JP2012202160A - 自動水栓装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水栓本体1Aと、水管20と、使用者の動作状態を検知するための電波センサ40と、吐水弁30の開閉を切り替えて吐水と止水を行う制御部50を備えた自動水栓装置1において、連通管10内と水管20との間に形成された電波通過用空間と、吐水口部10cに形成された電波放射口27と、電波通過用空間を通して電波を出力する電波センサ40と、電波通過用空間のうち、少なくとも連通管10の屈曲部10bに対応する部位において、水管20と並設されるように配置された同軸ケーブル60とを備え、電波放射口にアンテナが設けられ、このアンテナを介して同軸ケーブルによって伝送された電波を外部に放射するよう構成された。
【選択図】図1
Description
この問題を解決するため、電波センサによる検出信号を処理する特別なフィルタを設けることも考えられるが、吐止水の反応速度が犠牲になるため、電波センサの応答性の良さというメリットを損なってしまう。
本発明では、導波管部とその内部に配置されたアンテナの組み合わせによって、適切な電波の指向性を作り出し、理想的な検知範囲を設定することができる。したがって、同軸ケーブル内の伝送による電波出力の低下を、デザイン性を損なうことなく補償することができる。
本発明では、水管を導波管部が取り囲む二重管構成であり、水管の上下どちらかにアンテナが設けられる。これにより、デザイン性を損なうことなく、吐止水中における左右対称で理想的な検知範囲を形成することができる。より具体的には、止水中には、吐水方向に沿った細長い検知範囲を形成して、検知ポイントに集中させて電波を放射することができる。一方、吐水中には、洗浄水を取り囲むように検知範囲が形成され、洗浄水と電波が干渉する。この干渉により、電波が反射して上下一方に検知範囲が変位すると共に左右方向へも検知範囲が拡がり、また、電波が減衰して有効に電波が届く距離が短くなり、応答性に優れ誤検知のない吐水中における理想的な検知範囲を作り出すことができる。
本発明では、電波センサの出力信号は、導波管、同軸ケーブル、導波管部を順に経由して伝送される。これにより、伝送中における信号劣化の程度が比較的大きい同軸ケーブルの長さを短くすることができ、デザイン性を悪化させることなく出力ロスを低減することができる。また、電波センサを同軸ケーブルへ直接接続すると出力ロスが大きくなるので、アンテナ及び導波管を間に挟むことにより出力ロスを更に低減することができる。
図1に示すように、本実施形態の自動水栓装置1は、シンク2の基台(支持体)3に基端部が固定され使用者側に向けて延びる連通管(スパウト)10及び吐水弁30を備えた水栓本体1Aと、連通管10内に挿入された水管20及び同軸ケーブル60と、使用者の存在又は使用の有無を含む使用者の動作状態を検出するための電波センサ40と、吐水弁30の開閉動作を制御する制御部50とを備えている。
なお、本実施形態では洗浄水が吐水口26から斜め下方向に吐出されるように構成されているが、洗浄水が吐水口26からほぼ真下に向けて吐出されるように構成してもよい。
対象物が静止している場合は、送信波(送信信号)と反射波(受信信号)の周波数が同一であるので、電波センサ40は対象物の有無を検出しにくい。しかしながら、対象物が動いている場合は、反射波の周波数が変化するため、混合器の出力に差分信号があらわれる。この差分信号により、電波センサ40は、対象物の有無及び移動方向(接近又は離反)を検出し、検出信号(図4参照)を制御部50へ出力する。検出信号は、対象物の移動速度に応じた周波数成分を有する信号であり、移動している対象物が存在することをあらわすものである。
なお、本実施形態では、導波管44が連通管10の外部に配置されているが、これに限らず、伝播長さのより長い導波管44を連通管10の内部途中まで挿入して配置することによって、同軸ケーブル60の長さをさらに短くし、信号の減衰を小さくするように構成してもよい。
本実施形態では、図2に示すように、連通管10の先端部位(電波放射口27の内部)には、導波管部15が形成されている。この導波管部15は、連通管10と遮蔽部材13とによって囲まれた部位であり、電波が水管20に入り込まないように水管20とは独立している。また、導波管部15は、電波放射方向(吐水方向)に沿って直線状の電波の伝送通路を形成しており、電波を集めて外部へ向けて放射する電波集束部として機能する。
なお、本実施形態では、連通管10が導波管部15を形成しているが、これに限らず、別体の導波管を連通管10内に配置して導波管部15を形成してもよい。
本実施形態では、止水中において、図10に示された検知範囲a1内の対象物を検知できるように、連通管10の電波放射口27から放射される電波ビームパターンが設定されている。詳しくは、この検知範囲a1は、放射方向B1に指向性を有しており、放射方向B1に沿って細長く延びるように設定されている。本実施形態では、この放射方向B1は吐水方向Aとほぼ一致している。
本実施形態では、水管20は、連通管10の内側面11に当接するように配置されている。図1から分かるように、連通管10の出口部分は、シンク2の底部に向かって斜め下方へ延びている。また、連通管10の出口部分が延びる方向に、自動水栓装置1を使用する際に使用者が立つ位置が設定されている。
本実施形態では、電波放射口27付近において、水管20が連通管10の内部に配置された二重管構造により、電波ビームパターンが調整されている。
まず、図9に基づいて、本実施形態の自動水栓装置1が外部衝撃に対して誤検知を発生し難いことを説明する。
図9は、(a)連通管へ衝撃を与えた場合と、(b)基台へ衝撃を与えた場合と、(c)基台を揺らした場合と、(d)電波センサ自体へ衝撃を与えた場合(ウォータハンマを想定)において、電波センサが出力する検出信号の電圧の大きさ(基準値に対する差の電圧)を示している。図9中、線Lは本実施形態の自動水栓装置1の場合であり、線Mは本願出願人の先の出願(特願2010−200615)に記載された自動水栓装置(導波管を使用せず、連通管と水管の間の電波通過用空間自体を電波通路として使用)の場合である。どちらの場合も、電波センサ自体は同一の条件で駆動している。これらの自動水栓装置において、人の手の動きを判断する際の検出信号の閾値は、0.4Vに設定されている。
これにより、外部衝撃によって水管20や連通管10等が振動しても、誤検出に基づく誤吐水を確実に防止することができる。本実施形態では、屈曲部を有する連通管10を有しているが、少なくともこの屈曲部に同軸ケーブル60を配置したので、振動による影響を確実に抑制することができた。
図10は、止水中の状況を示している。図10(A)には、電波センサ40の検知範囲a1が示されている。この検知範囲a1は、止水中において、連通管10の電波放射口27から放射される電波ビームにより対象物を検知できる範囲を示している。
本実施形態では、吐水口26から吐水された洗浄水と検知範囲a1の電波との干渉を利用して、電波の一部を減衰させると共に、電波を洗浄水によって反射させることにより、検知範囲a2を設定している。電波の減衰は電波の放射強度を弱めて放射パターンを小さくし、電波の反射は電波の放射パターンの位置を変位させ、洗浄水Wの流れよりも上側へずらす。これにより、検知範囲a2は、検知範囲a1と一部領域が重なるが、異なった角度方向に延びており位置が異なっている。
なお、本明細書では、幅方向又は横方向とは、連通管10に正対した使用者の左右方向を意味し、図1及び図2では紙面に垂直な方向であり、図7及び図8では紙面に対して左右方向である。
上記実施形態では、連通管10及び水管20の断面が円形であったが、これに限らず、円形、矩形等の形状としてもよい。
また、連通管10の出口部分において、電波放射口を吐水口に対して、明確に使用者側のみに配置してもよい。さらにこの場合、電波放射口の横幅を、吐水口の横幅と同じか、小さく設定してもよい。例えば、連通管10の断面を半円形に二分して、これら断面半円部分にそれぞれ電波放射口及び吐水口を配置してもよいし、連通管10の出口部分の内、使用者側に小径の電波放射口を設けてもよい。
このように構成することにより、吐水中に電波が使用者側へ漏れることを確実に抑制することができるので、吐水中の検知範囲の形状が使用者側にほとんど広がらなくなり、手洗い終了後に引き戻される手を検知し難くすることができる。
1A 水栓本体
10 連通管
10a 直線部
10b 屈曲部
10c 吐水口部
13 遮蔽部材
13a 電波反射面
15 導波管部
20 水管
26 吐水口
27 電波放射口
30 吐水弁
40 電波センサ
41 センサ本体部
42 送受信アンテナ(第2アンテナ)
44 導波管
48 送受信アンテナ
50 制御部
60 同軸ケーブル
A 吐水方向
a1,a2 検知範囲
Claims (5)
- 支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、
前記連通管内に配置され、前記水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、
使用者の動作状態を検知するための電波センサと、
前記電波センサの信号に基づいて前記吐水弁の開閉を切り替えて、前記吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御手段と、を備えた自動水栓装置において、
前記連通管内と前記水管との間に形成された電波を通過させるための電波通過用空間と、
前記吐水口部に形成された電波放射口と、
前記水栓本体の前記基端部側に設けられ、前記電波通過用空間を通して電波を出力するように配置された前記電波センサと、
前記電波通過用空間内で前記水管と並設されるように配置された同軸ケーブルであって、この同軸ケーブルを介して前記電波センサーからの電波を前記電波放射口に伝送するように構成された前記同軸ケーブルと、を備え、
前記電波放射口に電波の指向性を調整するアンテナが設けられ、このアンテナを介して前記同軸ケーブルによって伝送された電波を外部に放射するよう構成されたことを特徴とする自動水栓装置。 - 前記電波放射口は、電波が前記水管内へ入り込まないように前記水管とは独立した導波管として作用する導波管部を有し、この導波管部内に前記アンテナが設けられ、このアンテナと前記導波管部によって電波が外部に放射されるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の自動水栓装置。
- 前記電波放射口の内部には、前記連通管内への電波の侵入を抑制する遮蔽部材が設けられ、この遮蔽部材は反射面を有しており、
前記アンテナは、前記導波管部内で前記反射面側に近接して配置されると共に、前記電波放射口側に電波を放射し、前記反射面側には電波を放射しないように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の自動水栓装置。 - 前記電波放射口は、前記導波管部が前記水管の少なくとも両側部を取り囲む二重管構成として形成され、
前記アンテナは、前記水管の中心を通る仮想垂直軸線上の上下一方側に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の自動水栓装置。 - 前記電波センサの出力電波は、前記電波センサから第2アンテナを介して導波管内に出力され、さらに前記同軸ケーブルを介して伝送された後、前記同軸ケーブルから前記アンテナを介して前記導波管部内へ伝送されるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の自動水栓装置。
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