JP2016069866A - 自動水栓およびキッチン - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが意図しない自動水栓の吐水を効果的に防止する。【解決手段】着脱センサ１７４は、保持部１７２に対する吐水部１７０の着脱を検知する。対象物センサ１は、対象物の有無を検知する。制御部３は、吐水部１７０が保持部１７２に装着状態である場合、対象物センサ１による対象物検知を契機に吐水させる一方、吐水部１７０が保持部１７２から取り外された状態では、対象物センサ１による対象物検知を契機とする吐水を抑制する。制御部３は、吐水部１７０が保持部１７２に装着されてから、対象物センサ１による対象物の非検知状態が所定時間継続するまでは、対象物センサ１による対象物検知を契機とする吐水を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動水栓およびキッチンに関する。

差し出されたユーザの手や食器等をセンサで検知して自動で吐止水する自動吐止水機能を備える自動水栓がキッチンに設置されることがある。また、キッチンに設置される水栓の中には、ユーザが吐水部をその保持部材から取り外して自由に動かすことができるホース引き出し機能を有するものもある。

自動吐止水機能は、吐水部近傍に設けられたセンサ（例えば赤外線センサ）によって制御されていることが多い。そのため、自動吐止水機能とホース引き出し機能の両方を備える自動水栓では、吐水部の着脱の際に、伸びたホースやユーザの手等をセンサが検知し、ユーザが意図しない自動吐水（以下「誤吐水」とも呼ぶ。）が発生することがある。

これに対して、吐水部が外れている状態であれば自動吐水機能を停止し、吐水部を取り付けた後も一定時間が経過するまでは自動吐水機能を停止する自動水栓が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、吐水部が外れている状態であれば自動吐水機能を停止し、吐水部を取り付けたときにセンサが物体を検知した状態であれば、一旦非検知状態になるまで自動吐水機能を停止する技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。

特許第２６３９２６８号公報 特開２０１２−６７４８６号公報

しかし、特許文献１の技術では、誤吐水防止の確実性を高めるためには自動吐水の停止期間を十分に長くする必要があり、結果、自動水栓の使い勝手が悪くなることが考えられる。また、キッチン等の水栓では、洗い桶等に水を溜めながら食器を洗う等、キッチン特有の使われ方がある。特許文献１の技術では、センサの検知範囲内に物を放置すると、自動吐水の停止期間経過後に誤吐水が発生することが考えられる。

また、特許文献２の技術では、吐水部の取り付けがうまくいかず外れかけの状態になって取り付けをやり直すとき等、吐水部から一旦手を離した後すぐに手を近づける場合、一旦はセンサが非検知状態となるため誤吐水が発生してしまう。さらに、センサが光学式センサの場合、桶等の水面が検知距離ぎりぎりの位置に存在する状態で吐水部が取り付けられると、水面の揺らぎによって光の反射方向が刻々と変化し、非検知状態になった後すぐに検知状態になって誤吐水が発生することも考えられる。

本発明は、本発明者の上記課題認識にもとづきなされたものであり、その目的は、誤吐水を効果的に防止する自動水栓を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の自動水栓は、吐水口を有する吐水部と、吐水部を着脱自在に保持する保持部と、保持部に対する吐水部の着脱を検知する第１検知部と、物体の有無を検知する第２検知部と、吐水部が保持部に装着状態である場合、第２検知部による物体検知を契機に吐水させる一方、吐水部が保持部から取り外された状態では、第２検知部による物体検知を契機とする吐水を抑制する給水制御部と、を備える。給水制御部は、吐水部が保持部に装着されてから、第２検知部による物体の非検知状態が所定時間継続するまでは、第２検知部による物体検知を契機とする吐水を抑制する。

吐水部は、固定設置された水栓本体部に対してホースを介して連結されてよい。この態様によると、吐水部が保持部に装着された後、所定時間（以下「自動吐水抑止時間」とも呼ぶ。）連続して物体を非検知であることを条件として、物体検知を契機とする自動吐水を再開する。これにより、吐水部の装着後の自動吐水抑止時間中に、ユーザの手等の物体を検知した場合や、第２検知部の検知範囲内に物体が放置された場合でも誤吐水を防止できる。また、誤吐水防止の精度を維持しつつも、自動吐水抑止時間をユーザの利便性を損なわない程度の長さに設定することができる。

給水制御部は、非検知状態の継続時間を計測し、継続時間が所定時間に達する前に第２検知部が物体を検知した場合、継続時間をリセットしてもよい。この態様によると、自動吐水抑止時間中に物体を検知すると、物体の非検知状態の継続時間を初期値から計測し直す。これにより、誤吐水を一層確実に防止できる。例えば、第２検知部の検知範囲ぎりぎりの所に水面等の鏡面体が存在する場合等、物体の非検知状態と検知状態が短時間で切り替わる場合にも誤吐水を防止できる。

給水制御部は、非検知状態が所定時間継続する前であっても所定の条件を満たす場合は、第２検知部による物体検知を契機に吐水させてもよい。所定の条件は、自動吐水を抑制するよりも、自動吐水を行った方がユーザにとって都合が良いと想定される状況を検出するための条件であってもよい。また、物体検知に関する距離条件・時間条件・画像条件の少なくとも１つを含んでもよい。この態様によると、自動吐水抑止時間中でも、ユーザの利便性を踏まえた条件が成立すれば例外的に自動吐水を行うため、自動水栓の使い勝手を向上させることができる。

条件は、第２検知部により検知された物体までの距離が予め定められた距離に整合することを含んでもよい。この距離は、ユーザが意図的に自動吐水させるために手や物体等を差し出す場合に想定される、自動水栓から非検知体までの距離であってもよい。この態様によると、自動吐水抑止時間中であっても、ユーザが自動吐水させたいと考えて物体を差し出す場合は自動吐水を行うため、ユーザの利便性を向上させることができる。

本発明の別の態様はキッチンである。このキッチンは上記いずれかの態様の自動水栓を備える。この態様によると、誤吐水を効果的に防止する自動水栓によりユーザの利便性が高いキッチンを実現できる。

本発明によれば、自動水栓の誤吐水を効果的に防止することができる。

実施の形態に係る自動水栓を備えたシンクの断面図である。 実施の形態に係る自動水栓を備えたシンクの断面図である。 対象物センサの断面図である。 ラインセンサを示す斜視図である。 制御部の機能構成を模式的に示すブロック図である。 差分演算部が実行する差分データの生成手順を示す図である。 特徴点特定部が実行する差分データの特徴点の算出手順の一例を示す図である。 測距対象と撮像部との距離と、差分データの特徴点の位置との関係を示す図である。 自動水栓が実行する自動吐水処理を示すフローチャートである。 図９のＳ２０の誤吐水阻止モード処理の詳細を示すフローチャートである。 従来の自動水栓の動作例を示す図である。 従来の自動水栓の動作例を示す図である。 実施の形態の自動水栓の動作例を示す図である。

図１は、実施の形態に係る自動水栓１６を備えたシンク１５の断面図である。図１に示すように、シンク１５は、キッチンカウンタに設けられた凹状に窪むボウル部１５１と、吐水口１６８が設けられた自動水栓１６とを備えている。自動水栓１６は、キッチンカウンタの上面をなすカウンタトップ１５６上に備えられている。図示はしないが、ボウル部１５１は、その最深部に排水口を備えている。以下、シンク１５は、主に食器洗い等をするためのキッチンシンクであることとする。

自動水栓１６は、カウンタトップ１５６に対する台座をなす基部１６１と、一端を基部１６１と接続し、他端をボウル部１５１に向ける略円弧状の管路１６０を備える。管路１６０は吐水パイプとも言える。管路１６０の他端には吐水部１７０と、対象物センサ１の検知面を形成するフィルタ板１６５が備えられている。吐水部１７０には吐水口１６８が開口している。フィルタ板１６５は、赤外領域の光を選択的に透過する樹脂製フィルタである。対象物センサ１は管路１６０内に配置されている。対象物センサ１は、下方向、すなわち対象物センサ１からボウル部１５１への方向を物体検知の向きとし、所定の距離範囲における物体の有無を検知する。

管路１６０の上面には、非接触式の手動操作センサ１６３の検知面が配設されている。吐止水操作手段としての手動操作センサ１６３は、フォトトランジスタ等の受光素子と発光素子との組み合わせによる光電式の近接センサである。手動操作センサ１６３は、検知面から数センチ程度の検知範囲内に近接した手や指による反射光を受光した場合に、ユーザの手動操作を示す手動操作信号を出力する。ユーザは、手動操作センサ１６３の検知面に指や手を近接させることで、連続吐水状態と止水状態を交互に切り替えることができる。なお、基部１６１には開栓用の取っ手１６２が設けられており、ユーザは取っ手１６２を手動操作することでも吐止水、流量、温度等を調整できる。

図２も、実施の形態に係る自動水栓１６を備えたシンク１５の断面図である。同図で示すように、吐水部１７０にはホース１７６が接続されており、ホース１７６は管路１６０内に挿通される。ユーザが、吐水部１７０を把持して引っ張ると、ホース１７６が管路１６０から引き出される。逆に、ユーザが吐水部１７０を管路１６０の先端に設けられた保持部１７２に装着するときには、ホース１７６は管路１６０内に格納される。

図１、図２で示すように、管路１６０には、吐水部１７０を着脱自在に保持する部材である保持部１７２が備えられ、保持部１７２には、着脱センサ１７４が備えられている。着脱センサ１７４は、保持部１７２に対する吐水部１７０の着脱状態を検知するためのセンサである。着脱センサ１７４は、ホール素子を用いた磁気センサである。着脱センサ１７４は、吐水部１７０に配設されたマグネットの磁界を検知した場合に、吐水部１７０が保持部１７２に装着されていることを示す装着信号を出力する。

シンク１５には制御部３が内蔵されている。給水配管１２および給水配管１２に設けられた水栓（電磁弁）であるソレノイド１１を介して、管路１６０に水が供給される。管路１６０に供給された水は、ホース１７６を介して、吐水部１７０の吐水口１６８から吐水される。

自動水栓１６は、対象物センサ１による検知結果をもとに吐水および止水を自律的に制御する。図３は、対象物センサ１の断面図である。対象物センサ１は、吐水の対象となる物体の有無を検知する対物センサであり、図３で示すように、センサユニット２およびフィルタ板１６５を含む。対象物センサ１の動作は、シンク１５に内蔵される制御部３によって制御される。対象物センサ１、制御部３、およびソレノイド１１の連携・連動により、自動の吐止水を実現する。

図３に示すように、センサユニット２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２５１およびラインセンサ２６１を筐体２１に収容したユニットである。センサユニット２は、制御部３から電力供給を受けて動作する。センサユニット２には、発光部２５および撮像部２６が取り付けられている。発光部２５はフィルタ板１６５を通して赤外光を照射し、撮像部２６はその反射光を撮像する。赤外光を発光する発光部２５は、ＬＥＤ素子２５１と投光レンズ２５５とを備える。撮像部２６は、ラインセンサ２６１と集光レンズ２６５とを備える。発光部２５と撮像部２６とは、遮光性を備えた隔壁２１１を挟んで水平方向に所定のオフセット量ずらして配置されている。なお、ラインセンサ２６１は、例えばＣＣＤ（charge-coupled device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の既知の固体撮像素子を用いて実現できる。

ＬＥＤ素子２５１は、パッケージ基板のキャビティに実装されたＬＥＤチップ２５０を透明樹脂２５４により封止した発光素子であり、赤外光を照射する。発光部２５において、ＬＥＤ素子２５１は、縦方向のスリット孔２５３を設けた遮光性の素子ケース２５２によって覆われている。これにより、発光部２５は、拡がり角が抑制されたシャープな光を測距対象に向けて投射することが可能となる。

図４は、ラインセンサ２６１を示す斜視図である。ラインセンサ２６１は、受光量を電気的な物理量に変換する画素２６０が直線的に配列された１次元の撮像センサである。ラインセンサ２６１は、有効画素として６４個の画素２６０を備えている。ラインセンサ２６１は、これら６４個の画素２６０により受光エリア２６３が形成されている。ラインセンサ２６１は、ボウル部１５１の鉢面１５０（言い換えればシンク１５の底面）に向くように取り付けられる。ラインセンサ２６１の画角に手などの遮蔽物がない状態であれば、その撮像範囲にボウル部１５１の鉢面１５０が包含される。

ラインセンサ２６１は、受光動作を実行する毎に撮像データを出力する。ラインセンサ２６１が出力する撮像データは、受光量の度合いを表す２５６階調の画素値が各画素２６０の並び順に配列された１次元のデジタルデータである。なお、ラインセンサ２６１は電子シャッター（図示せず）を備えている。ラインセンサ２６１は、電子シャッターを用いて露光時間を調整することにより、撮像データにおける各画素２６０の受光量の飽和を回避することができる。

図５は、制御部３の機能構成を模式的に示すブロック図である。制御部３は商用電源から電力の供給を受けて動作し、各センサからの通知内容にもとづいてソレノイド１１を制御する。この制御を実現するために、制御部３は、撮像制御部３１、距離測定部３２、給水制御部３３、対象物判定部３４、着脱判定部３６、手動操作判定部３８を備える。

本明細書のブロック図で示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

撮像制御部３１は、撮像部２６内のラインセンサ２６１と、発光部２５内のＬＥＤ素子２５１を制御する。具体的には、撮像制御部３１は、動作期間と非動作期間が交互に現れる間欠動作が行われるようにラインセンサ２６１を制御するとともに、動作期間においてＬＥＤ素子２５１を発光させる。例えば撮像制御部３１は、０．３〜０．５秒毎に動作期間と非動作期間を設定してラインセンサ２６１を制御してもよい。撮像制御部３１は、前回の動作期間が終了してからインターバル時間が経過するまでの間、ラインセンサ２６１への電源供給を停止して非動作期間を設定し、インターバル時間が経過したときに電源供給を再開して動作期間を設定する。

撮像制御部３１は、１回の動作期間において、２回の受光動作が実行されるようにラインセンサ２６１を制御する。１回目の受光動作は、ＬＥＤ素子２５１の発光を伴わずに実行される。２回目の受光動作は、ＬＥＤ素子２５１の発光を伴って実行される。撮像制御部３１は、受光動作毎に撮像データが出力されるようにラインセンサ２６１を制御する。

距離測定部３２は、ラインセンサ２６１が撮像した撮像データをもとに、ラインセンサ２６１から測距対象までの距離を測定する。距離の測定を実現するために、距離測定部３２は、差分演算部３２１と特徴点特定部３２２とを備える。以下、距離測定部３２における差分演算部３２１と特徴点特定部３２２を説明する。

図６は、差分演算部３２１が実行する差分データの生成手順を示す。差分演算部３２１は、ＬＥＤ素子２５１の発光がない１回目の受光動作による撮像データである無発光時データＣ（ｘ）と、ＬＥＤ光（ＬＥＤ素子２５１の投射光）の下での２回目の受光動作による発光時データＬ（ｘ）とを取り込む。差分演算部３２１は、取り込んだデータを図示しない作業メモリに記録する。

差分演算部３２１は、作業メモリに記録した発光時データＬ（ｘ）から無発光時データＣ（ｘ）を減算して、両者の差分データＤ（ｘ）を求める。ここで、ｘは、０〜６３の画素番号を示し、Ｌ（ｎ）等は、画素番号ｎの画素の画素値を表す。周囲光に加えてＬＥＤ光有りの発光時データＬ（ｘ）から、周囲光のみの無発光時データＣ（ｘ）を、差し引いた差分データＤ（ｘ）は、周囲光の影響が抑制され、ＬＥＤ光に応じた反射光の成分となる。

特徴点特定部３２２は、差分演算部３２１が求めた差分データＤ（ｘ）にもとづいて、特徴点の位置を計算する。ここで「差分データＤ（ｘ）の特徴点の位置」とは、測距対象の距離を測定するために用いる差分データＤ（ｘ）上の位置である。より具体的に、差分データＤ（ｘ）の特徴点の位置は、差分データＤ（ｘ）上の位置に対応するラインセンサ２６１上の位置で表される。ラインセンサ２６１上の位置は、例えばラインセンサ２６１の画素番号で表すことができる。なお、ラインセンサ２６１の画素番号は必ずしも整数値でなくてもよく、サブピクセルを示す実数値であってもよい。

特徴点特定部３２２が算出する差分データＤ（ｘ）の特徴点は、測距対象の距離を測定するために利用できればどのようなものでもよく、例えば差分データＤ（ｘ）を頻度分布と見なしたときの、モードやメジアン、重心等に対応する点である。実施の形態に係る特徴点特定部３２２は、計算負荷の軽減のため、簡易的な計算方法により算出する重心位置を特徴点とする。以下この算出方法について、横軸に画素番号ｘ、縦軸に画素値（受光量）Ｄ（ｘ）が規定された図７を参照して説明する。

図７は、特徴点特定部３２２が実行する差分データＤ（ｘ）の特徴点の算出手順の一例を示す。同図は、横軸をｘ、すなわちラインセンサ２６１の画素番号とし、縦軸をｘの関数である差分データＤ（ｘ）の値、すなわち反射光の光量とした場合のグラフである。

特徴点特定部３２２は、まず、差分データＤ（ｘ）を積算し、ラインセンサ２６１の６４画素の画素値の総和ＳＤを求める。図７において、総和ＳＤは、右上がりの斜線ハッチングで示す領域の面積に相当する。特徴点特定部３２２は、受光エリア２６３の左端の画素番号ゼロの画素から順番に各画素２６０の画素値を積算し、その積算値がＳＤ／２に達したときの画素番号Ｎの画素（黒丸で図示）の位置を、差分データＤ（ｘ）の重心位置とする。図７において、積算値ＳＤ／２は、右下がりの斜線ハッチングで示す領域の面積に相当している。この領域は、総和ＳＤの領域に包含されており、図７において、クロスハッチの領域として把握される。

ユーザの手や茶碗等の洗い物等、測距対象の反射光の差分データＤ（ｘ）は、一般に図７に示すような山型の分布となる。ここで、差分データＤ（ｘ）の特徴点（例えば重心位置）は、撮像部２６から測距対象までの距離によって異なる。

図８は、測距対象と撮像部２６との距離と、差分データＤ（ｘ）の特徴点の位置との関係を示す。図８は、図１に示したシンク１５におけるセンサユニット２、ボウル部１５１の鉢面１５０、およびユーザの手の位置関係を模式的に示している。図８に示すように、ＬＥＤ素子２５１が照射したＬＥＤ光のうち測距対象である手による反射光がラインセンサ２６１に入射する際、撮像部２６と測距対象との距離によって入射位置が異なる。

撮像部２６と測距対象との距離が短いほど、ラインセンサ２６１に対する入射位置は、図８において右側となり、距離が長くなるほど左側に位置することになる。具体的に、撮像部２６と測距対象との距離がＬ１のとき、その反射光はラインセンサ２６１上の点Ｐ１に入射する。撮像部２６と測距対象との距離がＬ１よりも長いＬ２であると、その反射光はラインセンサ２６１上の点Ｐ２に入射する。図８において、点Ｐ２は点Ｐ１よりも左側となる。なお、図７において左から右に向かうｘ軸は、図８においては右から左に向かう。したがって、撮像部２６と測距対象との距離が短いほど、その反射光の差分データＤ（ｘ）の特徴点のｘ座標が小さくなる。つまり、撮像部２６から測距対象までの距離と、特徴点である重心のラインセンサ２６１におけるｘ座標の値とは、一対一対応する。

ラインセンサ２６１におけるｘ座標の値と、測距対象までの距離との対応関係は予めメモリ等の記憶装置に保持されてもよい。したがって、特徴点特定部３２２は、測距対象の反射光の差分データＤ（ｘ）における特徴点のｘ座標を求めることにより、撮像部２６と測距対象との距離を求めることができる。

なお、距離測定部３２は、発光部２５の発光に応じた反射光の入射位置にもとづき、三角測量の原理を利用して測距対象までのを測定してもよい。例えば、ラインセンサ２６１におけるｘ座標の値と、ラインセンサ２６１への反射光の入射角度との対応関係が予め記憶装置に保持されていてもよい。特徴点特定部３２２は、測距対象の反射光の差分データＤ（ｘ）における特徴点のｘ座標を求め、そのｘ座標と対応付けられた入射角度を特定してもよい。そして、その入射角度と、予め定まる発光部２５から撮像部２６までの距離にもとづいて、発光部２５と測距対象との距離を求めてもよい。

図５に戻り、対象物判定部３４は、対象物センサ１から所定の距離範囲における物体（以下「検知対象」とも呼ぶ。）の有無を判定する。具体的には、対象物判定部３４は、対象物センサ１からの距離を示す閾値であり、測距対象を検知対象とするか否かを特定するために予め定められた検知閾値を保持する。検知閾値は、自動水栓１６の開発者の知見や経験、自動水栓１６を用いた実験等により適切な時間が設定されてよい。例えば、対象物センサ１の設計上、検知対象の有無を検知可能、言い換えれば、検知対象までの距離を計測可能な上限距離に設定されてもよい。

対象物判定部３４は、距離測定部３２の特徴点特定部３２２が測定した距離Ｌが、検知閾値よりも短い場合、当該測距対象を検知対象として検知する。その一方、特徴点特定部３２２が測定した距離Ｌが、検知閾値以上の場合、検知対象を非検知とし、すなわち吐水の対象物が存在しないと判定する。対象物判定部３４は、検知対象の有無を示す情報（以下「対象物有無情報」とも呼ぶ。）を給水制御部３３へ出力する。

着脱判定部３６は、管路１６０の保持部１７２に対する吐水部１７０の着脱状態を検知する。具体的には、着脱判定部３６は、着脱センサ１７４から装着信号を受信する場合、吐水部１７０が保持部１７２に装着されていると判定する。着脱センサ１７４から装着信号を受信しない場合は、吐水部１７０が保持部１７２から取り外されていると判定する。着脱判定部３６は、吐水部１７０の着脱状態を示す情報（以下「着脱情報」とも呼ぶ。）を給水制御部３３へ出力する。着脱判定部３６は、着脱センサ１７４から装着信号を受信しない状態から、装着信号を受信する状態に移行した場合、吐水部１７０が取り外された状態から装着された状態に移行したことを検出し、その旨を示す着脱情報を給水制御部３３へ出力する。

手動操作判定部３８は、手動操作センサ１６３に対するユーザ操作であり、典型的にはユーザの手動による吐水操作および止水操作を検知する。具体的には、手動操作判定部３８は、手動操作センサ１６３から手動操作信号を受信した場合に、手動操作センサ１６３に対するユーザ操作、例えば手や指をかざす操作がなされたと判定する。そして、ユーザ操作を受け付けた旨を示す情報（以下「手動操作情報」とも呼ぶ。）を給水制御部３３へ出力する。

なお、図５に示す構成に代えて、撮像制御部３１、距離測定部３２、対象物判定部３４を含むセンサユニットとして対象物センサ１を構成してもよい。また、着脱判定部３６を含むセンサユニットとして着脱センサ１７４を構成してもよい。また、手動操作判定部３８を含むセンサユニットとして手動操作センサ１６３を構成してもよい。

給水制御部３３は、各センサの検知内容に応じて、言い換えれば、対象物判定部３４、着脱判定部３６、手動操作判定部３８の判定結果に応じてソレノイド１１（電磁弁）を開くよう制御し、吐水口１６８から吐水させる。または、ソレノイド１１を閉じるよう制御し、吐水口１６８からの吐水を停止させ、すなわち自動水栓１６を止水する。

まず、ユーザ操作に基づく手動吐水処理を説明する。給水制御部３３は、止水中において、手動操作センサ１６３を介してユーザ操作が検出されることを契機に吐水を開始させる。また、吐水中において、手動操作センサ１６３を介してユーザ操作が検出されることを契機に吐水を停止させる。

次に自動吐水処理を説明する。給水制御部３３は、吐水部１７０が保持部１７２に装着された状態であることを着脱センサ１７４が検知する場合、対象物センサ１が対象物を検知することを契機に吐水を開始させる。自動吐水中に、対象物センサ１による対象物の非検知状態が所定時間以上（例えば１〜２秒）継続すると、給水制御部３３は吐水を停止させる。

給水制御部３３は、吐水部１７０が保持部１７２から取り外された状態であることを着脱センサ１７４が検知する場合、対象物センサ１が対象物を検知しても吐水を抑制する。ユーザが吐水部１７０を保持部１７２から取り外すときに、ユーザの手に誤吐水することを阻止するためである。このように誤吐水を阻止するために自動吐水を抑制する動作状態を、以下「誤吐水阻止モード」と呼ぶ。

給水制御部３３は、吐水部１７０が保持部１７２から取り外された状態から装着された状態に切り替わったことを着脱センサ１７４が検知したことを契機に、対象物センサ１による対象物非検知状態の継続期間の計測を開始する。そして、対象物センサ１による対象物非検知状態が所定の自動吐水抑止時間継続するまでの間、誤吐水阻止モードを維持する。すなわち、対象物センサ１による対象物検知を契機とする吐水を抑制する。実施の形態では、物体の非検知状態が途切れることなく、自動吐水抑止時間連続して継続することを誤吐水阻止モードの終了条件とする。自動吐水抑止時間は、自動水栓１６の開発者の知見や経験、自動水栓１６を用いた実験等により適切な時間が設定されてよく、例えば３〜５秒でもよい。

給水制御部３３は、吐水部１７０が装着状態になってから対象物センサ１による対象物非検知状態が自動吐水抑止時間継続する前に、対象物センサ１による対象物検知がなされた場合、それまでの非検知状態の継続時間をリセットし、誤吐水阻止モードを継続する。そして、その後に対象物センサ１が非検知状態になったことを始期として、その非検知状態が自動吐水抑止時間継続するまでの間、誤吐水阻止モードを維持する。

以上の構成による自動水栓１６の動作を説明する。
図９は、自動水栓１６が実行する自動吐水処理を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、制御部３の電源が投入されたときに開始する。開始直後は給水を停止した状態であり、すなわち止水状態である（Ｓ１０）。

給水制御部３３は、止水中において、吐水部１７０が保持部１７２に装着状態であることを示す着脱情報を着脱判定部３６から受信する場合（Ｓ１２のＹ）、対象物を検知したことを示す対象物有無情報を対象物判定部３４から受信することを契機に（Ｓ１４のＹ）吐水を開始させる（Ｓ１６）。その一方、止水中において、吐水部１７０が保持部１７２に装着状態であることを示す着脱情報を着脱判定部３６から受信しているときに（Ｓ１２のＹ）、対象物の非検知を示す対象物有無情報を受信する場合は（Ｓ１４のＮ）、Ｓ１０に戻り、止水状態を維持する。

給水制御部３３は、対象物を検知したことを示す対象物有無情報を継続して受信する間（Ｓ１８のＮ）、Ｓ１６に戻り、吐水を継続させる。その一方、対象物の非検知を示す対象物有無情報を受信すると（Ｓ１８のＹ）、Ｓ１０に戻り、吐水を終了させる。止水中において、吐水部１７０が保持部１７２から取り外されていることを示す着脱情報を着脱判定部３６から受信する場合（Ｓ１２のＮ）、給水制御部３３は、誤吐水阻止モードへ移行する（Ｓ２０）。なお、吐水中において吐水部１７０が取り外された場合も、誤吐水阻止モードへ移行してよいことはもちろんである。

図１０は、図９のＳ２０の誤吐水阻止モード処理の詳細を示すフローチャートである。給水制御部３３は、誤吐水阻止モードを開始する（Ｓ２２）。既述したように、誤吐水阻止モードでは、対象物センサ１による対象物検知を契機とする吐水を抑制する。給水制御部３３は、吐水部１７０が保持部１７２から取り外されていることを示す着脱情報を受信する間（Ｓ２４のＮ）、誤吐水阻止モードを継続する。給水制御部３３は、吐水部１７０が保持部１７２から取り外されていることを示す着脱情報を受信する状態から、吐水部１７０が保持部１７２に装着されていることを示す着脱情報を受信する状態に切り替わった場合（Ｓ２４のＹ）、対象物センサ１による対象物非検知状態の継続時間（以下「非検知継続時間」と呼ぶ。）の計測を開始する（Ｓ２６）。例えば、時間経過とともに、所定のタイマ回路が保持するカウンタ値を増加させていってもよい。

非検知継続時間が予め定められた自動吐水抑止時間に達する前に（Ｓ２８のＮ）、対象物検知を示す対象物有無情報を未受信であれば（Ｓ３２のＮ）、Ｓ２８の判定に戻る。非検知継続時間が予め定められた自動吐水抑止時間に達すると（Ｓ２８のＹ）、すなわち対象物検知を示す対象物有無情報を未受信の状態が自動吐水抑止時間維持されると、給水制御部３３は誤吐水阻止モードを解除する（Ｓ３０）。そして対象物センサ１による対象物検知を契機とする自動吐水を再開する。非検知継続時間が自動吐水抑止時間に達する前に（Ｓ２８のＮ）、対象物検知を示す対象物有無情報を受信すると（Ｓ３２のＹ）、給水制御部３３は、それまで計測した非検知継続時間をリセットする（Ｓ３４）。

その後、対象物非検知を示す対象物有無情報を受信するまで、または、対象物検知を示す対象物有無情報を受信しなくなるまで待機し（Ｓ３６のＮ）、対象物非検知の状態になったことを検出すると（Ｓ３６のＹ）、Ｓ２６に戻り、非検知継続時間の計測を最初からやり直す。変形例として、Ｓ３２のＹにおいて非検知継続時間の計測を停止し、Ｓ３６のＹにおいて非検知継続時間をリセットして、Ｓ２６に戻ってもよい。

なお、図９、図１０のフローチャートには不図示だが、自動水栓１６は、止水中に、ユーザ操作の受け付けを示す手動操作情報を手動操作判定部３８から受信することを契機に吐水を開始する。また、吐水中に、ユーザ操作の受け付けを示す手動操作情報を手動操作判定部３８から受信することを契機に吐水を停止させる。また自動水栓１６は、誤吐水阻止モードか否かに関わらず、ユーザの手動操作にもとづく吐止水を優先して実行する。例えば、止水中に吐水部１７０が保持部１７２から取り外され、誤吐水阻止モードになっても、手動操作センサ１６３から手動操作情報を受け付けた場合は吐水させる。

従来の自動水栓と、実施の形態の自動水栓１６それぞれの動作例を比較して説明する。
図１１および図１２は従来の自動水栓の動作例を示す。図１１は、吐水部１７０が保持部１７２に取り付けられてから、予め定められた一定時間における自動吐水を禁止する自動水栓を示している。（I）の時点で、ユーザは吐水部１７０を引き出して手動で吐水させる。（II）の時点で、シンク上の桶に水が貯まり、水面が検知距離内に入る。（III）の時点で、ユーザの作業が終了し、ユーザは手動で止水後、吐水部１７０を取り付ける。ここで、吐水部１７０の取り付け後、一定時間が経過すると誤吐水阻止モードが解除される。そのため（IV）において誤吐水阻止モードが解除されるとともに、桶の水面を検知して誤吐水が発生する。

図１２は、吐水部１７０が保持部１７２に取り付けられてから、一旦対象物が非検知になるまでは自動吐水を禁止する自動水栓を示している。（I）の時点で、ユーザは吐水部１７０を引き出して手動で吐水させ、作業を始める。（II）の時点で、ユーザの作業が終了し、ユーザは手動で止水後、吐水部１７０を取り付ける。吐水部１７０の取り付けが終わってユーザが吐水部１７０から手を離すと、対象物センサ１は対象物を非検知となるため、誤吐水阻止モードが解除される。（III）の時点でユーザは吐水部が外れかかっていることに気付き、（IV）において手を伸ばすと、誤吐水阻止モードは既に解除されているため誤吐水が発生する。

図１３は、実施の形態の自動水栓１６の動作例を示す。（I）の時点で、ユーザは吐水部１７０を引き出して手動で吐水させる。（II）の時点で、ユーザの作業が終了し、ユーザは手動で止水後、吐水部１７０を取り付ける。（III）の時点でユーザは吐水部が外れかかっていることに気付き、（IV）において手を伸ばすと、ユーザの手を検知した時点で、対象物非検知状態の継続時間を計測するタイマを停止する。そのため、当初の自動吐水抑止時間が経過しても誤吐水阻止モードは解除されず、誤吐水は発生しない。その後、対象物非検知状態の継続時間（タイマによるそれまでのカウント）をリセットし、継続時間の計測を初期値（例えば０）からやり直す。対象物非検知状態が自動吐水抑止時間連続して継続したことをタイマで検出すると、誤吐水阻止モードを解除する。

このように、実施の形態の自動水栓１６によると、ユーザが吐水部１７０を保持部１７２に取り付けた後、検知距離内に物体が放置された場合や、一旦離した手を再度吐水部１７０に近づけた場合であっても、ユーザが意図しない吐水の発生を防止できる。また、対象物非検知状態の継続期間を計測中に対象物を検知すると継続期間をリセットすることにより、検知距離の上限近傍に水面等の対象物が存在し、水の揺らぎ等により対象物の検知と非検知を交互に繰り返す場合も誤吐水を防止できる。自動水栓１６は、桶等に水を溜めて食器洗い等がなされるキッチン用の水栓として特に好適である。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

第１の変形例を説明する。給水制御部３３は、吐水部１７０が保持部１７２に装着されてから、対象物センサ１による対象物非検知状態が自動吐水抑止時間継続する前、すなわち誤吐水阻止モード中であっても、対象物センサ１による対象物検知の内容が所定の例外条件を満たす場合は、対象物センサ１による対象物検知を契機に吐水させてもよい。例外条件は、距離、時間、ラインセンサ２６１により検知した対象物画像に関する条件であってもよい。例外条件は、誤吐水阻止モードでない通常モードでの動作時（以下「通常時」と呼ぶ。）における自動吐水条件よりも充足されにくい条件と言え、言い換えれば、自動吐水をより厳しく制限するための条件と言える。例外条件が充足される場合、ユーザは吐水を意図していると想定されるため、誤吐水阻止モードであっても、自動吐水を再開させることで、ユーザの利便性を向上できる。

図８を参照して、例外条件として距離に関する条件を設定する例を説明する。図８の範囲Ａは、対象物センサ１の近傍範囲であり、吐水部１７０の取り付けや取り外しのためにユーザの手が近づくことが想定される範囲である。範囲Ｃは、対象物センサ１による最大検知距離の近傍範囲であり、吐水部１７０を取り外して作業した後に物が放置されると想定される範囲である。範囲Ａと範囲Ｃの間に位置する範囲Ｂは、ユーザが自動吐水させたい場合に手や物を差し出すことが想定される範囲である。通常時は、範囲Ａ・Ｂ・Ｃいずれの位置で対象物が検知されても自動吐水を行う。

対象物判定部３４は、距離測定部３２により測定された対象物までの距離を含む対象物有無情報を給水制御部３３へ送信してもよい。給水制御部３３は、検知された対象物までの距離が範囲Ｂに整合する場合、誤吐水阻止モード中でも、対象物センサ１による対象物検知を契機とする自動吐水を開始する。その一方、検知された対象物までの距離が範囲ＡまたはＣである場合は、実施の形態と同様に、自動吐水を抑制する。この態様によると、誤吐水を防止しつつも、ユーザは吐水部１７０を取り付け後、即座に自動吐水を利用できるため、ユーザの利便性を向上できる。

範囲Ａ、Ｂ、Ｃの値は、自動水栓１６の開発者の知見や経験、自動水栓１６を用いた実験等により適切な値（距離範囲）が設定されてよい。また、範囲ＡまたはＣで対象物が検知された場合は対象物非検知状態の継続期間をリセットする一方、範囲Ｂで対象物が検知された場合は、対象物非検知状態が継続しているものとして継続期間のリセットをスキップしてもよく、誤吐水阻止モードを即時解除してもよい。ここで条件とした対象物センサ１から対象物までの距離は、対象物センサ１の近傍に設置される吐水部１７０から対象物までの距離とも言え、自動水栓１６から対象物までの距離とも言える。

また、例外条件として、ラインセンサ２６１が検知した対象物画像に関する条件を設定してもよい。本発明者は、図７に示した、横軸に画素番号ｘ、縦軸に画素値（受光量）の差分データＤ（ｘ）のグラフにおいて、検知対象物が人の手や指の場合、反射光は拡散しやすく、グラフの傾きが比較的緩やかになることを知見した。また本発明者は、検知対象物が水面や、金属製、陶器製の食器等の鏡面物の場合、反射光は拡散しにくく、グラフの傾きが比較的急になることを知見した。言い換えれば、測距対象が人の手や指の場合、その反射光の差分データＤ（ｘ）は、相対的に緩やかな山型の分布となり、測距対象が鏡面物の場合、その反射光の差分データＤ（ｘ）は、相対的に急峻な山型の分布となる。

対象物判定部３４は、差分データＤ（ｘ）における画素値の分布態様を示す情報、例えば、差分データＤ（ｘ）のグラフの傾きを示す情報を給水制御部３３へ送信する。給水制御部３３は、誤吐水阻止モードにおいて、差分データＤ（ｘ）における画素値の分布態様が、予め定められた対象物画像条件としての、人の手や指を示す分布態様に整合するか否かを判定する。例えば、差分データＤ（ｘ）における画素値の分布態様にもとづく差分データＤ（ｘ）のグラフの傾きが、対象物画像条件として定められた傾き以下か否かを判定してもよい。

差分データＤ（ｘ）における画素値の分布態様が対象物画像条件を充足する場合、給水制御部３３は、対象物センサ１による対象物検知を契機とする自動吐水を再開させる。またその時点で誤吐水阻止モードを解除してもよい。この態様によると、誤吐水阻止モードにおいて、鏡面物を検知した場合に自動吐水を抑制しつつ、人の手や指を検知した場合に自動吐水を再開させることができ、ユーザの意図に即した自動吐水の再開を実現しやすくなる。

なお、対象物センサ１による検知内容が、複数種類の例外条件の任意の組み合わせを充足する場合に、自動吐水を再開させてもよく、誤吐水阻止モードを解除してもよいことはもちろんである。例えば、上記の距離条件と対象物画像条件の両方を満たすことを誤吐水阻止モードの即時解除条件とする場合、ユーザの手が範囲Ｂ内に差し出されると誤吐水阻止モードを解除する一方、範囲Ｂ内に金属製、陶器製の食器等が放置されても誤吐水阻止モードを解除しない。このように、誤吐水を効果的に防止しつつ、ユーザの意図に即して自動吐水を再開する使い勝手のよい自動水栓を実現できる。

第２の変形例を説明する。自動吐水抑制時間はユーザにより変更可能であってもよい。例えば、制御部３は、手動操作センサ１６３に対して一定時間以上手をかざす等の所定のユーザ操作が検出された場合に、その後、ユーザが所定のインタフェースを介して入力した時間値を、新たな自動吐水抑制時間としてメモリ等の記憶装置に記憶させる更新部を備えてもよい。これにより、ユーザ毎に異なりうる自動水栓１６の使用状態に応じた好適な自動吐水抑制時間をユーザ自身で調整可能になる。

請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。例えば、請求項に記載の第１検知部は、着脱センサ１７４、着脱判定部３６の組み合わせにより実現されてもよい。また、請求項に記載の第２検知部は、対象物センサ１、撮像制御部３１、距離測定部３２、対象物判定部３４の組み合わせによって実現されてもよい。

１ 対象物センサ、 １６ 自動水栓、 ３３ 給水制御部、 １６８ 吐水口、 １７０ 吐水部、 １７２ 保持部、 １７４ 着脱センサ。

Claims (5)

1. 吐水口を有する吐水部と、
   前記吐水部を着脱自在に保持する保持部と、
   前記保持部に対する前記吐水部の着脱を検知する第１検知部と、
   物体の有無を検知する第２検知部と、
   前記吐水部が前記保持部に装着状態である場合、前記第２検知部による物体検知を契機に吐水させる一方、前記吐水部が前記保持部から取り外された状態では、前記第２検知部による物体検知を契機とする吐水を抑制する給水制御部と、
   を備え、
   前記給水制御部は、前記吐水部が前記保持部に装着されてから、前記第２検知部による物体の非検知状態が所定時間継続するまでは、前記第２検知部による物体検知を契機とする吐水を抑制することを特徴とする自動水栓。
2. 前記給水制御部は、前記非検知状態の継続時間を計測し、前記継続時間が前記所定時間に達する前に前記第２検知部が物体を検知した場合、前記継続時間をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓。
3. 前記給水制御部は、前記非検知状態が前記所定時間継続する前であっても所定の条件を満たす場合は、前記第２検知部による物体検知を契機に吐水させることを特徴とする請求項１または２に記載の自動水栓。
4. 前記条件は、前記第２検知部により検知された物体までの距離が予め定められた距離に整合することを含むことを特徴とする請求項３に記載の自動水栓。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の自動水栓を備えたキッチン。

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