JP2012067537A - 自動水栓 - Google Patents

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Abstract

【課題】手洗い行為における使い勝手の良さを損なわずに、歯ブラシのような小さいサイズの物体を使用者が手に持っているときでも確実に吐止水を行うことで、節水と使い勝手が両立できる自動水栓を提供する。
【解決手段】水を吐水する水栓本体4と、前記水栓本体4を挟んで両側に配置され、各々の物体検知領域10,12の一部が、水栓本体4からの吐水方向で重なるように設けられた2つの物体検知センサ6、8と、水栓本体4からの吐止水を切り替える電磁弁と、2つの物体検知センサ6、8の検知状態に基づいて電磁弁を駆動する制御部とを備えた自動水栓において、制御部は、前記2つの物体検知センサが共に物体を検知している状態が第一所定時間継続すると吐水を開始する第一吐水モードと、2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが物体を検知している状態が第一所定時間より長い第二所定時間継続した場合に吐水を開始する第二吐水モードとを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動水栓に関し、具体的には手などの物体を検知するセンサの検知状況に基づいて吐水及び止水を自動的に行う自動水栓に関する発明である。
従来、吐水口の下方に手等を差し出すと自動で吐水する自動水栓として特許文献1が知られている。
特許文献1記載の自動水栓では、各々の光の照射範囲が重なるように複数の発光素子が配置されており、各発光素子からの光が共に被検知物によって反射したことを検出したときに被検知物を検知するものであることを特徴としている。
こうすることで、複数の発光素子による光の照射範囲が重なっている部分だけが被検知物の検知領域となるので、誤検知による吐水を防止することができるとしている。
特開2004−92219号
しかしながら、特許文献1記載の自動水栓では、複数の発光素子による光の照射範囲が重なっている部分だけが被検知物の検知領域となるために以下のような課題があった。
検知領域を吐水方向に設定した場合、手洗い行為では吐水方向に差し出した手を検知できるので吐水を問題無く開始することができる。しかしながら、手に持った歯ブラシを洗うための歯ブラシ洗い行為では吐水方向にはサイズの小さい歯ブラシが差し出されることになり、歯ブラシからは十分な光の反射量が得られないために歯ブラシを検知できず、吐水が開始されなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、手洗い行為における使い勝手の良さを損なわずに、歯ブラシのような小さいサイズの物体を使用者が手に持っているときでも確実に吐止水を行うことで、節水と使い勝手が両立できる自動水栓を提供することにある。
上記目的を達成するために請求項1記載の発明によれば、水を吐水する水栓本体と、前記水栓本体を挟んで両側に配置され、各々の物体検知領域の一部が、前記水栓本体からの吐水方向で重なるように設けられた2つの物体検知センサと、前記水栓本体からの吐水、止水を切り替える電磁弁と、前記2つの物体検知センサの検知状態に基づいて前記電磁弁を駆動する制御部とを備えた自動水栓において、前記制御部は、前記2つの物体検知センサが共に物体を検知している状態が第一所定時間継続すると吐水を開始するように前記電磁弁を駆動する第一吐水モードと、前記2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが前記物体を検知している状態が前記第一所定時間より長い第二所定時間継続した場合に吐水を開始するように前記電磁弁を駆動する第二吐水モードとを備えていることを特徴とする。
これにより、使用者が手を直接吐水方向に差し出す手洗い行為では、2つの物体検知センサが共に手を検知することができるので、その場合は短時間で吐水を開始することで使い勝手が良くなる。
また、使用者が手に持った歯ブラシを吐水方向に差し出す歯ブラシ洗い行為では、どちらか一方の物体検知センサが歯ブラシを持った手を検知して、その検知状態が手洗い行為時よりも長い時間継続すれば吐水を開始することになるので、使用者が洗面台の周辺物を取ろうとした際に、使用者の手がいずれか一方の検知領域を不意に横切ってしまったときの誤吐水を防止できると共に、歯ブラシのような小さいサイズの物体を使用者が手に持っているときでも確実に吐水を開始することができるので、使い勝手がよくなる。
また、請求項2記載の発明によれば、前記制御部は、前記第一吐水モードで吐水中に、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知していない状態が第三所定時間継続すると止水するように前記電磁弁を駆動し、前記第二吐水モードで吐水中に、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知していない状態が前記第三所定時間より長い第四所定時間継続すると止水するように前記電磁弁を駆動することを特徴とする。
これにより、手洗い行為では、2つの物体検知センサが共に手を検知しなくなると短時間で止水するので、無駄水の使用を防止することができる。
また、歯ブラシ洗い行為では、2つの物体検知センサが共に手を検知しない状態が手洗い行為よりも長い時間継続すれば止水することになるので、使用者が歯ブラシを洗っている最中に、歯ブラシを持つ手が一時的に検知領域から外れてしまっても吐水を継続することができるので、使い勝手がよくなる。
また、請求項3記載の発明によれば、前記制御部は、前記2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが前記物体を検知している第一検知状態から、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知している第二検知状態に遷移した場合は、前記第一検知状態の継続時間と前記第二検知状態の継続時間を足し合わせた継続時間が前記第一所定時間に達したときに吐水を開始するように前記電磁弁を駆動することを特徴とする。
これにより、手洗い行為において、時間差で両手を差し出した場合でも、短時間で吐水を開始することができるので使い勝手がよくなる。
また、請求項4記載の発明によれば、前記制御部は、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知している状態から、前記2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが前記物体を検知している第三検知状態に遷移した後に、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知していない第四検知状態に遷移した場合は、前記第三検知状態の継続時間と前記第四検知状態の継続時間を足し合わせた継続時間が前記第三所定時間に達したときに止水するように前記電磁弁を駆動することを特徴とする。
これにより、手洗い行為において、時間差で両手を引き抜いた場合でも、短時間で止水することができるので、無駄水の使用を防止することができる。
本発明によれば、節水と使い勝手を両立する自動水栓を提供することができる。
本発明の第1の実施形態にかかる自動水栓を例示する模式図である。 第1の実施形態にかかる自動水栓を例示するブロック図である。 第1の実施形態にかかる自動水栓のタイムチャートである。 第1の実施形態にかかる、手洗い行為時における使用者の手と検知領域の位置関係を例示する模式図である。 第1の実施形態にかかる、歯ブラシ洗い行為時における使用者の手と歯ブラシと検知領域の位置関係を例示する模式図である。 第2の実施形態にかかる自動水栓のタイムチャートである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる自動水栓を例示する模式図である。
また、図2は、本実施形態にかかる自動水栓を例示するブロック図である。
図1に示すように、洗面台1に本発明の実施形態である自動水栓2が設置されている。自動水栓2には、水栓本体4を両側から挟み込むようにして第1物体検知センサ6と第2物体検知センサ8が配置されており、この2つの物体検知センサにより手などの物体を検知して、水栓本体4からの水(水としては適温に加熱された湯水も含む)の吐水、止水を切り替えるように構成されている。
なお、本実施形態の自動水栓2は、洗面台1以外にも、例えばキッチンといった吐水が必要な場所に設置することができる。
図2に示すように、自動水栓2は、給水源28と、水栓本体4と、第1物体検知センサ6と、第2物体検知センサ8と、電磁弁26と、2つの物体検知センサからの検知信号に応じて電磁弁26を制御する制御部24とを有している。給水源28からは水又は湯水が供給されており、給水ホース52と給水ホース53に接続された電磁弁26を経由して水栓本体4の吐水口30から水又は湯水が吐水される。
第1物体検知センサ6は、吐水口30近傍に差し出される使用者の手などを検知するように、第1検知領域10を持っている。第1物体検知センサ6は、水栓本体4の一方の側に水栓本体4から所定間隔をおいて配置されている。
第2物体検知センサ8も同様に、吐水口30近傍に差し出される使用者の手などを検知するように、第2検知領域12を持っている。第2物体検知センサ8は、水栓本体4に対して、第1物体検知センサ6とは反対側に配置されている。
第1検知領域10と第2検知領域12は、吐水口30の吐水方向において重なり合い、重複検知領域14を構成している。
重複検知領域14は、第1検知領域10及び第2検知領域12が重なり合う領域であって、三次元的に広がっている。図1には、第1検知領域10及び第2検知領域12の領域が、第1物体検知センサ6及び第2物体検知センサ8を含み左右方向に広がる一定の断面で切断した図の領域として、概念的に示されている。
また、重複検知領域14の水平方向外側には、第1検知領域10及び第2検知領域12が重複せず、第1物体検知センサ6のみが物体を検知する第1単独検知領域15aと、第2物体検知センサ8のみが人体を検知する第2単独検知領域15bとが形成されている。
なお、2つの物体検知センサは、例えば赤外線の投光素子と受光素子とを有した反射式積分型センサなどと呼ばれるセンサである。但し、センサの種類はこれに限られるわけではなく、適宜変更してもよい。
第1物体検知センサ6の投光素子16から投光された光は、例えばボウル部43や使用者の手などによって反射され、この反射光を受光素子18が受光する。第1物体検知センサ6は、受光素子18が受光した反射レベルを、予め設定されたしきい値と比較して、しきい値以上であれば物体有りと判断して、しきい値未満であれば物体無しと判断して、その検知結果を電気信号として配線58を通して制御部24に出力する。
第2物体検知センサ8も、前述した第1物体検知センサ6と同様に動作する。
すなわち、第2物体検知センサ8の投光素子20から投光された光は、例えばボウル部43や使用者の手などによって反射され、この反射光を受光素子22が受光する。第2物体検知センサ8は、受光素子22が受光した反射レベルを、予め設定されたしきい値と比較して、しきい値以上であれば物体有りと判断して、しきい値未満であれば物体無しと判断して、その検知結果を電気信号として配線56を通して制御部24に出力する。
なお、2つの物体検知センサの各投光素子は、所定の投光軸線方向に赤外線を投光するように構成されており、赤外線の強度は、この投光軸から外れるに従って低下する。本実施形態においては、投光軸線上の赤外線の強度が、半分に低下する、投光軸線を中心軸とする略円錐形状に広がる領域が、各物体検知センサの検知領域として機能している。また、検知領域は、投光素子の指向性や、受光素子が受光した反射光を、人体等の検知と判定するしきい値などによって変更することができる。
制御部24は、洗面台1の下部に設けられており、2つの物体検知センサと、電磁弁26とは電気信号を伝送するそれぞれの配線58と、配線56と、配線55とによって接続されており、2つの物体検知センサから入力された検知信号に基づいて、電磁弁26を開閉制御する。なお、制御部24は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びこれらを作動させるプログラム等(以上図示せず)により構成することができる。
以下、本実施形態の具体例について図面を参照しつつ説明する。
図3は、本実施形態の具体例にかかる自動水栓のタイムチャートである。
図3に示すように、第1物体検知センサ6と第2物体検知センサ8が共に物体を検知している状態が第一所定時間(0.1秒)継続すると、制御部24は電磁弁26を開駆動して吐水を開始する(時刻T10から時刻T11)。これを第一吐水モードと呼ぶ。そして、第1物体検知センサ6と第2物体検知センサ8が共に物体を検知しない状態が第三所定時間(0.1秒)継続すると、制御部24は電磁弁26を閉駆動して止水する(時刻T12から時刻T13)。本実施形態では、これら2つの所定時間を共に0.1秒としている。
これらの所定時間は、2つの物体検知センサからの信号を太陽光や蛍光灯といった外乱ノイズと判別するために制御部24が必要とする最短の処理時間として設定しており、2つの物体検知センサの性能や制御部24の性能に応じて適宜変更してもよい。
以上で説明した一連の動作は、例えば、使用者の手洗い行為を想定している。
図4は、手洗い行為時における使用者の手と検知領域の位置関係を例示する模式図である。
つまり、図3の時刻T10においては、使用者が手洗い行為を開始するために、吐水口30の吐水方向に形成されている重複検知領域14に両手を差し出したことを表しており、この場合は、時刻T11の時点で迅速に吐水を開始する。これにより、使用者は手洗い行為において、ストレスを感じることなく手洗い行為を開始することができる。
また、図3の時刻T12においては、使用者が手洗い行為を終了するために、第1検知領域10と第2検知領域12とが形成する検知領域から両手を引き抜いたことを表しており、この場合は、時刻T13の時点で迅速に止水する。これにより、使用者は手洗い行為において無駄水を浪費することがないので、ストレスを感じることなく手洗い行為を終了することができる。
続いて、図3のタイムチャートに戻り、手洗い行為終了以降(時刻T13以降)の説明をする。
図3に示すように、第1物体検知センサ6のみが物体を検知する状態が第二所定時間(0.5秒)継続すると、制御部24は電磁弁26を開駆動して吐水を開始する(時刻T14から時刻T15)。これを第二吐水モードと呼ぶ。そして、第1物体検知センサ6と第2物体検知センサ8が共に物体を検知しない状態が第四所定時間(0.5秒)継続すると、制御部24は電磁弁26を閉駆動して止水する(時刻T16から時刻T17)。
以上説明した一連の動作は、例えば、使用者の歯ブラシ洗い行為を想定している。
図5は、歯ブラシ洗い行為時における使用者の手(右手41と左手40)と歯ブラシ42と検知領域の位置関係を例示する模式図である。
つまり、図3の時刻T14においては、使用者が歯ブラシ洗い行為を開始するために、吐水口30の吐水方向に形成されている重複検知領域14に右手41に持った歯ブラシ42を差し出したことを表している。このとき、歯ブラシ42自体は重複検知領域14に入っていて、歯ブラシ42を持った右手41は第1単独検知領域15aに入っている。通常、使用者は歯ブラシ42の柄の部分を持つために、このような位置関係となる。歯ブラシ42は重複検知領域14に入ってはいるが、歯ブラシ42は手に比べてサイズが小さいために十分な光の反射量を得ることができず、2つの物体検知センサは歯ブラシ42を検知することができない。
この場合、制御部24は、重複検知領域14で物体(本実施形態では歯ブラシ42)を検知できなくても、第1単独検知領域15aで物体(本実施形態では歯ブラシ42を持った右手41)の検知を所定時間以上継続すれば、この状態を歯ブラシ洗い行為と判断して吐水を開始する。本実施形態では、この所定時間を0.5秒としている。
この所定時間は、使用者が洗面台1の周辺物を取ろうとした際に、使用者の手がいずれか一方の物体検知センサの検知領域を不意に横切ってしまう時間よりも長い時間であり、且つ、使用者が明確な意思を持って検知領域に手を差し出していることを判別するための時間である。この所定時間の長さは、洗面台1の形状や物品の収納状況、配置状況などに応じて適宜変更してもよい。
これにより、歯ブラシ洗い行為における吐水を開始することができる。
また、図3の時刻T16においては、使用者が歯ブラシ行為を終了するために、歯ブラシ42を持った右手41を第1単独検知領域15aから引き抜いたことを表しており、この状態が所定時間継続した時刻T17の時点で吐水を終了している。本実施形態では、この所定時間を0.5秒と設定している。
この所定時間は、使用者が歯ブラシ42を洗っている最中は歯ブラシ42を持つ右手41の動きが大きいことから、歯ブラシ42を持つ右手41が不意に第1検知領域10から一時的に外れてしまっても吐水を継続するためのディレイ時間である。この所定時間の長さは、洗面台1の形状や物品の収納状況、配置状況などに応じて適宜変更してもよい。
以上より、使用者が手を直接吐水方向に差し出す手洗い行為では、2つの物体検知センサが共に手を検知することができるので、その場合は短時間で吐水を開始することで使い勝手が良くなる。
また、使用者が手に持った歯ブラシ42を吐水方向に差し出す歯ブラシ洗い行為では、どちらか一方の物体検知センサが歯ブラシ42を持った手を検知して、その検知状態が手洗い行為時よりも長い時間継続すれば吐水を開始することになるので、使用者が洗面台1の周辺物を取ろうとした際に、使用者の手がいずれか一方の検知領域を不意に横切ってしまったときの誤吐水を防止できると共に、歯ブラシ42のような小さいサイズの物体を使用者が手に持っているときでも確実に吐水を開始することができる。
更に、手洗い行為では、2つの物体検知センサが共に手を検知しなくなると短時間で止水するので、無駄水の使用を防止することができる。
また、歯ブラシ洗い行為では、2つの物体検知センサが共に手を検知しない状態が手洗い行為よりも長い時間継続すれば止水することになるので、使用者が歯ブラシ42を洗っている最中に、歯ブラシ42を持つ手が一時的に検知領域から外れてしまっても吐水を継続することができるので、使い勝手がよくなる。
なお、本実施形態では、歯ブラシ洗い行為において、使用者が歯ブラシ42を右手41に持った場合についての説明を行ったが、歯ブラシ42を持つ手が左手40に変わっても、歯ブラシ42を持つ手を検出するセンサが第2物体検知センサ8に変わるだけで、その他の制御は前述した内容と同様であるので、その説明は省略する。
(第2の実施形態)
図6は、本発明の第2の実施形態にかかる具体例を示す自動水栓のタイムチャートである。
本実施形態は、前述した第1の実施形態に追加される内容である。そのため、ここでは第1の実施形態で説明した内容は省略して、新たに追加する実施形態の内容のみ説明を行う。
図6に示すように、第1物体検知センサ6のみが物体を検知する状態(第一検知状態)が最初に発生し(時刻T20)、その後に第2物体検知センサ8も物体を検知する状態(第二検知状態)が発生したとき(時刻T21)、その状態が時刻T20から第一所定時間(0.1秒)継続すると、制御部24は電磁弁26を開駆動して吐水を開始する(時刻T22)。
そして、第2物体検知センサ8のみが物体を検知しない状態(第三検知状態)になり(時刻T23)、その後に第1物体検知センサ6も物体を検知しない状態(第四検知状態)が発生したとき(時刻T24)、その状態が時刻T23から第三所定時間(0.1秒)継続すると、制御部24は電磁弁26を閉駆動して止水する(時刻T25)。
以上で説明した一連の動作は、第1の実施形態で説明した使用者の手洗い行為とは別パターンの手洗い行為を想定している。より具体的には、両手を差し出す際と引き抜く際に時間差が発生した場合である。
つまり、図6において、使用者は手洗い行為を開始するにあたって、まず時刻T20で第1検知領域10に右手41を差し出し、その後に時間差で、時刻T21で第2検知領域12に左手40を差し出したということである。この場合は、最初に右手41を検知した時点からの継続時間が0.1秒に達した時点の時刻T22で迅速に吐水を開始する。これにより、使用者は手洗い行為において、時間差で両手を差し出した場合でも、ストレスを感じることなく手洗い行為を開始することができる。
また、図6の時刻T23においては、使用者が手洗い行為を終了するために、第2検知領域12にあった左手40を引き抜き、その後に時間差で、時刻T24で第1検知領域10にあった右手41を引き抜いたということである。この場合は、最初に左手40を検知しなくなった時点からの継続時間が0.1秒に達した時点の時刻T25で迅速に止水する。これにより、使用者は手洗い行為において、時間差で両手を差し出した場合でも、無駄水を浪費することがないので、ストレスを感じることなく手洗い行為を終了することができる。
本実施形態で2つの所定時間を共に0.1秒としている点については、第1の実施形態で説明した内容と同様であるのでその説明は省略する。
これにより、手洗い行為において、時間差で両手を差し出した場合でも、短時間で吐水を開始することができるので使い勝手がよくなる。
また、時間差で両手を引き抜いた場合でも、短時間で止水することができるので、無駄水の使用を防止することができる。
なお、本実施形態では、手洗い行為において、最初に右手41を検知してその後に左手40を検知した場合についての説明を行ったが、最初に左手40を検知してその後に右手41を検知した場合についても、2つの物体検知センサの検知する順番が入れ替わるだけで、その他の制御は前述した内容と同様であるので、その説明は省略する。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、洗面台1や自動水栓2などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや物体検知センサの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
更に例えば、物体検知センサを赤外線方式とすれば、その検出原理から黒色のコップや透明のコップを使用者が手に持っている場合も歯ブラシと同様に物体検知センサはそれらを検知できない。しかしながら、本発明の実施の形態で説明した歯ブラシ洗い行為時と同様の制御をすることで、黒色のコップや透明のコップを使用者が手に持っていても、確実に吐止水をすることが可能である。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
1…洗面台
2…自動水栓
4…水栓本体
6…第1物体検知センサ
8…第2物体検知センサ
10…第1検知領域
12…第2検知領域
14…重複検知領域
15a…第1単独検知領域
15b…第2単独検知領域
16…投光素子
18…受光素子
20…投光素子
22…受光素子
24…制御部
26…電磁弁
28…給水源
30…吐水口
40…左手
41…右手
42…歯ブラシ
43…ボウル部
52…給水ホース
53…給水ホース
55…配線
56…配線
58…配線

Claims (4)

  1. 水を吐水する水栓本体と、
    前記水栓本体を挟んで両側に配置され、各々の物体検知領域の一部が、前記水栓本体からの吐水方向で重なるように設けられた2つの物体検知センサと、
    前記水栓本体からの吐水、止水を切り替える電磁弁と、
    前記2つの物体検知センサの検知状態に基づいて前記電磁弁を駆動する制御部とを備えた自動水栓において、
    前記制御部は、前記2つの物体検知センサが共に物体を検知している状態が第一所定時間継続すると吐水を開始するように前記電磁弁を駆動する第一吐水モードと、前記2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが前記物体を検知している状態が前記第一所定時間より長い第二所定時間継続した場合に吐水を開始するように前記電磁弁を駆動する第二吐水モードとを備えていることを特徴とする自動水栓。
  2. 請求項1記載の自動水栓において、前記制御部は、前記第一吐水モードで吐水中に、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知していない状態が第三所定時間継続すると止水するように前記電磁弁を駆動し、前記第二吐水モードで吐水中に、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知していない状態が前記第三所定時間より長い第四所定時間継続すると止水するように前記電磁弁を駆動することを特徴とする自動水栓。
  3. 請求項1記載の自動水栓において、前記制御部は、前記2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが前記物体を検知している第一検知状態から、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知している第二検知状態に遷移した場合は、前記第一検知状態の継続時間と前記第二検知状態の継続時間を足し合わせた継続時間が前記第一所定時間に達したときに吐水を開始するように前記電磁弁を駆動することを特徴とする自動水栓。
  4. 請求項2記載の自動水栓において、前記制御部は、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知している状態から、前記2つの物体検知センサのうち何れか1つのみが前記物体を検知している第三検知状態に遷移した後に、前記2つの物体検知センサが共に前記物体を検知していない第四検知状態に遷移した場合は、前記第三検知状態の継続時間と前記第四検知状態の継続時間を足し合わせた継続時間が前記第三所定時間に達したときに止水するように前記電磁弁を駆動することを特徴とする自動水栓。
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