(57)【要約】【課題】吐水ヘッドに搭載した加速度センサを用いて吐水ヘッドからの吐止水を制御する水栓装置の使い勝手を、従来に比べて向上させることを目的とする。【解決手段】吐水ヘッドに取り付けられた加速度検知手段と、吐水ヘッドへの流路を開閉する開閉手段と、開閉手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加速度検知手段が検知した加速度に基づいて、吐水ヘッドに対する「タップ」操作を判別し、吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、加速度検知手段が検知した所定方向の加速度変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつピーク発生の直前の加速度変化が第２の振幅以下である時間が第１の所定時間以上継続しており、ピーク発生直後の加速度変化が減衰することであり、判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、開閉手段を制御することを特徴とする水栓装置。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路から供給された湯水を吐出する吐水口が形成された吐水ヘッドと、前記吐水ヘッドに取り付けられた加速度検知手段と、前記流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記加速度検知手段が検知した加速度に基づいて、前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作を判別し、
前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、前記加速度検知手段が検知した所定方向の加速度変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の加速度変化が第２の振幅以下である時間が第１の所定時間以上継続しており、前記ピーク発生直後の加速度変化が減衰することであり、
前記判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、前記開閉手段を制御することを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、前記加速度検知手段が検知した所定方向の加速度変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の加速度が第２の振幅以下である時間が第１の所定時間以上継続しており、前記ピーク発生から第２の所定時間後の加速度変化が減衰振動となることであり、
前記判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、前記開閉手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の水栓装置。
【請求項３】
前記加速度手段は互いに直交する３軸の加速度を出力するものであり、
前記制御手段は３軸の各軸のそれぞれについて、加速度とその移動平均の差分の絶対値である第１の信号を算出し、
前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、
３軸のいずれかの軸の前記第１の信号において変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の３軸全ての加速度が第２の振幅以下である時間が第１の所定時間以上継続しており、更に、前記ピーク発生時の３軸全ての第１の信号の中から最大ピーク値を選択し、前記３軸それぞれの第１の信号が、選択した前記最大ピーク値に対して時間と共に縮小する所定の割合を越えずに減衰することであり、
前記判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、前記開閉手段を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水栓装置に関し、特に、吐水ヘッドに加速度検知手段を備えている水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、加速度センサを搭載したシャワーヘッド装置について記載されており、加速度センサを用いてシャワーヘッドを「振る」「タップ」等の直感的操作を検知し、このような直感的操作に応じてシャワーヘッド装置の吐止水を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、使用者は、シャワーヘッドに吐止水を指示する意図を持たずにシャワーヘッドを振ったり叩いたりすることもあり、使用者が意図しないタイミングで吐水が開始されたり止水されたりする等の誤検出の可能性があった。また、使用者が操作を行っていなくても、使用者がシャワーヘッドを振ったり叩いたりしたときと同様の加速度が発生する場合もあり、これも誤検出の原因となる可能性があった。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、吐水ヘッドに搭載した加速度センサを用いて吐水ヘッドからの吐止水を制御する水栓装置の使い勝手を、従来に比べて向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様の１つは、流路から供給された湯水を吐出する吐水口が形成された吐水ヘッドと、前記吐水ヘッドに取り付けられた加速度検知手段と、前記流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記加速度検知手段が検知した加速度に基づいて、前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作を判別し、前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、前記加速度検知手段が検知した所定方向の加速度変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の加速度変化が第２の振幅以下で安定している時間が第１の所定時間以上継続しており、前記ピーク発生直後の加速度変化が減衰することであり、前記判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、前記開閉手段を制御させる水栓装置である。
【０００７】
前記加速度検知手段が検知する加速度は、使用者が前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作で「タップ」操作とその他の操作を行った場合でも、衝撃により発生する加速度変化の振幅のピーク値は同じ場合がある。そこで振幅のピーク発生の直前の加速度変化が一定の振幅以下である時間を確認して、さらにピーク発生直後の加速度変化の減衰を確認することで、前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作で「タップ」操作のみを検出することができ、検出制度が向上し、更には使用者の操作に対する応答速度が向上したりするので使い勝手を向上させることができる。なお、ここでいう「タップ」操作とは、前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作のことである。
【０００８】
本発明の選択的な態様の１つとして、前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、前記加速度検知手段が検知した所定方向の加速度変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の加速度が第２の振幅以下で安定している時間が第１の所定時間以上継続しており、前記ピーク発生から第２の所定時間後の加速度変化が減衰振動となることであり、前記判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、前記開閉手段を制御させる水栓装置である。
【０００９】
前記加速度検知手段が検知する加速度は、使用者が前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作で「タップ」操作とその他の操作を行った場合でも、衝撃により発生する加速度変化の振幅のピーク値は同じ場合がある。しかし、「タップ」操作の場合はその後に前記吐水ヘッドから手を離すことになるため、その際に所定方向に加速度変化が減衰振動として所定時間検出される。この特徴的な減衰振動波形を判定条件とすることで、前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作で「タップ」動作のみを検出することができ、検出精度が向上し、使い勝手を向上させることができる。
【００１０】
本発明の選択的な態様の１つとして、前記加速度手段は互いに直交する３軸の加速度を出力するものであり、前記制御手段は３軸の各軸のそれぞれについて、加速度とその移動平均の差分の絶対値である第１の信号を算出し、前記吐水ヘッドに対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、３軸のいずれかの軸の前記第１の信号において変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の３軸全ての加速度が第２の振幅以下に安定している時間が第１の所定時間以上継続しており、更に、前記ピーク発生時の３軸全ての第１の信号の中から最大ピーク値を選択し、前記３軸それぞれの第１の信号が、選択した前記最大ピーク値に対して時間と共に縮小する所定の割合を越えずに減衰することであり、前記判定条件により「タップ」操作が有ると判定した場合、前記開閉手段を制御させる水栓装置である。
【００１１】
前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作は、操作する手が右手か左手かの違いで与える衝撃が左右方向で異なり、また上下方向も加えると多方面からの操作が可能となっている。また操作するつもりがなくても、前記吐水ヘッドに身体がぶつかるだけでも、同様な衝撃が加わることになる。また、水栓装置や水栓装置を取り付ける洗面台なども多種多様なため１軸の加速度変化での判別では困難な場合がある。このため３軸の加速度とその移動平均の差分の絶対値を算出して、振幅のピークを３軸のいずれかの軸で検出し、かつ振幅のピーク発生の直前の加速度変化が３軸全て一定の振幅以下で安定している時間を確認して、さらにピーク発生直後の加速度変化を３軸それぞれで減衰していることを確認することで、前記吐水ヘッドに衝撃を与える種類の操作で「タップ」操作のみを検出することができ、検出制度が向上し、使い勝手を向上させることができる。
【００１２】
なお、以上説明した水栓装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり、他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本発明は前記水栓装置を備える吐水システム、前記水栓装置の構成に対応した工程を有する水栓装置制御方法、前記水栓装置の構成に対応した機能をコンピュータに実現させる制御プログラム、当該制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吐水ヘッドに搭載した加速度センサを用いて吐水ヘッドからの吐止水
を制御する水栓装置の使い勝手を、従来に比べて向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の付号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１５】
本発明は、加速度センサを用いた装置について適用可能であり、実施例の一例として、加速度センサを水栓機器に適用した場合について説明する。
【００１６】
【図１】本実施形態に係る水栓装置の構成を示す外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る水栓装置における水の流れと信号の伝送経路を示す図である。
【図３】水栓装置における水と信号の流れの他の例を示す図である。
【図４】水栓装置の吐止水制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】タップ判定用加速度データ前処理の具体例を示すフローチャートである。
【図６】タップ操作によって発生する加速度の変化の一例を示す図である。
【図７】タップ判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【図８】最大ピーク判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【図９】事前安定判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１０】タップ鋭さ判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１１】タップ操作によって発生する各軸加速度データと移動平均の差の絶対値の変化の一例を示す図である。
【図１２】タップ鋭さ採点処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１３】タップ操作によって発生する各軸加速度データと移動平均の差の絶対値の変化の一例を示す図である。
【図１４】ピーク、ボトム検出処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１５】減衰振動採点処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１６】タップ操作によって発生する加速度の変化の一例を示す図である。
【図１７】握る操作によって発生する加速度の変化の一例を示す図である。
【図１８】握る操作によって発生する加速度の変化の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、下記の順序に従って本発明を説明する。
（１）本実施形態の構成：
（２）吐止水制御処理：
（３）まとめ：
【００１８】
（１）本実施形態の構成：
図１は本実施形態に係る水栓装置の構成を示す外観斜視図、図２は本実施形態に係る水栓装置における水の流れと信号の伝送経路を示す図である。なお、図２において、水の流れは実線で示し、信号の伝送経路は破線で示してある。
【００１９】
水栓装置１００は、水栓本体１０、吐水ヘッドとしてのシャワーヘッド２０、ハンドル３０、給水ホース４０、給水部５０、給水部５０の電磁弁５５、給湯部６０、給湯部６０の電磁弁６５、混合弁７０、及びコントローラ８０を備える。
【００２０】
シャワーヘッド２０は、水栓本体１０に取り付けて固定したり、引き出して手で持ったりして使えるようになっている。すなわち、水栓本体１０は、取り付けられたシャワーヘッド２０を所定の姿勢に支持するものであり、本実施形態において保持部を構成する。
【００２１】
給水部５０からの給水は、電磁弁５５を介して、水栓本体１０の内部に設けられた混合弁７０へ供給される。給湯部６０からの給湯は、電磁弁６５を介して、混合弁７０へ供給される。混合弁７０に供給された水又は湯は、給水ホース４０を通ってシャワーヘッド２０に供給される。
【００２２】
コントローラ８０は、電磁弁５５，６５の開閉制御を行う。すなわち、コントローラ８０が電磁弁５５のみを開くと給水部５０から混合弁７０へ給水され、コントローラ８０が電磁弁６５のみを開くと給湯部６０から混合弁７０へ給湯され、電磁弁５５及び電磁弁６５を同時に開くと給水部５０からの水と給湯部６０からの湯を混合したものが混合弁７０へ供給される。
【００２３】
ハンドル３０を操作すると、混合弁７０を通ってシャワーヘッド２０へ供給される水と湯の比率や流量が調整される。すなわち、混合弁７０を通る水の比率が大きくなるようにハンドル３０を操作するとシャワーヘッド２０からの吐水温度が低くなり、混合弁７０を通る湯の比率が大きくなるようにハンドル３０を操作するとシャワーヘッド２０からの吐水温度が高くなる。また、混合弁７０の流量が多くなるようにハンドル３０を操作するとシャワーヘッド２０から吐出される水勢が強くなり、混合弁７０の流量が少なくなるようにハンドル３０を操作するとシャワーヘッド２０から吐出される水勢が弱くなる。
【００２４】
なお、水栓装置における水の流れと信号の伝送経路は、図３に示す構成としてもよい。図３は、水栓装置における水の流れと信号の伝送経路の他の例を示す図である。
【００２５】
図３に示す例では、給水部５０からの給水は、混合弁７０に直接供給されるとともに電磁弁１５５にも供給されており、給湯部６０からの給湯は、混合弁７０に直接供給されている。そして、混合弁７０からの給水は、電磁弁１６５を介して給水ホース４０へ供給され、電磁弁１５５からの給水も給水ホース４０へ供給される。
【００２６】
すなわち、図３に示す例では、電磁弁１５５からは給水部５０からの水の通過を制御し、電磁弁１６５は混合弁７０からの水の通過を制御する。このため、電磁弁１５５のみを開くと水がシャワーヘッド２０から吐出され、電磁弁１６５を開くと水と湯を混合したものがシャワーヘッド２０から吐出される。なお、以下では、図２に示す例を用いて説明を行うものとする。
【００２７】
シャワーヘッド２０は、その先端部に加速度センサ２１を内蔵している。加速度センサ２１は、給水ホース４０の外周部に内蔵された信号線Ｌを介してコントローラ８０と接続されている。コントローラ８０は、加速度センサ２１の出力に基づいて電磁弁５５，６５を制御する。
【００２８】
加速度センサには、１軸タイプ、２軸タイプ、３軸タイプがあり、それぞれ検出可能な加速度の方向が１方向（Ｘ）、２方向（Ｘ、Ｙ）、３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）となる。検出の基本原理は各軸とも同じであり、それがいくつ内蔵されているかの違いによる。本実施例では３軸タイプの加速度センサを使用する。但し、本技術の内容の一部のみを実施するのであれば、１軸または２軸の加速度センサを使用することもできる。
【００２９】
図１には、シャワーヘッド２０における加速度センサ２１の各軸の方向を矢印で示してある。なお、各軸の方向は加速度センサ２１を取り付ける向きによって適宜に選択可能であるが、本実施形態では図１に示すように取り付けるものとする。
【００３０】
Ｘ軸は、シャワーの吐水方向と略平行な軸であり、吐水方向（吐水口から水が出て行く方向）を加速度の正符号とする。Ｘ軸の加速度は、吐水方向が真下になるようにシャワーヘッド２０を持つ（保持する）と＋１Ｇ（１Ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）となり、吐水方向が真上を向くようにシャワーヘッド２０を持つと−１Ｇとなる。
【００３１】
Ｙ軸は、シャワーヘッド２０を左右に振る方向とし、下向きに吐水するようにシャワーヘッド２０を持った状態で左方向の加速度の正符号とする。シャワーヘッド２０を左右に振る、またはシャワーヘッド２０を傾けることで、加速度センサ２１のＹ軸方向にプラスまたはマイナスの加速度が発生する。
【００３２】
Ｚ軸は、シャワーヘッド２０の給水ホース４０が繋がる根本と、その反対側の先端をつなぐ軸に略平行な軸とし、先端に向けた加速度を正符号とする。シャワーヘッド２０の先端が上になるように立てて持つとＺ軸の加速度は−１Ｇとなり、シャワーヘッド２０の先端が下になるように、つまり、シャワーヘッド２０をぶら下げるように持つとＺ軸の加速度は＋１Ｇとなる。
【００３３】
（２）吐止水制御処理：
図４は、水栓装置の吐止水制御処理の流れを示すフローチャートである。この吐止水制御処理は、コントローラ８０が加速度センサ２１や電磁弁５５，６５を制御しつつ実行する。
【００３４】
本実施形態の吐止水制御処理では、使用者がシャワーヘッド２０に対して行うタップ動作を、加速度センサ２１からの出力データに基づいて検出する。タップ操作を加速度センサ２１からの出力データに基づいて検出する手法には、加速度の絶対値の大きさで判定する方法や波形のマッチング（波形の形状の認識）等、様々なものが知られているが、本実施形態では加速度の変化の振幅や発生タイミングに係る各種の閾値（加速度出力の絶対値、符号、所定の変化が発生するまでに要する時間、所定の変化が継続する時間、等）を用いて行う。これら各種の閾値は、コントローラ８０のメモリに記憶されている。
【００３５】
以下、本実施形態の吐止水制御処理について詳細に説明する。
【００３６】
コントローラ８０が実行する吐止水制御処理では、まず、初期設定が行われる（Ｓ１００）。本実施形態では、初期状態ではシャワーヘッド２０が水栓本体１０に固定されている（以下、「固定状態」と言う）ものと仮定し、各種の閾値として固定状態に適した値を設定する。
【００３７】
次に、加速度センサ２１から加速度データを受信し、そのデータを元にタップ判定用加速度データ前処理を行う（Ｓ１１０）。この処理については、後に説明するステップＳ２００以降において詳述する。
【００３８】
タップ判定用加速度データ前処理（Ｓ１１０）によりコントローラ８０のメモリに記録された各種加速度データを用いて、タップ判定を行う（Ｓ１２０）。このタップ判定については、後に説明するステップＳ３００以降において詳述する。
タップ判定（Ｓ１２０）により、固定されたシャワーヘッド２０に対してタップ操作が検出されタップ確定となった場合（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、使用者が吐止水を切り替える目的でタップ操作を行ったと認識し、電磁弁開閉切替動作を行う（Ｓ１３１）。この電磁弁開閉切替動作は、電磁弁５５，６５が閉の時は開に、電磁弁５５，６５が開の時は閉に切り替える動作である。タップが確定しなかった場合（Ｓ１３０：Ｎｏ）、何もせず次の処理へ移る。その後５ｍｓ待機した後（Ｓ１４０）、ステップＳ１１０〜の処理を繰り返す。
【００３９】
図５は、タップ判定用加速度データ前処理（Ｓ１１０）の具体例を示すフローチャートである。
【００４０】
同図に示す処理では、加速度センサ２１から各軸の加速度データＸ，Ｙ，Ｚを受信する（Ｓ２００）。このとき、直近の一定時間分の加速度データＸｎ，Ｙｎ，Ｚｎ（ｎ＝１〜８０）が残るように、最新データを保存しつつ古いデータを破棄する（Ｓ２１０）。ここでいう直近の一定時間とは、加速度の移動平均値などを算出するほか、加速度の大きさや変化の状態からタップ操作を判定するために必要なデータを記憶して蓄積しておく時間であり、本実施形態では最新の４００ｍｓ分としてある。このようにしてメモリに記憶された加速度データを用いて、各軸の加速度の移動平均値Ｘａｖｅ，Ｙａｖｅ，Ｚａｖｅを計算する（Ｓ２２０）。その後、最新４００ｍｓ間の各軸データと移動平均の差を取り、その絶対値ＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎ（ｎ＝１〜８０）を計算し記録する（Ｓ２３０）。
【００４１】
図６は、タップ操作によって発生する加速度の変化の一例を示す図である。解説の簡略化のため、１軸分のデータ（例としてＸ軸）のみを表記している。
【００４２】
シャワーヘッド２０は水栓本体１０に固定されているため、図６に示すように、タップ操作が行われる直前まで、静止状態が継続している（図６−（１））。この静止状態の加速度データが加速度の移動平均値Ｘａｖｅとして随時算出される。次いで、シャワーヘッド２０を使用者が叩くことにより加速度が変化し、大きなピークが発生する（図６−（２））。使用者が吐水または止水を行う意思をもってされた通常のタップ操作の場合、この最初のピーク値が判定を行う波形全体（記憶された最新の４００ｍｓの波形）の中の最大加速度となる。その後、加速度値は徐々に静止状態時に算出されていた加速度の移動平均値Ｘａｖｅに収束していく（図６−（３））。その後、通常のタップ操作ではシャワーヘッド２０を手で叩いた後、そのままシャワーヘッド２０に触れたままとならず、素早く手を離す動作となるが、手を離す動作を行った後の加速度データには、シャワーヘッド２０の固有振動数に基づく一定周期の減衰振動が見られる（図６−（４））。この一定周期の減衰振動は、シャワーヘッド２０を手で叩いた時に、一方向に対して力がかかるためシャワーヘッド２０が水栓本体１０の固定部分に対してゆがむような動きとなり、その後手を離した時にシャワーヘッド２０が元の位置に戻ろうとするため発生する。これらの加速度データの特徴をステップＳ３００以降のタップ判定処理において判定し、検出された加速度データは使用者が吐止水を目的として行ったタップ操作かどうかを判定する。
【００４３】
図７は、タップ判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【００４４】
同図に示す処理では、加速度センサ２１が取得した加速度データを元に、シャワーヘッド２０に対してタップ操作が行われたかどうかの判定を行う。取得した一定時間分の加速度データＸｎ，Ｙｎ，Ｚｎ（ｎ＝１〜８０）に対し複数の判定処理を用いて点数付けを行い、その際の点数（以下、変数名を「Ｐｏｉｎｔ」とする）が一定値以上に達した場合にタップ確定と判定する手法を採用している。
【００４５】
タップ判定処理では、初めに最大ピーク判定を行う（Ｓ３００）。
図８は、最大ピーク判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【００４６】
同図に示す最大ピーク判定処理では、記憶されている過去４００ｍｓ間分の加速度データと移動平均の差の絶対値ＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎ（ｎ＝１〜８０）における最大値Ｄｍａｘを探索する（Ｓ３０１）。もし最大値が複数存在した場合、ｎが小さいものを、さらにＺ、Ｘ、Ｙの順に優先度を決める。検出されたＤｍａｘが閾値２Ｇ以上で合った場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｐｏｉｎｔを「Ｄｍａｘの１０倍」に設定する（Ｓ３０３）。検出されたＤｍａｘが閾値２Ｇ未満であった場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、Ｐｏｉｎｔを０に設定する（Ｓ３０４）。なお、この２Ｇという閾値を変えることで、シャワーヘッド２０をタップする動作を認識する強さの下限値を変えることができる。
【００４７】
最大ピーク判定処理で設定されたＰｏｉｎｔのチェックとして、ここでＰｏｉｎｔが０に設定された場合（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、タップ無しと判断し（Ｓ５１０）タップ判定処理を終了する。Ｐｏｉｎｔが１以上の場合（Ｓ３２０：Ｎｏ）、次の処理に進む。
【００４８】
続いて事前安定判定処理を行う（Ｓ３４０）。
図９は、事前安定判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【００４９】
同図に示す事前安定判定処理では、先ほど判定された最大ピーク値Ｄｍａｘの直前の加速度データと移動平均の差の絶対値ＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎ（ｎ＝１〜８０）が基準値以下であるかを判定する。以下、この状態を満たしている場合を安定状態と定義する。通常、シャワーヘッド２０に対しタップ動作を行った場合の加速度データは、安定状態が継続した後、タップの急激な変化が現れる。但し、この加速度データの急激な変化は、使用者によってタップされた力でシャワーヘッド２０が物理的に移動し、その際に生じた加速度が加速度センサ２１によって検出されるものなので、安定状態から所定の立ち上がり時間を要してピーク値に達する。よって、最大ピーク値Ｄｍａｘの直前の加速度データのこの立ち上がり時間を除いて安定状態を判定する必要がある。この立ち上がり時間は、タップする手の速度やシャワーヘッド２０の形状などにも依存するが、通常のタップ操作で１０〜２０ｍｓの範囲にある。例えば安定状態の直後、約１０ｍｓ以内に最大ピーク値が検出される（図６−（１）、（２））。しかし、使用者が吐水または止水を行う意図がなく、タップ操作でなくて、単にシャワーヘッド２０に触れる動作や握る動作などを行った場合、比較的ゆっくりとシャワーヘッド２０に触れる動作となるため、最大ピーク値の直前の加速度データが安定していない傾向がある。本フローチャートは触れる動作や握る動作を誤ってタップ操作として検知すること無く、タップ操作のみを検出する目的で行う。
【００５０】
まず、最大ピーク値Ｄｍａｘが検出された時点より１０ｍｓ前から１００ｍｓまでの加速度データと移動平均の差の絶対値ＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎに対し判定を行う（Ｓ３４１）。このＤｍａｘの検出時点より直前の１０ｍｓ間は、ピーク値に向かって波形が立ち上がる途中であるため、吐止水目的のタップ操作にも関わらず、シャワーヘッド２０が事前安定していないと判断する恐れから、事前安定判定から除外する。事前安定判定は、最大ピーク値Ｄｍａｘが検出された時点より１０ｍｓ前から、１００ｍｓまでの範囲で行う。本実施形態では過去４００ｍｓ分のデータを保持し古いデータは破棄されるため、判定範囲は時間が経過するごとに逐次減少していく。最大ピーク値が検出された時点から１００ｍｓ間の加速度データが保持されていれば（Ｓ３４２：Ｙｅｓ）、次の処理へ移る。最大ピーク値が検出された時点から１００ｍｓ間の加速度データが保持されていない場合（Ｓ３４２：Ｎｏ）、事前安定判定を行うためのデータが少なく判定できないと見なし、Ｐｏｉｎｔを０に設定して処理を終える（Ｓ３４３）。ＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎの中で１箇所も０．０４Ｇを超える部分が無かった場合（Ｓ３４４：Ｙｅｓ）、安定状態と判断し次の処理へ移る。１箇所でも０．０４Ｇを超える部分があった場合（Ｓ３４４：Ｎｏ）、安定していないと見なしＰｏｉｎｔを０に設定して処理を終える（Ｓ３４３）。更に、ＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎの中で１箇所も０．０２Ｇを超える部分が無かった場合（Ｓ３４５：Ｙｅｓ）、より安定した状態と判断し、Ｐｏｉｎｔに２点加点を行う（Ｓ３４６）。１箇所でも０．０２Ｇを超える部分があった場合（Ｓ３４５：Ｎｏ）、何もせず処理を終える。
【００５１】
事前安定判定処理で設定されたＰｏｉｎｔのチェックとして、ここでＰｏｉｎｔが０に設定された場合（Ｓ３６０：Ｙｅｓ）、タップ無しと判断し（Ｓ５１０）タップ判定処理を終了する。Ｐｏｉｎｔが１以上の場合（Ｓ３６０：Ｎｏ）、次の処理に進む。
【００５２】
続いてタップ鋭さ判定処理を行う（Ｓ３８０）。
図１０は、タップ鋭さ判定処理の具体例を示すフローチャートである。
【００５３】
同図に示すタップ鋭さ判定処理では、最大ピーク値Ｄｍａｘの直後、Ｄｍａｘが検出されてから８０ｍｓ間の加速度データの推移について判定を行う。タップする手の速度やシャワーヘッド２０の形状などにも依存するが、通常、シャワーヘッド２０に対しタップ操作を行った場合の加速度データは、最大ピーク値Ｄｍａｘが検出されてから８０ｍｓ程、長くても１２０ｍｓ程で静止状態時に算出されていた加速度の移動平均値Ｘａｖｅに収束していく（図６−（３））。しかし、触れ動作や握り動作などを行った場合、最大ピーク値検出直後の加速度データが収束せず、最大ピーク値近くまで再度検出する場合がある。本フローチャートは触れ動作や握り動作を誤ってタップ操作として検知すること無く、タップ操作のみを検出する目的で行う。
【００５４】
まず、Ｄｍａｘが検出された時点より経過時間が２０ｍｓ以上４０ｍｓ未満の全データＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎに対し比較判定を行い（Ｓ３８１）、全データが「Ｄｍａｘの０．５倍未満」だった場合（Ｓ３８２：Ｙｅｓ）次のチェックに進み、ひとつでも「Ｄｍａｘの０．５倍以上」だった場合（Ｓ３８２：Ｎｏ）タップ波形では無いと見なしＰｏｉｎｔを０に設定して処理を終える（Ｓ３８７）。次にＤｍａｘが検出された時点より４０ｍｓ以上６０ｍｓ未満の全データＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎに対し比較判定を行い（Ｓ３８３）、全データが「Ｄｍａｘの０．３未満」だった場合（Ｓ３８４：Ｙｅｓ）次のチェックに進み、ひとつでも「Ｄｍａｘの０．３以上」だった場合（Ｓ３８４：Ｎｏ）タップ波形では無いと見なしＰｏｉｎｔを０に設定して処理を終える（Ｓ３８７）。続いてＤｍａｘが検出された時点より６０ｍｓ以上８０ｍｓ未満の全データＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎに対し比較判定を行い（Ｓ３８５）、全データが「０．５Ｇ未満」だった場合（Ｓ３８６：Ｙｅｓ）タップ鋭さ判定処理を終了し、ひとつでも「０．５Ｇ以上」だった場合（Ｓ３８６：Ｎｏ）タップ波形では無いと見なしＰｏｉｎｔを０に設定して処理を終える（Ｓ３８７）。
【００５５】
図１１は、タップ操作によって発生する各軸加速度データと移動平均の差の絶対値の変化の一例を示す図である。解説の簡略化のため、１軸分のデータ（例としてＸ軸）のみを表記している。この例に対してタップ鋭さ判定処理を行うと、加速度データと移動平均の差の絶対値がそれぞれの閾値を超えていないため、Ｐｏｉｎｔの初期化は行わない。
【００５６】
図７のタップ鋭さ判定処理（Ｓ３８０）で設定されたＰｏｉｎｔのチェックとして、ここでＰｏｉｎｔが０に設定されていた場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、タップ無しと判断し（Ｓ５１０）タップ判定処理を終了する。Ｐｏｉｎｔが１以上の場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、次の処理に進む。
【００５７】
続いてタップ鋭さ採点処理を行う（Ｓ４２０）。
図１２は、タップ鋭さ採点処理の具体例を示すフローチャートである。
【００５８】
同図に示すタップ鋭さ採点処理では、最大ピーク値Ｄｍａｘから後の８０ｍｓ間の加速度データのピーク値が徐々に減少しているか判定を行う。通常、シャワーヘッド２０に対しタップ操作を行った場合の加速度データは、最大ピーク値Ｄｍａｘが検出されてから８０ｍｓ程で静止状態時に算出されていた加速度の移動平均値Ｘａｖｅに収束していき、その際に細かい加速度の変化があって加速度の波形に複数のピーク値が表れても、ピーク値は時間経過と共に小さくなり、つまり、直前のものより小さい値を示す（図６−（３））。しかし、触れ動作や握り動作などを行った場合、最大ピーク値検出直後の加速度データが不規則に変化を続けて収束せず、その間に現れる複数のピーク値は、時間経過を追ってみると、直前のピーク値より後に大きいピーク値を検出する場合がある。本フローチャートは触れる動作や握る動作を誤ってタップ操作として検知すること無く、タップ操作のみを検出する目的で行う。
【００５９】
まず、Ｄｍａｘが検出された時点より０ｍｓから８０ｍｓ後までの全データＸＤｎ，ＹＤｎ，ＺＤｎに対しピーク値を探索する（Ｓ４２１）。検出したピーク値をそれぞれＰＸＤｎ，ＰＹＤｎ，ＰＺＤｎ（ｎ＝１〜３）とする。探索した結果、ピーク値を発見できなかった値は０とする。次に検出したピーク値が徐々に減少しているか（ＰＸＤ１＞ＰＸＤ２＞ＰＸＤ３）判定し、時間経過とともに順に減少していた場合（Ｓ４２２：Ｙｅｓ）、Ｐｏｉｎｔに６０加算する。ピーク値が増加している箇所がある場合（Ｓ４２２：Ｎｏ）、増加箇所に応じてＰｏｉｎｔを減点する処理を行う（Ｓ４２４〜Ｓ４２９）。その後、Ｙ軸、Ｚ軸に対しても同様の判定処理を行う（Ｓ４３０）。
【００６０】
図１３は、タップ操作によって発生する各軸加速度データと移動平均の差の絶対値の変化の一例を示す図である。解説の簡略化のため、１軸分のデータ（例としてＸ軸）のみを表記している。この例に対してタップ鋭さ採点処理を行うと、検出したピーク値が徐々に減少しているため（ＰＸＤ１＞ＰＸＤ２＞ＰＸＤ３）、Ｐｏｉｎｔに２０加算する。
【００６１】
図７のタップ鋭さ採点処理（Ｓ４２０）で設定されたＰｏｉｎｔのチェックとして、Ｐｏｉｎｔが４０以上に設定されていた場合（Ｓ４４０：Ｙｅｓ）、理想的なタップ操作が行われたためタップ確定と判断し（Ｓ５２０）、タップ判定処理を終了する。Ｐｏｉｎｔが４０未満の場合（Ｓ４４０：Ｎｏ）、次の処理に進む。
【００６２】
続いてピーク、ボトム検出処理を行う（Ｓ４６０）。
図１４は、ピーク、ボトム検出処理の具体例を示すフローチャートである。
【００６３】
同図に示すピーク、ボトム検出処理では、最大ピーク値Ｄｍａｘの時点より８０ｍｓ後から３００ｍｓ後までにおけるＹ軸とＺ軸におけるピーク値ＹＰｎ，ＺＰｎとボトム値ＹＢｎ，ＺＢｎを探索する（Ｓ４６１）。探索によりピーク値が検出された分だけ記録を行う。例えばＺ軸の場合、時間経過順に、３つのボトム、２つのピークが検出された場合、ＺＢ１、ＺＰ１、ＺＢ２、ＺＰ２、ＺＢ３、という具合に記録する。
【００６４】
続いて減衰振動採点処理を行う（Ｓ４８０）。
図１５は、減衰振動採点処理の具体例を示すフローチャートである。
【００６５】
同図に示す減衰振動採点処理では、先ほど検出したピーク値ＹＰｎ，ＺＰｎとボトム値ＹＢｎ，ＺＢｎを元に、シャワーヘッド２０の固有振動数に基づく減衰振動が発生しているか判定を行う。通常、シャワーヘッド２０に対しタップ操作を行った場合の加速度データは、最大ピーク値Ｄｍａｘが検出されてから一定時間後、具体的にはシャワーヘッド２０をタップした指が離れた瞬間からシャワーヘッド２０が振動しながら静止状態に戻るため、静止状態時に算出されていた加速度の移動平均値Ｘａｖｅに向かって減衰振動をしながら収束していく（図６−（４））。しかし、触れる動作や握る動作などを行った場合、使用者の指がシャワーヘッド２０に継続して触れているため、減衰振動が発生することはない。本フローチャートは触れる動作や握る動作を誤ってタップ操作として検知すること無く、タップ操作のみを検出する目的で行う。
【００６６】
まず、Ｙ軸、Ｚ軸のピーク、ボトム値のうち最も早い時間に発生したものを基点と選択する（Ｓ４８１）。次にこの基点からピーク、ボトム値が５個以上ある場合（Ｓ４８２：Ｙｅｓ）次の処理へ進み、５個未満であった場合（Ｓ４８２：Ｎｏ）は減衰振動を判定するにはデータ数が足りないので減衰振動採点処理を終了する。続いて基点から５個先までのピーク値とボトム値の時間間隔ＰＢＩｎ（ｎ＝１〜４）を求め、平均値ＰＢＩａｖｅを計算する（Ｓ４８３）。この平均値ＰＢＩａｖｅが規定値範囲内に入っていた場合（Ｓ４８４：Ｙｅｓ）、シャワーヘッド２０の振動によって生じる一定周期の振動波形とみなし、次の処理へ進む。規定値範囲外に出ていた場合（Ｓ４８４：Ｎｏ）、シャワーヘッド２０の振動による一定周期の振動波形では無いとみなし、基点を一つ後ろに変更し、再度ステップＳ４８２からの判定をやり直す（Ｓ４９０）。
平均値ＰＢＩａｖｅが規定値範囲内に入っていた場合（Ｓ４８４：Ｙｅｓ）、ピーク値とボトム値の時間間隔とその平均値を基に標準偏差ＰＢＩｄｅｖを求める（Ｓ４８５）。算出した標準偏差ＰＢＩｄｅｖが規定値以下の場合（Ｓ４８６：Ｙｅｓ）、間隔のバラつきが少ないため一定周期の減衰信号であると見なし、続いてピーク値が徐々に減少しているかを判定し（Ｓ４８７）、更に、ボトム値が徐々に増加しているかを判定する（Ｓ４８８）。これら全てを満たしていた場合（Ｓ４８９）、Ｐｏｉｎｔに３０ポイントを加点し減衰振動採点処理を終了する。上記の判定を満たさない項目があった場合（Ｓ４８６、４８７、４８８：Ｎｏ）、基点を一つ後ろに変更し、再度ステップＳ４８２からの判定をやり直す（Ｓ４９０）。
【００６７】
図１６は、タップ操作によって発生する加速度の変化の一例を示す図である。解説の簡略化のため、１軸分のデータ（例としてＺ軸）のみを表記している。ピーク、ボトム検出処理によって検出されたピーク値ＺＰｎ、ボトム値ＺＢｎと、その間の時間間隔ＰＢＩｎの例である。
【００６８】
図７の減衰振動採点処理（Ｓ４８０）で設定されたＰｏｉｎｔのチェックとして、Ｐｏｉｎｔが５０以上に設定されていた場合（Ｓ５００：Ｙｅｓ）、理想的なタップ操作が行われたためタップ確定と判断し（Ｓ５２０）、タップ判定処理を終了する。Ｐｏｉｎｔが５０未満の場合（Ｓ５００：Ｎｏ）、タップ無しと判断し（Ｓ５１０）、タップ判定処理を終了する。
【００６９】
図１７は、握る操作によって発生する加速度の変化の一例を示す図である。解説の簡略化のため、１軸分のデータ（例としてＸ軸）のみを表記している。
【００７０】
握る操作ではシャワーヘッド２０を指で掴む操作を行うため、ピーク値が複数発生し、かつその変化が不規則で、変化する時間も長い。同図の握る操作の例では、確実にタップ無しであると判定する必要がある。同図の波形の場合、本発明によれば、まず最大ピーク値Ｄｍａｘの直前が静止状態ではない点を、事前安定判定のステップＳ３４２の処理によって判定できる。また、最大ピーク値後にも大きなピーク値が発生している点を、タップ鋭さ判定のＳ３８２の処理によって判定できる。
【００７１】
図１８は、握る操作によって発生する加速度の変化の他の一例を示す図である。解説の簡略化のため、１軸分のデータ（例としてＺ軸）のみを表記している。
【００７２】
同図では図１７とは異なる握る操作が行われた例である。この例では図７の最大ピーク判定（Ｓ３００）、事前安定判定（Ｓ３４０）、タップ鋭さ判定（Ｓ４２０）はタップ操作として認識するが、タップ鋭さ採点（Ｓ４２０）において、最大ピーク値後のピーク値ＰＺＤ１、ＰＺＤ２、ＰＺＤ３が減衰せず増大しているため、ステップＳ４２４、Ｓ４２６、Ｓ４２８によってＰｏｉｎｔが減点された後に減衰振動採点が行われる。この際、通常のタップ操作ならば減衰振動波形が見られるが、同図の例では減衰振動が発生していない。同図の場合、ピーク値とボトム値の間隔ＰＢＩｎにバラつきがあり、かつピーク値とボトム値が減衰していないため、減衰振動採点処理のステップＳ４８６、Ｓ４８７、Ｓ４８８の処理によってＰｏｉｎｔが加算されることはなく、最終的にタップ無しであると判定できる（Ｓ５００：Ｎｏ）。
【００７３】
（３）まとめ：
以上で説明したように、本実施形態に係る水栓装置１００は、給水ホース４０の先端に取り付けられ、湯水を吐出する吐水口が形成された吐水ヘッドとしてのシャワーヘッド２０と、シャワーヘッド２０に取り付けられた加速度センサ２１と、シャワーヘッド２０への流路を開閉する電磁弁５５，６５と、電磁弁５５，６５を制御するコントローラ８０と、シャワーヘッド２０を着脱自在に保持する水栓本体１０と、を備えており、コントローラ８０は、加速度センサ２１が検知した加速度に基づいてシャワーヘッド２０が「タップ」操作されたかを判別し、シャワーヘッド２０に対する「タップ」操作の有無を判定するための判定条件は、加速度センサ２１が検知した所定方向の加速度変化のピークが第１の振幅以上で発生し、かつ前記ピーク発生の直前の加速度変化が第２の振幅以下で安定している時間が第１の所定時間以上継続しており、前記ピーク発生直後の加速度変化が減衰することを判定条件として、当該「タップ」操作に基づいて電磁弁５５，６５を制御するようにしてある。
【００７４】
このように、シャワーヘッド２０に搭載した加速度センサ２１を用いてシャワーヘッド２０からの吐止水を制御する水栓装置１００の使い勝手を、従来に比べて向上させることができる。
【００７５】
なお、上述した実施形態中で示した数値は説明のための一例であり、様々に変更することができる。例えば、シャワーヘッド２０は、水栓本体１０に取り付けて固定したり、引き出して手で持ったりして使えるようになっているが、本発明はこのような構成に限定されず、シャワーヘッドと水栓本体とが一体に構成されシャワーヘッドが引き出せない構成でもよい。また、本発明は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【００７６】
１０    水栓本体
２０    シャワーヘッド
２１    加速度センサ
３０    ハンドル
４０    給水ホース
５０    給水部
５５    電磁弁
６０    給湯部
７０    混合弁
８０    コントローラ
１００  水栓装置
【図１】
2015190125.tif 000003
【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】
2015190125.tif 000009
【図８】
2015190125.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015190125.tif 000012
【図１１】
2015190125.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2015190125.tif 000016
【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１６】
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