(57)【要約】【課題】投光部と受光部が指向する方向に排水口金具等の高反射物が存在する場合でもこれを誤検知してしまうことを防止する自動水栓装置を提供する。【解決手段】本自動水栓装置において、投光部の軸線２６と受光部の軸線３６とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の下方のシンク５０に設けられる排水口金具５１の中心軸線と投光部の軸線２６との距離をＥとし、排水口金具の直径寸法をＤとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をＬとした場合に、θは下記の式で示す関係を満たすように設定されている。  θ＞δ＋α／２      ただし、δ＝ｔａｎ−１｛（Ｅ＋Ｄ／２）／Ｌ｝である。【選択図】図４
2009287352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象とする検知対象エリアに向けて光を所定の投光角（α）を形成するように末広がり状に放射して、投光エリア（４０）を形成する投光部（２）と、
前記投光部から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、前記投光エリアを含み、前記投光角よりも大きな所定の受光角（β）を有する受光エリア（４１）を形成する受光部（３）と、を備え、
前記投光エリアに入った手によって反射した反射光を前記受光部が受光したときに自動的に出水を行う自動水栓装置であって、
前記投光部の軸線（２６）と前記受光部の軸線（３６）とがなす角度をθとし、前記所定の投光角をαとし、前記投光部の下方のシンク（５０）に設けられる排水口金具（５１）の中心軸線と投光部の軸線２６との距離をＥとし、前記排水口金具の直径寸法をＤとし、前記投光部の下端と前記排水口金具との間の距離をＬとした場合に、
前記θは、下記の式１で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする自動水栓装置。
（式１）    θ＞ｔａｎ−１｛（Ｅ＋Ｄ／２）／Ｌ｝＋α／２
【請求項２】
検知対象とする検知対象エリアに向けて光を所定の投光角（α）を形成するように末広がり状に放射して、投光エリア（４０）を形成する投光部（２）と、
前記投光部から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、前記投光エリアを含み、前記投光角よりも大きな所定の受光角（β）を有する受光エリア（４１）を形成する受光部（３）と、を備え、
前記投光エリアに入った手によって反射した反射光を前記受光部が受光したときに自動的に出水を行う自動水栓装置であって、
前記投光部の軸線（２６）と前記受光部の軸線（３６）とがなす角度をθとし、前記所定の投光角をαとし、前記投光部の軸線（２６）と前記受光部の軸線（３６）との距離をＰとし、前記投光部の下方のシンク（５０）に設けられる排水口金具（５１）が水平方向に対して傾いている角度をεとし、前記排水口金具の直径寸法をＤとし、前記投光部の下端と前記排水口金具との間の距離をＬとした場合に、
前記θは、下記の式２で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする自動水栓装置。
（式２）    θ＞ｔａｎ−１｛（Ｌｔａｎε＋Ｐ）／Ｌ｝＋α／２
【請求項３】
前記投光部から放射される光は、人間の目に光として感知される可視光であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動水栓装置。
【請求項４】
出水される吐出部（６）、前記投光部および前記受光部が設けられる水栓ケース（１）と、
前記投光部に光を出力する発光素子（１０２）および前記受光部で受光した光が入力される受光素子（１０３）が収納される本体ケース（１０）と、
前記発光素子から出力された光を前記投光部に導く投光用光ファイバー（４）と、
前記受光部で受光した光を前記受光素子に導く受光用光ファイバー（５）と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動水栓装置。
【請求項５】
前記投光用光ファイバーおよび前記受光用光ファイバーは、プラスチック製の光ファイバーであることを特徴とする請求項４に記載の自動水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の手などの洗浄対象物体を検知し、自動で出水する自動水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動水栓装置には、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。この従来の自動水栓装置は、人の手等の洗浄対象物体を光信号により検知して水流を提供する装置であり、一端が発光素子と受光素子に接続され、その他端がそれぞれ発光部ヘッドと受光部ヘッドに接続される光ファイバーを備えている。この投受光部ヘッドは、水栓ケースに下方の感知領域と洗面ボールに向かって指向されている。
【特許文献１】特開平５−３１１７０９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、投受光ヘッドが指向する側には洗面ボウル等のシンクがあり、その表面には水を排水管に導く排水口に金具が設けられている。この排水口金具は、高い反射率を有する金属であり、鏡面のごとく投光ヘッドから放射した光を受光ヘッドに向けて反射することがある。そして、排水口金具で反射される受光信号の出力値は大きいため、従来の自動水栓装置は、排水口金具を誤って検知し、洗浄対象物体が存在していないのに水流を提供してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、投光部と受光部が指向する方向に排水口金具等の高反射物が存在する場合でもこれを誤検知してしまうことを防止する自動水栓装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、第１の発明は、検知対象とする検知対象エリアに向けて光を所定の投光角（α）を形成するように末広がり状に放射して、投光エリア（４０）を形成する投光部（２）と、
投光部から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、投光エリアを含み、投光角よりも大きな所定の受光角（β）を有する受光エリア（４１）を形成する受光部（３）と、を備え、投光エリアに入った手によって反射した反射光を受光部が受光したときに自動的に出水を行う自動水栓装置に係る発明である。
【０００６】
さらに第１の発明は、投光部の軸線（２６）と受光部の軸線（３６）とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の下方のシンク（５０）に設けられる排水口金具（５１）の中心軸線と投光部の軸線２６との距離をＥとし、排水口金具の直径寸法をＤとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をＬとした場合に、
θは、下記の式３で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする。
【０００７】
（式３）    θ＞ｔａｎ−１｛（Ｅ＋Ｄ／２）／Ｌ｝＋α／２
この発明によれば、上記式３を満たすように投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度を設定し、この角度に受光部および投光部を配置することにより、投光部から放射された光は排水口金具で反射しない箇所に照射されることになる。このように、受光エリアの内部にあって、排水口金具に対して照射しない投光エリアを有する自動水栓装置を構成することにより、排水口金具等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリアに入ってきた手等の洗浄対象物体を正確に検出することができる。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明の前段において、投光部の軸線（２６）と受光部の軸線（３６）とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部（２６）の軸線と受光部の軸線（３６）との距離をＰとし、投光部の下方のシンク（５０）に設けられる排水口金具（５１）が水平方向に対して傾いている角度をεとし、排水口金具の直径寸法をＤとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をＬとした場合に、
θは、下記の式４で示す関係を満たすように設定されることを特徴とする。
【０００９】
（式４）    θ＞ｔａｎ−１｛（Ｌｔａｎε＋Ｐ）／Ｌ｝＋α／２
この発明によれば、上記式４を満たすように投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度を設定し、この角度に受光部および投光部を配置することにより、投光部から放射された光は排水口金具で反射しても、受光部に向かう方向に反射しないことになる。このように、受光エリアの内部にあって、排水口金具の反射光が受光部に向かわない投光エリアを有する自動水栓装置を構成することにより、排水口金具等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリアに入ってきた手等の洗浄対象物体を正確に検出することができる。
【００１０】
また、投光部から放射される光は、人間の目に光として感知される可視光であることが好ましい。この発明によれば、投光部から放射される光を可視光とすることにより、投光エリアが検知対象エリアのどこに設定されているかを目視確認することができる。これにより、上記第１の発明または上記第２の発明に係る関係式（式３、式４）を満たすように
受光部および投光部が設定されているか否かを設置現場等で目視確認でき、所望の誤検知性能を有する製品を確実に設置することができる。
【００１１】
また、上記各発明に係る自動水栓装置は、出水される吐出部（６）、投光部および受光部が設けられる水栓ケース（１）と、投光部に光を出力する発光素子（１０２）および受光部で受光した光が入力される受光素子（１０３）が収納される本体ケース（１０）と、発光素子から出力された光を投光部に導く投光用光ファイバー（４）と、受光部で受光した光を受光素子に導く受光用光ファイバー（５）と、を備えている。
【００１２】
この発明によれば、発光素子および受光素子を光ファイバーを介して水栓ケース以外の場所に配置するので、水栓ケースを小型に形成でき、また吐出部周辺に空きスペースを設けることができる。したがって、使い勝手の良い自動水栓装置を提供できる。
【００１３】
また、投光用光ファイバーおよび受光用光ファイバーはプラスチック製の光ファイバーであることが好ましい。これによれば、投光用光ファイバーおよび受光用光ファイバーを比較的曲げに対して強いものとすることができ、水栓ケース内部その他の経路において引き回しやすい光ファイバーを構成できる。したがって、水栓ケース等の収納部の小型化にも寄与する。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態について図１〜図５にしたがって説明する。図１は本実施形態に係る自動水栓装置の概略構成を示した模式図である。図２は制御装置１００の構成を示したブロック図である。図３は投光部２および受光部３の構成を示した部分的断面図である。図４は投光エリア４０、受光エリア４１および排水口金具５１の関係を示した模式図である。図５は発光素子１０２の発光のタイミングの一例を示すタイムチャートである。
【００１７】
本自動水栓装置は、水道水が吐出される吐出部の下方空間を対象とする検知対象エリアに人の手等の洗浄対象である洗浄対象物体が存在することが検出された場合に、自動で出水、止水が行われる家庭用または業務用の装置であり、例えば、トイレ、キッチン等の手洗い栓として用いられる。本自動水栓装置は、光を投光する投光部と反射光を受光する受光部とを使用して洗浄対象物体を検出するものであり、検知対象エリアに存在する洗浄対象でない物体を誤検知することを防止するとともに、洗浄対象物体を確実に検出する装置である。
【００１８】
図１に示すように、本自動水栓装置は、制御装置１００が内蔵されている本体ケース１０と、水道水が出水される吐出部６（吐出口）を備える水栓ケース１と、両ケース間に配された光搬送線および給水ホース１４と、を備えている。本体ケース１０には、水道水が流れる給水管１１が貫通しており、給水管１１は吐出部６に接続される給水ホース１４の吸入側で接続されている。
【００１９】
さらに本体ケース１０内部には、電磁弁１２および発電機１３が設けられている。電磁弁１２は、給水管１１の途中に設けられ、給水管１１の通路を開閉する弁体である。発電機１３は、給水管１１の途中であって電磁弁１２よりも吐出部６寄り（下流側）に設けられている。発電機１３は内蔵される水車を給水管１１内の水流により回転させることにより発電する。
【００２０】
発電機１３は、水車の回転軸に結合されているロータである磁石と、この磁石に対して回転軸の径方向外方に配置されるステータコイルとを有し、電磁弁１２が開状態で水流が形成されると水車の回転に伴う磁石の回転によりステータコイルに誘導起電力を発生するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、制御装置１００は、マイクロコンピュータ１０１、発光素子１０２、受光素子１０３、および蓄電器１１２等の各種電子部品を備え、本自動水栓装置の作動全体の制御を司る。マイクロコンピュータ１０１は、受光素子１０３等の入力側からの信号を用いて各種演算を実行するものであり、記憶手段としてＲＯＭまたはＲＡＭを内蔵し、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムを有している。
【００２２】
マイクロコンピュータ１０１は、駆動回路１０５を介して発光素子１０２に光を放射させる信号を送る。受光素子１０３が出力した検知物体からの反射光の受光信号は、増幅回路１０６で増幅され、サンプルホールド部１０８で保持された後、Ａ／Ｄ変換器１０９で変換されてマイクロコンピュータ１０１に入力される。そして、マイクロコンピュータ１０１は、このように入力された信号を用いて各種演算を実行し、演算結果に基づいた信号を駆動回路１１０によって電磁弁１２に出力してその開閉を制御する。
【００２３】
蓄電器１１２は、本自動水栓装置における蓄電手段であり、例えば二次電池からなる蓄電池であって、発電機１３で発電された電力を蓄える。発電機１３で発電された電力は、マイクロコンピュータ１０１、発光素子１０２の発光処理等の本自動水栓装置で必要とする電力を賄う。発電機１３の発電電力は、整流器１１３で整流されてから蓄電器１１２に蓄えられ、さらに電源１１１に供給される。
【００２４】
発光素子１０２は、物体を検知するための光源であって、光搬送線である投光用光ファイバー４によって水栓ケース１に配置された投光部２に接続されている。発光素子１０２は、可視光を投光用光ファイバー４に向けて発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子１０２から出力された光は、投光用光ファイバー４によって投光部２に導かれる。可視光としては、波長が例えば６００〜７００ｎｍのものであり、さらに好ましくは約６５０ｎｍのものがよい。このような可視光を用いると、発光ダイオードの発光効率が向上し、プラスチック製の光ファイバーに対する透過率が優れたものになる。
【００２５】
受光素子１０３は、光搬送線である受光用光ファイバー５によって水栓ケース１に配置された受光部３に接続されている。受光素子１０３は、フォトダイオード等からなり、受光用光ファイバー５により導かれる光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。受光素子１０３には、発光素子１０２が発光する光の波長に対して感度が高い受光素子を使用する。
【００２６】
制御装置１００は発光周期変更指令部１１４を備えている。発光周期変更指令部１１４は、投光部２からシンク５０（洗面器）に向けて人の目で認識可能な光を発するようにマイクロコンピュータ１０１に信号を出力する手段である。発光周期変更指令部１１４は、マイクロコンピュータ１０１と通信するように構成されるものであり、また、人の手で操作可能なスイッチで構成してもよい。発光周期変更指令部１１４は、マイクロコンピュータ１０１を介し、通常発光時よりも発光周期を短くして発光時間比率を切替えることにより、人の目で認識可能な光を発する信号を発光素子１０２に出力する構成でもよい。発光周期変更指令部１１４は、本自動水栓装置を設置する者の操作によって発光素子１０２に人の目に認識可能な光を発する信号を出力し、この光は投光部２から投光エリア４０に投光される。
【００２７】
投光用光ファイバー４および受光用光ファイバー５は、石英製やガラス製よりも可撓性に優れ、曲げに対して強いプラスチック製であることが好ましい。
【００２８】
水栓ケース１は本自動水栓装置が設置される部屋の壁５２に突出する形態で取り付けられ、水栓ケース１の下方には、略椀状のシンク５０が設けられている。そして水栓ケース１の先端側には、吐出部６、投光部２および受光部３が下方の検知対象エリアに臨むように配置されている。各光ファイバー４，５および給水ホース１４は、当該壁５２に形成された穴部５３を通して配され、水栓ケース１と本体ケース１０との間を接続するように配されている。
【００２９】
図３に示すように、投光部２は、投光用光ファイバー４の発光端部２２が集光手段であるレンズ２０に密着するように設けられ、レンズ２０の周囲をホルダ２３で保持するようにして構成されている。ホルダ２３は、発光端部２２、レンズ２０および投光用光ファイバー４の被覆部２５を接着剤２４を介して固定しており、ホルダ２３自身は水栓ケース１に取り付けられている。この構造により、投光用光ファイバー４を傷つけず、強固に固定することができる。また、発光端部２２のレンズ２０側部分には被覆部２５を設けていない。これは被覆部２５が熱膨張により伸びてレンズ２０とファイバー先端との間に入り込むことを防ぐため、および接着剤２４の接着性を良好にするためである。ここで接着剤は光を吸収する効果の高い黒色が望ましく、これにより光の集光や非分散が期待でき、迷光の発生を防ぐことができる。また、発光端部２２の先端付近にはＯリング２１を外嵌めにし、Ｏリング２１を外側からホルダ２３で保持することによりシール性を確保し、接着剤２４がレンズ面に流れないようにしている。
【００３０】
受光部３は、受光用光ファイバー５の受光端部３０の周囲をホルダ３１で保持するようにして構成されている。ホルダ３１は、受光端部３０および受光用光ファイバー５の被覆部３３を接着剤３２を介して固定しており、ホルダ３１自身は水栓ケース１に取り付けられている。ここでも接着剤は前述の理由により黒色が望ましい。この構造により、受光用光ファイバー５を傷つけず、強固に固定することができる。受光部３は、レンズ等の集光手段を備えていないため、光ファイバー自身が有する受光角で反射光を受光する。したがって受光部３が検知物体で反射した反射光を受光できる対象エリアは広範囲なものとなる。例えばプラスチック製の光ファイバーを用いる場合には、頂角（受光角）が約６０°、すなわち円錐角が約３０°である略円錐体の内部に含まれる検知対象エリアにおいて反射した光を受光することができる。
【００３１】
受光部３は、投光部２に対して、互いの先端側同士が接近するようにして互いの軸線２６と３６とがθの角度をなして配置されている。また、互いの軸線２６，３６はシンク５０に向かって形成される検知可能エリアにおいて交差するような関係にある。受光部３の先端と投光部２の先端とは、距離Ｐはなれた位置に配置されている。本実施形態では説明の便宜上、受光部の軸線３６方向を鉛直方向にして配しているが、これに限定するものではなく、受光部の軸線３６方向は鉛直方向に対して所定の角度をなすように傾いて配設されていてもよい。
【００３２】
図３および図４に示すように、投光部の軸線２６は、下方のシンク５０に向かって投光される光の軸線（光軸）に一致し、この光軸を中心にして頂角α（円錐角の２倍の角度）をなす円錐体状の投光エリア４０（図１の斜線部で示したエリア）が形成される。投光エリア４０は、円錐角α／２でシンク５０に向かって末広がりに形成される円錐体の内部に含まれるエリアであり、受光エリア４１の一部を占める検知エリアでもある。頂角α（投光角α）は、投光用光ファイバー４の先端部から放射される光が光軸を中心として拡散する範囲の角度である。頂角の半分の円錐角α／２は、投光用光ファイバー４自体の放射角度６０°をレンズ２０によって例えば５°〜２０°の範囲に絞った角度とする。
【００３３】
受光部３は、受光部の軸線３６方向を中心にして頂角β（円錐角の２倍の角度）をなす円錐体状の受光エリア４１を下方のシンク５０に向けて形成する。角度βは上記角度αよりも大きな角度であり、本実施形態ではプラスチック製の光ファイバーを用いることから約６０°である。受光エリア４１と投光エリア４０は、吐出部６の下方において、それぞれのエリアの軸線が角度θをなし、それぞれのエリアが交差するようになっている。
【００３４】
そして、受光エリア４１は、投光エリア４０の略全体を含む大きさを有し、投光エリア４０以外の他のエリアもそのエリア内に含んでいるが、当該他のエリアでは光が投光されないので反射光は生じず、受光部３は投光エリア４０内の光線による反射光のみを受光する。このように投光エリア４０は、受光エリア４１に含まれる空間であって、排水口に設けられた金具（以下、排水口金具５１という）からの反射光を検知しないように設定された所定の空間である。
【００３５】
受光部３は、投光エリア４０に含まれる受光エリア４１内で反射する光のみを集光して受光する。そして、受光された受光信号の電気量（受光量の出力値）は、受光部３から受光用光ファイバー５に導かれ、受光素子１０３に入力される。
【００３６】
次に、投光部２と受光部３とが設置される設定条件について、図４を用いて説明する。図４に示すように、投光部の軸線２６（光軸と一致する）と受光部の軸線３６（光軸と一致する）とがなす角θは、下記の式５を満たすように設定される。
【００３７】
（式５）  θ＞δ＋α／２      ただし、δ＝ｔａｎ−１｛（Ｅ＋Ｄ／２）／Ｌ｝
である。
【００３８】
Ｅは、排水口金具５１の中心軸線と投光部の軸線２６との距離であり、投光部２と排水口金具５１との水平方向における位置ずれの長さである。Ｄは、排水口金具５１の直径寸法であり、例えば５０〜６０ｍｍ程度である。Ｌは、投光部２および受光部３の下端と排水口金具５１との間の距離である。また、αは投光部２から放射される投光角（放射角）であって、円錐角の２倍の角度であり、例えば５°〜２０°である。βは、受光部３が受光可能とするエリアの頂角（受光角）であって、円錐角の２倍の角度であり、例えば６０°である。δは、上記式で算出される値であるが、図４に示す例では、投光部２から下ろした鉛直線と、投光エリア４０が形成する円錐体の側面（鉛直線から最も近い側面の稜線）とがなす角度になる。
【００３９】
式５のように、θが、投光部２から放射される光が形成する円錐角α／２に上式で算出されるδを加えた値よりも大きくなるように設定されることにより、投光部２から放射される光は排水口金具５１に当たらないため、排水口金具５１によって反射することはない。逆に、θが（δ＋α／２）以下になると、投光エリア４０は図４で示す位置よりも投光部２を中心として右回りに回転するように左側に移動して排水口金具５１に接触するようになるため、排水口金具５１によって反射する光が生じることになる。
【００４０】
また、θが大きくなりすぎると、投光エリア４０は図４で示す位置から投光部２を中心として左回りに回転するように移動する。このため、θの上限は投光エリア４０が受光エリア４１外に外れない位置になる角度に設定するものとする。
【００４１】
例えば、排水口金具５１の中心軸線が投光部の軸線２６から水平方向に２７．５ｍｍ（Ｅ＝２７．５）ずれた位置に設けられている場合で、排水口金具５１の直径寸法Ｄが５５ｍｍ、投光部２の下端と排水口金具５１との間の距離Ｌが１５０ｍｍ、円錐角α／２が１０°であるときには、各値を式５に代入して演算することにより、式５の右辺は約３０°となる。したがって、この条件ではθを約３０°より大きくなるように設定すれば、排水口金具５１を誤検知しない自動水栓装置が得られる。
【００４２】
上記構成における自動水栓装置の作動について説明する。電源がＯＮされていると、制御装置１００のマイクロコンピュータ１０１は、所定周期で、駆動回路１０５に発光信号を送り、発光素子１０２から発光を行う。この発光信号は、例えば、発光素子１０２を１μｓｅｃ点灯した後、０．２５ｓｅｃ消灯し続け、また１μｓｅｃ点灯することにより、生成する。そして、この処理を繰り返すことにより、制御装置１００は所定周期で所定時間の発光を継続し、投光部２から投光エリア４０に向けて所定周期で光が放射されることになる。
【００４３】
ここで発光素子１０２が発光しているタイミングで、受光部３より受光され、受光用光ファイバー５によって受光素子１０３に出力された受光信号をホールドする。次に、発光素子１０２からの発光を停止する。ホールドされた受光信号は、Ａ／Ｄ変換された後、マイクロコンピュータ１０１に入力され、演算処理が行われる。そして、受光素子１０３から出力されてきた受光信号が予め定められた閾値以上であるか否かを判断する。
【００４４】
制御装置１００は、受光素子１０３から出力された受光信号が所定の閾値未満であると判断された場合には、出力値が低いため人の手等の洗浄すべき物体が検知対象エリア内に存在していないとみなし、駆動回路１１０を通じて電磁弁１２を閉じる。このような受光信号レベルのときは、シンク５０の内壁面であって投光エリア４０が投影される部分で反射した光が受光部３に受光された場合である。そして、このとき水道水は、給水管１１から給水ホース１４側に流れなくなり、発電機１３の発電が停止する。
【００４５】
一方、制御装置１００は、受光信号が所定の閾値以上であると判断された場合には、強い受光信号が検知されたため、人の手等の洗浄すべき洗浄対象物体が投光エリア４０内に存在しているとみなし、駆動回路１１０を通じて電磁弁１２を開ける。この場合は、洗浄対象物体の投光エリア４０に含まれる部分で反射した反射光が受光部３に受光された場合である。このとき、水道水は給水管１１を経て給水ホース１４側に流れ、水栓ケース１の吐出部６に至り、吐出部６からシンク５０の内壁面に向かって放出される。これに伴い、発電機１３は、水流により電力を発生し、その電力は蓄電器１１２に蓄えられる。
【００４６】
本自動水栓装置では、以上の各処理が継続されることにより、所定の閾値以上の出力値である受光信号が検知されている間は、電磁弁１２を開状態に維持して吐水を継続し、受光信号が所定の閾値未満の出力値となれば、電磁弁１２を閉状態にして吐水を停止する。
【００４７】
このように、受光部３は、いずれの判断の場合も、排水口金具５１等といった高反射性の非洗浄対象物体からの反射光を検知することなく、投光エリア４０内に洗浄対象物体が入ったときのみ高い出力値の信号を受光することができる。
【００４８】
次に、投光部２から人が認識可能な光が投光される場合について説明する。例えば発光周期変更指令部１１４が操作されることにより、マイクロコンピュータ１０１は駆動回路１０５を介して発光素子１０２に対して図５に示すような発光信号を送る。この発光信号は投光用光ファイバー４によって投光部２に導かれ、投光エリア４０に認識可能な光が放射される。図５は、発光素子１０２が可視光を発光するときの発光のタイミングの一例を示すタイムチャートである。
【００４９】
図５に示すように、発光周期変更指令部１１４から認識可能な光を発光する命令が送られると、マイクロコンピュータ１０１は駆動回路１０５を介して発光素子１０２の発光信号を１μｓｅｃの間ＯＮする。これにより、発光素子１０２の点灯が１μｓｅｃの間継続される。次に、マイクロコンピュータ１０１は駆動回路１０５を介して発光素子１０２の発光信号を１００μｓｅｃの間ＯＦＦする。これにより、発光素子１０２の消灯が１００μｓｅｃの間継続される。そして、この点灯および消灯の反復は、所定時間、または発光周期変更指令部１１４から指令が送られている間、継続される。
【００５０】
このように、発行停止時間に対する発光時間の発光時間比率が１％になっているため、前述の通常時の発光の場合（１μｓｅｃ間の点灯および０．２５ｓｅｃ間の消灯を反復し発光時間比率４ｐｐｍ）に比べて発光時間比率が大きくなるため、人の目に見える光が投光部２から放射される。したがって、シンク５０の内壁面に円形状の照明部分（スポットライト）が照らし出されることになる。そして、この照明部分を確認することによって、投光エリア４０が吐出部６下方のどの辺りを検知するように設定されているかを認識することができる。
【００５１】
また、この認識可能な光を放射するためには、上記発光時間比率１％である発光信号の他、発光素子１０２を連続点灯することにより発光時間比率を上げるような発光信号を送るようにしてもよい（図５に示す右側の発光信号参照）。
【００５２】
この認識可能な光の放射は、施工時やサービス等のメンテナンス時に行うことで投光エリア４０の場所を認識し、投光エリア４０に排水口金具５１等の非洗浄対象物体が存在しないように設定することができる。つまり、施工者等は、例えば、発光周期変更指令部１１４のスイッチを操作することにより、投光部２から認識可能な光を放射させる。そして、施工者等は、目視確認により、シンク５０の内壁面を照らす照明部分に排水口金具５１等の高反射性物体が含まれている場合には、この高反射性物体の角度を修正する。これにより、出荷時の設計では考慮しきれない現場施工の際に発生する各部材の位置関係のずれを、上記式５が満たされるように修正することができ、排水口金具５１等の誤検知防止という所望の検知性能を確保することができる。
【００５３】
本実施形態に係る自動水栓装置がもたらす作用効果を以下に述べる。従来の自動水栓装置では、シンクに設けられる排水口金具を誤検知しないために、投光エリアの投光角と受光エリアの受光角の両方をレンズ等で小さく絞る設定としていた。この場合、投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度θを大きく設定すると、投光エリアと受光エリアの交わり部分が小さくなるため、検知可能なエリアが小さくなって排水口金具を誤検知しないようにできるが、人の手等の洗浄したい物体を検知できるエリアも小さくなり不具合が生じていた。逆に、投光部の軸線と受光部の軸線とがなす角度θを小さく設定すると、前者に対して検知可能なエリアが大きくなるが、光の利用率が悪く、人の手等を少し離れた所で検知すると受光信号の出力レベルが低く、実用上、不具合が生じていた。
【００５４】
そこで、本自動水栓装置は、検知対象とする検知対象エリアに向けて光を所定の投光角αを形成するように末広がり状に放射して、投光エリア４０を形成する投光部２と、投光部２から放射された光が物体に当たって反射した反射光を受光するように、投光エリア４０を含み、投光角αよりも大きな所定の受光角βを有する受光エリア４１を形成する受光部３と、を備えている。さらに本自動水栓装置は、投光部の軸線２６と受光部の軸線３６とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の下方のシンク５０に設けられる排水口金具５１の中心軸線と投光部の軸線２６との距離をＥとし、排水口金具の直径寸法をＤとし、投光部の下端と排水口金具との間の距離をＬとした場合に、θが、前述の式５で示す関係を満たすように設定されている。
【００５５】
この構成によれば、上記式５を満たすように受光部３および投光部２を配置することにより、投光部２から放射された光は排水口金具５１で反射しない箇所に照射されることになる。これにより、排水口金具５１等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリア４０に入ってきた洗浄対象物体を正確に検出できる。
【００５６】
また、本自動水栓装置は、吐出部６、投光部２および受光部３が設けられている水栓ケース１と、投光部２に光を出力する発光素子１０２および受光部３で受光した光が入力される受光素子１０３が収納される本体ケース１０と、発光素子１０２から出力された光を投光部２に導く投光用光ファイバー４と、受光部３で受光した光を受光素子１０３に導く受光用光ファイバー５と、を備えている。
【００５７】
この構成によれば、発光素子１０２および受光素子１０３を水栓ケース１以外の場所に配置できるため、水栓ケース１を小型に形成でき、また吐出部６周辺に空きスペースを形成することができる。
【００５８】
また、投光用光ファイバー４および受光用光ファイバー５はプラスチック製の光ファイバーであることにより、光搬送線を比較的曲げに対して強いものとすることができ、水栓ケース１内部において光ファイバーを配置する自由度が高くなり、小型の水栓ケース１を形成でき、使い勝手の良い自動水栓装置が得られる。
【００５９】
（第２実施形態）
第２実施形態では、投光部２と受光部３とが設置される設定条件について、第１実施形態の他の形態を図６にしたがって説明する。図６は、投光部２から放射される光が排水口金具５１に当たる場合の一例を示した図であり、投光エリア４０Ａ、受光エリア４１および排水口金具５１の関係を示した模式図である。なお、図６では図の見やすさのため、シンク５０の内壁面は省略している。
【００６０】
本実施形態の当該設定条件は、投光部２から放射される光が排水口金具５１に当たることを前提とするが、この排水口金具５１で反射された光が受光部３で受光できない方向に反射するように設定するものである。この設定条件は、投光部２からの放射光が排水口金具５１に当たったとしても、反射した光が受光部３に達する角度で反射しなければ誤検知しないことに着目したものである。
【００６１】
図６に示すように、投光部の軸線２６（光軸と一致する）と受光部の軸線３６（光軸と一致する）とがなす角θは、下記の式６を満たすように設定される。
【００６２】
（式６）  θ＞δ＋α／２      ただし、δ＝ｔａｎ−１｛（Ｌｔａｎε＋Ｐ）／Ｌ｝
である。
【００６３】
Ｐは、受光部３の先端と投光部２の先端との距離である。Ｌは、投光部２および受光部３の下端と排水口金具５１との間の距離である。εは、水平面に対する排水口金具５１の傾き角度である。また、αは投光部２から放射される投光角（放射角）であって、円錐角の２倍の角度であり、例えば５°〜２０°である。図示していないが、βは、受光部３が受光可能とするエリアの頂角（受光角）であって、円錐角の２倍の角度であり、例えば６０°である。δは、上記式で算出される値であるが、図６に示す例では、投光部２から下ろした鉛直線と、投光エリア４０Ａが形成する円錐体の側面（鉛直線から最も近い側面の稜線）とがなす角度になる。
【００６４】
式６のように、θは、投光部２から放射される光が形成する円錐角α／２に上式で算出されるδを加えた値よりも大きくなるように設定されることにより、投光部２から放射される光が排水口金具５１に当たる場合でも、排水口金具５１によって反射した光は、受光部３の方向に反射せず、受光部３に達することはない。
【００６５】
図６において実線で示した反射光は、ε＝０、つまり排水口金具５１が水平面に平行に配置されている場合に排水口金具５１で反射する光の方向を表している。この反射光は、受光部３よりも図面右側（投光部２の反対側）に大きく反射することになり、この反射光が誤検知されることはない。
【００６６】
図６において破線で示した反射光は、ε＝γ、つまり排水口金具５１が水平方向に対して角度γ傾いて設置されている（破線で示した排水口金具５１）場合に排水口金具５１で反射する光の方向を表しており、これも受光部３で受光することはない。ここでγは、受光部３から下ろした鉛直線と、排水口金具の平面に対する垂直線とがなす角度である。
【００６７】
このように排水口金具５１が水平方向に対して傾いた状況では、θを、円錐角α／２に式６で算出されるδを加えた値よりも大きくなるように設定すれば、投光部２から放射される光が排水口金具５１に当たるときの入射角が図６で示す入射角よりもさらに大きくなる。
【００６８】
また、本実施形態でもθが大きくなりすぎると、投光エリア４０Ａは投光部２を中心として左回りに回転するように移動する。このため、θの上限は投光エリア４０Ａが受光エリア４１外に外れない位置になる角度に設定するものとする。
【００６９】
また、本実施形態においても、第１実施形態の認識可能な光を放射することによる目視確認を実施すれば、施工者等は、シンク５０の内壁面を照らす照明部分が所望の位置を照射しているかどうかを容易に認識することができ、さらにその反射光が受光部３に入射しているかを確認することができる。これにより、出荷時の設計では考慮しきれない現場の施工の際に発生する各部材の位置関係のずれを修正することができ、所定の製品仕様を発揮できるように自動水栓装置を設置することができる。
【００７０】
本実施形態に係る自動水栓装置がもたらす作用効果を以下に述べる。本自動水栓装置は、投光部の軸線２６と受光部の軸線３６とがなす角度をθとし、所定の投光角をαとし、投光部の軸線２６と受光部の軸線３６との距離をＰとし、投光部の下方のシンク５０に設けられる排水口金具５１が水平方向に対して傾いている角度をεとし、投光部２の下端と排水口金具５１との間の距離をＬとした場合に、θが、前述の式６で示す関係を満たすように設定されている。
【００７１】
この構成によれば、上記式６を満たすように受光部３および投光部２を配置することにより、投光部２から放射された光は排水口金具５１で反射しても、受光部３に向かう方向に反射しない。これにより、上記第１実施形態の自動水栓装置と同様に、排水口金具５１等の高反射性物体を誤検知してしまうことを防止するとともに、投光エリア４０に入ってきた洗浄対象物体を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態に係る自動水栓装置の概略構成を示した模式図である。
【図２】制御装置１００の構成を示したブロック図である。
【図３】投光部２および受光部３の構成を示した部分的断面図である。
【図４】投光エリア４０、受光エリア４１および排水口金具５１の関係を示した模式図である。
【図５】発光素子１０２が認識可能な光を発光するときの発光のタイミングの一例を示すタイムチャートである。
【図６】第２実施形態に係る投光エリア４０Ａ、受光エリア４１および排水口金具５１の関係を示した模式図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…水栓ケース
２…投光部
３…受光部
４…投光用光ファイバー
５…受光用光ファイバー
６…吐出部
１０…本体ケース
２６…投光部の軸線
３６…受光部の軸線
４０…投光エリア
４１…受光エリア
５０…シンク
１０２…発光素子
１０３…受光素子
【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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