JP5435290B2

JP5435290B2 - 自動水栓装置

Info

Publication number: JP5435290B2
Application number: JP2010143962A
Authority: JP
Inventors: 伸明板頭; 長門堀部
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: JP2012007376A

Description

この発明はセンサによる検知対象の検知、非検知に基づいて吐水口からの吐水、吐水停止を自動的に行う自動水栓装置に関し、詳しくは貯湯式の温水器を給湯源として用いた自動水栓装置に関する。

従来、タンクにヒータを備え、給水弁の開弁によりタンク内に給水させるとともにタンクに貯えた湯を出湯させる貯湯式の温水器と、センサ及び給水弁を開閉制御する制御部を有し、センサが検知対象を検知している間給水弁を開弁状態に維持して温水器を給湯源として吐水口から吐水し、センサによる検知対象の非検知により給水弁を閉弁させて吐水停止する自動水栓が広く用いられている。

この種の自動水栓装置では、センサに例えばハンケチ，タオル等が被せられてしまったりするとセンサがこれを検知し続けてしまう。
この場合、センサが検知対象を検知している間吐水させ続けると長時間吐水口から水が出っ放しとなってしまう。
こうした不都合を防ぐために従来の自動水栓装置では、通常、所定時間（例えば１分間）吐水継続すると、そこで自動的に吐水停止させる機能が安全機能として備えられている。
即ち、自動水栓装置に備えられた制御部が異常発生と判断して吐水口からの吐水を強制的に停止させる。

ところで、上記の貯湯式の温水器を給湯源として用いた自動水栓装置では、これを現場に設置施工した当初はタンクが空の状態にあり、従ってその状態で電源を投入し、ヒータのスイッチを入れてしまうとタンク内が空焚きされてしまう。
そこで自動水栓装置の設置施工時には、先ずタンク内に給水を行ってタンクを満水状態とすることが行われる。

貯湯式の温水器を給湯源とする上記自動水栓装置は、吐水口からの吐水時に給水弁を開いて給水源からの水を温水器のタンク内に給水し、同時にタンク内の湯を吐水口に導いて吐水させる形式のものであることから、タンクに給水を行うための作業としてセンサ前方に手かざし操作したりして、これをセンサにて検知させるといったことを行う。
このようにすると、給水弁が開かれて給水源からの水がタンク内に流入せしめられる。

しかしながら上記のようにこの種の自動水栓装置では、センサが検知対象を長時間検知し続けたとしても、吐水を所定時間継続すると、例えば１分間継続するとそこで自動的に吐水停止するため、タンク内に連続して長時間給水を行うことができない。
従って例えば１回の連続給水でタンク容量の１０分の１しか給水できない場合には、センサによる手等の検知と非検知とを１０回繰り返させなければならず、作業が極めて煩雑且つ面倒となる。

そこでこの問題を解決することを狙いとして下記特許文献１には、自動水栓装置に設けた吐水と吐水停止とを切り替えるためのスイッチを設け、そしてこのスイッチを連続して長時間（例えば６秒）押し続けることで給水弁を長時間開弁状態とし、タンク内に連続して長時間（例えば１０分間）給水する点が開示されている。

しかしながらこの場合、自動水栓装置に長時間給水を可能とするためのスイッチを備えておかなければならず、自動水栓装置のコストが高くなってしまう。
更にスイッチを長時間押し続ける作業も面倒な作業となる。

また下記特許文献２には、同様の問題を解決することを目的として、所定時間内に検知対象をセンサが複数回検知、非検知を繰り返したとき、例えば１０秒間に４回以上センサが検知と非検知とを繰り返したとき、給水弁を開いて所定長時間、例えば５分間タンク内に連続給水するようになした点が開示されている。

しかしながらこの場合においても、短時間内にセンサによる手等の検知と非検知とを繰り返さなければならず、作業が面倒で手間がかかるとともに、この特許文献２に開示のものでは、自動水栓装置の設置当初の電源の投入の有無に拘らず、通常の使用状態の下でも誤って同様の動作が行われてしまうと、自動的にタンクに対して長時間給水が行われてしまうといった問題がある。

更に下記特許文献３には、電源の投入を検出すると所定時間（例えば５分間）又は温水器が満水を検出するまで、給水弁を開いて連続給水するように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３に開示のものでは、装置の設置施工時のみならず、停電後の電源再投入時においても作業者の意図に拘らず自動的に温水タンクに給水してそこに水を溜めようとしてしまう問題があるとともに、タンクが満水状態となったところで給水停止させるためのタイマ或いは水位センサ等を設けることが必要となり、装置構成が複雑化してしまう。

特開２００９−２７０３６７号公報特開２００４−８５１１３号公報特開平８−３０２７７４号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、タンクへの連続給水のための特別のスイッチやタイマ，水位センサ等特別の要素を必要とせず、しかも連続給水のための操作が簡単で、装置の設置施工時にタンク内に必要な量で連続給水可能な、温水器を給湯源とする自動水栓装置を安価に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、(Ａ)タンクにヒータを備え、給水弁の開弁により該タンク内に給水させるとともに該タンクに貯えた湯を出湯させる貯湯式の温水器、及び(Ｂ)センサ及び前記給水弁を開閉制御する制御部を有し、該センサが検知対象を検知している間前記給水弁を開弁状態に維持して前記温水器を給湯源として吐水口から吐水し、該センサによる該検知対象の非検知により該給水弁を閉弁させて吐水停止する自動水栓を有し、前記制御部は、前記センサが前記検知対象を第１設定時間以上検知し続けたときには該第１設定時間経過時点で前記給水弁を閉弁させて連続吐水を停止させる通常吐水モードを実行する一方、電源投入後の所定短時間内に前記センサが前記検知対象を検知し、続いて該センサが前記第１設定時間よりも長い時間で設定した第２設定時間前記検知対象を検知し続けたときに前記給水弁を該第２設定時間開弁状態に維持した後該給水弁を閉弁させて給水停止させる長時間吐水モードを実行し、その後前記通常吐水モードの実行に切り替るものとなしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記制御部は、前記第２設定時間経過前に前記センサが前記検知対象を非検知となったときには前記給水弁を閉弁させて給水停止させ、前記通常吐水モードの実行に切り替るものとな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、前記センサを覆うセンサカバーが脱着可能に設けてあ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、電源投入後の所定短時間（例えば０秒〜１０分までの範囲）内にセンサが検知対象を検知したときには、通常吐水モードにおける第１設定時間よりも長い時間で設定した第２設定時間（例えば１０分）、センサが検知対象を検知し続けたときに給水弁を第２設定時間開弁状態に維持してタンク内給水を継続させた後給水弁を閉弁させて給水停止させる長時間吐水モードを実行し、その後通常吐水モードの実行に切り替るようになしたものである。

本発明によれば、センサに対して手等を繰り返し検知させたりしなくても上記第２設定時間を適正に設定しておくことで、タンク内に長時間連続給水してタンクに水を溜めることができ、長時間給水のための特別な操作スイッチを設けたり、或いは温水器のタンクに水位センサ等を設けたりする必要もない。

従って本発明によれば自動水栓装置を安価に構成しつつ、自動水栓装置の設置施工時において容易にタンク内に満水状態まで水を貯めることができ、タンクに備えたヒータによる空焚きを防止することができる。

尚、センサを検知状態に維持するためには手をセンサ前方にかざし続けておいても良いし、またそのようにしなくても例えばタオルやハンケチ等センサにて検知されるものをセンサに被せておくことで、センサによる検知を継続させるようにしても良い。

本発明では、上記の第２設定時間経過前にセンサが検知対象を非検知となったときには、その時点で給水停止させて通常吐水モードの実行に切り替えるようになすことができる（請求項２）。
温水器のタンク容量は自動水栓装置に応じて様々であり、上記第２設定時間の長さはこれに応じて定めておくことができる。
しかしながら第２設定時間をタンク容量に応じて様々に設定変更しなくても、この請求項２によればタンクがほぼ満水状態となったのを確認して手やタオルその他の検知対象をセンサから外し非検知とすることで、タンク容量の如何に拘らず、自動水栓装置の設置施工現場で個々に且つ適正にタンク内を満水状態とすることができる。

次に請求項３は、センサを覆うセンサカバーを脱着可能に設けたもので、この請求項３によれば、単にセンサを覆う状態にセンサカバーを装着しておくことで、簡単にセンサを検知状態に維持することができる。
尚このセンサカバーは電源投入前に予め装着しておくことができる。
この場合、単に電源を投入するだけで自動的にタンクに長時間給水することができ、温水器のタンクを自動水栓装置の設置施工時に簡単に満水状態とすることができる。
またセンサカバーを装着しておくことにより自動水栓装置の移送時や施工時にセンサを保護しておくことができる。

本発明の一実施形態である自動水栓装置を示した図である。同実施形態における吐水部をセンサカバーとともに示した図である。吐水口からの吐水が不安定な吐水状態と安定した吐水状態とを示した図である。本実施形態における動作の制御内容をフローチャートで示した図である。

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は自動水栓で、カウンタ上面等の取付面１２から起立した吐水部１４を有している。
吐水部１４には吐水口１６が設けられており、また吐水口１６の近傍且つ上側位置にセンサ１８が設けられている。
センサ１８は赤外線且つ反射型のセンサで発光部と受光部とを有し、発光部から検知対象に向けて光を発光する。
そして検知対象からの反射光を受光部で受光することにより検知対象を検知する。
但しセンサ１８として他の形式のセンサを用いることも可能である。

２０は貯湯式の電気温水器で、タンク２２とその内部に備えられた電気ヒータ２４とを有している。
タンク２２にはまた、温調バイメタル２６と過昇バイメタル２８とが設けられている。
ここで温調バイメタル２６は、スイッチのオン・オフによってタンク２２内に貯えられる湯を設定温度に温度調節し維持するもので、過昇バイメタル２８は、温調バイメタル２６が壊れる等して作動不能となったときの安全のために設けられている。
この過昇バイメタルは、温度が過大に上昇したときにスイッチオフとなってヒータ２４による加熱を停止させる。
このとき自動的にスイッチ３０がオフ動作する。ヒータ２４は、外部からスイッチ３０をオン動作させることで、そこで初めて加熱動作可能となる。
尚、ヒータ２４が空焚きをしたときにおいても過昇バイメタル２８は予熱でオフ動作し、ヒータ２４による加熱を停止させる。

３２は、給水源からの水を吐水部１４とタンク２２とに給水する管路で、この管路３２にはストレーナ３４，定流量弁３６，逆止弁３８及び給水弁としての電磁弁４０が設けられている。
管路３２は、電磁弁４０の下流側で管路４２と４４とに分岐しており、そして一方の管路４２がタンク２２の底部に接続され、また他方の管路４４が混合弁４６に接続されている。

タンク２２の上部からは、タンク２２内の湯を出湯させる管路４８が延び出し、混合弁４６に接続されている。
混合弁４６からは管路５０が延び出しており、その先端が吐水部１４に接続されている。
即ち電気温水器２０のタンク２２からの湯と、管路４４からの水とが混合弁４６で一定比率に混合されて適温の混合水とされ、その混合水が管路５０を通じて吐水部１４へと送られるようになっている。
そしてこの管路５０にアスピレータ５２と逆止弁５４とが設けられている。
ここでアスピレータ５２はタンク２２からの膨張水を排水路へと逃す働きを有する。

５６はコントローラで、これより電源コード５８が延び出している。
コントローラ５６には、自動水栓１０における制御部と、交流電源を直流電源に変換する電源回路とが備えられている。
尚制御部は取付面１２上の吐水部１４側に配置しておくことも可能である。
ここで制御部は配線６０にて電磁弁４０と接続され、また配線６２にてセンサ１８と接続されている。またセンサ１８と上記の電源回路とが配線６３にて接続されている。

制御部は、センサ１８による検知対象の検知，非検知に基づいて、電磁弁４０の開閉作動を制御する。
詳しくは、センサ１８が検知対象を検知したときに電磁弁４０を開弁させて、管路３２からの水をタンク２２と混合弁４６とに給水し、またセンサ１８が検知対象を非検知となったときに電磁弁４０を閉弁させて給水を停止する。

尚、タンク２２の底部に管路４２を通じて給水が行われると、タンク２２内に貯えられている湯がタンク２２の上部から押し上げられて流出し、管路４８を通じて混合弁４６へと送られる。
そして混合弁４６に対して管路４４を通じて送られて来た水と、管路４８を通じて送られて来た湯とがそこで混合され、適温の混合水として管路５０を通じ吐水部１４へと送られる。
そして吐水部１４に送られた混合水が吐水口１６から外部に吐水される。

尚電気温水器２０，管路３２，４２，４４，５０，コントローラ５６等はカウンタ下等上記の取付面１２より下側に配置されている。
この実施形態ではタンク２２，ヒータ２４，温調バイメタル２６，過昇バイメタル２８，スイッチ３０等を有する貯湯式の電気温水器２０を除いた部分が自動水栓１０を構成している。

以上のようにこの実施形態では、センサ１８が検知対象を検知すると、制御部により給水弁としての電磁弁４０が開弁せしめられ、給水源からの水が管路３２を経て、管路４４から混合弁４６へと給水され、また同時に管路４２を通じてタンク２２の底部に給水される。これと同時にタンク２２に貯留されている湯がタンク２２の上部から管路４８へと出湯され、混合弁４６へと供給される。そして混合弁４６からの混合水が吐水口１６から吐水される。
またセンサ１８が検知対象を非検知になると電磁弁４０が閉弁されて、吐水部１４への給水が停止される。即ち吐水口１６からの吐水が停止される。

以上のようにこの自動水栓装置では、センサ１８が検知対象を検知することにより吐水口１６から吐水を行う。
その吐水はセンサ１８が検知対象を検知している間連続して行われるが、吐水部１４にハンケチやタオル等が被せられていたりするとセンサ１８がこれを連続して長時間検知し続けることになる。
このとき吐水口１６からその検知時間だけ連続して吐水が行われると、使用者がいないにも拘らず吐水口１６から水が長時間出っ放しとなってしまう。

そこでこの自動水栓装置１０では、通常の使用時においてセンサ１８による検知時間が第１設定時間（ここでは１分間）継続し、そして吐水口１６からの吐水が第１設定時間連続して行われたときには、そこで吐水口１６からの連続吐水を停止させる。
制御部がそのように電磁弁４０を作動制御する。

この実施形態の自動水栓装置では、上記のように吐水口１６からの吐水と同時に、電気温水器２０のタンク２２への給水が行われる。そしてこのタンク２２への給水によってタンク２２の内部は常時満水状態に維持される。
ところが自動水栓装置の設置施工時には、タンク２２の内部は空の状態である。
従ってその状態で電源を投入し、そしてスイッチ３０をオン動作させてしまうと、タンク２２内が空の状態でヒータ２４が加熱を行ってしまう。即ちヒータ２４が空焚きを行ってしまう。

この場合、センサ１８の前方に手をかざすことで電磁弁４０を開弁させ、タンク２２内に給水を行わせるようにしても良いが、この場合、吐水口１６から第１設定時間即ち１分間連続吐水させると、即ちタンク２２内に１分間連続給水を行うと、その時点で吐水口１６からの連続吐水が停止し、またタンク２２への給水が停止する。

従ってタンク２２内部を満水状態とするためには、作業者がセンサ１８の前方に手かざし操作するなどしてセンサ１８を１分間継続して検知状態とし、その後センサ１８から手を引くなどしてこれを非検知し、次にまたセンサ１８を１分間連続して検知状態とし、以後同様の操作を何回も繰り返して、タンク２２への給水を複数回繰り返して行わせることが必要となる。
例えばタンク２２への１回の給水が、タンク２２容量の１０分の１であるとすると、これを１０回繰り返すことが必要となる。

そこでこの実施形態では、そのような煩雑且つ長時間かけての面倒な作業を行わなくても良くするため、電源投入直後に吐水口１６からの吐水を長時間吐水可能とし、タンク２２に長時間連続給水してこれを満水状態とする。

尚タンク２２内が未だ満水状態となっていないときには、吐水口１６に対して管路４４，５０を通じてのみ給水が行われる。
従ってこのときの吐水口１６からの吐水は図３（Ｂ）に示しているように不安定な吐水となる。
図３（Ａ）に示す吐水口１６からの安定した吐水は、タンク２２が満水状態となった後において初めて可能となる。

図４は、上記長時間吐水即ち長時間連続給水の際の制御部の制御内容を、通常吐水モードのときの制御内容と併せてフローチャートで示している。
図示のようにここでは電源投入後所定短時間ｔ_１（ここではｔ_１＝１秒）以内にセンサ１８が検知対象を検知したか否か判断し（ステップＳ１０，ステップＳ１２）、センサ１８が非検知であった場合にはステップＳ１４の通常吐水モードが実行される。

この通常吐水モードは、センサ１８が検知対象を検知している間吐水口１６から吐水を行い、センサ１８が検知対象を非検知となったときに吐水口１６からの吐水を停止し、またセンサ１８が検知対象を第１設定時間Ｔ_１（ここではＴ_１＝１分）検知し続けたときには、吐水口１６からの連続吐水を１分間で停止するモードである。

一方ステップＳ１２において、所定短時間ｔ_１＝１秒以内にセンサ１８が検知対象を検知したと判断されたときには、その後続いて長時間吐水モードが実行される。
詳しくはステップＳ１６の吐水が実行され、そしてセンサ１８が検知対象を第２設定時間Ｔ_２（ここではＴ_２＝１０分）検知し続けている間、吐水口１６からの連続吐水（長時間吐水）が実行される。即ちタンク２２への長時間給水が行われる（ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２０）。
そしてＴ_２＝１０分経過したところで吐水停止即ちタンク２２への給水が停止され（ステップＳ２２）、続いてステップＳ２４の通常吐水モードが実行される。

一方、第２設定時間Ｔ_２＝１０分が経過する前に、作業者が自らの手或いはハンケチその他センサ１８にて検知されるもの（検知対象）をセンサ１８の前方から外し、センサ１８を非検知の状態とすると、ここにおいて第２設定時間経過する以前に吐水停止即ちタンク２２への給水停止が行われ（ステップＳ２６）、その後通常吐水モードの実行に切り替る（ステップＳ２８）。

尚、上記の長時間Ｔ_２（１０分）続けて作業者がセンサ１８の前方に手かざしし続けるのは大変であり、またタオル等を用意しておいて、これをセンサ１８を覆うように吐水部１４に被せるといったことも、それなりに面倒である。
そこで、ここでは図２（Ａ）に示すセンサカバー６４を吐水部１４に被せて、これをセンサ１８にて検知させるようにする。

図２（Ａ）に示しているように、センサカバー６４は吐水部１４の上端部に被るキャップ部６６と、吐水部１４に沿って下向きに垂下し、センサ１８を前方で覆う板状のカバー部６８と、それらキャップ部６６及びカバー部６８を連結する連結部６９を有している。
カバー部６８は、下部に吐水口１６に嵌合する嵌合部７０を有している。この嵌合部７０は、吐水口１６に対応した形状の円形の嵌合孔７２を有し、更にこの嵌合孔７２から嵌合部７０の下端に到る切れ目７４を有している。

本実施形態では、予めこのセンサカバー６４を吐水部１４の上部に装着しておき、その状態で電源投入する。
すると電源投入後にセンサ１８がセンシング開始した時点でセンサ１８はセンサカバー部６８を検知し、ここにおいて制御部が続いてステップＳ１６〜Ｓ２２の長時間吐水モードを実行する。

このセンサカバー６４はセンサ１８を覆ったままであり、従って作業者が特別にセンサ１８に対し手かざし操作等をしなくても、その後の吐水口１６からの長時間吐水が行われる。
従って自動水栓装置の施工時において、極めて容易にタンク２２内に長時間連続給水を行ってこれを満水状態とすることができる。

更にこのセンサカバー６４を吐水部１４に装着した状態で自動水栓装置を移送したり施工したりするとき、センサカバー６４にてセンサ１８を保護でき、それら移送時や施工時にセンサ１８が損傷してその後のセンシング動作に支障を来すといったことを有効に防止することができる。

以上のような本実施形態によれば、単にセンサカバー６４を装着しておくだけで上記第２設定時間Ｔ_２を適正に設定しておくことにより、自動水栓装置の設置施工時にタンク２２内に長時間連続給水してタンク２２に水を溜めることができ、長時間給水のための特別な操作スイッチを設けたり、或いは温水器２０のタンク２２に水位センサ等を設けたりする必要もない。

従って本実施形態によれば、自動水栓装置を安価に構成しつつ、自動水栓装置の設置施工時において容易にタンク２２内に満水状態まで水を貯めることができ、タンク２２に備えた電気ヒータ２４による空焚きを防止することができる。

また本実施形態では、上記の第２設定時間Ｔ_２経過前にセンサ１８を非検知とすることで給水停止させ、通常吐水モードの実行に切り替えるようになすことができる。
この場合第２設定時間Ｔ_２をタンク容量に応じて様々に設定変更しなくても、タンク２２がほぼ満水状態となったのを確認してセンサ１８を非検知とすることで、タンク容量の如何に拘らず、自動水栓装置の設置施工現場で個々に且つ適正にタンク２２内を満水状態とすることができる。

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。
例えば上記実施形態では管路３２からの水を電気温水器２０のタンク２２に対して管路４２を通じて給水すると同時に、管路４４を通じて混合部４６へと給水するようになし、タンク２２からの湯と管路４４からの水とを混合部４６で混合して吐水部１４へと供給するようになしているが、場合によって管路４４及び混合部を省略し、電気温水器２０で予め水を適温水としておいて、これを水と混合することなく直接吐水部１４へと供給するようになすことも可能である。
但しこの場合には長時間吐水モードの実行時に、詳しくはタンク２２が満水となる前には、実際には吐水口１６からは吐水されない。言わばこの場合には長時間吐水モードはタンク２２への長時間給水モードを意味する。
その他、本発明は電磁弁４０その他の給水弁をタンク２２の上流側ではなく、タンク２２の下流側、具体的には吐水部１４自体若しくはその直近上流側に設けておく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。

１０自動水栓
１６吐水口
１８センサ
２０電気温水器
２２タンク
２４電気ヒータ
４０電磁弁（給水弁）
６４センサカバー
Ｔ_１第１設定時間
Ｔ_２第２設定時間

Claims

(Ａ)タンクにヒータを備え、給水弁の開弁により該タンク内に給水させるとともに該タンクに貯えた湯を出湯させる貯湯式の温水器、及び(Ｂ)センサ及び前記給水弁を開閉制御する制御部を有し、該センサが検知対象を検知している間前記給水弁を開弁状態に維持して前記温水器を給湯源として吐水口から吐水し、該センサによる該検知対象の非検知により該給水弁を閉弁させて吐水停止する自動水栓を有し、
前記制御部は、前記センサが前記検知対象を第１設定時間以上検知し続けたときには該第１設定時間経過時点で前記給水弁を閉弁させて連続吐水を停止させる通常吐水モードを実行する一方、
電源投入後の所定短時間内に前記センサが前記検知対象を検知し、続いて該センサが前記第１設定時間よりも長い時間で設定した第２設定時間前記検知対象を検知し続けたときに前記給水弁を該第２設定時間開弁状態に維持した後該給水弁を閉弁させて給水停止させる長時間吐水モードを実行し、その後前記通常吐水モードの実行に切り替るものとなしてあることを特徴とする自動水栓装置。
請求項１において、前記制御部は、前記第２設定時間経過前に前記センサが前記検知対象を非検知となったときには前記給水弁を閉弁させて給水停止させ、前記通常吐水モードの実行に切り替るものとなしてあることを特徴とする自動水栓装置。
請求項１，２の何れかにおいて、前記センサを覆うセンサカバーが脱着可能に設けてあることを特徴とする自動水栓装置。