(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体あるいは物を検知する検知手段（１１０）からの検知信号に基づいて、吐水口（１４１）への給水流路（１６１）の開閉を行なうバルブ（１２０）を開閉制御する制御手段（１３０）を備える自動水栓装置において、前記検知手段（１１０）は、前記吐水口（１４１）からの吐水流と交差する検知エリアを有するとともに、人体あるいは物との距離を検知する距離検知手段（１１０）を有し、
前記制御手段（１３０）は、前記距離検知手段（１１０）によって得られる検知距離（Ｌ）が第１判定距離（Ｌ１）よりも短くなったときに、前記バルブ（１２０）を開弁する開弁制御手段（２００）と、
前記バルブ（１２０）の開弁により前記吐水口（１４１）から吐水流が吐水しているときには、所定周期（Ｔ３）内において前記検知距離（Ｌ）の変化値である距離変化値（ΔＬ）を求める変化値演算手段（３８０）を有し、前記距離変化値（ΔＬ）が予め設定した所定値（Ｌ３）以下のときに前記バルブ（１２０）を閉弁する閉弁制御手段（３００）とを備えることを特徴とする自動水栓装置。
【請求項２】
前記制御手段（１３０）は、前記バルブ（１２０）の開弁により前記吐水口（１４１）から吐水流が吐水しているときには、前記検知距離（Ｌ）が前記第１判定距離（Ｌ１）よりも短くなるように設定した第２判定距離（Ｌ２）よりも短くなったときに、前記バルブ（１２０）の開弁が継続されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項３】
前記制御手段（１３０）は、前記バルブ（１２０）の開弁により前記吐水口（１４１）から吐水流が吐水しているときには、前記検知距離（Ｌ）が前記第１判定距離（Ｌ１）と前記第２判定距離（Ｌ２）との間にあるときに、前記距離変化値（ΔＬ）を求めることを特徴とする請求項２に記載の自動水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体の手や食器類などを検知して水栓を自動で吐水、止水する自動水栓装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自動水栓装置として、シンク、手洗い器などに設けられた水栓の近傍に手を差し出し出すことで自動で水栓の吐水口から吐水され、手を引っ込むことで吐水が自動で止水される自動水栓装置が知られている。
【０００３】
この自動水栓装置には、人や物を検知するために検知手段が設けられ、その検知手段の検知エリア内に人や物の存在を検知することで自動で吐水、止水を行なっている。因みに検出手段として、例えば発光素子および受光素子を有する赤外線センサにおいては、検知エリア内に赤外線を発光して跳ね返った光量を検知することで人や物の存在を検知するものがある。
【０００４】
また、水栓の吐水口近傍における人や物の検知においては、吐水流を検知すると、吐水が止水できず継続してしまうなどの誤作動を防止するために、概して検知エリア内に水栓の吐水口から吐水する吐水流が検知されないように検知手段を配設して、吐水流その物を検知させないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吐水口から吐水する個所を避けた位置に検知エリア内を有するように検知手段を配設すると、どうしても検知する応答性が遅れることで、吐水や止水の遅れなどの使用感を損ねる恐れがある。従って、人や物の検知精度が高く、かつ応答性良好の検知を行なうためにも、使用者が直接手を差し出すことのできる吐水口から吐水する位置に検知エリアを有することが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであって、検知手段の検知エリア内に吐水流があっても、人や物の検知ができるとともに応答性の優れる検知ができる自動水栓装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、人体あるいは物を検知する検知手段（１１０）からの検知信号に基づいて、吐水口（１４１）への給水流路（１６１）の開閉を行なうバルブ（１２０）を開閉制御する制御手段（１３０）を備える自動水栓装置において、
検知手段（１１０）は、吐水口（１４１）からの吐水流と交差する検知エリアを有するとともに、人体あるいは物との距離を検知する距離検知手段（１１０）を有し、制御手段（１３０）は、距離検知手段（１１０）によって得られる検知距離（Ｌ）が第１判定距離（Ｌ１）よりも短くなったときに、バルブ（１２０）を開弁する開弁制御手段（２００）と、そのバルブ（１２０）の開弁により吐水口（１４１）から吐水流が吐水しているときには、所定周期（Ｔ３）内において、検知距離（Ｌ）の変化値である距離変化値（ΔＬ）を求める変化値演算手段（３８０）を有し、この距離変化値（ΔＬ）が予め設定した所定値（Ｌ３）以下のときに、バルブ（１２０）を閉弁する閉弁制御手段（３００）とを備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、本発明は、吐水流のもとで洗い物などを行なって、手や物を引っ込め吐水流のみとなったときに自動で吐水を止水するようにしたものであって、吐水流のみのときには一定の帯状の幅を有する状態で吐水している。所謂このときには検知距離（Ｌ）の変化が小さいときである。ところが、吐水流に両手を差し出し手洗いなどを行なうと、検知距離（Ｌ）の変化が大きくなってくる。
【０００９】
従って、検知距離（Ｌ）の対象物として、吐水流が検知されていても、そのときの距離変化値（ΔＬ）が大きければ対象物があると判定し、距離変化値（ΔＬ）が小さければ吐水流のみと判定することができる。そこで、本発明は、検知手段（１１０）として人や物をその距離で持って検知する距離測定式として、さらに上記距離変化値（ΔＬ）の大小に着目したものであって、検知手段（１１０）は、吐水口（１４１）からの吐水流と交差する検知エリアを有するとともに、制御手段（１３０）は、バルブ（１２０）を開弁する開弁制御手段（２００）と、吐水流が吐水しているときには、距離変化値（ΔＬ）が予め設定した所定値（Ｌ３）以下のときに、バルブ（１２０）を閉弁する閉弁制御手段（３００）を備えることにより、吐水流が仮に距離検知手段（１１０）により検知されていても、距離変化値（ΔＬ）が小さいときには吐水流のみと判定することで、吐水を止水できる。これにより、応答性の優れる対象物の検知ができるとともに、従来、吐水が継続して止水ができないような誤作動はない。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、制御手段（１３０）は、バルブ（１２０）の開弁により吐水口（１４１）から吐水流が吐水しているときには、検知距離（Ｌ）が第１判定距離（Ｌ１）よりも短くなるように設定した第２判定距離（Ｌ２）よりも短くなったときに、バルブ（１２０）の開弁が継続されるように制御することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、第２判定距離（Ｌ２）を設定し、検知距離（Ｌ）が第２判定距離（Ｌ２）と比較して判定させることにより、例えば所定の大きさの洗い物が吐水流に差し出されて洗われているときなどに、仮に対象物の動きが少なくて距離変化値（ΔＬ）が小さくても、吐水流のみと判定する誤作動を防止できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御手段（１３０）は、バルブ（１２０）の開弁により吐水口（１４１）から吐水流が吐水しているときには、検知距離（Ｌ）が第１判定距離（Ｌ１）と第２判定距離（Ｌ２）との間にあるときに、距離変化値（ΔＬ）を求めることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、第１判定距離（Ｌ１）と第２判定距離（Ｌ２）とを有することで、例えば吐水流内に手や物が差し出されて洗い物を行なっているか、吐水流のみが流水しているかの大まかな判定が行なえる。従って、第１判定距離（Ｌ１）と第２判定距離（Ｌ２）との間にあるときに、距離変化値（ΔＬ）を求めることにより、吐水流による吐水が継続して止水ができないような誤作動はない。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は、本発明の自動水栓装置１００を台所のシンクに適用したものである。まず、図１および図２に示すように、全体構成について説明する。
【００１６】
自動水栓装置１００は、台所のシンク１５０の水栓１４０に設けられた検知手段１１０、バルブ１２０、制御手段である制御装置１３０などから構成されている。
【００１７】
水栓１４０には、湯水供給装置１６０からの湯水が流通する給水流路１６１が接続されており、下流端に吐水口１４１、付根部には人体の手や物などの対象物との距離を検知する検知手段としての距離測定式センサ（以下、距離センサと呼ぶ）１１０が設けられている。
【００１８】
距離センサ１１０は、図２に示すように、赤外発光素子１１１、発光側レンズ１１２、受光側レンズ１１３および位置検出素子１１４から成る周知のものである。
【００１９】
本実施形態では、距離センサ１１０は、略水平方向に検知エリアを有し、かつこの検知エリアが吐水口１４１から吐水する吐水流と交差するように配設されている。そして、赤外発光素子１１１から発光される光が、発光側レンズ１１２を通り対象物によって反射され、その光が受光側レンズ１１３を通して位置検出素子１１４に集光される位置Ｘに応じて対象物との検知距離Ｌを捉えるようにしたものである。
【００２０】
発光レンズ１１２と受光レンズ１１３との距離をＰ、受光レンズ１１３と位置検出素子１１４との距離をｄとなるように設定しており、幾何学的には、検知距離Ｌ＝Ｐ×ｄ／Ｘとして得られるものであるが、実際には、位置検出素子１１４に集光する光の位置Ｘ１、Ｘ２に応じてそれぞれ発生する検知信号としての電流ｉ１、ｉ２を後述する制御装置１３０に出力するようにしている。
【００２１】
次に、制御装置１３０は、距離センサ１１０を作動させ、また上記検知信号に基づいて、バルブ１２０を開閉制御する制御プログラム（後述する）を有するとともに、内部にはアンプ１３１、Ａ／Ｄ変換器１３２、演算部１３３が設けられており、上述したように距離センサ１１０から入力された電流ｉ１、ｉ２に基づいて、検知距離Ｌに相当する距離データを求める演算手段を有している。
【００２２】
因みに、距離センサ１１０により検知された検知距離Ｌは、検知信号として電流ｉ１、ｉ２が入力され、アンプ１３１により電流ｉ１、ｉ２を増幅、電圧変換し、Ａ／Ｄ変換器１３２によりデジタル変換を行い、演算部１３３で検知距離ＬをＤＡＴＡ＝（ｉ１−ｉ２）／（ｉ１＋ｉ２）として求められる。
【００２３】
また、検知された検知距離Ｌは、予め設定した対象物が近づいたことを検知するための第１判定距離Ｌ１（ここでは、約２３ｃｍ）と、この第１判定距離Ｌ１よりも短く設定した第２判定距離Ｌ２（ここでは、約１７ｃｍ）とを予め図示しないＲＯＭに記憶させており、検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１以内となったときに、後述するバルブ１２０を開弁する信号を出力し、このバルブ１２０が一旦開弁して、吐水口１４１から吐水流が吐水しているときには、検知距離Ｌが第２判定距離Ｌ２以内となったときに吐水を継続する信号を出力している。
【００２４】
なお、第１判定距離Ｌ１および第２判定距離Ｌ２は、吐水口１４０から吐水される吐水流を挟んだ前後の距離としてある。また、制御装置１３０には、図示しないタイマーが設け、後述する所定周期（Ｔ１、Ｔ２）ごとに距離センサ１１０を作動させて検知距離Ｌを検知するようにしている。
【００２５】
次に、バルブ１２０は、給水流路１６１の途中に設けられ、上述した制御装置１３０からの開閉信号によって、給水流路１６１を開閉し、水栓１４０の吐水口１４１からの吐水、止水を自動で行なうものである。
【００２６】
次に、本発明の要部である制御装置１３０の制御プログラムの制御処理および作動について図３および図４に基づいて説明する。まず、図３に示すタイムチャートにより、（ｂ）検知距離Ｌに応じて、（ａ）距離センサ１１０の検知周期と（ｃ）バルブ１２０との作動関係を説明する。
【００２７】
検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１（ここでは、約２３ｃｍ）より大きいときには、距離センサ１１０は検知周期が第１所定周期Ｔ１（ここでは、０．５秒）ごとに検知距離Ｌを検知するように作動しており、バルブ１２０は閉じられている。
【００２８】
そして、検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１（ここでは、約２３ｃｍ）以内になると、バルブ１２０が開弁されるとともに、距離センサ１１０は検知周期が第１所定周期Ｔ１よりも短い第２所定周期Ｔ２（ここでは、０．０５秒）ごとに検知距離Ｌを検知するように作動している。
【００２９】
そして、検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１から第２判定距離Ｌ２の間にあるときには、第２所定周期Ｔ２ごとに検知された検知距離Ｌのデータに基づいて、第３所定周期Ｔ３（ここでは、０．５秒）内における検知距離Ｌの最大値と最小値の差となる変化値である距離変化値ΔＬを求め、この距離変化値ΔＬが所定値Ｌ３以上のときには吐水を継続し、所定値Ｌ３以下のときにはバルブ１２０を閉弁する信号を出力し吐水を止水する。
【００３０】
これは、第１判定距離Ｌ１から第２判定距離Ｌ２の間の吐水流のもとでも洗い物を行なっているときに、所定時間内における検知距離Ｌの変化が大きければ対象物があると判断し吐水を継続し、検知距離Ｌの変化が小さければ吐水流のみと判断し止水動作を行なうものである。
【００３１】
なお、バルブ１２０が開いているときに、図示していないが検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１よりも大きいときにはバルブ１２０が閉じられ、検知距離Ｌが第２判定距離Ｌ２以内に達したときには吐水が継続するように作動する。
【００３２】
次に、制御プログラムの制御処理を図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。この制御プログラムは、バルブ１２０を開弁する開弁制御手段２００と、開弁されたバルブ１２０を閉弁する閉弁制御手段３００に区画されて設けられている。
【００３３】
開弁制御手段２００は、ステップ２１０で、第１所定周期Ｔ１（０．５秒）を計測するタイマーＴ１をスタートさせる。そして、ステップ２２０で、タイマーＴ１が第１所定周期Ｔ１だけタイムアップしたかを判定し、タイムアップしたと判定すれば、ステップ２３０で、距離センサ１１０を作動させ、対象物の検知を行ない、検知距離Ｌを検出する。なお、ステップ２２０で否と判定されれば、タイムアップするまで計時が継続される。
【００３４】
ステップ２４０で、距離センサ１１０の作動により得られた検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１と比較され、検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１以内となり、対象物が第１判定距離Ｌ１以内に近づいたことになるので、ステップ２５０で、バルブ１２０を開弁するように信号を出力し、吐水口１４１から吐水流が吐水される。
【００３５】
次に、閉弁制御手段３００は、まず、ステップ３１０で、第３所定周期Ｔ３（０．５秒）を計測するタイマーＴ３をスタートさせ、ステップ３２０で、第２所定周期Ｔ２（０．０５秒）を計測するタイマーＴ２をスタートさせる。そして、ステップ３３０で、タイマーＴ２が第２所定周期Ｔ２だけタイムアップしたかを判定し、タイムアップしたと判定すれば、ステップ３４０で、距離センサ１１０を作動させ、対象物の検知を行ない検知距離Ｌを検出する。なお、ステップ３３０で否と判定されれば、タイムアップするまで計時が継続される。
【００３６】
そして、ステップ３５０で、タイマーＴ３が第３所定周期Ｔ３だけタイムアップしたかを判定し、タイムアップしたと判定すれば、ステップ３６０で、検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１と比較され、検知距離Ｌが第１判定距離Ｌ１よりも大きくなり、対象物が第１判定距離Ｌ１から遠ざかったか否かが判定され、対象物が第１判定距離Ｌ１より大きければステップ４００でバルブ１２０を閉弁するように出力し吐水が止水される。
【００３７】
対象物が第１判定距離Ｌ１以内を継続していれば、ステップ３７０で、検知距離Ｌが第２判定距離Ｌ２と比較され、検知距離Ｌが第２判定距離Ｌ２よりも短くなって、対象物が第２判定距離Ｌ２以内に近づいたことになるため、例えば洗い物が継続されている判断し吐水を継続したままステップ３１０に戻る。
【００３８】
そして、対象物が第２判定距離Ｌ２以上にあるときには、変化値演算手段であるステップ３８０で、第２所定周期Ｔ２ごとに検知された検知距離Ｌ（ステップ３４０）のデータに基づいて、第３所定周期Ｔ３内における検知距離Ｌの最大値と最小値の差となる変化値である距離変化値ΔＬを算出するものである。
【００３９】
そして、ステップ３９０で、上記距離変化値ΔＬが予め設定された所定値Ｌ３（ここでは、５ｃｍ）と比較され、距離変化値ΔＬが所定値Ｌ３以下であれば、ステップ４００でバルブ１２０を閉弁するように出力し吐水が止水される。
【００４０】
なお、この距離変化値ΔＬは、吐水流のもとで例えば洗い物をしているか否かを判定するものであって、手や物などを吐水流から遠ざけたときには、吐水流のみであり一定の帯状の幅を有する状態で吐水している。
【００４１】
すなわち、この時には検知距離Ｌの変化が小さいときである。ところが、吐水流に両手を差し出し手洗いなどを行なうと、検知距離Ｌの変化が大きくなってくる。従って、検知距離Ｌが吐水流を検知しても、そのときの距離変化値ΔＬが大きければ対象物があると判定し距離変化値ΔＬが小さければ吐水流のみと判定することができる。
【００４２】
なお、ステップ３９０で、距離変化値ΔＬが所定値Ｌ３以上であれば吐水を継続したままステップ３１０に戻る。
【００４３】
以上の一実施形態の自動水栓装置１００によれば、吐水流と交差する検知エリアを有し、人や物をその距離で持って検知する距離センサ１１０により対象物を検知し、上述した距離変化値ΔＬの大小に着目したものであって、吐水流が吐水しているときには、距離変化値ΔＬが予め設定した所定値Ｌ３以下のときに、バルブ１２０を閉弁する閉弁制御手段３００により、吐水流が仮に距離センサ１１０により検知距離ＬＴが検知されていても、距離変化値ΔＬが小さいときには吐水流のみと判定することで吐水を止水できる。これにより、応答性の優れる対象物の検知ができるとともに、従来、吐水が継続して止水ができないような誤作動はない。
【００４４】
また、第２判定距離Ｌ２を設定し、検知距離Ｌが第２判定距離Ｌ２以内かをステップ３７０で判定させることにより、例えば所定の大きさの洗い物が吐水流に差し出されて洗われているときなどに、仮に対象物の動きが少なくて距離変化値ΔＬが小さくても、吐水流のみと判定する誤作動を防止できる。
【００４５】
また、第１判定距離Ｌ１と第２判定距離Ｌ２とを有することで、例えば吐水流内に手や物が差し出されて洗い物を行なっているか、吐水流のみが流水しているかの大まかな判定が行なえる。従って、第１判定距離Ｌ１と第２判定距離Ｌ２との間にあるときに、距離変化値ΔＬを求めることにより、吐水流による吐水が継続して止水ができないような誤作動はない。
【００４６】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、距離検知手段として距離センサ１１０を用いて説明したが、光の反射量で対象物との距離を検知する光量センサや、超音波のによる対象物との距離を検知する超音波センサなどでも良い。
【００４７】
また、以上の実施形態では、本発明を台所のシンクの水栓１４０に適用して説明したが、これに限らず、洗面所などの手洗い器などにも適用できる。
【００４８】
また、第１判定距離Ｌ１、第２判定距離Ｌ２、所定値Ｌ３、第１検知周期Ｔ１、第２検知周期Ｔ２、第３検知周期Ｔ３などの数値は、上記実施形態中に記載の各定量値に限定されるものではなく、使用状況に応じて設定してやれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における自動水栓装置１００の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における（ａ）は、距離測定式センサ１１０の構造を示す模式図、（ｂ）は制御装置１３０の構造を示す模式図である。
【図３】検知距離Ｌ（ｂ）に対するセンサの検知周期（ａ）およびバルブ（ｃ）の開閉状態を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の一実施形態における制御装置１３０の制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１０…距離測定式センサ（検知手段、距離検知手段）
１２０…バルブ
１３０…制御装置（制御手段）
１４１…吐水口
１６１…給水流路
２００…開弁制御手段
３００…閉弁制御手段
３８０…変化値演算手段
Ｌ…検知距離
Ｌ１…第１判定距離
Ｌ２…第２判定距離
Ｌ３…所定値
ΔＬ…距離変化値
Ｔ３…第３所定周期（所定周期）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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