ハンドシャワー装置
【課題】シャワーヘッドの持ち方に制約を与えず、片手でも良好な使い勝手のハンドシャワー装置を提供することである。
【解決手段】 本発明では、給水ホースの先端に取り付けられて、湯水を吐出する吐水口が形成されたシャワーヘッドと、前記給水ホースへの流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段を有するハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドに加速度を出力する加速度センサを備え、前記制御手段は、前記加速度センサの出力に基づいて前記開閉手段を制御する。
【解決手段】 本発明では、給水ホースの先端に取り付けられて、湯水を吐出する吐水口が形成されたシャワーヘッドと、前記給水ホースへの流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段を有するハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドに加速度を出力する加速度センサを備え、前記制御手段は、前記加速度センサの出力に基づいて前記開閉手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴室、台所、洗面所などで使用されるハンドシャワー装置の吐水、止水、流量調整、温度調整、水流切り替え等の操作手段に係り、特に使い勝手の良好なハンドシャワー装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シャワーヘッドに操作スイッチを設けたものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
浴室や洗面所などのシャワーは、シャワーヘッド以外の給水元に近い部分に操作ハンドル或いは操作スイッチがあるものが一般的であるが、シャワーヘッドに操作スイッチがあることで、シャワーを持った片手の手元で吐水、止水ができるため、操作性、節水性が向上する。
【０００３】
しかし、操作スイッチに指がかかるようにシャワーヘッドを持たなければならず、シャワーヘッドを持ち換えたり、好きなところを持つといった動作に制約を生じるという問題があった。
また、操作スイッチは単なるオン・オフの情報しかないため、間違えてスイッチを押してしまったり、何かにぶつけてスイッチがオンしたり、或いはシャワーヘッドを落とした衝撃でスイッチがオンしてしまうような、使用者が意図しないのにスイッチがオンしてしまう状況でも、通常の操作と同じように吐水されてしまう。
【０００４】
更に、スイッチを「押す」という操作を快適に行うには、操作部を押し込むストロークが必要になる。シャワーヘッドであれば防水性能も必要であり、防水構造であって押し込むストロークを確保するのは難しく、一般的には、プッシュスイッチに防水シートを被せたストロークの少ないスイッチになってしまう。
このようなスイッチは、「押す」操作を検出できる部位の面積が極端に狭く、片手で操作しても、もう一方の手を使っても、スイッチ位置を限定されるために使い勝手が悪い。
【０００５】
また、シャワーヘッドに操作手段（スイッチ）または検知手段（センサ）を１つだけ設け、その操作時間の長短に基づいて、吐水／止水と水流切り替えを行うものもある（例えば、特許文献２参照。）。
これは、シャワーヘッドに２つ以上の操作手段を持たせると、シャワーヘッドが大型化し、使用者の手元が狭くなって使い勝手が悪くなるという問題を解決するものである。
【０００６】
しかし、この場合も使用者は、操作手段を押す、或いは検知手段の検知範囲内に手を侵入させるという操作が必要になる。
操作手段を押すには、シャワーヘッドの持ち方に制約が生じる。また、検知手段に検知させるためにもう一方の手を使う必要があるなど、使い勝手の面で満足のいくものではなかった。
更に、赤外線センサや超音波センサなど、物体を検知するセンサを使用すると、使用者が意図的に検知させるもの（一般的には、使用者の手など、体の一部）以外のものにも反応してしまう可能性があり、誤動作に繋がる要因となる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１−３０２０６２号公報（第４頁、第３図）
【特許文献２】特開平４−２９２７４５号公報（第５頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、シャワーヘッドの持ち方に制約を与えず、片手でも良好な使い勝手のハンドシャワー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、給水ホースの先端に取り付けられて、湯水を吐出する吐水口が形成されたシャワーヘッドと、前記給水ホースへの流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段を有するハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドに加速度を出力する加速度センサを備え、前記制御手段は、前記加速度センサの出力に基づいて前記開閉手段を制御するようにしたので、「スイッチを押す」という行為がなくなり、使用者はスイッチを探す必要もなく、シャワーヘッドにもスイッチ構造が不要となり、スイッチに付随する問題が解消する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、使用者によるシャワーヘッドへの操作行為を検出する操作行為検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御するようにしたので、単なるＯＮ／ＯＦＦスイッチとして加速度センサを使用するのではなく、使用者がシャワーを操作しようとする行為を認識するため、誤動作のない快適な操作が可能となる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的な変化パターンに基づいて、使用者がシャワーヘッドを「振る」「叩く」のいずれかの操作行為を行なったことを検出するようにしたので、使用者に対して説明がし易く、個人差も少ないため、誰にでも容易に操作できるようになる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「振る」操作行為の検出の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第１の所定値以上の状態が第１の所定時間以上継続し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第２の所定値以上の状態が、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第３の所定値以下の状態が第３の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第４の所定時間以内に完了した場合としたので、シャワーヘッドを振り、静止させるまでの一連の操作行為を識別でき、使用者が水を出したい／止めたいという意志を持ってシャワーヘッドを「振る」行為を、何かを洗うためにシャワーヘッドを動かす行為と明確に区別できる。
【００１３】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「叩く」操作行為の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第４の所定値以上の状態が第５の所定時間以下のパルス状に発生し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第５の所定値以上の状態が、前記第５の所定時間よりも長い第６の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第６の所定値以下の状態が第７の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第８の所定時間以内に完了した場合としたので、シャワーヘッドをしっかりと保持したまま叩く操作行為を識別でき、使用者が水を出したい／止めたいという意志を持ってシャワーヘッドを「叩く」行為を、単にシャワーヘッドを何かにぶつけてしまった場合と明確に区別できる。
【００１４】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項２乃至５のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的変化パターンに基づいて、シャワーヘッドが「落下」したことを検出し、「落下」が検出された場合には、前記流路を閉じるようにしたので、スイッチなどを使った方式では判別できなかった「落下」を検出し、意図しない吐水が防止できる。
【００１５】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項６に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出御手段は、使用者による操作行為で発生し得る加速度の値にマージンを加えた第６の閾値を越える加速度が検出された場合、または、加速度の符号の変化が、短時間に所定回数以上検出された場合に「落下」と判断するようにしたので、操作行為との判別が明確となり、「落下」の確実な検出ができる。
【００１６】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、前記シャワーヘッドの吐水方向が地面に対してどの向きであるかを検出する吐水方向検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段及び前記吐水方向検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御するようにしたので、新たな部材を追加することなく、使用者の意志を判断する情報が増え、より確実な動作が可能となる。
【００１７】
また、請求項９記載の発明によれば、請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、前記操作行為検出手段が流路を開くべき操作行為を出力した場合、流路を開く前に、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを確認し、「吐水が下向き」の状態でない場合は、流路を開かないようにしたので、吐水を始める際は吐水方向を下向きにするという自然な行為が吐水開始の条件として加わり、使用者が意識することなく、吐水制御動作がより安全なものなる。
【００１８】
また、請求項１０記載の発明によれば、請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、流路を開いた状態で、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを継続して監視し、「吐水が上向き」の状態が第９の所定時間以上継続すると、流路を閉じるようにしたので、何らかの要因で使用者が意図しない吐水が継続してしまった状況を、早期に発見し、対処できる。
【００１９】
また、請求項１１記載の発明によれば、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、流路を開いた状態が連続して所定の制限時間まで継続すると流路を閉じる安全機能を備え、流路を開いた状態で所定値以上の加速度の変化が検出されると、前記吐水制限時間を延長するようにしたので、ハンドシャワー装置が間違いなく使用中であることを判断し、水を出しっぱなしにしないための安全機能によって不便な思いをすることを防止できる。
【００２０】
また、請求項１２記載の発明によれば、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドの吐水方向に並行な方向の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記吐水方向に直交する方向の加速度を検出する第２の加速度センサを備えるとともに、前記流路の開閉手段の他に、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御可能な機能を備え、前記制御手段は、前記第１の加速度センサの出力に基づいて前記流路の開閉を制御し、第２の加速度センサの出力に基づいて、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御するようにしたので、複数種類の制御操作を行うために複数のスイッチを設けなくても良く、シャワーヘッドを大型化することなく、多機能なハンドシャワー装置が実現する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シャワーヘッドを片手で好きなところを持ち、スイッチや蛇口の取っ手など、別な操作手段に触れることなく、意図した通りに吐水のオン・オフ操作ができる。
また、シャワーヘッドにスイッチを設ける必要がないので、シャワーヘッドの大きさやデザインに制約を与えることがない。加速度センサはシャワーヘッドに内蔵して良いので、防水性能も簡単に実現でき、防水構造のスイッチのような複雑な部材が不要である。
【００２２】
単純に加速度センサをスイッチの代替手段とすれば、加速度が所定の値を越えたときに吐水／止水を行うような制御になってしまい、誤動作の発生は避けられない。しかし、操作行為検出手段によって、加速度センサの出力を使用者が行った操作行為の情報へ変換するため、誤動作なく快適に操作できる。
また、シャワーヘッドを「振る」「叩く」といった分かりやすい操作によって制御を行うので、誰にでも簡単に操作できる。
【００２３】
また、シャワーヘッドの姿勢や落下など、使用者の操作行為以外の情報も使って制御することにより、使用者の意志に従った確実な動作ができるだけでなく、自動的に吐水を止めるたり、吐水を継続するなど、使用者が意識して操作行為を行わなくても、安全かつ、きめ細かい動作が可能となり、信頼性と使い勝手が向上する。
【００２４】
また、複数の方向の加速度を検出する加速度センサを使えば、単に水を出し／止めするだけでなく、湯温や水量の調節、水流の形態の切り替えなども可能となる。
その場合も、従来のスイッチであれば、機能を増やすためにスイッチの数が増えるという問題があったが、加速度センサはシャワーヘッドに内蔵するため、外観に何ら影響を与えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は本発明の第１の実施例としてのハンドシャワー装置の構成図である。
１はハンドシャワー装置のシャワーヘッドであり、その先端に加速度センサ２を内蔵している。シャワーヘッド２は、水栓本体３に取り付けても、引き出しても使えるようになっている。このような機能は、台所や洗面所で使用する際に便利である。
４は給水部、５は給湯部であり、それぞれ電磁弁６及び７を経由し、混合弁８から給水ホース９を通ってシャワーヘッド１に給水される。ハンドル１０は混合弁を通るの水と湯の比率、流量を調整する。一般に、給湯部５からは高温の湯が供給されるので、給水部４からの水と混合して適温の湯を得る。
【００２７】
１１はコントローラ、１２はその電源部である。コントローラ１１は、給水ホース９の外周部に内蔵された信号線１３によって加速度センサ２と接続され、この加速度センサの出力に基づいて電磁弁６及び７を開閉制御する。
【００２８】
図２は、図１の水の流れと信号の流れを示すブロック図である。コントローラ１１が電磁弁６のみを開けると水が、電磁弁６及び７を同時に開けると混合された適温の湯がシャワーヘッド１へ供給される。
なお、水路の構成は、図３のようにしても良い。これは図２と電磁弁、混合弁の接続が異なる。図３では、電磁弁６は給水４からの水を、電磁弁７は混合弁８の出力を通過させる。よって、電磁弁６を開ければ水、電磁弁７を開ければ適温の湯がシャワーヘッド１へ供給される。
【００２９】
図４は信号系のブロック図である。加速度センサ２は例えば図４のようなものが使用できる。
最も簡単な構造の加速度センサは、おもりが付いた可動電極をバネで支持し、この可動電極と固定電極との接触の有無によって加速度の大小を検出するものであり、例えば、歩数計などで使用されている。しかし、この方法では加速度が一定の閾値を越えたかどうかしか検出できない。
近年、マイクロマシニング技術の発達によって、加速度の値をアナログ（電圧）またはデジタル出力（出力パルスのデューティーや周波数などによる）する加速度センサが普及している。
【００３０】
これらは、小型のＩＣパッケージの中に重力加速度に応じて動く可動電極とその信号処置回路が内蔵されており、電極の移動量を静電容量の変化や圧電効果を利用して検出するものが一般的である。
加速度センサには、１軸タイプ、２軸タイプ、３軸タイプがあり、それぞれ検出可能な加速度の方向が１方向（Ｘ）、２方向（Ｘ、Ｙ）、３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）となる。検出の基本原理は各軸とも同じであり、それがいくつ内蔵されているかどうかの違いによる。
本実施例では、図４のように、３軸タイプの加速度センサを使用する。但し、本発明の内容の一部のみを実施のであれば、１軸または２軸の加速度センサも使用可能である。
【００３１】
３軸タイプの加速度センサの代表的なものは、図４のように電源を供給するだけで、各軸の加速度を電圧で出力する。この出力電圧を、コントローラ１１の中に内蔵されているマイコン１４によってＡ／Ｄ変換する。なお、加速度センサへの電源供給及び信号電圧の接続は、図１の信号線１３を経由して行われる。
マイコン１４は加速度センサの３つの軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の出力電圧に基づいて、電磁弁６及び７を制御する。
【００３２】
各軸の方向は、加速度センサ２を取り付ける向きによって決まるが、図５のように取り付けるものとする。
Ｘ軸はシャワーの吐水方向に並行な軸で、吐水方向（吐水口から水が出て行く方向）を加速度の正符号とする。Ｘ軸の加速度は、吐水方向が真下になるようにシャワーヘッド１を持つ（保持する）と＋１ｇ（１ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）となり、吐水方向が真上を向くようにシャワーヘッド１を持つと、−１ｇとなる。
【００３３】
Ｙ軸はシャワーヘッド１を左右に振る方向とし、吐水が下向きになるように持って、左方向の加速度の正符号とする。シャワーヘッド１を左右に振る、または傾けることでプラスまたはマイナスの加速度が発生する。
【００３４】
Ｚ軸はシャワーヘッド１の給水ホース９が繋がる根本と、その反対側の先端をつなぐ軸に並行な軸とし、先端に向けた加速度を正符号とする。シャワーヘッド１の先端が上になるように立てて持つと、Ｚ軸の加速度は−１ｇとなり、シャワーヘッド１の先端が下になるように、つまり、シャワーヘッド１をぶら下げるように持つと、Ｚ軸の加速度は＋１ｇとなる。
【００３５】
次に、本発明のハンドシャワー装置を制御するマイコン１４の動作プログラムをフローチャートを用いて説明する。図６は、動作プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
本動作プログラムは、ハンドシャワー装置の使用者（以下、使用者と記す）が、吐水／止水の制御や湯温の調整などを行うために、シャワーヘッドを振る、叩くなどの操作を行うので、その操作行為を加速度センサの値から検出するものである。
【００３６】
図６において、メインルーチンはステップ００１（以下、Ｓ００１）からスタートする。Ｓ００１では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の加速度（フローチャート中でＧと略記する）の変動を監視する。これは、マイコン１４が、加速度センサ２のＸ、Ｙ、Ｚ、それぞれの出力をＡ／Ｄ変換し、その値に基づいて判断する。それぞれの加速度の変動が０．５ｇ以下になるとＳ００２に進み、使用者の操作を検出するサブルーチンを実行する。
【００３７】
Ｓ００１はシャワーヘッドの安定待ちのルーチンであり、使用者は、任意の操作を行う前の準備として「１秒以上シャワーヘッドを静止させることが必要」という仕様にする。これは取り扱い説明書などで、使用方法として説明すれば良い。
これにより、シャワーヘッドを振る、叩くなどの操作の検出がし易くなり、操作入力をするつもりがなくシャワーヘッドを動かした場合の誤動作を防止する効果もある。
【００３８】
Ｓ００２ではＸ方向の操作行為が行われていないかを判定する。続いて、Ｓ００３ではＹ方向の操作行為が行われていないかを判定する。
Ｓ００２で実行するＸ方向の操作の判定を行うサブルーチンを図７乃至９に示す（ひとつのサブルーチンを３つの図に分割して示す）。この、Ｘ方向の操作判定サブルーチンは図７のＳ１０１からスタートする。このサブルーチンでは、シャワーヘッド１を「振る」操作と、「叩く」操作があったか、或いは「落下」させた場合のような異常な動きがあったかを判定する。
【００３９】
ここで、「振る」「叩く」「落下」という場合に、加速度がどのような値となるかを図１１乃至図１４に示す。
図１１はシャワーヘッド１を「振る」操作である。横軸が時間、縦軸が加速度（Ｇ）の値である。最初はシャワーヘッド１の吐水方向を下向きにして保持しているので、Ｇが１ｇ程度で安定する。それからシャワーヘッド１を下方向に振る、つまり振り下ろすと図１１の時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のようにマイナス側のＧが発生する。
【００４０】
使用者は、シャワーヘッド１を振り下ろして、そのまま落としてしまうつもりはないので、振り下ろしたシャワーヘッド１を保持しようとする。これが図１１の時刻Ｔ４でプラス側のＧとなって現れる。時刻Ｔ５からＴ６にかけて、振り下ろしたシャワーヘッド１を静止させようとする課程で多少の振動がＧの変化を発生させるが、時刻Ｔ６以降、シャワーヘッド１がほぼ静止し、Ｇも安定する。
【００４１】
以上のように、「振る」操作行為の説明をしたが、詳しくは「静止状態から振り下ろし、それを止めて、再び静止させる」操作である。これを「振る」と記述する。
単にシャワーヘッドを動かすということの検出だけであれば、加速度が所定の値を越えたか否かだけで判断できる。しかし、シャワーヘッドは手に持って自由に動かして使うものであり、使用者が注意して使わなければ、誤動作する可能性が高い。
これを、振り下ろしてから静止するまでの一連の操作行為として識別することにより、確実かつ快適に使用できる。
【００４２】
図１２はシャワーヘッド１を「叩く」操作である。「叩く」と言っても、壊れる程に叩くのではなく、指先または手の平でシャワーヘッド１をと軽く叩く操作を対象としている。例えば、右手でシャワーヘッド１を持ち、左手の指先でシャワーヘッド１を上から軽く叩く操作である。
【００４３】
図１２の時刻Ｔ１０からＴ１１にかけて、短時間かつ急激なマイナスのＧが発生している。これが、シャワーヘッド１を上から軽く叩いた瞬間である。例えば、左手でシャワーヘッド１を叩くと、それによってシャワーヘッド１が下がるので、右手はそれを保持しようとして、持ち上げる方向に力が入り、Ｔ１２からＴ１３のように若干のプラス側のＧと変動が発生する。その後、Ｔ１３からＴ１４でシャワーヘッド１が安定する。
【００４４】
図１３は「チョンチョン」と２回続けて叩いた場合である。「１回叩く」と「２回叩く」とを区別することにより、入力操作の種類を増やし、不本意な吐水を防止したり、湯水の切り替えなど、別な機能を操作することも可能となる。
波形は、図１２の波形が連続して繰り返されるだけである。
【００４５】
以上の「振る」「叩く」という操作行為の特徴は、「振る」「叩く」というシャワーヘッドに加わる力に対して、使用者はシャワーヘッドを保持しようとするために、反対の力が加わる。よって、図１１及び１２共に、下向きのマイナスの加速度の後に、プラスの加速度が発生する点である。そして、これらの変化の前後は安定しているために、加速度はほぼ一定になる。
【００４６】
図１４はシャワーヘッド１を誤って落下させてしまった場合の波形である。落下の仕方によってさまざまな加速度のパターンがあり得るが、「振る」「叩く」という意志を持った操作に比較すると、短時間に大きく、かつ激しい加速度の変化が発生する。
【００４７】
図７のサブルーチンに戻って、上記操作の判定方法を説明する。
Ｓ１０２では、Ｘ方向のＧが１．５ｇを越えているかをチェックする。以前は静止状態（図６のＳ００１の判定による）であったのに、そこからすぐにＸ方向のＧが１．５ｇより大きくなるのは、例えばシャワーヘッド１を大きく振り上げた場合である。このような操作行為は、今回はハンドシャワー装置の操作方法として認めていないので、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。詳細は後に説明する。
なお、振り上げる操作を必ず禁止する必要はない。仕様の選択の範疇の問題である。
【００４８】
Ｓ１０３ではＧが０．５ｇ未満かをチェックする。図１１乃至図１３に説明したように「振る」「叩く」操作では、まず、マイナス側のＧが発生する。Ｓ１０３でＧが０．５ｇ未満でない場合、Ｘは安定していると判断してＳ１０４から図６のメインルーチンに戻る。
Ｇが０．５ｇ未満の場合、Ｓ１０５でタイマーカウンターのＴＣ１をスタートさせる。以降、ＴＣ１はＳ１０５の実行タイミングを０秒（０ｍｓ）としてカウントアップしていく。
【００４９】
Ｓ１０６乃至Ｓ１０８のループで、３００ｍｓ以内にＧが０ｇ以下まで下がるとＳ１０９に進み、３００ｍｓ経過（Ｓ１０６のＹｅｓ判定）またはＧが０．５ｇ以上になる（Ｓ１０７のＹｅｓ判定）と、Ｓ１０４から図６のメインルーチンに戻る。
【００５０】
Ｓ１０９でタイマーカウンターＴＣ２をスタートさせ、Ｓ１１０でＧが０ｇ以下に下がるまでの時間であるＴＣ１の値をチェックする。
ＴＣ１が３０ｍｓ未満の場合、急激にマイナスのＧが発生したことになるので、「叩く」操作が行われている可能性が高いと判断し、Ｓ１１３へ進む。
Ｓ１１０でＴＣ１が３０ｍｓ以上の場合は、「振り下ろし」の操作が行われている可能性が高いと判断し、Ｓ１１１へ進む。
【００５１】
Ｓ１１１乃至Ｓ１１２のループでは、ＴＣ１が２００ｍｓ以内にＧが−１．０ｇ以下になると、図８のＳ１１５（「振る」判定フロー）に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
「振る」操作の図１１の波形に対応させると、時刻Ｔ２がＳ１０９に、時刻Ｔ３がＳ１１５となる。
【００５２】
Ｓ１１３乃至Ｓ１１４のループでは、ＴＣ１が５０ｍｓ以内にＧが−１．５ｇ以下になると、図８のＳ１１６（「叩く」判定フロー）に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
「叩く」操作の図１２の波形に対応させると、時刻Ｔ１０がＳ１０９に、時刻Ｔ１１がＳ１１７となる。
【００５３】
図８のＳ１１５乃至Ｓ１１６のループで、ＴＣ１が３００ｍｓになる前にＧが２．５ｇ以上になるとＳ１１９に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。Ｓ１１９でＴＣ２が５０ｍｓ以上であればＳ１２０に進む。
これは、図１１の時刻Ｔ３からＴ４の時間が５０ｍｓ以上あるかどうかの判断である。シャワーヘッド１を振り下ろす操作では、この時間が「叩く」操作のように極端に短くなることはない。この時間が５０ｍｓ未満なら、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５４】
Ｓ１２０でタイマーカウンターＴＣ３をスタートさせ、Ｓ１２１乃至Ｓ１２２のループでＴＣ１が５００ｍｓ以内にＧが２．５ｇ以下に下がればＳ１２３に進む。Ｓ１２３では、ＴＣ３が５０ｍｓ以上ならＳ１２４に進む。
これは、図１１の時刻Ｔ４からＴ５の時間が５０ｍｓ以上あるかどうかの判断である。この時間は、振り下ろしたシャワーヘッド１を止める操作なので、極端に短くなることはない。この時間が５０ｍｓ未満なら、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５５】
Ｓ１２４乃至Ｓ１２５のループで、ＴＣ１が８００ｍｓになる前にＧが０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に安定するかチェックする。これが成立すれば、Ｓ１２６で「振る」操作が行われたことを確定し、Ｓ１２７から図６のメインルーチンに戻る。
シャワーヘッド１が、つまりＧが安定しないままＴＣ３が８００ｍｓになれば図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５６】
「叩く」操作の判定は、Ｓ１１７乃至Ｓ１１８のループで、ＴＣ１が１００ｍｓになる前にＧが２．０ｇ以上になるとＳ１２８に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。Ｓ１２８でＴＣ２が２０ｍｓ以下であればＳ１２９に進む。
これは、図１２の時刻Ｔ１１からＴ１２の時間が２０ｍｓ以下で推移したかどうかの判断である。シャワーヘッド１を叩く操作では、短時間のマイナスのＧの後にシャワーヘッド１を保持するためのプラスのＧに移行する。この時間は「振る」操作のように長くなることはなく、発生するプラスのＧも「振る」操作の場合より小さい。
この時間が２０ｍｓより長ければ、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５７】
Ｓ１２９でタイマーカウンターＴＣ３をスタートさせ、Ｓ１３０乃至Ｓ１３１のループでＴＣ１が３００ｍｓ以内にＧが２．０ｇ以下に下がればＳ１３２に進む。Ｓ１３２では、ＴＣ３が３０ｍｓ以上ならＳ１３３に進む。、
これは、図１１の時刻Ｔ１２からＴ１３の時間が３０ｍｓ以上あるかどうかの判断である。この時間は、叩いたシャワーヘッド１を保持しようとする操作なので、極端に短くなることはない。この時間が３０ｍｓ未満なら、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５８】
Ｓ１３３乃至Ｓ１３４のループで、ＴＣ１が４００ｍｓになる前にＧが０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に安定するかチェックする。これが成立すれば、「叩く」操作が行われたことが確定するが、図１２の「１回叩く」操作か、図１３の「２回叩く」操作かを判定する。このために「１回」「２回」いずれかの「叩く」を判定した直後のＳ１３８で、タイマーカウンターＴＣ４をスタートさせておく。Ｓ１３５でのＴＣ４は、前回の「叩く」を判定した時点からの経過時間となる。
【００５９】
このＴＣ４がＳ１３５で４００ｍｓ以内であれば連続して「叩く」操作があったとしてＳ１３７で「２回叩く」を確定する。ＴＣ４が４００ｍｓを越えている場合はＳ１３６で「１回叩く」を確定する。いずれの場合も、Ｓ１３８でＴＣ４をスタートさせ、Ｓ１３９から図６のメインルーチンに戻る。
シャワーヘッド１が、つまりＧが安定しないままＴＣ３が４００ｍｓになれば図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００６０】
図９のＳ３０１以降は「落下」を判定する。Ｓ３０１でタイマーカウンターＴＣ５をスタートさせ、Ｓ３０２でＧの変動をカウントする変数Ｎをリセットする。
Ｓ３０３は、Ｓ３０４乃至Ｓ３０７の判断を行う時間を管理し、１００ｍｓ経過するとＳ３１１に進む。
Ｓ３０４でＧが５．０ｇ以上、Ｓ３０５でＧが−３．０ｇ以下のいずれかが成立すると、「振る」「叩く」という操作では発生しない異常に大きいＧと判断し、直ちにＳ３１２に進んで「落下」を確定する。
【００６１】
Ｓ３０６でＧが３．０ｇ以上、Ｓ３０７でＧが−１ｇ以下のいずれかが成立すると、Ｇの比較的大きな変化があったとして、Ｓ３０８で、その回数Ｎをカウントアップする。Ｓ３０９乃至Ｓ３１０のループで、Ｇが一旦０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に戻るのを待ってＳ３０３に戻る。
以上の動作中にＴＣ５が１００ｍｓに達すると、Ｓ３１１に進んでＧの変化の回数Ｎをチェックする。Ｎが５以上の場合、「振る」「叩く」の操作や、通常の洗いものをするためにシャワーヘッド１を動かす動作としては、時間あたりにＧが変化した回数が多すぎるため、Ｓ３１２で「落下」の判断を確定し、図６のメインルーチンに戻る。
Ｎが５未満の場合は、「振る」「叩く」の操作でも「落下」でもない、単なるＧの変動があっただけとしてＳ３１３から図６のメインルーチンに戻る。
【００６２】
このように加速度センサは、従来の操作スイッチと異なり、「振る」「叩く」という操作行為を検出する手段以外に、「落下」などの異常状態、事故などを検出する手段としても機能できる。シャワーヘッドは濡れた手で握るため、すべって落とすことも十分に考えられるため、「落下」を検出もできることは非常に有効である。
【００６３】
以上が図６のＳ００２のＸ方向操作判定のサブルーチンの内容である。次に、図６のＳ００３のＹ方向操作判定のサブルーチンの内容を説明する。
Ｙ方向の操作はシャワーヘッド１を手に持って、使用者から見て左右方向の加速度を生じる操作である。シャワーヘッド１を右から、次に左から「叩く」操作をした場合の加速度（Ｇ）の変化を図１５に示す。
図１２及び図１３に比較して、Ｇの変化の傾向は同じだが、シャワーヘッド１を左右に傾けずに持つと、Ｇがほぼゼロからスタートする点が異なる。「叩く」動作の変化の特徴はＸ方向の操作で説明したため省略する。
【００６４】
Ｓ００３で実行するＹ方向の操作の判定を行うサブルーチンを図１０に示す。このサブルーチンでは、シャワーヘッド１を左右から「叩く」操作があったか、或いは「落下」させた場合のような異常な操作があったかを判定する。
図１０において、Ｓ２０１からスタートし、Ｓ２０２でタイマーカウンタＴＣ１をスタートさせる。Ｓ２０３でＧが正か負かをチェックする。負であればＳ２０４に、正であればＳ２２４に進む。
【００６５】
Ｓ２０４以降の動作は、図７及び図８の「叩く」操作を判定する動作と、基本的に同じ動作である。
Ｓ２０４乃至Ｓ２０６のループで、ＴＣ１が３０ｍｓ以内にＧが−２．５ｇまで下がると、Ｓ２０７でＴＣ２をスタートさせる。ここまでが、「叩く」ことによる瞬間的なＧの発生の検出である。
Ｇが−２．５ｇ以下にならないまま３０ｍｓが経過する、もしくはＧが０以上になると、Ｓ２１８から図６のメインルーチンに戻る。
【００６６】
Ｓ２０７に進んだ場合、Ｓ２０８乃至Ｓ２０９のループで、ＴＣ２が２０ｍｓになる前に、Ｇが１．０ｇ以上になるとＳ２１０に進む。これは、「叩く」操作に対してシャワーヘッド１を支えようとするシャワーヘッドを持った手の力の検出である。
Ｓ２１０でＴＣ３をスタートさせ、上記の手の力の継続をＳ２１１乃至Ｓ２１２のループでチェックし、Ｓ２１３でその時間が３０ｍｓ以上あれば、Ｓ２１４乃至Ｓ２１５のループで、ＴＣ１が４００ｍｓになる前に、Ｇが０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に安定するかチェックする。
これが成立すれば、Ｓ２１６で、左から「叩く」操作が行われたことを確定し、Ｓ２１７から図６のメインルーチンに戻る。
Ｓ２０８以降で上記の動作が成立しない場合は、Ｘの操作判定のサブルーチンと同じく図９のＳ３０１へ進み、「落下」の判定を行う。
【００６７】
Ｓ２０３でＧが正の場合は、Ｓ２２４に進むが、上述のＳ２０４乃至Ｓ２１８と、Ｓ２２４乃至Ｓ２３８は、Ｇの正負の符号が逆になっているだけで、同じ動作である。よって、一連の条件が成立すればＳ２３６で、右から「叩く」操作が行われたことが確定する。
【００６８】
図６のメインルーチンに戻り、Ｓ００４ではＸ方向の「振る」操作が行われたかどうか、更に、以降のＳ００５乃至Ｓ００７で他の操作の有無をチェックする。
「振る」操作が行われた場合、Ｓ０１４で吐水中かチェックし、吐水中でなければＳ０１５でＺ軸の加速度（Ｇ）をチェックする。
【００６９】
シャワーヘッド１を、その先端が上になるように持つと、Ｚ軸のＧが−１ｇとなり、水平になるように持つと０ｇ、下になるように持つと１ｇとなる。ここではＧが０．５ｇ以下、つまりシャワーヘッド１を斜め下４５度よりも高く持っている場合のみＳ０１６に進んで吐水を開始する。
【００７０】
Ｓ０１５でＧが０．５ｇより大きい場合は、シャワーヘッド１が、ほぼ下になってぶら下げるように持っている状態であり、使用者がシャワー吐水を開始したいという意志が疑わしいため、吐水を開始せずＳ００１に戻り、再度、操作を待つ。
Ｓ０１４で吐水中だった場合は、Ｓ０１８で止水してＳ００１に戻る。
こうして、使用者は「振る」という操作行為により、シャワーの吐水、止水を制御できる。
【００７１】
Ｓ００５でＸ方向に「２回叩く」操作があった場合、「振る」操作と同じく、Ｓ０１４に進む。よって使用者は「２回叩く」操作により、シャワーの吐水、止水を制御できる。
Ｓ００６でＸ方向に「１回叩く」操作があった場合、Ｓ０１７に進んで吐水中かチェックする。吐水中であればＳ０１８で止水するが、吐水中でない場合は、何もせずＳ００１に戻る。
こうすることにより、「１回叩く」だけで止水することができ、かつ、何かに軽くぶつけるなどした際に、誤って吐水することを防止できる。
【００７２】
Ｓ００７では、Ｙ方向に「叩く」操作があったかチェックする。Ｙ方向の「叩く」操作があった場合、Ｓ０１９で吐水中かどうかチェックし、吐水中であれば、Ｓ０２０で「湯」「水」の吐水の種別を変更する。
具体的には、図２の水路構成であれば、「湯」の場合は電磁弁４及び５を開け、「水」の場合は電磁弁４のみを開ける。図３の水路構成であれば、「湯」の場合は電磁弁５のみを開け、「水」の場合は電磁弁４のみを開ける。
【００７３】
こうして、使用者は、左右方向に「叩く」操作により、シャワーの湯温を切り替えることができる。
なお、図１０のサブルーチンからの情報をフルに使い、「右から叩く」と「湯」、「左から叩く」と「水」としても良い。また、Ｘ方向のように、「叩く」回数に基づいて制御を変えても良い。加速度の方向とその変化パターンによって多様な制御が可能である。
【００７４】
更に、シャワーヘッド１に、吐水温度の表示、例えば、湯、水のどちらが選択されているか示すＬＥＤランプなどがあれば、止水中でも「湯」「水」を切り替える仕様としてもよい。その場合、使用者は、シャワーヘッド１を「叩く」ことで、湯、水が切り替わるのを表示で確認できる。
【００７５】
Ｓ００８ではＸ、Ｙ、いずれかの方向で「落下」が検出されていないかチェックする。「落下」があればＳ０１２へ進み、吐水中であればＳ０１３で止水してＳ００１に戻る。
Ｓ００９ではＺ軸のＧの絶対値が２ｇを越えていないかチェックする。使用者がしっかりとシャワーヘッド１を持っていれば、Ｚ軸方向のＧは極端に大きい値になるはずがないため、Ｇの絶対値が２ｇを越えた場合はＳ００８の「落下」と同じ扱いをする。
【００７６】
Ｓ０１０では、Ｘ軸方向のＧが−０．８ｇ以下の状態が３０秒以上継続していないかチェックする。これは、シャワーヘッド１の吐水口が、ほぼ上向きの状態（完全に上向きなら−１．０ｇ）で維持されていることを意味する。
このような状態が３０秒も継続するのは、シャワーの使い方として一般的に無いため、Ｓ００８の「落下」と同じ扱いをする。
【００７７】
Ｓ００４乃至Ｓ０１０のいずれの条件も成立しない場合、Ｘ、Ｙ軸方向の操作が検出されなかった場合は、Ｓ００２に戻り、操作を待つ。但し、Ｓ０１１で各軸のＧの変動が０．５ｇ以下の状態が１分継続したことが判定されると、Ｓ０１２に進み、吐水中であれば、止水する。これにより、シャワーヘッド１を動かさない状態で１分間吐水が継続すると、自動的に止水させる。
【００７８】
例えば、無人の状態で意図しない誤吐水が開始した場合でも、１分間で止水でき、使用者がシャワーヘッド１を動かしている限りは長時間シャワーを使用できる。
もちろん、シャワーヘッド１が動かない状態で吐水時間は最長１分、シャワーヘッド１が動いても吐水時間は最長１０分まで（加速度の変化に関わらず、必ず１０分で止水する）、というような制御も可能である。
【００７９】
このように、「振る」「叩く」は使用者が意図した行為であるが、シャワーヘッド１の姿勢は、使用者に意識させることなく、使用状態を推測するための情報として使われている。従来の操作スイッチでは、使用者から「操作する」という働きかけがなければ役に立たないが、本発明で使用する加速度センサは、操作の入力手段以外にも利用できる。
【００８０】
以上、本発明の動作を説明したが、操作行為の検出や吐水制御などの機能の大半をマイコン１４のプログラムで実現している。発明内容をより明確にするため、構成要素と信号の流れで表したブロック図を図１６に示す。
２０は操作行為検出手段、２１は吐水方向検出手段、２２は制御手段であり、全てはマイコン１４のプログラムの実行により機能する。２０の操作行為検出手段は図７乃至図１０に示したフローチャートに、２１の吐水方向検出手段及び２２の制御手段は図６のフローチャート内に記載されている。
【００８１】
本実施例では、台所や洗面所で使用するタイプのシャワー水栓（図１）を示したが、浴室のシャワー水栓でも同様に実施できる。
また、加速度センサ２とコントローラ１１を給水ホース９に内蔵した信号線１３で接続したが、シャワーヘッド１に電池を内蔵して加速度センサ２を駆動し、電波や赤外線などを使って、ワイアレスでデータをコントローラ１１に送る構成も可能である。
また、実施例では３軸の加速度センサを用いたが、１軸の加速度センサ、または２軸の加速度センサを使い、本実施例の一部の機能のみ（例えば、吐水と止水のみ）動作させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施例のハンドシャワー装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例のハンドシャワー装置の水と信号の流れを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例の、図２とは水路の構成が異なるハンドシャワー装置の水と信号の流れを示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例の信号系のブロック図である。
【図５】本発明の実施例の加速度センサの取り付け方向を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例の制御プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例の制御プログラムのＸ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャート（１／３）である。
【図８】本発明の実施例の制御プログラムのＸ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャート（２／３）である。
【図９】本発明の実施例の制御プログラムのＸ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャート（３／３）である。
【図１０】本発明の実施例の制御プログラムのＹ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例の「振る」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１２】本発明の実施例の「１回叩く」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の「２回叩く」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１４】本発明の実施例の「落下」時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１５】本発明の実施例の左右方向に「叩く」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１６】本発明の実施例を、機能要素と信号の流れによって示したブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…シャワーヘッド
２…加速度センサ
３…水栓本体
４…給水部
５…給湯部
６…水側電磁弁
７…湯側電磁弁
８…混合弁
９…給水ホース
１０…ハンドル
１１…コントローラ
２０…操作行為検出手段
２１…吐水方向検出手段
２２…制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴室、台所、洗面所などで使用されるハンドシャワー装置の吐水、止水、流量調整、温度調整、水流切り替え等の操作手段に係り、特に使い勝手の良好なハンドシャワー装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シャワーヘッドに操作スイッチを設けたものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
浴室や洗面所などのシャワーは、シャワーヘッド以外の給水元に近い部分に操作ハンドル或いは操作スイッチがあるものが一般的であるが、シャワーヘッドに操作スイッチがあることで、シャワーを持った片手の手元で吐水、止水ができるため、操作性、節水性が向上する。
【０００３】
しかし、操作スイッチに指がかかるようにシャワーヘッドを持たなければならず、シャワーヘッドを持ち換えたり、好きなところを持つといった動作に制約を生じるという問題があった。
また、操作スイッチは単なるオン・オフの情報しかないため、間違えてスイッチを押してしまったり、何かにぶつけてスイッチがオンしたり、或いはシャワーヘッドを落とした衝撃でスイッチがオンしてしまうような、使用者が意図しないのにスイッチがオンしてしまう状況でも、通常の操作と同じように吐水されてしまう。
【０００４】
更に、スイッチを「押す」という操作を快適に行うには、操作部を押し込むストロークが必要になる。シャワーヘッドであれば防水性能も必要であり、防水構造であって押し込むストロークを確保するのは難しく、一般的には、プッシュスイッチに防水シートを被せたストロークの少ないスイッチになってしまう。
このようなスイッチは、「押す」操作を検出できる部位の面積が極端に狭く、片手で操作しても、もう一方の手を使っても、スイッチ位置を限定されるために使い勝手が悪い。
【０００５】
また、シャワーヘッドに操作手段（スイッチ）または検知手段（センサ）を１つだけ設け、その操作時間の長短に基づいて、吐水／止水と水流切り替えを行うものもある（例えば、特許文献２参照。）。
これは、シャワーヘッドに２つ以上の操作手段を持たせると、シャワーヘッドが大型化し、使用者の手元が狭くなって使い勝手が悪くなるという問題を解決するものである。
【０００６】
しかし、この場合も使用者は、操作手段を押す、或いは検知手段の検知範囲内に手を侵入させるという操作が必要になる。
操作手段を押すには、シャワーヘッドの持ち方に制約が生じる。また、検知手段に検知させるためにもう一方の手を使う必要があるなど、使い勝手の面で満足のいくものではなかった。
更に、赤外線センサや超音波センサなど、物体を検知するセンサを使用すると、使用者が意図的に検知させるもの（一般的には、使用者の手など、体の一部）以外のものにも反応してしまう可能性があり、誤動作に繋がる要因となる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１−３０２０６２号公報（第４頁、第３図）
【特許文献２】特開平４−２９２７４５号公報（第５頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、シャワーヘッドの持ち方に制約を与えず、片手でも良好な使い勝手のハンドシャワー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、給水ホースの先端に取り付けられて、湯水を吐出する吐水口が形成されたシャワーヘッドと、前記給水ホースへの流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段を有するハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドに加速度を出力する加速度センサを備え、前記制御手段は、前記加速度センサの出力に基づいて前記開閉手段を制御するようにしたので、「スイッチを押す」という行為がなくなり、使用者はスイッチを探す必要もなく、シャワーヘッドにもスイッチ構造が不要となり、スイッチに付随する問題が解消する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、使用者によるシャワーヘッドへの操作行為を検出する操作行為検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御するようにしたので、単なるＯＮ／ＯＦＦスイッチとして加速度センサを使用するのではなく、使用者がシャワーを操作しようとする行為を認識するため、誤動作のない快適な操作が可能となる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的な変化パターンに基づいて、使用者がシャワーヘッドを「振る」「叩く」のいずれかの操作行為を行なったことを検出するようにしたので、使用者に対して説明がし易く、個人差も少ないため、誰にでも容易に操作できるようになる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「振る」操作行為の検出の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第１の所定値以上の状態が第１の所定時間以上継続し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第２の所定値以上の状態が、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第３の所定値以下の状態が第３の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第４の所定時間以内に完了した場合としたので、シャワーヘッドを振り、静止させるまでの一連の操作行為を識別でき、使用者が水を出したい／止めたいという意志を持ってシャワーヘッドを「振る」行為を、何かを洗うためにシャワーヘッドを動かす行為と明確に区別できる。
【００１３】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「叩く」操作行為の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第４の所定値以上の状態が第５の所定時間以下のパルス状に発生し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第５の所定値以上の状態が、前記第５の所定時間よりも長い第６の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第６の所定値以下の状態が第７の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第８の所定時間以内に完了した場合としたので、シャワーヘッドをしっかりと保持したまま叩く操作行為を識別でき、使用者が水を出したい／止めたいという意志を持ってシャワーヘッドを「叩く」行為を、単にシャワーヘッドを何かにぶつけてしまった場合と明確に区別できる。
【００１４】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項２乃至５のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的変化パターンに基づいて、シャワーヘッドが「落下」したことを検出し、「落下」が検出された場合には、前記流路を閉じるようにしたので、スイッチなどを使った方式では判別できなかった「落下」を検出し、意図しない吐水が防止できる。
【００１５】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項６に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出御手段は、使用者による操作行為で発生し得る加速度の値にマージンを加えた第６の閾値を越える加速度が検出された場合、または、加速度の符号の変化が、短時間に所定回数以上検出された場合に「落下」と判断するようにしたので、操作行為との判別が明確となり、「落下」の確実な検出ができる。
【００１６】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、前記シャワーヘッドの吐水方向が地面に対してどの向きであるかを検出する吐水方向検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段及び前記吐水方向検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御するようにしたので、新たな部材を追加することなく、使用者の意志を判断する情報が増え、より確実な動作が可能となる。
【００１７】
また、請求項９記載の発明によれば、請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、前記操作行為検出手段が流路を開くべき操作行為を出力した場合、流路を開く前に、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを確認し、「吐水が下向き」の状態でない場合は、流路を開かないようにしたので、吐水を始める際は吐水方向を下向きにするという自然な行為が吐水開始の条件として加わり、使用者が意識することなく、吐水制御動作がより安全なものなる。
【００１８】
また、請求項１０記載の発明によれば、請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、流路を開いた状態で、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを継続して監視し、「吐水が上向き」の状態が第９の所定時間以上継続すると、流路を閉じるようにしたので、何らかの要因で使用者が意図しない吐水が継続してしまった状況を、早期に発見し、対処できる。
【００１９】
また、請求項１１記載の発明によれば、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、流路を開いた状態が連続して所定の制限時間まで継続すると流路を閉じる安全機能を備え、流路を開いた状態で所定値以上の加速度の変化が検出されると、前記吐水制限時間を延長するようにしたので、ハンドシャワー装置が間違いなく使用中であることを判断し、水を出しっぱなしにしないための安全機能によって不便な思いをすることを防止できる。
【００２０】
また、請求項１２記載の発明によれば、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドの吐水方向に並行な方向の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記吐水方向に直交する方向の加速度を検出する第２の加速度センサを備えるとともに、前記流路の開閉手段の他に、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御可能な機能を備え、前記制御手段は、前記第１の加速度センサの出力に基づいて前記流路の開閉を制御し、第２の加速度センサの出力に基づいて、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御するようにしたので、複数種類の制御操作を行うために複数のスイッチを設けなくても良く、シャワーヘッドを大型化することなく、多機能なハンドシャワー装置が実現する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シャワーヘッドを片手で好きなところを持ち、スイッチや蛇口の取っ手など、別な操作手段に触れることなく、意図した通りに吐水のオン・オフ操作ができる。
また、シャワーヘッドにスイッチを設ける必要がないので、シャワーヘッドの大きさやデザインに制約を与えることがない。加速度センサはシャワーヘッドに内蔵して良いので、防水性能も簡単に実現でき、防水構造のスイッチのような複雑な部材が不要である。
【００２２】
単純に加速度センサをスイッチの代替手段とすれば、加速度が所定の値を越えたときに吐水／止水を行うような制御になってしまい、誤動作の発生は避けられない。しかし、操作行為検出手段によって、加速度センサの出力を使用者が行った操作行為の情報へ変換するため、誤動作なく快適に操作できる。
また、シャワーヘッドを「振る」「叩く」といった分かりやすい操作によって制御を行うので、誰にでも簡単に操作できる。
【００２３】
また、シャワーヘッドの姿勢や落下など、使用者の操作行為以外の情報も使って制御することにより、使用者の意志に従った確実な動作ができるだけでなく、自動的に吐水を止めるたり、吐水を継続するなど、使用者が意識して操作行為を行わなくても、安全かつ、きめ細かい動作が可能となり、信頼性と使い勝手が向上する。
【００２４】
また、複数の方向の加速度を検出する加速度センサを使えば、単に水を出し／止めするだけでなく、湯温や水量の調節、水流の形態の切り替えなども可能となる。
その場合も、従来のスイッチであれば、機能を増やすためにスイッチの数が増えるという問題があったが、加速度センサはシャワーヘッドに内蔵するため、外観に何ら影響を与えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は本発明の第１の実施例としてのハンドシャワー装置の構成図である。
１はハンドシャワー装置のシャワーヘッドであり、その先端に加速度センサ２を内蔵している。シャワーヘッド２は、水栓本体３に取り付けても、引き出しても使えるようになっている。このような機能は、台所や洗面所で使用する際に便利である。
４は給水部、５は給湯部であり、それぞれ電磁弁６及び７を経由し、混合弁８から給水ホース９を通ってシャワーヘッド１に給水される。ハンドル１０は混合弁を通るの水と湯の比率、流量を調整する。一般に、給湯部５からは高温の湯が供給されるので、給水部４からの水と混合して適温の湯を得る。
【００２７】
１１はコントローラ、１２はその電源部である。コントローラ１１は、給水ホース９の外周部に内蔵された信号線１３によって加速度センサ２と接続され、この加速度センサの出力に基づいて電磁弁６及び７を開閉制御する。
【００２８】
図２は、図１の水の流れと信号の流れを示すブロック図である。コントローラ１１が電磁弁６のみを開けると水が、電磁弁６及び７を同時に開けると混合された適温の湯がシャワーヘッド１へ供給される。
なお、水路の構成は、図３のようにしても良い。これは図２と電磁弁、混合弁の接続が異なる。図３では、電磁弁６は給水４からの水を、電磁弁７は混合弁８の出力を通過させる。よって、電磁弁６を開ければ水、電磁弁７を開ければ適温の湯がシャワーヘッド１へ供給される。
【００２９】
図４は信号系のブロック図である。加速度センサ２は例えば図４のようなものが使用できる。
最も簡単な構造の加速度センサは、おもりが付いた可動電極をバネで支持し、この可動電極と固定電極との接触の有無によって加速度の大小を検出するものであり、例えば、歩数計などで使用されている。しかし、この方法では加速度が一定の閾値を越えたかどうかしか検出できない。
近年、マイクロマシニング技術の発達によって、加速度の値をアナログ（電圧）またはデジタル出力（出力パルスのデューティーや周波数などによる）する加速度センサが普及している。
【００３０】
これらは、小型のＩＣパッケージの中に重力加速度に応じて動く可動電極とその信号処置回路が内蔵されており、電極の移動量を静電容量の変化や圧電効果を利用して検出するものが一般的である。
加速度センサには、１軸タイプ、２軸タイプ、３軸タイプがあり、それぞれ検出可能な加速度の方向が１方向（Ｘ）、２方向（Ｘ、Ｙ）、３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）となる。検出の基本原理は各軸とも同じであり、それがいくつ内蔵されているかどうかの違いによる。
本実施例では、図４のように、３軸タイプの加速度センサを使用する。但し、本発明の内容の一部のみを実施のであれば、１軸または２軸の加速度センサも使用可能である。
【００３１】
３軸タイプの加速度センサの代表的なものは、図４のように電源を供給するだけで、各軸の加速度を電圧で出力する。この出力電圧を、コントローラ１１の中に内蔵されているマイコン１４によってＡ／Ｄ変換する。なお、加速度センサへの電源供給及び信号電圧の接続は、図１の信号線１３を経由して行われる。
マイコン１４は加速度センサの３つの軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の出力電圧に基づいて、電磁弁６及び７を制御する。
【００３２】
各軸の方向は、加速度センサ２を取り付ける向きによって決まるが、図５のように取り付けるものとする。
Ｘ軸はシャワーの吐水方向に並行な軸で、吐水方向（吐水口から水が出て行く方向）を加速度の正符号とする。Ｘ軸の加速度は、吐水方向が真下になるようにシャワーヘッド１を持つ（保持する）と＋１ｇ（１ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）となり、吐水方向が真上を向くようにシャワーヘッド１を持つと、−１ｇとなる。
【００３３】
Ｙ軸はシャワーヘッド１を左右に振る方向とし、吐水が下向きになるように持って、左方向の加速度の正符号とする。シャワーヘッド１を左右に振る、または傾けることでプラスまたはマイナスの加速度が発生する。
【００３４】
Ｚ軸はシャワーヘッド１の給水ホース９が繋がる根本と、その反対側の先端をつなぐ軸に並行な軸とし、先端に向けた加速度を正符号とする。シャワーヘッド１の先端が上になるように立てて持つと、Ｚ軸の加速度は−１ｇとなり、シャワーヘッド１の先端が下になるように、つまり、シャワーヘッド１をぶら下げるように持つと、Ｚ軸の加速度は＋１ｇとなる。
【００３５】
次に、本発明のハンドシャワー装置を制御するマイコン１４の動作プログラムをフローチャートを用いて説明する。図６は、動作プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
本動作プログラムは、ハンドシャワー装置の使用者（以下、使用者と記す）が、吐水／止水の制御や湯温の調整などを行うために、シャワーヘッドを振る、叩くなどの操作を行うので、その操作行為を加速度センサの値から検出するものである。
【００３６】
図６において、メインルーチンはステップ００１（以下、Ｓ００１）からスタートする。Ｓ００１では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の加速度（フローチャート中でＧと略記する）の変動を監視する。これは、マイコン１４が、加速度センサ２のＸ、Ｙ、Ｚ、それぞれの出力をＡ／Ｄ変換し、その値に基づいて判断する。それぞれの加速度の変動が０．５ｇ以下になるとＳ００２に進み、使用者の操作を検出するサブルーチンを実行する。
【００３７】
Ｓ００１はシャワーヘッドの安定待ちのルーチンであり、使用者は、任意の操作を行う前の準備として「１秒以上シャワーヘッドを静止させることが必要」という仕様にする。これは取り扱い説明書などで、使用方法として説明すれば良い。
これにより、シャワーヘッドを振る、叩くなどの操作の検出がし易くなり、操作入力をするつもりがなくシャワーヘッドを動かした場合の誤動作を防止する効果もある。
【００３８】
Ｓ００２ではＸ方向の操作行為が行われていないかを判定する。続いて、Ｓ００３ではＹ方向の操作行為が行われていないかを判定する。
Ｓ００２で実行するＸ方向の操作の判定を行うサブルーチンを図７乃至９に示す（ひとつのサブルーチンを３つの図に分割して示す）。この、Ｘ方向の操作判定サブルーチンは図７のＳ１０１からスタートする。このサブルーチンでは、シャワーヘッド１を「振る」操作と、「叩く」操作があったか、或いは「落下」させた場合のような異常な動きがあったかを判定する。
【００３９】
ここで、「振る」「叩く」「落下」という場合に、加速度がどのような値となるかを図１１乃至図１４に示す。
図１１はシャワーヘッド１を「振る」操作である。横軸が時間、縦軸が加速度（Ｇ）の値である。最初はシャワーヘッド１の吐水方向を下向きにして保持しているので、Ｇが１ｇ程度で安定する。それからシャワーヘッド１を下方向に振る、つまり振り下ろすと図１１の時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のようにマイナス側のＧが発生する。
【００４０】
使用者は、シャワーヘッド１を振り下ろして、そのまま落としてしまうつもりはないので、振り下ろしたシャワーヘッド１を保持しようとする。これが図１１の時刻Ｔ４でプラス側のＧとなって現れる。時刻Ｔ５からＴ６にかけて、振り下ろしたシャワーヘッド１を静止させようとする課程で多少の振動がＧの変化を発生させるが、時刻Ｔ６以降、シャワーヘッド１がほぼ静止し、Ｇも安定する。
【００４１】
以上のように、「振る」操作行為の説明をしたが、詳しくは「静止状態から振り下ろし、それを止めて、再び静止させる」操作である。これを「振る」と記述する。
単にシャワーヘッドを動かすということの検出だけであれば、加速度が所定の値を越えたか否かだけで判断できる。しかし、シャワーヘッドは手に持って自由に動かして使うものであり、使用者が注意して使わなければ、誤動作する可能性が高い。
これを、振り下ろしてから静止するまでの一連の操作行為として識別することにより、確実かつ快適に使用できる。
【００４２】
図１２はシャワーヘッド１を「叩く」操作である。「叩く」と言っても、壊れる程に叩くのではなく、指先または手の平でシャワーヘッド１をと軽く叩く操作を対象としている。例えば、右手でシャワーヘッド１を持ち、左手の指先でシャワーヘッド１を上から軽く叩く操作である。
【００４３】
図１２の時刻Ｔ１０からＴ１１にかけて、短時間かつ急激なマイナスのＧが発生している。これが、シャワーヘッド１を上から軽く叩いた瞬間である。例えば、左手でシャワーヘッド１を叩くと、それによってシャワーヘッド１が下がるので、右手はそれを保持しようとして、持ち上げる方向に力が入り、Ｔ１２からＴ１３のように若干のプラス側のＧと変動が発生する。その後、Ｔ１３からＴ１４でシャワーヘッド１が安定する。
【００４４】
図１３は「チョンチョン」と２回続けて叩いた場合である。「１回叩く」と「２回叩く」とを区別することにより、入力操作の種類を増やし、不本意な吐水を防止したり、湯水の切り替えなど、別な機能を操作することも可能となる。
波形は、図１２の波形が連続して繰り返されるだけである。
【００４５】
以上の「振る」「叩く」という操作行為の特徴は、「振る」「叩く」というシャワーヘッドに加わる力に対して、使用者はシャワーヘッドを保持しようとするために、反対の力が加わる。よって、図１１及び１２共に、下向きのマイナスの加速度の後に、プラスの加速度が発生する点である。そして、これらの変化の前後は安定しているために、加速度はほぼ一定になる。
【００４６】
図１４はシャワーヘッド１を誤って落下させてしまった場合の波形である。落下の仕方によってさまざまな加速度のパターンがあり得るが、「振る」「叩く」という意志を持った操作に比較すると、短時間に大きく、かつ激しい加速度の変化が発生する。
【００４７】
図７のサブルーチンに戻って、上記操作の判定方法を説明する。
Ｓ１０２では、Ｘ方向のＧが１．５ｇを越えているかをチェックする。以前は静止状態（図６のＳ００１の判定による）であったのに、そこからすぐにＸ方向のＧが１．５ｇより大きくなるのは、例えばシャワーヘッド１を大きく振り上げた場合である。このような操作行為は、今回はハンドシャワー装置の操作方法として認めていないので、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。詳細は後に説明する。
なお、振り上げる操作を必ず禁止する必要はない。仕様の選択の範疇の問題である。
【００４８】
Ｓ１０３ではＧが０．５ｇ未満かをチェックする。図１１乃至図１３に説明したように「振る」「叩く」操作では、まず、マイナス側のＧが発生する。Ｓ１０３でＧが０．５ｇ未満でない場合、Ｘは安定していると判断してＳ１０４から図６のメインルーチンに戻る。
Ｇが０．５ｇ未満の場合、Ｓ１０５でタイマーカウンターのＴＣ１をスタートさせる。以降、ＴＣ１はＳ１０５の実行タイミングを０秒（０ｍｓ）としてカウントアップしていく。
【００４９】
Ｓ１０６乃至Ｓ１０８のループで、３００ｍｓ以内にＧが０ｇ以下まで下がるとＳ１０９に進み、３００ｍｓ経過（Ｓ１０６のＹｅｓ判定）またはＧが０．５ｇ以上になる（Ｓ１０７のＹｅｓ判定）と、Ｓ１０４から図６のメインルーチンに戻る。
【００５０】
Ｓ１０９でタイマーカウンターＴＣ２をスタートさせ、Ｓ１１０でＧが０ｇ以下に下がるまでの時間であるＴＣ１の値をチェックする。
ＴＣ１が３０ｍｓ未満の場合、急激にマイナスのＧが発生したことになるので、「叩く」操作が行われている可能性が高いと判断し、Ｓ１１３へ進む。
Ｓ１１０でＴＣ１が３０ｍｓ以上の場合は、「振り下ろし」の操作が行われている可能性が高いと判断し、Ｓ１１１へ進む。
【００５１】
Ｓ１１１乃至Ｓ１１２のループでは、ＴＣ１が２００ｍｓ以内にＧが−１．０ｇ以下になると、図８のＳ１１５（「振る」判定フロー）に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
「振る」操作の図１１の波形に対応させると、時刻Ｔ２がＳ１０９に、時刻Ｔ３がＳ１１５となる。
【００５２】
Ｓ１１３乃至Ｓ１１４のループでは、ＴＣ１が５０ｍｓ以内にＧが−１．５ｇ以下になると、図８のＳ１１６（「叩く」判定フロー）に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
「叩く」操作の図１２の波形に対応させると、時刻Ｔ１０がＳ１０９に、時刻Ｔ１１がＳ１１７となる。
【００５３】
図８のＳ１１５乃至Ｓ１１６のループで、ＴＣ１が３００ｍｓになる前にＧが２．５ｇ以上になるとＳ１１９に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。Ｓ１１９でＴＣ２が５０ｍｓ以上であればＳ１２０に進む。
これは、図１１の時刻Ｔ３からＴ４の時間が５０ｍｓ以上あるかどうかの判断である。シャワーヘッド１を振り下ろす操作では、この時間が「叩く」操作のように極端に短くなることはない。この時間が５０ｍｓ未満なら、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５４】
Ｓ１２０でタイマーカウンターＴＣ３をスタートさせ、Ｓ１２１乃至Ｓ１２２のループでＴＣ１が５００ｍｓ以内にＧが２．５ｇ以下に下がればＳ１２３に進む。Ｓ１２３では、ＴＣ３が５０ｍｓ以上ならＳ１２４に進む。
これは、図１１の時刻Ｔ４からＴ５の時間が５０ｍｓ以上あるかどうかの判断である。この時間は、振り下ろしたシャワーヘッド１を止める操作なので、極端に短くなることはない。この時間が５０ｍｓ未満なら、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５５】
Ｓ１２４乃至Ｓ１２５のループで、ＴＣ１が８００ｍｓになる前にＧが０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に安定するかチェックする。これが成立すれば、Ｓ１２６で「振る」操作が行われたことを確定し、Ｓ１２７から図６のメインルーチンに戻る。
シャワーヘッド１が、つまりＧが安定しないままＴＣ３が８００ｍｓになれば図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５６】
「叩く」操作の判定は、Ｓ１１７乃至Ｓ１１８のループで、ＴＣ１が１００ｍｓになる前にＧが２．０ｇ以上になるとＳ１２８に進み、それ以外は図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。Ｓ１２８でＴＣ２が２０ｍｓ以下であればＳ１２９に進む。
これは、図１２の時刻Ｔ１１からＴ１２の時間が２０ｍｓ以下で推移したかどうかの判断である。シャワーヘッド１を叩く操作では、短時間のマイナスのＧの後にシャワーヘッド１を保持するためのプラスのＧに移行する。この時間は「振る」操作のように長くなることはなく、発生するプラスのＧも「振る」操作の場合より小さい。
この時間が２０ｍｓより長ければ、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５７】
Ｓ１２９でタイマーカウンターＴＣ３をスタートさせ、Ｓ１３０乃至Ｓ１３１のループでＴＣ１が３００ｍｓ以内にＧが２．０ｇ以下に下がればＳ１３２に進む。Ｓ１３２では、ＴＣ３が３０ｍｓ以上ならＳ１３３に進む。、
これは、図１１の時刻Ｔ１２からＴ１３の時間が３０ｍｓ以上あるかどうかの判断である。この時間は、叩いたシャワーヘッド１を保持しようとする操作なので、極端に短くなることはない。この時間が３０ｍｓ未満なら、図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００５８】
Ｓ１３３乃至Ｓ１３４のループで、ＴＣ１が４００ｍｓになる前にＧが０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に安定するかチェックする。これが成立すれば、「叩く」操作が行われたことが確定するが、図１２の「１回叩く」操作か、図１３の「２回叩く」操作かを判定する。このために「１回」「２回」いずれかの「叩く」を判定した直後のＳ１３８で、タイマーカウンターＴＣ４をスタートさせておく。Ｓ１３５でのＴＣ４は、前回の「叩く」を判定した時点からの経過時間となる。
【００５９】
このＴＣ４がＳ１３５で４００ｍｓ以内であれば連続して「叩く」操作があったとしてＳ１３７で「２回叩く」を確定する。ＴＣ４が４００ｍｓを越えている場合はＳ１３６で「１回叩く」を確定する。いずれの場合も、Ｓ１３８でＴＣ４をスタートさせ、Ｓ１３９から図６のメインルーチンに戻る。
シャワーヘッド１が、つまりＧが安定しないままＴＣ３が４００ｍｓになれば図９のＳ３０１の「落下」を判定するフローに進む。
【００６０】
図９のＳ３０１以降は「落下」を判定する。Ｓ３０１でタイマーカウンターＴＣ５をスタートさせ、Ｓ３０２でＧの変動をカウントする変数Ｎをリセットする。
Ｓ３０３は、Ｓ３０４乃至Ｓ３０７の判断を行う時間を管理し、１００ｍｓ経過するとＳ３１１に進む。
Ｓ３０４でＧが５．０ｇ以上、Ｓ３０５でＧが−３．０ｇ以下のいずれかが成立すると、「振る」「叩く」という操作では発生しない異常に大きいＧと判断し、直ちにＳ３１２に進んで「落下」を確定する。
【００６１】
Ｓ３０６でＧが３．０ｇ以上、Ｓ３０７でＧが−１ｇ以下のいずれかが成立すると、Ｇの比較的大きな変化があったとして、Ｓ３０８で、その回数Ｎをカウントアップする。Ｓ３０９乃至Ｓ３１０のループで、Ｇが一旦０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に戻るのを待ってＳ３０３に戻る。
以上の動作中にＴＣ５が１００ｍｓに達すると、Ｓ３１１に進んでＧの変化の回数Ｎをチェックする。Ｎが５以上の場合、「振る」「叩く」の操作や、通常の洗いものをするためにシャワーヘッド１を動かす動作としては、時間あたりにＧが変化した回数が多すぎるため、Ｓ３１２で「落下」の判断を確定し、図６のメインルーチンに戻る。
Ｎが５未満の場合は、「振る」「叩く」の操作でも「落下」でもない、単なるＧの変動があっただけとしてＳ３１３から図６のメインルーチンに戻る。
【００６２】
このように加速度センサは、従来の操作スイッチと異なり、「振る」「叩く」という操作行為を検出する手段以外に、「落下」などの異常状態、事故などを検出する手段としても機能できる。シャワーヘッドは濡れた手で握るため、すべって落とすことも十分に考えられるため、「落下」を検出もできることは非常に有効である。
【００６３】
以上が図６のＳ００２のＸ方向操作判定のサブルーチンの内容である。次に、図６のＳ００３のＹ方向操作判定のサブルーチンの内容を説明する。
Ｙ方向の操作はシャワーヘッド１を手に持って、使用者から見て左右方向の加速度を生じる操作である。シャワーヘッド１を右から、次に左から「叩く」操作をした場合の加速度（Ｇ）の変化を図１５に示す。
図１２及び図１３に比較して、Ｇの変化の傾向は同じだが、シャワーヘッド１を左右に傾けずに持つと、Ｇがほぼゼロからスタートする点が異なる。「叩く」動作の変化の特徴はＸ方向の操作で説明したため省略する。
【００６４】
Ｓ００３で実行するＹ方向の操作の判定を行うサブルーチンを図１０に示す。このサブルーチンでは、シャワーヘッド１を左右から「叩く」操作があったか、或いは「落下」させた場合のような異常な操作があったかを判定する。
図１０において、Ｓ２０１からスタートし、Ｓ２０２でタイマーカウンタＴＣ１をスタートさせる。Ｓ２０３でＧが正か負かをチェックする。負であればＳ２０４に、正であればＳ２２４に進む。
【００６５】
Ｓ２０４以降の動作は、図７及び図８の「叩く」操作を判定する動作と、基本的に同じ動作である。
Ｓ２０４乃至Ｓ２０６のループで、ＴＣ１が３０ｍｓ以内にＧが−２．５ｇまで下がると、Ｓ２０７でＴＣ２をスタートさせる。ここまでが、「叩く」ことによる瞬間的なＧの発生の検出である。
Ｇが−２．５ｇ以下にならないまま３０ｍｓが経過する、もしくはＧが０以上になると、Ｓ２１８から図６のメインルーチンに戻る。
【００６６】
Ｓ２０７に進んだ場合、Ｓ２０８乃至Ｓ２０９のループで、ＴＣ２が２０ｍｓになる前に、Ｇが１．０ｇ以上になるとＳ２１０に進む。これは、「叩く」操作に対してシャワーヘッド１を支えようとするシャワーヘッドを持った手の力の検出である。
Ｓ２１０でＴＣ３をスタートさせ、上記の手の力の継続をＳ２１１乃至Ｓ２１２のループでチェックし、Ｓ２１３でその時間が３０ｍｓ以上あれば、Ｓ２１４乃至Ｓ２１５のループで、ＴＣ１が４００ｍｓになる前に、Ｇが０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲に安定するかチェックする。
これが成立すれば、Ｓ２１６で、左から「叩く」操作が行われたことを確定し、Ｓ２１７から図６のメインルーチンに戻る。
Ｓ２０８以降で上記の動作が成立しない場合は、Ｘの操作判定のサブルーチンと同じく図９のＳ３０１へ進み、「落下」の判定を行う。
【００６７】
Ｓ２０３でＧが正の場合は、Ｓ２２４に進むが、上述のＳ２０４乃至Ｓ２１８と、Ｓ２２４乃至Ｓ２３８は、Ｇの正負の符号が逆になっているだけで、同じ動作である。よって、一連の条件が成立すればＳ２３６で、右から「叩く」操作が行われたことが確定する。
【００６８】
図６のメインルーチンに戻り、Ｓ００４ではＸ方向の「振る」操作が行われたかどうか、更に、以降のＳ００５乃至Ｓ００７で他の操作の有無をチェックする。
「振る」操作が行われた場合、Ｓ０１４で吐水中かチェックし、吐水中でなければＳ０１５でＺ軸の加速度（Ｇ）をチェックする。
【００６９】
シャワーヘッド１を、その先端が上になるように持つと、Ｚ軸のＧが−１ｇとなり、水平になるように持つと０ｇ、下になるように持つと１ｇとなる。ここではＧが０．５ｇ以下、つまりシャワーヘッド１を斜め下４５度よりも高く持っている場合のみＳ０１６に進んで吐水を開始する。
【００７０】
Ｓ０１５でＧが０．５ｇより大きい場合は、シャワーヘッド１が、ほぼ下になってぶら下げるように持っている状態であり、使用者がシャワー吐水を開始したいという意志が疑わしいため、吐水を開始せずＳ００１に戻り、再度、操作を待つ。
Ｓ０１４で吐水中だった場合は、Ｓ０１８で止水してＳ００１に戻る。
こうして、使用者は「振る」という操作行為により、シャワーの吐水、止水を制御できる。
【００７１】
Ｓ００５でＸ方向に「２回叩く」操作があった場合、「振る」操作と同じく、Ｓ０１４に進む。よって使用者は「２回叩く」操作により、シャワーの吐水、止水を制御できる。
Ｓ００６でＸ方向に「１回叩く」操作があった場合、Ｓ０１７に進んで吐水中かチェックする。吐水中であればＳ０１８で止水するが、吐水中でない場合は、何もせずＳ００１に戻る。
こうすることにより、「１回叩く」だけで止水することができ、かつ、何かに軽くぶつけるなどした際に、誤って吐水することを防止できる。
【００７２】
Ｓ００７では、Ｙ方向に「叩く」操作があったかチェックする。Ｙ方向の「叩く」操作があった場合、Ｓ０１９で吐水中かどうかチェックし、吐水中であれば、Ｓ０２０で「湯」「水」の吐水の種別を変更する。
具体的には、図２の水路構成であれば、「湯」の場合は電磁弁４及び５を開け、「水」の場合は電磁弁４のみを開ける。図３の水路構成であれば、「湯」の場合は電磁弁５のみを開け、「水」の場合は電磁弁４のみを開ける。
【００７３】
こうして、使用者は、左右方向に「叩く」操作により、シャワーの湯温を切り替えることができる。
なお、図１０のサブルーチンからの情報をフルに使い、「右から叩く」と「湯」、「左から叩く」と「水」としても良い。また、Ｘ方向のように、「叩く」回数に基づいて制御を変えても良い。加速度の方向とその変化パターンによって多様な制御が可能である。
【００７４】
更に、シャワーヘッド１に、吐水温度の表示、例えば、湯、水のどちらが選択されているか示すＬＥＤランプなどがあれば、止水中でも「湯」「水」を切り替える仕様としてもよい。その場合、使用者は、シャワーヘッド１を「叩く」ことで、湯、水が切り替わるのを表示で確認できる。
【００７５】
Ｓ００８ではＸ、Ｙ、いずれかの方向で「落下」が検出されていないかチェックする。「落下」があればＳ０１２へ進み、吐水中であればＳ０１３で止水してＳ００１に戻る。
Ｓ００９ではＺ軸のＧの絶対値が２ｇを越えていないかチェックする。使用者がしっかりとシャワーヘッド１を持っていれば、Ｚ軸方向のＧは極端に大きい値になるはずがないため、Ｇの絶対値が２ｇを越えた場合はＳ００８の「落下」と同じ扱いをする。
【００７６】
Ｓ０１０では、Ｘ軸方向のＧが−０．８ｇ以下の状態が３０秒以上継続していないかチェックする。これは、シャワーヘッド１の吐水口が、ほぼ上向きの状態（完全に上向きなら−１．０ｇ）で維持されていることを意味する。
このような状態が３０秒も継続するのは、シャワーの使い方として一般的に無いため、Ｓ００８の「落下」と同じ扱いをする。
【００７７】
Ｓ００４乃至Ｓ０１０のいずれの条件も成立しない場合、Ｘ、Ｙ軸方向の操作が検出されなかった場合は、Ｓ００２に戻り、操作を待つ。但し、Ｓ０１１で各軸のＧの変動が０．５ｇ以下の状態が１分継続したことが判定されると、Ｓ０１２に進み、吐水中であれば、止水する。これにより、シャワーヘッド１を動かさない状態で１分間吐水が継続すると、自動的に止水させる。
【００７８】
例えば、無人の状態で意図しない誤吐水が開始した場合でも、１分間で止水でき、使用者がシャワーヘッド１を動かしている限りは長時間シャワーを使用できる。
もちろん、シャワーヘッド１が動かない状態で吐水時間は最長１分、シャワーヘッド１が動いても吐水時間は最長１０分まで（加速度の変化に関わらず、必ず１０分で止水する）、というような制御も可能である。
【００７９】
このように、「振る」「叩く」は使用者が意図した行為であるが、シャワーヘッド１の姿勢は、使用者に意識させることなく、使用状態を推測するための情報として使われている。従来の操作スイッチでは、使用者から「操作する」という働きかけがなければ役に立たないが、本発明で使用する加速度センサは、操作の入力手段以外にも利用できる。
【００８０】
以上、本発明の動作を説明したが、操作行為の検出や吐水制御などの機能の大半をマイコン１４のプログラムで実現している。発明内容をより明確にするため、構成要素と信号の流れで表したブロック図を図１６に示す。
２０は操作行為検出手段、２１は吐水方向検出手段、２２は制御手段であり、全てはマイコン１４のプログラムの実行により機能する。２０の操作行為検出手段は図７乃至図１０に示したフローチャートに、２１の吐水方向検出手段及び２２の制御手段は図６のフローチャート内に記載されている。
【００８１】
本実施例では、台所や洗面所で使用するタイプのシャワー水栓（図１）を示したが、浴室のシャワー水栓でも同様に実施できる。
また、加速度センサ２とコントローラ１１を給水ホース９に内蔵した信号線１３で接続したが、シャワーヘッド１に電池を内蔵して加速度センサ２を駆動し、電波や赤外線などを使って、ワイアレスでデータをコントローラ１１に送る構成も可能である。
また、実施例では３軸の加速度センサを用いたが、１軸の加速度センサ、または２軸の加速度センサを使い、本実施例の一部の機能のみ（例えば、吐水と止水のみ）動作させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施例のハンドシャワー装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例のハンドシャワー装置の水と信号の流れを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例の、図２とは水路の構成が異なるハンドシャワー装置の水と信号の流れを示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例の信号系のブロック図である。
【図５】本発明の実施例の加速度センサの取り付け方向を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例の制御プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例の制御プログラムのＸ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャート（１／３）である。
【図８】本発明の実施例の制御プログラムのＸ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャート（２／３）である。
【図９】本発明の実施例の制御プログラムのＸ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャート（３／３）である。
【図１０】本発明の実施例の制御プログラムのＹ方向の操作を判定するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例の「振る」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１２】本発明の実施例の「１回叩く」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の「２回叩く」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１４】本発明の実施例の「落下」時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１５】本発明の実施例の左右方向に「叩く」操作時の加速度センサの出力を示す図である。
【図１６】本発明の実施例を、機能要素と信号の流れによって示したブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…シャワーヘッド
２…加速度センサ
３…水栓本体
４…給水部
５…給湯部
６…水側電磁弁
７…湯側電磁弁
８…混合弁
９…給水ホース
１０…ハンドル
１１…コントローラ
２０…操作行為検出手段
２１…吐水方向検出手段
２２…制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水ホースの先端に取り付けられて、湯水を吐出する吐水口が形成されたシャワーヘッドと、前記給水ホースへの流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段を有するハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドに加速度を出力する加速度センサを備え、前記制御手段は、前記加速度センサの出力に基づいて前記開閉手段を制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、使用者によるシャワーヘッドへの操作行為を検出する操作行為検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的な変化パターンに基づいて、使用者がシャワーヘッドを「振る」「叩く」のいずれかの操作行為を行なったことを検出することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項４】
請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「振る」操作行為の検出の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第１の所定値以上の状態が第１の所定時間以上継続し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第２の所定値以上の状態が、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第３の所定値以下の状態が第３の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第４の所定時間以内に完了した場合であることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項５】
請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「叩く」操作行為の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第４の所定値以上の状態が第５の所定時間以下のパルス状に発生し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第５の所定値以上の状態が、前記第５の所定時間よりも長い第６の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第６の所定値以下の状態が第７の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第８の所定時間以内に完了した場合であることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的変化パターンに基づいて、シャワーヘッドが「落下」したことを検出し、「落下」が検出された場合には、前記流路を閉じることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項７】
請求項６に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出御手段は、使用者による操作行為で発生し得る加速度の値にマージンを加えた第６の閾値を越える加速度が検出された場合、または、加速度の符号の変化が、短時間に所定回数以上検出された場合に「落下」と判断することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、前記シャワーヘッドの吐水方向が地面に対してどの向きであるかを検出する吐水方向検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段及び前記吐水方向検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項９】
請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、前記操作行為検出手段が流路を開くべき操作行為を出力した場合、流路を開く前に、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを確認し、「吐水が下向き」の状態でない場合は、流路を開かないことを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、流路を開いた状態で、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを継続して監視し、「吐水が上向き」の状態が第９の所定時間以上継続すると、流路を閉じることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、流路を開いた状態が連続して所定の制限時間まで継続すると流路を閉じる安全機能を備え、流路を開いた状態で所定値以上の加速度の変化が検出されると、前記吐水制限時間を延長することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドの吐水方向に並行な方向の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記吐水方向に直交する方向の加速度を検出する第２の加速度センサを備えるとともに、前記流路の開閉手段の他に、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御可能な機能を備え、前記制御手段は、前記第１の加速度センサの出力に基づいて前記流路の開閉を制御し、第２の加速度センサの出力に基づいて、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１】
給水ホースの先端に取り付けられて、湯水を吐出する吐水口が形成されたシャワーヘッドと、前記給水ホースへの流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段を制御する制御手段を有するハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドに加速度を出力する加速度センサを備え、前記制御手段は、前記加速度センサの出力に基づいて前記開閉手段を制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、使用者によるシャワーヘッドへの操作行為を検出する操作行為検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的な変化パターンに基づいて、使用者がシャワーヘッドを「振る」「叩く」のいずれかの操作行為を行なったことを検出することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項４】
請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「振る」操作行為の検出の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第１の所定値以上の状態が第１の所定時間以上継続し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第２の所定値以上の状態が、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第３の所定値以下の状態が第３の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第４の所定時間以内に完了した場合であることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項５】
請求項３に記載のハンドシャワー装置において、前記「叩く」操作行為の判断は、前記加速度センサの出力が、その絶対値が第４の所定値以上の状態が第５の所定時間以下のパルス状に発生し、その後、前記出力の符号が逆転し、かつ絶対値が第５の所定値以上の状態が、前記第５の所定時間よりも長い第６の所定時間以上継続し、その後、前記出力の変化が第６の所定値以下の状態が第７の所定時間以上継続し、以上の３つの状態遷移が第８の所定時間以内に完了した場合であることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出手段は、前記加速度センサの出力の時間的変化パターンに基づいて、シャワーヘッドが「落下」したことを検出し、「落下」が検出された場合には、前記流路を閉じることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項７】
請求項６に記載のハンドシャワー装置において、前記操作行為検出御手段は、使用者による操作行為で発生し得る加速度の値にマージンを加えた第６の閾値を越える加速度が検出された場合、または、加速度の符号の変化が、短時間に所定回数以上検出された場合に「落下」と判断することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記加速度センサの出力に基づいて、前記シャワーヘッドの吐水方向が地面に対してどの向きであるかを検出する吐水方向検出手段を備え、前記制御手段は、前記操作検出手段及び前記吐水方向検出手段の出力に基づいて前記開閉手段を制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項９】
請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、前記操作行為検出手段が流路を開くべき操作行為を出力した場合、流路を開く前に、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを確認し、「吐水が下向き」の状態でない場合は、流路を開かないことを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のハンドシャワー装置において、前記制御手段は、流路を開いた状態で、前記吐水方向検出手段により吐水の向きを継続して監視し、「吐水が上向き」の状態が第９の所定時間以上継続すると、流路を閉じることを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、流路を開いた状態が連続して所定の制限時間まで継続すると流路を閉じる安全機能を備え、流路を開いた状態で所定値以上の加速度の変化が検出されると、前記吐水制限時間を延長することを特徴とするハンドシャワー装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のハンドシャワー装置において、前記シャワーヘッドの吐水方向に並行な方向の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記吐水方向に直交する方向の加速度を検出する第２の加速度センサを備えるとともに、前記流路の開閉手段の他に、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御可能な機能を備え、前記制御手段は、前記第１の加速度センサの出力に基づいて前記流路の開閉を制御し、第２の加速度センサの出力に基づいて、流量の多少、水温の高低、水流の形態のいずれかを制御することを特徴とするハンドシャワー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−１０４７０１（Ｐ２００６−１０４７０１Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８９９９２（Ｐ２００４−２８９９９２）
【出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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