JP2837988B2 - 自動水栓装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用者の手などを検知
したときに蛇口から水を自動的に吐出させるようにした
自動水栓装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、使用者の手が蛇口の下に位置
されたときに、これを光センサなどにより非接触検知し
て水栓を開放させ、上記蛇口から水を自動的に吐出させ
るようにした自動水栓装置が実用に供されている。この
ような装置は、使用者がその手を蛇口に直接触れる必要
がなくなって衛生的であるため、不特定の人が利用する
施設などで広く普及しつつある。

【０００３】ところで、このような自動水栓装置に付随
させて石鹸液を使用できるようにする場合、一般的に
は、蛇口の近傍に石鹸液タンクを設け、このタンク下部
に設けた操作弁を使用者が持ち上げることにより石鹸液
が供給されるように構成している。しかしながら、この
ような構成では、使用者の手を石鹸液タンクの操作部に
直接触れる必要があるため、手を蛇口に触れる必要がな
くて衛生的であるという自動水栓装置本来の利点を損な
うことになるものであり、この点の改良が望まれてい
た。

【０００４】そこで、従来では、例えば特開平２−８５
４３０号公報に見られるように、蛇口の先端部分に設置
された吐出口から石鹸液を吐出可能な石鹸液供給部を設
けた上で、使用者の手を検知するように設けられた光電
センサの出力に基づいて、使用者の手までの距離を判断
し、その判断距離が短い場合（つまり使用者の手が蛇口
近くに位置された場合）には石鹸液供給部を動作させて
前記吐出口から石鹸液を吐出させると共に、上記判断距
離が長い場合（つまり使用者の点が蛇口から遠ざかって
位置された場合）には水栓を開放させて蛇口から水を吐
出させる構成とした自動水栓装置が考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自動水栓装置は、一見便利そうに見えるものの、石
鹸液の吐出動作及び水の吐出動作の何れが行われるか
は、使用者の手の位置に応じて決定される構成となって
いるため、実際の使用上においては使用者側に上記のよ
うな手の位置に応じた機能の違いを認識することが要求
されて使い勝手が悪いと共に、これに起因した不都合を
生ずる虞がある。具体的には、例えば、水による手洗い
途中に、その手を光電センサ寄りに近付けた場合には石
鹸液が不用意に吐出されることになるから、手洗いを再
度やり直す必要が生ずることになり、また、手の位置に
よっては石鹸液が吐出されないから、使用者が石鹸液を
吐出する機能そのものの存在に気付かない虞があるもの
であり、何れにしても自動水栓装置を的確に使いこなす
ためには、使用者側にある程度の慣れが必要になって操
作性が悪化するという不具合があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、石鹸液の自動的な吐出動作及びこれ
に引く続く水の自動的な吐出動作を誰でも簡単に行うこ
とができて実用上において非常に便利になる自動水栓装
置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、使用者の手などを非接触検知するように設
けられたセンサ手段が検知状態となったときに動作して
蛇口から水を吐出させる駆動手段を備えた自動水栓装置
において、前記蛇口に対応して設けられた吐出口及びこ
の吐出口に連通された石鹸液供給源を有し動作状態で石
鹸液供給源から供給される石鹸液を上記吐出口から吐出
させる石鹸液供給手段を設けた上で、前記センサ手段が
検知状態となったときに所定時間のタイマ動作を行うタ
イマ手段、並びにこのタイマ手段のタイマ動作中は前記
駆動手段の動作を禁止した状態で前記石鹸液供給手段を
動作させると共にそのタイマ動作が終了した後には駆動
手段の動作を許容する制御手段を設ける構成としたもの
である。

【０００８】

【作用】使用者が例えば手を洗う場合に、その手をセン
サ手段による検知エリアに位置させると、センサ手段が
検知状態を呈するのに応じて、タイマ動作が所定時間の
タイマ動作を行うようになる。すると、制御手段が、駆
動手段の動作を禁止した状態で石鹸液供給手段を動作さ
せるようになり、蛇口に対応して設けられた吐出口から
石鹸液が吐出されるようになる。このような石鹸液の吐
出動作はタイマ手段のタイマ動作期間中だけ行われ、そ
のタイマ動作が終了した後には、制御手段が駆動手段の
動作を許容するようになり、当該駆動手段が蛇口から水
を吐出させるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１０】図４において、陶器製の手洗器１の奥方部
に立設された蛇口２は、先端に位置した吐出口体２ａを
手洗器１の上方に位置させており、その内部には吐出口
体２ａと連通する吐水管２ｂを備えて成る。上記吐水管
２ｂは、駆動手段としての電動バルブ３を介して水道管
４に連通されており、従って、この電動バルブ３が開放
されたときには吐出口体２ａから水が吐出されるように
なる。

【００１１】蛇口２の先端には、吐出口体２ａの側方に
位置するようにしてゴムブッシュ５が取り付けらてい
る。このゴムブッシュ５は、図５に示すように、蛇口２
内側に位置した接続口体５ａを有すると共に、中心部を
貫通するようにして吐出口５ｂを形成して成るもので、
接続口体５ａには、蛇口２内に配設された石鹸液用のチ
ューブ６の一端側が接続されている。

【００１２】図４に翻って、上記チューブ６の他端側
は、ポンプ７を介して石鹸液供給源たる石鹸液タンク８
に連通されており、そのポンプ７が駆動されたときに
は、石鹸液タンク８内の石鹸液がチューブ６を介して押
し上げられて吐出口５ｂから吐出されるようになる。
尚、上記ゴムブッシュ５、チューブ６、ポンプ７、石鹸
液タンク８によって本発明でいう石鹸液供給手段９が構
成されている。

【００１３】蛇口２内の最先端部分には、吐出口体２ａ
と隣接するようにしてセンサ手段たる反射形光センサ１
０が設けられている。この光センサ１０は、下方に向け
て投光する発光ダイオードのような投光素子１０ａと、
下方からの反射光を受光するホトトランジスタのような
受光素子（図１に符号１０ｂを付して示す）を組み合わ
せて成るもので、吐出口体２ａの下方に位置された使用
者の手などを非接触検知できるように構成されている。

【００１４】蛇口２の先端部上面には、切替スイッチ１
１が設けられている。この切替スイッチ１１は、図６に
示すようなスライド形のもので、「ＯＮ」位置で前記石
鹸液供給手段９の機能を有効化し、「ＯＦＦ」位置で石
鹸液供給手段９の機能を無効化するために設けられてい
る。

【００１５】上述した電動バルブ３、ポンプ７、反射形
光センサ１０及び切替スイッチ１１は、コントローラユ
ニット１２に接続されるものであり、以下においては、
このコントローラユニット１２の回路構成について、図
１、図２を参照しながら説明する。

【００１６】電源部分の回路構成を示す図２において、
商用交流電源に接続される電源プラグ１２ａの両端は、
降圧トランス１３の一次側巻線１３ａに接続されてい
る。降圧トランス１３は異なるターン数の二次側巻線１
３ｂ、１３ｃを有し、一方の二次側巻線１３ｂは、全波
整流回路１４及び平滑用コンデンサ１５を介して電源端
子Ｖａ及びグランド端子間に接続され、他方の二次側巻
線１３ｃは、全波整流回路１６及び平滑用コンデンサ１
７を介して電源端子Ｖｂ及びグランド端子間に接続され
ている。これにより、電源端子Ｖａは、例えば５Ｖの出
力電圧レベルを有した制御用電源端子として機能し、電
源端子Ｖｂは、例えば１２Ｖの出力電圧レベルを有した
負荷駆動用電源端子として機能するようになっている。

【００１７】コントローラユニット１２の主要部の回路
構成を示す図１において、電源端子Ｖａから給電される
発振回路１８は、例えば周波数が１ｋＨｚ、デューティ
比が３％のパルス信号を出力する構成のものであり、そ
のパルス信号によって反射形光センサ１０の投光素子１
０ａを周期的に駆動するようになっている。

【００１８】上記光センサ１０が有する受光素子１０ｂ
の受光信号（電圧信号）は、増幅回路１９により増幅さ
れた後に、コンパレータ２０において、基準電圧発生回
路２１の出力電圧Ｖｃのレベルでクリップされ、さらに
積分回路２２で波形整形された後にインバータ２３を介
して出力される構成となっている。尚、積分回路２２
は、充電用抵抗２２ａ及びコンデンサ２２ｂより成るも
のであり、上記コンデンサ２２ｂには、遅延回路を構成
する放電用抵抗２４が並列に接続されている。

【００１９】上記インバータ２３の出力は、制御手段と
しての駆動回路２５（これの具体構成は後述する）に与
えられると共に、タイマ手段としての単安定マルチバイ
ブレータ２６のトリガ端子Ｔに与えられる。この単安定
マルチバイブレータ２６は、トリガ端子Ｔに対する入力
信号が立ち下がったときに、その出力端子Ｑから、外付
けの抵抗２６ａ及びコンデンサ２６ｂの時定数に応じた
時間τ0 だけ立ち上がる単安定パルスＰｍを出力するも
のであり、その単安定パルスＰｍは駆動回路２５内のＮ
ＡＮＤ回路２７の一方の入力端子に与えられるようにな
っている。尚、上記単安定パルスＰｍの出力時間τ0 が
本発明でいうタイマ動作の継続時間に相当する。

【００２０】前記切替スイッチ１１は、一端がプルアッ
プ抵抗２８を介して電源端子Ｖａに接続され、他端がグ
ランド端子に接続されている。従って、切替スイッチ１
１がオンされた状態（図６に示す「ＯＮ」位置にある状
態）では、図１中のＡ点の電位がローレベル（グランド
電位レベル）となり、切替スイッチ１１がオフされた状
態（図６に示す「ＯＦＦ」位置にある状態）では、Ａ点
の電位がハイレベル（電源端子Ｖａの電位レベル）とな
るものであり、斯かるＡ点の出力は、インバータ２９を
介して前記ＮＡＮＤ回路２７の他方の入力端子に与えら
れるようになっている。

【００２１】さて、駆動回路２５は、次のような構成と
なっている。即ち、駆動回路２５は、電動バルブ３の両
端が接続される一対の端子Ｔ１、Ｔ２を有すると共に、
ポンプ７のモータ７ａの両端が接続される一対の端子Ｔ
３、Ｔ４を有し、端子Ｔ１、Ｔ２間及び端子Ｔ３、Ｔ４
間には、図示極性のフライホイールダイオード３０、３
１が接続されている。

【００２２】端子Ｔ１は電源端子Ｖｂに接続され、端子
Ｔ２は、ｎｐｎ形パワートランジスタ３２のコレクタ・
エミッタ間を介してグランド端子に接続されるものであ
り、このパワートランジスタ３２のベースは、抵抗３３
を介してｐｎｐ形トランジスタ３４のコレクタに接続さ
れる。このトランジスタ３４は、エミッタが電源端子Ｖ
ａに接続されると共に、ベースが抵抗３５を介して前記
インバータ２３の出力端子に接続される。また、トラン
ジスタ３４のエミッタ・ベース間には、ｐｎｐ形トラン
ジスタ３６にエミッタ・コレクタ間が接続されており、
このトランジスタ３６のベースは抵抗３７、図示極性の
ダイオード３８を介して端子Ｔ４に接続されている。

【００２３】端子Ｔ３は電源端子Ｖｂに接続され、端子
Ｔ４は、ｎｐｎ形パワートランジスタ３９のコレクタ・
エミッタ間を介してグランド端子に接続されるものであ
り、このパワートランジスタ３９のベースは、抵抗４０
を介してｐｎｐ形トランジスタ４１のコレクタに接続さ
れる。このトランジスタ４１は、エミッタが電源端子Ｖ
ａに接続されると共に、ベースが抵抗４２を介して前記
ＮＡＮＤ回路２７の出力端子に接続される。

【００２４】尚、図１中には示さなかったが、増幅回路
１９、コンパレータ２０などの回路素子の電源も電源端
子Ｖａから得る構成となっている。

【００２５】次に、上記構成の本実施例の作用につい
て、図１中の各部電圧波形などを概略的に示す図３も参
照しながら説明する。

【００２６】即ち、電源プラグ１２ａが商用交流電源に
接続された電源投入状態では、電源端子Ｖａ及びＶｂが
夫々制御用電源端子及び負荷駆動用電源端子として機能
するようになり、図１に示す回路が能動化される。これ
に応じて、発振回路１８が駆動されるため、反射形光セ
ンサ１０の投光素子１０ａが周期的な投光動作を行うよ
うになる。

【００２７】また、切替スイッチ１１がオフされていた
場合には、図１中のＡ点の電位がハイレベルとなり、イ
ンバータ２９がローレベル信号を出力するようになる。
このため、駆動回路２５内のＮＡＮＤ回路２７は、単安
定マルチバイブレータ２６からの出力に関係なくハイレ
ベル信号を出力した状態を保持するようになる。

【００２８】これに対して、切替スイッチ１１がオンさ
れていた場合には、図１中のＡ点の電位がローレベルと
なり、インバータ２９がハイレベル信号を出力するよう
になる。このため、駆動回路２５内のＮＡＮＤ回路２７
は、単安定マルチバイブレータ２６から単安定パルスＰ
ｍが出力されている期間のみローレベル信号を出力する
ようになる。

【００２９】今、例えば切替スイッチ１１がオンされた
状態において、反射形光センサ１０の検知エリアに使用
者の手が位置されると、その手で投光素子１０ａからの
投光が反射されると共に、その反射光が受光素子１０ｂ
により受光されるようになるため、その受光期間中は増
幅回路１９から図３（ａ）に示すような波形の電圧信号
Ｓａが出力されることになる。この電圧信号Ｓａは、コ
ンパレータ２０及び積分回路２２より波形整形されて図
３（ｂ）に示すような波形の電圧信号Ｓｂに変換され
る。

【００３０】インバータ２３は、例えばシュミットトリ
ガ機能を備えたもので、上記電圧信号Ｓｂのレベルがし
きい値ＵＴＰ以上となったときに出力をローレベル信号
に反転させると共に、電圧信号Ｓｂのレベルがしきい値
ＬＴＰ（ＵＴＰ＞ＬＴＰ）以下となったときに出力をハ
イレベル信号に反転させる。

【００３１】この場合、図３（ｃ）に示すように、イン
バータ２３の出力がローレベル信号に反転するタイミン
グは、電圧信号Ｓａの出力開始タイミング（使用者の手
を検知したタイミング）から、積分回路２２内の抵抗２
２ａ及びコンデンサ２２ｂの時定数に応じた時間τ1 だ
け遅れるようになる。また、インバータ２３の出力がハ
イレベル信号に復帰反転するタイミングも、電圧信号Ｓ
ａの出力停止タイミング（使用者の手を検知しなくなっ
たタイミング）から、積分回路２２内のコンデンサ２２
ｂ及び抵抗２４の時定数に応じた時間τ2 だけ遅れるよ
うになる。

【００３２】インバータ２３の出力がローレベル信号に
反転すると、その立ち下がりに同期して単安定マルチバ
イブレータ６がトリガされるようになり、これに応じて
図３（ｄ）に示すように一定時間τ0 だけ立ち上がる単
安定パルスＰｍが出力されるようになる。

【００３３】すると、駆動回路２５において、ＮＡＮＤ
回路２７の出力が、単安定パルスＰｍの出力期間中のみ
ローレベルに反転するようになるため、トランジスタ４
１がオンし、これに応じてパワートランジスタ３９がオ
ンし、モータ７ａに通電されるようになる。これによ
り、ポンプ７が駆動されて、石鹸液タンク８内の石鹸液
が吐出口５ｂから吐出されるようになるものであり、こ
のような石鹸液の吐出動作は単安定パルスＰｍの出力期
間だけ行われる。

【００３４】また、上記のようにパワートランジスタ２
９がオンした状態では、トランジスタ３６がダイオード
３８を通じてオンされて、トランジスタ３４を強制的に
オフした状態に保持するため、電動バルブ３に対応した
パワートランジスタ３２も強制的にオフ状態に保持され
る。従って、石鹸液の吐出動作が行われている期間に
は、電動バルブ３の開放動作が行われることはない。

【００３５】その後、単安定パルスＰｍが出力停止され
ると、ＮＡＮＤ回路２７の出力がハイレベル信号に復帰
反転するため、トランジスタ４１、パワートランジスタ
３９が順次オフされるようになり、これに応じてモータ
７ａが断電されてポンプ７が駆動停止されるから、石鹸
液の吐出動作も停止されるようになる。

【００３６】このような石鹸液の吐出動作の停止と同時
に、トランジスタ３６がオフされてトランジスタ３４を
強制的にオフさせた状態が解除されるようになるが、こ
の時点では、インバータ２３からローレベル信号が出力
されているから、トランジスタ３４がオンし、これに応
じてパワートランジスタ３２がオンするようになる。こ
のようなパワートランジスタ３２のオン状態は、インバ
ータ２３の出力がハイレベル信号に反転するまで保持さ
れるものであり、従って、図３（ｅ）に示すように、単
安定パルスＰｍの出力停止後からインバータ２３の出力
（図３（ｃ）参照）がハイレベル信号に反転するまで
（光センサ１０が使用者の手を検知しなくなった後にコ
ンデンサ２２ｂ及び抵抗２４の時定数に応じた遅延時間
τ2 が経過するまで）の間は、電動バルブ３に通電され
てこれが開放されるようになり、その開放期間中は吐出
口体２ａから水が吐出されるようになる。

【００３７】一方、切替スイッチ１１がオフされた状態
において、反射形光センサ１０の検知エリアに使用者の
手が位置された場合には、インバータ２３の出力がロー
レベル信号に反転して単安定マルチバイブレータ２６か
ら単安定パルスＰｍが出力された場合でも、ＮＡＮＤ回
路２７が上記単安定パルスＰｍと無関係にハイレベル信
号を出力した状態を保持するようになる。従って、この
場合には、パワートランジスタ３９がオフ状態のまま保
持されるから、モータ７ａに通電されることはなく、イ
ンバータ２３の出力がローレベル信号に反転した時点か
らトランジスタ３４、パワートランジスタ３２が順次オ
ンされて、電動バルブ３に通電されるようになる。この
ため、反射形光センサ１０が使用者の手を検知したとき
には、石鹸液の吐出動作を経ることなく電動バルブ３が
開放されて吐出口体２ａから水が吐出されるようにな
る。

【００３８】以上要するに、駆動回路２５は、切替スイ
ッチ１１がオンされた状態で、反射形光センサ１０によ
る検知エリア、つまり蛇口２の先端部下方位置に使用者
の手が差し出されたときには、その差し出し状態が所定
の遅延時間τ1 以上継続したときにインバータ２３の出
力をローレベル信号に反転させると共に、その反転に応
じて単安定マルチバイブレータ２６を動作させ、その動
作期間（時間τ0 ）だけ蛇口２先端の吐出口５ｂから石
鹸液を吐出させるものである。そして、駆動回路２５
は、このような石鹸液の吐出動作終了後には、蛇口２先
端の吐出口体２ａから水を吐出させるものであり、使用
者の手が上記検知エリアから引っ込められたときには、
所定の遅延時間τ2 が経過したときに水の吐出動作を停
止させるものである。

【００３９】また、駆動回路２５は、切替スイッチ１１
がオフされた状態で、反射形光センサ１０による検知エ
リアに使用者の手が差し出されたときには、遅延時間τ
1 経過後に直ちに吐出口体２ａから水を吐出させると共
に、使用者の手が上記検知エリアから引っ込められたと
きには、所定の遅延時間τ2 が経過したときに水の吐出
動作を停止させるものである。

【００４０】従って、このような駆動回路２５が設けら
れた本実施例の構成によれば、使用者は、蛇口２の先端
部下方位置に手を差し出すだけで、石鹸液の吐出動作及
びこれに引き続く水の吐出動作を行わせることができる
ものであり、その使用に当たって従来構成のようにある
程度の慣れを必要とせず、誰でも簡単に使いこなせるよ
うになるものである。

【００４１】しかも、本実施例では、蛇口２の先端部下
方位置に手が差し出された状態が所定の遅延時間τ1 以
上継続したときに初めて石鹸液或は水の吐出動作が行わ
れる構成となっているから、蛇口２の先端部下方位置に
手などが瞬間的に差し出されたときには、上記吐出動作
が開始されてしまうことがなく、また、本実施例では、
水の吐出動作が行われている状態で蛇口２の先端部下方
位置から使用者の手が引っ込められたときには、所定の
遅延時間τ2 が経過したときに初めて水の吐出動作を停
止させる構成となっているから、蛇口２の先端部下方位
置から使用者の手が瞬間的に引っ込められた場合に水の
吐出動作が停止されてしまうことがなくなるものであ
り、総じて誤動作を的確に防止できるようになる。

【００４２】尚、上記実施例では、切替スイッチ１１を
設けることにより、石鹸液の吐出機能を選択的に無効化
できる構成としたが、このような切替スイッチ１１は必
要に応じて設ければ良いものである。また、上記実施例
では、駆動回路２５をディスクリート回路の組み合わせ
により構成したが、これをマイクロコンピュータにより
構成してもよいものであり、このような構成とした場合
には、石鹸液の吐出時間τ0 、遅延時間τ1 、τ2 をき
め細かく設定可能となる。

【００４３】さらに、上記実施例において、石鹸液の吐
出動作終了後に所定の休止時間が経過したときに初めて
水の吐出動作を開始する構成とすることもできる。

【００４４】その他、本発明は上記した実施例に限定さ
れるものではなく、例えばセンサ手段として超音波セン
サを利用しても良いなど、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、センサ手段により使用者の手などを非接触
検知した期間には、タイマ手段に設定された所定時間だ
け石鹸液の吐出動作を行った後に水の吐出動作を行う構
成としたので、石鹸液の自動的な吐出動作及びこれに引
く続く水の自動的な吐出動作を誰でも簡単に行うことが
できて実用上において非常に便利になるという優れた効
果を奏することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の回路構成図

【図２】電源部分の回路構成図

【図３】作用説明用の波形図

【図４】全体の概略構成を一部破断した状態で示す側面
図

【図５】吐出口部分の縦断側面図

【図６】切替スイッチ部分の斜視図

【符号の説明】

図中、２は蛇口、３は電動バルブ（駆動手段）、５はゴ
ムブッシュ、５ｂは吐出口、７はポンプ、７ａはモー
タ、８は石鹸液タンク、９は石鹸液供給手段、１０は反
射形光センサ（センサ手段）、１１は切替スイッチ、１
２はコントローラユニット、２５は駆動回路（制御手
段）、２６は単安定マルチバイブレータ（タイマ手段）
を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の手などを非接触検知するセンサ
   手段と、このセンサ手段が検知状態となったときに動作
   して蛇口から水を吐出させる駆動手段とを備えた自動水
   栓装置において、 前記蛇口に対応して設けられた吐出口及びこの吐出口に
   連通された石鹸液供給源を有し、動作状態で石鹸液供給
   源から供給される石鹸液を上記吐出口から吐出させる石
   鹸液供給手段と、 前記センサ手段が検知状態となったときに所定時間のタ
   イマ動作を行うタイマ手段と、 このタイマ手段のタイマ動作中は前記駆動手段の動作を
   禁止した状態で前記石鹸液供給手段を動作させると共
   に、そのタイマ動作が終了した後には駆動手段の動作を
   許容する制御手段とを備えたことを特徴とする自動水栓
   装置。