JP5885120B2 - 自動水栓装置 - Google Patents

Description

本発明は自動水栓装置に関し、特に電波センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置に関する。

従来、光電センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような自動水栓装置では、連通管の先端部分に光電センサが内蔵され、光電センサが、検知範囲内の使用者の手の存在を検出するように構成されている。

このような自動水栓装置では、使用者が光電センサの検知範囲内に手を差し入れると、光電センサが手の存在を検知するので、吐水口からの吐水が開始される。一方、使用者が検知範囲から手を引き抜くと、光電センサが手の存在を検知しなくなるので、吐水口からの吐水が停止される。

また、電波センサ（マイクロ波センサ）を用いた自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されており、電波センサから放射される電波ビームの方向が上方に向いて放射されるように設定されている。電波センサは光電センサよりも検知範囲が広い。したがって、電波センサを用いた自動水栓装置では、様々な方向から手が吐水口に向けて進入してきても、手が吐水口に到達する前に手を検知することができ、応答性を高めることが可能となる。

また、超音波センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載の自動水栓装置では、連通管内の中間部分に超音波センサが取り付けられている。超音波センサで発生した超音波は、導波管を介して連通管の先端部まで導かれ、外部へ出力される。

自動水栓装置において、吐水口近傍に手を差し入れればすぐに吐水が開始され、吐水口近傍から手を引き戻せばすぐに止水されるように、吐水タイミング及び止水タイミングの応答性を向上させるには、吐水口近傍に手があることを確実に検知できるように構成することが必要である。このため、吐水口の先端部から検知範囲が拡がり、吐水口近傍が最も検知感度の良い領域となるように検知範囲を設定することが望ましい。さらに、デザイン自由度の観点からは、センサを吐水口から離れた部位に配置することが望ましい。

しかしながら、上述のような光電センサを用いた自動水栓装置では、光電センサの指向性が強いため、検知範囲の幅が非常に狭い。このため、手が吐水口近傍に到達して初めて手を検知することができるようになるので、手を吐水口の下部に持っていっているにも関わらず吐水開始まで待たされてしまう状況が発生し、吐水開始のタイミングが遅れてしまい商品上好ましくないという問題があった。
また、上述のような光電センサを用いた自動水栓装置では、光電センサの指向性が強いため、洗浄スポットが検知範囲に含まれるように検知範囲を設定するには、光電センサを連通管内に配置しなければならない。このため、連通管が大型化してしまうので、デザイン自由度が制限されるという問題があった。

また、上述のような電波センサをシンク側に配置した自動水栓装置にあっては、電波センサからの電波が周囲に広がり易く、電波センサの検知範囲が広くなるので、応答性は改善される。

また、上述のような超音波センサを用いた自動水栓装置では、超音波センサから導波管を介して吐水口近傍まで超音波を伝播させるので、吐水口近傍に超音波センサを配置せずに、吐水口近傍の検知感度を高めることができる。したがって、この自動水栓装置では、吐水口近傍の比較的広い範囲を検知範囲に設定することができ、よって、吐水タイミングを良好にすることが可能である。

したがって、電波センサを用いて自動水栓装置を構成する場合においても、引用文献３のように、連通管内を導波管を介して電波を伝播させるように構成すれば、引用文献３の自動水栓装置と同様に、吐水口近傍に電波センサを配置せずに、吐水タイミングを良好にすることが可能であると考えられる。

すなわち、このように構成された電波センサ式の自動水栓装置では、止水中は、吐水口に向けて如何なる方向から手が延びて来ても、吐水口付近に手が到達したタイミングで吐水が開始されるように、吐水口周辺に理想形状の広めの検知範囲を設定することが可能となる。

吐水は、手洗いが終わると直ぐに停止することが節水上好ましい。ところが、単に連通管内を導波管を介して通して電波を放射するように構成すると、吐水中においても止水中と同じように、広い検知範囲が設定されてしまう。このため、手洗い終了後、手を水流から使用者側に引き抜いて、手が水流からかなり離れた位置に到達するまでは、手が検知され続ける。このため、手洗い終了後、しばらくの間は吐水が継続されてしまうという問題が生じる。

そこで、本出願人は、吐水口付近で導波管の上方に水管が配置されるように構成した電波センサ式の自動水栓装置を提案している（特許文献４参照）。この構成により、吐水中は、吐水口から吐出される洗浄水が、導波管の電波放射口よりも使用者側の位置を通過するので、洗浄水によって電波が遮られ、吐水中は止水中よりも、洗浄水の水流に対して使用者側の検知範囲を大幅に狭くすることができる。これにより、特許文献４の自動水栓装置では、手洗い終了後に水流から手を引き抜くと、即座に吐水を停止することが可能となり、止水タイミングを良好にすることができる。

特開平４−３６０９２３号公報 特開２００６−２１９８９１号公報 特開平４−２６５３２４号公報 特開２０１０−１４４４９７号公報

しかしながら、本発明者は、特許文献４の自動水栓装置では、吐水口付近において導波管の上部に水管が配置されているので、止水中に水管の先端部から洗浄水が垂れると、この垂れた洗浄水により誤吐水が発生するおそれがあるという新たな課題を見出した。すなわち、垂れた洗浄水が導波管の出口である電波放射口の前を通過すると、電波センサがこの水垂れの動きを検知し、これにより不必要に吐水が開始されてしまうおそれがある。また、このような水垂れが継続的に生じるような場合には、吐水及び止水が繰り返されることになる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電波センサを使用し、吐水口部において吐水口が電波放射口の上方に設けられた自動水栓装置において、吐水口からの水垂れによる誤吐水を確実に防止することができる自動水栓装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、連通管内に配置され、水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知するための電波センサと、電波センサの検出信号に基づいて吐水弁の開閉を切り替えて、吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御部と、を備えた自動水栓装置において、連通管内面と水管との間に設けられた電波を通過させるための電波通過用経路と、電波通過用経路に電波を伝達するように配置された前記電波センサと、電波通過用経路に連通し、連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために吐水口部に形成された電波放射口と、を備え、吐水口部において、水管は、斜め下方向に洗浄水を吐水するように構成されており、且つ、吐水口は、電波放射口に対して上方に配置されており、吐水口部には、止水中に吐水口から電波放射口へ向かう水垂れを防止する水垂れ防止機構が設けられ、水垂れ防止機構は、電波放射口よりも吐水口が上流側に位置するように構成されていることを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、斜め下方向に洗浄水を吐水するように水管が配置された構成において、吐水口を電波放射口よりも上方に配置することによって、吐水中に電波を洗浄水の水流によって遮ることができる。これにより、本発明では、水流よりも使用者側において、吐水中の検知範囲を止水中の検知範囲よりも狭く設定することができるため、手洗い終了後に手を水流から手前に引き抜くことにより吐水を直ちに停止させることができる。一方、吐水口を電波放射口よりも上方に設けた構成では水垂れにより誤吐水が発生するという問題があるが、本発明では、止水中において吐水口から電波放射口へ向かう水垂れを防止する水垂れ防止機構を更に設けたことにより、水垂れによる誤吐水を防止することができる。
また、本発明によれば、吐水口を電波放射口よりも上流側且つ上方にずらして位置させるという水管及び導波管の出口部分における配置の工夫によって、吐水口から垂れた洗浄水が電波放射口の前を落下することを確実に防止することができる。

また、本発明において好ましくは、水垂れ防止機構は、吐水口から垂れた洗浄水を電波センサが検知しない状態で水栓本体の外部へ排出させるように構成されている。
吐水口からの水垂れが発生しないようにすることが最も好ましい。しかしながら、水垂れの発生を完全に防止するには、装置の大型化や複雑な制御等が必要になり、好ましくない。よって、水垂れが生じた場合であっても、電波センサが水垂れを検知しないようにすることが好ましいやり方である。本発明では、水垂れ防止機構が、吐水口から垂れた洗浄水を電波センサが検知しない状態で水栓本体の外部へ排出させるように構成され、これにより、誤吐水を防止することができる。

また、本発明において好ましくは、水垂れ防止機構は、吐水口から垂れた洗浄水を電波放射口の前を通過させないように構成されている。
このように構成された本発明によれば、吐水口から垂れた洗浄水を、電波放射口の前を通過させずに、電波センサの検知範囲外に導いて外部へ排出させるので、電波センサが水垂れを検知することを確実に防止することができる。

また、本発明において好ましくは、水垂れ防止機構は、吐水口から垂れた洗浄水を電波放射口を有する導波管の下側へ向けて誘導した後に排出させる。
このように構成された本発明によれば、吐水口から垂れた洗浄水を、電波放射口よりも上流側で導波管の上面に伝え、導波管の側面を経由して導波管の下側へ向けて誘導し、排出させるように構成されているので、排出される洗浄水が電波放射口の前を通過することを確実に防止することができる。

また、本発明において好ましくは、水垂れ防止機構は、吐水口よりも下流側において、電波放射口を有する導波管の外周面に形成された、洗浄水を誘導するための溝である。
このように構成された本発明によれば、導波管の外周面に溝を設けるという簡単な構成によって、吐水口から垂れた洗浄水を、電波センサに検知させることなく、溝を通して導波管の下側へ誘導することができる。

本発明によれば、電波センサを用いた自動水栓装置において、吐水口部において吐水口を電波放射口の上方に設けても、吐水口からの水垂れによる誤吐水を確実に防止することができる。

本発明の実施形態における自動水栓装置の全体構成図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水口付近の断面図である。 導波管の肉厚とアンテナゲインの関係を示すグラフである。 本発明の実施形態における自動水栓装置の電波放射口を示す図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の断面図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水口部を側方から見た断面図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水口部を上方から見た断面図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の断面図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の正面図である。 本発明の実施形態における検出信号の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における自動水栓装置の止水中における説明図である。 本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水中における説明図である。 本発明の他の実施形態における導波管の先端部分の説明図である。 本発明の他の実施形態における連通管の出口部分の正面図である。

次に、図１乃至図１２を参照して、本発明の実施形態による自動水栓装置を説明する。
図１に示すように、本実施形態の自動水栓装置１は、シンク２の基台（支持体）３に基端部が固定され使用者側に向けて延びる連通管（スパウト）１０及び吐水弁３０を備えた水栓本体１Ａと、連通管１０内に挿入された水管２０及び導波管６０と、使用者の存在又は使用の有無を含む使用者の動作状態を検出するための電波センサ４０と、吐水弁３０の開閉動作を制御する制御部５０とを備えている。

連通管１０は、中空の管部材であり、例えば鋼材等の金属材料で形成されている。連通管１０は、少なくともその内面が電波を反射する材料で形成されている。連通管１０は、基台３から鉛直方向に延びた後、先端開口がシンク２の底部を向くように湾曲した形状を有している。連通管１０の出口部分は、斜め下方向を向いている。

水管２０は、吐水弁３０に連結され、水栓本体１Ａの端部である吐水口部に形成された吐水口２６へ洗浄水を供給する。水管２０は、全体として可撓性を有する管状部材であり、先端部に取り付けられた吐水キャップ２１と、フレキシブル管２２から構成されている。吐水キャップ２１の吐水口２６から、洗浄水が斜め下方向の吐水方向Ａに吐出され、これにより、洗浄水は受水部であるシンク２の底部に向けて供給される。

フレキシブル管２２は、可撓性を有する管状部材であり、少なくともこれらの外面は、連通管１０内においては、電波を反射する材料（例えば、金属材料）で形成されている。
フレキシブル管２２は、その上流端が、吐水弁３０に直接的又は間接的に接続され、下流端が、吐水キャップ２１に接続されている。

また、本実施形態では、フレキシブル管２２を用いているが、可撓性及び電波透過性を有するチューブで、吐水キャップ２１と吐水弁３０とを連結してもよい。この場合、チューブの外面の全域に、又は、電波減衰部を形成するために一部の外面部分を除いて、電波を反射する金属材料等の反射部材（例えば、アルミニウム箔）を配置することが望ましい。

吐水弁３０は、電磁弁であり、制御部５０からの制御信号により、開閉動作を行うように構成されている。また、吐水弁３０は、定流量弁であり、開動作時には一定流量の洗浄水が吐水口２６に向けて供給される。

導波管６０は、金属製の方形導波管（電波通過用経路）であり、水管２０と並列した状態で連通管１０内に配置されている。導波管６０の上流端は、電波センサ４０に接続され、電波センサ４０との間で電波を伝達するようになっており、導波管６０の下流端は、連通管１０の先端部又は吐水口部に位置するように取付けられている。
なお、導波管６０は、円形導波管であってもよい。

電波センサ４０は、水栓本体１Ａ内に配置され、かつ、水栓本体１Ａの基端部側に設けられている。本実施形態では、電波センサ４０は、連通管１０の基端部側に固定されている。電波センサ４０は、マイクロ波ドップラーセンサである。使用周波数は、例えば約１０ＧＨｚ又は約２４ＧＨｚである。図８に示すように、電波センサ４０は、センサ本体部４１と、センサ本体部４１に取り付けられた電波導入出部４２を備えている。センサ本体部４１は、局部発信器，送信アンテナ，受信アンテナ，混合器（検波器）等を有する電子部品である。電波導入出部４２は、導波管６０に連結され、センサ本体部４１から外部へ電波を放射すると共に、外部からセンサ本体部４１へ反射波を導入する中空の金属製部品である。

センサ本体部４１は、局部発振器で生成したマイクロ波（送信信号）を送信アンテナから電波導入出部４２を介して外部へ放射し、対象物（例えば、人の手）で反射したマイクロ波（反射波）を電波導入出部４２を介して受信アンテナで受信する。そして、電波センサ４０内の混合器（検波器）が、この反射波と送信信号とを混合し、ドップラー信号を検出するように構成されている。

対象物が静止している場合は、送信波と反射波の周波数が同一であるので、電波センサ４０は対象物の有無を検出しにくい。しかしながら、対象物が動いている場合は、反射波の周波数が変化するため、混合器の出力に差分信号があらわれる。この差分信号により、電波センサ４０は、対象物の有無及び移動方向（接近又は離反）を検出し、検出信号（図１０参照）を制御部５０へ出力する。検出信号は、対象物の移動速度に応じた周波数成分を有する信号であり、移動している対象物が存在することをあらわすものである。

制御部５０は、マイコン等で構成されており、電波センサ４０から検出信号をフィルタ回路５１を介して受け取る。制御部５０は、図１０に示すように、基準値（例えば０Ｖ）に対して、ある電圧閾値（絶対値）以上の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を開状態にする駆動信号を出力し、基準値に対して、ある電圧閾値（絶対値）未満の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を閉状態にする駆動信号を出力するようにプログラムされている。すなわち、制御部５０は、電圧閾値に対する検出信号の信号値に基づいて後述する電波センサ４０の検知範囲を決定している。これにより、対象物が検出されているときには、吐水弁３０が開状態に保持され吐水状態となる。一方、対象物が検出されていないときは、吐水弁３０が閉状態に保持され止水状態となる。

フィルタ回路５１は、所定の周波数範囲の検出信号のみを通過させるバンドパスフィルタを有する。このフィルタ回路５１により、人の手の動きに対応する周波数範囲の検出信号のみが制御部５０へ送られるので、誤検出を抑制することができる。
本実施形態では、電波センサ４０を連通管１０の先端部分以外に配置することができるので、連通管１０の先端部分を特に小型化することができる。なお、電波センサ４０は、連通管１０の外部に配置することが望ましいが、連通管１０の内部に配置することも可能である。

以下に、本実施形態の自動水栓装置１の細部の構造について説明する。
本実施形態では、止水中において、図１１に示された検知範囲ａ１内の対象物を検知できるように、導波管６０の電波放射口６７から放射される電波ビームパターンが設定されている。詳しくは、この検知範囲ａ１は、放射方向Ｂ１に指向性を有しており、放射方向Ｂ１に沿って細長く延びるように設定されている。本実施形態では、この放射方向Ｂ１は吐水方向Ａとほぼ一致している。

本実施形態では、このような止水中における検知範囲ａ１を形成するように、自動水栓装置１には指向性決定手段が設けられている。本実施形態では、この指向性決定手段は、以下のように反射部材２８を含んでいる。

次に、図２及び図３に基づいて、反射部材２８を説明する。本実施形態では、連通管１０の先端部に別体部品である環状の反射部材２８が取り付けられている。この反射部材２８は、電波を反射する材料で構成されており、本実施形態では、金属材料で形成されている。反射部材２８は、反射面（反射部）２８ａを有している。反射面２８ａは、シンク２側を向く環状面である。本実施形態では、反射部材２８の壁（径方向の厚さ）は、連通管１０の壁（径方向の厚さ）よりも厚く設定されている。

図３（Ａ）は、断面矩形の導波管（図３（Ｂ）参照）から出力される電波センサのアンテナゲインを示している。図３（Ａ）は、導波管の出口部分の壁の肉厚ｔを変化させた場合に、肉厚ｔが厚くなるにしたがって、アンテナゲインが増大していることを示している。これは、肉厚ｔが大きくなるにしたがって、電波ビームが鋭くなり、放射方向への指向性が増していることを示している。

上述したように、管体から単に電波が放射される場合、その電波ビームパターンは、無指向性に近く、球状に広がるようになる。このため、本実施形態では、図３の結果に基づいて、連通管１０の先端部に反射部材２８を取り付けている。この反射部材２８の壁の厚さは、連通管１０の内径に応じて、検知範囲ａ１が形成されるように設定されている。

反射面２８ａは、導波管６０内を伝播してきた電波が、導波管６０を出た後に連通管１０の上流側（放射方向Ｂ１と逆方向）へ回り込むことを抑制すると共に、電波の指向方向を設定する。すなわち、反射面２８ａが、上流側へ進もうとする電波をシンク２の底部の方向へ反射させて当該方向へ指向方向を差し向け、電波ビームパターンに放射方向Ｂ１の指向性を持たせる役割を果たす。このように、反射部材２８は、放射方向Ｂ１へ電波ビームパターンを鋭くして、適切な放射パターンを形成する機能を有する。

本実施形態では、反射部材２８により、電波を吐水方向Ａに沿って集中させることにより、検知範囲ａ１内で樹脂製の歯ブラシやコップ等の電波を透過し易い対象物を検知することができる。一方、検知範囲ａ１は、吐水口２６から離れた位置にある手を誤検知することで誤って吐水させないように、吐水方向Ａに沿うように細長く設定されている。

なお、本実施形態では、連通管１０の先端に、別体の反射部材２８を取り付けているが、反射部材２８を取り付ける代わりに、連通管１０の先端部分の肉厚を厚く形成してもよい。さらには、連通管１０の肉厚が電波の回り込みを抑制できる程度に厚ければ、別体の反射部材を取り付けたり、連通管１０の先端部分のみを厚く形成しなくてもよい。

次に、図４及び図５を参照して、水管２０と導波管６０の並列配置構造について説明する。図４は、連通管１０の出口部分（下流端部分）を示しており、図５は、連通管１０の任意の途中部分でのＶ−Ｖ線断面図（図１参照）である。
本実施形態では、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接するように配置されている。図１から分かるように、連通管１０の出口部分は、シンク２の底部に向かって斜め下方へ延びている。また、連通管１０の出口部分が延びる方向に、自動水栓装置１を使用する際に使用者が立つ位置が設定されている。

したがって、連通管１０の出口部分において、水管２０は、連通管１０の内側面１１のうち、使用者の存在する方向Ｃ（図２及び図４参照）に位置する内側面１１の部分に当接されている。また、図５に示すように、連通管１０の他の部位においても、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接している。

次に、図４，図６及び図７を参照して、本実施形態の水垂れ防止機構について説明する。図４，図６及び図７に示すように、導波管６０の先端は、水管２０の先端よりも下流側に長さＬだけ突出して配置されている。そして、導波管６０の外周の上面には、左側面及び右側面まで達するように横方向に排水溝６１が形成されている。

この排水溝６１は、図６及び図７から分かるように、水管２０の先端よりも下流側に位置している。したがって、図２に示すように、連通管１０が斜め下方向に傾けられた状態では、排水溝６１は、水管２０の先端（吐水口２６）の最下部分の真下又は僅かに下流側に位置する。

次に、図８及び図９を参照して、連通管１０の入口部分（上流端部分）の構造について説明する。図８は側面から見た断面図であり、図９は下方から見た図である。ただし、図９では、水管２０及び電波センサ４０の図示が省略されている。

図８及び図９に示すように、連通管１０の入口部分内には、固定部材１２が、連通管１０を塞ぐようにネジ１３により固定されている。固定部材１２は、外形寸法が連通管１０の内径寸法とほぼ等しい部材であり、電波を反射する材料で形成されている。本実施形態では、固定部材１２は、鋼材等の金属材料で形成されている。

固定部材１２は、円形の開口孔１２ａ及び矩形の開口孔１２ｂが形成されている。固定孔１２ａの内径寸法は、水管２０の外形寸法にほぼ等しく、固定孔１２ｂの内寸法は、導波管６０の外寸法にほぼ等しい。水管２０，導波管６０は、それぞれ、これら開口孔１２ａ，１２ｂに挿入されて固定されている。水管２０は、開口孔１２ａに固定された状態で、連通管１０の内側面１１に当接している。

固定部材１２は、吐水弁３０が閉じたときに発生するウォータハンマー現象に起因する水管２０の振動を低減するための振動低減手段として機能する。すなわち、吐水弁３０が閉じたときに吐水弁３０から水管２０を通じて下流側に伝達される振動は、固定部材１２を介して、水管２０よりも質量が大きい連通管１０及びシンク２の基台３へ伝達される。これにより、振動が水管２０の下流へ伝達されることを遮断し、連通管１０内での水管１０の振動を抑制することができる。振動が抑制されるので、電波センサ４０が、人の手の存在を誤って検知してしまうことを抑制することができる。

また、水管２０，導波管６０（及び導波管６０に連結された電波センサ４０）及び連通管１０が固定部材１２によって固定的に結合されているので、水管２０から伝達された振動の影響によって、水管２０，導波管６０，電波センサ４０及び連通管１０を同調して振動させることができる。これにより、水管２０，導波管６０，電波センサ４０及び連通管１０の相対的な振動又は変位が抑制されるので、電波センサ４０が、人の手の存在を誤って検知してしまうことをさらに抑制することができる。

なお、本実施形態では、振動低減手段として固定部材１２を配置しているが、振動を吸収及び抑制する任意のダンパ部材を、振動低減手段として吐水弁３０と連通管１０との間で水管２０に取り付けても良い。

また、水管２０を連通管１０の内側面１１に当接させるための固定部材を連通管１０内の適宜な箇所に配置してもよい。

次に、本実施形態の自動水栓装置１の作用について説明する。
図１１は、止水中の状況を示している。図１１（Ａ）には、電波センサ４０の検知範囲ａ１が示されている。この検知範囲ａ１は、止水中において、連通管１０の電波放射口６７から放射される電波ビームにより対象物を検知できる範囲を示している。

本実施形態では、止水中において、電波放射口６７から放射される電波ビームの空間的な放射パターンが、指向性決定手段により、放射方向Ｂ１に指向性を有するように設定されている。なお、本実施形態では、止水中には、放射方向Ｂ１は、吐水口２６から吐水される洗浄水の吐水方向Ａとほぼ一致している。

したがって、止水中における電波ビームは、吐水方向Ａに沿って指向性を有し、検知範囲ａ１が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となるように設定されている。すなわち、検知範囲ａ１内において、等電波強度面が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となる。図１１（Ｂ）に示すように、検知範囲ａ１の放射方向Ｂ１に直交する断面は、ほぼ円形となっている。なお、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の矢印部分における検知範囲ａ１の断面図である。

なお、本明細書では、等電波強度面は、電波ビームの等しい電波強度を有する空間点を繋いで形成される面である。また、本明細書では、細長い形状は、楕円球体のようにある方向の長さが、この方向と直交する任意の方向の長さよりも長い形状を意味している。

検知範囲ａ１は、このような等電波強度面の内、反射波により電波センサ４０が有意に人の手の動きを検知できる最も外側の等電波強度面で画定される空間範囲である。使用者が手洗いのために、この検知範囲ａ１に手を差し入れると、電波センサ４０が手の動きを検知し、検知信号を制御部５０へ送信する。制御部５０は、検知信号を受け取ると、吐水弁３０へ駆動信号を送り、吐水弁３０を開状態に切り替える。これにより、手が吐水口２６に到達するのに合わせて、洗浄水が吐水口２６からタイミング良く吐水される。

従来、光電センサを用いた自動水栓装置では、検知範囲が狭かったため、使用者の手の接近に合わせてタイミング良く吐水を開始できなかった。しかしながら、本実施形態によれば、吐水方向Ａに対して径方向に膨らむように検知範囲ａ１が設定されているので、如何なる方向から手が差し入れられても、吐水口２６から吐水方向Ａに延ばした延長線上にある洗浄ポイントに手が到達する前に、使用者の手の接近をより早く検知することができ、タイミング良く吐水を開始することが可能となる。

また、単に導波管６０の出口端部から電波が放射した場合には、電波ビームは検知範囲ｂのように、後ろ側に回り込むと共に、球状に広がるので、吐水口２６付近における使用者の水切り動作を検知してしまう。

しかしながら、本実施形態では、止水中における検知範囲ａ１が、吐水方向Ａに向けて楕円球体のような縦長に設定されているので、吐水口２６からの距離が同じでも、洗浄ポイントの電波の放射強度を高くすることができる。よって、水切り動作が検知範囲ａ１の外側で行われることになるので、水切り動作中に、洗浄水が吐水されることを防止することができる。このように、本実施形態では、吐水させたい位置に存在する使用者の手を検知し易くすることができ、吐水してほしくない位置に存在する手を検知し難くすることができる。

図１２は、吐水口２６から洗浄水Ｗが吐水されている状況を示している。図１２（Ａ）には、吐水中に、電波ビームにより対象物の動きを検知できる検知範囲ａ２が示されている。

また、本実施形態では、吐水口２６から吐水された洗浄水と検知範囲ａ１の電波との干渉を利用して、電波の一部を減衰させると共に、大部分の電波を洗浄水によって下方側へ反射させることにより、検知範囲ａ２を設定している。電波の減衰は電波の放射強度を弱めて放射パターンを小さくし、電波の反射は電波の放射パターンの位置を変位させ、洗浄水の水流Ｗよりも下側へずらす。これにより、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と一部領域が重なるが、異なった角度方向に延びており位置が異なっている。

本実施形態では、図１２（Ａ）に示すように、放射方向Ｂ２の放射強度が相対的に大きくなり、かつ、検知範囲ａ２の放射方向Ｂ２の検知可能距離が検知範囲ａ１の放射方向Ｂ１の検知可能距離よりも短くなるように検知範囲ａ２を設定している。このとき、本実施形態では、電波センサ４０や制御部５０での電圧閾値や電波強度等のパラメータを変更することなく、反射部材２８による電波の指向方向、電波と洗浄水の水流Ｗとの干渉の角度や程度、洗浄水Ｗの流量、吐水口２６に対する電波放射口６７の寸法等を予め設定しておくことで、検知範囲ａ２の大きさ，位置（放射方向Ｂ２），形状等を設定している。したがって、本実施形態では、付加的な機能部品を必要とせず、吐水の有無のみによって検知範囲ａ１及びａ２を切り替えることができ、自動水栓装置１のデザイン自由度を損ねることなく、止水中及び吐水中に応じた所望の検知範囲を簡単な構成で実現することが可能である。

図４に示すように、電波放射口６７は、吐水口２６に対して使用者側Ｃとは反対側の水栓本体１Ａ又は連通管１０の基端部側Ｄに位置するように構成されている。すなわち、本実施形態では、吐水口２６が、電波放射口６７に対して使用者側Ｃに位置するので（図２，図４参照）、電波ビームは、洗浄水の水流Ｗによって反射され、使用者側Ｃとは逆方向（基端部側Ｄの方向）の放射方向Ｂ２に向きが変えられる。

詳しくは、電波放射口６７内の領域の内、図４において吐水口２６の直下に位置する領域から放射される電波が、洗浄水によって放射方向Ｂ２に反射されるので、吐水中の検知範囲ａ２は、放射方向Ｂ２に向けられる。したがって、検知範囲ａ２に設定されることにより、手を洗浄水Ｗに差し入れている間は、検知範囲ａ２内に手が確実に存在するので、洗浄中には手を検知し続けることができる。

また、図４に示すように、電波放射口６７は、吐水口２６の斜め側方又は横方向にも位置している。この構造により、電波放射口６７内の領域の内、図４において吐水口２６の斜め側方又は横方向に位置する領域から放射される電波ビームが、洗浄水Ｗの流れによって横方向に反射されるので、電波ビームの放射パターンが横方向に広げられる。一方、洗浄水Ｗにより電波は減衰されるので、電波ビームの放射パターンは、厚さ方向にはむしろ小さくされる。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、電波ビームの放射パターン（検知範囲ａ２）は、図１１（Ｂ）と比べると、放射方向Ｂ２と直交する断面が横方向に伸ばされたような偏平な形状となる。なお、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の矢印部分における検知範囲ａ２の断面図である。

本実施形態では、吐水中は検知範囲ａ２が、横方向に広げられ、かつ、下方に移動するので（放射方向Ｂ２が下向きに回動するので）、手洗い中に手もみ動作等のために手を吐水口２６から横方向にずらしても、吐水を継続させることができる。これにより、手を洗い終わって確実に手が吐水口２６付近から離れるまでは、手を検知し続け、吐水状態に保つことが可能となる。
なお、本明細書では、幅方向又は横方向とは、連通管１０に正対した使用者の横方向を意味し、図１及び図２では紙面に垂直な方向であり、図４及び図５では紙面の横方向である。

また、本実施形態では、上述のように、吐水中には、洗浄水Ｗによる電波の減衰により電波ビームの検知範囲を狭くすると共に、洗浄水Ｗによる電波の反射により電波ビームを下方へ変位させており、よって、吐水方向Ａにおいて、止水中と比べて吐水中の検知可能距離を短く設定している。

本実施形態では、止水中は検知可能距離を長く設定することで、使用者が遠い位置から吐水口２６に向けて手を接近させていっても、早期に手を検知して吐水を開始することができる。一方、吐水中は検知可能距離を短く設定することで、吐水口２６の近くにある手を確実に検知することができると共に、吐水口２６から遠く離れた手や水流の誤検知、及びこれに伴う止水遅れを防止することができる。

また、図１２（Ａ）に示すように、吐水口２６から吐水された洗浄水Ｗは、流量に応じて、シンク２に近い下流側ほど自然に流れが乱れる。すなわち、洗浄水Ｗは、シンク２側で粒状になり、水粒が径方向に広がる。また、シンク２から洗浄水が跳ね返ってくる。したがって、電波センサ４０が、洗浄水Ｗの流れの乱れや、跳ね返りの洗浄水が人の手の動きであると誤検知されるおそれがある。

しかしながら、本実施形態では、吐水中において電波ビームが下方へ変位するが、検知可能距離が短く設定されるので、洗浄水Ｗの流れの乱れや跳ね返りの洗浄水に起因する誤検知を回避して、止水遅れを防止することができる。

また、図４に示すように、電波放射口６７の上部に吐水口２６が配置されており、電波の一部は、止水中とほぼ同様に放射方向Ｂ１（すなわち吐水方向Ａ）に向けて放射される。これにより、使用者が容器に水を溜める場合には、吐水方向Ａに放射された電波が、容器内の水表面で反射されるので、電波センサ４０は、水表面の揺らぎによって対象物の検知を行うことができる。このため、容器への水溜め動作中において、吐水状態を継続させることができる。

また、本実施形態では、図２に示されているように、連通管１０が出口付近で斜め下方向に向けられており、吐水口２６が電波放射口６７に対して上側に配置されている。したがって、本実施形態では、止水中に洗浄水が吐水口２６から電波放射口６７に向けて垂れると、この水垂れが誤検知され、誤って吐水が開始されてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、水管２０の出口部を実質的に絞った形状にするように、水管２０の先端に吐水キャップ（泡沫キャップ）２１が取り付けられている。これにより、吐水口２６での洗浄水の表面張力が大きくなり、誤検知の原因となる水垂れを防止することができる。

しかしながら、吐水キャップ２１を設けても、吐水口２６から水垂れが生じる場合がある。このため、本実施形態では、図６等に示された水垂れ防止機構を設けている。
止水中において、吐水口２６から洗浄水が水垂れすると、この洗浄水の水滴は、導波管６０の上面に落下し、排水溝６１内に流れ込む。流れ込んだ洗浄水は、排水溝６１内を横方向に誘導され、その後、導波管６０の左右の側面を伝って、導波管６０の下面まで誘導される。そして、導波管６０の下面から洗浄水は下方へ落下し、水栓本体１から外部へ排出される。

これにより、水垂れした洗浄水は、最も電波強度が高い電波放射口６７の前を通過することなく、また、止水中の検知範囲ａ１の範囲外を通って、下方へ排出されるので、誤吐水を防止することができる。なお、水垂れした洗浄水が下方へ排出される際に、検知範囲ａ１内（電波放射口６７の前を除く）を通過したとしても、電波強度の高い検知範囲ａ１の中心部を通過することは回避される。また、水垂れによる洗浄水の水滴は表面積が小さいので、反射された電波の強度は小さくなる。このため、水滴の影響を受けた検出信号は、吐水を開始させるほどは十分に大きくならず、検知されない状態で水垂れの洗浄水を外部へ排出することができ、誤吐水を防止することが可能となる。

なお、本実施形態では、導波管６０の端部の外周の上面のみに溝が形成されているが、これに限らず、外周の側面及び下面にも溝を設けても良い。また、導波管６０の外面から効率よく水滴を下方へ滴下させるための排出機構を設けても良い。例えば、排出機構として、排水溝６１に連続して導波管６０の外周面に小さな突起を設けることができる。この突起により、洗浄水を下方へ滴下させ易くすることができる。

また、図１３に示すように、導波管６０の先端部に遮蔽壁６２を設けても良い。図１３（Ａ）は、連通管１０の先端部の側面方向から見た断面図、図１３（Ｂ）は、導波管６０の先端部の正面図である。
遮蔽壁６２は、導波管６０の先端上面から上方へ突出するように形成されている。このため、水垂れによる洗浄水が排水溝６１を溢れて導波管６０の上面を更に先端側に伝っていっても、遮蔽壁６２によって導波管６０の側方へ導かれる。これにより、電波放射口６７の前を洗浄水が滴下することが防止され、水垂れによる誤吐水を防止することができる。なお、この遮蔽壁６２は、導波管６０の上面だけでなく、左右の側面及び下面に設けてもよい。

本発明は、以下のように改変することができる。
図１４は本発明の他の実施形態による連通管１０の出口部分を示している。この実施形態では、連通管１０の出口部分において、電波放射口６７が設けられている。また、水管２０に対して、使用者側Ｃとは反対側である基端部側Ｄに導波管６０が配置される。また、図１４では、吐水口２０は、横方向に偏平に形成されている。そして、導波管６０によって形成される電波放射口６７の横方向の幅Ｗ１は、吐水口２６の横方向の幅Ｗ２よりも幅狭に設定されている。

図１４の実施形態では、このような簡単な配置変更により、電波放射口６７からの電波の大部分を、吐水口２６からの洗浄水によって、使用者側Ｃとは反対側の基端部側Ｄへ反射させることができる。これにより、吐水中の検知範囲ａ２は、使用者側Ｃへはほとんど広がらなくなるので、手洗い終了後に使用者が吐水口２６近傍から使用者側Ｃへ手を引き抜くことによって、手を確実に検知しない状態にすることができ、止水のタイミングを良好にすることが可能となる。

また、上記実施形態では、連通管１０及び水管２０の断面が円形であったが、これに限らず、円形、矩形等の形状としてもよい。

１ 自動水栓装置
２ シンク
３ 基台
１０ 連通管
２０ 水管
２６ 吐水口
２８ 反射部材
４０ 電波センサ
５０ 制御部
６０ 導波管
６１ 排水溝
６２ 遮蔽壁
６７ 電波放射口
Ａ 吐水方向
Ｂ１，Ｂ２ 放射方向
ａ１，ａ２ 検知範囲

Claims (5)

1. 支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、前記連通管内に配置され、前記水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知するための電波センサと、前記電波センサの検出信号に基づいて前記吐水弁の開閉を切り替えて、前記吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御部と、を備えた自動水栓装置において、
   前記連通管内面と前記水管との間に設けられた電波を通過させるための電波通過用経路と、
   前記電波通過用経路に電波を伝達するように配置された前記電波センサと、
   前記電波通過用経路に連通し、前記連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために前記吐水口部に形成された電波放射口と、を備え、
   前記吐水口部において、前記水管は、斜め下方向に洗浄水を吐水するように構成されており、且つ、前記吐水口は、前記電波放射口に対して上方に配置されており、
   前記吐水口部には、止水中に前記吐水口から前記電波放射口へ向かう水垂れを防止する水垂れ防止機構が設けられ、
   前記水垂れ防止機構は、前記電波放射口よりも前記吐水口が上流側に位置するように構成されていることを特徴とする自動水栓装置。
2. 前記水垂れ防止機構は、前記吐水口から垂れた洗浄水を前記電波センサが検知しない状態で前記水栓本体の外部へ排出させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
3. 前記水垂れ防止機構は、前記吐水口から垂れた洗浄水を、前記電波放射口の前を通過させないように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動水栓装置。
4. 前記水垂れ防止機構は、前記吐水口から垂れた洗浄水を前記電波放射口を有する導波管の下側へ向けて誘導した後に排出させることを特徴とする請求項１乃至３に記載の自動水栓装置。
5. 前記水垂れ防止機構は、前記吐水口よりも下流側において、前記電波放射口を有する導波管の外周面に形成された、洗浄水を誘導するための溝であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の自動水栓装置。

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