPN三极管24b的基极-发射极间连接有电阻24d。

并且，PNP三极管24a及NPN三极管24b的各集电极端子被相互连接，并介由信号线18a与压电元件6的一方的电极(输入端子)连接。此外，压电元件6的另一方的电极介由信号线18b与地线连接。

根据来自微型计算机22的输出口P1，P2的信号，PNP三极管24a及NPN三极管24b以规定的周期被交互开-关。

例如，在PNP三极管24a为开、NPN三极管24b为关的状态下，信号线18a上输出有与电源电压相等的电压。

另一方面，在PNP三极管24a为关、NPN三极管24b为开的状态下，信号线18a变为地线电位。通过以规定周期交互重复这些状态，在压电元件6的一方的电极上，介由信号线18a外加有规定频率的交流电压。

此外，在压电元件6上未外加有交流电压的状态下，双方的三极管24a、24b被关闭，各三极管24a、24b的集电极形成高阻抗状态(实际上断电的状态)。

另外，虽然在本实施方式中，通过交互开-关PNP三极管24a及NPN三极管24b，而将交流电压外加到压电元件6，但也可以使用FET等任意的开关元件来外加交流电压。

接下来，分压电路28由2根电阻28a、28b构成，其构成为，将出现在压电元件6的一方的端子上的电压分压，以便调整到适当的电压。

即，电阻28a的一方的端子与信号线18a连接，另一方的端子与电阻28b的一方的端子连接。

此外，电阻28b的另一方的端子与地线连接。

由此，出现在信号线18a上的电压通过电阻28a、28b的电阻比而被分压，被调整到适当的电压。如上所述，在压电元件6上外加有交流电压的状态下，在压电元件6的一方的端子(信号线18a)上，电源电压和地线电位以规定周期交互出现。

与此相反，在驱动电路24的输出被形成高阻抗的状态(双方的三极管24a、24b为关)下，在信号线18a上出现有因压电元件6而生成的电动势。

分压电路28将这些电压分压，并将分压后的电压输出到信号转换电路26。

即，与压电元件6的一方的电极连接的端子作为用于外加交流电压的输入端子而发挥功能，此外，从该输入端子可取得压电元件6的输出信号。

接下来，信号转换电路26由2个电容器26a、26b、二极管26c及电阻26d构成。

电容器26a的一方的端子与分压电路28的电阻28a、28b的连接点连接，另一方的端子与二极管26c的正极端子连接。

并且，二极管26c的负极端子与内置于微型计算机22的A/D转换器的输入端子连接。

此外，二极管26c的负极端子介由电容器26b及电阻26d分别与地线连接。

由此，来自分压电路28的输出信号在直流成分被电容器26a去除，且去除直流成分后的信号被二极管26c检波的同时，高频成分被电容器26b去掉，并被输入到微型计算机22的A/D转换器。

接下来，参照图2及图3对检测部4的详细情况进行说明。

如图3所示，检测部4由安装在水栓本体2的喷头部2c的顶端上的金属制的部件构成，并与水栓本体2一起形成水栓装置1的外观。

检测部4具备使用者的手指等进行接触的接触部16、从该接触部16的背面16b起在轴向(后方侧)上延伸的圆筒部30，该圆筒部30之中安装有压电元件6。

在此，由于接触部16的背面16b形成平坦的面，且压电元件6被安装在该平坦的面上，因此能够容易使压电元件6与接触部16的背面16b的平坦的面接合。

并且，检测部4具备被设置在水栓本体2的喷头部2c的顶端部的外侧，以保持圆筒部30的外周面的保持部即保持部件32。

此外，虽然与接触部16相同，该保持部件32由黄铜或不锈钢等金属材料构成，但由于比接触部16整体的尺寸更大，因此能够以不容易传导振动的厚重的环状的形态来覆盖接触部16的圆筒部30的外周面。

由此，即使从压电元件6传导到接触部16的背面16b的超声波振动从接触部16的圆筒部30的外周面传导到保持部件32，该保持部件32也作为可抑制向外侧的振动传导的振动传导抑制单元而发挥功能。

并且，由于通过这样的振动传导单元即保持部件32，能够有效地抑制从接触部16的圆筒部30的周围向保持部件32的外侧的振动传导，因此能够将触摸操作时对使用者的手指等对象物的接触进行检测的范围仅限于接触部16的表面，因而能够防止检测部4检测到接触部16的表面以外的部位上的接触而导致的误检测。

在本实施方式中，压电元件6为使用有钛酸钡、锆钛酸铅等压电陶瓷的圆盘状的元件，在该压电陶瓷的两面分别设置有电极。通过介由信号线18a、18b在这些电极间外加交流电压，压电元件6整体重复进行如弯曲那样的变形，并发生振动。

此外，由于压电元件6通过粘接剂而被固定到检测部4的接触部16的背面，因此压电元件6及接触部16的背面16b形成一体而发生弯曲振动。

即，由于在压电元件6上外加有规定频率的交流电压，因此检测部4以数μm左右的振幅发生弯曲振动。

此外，相反，当压电元件6发生弯曲振动时，则在其电极间(信号线18a、18b间)产生有电动势。另外，在本实施方式中，外加的交流电压的频率被设定在压电元件6与接触部16的背面16b形成一体而发生弯曲振动时的共振频率即约40kHz。优选将共振频率设定在约20kHz～约60kHz的超声波频带。

接下来，如图3所示，连接压电元件6和检测电路14的电线即各信号线18a、18b其内部由将铜、铜合金、或铝等多根金属细线绞合而成的绞线构成。

此外，虽然如图3所示，在各信号线18a、18b上，基本上为绞线的束的外周大体上被聚氯乙烯或聚丙烯等包覆材料34a、34b包覆的包覆部分，但如后所述，对于与检测部4内部的压电元件6连接侧的部分，则形成将包覆材料34a、34b剥去的非包覆部分36a、36b。

并且，如图3所示，介由规定的内部空间V1，压电元件6的背面侧被树脂灌封，具体而言，被灌封承受部即灌封承受部件40覆盖，所述灌封承受部承受由环氧树脂构成的灌封层38。由此，压电元件6在接触部16的背面16b上确保有规定的内部空间V1的同时，通过灌封层38及灌封承受部件40而与灌封层38的外侧(背面侧)的外部空间V2隔开。

此外，如图3所示，承受灌封层38的灌封承受部件40为比较硬质的树脂，具体而言为PPS制，在沿着该灌封承受部件40的外周面而形成的凹槽40a中，安装有密封部件即O型圈42。通过该O型圈42，接触部16的圆筒部30的内周面与灌封承受部件40的外周面之间被密封。

并且，由于PPS制的灌封承受部件40承受由环氧树脂构成的灌封层38，因此能够进行热收缩等跟踪性良好、相互的密合性良好的灌封。

此外，通过用防湿性优秀的树脂即PPS来构成灌封承受部件40，能够断绝外侧的湿气、水滴。

此外，如图3所示，在被插入到灌封层38的状态下，各信号线18a、18b的非包覆部分36a、36b的一个端部与压电元件6连接。

并且，对各信号线18a、18b的插入到灌封层38的状态的插入部分而言，从该插入口侧起至灌封层38的中途部分为止被包覆材料34a、34b包覆，从灌封层38的中途部分至顶端侧的部分则为将包覆材料34a、34b剥去的非包覆部分36a、36b。

由此，即使例如因水栓装置1的使用状况、周围环境的温度变化，而在压电元件6及接触部16的背面16b发生振动的规定的内部空间V1侧和灌封层38的外侧的空间(外部空间V2)之间产生有压差等，进而导致形成灌封层38的外侧的湿气等容易被引入到规定的内部空间V1侧的状况，也能够通过插入到灌封层38的各信号线18a、18b的非包覆部分36a、36b，来断绝从灌封层38和各信号线18a、18b的包覆材料34a、34b表面之间的微小间隙沿着各信号线18a、18b的包覆材料34a、34b的表面而向规定的内部空间V1内进入的灌封层38外侧的湿气、水滴。

因而，能够防止内部空间V1的压电元件6形成暴露于湿气、水滴的状态，进而能够防止降低压电元件6的功能性。

因而，能够防止内部空间V1的压电元件6形成暴露到湿气、水滴的状态，进而能够防止降低压电元件6的功能性。

并且，如图3所示，虽然由于将检测部4的接触部16设置在水栓装置1的水栓本体2的顶端部，因此例如当使水栓装置1的水栓本体2的内部通水时，则可能会导致在灌封层38外侧的外部空间V2内吸湿的水分因通水而被冷却并产生结露，但作为其对策，通过在插入到灌封层38的各信号线18a、18b上设置非包覆部分36a、36b，能够防止外部空间V2内的结露向压电元件6的内部空间V1内浸入。

另外，能够有效地进行防湿，而不用将设置有检测部4的接触部16的水栓装置1的水栓本体2的顶端部、设置有压电元件6的内部空间V1大型化。

并且，如图3所示，对各信号线18a、18b而言，由于非包覆部分36a、36b被设置在灌封层38的中途，且在灌封层38的外侧的外部空间V2中被各包覆材料34a、34b包覆，因此可提高作为电线的强度性、防腐蚀性。

并且，虽然如图3所示，各信号线18a、18b如上所述由绞线构成，但对各信号线18a、18b的插入到灌封层38的非包覆部分36a、36b之中的至少一部分施有防湿材料。

在此，作为防湿材料，可使用焊锡或粘性低的灌封材料等。

由此，即使因各信号线18a、18b由绞线构成，而可能会导致湿气沿着绞线彼此的间隙透湿，也能够通过对插入到灌封层38的各信号线18a、18b的非包覆部分36a、36b的至少一部分上施以防湿材料，来填补绞线彼此的间隙，因而能够简便且切实地对于插入到灌封层38的各信号线18a、18b的插入部分进行防湿。

此外，对于与压电元件6的背面连接的各信号线18a、18b的连接部44a，44b，也可用防湿材料即焊锡来连接。

接下来，参照图4及图5对本发明的一个实施方式的水栓装置的触摸检测装置A的检测原理进行说明。

图4表示在本发明的一个实施方式的触摸检测装置上，使用者未触摸到检测部时的压电元件的典型的输出波形，图5表示在本发明的一个实施方式的触摸检测装置上，使用者触摸到检测部时的压电元件的典型的输出波形。

另外，图4及图5在上段表示有来自微型计算机22的输出口P1、P2(图2)的输出电压波形，在中段表示有压电元件6的输出电压波形(信号线18a、18b间的电压波形)，在下段表示有来自信号转换电路26的输出电压波形(微型计算机22的A/D转换器输入波形)。

此外，图4及图5等为模式化地表示信号波形的图，因而外加交流电压中输出的波的数量等与实际的波形不同。

首先，在图4的时刻t1上，开始向压电元件6外加交流电压。即，如图4的上段所示，通过向微型计算机22的输出口P1、P2交互地输出电压脉冲，将驱动电路24(图2)的PNP三极管24a和NPN三极管24b交互打开。由此，如图4的中段所示，在压电元件6的两电极间(信号线18a、18b间)外加有脉冲状的交流电压。

通过外加该交流电压，压电元件6发生弯曲振动。如上所述，外加于压电元件6的交流电压的频率被设定为，与一体化并发生振动的检测部4的接触部16的背面16b及压电元件6的共振频率一致。因此，外加有交流电压的检测部4的接触部16的背面16b及压电元件6的弯曲振动的振幅为数μm左右，振幅比用其他频率来激发振动的情况更大。

另外，在外加交流电压中，由于压电元件6的端子(信号线18a)通过PNP三极管24a或NPN三极管24b而与电源电压或地线任意一方连接，因此压电元件6的两电极间电压(图4的中段)被它们支配(不出现因压电元件6的弯曲振动而生成的电动势)。

接下来，在图4的时刻t2，停止向压电元件6的外加交流电压。当停止外加交流电压时，则驱动电路24的PNP三极管24a及NPN三极管24b都被关闭，驱动电路24的输出成为高阻抗(断电的状态)。

另一方面，检测部4的接触部16的背面16b及压电元件6因时刻t1～t2间的振动的激发而以共振频率发生弯曲振动，且在时刻t2，在停止外加交流电压后，该振动也残留(通常将该现象称为“混响”)并逐渐衰减(振动振幅变小)。

此外，由于在停止外加交流电压后，驱动电路24的输出成为高阻抗，因此在压电元件6的两端子间(信号线18a、18b间)，出现有因压电元件6的弯曲振动而生成的电动势(图4中段的时刻t2～)。

本发明的一个实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A基于这样的在停止外加交流电压后残留在检测部4(及压电元件6)中的“混响振动”的大小来判断有无对检测部4的触摸操作。

在此，如图4的中段所示，在未进行有对检测部4的接触部16的触摸操作的情况下，停止外加交流电压的时刻t2后的电压振幅较大，至其振动衰减为止的时间也变长。

另一方面，如图5的中段所示，在进行有对检测部4的接触部16的触摸操作(使用者的手指等与检测部4的接触部16接触)的情况下，时刻t2后的电压振幅较小，且其振动也在短时间内衰减。

即，可考虑为，在使用者的手指等接触到检测部4的接触部16的情况下，检测部4的振动被与接触部16接触的手指等吸收，因而停止外加交流电压后所残留的“混响振动”变小。

在本实施方式中，将图4及图5的中段所示的压电元件6的电压波形的直流成分去除，并基于检波后的信号转换电路26的输出波形(图4及图5的下段)来判断有无触摸。

具体而言，在本实施方式中，基于时刻t2后的被信号转换电路26的输出波形包围的面积(图4及图5下段的斜线部的面积。与激振停止后的检测部4及压电元件6的振动能量成比例)的大小来判断有无触摸。

接下来，参照图6及图7对本发明的一个实施方式的水栓装置1的工作进行说明。

图6是表示本实施方式的水栓装置1的工作的主要流程图，图7是表示本实施方式的水栓装置的工作的一个例子的时间图。

另外，与图4及图5的时间图相同，图7的时间图在第1段表示有来自输出口P1，P2的输出电压波形，在第2段表示有压电元件6的输出电压波形，在第3段表示有来自信号转换电路26电路的输出电压波形，且在最下段表示有从检测电路14输出到水栓控制器12的判断输出。

图6的流程图中的处理是通过内置于检测电路14的微型计算机22及程序来执行的。

首先，在步骤S1中，通过频率调整电路22b来执行外加到压电元件6的交流电压的频率调整。该频率调整是用于使外加到压电元件6的交流电压的频率正确地与检测部4及压电元件6的共振频率一致的处理，在本实施方式中，在对检测电路14投入电源时执行该频率调整电路22b的处理。

具体而言，通过使从微型计算机22外加到压电元件6的交流电压的频率一点点改变，并选择停止外加交流电压后的残留在检测部4(及压电元件6)中的“混响振动”的大小(假设是图4的动作波形，则为图4下段的时刻t2后的斜线部的面积)成为最大的频率，来执行频率调整。

此外，作为变形例，也可以在检测电路14中预先设置执行频率调整用的开关(未图示)，通过该开关的操作来执行频率调整。

为了使本实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A充分发挥其性能，需要预先使外加的交流电压的频率与共振频率充分一致。检测部4的接触部16的背面16b及压电元件6在振动的共振频率上存在有较大的个体差异，因而优选根据组合于检测电路14的水栓本体2(检测部4及压电元件6)来调整外加的交流电压的频率。

此外，通过预先具备这样的频率调整功能，在能够应对与检测电路14组合的水栓本体2的每个个体的不均的同时，可构成能够与多种水栓本体2组合的通用的检测电路14。

接下来，在图6的步骤S2中，将10ms计时器复位。在本实施方式中，以传感周期即每10ms间歇性地执行向压电元件6外加交流电压。

此外，在步骤S2中，将控制该交流电压的外加间隔的10ms计时器复位，并开始计时器的积算。优选将传感周期为设定约10～100ms。

并且，在步骤S3中，作为子程序，执行触摸检测流程。虽然步骤S3中所执行的触摸检测是基于用图4及图5说明的原理而执行的，但对具体的处理省略了说明。此外，在图7所示的例子中，在时刻t10执行步骤S3，对压电元件6进行外加交流电压。

接下来，在图6的步骤S4中，判断步骤S3中的检测结果为“触摸”，还是为“非触摸”。在为“触摸”的情况下前进至步骤S5，而在为“非触摸”的情况下前进至步骤S11。

在图7所示的例子中，由于在时刻t10～t11间执行的激振(外加交流电压)后的混响较大，因此被判断为“非触摸”。在判断为“非触摸”后的步骤S11中，在步骤S2中开始积算的计时器待机至变为10ms为止，当经过10ms时则返回步骤S2。

在图6的步骤S2中，将10ms计时器复位并再次开始积算，并在步骤S3中再次执行触摸检测。

在图7所示的例子中，从时刻t10的前次的激振开始，在经过10ms后的时刻t12再次执行步骤S3。

并且，在图7的例子中，由于在时刻t12开始的激振停止后(时刻t13～)的混响较小，因此步骤S3中的检测结果被判断为“触摸”。在步骤S3中判断为“触摸”的情况下，从步骤S4前进至步骤S5。

接下来，在图6的步骤S5中，判断步骤S3中的检测结果是否从“非触摸”改变成“触摸”。

在图7的例子中，由于在时刻t10开始的前次的检测结果为“非触摸”，而在时刻t12开始的此次的检测结果为“触摸”，因此前进至步骤S6。

接下来，虽然省略了具体的说明，但在图6的步骤S6中，作为子程序而执行“触摸确认检测”的流程图。该“触摸确认检测”是为了防止步骤S3中的“触摸检测”的误检测，而在步骤S3的检测结果从“非触摸”改变成“触摸”时执行的处理。

具体而言，“触摸确认检测”是与“触摸检测”相同的动作，通过以较短时机重复相同的“触摸检测”动作，来防止偶发性的噪声所导致误动作。

在图7的例子中，在步骤S3中的“触摸检测”刚刚结束之后的时刻t14开始“触摸确认检测”。

接下来，在图6的步骤S7中，判断“触摸确认检测”的结果是否为“触摸”。由于在为“非触摸”的情况下，步骤S3中的“触摸”的检测为误检测的可能性较高，因此不会进行电磁阀的开闭，而前进至步骤S11，从时刻t12起待机至经过10ms为止。另一方面，在“触摸确认检测”的结果为“触摸”的情况下，“触摸”的判断被确定，从而前进至步骤S8。

接下来，在图6的步骤S8中，判断水栓装置1是否为吐水状态，在为吐水中的情况下前进至步骤S10，在不是吐水中的情况下前进至步骤S9。

在步骤S10中，由于在吐水状态下重新触摸了检测部4的接触部16(时刻t12)，因此将热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b闭阀，切换成停水状态。

具体而言，当在检测电路14中“触摸”的检测被确定时，表示“触摸确定”的信号从检测电路14被输出到水栓控制器12，水栓控制器12将控制信号发送到热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b，来使它们闭阀。

另一方面，在步骤S9中，由于在停水状态下重新触摸了检测部4的接触部16(时刻t12)，因此将热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b开阀，切换成吐水状态。

在图7所示的例子中，通过在时刻t14开始的步骤S6的触摸确认检测，确定了“触摸”的检测，并在时刻t15将表示确定了“触摸”的检测的判断输出输出到水栓控制器12。

如此，即使是检测到对检测部4的接触部16的“触摸”的情况下，也以规定的传感周期即每10ms等间隔执行步骤S3中的触摸检测。

即，在图7所示的例子中，在从时刻t12经过10ms后的时刻t16执行步骤S3。由于在时刻t16执行的触摸检测中，混响依然较小，检测部4的接触部16处于维持触摸的状态，因此图6的流程中的处理依次执行步骤S3→S4→S5→S12。

接下来，在图6的步骤S12中，对“触摸”的状态的持续时间进行计测。具体而言，对“触摸”的判断在图7的时刻t15被确定后的经过时间进行计测。

接下来，在图6的步骤S13中，判断在步骤S12中计测的触摸持续时间是否超过1分钟。在未超过1分钟的情况下，前进至步骤S11，在使用者触摸检测部4的接触部16期间，重复步骤S11→S2→S3→S4→S5→S12→S13→S11的处理。

另一方面，在超过了1分钟的情况下前进至步骤S13→S10，无论水栓装置1的状态，而将热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b闭阀。

即，使用者触摸检测部4的接触部16超过1分钟为异常的操作，因而触摸的误检测、或故障的可能性较高。因此，无论水栓装置1的状态，而使热水用电磁阀10a及冷水用电磁阀10b闭阀，以便防止水的浪费。

并且，当在图7的时刻t17执行的步骤S3的触摸检测中被检测为“非触摸”时，则识别为使用者将手指从检测部4的接触部16离开，进而从检测电路14的判断输出变更为“非触摸”(时刻t18)。

但是，水栓装置1的状态继续在图7的时刻t15被切换的状态(吐水状态或停水状态)。时刻t18以后，至检测部4的接触部16再次被使用者触摸为止，在图6的流程中，重复步骤S3→S4→S11→S2→S3的处理。

其后，在使用者再次触摸检测部4的接触部16，并确认了该触摸的情况下，在图6的流程中依次进行步骤S3→S4→S5→S6→S7→S8的处理，并切换水栓装置1的状态(返回图7的时刻t15以前的状态)。如此，本实施方式的水栓装置1可在使用者每次触摸到检测部4的接触部16(使用者碰触到检测部4的接触部16后至离开为止的动作)时交互切换吐水状态和停水状态。

根据上述的本发明的一个实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A，即使例如因水栓装置1的使用状况、周围环境的温度改变，而在压电元件6及接触部16发生振动的规定的内部空间V1侧和灌封层38的外侧的空间V2之间产生有压差等，进而导致形成灌封层38的外侧的湿气等容易被引入到规定的内部空间V1侧的状况，也能够通过插入到灌封层38的各信号线18a、18b的插入部分的非包覆部分36a、36b，来断绝欲从灌封层38与各信号线18a、18b的包覆材料34a、34b表面之间的微小间隙沿着各信号线18a、18b的包覆材料34a、34b的表面而向规定的内部空间V1内进入的灌封层38外侧的湿气、水滴。

因而，能够防止内部空间V1的压电元件6形成暴露于湿气、水滴的状态，进而能够防止降低压电元件6的功能性。

此外，根据本实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A，虽然由于将检测部4的接触部16设置在水栓装置1的水栓本体2的一部分(顶端部)上，因此例如当使水栓装置1的水栓本体2的内部通水时，则可能会导致在灌封层38的外侧的外部空间V2内吸湿的水分因通水而被冷却并产生结露，且可能会导致在灌封层的外侧吸湿的水分因通水而被冷却并产生结露，但通过在插入到灌封层38的各信号线18a、18b上设置非包覆部分36a、36b，能够防止外部空间V2内的结露向压电元件6的内部空间V1内浸入。

因而，能够有效地进行防湿，而不用将设置有检测部4的接触部16的水栓装置1的水栓本体2的顶端部、设置有压电元件6的内部空间V1大型化。

并且，根据本实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A，由于各信号线18a、18b的非包覆部分36a、36b被设置在灌封层38的中途，且在灌封层38的外侧的外部空间V2中被各包覆材料34a、34b包覆，因此对于各信号线18a、18b的非包覆部分36a、36b以外的部分，能够通过包覆材料34a、34b来提高电线的强度性和防腐蚀性。

此外，根据本实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A，即使因各信号线18a、18b由绞线构成，而可能会导致湿气沿着绞线彼此的间隙而发生透湿，也能够通过对插入到灌封层38的各信号线18a、18b的非包覆部分36a、36b的至少一部分施以防湿材料，来填补绞线彼此的间隙。

因而，能够简便且切实地对于插入到灌封层38的各信号线18a、18b的插入部分即非包覆部分36a、36b进行防湿。

并且，根据本实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A，通过进行锡焊，能够简单地填补各信号线18a、18b的电线的绞线彼此的间隙，因而能够简单地对插入到灌封层38的各信号线18a、18b的插入部分(非包覆部分36a、36b)进行防湿。

此外，根据本实施方式的水栓装置1的触摸检测装置A，由于比较硬质的树脂制的灌封承受部40承受由环氧树脂构成的灌封层38，因此能够进行热收缩等的跟踪性良好、相互的密合性良好的灌封。

Claims (6)

1.一种触摸检测装置，用于用水场所器具，具有：

检测部，包含对象物进行接触的接触部，并检测对象物对该接触部的接触；

振动激发元件，使该接触部振动；

检测电路，包含通过将电压外加到该振动激发元件而在所述接触部上激发振动的驱动电路、基于所述接触部的振动来判断对象物是否接触到所述接触部的接触判断电路；

及电线，在连接所述振动激发元件和所述检测电路的同时，被包覆材料包覆，其特征在于，

所述振动激发元件为隔着规定的内部空间而被树脂的灌封层覆盖的元件，

所述电线在被插入到所述灌封层的状态下其一个端部与所述振动激发元件连接的同时，插入到所述灌封层的插入部分具备将所述包覆材料剥去的非包覆部分，

所述电线的非包覆部分被设置在所述灌封层的内部，

对于所述电线来说，在从所述灌封层的外侧至所述灌封层内部的中途，为所述电线的外周被包覆材料覆盖的包覆部分，从所述灌封层内部的中途起为包覆材料从所述电线的外周剥去的所述非包覆部分。

2.根据权利要求1所述的触摸检测装置，其特征在于，将所述检测部的接触部设置在水栓装置的一部分上。

3.根据权利要求1或2所述的触摸检测装置，其特征在于，所述电线由绞线构成，且对所述电线的插入到所述灌封层的插入部分上的所述非包覆部分之中的至少一部分施以防湿材料。

4.根据权利要求3所述的触摸检测装置，其特征在于，所述防湿材料由焊锡构成。

5.根据权利要求1或2所述的触摸检测装置，其特征在于，

还具有承受所述灌封层的树脂制灌封承受部、设置在该灌封承受部和所述接触部之间的密封部件，

所述灌封层由环氧树脂构成。

6.一种水栓装置，能够通过触摸操作来切换吐水及停水，其特征在于，具有：触摸检测装置，为权利要求1至5的任意1项所述的触摸检测装置；操作部，具备所述检测部；及开闭阀，基于对象物的对所述接触部的接触判断来进行开闭。

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