WO2023218989A1

WO2023218989A1 - 水栓装置の制御装置および制御方法、並びに水栓装置

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Publication number: WO2023218989A1
Application number: PCT/JP2023/016684
Authority: WO
Inventors: 耕生浅野
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2023-04-27
Publication date: 2023-11-16

Abstract

吐出部周辺における検出対象の存否を適切に判断できる水栓装置とその制御装置および制御方法を小型で安価に提供する。水栓装置６の制御装置１は、レーダ２、演算器３および制御部４を備える。レーダ２は送信アンテナと受信アンテナとを備える。送信アンテナは電波Ｓを送信する。受信アンテナは水９に当たって反射する反射波を受信する。演算部３ａは、反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算する。判定部３ｂは、水９だけが存在しているときに演算部３ａによって演算される信号強度分布の複数ビン２１の中で、反射波の信号強度の大きい所定のビン２１ａを判定する。判定部３ｂは、所定のビン２１ａにしきい値を超える信号強度の反射波が検出されると、供給信号を制御部４に出力し、検出されなくなると、停止信号を制御部４に出力する。

Description

水栓装置の制御装置および制御方法、並びに水栓装置

　本発明は、流体の供給および停止を自動的に制御する水栓装置の制御装置および制御方法、並びに水栓装置に関するものである。

　従来、この種の水栓装置、およびその制御装置および制御方法として、特許文献１に開示されたものがある。この水栓装置は、吐水部による水の吐出領域における検出対象を検出する検出器を、シンクに取り付けられるスパウトの内部に備える。周波数分析部は、センサ信号を周波数領域の信号に変換し、周波数帯域の異なるフィルタバンク毎の信号として抽出する。認識部は、複数のフィルタバンク毎の信号に基づく信号の周波数分布を、検出データとする。そして、検出データを、データベースに格納されたサンプルデータと比較することにより、検出対象の認識処理を行う。

国際公開第２０１５／０９２９９３号

　しかしながら、上記従来の水栓装置とその制御装置および制御方法では、検出対象を認識するために、検出データを、データベースに格納されたサンプルデータと比較する必要がある。したがって、認識部には、各データを比較するために複雑なパターン認識処理が必要とされ、また、制御装置には、サンプルデータを保存しておくためのデータベースが必要となる。このため、水栓装置、およびその制御装置は大型化し、また、水栓装置の制御方法は複雑化する。よって、吐出部周辺における検出対象の存否を適切に判断できる水栓装置の制御装置および制御方法は、従来、小型で安価に提供することができなかった。

　本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
電波を送信する送信アンテナと、
電波が流体に当たって反射する反射波を受信する受信アンテナと、
反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算する演算部と、
流体の供給条件および停止条件に該当するかを判断し、判断結果に基づいて、供給信号または停止信号を出力する判定部と、
供給信号または停止信号を基に流体の供給または流体の供給停止の制御を行う制御部と
を備え、
判定部が、流体だけが吐出されているとき、信号強度分布を区画する複数ビンのうち、反射波の信号強度の大きい所定のビンを判定し、所定のビンの信号強度に基づいてしきい値を決定し、所定のビンにしきい値を超える信号強度の反射波が検出されると、流体を供給する供給信号を制御部に出力し、所定のビンにしきい値を超える信号強度の反射波が検出されなくなると、流体の供給を停止する停止信号を制御部に出力する
水栓装置の制御装置を構成した。

　また、本発明は、
吐出される流体だけが存在しているときに送信アンテナから送信された電波が流体に当たって反射する反射波を受信アンテナに受信するステップと、
受信アンテナに受信される反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算するステップと、
信号強度分布を区画する複数ビンの中で、反射波の信号強度の大きい所定のビンを判定するステップと、
所定のビンの信号強度に基づいてしきい値を決定するステップと、
所定のビンにしきい値を超える信号強度の反射波が検出されると、流体を供給する供給信号を、流体の供給または流体の供給停止の制御を行う制御部に出力し、所定のビンにしきい値を超える信号強度の反射波が検出されなくなると、流体の供給を停止する停止信号を制御部に出力するステップと
を備える水栓装置の制御方法を構成した。

　これらの構成によれば、吐出される流体だけが存在しているときに、受信アンテナに受信される反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布が演算される。そして、演算された信号強度分布を区画する複数ビンの中で、反射波の信号強度の大きい所定のビンが判定されることで、流体の吐出領域が、所定のビンに割り当てられる反射波の到来角度および飛来距離に存在すると、推定される。したがって、その後、所定のしきい値を超える信号強度の反射波が所定のビンに検出されると、流体の吐出領域に検出対象が入ったものと判断されて、制御部によって弁が制御されて、流体が吐出される。また、所定のしきい値を超える信号強度の反射波が所定のビンに検出されなくなると、流体の吐出領域から検出対象が出たものと判断されて、制御部によって弁が制御されて、流体の供給が停止される。

　また、本発明は、
上記に記載の水栓装置の制御装置と、
流体を供給するまたは流体の供給を停止する弁と、
弁に接続されて流体を吐出する吐出部と、
受水鉢と
を備えた水栓装置を構成した。

　本発明によれば、従来の複雑なパターン認識処理をすることなく、流体の吐出領域において検出対象の検出が可能となる。このため、水栓装置、およびその制御装置には、サンプルデータを保存しておくためのデータベースが不要になり、水栓装置、およびその制御装置の小型化を図ることができる。また、水栓装置の制御方法は、パターン認識処理が不要になるので、処理が簡素化される。この結果、吐出部周辺における検出対象の存否を適切に判断できる水栓装置とその制御装置および制御方法を小型で安価に提供することが可能になる。

本発明の一実施形態による水栓装置およびその制御装置の概略構成を示すブロック図である。一実施形態による水栓装置の構成を示す図である。一実施形態による水栓装置の制御装置を構成する演算部によって演算される、最大の受信信号強度のビンが表された受信信号の信号強度分布を示すマッピング図である。本発明の一実施形態による水栓装置の制御の設定方法の処理の概略を示すフローチャートである。一実施形態による水栓装置の制御装置を構成する判定部によって演算される所定のしきい値を説明するグラフである。一実施形態による水栓装置の制御装置を構成する判定部によって演算される別の所定のしきい値を説明するグラフである。一実施形態による水栓装置の制御装置を構成する演算部によって演算される、最大の受信信号強度のビンを含む周辺の一定数のビンが表された受信信号の信号強度分布を示すマッピング図である。

　次に、本発明の水栓装置と、その制御装置および制御方法を実施するための形態について、説明する。

　図１は、本発明の一実施形態による水栓装置６およびその制御装置１の概略構成を示すブロック図である。制御装置１は、ＦＭＣＷ（周波数連続変調）レーダ２、演算器３、および弁５を制御する制御部４を備える。弁５としては、例えば自動弁が挙げられる。自動弁としては例えば他力式自動弁が挙げられる。他力式自動弁としては、電磁弁、調節弁、空動弁等が挙げられる。

　図２（ａ）は、ＦＭＣＷレーダ２が取り付けられる水栓装置６の斜視図、図２（ｂ）は断面図である。水栓装置６は、受水鉢７にスパウトが吐水部８として立設されて構成されている。吐水部８は、流体を吐出する吐出部を構成し、流体である水９をその先端の吐出口から吐出する。受水鉢７は吐水部８の吐出口から吐出される水９を受水面に受ける。ＦＭＣＷレーダ２は、本実施形態では、吐水部８の下方における受水鉢７の受水面の裏側に設けられる。

　ＦＭＣＷレーダ２は、その内部に送信アンテナと受信アンテナとを備える。送信アンテナは電波Ｓを受水鉢７の、吐出される水９を受ける受水部内部に送信する。受信アンテナは、送信アンテナから送信された電波Ｓが吐水部８から吐出される水９に当たって反射する反射波を受信する。

　吐水部８への水９の供給は、図１に示す水道管１０を通り、弁５を経由して行われる。また、吐水部８から吐出されて受水鉢７に受けられた水９は、配管１１を通って排出される。弁５による、吐水部８へ供給される水９の供給および停止は、制御部４によって制御される。制御部４は、供給信号または停止信号を基に弁５の開閉を制御し、吐水部８へ水を供給する、または吐水部８への水９の供給を停止する制御を行う。

　ＦＭＣＷレーダ２は、演算器３によってその動作が制御される。演算器３は、本実施形態では、ＦＭＣＷレーダ２の外部に設けられるＰＣ（パーソナルコンピュータ）として説明するが、ＦＭＣＷレーダ２の内部に設けられる構成であってもよい。演算器３は、演算部３ａと判定部３ｂと記憶部３ｃを備える。ＦＭＣＷレーダ２の送信アンテナから送信された電波Ｓは、上記のように、吐水部８から吐出された水９に当たって反射して、受信アンテナに反射波として受信される。演算部３ａは、この反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算する。

　図３は、この信号強度分布の概念を表すマッピング図である。同マッピングの横方向は反射波の受信信号の飛来角度、縦方向は受信信号の水９からの飛来距離を表す。信号強度分布は、同図にマス目で示す、分布を規定の間隔で区分する複数のビン２１に区画される。各ビン２１には、そのビン２１の位置に送信波が受信される反射波の受信信号の信号強度が割り当てられる。黒く塗りつぶされたビン２１ａは、同図に示す信号強度分布の複数ビン２１の中で、最も平均信号強度が大きいものを表す。

　演算部３ａは、本実施形態では、周波数解析部３a1と検知認識部３a2とから構成されている。周波数解析部３a1は、送信アンテナからチャープ信号として送信されて、受信アンテナに受信される反射波の受信信号の時間信号を周波数信号に変換して、受信信号の周波数を解析する。この周波数解析は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、離散コサイン変換（ＤＣＴ）等によって行われる。

　検知認識部３a2は、解析された周波数ｆから、例えば次の（１）式によって受信信号の飛来距離Ｒを推定する。ここで、Ｓはチャープ信号の傾き、ｃは光速である。
Ｒ＝（ｃ／２Ｓ）・ｆ　…（１）

　また、検知認識部３a2は、等間隔に配置された複数の受信アンテナ間の位相差に基づいて、例えば次の（２）式によって受信信号の到来角度θを推定する。ここで、ｄは受信アンテナ間の距離、λは反射波の波長、ωは受信アンテナで受信した信号間の位相差である。
θ＝ｓｉｎ^－１（λω／２πｄ）　…（２）

　判定部３ｂは、吐水部８の近辺に吐水部８から吐出される水９だけが一定時間存在しているときに、演算部３ａによって演算される信号強度分布における複数ビン２１の中で、受信信号の信号強度の大きい所定のビン２１ａを判定する。

　本実施形態では、判定部３ｂは、時間の経過に伴って複数生成される一定数の信号強度分布から、各ビン２１毎に信号強度の時間平均値を求める。なお、時間平均値は、時間の経過に伴って複数生成される一定数の信号強度分布についての信号強度の総和を、一定数で除算した値である。そして、求めた時間平均値を、各ビン２１の平均信号強度とする。判定部３ｂは、求めた平均信号強度の中で強度が最大となるビン２１を所定のビンと判定する。ここでは、ビン２１ａが所定のビンと判定されたものとして、説明する。

　また、演算器３は、判定部３ｂで所定のビンと判定されたビン２１ａの信号強度、並びに、到来角度θおよび飛来距離Ｒを記憶する記憶部３ｃを備える。判定部３ｂは、記憶された信号強度の平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度を所定のしきい値として計算し、記憶部３ｃに記憶する。オフセット値は、事前に決めた値でもよい。また、水９だけの状態を観測したときの信号強度分布における受信信号強度の分散や時間推移から、しきい値を判断するようにしてもよい。つまり、記憶された信号強度の平均値にオフセット値を加算してしきい値を計算しなくてもよい。

　判定部３ｂは、水９の供給条件および停止条件に該当するかを判断し、判断結果に基づいて、供給信号または停止信号を制御部４へ出力する。本実施形態では、判定部３ｂは、所定のビン２１ａにしきい値を超える信号強度の受信信号が検出されると、水９を供給する供給信号を制御部４に出力する。また、所定のビン２１ａにしきい値を超える信号強度の受信信号が検出されなくなると、水９の供給を停止する停止信号を制御部４に出力する。

　制御部４は、判定部３ｂから水９を供給する供給信号を入力すると、弁５を開制御して吐水部８へ水９を供給させる。また、判定部３ｂから水９の供給を停止する停止信号を入力すると、弁５を閉制御して吐水部８への水９の供給を停止させる制御を行う。

　図４は、本発明の一実施形態による水栓装置６の制御の設定方法の概略を示すフローチャートである。このフローチャートに示される水栓装置６の制御の設定処理は、演算器３が備えるＲＯＭ（読み出し専用メモリ）に記憶されたコンピュータプログラムにしたがって、演算器３が備えるＣＰＵ（中央演算処理装置）によって行われる。図４に示される水栓装置６の制御の設定処理は、例えば、水栓装置６にＦＭＣＷレーダ２を初めて設置した後、水栓装置６を使用する前に実施される。また、水栓装置６にＦＭＣＷレーダ２を設置し直した後、水栓装置６を使用する前などにも、同様に実施される。

　最初に、吐水部８の操作部が人によって操作されて、吐水部８から水９が流される（図４、ステップ１０１参照）。次に、吐水部８の近辺に吐水部８から吐出される水９だけが存在しているときに、ＣＰＵの制御により、ＦＭＣＷレーダ２の送信アンテナから電波Ｓが送信される（ステップ１０２参照）。

　次に、水９に当たって反射する反射波がＦＭＣＷレーダ２の受信アンテナに受信され、受信信号の到来角度および飛来距離毎の図３に示す信号強度分布が、演算部３ａによって演算される（ステップ１０３参照）。この演算は、吐水部８から一定時間水９が流される間、行われる。次に、信号強度分布を区画する複数ビン２１の中で、受信信号の信号強度の大きい所定のビン２１ａが、判定部３ｂによって判定される（ステップ１０４参照）。

　次に、判定部３ｂで所定のビンと判定されたビン２１ａの信号強度、並びに、到来角度θおよび飛来距離Ｒが、ＣＰＵの制御によってログとして記憶部３ｃに一時的に記憶される。次に、記憶部３ｃに記憶されたログデータに基づいて、判定部３ｂによって所定のしきい値が決定される（ステップ１０５参照）。所定のしきい値は、例えば、記憶部３ｃに記憶された受信信号の信号強度の平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度として、判定部３ｂによって演算される。判定部３ｂによって決定された所定のしきい値は、記憶部３ｂに記憶される（ステップ１０６参照）。

　図５は、この所定のしきい値を説明するグラフである。同グラフの横軸は時間、縦軸は反射強度、つまり、受信信号の信号強度である。

　また、黒丸印のプロットを実線でつないだ特性線３１は、吐水部８から水９が吐出されて、吐水部８の吐水口の近辺に吐水部８から吐出される水９だけが存在しているときに、受信アンテナに受信される受信信号の信号強度の時間推移を示す。また、この特性線３１を横切る長い破線で示される直線３１ａは、特性線３１で表される信号強度の時間平均を表す。

　また、白丸印のプロットを短い破線でつないだ特性線３２は、吐水部８の吐水口の近辺に人の手だけが存在しているときに、受信アンテナに受信される受信信号の信号強度の時間推移を示す。また、三角印のプロットを実線でつないだ特性線３３は、吐水部８の吐水口の近辺に水９と人の手が同時に存在しているときに、受信アンテナに受信される受信信号の信号強度の時間推移を示す。

　所定のしきい値は実線の直線３４として示される。この直線３４は、吐水部８の吐水口の近辺に水９だけが存在しているときの特性線３１の信号強度の平均値である直線３１ａの信号強度に一定のオフセット値を加算した信号強度になっている。

　ステップ１０６の処理が完了すると、水栓装置６の制御の設定処理は完了となる。設定処理完了後、実際に水栓装置６を使用するときに、以下の制御が行われる。判定部３ｂは、所定のビン２１ａに検出される受信信号の信号強度に基づいて、水９の供給条件および停止条件に該当するかを判断し、判断結果に基づいて、制御部４に供給信号または停止信号を出力する。制御部４は、供給信号または停止信号を受けて、弁５の開閉を制御する。つまり、所定のしきい値を超える信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されると、判定部３ｂから制御部４に供給信号が出力され、制御部４から弁５を開ける信号が弁５に出力される。その結果、吐水部８へ水９が供給させられる。また、所定のしきい値を超える信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されなくなると、判定部３ｂから制御部４に停止信号が出力され、制御部４から弁５を閉じる信号が弁５に出力される。その結果、吐水部８への水９の供給が停止させられる。

　このような本実施形態による水栓装置６とその制御装置１および制御方法によれば、上記のように、図４、ステップ１０１～１０３の処理により、吐水部８の近辺に吐水部８から吐出される水９だけが存在しているときに、ＦＭＣＷレーダ２の受信アンテナに受信される反射波の到来角度θおよび飛来距離Ｒ毎の信号強度分布が演算される。そして、演算された信号強度分布の複数ビン２１の中で、受信信号の信号強度の大きい所定のビン２１ａがステップ１０４で判定されることで、吐水部８による水９の吐出領域が、所定のビン２１ａに割り当てられる受信信号の到来角度θおよび飛来距離Ｒに存在すると、推定される。

　水栓装置６の制御の設定処理完了後、所定のしきい値を超える信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されると、吐水部８による水９の吐出領域に検出対象、例えば、人の手や、人のその他の部位等が入ったものと判断される。その結果、判定部３ｂから制御部４に供給信号が出力され、制御部４から弁５を開ける信号が弁５に出力される。その結果、吐水部８から水９が吐出される。また、所定のしきい値を超える信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されなくなると、吐水部８による水９の吐出領域から検出対象が出たものと判断される。その結果、判定部３ｂから制御部４に停止信号が出力され、制御部４から弁５を閉じる信号が弁５に出力される。その結果、吐水部８への水９の供給が停止される。

　したがって、本実施形態による水栓装置６とその制御装置１および制御方法によれば、水９の吐出領域の範囲外に大きな物体が存在していても、その物体の影響を受けることなく、検出対象を検出することが可能になる。また、制御装置１の送信アンテナおよび受信アンテナの設置位置、つまり、ＦＭＣＷレーダ２の設置位置が変わっても、また、吐水部８や受水鉢７の構造が変わっても、所定のビン２１ａは、ＦＭＣＷレーダ２の設置位置や、吐水部８や受水鉢７の構造にしたがって、その判定時に形成される水９の吐出領域の位置に応じたものになる。吐水部８からの水９の吐出領域は、このように判定される所定のビン２１ａによって臨機応変に特定されるため、従来のように、制御装置１の設置位置は固定した位置に限定されなくなり、制御装置１の設置位置の自由度が向上する。

　このことを検証するため、図２（ａ）に示す、吐水部８の側方で受水鉢７の上面における各位置Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤにＦＭＣＷレーダ２を設置して、制御装置１の動作を確認した。つまり、各設置位置Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤにＦＭＣＷレーダ２を設置し、各設置位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで吐水部８から吐水させて送信アンテナから電波Ｓを送信し、反射波の受信信号の信号強度分布を演算した。そして、各設置位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて、所定のしきい値を示す直線３４の信号強度を決定して、制御部４による弁５の制御を確認した。そのところ、水栓装置６の制御装置１は、上記の実施形態と同様に、吐水部８からの水９の吐出領域における検出対象を正常に認識して、吐水部８からの水９の吐出および止水が正常に行われることが確認された。

　また、本実施形態による水栓装置６の制御装置１および制御方法によれば、従来の複雑なパターン認識処理（主成分分析や重回帰分析）をすることなく、水９の吐出領域において検出対象の検出が可能となる。パターン認識処理においては、一般的にDSP（デジタルシグナルプロセッサ）が必要になり、処理する情報量が多い。つまり、複雑なパターン認識処理を行う従来の水栓装置の制御装置では、大量のサンプルデータを保存するための容量の大きいデータベースが必要となる。一方、本実施形態の水栓装置６の制御装置１には、大量のサンプルデータを保存しておくための容量の大きいデータベースが不要になり、水栓装置６およびその制御装置１の小型化を図ることができる。また、水栓装置６の制御方法は、パターン認識処理が不要になるので、処理が簡素化される。この結果、吐水部８の周辺における検出対象の存否を適切に判断できる水栓装置６とその制御装置１および制御方法を小型で安価に提供することが可能になる。

　また、吐水部８から吐出される水９の吐出領域に検出対象が入ると、受信信号の信号強度は、所定のしきい値を超える。これは、図５のグラフにおいて人の手等が存在するときに検出される特性線３２に示されている。特性線３２は、直線３１ａに一定のオフセット値を加算した直線３４に示される所定のしきい値を超える。したがって、本実施形態による水栓装置６とその制御装置１および制御方法によれば、直線３４に示される所定のしきい値を超える受信信号が検出された場合に、検出対象が水９の吐出領域に確実に入ったものと判断される。その結果、制御部４により、吐水部８へ水９が供給される制御が確実に行われるようになる。また、直線３４に示される所定のしきい値を超える受信信号が検出されなくなった場合に、検出対象が水９の吐出領域から確実に出たものと判断される。その結果、制御部４により、吐水部８への水９の供給が停止される制御が確実に行われるようになる。

　また、本実施形態による水栓装置６とその制御装置１および制御方法によれば、一定数の信号強度分布において平均信号強度が最大のビン２１ａが、図４、ステップ１０４で所定のビンと判定される。したがって、所定のビン２１ａの信号強度分布における位置は、水９の吐出領域に確実に対応した位置になって、水９の吐出領域の位置の推定精度が向上する。

　また、本実施形態による水栓装置６の制御装置１および制御方法によれば、吐水部８から水９が一定時間吐出されている間に演算部３ａによって演算される信号強度分布に基づいて、判定部３ｂによって所定のビンが判定される。したがって、信号強度が確実に大きいビン２１が所定のビン２１ａとして判定される。このため、所定のビン２１ａから水９の吐出領域の位置が間違えることなく推定される。

　なお、上記の実施形態では、水９だけが存在する場合の特性線３１を基にした直線３４に示される値を所定のしきい値として、決定した。しかし、図６のグラフに示すように、所定のしきい値を、水９の吐出用の所定のしきい値と、水９の吐出停止用の所定のしきい値とに分けて決定するように構成してもよい。同グラフの横軸および縦軸、並びに、各符号は図５のものと同じである。

　この場合、判定部３ｂは、一点鎖線の直線３５で示される信号強度を、吐出用の所定のしきい値と判定する。一点鎖線の直線３５は、記憶部３ｃに記憶された受信信号の信号強度の、直線３１ａに示される平均値から一定のオフセット値を減算した信号強度である。また、判定部３ｂは、実線の直線３４で示される信号強度を、吐出停止用の所定のしきい値として判定する。実線の直線３４は、記憶部３ｃに記憶された受信信号の信号強度の、直線３１ａに示される平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度である。判定部３ｂは、判定した吐出用の所定のしきい値、および、吐出停止用の所定のしきい値を記憶部３ｃに記憶する。

　判定部３ｂは、吐出用の所定のしきい値を超える信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されると、制御部４に供給信号を出力する。制御部４は、この供給信号を入力すると、弁５を制御して吐水部８へ水９を供給させる。また、判定部３ｂは、吐出停止用の所定のしきい値を超える信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されなくなると、制御部４に停止信号を出力する。制御部４は、この停止信号を入力すると、弁５を制御して吐水部８への水９の供給を停止させる制御を行う。

　特性線３２に受信信号強度の時間推移が示される手のような検出対象においては、受信信号の信号強度が、直線３４に示される所定のしきい値を下回り、直線３１ａに極めて近くなるときがある。したがって、所定のしきい値が直線３４に示される信号強度の場合、検出対象が水９の吐出領域に入っても、吐水部８から水９が吐出されないときがあることが想定される。しかし、上記の構成によれば、判定部３ｂが、直線３５で示される信号強度を吐出用の所定のしきい値として決定するので、検出対象が水９の吐出領域に入る場合、より確実に吐水部８から水９が吐出されるようになる。また、判定部３ｂは、直線３４で示される信号強度を吐出停止用の所定のしきい値として決定する。そのため、検出対象が水９の吐出領域から出て、吐出停止用の所定のしきい値より大きな信号強度の受信信号が所定のビン２１ａに検出されなくなると、吐水部８への水９の供給が確実に停止される。

　また、判定部３ｂは、図７に示す、ビン２１ａおよびそのビン２１ａの周りの斜線で示すビン２２の信号強度の平均値を用いて、所定のビンおよびしきい値を求めるようにしてもよい。この場合、判定部３ｂは、時間の経過に伴って複数生成される一定数の信号強度分布から、各ビン２１毎に、ビン２１およびその周りのビン２２の信号強度の時間平均値を求める。なお、この時間平均値は、時間の経過に伴って複数生成される一定数の信号強度分布についての、ビン２１およびその周りのビン２２の信号強度の総和を、一定数で除算した値である。そして、求めた時間平均値を、各ビン２１の平均信号強度とする。判定部３ｂは、求めた平均信号強度の中で強度が最大となるビン２１ａおよびそのビン２１ａの周りのビン２２を所定のビンと判定する。

　本構成によれば、平均信号強度が最大のビン２１ａを含む周辺の一定数のビン２２を合わせた範囲を所定のビンとすることで、検知対象の検知範囲を変形、拡張することができる。

　また、判定部３ｂは、例えば、吐水部８から水９が吐出された後の所定の時間に、時間の経過に伴って複数生成される一定数の信号強度分布についての、各ビン２１の信号強度の平均値を、所定の時間をずらしながら各所定の時間について算出して、各ビン２１の信号強度の平均値を各ビン２１の移動平均信号強度として、求めるようにしてもよい。この場合、この移動平均信号強度の中で強度が最大となるビン２１を所定のビンと判定する。

　本構成によれば、時間平均が最大の平均信号強度のビン２１に代えて、移動平均が最大の移動平均信号強度のビン２１が、所定のビンと判定される。したがって、本構成によれば、所定のビンの信号強度分布における位置は、流水の位置や量が安定しない時間帯があったとしても、移動平均信号強度を求めることで、推定精度が向上する。

　なお、上記の各実施形態では、吐出部から水が流体として吐出される場合について説明した。しかし、流体は水に限られるものではなく、吐出部から液体の石鹸が流体として吐出される場合においても、本発明は、各実施形態の水栓装置とその制御装置１および制御方法と同様に適用することができる。

　以上をまとめると、本発明は次のように表される。
＜１＞
電波を送信する送信アンテナと、
前記電波が前記流体に当たって反射する反射波を受信する受信アンテナと、
前記反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算する演算部と、
前記流体の供給条件および停止条件に該当するかを判断し、判断結果に基づいて、供給信号または停止信号を出力する判定部と、
前記供給信号または前記停止信号を基に前記流体の供給または前記流体の供給停止の制御を行う制御部と
を備え、
前記判定部は、前記流体だけが吐出されているとき、前記信号強度分布を区画する複数ビンのうち、前記反射波の信号強度の大きい所定のビンを判定し、前記所定のビンの信号強度に基づいてしきい値を決定し、前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されると、前記流体を供給する前記供給信号を前記制御部に出力し、前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されなくなると、前記流体の供給を停止する前記停止信号を前記制御部に出力する
水栓装置の制御装置。
＜２＞
前記所定のビンに割り当てられる前記到来角度、前記飛来距離および前記しきい値を記憶する記憶部を備え、
前記判定部は、前記所定のビンの信号強度の平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度を前記しきい値として決定する
ことを特徴とする＜１＞に記載の水栓装置の制御装置。
＜３＞
前記所定のビンに割り当てられる前記到来角度、前記飛来距離および前記しきい値を記憶する記憶部を備え、
前記判定部は、前記所定のビンの信号強度の平均値から一定のオフセット値を減算した信号強度を吐出用のしきい値、前記所定のビンの信号強度の平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度を吐出停止用のしきい値として決定し、前記吐出用のしきい値を超える信号強度の前記反射波が前記所定のビンに検出されると、前記供給信号を前記制御部に出力し、前記吐出停止用のしきい値を超える信号強度の前記反射波が前記所定のビンに検出されなくなると、前記停止信号を前記制御部に出力する
ことを特徴とする＜１＞に記載の水栓装置の制御装置。
＜４＞
前記判定部は、時間の経過に伴って複数生成される一定数の前記信号強度分布について、各ビンの信号強度の平均値を各ビンの平均信号強度として求め、求めた前記平均信号強度の中で強度が最大となるビンを前記所定のビンと判定することを特徴とする＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の水栓装置の制御装置。
＜５＞
前記判定部は、時間の経過に伴って複数生成される一定数の前記信号強度分布について、各ビンおよび各ビンの周りのビンの信号強度の平均値を各ビンの平均信号強度として求め、求めた前記平均信号強度の中で強度が最大となるビンおよびそのビンの周りのビンを前記所定のビンと判定することを特徴とする＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の水栓装置の制御装置。
＜６＞
前記判定部は、所定の時間に時間の経過に伴って複数生成される一定数の前記信号強度分布についての各ビンの信号強度の平均値を、前記所定の時間をずらしながら各前記所定の時間について算出して、各ビンの信号強度の平均値を各ビンの移動平均信号強度として求め、求めた前記移動平均信号強度の中で強度が最大となるビンを前記所定のビンと判定することを特徴とする＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の水栓装置の制御装置。
＜７＞
前記判定部は、前記流体が一定時間吐出されている間に前記演算部によって演算される前記信号強度分布に基づいて前記所定のビンを判定することを特徴とする＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の水栓装置の制御装置。
＜８＞
＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の水栓装置の制御装置と、
前記流体を供給するまたは前記流体の供給を停止する弁と、
前記弁に接続されて前記流体を吐出する吐出部と、
受水鉢と
を備えた水栓装置。
＜９＞
吐出される流体だけが存在しているときに送信アンテナから送信された電波が前記流体に当たって反射する反射波を受信アンテナに受信するステップと、
前記受信アンテナに受信される前記反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算するステップと、
前記信号強度分布を区画する複数ビンの中で、前記反射波の信号強度の大きい所定のビンを判定するステップと、
前記所定のビンの信号強度に基づいてしきい値を決定するステップと、
前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されると、前記流体を供給する供給信号を、前記流体の供給または前記流体の供給停止の制御を行う制御部に出力し、前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されなくなると、前記流体の供給を停止する停止信号を前記制御部に出力するステップと
を備える水栓装置の制御方法。

　１…制御装置
　２…ＦＭＣＷレーダ
　３…演算器
　３ａ…演算部
　３a1…周波数解析部
　３a2…検知認識部
　３ｂ…判定部
　３ｃ…記憶部
　４…制御部
　５…弁
　６…水栓装置
　７…受水鉢
　８…吐水部（吐出部）
　９…水（流体）
　１０…水道管
　１１…配管
　２１…ビン
　Ｓ…電波

Claims

　電波を送信する送信アンテナと、
　前記電波が流体に当たって反射する反射波を受信する受信アンテナと、
　前記反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算する演算部と、
　前記流体の供給条件および停止条件に該当するかを判断し、判断結果に基づいて、供給信号または停止信号を出力する判定部と、
　前記供給信号または前記停止信号を基に前記流体の供給または前記流体の供給停止の制御を行う制御部と
　を備え、
　前記判定部は、前記流体だけが吐出されているとき、前記信号強度分布を区画する複数ビンのうち、前記反射波の信号強度の大きい所定のビンを判定し、前記所定のビンの信号強度に基づいてしきい値を決定し、前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されると、前記流体を供給する前記供給信号を前記制御部に出力し、前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されなくなると、前記流体の供給を停止する前記停止信号を前記制御部に出力する
水栓装置の制御装置。
　前記所定のビンに割り当てられる前記到来角度、前記飛来距離および前記しきい値を記憶する記憶部を備え、
　前記判定部は、前記所定のビンの信号強度の平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度を前記しきい値として決定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の水栓装置の制御装置。
　前記所定のビンに割り当てられる前記到来角度、前記飛来距離および前記しきい値を記憶する記憶部を備え、
　前記判定部は、前記所定のビンの信号強度の平均値から一定のオフセット値を減算した信号強度を吐出用のしきい値、前記所定のビンの信号強度の平均値に一定のオフセット値を加算した信号強度を吐出停止用のしきい値として決定し、前記吐出用のしきい値を超える信号強度の前記反射波が前記所定のビンに検出されると、前記供給信号を前記制御部に出力し、前記吐出停止用のしきい値を超える信号強度の前記反射波が前記所定のビンに検出されなくなると、前記停止信号を前記制御部に出力する
　ことを特徴とする請求項１に記載の水栓装置の制御装置。
　前記判定部は、時間の経過に伴って複数生成される一定数の前記信号強度分布について、各ビンの信号強度の平均値を各ビンの平均信号強度として求め、求めた前記平均信号強度の中で強度が最大となるビンを前記所定のビンと判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水栓装置の制御装置。
　前記判定部は、時間の経過に伴って複数生成される一定数の前記信号強度分布について、各ビンおよび各ビンの周りのビンの信号強度の平均値を各ビンの平均信号強度として求め、求めた前記平均信号強度の中で強度が最大となるビンおよびそのビンの周りのビンを前記所定のビンと判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水栓装置の制御装置。
　前記判定部は、所定の時間に時間の経過に伴って複数生成される一定数の前記信号強度分布についての各ビンの信号強度の平均値を、前記所定の時間をずらしながら各前記所定の時間について算出して、各ビンの信号強度の平均値を各ビンの移動平均信号強度として求め、求めた前記移動平均信号強度の中で強度が最大となるビンを前記所定のビンと判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水栓装置の制御装置。
　前記判定部は、前記流体が一定時間吐出されている間に前記演算部によって演算される前記信号強度分布に基づいて前記所定のビンを判定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水栓装置の制御装置。
　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水栓装置の制御装置と、
　前記流体を供給するまたは前記流体の供給を停止する弁と、
　前記弁に接続されて前記流体を吐出する吐出部と、
　受水鉢と
　を備えた水栓装置。
　吐出される流体だけが存在しているときに送信アンテナから送信された電波が前記流体に当たって反射する反射波を受信アンテナに受信するステップと、
　前記受信アンテナに受信される前記反射波の到来角度および飛来距離毎の信号強度分布を演算するステップと、
　前記信号強度分布を区画する複数ビンの中で、前記反射波の信号強度の大きい所定のビンを判定するステップと、
　前記所定のビンの信号強度に基づいてしきい値を決定するステップと、
　前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されると、前記流体を供給する供給信号を、前記流体の供給または前記流体の供給停止の制御を行う制御部に出力し、前記所定のビンに前記しきい値を超える信号強度の前記反射波が検出されなくなると、前記流体の供給を停止する停止信号を前記制御部に出力するステップと
　を備える水栓装置の制御方法。