(57)【要約】      （修正有）【課題】操作レバーの操作前後における急激な流量変化および温度変化を生じないようにすることができる電子制御水栓装置の提供。【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２２と、操作部２２の姿勢を電気的信号として出力する操作検出部と、流調弁と、温調弁と、制御部とを備え、操作検出部は操作部の姿勢を検出する加速度センサ２０を有し、制御部は加速度センサ２０が出力する検出値が略一定となると、操作部２２の停止位置における最終制御目標の吐水流量及び吐水温度の少なくともいずれかと、現在の吐水流量及び吐水温度の少なくともいずれか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及び吐水温度の少なくともいずれかに時間経過とともに加算して、最終制御目標の吐水流量及び吐水温度の少なくともいずれかへと段階的に変化するように流調弁及び温調弁の少なくともいずれかを駆動させる。【選択図】図１
2009127236.tif 000002
【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する検出値が略一定となると、前記操作部の停止位置における最終制御目標の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、現在の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、の差分量に所定の比率を乗じた補正量を、現在の前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかに時間経過とともに加算して、前記最終制御目標の前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかへと段階的に変化するように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電子制御水栓装置。
【請求項２】
前記操作部の操作前における前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかの設定位置に応じて、前記補正量を設定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】
前記吐水流量を増加させる場合の前記補正量よりも、前記吐水流量を減少させる場合の前記補正量のほうが大きい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】
前記吐水温度を減少させる場合の前記補正量よりも、前記吐水温度を増加させる場合の前記補正量のほうが小さい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。
【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、操作レバーの動きが安定した時、すなわち操作レバーがほとんど停止した時の流量および温度に基づいて、流調弁および温調弁をそのまま制御すると、操作レバーの操作前後において急激な流量変化および温度変化を生ずるおそれがある。
【００１０】
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、操作レバーの操作前後における急激な流量変化および温度変化を生じないように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】
【００１１】
第一の発明は、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する検出値が略一定となると、前記操作部の停止位置における最終制御目標の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、現在の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、の差分量に所定の比率を乗じた補正量を、現在の前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかに時間経過とともに加算して、前記最終制御目標の前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかへと段階的に変化するように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電子制御水栓装置である。
【００１２】
その結果、操作レバーの操作前後における急激な流量変化および温度変化を防止することができるため、使用者は安心して使用することができる。
【００１３】
また、第二の発明は、第一の発明において、前記操作部の操作前における前記吐水流量及び前記吐水温度の少なくともいずれかの設定位置に応じて、前記補正量を設定することを特徴とする。  
その結果、現在の吐水流量又は吐水温度に応じた最適な補正ができるので、自然に最終制御目標の吐水流量又は吐水温度へとそれぞれ遷移させることができる。
【００１４】
また、第三の発明は、第一または二の発明において、前記吐水流量を増加させる場合の前記補正量よりも、前記吐水流量を減少させる場合の前記補正量が大きいことを特徴とする。  
その結果、止水する場合の制御速度を速くすることができるため、無駄な吐水流量を減少させることができる。さらに、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、無駄な吐水流量を減少させることができる。
【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、前記吐水温度を減少させる場合の前記補正量よりも、前記吐水温度を増加させる場合の前記補正量が小さいことを特徴とする。  
その結果、ゆっくりと吐水温度を増加させることができるため、使用者は、より安全に、及びより安心して使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、操作レバーの操作前後における急激な流量変化および温度変化を生じないように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】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。なお、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。
【００２３】
図４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４（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４（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４（ｃ）は、流調弁の開閉を例示するタイミングチャートであり、図４（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。  
なお、図４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。
【００２４】
加速度センサ２０は、３軸加速度センサの場合には、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度の合計値が１ｇ（ｇ＝重力加速度、以下同様）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、加速度センサ２０および操作レバー２２が動作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。
【００２５】
したがって、図４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（時間：Ｔ０）には、操作レバー２２傾きの検出が可能となり、Ｘ方向の加速度は例えば１ｇで一定となる。このとき、操作レバー２２は動いていないため、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。さらに、流調弁４２および開閉弁（電磁弁）４４は、例えば全閉となっている。
【００２６】
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）、Ｘ方向の加速度は、例えば２点の変曲点を有する曲線を描くように変化する。このとき、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、の加速度の合成値は、１ｇで一定とはならずに変化するため、操作レバー２２の傾きの検出は不可能となる。そこで、本実施形態の電子制御水栓装置１０は、操作レバー２２の傾きの検出ができない場合には、現在の流調弁４２および開閉弁４４の状態を維持して、吐水流量の補正は行わない。すなわち、図４に表したタイムチャートのように、現在の流調弁４２および開閉弁４４が例えば全閉の状態であれば、制御部３６は、その全閉の状態を維持するように流調弁４２および開閉弁４４を制御する。
【００２７】
続いて、使用者が操作レバー２２を停止させると、再び操作レバー２２の傾きの検出が可能となり、Ｘ方向の加速度は例えば０．５ｇで一定となる（時間：Ｔ２）。このとき、操作レバー２２は動いていないため、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、の加速度の合成値は再び１ｇで一定となる。ここで、加速度センサ２０が出力した検出値に基づいて、流調弁４２および開閉弁４４をそのまま制御すると、吐水流量が急激に増加して、例えば「水はね」などの現象を生ずるおそれがある。逆に、吐水流量を急激に減少させて短時間で止水する制御を行うと、例えば「ウォーターハンマー」などと呼ばれる現象を生ずるおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０の制御部３６は、後に詳述するように、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流調弁４２を制御する。一方、使用者が操作レバー２２を停止させるのと略同時に、開閉弁４４を開放させる。
【００２９】
このように、吐水流量が段階的に変化するため、急激な流量変化を生じず、例えば「水はね」などの現象を防止することができる。さらには、例えば「ウォーターハンマー」などと呼ばれる現象を防止することができる。したがって、使用者は安心して本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０を使用することができる。
【００３０】
続いて、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には（時間：Ｔ３）、吐水開始時と同様に、Ｘ方向の加速度は、例えば２点の変曲点を有する曲線を描くように変化する。なお、２点の変曲点のうち、最初の変曲点は操作レバー２２を動かし始める時の加速状態に対応し、後の変曲点は操作レバー２２を止める時の減速状態に対応する。この間、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、の加速度の合成値は、１ｇで一定とはならずに変化するため、操作レバー２２の傾きの検出は不可能となる。この場合においても、制御部３６は、現在の流調弁４２および開閉弁４４の状態を維持して、吐水流量の補正は行わない。
【００３１】
続いて、使用者が例えば止水位置で操作レバー２２を停止させると、再び操作レバー２２の傾きの検出が可能となり、Ｘ方向の加速度は例えば１ｇで一定となる（時間：Ｔ４）。このとき、操作レバー２２は動いていないため、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、の加速度の合成値は再び１ｇで一定となる。この場合においても、制御部３６は、操作レバー２２を停止させた位置（ここでは止水位置）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流調弁４２を制御する。一方、吐水流量と、最終制御目標の吐水流量と、が略同じになるのと同時に、開閉弁４４を閉止させる。
【００３２】
なお、図４においては、吐水流量の制御について説明したが、吐水温度の制御についても同様であるため、その詳細な説明はここでは省略する。
【００３３】
図５は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の流量調整（流調）のパターンを例示するテーブルである。  
図５に表したテーブルの行は、操作レバー２２を操作する前の流調位置を、「止」、「小」、「中」、「大」、および「ＭＡＸ」に区分して表している。すなわち、流調弁４２の現在の流調位置を表している。一方、図５に表したテーブルの列は、操作レバー２２を操作して、停止させた後の流調位置を、「止」、「小」、「中」、「大」、および「ＭＡＸ」に区分して表している。すなわち、流調弁４２の最終制御目標の流調位置を表している。なお、時間については、図４を参照しつつ説明した時間の「時間：Ｔ０〜Ｔ２」において説明する。
【００３４】
例えば、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、操作前流調位置「小」から最終制御目標流調位置「ＭＡＸ」へと吐水流量を増加させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現在の吐水流量に時間経過とともに加算して、ここでは３段階で変化させている。一方、操作前流調位置「中」から最終制御目標流調位置「ＭＡＸ」へと吐水流量を増加させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現在の吐水流量に時間経過とともに加算して、ここでは２段階で変化させている。
【００３５】
このように、操作前の流調位置に応じて補正量を適宜設定することによって、現在の吐水流量から自然に最終制御目標の吐水流量へと遷移させることができる。但し、変化の段階数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。なお、前述したように、操作レバー２２の操作中（時間：Ｔ１）においては、現在の流調位置を維持する。
【００３６】
また、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、操作前流調位置「止」から最終制御目標流調位置「大」へと吐水流量を増加させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現在の吐水流量に時間経過とともに加算して、ここでは３段階で変化させている。一方、操作前流調位置「大」から最終制御目標流調位置「止」へと吐水流量を減少させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現在の吐水流量に時間経過とともに加算して、ここでは２段階で変化させている。
【００３７】
このように、吐水流量を増加させる場合の補正量よりも、減少させる場合の補正量を大きくすることによって、止水する場合の制御速度を速くすることができるため、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、無駄な吐水流量を減少させることができる。
【００３８】
図６は、本実施形態にかかる電子制御水栓装置の温度調整（温調）のパターンを例示するテーブルである。  
図６に表したテーブルの行は、操作レバー２２を操作する前の温調位置を、「ＯＦＦ」、「低」、「中」、「高」、および「ＭＡＸ」に区分して表している。すなわち、混合弁４０の現在の温調位置を表している。一方、図６に表したテーブルの列は、操作レバー２２を操作して、停止させた後の温調位置を、「ＯＦＦ」、「低」、「中」、「高」、および「ＭＡＸ」に区分して表している。すなわち、混合弁４０の最終制御目標の温調位置を表している。なお、時間については、図４を参照しつつ説明した時間の「時間：Ｔ０〜Ｔ２」において説明する。
【００３９】
例えば、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、操作前温調位置「低」から最終制御目標温調位置「ＭＡＸ」へと吐水温度を増加させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現状の吐水温度に時間経過とともに加算して、ここでは３段階で変化させている。一方、操作前温調位置「中」から最終制御目標温調位置「ＭＡＸ」へと吐水温度を増加させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現状の吐水温度に時間経過とともに加算して、ここでは２段階で変化させている。
【００４０】
このように、操作前の温調位置に応じて補正量を適宜設定することによって、現在の吐水温度から自然に最終制御目標の吐水温度へと遷移させることができる。但し、変化の段階数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。なお、前述したように、操作レバー２２の操作中（時間：Ｔ１）においては、現在の温調位置を維持する。
【００４１】
また、本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、操作前温調位置「ＯＦＦ」から最終制御目標温調位置「高」へと吐水温度を増加させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現在の吐水温度に時間経過とともに加算して、ここでは３段階で変化させている。一方、操作前温調位置「高」から最終制御目標温調位置「ＯＦＦ」へと吐水温度を減少させる場合、操作レバー２２を停止させた後（時間：Ｔ２以降）、所定の補正量を現在の吐水温度に時間経過とともに加算して、ここでは２段階で変化させている。
【００４２】
このように、吐水温度を減少させる場合の補正量よりも、増加させる場合の補正量を小さくすることによって、吐水温度を増加させる場合には、ゆっくりと吐水温度を増加させることができるため、使用者は、より安全に、及びより安心して、本実施形態の電子制御水栓装置１０を使用することができる。
【００４３】
図７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８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９は、角度と制御量との関係を表す模式図であり、図９（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図９（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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】
2009127236.tif 000003
【数２】
2009127236.tif 000004
【数３】
2009127236.tif 000005
なお、図９（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９（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。
【００５１】
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。
【００５２】
図１０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。
【００５３】
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９（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。
【００５４】
したがって、図７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、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。
【００５５】
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。
【００５６】
図１１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Ｓ１０８）。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Ｓ１０８：Ｎ）、操作レバー２２が安定していない、すなわち操作レバー２２が止まっていないと判断して、制御目標値を設定せずに現在の吐水流量および吐水温度を維持する。
【００５７】
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」である場合には（ステップＳ１０８：Ｙ）、前述したように、吐水流量および吐水温度が段階的に変化するように制御目標を設定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）。この制御目標設定サブルーチン（ステップＳ２００）については、後に詳述する。続いて、流調弁４２の設定流量が制御目標の吐水流量に等しいか否かを判断する（ステップＳ１１２）。流調弁４２の設定流量が制御目標の吐水流量に等しくない場合には（ステップＳ１１２：Ｎ）、制御部３６は流調弁４２を駆動させて、制御目標の吐水流量に等しくなるように制御する（ステップＳ１１４）。
【００５８】
続いて、混合弁４０の設定温度が制御目標の吐水温度に等しいか否かを判断する（ステップＳ１１６）。混合弁４０の設定温度が制御目標の吐水温度に等しくない場合には（ステップＳ１１６：Ｎ）、制御部３６は混合弁４０を駆動させて、制御目標の吐水温度に等しくなるように制御する（ステップＳ１１８）。
【００５９】
続いて、現在の吐水流量が「０」であるか否かを判断する（ステップＳ１２０）。現在の吐水流量が「０」である場合には（ステップＳ１２０：Ｙ）、開閉弁４４が閉止しているか否かを判断する（ステップＳ１２２）。開閉弁４４が閉止していない場合には（ステップＳ１２２：Ｎ）、制御部３６は開閉弁４４を閉駆動させる（ステップＳ１２４）。一方、現在の吐水流量が「０」ではない場合には（ステップＳ１２０：Ｎ）、開閉弁４４が開放しているか否かを判断する（ステップＳ１２６）。開閉弁４４が開放していない場合には（ステップＳ１２６：Ｎ）、制御部３６は開閉弁４４を開駆動させる（ステップＳ１２８）。続いて、ステップＳ１０４に戻り、以上の動作を繰り返し行う。なお、開閉弁４４がない場合には、ステップＳ１２０〜ステップＳ１２８の動作は必要ない。
【００６０】
図１２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２０参照）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最終制御目標値を設定する（ステップＳ２０２）。続いて、最終制御目標の吐水流量が現在の吐水流量よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
【００６１】
最終制御目標の吐水流量が現在の吐水流量よりも大きい場合には（ステップＳ２０４：Ｙ）、最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量に比率「０．３」を乗じた補正量を算出する（ステップＳ２０６）。続いて、現在の吐水流量に補正量を加算した値を新たな吐水流量の制御目標値として設定する（ステップＳ２１０）。すなわち、図１１に表したメインルーチンのフローチャートの動作を繰り返し行うことによって、最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量の３０％の吐水流量を、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増加するように流調弁４２を制御する。
【００６２】
一方、最終制御目標の吐水流量が現在の吐水流量よりも小さい場合には（ステップＳ２０４：Ｎ）、最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量に比率「０．５」を乗じた補正量を算出する（ステップＳ２０８）。続いて、現在の吐水流量に補正量を加算した値を新たな吐水流量の制御目標値として設定する（ステップＳ２１０）。すなわち、図１１に表したメインルーチンのフローチャートの動作を繰り返し行うことによって、最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量の５０％の吐水流量を、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減少するように流調弁４２を制御する。
【００６３】
続いて、後に詳述する吐水温度のテーブル（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温度の最終制御目標値を設定する（ステップＳ２１２）。続いて、最終制御目標の吐水温度と、現在の吐水温度と、の差分量に比率「０．５」を乗じた補正量を算出する（ステップＳ２１４）。続いて、現在の吐水温度に補正量を加算した値を新たな吐水温度の制御目標値として設定する（ステップＳ２１６）。すなわち、図１１に表したメインルーチンのフローチャートの動作を繰り返し行うことによって、最終制御目標の吐水温度と、現在の吐水温度と、の差分量の５０％の吐水温度を、現在の吐水温度に時間経過とともに加算して、最終制御目標の吐水温度へと段階的に変化するように混合弁４０を制御する。
【００６４】
続いて、制御目標設定サブルーチンを終了して、図１１に表したメインルーチンへと戻る（ステップＳ２１８）。なお、ステップＳ２０６、ステップＳ２０８、およびステップＳ２１４に表した比率は、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。例えば、吐水温度の補正量は、吐水流量の補正量と同様に、吐水温度を増加させる場合には比率「０．３」を、一方、吐水温度を減少させる場合には比率「０．５」を、最終制御目標の吐水温度と、現在の吐水温度と、の差分量に乗じてもよい。
【００６５】
以下、前述した吐水流量のテーブル（図２０参照）と、吐水温度のテーブル（図２１参照）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。
【００６６】
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。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。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。
【００６７】
なお、図７〜９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。
【００６８】
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。
【００６９】
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１３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１３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１４の如くである。
【００７０】
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１４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１５の如くである。続いて、図１５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１６の如くである。
【００７１】
続いて、図１５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１７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１６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。
【００７２】
続いて、図１８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２０の如くである。これと同様にして、図１９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２１の如くである。
【００７３】
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２０および図２１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１２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Ｓ２１２において、それぞれ図２０および図２１のテーブルを参照すればよい。
【００７４】
図２２は、吐水流量の補正量を表すテーブルである。  
また、図２３は、吐水温度の補正量を表すテーブルである。  
本実施形態にかかる電子制御水栓装置１０は、図１２に表したフローチャートのステップＳ２０６、ステップＳ２０８、およびステップＳ２１４において、演算を行わずに、演算結果をテーブルとして予めメモリに格納しておき、これらのテーブルを参照することによって、吐水流量および吐水温度の補正量を求めることもできる。
【００７５】
図２２のテーブルに表したように、例えば、吐水流量を２０％から１０％へと減少させる場合には、最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量である「−１０」に比率「０．５」を乗じた「−５」を補正量とする。一方、例えば、吐水流量２０％から４０％へと増加させる場合には、最終制御目標の吐水流量と、現在の吐水流量と、の差分量である「２０」に比率「０．３」を乗じた「６」を補正量とする。その他についても同様の演算を行い、テーブルとしてメモリに格納しておく。
【００７６】
また、図２３のテーブルに表したように、例えば、吐水温度を３０℃から２４℃へと減少させる場合には、最終制御目標の吐水温度と、現在の吐水温度と、の差分量である「−６」に比率「０．５」を乗じた「−３」を補正量とする。一方、例えば、吐水温度３０℃から３６℃へと増加させる場合には、最終制御目標の吐水温度と、現在の吐水温度と、の差分量である「６」に比率「０．５」を乗じた「３」を補正量とする。その他についても同様の演算を行い、テーブルとしてメモリに格納しておく。
【００７７】
このように吐水流量および吐水温度の補正量をテーブルとしてメモリに格納しておくことができる。このテーブルを参照することで、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。なお、吐水流量については、１０％ごとに区分しているが、これ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、吐水温度については、３℃ごとに区分しているが、これに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、操作レバー２２が安定していない、すなわち操作レバー２２が止まっていない場合には、制御目標値を設定せずに現在の吐水流量および吐水温度を維持する。一方、操作レバー２２が止まっている場合には、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流調弁４２を制御する。吐水温度についても、同様に混合弁４０を制御する。このようにすることで、操作レバーの操作前後における急激な流量変化および温度変化を防止することができる。したがって、使用者は安心して電子制御水栓装置１０を使用することができる。また、例えば「水はね」、「ウォーターハンマー」などと呼ばれる現象を防止することができる。
【００７９】
操作前の流調位置又は温調位置に応じて補正量を適宜設定することによって、現在の吐水流量又は吐水温度から自然に最終制御目標の吐水流量又は吐水温度へとそれぞれ遷移させることができる。また、吐水流量を増加させる場合の補正量よりも、減少させる場合の補正量を大きくすることで、止水する場合の制御速度を速くすることができるため、無駄な吐水流量を減少させることができる。さらに、吐水温度を減少させる場合の補正量よりも、増加させる場合の補正量を小さくすることによって、ゆっくりと吐水温度を増加させることができるため、使用者は、より安全に、及びより安心して、電子制御水栓装置１０を使用することができる。
【００８０】
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。例えば、最終制御目標の吐水温度と、現在の吐水流量と、の差分量に乗じる比率は、適宜変更することができる。吐水温度についても同様である。  
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】
【００８１】
【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動作を例示するタイミングチャートである。
【図５】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の流量調整（流調）のパターンを例示するテーブルである。
【図６】本実施形態にかかる電子制御水栓装置の温度調整（温調）のパターンを例示するテーブルである。
【図７】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８】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９】角度と制御量との関係を表す模式図であり、図９（ａ）は上方から眺めた模式上面図であり、図９（ｂ）は、右側方から眺めた模式側面図である。
【図１０】操作レバーの内部構造を例示する模式図である。
【図１１】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１２】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１３】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温度を表すテーブルである。
【図２２】吐水流量の補正量を表すテーブルである。
【図２３】吐水温度の補正量を表すテーブルである。
【符号の説明】
【００８２】
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）、  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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