JP6711004B2 - 吐水装置 - Google Patents

Description

本発明の態様は、一般的に、吐水装置に関する。

使用者の手などの対象物をセンサで検出して開閉弁を駆動することにより、吐止水を自動で制御する吐水装置がある（例えば、特許文献１）。こうした吐水装置は、例えば、水栓装置、小便器、あるいは大便器などに適用されている。

吐水装置では、例えば、赤外光などの伝播波を送信し、対象物で反射した伝播波の反射波を受信し、この反射波の受信信号を積分する。そして、受信信号の積分値が所定の閾値を超えた場合に、対象物の存在を検出し、吐水を開始する。

このような吐水装置では、部品の特性のバラつきにより、誤動作を起こしてしまう場合がある。例えば、使用者が手などを検出領域内に配置しているにも関わらず、吐水が開始されなかったり、反対に、対象物が存在しないにも関わらず、センサが反応して意図せず吐水が行われてしまったりする場合がある。

このため、対象物を検出して自動的に吐止水を制御する吐水装置では、誤動作を抑制することが望まれる。より詳しくは、回路を構成する部品の特性のバラつきに起因する誤動作を抑制することが望まれる。

特開２０１５−５９３８６号公報

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、誤動作を抑制した吐水装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、水を吐出する吐水口を有する吐水部と、給水源から前記吐水口に水を導く給水路と、前記給水路を開閉する開閉弁と、伝播波を送信する送信部と、前記伝播波の反射波を受信し、前記反射波に対応した受信信号を出力する受信部と、前記受信信号を積分して積分信号を出力する積分回路と、前記積分信号を基に対象物の有無を検出し、前記対象物の検出結果に応じて前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、前記送信部から前記伝播波が送信されている期間中に、前記伝播波の送信タイミングに合わせて前記積分信号を補正することにより、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号の変動を抑制する積分補正回路と、を備えたことを特徴とする吐水装置である。

この吐水装置によれば、積分補正回路によって積分信号を補正することにより、部品の特性のバラつきなどに起因する誤動作を抑制することができる。対象物が存在するのに吐水が開始されなかったり、対象物が存在しないのに吐水が行われてしまったりすることを抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記受信部と前記積分回路との間に設けられ、前記受信信号を増幅して出力する増幅回路をさらに備え、前記積分回路は、前記増幅回路による増幅後の前記受信信号を積分し、前記積分補正回路は、前記増幅回路の入力に補正信号を入力することによって、前記積分信号を補正することを特徴とする吐水装置である。

この吐水装置によれば、増幅後の受信信号を補正する場合に比べて、積分補正回路の構成を簡易にすることができる。例えば、積分補正回路における消費電力を抑えることができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記積分補正回路は、前記増幅回路の入力に接続されたコンデンサを有することを特徴とする吐水装置である。

この吐水装置によれば、積分補正回路の構成をより簡易にすることができる。例えば、積分補正回路を小型化することができる。

第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれか１つにおいて、前記積分補正回路による前記積分信号の補正量は、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号に基づいて決定されることを特徴とする吐水装置である。

この吐水装置によれば、部品の特性のバラつきなどに起因する積分信号の変動量を知ることができ、積分信号を適切に補正することができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、前記制御部は、前記積分信号が閾値を超えた場合に、前記対象物が有ると検出し、前記積分補正回路による前記積分信号の補正量及び前記閾値は、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号と前記閾値との差が所定値となるように決定されることを特徴とする吐水装置である。

この吐水装置によれば、受信部が反射波を受信していない時の積分信号（基準値）と閾値との差を所定値にすることにより、閾値を適切に設定することができる。例えば、対象物を検出可能な距離（領域）が、補正によって変動してしまうことを抑制することができる。

第６の発明は、第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、前記積分補正回路による前記積分信号の補正量は、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号が所定値となるように決定されることを特徴とする吐水装置である。

この吐水装置によれば、受信部が反射波を受信していない時の積分信号の出力値を、補正によって所定値に設定することができる。換言すれば、待機時の積分信号の出力値を、所定値に設定することができる。これにより、例えば、制御部における対象物の検出の処理を簡潔にすることができる。

本発明の態様によれば、誤動作を抑制した吐水装置が提供される。

第１の実施形態にかかる水栓装置を表す説明図である。 第１の実施形態にかかる水栓装置を表すブロック図である。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。 水栓装置が誤動作を起こした場合の動作の一例を表す参考のタイミングチャートである。 水栓装置が誤動作を起こした場合の動作の一例を表す参考のタイミングチャートである。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すフローチャートである。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すフローチャートである。 第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すフローチャートである。 第２の実施形態にかかるトイレ装置を表す斜視図である。 第３の実施形態にかかるトイレ装置を表す説明図である。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる水栓装置を表す説明図である。
図１に表したように、水栓装置１０（吐水装置）は、対象物（人体や物体等）を検出して自動的な吐止水を行うものであり、洗面台に備え付けられる洗面器１１に対して吐止水を行う。

洗面器１１は、洗面カウンタ１２の上面に設けられる。洗面カウンタ１２の上には、洗面器１１のボウル面１１ａに対して水を吐出するためのスパウトを構成する水栓１３（吐水部）が設けられる。水栓１３は、水を吐出する吐水口１３ａを有し、この吐水口１３ａから吐出される水が洗面器１１のボウル面１１ａ内に吐出されるように設けられる。

水栓１３が吐水口１３ａから吐出する水は、給水路１４により供給される。給水路１４は、水道管等の給水源から供給される水を吐水口１３ａへと導く。洗面器１１には、排水路１５が接続されている。排水路１５は、吐水口１３ａから洗面器１１のボウル面１１ａ内に吐水された水を排出する。

水栓装置１０は、電磁弁１６（開閉弁）と、センサ部１８と、制御部２０とを備える。センサ部１８は、制御部２０と分離されている。センサ部１８は、例えば、水栓１３の内部に収容される。電磁弁１６及び制御部２０は、例えば、洗面台の下側に収容される。電磁弁１６及び制御部２０は、例えば、洗面カウンタ１２の下方に設けられるキャビネット（図示は省略）内に収容される。

センサ部１８と制御部２０とは、接続ケーブル１７で接続されている。制御部２０は、例えば、接続ケーブル１７を介してセンサ部１８に電源電圧を供給し、接続ケーブル１７を介してセンサ部１８を制御する。

電磁弁１６は、給水路１４に設けられ、給水路１４の開閉を行う。電磁弁１６が開くと、給水路１４から供給された水が吐水口１３ａから吐出される吐水状態となり、電磁弁１６が閉じると、給水路１４から供給された水が吐水口１３ａから吐出されない止水状態となる。

電磁弁１６は、制御部２０に接続されており、制御部２０は、電磁弁１６を駆動して開／閉動作を制御する。電磁弁１６は、制御部２０からの制御信号に従って電気的に制御され、給水路１４の開閉を行う。このように、電磁弁１６は、吐水口１３ａから吐水される水の給水路１４を開閉する給水バルブとして機能する。

電磁弁１６は、いわゆるラッチング・ソレノイド・バルブと称される自己保持型電磁弁（ラッチ式電磁弁）であり、ソレノイドコイルへの一方向への通電によって閉状態から開状態に動作（開動作）し、その後ソレノイドコイルへの通電を遮断しても開状態を保持し、ソレノイドコイルへの他方向への通電によって開状態から閉状態に動作（閉動作）し、その後ソレノイドコイルへの通電を遮断しても閉状態を保持する。給水路１４の開閉は、電磁弁１６に限ることなく、制御部２０の制御に応じて給水路１４を開閉可能な他の開閉弁機構で行ってもよい。

センサ部１８は、吐水口１３ａに接近する対象物（手など）を検出する。この吐水口１３ａの吐水先が、センサ部１８の検出領域となる。センサ部１８は、伝播波を送信し、送信した伝播波を受けた人体等の対象物から反射した伝播波を受信することにより、対象物の位置や動き等を検出する。

センサ部１８は、例えば、赤外光、可視光等を伝播波として用いた光センサである。センサ部１８は、例えば、マイクロ波や超音波などを伝播波として用いたセンサでもよい。

センサ部１８は、水栓１３の吐水口１３ａ近くの内部に設けられ、洗面台の使用者側（図１において左側）に向けて伝播波を送信するように配置される。これにより、センサ部１８は、吐水口１３ａに人体が近づいてきたことや、吐水口１３ａに近づいた人体から吐水口１３ａに向けて手が差し出されたこと等を検出可能にする。

センサ部１８は、対象物の検出結果を表す検出信号を接続ケーブル１７を介して制御部２０に入力する。制御部２０は、センサ部１８から入力された検出信号に基づいて、対象物の有無を検出する。制御部２０は、例えば、検出信号に基づいて、対象物の位置や動き等を検出する。そして、制御部２０は、この検出結果に基づいて電磁弁１６の開／閉動作を制御する。また、制御部２０は、センサ部１８に対して制御信号を出力して、センサ部１８のセンシング動作を制御する。

以上のように、本実施形態の水栓装置１０は、電磁弁１６と、センサ部１８と、制御部２０とを備え、センサ部１８の検出信号に基づいて制御部２０が制御することにより、電磁弁１６の開／閉動作が制御される。これにより、吐水口１３ａに接近する対象物の検出結果（洗面台の使用者の動き等）に応じた吐水を行う。制御部２０は、対象物の検出に応じて吐水を行い、対象物の非検出に応じて吐水を停止させる。すなわち、水栓装置１０では、使用者が吐水口１３ａの近くに手などを差し出している間、自動的に吐水が行われる。

また、センサ部１８は常に動作しているのではなく、センシングを必要とするタイミングに動作をするように、制御部２０が制御している。これにより、センサ部１８の消費電力を下げることができる。制御部２０は、例えば、使用者が不便に感じない程度にセンサ部１８のセンシング動作の頻度を下げる。これにより、水栓装置１０全体の低消費電力化を図ることができる。

図２は、第１の実施形態にかかる水栓装置を表すブロック図である。
図２に表したように、センサ部１８は、送信部３０と、受信部３１と、増幅回路３２と、反転回路３３と、積分回路３４と、積分補正回路３５と、を有する。

制御部２０は、センサ部１８の各部の動作を制御し、吐水口１３ａに接近する対象物の検出を行う。また、制御部２０は、電磁弁駆動部２２に接続されている。制御部２０は、センサ部１８の検出結果に応じて電磁弁駆動部２２を駆動することにより、電磁弁１６の開／閉動作を制御する。電磁弁駆動部２２は、例えば、電磁弁１６及び制御部２０とは別に設けられる。電磁弁駆動部２２は、例えば、電磁弁１６又は制御部２０に組み込んでもよい。電磁弁駆動部２２は、必要に応じて設けられ、省略可能である。

送信部３０は、投光素子４０と、抵抗４１と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）４２と、を有する。投光素子４０は、センサ部１８の出力信号である赤外光を投光する。送信部３０は、赤外光を伝播波として送信する。送信部３０の送信する伝播波は、赤外光に限ることなく、例えば、可視光、マイクロ波、超音波などでもよい。

抵抗４１及びＦＥＴ４２は、投光素子４０に所定の電流を流すための回路である。抵抗４１及びＦＥＴ４２は、制御部２０から出力されるタイミング信号（ＬＥＤＯＵＴ）に応じて投光素子４０に所定の電流を流すことにより、投光素子４０をパルス投光させる。送信部３０は、例えば、所定の周期でオン／オフを繰り返すパルス状の伝播波を送信する。これにより、伝播波を常時送信する場合に比べて、送信部３０における消費電力を抑えることができる。

受信部３１は、対象物で反射した伝播波の反射波を受信し、反射波に対応した受信信号を出力する。受信部３１は、受光素子４４と、抵抗４５と、ＯＰアンプ４６と、を有する。受光素子４４は、対象物から反射した赤外光を受光し、その受光量に比例する光電流を発生させる。抵抗４５及びＯＰアンプ４６は、受光素子４４で発生した光電流を電圧に変換し、変換後の電圧を受信信号として出力する。前述のように、送信部３０は、パルス状の伝播波を送信する。この場合、受信部３１は、伝播波の周期に応じたパルス信号（矩形波）を受信信号として出力する。

ＯＰアンプ４６の出力端子は、コンデンサ４８に接続されている。受信部３１は、コンデンサ４８を介して増幅回路３２に接続される。これにより、受信部３１は、受信信号の交流成分をコンデンサ４８を介して増幅回路３２に入力する。受信部３１は、例えば、パルス信号の交流成分を増幅回路３２に入力する。コンデンサ４８は、換言すれば、微分回路を形成する。コンデンサ４８は、例えば、受信信号の時間微分を増幅回路３２に入力する。

増幅回路３２は、抵抗５０、５１及びＯＰアンプ５２を有する。増幅回路３２は、受信部３１から入力された受信信号を増幅し、反転回路３３に入力する。反転回路３３は、抵抗５３、５４及びＯＰアンプ５５を有する。反転回路３３は、入力信号に対して信号振幅は等しく、その極性を反転させた信号を出力する。

また、増幅回路３２の出力は、スイッチング素子５６を介して積分回路３４に入力される。換言すれば、増幅回路３２は、受信部３１と積分回路３４との間に設けられ、受信信号を増幅して積分回路３４に出力する。

反転回路３３の出力は、スイッチング素子５７を介して積分回路３４に入力される。各スイッチング素子５６、５７は、制御部２０に接続されている。制御部２０は、タイミング信号Ｓ２及びＳ３により、各スイッチング素子５６、５７のオン／オフを個別に制御する。スイッチング素子５６、５７は、例えば、アナログスイッチである。

積分回路３４は、受信信号を積分し、その積分信号を出力する。この例において、積分回路３４は、増幅回路３２によって増幅された増幅後の受信信号と、増幅後の受信信号の極性を反転回路３３で反転させた反転後の受信信号と、を積分した積分信号を出力する。

積分回路３４は、ＯＰアンプ６０と、抵抗６１と、コンデンサ６２と、スイッチング素子６３と、を有する。ＯＰアンプ６０の出力端子は、制御部２０に接続されている。積分回路３４の出力（積分信号）は、制御部２０に入力される（ＡＤ１）。

スイッチング素子６３は、制御部２０に接続されている。制御部２０は、タイミング信号Ｓ１をスイッチング素子６３に入力することにより、スイッチング素子６３のオン／オフを制御する。制御部２０は、スイッチング素子６３をオン状態にすることにより、コンデンサ６２に蓄積された電荷を放電する。すなわち、制御部２０は、スイッチング素子６３をオン状態にすることにより、積分回路３４のリセットを行う。

制御部２０は、各タイミング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を制御し、投光のタイミングと積分のタイミングを同期させる。これにより、例えば、効果的な受信信号の積分を行うことができる。

積分補正回路３５は、積分回路３４から出力される積分信号の補正を行う。積分補正回路３５は、増幅回路３２の入力に接続されている。より詳しくは、積分補正回路３５は、増幅回路３２の入力とコンデンサ４８との間に接続されている。積分補正回路３５は、例えば、積分信号を補正するための補正信号を増幅回路３２に入力することにより、積分信号の補正を行う。

積分補正回路３５は、コンデンサ６５と、抵抗６６と、を有する。コンデンサ６５の一端は、増幅回路３２の入力に接続されている。より詳しくは、コンデンサ６５の一端は、抵抗５０を介してＯＰアンプ５２の反転入力端子に接続されている。コンデンサ６５の他端は、抵抗６６の一端に接続されている。抵抗６６の他端は、制御部２０に接続されている。

制御部２０は、積分補正回路３５にタイミング信号Ｓ４を入力することにより、積分補正回路３５から増幅回路３２に入力される補正信号を制御する。制御部２０は、例えば、受信部３１から増幅回路３２に入力される受信信号を模擬した信号をタイミング信号Ｓ４として積分補正回路３５に入力する。前述のように、受信信号は、例えば、パルス信号である。この場合、制御部２０は、受信信号を模擬したパルス信号をタイミング信号Ｓ４として積分補正回路３５に入力する。

積分補正回路３５は、例えば、制御部２０から入力されたパルス状のタイミング信号Ｓ４を基に、タイミング信号Ｓ４の交流成分の信号（微分信号）をコンデンサ６５によって生成し、この交流成分の信号を補正信号として増幅回路３２に入力する。この例において、積分補正回路３５は、換言すれば、微分回路である。

図３は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。
図３は、使用者が手などを吐水口１３ａ（センサ部１８の検出領域）に近接させた時の、水栓装置１０の理想的な動作を表す。換言すれば、図３は、センサ部１８が対象物を検出している時の理想的な動作である。理想的な動作とは、積分補正回路３５による積分信号の補正を行うことなく、対象物の接近に応じて吐止水が適切に行われる動作である。

図３に表したように、水栓装置１０の動作においては、まず、パルス投光を行う前に、Ｔ０のタイミングから所定時間、信号Ｓ１によってスイッチング素子６３をオンし、コンデンサ６２を放電する。すなわち、積分回路３４をリセットする。この状態の積分回路３４の出力電圧（ＯＰアンプ６０の出力）が基準値（反射信号のゼロ位置）となる。

Ｔ１のタイミングでＬＥＤＯＵＴ信号がオン出力されてＦＥＴ４２がオンして、投光素子４０が投光する。これと同時に、信号Ｓ２がオン出力されてスイッチング素子５６がオンし、投光素子４０の投光に同期して、反射光に比例した信号である増幅回路３２の出力を積分回路３４で積分する。

Ｔ２のタイミングでＬＥＤＯＵＴ信号がオフする。これと同時に、信号Ｓ２がオフし、信号Ｓ３がオンしてスイッチング素子５７がオンする。ここでは、投光素子４０が投光していない状態の受信信号を、反転回路３３によって極性を反転させて積分回路３４で積分する。Ｔ３のタイミングでは、信号Ｓ３がオフ、信号Ｓ２がオンして、Ｔ１〜Ｔ３のタイミングの動作を繰り返す。

なお、Ｔ１〜Ｔ２とＴ２〜Ｔ３の時間間隔は、同じ時間である。こうして、図３のＴ５のタイミングまで、同一の動作を２回繰り返す。制御部２０は、パルス投光の動作（Ｔ１〜Ｔ３のタイミングの動作）を所定回数繰り返す。パルス投光の回数は、例えば、１０回〜１００回程度である。パルス投光の回数は、これに限ることなく、任意の回数でよい。

本動作は、一般に同期積分と呼ばれており、パルス投光によりノイズを除去することができる。投光に同期して受信信号を積分する動作に加えて、投光しないタイミングで受信信号の極性を逆転させて積分（すなわち反転積分）することで、ノイズ除去効果が高まっている。このパルス投光とその積分動作を複数回、繰り返し行うことにより、反射物による積分量は増え、ノイズによる積分量は逆に減少する。このように、パルス投光とそれに同期した積分を複数回行えば、その繰り返し回数が増えるに従ってＳ／Ｎが向上することができる。また、送信部３０の出力を小さくすることにより、例えば、送信部３０や受信部３１の小型化を図ることもできる。

投光素子４０の投光に同期して増幅回路３２の出力を積分することにより、積分回路３４は、投光回数に比例した反射受光量を積分信号（ＡＤ１）として制御部２０に出力する。図２の回路の場合、検出対象からの反射光、すなわち投光パルスに同期した信号は、積分回路３４の出力が上昇する側に積分される。

なお、これは図２の構成でそうなるのであって、例えば受光素子４４の取り付け極性、増幅回路３２の構成（反転型か非反転型か）や増幅段数によっては積分回路３４の出力が下降する側に積分される場合もある。積分回路３４の出力は、上昇する方向に積分してもよいし、下降する方向に積分してもよい。

また、増幅回路３２の出力と反転回路３３の出力を同時間、同回数積分することにより、例えば、投光に同期しない成分、つまりセンサ部１８の動作環境にあるランダムノイズを抑制することができる。こうして、投光と積分動作を繰り返すことで、反射信号量（積分回路３４の出力）は大きくなり、ノイズ成分は小さくなってセンサ部１８のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

制御部２０は、積分回路３４から入力された積分信号に対して所定の閾値を設定する。制御部２０は、積分信号が閾値を超えた場合に、対象物が有ると検出し、吐水を行う。この例では、積分回路３４の出力が上昇する側に積分される。従って、この例において、閾値は、積分回路３４をリセットした時の基準値よりも大きい。制御部２０は、積分信号が閾値未満の場合に、対象物が無いと検出し、積分信号が閾値以上の場合に、対象物が有ると検出する。積分回路３４の出力が下降する側に積分される場合には、これとは反対に、積分信号が閾値よりも大きい場合に、対象物が無いと検出し、積分信号が閾値以下の場合に、対象物が有ると検出する。

積分信号及び閾値は、投光素子４０から所定回数のパルス投光を行った場合に、積分信号が閾値を超えるように設定される。このように、水栓装置１０の理想的な動作においては、対象物が有る場合に、受信信号の積分値が閾値を超えることにより、対象物の検出が行われる。

図４は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。
図４は、センサ部１８の検出領域内に対象物が無い状態における水栓装置１０の理想的な動作を表す。換言すれば、図４は、受信部３１が反射波を受信していない時の理想的な動作である。

図４に表したように、センサ部１８の検出領域内に対象物が無い状態においては、パルス投光を行った場合にも、受信部３１の出力は、最低出力の状態（Ｌｏｗ状態）で保持される。従って、積分回路３４の出力も増減することなく、基準値の状態で保持される。

このように、水栓装置１０の理想的な動作においては、対象物が無い場合、投光素子４０から所定回数のパルス投光を行っても、積分信号が基準値の状態で実質的に一定となり、閾値を超えない。これにより、対象物が無いと検出される。止水中においては、止水状態が継続され、吐水中においては、吐水口１３ａからの吐水が停止される。

図５及び図６は、水栓装置が誤動作を起こした場合の動作の一例を表す参考のタイミングチャートである。
図５に表したように、積分回路３４の出力（積分信号）は、実際には、受信部３１が反射波を受信していない状態においても、基準値で一定にはならず、変動する。こうした積分信号の変動は、例えば、センサ部１８や制御部２０の各回路を構成する部品の特性のバラつきに起因する。

例えば、積分回路３４のＯＰアンプ６０のオフセット電圧のバラつきに起因して、積分信号が変動する。受信部３１が反射波を受信してしない状態において、ＯＰアンプ６０からオフセット電圧（直流電圧）が出力されると、コンデンサ６２が充電又は放電され、積分信号が変動する。コンデンサ６２が充電される場合には、図５に表したように、時間の経過とともに、積分信号が連続的に増加する。反対に、コンデンサ６２が放電される場合には、図６に表したように、時間の経過とともに、積分信号が連続的に減少する。

例えば、積分信号が増加する方向に変動した場合には、図５に表したように、対象物が無いにも関わらず、積分信号が閾値を超え、吐水が行われてしまう可能性が生じる。積分信号が減少する方向に変動した場合には、図６に表したように、対象物が有るにも関わらず、積分信号が閾値を超えなくなり、吐水が行われなくなってしまう可能性が生じる。

図７は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。
図７に表したように、制御部２０は、積分信号が増加する方向に変動する場合、ＬＥＤＯＵＴ信号がオフになるタイミング（例えばＴ２）でオンになり、ＬＥＤＯＵＴ信号がオンになるタイミング（例えばＴ３）でオフになるパルス状の信号Ｓ４を積分補正回路３５に入力する。

この場合、各スイッチング素子５６、５７のオン／オフにより、コンデンサ６５を介して増幅回路３２に入力される交流の補正信号のうち、負側に振れる信号が用いられる。これにより、積分信号を減少させ、増加傾向の積分信号の変動を抑制することができる。減少させる補正量を調整することにより、対象物が無い状態において、積分信号を実質的に一定にすることができる。

図８は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。
図８に表したように、制御部２０は、積分信号が減少する方向に変動する場合、ＬＥＤＯＵＴ信号がオンになるタイミング（例えばＴ１）でオンになり、ＬＥＤＯＵＴ信号がオンになるタイミング（例えばＴ２）でオフになるパルス状の信号Ｓ４を積分補正回路３５に入力する。

この場合、各スイッチング素子５６、５７のオン／オフにより、コンデンサ６５を介して増幅回路３２に入力される交流の補正信号のうち、正側に振れる信号が用いられる。これにより、上記とは反対に、積分信号を増加させ、減少傾向の積分信号の変動を抑制することができる。増加させる補正量を調整することにより、対象物が無い状態において、積分信号を実質的に一定にすることができる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すタイミングチャートである。
図９（ａ）に表したように、制御部２０は、例えば、積分補正回路３５のコンデンサ６５に入力するパルス状の信号Ｓ４のパルス幅を調整する。あるいは、図９（ｂ）に表したように、制御部２０は、例えば、積分補正回路３５のコンデンサ６５に入力するパルス状の信号Ｓ４のパルス数を調整する。これにより、積分補正回路３５による積分信号の補正量を調整することができる。例えば、パルス状の信号Ｓ４のパルスの振幅を調整することによって、積分補正回路３５による積分信号の補正量を調整してもよい。または、これらを組み合わせて補正量を調整してもよい。制御部２０は、例えば、信号Ｓ４のパルス幅、パルス数、及び振幅の少なくともいずれかを調整することにより、積分信号の補正量を調整する。

制御部２０は、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号に基づいて、積分補正回路３５による積分信号の補正量を決定する。制御部２０は、例えば、受信部３１が反射波を受信していない状態において、積分回路３４をリセットした直後の積分信号（基準値）と、投光素子４０から所定回数のパルス投光を行った後の積分信号と、の差分ΔＩＳ（図７参照）を求める。そして、制御部２０は、この差分ΔＩＳを打ち消すように、積分補正回路３５による積分信号の補正量を決定する。制御部２０は、例えば、差分ΔＩＳと補正量のパラメータとを関連付けたテーブルデータを有する。補正量のパラメータとは、上述のように、例えば、パルス信号のパルス幅、パルス数、振幅などである。制御部２０は、例えば、算出した差分ΔＩＳに対応する補正量のパラメータをテーブルデータから読み出すことにより、積分補正回路３５による積分信号の補正量を決定する。

また、制御部２０は、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号と閾値との差が所定値となるように、積分補正回路３５による積分信号の補正量及び閾値を決定する。受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号と閾値との差は、換言すれば、対象物の検出の分解能である。すなわち、制御部２０は、検出の分解能が所定値となるように、積分補正回路３５による積分信号の補正量及び閾値を決定する。

例えば、積分回路３４の最大出力が３Ｖで、必要な分解能が０．５Ｖであったとする。この際、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号の出力が２．８Ｖであると、必要な分解能が得られなくなってしまう。この場合、例えば、対象物を検出可能な距離が変化してしまう。

制御部２０は、上記のような場合に、積分信号の補正量及び閾値を調整する。例えば、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号の出力が２．４Ｖで安定するようにし、閾値を２．９Ｖに設定する。すなわち、必要な分解能が０．５Ｖである場合には、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号の出力が、最大出力よりも少なくとも０．５Ｖ低くなるように補正量を決定する。これにより、必要な０．５Ｖの分解能を得ることができる。また、例えば、補正によって検出距離が変動してしまうことを抑制することができる。

制御部２０は、例えば、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号が所定値となるように、積分補正回路３５による積分信号の補正量を決定してもよい。例えば、積分回路３４の最大出力が３Ｖである場合に、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号の出力が１．５Ｖで安定するように補正量を決定する。この場合、例えば、閾値を予め２．０Ｖに設定しておくことで、必要な分解能を得ることができる。これにより、例えば、閾値を変動させる必要が無く、制御部２０における対象物の検出の処理を簡潔にすることができる。

図１０〜図１２は、第１の実施形態にかかる水栓装置の動作の一例を表すフローチャートである。
図１０に表したように、水栓装置１０の制御部２０は、例えば、電源の投入などで動作を開始すると、まず、補正量算出サブルーチンを実行する（図１０のステップＳ１０１）。すなわち、制御部２０は、積分補正回路３５による積分信号の補正量を算出する処理を実行する。

図１１に表したように、補正量算出サブルーチンにおいて、制御部２０は、投光素子４０を非発光とした状態で、積分信号の積分値の測定を行う（図１１のステップＳ２０１、Ｓ２０２）。すなわち、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号の積分値の測定を行う。積分値の測定では、まず積分回路３４をリセットした時の積分信号の積分値（基準値）を取得する。そして、所定時間経過した後の積分信号の積分値を取得する。所定時間は、実際に対象物の検出を行う際のパルス投光の回数に対応する時間である。

なお、補正量算出サブルーチンにおいて、図５のように投光素子４０を実際にパルス発光させてもよいが、センサ部１８の設置状態によっては、検知対象物（使用者の手）以外にも反射物として洗面器１１などが存在する可能性がある。つまり、発光状態で積分値を測定すると、意図しない反射波を受信してしまう可能性がある。そのため、補正量を算出する際は、投光素子４０は非発光状態とした方が精度の高い補正量を算出することができる。

制御部２０は、積分値を取得した後、補正量の算出を行う（図１１のステップＳ２０３）。制御部２０は、前述のように、基準値と所定時間経過後の積分値との差分ΔＩＳを算出する。

制御部２０は、差分ΔＩＳを算出した後、積分補正回路３５から増幅回路３２に入力する補正信号の動作条件を決定する（図１１のステップＳ２０４）。換言すれば、制御部２０は、積分補正回路３５に入力する信号Ｓ４の動作条件を決定する。制御部２０は、例えば、前述のように、算出した差分ΔＩＳに対応するパラメータをテーブルデータから読み出すことにより、動作条件を決定する。制御部２０は、動作条件を決定した後、補正量算出サブルーチンを終了し、メインの処理に戻る。

制御部２０は、補正量算出サブルーチンを終了した後、例えば、所定時間待機する（図１０のステップＳ１０２）。所定時間は、例えば、０．５秒である。待機時間は、これに限ることなく、任意の時間でよい。制御部２０は、所定時間の待機を行った後、続いて、センサ動作サブルーチンを実行する（図１０のステップＳ１０３）。

図１２に表したように、制御部２０は、センサ動作サブルーチンを開始すると、図７及び図８などで説明したように、投光素子４０のパルス投光を行い、投光素子４０のパルス投光に同期させて各スイッチング素子５６、５７のオン／オフを制御するとともに、補正量算出サブルーチンで決定した動作条件に応じた信号Ｓ４を積分補正回路３５に入力することにより、積分補正回路３５に積分信号の補正を行わせる（図１２のステップＳ３０１）。

制御部２０は、所定回数のパルス投光を行った後、積分回路３４から入力された積分信号の積分値を測定する（図１２のステップＳ３０２）。

制御部２０は、積分値を測定した後、基準値と積分値との差分をセンサデータとして算出する（図１２のステップＳ３０３）。

制御部２０は、算出したセンサデータが閾値以上か否かを判定する（図１２のステップＳ３０４）。制御部２０は、センサデータが閾値以上である場合、感知と判定する（図１２のステップＳ３０５）。すなわち、対象物が有ると検出する。そして、制御部２０は、センサデータが閾値未満である場合、非感知と判定する（図１２のステップＳ３０６）。すなわち、対象物が無いと検出する。制御部２０は、感知／非感知を判定した後、センサ動作サブルーチンを終了し、メインの処理に戻る。

制御部２０は、センサ動作サブルーチンを終了すると、今回の検出動作において対象物を感知したか否かを判定する（図１０のステップＳ１０４）。

制御部２０は、感知したと判定した場合、止水中であるか否かを判定する（図１０のステップＳ１０５）。

制御部２０は、止水中であると判定した場合、電磁弁駆動部２２を駆動させて電磁弁１６を開き、吐水を開始させた後、ステップＳ１０２の処理に戻る（図１０のステップＳ１０６）。一方、制御部２０は、ステップＳ１０５において吐水中であると判定した場合には、そのままステップＳ１０２の処理に戻る。

制御部２０は、ステップＳ１０４において非感知と判定した場合、吐水中であるか否かを判定する（図１０のステップＳ１０７）。

制御部２０は、吐水中であると判定した場合、電磁弁駆動部２２を駆動させて電磁弁１６を閉じ、吐水を終了させた後、ステップＳ１０２の処理に戻る（図１０のステップＳ１０８）。一方、制御部２０は、ステップＳ１０７において止水中であると判定した場合には、そのままステップＳ１０２の処理に戻る。

制御部２０は、上記の処理を繰り返す。これにより、水栓装置１０では、使用者が手などを吐水口１３ａに近付けることにより、吐水口１３ａから自動で吐水が開始され、使用者が手などを吐水口１３ａから遠ざけることにより、吐水口１３ａからの吐水が終了される。

本実施形態に係る水栓装置１０では、積分補正回路３５によって積分信号を補正することにより、部品の特性のバラつきなどに起因する誤動作を抑制することができる。対象物が存在するのに吐水が開始されなかったり、対象物が存在しないのに吐水が行われてしまったりすることを抑制することができる。

積分補正回路３５は、増幅回路３２の入力に補正信号を入力することによって、積分信号を補正する。これにより、増幅後の受信信号を補正する場合に比べて、積分補正回路３５の構成を簡易にすることができる。例えば、積分補正回路３５における消費電力を抑えることができる。

積分補正回路３５は、増幅回路３２の入力に接続されたコンデンサ６５を有する。これにより、積分補正回路３５の構成をより簡易にすることができる。例えば、積分補正回路３５を小型化することができる。

積分補正回路３５による積分信号の補正量は、コンデンサ６５に入力されるパルス信号のパルス幅、あるいはパルス数によって調整される。これにより、パルス幅の長短又はパルス数の増減によって補正量を調整することができ、分解能の高い補正が可能となる。

積分補正回路３５による積分信号の補正量は、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号に基づいて決定される。これにより、部品の特性のバラつきなどに起因する積分信号の変動量を知ることができ、積分信号を適切に補正することができる。

積分補正回路３５による積分信号の補正量及び閾値は、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号と閾値との差が所定値となるように決定される。このように、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号（基準値）と閾値との差を所定値にすることにより、閾値を適切に設定することができる。例えば、対象物を検出可能な距離（領域）が、補正によって変動してしまうことを抑制することができる。

積分補正回路３５による積分信号の補正量は、あるいは、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号が所定値となるように決定される。この場合には、受信部３１が反射波を受信していない時の積分信号の出力値を、補正によって所定値に設定することができる。換言すれば、待機時の積分信号の出力値を、所定値に設定することができる。これにより、例えば、制御部２０における対象物の検出の処理を簡潔にすることができる。

上記実施形態では、積分補正回路３５が、増幅回路３２の入力に補正信号を入力する。補正信号を入力する位置は、これに限ることなく、受光素子４４から制御部２０へと至る信号経路上の任意の位置でよい。補正信号を入力する位置は、積分信号を補正可能な任意の位置でよい。

上記実施形態では、パルス信号の交流成分の信号を補正信号として増幅回路３２に入力している。補正信号の形態は、これに限ることなく、補正信号を入力する位置、積分信号の形態、及び送信部３０から送信される伝播波の形態などに応じた任意の形態でよい。補正信号の形態は、積分信号を補正可能な任意の形態でよい。

上記実施形態では、制御部２０から積分補正回路３５にパルス状の信号Ｓ４を入力することにより、積分補正回路３５に積分信号の補正を行わせている。これに限ることなく、例えば、積分補正回路３５内でパルス信号を生成することにより、積分補正回路３５の動作のみで積分信号の補正を行えるようにしてもよい。換言すれば、積分補正回路３５は、制御部２０から独立して動作させてよい。この場合、積分信号の補正量は、上記と同様の処理などにより、積分補正回路３５に算出させてもよいし、例えば、ボリューム抵抗やディップスイッチなどの調整機構を設け、使用者の設定に応じて補正量を調整できるようにしてもよい。

図１０に表したフローチャートにおいて、補正量算出サブルーチンは、例えば、電源の投入時など、制御部２０が動作を開始した時に実行される。補正量算出サブルーチンは、例えば、１日に１回の頻度など、所定の頻度で定期的に実行してもよい。これにより、例えば、補正量をより適切に設定することができる。水栓装置１０の誤動作をより適切に抑制することができる。また、例えば、使用者の操作指示を入力する操作部を制御部２０に接続し、使用者からの操作指示の入力に応じて補正量算出サブルーチンを実行できるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態にかかるトイレ装置を表す斜視図である。
図１３に表したように、トイレ装置１００（吐水装置）は、大便器１０２と、給水路１４と、電磁弁１６（開閉弁）と、センサ部１８と、制御部２０と、を備える。なお、上記第１の実施形態に関して説明した水栓装置１０と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。

大便器１０２は、凹状のボウル部と、ボウル部に洗浄水を吐出する吐水口（図示は省略）と、を有する。大便器１０２は、給水路１４を介して供給された洗浄水を吐水口からボウル部内に吐出することにより、ボウル部内に排泄された汚物などを洗い流す。すなわち、この例においては、大便器１０２が吐水部として機能する。大便器１０２は、換言すれば、洋式腰掛便器である。

センサ部１８は、上記第１の実施形態と同様に、送信部３０と、受信部３１と、増幅回路３２と、反転回路３３と、積分回路３４と、積分補正回路３５と、を有する（いずれも図示は省略）。センサ部１８は、使用者の手などの対象物を検出し、検出結果を制御部２０に入力する。制御部２０は、例えば、センサ部１８が対象物を検出したことに応答して電磁弁１６を所定時間開くことにより、自動的に大便器１０２の洗浄を行う。制御部２０は、例えば、センサ部１８の検出結果が対象物を検出した状態から検出していない状態に切り替わった場合に、大便器１０２の洗浄を行うようにしてもよい。すなわち、制御部２０は、使用者の大便器１０２から離れる動きに応答して大便器１０２の洗浄を行ってもよい。

このように構成されたトイレ装置１００において、上記第１の実施形態と同様に、積分補正回路３５によって積分信号を補正する。これにより、上記第１の実施形態の水栓装置１０と同様に、トイレ装置１００においても、部品の特性のバラつきなどに起因する誤動作を抑制することができる。

（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態にかかるトイレ装置を表す説明図である。
図１４に表したように、トイレ装置２００（吐水装置）は、小便器２０２と、給水路１４と、電磁弁１６（開閉弁）と、センサ部１８と、制御部２０と、を備える。

小便器２０２は、凹状のボウル部と、ボウル部に洗浄水を吐出する吐水口（図示は省略）と、を有する。小便器２０２は、給水路１４を介して供給された洗浄水を吐水口からボウル部内に吐出することにより、ボウル部の表面を洗い流す。すなわち、この例においては、小便器２０２が吐水部として機能する。

センサ部１８は、上記第１の実施形態と同様に、送信部３０と、受信部３１と、増幅回路３２と、反転回路３３と、積分回路３４と、積分補正回路３５と、を有する（いずれも図示は省略）。センサ部１８は、使用者の身体などの対象物を検出し、検出結果を制御部２０に入力する。制御部２０は、例えば、センサ部１８の検出結果が対象物を検出した状態から検出していない状態に切り替わった場合に、小便器２０２の洗浄を行う。

このように構成されたトイレ装置２００において、上記第１の実施形態と同様に、積分補正回路３５によって積分信号を補正する。これにより、上記第１の実施形態の水栓装置１０と同様に、トイレ装置２００においても、部品の特性のバラつきなどに起因する誤動作を抑制することができる。

このように、吐水装置は、水栓装置でもよいし、大便器を用いたトイレ装置でもよいし、小便器を用いたトイレ装置でもよい。吐水装置は、これらに限ることなく、対象物の検出を行って吐止水を制御する任意の吐水装置でよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、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、水栓装置１０、トイレ装置１００、２００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、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 水栓装置、 １１ 洗面器、 １２ 洗面カウンタ、 １３ 水栓（吐水部）、 １３ａ 吐水口、 １４ 給水路、 １５ 排水路、 １６ 電磁弁（開閉弁）、 １７ 接続ケーブル、 １８ センサ部、 ２０ 制御部、 ２２ 電磁弁駆動部、 ３０ 送信部、 ３１ 受信部、 ３２ 増幅回路、 ３３ 反転回路、 ３４ 積分回路、 ３５ 積分補正回路、 ４０ 投光素子、 ４１ 抵抗、 ４２ ＦＥＴ、 ４４ 受光素子、 ４５ 抵抗、 ４６ ＯＰアンプ、 ４８ コンデンサ、 ５０、５１ 抵抗、 ５２ ＯＰアンプ、 ５３、５４ 抵抗、 ５５ ＯＰアンプ、 ５６、５７ スイッチング素子、 ６０ ＯＰアンプ、 ６１ 抵抗、 ６２ コンデンサ、 ６３ スイッチング素子、 １００、２００ トイレ装置、 １０２ 大便器、 ２０２ 小便器

Claims (6)

1. 水を吐出する吐水口を有する吐水部と、
   給水源から前記吐水口に水を導く給水路と、
   前記給水路を開閉する開閉弁と、
   伝播波を送信する送信部と、
   前記伝播波の反射波を受信し、前記反射波に対応した受信信号を出力する受信部と、
   前記受信信号を積分して積分信号を出力する積分回路と、
   前記積分信号を基に対象物の有無を検出し、前記対象物の検出結果に応じて前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
   前記送信部から前記伝播波が送信されている期間中に、前記伝播波の送信タイミングに合わせて前記積分信号を補正することにより、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号の変動を抑制する積分補正回路と、
   を備えたことを特徴とする吐水装置。
2. 前記受信部と前記積分回路との間に設けられ、前記受信信号を増幅して出力する増幅回路をさらに備え、
   前記積分回路は、前記増幅回路による増幅後の前記受信信号を積分し、
   前記積分補正回路は、前記増幅回路の入力に補正信号を入力することによって、前記積分信号を補正することを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
3. 前記積分補正回路は、前記増幅回路の入力に接続されたコンデンサを有することを特徴とする請求項２記載の吐水装置。
4. 前記積分補正回路による前記積分信号の補正量は、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号に基づいて決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の吐水装置。
5. 前記制御部は、前記積分信号が閾値を超えた場合に、前記対象物が有ると検出し、
   前記積分補正回路による前記積分信号の補正量及び前記閾値は、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号と前記閾値との差が所定値となるように決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の吐水装置。
6. 前記積分補正回路による前記積分信号の補正量は、前記受信部が前記反射波を受信していない時の前記積分信号が所定値となるように決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の吐水装置。

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