(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴出するノズルと、該ノズルを押圧して液体噴出動作を行わせる押圧手段と、該押圧手段を動作させる電動モータと、電動モータの駆動制御回路と、を含んで構成される流体噴出装置において、
前記電動モータの駆動制御回路を、
電源と、
超音波発振器と、
第１の時定数回路部から付与された第１の時定数に基づいて前記超音波発振器により発振された超音波を間欠的に送出する送信センサと、
前記送信センサから送出された超音波が物体から反射した反射超音波を受信する受信センサと、
前記受信センサに受信された超音波を増幅する受信アンプと、
前記送信センサから超音波が送出し終わった時点で動作し、前記受信アンプに第２の時定数回路部から付与された第２の時定数の時間幅電源を供給する受信アンプ制御回路部と、
前記受信アンプへの電源供給後に第３の時定数回路部から付与された第３の時定数の時間幅受信センサからの信号供給を遮断する第１のスイッチ手段と、
第４の時定数回路部から付与された第４の時定数に基づいて前記受信センサからの信号を間欠波形から見かけ上連続波形に変換する波形変換手段と、
受信アンプの電源供給停止後、該受信アンプが動作している間に前記第２の時定数の時間幅をもって遅れてきた反射波又は外来波を遮断する誤動作防止回路部と、
前記誤動作防止回路部の時定数により動作し、前記波形変換手段により連続波形に変換された信号を、第５の時定数回路部から付与された第５の時定数により指定された波分の信号が連続して入力されると次段の処理に転送し、指定された波分の信号が連続して入力されないとリセットされる第２のスイッチ手段と、
前記電動モータに一時的に電源供給するべくＯＮ動作される第３のスイッチ手段と、
前記電動モータの停止基準位置ではＯＦＦし、該電動モータの回転位置ではＯＮし、ＯＮ時に電動モータに電源を供給する位置検出用の第４のスイッチ手段と、
前記信号を受けてから第６の時定数回路部から付与された第６の時定数の時間幅発振器を停止させると共に、第７の時定数回路部から付与された第７の時定数の時間幅前記第３のスイッチ手段をＯＮ動作する再トリガ禁止手段と、
前記第４のスイッチ手段のＯＦＦ動作により前記電動モータを規定位置に停止させるブレーキ手段を作動するべくＯＮされるブレーキ用の第５のスイッチ手段と、
を含んで構成したことを特徴とする流体噴出装置の制御装置。
【請求項２】
前記第２の時定数は、１．１５ｍｓであることを特徴とする請求項１記載の流体噴出装置の制御装置。
【請求項３】
前記第３の時定数は、１４４μｓであることを特徴とする請求項１又は２記載の流体噴出装置の制御装置。
【請求項４】
前記第５の時定数は、受信間欠超音波が１０波の場合は１９０ｍｓであり、５波の場合は９６ｍｓであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の流体噴出装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、洗剤やシヤンプー等の発泡性液体等の液体を噴出する装置に関し、特に、液体の噴出制御に際して、液体の噴出タイミングを検出するのに超音波を利用した流体噴出装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の流体噴出装置の一つとして、洗剤やシヤンプー等の発泡性液体、即ち、泡を噴出させる装置が知られており、例えば、手動で泡の噴出手段を作動して、泡を噴出させるものや、超音波を用いて手等の物体の接近を検知し、自動的に泡の噴出手段を作動して、泡を噴出させるもの等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、超音波を用いて手等の物体の接近を検知するものでは、超音波センサを用いている。
【０００４】
この場合、超音波発振器、この超音波発振器により発振された超音波を送出する送信センサ、この送信センサから送出された超音波が手等の物体から反射した反射超音波を受信する受信センサ等から構成されているが、前記反射超音波のレベル変化を検出するために、風によるカーテンの揺れや、微小な金属音、設置台の微細振動等も検知してしまい、誤動作を生起し易いという欠点がある。
【０００５】
又、超音波を連続的に送・受信しているので、待機電流も大きく（例えば数ｍＡ）消費してしまう等の問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、液体の噴出制御に際して、液体の噴出タイミングを検出するのに超音波を利用した流体噴出装置において、音速に対する物体までの距離で超音波を検出するようにすることにより誤動作を極力防止し、又、連続波でなく間欠的な超音波を用いることにより消費電流を減少させるようにすること等を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、
液体を噴出するノズルと、該ノズルを押圧して液体噴出動作を行わせる押圧手段と、該押圧手段を動作させる電動モータと、電動モータの駆動制御回路と、を含んで構成される流体噴出装置において、
前記電動モータの駆動制御回路を、
電源と、
超音波発振器と、
第１の時定数回路部から付与された第１の時定数に基づいて前記超音波発振器により発振された超音波を間欠的に送出する送信センサと、
前記送信センサから送出された超音波が物体から反射した反射超音波を受信する受信センサと、
前記受信センサに受信された超音波を増幅する受信アンプと、
前記送信センサから超音波が送出し終わった時点で動作し、前記受信アンプに第２の時定数回路部から付与された第２の時定数の時間幅電源を供給する受信アンプ制御回路部と、
前記受信アンプへの電源供給後に第３の時定数回路部から付与された第３の時定数の時間幅受信センサからの信号供給を遮断する第１のスイッチ手段と、
第４の時定数回路部から付与された第４の時定数に基づいて前記受信センサからの信号を間欠波形から見かけ上連続波形に変換する波形変換手段と、
受信アンプの電源供給停止後、該受信アンプが動作している間に前記第２の時定数の時間幅をもって遅れてきた反射波又は外来波を遮断する誤動作防止回路部と、
前記誤動作防止回路部の時定数により動作し、前記波形変換手段により連続波形に変換された信号を、第５の時定数回路部から付与された第５の時定数により指定された波分の信号が連続して入力されると次段の処理に転送し、指定された波分の信号が連続して入力されないとリセットされる第２のスイッチ手段と、
前記電動モータに一時的に電源供給するべくＯＮ動作される第３のスイッチ手段と、
前記電動モータの停止基準位置ではＯＦＦし、該電動モータの回転位置ではＯＮし、ＯＮ時に電動モータに電源を供給する位置検出用の第４のスイッチ手段と、
前記信号を受けてから第６の時定数回路部から付与された第６の時定数の時間幅発振器を停止させると共に、第７の時定数回路部から付与された第７の時定数の時間幅前記第３のスイッチ手段をＯＮ動作する再トリガ禁止手段と、
前記第４のスイッチ手段のＯＦＦ動作により前記電動モータを規定位置に停止させるブレーキ手段を作動するべくＯＮされるブレーキ用の第５のスイッチ手段と、
を含んで構成した。
【０００８】
かかる請求項１記載の発明において、超音波発振器から送信センサを介して超音波が送出される。そして、人の手等の対象となる物体が装置の所定領域に挿入されると、送出された超音波はこの物体により反射され、受信センサで受信され、受信された信号は受信アンプにより増幅される。
【０００９】
この受信アンプは、送信センサから超音波が送出し終わった時点で第２の時定数の時間幅電源が供給され、その間は受信超音波による信号を増幅する。
【００１０】
受信センサは、第４の時定数に基づく第１のスイッチ手段の作用により、例えば、近距離にある対象外の物体からの反射に起因する近距離検出動作を禁止される。
【００１１】
前記増幅された受信信号は第４の時定数に基づく波形変換手段の作用により、間欠波形から見かけ上連続波形に変換される。
【００１２】
受信アンプの電源供給が停止された後、受信アンプが動作している間に第２の時定数の時間幅の遅れで受信された対象外の反射波又は外来波は誤動作防止手段により遮断される。又、連続波形に変換された信号は、第２のスイッチ手段により第５の時定数で指定された波分だけ連続して入力したときは次段の処理に転送され、例えば一波でも抜けると遮断される。
【００１３】
又、再トリガ禁止手段により、前記受信信号を受けると超音波の送出が第６の時定数の時間幅で停止され、装置からの不要な超音波の送出が禁止される。更に、前記受信信号に基づき、第３のスイッチ手段が第７の時定数の時間幅をもって一時的にＯＮにされ、電動モータが一時的に回転される。
【００１４】
電動モータが一時的に回転されると、第４のスイッチ手段がＯＮして電動モータが駆動される。電動モータが駆動されると、押圧手段が動作されて、ノズルにより液体が噴出される。
そして、第４のスイッチ手段がＯＦＦすると、第５のスイッチ手段の動作によりブレーキ手段が作動して、電動モータが規定位置に停止される。
【００１５】
請求項２記載の発明は、
前記第２の時定数を、１．１５ｍｓとした。
【００１６】
請求項３記載の発明は、
前記第３の時定数を、１４４μｓとするようにした。
【００１７】
請求項４記載の発明は、
前記第５の時定数を、受信間欠超音波が１０波の場合は１９０ｍｓとし、５波の場合は９６ｍｓとした。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る流体噴出装置の制御装置の一実施形態を図に基づいて説明する。
この実施形態においては、流体噴出装置として、家庭等に用いられるフォームソープディスペンサを例にとって説明する。
【００１９】
このフォームソープディスペンサは、液体としてのフォームソープを噴出するノズルと、該ノズルを押圧してフォームソープ噴出動作を行わせる押圧手段と、該押圧手段を動作させる電動モータと、電動モータの駆動制御回路と、を含んで構成される。
【００２０】
先ず、図３によりフォームソープディスペンサにおけるノズル部分の構成を説明する。
図３において、３１はアクセサリー用のキャップ、３２はノズル、３３は空気と液体の混合流体を発泡性にするネット、３４はネットを保持するネットホルダ、３５はネット３３と同様の作用をするネット、３６は、空気と液体を混合する混合室であり、前記ネット３３、３５とネットホルダー３４とから構成される。
【００２１】
３７はノズル３２の押圧、解放により液体通路を開閉するボール弁、３８は空気槽を形成保持するロックキャップ、３９はパッキン、４０は、ノズル３２の押圧、解放により空気槽内の空気を液通路に放出し、外部からの空気を空気槽に蓄積する、空気槽開閉用ボール弁である。
【００２２】
４１は空気槽、液槽を保持するベースキャップ、４２は空気用ピストン、４３はピストンロッド、４４は液用ピストン、４５はシリンダー、４６はスプリング、４７は封止用のシーリングプラグ、４８はボール弁、４９はデイップチューブである。
【００２３】
以上説明したノズル部分と後述する回路部分は、図４に示したように、回路部分の電動モータ１３が減速機５１とクラッチ５２を介してノズル部分に結合され、電動モータ１３の回転と共にクラッチ５２が１回転するとノズル部分が押圧され、発泡するように構成されている。
【００２４】
次に、図１に基づいて電動モータの駆動制御回路の構成を説明する。
この駆動制御回路は、６Ｖ電源１８と、超音波発振器６と、第１の時定数回路部２５から付与された第１の時定数Ｔ１に基づいて前記超音波発振器６により発振された超音波を間欠的に送出する送信センサ１と、この送信センサ１から送出された超音波が物体から反射した反射超音波を受信する受信センサ２と、この受信センサ２に受信された超音波を増幅する受信アンプ３と、この受信アンプ３により増幅された電気信号を検波する検波回路部４と、前記送信センサ１から超音波が送出し終わった時点で動作し、前記受信アンプ３に第２の時定数回路部２６から付与された第２の時定数Ｔ２の時間幅電源を供給する受信アンプ制御回路部８と、前記受信アンプ３への電源供給後に第３の時定数回路部２２から付与された第３の時定数Ｔ３の時間幅受信センサ２からの信号供給を遮断する第１のスイッチ手段１６と、第４の時定数回路部２３から付与された第４の時定数Ｔ４に基づいて前記受信センサ２からの信号を間欠波形から見かけ上連続波形に変換する波形変換手段としての再トリガモノステーブル９と、受信アンプ３の電源供給停止後、該受信アンプ３が動作している間に前記第２の時定数Ｔ２の時間幅で遅れてきた反射波又は外来波を遮断する誤動作防止回路部１０と、この誤動作防止回路部１０の時定数により動作し、前記再トリガモノステーブル９により連続波形に変換された信号を、第５の時定数回路部２４から付与された第５の時定数Ｔ５により指定された波分の信号が連続して入力されると次段の処理に転送し、指定された波分の信号が連続して入力されないとリセットされる第２のスイッチ手段１７と、電動モータ１３を一時的に駆動する第３のスイッチ手段としての半導体スイッチ１４と、電動モータ１３の停止基準位置ではＯＦＦし、該電動モータ１３の回転位置ではＯＮし、ＯＮ時に電動モータ１３に電源を供給する位置検出用の第４のスイッチ手段としての位置検出スイッチ１２と、受信信号を受けてから第６の時定数回路部２７から付与された第６の時定数Ｔ６の時間幅超音波発振器６を停止させると共に、第７の時定数回路部２８から付与された第７の時定数Ｔ７の時間幅前記半導体スイッチ１４をＯＮ動作する再トリガ禁止手段としての再トリガ禁止モノステーブル１１と、位置検出スイッチ１２のＯＦＦ動作により電動モータ１３を規定位置に停止させるブレーキ用の第５のスイッチ手段としてのブレーキスイッチ１５と、を含んで構成される。
【００２５】
かかる構成を詳述すると、送信センサ１は、超音波発振器６により発振される４０ｋＨｚ間欠式超音波（時定数Ｔ１  ０．２ｍＳ送出、２０ｍＳ待機）を送出する。
【００２６】
前記受信アンプ制御回路部８は、受信アンプ３に電源を供給する電源スイッチ５を、送信センサ１からの超音波の送出の完了した時点で、時定数Ｔ２の時間幅動作させるように制御する。尚、この時定数Ｔ２を用いて後述するようにセンサの検知距離を決定する。
【００２７】
又、前記再トリガモノステーブル９は、検波回路部４で検波された信号に対し時定数Ｔ２によりパルス状間欠波形をほぼ連続波形にする。
【００２８】
尚、図において、１９は６Ｖ電源１８からの供給電圧を３Ｖ定電圧にして電源を供給する３Ｖ定電圧回路部、２０は電動モータ１３に電源を４Ｖ定電圧で供給する４Ｖ定電圧回路部である。
【００２９】
ここで、上記時定数Ｔ１〜Ｔ７の目的とその設定について説明する。
時定数Ｔ１は、図示していないが、発振器制御回路１７により制御され、４０ｋＨｚ発振器６からの発振超音波を間欠式に発振させるべく、発振の送出時間幅を決定するためのものである。
【００３０】
時定数Ｔ２は、図２に示したように、手等の物体が受信センサ２の前に差し出されてから次の検出動作までの時間幅である。
【００３１】
時定数Ｔ３は、図２に示したように、第１のスイッチ手段１６の作動に係わるもので、受信センサ２が、近距離にある対象外の物体からの反射に起因して近距離動作を行うことを禁止するためのものである。
【００３２】
時定数Ｔ４は、図示していないが、再トリガモノステーブル９により、受信した信号を間欠波形（パルス）から見かけ上連続波形に変換するための時定数である。
【００３３】
時定数Ｔ５は、図２に示したように、第２のスイッチ手段１７により、連続波に変換された信号をこの時定数Ｔ５で指定された波分だけ連続して受けると、これを次段の処理に転送し、一波でも信号が抜けるとリセットされるものである。又、時定数Ｔ２の時間幅をもって遅れて来た反射波、外来波に対して、この時定数Ｔ５でリセットされる。
【００３４】
時定数Ｔ６は、図２に示したように、装置からの不要な超音波の送出を禁止するため、再トリガ禁止モノステーブル１１により、信号の受信の後この超音波の送出を停止するまでの時間幅である。
【００３５】
時定数Ｔ７は、図示していないが、電動モータ１３を駆動するため、この時定数Ｔ７で位置検出スイッチ１２を一時的にＯＮするため、このＯＮ時間幅を決定するためのものである。
【００３６】
次に、かかる電動モータの駆動制御回路の動作について説明する。
手が送信センサ１の手前に挿入されると、送信センサ１から送出された４０ｋＨｚ間欠式超音波が物体で反射され、受信センサ２で受信される。受信センサ２で受信された超音波は受信アンプ３により増幅され、検波回路部４で検波される。
【００３７】
ここで、受信アンプ制御回路部８により、送信センサ１から超音波が送出し終わった時点で、受信アンプ電源スイッチ５が時定数Ｔ４の時間幅動作し、受信アンプ３に３Ｖ定電圧回路部１９から電源が供給される。
この場合、センサの検知距離を決定する時定数Ｔ４は次のように設定される。
【００３８】
送信直後より時定数Ｔ４の時間幅のみ受信アンプ３の電源が供給されることから、２０°Ｃにおける空気中の音速を３４７．３ｍ／Ｓとし、最大検出距離（Ｌ）を片道２０ｃｍ、往復４０ｃｍとすると、時定数Ｔ４＝１．１５ｍｓとなる。
従って、受信アンプ電源の投入時間は１．１５ｍｓとなる。
【００３９】
このように、超音波の送出後時定数Ｔ４の時間幅で受信アンプ３の電源が投入されるが、センサに近接する対象外の障害からのセンサの近距離動作を禁止するため、時定数Ｔ３の時間幅で第１のスイッチ１６をＯＦＦにする（トリガ禁止時間）。
【００４０】
時定数Ｔ３の設定は、障害までの往復距離を５ｃｍに設定し、２０°Ｃの音速を３４７．３ｍ／ｓとすると、時定数Ｔ３＝１４４μｓとなる。従って、受信アンプ電源の供給後１４４μｓの時間幅のトリガ禁止時間が設けられたことになる。
【００４１】
検波回路部４から第１のスイッチ手段１６を通ってきた検波信号は、再トリガモノステーブル回路部９により時定数Ｔ４で、間欠パルス波形を見かけ上連続波形になるようにする。
【００４２】
又、受信アンプ３への電源の供給が停止後、受信アンプ３が動作している間に時定数Ｔ４の時間幅をもって遅れて来た反射波又は外来波があると、誤動作防止回路部１０の時定数Ｔ４により第２のスイッチ手段１７が動作され、リセットされて受信信号を遮断する。
【００４３】
連続波に変換された信号は、時定数Ｔ５により指定された波分の信号が連続に入ると次段の処理に行き、一波でも信号が抜けるとその信号はリセットされる。時定数Ｔ５は、応答時間調整でもあり、誤動作防止のため長く時定数を取ると誤り動作は減るが、応答が悪くなる。
【００４４】
時定数Ｔ５の設定は、外来波等の誤り動作を考慮して、
0003615862.tif 000002
とする。
【００４５】
次に、信号は再トリガ禁止モノステーブル回路部１１に入る。これにより、再トリガ禁止モノステーブル回路部１１はこの信号を受けると、時定数Ｔ６により発振器制御回路部１７を介して超音波発振器６を停止させ、超音波の送出を停止させる。この場合、時定数Ｔ６は手を差し出してから次の検知までの時間幅で約５秒間センサ動作は停止される。
【００４６】
又、再トリガ禁止モノステーブル回路１１は、時定数Ｔ７の時間幅だけ半導体スイッチ１４を一時ＯＮさせ、電動モータ１３を一時的に駆動させる。
【００４７】
電動モータ１３が一時的に駆動されると、位置検出スイッチ１２がＯＮして電動モータ１３が駆動される。
この電動モータ１３の回転により図示しない円盤とクランクを介して図２に示したノズル部分にトルクが伝達され、発泡が実施される。
【００４８】
即ち、図５はノズル３２の下降状態を示し、伝達されたトルクによりノズル３２が押圧されると、ピストンロッド４３が下降し、これに伴って、液用ピストン４４と空気用ピストン４２とが下降する。液用ピストン４４の下降により液槽内の液が加圧され、液は液体通路に至る。この際、ボール弁４８は閉じられ、ボール弁３７は開かれる。一方、空気用ピストン４２の下降により空気槽内の空気が加圧され、空気は空気通路に至る。この際、ボール弁４０は閉じられている。
そして、液と空気とは混合室３６にて混合されて発泡し、ネット３５，３３を通過してきめ細かい泡がノズル３２の先端部から吐出される。
【００４９】
図６は、逆に、ノズル３２が上昇するときの状態を示し、上記の伝達トルクが解除されると、ノズル３２は上昇し、今度はピストンロッド４３が上昇し、これに伴って、液用ピストン４４と空気用ピストン４２とが上昇する。液用ピストン４４の上昇により液槽内が減圧され、ボール弁４８が開かれると共に、ボール弁３７が閉じられ、デイップチューブ４９から液が液槽内に流入して次回の泡の吐出に必要な液が液槽内に貯留される。又、空気用ピストン４２の上昇により空気槽内が減圧され、ボール弁４０が開かれて、空気が空気槽内に流入し、次回の泡の吐出に必要な空気が空気槽内に貯留される。
【００５０】
電動モータ１３が規定停止位置まで回転すると、位置検出スイッチ１２がＯＦＦされて解放され、これによりブレーキスイッチ１５が作動され、図示しないブレーキ手段が作動して、ブレーキがかけられ、電動モータ１３は規定位置に停止される。
【００５１】
尚、センサ回路消費電流を下げ、センサ応答速度を早くするために、間欠動作による超音波センサの反射波確認周期を現状より長くし、検知距離内の反射波が確認出来た時点から、この周期を連続して反射波が確認出来る間現状より短くするようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、超音波の検出を、物体までの超音波の往復時間により実施し、又連続波でなく間欠的な超音波を用い、更に反射波一波では動作せず、間欠反射波を所定回数連続して受信したときに動作するように構成することにより、誤動作を極力防止できると共に、消費電流を減少させることができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によると、センサの検知距離を適切に設定できる。
【００５４】
請求項３記載の発明によると、トリガ禁止時間を適切に設定できる。
【００５５】
請求項４記載の発明によると、誤動作を適切に防止しつつ、応答性を良好に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体噴出装置の制御装置の一実施形態の電動モータの駆動制御回路図
【図２】同上の実施形態における時定数の間の関係を示す説明図
【図３】同上の流体噴出装置としてのフォームソープデイスペンサーのノズル部分の構成を示す断面図
【図４】電動モータの駆動制御回路とノズル部分の接続関係を示す説明図
【図５】装置動作時の図３に示したノズル部分の状態（下降状態）を示す断面図
【図６】装置動作時の図３に示したノズル部分の状態（上昇中）を示す断面図
【符号の説明】
１  送信センサ
２  受信センサ
３  受信アンプ
５  電源スイッチ
６  超音波発振器
７  発振器制御回路部
８  受信アンプ制御回路部
９  再トリガモノステーブル（波形変換手段）
１０  誤動作防止回路部
１１  再トリガ禁止モノステーブル（再トリガ禁止手段）
１２  位置検出スイッチ（第３のスイッチ手段）
１３  電動モータ
１４  半導体スイッチ（第４のスイッチ手段）
１５  ブレーキスイッチ（第５のスイッチ手段）
１６  第１のスイッチ手段
１７  第２のスイッチ手段
１８  電源
２１  第３の時定数回路部
２２  第４の時定数回路部
２３  第５の時定数回路部
２４  第１の時定数回路部
２５  第２の時定数回路部
２６  第６の時定数回路部
２７  第７の時定数回路部
【図１】
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【図２】
0003615862.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003615862.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003615862.tif 000008