JP3915525B2

JP3915525B2 - 自動水栓装置

Info

Publication number: JP3915525B2
Application number: JP2002018172A
Authority: JP
Inventors: 高大竹; 信雄津田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-01-28
Also published as: JP2003213748A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検知対象物として人体の手や食器類などを検知して水栓を自動で吐水、止水する自動水栓装置に関するものであり、特に検知対象物を検知するための制御手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自動水栓装置として、シンク、手洗い器などに設けられた水栓の近傍に手を差し出すことにより水栓の吐水口から自動で吐水され、手を引っ込むことによりその吐水が自動で止水される自動水栓装置が知られている。
【０００３】
この自動水栓装置には、検知対象物として、例えば人や物を検知する検知手段が設けられ、その検知手段の検知エリア内に人や物の存在を検知することで自動的に吐水、止水を行なっている。因みに検出手段として、例えば発光素子および受光素子を有する赤外線センサにおいては、検知エリア内に赤外線を発光して跳ね返った光量を検知することで人や物の存在を検知するものがある。
【０００４】
また、検知エリア内の検知対象物を検知するために、必要に応じて発光強度や受光感度を調節して検知対象物の有無を判定するための閾値を設定する初期設定制御手段が設けられており、その初期設定制御手段は自動水栓装置の使用前に手動または自動によって調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、自動水栓装置が設置される近年の洗面器においては、形状や色などが多様化されされている。特に形状や色などは表面の反射率が異なることにより、検知エリアが広がるように閾値を設定すると洗面器を検知対象物として検知してしまうことがある。従って、洗面器を検知物として検知してしまう誤検知を防止するために、必然的に検知エリアが検出手段に近い、概して狭い検知エリア内に設定してしまうことがある。ところが、この検知エリアがあまりにも狭いと、検知対象物を検出手段に近づかせないと検知対象物の検知ができないという使用面での不快な問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであって、発信方向の異なる複数の発信素子を有する検出手段および検知対象物を検知するための初期設定制御手段を配設させることで、洗面器を検知物として検知してしまう誤検知を防止できる自動水栓装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、検知対象物に発信し、その反射信号により検知対象物の有無を検知する検知手段（１２）と、この検知手段（１２）からの検知信号に基づいて吐水口（１５）への給水流路の開閉を制御する制御手段（２０）とを備える自動水栓装置において、
発信方向が異なる複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）と、この発信素子（１２ａ、１２ｂ）からの反射信号を受信する受信素子（１２ｃ）と、
複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）を交互に発信させて、受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号を、検知対象物の有無を判定する閾値と比較し、発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうちいずれか一つを検知手段（１２）として選択する初期設定制御手段（１００）とを有し、
初期設定制御手段（１００）は、それぞれの発信素子（１２ａ、１２ｂ）に通電する発信強度を可変し、複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち、受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号が閾値以下となる発信素子（１２ａ、１２ｂ）を検知手段（１２）として選択することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、発信方向が異なる方向に発信する複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）と、その発信素子（１２ａ、１２ｂ）からの反射信号を閾値と比較させて、発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうちいずれか一つを検知手段（１２）として選択する初期設定制御手段（１００）を有し、かつ、発信強度として、例えば、発光電流を可変させ、その反射信号により閾値と比較判定させることにより、それぞれの反射信号のうち、 1 つを検知手段（１２）として容易に選択することができる。
これにより、従来よりも検知対象物の検知エリアを拡大することができるため使用感を損ねることがなくなるとともに、受信素子（１２ｃ）の反射信号が閾値以上となる他の赤外発光素子（１２ａ、１２ｂ）を除外できることで洗面器を検知物として検知してしまう誤検知を防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、初期設定制御手段（１００）は、受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号が閾値以下となった複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち、受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号が小さい発信素子（１２ａ、１２ｂ）を検知手段（１２）として選択することを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号がいずれも閾値以下となった場合であっても、発信強度を低下させることなく反射信号によって複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち１つを検知手段（１２）として選択することにより、誤検知を防止しつつ、検知エリアを拡大することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、検知対象物に発信し、その反射信号により検知対象物の有無を検知する検知手段（１２）と、この検知手段（１２）からの検知信号に基づいて吐水口（１５）への給水流路の開閉を制御する制御手段（２０）とを備える自動水栓装置において、
発信方向が異なる複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）と、この発信素子（１２ａ、１２ｂ）から発信させて検知対象物から反射された反射信号を受信する受信素子（１２ｃ）と、
複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）を交互に発信させて、受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号を、検知対象物の有無を判定する閾値と比較し、発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうちいずれか一つを検知手段（１２）として選択する初期設定制御手段（１００）とを有し、
初期設定制御手段（１００）は、受信素子（１２ｃ）から出力される受信感度を可変し、受信感度と閾値とを比較し、複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち、受信素子（１２ｃ）から出力される受信感度が閾値以下となる発信素子（１２ａ、１２ｂ）を検知手段（１２）として選択することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、受信素子（１２ｃ）から出力される受信感度を可変し、その可変させた受信感度と閾値とを比較することにより、発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち１つを検知手段（１２）として選択することができる。これにより、検知対象物の検知エリアを拡大することができるため使用感を損ねることがなくなるとともに、洗面器を検知物として検知してしまう誤検知を防止できる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は、本発明の自動水栓装置１０を手洗い用の洗面器に適用したものである。まず、図１および図２に示すように、全体構成について説明する。
【００１５】
自動水栓装置１０は、洗面器１６の水栓１１に設けられた検知手段１２、バルブ１４および制御手段である制御装置２０などから構成されている。
【００１６】
水栓１１には、図示しない湯水供給装置からの湯水が流通する給水流路１３が接続されており、下流端に吐水口１５、付根部には人体の手や物などの検知対象物を検知する検知手段としての赤外線センサ１２が設けられている。
【００１７】
この赤外線センサ１２は、発信素子である二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂおよび受信素子である赤外受光素子１２ｃから成る周知なものである。本実施形態では、二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂは、それぞれの発光方向が異なる方向に発信するように角度θの光軸をなして配設させている。
【００１８】
そして、この二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂは、後述する制御装置２０により、いずれか一方の赤外発光素子１２ａ、１２ｂが発光するように制御されている。また、赤外受光素子１２ｃは、上記赤外発光素子１２ａ、１２ｂから発光された発光量に対しての反射光量を受光する受光素子であって、受光量を制御装置２０に出力するように電気的に接続させている。
【００１９】
なお、本実施形態では、赤外線センサ１２と対向する洗面器１６の内面までが検知対象物を検知する検知エリアとなるように設定されている。
【００２０】
次に、制御装置２０は、赤外線センサ１２を作動させて、上述の検知エリア内に検知対象物の有無を検知する検知信号に基づいて、バルブ１４を開閉制御する開閉制御プログラム、および使用前に二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂのうちのいずれかを選定する初期設定制御手段である初期設定制御プログラム(後述する)とを有するとともに、図２に示すように、内部にコンピュータ部２１、発光信号をアナログ信号に変換させるＤ／Ａコンバータ２２、アナログ信号に基づいて赤外発光素子１２ａ、１２ｂへの駆動電源を出力する駆動回路２３およびコンピュータ部２１からの切替信号によっていずれか一方の赤外発光素子１２ａ、１２ｂに駆動回路２３の通電を切り替える切替スイッチ２４、赤外受光素子１２ｃからの受光量を増幅するＡＭＰ２５、および検知信号に基づいてバルブ１４への駆動電源を出力する駆動回路２６などから構成されている。
【００２１】
バルブ１４は、給水流路１３の途中に設けられ、上述した制御装置２０からの開閉制御プログラムによって、給水流路１３を開閉し、水栓１１の吐水口１５からの吐水、止水を自動で行なうものである。
【００２２】
ここで、赤外線を発光させその反射光量を受光して検知対象物を検知する検知手段においては、一般的に洗面器１６の色または形状などによって、赤外線センサ１２が発光した発光量に対しての反射率が異なるために、洗面器１６を検知物として検知してしまう誤検知が発生することがある。この誤検知を防止するために、赤外線センサ１２の発光方向を変更したり、赤外線センサ１２の発光強度を可変するなどの調整手段を必要としている。
【００２３】
そこで、本発明では、この調整手段を制御装置２０内に初期設定制御プログラムとして設けたので、以下、この初期設定制御プログラムの制御処理および作動について図３および図４に基づいて説明する。
【００２４】
まず、この初期設定制御プログラムは、赤外線センサ１２の検知エリアを充分に広げて使用感を損ねることなく、かつ赤外線センサ１２の検知エリア内に存在する洗面器１６を検知物として検知してしまう誤検知を防止するための制御プログラムである。
【００２５】
具体的には、図示しない初期設定操作手段を作動させると、図３に示す初期設定がスタートする(ステップ１００)。そして、ステップ１１０において二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂのうち一方の赤外発光素子１２ａ側に最大電流を通電し発光させて反射信号である反射光量を検知する。そして、次のステップ１２０において、もう一方の赤外発光素子１２ｂ側に最大電流を通電し発光させて反射光量を検知する。
【００２６】
そして、ステップ１３０において、検知した二つの反射光量のうち、少なくともいずれか一方の反射光量が予め設定した閾値以下となったか否かを判定する。ここで、両者ともに閾値以上のときには、ステップ１４０および１５０において、今度は最大電流よりも電流値を所定値分、降下させて交互に反射光量を検知する。
【００２７】
そして、再びステップ１３０において、反射光量と閾値とを比較して判定させる。なお、二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂのうち、少なくともいずれか一方の反射光量が閾値以下となるまでステップ１４０、１５０、およびステップ１３０を繰り返す。
【００２８】
そして、少なくともいずれか一方の反射光量が閾値以下と成ったときに、ステップ１６０において、閾値以下となった方の赤外発光素子１２ａ、１２ｂを選択する。なお、このときに、両者とも閾値以下となったときには、反射光量が低い方の赤外発光素子１２ａ、１２ｂを選択する。
【００２９】
そして、次のステップ１７０において、選択した赤外発光素子１２ａ、１２ｂおよびこのときの電流値を決定するとともに、コンピュータ部２１に記憶させておく。具体的には、二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂのうち、選択した赤外発光素子１２ａ、１２ｂ側を検知手段として作動させるための切替スイッチ２４に出力する切替信号と、作動させるときの電流値を出力する発信信号とを有する。
【００３０】
これにより、コンピュータ部２１から出力される発信信号および切替信号が初期設定されることで、検知エリア内の検知対象物の検知として二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂのいずれか一方側の発光素子に上述の電流値が通電されるように制御するものである。
【００３１】
なお、ステップ１４０、１５０において、さらに電流値を降下させたのは、赤外線センサ１２へのノイズ、環境条件などの発光強度の変動分を考慮したものであるが、受光感度や閾値を変化させても良い。
【００３２】
また、一方のバルブ１４を開閉する開閉制御プログラムにおいては、いずれか一方の赤外発光素子１２ａ、１２ｂから発光される発光量に対して、反射光量が閾値以上であれば、検知エリア内に検知対象物が有りと検知するように設定してある。従って、上述の初期設定制御プログラムで設定された電流値では、洗面器１６を検知対象物として誤検知することはない。
【００３３】
ここで、検知エリアを広げるために上述の電流値よりも高めに設定しておくと、図４（ａ）に示すように、例えば、内面が鏡面仕上げを施された洗面器１６においては、いずれか一方の赤外発光素子１２ａ、１２ｂから発光される発光量に対して、洗面器１６の鏡面反射により反射光量が閾値以上を赤外受光素子１２ｃが検知することで洗面器１６を検知対象物として誤検知してしまう。
【００３４】
なお、検知エリア内に手などの検知対象物を差し出すことにより、図４（ｂ）に示すように、検知対象物が乱反射することにより、反射光量が閾値以上を赤外受光素子１２ｃが検知することで、検知対象物有りと検知しバルブ１４が開口するように制御される。
【００３５】
以上の一実施形態の自動水栓装置１０によれば、赤外線センサ１２は、発信方向が異なる方向に発信する少なくとも二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂを有し、制御装置２０は、赤外発光素子１２ａ、１２ｂに交互に発信させて、所定の閾値に基づいて赤外発光素子１２ａ、１２ｂのうちいずれか一つを選択する初期設定制御プログラムを有することにより、従来よりも検知対象物の検知エリアを拡大することができるため使用感を損ねることがなくなるとともに、洗面器１６を検知対象物として検知してしまう誤検知を防止できる。
【００３６】
また、赤外発光素子１２ａ、１２ｂのうちいずれか一つを選択するために、発信強度として発光電流を可変させることにより、反射光量を比較することで容易に選択ができる。
【００３７】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、発信強度として、発光電流を可変して電流値を選択するように初期設定制御プログラムを有する説明をしたが、これに限らず、例えばＡＭＰ２５の増幅度を可変するなどの受光感度を可変させたり、反射光量を判定する閾値を可変させることでも良い。
【００３８】
また、以上の実施形態では、二つの赤外発光素子１２ａ、１２ｂを有する赤外線センサ１２を用いていずれか一方を選択したが二つ以上の複数個有しても良い。
【００３９】
また、以上の実施形態では、検知手段として赤外線センサ１２を用いて説明したが、超音波を発振させて、その反射波の強度を検知する超音波センサを用いても良い。
【００４０】
また、以上の実施形態では、本発明を洗面所などの手洗い器の水栓１１に適用して説明したが、これに限らず、台所のシンクの水栓などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における自動水栓装置１０の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置２０と赤外線センサ１２との電気的接続形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における制御装置２０の初期設定制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は赤外発光素子１２ａ、１２ｂの発光方向と洗面器により反射方向を示す説明図、（ｂ）は検知エリアに検知対象物を差し出したときの発光方向を示す説明図である。
【符号の説明】
１２…赤外線センサ（検知手段）
１２ａ、１２ｂ…赤外発光素子（発信素子）
１２ｃ…赤外受光素子（受信素子）
１５…吐水口
２０…制御装置（制御手段）
１００…初期設定制御手段

Claims

検知対象物に発信し、その反射信号により検知対象物の有無を検知する検知手段（１２）と、前記検知手段（１２）からの検知信号に基づいて吐水口（１５）への給水流路の開閉を制御する制御手段（２０）とを備える自動水栓装置において、
発信方向が異なる複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）と、
前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）からの反射信号を受信する受信素子（１２ｃ）と、
前記複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）を交互に発信させて、前記受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号を、検知対象物の有無を判定する閾値と比較し、前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうちいずれか一つを前記検知手段（１２）として選択する初期設定制御手段（１００）とを有し、
前記初期設定制御手段（１００）は、それぞれの前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）に通電する発信強度を可変し、前記複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち、前記受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号が前記閾値以下となる前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）を前記検知手段（１２）として選択することを特徴とする自動水栓。
前記初期設定制御手段（１００）は、前記受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号が前記閾値以下となった前記複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち、前記受信素子（１２ｃ）で受信された前記反射信号が小さい発信素子（１２ａ、１２ｂ）を前記検知手段（１２）として選択することを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
検知対象物に発信し、その反射信号により検知対象物の有無を検知する検知手段（１２）と、前記検知手段（１２）からの検知信号に基づいて吐水口（１５）への給水流路の開閉を制御する制御手段（２０）とを備える自動水栓装置において、
発信方向が異なる複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）と、
前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）から発信させて前記検知対象物から反射された反射信号を受信する受信素子（１２ｃ）と、
前記複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）を交互に発信させて、前記受信素子（１２ｃ）で受信された反射信号を、検知対象物の有無を判定する閾値と比較し、前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうちいずれか一つを前記検知手段（１２）として選択する初期設定制御手段（１００）とを有し、
前記初期設定制御手段（１００）は、前記受信素子（１２ｃ）から出力される受信感度を可変し、前記受信感度と前記閾値とを比較し、前記複数の発信素子（１２ａ、１２ｂ）のうち、前記受信素子（１２ｃ）から出力される受信感度が前記閾値以下となる前記発信素子（１２ａ、１２ｂ）を前記検知手段（１２）として選択することを特徴とする自動水栓。