JP2018053525A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射式センサを有する給水装置において、検出精度を維持しつつ、電力消費を低減すること。【解決手段】本発明に係る給水装置は、投光素子から所定の投光量で対象物に投光し、その反射光を受光素子で受光し受光レベルとして出力する反射式センサと、受光レベルにより対象物の有無を判断して所定の動作を指示する制御部と、記制御部の指示に基づいて弁を開閉する電磁弁と、水を吐出する吐水口と、を備えた給水装置において、制御部は、投光素子から定期的に投光する通常投光と、通常投光に基づく受光レベルが所定の閾値を超えた場合に、対象物が有ることを確定させる、または、通常投光に基づく前記受光レベルが所定の閾値を下回った場合に対象物が無いことを確定させるための確認投光と、を行う投光実行手段と、確認投光の投光有無を設定する確認投光条件設定手段と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、給水装置に関し、具体的には反射式センサの検知状況に応じて吐水及び止水を自動的に行う給水装置に関する。

反射式センサを有する給水装置は、例えば、使用者の手などを検知すると吐水を行い、一方、検知しなくなると止水を行う。そのため、反射式センサを常に可動させておく必要がある。従って、反射式センサを有する給水装置は、常に電力を消費していることになる。

ここで、反射式センサは、投光素子から所定の投光量で対象物に投光し、その反射光を受光素子で受光し受光レベルとして出力する。このような反射式センサにおいて、投光素子から定期的に投光する際の受光レベルが、対象物の反射によるものなのか、ノイズによるものなのかを判断できない場合に、ノイズの影響を受けにくい大きな投光量に切り替えて対象物が有ることを確定させるための投光を行う給水装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の給水装置においては、投光量の小さい１回目の投光よりも大きな投光量に切り替えて２回目の投光を行うため、反射式センサの検出精度を向上させ誤動作を低減することができる。

特開２００９−１０２８８９号公報

しかしながら、上述した従来の給水装置においては、例えば照明等による外乱ノイズや、反射式センサの回路自身から発生する内乱ノイズ等が多い環境の場合、１回目よりも大きな投光量の投光（２回目の投光）を行う回数が増加してしまう。投光量が増加するとその分電力の消費量も増加するため、大きな投光量である２回目の投光が増加してしまうと、より多くの電力を消費してしまうといった懸念がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、反射式センサの検出精度を維持しつつ、電力消費を低減することができる給水装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る給水装置によれば、投光素子から所定の投光量で対象物に投光し、その反射光を受光素子で受光し受光レベルとして出力する反射式センサと、受光レベルにより対象物の有無を判断して所定の動作を指示する制御部と、制御部の指示に基づいて弁を開閉する電磁弁と、水を吐出する吐水口と、を備えた給水装置において、制御部は、投光素子から定期的に投光する通常投光と、通常投光に基づく受光レベルが所定の閾値を超えた場合に対象物が有ることを確定させる、または、通常投光に基づく受光レベルが所定の閾値を下回った場合に対象物が無いことを確定させるための確認投光と、を行う投光実行手段と、確認投光の投光有無を設定する確認投光条件設定手段と、を有する。

この構成によれば、給水装置は、確認投光の有無を設定する確認投光条件設定手段を有しているので、適切なタイミングで確認投光を行うことができる。これにより、検出した信号がノイズである可能性が高い場合の確認投光を減らすことができ、確認投光による電力の消費を低減することができる。

また、本発明の一態様に係る給水装置において、好ましくは、確認投光条件設定手段は、確認投光を実行するための受光レベルの閾値を複数設定する。

この構成によれば、確認投光を実行するための受光レベルの閾値が複数設定されているため、受光素子で受光した受光レベルが、対象物によるものか、ノイズによるものかをより正確に判断することができる。

また、本発明の一態様に係る給水装置において、好ましくは、確認投光条件設定手段は、通常投光に基づく受光レベルが所定の閾値を超えた場合または下回った場合であって、通常投光が初回であった場合は、確認投光を保留する。

この構成によれば、通常投光に基づく受光レベルが所定の閾値を超えた場合または下回った場合であって、通常投光が初回であった場合は、確認投光を保留する。これにより、通常投光の初回には確認投光が行われずに保留されるので、確認投光による電力の消費を低減することができる。

また、本発明の一態様に係る給水装置において、好ましくは、確認投光条件設定手段は、確認投光を保留するための保留回数を複数設定する。

この構成によれば、確認投光を保留するための保留回数が複数設定されているので、確認投光の回数を低減することができる。これにより、確認投光による電力の消費をより一層低減することができる。

本発明によれば、給水装置において、反射式センサの検出精度を維持しつつ、電力消費を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る給水装置を例示する模式図である。 本発明の一実施形態に係る給水装置を例示するブロック図である。 本発明の一実施形態に係る給水装置の動作の具体例を示すタイムチャート図である。 本発明の一実施形態に係る給水装置の動作の具体例を示すフローチャート図である。 本発明の一実施形態に係る給水装置が備えられた小便器を例示する模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。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。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る給水装置について説明する。なお、以下においては、図中に示す方向を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る給水装置を例示する模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係る給水装置を例示するブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係る給水装置は、反射式センサ１０と、制御部２０と、給水源４０と、電磁弁５０と、水栓本体６０とを備えている。反射式センサ１０は、水栓本体６０の内部に設けられ、投光素子１２と、受光素子１４と、を有している。なお、反射式センサ１０は、例えば積分型センサと呼ばれるセンサである。但し、これに限られるわけではなく、適宜変更してもよい。

制御部２０は、洗面台７０の下部に設けられ、後述する受光レベル２１によって対象物の有無を判断する判定部２２と、投光実行手段である通常投光実行手段２４及び確認投光実行手段２６と、確認投光条件設定手段２８と、を有している。
水栓本体６０は、洗面台７０が有するボウル部７２に臨ませて設けられた吐水口６２を有している。電磁弁５０は、給水源４０と、吐水口６２と、を連結する給水管路５２に設けられている。反射式センサ１０と、制御部２０と、は電気信号を伝送する配線１６によって接続されている。

投光素子１２は、ボウル部７２に臨ませて設けられており、後述する通常投光実行手段２４または確認投光実行手段２６からの信号に基づいて所定の投光量の光をボウル部７２に向けて投光する。なお、通常投光実行手段２４及び確認投光実行手段２６からの信号は、配線１６を通して投光素子１２に伝送される。投光素子１２から投光された光は、例えばボウル部７２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１４が受光する。受光素子１４は、受光した反射光を受光レベル２１という電気信号として、配線１６を通して制御部２０に出力する。

制御部２０が受光素子１４から受け取った受光レベル２１は、判定部２２へ伝送される。そして、判定部２２は、受光素子１４から受け取った受光レベル２１に基づいて、対象物の有無を判断する。その結果、対象物が「有り」と判断されると、判定部２２は電磁弁５０を開駆動して吐水動作を行う。一方、対象物が「無し」と判断されると、判定部２２は電磁弁５０を閉駆動して止水動作を行う。

また、制御部２０が受光素子１４から受け取った受光レベル２１は確認投光条件設定手段２８へ伝送される。確認投光条件設定手段２８は、受光レベル２１に基づいて演算処理を行い、後述する確認投光を行う条件を設定する。より具体的には、確認投光の有無やタイミング、回数等の条件を設定する。そして、確認投光条件設定手段２８にて設定された条件は、確認投光実行手段２６へ送信される。確認投光実行手段２６は、確認投光条件設定手段２８にて設定された条件に基づいて、確認投光を実行するように投光素子１２へ指令信号を送信する。

投光実行手段である通常投光実行手段２４は、投光素子１２から定期的に投光する通常投光を行う。通常投光は、一定の周期ごとに行われ、通常投光を行うように投光素子１２へ指令信号を送信する。通常投光の周期は、例えば、６０〜２０００［ｍsec（ミリ秒）］である。なお、この通常投光の周期は、給水装置が設置される環境によって適宜変更可能となっている。
一方、確認投光実行手段２６は、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値を超えた場合に、対象物が有ることを確定させるための確認投光を行う。また、確認投光実行手段２６は、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値を下回った場合に、対象物が無いことを確定させるための確認投光を行う。確認投光を行う条件は、確認投光条件設定手段２８によって設定される。この確認投光は、通常投光の周期よりも短い周期で行われる。確認投光の周期は、例えば、５〜６［ｍsec（ミリ秒）］である。なお、この確認投光の周期は、通常投光よりも短い周期であればよく、その周期は適宜変更されてもよい。

つぎに、図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態に係る給水装置の動作及び作用について説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る給水装置の動作の具体例を示すタイムチャート図である。図３の（ａ）は、時間ごとの受光レベルの推移の一例を表す。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）において、対象物有りと判定したタイミングを表す。なお、図３の（ａ）において、横軸は、時間であり、縦軸は、電圧である。また、図３の（ａ）に表した受光レベル２１は、受光素子１４から伝送された信号を、電圧値に変換したものを表している。
図４は、本発明の一実施形態に係る給水装置の動作の具体例を示すフローチャート図である。

図３に示すように、通常投光実行手段２４によって一定の周期ごとに通常投光が行われる。また、確認投光条件設定手段２８において、受光レベル２１に基づいて確認投光を実行又は保留するか否かを判断するための閾値が、複数設定されている。具体的には、確認投光保留レベル１と、確認投光保留レベル１よりも大きな値である確認投光保留レベル２が設定されている。
なお、本実施形態においては、確認投光条件設定手段２８において確認投光を実行するための受光レベル２１の閾値は、確認投光保留レベル１と確認投光保留レベル２の二つであるが、確認投光を実行するための受光レベル２１の閾値を三つ、または、それ以上設定されていてもよい。
このように、確認投光を実行するための受光レベル２１の閾値が複数設定されているため、受光素子１４で受光した受光レベル２１が、対象物によるものか、ノイズによるものかをより正確に判断することができる。

通常投光による受光レベル２１が、所定の閾値である確認投光保留レベル１未満である場合は、常に対象物無しと判断する（図３の区間Ｔ１）。通常投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル１を超えた場合であって、通常投光が初回である場合（通常投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル１を超えていない状態から、通常投光による受光レベル２１が初めて確認投光保留レベル１を超えた場合）であれば、確認投光が保留される（図３の区間Ｔ２）。

確認投光を保留した次の通常投光にて、通常投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル１を超えると、確認投光を実行する。確認投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル２を超えない場合は、対象物無しと判断する（図３の区間Ｔ３）。

また、図３の区間Ｔ４のように、通常投光が初回であって、通常投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル２を超えた場合は、確認投光を保留することなく、すぐに確認投光を実行する。本実施形態においては、通常投光の後の確認投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル２を超えた場合は、２度目の確認投光を行い、その受光レベル２１が確認投光保留レベル２を超えた場合は、対象物有りと判断する。つまり、確認投光における受光レベル２１が所定の閾値を超えた場合に、対象物有りと判断し、給水装置は吐水状態となる。

つづいて、対象物有りと判定して給水装置が吐水状態である場合について説明する。対象物有りと判定した後の通常投光にて、受光レベル２１が確認投光保留レベル１を下回った場合は、対象物無しと判断し、給水装置は止水状態となる（図３の区間Ｔ５）。
なお、対象物有りと判定した後の通常投光にて、通常投光の受光レベル２１が確認投光保留レベル１または２を下回った場合に、確認投光を行い、確認投光の受光レベル２１に基づいて止水の判定を行ってもよい。さらに、通常投光が初回である場合（対象物有りと判定した後の通常投光にて、受光レベル２１が初めて確認投光保留レベル１または２を下回った場合）であれば、確認投光を保留し、次の通常投光の後に確認投光を行うように構成されていてもよい。

なお、本実施形態においては、対象物の有無を判断する閾値は確認投光保留レベル２で設定されているが、確認投光保留レベル１以上の閾値であればよく、確認投光保留レベル２とは別に設定されていてもよい。

図４に示すように、本発明の一実施形態に係る給水装置の動作が開始されると、判定部２２は、対象物無しと判定する。つまり、給水装置の動作が開始された状態では、電磁弁５０は閉じられており、給水装置は止水状態となっている（ステップＳ１０１）。つづいて、確認投光条件設定手段２８は、通常投光の回数Ｎと、確認投光の回数Ｍをゼロセットする（ステップＳ１０２）。

制御部２０の通常投光実行手段２４は、投光素子１２から所定の周期ごとに通常投光を実行する（ステップＳ１０３）。そして、通常投光が行われた回数Ｎがカウントされる（ステップＳ１０４）。
制御部２０は、通常投光を行うと、通常投光による受光レベル２１が、所定の閾値である確認投光保留レベル１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。確認投光保留レベル１以上であると判定されると、確認投光保留レベル１よりも大きい閾値である確認投光保留レベル２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。一方、ステップＳ１０５において、通常投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル１未満であると判定されると、人体無しと判定され、ステップＳ１０１へ戻る。
つまり、通常投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル１未満であれば、人体無しと判定され、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理を繰り返す。

ステップＳ１０６において、通常投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル２未満であると判定されると、確認投光保留レベル１以上と判定したときの通常投光が、確認投光保留レベル１を超えた初回の通常投光であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。具体的には、通常投光の回数Ｎが１であるか否かを判定する。通常投光の初回であると判定されると、確認投光が保留される（ステップＳ１０８）。確認投光が保留されると、ステップＳ１０３へ戻り再び通常投光を行う。

一方、ステップＳ１０７において、通常投光の初回でない（通常投光の回数Ｎが１回ではない）、言い換えると、確認投光を１回保留していると判定されると、確認投光を実行する（ステップＳ１０９）。
なお、本実施形態においては、通常投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル１以上であって、確認投光を１回保留していると判定されると確認投光が実行されるように構成されているが、確認投光を保留するための保留回数は複数設定されていてもよい。具体的には、ステップＳ１０７において、通常投光回数Ｎが所定回数未満であれば、確認投光を保留し（ステップＳ１０８へ）、通常投光回数Ｎが所定回数以上であれば、確認投光を実行する（ステップＳ１０９へ）。つまり、ここでの所定回数を増やすほど、確認投光を保留する回数が増加する。
このように、確認投光を保留するための保留回数が複数設定されているので、確認投光の回数をさらに低減することができる。これにより、確認投光による電力の消費をより一層低減することができる。

またステップＳ１０６において、通常投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル２以上であると判定されると、確認投光を実行する（ステップＳ１０９）。つまり、制御部２０は、通常投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル１以上であって確認投光保留レベル２未満である回数が初回ではない（通常投光の回数Ｎが１以上）と判定される、もしくは、通常投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル２以上であると判定されると、確認投光を実行する。

続いて、確認投光を行うと、確認投光が行われた回数Ｍがカウントされる（ステップＳ１１０）。そして、確認投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
確認投光による受光レベル２１が、確認投光保留レベル２未満であると判定されると、判定部２２によって人体無しと判定される（ステップＳ１０１）。確認投光による受光レベル２１が確認投光保留レベル２以上であると判定されると、確認投光を行った回数Ｍが所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。本実施形態においては、確認投光を行った回数Ｍが２回以上であるか否かを判定しているが、これに限られず、ここでの所定回数は適宜選択することが可能である。

ステップＳ１１２にて、確認投光を行った回数Ｍが所定回数（２回）以上であると判定されると、判定部２２によって人体有りと判定され、吐水動作が行われる。一方、確認投光を行った回数Ｍが２回未満であると判定されると、再び確認投光を実行する（ステップＳ１０９）。言い換えると、確認投光を複数回行って、確認投光による受光レベル２１が全て確認投光保留レベル２以上であれば、人体有りと判定する。

なお、本具体例においては、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値（確認投光保留レベル２）を超えた場合に対象物が有ることを確定させる確認投光を行う構成を説明したが、対象物が有りと判定した状態から無しと判定する際に、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値（確認投光保留レベル１または確認投光保留レベル２）を下回った場合に対象物が無いことを確定させる確認投光を行ってもよい。つまり、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値を超えた場合に対象物が有ることを確定させる確認投光、または、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値を下回った場合に対象物が無いことを確定させる確認投光の、少なくとも一方の確認投光を行う構成であればよい。

このように、本発明の一実施形態に係る給水装置によれば、確認投光の有無を設定する確認投光条件設定手段２８を有しているので、適切なタイミングで確認投光を行うことができる。これにより、検出した信号がノイズである可能性が高い場合の確認投光を減らすことができ、確認投光による電力の消費を低減することができる。また、センサの投光距離等を変化させる（電力の消費を低減するために投光距離を短くする）ことがないため、受光素子１４で受光した受光レベル２１が、対象物によるものか、ノイズによるものかを正確に判断することができる。

また、通常投光に基づく受光レベル２１が所定の閾値を超えた場合または下回った場合であって、通常投光が初回であった場合は、確認投光を保留する。これにより、通常投光の初回には確認投光が行われずに保留されるので、確認投光による電力の消費を低減することができる。

以上説明した給水装置は、洗面台７０に備えられた場合を例に挙げて説明したが、これだけに限られるわけではなく、例えば小便器や大便器に備えられていてもよい。
図１９は、本発明の実施の形態にかかる給水装置が備えられた小便器を例示する模式図である。
図１９に表した給水装置は、反射式センサ１０と、制御部２０と、給水源４０と、電磁弁５０と、水栓本体６０とを、を備えている。反射式センサ１０は、水栓本体６０の内部に設けられ、図示しない投光素子と受光素子とを有している。この反射式センサ１０は、小便器８０の前に立つ使用者の有無を検知する。

制御部２０は、小便器８０の後方に設けられた図示しない壁面などの、さらに後方部に設けられ、使用者からは見えないようになっている。水栓本体６０は、小便器８０に向かって設けられた吐水口６２を有している。電磁弁５０は、給水源４０と、水栓本体６０と、を連結する給水管路５２に設けられている。反射式センサ１０と、制御部２０と、は電気信号を伝送する配線１６によって接続されている。

このような小便器８０に備えられた給水装置であっても、図２〜図４を参照しつつ説明した構造および動作などを有することによって、洗面台７０に備えられた給水装置の場合と同様の効果を得ることができる。

また、前述した本発明の一実施形態においては、投光実行手段は、通常投光実行手段２４と確認投光実行手段２６であることを説明したが、通常投光実行手段２４及び確認投光実行手段２６の両方の機能を備えた一つの投光手段が設けられていてもよい。

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。

１０ 反射式センサ
１２ 投光素子
１４ 受光素子
１６ 配線
２０ 制御部
２１ 受光レベル
２２ 判定部
２４ 通常投光実行手段
２６ 確認投光実行手段
２８ 確認投光条件設定手段
４０ 給水源
５０ 電磁弁
５２ 給水管路
６０ 水栓本体
６２ 吐水口
７０ 洗面台
７２ ボウル部
８０ 小便器

Claims (4)

1. 投光素子から所定の投光量で対象物に投光し、その反射光を受光素子で受光し受光レベルとして出力する反射式センサと、
   前記受光レベルにより対象物の有無を判断して所定の動作を指示する制御部と、
   前記制御部の指示に基づいて弁を開閉する電磁弁と、
   水を吐出する吐水口と、を備えた給水装置において、
   前記制御部は、
   前記投光素子から定期的に投光する通常投光と、前記通常投光に基づく前記受光レベルが所定の閾値を超えた場合に対象物が有ることを確定させる、または、前記通常投光に基づく前記受光レベルが所定の閾値を下回った場合に対象物が無いことを確定させるための確認投光と、を行う投光実行手段と、
   前記確認投光の投光有無を設定する確認投光条件設定手段と、
   を有する給水装置。
2. 前記確認投光条件設定手段は、前記確認投光を実行するための前記受光レベルの閾値を複数設定する
   請求項１に記載の給水装置。
3. 前記確認投光条件設定手段は、前記通常投光に基づく前記受光レベルが所定の閾値を超えた場合または下回った場合であって、前記通常投光が初回であった場合は、前記確認投光を保留する
   請求項１または請求項２に記載の給水装置。
4. 前記確認投光条件設定手段は、前記確認投光を保留するための保留回数を複数設定する
   請求項３に記載の給水装置。

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