JP2009287352A - Automatic faucet device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人の手などの洗浄対象物体を検知し、自動で出水する自動水栓装置に関する。 The present invention relates to an automatic faucet device that detects an object to be cleaned such as a human hand and automatically discharges water.
従来、この種の自動水栓装置には、例えば特許文献1に記載の装置が知られている。この従来の自動水栓装置は、人の手等の洗浄対象物体を光信号により検知して水流を提供する装置であり、一端が発光素子と受光素子に接続され、その他端がそれぞれ発光部ヘッドと受光部ヘッドに接続される光ファイバーを備えている。この投受光部ヘッドは、水栓ケースに下方の感知領域と洗面ボールに向かって指向されている。
しかしながら、投受光ヘッドが指向する側には洗面ボウル等のシンクがあり、その表面には水を排水管に導く排水口に金具が設けられている。この排水口金具は、高い反射率を有する金属であり、鏡面のごとく投光ヘッドから放射した光を受光ヘッドに向けて反射することがある。そして、排水口金具で反射される受光信号の出力値は大きいため、従来の自動水栓装置は、排水口金具を誤って検知し、洗浄対象物体が存在していないのに水流を提供してしまうという問題がある。 However, a sink such as a wash bowl is provided on the side to which the light projecting / receiving head is directed, and a metal fitting is provided on the surface of the sink for guiding the water to the drain pipe. The drain fitting is a metal having a high reflectivity, and the light emitted from the light projecting head may be reflected toward the light receiving head like a mirror surface. And since the output value of the light reception signal reflected by the drain fitting is large, the conventional automatic faucet device erroneously detects the drain fitting and provides a water flow even though there is no object to be cleaned. There is a problem of end.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、投光部と受光部が指向する方向に排水口金具等の高反射物が存在する場合でもこれを誤検知してしまうことを防止する自動水栓装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to erroneously detect even a highly reflective object such as a drain fitting in the direction in which the light projecting unit and the light receiving unit are directed. It is an object to provide an automatic water faucet device that prevents this from happening.
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、第1の発明は、検知対象とする検知対象エリアに向けて光を所定の投光角(α)を形成するように末広がり状に放射して、投光エリア(40)を形成する投光部(2)と、
投光部から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、投光エリアを含み、投光角よりも大きな所定の受光角(β)を有する受光エリア(41)を形成する受光部(3)と、を備え、投光エリアに入った手によって反射した反射光を受光部が受光したときに自動的に出水を行う自動水栓装置に係る発明である。
In order to achieve the above object, the following technical means are adopted. That is, in the first invention, light is emitted toward the detection target area as a detection target so as to form a predetermined projection angle (α) so as to form a projection area (40). Optical part (2),
A light receiving area (41) including a light projecting area and having a predetermined light receiving angle (β) larger than the light projecting angle is formed so that the light emitted from the light projecting unit is reflected by the object and reflected. And an automatic water faucet device that automatically discharges water when the light receiving unit receives reflected light reflected by a hand that has entered the light projecting area.
さらに第1の発明は、投光部の軸線(26)と受光部の軸線(36)とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の下方のシンク(50)に設けられる排水口金具(51)の中心軸線と投光部の軸線26との距離をEとし、排水口金具の直径寸法をDとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をLとした場合に、
θは、下記の式3で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする。
In the first invention, the angle formed by the axis (26) of the light projecting unit and the axis (36) of the light receiving unit is θ, the predetermined light projecting angle is α, and the sink (50) below the light projecting unit. The distance between the central axis of the drain fitting (51) provided on the light source and the
θ is characterized in that it is set so as to satisfy the relationship represented by the following Expression 3.
(式3) θ>tan−1{(E+D/2)/L}+α/2
この発明によれば、上記式3を満たすように投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度を設定し、この角度に受光部および投光部を配置することにより、投光部から放射された光は排水口金具で反射しない箇所に照射されることになる。このように、受光エリアの内部にあって、排水口金具に対して照射しない投光エリアを有する自動水栓装置を構成することにより、排水口金具等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリアに入ってきた手等の洗浄対象物体を正確に検出することができる。
(Formula 3) θ> tan −1 {(E + D / 2) / L} + α / 2
According to this invention, an angle formed by the axis of the light projecting unit and the axis of the light receiving unit is set so as to satisfy the above formula 3, and the light receiving unit and the light projecting unit are arranged at this angle, thereby The emitted light is irradiated to a portion that is not reflected by the drain fitting. In this way, by configuring an automatic faucet device that has a light emitting area inside the light receiving area that does not irradiate the drain fitting, a highly reflective object such as a drain fitting is erroneously detected. In addition to preventing this, it is possible to accurately detect an object to be cleaned such as a hand that has entered the projection area.
第2の発明は、上記第1の発明の前段において、投光部の軸線(26)と受光部の軸線(36)とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部(26)の軸線と受光部の軸線(36)との距離をPとし、投光部の下方のシンク(50)に設けられる排水口金具(51)が水平方向に対して傾いている角度をεとし、排水口金具の直径寸法をDとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をLとした場合に、
θは、下記の式4で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the preceding stage of the first aspect of the invention, the angle formed by the axis (26) of the light projecting unit and the axis (36) of the light receiving unit is θ, the predetermined light projecting angle is α, The distance between the axis of the part (26) and the axis (36) of the light receiving part is P, and the drain fitting (51) provided in the sink (50) below the light projecting part is inclined with respect to the horizontal direction. Is ε, the diameter dimension of the drain fitting is D, and the distance between the lower end of the light projecting portion and the drain fitting is L,
θ is characterized in that it is set so as to satisfy the relationship represented by the following
(式4) θ>tan−1{(Ltanε+P)/L}+α/2
この発明によれば、上記式4を満たすように投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度を設定し、この角度に受光部および投光部を配置することにより、投光部から放射された光は排水口金具で反射しても、受光部に向かう方向に反射しないことになる。このように、受光エリアの内部にあって、排水口金具の反射光が受光部に向かわない投光エリアを有する自動水栓装置を構成することにより、排水口金具等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリアに入ってきた手等の洗浄対象物体を正確に検出することができる。
(Formula 4) θ> tan −1 {(Ltan ε + P) / L} + α / 2
According to this invention, the angle formed by the axis of the light projecting unit and the axis of the light receiving unit is set so as to satisfy the
また、投光部から放射される光は、人間の目に光として感知される可視光であることが好ましい。この発明によれば、投光部から放射される光を可視光とすることにより、投光エリアが検知対象エリアのどこに設定されているかを目視確認することができる。これにより、上記第1の発明または上記第2の発明に係る関係式(式3、式4)を満たすように
受光部および投光部が設定されているか否かを設置現場等で目視確認でき、所望の誤検知性能を有する製品を確実に設置することができる。
Moreover, it is preferable that the light radiated | emitted from a light projection part is visible light sensed as light to a human eye. According to this invention, by making visible light the light radiated | emitted from a light projection part, it can be visually confirmed where the light projection area is set in the detection object area. As a result, it is possible to visually check at the installation site or the like whether or not the light receiving unit and the light projecting unit are set so as to satisfy the relational expressions (Formula 3 and Formula 4) according to the first invention or the second invention. A product having a desired false detection performance can be reliably installed.
また、上記各発明に係る自動水栓装置は、出水される吐出部(6)、投光部および受光部が設けられる水栓ケース(1)と、投光部に光を出力する発光素子(102)および受光部で受光した光が入力される受光素子(103)が収納される本体ケース(10)と、発光素子から出力された光を投光部に導く投光用光ファイバー(4)と、受光部で受光した光を受光素子に導く受光用光ファイバー(5)と、を備えている。 In addition, the automatic faucet device according to each of the above inventions includes a discharge part (6) for discharging water, a faucet case (1) provided with a light projecting part and a light receiving part, and a light emitting element for outputting light to the light projecting part ( 102) and a main body case (10) in which a light receiving element (103) to which light received by the light receiving unit is input, and a light projecting optical fiber (4) for guiding light output from the light emitting element to the light projecting unit, A light receiving optical fiber (5) for guiding the light received by the light receiving unit to the light receiving element.
この発明によれば、発光素子および受光素子を光ファイバーを介して水栓ケース以外の場所に配置するので、水栓ケースを小型に形成でき、また吐出部周辺に空きスペースを設けることができる。したがって、使い勝手の良い自動水栓装置を提供できる。 According to the present invention, since the light emitting element and the light receiving element are arranged at locations other than the faucet case via the optical fiber, the faucet case can be formed in a small size, and an empty space can be provided around the discharge portion. Therefore, an easy-to-use automatic faucet device can be provided.
また、投光用光ファイバーおよび受光用光ファイバーはプラスチック製の光ファイバーであることが好ましい。これによれば、投光用光ファイバーおよび受光用光ファイバーを比較的曲げに対して強いものとすることができ、水栓ケース内部その他の経路において引き回しやすい光ファイバーを構成できる。したがって、水栓ケース等の収納部の小型化にも寄与する。 Further, the light projecting optical fiber and the light receiving optical fiber are preferably plastic optical fibers. According to this, the light projecting optical fiber and the light receiving optical fiber can be made relatively resistant to bending, and an optical fiber that can be easily routed in the faucet case and other paths can be configured. Therefore, it contributes to downsizing of the storage part such as the faucet case.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not specified unless there is a problem with the combination. Is also possible.
(第1実施形態)
本発明の一実施形態である第1実施形態について図1〜図5にしたがって説明する。図1は本実施形態に係る自動水栓装置の概略構成を示した模式図である。図2は制御装置100の構成を示したブロック図である。図3は投光部2および受光部3の構成を示した部分的断面図である。図4は投光エリア40、受光エリア41および排水口金具51の関係を示した模式図である。図5は発光素子102の発光のタイミングの一例を示すタイムチャートである。
(First embodiment)
1st Embodiment which is one Embodiment of this invention is described according to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an automatic faucet device according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
本自動水栓装置は、水道水が吐出される吐出部の下方空間を対象とする検知対象エリアに人の手等の洗浄対象である洗浄対象物体が存在することが検出された場合に、自動で出水、止水が行われる家庭用または業務用の装置であり、例えば、トイレ、キッチン等の手洗い栓として用いられる。本自動水栓装置は、光を投光する投光部と反射光を受光する受光部とを使用して洗浄対象物体を検出するものであり、検知対象エリアに存在する洗浄対象でない物体を誤検知することを防止するとともに、洗浄対象物体を確実に検出する装置である。 This automatic faucet device automatically detects when there is an object to be cleaned, such as a human hand, in the detection target area for the space below the discharge part where tap water is discharged. This is a device for home use or business use in which water is discharged and stopped, and is used, for example, as a hand-washing plug in a toilet, a kitchen or the like. This automatic faucet device uses a light projecting unit that projects light and a light receiving unit that receives reflected light to detect objects to be cleaned. It is an apparatus that prevents detection and reliably detects an object to be cleaned.
図1に示すように、本自動水栓装置は、制御装置100が内蔵されている本体ケース10と、水道水が出水される吐出部6(吐出口)を備える水栓ケース1と、両ケース間に配された光搬送線および給水ホース14と、を備えている。本体ケース10には、水道水が流れる給水管11が貫通しており、給水管11は吐出部6に接続される給水ホース14の吸入側で接続されている。
As shown in FIG. 1, the automatic faucet device includes a
さらに本体ケース10内部には、電磁弁12および発電機13が設けられている。電磁弁12は、給水管11の途中に設けられ、給水管11の通路を開閉する弁体である。発電機13は、給水管11の途中であって電磁弁12よりも吐出部6寄り(下流側)に設けられている。発電機13は内蔵される水車を給水管11内の水流により回転させることにより発電する。
Further, an
発電機13は、水車の回転軸に結合されているロータである磁石と、この磁石に対して回転軸の径方向外方に配置されるステータコイルとを有し、電磁弁12が開状態で水流が形成されると水車の回転に伴う磁石の回転によりステータコイルに誘導起電力を発生するようになっている。
The
図2に示すように、制御装置100は、マイクロコンピュータ101、発光素子102、受光素子103、および蓄電器112等の各種電子部品を備え、本自動水栓装置の作動全体の制御を司る。マイクロコンピュータ101は、受光素子103等の入力側からの信号を用いて各種演算を実行するものであり、記憶手段としてROMまたはRAMを内蔵し、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムを有している。
As shown in FIG. 2, the
マイクロコンピュータ101は、駆動回路105を介して発光素子102に光を放射させる信号を送る。受光素子103が出力した検知物体からの反射光の受光信号は、増幅回路106で増幅され、サンプルホールド部108で保持された後、A/D変換器109で変換されてマイクロコンピュータ101に入力される。そして、マイクロコンピュータ101は、このように入力された信号を用いて各種演算を実行し、演算結果に基づいた信号を駆動回路110によって電磁弁12に出力してその開閉を制御する。
The
蓄電器112は、本自動水栓装置における蓄電手段であり、例えば二次電池からなる蓄電池であって、発電機13で発電された電力を蓄える。発電機13で発電された電力は、マイクロコンピュータ101、発光素子102の発光処理等の本自動水栓装置で必要とする電力を賄う。発電機13の発電電力は、整流器113で整流されてから蓄電器112に蓄えられ、さらに電源111に供給される。
The
発光素子102は、物体を検知するための光源であって、光搬送線である投光用光ファイバー4によって水栓ケース1に配置された投光部2に接続されている。発光素子102は、可視光を投光用光ファイバー4に向けて発光する発光ダイオード(LED)である。発光素子102から出力された光は、投光用光ファイバー4によって投光部2に導かれる。可視光としては、波長が例えば600〜700nmのものであり、さらに好ましくは約650nmのものがよい。このような可視光を用いると、発光ダイオードの発光効率が向上し、プラスチック製の光ファイバーに対する透過率が優れたものになる。
The
受光素子103は、光搬送線である受光用光ファイバー5によって水栓ケース1に配置された受光部3に接続されている。受光素子103は、フォトダイオード等からなり、受光用光ファイバー5により導かれる光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。受光素子103には、発光素子102が発光する光の波長に対して感度が高い受光素子を使用する。
The
制御装置100は発光周期変更指令部114を備えている。発光周期変更指令部114は、投光部2からシンク50(洗面器)に向けて人の目で認識可能な光を発するようにマイクロコンピュータ101に信号を出力する手段である。発光周期変更指令部114は、マイクロコンピュータ101と通信するように構成されるものであり、また、人の手で操作可能なスイッチで構成してもよい。発光周期変更指令部114は、マイクロコンピュータ101を介し、通常発光時よりも発光周期を短くして発光時間比率を切替えることにより、人の目で認識可能な光を発する信号を発光素子102に出力する構成でもよい。発光周期変更指令部114は、本自動水栓装置を設置する者の操作によって発光素子102に人の目に認識可能な光を発する信号を出力し、この光は投光部2から投光エリア40に投光される。
The
投光用光ファイバー4および受光用光ファイバー5は、石英製やガラス製よりも可撓性に優れ、曲げに対して強いプラスチック製であることが好ましい。
The light projecting
水栓ケース1は本自動水栓装置が設置される部屋の壁52に突出する形態で取り付けられ、水栓ケース1の下方には、略椀状のシンク50が設けられている。そして水栓ケース1の先端側には、吐出部6、投光部2および受光部3が下方の検知対象エリアに臨むように配置されている。各光ファイバー4,5および給水ホース14は、当該壁52に形成された穴部53を通して配され、水栓ケース1と本体ケース10との間を接続するように配されている。
The
図3に示すように、投光部2は、投光用光ファイバー4の発光端部22が集光手段であるレンズ20に密着するように設けられ、レンズ20の周囲をホルダ23で保持するようにして構成されている。ホルダ23は、発光端部22、レンズ20および投光用光ファイバー4の被覆部25を接着剤24を介して固定しており、ホルダ23自身は水栓ケース1に取り付けられている。この構造により、投光用光ファイバー4を傷つけず、強固に固定することができる。また、発光端部22のレンズ20側部分には被覆部25を設けていない。これは被覆部25が熱膨張により伸びてレンズ20とファイバー先端との間に入り込むことを防ぐため、および接着剤24の接着性を良好にするためである。ここで接着剤は光を吸収する効果の高い黒色が望ましく、これにより光の集光や非分散が期待でき、迷光の発生を防ぐことができる。また、発光端部22の先端付近にはOリング21を外嵌めにし、Oリング21を外側からホルダ23で保持することによりシール性を確保し、接着剤24がレンズ面に流れないようにしている。
As shown in FIG. 3, the
受光部3は、受光用光ファイバー5の受光端部30の周囲をホルダ31で保持するようにして構成されている。ホルダ31は、受光端部30および受光用光ファイバー5の被覆部33を接着剤32を介して固定しており、ホルダ31自身は水栓ケース1に取り付けられている。ここでも接着剤は前述の理由により黒色が望ましい。この構造により、受光用光ファイバー5を傷つけず、強固に固定することができる。受光部3は、レンズ等の集光手段を備えていないため、光ファイバー自身が有する受光角で反射光を受光する。したがって受光部3が検知物体で反射した反射光を受光できる対象エリアは広範囲なものとなる。例えばプラスチック製の光ファイバーを用いる場合には、頂角(受光角)が約60°、すなわち円錐角が約30°である略円錐体の内部に含まれる検知対象エリアにおいて反射した光を受光することができる。
The light receiving unit 3 is configured to hold the periphery of the
受光部3は、投光部2に対して、互いの先端側同士が接近するようにして互いの軸線26と36とがθの角度をなして配置されている。また、互いの軸線26,36はシンク50に向かって形成される検知可能エリアにおいて交差するような関係にある。受光部3の先端と投光部2の先端とは、距離Pはなれた位置に配置されている。本実施形態では説明の便宜上、受光部の軸線36方向を鉛直方向にして配しているが、これに限定するものではなく、受光部の軸線36方向は鉛直方向に対して所定の角度をなすように傾いて配設されていてもよい。
The light receiving unit 3 is arranged such that the
図3および図4に示すように、投光部の軸線26は、下方のシンク50に向かって投光される光の軸線(光軸)に一致し、この光軸を中心にして頂角α(円錐角の2倍の角度)をなす円錐体状の投光エリア40(図1の斜線部で示したエリア)が形成される。投光エリア40は、円錐角α/2でシンク50に向かって末広がりに形成される円錐体の内部に含まれるエリアであり、受光エリア41の一部を占める検知エリアでもある。頂角α(投光角α)は、投光用光ファイバー4の先端部から放射される光が光軸を中心として拡散する範囲の角度である。頂角の半分の円錐角α/2は、投光用光ファイバー4自体の放射角度60°をレンズ20によって例えば5°〜20°の範囲に絞った角度とする。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
受光部3は、受光部の軸線36方向を中心にして頂角β(円錐角の2倍の角度)をなす円錐体状の受光エリア41を下方のシンク50に向けて形成する。角度βは上記角度αよりも大きな角度であり、本実施形態ではプラスチック製の光ファイバーを用いることから約60°である。受光エリア41と投光エリア40は、吐出部6の下方において、それぞれのエリアの軸線が角度θをなし、それぞれのエリアが交差するようになっている。
The light receiving unit 3 forms a conical
そして、受光エリア41は、投光エリア40の略全体を含む大きさを有し、投光エリア40以外の他のエリアもそのエリア内に含んでいるが、当該他のエリアでは光が投光されないので反射光は生じず、受光部3は投光エリア40内の光線による反射光のみを受光する。このように投光エリア40は、受光エリア41に含まれる空間であって、排水口に設けられた金具(以下、排水口金具51という)からの反射光を検知しないように設定された所定の空間である。
The
受光部3は、投光エリア40に含まれる受光エリア41内で反射する光のみを集光して受光する。そして、受光された受光信号の電気量(受光量の出力値)は、受光部3から受光用光ファイバー5に導かれ、受光素子103に入力される。
The light receiving unit 3 collects and receives only the light reflected in the
次に、投光部2と受光部3とが設置される設定条件について、図4を用いて説明する。図4に示すように、投光部の軸線26(光軸と一致する)と受光部の軸線36(光軸と一致する)とがなす角θは、下記の式5を満たすように設定される。
Next, setting conditions for installing the
(式5) θ>δ+α/2 ただし、δ=tan−1{(E+D/2)/L}
である。
(Formula 5) θ> δ + α / 2 where δ = tan −1 {(E + D / 2) / L}
It is.
Eは、排水口金具51の中心軸線と投光部の軸線26との距離であり、投光部2と排水口金具51との水平方向における位置ずれの長さである。Dは、排水口金具51の直径寸法であり、例えば50〜60mm程度である。Lは、投光部2および受光部3の下端と排水口金具51との間の距離である。また、αは投光部2から放射される投光角(放射角)であって、円錐角の2倍の角度であり、例えば5°〜20°である。βは、受光部3が受光可能とするエリアの頂角(受光角)であって、円錐角の2倍の角度であり、例えば60°である。δは、上記式で算出される値であるが、図4に示す例では、投光部2から下ろした鉛直線と、投光エリア40が形成する円錐体の側面(鉛直線から最も近い側面の稜線)とがなす角度になる。
E is the distance between the central axis of the
式5のように、θが、投光部2から放射される光が形成する円錐角α/2に上式で算出されるδを加えた値よりも大きくなるように設定されることにより、投光部2から放射される光は排水口金具51に当たらないため、排水口金具51によって反射することはない。逆に、θが(δ+α/2)以下になると、投光エリア40は図4で示す位置よりも投光部2を中心として右回りに回転するように左側に移動して排水口金具51に接触するようになるため、排水口金具51によって反射する光が生じることになる。
As shown in
また、θが大きくなりすぎると、投光エリア40は図4で示す位置から投光部2を中心として左回りに回転するように移動する。このため、θの上限は投光エリア40が受光エリア41外に外れない位置になる角度に設定するものとする。
If θ becomes too large, the
例えば、排水口金具51の中心軸線が投光部の軸線26から水平方向に27.5mm(E=27.5)ずれた位置に設けられている場合で、排水口金具51の直径寸法Dが55mm、投光部2の下端と排水口金具51との間の距離Lが150mm、円錐角α/2が10°であるときには、各値を式5に代入して演算することにより、式5の右辺は約30°となる。したがって、この条件ではθを約30°より大きくなるように設定すれば、排水口金具51を誤検知しない自動水栓装置が得られる。
For example, in the case where the central axis of the drain fitting 51 is provided at a position displaced by 27.5 mm (E = 27.5) in the horizontal direction from the
上記構成における自動水栓装置の作動について説明する。電源がONされていると、制御装置100のマイクロコンピュータ101は、所定周期で、駆動回路105に発光信号を送り、発光素子102から発光を行う。この発光信号は、例えば、発光素子102を1μsec点灯した後、0.25sec消灯し続け、また1μsec点灯することにより、生成する。そして、この処理を繰り返すことにより、制御装置100は所定周期で所定時間の発光を継続し、投光部2から投光エリア40に向けて所定周期で光が放射されることになる。
The operation of the automatic water faucet device having the above configuration will be described. When the power is turned on, the
ここで発光素子102が発光しているタイミングで、受光部3より受光され、受光用光ファイバー5によって受光素子103に出力された受光信号をホールドする。次に、発光素子102からの発光を停止する。ホールドされた受光信号は、A/D変換された後、マイクロコンピュータ101に入力され、演算処理が行われる。そして、受光素子103から出力されてきた受光信号が予め定められた閾値以上であるか否かを判断する。
Here, at the timing when the
制御装置100は、受光素子103から出力された受光信号が所定の閾値未満であると判断された場合には、出力値が低いため人の手等の洗浄すべき物体が検知対象エリア内に存在していないとみなし、駆動回路110を通じて電磁弁12を閉じる。このような受光信号レベルのときは、シンク50の内壁面であって投光エリア40が投影される部分で反射した光が受光部3に受光された場合である。そして、このとき水道水は、給水管11から給水ホース14側に流れなくなり、発電機13の発電が停止する。
When it is determined that the light reception signal output from the
一方、制御装置100は、受光信号が所定の閾値以上であると判断された場合には、強い受光信号が検知されたため、人の手等の洗浄すべき洗浄対象物体が投光エリア40内に存在しているとみなし、駆動回路110を通じて電磁弁12を開ける。この場合は、洗浄対象物体の投光エリア40に含まれる部分で反射した反射光が受光部3に受光された場合である。このとき、水道水は給水管11を経て給水ホース14側に流れ、水栓ケース1の吐出部6に至り、吐出部6からシンク50の内壁面に向かって放出される。これに伴い、発電機13は、水流により電力を発生し、その電力は蓄電器112に蓄えられる。
On the other hand, when it is determined that the light reception signal is equal to or greater than the predetermined threshold, the
本自動水栓装置では、以上の各処理が継続されることにより、所定の閾値以上の出力値である受光信号が検知されている間は、電磁弁12を開状態に維持して吐水を継続し、受光信号が所定の閾値未満の出力値となれば、電磁弁12を閉状態にして吐水を停止する。
In this automatic water faucet device, by continuing each of the above processes, water discharge is continued by maintaining the
このように、受光部3は、いずれの判断の場合も、排水口金具51等といった高反射性の非洗浄対象物体からの反射光を検知することなく、投光エリア40内に洗浄対象物体が入ったときのみ高い出力値の信号を受光することができる。
As described above, the light receiving unit 3 does not detect the reflected light from the highly reflective non-cleaning target object such as the drain fitting 51 in any case, and the cleaning target object is detected in the
次に、投光部2から人が認識可能な光が投光される場合について説明する。例えば発光周期変更指令部114が操作されることにより、マイクロコンピュータ101は駆動回路105を介して発光素子102に対して図5に示すような発光信号を送る。この発光信号は投光用光ファイバー4によって投光部2に導かれ、投光エリア40に認識可能な光が放射される。図5は、発光素子102が可視光を発光するときの発光のタイミングの一例を示すタイムチャートである。
Next, a case where light recognizable by a person is projected from the
図5に示すように、発光周期変更指令部114から認識可能な光を発光する命令が送られると、マイクロコンピュータ101は駆動回路105を介して発光素子102の発光信号を1μsecの間ONする。これにより、発光素子102の点灯が1μsecの間継続される。次に、マイクロコンピュータ101は駆動回路105を介して発光素子102の発光信号を100μsecの間OFFする。これにより、発光素子102の消灯が100μsecの間継続される。そして、この点灯および消灯の反復は、所定時間、または発光周期変更指令部114から指令が送られている間、継続される。
As shown in FIG. 5, when a command to emit recognizable light is sent from the light emission period
このように、発行停止時間に対する発光時間の発光時間比率が1%になっているため、前述の通常時の発光の場合(1μsec間の点灯および0.25sec間の消灯を反復し発光時間比率4ppm)に比べて発光時間比率が大きくなるため、人の目に見える光が投光部2から放射される。したがって、シンク50の内壁面に円形状の照明部分(スポットライト)が照らし出されることになる。そして、この照明部分を確認することによって、投光エリア40が吐出部6下方のどの辺りを検知するように設定されているかを認識することができる。
In this way, since the light emission time ratio of the light emission time to the issuance stop time is 1%, in the case of the above-described normal light emission (light emission time ratio of 4 ppm by repeatedly turning on for 1 μsec and turning off for 0.25 sec). ), The light emission time ratio is larger, so that the light visible to the human eye is emitted from the
また、この認識可能な光を放射するためには、上記発光時間比率1%である発光信号の他、発光素子102を連続点灯することにより発光時間比率を上げるような発光信号を送るようにしてもよい(図5に示す右側の発光信号参照)。
In order to emit the recognizable light, in addition to the light emission signal having the light emission time ratio of 1%, a light emission signal that increases the light emission time ratio by continuously lighting the
この認識可能な光の放射は、施工時やサービス等のメンテナンス時に行うことで投光エリア40の場所を認識し、投光エリア40に排水口金具51等の非洗浄対象物体が存在しないように設定することができる。つまり、施工者等は、例えば、発光周期変更指令部114のスイッチを操作することにより、投光部2から認識可能な光を放射させる。そして、施工者等は、目視確認により、シンク50の内壁面を照らす照明部分に排水口金具51等の高反射性物体が含まれている場合には、この高反射性物体の角度を修正する。これにより、出荷時の設計では考慮しきれない現場施工の際に発生する各部材の位置関係のずれを、上記式5が満たされるように修正することができ、排水口金具51等の誤検知防止という所望の検知性能を確保することができる。
This recognizable light emission is performed at the time of construction or maintenance such as service, so that the location of the
本実施形態に係る自動水栓装置がもたらす作用効果を以下に述べる。従来の自動水栓装置では、シンクに設けられる排水口金具を誤検知しないために、投光エリアの投光角と受光エリアの受光角の両方をレンズ等で小さく絞る設定としていた。この場合、投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度θを大きく設定すると、投光エリアと受光エリアの交わり部分が小さくなるため、検知可能なエリアが小さくなって排水口金具を誤検知しないようにできるが、人の手等の洗浄したい物体を検知できるエリアも小さくなり不具合が生じていた。逆に、投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度θを小さく設定すると、前者に対して検知可能なエリアが大きくなるが、光の利用率が悪く、人の手等を少し離れた所で検知すると受光信号の出力レベルが低く、実用上、不具合が生じていた。 The effects brought about by the automatic faucet device according to this embodiment will be described below. In the conventional automatic water faucet device, in order to prevent erroneous detection of the drain fitting provided in the sink, both the light projection angle of the light projecting area and the light receiving angle of the light receiving area are set to be narrowed by a lens or the like. In this case, if the angle θ formed by the axis of the light projecting unit and the axis of the light receiving unit is set to be large, the intersection between the light projecting area and the light receiving area is reduced, so that the detectable area is small and the drain fitting is misplaced. Although it can be prevented from being detected, the area in which an object to be cleaned such as a human hand can be detected has also become smaller, causing problems. Conversely, if the angle θ formed by the axis of the light projecting unit and the axis of the light receiving unit is set to be small, the area that can be detected with respect to the former will be large, but the light utilization rate will be poor and people's hands will be slightly separated When detected at a spot, the output level of the received light signal was low, causing problems in practical use.
そこで、本自動水栓装置は、検知対象とする検知対象エリアに向けて光を所定の投光角αを形成するように末広がり状に放射して、投光エリア40を形成する投光部2と、投光部2から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、投光エリア40を含み、投光角αよりも大きな所定の受光角βを有する受光エリア41を形成する受光部3と、を備えている。さらに本自動水栓装置は、投光部の軸線26と受光部の軸線36とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の下方のシンク50に設けられる排水口金具51の中心軸線と投光部の軸線26との距離をEとし、排水口金具の直径寸法をDとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をLとした場合に、θが、前述の式5で示す関係を満たすように設定されている。
Therefore, the automatic faucet device emits light toward the detection target area as a detection target in a divergent shape so as to form a predetermined light projection angle α, and forms the
この構成によれば、上記式5を満たすように受光部3および投光部2を配置することにより、投光部2から放射された光は排水口金具51で反射しない箇所に照射されることになる。これにより、排水口金具51等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリア40に入ってきた洗浄対象物体を正確に検出できる。
According to this configuration, by arranging the light receiving unit 3 and the
また、本自動水栓装置は、吐出部6、投光部2および受光部3が設けられている水栓ケース1と、投光部2に光を出力する発光素子102および受光部3で受光した光が入力される受光素子103が収納される本体ケース10と、発光素子102から出力された光を投光部2に導く投光用光ファイバー4と、受光部3で受光した光を受光素子103に導く受光用光ファイバー5と、を備えている。
The automatic faucet device receives light by the
この構成によれば、発光素子102および受光素子103を水栓ケース1以外の場所に配置できるため、水栓ケース1を小型に形成でき、また吐出部6周辺に空きスペースを形成することができる。
According to this configuration, since the
また、投光用光ファイバー4および受光用光ファイバー5はプラスチック製の光ファイバーであることにより、光搬送線を比較的曲げに対して強いものとすることができ、水栓ケース1内部において光ファイバーを配置する自由度が高くなり、小型の水栓ケース1を形成でき、使い勝手の良い自動水栓装置が得られる。
In addition, since the light projecting
(第2実施形態)
第2実施形態では、投光部2と受光部3とが設置される設定条件について、第1実施形態の他の形態を図6にしたがって説明する。図6は、投光部2から放射される光が排水口金具51に当たる場合の一例を示した図であり、投光エリア40A、受光エリア41および排水口金具51の関係を示した模式図である。なお、図6では図の見やすさのため、シンク50の内壁面は省略している。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, another form of the first embodiment will be described with reference to FIG. 6 with respect to setting conditions for installing the
本実施形態の当該設定条件は、投光部2から放射される光が排水口金具51に当たることを前提とするが、この排水口金具51で反射された光が受光部3で受光できない方向に反射するように設定するものである。この設定条件は、投光部2からの放射光が排水口金具51に当たったとしても、反射した光が受光部3に達する角度で反射しなければ誤検知しないことに着目したものである。
The setting condition of the present embodiment is based on the premise that the light emitted from the
図6に示すように、投光部の軸線26(光軸と一致する)と受光部の軸線36(光軸と一致する)とがなす角θは、下記の式6を満たすように設定される。 As shown in FIG. 6, the angle θ formed by the light emitting unit axis 26 (matches the optical axis) and the light receiving unit axis 36 (matches the optical axis) is set so as to satisfy the following Expression 6. The
(式6) θ>δ+α/2 ただし、δ=tan−1{(Ltanε+P)/L}
である。
(Expression 6) θ> δ + α / 2 where δ = tan −1 {(Ltan ε + P) / L}
It is.
Pは、受光部3の先端と投光部2の先端との距離である。Lは、投光部2および受光部3の下端と排水口金具51との間の距離である。εは、水平面に対する排水口金具51の傾き角度である。また、αは投光部2から放射される投光角(放射角)であって、円錐角の2倍の角度であり、例えば5°〜20°である。図示していないが、βは、受光部3が受光可能とするエリアの頂角(受光角)であって、円錐角の2倍の角度であり、例えば60°である。δは、上記式で算出される値であるが、図6に示す例では、投光部2から下ろした鉛直線と、投光エリア40Aが形成する円錐体の側面(鉛直線から最も近い側面の稜線)とがなす角度になる。
P is the distance between the front end of the light receiving unit 3 and the front end of the
式6のように、θは、投光部2から放射される光が形成する円錐角α/2に上式で算出されるδを加えた値よりも大きくなるように設定されることにより、投光部2から放射される光が排水口金具51に当たる場合でも、排水口金具51によって反射した光は、受光部3の方向に反射せず、受光部3に達することはない。
As in Equation 6, θ is set to be larger than the value obtained by adding δ calculated by the above equation to the cone angle α / 2 formed by the light emitted from the
図6において実線で示した反射光は、ε=0、つまり排水口金具51が水平面に平行に配置されている場合に排水口金具51で反射する光の方向を表している。この反射光は、受光部3よりも図面右側(投光部2の反対側)に大きく反射することになり、この反射光が誤検知されることはない。 The reflected light shown by the solid line in FIG. 6 represents the direction of light reflected by the drain outlet fitting 51 when ε = 0, that is, when the drain fitting 51 is arranged in parallel to the horizontal plane. This reflected light is largely reflected on the right side of the drawing (opposite side of the light projecting unit 2) than the light receiving unit 3, and this reflected light is not erroneously detected.
図6において破線で示した反射光は、ε=γ、つまり排水口金具51が水平方向に対して角度γ傾いて設置されている(破線で示した排水口金具51)場合に排水口金具51で反射する光の方向を表しており、これも受光部3で受光することはない。ここでγは、受光部3から下ろした鉛直線と、排水口金具の平面に対する垂直線とがなす角度である。 In FIG. 6, the reflected light shown by the broken line is ε = γ, that is, when the drain fitting 51 is installed at an angle γ with respect to the horizontal direction (drain fitting 51 shown by the broken line). Represents the direction of the light reflected by the light receiving portion 3 and is not received by the light receiving section 3. Here, γ is an angle formed by a vertical line drawn from the light receiving unit 3 and a vertical line with respect to the plane of the drain fitting.
このように排水口金具51が水平方向に対して傾いた状況では、θを、円錐角α/2に式6で算出されるδを加えた値よりも大きくなるように設定すれば、投光部2から放射される光が排水口金具51に当たるときの入射角が図6で示す入射角よりもさらに大きくなる。
Thus, in a situation where the drain fitting 51 is inclined with respect to the horizontal direction, if θ is set to be larger than the value obtained by adding δ calculated by Equation 6 to the cone angle α / 2, the light projection is performed. The incident angle when the light radiated from the
また、本実施形態でもθが大きくなりすぎると、投光エリア40Aは投光部2を中心として左回りに回転するように移動する。このため、θの上限は投光エリア40Aが受光エリア41外に外れない位置になる角度に設定するものとする。
In this embodiment, if θ is too large, the
また、本実施形態においても、第1実施形態の認識可能な光を放射することによる目視確認を実施すれば、施工者等は、シンク50の内壁面を照らす照明部分が所望の位置を照射しているかどうかを容易に認識することができ、さらにその反射光が受光部3に入射しているかを確認することができる。これにより、出荷時の設計では考慮しきれない現場の施工の際に発生する各部材の位置関係のずれを修正することができ、所定の製品仕様を発揮できるように自動水栓装置を設置することができる。
Also in this embodiment, if the visual confirmation by emitting the recognizable light of the first embodiment is performed, the installer or the like irradiates the desired position with the illumination portion that illuminates the inner wall surface of the
本実施形態に係る自動水栓装置がもたらす作用効果を以下に述べる。本自動水栓装置は、投光部の軸線26と受光部の軸線36とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の軸線26と受光部の軸線36との距離をPとし、投光部の下方のシンク50に設けられる排水口金具51が水平方向に対して傾いている角度をεとし、投光部2の下端と排水口金具51との間の距離をLとした場合に、θが、前述の式6で示す関係を満たすように設定されている。
The effects brought about by the automatic faucet device according to this embodiment will be described below. In this automatic faucet device, the angle formed by the
この構成によれば、上記式6を満たすように受光部3および投光部2を配置することにより、投光部2から放射された光は排水口金具51で反射しても、受光部3に向かう方向に反射しない。これにより、上記第1実施形態の自動水栓装置と同様に、排水口金具51等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリア40に入ってきた洗浄対象物体を正確に検出できる。
According to this configuration, by arranging the light receiving unit 3 and the
1…水栓ケース
2…投光部
3…受光部
4…投光用光ファイバー
5…受光用光ファイバー
6…吐出部
10…本体ケース
26…投光部の軸線
36…受光部の軸線
40…投光エリア
41…受光エリア
50…シンク
102…発光素子
103…受光素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記投光部から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、前記投光エリアを含み、前記投光角よりも大きな所定の受光角(β)を有する受光エリア(41)を形成する受光部(3)と、を備え、
前記投光エリアに入った手によって反射した反射光を前記受光部が受光したときに自動的に出水を行う自動水栓装置であって、
前記投光部の軸線(26)と前記受光部の軸線(36)とがなす角度をθとし、前記所定の投光角をαとし、前記投光部の下方のシンク(50)に設けられる排水口金具(51)の中心軸線と投光部の軸線26との距離をEとし、前記排水口金具の直径寸法をDとし、前記投光部の下端と前記排水口金具との間の距離をLとした場合に、
前記θは、下記の式1で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする自動水栓装置。
(式1) θ>tan−1{(E+D/2)/L}+α/2 A light projecting unit (2) that radiates light toward a detection target area as a detection target so as to form a predetermined light projection angle (α) and forms a light projection area (40);
A light receiving area (41) including the light projecting area and having a predetermined light receiving angle (β) larger than the light projecting angle so that the light emitted from the light projecting unit is reflected by the object and reflected. A light receiving portion (3) for forming
An automatic faucet device that automatically discharges water when the light receiving unit receives reflected light reflected by a hand entering the light projecting area,
An angle formed by the axis line (26) of the light projecting unit and the axis line (36) of the light receiving unit is θ, the predetermined light projecting angle is α, and the sink (50) below the light projecting unit is provided. The distance between the central axis of the drain fitting (51) and the axis 26 of the floodlight is E, the diameter dimension of the drain fitting is D, and the distance between the lower end of the floodlight and the drain fitting. Is L,
The automatic faucet device is characterized in that θ is set so as to satisfy the relationship represented by the following formula 1.
(Formula 1) θ> tan −1 {(E + D / 2) / L} + α / 2
前記投光部から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、前記投光エリアを含み、前記投光角よりも大きな所定の受光角(β)を有する受光エリア(41)を形成する受光部(3)と、を備え、
前記投光エリアに入った手によって反射した反射光を前記受光部が受光したときに自動的に出水を行う自動水栓装置であって、
前記投光部の軸線(26)と前記受光部の軸線(36)とがなす角度をθとし、前記所定の投光角をαとし、前記投光部の軸線(26)と前記受光部の軸線(36)との距離をPとし、前記投光部の下方のシンク(50)に設けられる排水口金具(51)が水平方向に対して傾いている角度をεとし、前記排水口金具の直径寸法をDとし、前記投光部の下端と前記排水口金具との間の距離をLとした場合に、
前記θは、下記の式2で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする自動水栓装置。
(式2) θ>tan−1{(Ltanε+P)/L}+α/2 A light projecting unit (2) that radiates light toward a detection target area as a detection target so as to form a predetermined light projection angle (α) and forms a light projection area (40);
A light receiving area (41) including the light projecting area and having a predetermined light receiving angle (β) larger than the light projecting angle so that the light emitted from the light projecting unit is reflected by the object and reflected. A light receiving portion (3) for forming
An automatic faucet device that automatically discharges water when the light receiving unit receives reflected light reflected by a hand entering the light projecting area,
The angle formed by the axis (26) of the light projecting unit and the axis (36) of the light receiving unit is θ, the predetermined light projection angle is α, and the axis (26) of the light projecting unit and the light receiving unit The distance from the axis (36) is P, the angle at which the drain fitting (51) provided in the sink (50) below the light projecting portion is inclined with respect to the horizontal direction is ε, and the drain fitting When the diameter dimension is D and the distance between the lower end of the light projecting portion and the drain fitting is L,
The automatic faucet device is characterized in that the θ is set so as to satisfy the relationship represented by the following formula 2.
(Formula 2) θ> tan −1 {(Ltan ε + P) / L} + α / 2
前記投光部に光を出力する発光素子(102)および前記受光部で受光した光が入力される受光素子(103)が収納される本体ケース(10)と、
前記発光素子から出力された光を前記投光部に導く投光用光ファイバー(4)と、
前記受光部で受光した光を前記受光素子に導く受光用光ファイバー(5)と、
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の自動水栓装置。 A faucet case (1) provided with a discharge part (6) for discharging water, the light projecting part and the light receiving part;
A main body case (10) that houses a light emitting element (102) that outputs light to the light projecting unit and a light receiving element (103) that receives light received by the light receiving unit;
A light projecting optical fiber (4) for guiding the light output from the light emitting element to the light projecting unit;
A light receiving optical fiber (5) for guiding the light received by the light receiving section to the light receiving element;
The automatic faucet device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
Priority Applications (1)
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- 2008-05-30 JP JP2008143822A patent/JP2009287352A/en active Pending
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