(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁弁を閉じる時の無駄な通電を抑制した電磁弁装置及び吐水装置を提供する。【解決手段】止水位置と通水位置とに移動するプランジャ４２と、プランジャを止水位置及び通水位置に移動させるソレノイド４４と、プランジャを止水位置に保持する第１保持部材４６と、プランジャを通水位置に保持する第２保持部材４８と、を有する自己保持型の電磁弁３０と、ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部の検出結果に基づいてソレノイドへの通電を制御する制御部と、を備え、制御部は、プランジャを通水位置から止水位置に移動させる止水動作時において、ソレノイドへの通電を開始した後、電流検出部の検出結果を基に、電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点を検出し、変化点の検出に応答してソレノイドへの通電を停止することを特徴とする電磁弁装置である。【選択図】図２
2020159384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水装置に用いられ、通水及び止水を制御する電磁弁装置であって、
水を流すための水路と、前記水路を閉じる止水位置と前記水路を開く通水位置とに移動するプランジャと、前記プランジャを前記止水位置及び前記通水位置に移動させるソレノイドと、前記プランジャを前記止水位置に保持する第１保持部材と、前記プランジャを前記通水位置に保持する第２保持部材と、を有する自己保持型の電磁弁と、
前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出結果に基づいて前記ソレノイドへの通電を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記プランジャを前記通水位置から前記止水位置に移動させる止水動作時において、前記ソレノイドへの通電を開始した後、前記電流検出部の検出結果を基に、前記電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点を検出し、前記変化点の検出に応答して前記ソレノイドへの通電を停止することを特徴とする電磁弁装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記変化点の検出から前記ソレノイドへの通電を停止するまでの時間を、前記電磁弁の動作に関連する動作情報に基づいて変化させることを特徴とする請求項１記載の電磁弁装置。
【請求項３】
前記動作情報は、前記プランジャの動作回数であり、
前記制御部は、前記プランジャの動作回数をカウントし、前記動作回数が所定回数未満の場合は、前記動作回数が前記所定回数以上の場合と比べて、前記変化点の検出から前記ソレノイドへの通電を停止するまでの時間を短くすることを特徴とする請求項２記載の電磁弁装置。
【請求項４】
前記動作情報は、前記ソレノイドへの通電開始から前記変化点の検出までの経過時間であり、
前記制御部は、前記経過時間を計時し、前記経過時間が所定時間未満の場合は、前記経過時間が前記所定時間以上の場合と比べて、前記変化点の検出から前記ソレノイドへの通電を停止するまでの時間を短くすることを特徴とする請求項２記載の電磁弁装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電流検出部で検出された電流値の演算を行う数値処理プログラムと、前記数値処理プログラムの前記電流値の演算に用いられるパラメータと、を有し、前記数値処理プログラムと前記パラメータとを基に、前記変化点をリアルタイムに検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電磁弁装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の電磁弁装置と、
電池及び発電機の少なくとも一方の電力を前記電磁弁装置に供給する電源部と、
を備えたことを特徴とする吐水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、電磁弁装置及び吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用者の手などの対象物をセンサで検知して、吐止水を自動で制御する吐水装置がある。吐水装置は、給水及び止水を制御する電磁弁装置を備える。こうした吐水装置は、例えば、水栓装置、小便器、あるいは大便器などの水回り機器に適用されている。
【０００３】
電磁弁装置では、電磁弁の開閉にも電力を使用する。このため、電磁弁装置では、電磁弁の低消費電力駆動が求められている。例えば、吐水時の水流を利用して発電する発電機や電池などから電力を供給する吐水装置においては、電磁弁の開閉にともなう電力の消費を抑えることで、発電機で溜めた電力や電池の電力を効率よく活用することができる。例えば、電池交換などのメンテナンスの頻度を低下させ、メンテナンスにかかる手間を抑制することができる。
【０００４】
電磁弁の低消費電力駆動を実現するため、電磁弁を開く時のプランジャの移動にともなう電流の変化を検出し、プランジャの移動完了に応じて即座に電流の供給を停止することが提案されている（例えば、特許文献１）。これにより、電磁弁への無駄な通電を抑制し、電磁弁を開く時の電力の消費を抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、電磁弁を閉じる時には、開く時と比べてプランジャの移動にともなう電流の変化を検出し難い。また、プランジャの移動する時間は、水圧や温度変化などのノイズの影響を受けるため、プランジャの移動完了までの時間を出荷前などに予め設定しておくことも難しい。従って、電磁弁を閉じる時については、ノイズの影響などを考慮した十分に長い通電時間を予め設定しており、電磁弁を開く時と比べて消費電力が大きい。
【０００６】
このため、電磁弁装置及び吐水装置では、電磁弁を閉じる時の無駄な通電を抑制し、消費電力をより抑制できるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５８２２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、電磁弁を閉じる時の無駄な通電を抑制した電磁弁装置及び吐水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、吐水装置に用いられ、通水及び止水を制御する電磁弁装置であって、水を流すための水路と、前記水路を閉じる止水位置と前記水路を開く通水位置とに移動するプランジャと、前記プランジャを前記止水位置及び前記通水位置に移動させるソレノイドと、前記プランジャを前記止水位置に保持する第１保持部材と、前記プランジャを前記通水位置に保持する第２保持部材と、を有する自己保持型の電磁弁と、前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出結果に基づいて前記ソレノイドへの通電を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記プランジャを前記通水位置から前記止水位置に移動させる止水動作時において、前記ソレノイドへの通電を開始した後、前記電流検出部の検出結果を基に、前記電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点を検出し、前記変化点の検出に応答して前記ソレノイドへの通電を停止することを特徴とする電磁弁装置である。
【００１０】
この電磁弁装置によれば、電流の傾きの変化点を検出し、変化点の検出に応答してソレノイドへの通電を停止することにより、電磁弁を閉じる止水動作時においても、必要以上に通電してしまうことを抑制し、低消費電力化することができる。従って、電磁弁を閉じる時の無駄な通電を抑制した電磁弁装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記変化点の検出から前記ソレノイドへの通電を停止するまでの時間を、前記電磁弁の動作に関連する動作情報に基づいて変化させることを特徴とする電磁弁装置である。
【００１２】
この電磁弁装置によれば、変化点の検出からソレノイドへの通電を停止するまでの時間を動作情報に基づいて変化させることにより、電磁弁の特性の変化によって止水までに必要な通電時間が変化した場合にも、より確実に止水を行うことができる。従って、低消費電力化と確実な止水とを両立させることができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記動作情報は、前記プランジャの動作回数であり、前記制御部は、前記プランジャの動作回数をカウントし、前記動作回数が所定回数未満の場合は、前記動作回数が前記所定回数以上の場合と比べて、前記変化点の検出から前記ソレノイドへの通電を停止するまでの時間を短くすることを特徴とする電磁弁装置である。
【００１４】
この電磁弁装置によれば、動作回数が所定回数未満の場合は、通電時間を短くすることで、消費電力をより抑制することができる。そして、動作回数が所定回数以上の場合は、通電時間を長くすることで、プランジャの移動にともなって第１保持部材や第２保持部材が劣化した場合などにも、より確実に止水を行うことができる。従って、低消費電力化と確実な止水とをより適切に両立させることができる。
【００１５】
第４の発明は、第２の発明において、前記動作情報は、前記ソレノイドへの通電開始から前記変化点の検出までの経過時間であり、前記制御部は、前記経過時間を計時し、前記経過時間が所定時間未満の場合は、前記経過時間が前記所定時間以上の場合と比べて、前記変化点の検出から前記ソレノイドへの通電を停止するまでの時間を短くすることを特徴とする電磁弁装置である。
【００１６】
この電磁弁装置によれば、経過時間が所定時間未満の場合は、通電時間を短くすることで、消費電力をより抑制することができる。そして、経過時間が所定時間以上の場合は、通電時間を長くすることで、水温などによって電磁弁の特性が変化した場合などにも、より確実に止水を行うことができる。従って、低消費電力化と確実な止水とをより適切に両立させることができる。
【００１７】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記電流検出部で検出された電流値の演算を行う数値処理プログラムと、前記数値処理プログラムの前記電流値の演算に用いられるパラメータと、を有し、前記数値処理プログラムと前記パラメータとを基に、前記変化点をリアルタイムに検出することを特徴とする電磁弁装置である。
【００１８】
この電磁弁装置によれば、数値処理プログラムとパラメータとを基に、変化点をリアルタイムに検出することにより、変化点の検出の遅れを抑制することができる。従って、必要以上に通電してしまうことをより確実に抑制し、より低消費電力化することができる。
【００１９】
第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明の電磁弁装置と、電池及び発電機の少なくとも一方の電力を前記電磁弁装置に供給する電源部と、を備えたことを特徴とする吐水装置である。
【００２０】
この吐水装置によれば、電流の傾きの変化点を検出し、変化点の検出に応答してソレノイドへの通電を停止することにより、電磁弁を閉じる止水動作時においても、必要以上に通電してしまうことを抑制し、低消費電力化することができる。従って、電磁弁を閉じる時の無駄な通電を抑制した吐水装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の態様によれば、電磁弁を閉じる時の無駄な通電を抑制した電磁弁装置及び吐水装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る水栓装置を模式的に表す説明図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る電磁弁を模式的に表す説明図である。
【図３】第１の実施形態に係る水栓装置を模式的に表すブロック図である。
【図４】制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
【図５】制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
【図６】制御部の動作の変形例を模式的に表すフローチャートである。
【図７】制御部の動作の別の変形例を模式的に表すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態に係る水栓装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
【図９】制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
【図１０】除算値の理論値を模式的に表す参考のグラフ図である。
【図１１】第２の実施形態にかかるトイレ装置を表す斜視図である。
【図１２】第３の実施形態にかかるトイレ装置を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る水栓装置を模式的に表す説明図である。  
図１に表したように、水栓装置１０（吐水装置）は、対象物（人体や物体等）を検知して自動的な吐止水を行うものであり、洗面台に備え付けられる洗面器１１に対して吐止水を行う。
【００２４】
洗面器１１は、洗面カウンタ１２に設けられる。洗面カウンタ１２の上には、洗面器１１のボウル面１１ａに対して水を吐出するためのスパウトを構成する水栓１３（吐水部）が設けられる。水栓１３は、水を吐出する吐水口１３ａを有し、この吐水口１３ａから吐出される水が洗面器１１のボウル面１１ａ内に吐出されるように設けられる。
【００２５】
水栓１３が吐水口１３ａから吐出する水は、給水路１４により供給される。給水路１４は、水道管等の給水源から供給される水を吐水口１３ａへと導く。洗面器１１には、排水路１５が接続されている。排水路１５は、吐水口１３ａから洗面器１１のボウル面１１ａ内に吐水された水を排出する。
【００２６】
水栓装置１０は、水栓１３と給水路１４とを備えるとともに、電磁弁装置２０と、センサ部２２と、発電機２４と、をさらに備える。電磁弁装置２０は、電磁弁３０と、制御部３２と、を備える。電磁弁３０及び制御部３２は、例えば、洗面台の下側に収容される。電磁弁３０及び制御部３２は、例えば、洗面カウンタ１２の下方に設けられるキャビネット（図示は省略）内に収容される。
【００２７】
センサ部２２は、例えば、水栓１３の内部に収容される。但し、センサ部２２は、水栓１３と別に設けてもよい。センサ部２２は、接続ケーブル２３を介して電磁弁装置２０の制御部３２と接続されている。制御部３２は、例えば、接続ケーブル２３を介してセンサ部２２に電源電圧を供給し、接続ケーブル２３を介してセンサ部２２を制御する。
【００２８】
電磁弁３０は、給水路１４に設けられ、給水路１４の開閉を行う。電磁弁３０が開くと、給水路１４から供給された水が吐水口１３ａから吐出される吐水状態となり、電磁弁３０が閉じると、給水路１４から供給された水が吐水口１３ａから吐出されない止水状態となる。
【００２９】
電磁弁３０は、制御部３２に接続されている。制御部３２は、電磁弁３０を駆動して、電磁弁３０の開／閉動作を制御する。電磁弁３０は、制御部３２からの制御信号に従って電気的に制御され、給水路１４の開閉を行う。このように、電磁弁３０は、吐水口１３ａから吐水される水の給水路１４を開閉する給水バルブとして機能する。
【００３０】
電磁弁３０は、例えば、ラッチング・ソレノイド・バルブと称される自己保持型電磁弁（ラッチ式電磁弁）であり、ソレノイドコイルへの一方向への通電によって閉状態から開状態に動作（開動作）し、その後ソレノイドコイルへの通電を遮断しても開状態を保持し、ソレノイドコイルへの他方向への通電によって開状態から閉状態に動作（閉動作）し、その後ソレノイドコイルへの通電を遮断しても閉状態を保持する。
【００３１】
センサ部２２は、吐水口１３ａに接近する対象物（手など）を検知する。この吐水口１３ａの吐水先が、センサ部２２の検知領域となる。センサ部２２は、光信号を送信し、送信した光信号を受けた人体等の対象物から反射した反射信号を受信することにより、対象物の位置や動き等を検知する。
【００３２】
センサ部２２は、例えば、赤外光の光信号を用いた光センサである。センサ部２２から送信される光信号は、例えば、可視光などでもよい。以下では、光信号を赤外光として説明を行う。なお、「赤外光」とは、例えば、０．７μｍ以上１０００μｍ以下の波長の光である。また、センサ部２２には、例えば、超音波センサやマイクロ波センサなどを用いてもよい。
【００３３】
センサ部２２は、水栓１３の吐水口１３ａ近くの内部に設けられ、洗面台の使用者側（図１において左側）に向けて光信号を送信するように配置される。これにより、センサ部２２は、吐水口１３ａに人体が近づいてきたことや、吐水口１３ａに近づいた人体から吐水口１３ａに向けて手が差し出されたこと等を検知可能にする。
【００３４】
センサ部２２は、対象物の検知結果を表す検知信号を接続ケーブル２３を介して制御部３２に入力する。制御部３２は、センサ部２２から入力された検知信号に基づいて、対象物の有無を検知する。制御部３２は、例えば、検知信号に基づいて、対象物の位置や動き等を検知する。そして、制御部３２は、この検知結果に基づいて電磁弁３０の開／閉動作を制御する。また、制御部３２は、センサ部２２に対して制御信号を出力して、センサ部２２のセンシング動作を制御する。
【００３５】
発電機２４は、例えば、水栓１３と電磁弁３０との間の給水路１４の経路上に設けられ、電磁弁３０を開いた際に、給水路１４を流れる水の流れを利用して発電を行う。発電機２４は、発電した電力を電磁弁装置２０などに供給する。なお、発電機２４は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
【００３６】
以上のように、本実施形態の水栓装置１０では、センサ部２２の検知信号に基づいて制御部３２が制御することにより、電磁弁３０の開／閉動作が制御される。これにより、吐水口１３ａに接近する対象物の検知結果（洗面台の使用者の動き等）に応じた吐水を行う。制御部３２は、対象物の検知に応じて吐水を行い、対象物の非検知に応じて吐水を停止させる。すなわち、水栓装置１０では、使用者が吐水口１３ａの近くに手などを差し出している間、自動的に吐水が行われる。
【００３７】
センサ部２２は常に動作しているのではなく、例えば、センシングを必要とするタイミングに動作をするように、制御部３２が制御している。これにより、センサ部２２の消費電力を下げることができる。制御部３２は、例えば、使用者が不便に感じない程度にセンサ部２２のセンシング動作の頻度を下げる。これにより、水栓装置１０全体の低消費電力化を図ることができる。
【００３８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る電磁弁を模式的に表す説明図である。  
図２（ａ）及び図２（ｂ）に表したように、電磁弁３０は、水路４０と、プランジャ４２と、ソレノイド４４と、第１保持部材４６と、第２保持部材４８と、ダイアフラム５０と、を有する。
【００３９】
水路４０は、電磁弁３０の内部に水を流すための水路である。水路４０は、給水路１４の一部を構成する。水路４０の入口側が給水管などの給水源と接続され、水路４０の出口側が水栓１３と接続される。
【００４０】
プランジャ４２は、水路４０を閉じる止水位置と、水路４０を開く通水位置と、に移動する。この例では、図２（ａ）に表した位置が、通水位置であり、図２（ｂ）に表した位置が、止水位置である。プランジャ４２は、例えば、止水位置と通水位置との間で直線移動する。プランジャ４２は、例えば、棒状である。プランジャ４２には、例えば、鉄などの強磁性体が用いられる。
【００４１】
ソレノイド４４は、プランジャ４２を止水位置及び通水位置に移動させる。ソレノイド４４は、管状である。プランジャ４２は、ソレノイド４４の内部に挿通された状態で配置される。ソレノイド４４は、電流の供給に応じて電磁力を発生させることにより、内部に挿通されたプランジャ４２を止水位置及び通水位置に直線移動させる。
【００４２】
第１保持部材４６は、プランジャ４２を止水位置に保持する。第１保持部材４６は、例えば、コイルバネである。第１保持部材４６は、例えば、止水位置側に付勢する付勢力をプランジャ４２に加えることにより、プランジャ４２を止水位置に保持する。
【００４３】
第２保持部材４８は、プランジャ４２を通水位置に保持する。第２保持部材４８は、例えば、永久磁石である。第２保持部材４８は、例えば、通水位置側に吸着させる吸着力をプランジャ４２に加えることにより、プランジャ４２を通水位置に保持する。
【００４４】
ダイアフラム５０は、水路４０とプランジャ４２との間に設けられる。ダイアフラム５０は、プランジャ４２が止水位置に移動した際に、ダイアフラム５０の両面に圧力差が生じてダイアフラム５０が移動し、プランジャ４２とともに水路４０を閉じる。なお、ダイアフラム５０は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
【００４５】
電磁弁３０では、ソレノイド４４に流す電流の向きによって、プランジャ４２を止水位置と通水位置とに移動させることができる。
【００４６】
プランジャ４２を止水位置に移動させた場合には、コイルバネである第１保持部材４６の付勢力が、永久磁石である第２保持部材４８の吸着力よりも大きくなる。これにより、プランジャ４２を止水位置に移動させた場合には、第１保持部材４６の付勢力によってプランジャ４２が止水位置に保持される。
【００４７】
一方、プランジャ４２を通水位置に移動させた場合には、永久磁石である第２保持部材４８の吸着力が、コイルバネである第１保持部材４６の付勢力よりも大きくなる。これにより、プランジャ４２を通水位置に移動させた場合には、第２保持部材４８の吸着力によってプランジャ４２が通水位置に保持される。
【００４８】
なお、上記とは反対に、第１保持部材４６を永久磁石とし、第２保持部材４８をコイルバネとしてもよい。第１保持部材４６及び第２保持部材４８の構成は、プランジャ４２の位置を保持可能な任意の構成でよい。
【００４９】
図３は、第１の実施形態に係る水栓装置を模式的に表すブロック図である。  
図３に表したように、水栓装置１０は、電源部２６をさらに備える。電源部２６は、発電機２４及び電池２８と接続されている。電源部２６は、発電機２４及び電池２８の電力を電磁弁装置２０などに供給する。電源部２６は、例えば、発電機２４及び電池２８から供給される直流電力を所定の電圧値の直流電力に変換し、電磁弁装置２０やセンサ部２２などの各部に供給する。
【００５０】
電池２８は、図示を省略したホルダなどに着脱可能に取り付けられる。電池２８は、電源部２６に対して着脱可能に接続される。電池２８の電圧が低下した場合などには、電池２８の交換が行われる。
【００５１】
この例では、電源部２６が、発電機２４及び電池２８と接続されている。電源部２６は、発電機２４及び電池２８の少なくとも一方と接続されていればよい。電源部２６は、発電機２４及び電池２８の少なくとも一方の電力を電磁弁装置２０に供給可能に構成されていればよい。
【００５２】
電磁弁装置２０は、電流検出部３４と、駆動回路３６と、をさらに備える。電流検出部３４は、ソレノイド４４に流れる電流を検出する。電流検出部３４は、制御部３２と接続され、電流の検出結果を制御部３２に入力する。
【００５３】
駆動回路３６は、電源部２６及びソレノイド４４と接続されている。駆動回路３６は、電源部２６から供給された電力を基に、ソレノイド４４への電流の供給、及びソレノイド４４への電流の供給の停止を切り替える。また、駆動回路３６は、ソレノイド４４に供給する電流の向きを切り替え可能とする。すなわち、駆動回路３６は、プランジャ４２の止水位置への移動及び通水位置への移動を可能とする。
【００５４】
制御部３２は、センサ部２２の検出結果及び電流検出部３４の検出結果に基づいて、ソレノイド４４への通電を制御する。制御部３２は、駆動回路３６と接続されている。制御部３２は、センサ部２２の検出結果及び電流検出部３４の検出結果に基づいて、駆動回路３６の動作を制御することにより、ソレノイド４４への通電を制御する。
【００５５】
図４は、制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。  
図４は、プランジャ４２を止水位置から通水位置に移動させる通水動作時の制御部３２の動作の一例を模式的に表す。
【００５６】
制御部３２は、センサ部２２の非検知状態から検知状態への切り替わりに応答して、駆動回路３６を駆動することにより、プランジャ４２を通水位置に移動させる方向の電流をソレノイド４４に供給する（図４のタイミングＴ１１）。
【００５７】
通水動作時においては、プランジャ４２が止水位置から通水位置に移動を開始すると、プランジャ４２の移動にともなってソレノイド４４に誘導作用による逆起電力が発生する。このため、図４に表したように、通水動作時においては、通電開始から電流が増加した後、一度減少する。そして、プランジャ４２の通水位置への移動が完了すると、逆起電力が消失するため、電流が再度増加する。
【００５８】
制御部３２は、通水動作時においては、電流検出部３４の検出結果を基に、電流が増加した後、一度減少し、再度増加するように変化する変化点ＣＰ１を検出し、この変化点ＣＰ１の検出に応答して駆動回路３６を駆動することにより、ソレノイド４４への通電を停止する（図４のタイミングＴ１２）。これにより、通水動作時において、ソレノイド４４への無駄な通電を抑制し、電磁弁装置２０及び水栓装置１０を低消費電力化することができる。
【００５９】
プランジャ４２が通水位置に移動すると、水路４０が開く。換言すれば、電磁弁３０が開く。従って、水栓１３の吐水口１３ａから水が吐出される吐水状態となる。また、プランジャ４２が通水位置に移動すると、プランジャ４２が第２保持部材４８によって通水位置に保持される。従って、ソレノイド４４への通電を停止した後にも、プランジャ４２が通水位置に保持され、水栓１３の吐水状態が維持される。
【００６０】
なお、図４の上部に表した電流波形では、タイミングＴ１２においてソレノイド４４への通電を停止した波形ではなく、再度増加することを分かり易く示すため、変化点ＣＰ１を超えた後にもソレノイド４４に通電し続けている状態を便宜的に表している。
【００６１】
図５は、制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。  
図５は、プランジャ４２を通水位置から止水位置に移動させる止水動作時の制御部３２の動作の一例を模式的に表す。
【００６２】
制御部３２は、センサ部２２の検知状態から非検知状態への切り替わりに応答して、駆動回路３６を駆動することにより、プランジャ４２を止水位置に移動させる方向の電流をソレノイド４４に供給する（図５のタイミングＴ２１）。
【００６３】
図５に表したように、止水動作時においては、通水動作時と比べて、プランジャ４２の移動にともなう電流の変化が小さい。このため、制御部３２は、止水動作時においては、ソレノイド４４への通電を開始した後、電流検出部３４の検出結果を基に、電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点ＣＰ２を検出し、この変化点ＣＰ２の検出に応答して駆動回路３６を駆動することにより、ソレノイド４４への通電を停止する（図５のタイミングＴ２２）。これにより、止水動作時においても、ソレノイド４４への無駄な通電を抑制し、電磁弁装置２０及び水栓装置１０を低消費電力化することができる。
【００６４】
制御部３２は、変化点ＣＰ２を検出した時点から微小時間Δｔの計時を開始し、変化点ＣＰ２を検出した時点から微小時間Δｔが経過した時点において、ソレノイド４４への通電を停止する。
【００６５】
プランジャ４２を通水位置から止水位置に移動させる場合には、第２保持部材４８がプランジャ４２を通水位置に保持しようとする力よりも、第１保持部材４６がプランジャ４２を止水位置に保持しようとする力の方が大きくなる境界位置にプランジャ４２が移動するまで、ソレノイド４４への通電を行う必要がある。プランジャ４２が境界位置に到達する前にソレノイド４４への通電を停止してしまうと、第２保持部材４８の力により、プランジャ４２が通水位置に戻ってしまう。
【００６６】
上記のように、変化点ＣＰ２の検出から微小時間Δｔが経過した時点でソレノイド４４への通電を停止することにより、プランジャ４２が境界位置に到達する前にソレノイド４４への通電を停止してしまうことを抑制することができる。従って、無駄な通電を抑制して低消費電力化を図りつつ、プランジャ４２をより確実に止水位置に移動させることができる。すなわち、低消費電力化と確実な止水とを両立させることができる。
【００６７】
但し、微小時間Δｔの経過を待つことなく、変化点ＣＰ２を検出した時点でソレノイド４４への通電を停止してもよい。この場合には、無駄な通電をより抑制し、消費電力をより抑制することができる。
【００６８】
プランジャ４２が止水位置に移動すると、水路４０が閉じる。換言すれば、電磁弁３０が閉じる。従って、水栓１３の吐水口１３ａから水が吐出されない止水状態となる。また、プランジャ４２が止水位置に移動すると、プランジャ４２が第１保持部材４６によって止水位置に保持される。従って、ソレノイド４４への通電を停止した後にも、プランジャ４２が止水位置に保持され、水栓１３の止水状態が維持される。
【００６９】
なお、図５の上部に表した電流波形では、タイミングＴ２２においてソレノイド４４への通電を停止した波形ではなく、電流の傾きが再び大きくなるように変化することを分かり易く示すため、変化点ＣＰ２を超えた後にもソレノイド４４に通電し続けている状態を便宜的に表している。
【００７０】
以上、説明したように、本実施形態に係る水栓装置１０及び電磁弁装置２０では、制御部３２が、プランジャ４２を通水位置から止水位置に移動させる止水動作時において、ソレノイド４４への通電を開始した後、電流検出部３４の検出結果を基に、電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点ＣＰ２を検出し、変化点ＣＰ２の検出に応答してソレノイド４４への通電を停止する。
【００７１】
このように、電流の傾きの変化点ＣＰ２を検出し、変化点ＣＰ２の検出に応答してソレノイド４４への通電を停止することにより、電磁弁３０を閉じる止水動作時においても、必要以上に通電してしまうことを抑制し、低消費電力化することができる。従って、電磁弁３０を閉じる時の無駄な通電を抑制した水栓装置１０及び電磁弁装置２０を提供することができる。
【００７２】
図６は、制御部の動作の変形例を模式的に表すフローチャートである。  
なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は、省略する。  
図６に表したように、この例において、制御部３２は、プランジャ４２の移動に応じてプランジャ４２の動作回数をカウントする（図６のステップＳ１０１、１０２）。プランジャ４２の動作回数のカウントは、プランジャ４２の止水位置から通水位置への移動及び通水位置から止水位置への移動のそれぞれを１カウントとしてもよいし、止水位置から通水位置に移動し、再び止水位置に戻るまでの１往復を１カウントとしてもよい。
【００７３】
制御部３２は、プランジャ４２の動作回数のカウントを行った後、動作回数が所定回数以上か否かを判定する（図６のステップＳ１０３）。
【００７４】
制御部３２は、動作回数が所定回数未満であると判定した場合、変化点ＣＰ２の検出からソレノイド４４への通電を停止するまでの微小時間Δｔを第１時間ｔ１に設定する（図６のステップＳ１０４）。
【００７５】
一方、制御部３２は、動作回数が所定回数以上であると判定した場合、変化点ＣＰ２の検出からソレノイド４４への通電を停止するまでの微小時間Δｔを第２時間ｔ２に設定する（図６のステップＳ１０５）。第２時間ｔ２は、第１時間ｔ１よりも長い。
【００７６】
このように、制御部３２は、プランジャ４２の動作回数をカウントし、動作回数が所定回数未満の場合は、動作回数が所定回数以上の場合と比べて、微小時間Δｔを短くする。これにより、消費電力をより抑制することができる。そして、動作回数が所定回数以上の場合は、通電時間を長くすることで、プランジャ４２の移動にともなって第１保持部材４６や第２保持部材４８が劣化した場合などにも、より確実に止水を行うことができる。従って、低消費電力化と確実な止水とをより適切に両立させることができる。
【００７７】
図７は、制御部の動作の別の変形例を模式的に表すフローチャートである。  
図７に表したように、この例において、制御部３２は、プランジャ４２を通水位置から止水位置に移動させる際に、ソレノイド４４への通電開始から変化点ＣＰ２の検出までの経過時間ＥＴ（図５参照）を計時する（図７のステップＳ２０１、２０２）。
【００７８】
制御部３２は、経過時間ＥＴの計時を行った後、経過時間ＥＴが所定時間以上か否かを判定する（図７のステップＳ２０３）。
【００７９】
制御部３２は、経過時間ＥＴが所定時間未満であると判定した場合、変化点ＣＰ２の検出からソレノイド４４への通電を停止するまでの微小時間Δｔを第１時間ｔ１に設定する（図７のステップＳ２０４）。
【００８０】
一方、制御部３２は、経過時間ＥＴが所定時間以上であると判定した場合、変化点ＣＰ２の検出からソレノイド４４への通電を停止するまでの微小時間Δｔを第２時間ｔ２に設定する（図７のステップＳ２０５）。第２時間ｔ２は、第１時間ｔ１よりも長い。
【００８１】
例えば、水路４０を流れる水（湯）の温度などに起因してソレノイド４４の温度が上昇した場合、ソレノイド４４の抵抗値が上昇するため、通電した時に発生する磁力が減少してしまう。そして、磁力が減少すると、プランジャ４２の移動速度が遅くなり、経過時間ＥＴが長くなる。このように、経過時間ＥＴが長くなった場合に、微小時間Δｔが短いと、プランジャ４２が境界位置に到達する前にソレノイド４４への通電を停止してしまう可能性が高くなってしまう。
【００８２】
これに対して、この例では、制御部３２が、経過時間ＥＴを計時し、経過時間ＥＴが所定時間未満の場合は、経過時間ＥＴが所定時間以上の場合と比べて、微小時間Δｔを短くする。このように、経過時間ＥＴが所定時間未満の場合は、通電時間を短くすることで、消費電力をより抑制することができる。そして、経過時間ＥＴが所定時間以上の場合は、通電時間を長くすることで、水温などによって電磁弁３０の特性が変化した場合などにも、より確実に止水を行うことができる。従って、低消費電力化と確実な止水とをより適切に両立させることができる。
【００８３】
図６に表した例では、プランジャ４２の動作回数に基づいて微小時間Δｔを変化させている。図７に表した例では、経過時間ＥＴに基づいて微小時間Δｔを変化させている。微小時間Δｔを変化させるパラメータは、プランジャ４２の動作回数や経過時間ＥＴに限ることなく、電磁弁３０の動作に関連する任意の動作情報でよい。動作情報は、例えば、経過時間ＥＴ（プランジャ４２の移動速度）に関連する任意の情報でよい。
【００８４】
このように、変化点ＣＰ２の検出からソレノイド４４への通電を停止するまでの微小時間Δｔを動作情報に基づいて変化させることにより、電磁弁３０の特性の変化によって止水までに必要な通電時間（プランジャ４２が境界位置に到達するまでの時間）が変化した場合にも、より確実に止水を行うことができる。従って、低消費電力化と確実な止水とを両立させることができる。
【００８５】
図８は、第１の実施形態に係る水栓装置の変形例を模式的に表すブロック図である。  
図８に表したように、水栓装置１０ａ、電磁弁装置２０ａでは、制御部３２が、数値処理プログラム５２と、パラメータ５４と、を有する。数値処理プログラム５２は、電流検出部３４で検出された電流値の演算を行うプログラムである。パラメータ５４は、数値処理プログラム５２の電流値の演算に用いられるパラメータである。制御部３２は、数値処理プログラム５２とパラメータ５４とを基に、止水動作時の変化点ＣＰ２をリアルタイムに検出する。
【００８６】
図９は、制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。  
図９に表したように、制御部３２は、数値処理プログラム５２を用いることにより、電流検出部３４で検出された電流値ＣＶから除算値ＤＶをリアルタイムに演算する。除算値ＤＶは、電流値ＣＶを通電開始時からの経過時間ｔで除算した値である。数値処理プログラム５２は、除算値ＤＶを演算するためのプログラムである。
【００８７】
制御部３２は、数値処理プログラム５２で演算された除算値ＤＶから補助直線ＡＬをリアルタイムに演算する。制御部３２は、例えば、通電開始から第１所定時間ｔａが経過した時点の除算値ＤＶと、第１所定時間ｔａよりも長い第２所定時間ｔｂが経過した時点の除算値ＤＶとを基に、補助直線ＡＬをリアルタイムに演算する。なお、補助直線ＡＬは、リアルタイムに演算することなく、予め決められた値として制御部３２に記憶させておいてもよい。補助直線ＡＬは、例えば、止水動作が実行される度に毎回演算することなく、定期的に上記の演算を行って更新するようにしてもよい。
【００８８】
プランジャ４２が通水位置の近傍にある場合には、除算値ＤＶは、第２所定時間ｔｂの後も、補助直線ＡＬに沿って変化する。そして、プランジャ４２が通水位置から止水位置に移動すると、プランジャ４２の移動にともなうソレノイド４４のインダクタンスの変化により、除算値ＤＶが、補助直線ＡＬから離れる。
【００８９】
制御部３２は、除算値ＤＶと補助直線ＡＬとの差をリアルタイムで演算し、除算値ＤＶと補助直線ＡＬとの差が、パラメータα（パラメータ５４）以上となった時点を変化点ＣＰ２として検出する。この場合、制御部３２は、変化点ＣＰ２を検出した時点でソレノイド４４への通電を停止する。
【００９０】
なお、パラメータαは、固定値でもよいし、上述の微小時間Δｔと同様に、電磁弁３０の動作に関連する動作情報に基づいて変化させてもよい。パラメータαを大きくするほど、通電停止までの時間が長くなる。従って、例えば、プランジャ４２の動作回数が所定回数以上の場合や、経過時間ＥＴが所定時間以上の場合などに、パラメータαを大きくしてもよい。
【００９１】
図１０は、除算値の理論値を模式的に表す参考のグラフ図である。  
図１０に表したように、電流値ＣＶを経過時間ｔで除算した除算値ＤＶは、理論的には、２つの一次関数ＬＦ１、ＬＦ２の組み合わせで表すことができる。一次関数ＬＦ１は、プランジャ４２が通水位置に位置する時のソレノイド４４のインダンクタンスに依存する。一次関数ＬＦ２は、プランジャ４２が止水位置に位置する時のソレノイド４４のインダンクタンスに依存する。
【００９２】
このように、除算値ＤＶは、２つの一次関数ＬＦ１、ＬＦ２で表すことができる。なお、実際には、プランジャ４２の通水位置と止水位置との間の位置におけるソレノイド４４のインダクタンスの変化や、永久磁石である第２保持部材４８の磁力の影響などにより、図９に表したように、除算値ＤＶは、２つの一次関数ＬＦ１、ＬＦ２に対して僅かに歪んだ形になるものと思われる。
【００９３】
補助直線ＡＬは、一次関数ＬＦ１に対応する。除算値ＤＶは、プランジャ４２が通水位置に位置する場合には、一次関数ＬＦ１に沿って変化し、プランジャ４２が通水位置から止水位置に移動した後には、一次関数ＬＦ２に沿って変化する。従って、補助直線ＡＬと除算値ＤＶとの差を演算することで、変化点ＣＰ２を検出することができる。
【００９４】
変化点ＣＰ２は、より厳密には、一次関数ＬＦ１と一次関数ＬＦ２との交点である。しかしながら、電流検出部３４の検出結果を基にリアルタイムに変化点ＣＰ２を検出する場合、一次関数ＬＦ１と一次関数ＬＦ２との交点を正確に検出することは難しい。従って、上記のように、パラメータαを設定し、除算値ＤＶと補助直線ＡＬとの差が、パラメータα以上となった時点を変化点ＣＰ２として検出する。これにより、プランジャ４２が境界位置に到達する前にソレノイド４４への通電を停止してしまうことを抑制し、低消費電力化と確実な止水とを両立させることができる。
【００９５】
ソレノイド４４に流れる電流Ｉは、以下の数１で表すことができる。数１において、ｔは時間であり、ｔ０は、ソレノイド４４に通電を開始した時点の時間である。すなわち、ｔ−ｔ０は、通電開始からの経過時間を表す。また、数１において、τは、時定数であり、ソレノイド４４の抵抗成分をＲ、ソレノイド４４のインダクタンス成分をＬとする時、τ＝Ｌ／Ｒで表される値である。また、数１において、Ｉ０は、ソレノイド４４に流れる最大の電流（定常状態における電流）であり、ソレノイド４４に印加される電圧をＶとする時、Ｉ０＝Ｖ／Ｒで表される。
【００９６】
【数１】
2020159384.tif 000003
数１の指数関数をテイラー展開すると、以下の数２となる。
【００９７】
【数２】
2020159384.tif 000004
数２の高次側を省略すると、電流Ｉは、以下の数３で近似することができる。
【００９８】
【数３】
2020159384.tif 000005
従って、数３を経過時間（ｔ−ｔ０）で除算すると、除算値ＤＶ（Ｉ／（ｔ−ｔ０））は、以下の数４で表すことができる。
【００９９】
【数４】
2020159384.tif 000006
すなわち、一次関数ＬＦ１、ＬＦ２は、Ｉ０／τを切片とし、−Ｉ０（ｔ−ｔ０）／２τ２を傾きとする一次関数である。
【０１００】
このように、除算値ＤＶは、一次関数ＬＦ１、ＬＦ２で表すことができる。従って、例えば、時定数τが事前に分かっている場合などには、数４などに基づいて補助直線ＡＬを予め演算し、一定の値として制御部３２に記憶させてもよい。
【０１０１】
以上、説明したように、水栓装置１０ａ及び電磁弁装置２０ａでは、数値処理プログラム５２とパラメータ５４とを基に、変化点ＣＰ２をリアルタイムに検出する。これにより、変化点ＣＰ２の検出の遅れを抑制することができる。従って、必要以上に通電してしまうことをより確実に抑制し、より低消費電力化することができる。
【０１０２】
（第２の実施形態）  
図１１は、第２の実施形態にかかるトイレ装置を表す斜視図である。  
図１１に表したように、トイレ装置１００（吐水装置）は、大便器１０２と、給水路１４と、電磁弁装置２０と、センサ部２２と、を備える。なお、上記第１の実施形態に関して説明した水栓装置１０と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
大便器１０２は、凹状のボウル部と、ボウル部に洗浄水を吐出する吐水口（図示は省略）と、を有する。大便器１０２は、給水路１４を介して供給された洗浄水を吐水口からボウル部内に吐出することにより、ボウル部内に排泄された汚物などを洗い流す。すなわち、この例においては、大便器１０２が吐水部として機能する。大便器１０２は、換言すれば、洋式腰掛便器である。
【０１０４】
このように構成されたトイレ装置１００において、上記第１の実施形態と同様に、制御部３２が、プランジャ４２を通水位置から止水位置に移動させる止水動作時において、ソレノイド４４への通電を開始した後、電流検出部３４の検出結果を基に、電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点ＣＰ２を検出し、変化点ＣＰ２の検出に応答してソレノイド４４への通電を停止する。これにより、電磁弁３０を閉じる止水動作時においても、必要以上に通電してしまうことを抑制し、低消費電力化することができる。従って、電磁弁３０を閉じる時の無駄な通電を抑制したトイレ装置１００を提供することができる。
【０１０５】
（第３の実施形態）  
図１２は、第３の実施形態にかかるトイレ装置を表す説明図である。  
図１２に表したように、トイレ装置２００（吐水装置）は、小便器２０２と、給水路１４と、電磁弁装置２０と、センサ部２２と、を備える。
【０１０６】
小便器２０２は、凹状のボウル部と、ボウル部に洗浄水を吐出する吐水口（図示は省略）と、を有する。小便器２０２は、給水路１４を介して供給された洗浄水を吐水口からボウル部内に吐出することにより、ボウル部の表面を洗い流す。すなわち、この例においては、小便器２０２が吐水部として機能する。
【０１０７】
このように構成されたトイレ装置２００において、上記第１の実施形態と同様に、制御部３２が、プランジャ４２を通水位置から止水位置に移動させる止水動作時において、ソレノイド４４への通電を開始した後、電流検出部３４の検出結果を基に、電流の傾きが、通電開始時よりも小さくなった後、再び大きくなるように変化する変化点ＣＰ２を検出し、変化点ＣＰ２の検出に応答してソレノイド４４への通電を停止する。これにより、電磁弁３０を閉じる止水動作時においても、必要以上に通電してしまうことを抑制し、低消費電力化することができる。従って、電磁弁３０を閉じる時の無駄な通電を抑制したトイレ装置２００を提供することができる。
【０１０８】
このように、吐水装置は、水栓装置でもよいし、大便器を用いたトイレ装置でもよいし、小便器を用いたトイレ装置でもよい。吐水装置は、これらに限ることなく、対象物の検出を行って吐止水を制御する任意の吐水装置でよい。
【０１０９】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、水栓装置１０、トイレ装置１００、２００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１０】
１０、１０ａ 水栓装置、  １１ 洗面器、  １２ 洗面カウンタ、  １３ 水栓（吐水部）、  １３ａ 吐水口、  １４ 給水路、  １５ 排水路、  ２０、２０ａ 電磁弁装置、  ２２ センサ部、  ２３ 接続ケーブル、  ２４ 発電機、  ２６ 電源部、  ２８ 電池、  ３０ 電磁弁、  ３２ 制御部、  ３４ 電流検出部、  ３６ 駆動回路、  ４０ 水路、  ４２ プランジャ、  ４４ ソレノイド、  ４６ 第１保持部材、  ４８ 第２保持部材、  ５０ ダイアフラム、  ５２ 数値処理プログラム、  ５４ パラメータ、  １００ トイレ装置、  １０２ 大便器、  ２００ トイレ装置、  ２０２ 小便器
【図１】
2020159384.tif 000007
【図２】
2020159384.tif 000008
【図３】
2020159384.tif 000009
【図４】
2020159384.tif 000010
【図５】
2020159384.tif 000011
【図６】
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【図７】
2020159384.tif 000013
【図８】
2020159384.tif 000014
【図９】
2020159384.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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