JP5947739B2 - 自動水栓 - Google Patents

Description

本発明は、人の手や食器等の検知対象物を検知して自動的に吐水を開始する自動水栓に関する。

従来より、吐水パイプの外周表面にタッチレスセンサのセンサ面が配設されたキッチン用の電子水栓が実現されている（例えば、特許文献１参照。）。この電子水栓であれば、センサ面に指や手などをかざすだけで非接触で吐水・止水の切り換えができるので、手が濡れているときなどは非常に便利である。吐水パイプの先端側、吐水口の近くにセンサ面を配置すれば、シンクを越えて手を伸ばす必要もなく手前側で操作できるので使い勝手が向上する。一方、大きな鍋や大皿などの洗い物を両手で持っている場合、吐水、止水を切り換えるためには、その都度、洗い物をカウンタートップ等に置いてから手かざし操作を行う必要がある。

例えば、洗面台用の水栓では、発光動作に応じて発生した反射光を受光して吐水領域に差し入れられた手などを検知する対象物検知センサを備え、この対象物検知センサが手などを検知したときに自動的に吐水を開始する自動水栓が実現されている。上記のようなタッチレスセンサ等を利用した吐水操作手段を備えるキッチン用の電子水栓に対して、洗面台用の自動水栓の構成を組み合わせれば、吐水領域に洗い物を差し入れるだけで吐水が開始されるようになって利便性を一層向上できる可能性がある。

特開２０１０−１２７０１０号公報

しかしながら、キッチン等の水栓では、洗い桶等に溜水しながら食器を洗う等、洗面台にはない特有の使われ方がある。洗面台用の自動水栓の構成をキッチン用の電子水栓に組み合わせる場合、例えば、タッチレスセンサに対する手かざし等の吐水操作によって洗い桶に水を溜めた後、水面の揺らぎ等によって光の反射方向が変動して対象物検知センサに反射光が入射して誤検知が発生する可能性が高く、誤吐水の原因となるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、吐止水を切り換えるためのマニュアル操作が可能な自動水栓であって、例えば、溜水された洗い桶への誤吐水等の誤動作が抑制された動作信頼性の高い自動水栓を提供しようとする発明である。

本発明は、給水路から供給された水を吐水領域に向かって吐水する吐水口と、
前記給水路から前記吐水口に至る流路を開閉する開閉弁と、
この開閉弁の開弁状態・閉弁状態を切り換えるための使用者の操作を受け付ける吐止水操作手段と、
前記吐水領域に向けて光を投射する発光部、及び検知対象物による反射光を受光する受光部を含む対象物検知センサと、
この対象物検知センサが出力するセンサ信号を利用して前記吐水領域に検知対象物が存在するか否かを判定する対象物判定手段と、
前記吐止水操作手段の操作に応じて前記開閉弁の開閉制御を実行し、連続吐水状態と止水状態とを切り換える連続吐水制御手段と、
前記対象物判定手段による判定結果を利用して前記開閉弁の開閉制御を実行する自動吐水制御手段と、
水が溜められて水面が形成される溜水状態が前記吐水領域内で発生しているか否かを判定する溜水判定手段と、を備え、
前記連続吐水制御手段の制御により前記連続吐水状態から前記止水状態に切り換えられた場合、その切換制御が実行されてから前記溜水判定手段により前記溜水状態が発生していないと判定されるまでの溜水判定期間と、前記溜水状態が発生していないと判定された後の非判定期間とで、動作モードが相違しており、
前記溜水判定期間では、前記自動吐水制御手段の制御による誤吐水を阻止する誤吐水阻止モードで動作する自動水栓にある（請求項１）。

本発明の自動水栓は、前記吐止水操作手段を利用したマニュアル操作により吐水を開始できるほか、手や食器等が前記吐水領域へ差し入れられたときに自動的に吐水を開始できる動作仕様の水栓である。例えば、キッチンへの適用では、洗い桶に水を溜めるようなときに前記吐止水操作手段を利用してマニュアル操作が行われる可能性が高く、マニュアル操作によって吐水が開始された場合にはその後、前記溜水状態が発生する可能性がある。

本発明の自動水栓は、前記溜水判定手段を備えており、前記溜水状態の発生中か否かを判定可能である。この自動水栓では、前記吐止水操作手段の操作に応じて前記連続吐水状態から前記止水状態に切り換えられたとき、前記溜水判定期間であるか前記非判定期間であるかによって動作モードが相違している。前記溜水判定期間では、前記自動吐水制御手段の制御による誤吐水を阻止する前記誤吐水阻止モードで動作する。

前記溜水判定期間では前記誤吐水阻止モードで動作する自動水栓であれば、例えば、洗い桶等に水が溜められて前記溜水状態が発生しているようなとき、使用者が意図しない吐水動作が発生するおそれを抑制でき、前記自動水栓の動作信頼性を向上できる。

以上のように本発明によれば、吐止水を切り換えるためのマニュアル操作が可能な自動水栓であって、例えば、溜水された洗い桶等への誤吐水等が確実性高く抑制された動作信頼性の高い自動水栓を提供可能である。

本発明の自動水栓が備える対象物検知センサが反射光を受光する構成としては、例えば、フォトトランジスターやフォトダイオード等の受光素子のほか、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）等の半導体位置検出素子や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子等を採用可能である。フォトトランジスター等の受光素子であれば、受光量の計測により検知対象物までの距離の度合いを見積ることも可能である。半導体位置検出素子や撮像素子等を利用すれば、反射光の入射位置に応じて検知対象物までの距離を計測でき検知精度を向上可能である。さらに、撮像素子であれば、受光波形の形状等に着目して外乱光等を排除できる可能性もある。

本発明の自動水栓は、例えば、洗い桶や米研用のボウル等に水を溜める使用状況が多く想定されるキッチン用の水栓として好適であるが、洗面台の水栓に適用することも可能である。本発明の自動水栓を洗面台に適用すれば、洗面鉢に水を溜める使用に際して使用者の意図しない動作を抑制して動作信頼性を向上できる。

本発明の自動水栓における吐止水操作手段としては、例えば、光電式センサ等を利用するタッチレススイッチや、静電式センサ等を利用するタッチスイッチや、手動で操作するレバースイッチや押ボタンやスライドスイッチや、足で操作するフットスイッチ等、マニュアルで操作可能な各種の手段がある。

本発明の自動水栓において、前記対象物判定手段による判定結果に応じて前記開閉弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えた場合については、前記溜水判定期間であるか前記非判定期間であるかによって開弁制御の実行可能性に差を設けず、同じ制御仕様を設定することも良い。この場合には、例えば、自動吐水を利用して洗った皿を水切りカゴ等に移し換えた後、自動吐水による次の食器の洗い作業に素早く対応できる。

本発明における好適な一態様の自動水栓における誤吐水阻止モードは、前記対象物判定手段によって検知対象物が存在していると判定された場合であっても前記開閉弁が閉弁状態に保持される動作モードである（請求項２）。
この場合には、前記溜水判定期間において前記開閉弁を閉弁状態に保持することにより吐水を規制（禁止）すれば、前記溜水状態の発生中の誤吐水を確実性高く回避できる。

本発明における好適な一態様の自動水栓における対象物判定手段は、前記センサ信号が表す数値的な指標、あるいは前記センサ信号を利用して算出した数値的な指標に関する閾値処理によって検知対象物が存在するか否かを判定するように構成され、
前記誤吐水阻止モードは、前記対象物判定手段が実行する閾値処理について、前記検知対象物が存在すると判定され難い閾値が適用される動作モードである（請求項３）。

この場合には、前記溜水判定期間では検知対象物が存在していると判定される可能性を低くでき、これにより、誤吐水が発生するおそれを抑制できる。なお、検知対象物が判定される可能性が全くない閾値を前記誤吐水阻止モードにおいて適用することもできる。一方、例えば、水を溜めた洗い桶に漬け置きした食器の洗い作業を想定し、ある程度の判定可能性が生じる閾値を前記誤吐水阻止モードにおいて適用することも良い。

本発明に係る好適な一態様の自動水栓は、発光動作に応じて発生した反射光を受光することにより前記水面の有無を光学的に検知する水面検知センサを備え、
前記溜水判定手段は、前記水面検知センサによる前記水面の検知状態の継続中の期間、及び前記水面検知センサによる検知結果が検知状態から非検知状態に切り換わった後、所定時間が経過するまでの期間を、前記溜水状態の発生中と判定し、
前記水面検知センサによる検知結果が検知状態から非検知状態に切り換わった後、この非検知状態が前記所定時間を超えて維持されたときに前記溜水状態が発生していないと判定する（請求項４）。

例えば、洗い桶等の溜水の水面では、水揺れ等によって光の反射方向が変動し、反射光が前記水面検知センサに入射したり入射せずに逸れたりする状況が繰り返される。このような反射光の入射状況は、前記対象物検知センサにおいても同様に発生し、前記対象物判定手段による誤判定が誘発される可能性が非常に高い。このような状況下で、前記水面検知センサによる非検知状態への切換を契機として前記溜水判定手段が直ちに前記溜水状態が発生していないと判定すれば、前記対象物判定手段による誤判定に起因して誤吐水が発生する可能性が極めて高くなる。そこで、上記のように前記水面検知センサによる検知状態から非検知状態への切換後、前記溜水状態の判定結果が変更されるまでの猶予時間として前記所定時間を設定すれば、上記のような対象物判定手段による誤判定に起因する誤吐水を未然に回避できる。

実際に前記溜水状態が発生している場合であれば、前記水面検知センサが一旦、前記非検知状態となっても直ぐに前記検知状態に復帰する可能性が高く、前記非検知状態が短期間で終了する可能性が高い。例えば、前記検知状態と前記非検知状態との切換は、水揺れ等の周期に同期して発生する可能性が高い。前記所定期間としては、水揺れ等の周期を考慮して設定することも良い。

本発明における好適な一態様の自動水栓が備える自動吐水制御手段は、前記対象物判定手段による判定結果に応じて前記開閉弁を開弁したとき、前記溜水判定手段による判定結果に関わらず、前記対象物判定手段により検知対象物が存在すると判定されている限り開弁状態を保持し、検知対象物が存在していないと判定されたときに閉弁状態に切り換える（請求項５）。
この場合には、自動吐水により溜水したいとき、前記溜水状態の発生に起因する誤止水を未然に抑制できる。

実施例１における、自動水栓を備えたキッチンカウンターを示す斜視断面図。 実施例１における、検知センサの断面構造を示す断面図（図１中のＡ−Ａ線矢視断面図）。 実施例１における、ラインセンサを示す斜視図。 実施例１における、人体検知センサのシステム構成を示すブロック図。 実施例１における、発光部による発光時の反射光の受光波形の例を示す図。 実施例１における、受光波形の重心位置の計算方法、及び検知方法を説明する説明図。 実施例１における、三角測量の原理を説明する説明図。 実施例１における、吐止水制御の流れを示すフロー図。 実施例１における、誤吐水阻止モード判定処理の流れを示すフロー図。 実施例１における、溜水判定処理の流れを示すフロー図。 実施例１における、測距判定処理の流れを示すフロー図。 一般的な自動水栓の第１の動作例の説明図。 実施例１における、自動水栓の第１の動作例の説明図。 一般的な自動水栓の第２の動作例の説明図。 実施例１における、自動水栓の第２の動作例の説明図。 実施例１における、自動水栓の第３の動作例の説明図。

本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、自動吐水機能を備えるキッチン用の自動水栓１に関する例である。この内容について、図１〜図１６を参照して説明する。
図１の自動水栓１は、キッチンカウンター１５に適用された水栓である。キッチンカウンタ−１５には、凹状に窪むシンク１５１が設けられ、シンク１５１の最深部には排水口１５２が設けられている。自動水栓１の水栓金具１６は、キッチンカウンター１５の上面をなすカウンタートップ１５６に立設されている。

水栓金具１６は、”Ｊ”の文字を逆さまにしたような吐水パイプ１６０と、カウンタートップ１５６に対する台座をなす基部１６１と、を有している。吐水パイプ１６０のうち、基部１６１に立設される直線部分が断面略円形状を呈する一方、シンク１５１に向かう先端面は略矩形状を呈している。吐水パイプ１６０の断面形状は、”Ｊ”の文字の屈曲部分に相当する箇所を越えてから先端面に向けて滑らかに変化している。

吐水パイプ１６０の上面には、非接触式のタッチレスセンサ１６７のセンサ面が配設されている。吐止水操作手段としてのタッチレスセンサ１６７は、フォトトランジスターなどの受光素子と発光素子との組合せによる光電式の近接センサである。タッチレスセンサ１６７は、センサ面から数ｃｍ程度の検知範囲内に近接した手や指による反射光を受光素子によって受光できたとき、検知と判断してタッチ操作を表すタッチ操作信号を出力する。センサ面に指や手などをかざすというマニュアル操作を行えば、タッチレスセンサ１６７による検知に応じて連続吐水状態と止水状態とを交互に切り換えできる。

略矩形状を呈する吐水パイプ１６０の先端面では、図１のごとく、検知面を形成するフィルタ板１６５が上段側に配設され、断面略矩形状の吐水口１６８が下段側に設けられている。フィルタ板１６５は、赤外領域の光を選択的に透過する樹脂製フィルタである。このフィルタ板１６５の裏側に当たる内部には、自動吐水機能を実現するための検知センサ（対象物検知センサ及び水面検知センサとしての機能を兼用するセンサ）２（図２）が配置されている。検知センサ２のセンシング領域は、吐水口１６８から水が吐き出される吐水領域に向けて設定されている。

図１の自動水栓１は、水栓金具１６に組み込まれた検知センサ２、及び吐止水操作手段としてのタッチレスセンサ１６７のほか、給水配管（流路）１２に設けられた開閉弁であるソレノイド（開閉弁）１１と、ソレノイド１１を制御する制御ユニット３と、を含めて構成されている。

この自動水栓１は、このタッチレスセンサ１６７に加えて、吐水パイプ１６０の先端に組み込まれた検知センサ２を備えている点に特徴を有している。仮にタッチレスセンサ１６７のみであると、両手で支える必要がある大きな鍋や皿を洗うとき、一旦、鍋や皿をカウンタートップ１５６に置いてからタッチレスセンサ１６７のセンサ面に手かざしする必要がある。一方、吐水パイプ１６０の先端に検知センサ２が組み込まれた本例の自動水栓１であれば、両手で支えた鍋や皿等を、吐水パイプ１６０の先端側の吐水領域に差し入れる動作によって吐水を開始できる。洗い終えたときには、吐水領域から鍋や皿を除けるだけで、止水でき便利である。

図２の検知センサ２は、ＬＥＤ素子２５１とラインセンサ（撮像素子）２６１とが筐体２１に収容された光学センサであり、制御ユニット３から電力供給を受けて動作する。検知センサ２では、発光部２５及び撮像部２６がフィルタ板１６５に面して並列配置されている。

赤外光を発光する発光部２５は、ＬＥＤ素子２５１と投光レンズ２５５とにより構成されている。受光部として機能する撮像部２６は、ラインセンサ２６１と集光レンズ２６５とにより構成されている。発光部２５及び撮像部２６は、遮光性を備えた隔壁２１１を挟んで水平方向（図２中の左右方向）にオフセットして配置されている。

図２のＬＥＤ素子２５１は、パッケージ基板のキャビティに実装されたＬＥＤチップ２５０が透明樹脂２５４により封止された発光素子である。発光部２５では、スリット孔２５３を設けた遮光性の素子ケース２５２によってＬＥＤ素子２５１が覆われている。鉛直方向のスリット孔２５３を備える発光部２５によれば、水平方向の拡がり角が抑制されたシャープな光を検知対象物に向けて投射可能である。

図２〜図４のラインセンサ２６１は、受光量を電気的な物理量に変換する画素２６０が直線的に配列された１次元の撮像センサである。ラインセンサ２６１は、有効画素として６４個の画素２６０を備えている。ラインセンサ２６１では、これら６４個の画素２６０により受光領域２６３が形成されている。このラインセンサ２６１は、図示しない電子シャッターを備えており、この電子シャッターを用いて受光（露光）時間を調整可能である。ラインセンサ２６１は、発光部２５の発光動作に同期して受光動作を実行する毎に撮像データをセンサ信号として出力する。本例の撮像データは、受光量に応じた２５６階調の画素値が各画素２６０の並び順に配列された１次元のデジタルデータである。なお、検知センサ２では、受光領域２６３の長手方向が、発光部２５と撮像部２６とのオフセット方向に一致するようにラインセンサ２６１が組み込まれている。

図１、図４の制御ユニット３は、検知センサ２及びソレノイド１１を制御するユニットであり、商用電源から電力の供給を受けて動作する。この制御ユニット３は、検知センサ２及びソレノイド１１を制御する制御基板３０を備えている。制御基板３０には、ラインセンサ２６１及びＬＥＤ素子２５１を制御する撮像制御部３１と、検知処理を実行する検知処理部３２と、吐止水を制御する給水制御部３３と、が設けられている。

撮像制御部３１は、ＬＥＤ素子２５１及びラインセンサ２６１を制御する撮像制御手段３１１、ラインセンサ２６１から撮像データを読み出す読出手段３１２としての機能を備えている。
撮像制御手段３１１は、撮像動作が行われる動作期間と非動作期間が交互に現れる間欠動作が行われるようにラインセンサ２６１を制御する。撮像制御手段３１１は、前回の動作期間が終了してから所定のインターバル時間（本例では、０．３〜０．５秒程度。）が経過するまでラインセンサ２６１への電源供給を停止して非動作期間を設定し、インターバル時間が経過したときに電源供給を再開して動作期間を設定する。

撮像制御手段３１１は、１回の撮像動作において、ＬＥＤ素子２５１の発光（ＬＥＤ光）と同期したラインセンサ２６１の受光（露光）と、無発光下のラインセンサ２６１の受光（露光）と、を連続的に実行し、２度の受光時の受光量の差分を画素毎に求めている。この差分の受光波形では、周囲光の影響が抑圧され、ＬＥＤ光に起因した反射光の成分が抽出される。

給水制御部３３は、ソレノイド１１を制御する吐水制御手段としての機能を備えている。吐水制御手段の機能としては、タッチレスセンサ１６７の操作に応じてソレノイド１１を制御し、連続吐水状態と止水状態とを交互に切り換える連続吐水制御手段３３１としての機能と、検知センサ２による検知に応じてソレノイド１１を開弁させる自動吐水制御手段３３２としての機能と、がある。

検知処理部３２は、検知対象物までの距離を測定する測距手段３２０、吐水領域に検知対象物が存在するか否かを判定する対象物判定手段３２１、洗い桶に水が溜められている等の溜水状態が発生しているか否かを判定する溜水判定手段３２２、各判定手段３２１・３２２の判定結果に基づく検知結果を給水制御部３３に出力する検知出力手段３２５としての機能を備えている。

測距手段３２０は、発光部２５の発光に応じた反射光の入射位置（距離指標）に基づき、三角測量の原理を利用して検知対象物までの距離（測定距離）を測定する。測距手段３２０は、発光部２５の発光動作を含む１回の撮像動作に応じて取得された図５の受光波形（各画素２６０の受光量が分布する撮像データ）を利用して反射光の入射位置を特定し、その入射位置に応じた距離を測定する。なお、図５の横軸ｘは、画素番号（画素位置）を示し、縦軸Ｄ（ｘ）は、画素番号ｘの画素２６０の受光量（画素値）を示している。

本例の測距手段３２０は、受光波形の重心位置を入射位置として取り扱う。重心位置を特定するに当たっては、まず、図６のごとく、受光波形を構成する画素毎の受光量データＤ（ｘ）を積算し、６４画素の画素値の総和ＳＤを求める。この総和ＳＤは、図６中の右下がりの斜線ハッチングで示す領域の面積に相当している。受光領域２６３の左端の画素番号ゼロの画素２６０から順番に各画素２６０の画素値を積算した積算値がＳＤ／２に達したときの画素番号Ｎの画素（黒丸で図示）の位置が、この受光波形の重心位置として計算される。ここで、積算値ＳＤ／２は、右上がりの斜線ハッチングで示す領域の面積に相当している。この領域は、前記総和ＳＤの領域に包含されており、同図において、クロスハッチの領域として把握される。なお、図６の画素毎の受光量の分布は、図５の受光波形を模式的に表したものである。

測距手段３２０が利用する三角測量の原理は、本例のキッチンカウンター１５における検知センサ２、シンク１５１の内周面１５０、使用者の手の位置関係を模式的に表す図７を用いて説明される。ＬＥＤ光のうち検知対象物である手による反射光がラインセンサ２６１に入射する際、検知対象物までの距離Ｈに応じてその入射位置（距離指標）が異なってくる。距離Ｈが短いほど、ラインセンサ２６１に入射する反射光の入射位置が同図中、上側となり、距離Ｈが長くなるほど下側に位置することになる。このように、ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置は、検知対象物までの距離に比例しており、この距離の度合いを表す距離指標（数値的な指標）となり得る。

対象物判定手段３２１は、測距手段３２０が特定した入射位置を利用して吐水領域に検知する対象が存在するか否かを判定する。本例では、図７に示す検知距離の範囲が検知対象範囲に設定されている。受光領域２６３内に設定された検知領域（図６）は、この検知距離（図７）に対応する領域である。上記のように計算された反射光の入射位置（本例では重心位置）が図６の検知領域内であるか否かの判定（閾値処理）は、反射光を返した検知対象物までの距離が図７の検知距離の範囲に属するか否かの判定と実質的に同義となっている。本例の対象物判定手段３２１は、入射位置が図６の検知領域内に属するか否かによって、吐水領域に検知対象物が存在しているか否かを判定する。

溜水判定手段３２２は、光の反射面となる溜水の水面等の検知結果を利用して溜水状態が発生しているか否かを判定する。本例の溜水判定手段３２２は、対象物判定手段３２１と同様、反射光の入射位置（本例では重心位置）が図６の検知領域に属するか否かによって溜水の水面の有無を検知し、その検知結果を利用して溜水状態が発生しているか否かを判定する。なお、検知領域の絶対的な範囲については、対象物判定手段３２１及び溜水判定手段３２２においてそれぞれ設定される。

検知出力手段３２５は、検知対象物及び溜水状態の検知結果を給水制御部３３に出力する。検知出力手段３２５が出力する検知結果としては、対象物判定手段３２１による判定結果に基づく検知対象物の検知結果、及び溜水判定手段３２２による判定結果に基づく溜水状態の検知結果がある。検知出力手段３２５は、対象物判定手段３２１により検知対象物が存在する旨の判定がなされたとき対象物検知の検知結果を出力し、それ以外では対象物非検知の検知結果を出力する。また、溜水判定手段３２２により溜水状態の発生中である旨の判定がなされたとき溜水状態検知の検知結果を出力し、それ以外では溜水状態非検知の検知結果を出力する。

以下、図８〜図１１の制御ユニット３による制御フローを参照しながら自動水栓１の動作を説明する。
自動水栓１に電源が投入されると、制御ユニット３は、図８のごとく、まず、タッチレスセンサ１６７に対する手動操作を判定する手動操作有無判定処理Ｐ１０、手動操作による連続吐水状態であるか否かを判定する連続吐水状態判定処理Ｐ１１を実行する。制御ユニット３は、手動操作（マニュアル装置）有りと判定したとき、以降のＰ１２〜Ｐ１４の処理に優先して手動操作に応じた吐止水制御処理Ｐ１５を実行する。

手動操作が行われたときに連続吐水状態であれば、制御ユニット３は、ソレノイド１１を閉弁状態に切り換える止水制御を実行する。一方、手動操作が行われたときに止水状態であれば、制御ユニット３は、ソレノイド１１を開弁状態に切り換える連続吐水制御を実行する。

手動操作が行われなかったとき、制御ユニット３は、まず、検知対象物までの距離を測定する距離測定処理Ｐ１２を実行する。本例では、ラインセンサ２６１の受光領域２６３における反射光の入射位置が、検知対象物までの距離指標として特定される。制御ユニット３は、反射光の入射位置として、図６を参照して上述した通り、受光波形の重心位置を計算する。

制御ユニット３は、距離測定処理Ｐ１２に続いて、誤吐水阻止モード判定処理Ｐ１３を実行する。図９の誤吐水阻止モード判定処理Ｐ１３では、制御ユニット３は、まず、手動操作によって連続吐水が終了された直後であるか否かを判断する（Ｓ１０１）。ここで、連続吐水の終了直後とは、時間的に繰り返し実行される図８の処理フローにおいて、前回の処理ループの誤吐水阻止モード判定処理Ｐ１３の実行時には連続吐水状態であって、今回の処理ループの誤吐水阻止モード判定処理Ｐ１３の実行時には止水状態に切り換えられて連続吐水状態が終了しているタイミングを意味している。

連続吐水の終了直後であれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、制御ユニット３は、後述する溜水判定処理Ｐ１３１を実行する。一方、連続吐水の終了直後でなければ（Ｓ１０１：ＮＯ）、制御ユニット３は、誤作動による自動吐水を阻止する誤吐水阻止モードの実行中であるか否かを判断する（Ｓ１１２）。誤吐水阻止モードの実行中であれば（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御ユニット３は、連続吐水の終了直後と同様、溜水判定処理Ｐ１３１を実行する。

溜水判定処理Ｐ１３１によって溜水状態が検知されたとき（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御ユニット３は、誤吐水阻止モードを開始するか、そのまま維持する（Ｓ１０３）。一方、溜水状態が非検知であれば（Ｓ１０２：ＮＯ）、誤吐水阻止モードを終了させる（Ｓ１１３）。このように本例の自動水栓１では、連続吐水状態から止水状態への手動操作による切換後、溜水状態が非検知となるまでの溜水判定期間において誤吐水阻止モードが設定され、溜水状態が非検知となった後の非判定期間において誤吐水阻止モードが解除される。

図１０の溜水判定処理Ｐ１３１では、制御ユニット３は、まず、連続吐水の終了直後であるか判断する（Ｓ２０１）。連続吐水の終了直後であれば（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御ユニット３は、溜水状態が発生している可能性があるとの推定に基づき、溜水状態検知と判定する（Ｓ２０２）。一方、連続吐水の終了直後でなければ（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御ユニット３は、図８の距離測定処理Ｐ１２による測定距離（距離指標である反射光の入射位置）が、所定の水面検知距離以内であるか否かを判断する（Ｓ２１２）。

制御ユニット３は、測定距離が水面検知距離以内であれば（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、溜水状態検知から溜水状態非検知への切換時の猶予時間である所定時間（本例では１秒。）を計測するタイマーの計時時間をリセットする（Ｓ２１３）。一方、測定距離が水面検知距離を超えていれば（Ｓ２１２：ＮＯ）、前回の処理ループ時の距離測定処理Ｐ１２による測定距離が水面検知距離以内であったか否かを判断する（Ｓ２２３）。

制御ユニット３は、今回の測定距離が水面検知距離を超えているが（Ｓ２１２：ＮＯ）、前回の測定距離が水面検知距離以内であった場合には（Ｓ２２３：ＹＥＳ）、前記所定時間を計測するタイマーの計時を開始する（Ｓ２２４）。一方、前回も今回も測定距離が水面検知距離を超えている場合には（Ｓ２１２：ＮＯ→Ｓ２２３：ＮＯ）、制御ユニット３は、ステップＳ２２４で計時を開始したタイマーによる計時時間が所定時間である１秒以内であるかどうか判断する（Ｓ２３４）。

制御ユニット３は、タイマーの計時時間が１秒以内であれば（Ｓ２３４：ＹＥＳ）、溜水状態検知の状態をそのまま維持する（Ｓ２０２）。一方、タイマーの計時時間が１秒を超えている場合には（Ｓ２３４：ＮＯ）、タイマーによる計時を終了すると共に（Ｓ２４５）、溜水状態が発生していない溜水状態非検知と判定する（Ｓ２４６）。

制御ユニット３は、図８のごとく、溜水判定処理Ｐ１３１に続いて測距判定処理Ｐ１４を実行する。図１１の測距判定処理Ｐ１４では、制御ユニット３は、まず、誤吐水阻止モード中であるか否かを判断する（Ｓ３０１）。制御ユニット３は、誤吐水阻止モード中でなければ（Ｓ３０１：ＮＯ）、自動吐水のために対象物を検知するための対象物検知距離（閾値）を通常の距離Ａに設定する（Ｓ３１２）。一方、誤吐水阻止モード中であれば（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、溜水の水面等の誤検知に起因する誤吐水を未然に回避できるよう、対象物検知距離を距離Ａよりも短い距離Ｂに設定する（Ｓ３０２）。

制御ユニット３は、距離測定処理Ｐ１２（図８）による測定距離と対象物検知距離との比較を実行する（Ｓ３０３）。制御ユニット３は、測定距離が対象物検知距離内であれば（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、対象物が吐水領域に存在している旨を表す対象物検知と判定し（Ｓ３０４）、測定距離が対象物検知距離を超えていれば（Ｓ３０３：ＮＯ）、対象物非検知と判定する（Ｓ３１４）。

制御ユニット３は、図８のごとく、測距判定処理Ｐ１４に続いて吐止水制御処理Ｐ１５を実行する。手動操作有無判定処理Ｐ１０で手動操作有りと判定された場合については、その手動操作に対応する吐止水制御を実行する。一方、手動操作無しの場合については、測距判定処理Ｐ１４による対象物検知の結果に応じた吐止水制御を実行し、対象物検知に応じて自動吐水を実行させる。

以上のような構成の本例の自動水栓１の動作例について説明する。図１２及び図１４は、本例の自動水栓１以外の一般的な自動水栓の比較例を示し、図１３、図１５、図１６は、本例の自動水栓１の動作例を示している。
図１２は、溜水状態の検知機能を備え、溜水状態検知に応じて誤吐水阻止モードが設定される他の自動水栓の例である。この自動水栓でボウル等の容器に自動吐水に溜水しようとする場合、吐水領域に容器を差し入れることで自動吐水が開始される（同図中の丸囲み数字１の状態）。溜水が進むに伴ってその水面が上昇すると、溜水状態検知を契機として誤吐水阻止モードが設定される（同図中の丸囲み数字２の状態）。誤吐水阻止モードが設定された場合、検知対象物が検知されていても自動吐水が禁止されて、溜水を完了することなく吐水が終了されてしまう（同図中の丸囲み数字３の状態）。

一方、本例の自動水性１の場合であれば、連続吐水状態から止水状態への手動切換後に限って誤吐水阻止モードが開始される仕様になっている。本例の自動水性１であれば、図１３のごとく、自動吐水による溜水中に、溜水状態検知を契機として誤吐水阻止モードが開始されることなく、同図中の丸囲み数字１→２→３のごとく、自動吐水によって溜水を完了できる。

図１４の動作例は、溜水状態の検知仕様が本例とは相違し、測定距離が水面検知距離から外れたときに直ちに溜水状態非検知に切り換わる他の自動水栓の動作例である。同図中の丸囲み数字１のように手動操作による連続吐水を設定すれば、ボウル等の容器に溜水することが可能である。溜水が十分になったときに手動操作によって止水すれば、連続吐水を終了でき（同図中の丸囲み数字２の状態）、手動止水と同時に溜水状態を推定的に検知して誤吐水阻止モードを設定すれば、使用者側の意図しない自動吐水を回避できる。

検知領域において溜水状態が発生している場合、水面の揺れ等によって光の反射方向が変動することがあり、測定距離が水面検知距離から外れることがある。このとき、直ちに、溜水状態非検知に切り換えて誤吐水阻止モードを解除してしまうと、反射光が再び検知センサに入射して測定距離が水面検知距離内となって自動吐水が開始されてしまうおそれがある（同図中の丸囲み数字３の状態）。

一方、図１５の自動水栓１の場合、連続吐水状態から止水状態に切り換える手動操作を契機として設定される誤吐水阻止モードは、測定距離が水面検知距離から外れても直ちに解除されることがなく、所定時間（本例では１秒が設定されている）の間に再度、測定距離が水面検知距離内になれば、そのまま誤吐水阻止モードが保持される。そのため、同図中の丸囲み数字３のように、溜水したボウル等が吐水エリアに存在している間、誤吐水阻止モードを安定的に保持でき意図されない自動吐水を未然に回避できる。

その後、同図中丸囲み数字４のように溜水したボウルが除けられて測定距離が水面検知距離から外れると、その後、１秒間に渡って誤吐水阻止モードが保持された後、誤吐水阻止モードが解除されて自動吐水が可能な状態に復帰する。このように、本例の自動水栓１によれば、手動操作によって溜水を完了した後、溜水したボウル等を除けるまでの間、使用者の意図しない自動吐水を確実性高く防止できる。

図１６は、自動水性１の他の動作例を示す図である。手動操作による連続吐水状態下でシンク１５１内で食器等が積み上げられることがある（同図中の丸囲み数字２の状態）。例えば、漬け置き洗い等の場合など、手動操作によって止水状態に切り換えられてそのまま放置されることがある（同図中の丸囲み数字３の状態）。

本例の自動水性１では、連続吐水状態から止水状態に切り換える手動操作によって誤吐水阻止モードが設定されるため、上記のように溜水状態で放置されても使用者が意図しない自動吐水が発生するおそれが少ない。その後、丸囲み数字５のように長時間に渡って放置されて溜水の水揺れが収まれば、溜水状態が安定的に検知されるようになって誤吐水阻止モードが継続的に設定される。このように本例の自動水栓１であれば、溜水状態で放置された場合であっても使用者側から意図されない自動吐水を確実性高く回避できる。

以上の通り、本例の自動水栓１は、吐止水を切り換えるためのマニュアル操作が可能な自動水栓であって、例えば、溜水された洗い桶への誤吐水等の誤動作が抑制された動作信頼性の高い自動水栓である。

本例では、測定距離が水面検知距離から外れた後、溜水状態非検知と判定するまでの猶予時間として１秒（所定時間）を設定している。この猶予時間は適宜変更できる。適切な猶予時間は、溜水の水揺れ等によって光の反射方向が変動する周期に依存するので、水揺れ周期を考慮して設定されることが好ましい。大径の皿と小径の皿とでは、大径の皿の方が水揺れの周期が長くなる傾向がある。長周期の水揺れ周期をカバーできるように所定時間を設定するのが良い。さらに、大きなシンクと小さなシンクでは、溜水する容器の大きさが異なってくる。小さなシンクの場合、小径の容器での溜水に対応できれば良いので、大きなシンクよりも所定時間を短く設定することも良い。所定時間を短くできれば、洗い桶に溜水した後、自動吐水ができない期間を短縮できる。

本例では、反射光の入射位置として、受光波形の重心位置を利用している。重心位置に代えて、受光波形のピークの位置を入射位置として特定しても良い。さらに、本例では、簡易的な計算により重心位置を算出しているが、計算処理能力に余裕があれば数学的に厳密に重心位置を算出することも良い。

なお、本例は、キッチンカウンター１５に自動水栓１を適用した例であるが、洗面台の自動水栓であっても良い。
本例では、検知センサ２と制御ユニット３とを別体で構成している。これに代えて、検知センサ２と制御ユニット３とを一体的に構成し、自動水栓１に収容することも良い。

本例では、誤吐水阻止モードにおいて、対象物判定の閾値となる対象物検知距離を短縮している。前記非判定期間であれば対象物検知となる状況のうちの少なくとも一部の状況について、誤吐水阻止モードでは、対象物検知距離の短縮により検知対象物が存在しない旨の判定が可能になっている。このように、本例の誤吐水阻止モードは、検知対象物が存在しないと判定され易くすることで対象物検知の可能性を低くし、誤吐水を未然に抑制できる動作モードとなっている。これに代えて、誤吐水阻止モード下の対象物検知距離をゼロに設定すること等によって対象物検知を回避して自動吐水を禁止することも良い。あるいは誤吐水阻止モードでは対象物検知が発生しても自動吐水が行われないようにソレノイド１１を閉弁状態に制御することも良い。
なお、本例では、対象物判定のための閾値処理の対象となる数値的な指標として、反射光の入射位置を採用している。数値的な指標としては、反射光の強度など他の指標であっても良い。

以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更、あるいは適宜組合せた技術を包含している。

１…自動水栓、１５…キッチンカウンター、１６…水栓金具、１１…ソレノイド（開閉弁）、１２…給水配管（流路）、１６７…タッチレスセンサ（吐止水操作手段）、２…検知センサ（対象物検知センサ、水面検知センサ）、２５…発光部、２５１…ＬＥＤ素子、２６…撮像部（受光部）、２６０…画素、２６１…ラインセンサ（撮像素子）、２６３…受光エリア、３…制御ユニット、３０…制御基板、３１…撮像制御部、３１１…撮像制御手段、３１２…読出手段、３２…検知処理部、３２１…対象物判定手段、３２２…溜水判定手段、３２５…検知出力手段、３３…給水制御部、３３１…連続吐水制御手段、３３２…自動吐水制御手段

Claims (5)

1. 給水路から供給された水を吐水領域に向かって吐水する吐水口と、
   前記給水路から前記吐水口に至る流路を開閉する開閉弁と、
   この開閉弁の開弁状態・閉弁状態を切り換えるための使用者の操作を受け付ける吐止水操作手段と、
   前記吐水領域に向けて光を投射する発光部、及び検知対象物による反射光を受光する受光部を含む対象物検知センサと、
   この対象物検知センサが出力するセンサ信号を利用して前記吐水領域に検知対象物が存在するか否かを判定する対象物判定手段と、
   前記吐止水操作手段の操作に応じて前記開閉弁の開閉制御を実行し、連続吐水状態と止水状態とを切り換える連続吐水制御手段と、
   前記対象物判定手段による判定結果を利用して前記開閉弁の開閉制御を実行する自動吐水制御手段と、
   水が溜められて水面が形成される溜水状態が前記吐水領域内で発生しているか否かを判定する溜水判定手段と、を備え、
   前記連続吐水制御手段の制御により前記連続吐水状態から前記止水状態に切り換えられた場合、その切換制御が実行されてから前記溜水判定手段により前記溜水状態が発生していないと判定されるまでの溜水判定期間と、前記溜水状態が発生していないと判定された後の非判定期間とで、動作モードが相違しており、
   前記溜水判定期間では、前記自動吐水制御手段の制御による誤吐水を阻止する誤吐水阻止モードで動作する自動水栓。
2. 請求項１において、前記誤吐水阻止モードは、前記対象物判定手段によって検知対象物が存在していると判定された場合であっても前記開閉弁が閉弁状態に保持される動作モードである自動水栓。
3. 請求項１において、前記対象物判定手段は、前記センサ信号が表す数値的な指標、あるいは前記センサ信号を利用して算出した数値的な指標に関する閾値処理によって検知対象物が存在するか否かを判定するように構成され、
   前記誤吐水阻止モードは、前記対象物判定手段が実行する閾値処理について、前記検知対象物が存在すると判定され難い閾値が適用される動作モードである自動水栓。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、発光動作に応じて発生した反射光を受光することにより前記水面の有無を光学的に検知する水面検知センサを備え、
   前記溜水判定手段は、前記水面検知センサによる前記水面の検知状態が継続している期間、及び前記水面検知センサによる検知結果が検知状態から非検知状態に切り換わった後、所定時間が経過するまでの期間を、前記溜水状態の発生中と判定する一方、
   前記水面検知センサによる検知結果が検知状態から非検知状態に切り換わった後、この非検知状態が前記所定時間を超えて維持されたときに前記溜水状態が発生していないと判定するように構成されている自動水栓。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、前記自動吐水制御手段は、前記対象物判定手段による判定結果に応じて前記開閉弁を開弁したとき、前記溜水判定手段による判定結果に関わらず、前記対象物判定手段により検知対象物が存在すると判定されている限り開弁状態を保持し、検知対象物が存在していないと判定されたときに閉弁状態に切り換えるように構成されている自動水栓。

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