(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、前記連通管内に配置され、前記水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知する電波センサと、前記電波センサの検出信号に基づいて前記吐水弁の開閉を切り替えて、前記吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御部と、を備えた自動水栓装置において、
前記連通管内面と前記水管との間に設けられた電波を通過させる電波通過用経路と、
前記水栓本体の前記基端部側に設けられ、前記電波通過用経路に電波を伝達するように配置された前記電波センサと、
前記電波通過用経路に連通し、前記連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために前記吐水口部に形成された電波放射口と、
前記電波放射口から放射される電波の指向性を決定する指向性決定手段と、を備え、
前記指向性決定手段は、止水中においては前記電波放射口から放射される電波を前記吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿うように指向させると共に前記吐水方向に直交する平面において前記吐水口に対する前記水栓本体の基端部側と前記使用者側とを結ぶ第１方向への電波の広がりを前記吐水方向及び前記第１方向と直交する第２方向への電波の広がりよりも大きくなるように指向させ、かつ、吐水中においては前記電波放射口から放射された電波を前記吐水口から吐水された洗浄水の水流に対して連続的に干渉させて減衰及び反射させ、止水中よりも吐水中の前記電波センサの検知範囲が前記水流の周囲に沿って下流側に延びるように、電波と前記水流とを干渉させるように構成されていることを特徴とする自動水栓装置。
【請求項２】
前記指向性決定手段は、前記検知範囲のうち、前記水流の上流側の部分が、止水中よりも吐水中の方が前記吐水方向と直交する方向において小さくなり、且つ、前記水流の下流側の部分が、止水中よりも吐水中の方が前記吐水方向において下流側に延びた形状となるように、前記電波放射口から放射される電波を指向させ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】
前記検知範囲の内側には、手よりも電波反射率の低い検知物体を検知するための内側検知範囲が形成され、
前記指向性決定手段は、前記検知範囲のうち、前記水流の上流側の部分が、止水中よりも吐水中の方が前記吐水方向と直交する方向において小さくなり、且つ、前記内側検知範囲が、止水中よりも吐水中の方が前記吐水方向において下流側に延びた形状となるように、前記電波放射口から放射される電波を指向させることを特徴とする請求項２に記載の自動水栓装置。
【請求項４】
前記指向性決定手段は、前記内側検知範囲が、前記水流の周囲に沿って下流側に延びるように、前記電波放射口から放射される電波を指向させることを特徴とする請求項３に記載の自動水栓装置。
【請求項５】
前記指向性決定手段は、前記水流に対して電波の電界成分が直交した状態で電波を前記水流と干渉させるように、前記電波放射口から放射される電波を指向させることを特徴とする請求項４に記載の自動水栓装置。
【請求項６】
前記電波放射口は、実質的に細長く延びる窓を形成するように構成され、前記水管が、前記電波放射口の窓が延びる方向と直交する方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項５に記載の自動水栓装置。
【請求項７】
前記電波放射口の窓は、前記窓が延びる方向の中央部よりも端部の方が、狭く構成されており、前記電波放射口の窓の中央部の近傍に前記水管が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の自動水栓装置。
【請求項８】
前記電波放射口は、前記吐水方向から見て、前記吐水口の周囲を囲むように構成されており、
前記水管は、前記吐水方向から見て、前記電波放射口の内面のうち、使用者側とは反対側の内面に当接されていることを特徴とする請求項７に記載の自動水栓装置。
【請求項９】
前記吐水方向から見て、前記吐水口の中央部よりも、使用者側とは反対側には前記電波放射口の窓が配置されていないことを特徴とする請求項８に記載の自動水栓装置。
【請求項１０】
前記吐水口は、前記電波放射口よりも洗浄水の吐水方向の下流側に位置していることを特徴とする請求項９に記載の自動水栓装置。
【請求項１１】
洗浄水は、前記水流が前記吐水口から略直線状に延びるように、前記吐水口から吐水されることを特徴とする請求項１０に記載の自動水栓装置。
【請求項１２】
前記吐水口部内には、前記吐水方向に沿った電波ビームパターンが形成されるように指向性を高めるアンテナが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の自動水栓装置。
【請求項１３】
前記アンテナは、前記水管に対して使用者側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の自動水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動水栓装置に関し、特に電波センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような自動水栓装置では、連通管の先端部分に光電センサが内蔵され、光電センサが、検知範囲内の使用者の手の存在を検出するように構成されている。
【０００３】
このような自動水栓装置では、使用者が光電センサの検知範囲内に手を差し入れると、光電センサが手の存在を検知するので、吐水口からの吐水が開始される。一方、使用者が検知範囲から手を引き抜くと、光電センサが手の存在を検知しなくなるので、吐水口からの吐水が停止される。
【０００４】
しかしながら、光電センサは、指向性が強く、検知範囲が狭い。このため、通常、光電センサは、吐水が確実に開始及び継続されるように、手を洗う洗浄ポイントに向けて配置される。ところが、このような構成では、洗浄ポイントに手が挿入された後に、吐水が開始され、さらに吐水弁の開閉に時間を要するので、吐水口からの吐水の開始タイミングが遅れる。この吐水タイミングの遅れは、商品上好ましくない。
【０００５】
一方、光電センサの代わりに、検知範囲が広い電波センサ（マイクロ波センサ）を用いた自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されており、電波センサから放射される電波ビームの方向が上方に向いて放射されるように設定されている。
【０００６】
電波センサは光電センサよりも指向性が広く検知範囲が広い。したがって、電波センサを用いた自動水栓装置では、如何なる方向から手が吐水口に向けて進入してきても、手が吐水口に到達する前に手を検知することができ、応答性を高めることが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されているので、吐水口付近の電波強度を高めようとすると、吐水口付近だけでなく、水栓装置の周囲でも電波強度が高まり、必要以上に検知範囲が広くなってしまう。これにより、電波センサをシンク側に配置した自動水栓装置では、手洗い中の石鹸の手もみ動作、手洗い終了後の水切り動作、シンクからの水跳ね等に反応して、誤吐水が生じ易いという問題があった。
【０００８】
そこで、本出願人は、連通管内に水管と導波管を並設し、この導波管を通して電波を電波センサから吐水口部まで導く自動水栓装置を提案している（特許文献３参照）。この構成では、止水中は、吐水口に向けて如何なる方向から手が延びてきても、吐水口付近に手が位置したタイミングで吐水が開始されるように、吐水口周辺に理想形状の検知範囲を設定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３６０９２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１９８９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３の自動水栓装置では、止水中に吐水口周辺に広めの検知範囲を設定することができるが、吐水中も検知範囲が広いままであると、止水すべきときに吐水が継続されてしまうという問題が生じる。すなわち、吐水中においても広い検知範囲が設定されると、手洗い後に水滴を手から振り払う水切り動作や、シンクからの水跳ね等を誤検知して、吐水が開始又は継続されてしまう。
【００１１】
このような誤検知を防止するために、水によって電波が減衰する性質を利用して、吐水された洗浄水によって電波を減衰させ、止水中よりも吐水中の検知範囲を小さくすることが考えられる。しかしながら、水による電波の減衰により単に検知範囲を小さくすると、検知すべき手洗い動作が検知できなくなる場合があり、これにより、手洗い中に誤止水が発生して、使い勝手が極端に低下してしまう。例えば、吐水口から比較的離れた下流の位置で手洗いをする場合や、電波を透過し易い樹脂製品（歯ブラシ、コップ等）を水流中で洗浄する場合に吐水が停止してしまう。
【００１２】
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あり、電波センサを用いた自動水栓装置であって、手洗い中の誤止水を確実に止水することができる自動水栓装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明は、支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、連通管内に配置され、水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知する電波センサと、電波センサの検出信号に基づいて吐水弁の開閉を切り替えて、吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御部と、を備えた自動水栓装置において、連通管内面と水管との間に設けられた電波を通過させる電波通過用経路と、水栓本体の基端部側に設けられ、電波通過用経路に電波を伝達するように配置された電波センサと、電波通過用経路に連通し、連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために吐水口部に形成された電波放射口と、電波放射口から放射される電波の指向性を決定する指向性決定手段と、を備え、指向性決定手段は、止水中においては電波放射口から放射される電波を吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿うように指向させると共に吐水方向に直交する平面において吐水口に対する水栓本体の基端部側と使用者側とを結ぶ第１方向への電波の広がりを吐水方向及び第１方向と直交する第２方向への電波の広がりよりも大きくなるように指向させ、かつ、吐水中においては電波放射口から放射された電波を吐水口から吐水された洗浄水の水流に対して連続的に干渉させて減衰及び反射させ、止水中よりも吐水中の電波センサの検知範囲が水流の周囲に沿って下流側に延びるように、電波と前記水流とを干渉させるように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、止水中には、吐水口部に設けられた電波放射口から洗浄水の吐水方向に沿うように電波を指向させるので、吐水口付近から吐水方向に沿って検知範囲を形成することができる。一方、吐水中には、吐水口からの洗浄水の水流によって電波を減衰させることにより、止水中よりも検知範囲を全体的に小さくすることができる。これにより、本発明では、手洗い動作後の水切り動作等の吐水を継続させたくない動作が誤検知されることを防止し、手洗い動作後の吐水継続を防止することができる。
【００１５】
さらに本発明では、吐水中に、洗浄水の水流によって電波を反射させることにより、洗浄水の水流の周囲に沿って電波の到達距離を延ばすように構成されている。したがって、吐水中は、全体としては検知範囲は小さくなるが、洗浄水の水流の周囲だけ検知範囲を延ばすことができる。これにより、本発明では、水流に沿った位置で行われる動作（例えば、吐水口から比較的離れた下流の位置での手洗い動作）を確実に検知し、手洗い中の誤止水を防止することができる。
このように、本発明は、水と電波との干渉を利用して、止水中及び吐水中に適した理想的な検知範囲を形成することができ、これにより、誤吐水及び誤止水のない、使い勝手のよい自動水栓装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、検知範囲のうち、水流の上流側の部分が、止水中よりも吐水中の方が吐水方向と直交する方向において小さくなり、且つ、水流の下流側の部分が、止水中よりも吐水中の方が吐水方向において下流側に延びた形状となるように、電波放射口から放射される電波を指向させる。
このように構成された本発明においては、止水中よりも吐水中の方が、水流の上流側の検知範囲の部分が小さくなるので、水切り動作等の吐水を継続させたくない動作を検知し難くすることができ、また、止水中よりも吐水中の方が、水流の下流側に検知範囲が延びるので、水流に沿って行われる吐水を継続させたい動作を検知し易くすることができる。
【００１７】
また、本発明において好ましくは、検知範囲の内側には、手よりも電波反射率の低い検知物体を検知するための内側検知範囲が形成され、指向性決定手段は、検知範囲のうち、水流の上流側の部分が、止水中よりも吐水中の方が吐水方向と直交する方向において小さくなり、且つ、内側検知範囲が、止水中よりも吐水中の方が吐水方向において下流側に延びた形状となるように、電波放射口から放射される電波を指向させる。
このように構成された本発明においては、吐水中には止水中よりも検知範囲を小さくして、水切り動作を検知し難くすることができることに加え、内側検知範囲を下流側に延ばすことにより、低電波反射率を有し電波によって検知し難い検知物体（歯ブラシやコップ等の樹脂製品）を吐水中に確実に検知し続け、吐水を継続させることができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、内側検知範囲が、水流の周囲に沿って下流側に延びるように、電波放射口から放射される電波を指向させる。
このように構成された本発明においては、内側検知範囲を水流の周囲に沿って下流側に延ばすことにより、手洗い動作だけでなく、歯ブラシ等を水流中で洗浄する動作を確実に検知させ、吐水を継続させるように構成することができる。
【００１９】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、水流に対して電波の電界成分が直交した状態で電波を前記水流と干渉させるように、電波放射口から放射される電波を指向させる。
このように構成された本発明においては、水流に対して電界成分が直交した状態で電波を水流に干渉させることにより、水流による電波の減衰及び反射特性を大幅に高めることができる。これにより、洗浄水と電波との干渉に基づいて、容易に誤吐水及び誤止水を防止可能な検知範囲を形成することができる。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、電波放射口は、実質的に細長く延びる窓を形成するように構成され、水管が、電波放射口の窓が延びる方向と直交する方向に沿って配置されている。
このように構成された本発明においては、電波放射口を細長く延びる窓として構成し、この窓に対して水管を直交するように配置することにより、簡単な構成で水流に対して電界成分を直交させた状態で電波を水流に対して干渉させることができると共に、電波強度の高い領域を下流方向に延ばすことができる。
【００２１】
また、本発明において好ましくは、電波放射口の窓は、窓が延びる方向の中央部よりも端部の方が、狭く構成されており、電波放射口の窓の中央部の近傍に水管が配置されている。
このように構成された本発明においては、電波放射口の中央部から、端部よりも多くの電波を放射させることができるので、中央部からの多くの量の電波を水流に対して電界成分が直交した状態で水流に干渉させることにより、電波強度の高い領域を水流の周囲に沿ってより下流側に延ばすことができる。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、電波放射口は、吐水方向から見て、吐水口の周囲を囲むように構成されており、水管は、吐水方向から見て、電波放射口の内面のうち、使用者側とは反対側の内面に当接されている。
このように構成された本発明においては、電波放射口から放射された電波と水流との干渉は、水流の側面のうち、使用者側とは反対側（すなわち、水栓本体の基端部側）の側面において、大幅に少なくなるので、水流に対して使用者側とは反対側において、吐水中の検知範囲は基端部側に延び難くなる。これにより、シンクの底面に当たって基端部側に跳ね返った洗浄水を誤検知することを防止することが可能であり、自動水栓装置の使い勝手を向上することができる。
【００２３】
また、本発明において好ましくは、吐水方向から見て、吐水口の中央部よりも、使用者側とは反対側には電波放射口の窓が配置されていない。
このように構成された本発明においては、水流に対して使用者側とは反対側よりも使用者側において、より多くの電波を放射させることができるので、水流に対して使用者側において、電波強度の高い領域をより下流側に延ばすことができるが、水流に対して使用者側とは反対側においては、電波強度の高い領域が下流側に延び難くなる。これにより、シンクの底面に当たって基端部側に跳ね返った洗浄水等の誤検知をより確実に防止することができる。
【００２４】
また、本発明において好ましくは、吐水口は、電波放射口よりも洗浄水の吐水方向の下流側に位置している。
このように構成された本発明においては、電波放射口よりも吐水口の方が下流側に位置しているので、電波強度の最も高い電波放射口近傍における電波と洗浄水との干渉（減衰）を防止することができる。これにより、吐水中において、電波強度の最も高い領域と洗浄水との干渉を回避して、電波の大幅な減衰を抑制することにより、電波強度の高い領域を水流に沿ってより遠くまで到達させて、内側検知範囲を水流の周囲に沿ってより下流側へ延ばすことができる。
【００２５】
また、本発明において好ましくは、洗浄水は、水流が吐水口から略直線状に延びるように、吐水口から吐水される。
このように構成された本発明においては、水流が略直線状に延びるので、水流の周囲に沿って検知範囲を延ばし易くすることができる。
【００２６】
また、本発明において好ましくは、吐水口部内には、吐水方向に沿った電波ビームパターンが形成されるように指向性を高めるアンテナが設けられている。
このように構成された本発明においては、吐水方向に対する電波の指向性を高めた状態で止水中の検知範囲を形成することにより、吐水中における検知範囲を、水流の周囲に沿ってより下流側に延ばすことができる。
【００２７】
また、本発明において好ましくは、アンテナは、水管に対して使用者側に配置されている。
このように構成された本発明においては、水流に対して主に使用者側でアンテナから電波を放射させることにより、吐水中において、水流に対して使用者側とは反対側よりも使用者側において、電波強度の高い領域を下流側に延ばすことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電波センサを用いた自動水栓装置において、手洗い中の誤止水を確実に止水することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態における止水中の自動水栓装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における吐水中の自動水栓装置の全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態における吐水キャップの断面図である。
【図４】本発明の実施形態における送受信アンテナを示す図である。
【図５】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の断面図である。
【図６】本発明の実施形態における検出信号の時間変化を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態における検出信号の時間変化の具体例を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水口付近の断面図である。
【図９】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の先端部を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の改変例における自動水栓装置の連通管の先端部を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における止水中の電波強度分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態における吐水中の電波強度分布を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態における止水中の検出信号の時間変化を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施形態における吐水中の検出信号の時間変化を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態における空気混入量が５０％の場合の電波強度分布を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態における空気混入量が１００％の場合の電波強度分布を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態における自動水栓装置の突出距離を変更した場合の吐水口付近の断面図である。
【図１８】図１７の場合の電波強度分布を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態の改変例における自動水栓装置の吐水口付近の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、図１乃至図１９を参照して、本発明の実施形態による自動水栓装置を説明する。
図１は、本実施形態の自動水栓装置１が、洗面台に取付けられた状態を示している。洗面台は、所定の凹部形状を有するシンク２と、基台３とを有している。シンク２の底面には、排水口２ａが設けられている。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態の自動水栓装置１は、基台（支持体）３に基端部が固定され使用者側Ｃに向けて延びる連通管（スパウト）１０及び吐水弁３０を備えた水栓本体１Ａと、連通管１０内に挿入された水管２０及び同軸ケーブル６０（電波通過用経路）と、使用者の存在又は使用の有無を含む使用者の動作状態を検出するための電波センサ４０と、吐水弁３０の開閉動作を制御する制御部５０とを備えている。
【００３２】
連通管１０は、中空の管部材であり、例えば鋼材等の金属材料で形成されている。連通管１０は、少なくともその内面が電波を反射する材料で形成されている。連通管１０は、基台３から鉛直方向に延びた後、先端開口がシンク２の底面を向くように湾曲した形状を有している。連通管１０の出口部分は、斜め下方向を向いている。
【００３３】
水管２０は、吐水弁３０に連結され、水栓本体１Ａの端部である吐水口部に形成された吐水口２６へ洗浄水を供給する。水管２０は、全体として可撓性を有する管状部材であり、先端部に取り付けられた吐水キャップ２１と、フレキシブル管２２から構成されている。吐水キャップ２１の吐水口２６から、洗浄水が斜め下方向の吐水方向Ａに吐出され、これにより、洗浄水は受水部であるシンク２の底面に向けて供給される。
なお、本実施形態では洗浄水が吐水口２６から斜め下方向に吐出されるように構成されているが、洗浄水が吐水口２６からほぼ真下に向けて吐出されるように構成してもよい。
【００３４】
フレキシブル管２２は、可撓性を有する管状部材であり、少なくとも連通管１０内において、フレキシブル管２２の外面は、電波を反射する材料（例えば、金属材料）で形成されている。
フレキシブル管２２は、その上流端に吐水弁３０が直接的又は間接的に接続され、下流端に吐水キャップ２１が接続されている。
【００３５】
また、本実施形態では、フレキシブル管２２を用いているが、可撓性及び電波透過性を有するチューブで、吐水キャップ２１と吐水弁３０とを連結してもよい。この場合、チューブの外面の全域に、電波を反射する金属材料等の反射部材（例えば、アルミニウム箔）を配置することが望ましい。
【００３６】
吐水キャップ２１は、洗浄水を整流して吐出する整流キャップである。しかしながら、吐水キャップ２１は、空気の泡を含む洗浄水を吐出可能な泡沫キャップであってもよい。泡沫キャップは、公知であるので、ここでは概略の構成を説明する。泡沫キャップである場合の吐水キャップ２１は、図３に示すように、円筒状の外筒部２１ａと、外筒部２１ａの内側に配設された内筒部２１ｂと、外筒部２１ａ内で内筒部２１ｂの基端部に配置された減圧板２１ｃを備えている。内筒部２１ｂと外筒部２１ａの間には、空気通路２１ｄが形成され、減圧板２１ｃには、複数の小孔２１ｅが形成されている。
【００３７】
洗浄水は、減圧板２１ｃに設けられた小孔２１ｅを通過し内筒部２１ｂ内に進入すると、内筒部２１ｂの傾斜面２１ｆに当接する。このとき、空気通路２１ｄから複数の空気孔２１ｇを介して内筒部２１ｂ内に空気が引き込まれ、空気は、洗浄水中に細かい泡となって含まれる。このようにして空気の泡が含まれた洗浄水が、内筒部２１ｂの出口である吐水口２６から吐出される。
【００３８】
吐水キャップ２１は、このような構成により、予め設定された空気混入量（単位体積中の水量に対する空気量の割合）の空気を含む洗浄水を吐出することができる。
なお、図１及び図２に示された自動水栓装置１では、吐水キャップ２１は整流キャップであるが、以下に述べるように、電波センサ４０の検知範囲を設定するために、所定の混入量に設定された泡沫キャップを用いてもよい。
【００３９】
また、吐水キャップ２１は、電波の反射率を高めるために、少なくとも外周面が電波を透過するよりも反射する率が高い高電波反射率材料（例えば、金属）で形成されており、以下に説明する検知範囲を形成する指向性決定手段の一部を構成している。
【００４０】
吐水弁３０は、電磁弁であり、制御部５０からの制御信号により、開閉動作を行うように構成されている。また、吐水弁３０は、定流量弁であり、開動作時には一定流量の洗浄水が吐水口２６に向けて供給される。
【００４１】
同軸ケーブル６０は、長手方向に延びる内部導体及び外部導体と、これらの間に配置された誘電体とを備えた断面円形の可撓性を有する長尺な部材である。同軸ケーブル６０は、電波センサ４０で使用する周波数に合わせて選択されている。同軸ケーブル６０は、連通管１０の基端部から先端部の吐水口部まで水管２０と並設されて延びている。また、同軸ケーブル６０の先端には送受信アンテナ４８が取り付けられている。送受信アンテナ４８は、吐水口２６に近い連通管１０の先端部内に配置されている。
【００４２】
送受信アンテナ４８は、図４（ａ）に示すようなパッチアンテナであり、プリント基板４８ａと、表面（アンテナ面）に形成された金属箔のパターン４８ｂと、裏面（グランド面）に形成された金属箔のパターン（図示せず）を有する。同軸ケーブル６０の内部導体６０ａは、パターン４８ｂに接続されている。また、同軸ケーブル６０の外部導体は、裏面（グランド面）に形成されたパターンへ直接又は他の導体を介して接続され、グランド面のパターンと同電位にされる。このような構成の送受信アンテナ４８では、電波がパターン４８ｂの形成されたアンテナ面側から放射される。
【００４３】
なお、本実施形態では、アンテナ面が連通管１０の内面を向くように送受信アンテナ４８が配置されているが、これに限らず、アンテナ面が吐水方向Ａを向くように配置してもよい。この場合、送受信アンテナ４８からの出力電波を、直接的に吐水方向Ａに向けることができるので、吐水方向Ａへの指向性がより高められた電波ビームを放射させることができる。
【００４４】
また、送受信アンテナ４８をパッチアンテナとする代わりに、図４（ｂ）に示すように、内部導体６０ａを所定長さ露出させ、その先端部位６１を所定の長さに折り曲げてポールアンテナを形成してもよい。この場合、電波は、図４（ｂ）に矢印で示すように、折り曲げた先端部位６１の延びる方向と直交する向きに放射される。したがって、先端部位６１が連通管１０の径方向に対して直交するように折り曲げて送受信アンテナ４８を形成すれば、電波を電波放射口２７へ向けて放射することができると共に、連通管１０と水管２０の隙間の径方向寸法が小さくても送受信アンテナ４８を配置することができる。
【００４５】
また、図４（ｃ）に示すように、プリント基板６２ａに図４（ｂ）と同様な折り曲げ形状のパターン６２ｂを形成して、ポールアンテナを形成してもよい。図４（ｂ）の例では、複数の自動水栓装置１に対して、先端部位６１の折り曲げ長さ及び角度を精度良く同一に形成することが難しいのでアンテナ精度のバラつきが大きくなるが、図４（ｃ）の例では同一のポールアンテナ部品を製造して、同軸ケーブル６０の内部導体６０ａを接続すればよいので、アンテナ精度のバラつきを小さくすることができる。
【００４６】
なお、同軸ケーブル６０から電波を放射するには、特別なアンテナを設けることなく、単に使用電波周波数に適合させた所定長さの内部導体６０ａのみ、又は誘電体と内部導体６０ａを露出させた構成であってもよい。しかしながら、電波のロスが少なく、良好な指向性を得るためには、図４（ａ）−（ｃ）のようなアンテナを設けることが好ましい。
【００４７】
電波センサ４０は、水栓本体１Ａ内に配置され、かつ、水栓本体１Ａの基端部側に設けられている。本実施形態では、電波センサ４０は、連通管１０の基端部側に固定されている。電波センサ４０は、マイクロ波ドップラーセンサである。使用周波数は、例えば約１０ＧＨｚ又は約２４ＧＨｚである。図５に示すように、電波センサ４０は、内部に局部発信器，混合器（検波器）等を有する電子部品であるセンサ本体部４１と、送受信アンテナ４２とを備えている。また、センサ本体部４１には、電波の伝送通路である導波管４４が接続され、導波管４４には導波管同軸変換コネクタ４５を介して同軸ケーブル６０が接続されている。なお、導波管同軸変換コネクタ４５を用いずに、同軸ケーブル６０を導波管４４に直接接続してもよい。
【００４８】
電波センサ４０は、センサ本体部４１内の局部発振器で生成したマイクロ波（送信信号）を、送受信アンテナ４２から送信波として放射する。この送信信号は、導波管４４，コネクタ４５，同軸ケーブル６０を介して送受信アンテナ４８へ伝送される。そして、送信信号は、送受信アンテナ４８から電波として放射され、連通管１０の吐水口部に設けられた電波放射口２７からシンク２へ向けて放射される。
【００４９】
また、外部へ放射された電波は、対象物（例えば、人の手）で反射し、反射波（受信信号）が電波放射口２７から連通管１０内へ入り、送受信アンテナ４８で受信される。送受信アンテナ４８で受信された受信信号は、同軸ケーブル６０，コネクタ４５，導波管４４を介して電波センサ４０へ伝送され、電波センサ４０の送受信アンテナ４２によって受信される。
【００５０】
電波センサ４０のセンサ本体部４１は、混合器（検波器）が、受信信号と送信信号とを混合し、ドップラー信号を検出する。
対象物が静止している場合は、送信波（送信信号）と反射波（受信信号）の周波数が同一であるので、電波センサ４０は対象物の有無を検出しにくい。しかしながら、対象物が動いている場合は、反射波の周波数が変化するため、混合器の出力に差分信号があらわれる。この差分信号により、電波センサ４０は、対象物の有無及び移動方向（接近又は離反）を検出し、検出信号（図６参照）を制御部５０へ出力する。検出信号は、対象物の移動速度に応じた周波数成分を有する速度信号であり、移動している対象物が存在することをあらわすものである。
【００５１】
制御部５０は、マイコン等で構成されており、電波センサ４０から検出信号をフィルタ回路５１を介して受け取る。制御部５０は、図６に示すように、基準値（例えば０Ｖ）に対して、ある電圧閾値（絶対値）以上の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を開状態にする駆動信号を出力し、基準値に対して、ある電圧閾値（絶対値）未満の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を閉状態にする駆動信号を出力するようにプログラムされている。すなわち、制御部５０は、電圧閾値に対する検出信号の信号値に基づいて後述する電波センサ４０の検知範囲を決定している。これにより、対象物が検出されているときには、吐水弁３０が開状態に保持され吐水状態となる。一方、対象物が検出されていないときは、吐水弁３０が閉状態に保持され止水状態となる。
【００５２】
フィルタ回路５１は、所定の周波数範囲の検出信号のみを通過させるバンドパスフィルタを有する。このフィルタ回路５１により、人の手の動きに対応する周波数範囲の検出信号のみが制御部５０へ送られるので、誤検出を抑制することができる。
【００５３】
図７に検出信号の具体例を示す。
図７（Ａ）は吐水口２６から洗浄水が吐水されている状態（洗浄水が妨げられずにシンク２の底面に到達している）、図７（Ｂ）は樹脂製のコップに水を溜めている状態、図７（Ｃ）は洗浄水の水流中で両手を洗っている状態に対応している。図７では、基準値が約２．５Ｖであり、閾値Ｔが基準値を中心とした範囲で示されている。
【００５４】
制御部５０は、止水中において検出信号の振幅が閾値Ｔ以上になると吐水を開始する制御を行い、吐水中に検出信号の振幅が閾値Ｔ未満になると吐水を停止する制御を行う。なお、本実施形態では、吐水開始のための閾値と吐水停止のための閾値（又は、吐水を継続させるための閾値）が同じ値であるが、吐水停止閾値（又は吐水継続閾値）を吐水開始閾値よりも小さい値に設定してもよい。
【００５５】
図７（Ａ）に示すように、洗浄水が妨げられずにシンク２の底面に到達する場合には、小さな振幅を有する検出信号が検知されるが、閾値Ｔは、この検出信号の振幅よりも大きな値に設定されている。これにより、制御部５０は、手洗い終了後には、閾値Ｔよりも小さな検出信号に基づいて吐水を停止することができる。
また、図７（Ｂ），図７（Ｃ）に示すように、本実施形態では、コップに水を溜めるときや、洗浄水中で手洗いをしているときには、比較的大きな振幅を有する検出信号が検知されるように電波の指向性が調整されている。そして、閾値Ｔは、これらの検出信号の振幅よりも小さな値に設定されている。これにより、制御部５０は、コップに水を溜めている動作中や、手洗い動作中には、閾値Ｔ以上の検出信号に基づいて吐水を継続させることができる。
【００５６】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の検知範囲の概略について説明する。本実施形態では、電波センサ４０の検知範囲は、吐水口２６からの洗浄水の吐水の有無のみに応じて変更されるように構成されている。
図１は、止水中の検知範囲ａ１を示している。検知範囲ａ１は、吐水口２６付近から放射方向Ｂ１（吐水方向Ａ）に沿って細長く延びるように形成される。また、コップからシンク２に流された水を検知しないように、検知範囲ａ１の下端は、シンク２の底面に到達しないように設定されている。
【００５７】
一方、図２は、吐水中の検知範囲ａ２を示している。検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも全体的に大きさ（体積）が小さくなるが、洗浄水の水流Ｗの周囲に沿って検知範囲ａ１よりも下流側に延びている。詳しくは、検知範囲ａ２は、上流側の部分において、主に水流Ｗに対して使用者側Ｃとは反対側（水栓本体１Ａの基端部側）の部分が縮小し、放射方向Ｂ２に沿って延びている。放射方向Ｂ２は、吐水方向Ａよりも僅かに使用者側Ｃに向かっている。
【００５８】
一方、検知範囲ａ２の下流側の部分では、水流Ｗに対して使用者側Ｃの部分及び使用者側Ｃとは反対側の部分が共に縮小するが、電波強度の高い領域が洗浄水の水流Ｗの周囲に沿って下流側に延びることにより、検知範囲ａ２の吐水方向Ａの長さは検知範囲ａ１と同じか、より長くなっている（ただし、検知範囲ａ２は、シンク２の底面までは到達しないように設定されている）。したがって、検知範囲ａ２の下流側の部分は、水流Ｗの周囲近傍だけに形成される。
【００５９】
このように、吐水中は、検知範囲ａ２が全体的に縮小されるが、下流側では水流Ｗの周囲のみに検知範囲ａ２が形成されるので、手洗い中は確実に吐水が継続され、手洗い終了後は、手から水滴を振り払う水切り動作やシンク２からの水跳ねが検知されず、良好なタイミングで吐水が停止される。
【００６０】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の連通管１０の先端部の構造について説明する。連通管１０の先端部の構造は、上記検知範囲を形成するための指向性決定手段を構成する。図８に示すように、連通管１０の先端部位には導波管部１５が形成されている。導波管部１５は、連通管１０，水管２０（吐水キャップ２１），遮蔽部材１３によって囲まれた部位であり、吐水方向Ａに沿って電波の伝播通路を形成している。
【００６１】
遮蔽部材１３は、電波を反射する金属材料で形成されており、連通管１０の内面と遮蔽部材１３との間に隙間がないように、連通管１０の内面の形状と略一致するような略円形の外形を有する。遮蔽部材１３は、連通管１０の先端側を向く面が電波反射面１３ａとなっており、送受信アンテナ４８から出力された電波を吐水方向Ａに反射して、電波放射口２７から放射される電波の強度を高めている。
【００６２】
また、遮蔽部材１３は、同軸ケーブル６０及び水管２０を通す孔が形成されており、それぞれの孔に同軸ケーブル６０と水管２０（本例では、吐水キャップ２１の取付部２３）が通され固定されている。同軸ケーブル６０は、遮蔽部材１３によって固定され、先端から前方に延びた内部導体６０ａが送受信アンテナ４８に接続されている。
【００６３】
また、図８に示すように、水管２０（吐水キャップ２１）は、連通管１０よりも突出するように配置されている。すなわち、吐水口２６が電波放射口２７よりも突出距離Ｘだけ下流側に位置している。本実施形態では、距離Ｘは１．５ｍｍに設定されている。本実施形態では、突出距離Ｘを適切に設定することにより、電波放射口２７から放射された電波を、電波反射性の吐水キャップ２１の表面に沿って、吐水方向Ａに誘導することができる。この効果は、吐水中に特に顕著である。
【００６４】
また、電波放射口２７の近傍に最も電波強度が高い領域が形成されるが、吐水口２６が電波放射口２７よりも下流側に位置することにより、最も電波強度が高い領域での洗浄水と電波との干渉が回避され、吐水中における電波の大幅な減衰を抑制することができる。これにより、本実施形態では、適切に減衰量を抑制することによって、吐水中においても、適切な大きさの検知範囲ａ２を形成することができる。
【００６５】
このように、水管２０を連通管１０よりも下流側に突出させた構造は、電波減衰抑制手段として機能する。空気の泡を含む洗浄水は電波の減衰量が大きいが、空気の泡を含む洗浄水を吐水口２６から吐水させる場合であっても、電波減衰抑制手段によって、電波の減衰を抑制して、吐水中に所望の検知範囲（及び内側検知範囲）を形成することができる。
【００６６】
また、図９に示すように、導波管部１５において、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接するように配置されている。図１から分かるように、連通管１０の出口部分は、シンク２の底部に向かって斜め下方へ延びており、連通管１０の出口部分が延びる方向に、自動水栓装置１を使用する際に使用者が立つ位置が設定されている。
【００６７】
したがって、連通管１０の出口部分において、水管２０は、連通管１０の内側面１１の内（もしくは電波放射口２７の内面の内）、使用者の存在する方向Ｃ（図８、図９参照）とは真逆方向に位置する内側面１１の部分に当接されている。
【００６８】
本実施形態では、水管２０が連通管１０の内部に配置された二重管構造により、図９に示すように、水管２０と連通管１０との間には、電波放射口２７の実質的な電波放射部位である細長い電波放射用の窓が形成されており、電波は、この細長い窓から外部へ放射される。この窓の形状は、導波管部１５の断面形状と一致する。また、この細長い窓は、水管２０の延びる方向と直交している。
【００６９】
本実施形態では、導波管部１５を伝播する電波の電界成分又は偏波面（図９において矢印で示す）が、水管２０の外周面と略直交するように、連通管１０に対する水管２０のサイズ、又は、電波放射口２７に対する吐水口２６のサイズが設定されている。すなわち、図９に示すように、細長い窓は、縦方向Ｌに対して横方向Ｈの長さが長く、方形導波管の断面形状を湾曲させたものとみなせる。このため、図９の電波モードは、例えば、方形導波管内のＴＥ０１モードに類似する。
【００７０】
したがって、本実施形態では、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流Ｗに対して、電波の電界成分を直交状態で干渉させることができる。これにより、洗浄水の水流Ｗに電波が干渉すると、電波の減衰及び反射特性が高められ、吐水中の電波の指向性を設定し易くすることができる。特に、電界成分が直交状態で水流Ｗに干渉することにより、電波が水流Ｗの表面で反射され易くなる。本実施形態では、吐水口２６付近で水流Ｗが電波強度の高い領域内を通過、又は、水流Ｗが電波強度の高い領域に隣接するので、水流Ｗの周囲に存在する電波強度の高い電波が、水流Ｗの表面で反射することにより、水流Ｗの表面に沿って下流側に伝播し易くなり、電波強度の高い領域が下流側に延びる。
【００７１】
なお、本実施形態では、図９に示すように、細長い窓の横方向Ｈの中央部において縦方向Ｌの長さが大きく、両端部に向かうほど縦方向Ｌの長さが小さくなるように構成されている。これにより、より多くの電波強度の高い電波を、水流Ｗの側面のうち、使用者側Ｃの側面に干渉させることができ、電波強度の高い領域を水流Ｗの使用者側Ｃの側面に沿って長く延ばすことができる。
【００７２】
本実施形態では、このような二重管構造により、電波ビームパターンが調整されている。すなわち、本実施形態では、送受信アンテナ４８の採用に加えて、連通管１０の先端から電波反射面１３ａまでの距離、送受信アンテナ４８から電波反射面１３ａまで距離、突出距離Ｘ、連通管１０に対する水管２０のサイズ等を最適に設定することにより、電波放射口２７から吐水方向Ａに電波の指向性が高められた電波ビームが出力されるように、電波の指向性が設定されている。
【００７３】
また、二重管構造により、突出距離Ｘや、連通管１０に対する水管２０のサイズを適切に設定することにより、吐水中において、電波放射口２７近傍における電波強度の高い領域の大幅な減衰を抑制しつつ、水流Ｗに対する電波の反射特性を高めることができる。
【００７４】
さらに、二重管構造により、吐水口２６の周囲に電波放射口２７の細長く延びる窓が配置されることにより、吐水中において、外形が略円形の電波放射口２７から放射された電波が、吐水口２６より下流側で洗浄水の水流Ｗの周囲に回り込み、水流Ｗの周囲で電波を水流Ｗに対して干渉（反射及び減衰）させることができる。さらに、本実施形態では、水流Ｗが吐水口２からシンク２の底面まで直線状に延びるように吐水されるので、電波を吐水方向Ａに沿って水流Ｗの周囲に、より長く干渉させることができる。
【００７５】
特に、本実施形態では、上記二重管構造により、水流Ｗの使用者側Ｃの側面と、水流の横方向の両側面で電波が干渉し易くなるので、使用者側Ｃ及び横方向に電波が反射され易い。このため、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と比べて、全体的な大きさが小さくされるにもかかわらず、水流Ｗに対する使用者側Ｃ及び横方向の大きさを同程度か、むしろ拡大するように設定することも可能である。
なお、本明細書では、水流又は水栓装置の横方向とは、連通管１０に正対した使用者の横方向を意味し、図１及び図２では紙面に垂直な方向であり、図１１等では方向Ｄで示されている。
【００７６】
一方、水管２０が連通管１０の内面のうち、下側（使用者側Ｃとは反対側）の内面に当接しているので、水流Ｗの下側の側面に対して干渉する電波は少ない。このため、水流Ｗの下側に向けて反射される電波は少なく、吐水中の検知範囲ａ２は下側に広がり難くなる。さらに、吐水中、水流Ｗは、止水中の検知範囲ａ１の中心部から使用者側Ｃと反対側にずれた位置を吐水方向Ａに沿って通過するので、水流Ｗと電波が連続的に干渉し、検知範囲ａ１のうち、水流Ｗに対して使用者側Ｃとは反対側の領域が大きく減衰され易い。このため、本実施形態では、吐水中にシンク２からの水跳ねを誤検知して、吐水が継続されることを防止することができる。
【００７７】
さらに、本実施形態では、吐水口２６から吐水される、空気の泡を含んだ洗浄水によって、全体的な電波の減衰量を予め設定することができる。すなわち、空気混入量を大きく設定することにより電波の減衰量を大きくし、空気混入量を小さく設定することにより電波の減衰量を小さくすることができる。
【００７８】
また、図９の構成に限らず、図１０のように、細長い窓の両端部に電波を透過しない材料（例えば金属）で形成された電波制限部材１７を配置してもよい。高い電波反射率を有する電波制限部材１７の配置により、細長い窓は、方形導波管の断面形状に、より近似し、細長い窓の横方向Ｈの全体にわたって電界成分を水管２０の外周面に対して略直交させることができ、さらに、洗浄水の水流Ｗに対しても電界成分が直交した状態で電波を干渉させることができる。
【００７９】
また、電波制限部材１７によって、導波管部１５が狭められるので、導波管部１５内及び吐水口２６付近の電波強度を高めることができる。これにより、より電波強度が高められた電波と洗浄水の水流Ｗとの干渉により、検知範囲ａ２のうち、電波強度の高い領域を更に下流まで延ばすことができる。
さらに、電波制限部材１７は、吐水方向Ａから見て、導波管部１５のうち、吐水口２６の中心より下側（使用者側Ｃとは反対側）の部位に配置されており、これにより、電波放射口２７の細長い窓は、吐水口２６の中心より下側に形成されない。このため、電波放射口２７から放射された電波は、洗浄水の水流Ｗによって、使用者側Ｃとは反対側に向かうことが抑制されるので、吐水中にシンク２からの水跳ねを検知し難くすることができる。
【００８０】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の指向性決定手段の作用について説明する。
図１１は、止水中に電波放射口２７から放射された電波の電波強度分布と、止水中の電波センサ４０の検知範囲ａ１及び内側検知範囲ａ１０を示している。図１１（Ａ）は吐水口２６付近を側方から見た状態、図１１（Ｂ）は吐水口２６付近を上方から見た状態、図１１（Ｃ）は吐水口２６付近を吐水方向Ａから見た状態を示している。以下の図面も同様である。検知範囲ａ１，ａ１０は、止水中において、連通管１０の電波放射口２７から放射される電波ビームにより対象物を検知できる範囲を示している。
【００８１】
本実施形態では、止水中において、電波放射口２７から放射される電波ビームの空間的な放射パターンが、指向性決定手段により、放射方向Ｂ１に指向性を有するように設定されている。なお、本実施形態では、放射方向Ｂ１は吐水方向Ａとほぼ一致している。
【００８２】
したがって、止水中における検知範囲ａ１は、吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となるように設定されている（図１１（Ａ），（Ｂ）参照）。すなわち、検知範囲ａ１内において、等電波強度面が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となる。また、電波ビームは、吐水口２６の上方（使用者側Ｃ）及び下方（水栓本体１Ａの基端部側）にも広がっており、特に上方に向けて広がっている（図１１（Ａ），（Ｃ）参照）。
【００８３】
なお、本明細書では、等電波強度面は、電波ビームの等しい電波強度を有する空間点を繋いで形成される面である。また、本明細書では、細長い形状は、楕円球体のように、ある方向の長さが、この方向と直交する任意の方向の長さよりも長い形状を意味している。
【００８４】
検知範囲ａ１は、このような等電波強度面の内、反射波により電波センサ４０が有意に人の手の動きを検知できる最も外側の等電波強度面で画定される空間範囲である。使用者が手洗いのために、この検知範囲ａ１に手を差し入れると、電波センサ４０が手の動きを検知し、検出信号を制御部５０へ送信する。制御部５０は、検出信号を受け取ると、吐水弁３０へ駆動信号を送り、吐水弁３０を開状態に切り替える。これにより、手が吐水口２６付近に到達するのに合わせて、洗浄水が吐水口２６からタイミング良く吐水される。
【００８５】
従来、光電センサを用いた自動水栓装置では、検知範囲が狭かったため、使用者の手の接近に合わせてタイミング良く吐水を開始できなかった。しかしながら、本実施形態によれば、吐水方向Ａに対して径方向に膨らむように検知範囲ａ１が設定されているので、如何なる方向から手が差し入れられても、吐水口２６から吐水方向Ａに延ばした延長線上に存在する洗浄ポイントに手が到達する前に、使用者の手の接近をより早く検知することができ、タイミング良く吐水を開始することが可能となる。
【００８６】
また、単に連通管１０の出口端部から電波が放射される場合には、電波ビームは球状に広がるので、吐水口２６付近における使用者の水切り動作を検知してしまう。しかしながら、本実施形態では、止水中における検知範囲ａ１が、吐水方向Ａに向けて楕円球体のような縦長に設定されているので、吐水口２６からの距離が同じでも、洗浄ポイントの電波の放射強度を高くすることができる。よって、水切り動作が検知範囲ａ１の外側で行われることになるので、水切り動作中に、洗浄水が吐水されることを防止することができる。このように、本実施形態では、吐水させたい位置に存在する使用者の手を検知し易くすることができ、吐水してほしくない位置に存在する手を検知し難くすることができる。
【００８７】
また、内側検知範囲ａ１０は、手よりも低い電波反射率の検知物体を有意に検知するための空間範囲である。すなわち、歯ブラシやコップ等の樹脂製品は、電波を透過し易いため電波の反射率が低く、内側検知範囲ａ１０内の高い電波強度の電波でなければ検知することができない。歯ブラシ等の洗浄動作では、吐水口２６に近い位置に歯ブラシ等が差し入れられるので、この位置が内側検知範囲ａ１０内であれば吐水を開始させることができる。一方、手洗い動作では、吐水口２６から比較的離れた位置に手が差し入れられるので、この位置が検知範囲ａ１内であれば吐水を開始させることができる。
【００８８】
図１２は、吐水中の電波強度分布と、吐水中の電波センサ４０の検知範囲ａ２及び内側検知範囲ａ２０を示している。
本実施形態では、吐水中に、洗浄水の水流Ｗと検知範囲ａ１の電波とを干渉させて、電波の一部を減衰及び反射させることにより、検知範囲ａ２を設定している。本実施形態では、洗浄水の吐出の有無のみに応じて、止水中と吐水中の適切な検知範囲が自動的に切り替えられるように構成されている。電波の減衰は電波の放射強度を弱めて放射パターン（検知範囲）を全体的に小さくし、電波の反射は電波の放射パターンの全体的な形状を変化させる。これにより、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と一部領域が重なるが、検知範囲ａ２の大きさは検知範囲ａ１よりも小さく、検知範囲ａ２の形状は検知範囲ａ１と異なる。
【００８９】
より詳しくは、吐水が開始されることにより、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と比べると、上流側の部分が吐水方向Ａと直交する方向において縮小すると共に（図１２（Ａ），（Ｃ）参照）、横方向Ｄにおいても縮小している（図１２（Ｂ），（Ｃ）参照）。特に、水流Ｗよりも下側（使用者側Ｃとは反対側）の領域が、上側（使用者側Ｃ）の領域よりも減衰されている。これは、水流Ｗが、検知範囲ａ１の中心部から使用者側Ｃとは反対側にずれた位置を吐水方向Ａに沿って通過することにより、検知範囲ａ１のうち、使用者側Ｃと反対側の領域が大きく減衰されたことによるものである。
【００９０】
また、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と比べて、下流側の部分が吐水方向Ａにおいて下流側に延びている（図１２（Ａ），（Ｂ）参照）。本実施形態では、このように検知範囲ａ２を全体として水流Ｗに沿って下流側へ延ばすことができる。したがって、吐水中は、吐水口２６から離れた位置で手洗いをしても、吐水を継続させることができる。
【００９１】
更に、本実施形態では、歯ブラシ等の低い電波反射率の検知物体を検知可能な内側検知範囲ａ２０を、水流Ｗの周囲に沿って下流側へ延ばすことができる。すなわち、検知範囲ａ２は、電波強度が低い領域のみが下流側へ延ばされるのではなく、電波強度の高い領域（内側検知範囲ａ２０）も水流Ｗの周囲に沿って下流側へ延ばされる。したがって、吐水中は、吐水口２６から比較的離れた位置で歯ブラシ等を洗浄しても、吐水を継続させることができる。
【００９２】
図１３は、止水中の検出信号の具体例を示している。
図１３（Ａ）は、吐水口２６から吐水方向Ａに２０ｍｍ離れた位置Ｐ０（図１１参照）で歯ブラシを左右に動かした状態の検出信号である（吐水は強制的に停止させている）。なお、図１３及び図１４では、基準値が０Ｖに設定されている。
位置Ｐ０は、内側検知範囲ａ１０内に位置する。このため、位置Ｐ０で歯ブラシを動かすと、内側検知範囲ａ１０内の高い電波強度の電波が歯ブラシで反射されるため、閾値Ｔ以上の振幅の検出信号が検出され、制御部５０は吐水を開始及び継続する制御を行うことができる。
【００９３】
一方、図１３（Ｂ）は、吐水口２６から吐水方向Ａに５０ｍｍ離れた位置Ｐ１（図１１参照）で歯ブラシを左右に動かした状態の検出信号である。位置Ｐ１は、内側検知範囲ａ１０の外側に位置する。このため、位置Ｐ１で歯ブラシを動かしても、比較的低い電波強度の電波しか歯ブラシで反射されないため、閾値Ｔより小さい振幅の検出信号が検出される。したがって、制御部５０は吐水を停止した状態を保持する。
【００９４】
また、図１４は、吐水中の検出信号の具体例を示している。
図１４（Ａ）は、水流Ｗが妨げられることなくシンク２の底面に到達している状態の検出信号を示している（吐水は強制的に継続させている）。図１４（Ａ）に示すように、単に吐水している状態では、検出信号の振幅が閾値Ｔより小さくなるので、制御部５０は吐水状態から止水状態に切り替える制御を行うことができる。
【００９５】
一方、図１４（Ｂ）は、図１３と同様に、位置Ｐ１（図１２参照）で水流Ｗ中において歯ブラシを左右に動かした状態の検出信号である。位置Ｐ１は、止水中には内側検知範囲ａ１０の外側に位置するが、吐水中には内側検知範囲ａ２０内に位置する。このため、位置Ｐ１で歯ブラシを動かすと、高い電波強度の電波が歯ブラシで反射されるため、閾値Ｔ以上の振幅の検出信号が検出され、制御部５０は吐水を継続する制御を行うことができる。
【００９６】
このように、本実施形態では、吐水中には、止水中よりも低電波反射率の検知物体（歯ブラシ等）を検知可能な検知範囲ａ２０が水流Ｗの周囲に沿って下流側に延びる。このため、低電波反射率の検知物体を止水中の内側検知範囲ａ１０に差し入れて吐水を開始させた後は、吐水口２６から離れた位置Ｐ１まで、低電波反射率の検知物体を移動させて洗浄動作を行っても、吐水を継続させることができる。これにより、低電波反射率の検知物体の洗浄動作中に吐水が途切れることがなく、水栓装置の使い勝手を向上させることができる。
【００９７】
次に、洗浄水中の空気混入量による検知範囲の調整について説明する。図１２は、洗浄水中の空気混入量が０％に設定された例を示したが、図１５は空気混入量が５０％の例を示し、図１６は空気混入量が１００％の例を示している。なお、図１５及び図１６では、図１２と同様に、突出距離Ｘは１．５ｍｍに設定されている。
図１５では、空気混入量５０％の吐水中の検知範囲，内側検知範囲を、それぞれ検知範囲ａ２50，検知範囲ａ２０50で示し、図１６では、空気混入量１００％の吐水中の検知範囲，内側検知範囲を、それぞれ検知範囲ａ２100，検知範囲ａ２０100で示している。
【００９８】
図１２、図１５及び図１６から分かるように、空気混入量の変化に伴って、水流Ｗによる電波の減衰量や電波の反射の程度が変化する。空気混入量が大きくなるにつれて、検知範囲は、全体的な大きさ（体積）が小さくなっており、特に、下流側の部分が吐水方向Ａと直交する方向において小さくなっている。そして、空気混入量が多くなるにつれて、内側検知範囲が短くなっている。これは、空気の泡を含む洗浄水の水流の方が、電波を減衰し易いことを示している。
このように、本発明では、シンク２等の形状に合わせて、吐水キャップ２１によって空気混入量を調整することにより、適切な大きさ及び吐水方向Ａの長さを有する検知範囲、及び、内側検知範囲を予め設定することができる。
【００９９】
次に、吐水キャップ２１の突出距離Ｘによる検知範囲の調整について説明する。ここでは、空気混入量が５０％の場合において、突出距離Ｘを変更させた例について説明する。図８は突出距離Ｘが１．５ｍｍ、図１７（Ａ）は突出距離Ｘが０ｍｍ、図１７（Ｂ）は突出距離Ｘが４ｍｍの例である。
図１７（Ａ）では、本体部の長さが短いタイプの吐水キャップ２１を用いており、図１７（Ｂ）では、水管２０に対する吐水キャップ２１の挿入距離を変更している。なお、図１７（Ｂ）において、挿入距離の調整ではなく、本体部の長さが長いタイプの吐水キャップ２１を用いて、突出距離を変更してもよい。
【０１００】
図１８（Ａ）は図１７（Ａ）の場合の電波強度分布を示しており、図１８（Ｂ）は図１７（Ｂ）の場合の電波強度分布を示している。図１８（Ａ）では、突出距離Ｘが０ｍｍの場合の検知範囲，内側検知範囲を、それぞれ検知範囲ａ２0，検知範囲ａ２０0で示し、図１８（Ｂ）では、突出距離Ｘが４ｍｍの場合の検知範囲，内側検知範囲を、検知範囲ａ２4，検知範囲ａ２０4で示している。
【０１０１】
図１５（Ａ），図１８（Ａ），図１８（Ｂ）を見ると分かるように、突出距離Ｘが０ｍｍの場合（図１８（Ａ））よりも、突出距離Ｘが１．５ｍｍ（図１５（Ａ））及び４ｍｍ（図１８（Ｂ））の方が、検知範囲及び内側検知範囲が下流側に長く延びていることが分かる。更に、突出距離Ｘが１．５ｍｍの場合が、最も検知範囲及び内側検知範囲が下流側に延びている。また、突出距離Ｘに応じて、吐水方向Ａに対して直交する方向の検知範囲の広がりが変化する。
このように、本実施形態では、シンク２等の形状に合わせて、突出距離Ｘを最適な長さに調整することにより、最適な大きさ及び吐水方向Ａの長さを有する検知範囲、及び、内側検知範囲を予め設定することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、吐水キャップ２１が電波反射率の高い金属の外表面を有しているため、電波を吐水キャップ２１で効率的に反射させることができる。したがって、本実施形態では、電波反射率の低い材料で吐水キャップ２１を形成した場合と比べて、同様の反射効果を得ることができる突出距離Ｘを短く設定することができる。
【０１０３】
しかしながら、自動水栓装置１では、デザイン性が最も重要な要素のうちの１つであり、水管２０が連通管１０よりも突出していることは、デザイン上好ましくない。このため、図１９に示すように、連通管１０の先端部に、電波透過性の材料（例えば、樹脂）で形成された閉塞部材２９を配置することが望ましい。
【０１０４】
閉塞部材２９は、水管２０が連通管１０から突出した状態が外部から見えないように、且つ、吐水口２６を塞ぐことなく、連通管１０と吐水キャップ２１との間の隙間を埋めるように形成された円形の部材である。また、閉塞部材２９は、吐水口２６からの吐水を通過させるための孔２９ａを有している。孔２９ａは、吐水キャップ２１の先端部を支持するように構成されており、吐水キャップ２１の先端部は孔２９ａに嵌め込まれている。このような閉塞部材２９により、連通管１０よりも水管２０が突出している状態が使用者の目に触れることを防止して、デザイン性を良好にすることができる。
【０１０５】
電波放射口２７の細長い窓は閉塞部材２９によって塞がれているが、閉塞部材２９が電波透過性の材料で形成されているため、電波放射口２７から放射される電波は、閉塞部材２９を通過することができる。また、吐水口２６から吐水される洗浄水は、閉塞部材２９の孔２９ａを通過することができる。
【０１０６】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の取付方法について説明する。
自動水栓装置１を洗面台に取り付けるため、先ず、自動水栓装置１から吐水される洗浄水がシンク２の底面の所定箇所に着水するように、自動水栓装置１を基台２に固定し、その後、自動水栓装置１の電波センサ４０の検知範囲ａ１，ａ２及び内側検知範囲ａ１０，ａ２０を調整する。
【０１０７】
この調整工程では、吐水口２６からシンク２の底面までの距離等を考慮して、適切な検知範囲及び内側検知範囲が形成されるように、空気混入量および／または突出距離Ｘを設定する。空気混入量の設定は、所定の吐水圧力において空気混入量が固定された吐水キャップを使用する場合は、異なる空気混入量設定値の複数の吐水キャップから、所望の設定値の空気混入量の吐水キャップ２１を選択することによって行う。このように、吐水キャップ２１を取り替えることにより、空気混入量を変更することができる。また、空気混入量の設定は、空気混入量を変更可能な吐水キャップを使用する場合は、その吐水キャップの空気混入量を変更することにより行う。
また、突出距離Ｘの設定は、吐水キャップ２１の水管２０に対する挿入距離の変更、又は、本体部の長さが異なる吐水キャップ２１への変更により行うことができる。
なお、本実施形態では、電波センサ４０の送信電波の出力強度は、固定されており、止水中と吐水中においても同一である。
【０１０８】
より具体的には、主に吐水中の検知範囲ａ２及び内側検知範囲ａ２０を調整するため、複数の吐水キャップ２１を順次に取り替えて、および／または、吐水キャップ２１の突出距離Ｘを段階的に切り替える。これにより、形成される検知範囲ａ２及び内側検知範囲ａ２０の吐水方向Ａ及びこれと直交する方向の大きさを変更し、最適な空気混入量の吐水キャップ２１及び突出距離Ｘを選択する。これにより、取り付けられる洗面台に最適な検知範囲及び内側検知範囲を設定することができる。
【０１０９】
なお、調整工程において、検知範囲及び内側検知範囲を狭くするには、空気混入量が大きい吐水キャップ２１を選択し、検知範囲及び内側検知範囲を広くするには、空気混入量が小さい吐水キャップ２１を選択する。また、調整工程において、検知範囲及び内側検知範囲を広くするには、これらの範囲が広くなる所定範囲内の値に突出距離Ｘを設定し、検知範囲及び内側検知範囲を狭くするには、所定範囲から離れた値に突出距離Ｘを設定する。
このように、本実施形態の自動水栓装置１では、種々の洗面台に応じて、取付時に、最適な検知範囲及び内側検知範囲を予め設定することができる。
【０１１０】
なお、上記実施形態では、吐水口部において、水管２０が連通管１０の内周面の最下部分（すなわち、使用者側Ｃと反対側の内周面）に当接しているが、これに限らず、水管２０が内周面の最上部分（すなわち、使用者側Ｃの内周面）や他の部分に当接又は隣接した構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１    自動水栓装置
２    シンク
１０    連通管
２０    水管
２６    吐水口
２７    電波放射口
４０    電波センサ
５０    制御部
Ａ      吐水方向
Ｂ１，Ｂ２  放射方向
ａ１，ａ２  検知範囲
【図１】
0005850226.tif 000002
【図２】
0005850226.tif 000003
【図３】
0005850226.tif 000004
【図４】
0005850226.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005850226.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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