(57)【要約】  非接触式自動水栓のシステムおよび方法は、一次水流モード、連続水流モード、温度制御モード、水栓休止モード、水量調節モード、水量・水温デフォルト設定モードを含む様々な動作モードを提供して、水栓に触れることなく複数のセンサによって水量および水温を制御できるようにする。非接触式自動水栓は、複数のセンサ、論理プロセッサ、電気電源パッケージ、水量制御弁アセンブリ、温度制御弁アセンブリ、少なくとも水栓本体、少なくとも入口流体ライン、および少なくとも出口流体ラインを備える。複数のセンサは論理プロセッサに接続され、論理プロセッサは水量および温度制御弁アセンブリに信号を出力して、簡単で便利な動作、水質保全、および個人衛生保護のため、水量および水温を制御する。
2013519013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次センサと、
複数の二次センサと、
複数の三次センサと、
電気電源パッケージと、
論理プロセッサと、
前記論理プロセッサにロードした論理プログラムと、
水量制御弁アセンブリと、
水温制御弁アセンブリと、
少なくとも１つの水栓本体と、
少なくとも１つの入口流体ラインと、
少なくとも１つの出口流体ラインとを備える、非接触式自動水栓。
【請求項２】
前記一次センサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを作動させて予め設定した流量および温度で前記水栓吐水口への水流を開始する信号を出力し、前記水量制御弁アセンブリが作動位置にあり、前記一次センサがその検出域内で物体を感知しないと、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを非作動とさせて前記水栓吐水口への水流を停止する信号を出力する、請求項１に記載の非接触式自動水栓。
【請求項３】
前記複数の二次センサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を感知すると、前記複数の二次センサからの信号が前記論理プロセッサをトリガし、前記水量制御弁アセンブリを作動させて予め設定した流量および温度で水栓吐水口への連続水流を開始させる信号を出力し、前記水量制御弁アセンブリが連続水流のための作動位置にあり、前記複数の二次センサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を二度目に感知すると、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを非作動とさせて前記水栓吐水口への水流を停止する信号を出力する、請求項１に記載の非接触式自動水栓。
【請求項４】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、前記複数の二次センサの第１のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第１のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水温制御弁アセンブリの温水流を増加させるとともに冷水流を減少させることによって水温を上昇させ、前記複数の二次センサの第２のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第２のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水温制御弁アセンブリの温水流を減少させるとともに冷水流を増加させることによって水温を低下させる、請求項３に記載の非接触式自動水栓。
【請求項５】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、前記複数の三次センサの第１のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第１のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水量制御弁アセンブリの温水流および冷水流両方を増加させることによって前記水栓吐水口への水流を増加させ、前記複数の三次センサの第２のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第２のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水量制御弁アセンブリの温水流および冷水流両方を減少させることによって前記水栓吐水口への水流を減少させる、請求項３に記載の非接触式自動水栓。
【請求項６】
前記非接触式自動水栓がスタンバイモードであり、前記一次センサがその検出域内で物体を感知せず、前記水量制御弁アセンブリが非作動とされ、前記水栓吐水口からの水流がなく、所定の期間の間、前記複数の二次センサの第１のセンサの検出域内で物体が検出されることで、前記論理プロセッサがトリガされて前記一次センサを休止し、前記一次センサの前記検出域内にある物体が水栓水流を作動させず、前記一次センサが休止され、所定の期間の間、前記複数の二次センサの前記第１のセンサの前記検出域内で続いて物体が検出されるか、あるいは連続水流のために所定の期間の間、前記複数の二次センサのすべてのセンサの前記検出域内で続いて物体が検出されることで、前記論理プロセッサがトリガされて前記一次センサをリセットするとともに前記非接触式自動水栓をスタンバイモードに戻す、請求項１に記載の非接触式自動水栓。
【請求項７】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、前記複数の三次センサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが現在の水量および水温をデフォルト設定に保つ、請求項３に記載の非接触式自動水栓。
【請求項８】
論理プロセッサと、
前記論理プロセッサに連結された水温を制御する複数のセンサと、
前記論理プロセッサに連結された水量を制御する複数のセンサと、
前記論理プロセッサに連結された水量制御弁アセンブリと、
前記論理プロセッサに連結された水温制御弁アセンブリとを備える、非接触式自動水栓。
【請求項９】
水栓吐水口への水流を作動および非作動とする、前記論理プロセッサに連結された一次センサをさらに備える、請求項８に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１０】
前記一次センサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを作動させて予め設定した流量および水温で前記水栓吐水口への水流を開始させる信号を出力し、前記水量制御弁アセンブリが作動位置にあり、前記一次センサがその検出域内で物体を感知しないと、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを非作動とさせて前記水栓吐水口への水流を停止する信号を出力する、請求項９に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１１】
水温を制御する前記複数のセンサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を感知すると、水温を制御する前記複数のセンサからの信号が前記論理プロセッサをトリガし、前記水量制御弁アセンブリを作動させて予め設定した流量および温度で水栓吐水口への連続水流を開始させる信号を出力し、前記水量制御弁アセンブリが連続水流のための作動位置にあり、水温を制御する前記複数のセンサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を二度目に感知すると、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを非作動とさせて前記水栓吐水口への水流を停止する信号を出力する、請求項９に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１２】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、水温を制御する前記複数のセンサの第１のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第１のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水温制御弁アセンブリの温水流を増加させるとともに冷水流を減少させることによって水温を上昇させ、水温を制御する前記複数のセンサの第２のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第２のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水温制御弁アセンブリの温水流を減少させるとともに冷水流を増加させることによって水温を低下させる、請求項１１に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１３】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、水量を制御する前記複数のセンサの第１のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第１のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水量制御弁アセンブリの温水流および冷水流両方を増加させることによって前記水栓吐水口への水流を増加させ、水量を制御する前記複数のセンサの第２のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第２のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水量制御弁アセンブリの温水流および冷水流両方を減少させることによって前記水栓吐水口への水流を減少させる、請求項１１に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１４】
前記非接触式自動水栓がスタンバイモードであり、前記一次センサがその検出域内で物体を感知せず、前記水量制御弁アセンブリが非作動とされ、前記水栓吐水口からの水流がなく、所定の期間の間、水温を制御する前記複数のセンサの第１のセンサの検出域内で物体が検出されることで、前記論理プロセッサがトリガされて前記一次センサを休止し、前記一次センサの前記検出域内にある物体が水栓水流を作動させず、前記一次センサが休止され、所定の期間の間、水温を制御する前記複数のセンサの前記第１のセンサの前記検出域内で続いて物体が検出されるか、あるいは連続水流のために所定の期間の間、複数の二次センサのすべてのセンサの前記検出域内で続いて物体が検出されることで、前記論理プロセッサがトリガされて前記一次センサをリセットするとともに前記非接触式自動水栓をスタンバイモードに戻す、請求項９に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１５】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、複数の三次センサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが現在の水量および水温をデフォルト設定に保つ、請求項１１に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１６】
論理プロセッサと、
前記論理プロセッサに連結された一次センサと、
前記論理プロセッサに連結された水温を制御する複数のセンサと、
前記論理プロセッサに連結された水流を制御する複数のセンサと、
前記論理プロセッサに連結された水温を制御する温度計と、
前記論理プロセッサに連結された水量制御弁アセンブリと、
前記論理プロセッサに連結された水温制御弁アセンブリとを備える、非接触式自動水栓。
【請求項１７】
前記一次センサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを作動させて予め設定した流量および水温で前記水栓吐水口への水流を開始させる信号を出力し、前記水量制御弁アセンブリが作動位置にあり、前記一次センサがその検出域内で物体を感知しないと、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを非作動とさせて前記水栓吐水口への水流を停止する信号を出力する、請求項１６に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１８】
水温を制御する前記複数のセンサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を感知すると、水温を制御する前記複数のセンサからの信号が前記論理プロセッサをトリガし、前記水量制御弁アセンブリを作動させて予め設定した流量および温度で水栓吐水口への連続水流を開始させる信号を出力し、前記水量制御弁アセンブリが連続水流のための作動位置にあり、水温を制御する前記複数のセンサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を二度目に感知すると、前記論理プロセッサが、前記水量制御弁アセンブリを非作動とさせて前記水栓吐水口への水流を停止する信号を出力する、請求項１６に記載の非接触式自動水栓。
【請求項１９】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、水温を制御する前記複数のセンサの第１のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第１のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水温制御弁アセンブリの温水流を増加させるとともに冷水流を減少させることによって水温を上昇させ、水温を制御する前記複数のセンサの第２のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第２のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水温制御弁アセンブリの温水流を減少させるとともに冷水流を増加させることによって水温を低下させる、請求項１８に記載の非接触式自動水栓。
【請求項２０】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、水量を制御する前記複数のセンサの第１のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第１のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水量制御弁アセンブリの温水流および冷水流両方を増加させることによって前記水栓吐水口への水流を増加させ、水量を制御する前記複数のセンサの第２のセンサがその検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが、前記第２のセンサの感知期間に応じて適宜、前記水量制御弁アセンブリの温水流および冷水流両方を減少させることによって前記水栓吐水口への水流を減少させる、請求項１８に記載の非接触式自動水栓。
【請求項２１】
前記非接触式自動水栓がスタンバイモードであり、前記一次センサがその検出域内で物体を感知せず、前記水量制御弁アセンブリが非作動とされ、前記水栓吐水口からの水流がなく、所定の期間の間、水温を制御する前記複数のセンサの第１のセンサの検出域内で物体が検出されることで、前記論理プロセッサがトリガされて前記一次センサを休止し、前記一次センサの前記検出域内にある物体が水栓水流を作動させず、前記一次センサが休止され、所定の期間の間、水温を制御する前記複数のセンサの前記第１のセンサの前記検出域内で続いて物体が検出されるか、あるいは連続水流のために所定の期間の間、検出域内の物体を感知する複数の二次センサのすべてのセンサの前記検出域内で続いて物体が検出されることで、前記論理プロセッサがトリガされて前記一次センサをリセットするとともに前記非接触式自動水栓をスタンバイモードに戻す、請求項１６に記載の非接触式自動水栓。
【請求項２２】
前記水量制御弁アセンブリが水流のための作動位置にあり、複数の三次センサが所定の期間の間、それらの検出域内で物体の存在を感知すると、前記論理プロセッサが現在の水量および水温をデフォルト設定に保つ、請求項１８に記載の非接触式自動水栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる２０１０年２月２７日出願の同時係属中の出願第１２／７１４，４４３号に関連し、２０１０年２月２日出願の仮出願第６１／３００，７８１号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、概して自動水栓の分野に関する。より具体的には、本発明は、様々な機能で応答して水量および水温を制御する論理プロセッサと併せて赤外線センサを使用し、商用および住居用途向けに簡単で便利な動作、水質保全、ならびに個人衛生保護を提供する、非接触式自動水栓に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動水栓は、節水および自然環境のために一般的になってきている。それに加えて、個人衛生の問題のため、非接触式自動水栓は、公共の場所、商用用途、および住居用途にとって理想的である。
【０００４】
従来の自動水栓は、一般的に、水流のオンオフをトグルで切り換えるように、単一の電子センサによって制御され、水温は指定値に予め設定される。しかし、キッチン、洗面所、および商用用途などのほとんどの用途では、水量、水温、および連続給水に対する様々な調節が必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下に、一般的に非接触式自動水栓に関連する幾つかの課題を挙げる。
【０００６】
従来の自動水栓に関する第１の課題は、ユーザが温水と冷水の流量比を調節して、所望の水温を得られるようにする機能が欠落していることである。従来の自動水栓は、水温が指定値に既に予め設定されており、ユーザが利用可能な水温調節の機能がない、固定の温水・冷水混合弁を使用している。しかし、キッチン、公衆トイレ、および様々な商用用途などに使用するほとんどの用途では、ユーザが水温を調節できるようにする機能は必要なだけではなく必須でもある。従来の自動水栓の現行の改善点は、手動の温水・冷水混合ハンドルを自動水栓吐水口に連結させ、それによって、ユーザが手操作によって温水と冷水の流量比を手動で調節できるようにするものである。かかる構成が手による手動操作を必要とすることは明白であり、それにより、システムは本願発明のような完全な「非接触式」自動水栓ではない。さらに、水温が手によって手動で調節されるので、水栓を次に使用するユーザが、水栓を最後に使用したユーザによって設定された前回の水温設定の急な温水流によって誤って負傷する可能性がある。
【０００７】
従来の自動水栓と関連する第２の課題は、連続水流を維持できないことである。例えば、疾病の蔓延を防ぎ、かつ水質保全を促進する助けとするため、自動水栓は、空港、レストラン、または医療施設の商用洗面台などの公衆トイレに設置される。従来の非接触式水栓は、ユーザが単に水栓吐水口の出口近傍に手を置くことができるようにすることによって、上述の目的を達成する助けとする。しかし、従来の非接触式水栓と関連する欠点は、ユーザがシンクまたは容器を水で満たしたい場合に、ユーザがセンサ検出域内に手を置き続けて、水を流し続けなければならないことである。
【０００８】
従来の自動水栓と関連する第３の課題は、ユーザが水量センサをトリガし不必要な水を無駄にすることなく、水栓の近傍で作業できるようにする機能が欠落していることである。
【０００９】
従来の自動水栓と関連する第４の課題は、異なる用途向けの水栓から出てくる水流の割合を調節できないことである。
【００１０】
従来の自動水栓と関連する第５の課題は、水流の割合をリセットして節水することができないことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、これらの必要性に対処するとともに従来技術の欠点を克服する構造とそれに関連する方法が開示される。
【００１２】
本発明における非接触式自動水栓システムのいくつかの実施形態は、論理プロセッサ回路基板を通して複数の電子センサに応答して、水量制御弁アセンブリおよび温度制御弁アセンブリによって水量および水温が制御される、非接触式自動水栓を備える。水栓は、異なる用途に適合するように自動モードまたは手動モードのどちらかで動作させることができる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、複数の電子センサは、一次センサ（センサＣ）、一対の二次センサ（センサＡおよびＢ）、ならびに一対の三次センサ（センサＤおよびＥ）を備える。一次センサ（センサＣ）、二次センサ対（センサＡおよびＢ）、ならびに三次センサ対（センサＤおよびＥ）のビームの感知は、干渉を防ぐとともに、水温（温度制御モード）、連続水流（連続水流モード）、水栓休止（水栓休止モード）、水量調節（水量調節モード）、およびデフォルト設定（水量・水温デフォルト設定モード）を制御するため、互いに約９０°の角度で異なる方向に向けられる。
【００１４】
１つまたは複数の実施形態では、回路基板を備えたプログラム済み論理プロセッサが、センサ、水量制御弁アセンブリ、および温度制御弁アセンブリを制御する。
【００１５】
１つまたは複数の実施形態では、一次センサ（センサＣ）検出域（例えば、シンク内）で物体を検出すると論理プロセッサがトリガされ、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）を作動させて、予め設定した水量および水温で水栓吐水口への水流を開始する（一次水流モードの作動）。
【００１６】
１つまたは複数の実施形態では、システムが一次水流モードにあり、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）が水流の作動位置にあるが、一次センサ（センサＣ）が一次センサ検出域で物体を感知していないとき、論理プロセッサは水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）を非作動として、水栓吐水口への水流を停止する（一次水流モードの非作動）。
【００１７】
１つまたは複数の実施形態では、両方の二次センサ（センサＡおよびＢ）が所定の期間の間、二次センサの検出域内に物体（例えば、手）の存在を感知するといつでも（時間連続流オン）、論理プロセッサは水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）を、予め設定した水量および水温で水栓吐水口への連続水流のために作動させる（連続水流モード）。この連続水流モード動作は、連続水流のために一次センサ（センサＣ）の検出域内に自分の手を置き続けることなく（連続水流モードの作動）、シンクまたは容器を満たしたいユーザにとって便利である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）が、上述のパラグラフ［００５］（一次水流モード）または［００７］（連続水流モード）に記載したようなその作動モードのとき、二次センサのセンサＡがその検出域内に物体（例えば、指）が存在することを感知するといつでも、論理プロセッサは、センサＡが物体の存在を感知した期間に応じて適宜、温度制御弁アセンブリ（弁Ｂ）の温水流を増加させるとともに冷水流を減少させることによって水温を上昇させる。同様に、二次センサのセンサＢがその検出域内に物体が存在することを感知するといつでも、論理プロセッサは、センサＢが物体を感知した期間に応じて適宜、温度制御弁アセンブリ（弁Ｂ）の温水流を減少させるとともに冷水流を増加させることによって水温を低下させる。論理プロセッサに信号を送って水温を制御する温度計センサが、混合水出口に位置してもよい。したがって、水温は、水栓本体のいずれの部分にも触れることなく、二次センサ対（センサＡおよびＢ）の動作によって制御される（温度制御モード）。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態では、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）が、上述のパラグラフ［００５］（一次水流モード）または［００７］（連続水流モード）に記載したようなその作動モードのとき、三次センサのセンサＤがその検出域内に物体（例えば、指）が存在することを感知するといつでも、論理プロセッサは、センサＤが物体の存在を感知した期間に応じて適宜、弁Ａからの温水流および冷水流両方を増加させることによって水栓吐出口への水流を増加させる。同様に、三次センサのセンサＥがその検出域内に物体が存在することを感知するといつでも、論理プロセッサは、センサＥが物体を感知した期間に応じて適宜、弁Ａからの温水流および冷水流両方を減少させることによって水栓吐水口への水流を減少させる。したがって、水流は、水栓本体のいずれの部分にも触れることなく、三次センサ対（センサＤおよびＥ）の動作によって制御される（水量調節モード）。
【００２０】
いくつかの実施形態では、二次センサ（センサＡおよびＢ）が両方とも、所定の期間の間、二次センサの検出域内で二度目に物体（例えば、手）の存在を感知すると、パラグラフ［００７］に記載した連続水流モードが非作動とされる（時間連続流オフ）。次に、論理プロセッサは、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）を非作動とさせ、水栓吐水口への連続水流（連続水流モード）を停止させる（連続水流モードの非作動）。
【００２１】
１つまたは複数の実施形態では、スタンバイモード中、一次センサ（センサＣ）が検出域内に物体が存在しないことを感知した場合、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）が非作動とされ、水栓吐水口から水は流れない。所定の期間の間、二次センサのセンサＡの検出域内に物体（例えば、手もしくは指）がその後に検出されると（時間Ｓｃ−休止）、論理プロセッサがトリガされて一次センサ（センサＣ）の動作が休止され、これを「水栓休止モード」と呼ぶ。この水栓休止モードでは、ユーザは水栓水流を作動させることなく、一次センサの検出域内で作業することができる（水栓休止モードの開始）。
【００２２】
いくつかの実施形態では、二次センサのセンサＡが所定の期間の間、検出域内で二度目に物体を検出すると、水栓休止モードが非作動とされ（時間Ｓｃ−リセット）、あるいは二次センサのセンサＡおよびセンサＢ両方が所定の期間の間、二次センサの検出域内で物体を検出すると、連続水流を作動させ（連続水流モード）、次いで論理プロセッサがトリガされ、一次センサ（センサＣ）の動作をリセットする。水栓システムはこれでスタンバイ状態に戻る（水栓休止モードのリセット）。
【００２３】
１つまたは複数の実施形態では、一次センサ（センサＣ）、二次センサ対（センサＡおよびＢ）、ならびに三次センサ対（センサＤおよびＥ）は、商用および住居用途向けの非接触式自動水栓の実施形態の水量および水温を完全に制御するように機能できることが実証される。
【００２４】
１つまたは複数の実施形態では、非接触式自動水栓は、少なくとも１つの流体入口（冷水／温水入力）および少なくとも１つの流体出口（混合冷水／温水出力）をそれぞれ有し、水栓吐水口への水流を制御するように１つまたは複数のソレノイド弁および電動ギア弁と組み合わされた、水量制御弁アセンブリおよび水温制御弁アセンブリを備える。
【００２５】
１つまたは複数の実施形態では、水量および水温のデフォルト設定は、二次センサ対（センサＡおよびＢ）と三次センサ対（センサＤおよびＥ）との組み合わせ機能によって、論理プロセッサでプログラムされる（水量・水温デフォルト設定モード）。水栓が一次水流モードまたは連続水流モードのとき、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）は水流のための作動位置にある。三次センサのセンサＤおよびＥは両方とも、所定の期間の間、検出域内の物体の存在を感知する（時間デフォルト設定）。その結果、論理プロセッサは、現在の水温および水量を、水量および水温のデフォルト設定に保つ（デフォルト水量・水温リセット機能）。独自のデフォルト水量・水温リセット機能は、前回の水温設定による急な温水流によってユーザが誤って負傷するのを防ぎ、水質保全のための最小限の要件で水栓水流を保つ。
【００２６】
１つまたは複数の実施形態では、論理プロセッサはマイクロチップおよび回路基板を備える。論理プロセッサは、すべての電子センサ（センサＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥ）、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）、ならびに水温制御弁アセンブリ（弁Ｂ）の入出力を処理するようにプログラムされる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、電気電源パッケージは、論理プロセッサ回路基板に直流を供給して、センサ、水量制御弁アセンブリ、および温度制御弁アセンブリを作動させる、バッテリーパックおよび交流直流変換器を含む。
【００２８】
上述のパラグラフ［００５］および［００６］（一次水流モード）で例示したように、この非接触式自動水栓は従来の自動水栓を大幅に上回る改善である。
【００２９】
上述のパラグラフ［００８］（温度制御モード）に記載したように、二次センサ対（センサＡおよびＢ）は「非接触」動作で水栓水温度を制御し、デフォルト水量・水温リセット機能は、急な温水流による負傷を防ぐ（課題１の解決）。
【００３０】
上述のパラグラフ［００７］および［０１０］（連続水流モード）に記載したように、二次センサ（センサＡおよびＢ）両方の作動によって水栓の連続水流を制御する（課題２の解決）。
【００３１】
上述のパラグラフ［０１１］および［０１２］（水栓休止モード）に記載したように、二次センサのセンサＡは一次センサ（センサＣ）の動作を休止させて水流を停止し、水栓水流を作動させることなく一次検出域内でユーザが作業できるようにする（課題３の解決）。
【００３２】
パラグラフ［００９］（水量調節モード）に記載したように、三次センサ対（センサＤおよびＥ）は水栓水流を調節する能力を提供する（課題４の解決）。
【００３３】
パラグラフ［０１５］（水量・水温デフォルト設定モード）に記載したように、水量および水温は水質保全のために最も快適な温度および経済的な流量で維持される（課題５の解決）。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施形態による非接触式自動水栓システムを示すブロック図である。
【図２】一実施形態による非接触式自動水栓を示す図である。
【図３】一実施形態によるシステムおよび方法の制御論理を示すフローチャートである。
【図４】一実施形態によるシステムおよび方法の制御論理を示す論理フローチャートである。
【図５】一実施形態による非接触式自動水栓の両側にある複数の電子センサを示す図である。
【図６】一実施形態による非接触式自動水栓の両側にある複数の電子センサを示す別の図である。
【図７】一実施形態による非接触式自動水栓の複数の電子センサの配置を示す図である。
【図８】一実施形態による非接触式自動水栓の複数の電子センサの別の配置を示す図である。
【図９】一実施形態による非接触式自動水栓の複数の電子センサのさらに別の配置を示す図である。
【図１０】一実施形態による水量制御弁アセンブリおよび温度制御弁アセンブリの構成を示す図である。
【図１１】一実施形態による水量制御弁アセンブリおよび温度制御弁アセンブリの別の構成を示す図である。
【図１２】一実施形態による水量制御弁アセンブリおよび温度制御弁アセンブリのさらに別の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下の説明は、本発明の一般的な原理を例示する目的でなされるものであり、本明細書で請求される発明概念を限定しようとするものではない。さらに、本明細書に記載される特定の特徴は、様々な可能な組み合わせおよび置換それぞれに記載される他の特徴と組み合わせて使用することができる。本明細書において別の形で具体的に定義しない限り、すべての用語は、明細書によって暗示される意味、ならびに当業者によって理解される意味、かつ／または辞書、論文などで定義される意味を含む、それら用語の可能な限り広範な解釈を与えられるものとする。本明細書は、非接触式自動水栓、ならびにその動作および／または構成部品のいくつかの好ましい実施形態を開示することができる。以下の説明は、明瞭にするため、また本発明を文脈に入れるため、非接触式自動水栓の観点から記載されるが、本明細書の教示はすべての種類のシステム、デバイス、および用途に対して広範に適用されてもよいことに留意されたい。
【００３６】
本発明の例示的実施形態は、すべての動作上の必要性に対して完全に機能させることができる、洗面所・バスルーム・キッチンタイプの水栓を提供する。使用が簡単で便利な水効率の良い動作を提供するため、一次水流モードで最も水効率の良い動作を提供するように、吐水口の下に物体が存在することを検出する一次電子センサに応答して水流が作動したり非作動とする。シンク、容器を満たす、または皿を洗う、食品を洗うなどの他の用途では、連続水流が求められる。一実施形態では、水栓本体のいずれの部分にも触れることなく、水栓の連続水流モードを切り換えることができる。人の個人衛生は、水栓の任意の部分と接触させないことによって保護される。独自に設計された水栓休止モードでは、ユーザは水を流すことなく水栓の近傍で作業することができる。さらに、二対のセンサは、水量調節モードおよび温度制御モードで機能して、ユーザを水栓と接触させることなく水量および水温を調節する。独自の水量・水温デフォルト設定モード機能は、デフォルト水量設定およびデフォルト水温設定を提供して、前回の使用からの急な温水流によってユーザが誤って負傷するのを防ぐとともに、水質保全のための最小限の要件で水栓水流を維持する。
【００３７】
図１は、一実施形態による例示的な非接触式自動水栓のブロック図である。例示の非接触式自動水栓システム（１００）は、冷水源（１０４）、温水源（１０５）、および水栓への出口混合水流（１０６）と連結されて示される。システム（１００）は、１つの一次電子センサ（１１１）、一対の二次電子センサアセンブリＡおよびＢ（１１２および１１３）、一対の三次電子センサアセンブリＤおよびＥ（１１４および１１５）、電気電源パッケージ（１２１）、論理プロセッサ回路基板（１２２）、水量制御アセンブリ（弁Ａ）（１２３）、ならびに温度制御システムアセンブリ（弁Ｂ）（１２４）を含む。一次電子センサＣ（１１１）、二次電子センサ対ＡおよびＢ（１１２、１１３）、および三次電子センサ対ＤおよびＥ（１１４、１１５）からの感知信号（１４１、１４２、１４３、１４４、および１４５）は、論理プロセッサ回路基板（１２２）に信号を入力する。論理プロセッサの出力（３０１および３０２）、水量制御アセンブリ（１２３）および温度制御システムアセンブリ（１２４）を制御する。電気電源パッケージ（１２１）は、システム全体に電力供給するため、論理プロセッサ回路基板（１２２）に電力（１４８）を供給する。
【００３８】
図２は、本発明の非接触式自動水栓システムの機能の実施形態を示す図である。一次センサＣ（１１１）の機能は、手または食品などを洗うためにシンク領域（１０８）に水が必要なとき、一次水流モードを作動させることである。二次センサ対（センサＡ）（１１２）および（センサＢ）（１１３）は、水温を調節する、一次センサ（センサＣ）を休止する、ならびにシンク、容器を満たす、または皿、食品を洗うためなど、連続水流モードを作動／非作動とするという３つの機能に役立つ。
【００３９】
一次水流モードまたは連続水流モードでは、水は水栓から流れ、二次センサ対（センサＡおよびセンサＢ）（１１２および１１３）は水温を調節するように機能する（温度制御モード）。一次センサ（センサＣ）（１１１）が非作動モードに入ると、センサＡ（１１２）の作動によって「水栓休止モード」がトリガされ、センサＣ（１１１）の機能を休止させて、水を流すことなく水栓の近傍でユーザが作業できるようになる。
【００４０】
三次センサ対（センサＤ、センサＥ）（１１４）（１１５）は、水栓の水流を制御する（水量調節モード）。
【００４１】
二次センサ対（センサＡ、センサＢ）（１１２）（１１３）および三次センサ対（センサＤ、センサＥ）（１１４）（１１５）は、水栓の水量および水温のデフォルト設定を制御する（水量・水温デフォルト設定モード）。
【００４２】
図３は、一実施形態による洗面所・キッチンタイプの水栓の例示的な実施形態である。例示の非接触式自動水栓システム（１００）は、水栓吐水口（１０１）への混合水流（１０６）とともに示される。水栓吐水口（１０１）は、水栓本体（１０１）に取り付けられた、１つの一次電子センサ（１１１）、ＬＥＤインジケータ（１１８）、一対の二次電子センサ（１１２および１１３）、ならびに一対の三次電子センサ（１１４および１１５）を備える。これらの電子センサ（１１１、１１２、１１３、１１４、および１１５）はそれぞれ、物体の存在を検出する一組の赤外線送受信器と、システム情報を表示するＬＥＤインジケータ（１１８）とを含む。
【００４３】
一次センサＣ（１１１）は、一次水流モード動作のためにシンク領域（１０８）を感知する。二次センサ対ＡおよびＢ（１１２および１１３）ならびに三次電子センサ対（１１４および１１５）は、水栓（１０１）の連続水流モード、温度制御モード、水栓休止モード、および水量調節モードを制御するように機能する。水栓システム（１００）はまた、必要な電力（１４８）を制御システムに供給する電気電源パッケージ（１２１）、水栓システム（１００）を制御するために予めロードされた論理プログラムを含む論理プロセッサ回路基板（１２２）、水量制御（３０１）のための水量制御弁アセンブリ（１２３）、および水温制御（３０２）のための温度制御弁アセンブリ（１２４）を含む。
【００４４】
図４は、一実施形態による、水量および水温制御を制御して「非接触」かつ「自動」で水栓を使用できるようにするため、電子センサ（例えば、赤外線センサ）、検出デバイス、論理プロセッサ、水量制御弁を使用するシステムの論理手順および方法を示す論理図である。
【００４５】
一次センサ（センサＣ）（１１１）の検出域（１７１）内（例えば、シンク内）に物体が存在すると、一次センサ（センサＣ）（１１１）が作動し（１４１）、水栓吐水口（１０１）へと水を流すため、論理プロセッサ（１２２）は水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）を作動させる（３０１）（一次水流モードの作動）（２０１）。
【００４６】
一次水流モード（２０１）動作が作動すると、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）は水流のための作動位置になり、一次センサ（センサＣ）（１１１）が検出域（１７１）内（例えば、シンク内）に存在する物体を検出しない（１４１）と、論理プロセッサ（１２２）は水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）を非作動とさせて（３０１）、水栓吐水口（１０１）への水流を停止する（一次水流モードの非作動）（２０１）。
【００４７】
二次センサ（センサＡおよびセンサＢ）（１１２および１１３）の両方が、所定の期間の間、検出域内で物体（例えば、手）の存在を感知するといつでも（時間連続流オン）（１４２および１４３）、論理プロセッサ（１２２）は、水栓吐水口（１０１）への連続水流（２５２）（連続水流モード）（２０２）のため、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）を作動させる（３０１）。この連続水流モード（２０２）動作は、一次センサ（センサＣ）（１１１）の検出域（１０８）内に自分の手を置き続けることなくシンクまたは容器を満たしたいユーザにとって便利である（連続水流モードの作動）（２０２）。
【００４８】
図４に示されるように、一実施形態では、システムは、一次水流モード（２０１）または連続水流モード（２０２）であり、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）は水栓吐水口（１０１）への水流の作動位置にある。二次センサのセンサＡ（１１２）は検出域内の物体（例えば、指）の存在を検出（１４２）し（１７２）、論理プロセッサ（１２２）は、センサ（センサＡ）（１１２）の感知期間に応じて適宜、温度制御弁アセンブリ（弁Ｂ）（１２４）の温水流（１０５）を増加させるとともに冷水流（１０４）を減少させることによって、水栓水流温度を上昇させる。二次センサ対のセンサＢ（１１３）が検出域（１４３）内の物体（例えば、指）の存在を検出すると（１７３）、論理プロセッサ（１２２）は、センサ（センサＢ）（１１３）の感知期間に応じて適宜、温度制御弁アセンブリ（弁Ｂ）（１２４）の温水流（１０５）を減少させるとともに冷水流（１０４）を増加させることによって、水栓水流温度を低下させる。水栓水流温度は、ユーザが水栓本体（１０１）のいずれの部品にも触れることなく、二次センサ対（センサＡおよびセンサＢ）（１１２および１１３）を機能させることによって制御される（温度制御モード）（２０３および２０４）。
【００４９】
図４に示されるように、別の実施形態では、システムはやはり一次水流モード（２０１）または連続水流モード（２０２）であり、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）は水栓吐水口（１０１）への水流（３０１）の作動位置にある。三次センサのセンサＤ（１１４）が検出域内の物体（例えば、指）の存在を感知（１４４）すると（１７４）、論理プロセッサ（１２２）は、センサＤ（１４４）の感知期間に応じて適宜、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）の温水流および冷水流両方を増加させることによって、水栓吐水口（１０１）への水流を増加させる（２６０）。三次センサのセンサＥ（１１５）が検出域内の物体（例えば、指）の存在を感知（１４５）すると（１７５）、論理プロセッサ（１２２）は、センサＥ（１１５）の感知期間に応じて適宜、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）の温水流および冷水流両方を減少させることによって、水栓吐水口（１０１）への水流を減少させる（２６１）。水栓水流は、水栓（１０１）のいずれの部品にも触れることなく、三次センサ対（センサＤおよびセンサＥ）（１１４および１１５）を機能させることによって調節される（水流調節モード）（２０６および２０７）。
【００５０】
別の実施形態では、水栓が連続水流モード（２０２）のとき、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）は水栓吐水口（１０１）への水流のために作動する（３０１）。二次センサ（センサＡおよびセンサＢ）（１１２および１１３）は両方とも、所定の期間の間、検出域内の物体（例えば、手）の存在を感知し（１４２および１４３）（時間連続流オフ）、論理プロセッサ（１２２）は、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）を非作動とさせて（３０１）、連続水流（２５２）（連続水流モード）（２０２）を停止する（連続水流モードの非作動）（２０２）。
【００５１】
一実施形態では、水栓（１００）がスタンバイモードのとき、一次センサ（センサＣ）（１１１）は検出域内に存在する物体を感知せず（２５５）、水量制御弁アセンブリ（弁Ａ）（１２３）は、水栓吐水口からの水流がない（２５６）非作動モード（３０１）に設定される。所定の期間の間、二次センサのセンサＡ（１１２）の検出域内に物体（例えば、手または指）が検出（１４２）されると（時間Ｓｃ−休止）、論理プロセッサ（１２２）がトリガされて一次センサ（センサＣ）（１１１）の機能が休止（２５７）され、これを「水栓休止モード」（２０５）と呼ぶ。水栓休止モードでは、ユーザは、水質保全のために水栓水流を作動させることなく一次センサの検出域内で作業することができる（水栓休止モードの開始）。
【００５２】
水栓休止モード（２０５）では、一次センサ（センサＣ）（１１１）は休止される（２５７）。二次センサのセンサＡ（１１２）が所定の期間の間、検出域内で物体（例えば、手または指）を検出（１４２）し（時間Ｓｃ−リセット）、それによって論理プロセッサがトリガされ、一次センサ（センサＣ）（１１１）の機能がリセット（２５７）される。連続水流（連続水流モード）はまた、センサＡおよびセンサＢ両方を動作させることによって作動させることができ、次いで、論理プロセッサもトリガされて、一次センサ（センサＣ）（１１１）の機能をリセット（２５７）する。水栓システム（１００）は次にスタンバイ状態に戻る（水栓休止モードのリセット）（２０５）。
【００５３】
水量（２０９）および水温（２０８）のデフォルト設定は、二次センサ（センサＡ、センサＢ）（１１２、１１３）および三次センサ（センサＤ、センサＥ）（１１４、１１５）を組み合わせた機能によって論理プロセッサ（１２２）でプログラムされる。独自のデフォルト水量（２６３）および水温（２６２）リセット機能は、前回の使用からの急な温水流によってユーザが誤って負傷するのを防ぐとともに、水質保全のための最小限の要件で水栓水流を維持する。
【００５４】
別の実施形態では、水量制御弁アセンブリ（１２３）および水温制御弁アセンブリ（１２４）は、そこから水栓吐水口への水量（１０６）および水温を制御する１つまたは複数の電磁弁および電動ギア弁と組み合わせた、冷水入口（１０４）、温水入口（１０５）、および１つの流体出口（１０６）導管を備える。
【００５５】
一次センサ（センサＣ）（１１１）、二次センサ対（センサＡおよびセンサＢ）（１１２、１１３）、ならびに三次センサ対（センサＤおよびセンサＥ）（１１４、１１５）は、商用および住居用途向けの非接触式自動水栓の水量（３０１）および水温（３０２）を完全に制御するように機能する。
【００５６】
図５および図６は、本発明の一実施形態による水栓を示す。一次センサＣ（１１１）の感知ビームは水栓（１０１）の前面に方向付けられ、二次センサ対（１１２および１１３）ならびに三次センサ対（１１４および１１５）は、干渉を防ぐため、一次センサ（センサＣ）（１１１）から約９０°の角度で水栓本体の異なる面に取り付けられる。
【００５７】
図７および図８は、電子センサの異なる配置を有する一実施形態を示す。本発明の一実施形態によれば、一次センサ（センサＣ）（１１１）は、より良好な検出のために水栓吐水口（１０１）の出口に設置されてもよい。本発明の他の実施形態は、一次センサ（センサＣ）（１１１）を水栓吐水口（１０１）の他の位置に設置してもよいことに留意されたい。
【００５８】
図９は、電子センサの異なる配置を有するいくつかの実施形態を示す。個別の水栓センサ部（１２７）の設計特微は、特に子ども、障害者、および年配者などに向けた、キッチン・洗面所用途の容易なアクセスを提供する。
【００５９】
図１０は、水量制御弁アセンブリ（１２３）および温度制御弁アセンブリ（１２４）の一実施形態を示す。水量制御弁アセンブリ（１２３）は、ソレノイド弁（１８１）および電動ギア弁（１８２）を備える。ソレノイド弁（１８１）は、論理プロセッサから信号（３０１）を受け取って、弁（１８１）のオンオフをトグルで切り換えて水栓吐水口（１０１）への水流（１０６）を開始／停止する。電動ギア弁（１８２）は、信号入力（３０１）にしたがって水流（１０６）を調節する。温度制御弁アセンブリ（１２４）は、論理プロセッサ（１２２）の出力からの入力信号（３０２）にしたがって、冷水入口（１０４）および温水入口（１０５）からの冷水／温水流量比を調節する、三方向電動ギア弁（１８３）を備える。
【００６０】
図１１は、本発明の水量制御弁アセンブリ（１２３）および温度制御弁アセンブリ（１２４）の別の実施形態を示す。水量制御弁アセンブリ（１２３）および温度制御弁アセンブリ（１２４）は、ソレノイド弁（１８１）ならびに２つの電動ギア弁（１８４および１８５）を備える。ソレノイド弁（１８１）は、論理プロセッサから信号（３０１）を受け取って、ソレノイド弁（１８１）のオンオフをトグルで切り換えて水栓吐水口への水流を開始／停止する。水量制御弁アセンブリ（１２３）および温度制御弁アセンブリ（１２４）は、論理プロセッサ（１２２）の出力からの入力信号（３０１および３０２）にしたがって、冷水入口（１０４）および温水入口（１０５）からの冷水／温水流量比を調節する、二方向電動ギア弁（１８４および１８５）を備える。
【００６１】
図１２は、組み合わされた水量制御弁アセンブリ（１２３）および温度制御弁アセンブリ（１２４）を示す。水量制御弁アセンブリ（１２３）および温度制御弁アセンブリ（１２４）は、論理プロセッサ（１２２）の出力からの入力信号（３０１および３０２）にしたがって、オンオフをトグルで切り換え、冷水入口（１０４）および温水入口（１０５）からの冷水／温水流量比を調節する、二方向電動ギア弁（１８６および１８７）を備える。
【００６２】
本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正が当業者によって行われてもよい。したがって、例示される実施形態は単に例示の目的で記載されてきたものであり、以下の請求項によって定義されるように本発明を限定するものと解釈すべきでないことを理解すべきである。例えば、請求項の要素が特定の組み合わせで後述されるという事実にもかかわらず、本発明は、開示される要素のうちより少数のもの、より多数のもの、または異なるものの別の組み合わせを含むことが明らかに理解されるはずである。本発明およびその様々な実施形態について説明する本明細書に使用される語句は、それらの一般に定義される意味合いだけではなく、本明細書における特別な定義により、単一の種類を表すそれらの総括的な構造、材料、または作用をも含むものと理解されたい。
【００６３】
したがって、以下の請求項の語句または要素の定義は、本明細書では、逐語的に記載される要素の組み合わせを含むのみではないものと定義される。この意味で、したがって、以下の請求項における要素の任意の１つに対して２つ以上の要素の等価な置換が行われてもよく、単一の要素が請求項における２つ以上の要素と置き換えられてもよいことが想到される。要素は特定の組み合わせで作用するものとして上述され、さらにはそのように最初に請求されることがあるが、請求される組み合わせの１つまたは複数の要素を場合によっては組み合わせから削除することができ、請求される組み合わせは副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形を対象としてもよいことが明らかに理解されるべきである。
【００６４】
当業者から見て既知のまたは後に考案される、請求される主題の非実質的な変更は、等しく請求項の範囲内にあるものとして明らかに想到される。したがって、当業者にとって既知のまたは後に既知となる明白な置換は、定義される要素の範囲内にあるものとして定義される。したがって、請求項は、具体的に例示し上述したもの、概念的に等価なもの、明白に置換できるもの、また本発明の本質的な発想を組み込んだものを含むものと理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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【国際調査報告】
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