JP2009281008A

JP2009281008A - 自動水栓

Info

Publication number: JP2009281008A
Application number: JP2008132481A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Arakawa; 雅史荒川
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】吐水管の先端面に吐水口と併せて人体検知センサにおける発光部と受光部とを設けて成る自動水栓において、先端面の形状を小形状化して吐水管全体を細くコンパクト化し、吐水管のデザイン性，意匠性を良好となす。
【解決手段】吐水管１２の先端面１２Ａに吐水口３０とともに人体検知センサ３８における発光部４０と受光部４２とを設けて成る自動水栓において、センサケース４４，４６を発光部４０側と受光部４２側とに別々に独立して設け、センサケース４４の内部に発光部４０を、センサケース４６の内部に受光部４２をそれぞれ収めた状態で、発光部４０及び受光部４２をセンサケース４４，４６ごと吐水口３０周りに互いに離隔して別々に配置する。
【選択図】図２

Description

この発明は赤外線式の人体検知センサによる人体検知に基づいて吐水口から自動的に吐水する形式の自動水栓に関する。

従来、赤外線式の人体検知センサを備え、使用者が手を差し出したときに人体検知センサによる人体検知（手検知）に基づいて吐水口から自動的に吐水する形式の自動水栓が公共のトイレや洗面所などに広く用いられている。
この種自動水栓は、近年家庭の洗面所やキッチン等にも用いられるようになって来ている。
ここで赤外線式の人体検知センサは、発光部と受光部とを有し、発光部から発した赤外光の人体による反射光を受光部で受光して人体検知する。通常はその受光量が設定したしきい値よりも多いことをもって人体有りと判定する。

このような自動水栓では、吐水口からの吐水の方向と人体検知センサによる検知方向とを同一方向としておくことが使い勝手の点で望ましい。
このようにしておけば、使用者が吐水口からの吐水を受けようとして手を差し出したときに、自動的に人体検知センサにてこれを検知することができ、使用者が吐水のための特別の動作、即ち人体検知センサにて手を検知させるための特別の動作を必要とせず、単に吐水口からの吐水方向の前方に手を差し出すだけで吐水を行わせることができる。
そのために従来の自動水栓では吐水管の先端面に吐水口を設け、そしてその同じ先端面に人体検知センサにおける発光部と受光部とを設けることが多い。

しかしながらこのように吐水管の先端面に吐水口と併せて人体検知センサにおける発光部と受光部とを設けると、必然的に吐水管の先端面が形状的に大きなものとなり、これに伴って吐水管全体が太く大型化してしまってデザイン性，意匠性を損なってしまう。

詳しくは、従来の自動水栓では人体検知センサにおける上記の発光部と受光部とが、発光部からの発光のための回路及び受光部で受けた光を電気信号に変換し信号処理する回路とともに共通の一体のセンサケーシングに収められた状態で吐水管の先端面に配置されているため、また通常はそのセンサケースが吐水管の先端面に対する正面視において横長の４角形状となしてあるため、吐水管の先端面においてそのセンサケースが広いスペースを占有してしまい、結果として吐水管の先端面の形状が大形状化してしまう。

図３はこれを具体的に示したものである。
図中２００は吐水管を、２００Ａは吐水管２００の先端面を、２０２は吐水口を、２０４はセンサケースを、２０６，２０８はセンサケース２０４に収容された発光部，受光部をそれぞれ表している。

上記問題を改善するため、センサケースの形状（正面形状）を吐水口周りに回曲した円弧形状となしたものも提案されている（下記特許文献１に開示）。
しかしながらこの特許文献１に開示のものでは、吐水管の先端面の形状を若干は小形状化できるもののその効果は限定的であり、吐水管の先端面を十分に小形状化することはできない。

尚、本発明に関連する先行技術として下記特許文献２に開示されたものがあるが、このものは吐水管の先端面に人体検知センサにおける発光部と受光部とを吐水口とともに設けた形態のものではなく、本発明の解決すべき課題を本来的に有していないもので、本発明とは別異のものである。

特開２００４−１１６０８３号公報実開平６−２０５５８号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、吐水管の先端面に吐水口と併せて人体検知センサにおける発光部と受光部とを設けて成る自動水栓において、吐水管の先端面の形状を小形状化し、そのことによって吐水管全体を細くコンパクト化し得て吐水管のデザイン性，意匠性を良好とすることを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、吐水管の先端面に吐水口を設けるとともに、該先端面に、赤外線式の人体検知センサにおける発光部と受光部とをセンサケースに収容した状態で設け、該発光部から発した赤外光の人体による反射光を該受光部で受光して人体検知し、前記吐水口から自動吐水する自動水栓において、前記センサケースを前記発光部側と前記受光部側とに別々に独立して設け、該発光部側のセンサケースの内部に前記発光部を、該受光部側のセンサケースの内部に前記受光部をそれぞれ収めた状態で、該発光部と受光部とを該発光部側のセンサケース，該受光部側のセンサケースごと前記吐水口周りに互いに離隔して別々に配置してあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記発光部側のセンサケースと前記受光部側のセンサケースとの形状を、前記吐水管の先端面に対する正面視において左右対称形状をなし且つ何れか一方を自己周りに所定角度回転した向きとしたときに他方と同形状となる形状となしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項２において、前記所定角度として９０°回転した向きとしたときに前記発光部側のセンサケースと受光部側のセンサケースとが同形状となるものとなしてあり、該発光部側のセンサケースと該受光部側のセンサケースとの前端には、偏光方向が互いに９０°異なった偏光板が設けてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、センサケースを発光部側と受光部側とに別々に独立して設け、発光部側のセンサケースの内部に発光部を、受光部側のセンサケースの内部に受光部をそれぞれ収めた状態で、発光部及び受光部をそれらに対応したセンサケースごと吐水口周りに互いに離隔して別々に配置したもので、本発明によれば、吐水管の先端面においてセンサケースの占める面積を効果的に小さくすることができる。

これにより吐水管の先端面の形状を小形状化することができ、またこれに伴って吐水管の先端面の形状によって定まる吐水管の太さを細くし得て吐水管自体をコンパクト化でき、吐水管のデザイン性，意匠性を良好となすことができる。

次に請求項２は、発光部側のセンサケースと受光部側のセンサケースとの形状を左右対称形状となし且つ、何れか一方を自己周りに所定角度回転させることで他方と同形状となる形状となしたもので、この請求項２によれば、同一のセンサケースを発光部側のセンサケースとしても、また受光部側のセンサケースとしても共通に用いることが可能となる。
従って発光部側と受光部側とにそれぞれ別々の種類のセンサケースを用意しなくてもよく、１種類のセンサケースを発光部側と受光部側とで共用することによって所要コストを安価となすことができる。

次に請求項３は、請求項２における上記所定角度を９０°の角度となし、且つ発光部側のセンサケースと受光部側のセンサケースとの各前端に偏光方向が互いに９０°異なった偏光板を設けたものである。

ここで発光部側のセンサケースと受光部側のセンサケースとの各前端に設けた偏光板は、その偏光方向が互いに９０°異なった向きとなしてあることによって、手洗器の鉢面やシンクの内面等の水槽内面が鏡面状をなしていて、その鏡面反射によって水槽内面からの反射光の光量が多い場合であっても、受光部への反射光の入射の光量を少なくし、人体検知センサが鉢面等を人体と誤検知してしまうのを防止する働きを有する。

この請求項３では、発光部から発せられた赤外光のうち発光部側の偏光板の偏光方向と同方向の振動成分のみが偏光板を通過して鉢面等に照射される。
鉢面等で鏡面反射した赤外光は同じ偏光方向（振動方向）を維持しながら反射して受光部側の偏光板に達する。
このとき、受光部側の偏光板の偏光方向に対して鏡面反射によりそこに到達した反射光は振動方向が直角方向となるため、その受光部側の偏光板を通過して受光部へと達することができない。

即ち発光部から発せられた赤外光のうち鉢面等で鏡面反射した光は受光部の偏光板で排除され、従って鉢面等で鏡面反射した光は光量の多さにも拘らず人体検知のためには用いられず、そしてそのことによって人体検知センサが鉢面等を人の手と誤検知してしまうのが防止される。
尚、このように発光部側と受光部側とに偏光板を用いる点については特許文献１に開示されている。

この請求項３では、上記所定角度として９０°回転した向きとしたときに、発光部側のセンサケースと受光部側のセンサケースとが同形状となるものとなしてあるため、偏光板もまた発光部側と受光部側とで共通の偏光板を用いること、即ち同一の偏光板を各センサケースに対し同じ偏光方向に取り付けた上でこれを９０°回転させて取付状態とすることが可能となり、発光部側と受光部側とで別種の偏光板を用意して偏光面を９０°異なった向きとして組み込む必要がなく、偏光板の種類を少なくできることによってコストダウンを図ることができるとともに、別種の偏光板をそれぞれの偏光の向きを確認しつつ組み込む必要もなくなって組付性も向上する。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は本実施形態の自動水栓で、１２は自動水栓１０における吐水管である。
吐水管１２は、図中下端部に大径の基部１４を有しており、この基部１４において取付装置１６によりカウンタ部（取付基体）１８に固定状態に取り付けられている。

取付装置１６は、カウンタ部１８を上側から挟み付ける挟持部材２０と、下側から挟み付ける挟持部材２２と、それらを締結するねじ締結具２４とを有しており、ねじ締結具２４による締付けによって、一対の挟持部材２０，２２によりカウンタ部１８を上下両側から挟持する状態にカウンタ部１８に固定されている。
そしてその取付装置１６の上側の挟持部材２０に対し基部１４が下向きに嵌合され、カウンタ部１８に着座せしめられている。
ここで基部１４は止め具２６にて挟持部材２０に止め付けられ、回転方向にまた抜け方向にも固定状態とされている。
尚、２８はカウンタ部１８を貫通して設けられた取付穴である。

吐水管１２は上部が逆Ｕ字状のグースネック形状を成しており、使用者に向って斜め前方下向きをなす先端面１２Ａに、正面形状（先端面１２Ａに対する正面視の形状）が円形状を成す吐水口３０が設けられている。
ここで吐水管１２は、吐水口３０が手洗鉢やシンク等の水槽内部を向くようにして設けられている。

吐水管１２の内部には、給水路３２の一部をなす給水チューブ３４が挿通されており、その先端が吐水口３０に接続されている。
給水路３２上には、吐水口３０からの吐水と止水とを行う開閉弁としての電磁弁３５が設けられている。
３６はこの電磁弁３５の開閉を制御する制御部で、この制御部３６に対し電磁弁３５が電気的に接続されている。

図２（Ｂ）に示しているように、吐水管１２の先端面には赤外線式の人体検知センサ３８における発光部４０と受光部４２とが設けられている。
ここで発光部４０，受光部４２はそれぞれ吐水口３０とほぼ同方向、つまり吐水口３０からの吐水の方向とほぼ同方向に向けて配向されている。

人体検知センサ３８は、発光部４０から赤外光を発光し、そして人体により反射された光を受光部４２で受光し、その受光の光量が設定したしきい値以上であるときに人体有りと判断する、即ち人体検知する。そしてその人体検知に基づいて吐水口３０から自動的に吐水が行われる。
また人体非検知となったときに、吐水口３０からの吐水が自動的に停止せしめられる。

詳しくは、受光部４２が設定以上の受光量で反射光を受光すると、制御部３６が電磁弁３５を開弁させて給水路３２を通じ吐水口３０へと水を供給し、吐水口３０から吐水させる。
一方、人体非検知状態になると制御部３６が開弁状態にある電磁弁３５を閉弁させ、吐水口３０からの吐水を停止させる。

図２（Ａ）において４４，４６は吐水管１２内に互いに別々に独立して設けられた発光側のセンサケース，受光側のセンサケースで、これらセンサケース４４，４６内に先端面１２Ａに臨んで位置する上記の発光部４０，受光部４２が収容されている。
ここで発光部４０は、赤外光を発光するＬＥＤ等の発光素子で構成し、発光素子を発光させる駆動回路とともに発光側のセンサケース４４内部に収容しておくことができる。
また受光部４２は、フォトダイオード，フォトトランジスタ等の受光素子にて構成し、受光素子にて受光した光を電気信号に変換し信号処理する処理回路とともに受光側のセンサケース４６内部に収容しておくことができる。
尚発光部４０，受光部４２の前方には必要に応じてそれぞれ光学レンズを備えておくことができる。

この実施形態において、図２（Ｃ）に示しているように発光側のセンサケース４４は、正面形状が正方形状の一部を２等辺３角形状の切欠部４８で切り欠いた形状をなしている。
その上辺の寸法Ｌ_１，一方の側辺の寸法Ｌ_２が同寸法をなし、また他方の側辺の寸法Ｌ_３と下辺の寸法Ｌ_４とが同寸法をなしている。

一方受光側のセンサケース４６は、発光側のセンサケース４４に対し左右対称形状（吐水管１２の先端面１２Ａに対する正面視において）をなしている。
またこれら発光側のセンサケース４４と受光側のセンサケース４６とは、何れか一方を自己周りに９０°回転した向きとしたときに他方と同形状となる形状となしてある。またここではそれらが図２（Ｂ）に示しているように吐水口３０の中心Ｏに対し９０°の角度を成すように配置されている。

即ちこの実施形態において、発光側のセンサケース４４は吐水口３０周りに時計方向に９０°回転させると（このとき発光側のセンサケース４４は自己周りに９０°回転した状態となる）、受光側のセンサケース４６と正面形状が同形状となり、また受光側のセンサケース４６は吐水口３０周りに反時計方向に９０°回転させると（このとき受光側のセンサケース４６は自己周りに９０°回転した状態となる）、発光側のセンサケース４４と正面形状が同形状となる。
尚、後述するように本実施形態では偏光板５０，５２として同一の偏光板を用いるが、そのためには発光側のセンサケース４４，受光側のセンサケース４６は、それぞれ自己周りに９０°回転したときに他方と同形状となれば良く、必ずしも吐水口３０の中心Ｏ周りに９０°回転した位置に配置しなければならないものではない。従って吐水口３０の中心Ｏ周りに他の角度で回転した位置にそれぞれを配置しておくこともできる。
発光側のセンサケース４４及び受光側のセンサケース４６は、それぞれの上辺が先端面１２Ａに対する正面視において水平となり、また各側辺が上辺に対し直角の向きとなるように先端面１２Ａに配置されている。

一方吐水管１２の先端面１２Ａは、図２（Ｂ）に示しているように略下半部が、詳しくは吐水口３０の図中下半分に対応する部分が半円形状とされ、略上半部が４角形状とされている。
そして略上半部の図中左上のコーナー部に発光側のセンサケース４４が、また右上のコーナー部に受光側のセンサケース４６がそれぞれ配置されている。
尚先端面１２Ａにおける上辺は図中左右方向に水平な形状をなしており、また左右の側辺が上辺に対し直角な形状をなしている。

尚、発光側のセンサケース４４内部に発光用の駆動回路を設け、また受光側のセンサケース４６内部に受光部で受けた光を電気信号に変換し処理する信号処理回路を設けておく場合には、それぞれを電気配線にて上記の制御部３６に接続しておく。

図２（Ａ），（Ｂ）に示しているように、発光側のセンサケース４４及び受光側のセンサケース４６の各先端には、発光側の偏光板５０，受光側の偏光板５２がそれぞれ設けられている。
ここで発光側の偏光板５０，受光側の偏光板５２は、何れもそれぞれ対応する発光側のセンサケース４４，受光側のセンサケース４６の正面形状と同形状をなしている。
但し発光側の偏光板５０と受光側の偏光板５２とは、その偏光方向が互いに９０°異なった向きとされている。
例えば発光側の偏光板５０はその偏光方向が図中垂直向きとされ、また受光側の偏光板５２はその偏光方向が図中水平向きとされている。

但し本実施形態において、発光側のセンサケース４４と受光側のセンサケース４６とは、一方を吐水口３０の中心Ｏ周りに９０°回転させると（このとき自己周りに９０°回転させたのと同じ形状となる）他方と同形状となるものであり、この実施形態ではそれら発光側のセンサケース４４と、受光側のセンサケース４６とに同一のセンサケースが向きを９０°回転させた状態で用いられている。

同様に発光側の偏光板５０，受光側の偏光板５２も、一方を吐水口３０の中心Ｏ周りに９０°回転させると他方と同形状且つ偏光方向が同方向となるものであり、この実施形態では、同一種類の偏光板が互いに向きを９０°異ならせる状態で発光側の偏光板５０，受光側の偏光板５２として用いられている。

この実施形態において、発光部４０からの赤外光は発光側の偏光板５０を通過して吐水口３０からの吐水方向前方に発せられる。このとき発光部４０からの赤外光のうち、偏光板５０の偏光方向即ち垂直向きの振動成分のみが偏光板５０を通過して前方に投射される。

その投射された赤外光は手洗鉢等の内面により反射されるが、手洗鉢等の内面が鏡面状態であると、鏡面反射した光は同一の偏光面（振動方向）を維持しつつ反射される。
従ってその反射光が受光部４２側の偏光板５２に達しても偏光板５２を通過することができず、受光部４２に達することができない。即ち受光部４２にて受光されない。
従って鏡面反射により反射光量が多くてもその光量に基づいて手洗鉢等が誤検知されない。

一方、本来の検出対象である人体（手）の場合、拡散反射であるため反射光は偏光面を維持しない。
従って、反射光の一部は受光部４２側の偏光板５２を通過することができる。
この光は概ね反射物までの距離の２乗に逆比例するので、この光量を用いて人体の有無を判定することができる。

以上のような本実施形態においては、吐水管１２の先端面１２Ａにおいてセンサケース４４,４６の占める面積を効果的に小さくすることができる。
これにより吐水管１２の先端面１２Ａの形状を小形状化することができ、またこれに伴って吐水管１２の先端面１２Ａの形状によって定まる吐水管１２の太さを細くし得て吐水管１２自体をコンパクト化でき、吐水管１２のデザイン性，意匠性を良好となすことができる。

また発光部４０側のセンサケース４４と受光部４２側のセンサケース４６との形状を、何れか一方を９０°回転させることで他方と同形状となる形状となしてあるため、同一のセンサケースを発光部４０側のセンサケース４４としても、また受光部４２側のセンサケース４６としても共通に用いることが可能となる。
従って発光部４０側と受光部４２側とにそれぞれ別々の種類のセンサケースを用意しなくてもよく、１種類のセンサケースを発光部４０側と受光部４２側とで共用することによって所要コストを安価となすことができる。

更にこの実施形態によれば、発光部４０側の偏光板５０，受光部４２側の偏光板５２も共通の偏光板を用いることができ、発光部４０側と受光部４２側とで別種の偏光板を用意して組み込む必要がなく、偏光板の種類を少なくできることによってコストダウンを図ることができるとともに、別種の偏光板をそれぞれの偏光の向きを確認しつつ組み込む必要もなくなって組付性も向上する。

つまり回転により同形状となる各センサケース４４，４６に対して、偏光方向を統一して偏光板を組み込んでおき、吐水管１２に９０°異なった回転位置でセンサケースを取り付ければ、必然的に各センサケース４４，４６の偏光板の偏光方向は互いに９０°交差することになる。

以上本発明の実施形態を詳述したが、これはあくまで一例示である。
例えば本発明においては発光素子，受光素子を吐水管の先端から離隔して配置しておき、それら発光素子，受光素子から光ファイバーを吐水管１２の先端面１２Ａまで延ばして、その光ファイバーの先端を発光部４０，受光部４２となすことも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態である自動水栓の図である。同実施形態の要部の図である。従来の自動水栓の一例を示した図である。

符号の説明

１０自動水栓
１２吐水管
１２Ａ先端面
３０吐水口
３８人体検知センサ
４０発光部
４２受光部
４４，４６センサケース
５０，５２偏光板

Claims

吐水管の先端面に吐水口を設けるとともに、該先端面に、赤外線式の人体検知センサにおける発光部と受光部とをセンサケースに収容した状態で設け、該発光部から発した赤外光の人体による反射光を該受光部で受光して人体検知し、前記吐水口から自動吐水する自動水栓において
前記センサケースを前記発光部側と前記受光部側とに別々に独立して設け、該発光部側のセンサケースの内部に前記発光部を、該受光部側のセンサケースの内部に前記受光部をそれぞれ収めた状態で、該発光部と受光部とを該発光部側のセンサケース，該受光部側のセンサケースごと前記吐水口周りに互いに離隔して別々に配置してあることを特徴とする自動水栓。
請求項１において、前記発光部側のセンサケースと前記受光部側のセンサケースとの形状を、前記吐水管の先端面に対する正面視において左右対称形状をなし且つ何れか一方を自己周りに所定角度回転した向きとしたときに他方と同形状となる形状となしてあることを特徴とする自動水栓。
請求項２において、前記所定角度として９０°回転した向きとしたときに前記発光部側のセンサケースと受光部側のセンサケースとが同形状となるものとなしてあり、該発光部側のセンサケースと該受光部側のセンサケースとの前端には、偏光方向が互いに９０°異なった偏光板が設けてあることを特徴とする自動水栓。