JP2009281009A

JP2009281009A - 自動水栓

Info

Publication number: JP2009281009A
Application number: JP2008132482A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Arakawa; 雅史荒川; Jun Nishikori; 純錦古里
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】吐水管を細く小型化し得てデザイン性，意匠性を良好となすことができるとともに、光ファイバーの屈曲部で赤外光を減衰させ、人体検知の検知精度を悪化させてしまう恐れのない赤外線式の人体検知センサを備えた自動水栓を提供する。
【解決手段】自動水栓１０において、発光素子と受光素子及びセンサ回路を備えたセンサ本体４１を吐水管３０のカウンタ部１８への着座部１４の内部に設けて、発光素子と受光素子とから投光用光ファイバー４４と受光用光ファイバー４６とを吐水管１２の内部を通って先端部位まで延び出させ、投光用光ファイバー４４の先端を投光部として、また受光用光ファイバー４６の先端を受光部としてそれぞれ構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は赤外線式の人体検知センサによる人体検知に基づいて吐水口から自動的に吐水する形式の自動水栓に関する。

従来、赤外線式の人体検知センサを備え、使用者が手を差し出したときに人体検知センサによる人体検知（手検知）に基づいて吐水口から自動的に吐水する形式の自動水栓が公共のトイレや洗面所などに広く用いられている。
この種自動水栓は、近年家庭の洗面所やキッチン等にも用いられるようになって来ている。
ここで赤外線式の人体検知センサは、投光部と受光部とを有し、投光部から投射した赤外光の人体による反射光を受光部で受光して人体検知する。通常はその受光量が設定したしきい値よりも多いことをもって人体有りと判定する。

このような自動水栓では、吐水口からの吐水の方向と人体検知センサによる検知方向とを同一方向としておくことが使い勝手の点で望ましい。
このようにしておけば、使用者が吐水口からの吐水を受けようとして手を差し出したときに、自動的に人体検知センサにてこれを検知することができ、使用者が吐水のための特別の動作、即ち人体検知センサにて手を検知させるための特別の動作を必要とせず、単に吐水口からの吐水方向の前方に手を差し出すだけで吐水を行わせることができる。
そのために従来の自動水栓では吐水管の先端面に吐水口を設け、そしてその同じ先端面に人体検知センサにおける投光部と受光部とを設けることが多い。

ところで従来の自動水栓では、赤外光を発するＬＥＤ等の発光素子を上記の投光部として、またフォトダイオード，フォトトランジスタ等の受光素子を上記の受光部として吐水口周りに配置するとともに、発光素子による発光を行わせる発光駆動回路や受光素子により受光した光を電気信号に変換し信号処理する光電変換回路を含むセンサ回路を、それら発光素子，受光素子に接続状態で吐水管先端部に設けており、このため吐水管の先端部の形状が必然的に大形状化してしまい、これに伴って吐水管全体が太く大型化し、デザイン性，意匠性を損なってしまうといった問題を生じていた。

こうした問題は吐水管の先端面に吐水口と人体検知センサにおける投光部及び受光部を設けた場合に特に大きな問題となるが、投光部及び受光部をセンサ回路とともに吐水管の先端面以外の部分に設けた場合においても生じ得る問題である。

この場合、発光素子と受光素子、及び発光素子による発光を行わせるとともに受光素子による受光を光電変換するセンサ回路を備えたセンサ本体を、吐水管の先端部から遠く離隔して配置しておき、そしてそのセンサ本体の発光素子と受光素子とから赤外光を導く投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを吐水管の内部を通って延び出させ、投光用光ファイバーの先端を上記投光部として、また受光用光ファイバーの先端を上記受光部としてそれぞれ構成しておくといったことが考えられる。
このようになした場合、発光素子，受光素子及びセンサ回路を含むセンサ本体によって吐水管が太く、大型化してしまうのを避けることができる。

しかしながらこのようにセンサ本体を吐水管の先端部から遠く離隔して配置し、そしてセンサ本体の発光素子，受光素子から投光用光ファイバー，受光用光ファイバーを吐水管の内部を通って長く延在させると、特にカウンタ部等の取付基体の下方空間でそれら光ファイバーを長く延在させてしまうと、例えば自動水栓の設置施工時に施工業者によって光ファイバーが大きく屈曲せしめられてしまう恐れがあり、そうした場合、その屈曲部で光ファイバー内部の赤外光が外部に漏れてしまい、赤外光を大きく減衰させてしまうといった問題が生ずる。

赤外線式の人体検知センサの場合、受光部における反射光の受光の光量の大小に基づいて人体検知を行うようになしており、その場合、光ファイバーの部分で赤外光が減衰してしまうと、受光部における反射光の受光量が光ファイバーの屈曲の具合によって変ってしまい、ひいては人体検知センサによる検知範囲が設定した範囲からずれたり、狂ったりしてしまう問題を生じてしまう。

尚、下記特許文献１にはセンサ本体の発光素子と受光素子とから投光用光ファイバー，受光用光ファイバーを吐水管の内部に沿って延ばし、それぞれの先端を投光部，受光部となしたものが開示されている。
しかしながらこの特許文献１にはセンサ本体の配置の個所が明らかにされておらず、本発明とは別異のものである。

また下記特許文献２には、洗面カウンタの下方の制御ボックス内に配置した発光素子と受光素子とから、吐水管の内部まで投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを延ばし、各光ファイバーの先端部をそれぞれ投光部，受光部となしたものが開示されている。

しかしながらこの特許文献２に開示のものは本発明とは異なる課題を解決課題とするものであり、またセンサ本体が取付基体としての洗面カウンタから下方に大きく離隔した位置の制御ボックス内に配置されており、光ファイバーがその制御ボックス内のセンサ本体と取付基体としての洗面カウンタとの間で大きく屈曲している点で、本発明とは別異のものである。

特開２００２−２７０８８９号公報特開平６−１４６３５６号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、吐水管を細く小型化し得てデザイン性，意匠性を良好となすことができるとともに、光ファイバーの屈曲で赤外光を減衰させてしまい、人体検知の検知精度を悪化させてしまう恐れのない赤外線式の人体検知センサを備えた自動水栓を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、吐水管の先端部に吐水口を設けるとともに、該吐水口の下方に差し出された手を検知する赤外線式の人体検知センサの投光部と受光部とを該吐水管に設け、該投光部から投光した赤外光の人体による反射光を該受光部で受光して人体検知し、前記吐水口から自動吐水する自動水栓において、発光素子と受光素子、及び該発光素子による発光を行わせるとともに該受光素子による受光を光電変換するセンサ回路を備えたセンサ本体を前記吐水管の基端部の取付基体への着座部の内部に設け、該発光素子と受光素子とから、赤外光を導く投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを前記吐水管の内部を通って延び出させ、該投光用光ファイバーの先端を前記投光部として、また前記受光用光ファイバーの先端を前記受光部としてそれぞれ構成してあることを特徴とする。

請求項２のものは、吐水管の先端部に吐水口を設けるとともに、該吐水口の下方に差し出された手を検知する赤外線式の人体検知センサの投光部と受光部とを該吐水管に設け、該投光部から投光した赤外光の人体による反射光を該受光部で受光して人体検知し、前記吐水口から自動吐水する自動水栓において、発光素子と受光素子、及び該発光素子による発光を行わせるとともに該受光素子による受光を光電変換するセンサ回路を備えたセンサ本体を、前記吐水管を該取付基体に着座状態に取り付ける取付装置に設け、該発光素子と受光素子とから、赤外光を導く投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを前記吐水管の内部を通って延び出させ、該投光用光ファイバーの先端を前記投光部として、また前記受光用光ファイバーの先端を前記受光部としてそれぞれ構成してあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記吐水口が前記吐水管の先端面に設けてあるとともに、該先端面に前記投光部と受光部とが該吐水口と併せて設けてあることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記吐水管が、上部が逆Ｕ字状のグースネック形状をなしていることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、発光素子と受光素子及びセンサ回路を備えたセンサ本体を、吐水管の基端部の取付基体への着座部の内部に設けて、そのセンサ本体の発光素子と受光素子とから赤外光を導く投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを吐水管の内部を通って延び出させ、それぞれの先端を投光部及び受光部としてそれぞれ構成したものである。

以上のような本発明によれば、センサ本体を吐水管の先端部に設けた場合に比べて、吐水管の先端部の形状を小形状化することができ、これに伴って吐水管全体を細く小型化し得て、吐水管のデザイン性，意匠性を良好となすことができる。

また本発明では、センサ本体が吐水管の基端部、即ち取付基体への着座部の内部に設けてあるため、センサ本体を設けることによって吐水管全体を大型化してしまうのを防止できるとともに、光ファイバーを吐水管の外部に延在させないため、吐水管の外部で光ファイバーが不規則に急角度で屈曲してしまって同部分で赤外光を減衰させてしまう問題を生じず、光ファイバーの部分で赤外光の減衰量が変動してしまうことによって検知範囲が設定範囲から大きくずれたり、狂ったりしてしまう問題を生じない利点を有する。

一方請求項２は、吐水管を取付基体に対して取り付ける取付装置にセンサ本体を設けたもので、この請求項２においても、光ファイバーが取付基体の外部で長く延在してしまい、そのことによって光ファイバーが施工時等に不規則に屈曲変形させられてしまって、同部分で赤外光の減衰量が変動してしまう問題を良好に防止することができる。

本発明は、吐水口が吐水管の先端面に設けてあり、そしてその先端面に人体検知センサにおける投光部と受光部とが吐水口と併せて設けてある場合に適用して特に効果が大である（請求項３）。

また本発明は、吐水管が逆Ｕ字状のグースネック形状をなしている場合に適用して好適である（請求項４）。
このグースネック形状を成す吐水管では、その内部に光ファイバーを通したとき、光ファイバーを鋭く屈曲させることなくなだらかに回曲した形でこれを吐水管内に延在させることができ、また特に先端面に投光部及び受光部を設ける場合において、光ファイバーを吐水管先端部で急激に曲げなくても良く、光ファイバーの屈曲による赤外光の減衰の問題を良好に回避することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は本実施形態の自動水栓で、１２は自動水栓１０における吐水管である。
吐水管１２は、その基端部が大径の着座部１４とされており、その着座部１４において取付装置１６によりカウンタ部（取付基体）１８に固定状態に取り付けられている。

取付装置１６は、カウンタ部１８を上側から挟み付ける挟持部材２０と、下側から挟み付ける挟持部材２２と、それらを締結するねじ締結具２４とを有しており、ねじ締結具２４による締付けによって、一対の挟持部材２０，２２によりカウンタ部１８を上下両側から挟持する状態にカウンタ部１８に固定されている。
そしてその取付装置１６の上側の挟持部材２０に対し着座部１４が下向きに嵌合され、カウンタ部１８に着座せしめられている。
ここで着座部１４は止め具２６にて挟持部材２０に止め付けられ、回転方向にまた抜け方向にも固定状態とされている。
尚、２８はカウンタ部１８を貫通して設けられた取付穴である。

吐水管１２は上部が逆Ｕ字状のグースネック形状を成しており、使用者に向って斜め前方下向きをなす先端面１２Ａに、正面形状（先端面１２Ａに対する正面視の形状）が円形状を成す吐水口３０が設けられている。
ここで吐水管１２は、吐水口３０が手洗鉢やシンク等の水槽内部を向くようにして設けられている。

吐水管１２の内部には、給水路３２の一部をなす給水チューブ３４が挿通されており、その先端が吐水口３０に接続されている。
カウンタ部１８の下方において、給水路３２上には吐水口３０からの吐水と止水とを行う開閉弁としての電磁弁３５が設けられている。
３６はこの電磁弁３５の開閉を制御する制御部で、この制御部３６に対し電磁弁３５が電気的に接続されている。

図２（Ｂ）に示しているように、吐水管１２の先端面には赤外線式の人体検知センサ３８における投光部４０と受光部４２とが設けられている。
ここで投光部４０，受光部４２はそれぞれ吐水口３０とほぼ同方向、つまり吐水口３０からの吐水の方向とほぼ同方向に向けて配向されている。

人体検知センサ３８は、投光部４０から赤外光を投射し、そして人体により反射された光を受光部４２で受光し、その受光の光量が設定したしきい値以上であるときに人体有りと判断する。即ち人体検知する。そしてその人体検知に基づいて吐水口３０から自動的に吐水が行われる。
また人体非検知となったときに、吐水口３０からの吐水が自動的に停止せしめられる。

詳しくは、受光部４２が設定以上の受光量で反射光を受光すると、制御部３６が電磁弁３５を開弁させて給水路３２を通じ吐水口３０へと水を供給し、吐水口３０から吐水させる。
一方人体非検知状態になると制御部３６が開弁状態にある電磁弁３５を閉弁させ、吐水口３０からの吐水を停止させる。

図１に示しているように、吐水管１２における基端部の大径をなす着座部１４の内部には、人体検知センサ３８におけるセンサ本体４１が、センサケース４３内部に収容された状態で設けられている。
ここでセンサケース４３は、吐水管１２側に取り付けておいても良いし、或いは取付装置１６における上側の挟持部材２０の上面等に取り付け、保持させておいても良い。

センサ本体４１は、赤外光を発光するＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード，フォトトランジスタ等の受光素子、及び発光素子による発光を行わせる発光駆動回路や受光素子で受光した光を電気信号に変換し信号処理する光電変換回路を含むセンサ回路を備えている。
そしてこのセンサ本体４１の発光素子から、図３に示しているように投光用光ファイバー４４が、また受光素子から受光用光ファイバー４６が図中上向きに延び出している。

これら投光用光ファイバー４４及び受光用光ファイバー４６は、吐水管１２の形状に沿って吐水管１２内部を延び、それぞれの先端が吐水管１２の先端面１２Ａに臨んで位置させられている。そしてその投光用光ファイバー４４の先端にて上記の投光部４０が構成され、また受光用光ファイバー４６の先端にて上記の受光部４２が構成されている。

センサ本体４１からは電気配線４８（図１参照）が図中下向きに延び出しており、上記の制御部３６に接続されている。
図３にも示しているように、投光用光ファイバー４４はその先端部が投光側のケース５０内部に挿入され、また受光用光ファイバー４６はその先端部が受光側のケース５２内部に挿入され、投光用光ファイバー４４及び受光用光ファイバー４６の各先端部が投光側のケース５０及び受光側のケース５２にてそれぞれ保持されている。
この実施形態において、これら投光側のケース５０，受光側のケース５２はそれぞれ別々に独立して設けられている。

この実施形態において、図２（Ｃ）に示しているように投光側のケース５０は、正面形状が正方形状の一部を２等辺３角形状の切欠部５３で切り欠いた形状をなしている。その上辺の寸法Ｌ_１，一方の側辺の寸法Ｌ_２が同寸法をなし、また他方の側辺の寸法Ｌ_３と下辺の寸法Ｌ_４とが同寸法をなしている。

一方受光側のケース５２は、投光側のケース５０に対し左右対称形状（吐水管１２の先端面１２Ａに対する正面視において）をなしている。
またこれら投光側のケース５０と受光側のケース５２とは、図２（Ｂ）に示しているように吐水口３０の中心Ｏに対し９０°の角度を成すように配置されている。

即ちこの実施形態において、投光側のケース５０は吐水口３０周りに図中時計方向に９０°回転させると受光側のケース５２と正面形状が同形状となり、また受光側のケース５２は吐水口３０周りに反時計方向に９０°回転させると投光側のケース５０と正面形状が同形状となる。
更に投光側のケース５０及び受光側のケース５２は、それぞれの上辺が先端面１２Ａに対する正面視において水平となり、また各側辺が上辺に対し直角の向きとなるようにそれぞれ先端面１２Ａに配置されている。

一方吐水管１２の先端面１２Ａは、図２（Ｂ）に示しているように略下半部が、詳しくは吐水口３０の図中下半分に対応する部分が半円形状とされ、略上半部が４角形状とされている。
そして略上半部の図中左上のコーナー部に投光側のケース５０が、また右上のコーナー部に受光側のケース５２がそれぞれ配置されている。
尚先端面１２Ａにおける上辺は図中左右方向に水平な形状をなしており、また左右の側辺が上辺に対し直角な形状をなしている。

図２（Ａ），（Ｂ）に示しているように、投光側のケース５０及び受光側のケース５２の各先端には、投光側の偏光板５４，受光側の偏光板５６がそれぞれ設けられており、そして図３に示しているように偏光板５４と投光部４０との間に光学レンズ５８が、また偏光板５６と受光部４２との間に光学レンズ６０がそれぞれ設けられている。
但しこれら光学レンズ５８，６０は場合によって省略することが可能である。
ここで投光側の偏光板５４，受光側の偏光板５６は、何れもそれぞれ対応する投光側のケース５０，受光側のケース５２の正面形状と同形状をなしている。
但し投光側の偏光板５４と受光側の偏光板５６とは、その偏光方向が互いに９０°異なった向きとされている。
例えば投光側の偏光板５４はその偏光方向が図中垂直向きとされ、また受光側の偏光板５６はその偏光方向が図中水平向きとされている。

但し本実施形態において、投光側のケース５０と受光側のケース５２とは、一方を吐水口３０の中心Ｏ周りに９０°回転させると他方と同形状となるものであり、この実施形態ではそれら投光側のケース５０と、受光側のケース５２とに同一のケースが向きを９０°回転させた状態で用いられている。

同様に投光側の偏光板５４，受光側の偏光板５６も、一方を吐水口３０の中心Ｏ周りに９０°回転させると他方と同形状且つ偏光方向が同方向となるものであり、この実施形態では、同一種類の偏光板が互いに向きを９０°異ならせる状態で投光側の偏光板５４，受光側の偏光板５６として用いられている。

この実施形態において、投光側４０からの赤外光は投光側の偏光板５４を通過して吐水口３０からの吐水方向と同方向の前方に発せられる。このとき投光側４０からの赤外光のうち偏光板５４の偏光方向即ち垂直向きの振動成分のみが偏光板５４を通過して前方に投射される。

その投射された赤外光は手洗鉢等の内面により反射されるが、手洗鉢等の内面が鏡面状態であると、鏡面反射した光は同一の偏光面（振動方向）を維持しつつ反射される。
従ってその反射光が受光部４２側の偏光板５６に達しても偏光板５６を通過することができず、受光部４２に達することができない。即ち受光部４２にて受光されない。
従って鏡面反射により反射光量が多くても、その光量に基づいて手洗鉢等が誤検知されない。

以上のような本実施形態においては、センサ本体４１を吐水管１２の先端部に設けた場合に比べて、吐水管１２の先端部形状を小形状化することができ、これに伴って吐水管１２全体を細く小型化し得て、吐水管１２のデザイン性，意匠性を良好となすことができる。

また本実施形態では、センサ本体４１が吐水管１２の基端部、即ちカウンタ部１８への着座部１４の内部に設けてあるため、センサ本体４１を設けることによって吐水管１２全体を大型化してしまうのを防止できるとともに、投光用光ファイバー４４，受光用光ファイバー４６を吐水管１２の外部に延在させないため、吐水管１２の外部で投光用光ファイバー４４，受光用光ファイバー４６が不規則に急角度で屈曲してしまって同部分で赤外光を減衰させてしまう問題を生じず、それらの部分で赤外光の減衰量が変動してしまうことによって検知範囲が設定範囲から大きくずれたり、狂ったりしてしまう問題を生じない。

次に図４は本発明の他の実施形態を示している。
この例は、上記のセンサ本体４１をセンサケース４３に収容した状態で取付装置１６に取り付け、保持させるようになした例である。
具体的には、ここではセンサ本体４１をセンサケース４３とともに取付装置１６のねじ締結具２４に取り付け保持させている。
但し下側の挟持部材２２にこれを取り付けて保持させておくこともできる。

本実施形態においても、投光用光ファイバー４４，受光用光ファイバー４６がカウンタ部１８の下側の外部で長く延在してしまい、そのことによってそれら投光用光ファイバー４４，受光用光ファイバー４６が施工時等に不規則に屈曲変形させられてしまって、同部分で赤外光を減衰させてしまう問題を良好に防止することができる。

尚、上記の取付装置１６はあくまで一形態例にすぎないもので、かかる取付装置１６は他の様々な形態で構成することができ、これに応じてセンサ本体４１もまた、センサケース４３内に収容した状態で取付装置を構成する他の様々な部材に取り付けて保持させておくことができる。

図５はその一例を示している。
この例は、吐水管１２の着座部１４からカウンタ部１８の取付穴２８を挿通して下向きに雄ねじ管６２延び出させ、そしてカウンタ部１８の下側で雄ねじ管６２に固定ナット６４を螺合させ、固定ナット６４を締め込むことによって、吐水管１２をカウンタ部１８に取り付けるようになしたもので、ここでは雄ねじ管６２，固定ナット６４にて構成される取付装置１６の雄ねじ管６２内部に、センサ本体４１をセンサケース４３に収容した状態で取り付けるようになしている。
尚このような取付装置１６にて吐水管１２をカウンタ部１８に取り付けるようになした場合においても、センサ本体４１をセンサケース４３とともに着座部１４の内部に設けておくことも可能である。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば本発明においては投光部，受光部を吐水管の先端面以外の部分に設けるといったことも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態である自動水栓の図である。同実施形態の要部の図である。同実施形態の図２とは異なる要部の図である。本発明の他の実施形態の図である。本発明の更に他の実施形態の図である。

符号の説明

１０自動水栓
１２吐水管
１２Ａ先端面
１６取付装置
１８カウンタ部（取付基体）
３０吐水口
３８人体検知センサ
４０投光部
４１センサ本体
４２受光部
４４投光用光ファイバー
４６受光用光ファイバー

Claims

吐水管の先端部に吐水口を設けるとともに、該吐水口の下方に差し出された手を検知する赤外線式の人体検知センサの投光部と受光部とを該吐水管に設け、該投光部から投光した赤外光の人体による反射光を該受光部で受光して人体検知し、前記吐水口から自動吐水する自動水栓において
発光素子と受光素子、及び該発光素子による発光を行わせるとともに該受光素子による受光を光電変換するセンサ回路を備えたセンサ本体を前記吐水管の基端部の取付基体への着座部の内部に設け、該発光素子と受光素子とから、赤外光を導く投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを前記吐水管の内部を通って延び出させ、該投光用光ファイバーの先端を前記投光部として、また前記受光用光ファイバーの先端を前記受光部としてそれぞれ構成してあることを特徴とする自動水栓。
吐水管の先端部に吐水口を設けるとともに、該吐水口の下方に差し出された手を検知する赤外線式の人体検知センサの投光部と受光部とを該吐水管に設け、該投光部から投光した赤外光の人体による反射光を該受光部で受光して人体検知し、前記吐水口から自動吐水する自動水栓において
発光素子と受光素子、及び該発光素子による発光を行わせるとともに該受光素子による受光を光電変換するセンサ回路を備えたセンサ本体を、前記吐水管を取付基体に着座状態に取り付ける取付装置に設け、該発光素子と受光素子とから、赤外光を導く投光用光ファイバーと受光用光ファイバーとを前記吐水管の内部を通って延び出させ、該投光用光ファイバーの先端を前記投光部として、また前記受光用光ファイバーの先端を前記受光部としてそれぞれ構成してあることを特徴とする自動水栓。
請求項１，２の何れかにおいて、前記吐水口が前記吐水管の先端面に設けてあるとともに、該先端面に前記投光部と受光部とが該吐水口と併せて設けてあることを特徴とする自動水栓。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記吐水管が、上部が逆Ｕ字状のグースネック形状をなしていることを特徴とする自動水栓。