JPH10227051A - 自動水栓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用を止めるときの無駄な水の消費がないよ
うな止水の制御を実行して節水と使い勝手の両面で好適
に利用できるようにした自動水栓を提供する。 【解決手段】 使用者の手等を感知する感知手段による
感知信号に基づいて出力を発生する制御手段からの出力
を受けて駆動される電動開閉弁を備え、この電動開閉弁
の下流に接続した水栓本体とを備えた自動水栓におい
て、感知手段からの感知信号によって電動開閉弁を開弁
した後、この開弁状態を第１の設定時間継続して保持し
た後閉弁し、第１の設定時間の経過後において第２の設
定時間の内に感知信号がないときには電動開閉弁をその
まま閉弁状態に保持し、第２の設定時間の内に感知信号
が含まれているときには閉弁時刻から第２の設定時間を
経過したとき再び開弁させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば使用者の
手を感知の有無によって吐水と止水とを自動的に操作で
きるようにした自動水栓に係り、特に使用を止めようと
するときの無駄な吐水を無くして節水効果を向上させた
自動水栓に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗面化粧台の洗面器やキッチンのシンク
周り等に備える自動水栓として、洗面器またはキャビネ
ットのカウンターから立ち上げた水栓本体に人の手を感
知するセンサを備え、このセンサによって人の手の有無
を感知して電磁弁を開閉させるものがある。この自動水
栓は、給水源側と水栓本体との間に開閉用電磁弁を備え
たもので、センサからの信号によってソレノイドを駆動
して流路の開閉を制御するというものである。

【０００３】このような自動水栓では、手を水栓本体の
前にかざすようにするとセンサがこれを感知してその信
号をコントローラに入力し、これによって開閉用電磁弁
が開いて給水が開始される。そして、手を水栓本体から
離すとセンサによる感知がなくなり同様にその信号がコ
ントローラに入力された後に開閉用電磁弁が閉じて止水
される。

【０００４】図８は従来の自動水栓における手の感知と
開閉用電磁弁の動作及び吐水期間のタイムチャートであ
る。

【０００５】このタイムチャートに示すように、センサ
が手を感知すると同時に開閉用電磁弁はコントローラか
らの信号によって開弁して給水を開始し、手の感知が無
くなるとこれから少し遅れて開閉用電磁弁が閉弁して止
水する。すなわち、給水の開始は手の感知とほぼ同時に
実行されるのに対して、人が使用を止めたときにはこの
時刻よりも遅れて止水されるような吐水パターンとなっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように実際の使用
終了の時刻よりも止水が遅れてしまうのは、止水時のウ
ォーターハンマー発生の予防のために開閉用電磁弁の閉
弁速度を緩やかに設定していることに起因する。すなわ
ち、止水操作のときに弁の閉弁速度が速いと弁よりも上
流側の管路でのウォーターハンマーの発生があるので、
手を感知しなくなった時点でのセンサからの信号の入力
に対して、開閉用電磁弁を閉じる信号の出力を遅らせる
ような制御としている。

【０００７】このように人が使用を止めるときには、実
際の使用終了の後も継続して１〜２秒程度の間給水され
ることになり、この給水によって水が無駄に消費されて
しまう。

【０００８】また、ウォーターハンマー発生の予防だけ
でなく、開閉用電磁弁の耐久性の確保のためコントロー
ラにもオフディレイを設けるようにし、手の感知が実際
に無くなってからも一定時間遅れて開閉用電磁弁に閉信
号を出力するような制御としていることも、水の無駄な
消費を招く結果となっている。

【０００９】一方、このような水の無駄な消費をなくす
対策として、たとえば最初に手をセンサで感知した時刻
を基準として一定時間経過すると人の手の感知の有無に
関係なく止水させる制御としたものもある。このような
制御であれば、たとえば１回の使用のために必要な標準
的な給水時間が特定できるような設備であれば、この給
水時間に合わせて止水させるようにすれば、水の無駄な
消費は或る程度は防止される。

【００１０】しかしながら、洗面や食器洗い等のように
使用時間が画一的に特定できないような設備が殆どなの
で、このように給水時間に制限を設けるような制御とし
てしまうと、長い時間使うときには使用中に給水が何回
も中断されてしまい、自動水栓とはいっても却って使い
勝手が悪くなる。

【００１１】本発明において解決すべき課題は、使用を
止めるときの無駄な水の消費がないような止水の制御を
実行して節水と使い勝手の両面で好適に利用できるよう
にした自動水栓を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、使用者の手等
を感知する感知手段と、この感知手段による感知信号に
基づいて出力を発生する制御手段と、この制御手段から
の出力を受けて駆動される開閉弁と、この開閉弁の下流
に接続した水栓本体とを備えた自動水栓であって、感知
手段からの感知信号によって開閉弁を開弁した後、この
開弁状態を第１の設定時間継続して保持した後閉弁し、
第１の設定時間の経過後において第２の設定時間の内に
感知信号がないときには開閉弁をそのまま閉弁状態に保
持し、第２の設定時間の内に感知信号が含まれていると
きには閉弁時刻から第２の設定時間を経過したとき再び
開弁させる系としてなることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明においては、第１の設定時
間及び／または第２の設定時間をそれぞれ制御手段によ
って調整可能としたり、第１の設定時間を新規の吐水に
先行した複数回の吐水時の第１の設定時間の平均値とし
て演算したり、第１の設定時間を感知手段による感知レ
ベルの変化量に基づいて変更可能としたりする構成とす
ることができる。

【００１４】また、水栓本体までの流路に流量検出手段
を備え、検出した流量値に基づいて開閉弁の閉弁後の第
２の設定時間を変更可能としたものとしてもよい。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の自動水栓をその流路系統及び
コントローラとともに示す概略図である。

【００１６】図において、たとえば洗面器のカウンター
上に固定される自動水栓の水栓本体１にはその吐水口１
ａと同じ向きの正面側にセンサ窓１ｂを開放し、このセ
ンサ窓１ｂに臨ませて光学式のセンサ２を収納してい
る。このセンサ２は、従来の自動水栓において既に知ら
れているように、水栓本体１の前に人が手をかざしたと
きにはこれを検知するとともに、人の手が無いときには
非検知の信号を出力するようにしたものである。

【００１７】水栓本体１への給水路は、建屋の給水配管
に連結した止水栓３に直結した開閉用電磁弁４とこれに
下端を接続するとともに上端を水栓本体１の吐水口１ａ
に連通接続した供給管５とによって構成され、この供給
管５の中途には流量検知ユニット６を備えている。そし
て、センサ２による人の手の感知信号及び流量検知ユニ
ット６による供給流量の検知信号が入力されるコントロ
ーラ７を設け、このコントローラ７によって開閉用電磁
弁４の開閉を制御する系を備える。

【００１８】開閉用電磁弁４はラッチングソレノイド式
の開閉バルブであって、コントローラ７からの開の信号
入力によって弁体を開弁し、閉の信号によって閉弁動作
させる電磁弁機構を持つ。そして、弁体の開度は常に一
定に保持され止水栓３からの給水圧が一定のときには、
一定の流量の給水を水栓本体１に供給することができ
る。

【００１９】なお、吐水口１ａからの吐水流量を調整で
きるようにするため、図示のように水栓本体１の上端に
回転操作式の流量調整用の摘み１ｃを設けておき、この
摘み１ｃを吐水口１ａまでの流路に組み込んだ弁体に連
接し、この弁体による流路の絞り度を変更できるように
してもよい。

【００２０】流量検知ユニット６は、供給管５を通過す
る給水の流量を測定可能な流量センサ６ａを備えたもの
であり、単位時間当たりの流量または積算流量を演算し
てコントローラ７に入力可能である。このような流量セ
ンサ６ａとしては、たとえば、電磁流量計、羽根車のパ
ルス測定方法、圧力による流量変換方式等が利用でき
る。

【００２１】コントローラ７は、手感知用のセンサ２か
らの信号及び流量検知ユニット６からの流量検知信号を
受けて開閉用電磁弁４の開閉動作を制御するが、後述す
る４系統の演算系を持つものとして構成したものであ
る。そして、コントローラ７の外部には、開閉用電磁弁
４を開く信号を出した後の定常開弁時間Ｔを設定するた
めの開弁時間設定ダイヤル７ａ、及び開閉用電磁弁４を
閉じる信号を出した後に再びセンサ２による手感知があ
るかどうかの最大待ち時間幅ｔを設定するための待ち時
間設定ダイヤル７ｂを設ける。これらの開弁時間設定ダ
イヤル７ａ及び待ち時間設定ダイヤル７ｂはいずれもデ
ジタルスイッチ式としたものであり、秒単位でそれぞれ
の時間を設定してコントローラ７の演算系に入力可能で
ある。

【００２２】図２は開弁時間設定ダイヤル７ａ及び待ち
時間設定ダイヤル７ｂを含むコントローラ７による開閉
用電磁弁４に対する制御のブロック図、図３の（ａ）及
び−はそれぞれパターンが異なるタイムチャートであ
る。

【００２３】図３の（ａ）に示すように、センサ２によ
る手感知の信号が出力されると同時に、コントローラ７
によって開閉用電磁弁４が駆動されて開弁し（この開弁
のときを時刻０とする）、吐水口１ａから吐水が開始さ
れる。そして、開閉用電磁弁４が開いてから閉弁するま
での時間Ｔをコントローラ７の開弁時間設定ダイヤル７
ａによって予め設定しておくと、この時間Ｔを経過する
と開閉用電磁弁４は自動的に閉弁する。このとき、同図
の（ａ）に示すように、閉弁後においても依然としてセ
ンサ２による手の感知が継続されていても、吐水口１ａ
からの水は絞られていき、止水の態勢へと移行してい
く。

【００２４】ここで、開弁時点の時刻から時間Ｔが経過
した後に、もし待ち時間設定ダイヤル７ｂによって設定
した待ち時間ｔを経過しない時点でセンサ２による手の
感知がなくなったとき、すなわち時間Ｔの経過後であっ
て時間ｔが経過しない時刻で手の感知信号がなくなった
ときには、開閉用電磁弁４はその開弁時刻を基準として
設定された時間Ｔの間のみでの吐水が行われる。

【００２５】このような開閉用電磁弁４の制御によっ
て、予め設定した開弁時間Ｔをたとえば簡単に水で手を
洗うような場合に必要な時間に設定しておけば、人がそ
の使用を終える直前から止水の態勢に入ることができ、
図３の（ａ）の吐水のパターンに示すように、手の感知
がなくなる時点でほぼ止水状態に移行させることができ
る。したがって、従来の自動水栓のように手の感知がな
くなった時点で弁を閉じるように操作する場合に比べる
と、使用完了を予測するような形態で止水させることが
でき、これによって止水時の無駄な吐水の量を減らすこ
とができる。

【００２６】一方、手洗いを長い時間するときには、図
３の（ｂ）に示すように、時刻０の時点で開閉用電磁弁
４が同時に開弁し、時刻Ｔになると手感知が継続されて
いるのにも拘わらず、コントローラ７によって閉弁信号
が開閉用電磁弁４に送られてこれが時刻Ｔで閉弁する。
そして、この時刻Ｔの後に時間ｔが経過した時点でセン
サ２による手の感知があれば、手洗いが継続されている
と判断して再び開閉用電磁弁４に開弁信号を送り、時刻
（Ｔ＋ｔ）で開閉用電磁弁４は再び開弁して吐水口１ａ
からの吐水が行われる。

【００２７】このような時刻Ｔ〜時刻（Ｔ＋ｔ）の期間
では開閉用電磁弁４は一時的に閉弁するが、従来構造に
おいても説明したようにウォーターハンマーを防止する
ために一般的な電磁弁では弁の緩閉止が行われるので、
図３の（ｂ）の吐水のパターンで示すように閉弁時点で
急激に流量が減ることはなく、使用流量が少し絞られて
から時刻（Ｔ＋ｔ）で再び定常流量に復帰する。したが
って、使用中に一時的に開閉用電磁弁４が閉じてしまっ
ても、吐水口１ａからの給水が完全に止まってしまうこ
とはなく、使い勝手に影響を及ぼすことはない。

【００２８】更に、時刻（Ｔ＋ｔ）で再び開弁した後に
更に時間Ｔが経過したときには、同様に開閉用電磁弁４
が閉弁され、そして図示のパターンのようにこの閉弁時
刻（Ｔ＋ｔ＋Ｔ）を過ぎてから時間ｔ内で人の手の感知
がなくなっていれば、同図（ａ）のパターンと同様にそ
のまま止水される。

【００２９】以上のように、使用する標準的な時間幅に
対応するように開閉用電磁弁４の開弁時間Ｔを予め設定
しておき、この開弁時間Ｔよりも最大待ち時間ｔを経過
しない前に手の感知がなければそのまま止水させること
ができる。また、開弁時間Ｔを過ぎて最大待ち時間ｔを
経過しても手の感知があれば再び初期状態に戻す操作を
繰り返すことで、長い時間使用するときにも時間ｔ幅の
間でのみ吐水流量が少し減るだけでその使い勝手に支障
を与えることはない。

【００３０】ここで、図３に示したような吐水のパター
ンにおいて、たとえば洗面器で手をすすぐだけであれば
使用時間は３０秒程度であり、石鹸を使ったりする場合
はこれよりも長い時間を必要とする。また、キッチンに
おいても野菜洗いから食器洗い等の各種の作業が含まれ
るので、それぞれの作業に必要な使用時間は様々に変わ
る。したがって、開閉用電磁弁４を初期操作したときの
開弁時間Ｔの時間幅を自在に変更できるようにしたほう
が好ましいことは明らかで、このための操作は開弁時間
設定ダイヤル７ａを回すことで行うようにすればよい。

【００３１】また、最大待ち時間ｔについては、この時
間ｔが余り短すぎると、開閉用電磁弁４が閉弁途中で開
弁側に駆動が変更されるので、開閉用電磁弁４に対する
負荷が大きくなり、その耐久性に影響する。このため最
大待ち時間ｔについても、用途に応じて変えることが有
効であり、開弁時間Ｔの設定と同様にように待ち時間設
定ダイヤル７ｂを回すことでこの最大待ち時間ｔを変え
られるようにすることが好ましい。

【００３２】したがって、図２のブロック図に示すよう
に、開弁時間設定ダイヤル７ａ及び待ち時間設定ダイヤ
ル７ｂによって、開弁時間Ｔ及び最大待ち時間ｔを調整
して開閉用電磁弁４の開弁及び閉弁の時刻を設定すれ
ば、各用途に応じた吐水のパターンを得ることができ
る。

【００３３】また、洗面器に取り付けて主として手洗い
や洗顔等でしか使用しないような場合では、最も短い使
用時間を経験的に知ることができるので、この最短時間
に相当するように開弁時間Ｔを予め設定しておけば、図
３で示したタイムチャートのような使い勝手が可能であ
る。

【００３４】一方、たとえば手洗い専用としてしか使わ
ないような設備であれば、その開弁時間Ｔを使う度に変
更しなくても、図３の（ａ）及び（ｂ）のパターンを繰
り返すことによって適切な使い勝手が得られる。ところ
が、手洗い専用であっても、条件によっては短くしたり
長くしたりしたほうが節水が図られることもあるので、
使用しようとする前の複数回での使用における開弁時間
Ｔの平均値に基づいてこの開弁時間Ｔを設定するように
すれば、様々な使い勝手により一層好適に対応できるも
のとなる。

【００３５】図４はこのような使用する前の複数回の開
弁時間Ｔの実績値の平均を演算した結果を開弁時間Ｔと
して与えるためのブロック図である。このブロック図で
は、センサ２からコントローラ７に入力された信号をＴ
値演算処理のための制御回路に入力し、この制御回路に
よって次に使用するときの開弁時間Ｔを前回までの複数
回（Ｎ回）のＴの実績値の平均値として算出する。そし
て、この算出結果に基づいて自動的に開弁時間Ｔを設定
することによって、次に使用するときの開弁時間Ｔを設
定し、更にその次に使用するときには同様に複数回の実
績値に基づいた平均値によって開弁時間Ｔを設定すれば
よい。

【００３６】たとえば、使用を開始するときに開弁時間
Ｔが手洗い用に設定されていて洗顔をするには時間が不
足するような場合、先の複数回をＮ＝３としておけば、
洗顔するときの最初の１回目では開弁時間Ｔが手洗い用
の時間として図３のパターンを繰り返すが、次の２回め
では、手洗い用の時間幅が２回と洗顔用の時間幅が１回
の合計３回の時間幅の平均値となり、手洗い用の時間幅
よりも少し長く設定される。そして、３回目では手洗い
用の時間幅が１回と洗顔用の時間幅が２回の平均となっ
て開弁時間Ｔは更に長くなり、４回目以降ではこれに先
立つ３回の洗顔用の開弁時間Ｔの平均すなわちこの値Ｔ
に等しい洗顔のための時間幅に自動的に設定される。

【００３７】また、光学式のセンサ２による手の感知は
手の動きやその位置よって感度が変化する。したがっ
て、この感度の変化を利用することによって手洗いか洗
顔か等を判別するような回路をコントローラ７に備えて
おけば、先の使用に際してのその前の３回の平均値とし
て開弁時間Ｔを算出するときと同様にこの開弁時間Ｔを
自動的に設定することができる。

【００３８】図５はこのようなセンサ２の感度の変化に
よって開弁時間Ｔを自動的に設定変更するためのブロッ
ク図であり、センサ２からの信号を受けてこれを処理し
た後にセンサ２の受光レベルを分析し、この分析結果を
比較処理の回路に入力する系を備えている。そして、比
較処理の回路に対しては受光レベルによって予めどのよ
うな条件に対応しているかのデータを格納したレベル別
開弁時間用のテーブルを準備しておき、このテーブルに
格納されたデータと比較することによって受光レベルの
変化がどのような開弁時間Ｔの変化となるかを演算し
て、その結果を開閉用電磁弁４に入力する。

【００３９】たとえばキッチンのシンク周りに水栓本体
１を設置したときに食器洗いをする場合では、洗った食
器を両手で持って水切り棚等に置く作業が含まれるの
で、水栓本体１の手前に手をかざしているときそうでは
ないときが繰り返される。そして、食器洗いの途中で食
卓から食器をシンクに運ぶために水栓本体１の手前から
使用者自身が離れたりすることがある。このため、セン
サ２は人の手の感知，非感知だけでなく感知量が弱い等
のパターンを繰り返すことになる。

【００４０】したがって、たとえば感知に基づいて開弁
時間Ｔに対して、感知量が弱いような条件すなわち洗っ
た食器を水切り棚に移すときに手の感知が無くなってい
くような状況では、この開弁時間よりも短い開弁時間と
なるようにテーブルからのデータに基づいて設定を変更
するようにすれば、開弁時間の短縮によって実際には食
器洗いしていない期間での吐水量を小さくすることがで
きる。

【００４１】図６は流量検知ユニット６の流量センサ６
ａによる流量検知に基づいて最大待ち時間ｔの値を自動
的に変更できるようにしたブロック図である。

【００４２】使用を終えた後にセンサ２による手の感知
がなくなると、このセンサ２からの信号によって開閉用
電磁弁４を閉とする信号がこの開閉用電磁弁４に出力さ
れる。その一方で、流量センサ６ａは常に給水量を検出
しているので、開閉用電磁弁４に対する閉弁信号と同時
に止水までの時間測定のための制御回路を利用すること
によって、止水までの時間を測定する。すなわち、閉弁
信号の入力によってその時刻が特定されると同時にその
時刻での単位時間当たりの給水量が流量センサ６ａによ
って検知できるので、実際に止水できるまでの時間を演
算することによって最大待ち時間ｔを決定することがで
きる。

【００４３】このように流量を検知するものでは、給水
圧が施工現場で様々に変化するような場合でも、流量を
基準とした最大待ち時間ｔの自動設定によって不用意な
止水が防止できる。すなわち、最大待ち時間ｔを大きく
してしまうと図３の例から明らかなように止水しやす
く、また最大待ち時間ｔの設定値が短いと開閉用電磁弁
４に対する負荷やウォーターハンマー等の発生を伴い耐
久性の面で問題となる。したがって、開閉用電磁弁４を
閉弁する信号が出力された時点から以後の流量を流量セ
ンサ６ａによって検出していくことで、閉弁時にウォー
ターハンマー等が生じないような臨界流量に合わせて開
閉用電磁弁４が速やかに閉弁するような時間幅として最
大待ち時間ｔを自動的に設定することができ、ウォータ
ーハンマー等による耐久性の問題が解消される。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、使用を完了する前の時点で
開閉用電磁弁を閉じるように操作したり、この閉じた操
作の後にも手が感知されている場合には一時的な止水の
後に再吐水に復帰する吐水のパターンとすることができ
るので、従来の自動水栓と比較すると使用終了時に水が
無駄に吐水されてしまうことがなく、節水効果が大幅に
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の自動水栓をその流路系統及びコント
ローラとともに示す概略図である。

【図２】 開弁時間設定ダイヤル及び待ち時間設定ダイ
ヤルによる時間設定の系を持つブロック図である。

【図３】 センサによる手感知から非感知までの開閉用
電磁弁及び吐水の状況を示すタイムチャートであって、
同図の（ａ）は手感知の消滅の前に開閉用電磁弁が先行
して閉弁するパターンを示し、同図の（ｂ）は２回目の
開閉用電磁弁の閉弁後に止水するパターンを示す。

【図４】 図３の（ａ）及び（ｂ）のパターンを実行さ
せるためのフローチャートである。

【図５】 開閉用電磁弁の開弁時間をその使用前の過去
の複数の実績値の平均値によって算出する系のブロック
図である。

【図６】 開閉用電磁弁の開弁時間をセンサによる手感
知の状況によって自動変更可能としたブロック図であ
る。

【図７】 最大待ち時間を流量センサによる流量検知に
基づいて算出する系を持つブロック図である。

【図８】 従来の自動水栓における手感知に対する開閉
用電磁弁の動作及び吐水のパターンを示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１ ：水栓本体 １ａ：吐水口 ２ ：センサ ３ ：止水栓 ４ ：開閉用電磁弁 ５ ：供給管 ６ ：流量検知ユニット ６ａ：流量センサ ７ ：コントローラ ７ａ：開弁時間設定ダイヤル ７ｂ：待ち時間設定ダイヤル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の手等を感知する感知手段と、こ
   の感知手段による感知信号に基づいて出力を発生する制
   御手段と、この制御手段からの出力を受けて駆動される
   開閉弁と、この開閉弁の下流に接続した水栓本体とを備
   えた自動水栓であって、感知手段からの感知信号によっ
   て開閉弁を開弁した後、この開弁状態を第１の設定時間
   継続して保持した後閉弁し、第１の設定時間の経過後に
   おいて第２の設定時間の内に感知信号がないときには開
   閉弁をそのまま閉弁状態に保持し、第２の設定時間の内
   に感知信号が含まれているときには閉弁時刻から第２の
   設定時間を経過したとき再び開弁させる系としてなる自
   動水栓。
2. 【請求項２】 第１の設定時間及び／または第２の設定
   時間をそれぞれ制御手段によって調整可能としてなる請
   求項１記載の自動水栓。
3. 【請求項３】 第１の設定時間を新規の吐水に先行した
   複数回の吐水時の第１の設定時間の平均値として演算す
   る系を含む請求項２記載の自動水栓。
4. 【請求項４】 第１の設定時間を感知手段による感知レ
   ベルの変化量に基づいて変更可能としてなる請求項２記
   載の自動水栓。
5. 【請求項５】 水栓本体までの流路に流量検出手段を備
   え、検出した流量値に基づいて開閉弁の閉弁後の第２の
   設定時間を変更可能としてなる請求項２記載の自動水
   栓。