(57)【要約】【課題】操作レバーの動きに対する吐水制御の誤差を減少させることができる、あるいは使い勝手を良くすることができる電子制御水栓装置を提供する。【解決手段】水栓の吐水流量及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、前記吐水流量及び前記吐水温度の制御目標値を設定し、前記制御目標値に近づくように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３軸出力の加速度センサを有し、前記制御部は、前記加速度センサの出力が安定した状態から変化する状態へ遷移すると、前記姿勢の検出を停止させ、前記加速度センサの３軸の出力の合成値が１ｇに略一致すると、前記姿勢の検出を再開させ、その出力に応じて、前記流調弁及び前記温調弁の少なくともいずれかの駆動を開始させることを特徴とする電子制御水栓装置が提供される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水栓の吐水流量及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、前記吐水流量及び前記吐水温度の制御目標値を設定し、前記制御目標値に近づくように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３軸出力の加速度センサを有し、
前記制御部は、前記加速度センサの出力が安定した状態から変化する状態へ遷移すると、前記姿勢の検出を停止させ、
前記加速度センサの３軸の出力の合成値が１ｇに略一致すると、前記姿勢の検出を再開させ、その出力に応じて、前記流調弁及び前記温調弁の少なくともいずれかの駆動を開始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、前記操作部が等速度運動を行って前記合成値が前記１ｇに略一致した後、前記合成値が増加傾向から減少傾向に、或いは減少傾向から増加傾向に遷移する変曲点を経て再び前記１ｇに略一致した後において、前記変曲点と、前記１ｇと、の差に応じた補正量を前記制御目標値に加算す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】
前記差の絶対値が大きいほど、前記補正量の絶対値が大きいことを特徴とする請求項２記載の電子制御水栓装置。
【請求項４】
前記吐水流量を増加させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水流量が増加するように前記補正量が前記吐水流量の制御目標値に加算され、
前記吐水流量を減少させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水流量が減少するように前記補正量が前記吐水流量の制御目標値に加算されることを特徴とする請求項２または３記載の電子制御水栓装置。
【請求項５】
前記吐水流量を増加させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、前記吐水流量を減少させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、が同一である場合に、前記吐水流量を増加させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値よりも、前記吐水流量を減少させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値の方が大きいことを特徴とする請求項４記載の電子制御水栓装置。
【請求項６】
前記吐水温度を上昇させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水温度が上昇するように前記補正量が前記吐水温度の制御目標値に加算され、
前記吐水温度を低下させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水温度が低下するように前記補正量が前記吐水温度の制御目標値に加算されることを特徴とする請求項２または３記載の電子制御水栓装置。
【請求項７】
前記吐水温度を上昇させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、前記吐水温度を低下させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、が同一である場合に、前記吐水温度を上昇させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値よりも、前記吐水温度を低下させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値の方が大きいことを特徴とする請求項６記載の電子制御水栓装置。
【請求項８】
前記差の絶対値が、所定の第１の閾値未満の場合には、前記補正量を加算せずに前記制御目標値を維持することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の電子制御水栓装置。
【請求項９】
前記差の絶対値が、前記第１の閾値よりも大きく設定された所定の第２の閾値よりも大きい場合には、前記補正量を加算せずに前記制御目標値を維持することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の電子制御水栓装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかと、その制御目標値と、の差が所定値以下である場合には、所定の時間が経過した後に、前記吐水流量及び前記吐水温度の前記少なくともいずれかが前記制御目標値と一致するように前記流調弁及び前記温調弁の前記少なくともいずれかを駆動させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の電子制御水栓装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記変化した後にさらに安定した状態における前記加速度センサの出力に基づいて、前記吐水流量及び前記吐水温度の制御目標値を設定し、前記流調弁及び前記温調弁の少なくともいずれかを駆動させることを特徴とする請求項１〜１０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】
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、加速度センサによって重力加速度を検出し、その検出値から加速度センサの傾き、すなわち操作レバーの傾きを検知している。また、これらの装置は、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。
【０００７】
特許文献１に記載された装置と、特許文献２および３に記載された少なくともいずれかの装置と、を組み合わせると、水栓装置の操作レバーの傾きを加速度センサによって検出し、電子制御によって流調弁および温調弁を動作させる電子制御水栓装置が実現可能となる。さらに、操作レバー周辺の機構の小型化および防水処理化なども実現可能となる。
【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】
しかしながら、使用者が操作レバーを動かす時や、止める時には、加速度センサは重力加速度だけではなく運動加速度の成分も検出するため、重力加速度と、運動加速度と、が合成されて、操作レバーの傾きの検出が困難もしくは不可能になるという問題がある。運動加速度は、使用者が操作レバーをゆっくり動かした場合には無視できるほどに小さいが、速く動かした場合には無視できないほどに大きくなる。
【０００９】
また、操作レバーを単一方向に速く動かす場合だけではなく、前後方向や左右方向などのあらゆる方向に速く動かすような、半ば「いたずら」のように動かす場合には、操作レバーの傾きを検出できない。そのため、操作レバーの傾きを検出できない間には、操作レバーの傾き状態に逐次対応するように流調および温調を制御することはできないため、吐水制御に「遅れ」や「ずれ」などの誤差が生ずる。これにより、水栓装置の使い勝手が低下してしまう。
【００１０】
操作レバーを素早く操作すると、加速度センサは大きな加速度を検出するが、操作レバーに物などが衝突したり、落下したりすると、さらに大きな加速度を検出する。この場合には、使用者が急いで操作レバーを操作している状況なのか、または物などが操作レバーに衝突したことによって誤操作している状況なのか、を判断することは容易ではない。
【００１１】
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、操作レバーの動きに対する吐水制御の誤差を減少させることができる、あるいは使い勝手を良く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】
【００１２】
第１の発明は、水栓の吐水流量及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、前記吐水流量及び前記吐水温度の制御目標値を設定し、前記制御目標値に近づくように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３軸出力の加速度センサを有し、前記制御部は、前記加速度センサの出力が安定した状態から変化する状態へ遷移すると、前記姿勢の検出を停止させ、前記加速度センサの３軸の出力の合成値が１ｇに略一致すると、前記姿勢の検出を再開させ、その出力に応じて、前記流調弁及び前記温調弁の少なくともいずれかの駆動を開始させることを特徴とする電子制御水栓装置である。  
その結果、操作部を動かしている途中であっても、加速度センサの３軸の出力の合成値が１ｇに略一致するか否かを観察することで操作部の動きが等速度運動に遷移するタイミングを検出し、その時点で流調弁および混合弁の駆動を開始する。そのため、操作部が静止するのを待たずに弁の駆動を開始でき、水栓の反応速度が速くなる。すなわち、操作部の操作状態と、実際の吐水制御の状態と、の時間的誤差を減少させることができ、使い勝手をよくすることができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記操作部が等速度運動を行って前記合成値が前記１ｇに略一致した後、前記合成値が増加傾向から減少傾向に、或いは減少傾向から増加傾向に遷移する変曲点を経て再び前記１ｇに略一致した後において、前記変曲点と、前記１ｇと、の差に応じた補正量を前記制御目標値に加算することを特徴とする。  
その結果、操作部の操作を止める時の勢いに相当する、前記変曲点と前記１ｇとの差を利用することで、使用者の操作に対する意志を推測したような制御を行い、吐水制御終了までの遅れ時間を短くすることができる。すなわち、吐水制御の誤差を減少させることができ、使い勝手をよくすることができる。
【００１４】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記差の絶対値が大きいほど、前記補正量の絶対値が大きいことを特徴とする。  
その結果、操作レバーを止めるときに急いでいる場合には、前記差が大きくなり、弁の制御に大きな補正量を与えるため、使用者の意図を反映して速やかに目標までの弁駆動を行う予測制御が可能となる。そのため、吐水制御終了までの遅れ時間を最短にすることができる。一方で操作レバーをゆっくり止める場合には、弁の制御の補正量も小さくなり、不必要に大きな予測制御が行われず、操作レバーの操作状態にゆっくりと追従する弁制御が可能となる。
【００１５】
また、第４の発明は、第２または３の発明において、前記吐水流量を増加させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水流量が増加するように前記補正量が前記吐水流量の制御目標値に加算され、前記吐水流量を減少させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水流量が減少するように前記補正量が前記吐水流量の制御目標値に加算されることを特徴とする。  
その結果、最終制御目標位置に近い値に早期に吐水流量を設定することができ、最終制御目標位置へ円滑に変化させることができる。
【００１６】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記吐水流量を増加させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、前記吐水流量を減少させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、が同一である場合に、前記吐水流量を増加させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値よりも、前記吐水流量を減少させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値の方が大きいことを特徴とする。  
その結果、止水する方向の操作の場合の制御速度を速くすることができるため、流調弁の駆動に要する時間に流れる無駄な吐水流量を減少させることができる。一方、吐水流量を増加させる場合には、ゆっくりと吐水流量を増加させることができるため、適量に設定することがより容易となり、使用者が流量を調整し終えるまでの時間が短縮され、無駄な吐水流量を減少させることができる。
【００１７】
また、第６の発明は、第２または３の発明において、前記吐水温度を上昇させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水温度が上昇するように前記補正量が前記吐水温度の制御目標値に加算され、前記吐水温度を低下させる方向に前記操作部が操作された場合には、前記吐水温度が低下するように前記補正量が前記吐水温度の制御目標値に加算されることを特徴とする。  
その結果、最終制御目標位置に近い値に早期に吐水温度を設定することができ、最終制御目標位置へ円滑に変化させることができる。
【００１８】
また、第７の発明は、第６の発明において、前記吐水温度を上昇させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、前記吐水温度を低下させる方向に前記操作部が操作された場合の前記差の絶対値と、が同一である場合に、前記吐水温度を上昇させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値よりも、前記吐水温度を低下させる方向に前記操作部が操作された場合の前記補正量の絶対値の方が大きいことを特徴とする。  
その結果、吐水温度の上昇速度を抑制することができるため、より安全に電子制御水栓装置を使用することができる。
【００１９】
また、第８の発明は、第２〜７のいずれか１つの発明において、前記差の絶対値が、所定の第１の閾値未満の場合には、前記補正量を加算せずに前記制御目標値を維持することを特徴とする。  
その結果、急いで吐水流量および吐水温度を変えたいという使用者の意図があるときのみ、操作レバーの操作中における補正（予測制御）が行われる。したがって、ゆっくりとした操作の場合には、予測制御による行き過ぎを防止し、操作レバーの操作量に応じた流調弁および温調弁の制御が可能となる。
【００２０】
また、第９の発明は、第２〜８のいずれか１つの発明において、前記差の絶対値が、前記第１の閾値よりも大きく設定された所定の第２の閾値よりも大きい場合には、前記補正量を加算せずに前記制御目標値を維持することを特徴とする。  
その結果、例えば操作レバーに物などが衝突したり、引っ掛かったりした場合、または使用者が極度に慌てている場合などには、操作レバーの操作中における予測制御は行われない。したがって、無駄な流調や温調が抑制され、安定した制御および操作感を得ることができる。
【００２１】
また、第１０の発明は、第１〜９のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかと、その制御目標値と、の差が所定値以下である場合には、所定の時間が経過した後に、前記吐水流量及び前記吐水温度の前記少なくともいずれかが前記制御目標値と一致するように前記流調弁及び前記温調弁の前記少なくともいずれかを駆動させることを特徴とする。  
その結果、微少な差の累積によって大きな差が生ずることはなく、微少な差であっても最終的に操作レバーが停止した位置における吐水流量および吐水温度を実現することができる。
【００２２】
また、第１１の発明は、第１〜１０のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記変化した後にさらに安定した状態における前記加速度センサの出力に基づいて、前記吐水流量及び前記吐水温度の制御目標値を設定し、前記流調弁及び前記温調弁の少なくともいずれかを駆動させることを特徴とする。  
その結果、操作レバーの動作中における吐水流量および吐水温度と、操作レバーが停止した位置における吐水流量および吐水温度と、に誤差が生じていても、操作レバーが停止した位置における吐水流量および吐水温度となるように最終的に制御するため、操作レバーの停止後は、操作レバーの動作中の予測制御で残した誤差分を駆動すればよく、急激な吐水流量および吐水温度の変化がなく、使用者は安心して電子制御水栓装置を使用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、操作レバーの動きに対する吐水制御の誤差を減少させることができる、あるいは使い勝手を良く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２２ｂ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。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などに必要であり、流調弁４２が湯や水を完全に止水させる機能を有していれば電磁弁４４はなくてもよい。但し、電磁弁４４を備えていれば、吐水開始時に制御目標値を所定の値に設定することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。このとき、加速度信号は、加速度センサに設定された検出軸であるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のそれぞれの検出値として送信される。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の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。
【００３０】
ここで、本願明細書において吐水流量の制御目標値という場合には、流調弁４２の開度の制御目標値を含むものとする。同様に、吐水温度の制御目標値という場合には、混合弁４０の開度（湯水の混合比率などを含む）の制御目標値も含むものとする。
【００３１】
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。
【００３２】
また、本実施形態の電子制御水栓装置１０は、加速度センサ２０が検出した操作レバー２２の姿勢に基づいて吐水流量および吐水温度が制御されるため、水栓本体２４の施工状態のばらつき、および加速度センサ２０や電子制御水栓装置１０自体が有する製造ばらつき（取り付けばらつき）などが、水栓の制御に影響を与えるおそれがある。
【００３３】
そこで、制御部３６は、加速度センサ２０が出力する検出値に応じて混合弁４０および流調弁４２を制御（駆動）する通常使用モードと、加速度センサ２０の出力範囲を測定して記憶する校正モードと、を有することができる。通常使用モードと校正モードとの切り替えは、制御部３６が有するモード設定スイッチ４６を押すことによって手動で行うことができる。一方、操作レバー２２が、止水位置で所定時間静止すると、自動的に校正モードから通常使用モードへ切り替わるようにすることもできる。
【００３４】
図４〜５は、加速度センサの検出値と時間との関係を例示する模式図である。  
縦軸は加速度センサ２０の加速度（検出値）を表しており、横軸は時間ｔを表している。なお、縦軸の加速度は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度のいずれかを表している。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度は、略類似した曲線を描きつつ変化するため、この説明においては、縦軸の加速度は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度のいずれであってもよい。
【００３５】
操作レバー２２が静止している場合には、加速度センサ２０の加速度の合計値は１ｇ（ｇ＝重力加速度、以下同様）で一定となる。すなわち、この場合には、各軸の加速度も操作レバー２２の傾きに応じた所定の値で一定となる（時間：Ｔ０）。したがって、加速度センサ２０は、重力加速度の成分のみを検出できるため、制御部３６はそのときの操作レバー２２の傾きに応じて、流調弁４２および混合弁４０を駆動させて吐水流量および吐水温度を制御することができる。
【００３６】
続いて、使用者が吐水流量および吐水温度の少なくともいずれかを変更しようとして、操作レバー２２を速く動かした場合には、加速度センサ２０の加速度は、例えば減少傾向と増加傾向とが遷移する点、すなわち変曲点Ａを有する曲線を描くように変化する（時間：Ｔ１）。変曲点Ａは、操作レバー２２を動かし始めるときの加速状態に対応している。このとき、加速度センサ２０は重力加速度だけではなく運動加速度の成分も検出するため、重力加速度の成分のみを分離することはできず、操作レバー２２の傾きを検出することはできない。そこで、この場合には、制御部３６は、流調弁４２および混合弁４０の制御を開始しない。
【００３７】
続いて、図４に表した領域Ｘのように、使用者の動かしている操作レバー２２の動きが、等速度運動に遷移すると、運動加速度の成分は零となるため、加速度センサ２０は運動加速度の成分を検出せず、重力加速度の成分のみを検出するようになる（時間：Ｔ２）。そのため、操作レバー２２の傾きを検出することが可能となり、制御部３６は、流調弁４２および混合弁４０の制御を開始する。操作レバー２２が等速度運動を行っている間は、操作レバー２２の傾きの検出が可能であるため、後に詳述するように、制御部３６は操作レバー２２の傾きを逐次検出して、その検出値に基づいて流調弁４２および混合弁４０を逐次制御する。
【００３８】
続いて、使用者が操作レバー２２の動作を停止させる場合には、加速度センサ２０の加速度は、図５に表した領域Ｙのように、例えば増加傾向と減少傾向とが遷移する点、すなわち変曲点Ｂを有する曲線を描くように変化する（時間：Ｔ３）。変曲点Ｂは、操作レバー２２を止め始めるときの加速状態に対応している。このときは、時間Ｔ１の場合と同様に、加速度センサ２０は重力加速度だけではなく運動加速度の成分も検出するため、重力加速度の成分のみを分離することはできず、操作レバー２２の傾きを検出することはできない。そこで、制御部３６は、操作レバー２２の傾きの検出を停止させる。
【００３９】
続いて、使用者が操作レバー２２の動作を停止させ、つまり操作レバー２２が静止し、加速度センサ２０の加速度が一定となると、再び、加速度センサ２０は運動加速度の成分は検出せず、重力加速度の成分のみを検出するようになる（時間：Ｔ４）。そのため、操作レバー２２の傾きを検出することが可能となり、制御部３６は、流調弁４２および混合弁４０の制御を再開する。このとき、後に詳述するように、図５の領域Ｙの部分の加速度の合成値の変化の大きさによって補正量を設定し、さらに制御目標値を設定して、制御部３６は流調弁４２および混合弁４０を制御する。
【００４０】
このように、本実施形態の電子制御水栓装置１０は、操作レバー２２を動かしている途中であっても、操作レバー２２の動きが等速度運動に遷移するタイミングを検出し、その時点で流調弁４２および混合弁４０の駆動を開始するため、水栓の反応速度が速くなる。すなわち、操作レバー２２の操作から吐水制御の駆動開始までの時間的な遅れによる誤差を減少させることができ、使い勝手をよくすることができる。
【００４１】
一方、操作レバー２２の動作を止める場合であっても、加速度の合成値の変化の大きさによって補正量を設定することによって、使用者の操作に対する意志を推測したような制御を行うため、吐水制御終了までの遅れ時間を短縮することができる。すなわち、吐水制御の誤差を減少させることができ、使い勝手をよくすることができる。
【００４２】
次に、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作の詳細について説明する。  
図６は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作を例示するタイミングチャートであり、図６（ａ）は、Ｘ方向の加速度を例示するタイミングチャートであり、図６（ｂ）は、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、の加速度の合成値を例示するタイミングチャートであり、図６（ｃ）は、流調弁の開閉量を例示するタイミングチャートであり、図６（ｄ）は、開閉弁（電磁弁）の開閉を例示するタイミングチャートである。
【００４３】
なお、図６に表した動作の場合、温度は中間位置とし、Ｙ方向の加速度は常に「０」であるとする。また、吐水温度の制御についても、図６に表した吐水流量の制御のタイミングチャートと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
加速度センサ２０は、３軸加速度センサの場合には、前述したように、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度の合計値が１ｇであれば静止状態を表す。この静止状態であれば、加速度センサ２０は重力加速度の成分のみを出力しているため、操作レバー２２の傾きの検出が可能となる。３軸の加速度の合計値が１ｇではない場合には、操作レバー２２が使用者によって操作されていて、加速度センサ２０に重力加速度以外の例えば運動加速度なども作用している状態を表しているため、操作レバー２２の傾きの検出は不可能である。なお、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０の使用中には起こり得ないが、３軸の加速度が全て「０」となる場合には、自由落下状態を表している。
【００４５】
したがって、図６に表したタイミングチャートのように、使用者が操作レバー２２を操作していないときには（時間：Ｔ０）、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向との加速度の合成値は１ｇで一定となる。続いて、使用者が吐水を開始しようとして操作レバー２２を速く動かした場合には（時間：Ｔ１）、加速度の合成値は、Ｘ方向の加速度と同様に、変曲点Ｅを有する曲線を描くように変化する。この変曲点Ｅは、操作レバー２２を動かし始めるときの加速状態に対応している。このとき、加速度の合成値は、１ｇで安定せずに変化するため、加速度センサ２０は、操作レバー２２の傾きを検出することはできない。そこで、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、流調弁４２の制御を開始しない。
【００４６】
続いて、使用者の動かしている操作レバー２２の動きが、等速度運動に遷移すると（時間：Ｔ２）、加速度センサ２０は運動加速度の成分は検出せず、重力加速度の成分のみを検出するようになるため、加速度の合成値は１ｇとなる。そのため、加速度センサ２０は、操作レバー２２の傾きを検出することが可能となる。したがって、制御部３６は、そのときの操作レバー２２の傾きに基づいて制御目標値αを設定し、流調弁４２の制御を開始する。
【００４７】
さらに、操作レバー２２が等速度運動を行っている間は、加速度の合成値は１ｇで一定となり、加速度センサ２０は操作レバー２２の傾きを検出できるため、操作レバー２２の傾きを逐次検出し、その検出値に基づいて制御目標値を設定し、これと一致するように制御部３６は流調弁４２を逐次制御する。  
なお、等速度運動に関して補足すると、使用者が操作レバー２２を所定量動かす場合、動かし始める際の加速状態から、止める際の減速状態の間に、時間の長短は別として、必ず等速度運動の状態が存在する。よって、この等加速度運動の状態を検出して速やかに弁の駆動を行うことで、水栓装置の使い勝手を向上させることができる。
【００４８】
続いて、使用者が操作レバー２２を停止させる場合には（時間：Ｔ３）、加速度の合成値は、Ｘ方向の加速度と同様に、変曲点Ｆを有する曲線を描くように変化する。この変曲点Ｆは、操作レバー２２を止め始めるときの加速状態に対応している。このとき、加速度の合成値は、１ｇで安定せずに変化するため、加速度センサ２０は、操作レバー２２の傾きを検出することはできない。そこで、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、流調弁４２の制御目標値の再設定を停止させる。
【００４９】
続いて、使用者が操作レバー２２を停止させると、加速度の合成値は再び１ｇとなる（時間：Ｔ４）。ここで、変曲点Ｆにおける加速度の合成値と、１ｇと、の差の絶対値を「変曲点大きさｆ」とする。このとき、変曲点大きさｆに基づいて、時間Ｔ４における補正量βを設定し、さらに制御目標値を設定して、制御部３６は流調弁４２の制御を再開する。変曲点大きさｆから補正量βを求める方法は、後に詳述する。
【００５０】
なお、Ｘ方向の加速度の変曲点Ｂと、操作レバー２２を操作した後（時間：Ｔ４）のＸ方向の加速度と、の差の絶対値ではなく、変曲点Ｆにおける加速度の合成値と、１ｇと、の差の絶対値（変曲点大きさｆ）に基づいて補正量βを設定するのは、前者の絶対値の検出が困難なためである。  
その理由を説明する。  
Ｘ方向の加速度は、時間：Ｔ３の段階では、最終的に幾つとなって静止するかが分からない。よって、図６（ａ）のＸ方向の加速度の変曲点Ｂの大きさを判断できるのは、操作レバーが静止する時間：Ｔ４以降のタイミングとなる。一方、加速度の合成値は最終的に１ｇとなることが分かっているので、合成値と１ｇとの差を計測していればよく、図６（ｂ）の変曲点Ｆの大きさも、合成値と１ｇとの差が減少するポイントで判断できる。
【００５１】
続いて、使用者が操作レバー２２を停止させ、加速度の合成値が再び１ｇで一定となると、一定の操作レバー２２の傾きを検出できるため、加速度センサ２０は運動加速度の成分は検出せず、重力加速度の成分のみを検出するようになる（時間：Ｔ５）。そのため、加速度センサ２０は操作レバー２２の傾きを検出することが可能となり、制御部３６は、そのときの操作レバー２２の傾きに基づいて最終制御目値を設定し、流調弁４２を制御する。
【００５２】
なお、開閉弁（電磁弁）４４は、図６（ｄ）に表したように、変曲点ＡおよびＥを検出すると所定量だけ開放する。しかしながら、前述したように、この時点では流調弁４２を開放していないため、吐水が開始されることはない。変曲点ＡおよびＥを検出した時点で開閉弁４４を開放しておくと、時間Ｔ２において流調弁４２を開放して吐水を開始させるときに、開閉弁４４への電気的な開通電から実際に弁が開くまでの時間遅れの影響が無くなり、吐水制御の反応速度が速くなり、さらに安定した吐水流量を吐水させることができるという効果がある。
【００５３】
一方、使用者が止水しようとして操作レバー２２を速く動かした場合も同様に、加速度の合成値が１ｇで安定せずに変化する場合には、制御部３６は流調弁４２の制御目標値の設定を開始しない（時間：Ｔ６）。または、流調弁４２の制御目標値を変更せず、それ以前の値を維持する（時間：Ｔ８）。操作レバー２２の動作が等速度運動である場合には（時間：Ｔ７）、そのときの操作レバー２２の傾きに基づいて制御目標値γを設定し、流調弁４２の制御を開始する。操作レバー２２の動作を停止させ、加速度の合成値が再び１ｇとなると（時間：Ｔ９）、「変曲点大きさｈ」に基づいて、時間Ｔ９における補正量δを設定し、さらに制御目標値を設定して、制御部３６は制御目標値に向けて流調弁４２の制御を行う。なお、「変曲点大きさｈ」とは、変曲点Ｈにおける加速度の合成値と、１ｇと、の差の絶対値である。
【００５４】
図７は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作の変形例を例示するタイミングチャートであり、図７（ａ）は、Ｘ方向の加速度を例示するタイミングチャートであり、図７（ｂ）は、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、の加速度の合成値を例示するタイミングチャートであり、図７（ｃ）は、流調弁の開閉を例示するタイミングチャートである。  
なお、図６に表した動作と同様に、温度は中間位置とし、Ｙ方向の加速度は常に「０」であると仮定する。また、吐水温度の制御についても、図７に表した変形例のタイミングチャートと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
本変形例の動作においては、操作レバー２２の操作が遅く、且つ現在の吐水流量と、操作レバー２２を停止させた位置における吐水流量と、の差が微少である場合を例示している。操作レバー２２の操作が遅いため、Ｘ方向の加速度を表した曲線は、図６を参照しつつ説明したような変曲点ＡおよびＢを有さない。また、微少な差は、流調弁４２の全開の開度を１００％とすると、例えば１％以上、５％未満である。但し、この１％および５％の数値は、適宜変更することができる。
【００５６】
本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、このような場合には、所定の時間までは現在の流調弁４２の状態を維持して、吐水流量の補正は行わない。微少な差に逐一対応して流調弁４２を制御すると、いわゆる「チャタリング」などと呼ばれる現象を生ずるおそれがあり、適正な制御を行うことができないおそれがあるためである。
【００５７】
一方、微少な差をそのまま放置しておけば、微少な差の累積によって大きな差となり、適正な制御を行うことができないおそれがある。そのため、この微少な差と、所定の継続時間と、の積が例えば１００以上となった場合に、流調弁４２を駆動させることによって、現在の吐水流量を、操作レバー２２を停止させた最終的な位置における吐水流量に制御する。このようにすることで、最終的に操作レバー２２が停止した位置における吐水流量を実現することができる。その他の動作については、図４〜６を参照しつつ説明した動作と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
次に、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の操作レバーについて説明する。  
図８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９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１０は、角度と制御量との関係を表す模式図であり、図１０（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図１０（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【００５９】
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。
【００６０】
このとき、加速度センサ２０に設定されたＺ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軸およびＹ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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、前述したように、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。
【００６５】
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】
2009127379.tif 000003
【数２】
2009127379.tif 000004
【数３】
2009127379.tif 000005
なお、図１０（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１０（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。
【００６６】
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。
【００６７】
図１１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。
【００６８】
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１０（ａ）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。
【００６９】
したがって、図８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（θ１＝０度）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、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。
【００７０】
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。
【００７１】
次に、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の具体的な動作について説明する。  
図１２は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作のメインルーチンを例示するフローチャートである。  
まず、加速度センサ２０から出力された検出値のＡ／Ｄ変換（アナログ／ディジタル変換）を行う（ステップＳ１０４）。続いて、Ａ／Ｄ変換されたＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が約「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換されたＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が約「１」である場合には（ステップＳ１０６：Ｙ）、操作レバー２２が操作後の安定した状態、すなわち操作レバー２２が止まっている状態であると判断して、後に詳述する制御目標設定サブルーチンの動作を行う（ステップＳ２００）。一方、Ａ／Ｄ変換されたＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が約「１」でない場合には（ステップＳ１０６：Ｎ）、操作レバー２２が操作開始されて非安定な状態、すなわち操作レバー２２が止まっていない状態であると判断して、後に詳述する操作中制御サブルーチンの動作を行う（ステップＳ３００）。
【００７３】
続いて、現在の流調弁４２の設定における吐水流量と、制御目標の吐水流量と、の差が、流調弁４２の全開の開度を１００％とした場合に、「１％未満」、「１％以上、５％未満」、あるいは「５％以上」のいずれであるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。その差が、１％未満であれば（ステップＳ１０８：差＜１％）、弁駆動を行わずに現在の流調弁４２の位置を維持する。また、その差が、５％以上であれば（ステップＳ１０８：差≧５％）、吐水流量が制御目標の吐水流量となるように流調弁４２を駆動させる（ステップＳ１１２）。さらに、その差が、１％以上、５％未満であれば（ステップＳ１０８：５％＞差≧１％）、その差と継続時間との積が１００以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。その差と継続時間との積が１００以上である場合には（ステップＳ１１０：Ｙ）、吐水流量が制御目標の吐水流量となるように流調弁４２を駆動させる（ステップＳ１１２）。
【００７４】
微少な差をそのまま放置しておけば、微少な差の累積によって大きな差となり、適正な制御を行うことができないおそれがある。そのため、ステップＳ１１０およびステップＳ１１２において、この微少な差と、所定の継続時間と、の積が１００以上となった場合に、流調弁４２を駆動させることによって、現在の吐水流量を、操作レバー２２を停止させた最終的な位置における吐水流量に補正する。このようにすることで、最終的に操作レバー２２が停止した位置における吐水流量を実現することができる。
【００７５】
なお、ステップＳ１０８において判断する比率（％）は、これだけに限られるわけではなく、適宜変更することができる。また、ステップＳ１１０において判断する継続時間および積（１００）は、これだけに限られるわけではなく、適宜変更することができる。
【００７６】
続いて、現在の混合弁（温調弁）４０の設定における吐水温度と、制御目標の吐水温度と、の差が、「１℃未満」、「１℃以上、３℃未満」、あるいは「３℃以上」のいずれであるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。その差が１℃未満であれば（ステップＳ１１４：差＜１℃）、そのままステップＳ１０４へと戻る。また、その差が３℃以上であれば（ステップＳ１１４：差≧３℃）、吐水温度が制御目標の吐水温度となるように混合弁（温調弁）４０を駆動させる（ステップＳ１１８）。さらに、その差が１℃以上、３℃未満であれば（ステップＳ１１４：３℃＞差≧１℃）、その差と継続時間との積が１００以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。その差と継続時間との積が１００以上である場合には（ステップＳ１１６：Ｙ）、吐水温度が制御目標の吐水温度となるように混合弁４０を駆動させる（ステップＳ１１８）。
【００７７】
このように、微少な差であっても、その差と所定の継続時間との積が１００以上となった場合に、混合弁４０を駆動させることによって、現在の吐水温度を、操作レバー２２を停止させた最終的な位置における吐水温度に補正する。したがって、吐水流量の場合と同様に、最終的に操作レバー２２が停止した位置における吐水温度を実現することができる。
【００７８】
次に、制御目標設定サブルーチンについて図面を参照しつつ説明する。  
図１３は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御目標設定サブルーチンを例示するフローチャートである。  
まず、後に詳述する吐水流量のテーブル（図２１参照）により、加速度センサ２０が検出した加速度から吐水流量の制御目標値を設定する（ステップＳ２０２）。続いて、後に詳述する吐水温度のテーブル（図２２参照）により、加速度センサ２０が検出した加速度から吐水温度の制御目標値を設定する（ステップＳ２０４）。続いて、制御目標設定サブルーチンを終了して、図１２に表したメインルーチンへと戻る（ステップＳ２０６）。
【００７９】
このようにして、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が約「１」となり、加速度センサ２０が操作レバー２２の傾きを検出できるときには、そのときの加速度センサ２０の検出値に基づいて、例えば、制御部３６に設けられたメモリなどにデータとして格納されたテーブルを参照する。そうすることで、吐水流量および吐水温度の制御目標値をそれぞれ設定することができる。したがって、制御目標設定サブルーチンにおいて演算を行う必要はなく、簡略的に吐水流量および吐水温度の補正量を求めることができる。
【００８０】
また、吐水流量の急激な変化を防止するために、操作レバー２２を停止させた位置における最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量に所定の比率を乗じた補正量を、現在の吐水流量に時間経過とともに加算して、最終制御目標の吐水流量へと段階的に変化するように制御することもできる。
【００８１】
次に、前述した吐水流量のテーブル（図２１参照）と、吐水温度のテーブル（図２２参照）と、を求める方法を図面を参照しつつ説明する。  
本実施形態にかかる電子制御水栓装置は、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を決定することができる。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の制御目標値を決定することができる。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。
【００８２】
テーブルを求める場合の前提条件として、操作レバー２２の仰角θ１を０〜６０度とする。つまり、操作レバー２２が取り付けられる支持部２８の構造により、θ１が０〜６０度の範囲で操作できるように設計されているとする。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２２の回動角度θ２を０±６０度とする。つまり、操作レバー２２が取り付けられる支持部２８の構造により、θ２が０±６０度の範囲で操作できるように設計されているとする。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。
【００８３】
なお、図８〜１０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。
【００８４】
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、本算出方法においては、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。
【００８５】
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１４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１４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１５の如くである。
【００８６】
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１５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１６の如くである。続いて、図１６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１７の如くである。
【００８７】
続いて、図１６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１８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１７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１９の如くである。これと同様にして、図１８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２０の如くである。
【００８８】
続いて、図１９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２１の如くである。これと同様にして、図２０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２２の如くである。
【００８９】
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２１および図２２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最終制御目標値を設定するには、図１３に表したフローチャートにおけるステップＳ２０２およびステップＳ２０４において、それぞれ図２１および図２２のテーブルを参照すればよい。
【００９０】
次に、操作中制御サブルーチンについて図面を参照しつつ説明する。  
図２３は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の操作中制御サブルーチンを例示するフローチャートである。  
図１２に表したメインルーチンのステップＳ１０６において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」でなくなると、操作レバー２２が操作されたと判断して、図２３に表した操作中制御サブルーチンに入る。
【００９１】
まず、操作レバー２２が動く方向、すなわち加速度センサ２０の出力する加速度が変化する方向から、吐水温度および吐水流量の補正方向を判定する（ステップＳ３０２）。続いて、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」であるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」でない場合には（ステップＳ３０４：Ｎ）、再びＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」であるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。これは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」となるのを待っている状態である。つまり、前述したように、操作レバー２２が、操作の動かし始めの加速状態にあって、加速度の合成値が１ｇで安定せずに変化する場合には、制御部３６は、流調弁４２および混合弁４０の制御（駆動）を開始しない。
【００９２】
一方、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」である場合には（ステップＳ３０４：Ｙ）、操作レバー２２は、静止した状態、もしくは等速度運動を行っている状態である。そこで、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値を「０」にリセットする（ステップＳ３０６）。続いて、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値がそれぞれ安定しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。これは、操作レバー２２が静止した状態であるか、もしくは等速度運動を行っている状態であるか、を判定していることになる。
【００９３】
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値がそれぞれ安定していない場合には（ステップＳ３０８：Ｎ）、操作レバー２２が等速度運動している状態であるが、その瞬間の操作レバー２２の傾きは検出できる。そのため、図１３に表した制御目標設定サブルーチンＳ２００を行い、図２１および２２に表したテーブルにより、吐水流量および吐水温度の制御目標値を設定する（ステップＳ２００）。続いて、ステップＳ２００において設定した制御目標値に基づいて、制御部３６は流調弁４２および混合弁４０を駆動させる（ステップＳ３１２）。
【００９４】
続いて、再度、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」であるか否かを判断する（ステップＳ３１４）。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」であれば（ステップＳ３１４：Ｙ）、操作レバー２２の等速度運動が継続していると判断し、再び、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値がそれぞれ安定しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。続いて、吐水流量および吐水温度の制御目標値を設定し（ステップＳ２００）、制御部３６は流調弁４２および混合弁４０を駆動させる（ステップＳ３１２）。すなわち、操作レバー２２の等速度運動が継続している場合には、加速度センサ２０は操作レバー２２の傾きを逐次検出し、その検出値に基づいて制御部３６は流調弁４２および混合弁４０を逐次制御する。
【００９５】
一方、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」でなければ（ステップＳ３１４：Ｎ）、そのときは、使用者が操作レバー２２を止める動作を行ったと予測されるため、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値と、１ｇと、の差がピーク値に達したか否かを判断する（ステップＳ３１６）。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値と、１ｇと、の差がピーク値ではなく、増加傾向にある場合には（ステップＳ３１６：Ｎ）、再度、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」であるか否かを判断する（ステップＳ３１４）。
【００９６】
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値と、１ｇと、の差がピーク値に達し、減少傾向に遷移した場合には（ステップＳ３１６：Ｙ）、そのときのＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値と、１ｇと、の差の絶対値を、変曲点大きさとして記憶する（ステップＳ３１８）。続いて、再度、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」であるか否かを判断し（ステップＳ３１４）、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が「１」である場合には（ステップＳ３１４：Ｙ）、操作レバー２２が静止した状態であると予測されるため、再度、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値がそれぞれ安定しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。
【００９７】
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値がそれぞれ安定している場合には（ステップＳ３０８：Ｙ）、操作レバー２２が静止している状態であるため、後に詳述する流量補正量のテーブル（図２４参照）により、ステップＳ３１８において記憶した変曲点大きさに基づいて、流量補正量を設定する（ステップＳ３２０）。続いて、現目標流量にステップＳ３２０において設定した流量補正量を加えて、新たな制御目標流量として設定する（ステップＳ３２２）。
【００９８】
続いて、ステップＳ３２２において設定した制御目標値（％）が、０以上、１００以下であるか否かを判断する（ステップＳ３２４）。制御目標値が０以上、１００以下ではない場合には（ステップＳ３２４：Ｎ）、その制御目標値が０以上、１００以下となるように制限する（ステップＳ３２６）。これは、前述したように、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０においては、吐水流量の最小の制御目標値を「０」、且つ最大の制御目標値を「１００」と設定することを条件としているためである。
【００９９】
続いて、後に詳述する温度補正量のテーブル（図２５参照）により、ステップＳ３１８において記憶した変曲点大きさに基づいて、温度補正量を設定する（ステップＳ３２８）。続いて、現目標温度にステップＳ３２８において設定した温度補正量を加えて、新たな制御目標温度として設定する（ステップＳ３３０）。
【０１００】
続いて、ステップＳ３３０において設定した制御目標値（℃）が、１５以上、４５以下であるか否かを判断する（ステップＳ３３２）。制御目標値が１５以上、４５以下ではない場合には（ステップＳ３３２：Ｎ）、その制御目標値が１５以上、４５以下となるように制限する（ステップＳ３３４）。これは、前述したように、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０においては、吐水温度の最小の制御目標値を「１５」、且つ最大の制御目標値を「４５」と設定することを条件としているためである。続いて、操作中制御サブルーチンを終了して、図１２に表したメインルーチンへと戻る（ステップＳ３３６）。
【０１０１】
なお、図１２に表したメインルーチンへ戻った後は、再びＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の検出値の合成値が約「１」であるか否か、すなわち操作レバー２２が安定しているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。安定している場合であって、制御目標値と、現在の吐水流量および吐水温度と、の間に所定の誤差が生じている場合には、現在の吐水流量および吐水温度を、操作レバー２２を停止させた最終的な位置における吐水流量および吐水温度に補正する。このようにすることで、最終的に操作レバー２２が停止した位置における吐水流量および吐水温度を実現することができる。
【０１０２】
図２４は、流量補正量を例示するテーブルである。  
また、図２５は、温度補正量を例示するテーブルである。  
本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、図２３に表したフローチャートを参照しつつ説明したように、ステップＳ３２０、およびステップＳ３２８において、予めメモリなどに格納されたテーブルを参照することによって、流量補正量および温度補正量を求める。
【０１０３】
図２４に表したテーブルの行は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度の合成値の「変曲点大きさ（ｇ）」を０．１（ｇ）ごとに区分して例示している。また、図２４に表したテーブルの列は、吐水流量を増加させる場合と、減少させる場合と、に区分して例示している。例えば、加速度の合成値の変曲点大きさが「０．４」である場合であって、吐水流量を増加させる場合には、流量補正量として「９」を設定する。一方、吐水流量を減少させる場合には、流量補正量として「−１２」を設定する。
【０１０４】
また、例えば、加速度の合成値の変曲点大きさが「０．８」である場合であって、吐水流量を増加させる場合には、流量補正量として「２１」を設定する。一方、吐水流量を減少させる場合には、流量補正量として「−２８」を設定する。
【０１０５】
このように、操作レバー２２を止めるときの「変曲点大きさ」が大きいほど、絶対値の大きな補正量を現在の吐水流量に加えることで、操作レバー２２を止めるときに急いでいるほど、止めるときの変曲点が大きくなる、という使用者の意図を反映した補正（予測制御）が可能となる。そのため、操作レバー２２の操作から吐水制御終了までの遅れ時間を短くすることができる。
【０１０６】
また、「変曲点大きさ」が同一であっても、吐水流量を減少させる場合の流量補正量の絶対値を、増加させる場合の流量補正量の絶対値よりも大きく設定することによって、止水する場合の制御速度を速くすることができるため、止水するまでに要する時間に流れてしまう無駄な吐水流量を減少させることができる。一方、吐水流量を増加させる場合には、ゆっくりと吐水流量を増加させることができるため、適量に設定することがより容易となり、流量調整に手間取らず、無駄な吐水流量を減少させることができる。
【０１０７】
さらに、例えば、加速度の合成値の変曲点大きさが「０．１（第１の閾値）」未満である場合には、流量補正量として「０」を設定する。すなわち、吐水流量の補正を行わない。一方、加速度の合成値の変曲点大きさが「１．０（第２の閾値）」より大きい場合にも同様に、流量補正量として「０」を設定する。すなわち、吐水流量の補正を行わない。
【０１０８】
このように、変曲点大きさが第１の閾値未満である場合には吐水流量の補正を行わないため、急いで吐水流量を変えたいという使用者の意図があるときのみ、補正（予測制御）が行われる。したがって、ゆっくりとした操作の場合には、操作レバー２２の操作量に応じた流調弁４２の制御が可能となる。一方、変曲点大きさが第２の閾値より大きい場合にも吐水流量の補正を行わないため、例えば操作レバー２２に物などが衝突したり、引っ掛かったりした場合、または使用者が極度に慌てている場合などには、操作レバー２２の操作中における補正（予測制御）は行われない。したがって、流調弁４２の無駄な駆動が抑制され、安定した制御および操作感を得ることができる。
【０１０９】
図２５に表したテーブルの行は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度の合成値の「変曲点大きさ（ｇ）」を０．１（ｇ）ごとに区分して例示している。また、図２５に表したテーブルの列は、吐水温度を上昇させる場合と、低下させる場合と、に区分して例示している。例えば、加速度の合成値の変曲点大きさが「０．４」である場合であって、吐水温度を上昇させる場合には、温度補正量として「５」を設定する。一方、吐水温度を低下させる場合には、温度補正量として「−６」を設定する。
【０１１０】
また、例えば、加速度の合成値の変曲点大きさが「０．８」である場合であって、吐水温度を上昇させる場合には、温度補正量として「１１」を設定する。一方、吐水温度を低下させる場合には、温度補正量として「−１４」を設定する。
【０１１１】
このように、操作レバー２２を止めるときの「変曲点大きさ」が大きいほど、絶対値の大きな補正量を現在の吐水温度に加えるため、操作レバー２２を止めるときに急いでいるという使用者の意図を反映した補正（予測制御）が可能となる。そのため、操作レバー２２の操作から吐水の温度調整終了までの遅れ時間を短くすることができる。
【０１１２】
また、「変曲点大きさ」が同一であっても、吐水温度を低下させる場合の温度補正量の絶対値を、上昇させる場合の温度補正量の絶対値よりも大きく設定することによって、吐水温度の上昇速度を抑制することができるため、より安全に電子制御水栓装置１０を使用することができる。
【０１１３】
さらに、例えば、加速度の合成値の変曲点大きさが「０．１（第１の閾値）」未満である場合には、吐水温度の補正量として「０」を設定する。すなわち、吐水温度の補正を行わない。一方、加速度の合成値の変曲点大きさが「１．０（第２の閾値）」より大きい場合にも同様に、吐水温度の補正量として「０」を設定する。すなわち、吐水温度の補正を行わない。このようにすれば、図２４を参照しつつ説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度の合成値が、１ｇで安定せずに変化する状態に遷移すると、制御部３６は、流調弁４２および混合弁４０の制御を開始しないか、または流調弁４２および混合弁４０の制御を停止させる。一方、操作レバー２２を動かしている途中であっても、操作レバー２２の動きが等速度運動に遷移するタイミングを検出し、その時点で流調弁４２および混合弁４０の駆動を開始する。そのため、水栓の反応速度が速くなる。すなわち、吐水制御の誤差を減少させることができ、使い勝手をよくすることができる。  
また、操作レバー２２の動作を止める場合には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度の合成値の変曲点大きさに基づいて、吐水流量および吐水温度の補正量を設定する。そのため、使用者の操作に対する意志を推測したような制御を行い、吐水制御終了までの遅れ時間を短くすることができる。すなわち、吐水制御の誤差を減少させることができ、使い勝手をよくすることができる。
【０１１５】
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、電子制御水栓装置１０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。  
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】
【０１１６】
【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】加速度センサの検出値と時間との関係を例示する模式図である。
【図５】加速度センサの検出値と時間との関係を例示する模式図である。
【図６】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作を例示するタイミングチャートである。
【図７】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作の変形例を例示するタイミングチャートである。
【図８】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９】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１０】角度と制御量との関係を表す模式図である。
【図１１】操作レバーの内部構造を例示する模式図である。
【図１２】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の動作のメインルーチンを例示するフローチャートである。
【図１３】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の制御目標設定サブルーチンを例示するフローチャートである。
【図１４】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図１５】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図１６】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図１７】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図１８】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図１９】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図２０】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量および吐水温度のテーブルを求める過程を表すテーブルである。
【図２１】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水流量を表すテーブルである。
【図２２】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の吐水温度を表すテーブルである。
【図２３】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の操作中制御サブルーチンを例示するフローチャートである。
【図２４】流量補正量を例示するテーブルである。
【図２５】温度補正量を例示するテーブルである。
【符号の説明】
【０１１７】
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、  ２４ 水栓本体、  ２６ 吐水部、  ２８ 支持部、  ３０ リード線、  ３２ 配水管、  ３４ 操作検出部、  ３６ 制御部、  ３８、３９ モータ、  ４０ 混合弁（温調弁）、  ４２ 流調弁、  ４４ 開閉弁（電磁弁）、  ４６ モード設定スイッチ、  ５２ 弾性体、  ５２ａ 上端、  ５２ｂ 下端（端面）、  ２００、２０２ 矢印
【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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【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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