JPS58146635A - 電子蛇口 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蛇口の開閉が電子的に自動化され九電子蛇口に
関する。

蛇口の開閉は、普通手で４って把手ｔ−廻わすことで行
わｎる。この場合１例えば水道で手を洗うときについて
考えて見ると１手を洗う九めに実際に水を必要とする時
以外でも、水は出水し続けるので非常に多量の無駄な水
が使わｎることが多い。

又、汚牡た手で把手を纏わずので把手が汚ｎてしまうの
で一縦洗った手が再び汚ｎてしまりとか。

他人の汚れが付着しており、衛生的でないなどの間−も
あゐ、４１に最近における超ＬＳＩの製造などにおける
スーパークリーンルームへの入室ニ際してはこの汚れ防
止が大きな問題となりている。

従来、このような問題に対処して１足踏式などの機械的
なものの他に、光検知手段を用いて蛇口の開閉を行うい
わゆる電子蛇口が考えらｎていゐ。

（例えば特開昭！＄５−１５５９８１など）、こｎらの
電受光部からなる光検知手段と、この発光部と受光部間
の光路が物体により一時的に少時間しゃ断さｒｔゐこと
で、パルス信号を発生す漬回路、このパルス信号により
電磁弁の回路ｔオン、オフさせる働１ｋをするフリ、プ
フロップ回路あるいは単安定マルチバイブレータ回路と
電磁弁からなる制御手段を設けていゐ、実際の使用に際
しては、先づ例えは手で光検知手段の光路をしゃ断する
。そうすると制御手段により蛇口が自動的に開かれて出
水する。次に例えば手を洗い手が洗い終ったら再び光路
を手でしゃ断する。かくすると制御手段により蛇口が自
動的に閉じて止水する。なお、制御回路に単安定マルチ
バイブレータを用いている場合には、その回路の時定数
に従って再び手で光路をしゃ断しなくとも自動的に止水
される。

以上の説明から明らかなように、従来の電子蛇口は１把
手がらの汚ｎの防止の点では満足さｎるけｎども、水の
有効利用による節水の点においては必ずしも十分でない
、ここで再び手を洗う場合を考えてみると１手を洗うに
は、■手を水でぬらす、■手に石けんをつける。■水で
石けんとともに汚−ｎを洗い流す、■手をハンカチでふ
くのおおむね４つの過程がある。このうち真に水を必要
とするのは■と■でちゃ１通常手を洗うために費いやし
ている時間の約半分以下であると言わｎている。ところ
が上述のように従来技術によると、この手を洗う全時間
にわたり（場合により■は除くとしても）出水している
ことになシそｎだけ無駄な水が消費されることになる。

若しも■では止水しようとするとその度に光路を手でし
中断してやることが必要で使用上操作がめんどうになる
。又。

制御回路が単安定マルチバイブレータ回路の場合に紘一
定時間の設定が固定で１ｈｎは場合によりこの無駄な時
間が大きくなる恐ｌｒＬもある。更に、７リツプ７ｐツ
ブ回路を用いたものでは、若しも止。

水の九めの光路しゃ断を忘れてしまうといつまでも出水
の状態が続くことになる。なお更に、蛇口から出水され
る水の量（強さ）を考えてみると、■では少しでも良く
、■では多い方が望ましい。

しかしながら、従来のものは水の量は一定である（一定
である水の量それ自身は外付の弁によって変えられる）
のでこのような要求を満念ずことはできない、このよう
に従来の電子蛇ロＫｔ！、水の有効利用による節水がな
お不十分であるという欠点がある。

この水の有効利用の点からは１例えば上述の手を洗う場
合には、■−〇の時のみ出水し、しかも■では少し、■
では多く出るような、すなわち、手を蛇口の下に差し出
せば出水し１手を蛇口の下から引き込めｎば止水し、更
には差し出した手の位置を蛇口により近づけると出水が
多くなり、より遠ざけると出水が少くなるような電子蛇
口の実現が望まれる。

本発明の目的は、かかる真に水の有効利用かで一節水に
役立つとともに、汚ｎ防止も従来と同等であるところの
電子蛇口を提供することにある。

本発明の電子蛇口は、蛇口の先端領域に取付は前記受光
さｒ′Ｌｅ反射光の強さに応じた前記光検知手段の出力
に対応して前記蛇口の開１１度を制御する制御手段とを
含むことからなっている。

以下１本発明について図面を参照し詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の電子蛇口を流しに取付けた
場合の概要を示す一部切欠き側面図である。水道管ｌが
通常の止水栓２（３はその把手）を介して制御手段４（
電磁弁あるいは電動弁とその制御回路からなっている。

なお場合により光メ検知回路の一部も併せ含むことがあ
る）に入り。

更に制御手段４を出て下向きに曲げらｎた形で先端部に
至ってお９．その先端部には半導体光電素子からなゐ光
検知手段５が取付用の外被７により取付けられ、光検知
手段５は接続線６によって制御手段４と結合され、さら
に制御手段４は取付板ｌＯに固着され、取付板１０は取
付金具１１により壁１２に固着さｎることで、この一実
施例の電子蛇口を取付けた流しはできている。なお９は
流し台（取付台などは省略）、８は手である。

第２図は、光検知手段５及びそｎと手の１係を分り易く
するための説明図で、第１図の蛇口の正面から見た一部
拡大断面図である。（ただし手８′の位置が変っている
）図で５−１は例えばＬＢＬ）２Ｆｉその接続線である
。

次に、この発明の電子蛇口の動作原理について説明する
。Ｗ、２図において１発光素子５−１から収射さｎた光
１００は手８′にあたり反射さｎ反射光１００′として
受光素子５−２で集光さｎる。

従ってこの集光さｎる光の強さは反射光１００’の輝度
とその集光さｎる量に関係して定まる。そして反射光１
００’の輝度は反射面の状態にも関係するが発光素子及
び受光素子と反射面（今の場合中。

手が無いときｆ′ｉ流し台９の上面）との距離が最も大
きな要因となる。（輝度は距離の二乗に比例して小さく
なる）。すなわち受光素子５−２で受光さｎる光の強さ
は１反射面（例えば手）が蛇口先端より遠ざかるに従っ
て急速に弱くなる。そこでこの受光さｎた光の強さに応
じて蛇口の開度を、制御手段によって制御すれば差し出
された手の位置によって開度が変化するところの目的と
した電子蛇口が得らｎることになる。

第１図、第２図に示した実施例では、発光素子５−１　
、受光素子５−２からなる光検知手段５を蛇口の先端に
取り付けであるので、光が効率良く差し出さｎた手によ
り反射さｎ受光されることＫなる。又、場合により出水
した水により反射されてしまう恐ｎもあるが、可視光線
の光は水による吸収は小さいのであまり問題とはならな
い、更に発光素子！＄−１ｓ受光票子５−２を手の差し
出さｎる方向に向けて蛇口に傾けて取り付けるなどの工
夫によりこの問題は実質的に解決さｎる。又。

こｎら光検知手段を蛇口先端部へ取付けるには。

水密構造にして、アダプタ式に螺合させるとかの方法も
とることができる。

一方、制御手段４の構成要素の一つであるところの実際
に蛇口の開閉を行わせる弁としては、適当な電磁弁（開
と閉のみ）あるいは電動弁（開度の連続可変）ｔ−用い
ることによシ実現できることは公知である。（例えば、
電気工学ポケットブック第３［、真４０−５０〜頁４０
−５１−昭５６゜６．２０発行−オーム社、参照）。

次に、上述の光検知手段５と電・磁弁あるいは型面：：
１１ 動弁とを結ぶところの制御手段４のもう一つの構成要素
でＴｏふところの制御回路に就いて説明する。

第３図は弁として電磁弁を用いた場合の制御回路の一実
施例を示す回路図である。（−緒に光検手段の回路も示
しである）、又第４図は回路の動作を説明するためのタ
イミングチャー、トである。

パルス発振器１５の出力が、そｒｔｔ−分周し定めらｎ
たタイミングに従いパルス信号を送出するとともに制御
回路へのサンプリング信号を送出する之めの論理回路１
６に与えらｎ、そのパルス信号出力はパルス増幅器Ａ・
で増幅さｎ１発光ダイオードＬＬ）ｐ駆動するＰＮＰ）
ランジスタＱ１のベースに与えられる。−ｂＬ＜シて発
光ダイオードＬＤのダイオード電流は第４回内に示すよ
うにパルス変調さｎそｎに対応して光１３を放射する。

この夷権例ではパルス発振器１５の繰り返し周波数を５
ＫＨｚ＊発光ダイオードＬＬ）の駆動パルスの繰り返し
周波数をｔｏｏ）１ｇとしである。

る演痒増幅器Ａ１と抵抗Ｒ１からなる検知回路で検知さ
−ｎ１その検知出力は演算増幅器Ａ、と抵抗Ｒ，，Ｒｓ
からなる前置増幅回路で増幅さｎる。この増幅された信
号は演算増幅器＾＄と抵抗ｋＬ４・アナログスイッチｓ
Ｗｌからなる同期検波回路に与えらｎ信号成分のみｔ−
取り出し抵抗Ｒ，を介して。

演算増幅器ム４−抵抗Ｒ＋、　、容量ＣＩからなる積分
回路に入力さｎる。なおこの積分回路Ｋａ同時に基準レ
ベルとして演算増幅器Ａ、の出方がアナログスイッチ８
Ｗ２により同期をと９ながら抵抗Ｒ。

を介して同時に人力さｎる。積分回路の出方は演算増幅
器ムＳと可変抵抗凡Ｖ（（ト）Ｂｔｓｌに印加すること
により基準電圧を発生する）からなるコンパレータ回路
に入力さｎその出力が７す、プフＩ、プ回路ＦＦに入力
さｎる。こＯＦＦは論理回路１６からの同期信号に同期
したリセットパルスにより動作しその出方が、電磁弁Ｍ
ＧＶ回路の電磁スイッチ８Ｗ３を駆動するための線輪り
、容量ｃ黛の並列接続回路を負荷とする出方用Ｎ）’Ｎ
）ラン’）：１．ｆｉＱ、のベースに与えられる。なお
、第２図では光検知手段として発光素子５−１と受光素
子５−２のみを取り出して蛇口先端部分に取り付けであ
るが、第３図に示す制御回路も併せて集積化して敗り付
けることもできる。また、論理回路１６等は公矧の技術
を用いて容易に適切なものを得ることができ石。

次に、第４図のタイムチャー）１−参照してより詳細な
動作について説明する。すでに述べたとお９発光ダイオ
ードＬ、１）（Ｄダイオード電流は′＠４図四回内すよ
うにパルス変調さｎた形となっている。

従って放射される光１３＝受光さｎる反射光１４もこｎ
に応じた強さとなっている。そこで、　ＧａＡｓＰ光ダ
イオードｐａｄ含む光検知回路で光電変換さｎた出力電
圧を演算増幅器Ａ、を含む増幅回路で増幅し、＊理回路
１６からの）くルス発橿器１５の嵯９返し周波数に同期
しての同期信号によりアナログＳ　Ｗ　’ｌを駆動する
ことにより演算増幅器Ａｓ金含む検波回路で同期検波し
信号成分を取り出している。従って、この回路によると
たとえＧａＡ、Ｐ光ダイオードＰＬＩに％発光ダイオー
ドＬＤからの放射光１３以外の光が受光されたとしても
、それに紛られさｎることなく真の信号成分のみを取り
出すことができることになる。

この信号成分を演算増幅器Ａｎｔ”含む集積回路で積分
さｎた結果は第４図帳）のようになる、ここで実線は４
１図において手８の位置が蛇口の先端からの距離がｈｌ
の場合に１点＠は手８がない場合すなわち流し台９の上
■で蛇口先端からの距離がり、の場合に相当する。そこ
でこの積分回路の出力を、基準電圧として手のない場合
の最高出力電圧値よりも大きい値（最高電圧値に誤差余
裕分を加えたもの）であるＶ・とし九演痺増幅器Ａ。

を含むコンパレータ回路の出力は第４図０＃（ロ）のよ
うになる。０は手がある場合（距離ｈ１　）＃（ロ）Ｌ
手が無い場合（距離ｈｅ　）である。すなわちコンパレ
ータ回路からは手がめる場合のみパルス信号が送出され
る。従って７す、プフロ、プ回路ＦＦの出力からは第４
図ηに示すリセ、トバルス信号に従い同図ＯＫ示す波形
の出力が送出される。

なおリセットパル不信号が来て信号電圧が立上るまでの
時間−の間は出力電圧は零になる。この時間ｔｏは、駆
動パルスの繰り返し周波数、基準電圧Ｖｏ及び出力信号
電圧の立上り方（積分回路のＣｋ４一定数等）等に関係
して定まるが、実際の値としては１ｍｓ前後の値とする
ことができるのでこの回路で制御対象であるところの電
磁スイッチの応答待間約ａｌＯｍｓ以上に対して無視す
ることができる。

かくして出力トランジスタＱｓ社第４図（ｎｏ倍信号応
じてコレクタ電流が流れるのでｓ　ａｍＬが励磁さｎ電
磁スイッチ８Ｗ３が閉じらｎる結果電磁弁ＭＧＶが作動
して蛇口から出水する。

すなわち、この実施例の電子蛇口は蛇口の下に手ｔＳし
出せば自動的に出水し２手を引き込めると自動的に止水
するという１１ぼ理想的な望ましい動作をする。

第５図は弁として開ｆを可変にできるところの電動弁を
用いた場合の制御回路の一実施例を示す回路図である。

この回路ｔｊ：＠３図の電磁弁を用いた場合の回路と、
演疼増幅器Ａ４を含む積分回路までは同一である。この
積分回路の出力を、論理回路１２からの発光ダイオード
の駆動パルス信号に同期した同期信号により駆動さｎる
アナログスイッチ８Ｗ４を介して演算増幅器Ａ、に与え
、インピーダンス変換を行いその後電圧・電流変換器Ａ
＄をとおすことにより信号電圧の大きさに比例した直流
電流出力を得る。そこでこの電流出力を電動弁回路１７
に入力する。電動弁回路１５は直流サーボモータを主体
としたサーボ機構を有し電磁弁の開［１？入力信号に比
例して変えらｎるようになっている。

ができる、かくしてこの実施例の電子蛇口を用いると、
例えば上述の手を洗うときの過程で、■の単に手を水で
ぬらすときは手を蛇口の先端から比較的遠い位置におけ
ば、水は比較的少量しか出ないことになり、■の手に石
けんをつけるときには水は止水しており、■の水で石け
んを洗い流す過程では手の位置を蛇口先端により近付け
ることにより水がより多く出水することになる。もち論
■の手をハンカチでふく過程では水は止水していること
になる。かくして蛇口の下で手を洗うことについて、無
紘な水ｔ？使うことなく理にかなった有効的な水のｌ史
用ができるので従来技術による以上の節水ができること
になる。−に把手には全熊手ｔ−触ｎることがないので
汚ｎによる汚染防止も従と 室Ｖｖ（にできることになる。

なお以上の説明は主として蛇口で手を洗う場合を例にあ
げて行ったけｎども、この発明の趣旨は何もここで説明
した実施例に＠定さｎることはなく、広く蛇口を用いて
流体の流出の制御を行うのに使用さｎる電子蛇口に適用
されるものである。

父、半導体光電素子を含む光検知手段、並びに制御手段
も以上の実施例に限らず他の適切な手段を用いても良い
。

以上詳細に説明したとおり本発明の電子蛇口は。

蛇口の先端部分に取付けられた。光を放射しこの光の物
体からの反射を受光する光検知手段と、受光さ扛た反射
光の強さに応じた光検知手段の出力に対応して蛇口の開
変管制御する制御手段とを備えているので、例えば蛇口
の下に手を差し出せば自動的に出水し、手を引き込めｎ
ｄ自動的に止永し、更に差し出した手の位＃ｔｔ？変え
ｎば自動的に出水の量を変えることも可能であるなど、
真に水の有効利用ができ節水に役立つとともに１把手に
は全熊手を触ｎることがないので、汚れ防止も従来と同
等であるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電子蛇口を流しに取付けた
場合の概要を示す一部切欠き測面図、第２図はｗｉν図
の蛇口の正面から見九一部拡大断面図、第３図は弁とし
て電磁弁を用いた場合の制御回路の一実施例を示す回路
図、第４図は第３図の回路の動作を説明するためのタイ
ミングチャート。 第５図は弁として電動弁を用いた場合の制御回路の一実
施例を示す回路図である。 ｌ・・・・・・水道橙、２・・・・・・止水栓、３・・
・・・・把手、４・・・・・・制御手段、５・・・・・
・光検知手段、６Ｉ６−１＊６−２・・・・・・接続線
、７・・・・・・外被、８・・・・・・手、９・・・・
・・流し台、１０・・・・・・取付板、１１・・・・・
・取付金具、１２・・・・・・壁、５＝１・・・・・・
発光素子、５−２・・・・・・受光素子、１３＊１００
・・・・・・放射された光、１４，１００’・・・・・
・（受光した）反射光、１５・・・・・・パルス発振器
。 １６・・・・・・論理回路、１７・・・・・・電磁弁回
路、Ａ１〜Ａ＠、Ａｙ・・・・・・演算増幅器、Ａ、・
・・・・・パルス増幅器、Ａ・・・・・・・電圧・電流
変換回路、　ＬＬ）・・・・・・発光ダイオード（ＬＥ
Ｌ））　、　Ｐ　１）−−−−−−ＧａＡｓＰ光ダイオ
ード、Ｑｓ・・・・・・ＰＮＩ’）ランジスタ、Ｑ、・
・・・・・へＰＮトランジスタ、Ｒ１〜凡テ・・・・・
・抵抗、ＣＩ　。 Ｃ８・・・・・・容歇、Ｌ・・・・・・線輪、ＦＦ・・
・・・・フリップフロ、プ回路、ＭＧＶ・・・・・・電
磁弁、ｓＷｌ、５Ｗ２ｔ８Ｗ４・・・・・・アナログス
イッチ、ｓｗ４・・・・・・電磁スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蛇口の先端領域に堆付けらｎた光を放射し該光の物体か
   らの反射光を受光するための半導体光電素子からなゐ光
   検知手段と、前記受光された反射光の強さに応じた前記
   光検知手段の出力に対応して前記蛇口の開［管制御すゐ
   制御手段とを含むことを特徴とする電子蛇口。