JP2010007263A - 自動水栓 - Google Patents

Abstract

【課題】手洗い等の行為中に吐水継続の意思があるにも拘らず誤って手が検知エリアから外れることによって吐水口からの水を途切らせてしまい、水栓の使い勝手が悪くなる問題を解決し得る自動水栓を提供する。
【解決手段】赤外線式の検知センサ２８を可視光を発光する照明用の発光部３７とともに吐水管１２に備えて成る照明機能付の自動水栓において、検知センサ２８が、検知エリア内の人体を検知している状態で人体が検知エリアの遠限よりも近い位置に設定した境界位置の内側の近位置から外側の遠位置に移行したときに、発光部３７が照明状態を、人体が近位置にあるときの照明状態から異なった照明状態に状態変化させるようにする。
【選択図】 図２

Description

この発明は発光部と受光部とを有する赤外線式の検知センサを備え、その検知センサによる人体等検知対象の検知に基づいて吐水口から自動的に吐水する自動水栓に関する。

従来、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等検知対象による反射光を受光部で受光する赤外線式の検知センサを吐水管に備え、検知センサによる設定した検知エリア内の検知対象の検知により吐水口から自動吐水する自動水栓が公共のトイレや洗面所等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きている。
ここで赤外線式の検知センサは、従来、通常は受光部における受光量が設定受光量よりも多いことをもって人体有りと判定する。

ところでこの種従来の自動水栓の場合、夜間等においては室全体を照明する照明灯の照明の下で手洗い等の行為を行うことが必要なものであり、この場合手洗いの行為だけのために室全体を照明する必要があって経済的でなく、しかも手洗いの際に手元が影となって手元が見づらい等の問題があった。
また夜中、暗さに慣れた眼には、室全体の照明をつけるとまぶしすぎるという問題もあった。

このような事情の下で、自動水栓の吐水管に赤外線式の検知センサと併せて可視光を発光する照明用の発光部を設け、人体等検知対象の検知により吐水口から自動吐水するのと併せて照明用の発光部を発光させ、水栓使用者の手元を照明するようになしたものが下記特許文献１に提案されている。

ところで、自動水栓の使用者が手洗い等の行為をしているときに意図せず手が検知センサによる検知エリアから一時的に外れてしまうことがあり、こうした場合、使用者が吐水継続の意思を有しているにも拘らず途中で吐水口からの吐水が途切れてしまうこととなり、自動水栓の使い勝手が悪くなってしまう。
また検知エリアから手が外れることにより、即ち検知センサが手を非検知となることによって照明も消えてしまうと、暗がりの中で改めて手探りで検知センサの前方に手をかざして吐水開始させなければならず、面倒を伴う。

尚下記特許文献２には、吐水が停止した後において発光部が発光停止するようになした照明機能付の自動水栓が開示されている。
この特許文献２の照明機能付自動水栓では、手洗い中の手が検知センサの検知エリアから外れても直ちに照明停止しないものであるが、手洗い等の行為中に手が検知エリアから一時的に外れると吐水停止してしまう問題については解決することができず、本発明とは異なったものである。

特開２００３−２９３４０５号公報 特開２００３−２９３４０６号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、手洗い等の行為中に吐水継続の意思があるにも拘らず誤って手が検知エリアから外れることによって吐水口からの水を途切らせてしまう問題を解決し、使い勝手の良好な自動水栓を提供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、発光部と受光部とを有し、該発光部から発した赤外光の人体等検知対象による反射光を該受光部で受光する赤外線式の検知センサを吐水管に備え、該検知センサによる設定した検知エリア内の前記検知対象の検知に基づいて制御部による制御の下に吐水口から自動吐水する自動水栓において、前記検知センサが、前記検知エリア内の前記検知対象を検知している状態で該検知対象が該検知エリアの遠限よりも近い位置に設定した境界位置の内側の近位置から外側の遠位置に移行したときに前記制御部が、前記検知対象が前記遠位置に移行したことを使用者に報知するようになしてあることを特徴とする。

請求項２において、請求項１において、可視光を発光して水栓使用時における使用者の手元を照明する発光部が設けてあり、前記検知対象が前記遠位置に移行したときに前記制御部が、該発光部の照明状態を、前記検知対象が前記近位置にあるときの照明状態から異なった照明状態に状態変化させることにより、前記検知対象が前記遠位置に移行したことを報知するように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、前記検知対象が前記遠位置に移行したときに前記制御部が、前記発光部を暗い照明状態若しくは明滅する照明状態に状態変化させるものとなし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、検知センサが検知エリア内の検知対象を検知している状態で、検知対象が検知エリアの遠限よりも近い位置に設定した境界位置の内側の近位置から外側の遠位置に移行したときに制御部が、検知対象が遠位置に移行したことを使用者に報知するようになしたものである。

このようにしておけば、使用者が手洗い等の行為中に手が検知センサ、詳しくは検知センサの発光部から遠ざかり、検知エリアの遠限に近づいたときに、このままもっと手が遠くなると吐水が停止してしまうことを使用者に知らしめることができ、手をもっと吐水口に近づけるように誘導することができる。
従って使用者は手を吐水口に近づけることで手洗い等の行為中吐水口からの吐水を途切らせることなく連続吐水させることができ、自動水栓の使い勝手が向上する。

本発明において、上記報知の手段としては種々の手段が可能である。
例えば自動水栓にスピーカを備えておき、スピーカから報知音を発生させるようになすことができる。
或いは流量調整弁を備えておき、流量を少なくすることによって使用者に報知するようになすといったことも可能である。
また好適な手段として、可視光を発光して水栓使用時における使用者の手元を照明する発光部を設けておき、検知対象が遠位置に移行したときに、発光部の照明状態を、それまでの照明状態から異なった照明状態に状態変化させることで、使用者に報知するようになすことができる（請求項２）。

このようにしておけば、手洗い等の行為を手元照明の下で良好に行うことができるとともに、その照明を変化させることで使用者に対し、手が遠位置に移行したことを効果的に知らしめることができる。

この場合において、上記照明用の発光部は、検知対象が上記の遠位置に移行したときに照明をそれまでよりも暗い照明状態又は明滅状態（明るくなったり暗くなったりし、或いは照明が点いたり消えたりする状態）に状態変化させるようになしておくことができる（請求項３）。

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、図中下端部に扁平な形状の台座部１４を有しており、その台座部１４がカウンタ部（取付基体）１６上に着座せしめられている。
この実施形態において、台座部１４の上面には、一定時間（ここでは６０秒）の間連続吐水を行わせるための手動吐水スイッチ１８が設けられている。

この実施形態では、使用者が手動吐水スイッチ１８を押操作すると、後述の吐水口２０から吐水が開始されて吐水継続され、そして設定した限度時間である６０秒が経過したところで、自動的に吐水が停止される。
また吐水継続中に手動吐水スイッチ１８を短時間（ここでは０．２秒以下の短い時間）押操作すると、その時点を起点として更に６０秒だけ吐水が継続される。
一方、吐水継続中に手動吐水スイッチ１８を上記よりも長い時間押操作（長押し）すると、その時点で吐水口２０からの吐水が停止する。

吐水管１２は、上部が逆Ｕ字状のグースネック形状をなしており、使用者に向って斜め前方下向きをなす先端面１２Ａに、図２に示しているように正面形状（先端面１２Ａに対する正面視の形状）が円形状をなす吐水口２０が設けられている。
ここで吐水管１２は、吐水口２０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２２の一部をなす給水チューブ（図示省略）が挿通されており、その先端が吐水口２０に接続されている。
給水路２２上には、吐水口２０からの吐水と止水とを行う開閉弁としての電磁弁２４が設けられている。
２６はこの電磁弁２４の開閉を制御する制御部で、この制御部２６に対し電磁弁２４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の先端部には吐水口２０と併せて赤外線式の光センサからなる検知センサ２８における発光部３０と、受光部３２とが設けられている。
ここで発光部３０，受光部３２は、それぞれ吐水口２０とほぼ同方向、つまり吐水口２０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。

検知センサ２８は、発光部３０から赤外光を発し、そして人体等検知対象（以下検知対象を人体として説明する）により反射された光（赤外光）を受光部３２で受光し、その受光の光量が設定した光量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２０から自動的に吐水を行う。
また人体非検知となったときに、吐水口２０からの吐水を自動的に停止する。

詳しくは、受光部３２が設定以上の受光量で反射光を受光すると、図１の制御部２６が電磁弁２４を開弁させて、給水路２２を通じ吐水口２０へと水を供給し、吐水口２０から吐水させる。
一方人体非検知状態になると、制御部２６が開弁状態にある電磁弁２４を閉弁させ、吐水口２０からの吐水を停止させる。
吐水管１２の先端面１２Ａにはまた、可視光を発光する照明用の発光部３７が設けられている。
この実施形態では、発光部３７の光源としてＬＥＤが用いられている。

図２（Ａ）において、３４，３６は吐水管１２内に互いに別々に独立して設けられた検知センサ２８における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３４，３６内に発光部３０，受光部３２が吐水管１２の先端面１２Ａに臨むようにして収容されている。

尚この実施形態において、発光側のセンサケース３４は、吐水口２０周りに時計方向に９０°回転させると（このとき自己中心周りに９０°回転（自転）する）、受光側のセンサケース３６と正面形状が同形状となり、また受光側のセンサケース３６は、吐水口２０周りに反時計方向に９０°回転させると（このとき自己中心周りに９０°回転（自転）する）、発光側のセンサケース３４と正面形状が同形状となる。
更に発光側のセンサケース３４及び受光側のセンサケース３６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２０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３４が、また右上のコーナー部に受光側のセンサケース３６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。

上記検知センサ２８における発光部３０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３４内部に収容しておくことができる。

また受光部３２は、赤外光を感知可能なフォトダイオード，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３６内部に収容しておくことができる。
この場合、センサケース３４，３６内の発光駆動回路，信号処理回路を電気配線にて上記の制御部２６に接続しておく。

本実施形態において、上記照明用の発光部３７は使用者の手元を照明するように設けられている。
ここで照明用の発光部３７は、人体非検知状態の下でも使用者に視認可能なように光をパルス状に発光しており、図３に示しているように人体非検知状態の下で照明を行っている。
但しその照明の明るさは、使用者にとって自動水栓１０即ち吐水管１２の位置が分る程度の明るさの、暗いものである。
一方検知センサ２８が人体検知すると、発光部３７からの照明光はそこで明るい照明光となって、水栓使用時の使用者の手元を明るく照らすようになる。
但し照明用の発光部３７は、人体検知した時点でそこで初めて発光して照明を行い、人体非検知となったときに照明停止するようになしておいても良い。

この実施形態では、使用者が手洗い等の行為をしている際に、詳しくは検知センサ２８が検知エリア内の使用者の手（人体）を検知している状態で、使用者の手が検知エリアの遠限Ｌ_１（図４参照）よりも近い位置に設定した境界位置Ｌ_２の内側の近位置から外側の遠位置に移行したときに、発光部３７による照明状態を、使用者の手が境界位置Ｌ_２よりも内側の近位置にあるときの照明状態とは異なった照明状態に状態変化させるようになしてある。
尚図４において、４０は水槽としての手洗鉢を表しており、４０Ａは鉢面を表している。

図５は、その実施手段の具体的な一例を示している。
図５において、受光量（受光電圧）のＢは、図４（Ａ）において使用者の手が検知エリアの遠限Ｌ_１に位置しているときの受光量（受光電圧）のしきい値を表しており、またＡは、使用者の手が境界位置Ｌ_２に位置しているときの受光量のしきい値を表している。

図５に示しているように、ここでは使用者の手が検知エリアの外にあって、検知センサ２８が人体非検知状態にあるときでも、発光部３７は照明光を照射している。
具体的には、発光部３７はここでは４０ｍＳ（秒）ごとに１００μＳのパルス幅でパルス発光を行っており、これによって自動水栓１０、詳しくは吐水管１２の位置が分る程度の明るさ（図中Ｍ_１レベルの明るさ）で暗く照明を行っている。
尚、検知センサ２８による人体検知の判定（人体有無の判定）（センシング）は２００ｍＳごとに行っている。

このとき、使用者の手が検知エリア内且つ境界位置Ｌ_２よりも近い位置に差し出されると、即ちそのことによって検知センサ２８における受光部３２での受光量がしきい値Ａよりも多くなると、次の人体検知の判定のタイミングで発光部３７からの照明の明るさが、図５中Ｍ_２レベルの明るさに明るくなる。
具体的には、発光部３７は１０ｍＳごとに１００μＳのパルス幅でパルス発光を行うようになり、使用者の手元を照明する照明光をＭ_２レベルの明るさに明るくする。

一方、手洗い中に使用者の手が境界位置Ｌ_２を越えて遠限Ｌ_１側に移行すると、即ち境界位置Ｌ_２よりも遠位置まで遠くなると、受光部３２における受光量がしきい値Ａを下回ることによって、次の人体検知の判定のタイミングで、発光部３７による照明の明るさが図５中Ｍ_３レベルまで暗くなる。但しこのときの照明の暗さは、人体非検知状態にあるときよりも明るいものである。

そして照明光の明るさが暗く変化することで、使用者に対し、このまま手が更に遠ざかると吐水が停止することを知らしめ、従って手洗い等を更に継続したいとき、つまり吐水を継続したいときには手をもっと吐水口２０側に、つまり検知センサ２８側に近づけるように促し（検知センサ２８の発光部３０は使用者の手に対して吐水口２０と同じ側且つほぼ同じ距離にある）、手の接近動作を誘導する。
そのことによって使用者の手が境界位置Ｌ_２よりも更に近い位置に持ち来されたときには、照明の明るさが再びＭ_２レベルの明るい状態に状態回復する。
一方、使用者の手がそのまま検知エリアの遠限Ｌ_１よりも更に遠くなったときには、次の人体検知の判定のタイミングで、発光部３７による照明の明るさが人体非検知状態のときのＭ_１レベルの明るさ（暗さ）に低下する。

尚、吐水口２０からの吐水は、人体検知の判定のタイミング即ち照明の明るさが明るくなるのと同じタイミングで行われ、そして使用者の手が検知エリアから外れたとき、人体検知の判定のタイミングで吐水口２０からの吐水が停止する。即ち止水する。

図６は、制御部２６の制御の下に図５に示す動作を実行するための自動水栓１０の具体的な実行手順を表している。
図６に示すように、自動水栓１０は人体非検知状態の下で発光部３７から４０ｍＳごとに１００μＳのパルス幅でパルス発光を行い、図５のＭ_１レベルの暗い明るさで照明を行い（ステップＳ１０）、また検知センサ２８は２００ｍＳごとに発光部３０の発光及びこれに連動した受光部３２での受光量測定を行って人体有無の判定（センシング）を行う（ステップＳ１２）。

そしてステップＳ１４において受光量（受光電圧）Ｘが図５のＡより大か否か、即ち使用者の手が検知エリア内且つ図４の距離Ｌ_２以内に差し出されたか否かを判定し、そして使用者の手が検知されていないときにはステップＳ１０〜Ｓ１４の各ステップを繰返し実行する。
一方ステップＳ１４において検知センサ２８が検知エリア内にある使用者の手を検知すると、そこで吐水口２０から自動吐水する（ステップＳ１６）。

またこのとき同時に、照明用の発光部３７からの発光の時間間隔を異ならせて照明を明るくする。具体的には、発光部３０からの発光を１０ｍＳごとに１００μＳのパルス幅でパルス発光し、照明を図５のＭ_２レベルまで明るくする。

そして図４の境界位置Ｌ_２よりも近い位置にあった使用者の手が、その後境界位置Ｌ_２よりも遠くなり、なお且つ検知エリアの遠限Ｌ_１以内にあると、そこで発光部３７からの発光を２０ｍＳごとに１００μＳのパルス幅のパルス発光に切り替え、照明を図５のＭ_３レベルまで暗くし（ステップＳ２０，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２６）、使用者に対して手が検知エリアの遠限近くまで離れたこと、つまりこのまま手が更に離れると吐水が停止することを知らしめる。

その結果、使用者が再び手を境界位置Ｌ_２よりも近い位置に接近させると、そこで再び発光部３７からの照明がＭ_２レベルまで明るくされるとともに、ステップＳ２０〜Ｓ２６までの各ステップが再び繰り返される。
そして使用者の手が検知エリアの遠限Ｌ_１よりも遠く離れると、そこで吐水口２０からの吐水が停止される（ステップＳ２４，Ｓ２８）。

図７は本発明の他の実施形態を示している。
ここではステップＳ２４において、使用者の手が境界位置Ｌ_２よりも近い近位置から境界位置Ｌ_２と遠限Ｌ_１との間の遠位置に移行したと判定されたとき、先ずステップＳ３２において、その状態が設定時間、ここでは５秒以上継続したか否か判定され、そして５秒未満であるとき、図６の実施形態と同様にステップＳ２６が実行され、照明の明るさが図５のＭ_３レベルの明るさに変化せしめられる。
一方５秒以上継続したものと判定されたときには、続いてステップＳ２８の止水が行われる。

他方、使用者の手が検知エリアから外れたときには、ステップＳ３０においてその状態が設定時間、ここでは１秒以上継続したか、即ち受光部３２における受光量がしきい値Ｂ未満である状態が１秒以上継続したか否か判定され、そして１秒以上であると判定されたときに、そこで始めてステップＳ２８が実行されて、止水が行われる。

これらの実施形態によれば、使用者が手洗い等の行為中に手が検知センサ２８の発光部３０から遠ざかり、検知エリアの遠限に近づいたときに、このままもっと手が遠くなると吐水が停止してしまうことを使用者に知らせることができ、手をもっと吐水口２０に近づけるように誘導することができる。

従って使用者にとっては、手洗い等の行為中吐水口２０からの吐水を途切らせることなく連続吐水させることができ、自動水栓１０の使い勝手が向上する。

尚、図５では使用者の手が境界位置Ｌ_２の内側の近位置から境界位置Ｌ_２と遠限Ｌ_１との間の外側の遠位置に移行したときに、発光部３７からの照明の明るさをＭ_３レベルに落す（暗くする）ようにしているが、場合によってこのとき発光部３７による照明を明滅状態の照明となすことも可能である。
更に上例では使用者の手が境界位置Ｌ_２以内に近づいたところで照明を図５のＭ_２レベルまで明るくするようにしているが、使用者の手が検知エリアの遠限Ｌ_１内に到った時点で照明をＭ_２レベルまで明るくし、また同時に吐水開始させるようになすことも可能である。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、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の照明機能付の自動水栓を示した図である。 図１の自動水栓の要部を示した図である。 同実施形態における照明状態の変化のタイミングを表した図である。 同実施形態における検知センサによる検知エリアの遠限と境界位置との関係を表した図である。 同実施形態における動作内容をタイムチャートで表した図である。 図５の動作の実行手順の説明図である。 他の実施形態における動作の実行手順の説明図である。

符号の説明

１０ 自動水栓
１２ 吐水管
２０ 吐水口
２８ 検知センサ
３０ 発光部
３２ 受光部
３７ 発光部（照明用）
Ｌ_１ 遠限
Ｌ_２ 境界位置

Claims (3)

1. 発光部と受光部とを有し、該発光部から発した赤外光の人体等検知対象による反射光を該受光部で受光する赤外線式の検知センサを吐水管に備え、該検知センサによる設定した検知エリア内の前記検知対象の検知に基づいて制御部による制御の下に吐水口から自動吐水する自動水栓において、
   前記検知センサが、前記検知エリア内の前記検知対象を検知している状態で該検知対象が該検知エリアの遠限よりも近い位置に設定した境界位置の内側の近位置から外側の遠位置に移行したときに前記制御部が、前記検知対象が前記遠位置に移行したことを使用者に報知するようになしてあることを特徴とする自動水栓。
2. 請求項１において、可視光を発光して水栓使用時における使用者の手元を照明する発光部が設けてあり、前記検知対象が前記遠位置に移行したときに前記制御部が、該発光部の照明状態を、前記検知対象が前記近位置にあるときの照明状態から異なった照明状態に状態変化させることにより、前記検知対象が前記遠位置に移行したことを報知するようになしてあることを特徴とする自動水栓。
3. 請求項２において、前記検知対象が前記遠位置に移行したときに前記制御部が、前記発光部を暗い照明状態若しくは明滅する照明状態に状態変化させるものとなしてあることを特徴とする自動水栓。

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