(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水栓の吐水流量および吐水温度を操作するための操作部と、
前記操作部の姿勢を電気的信号として出力する操作検出部と、
前記吐水流量を調整する流調弁と、
前記吐水温度を調整する温調弁と、
前記操作検出部の出力に応じて前記流調弁と前記温調弁とを駆動させる制御部と、
を備え、
前記操作検出部は前記操作部の姿勢を検出する加速度センサを有し、
前記制御部は、前記加速度センサが出力した少なくとも２軸の検出値から、前記操作部の垂直方向の仰角と、水平方向の回動角度と、を算出し、前記仰角及び前記回動角度のいずれか一方に基づいて前記流調弁を駆動させ、前記仰角及び前記回動角度のいずれか他方に基づいて前記温調弁を駆動させることを特徴とする電子制御水栓装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記仰角に基づいて前記流調弁を駆動させ、前記回動角度に基づいて前記温調弁を駆動させることを特徴とする請求項１記載の電子制御水栓装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記仰角が最小のときに止水状態となり、前記仰角が増加するにつれて前記吐水流量が増加するように、前記流調弁を駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御水栓装置。
【請求項４】
前記操作部は、操作基端部と、操作先端部と、を有し、操作基端部の側は自在継手を介して水栓本体または水栓本体が固定される部材に固定され、操作先端部の側は自由端となって傾斜操作される操作部であり、
前記加速度センサは、少なくとも２軸の検出値を出力し、
前記操作部の前記傾斜操作の角度が変化すると、前記２軸の検出値のそれぞれも変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子制御水栓装置。
【請求項５】
前記加速度センサは、３軸の検出値を出力し、
前記制御部は、前記加速度センサが出力した第１の軸の検出値と、第２の軸の検出値と、から前記回動角度を算出し、第３の軸の検出値から前記仰角を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子制御水栓装置。
【請求項６】
前記操作部は、長手方向に延在したレバー部を有し、
前記加速度センサは、前記第１の軸と、前記第２の軸と、が前記長手方向に対してそれぞれ略垂直となり、且つ前記第３の軸が前記長手方向に対して略平行となるように設けられたことを特徴とする請求項５記載の電子制御水栓装置。
【請求項７】
前記制御部は、予め保存されたテーブルを参照することによって、前記検出値から前記仰角と、前記回動角度と、を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電子制御水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御水栓装置に関し、具体的には水栓装置の操作レバーの動きを電気的な信号に変換し、電子制御によって流量調整弁および温度調整弁を動作させる電子制御水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キッチン、洗面所、浴室、およびトイレ等に設置される水栓装置は、さまざまな用途および使い方に対応できるように、吐水の流量調整（流調）や温度調整（温調）の機能を備えている。例えば、「シングルレバー水栓」などと呼ばれるタイプの水栓装置は、使用者が前後左右方向に動かした１本の操作レバー（シングルレバー）の変位によって、機械的に流量調整弁（流調弁）および温度調整弁（温調弁）を動かして、吐水の流量および温度の調整を行う。
【０００３】
しかしながら、これらの水栓装置においては、流調および温調を行う弁の大きさが大きいため、水栓本体のデザインに制約を与える。また、流調および温調を行う弁の機械的な構造によって、操作レバーの操作感および操作力が決定されるため、操作感が良くない、および操作力が重い、などの点でさらなる改善の余地がある。
【０００４】
これに対して、シングルレバー水栓の操作レバーの動きを電気的な信号に変換し、電子制御によって流調弁および温調弁を動作させる湯水混合装置がある（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された装置においては、操作部は電気的な信号だけを出力すればよいため、水栓の弁を機械的に動かすための操作力が不要であり、また操作方向や操作力の制約がないため、水栓本体のデザインはより自由となる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された装置は、操作レバーの傾きの検出に、従動片およびロータリーエンコーダを必要としているため、この部分の機構が大きくなる、および防水処理が容易ではないという問題がある。
【０００６】
また、略垂直に直立した操作レバーを前後方向に動かすことで流調を行い、左右方向に動かすことで温調を行うため、全く異なる性質の制御量を操作レバーの前後方向および左右方向だけで操作しなければならない。そのため、使用者は操作レバーの前後方向の動きと、左右方向の動きと、を意識して操作する必要があり、流量と温度とを同時に操作するのは容易ではないという問題がある。さらに、吐水／止水用の操作スイッチを別途設ける必要がある。
【０００７】
一方、操作レバーに加速度センサを内蔵した操作レバー装置がある（例えば、特許文献２および３）。特許文献２および３に記載された装置は、操作レバーに加速度センサを内蔵させることによって、操作レバー周辺の機構を簡略化および小型化させている。
【特許文献１】特開平５−３３１８８８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４２８５３号公報
【特許文献３】特開平１１−１５４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載された湯水混合装置と、特許文献２または３に記載された装置と、を単純に組み合わせた場合、直感的な使用感の点で問題があり、また調整可能な範囲が制限されるという問題がある。  
例えば、加速度センサのＸ軸の検出値（加速度信号）を吐水流量に割り当て、加速度センサのＹ軸の検出値（加速度信号）を吐水温度に割り当てた場合に、操作レバーの前後方向の傾斜角度と、左右方向の回動角度と、によって吐水流量と吐水温度とをそれぞれ独立して調整することが容易ではないという問題が生ずる。さらに、この場合には、吐水流量と吐水温度とを同時に最大値に設定できないという問題が生ずる。  
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、操作レバーの姿勢の検出に加速度センサを使用して、水栓本体の小型化もしくは防水構造を容易とする、または操作レバーの自然な動きで吐水流量および吐水温度を制御することができる電子制御水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第一の発明は、水栓の吐水流量および吐水温度を操作するための操作部と、前記操作部の姿勢を電気的信号として出力する操作検出部と、前記吐水流量を調整する流調弁と、前記吐水温度を調整する温調弁と、前記操作検出部の出力に応じて前記流調弁と前記温調弁とを駆動させる制御部と、を備え、前記操作検出部は前記操作部の姿勢を検出する加速度センサを有し、前記制御部は、前記加速度センサが出力した少なくとも２軸の検出値から、前記操作部の垂直方向の仰角と、水平方向の回動角度と、を算出し、前記仰角及び前記回動角度のいずれか一方に基づいて前記流調弁を駆動させ、前記仰角及び前記回動角度のいずれか他方に基づいて前記温調弁を駆動させることを特徴とする電子制御水栓装置である。
【００１０】
その結果、加速度センサが出力した少なくとも２軸の検出値を操作部の垂直方向の仰角及び水平方向の回動角度に変換して制御することで、軸の出力をそれぞれ独立した制御量として取り出した場合に生じる不具合を解消し、自然な操作感を実現することができる。
【００１１】
また、第二の発明は、第一の発明において、前記制御部は、前記仰角に基づいて前記流調弁を駆動させ、前記回動角度に基づいて前記温調弁を駆動させることを特徴とする。
【００１２】
その結果、機械式バルブのシングルレバー水栓と同様な流量調整又は温度調整の操作感覚を達成させることが可能となり、使用者は違和感なく操作部を操作することができる。
【００１３】
また、第三の発明は、第一または二の発明において、前記制御部は、前記仰角が最小のときに止水状態となり、前記仰角が増加するにつれて前記吐水流量が増加するように、前記流調弁を駆動させることを特徴とする。
【００１４】
その結果、機械式バルブのシングルレバー水栓と同様な流量調整の操作感覚を達成させることが可能となり、使用者は違和感なく操作部を操作することができる。
【００１５】
また、第四の発明は、第一〜三のいずれか１つの発明において、前記操作部は、操作基端部と、操作先端部と、を有し、操作基端部の側は自在継手を介して水栓本体または水栓本体が固定される部材に固定され、操作先端部の側は自由端となって傾斜操作される操作部であり、前記加速度センサは、少なくとも２軸の検出値を出力し、前記操作部の前記傾斜操作の角度が変化すると、前記２軸の検出値のそれぞれも変化することを特徴とする。
【００１６】
その結果、操作部を傾斜操作した場合の垂直方向の仰角と、水平方向の回動角度と、を２軸の加速度センサの出力の大きさ及び比率によって演算して求めることができる。
【００１７】
また、第五の発明は、第一〜三のいずれか１つの発明において、前記加速度センサは、３軸の検出値を出力し、前記制御部は、前記加速度センサが出力した第１の軸の検出値と、第２の軸の検出値と、から前記回動角度を算出し、第３の軸の検出値から前記仰角を算出することを特徴とする。
【００１８】
その結果、第１および第２の軸は、操作部の動き、および回動角度を検出するための専用の信号となり、第３の軸は仰角を検出するための専用の信号となるため、軸の種類によって検出する方向を明確に分離することができ、制御部の判断処理が簡単になる。
【００１９】
また、第六の発明は、第五の発明において、前記操作部は、長手方向に延在したレバー部を有し、前記加速度センサは、前記第１の軸と、前記第２の軸と、が前記長手方向に対してそれぞれ略垂直となり、且つ前記第３の軸が前記長手方向に対して略平行となるように設けられたことを特徴とする。
【００２０】
その結果、第３の軸をレバー部の長手方向と略平行とすることによって、方向の基準が明確となり、加速度センサを精度良く取り付けることができる。また、加速度センサの第１の軸および第２の軸は、操作部の操作方向に略平行であるため、加速度センサは操作部が動いたことを検出しやすい。その一方で、加速度センサの第３の軸はレバー部の長手方向に略平行であるため、操作の動きの影響を受けにくく、独立して仰角の検出ができる。
【００２１】
また、第七の発明は、第一〜六のいずれか１つの発明において、前記制御部は、予め保存されたテーブルを参照することによって、前記検出値から前記仰角と、前記回動角度と、を算出することを特徴とする。
【００２２】
その結果、逐次演算して、検出値から仰角と回動角度とを算出することなく、予め保存されたテーブルを参照することで、迅速で簡便な制御が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、操作レバーの姿勢の検出に加速度センサを使用して、水栓本体の小型化もしくは防水構造を容易とする、または操作レバーの自然な動きで吐水流量および吐水温度を制御することができる電子制御水栓装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる電子制御水栓装置を例示する模式図である。  
また、図２は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の断面を例示する模式断面図である。
【００２５】
本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、加速度センサ２０と、操作部２２（以下、「操作レバー」という）と、水栓本体２４と、リード線３０と、を備えている。操作レバー２２は、操作先端部２２ａと、操作軸（レバー部）２２ｂと、操作基端部２２ｃと、を有している。また、加速度センサ２０は、操作レバー２２の操作先端部２２ａに内蔵されている。但し、加速度センサ２０は、操作レバー２２の操作軸２２ｂに内蔵されていてもよい。なお、操作レバー２２は、いわゆる「シングルレバー」などと呼ばれる操作レバーである。
【００２６】
水栓本体２４は、吐水部２６と、支持部２８と、を有している。操作レバー２２は、支持部２８を略中心として、上下方向および左右方向に回動自在に支持されている。水栓本体２４の内部には、リード線３０と、配水管３２と、が内蔵されている。リード線３０の一端は、加速度センサ２０に接続され、他端は、後に詳述する制御部３６（図３参照）に接続されている。また、配水管３２の一端は、後に詳述する電磁弁４４（図３参照）に接続され、他端は、吐水部２６に接続されている。
【００２７】
図３は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置を例示するブロック図である。  
本実施形態の電子制御水栓装置１０は、操作検出部３４と、制御部３６と、モータ３８および３９と、温調弁４０（以下、「混合弁」という）と、流調弁４２と、電磁弁４４と、をさらに備えている。操作検出部３４は、加速度センサ２０を有し、加速度センサ２０が検出した操作レバー２２の傾斜状態や回動状態などの姿勢を電気的な加速度信号として出力する機能を有している。混合弁４０は、湯と水とを適宜混合させて吐水温度を調整する機能を有している。また、流調弁４２は、吐水流量を調整する機能を有している。
【００２８】
本実施形態の電子制御水栓装置１０において、加速度センサ２０が検出した操作レバー２２の姿勢は、操作検出部３４によって電気的な加速度信号に変換され、この加速度信号はリード線３０を通して制御部３６に送信される。制御部３６は、操作検出部３４から受信した加速度信号に応じて、吐水の流量および温度に関する制御目標値をそれぞれ設定する。さらに、制御部３６は、制御目標温度に略一致するようにモータ３８を介して混合弁４０を駆動させ、湯と水とを混合させる。なお、ここでいう「制御目標値」は、流量や温度である場合もあるが、それ以外に、温調弁４０の混合比率や流調弁４２の開度などを制御するための各種の制御信号の目標値も含むものとする。
【００２９】
これと同時にまたは前後して、制御目標流量に略一致するようにモータ３９を介して流調弁４２を駆動させつつ、電磁弁４４を駆動させる。なお、電磁弁４４は、流調弁４２だけでは止水させることが容易ではない場合に、湯や水を完全に止水させる機能を有している。但し、電磁弁４４はなくてもよい。さらに、水だけを吐水する場合には、モータ３８および混合弁４０はなくてもよい。
【００３０】
図４は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の操作レバーの動作を例示する模式図である。  
また、図５は、角度と制御量との関係を斜め上方から眺めた模式斜視図である。  
また、図６は、角度と制御量との関係を表す模式図であり、図６（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図６（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【００３１】
本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０の操作レバー２２は、後に詳述するように、例えば内部に弾性体５２を有している。操作レバー２２が鉛直方向に立った状態において、弾性体５２の下端は、水栓本体２４の適宜設定された場所に固定されており、弾性体５２の上端には、加速度センサ２０が設けられている。なお、弾性体５２は、操作レバー２２に固定されているわけではないため、操作レバー２２の内部において、操作レバー２２とは別の動きをすることができる。
【００３２】
このとき、加速度センサ２０に設定されたＺ軸（第３の軸）が弾性体５２および操作レバー２２の長手方向と平行となるように、且つ加速度センサ２０に設定されたＸ軸（第１の軸）およびＹ軸（第２の軸）が弾性体５２および操作レバー２２の長手方向とそれぞれ垂直となるように、加速度センサ２０を設けることが好ましい。これは、Ｚ軸を弾性体５２および操作レバー２２の長手方向と平行とすることによって、方向の基準が明確となり、加速度センサ２０を精度良く取り付けることができるためである。
【００３３】
加速度センサ２０のＸ軸およびＹ軸は、操作レバー２２の操作方向に平行であるため、加速度センサ２０は操作レバー２２が動いたことを検出しやすい。一方、加速度センサ２０のＺ軸は弾性体５２の回動軸と平行であるため、操作の動きによる加速度の影響を受けにくい。なお、加速度センサ２０が弾性体５２の回動中心部分にある場合、Ｚ軸は操作の動きの方向と直交するため、Ｚ軸に対して動きの加速度は発生しない。したがって、Ｚ軸は常に重力加速度のみを検出することができる。ただし、加速度センサ２０が操作軸２２ｂの略先端部にある場合には、操作の動きによってＺ軸に遠心力が発生するため、Ｚ軸方向の検出は重力加速度だけではなくなる。
【００３４】
実際には、操作レバー２２の回動の中心は、操作軸２２ｂの水栓本体２４に対する取り付け部分であり、操作力を左右する部分でもあるため、固定部分との加工精度が要求される。したがって、操作軸２２ｂの水栓本体２４に対する取り付け部分に加速度センサ２０を取り付けるのは容易ではない。また、電子制御水栓装置１０のデザインの観点からも、加速度センサ２０は操作軸２２ｂの略中央部または略先端部に内蔵することが好ましい。そのため、Ｚ軸は、操作による動きの加速度の影響を受けにくいが、遠心力による加速度の変化を検出することができる。なお、操作レバー２２の動きは、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値から容易に検出することができる。
【００３５】
また、操作レバー２２が鉛直方向に立った状態において、加速度センサ２０に設定されたＸ軸が使用者からみて前後方向と平行となるように、且つ加速度センサ２０に設定されたＹ軸が使用者からみて左右方向と平行となるように、加速度センサ２０を設けることが好ましい。加速度センサ２０に設定されたＺ軸が弾性体５２の長手方向と平行となるように、加速度センサ２０を設けた場合には、操作レバー２２が鉛直方向に立っている状態において、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの加速度（重力加速度の検出値）は「０」となる。
【００３６】
このとき、操作レバー２２を上下方向に操作して、弾性体５２および操作レバー２２が上下方向に傾いたときの水平面に対する傾斜角度（以下、「仰角」という）をθ１として吐水流量を制御することができる。さらに、操作レバー２２を左右方向に操作して、弾性体５２および操作レバー２２が左右方向に回動したときの前方に対する水平面内の回動角度をθ２として吐水温度を制御することができる。すなわち、制御部３６は、操作レバー２２の仰角θ１に基づいて流調弁４２を駆動させて吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２に基づいて混合弁４０を駆動させて吐水温度を制御することができる。
【００３７】
後に詳述するように、例えばＸ軸の検出値のみによって吐水流量を制御し、Ｙ軸の検出値のみによって吐水温度を制御すると、吐水温度のみを変化させたい場合に、吐水流量までもが変化するという問題が生ずる。そこで、上述したように加速度センサ２０を弾性体５２に設けて、操作レバー２２の仰角θ１によって吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２によって吐水温度を制御すれば、シングルレバー水栓と同様の感覚によって吐水流量および吐水温度を調整することができる。
【００３８】
このとき、θ１およびθ２と、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値と、の関係式は、例えば次式のように設定することができる。
【数１】
0005077751.tif 000002
【数２】
0005077751.tif 000003
【数３】
0005077751.tif 000004
なお、図６（ａ）に表したθ２のように、前方に対する右側方への水平面内の回動角度θ２を正とし、前方に対する左側方への水平面内の回動角度θ２を負と設定する。また、図６（ｂ）に表したθ１のように、水平面に対する上方への仰角θ１を正と設定する。
【００３９】
また、式（３）は、加速度センサ２０として３軸加速度センサを使用した場合の関係式である。このように、加速度センサ２０として３軸加速度センサを使用すれば、Ｚ軸の検出値によって吐水流量を制御することができ、また、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値によって吐水温度を制御することができるため、演算および制御が簡易的になる。なお、加速度センサ２０として２軸加速度センサを使用することもできる。この場合には、式（１）および（２）によって、仰角θ１および回動角度θ２を求める。
【００４０】
図７は、操作レバーの内部構造を例示する模式図である。  
操作レバー２２は、前述したように、例えば内部に弾性体５２を有している。弾性体５２は、例えばゴム性の材質などからなる。弾性体５２の上端５２ａには、加速度センサ２０が設けられている。加速度センサ２０の設置方向は、例えば前述した如くである。また、端面５２ｂは、水栓本体２４の適宜設定された場所に固定されている。操作レバー２２と弾性体５２とは固定されておらず、二重構造を有している。したがって、弾性体５２は、操作レバー２２の内部において、操作レバー２２とは別の動きをすることができる。
【００４１】
弾性体５２は、下端５２ｂにおいて固定されているため、例えば操作レバー２２を矢印２００の方向へ回動させると、すなわち回動角度θ２が正（図６参照）となる方向へ操作レバー２２を回動させると、弾性体５２は、矢印２０２の方向へ捩られる。この動作に伴い、加速度センサ２０も矢印２０２の方向へ回動する。
【００４２】
したがって、図４に表した操作レバー２２の動作のように、弾性体５２が略水平面内において前方を向いているときには、Ｘ軸およびＹ軸の検出値がそれぞれ約１ｇ（ｇ＝重力加速度、以下同様）、０ｇ程度であるのに対して、回動角度θ２が約４５度であるときには、Ｘ軸およびＹ軸の検出値がそれぞれ約０．７ｇ、０．７ｇ程度となっている。なお、加速度センサ２０が静止している場合には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のそれぞれの検出値の２乗の和の平方根は「１」となるため、弾性体５２の回動角度θ２が約４５度であるときには、Ｘ軸およびＹ軸の検出値がそれぞれ約０．７ｇ、０．７ｇ程度となる。
【００４３】
また、弾性体５２の回動角度θ２が約４５度程度である場合には、弾性体５２の矢印２０２への捩れ角度も約４５度程度であるように適宜設定されている。このようにして、操作レバー２２を左右方向に回動させると、加速度センサ２０も同時に回動して、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値が変化することになる。
【００４４】
図８は、操作レバーの内部構造の変形例を例示する模式図である。  
図８に表した操作レバー２２の内部には、いわゆる「ユニバーサルジョイント」または「自在継手」などと呼ばれる継ぎ手が設けられている。図８に表したユニバーサルジョイントは、ヨーク５４ａおよび５４ｂと、十字軸５６と、を有する。ヨーク５４ａは、操作レバー２２の操作先端部２２ａの側、すなわち使用者側に向かって設けられている。また、ヨーク５４ｂは操作レバー２２の操作基端部２２ｃの側に向かって設けられており、ヨーク５４ｂは水栓本体２４の適宜設定された場所、または水栓本体が固定される部材に固定されている。また、ヨーク５４ａの先端には加速度センサ２０が付設されており、加速度センサ２０の設置方向は、例えば前述した如くである。
【００４５】
ヨーク５４ａおよび５４ｂは、十字軸５６に回動自在に軸支されており、ヨーク５４ａと、ヨーク５４ｂと、は十字軸５６を介して接続されている。そして、ヨーク５４ｂは、水栓本体２４の適宜設定された場所、または水栓本体が固定される部材に固定されているため、例えば操作レバー２２を矢印２００の方向（図７参照）へ回動させると、ヨーク５４ａは矢印２０８の方向へ回動するため、加速度センサ２０も矢印２０８の方向へ回動する。
【００４６】
なお、ヨーク５４ａとヨーク５４ｂとは、「傾く」もしくは「曲がる」ことはできても、「捻れる」ことはできないため、図７を参照しつつ説明した弾性体５２と同様に、回動角度θ２が約４５度程度である場合に、ヨーク５４ａの回動角度も約４５度程度となるように、ヨーク５４ａは動く。このようにして、操作レバー２２を左右方向に回動させると、図７に表した操作レバーの内部構造と同様に、加速度センサ２０も同時に回動して、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値が変化することになる。以上説明した本変形例によれば、ユニバーサルジョイントを用いた機械的な結合により、操作レバーの傾斜角度に応じて加速度センサ２０の向きを変えることができる。
【００４７】
図９は、比較例にかかる電子制御水栓装置の操作レバーの動作を例示する模式図である。  
本比較例にかかる電子制御水栓装置においては、Ｘ軸の検出値のみによって吐水流量を制御し、Ｙ軸の検出値のみによって吐水温度を制御している。なお、加速度センサ２０の設置方向および弾性体５２の構造などは、図４を参照しつつ説明した加速度センサ２０の設置方向および弾性体５２の構造などと同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
矢印２０４に表すように、略水平面内において前方から約４５度程度だけ回動した位置に、略鉛直方向に立っている状態から弾性体５４を回動させた場合には、加速度センサ２０も同時に回動する。そのため、Ｘ軸およびＹ軸の検出値は、それぞれ約０ｇ、０ｇ程度からそれぞれ約０ｇ、１ｇ程度へと変化する。これは例えば、Ｘ軸の検出値０ｇに吐水流量「０」を割り当て、Ｙ軸の検出値０ｇに吐水温度「中」を割り当てた場合に、吐水流量は変化せず、吐水温度が「最低」（Ｙ軸の検出値１ｇ）へと変化することを意味している。
【００４９】
さらに、矢印２０６に表すように、弾性体５２が略水平面内において前方を向いている状態から、略水平面内に沿って右側方に約４５度程度だけ弾性体５２を回動させた場合には、前述したように、弾性体５２が矢印２０２（図７参照）の方向に捩られるのと同時に、加速度センサ２０も矢印２０２の方向に回動する。そのため、Ｘ軸およびＹ軸の検出値は、それぞれ約０．７ｇ、０．７ｇ程度からそれぞれ約０ｇ、１ｇ程度へと変化する。これは例えば、Ｘ軸の検出値０．７ｇに割り当てられた吐水流量「中」が、「０」（Ｘ軸の検出値０ｇ）へと変化し、Ｙ軸の検出値０．７ｇに割り当てられた吐水温度「中の下」が、「最低」（Ｙ軸の検出値１ｇ）へと変化することを意味している。
【００５０】
すなわち、通常のシングルレバー水栓と同様に、操作レバーの上下方向の移動によって吐水流量を調整させ、操作レバーの左右方向の移動によって吐水温度を調整させたい場合でも、矢印２０４に表した方向の操作では、吐水流量ではなく吐水温度のみが変化してしまう。さらに、矢印２０６に表した操作では、吐水温度のみではなく吐水流量も変化してしまう。これは、Ｘ軸の検出値のみによって吐水流量を制御し、Ｙ軸の検出値のみによって吐水温度を制御しているためである。
【００５１】
使用者は、加速度センサ２０の傾き状況を考慮しつつ、操作レバー２２を操作して吐水流量および吐水温度を調整しなければならない。しかしながら、加速度センサ２０の傾き状況を考慮しつつ、操作レバー２２を操作することは容易ではない。
【００５２】
これに対して、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、例えば、式（１）〜（３）に例示したような換算式を用いて操作レバー２２の仰角θ１と回動角度θ２とを算出し、仰角θ１によって吐水流量を制御し、回動角度θ２によって吐水温度を制御することができる。すなわち、制御部３６は、操作レバー２２の仰角θ１に基づいて流調弁４２を駆動させて吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２に基づいて混合弁４０を駆動させて吐水温度を制御している。そのため、操作レバー２２を水平面に対して略平行方向に移動させると、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値は変化するが、Ｚ軸の検出値は変化しないため、吐水流量の制御量であるθ１は変化しない（式（３）参照）。すなわち、吐水温度のみを調整することができる。
【００５３】
なお、２軸加速度センサの場合であっても、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値は変化するが、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値の２乗の和の平方根は変化しないため、吐水流量の制御量であるθ１は変化しない（式（１）参照）。
【００５４】
一方、操作レバー２２を上下方向のみに移動させると、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値は変化するが、吐水温度の制御量であるθ２は変化しない（式（２）参照）。すなわち、吐水流量のみを調整することができる。このようにして、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０においては、シングルレバー水栓と同様の感覚によって、直感的に自然に吐水流量および吐水温度を調整することができる。
【００５５】
図１０は、吐水温度の制御量であるθ２とＸ軸およびＹ軸それぞれの加速度の検出値との関係を説明するためのグラフである。  
図１０に表したグラフは、操作レバー２２を、θ１が「０」の状態でθ２だけを変化させた場合、つまり操作レバー２２を水平に倒し、その状態で水平面に対して平行方向に移動させた場合について、グラフの横軸をθ２の値とし、縦軸にＸ軸とＹ軸との加速度およびＹ／Ｘの値をプロットしたものである。この条件では、Ｘ軸の加速度はｃｏｓθ２となり、Ｙ軸の加速度はｓｉｎθ２となり、Ｙ／Ｘの値はｔａｎθ２となる。
【００５６】
本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、式（１）〜（３）を用いて、操作レバー２２の仰角θ１によって吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２によって吐水温度を制御しているが、ｔａｎθは、１８０度の周期を有し、±９０度において無限大（∞）となる。したがって、ｔａｎθを計算する場合には、±９０度の範囲を越えないように制御量を設定することが好ましい。
【００５７】
すなわち、θ２の変化する範囲は１８０度を越えないようにすることが好ましい。これは、θ２の範囲が１８０度を越えると、ｔａｎθ２の周期によって２つの解が生じ、計算が複雑になるためである。但し、θ２の範囲が１８０度を越える場合であっても、計算が不可能となるわけではなく、加速度の変化状態を時系列に観察して、θ２が突然１８０度変化することがないようにすればよい。
【００５８】
例えば、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値から式（２）によってθ２を求めるのではなく、予め保存されたテーブルを参照することによってθ２を求める場合には、θ２の範囲が１８０度を越えなければ、テーブルのいずれの部分を参照しても問題はない。以上より、θ２が０±９０度の範囲となるＸ軸およびＹ軸の向きが、加速度センサ２０の最良の向きのうちの１つである。これは、すなわち操作レバー２２が鉛直方向に立っている状態において、Ｘ軸が前後方向と平行となるように、且つＹ軸が左右方向と平行となるように、加速度センサ２０を設けることである。これによれば、式（２）によってθ２を求めてもよいし、テーブルを参照することによってθ２を求めてもよい。
【００５９】
以下、θ１およびθ２の制御方法の具体例について図面を参照しつつ説明する。  
例えば、マイコンでの制御を想定し、三角関数の複雑な計算を避けて、テーブルを参照することによって制御量θ１およびθ２を決定する場合を例に挙げて説明する。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値の組み合わせから求めたテーブルを参照して、吐水流量および吐水温度を決定する具体例を説明する。なお、このようなテーブルは、例えば、制御部３６に設けられたメモリにデータとして格納することができる。
【００６０】
制御方法の前提条件として、操作レバーの仰角θ１を０〜６０度とする。ここで、θ１が０度のときに吐水流量を最小（制御目標値＝０）とし、θ１が６０度のときに吐水流量を最大（制御目標値＝１００）とする。すなわち、θ１が０度のときに止水状態とし、θ１が増加するにつれて吐水流量を増加させる。また、操作レバーの回動角度θ２を０±６０度とする。ここで、θ２が＋６０度のときに吐水温度を１５度（最低温度）とし、θ２が−６０度のときに吐水温度を４５度（最高温度）とする。すなわち、吐水温度を３０±１５度とする。
【００６１】
なお、図４〜６を参照しつつ説明したように、仰角θ１が０度とは、操作レバー２２がその可動範囲の最下端にある状態を表しており、回動角度θ２が０度とは、操作レバー２２が略水平面内おいて前方すなわち使用者の方向を向いている状態を表している。さらに、前方に対する右側方への回動角度θ２を正とし、前方に対する左側方への回動角度θ２を負と設定する。また、水平面に対する上方への仰角θ１を正と設定する。
【００６２】
θ２が＋６０度のときに吐水温度を最低温度とし、θ２が−６０度のときに吐水温度を最高温度とした理由は、従来のシングルレバー水栓の使用方法の慣例に従ったためである。Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値については、重力加速度によって生ずる可能性がある±１ｇの範囲について計算を行う。重力加速度の最小単位は、０．１ｇとする。但し、これに限られるわけではなく、適宜変更してもよい。なお、本具体例の制御方法においては、Ｚ軸の検出値を使用せずに、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値を使用する。
【００６３】
まず、Ｘ軸の検出値（Ｘ）およびＹ軸の検出値（Ｙ）から、√（Ｘ２＋Ｙ２）を計算する。この計算結果のテーブルは、図１１の如くである。続いて、加速度センサ２０が静止している場合には、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値の２乗の和の平方根が重力加速度の１ｇを越えることはないため、図１１に表したテーブルから、「１」を越えている範囲を除外する。この計算結果のテーブルは、図１２の如くである。
【００６４】
操作レバーの仰角θ１を０〜６０度としているため、ｃｏｓθ１の範囲は０．５〜１となる。すなわち、式（１）より、√（Ｘ２＋Ｙ２）の範囲は０．５〜１となる。したがって、図１２に表したテーブルから、√（Ｘ２＋Ｙ２）が０．５未満の範囲を除外する。この計算結果のテーブルは、図１３の如くである。続いて、図１３に表したテーブルのそれぞれの値に対して、式（１）からθ１を求める。この計算結果のテーブルは、図１４の如くである。
【００６５】
続いて、図１３に表したテーブルの範囲において、Ｘ軸の検出値（Ｘ）およびＹ軸の検出値（Ｙ）を式（２）に代入して、θ２を求める。この計算結果のテーブルは、図１５の如くである。続いて、操作レバー２２の回動角度θ２は０±６０度であるため、図１４に表したテーブルから、θ２が０±６０度を越える範囲を除外する。この計算結果のテーブルは、図１６の如くである。これと同様にして、図１５に表したテーブルから、θ２が０±６０度を越える範囲を除外する。この計算結果のテーブルは、図１７の如くである。
【００６６】
続いて、図１６に表したテーブルのそれぞれの値に対して、θ１が０度のときの吐水流量を最小（制御目標値＝０）と割り当て、さらにθ１が６０度のときの吐水流量を最大（制御目標値＝１００）と割り当てる。この計算結果のテーブルは、図１８の如くである。これと同様にして、図１７に表したテーブルのそれぞれの値に対して、θ２が＋６０度のときの吐水温度を１５度（最低温度）と割り当て、さらにθ２が−６０度のときの吐水温度を４５度（最高温度）と割り当てる。この計算結果のテーブルは、図１９の如くである。
【００６７】
このようにして、制御量θ１およびθ２のそれぞれに対して、吐水流量および吐水温度がそれぞれ割り当てられる。したがって、制御マイコンは、図１８および図１９に表したテーブルを持っていればよく、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値から制御量θ１およびθ２を求める際には、図１８および図１９を参照すればよい。
【００６８】
次に、加速度センサ２０の設置方向の変形例について図面を参照しつつ説明する。  
図２０は、本実施形態の変形例にかかる電子制御水栓装置の操作レバーの動作を例示する模式図である。  
また、図２１は、角度と制御量との関係を表す模式図であり、図２１（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図２１（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【００６９】
操作レバー２２が鉛直方向に立っている状態において、加速度センサ２０に設定されたＸ軸が後方から右側方へ４５度だけ回動した方向を向くように、且つ加速度センサ２０に設定されたＹ軸が後方から左側方へ４５度だけ回動した方向を向くように、加速度センサ２０が設けられている。なお、加速度センサ２０に設定されたＺ軸の方向、操作レバー２２の構造、並びに制御量θ１およびθ２の設定等は、図４を参照しつつ説明した操作レバー２２と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
このような向きで加速度センサ２０を弾性体５２に設けたとしても、式（１）〜（３）を用いて、操作レバー２２の仰角θ１によって吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２によって吐水温度を制御することができる。すなわち、制御部３６は、操作レバー２２の仰角θ１に基づいて流調弁４２を駆動させて吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２に基づいて混合弁４０を駆動させて吐水温度を制御することができる。これによれば、Ｘ軸の検出値と、Ｙ軸の検出値と、が互いに、θ２が０度の場合を中心として略左右対称となるため、テーブルを参照することによってθ１およびθ２を求めることが好ましい。
【００７１】
以下、本変形例におけるθ１およびθ２の制御方法の具体例について図面を参照しつつ説明する。  
制御方法の前提条件は、図１１〜１９を参照しつつ説明した制御方法の前提条件と同様である。また、図１１〜１４を参照しつつ説明した過程は、本変形例においても同様であるため、その説明は省略する。
【００７２】
続いて、図１４に表したテーブルの範囲において、Ｘ軸の検出値（Ｘ）およびＹ軸の検出値（Ｙ）を式（２）に代入して、θ２を求める。これは、図１５に表したテーブルのそれぞれの値を４５度だけ回動させた値となる。この計算結果のテーブルは、図２２の如くである。続いて、操作レバー２２の回動角度θ２は０±６０度であるため、図１４に表したテーブルから、θ２が０±６０度を越える範囲を除外する。この計算結果のテーブルは、図２３の如くである。これと同様にして、図２２に表したテーブルから、θ２が０±６０度を越える範囲を除外する。この計算結果のテーブルは、図２４の如くである。
【００７３】
続いて、図２３に表したテーブルのそれぞれの値に対して、θ１が０度のときの吐水流量を最小（制御目標値＝０）と割り当て、さらにθ１が６０度のときの吐水流量を最大（制御目標値＝１００）と割り当てる。この計算結果のテーブルは、図２５の如くである。これと同様にして、図２４に表したテーブルのそれぞれの値に対して、θ２が＋６０度のときの吐水温度を１５度（最低温度）と割り当て、さらにθ２が−６０度のときの吐水温度を４５度（最高温度）と割り当てる。この計算結果のテーブルは、図２６の如くである。
【００７４】
このようにして、制御量θ１およびθ２のそれぞれに対して、吐水流量および吐水温度がそれぞれ割り当てられる。したがって、本変形例にかかる電子制御水栓装置１０において、制御マイコンは、図２５および図２６に表したテーブルを持っていればよく、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの検出値から制御量θ１およびθ２を求める際には、図２５および図２６を参照すればよい。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、式（１）〜（３）を用いて、操作レバー２２の仰角θ１によって吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２によって吐水温度を制御する。すなわち、制御部３６は、操作レバー２２の仰角θ１に基づいて流調弁４２を駆動させて吐水流量を制御し、操作レバー２２の回動角度θ２に基づいて混合弁４０を駆動させて吐水温度を制御する。そのため、操作レバー２２（シングルレバー）の自然な動きで吐水流量および吐水温度を制御することができる。また、操作レバー２２が鉛直方向に立っている状態を基準（中心）とせずに、例えば、θ１が０度のときに吐水流量を最小（止水状態）とし、θ１が６０度のときに吐水流量を最大とすることができるため、操作レバー２２の傾斜だけで吐水および止水が可能である。
【００７６】
さらに、操作レバー２２の内部に加速度センサ２０を設けることによって、混合弁４０、流調弁４２、および電磁弁４４を水栓本体２４の内部に設ける必要がなく、例えばキッチン台などの下部に設けることができる。そのため、水栓本体２４の小型化もしくは防水構造が容易となる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、操作レバー２２などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや加速度センサ２０の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
例えば、式（１）〜（３）の少なくともいずれかに係数を導入し、この係数を適宜調整したものも、本発明の範囲に包含される。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電子制御水栓装置を例示する模式図である。
【図２】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の断面を例示する模式断面図である。
【図３】本実施形態にかかる電子制御水栓装置を例示するブロック図である。
【図４】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の操作レバーの動作を例示する模式図である。
【図５】角度と制御量との関係を斜め上方から眺めた模式斜視図である。
【図６】角度と制御量との関係を表す模式図であり、図６（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図６（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【図７】操作レバーの内部構造を例示する模式図である。
【図８】操作レバーの内部構造の変形例を例示する模式図である。
【図９】比較例にかかる電子制御水栓装置の操作レバーの動作を例示する模式図である。
【図１０】吐水温度の制御量であるθ２とＸ軸およびＹ軸それぞれの加速度の検出値との関係を説明するためのグラフである。
【図１１】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１２】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１３】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１４】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１５】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１６】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１７】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１８】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図１９】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図２０】本実施形態の変形例にかかる電子制御水栓装置の操作レバーの動作を例示する模式図である。
【図２１】角度と制御量との関係を表す模式図であり、図２１（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図２１（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【図２２】本変形例にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図２３】本変形例にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図２４】本変形例にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図２５】本変形例にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【図２６】本変形例にかかる電子制御水栓装置の制御方法の過程を表すテーブル図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 電子制御水栓装置、  ２０ 加速度センサ、  ２２ 操作レバー（操作部）、  ２２ａ 操作先端部、  ２２ｂ 操作軸、  ２２ｃ 操作基端部、  ２４ 水栓本体、  ２６ 吐水部、  ２８ 支持部、  ３０ リード線、  ３２ 配水管、  ３４ 制御部、  ３４ 操作検出部、  ３６ 制御部、  ３８、３９ モータ、  ４０ 混合弁、  ４２ 流調弁（流量調整弁）、  ４４ 電磁弁、  ５２ 弾性体、  ５２ａ  上端、５２ｂ 下端、  ５４ 回動体、  ５４ａ 傘歯車、  ５４ｂ 回動軸、  ５６ 傘歯車、  ５６ａ 軸、    ５８ 支持体、  ５８ａ 摺動部、  ６０ 支持枠、  ６２ 支持部材、  ２００、２０２、２０４、２０６、２０８ 矢印
【図１】
0005077751.tif 000005
【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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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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