(57)【要約】【課題】非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を可能とし、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行えるようにすることで手指の衛生状態を保つことができる水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓を提供する。【解決手段】水栓制御装置１０は、信号処理部３０が、複数の距離センサ２０のいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、いずれか２つの距離センサの検出時間差に応じて、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、を有し、特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されている。【選択図】図２
2018135652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の距離センサと信号処理部とを備える水栓制御装置であって、
前記複数の距離センサは、操作者による水栓の操作を検出するように配列され、各距離センサは、当該距離センサの検出領域内に物体が存在する場合に、前記物体までの距離を検出するように構成され、
前記信号処理部は、
前記複数の距離センサのいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、
前記複数の距離センサのいずれか２つの距離センサの検出時間差に応じて、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、を有し、
前記特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力するように構成された、水栓制御装置。
【請求項２】
前記複数の距離センサは、３つの距離センサであり、三角形の頂点に相当する位置に配列され、
前記信号処理部は、前記３つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの他の１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を増加する変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの更に他の１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を減少する変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成された、請求項１に記載の水栓制御装置。
【請求項３】
前記複数の距離センサは、３つの距離センサであり、三角形の頂点に相当する位置に配列され、
前記信号処理部は、前記３つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの異なって選択された２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成された、請求項１に記載の水栓制御装置。
【請求項４】
前記複数の距離センサは、４つの距離センサであり、四角形の頂点に相当する位置に配列され、
前記信号処理部は、前記４つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記４つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記４つの距離センサのうちの異なって選択された２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成された、請求項１に記載の水栓制御装置。
【請求項５】
前記複数の距離センサのうち任意の２つの距離センサは、手の幅以内に配列され、
前記信号処理部は、前記手の幅以内に配列された２つの距離センサを跨ぐ手指の動きに対して吐水状態の変更操作指示を出力するように構成された、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、前記物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有する、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力した後、一定時間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成された、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項８】
前記距離センサは、タイム・オブ・フライト方式の距離センサである、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、前記割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、先に検出した距離センサによる物体までの距離と後に検出した距離センサによる物体までの距離との差に応じて、当該吐水量又は当該吐水温度を増加又は減少する変更操作指示を出力するように構成された、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項１０】
前記信号処理部は、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備え、
前記物体判別手段が人体以外の物体を判別した場合においては、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成された、
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項１１】
前記信号処理部は、前記物体の動きを特定する機能が、前記距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲内にある場合に機能するように構成されている、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の水栓制御装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の水栓制御装置と、
吐水／止水の切替手段、吐水量の変更手段及び吐水温度の変更手段を有する吐水機構と、
を備え、
前記吐水機構は、前記水栓制御装置から出力された吐水状態の変更操作指示に基づいて吐水状態を変更するように構成されている、自動水栓。
【請求項１３】
前記複数の距離センサは、吐水管の上面に配列されている、請求項１２に記載の自動水栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓に関し、特に、非接触センサを備えることによって水栓に直接触れることなく吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更を可能とする水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触センサを備えた自動水栓として、受光部に対してオフセットして配置された２つの発光部を備え、オフセット方向に拡がりが抑制された光を投射する発光部によって三角測量による測距を行い、オフセット方向に拡がる光を投射する発光部によって動体検知を行うことで、検知範囲が広く、検知精度を確保し易い、コンパクトな人体検知センサを用いた自動水栓があった（特許文献１参照）。
【０００３】
また、例えば、非接触の距離検出手段を備え、距離検出手段により吐水をオンオフさせるとともに、検出された距離に応じて吐水量を可変することにより必要吐水量を得ることができる自動水栓があった（特許文献２参照）。
【０００４】
また、例えば、吐水口の下側に非接触で検出する物体検出手段を備え、検出エリアに物体が存在することを検出した際に吐水することを可能とし、さらに、スパウトの前面部から上面部に設けられて測定領域に存在する物体までの距離を測定するセンサを備え、当該センサの測定により当該物体までの距離が変化したことを検出した際に、吐水量又は吐水温度を変更することを可能とする水栓装置があった（特許文献３参照）。
【０００５】
また、例えば、吐水管に設けられた人体検知センサを有し、人体検知センサは、人体の動きを検出するモーションセンサとして構成され、人体の動きが管軸と直交する横方向の動きであるのか管軸に平行な縦方向の動きであるのかを判別する横動検出手段及び縦動検出手段を有し、人体検知センサによる検知が横方向の動きであるときには吐水状態の変更を行い、縦方向の動きであるときには吐水状態の変更を行わないようにし、人体検知センサの誤検出によって水栓が誤動作することを防止することができる自動水栓があった（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−７０４２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７４６０５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１８７９８号公報
【特許文献４】特開２０１４−６６１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の発明は、動体検知に適した光学系と測距に適した光学系とを組み合わせることで、信頼性の高い人体検知センサをコンパクトに形成したものではあるが、検出しているのは光量の変化と距離とであり、吐水／止水の切替又は吐水量の変更のみを実現するものであり、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全てを当該人体検知センサによって実現しようとすると、さらに人体検知センサを複数個設ける必要が生じ、人体検知センサ部分のコンパクト設計を実現することが困難となる。
【０００８】
特許文献２に記載の自動水栓は、蛇口下部の手を非接触の距離検出手段で感知し、吐水／止水の切替及び吐水量の変更を実現するものであるが、蛇口下部において手を上下して吐水量の変更をしなければならず、蛇口上部に設けられた操作レバーを操作する場合と同様な直感的な操作を可能とするものではなかった。
【０００９】
特許文献３及び特許文献４に記載の水栓装置及び自動水栓は、吐水／止水の切替、吐水量の変更又は吐水温度の変更を、１つの非接触センサ又は複数の非接触センサの組合せを通じて操作されることによって、可能とするものであったが、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全てを、非接触センサを通じて操作されることを可能とする自動水栓は、存在しなかった。このため、洗面台又はキッチン等において、水栓の操作者が吐水状態を吐水／止水の切替のみならず吐水量の変更及び吐水温度の変更を含めて操作しようとすると、手指が直接、操作レバー又は操作スイッチ等に触れなければならず、特に、操作者の手指が洗剤、油等で汚れている状態で操作スイッチ等に触れ、手指を吐水により洗浄した後に、再度操作スイッチ等に触れた場合に、手指の衛生状態を保てないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を可能とし、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行えるようにすることで手指の衛生状態を保つことができる水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓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】
【００１１】
この発明に係る水栓制御装置は、複数の距離センサと信号処理部とを備える水栓制御装置であって、前記複数の距離センサは、操作者による水栓の操作を検出するように配列され、各距離センサは、当該距離センサの検出領域内に物体が存在する場合に、前記物体までの距離を検出するように構成され、前記信号処理部は、前記複数の距離センサのいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、前記複数の距離センサのいずれか２つの距離センサの検出時間差に応じて、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、を有し、前記特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されている。
【００１２】
この発明によれば、信号処理部は、前記複数の距離センサのいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、前記複数の距離センサのいずれか２つの距離センサの検出時間差に応じて、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、を有し、前記特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されているので、水栓の操作者は、複数の距離センサのいずれか１つの距離センサの距離検出方向又はいずれか２つの距離センサの配列方向に手指等を移動することによって、割り当てられた吐水状態の変更操作を行うことができ、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことができ、手指の衛生状態を保つことができる。
また、この発明に係る水栓制御装置は、いずれか１つの距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、いずれか２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能とを有しているので、物体の３次元的な動きを特定することができ、操作の種類に対応する数の非接触センサを配列する必要がなく、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができる。
さらに、この発明に係る水栓制御装置は、操作者の手指の動きを３次元的に特定することができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を可能とすることができる。
【００１３】
この発明に係る水栓制御装置は、複数の距離センサは、３つの距離センサであり、三角形の頂点に相当する位置に配列され、信号処理部は、３つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの他の１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を増加する変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの更に他の１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を減少する変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。
【００１４】
この発明によれば、信号処理部は、３つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの他の１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を増加する変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの更に他の１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水量を減少する変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成されているので、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことができ、手指の衛生状態を保つことができ、操作の種類に対応する数の非接触センサを配列する必要がなく、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを上下左右に操作する場合と同様な直感的な操作を可能とすることができる。
【００１５】
この発明に係る水栓制御装置は、前記複数の距離センサは、３つの距離センサであり、三角形の頂点に相当する位置に配列され、前記信号処理部は、前記３つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの異なって選択された２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。
【００１６】
この発明によれば、信号処理部は、３つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、３つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記３つの距離センサのうちの異なって選択された２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成されているので、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことができ、手指の衛生状態を保つことができ、操作の種類に対応する数の非接触センサを配列する必要がなく、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを上下左右に操作する場合と同様な直感的な操作を可能とすることができる。
【００１７】
この発明に係る水栓制御装置は、前記複数の距離センサは、４つの距離センサであり、四角形の頂点に相当する位置に配列され、前記信号処理部は、前記４つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、前記４つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、前記４つの距離センサのうちの異なって選択された２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。
【００１８】
この発明によれば、信号処理部は、４つの距離センサのうちの１つの距離センサの距離検出方向に近づける物体の動きに対して吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力し、４つの距離センサのうちの２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水量を変更する変更操作指示を出力し、４つの距離センサのうちの異なって選択された２つの距離センサの配列方向における物体の動きに対して吐水温度を変更する変更操作指示を出力するように構成されているので、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことができ、手指の衛生状態を保つことができ、操作の種類に対応する数の非接触センサを配列する必要がなく、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを上下左右に操作する場合と同様な直感的な操作を可能とすることができる。
【００１９】
この発明に係る水栓制御装置は、前記複数の距離センサのうち任意の２つの距離センサは、手の幅以内に配列され、前記信号処理部は、前記手の幅以内に配列された２つの距離センサを跨ぐ手指の動きに対して吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。
【００２０】
この発明によれば、任意の２つの距離センサは手の幅以内に配列されるので、非接触センサ部分をよりコンパクトに形成することができる。
加えて、信号処理部は、前記手の幅以内に配列された２つの距離センサを跨ぐ手指の動きに対して吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されているので、意図せずにいずれか１つの距離センサに腕、手指又は皿などがかざされることによる操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００２１】
この発明に係る水栓制御装置は、前記信号処理部は、前記割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、前記物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有していてもよい。
【００２２】
この発明によれば、信号処理部は、物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有しているので、水栓の操作者は、一回の手指等の動きで、操作者が所望する吐水量又は吐水温度を得ることができる。
【００２３】
この発明に係る水栓制御装置は、信号処理部は、特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力した後、一定時間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されていてもよい。
【００２４】
この発明によれば、信号処理部は、特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力した後、一定時間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されているので、水栓の操作者が吐水状態の変更操作を行った後、意図せずにいずれかの距離センサに腕、手指又は皿などがかざされることによる操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００２５】
この発明に係る水栓制御装置は、距離センサは、タイム・オブ・フライト方式の距離センサであってもよい。
【００２６】
この発明によれば、距離センサとしてタイム・オブ・フライト方式の距離センサを用いたので、非接触センサ部分をよりコンパクトに形成することができる。
また、タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、物理的に０ｍｍまで検出することができるため、操作者が行う動きの信号処理部による特定範囲が拡大し、より直感的な操作を可能とすることができる。
【００２７】
この発明に係る水栓制御装置は、前記信号処理部は、前記割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、先に検出した距離センサによる物体までの距離と後に検出した距離センサによる物体までの距離との差に応じて、当該吐水量又は当該吐水温度を増加又は減少する変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。
【００２８】
この発明によれば、信号処理部は、先に検出した距離センサによる物体までの距離と後に検出した距離センサによる物体までの距離との差に応じて、当該吐水量又は当該吐水温度を増加又は減少する変更操作指示を出力するように構成されているので、吐水量又は吐水温度の変更操作において、変更する量を同時に指定することができ、混合水栓のシングルレバーを上下左右に操作する場合により近い直感的な操作を可能とすることができる。
【００２９】
この発明に係る水栓制御装置は、信号処理部は、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備え、前記物体判別手段が人体以外の物体を判別した場合においては、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されていてもよい。
【００３０】
この発明によれば、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備え、信号処理部は、物体判別手段が人体以外の物体を判別した場合においては、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されているので、操作者が意図しない物体例えば皿の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００３１】
この発明に係る水栓制御装置は、前記信号処理部は、前記物体の動きを特定する機能が、前記距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲内にある場合に機能するように構成されていてもよい。
【００３２】
この発明によれば、信号処理部は、物体の動きを特定する機能が、距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲内にある場合に機能するように構成されているので、例えば自動水栓の上方で行われる皿の受渡しなどの操作者が意図しない物体の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００３３】
この発明に係る自動水栓は、上記水栓制御装置と、吐水／止水の切替手段、吐水量の変更手段及び吐水温度の変更手段を有する吐水機構と、を備え、吐水機構は、水栓制御装置から出力された吐水状態の変更操作指示に基づいて吐水状態を変更するように構成されている。
【００３４】
この発明によれば、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことができ、手指の衛生状態を保つことができる。
非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を行うことができる。
【００３５】
この発明に係る自動水栓は、複数の距離センサは、吐水管の上面に配列されていてもよい。
【００３６】
この発明によれば、複数の距離センサは吐水管の上面に配列されているので、混合水栓の上部にあるシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を行うことができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓によれば、非接触センサ部分をコンパクトに形成することができ、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことによって手指の衛生状態を保つことができ、混合水栓のシングルレバーを操作する場合と同様な直感的な操作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る水栓制御装置及び自動水栓の概略的な処理の流れを示した図である。
【図２】本発明に係る水栓制御装置及び自動水栓の模式的な配置及び構成を示した図である。
【図３】本発明に係る水栓制御装置の構成を示した図である。
【図４】本発明に係る水栓制御装置の処理フローを示した図である。
【図５】本発明に係る自動水栓の吐水機構の処理フローを示した図である。
【図６】本発明に係る自動水栓の吐水機構の各弁における処理フローを示した図である。
【図７】本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の複数の距離センサの配列の一例を示した図である。
【図８】本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の複数の距離センサの配列の一例と、手の動きと変更操作との対応関係の一例と、である実施例を示した図である。
【図９】本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の複数の距離センサの配列の他の一例と、手の動きと変更操作との対応関係の他の一例と、である実施例を示した図である。
【図１０】本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の複数の距離センサの配列の他の一例と、手の動きと変更操作との対応関係の他の一例と、である実施例を示した図である。
【図１１】本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の複数の距離センサの配列の他の一例と、手の動きと変更操作との対応関係の他の一例と、である実施例を示した図である。
【図１２】本発明に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の変更操作に対応する手の動きの他の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓について、図を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る水栓制御装置及び自動水栓の概略的な処理の流れを示した図である。図２は、本発明の実施形態に係る水栓制御装置及びそれを用いた自動水栓の模式的な配置及び構成を示した図である。
【００４０】
図１及び図２に示すように、水栓制御装置１０は、複数の距離センサ２０と信号処理部３０とを備える。さらに、自動水栓５０は、水栓制御装置１０と吐水機構４０とを備える。自動水栓５０は、例えばキッチンカウンタＫのシンクＳ近傍に設けられており、キッチンカウンタＫのシンクＳを挟んで奥側周辺の天板からシンクＳ中央に向かって、延びるように設けられている。
【００４１】
ここで、以下の説明における方向については、図２で示すように、操作者がキッチンカウンタＫ、シンクＳ及び自動水栓５０の吐水口と対峙する側を手前側として定義し、操作者から見てキッチンカウンタＫ、シンクＳ及び自動水栓５０の向こう側を奥側として定義し、操作者から見て右方向を右方向と定義し、操作者から見て左方向を左方向と定義し、鉛直上方を上方向と定義し、鉛直下方を下方向と定義する。また、以下の説明においては、混合水とは、冷水、湯又はこれらを混合した水を含むものとする。また、物体とは、手指、腕などの人体と、食器などの人体以外の物体と、を含むものとする。また、吐水状態とは、自動水栓５０から吐水される混合水の温度（以下、「吐水温度」という。）と、自動水栓５０から吐水される混合水の流量（以下、「吐水量」という。）と、自動水栓５０から混合水が吐水されている状態又は止水されている状態と、を含むものとする。また、図２において、各構成要素を繋ぐ実線は、配管を模式的に示したものである。また、図２において、一点鎖線は、電動モータ４４２、４７２と電磁弁４６と吐水制御部４９と信号処理部３０と複数の距離センサ２０との間の電気的な接続を模式的に示したものである。
【００４２】
図１は、自動水栓５０に対する操作者の手などの物体による入力から、吐水という結果が得られるまでの、処理の流れが示されており、物体が複数の距離センサ２０に対して非接触に動きを入力すると、信号処理部３０が複数の距離センサ２０から信号を受信し、物体の動きを特定し、特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を吐水機構４０に出力する。信号処理部３０からの吐水状態の変更操作指示を入力した吐水機構４０は、吐水状態の変更操作指示に基づいて吐水状態を変更するように構成されており、内部の各弁を制御して、操作者が意図する吐水状態となった混合水を吐水する。以下において、吐水機構４０と水栓制御装置１０とを、それぞれ詳しく説明する。
【００４３】
（自動水栓の吐水機構）
自動水栓５０の吐水機構４０について説明する。図２に示すように、吐水機構４０は、冷水を供給する給水管４１と、湯を供給する給湯管４２と、冷水及び湯を混合する割合を変更する混合部４４と、吐水機構４０全体の混合水の供給を開閉するための電磁弁４６と、混合部４４から後述する吐水口４８０への混合水の流量を調整する流量変更弁部４７と、流量変更弁部４７と接続し後述する吐水口４８０へ混合水を供給する吐水管４８と、混合部４４と電磁弁４６と流量変更弁部４７とを制御する吐水制御部４９と、を有する。
【００４４】
混合部４４は、給水管４１からの冷水と給湯管４２からの湯とをその混合割合を可変としつつ混合し、電磁弁４６へと繋がる配管に混合水を供給するための部材である。混合部４４は、三方バルブ４４０と吐水制御部４９に電気的に接続する電動モータ４４２とにより構成される。混合部４４は、電動モータ４４２により三方バルブ４４０の向きを連続的に変化させることで、混合水中の冷水と湯との混合割合つまり吐水温度を変更する。
【００４５】
電磁弁４６は、電磁石と弁とを組み合わせたものであり、電力をＯＮ、ＯＦＦすることにより、水などの流体を止めたり流したりすることを可能とする部材である。電磁弁４６は、吐水制御部４９に電気的に接続されており、信号処理部３０及び吐水制御部４９によって制御される。電磁弁４６が開状態となることにより、混合部４４から供給された混合水を、後述する流量変更弁部４７を経由して、吐水管４８へ供給することが可能となる。一方、電磁弁４６が閉状態となることにより、混合部４４から供給された混合水の吐水管４８への供給を完全に閉止する。つまり、電磁弁４６は、吐水管４８の吐水口４８０からの吐水／止水の切替を行う。
【００４６】
流量変更弁部４７は、制御弁であり、信号処理部３０及び吐水制御部４９によって制御され、混合部４４から電磁弁４６を経由して吐水管４８へ供給する混合水の供給流量を変更する。つまり、流量変更弁部４７は、吐水管４８の吐水口４８０から吐水される混合水の吐水量を変更するためのものである。
【００４７】
流量変更弁部４７は、具体的には、バルブ４７０と電動モータ４７２とにより構成される。電動モータ４７２は、吐水制御部４９に電気的に接続されている。流量変更弁部４７は、電動モータ４７２によりバルブ４７０の弁開度を連続的に変化させることで、混合部４４から電磁弁４６を経由して吐水管４８へ供給する混合水の供給流量を変更する。
【００４８】
吐水制御部４９は、吐水機構４０において混合され吐水管４８へ供給される混合水中の冷水と湯との混合割合（吐水温度）を制御し、混合水の吐水管４８への供給の開閉（吐水／止水の切替）を制御し、混合水の吐水管４８への供給流量（吐水量）を制御するように構成される。
具体的には、吐水制御部４９は、混合部４４の電動モータ４４２と、電磁弁４６と、流量変更弁部４７の電動モータ４７２と、それぞれ電気的に接続し、それぞれを電気的に制御している。さらに、吐水制御部４９は、後述する信号処理部３０と電気的に接続し、信号処理部３０から出力された吐水状態の変更操作指示を受信する。吐水制御部４９は、マイコン又はＦＰＧＡにより構成されている。
【００４９】
ここで、図５は、吐水機構４０の特に吐水制御部４９の処理フローを示した図である。図６（ａ）は、電磁弁４６の処理フロー、図６（ｂ）は、混合部４４の処理フロー、図６（ｃ）は、流量変更弁部４７の処理フローを示した図である。
図５に示すように、ステップ５０１において、吐水制御部４９は待機状態となっている。信号処理部３０から出力された吐水状態の変更操作指示を受信し入力した吐水制御部４９は、ステップ５０２において、当該変更操作指示を各弁（混合部４４、電磁弁４６、流量変更弁部４７）の制御に変換し、各弁に制御のための通知を出力する。例えば、ステップ５０３において、吐水／止水切替通知を受信した電磁弁４６は、吐水／止水の切替を行う。具体的には、電磁弁４６の駆動回路（図示しない）が、吐水／止水切替通知を受信し、図６（ａ）のステップ６００における待機状態から、ステップ６０１の電磁弁駆動へ移行する。また、例えば、ステップ５０４において、吐水温度変更通知を受信した混合部４４は、吐水温度の変更を行う。具体的には、混合部４４の駆動回路（図示しない）が、吐水温度変更通知を受信し、図６（ｂ）のステップ６０２における待機状態から、ステップ６０３の電動モータ４４２駆動へ移行する。そして、ステップ６０４において、混合水の温度（吐水温度）を測定し、ステップ６０５において、吐水温度変更通知で指定された吐水温度と一致するか否か判断する。不一致であれば、再度、駆動回路はステップ６０３に戻り電動モータ４４２を駆動する。また、例えば、ステップ５０５において、吐水量変更通知を受信した流量変更弁部４７は、吐水量の変更を行う。具体的には、流量変更弁部４７の駆動回路（図示しない）が、吐水量変更通知を受信し、図６（ｃ）のステップ６０６における待機状態から、ステップ６０７の電動モータ４７２駆動へ移行する。
なお、混合部４４は、図６（ｂ）でフィードバック方式の処理フローが図示されているが、流量変更弁部４７の吐水量変更の処理フローである図６（ｃ）と同様に、フィードフォワード方式の処理が行われるように構成されていてもよい。
【００５０】
吐水管４８は、キッチンカウンタＫの奥側の天板から伸び、シンクＳ中央に向かう先端に吐水口４８０を設け、混合水を吐水口４８０から吐水するための部材である。吐水管４８は、例えば逆Ｌ字形に形成されている。吐水管４８は、その基端に流量変更弁部４７と接続する。これによって、吐水管４８は、信号処理部３０及び吐水制御部４９によって制御された所定の吐水量及び吐水温度を伴う混合水を、先端にある吐水口４８０から吐水する。吐水管４８の基端は、キッチンカウンタＫの奥側の天板からキッチンカウンタＫ内に挿入されており、キッチンカウンタＫの内部において流量変更弁部４７に接続する。吐水管４８の上面４８２は、例えば、水平面状に形成されており、後述する複数の距離センサ２０が配列されている。
【００５１】
なお、吐水機構４０の構成において、混合部４４と電磁弁４６と流量変更弁部４７とは、上記の配列に限定されず、その順番は入れ替えられることが可能であり、吐水口４８０からの吐水温度の変更、吐水量の変更及び吐水／止水の切替が可能となるように構成されていればよい。また、混合部４４及び吐水制御部４９は、吐水温度の変更手段として機能している。電磁弁４６及び吐水制御部４９は、吐水／止水の切替手段として機能している。流量変更弁部４７及び吐水制御部４９は、吐水量の変更手段として機能している。
【００５２】
（距離センサ）
次に、自動水栓５０の水栓制御装置１０の複数の距離センサ２０について説明する。複数の距離センサ２０は、自動水栓５０の操作者による水栓の操作を検出するように配列されている。例えば、複数の距離センサ２０は、その距離検出方向が鉛直方向である場合に、自動水栓５０の操作者が操作のための何らかのジェスチャーを行った手指などの物体の可動範囲の水平面への正射影上に配列されている。より具体的には、例えば図２に示すように、複数の距離センサ２０は、自動水栓５０の操作者が吐水管４８の鉛直上方で行うジェスチャーを検出できるよう、そのジェスチャーの可動範囲に対応して、吐水管４８の上面４８２に配列されている。
【００５３】
複数の距離センサ２０の各距離センサは、当該距離センサの検出領域内に物体例えば皿、手指等が存在する場合に、物体までの距離を検出するように構成されている。距離センサは、その方式によって検出領域の大小があるが、いずれの方式であっても、検出対象である物体までの距離を検出するための部材である。
【００５４】
複数の距離センサ２０は、例えば、３つの距離センサであり、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とにより構成されている。以下の説明においては、距離センサの個数は３つとして説明しているが、２以上の整数であればよい。
【００５５】
図１及び図２に示すように、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とは、それぞれ、後述する信号処理部３０に電気的に接続し、検出した信号を信号処理部３０に送信する。第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とは、それぞれ、いわゆるタイム・オブ・フライト方式の距離センサである。第１の距離センサ２１は、発光部（図示しない）と受光部（図示しない）とを有し、発光部から投射されたレーザが検出対象である物体、例えば皿又は手指に照射され、拡散反射されたレーザの光の一部が受光部に入射し、発光部による発光と受光部による受光との間の光の位相差又は物体の検出時間を計測する。発光部は、可視光又は赤外光のレーザを発光し投射する。同様に、第２の距離センサ２２は、発光部と受光部とを有し、第３の距離センサ２３は、発光部と受光部とを有し、第１の距離センサと同様の機能を奏する。発光と受光との間の光の位相差又は物体の検出時間を計測した各距離センサ２１、２２、２３は、信号処理部３０に当該位相差又は検出時間を送信する。
【００５６】
図２及び図７に示すように、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とは、それぞれ、例えば、三角形の頂点に相当する位置に配列される。具体的には例えば、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とは、それぞれの間隔は３０ｍｍ離れている状態で、吐水機構４０の吐水管４８の上面４８２に配列される。さらに、第１の距離センサ２１は、吐水管４８の上面４８２の奥側に配列され、第２の距離センサ２２は、吐水管４８の上面４８２の手前側かつ左側に配列され、第３の距離センサ２３は、吐水管４８の上面４８２の手前側かつ右側に配列される。つまり、自動水栓５０の操作者から見て、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とが形成する三角形において、第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とを結ぶ線分は、三角形の底辺に相当し、操作者から少し離れた奥側に位置する第１の距離センサ２１は、三角形の頂点に相当する。
【００５７】
第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３との、それぞれの発光部は、レーザが上向きに出力されるように、吐水管４８の上面４８２に設けられている。つまり、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３との距離検出方向は、それぞれ鉛直方向である。
【００５８】
ここで、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とを構成するタイム・オブ・フライト方式の距離センサについて説明する。
タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、さらに、位相差距離方式の距離センサと、パルス伝播方式の距離センサと、がある。
【００５９】
位相差距離方式の距離センサとは、波長及び位相が揃っているレーザの光波の、出力時の発光部での位相と、検出対象である物体によって反射した反射光の受光部での位相と、の物体までの距離に応じた位相差を検出することにより、距離検出方向（光軸上）の物体の有無と物体までの距離とを検出することを可能とするものである。
【００６０】
パルス伝播方式の距離センサとは、発光部が出力した一定の波長を有するパルス状のレーザの出力時刻と、当該レーザが検出対象である物体によって反射した反射光の受光部への入射時刻と、の時間差を検出することにより、距離検出方向の物体の有無と物体までの距離とを検出することを可能とするものである。
【００６１】
（信号処理部）
次に、自動水栓５０の水栓制御装置１０の信号処理部３０について説明する。信号処理部３０は、例えばマイコンで構成されており、図２及び図３に示すように、複数の距離センサ２０に電気的に接続されている。図２に示すように、信号処理部３０は、さらに、吐水制御部４９に電気的に接続されている。信号処理部３０には、後述するように、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作としての物体の動きと、の照合を行うための情報があらかじめ記憶され格納されている。
【００６２】
ここで、図４は、水栓制御装置１０の具体的な処理フローを示した図であり、信号処理部３０と複数の距離センサ２０との間の処理フローを示した図である。
図４に示すように、信号処理部３０は、電源が投入され機能を開始されると、ステップ４００において、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とに、所定の検出時間長さと、所定の時間間隔（例えば０．０１５秒）と、をもって、順に検出指示を出し、シーケンシャルに作動させる。具体的には、ステップ４０１において、信号処理部３０は、第１の距離センサ２１に検出指示を出し、第１の距離センサ２１から位相差又は検出時間の信号を受信する。次に、所定の時間間隔が経過後、ステップ４０２において、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２に検出指示を出し、第２の距離センサ２２から位相差又は検出時間の信号を受信する。次に、所定の時間間隔が経過後、ステップ４０３において、信号処理部３０は、第３の距離センサ２３に検出指示を出し、第３の距離センサ２３から位相差又は検出時間の信号を受信する。
【００６３】
次に、ステップ４０４において、信号処理部３０は、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とから得られた位相差又は検出時間の情報を用いて、複数の距離センサ２０のいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離と、複数の距離センサ２０のいずれか２つの距離センサの検出時間差と、を演算する。
【００６４】
次に、ステップ４０５において、信号処理部３０は、演算した距離及び検出時間差の情報から、複数の距離センサ２０のいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定し、複数の距離センサ２０のいずれか２つの距離センサの検出時間差に応じて、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する。つまり、信号処理部３０は、複数の距離センサ２０のいずれか１つの距離センサによって検出された物体までの距離の変化に応じて、当該距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、複数の距離センサ２０のいずれか２つの距離センサの検出時間差に応じて、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、を有する。これによって、信号処理部３０は、物体の３次元的な動きを特定することができる。したがって、複数の距離センサ２０は、操作の種類に対応する数を配列される必要がなく、コンパクトに形成されることができる。
【００６５】
次に、ステップ４０６において、信号処理部３０は、上記機能によって特定された物体の動きと、自動水栓５０の吐水状態の変更操作としてあらかじめ記憶されている物体の動きと、を照合し、特定された物体の動きが吐水状態の変更操作としての動きか否かを判断する。そして、吐水状態の変更操作と判断した場合、ステップ４０７において、当該変更操作と判断された当該特定された物体の動きに、当該変更操作に対応し吐水制御部４９に指示するための変更操作指示を割り当てる。そして、ステップ４０８において、信号処理部３０は、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力する。ここで、表１ないし表４は、信号処理部３０において、特定された物体の動きが変更操作か否か判断する処理過程において、信号処理部３０にあらかじめ記憶されている情報を例示した表であって、図８ないし図１１の実施例に対応する表である。以下に、図８ないし図１１の実施例における、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作と、の対応関係を表１ないし表４を用いて説明する。
【００６６】
図８の実施例においては、信号処理部３０は、３つの距離センサが三角形の頂点に相当する位置に配列されている場合において、特定された物体（例えば操作者の手指）の動きが吐水状態の変更操作としての動きであると判断された場合は、当該特定された物体の動きに対して、割り当てられた次のような吐水状態の変更操作指示を出力する。なお、信号処理部３０は、３つの距離センサが、単に物体を検出しただけでは、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されている。表１は、図８の実施例における、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作としての物体の動きと、の照合を行うためあらかじめ記憶されている情報を示した表である。
【００６７】
【表１】
2018135652.tif 000003
【００６８】
図８（ａ）に示すように、信号処理部３０は、第１の距離センサ２１の距離検出方向に近づける物体の動きを特定した場合は、表１に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水／止水の切替操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力する。
【００６９】
図８（ｂ）に示すように、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２が物体を検出し、所定の時間経過後に、第３の距離センサ２３が物体を検出し、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定した場合は、表１に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水温度の下降操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水温度を下降する変更操作指示を出力する。
【００７０】
図８（ｃ）に示すように、信号処理部３０は、第３の距離センサ２３が物体を検出し、所定の時間経過後に、第２の距離センサ２２が物体を検出し、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定した場合は、表１に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水温度の上昇操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水温度を上昇する変更操作指示を出力する。
【００７１】
図８（ｄ）に示すように、信号処理部３０は、第３の距離センサ２３の距離検出方向に近づける物体の動きを特定した場合は、表１に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水量の減少操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水量を減少する変更操作指示を出力する。
【００７２】
図８（ｅ）に示すように、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２の距離検出方向に近づける物体の動きを特定した場合は、表１に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水量の増加操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水量を増加する変更操作指示を出力する。
【００７３】
なお、信号処理部３０は、その他の動きを特定した場合は、表１に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水状態の変更操作としての動きではないと判断し、吐水状態の変更操作指示を出力しない。
【００７４】
次に、図８の変形例の一つである図９の実施例においては、信号処理部３０は、３つの距離センサが三角形の頂点に相当する位置に配列されている場合であって、手前側２つの距離センサである第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３とは操作者の手の幅以内に配列され、奥側の１つの距離センサである第１の距離センサ２１は、手前側２つの距離センサとの間で手の幅よりも広く配列された場合において、特定された物体（例えば操作者の手指）の動きが吐水状態の変更操作としての動きであると判断された場合は、当該特定された物体の動きに対して、割り当てられた次のような吐水状態の変更操作指示を出力する。なお、信号処理部３０は、３つの距離センサが、単に物体を検出しただけでは、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されている。表２は、図９の実施例における、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作としての物体の動きと、の照合を行うためあらかじめ記憶されている情報を示した表である。
【００７５】
【表２】
2018135652.tif 000004
【００７６】
図９（ａ）に示すように、信号処理部３０は、第１の距離センサ２１の距離検出方向に近づける物体の動きを特定した場合は、表２に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水／止水の切替操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力する。
【００７７】
図９（ｂ）に示すように、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２が物体を検出し、所定の時間経過後に、第３の距離センサ２３が物体を検出し、又は、第３の距離センサ２３が物体を検出し、所定の時間経過後に、第２の距離センサ２２が物体を検出し、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定した場合は、表２に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水温度の変更操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水温度を変更する変更操作指示を出力する。
【００７８】
図９（ｃ）に示すように、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２及び第３の距離センサ２３が同時に物体を検出し、所定の時間経過後に、第１の距離センサ２１が物体を検出し、又は、第１の距離センサ２１が物体を検出し、所定の時間経過後に、第２の距離センサ２２及び第３の距離センサ２３が同時に物体を検出し、第２の距離センサ２２及び第３の距離センサ２３から第１の距離センサ２１への配列方向における物体の動き又はその逆の向きの物体の動き（つまり、手の幅以内に配列された２つの距離センサ２２、２３を跨いで第１の距離センサ２１へと向かう手指の動き又はその逆の向きの手指の動き）を特定した場合は、表２に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水量の変更操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水量を変更する変更操作指示を出力する。
【００７９】
なお、信号処理部３０は、その他の動きを特定した場合は、表２に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水状態の変更操作としての動きではないと判断し、吐水状態の変更操作指示を出力しない。
【００８０】
さらに、図９及び表２に示すように、複数の距離センサ２０は配列され、信号処理部３０は物体である操作者の手指の動きを特定する機能を有していれば、操作者が意図せずに動かした腕などを第１の距離センサ２１は検出し難く、第２の距離センサ２２又は第３の距離センサ２３が単独で検出したとしても吐水量の変更又は吐水温度の変更は生じ難い。つまり、信号処理部３０は、操作者が意図しない腕、手指もしくは皿などの物体の動きによる、又は、意図せずに第２の距離センサ２３もしくは第３の距離センサ２３に腕、手指もしくは皿がかざされることによる、操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００８１】
次に、図８の変形例の一つである図１０の実施例においては、信号処理部３０は、４つの距離センサが四角形の頂点に相当する位置に配列されている場合であって、第１の距離センサ２１と第２の距離センサ２２と第３の距離センサ２３と第４の距離センサ２４とのそれぞれの距離センサは操作者の手の幅以内に配列された場合において、特定された物体（例えば操作者の手指）の動きが吐水状態の変更操作としての動きであると判断された場合は、当該特定された物体の動きに対して、割り当てられた次のような吐水状態の変更操作指示を出力する。なお、第１の距離センサ２１は左側かつ奥側に、第２の距離センサ２２は左側かつ手前側に、第３の距離センサ２３は右側かつ手前側に、第４の距離センサ２４右側かつ奥側に、配列されているものとする。また、信号処理部３０は、４つの距離センサが、単に物体を検出しただけでは、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されている。表３は、図１０の実施例における、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作としての物体の動きと、の照合を行うためあらかじめ記憶されている情報を示した表である。
【００８２】
【表３】
2018135652.tif 000005
【００８３】
図１０（ａ）に示すように、信号処理部３０は、第１の距離センサ２１及び第４の距離センサ２４の距離検出方向に同時に近づける物体の動き（つまり、手の幅以内に配列された２つの距離センサ２１、２４を跨いで２つの距離センサ２１、２４に近づく物体例えば手指の動き）を特定した場合は、表３に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水／止水の切替操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力する。
【００８４】
図１０（ｂ）に示すように、信号処理部３０は、第１の距離センサ２１及び第２の距離センサ２２が同時に物体を検出し、所定の時間経過後に、第３の距離センサ２３及び第４の距離センサ２４が同時に物体を検出し、又は、第３の距離センサ２３及び第４の距離センサ２４が同時に物体を検出し、所定の時間経過後に、第１の距離センサ２１及び第２の距離センサ２２が同時に物体を検出し、第１の距離センサ２１及び第２の距離センサ２２から第３の距離センサ２３及び第４の距離センサ２４への配列方向における物体の動き又はその逆の向きの物体の動き（つまり、手の幅以内に配列された２つの距離センサ２１、２２を跨いで同じく手の幅以内に配列された２つの距離センサ２３、２４へと向かう手指の動き又はその逆の向きの手指の動き）を特定した場合は、表３に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水温度の変更操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水温度を変更する変更操作指示を出力する。
【００８５】
図１０（ｃ）に示すように、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２及び第３の距離センサ２３が同時に物体を検出し、所定の時間経過後に、第１の距離センサ２１及び第４の距離センサ２４が同時に物体を検出し、又は、第１の距離センサ２１及び第４の距離センサ２４が同時に物体を検出し、所定の時間経過後に、第２の距離センサ２２及び第３の距離センサ２３が同時に物体を検出し、第２の距離センサ２２及び第３の距離センサ２３から第１の距離センサ２１及び第４の距離センサ２４への配列方向における物体の動き又はその逆の向きの物体の動き（つまり、手の幅以内に配列された２つの距離センサ２２、２３を跨いで同じく手の幅以内に配列された２つの距離センサ２１、２４へと向かう手指の動き又はその逆の向きの手指の動き）を特定した場合は、表３に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水量の変更操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水量を変更する変更操作指示を出力する。
【００８６】
なお、信号処理部３０は、その他の動きを特定した場合は、表３に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水状態の変更操作としての動きではないと判断し、吐水状態の変更操作指示を出力しない。
【００８７】
さらに、図１０及び表３に示すように、複数の距離センサ２０は配列され、信号処理部３０は物体である操作者の手指の動きを特定する機能を有していれば、操作者が意図せずに動かした腕などを第１の距離センサ２１、第２の距離センサ２２、第３の距離センサ２３又は第４の距離センサ２４が単独で検出したとしても吐水量の変更又は吐水温度の変更が生じ難い。つまり、信号処理部３０は、意図せずにいずれか１つの距離センサに腕、手指又は皿などがかざされることによる操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００８８】
次に、図８の変形例の一つである図１１の実施例においては、信号処理部３０は、４つの距離センサが四角形の頂点に相当する位置に配列されている場合において、特定された物体（例えば操作者の手指）の動きが吐水状態の変更操作としての動きであると判断された場合は、当該特定された物体の動きに対して、割り当てられた次のような吐水状態の変更操作指示を出力する。なお、第１の距離センサ２１は奥側かつ左右方向の中央に、第２の距離センサ２２は左側かつ前後方向の中央に、第３の距離センサ２３は手前側かつ左右方向の中央に、第４の距離センサ２４は右側かつ前後方向の中央に、配列されているものとする。また、信号処理部３０は、４つの距離センサが、単に物体を検出しただけでは、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されている。表４は、図１１の実施例における、特定された物体の動きと、吐水状態の変更操作としての物体の動きと、の照合を行うためあらかじめ記憶されている情報を示した表である。
【００８９】
【表４】
2018135652.tif 000006
【００９０】
図１１（ａ）に示すように、信号処理部３０は、第３の距離センサ２３の距離検出方向に近づける物体の動きを特定した場合は、表４に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水／止水の切替操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水／止水を切り替える変更操作指示を出力する。
【００９１】
図１１（ｂ）に示すように、信号処理部３０は、第２の距離センサ２２が物体を検出し、所定の時間経過後に、第４の距離センサ２４が物体を検出し、又は、第４の距離センサ２４が物体を検出し、所定の時間経過後に、第２の距離センサ２２が物体を検出し、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定した場合は、表４に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水温度の変更操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水温度を変更する変更操作指示を出力する。
【００９２】
図１１（ｃ）に示すように、信号処理部３０は、第３の距離センサ２３が物体を検出し、所定の時間経過後に、第１の距離センサ２１が物体を検出し、又は、第１の距離センサ２１が物体を検出し、所定の時間経過後に、第３の距離センサ２３が物体を検出し、当該２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定した場合は、表４に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水量の変更操作としての動きであると判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水量を変更する変更操作指示を出力する。
【００９３】
なお、信号処理部３０は、その他の動きを特定した場合は、表４に基づいて、当該特定された物体の動きが吐水状態の変更操作としての動きではないと判断し、吐水状態の変更操作指示を出力しない。
【００９４】
上記のように、信号処理部３０は、特定された物体の動きが吐水状態の変更操作としての動きか否か判断し、当該特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力する。
【００９５】
信号処理部３０は、割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、１つの動きに対して所定の温度又は所定の水量を変更する変更操作指示を出力するものとしてもよい。
または、信号処理部３０は、割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有していてもよい。例えば、信号処理部３０による変更操作指示が、図８（ｅ）のような吐水量を増加する変更操作指示である場合に、第３の距離センサ２３の距離検出方向に物体を近づける動きの後、物体の動きの特定に用いられた第３の距離センサ２３から当該物体までの距離が一定に保持（物体が静止）された時間に応じて、吐水量の増加する度合いを指定する機能を有していてもよい。また、例えば、信号処理部３０による変更操作指示が、図１０（ｂ）の吐水温度を変更する変更操作指示である場合に、第１の距離センサ２１及び第２の距離センサ２２から第３の距離センサ２３及び第４の距離センサ２４へと向かう物体の動きの後、物体の動きの特定に用いられた第３の距離センサ２３及び第４の距離センサ２４から当該物体までの距離が一定に保持（物体が静止）された時間に応じて、吐水量の増加する度合いを指定する機能を有していてもよい。信号処理部３０は、当該機能を有しているので、水栓の操作者は、一回の手指等の動きで、操作者が所望する吐水量又は吐水温度を得ることができる。
【００９６】
さらに、信号処理部３０は、特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力した後、一定時間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されていてもよい。例えば、信号処理部３０は、図９（ａ）の止水から吐水への切替の変更操作指示を出力した後、２秒間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されていてもよい。これにより、止水から吐水への切替のために第１の距離センサ２１の距離検出方向に物体例えば手指を近づける動きを行った後に、手指を洗浄するため引く動きを行った場合に、手指が第２距離センサ２２及び第３距離センサ２３の上方を通過し、当該動きが信号処理部３０によって図９（ｃ）の吐水量の変更操作として認識され、操作者が意図しない吐水量の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【００９７】
さらに、信号処理部３０は、割り当てられた吐水状態の変更操作指示が吐水量又は吐水温度の変更操作指示である場合に、先に検出した距離センサによる物体までの距離と後に検出した距離センサによる物体までの距離との差に応じて、当該吐水量又は当該吐水温度を増加又は減少する変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。例えば、図１２に示すように、吐水状態の変更操作として操作者の手指を左右方向に移動しつつ、かつ、鉛直方向に移動するような、第２の距離センサ２２から第３の距離センサ２３の上方への斜めの動きが行われた場合に、第２の距離センサ２２が検出した物体までの距離がｈ2であり、所定の時間経過後に、第３の距離センサ２３が検出した物体までの距離がｈ3であった場合に、ｈ2−ｈ3が負であれば、信号処理部３０は、吐水量又は吐水温度を増加又は上昇する変更操作指示を出力するとともに、その絶対値に応じて、変更する量を同時に指定し、ｈ2−ｈ3が正であれば、吐水量又は吐水温度を減少又は下降する変更操作指示を出力するとともに、その絶対値に応じて、変更する量を同時に指定するように構成されていてもよい。これにより、信号処理部３０は、混合水栓のシングルレバーを上下左右に操作する場合により近い直感的な操作を可能とすることができる。
【００９８】
さらに、信号処理部３０は、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備え、物体判別手段が人体以外の物体を判別した場合においては、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されていてもよい。例えば、対面キッチンにおいては、キッチンカウンタ越しに、皿に盛られた料理を提供するということがあるが、その際に複数の距離センサ２０の上方を皿が通過することがある。その場合においても、信号処理部３０は、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備え、物体判別手段が人体以外の物体である皿を判別した場合においては、皿の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力することを防止することができる。つまり、信号処理部３０は、操作者が意図しない物体例えば皿の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。なお、物体判別手段としては、温度センサによる人体の温度とそれ以外の物体の温度との差を用いた物体判別手段があり、ＣＣＤなどの撮像素子から得られた画像情報を処理することによる物体判別手段がある。
【００９９】
さらに、信号処理部３０は、物体の動きを特定する機能が、距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲内にある場合に機能するように構成されていてもよい。例えば、操作者が意図せずに複数の距離センサ２０の上方を皿が通過した場合においても、距離センサによって検出される物体までの距離が５０ｍｍ以内にある場合に機能するように構成されていれば、５０ｍｍを超えた高さで通過した皿の動きを特定することをなくすことができる。つまり、信号処理部３０は、自動水栓５０の上方で行われる皿の受渡しなどの、操作者が意図しない物体の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【０１００】
上記の水栓制御装置１０及びそれを用いた自動水栓５０によれば、操作者は、自動水栓の吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を、非接触センサである複数の距離センサ２０を通じて行うことが可能となる。そして、吐水／止水の切替、吐水量の変更及び吐水温度の変更の全ての操作を非接触センサを通じて行うことによって手指の衛生状態を保つことができる。
水栓制御装置１０の信号処理部３０は、いずれか１つの距離センサの距離検出方向における物体の動きを特定する機能と、いずれか２つの距離センサの配列方向における物体の動きを特定する機能と、有していることから、物体の３次元的な動きを特定することができる。これにより、複数の距離センサ２０は、操作の種類に対応する数を配列される必要がなく、コンパクトに形成されることができる。
水栓制御装置１０は、物体の３次元的な動きを特定することができることから、操作者が自動水栓５０の操作のために行う混合水栓のシングルレバーと同様な直感的な操作を可能とすることができる。
【０１０１】
加えて、信号処理部３０は、手の幅以内に配列された２つの距離センサを跨ぐ手指の動きに対して吐水状態の変更操作指示を出力するように構成されていることにより、意図せずにいずれか１つの距離センサに腕、手指又は皿などがかざされることによる操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【０１０２】
加えて、信号処理部３０は、物体の動きの特定に用いられた距離センサによって検出された当該物体までの距離が一定に保持された時間に応じて、吐水量の変更又は吐水温度の変更する度合いを指定する機能を有していることにより、一回の物体の動きで、操作者が所望する吐水量又は吐水温度を得ることができる。
【０１０３】
加えて、信号処理部３０は、特定された物体の動きに対して割り当てられた吐水状態の変更操作指示を出力した後、一定時間、吐水状態の変更操作指示を出力しないように構成されていることにより、自動水栓５０の操作者が吐水状態の変更操作のための物体の動きを行った後、意図せずにいずれか距離センサに腕、手指又は皿などの物体がかざされることによる操作者が意図しない吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【０１０４】
加えて、タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、三角測距方式の距離センサに比して構造的にコンパクトであるため、非接触センサ部分をよりコンパクトに形成することができる。
さらに、タイム・オブ・フライト方式の距離センサは、物理的に０ｍｍまで検出することができるため、操作者が行う動きの信号処理部３０による特定範囲が拡大し、より直感的な操作を可能とすることができる。
【０１０５】
加えて、信号処理部３０は、先に検出した距離センサによる物体までの距離と後に検出した距離センサによる物体までの距離との差に応じて、当該吐水量又は当該吐水温度を増加又は減少する変更操作指示を出力するように構成されていることにより、吐水量又は吐水温度の変更操作において、変更する量を同時に指定することができ、混合水栓のシングルレバーを上下左右に操作する場合により近い直感的な操作を可能とすることができる。
【０１０６】
加えて、信号処理部３０は、人体と人体以外の物体とを判別する物体判別手段をさらに備えることにより、操作者が意図しない物体例えば皿の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【０１０７】
加えて、信号処理部３０は、物体の動きを特定する機能が、距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲内にある場合に機能するように構成されていることにより、距離センサによって検出される物体までの距離が所定の範囲外で行われる物体の動きを特定せず、例えば自動水栓５０の上方で行われる皿の受渡しなどの、操作者が意図しない物体の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【０１０８】
加えて、信号処理部３０は、物体の動きを特定する機能が、距離センサによって検出される物体までの距離が所定の時間に応じて変化する範囲内にある場合に機能するように構成されていてもよい。例えば、吐水／止水の切替のために用いられる距離センサによって検出される物体までの距離が、吐水状態が止水状態である場合には、５０ｍｍ以内にある場合に、信号処理部３０の物体の動きを特定する機能が機能するように構成され、吐水／止水の切替のために用いられる距離センサによって検出される物体までの距離が、吐水状態が吐水状態である場合には、３０ｍｍ以内にある場合に、信号処理部３０の物体の動きを特定する機能が機能するように構成されていてもよい。また、例えば、自動水栓５０が頻繁に使われる時間帯においては、信号処理部３０の物体の動きを特定する機能が、物体までの距離が長い距離の範囲内にある場合に機能するように構成され、自動水栓５０があまり使われない時間帯においては、信号処理部３０の物体の動きを特定する機能が、物体までの距離が短い距離の範囲内にある場合に機能するように構成されていてもよい。つまり、信号処理部３０の物体の動きを特定する機能は、複数の距離センサ２０によって検出される物体までの距離が時間に応じて適宜変化しうるように、構成されていてもよい。これによって、信号処理部３０は、操作者が意図しない物体例えば皿の動きによって吐水状態の変更操作指示が出力されることを防止することができる。
【０１０９】
加えて、信号処理部３０は、吐水状態の変更操作指示を出力する際に、あらかじめ設定された吐水状態の初期値を基準としてその変更操作指示を出力するように構成されていてもよいし、操作者が自動水栓５０を前回使用した際の吐水状態の前回値を基準としてその変更操作指示を出力するように構成されていてもよい。
【０１１０】
以上のように、本発明の実施の形態は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施の形態に対し、機序、形状、材質、数量、位置又は配列等に関して、様々の変更を加えることができるものであり、それらは、本発明に含まれるものである。
【０１１１】
例えば、複数の距離センサ２０は、タイム・オブ・フライト方式の距離センサに限られず、三角測距方式の距離センサであってもよい。三角測距方式の距離センサであれば、タイム・オブ・フライト方式の距離センサに比べて、非接触センサ部分を安価に構成することができる。
【０１１２】
また、例えば、吐水機構４０による混合水の吐水温度の変更、吐水／止水の切替及び吐水温度の変更を、混合部４４のみによって可能とされていてもよい。具体的には、混合部４４の三方バルブ４４０を混合水栓用のカートリッジに置き換え、カートリッジの開度を全閉にすれば、止水することができる。また、混合部４４のカートリッジの開度及び向きを任意に組み合わせることで、吐水し、吐水温度及び吐水流量の変更を行うことができる。
【０１１３】
また、例えば、吐水機構４０による混合水の吐水温度の変更、吐水／止水の切替及び吐水温度の変更を、混合部４４、電磁弁４６及び流量変更弁部４７によらず、給水管４１からの冷水の供給量を可変するバルブ及び電動モータと、給湯管４２からの湯の供給量を可変するバルブ及び電動モータと、によるそれぞれの弁開度の組合せにより可能とされていてもよい。
【０１１４】
また、例えば、吐水機構４０による混合水の吐水温度の上昇を、電熱器によって可能とされていてもよい。
【０１１５】
また、例えば、複数の距離センサ２０の個数又は配列は、上記の個数又は配列に限定されず、２つ以上の個数であって、操作者による水栓の操作を検出するように配列されていればよい。例えば、吐水管４８の上面４８２に限定されず、キッチンカウンタＫの天板の任意の位置、キッチンカウンタＫの側面又はキッチンの壁面の任意の位置など、操作者が水栓の操作を行い得る場所に対応して配列されていればよい。さらに、例えば、水栓制御装置１０及びそれを用いた自動水栓５０は、キッチンに限られず、洗面台、トイレなど、水栓が用いられる場所に用いられてもよい。あるいは、複数の距離センサ２０が吐水管４８の上面４８２に配列される場合であっても、それ以外の平面に配列される場合であっても、当該面が水平から傾いた平面であってもよい。これにより、複数の距離センサ２０に水滴がかかった状態となっても、すぐに水滴が流れ落ちることができ、水滴により水栓制御装置１０及びそれを用いた自動水栓５０の誤反応が生じることを防止することができる。また、複数の距離センサ２０の個数又は配列と、物体の動きと、吐水状態の変更操作指示と、の組合せは、上記の組合せに限定されず、種々変更されてもよい。
【０１１６】
また、例えば、水栓制御装置１０及びそれを用いた自動水栓５０には、吐水状態を示す表示ディスプレイが設けられていてもよい。
【０１１７】
また、例えば、信号処理部３０は、複数の距離センサ２０に同時に検出指示を出し、同時に作動させるように構成されていてもよい。あるいは、複数の距離センサ２０は各距離センサ毎に自ら信号を出力するように構成されており、信号処理部３０は、各距離センサからの信号を待ち、各距離センサから受信した信号を基に、物体の動きを特定する機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  水栓制御装置
２０  複数の距離センサ
２１  第１の距離センサ
２２  第２の距離センサ
２３  第３の距離センサ
２４  第４の距離センサ
３０  信号処理部
４０  吐水機構
４１  給水管
４２  給湯管
４４  混合部
４４０  三方バルブ
４４２  電動モータ
４６  電磁弁
４７  流量変更弁部
４７０  バルブ
４７２  電動モータ
４８  吐水管
４８０  吐水口
４８２  吐水管の上面
４９  吐水制御部
５０  自動水栓
Ｋ  キッチンカウンタ
Ｓ  シンク
【図１】
2018135652.tif 000007
【図２】
2018135652.tif 000008
【図３】
2018135652.tif 000009
【図４】
2018135652.tif 000010
【図５】
2018135652.tif 000011
【図６】
2018135652.tif 000012
【図７】
2018135652.tif 000013
【図８】
2018135652.tif 000014
【図９】
2018135652.tif 000015
【図１０】
2018135652.tif 000016
【図１１】
2018135652.tif 000017
【図１２】
2018135652.tif 000018