自動吐水装置
【課題】温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能な自動吐水装置を提供すること。
【解決手段】この自動吐水装置ＡＦａは、サーモパイル２０が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定し、当該設定した目標温度まで水の温度を高めるように電磁弁４２及び熱交換器４０を制御し、このように制御された電磁弁４２及び熱交換器４０が温度を高めた水を吐水領域へ吐出するように電磁弁４２を制御することを特徴とする。
【解決手段】この自動吐水装置ＡＦａは、サーモパイル２０が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定し、当該設定した目標温度まで水の温度を高めるように電磁弁４２及び熱交換器４０を制御し、このように制御された電磁弁４２及び熱交換器４０が温度を高めた水を吐水領域へ吐出するように電磁弁４２を制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が風呂に入る場合のように全身を温水につけたり、シャワーを浴びる場合のように全身に温水を浴びたりする際に、その温水の温度が何度で快適と感じるかは人それぞれであると共に、数度の温度差は快適感に大きく影響するものである。そのため、人が全身にシャワーを浴びるためのシャワー装置においては、シャワー吐水の温度をどのように調整するかが非常に重要なものとなっている。
【０００３】
従前の一般的なシャワー装置の一つの例としては、水温検知センサによって水温を検知し、その水温を一定の温度に保つように温水側及び水道水側の流量調整弁を調整して温水と水道水とを混合し、使用者に向けて吐水するシャワー装置が知られている。この一定の温度とは、シャワーを浴びる使用者の好みによって設定される目標温度ともいうべきものであって、使用者によって異なる温度に設定される。このようなシャワー装置では、吐水を開始すると、水道管内に残存した水を押し出して排出し、続いて温度調整された温水が吐出されるように構成されている。吐水開始後における吐水温度は、昇温されない水に近いかなり低い温度からその目標温度まで昇温されていくものである。
【０００４】
ところで、このような従来のシャワー装置においては、使用者が熱すぎると不快感を抱くような事態を回避するため、吐水当初は温度の低い水を吐出し、その後温度上昇させて温水を吐出するように構成されている。このように構成されることで、吐水を開始すると水道管内に残存した水を押し出して排出し、続いて温度調整された温水が吐出されるものであって、温度調整された温水は徐々に温度が上昇するものとなる。
【０００５】
このような従来のシャワー装置は、その構造上必然的ではあるが、温度調整された温水がある程度吐出され、定常的な状態となった後に適温の温水が吐出されるものである。そこで、吐水開始当初から適温の温水を吐出可能なシャワー装置が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００６】
下記特許文献１に記載のシャワー装置は、シャワー吐水口から吐出されるシャワー吐水流の方向とシャワーを浴びようとする使用者の位置を検出するＣＣＤカメラと、使用者の身体表面上のシャワー吐水流の当たる部位の皮膚温を測定するサーモビュアーと、ＣＣＤカメラに認識されたシャワー吐水流の方向と人物の位置とによりシャワー吐水流の当たる部位を認識し、この情報とサーモビュアーによって検出された皮膚温の情報とに基づいて、使用者の姿勢及び使用者に適した初期水流温度を算出する演算装置と、初期水流温度から自動的にシャワー吐水流の温度を変化させる制御装置と、を備えている。下記特許文献１に記載のシャワー装置はこのような構成によって、シャワーの出始めの水流温度は皮膚温となるように設定され、その後は使用者の好みに合わせて皮膚温から徐々に所望の水流温度まで上昇するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３０３４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、人の体温は身体全体としてみれば大きな温度変動はなく、病気になったような特殊な状況を除けば略一定なものとして考えることができる。このような温度変動の少ない身体全体の状況に対応することのみを考慮すれば、上記従来の技術はこの範囲ではある一定の効果を奏するように機能するものであって、個々の人間の心地良く感じる体感温度差には対応できているものといえる。
【０００９】
しかしながら、手を洗うための自動吐水装置においては、このような単純な温度制御では、使用者の方々に心地よいと感じでいただく吐水を常に行うことは困難である。人間は、血液を循環させることで体温をコントロールする機能を持つ。そして，体温をコントロールする部位は、末梢部である手、足であることが一般的に知られている。特に手は、常に暴露されているため、恒常的に外気温と体温との熱交換器の働きが強い。そのため手の温度は、人間の身体の他の部分に比較して大きく温度が変化するものである。特に冬場において外出して室内に入った直後等は、体温が３７度ぐらいで一定に保たれているのに対して、手袋等の保温対策をしていても２０度ぐらいまで下がる場合もあり、何らの保温対策をしていなければ更に低い温度まで下がる場合もある。上述した従来の技術が、シャワーの出始めの水流温度は皮膚温となるように設定され、その後は使用者の好みに合わせて皮膚温から徐々に所望の水流温度まで上昇するようにしているのは、さほど温度変化のない身体全体にシャワーを浴びることを想定しているものであって、手洗いを想定しているものではない。
【００１０】
そこで本発明者らは、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能な自動吐水装置を提供すべく検討を行ったが、手の温度変化が大きいことに起因して新たなる課題があることを発見した。具体的には、人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。この場合において、使用者の手の温度を測定するためのセンサのみで、使用者の手の温度測定と、使用者の手が吐水口の下方に来たことを検知することとの双方を行おうとすれば、雰囲気温度と手の温度とが近接した場合には吐水開始の制御を行うこと極めて困難になる。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置であって、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度をより確実に把握し適温の水を吐水することが可能であって、吐水領域への手の挿入を確実に判定し、適温の水への温度調整が行われた後に吐水することが可能な自動吐水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る自動吐水装置は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置であって、前記吐水領域へ吐水する吐水口を有する吐水手段と、前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段と、使用者の手の温度を測定する温度測定手段と、前記吐水手段から吐出する水の温度を高める水温調整手段と、前記手挿入判定手段の判定結果及び前記温度測定手段の測定結果に基づいて、前記吐水手段及び前記水温調整手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度測定手段が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定し、当該設定した目標温度まで水の温度を高めるように前記水温調整手段を制御し、このように制御された前記水温調整手段が温度を高めた水を、前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、前記吐水領域へ吐出するように前記吐水手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
人間の手は体温調整手段としても機能しているので、温度の授受がしやすいように構成されており、結果として身体全体の温度に比較して手の温度は変動しやすい傾向にある。特に冬場は、身体全体の温度に対して手の温度が低くなるものであり、このように身体全体の温度に対して低い温度なることに起因する温度の感じ方が身体の他の部分とは大きく異なるものである。そこで本発明に係る自動吐水装置では、このような手の温度変化の特性に対応することで、手の温度がどのように変化しても適温の吐水を行うことができ、快適な手洗いを提供するものである。
【００１４】
このような思想に基づく本発明に係る自動吐水装置は、温度測定手段の測定結果に基づいて、吐水手段及び水温調整手段を制御する制御手段を備えており、制御手段は、温度測定手段が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定する。温度測定手段は使用者の手の温度を測定するので、使用者の手の温度がどのように変化してもその温度を確実に測定することができる。このように確実に測定した使用者の手の温度に基づいて水を昇温するための目標温度を設定するので、その目標温度は使用者の手の温度変化を反映した適切なものとすることができる。従って、このように使用者の手の温度変化に対応した適温の温水を吐水領域へ吐出することができるので、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能となる。
【００１５】
更に本発明では、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定することに工夫している。具体的には、人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。この場合において、使用者の手の温度を測定するための温度測定手段のみで、使用者の手の温度測定と、使用者の手が吐水口の下方に来たことを検知することとの双方を行おうとすれば、雰囲気温度と手の温度とが近接した場合には吐水開始の制御を行うことが極めて困難になる。そこで本発明では、吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段を設けることで、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定している。この手挿入判定手段を設けた上で、水温調整手段が温度を高めた水を、手挿入判定手段によって吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、吐水領域へ吐出するものとしている。このように温度調整のタイミングと吐水開始のタイミングとを調整することで、温度調整がなされていない冷たい水が吐水されてしまい、使用者が冷たい思いをすることを確実に回避し、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を適切なタイミングで吐水することが可能となる。
【００１６】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記温度測定手段は、前記手挿入判定手段が前記吐水領域に使用者の手が挿入されたと判定した後に手の温度の測定を開始することも好ましい。
【００１７】
この好ましい態様では、手挿入判定手段が吐水領域に手が挿入されたことを判定した後に、温度測定手段が手の温度の測定を開始するので、温度測定手段をその開始タイミングまで待機状態としておくことができ、節電効果が計れると共に確実に温度測定を行うことができる。
【００１８】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記手挿入判定手段と前記温度測定手段とは、使用者の手の温度を測定した後に前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定できるように配置されていることも好ましい。
【００１９】
この好ましい態様では、使用者の手の温度を測定した後に吐水領域への使用者の手の挿入を判定できるように構成されているので、手挿入判定手段が吐水領域への手の挿入があったと判定したタイミングでは、温度測定手段による手の温度測定が行われていると判断することができる。従って、雰囲気温度と手の温度が近接している場合であっても確実に温度調整を行った後に吐水を行うことができる。
【００２０】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記温度測定手段は、温度測定領域に使用者の手が挿入されるとその温度を測定することが可能なように構成されており、前記吐水領域を囲繞するように前記温度測定領域が形成されていることも好ましい。
【００２１】
この好ましい態様では、吐水領域を囲繞するように温度測定領域が形成されているので、吐水領域に如何なる方向から手が挿入されたとしても、手挿入判定手段が吐水領域への手の挿入があったと判定したタイミングでは、温度測定手段による手の温度測定が行われていると判断することができる。
【００２２】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は前記吐水領域への吐水を保留することも好ましい。
【００２３】
この好ましい態様では、吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は吐水領域への吐水を保留するので、その所定時間の間も利用して温度測定手段による手の温度の測定を確実に行うことができる。従って、雰囲気温度と手の温度が近接している場合であっても確実に温度調整を行った後に吐水を行うことができる。
【００２４】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記温度測定手段による使用者の手の温度の測定が完了した場合には、前記所定時間を短縮することも好ましい。
【００２５】
この好ましい態様では、使用者の手の温度の測定が完了した場合には所定時間を短縮するので、使用者の手の温度測定が完了した直後や温度調整が終わったタイミングに合わせて吐水を開始させることができ、確実な温度調整と適切なタイミングでの吐水とを両立させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能な自動吐水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す自動吐水装置の変形例を示す斜視図である。
【図３】図１に示す自動吐水装置の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の制御的な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る自動吐水装置において手の温度と吐水温度との関係を説明するための図である。
【図７】手の温度変化を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図２に示す自動吐水装置の詳細を説明するための図である。
【図１１】図３に示す自動吐水装置の詳細を説明するための図である。
【図１２】図３に示す自動吐水装置におけるサーモパイルと赤外線センサのセンシングエリアを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る自動吐水装置は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、その判定の結果に基づいて自動で吐水を開始する装置であって、使用者の手の温度に応じた適切な温度の温水を吐出するものである。本発明の実施形態に係る自動吐水装置の外観構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａの外観構成を示す斜視図である。図１に示すように自動吐水装置ＡＦａは、洗面器ＷＢに取り付けられて、洗面器ＷＢのボウル面に温水を吐水する装置である。
【００３０】
自動吐水装置ＡＦａは、吐水部１ａ（吐水手段）と、温度測定部２ａ（温度測定手段）とを備えている。吐水部１ａは、洗面器ＷＢの奥側デッキ部分に取り付けられている。吐水部１ａは、吐水口１０（吐水手段）と、赤外線センサ１１（手挿入判定手段）とを備えている。
【００３１】
吐水口１０は、洗面器ＷＢのボウル面と吐水口１０との間に設定されている吐水領域（使用者の手Ｈが位置Ｈｗに存在する部分を含む領域）に対して、常温の水又は昇温された水を吐水する部分である。赤外線センサ１１は、吐水領域への使用者の手Ｈの挿入を検知するためのセンサであって、吐水領域へ使用者の手が挿入された場合に所定の信号を出力するものである。
【００３２】
温度測定部２ａは、洗面器ＷＢの奥側デッキ部分であって、吐水部１ａが取り付けられている部分の右側方に取り付けられている。温度測定部２ａは、サーモパイル２０（温度測定手段）と、赤外線センサ２１（手挿入判定手段）と、報知部２２とを備えている。
【００３３】
サーモパイル２０は、赤外吸収膜を温接点とし、複数の熱電対を冷接点を間に直列あるいは並列に接続したものでであって、使用者の手Ｈの温度を非接触で測定するものである。また、サーモパイル２０は、内部に雰囲気温度（参照温度）を測定するサーミスタを内蔵している。そのため、雰囲気温度も測定することが出来るものである。赤外線センサ２１は、温度測定部２ａの上方に設定されている温度測定領域（使用者の手Ｈが位置Ｈｐａに存在する部分を含む領域）への使用者の手Ｈの挿入を判定するためのセンサであって、温度測定領域へ使用者の手が挿入された場合に所定の信号を出力するものである。報知部２２は、適温への調整が完了したか否かを示す部分であって、本実施形態の場合は、温度調整中であれば青色光を発光し、温度調整が完了すれば赤色光を発光する。
【００３４】
自動吐水装置ＡＦａを使用する使用者は、まず手Ｈを位置Ｈｐａに位置させることで、温度測定部２ａのサーモパイル２０上に形成された温度測定領域へ手Ｈを挿入する。初期状態では、温度測定部２ａの報知部２２は青色光を発光しており、温度調整中であることを示している。手Ｈが位置Ｈｐａに位置され、温度測定領域へ手Ｈが挿入されると、サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得される。
【００３５】
サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得されると、その取得された温度に基づいて制御部（図１に明示せず、詳細は後述する。制御手段）が目標とする水の目標温度を設定し、その設定した目標温度まで水の温度を高めるように温調部（図１に明示せず、詳細は後述する。温度調整手段）を制御する。温調部による温度制御が完了すると、報知部２２は赤色光を発光し、温度調整が完了したことを示す。
【００３６】
報知部２２による温度調整完了の報知を受けて、使用者は手Ｈを位置Ｈｐａから位置Ｈｗへと移動させる。この移動にあたって、使用者は位置Ｈｐａにおいては掌が温度測定部２ａを向くように掌を下側に向けており、位置Ｈｗにおいては掌が吐水口１０に向くように掌を上側に向ける。使用者が手Ｈを位置Ｈｗに移動させると、吐水領域に入るので、吐水部１ａの赤外線センサ１１が手Ｈを検知し、温度調整が完了した温水を吐水口１０から吐出する。
【００３７】
本発明の実施形態に係る自動吐水装置は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、その判定の結果に基づいて自動で吐水を開始する装置であって、使用者の手の温度に応じた適切な温度の温水を吐出するものであるから、図１に示したものに限られるものではない。変形例としての自動吐水装置を図２及び図３に示す。
【００３８】
図２に示す自動吐水装置ＡＦｂは、自動吐水装置ＡＦａにおいて温度測定部２ａを構成していたサーモパイル２０、赤外線センサ２１、及び報知部２２を、吐水部１ｂの上部に設けたものである。従って、自動吐水装置ＡＦｂは、温度測定領域が吐水部１ｂの上方に形成され、吐水領域は吐水部１ｂの下方に形成されている。
【００３９】
自動吐水装置ＡＦｂを使用する使用者は、まず手Ｈを吐水部１ｂ上方の位置Ｈｐｂに位置させることで、吐水部１ｂのサーモパイル２０上に形成された温度測定領域へ手Ｈを挿入する。この状態で報知部２２は青色光を発光しており、温度調整中であることを示している。手Ｈが位置Ｈｐｂに位置され、温度測定領域へ手Ｈが挿入されると、サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得される。
【００４０】
サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得されると、その取得された温度に基づいて制御部（図２に明示せず、詳細は後述する。制御手段）が目標とする水の目標温度を設定し、その設定した目標温度まで水の温度を高めるように温調部（図２に明示せず、詳細は後述する。温度調整手段）を制御する。温調部による温度制御が完了すると、報知部２２は赤色光を発光し、温度調整が完了したことを示す。
【００４１】
報知部２２による温度調整完了の報知を受けて、使用者は手Ｈを位置Ｈｐｂから位置Ｈｗへと移動させる。この移動にあたって、使用者は位置Ｈｐｂにおいては掌がサーモパイル２０を向くように掌を下側に向けており、位置Ｈｗにおいては掌が吐水口１０に向くように掌を上側に向ける。使用者は手Ｈを位置Ｈｐｂから位置Ｈｗへ移動させるに当たっては、吐水部１ｂ回りに手Ｈを回転させるように掌を返して移動させる。使用者が手Ｈを位置Ｈｗに移動させると、吐水領域に入るので、吐水部１ｂの赤外線センサ１１が手Ｈを検知し、温度調整が完了した温水を吐水口１０から吐出する。
【００４２】
上述した自動吐水装置ＡＦａ及び自動吐水装置ＡＦｂは、サーモパイル２０等の配置が異なっているけれども、いずれも吐水領域よりも上方に温度測定領域が形成され、温度測定領域で手Ｈの温度を取得して吐水の温度調整を行い、吐水領域に手Ｈを移動させて吐水を行ういわば２アクションの態様である。これらに対して図３に示す自動吐水装置ＡＦｃは、吐水領域と温度測定領域とが同じ側に配置されており、１アクションで吐水させることが可能な例である。
【００４３】
自動吐水装置ＡＦｃは、自動吐水装置ＡＦｂから赤外線センサ２１を省略し、サーモパイル２０を吐水口１０側に移動させ、赤外線センサ１１と同じ側面に配置したものである。自動吐水装置ＡＦｃを使用する使用者は、まず手Ｈを吐水部１ｃ下方且つ前方から吐水部１ｃへ近づけていく。吐水部１ｃの下方且つ前方には温度測定領域が形成できるようにサーモパイル２０が配置されている。吐水部１ｃの下方且つ前方の位置Ｈｐｃに手Ｈが位置され、温度測定領域へ手Ｈが挿入されると、サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得される。
【００４４】
サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得されると、その取得された温度に基づいて制御部（図３に明示せず、詳細は後述する。制御手段）が目標とする水の目標温度を設定し、その設定した目標温度まで水の温度を高めるように温調部（図３に明示せず、詳細は後述する。温度調整手段）を制御する。温調部による温度制御が完了すると、報知部２２は赤色光を発光し、温度調整が完了したことを示す。
【００４５】
報知部２２による温度調整完了の報知を受けて、使用者は手Ｈを位置Ｈｐｃから更に前進させ、位置Ｈｗへと移動させる。この移動にあたって、使用者は位置Ｈｐｃにおいては掌がサーモパイル２０を向くように掌を上側に向けており、位置Ｈｗにおいても掌が吐水口１０に向くように掌を上側に向ける。使用者は手Ｈを位置Ｈｐｃから位置Ｈｗへ移動させるに当たっては、掌を上側に向けたまま前進させて移動させる。使用者が手Ｈを位置Ｈｗに移動させると、吐水領域に入るので、吐水部１ｃの赤外線センサ１１が手Ｈを検知し、温度調整が完了した温水を吐水口１０から吐出する。
【００４６】
続いて、本発明の実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａの機能的な構成について図４を参照しながら説明する。図４は、自動吐水装置ＡＦａの機能的な構成を示すブロック図である。
【００４７】
図４に示すように、自動吐水装置ＡＦａは、吐水部１ａと、温度測定部２ａと、制御部３（制御手段）と、温調部４（水温調整手段）と、手動バルブＨＶとを備えている。吐水部１ａは、吐水口１０と、赤外線センサ１１とを有している。温度測定部２ａは、サーモパイル２０と、赤外線センサ２１と、報知部２２とを有している。温調部４は、熱交換器４０（水温調整手段）と、電磁弁４１（水温調整手段）と、電磁弁４２（水温調整手段）とを有している。
【００４８】
熱交換器４０は、常温の水を受け入れて所定の高温まで昇温し、高温の温水を供給するように構成されている。熱交換器４０には、手動バルブＨＶ及び電磁弁４２を通った水が供給される。尚、手動バルブＨＶは、止水栓として機能しており、通常の使用状態においては常に開放されている。熱交換器４０は、制御部３から出力される信号に基づいて、電源のＯＮ／ＯＦＦ等を行っている。
【００４９】
電磁弁４２は、熱交換器４０及び温調バルブとしての三方弁である電磁弁４１に水を供給するための弁である。電磁弁４２は、制御部３から出力される信号に基づいて弁を開いたり閉じたりするように構成され、その弁の開閉によって熱交換器４０及び電磁弁４１への水の供給が調整される。
【００５０】
電磁弁４１は、温調バルブとして機能する三方弁である。電磁弁４１には、電磁弁４２から供給される水と、熱交換器４０から供給される高温の温水とが供給される。電磁弁４１は、制御部３から出力される信号に基づいて、電磁弁４１側の弁と熱交換器４０側の弁との開閉を調整し、水と高温の温水とを混合させて所定の温度の温水として吐水部１ａに供給する。
【００５１】
続いて、本発明の実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａの制御的な構成について図５を参照しながら説明する。図５は、自動吐水装置ＡＦａの制御的な構成を示すブロック図である。
【００５２】
図５に示すように、制御部３には、サーモパイル２０と、赤外線センサ２１と、赤外線センサ１１とから出力される信号が入力され、それらの信号が伝達する情報を取得するように構成されている。制御部３には発電機ＧＥも繋げられていて、発電機ＧＥが発する電力が供給されている。制御部３からは、報知部２２と、熱交換器４０と、電磁弁４１と、電磁弁４２とに信号が出力され、それらの信号が伝達する情報が各部に出力されるように構成されている。
【００５３】
従って制御部３は、温度測定手段として機能するサーモパイル２０や手挿入判定手段として機能する赤外線センサ１１，２１の測定結果に基づいて、吐水手段や水温調整手段として機能する温調部４（熱交換器４０、電磁弁４１，４２）を制御し、吐水部１ａの吐水口１０から所定温度の温水を吐出するものである。
【００５４】
続いて、制御部３の温度演算の基本的な考え方について図６を参照しながら説明する。図６は、被験者の手の指の温度を測定し、その指の温度に対してどの温度の水だとどのように感じるかを、「冷たい」「やや冷たい」「やや適温」「適温」「やや熱い」「熱い」に区分して聞き取った結果を示すものである。
【００５５】
ヒトは、投入される温度の絶対温度を認知した結果ではなく、手の温度と投入される温度との相対温度差を体感温度と認知すると広く知られている。図６に示す実験結果もその理論を支持するものとなった。
【００５６】
手の指の温度が２０℃の場合、吐水温度がお湯として低い温度設定の吐水温度２０℃〜２５℃の場合には「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が２５℃〜２８．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が２８．５℃〜３２．５℃では「適温」と感じ、水の温度が３２．５℃〜３５℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３５℃を超えると「熱い」と感じており、「やや適温」と「熱い」の間で「やや熱い」とは感じていない。また、手の温度が２０℃と低い場合は、２０〜４０℃の吐水温度区間では、冷たいと感じることがないことを示唆している。
【００５７】
即ち、お湯を一定温度で吐水する現行自動水栓の湯温（３８〜４０℃近傍）と比較すると吐水温度が３８℃以下の吐水温度でも使用者は適温と判断できることを示唆している。また、冷たい手（２０℃）には、冷たい湯水（２０〜２５℃）においても冷たいと感じないことを示唆している。この様な温度判断のメカニズムは、生理学の知見より説明がつく。ヒトは、自分（手）の温度と投入される熱量との相対温度で温かさを認知している。そのため、自分（手）の温度より少しでも高い湯温を受ければ、湯の温度を温かい、もしくは冷たくない湯と判断する。本項で説明した実験結果においても、手の温度が２０℃と低い場合は、２０〜４０℃の吐水温度区間において冷たいと認知しないことを示しており理論と一致する。
【００５８】
一方、水の温度が３５℃を超えると「熱い」と感じている。これは、自分（手）の温度と投入される熱量との相対温度差が大きく実際の温度以上に熱いと湯温を認知した結果である。即ち、現行自動水栓の湯温（３８-４０℃近傍）では、冷たい手（２０℃）に対して、快適性を求めることが難しいと考えられる。
【００５９】
手の指の温度が２５℃の場合、水の温度が２０℃〜２５℃の場合には「冷たい」と感じており、水の温度が２５℃〜３０℃では「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が３０℃〜３１．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が３１．５℃〜３４．５℃では「適温」と感じ、水の温度が３４．５℃〜３６℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３６℃〜３７℃の場合には「やや熱い」と感じ、水の温度が３７℃を超えると「熱い」と感じている。
【００６０】
手の指の温度が３０℃の場合、水の温度が２０℃〜２７℃の場合には「冷たい」と感じており、水の温度が２７℃〜３３．５℃では「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が３３．５℃〜３４．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が３４．５℃〜３６℃では「適温」と感じ、水の温度が３６℃〜３６．５℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３６．５℃〜３７．５℃の場合には「やや熱い」と感じ、水の温度が３７．５℃を超えると「熱い」と感じている。
【００６１】
手の指の温度が３４℃の場合、水の温度が２０℃〜２８℃の場合には「冷たい」と感じており、水の温度が２８℃〜３４℃では「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が３４℃〜３５．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が３５．５℃〜３６．５℃では「適温」と感じ、水の温度が３６．５℃〜３７℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３７℃〜３８℃の場合には「やや熱い」と感じ、水の温度が３８℃を超えると「熱い」と感じている。
【００６２】
上述したような温度分布について、「冷たい」から「やや冷たい」を「冷たい」と括り、「やや適温」から「適温」を挟んで「やや適温」を「適温」と括り、「やや熱い」から「熱い」を「熱い」と括ると次のようになる。
【００６３】
手の指の温度が２０℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜２５℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が２５℃〜３５℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３５℃を超えた場合である。
【００６４】
手の指の温度が２５℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜３０℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が３０℃〜３６℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３６℃を超えた場合である。
【００６５】
手の指の温度が３０℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜３３．５℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が３３．５℃〜３６．５℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３６．５℃を超えた場合である。
【００６６】
手の指の温度が３４℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜３４℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が３４℃〜３７℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３７℃を超えた場合である。
【００６７】
制御部３は、このようなバックグラウンドに基づいて、手の温度と対応させた最適な水温を定めている。本実施形態では、手の指の温度が２０℃の場合には、吐水温度を２９．５℃に設定し、手の指の温度が２５℃の場合には、吐水温度を３２．５℃に設定し、手の指の温度が３０℃の場合には、吐水温度を３４．５℃に設定し、手の指の温度が３４℃の場合には、吐水温度を３５℃に設定している。
【００６８】
ここで、手の指の温度と掌の温度の関係について図７を参照しながら説明する。図７は、冬季の時間帯別における手の指先の温度と掌の温度とを比較した図である。図７の左側は、手の指先の温度であって、冬季の午前中に屋外から屋内に入った直後の温度と、冬季の午後に屋内に滞在した後の温度とを示しており、サンプル数は６である。図７の右側は、手の掌の温度であって、冬季の午前中に屋外から屋内に入った直後の温度と、冬季の午後に屋内に滞在した後の温度とを示しており、サンプル数は６である。
【００６９】
図７に示すように、平均値では、手の指先の温度は２２℃〜３４℃まで変動し、掌の温度は２７℃〜３１℃まで変動する。身体全体の体温が３６℃〜３７℃で略安定するのに比較すると、手の指先も掌も温度変動が極めて大きな部分であるといえる。また、手の指先は温度変動が激しいことに加えて、温度変動に敏感である。
【００７０】
続いて、制御部３による具体的な吐水温度制御の一例について、図８を参照しながら説明する。図８は、制御部３による吐水温度制御を説明するためのタイミングチャートである。図８に示すタイミングチャートは、（ａ）が温度測定領域における使用者の手の距離情報を示す赤外線センサ２１の測定値を示し、（ｂ）が温度測定領域における使用者の手の温度を示すサーモパイル２０の測定値を示し、（ｃ）が吐水領域における使用者の手の有無を示す赤外線センサ１１の測定値を示し、（ｄ）が制御部３が算出する吐水の温度を示し、（ｅ）が制御部３が制御する吐水の流量を示している。図８に示すタイミングチャートは、図１を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦａ又は図２を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｂを用いた場合のタイミングチャートである。
【００７１】
時刻ｔ１において、使用者は温度測定領域に手を近づけ（図１における手Ｈの位置Ｈｐａ、図２における手Ｈの位置Ｈｐｂに手を近づけ）、赤外線センサ２１は手が近づいたことを示す測定値Ｖ１を出力する（図８の（ａ））。サーモパイル２０は、測定領域の平均値を出力するので、時刻ｔ１においてはまだ使用者の手と空間の双方の温度を測定しており、その測定値の立ち上がりは緩やかになっている（図８の（ｂ））。
【００７２】
赤外線センサ２１の測定値Ｖ１の出力によって、使用者が自動吐水装置ＡＦａ（ＡＦｂ）を使用している意図が把握できるので、吐水口１０から熱交換器４０までの間の残水を排出するために制御部３は電磁弁４１を開いて流量Ｑ１で吐水を行う（図８の（ｅ））。時刻ｔ１では、使用者の手の温度は把握できていないけれども、準備のために温度を上げながら吐水を行うように、制御部３は電磁弁４１を制御する（図８の（ｄ））。
【００７３】
時刻ｔ１から時刻ｔ２に至ると、使用者は温度測定領域に更に手を挿入し、サーモパイル２０の測定領域が全て使用者の手を覆う位置（図１における手Ｈの位置Ｈｐａ、図２における手Ｈの位置Ｈｐｂ）まで使用者の手が挿入される。時刻ｔ２以降は、サーモパイル２０の測定値Ｖ２は一定となって、この測定値Ｖ２が使用者の手の温度を示しているものと想定される（図８の（ｂ））。
【００７４】
制御部３は、この測定値Ｖ２を使用者の手の温度とみなして、吐水温度を温度Ｔ２とするように電磁弁４２を制御する。測定値Ｖ２を得るためには、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が一定となることを確認し、その確認の結果測定値Ｖ２を得ることも好ましい態様ではある。しかしながら本実施形態では、時刻ｔ１から所定時間後（例えば、０．１ｓｅｃ後）の時刻ｔ２において、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が、使用者の手の温度を示しているとみなしている。このようにすることで、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が一定となることを確認せずに、測定値Ｖ２を得ることができ、温度調整の所要時間が短くなる。
【００７５】
図８に示すタイミングチャートは、自動吐水装置ＡＦａ又は自動吐水装置ＡＦｂを用いた場合のタイミングチャートであるから、使用者は、手Ｈを温度測定領域に対応する位置Ｈｐａ，Ｈｐｂから吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動する必要があり、所定の時間が必要とされる。そこで本実施形態では、吐水温度が温度Ｔ２まで上がりきっていない状態で水温調整が完了したことを報知する完了報知を行って、使用者が手Ｈを温度測定領域から吐水領域まで移動する時間を有効に利用して水温調整を行うものとしている。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、報知部２２に青色光を発光させて温度調整中であることを示し、時刻ｔ３以降は、報知部２２に赤色光を発光させて温度調整が完了したことを示すようにしている。
【００７６】
このような報知部２２による誘導を受けて、使用者は時刻ｔ３で温度調整が完了したものと認識し、手Ｈを温度測定領域に対応する位置Ｈｐａ，Ｈｐｂから吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動する。その間に吐水温度が温度Ｔ２まで上昇し、時刻ｔ４までには適温の状態となる。時刻ｔ４には、使用者の手Ｈが吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動するので、吐水領域における使用者の手Ｈの有無を示す赤外線センサ１１の測定値が、吐水領域に手Ｈがあることを示す測定値を出力する。時刻ｔ５に手洗いが終了し、手Ｈが吐水領域から離れると、赤外線センサ１１の測定値は手Ｈが吐水領域にないことを示す測定値となって制御部３は電磁弁４２を閉じて吐水を終了する。
【００７７】
また、報知部２２は、使用者に吐水状態（温度）や操作方法を誘導・報知する役割を持つ一方で、使用者への体感温度をコントロールする働きも備えている。最近の研究で、暖色系の視覚情報を与えた場合と寒色系の視覚情報を与えた場合では、暖色系の視覚情報を印加された被験者群で実際の温度より体感温度が高くなり、寒色系の視覚情報を被験者群では、実際の温度に比べて体感温度が低くなることが知られている。そこで、使用者の手の温度に応じて、吐水する湯水の温度を変えることに合わせて、報知部２２から表示する色を変えることも調節するよう設定する。
【００７８】
図８を参照しながら説明した制御部３による吐水温度制御を、各フェーズごとに区分すると、吐水態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ４の直前までが残水除去期間であり、時刻ｔ４から時刻ｔ５までが使用者にとっての受水期間である。温度調整の観点からは、時刻ｔ１の直後から時刻ｔ４の直前までが温度調整期間である。報知態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までが準備表示期間であり、時刻ｔ３から時刻ｔ５までが適温表示期間である。
【００７９】
図８を参照しながら説明した制御部３による吐水温度制御は、使用者の手Ｈの温度を確実に測定するものとして極めて有用な制御である。ところで、図７を参照しながら説明したように、人間の手は指先がより温度変化が大きく繊細な感度を持っていることから、手の指先の温度を確実に把握して吐水温度を決めることがより好ましいものである。そこで、制御部３による具体的な吐水温度制御の一例であって、指先の温度を確実に測定できる例について、図９を参照しながら説明する。
【００８０】
図９は、制御部３による吐水温度制御を説明するためのタイミングチャートである。図９に示すタイミングチャートは、（ａ）が温度測定領域における使用者の手の距離情報を示す赤外線センサ２１の測定値を示し、（ｂ）が温度測定領域における使用者の手の温度を示すサーモパイル２０の測定値を示し、（ｃ）が吐水領域における使用者の手の有無を示す赤外線センサ１１の測定値を示し、（ｄ）が制御部３が算出する吐水の温度を示し、（ｅ）が制御部３が制御する吐水の流量を示している。図９に示すタイミングチャートは、図１を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦａ又は図２を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｂを用いた場合のタイミングチャートである。
【００８１】
時刻ｔ１において、使用者は温度測定領域に手を近づけ（図１における手Ｈの位置Ｈｐａ、図２における手Ｈの位置Ｈｐｂに手を近づけ）、赤外線センサ２１は手が近づいたことを示す測定値Ｖ１を出力する（図９の（ａ））。サーモパイル２０は、測定領域の平均値を出力するので、時刻ｔ１においてはまだ使用者の手と空間の双方の温度を測定しており、その測定値の立ち上がりは緩やかになっている（図９の（ｂ））。
【００８２】
赤外線センサ２１の測定値Ｖ１の出力によって、使用者が自動吐水装置ＡＦａ（ＡＦｂ）を使用している意図が把握できるので、吐水口１０から熱交換器４０までの間の残水を排出するために制御部３は電磁弁４１を開いて流量Ｑ１で吐水を行う（図９の（ｅ））。
【００８３】
ところで、時刻ｔ１から温度測定領域に使用者の手が入ってきて、やがて掌が温度測定領域に入り、掌の温度をサーモパイル２０が測定することになる。従って、サーモパイル２０の測定値がある程度高い温度で安定化した段階は、掌の温度をサーモパイル２０が測定しているものと考えられる。手の指先の温度は、温度測定領域に使用者の手が入ってきてから掌の温度を測定するまでの間の温度であるから、サーモパイル２０の測定値の初期値と掌の温度の測定値である測定値Ｖ２との間の測定値がその温度を示しているものと考えられる。そこで本実施形態では、時刻ｔ１から所定時間（０．０７ｓｅｃ程度）後の時刻ｔ２におけるサーモパイル２０の測定値Ｖ３を手の指先の温度としている。
【００８４】
制御部３は、この測定値Ｖ３を使用者の手の指先の温度とみなして、吐水温度を温度Ｔ２とするように電磁弁４２を制御する。このようにすることで、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が一定となるまで待たずに、測定値Ｖ３を得ることができ、温度調整の所要時間が短くなる。尚、手の指先の温度を検知する観点からは、時刻ｔ１から所定時間経過後におけるサーモパイル２０の測定値を手の指先の温度とみなすことに限られず、例えば、サーモパイル２０の初期値と最大測定値との中間値を指先の温度とみなしたり、サーモパイル２０の最大測定値を検出した時刻から所定時間（０．０３ｓｅｃ程度）戻った時刻におけるサーモパイル２０の測定値を指先の温度とみなしてもよい。
【００８５】
本実施形態では、吐水温度が温度Ｔ２まで上がった段階（時刻ｔ３）で、水温調整が完了したことを報知する完了報知を行っている。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、報知部２２に青色光を発光させて温度調整中であることを示し、時刻ｔ３以降は、報知部２２に赤色光を発光させて温度調整が完了したことを示すようにしている。
【００８６】
このような報知部２２による誘導を受けて、使用者は時刻ｔ３で温度調整が完了したものと認識し、手Ｈを温度測定領域に対応する位置Ｈｐａ，Ｈｐｂから吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動する。時刻ｔ４には、使用者の手Ｈが吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動するので、吐水領域における使用者の手Ｈの有無を示す赤外線センサ１１の測定値が、吐水領域に手Ｈがあることを示す測定値を出力する。時刻ｔ６に手洗いが終了し、手Ｈが吐水領域から離れると、赤外線センサ１１の測定値は手Ｈが吐水領域にないことを示す測定値となって制御部３は電磁弁４２を閉じて吐水を終了する。
【００８７】
この態様では、時刻ｔ４で吐水を開始した後、時刻ｔ５から吐水温度を上昇させている。これは、冷たい手であっても、温水で手洗いをしている間に初期温度より少し高めの温度の温水を吐水することで快適感が持続させることが出来るからである。このような温度制御は、体感温度を導く神経系の発現機序によって説明することが出来る。例えば、最初に手の温度に合わせて調節された湯が、手に着水すると手に備わる温度センサ（感覚器）より手の温度と湯の温度情報よりパルス信号を中枢神経へ発する。それによって、ヒトは、送りこまれたパルスの量に応じて初期温度を温かい、快適と認知することとなる。この温度を認知する経路に加えて、この感覚器から発せられるパルス信号は、経過時間とともに低下（順化）していくことが生理学の知見として知られている。そのため、手を洗う期間で温かさ、快適さを持続させるには、時刻ｔ４で吐水を開始した後、所定時間経過（５〜７ｓｅｃ程度）後の時刻ｔ５から徐々に温度を上げることで、使用者に絶えず最適な温度と感じさせる湯水を提供することが可能となる。
【００８８】
図９を参照しながら説明した制御部３による吐水温度制御を、各フェーズごとに区分すると、吐水態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までが残水除去期間であり、時刻ｔ４から時刻ｔ６までが使用者にとっての受水期間である。温度調整の観点からは、時刻ｔ２から時刻ｔ３までが温度調整期間である。報知態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までが準備表示期間であり、時刻ｔ３から時刻ｔ６までが適温表示期間である。
【００８９】
続いて、図２を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｂの吐水部１ｂの構成について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、吐水部１ｂの構成を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を、それぞれ示している。
【００９０】
吐水部１ｂの上面１０１には、サーモパイル２０と、赤外線センサ２１と、報知部２２とが設けられている。サーモパイル２０と赤外線センサ２１とは、吐水部１ｂの先端近傍に設けられており、極力同じ方向を指向するように配置されている。サーモパイル２０及び赤外線センサ２１の後方には、報知部２２が設けられている。報知部２２は、ハーフミラー越しに「ｈｏｔ ｗａｔｅｒ」という温水を表す文字と、「３４．５℃」という吐水温度を示す文字と、温度調整中なのか温度調整が完了したのかを示す青色光又は赤色光と、を表示可能なように構成されている。尚、報知部２２は文字や光で情報を報知したが、情報の報知態様はこれに限られるものではなく、音声によって報知することも好ましい。
【００９１】
更に吐水部１ｂの上面１０１には、報知部２２の後方に態様報知手段としてのピクトが表示されている。この態様報知手段としてのピクトは、指先を閉じて手を近づけるように誘導するためのものである。
【００９２】
吐水部１ｂの下面１０２には、吐水口１０と、赤外線センサ１１とが設けられている。赤外線センサ１１は上述したように、吐水口１０下方の吐水領域に手が入っているか否かを検知するためのセンサである。
【００９３】
続いて、図３を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｃの吐水部１ｃの構成について、図１１を参照しながら説明する。図１０は、吐水部１ｂの構成を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を、それぞれ示している。
【００９４】
吐水部１ｃの上面１０３には、報知部２２が設けられている。報知部２２は、「ｈｏｔ ｗａｔｅｒ」という温水を表す文字と、「３４．５℃」という吐水温度を示す文字と、温度調整中なのか温度調整が完了したのかを示す青色光又は赤色光と、を表示可能なように構成されている。吐水部１ｃの下面１０４には、吐水口１０が設けられている。
【００９５】
吐水部１ｃの前面１０５には、サーモパイル２０と、赤外線センサ１１とが設けられている。サーモパイル２０と赤外線センサ１１とは、前方の極力同じ方向を指向するように配置されている。
【００９６】
吐水部１ｃでは、吐水口１０下方の吐水領域に直接近づいてくる手の温度を把握しようとしているため、赤外線センサ１１を設けることで、赤外線センサ２１の役割も果たすことができるように構成されている。
【００９７】
自動吐水装置ＡＦｃは、直接吐水領域に手が近づいてきてもその温度を把握するように構成されているため、サーモパイル２０と赤外線センサ１１とそれぞれのセンシング方向を工夫する必要がある。図１２にその概要を示す。図１２に示すように、サーモパイル２０のセンシングエリアＳａ１は、赤外線センサ１１のセンシングエリアＳａ２よりも狭くなるように構成されている。これは、手の挿入のみを判別する赤外線センサ１１よりも、手の温度を検知するサーモパイル２０の方がセンシングに時間が掛かるためと、手の温度の取得を吐水開始よりも前に行いたいためと、によるものである。
【００９８】
人間の手は体温調整手段としても機能しているので、温度の授受がしやすいように構成されており、結果として身体全体の温度に比較して手の温度は変動しやすい傾向にある（図６及び図７参照）。特に冬場は、身体全体の温度に対して手の温度が低くなるものであり、このように身体全体の温度に対して低い温度なることに起因する温度の感じ方が身体の他の部分とは大きく異なるものである。そこで本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂ，ＡＦｃでは、このような手の温度変化の特性に対応することで、手の温度がどのように変化しても適温の吐水を行うことができ、快適な手洗いを提供するものである。
【００９９】
このような思想に基づく本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂ，ＡＦｃでは、
、温度測定手段であるサーモパイル２０の測定結果に基づいて、吐水手段としての電磁弁４１、４２及び水温調整手段としての電磁弁４１、熱交換器４０を制御する制御手段としての制御部３を備えている。制御部３は、サーモパイル２０が測定した使用者の手Ｈの温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定する。サーモパイル２０は、使用者の手Ｈの温度を測定するので、使用者の手Ｈの温度がどのように変化してもその温度を確実に測定することができる。このように確実に測定した使用者の手Ｈの温度に基づいて水を昇温するための目標温度を設定するので、その目標温度は使用者の手Ｈの温度変化を反映した適切なものとすることができる。従って、このように使用者の手Ｈの温度変化に対応した適温の温水を吐水領域へ吐出することができるので、温度変化の大きな手Ｈを洗う際に、手Ｈの温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能となる。
【０１００】
また本実施形態では、目標温度まで高めた水を吐水領域へ吐出するので、使用者は吐水当初から自身の手Ｈの温度に応じて温度調整された温水に触れることができる。従って、温度調整されていない冷たい水に触れることで冷たい思いをすることなく、確実に使用者自身の手Ｈの温度に対応した温水によって手洗いを行うことができる。
【０１０１】
また本実施形態では、熱交換器４０から吐水口１０に至る間に残存する温度の低い水を排出する残水処理を実行するので、吐水当初に冷たい残水に触れることがないように使用者を導くことができる。更に、残水処理と並行して使用者の手Ｈの温度の測定や水温の調整を実行するので、残水処理が終わった直後に目標温度まで高めた水を吐水領域へ吐出することが可能になり、使用者は吐水当初から自身の手Ｈの温度に応じて温度調整された温水に触れることができる。
【０１０２】
また本実施形態では、水温調整の実行中であることを報知する調整報知と水温調整が完了したことを報知する完了報知とを水温調整と並行して実行するので、使用者に対して水温の調整がどの段階にあるかを確実に知らせることができる。従って、使用者は適温に調整されていない水が吐出されている段階で吐水領域に手Ｈを差し入れることがなく、適温まで調整された温水による快適な手洗いを行うことができる。
【０１０３】
このように制御部３が調整報知及び完了報知を行うと、使用者は調整報知の間は吐水領域外に手を位置させて待機するので、水温が適温となったことを使用者が認識してから吐水領域に手を差し入れるまでにはタイムラグがある。そこでこの本実施形態では、水温調整の完了前に完了報知を実行することで、吐水領域外（温度測定領域）から吐水領域に使用者が手を動かす時間を水温調整に当てることができる。従って、使用者には何らの負担をかけずに、水温調整が完了するまでの時間を体感的に短く感じさせることができ、実際に使用者が吐水領域に手Ｈを差し入れた際には適温の水が吐水されているように構成できる。
【０１０４】
また本実施形態では、図６を参照しながら説明したように、手の温度と対応させた最適な水温を定めている。具体的には、手の指の温度が２０℃の場合には、吐水温度を２９．５℃に設定し、手の指の温度が２５℃の場合には、吐水温度を３２．５℃に設定し、手の指の温度が３０℃の場合には、吐水温度を３４．５℃に設定し、手の指の温度が３４℃の場合には、吐水温度を３５℃に設定している。
【０１０５】
このように、使用者の手Ｈの温度が第二温度（例えば、３０℃）に対して低い第一温度（例えば、２０℃）になっていると測定した場合に、水温の目標温度の差分を、第二温度（例えば、３０℃）に対する第二目標温度（例えば、３４．５℃）の差（４．５℃）よりも第一温度（例えば、２０℃）に対する第一目標温度（例えば、２９．５℃）の差（９．５℃）が大きくなるように設定している。
【０１０６】
これは、図６に示すように、人間の手の温度が低くなった場合に、低い水温から昇温した際のやや適温であると感じる下限温度が低くなる傾向にあり、更に昇温した場合に熱いと感じる下限温度も低くなる傾向にあることに対応させたものである。より具体的には、人間の手の温度が低くなった場合に、低い水温から昇温した際のやや適温であると感じる下限温度が低くなる傾向は、温度の低下幅については手の温度の低下幅よりもやや適温であると感じる下限温度の低下幅が大きくなっている。一方、更に水を昇温した場合に、低い水温から昇温した際の熱いと感じる下限温度が低くなる傾向は、温度の低下幅については手の温度の低下幅よりも熱いと感じる下限温度の低下幅が小さくなっている。
【０１０７】
従って図６に示すように、人間の手の温度が低くなれば、やや適温であると感じ始める温度が下がる一方で、熱いと感じる温度が相対的に上昇し、不快に感じない温度帯域が広がる傾向にある。そこで、この温度帯域の広がりを利用して、使用者の手の温度が低くなった場合には、吐水の目標温度を相対的に高くすることで、使用者に吐水の冷たさや熱さを極端に感じさせることなく、その後の昇温も行いやすいように制御している。
【０１０８】
このように、人間の手の温度が低くなれば、やや適温であると感じ始める温度が下がる一方で、熱いと感じる温度が相対的に上昇し、不快に感じない温度帯域が広がる傾向にある。そこで、手の測定温度である第一温度（例えば、１８℃）が所定温度（例えば、２０℃）よりも低い場合に、その温度低下にそのまま従わせて第一目標温度を下げるのではなく、予め定められた最低目標温度（例えば、２９．５℃）に設定することで、使用者に吐水の冷たさや熱さを極端に感じさせることなく、その後の昇温も行いやすいように制御することができる。
【０１０９】
上述したように、人間の手の感覚は、より末端である指の感覚が掌の感覚よりも相対的に高いものである。そこで、図９を参照しながら説明したように指の温度を測定し、その指の温度に基づいて温度調整することが、使用者にとってより適温であると感じさせるために好ましいものである。しかしながら、掌に対して指は細く、サーモパイル２０による温度の測定は容易ではない。そこで本実施形態では、人間の手の温度は、より末端である指の温度よりも掌の温度が相対的に高くなる傾向にあることを利用し、サーモパイル２０の測定精度を上げることなく確実に指の温度を測定するように工夫している。具体的には、サーモパイルが測定した使用者の手の温度が少なくとも第三温度（図９に示す測定値Ｖ３に相当する）と第四温度（図９に示す測定値Ｖ２に相当する）との二つある場合に、相対的に低温である第三温度を使用者の指の温度であるものとみなして、その第三温度に対応する第三目標温度（図９に示す温度Ｔ２に相当する）を温度調整のための目標温度と設定している。
【０１１０】
また本実施形態では、図９を参照しながら説明したように、所定時間の間継続して使用者の手の温度を測定し、この継続測定の間に第三温度（図９に示す測定値Ｖ３に相当する）と第四温度（図９に示す測定値Ｖ２に相当する）とを取得するので、指先から掌までの温度を連続して測定することが可能となり、相対的に低い温度である第三温度（図９に示す測定値Ｖ３に相当する）をより確実に測定することができる。
【０１１１】
また本実施形態において、サーモパイル２０が継続して使用者の手の温度を測定している間に、掌の温度とみなされる程度に高温の掌温度（例えば、図９の測定値Ｖ２に相当する温度）に達したことを測定した場合にその掌温度から所定温度（例えば、５℃）を減じた温度を使用者の手Ｈの温度として認識することも好ましい。
【０１１２】
人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。特に、使用者の指の温度を測定し、その指の温度に基づいて目標温度を設定しようとすれば、使用者が隣り合う指を密接させなければ間に空気が存在し、測定した結果が指の温度なのか雰囲気温度なのかが不明になることが懸念される。
【０１１３】
一方で掌は広い領域であるから、所定時間継続して測定すれば、指よりも高い温度が一定時間継続して測定されるものである。従って、掌の温度を測定することは指の温度を測定することに比較して確実性が高いものといえる。そこで、継続した温度測定の間において、掌の温度とみなされる程度に高温の掌温度を測定した場合、その測定した温度を掌の温度とみなし、その掌の温度から所定温度を減じた温度を指の温度であるとみなすことも好ましいのである。
【０１１４】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂ，ＡＦｃではサーモパイル２０を一つ設けたけれども、サーモパイル２０を少なくとも二以上備え、もしくは、サーモパイル２０が備える温度測定素子（熱吸収膜）を複数備えた多素子型に変更することで、複数の温度を同時に計測することで取得温度の内、高い温度を使用者の手Ｈの温度として認識することも好ましいものである。
【０１１５】
また，サーモパイル２０が検知する領域は、円形状としているが（図１２参照）、温度検知の対象物（指先，手の平）に合わせて、その円形の検知エリアを拡大・縮小をすることで温度検知レベルの最適化を行う。さらに、より最適化する方法として、手の平・指の形状が差し出される方向に長いことより、円形状の検知エリアを楕円形状にすることで、対象物を検知エリア内で正確に捉えて、温度検知レベルをより向上させる。上述した手法で使用者の手Ｈの温度として認識することも好ましいものである。
【０１１６】
上述したように、使用者の指の温度を測定し、その指の温度に基づいて目標温度を設定しようとすれば、使用者が隣り合う指を密接させなければ間に空気が存在し、測定した結果が指の温度なのか雰囲気温度なのかが不明になることが懸念される。そこでこの好ましい態様を採用すれば、サーモパイル２０を用いて計測したそれぞれの温度点結果のうち高い温度の測定結果を使用者の指の温度を示す温度結果であるものとみなし、使用者の手Ｈの温度として認識することができる。
【０１１７】
従来の自動吐水装置は、吐水を開始すると冷たい残水が排出され、徐々に昇温された温水が吐出され、目標温度に昇温された温水の吐出に至るように構成されている。一方、人間の手は上述したように温度変化しやすく、そして、温度変化する手の温度に対応して体感温度の適温域も変動することから、使用者へ冷たさと熱さのオーバーシュートを体感させ、適温へ収め快適と思わせることがより難しくなってしまう。即ち、従来の自動吐水装置では、適温と感じる温度が一瞬で過ぎ去ってしまい、必ずしも快適な吐水が行われるものではない。そこで本実施形態では図９を参照しながら説明したように、設定した目標温度を吐水口１０からの水の吐出時間が吐水の開始から所定時間を経過するまでは保持することで、使用者の現在の手の温度に対応した適温の吐水を継続的に行い、使用者にとってより快適な吐水を行うことができると共に、従来の自動吐水装置と比較した場合に違和感を与えずに十分な快適感を与えることができる。
【０１１８】
そのような吐水温度の上昇調整をするにあたっては、設定した目標温度が第五目標温度よりも低い第六目標温度の場合に、吐水温度への上昇温度幅が大きくなるように上昇調整を実行することも好ましいものである。
【０１１９】
吐水の初期においては、一定の目標温度の吐水を行うことで使用者が冷たいと感じることを回避しつつ（図９の時刻ｔ４〜ｔ５）、吐水開始から所定時間経過後に行う吐水温度を上昇させるための上昇調整の実行は（図９の時刻ｔ５〜ｔ６）、当初の目標温度が低い温度の第六目標温度であれば上昇温度幅が大きくなるように実行している。当初は低かった手の温度が上昇し、最終的に心地良く快適であると感じる温水の温度は個人差がさほど無いものなので、このように吐水温度の上昇調整をすることで、人間の手の温度上昇の感覚に合った温度制御とすることができる。
【０１２０】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂは、サーモパイル２０が、吐水領域に使用者の手Ｈがかからない温度測定領域において使用者の手Ｈの温度を測定可能なように設けられ、吐水手段としての吐水口１０及びサーモパイル２０は、使用者の手Ｈが温度測定領域を経由して吐水領域に向かうように配置されている。
【０１２１】
このように、サーモパイル２０は、吐水領域に使用者の手Ｈがかからない温度測定領域において使用者の手Ｈの温度を測定可能なように設けられているので、吐水の影響を受けない領域で確実に使用者の手の温度を測定することができ、冷たい吐水に手を差し出してしまうことを確実に防止できる。また、吐水口１０及びサーモパイル２０は、使用者の手Ｈが温度測定領域を経由して吐水領域に向かうように配置されているので、使用者の手Ｈが温度測定領域から吐水領域に向かう間も吐水の温度調整の時間に当てることができる。
【０１２２】
また本実施形態では、温度測定領域への手の挿入を判定する手挿入判定手段としての赤外線センサ２１を備え、制御手段３は赤外線センサ２１の判定結果に基づいて、残水処理を行うものである。このように、温度測定領域への手の挿入と同時期に残水処理を行うことができるので、吐水当初に冷たい残水に触れることがないタイミングでの残水処理を確実に行うことができる。
【０１２３】
手の挿入判定と残水処理を行うためのトリガーセンサとして、ここでは赤外線センサ２１を一例に挙げたが、使用者の手の判定を行えるその他のセンサを使用しても良い。例えば、マイクロ波、焦電センサ、静電容量センサ、超音波センサ等を使用しても良い。
【０１２４】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂは、温度測定領域が吐水領域よりも上方に形成されるように配置されている。自動吐水装置ＡＦａにおいては、サーモパイル２０が吐水部１ａから引き離して配置されている。一方、自動吐水装置ＡＦｂの上面１０３にもサーモパイル２０が配置されている。
【０１２５】
このように、サーモパイル２０を吐水部１ｂの上面１０３に配置したり、サーモパイル２０を吐水部１ａとは引き離して配置することで、温度測定領域を吐水領域よりも上方に形成することができ、使用者は吐水領域よりも上方の空間を経由して吐水領域に手を差し入れることを認識する。更に使用者は、温度測定領域では掌を下方に向けて翳し、吐水領域では掌を上方に向けて吐水を受けるので、無意識の内に手を反転させる動作を行うことになる。従って、吐水領域に直接手を挿入する従来の自動吐水装置とは異なる手の動きをさせることを認知させることができ、温度測定領域における手の温度測定を確実に行うことができる。
【０１２６】
また自動吐水装置ＡＦｂでは、温度測定領域への手の挿入態様を誘導するための報知を行う態様報知手段としてのピクトを、吐水部１ｂの上面１０３に形成し、態様報知手段としてのピクトは、使用者が温度測定領域に手の指先を閉じて挿入するように誘導する報知を行う。
【０１２７】
上述したように、温度測定領域に対して使用者は無意識の内に指先を広げて差し入れてしまい、指先の正確な温度測定を行うことが困難になることも想定される。そこで、使用者が温度測定領域に手の指先を挿入するように誘導する報知を行うことで、指先の温度を確実に測定することを可能としている。更に本実施形態では、使用者が温度測定領域に手の指先を閉じ隙間を無くして挿入するように誘導する報知を行うことで、指先の温度を確実に測定することを可能とするものである。
【０１２８】
更に本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定することに工夫している。具体的には、人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。この場合において、使用者の手の温度を測定するためのサーモパイル２０のみで、使用者の手の温度測定と、使用者の手が吐水口１０の下方に来たことを検知することとの双方を行おうとすれば、雰囲気温度と手の温度とが近接した場合には吐水開始の制御を行うことが極めて困難になる。そこで自動吐水装置ＡＦｃでは、吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段として機能するように赤外線センサ１１を設けることで、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定している。この赤外線センサ１１を設けた上で、赤外線センサ１１によって吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、吐水領域へ温水を吐出するものとしている。このように温度調整のタイミングと吐水開始のタイミングとを調整することで、温度調整がなされていない冷たい水が吐水されてしまい、使用者が冷たい思いをすることを確実に回避し、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を適切なタイミングで吐水することが可能となる。
【０１２９】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、サーモパイル２０は、赤外線センサ１１が吐水領域に使用者の手Ｈが挿入されたと判定した後に手Ｈの温度の測定を開始するように構成することも好ましい。このように構成すると、サーモパイル２０をその開始タイミングまで待機状態としておくことができ、節電効果が計れると共に確実に温度測定を行うことができる。
【０１３０】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、赤外線センサ１１とサーモパイル２０とは、使用者の手Ｈの温度を測定した後に吐水領域への使用者の手Ｈの挿入を判定できるように配置されている（図１１及び図１２参照）。このように配置することで、赤外線センサ１１が吐水領域への手Ｈの挿入があったと判定したタイミングでは、サーモパイル２０による手の温度測定が行われていると判断することができる。
【０１３１】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、吐水領域を囲繞するように温度測定領域が形成されている。このように形成することで、吐水領域に如何なる方向から手が挿入されたとしても、赤外線センサ１１が吐水領域への手Ｈの挿入があったと判定したタイミングでは、サーモパイル２０による手の温度測定が行われていると判断することができる。
【０１３２】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、赤外線センサ１１によって吐水領域へ使用者の手Ｈが挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は吐水領域への吐水を保留することも好ましい。このように構成することで、その所定時間の間も利用してサーモパイル２０による手の温度の測定を確実に行うことができる。
【０１３３】
また、その所定時間は、サーモパイル２０による使用者の手Ｈの温度の測定が完了した場合には短縮することも好ましい。このように構成することで、使用者の手Ｈの温度測定が完了した直後や温度調整が終わったタイミングに合わせて吐水を開始させることができ、確実な温度調整と適切なタイミングでの吐水とを両立させることができる。
【０１３４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１３５】
１ａ：吐水部
１ｂ：吐水部
１ｃ：吐水部
２ａ：温度測定部
３：制御部
４：温調部
４０：熱交換器
４１，４２：電磁弁
ＧＥ：発電機
ＨＶ：手動バルブ
１０：吐水口
１１：赤外線センサ
２０：サーモパイル
２１：赤外線センサ
２２：報知部
ＡＦａ：自動吐水装置
ＡＦｂ：自動吐水装置
ＡＦｃ：自動吐水装置
Ｈ：手
Ｈｐａ：位置
Ｈｐｂ：位置
Ｈｐｃ：位置
Ｈｗ：位置
ＷＢ：洗面器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が風呂に入る場合のように全身を温水につけたり、シャワーを浴びる場合のように全身に温水を浴びたりする際に、その温水の温度が何度で快適と感じるかは人それぞれであると共に、数度の温度差は快適感に大きく影響するものである。そのため、人が全身にシャワーを浴びるためのシャワー装置においては、シャワー吐水の温度をどのように調整するかが非常に重要なものとなっている。
【０００３】
従前の一般的なシャワー装置の一つの例としては、水温検知センサによって水温を検知し、その水温を一定の温度に保つように温水側及び水道水側の流量調整弁を調整して温水と水道水とを混合し、使用者に向けて吐水するシャワー装置が知られている。この一定の温度とは、シャワーを浴びる使用者の好みによって設定される目標温度ともいうべきものであって、使用者によって異なる温度に設定される。このようなシャワー装置では、吐水を開始すると、水道管内に残存した水を押し出して排出し、続いて温度調整された温水が吐出されるように構成されている。吐水開始後における吐水温度は、昇温されない水に近いかなり低い温度からその目標温度まで昇温されていくものである。
【０００４】
ところで、このような従来のシャワー装置においては、使用者が熱すぎると不快感を抱くような事態を回避するため、吐水当初は温度の低い水を吐出し、その後温度上昇させて温水を吐出するように構成されている。このように構成されることで、吐水を開始すると水道管内に残存した水を押し出して排出し、続いて温度調整された温水が吐出されるものであって、温度調整された温水は徐々に温度が上昇するものとなる。
【０００５】
このような従来のシャワー装置は、その構造上必然的ではあるが、温度調整された温水がある程度吐出され、定常的な状態となった後に適温の温水が吐出されるものである。そこで、吐水開始当初から適温の温水を吐出可能なシャワー装置が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００６】
下記特許文献１に記載のシャワー装置は、シャワー吐水口から吐出されるシャワー吐水流の方向とシャワーを浴びようとする使用者の位置を検出するＣＣＤカメラと、使用者の身体表面上のシャワー吐水流の当たる部位の皮膚温を測定するサーモビュアーと、ＣＣＤカメラに認識されたシャワー吐水流の方向と人物の位置とによりシャワー吐水流の当たる部位を認識し、この情報とサーモビュアーによって検出された皮膚温の情報とに基づいて、使用者の姿勢及び使用者に適した初期水流温度を算出する演算装置と、初期水流温度から自動的にシャワー吐水流の温度を変化させる制御装置と、を備えている。下記特許文献１に記載のシャワー装置はこのような構成によって、シャワーの出始めの水流温度は皮膚温となるように設定され、その後は使用者の好みに合わせて皮膚温から徐々に所望の水流温度まで上昇するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３０３４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、人の体温は身体全体としてみれば大きな温度変動はなく、病気になったような特殊な状況を除けば略一定なものとして考えることができる。このような温度変動の少ない身体全体の状況に対応することのみを考慮すれば、上記従来の技術はこの範囲ではある一定の効果を奏するように機能するものであって、個々の人間の心地良く感じる体感温度差には対応できているものといえる。
【０００９】
しかしながら、手を洗うための自動吐水装置においては、このような単純な温度制御では、使用者の方々に心地よいと感じでいただく吐水を常に行うことは困難である。人間は、血液を循環させることで体温をコントロールする機能を持つ。そして，体温をコントロールする部位は、末梢部である手、足であることが一般的に知られている。特に手は、常に暴露されているため、恒常的に外気温と体温との熱交換器の働きが強い。そのため手の温度は、人間の身体の他の部分に比較して大きく温度が変化するものである。特に冬場において外出して室内に入った直後等は、体温が３７度ぐらいで一定に保たれているのに対して、手袋等の保温対策をしていても２０度ぐらいまで下がる場合もあり、何らの保温対策をしていなければ更に低い温度まで下がる場合もある。上述した従来の技術が、シャワーの出始めの水流温度は皮膚温となるように設定され、その後は使用者の好みに合わせて皮膚温から徐々に所望の水流温度まで上昇するようにしているのは、さほど温度変化のない身体全体にシャワーを浴びることを想定しているものであって、手洗いを想定しているものではない。
【００１０】
そこで本発明者らは、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能な自動吐水装置を提供すべく検討を行ったが、手の温度変化が大きいことに起因して新たなる課題があることを発見した。具体的には、人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。この場合において、使用者の手の温度を測定するためのセンサのみで、使用者の手の温度測定と、使用者の手が吐水口の下方に来たことを検知することとの双方を行おうとすれば、雰囲気温度と手の温度とが近接した場合には吐水開始の制御を行うこと極めて困難になる。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置であって、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度をより確実に把握し適温の水を吐水することが可能であって、吐水領域への手の挿入を確実に判定し、適温の水への温度調整が行われた後に吐水することが可能な自動吐水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る自動吐水装置は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置であって、前記吐水領域へ吐水する吐水口を有する吐水手段と、前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段と、使用者の手の温度を測定する温度測定手段と、前記吐水手段から吐出する水の温度を高める水温調整手段と、前記手挿入判定手段の判定結果及び前記温度測定手段の測定結果に基づいて、前記吐水手段及び前記水温調整手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度測定手段が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定し、当該設定した目標温度まで水の温度を高めるように前記水温調整手段を制御し、このように制御された前記水温調整手段が温度を高めた水を、前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、前記吐水領域へ吐出するように前記吐水手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
人間の手は体温調整手段としても機能しているので、温度の授受がしやすいように構成されており、結果として身体全体の温度に比較して手の温度は変動しやすい傾向にある。特に冬場は、身体全体の温度に対して手の温度が低くなるものであり、このように身体全体の温度に対して低い温度なることに起因する温度の感じ方が身体の他の部分とは大きく異なるものである。そこで本発明に係る自動吐水装置では、このような手の温度変化の特性に対応することで、手の温度がどのように変化しても適温の吐水を行うことができ、快適な手洗いを提供するものである。
【００１４】
このような思想に基づく本発明に係る自動吐水装置は、温度測定手段の測定結果に基づいて、吐水手段及び水温調整手段を制御する制御手段を備えており、制御手段は、温度測定手段が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定する。温度測定手段は使用者の手の温度を測定するので、使用者の手の温度がどのように変化してもその温度を確実に測定することができる。このように確実に測定した使用者の手の温度に基づいて水を昇温するための目標温度を設定するので、その目標温度は使用者の手の温度変化を反映した適切なものとすることができる。従って、このように使用者の手の温度変化に対応した適温の温水を吐水領域へ吐出することができるので、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能となる。
【００１５】
更に本発明では、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定することに工夫している。具体的には、人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。この場合において、使用者の手の温度を測定するための温度測定手段のみで、使用者の手の温度測定と、使用者の手が吐水口の下方に来たことを検知することとの双方を行おうとすれば、雰囲気温度と手の温度とが近接した場合には吐水開始の制御を行うことが極めて困難になる。そこで本発明では、吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段を設けることで、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定している。この手挿入判定手段を設けた上で、水温調整手段が温度を高めた水を、手挿入判定手段によって吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、吐水領域へ吐出するものとしている。このように温度調整のタイミングと吐水開始のタイミングとを調整することで、温度調整がなされていない冷たい水が吐水されてしまい、使用者が冷たい思いをすることを確実に回避し、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を適切なタイミングで吐水することが可能となる。
【００１６】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記温度測定手段は、前記手挿入判定手段が前記吐水領域に使用者の手が挿入されたと判定した後に手の温度の測定を開始することも好ましい。
【００１７】
この好ましい態様では、手挿入判定手段が吐水領域に手が挿入されたことを判定した後に、温度測定手段が手の温度の測定を開始するので、温度測定手段をその開始タイミングまで待機状態としておくことができ、節電効果が計れると共に確実に温度測定を行うことができる。
【００１８】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記手挿入判定手段と前記温度測定手段とは、使用者の手の温度を測定した後に前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定できるように配置されていることも好ましい。
【００１９】
この好ましい態様では、使用者の手の温度を測定した後に吐水領域への使用者の手の挿入を判定できるように構成されているので、手挿入判定手段が吐水領域への手の挿入があったと判定したタイミングでは、温度測定手段による手の温度測定が行われていると判断することができる。従って、雰囲気温度と手の温度が近接している場合であっても確実に温度調整を行った後に吐水を行うことができる。
【００２０】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記温度測定手段は、温度測定領域に使用者の手が挿入されるとその温度を測定することが可能なように構成されており、前記吐水領域を囲繞するように前記温度測定領域が形成されていることも好ましい。
【００２１】
この好ましい態様では、吐水領域を囲繞するように温度測定領域が形成されているので、吐水領域に如何なる方向から手が挿入されたとしても、手挿入判定手段が吐水領域への手の挿入があったと判定したタイミングでは、温度測定手段による手の温度測定が行われていると判断することができる。
【００２２】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は前記吐水領域への吐水を保留することも好ましい。
【００２３】
この好ましい態様では、吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は吐水領域への吐水を保留するので、その所定時間の間も利用して温度測定手段による手の温度の測定を確実に行うことができる。従って、雰囲気温度と手の温度が近接している場合であっても確実に温度調整を行った後に吐水を行うことができる。
【００２４】
また本発明に係る自動吐水装置では、前記温度測定手段による使用者の手の温度の測定が完了した場合には、前記所定時間を短縮することも好ましい。
【００２５】
この好ましい態様では、使用者の手の温度の測定が完了した場合には所定時間を短縮するので、使用者の手の温度測定が完了した直後や温度調整が終わったタイミングに合わせて吐水を開始させることができ、確実な温度調整と適切なタイミングでの吐水とを両立させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能な自動吐水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す自動吐水装置の変形例を示す斜視図である。
【図３】図１に示す自動吐水装置の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の制御的な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る自動吐水装置において手の温度と吐水温度との関係を説明するための図である。
【図７】手の温度変化を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る自動吐水装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図２に示す自動吐水装置の詳細を説明するための図である。
【図１１】図３に示す自動吐水装置の詳細を説明するための図である。
【図１２】図３に示す自動吐水装置におけるサーモパイルと赤外線センサのセンシングエリアを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る自動吐水装置は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、その判定の結果に基づいて自動で吐水を開始する装置であって、使用者の手の温度に応じた適切な温度の温水を吐出するものである。本発明の実施形態に係る自動吐水装置の外観構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａの外観構成を示す斜視図である。図１に示すように自動吐水装置ＡＦａは、洗面器ＷＢに取り付けられて、洗面器ＷＢのボウル面に温水を吐水する装置である。
【００３０】
自動吐水装置ＡＦａは、吐水部１ａ（吐水手段）と、温度測定部２ａ（温度測定手段）とを備えている。吐水部１ａは、洗面器ＷＢの奥側デッキ部分に取り付けられている。吐水部１ａは、吐水口１０（吐水手段）と、赤外線センサ１１（手挿入判定手段）とを備えている。
【００３１】
吐水口１０は、洗面器ＷＢのボウル面と吐水口１０との間に設定されている吐水領域（使用者の手Ｈが位置Ｈｗに存在する部分を含む領域）に対して、常温の水又は昇温された水を吐水する部分である。赤外線センサ１１は、吐水領域への使用者の手Ｈの挿入を検知するためのセンサであって、吐水領域へ使用者の手が挿入された場合に所定の信号を出力するものである。
【００３２】
温度測定部２ａは、洗面器ＷＢの奥側デッキ部分であって、吐水部１ａが取り付けられている部分の右側方に取り付けられている。温度測定部２ａは、サーモパイル２０（温度測定手段）と、赤外線センサ２１（手挿入判定手段）と、報知部２２とを備えている。
【００３３】
サーモパイル２０は、赤外吸収膜を温接点とし、複数の熱電対を冷接点を間に直列あるいは並列に接続したものでであって、使用者の手Ｈの温度を非接触で測定するものである。また、サーモパイル２０は、内部に雰囲気温度（参照温度）を測定するサーミスタを内蔵している。そのため、雰囲気温度も測定することが出来るものである。赤外線センサ２１は、温度測定部２ａの上方に設定されている温度測定領域（使用者の手Ｈが位置Ｈｐａに存在する部分を含む領域）への使用者の手Ｈの挿入を判定するためのセンサであって、温度測定領域へ使用者の手が挿入された場合に所定の信号を出力するものである。報知部２２は、適温への調整が完了したか否かを示す部分であって、本実施形態の場合は、温度調整中であれば青色光を発光し、温度調整が完了すれば赤色光を発光する。
【００３４】
自動吐水装置ＡＦａを使用する使用者は、まず手Ｈを位置Ｈｐａに位置させることで、温度測定部２ａのサーモパイル２０上に形成された温度測定領域へ手Ｈを挿入する。初期状態では、温度測定部２ａの報知部２２は青色光を発光しており、温度調整中であることを示している。手Ｈが位置Ｈｐａに位置され、温度測定領域へ手Ｈが挿入されると、サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得される。
【００３５】
サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得されると、その取得された温度に基づいて制御部（図１に明示せず、詳細は後述する。制御手段）が目標とする水の目標温度を設定し、その設定した目標温度まで水の温度を高めるように温調部（図１に明示せず、詳細は後述する。温度調整手段）を制御する。温調部による温度制御が完了すると、報知部２２は赤色光を発光し、温度調整が完了したことを示す。
【００３６】
報知部２２による温度調整完了の報知を受けて、使用者は手Ｈを位置Ｈｐａから位置Ｈｗへと移動させる。この移動にあたって、使用者は位置Ｈｐａにおいては掌が温度測定部２ａを向くように掌を下側に向けており、位置Ｈｗにおいては掌が吐水口１０に向くように掌を上側に向ける。使用者が手Ｈを位置Ｈｗに移動させると、吐水領域に入るので、吐水部１ａの赤外線センサ１１が手Ｈを検知し、温度調整が完了した温水を吐水口１０から吐出する。
【００３７】
本発明の実施形態に係る自動吐水装置は、吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、その判定の結果に基づいて自動で吐水を開始する装置であって、使用者の手の温度に応じた適切な温度の温水を吐出するものであるから、図１に示したものに限られるものではない。変形例としての自動吐水装置を図２及び図３に示す。
【００３８】
図２に示す自動吐水装置ＡＦｂは、自動吐水装置ＡＦａにおいて温度測定部２ａを構成していたサーモパイル２０、赤外線センサ２１、及び報知部２２を、吐水部１ｂの上部に設けたものである。従って、自動吐水装置ＡＦｂは、温度測定領域が吐水部１ｂの上方に形成され、吐水領域は吐水部１ｂの下方に形成されている。
【００３９】
自動吐水装置ＡＦｂを使用する使用者は、まず手Ｈを吐水部１ｂ上方の位置Ｈｐｂに位置させることで、吐水部１ｂのサーモパイル２０上に形成された温度測定領域へ手Ｈを挿入する。この状態で報知部２２は青色光を発光しており、温度調整中であることを示している。手Ｈが位置Ｈｐｂに位置され、温度測定領域へ手Ｈが挿入されると、サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得される。
【００４０】
サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得されると、その取得された温度に基づいて制御部（図２に明示せず、詳細は後述する。制御手段）が目標とする水の目標温度を設定し、その設定した目標温度まで水の温度を高めるように温調部（図２に明示せず、詳細は後述する。温度調整手段）を制御する。温調部による温度制御が完了すると、報知部２２は赤色光を発光し、温度調整が完了したことを示す。
【００４１】
報知部２２による温度調整完了の報知を受けて、使用者は手Ｈを位置Ｈｐｂから位置Ｈｗへと移動させる。この移動にあたって、使用者は位置Ｈｐｂにおいては掌がサーモパイル２０を向くように掌を下側に向けており、位置Ｈｗにおいては掌が吐水口１０に向くように掌を上側に向ける。使用者は手Ｈを位置Ｈｐｂから位置Ｈｗへ移動させるに当たっては、吐水部１ｂ回りに手Ｈを回転させるように掌を返して移動させる。使用者が手Ｈを位置Ｈｗに移動させると、吐水領域に入るので、吐水部１ｂの赤外線センサ１１が手Ｈを検知し、温度調整が完了した温水を吐水口１０から吐出する。
【００４２】
上述した自動吐水装置ＡＦａ及び自動吐水装置ＡＦｂは、サーモパイル２０等の配置が異なっているけれども、いずれも吐水領域よりも上方に温度測定領域が形成され、温度測定領域で手Ｈの温度を取得して吐水の温度調整を行い、吐水領域に手Ｈを移動させて吐水を行ういわば２アクションの態様である。これらに対して図３に示す自動吐水装置ＡＦｃは、吐水領域と温度測定領域とが同じ側に配置されており、１アクションで吐水させることが可能な例である。
【００４３】
自動吐水装置ＡＦｃは、自動吐水装置ＡＦｂから赤外線センサ２１を省略し、サーモパイル２０を吐水口１０側に移動させ、赤外線センサ１１と同じ側面に配置したものである。自動吐水装置ＡＦｃを使用する使用者は、まず手Ｈを吐水部１ｃ下方且つ前方から吐水部１ｃへ近づけていく。吐水部１ｃの下方且つ前方には温度測定領域が形成できるようにサーモパイル２０が配置されている。吐水部１ｃの下方且つ前方の位置Ｈｐｃに手Ｈが位置され、温度測定領域へ手Ｈが挿入されると、サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得される。
【００４４】
サーモパイル２０によって手Ｈの温度が取得されると、その取得された温度に基づいて制御部（図３に明示せず、詳細は後述する。制御手段）が目標とする水の目標温度を設定し、その設定した目標温度まで水の温度を高めるように温調部（図３に明示せず、詳細は後述する。温度調整手段）を制御する。温調部による温度制御が完了すると、報知部２２は赤色光を発光し、温度調整が完了したことを示す。
【００４５】
報知部２２による温度調整完了の報知を受けて、使用者は手Ｈを位置Ｈｐｃから更に前進させ、位置Ｈｗへと移動させる。この移動にあたって、使用者は位置Ｈｐｃにおいては掌がサーモパイル２０を向くように掌を上側に向けており、位置Ｈｗにおいても掌が吐水口１０に向くように掌を上側に向ける。使用者は手Ｈを位置Ｈｐｃから位置Ｈｗへ移動させるに当たっては、掌を上側に向けたまま前進させて移動させる。使用者が手Ｈを位置Ｈｗに移動させると、吐水領域に入るので、吐水部１ｃの赤外線センサ１１が手Ｈを検知し、温度調整が完了した温水を吐水口１０から吐出する。
【００４６】
続いて、本発明の実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａの機能的な構成について図４を参照しながら説明する。図４は、自動吐水装置ＡＦａの機能的な構成を示すブロック図である。
【００４７】
図４に示すように、自動吐水装置ＡＦａは、吐水部１ａと、温度測定部２ａと、制御部３（制御手段）と、温調部４（水温調整手段）と、手動バルブＨＶとを備えている。吐水部１ａは、吐水口１０と、赤外線センサ１１とを有している。温度測定部２ａは、サーモパイル２０と、赤外線センサ２１と、報知部２２とを有している。温調部４は、熱交換器４０（水温調整手段）と、電磁弁４１（水温調整手段）と、電磁弁４２（水温調整手段）とを有している。
【００４８】
熱交換器４０は、常温の水を受け入れて所定の高温まで昇温し、高温の温水を供給するように構成されている。熱交換器４０には、手動バルブＨＶ及び電磁弁４２を通った水が供給される。尚、手動バルブＨＶは、止水栓として機能しており、通常の使用状態においては常に開放されている。熱交換器４０は、制御部３から出力される信号に基づいて、電源のＯＮ／ＯＦＦ等を行っている。
【００４９】
電磁弁４２は、熱交換器４０及び温調バルブとしての三方弁である電磁弁４１に水を供給するための弁である。電磁弁４２は、制御部３から出力される信号に基づいて弁を開いたり閉じたりするように構成され、その弁の開閉によって熱交換器４０及び電磁弁４１への水の供給が調整される。
【００５０】
電磁弁４１は、温調バルブとして機能する三方弁である。電磁弁４１には、電磁弁４２から供給される水と、熱交換器４０から供給される高温の温水とが供給される。電磁弁４１は、制御部３から出力される信号に基づいて、電磁弁４１側の弁と熱交換器４０側の弁との開閉を調整し、水と高温の温水とを混合させて所定の温度の温水として吐水部１ａに供給する。
【００５１】
続いて、本発明の実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａの制御的な構成について図５を参照しながら説明する。図５は、自動吐水装置ＡＦａの制御的な構成を示すブロック図である。
【００５２】
図５に示すように、制御部３には、サーモパイル２０と、赤外線センサ２１と、赤外線センサ１１とから出力される信号が入力され、それらの信号が伝達する情報を取得するように構成されている。制御部３には発電機ＧＥも繋げられていて、発電機ＧＥが発する電力が供給されている。制御部３からは、報知部２２と、熱交換器４０と、電磁弁４１と、電磁弁４２とに信号が出力され、それらの信号が伝達する情報が各部に出力されるように構成されている。
【００５３】
従って制御部３は、温度測定手段として機能するサーモパイル２０や手挿入判定手段として機能する赤外線センサ１１，２１の測定結果に基づいて、吐水手段や水温調整手段として機能する温調部４（熱交換器４０、電磁弁４１，４２）を制御し、吐水部１ａの吐水口１０から所定温度の温水を吐出するものである。
【００５４】
続いて、制御部３の温度演算の基本的な考え方について図６を参照しながら説明する。図６は、被験者の手の指の温度を測定し、その指の温度に対してどの温度の水だとどのように感じるかを、「冷たい」「やや冷たい」「やや適温」「適温」「やや熱い」「熱い」に区分して聞き取った結果を示すものである。
【００５５】
ヒトは、投入される温度の絶対温度を認知した結果ではなく、手の温度と投入される温度との相対温度差を体感温度と認知すると広く知られている。図６に示す実験結果もその理論を支持するものとなった。
【００５６】
手の指の温度が２０℃の場合、吐水温度がお湯として低い温度設定の吐水温度２０℃〜２５℃の場合には「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が２５℃〜２８．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が２８．５℃〜３２．５℃では「適温」と感じ、水の温度が３２．５℃〜３５℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３５℃を超えると「熱い」と感じており、「やや適温」と「熱い」の間で「やや熱い」とは感じていない。また、手の温度が２０℃と低い場合は、２０〜４０℃の吐水温度区間では、冷たいと感じることがないことを示唆している。
【００５７】
即ち、お湯を一定温度で吐水する現行自動水栓の湯温（３８〜４０℃近傍）と比較すると吐水温度が３８℃以下の吐水温度でも使用者は適温と判断できることを示唆している。また、冷たい手（２０℃）には、冷たい湯水（２０〜２５℃）においても冷たいと感じないことを示唆している。この様な温度判断のメカニズムは、生理学の知見より説明がつく。ヒトは、自分（手）の温度と投入される熱量との相対温度で温かさを認知している。そのため、自分（手）の温度より少しでも高い湯温を受ければ、湯の温度を温かい、もしくは冷たくない湯と判断する。本項で説明した実験結果においても、手の温度が２０℃と低い場合は、２０〜４０℃の吐水温度区間において冷たいと認知しないことを示しており理論と一致する。
【００５８】
一方、水の温度が３５℃を超えると「熱い」と感じている。これは、自分（手）の温度と投入される熱量との相対温度差が大きく実際の温度以上に熱いと湯温を認知した結果である。即ち、現行自動水栓の湯温（３８-４０℃近傍）では、冷たい手（２０℃）に対して、快適性を求めることが難しいと考えられる。
【００５９】
手の指の温度が２５℃の場合、水の温度が２０℃〜２５℃の場合には「冷たい」と感じており、水の温度が２５℃〜３０℃では「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が３０℃〜３１．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が３１．５℃〜３４．５℃では「適温」と感じ、水の温度が３４．５℃〜３６℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３６℃〜３７℃の場合には「やや熱い」と感じ、水の温度が３７℃を超えると「熱い」と感じている。
【００６０】
手の指の温度が３０℃の場合、水の温度が２０℃〜２７℃の場合には「冷たい」と感じており、水の温度が２７℃〜３３．５℃では「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が３３．５℃〜３４．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が３４．５℃〜３６℃では「適温」と感じ、水の温度が３６℃〜３６．５℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３６．５℃〜３７．５℃の場合には「やや熱い」と感じ、水の温度が３７．５℃を超えると「熱い」と感じている。
【００６１】
手の指の温度が３４℃の場合、水の温度が２０℃〜２８℃の場合には「冷たい」と感じており、水の温度が２８℃〜３４℃では「やや冷たい」と感じている。更に、水の温度が３４℃〜３５．５℃の場合には「やや適温」と感じ、水の温度が３５．５℃〜３６．５℃では「適温」と感じ、水の温度が３６．５℃〜３７℃では「やや適温」と感じている。更に、水の温度が３７℃〜３８℃の場合には「やや熱い」と感じ、水の温度が３８℃を超えると「熱い」と感じている。
【００６２】
上述したような温度分布について、「冷たい」から「やや冷たい」を「冷たい」と括り、「やや適温」から「適温」を挟んで「やや適温」を「適温」と括り、「やや熱い」から「熱い」を「熱い」と括ると次のようになる。
【００６３】
手の指の温度が２０℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜２５℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が２５℃〜３５℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３５℃を超えた場合である。
【００６４】
手の指の温度が２５℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜３０℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が３０℃〜３６℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３６℃を超えた場合である。
【００６５】
手の指の温度が３０℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜３３．５℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が３３．５℃〜３６．５℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３６．５℃を超えた場合である。
【００６６】
手の指の温度が３４℃の場合、「冷たい」と感じているのは、水の温度が２０℃〜３４℃の場合である。「適温」と感じているのは、水の温度が３４℃〜３７℃の場合である。「熱い」と感じているのは、水の温度が３７℃を超えた場合である。
【００６７】
制御部３は、このようなバックグラウンドに基づいて、手の温度と対応させた最適な水温を定めている。本実施形態では、手の指の温度が２０℃の場合には、吐水温度を２９．５℃に設定し、手の指の温度が２５℃の場合には、吐水温度を３２．５℃に設定し、手の指の温度が３０℃の場合には、吐水温度を３４．５℃に設定し、手の指の温度が３４℃の場合には、吐水温度を３５℃に設定している。
【００６８】
ここで、手の指の温度と掌の温度の関係について図７を参照しながら説明する。図７は、冬季の時間帯別における手の指先の温度と掌の温度とを比較した図である。図７の左側は、手の指先の温度であって、冬季の午前中に屋外から屋内に入った直後の温度と、冬季の午後に屋内に滞在した後の温度とを示しており、サンプル数は６である。図７の右側は、手の掌の温度であって、冬季の午前中に屋外から屋内に入った直後の温度と、冬季の午後に屋内に滞在した後の温度とを示しており、サンプル数は６である。
【００６９】
図７に示すように、平均値では、手の指先の温度は２２℃〜３４℃まで変動し、掌の温度は２７℃〜３１℃まで変動する。身体全体の体温が３６℃〜３７℃で略安定するのに比較すると、手の指先も掌も温度変動が極めて大きな部分であるといえる。また、手の指先は温度変動が激しいことに加えて、温度変動に敏感である。
【００７０】
続いて、制御部３による具体的な吐水温度制御の一例について、図８を参照しながら説明する。図８は、制御部３による吐水温度制御を説明するためのタイミングチャートである。図８に示すタイミングチャートは、（ａ）が温度測定領域における使用者の手の距離情報を示す赤外線センサ２１の測定値を示し、（ｂ）が温度測定領域における使用者の手の温度を示すサーモパイル２０の測定値を示し、（ｃ）が吐水領域における使用者の手の有無を示す赤外線センサ１１の測定値を示し、（ｄ）が制御部３が算出する吐水の温度を示し、（ｅ）が制御部３が制御する吐水の流量を示している。図８に示すタイミングチャートは、図１を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦａ又は図２を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｂを用いた場合のタイミングチャートである。
【００７１】
時刻ｔ１において、使用者は温度測定領域に手を近づけ（図１における手Ｈの位置Ｈｐａ、図２における手Ｈの位置Ｈｐｂに手を近づけ）、赤外線センサ２１は手が近づいたことを示す測定値Ｖ１を出力する（図８の（ａ））。サーモパイル２０は、測定領域の平均値を出力するので、時刻ｔ１においてはまだ使用者の手と空間の双方の温度を測定しており、その測定値の立ち上がりは緩やかになっている（図８の（ｂ））。
【００７２】
赤外線センサ２１の測定値Ｖ１の出力によって、使用者が自動吐水装置ＡＦａ（ＡＦｂ）を使用している意図が把握できるので、吐水口１０から熱交換器４０までの間の残水を排出するために制御部３は電磁弁４１を開いて流量Ｑ１で吐水を行う（図８の（ｅ））。時刻ｔ１では、使用者の手の温度は把握できていないけれども、準備のために温度を上げながら吐水を行うように、制御部３は電磁弁４１を制御する（図８の（ｄ））。
【００７３】
時刻ｔ１から時刻ｔ２に至ると、使用者は温度測定領域に更に手を挿入し、サーモパイル２０の測定領域が全て使用者の手を覆う位置（図１における手Ｈの位置Ｈｐａ、図２における手Ｈの位置Ｈｐｂ）まで使用者の手が挿入される。時刻ｔ２以降は、サーモパイル２０の測定値Ｖ２は一定となって、この測定値Ｖ２が使用者の手の温度を示しているものと想定される（図８の（ｂ））。
【００７４】
制御部３は、この測定値Ｖ２を使用者の手の温度とみなして、吐水温度を温度Ｔ２とするように電磁弁４２を制御する。測定値Ｖ２を得るためには、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が一定となることを確認し、その確認の結果測定値Ｖ２を得ることも好ましい態様ではある。しかしながら本実施形態では、時刻ｔ１から所定時間後（例えば、０．１ｓｅｃ後）の時刻ｔ２において、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が、使用者の手の温度を示しているとみなしている。このようにすることで、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が一定となることを確認せずに、測定値Ｖ２を得ることができ、温度調整の所要時間が短くなる。
【００７５】
図８に示すタイミングチャートは、自動吐水装置ＡＦａ又は自動吐水装置ＡＦｂを用いた場合のタイミングチャートであるから、使用者は、手Ｈを温度測定領域に対応する位置Ｈｐａ，Ｈｐｂから吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動する必要があり、所定の時間が必要とされる。そこで本実施形態では、吐水温度が温度Ｔ２まで上がりきっていない状態で水温調整が完了したことを報知する完了報知を行って、使用者が手Ｈを温度測定領域から吐水領域まで移動する時間を有効に利用して水温調整を行うものとしている。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、報知部２２に青色光を発光させて温度調整中であることを示し、時刻ｔ３以降は、報知部２２に赤色光を発光させて温度調整が完了したことを示すようにしている。
【００７６】
このような報知部２２による誘導を受けて、使用者は時刻ｔ３で温度調整が完了したものと認識し、手Ｈを温度測定領域に対応する位置Ｈｐａ，Ｈｐｂから吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動する。その間に吐水温度が温度Ｔ２まで上昇し、時刻ｔ４までには適温の状態となる。時刻ｔ４には、使用者の手Ｈが吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動するので、吐水領域における使用者の手Ｈの有無を示す赤外線センサ１１の測定値が、吐水領域に手Ｈがあることを示す測定値を出力する。時刻ｔ５に手洗いが終了し、手Ｈが吐水領域から離れると、赤外線センサ１１の測定値は手Ｈが吐水領域にないことを示す測定値となって制御部３は電磁弁４２を閉じて吐水を終了する。
【００７７】
また、報知部２２は、使用者に吐水状態（温度）や操作方法を誘導・報知する役割を持つ一方で、使用者への体感温度をコントロールする働きも備えている。最近の研究で、暖色系の視覚情報を与えた場合と寒色系の視覚情報を与えた場合では、暖色系の視覚情報を印加された被験者群で実際の温度より体感温度が高くなり、寒色系の視覚情報を被験者群では、実際の温度に比べて体感温度が低くなることが知られている。そこで、使用者の手の温度に応じて、吐水する湯水の温度を変えることに合わせて、報知部２２から表示する色を変えることも調節するよう設定する。
【００７８】
図８を参照しながら説明した制御部３による吐水温度制御を、各フェーズごとに区分すると、吐水態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ４の直前までが残水除去期間であり、時刻ｔ４から時刻ｔ５までが使用者にとっての受水期間である。温度調整の観点からは、時刻ｔ１の直後から時刻ｔ４の直前までが温度調整期間である。報知態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までが準備表示期間であり、時刻ｔ３から時刻ｔ５までが適温表示期間である。
【００７９】
図８を参照しながら説明した制御部３による吐水温度制御は、使用者の手Ｈの温度を確実に測定するものとして極めて有用な制御である。ところで、図７を参照しながら説明したように、人間の手は指先がより温度変化が大きく繊細な感度を持っていることから、手の指先の温度を確実に把握して吐水温度を決めることがより好ましいものである。そこで、制御部３による具体的な吐水温度制御の一例であって、指先の温度を確実に測定できる例について、図９を参照しながら説明する。
【００８０】
図９は、制御部３による吐水温度制御を説明するためのタイミングチャートである。図９に示すタイミングチャートは、（ａ）が温度測定領域における使用者の手の距離情報を示す赤外線センサ２１の測定値を示し、（ｂ）が温度測定領域における使用者の手の温度を示すサーモパイル２０の測定値を示し、（ｃ）が吐水領域における使用者の手の有無を示す赤外線センサ１１の測定値を示し、（ｄ）が制御部３が算出する吐水の温度を示し、（ｅ）が制御部３が制御する吐水の流量を示している。図９に示すタイミングチャートは、図１を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦａ又は図２を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｂを用いた場合のタイミングチャートである。
【００８１】
時刻ｔ１において、使用者は温度測定領域に手を近づけ（図１における手Ｈの位置Ｈｐａ、図２における手Ｈの位置Ｈｐｂに手を近づけ）、赤外線センサ２１は手が近づいたことを示す測定値Ｖ１を出力する（図９の（ａ））。サーモパイル２０は、測定領域の平均値を出力するので、時刻ｔ１においてはまだ使用者の手と空間の双方の温度を測定しており、その測定値の立ち上がりは緩やかになっている（図９の（ｂ））。
【００８２】
赤外線センサ２１の測定値Ｖ１の出力によって、使用者が自動吐水装置ＡＦａ（ＡＦｂ）を使用している意図が把握できるので、吐水口１０から熱交換器４０までの間の残水を排出するために制御部３は電磁弁４１を開いて流量Ｑ１で吐水を行う（図９の（ｅ））。
【００８３】
ところで、時刻ｔ１から温度測定領域に使用者の手が入ってきて、やがて掌が温度測定領域に入り、掌の温度をサーモパイル２０が測定することになる。従って、サーモパイル２０の測定値がある程度高い温度で安定化した段階は、掌の温度をサーモパイル２０が測定しているものと考えられる。手の指先の温度は、温度測定領域に使用者の手が入ってきてから掌の温度を測定するまでの間の温度であるから、サーモパイル２０の測定値の初期値と掌の温度の測定値である測定値Ｖ２との間の測定値がその温度を示しているものと考えられる。そこで本実施形態では、時刻ｔ１から所定時間（０．０７ｓｅｃ程度）後の時刻ｔ２におけるサーモパイル２０の測定値Ｖ３を手の指先の温度としている。
【００８４】
制御部３は、この測定値Ｖ３を使用者の手の指先の温度とみなして、吐水温度を温度Ｔ２とするように電磁弁４２を制御する。このようにすることで、サーモパイル２０から出力される信号が示す測定値が一定となるまで待たずに、測定値Ｖ３を得ることができ、温度調整の所要時間が短くなる。尚、手の指先の温度を検知する観点からは、時刻ｔ１から所定時間経過後におけるサーモパイル２０の測定値を手の指先の温度とみなすことに限られず、例えば、サーモパイル２０の初期値と最大測定値との中間値を指先の温度とみなしたり、サーモパイル２０の最大測定値を検出した時刻から所定時間（０．０３ｓｅｃ程度）戻った時刻におけるサーモパイル２０の測定値を指先の温度とみなしてもよい。
【００８５】
本実施形態では、吐水温度が温度Ｔ２まで上がった段階（時刻ｔ３）で、水温調整が完了したことを報知する完了報知を行っている。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、報知部２２に青色光を発光させて温度調整中であることを示し、時刻ｔ３以降は、報知部２２に赤色光を発光させて温度調整が完了したことを示すようにしている。
【００８６】
このような報知部２２による誘導を受けて、使用者は時刻ｔ３で温度調整が完了したものと認識し、手Ｈを温度測定領域に対応する位置Ｈｐａ，Ｈｐｂから吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動する。時刻ｔ４には、使用者の手Ｈが吐水領域に対応する位置Ｈｗまで移動するので、吐水領域における使用者の手Ｈの有無を示す赤外線センサ１１の測定値が、吐水領域に手Ｈがあることを示す測定値を出力する。時刻ｔ６に手洗いが終了し、手Ｈが吐水領域から離れると、赤外線センサ１１の測定値は手Ｈが吐水領域にないことを示す測定値となって制御部３は電磁弁４２を閉じて吐水を終了する。
【００８７】
この態様では、時刻ｔ４で吐水を開始した後、時刻ｔ５から吐水温度を上昇させている。これは、冷たい手であっても、温水で手洗いをしている間に初期温度より少し高めの温度の温水を吐水することで快適感が持続させることが出来るからである。このような温度制御は、体感温度を導く神経系の発現機序によって説明することが出来る。例えば、最初に手の温度に合わせて調節された湯が、手に着水すると手に備わる温度センサ（感覚器）より手の温度と湯の温度情報よりパルス信号を中枢神経へ発する。それによって、ヒトは、送りこまれたパルスの量に応じて初期温度を温かい、快適と認知することとなる。この温度を認知する経路に加えて、この感覚器から発せられるパルス信号は、経過時間とともに低下（順化）していくことが生理学の知見として知られている。そのため、手を洗う期間で温かさ、快適さを持続させるには、時刻ｔ４で吐水を開始した後、所定時間経過（５〜７ｓｅｃ程度）後の時刻ｔ５から徐々に温度を上げることで、使用者に絶えず最適な温度と感じさせる湯水を提供することが可能となる。
【００８８】
図９を参照しながら説明した制御部３による吐水温度制御を、各フェーズごとに区分すると、吐水態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までが残水除去期間であり、時刻ｔ４から時刻ｔ６までが使用者にとっての受水期間である。温度調整の観点からは、時刻ｔ２から時刻ｔ３までが温度調整期間である。報知態様の観点からは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までが準備表示期間であり、時刻ｔ３から時刻ｔ６までが適温表示期間である。
【００８９】
続いて、図２を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｂの吐水部１ｂの構成について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、吐水部１ｂの構成を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を、それぞれ示している。
【００９０】
吐水部１ｂの上面１０１には、サーモパイル２０と、赤外線センサ２１と、報知部２２とが設けられている。サーモパイル２０と赤外線センサ２１とは、吐水部１ｂの先端近傍に設けられており、極力同じ方向を指向するように配置されている。サーモパイル２０及び赤外線センサ２１の後方には、報知部２２が設けられている。報知部２２は、ハーフミラー越しに「ｈｏｔ ｗａｔｅｒ」という温水を表す文字と、「３４．５℃」という吐水温度を示す文字と、温度調整中なのか温度調整が完了したのかを示す青色光又は赤色光と、を表示可能なように構成されている。尚、報知部２２は文字や光で情報を報知したが、情報の報知態様はこれに限られるものではなく、音声によって報知することも好ましい。
【００９１】
更に吐水部１ｂの上面１０１には、報知部２２の後方に態様報知手段としてのピクトが表示されている。この態様報知手段としてのピクトは、指先を閉じて手を近づけるように誘導するためのものである。
【００９２】
吐水部１ｂの下面１０２には、吐水口１０と、赤外線センサ１１とが設けられている。赤外線センサ１１は上述したように、吐水口１０下方の吐水領域に手が入っているか否かを検知するためのセンサである。
【００９３】
続いて、図３を参照しながら説明した自動吐水装置ＡＦｃの吐水部１ｃの構成について、図１１を参照しながら説明する。図１０は、吐水部１ｂの構成を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を、それぞれ示している。
【００９４】
吐水部１ｃの上面１０３には、報知部２２が設けられている。報知部２２は、「ｈｏｔ ｗａｔｅｒ」という温水を表す文字と、「３４．５℃」という吐水温度を示す文字と、温度調整中なのか温度調整が完了したのかを示す青色光又は赤色光と、を表示可能なように構成されている。吐水部１ｃの下面１０４には、吐水口１０が設けられている。
【００９５】
吐水部１ｃの前面１０５には、サーモパイル２０と、赤外線センサ１１とが設けられている。サーモパイル２０と赤外線センサ１１とは、前方の極力同じ方向を指向するように配置されている。
【００９６】
吐水部１ｃでは、吐水口１０下方の吐水領域に直接近づいてくる手の温度を把握しようとしているため、赤外線センサ１１を設けることで、赤外線センサ２１の役割も果たすことができるように構成されている。
【００９７】
自動吐水装置ＡＦｃは、直接吐水領域に手が近づいてきてもその温度を把握するように構成されているため、サーモパイル２０と赤外線センサ１１とそれぞれのセンシング方向を工夫する必要がある。図１２にその概要を示す。図１２に示すように、サーモパイル２０のセンシングエリアＳａ１は、赤外線センサ１１のセンシングエリアＳａ２よりも狭くなるように構成されている。これは、手の挿入のみを判別する赤外線センサ１１よりも、手の温度を検知するサーモパイル２０の方がセンシングに時間が掛かるためと、手の温度の取得を吐水開始よりも前に行いたいためと、によるものである。
【００９８】
人間の手は体温調整手段としても機能しているので、温度の授受がしやすいように構成されており、結果として身体全体の温度に比較して手の温度は変動しやすい傾向にある（図６及び図７参照）。特に冬場は、身体全体の温度に対して手の温度が低くなるものであり、このように身体全体の温度に対して低い温度なることに起因する温度の感じ方が身体の他の部分とは大きく異なるものである。そこで本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂ，ＡＦｃでは、このような手の温度変化の特性に対応することで、手の温度がどのように変化しても適温の吐水を行うことができ、快適な手洗いを提供するものである。
【００９９】
このような思想に基づく本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂ，ＡＦｃでは、
、温度測定手段であるサーモパイル２０の測定結果に基づいて、吐水手段としての電磁弁４１、４２及び水温調整手段としての電磁弁４１、熱交換器４０を制御する制御手段としての制御部３を備えている。制御部３は、サーモパイル２０が測定した使用者の手Ｈの温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定する。サーモパイル２０は、使用者の手Ｈの温度を測定するので、使用者の手Ｈの温度がどのように変化してもその温度を確実に測定することができる。このように確実に測定した使用者の手Ｈの温度に基づいて水を昇温するための目標温度を設定するので、その目標温度は使用者の手Ｈの温度変化を反映した適切なものとすることができる。従って、このように使用者の手Ｈの温度変化に対応した適温の温水を吐水領域へ吐出することができるので、温度変化の大きな手Ｈを洗う際に、手Ｈの温度を的確に把握し適温の水を吐水することが可能となる。
【０１００】
また本実施形態では、目標温度まで高めた水を吐水領域へ吐出するので、使用者は吐水当初から自身の手Ｈの温度に応じて温度調整された温水に触れることができる。従って、温度調整されていない冷たい水に触れることで冷たい思いをすることなく、確実に使用者自身の手Ｈの温度に対応した温水によって手洗いを行うことができる。
【０１０１】
また本実施形態では、熱交換器４０から吐水口１０に至る間に残存する温度の低い水を排出する残水処理を実行するので、吐水当初に冷たい残水に触れることがないように使用者を導くことができる。更に、残水処理と並行して使用者の手Ｈの温度の測定や水温の調整を実行するので、残水処理が終わった直後に目標温度まで高めた水を吐水領域へ吐出することが可能になり、使用者は吐水当初から自身の手Ｈの温度に応じて温度調整された温水に触れることができる。
【０１０２】
また本実施形態では、水温調整の実行中であることを報知する調整報知と水温調整が完了したことを報知する完了報知とを水温調整と並行して実行するので、使用者に対して水温の調整がどの段階にあるかを確実に知らせることができる。従って、使用者は適温に調整されていない水が吐出されている段階で吐水領域に手Ｈを差し入れることがなく、適温まで調整された温水による快適な手洗いを行うことができる。
【０１０３】
このように制御部３が調整報知及び完了報知を行うと、使用者は調整報知の間は吐水領域外に手を位置させて待機するので、水温が適温となったことを使用者が認識してから吐水領域に手を差し入れるまでにはタイムラグがある。そこでこの本実施形態では、水温調整の完了前に完了報知を実行することで、吐水領域外（温度測定領域）から吐水領域に使用者が手を動かす時間を水温調整に当てることができる。従って、使用者には何らの負担をかけずに、水温調整が完了するまでの時間を体感的に短く感じさせることができ、実際に使用者が吐水領域に手Ｈを差し入れた際には適温の水が吐水されているように構成できる。
【０１０４】
また本実施形態では、図６を参照しながら説明したように、手の温度と対応させた最適な水温を定めている。具体的には、手の指の温度が２０℃の場合には、吐水温度を２９．５℃に設定し、手の指の温度が２５℃の場合には、吐水温度を３２．５℃に設定し、手の指の温度が３０℃の場合には、吐水温度を３４．５℃に設定し、手の指の温度が３４℃の場合には、吐水温度を３５℃に設定している。
【０１０５】
このように、使用者の手Ｈの温度が第二温度（例えば、３０℃）に対して低い第一温度（例えば、２０℃）になっていると測定した場合に、水温の目標温度の差分を、第二温度（例えば、３０℃）に対する第二目標温度（例えば、３４．５℃）の差（４．５℃）よりも第一温度（例えば、２０℃）に対する第一目標温度（例えば、２９．５℃）の差（９．５℃）が大きくなるように設定している。
【０１０６】
これは、図６に示すように、人間の手の温度が低くなった場合に、低い水温から昇温した際のやや適温であると感じる下限温度が低くなる傾向にあり、更に昇温した場合に熱いと感じる下限温度も低くなる傾向にあることに対応させたものである。より具体的には、人間の手の温度が低くなった場合に、低い水温から昇温した際のやや適温であると感じる下限温度が低くなる傾向は、温度の低下幅については手の温度の低下幅よりもやや適温であると感じる下限温度の低下幅が大きくなっている。一方、更に水を昇温した場合に、低い水温から昇温した際の熱いと感じる下限温度が低くなる傾向は、温度の低下幅については手の温度の低下幅よりも熱いと感じる下限温度の低下幅が小さくなっている。
【０１０７】
従って図６に示すように、人間の手の温度が低くなれば、やや適温であると感じ始める温度が下がる一方で、熱いと感じる温度が相対的に上昇し、不快に感じない温度帯域が広がる傾向にある。そこで、この温度帯域の広がりを利用して、使用者の手の温度が低くなった場合には、吐水の目標温度を相対的に高くすることで、使用者に吐水の冷たさや熱さを極端に感じさせることなく、その後の昇温も行いやすいように制御している。
【０１０８】
このように、人間の手の温度が低くなれば、やや適温であると感じ始める温度が下がる一方で、熱いと感じる温度が相対的に上昇し、不快に感じない温度帯域が広がる傾向にある。そこで、手の測定温度である第一温度（例えば、１８℃）が所定温度（例えば、２０℃）よりも低い場合に、その温度低下にそのまま従わせて第一目標温度を下げるのではなく、予め定められた最低目標温度（例えば、２９．５℃）に設定することで、使用者に吐水の冷たさや熱さを極端に感じさせることなく、その後の昇温も行いやすいように制御することができる。
【０１０９】
上述したように、人間の手の感覚は、より末端である指の感覚が掌の感覚よりも相対的に高いものである。そこで、図９を参照しながら説明したように指の温度を測定し、その指の温度に基づいて温度調整することが、使用者にとってより適温であると感じさせるために好ましいものである。しかしながら、掌に対して指は細く、サーモパイル２０による温度の測定は容易ではない。そこで本実施形態では、人間の手の温度は、より末端である指の温度よりも掌の温度が相対的に高くなる傾向にあることを利用し、サーモパイル２０の測定精度を上げることなく確実に指の温度を測定するように工夫している。具体的には、サーモパイルが測定した使用者の手の温度が少なくとも第三温度（図９に示す測定値Ｖ３に相当する）と第四温度（図９に示す測定値Ｖ２に相当する）との二つある場合に、相対的に低温である第三温度を使用者の指の温度であるものとみなして、その第三温度に対応する第三目標温度（図９に示す温度Ｔ２に相当する）を温度調整のための目標温度と設定している。
【０１１０】
また本実施形態では、図９を参照しながら説明したように、所定時間の間継続して使用者の手の温度を測定し、この継続測定の間に第三温度（図９に示す測定値Ｖ３に相当する）と第四温度（図９に示す測定値Ｖ２に相当する）とを取得するので、指先から掌までの温度を連続して測定することが可能となり、相対的に低い温度である第三温度（図９に示す測定値Ｖ３に相当する）をより確実に測定することができる。
【０１１１】
また本実施形態において、サーモパイル２０が継続して使用者の手の温度を測定している間に、掌の温度とみなされる程度に高温の掌温度（例えば、図９の測定値Ｖ２に相当する温度）に達したことを測定した場合にその掌温度から所定温度（例えば、５℃）を減じた温度を使用者の手Ｈの温度として認識することも好ましい。
【０１１２】
人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。特に、使用者の指の温度を測定し、その指の温度に基づいて目標温度を設定しようとすれば、使用者が隣り合う指を密接させなければ間に空気が存在し、測定した結果が指の温度なのか雰囲気温度なのかが不明になることが懸念される。
【０１１３】
一方で掌は広い領域であるから、所定時間継続して測定すれば、指よりも高い温度が一定時間継続して測定されるものである。従って、掌の温度を測定することは指の温度を測定することに比較して確実性が高いものといえる。そこで、継続した温度測定の間において、掌の温度とみなされる程度に高温の掌温度を測定した場合、その測定した温度を掌の温度とみなし、その掌の温度から所定温度を減じた温度を指の温度であるとみなすことも好ましいのである。
【０１１４】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂ，ＡＦｃではサーモパイル２０を一つ設けたけれども、サーモパイル２０を少なくとも二以上備え、もしくは、サーモパイル２０が備える温度測定素子（熱吸収膜）を複数備えた多素子型に変更することで、複数の温度を同時に計測することで取得温度の内、高い温度を使用者の手Ｈの温度として認識することも好ましいものである。
【０１１５】
また，サーモパイル２０が検知する領域は、円形状としているが（図１２参照）、温度検知の対象物（指先，手の平）に合わせて、その円形の検知エリアを拡大・縮小をすることで温度検知レベルの最適化を行う。さらに、より最適化する方法として、手の平・指の形状が差し出される方向に長いことより、円形状の検知エリアを楕円形状にすることで、対象物を検知エリア内で正確に捉えて、温度検知レベルをより向上させる。上述した手法で使用者の手Ｈの温度として認識することも好ましいものである。
【０１１６】
上述したように、使用者の指の温度を測定し、その指の温度に基づいて目標温度を設定しようとすれば、使用者が隣り合う指を密接させなければ間に空気が存在し、測定した結果が指の温度なのか雰囲気温度なのかが不明になることが懸念される。そこでこの好ましい態様を採用すれば、サーモパイル２０を用いて計測したそれぞれの温度点結果のうち高い温度の測定結果を使用者の指の温度を示す温度結果であるものとみなし、使用者の手Ｈの温度として認識することができる。
【０１１７】
従来の自動吐水装置は、吐水を開始すると冷たい残水が排出され、徐々に昇温された温水が吐出され、目標温度に昇温された温水の吐出に至るように構成されている。一方、人間の手は上述したように温度変化しやすく、そして、温度変化する手の温度に対応して体感温度の適温域も変動することから、使用者へ冷たさと熱さのオーバーシュートを体感させ、適温へ収め快適と思わせることがより難しくなってしまう。即ち、従来の自動吐水装置では、適温と感じる温度が一瞬で過ぎ去ってしまい、必ずしも快適な吐水が行われるものではない。そこで本実施形態では図９を参照しながら説明したように、設定した目標温度を吐水口１０からの水の吐出時間が吐水の開始から所定時間を経過するまでは保持することで、使用者の現在の手の温度に対応した適温の吐水を継続的に行い、使用者にとってより快適な吐水を行うことができると共に、従来の自動吐水装置と比較した場合に違和感を与えずに十分な快適感を与えることができる。
【０１１８】
そのような吐水温度の上昇調整をするにあたっては、設定した目標温度が第五目標温度よりも低い第六目標温度の場合に、吐水温度への上昇温度幅が大きくなるように上昇調整を実行することも好ましいものである。
【０１１９】
吐水の初期においては、一定の目標温度の吐水を行うことで使用者が冷たいと感じることを回避しつつ（図９の時刻ｔ４〜ｔ５）、吐水開始から所定時間経過後に行う吐水温度を上昇させるための上昇調整の実行は（図９の時刻ｔ５〜ｔ６）、当初の目標温度が低い温度の第六目標温度であれば上昇温度幅が大きくなるように実行している。当初は低かった手の温度が上昇し、最終的に心地良く快適であると感じる温水の温度は個人差がさほど無いものなので、このように吐水温度の上昇調整をすることで、人間の手の温度上昇の感覚に合った温度制御とすることができる。
【０１２０】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂは、サーモパイル２０が、吐水領域に使用者の手Ｈがかからない温度測定領域において使用者の手Ｈの温度を測定可能なように設けられ、吐水手段としての吐水口１０及びサーモパイル２０は、使用者の手Ｈが温度測定領域を経由して吐水領域に向かうように配置されている。
【０１２１】
このように、サーモパイル２０は、吐水領域に使用者の手Ｈがかからない温度測定領域において使用者の手Ｈの温度を測定可能なように設けられているので、吐水の影響を受けない領域で確実に使用者の手の温度を測定することができ、冷たい吐水に手を差し出してしまうことを確実に防止できる。また、吐水口１０及びサーモパイル２０は、使用者の手Ｈが温度測定領域を経由して吐水領域に向かうように配置されているので、使用者の手Ｈが温度測定領域から吐水領域に向かう間も吐水の温度調整の時間に当てることができる。
【０１２２】
また本実施形態では、温度測定領域への手の挿入を判定する手挿入判定手段としての赤外線センサ２１を備え、制御手段３は赤外線センサ２１の判定結果に基づいて、残水処理を行うものである。このように、温度測定領域への手の挿入と同時期に残水処理を行うことができるので、吐水当初に冷たい残水に触れることがないタイミングでの残水処理を確実に行うことができる。
【０１２３】
手の挿入判定と残水処理を行うためのトリガーセンサとして、ここでは赤外線センサ２１を一例に挙げたが、使用者の手の判定を行えるその他のセンサを使用しても良い。例えば、マイクロ波、焦電センサ、静電容量センサ、超音波センサ等を使用しても良い。
【０１２４】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦａ，ＡＦｂは、温度測定領域が吐水領域よりも上方に形成されるように配置されている。自動吐水装置ＡＦａにおいては、サーモパイル２０が吐水部１ａから引き離して配置されている。一方、自動吐水装置ＡＦｂの上面１０３にもサーモパイル２０が配置されている。
【０１２５】
このように、サーモパイル２０を吐水部１ｂの上面１０３に配置したり、サーモパイル２０を吐水部１ａとは引き離して配置することで、温度測定領域を吐水領域よりも上方に形成することができ、使用者は吐水領域よりも上方の空間を経由して吐水領域に手を差し入れることを認識する。更に使用者は、温度測定領域では掌を下方に向けて翳し、吐水領域では掌を上方に向けて吐水を受けるので、無意識の内に手を反転させる動作を行うことになる。従って、吐水領域に直接手を挿入する従来の自動吐水装置とは異なる手の動きをさせることを認知させることができ、温度測定領域における手の温度測定を確実に行うことができる。
【０１２６】
また自動吐水装置ＡＦｂでは、温度測定領域への手の挿入態様を誘導するための報知を行う態様報知手段としてのピクトを、吐水部１ｂの上面１０３に形成し、態様報知手段としてのピクトは、使用者が温度測定領域に手の指先を閉じて挿入するように誘導する報知を行う。
【０１２７】
上述したように、温度測定領域に対して使用者は無意識の内に指先を広げて差し入れてしまい、指先の正確な温度測定を行うことが困難になることも想定される。そこで、使用者が温度測定領域に手の指先を挿入するように誘導する報知を行うことで、指先の温度を確実に測定することを可能としている。更に本実施形態では、使用者が温度測定領域に手の指先を閉じ隙間を無くして挿入するように誘導する報知を行うことで、指先の温度を確実に測定することを可能とするものである。
【０１２８】
更に本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定することに工夫している。具体的には、人間の手の温度が高くなったり低くなったりするのは、雰囲気温度が高くなったり低くなったりするのに連動することが多い。従って、人間の手の温度が低くなれば、雰囲気温度も低くなっている可能性があり、人間の手の温度と雰囲気温度とを区別して温度測定することが困難になる。この場合において、使用者の手の温度を測定するためのサーモパイル２０のみで、使用者の手の温度測定と、使用者の手が吐水口１０の下方に来たことを検知することとの双方を行おうとすれば、雰囲気温度と手の温度とが近接した場合には吐水開始の制御を行うことが極めて困難になる。そこで自動吐水装置ＡＦｃでは、吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段として機能するように赤外線センサ１１を設けることで、吐水領域への使用者の手の挿入を確実に判定している。この赤外線センサ１１を設けた上で、赤外線センサ１１によって吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、吐水領域へ温水を吐出するものとしている。このように温度調整のタイミングと吐水開始のタイミングとを調整することで、温度調整がなされていない冷たい水が吐水されてしまい、使用者が冷たい思いをすることを確実に回避し、温度変化の大きな手を洗う際に、手の温度を的確に把握し適温の水を適切なタイミングで吐水することが可能となる。
【０１２９】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、サーモパイル２０は、赤外線センサ１１が吐水領域に使用者の手Ｈが挿入されたと判定した後に手Ｈの温度の測定を開始するように構成することも好ましい。このように構成すると、サーモパイル２０をその開始タイミングまで待機状態としておくことができ、節電効果が計れると共に確実に温度測定を行うことができる。
【０１３０】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、赤外線センサ１１とサーモパイル２０とは、使用者の手Ｈの温度を測定した後に吐水領域への使用者の手Ｈの挿入を判定できるように配置されている（図１１及び図１２参照）。このように配置することで、赤外線センサ１１が吐水領域への手Ｈの挿入があったと判定したタイミングでは、サーモパイル２０による手の温度測定が行われていると判断することができる。
【０１３１】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、吐水領域を囲繞するように温度測定領域が形成されている。このように形成することで、吐水領域に如何なる方向から手が挿入されたとしても、赤外線センサ１１が吐水領域への手Ｈの挿入があったと判定したタイミングでは、サーモパイル２０による手の温度測定が行われていると判断することができる。
【０１３２】
また本実施形態に係る自動吐水装置ＡＦｃでは、赤外線センサ１１によって吐水領域へ使用者の手Ｈが挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は吐水領域への吐水を保留することも好ましい。このように構成することで、その所定時間の間も利用してサーモパイル２０による手の温度の測定を確実に行うことができる。
【０１３３】
また、その所定時間は、サーモパイル２０による使用者の手Ｈの温度の測定が完了した場合には短縮することも好ましい。このように構成することで、使用者の手Ｈの温度測定が完了した直後や温度調整が終わったタイミングに合わせて吐水を開始させることができ、確実な温度調整と適切なタイミングでの吐水とを両立させることができる。
【０１３４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１３５】
１ａ：吐水部
１ｂ：吐水部
１ｃ：吐水部
２ａ：温度測定部
３：制御部
４：温調部
４０：熱交換器
４１，４２：電磁弁
ＧＥ：発電機
ＨＶ：手動バルブ
１０：吐水口
１１：赤外線センサ
２０：サーモパイル
２１：赤外線センサ
２２：報知部
ＡＦａ：自動吐水装置
ＡＦｂ：自動吐水装置
ＡＦｃ：自動吐水装置
Ｈ：手
Ｈｐａ：位置
Ｈｐｂ：位置
Ｈｐｃ：位置
Ｈｗ：位置
ＷＢ：洗面器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置であって、
前記吐水領域へ吐水する吐水口を有する吐水手段と、
前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段と、
使用者の手の温度を測定する温度測定手段と、
前記吐水手段から吐出する水の温度を高める水温調整手段と、
前記手挿入判定手段の判定結果及び前記温度測定手段の測定結果に基づいて、前記吐水手段及び前記水温調整手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度測定手段が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定し、当該設定した目標温度まで水の温度を高めるように前記水温調整手段を制御し、このように制御された前記水温調整手段が温度を高めた水を、前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、前記吐水領域へ吐出するように前記吐水手段を制御することを特徴とする自動吐水装置。
【請求項２】
前記温度測定手段は、前記手挿入判定手段が前記吐水領域に使用者の手が挿入されたと判定した後に手の温度の測定を開始することを特徴とする請求項１に記載の自動吐水装置。
【請求項３】
前記手挿入判定手段と前記温度測定手段とは、使用者の手の温度を測定した後に前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定できるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動吐水装置。
【請求項４】
前記温度測定手段は、温度測定領域に使用者の手が挿入されるとその温度を測定することが可能なように構成されており、
前記吐水領域を囲繞するように前記温度測定領域が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動吐水装置。
【請求項５】
前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は前記吐水領域への吐水を保留することを特徴とする請求項１に記載の自動吐水装置。
【請求項６】
前記温度測定手段による使用者の手の温度の測定が完了した場合には、前記所定時間を短縮することを特徴とする請求項５に記載の自動吐水装置。
【請求項１】
吐水領域への使用者の手の挿入を判定し、当該判定の結果に基づいて少なくとも自動で吐水を開始する自動吐水装置であって、
前記吐水領域へ吐水する吐水口を有する吐水手段と、
前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定する手挿入判定手段と、
使用者の手の温度を測定する温度測定手段と、
前記吐水手段から吐出する水の温度を高める水温調整手段と、
前記手挿入判定手段の判定結果及び前記温度測定手段の測定結果に基づいて、前記吐水手段及び前記水温調整手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度測定手段が測定した使用者の手の温度に基づいて目標とする水の目標温度を設定し、当該設定した目標温度まで水の温度を高めるように前記水温調整手段を制御し、このように制御された前記水温調整手段が温度を高めた水を、前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後に、前記吐水領域へ吐出するように前記吐水手段を制御することを特徴とする自動吐水装置。
【請求項２】
前記温度測定手段は、前記手挿入判定手段が前記吐水領域に使用者の手が挿入されたと判定した後に手の温度の測定を開始することを特徴とする請求項１に記載の自動吐水装置。
【請求項３】
前記手挿入判定手段と前記温度測定手段とは、使用者の手の温度を測定した後に前記吐水領域への使用者の手の挿入を判定できるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動吐水装置。
【請求項４】
前記温度測定手段は、温度測定領域に使用者の手が挿入されるとその温度を測定することが可能なように構成されており、
前記吐水領域を囲繞するように前記温度測定領域が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動吐水装置。
【請求項５】
前記手挿入判定手段によって前記吐水領域へ使用者の手が挿入されたと判定された後であっても、所定時間の間は前記吐水領域への吐水を保留することを特徴とする請求項１に記載の自動吐水装置。
【請求項６】
前記温度測定手段による使用者の手の温度の測定が完了した場合には、前記所定時間を短縮することを特徴とする請求項５に記載の自動吐水装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８４８８８（Ｐ２０１１−１８４８８８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９０７２（Ｐ２０１０−４９０７２）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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