(57)【要約】【課題】確実に止水をすることができる吐水装置を提供する。【解決手段】吐水部と、放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水を制御する制御部と、記憶手段と、を備え、前記センサ部から放射される電波の少なくとも一部は、前記吐水部から吐水される吐水流により反射され、前記制御部は、前記吐水部から吐水しているだけの時の水流状態から得られた信号に基づき決定され前記記憶手段に格納された閾値と、前記センサ部からの検知信号の値と、を比較して前記吐水部からの吐止水を制御することを特徴とする吐水装置が提供される。【選択図】図１
2009079446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水部と、
放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水を制御する制御部と、
記憶手段と、
を備え、
前記センサ部から放射される電波の少なくとも一部は、前記吐水部から吐水される吐水流により反射され、
前記制御部は、前記吐水部から吐水しているだけの時の水流状態から得られた信号に基づき決定され前記記憶手段に格納された閾値と、前記センサ部からの検知信号の値と、を比較して前記吐水部からの吐止水を制御することを特徴とする吐水装置。
【請求項２】
前記閾値は、予め決定され、前記記憶手段に格納されていることを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記吐水部から吐水しているだけの時の水流状態から得られた信号に基づき前記閾値を決定し前記記憶手段に格納することを特徴とする請求項１記載の吐水装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記閾値の決定と格納を、所定の時間毎に実行することを特徴とする請求項３記載の吐水装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記閾値の決定と格納を、使用者が前記吐水装置を使用する頻度が相対的に低い時間帯に実行することを特徴とする請求項３記載の吐水装置。
【請求項６】
前記制御部は、吐水部からの吐水または止水の少なくともいずれかを所定の回数実行したら、前記閾値の決定と格納を実行することを特徴とする請求項３記載の吐水装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記吐水部からの吐水を継続させている状態が所定の時間を超えたら前記吐水部からの吐水を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の吐水装置。
【請求項８】
前記検知信号は、被検知体の移動速度を反映したドップラー成分を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の吐水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐水装置に関し、より具体的には、手洗い場やトイレ、キッチンなどに設けられ、マイクロ波などの電波センサを用いて吐水流の止水をする吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体を検知して自動的に吐水を制御する吐水装置としては、人体や人の手を被検知体として、その被検知体からの反射電波の強度をもとに被検知体の有無を検知し、被検知体を検知しなくなったら、止水をする吐水装置があった。
【０００３】
マイクロ波などの送信波が被検知体に当たると反射波あるいは透過波を生じる。この反射波あるいは透過波を受信することにより、人体などの被検知体を検知することができ、水栓装置などに使用される。
【０００４】
放射したマイクロ波の人体からの反射波を受信して、そのドップラー周波数信号のパワースペクトルを求め、そのピーク値と所定の閾値とを比較することにより、人体を検知する人体検知装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−８０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、被検知体（人体や人の手）からの反射マイクロ波の強度だけで判断する場合、手を吐水流から抜き、人体が水栓装置から離れても、吐水流のみを被検知体として誤検知して、吐水が止まらないことがあった。また、吐水の使用中に、人の手などからの反射強度が弱くなると止水してしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、吐水流のみを検知したり、吐水の使用中に検知しなくなる等の誤検知を防止して、確実に止水しまたは吐水を継続することができる吐水装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、吐水部と、放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水を制御する制御部と、記憶手段と、を備え、前記センサ部から放射される電波の少なくとも一部は、前記吐水部から吐水される吐水流により反射され、前記制御部は、前記吐水部から吐水しているだけの時の水流状態から得られた信号に基づき決定され前記記憶手段に格納された閾値と、前記センサ部からの検知信号の値と、を比較して前記吐水部からの吐止水を制御することを特徴とする吐水装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吐水流のみの場合と使用中の吐水の違いを比較することによって、使用後に吐水流のみとなったときに、確実に止水をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施の形態の吐水装置の構成を表す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図である。この吐水装置は、センサ部１００および制御部２００を備えており、給水ホース１０、吐水口（スパウト）３０、陶器製の受水部４０等とともに水栓装置を構成している。なお、以降の各図面については、既出の図面に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１０】
センサ部１００は、マイクロ波あるいはミリ波などの高周波の電波を放射（送信）し、放射した電波の被検知体からの反射波を受信して、被検知体の有無を検知し、その検知信号を出力する高電波センサである。
【００１１】
図２及び図３は、センサ部１００と制御部２００の２つの具体例のブロック図である。
【００１２】
センサ部１００には、アンテナ１１２、送信部１１４、受信部１１６、ミキサ部１１８が設けられている。送信部１１４に接続されたアンテナ１１２からは、高周波、マイクロ波あるはミリ波などの１０ｋＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数帯の電波が放射される。具体的には、アンテナ１１２からは、例えば１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する送信波Ｔ１が放射される。人体などの被検知体からの反射波または透過波Ｔ２は、アンテナ１１２を経由して受信部１１６に入力される。ここで、アンテナは、図２に表したように送信側と受信側とを共通としてもよく、または、図３に表したように、送信部１１４にはアンテナ１１２ａを接続し、受信部１１６にはアンテナ１１２ｂを接続してもよい。  
送信波の一部と受信波とは、ミキサ部１１８にそれぞれ入力されて合成され、ドップラー効果が反映された出力信号が出力される。ミキサ部１１８から出力された検出信号は、制御部２００に出力される。制御部２００には、フィルタ２１０、周波数検出部２２０、判定部２３０、記憶手段２４０、バルブ２５０が設けられている。ミキサ部１１８から出力された検出信号は、まずフィルタ２１０において高周波数成分が取り除かれる。この際のフィルタリング周波数は、例えば１００Ｈｚとすることができる。
【００１３】
ミキサ部１１８から出力された検出信号は、周波数の低いベースラインに周波数の高い信号が重畳した波形を有する。高周波数成分には、ドップラー効果に関する情報が含まれる。すなわち、人体などの被検知体が移動すると、ドップラー効果によって反射波の波長がシフトする。ドップラー周波数ΔＦ（Ｈｚ）は、下記の式（１）により表すことができる。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ          式（１）
但し、Ｆｓ：送信周波数（Ｈｚ）
Ｆｂ：反射周波数（Ｈｚ）
ｖ：物体の移動速度（ｍ／ｓ）
ｃ：光速（＝３００×１０６ｍ／ｓ）
センサ部１００に対して被検知体が相対的に移動すると、式（１）で表されるように、その速度ｖに比例した周波数ΔＦを含む出力信号を得ることができる。出力信号は周波数スペクトラムを有し、スペクトラムのピークに対応するピーク周波数と移動体の速度ｖとの間には相関関係がある。従って、ドップラー周波数ΔＦを測定することにより速度ｖを求めることができる。なお、日本においては、人体を検知する目的には１０．５０〜１０．５５ＧＨｚまたは２４．０５〜２４．２５ＧＨｚの周波数が使用できる。
【００１４】
センサ部１００は、その電波の最大指向方向と、吐水口３０からの吐水流の接線方向とが略直交するように、受水部４０に設置されている。なお、センサ部１００の指向方向範囲は、例えば、上記最大指向方向に対して上下左右にそれぞれ３５°〜４０°の範囲内とすることが望ましい。  
一方、制御部２００は、吐水口３０から吐水される吐水流の乱れをセンサ部１００からの検知信号に基づいて検知し、吐水流の乱れが所定の範囲内になると、吐水口３０からの吐水を停止させる。すなわち、判定部２３０は、記憶手段２４０に格納された所定の閾値と、検知信号と、を比較し、その結果に基づいてバルブ２５０を開閉する。
【００１５】
図４は、センサ部１００の電波の最大指向方向と吐水流の接線方向とのなす角θを説明する模式図である。  
また、図５は、吐水流の接線とセンサ部１００の最大指向方向とのなす角θに対する検知信号の高周波側成分の電圧特性を示すグラフ図である。
【００１６】
吐水口３０からの吐水流については、検知信号の全周波数帯域を０〜１００Ｈｚとした場合、５０Ｈｚ以上の高周波側の成分も多く含まれる。この検知信号においての高周波側成分の電圧値は、図５に表したように、吐水流の流れ（接線方向）に対して、電波の最大指向方向が略直交するときに小さくなる。より具体的には、θが約８０°〜約１２０°であるときに小さくなる。従って、センサ部１００から放射される電波の最大指向方向と、吐水部から吐水される吐水流と、が略直交をなすようにセンサ部１００を配置することによって、吐水流が乱されていない時の検知信号においての高周波側成分を極力小さくして検知することができる。
【００１７】
一方、吐水流が乱された場合、例えば、吐水流が人の手に当たって飛散した水は色々な方向に飛散し、センサ部１００に対して、接近または離遠する方向にも飛散する。この場合には、上記のように最大指向方向が吐水流と略直交をなすようにセンサ部１００を配置しても、低周波側成分のみならず、吐水流の乱れに対応して高周波側成分の検知信号が得られる。
【００１８】
吐水流の方向と電波の最大放射方向とが略直交でない場合には、吐水流のみの検知信号と、吐水流が人の手などにあたっている状態の検知信号と、にあまり差異が生じないことがあった。これに対して、吐水流の方向と電波の最大放射方向とを略直交とすることにより、吐水流のみの検知信号においては高周波成分が表れず、吐水流に手などがあたって乱れが生じている場合には検知信号に高周波成分が表れる。つまり、吐水流のみの検知信号と、吐水流が手などにより乱されている時の検知信号と、に明確な差異が生ずる。このため、吐水流に手などがあたっている時には吐水を継続し、吐水流のみの検知信号が得られたら止水する、というような制御が可能となる。
【００１９】
図６は、吐水中のみの場合と吐水を使用中の場合の水栓装置を表す模式図であり、（ａ）は吐水が使用されていない場合（吐水流が乱されいない場合）、（ｂ）は吐水が使用されている例として人が手を洗っている場合（吐水流が乱されている場合）である。
【００２０】
また、図７は、検知信号のパワースペクトルを表すグラフ図であり、（ａ）は吐水流が乱されていない状態（図６（ａ）の場合に相当）、（ｂ）は人が吐水を手に当てている状態（吐水流が乱されている状態）、（ｃ）はコップに水溜めをしている状態（吐水流が乱されている状態）をそれぞれ表す。
【００２１】
吐水流の流れ（接線方向）に対して、センサ部１００の電波の最大指向方向が略直交するように配置した場合、図７に表したように、検知信号のパワースペクトルにおいて、乱されていない吐水流（吐水部から吐水しているだけの時の水流状態）のみの検知信号（図７（ａ））と、手洗いや水溜めで使用されて乱された吐水流の検知信号（図７（ｂ）および（ｃ））と、を明確に区別できる。
【００２２】
すなわち、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のパワースペクトルにおいて、ピークが表れる周波数帯はそれぞれ異なる。例えば、図７（ａ）に示す吐水流のみの検知信号のパワースペクトルでは、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域に最大のピークを有する。これに対し、図７（ｂ）に示す、手洗い時（吐水が人の手に当たっている場合）の検知信号のパワースペクトルでは、０〜３０Ｈｚの周波数帯域に非常に大きなピークが複数あり、４０Ｈｚ〜５０Ｈｚの周波数帯域にもピークができる。これは、吐水流が手などに当たって流れが乱れたり、周囲に飛散することにより生じたものと考えられる。また、図７（ｃ）に表したように水溜め時（コップに水溜めをした場合）の検知信号のパワースペクトルでは、０〜１０Ｈｚの周波数帯域に最大のピークを有し、３０Ｈｚ以上の周波数帯域にはパワースペクトルがほとんど現れない。これは、吐水流による検知信号のピークが消滅したためと考えられる。
【００２３】
以上説明した各状態のパワースペクトルの差異を利用して、吐水の継続や止水を制御できる。すなわち、所定の周波数帯において、吐水しているだけの時の検知信号よりも大きい第１の閾値と、吐水しているだけの時の検知信号よりも小さい第２の閾値と、を設定する。例えば、４０〜５０Ｈｚの周波数帯における信号強度が所定の閾値（第１の閾値）を超えている場合には、図７（ｂ）に表したように、吐水流に手などがあたっていると判断し、吐水を継続することができる。また、２０〜３０Ｈｚの周波数帯における信号強度が所定の閾値（第２の閾値）を下回る場合には、図７（ｃ）に表したように、コップなどにより水溜めが実行されていると判断し、吐水を継続することができる。
【００２４】
そして、２０〜３０Ｈｚの周波数帯における信号強度が所定の閾値（第２の閾値）を上回り、４０〜５０Ｈｚの周波数帯における信号強度が所定の閾値（第１の閾値）を下回る場合には、図７（ａ）に表したように、吐水流のみの検知信号が得られていると判断して止水することができる。
【００２５】
なお、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に表したパワースペクトルは一例に過ぎず、吐水流のみ、あるいは吐水流に人の手などがあたったり、コップなどに水溜めをしている時のパワースペクトルは、本発明を適用する際に適宜設定することができる。また、吐水の継続や止水のために信号強度の閾値を設ける周波数帯の数についても、１つまたは２つのみには限定されず、３つ以上の周波数帯についてそれぞれ閾値を設け、これら閾値を基準にして吐水の継続または止水の判断をしてもよい。
【００２６】
これらの閾値は、制御部２００の記憶手段２４０に適宜格納されている。判定部２３０は、センサ部１００から取得した検知信号と、記憶手段２４０に格納されている閾値と、を比較して止水をするか否かを判定し、バルブ２５０の開閉を制御する。
【００２７】
また、これらの閾値は、予め決定して記憶手段２４０に格納しておいてもよく、または、吐水装置が設置されて使用される環境において、学習により閾値を適宜決定して記憶手段２４０に格納してもよい。
【００２８】
閾値を予め決定する場合、例えば、吐水装置を設計する際に予め実験などにより閾値を決定して、記憶手段２４０に格納することができる。または、吐水装置を工場で製造し出荷する前、あるいは吐水装置を現場に設置した際に、吐水させて閾値を決定し、記憶手段２４０に格納してもよい。
【００２９】
一方、学習により閾値を決定する場合は、例えば、吐水装置を現場に設置して稼働を開始した後に、制御部２００（図２、図３参照）が、所定の時間毎に吐水部に吐水させ、その状態での検知信号に基づいて閾値を決定し、記憶手段２４０に格納することができる。この場合、このような閾値の決定と格納は、吐水装置の使用頻度が低い時間帯（例えば、夜間）などに実行するとよい。また、吐水装置の使用頻度が低い時間帯を制御部２００（図２、図３参照）が学習し、このようにして決定された使用頻度が低い時間帯に閾値の決定と格納を実行してもよい。または、吐水や止水のいずれか一方または両方を所定の回数だけ実行した場合に、閾値を新たに決定し格納するようしてもよい。
【００３０】
吐水装置の稼働開始後に、閾値を適宜学習するようにすれば、例えば、供給水圧が変動し、吐水流から得られる検知信号のレベルが変動したような場合でも、常に最適の閾値に基づいて動作させることができる。
【００３１】
図８は、制御部２００による止水制御の手順を説明するフローチャートである。  
まず、制御部２００は、センサ部１００から検知信号を取得する（ステップＳ１）。次に、制御部２００は、上記取得した検知信号を、吐水のみの場合の検知信号（図７（ａ）参照）と比較する（ステップＳ２）。
【００３２】
その結果、上記取得検知信号が、乱されていない吐水流のみの検知信号とは異なると判定した場合には（ステップＳ３でＮＯ）、上記ステップＳ１に戻って、再び検知信号を取得する。また、上記取得検知信号が、手やコップなどで乱されていない吐水流のみの検知信号と実質的に同一であると判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、吐水の使用が終了したものとして、バルブ２５０を閉じて止水をする（ステップＳ４）。  
従って、吐水流が乱されている場合、すなわち吐水流が使用によって変化しているときの検知信号が継続している間は、制御部２００は、バルブ２５０を開いたままにして吐水を継続し、吐水流のみの検知信号と実質的に同一の検知信号が得られたときに、初めてバルブ２５０を閉じて止水をする。このように、吐水が変化している検知信号が得られている期間は吐水を継続することにより、手洗い中やコップの水溜め中に、途中で止水してしまうことがない。また、吐水流を人体や人の手と誤検知して、吐水の使用が終了しても吐水を継続してしまうことがない。
【００３３】
図８のステップＳ３の判定は、例えば以下の手法による。  
すなわち、図７に関して前述したように、吐水しているだけの時の検知信号よりも大きい第１の閾値と、吐水しているだけの時の検知信号よりも小さい第２の閾値と、を設定する。そして、センサ部１００から取得した検知信号と、これら第１及び第２の閾値と、を比較することにより、吐水流のみであるか否かを判定することができる。
【００３４】
あるいは、検知信号のパワースペクトルのピーク値を比較する方法を用いることもできる。  
以下、この方法について説明する。まず、取得した検知信号の全周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）を、例えば１０Ｈｚごとに合計１０個の周波数帯域に分け（分割周波数帯域）、取得した検知信号にフィルタリング等の処理をすることによって、それぞれの周波数帯域信号成分のパワースペクトル（または電圧）を求め、さらにそれらのピーク値（または積算値）を求める。
【００３５】
また、吐水のみの検知信号についても、同様に１０Ｈｚごとの周波数帯域に分け、それぞれの周波数帯域信号成分のパワースペクトル（または電圧）のピーク値（または積算値）をあらかじめ記憶しておく。
【００３６】
そして、両検知信号の対応する周波数帯域成分のピーク値（または積算値）をそれぞれ比較し、例えば、その差が所定の範囲内にある周波数帯域が所定の個数以上あれば、吐水のみの検知信号と判定し、所定の個数未満の場合には、吐水を使用中の検知信号である（吐水流のみの検知信号でなく、吐水の使用により変化した検知信号である）と判定する。
【００３７】
あるいは、簡易に、取得した検知信号の全周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）においてのピーク値（または積算値）を、あらかじめ記憶してある吐水のみの検知信号の全周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）においてのピーク値（または積算値）と比較し、その差が所定の範囲内であれば、吐水のみの検知信号と判定し、所定の範囲を超える場合には、吐水を使用中の検知信号であると判定する。
【００３８】
第１の実施の形態によれば、吐水流のみの検知信号と使用中の水の検知信号とを比較することにより、手洗いなどの使用後に、確実に止水をすることができる。なお、検知信号の分割周波数帯域幅は、上記の１０Ｈｚに限らず、所望の幅に設定することが可能であり、これに伴って分割周波数帯域の個数も上記の１０個に限らず、所望の個数に設定することが可能である。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。  
本実施形態では、検知信号を比較して吐水のみであるか否かを判定する手順として、検知信号の全周波数帯域の内の特定の１つの周波数帯域（分割周波数帯域）の信号成分を比較することにより、吐水流のみの検知信号であるか否かを判定する。この比較をする周波数帯域としては、吐水流のみの場合と吐水を使用中の場合の違いが顕著となる帯域を設定する。
【００４０】
図９は、第２の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示すグラフ図であり、（ａ）は吐水流のみの場合の検知信号、（ｂ）は吐水が手に当たっている場合（吐水を使用中の場合）の検知信号のパワースペクトルをそれぞれ表す。
【００４１】
図９では、比較する特定の周波数帯域として、６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域を設定している。つまり、制御部２００は、検知信号の比較手順（図８のステップＳ２）において、取得した検知信号の６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分のみを比較することとなる。この６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域では、吐水流のみの場合には、パワースペクトルがほとんど現れないが、吐水流が手に当たっているときには、比較的大きなパワースペクトルが現れ、その違いが顕著である。
【００４２】
この６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域では、吐水流のみの場合よりも、吐水が手に当たっているときの検知信号のパワースペクトルが大きくなることが判っている。このため、制御部２００による止水判定の手順（図８のステップＳ３参照）は、例えば、以下のようにする。
【００４３】
吐水流のみの場合の検知信号について１つの閾値（第１の閾値）をあらかじめ設定しておき、取得した検知信号の６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分の検知信号を上記の閾値と比較し、上記の閾値を超えていれば、吐水を使用中の検知信号である（吐水流のみの検知信号ではない）と判定し、上記の閾値以下であれば、吐水流のみの検知信号であると判定する。
【００４４】
または、取得した検知信号の６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分のパワースペクトル（あるいは電圧）の積算値を算出し、この積算値を、あらかじめ設定してある閾値と比較してもよい。
【００４５】
あるいは、取得した検知信号の６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分のパワースペクトル（あるいは電圧）の複数の極大点の値を加算し、この加算値を、あらかじめ設定してある閾値と比較してもよい。
【００４６】
さらに、上記の閾値については、固定値を用いることの他、必要に応じて補正できるようにしてもよい。閾値補正の手順としては、例えば、制御部２００に閾値補正動作モードを設け、吐水流のみの検知信号を複数回取得して、それらの６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分の実測値に応じて、適正な値に閾値を補正する。
【００４７】
図１０は、第２の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示すグラフ図であり、（ａ）は吐水流のみの場合の検知信号、（ｂ）はコップに水溜めをしている場合（吐水を使用中の場合）の検知信号のパワースペクトルを表す。
【００４８】
図１０では、比較する特定の周波数帯域として、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域を設定している。この２０Ｈｚ〜３０Ｈｚでは、吐水流のみの場合には、パワースペクトルが現れるが、コップに水溜めをしているときには、パワースペクトルがほとんど現れず、その違いが顕著である。
【００４９】
従って、この２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域についての制御部２００による止水判定の手順（図８のステップＳ３参照）は、例えば、図９の場合と同様に以下のようにする。
【００５０】
吐水流のみの場合の検知信号について１つの閾値（第２の閾値）を設定しておき、取得した検知信号の２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域成分の検知信号（あるいは積算値または複数の極大点の値の加算値）を上記の閾値と比較し、上記の閾値を超えていれば、吐水流のみの検知信号であると判定し、上記の閾値以下であれば、吐水を使用中の検知信号である（吐水流のみの検知信号でない）と判定する。
【００５１】
第２の実施の形態によれば、吐水流のみの場合と吐水を使用中の場合の違いが顕著となる１つの周波数帯域（分割周波数帯域）のみで検知信号の比較をすることにより、検知信号の全周波数帯域について比較をする必要がないので、制御部２００での演算処理時間を短くでき、メモリの負荷を軽減できる。なお、比較をする周波数帯域幅は、上記の１０Ｈｚに限らず、所望の幅に設定することが可能である。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。  
本実施形態では、検知信号を比較して吐水のみであるか否かを判定する手順として、検知信号の全周波数帯域の内の特定の２つの周波数帯域の信号成分を比較することにより、吐水のみの検知信号であるか否かを判定する。この比較をする２つの周波数帯域には、例えば第２の実施の形態と同様に、吐水流のみの場合と吐水を使用中の場合の違いが顕著となる帯域を設定する。
【００５３】
図１１は、第３の実施の形態における検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示す図であり、（ａ）は吐水流のみの場合の検知信号、（ｂ）は吐水が手に当たっている場合（吐水を使用中の場合）の検知信号のパワースペクトルを表す。
【００５４】
図１１では、比較する特定の周波数帯域として、６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域と、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域の２つを設定している。つまり、制御部２００は、検知信号の比較手順（図８のステップＳ２）において、取得した検知信号の６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分と２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域成分のみを比較することとなる。６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域では、吐水流のみの場合には、パワースペクトルがほとんど現れないが、吐水流が手に当たるとパワースペクトルが現れる。また、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域では、吐水流のみの場合にもパワースペクトルが現れるが、吐水流が手に当たると極めて大きなパワースペクトルが現れ、両検知信号の差分値として大きな値が得られる。
【００５５】
制御部２００による比較判定手順（図８のステップＳ２，Ｓ３参照）としては、例えば、吐水流のみの場合の検知信号について２つの閾値（６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域についての第１の閾値、および２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域についての第２の閾値）をあらかじめ設定しておき、取得した検知信号の６０Ｈｚ〜７０Ｈｚの周波数帯域成分の検知信号を第１の閾値と比較するとともに、取得した検知信号の２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域成分の検知信号を第２の閾値と比較する。
【００５６】
そして、例えば、２つの内のいずれかの周波数帯域において、上記の閾値を超えていれば、吐水を使用中の検知信号である（吐水流のみの検知信号ではない）と判定し、２つ周波数帯域のいずれにおいても閾値以下であれば、吐水流のみの検知信号であると判定する。なお、取得した検知信号のそれぞれの周波数帯域成分について、パワースペクトル（あるいは電圧）の積算値または複数の極大点の値を加算値を用いてもよい。
【００５７】
図１２は、第３の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示すグラフ図であり、（ａ）は吐水流のみの場合の検知信号、（ｂ）はコップに水溜めをしている場合（吐水を使用中の場合）の検知信号のパワースペクトルを表す。
【００５８】
図１２では、比較する特定の周波数帯域として、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域と、０〜１０Ｈｚの周波数帯域の２つを設定している。２０Ｈｚ〜３０Ｈｚでは、吐水流のみの場合には、パワースペクトルが現れるが、コップに水溜めをしているときには、パワースペクトルがほとんど現れないない。また、０〜１０Ｈｚの周波数帯域では、吐水流のみの場合にもパワースペクトルが現れるが、コップに水溜めをしているときには極めて大きなパワースペクトルが現れ、両検知信号（あるいは両積分値）の差分値として大きな値が得られる。
【００５９】
制御部２００による比較判定手順（図８のステップＳ２，Ｓ３参照）は、例えば、図１１の場合と同様とする。吐水流のみの場合の検知信号について２つの閾値（２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域についての第１の閾値、および０〜１０Ｈｚの周波数帯域についての第２の閾値）をあらかじめ設定しておき、取得した検知信号の２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域成分の検知信号を第１の閾値と比較するとともに、取得した検知信号の０〜１０Ｈｚの周波数帯域成分の検知信号を第２の閾値と比較する。
【００６０】
そして、例えば、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域において取得検知信号が第１の閾値に満たないか、または０〜１０Ｈｚの周波数帯域において取得検知信号が第２の閾値を超えていれば、吐水を使用中の検知信号である（吐水流のみの検知信号ではない）と判定する。また、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯域において取得検知信号が第１の閾値以上であり、かつ０〜１０Ｈｚの周波数帯域において取得検知信号が第２の閾値以下であれば、吐水流のみの検知信号であると判定する。
【００６１】
第３の実施の形態によれば、吐水流のみの場合と吐水を使用中の場合の違いが顕著となる２つの周波数帯域で比較することにより、吐水を使用しているときと使用していないときの違いがより明確となり、より正確な判定ができる。なお、比較をする周波数帯域の個数は２つに限らず、３つ以上の複数の周波数帯域を設定することも可能である。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。  
本実施形態では、吐水流のみの検知信号が所定の時間継続したら、止水をする。
【００６３】
図１３は、第４の実施の形態においての制御部２００による止水制御の手順を説明するフローチャートである。制御部２００は、センサ部１００から検知信号を取得し（図１１のステップＳ１）、上記取得した検知信号を、吐水のみの場合の検知信号（図５（ａ）参照）と比較する（ステップＳ２）。
【００６４】
その結果、上記取得検知信号が吐水のみの検知信号であると判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、吐水のみの検知信号であると判定してから所定の時間を経過しているか否かを、例えばタイマーを参照して判定する。
【００６５】
そして、所定の時間を経過していなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ１に戻って再び検知信号を取得する。一方、所定の時間を経過していれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、バルブ２５０を閉じて止水をする（ステップＳ４）。なお、取得検知信号が吐水のみの検知信号とは異なると判定した場合には（ステップＳ３でＮＯ）、タイマーをリセットした上で、ステップＳ１に戻る。
【００６６】
以上のように第４の実施の形態によれば、吐水流のみの検知信号が、所定時間継続した場合に止水をすることにより、吐水の使用途中で止水してしまうことをより確実に防止できる。その一方で、吐水流のみの検知信号が所定の時間継続するということは、実際には使用後であって使用者がいないのに吐水したままになっている場合などが考えられ、このような場合に止水をすることにより、使用中でないときに無駄な吐水を継続することを防止できる。
【００６７】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。  
コップの水溜め時においてコップを放置したままにした場合や、洗面ボウルが詰まって水が溢れだしている状態、あるいは吐水部の故障や破損などにより吐水流が乱れた状態が継続する場合などには、吐水流のみの場合の検知信号とは異なるものであるが、同じパターンの検知信号が継続してセンサ部１００から出力されることがある。このような場合には、コップを放置したときなどの検出信号が吐水流のみの検知信号とは異なるために、止水をせずに吐水を継続してしまうことがある。そこで、第５の実施の形態では、吐水のみの検知信号と異なる検知信号であっても、同じパターンの検知信号が所定の時間継続したら、止水をする。
【００６８】
図１４は、本発明の第５の実施の形態においての制御部２００による止水制御の手順を説明するフローチャートである。制御部２００は、センサ部１００から検知信号を取得し（図１２のステップＳ１）、上記取得した検知信号を、吐水のみの場合の検知信号と比較し（ステップＳ２）、上記取得検知信号が吐水のみの検知信号であると判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、バルブ２５０を閉じて止水をする（ステップＳ４）。
【００６９】
一方、取得検知信号が前回の取得検知信号のパターンと同じか否かを判定し（ステップＳ２０）、同じであると判定した場合には（ステップＳ２０でＹＥＳ）、所定の時間を経過したか否かを、例えばタイマーにより判定する（ステップＳ２１）。
【００７０】
そして、所定の時間を経過していれば（ステップＳ２１でＹＥＳ）、バルブ２５０を閉じて止水をし（ステップＳ４）、所定の時間を経過していなければ（ステップＳ２１でＮＯ）、上記ステップＳ１に戻って、再び検知信号を取得する。なお上記ステップＳ２１で、今回の取得検知信号が前回の取得検知信号のパターンとは異なると判定した場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、上記のタイマーをリセットした上で、上記ステップＳ１に戻る。
【００７１】
以上のように第５の実施の形態によれば、吐水流のみの検知信号とは異なる検知信号が、同じパターンで所定の時間継続したら、止水をすることにより、無駄な吐水の継続を防止できる。
【００７２】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。  
図１５は、センサ部１００から得られる検知信号のレベルを例示するグラフ図である。すなわち、同図の縦軸は、センサ部１００から得られる検知信号の電圧値を表し、横軸は時間を表す。  
検知信号を特定の周波数に限定しなくとも、吐水流に手が当たった状態では検知信号のレベルは大きく、これに対して、吐水部から吐水しているだけの時の水流状態（吐水流のみ）の検知信号のレベルは小さい。そして、吐水をコップなどに水溜めしている状態での検知信号のレベルは、さらに小さくなる。  
従って、図１５に例示した如く、これらの検知信号のレベルの間に、第１の閾値と第２閾値とを適宜決定することにより、吐止水の制御が可能である。つまり、第１の閾値として、吐水しているだの時の水流状態における検知信号よりも大きい値を設定し、第２の閾値として、吐水しているだけの時の水流状態における検知信号よりも小さい値を設定する。  
図１６は、第１の閾値に基づいて止水制御するフローチャートである。  
センサ部１００から検知信号を取得し（ステップＳ１）、これを記憶手段２４０に格納された第１の閾値と比較する（ステップＳ３０）。本実施形態においては、検知信号は特定の周波数帯にフィルタリングされたものである必要はない。そして、検知信号が第１の閾値よりも大きい場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）には、吐水流が手などに当たっている状態であるので、吐水を継続し、検知信号の取得と比較とを繰り返す。  
一方、検知信号が第１の閾値以下となった場合（ステップＳ３２：ＮＯ）は、吐水流が手などに当たった状態ではないので、止水する（ステップＳ４）。このように、センサ部１００から得られる検知信号を特定の周波数帯にフィルタリングしなくても、吐止水の制御が可能である。
【００７３】
図１７は、第２の閾値に基づいて吐水制御するフローチャートである。  
本具体例においても、検知信号を取得し（ステップＳ１）、これを記憶手段２４０に格納された第２の閾値と比較する（ステップＳ４０）。本具体例においても、検知信号は特定の周波数帯にフィルタリングされたものである必要はない。そして、検知信号が第２の閾値よりも小さい場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）には、コップなどによる水溜めが実行されている状態であるので、吐水を継続し、検知信号の取得と比較とを繰り返す。    
一方、検知信号が第２の閾値以上となった場合（ステップＳ４２：ＮＯ）は、コップなどが取り払われ、吐水流のみの状態であるので、吐水する（ステップＳ４）。本具体例においても、検知信号を特定の周波数帯にフィルタリングしなくても、吐止水の制御が可能である。
【００７４】
図１８は、第１の閾値と第２の閾値の両方を考慮した吐止水の制御を説明するためのグラフ図である。  
例えば、吐水流に手などが当たった状態から、手などが取り払われて吐水流のみの状態に遷移した場合には、図１８に太実線で表したように、検知信号は第１の閾値よりも大きなレベルから、第１の閾値と第２の閾値との間のレベルへ、と変化する。なお、この場合の検知信号も、特定の周波数帯にフィルタリングしたものである必要は必ずしもない。    一方、吐水流をコップなどに水溜めしている状態から、コップなどを取り払って吐水流のみの状態に遷移した場合には、図１８に細実線で表したように、検知信号は、第２の閾値よりも小さいレベルから、第１の閾値と第２の閾値との間のレベルへ、と変化する。
【００７５】
従って、これらいずれの場合も、検知信号が第１の閾値と第２の閾値との間のレベルに変化してから所定時間が経過したら、止水を実行すればよい。このようにすれば、吐水装置で手洗いする場合も、コップなどに水溜めする場合も、これら動作が終了すると、確実に止水させることができる。
【００７６】
図１９は、第１の閾値と第２の閾値の両方を考慮した吐止水の制御のもうひとつの具体例を説明するためのグラフ図である。  
吐水装置の使用態様によっては、例えば、吐水流に手などが当たった状態から、コップなどにより水溜めする状態に遷移することもあり得る。この場合、検知信号は、図１９に太実線で表したように、第１の閾値よりも大きいレベルから第２の閾値よりも小さなレベルへと変化する。  
一方、吐水流をコップなどにより水溜めしている状態から、吐水流が手などに当たっている状態に遷移することもあり得る。この場合、検知信号は、図１９に細実線で表したように、第２の閾値よりも小さなレベルから第１の閾値よりも大きなレベルへと変化する。  これらいずれの場合も、止水せずに、吐水を継続させることが望ましい。このためには、検知信号が第１の閾値と第２の閾値との間のレベルにある状態が所定時間継続しない場合には、吐水をそのまま継続するようにすればよい。このようにすれば、検知信号のレベルが第１及び第２の閾値を順次跨いだような場合に、不必要な止水をせず、吐水を継続させて快適な使用感を与えることができる。
【００７７】
なお、本実施形態における第１の閾値や第２の閾値についても、第１実施形態に関して前述したものと同様に、吐水装置の設計段階や製造段階または現場への設置施工時に決定して記憶手段２４０に格納しておいてもよく、または吐水装置の稼働開始後に、制御部２００により学習して適宜決定し記憶手段２４０に格納してもよい。
【００７８】
以上、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの実施の形態に限定されない。センサ部の構成および配置、制御部での検知信号の比較手順および止水判定手順などに関して当業者が設計変更をしたものであっても本発明の主旨を逸脱しない限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、センサ部１００から取得した検知信号からフィルタを介して特定の周波数帯の信号を取り出し、その信号に基づいて吐水流の状態を判定する方法と、センサ部１００から取得した検知信号をフィルタを介さずに所定の閾値と比較して吐水流の状態を判定する方法と、を組み合わせることもできる。このようにすれば、吐水流の状態について、より精度の高い判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の吐水装置の構成を表す模式図である。
【図２】センサ部１００と制御部２００の具体例のブロック図である。
【図３】センサ部１００と制御部２００の具体例のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態においてのセンサ部１００の電波の最大指向方向と吐水流の接線方向とのなす角θを説明する模式図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態においての吐水流の接線とセンサ部１００の最大指向方向とのなす角θに対する検知信号の高周波側成分の電圧特性を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態においての吐水中のみの場合と吐水を使用中の場合の水栓装置を表す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態においての検知信号のパワースペクトルを表すグラフ図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態においての制御部２００による止水制御の手順を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示すグラフ図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示すグラフ図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示すグラフ図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態においての検知信号の比較および止水判定の手順を説明するための検知信号のパワースペクトルを示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態においての制御部２００による止水制御の手順を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第５の実施の形態においての制御部２００による止水制御の手順を説明するフローチャートである。
【図１５】センサ部１００から得られる検知信号のレベルを例示するグラフ図である。
【図１６】第１の閾値に基づいて止水制御するフローチャートである。
【図１７】第２の閾値に基づいて吐水制御するフローチャートである。
【図１８】第１の閾値と第２の閾値の両方を考慮した吐止水の制御を説明するためのグラフ図である。
【図１９】第１の閾値と第２の閾値の両方を考慮した吐止水の制御のもうひとつの具体例を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 給水ホース、 ３０ 吐水口、 ４０ 受水部、１００ センサ部、１１２、１１２ａ、１１２ｂ アンテナ、１１４ 送信部、１１６ 受信部、１１８ ミキサ部、２００ 制御部、２１０ フィルタ、２２０ 周波数検出部、２３０ 判定部、２４０  記憶手段、２５０  バルブ
【図１】
2009079446.tif 000003
【図２】
2009079446.tif 000004
【図３】
2009079446.tif 000005
【図４】
2009079446.tif 000006
【図５】
2009079446.tif 000007
【図６】
2009079446.tif 000008
【図７】
2009079446.tif 000009
【図８】
2009079446.tif 000010
【図９】
2009079446.tif 000011
【図１０】
2009079446.tif 000012
【図１１】
2009079446.tif 000013
【図１２】
2009079446.tif 000014
【図１３】
2009079446.tif 000015
【図１４】
2009079446.tif 000016
【図１５】
2009079446.tif 000017
【図１６】
2009079446.tif 000018
【図１７】
2009079446.tif 000019
【図１８】
2009079446.tif 000020
【図１９】
2009079446.tif 000021