JPH1136395A - 自動給水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水滴の付着が低減できるとともに、光学的な
設計事項をも容易に行うことができる自動給水装置の提
供 【解決手段】検知対象物として人の手等があると、発光
素子５１の光がケース５５の底部５５ａを透過した後、
手にて反射し、この反射した光が受光素子５２に受光す
る。そして、受光素子５２がこの反射した光を受光する
と、上記回路基板５４を通じて、電磁弁３４に開弁信号
を出力する。これにより、電磁弁３４が開弁し、給水口
１５から水が自動的に自動給水される。そして、上記収
束用凸レンズ６４は、下に凸な形状に形成配置されてい
るため、水滴を付着を低減でき、検知エリアＡの増加を
低減できる。さらに元々、この収束用凸レンズ６４にて
発光素子５１の光が光軸方向に収束（集光）されるた
め、光学的な設計事項をも容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人の手等を検知し
て、給水口より水を自動給水する自動給水装置であっ
て、特に人の手等を検知する検知部に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動給水装置として、実開平７−
４４５３５号公報に記載されたものがある。この従来装
置の検知部は、発光素子と受光素子とからなり、発光素
子の発光エリア（検知エリア）に人の手等が入ると、発
光素子の光が手に反射し、この反射した光を受光素子が
受光すると、水を自動給水するようになっている。

【０００３】そして、この従来装置では、発光素子と受
光素子との下方に、これら発光素子と受光素子に水が掛
からないようにする透明部材が配置されている。そし
て、この従来技術では、透明部材に水滴が付着すると、
上記発光エリアに人の手が無いにも係わらず、水滴にて
発光素子の光が反射して受光素子に入射するので、水滴
によって発光素子の光が受光素子に入射しないように透
明部材を段付形状にする旨が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの検討によると、上記水滴が透明部材に付着する
と、この水滴がレンズの機能を果たすことで、発光素子
の光を集光して光強度が大きくなるという事が分かっ
た。そして、このように水滴がレンズの機能を有する
と、上記発光エリア（検知エリア）が、初期設定時より
変動して大きくなり（検知距離が長くなる）、例えば洗
面器等の検知部の近傍に設置された物体を検知して、不
必要な時に自動給水を行ってしまうという問題がある事
が分かった。

【０００５】そこで、上記問題を解決するために、本発
明者らは、水滴の付着を低減させることで、検知エリア
の増加を低減することを考え、水滴がつきにくよう透明
部材の下に凸の凸部を形成することを検討した。しかし
ながら、このような凸部を形成すると、この凸部にて発
光素子の光が反射したり、向きを変えたりするので凸部
の形状に合わせて、複雑な光学的な設計事項を考慮して
設計する必要が有り、好ましくない。

【０００６】そこで、このように凸部を形成しながら、
検知エリアの設定を良好に行うために、透明部材に凸レ
ンズを設けることを検討した。つまり、凸レンズを設け
ることで、その形状からして水滴の付着が低減できると
ともに、凸レンズでは、発光素子の光が集光されるの
で、光学的な設計事項をも容易に行うことができると考
えた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような着想により、
請求項１ないし４記載の発明では、透過部材（５５）に
設けられ、下方に凸で前記透過部材（５５）を透過した
前記発光素子（５１）の光を収束させる収束用凸レンズ
（６４）を有することを特徴としている。これにより、
収束用凸レンズは、下に凸な形状に形成されているた
め、水滴を付着を低減でき、検知エリアの増加を低減で
きる。さらに元々、この収束用凸レンズにて発光素子の
光が収束（集光）されるため、光学的な設計事項をも容
易に行うことができる。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、透過部材
（５５）は、受光素子（５２）の前面にも設けられてお
り、透過部材（５５）に設けられ、下方に凸で、受光素
子（５２）へ入射する光の入射方向を制限する制限用凸
レンズ（６５）を有することを特徴としている。例え
ば、仮に透過部材の全体に若干の水滴が付着したとす
る。すると、この水滴によって発光素子の光が向きを変
えて、検知エリアに検出対象物が無くても、水滴を通じ
て発光素子の光が受光素子に入射するという不具合があ
る。

【０００９】そこで、請求項２記載の発明によれば、仮
に水滴によって発光素子の光が制限用凸レンズに向かっ
て入射したとしても、制限用凸レンズでは、受光素子に
入射する光を制限する。つまり、制限用凸レンズ、中心
部位からの入射のみが受光素子に入射するため、水滴に
よって検知部が誤検知することを防止できる。また、請
求項３記載の発明では、収束用凸レンズ（６４）は、透
過部材（５５）と一体成形されていることを特徴として
いる。

【００１０】これにより、収束用凸レンズを透明部材と
別個に形成する必要が無いため、部品点数削減、および
組付工数を低減できる。また、請求項４記載の発明で
は、制限用凸レンズ（６５）は、透過部材（５５）と一
体成形されていることを特徴としている。これにより、
制限用凸レンズを透明部材と別個に形成する必要が無い
ため、部品点数削減、および組付工数を低減できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図に基づ
いて説明する。本実施形態は、本発明を住宅の洗面所等
の自動給水装置に適用したものである。図１に示すよう
に、本実施形態の自動給水装置１は、後述の検知部５０
を除いて給水部１０が設置される洗面器１２の下部に配
され、この付近の壁に装着されている。自動給水装置１
は、ケース１４を備えている。ケース１４は、壁側（図
１中紙面奥側）に配されるリアケース１４０と、このリ
アケース１４０の手前側（図１中紙面手前側）に配され
るフロントケース１４１とに分割可能となっている。

【００１２】図２に示すように、ケース１４（具体的に
はリアケース１４０）には、通水路１１が貫通配置され
ている。この通水路１１の一端は、壁に埋込された図示
しない給水配管（給水源）側に連通しており、この通水
路１１の他端は、導水管４４を介して給水口１５に連通
している。通水路１１には、上流から下流にかけて、逆
止弁３２一体の止水栓３１、主弁部３３、および、発電
機３５が配置されている。図２中符号３４はパイロット
弁として機能する電磁弁であり、その開閉によって通水
路１１上に設けられた主弁部３３を開閉し、通水路１１
の流水量を調整する。発電機３５は、通水路１１上に配
された羽根車を流水により回転させて発電し、フロント
ケース１４１に配される蓄電池に給電する。

【００１３】そして、本実施形態の自動給水装置１によ
れば、上記給水配管からの水は通水路１１を介して止水
栓３１、逆止弁３２を経て主弁部３３に至る。そして電
磁弁３４の作動により主弁部３３が開かれると、この主
弁部３３を経由して発電機３５の羽根車を回しつつ、通
水路１１の出口部に相当する給水エルボ４２、および、
この給水エルボ４２に接続された上記導水管４４を通じ
て、給水口１５へと導かれ、この給水口１５から吐水さ
れる。

【００１４】一方、上記フロントケース１４１の内部に
は、上記蓄電池および電気制御装置（回路基板）１７が
収容されている。そして、フロントケース１４１の内部
には図示しない電池ボックスが設けられている。そし
て、この電池ボックス内には、バックアップ電源として
の３本の乾電池を設置する乾電池設置部が設けられてい
る。この乾電池は、上記電気制御装置１７により上記蓄
電池の蓄電量が所定値（例えば３．６Ｖ）以下となった
ときのみ使用される。

【００１５】このような蓄電池および乾電池の電力は、
上記電磁弁３４の作動および検知部５０の作動に使用さ
れる。以下、この検知部５０について図３〜図５に基づ
き説明する。図３は、給水部１０は、その外壁を一部無
くして検知部５０が見えるようにしたものであり、図４
は図３検知部５０を紙面と平行に切った断面図を表す。

【００１６】検知部５０は、上記給水部１０内に設置さ
れている。具体的には、図３に示すように給水部１０は
２つのハウジング部材１０ａ、１０ｂが組み合わされて
構成されており、ハウジング部材１０ａ内には、上記導
水管４４が設置されている。一方、ハウジング部材１０
ｂ内には、上記検知部５０やこの検知部５０に上記蓄電
池や乾電池から電力を受けて、後述の発光素子５１を発
光させたり、検知部５０からの出力信号（後述の受光素
子５２の受光信号）を、上記電子制御装置１７に送る配
線部６０が収納されている。

【００１７】検知部５０は、図３に示すように給水部１
０の最上流部にあり、水を供給する給水口１５の近傍
（下方）に設けられ、発光素子５１（本例では赤外光を
発光する）と受光素子５２とを有する。発光素子５１
は、給水口１５の下方部位の所定検知エリアＡに向かっ
て光を発するものである。受光素子５２は、給水口１５
の近傍に設けられ、発光素子５１の光を受光するもので
ある。発光素子５１と受光素子５２とは、図４に示すよ
うに回路基板５４と電気的に接続されている。図４に示
すように回路基板５４は、図４中配線部６０に接続され
ている。つまり、この回路基板５４は、上記配線部６０
を通じて検知部（発光素子５１および発光素子５２）に
電力を供給するとともに、受光素子５２の受光信号を電
圧信号に変換するものである。

【００１８】発光素子５１および受光素子５２の前面に
は、図３に示すように発光素子５１の光を透過する透過
部材であるケース５５が設けられている。このケース５
５は、図４に示すように発光素子５１、受光素子５２、
および回路基板５４を収納するものである。なお、ケー
ス５５は、本例では透明の樹脂材（例えば、ポリサルフ
ォン樹脂）に形成されている。

【００１９】上記発光素子５１および受光素子５２と
は、樹脂材（ＡＢＳ樹脂）にて形成されたガイド部５６
によって、ケース５５内に保持されている。詳しく説明
すると、ガイド部５６は、ケース５５の内面形状に合わ
せて形成されている。そして、ガイド部５６には、図５
に示すように２つのガイド孔５７が形成されており、こ
れらガイド孔５７には上記発光素子５１と受光素子５２
とが挿入される。

【００２０】ケース５５内に、ガイド部５６および回路
基板５４（予め発光素子５１および受光素子５２は回路
基板５４に接続されている）に挿入されると、回路基板
５４を押さえ込むようにして保持するカバー部５８が取
り付けられる。例えば、カバー部５８は、水に強いポッ
ティング材等の接着材にて、ケース５５に接着して取り
付けられる。

【００２１】そして、このように組み付けられた検知部
５０は、図３に示すように２つのネジ６１にてハウジン
グ部材１０ｂと取り付け固定される。具体的には、図３
に示すようにケース５５には、ネジ６１が貫通する貫通
孔が形成された取り付け部６２が一体形成されている。
ハウジング部材１０ｂの内面には、ネジ６１が螺合する
ボス部６３が一体成形されている。つまり、ネジ６１
は、取り付け部６２の貫孔を貫通するようにしてはめ込
まれ、ボス部６２にねじ込まれる。

【００２２】このように検知部５０がハウジング部材１
０ｂに取り付けられると、図３に示すようにケース５５
の底部５５ａが、給水部１０の意匠面となる。そして、
本例では、図３、４に示すように底部５５ａのうち、発
光素子５１の前面には、下方に凸の球面状の収束用凸レ
ンズ６４が一体成形されている。なお、収束用凸レンズ
６４は、その中心部が、発光素子５１の光軸中心に一致
するように形成されている。一方、図３、４に示すよう
に底部５５ａのうち、受光素子５２の全面には、下方に
凸の球面状の制限用凸レンズ６５が一体成形されてい
る。なお、制限用凸レンズ６４は、その中心部が受光素
子５２の光軸中心に一致するように形成されている。

【００２３】以下、検知部５０の機能について説明す
る。図３中検知エリアＡに例えば検知対象物として人の
手等があると、発光素子５１の光がケース５５の底部５
５ａを透過した後、手にて反射し、この反射した光が受
光素子５２に受光する。そして、受光素子５２がこの反
射した光を受光すると、上記回路基板５４を通じて、電
磁弁３４に開弁信号を出力する。これにより、電磁弁３
４が開弁し、給水口１５から水が自動的に自動給水され
る。

【００２４】そして、上記収束用凸レンズ６４は、下に
凸な形状に形成配置されているため、水滴を付着を低減
でき、検知エリアＡの増加を低減できる。さらに元々、
この収束用凸レンズ６４にて発光素子５１の光が光軸方
向に収束（集光）されるため、光学的な設計事項をも容
易に行うことができる。また、例えば収束用凸レンズ６
４と制限用凸レンズ６５との間に、水滴が付着したとし
ても、収束用凸レンズ６４にて発光素子５１の光が光軸
（レンズ６４の中心部を通る軸）方向に収束されるた
め、この水滴による発光素子５１の光の反射が起こりに
くい。

【００２５】さらに、このように収束用凸レンズ６４を
設けることで、発光素子５１の光を収束したため、従来
と同等の検知エリアＡ（検知距離）を得るために、従来
に比べて発光素子５１への供給電力（電流）を低減でき
る。また、上記制限用凸レンズ６５には、以下の機能が
ある。仮にケース５５の底部５５ａの全体に水滴が若干
付着したとする。すると、この水滴によって発光素子５
１の光が向きを変えて、検知エリアＡに検出対象物が無
くても、水滴を通じて発光素子５１の光が微小であるが
受光素子５２に入射することがある。

【００２６】しかし、本例では、水滴によって発光素子
５１の光が制限用凸レンズ６５に向かって入射したとし
ても、制限用凸レンズ６５では、その中心部位以外から
受光素子５２に入射する光を制限する。つまり、制限用
凸レンズ６５では、中心部位からの入射のみが受光素子
５２に入射するため、水滴によって検知部５０が誤検知
することを防止できる。

【００２７】また、本例では、収束用凸レンズ６４は、
ケース５５と一体成形されているので、収束用凸レンズ
６４をケース５５とを別個に形成する必要が無いため、
部品点数削減、および組付工数を低減できる。また、本
例では、制限用凸レンズ６５は、ケース５５と一体成形
されているので、制限用凸レンズ６５をケース５５とを
別個に形成する必要が無いため、部品点数削減、および
組付工数を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における自動給水装置の概要
を表す全体図である。

【図２】上記実施形態における自動給水装置の正面図で
ある。

【図３】上記実施形態における給水部の詳細図である。

【図４】上記実施形態における検知部の詳細図である。

【符号の説明】

１５…給水口、５０…検知部、５１…発光素子、５２…
受光素子、５５…ケース、６４…収束用凸レンズ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を供給する給水口（１５）と、 この給水口（１５）の近傍に設けられ、この給水口（１
   ５）の下方部位の所定検知エリア（Ａ）に向かって光を
   発する発光素子（５１）、および前記給水口（１５）の
   近傍に設けられ、前記発光素子（５１）の光を受光する
   受光素子（５２）有する検知部（５０）と、 前記発光素子（５１）の前面に設けられ、前記発光素子
   （５１）の光を透過する透過部材（５５）とを有し、 前記検知部（５０）は、前記検知エリア（Ａ）に検出対
   象物があると、前記発光素子（５１）の光が前記透過部
   材（５５）を透過した後、前記検出対象物にて反射し、
   この反射した光が前記受光素子（５２）に受光するよう
   になっており、前記受光素子（５２）が前記反射した光
   を受光すると、自動的に前記給水口（１２）から水を自
   動供給する自動給水装置であって、 前記透過部材（５５）に設けられ、下方に凸で前記透過
   部材（５５）を透過した前記発光素子（５１）の光を収
   束させる収束用凸レンズ（６４）を有することを特徴と
   する自動給水装置。
2. 【請求項２】 前記透過部材（５５）は、前記受光素子
   （５２）の前面にも設けられており、前記透過部材（５
   ５）に設けられ、下方に凸で、前記受光素子（５２）へ
   入射する光の入射方向を制限する制限用凸レンズ（６
   ５）を有することを特徴とする請求項１記載の自動給水
   装置。
3. 【請求項３】 前記収束用凸レンズ（６４）は、前記透
   過部材（５５）と一体成形されていることを特徴とする
   請求項１記載の自動給水装置。
4. 【請求項４】 前記制限用凸レンズ（６５）は、前記透
   過部材（５５）と一体成形されていることを特徴とする
   請求項２記載の自動給水装置。