JPH06146356A - 自動水栓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水流や表面反射などにより誤動作することがな
く、デッドゾーンのない使い勝手の良い自動水栓を提供
することを目的とする。 【構成】自動水栓（10）は光信号により作動し、光信号
は光ファイバーからなる導光媒体（46）により投受光さ
れる。導光媒体（46）の一端は発光素子（52）と受光素
子（56）に接続され、その他端は互いに離間した２対の
投受光ヘッド（62L、62R）に分岐してある。投受光ヘッ
ド（62L、62R）は、スパウト（12）の基部に配置してあ
り、吐出口（36）から流出する水流（74）の左右両側に
位置する２つの感知領域（76L、76R）に向けて指向させ
てある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、洗面台、手洗い、流
し、病院用洗浄装置などに使用される自動水栓およびそ
のサブアッセンブリに関する。

【０００２】

【従来の技術】スイス特許646765号には、光ファイバー
を用いた自動水栓が開示されている。この自動水栓にお
いては、蛇口管５の吐出口３には湯水２本のパイプ２が
接続してあり、温度調節レバー６により湯水の混合比を
変えるようになっている。パイプ２から供給される湯水
は電磁弁１２により制御されるもので、この電磁弁は発
光素子１５と受光素子１６とを備えた制御装置１４によ
り駆動される。発光素子１５からの光信号は光ファイバ
ー８を介して感知領域２１に発射され、感知領域からの
反射光は光ファイバー９を介して受光素子１６に入力さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前掲スイス特許の第１
図および第２図に図解された実施例においては、光ファ
イバー８および９の投受光端部は吐出口３の下方近傍に
設けてあり、光信号は破線２１で示したように吐出口３
の軸線に平行に斜め下向きに投受光されるようになって
いる。斯る配置では、投光用光ファイバー８から発射さ
れた光信号は吐出口３から流出する水流や水飛沫によっ
て反射され、制御回路は水流に応答するので、一旦自動
水栓が作動すると水が出放しになるという誤動作が生じ
るおそれがある。また、誤動作は光信号が洗面台や流し
の表面によって反射されることによっても起こり得るも
ので、表面反射による誤動作を防止するためには、反射
率の高い表面を有する洗面台や流しにはこの配置を適用
することができない。

【０００４】同特許の第３図の実施例では、光ファイバ
ーの端部は蛇口管５の先端に設けてあり、使用者の上体
を感知するようになっている。この構造では、使用者が
洗面台や流しの前に立ち続けている限りは、湯水を使用
していなくても人体が検知され、自動水栓が開かれると
いう誤動作が生じ、同様に湯水の浪費を招くおそれがあ
る。

【０００５】同特許の第４図の実施例は、湯と水とを別
々に吐出させることを目的としている。このため、左右
２対の光ファイバーが使用してあり、一方の対の光ファ
イバーは蛇口管５の右側の感知領域２１に光信号を投受
光し、他方の対の光ファイバーは蛇口管の左側の感知領
域２１に光信号を投受光するようになっている。夫々の
対の光ファイバーは別々の制御回路に接続され、湯パイ
プ２と水パイプ２とは別々の電磁弁により独立に制御さ
れるものと考えられる。この実施例では、光ファイバー
の投受光端は蛇口管５の頭部から左右に水平に指向させ
てあるので、吐出口の直下はデッドゾーンとなる。その
結果、吐出口の下に手を差し出しただけでは自動水栓は
作動しない。自動水栓を作動させるためには、使用者は
蛇口管頭部の左右いづれかの感知領域に積極的に手を差
し出さなければならない。従って、この実施例の自動水
栓は使い勝手が良くない。また、発光素子と受光素子と
制御回路とは夫々２組が必要となるので、装置のコスト
が増加する。

【０００６】本発明の主たる目的は、誤動作することが
なく、節水に寄与することの可能な自動水栓およびその
サブアッセンブリを提供することにある。

【０００７】他の見地においては、本発明の目的は、蛇
口から出る水や洗面台を感知して誤動作することの無い
自動水栓を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、デッドゾーンが無
く、使い勝手の良い自動水栓を提供することにある。

【０００９】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
の自動水栓においては、単一の発光素子と単一の受光素
子が使用され、光ファイバーからなる導光媒体の一端は
この発光素子と受光素子に光学的に接続される。導光媒
体の他端は、互いに離間した２対の投受光端部に分岐し
てあり、蛇口管の基部に配置してある。これら２対の投
受光端部は、蛇口管の吐出口から流出する水流に隣接し
蛇口管の中央面に関して該水流の左右両側に位置する２
つの感知領域に向かって、蛇口管の基部からほぼ水平方
向に指向させてある。

【００１０】発光素子を励起すると、光信号は導光媒体
の一端から導光媒体に導入される。導光媒体を伝播する
光信号は２方向に分けられ、蛇口管の基部に設けた２カ
所の投受光端部から水流の左右両側の２つの感知領域に
発射される。感知領域は蛇口管の中央面に関して水流の
左右両側に位置し、水流の左右いづれの側から手を差し
出しても水栓は作動するので、感知のデッドゾーンがな
い。また、光信号は蛇口管の基部から水平に投光され、
この方向には流しや洗面台の表面が存在しないので、流
しや洗面台からの表面反射により自動水栓が誤動作する
ことがない。さらに、感知領域は水流に隣接する水流の
両側の領域に設定してあり、光信号は水流により反射さ
れることがないので、本発明の自動水栓は水流によって
誤動作することもない。

【００１１】本発明の他の特徴や利点は、以下の実施例
の記載に従い明らかとなろう。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照
しながら、本発明をより詳しく説明する。

【００１３】図１から図５は本発明の第１実施例に係る
自動水栓を示す。図１および図２を参照するに、自動水
栓１０はスパウト（蛇口管）１２を有し、このスパウト
１２は断面ほぼＵ字形の中空のハウジング１４を有す
る。図示した実施例では、ハウジング１４は複数のねじ
（その１つを参照番号１６で示す）によりねじ付きの台
板１８に固定されている。台板１８のねじ部２０は洗面
カウンター２２の開口を経て下方へ延長しており、ワッ
シャ２４およびバックアップ板２６を介してねじ部２０
にナット２８を係合させることにより台板１８は洗面カ
ウンター２２に固定される。洗面カウンター２２には従
来型の洗面ボウル３０が装着されており、ポップアップ
棒３２を操作することにより周知の態様で排水が行われ
る。

【００１４】ハウジング１４の内部には給水管３４が延
長させてあり、スパウト１２の吐出口３６に接続してあ
る。ハウジング１４の前面はステンレス鋼などからなる
前面パネル３８によってカバーしてある。パネル３８の
下部には金属板を折り曲げてなる支持金具４０が溶接し
てあり、この支持金具４０の下端を台板１８の溝４２に
係合させることで前面パネル３８の下部が取り外し自在
に台板１８に固定される。パネル３８の上端はねじ（図
示せず）を用いてハウジング１４に固定してある。

【００１５】図２からよく分かるように、台板１８には
開口４４が貫通させてあり、この開口４４のほぼ中央に
は導光媒体４６が延長させてある。このため、台板１８
の付近では給水管３４は側方にオフセットしてある。再
び図１を参照するに、図示した実施例では、導光媒体４
６は４本の光ファイバーからなる。光ファイバー４８Ｒ
と４８Ｌとは投光用ファイバーであり、それらの下端は
制御ボックス５０内に配置された赤外発光ダイオード
（ＬＥＤ）からなる発光素子５２に光学的に接続してあ
る。光ファイバー５４Ｒと５４Ｌとは受光用ファイバー
であり、それらの下端はフォトトランジスタからなる受
光素子５６に光学接続してある。

【００１６】スパウト１２の近傍においては、投光用光
ファイバー４８Ｒと受光用光ファイバー５４Ｒとは１本
のケーブル５８Ｒにまとめられ、投光用光ファイバー４
８Ｌと受光用光ファイバー５４Ｌとは１本のケーブル５
８Ｌにまとめてある。図２からよく分かるように、スパ
ウト１２内においては、右ケーブル５８Ｒと左ケーブル
５８Ｌとはスパウト１２の中央面６０に関して左右に分
岐してあり、夫々のケーブルの光ファイバーは投受光ヘ
ッド６２Ｒおよび６２Ｌ内に延長させてある。図２の円
６４内の部分を拡大して示す図３を参照するに、左側の
投受光ヘッド６２Ｌには投光用コリメータ・レンズ６６
および受光用コリメータ・レンズ６８が設けてあり、光
ファイバー４８Ｌおよび５４Ｌにより投受光される光信
号を収束させるようになっている。右側の投受光ヘッド
６２Ｒも同様の構造になっている。左右の投受光ヘッド
６２Ｌおよび６２Ｒにはポリサルフォンからなる透明な
キャップ・アッセンブリ７０が嵌合してあり、このアッ
センブリ７０はねじ７２（図２）により支持金具４０に
着脱自在に固定されている。図２からよく分かるよう
に、投受光ヘッド６２Ｌおよび６２Ｒは、スパウト１２
の吐出口３６から流出する水流７４の左右両側の感知領
域７６Ｌおよび７６Ｒに向かって指向させてある。これ
らの感知領域７６Ｌおよび７６Ｒはスパウト１２の中央
面６０に関し左右に位置すると共に、水流７４に隣接し
ている。また、図１に示したように、キャップ・アッセ
ンブリ７０は、投受光ヘッド６２Ｌおよび６２Ｒがスパ
ウト１２の基部７８からほぼ水平方向に指向するように
支持金具４０に支持されている。

【００１７】このような構成であるから、唯一のＬＥＤ
５２から発射された赤外線信号は左右の投受光ヘッド６
２Ｌおよび６２Ｒから同時に左右両側の感知領域７６Ｌ
および７６Ｒに向かって発射される。使用者が感知領域
７６Ｌおよび７６Ｒのいづれか一方に手を差し出すだけ
で光信号は反射され、反射光は対応する投受光ヘッド６
２Ｌ又は６２Ｒから導光媒体４６の受光用ファイバー５
４Ｌ又は５４Ｒを介して唯一のフォトトランジスタ５６
に送られる。感知領域７６Ｌおよび７６Ｒは水流７４に
隣接してその両側に設定してあるので、光信号が水流７
４によって反射されることはない。また、投受光ヘッド
６２Ｌおよび６２Ｒはスパウト１２の基部７８からほぼ
水平方向に指向させてあるので、洗面カウンター２２や
洗面ボウル３０によって光信号が反射されることもな
い。

【００１８】使用者の手によって反射された光信号は受
光用光ファイバー５４Ｒおよび５４Ｌのいづれかを介し
て制御ボックス５０内のフォトトランジスタ５６に送ら
れ、フォトトランジスタ５６の出力は制御ボックス５０
内に配置された制御回路８０に入力される。制御ボック
ス５０内には、また、電磁弁８２が配置してあり、給水
管３４への給水を制御するようになっている。電磁弁８
２はＴ継手８４を介して流量制御弁付きの給湯管８６お
よび水道管８８に接続されている。Ｔ継手８４に代え
て、自動温調混合弁を配置してもよい。

【００１９】図４は制御回路８０の好ましい構成を示
す。制御回路８０は、感知回路９０とプログラムされた
マイクロコンピュータ（以下、マイコン）９２と駆動回
路９４を有し、駆動回路９４は電磁弁８２のソレノイド
９６に接続されている。図５のチャートを併せて参照す
るに、マイコン９２は周期的に同期回路９８に指令を送
り、同期回路９８は指令に応じて増幅用トランジスタ１
００にパルスを送り、ＬＥＤ５２を励起する。感知領域
からの反射光はフォトトランジスタ５６により検出さ
れ、その出力は増幅用トランジスタ１０２により増幅さ
れた上で微分増幅回路１０４に入力される。微分増幅回
路１０４の出力はゲイン調節用の可変抵抗１０６を介し
て第２段増幅回路１０８に送られる。同期回路９８は、
アナログスイッチ１１０を励起して増幅回路１０８出力
の最初の半波を積分器１１２に送り、次にアナログスイ
ッチ１１４を励起して増幅回路１０８出力の次の半波を
反転回路１１６で反転して積分器１１２に送り、最後に
アナログスイッチ１１８を励起して逆積分レベル入力器
１２０の出力を積分器１１２に送る。積分器１１２の出
力は図５に示すようになる。積分器１１２の出力は比較
器１２２に送られ、その出力はラッチ回路１２４に入力
される。同期回路９８は所定のタイミングＴでラッチ回
路１２４に信号を送り、その時の比較器１２２の出力を
ラッチさせた後、マイコン９２に終了信号を送る。マイ
コン９２はラッチ回路１２４をチェックし、その出力が
高レベルであれば感知領域に使用者の手が存在すると見
なし、駆動回路９４を介して電磁弁８２のソレノイド９
６を駆動する。これにより、湯水混合物はスパウト１２
の吐出口３６から吐出される。以上のサイクルの反復に
より、使用者の手が感知領域７６にある限り自動水栓１
０は開かれ続ける。使用者が感知領域から手を引っ込め
ることにより反射光がフォトトランジスタ５６に到達し
なくなると、タイミングＴにおけるラッチ回路１２４の
出力は低レベルとなり、電磁弁８２は閉じられる。

【００２０】感知回路９０の感度は可変抵抗１０６によ
りゲインを調節することにより増減することができるも
ので、洗面台の前に立つ使用者を感知しない程度に設定
するのが望ましい。

【００２１】図６および図７は本発明の第２実施例を示
し、第１実施例と機能の共通する構成要素は同じ参照番
号で示してある。第２実施例では、スパウト１２はねじ
付きの基台１３０とハウジング１３２とを備え、基台１
３０は例えばプラスチックで形成することができる。こ
の基台１３０はナット１３４により洗面カウンター２２
に固定されている。基台１３０には外ねじを切った給水
管１３６が貫通させてあり、他のナット１３８により固
定してある。ハウジング１３２には給水管１３６の外ね
じに噛み合う内ねじが形成してあり、ハウジング１３２
の内ねじに給水管１３６の先端をねじ込むことによりハ
ウジング１３２は交換自在に基台１３０に固定される。
このようにハウジング１３２は交換自在であるので、種
々のデザインのハウジングを装着することができる。

【００２２】基台１３０は投受光ヘッドも兼ねるもの
で、基台１３０内には図７に示した分光コネクタ１４０
および１４２が配置してある。投光用分光コネクタ１４
０はＬＥＤ５２からの光信号を１本の投光用ファイバー
１４４を介して受け取り、この光信号を分光して左右２
本の投光用ファイバー１４４Ｌおよび１４４Ｒに送る。
受光用コネクタ１４２は左右２本の受光用ファイバー１
４６Ｌおよび１４６Ｒに導入された光信号を１本の受光
用ファイバー１４６を介してフォトトランジスタ５６に
送るようになっている。この第２実施例の自動水栓も第
１実施例について前述したのと同様に作動する。

【００２３】以上には、自動水栓の特定の実施例につい
て記載したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば、液体石鹸の自動供給装置（ディスペンサ
ー）にも適用することができる。その場合には、例えば
自動水栓の蛇口管に隣接して液体石鹸供給ノズルを設
け、このノズルの両側に光ファイバーの２対の投受光端
部を同様の態様で配置する。ノズルは液体石鹸圧送用電
動ポンプに接続し、光信号によりポンプを作動させる。

【００２４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の自動水栓
においては、導光媒体４６の投受光端部は左右２つの投
受光ヘッド（６２Ｒと６２Ｌ）に分岐してあり、これら
の投受光ヘッドはスパウト１２の中央面６０に関して水
流７４の左右両側に位置する２つの感知領域７６Ｌおよ
び７６Ｒに向けて指向させてあるので、自動水栓は水流
７４を感知して誤動作することがない。また、光信号は
スパウト１２の基部７８又は１３０から水平に投光さ
れ、この方向には流しや洗面台の表面が存在しないの
で、流しや洗面台からの表面反射により自動水栓が誤動
作することがない。従って、本発明の自動水栓は、節水
に寄与することができる。同様に、給湯機からの湯を浪
費することもないので、自動水栓が温水を供給するよう
になっている場合には省エネルギに貢献する。

【００２５】また、感知領域はスパウト１２の中央面６
０に関して水流７４の左右両側に設定されているので、
水流の左右いづれの側から手を差し出しても水栓は作動
する。このように感知のデッドゾーンがないので、本発
明の自動水栓は極めて使い勝手が良い。

【００２６】さらに、制御回路８０の側においては、導
光媒体４６の端部は単一の発光素子５２および単一の受
光素子５６に接続してあるので、発光素子５２と受光素
子５６と制御回路８０は夫々１つで足りる。従って、安
価な自動水栓を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の自動水栓の第１実施例の断面
図である。

【図２】図２は、図１のII−II線に沿った断面図であ
る。

【図３】図３は、図２の円内部分の拡大断面図である。

【図４】図４は、自動水栓の制御回路の回路図である。

【図５】図５は、制御回路の動作を示すタイミング・チ
ャートである。

【図６】図６は、本発明の第２実施例の模式的断面図で
ある。

【図７】図７は、図６の実施例の投受光部の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０： 自動水栓 １２： 蛇口管（スパウト） ３６： 蛇口管の吐出口 ４６： 導光媒体 ５２： 発光素子 ５６： 受光素子 ６２： 導光媒体の投受光端部（投受光ヘッド） ７４： 吐出口からの水流 ７６： 感知領域 ７８、１３０： 蛇口管の基部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導光媒体を介して投受光される光信号に
   より水流を制御する自動水栓において：前記導光媒体の
   一端は単一の発光素子および単一の受光素子に接続し、 前記導光媒体の他端は互いに離間した２対の投受光端部
   に分岐し、前記２対の投受光端部は、蛇口管の吐出口か
   ら流出する水流に隣接し蛇口管の中央面に関して該水流
   の左右両側に位置する２つの感知領域に向かって、蛇口
   管の基部からほぼ水平方向に指向させたことを特徴とす
   る自動水栓。
2. 【請求項２】 前記導光媒体は２本の投光用光ファイバ
   ーと２本の受光用光ファイバーからなり、２本の投光用
   光ファイバーの一端は前記単一の発光素子に接続し、２
   本の受光用光ファイバーの一端は前記単一の受光素子に
   接続し、一方の投光用光ファイバーおよび一方の受光用
   光ファイバーの他端は前記中央面に関し一方の側におい
   て蛇口管の基部に配置し、他方の投光用光ファイバーお
   よび他方の受光用光ファイバーの他端は前記中央面に関
   し他方の側において蛇口管の基部に配置したことを特徴
   とする請求項１に基づく自動水栓。
3. 【請求項３】 導光媒体の前記他端は分光手段により前
   記２対の投受光端部に分岐したことを特徴とする請求項
   １に基づく自動水栓。
4. 【請求項４】 蛇口管の上部は前記基部に交換可能に取
   付けてあり、前記２対の投受光端部は前記基部に配置し
   たことを特徴とする請求項３に基づく自動水栓。
5. 【請求項５】 光信号により作動する自動水栓に用いる
   蛇口管であって、基台に設置可能な基部と、水入口から
   吐水口に連通する水路と、光信号を投受光する導光媒体
   とを備え、前記導光媒体の一端は互いに離間した２対の
   投受光端部に分岐し、前記２対の投受光端部は、前記吐
   水口から吐出される水流に隣接し蛇口管の中央面に関し
   て該水流の両側に存在する２つの感知領域に向かって前
   記基部からほぼ水平方向に指向させたことを特徴とする
   蛇口管。
6. 【請求項６】 導光媒体を介して投受光される光信号に
   より流体の供給を制御する自動流体供給装置において：
   前記導光媒体の一端は単一の発光素子および単一の受光
   素子に接続し、 前記導光媒体の他端は互いに離間した２対の投受光端部
   に分岐し、前記２対の投受光端部は、装置の流体供給ノ
   ズルから流出する流体流に隣接し該ノズルの中央面に関
   して該流体流の左右両側に位置する２つの感知領域に向
   かって、ノズルの基部からほぼ水平方向に指向させたこ
   とを特徴とする自動流体供給装置。