JP2012215052A - 自動水栓装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電波センサ40を備えた自動水栓装置1において、止水閾値Ttは、整流状態の検出信号よりも大きく、且つ、手が洗浄水の水流中に差し入れられた状態の検出信号よりも小さく、指向性決定手段は、止水中において吐水方向Aに沿って第1検知範囲a1を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流Wと干渉させ電波を洗浄水の水流Wによって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は吐水方向Aにおいて短い第2検知範囲a2を形成し、吐水中に吐水口26付近に差し入れられた低い電波反射率の検知物体を検知する場合の検出信号が止水閾値Ttを超えるように、第2検知範囲を形成する。
【選択図】図2
Description
そして、本発明では、先ず、止水閾値を、洗浄水が妨げられずにシンクの底面に到達している状態での検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に手を差し入れた状態での検出信号よりも小さくなるように設定し、さらに、止水閾値を、吐水中に低電波反射率の歯ブラシを、吐水口から比較的離れた手洗い位置(遠い位置)ではなく、吐水口の近く(近い位置)に差し入れて洗浄されている状態の検出信号よりも小さくなるように設定している。
このため、本発明では、指向性決定手段によって、吐水中の検知範囲を止水中の検知範囲よりも吐水方向に短くするように、電波を洗浄水の水流によって減衰及び反射させている。これにより、シンク付近の水跳ねの検知を防止することができる。
このように構成された本発明によれば、電波強度の変更や可動部材による放射方向の変更等を行うことなく、洗浄水の水流を電波に干渉させるという簡単な構成のみによって、吐水中の電波の指向性を止水中の電波の指向性と異ならせて、誤止水を防止することができる。
このように構成された本発明によれば、放射される電波が吐水口の周囲を覆うように予め設定するという簡単な構成によって、吐水中に確実に電波と洗浄水とを干渉させ、且つ、干渉面積を大きくすることができる。これにより、吐水の有無によって、放射された電波の電波強度を大きく変えることができ、それに応じて、吐水及び止水の応答性能を大きく変更することができる。
水栓本体内では電波伝播空間が狭く、電波強度が高くなっている。この電波伝播空間内で洗浄水と電波が干渉すると、外部へ放射される電波の電波強度が大幅に低下する。電波強度が低下すると検知範囲が狭くなり、吐水から止水へ切り替えるためには都合がよい。しかしながら、電波強度が低下すると、歯ブラシ等の樹脂製品から検知に必要な十分な大きさの反射波を得ることができなくなり、歯ブラシ等の洗浄中に誤止水してしまう。したがって、本発明によれば、水管内の洗浄水と電波との干渉を防止して、樹脂製品に対する電波強度を維持しつつ、吐水口の外部における洗浄水と電波との干渉を利用して、水跳ねに対する誤検知を確実に防止することができる。
吐水中の検知範囲を小さくするためには、洗浄水の水流と電波との接触面積を大きくして減衰量を大きくすればよいが、減衰量の調整が難しい。このため、本発明によれば、電波の減衰に加えて、電波と洗浄水の水流との干渉により電波を反射させ、洗浄水の着水位置から離れるように検知範囲を方向付けるという簡単な構成で、水跳ねによる誤検知を確実に防止することができる。
本発明によれば、止水中及び吐水中における最適な検知範囲を形成するために、電波センサからの電波の強度を変更することが不要であり、洗浄水と電波との干渉のみによって検知範囲の最適化を実現することができる。
このように構成された本発明によれば、検知範囲の中心部の電波が洗浄水によって減衰されないので、少なくとも吐水口付近では、電波強度の高い部分における電波強度の低下を抑制して、歯ブラシ等の樹脂製品を吐水口付近で洗浄する際に吐水を継続させつつ、吐水方向においては検知範囲を縮小させることができる。
このように構成された本発明によれば、洗浄水の水流が検知範囲の中心部から片寄った部分で吐水方向に沿って干渉するので、吐水中は検知範囲を吐水口側に確実に縮小させて、水跳ねの誤検知を防止することができる。
このように構成された本発明によれば、吐水口から離れるに従って、電波の減衰が抑制されるので、検知範囲が過度に縮小されることが防止され、これにより、吐水口から離れた位置での手洗い動作中において誤止水が発生することを防止するように検知範囲を最適化することができる。
図1は、本実施形態の自動水栓装置1が、洗面台に取付けられた状態を示している。洗面台は、所定の凹部形状を有するシンク2と、基台3とを有している。シンク2の底面には、排水口2aが設けられている。
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。
フレキシブル管22は、その上流端に吐水弁30が直接的又は間接的に接続され、下流端に吐水キャップ21が接続されている。
図12(A)は吐水口26から洗浄水が吐水されている状態(洗浄水が妨げられずにシンク2の底面に到達している)、図12(B)は樹脂製のコップに水を溜めている状態、図12(C)は洗浄水の水流中で両手を洗っている状態に対応している。図12では、基準値が約2.5Vである。
制御部50は、止水中において検出信号の振幅が吐水開始閾値Ts以上になると吐水を開始する制御を行い、吐水中に検出信号の振幅が止水閾値Tt未満になると吐水を停止する制御を行う。
また、図12(B),(C)に示すように、コップに水を溜めるときや、手洗い動作中には、止水閾値Ttよりも大きな振幅の検出信号が検知され、制御部50は吐水を継続させることができる。これにより、コップに水を溜めている動作中や、手洗い動作中に吐水が停止されることがない。
図1及び図3(A)は、止水中の検知範囲a1を示している。検知範囲a1は、吐水口26付近から放射方向B1(吐水方向A)に沿って細長く延びるように形成される。また、コップからシンク2に流された水を検知しないように、検知範囲a1の下端は、シンク2の底面に到達しないように設定されている。
まず、本実施形態の連通管10について説明する。本実施形態では、連通管10が電波の導波管として機能するように、内径及び長さ等が設定されている。すなわち、電波センサ40から放射された送信電波は、連通管10の内面と水管20の外面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内で、連通管10の内面及び水管20の外面で反射を繰り返して下流側へ伝播し、連通管10の先端で吐水口26近傍に設けられた電波放射口27からシンク2へ向けて放射される(図4の放射方向B1参照)。また、人の手で反射された電波(反射波)は、電波放射口27から連通管10内へ入り、連通管10内を伝播して、電波センサ40で受信される。
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。
図13は、止水中の状況を示している。図13(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。
なお、図15は、反射部材28が無い場合の電波強度の分布を示している。図15では、電波放射口27から放射された電波は放射状に広がって球状に近い形状の検知範囲a4を形成すると共に、電波は電波放射口27から連通管10の後方(吐水方向Aに対して逆方向)に回り込んでいる。これに対して、図14(反射部材28が有る場合)では、電波は放射方向B1への指向性が高められ、細長く延びるような検知範囲a1を形成すると共に、電波が連通管10の後方に回り込まなくなっている。このように、反射部材28を設けることにより、吐水方向Aへの電波の指向性を高め、電波ビームパターンを鋭くすることができる。
また、図17は、図16に対応しており、吐水中に、電波放射口27から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図17にも、図16(A)と同様の検知範囲a2が示されている。図16から、吐水中には、放射方向B2へ向く電波ビームパターンが形成されることが分かる。
また、図20(A),(B)は、それぞれ止水中,吐水中における電波放射口27付近を上方から見た場合の電波強度分布を示している。図20においても図19と同様に、吐水中には、電波が横方向に広がっていることが分かる。
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横方向を意味し、図1及び図2では紙面に垂直な方向であり、図6−図8では紙面の横方向であり、図3では横方向Dで示されている。
手洗い終了後に洗浄水を確実に止水する際に障害となるのが、シンク2からの水跳ねである。すなわち、水跳ねの影響により、検出信号の振幅が大きくなってしまう。よって、水跳ねがあっても確実に止水するため、止水閾値を、水跳ねの影響を受けた検出信号の大きさよりも大きな値に設定すればよい。
なお、図21における洗浄水による電波の減衰効果は、図1の実施形態にも当てはまることは明らかである。
上記実施形態では、連通管10を電波の導波管として使用しているが、これに限らず、専用の導波管を用いて、電波センサ40と連通管10の出口との間で電波を導波管により伝播させるように構成してもよい。また、専用の導波管を用いる場合には、この導波管を連通管10の内部又は外部に配置してもよい。
図22の例では、図18と異なり、吐水口26aの断面形状が楕円である。この楕円形状は、長軸方向に長さr1、短軸方向に長さr2(r1>r2)を有する。そして、楕円形状の長軸方向は、水栓本体1Aの基端部から使用者へ向かう方向に沿って配置されている。さらに、図18と同様に、吐水口26aは、その外側面のうち、水栓本体1Aの基端部側の側面が、電波放射口27又は連通管10の内面に当接又は近接して配置されている。
一方、図22(B)は、吐水中の検知範囲a4の断面を示している。吐水中は、電波放射口27から放射された電波は、図22(B)において矢印で模式的に示されているように、洗浄水の水流Wによって反射する。これにより、図22の例では、検知範囲a4は、その断面が楕円形状に変形し、電波放射口27の中心から使用者側Cの境界までの距離が長さR4であり、横方向に幅W4を有する。好ましくは、R4>R1,W4>W1である。
2 シンク
3 基台
10 連通管
11 内側面
12 固定部材
20 水管
26 吐水口
27 電波放射口
28 反射部材
40 電波センサ
50 制御部
A 吐水方向
B1,B2 放射方向
a1,a2 検知範囲
Claims (9)
- 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、前記電波センサの検出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、
前記連通管内面と前記水管との間に形成した電波を通過させるための電波通過用空間と、
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に電波を放出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に連通し、前記連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために前記吐水口部に形成された電波放射口と、
前記電波放射口から放射される電波の指向性を決定するための指向性決定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電波センサの検出信号が所定の止水閾値より小さい場合に、前記吐水口からの洗浄水を止水するように構成されており、
前記止水閾値は、前記吐水口からの洗浄水が妨げられることなくシンクの底面に到達している状態における水流を検知する場合の前記電波センサの検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に差し入れられている手を検知する場合の前記電波センサの検出信号よりも小さく、
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射された電波により、止水中において、前記吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿って前記電波センサの第1検知範囲を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流と電波との干渉により、電波を洗浄水の水流によって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は前記第1検知範囲よりも前記吐水方向において短い第2検知範囲を形成するように構成されており、
前記指向性決定手段は、吐水中に前記第2検知範囲内の前記吐水口に近い位置に差し入れられた手よりも電波反射率の低い検知物体を検知する場合の前記電波センサの検出信号が前記止水閾値を超えるように、前記第2検知範囲を形成するように構成されていることを特徴とする自動水栓装置。 - 前記指向性決定手段は、止水中及び吐水中にかかわらず、電波を前記電波放射口から所定の固定方向に放射させるが、吐水中は、前記吐水口から吐水された洗浄水の水流と電波との干渉によって前記第2検知範囲が形成されることを特徴とする請求項1に記載の自動水栓装置。
- 前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射される電波を、前記吐水口の周囲を覆うように放射させ、吐水中において、電波が放射されている空間内に前記吐水口から吐水された洗浄水の水流を通過させて、電波を洗浄水の水流の周面に干渉させることにより、電波と洗浄水との干渉面積を大きくする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。
- 前記水管は、その外面が電波を透過せず、前記水管内の洗浄水と電波が干渉しないように構成されており、
前記指向性決定手段は、吐水中において、前記吐水口の外部で電波を洗浄水に干渉させるように構成さ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。 - 前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射された電波を前記吐水口から吐水された洗浄水と干渉させて減衰させることにより、吐水中は止水中よりも前記吐水口側に小さい前記第2検知範囲を形成するように構成されると共に、電波を洗浄水と干渉させて反射させることにより、前記第2検知範囲を、洗浄水がシンクの底部に着水する吐水着水位置から離れた位置に向かわせ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。
- 前記電波センサは、吐水中及び止水中に関わらず、送信する電波の強度が固定されていることを特徴とする請求項1に記載の自動水栓装置。
- 前記指向性決定手段は、少なくとも前記吐水口近傍において、前記第1検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の自動水栓装置。
- 前記指向性決定手段は、前記吐水方向に沿って、前記第1検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の自動水栓装置。
- 前記指向性決定手段は、前記吐水口近傍において、前記第1検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、前記吐水方向に沿って、前記中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されており、前記吐水口に近いほど洗浄水の水流は前記中心部に近く、前記吐水口から離れるほど洗浄水の水流は前記中心部から離れるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の自動水栓装置。
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