JP2018135652A - 水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓 - Google Patents
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Abstract
Description
また、この発明に係る水栓制御装置は、いずれか1つの距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、いずれか2つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能とを有しているので、物体の3次元的な動きを特定することができ、操作の種類に対応する数の非接触センサを配列する必要がなく、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができる。
さらに、この発明に係る水栓制御装置は、操作者の手指の動きを3次元的に特定することができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を可能とすることができる。
加えて、信号処理部は、前記手の幅以内に配列された2つの距離センサを跨ぐ手指の動きに対して吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されているので、意図せずにいずれか1つの距離センサに腕、手指又は皿などがかざされることによる操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
また、タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、物理的に0mmまで検出することができるため、操作者が行う動きの信号処理部による特定範囲が拡大し、より直感的な操作を可能とすることができる。
非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を行うことができる。
図1は、本発明に係る水栓制御装置及び自動水栓の概略的な処理の流れを示した図である。図2は、本発明の実施形態に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の模式的な配置及び構成を示した図である。
自動水栓50の吐水機構40について説明する。図2に示すように、吐水機構40は、冷水を供給する給水管41と、湯を供給する給湯管42と、冷水及び湯を混合する割合を変更する混合部44と、吐水機構40全体の混合水の供給を開閉するための電磁弁46と、混合部44から後述する吐水口480への混合水の流量を調整する流量変更弁部47と、流量変更弁部47と接続し後述する吐水口480へ混合水を供給する吐水管48と、混合部44と電磁弁46と流量変更弁部47とを制御する吐水制御部49と、を有する。
具体的には、吐水制御部49は、混合部44の電動モータ442と、電磁弁46と、流量変更弁部47の電動モータ472と、それぞれ電気的に接続し、それぞれを電気的に制御している。さらに、吐水制御部49は、後述する信号処理部30と電気的に接続し、信号処理部30から出力された吐水状態の変更操作指示を受信する。吐水制御部49は、マイコン又はFPGAにより構成されている。
図5に示すように、ステップ501において、吐水制御部49は待機状態となっている。信号処理部30から出力された吐水状態の変更操作指示を受信し入力した吐水制御部49は、ステップ502において、当該変更操作指示を各弁(混合部44、電磁弁46、流量変更弁部47)の制御に変換し、各弁に制御のための通知を出力する。例えば、ステップ503において、吐水/止水切替通知を受信した電磁弁46は、吐水/止水の切替を行う。具体的には、電磁弁46の駆動回路(図示しない)が、吐水/止水切替通知を受信し、図6(a)のステップ600における待機状態から、ステップ601の電磁弁駆動へ移行する。また、例えば、ステップ504において、吐水温度変更通知を受信した混合部44は、吐水温度の変更を行う。具体的には、混合部44の駆動回路(図示しない)が、吐水温度変更通知を受信し、図6(b)のステップ602における待機状態から、ステップ603の電動モータ442駆動へ移行する。そして、ステップ604において、混合水の温度(吐水温度)を測定し、ステップ605において、吐水温度変更通知で指定された吐水温度と一致するか否か判断する。不一致であれば、再度、駆動回路はステップ603に戻り電動モータ442を駆動する。また、例えば、ステップ505において、吐水量変更通知を受信した流量変更弁部47は、吐水量の変更を行う。具体的には、流量変更弁部47の駆動回路(図示しない)が、吐水量変更通知を受信し、図6(c)のステップ606における待機状態から、ステップ607の電動モータ472駆動へ移行する。
なお、混合部44は、図6(b)でフィードバック方式の処理フローが図示されているが、流量変更弁部47の吐水量変更の処理フローである図6(c)と同様に、フィードフォワード方式の処理が行われるように構成されていてもよい。
次に、自動水栓50の水栓制御装置10の複数の距離センサ20について説明する。複数の距離センサ20は、自動水栓50の操作者による水栓の操作を検出するように配列されている。例えば、複数の距離センサ20は、その距離検出方向が鉛直方向である場合に、自動水栓50の操作者が操作のための何らかのジェスチャーを行った手指などの物体の可動範囲の水平面への正射影上に配列されている。より具体的には、例えば図2に示すように、複数の距離センサ20は、自動水栓50の操作者が吐水管48の鉛直上方で行うジェスチャーを検出できるよう、そのジェスチャーの可動範囲に対応して、吐水管48の上面482に配列されている。
タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、さらに、位相差距離方式の距離センサと、パルス伝播方式の距離センサと、がある。
次に、自動水栓50の水栓制御装置10の信号処理部30について説明する。信号処理部30は、例えばマイコンで構成されており、図2及び図3に示すように、複数の距離センサ20に電気的に接続されている。図2に示すように、信号処理部30は、さらに、吐水制御部49に電気的に接続されている。信号処理部30には、後述するように、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作としての物体の動きと、の照合を行うための情報があらかじめ記憶され格納されている。
図4に示すように、信号処理部30は、電源が投入され機能を開始されると、ステップ400において、第1の距離センサ21と第2の距離センサ22と第3の距離センサ23とに、所定の検出時間長さと、所定の時間間隔(例えば0.015秒)と、をもって、順に検出指示を出し、シーケンシャルに作動させる。具体的には、ステップ401において、信号処理部30は、第1の距離センサ21に検出指示を出し、第1の距離センサ21から位相差又は検出時間の信号を受信する。次に、所定の時間間隔が経過後、ステップ402において、信号処理部30は、第2の距離センサ22に検出指示を出し、第2の距離センサ22から位相差又は検出時間の信号を受信する。次に、所定の時間間隔が経過後、ステップ403において、信号処理部30は、第3の距離センサ23に検出指示を出し、第3の距離センサ23から位相差又は検出時間の信号を受信する。
または、信号処理部30は、割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有していてもよい。例えば、信号処理部30による変更操作指示が、図8(e)のような吐水量を増加する変更操作指示である場合に、第3の距離センサ23の距離検出方向に物体を近づける動きの後、物体の動きの特定に用いられた第3の距離センサ23から当該物体までの距離が一定に保持(物体が静止)された時間に応じて、吐水量の増加する度合いを指定する機能を有していてもよい。また、例えば、信号処理部30による変更操作指示が、図10(b)の吐水温度を変更する変更操作指示である場合に、第1の距離センサ21及び第2の距離センサ22から第3の距離センサ23及び第4の距離センサ24へと向かう物体の動きの後、物体の動きの特定に用いられた第3の距離センサ23及び第4の距離センサ24から当該物体までの距離が一定に保持(物体が静止)された時間に応じて、吐水量の増加する度合いを指定する機能を有していてもよい。信号処理部30は、当該機能を有しているので、水栓の操作者は、一回の手指等の動きで、操作者が所望する吐水量又は吐水温度を得ることができる。
水栓制御装置10の信号処理部30は、いずれか1つの距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、いずれか2つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、有していることから、物体の3次元的な動きを特定することができる。これにより、複数の距離センサ20は、操作の種類に対応する数を配列される必要がなく、コンパクトに形成されることができる。
水栓制御装置10は、物体の3次元的な動きを特定することができることから、操作者が自動水栓50の操作のために行う混合水栓のシングルレバーと同様な直感的な操作を可能とすることができる。
さらに、タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、物理的に0mmまで検出することができるため、操作者が行う動きの信号処理部30による特定範囲が拡大し、より直感的な操作を可能とすることができる。
すなわち、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施の形態に対し、機序、形状、材質、数量、位置又は配列等に関して、様々の変更を加えることができるものであり、それらは、本発明に含まれるものである。
20 複数の距離センサ
21 第1の距離センサ
22 第2の距離センサ
23 第3の距離センサ
24 第4の距離センサ
30 信号処理部
40 吐水機構
41 給水管
42 給湯管
44 混合部
440 三方バルブ
442 電動モータ
46 電磁弁
47 流量変更弁部
470 バルブ
472 電動モータ
48 吐水管
480 吐水口
482 吐水管の上面
49 吐水制御部
50 自動水栓
K キッチンカウンタ
S シンク
Claims (13)
- 複数の距離センサと信号処理部とを備える水栓制御装置であって、
前記複数の距離センサは、操作者による水栓の操作を検出するように配列され、各距離センサは、当該距離センサの検出領域内に物体が存在する場合に、前記物体までの距離を検出するように構成され、
前記信号処理部は、
前記複数の距離センサのいずれか1つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、
前記複数の距離センサのいずれか2つの距離センサの検出時間差に応じて、当該2つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、を有し、
前記特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力するように構成された、水栓制御装置。 - 前記複数の距離センサは、3つの距離センサであり、三角形の頂点に相当する位置に配列され、
前記信号処理部は、前記3つの距離センサのうちの1つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水/止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記3つの距離センサのうちの他の1つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を増加する変更操作指示を出力し、前記3つの距離センサのうちの更に他の1つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を減少する変更操作指示を出力し、前記3つの距離センサのうちの2つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成された、請求項1に記載の水栓制御装置。 - 前記複数の距離センサは、3つの距離センサであり、三角形の頂点に相当する位置に配列され、
前記信号処理部は、前記3つの距離センサのうちの1つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水/止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記3つの距離センサのうちの2つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記3つの距離センサのうちの異なって選択された2つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成された、請求項1に記載の水栓制御装置。 - 前記複数の距離センサは、4つの距離センサであり、四角形の頂点に相当する位置に配列され、
前記信号処理部は、前記4つの距離センサのうちの1つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水/止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記4つの距離センサのうちの2つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記4つの距離センサのうちの異なって選択された2つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成された、請求項1に記載の水栓制御装置。 - 前記複数の距離センサのうち任意の2つの距離センサは、手の幅以内に配列され、
前記信号処理部は、前記手の幅以内に配列された2つの距離センサを跨ぐ手指の動きに対して吐水状態の変更操作指示を出力するように構成された、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の水栓制御装置。 - 前記信号処理部は、前記割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、前記物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有する、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の水栓制御装置。
- 前記信号処理部は、前記特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力した後、一定時間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成された、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の水栓制御装置。
- 前記距離センサは、タイム・オブ・フライト方式の距離センサである、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の水栓制御装置。
- 前記信号処理部は、前記割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、先に検出した距離センサによる物体までの距離と後に検出した距離センサによる物体までの距離との差に応じて、当該吐水量又は当該吐水温度を増加又は減少する変更操作指示を出力するように構成された、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の水栓制御装置。
- 前記信号処理部は、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備え、
前記物体判別手段が人体以外の物体を判別した場合においては、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成された、
請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の水栓制御装置。 - 前記信号処理部は、前記物体の動きを特定する機能が、前記距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲内にある場合に機能するように構成されている、請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の水栓制御装置。
- 請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の水栓制御装置と、
吐水/止水の切替手段、吐水量の変更手段及び吐水温度の変更手段を有する吐水機構と、
を備え、
前記吐水機構は、前記水栓制御装置から出力された吐水状態の変更操作指示に基づいて吐水状態を変更するように構成されている、自動水栓。 - 前記複数の距離センサは、吐水管の上面に配列されている、請求項12に記載の自動水栓。
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