JP6592871B2 - 自動水栓装置 - Google Patents

Description

本発明は、吐水及び止水を自動的に行う自動水栓装置に関する。

人の手の動きをセンサによって検知し、吐水及び止水を自動的に行う自動水栓装置が知られている。このような自動水栓装置は、人がハンドルに手を触れることなく手洗い等を行うことができるために衛生的であり、広く普及している。従来、手を検知するセンサとしては赤外線センサが用いられることが多かったが、近年では電波センサが用いられることも多い。

電波センサは、所定周波数のマイクロ波を放射してその反射波を受信し、当該反射波に基づいて被検知体（マイクロ波を反射した物体）を検知するセンサである。

このような電波センサを用いた自動水栓装置においては、電波センサは、吐水口に近づく（又は遠ざかる）手を検知して、検知信号を制御部に出力する。制御部は、当該検知信号に基づいて電磁弁の開閉を制御し、吐水、止水を切り換える。これにより、例えば、吐水口の下方に手が到達すると吐水を開始するようなことが可能となる。

しかし、被検知体（人体や人の手）からの反射マイクロ波の強度だけで判断する場合、手を吐水流から抜き、人体が自動水栓装置から離れても、吐水流のみを被検知体として誤検知して、吐水が止まらないことがあった。また、吐水の使用中に、人の手などからの反射強度弱くなると止水してしまうという問題があった。

そこで、下記特許文献１に記載された自動水栓装置では、センサ部から放射される電波の少なくとも一部は、吐水部から吐水される吐水流により反射され、吐水部から吐水しているだけの時の検知信号と、センサ部からの検知信号の値とを比較して吐水部からの吐水又は止水を制御している。このような構成によれば、吐水流のみを検知したり、吐水の使用中に検知しなくなるなどの誤検知を防止して、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

特開２００９−７９４４６号公報

上記特許文献１に記載された自動水栓装置は、吐水流のみの場合と使用中の吐水の違いを比較することによって、使用後に吐水流のみとなったときに、止水する。しかし、吐水の形態が滝状の水などになった場合、吐水流のみの検知信号が大きくなり、使用中の吐水との間に検知信号の差ができない場合があり、電波センサの誤検知が発生しやすいという問題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、滝状の水を吐水する場合においても、吐水の使用中に検知しなくなるなどの誤検知を防止して、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る自動水栓装置は、第１の方向と垂直な第２の方向が長く形成され、滝状の水を吐水する吐水口と、放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部が出力する検知信号に基づいて、前記吐水口からの吐水又は止水を切り替えるバルブを制御する制御部と、を備え、前記センサ部は、吐水制御に用いる吐水センサ部と、止水制御に用いる止水センサ部、を設けており、前記吐水センサ部は、前記吐水口より上方に配置され、前記止水センサ部は、前記吐水口より下方に配置されていることを特徴としている。

本発明に係る自動水栓装置は、センサ部と制御部とを備えており、これらによって吐水及び止水を自動的に行うことが可能となっている。具体的には、吐水口の下方における被検知体（手）の動きをセンサが検知し、当該動きに関する検知信号を出力する。制御部は、検知信号に基づいて吐水口からの吐水及び止水を制御する。
また、このようにセンサ部を配置することにより、吐水センサ部は吐水制御に必要な被検知体の信号のみを検知しやすくなり、止水センサ部は止水制御に必要な被検知体の信号のみを検知しやすくすることができる。その結果、滝状の水を吐水する場合においても、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

センサ部は、所謂電波センサであって、電波を放射してその反射波を受信し、当該反射波に基づいて被検知体の動きに関する検知信号を出力するものである。センサ部は、吐水制御に用いる吐水センサ部と、止水制御に用いる止水センサ部、を設けている。このようにセンサ部が設けられているため、滝状の水を吐水する場合においても、吐水のみの検知信号と使用中の検知信号の差を比較したときに、差ができる位置にセンサを配置することができる。その結果、滝状の水を吐水する場合においても、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

また本発明に係る自動水栓装置は、前記止水センサ部は、前記滝状の水を吐水する前記吐水口の中心から第２の方向にずれて配置されていることを特徴とする。

止水センサ部を吐水口より下方に配置した状態においては、滝状の吐水流がボウル面に到達するまでの吐水流のみの信号と合せて、吐水流がボウル面に到達して乱れる水の信号が検知信号として出力される。滝状の水を吐水する場合、ボウル面に到達して乱れる水の信号が大きくなるため、ボウル面までの高さが低いボウルにおいて、電波センサが誤検知してしまう恐れがあった。

この様態では、止水センサ部を滝状の水を吐水する吐水口の中心から第２の方向にずれて配置することにより、ボウル面までの高さが低いボウルに滝状の水を吐水する場合においても、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る自動水栓装置の構造図を示す断面図である。 図１に示した自動水栓装置のうち、センサ部及び制御部の構成を説明するための図である。 図１に示した自動水栓装置の動作を説明するための図である。 図１に示した自動水栓装置の動作を説明するための図である。 一本吐水の場合における吐水とセンサ部の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。 滝状の吐水の場合における吐水とセンサ部の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動水栓装置の吐水とセンサ部の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動水栓装置の吐水とセンサ部の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動水栓装置の吐水とセンサ部の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動水栓装置の吐水とセンサ部の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る自動水栓装置の構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。

図１に示す自動水栓装置は、第１の方向と垂直な第２の方向が長く形成され、滝状の水を吐水する吐水口１０と、吐水口１０から吐水される水を受けるボウル部２０と、吐水口１０からの吐水、止水を切り換える開閉弁４１と、被検知体である被洗浄物を検知するための吐水センサ部７０と止水センサ部７１と、開閉弁４１の開閉を制御する制御部５０とで構成されている。

給水管４０は、図示しない水道管から吐水口１０に向かって水を供給するための配管であって、開閉弁４１が配置されている。給水管４０から吐水口１０に供給された水は、ボウル部２０のボウル面２１に向けて吐水される。

制御部５０は、後に説明する吐水センサ部７０と止水センサ部７１からの検知信号に基づいて、開閉弁４１の動作を制御するものである。制御部５０と開閉弁４１とは信号線によって接続されている。開閉弁４１の開閉を切り換えるための制御信号が、信号線を通じて制御部５０から開閉弁４１へと送信される。尚、開閉弁４１の動作状態を制御部５０に向けてフィードバックするための信号線を更に備えてもよい。

吐水センサ部７０と止水センサ部７１は、適切なタイミングにおいて吐水及び止水を行うことができるよう、使用者の手の動きを検知するためのものである。吐水センサ部７０と止水センサ部７１は、所謂電波センサであって、所定方向に向けてマイクロ波（電波）を放射してその反射波を受信し、当該反射波に基づいて被検知体（マイクロ波を反射した物体）に関する検知信号を出力するものである。

図２を参照しながら、吐水センサ部７０と止水センサ部７１及び制御部５０の構成について更に説明する。図２は、自動水栓装置のうち、吐水センサ部７０と止水センサ部７１及び制御部５０の構成を説明するための図である。

吐水センサ部７０と止水センサ部７１は、送信部６１と、受信部６２と、ミキサ回路６４とをそれぞれ有している。送信部６１は、発振回路６３で生成された所定周波数（送信周波数）の信号を、ボウル部２０の内部に向けてマイクロ波として放射するためのアンテナである。受信部６２は、送信部６１から放射された後、被検知体により反射されて戻ってきた反射波を受信するためのアンテナである。

ミキサ回路６４は、送信波の一部と受信波の入力を受けて、これらに基づいて検知信号を出力する回路である。検知信号は、信号線を通じて制御部５０へと出力される。

制御部５０は、判定部５１と、記憶部５２とを有している。ミキサ回路６４から出力された検知信号より被検知体の状態を識別し、その結果を判定部５１にてあらかじめ記憶部５２に設計している閾値と比較し判断する。

続いて、自動水栓装置の具体的な動作について、図３乃至図１０を参照しながら説明する。図３乃至図４は、自動水栓装置の動作を説明するための図である。図５乃至図１０は、いずれも自動水栓装置の動作を説明するための図であって、吐水とセンサ部６０の位置関係を示した正面図と検知信号を示す図である。

図３の（Ａ）には、開閉弁４１が開の状態で、自動水栓装置の吐水口１０から吐水された水（以下、「水ＷＴ」と表記する）を使用している状態（手洗い中）の様子を示している。このとき、センサ部６０で得られる検知信号は手Ｈと、水ＷＴと、手Ｈに当たって飛び散った水（以下では「散乱水」とも称する）などの成分が検出される。また、図３の（Ｂ）には、使用者Ｍが手Ｈを引いて水のみの検知信号が得られている状態の様子を示している。このとき水ＷＴはボウル面２１に当たって散乱する水の成分も検出される。

図４の（Ａ）には、止水センサ部７０が吐水口１０の上方に配置されているときの止水センサ部７０から放射される電波によって得られる検知エリアを示している。図４の（Ｂ）には、止水センサ部７０が吐水口１０の下方に配置されているときの止水センサ部７０から放射される電波によって得られる検知エリアを示している。

図５乃至図１０の（Ａ）には、自動水栓装置の吐水口１０から吐水された水ＷＴの状態とセンサ部６０の配置の正面図を示している。また、図５乃至図１０の（Ｂ）には、判定部５２に入力される検知信号の時間変化をグラフで示している。

図５は吐水口１０から吐水される水ＷＴが一本吐水のときの状態を示している。このような状態では、センサ部６０から放射される電波の少なくとも一部が水ＷＴに反射されるように配置することで、図４（Ｂ）に示す水のみの検知信号と、手洗い中の検知信号の間のように検知信号の信号差を大きくすることができ、吐水口１０から吐水しているだけの時の検知信号と、センサ部６０からの検知信号の値とを比較して吐水口１０からの吐水又は止水を制御することができる。よって、吐水流のみを検知したり、吐水の使用中に検知しなくなるなどの誤検知を防止して、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

図６は吐水口１０から吐水される水ＷＴが滝状吐水のときの状態を示している。被検知体により反射されて戻ってくる反射波は、被検知体の面積（有効反射断面積）が大きいほど反射量が大きくなる。このような状態では、図５と同様にセンサ部６０を配置してしまうと、吐水流のみの検知信号が大きくなり、手洗い中との間に検知信号の差ができない場合があり、電波センサの誤検知が発生しやすい状態となっている。

図７はセンサ部６０を吐水センサ部７０と止水センサ部７１に分かれて配置し、吐水口１０から吐水される水ＷＴが滝状吐水のときの状態を示している。例えば図７のように配置すると吐水センサ部７０は吐水に最適な位置に配置し、止水センサ部７１を水のみの検知信号と使用中の検知信号の差を比較したときに、差ができる位置にセンサを配置することができる。その結果、滝状の水ＷＴを吐水する場合においても、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

本発明では、吐水センサ部７０は、吐水口１０より上方に配置され、止水センサ部７１は、吐水口１０より下方に配置されていることを特徴とする。

図４に示すように、止水センサ部７１から放射される電波は吐水口１０から吐水される水ＷＴによって、反射や減衰が生じる。図４（Ａ）のように吐水口上方に止水センサ部７１を配置した場合、滝状の水ＷＴによって反射され吐水されていないときと比較して使用者Ｍ側へ検知範囲が広くなる。このような状態では、図８に示すように、手洗い動作後の手Ｈを引き抜く動作や手Ｈなどに付着した水を取り除く所定の動作の信号を検知してしまい、誤検知が発生してしまうことや止水するまでに時間がかかってしまうことがある。
また、吐水流の下方で洗う動作を行った場合には、手洗い中の信号がさらに見えにくくなってしまい、電波センサの誤検知が発生しやすい状態となる。

このため、図４（Ｂ）に示すように止水センサ部７１を吐水口１０の下方に配置することで、滝状の水ＷＴによって電波が反射され使用者Ｍ側への検知範囲が狭くする。このとき、止水センサ部７１は、滝状の吐水流と略平行に配置すると、吐水流によって反射される反射波の量が小さくなり、吐水流のみの信号を小さくすることができるのでなお良い。このような状態では、図９に示すように、手洗い動作後の手Ｈを引き抜く動作や手Ｈなどに付着した水を取り除く所定の動作の信号を検知することなく、確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。

本発明では、止水センサ部７１は、滝状の水ＷＴを吐水する吐水口１０の中心から第２の方向にずれて配置されていることを特徴とする。

図９に示すように、止水センサ部７１を吐水口１０の下方に配置すると、手洗い動作後の手Ｈを引き抜く動作や手Ｈなどに付着した水を取り除く所定の動作の信号を検知することがなくなるが、滝状吐水の面積（有効反射断面積）が大きく電波の反射量が大きくなり、水ＷＴのみの検知信号を小さくするために、吐水流に対して略平行に電波の指向性を向ける場合がある。また、滝状の水ＷＴによって反射された電波がボウル面２１に当たった散乱水の信号を検知してしまい、滝状の吐水流の吐水量や吐水形状、水圧の変動による乱れなどによっては、止水センサ部７１からボウル面２１までの距離を離す必要がある。

そこで、図１０に示すように、止水センサ部７１を滝状の水ＷＴを吐水する吐水口１０の中心から第２の方向にずれて配置することにより、滝状の水ＷＴの検知信号を吐水流に対して略平行に電波を傾けることなく、吐水流からの電波の反射量を低減することができるため電波の指向性をボウル面２１ではなく使用者Ｍ側へ向けることができる。そのため、ボウル面２１に当たった散乱水の信号を検知してしまうことがなく、ボウル面２１までの距離を短くしたボウルにおいても確実に止水しまたは吐水を継続することができる自動水栓装置を提供することができる。
なお、止水センサ部７１は、吐水口１０の中心から第２の方向にずれ、放射される電波の少なくとも一部が吐水口１０から吐水される吐水流と干渉するように配置し、使用者側に放射される電波が吐水流によって減衰される位置に配置されるとなおよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：吐水口
２０：ボウル部
２１：ボウル面
３０：排水口
４０：給水管
４１：開閉弁
５０：制御部
５１：判定部
５２：判定部
６０：センサ部
６１：送信部
６２：受信部
６３：発振回路
６４：ミキサ回路
７０：吐水センサ部
７１：吐水センサ部
Ｍ：使用者
Ｈ：手
ＷＴ：水

Claims (2)

1. 第１の方向と垂直な第２の方向が長く形成され、滝状の水を吐水する吐水口と、
   放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、
   前記センサ部が出力する検知信号に基づいて、前記吐水口からの吐水又は止水を切り替えるバルブを制御する制御部と、を備え、
   前記センサ部は、吐水制御に用いる吐水センサ部と、止水制御に用いる止水センサ部と、を設けており、
   前記吐水センサ部は、前記吐水口より上方に配置され、前記止水センサ部は、前記吐水口より下方に配置されていることを特徴とする自動水栓装置。
2. 前記止水センサ部は、前記滝状の水を吐水する前記吐水口の中心から前記第２の方向に
   ずれて配置されていることを特徴とする請求項１記載の自動水栓装置。

Images