水栓装置
【課題】
本発明は、使用者が水栓装置を使用する行為のみを確実に検知し、且つ水栓装置から供給される吐水を使用者が欲するタイミングで供給可能である水栓装置を提供する。
【解決手段】
本発明の水栓装置は、吐水口と、放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて吐水口への吐水供給の有無を切り替えるバルブの開閉制御を行う制御部と、を備えた水栓装置であって、前記制御部は、前記検知信号を記憶するメモリ部を有し、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする構成。
本発明は、使用者が水栓装置を使用する行為のみを確実に検知し、且つ水栓装置から供給される吐水を使用者が欲するタイミングで供給可能である水栓装置を提供する。
【解決手段】
本発明の水栓装置は、吐水口と、放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて吐水口への吐水供給の有無を切り替えるバルブの開閉制御を行う制御部と、を備えた水栓装置であって、前記制御部は、前記検知信号を記憶するメモリ部を有し、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知体の検知精度を向上させつつ、被検知体の挿入に対して最適なタイミングで洗浄水を供給可能な水栓装置に関する。
【０００２】
従来、水栓装置において、被検知体の挿入に伴い吐水を開始する水栓装置があった。この水栓装置は、水栓装置に搭載されているセンサ部から所定の距離に達したことを検知して吐水を行うものであり、一般的には吐水口近傍に被検知体を挿入することにより吐水を開始するものであった。
【０００３】
さらに、センサ部が、例えば光の投受光にて物体の有無を検知するものであり、被検知体がセンサ部から所定の距離に存在するか否かを判定する水栓装置（特許文献１）や、検知精度を向上させるために被検知体が検知範囲に挿入されたことを確認し、更に所定の閾値を超えた場合に被検知体の存在を認識するような時系列的な判断で被検知体の有無を判定する水栓装置があった。
【特許文献１】特開２００７−３１５０４１号
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、吐水口近傍に被洗浄物を挿入することにより吐水が開始される水栓装置においては、吐水口近傍における洗い作業にて、手が検知範囲に入ったと同時にバルブを開動作させる制御を行うために、例えば水栓装置近傍にて吐水を行うことを目的としない動作において検知範囲に手が挿入された場合においても吐水を開始してしまう恐れがあった。
【０００５】
また、検知精度向上のために被検知体の確認を時系列的に行う構成の場合、一旦被検知体を確認した後に再度確認を行うために、再確認を行うための検知信号の収集や、収集した信号を分析する等の制御を別途設けるために、吐水を行なうタイミングが使用者の吐水を欲するタイミングとは異なり、使用者が吐水が開始されるのを待つといった動作が発生する可能性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明においては、使用者が水栓装置を使用する行為のみを確実に検知し、且つ水栓装置から供給される吐水を使用者が欲するタイミングで供給可能である水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的達成のために、吐水口と、放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて吐水口への吐水供給の有無を切り替えるバルブの開閉制御を行う制御部と、を備えた水栓装置であって、前記制御部は、前記検知信号を記憶するメモリ部を有し、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする水栓装置が提供できる。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、前記制御部は、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号が所定の第２状態になったことを判定する第２判定を更に実施し、第２判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間後の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする水栓装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検知信号が所定の値を満足した以前の信号から、被検知体の状態を判断して、水栓装置を使用するための動作か否かを判断することにより検知精度が向上し、使用者の意思に沿った吐水を供給することが可能となる。また、検知信号が所定の値を満足した以前の信号を用いることにより、既に取得した検知信号であるために、検知信号から必要な信号を収集し終えるまでに有する時間を削減できるために、使用者の欲する最適なタイミングで吐水を供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明の水栓装置に関する概略構成図を示す。図１は、吐水口１と、放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部５と、前記センサ部５からの検知信号に基づいて吐水口１への吐水供給の有無を切り替えるバルブ３の開閉制御を行う制御部４と、を備えた水栓装置である。また、図２に本発明の水栓装置に搭載された制御部４の一例の概略構成図を示す。前記制御部４は、センサ部５からの検知信号を記憶するメモリ部９と、検知信号がどのような状態かを判定してバルブ３への開閉信号を送信する判定部８とを有する構成としている。本発明においては、図２（A）においては、判定部８の内部にメモリ部９を搭載した制御部４についての構成を示す。判定部８は、例えばマイコンのような信号処理、及び外部機器に対して信号を送信できる部材とした場合に、内部に搭載されているメモリをメモリ部９として使用する構成となる。この構成であれば、別途メモリ部を制御部４に搭載することなく本発明の制御部の構成を実施することが可能となり、小型化を図ることが可能となる。また、図２（B）においては、判定部８の外部にメモリ部９を接続した制御部４の構成を示す。センサ部５からの検知信号は一旦判定部８に入力され、判定部内部でメモリ部９に検知信号を送信する構成となる。この構成であれば、例えば長時間の検知信号をメモリ部９にて保存する場合に、判定部８内部に搭載されたメモリであれば保存できないような大容量の検知信号も容易に保存することが可能となり、被検知体の状態をより精度良く識別することが可能となる。また、図２（C）においては、センサ部５からの検知信号を信号処理する信号処理部１０を有し、信号処理部の後段にメモリ部９を内蔵した判定部８を設ける構成となっている。このような構成により、例えば検知信号を様々な周波数帯にて分別して、各周波数帯の検知信号の特性を見るような制御を行う場合において、判定部８における信号処理の負荷を低減することが可能となり、そのために判定部からバルブ３に対して送信する開閉信号を送るか否かの判定速度も向上するため、検知したタイミングに対して迅速にバルブ３の開閉動作が可能となる。また、図２（D）においては、信号処理部１０の後段にメモリ部９を別途搭載した判定部を接続する構成について記載している。この構成であれば、信号処理部１０において、検知信号を様々な信号に分類する等の作業によって発生する大容量の検知信号のように判定部８内部のメモリ部９で処理できない量の信号についても保存可能となるため、被検知体の状態を示す様々な情報を蓄積し、バルブ３の開閉を判定するために使用することが可能なため、より検知精度を向上させることが可能となる。なお、本発明のメモリ部９における検知信号の蓄積方法は、例えば時系列的に随時更新する方法等があるが、メモリ部９に第１、及び第２判定時の前後の検知信号を確実に蓄積可能な方法であれば、同様の効果を得ることが可能となる。
【００１１】
次に、本発明の水栓装置において、センサ部５の検知範囲が異なる場合において、制御部４におけるバルブ３の開閉制御について図面を用いて説明する。図３に、吐水口１近傍に被検知体を検知してバルブ３の開動作を判断する検知範囲を設けた水栓装置の構成について示す。本実施例の水栓装置においては、被検知体が吐水口１近傍に存在することによってバルブ３の開動作を行うものである。但し、吐水口１近傍に被検知体があるだけを検知した場合には、水栓装置近傍で作業等を行った場合に、誤って検知範囲に手を挿入してしまい、そのためい誤吐水を行う可能性があった。そこで、本実施例における水栓装置においては、バルブ３を開動作させる判定を行う検知範囲に被検知体が挿入された場合に、それ以前の検知信号に基づいて被検知体がどのようにして検知範囲に挿入されたかを判定して吐水を行う構成としている。なお、本発明の水栓装置では、吐水口１と対峙する方向から電波を放射して、吐水口１近傍に電波を送信する構成としているが、センサ部５を別の場所に設置して、吐水口１近傍に対して電波を放射できる構成であれば、同様の効果を得ることが可能となる。更に、例えば、吐水口１近傍に被検知体が侵入したことを判定する第1判定とした場合に、第1判定以前の被検知体の状態である吐水口１近傍に移動する被検知体の情報を収集する場合には手の挿入軌跡に対して略平行に電波を放射する構成にすることにより、第1判定を行う情報を収集しやすくするだけでなく、第1判定以前の検知信号をより精度良く検知することが可能となる。
【００１２】
図３の構成における制御部４での検知信号の識別、及びバルブ３の開閉制御に関する流れを図４に示した被検知体を検知した際の検知信号を用いて説明する。図４には、被検知体が吐水口１方向に接近して、吐水口近傍にて被検知体が略静止の状態になった検知信号を示している。ここで、図４は横軸を時間、縦軸を電圧値で示している。
本実施例においては、制御部４における第１判定を、吐水口１近傍に被検知体が接近したことを判定基準とし、吐水口近傍に接近したか否かを判定するために電圧値を用いて判定を行っている。センサ部５は電波を用いた形式のため、得られる検知信号はある基準値を基準として動きを検知すると被検知体の動きの速度や、進入方向によって周波数が異なる検知信号が出力されるものである。そこで、吐水口１近傍に接近したことを判断するために、基準値に対して高い側と低い側に電圧の閾値を設けて、この閾値を検知信号が基準値に対して離れる方向に超えた場合に、被検知体が吐水口１近傍に接近したと判断するものである。なお、閾値を基準値に対して両側に持たないような方法としては、検知信号を全波整流することにより、基準値よりも高い側のみに閾値を設けることも可能である。更に、閾値を検知信号が超えたと判断する際に、少なくとも所定時間は検知信号が閾値を超えなければ、吐水口１近傍に被検知体が接近したと判断しない方法がある。この方法により、検知信号に瞬間的に発生したノイズにより、被検知体が接近していないにも関わらず第１判定を行うことを抑制することが可能となる。
【００１３】
ここで、被検知体が吐水口１近傍に接近したことにより、検知信号が閾値を超え、更に所定時間閾値を越える状態を保持したので、この時点で制御部４は被検知体が吐水口１近傍に接近したと判定して第１判定を行う。制御部４は第１判定を行うと、第１判定よりも以前の検知信号をメモリ部９より引き出す。本実施例においては、第１判定を行う以前の、検知信号が閾値を超えた時点から一定時間の検知信号を引き出す設定としている。制御部４は、引き出した以前の検知信号を分析し、その結果を基にバルブ３の開動作を行うかを決定してバルブ３に開閉信号を送信する。図４においては、ある周波数で振幅値が徐々に増加する傾向を確認することができる。これは被検知体がセンサ部５から放射される電波の進行方向に対して略平行に接近していることが推測される。これにより、被検知体は水栓装置を使用するために吐水口１近傍に対して接近したと判断できる。この第１判定以前の検知信号を用いることで、第１判定を吐水口近傍に被検知体がいることに対する判定とすると、吐水口１近傍に接近するまでの過程を把握することが可能となり、水栓装置を使おうとしているかを判断することが可能となるため、水栓装置を使用しない物体や動作に対する誤検知を防止することが可能となる。更に、第１判定の以前の信号であるすでに収集済みの検知信号を用いることで、第１判定後に別途検知信号の収集を行う必要も無いため、検知してから吐水するまでの時間を短縮することが可能となり、被検知体が水栓装置を使用したいタイミングで吐水を行なうことが可能となる。
【００１４】
なお、本実施例においては、第１判定以前の検知信号が、吐水口１近傍に接近してくる動きについて記載したが、それ以外の動きも検知信号の周波数変化や検知信号の振幅値の変化から推測することは可能である。本実施例のように、検知信号に対して何も信号処理せずに傾向を把握できる場合もあるが、それ以外の方法としては、例えば、制御部４に設けた信号処理部１０にて所定の周波数帯の検知信号をメモリ部９に蓄積し、蓄積した検知信号を用いて第１判定以前の非検知体の動きを識別する方法もある。詳細としては、例えば、非常に低い周波数帯（０〜１０Ｈｚ）のフィルタを信号処理部１０に設け、被検知体が吐水口１近傍に接近して吐水口近傍で減速する動きを取ることにより、被検知体が吐水口１近傍に差し出されるために停止しようとしていることを判定することが可能となり、吐水口１近傍を通過する動きと識別することが可能となる。このように、第１判定以前の信号をどのように収集して、その収集された検知信号をどのように利用するかによって、水栓装置を利用する被検知体を確実に識別することが可能となる。
【００１５】
次に、図３とは異なり、センサ部５の検知範囲を吐水口１からも吐水を受ける受水部１１の壁面近傍に設けた場合の水栓装置におけるバルブ３の開閉までの流れを示す。図５に受水部１１壁面近傍に吐水を開始するための検知範囲を持った水栓装置の概略構成図を示す。本実施例の水栓装置は、受水部１１の壁面近傍に設けられた検知範囲に被検知体を進入させることで吐水が開始されるものである。このような水栓装置は、例えば吐水口１近傍にて様々な動作や検知対象物が混在する場合に誤検知を低減させることが可能であり、例えば、キッチンに備えられた水栓装置のように、シンク内部にて様々な動作があり、更に調理器具等が吐水口１近傍に存在するような環境である。センサ部５設置場所は、図５においては受水部１１の側壁面に設置しているが、使用者が意図して操作したことが判断できる場所であれば同様の効果を得ることが可能となる。例えば、シンク壁面の吐水口１に対峙した壁面や、受水部１１の側面と連接する受水部１１上面などのように、水栓装置近傍や受水部１１内部にて作業等を行う際に誤って操作する可能性の低い場所に設置するのが望ましい。
【００１６】
図５におけるバルブ３の開閉制御について得られた検知信号図である図６を用いて詳細に記載する。図６においては、被検知体をセンサ部５により構成された吐水検知範囲近傍に接近させ、その後吐水口１から吐出される水の軌跡や吐水口１に対して移動する際の検知信号図である。本実施例においては、第１判定をセンサ部５の近傍への接近による検知信号の振幅値で行うものとしている。図４の検知信号と同様に、第１判定の際には、ノイズによる誤検知を防止するために、所定時間閾値を超えた状態を判断して第１判定が成立する構成としている。ここで、第１判定はセンサ部５に接近したことを判定するものであるため、第１判定以前の検知信号はセンサ部５近傍への被検知体の接近を示すものであり、図６においても検知信号の振幅値が時系列的に増大しているため、確実にセンサ部５に対して被検知体を接近させようとしていることが確認できる。そこで、制御部４はバルブ３に対して開動作を指示して吐水を開始することが可能となる。図３の水栓装置では吐水口１近傍に対する被検知体の有無、及び接近する検知信号を基に吐水の制御を行ったが、本実施例においては、センサ部５が設置された受水部１１壁面近傍での被検知体の有無、及び接近する検知信号を基に吐水の制御を行っており、センサ部５の設置場所や被検知体の有無や状態を判定する場所を変更しても、吐水をするための動作か否かを判定することが可能となるため、水栓装置を使用しない様々な動きに対しての誤検知を低減することが可能となる。更に、本実施例のように、吐水口１から離れた場所にて被検知体の有無や状態を識別する構成の場合、被検知体が吐水口１から吐出される水の軌跡上や吐水口近傍に到達する前に吐水を開始することが可能となるため、被検知体を挿入する目標を使用者が明確にすることが可能となるため、吐水を行うための操作後に素早く水栓装置を使用することが可能となる。
【００１７】
図５の構成にて、バルブ３の開閉制御について他の手段を記載する。図６において、センサ部５近傍における被検知体の有無を判定する第１判定を行い、第１判定以前のセンサ部５に対する被検知体の状態を判断する構成となっていたが、更に被検知体がセンサ部５に接近したことを判断する判定を第２判定とするものである。センサ部５への接近を判定する第２判定を行うと、本発明の水栓装置においては、第２判定を行うと、第１判定より所定時間以降の検知信号を用いて、バルブ３の開閉動作を決定するものである。第２判定後に第１判定以降の検知信号を用いてバルブ３の開閉動作を判定するのは、例えば、図５の水栓装置において、被検知体がセンサ部５に接近して、その後被検知体が受水部１１内部に置いたままになっていることや、被検知体を受水部１１外部に移動させた場合等の使用があるためである。詳細としては、例えばキッチンにおいて、受水部１１であるシンク内部に鍋を置いて、鍋をセンサの設置された側壁近傍にずらした場合においては、センサに対して被検知体が接近して、更にセンサの近傍に存在することになるため、第１判定のみの開閉制御においては鍋をずらす等の作業において誤吐水を起こす可能性が高い。そこで、本実施例のように、更に第２判定後に第１判定以降の検知信号から、更に被検知体がどのような動作を行ったかを識別する手法を用いることで、更に検知精度を向上させる構成としたものである。
【００１８】
第２判定を用いたバルブ３の開閉制御に関して、図６を用いて説明する。上記に記載のように被検知体がセンサの近傍に存在することを判定する第１判定の後に、第１判定よりも以前の検知信号を用いて、センサ部５へ被検知体が接近していることを判定している。センサ部５への接近を判定できたら第２判定を行い、第２判定後、第１判定よりも以降の検知信号を基に、センサ部５からどのような状態になったかを吐水操作以降の被検知体の動きを用いて分析を行う。例えば、図６のように、非常に低い周波数帯で、且つ大きな検知信号を検出でき、その後ある周波数帯で検知信号の振幅値が減少する傾向にあることが確認された場合には、非常に低い周波数で大きな検知信号の振幅値を得られえた箇所は、被検知体がセンサ部５の近傍にて略静止の状態になっていると判断でき、これはセンサ部５近傍にて被検知体をセンサ部に対してかざしている状態であることが判断できる。更に、ある周波数にて検知信号の振幅値が減少するような動きを行っているが、これはセンサ部５から離遠する動きで、吐水口１や吐水軌跡近傍に向かって移動していると判断できる。これにより、先程示した鍋をずらした後に鍋を置いたままにする動作との識別が可能となり、吐水操作を行った後に水栓装置を使用しようとしているのかを判断することが可能となるため、吐水操作における検知精度をより向上させることが可能となる。但し、第２判定後に更に検知信号を識別する時間を有するため、本実施例のように、吐水口１近傍に検知範囲を持たず、吐水口や吐水軌跡から離れた場所に検知範囲を持つ水栓装置に最も適している。
【００１９】
第２判定後に、第１判定以降の検知信号を用いる手法を行っているが、この第１判定以降の検知信号についてもメモリ部９にて検知信号の蓄積を行うのが望ましい。第１判定が終了した後に、第１判定以前の検知信号を用いて第２判定を行うが、その間も検知信号は時系列的にセンサ部５から出力されているため、第２判定が終了するまでの検知信号を漏れなく検出するためには、メモリ部９を用いることが望ましい。なお、第２判定後に使用する第１判定以降の検知信号に関しても、第１判定以前の検知信号と同様に、検知信号のまま使用することも可能であるが、周波数変動や振幅値の変動を確認するためには信号処理部１０を介してメモリ部９に検知信号を蓄積することにより、判定部８における信号処理の負荷を低減し、より厳密な検知信号により被検知体の状態を判断することが可能となる。
【００２０】
なお、図５におけるセンサ部５は、受水部１１壁面に対して電波を放射させて検知することが可能であるため隠蔽することが可能である。これにより、センサ部５を吐水が散乱する受水部１１に露出することなく設置可能であるため、防水構造を取ることなくセンサ部５を設置することが可能である。しかしながら、使用者からの目視が不能となるため、使用者がセンサ部５に対して吐水操作を行うために目印となるものが必要である。そのためにセンサ部５が設置された受水部１１壁面近傍に、センサ部が設置されたことを示すマーカーを設置することが望ましい。マーカーとしては、例えば受水部１１とは異なる色調にて印刷する方法や、ＬＥＤ等の照明装置を用いて使用者に報知する方法がある。また、マーカーに対して被検知体を挿入するため、被検知体の大面積部分をセンサ部５から放射される電波の軌跡上に誘導することにより検知信号を大きく取ることが可能である。そのために、マーカーとセンサ部５との配置を考慮することで、より大きな検知信号を取得可能であり、検知精度を向上させることも可能となる。例えば、被検知体が掌である場合には、掌と同等のマーカーを設置することで、使用者が掌をかざしやすくなるため、容易に手の大面積を占める掌をセンサ部５近傍に誘導することも可能である。この場合には、マーカーをセンサ部５の設置された壁面近傍に設置するのが望ましい。
【００２１】
更に、別の方式としては、図７に記載のように、吐水口１に対峙するようにセンサ部５を設けた構成がある。この構成の場合には、センサ部５にて第１判定を行う動作を、吐水口１近傍に被検知体が存在するか、又はセンサ部５が設置される受水部１１壁面近傍に被検知体が存在するかの両方の判定を行なうことが可能となる。その場合、本発明の水栓装置がどのような使われ方をするのか、例えば公共施設等の洗面器に設置された水栓装置のように、手洗いを行うことを主とした水栓装置の場合には、吐水口１近傍での被検知体の有無を第１判定に用いた方がより迅速に吐水を行なうことが可能となり、またキッチンのように様々な動きを受水部１１内部にて行う水栓装置においては、受水部１１壁面近傍の被検知体の有無を第１判定にすることによって、受水部１１内部における様々な動作による誤検知を低減して吐水を行なうことが可能となる。
【００２２】
ここで、バルブ３の開閉制御を決定するために使用する第１判定以前、及び以降の検知信号について詳細に説明する。センサ部５に対して被検知体の動作の仕方は、電波センサの場合、光のセンサのように有無や距離を判定するだけでなく、被検知体の動きを識別することが可能なため、様々な動きを分析することが可能であり、幾つかのパターンに識別することが可能となる。まずはセンサ部５からの電波の放射方向に対して略平行に接近する「接近動作」、また電波の放射方向に対して略平行に離遠する「離遠動作」、またセンサの電波の放射方向に対して略直交する方向に移動する「横切り動作」、またセンサ部の近傍にて略静止状態となる「静止動作」、以上の４つの動作に大別される。「接近動作」及び「離遠動作」に関しては、図４や図６の検知信号図からも分かるように、「接近動作」ではある周波数にて検知信号の振幅値が時系列で増大する検知信号となるものである。周波数の変化に対しては、被検知体の動く速度に起因して変化するが、最も特徴的な動きとしては検知信号の振幅値が時系列的に増大することである。これにより、被検知体がセンサ部５に接近している速度やおよその距離を判断することが可能となる。また「離遠動作」については、検知信号と逆に、検知信号の振幅値が時系列的に減少する動きとなることである。周波数の変動については「接近動作」と同様に被検知体の速度に起因して変化するが、振幅値の時系列的な減少により、被検知体の離遠する速度やおよその距離を把握することが可能となる。
【００２３】
次に、電波を用いたセンサ部５の特徴である「横切り動作」について記載する。電波センサは、電波の送信方向と略直交する方向に移動する場合には、速度に応じて検知信号の周波数が変動するドップラ信号を検出することが可能であるが、電波の進行方向に対して略直交する方向においては、電波を横切るように移動するため被検知体の速度に応じた検知信号を識別できず、センサ部５から放射された電波の送信方向と略直交する方向にある被検知体の動きは速度がない状態で検知でき、電波の広がりによって被検知体の動きと同じベクトルを持つ電波がある場所においては、ある程度の速度成分を検出できる検知信号を出力することができる。そのため、被検知体がセンサ部５から放射される電波の送信方向と略直交した方向に移動する場合には、センサ部５から遠い場所においてはある程度の速度成分を持ち、且つ検知信号の振幅値が小さな信号が出力され、電波センサと対峙する方向に移動すると速度成分を持たず、大きな検知信号を出力でき、その後センサ部５を通過して、センサ部から遠い場所に移動すると、また速度成分を持ち且つ振幅値が小さな検知信号を出力することが可能となる。この検知信号の特徴より、センサ部５の前を横切る動作、例えば受水部１１壁面にセンサ部５を設置した場合に、受水部１１に被検知体を置くためにセンサ部５の直前を通過したことを検知することが可能となる。
【００２４】
更に、「静止動作」について記載する。電波の送受信を行うセンサ部５においては、静止したものを検知することは困難である。しかしながら、使用者が被検知体を所持した状態でセンサ部５に対して動作を行うと、使用者が静止したつもりでも揺らぎのように非常に低い周波数にて検知信号を導出することができる。このとき、検知信号としては非常に低い周波数（０〜１０Ｈｚ程度）でセンサ部５からの距離に応じた検知信号の振幅値を導出することが可能となるため、略静止状態を検知できると共に、どの程度の距離において被検知体が存在しているかを識別することが可能となる。
【００２５】
以上のような動作パターンにより、図４や図６の検知信号をパターン化することが可能となる。例えば、図４のように、第１判定以前の検知信号は「接近動作」と識別でき、第１判定以降の動作は周波数としては非常に低く、且つ検知信号が大きいため、被検知体がセンサ部５の近傍にて「静止動作」を行っていることが判断できる。又、図６のように第１判定以前の動きは、振幅値の時系列的な増大により「接近動作」と判断でき、更に第１判定以降の非常に低い周波数帯で大きな検知信号を出力する部分に関しては、センサ部５の近傍にて被検知体が略静止状態となっている「静止動作」であり、それ以降の検知信号で、時系列的に検知信号の振幅値が低減している動作に関しては「離遠動作」と判定することが可能である。このように、検知信号の特性により動きをパターン化することによって制御部４における検知信号からの動作の識別に複雑な信号処理等を行うことなく識別できるため、制御部４における信号処理時間を短縮でき、吐水供給タイミングをより早く行なうことが可能となる。
【００２６】
以上のように、本発明の水栓装置において、制御部４でのバルブ３の開閉制御を行う際に、第１判定以前、又は以降の検知信号から被検知体の状態を検知して、その被検知体の情報から水栓装置を使用するか否かの判定を行うことで、被検知体をセンシングする検知精度をより向上させることが可能となる。また、第１判定以前の検知信号を用いる場合には、第１判定以降の検知信号を収集する時間を短縮できるため、検知精度の向上に加えて、更に吐水を行うタイミングをより早く行なうことが可能となり、使用者の欲するタイミングで吐水を供給することが可能となる。更に、吐水検知範囲を吐水口１近傍ではなく、吐水口から離れた場所に設定した場合においても、吐水タイミングを早く維持することができ、且つ検知精度を向上させることが可能となり、更に検知精度を向上させるために、第２判定を設けることで、センサ部５から吐水口１や吐水軌跡に対して被検知体を移動させるか否かの確認を行うことも可能となるため、吐水に関する検知精度をより高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における水栓装置の概略構成図
【図２】制御部の構成図
【図３】本発明の水栓装置において、第１判定を吐水口近傍の被検知体の状態に対し て行う場合の構成図
【図４】図３における水栓装置でのセンサ部からの検知信号図
【図５】本発明の水栓装置において、第１判定を受水部壁面近傍の被検知体の状態に 対して行う場合の構成図
【図６】図５における水栓装置でのセンサ部からの検知信号図
【図７】本発明の水栓装置におけるセンサ部を別の場所に設置した場合の概略構成図
【符号の説明】
【００２８】
１：吐水口、２：スパウト、３：バルブ、４：制御部、５：センサ部、６：給水管、７：信号線、８：判定部、９：メモリ部、１０：信号処理部、１１：受水部、１２：第１判定
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知体の検知精度を向上させつつ、被検知体の挿入に対して最適なタイミングで洗浄水を供給可能な水栓装置に関する。
【０００２】
従来、水栓装置において、被検知体の挿入に伴い吐水を開始する水栓装置があった。この水栓装置は、水栓装置に搭載されているセンサ部から所定の距離に達したことを検知して吐水を行うものであり、一般的には吐水口近傍に被検知体を挿入することにより吐水を開始するものであった。
【０００３】
さらに、センサ部が、例えば光の投受光にて物体の有無を検知するものであり、被検知体がセンサ部から所定の距離に存在するか否かを判定する水栓装置（特許文献１）や、検知精度を向上させるために被検知体が検知範囲に挿入されたことを確認し、更に所定の閾値を超えた場合に被検知体の存在を認識するような時系列的な判断で被検知体の有無を判定する水栓装置があった。
【特許文献１】特開２００７−３１５０４１号
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、吐水口近傍に被洗浄物を挿入することにより吐水が開始される水栓装置においては、吐水口近傍における洗い作業にて、手が検知範囲に入ったと同時にバルブを開動作させる制御を行うために、例えば水栓装置近傍にて吐水を行うことを目的としない動作において検知範囲に手が挿入された場合においても吐水を開始してしまう恐れがあった。
【０００５】
また、検知精度向上のために被検知体の確認を時系列的に行う構成の場合、一旦被検知体を確認した後に再度確認を行うために、再確認を行うための検知信号の収集や、収集した信号を分析する等の制御を別途設けるために、吐水を行なうタイミングが使用者の吐水を欲するタイミングとは異なり、使用者が吐水が開始されるのを待つといった動作が発生する可能性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明においては、使用者が水栓装置を使用する行為のみを確実に検知し、且つ水栓装置から供給される吐水を使用者が欲するタイミングで供給可能である水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的達成のために、吐水口と、放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて吐水口への吐水供給の有無を切り替えるバルブの開閉制御を行う制御部と、を備えた水栓装置であって、前記制御部は、前記検知信号を記憶するメモリ部を有し、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする水栓装置が提供できる。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、前記制御部は、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号が所定の第２状態になったことを判定する第２判定を更に実施し、第２判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間後の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする水栓装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検知信号が所定の値を満足した以前の信号から、被検知体の状態を判断して、水栓装置を使用するための動作か否かを判断することにより検知精度が向上し、使用者の意思に沿った吐水を供給することが可能となる。また、検知信号が所定の値を満足した以前の信号を用いることにより、既に取得した検知信号であるために、検知信号から必要な信号を収集し終えるまでに有する時間を削減できるために、使用者の欲する最適なタイミングで吐水を供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明の水栓装置に関する概略構成図を示す。図１は、吐水口１と、放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部５と、前記センサ部５からの検知信号に基づいて吐水口１への吐水供給の有無を切り替えるバルブ３の開閉制御を行う制御部４と、を備えた水栓装置である。また、図２に本発明の水栓装置に搭載された制御部４の一例の概略構成図を示す。前記制御部４は、センサ部５からの検知信号を記憶するメモリ部９と、検知信号がどのような状態かを判定してバルブ３への開閉信号を送信する判定部８とを有する構成としている。本発明においては、図２（A）においては、判定部８の内部にメモリ部９を搭載した制御部４についての構成を示す。判定部８は、例えばマイコンのような信号処理、及び外部機器に対して信号を送信できる部材とした場合に、内部に搭載されているメモリをメモリ部９として使用する構成となる。この構成であれば、別途メモリ部を制御部４に搭載することなく本発明の制御部の構成を実施することが可能となり、小型化を図ることが可能となる。また、図２（B）においては、判定部８の外部にメモリ部９を接続した制御部４の構成を示す。センサ部５からの検知信号は一旦判定部８に入力され、判定部内部でメモリ部９に検知信号を送信する構成となる。この構成であれば、例えば長時間の検知信号をメモリ部９にて保存する場合に、判定部８内部に搭載されたメモリであれば保存できないような大容量の検知信号も容易に保存することが可能となり、被検知体の状態をより精度良く識別することが可能となる。また、図２（C）においては、センサ部５からの検知信号を信号処理する信号処理部１０を有し、信号処理部の後段にメモリ部９を内蔵した判定部８を設ける構成となっている。このような構成により、例えば検知信号を様々な周波数帯にて分別して、各周波数帯の検知信号の特性を見るような制御を行う場合において、判定部８における信号処理の負荷を低減することが可能となり、そのために判定部からバルブ３に対して送信する開閉信号を送るか否かの判定速度も向上するため、検知したタイミングに対して迅速にバルブ３の開閉動作が可能となる。また、図２（D）においては、信号処理部１０の後段にメモリ部９を別途搭載した判定部を接続する構成について記載している。この構成であれば、信号処理部１０において、検知信号を様々な信号に分類する等の作業によって発生する大容量の検知信号のように判定部８内部のメモリ部９で処理できない量の信号についても保存可能となるため、被検知体の状態を示す様々な情報を蓄積し、バルブ３の開閉を判定するために使用することが可能なため、より検知精度を向上させることが可能となる。なお、本発明のメモリ部９における検知信号の蓄積方法は、例えば時系列的に随時更新する方法等があるが、メモリ部９に第１、及び第２判定時の前後の検知信号を確実に蓄積可能な方法であれば、同様の効果を得ることが可能となる。
【００１１】
次に、本発明の水栓装置において、センサ部５の検知範囲が異なる場合において、制御部４におけるバルブ３の開閉制御について図面を用いて説明する。図３に、吐水口１近傍に被検知体を検知してバルブ３の開動作を判断する検知範囲を設けた水栓装置の構成について示す。本実施例の水栓装置においては、被検知体が吐水口１近傍に存在することによってバルブ３の開動作を行うものである。但し、吐水口１近傍に被検知体があるだけを検知した場合には、水栓装置近傍で作業等を行った場合に、誤って検知範囲に手を挿入してしまい、そのためい誤吐水を行う可能性があった。そこで、本実施例における水栓装置においては、バルブ３を開動作させる判定を行う検知範囲に被検知体が挿入された場合に、それ以前の検知信号に基づいて被検知体がどのようにして検知範囲に挿入されたかを判定して吐水を行う構成としている。なお、本発明の水栓装置では、吐水口１と対峙する方向から電波を放射して、吐水口１近傍に電波を送信する構成としているが、センサ部５を別の場所に設置して、吐水口１近傍に対して電波を放射できる構成であれば、同様の効果を得ることが可能となる。更に、例えば、吐水口１近傍に被検知体が侵入したことを判定する第1判定とした場合に、第1判定以前の被検知体の状態である吐水口１近傍に移動する被検知体の情報を収集する場合には手の挿入軌跡に対して略平行に電波を放射する構成にすることにより、第1判定を行う情報を収集しやすくするだけでなく、第1判定以前の検知信号をより精度良く検知することが可能となる。
【００１２】
図３の構成における制御部４での検知信号の識別、及びバルブ３の開閉制御に関する流れを図４に示した被検知体を検知した際の検知信号を用いて説明する。図４には、被検知体が吐水口１方向に接近して、吐水口近傍にて被検知体が略静止の状態になった検知信号を示している。ここで、図４は横軸を時間、縦軸を電圧値で示している。
本実施例においては、制御部４における第１判定を、吐水口１近傍に被検知体が接近したことを判定基準とし、吐水口近傍に接近したか否かを判定するために電圧値を用いて判定を行っている。センサ部５は電波を用いた形式のため、得られる検知信号はある基準値を基準として動きを検知すると被検知体の動きの速度や、進入方向によって周波数が異なる検知信号が出力されるものである。そこで、吐水口１近傍に接近したことを判断するために、基準値に対して高い側と低い側に電圧の閾値を設けて、この閾値を検知信号が基準値に対して離れる方向に超えた場合に、被検知体が吐水口１近傍に接近したと判断するものである。なお、閾値を基準値に対して両側に持たないような方法としては、検知信号を全波整流することにより、基準値よりも高い側のみに閾値を設けることも可能である。更に、閾値を検知信号が超えたと判断する際に、少なくとも所定時間は検知信号が閾値を超えなければ、吐水口１近傍に被検知体が接近したと判断しない方法がある。この方法により、検知信号に瞬間的に発生したノイズにより、被検知体が接近していないにも関わらず第１判定を行うことを抑制することが可能となる。
【００１３】
ここで、被検知体が吐水口１近傍に接近したことにより、検知信号が閾値を超え、更に所定時間閾値を越える状態を保持したので、この時点で制御部４は被検知体が吐水口１近傍に接近したと判定して第１判定を行う。制御部４は第１判定を行うと、第１判定よりも以前の検知信号をメモリ部９より引き出す。本実施例においては、第１判定を行う以前の、検知信号が閾値を超えた時点から一定時間の検知信号を引き出す設定としている。制御部４は、引き出した以前の検知信号を分析し、その結果を基にバルブ３の開動作を行うかを決定してバルブ３に開閉信号を送信する。図４においては、ある周波数で振幅値が徐々に増加する傾向を確認することができる。これは被検知体がセンサ部５から放射される電波の進行方向に対して略平行に接近していることが推測される。これにより、被検知体は水栓装置を使用するために吐水口１近傍に対して接近したと判断できる。この第１判定以前の検知信号を用いることで、第１判定を吐水口近傍に被検知体がいることに対する判定とすると、吐水口１近傍に接近するまでの過程を把握することが可能となり、水栓装置を使おうとしているかを判断することが可能となるため、水栓装置を使用しない物体や動作に対する誤検知を防止することが可能となる。更に、第１判定の以前の信号であるすでに収集済みの検知信号を用いることで、第１判定後に別途検知信号の収集を行う必要も無いため、検知してから吐水するまでの時間を短縮することが可能となり、被検知体が水栓装置を使用したいタイミングで吐水を行なうことが可能となる。
【００１４】
なお、本実施例においては、第１判定以前の検知信号が、吐水口１近傍に接近してくる動きについて記載したが、それ以外の動きも検知信号の周波数変化や検知信号の振幅値の変化から推測することは可能である。本実施例のように、検知信号に対して何も信号処理せずに傾向を把握できる場合もあるが、それ以外の方法としては、例えば、制御部４に設けた信号処理部１０にて所定の周波数帯の検知信号をメモリ部９に蓄積し、蓄積した検知信号を用いて第１判定以前の非検知体の動きを識別する方法もある。詳細としては、例えば、非常に低い周波数帯（０〜１０Ｈｚ）のフィルタを信号処理部１０に設け、被検知体が吐水口１近傍に接近して吐水口近傍で減速する動きを取ることにより、被検知体が吐水口１近傍に差し出されるために停止しようとしていることを判定することが可能となり、吐水口１近傍を通過する動きと識別することが可能となる。このように、第１判定以前の信号をどのように収集して、その収集された検知信号をどのように利用するかによって、水栓装置を利用する被検知体を確実に識別することが可能となる。
【００１５】
次に、図３とは異なり、センサ部５の検知範囲を吐水口１からも吐水を受ける受水部１１の壁面近傍に設けた場合の水栓装置におけるバルブ３の開閉までの流れを示す。図５に受水部１１壁面近傍に吐水を開始するための検知範囲を持った水栓装置の概略構成図を示す。本実施例の水栓装置は、受水部１１の壁面近傍に設けられた検知範囲に被検知体を進入させることで吐水が開始されるものである。このような水栓装置は、例えば吐水口１近傍にて様々な動作や検知対象物が混在する場合に誤検知を低減させることが可能であり、例えば、キッチンに備えられた水栓装置のように、シンク内部にて様々な動作があり、更に調理器具等が吐水口１近傍に存在するような環境である。センサ部５設置場所は、図５においては受水部１１の側壁面に設置しているが、使用者が意図して操作したことが判断できる場所であれば同様の効果を得ることが可能となる。例えば、シンク壁面の吐水口１に対峙した壁面や、受水部１１の側面と連接する受水部１１上面などのように、水栓装置近傍や受水部１１内部にて作業等を行う際に誤って操作する可能性の低い場所に設置するのが望ましい。
【００１６】
図５におけるバルブ３の開閉制御について得られた検知信号図である図６を用いて詳細に記載する。図６においては、被検知体をセンサ部５により構成された吐水検知範囲近傍に接近させ、その後吐水口１から吐出される水の軌跡や吐水口１に対して移動する際の検知信号図である。本実施例においては、第１判定をセンサ部５の近傍への接近による検知信号の振幅値で行うものとしている。図４の検知信号と同様に、第１判定の際には、ノイズによる誤検知を防止するために、所定時間閾値を超えた状態を判断して第１判定が成立する構成としている。ここで、第１判定はセンサ部５に接近したことを判定するものであるため、第１判定以前の検知信号はセンサ部５近傍への被検知体の接近を示すものであり、図６においても検知信号の振幅値が時系列的に増大しているため、確実にセンサ部５に対して被検知体を接近させようとしていることが確認できる。そこで、制御部４はバルブ３に対して開動作を指示して吐水を開始することが可能となる。図３の水栓装置では吐水口１近傍に対する被検知体の有無、及び接近する検知信号を基に吐水の制御を行ったが、本実施例においては、センサ部５が設置された受水部１１壁面近傍での被検知体の有無、及び接近する検知信号を基に吐水の制御を行っており、センサ部５の設置場所や被検知体の有無や状態を判定する場所を変更しても、吐水をするための動作か否かを判定することが可能となるため、水栓装置を使用しない様々な動きに対しての誤検知を低減することが可能となる。更に、本実施例のように、吐水口１から離れた場所にて被検知体の有無や状態を識別する構成の場合、被検知体が吐水口１から吐出される水の軌跡上や吐水口近傍に到達する前に吐水を開始することが可能となるため、被検知体を挿入する目標を使用者が明確にすることが可能となるため、吐水を行うための操作後に素早く水栓装置を使用することが可能となる。
【００１７】
図５の構成にて、バルブ３の開閉制御について他の手段を記載する。図６において、センサ部５近傍における被検知体の有無を判定する第１判定を行い、第１判定以前のセンサ部５に対する被検知体の状態を判断する構成となっていたが、更に被検知体がセンサ部５に接近したことを判断する判定を第２判定とするものである。センサ部５への接近を判定する第２判定を行うと、本発明の水栓装置においては、第２判定を行うと、第１判定より所定時間以降の検知信号を用いて、バルブ３の開閉動作を決定するものである。第２判定後に第１判定以降の検知信号を用いてバルブ３の開閉動作を判定するのは、例えば、図５の水栓装置において、被検知体がセンサ部５に接近して、その後被検知体が受水部１１内部に置いたままになっていることや、被検知体を受水部１１外部に移動させた場合等の使用があるためである。詳細としては、例えばキッチンにおいて、受水部１１であるシンク内部に鍋を置いて、鍋をセンサの設置された側壁近傍にずらした場合においては、センサに対して被検知体が接近して、更にセンサの近傍に存在することになるため、第１判定のみの開閉制御においては鍋をずらす等の作業において誤吐水を起こす可能性が高い。そこで、本実施例のように、更に第２判定後に第１判定以降の検知信号から、更に被検知体がどのような動作を行ったかを識別する手法を用いることで、更に検知精度を向上させる構成としたものである。
【００１８】
第２判定を用いたバルブ３の開閉制御に関して、図６を用いて説明する。上記に記載のように被検知体がセンサの近傍に存在することを判定する第１判定の後に、第１判定よりも以前の検知信号を用いて、センサ部５へ被検知体が接近していることを判定している。センサ部５への接近を判定できたら第２判定を行い、第２判定後、第１判定よりも以降の検知信号を基に、センサ部５からどのような状態になったかを吐水操作以降の被検知体の動きを用いて分析を行う。例えば、図６のように、非常に低い周波数帯で、且つ大きな検知信号を検出でき、その後ある周波数帯で検知信号の振幅値が減少する傾向にあることが確認された場合には、非常に低い周波数で大きな検知信号の振幅値を得られえた箇所は、被検知体がセンサ部５の近傍にて略静止の状態になっていると判断でき、これはセンサ部５近傍にて被検知体をセンサ部に対してかざしている状態であることが判断できる。更に、ある周波数にて検知信号の振幅値が減少するような動きを行っているが、これはセンサ部５から離遠する動きで、吐水口１や吐水軌跡近傍に向かって移動していると判断できる。これにより、先程示した鍋をずらした後に鍋を置いたままにする動作との識別が可能となり、吐水操作を行った後に水栓装置を使用しようとしているのかを判断することが可能となるため、吐水操作における検知精度をより向上させることが可能となる。但し、第２判定後に更に検知信号を識別する時間を有するため、本実施例のように、吐水口１近傍に検知範囲を持たず、吐水口や吐水軌跡から離れた場所に検知範囲を持つ水栓装置に最も適している。
【００１９】
第２判定後に、第１判定以降の検知信号を用いる手法を行っているが、この第１判定以降の検知信号についてもメモリ部９にて検知信号の蓄積を行うのが望ましい。第１判定が終了した後に、第１判定以前の検知信号を用いて第２判定を行うが、その間も検知信号は時系列的にセンサ部５から出力されているため、第２判定が終了するまでの検知信号を漏れなく検出するためには、メモリ部９を用いることが望ましい。なお、第２判定後に使用する第１判定以降の検知信号に関しても、第１判定以前の検知信号と同様に、検知信号のまま使用することも可能であるが、周波数変動や振幅値の変動を確認するためには信号処理部１０を介してメモリ部９に検知信号を蓄積することにより、判定部８における信号処理の負荷を低減し、より厳密な検知信号により被検知体の状態を判断することが可能となる。
【００２０】
なお、図５におけるセンサ部５は、受水部１１壁面に対して電波を放射させて検知することが可能であるため隠蔽することが可能である。これにより、センサ部５を吐水が散乱する受水部１１に露出することなく設置可能であるため、防水構造を取ることなくセンサ部５を設置することが可能である。しかしながら、使用者からの目視が不能となるため、使用者がセンサ部５に対して吐水操作を行うために目印となるものが必要である。そのためにセンサ部５が設置された受水部１１壁面近傍に、センサ部が設置されたことを示すマーカーを設置することが望ましい。マーカーとしては、例えば受水部１１とは異なる色調にて印刷する方法や、ＬＥＤ等の照明装置を用いて使用者に報知する方法がある。また、マーカーに対して被検知体を挿入するため、被検知体の大面積部分をセンサ部５から放射される電波の軌跡上に誘導することにより検知信号を大きく取ることが可能である。そのために、マーカーとセンサ部５との配置を考慮することで、より大きな検知信号を取得可能であり、検知精度を向上させることも可能となる。例えば、被検知体が掌である場合には、掌と同等のマーカーを設置することで、使用者が掌をかざしやすくなるため、容易に手の大面積を占める掌をセンサ部５近傍に誘導することも可能である。この場合には、マーカーをセンサ部５の設置された壁面近傍に設置するのが望ましい。
【００２１】
更に、別の方式としては、図７に記載のように、吐水口１に対峙するようにセンサ部５を設けた構成がある。この構成の場合には、センサ部５にて第１判定を行う動作を、吐水口１近傍に被検知体が存在するか、又はセンサ部５が設置される受水部１１壁面近傍に被検知体が存在するかの両方の判定を行なうことが可能となる。その場合、本発明の水栓装置がどのような使われ方をするのか、例えば公共施設等の洗面器に設置された水栓装置のように、手洗いを行うことを主とした水栓装置の場合には、吐水口１近傍での被検知体の有無を第１判定に用いた方がより迅速に吐水を行なうことが可能となり、またキッチンのように様々な動きを受水部１１内部にて行う水栓装置においては、受水部１１壁面近傍の被検知体の有無を第１判定にすることによって、受水部１１内部における様々な動作による誤検知を低減して吐水を行なうことが可能となる。
【００２２】
ここで、バルブ３の開閉制御を決定するために使用する第１判定以前、及び以降の検知信号について詳細に説明する。センサ部５に対して被検知体の動作の仕方は、電波センサの場合、光のセンサのように有無や距離を判定するだけでなく、被検知体の動きを識別することが可能なため、様々な動きを分析することが可能であり、幾つかのパターンに識別することが可能となる。まずはセンサ部５からの電波の放射方向に対して略平行に接近する「接近動作」、また電波の放射方向に対して略平行に離遠する「離遠動作」、またセンサの電波の放射方向に対して略直交する方向に移動する「横切り動作」、またセンサ部の近傍にて略静止状態となる「静止動作」、以上の４つの動作に大別される。「接近動作」及び「離遠動作」に関しては、図４や図６の検知信号図からも分かるように、「接近動作」ではある周波数にて検知信号の振幅値が時系列で増大する検知信号となるものである。周波数の変化に対しては、被検知体の動く速度に起因して変化するが、最も特徴的な動きとしては検知信号の振幅値が時系列的に増大することである。これにより、被検知体がセンサ部５に接近している速度やおよその距離を判断することが可能となる。また「離遠動作」については、検知信号と逆に、検知信号の振幅値が時系列的に減少する動きとなることである。周波数の変動については「接近動作」と同様に被検知体の速度に起因して変化するが、振幅値の時系列的な減少により、被検知体の離遠する速度やおよその距離を把握することが可能となる。
【００２３】
次に、電波を用いたセンサ部５の特徴である「横切り動作」について記載する。電波センサは、電波の送信方向と略直交する方向に移動する場合には、速度に応じて検知信号の周波数が変動するドップラ信号を検出することが可能であるが、電波の進行方向に対して略直交する方向においては、電波を横切るように移動するため被検知体の速度に応じた検知信号を識別できず、センサ部５から放射された電波の送信方向と略直交する方向にある被検知体の動きは速度がない状態で検知でき、電波の広がりによって被検知体の動きと同じベクトルを持つ電波がある場所においては、ある程度の速度成分を検出できる検知信号を出力することができる。そのため、被検知体がセンサ部５から放射される電波の送信方向と略直交した方向に移動する場合には、センサ部５から遠い場所においてはある程度の速度成分を持ち、且つ検知信号の振幅値が小さな信号が出力され、電波センサと対峙する方向に移動すると速度成分を持たず、大きな検知信号を出力でき、その後センサ部５を通過して、センサ部から遠い場所に移動すると、また速度成分を持ち且つ振幅値が小さな検知信号を出力することが可能となる。この検知信号の特徴より、センサ部５の前を横切る動作、例えば受水部１１壁面にセンサ部５を設置した場合に、受水部１１に被検知体を置くためにセンサ部５の直前を通過したことを検知することが可能となる。
【００２４】
更に、「静止動作」について記載する。電波の送受信を行うセンサ部５においては、静止したものを検知することは困難である。しかしながら、使用者が被検知体を所持した状態でセンサ部５に対して動作を行うと、使用者が静止したつもりでも揺らぎのように非常に低い周波数にて検知信号を導出することができる。このとき、検知信号としては非常に低い周波数（０〜１０Ｈｚ程度）でセンサ部５からの距離に応じた検知信号の振幅値を導出することが可能となるため、略静止状態を検知できると共に、どの程度の距離において被検知体が存在しているかを識別することが可能となる。
【００２５】
以上のような動作パターンにより、図４や図６の検知信号をパターン化することが可能となる。例えば、図４のように、第１判定以前の検知信号は「接近動作」と識別でき、第１判定以降の動作は周波数としては非常に低く、且つ検知信号が大きいため、被検知体がセンサ部５の近傍にて「静止動作」を行っていることが判断できる。又、図６のように第１判定以前の動きは、振幅値の時系列的な増大により「接近動作」と判断でき、更に第１判定以降の非常に低い周波数帯で大きな検知信号を出力する部分に関しては、センサ部５の近傍にて被検知体が略静止状態となっている「静止動作」であり、それ以降の検知信号で、時系列的に検知信号の振幅値が低減している動作に関しては「離遠動作」と判定することが可能である。このように、検知信号の特性により動きをパターン化することによって制御部４における検知信号からの動作の識別に複雑な信号処理等を行うことなく識別できるため、制御部４における信号処理時間を短縮でき、吐水供給タイミングをより早く行なうことが可能となる。
【００２６】
以上のように、本発明の水栓装置において、制御部４でのバルブ３の開閉制御を行う際に、第１判定以前、又は以降の検知信号から被検知体の状態を検知して、その被検知体の情報から水栓装置を使用するか否かの判定を行うことで、被検知体をセンシングする検知精度をより向上させることが可能となる。また、第１判定以前の検知信号を用いる場合には、第１判定以降の検知信号を収集する時間を短縮できるため、検知精度の向上に加えて、更に吐水を行うタイミングをより早く行なうことが可能となり、使用者の欲するタイミングで吐水を供給することが可能となる。更に、吐水検知範囲を吐水口１近傍ではなく、吐水口から離れた場所に設定した場合においても、吐水タイミングを早く維持することができ、且つ検知精度を向上させることが可能となり、更に検知精度を向上させるために、第２判定を設けることで、センサ部５から吐水口１や吐水軌跡に対して被検知体を移動させるか否かの確認を行うことも可能となるため、吐水に関する検知精度をより高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における水栓装置の概略構成図
【図２】制御部の構成図
【図３】本発明の水栓装置において、第１判定を吐水口近傍の被検知体の状態に対し て行う場合の構成図
【図４】図３における水栓装置でのセンサ部からの検知信号図
【図５】本発明の水栓装置において、第１判定を受水部壁面近傍の被検知体の状態に 対して行う場合の構成図
【図６】図５における水栓装置でのセンサ部からの検知信号図
【図７】本発明の水栓装置におけるセンサ部を別の場所に設置した場合の概略構成図
【符号の説明】
【００２８】
１：吐水口、２：スパウト、３：バルブ、４：制御部、５：センサ部、６：給水管、７：信号線、８：判定部、９：メモリ部、１０：信号処理部、１１：受水部、１２：第１判定
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水口と、
放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて吐水口への吐水供給の有無を切り替えるバルブの開閉制御を行う制御部と、
を備えた水栓装置であって、
前記制御部は、前記検知信号を記憶するメモリ部を有し、
前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号が所定の第２状態になったことを判定する第２判定を更に実施し、第２判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間後の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする請求項１記載の水栓装置。
【請求項１】
吐水口と、
放射した電波の反射波によって被検知体の移動に関する情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて吐水口への吐水供給の有無を切り替えるバルブの開閉制御を行う制御部と、
を備えた水栓装置であって、
前記制御部は、前記検知信号を記憶するメモリ部を有し、
前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行うことを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記センサ部から得られる検知信号が所定の第１状態になったことを判定する第１判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間前の検知信号が所定の第２状態になったことを判定する第２判定を更に実施し、第２判定が行われた際に、前記メモリ部に記憶された前記第１判定より所定時間後の検知信号の状態に基づきバルブの開閉制御を行う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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１５０７６５（Ｐ２０１０−１５０７６５Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７９４０（Ｐ２００８−３２７９４０）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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