JP2009299431A - 自動水栓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排水口金具等の反射率の高い物体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。
【解決手段】自動水栓装置は、検知対象エリアに向けて光が出射される１個の投光部と、出射された光が検知対象物体に当たって反射した反射光を受光する受光部であって、当該検知対象エリアにおいてそれぞれに定められた受光エリア４１，４２を有し、それぞれが自己の受光エリアに存在する検知対象物体で反射した反射光を受光する２個の受光部３，４と、各受光部３，４が受光する受光信号の出力値に応じて出水を制御する制御装置１００と、を備えている。制御装置１００は、２個の受光部３，４のうち、いずれの受光部３，４によって受光された各受光信号の出力値も予め定められた閾値以上である場合に電磁弁１２を開いて出水する。
【選択図】図４

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。

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、距離測定装置を備え、人の手等の洗浄対象物体の有無を距離測定装置によって判断している。この距離測定装置は、被測定物体に向けて投光する投光部と、被測定物体からの反射光を受光し、この反射光の入射角に応じて被測定物体との距離を示す出力を行う複数の受光部と、複数の受光部の出力値が所定距離以下を示すときに被測定物体を検知したと判断する検知可否判断部と、を備えている。

そして、上記従来技術では、あらかじめ検知範囲外としているシンク等の内面で反射した反射光は、少なくとも２つの受光部のうち、一方の受光部においては近距離の出力として検出され、他方の受光部においては遠距離の出力として検出されるようになる。検知可否判断部は、この場合には被測定物体が洗浄対象物体でないと判断する。一方、検知可否判断部は、複数の受光部のすべてにおいて被測定物体との距離が所定距離以下であると判断したときにのみ、出水すべき洗浄対象物体が存在していると判断し、シンク等の内面からの反射光による誤検知を防止している。
特開２００４−３０９１７３号公報

しかしながら、上記従来技術においては、被測定物体と受光部との間の測定距離を用いて被測定物体が洗浄対象物体であるか否かを判断するものである。その受光部はＰＳＤ等の位置検出素子とレンズを組合わせた構成となっているため、被測定物体が受光部近傍にある場合は、被測定物体からの反射光の入射角度が非常に大きくなり、受光点がＰＳＤ等の受光面から外れてしまうことにより、検知できなくなる問題が生ずる。この問題を回避しようとレンズまたは位置検出素子の位置を調節して近い距離を測定できるようにすると、逆に遠方の距離を検出できないという不具合が生じる。

また、投光部とそれぞれの受光部には比較的大きなレンズが必要であり、受光部もＰＳＤ等の位置検出素子および増幅回路が一体で必要となるため、この距離測定装置は大形となり、小形水栓装置への搭載は困難である。

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、排水口金具等の反射率の高い物体を誤検知してしまうことを防止すると共に、受光部近傍から所定の離れた所までの広範囲の検知エリアを有し、且つ小形の自動水栓装置を提供することである。

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、自動水栓装置に係る第１の発明は、検知対象エリアに向けて光が出射される１個の投光部（２）と、
出射された光が検知対象とする検知対象物体に当たって反射した反射光を受光する複数個の受光部であって、投光部から出射された光によって形成される投光エリア内の異なる場所に定められる複数の受光エリア（４１，４２）を有し、それぞれが自己の受光エリアに存在する検知対象物体で反射した反射光を受光する複数個の受光部（３，４）と、
各受光部が受光する受光信号の出力値に応じて出水を制御する制御手段（１００）と、を備えており、
制御手段は、複数個の受光部のうち、少なくとも２個の受光部によって受光された各受光信号の出力値がいずれも予め定められた閾値以上である場合に出水することを特徴とする。

この発明によれば、複数個の受光部による複数の受光エリアを構成し、これにより、複数の受光エリアは投光エリアにおいて異なる場所の別のエリアをそれぞれ担当する。本自動水栓装置は、例えば１個の受光部がその受光エリアにある高反射率の物体（例えば排水口金具）からの受光信号を検出しても、他の受光部が所定の閾値以上の受光信号を検出していない場合には、出水させないように制御する。したがって、検知対象エリア側に存在する排水口金具等の物体を誤検知してしまうことを広範囲に亘って防止する自動水栓装置を提供できる。

また複数個の受光部は、いずれも位置検出素子とレンズを組み合わせた距離測定装置の構成ではなく、フォトダイオード等の受光量を信号とするものであり、受光量が予め定められた閾値以上である場合に検知するようになっているため、検知対象物が受光部近傍に近づいても検知しなくなることは無く、近傍から所定の離れた所まで広範囲に検出することができる。

また、上記第１の発明の自動水栓装置は、出水される吐出部（８）、投光部および複数個の受光部が設けられている水栓ケース（１）と、
投光部に光を出力する発光素子（１０２）および複数個の受光部で受光した光が入力される複数個の受光素子（１０３，１０４）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前記投光部に導く投光用光ファイバー（５）と、
複数個の受光部で受光した光を複数個の受光素子に導く受光用光ファイバー（６，７）と、を備えている。

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。

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。

また、受光部は、受光用光ファイバーの受光端部（３２）に密着するレンズ（３０）と、レンズ（３０）の周囲を保持し、受光用光ファイバーの受光端部の周囲を接着剤（３４）を介して保持するホルダ（３３）と、を備え、接着剤は黒色であることが好ましい。

この発明によれば、ホルダが強固に固定されるとともに、受光用光ファイバーの外に若干光が漏れ、この漏れた光が迷光となり外部に放射されることを防止できるため、所望の検知性能を確保することができる。

他の発明は、検知対象とする検知対象エリアに向けて、それぞれ光を所定の投光角（α１，α２）を形成するように末広がり状に放射して、異なる２個の投光エリア（４３，４４）を形成する第１投光部（６０）および第２投光部（７０）と、２個の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を有する１個の受光エリア（４５）を形成する１個の受光部（８０）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り、
第１投光部の軸線（６７）と受光部の軸線（８７）とがなす角度をθ１１とし、第１投光部による所定の投光角をα１とし、第１投光部の軸線（６７）と受光部の軸線（８７）との距離をＰ１とし、第１投光部の下端と第１投光部下方のシンク（５０）に設けられる排水口金具（５１）との間の距離をＬとした場合に、θ１１は下記の式３で示す関係を満たすように設定されるとともに、
さらに、第２投光部の軸線（７７）と受光部の軸線（８７）とがなす角度をθ２２とし、第２投光部による所定の投光角をα２とし、第２投光部の軸線（７７）と受光部の軸線（８７）との距離をＰ２とし、第２投光部の下端と排水口金具（５１）との間の距離をＬとした場合に、θ２２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。

この発明によれば、上記式を満足するθ１１およびθ２２となるように、第１投光部、第２投光部および受光部を配置することにより、第１投光部および第２投光部から放射された光が排水口金具で反射されたとしても、その反射光はいずれも受光部で受光可能な角度で反射せず、受光されないことになる。したがって、検知対象エリア側に存在する排水口金具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できる。

また、自動水栓装置は、第１投光部および第２投光部のそれぞれに光を出力する第１発光素子（２０２）および第２発光素子（２０３）と、第１発光素子および第２発光素子のそれぞれから出力された光を各投光部に導く投光用光ファイバー（６１，７１）と、を備え、第１投光部および第２投光部のそれぞれは、投光用光ファイバーの発光端部（６３）に密着するレンズ（３０）と、レンズ（３０）の周囲を保持し、投光用光ファイバーの発光端部の周囲を接着剤（６５）を介して保持するホルダ（６４）と、を備えており、接着剤は黒色であることが好ましい。

この発明によれば、ホルダが強固に固定されるとともに、投光用光ファイバーの外に若干光が漏れ、この漏れた光が迷光となり外部に放射されることを防止できるため、所望の検知性能を確保することができる。

また、自動水栓装置は、出水される吐出部（８）、投光部および受光部が設けられている水栓ケース（１）と、投光部または受光部の外面における所定の部位に設けられた被支持部を支持し、投光部または受光部を水栓ケースに対して位置決めする支持部材（１ａ）と、を備えることが好ましい。この発明によれば、投光部または受光部は所定の位置に確実に配置されるため、自動水栓装置は所望の検知性能を発揮することができる。

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。

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。

（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６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、第１受光部３および第２受光部４の構成を示した断面図である。図４は投光エリア４０、第１の受光エリア４１、および第２の受光エリア４２の関係を示した模式図である。

本自動水栓装置は、検知対象エリアに検知対象とする検知対象物体が存在する所定の条件が満た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に使用される。本自動水栓装置は、１個の投光部および複数個の受光部を使用して検知対象物体を検出するものであり、洗浄対象でない検知対象物体を誤検知することを広いエリアで防止するとともに、人の手等の洗浄対象である検知対象物体（洗浄対象物体）を広いエリアで検出する装置である。

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８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８に接続される給水ホース１４の吸入側で接続されている。

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８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。

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。

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、第１受光素子１０３、第２受光素子１０４、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、第１受光素子１０３および第２受光素子１０４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。

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に光を出射させる信号を送る。第１受光素子１０３および第２受光素子１０４が出力した検知対象物体からの反射光の受光信号は、それぞれ、増幅回路１０６，１０７で増幅され、サンプルホールド部１０８，１０９で保持された後、Ａ／Ｄ変換器１１０で変換されてマイクロコンピュータ１０１に入力される。ここで増幅回路１０６、１０７は太陽光や蛍光灯等の低周波信号は増幅せず、発光パルスと同程度（ここでは１０μｓ程度）のパルス信号を選択的に増幅するようなバンドパスフィルタ機能をもった増幅回路になっており、これにより、太陽光や蛍光灯による誤動作を防止している。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１１４によって電磁弁１２に出力してその開閉を制御する。

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。

発光素子１０２は、物体検知用の光源であって、光搬送線である投光用光ファイバー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５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５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。

本自動水栓装置は複数個の受光素子を備えている。本実施形態では一例として２個の受光素子を有する場合を説明する。第１受光素子１０３および第２受光素子１０４は、同一の構造を有する受光素子である。両受光素子１０３，１０４は、それぞれ光搬送線である受光用光ファイバーによって水栓ケース１に配置された第１受光部３、第２受光部４に接続されている。両受光素子１０３，１０４は、フォトダイオード等からなり、それぞれ第１の受光用光ファイバー６、第２の受光用光ファイバー７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。また両受光素子１０３，１０４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。

投光用光ファイバー５、第１の受光用光ファイバー６および第２の受光用光ファイバー７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。

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８、投光部２、第１受光部３および第２受光部４が下方に臨むように配置されている。各光ファイバー５，６，７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なっている。

図３に示すように、投光部２は、投光用光ファイバー５の発光端部２０の周囲をホルダ２１で保持するようにして構成されている。ホルダ２１は、発光端部２０および投光用光ファイバー５の被覆部２３を接着剤２２を介して固定しており、ホルダ２１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５を傷つけず、強固に固定することができる。投光部２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放射角で光を出射する。したがって投光部２が検知対象物体に向けて投光できる検知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約６０°をなす角度で検知対象エリアに向けて放射状に投光されることになる。

第１受光部３および第２受光部４は、同一の構造であり、受光用光ファイバーの受光端部３２が集光手段であるレンズ３０に密着するように設けられ、レンズ３０の周囲をホルダ３３で保持するようにして構成されている。ホルダ３３は、受光端部３２および受光用光ファイバーの被覆部３５を接着剤３４を介して固定しており、ホルダ３３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、各受光用光ファイバー６，７を傷つけず、強固に固定することができる。また、受光端部３２のレンズ３０側部分には被覆部３５を設けていない。これは被覆部３５が熱膨張により伸びてレンズ３０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３４の接着性を良好にするためである。また、受光端部３２先端付近にはＯリング３１を外嵌めにし、Ｏリング３１を外側からホルダ３３で保持することによりシール性を確保し、接着剤３４がレンズ面に流れないようにしている。

また、ホルダ３３の外面に凹部または凸部を設けている場合には、ホルダ３３を水栓ケース１に取り付けるときに、その凹部または凸部を利用することにより確実に位置決めすることができる。この凹部または凸部は、投光部または受光部のホルダの所定の部位に設けられた被支持部であり、水栓ケース１側には、この被支持部を支持し、投光部または受光部を水栓ケースに対して位置決めする支持部材が設けられている。この位置決め手段の構成により、第１受光部３および第２受光部４を所定の位置に配置することができるため、所望の検知性能を発揮することに寄与する。また、接着剤３４は光を吸収し易い黒色のものが望ましい、なぜならば被覆部３５を除いた部分は光ファイバーの外に若干光が漏れ、この漏れた光が迷光となり外部に放射されることを防止できるからである。

図３および図４に示すように、投光部２の軸線は、下方のシンク５０に向かって投光される光の光軸に一致し、この軸線を中心にして頂角β（円錐角の２倍の角度）をなす円錐体状の投光エリア４０が形成される。角度βは、投光用光ファイバー５の先端部から出射される光が光軸を中心として放射する範囲の角度であり、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。

第１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とともに、互いの軸線がθ１の角度をなすように配置されている。また第１受光部３の先端と投光部２の先端とは、距離Ｐ１はなれた位置に配置されている。ここでＰ１をあまり小さくすると第１受光部３と投光部２の先端に水滴が付着しやすくなり、これにより誤検知する場合があるため、このような水滴付着による誤検知が生じないよう５ｍｍ以上とする。但し、Ｐ１をあまり大きくすると第１受光部３と投光部２の収納スペースが大きく必要となり、好ましくないことからＰ１は、５〜１０ｍｍ程度とするのが良い。第１受光部３は、第１受光部３の軸線方向を中心にして頂角α１（円錐角の２倍の角度）をなす円錐体状の第１の受光エリア４１（図４の斜線部で示したエリア）を下方のシンク５０に向けて形成する。角度α１は上記角度βよりも小さい角度である。この第１の受光エリア４１は、投光エリア４０の一部を占める第１の検知対象エリアでもある。第１受光部３は、投光エリア４０で反射する反射光のうち、第１の受光エリア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、第１受光部３から第１の受光用光ファイバー６を介して第１受光素子１０３に入力される。

投光部２による投光の光軸に対する第１の受光エリア４１の指向角θ１は、下記の式５を満たす。

ＬＯは、投光部２の先端からシンク５０の最下面までの距離である。

第２受光部４は、投光部２に対して、互いの先端側同士が接近するとともに、互いの軸線がθ２の角度をなすように配置されている。また第２受光部４の先端と投光部２の先端とは、距離Ｐ２はなれた位置に配置されている。ここでＰ２も前記Ｐ１と同様５〜１０ｍｍ程度にするのが好ましい。さらに、第１受光部３と第２受光部４は、互いの先端側同士が接近し、互いの軸線が（θ１＋θ２）の角度をなすように配置され、互いの先端は、距離（Ｐ１＋Ｐ２）はなれるように配置されている。

第２受光部４は、第２受光部４の軸線方向を中心にして頂角α２（円錐角の２倍の角度）をなす円錐体状の第２の受光エリア４２（図４の格子部で示したエリア）を下方のシンク５０に向けて形成する。角度α２は上記角度βよりも小さい角度である。この第２の受光エリア４２は、投光エリア４０の一部を占める第２の検知対象エリアでもある。このように本実施形態では、投光エリア４０の中に複数の検知対象エリア（受光エリア）を備えるようにしている。第２受光部４は、投光エリア４０で反射する反射光のうち、第２の受光エリア４２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、第２受光部４から第２の受光用光ファイバー７を介して第２受光素子１０４に入力される。本実施形態では角度α１および角度α２は、レンズ３０により約１０°に絞って設定されている。

投光部２による投光の光軸に対する第２の受光エリア４２の指向角θ２は、

を満たしている。

次に、人の手等の洗浄対象物体を検出する場合と、排水金具等の非洗浄対象物体を検出場合について図４にしたがって説明する。図４に示すケースでは、第１受光部３は、シンク５０の内壁面または手で反射した反射光を検出することができ、第２受光部４は、シンク５０に設けられた排水口金具５１Ａまたは手で反射した反射光を検出することができる状況にある。

まず、手が投光エリア４０に存在していない状況では、投光部２より検知対象エリアに向けて出射された光４０ａは、投光エリア４０を通り、シンク５０の内壁面と排水口金具５１Ａで反射される。第１受光部３では、図面左側のシンク５０の内壁面で反射した反射光が受光されるが、第１受光部３とシンク５０の内壁面との距離ＬＯが大きいため、この反射光による受光量は小さい値で第１受光素子１０３に出力される。一方、第２受光部４では、図面右側のシンク５０の内壁面で反射した反射光と、排水口金具５１Ａで反射した反射光とが受光される。そして、シンク５０内壁面の反射光は前述のようにその受光量は小さい値であるが、排水口金具５１Ａの反射光は、その高い反射率のため、その受光量は非常の大きい値で第２受光素子１０４に出力されることになる。

そして制御装置１００では、第１受光素子１０３および第２受光素子１０４に出力された受光量が増幅および変換されてマイコンに入力され、それぞれの受光量の値が所定の閾値以上であるか否かを判断する。この場合では、第１受光素子１０３から入力された受光量は当該閾値以下であり、第２受光素子１０４から入力された受光量は当該閾値以上と判断される。この判断においては、複数の受光エリアが検知した受光量のうち、一の受光エリアが検知した受光量のみが当該閾値以上であったため、制御装置１００は、手などの大きな物体を検知していないとみなし、電磁弁１２を閉状態に制御して出水を行わない。

また、手が投光エリア４０に存在していない状況で、排水口金具５１がいずれの受光エリアからも外れた位置にある場合は、いずれの受光部３，４も排水口金具５１等の高反射率の物体からの反射光を受光しがたいため、誤検知することがない。

次に、図４のように手が投光エリア４０に存在している状況では、投光部２より検知対象エリアに向けて出射された光は、投光エリア４０を通り、投光部２から距離ＬＨ付近で手によって乱反射される。第１受光部３では、図面左側の手の指で乱反射した反射光が受光され、比較的近い距離ＬＨに応じた高い受光量が第１受光素子１０３に出力される。一方、第２受光部４では、図面右側の手の平で乱反射した反射光が受光される。そして、前述のように距離ＬＨに応じた高い受光量が第２受光素子１０４に出力されることになる。このように複数個の受光素子は、それぞれが別の場所で反射した反射光を受光する。人の手等の洗浄対象とする物体は、排水口金具等の誤検知しやすい物体とは違ってある程度の長さがあり、しかも乱反射するため、洗浄対象物体の異なる部位でそれぞれ反射した反射光を複数個の受光素子によって受光することができる。

そして制御装置１００では、第１受光素子１０３および第２受光素子１０４に出力された受光量が増幅および変換されてマイコンに入力される。この場合では、第１受光素子１０３および第２受光素子１０４のそれぞれから入力された受光量はともに当該閾値以上であると判断される。この判断において、２個の受光エリアが検知した受光量のうち、両方の受光エリアが検知した受光量が当該閾値以上であったため、制御装置１００は、手などの検知対象物体を検知されているとみなし、電磁弁１２を開状態に制御して出水を行うものである。

このように、１個の投光部２から投光エリア４０に光が出射されて、投光エリア４０内に物体があると、出射された光はこの物体で反射し、反射した場所に対応する受光エリアを提供する受光部がこの反射光を受光することができる。この受光エリアが投光エリア４０内に複数個形成されているため、手等の洗浄すべき物体を投光エリア４０内で例えば上下方向に広範囲に亘って検出することができる。つまり、手との距離であるＬＨが上下しても排水口金具の検知状態と手の検知状態とを区別して判断することができる。人の手は、誤検知されやすい高反射率で小さな排水口金具等に対して一般的に大きく、乱反射するため、広範囲において検知され得るという特性がある。本自動水栓装置は、複数の受光部による複数の受光エリアを有することで、この特性に適合した検出メカニズムを実現している。

次に、上記構成における自動水栓装置の作動について図５および図６にしたがって説明する。図５は、本自動水栓装置の作動について、発光信号、受光信号および電磁弁の開閉の関係を示したタイムチャートである。図６は本自動水栓装置の作動を示したフローチャートである。

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（ステップ１０）。この発光信号は、図５に示すように、発光素子１０２を１０μｓｅｃ点灯した後、０．２５ｓｅｃ消灯し続け、また１０μｓｅｃ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出射されることになる。

そして、投光部２から投光中に第１受光部３、第２受光部４より受光され、各受光用光ファイバー６，７によって第１受光素子１０３，第２受光素子１０４に出力された２個の受光信号をホールドする（ステップ２０）。次に、ステップ３０において発光素子１０２からの発光を停止する。ホールドされた２個の受光信号は、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、ステップ４０で第１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第１の閾値以上であるか否かを判断する。

さらにステップ５０で第２受光素子１０４から出力されてきた受光信号が予め定められた第２の閾値以上であるか否かを判断する。制御装置１００は、ステップ４０，５０のいずれかにおいて、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、前述のように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１１４を通じて電磁弁１２を閉じる（ステップ５５）。このとき、水道水が給水管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。その後、ステップ１０に戻り、再び以降の各ステップの処理が継続される。

一方、制御装置１００は、ステップ４０，５０の両方において、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、前述のように複数個の受光エリアで強い信号が検知されたため、人の手等の洗浄すべき大きな物体が検知対象エリア内に存在しているとみなし、駆動回路１１４を通じて電磁弁１２を開ける（ステップ６０）。このとき、水道水が給水管１１を経て給水ホース１４側に流れ、水栓ケース１の吐出部８に至り、吐出部８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。その後、ステップ１０に戻り、再び以降の各ステップの処理が継続される。

本自動水栓装置では、以上の各ステップの処理が継続されることにより、それぞれ第１の閾値、第２の閾値以上の出力値である２個の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、いずれか一方の受光信号でも所定の閾値未満の出力値となれば、電磁弁を閉状態にして吐水を停止する（図５参照）。

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、検知対象エリアに向けて光が出射される１個の投光部と、出射された光が検知対象物体に当たって反射した反射光を受光する受光部であって、投光部の出射による投光エリア内において異なる場所に定められた複数の受光エリア４１，４２を有し、それぞれが自己の受光エリアに存在する検知対象物体で反射した反射光を受光する２個の受光部３，４と、各受光部３，４が受光する受光信号の出力値に応じて出水を制御する制御装置１００と、を備えている。各受光エリア４１，４２は、検知対象エリアにおいて独立した別のエリアをそれぞれ担当し、これによって異なる場所の複数のエリアで物体に当たって反射した反射光を受光する。制御装置１００は、２個の受光部３，４のうち、いずれの受光部３，４によって受光された各受光信号の出力値も予め定められた閾値以上である場合に電磁弁１２を開いて出水する。

このようにすることで、上記従来技術のように、ＰＳＤセンサ等により測定対象物の距離を計測する方式では、検知対象物が受光部近傍に近づくと反射光の入射角度が大きくなり、受光点がＰＳＤ等の受光面から外れてしまうため、被測定物体の検出可能な範囲を広範囲にすることが難しくなる。しかし本自動水栓装置では、複数個（２個）の受光部は、いずれも位置検出素子とレンズを組み合わせた距離測定装置の構成ではなく、フォトダイオード等の受光量を信号とするものであり、受光量が予め定められた閾値以上である場合に検知するようになっているため、検知対象物が受光部近傍に近づいても検知しなくなることは無く、近傍から所定の離れた所まで広範囲に検出することができる。また、本自動水栓装置は、複数個の受光部３，４による複数の受光エリア４１，４２を構成することにより、複数の場所で反射した光を検知したときに出水する。例えば、本自動水栓装置は、１個の受光部がその受光エリアにある高反射率の排水口金具からの受光信号を検出しても、他の受光部が所定の閾値以上の受光信号を検出していない場合には、出水させないように制御する。したがって、排水口金具等の物体を誤検知してしまうことを広範囲に亘って防止できる。換言すれば、排水口金具の配置場所にかかわらず、高い精度で洗浄対象物体を検知することができるため、様々なシンクの形状に対応できる自動水栓装置が得られる。

また、本自動水栓装置は、１個の投光部からの出射に対して複数個の受光部によって検出値を確認するため、出射に要する消費電流の増加を抑制することができ、省エネルギーが図れる。例えば、蓄電手段を小型化できる。

また、本自動水栓装置は、吐出部８、投光部２および２個の受光部３，４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３，４で受光した光がそれぞれ入力される受光素子１０３，１０４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５と、２個の受光部３，４で受光した光を２個の受光素子１０３，１０４にそれぞれに導く受光用光ファイバー６，７と、を備えている。

この構成によれば、発光素子１０２および受光素子１０３，１０４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８周辺に空きスペースを形成することができる。

また、投光用光ファイバー５および両受光用光ファイバー６，７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。

（第２実施形態）
第２実施形態について図７〜図１３にしたがって説明する。図７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８は制御装置２００の構成を示したブロック図である。図９は、第１投光部６０、第２投光部７０および受光部８０の構成を示した断面図である。図１０は、投光部または受光部のホルダとこのホルダを支える支持部材との組み合わせについて、複数の実施形態を示した図であり、（ａ）は第１の組み合わせ例であり、（ｂ）は第２の組み合わせ例であり、（ｃ）は第３の組み合わせ例である。本実施形態では第１実施形態と同様の符号を付した構成についてはその説明を省略する。

自動水栓装置は、２個の発光素子と１個の受光素子を少なくとも備えている。図７および図８に示すように、制御装置２００は、マイクロコンピュータ２０１、第１発光素子２０２、第２発光素子２０３、受光素子２０４、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２０１は、受光素子２０４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。

マイクロコンピュータ２０１は、駆動回路２０５，２０６を介して第１発光素子２０２，第２発光素子２０３のそれぞれに光を出射させる信号を送る。受光素子２０４が出力した検知対象物体からの反射光の受光信号は、増幅回路２０７で増幅され後、Ａ／Ｄ変換器２０８で変換されてマイクロコンピュータ２０１に入力される。ここで増幅回路２０７は太陽光や蛍光灯等の低周波信号は増幅せず、発光パルスと同程度（ここでは１０μｓ程度）のパルス信号を選択的に増幅するようなバンドパスフィルタ機能をもった増幅回路になっており、これにより、太陽光や蛍光灯による誤動作を防止している。そして、マイクロコンピュータ２０１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２１４によって電磁弁１２に出力してその開閉を制御する。

蓄電器２１２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２０１、第１発光素子２０２，第２発光素子２０３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２１３で整流されてから蓄電器２１２に蓄えられ、さらに電源２１１に供給される。

本自動水栓装置は複数個の発光素子を備えている。本実施形態では一例として２個の発光素子を有する場合を説明する。第１発光素子２０２および第２発光素子２０３は、物体検知用の光源であって、それぞれ光搬送線である第１の投光用光ファイバー６１、第２の投光用光ファイバー７１によって水栓ケース１に配置された第１投光部６０，第２投光部７０に接続されている。第１発光素子２０２および第２発光素子２０３は、同一の構造を有する発光素子である。

第１発光素子２０２は、可視光を第１の投光用光ファイバー６１に向けて発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。第１発光素子２０２から出力された光は、第１の投光用光ファイバー６１によって第１投光部６０に導かれる。第２発光素子２０３は、可視光を第２の投光用光ファイバー７１に向けて発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。第２発光素子２０３から出力された光は、第２の投光用光ファイバー７１によって第２投光部７０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。

受光素子２０４は、光搬送線である受光用光ファイバーによって水栓ケース１に配置された受光部８０に接続されている。受光素子２０４は、フォトダイオード等からなり、受光用光ファイバー８１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。また受光素子２０４には、第１発光素子２０２および第２発光素子２０３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。各光ファイバーは、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。

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８、第１投光部６０、第２投光部７０および受光部８０が下方に臨むように配置されている。各光ファイバー６１，７１，８１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なっている。

図９に示すように、第１投光部６０および第２投光部７０は、同一の構造である。第１投光部６０は、投光用光ファイバーの発光端部６３が集光手段であるレンズ３０に密着するように設けられ、レンズ３０の周囲をホルダ６４で保持するようにして構成されている。第１投光部６０は、下方のシンク５０に向かって所定の大きさの第１の投光エリア４３（図７の格子部で示したエリア）を形成する。第２投光部７０は、下方のシンク５０に向かって所定の大きさの第２の投光エリア４４（図７の斜線部で示したエリア）を形成する。ホルダ６４は、発光端部６３および投光用光ファイバーの被覆部６６を接着剤６５を介して固定しており、ホルダ６４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、第１の投光用光ファイバー６１、第２の投光用光ファイバー７１を傷つけず、強固に固定することができる。また、発光端部６３のレンズ３０側部分には被覆部６６を設けていない。これは被覆部６６が熱膨張により伸びてレンズ３０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６５の接着性を良好にするためである。また、発光端部６３先端付近にはＯリング６２を外嵌めにし、Ｏリング６２を外側からホルダ６４で保持することによりシール性を確保し、接着剤６５がレンズ面に流れないようにしている。また、接着剤６５は光を吸収し易い黒色のものが望ましい、なぜならば被覆部６６を除いた部分は光ファイバーの外に若干光が漏れ、この漏れた光が迷光となり外部に放射されることを防止できるからである。

ホルダ６４には、径方向外方に突出する第１凸部６８と第２凸部６９が設けられている。第１凸部６８と第２凸部６９は、ホルダ６４を水栓ケース１に取り付けるときに、ホルダ６４を支える支持部材１ａの位置を決めることに寄与する。第１凸部６８と第２凸部６９との間に位置するホルダ６４の側面は、ホルダ６４の所定の部位に設けられた被支持部となる。支持部材１ａは、この被支持部を支持し、投光部または受光部を水栓ケース１に対して位置決めする部材である。また、支持部材１ａと第１凸部６８および第２凸部６９とは、ホルダ６４の位置決め手段であるとともに固定手段である。本自動水栓装置は、この位置決め手段により、所望の検知性能を発揮することができる。第１凸部６８と第２凸部６９は、軸方向に所定長さ離間して配置され、それぞれホルダ６４の周方向全周に亘って設けられる凸条部によって構成してもよいし、周方向に離間して設けられる複数個の突起部で構成してもよい。

図１０（ａ）に示すように、支持部材１ａは、一方側に水栓ケース１に固定される基部を有し、基部に一体に設けられ、基部の反対側が開放されることにより可撓性を有する略Ｃ字状の腕部１５を有している。腕部１５は、所定の軸方向長さを有する薄板を略半円状に形成した形状である。この腕部１５の軸方向長さは、第１凸部６８と第２凸部６９の軸方向の離間長さに等しくなっている。これにより、支持部材１ａの腕部を第１凸部６８と第２凸部６９との間に配置させ、ホルダ６４の外周面を腕部１５の内側面によって外側からつかむようにすると、腕部１５が第１凸部６８と第２凸部６９によって軸方向両側から保持されるため、水栓ケース１に対するホルダ６４の位置が決まり、第１投光部６０は所定の位置に固定される。

また、腕部１５は可撓性を有するため、第１凸部６８と第２凸部６９との間に位置するホルダ６４の側面を腕部１５の開放部分に押し付け続けることにより、腕部１５の開放部分が一旦外方に広がっていき、ホルダ６４が腕部１５の内側に納まると、腕部１５は元の形状に戻ろうとして、ホルダ６４を外側から包むようにして保持する。このようにして、水栓ケース１に対するホルダ６４の取り付けはワンタッチで行われる。

また、図１０（ｂ）に示すように、軸方向に１個設けられる凸部６８Ａを備えた第１投光部６０Ａとしてもよい。また、この凸部６８Ａは、ホルダの周方向全周に亘って設けられる凸条部によって構成してもよいし、周方向に離間して設けられる複数個の突起部で構成してもよい。凸部６８Ａの両側に位置するホルダの側面は、ホルダの所定の部位に設けられた被支持部となる。支持部材１ａは、この被支持部を支持し、投光部または受光部を水栓ケース１に対して位置決めする部材である。支持部材１ａと凸部６８Ａとは、ホルダの位置決め手段であるとともに固定手段である。

この構成の場合には、支持部材１ａは、基部に一体に設けられる腕部１５を２個備える。２個の腕部１５は軸方向に所定長さ離間して配置されている。ホルダは、凸部６８Ａが２個の腕部１５の間に位置するように、支持部材１ａに取り付けられる。つまり、２個の腕部１５を凸部６８Ａの軸方向両側に配置させ、ホルダの外周面を腕部１５の内側面によって外側からつかむようにすると、凸部６８Ａが２個の腕部１５によって軸方向両側から保持されるため、水栓ケース１に対するホルダの位置が決まり、第１投光部６０Ａは所定の位置に固定される。また、この場合も、水栓ケース１に対するホルダ６４の取り付けはワンタッチで行われる。

受光部８０は、受光用光ファイバーの受光端部８２の周囲をホルダ８３で保持するようにして構成されている。ホルダ８３は、受光端部８２および光ファイバーの被覆部８５を接着剤８４を介して固定しており、ホルダ８３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、受光用光ファイバー８１を傷つけず、強固に固定することができる。受光部８０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光を受光する。したがって受光部８０が検知対象物体からの反射光を受光できる検知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約６０°をなす角度で検知対象エリアから放射状に受光できることになる。

ホルダ８３には、径方向内方に凹む第１凹部８８と第２凹部８９が設けられている。第１凹部８８と第２凹部８９は、前述の第１凸部６８および第２凸部６９や凸部６８Ａと同様に、ホルダ８３を水栓ケース１に取り付けるときに、ホルダ８３を支える支持部材の位置を決めることに寄与する。第１凹部８８と第２凹部８９は、ホルダの所定の部位に設けられた被支持部となる。支持部材は、この被支持部を支持し、投光部または受光部を水栓ケース１に対して位置決めする部材である。第１凹部８８と第２凹部８９は、軸方向に所定長さ離間して配置され、それぞれホルダ８３の周方向全周に亘って設けられる凹条部によって構成してもよいし、周方向に離間して設けられる複数個の凹部で構成してもよい。

図１０（ｃ）に示すように、支持部材は、第１凹部８８と第２凹部８９に対応するように軸方向に２個設けられ、それぞれが、一方側が水栓ケース１に固定され、他方側に向かって伸長する二股状の基部を有し、基部の他方側に可撓性を有する略Ｃ字状の腕部１６を有する構成である。２個の腕部１６の軸方向長さは、第１凹部８８と第２凹部８９のそれぞれの軸方向の長さに等しくなっている。これにより、２個の腕部１６が、第１凹部８８および第２凹部８９のそれぞれの外周面を外側からつかむことにより、水栓ケース１に対するホルダ８３の位置が決まり、受光部８０は所定の位置に固定される。腕部１６と第１凹部８８および第２凹部８９とは、ホルダ８３の位置決め手段であるとともに固定手段である。また、前述と同様に、２個の腕部１６は可撓性を有するため、水栓ケース１に対するホルダ８３の取り付けはワンタッチで行われる。また、軸方向に１個設けられる凹部をホルダ８３に設け、水栓ケース１に対するホルダ８３の位置決め手段としてもよい。

第１投光部６０、第２投光部７０および受光部８０が配置される位置関係について以下に説明する。図１１は、第１投光部６０、第２投光部７０、受光部８０および排水口金具５１の関係を示した模式図である。受光部８０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８０が検知物体で反射した反射光を受光できる受光エリア４５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。

図１１に示すように、第１投光部の軸線６７は、下方のシンク５０に向かって投光される光の光軸に一致し、この軸線６７を中心にして円錐角（α１）／２の角度をなす円錐体状の第１の投光エリア４３が形成される。角度α１は、受光部８０の受光角よりも小さい角度である。第１投光部６０は、受光部８０に対して、互いの先端側同士が接近するとともに、互いの軸線がθ１１の角度をなすように配置されている。さらに、第１投光部６０と受光部８０は、両者の先端間が距離Ｐ１はなれた位置となるように配置されている。ここでＰ１は第１実施形態と同様の理由により５〜１０ｍｍ程度にするのが好ましい。第１の投光エリア４３は、受光エリア４５の一部を占める第１の検知対象エリアでもある。

受光部８０は、第１の投光エリア４３で反射する反射光と、第２の投光エリア４４で反射する反射光と、の両方の信号を受光することができる。第１の投光エリア４３での反射光を受光したときの受光信号は、受光部８０から受光用光ファイバー８１を介して受光素子２０４に入力される。そして、受光信号の電気量（受光量の出力値）は、さらに増幅回路２０７とＡ／Ｄ変換器２０８を経てマイクロコンピュータ２０１に入力され、マイクロコンピュータ２０１で解析される。

そして、受光部の軸線８７に対する第１の投光エリア４３の指向角θ１１は下記の式７を満たし、第１投光部６０は、受光部８０に対して式７を満足するように配置するものとする。

Ｌは、第１投光部６０の先端からシンク５０に設けられる排水口金具５１までの距離である。

このようにθ１１が式７を満たすように設定されると、排水口金具５１が水平面に平行に配置されている場合は、第１投光部６０から放射される光が排水口金具５１に当たったとしても、排水口金具５１によって反射した光は、受光部８０の方向に反射せず、受光部８０に入射されることはないが、排水口金具５１が水平方向に対して角度ε傾いて設置されている（破線で示した排水口金具５１）場合は、排水口金具５１によって反射した光が受光部８０に入射される場合がある。ここで、θ１１が大きくなりすぎると、第１の投光エリア４３は第１投光部６０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、θ１１の上限は、第１の投光エリア４３が受光エリア４５外に外れない位置になる角度に設定するものとする。

次に、第２投光部の軸線７７は、下方のシンク５０に向かって投光される光の光軸に一致し、この軸線７７を中心にして円錐角（α２）／２の角度をなす円錐体状の第２の投光エリア４４が形成される。角度α２も、受光部８０の受光角よりも小さい角度である。第２投光部７０は、受光部８０に対して、互いの先端側同士が接近するとともに、互いの軸線がθ２２の角度をなすように配置されている。さらに、第２投光部７０と受光部８０は、両者の先端間が距離Ｐ２はなれた位置となるように配置されている。ここでＰ２も前記Ｐ１と同様５〜１０ｍｍ程度にするのが好ましい。第２の投光エリア４４は、受光エリア４５の一部を占める第１の検知対象エリアでもある。さらに、第２投光部７０と第１投光部６０は、互いの先端側同士が接近し、互いの軸線が（θ１１＋θ２２）の角度をなすように配置され、互いの先端は、距離（Ｐ１＋Ｐ２）はなれるように配置されている。

そして、受光部の軸線８７に対する第２の投光エリア４４の指向角θ２２は下記の式８を満たし、第２投光部７０は、受光部８０に対して式８を満足するように配置するものとする。

Ｌは、第２投光部７０の先端からシンク５０の最下面までの距離である。

このようにθ２２が式８を満たすように設定されることにより、排水口金具５１が水平面に平行に配置されている場合、あるいは排水口金具５１が水平方向に対して角度ε傾いて設置されている（破線で示した排水口金具５１）場合であろうが、第２投光部７０から放射される光が排水口金具５１に当たったとしても、排水口金具５１によって反射した光は、受光部８０の方向に反射せず、受光部８０に入射されることはない。これは排水口金具の位置がずれていても同じである。また、θ２２についてもその値が大きくなりすぎると、第２の投光エリア４４は第２投光部７０を中心として右回りに回転するように移動する。このため、θ２２の上限は、第２の投光エリア４４が受光エリア４５の外に外れない位置になる角度に設定するものとする。なお、本実施形態では角度α１および角度α２は、レンズ３０によって５〜２０°程度に絞られて設定されている。

以上のように、本自動水栓装置は、上記式７および式８の両方を満足するように配置された第１投光部６０、第２投光部７０および受光部８０を備えたものである。そして、このような自動水栓装置の作動について図１２および図１３にしたがって説明する。図１２は、本実施形態の自動水栓装置の作動について、発光信号、受光信号および電磁弁の開閉の関係を示したタイムチャートである。図１３は本自動水栓装置の作動を示したフローチャートである。

電源がＯＮされていると、マイクロコンピュータ２０１は、所定周期で、駆動回路２０５に発光信号を送り、第１発光素子２０２から発光を行う（ステップ１００）。この発光信号は、図１２に示すように、第１発光素子２０２を１０μｓｅｃ点灯した後、０．２５ｓｅｃ消灯し続け、また１０μｓｅｃ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２００は所定周期で所定時間の発光を継続し、第１投光部６０から第１の投光エリア４３に向けて所定周期で光が出射されることになる。

そして、第１発光素子２０２が発行中に受光部８０より受光され、受光用光ファイバー８１を介して受光素子２０４に出力された１個の受光信号をホールドする（ステップ１１０）。次に、ステップ１２０において第１発光素子２０２からの発光を停止する。ホールドされた１個の受光信号は、Ａ／Ｄ変換された後、マイクロコンピュータ２０１に入力され、演算処理が行われる。そして、演算処理された受光信号が予め定められた第１の閾値以上であるか否かを判断する（ステップ１３０）。このステップ１００からステップ１３０までの処理は非常に短時間で行われる。ステップ１３０で受光信号が第１の閾値以上であると判断されると第２発光素子２０３からの発光を行う。

同様に、マイクロコンピュータ２０１は、所定周期で、駆動回路２０６に発光信号を送り、第２発光素子２０３から発光を行う（ステップ１４０）。この発光周期は第１発光素子２０２の発光周期と同じであるが、ただし発光のタイミングは、図１２に示すように所定時間ずらして行われる。つまり、両発光素子からの発光は同時のタイミングで行われず、交互に発せられる。そして、第２発光素子２０３が発行中に受光部８０より受光され、受光用光ファイバー８１を介して受光素子２０４に出力された１個の受光信号をホールドする（ステップ１５０）。次に、ステップ１６０において第２発光素子２０３からの発光を停止する。ホールドされた１個の受光信号は、Ａ／Ｄ変換された後、マイクロコンピュータ２０１に入力され、演算処理が行われる。そして、演算処理された受光信号が予め定められた第２の閾値以上であるか否かを判断する（ステップ１７０）。このステップ１４０からステップ１７０までの処理は非常に短時間で行われる。

制御装置２００は、ステップ１３０，１７０のいずれかにおいて、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、閾値未満の信号は手ではない物体を検知している状態であるため、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２１４を通じて電磁弁１２を閉じる（ステップ１７５）。このとき、水道水が給水管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。その後、ステップ１００に戻り、再び以降の各ステップの処理が継続される。

一方、制御装置２００は、ステップ１３０，１７０の両方において、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、複数個の投光エリアで反射した光が強い信号であるため、人の手等の洗浄すべき大きな物体が検知対象エリア内に存在しているとみなし、駆動回路２１４を通じて電磁弁１２を開ける（ステップ１８０）。このとき、水道水が給水管１１を経て給水ホース１４側に流れ、水栓ケース１の吐出部８に至り、吐出部８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２１２に蓄えられる。その後、ステップ１００に戻り、再び以降の各ステップの処理が継続される。

本自動水栓装置では、以上の各ステップの処理が継続されることにより、第１の閾値以上の出力値の受光信号と、第２の閾値以上の出力値の受光信号とがずれたタイミングで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する。いずれか一方の受光信号でも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（１２参照）。

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、検知対象とする検知対象エリアに向けて、それぞれ光を所定の投光角α１，α２を形成するように末広がり状に放射して、異なる２個の投光エリア（第１の投光エリア４３、第２の投光エリア４４）を形成する第１投光部６０および第２投光部７０と、２個の投光部から放射された光が物体に当たって反射した光を受光するように、当該２個の投光エリアを含み、投光角α１，α２よりも大きな所定の受光角を有する１個の受光エリア４５を形成する１個の受光部８０と、を備え、当該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８０が受光したときに自動的に出水を行う。さらに、第１投光部６０、第２投光部７０および受光部８０は、θ１１が前述の式７で示す関係を満たすとともに、θ２２が前述の式８で示す関係を満たすように設定されている。

この構成によれば、排水口金具がε傾斜して設置されていた場合は、第１投光部６０から放射された光が排水口金具５１で反射し受光部８０に入射して大きな受光信号が入力されるが、第２投光部７０から放射された光は排水口金具５１に当っても受光部８０の方向に反射せず受光部８０に入射することはない。従って第１投光タイミングと第２投光タイミングの両方のタイミングで閾値以上の信号になることはなく、これにより出水することはない。これは排水口金具がどのように配置され、傾斜していても同じである。このようにして検知対象エリア側に存在する排水口金具５１の誤検知を防止できる。

一方制御装置２００は、受光部８０で受光した２個の信号が両方とも所定の閾値以上であると判断された場合には出水する。また、本自動水栓装置は、２個の投光部が形成する異なる２個の投光エリアを構成する。これにより、受光部が受光する２個の信号は、異なる場所で反射した光信号である。この制御によれば、２個の投光エリアで反射した光が強い信号であるため、人の手等の比較的大きな物体が検知対象エリア内に存在しているとみなすことができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、上記各実施形態において指向角度θ１と指向角度θ２は、同一の角度としてもよいし、θ１またはθ２の一方を他方よりも大きくしてもよい。また、投光エリア４０に対する各受光エリア４１，４２の設定場所を考慮し、現場において適宜変更可能に構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１投光部および第２投光部のホルダ６４には径方向外方に突出する形状の凸部を設け、受光部のホルダ８３には径方向内方に凹む形状の凹部を設けるようにしているが、ホルダ６４に凹部を設け、ホルダ８３に凸部を設けるようにしてもよい。

第１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。 制御装置１００の構成を示したブロック図である。 投光部２、第１受光部３および第２受光部４の構成を示した断面図である。 投光エリア４０と複数の受光エリア４１，４２の関係を示した模式図である。 本自動水栓装置の作動について、発光信号、受光信号および電磁弁の開閉の関係を示したタイムチャートである。 本自動水栓装置の作動を示したフローチャートである。 第２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。 制御装置２００の構成を示したブロック図である。 第１投光部６０、第２投光部７０および受光部８０の構成を示した断面図である。 投光部または受光部のホルダとこのホルダを支える支持部材との組み合わせについて、複数の実施形態を示した図であり、（ａ）は第１の組み合わせ例であり、（ｂ）は第２の組み合わせ例であり、（ｃ）は第３の組み合わせ例である。 第２実施形態に係る第１投光部６０、第２投光部７０、受光部８０および排水口金具５１の関係を示した模式図である。 第２実施形態の自動水栓装置の作動について、発光信号、受光信号および電磁弁の開閉の関係を示したタイムチャートである。 本自動水栓装置の作動を示したフローチャートである。

符号の説明

１…水栓ケース １ａ…支持部材 ２…投光部 ３…第１受光部（受光部）
４…第２受光部（受光部） ５…投光用光ファイバー
６…第１の受光用光ファイバー（受光用光ファイバー）
７…第２の受光用光ファイバー（受光用光ファイバー） ８…吐出部
１０…本体ケース ３０…レンズ ３２…受光用光ファイバーの受光端部
３３，６４…ホルダ ３４，６５…接着剤 ４１…第１の受光エリア（受光エリア）
４２…第２の受光エリア（受光エリア） ４３…第１の投光エリア（投光エリア）
４４…第２の投光エリア（投光エリア） ５０…シンク ５１…排水口金具
６０…第１投光部（投光部） ６１…第１の投光用光ファイバー（投光用光ファイバー）
６３…投光用光ファイバーの発光端部 ６７…第１投光部の軸線
７０…第２投光部（投光部） ７１…第２の投光用光ファイバー（投光用光ファイバー）
７７…第２投光部の軸線
８０…受光部 ８７…受光部の軸線 １００…制御装置（制御手段）
１０２…発光素子 １０３…第１受光素子 １０４…第２受光素子
２０２…第１発光素子 ２０３…第２発光素子

Claims (7)

1. 検知対象エリアに向けて光が出射される１個の投光部（２）と、
   前記出射された光が検知対象とする検知対象物体に当たって反射した反射光を受光する複数個の受光部であって、前記投光部から出射された光によって形成される投光エリア内の異なる場所に定められる複数の受光エリア（４１，４２）を有し、それぞれが自己の前記受光エリアに存在する前記検知対象物体で反射した反射光を受光する複数個の受光部（３，４）と、
   前記各受光部が受光する受光信号の出力値に応じて出水を制御する制御手段（１００）と、を備え、
   前記制御手段は、前記複数個の受光部のうち、少なくとも２個の受光部によって受光された各受光信号の出力値がいずれも予め定められた閾値以上である場合に出水することを特徴とする自動水栓装置。
2. 出水される吐出部（８）、前記投光部および前記複数個の受光部が設けられている水栓ケース（１）と、
   前記投光部に光を出力する発光素子（１０２）および前記複数個の受光部で受光した光が入力される複数個の受光素子（１０３，１０４）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（５）と、
   前記複数個の受光部で受光した光を前記複数個の受光素子に導く受光用光ファイバー（６，７）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
3. 前記投光用光ファイバーおよび前記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を特徴とする請求項２に記載の自動水栓装置。
4. 前記受光部は、前記受光用光ファイバーの受光端部（３２）に密着するレンズ（３０）と、前記レンズ（３０）の周囲を保持し、前記受光用光ファイバーの受光端部の周囲を接着剤（３４）を介して保持するホルダ（３３）と、を備え、
   前記接着剤は黒色であることを特徴とする請求項２または３に記載の自動水栓装置。
5. 検知対象とする検知対象エリアに向けて、それぞれ光を所定の投光角（α１，α２）を形成するように末広がり状に放射して、異なる２個の投光エリア（４３，４４）を形成する第１投光部（６０）および第２投光部（７０）と、
   前記２個の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を有する１個の受光エリア（４５）を形成する１個の受光部（８０）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、
   前記第１投光部の軸線（６７）と前記受光部の軸線（８７）とがなす角度をθ１１とし、前記第１投光部による前記所定の投光角をα１とし、前記第１投光部の軸線（６７）と前記受光部の軸線（８７）との距離をＰ１とし、前記第１投光部の下端と前記第１投光部下方のシンク（５０）に設けられる排水口金具（５１）との間の距離をＬとした場合に、
   前記θ１１は下記の式１で示す関係を満たすように設定されるとともに、
   さらに、前記第２投光部の軸線（７７）と前記受光部の軸線（８７）とがなす角度をθ２２とし、前記第２投光部による前記所定の投光角をα２とし、前記第２投光部の軸線（７７）と前記受光部の軸線（８７）との距離をＰ２とし、前記第２投光部の下端と前記排水口金具（５１）との間の距離をＬとした場合に、
   前記θ２２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。
   

   

   
6. 前記第１投光部および第２投光部のそれぞれに光を出力する第１発光素子（２０２）および第２発光素子（２０３）と、前記第１発光素子および第２発光素子のそれぞれから出力された光を前記各投光部に導く投光用光ファイバー（６１，７１）と、を備え、
   前記第１投光部および前記第２投光部のそれぞれは、前記投光用光ファイバーの発光端部（６３）に密着するレンズ（３０）と、前記レンズ（３０）の周囲を保持し、前記投光用光ファイバーの発光端部の周囲を接着剤（６５）を介して保持するホルダ（６４）と、を備え、
   前記接着剤は黒色であることを特徴とする請求項５に記載の自動水栓装置。
7. 出水される吐出部（８）、前記投光部および前記受光部が設けられている水栓ケース（１）と、前記投光部または前記受光部の外面における所定の部位に設けられた被支持部を支持し、前記投光部または前記受光部を前記水栓ケースに対して位置決めする支持部材（１ａ）と、を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の自動水栓装置。

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