JP2004124363A

JP2004124363A - 自動水栓および自動吐水機能付洗面器

Info

Publication number: JP2004124363A
Application number: JP2002285359A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Murase; 村瀬　陽一; Toshio Oguro; 小黒　利雄; Masayuki Nagaishi; 永石　昌之; Yuichi Furuta; 古田　祐一; Naoki Kabe; 加邉　直樹
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】自動吐水機能付洗面器において、マイクロ波センサを使用することで陶器や樹脂を通じて人体検知を行い検知精度の劣化を防ぎ、吐水される水を人体と誤って検知することなく確実に動作する。
【解決手段】水路の途中に設けられて水路の開閉を行う電磁弁１８と、この電磁弁１８を通じて水を吐水する吐水口２１を備えた吐水部と、マイクロ波の送受信によって物体を検知するマイクロ波センサ１と、前記マイクロ波センサ１からの物体検知情報によって前記電磁弁１８を開閉処理する制御部２３と、を備えた自動水栓２２において、前記マイクロ波センサ１の送信信号の床と平行となる面における指向特性２４は、その指向特性の谷部が前記吐水口からの水の軌跡２６と交わるようにして、吐水を検知せず人体のみを検知するようする。
【選択図】　図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗面台において、センサにより人体の手の動きを検知して水栓の開閉を自動制御する自動水栓制御装置、いわゆる自動吐水機能付洗面器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動吐水機能付洗面器は人体の手の動きを検知するセンサとして、赤外線センサを利用し人体の手にあたることで反射する赤外線を受信することで、手の有無を検知している。但し赤外線センサの赤外線は自動吐水洗浄機能付洗面器のスパウト部から吐水する水にも反射し、人体の手の動きと誤って検知してしまい吐水し続けるという恐れがあった。そのため前記赤外線センサの指向特性の方向をスパウト部から吐水される水の軌跡と略平行状態になるようにして設置するなどをしている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２２９１８３号公報（第２−９頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、赤外線は光の反射を利用しているため、光を透過する窓が必要であり窓が汚れることによって検知精度が劣化したり、経年変化による赤外線ＬＥＤの劣化により検知距離が短くなるとい問題があった。また赤外線ＬＥＤは指向特性が鋭いため、広範囲の検知は難しいという問題がある。さらに外乱光のボール面による反射を、赤外線の反射と誤検知してしまうなどという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためのもので、マイクロ波センサに用いるマイクロ波は陶器である洗面器に遮られていてもほとんど減衰することなく透過するという性質を利用することで、洗面器においてマイクロ波センサを使用することで陶器を透過して人体検知を行なうことができ、またマイクロ波センサの指向特性が比較的広く自由に制御できることから、検知精度の劣化や誤検知を減らすことが可能である。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、水路の途中に設けられて水路の開閉を行う電磁弁と、この電磁弁を通じて水を水路の途中に設けられて水路の開閉を行う電磁弁と、この電磁弁を通じて水を吐水する吐水口を備えた吐水部と、マイクロ波の送受信によって物体を検知するマイクロ波センサと、前記マイクロ波センサからの物体検知情報によって前記電磁弁を開閉処理する制御部と、を備えた自動水栓において、前記マイクロ波センサの送信信号の床と平行となる面における指向特性は、その指向特性の谷部が前記吐水口からの吐水軌跡と交わる（重なっている）ことを特徴としている。前記指向特性の谷部とは、指向特性のパターンにおいて、ある尖った領域ともう一方の尖った領域で挟まれた領域である。これにより指向特性の谷部の放射強度は、前記尖った領域よりも小さな値となる。
【０００７】
上記構成により、マイクロ波センサの指向特性が吐水口から吐水される水を避けることが可能であるため、水を人体の手と誤って検知する恐れがなくなり、人体の手の動作のみにより自動水栓からの吐水を制御することが可能である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、前記マイクロ波センサは、前記吐水部内部に設置されたことを特徴としている。
【０００９】
上記構成により、水は吐水部内部を通じて吐水されるので、マイクロ波センサの指向特性の谷部と吐水軌跡を重ね合わせることが容易に実現可能である。またマイクロ波センサを自動水栓内に隠蔽できるので、マイクロ波センサ自体の保護、防水などを考慮する必要がない点で優れているし、意匠性の向上を見込むことが可能である。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、前記自動水栓が洗面器に固定された自動吐水機能付洗面器であって、前記マイクロ波センサは、前記洗面器の壁面に設置されていることを特徴としている。
【００１１】
上記構成により、マイクロ波センサが洗面器の内側に設置されているため、検知精度の劣化や誤った検知の少ない吐水制御が可能である。また自動水栓にマイクロ波センサを組み込む必要がないため意匠性・組み込み性に優れた自動吐水機能付洗面器を構成すること可能である。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は、水路の途中に設けられて水路の開閉を行う電磁弁と、この電磁弁を通じて水を吐水する吐水口を備えた吐水部と、マイクロ波を送信する送信部とこの送信部からのマイクロ波を受信する受信部とを別体とし、物体を検知するマイクロ波センサと、前記マイクロ波センサからの物体検知情報によって前記電磁弁を開閉処理する制御部と、前記吐水部が固定された洗面器と、を備えた自動吐水機能付洗面器において、前記マイクロ波センサの送信信号の床と平行となる面における指向特性は、その指向特性の谷部が前記吐水口からの吐水軌跡に交わっている（重なっている）ことを特徴としている。
【００１３】
上記構成により、マイクロ波センサの指向特性が吐水口から吐水される水を避けることが可能であるため、水を人体の手と誤って検知する恐れがなくなり、人体の手の動作のみにより自動水栓からの吐水を制御することが可能である。またマイクロ波センサを送信部と受信部に別体で設け、その送信部と受信部の人体の手が入り受信部での受信強度を判断しているため、直接的に人体を検知することとなり検知精度を向上させることが可能である。
【００１４】
請求項５記載の本発明は、前記マイクロ波センサの送信部は吐水部内部に設置され、受信部が洗面器の壁面に設置されていることを特徴としている。
【００１５】
上記構成により、水は自動水栓から吐水されるので、送信用マイクロ波センサの指向性の谷部と吐水軌跡を重ね合わせることが容易に実現可能である。またマイクロ波センサを自動水栓に隠蔽できるので、マイクロ波センサ自体の保護、防水などを考慮する必要がない点で優れているし、意匠性の向上を見込むことが可能である。
【００１６】
請求項６記載の本発明は前記マイクロ波センサの送信部、受信部ともに洗面器の壁面に設置されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成により、マイクロ波センサの送信部と受信部が共に洗面器に設置されているため、検知精度の劣化や誤った検知の少ない吐水制御が可能である。また水栓本体にマイクロ波センサを組み込む必要がないため意匠性・組み込み性に優れた自動吐水機能付洗面器を構成すること可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面をもとに以下に説明する。
【００１９】
図１は送受信が一体となったマイクロ波センサ１の構成図である。マイクロ波センサ１、誘電体共振器に一定の電圧を印加することでマイクロ波を発生させる発振回路２と、その発振回路２で発振させたマイクロ波を送信アンテナ側と受信アンテナ側へと分岐させる分岐部３と、アンテナ側へと分岐したマイクロ波を送信アンテナ４があり空間へと送信波５となるマイクロ波を送信する。送信された検知物体６に反射することで反射波７となり、受信アンテナ８にて受信される。受信アンテナ８で受信されたマイクロ波は、ショットキーバリヤダイオードを用いたミキサー回路９にて検波が行われる。その際の基準波形は分岐部３で分岐したもう一方のマイクロ波である。ミキサ回路９からの出力はドップラー信号や位相干渉波などの出力信号が得られる。制御部１００ではミキサ回路９の出力がある場合は検知信号を生成し、ミキサ回路９からの出力がない場合は非検知信号を生成する。
【００２０】
図２はマイクロ波センサ１の外観図である。これはアンテナ面から見たものであり、送信アンテナ４と受信アンテナ８が平面基板１０にメッキにより設けられている。アンテナ面と反対側の基板面には、前記の発振回路２、分岐部３、検波回路９が設けてあり（図示せず）、金属シールドケース１１により封印を施している。金属シールドケース１１は、発振回路２が安定して発振を継続するために設けている。
【００２１】
マイクロ波センサの放射パターンは、アンテナの形状や個数やアンテナ間の距離、給電するポイント、給電する電圧の位相によって決定する。本発明の指向特性を得るために、今回の実施の形態では給電位置を変えたものに関して述べる。
【００２２】
図３に示すようなアンテナをマイクロ波センサの平面基板上にプリントにより製作する。製作に用いた基板材質は厚さ０．８ｍｍであり比誘電率４．２の特性をもつガラスエポキシ材である。
【００２３】
上記のアンテナの指向特性を図４、図５に示す。図４の指向特性ではその放射角度がおよそ±３０度の方向であることが確認できる。
【００２４】
図６は、送信部１２と受信部１３を別体で設けたマイクロ波センサ１４の構成図である。誘電体共振器に一定の電圧を印加することでマイクロ波を発生させる発振回路１５と、その発振回路１５で発振させたマイクロ波が送信アンテナ１６にて空間へと送信波１７となるマイクロ波を送信する。送信波１７は受信部１３の受信アンテナ１９にて受信され、それに基づき制御回路２０にてマイクロ受信の強度の変化により検知物体６の無または有の判定する。つまり、送信部１２と受信部１３の間に検知物体６がある場合は送信波１７がそのまま受信され制御部２０にて人体非検知信号を生成する。また検知物体６がある場合には検知物体６がマイクロ波の障害物となり、受信部１３による送信波１７の検知強度は検知物体６がない場合に比べ小さくなることにより、それを制御回路２０にて人体検知信号を生成する。
【００２５】
送信部１２と受信部１３を別体で設けたマイクロ波センサ１４も送受信が一体となったマイクロ波センサ１と同材質同構造で製作され、送信アンテナ１６の指向特性は、図５、図６と同様なものであり、受信アンテナ１９の指向特性は送信波１７を受信するものであれば特に問わない。
【００２６】
図７は、自動水栓２２の構成図である。使用者が自動水栓２２を使用しようと手を伸ばすと、マイクロ波センサ１または１４から検知信号を制御部２３に送信する。それに基づき制御部２３は電磁弁を開き、吐水口２１より吐水される。また、使用者が自動水詮２２の使用を止め立ち去ろうとすると、マイクロ波センサ１または１４により非検知信号を制御部２３に送信する。それに基づき前回開いていた電磁弁１８を閉じ吐水口２１からの吐水を中断させる。
【００２７】
図８は、マイクロ波センサ１を自動水栓２２内に設置した場合を横方向からみた機能構成図であり、また図９は、マイクロ波センサ１を自動水栓２２に設置した場合を正面方向からみた機能構成図である。図３に示すアンテナを有したマイクロ波センサ１を、図４に示すｚｘ面（φ＝０°）の指向特性が床面と略並行状態となり、かつ指向特性の谷部の中心が自動水栓２２から吐水される水の軌跡２６と交わるように自動水詮２２の内部に設置している。つまりマイクロ波センサ１の指向特性２４は自動水栓２２からの吐水される水の軌跡２６を避けるようなパターンとなる。使用者２５が自動水栓２２を使用して手を洗浄する場合、手がマイクロ波センサ１の指向特性２４で構成される検知領域に入るため、マイクロ波センサ１の検知信号により自動水栓２２より吐水が行われる。この指向特性２４は自動水栓２２から吐水される水の軌跡２６を避けているため、使用者２５が手の洗浄が終了し自動水栓２２から離れる場合、自動水栓２２から吐水される水を使用者２５と誤って検知しつ続けることがなく、マイクロ波センサ１の非検知信号により自動水栓２２からの吐水を確実に停止させることが可能である。
【００２８】
図１０は、マイクロ波センサ１を洗面器２８に設置した場合の自動吐水機能付洗面器２７を横方向からみたの機能構成図であり、また図１１は、マイクロ波センサ１を洗面器２８に設置した場合の自動吐水機能付洗面器２７を正面方向からみた機能構成図である。図３に示すアンテナを有したマイクロ波センサ１を、図４に示すｚｘ面（φ＝０°）の指向特性が床面と略並行状態となり、かつ指向特性の谷部の中心が自動水栓２２から吐水される水の軌跡２６と交わるように洗面器２８壁面内部に設置している。つまりマイクロ波センサ１の指向特性２４は自動水栓２２からの吐水される水の軌跡２６を避けるようなパターンとなる。使用者２５が自動水栓２２を使用して手を洗浄する場合、手がマイクロ波センサ１の指向特性２４で構成される検知領域に入るため、マイクロ波センサ１の検知信号により自動水栓２２より吐水が行われる。この指向特性２４は自動水栓２２から吐水される水の軌跡２６を避けているため、使用者２５が手の洗浄が終了し自動水栓２２から離れる場合、自動水栓２２から吐水される水を使用者２５と誤って検知しつづけることがなく、マイクロ波センサからの非検知信号により自動水栓２２からの吐水を確実に停止させることが可能である。またマイクロ波センサ１を洗面器２８の壁面内側に設置しているので、自動水栓２２にマイクロ波センサ１を組み込む必要がないため意匠性に優れた自動吐水機能付洗面器２７を構成すること可能である。
【００２９】
図１２は、マイクロ波センサ１４の送信部１２を自動水栓２２に受信部１３を洗面器２８に設置した場合の自動吐水機能付洗面器２７を横方向からみたの機能構成図であり、また図１３は、マイクロ波センサ１４の送信部１２を自動水栓２２に受信部１３を洗面器２８に設置した場合の自動吐水機能付洗面器２７を正面方向からみた機能構成図である。図３に示すアンテナを有したマイクロ波センサ１４の送信部１２をを、図４に示すｚｘ面（φ＝０°）の指向特性が床面と略並行状態となり、かつ指向特性の谷部の中心が自動水栓２２から吐水される水の軌跡２６と交わるように自動水詮２２の内部に設置している。つまりマイクロ波センサ１４の送信部１２の指向特性２４は自動水栓２２からの吐水される水の軌跡２６を避けるようなパターンとなる。またマイクロ波センサ１４の受信部１３は送信部１２からのマイクロ波を受信するよう洗面器２８に設置され、送信部１２からのマイクロ波を受信すればよいため指向特性はどのようなものでも良い。また、図１１では送信部１２からの２つのパターンに対して、それぞれ受信部１３を設けているが２つのパターンによるマイクロ波を１つの受信部１３で併用できる指向特性であれば、１つの受信部１３でも問題がない。次に動作例に関してみてみると、使用者２５がいない場合は送信部１２からの受信部１３の間が何もないため、送信部１２からのマイクロ波を受信部１３にて十分に受信することができる。つまり、受信部１３にてマイクロ波を十分に受信できれば使用者２５がいないと判断し、マイクロ波センサ１４の非検知信号により自動水栓２２からの吐水を禁止する。使用者２５が自動水栓２２を使用する場合は、受信部１３と送信部１２の間に使用者２５の手が入ることとなる。この使用者２５の手が指向特性２４の領域を遮ることなり、受信部１３でのマイクロ波の受信強度は、使用者がいない受信強度に比べて小さくなる。この受信強度の差をもって使用者２５が自動水栓２２を使用していると判断し、マイクロ波センサ１４の検知信号により自動水栓２２からの吐水を行う。このように使用者２５の有無を受信部１３と送信部１２の２つを使い直接的に判定し自動吐水機能付洗面器２７の制御することが可能である。
【００３０】
図１４は、マイクロ波センサ１４の送信部１２と受信部１３を洗面器２８に設置した場合の自動吐水機能付洗面器２７を横方向からみたの機能構成図であり、また図１５は、マイクロ波センサ１４の送信部１２と受信部１３を洗面器２８に設置した場合の自動吐水機能付洗面器２７を正面方向からみた機能構成図である。図３に示すアンテナを有したマイクロ波センサ１４の送信部１２を、図４に示すｚｘ面（φ＝０°）の指向特性が床面と略並行状態となり、かつ指向特性の谷部の中心が自動水栓２２から吐水される水の軌跡２６と交わるように洗面器２８壁面内部に設置している。つまりマイクロ波センサ１４の送信部１２の指向特性２４は自動水栓２２からの吐水される水の軌跡２６を避けるようなパターンとなる。またマイクロ波センサ１４の受信部１３は送信部１２からのマイクロ波を受信するよう配置され、送信部１２からのマイクロ波を受信すればよいため指向特性はどのようなものでも良い。また、図１５では送信部１２からの２つのパターンに対して、それぞれ受信部１３を設けているが２つのパターンによるマイクロ波を１つの受信部１３にて併用できる指向特性であれば、１つの受信部１３でも問題がない。次に動作例に関してみてみると、使用者２５がいない場合は送信部１２からの受信部１３の間が何もないため、送信部１２からのマイクロ波を受信部１３にて十分に受信することができる。つまり、受信部１３にてマイクロ波を十分に受信できれば使用者２５がいないと判断し、マイクロ波センサ１４の非検知信号により自動水栓２２からの吐水を禁止する。使用者２５が自動水栓２２を使用する場合は、受信部１３と送信部１２の間に使用者２５の手が入ることとなる。この使用者２５の手が指向特性２４の領域を遮ることなり、受信部１３でのマイクロ波の受信強度は、使用者がいない受信強度に比べて小さくなる。この受信強度の差をもって使用者２５が自動水栓２２を使用していると判断し、マイクロ波センサ１４の検知信号により自動水栓２２からの吐水を行う。このように使用者２５の有無を受信部１３と送信部１２の２つを使い直接的に判定し自動吐水機能付洗面器２７を制御することが可能である。またマイクロ波センサ１４の送信部１２を洗面器２８の壁面内側に設置しているので、自動水栓２２にマイクロ波センサ１４を組み込む必要がないため意匠性に優れた自動吐水機能付洗面器を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るマイクロ波センサの構成図
【図２】本発明の実施例に係るマイクロ波センサの外観図
【図３】本発明の実施例に係るマイクロ波センサのアンテナ
【図４】本発明の実施例に係る図３に図示したアンテナの放射特性１
【図５】本発明の実施例に係る図３に図示したアンテナの放射特性２
【図６】本発明の実施例に係るマイクロ波センサの構成図
【図７】本発明の実施例に係る自動水栓の構成図
【図８】本発明の実施例に係る自動水栓の横方向の機能構成図
【図９】本発明の実施例に係る図８に示す自動水栓の正面方向の機能構成図
【図１０】本発明の実施例に係る自動吐水機能付洗面器の横方向の機能構成図
【図１１】本発明の実施例に係る図１０に示す自動吐水機能付洗面器の正面方向の機能構成図
【図１２】本発明の実施例に係る自動吐水機能付洗面器の横方向の機能構成図
【図１３】本発明の実施例に係る図１２に示す自動吐水機能付洗面器の正面方向の機能構成図
【図１４】本発明の実施例に係る自動吐水機能付洗面器の横方向の機能構成図
【図１５】本発明の実施例に係る図１４自動吐水機能付洗面器の正面方向の機能構成図
【符号の説明】
１…マイクロ波センサ、　２…発信回路、　３…分岐部、　４…送信アンテナ、　５…送信波、　６…検知物体、　７…反射波、　８…受信アンテナ、　９…ミキサ回路、　１０…平面基板、　１１…金属シールドケース、　１２…送信部、　１３…受信部、　１４…マイクロ波センサ、　１５…発信回路、　１６…送信アンテナ、　１７…送信波、　１８…電磁弁、　１９…受信アンテナ、　２０…制御回路、　２１…吐水口、　２２…自動水栓、　２３…制御部、　２４…指向特性、　２５…使用者、　２６…水の軌跡、　２７…自動吐水機能付洗面器、
２８…洗面器
１００…制御回路

Claims

水路の途中に設けられて水路の開閉を行う電磁弁と、この電磁弁を通じて水を吐水する吐水口を備えた吐水部と、マイクロ波の送受信によって物体を検知するマイクロ波センサと、前記マイクロ波センサからの物体検知情報によって前記電磁弁を開閉処理する制御部と、を備えた自動水栓において、前記マイクロ波センサの送信信号の床と平行となる面における指向特性は、その指向特性の谷部が前記吐水口からの吐水軌跡と交わることを特徴とする自動水栓。
前記マイクロ波センサは、前記吐水部内部に設置されたことを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
前記請求項１記載の自動水栓が洗面器に固定された自動吐水機能付洗面器であって、前記マイクロ波センサは、前記洗面器の壁面に設置されていることを特徴とする自動吐水機能付洗面器。
水路の途中に設けられて水路の開閉を行う電磁弁と、この電磁弁を通じて水を吐水する吐水口を備えた吐水部と、マイクロ波を送信する送信部とこの送信部からのマイクロ波を受信する受信部とを別体とし、物体を検知するマイクロ波センサと、前記マイクロ波センサからの物体検知情報によって前記電磁弁を開閉処理する制御部と、前記吐水部が固定された洗面器と、を備えた自動吐水機能付洗面器において、前記マイクロ波センサの送信信号の床と平行となる面における指向特性は、その指向特性の谷部が前記吐水口からの吐水軌跡に交わっていることを特徴とする自動吐水機能付洗面器。
前記マイクロ波センサの送信部は吐水部内部に設置され、受信部が洗面器の壁面に設置されていることを特徴とする請求項４記載の自動吐水機能付洗面器。
前記マイクロ波センサの送信部、受信部ともに洗面器の壁面に設置されていることを特徴とする請求項４記載の自動吐水機能付洗面器。