JP6183588B2

JP6183588B2 - 自動水栓

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Publication number: JP6183588B2
Application number: JP2013064058A
Authority: JP
Inventors: 英典角田; 稔家令; 達也福冨
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: JP2014189963A

Description

本発明は、自動水栓に係り、特に、商用電源で動作する自動水栓に関する。

従来から、商用電源で動作する自動水栓、いわゆるＡＣタイプの自動水栓がトイレや洗面台などに広く用いられている。このような商用電源で動作するＡＣタイプの自動水栓は、災害や事故などの予期せぬ事態が発生した緊急時においても、継続的に使用できることが求められるようになっている。
このような緊急時において商用電源が使用できない場合、電源として充電池などのＤＣ電源を用いることが考えられる。これまで、特許文献１に示すように、商用電源とＤＣ電源とを共に使用可能とする自動洗浄装置が提案されていた。

特開平６−５９０５０号公報

このような自動洗浄装置で用いられる自動水栓について、商用電源とＤＣ電源とが共に使用可能であるタイプの自動水栓は、回路構成が複雑で、コストも高くなり、また製品の大きさもより大きくなる傾向がある、という問題があった。
これに対し、商用電源で動作するＡＣタイプの自動水栓は広く用いられており、安価であるため、ＡＣタイプの自動水栓を緊急時でも使用できるようにすることが好ましい。実際、通常時にはＡＣタイプの自動水栓を商用電源で動作させ、緊急時には、ＤＣ電源と、ＤＣ電源からの電源についてＤＣ−ＡＣ変換を行うインバータをこのＡＣタイプの自動水栓に接続して、ＡＣタイプの自動水栓を、ＤＣ電源からのインバータ電源を用いて動作させることが可能である。
しかし、緊急時にＤＣ電源を用いてＡＣタイプの自動水栓を動作させると、充電池などのＤＣ電源は電力供給能力に限りがある一方で、ＡＣタイプの自動水栓は商用電源で動作するときと同様の動作を行なうため、通常時と同様に電源の消費が進んでしまう。従って、緊急時においてＡＣタイプの自動水栓の電源としてＤＣ電源を用いるのはあくまでも一時的な対応策であり、継続的に使用することは難しいと考えられていた。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ＡＣタイプの自動水栓で、電源の種類を的確に判別し、判別した電源の種類に応じて動作モードを設定して動作し、緊急時においても、継続的に使用することが可能となる自動水栓を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、商用電源で動作する自動水栓であって、センサと、電磁弁と、センサの検知信号に応じて電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、電源から供給される交流電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、判別手段の判別結果に応じて、自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、動作モード設定手段は、判別手段が、電源が商用電源であると判別した場合、自動水栓の動作モードを通常モードに設定し、電源が商用電源でないと判別した場合、自動水栓の動作モードを低消費モードに設定す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おいては、電源の種類を的確に判別し、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することが可能となる。

本発明において、好ましくは、判別手段は電源から供給される電圧の波形の周波数に応じて、判別を行なう。
このように構成された本発明においては、商用電源とその他の電源とを的確に判別することができ、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することができる。

本発明において、好ましくは、判別手段は電源から供給される電圧の波形が正弦波であるか否かに応じて、判別を行なう。
このように構成された本発明においては、商用電源とその他の電源とを的確に判別することができ、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することができる。

本発明において、好ましくは、判別手段は電源から供給される電圧の波形のピーク値に応じて、判別を行なう。
このように構成された本発明においては、商用電源とその他の電源とを的確に判別することができ、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することができる。

本発明において、好ましくは、センサの検知間隔を制御するセンサ検知間隔制御手段を有し、自動水栓の動作モードが低消費モードに設定された場合、センサ検知間隔制御手段はセンサの検知間隔を長く設定する。
このように構成された本発明においては、センサの検知間隔が長くなるため、自動水栓の消費電力が減少し、緊急時においても継続的に使用することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明は、商用電源で動作する自動水栓であって、センサと、電磁弁と、センサの検知信号に応じて電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、電源から供給される電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、判別手段の判別結果に応じて、自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、動作モード設定手段は、判別手段が、電源が商用電源であると判別した場合、自動水栓の動作モードを通常モードに設定し、電源が商用電源でないと判別した場合、自動水栓の動作モードを低消費モードに設定し、自動水栓はセンサを複数個有し、複数個のセンサの動作を制御するセンサ動作制御手段を有し、自動水栓の動作モードが低消費モードに設定された場合、センサ動作制御手段は複数個のセンサのうち、駆動するセンサの個数を減少させるように設定する。
このように構成された本発明においては、電源の種類を的確に判別し、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することが可能となる。また、駆動するセンサの個数が減少するため、自動水栓の消費電力が減少し、緊急時においても継続的に使用することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明は、商用電源で動作する自動水栓であって、センサと、電磁弁と、センサの検知信号に応じて電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、電源から供給される電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、判別手段の判別結果に応じて、自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、動作モード設定手段は、判別手段が、電源が商用電源であると判別した場合、自動水栓の動作モードを通常モードに設定し、電源が商用電源でないと判別した場合、自動水栓の動作モードを低消費モードに設定し、自動水栓はセンサを複数個有し、複数個のセンサの動作を制御するセンサ動作制御手段を有し、自動水栓の動作モードが低消費モードに設定された場合、センサ動作制御手段は複数個のセンサを順次駆動させ、同時に駆動するセンサの個数を減少させるように設定する。
このように構成された本発明においては、電源の種類を的確に判別し、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することが可能となる。また、同時に駆動するセンサの個数が減少するため、自動水栓の消費電力が減少し、緊急時においても継続的に使用することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明は、商用電源で動作する自動水栓であって、センサと、電磁弁と、センサの検知信号に応じて電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、電源から供給される電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、判別手段の判別結果に応じて、自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、動作モード設定手段は、判別手段が、電源が商用電源であると判別した場合、自動水栓の動作モードを通常モードに設定し、電源が商用電源でないと判別した場合、自動水栓の動作モードを低消費モードに設定し、自動水栓は給湯管と給水管に接続され、前記電磁弁は前記給湯管と給水管のそれぞれに設けられ、自動水栓の動作モードが低消費モードに設定された場合、電磁弁制御手段は給湯管に設けられた電磁弁をセンサの検知信号に関わらず閉鎖状態とし、センサの検知信号に応じて給水管に設けられた電磁弁の開閉を制御する。
このように構成された本発明においては、電源の種類を的確に判別し、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することが可能となる。また、開閉制御する電磁弁の数が減少するため、自動水栓の消費電力が減少し、緊急時においても継続的に使用することができる。

本発明において、好ましくは、自動水栓は手動で吐止水の切替指示を行う吐止水スイッチをさらに備え、自動水栓の動作モードが記低消費モードに設定された場合、センサの駆動を停止する。
このように構成された本発明においては、センサの駆動を停止することで、自動水栓の消費電力が減少し、緊急時においても継続的に使用することができる。また、センサ駆動中のように常時制御回路を高速起動する必要がないため、自動水栓全体の消費電力も減少する。

本発明の自動水栓によれば、電源の種類を的確に判別し、商用電源以外の電源からの電力供給によって動作する場合は自動水栓の消費電力を低減した低消費モードで動作するので、緊急時においても自動水栓が通常通り動作した場合と比較して継続的に使用することが可能となる。

本発明の実施形態による自動水栓を洗面所に設置した状態を概略的に示す斜視図である。本発明の実施形態による自動水栓の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態による自動水栓に供給される商用電源の電圧の波形の例を示す図である。本発明の実施形態による自動水栓に供給されるインバータ電源の電圧の波形の例を示す図である。本発明の実施形態による自動水栓の動作処理を示すフローチャート図である。本発明の実施形態による自動水栓の電源判別処理及び動作モード設定処理を示すフローチャート図である。本発明の他の実施形態による自動水栓の構成を示すブロック図である。

つぎに、添付図面により、本発明の実施形態による自動水栓を説明する。
まず、図１及び図２により、本発明の実施形態による自動水栓について説明する。
図１は、本発明の実施形態による自動水栓を洗面台に設けた状態を概略的に示す斜視図であり、図２は本発明の実施形態による自動水栓の構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、符号１は自動水栓を示す。図１の例では、自動水栓１は洗面台１００に用いられている。洗面台１００には、水を溜めることが可能なシンク部１１０が設けられており、スパウト（吐水口）１６が、このシンク部１１０の上方、洗面台１００の正面側の壁面部１２０に取り付けられている。この壁面部１２０には、洗面台１００を使用する使用者の手指の接近や離脱を検知する２つのセンサ１１、１２が取り付けられており、これらのセンサ１１、１２によって使用者の手指の接近・離脱が検知されると、スパウト１６からの吐水・止水が行なわれる。本実施形態のセンサ１１、１２はともに赤外線センサであり、スパウト１６を左右から挟むような位置に設けられ、使用者の手指の接近や離脱を検知する精度を高めている。また、スパウト１６の右方に、スパウト１６からの水の吐出と湯の吐出とを切り替えるための湯水切替スイッチ１３を備えている。

洗面台１００の壁面部１２０の裏側やシンク部１１０の下方（図１では見えない箇所）には図２を参照して後述するように、水や湯の供給ラインとしてそれぞれ給水管、給湯管が設けられており、それぞれに電磁弁１４、１５が設けられている。また、自動水栓１の動作を制御するコントローラ１０もシンク部１１０の下方に設けられており、使用者の手指の接近や離脱をセンサ１１、１２が検知した場合、コントローラ１０は電磁弁１４や電磁弁１５を開閉制御するための制御信号を電磁弁１４や電磁弁１５に送信し、スパウト１６からの吐止水を制御する。

使用者がこの洗面台１００を使用する際、使用者はシンク部１１０の手前で、洗顔や歯磨きを行ない、水や湯が必要になったときにスパウト１６の下方付近に手やコップ、歯ブラシなどを差し出す。スパウト１６の左右にそれぞれセンサ１１、センサ１２を設けることにより、使用者が右利きであっても左利きであっても、使用者の手指の接近や離脱を検知する精度は同程度になっている。また、本実施形態においては、赤外線センサを用いているため、仮に赤外線センサを１箇所にだけ設けて使用者の手指の接近を検知するようになっていたとすると、使用者がコップや歯ブラシをスパウト１６の下方に差し出したとき、コップや歯ブラシそのものの接近を的確に検知できない可能性がある。このような場合も、スパウト１６の左右２箇所に設けられたセンサ１１とセンサ１２を用いることで、コップや歯ブラシそのものの接近を検知する代わりに、コップや歯ブラシを持つ手指の接近を的確に検知することで、スパウト１６からの吐水を制御することができる。以下、使用者の手指といったセンサ１１、センサ１２の検知対象を総称して検知物２０とする。

図２は本発明の実施形態である自動水栓１の構成を示すブロック図である。それぞれの構成をブロックで示し、制御系統を実線で示し、水や湯の供給系統については太線で示している。破線で囲まれた部分が自動水栓１に相当する。自動水栓１は、上述したように検知物２０の接近を検知するセンサ１１、１２と、これらのセンサ１１、１２からの信号や湯水切替スイッチ１３の設定に基づいて自動水栓１の動作制御を行なうコントローラ１０と、給水管４５に設けられ、コントローラ１０からの制御信号に基づいて開閉する電磁弁１４と、給湯管５５に設けられ、コントローラ１０からの制御信号に基づいて開閉する電磁弁１５と、使用者が湯と水の切替えを行なうための湯水切替スイッチ１３と、給水管４５と給湯管５５で送られる水や湯を吐出するスパウト１６を有している。

また、自動水栓１を動作させるため、自動水栓１に対して電源を供給する電源３０が接続されている。この電源３０として、通常は商用電源を用いる。商用電源が使用できないような緊急時には、電源３０として、図示しない充電池などのＤＣ電源を用いて、同じく図示しないＤＣ−ＡＣ変換を行なうインバータを介して自動水栓１に接続して、インバータ電源として電力供給を行なう。
給水源４０は上水道やタンク等であり、給水管４５を介して自動水栓１に対して水を供給する供給源である。給湯源５０はボイラーなどの給湯装置であり、給湯管５５を介して自動水栓１に対して湯を供給する供給源である。上述したように給水管４５には電磁弁１４が設けられ、給湯管５５には電磁弁１５が設けられており、電磁弁１４から先の給水管４５と電磁弁１５から先の給湯管５５は合流して最終的にスパウト１６に至るようになっている。

コントローラ１０は図３乃至図６を参照して後述する一連の制御処理を実行する処理装置であり、本実施形態において、コントローラ１０はマイクロプロセッサ等を用いることが可能である。なお、このコントローラ１０は、本発明における電磁弁制御手段、判別手段、動作モード設定手段、センサ検知間隔制御手段、センサ動作制御手段、の各手段に対応するものである。すなわち、コントローラ１０は電磁弁１４、電磁弁１５の開閉を制御し、電源３０から供給される電源電圧の波形に応じて電源の種別を判別する機能を果たし、この判別機能によって判別された電源の種類に応じて、さらに自動水栓の動作モードを設定する。また、コントローラ１０は、後述するセンサ１１やセンサ１２の検知間隔を設定して制御し、また、センサ１１やセンサ１２の個々の動作を制御する。これらの機能はソフトウェアやファームウェア等によって実行される。

センサ１１及びセンサ１２は、上述したように、赤外線を使用して、検知物２０がスパウト１６の下方付近に接近していることや検知物２０がスパウト１６の下方付近から離脱したことを検知する赤外線センサである。これらのセンサ１１及びセンサ１２は、それぞれ通常はスパウト１６の下方付近の検知領域に向けて、１６Ｈｚの動作周波数で、すなわち１秒間に１６回、赤外線を照射して検知動作を実行する。また、これらのセンサ１１及びセンサ１２はより低い動作周波数、例えば１Ｈｚ〜２Ｈｚ程度の動作周波数で、すなわち１秒間に１〜２回、赤外線を照射して検知動作を実行することも可能である。具体的にはセンサ１１及びセンサ１２の内部に図示しないレジスタが設けられており、このレジスタの設定値によって動作周波数を変更する。レジスタの設定値はコントローラ１０からの指示によって設定や変更がなされる。センサ１１及びセンサ１２の動作周波数が低くなると、単位時間あたりの赤外線の照射回数も減少するため、センサ１１及びセンサ１２の消費電力も減少する。また、これらのセンサ１１及びセンサ１２は電源系統や制御系統をそれぞれ独立して備えており、コントローラ１０がセンサ１１及びセンサ１２の動作をそれぞれ独立して制御することが可能である。
なお、本実施形態ではセンサ１１及びセンサ１２として赤外線センサを用いているが、この他にも例えばマイクロ波センサに代表される電波センサを用いて検知物２０の接近や離脱を検知するようにすることも可能である。

つぎに、図３及び図４に示すフローチャート図、図５及び図６に示す電源電圧の波形図を参照して、本発明の実施形態による自動水栓１の起動時からの処理について詳細に説明する。
図３は、本発明の実施形態による自動水栓１の起動時から動作までの一連の処理について示すフローチャート図である。ここで、起動とは自動水栓１に電源を投入して動作を開始することを指す。自動水栓１に電源が投入されると自動水栓１は動作を開始する（ステップＳ１０１）。ここで、電源を投入する状況としては、自動水栓１を洗面台１００に取り付けた後、商用電源に接続して電源を投入する場合や、一旦電源を切ってから電源を再投入する場合、停電から復旧した場合、停電により商用電源が使用できなくなったときにバックアップとしてインバータ電源（インバータを介して接続されたＤＣ電源）を投入する場合、などが挙げられる。この起動の際、コントローラ１０などの初期化処理が行なわれる。
続いて、自動水栓１のコントローラ１０は電源の種類を判別する電源判別処理（ステップＳ１０２）を行なう。この電源判別処理は、投入された電源が商用電源であるか、インバータ電源等のその他の電源かを判別し、この判別結果に基づいて自動水栓１の動作モードを設定する処理である。以下、図４のフローチャート図を参照してこの電源判別処理について詳述する。

図４は、本発明の実施形態による自動水栓１の電源判別処理（図３のステップＳ１０１）の一連の処理について示すフローチャート図である。自動水栓１が起動（図３のステップＳ１０１）した後、電源判別処理（図３のステップＳ１０２）に進み、コントローラ１０は電源判別処理を開始する（図４のステップＳ２０１）。投入された電源が商用電源であるか、その他の電源（すなわちインバータ電源）であるかを判別するために、本実施形態では電源電圧の波形に応じて判別を行い、具体的には３種類の判別基準（周波数、波形が正弦波であるか否か、ピーク値）を順に用いて判別する。

この判別基準について図５と図６を参照して説明する。図５は商用電源の電源電圧の波形の例を示す図であり、横軸が時間を、縦軸が電圧をそれぞれ表している。商用電源の電源電圧の波形はピーク値として１４１Ｖ、−１４１Ｖを有する正弦波であり、その周波数は東日本で５０Ｈｚ、西日本で６０Ｈｚである。商用電源の電源電圧の波形は安定しており、これらの値や形状は一定に維持されている。図６はインバータ電源の電源電圧の波形の例を示す図であり、図５と同様に横軸が時間を、縦軸が電圧をそれぞれ表している。一般的にＤＣ−ＡＣ変換を行なうインバータによりＤＣ電源から変換された電源電圧の波形は、正弦波ではなく、図６に示すような矩形波となる。インバータ電源の電源電圧の周波数は、ＤＣ−ＡＣ変換を行なうインバータ回路の個々の構成等にも依存するが、一般的には、正確に５０Ｈｚや６０Ｈｚという値はとらず、５０Ｈｚと６０Ｈｚの中間の値をとることが多い。図６に示した波形の例では周波数は５５Ｈｚとなっている。これは、商用電源の周波数が５０Ｈｚの地域でも６０Ｈｚの地域でも共通して使用できるようにすることを目的としている。従って、電源周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであれば商用電源である可能性が高く、それ以外の周波数（例えば５０Ｈｚと６０Ｈｚの中間の値）であればインバータ電源である可能性が高いため、周波数の値によって電源の種類を判別することが可能となる。
なお、本発明の自動水栓１を含め、現在商用電源で動作する装置は一般的に周波数が５０Ｈｚであっても６０Ｈｚであっても動作可能に設計されているため、電源周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚの中間のインバータ電源でも問題なく動作する。

また、電源電圧の波形が正弦波であるか否かも電源の種類を判別する基準となる。図５に示すように商用電源の電源電圧の波形は正弦波であるのに対し、図６に示すようにインバータ電源の電源電圧の波形は矩形波である。この矩形波の形状もインバータ回路の具体的な構成等に依存する。実際には、費用対効果の観点から、ＤＣ−ＡＣ変換された電源の電源電圧の波形が正弦波となるようにインバータ回路を設計することは行なわれず、商用電源で動作する装置が動作可能な程度に正弦波に近い形状の矩形波を生じさせるようなインバータ回路が用いられる。従って、電源電圧の波形が正弦波であれば商用電源である可能性が高く、正弦波以外の矩形波などであればインバータ電源である可能性が高いため、電源電圧の波形によって電源の種類を判別することが可能となる。
このように、インバータ電源の電源電圧の波形は矩形波である場合が多いため、実際には、電源電圧の波形で矩形波の立ち上がりや立ち下がりの傾きが商用電源の電源電圧の正弦波の傾きよりも急峻であるか否か、つまり所定時間間隔での電圧の変化量が一定の値を超えるか否か判別することで、電源電圧の波形が正弦波であるか否かの判別を行なうことができる。

さらに、電源電圧の波形のピーク値も電源の種類を判別する基準となる。図５に示すように、商用電源の電圧のピーク値は１４１Ｖと−１４１Ｖであるのに対し、図６に示すようにインバータ電源の電源電圧のピーク値の絶対値は１４１Ｖよりも小さくなる。インバータ電源の電源電圧のピーク値もインバータ回路の具体的な構成等に依存するが、一般的なインバータ回路によってＤＣ−ＡＣ変換された後の電源電圧のピーク値の絶対値は１４１Ｖよりも小さくなる。電源電圧のピーク値の絶対値が１４１Ｖであれば商用電源である可能性が高く、それ以外のピーク値であればインバータ電源である可能性が高いため、電源電圧のピーク値によって電源の種類を判別することが可能となる。実際には、商用電源の電圧は１４１Ｖと−１４１Ｖの間を振動するため、１４１Ｖ又は−１４１Ｖの一方のピーク値を基準とすれば充分であり、図４のステップＳ２０４ではピーク値が１４１Ｖであるか否かを判別基準としている。

以上説明した基準によって、コントローラ１０は電源判別処理を実行する。コントローラ１０は電源判別処理を開始するとまず、電源周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。電源周波数が５０Ｈｚでも６０Ｈｚでもないと判別した場合（ステップＳ２０２のＮｏ）、電源３０がインバータ電源であると判別し、次の動作モード設定ステップ（ステップＳ２０６）へと進む。電源周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであると判別した場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、次に、波形が正弦波か否かを判断するステップ（ステップＳ２０３）へと進む。

ステップＳ２０３で、コントローラ１０は電源電圧の波形が正弦波か否かを判別する。具体的には上述したように、電源電圧の波形で矩形波の立ち上がりや立ち下がりの傾きが商用電源の電源電圧の正弦波の傾きよりも急峻であるか否かを判別することで、電源電圧の波形が正弦波か否かを判別する。ステップＳ２０３で電源電圧の波形が正弦波でないと判別した場合（ステップＳ２０３のＮｏ）、電源３０がインバータ電源であると判別し、次の動作モード設定ステップ（ステップＳ２０６）へと進む。電源電圧の波形が正弦波であると判別した場合（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、次に、電源電圧のピーク値が１４１Ｖであるか否かを判別するステップ（ステップＳ２０４）へと進む。

ステップＳ２０４で、コントローラ１０は電源電圧のピーク値が１４１Ｖであるか否かを判別する。電源電圧のピーク値が１４１Ｖでないと判別した場合（ステップＳ２０４のＮｏ）、電源３０がインバータ電源であると判別し、次の動作モード設定ステップ（ステップＳ２０６）へと進む。電源電圧のピーク値が１４１Ｖであると判別した場合（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、電源３０が商用電源であると判別し、次の動作モード設定ステップ（ステップＳ２０５）へと進む。

このようにして、コントローラ１０は電源３０が商用電源であるかインバータ電源であるかを判別した後、この判別結果に基づいてステップＳ２０５又はステップＳ２０６で自動水栓１の動作モードを設定する。本実施形態において、動作モードは２種類用意されている。まず、電源３０が商用電源であると判別された場合、コントローラ１０は自動水栓１の動作モードを、センサ１１やセンサ１２の動作、電磁弁１４や電磁弁１５の動作が特に制限されず、通常通りに動作する通常モードに設定する（ステップＳ２０５）。一方、電源３０がインバータ電源であると判別された場合、商用電源が使用できない緊急時であるという推定がはたらき、コントローラ１０は自動水栓１の継続的な使用を優先するため、自動水栓１の動作モードを通常モードよりも電力消費量の少ない低消費モードに設定する（ステップＳ２０６）。低消費モードの具体例については後述する。
コントローラ１０によって電源３０の種類が判別され、その判別結果に応じて自動水栓１の動作モードが設定されると、電源判別処理の一連の流れが終了し（ステップ２０７）、図３のフローチャートに戻って電源判別処理（ステップＳ１０２）から次のセンサ駆動処理（ステップＳ１０３）、さらに湯水切替処理（ステップＳ１０４）へと進む。

上述した電源判別処理によって、電源３０が商用電源であると判別され、動作モードが通常モードに設定された場合、センサ駆動処理（ステップＳ１０３）においてコントローラ１０はセンサ１１及びセンサ１２が通常通りに動作するように処理する。そして、湯水切替処理（ステップＳ１０４）においても、コントローラ１０は通常通りに、湯水切替スイッチ１３からの入力、そしてセンサ１１及びセンサ１２からの入力に応じて電磁弁１４及び電磁弁１５を動作させるように処理する。以下、これらの処理が継続されることとなる。

上述した電源判別処理によって、電源３０がインバータ電源であると判別され、動作モードが低消費モードに設定された場合、センサ駆動処理（ステップＳ１０３）や湯水切替処理（ステップＳ１０４）において、コントローラ１０やセンサ１１及びセンサ１２、電磁弁１４及び電磁弁１５は、低消費モード設定に従って後述する動作を行なうように処理を実行する。以下、これらの処理が継続されることとなる。

次に、自動水栓１の低消費モードでの具体的な動作について説明する。低消費モードは通常モードよりも電力消費量を少なくするため、センサ１１及びセンサ１２の動作に制限を加えたり、電磁弁１４及び電磁弁１５の動作に制限を加えたりするものである。

低消費モードの第１の例として、センサ１１及びセンサ１２の検知間隔を広げるように制御する、即ち動作周波数を下げるように制御することが可能である。上述したように、センサ１１及びセンサ１２の動作周波数は通常モードでは１６Ｈｚである。一方、低消費モードでは通常モードの動作周波数よりも低い、１〜２Ｈｚの動作周波数で動作させる。これはコントローラ１０がセンサ駆動処理（ステップＳ１０３）において、センサ１１及びセンサ１２が低い動作周波数で検知動作を行なうように、センサ１１及びセンサ１２の動作設定レジスタを設定することで実現できる。このようにセンサ１１及びセンサ１２の動作周波数を下げて検知間隔を広げることで、電力消費量を減らすことが可能となる。なお、このような低消費モードにおいては、スパウト１６への検知物２０の接近・離脱の際に、センサ１１及びセンサ１２による検知物２０の検知に若干のタイムラグが生じる可能性があるが、緊急時における自動水栓の継続的な使用を可能とすることを優先したものである。

低消費モードの第２の例として、センサ１１及びセンサ１２の２つのセンサのうち、一方のセンサの駆動を停止（ディセーブル）し、もう一方のセンサのみを駆動する（イネーブル）するように動作を制御することが可能である。これは、コントローラ１０がセンサ駆動処理（ステップＳ１０３）において、一方のセンサへの電源供給を停止するか、一方のセンサをディセーブル設定することで実現できる。このようにセンサ１１またはセンサ１２の一方の駆動を停止することで、電力消費量を減らすことが可能となる。このような低消費モードにおいては、駆動されるセンサの数が減るため、検知物２０の検知精度が若干下がる可能性があるが、緊急時における自動水栓１の継続的な使用を可能とすることを優先したものである。
なお、本実施形態において、センサ１１はスパウト１６に向かって左側に、センサ１２はスパウト１６に向かって右側に配置されているので、センサ１１の駆動を停止し、センサ１２のみを駆動することが好ましい。これは、実際に洗面台１００を使用する使用者には右利きが多いことが推測されるため、駆動されるセンサの数が減少した場合でもスパウト１６に向かって右側のセンサ１２を駆動させ続けることで、検知精度の低下を最小限に抑えるためである。
また、本実施形態ではセンサの数は２つであるため、センサ１１及びセンサ１２のうち一方の駆動を停止するようにしたが、センサの数が３つ以上であっても、同様に１つのセンサを残して他のセンサの駆動を停止したり、駆動するセンサの個数を減少させたりして、電力消費量を減らすことが可能である。

さらに、低消費モードの第３の例として、センサ１１及びセンサ１２の２つのセンサについて、まずセンサ１１のみを駆動し、次にセンサ１２のみを駆動する、というようにセンサ１１とセンサ１２を順次、交互に駆動して同時に駆動されるセンサの個数を１個に減らすように動作を制御することも可能である。これは、コントローラ１０がセンサ駆動処理（ステップＳ１０３）において、センサ１１とセンサ１２を、所定時間間隔をもって順次、交互に駆動するように設定を行なうことで実現できる。このようにセンサ１１とセンサ１２を所定時間間隔をもって順次、交互に駆動することで、同時に駆動されるセンサの個数を減少させ、電力消費量を減らすことが可能となる。このような低消費モードにおいては、センサ１１とセンサ１２が交互に駆動するため、センサ１１及びセンサ１２による検知物２０の検知に若干のタイムラグが生じる可能性があるが、緊急時における自動水栓１の継続的な使用を可能とすることを優先したものである。上述した低消費モードの第２の例では一方のセンサを常に停止させているため、スパウト１６の左と右とで検知物２０の検知精度に差が生じるが、この第３の例では左右の検知精度に差が生じることを抑えることができる。

自動水栓１を低消費モードとするために、センサ１１及びセンサ１２の動作等の設定を変更する他に、低消費モードの第４の例として、電磁弁１４及び電磁弁１５の動作に関する設定を変更することも可能である。具体的には、給湯管５５に設けられた電磁弁１５をセンサ１１及びセンサ１２の検知信号や湯水切替スイッチ１３の設定に関わらず常に閉鎖状態とし、センサ１１及びセンサ１２の検知信号に応じて給水管４５に設けられた電磁弁１４の開閉制御を行なうようにする。これは、コントローラ１０が湯水切替処理（ステップＳ１０４）において、電磁弁１５を常に閉鎖状態とするように設定することで実現できる。このように電磁弁１５を常に閉鎖状態として、電磁弁１５の開閉制御を行なわないようにすることで、電力消費量を減らすことが可能となる。このような低消費モードでは、湯水切替スイッチ１３を湯の側に切替えても水しか吐出されなくなるが、インバータ電源を使用するような緊急時においては、給湯源５０も正常に動作しているとは考えにくいこともあり、少なくとも緊急時における水の供給に関して自動水栓１の継続的な使用を可能とすることを優先したものである。
さらに、湯水切替スイッチ１３として、電気的なスイッチなどを用いる場合、このスイッチからの信号を無視することで、制御回路が消費する電力も低減することが可能となる。

さらに、低消費モードの第５の例として、センサに加えて吐止水スイッチを備えた自動水栓１において、センサの動作を停止することも可能である。具体的には、図７に示すように、自動水栓１にセンサ１１、センサ１２に加えて吐止水スイッチ１７を設ける。この吐止水スイッチ１７は、コントローラ１０に電気的に接続されており、スパウト（吐水口）１６から吐水されていない状態で、使用者により手動で一度押下されることにより、センサ１１、センサ１２の状態に関わらず、スパウト（吐水口）１６から吐水を開始するようにコントローラ１０に切替指示を送出するプッシュ型の電子スイッチである。吐止水スイッチ１７を介して使用者からの指示を受けたコントローラ１０は、さらに湯水切替スイッチ１３の設定や低消費モードの設定に応じて、電磁弁１４や電磁弁１５を開き吐水を行なう。吐水を行っている状態で再び吐止水スイッチ１７が押下されると、スパウト（吐水口）１６からの吐水を停止するようにコントローラ１０に切替指示が送出される。吐止水スイッチ１７を介して使用者からの指示を受けたコントローラ１０は、開いていた電磁弁１４や電磁弁１５を閉じる。低消費モードにおいては、センサ１１、センサ１２の駆動を停止（ディセーブル）し、吐止水制御を吐止水スイッチ１７からの入力のみで判断するように設定する。このようにすることで、センサ１１、センサ１２の駆動電力を減らすことができるだけでなくコントローラ１０も電力消費量を減らすことが可能となる。これは、センサ１１、センサ１２を駆動させる場合は都度センシングのためにコントローラ１０が高速動作を行う必要があるのに対して、吐止水スイッチ１７からの入力であれば入力を検出した場合にのみ高速動作を行えば足りるからである。

以上、低消費モードの例として第１の例から第５の例まで説明したが、電力消費量をさらに減少させるため、これらの例を組み合わせることも可能である。これらの例を適宜組み合わせることで、さらに電力消費量を減少させ、緊急時における自動水栓１の継続的な使用を可能とすることができる。

なお、上述した本発明の実施形態では、電源判別処理の際、電源を判別する基準として電源電圧の周波数、正弦波か否か、ピーク値の３つを用いたが、他の実施形態として、これらのうちいずれか１つだけを用いて、又はいずれか２つを用いて電源を判別しても良い。商用電源の電圧の波形は安定しているため、判別の際に用いる基準の数を減らしても精度良く電源を判別できる。

また、図３乃至図６を参照して説明した自動水栓１の起動時からの一連の処理のうち、電源判別処理（ステップＳ１０２）について、起動が終わって、動作を継続している間にも定期的に行なうことが可能である。ただし、一旦起動が終わってから動作を継続している間に電源が交換されると、一時的に電源がオフにされることが予想され、電源交換後に電源がオンになると、必然的に上述した起動時からの一連の処理が行なわれるので、基本的に自動水栓１の起動に際して電源判別処理（ステップＳ１０２）を行なうようにすれば、実用上問題はない。

次に、上述した本発明の実施形態による自動水栓の効果を説明する。
上述した本発明の実施形態による自動水栓によれば、商用電源の電源電圧の波形が周波数やピーク値の安定した正弦波形状であることと、インバータ電源の電源電圧の波形の特徴との違いに基づいて、電源の種類を的確に判別することが可能である。そして、電源の種類の判別結果に応じて、低消費モードで動作できるように構成されているので、緊急時においてインバータ電源を接続して電源供給を行なった場合も、的確にこれを判別し、低消費モードで動作して自動水栓の継続的な使用を可能とすることができる。

なお、上述した本発明の実施形態では、緊急時に用いられる電源として充電池などのＤＣ電源からＤＣ−ＡＣインバータを介して供給されるインバータ電源を例として挙げたが、この他、緊急時に用いられる発電機などから供給されるＡＣ電源についても同様の処理を行なうことが可能である。この場合も、緊急時用のＡＣ電源の波形と商用電源の波形との差異を判別して、接続された電源が緊急時用のＡＣ電源であると判別した場合、同様に自動水栓１を低消費モードで動作させるようにする。商用電源の電圧の波形は非常に安定しているため、実際には、電源３０からの電源電圧の波形が商用電源の波形ではない場合は、他のＡＣ電源の波形であると判別することができる。このようにすることで、緊急時用の発電機の燃料等の消費を低減でき、自動水栓の継続的な使用が可能となる。

１自動水栓
１０コントローラ
１１センサ
１２センサ
１３湯水切替スイッチ
１４電磁弁
１５電磁弁
１６スパウト
１７吐止水スイッチ
２０センサ検知物
３０電源
４０給水源
４５給水管
５０給湯源
５５給湯管
１００洗面台
１１０シンク部
１２０壁面部

Claims

商用電源で動作する自動水栓であって、
センサと、
電磁弁と、
前記センサの検知信号に応じて前記電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、
電源から供給される交流電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、
前記判別手段の判別結果に応じて、前記自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、
前記自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、前記通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、
前記動作モード設定手段は、前記判別手段が、前記電源が商用電源であると判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記通常モードに設定し、前記電源が商用電源でないと判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記低消費モードに設定する、自動水栓。
商用電源で動作する自動水栓であって、
センサと、
電磁弁と、
前記センサの検知信号に応じて前記電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、
電源から供給される電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、
前記判別手段の判別結果に応じて、前記自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、
前記自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、前記通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、
前記動作モード設定手段は、前記判別手段が、前記電源が商用電源であると判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記通常モードに設定し、前記電源が商用電源でないと判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記低消費モードに設定し、
前記自動水栓は前記センサを複数個有し、前記複数個のセンサの動作を制御するセンサ動作制御手段を有し、前記自動水栓の動作モードが前記低消費モードに設定された場合、前記センサ動作制御手段は前記複数個のセンサのうち、駆動するセンサの個数を減少させるように設定する、自動水栓。
商用電源で動作する自動水栓であって、
センサと、
電磁弁と、
前記センサの検知信号に応じて前記電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、
電源から供給される電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、
前記判別手段の判別結果に応じて、前記自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、
前記自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、前記通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、
前記動作モード設定手段は、前記判別手段が、前記電源が商用電源であると判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記通常モードに設定し、前記電源が商用電源でないと判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記低消費モードに設定し、
前記自動水栓は前記センサを複数個有し、前記複数個のセンサの動作を制御するセンサ動作制御手段を有し、前記自動水栓の動作モードが前記低消費モードに設定された場合、前記センサ動作制御手段は前記複数個のセンサを、順次駆動させ、同時に駆動するセンサの個数を減少させるように設定する、自動水栓。
商用電源で動作する自動水栓であって、
センサと、
電磁弁と、
前記センサの検知信号に応じて前記電磁弁の開閉を制御する電磁弁制御手段と、
電源から供給される電圧の波形に応じて電源の種類の判別を行なう判別手段と、
前記判別手段の判別結果に応じて、前記自動水栓の動作モードを設定する動作モード設定手段を有し、
前記自動水栓の動作モードは、通常の動作を行う通常モードと、前記通常モードよりも電力消費量が少ない低消費モードとを有し、
前記動作モード設定手段は、前記判別手段が、前記電源が商用電源であると判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記通常モードに設定し、前記電源が商用電源でないと判別した場合、前記自動水栓の動作モードを前記低消費モードに設定し、
前記自動水栓は給湯管と給水管に接続され、前記電磁弁は前記給湯管と給水管のそれぞれに設けられ、
前記自動水栓の動作モードが前記低消費モードに設定された場合、前記電磁弁制御手段は、前記給湯管に設けられた電磁弁を前記センサの検知信号に関わらず閉鎖状態とし、前記センサの検知信号に応じて前記給水管に設けられた電磁弁の開閉を制御する、自動水栓。
前記判別手段は、前記電源から供給される電圧の波形の周波数に応じて、判別を行なう、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動水栓。
前記判別手段は、前記電源から供給される電圧の波形が正弦波であるか否かに応じて、判別を行なう、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動水栓。
前記判別手段は、前記電源から供給される電圧の波形のピーク値に応じて、判別を行なう、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動水栓。
前記自動水栓は、前記センサの検知間隔を制御するセンサ検知間隔制御手段を有し、前記自動水栓の動作モードが前記低消費モードに設定された場合、前記センサ検知間隔制御手段は前記センサの検知間隔を長く設定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動水栓。
前記自動水栓は手動で吐止水の切替指示を行う吐止水スイッチをさらに備え、
前記自動水栓の動作モードが前記低消費モードに設定された場合、前記センサの駆動を停止する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動水栓。