水栓装置
【課題】人の手が吐水口の下に達する直前など、被検知体の動きに応じたタイミングで吐水を開始する水栓装置を提供する。
【解決手段】吐水部と、受水部と、吐水部からの吐止水を切り替えるバルブ２５０と、電波を放射し、被検知体により反射した反射信号を受信するアンテナ１１２と、アンテナ１１２で受信した反射信号によって被検知体の有無を判断する検知部１００と、検知部１００から出力される検知信号に基づいて被検知体の速度を識別し、その結果に基づき前記バルブ２５０の開閉を制御する制御部２００と、を備えた水栓装置であって、制御部２００は被検知体の速度が第一の閾値より高い状態から前記第一の閾値以下の状態に変化した後、所定時間の間、第一の閾値よりも高い速度状態に変化しないことを識別すると、バルブ２５０を開動作させる。
【解決手段】吐水部と、受水部と、吐水部からの吐止水を切り替えるバルブ２５０と、電波を放射し、被検知体により反射した反射信号を受信するアンテナ１１２と、アンテナ１１２で受信した反射信号によって被検知体の有無を判断する検知部１００と、検知部１００から出力される検知信号に基づいて被検知体の速度を識別し、その結果に基づき前記バルブ２５０の開閉を制御する制御部２００と、を備えた水栓装置であって、制御部２００は被検知体の速度が第一の閾値より高い状態から前記第一の閾値以下の状態に変化した後、所定時間の間、第一の閾値よりも高い速度状態に変化しないことを識別すると、バルブ２５０を開動作させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水栓装置に関し、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被検知体を検知し、吐水を開始する水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体を検知して自動的に吐水を開始する水栓装置としては、被検知体である人体が到達点に達したことを検知したら、吐水を開始するものがあった。
また、他の物体を誤検知しないために、人の手のみを検知できる領域に、センサの検知可能範囲を限定し、人の手が吐水口付近の到達点に達したら、吐水を開始するものがあった。
【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、人体を検知することができ、水栓装置などに使用される。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】
【０００４】
しかし、身体や人の手などの被検知体が到達点に達したことを検知してから吐水を開始するのでは、吐水のタイミングが遅くなりやすいという問題があった。また、ドップラー周波数信号のパワースペクトルは、センサまでの距離と反射体の面積とに依存する。吐水口の下に挿入された手の掌の向きなどによっては十分な強度の反射波が得られず、挿入された手を確実に検知できない場合もあった。
【０００５】
本発明は、人の手が吐水口の下に達する直前など、被検知体の動きに応じた最適なタイミングで吐水を開始することができる水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、
吐水部と、
受水部と、
前記吐水部からの吐止水を切り替えるバルブと、
電波を放射し、被検知体により反射した反射信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射信号によって被検知体の有無を判断する検知部と、
前記検知部から出力される検知信号に基づいて被検知体の速度を識別し、その結果に基づき前記バルブの開閉を制御する制御部と、
を備えた水栓装置であって、
前記制御部は被検知体の速度が第一の閾値より高い状態から前記第一の閾値以下の状態に変化した後、
所定時間の間、前記第一の閾値よりも高い速度状態に変化しないことを識別すると、
前記バルブを開動作させることを特徴とする水栓装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の一態様によれば、
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第１のフィルタにて被検知体が吐水部に向かって所定の速度になったことを識別した後、その時の速度よりも早い第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第２のフィルタにて速度を識別した後、その時の速度よりも低い第１のフィルタで識別した時に、その所定時間内に第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検知体が減速して所定速度以下になったことを検知したら吐水を開始することにより、被検知体の動きに応じた最適なタイミングで吐水を開始することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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の実施の形態にかかる水栓装置の構成を表す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。この水栓装置は、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。
【００１１】
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、検知可能範囲Ａ内において被検知体の有無を検知し、その検知信号を出力する高周波センサである。
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、差分検出部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、マイクロ波あるいはミリ波などの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。身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、差分検出部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。差分検出部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。差分検出部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。自動水栓（水栓装置）を使用する使用者の身体や手の接近や離遠の速度は、１００Ｈｚ以下である場合が多いので、このようにすれば、外乱を除去して精度よく検知できる。差分検出部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、身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の範囲、または２４．０５〜２４．２５ＧＨｚの範囲の周波数が使用できる。
【００１３】
図４は、フィルタ２１０から出力される検知信号の特性を説明する図である。
図４（ａ）は、被検知体としての人体の速度の時間特性の例であり、時間経過とともに減速している。使用者が水栓装置に接近してきて使用位置で止まる場合の使用者の人体速度や、使用位置で止まっている使用者が吐水口下に手を挿入して止める場合の手の速度は、目標とする到達地点に穏やかに到達しようとするため、到達地点に近づくにつれて減速する特性を示す。
逆に、被検知体が上記の到達地点から離遠する動作をする場合には、到達地点から離れるに従って加速し、その速度を上げる特性を示すことになる。
【００１４】
図４（ｂ）は、使用者の人体などの被検知体のセンサ部１００からの距離に対する検知信号（フィルタ２１０からの出力信号）の振幅（電圧値）を示す図である。検知信号の振幅は、被検知体がセンサ部１００に接近して、その被検知体からの反射波が大きくなるに従って大きくなる。
従って、被検知体がセンサ部１００から離遠していく場合には、検知信号の振幅は、徐々に小さくなる。
【００１５】
図４（ｃ）は、被検知体の速度が図４（ａ）に表したように減速したときの検知信号の周波数の変化を示す図である。図４（ａ）および図４（ｃ）から、被検知体の速度に応じて検知信号の周波数が変化し、被検知体が減速すると検知信号の周波数は減少することが判る。
従って、検知信号の周波数から被検知体の速度を検知できるとともに、検知信号の周波数の減少により、被検知体の減速を検知でき、逆に検知信号の周波数の増加により、被検知体の加速を検知できることとなる。本実施形態においては、例えば、判定部２２０（図２、図３）においてこの判断をすることができる。
【００１６】
図５は、被検知体の動作を説明する図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、人の手、あるいはその手に持たれた歯ブラシやコップなどの被洗浄体を被検知体ａとして、被検知体ａが減速して所定速度以下になったことを検知する場合を表し、図５（ａ）はセンサ部１００の検知可能範囲Ａ内に使用者の人体が位置している状態、図５（ｂ）はセンサ部１００の検知可能範囲Ａ内に使用者の人体が位置していない状態を表す。使用者は、通常は、水栓装置から離れた位置から水栓装置に接近し、使用可能な位置まで近づくと減速して水栓装置の前に立ち止まる。つまり、図５（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合についても、これらの状態になる前に使用者の身体が自動水栓に対して接近し、減速する。
また、図５（ｃ）は、使用者の人体を被検知体ａとして、接近して来た被検知体ａの減速を検知する場合を表す。この場合にも、使用者の身体は水栓装置に接近すると減速し、水栓装置を使用可能な位置まで近づくと停止する。
本実施形態においては、このように使用者の身体や手が自動水栓に接近する際に減速することを検知して吐水を制御する。つまり、被検知体の吐水部への接近、すなわち、受水部４０や吐水口３０の下や吐水流の軌跡上や吐水口３０からの吐水の受水部４０への着水地点などの到達地点へ被検知体が接近する際に減速することを検知して吐水を制御する。
【００１７】
図６は、被検知体（検知対象物）が目標とする到達地点までの距離に対する検知信号の周波数の変化を例示するグラフ図である。
図６に表したように、被検知体（人の手、被洗浄体、身体）が動いて、目標とする到達地点に達する場合には、被検知体の速度は到達地点に近づくにつれて遅くなり、それに従って検知信号の周波数は低くなる。そして、やがて到達地点の直前に達すると、検知信号の周波数は、所定の閾値周波数ｆ１以下となる。なお、ここでの目標とする到達地点は、人の手や被洗浄体の場合には、例えば吐水口３０の近傍であり、身体の場合には、例えば水栓装置の前である。
【００１８】
このような特性は、被検知体が、人の手または被洗浄体（図５（ａ）または図５（ｂ））、あるいは身体（図５（ｃ））のいずれであっても、使用者がセンサ部１００の検知可能範囲Ａ内においては、到達地点に近づくと減速することになる。
【００１９】
図７は、受水部４０で行われる使用者の手洗い行為以外の動作について説明する、この動きは、使用者にとっては水栓装置を利用する意思の無い動作であるため、センサ部１００は、誤検知しないようにする必要がある。
図７（ａ）は、使用者が手洗いを完了した直後に行う、水きり動作を示した図である。この行為は使用者によって様々な周期や動かし方があり、指先だけではじく場合や手を振る場合更には、腕全体を高さ方向に振る場合もある。いずれにしてもこれらの動作は、動き始めの動作は加速している動きになり、受水部に近づくにつれて減速しやがて止まる。また、引き戻すときに加速し、使用者の体付近に戻るときに減速し、やがて停止する。
また、図７（ｂ）は、使用者が水石鹸などを利用し、掌や手の甲に満遍なく石鹸を広げて汚れを落とす手もみ行為を示している。この動きも掌や甲を重ねてこすり洗いする際に、高さ方向に上下動させたり、前後方向に振動させたりする。いずれにしても、図７（ａ）と同様動き始めは加速し、やがて減速後停止する。次の手を戻し側に動かすときに動き始めに加速し、止まるときに減速する。
【００２０】
図８は、使用者が図７(ａ)、図７（ｂ）の動作を行ったときの検知信号の周波数の変化を例示するグラフ図である。
図８（ａ）は、図７の動きがはっきり検知信号として捕らえられたときであり、センサ部に対して加速後減速しながら接近や離遠を繰り返す動きを示している。このように、Ｐ２点において所定の周波数ｆ１を下回るため、この時点で検知／非検知の判断を決定すると誤検知につながるため、次に加速が生じるかどうかを見極めることが、必要になる。
また、図８（ｂ）は、センサ部１００から放射された電波が手や指先やあるいは腕の一部に照射され、あらゆる部位からの反射信号を受信したときに得られる検知信号の周波数変化を例示するグラフ図である。ドップラーセンサーは、移動体とセンサの電波放射方向（本実施例では、パッチアンテナを利用しているため、アンテナを配置している面）とが一直線方向である場合、移動体の速度とセンサが得られる信号とは式（１）の通りであるが、移動体と電波の放射方向との間に所定の角度θが存在すると、ドップラー周波数△Ｆは、下記の式（２）のような三角関数の係数が付与される。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ ×ｃｏｓ(θ)式（２）
従って、人体のいろんな面に電波が照射されると、センサ部と反射電波の方向とに様々な角度が生じるため、一定速度で動いた場合でも様々な周波数の検知信号を得ることになり、しかも人の動きが脈動している場合には、図８（ｂ）のように広い周波数の信号が一度に検知されることになる。
【００２１】
そのため、所定の周波数ｆ１を下回った後の動きが到達点に向かって止まろうとしている動きなのか、それとも繰り返し動作の瞬間的な低速の動きなのかをを見極めることが重要であり、以下図６と図８で得られる信号について制御部２００の動作を説明する。
【００２２】
図６に表した具体例においては、被検知体が動いてセンサ部１００の検知可能範囲内に入り、到達地点からの距離がｅ１のときに、センサ部１００から制御部２００に出力される検知信号の被検知体についての周波数が閾値ｆ１となる（図６のポイントｐ１）。このときに図８のポイントｐ２でも所定の閾値ｆ１を下回っているが、図８(ａ)の場合、その所定時間ｔ１後に検知信号の周波数は上昇し、やがてポイントＰ３にて周波数ｆ１を上回ることになる。ここで、ｆ１よりも高い周波数ｆ２を設定し、ｆ２よりも上回るかどうか確認すると、よりｆ１近傍の検知精度が向上し、ｆ１より高い周波数の見極め精度が高くなる。この結果によりこのポイントＰ３のタイミングで、判定部２３０は、バルブ２５０を開いて吐水を開始させる。同じように、図８(ｂ)では、ポイントｐ４にて閾値ｆ１を下回っているが、ここでは、ほぼ同タイミングで周波数ｆ１及びｆ２をも超えた検知信号を得ているため、このｔ１の時間は、人それぞれ様々な時間になる。従って、同タイミングから周期的な図６のポイントｐ１から到達地点（ｅ１）に達するまでの時間に比べて短くなるように、ｆ１の閾値が高い場合は、受水部の前面側で減速を検知することができるため、ｔ１は長めに設定することがよく、ｆ１の閾値が低い場合は、スパウトに近い側で減速を検知することになるため、ｔ１は短めに設定すると良い。好都合なのは、手の差し出す速度の早い人と遅い人用に２つの判断アルゴリズムを用意しておき、早い人には閾値ｆ１を高めにし、遅い人には低めに設定すると良い。また、加速している動きか否かをより精度を高めて判断する閾値ｆ２は、ｆ１と少し離したほうがよく、離すほど減速と加速の違いを確実に判別できるが、スパウトからの吐水を開始する判断が遅れるため、使用者が到達地点に達する前に吐水開始ができない可能性があるため、注意して設定した方が良い。本発明では、ｆ１を１０Ｈｚ,ｆ２を１５Ｈｚ、ｔ１を０．３秒に設定すると、被検知体は、さらに減速して到達地点に達しても、その直前に達したとき（ｅ１）にバルブ２５０を開いて吐水を開始させるように判定部２３０が吐水開始タイミングを制御することになり、誤検知無く被検知体が到達地点に達したときに、遅れることなく、吐水が開始される。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態１では、被検知体が減速して所定速度（ｖ１とする）以下になったことを検知したら、所定時間内に第１の所定速度以上の速度が無いことを確認できたときに、被検知体が目標とする到達地点の直前に達したものとして、吐水を開始させる。精度を上げるためには、第２の所定速度（ｖ２）を設定し、ｖ１より低い速度を検知した後にｖ２以上の信号の有無から判断するとよい。これにより、被検知体が到達地点に達すると同時に吐水が開始されるので、快適に使用できる。
【００２４】
図９は、本発明の第１の実施の形態においての被検知体の具体例を説明する側面図である。
図９（ａ）に表した具体例においては、人の手を被検知体ａとし、手が減速して速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、手が到達地点（吐水口３０の下や吐水流の軌跡上）の直前に達したものとして、吐水を開始する。
【００２５】
図９（ｂ）に表した具体例においては、歯ブラシやコップなどの被洗浄体を持った手を被検知体ａとしている。手に持つ歯ブラシやコップなどの被洗浄体には、センサ部１００によって検知しにくいものもあるが、これら被洗浄体の動きや速度は、それを持っている人の手と同じである。
そこで、上記の検知しにくい被洗浄体の洗浄のための吐水開始タイミングについては、それを持っている手が減速して速度ｖ１以下になったことを検知したら、被洗浄体が到達地点（吐水口３０の下や吐水流の軌跡上）の直前に達したものと考えることができる。
【００２６】
図９（ｃ）に表した具体例においては、歯ブラシやコップなどの被洗浄体そのものを被検知体ａとしている。手に持つ歯ブラシやコップなどの被洗浄体には、センサ部１００によって検知できる（検知しやすい）ものもある。
そこで、上記の検知できる被洗浄体については、これらの被洗浄体を被検知体ａとして、これら被洗浄体の洗浄のための吐水開始タイミングについて、被洗浄体が減速して速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、被洗浄体が吐水口３０の下や吐水流の軌跡上の直前に達したものとして、吐水を開始する。
【００２７】
図９（ｄ）に表した具体例においては、吐水口３０が受水部４０に突出していない場合に、身体を被検知体ａとしている。図９（ｄ）に示すように吐水口３０が受水部４０に突出していない場合など、吐水口３０が使用者に判りにくい場合には、使用者は水がどのように出るか判らないため、手を出しにくい。
そこで、このような場合には、身体を被検知体ａとして、身体が減速をして速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、バルブ２５０を開いて吐水を開始させ、あらかじめ瞬間的または連続的に吐水をする。
これにより、使用者は吐水流の軌跡が判り、ためらわずに手を出すことができる。
【００２８】
図９（ｅ）に表した具体例においては、使用者が車椅子に乗った方である場合に、身体を被検知体ａとしている。図９（ｅ）に示すように使用者が車椅子に乗った方である場合など、使用者が受水部４０の奥まで手を出すことが困難な場合にも、上記と同様に、身体を被検知体ａとして、身体が減速して速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、バルブ２５０を開き、あらかじめ瞬間的または連続的に吐水をする。
車椅子などの使用者は、あらかじめ吐水された場所に手やコップなどを出せばよいので、受水部４０の奥まで手を延ばさなければ、検知されずに吐水が開始されないことがなくなり、楽な姿勢で使用できる。
【００２９】
図１０は、本発明の第１の実施の形態においての制御部２００による吐水開始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（ステップＳ１）、この検知信号から被検知体の周波数を求めて記憶する（ステップＳ２）。
【００３０】
この場合、例えば、検知信号の全周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）の内で最大の振幅を有する周波数を、その被検知体の周波数として求める。
【００３１】
次に、制御部２００は、求めた被検知体の周波数をもとに、被検知体が減速して所定速度ｖ１以下になったか否かを判定する（ステップＳ３）。
この被検知体の減速判定は、今回求めた被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ１と比較することによって判定される。
【００３２】
この場合の減速判定の手順としては、例えば、前回および前々回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ１を超えており、かつ今回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ１以下（従って前回の検知信号の周波数よりも低くなっている）であれば、被検知体が減速して速度ｖ１以下になったと判定し、そうでなければ、被検知体の速度は速度ｖ１を超えていることとなるので、被検知体は減速して速度ｖ１以下にはなっていないと判定する。なお、前回および前々回に求めた被検知体の周波数は、記憶手段２４０（図２、図３参照）に記憶させ、読み出すことができる。
【００３３】
その結果、被検知体が減速して速度ｖ１以下になっていない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、被検知体が減速して速度ｖ１以下になったと判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、で次のステップに行く。
【００３４】
次に、制御部２００は、求めた被検知体の周波数をもとに、被検知体が加速して所定速度ｖ１以上（ここではｖ２と設定）になったか否かを判定する（ステップＳ４）。
この被検知体の加速判定は、今回求めた被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ２と比較することによって判定される。
【００３５】
この場合の加速判定の手順も減速の場合と同様、例えば、前回および前々回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ２を下回っており、かつ今回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ２以上（従って前回の検知信号の周波数よりも高くなっている）であれば、被検知体が加速して速度ｖ２以上になったと判定し、そうでなければ、被検知体の速度は速度ｖ２を下回っていることとなるので、被検知体はそのまま減速して速度ｖ２以上にはなっていないと判定する。
【００３６】
その結果、被検知体が加速して速度ｖ２以上になった場合には（ステップＳ４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、被検知体が速度ｖ２以下であると判定した場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、でバルブ２５０を開いて吐水を開始させる（ステップＳ５）。
【００３７】
以上説明した第１の実施の形態によれば、被検知体が減速して所定速度以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、吐水を開始させることにより、被検知体が目標とする到達地点に達すると同時に吐水がなされ、快適に使用できる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
使用者が歩いてきて水栓装置に接近し、手やコップなどを差し出して使用する場合のように、身体の接近と、手やコップなどの挿入と、の２回の動きがある場合には、身体の減速と手の減速の２度の減速が検知される。
そこで、本発明の第２の実施の形態では、１回目の減速を検知しても、それは身体の減速であるとして吐水を開始せず、続けて２度目の減速を検知したら、それは手や被洗浄体の減速であるものとして、吐水を開始させる。
【００３９】
つまり、第１の被検知体を身体、第２の被検知体を手やコップなどとして、第１の被検知体が減速して第１の所定速度（ｖ３とする）以下になったこと（第１回目の減速）を検知したあと、第２の被検知体が減速して第２の所定速度（ｖ４とする）以下になったことを検知したら、判定部２３０は、第２の被検知体が目標とする到達地点の直前に達したものとして、吐水を開始させる。
これにより、身体の接近と、手やコップなどの挿入と、を識別でき、身体の接近のみによって吐水を開始することはなく、手や被洗浄体が到達地点（例えば吐水口下や吐水流の軌跡上））に達すると同時に吐水がなされ、無駄な吐水を抑制して快適に使用できる。
【００４０】
図１１は、本発明の第２の実施の形態における被検知体の動作を説明するための上面図である。使用者は、水栓装置に接近して、その手あるいは手に持った被洗浄体（歯ブラシ）やコップなどを出す一連の動作をする。
まず、図１１（ａ）に示すように、第１の被検知体（身体）ｂ１である使用者は、歩いて水栓装置に接近し、水栓装置に接近するにつれて減速し、水栓装置前の到達地点に達する。次に、図１１（ｂ）に示すように、使用者が第２の被検知体ｂ２である手または被洗浄体を動かし、この手または被洗浄体は、吐水部への接近、すなわち受水部４０や吐水口３０の下や吐水流の軌跡上や吐水口３０からの吐水の受水部４０への着水地点などの到達地点に接近するにつれて減速する。
【００４１】
図１２は、被検知体（検知対象物）の目標とする到達地点からの距離に対する検知信号の周波数の変化の例を示す図である。この具体例では、到達地点は、第２の被検知体（使用者の手など）の到達地点である吐水口３０の下や吐水流の軌跡上であるものとする。
【００４２】
図１２に示すように、使用者が動いて水栓装置に接近するにつれて、第１の被検知体（使用者の身体）の速度は遅くなり、それに従って検知信号の周波数は低くなり、やがて水栓装置の直前まで達すると、使用者は減速してその速度が第１の所定速度ｖ３以下になり、検知信号の周波数は低くなって閾値周波数ｆ３以下となる（図１２のポイントｐ５）。使用者の速度がｖ３で、検知信号の周波数がｆ３のとき、第２の被検知体の上記到達地点からの使用者の距離はｅ２である。
【００４３】
次に、使用者が手を動かすと、第２の被検知体（使用者の手など）の速度は、上記使用者の身体の場合と同様に、上記到達地点に近づくにつれて遅くなり、やがて到達地点の直前まで達すると、使用者の手などは減速してその速度が第２の所定速度ｖ４以下になり、検知信号の周波数は低くなって閾値周波数ｆ４以下となる。第２の被検知体（使用者の手、被洗浄体）の速度がｖ４で、検知信号の周波数がｆ４のとき、上記到達地点からの第２の被検知体の距離はｅ３（＜ｅ２）である。なお、所定速度ｖ３とｖ４の大小関係や、閾値周波数ｆ３とｆ４との大小関係については、図１２に例示したものには限定されず、略同一でもあってもよく、あるいは図１２に表した具体例とは逆の大小関係であってもよい。
【００４４】
第２の実施の形態においては、第２の被検知体が減速して速度ｖ４になった後、所定時間ｔ２以内に加速を見極める速度ｖ５を検知しないタイミングでバルブ２５０を開く。これにより、第２の被検知体（使用者の手、被洗浄体）が到達地点（吐水口３０の下や吐水流の軌跡上）に達したときに、吐水を開始できる。
【００４５】
図１３は、第２の実施の形態においての制御部２００による吐水開始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（ステップＳ１）、この検知信号から第１の被検知体の周波数を求めて記憶手段２４０に記憶する（ステップＳ２）。
【００４６】
この場合、例えば、検知信号の周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）の内、振幅のピーク値を有する周波数を、その第１の被検知体の周波数とする。
【００４７】
次に、判定部２３０は、求めた第１の被検知体の周波数をもとに、第１の被検知体（身体）が減速して所定速度ｖ３以下になったか否かを判定する（ステップＳ３）。
この第１の被検知体の減速判定は、今回求めた第１の被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある第１の被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ３と比較することによって判定される。なお、前回以前にすでに求めた第１の被検知体の周波数や、あらかじめ設定されている閾値ｆ３などは、記憶手段２４０（図２、図３）に格納しておくことができる。
【００４８】
この場合の減速判定の手順としては、例えば、前回および前々回求めた第１の被検知体の周波数が閾値ｆ３を超えており、かつ今回求めた第１の被検知体の周波数が閾値ｆ３以下（従って前回の周波数よりも低くなっている）であれば、第１の被検知体が減速して速度ｖ３以下になった（第１回目の減速検知をした）と判定し、そうでなければ、第１の被検知体は減速して速度ｖ３以下にはなっていない（第１回目の減速検知をしていない）と判定する。このとき第１の実施例と同様、速度ｖ３より高い速度に相当する閾値ｆ３＋αを設定し、ｆ３＋αを所定時間以内（ｔ１）に超えなければ減速確定とし、超えた場合はステップＳ１に戻る。
【００４９】
その結果、第１の被検知体（身体）が減速して速度ｖ２以下になっておらず、第１回目の減速検知が未だなされていない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。
一方、第１の被検知体が減速して速度ｖ３以下になり、第１回目の減速検知をしたと判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御部２００は、例えば第１回目の減速検知をしたことを記憶した上で、ステップＳ１０に進む。
【００５０】
制御部２００は、ステップＳ１０で再び検知信号を取得し、この取得した検知信号から、今度は第２の被検知体（使用者の手やその手に持ったコップなど）の周波数を求める（ステップＳ１１）。
【００５１】
この場合、第１回目の減速検知をしたあとに、判定の対象とする周波数を第１の被検知体のものから第２の被検知体のものに切り換えることが必要となる。そこで、第１の被検知体の周波数はすでに第１の閾値ｆ３以下になっていると考えられるので、第１回目の減速検知をしたあと、最初に第２の被検知体の周波数を求めるときには、例えば、所定時間ｔ１以上経過した後、検知信号のｆ３を超える周波数帯域の内で最大の振幅を有する周波数を、第２の被検知体の周波数として検知を続ける。
【００５２】
次に、判定部２３０は、第２の被検知体（手や被洗浄体）が減速して所定速度ｖ４以下になったか否かを判定する（ステップＳ１２）。
この第２の被検知体の減速判定は、例えば、今回検知した第２の被検知体の周波数を、前回以前に検知した第２の被検知体の周波数や、あるいはあらかじめ設定されている閾値ｆ４と比較することによって判定することができる。
【００５３】
そして、第１の被検知体（手やコップなど）が減速して速度ｖ４以下になったか否かを、第１回目の身体の減速検知判定と同様の手順で判定する（ステップＳ１２）。ただし、周波数の閾値としてはｆ４を用いる。
【００５４】
この第２回目の減速検知の判定手順としては、例えば、前回および前々回検知した第２の被検知体の周波数が閾値ｆ４を超えており、かつ今回検知した第２の被検知体の周波数が閾値ｆ４以下（従って前回の周波数よりも低くなっている）であれば、第２の被検知体が減速して速度ｖ４以下になった（第２回目の減速検知をした）と判定し、そうでなければ、第２の被検知体は減速して速度ｖ４以下にはなっていない（第２回目の減速検知をしていない）と判定する。
【００５５】
その結果、第２の被検知体（手や被洗浄体）が減速して速度ｖ３以下になっておらず、第２回目の減速検知が未だなされていないと判定した場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、上記ステップＳ１０に戻って再び検知信号を取得する。
一方、第２の被検知体が減速して速度ｖ３以下になり、第２回目の減速検知をしたと判定した場合には、（ステップＳ１２でＹＥＳ）、で次のステップに行く。
【００５６】
次に、制御部２００は、求めた被検知体の周波数をもとに、被検知体が加速して所定速度ｖ５以上になったか否かを判定する（ステップＳ１３）。
この被検知体の加速判定は、今回求めた被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ５と比較することによって判定される。
【００５７】
この場合の加速判定の手順も減速の場合と同様、例えば、前回および前々回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ５を下回っており、かつ今回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ５以上（従って前回の検知信号の周波数よりも高くなっている）であれば、被検知体が加速して速度ｖ５以上になったと判定し、そうでなければ、被検知体の速度は速度ｖ５を下回っていることになるので、被検知体はそのまま減速して速度ｖ５以上にはなっていないと判定する。
【００５８】
その結果、被検知体が加速して速度ｖ５以上になった場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、上記ステップＳ１０に戻って、再び検知信号を取得する。
また、被検知体が速度ｖ５以下であると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、で制御部２００は、バルブ２５０を開いて吐水を開始させる（ステップＳ４）。
【００５９】
第２の実施の形態によれば、第１の被検知体（使用者の身体）と第２の被検知体（使用者の手やその手に持った被洗浄体）についての２度の減速検知を検知したら、吐水を開始させることにより、身体と手や洗浄体とを区別して、手や洗浄体が目標とする到達地点に達すると同時に吐水がなされ、無駄な吐水を抑制しつつ快適に使用できる。
【００６０】
（第３の実施例）
図１４（ａ）に水栓装置の第３の実施例の概観図を示し、図１４（ｂ）に図１４（ａ）の上視図を示し、図１４（ｃ）に図１４（ｂ）のＡ視断面図を示す。
【００６１】
図１４に示す水栓装置５００は、水道水を供給するためのスパウト５１０と、スパウト５１０から吐水される水を受ける陶器性の受水部５２０と、受水部５２０の内部に利用者の手やコップや雑巾等の被洗浄物である被検知体が侵入してきたことを検知する電波センサ５３０と、スパウト５１０からの吐止水を切替えるバルブ５４０と、センサ部５３０からの信号に基づき、バルブ５４０のｏｎ，ｏｆｆを制御する制御部５５０とで構成されている。ここで、第１、第２実施例とはことなり電波センサ５３０は、受水部５２０の前面側５２０ａに配設されている。
【００６２】
水栓装置５００は、受水部５２０の近傍のみを検知したときにスパウトからの吐水を開始する吐水開始用スイッチとして利用する吐水口近傍の検知エリアと、手を差し出せば即差し出した手に水を供給できるように吐水口近傍の検知エリアと、の二つの検知エリアを設定でき、前者を第一検知エリアａ、後者を第ニ検知エリアｂとして以下説明する。
センサ部５３０は、水あるいは金属に対して反射するため、被検知体の素材によらず検知することができ、第一検知エリアａを設定した場合では、利用者の手などの被洗浄物が侵入されると、センサ部５３０が被検知体を検知して、その結果が制御部５５０に転送され、制御部５５０がバルブ５４０を開動し、スパウト５１０から水道水を吐水する。したがって、第一検知エリアａは、スイッチ機能を有しているエリアであり、利用者が手を差し出しやすいように受水部５２０の手前の端部５２０ａにマーカー５６０を釉薬を用いて設けた方が使いやすく、他の方法としては、樹脂製やガラス製の可視光を透過する素材で受水部２を形成し、内部にＬＥＤ等の発光部材を点灯させて利用者の洗浄行為を誘導してもよい。その場合は、第ニ検知エリアｂは、スパウト５１０からの給水を継続するか、止水に切替えるかを識別するための自動止水機能を有しているエリアとなる。この検知方法の利点は、使用者がスパウトから吐水を開始させたいとき意外である、例えば物を受水部に置くための行為や受水部に置かれたものを取り上げる行為に対しては、スパウト５１０から水道水を供給することはないため、袖や服を濡らすことなく節水性の高い水栓装置を提供することができる。
一方、第ニ検知エリアｂに検知エリアを設定した場合は、手を差し出す行為と洗浄行為が一つのアクションで成立するため、さっと手洗い動作を行うことができるため、手先のみをすばやく洗いたいときには好都合の水栓装置となる。
【００６３】
本実施例における使用者の手が第一，第二検知エリアの双方に向かってくる手の速度は、第一の実施例で説明した図４（ａ）と同じ挙動を示す。ただし、手のセンサ部５３０からの距離に対する検知信号の振幅（電圧）を図１５に示すと、手がセンサ部５３０に近づくまで、即ち第一の検知エリアに接近するまでは、手からの反射波が大きくなるため振幅が大きくなっている。その後第二検知エリアに向かっていくと、センサ部５３０から離遠する動きとなるため、振幅が減少する方向になる。
【００６４】
従って、第一検知エリアに差し出された被検知体をトリガにして、スパウト５１０から制御する場合は、第一実施例で示した図１０のフローチャートにしたがい制御部５５０が実施すると、被検知体が第一検知エリアに到達する前に水が供給される使い勝手の良い水栓装置５００を提供することができる。また、第二検知エリアに差し出された被検知体をトリガにして、水を供給する場合にも制御部５５０は、第一実施例で示した図１０のフローチャートに基づく制御を行えばよいが、被検知体から得られる振幅が減衰していくため、所定の周波数（例えばｆ１）の有無を判断する電圧値の閾値は、第一の実施例や第一検知エリアに近づく場合に比べて下げるか、振幅の低下した分、増幅回路を設けて増加した方が良い。尚、この振幅値と周波数は、センサ部５３０から電波の送受信する方向と、使用者が差し出す被検知体の方向とのなす角度によって、被検知体が到達点に達する時にセンサ部５３０が得られる信号の周波数と振幅は変化するため、受水部５２０、スパウト５１０、センサ部５３０の位置関係により適宜調整することは言うまでも無い。
いずれにしても、本発明によれば、被検知体が目標物に到達する前の早いタイミングで使用者に水を供給することができるため、水に対して被洗浄物を差し出すような感覚になり、使い勝手の良い水栓装置を提供することができる。
【００６５】
（第４の実施例）
図１６に水栓装置の第４の実施例の断面図を示しす。
【００６６】
水栓装置７００は、水道水を供給するためのスパウト７１０と、スパウト７１０から吐水される水を受ける受水部７２０と、制御部７５０と、スパウト７１０からの吐止水を切替えるバルブ７４０とで構成されている。スパウト７１０は、内部にセンサ部７３０と、電波センサ７３０のアンテナから送受信する電波をスパウト７３０の吐水出口７３５まで導く導波管７６０と、バルブから吐水口まで水を搬送する給水ホース７７０とが内蔵されている。
【００６７】
導波管７６０は、使用する電波の周波数と通過させたい発振モードに基づきそのサイズは決定されており、ここではサイズを最も小さくできるＴＥ１０モードを想定した形状にしている。形状は方形でも円形でも良く、スパウト７１０のデザインにより決定すればよくここでは方形型を採用している。また、導波管７６０の吐水出口７３５側の開放端７６０ａには、水道水の進入を防ぐための封し部材７８０が挿入されている。尚、導波管７６０は、直線構造だけでなく、屈曲させたり、湾曲させてもその内部の電波の通過するを使用する周波数に対して確保すれば、アンテナからの電波をほとんど減衰することなく吐水口まで伝達することが可能なため、導波管はセンサ部と吐水口を連結するようにスパウト構造に併せて構成すればよく、センサ部は図面に示した受水部側に配置したり、受水部の上面のスパウト内部に配置したり、スパウト内部に拘らず、受水部に配置しても良い。いずれにしても、センサ部に故障があったときにはメンテナンスしやすい構造を提供できる。
【００６８】
このように配置したことにより、センサ部７３０のアンテナから放射された電波は、導波管７６０の内部を通過し、封し部材７８０を通過後、受水部７２０に向かって放射される。被洗浄体である手がスパウト７１０近傍に存在すると、手から反射した電波が封し部材７８０、導波管７６０を通過し、センサ部７３０のアンテナで受信できる。
このように水栓装置を構成しても、センサ部７３０の構成や制御部７５０が実行する吐水アルゴリズムは、第１の実施例と同様につき省略するが、差し出す手が到達地点に到達する前にスパウト７１０から早いタイミングで水を供給することができるため、使い勝手の良い水栓装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる水栓装置の構成を表す図である。
【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】第１の実施の形態においてのセンサ部１００から出力される上記検知信号の特性を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態においての被検知体の動作を説明する図である。
【図６】第１の実施の形態においての被検知体の目標とする到達地点からの距離に対する検知信号の周波数の変化の例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態においての被検知体の洗浄行為以外の説明する図である。
【図８】図７の洗浄行為以外の１検知信号の周波数の変化の例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態においての被検知体の具体例を説明する側面図である。
【図１０】第１の実施の形態においての制御部２００による吐水開始手順を説明するフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態においての被検知体の動作を説明する上面図である。
【図１２】第２の実施の形態においての被検知体（検知対象物）の目標とする到達地点からの距離に対する検知信号の周波数の変化の例を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態においての制御部２００による吐水開始手順を説明するフローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態においてのセンサ部から出力される上記検知信号の特性を説明する図である。
【図１６】第４の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０，７７０ 給水ホース、
３０，５１０，７１０吐水口（スパウト）、
４０，５２０，７２０ 受水部、
１００，５３０，７３０ センサ部、
１１２、１１２ａ、１１２ｂ アンテナ、
１１４ 送信部、
１１６ 受信部、
１１８ 差分検出部、
２００，５５０，７５０ 制御部、
２１０ フィルタ、
２２０ 周波数検出部、
２３０ 判定部、
２５０，５４０，７４０ バルブ、
５００，７００ 水栓装置、
７６０ 導波管、
７８０ 封し部材、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水栓装置に関し、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被検知体を検知し、吐水を開始する水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体を検知して自動的に吐水を開始する水栓装置としては、被検知体である人体が到達点に達したことを検知したら、吐水を開始するものがあった。
また、他の物体を誤検知しないために、人の手のみを検知できる領域に、センサの検知可能範囲を限定し、人の手が吐水口付近の到達点に達したら、吐水を開始するものがあった。
【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、人体を検知することができ、水栓装置などに使用される。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】
【０００４】
しかし、身体や人の手などの被検知体が到達点に達したことを検知してから吐水を開始するのでは、吐水のタイミングが遅くなりやすいという問題があった。また、ドップラー周波数信号のパワースペクトルは、センサまでの距離と反射体の面積とに依存する。吐水口の下に挿入された手の掌の向きなどによっては十分な強度の反射波が得られず、挿入された手を確実に検知できない場合もあった。
【０００５】
本発明は、人の手が吐水口の下に達する直前など、被検知体の動きに応じた最適なタイミングで吐水を開始することができる水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、
吐水部と、
受水部と、
前記吐水部からの吐止水を切り替えるバルブと、
電波を放射し、被検知体により反射した反射信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射信号によって被検知体の有無を判断する検知部と、
前記検知部から出力される検知信号に基づいて被検知体の速度を識別し、その結果に基づき前記バルブの開閉を制御する制御部と、
を備えた水栓装置であって、
前記制御部は被検知体の速度が第一の閾値より高い状態から前記第一の閾値以下の状態に変化した後、
所定時間の間、前記第一の閾値よりも高い速度状態に変化しないことを識別すると、
前記バルブを開動作させることを特徴とする水栓装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の一態様によれば、
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第１のフィルタにて被検知体が吐水部に向かって所定の速度になったことを識別した後、その時の速度よりも早い第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第２のフィルタにて速度を識別した後、その時の速度よりも低い第１のフィルタで識別した時に、その所定時間内に第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検知体が減速して所定速度以下になったことを検知したら吐水を開始することにより、被検知体の動きに応じた最適なタイミングで吐水を開始することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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の実施の形態にかかる水栓装置の構成を表す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。この水栓装置は、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。
【００１１】
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、検知可能範囲Ａ内において被検知体の有無を検知し、その検知信号を出力する高周波センサである。
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、差分検出部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、マイクロ波あるいはミリ波などの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。身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、差分検出部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。差分検出部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。差分検出部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。自動水栓（水栓装置）を使用する使用者の身体や手の接近や離遠の速度は、１００Ｈｚ以下である場合が多いので、このようにすれば、外乱を除去して精度よく検知できる。差分検出部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、身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の範囲、または２４．０５〜２４．２５ＧＨｚの範囲の周波数が使用できる。
【００１３】
図４は、フィルタ２１０から出力される検知信号の特性を説明する図である。
図４（ａ）は、被検知体としての人体の速度の時間特性の例であり、時間経過とともに減速している。使用者が水栓装置に接近してきて使用位置で止まる場合の使用者の人体速度や、使用位置で止まっている使用者が吐水口下に手を挿入して止める場合の手の速度は、目標とする到達地点に穏やかに到達しようとするため、到達地点に近づくにつれて減速する特性を示す。
逆に、被検知体が上記の到達地点から離遠する動作をする場合には、到達地点から離れるに従って加速し、その速度を上げる特性を示すことになる。
【００１４】
図４（ｂ）は、使用者の人体などの被検知体のセンサ部１００からの距離に対する検知信号（フィルタ２１０からの出力信号）の振幅（電圧値）を示す図である。検知信号の振幅は、被検知体がセンサ部１００に接近して、その被検知体からの反射波が大きくなるに従って大きくなる。
従って、被検知体がセンサ部１００から離遠していく場合には、検知信号の振幅は、徐々に小さくなる。
【００１５】
図４（ｃ）は、被検知体の速度が図４（ａ）に表したように減速したときの検知信号の周波数の変化を示す図である。図４（ａ）および図４（ｃ）から、被検知体の速度に応じて検知信号の周波数が変化し、被検知体が減速すると検知信号の周波数は減少することが判る。
従って、検知信号の周波数から被検知体の速度を検知できるとともに、検知信号の周波数の減少により、被検知体の減速を検知でき、逆に検知信号の周波数の増加により、被検知体の加速を検知できることとなる。本実施形態においては、例えば、判定部２２０（図２、図３）においてこの判断をすることができる。
【００１６】
図５は、被検知体の動作を説明する図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、人の手、あるいはその手に持たれた歯ブラシやコップなどの被洗浄体を被検知体ａとして、被検知体ａが減速して所定速度以下になったことを検知する場合を表し、図５（ａ）はセンサ部１００の検知可能範囲Ａ内に使用者の人体が位置している状態、図５（ｂ）はセンサ部１００の検知可能範囲Ａ内に使用者の人体が位置していない状態を表す。使用者は、通常は、水栓装置から離れた位置から水栓装置に接近し、使用可能な位置まで近づくと減速して水栓装置の前に立ち止まる。つまり、図５（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合についても、これらの状態になる前に使用者の身体が自動水栓に対して接近し、減速する。
また、図５（ｃ）は、使用者の人体を被検知体ａとして、接近して来た被検知体ａの減速を検知する場合を表す。この場合にも、使用者の身体は水栓装置に接近すると減速し、水栓装置を使用可能な位置まで近づくと停止する。
本実施形態においては、このように使用者の身体や手が自動水栓に接近する際に減速することを検知して吐水を制御する。つまり、被検知体の吐水部への接近、すなわち、受水部４０や吐水口３０の下や吐水流の軌跡上や吐水口３０からの吐水の受水部４０への着水地点などの到達地点へ被検知体が接近する際に減速することを検知して吐水を制御する。
【００１７】
図６は、被検知体（検知対象物）が目標とする到達地点までの距離に対する検知信号の周波数の変化を例示するグラフ図である。
図６に表したように、被検知体（人の手、被洗浄体、身体）が動いて、目標とする到達地点に達する場合には、被検知体の速度は到達地点に近づくにつれて遅くなり、それに従って検知信号の周波数は低くなる。そして、やがて到達地点の直前に達すると、検知信号の周波数は、所定の閾値周波数ｆ１以下となる。なお、ここでの目標とする到達地点は、人の手や被洗浄体の場合には、例えば吐水口３０の近傍であり、身体の場合には、例えば水栓装置の前である。
【００１８】
このような特性は、被検知体が、人の手または被洗浄体（図５（ａ）または図５（ｂ））、あるいは身体（図５（ｃ））のいずれであっても、使用者がセンサ部１００の検知可能範囲Ａ内においては、到達地点に近づくと減速することになる。
【００１９】
図７は、受水部４０で行われる使用者の手洗い行為以外の動作について説明する、この動きは、使用者にとっては水栓装置を利用する意思の無い動作であるため、センサ部１００は、誤検知しないようにする必要がある。
図７（ａ）は、使用者が手洗いを完了した直後に行う、水きり動作を示した図である。この行為は使用者によって様々な周期や動かし方があり、指先だけではじく場合や手を振る場合更には、腕全体を高さ方向に振る場合もある。いずれにしてもこれらの動作は、動き始めの動作は加速している動きになり、受水部に近づくにつれて減速しやがて止まる。また、引き戻すときに加速し、使用者の体付近に戻るときに減速し、やがて停止する。
また、図７（ｂ）は、使用者が水石鹸などを利用し、掌や手の甲に満遍なく石鹸を広げて汚れを落とす手もみ行為を示している。この動きも掌や甲を重ねてこすり洗いする際に、高さ方向に上下動させたり、前後方向に振動させたりする。いずれにしても、図７（ａ）と同様動き始めは加速し、やがて減速後停止する。次の手を戻し側に動かすときに動き始めに加速し、止まるときに減速する。
【００２０】
図８は、使用者が図７(ａ)、図７（ｂ）の動作を行ったときの検知信号の周波数の変化を例示するグラフ図である。
図８（ａ）は、図７の動きがはっきり検知信号として捕らえられたときであり、センサ部に対して加速後減速しながら接近や離遠を繰り返す動きを示している。このように、Ｐ２点において所定の周波数ｆ１を下回るため、この時点で検知／非検知の判断を決定すると誤検知につながるため、次に加速が生じるかどうかを見極めることが、必要になる。
また、図８（ｂ）は、センサ部１００から放射された電波が手や指先やあるいは腕の一部に照射され、あらゆる部位からの反射信号を受信したときに得られる検知信号の周波数変化を例示するグラフ図である。ドップラーセンサーは、移動体とセンサの電波放射方向（本実施例では、パッチアンテナを利用しているため、アンテナを配置している面）とが一直線方向である場合、移動体の速度とセンサが得られる信号とは式（１）の通りであるが、移動体と電波の放射方向との間に所定の角度θが存在すると、ドップラー周波数△Ｆは、下記の式（２）のような三角関数の係数が付与される。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ ×ｃｏｓ(θ)式（２）
従って、人体のいろんな面に電波が照射されると、センサ部と反射電波の方向とに様々な角度が生じるため、一定速度で動いた場合でも様々な周波数の検知信号を得ることになり、しかも人の動きが脈動している場合には、図８（ｂ）のように広い周波数の信号が一度に検知されることになる。
【００２１】
そのため、所定の周波数ｆ１を下回った後の動きが到達点に向かって止まろうとしている動きなのか、それとも繰り返し動作の瞬間的な低速の動きなのかをを見極めることが重要であり、以下図６と図８で得られる信号について制御部２００の動作を説明する。
【００２２】
図６に表した具体例においては、被検知体が動いてセンサ部１００の検知可能範囲内に入り、到達地点からの距離がｅ１のときに、センサ部１００から制御部２００に出力される検知信号の被検知体についての周波数が閾値ｆ１となる（図６のポイントｐ１）。このときに図８のポイントｐ２でも所定の閾値ｆ１を下回っているが、図８(ａ)の場合、その所定時間ｔ１後に検知信号の周波数は上昇し、やがてポイントＰ３にて周波数ｆ１を上回ることになる。ここで、ｆ１よりも高い周波数ｆ２を設定し、ｆ２よりも上回るかどうか確認すると、よりｆ１近傍の検知精度が向上し、ｆ１より高い周波数の見極め精度が高くなる。この結果によりこのポイントＰ３のタイミングで、判定部２３０は、バルブ２５０を開いて吐水を開始させる。同じように、図８(ｂ)では、ポイントｐ４にて閾値ｆ１を下回っているが、ここでは、ほぼ同タイミングで周波数ｆ１及びｆ２をも超えた検知信号を得ているため、このｔ１の時間は、人それぞれ様々な時間になる。従って、同タイミングから周期的な図６のポイントｐ１から到達地点（ｅ１）に達するまでの時間に比べて短くなるように、ｆ１の閾値が高い場合は、受水部の前面側で減速を検知することができるため、ｔ１は長めに設定することがよく、ｆ１の閾値が低い場合は、スパウトに近い側で減速を検知することになるため、ｔ１は短めに設定すると良い。好都合なのは、手の差し出す速度の早い人と遅い人用に２つの判断アルゴリズムを用意しておき、早い人には閾値ｆ１を高めにし、遅い人には低めに設定すると良い。また、加速している動きか否かをより精度を高めて判断する閾値ｆ２は、ｆ１と少し離したほうがよく、離すほど減速と加速の違いを確実に判別できるが、スパウトからの吐水を開始する判断が遅れるため、使用者が到達地点に達する前に吐水開始ができない可能性があるため、注意して設定した方が良い。本発明では、ｆ１を１０Ｈｚ,ｆ２を１５Ｈｚ、ｔ１を０．３秒に設定すると、被検知体は、さらに減速して到達地点に達しても、その直前に達したとき（ｅ１）にバルブ２５０を開いて吐水を開始させるように判定部２３０が吐水開始タイミングを制御することになり、誤検知無く被検知体が到達地点に達したときに、遅れることなく、吐水が開始される。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態１では、被検知体が減速して所定速度（ｖ１とする）以下になったことを検知したら、所定時間内に第１の所定速度以上の速度が無いことを確認できたときに、被検知体が目標とする到達地点の直前に達したものとして、吐水を開始させる。精度を上げるためには、第２の所定速度（ｖ２）を設定し、ｖ１より低い速度を検知した後にｖ２以上の信号の有無から判断するとよい。これにより、被検知体が到達地点に達すると同時に吐水が開始されるので、快適に使用できる。
【００２４】
図９は、本発明の第１の実施の形態においての被検知体の具体例を説明する側面図である。
図９（ａ）に表した具体例においては、人の手を被検知体ａとし、手が減速して速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、手が到達地点（吐水口３０の下や吐水流の軌跡上）の直前に達したものとして、吐水を開始する。
【００２５】
図９（ｂ）に表した具体例においては、歯ブラシやコップなどの被洗浄体を持った手を被検知体ａとしている。手に持つ歯ブラシやコップなどの被洗浄体には、センサ部１００によって検知しにくいものもあるが、これら被洗浄体の動きや速度は、それを持っている人の手と同じである。
そこで、上記の検知しにくい被洗浄体の洗浄のための吐水開始タイミングについては、それを持っている手が減速して速度ｖ１以下になったことを検知したら、被洗浄体が到達地点（吐水口３０の下や吐水流の軌跡上）の直前に達したものと考えることができる。
【００２６】
図９（ｃ）に表した具体例においては、歯ブラシやコップなどの被洗浄体そのものを被検知体ａとしている。手に持つ歯ブラシやコップなどの被洗浄体には、センサ部１００によって検知できる（検知しやすい）ものもある。
そこで、上記の検知できる被洗浄体については、これらの被洗浄体を被検知体ａとして、これら被洗浄体の洗浄のための吐水開始タイミングについて、被洗浄体が減速して速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、被洗浄体が吐水口３０の下や吐水流の軌跡上の直前に達したものとして、吐水を開始する。
【００２７】
図９（ｄ）に表した具体例においては、吐水口３０が受水部４０に突出していない場合に、身体を被検知体ａとしている。図９（ｄ）に示すように吐水口３０が受水部４０に突出していない場合など、吐水口３０が使用者に判りにくい場合には、使用者は水がどのように出るか判らないため、手を出しにくい。
そこで、このような場合には、身体を被検知体ａとして、身体が減速をして速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、バルブ２５０を開いて吐水を開始させ、あらかじめ瞬間的または連続的に吐水をする。
これにより、使用者は吐水流の軌跡が判り、ためらわずに手を出すことができる。
【００２８】
図９（ｅ）に表した具体例においては、使用者が車椅子に乗った方である場合に、身体を被検知体ａとしている。図９（ｅ）に示すように使用者が車椅子に乗った方である場合など、使用者が受水部４０の奥まで手を出すことが困難な場合にも、上記と同様に、身体を被検知体ａとして、身体が減速して速度ｖ１以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、バルブ２５０を開き、あらかじめ瞬間的または連続的に吐水をする。
車椅子などの使用者は、あらかじめ吐水された場所に手やコップなどを出せばよいので、受水部４０の奥まで手を延ばさなければ、検知されずに吐水が開始されないことがなくなり、楽な姿勢で使用できる。
【００２９】
図１０は、本発明の第１の実施の形態においての制御部２００による吐水開始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（ステップＳ１）、この検知信号から被検知体の周波数を求めて記憶する（ステップＳ２）。
【００３０】
この場合、例えば、検知信号の全周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）の内で最大の振幅を有する周波数を、その被検知体の周波数として求める。
【００３１】
次に、制御部２００は、求めた被検知体の周波数をもとに、被検知体が減速して所定速度ｖ１以下になったか否かを判定する（ステップＳ３）。
この被検知体の減速判定は、今回求めた被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ１と比較することによって判定される。
【００３２】
この場合の減速判定の手順としては、例えば、前回および前々回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ１を超えており、かつ今回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ１以下（従って前回の検知信号の周波数よりも低くなっている）であれば、被検知体が減速して速度ｖ１以下になったと判定し、そうでなければ、被検知体の速度は速度ｖ１を超えていることとなるので、被検知体は減速して速度ｖ１以下にはなっていないと判定する。なお、前回および前々回に求めた被検知体の周波数は、記憶手段２４０（図２、図３参照）に記憶させ、読み出すことができる。
【００３３】
その結果、被検知体が減速して速度ｖ１以下になっていない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、被検知体が減速して速度ｖ１以下になったと判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、で次のステップに行く。
【００３４】
次に、制御部２００は、求めた被検知体の周波数をもとに、被検知体が加速して所定速度ｖ１以上（ここではｖ２と設定）になったか否かを判定する（ステップＳ４）。
この被検知体の加速判定は、今回求めた被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ２と比較することによって判定される。
【００３５】
この場合の加速判定の手順も減速の場合と同様、例えば、前回および前々回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ２を下回っており、かつ今回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ２以上（従って前回の検知信号の周波数よりも高くなっている）であれば、被検知体が加速して速度ｖ２以上になったと判定し、そうでなければ、被検知体の速度は速度ｖ２を下回っていることとなるので、被検知体はそのまま減速して速度ｖ２以上にはなっていないと判定する。
【００３６】
その結果、被検知体が加速して速度ｖ２以上になった場合には（ステップＳ４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、被検知体が速度ｖ２以下であると判定した場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、でバルブ２５０を開いて吐水を開始させる（ステップＳ５）。
【００３７】
以上説明した第１の実施の形態によれば、被検知体が減速して所定速度以下になったことを検知し、その所定時間以内に速度ｖ２以上の検知信号を得られなかったら、吐水を開始させることにより、被検知体が目標とする到達地点に達すると同時に吐水がなされ、快適に使用できる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
使用者が歩いてきて水栓装置に接近し、手やコップなどを差し出して使用する場合のように、身体の接近と、手やコップなどの挿入と、の２回の動きがある場合には、身体の減速と手の減速の２度の減速が検知される。
そこで、本発明の第２の実施の形態では、１回目の減速を検知しても、それは身体の減速であるとして吐水を開始せず、続けて２度目の減速を検知したら、それは手や被洗浄体の減速であるものとして、吐水を開始させる。
【００３９】
つまり、第１の被検知体を身体、第２の被検知体を手やコップなどとして、第１の被検知体が減速して第１の所定速度（ｖ３とする）以下になったこと（第１回目の減速）を検知したあと、第２の被検知体が減速して第２の所定速度（ｖ４とする）以下になったことを検知したら、判定部２３０は、第２の被検知体が目標とする到達地点の直前に達したものとして、吐水を開始させる。
これにより、身体の接近と、手やコップなどの挿入と、を識別でき、身体の接近のみによって吐水を開始することはなく、手や被洗浄体が到達地点（例えば吐水口下や吐水流の軌跡上））に達すると同時に吐水がなされ、無駄な吐水を抑制して快適に使用できる。
【００４０】
図１１は、本発明の第２の実施の形態における被検知体の動作を説明するための上面図である。使用者は、水栓装置に接近して、その手あるいは手に持った被洗浄体（歯ブラシ）やコップなどを出す一連の動作をする。
まず、図１１（ａ）に示すように、第１の被検知体（身体）ｂ１である使用者は、歩いて水栓装置に接近し、水栓装置に接近するにつれて減速し、水栓装置前の到達地点に達する。次に、図１１（ｂ）に示すように、使用者が第２の被検知体ｂ２である手または被洗浄体を動かし、この手または被洗浄体は、吐水部への接近、すなわち受水部４０や吐水口３０の下や吐水流の軌跡上や吐水口３０からの吐水の受水部４０への着水地点などの到達地点に接近するにつれて減速する。
【００４１】
図１２は、被検知体（検知対象物）の目標とする到達地点からの距離に対する検知信号の周波数の変化の例を示す図である。この具体例では、到達地点は、第２の被検知体（使用者の手など）の到達地点である吐水口３０の下や吐水流の軌跡上であるものとする。
【００４２】
図１２に示すように、使用者が動いて水栓装置に接近するにつれて、第１の被検知体（使用者の身体）の速度は遅くなり、それに従って検知信号の周波数は低くなり、やがて水栓装置の直前まで達すると、使用者は減速してその速度が第１の所定速度ｖ３以下になり、検知信号の周波数は低くなって閾値周波数ｆ３以下となる（図１２のポイントｐ５）。使用者の速度がｖ３で、検知信号の周波数がｆ３のとき、第２の被検知体の上記到達地点からの使用者の距離はｅ２である。
【００４３】
次に、使用者が手を動かすと、第２の被検知体（使用者の手など）の速度は、上記使用者の身体の場合と同様に、上記到達地点に近づくにつれて遅くなり、やがて到達地点の直前まで達すると、使用者の手などは減速してその速度が第２の所定速度ｖ４以下になり、検知信号の周波数は低くなって閾値周波数ｆ４以下となる。第２の被検知体（使用者の手、被洗浄体）の速度がｖ４で、検知信号の周波数がｆ４のとき、上記到達地点からの第２の被検知体の距離はｅ３（＜ｅ２）である。なお、所定速度ｖ３とｖ４の大小関係や、閾値周波数ｆ３とｆ４との大小関係については、図１２に例示したものには限定されず、略同一でもあってもよく、あるいは図１２に表した具体例とは逆の大小関係であってもよい。
【００４４】
第２の実施の形態においては、第２の被検知体が減速して速度ｖ４になった後、所定時間ｔ２以内に加速を見極める速度ｖ５を検知しないタイミングでバルブ２５０を開く。これにより、第２の被検知体（使用者の手、被洗浄体）が到達地点（吐水口３０の下や吐水流の軌跡上）に達したときに、吐水を開始できる。
【００４５】
図１３は、第２の実施の形態においての制御部２００による吐水開始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（ステップＳ１）、この検知信号から第１の被検知体の周波数を求めて記憶手段２４０に記憶する（ステップＳ２）。
【００４６】
この場合、例えば、検知信号の周波数帯域（０〜１００Ｈｚ）の内、振幅のピーク値を有する周波数を、その第１の被検知体の周波数とする。
【００４７】
次に、判定部２３０は、求めた第１の被検知体の周波数をもとに、第１の被検知体（身体）が減速して所定速度ｖ３以下になったか否かを判定する（ステップＳ３）。
この第１の被検知体の減速判定は、今回求めた第１の被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある第１の被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ３と比較することによって判定される。なお、前回以前にすでに求めた第１の被検知体の周波数や、あらかじめ設定されている閾値ｆ３などは、記憶手段２４０（図２、図３）に格納しておくことができる。
【００４８】
この場合の減速判定の手順としては、例えば、前回および前々回求めた第１の被検知体の周波数が閾値ｆ３を超えており、かつ今回求めた第１の被検知体の周波数が閾値ｆ３以下（従って前回の周波数よりも低くなっている）であれば、第１の被検知体が減速して速度ｖ３以下になった（第１回目の減速検知をした）と判定し、そうでなければ、第１の被検知体は減速して速度ｖ３以下にはなっていない（第１回目の減速検知をしていない）と判定する。このとき第１の実施例と同様、速度ｖ３より高い速度に相当する閾値ｆ３＋αを設定し、ｆ３＋αを所定時間以内（ｔ１）に超えなければ減速確定とし、超えた場合はステップＳ１に戻る。
【００４９】
その結果、第１の被検知体（身体）が減速して速度ｖ２以下になっておらず、第１回目の減速検知が未だなされていない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。
一方、第１の被検知体が減速して速度ｖ３以下になり、第１回目の減速検知をしたと判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御部２００は、例えば第１回目の減速検知をしたことを記憶した上で、ステップＳ１０に進む。
【００５０】
制御部２００は、ステップＳ１０で再び検知信号を取得し、この取得した検知信号から、今度は第２の被検知体（使用者の手やその手に持ったコップなど）の周波数を求める（ステップＳ１１）。
【００５１】
この場合、第１回目の減速検知をしたあとに、判定の対象とする周波数を第１の被検知体のものから第２の被検知体のものに切り換えることが必要となる。そこで、第１の被検知体の周波数はすでに第１の閾値ｆ３以下になっていると考えられるので、第１回目の減速検知をしたあと、最初に第２の被検知体の周波数を求めるときには、例えば、所定時間ｔ１以上経過した後、検知信号のｆ３を超える周波数帯域の内で最大の振幅を有する周波数を、第２の被検知体の周波数として検知を続ける。
【００５２】
次に、判定部２３０は、第２の被検知体（手や被洗浄体）が減速して所定速度ｖ４以下になったか否かを判定する（ステップＳ１２）。
この第２の被検知体の減速判定は、例えば、今回検知した第２の被検知体の周波数を、前回以前に検知した第２の被検知体の周波数や、あるいはあらかじめ設定されている閾値ｆ４と比較することによって判定することができる。
【００５３】
そして、第１の被検知体（手やコップなど）が減速して速度ｖ４以下になったか否かを、第１回目の身体の減速検知判定と同様の手順で判定する（ステップＳ１２）。ただし、周波数の閾値としてはｆ４を用いる。
【００５４】
この第２回目の減速検知の判定手順としては、例えば、前回および前々回検知した第２の被検知体の周波数が閾値ｆ４を超えており、かつ今回検知した第２の被検知体の周波数が閾値ｆ４以下（従って前回の周波数よりも低くなっている）であれば、第２の被検知体が減速して速度ｖ４以下になった（第２回目の減速検知をした）と判定し、そうでなければ、第２の被検知体は減速して速度ｖ４以下にはなっていない（第２回目の減速検知をしていない）と判定する。
【００５５】
その結果、第２の被検知体（手や被洗浄体）が減速して速度ｖ３以下になっておらず、第２回目の減速検知が未だなされていないと判定した場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、上記ステップＳ１０に戻って再び検知信号を取得する。
一方、第２の被検知体が減速して速度ｖ３以下になり、第２回目の減速検知をしたと判定した場合には、（ステップＳ１２でＹＥＳ）、で次のステップに行く。
【００５６】
次に、制御部２００は、求めた被検知体の周波数をもとに、被検知体が加速して所定速度ｖ５以上になったか否かを判定する（ステップＳ１３）。
この被検知体の加速判定は、今回求めた被検知体の周波数を、前回以前にすでに求めてある被検知体の周波数や、およびあらかじめ設定されている閾値ｆ５と比較することによって判定される。
【００５７】
この場合の加速判定の手順も減速の場合と同様、例えば、前回および前々回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ５を下回っており、かつ今回求めた被検知体の周波数が閾値ｆ５以上（従って前回の検知信号の周波数よりも高くなっている）であれば、被検知体が加速して速度ｖ５以上になったと判定し、そうでなければ、被検知体の速度は速度ｖ５を下回っていることになるので、被検知体はそのまま減速して速度ｖ５以上にはなっていないと判定する。
【００５８】
その結果、被検知体が加速して速度ｖ５以上になった場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、上記ステップＳ１０に戻って、再び検知信号を取得する。
また、被検知体が速度ｖ５以下であると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、で制御部２００は、バルブ２５０を開いて吐水を開始させる（ステップＳ４）。
【００５９】
第２の実施の形態によれば、第１の被検知体（使用者の身体）と第２の被検知体（使用者の手やその手に持った被洗浄体）についての２度の減速検知を検知したら、吐水を開始させることにより、身体と手や洗浄体とを区別して、手や洗浄体が目標とする到達地点に達すると同時に吐水がなされ、無駄な吐水を抑制しつつ快適に使用できる。
【００６０】
（第３の実施例）
図１４（ａ）に水栓装置の第３の実施例の概観図を示し、図１４（ｂ）に図１４（ａ）の上視図を示し、図１４（ｃ）に図１４（ｂ）のＡ視断面図を示す。
【００６１】
図１４に示す水栓装置５００は、水道水を供給するためのスパウト５１０と、スパウト５１０から吐水される水を受ける陶器性の受水部５２０と、受水部５２０の内部に利用者の手やコップや雑巾等の被洗浄物である被検知体が侵入してきたことを検知する電波センサ５３０と、スパウト５１０からの吐止水を切替えるバルブ５４０と、センサ部５３０からの信号に基づき、バルブ５４０のｏｎ，ｏｆｆを制御する制御部５５０とで構成されている。ここで、第１、第２実施例とはことなり電波センサ５３０は、受水部５２０の前面側５２０ａに配設されている。
【００６２】
水栓装置５００は、受水部５２０の近傍のみを検知したときにスパウトからの吐水を開始する吐水開始用スイッチとして利用する吐水口近傍の検知エリアと、手を差し出せば即差し出した手に水を供給できるように吐水口近傍の検知エリアと、の二つの検知エリアを設定でき、前者を第一検知エリアａ、後者を第ニ検知エリアｂとして以下説明する。
センサ部５３０は、水あるいは金属に対して反射するため、被検知体の素材によらず検知することができ、第一検知エリアａを設定した場合では、利用者の手などの被洗浄物が侵入されると、センサ部５３０が被検知体を検知して、その結果が制御部５５０に転送され、制御部５５０がバルブ５４０を開動し、スパウト５１０から水道水を吐水する。したがって、第一検知エリアａは、スイッチ機能を有しているエリアであり、利用者が手を差し出しやすいように受水部５２０の手前の端部５２０ａにマーカー５６０を釉薬を用いて設けた方が使いやすく、他の方法としては、樹脂製やガラス製の可視光を透過する素材で受水部２を形成し、内部にＬＥＤ等の発光部材を点灯させて利用者の洗浄行為を誘導してもよい。その場合は、第ニ検知エリアｂは、スパウト５１０からの給水を継続するか、止水に切替えるかを識別するための自動止水機能を有しているエリアとなる。この検知方法の利点は、使用者がスパウトから吐水を開始させたいとき意外である、例えば物を受水部に置くための行為や受水部に置かれたものを取り上げる行為に対しては、スパウト５１０から水道水を供給することはないため、袖や服を濡らすことなく節水性の高い水栓装置を提供することができる。
一方、第ニ検知エリアｂに検知エリアを設定した場合は、手を差し出す行為と洗浄行為が一つのアクションで成立するため、さっと手洗い動作を行うことができるため、手先のみをすばやく洗いたいときには好都合の水栓装置となる。
【００６３】
本実施例における使用者の手が第一，第二検知エリアの双方に向かってくる手の速度は、第一の実施例で説明した図４（ａ）と同じ挙動を示す。ただし、手のセンサ部５３０からの距離に対する検知信号の振幅（電圧）を図１５に示すと、手がセンサ部５３０に近づくまで、即ち第一の検知エリアに接近するまでは、手からの反射波が大きくなるため振幅が大きくなっている。その後第二検知エリアに向かっていくと、センサ部５３０から離遠する動きとなるため、振幅が減少する方向になる。
【００６４】
従って、第一検知エリアに差し出された被検知体をトリガにして、スパウト５１０から制御する場合は、第一実施例で示した図１０のフローチャートにしたがい制御部５５０が実施すると、被検知体が第一検知エリアに到達する前に水が供給される使い勝手の良い水栓装置５００を提供することができる。また、第二検知エリアに差し出された被検知体をトリガにして、水を供給する場合にも制御部５５０は、第一実施例で示した図１０のフローチャートに基づく制御を行えばよいが、被検知体から得られる振幅が減衰していくため、所定の周波数（例えばｆ１）の有無を判断する電圧値の閾値は、第一の実施例や第一検知エリアに近づく場合に比べて下げるか、振幅の低下した分、増幅回路を設けて増加した方が良い。尚、この振幅値と周波数は、センサ部５３０から電波の送受信する方向と、使用者が差し出す被検知体の方向とのなす角度によって、被検知体が到達点に達する時にセンサ部５３０が得られる信号の周波数と振幅は変化するため、受水部５２０、スパウト５１０、センサ部５３０の位置関係により適宜調整することは言うまでも無い。
いずれにしても、本発明によれば、被検知体が目標物に到達する前の早いタイミングで使用者に水を供給することができるため、水に対して被洗浄物を差し出すような感覚になり、使い勝手の良い水栓装置を提供することができる。
【００６５】
（第４の実施例）
図１６に水栓装置の第４の実施例の断面図を示しす。
【００６６】
水栓装置７００は、水道水を供給するためのスパウト７１０と、スパウト７１０から吐水される水を受ける受水部７２０と、制御部７５０と、スパウト７１０からの吐止水を切替えるバルブ７４０とで構成されている。スパウト７１０は、内部にセンサ部７３０と、電波センサ７３０のアンテナから送受信する電波をスパウト７３０の吐水出口７３５まで導く導波管７６０と、バルブから吐水口まで水を搬送する給水ホース７７０とが内蔵されている。
【００６７】
導波管７６０は、使用する電波の周波数と通過させたい発振モードに基づきそのサイズは決定されており、ここではサイズを最も小さくできるＴＥ１０モードを想定した形状にしている。形状は方形でも円形でも良く、スパウト７１０のデザインにより決定すればよくここでは方形型を採用している。また、導波管７６０の吐水出口７３５側の開放端７６０ａには、水道水の進入を防ぐための封し部材７８０が挿入されている。尚、導波管７６０は、直線構造だけでなく、屈曲させたり、湾曲させてもその内部の電波の通過するを使用する周波数に対して確保すれば、アンテナからの電波をほとんど減衰することなく吐水口まで伝達することが可能なため、導波管はセンサ部と吐水口を連結するようにスパウト構造に併せて構成すればよく、センサ部は図面に示した受水部側に配置したり、受水部の上面のスパウト内部に配置したり、スパウト内部に拘らず、受水部に配置しても良い。いずれにしても、センサ部に故障があったときにはメンテナンスしやすい構造を提供できる。
【００６８】
このように配置したことにより、センサ部７３０のアンテナから放射された電波は、導波管７６０の内部を通過し、封し部材７８０を通過後、受水部７２０に向かって放射される。被洗浄体である手がスパウト７１０近傍に存在すると、手から反射した電波が封し部材７８０、導波管７６０を通過し、センサ部７３０のアンテナで受信できる。
このように水栓装置を構成しても、センサ部７３０の構成や制御部７５０が実行する吐水アルゴリズムは、第１の実施例と同様につき省略するが、差し出す手が到達地点に到達する前にスパウト７１０から早いタイミングで水を供給することができるため、使い勝手の良い水栓装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる水栓装置の構成を表す図である。
【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】第１の実施の形態においてのセンサ部１００から出力される上記検知信号の特性を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態においての被検知体の動作を説明する図である。
【図６】第１の実施の形態においての被検知体の目標とする到達地点からの距離に対する検知信号の周波数の変化の例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態においての被検知体の洗浄行為以外の説明する図である。
【図８】図７の洗浄行為以外の１検知信号の周波数の変化の例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態においての被検知体の具体例を説明する側面図である。
【図１０】第１の実施の形態においての制御部２００による吐水開始手順を説明するフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態においての被検知体の動作を説明する上面図である。
【図１２】第２の実施の形態においての被検知体（検知対象物）の目標とする到達地点からの距離に対する検知信号の周波数の変化の例を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態においての制御部２００による吐水開始手順を説明するフローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態においてのセンサ部から出力される上記検知信号の特性を説明する図である。
【図１６】第４の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０，７７０ 給水ホース、
３０，５１０，７１０吐水口（スパウト）、
４０，５２０，７２０ 受水部、
１００，５３０，７３０ センサ部、
１１２、１１２ａ、１１２ｂ アンテナ、
１１４ 送信部、
１１６ 受信部、
１１８ 差分検出部、
２００，５５０，７５０ 制御部、
２１０ フィルタ、
２２０ 周波数検出部、
２３０ 判定部、
２５０，５４０，７４０ バルブ、
５００，７００ 水栓装置、
７６０ 導波管、
７８０ 封し部材、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水部と、
受水部と、
前記吐水部からの吐止水を切り替えるバルブと、
電波を放射し、被検知体により反射した反射信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射信号によって被検知体の有無を判断する検知部と、
前記検知部から出力される検知信号に基づいて被検知体の速度を識別し、その結果に基づき前記バルブの開閉を制御する制御部と、
を備えた水栓装置であって、
前記制御部は被検知体の速度が第一の閾値より高い状態から前記第一の閾値以下の状態に変化した後、
所定時間の間、前記第一の閾値よりも高い速度状態に変化しないことを識別すると、
前記バルブを開動作させることを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第１のフィルタにて被検知体が吐水部に向かって所定の速度になったことを識別した後、その時の速度よりも早い第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置。
【請求項３】
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第２のフィルタにて速度を識別した後、その時の速度よりも低い第１のフィルタで識別した時に、その所定時間内に第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置。
【請求項１】
吐水部と、
受水部と、
前記吐水部からの吐止水を切り替えるバルブと、
電波を放射し、被検知体により反射した反射信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射信号によって被検知体の有無を判断する検知部と、
前記検知部から出力される検知信号に基づいて被検知体の速度を識別し、その結果に基づき前記バルブの開閉を制御する制御部と、
を備えた水栓装置であって、
前記制御部は被検知体の速度が第一の閾値より高い状態から前記第一の閾値以下の状態に変化した後、
所定時間の間、前記第一の閾値よりも高い速度状態に変化しないことを識別すると、
前記バルブを開動作させることを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第１のフィルタにて被検知体が吐水部に向かって所定の速度になったことを識別した後、その時の速度よりも早い第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置。
【請求項３】
前記制御部は、異なる速度を識別できる少なくとも２ヶのフィルタを有しており、
第２のフィルタにて速度を識別した後、その時の速度よりも低い第１のフィルタで識別した時に、その所定時間内に第２のフィルタによる識別結果を基に前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の水栓装置。
【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２０１０−１４４４９６（Ｐ２０１０−１４４４９６Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２６５４６（Ｐ２００８−３２６５４６）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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