JP3564906B2 - ソレノイド駆動装置とこれを用いた弁装置および自動給水装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラッチングソレノイドとその駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、この検知部で定められた駆動タイミングで駆動電源からの通電を開始してラッチングソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置とこれを用いた弁装置および自動給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になって、小便器や手洗器或いは洗面器等の給水器では、それぞれの検知対象箇所（小便器にあっては便器前方箇所、手洗器や洗面器にあっては水栓金具の前方箇所）に人体、手等の検知対象物が入ると自動給水が行われるようにされている。このような自動給水機能を実現するには、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とで人体等の検知を行うための検知回路を構成し、人体検知を行うと、管路の開閉弁を構成するソレノイドのコイルに通電を開始するようにされている。
【０００３】
ところで、ラッチングソレノイドは、コイルへの通電によりプランジャを移動し、一旦移動させたプランジャをその移動後の位置に永久磁石により保持できることから、ソレノイドへの通電がプランジャの移動時のみの短時間で済むという利点がある。また、この利点により、使用する電源の小容量化を図ることができるばかりか、電源回路の小型化、低価格化をも図ることができる。このため、ラッチングソレノイドは、上記の給水器における開閉弁に多用されている。そして、このラッチングソレノイドを駆動制御するに当たっては、通電時間が短時間で済むという特徴を生かすべく、種々の制御手法が実用化されている。
【０００４】
第１の制御手法は、ラッチングソレノイドのコイルへの通電時間と所定の設定時間とを比較して通電時間が設定時間に達すると、コイルによるプランジャ移動は完了したとして通電を停止する。第２の制御手法は、コイルへの通電電気量（通電電荷量）と所定の設定電気量とを比較して通電電気量が設定電気量に達すると、やはりコイルによるプランジャ移動は完了したとして通電を停止する。第３の制御手法は、コイルに通電した電流の波形にプランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると、やはりコイルによるプランジャ移動は完了したとして通電を停止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した制御手法を採る給水器では、人体等の検知とそれに伴う自動給水の実施並びに停止といった機能の点では特段の問題はないものの、次のような短所も指摘されるに到った。
【０００６】
上記したように通電時間が短時間で済むことから、ラッチングソレノイドの駆動電源として電池や低電圧の直流電源が用いられている。これら駆動電源では、常時安定した電圧を維持することが困難な場合があり、電圧の低減によりコイルに通電される電流も低減する。特に、電池の場合には、使用時間が長くなるにつれて必然的に起きる。その一方、給水器に水を供給する１次側の水圧も一定ではなく変動することがある。従って、電圧低下や水圧変動等により、通電が開始されてからプランジャの移動が実際に完了するまでの時間や通電電気量も変化する。よって、第１，第２の制御手法では、その設定時間や設定電気量に十分な余裕を持たせる必要がある。第１の制御手法を例に採り説明すると、駆動電源から設計電圧を得られる場合、例えば新品の電池を使用する場合にプランジャの移動が実際に完了するまでの時間を、コイルへの通電時間の比較に用いる設定時間とすることはできず、この時間の約１．５〜３倍程度の時間を設定時間としなければならない。このため、電池の使用状態によっては、プラジャの移動は完了しているにも拘わらず通電を行わなければならず、無駄な通電が行われていた。第２の制御手法でも同様である。なお、第１，第２の制御手法でこのように余裕を設ける必要があるのは、プランジャの移動が完了したことを実際に検出するのではなく、通電時間或いは通電電気量でプランジャの移動完了を予想することに起因する。
【０００７】
一方、ラッチングソレノイドのコイルに通電がなされてプランジャが移動すると、このプランジャの移動に伴ってコイルには逆起電力が発生し、通電電流が一旦減少する現象が起きる。この現象はコイルを流れる電流の波形として現れるので、電流波形とプランジャの移動の様子とは相関関係にある。このため、第３の制御手法では、プランジャの移動完了を電流波形に現れた所定の変曲点を通して検出することができる。よって、この第３の制御手法では、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止して無駄な通電を回避することはできるものの、コイルに流れる電流に何らかの原因で突発的なノイズ等が重畳すると、このノイズによりプランジャの移動完了を誤検出することがある。また、電源電圧や水圧に変動が生じると、コイルに流れる電流波形が崩れて変曲点の発現の様子が変わり、誤検出をきたすこともある。このため、プランジャが完全に移動しきっていないのに通電を停止したりするようなこともあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされ、ラッチングソレノイドを駆動する際の無駄な通電の抑制と制御の信頼性の向上とを両立することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
かかる課題を解決するため、第１の発明のソレノイド駆動装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動する装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明の弁装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動し、前記ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う弁装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明の自動給水装置は、
給水器への給水を検知対象物の検知に伴って実行する自動給水装置であって、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドを有し、該ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う開閉弁と、
前記給水器の使用を検知し、前記開閉弁の開閉タイミングを定める検知部と、
該定められた開閉タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始し、前記ラッチングソレノイドを駆動制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする。
【００１２】
上記構成を有する第１の発明のソレノイド駆動装置、第２の発明の弁装置および第３の発明の自動給水装置では、検知部で定められたタイミングで駆動電源からラッチングソレノイドへの通電を開始し、この開始された通電の電流波形に所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する。そして、この第１の監視信号の出力時点までの計時時間が第１の設定時間に達していれば、ラッチングソレノイドへの通電を停止する。また、第１の監視信号の出力時点までの計時時間が第１の設定時間に達していなければ、ラッチングソレノイドへの通電を第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、この計時時間が第２の設定時間に達した時点でラッチングソレノイドへの通電を停止する。この場合、第２の設定時間は通電によりプランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている。よって、次のような利点がある。
【００１３】
通電電流へのノイズ等の重畳や電源電圧の変動或いは水圧変動等の影響を受けて、第１の監視信号がプランジャの移動完了以前に出力されることがある。このような場合には、プランジャの移動が完了したとして正規に出力される第１の監視信号の出力タイミングより早く信号が出力される。よって、この場合には、第１の監視信号の出力時点までの経過時間が第１の設定時間より早いとして、通電を停止せず第１の設定時間を超える第２の設定時間まで継続させることができる。その一方、第１の監視信号の出力時点までの経過時間が第１の設定時間に達していれば、その出力時点が適切でこの際の第１の監視信号はプランジャの移動完了を示すものであるとして、即座に通電を停止することができる。従って、この第１の発明のソレノイド駆動装置、第２の発明の弁装置および第３の発明の自動給水装置によれば、プランジャが移動途中にある間に通電を停止してしまうようなことがなく、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止できる。この結果、ラッチングソレノイドを駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。
【００１４】
この場合、第１の設定時間を、通電によりプランジャの移動が完了するのに要する時間に近似した時間としておくことで、制御の信頼性をより高めることができる。
【００１５】
上記の構成を有する第１の発明のソレノイド駆動装置、第２の発明の弁装置或いは第３の発明の自動給水装置では、第１の設定時間は、開始された通電によりプランジャの移動が完了したと予想される第２の設定時間より短くなるので、第１の設定時間を不用意に長くすることがない。よって、無駄な通電を確実に抑制することができる。この場合、第２の設定時間は、プランジャの移動が完了したと予想される時間であるので、プランジャの移動が実際に完了するまでの時間の約１．５〜３倍程度とすることが妥当である。よって、この第２の設定時間より短い第１の設定時間を、第２の設定時間の約３０〜６０％程度の時間とすれば、この第１の設定時間をプランジャの移動が実際に完了するまでの時間に近似させることができ好ましい。
【００１９】
また、第４の発明のソレノイド駆動装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動する装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする。
【００２０】
第５の発明の弁装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動し、前記ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う弁装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする。
【００２１】
更に、第６の発明の自動給水装置は、
給水器への給水を検知対象物の検知に伴って実行する自動給水装置であって、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドを有し、該ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う開閉弁と、
前記給水器の使用を検知し、前記開閉弁の開閉タイミングを定める検知部と、
該定められた開閉タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始し、前記ラッチングソレノイドを駆動制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする。
【００２２】
上記構成を有する第４の発明のソレノイド駆動装置、第５の発明の弁装置および第６の発明の自動給水装置では、検知部で定められたタイミングで駆動電源からラッチングソレノイドへの通電を開始し、この開始された通電の電流波形に所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する。そして、この第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、ラッチングソレノイドへの通電を停止する。また、第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量に達していなければ、ラッチングソレノイドへの通電を第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、この算出通電電気量が第２の設定電気量に達した時点でラッチングソレノイドへの通電を停止する。この場合、第２の設定電気量は通電によりプランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている。よって、次のような利点がある。
【００２３】
通電電流へのノイズ等の重畳や電源電圧の変動或いは水圧変動等の影響を受けて、第１の監視信号がプランジャの移動完了以前に出力されることがある。このような場合には、プランジャの移動が完了したとして正規に出力される第１の監視信号の出力タイミングより早く信号が出力される。よって、この場合には、第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量より少ないとして、通電を停止せず第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続させることができる。その一方、第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、その出力時点が適切でこの際の第１の監視信号はプランジャの移動完了を示すものであるとして、即座に通電を停止することができる。従って、この第４の発明のソレノイド駆動装置、第５の発明の弁装置および第７の発明の自動給水装置によれば、プランジャが移動途中にある間に通電を停止してしまうようなことがなく、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止できる。この結果、ラッチングソレノイドを駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。
【００２４】
この場合、第１の設定電気量を、通電によりプランジャの移動が完了するのに要する通電電気量に近似した電気量としておくことで、制御の信頼性をより高めることができる。
【００２５】
上記の構成を有する第４の発明のソレノイド駆動装置、第５の発明の弁装置或いは第６の発明の自動給水装置では、第１の設定電気量は、開始された通電によりプランジャの移動が完了したと予想される第２の設定電気量より少なくなるので、第１の設定電気量を不用意に多くの電気量とすることがない。よって、無駄な通電を確実に抑制することができる。この場合、第２の設定電気量は、プランジャの移動が完了したと予想される電気量であるので、プランジャの移動が実際に完了するまでの電気量の約１．５〜３倍程度とすることが妥当である。よって、この第２の設定電気量より少ない第１の設定電気量を、第２の設定電気量の約３０〜６０％程度の電気量とすれば、この第１の設定電気量をプランジャの移動が実際に完了するまでの電気量に近似させることができ好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を手洗器の実施例に基づき説明する。図１は自動給水式の手洗器の要部概略断面図である。図示するように、この手洗器は、手洗いボール１０と一体となった天板１２に装着された水栓金具１４と、天板１２の下方に位置するバルブユニット１６と、建物壁面に固定された電池ボックス１８とを有する。そして、この手洗器では、手洗いボール１０に手が差し入れられたことが検知されると、バルブユニット１６のダイヤフラムバルブ２０が開弁され、その下流の１次側給水口２２と水栓に到る配管２４を経て水栓金具１４先端の吐水金具２６から吐水するように構成されている。また、手洗いボール１０から手が外に出ると、ダイヤフラムバルブ２０が閉弁され、それまで行われていた吐水が停止するように構成されている。
【００３８】
水栓金具１４には、手洗いボール１０のボール面に臨んだ検知窓２８が開けられており、その奥側には、人体検知並びにバルブ開閉等の制御を行うコントロールユニット３０が組み込まれている。このコントロールユニット３０は、ボックス底面をなす回路基板３１を介して水栓金具１４に固定されている。そして、コントロールユニット３０は、後述のマイクロコンピュータ等の種々の電子デバイスを回路基板３１に実装しケースにて取り囲んで備える。
【００３９】
バルブユニット１６は、ダイヤフラムバルブ２０を通常時には閉弁状態にして備え、ダイヤフラムの駆動電源としてのラッチングソレノイド２３を有する。このラッチングソレノイド２３は、ダイヤフラムと連結されたプランジャをコイルへの通電により進退移動させ、プランジャを閉弁側から開弁側に移動させた場合には、その移動位置（開弁側位置）に永久磁石により保持する。また、この開弁側位置から閉弁側へのプランジャの移動は、プランジャを永久磁石から引き離しその磁力による吸着が起きない位置までこのプランジャを移動させ、その移動位置（閉弁側位置）に保持する。そして、ダイヤフラムバルブ２０は、こうしたラッチングソレノイド２３によるプランジャの移動・保持により管路を開閉する。
【００４０】
電池ボックス１８は、アルカリ単三型の乾電池を所定個数収納し、その収納した乾電池をラッチングソレノイド２３の駆動電源とすると共にコントロールユニット３０の電子デバイスにも駆動電圧を印加する。そして、この電池ボックス１８と水栓金具１４のコントロールユニット３０との間には、電源ラインと制御信号ラインが配線されており、電池ボックス１８とラッチングソレノイド２３との間には電源ラインが配線されている。また、ラッチングソレノイド２３とコントロールユニット３０との間には、制御信号ラインが配線されている。
【００４１】
次に、上記した手洗器のコントロールユニット３０における電気的な構成について、図２に示すブロック回路図を用いて説明する。図示するように、コントロールユニット３０は、マイクロコンピュータ３２を中心に構成されている。マイクロコンピュータ３２は、電池ボックス１８に収納された電池３３の電圧を駆動電圧として常時受け、その動作クロックは、発振子３４で定められている。
【００４２】
コントロールユニット３０は、このほか、手洗いボール１０における手の有無を検知するための検知回路６０を有し、検知回路６０は、手洗いボール１０の検知対象箇所に赤外領域の光（以下、赤外光という）を照射するＬＥＤ３５と、検知対象箇所に入り込んだ手等で反射した光を受光するフォトダイオード３６とを有する。この検知回路６０は、マイクロコンピュータ３２によりオン・オフ制御されるスイッチング回路３７を介して電池３３からの電圧の印加を受け、マイクロコンピュータ３２との間で信号の授受を行うよう構成されている。このＬＥＤ３５は、図１に示すように、検知対象箇所に向くよう回路基板３１の裏面に装着されている。また、フォトダイオード３６もＬＥＤ３５と同様に検知対象箇所に向くよう回路基板３１の裏面に装着されている。この場合、検知回路６０は、スイッチング回路３７がオン状態にある間に、ＬＥＤ３５から検知対象箇所に赤外光を照射する。そして、手等の検知対象物で反射した反射光のフォトダイオード３６における受光量が所定の受光量を越えると、給水タイミングであるとしてマイクロコンピュータ３２に開弁信号を出力し、受光量が所定の値まで減少すると止水タイミングであるとして閉弁信号を出力する。この際には、フォトダイオード３６から得られた電気信号は検知回路６０の有する積分回路によって積分され、その積分値（積分結果）が、コンパレータやＡ／Ｄ変換器等での処理を経てマイクロコンピュータ３２により検知対象物の有無、延いては給水タイミングの判定に用いられる。
【００４３】
コントロールユニット３０は、上記した人体検知のための検知回路６０に加え、ラッチングソレノイド２３のコイル５０に通電した電気量を求めるためのクーロン管理回路７０と、コイル５０に通電された電流の波形を監視して特異な変曲点（ボトム）を検出するボトム検出回路８０とを有する。このクーロン管理回路７０とボトム検出回路８０は、コイル５０から検出抵抗５３に到る配線ラインとマイクロコンピュータ３２との間に組み込まれており、例えば次のような回路構成を有するものとすることができる。
【００４４】
クーロン管理回路７０は、図３に示すように、演算増幅器７１，７２とトランジスタ７３と抵抗７４とコンデンサ７５を有する。そして、このクーロン管理回路７０は、コイル５０に通電された際に検出抵抗５３に発生する電圧を、その前段の演算増幅器７１とトランジスタ７３と抵抗７４とで電流に変換し、その変換電流を後段の演算増幅器７２とコンデンサ７５並びに抵抗７４とで積分する。こうして、クーロン管理回路７０は、コイル５０に流れる電流を積分量に換算し、その出力をマイクロコンピュータ３２のＡ／Ｄ変換用入力ポートＰ０８に出力する。この出力を受けたマイクロコンピュータ３２は、コイル５０に通電された通電電気量（電荷量）を算出し、これをクーロン管理値としてその後の処理に用いる。
【００４５】
ボトム検出回路８０は、コンパレータ８１とコンデンサ８２と抵抗８３を有し、この抵抗８３とコンデンサ８２とでＣＲフィルタ回路からなる遅延回路を構成して備える。そして、ＣＲフィルタ回路は入力した信号を抵抗８３とコンデンサ８２とで定まる遅延程度で遅延して出力することから、ボトム検出回路８０は、マイナス側端子に入力される入力信号（通電電流を反映して検出抵抗５３に発生する電圧）とこの入力信号を遅延した遅延信号とを、コンパレータ８１での演算処理に処す。これにより、ボトム検出回路８０からは、プランジャの移動完了を表すパルス状の信号（ボトム検出信号）が以下のようにしてマイクロコンピュータ３２の入力ポートＰ０７に出力される。図をもって説明すると、コイル５０に通電が開始されると、時間の経過と共にコイル５０に流れる電流は上昇する。そして、通電開始から所定時間経過すると、ラッチングソレノイド２３のプランジャは移動を始め、このプランジャの移動に伴ってコイル５０には逆起電力が発生するので、図４に実線で示すように、通電電流が一旦減少する現象が起きる。この電流波形（原信号波形）が電圧としてコンパレータ８１のマイナス側端子に入力される。一方、プラス側端子には、図中点線で示すような遅延信号がＣＲフィルタ回路で生成されて入力される。このため、コンパレータ８１ではこれら信号がその入力端子の極性を考慮して演算されるので、図示するようにパルス状の信号が生成され、その際にはプランジャの移動完了に伴う信号変化（電流変化、検出抵抗に発生する電圧変化）が反映しているので、このパルス状の信号は、プランジャの移動完了を表している。そして、このパルス状の信号（ボトム検出信号）は、マイクロコンピュータ３２の入力ポートＰ０７に入力され、マイクロコンピュータ３２では、このパルス状のボトム検出信号に基づいて、電流波形に現れた変曲点を検出し、プランジャの移動が完了したと判定することができる。なお、図示する時刻ｔ０は、現実に変曲点が現れた時刻を示したおり、マイクロコンピュータ３２は、上記のパルス状のボトム検出信号によりこの時刻ｔ０にできるだけ近い時刻をプランジャの移動完了時刻として判定できればよい。
【００４６】
コイル５０への通電並びにその際の電流の向きを定めるトランジスタブリッジ５２の各トランジスタは、マイクロコンピュータ３２により後述するようにラッチングソレノイド２３を駆動してダイヤフラムバルブ２０を開弁或いは閉弁するタイミングであるとされると、次のようにそれぞれオン・オフされる。例えば、バルブの開弁タイミングであるとされると、出力ポートＰ０４，Ｐ０６はオフのままで、出力ポートＰ０３，Ｐ０５が同時にオンされる。これにより、コイル５０には、これら出力ポートに対応するトランジスタを経て、図２における矢印Ａで示す向きに電池３３から電流が流れ、ダイヤフラムバルブ２０は開弁駆動する。そして、この開弁のための通電を終了する際には、それまでオンされていた出力ポートＰ０３，Ｐ０５が同時にオフされ、コイル５０への開弁通電は終了する。その一方、バルブの閉弁タイミングであると、出力ポートＰ０３，Ｐ０５はオフのままで、出力ポートＰ０４，Ｐ０６が同時にオンされる。これにより、コイル５０には、これら出力ポートに対応するトランジスタを経て、図２における矢印Ｂで示す向きに電池３３から電流が流れ、ダイヤフラムバルブ２０は閉弁駆動する。そして、この閉弁のための通電を終了する際には、それまでオンされていた出力ポートＰ０４，Ｐ０６が同時にオフされ、コイル５０への閉弁通電は終了する。
【００４７】
次に、上記した構成を備える手洗器のコントロールユニット３０にて行われる自動給水制御（ルーチン）について、図５以降のフローチャートに基づき説明する。図５に示す自動給水ルーチンは、所定時間ごとに繰り返し実行されるものであり、まず、人体検知用のセンサを駆動して人体検知に備える（ステップＳ１００）。即ち、出力ポートＰ０１をオンにしてＬＥＤ３５をオンし、検知対象箇所への赤外光照射と、フォトダイオード３６の受光状態のスキャンとを、検知回路６０にて行う。そして、検知回路６０からの検知信号の入力を待つ。
【００４８】
その後は、検知回路６０からの検知信号の入力に基づいて人体を検知したか否かを判定し（ステップＳ１１０）、肯定判定した場合には、止水中か否かを判定する（ステップＳ１２０）。即ち、今回の本ルーチンで人体を検知した場合、前回以前の本ルーチンで人体検知がなされて既に吐水中であるか、今回の本ルーチンでの人体検知が最初のものであるためにまだ止水状態にあるかを判別するのである。この場合、止水中か否かの判定は次のようにして下すことができる。ラッチングソレノイド２３のコイル５０への通電に関与する出力ポートＰ０３〜Ｐ０６のオン・オフの履歴をマイクロコンピュータ３２のＲＡＭに記憶するよう構成し、その記憶した履歴により、現在のダイヤフラムバルブ２０の弁状態が判る。例えば、直前の記憶結果が（出力ポートＰ０３，Ｐ０５＝オン／出力ポートＰ０４，Ｐ０６＝オフ）であれば、コイル５０には図２に示した矢印Ａの向きで前回は電流が流れ、ダイヤフラムバルブ２０は開弁側に駆動したことが判る。また、出力ポートのオン・オフ履歴ではなく、流量センサ等を別途設けてその出力から止水中か否かを判定することもできる。
【００４９】
ステップＳ１２０で否定判定した場合は、前回以前の本ルーチンにより既に吐水が開始され現時点では吐水中であるといえるので、何の処理を行うことなく本ルーチンを一旦終了する。その一方、ステップＳ１２０で肯定判定した場合は、人体検知がなされたが吐水されていないことになる。よって、この人体検知に伴って速やかに吐水すべく、ダイヤフラムバルブ２０を開弁させるための開弁通電処理を開始する（ステップＳ１３０）。即ち、このステップＳ１３０の詳細処理を表した図６のフローチャートに示すように、まず、出力ポートＰ０３，Ｐ０５をオンとすると共に出力ポートＰ０４，Ｐ０６をオフとしてトランジスタブリッジ５２を開弁のためのスイッチ状態とする（ステップＳ１３１）。これにより、コイル５０に電池３３から図２における矢印Ａの向きに電流を流して、ダイヤフラムバルブ２０を開弁側に駆動する。こうしてバルブが駆動すると、バルブユニット１６において１次側給水口２２と配管２４とが連通し、水栓金具１４から吐水が開始される。
【００５０】
上記したスイッチングに続いては、ボトム検出回路８０からの入力信号に基づいて、コイル５０に通電された電流の波形における変曲点（ボトム）検出がなされたか否かを判定する（ステップＳ１３２）。ここで否定判定すれば、クーロン管理回路７０からの入力信号に基づいて、コイル５０に通電された通電電気量、即ちクーロン管理値が所定の電気量α１以上であるか否かの判定（ステップＳ１３３）と、マイクロコンピュータ３２の有するタイマで計時した通電開始からの経過時間（時間管理値）が所定の経過時間β１以上であるか否かの判定（ステップＳ１３４）とを順次実行する。そして、このステップＳ１３３，１３４で共に否定判定すると、いずれかのステップで肯定判断するまで上記したステップＳ１３２に移行しボトム検出を繰り返す。つまり、ボトム検出がなされない間に亘って、ステップＳ１３３，１３４でクーロン管理値並びに時間管理値の比較判定が行われる。この場合、所定の電気量α１と所定の経過時間β１とは、以下のようにして定められ、マイクロコンピュータ３２のＲＯＭに記憶されている。
【００５１】
図４に示すように、正常にボトム検出がなされたときの時刻ｔ０までの間にコイル５０に通電された通電電気量を求める。そして、この求めた通電電気量の約２倍の電気量を所定の電気量α１とする。また、時刻ｔ０間での経過時間ｔ０の約２倍の経過時間を所定の経過時間β１とする。
【００５２】
そして、ステップＳ１３３，１３４のいずれかで肯定判定した場合には、ステップＳ１３１でトランジスタブリッジ５２を上記のように開弁駆動スイッチングしてコイル５０への通電を開始してからボトム検出はないものの、コイル５０に通電した通電電気量と通電経過時間は十分であるとして、トランジスタブリッジ５２を開弁終了スイッチングする（ステップＳ１３５）。即ち、それまでオンとされていた出力ポートＰ０３，Ｐ０５を共にオフとして出力ポートＰ０３〜Ｐ０６の総てをオフとする。これにより、コイル５０への通電は終了するが、ラッチングソレノイド２３の性質によりそのプランジャは開弁側に移動したままで保持される。このため、このようにダイヤフラムバルブ２０が一旦開弁されると、ラッチングソレノイド２３の保持機能によりダイヤフラムバルブ２０は開弁状態のままとなる。よって、人体検知に伴って開始された吐水は、以下の止水処理がなされるまで継続される。なお、ステップＳ１３４が実行されると一旦本ルーチンの処理を終了し、所定時間経過後にステップＳ１００からの処理が繰り返される。
【００５３】
また、ステップＳ１３２でボトム検出があったと判定した場合には、クーロン管理回路７０からの入力信号に基づいて、クーロン管理値が所定の電気量α２以上であるか否かの判定（ステップＳ１３６）と、時間管理値が所定の経過時間β２以上であるか否かの判定（ステップＳ１３７）とを順次実行する。そして、このステップＳ１３６，１３７で共に肯定判定すると、上記したステップＳ１３５に移行してコイル５０への通電を終了し、ステップＳ１３６，１３７のいずれかで否定判定すると、上記したステップＳ１３３に移行する。このように、ステップＳ１３６，１３７で否定判定された場合には、クーロン管理値並びに時間管理値が所定の電気量α１，経過時間β１より小さい電気量α２，経過時間β２に達していないことから、ステップＳ１３３，１３４でも否定判定され、既述したようにステップＳ１３２に移行する。つまり、ボトム検出がなされても、クーロン管理値並びに時間管理値がそれぞれ所定の電気量α１と経過時間β１に達して始めてコイル５０への通電が終了する。この場合、所定の電気量α２と所定の経過時間β２とは、上記のようにして定めた所定の電気量α１と所定の経過時間β１のそれぞれ約半分の電気量並びに経過時間として定められ、マイクロコンピュータ３２のＲＯＭに記憶されている。このため、所定の電気量α２と所定の経過時間β２とは、図４に示した時刻ｔ０までの間にコイル５０に通電された通電電気量と経過時間ｔ０にほぼ等しい値となる。
【００５４】
なお、ステップＳ１３６，１３７で否定判定された場合には、ステップＳ１３３，１３４を経ることなくステップＳ１３２に移行するよう構成することもできる。
【００５５】
その一方、図５に示したステップＳ１１０で人体を検知していないと否定判定した場合には、吐水中か否かを判定する（ステップＳ１４０）。即ち、今回の本ルーチンで人体を検知していない場合、前回以前の本ルーチンでも人体未検知で既に止水中であるか、今回の本ルーチンで始めて人体未検知となったためにまだ吐水状態にあるかを判別するのである。この場合、吐水中か否かの判定は、上記したように出力ポートＰ０３〜Ｐ０６のオン・オフの履歴に基づき下される。
【００５６】
ステップＳ１４０で否定判定した場合は、前回以前の本ルーチンにより既に止水されているといえるので、何の処理を行うことなく本ルーチンを一旦終了する。しかし、ステップＳ１４０で肯定判定した場合は、人体は未検知であるが吐水されていることになる。よって、この人体未検知に伴って速やかに止水すべく、ダイヤフラムバルブ２０を閉弁させるための閉弁通電処理を開始する（ステップＳ１５０）。即ち、出力ポートＰ０３，Ｐ０５をオフとしたまま出力ポートＰ０４，Ｐ０６が共にオンになるようにトランジスタブリッジ５２を閉弁駆動スイッチングして、コイル５０に電池３３から図２における矢印Ｂの向きに電流を流し、ダイヤフラムバルブ２０を閉弁側に駆動する。これにより、バルブユニット１６において１次側給水口２２と配管２４とはその連通が断たれ、水栓金具１４からそれまで行われていた吐水が停止する。
【００５７】
こうした閉弁通電が開始されると、上記した開弁通電時の場合と同様にステップＳ１３２以降の処理を行い、閉弁通電の終了条件の成立を待ってこの閉弁通電を終了する。なお、この閉弁通電時における閉弁通電の終了条件の成立可否を下すためのクーロン管理値や時間管理値の比較対象である所定の電気量並びに経過時間は、開弁通電時のものと相違することは勿論である。そして、閉弁通電を通してダイヤフラムバルブ２０が一旦閉弁されると、ラッチングソレノイド２３の保持機能によりダイヤフラムバルブ２０は閉弁状態のままとなる。よって、新たに人体検知されるまで止水されたままとなる。
【００５８】
以上説明したように本実施例の手洗器では、検知回路６０による人体検知に伴ってダイヤフラムバルブ２０を駆動して吐水並びに止水を行うに当たり、電池３３からラッチングソレノイド２３のコイル５０に通電される電流の波形に電流値が一旦減少しその後増加するという変曲点（ボトム）が現れるかを検出する（ステップＳ１３２）。そして、このボトム検出が有っても、その時点におけるクーロン管理値と時間管理値が所定の電気量α２，経過時間β２に達して始めてコイル５０への通電を停止する（ステップＳ１３６，１３７，１３５）。このため、次のような利点がある。
【００５９】
通電電流へのノイズ等の重畳や電池３３の電圧変動或いは１次側給水口２２での水圧変動等が起きると、その影響を受けて、通電電流の電流波形には、正規の変曲点に近似した擬似的な変曲点がこの正規の変曲点に対応する時刻ｔ０（図４参照）の以前に現れ、この擬似的な変曲点をボトムとして検出してしまうことがある。しかしながら、この場合には、ボトム検出時点でのクーロン管理値と時間管理値が所定の電気量α２，経過時間β２に達していないとしてステップＳ１３６，１３７で否定判定し、通電を継続させることができる。その一方、ボトム検出時点でのクーロン管理値と時間管理値が所定の電気量α２，経過時間β２に達していれば、ボトム検出時期が適切でこのボトム検出はプランジャの移動完了を示すものであるとしてステップＳ１３６，１３７で肯定判定し、即座に通電を停止することができる。従って、本実施例の手洗器によれば、プランジャが移動途中にある間に通電を停止してしまうようなことがなく、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止できる。この結果、ダイヤフラムバルブ２０を開閉するためにラッチングソレノイド２３を駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。そして、この無駄な通電の回避により、電池３３をより長期に亘って使用できる。
【００６０】
また、本実施例では、ステップＳ１３６，１３７の判定に用いられコイル５０への通電停止に関与する所定の電気量α２と所定の経過時間β２とを、正規に電流波形に現れた変曲点（図４参照）をボトムとして検出した際にコイル５０に通電される通電電気量と経過時間ｔ０にほぼ等しい値とした。このため、コイル５０への通電停止を通したラッチングソレノイド２３の制御の信頼性をより高めることができる。
【００６１】
また、本実施例では、ステップＳ１３２でボトム検出がされない場合であっても、クーロン管理値と時間管理値のいずれかが所定の電気量α１，経過時間β１となればコイル５０への通電を停止する（ステップＳ１３３〜１３５）。この場合、所定の電気量α１，経過時間β１は、正規に電流波形に現れた変曲点（図４参照）をボトムとして検出した際にコイル５０に通電される通電電気量と経過時間の約２倍である。従って、通電電流へのノイズ等の重畳や電源電圧の変動或いは水圧変動等の影響を受けてボトム検出ができない場合であっても、コイル５０に通電した通電電気量と通電経過時間が十分となればコイル５０への通電を停止することができる。このため、本実施例の手洗器によれば、コイル５０への通電によりプランジャの移動が完了しているにも拘わらず不用意に通電を継続することがなく、無駄な通電を抑制できる。
【００６８】
ここで、変形例について説明する。第１実施例では、図６に示すステップＳ１３２でボトム検出が有った場合に、クーロン管理値と時間管理値とをそれぞれの所定の電気量α２，経過時間β２と比較し（ステップＳ１３６，１３７）、共に肯定判定した場合に通電を停止するよう構成したが、次のように変形することもできる。即ち、図６に示した開弁通電処理の詳細処理を、ステップＳ１３２の肯定判定に続いてはステップＳ１３６とステップＳ１３７のいずれか一方しか行わないように構成する。この変形例であっても、ボトム検出時点で、クーロン管理値と時間管理値の一方が所定の電気量α２，経過時間β２に達していればボトム検出時期が適切であるとして通電を即座に停止し、電気量α２，経過時間β２に達していなければ通電を継続させることができる。よって、この変形例であっても、ラッチングソレノイド２３を駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。
【００６９】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００７０】
例えば、上記の実施例では手洗器における自動給水に適用した場合を説明したが、ガスやその他の流体を人体等の検知に伴って自動的に吐出・停止する弁装置等に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の自動給水式の手洗器の要部概略断面図。
【図２】この手洗器のコントロールユニット３０における電気的な構成を示すブロック回路図。
【図３】クーロン管理回路７０とボトム検出回路８０の具体的な回路構成を例示する回路図。
【図４】コイル５０への通電する際の電流波形の様子を説明するための説明図。
【図５】コントロールユニット３０にて行われる自動給水制御を示すフローチャート。
【図６】この自動給水制御における開弁通電処理の詳細を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０...手洗いボール
１４...水栓金具
１６...バルブユニット
１８...電池ボックス
２０...ダイヤフラムバルブ
２３...ラッチングソレノイド
２６...吐水金具
２８...検知窓
３０...コントロールユニット
３２...マイクロコンピュータ
３３...電池
３４...発振子
３５...ＬＥＤ
３６...フォトダイオード
３７...スイッチング回路
５０...コイル
５２...トランジスタブリッジ
５３...検出抵抗
６０...検知回路
７０...クーロン管理回路
８０...ボトム検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラッチングソレノイドとその駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、この検知部で定められた駆動タイミングで駆動電源からの通電を開始してラッチングソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置とこれを用いた弁装置および自動給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になって、小便器や手洗器或いは洗面器等の給水器では、それぞれの検知対象箇所（小便器にあっては便器前方箇所、手洗器や洗面器にあっては水栓金具の前方箇所）に人体、手等の検知対象物が入ると自動給水が行われるようにされている。このような自動給水機能を実現するには、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とで人体等の検知を行うための検知回路を構成し、人体検知を行うと、管路の開閉弁を構成するソレノイドのコイルに通電を開始するようにされている。
【０００３】
ところで、ラッチングソレノイドは、コイルへの通電によりプランジャを移動し、一旦移動させたプランジャをその移動後の位置に永久磁石により保持できることから、ソレノイドへの通電がプランジャの移動時のみの短時間で済むという利点がある。また、この利点により、使用する電源の小容量化を図ることができるばかりか、電源回路の小型化、低価格化をも図ることができる。このため、ラッチングソレノイドは、上記の給水器における開閉弁に多用されている。そして、このラッチングソレノイドを駆動制御するに当たっては、通電時間が短時間で済むという特徴を生かすべく、種々の制御手法が実用化されている。
【０００４】
第１の制御手法は、ラッチングソレノイドのコイルへの通電時間と所定の設定時間とを比較して通電時間が設定時間に達すると、コイルによるプランジャ移動は完了したとして通電を停止する。第２の制御手法は、コイルへの通電電気量（通電電荷量）と所定の設定電気量とを比較して通電電気量が設定電気量に達すると、やはりコイルによるプランジャ移動は完了したとして通電を停止する。第３の制御手法は、コイルに通電した電流の波形にプランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると、やはりコイルによるプランジャ移動は完了したとして通電を停止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した制御手法を採る給水器では、人体等の検知とそれに伴う自動給水の実施並びに停止といった機能の点では特段の問題はないものの、次のような短所も指摘されるに到った。
【０００６】
上記したように通電時間が短時間で済むことから、ラッチングソレノイドの駆動電源として電池や低電圧の直流電源が用いられている。これら駆動電源では、常時安定した電圧を維持することが困難な場合があり、電圧の低減によりコイルに通電される電流も低減する。特に、電池の場合には、使用時間が長くなるにつれて必然的に起きる。その一方、給水器に水を供給する１次側の水圧も一定ではなく変動することがある。従って、電圧低下や水圧変動等により、通電が開始されてからプランジャの移動が実際に完了するまでの時間や通電電気量も変化する。よって、第１，第２の制御手法では、その設定時間や設定電気量に十分な余裕を持たせる必要がある。第１の制御手法を例に採り説明すると、駆動電源から設計電圧を得られる場合、例えば新品の電池を使用する場合にプランジャの移動が実際に完了するまでの時間を、コイルへの通電時間の比較に用いる設定時間とすることはできず、この時間の約１．５〜３倍程度の時間を設定時間としなければならない。このため、電池の使用状態によっては、プラジャの移動は完了しているにも拘わらず通電を行わなければならず、無駄な通電が行われていた。第２の制御手法でも同様である。なお、第１，第２の制御手法でこのように余裕を設ける必要があるのは、プランジャの移動が完了したことを実際に検出するのではなく、通電時間或いは通電電気量でプランジャの移動完了を予想することに起因する。
【０００７】
一方、ラッチングソレノイドのコイルに通電がなされてプランジャが移動すると、このプランジャの移動に伴ってコイルには逆起電力が発生し、通電電流が一旦減少する現象が起きる。この現象はコイルを流れる電流の波形として現れるので、電流波形とプランジャの移動の様子とは相関関係にある。このため、第３の制御手法では、プランジャの移動完了を電流波形に現れた所定の変曲点を通して検出することができる。よって、この第３の制御手法では、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止して無駄な通電を回避することはできるものの、コイルに流れる電流に何らかの原因で突発的なノイズ等が重畳すると、このノイズによりプランジャの移動完了を誤検出することがある。また、電源電圧や水圧に変動が生じると、コイルに流れる電流波形が崩れて変曲点の発現の様子が変わり、誤検出をきたすこともある。このため、プランジャが完全に移動しきっていないのに通電を停止したりするようなこともあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされ、ラッチングソレノイドを駆動する際の無駄な通電の抑制と制御の信頼性の向上とを両立することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
かかる課題を解決するため、第１の発明のソレノイド駆動装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動する装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明の弁装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動し、前記ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う弁装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明の自動給水装置は、
給水器への給水を検知対象物の検知に伴って実行する自動給水装置であって、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドを有し、該ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う開閉弁と、
前記給水器の使用を検知し、前記開閉弁の開閉タイミングを定める検知部と、
該定められた開閉タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始し、前記ラッチングソレノイドを駆動制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする。
【００１２】
上記構成を有する第１の発明のソレノイド駆動装置、第２の発明の弁装置および第３の発明の自動給水装置では、検知部で定められたタイミングで駆動電源からラッチングソレノイドへの通電を開始し、この開始された通電の電流波形に所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する。そして、この第１の監視信号の出力時点までの計時時間が第１の設定時間に達していれば、ラッチングソレノイドへの通電を停止する。また、第１の監視信号の出力時点までの計時時間が第１の設定時間に達していなければ、ラッチングソレノイドへの通電を第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、この計時時間が第２の設定時間に達した時点でラッチングソレノイドへの通電を停止する。この場合、第２の設定時間は通電によりプランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている。よって、次のような利点がある。
【００１３】
通電電流へのノイズ等の重畳や電源電圧の変動或いは水圧変動等の影響を受けて、第１の監視信号がプランジャの移動完了以前に出力されることがある。このような場合には、プランジャの移動が完了したとして正規に出力される第１の監視信号の出力タイミングより早く信号が出力される。よって、この場合には、第１の監視信号の出力時点までの経過時間が第１の設定時間より早いとして、通電を停止せず第１の設定時間を超える第２の設定時間まで継続させることができる。その一方、第１の監視信号の出力時点までの経過時間が第１の設定時間に達していれば、その出力時点が適切でこの際の第１の監視信号はプランジャの移動完了を示すものであるとして、即座に通電を停止することができる。従って、この第１の発明のソレノイド駆動装置、第２の発明の弁装置および第３の発明の自動給水装置によれば、プランジャが移動途中にある間に通電を停止してしまうようなことがなく、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止できる。この結果、ラッチングソレノイドを駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。
【００１４】
この場合、第１の設定時間を、通電によりプランジャの移動が完了するのに要する時間に近似した時間としておくことで、制御の信頼性をより高めることができる。
【００１５】
上記の構成を有する第１の発明のソレノイド駆動装置、第２の発明の弁装置或いは第３の発明の自動給水装置では、第１の設定時間は、開始された通電によりプランジャの移動が完了したと予想される第２の設定時間より短くなるので、第１の設定時間を不用意に長くすることがない。よって、無駄な通電を確実に抑制することができる。この場合、第２の設定時間は、プランジャの移動が完了したと予想される時間であるので、プランジャの移動が実際に完了するまでの時間の約１．５〜３倍程度とすることが妥当である。よって、この第２の設定時間より短い第１の設定時間を、第２の設定時間の約３０〜６０％程度の時間とすれば、この第１の設定時間をプランジャの移動が実際に完了するまでの時間に近似させることができ好ましい。
【００１９】
また、第４の発明のソレノイド駆動装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動する装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする。
【００２０】
第５の発明の弁装置は、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動し、前記ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う弁装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする。
【００２１】
更に、第６の発明の自動給水装置は、
給水器への給水を検知対象物の検知に伴って実行する自動給水装置であって、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドを有し、該ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う開閉弁と、
前記給水器の使用を検知し、前記開閉弁の開閉タイミングを定める検知部と、
該定められた開閉タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始し、前記ラッチングソレノイドを駆動制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする。
【００２２】
上記構成を有する第４の発明のソレノイド駆動装置、第５の発明の弁装置および第６の発明の自動給水装置では、検知部で定められたタイミングで駆動電源からラッチングソレノイドへの通電を開始し、この開始された通電の電流波形に所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する。そして、この第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、ラッチングソレノイドへの通電を停止する。また、第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量に達していなければ、ラッチングソレノイドへの通電を第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、この算出通電電気量が第２の設定電気量に達した時点でラッチングソレノイドへの通電を停止する。この場合、第２の設定電気量は通電によりプランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている。よって、次のような利点がある。
【００２３】
通電電流へのノイズ等の重畳や電源電圧の変動或いは水圧変動等の影響を受けて、第１の監視信号がプランジャの移動完了以前に出力されることがある。このような場合には、プランジャの移動が完了したとして正規に出力される第１の監視信号の出力タイミングより早く信号が出力される。よって、この場合には、第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量より少ないとして、通電を停止せず第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続させることができる。その一方、第１の監視信号の出力時点までの算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、その出力時点が適切でこの際の第１の監視信号はプランジャの移動完了を示すものであるとして、即座に通電を停止することができる。従って、この第４の発明のソレノイド駆動装置、第５の発明の弁装置および第７の発明の自動給水装置によれば、プランジャが移動途中にある間に通電を停止してしまうようなことがなく、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止できる。この結果、ラッチングソレノイドを駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。
【００２４】
この場合、第１の設定電気量を、通電によりプランジャの移動が完了するのに要する通電電気量に近似した電気量としておくことで、制御の信頼性をより高めることができる。
【００２５】
上記の構成を有する第４の発明のソレノイド駆動装置、第５の発明の弁装置或いは第６の発明の自動給水装置では、第１の設定電気量は、開始された通電によりプランジャの移動が完了したと予想される第２の設定電気量より少なくなるので、第１の設定電気量を不用意に多くの電気量とすることがない。よって、無駄な通電を確実に抑制することができる。この場合、第２の設定電気量は、プランジャの移動が完了したと予想される電気量であるので、プランジャの移動が実際に完了するまでの電気量の約１．５〜３倍程度とすることが妥当である。よって、この第２の設定電気量より少ない第１の設定電気量を、第２の設定電気量の約３０〜６０％程度の電気量とすれば、この第１の設定電気量をプランジャの移動が実際に完了するまでの電気量に近似させることができ好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を手洗器の実施例に基づき説明する。図１は自動給水式の手洗器の要部概略断面図である。図示するように、この手洗器は、手洗いボール１０と一体となった天板１２に装着された水栓金具１４と、天板１２の下方に位置するバルブユニット１６と、建物壁面に固定された電池ボックス１８とを有する。そして、この手洗器では、手洗いボール１０に手が差し入れられたことが検知されると、バルブユニット１６のダイヤフラムバルブ２０が開弁され、その下流の１次側給水口２２と水栓に到る配管２４を経て水栓金具１４先端の吐水金具２６から吐水するように構成されている。また、手洗いボール１０から手が外に出ると、ダイヤフラムバルブ２０が閉弁され、それまで行われていた吐水が停止するように構成されている。
【００３８】
水栓金具１４には、手洗いボール１０のボール面に臨んだ検知窓２８が開けられており、その奥側には、人体検知並びにバルブ開閉等の制御を行うコントロールユニット３０が組み込まれている。このコントロールユニット３０は、ボックス底面をなす回路基板３１を介して水栓金具１４に固定されている。そして、コントロールユニット３０は、後述のマイクロコンピュータ等の種々の電子デバイスを回路基板３１に実装しケースにて取り囲んで備える。
【００３９】
バルブユニット１６は、ダイヤフラムバルブ２０を通常時には閉弁状態にして備え、ダイヤフラムの駆動電源としてのラッチングソレノイド２３を有する。このラッチングソレノイド２３は、ダイヤフラムと連結されたプランジャをコイルへの通電により進退移動させ、プランジャを閉弁側から開弁側に移動させた場合には、その移動位置（開弁側位置）に永久磁石により保持する。また、この開弁側位置から閉弁側へのプランジャの移動は、プランジャを永久磁石から引き離しその磁力による吸着が起きない位置までこのプランジャを移動させ、その移動位置（閉弁側位置）に保持する。そして、ダイヤフラムバルブ２０は、こうしたラッチングソレノイド２３によるプランジャの移動・保持により管路を開閉する。
【００４０】
電池ボックス１８は、アルカリ単三型の乾電池を所定個数収納し、その収納した乾電池をラッチングソレノイド２３の駆動電源とすると共にコントロールユニット３０の電子デバイスにも駆動電圧を印加する。そして、この電池ボックス１８と水栓金具１４のコントロールユニット３０との間には、電源ラインと制御信号ラインが配線されており、電池ボックス１８とラッチングソレノイド２３との間には電源ラインが配線されている。また、ラッチングソレノイド２３とコントロールユニット３０との間には、制御信号ラインが配線されている。
【００４１】
次に、上記した手洗器のコントロールユニット３０における電気的な構成について、図２に示すブロック回路図を用いて説明する。図示するように、コントロールユニット３０は、マイクロコンピュータ３２を中心に構成されている。マイクロコンピュータ３２は、電池ボックス１８に収納された電池３３の電圧を駆動電圧として常時受け、その動作クロックは、発振子３４で定められている。
【００４２】
コントロールユニット３０は、このほか、手洗いボール１０における手の有無を検知するための検知回路６０を有し、検知回路６０は、手洗いボール１０の検知対象箇所に赤外領域の光（以下、赤外光という）を照射するＬＥＤ３５と、検知対象箇所に入り込んだ手等で反射した光を受光するフォトダイオード３６とを有する。この検知回路６０は、マイクロコンピュータ３２によりオン・オフ制御されるスイッチング回路３７を介して電池３３からの電圧の印加を受け、マイクロコンピュータ３２との間で信号の授受を行うよう構成されている。このＬＥＤ３５は、図１に示すように、検知対象箇所に向くよう回路基板３１の裏面に装着されている。また、フォトダイオード３６もＬＥＤ３５と同様に検知対象箇所に向くよう回路基板３１の裏面に装着されている。この場合、検知回路６０は、スイッチング回路３７がオン状態にある間に、ＬＥＤ３５から検知対象箇所に赤外光を照射する。そして、手等の検知対象物で反射した反射光のフォトダイオード３６における受光量が所定の受光量を越えると、給水タイミングであるとしてマイクロコンピュータ３２に開弁信号を出力し、受光量が所定の値まで減少すると止水タイミングであるとして閉弁信号を出力する。この際には、フォトダイオード３６から得られた電気信号は検知回路６０の有する積分回路によって積分され、その積分値（積分結果）が、コンパレータやＡ／Ｄ変換器等での処理を経てマイクロコンピュータ３２により検知対象物の有無、延いては給水タイミングの判定に用いられる。
【００４３】
コントロールユニット３０は、上記した人体検知のための検知回路６０に加え、ラッチングソレノイド２３のコイル５０に通電した電気量を求めるためのクーロン管理回路７０と、コイル５０に通電された電流の波形を監視して特異な変曲点（ボトム）を検出するボトム検出回路８０とを有する。このクーロン管理回路７０とボトム検出回路８０は、コイル５０から検出抵抗５３に到る配線ラインとマイクロコンピュータ３２との間に組み込まれており、例えば次のような回路構成を有するものとすることができる。
【００４４】
クーロン管理回路７０は、図３に示すように、演算増幅器７１，７２とトランジスタ７３と抵抗７４とコンデンサ７５を有する。そして、このクーロン管理回路７０は、コイル５０に通電された際に検出抵抗５３に発生する電圧を、その前段の演算増幅器７１とトランジスタ７３と抵抗７４とで電流に変換し、その変換電流を後段の演算増幅器７２とコンデンサ７５並びに抵抗７４とで積分する。こうして、クーロン管理回路７０は、コイル５０に流れる電流を積分量に換算し、その出力をマイクロコンピュータ３２のＡ／Ｄ変換用入力ポートＰ０８に出力する。この出力を受けたマイクロコンピュータ３２は、コイル５０に通電された通電電気量（電荷量）を算出し、これをクーロン管理値としてその後の処理に用いる。
【００４５】
ボトム検出回路８０は、コンパレータ８１とコンデンサ８２と抵抗８３を有し、この抵抗８３とコンデンサ８２とでＣＲフィルタ回路からなる遅延回路を構成して備える。そして、ＣＲフィルタ回路は入力した信号を抵抗８３とコンデンサ８２とで定まる遅延程度で遅延して出力することから、ボトム検出回路８０は、マイナス側端子に入力される入力信号（通電電流を反映して検出抵抗５３に発生する電圧）とこの入力信号を遅延した遅延信号とを、コンパレータ８１での演算処理に処す。これにより、ボトム検出回路８０からは、プランジャの移動完了を表すパルス状の信号（ボトム検出信号）が以下のようにしてマイクロコンピュータ３２の入力ポートＰ０７に出力される。図をもって説明すると、コイル５０に通電が開始されると、時間の経過と共にコイル５０に流れる電流は上昇する。そして、通電開始から所定時間経過すると、ラッチングソレノイド２３のプランジャは移動を始め、このプランジャの移動に伴ってコイル５０には逆起電力が発生するので、図４に実線で示すように、通電電流が一旦減少する現象が起きる。この電流波形（原信号波形）が電圧としてコンパレータ８１のマイナス側端子に入力される。一方、プラス側端子には、図中点線で示すような遅延信号がＣＲフィルタ回路で生成されて入力される。このため、コンパレータ８１ではこれら信号がその入力端子の極性を考慮して演算されるので、図示するようにパルス状の信号が生成され、その際にはプランジャの移動完了に伴う信号変化（電流変化、検出抵抗に発生する電圧変化）が反映しているので、このパルス状の信号は、プランジャの移動完了を表している。そして、このパルス状の信号（ボトム検出信号）は、マイクロコンピュータ３２の入力ポートＰ０７に入力され、マイクロコンピュータ３２では、このパルス状のボトム検出信号に基づいて、電流波形に現れた変曲点を検出し、プランジャの移動が完了したと判定することができる。なお、図示する時刻ｔ０は、現実に変曲点が現れた時刻を示したおり、マイクロコンピュータ３２は、上記のパルス状のボトム検出信号によりこの時刻ｔ０にできるだけ近い時刻をプランジャの移動完了時刻として判定できればよい。
【００４６】
コイル５０への通電並びにその際の電流の向きを定めるトランジスタブリッジ５２の各トランジスタは、マイクロコンピュータ３２により後述するようにラッチングソレノイド２３を駆動してダイヤフラムバルブ２０を開弁或いは閉弁するタイミングであるとされると、次のようにそれぞれオン・オフされる。例えば、バルブの開弁タイミングであるとされると、出力ポートＰ０４，Ｐ０６はオフのままで、出力ポートＰ０３，Ｐ０５が同時にオンされる。これにより、コイル５０には、これら出力ポートに対応するトランジスタを経て、図２における矢印Ａで示す向きに電池３３から電流が流れ、ダイヤフラムバルブ２０は開弁駆動する。そして、この開弁のための通電を終了する際には、それまでオンされていた出力ポートＰ０３，Ｐ０５が同時にオフされ、コイル５０への開弁通電は終了する。その一方、バルブの閉弁タイミングであると、出力ポートＰ０３，Ｐ０５はオフのままで、出力ポートＰ０４，Ｐ０６が同時にオンされる。これにより、コイル５０には、これら出力ポートに対応するトランジスタを経て、図２における矢印Ｂで示す向きに電池３３から電流が流れ、ダイヤフラムバルブ２０は閉弁駆動する。そして、この閉弁のための通電を終了する際には、それまでオンされていた出力ポートＰ０４，Ｐ０６が同時にオフされ、コイル５０への閉弁通電は終了する。
【００４７】
次に、上記した構成を備える手洗器のコントロールユニット３０にて行われる自動給水制御（ルーチン）について、図５以降のフローチャートに基づき説明する。図５に示す自動給水ルーチンは、所定時間ごとに繰り返し実行されるものであり、まず、人体検知用のセンサを駆動して人体検知に備える（ステップＳ１００）。即ち、出力ポートＰ０１をオンにしてＬＥＤ３５をオンし、検知対象箇所への赤外光照射と、フォトダイオード３６の受光状態のスキャンとを、検知回路６０にて行う。そして、検知回路６０からの検知信号の入力を待つ。
【００４８】
その後は、検知回路６０からの検知信号の入力に基づいて人体を検知したか否かを判定し（ステップＳ１１０）、肯定判定した場合には、止水中か否かを判定する（ステップＳ１２０）。即ち、今回の本ルーチンで人体を検知した場合、前回以前の本ルーチンで人体検知がなされて既に吐水中であるか、今回の本ルーチンでの人体検知が最初のものであるためにまだ止水状態にあるかを判別するのである。この場合、止水中か否かの判定は次のようにして下すことができる。ラッチングソレノイド２３のコイル５０への通電に関与する出力ポートＰ０３〜Ｐ０６のオン・オフの履歴をマイクロコンピュータ３２のＲＡＭに記憶するよう構成し、その記憶した履歴により、現在のダイヤフラムバルブ２０の弁状態が判る。例えば、直前の記憶結果が（出力ポートＰ０３，Ｐ０５＝オン／出力ポートＰ０４，Ｐ０６＝オフ）であれば、コイル５０には図２に示した矢印Ａの向きで前回は電流が流れ、ダイヤフラムバルブ２０は開弁側に駆動したことが判る。また、出力ポートのオン・オフ履歴ではなく、流量センサ等を別途設けてその出力から止水中か否かを判定することもできる。
【００４９】
ステップＳ１２０で否定判定した場合は、前回以前の本ルーチンにより既に吐水が開始され現時点では吐水中であるといえるので、何の処理を行うことなく本ルーチンを一旦終了する。その一方、ステップＳ１２０で肯定判定した場合は、人体検知がなされたが吐水されていないことになる。よって、この人体検知に伴って速やかに吐水すべく、ダイヤフラムバルブ２０を開弁させるための開弁通電処理を開始する（ステップＳ１３０）。即ち、このステップＳ１３０の詳細処理を表した図６のフローチャートに示すように、まず、出力ポートＰ０３，Ｐ０５をオンとすると共に出力ポートＰ０４，Ｐ０６をオフとしてトランジスタブリッジ５２を開弁のためのスイッチ状態とする（ステップＳ１３１）。これにより、コイル５０に電池３３から図２における矢印Ａの向きに電流を流して、ダイヤフラムバルブ２０を開弁側に駆動する。こうしてバルブが駆動すると、バルブユニット１６において１次側給水口２２と配管２４とが連通し、水栓金具１４から吐水が開始される。
【００５０】
上記したスイッチングに続いては、ボトム検出回路８０からの入力信号に基づいて、コイル５０に通電された電流の波形における変曲点（ボトム）検出がなされたか否かを判定する（ステップＳ１３２）。ここで否定判定すれば、クーロン管理回路７０からの入力信号に基づいて、コイル５０に通電された通電電気量、即ちクーロン管理値が所定の電気量α１以上であるか否かの判定（ステップＳ１３３）と、マイクロコンピュータ３２の有するタイマで計時した通電開始からの経過時間（時間管理値）が所定の経過時間β１以上であるか否かの判定（ステップＳ１３４）とを順次実行する。そして、このステップＳ１３３，１３４で共に否定判定すると、いずれかのステップで肯定判断するまで上記したステップＳ１３２に移行しボトム検出を繰り返す。つまり、ボトム検出がなされない間に亘って、ステップＳ１３３，１３４でクーロン管理値並びに時間管理値の比較判定が行われる。この場合、所定の電気量α１と所定の経過時間β１とは、以下のようにして定められ、マイクロコンピュータ３２のＲＯＭに記憶されている。
【００５１】
図４に示すように、正常にボトム検出がなされたときの時刻ｔ０までの間にコイル５０に通電された通電電気量を求める。そして、この求めた通電電気量の約２倍の電気量を所定の電気量α１とする。また、時刻ｔ０間での経過時間ｔ０の約２倍の経過時間を所定の経過時間β１とする。
【００５２】
そして、ステップＳ１３３，１３４のいずれかで肯定判定した場合には、ステップＳ１３１でトランジスタブリッジ５２を上記のように開弁駆動スイッチングしてコイル５０への通電を開始してからボトム検出はないものの、コイル５０に通電した通電電気量と通電経過時間は十分であるとして、トランジスタブリッジ５２を開弁終了スイッチングする（ステップＳ１３５）。即ち、それまでオンとされていた出力ポートＰ０３，Ｐ０５を共にオフとして出力ポートＰ０３〜Ｐ０６の総てをオフとする。これにより、コイル５０への通電は終了するが、ラッチングソレノイド２３の性質によりそのプランジャは開弁側に移動したままで保持される。このため、このようにダイヤフラムバルブ２０が一旦開弁されると、ラッチングソレノイド２３の保持機能によりダイヤフラムバルブ２０は開弁状態のままとなる。よって、人体検知に伴って開始された吐水は、以下の止水処理がなされるまで継続される。なお、ステップＳ１３４が実行されると一旦本ルーチンの処理を終了し、所定時間経過後にステップＳ１００からの処理が繰り返される。
【００５３】
また、ステップＳ１３２でボトム検出があったと判定した場合には、クーロン管理回路７０からの入力信号に基づいて、クーロン管理値が所定の電気量α２以上であるか否かの判定（ステップＳ１３６）と、時間管理値が所定の経過時間β２以上であるか否かの判定（ステップＳ１３７）とを順次実行する。そして、このステップＳ１３６，１３７で共に肯定判定すると、上記したステップＳ１３５に移行してコイル５０への通電を終了し、ステップＳ１３６，１３７のいずれかで否定判定すると、上記したステップＳ１３３に移行する。このように、ステップＳ１３６，１３７で否定判定された場合には、クーロン管理値並びに時間管理値が所定の電気量α１，経過時間β１より小さい電気量α２，経過時間β２に達していないことから、ステップＳ１３３，１３４でも否定判定され、既述したようにステップＳ１３２に移行する。つまり、ボトム検出がなされても、クーロン管理値並びに時間管理値がそれぞれ所定の電気量α１と経過時間β１に達して始めてコイル５０への通電が終了する。この場合、所定の電気量α２と所定の経過時間β２とは、上記のようにして定めた所定の電気量α１と所定の経過時間β１のそれぞれ約半分の電気量並びに経過時間として定められ、マイクロコンピュータ３２のＲＯＭに記憶されている。このため、所定の電気量α２と所定の経過時間β２とは、図４に示した時刻ｔ０までの間にコイル５０に通電された通電電気量と経過時間ｔ０にほぼ等しい値となる。
【００５４】
なお、ステップＳ１３６，１３７で否定判定された場合には、ステップＳ１３３，１３４を経ることなくステップＳ１３２に移行するよう構成することもできる。
【００５５】
その一方、図５に示したステップＳ１１０で人体を検知していないと否定判定した場合には、吐水中か否かを判定する（ステップＳ１４０）。即ち、今回の本ルーチンで人体を検知していない場合、前回以前の本ルーチンでも人体未検知で既に止水中であるか、今回の本ルーチンで始めて人体未検知となったためにまだ吐水状態にあるかを判別するのである。この場合、吐水中か否かの判定は、上記したように出力ポートＰ０３〜Ｐ０６のオン・オフの履歴に基づき下される。
【００５６】
ステップＳ１４０で否定判定した場合は、前回以前の本ルーチンにより既に止水されているといえるので、何の処理を行うことなく本ルーチンを一旦終了する。しかし、ステップＳ１４０で肯定判定した場合は、人体は未検知であるが吐水されていることになる。よって、この人体未検知に伴って速やかに止水すべく、ダイヤフラムバルブ２０を閉弁させるための閉弁通電処理を開始する（ステップＳ１５０）。即ち、出力ポートＰ０３，Ｐ０５をオフとしたまま出力ポートＰ０４，Ｐ０６が共にオンになるようにトランジスタブリッジ５２を閉弁駆動スイッチングして、コイル５０に電池３３から図２における矢印Ｂの向きに電流を流し、ダイヤフラムバルブ２０を閉弁側に駆動する。これにより、バルブユニット１６において１次側給水口２２と配管２４とはその連通が断たれ、水栓金具１４からそれまで行われていた吐水が停止する。
【００５７】
こうした閉弁通電が開始されると、上記した開弁通電時の場合と同様にステップＳ１３２以降の処理を行い、閉弁通電の終了条件の成立を待ってこの閉弁通電を終了する。なお、この閉弁通電時における閉弁通電の終了条件の成立可否を下すためのクーロン管理値や時間管理値の比較対象である所定の電気量並びに経過時間は、開弁通電時のものと相違することは勿論である。そして、閉弁通電を通してダイヤフラムバルブ２０が一旦閉弁されると、ラッチングソレノイド２３の保持機能によりダイヤフラムバルブ２０は閉弁状態のままとなる。よって、新たに人体検知されるまで止水されたままとなる。
【００５８】
以上説明したように本実施例の手洗器では、検知回路６０による人体検知に伴ってダイヤフラムバルブ２０を駆動して吐水並びに止水を行うに当たり、電池３３からラッチングソレノイド２３のコイル５０に通電される電流の波形に電流値が一旦減少しその後増加するという変曲点（ボトム）が現れるかを検出する（ステップＳ１３２）。そして、このボトム検出が有っても、その時点におけるクーロン管理値と時間管理値が所定の電気量α２，経過時間β２に達して始めてコイル５０への通電を停止する（ステップＳ１３６，１３７，１３５）。このため、次のような利点がある。
【００５９】
通電電流へのノイズ等の重畳や電池３３の電圧変動或いは１次側給水口２２での水圧変動等が起きると、その影響を受けて、通電電流の電流波形には、正規の変曲点に近似した擬似的な変曲点がこの正規の変曲点に対応する時刻ｔ０（図４参照）の以前に現れ、この擬似的な変曲点をボトムとして検出してしまうことがある。しかしながら、この場合には、ボトム検出時点でのクーロン管理値と時間管理値が所定の電気量α２，経過時間β２に達していないとしてステップＳ１３６，１３７で否定判定し、通電を継続させることができる。その一方、ボトム検出時点でのクーロン管理値と時間管理値が所定の電気量α２，経過時間β２に達していれば、ボトム検出時期が適切でこのボトム検出はプランジャの移動完了を示すものであるとしてステップＳ１３６，１３７で肯定判定し、即座に通電を停止することができる。従って、本実施例の手洗器によれば、プランジャが移動途中にある間に通電を停止してしまうようなことがなく、プランジャの移動が実際に完了した時点で通電を停止できる。この結果、ダイヤフラムバルブ２０を開閉するためにラッチングソレノイド２３を駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。そして、この無駄な通電の回避により、電池３３をより長期に亘って使用できる。
【００６０】
また、本実施例では、ステップＳ１３６，１３７の判定に用いられコイル５０への通電停止に関与する所定の電気量α２と所定の経過時間β２とを、正規に電流波形に現れた変曲点（図４参照）をボトムとして検出した際にコイル５０に通電される通電電気量と経過時間ｔ０にほぼ等しい値とした。このため、コイル５０への通電停止を通したラッチングソレノイド２３の制御の信頼性をより高めることができる。
【００６１】
また、本実施例では、ステップＳ１３２でボトム検出がされない場合であっても、クーロン管理値と時間管理値のいずれかが所定の電気量α１，経過時間β１となればコイル５０への通電を停止する（ステップＳ１３３〜１３５）。この場合、所定の電気量α１，経過時間β１は、正規に電流波形に現れた変曲点（図４参照）をボトムとして検出した際にコイル５０に通電される通電電気量と経過時間の約２倍である。従って、通電電流へのノイズ等の重畳や電源電圧の変動或いは水圧変動等の影響を受けてボトム検出ができない場合であっても、コイル５０に通電した通電電気量と通電経過時間が十分となればコイル５０への通電を停止することができる。このため、本実施例の手洗器によれば、コイル５０への通電によりプランジャの移動が完了しているにも拘わらず不用意に通電を継続することがなく、無駄な通電を抑制できる。
【００６８】
ここで、変形例について説明する。第１実施例では、図６に示すステップＳ１３２でボトム検出が有った場合に、クーロン管理値と時間管理値とをそれぞれの所定の電気量α２，経過時間β２と比較し（ステップＳ１３６，１３７）、共に肯定判定した場合に通電を停止するよう構成したが、次のように変形することもできる。即ち、図６に示した開弁通電処理の詳細処理を、ステップＳ１３２の肯定判定に続いてはステップＳ１３６とステップＳ１３７のいずれか一方しか行わないように構成する。この変形例であっても、ボトム検出時点で、クーロン管理値と時間管理値の一方が所定の電気量α２，経過時間β２に達していればボトム検出時期が適切であるとして通電を即座に停止し、電気量α２，経過時間β２に達していなければ通電を継続させることができる。よって、この変形例であっても、ラッチングソレノイド２３を駆動する際の無駄な通電を回避できると共に、制御の信頼性を高めることができる。
【００６９】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００７０】
例えば、上記の実施例では手洗器における自動給水に適用した場合を説明したが、ガスやその他の流体を人体等の検知に伴って自動的に吐出・停止する弁装置等に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の自動給水式の手洗器の要部概略断面図。
【図２】この手洗器のコントロールユニット３０における電気的な構成を示すブロック回路図。
【図３】クーロン管理回路７０とボトム検出回路８０の具体的な回路構成を例示する回路図。
【図４】コイル５０への通電する際の電流波形の様子を説明するための説明図。
【図５】コントロールユニット３０にて行われる自動給水制御を示すフローチャート。
【図６】この自動給水制御における開弁通電処理の詳細を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０...手洗いボール
１４...水栓金具
１６...バルブユニット
１８...電池ボックス
２０...ダイヤフラムバルブ
２３...ラッチングソレノイド
２６...吐水金具
２８...検知窓
３０...コントロールユニット
３２...マイクロコンピュータ
３３...電池
３４...発振子
３５...ＬＥＤ
３６...フォトダイオード
３７...スイッチング回路
５０...コイル
５２...トランジスタブリッジ
５３...検出抵抗
６０...検知回路
７０...クーロン管理回路
８０...ボトム検出回路
Claims (6)
- 通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動する装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を越える第２の設定時間まで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とするソレノイド駆動装置。 - 通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動し、前記ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う弁装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする弁装置。 - 給水器への給水を検知対象物の検知に伴って実行する自動給水装置であって、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドを有し、該ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う開閉弁と、
前記給水器の使用を検知し、前記開閉弁の開閉タイミングを定める検知部と、
該定められた開閉タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始し、前記ラッチングソレノイドを駆動制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が第１の設定時間に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記計時手段の計時時間が前記第１の設定時間に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定時間を超える第２の設定時間に達するまで継続し、前記計時時間が前記第２の設定時間に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定時間は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される時間に設定されている
ことを特徴とする自動給水装置。 - 通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動する装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とするソレノイド駆動装置。 - 通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドと、該ラッチングソレノイドの駆動タイミングを定める駆動タイミング検知部とを有し、該定められた駆動タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始して前記ラッチングソレノイドを駆動し、前記ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う弁装置であって、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする弁装置。 - 給水器への給水を検知対象物の検知に伴って実行する自動給水装置であって、
通電を受けるとプランジャを移動し該プランジャの移動後の位置を保持するラッチングソレノイドを有し、該ラッチングソレノイドにて流体管路の開閉を行う開閉弁と、
前記給水器の使用を検知し、前記開閉弁の開閉タイミングを定める検知部と、
該定められた開閉タイミングで駆動電源から前記ラッチングソレノイドへの通電を開始し、前記ラッチングソレノイドを駆動制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電流波形を監視し、該通電電流波形に前記プランジャの移動完了を示す所定の変曲点が現れると第１の監視信号を出力する第１の監視手段と、
前記ラッチングソレノイドへの通電が開始されてからの通電電気量を算出する電気量算出手段と、
前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が第１の設定電気量に達していれば、前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作と、前記第１の監視信号の出力時点での前記電気量算出手段の算出通電電気量が前記第１の設定電気量に達していなければ、前記ラッチングソレノイドへの通電を前記第１の設定電気量を超える第２の設定電気量に達するまで継続し、前記算出通電電気量が前記第２の設定電気量に達すると前記ラッチングソレノイドへの通電を停止する停止動作とを実行する停止手段とを有し、
前記第２の設定電気量は、前記開始された通電により前記プランジャの移動が完了したと予想される電気量に設定されている
ことを特徴とする自動給水装置。
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| JP33468096A JP3564906B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | ソレノイド駆動装置とこれを用いた弁装置および自動給水装置 |
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