自動水栓及び洗面システム
【課題】 センサユニット回路を高密度に集積した自動水栓においても、安定的な動作が可能な自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 スパウトと、前記スパウトに設けられた吐水口と、前記吐水口と併設して設けられたセンサユニットと、前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、前記センサユニットからの出力信号に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、前記スパウトをアースに接続する接続経路と、を備えたことを特徴とする自動水栓を提供する。
【解決手段】 スパウトと、前記スパウトに設けられた吐水口と、前記吐水口と併設して設けられたセンサユニットと、前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、前記センサユニットからの出力信号に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、前記スパウトをアースに接続する接続経路と、を備えたことを特徴とする自動水栓を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動水栓及び洗面システムに関し、特に、スパウトの内部にセンサユニットを内蔵した自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサを利用して、使用者が手を差し出している間だけ水を吐水する自動水栓は、利便性が高いだけではなく、非接触式であるために衛生的であり、また「閉め忘れ」を解消することによる節水効果も高いことから広く普及しつつある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような自動水栓は、連結ホースを収容するスパウトの中に赤外線などのセンサを内蔵させることにより、洗面台への取り付けも容易で、外観もすっきりとさせることができる。
図２５は、従来用いられてきた自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【０００４】
すなわち、洗面台１１にはスパウト１２が設置され、連結ホースを介して供給される水をボウル面に吐水可能としている。そして、スパウト１２の先端付近には、給水口１３と共に、発光素子２１と受光素子２２とが設けられている。一方、洗面台１１の下には、制御ボックス３が設置され、この中に発光素子２１の駆動回路、受光素子２２の受信回路、電磁弁の制御回路などが収容されている。発光素子２１としては、例えば、赤外線を放出するＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、受光素子２２としては、この赤外線を検出するフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどを用いることができる。
【０００５】
使用者が手を差し出すと、発光素子２１から放出された赤外線などの検知光が反射され、受光素子２２がこの反射光を検知して、給水口１３から吐水を開始させる。
【特許文献１】特開平６−２３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、スパウト１２に発光素子２１と受光素子２２のみを内蔵し、制御ボックス３との間でアナログ信号の入出力を行う場合、外来ノイズなどに対処するためにシールド線を用いる必要があり、また、信号線の線数も多くなるため、スパウトのスリム化やコストの観点で不利となる。
【０００７】
これに対して、本発明者は、発光素子や受光素子と信号処理回路とを一体化させ、スパウト内に内蔵可能なセンサユニットを開発した。このセンサユニットは、アナログ・デジタル変換回路も内蔵し、外部からのデジタル信号により発光素子を駆動させ、受光素子からのアナログ出力をデジタル信号に変換して、洗面台の下方などに設置される制御部に出力する。デジタル信号で入出力させることにより、シールド線などが不要となり、また線数も減らすことができる。
【０００８】
しかし、スパウトという限られたスペースにセンサユニットを収容するためには、発光素子、受光素子、回路基板などを高密度に集積させ実装する必要がある。このため、静電気（サージ）に対して耐圧が低下し、誤動作や故障が生じやすくなるという問題があることが判明した。
【０００９】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、高密度に集積したセンサユニットを設けた自動水栓においても、静電気に対して耐圧が高く安定的な動作が可能な自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、スパウトと、前記スパウトに設けられた吐水口と、前記スパウトに内蔵され、センサと信号処理回路とを含むセンサユニットと、前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、前記センサユニットからの出力信号に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、前記スパウトをアースに接続する接続経路と、を備えたことを特徴とする自動水栓が提供される。
【００１１】
上記構成によれば、スパウトをアースすることにより、外部から静電気ノイズが印加されても直ちにアースに放出できる。その結果として、センサユニットを高密度に集積しても、安定的な動作が可能な自動水栓を提供できる。
【００１２】
または、前記接続経路は、前記電磁弁に接続されるものとしても、スパウトを確実且つ容易にアースすることができる。
または、導電性材料からなり前記吐水口と前記電磁弁とを接続する連結ホースをさらに備え、前記接続経路は、前記スパウトと前記連結ホースとを接続するものとしても、スパウトを確実にアースすることができる。
または、前記接続経路は、前記電磁弁の一次側に接続される止水栓に接続されるものとしてしも、スパウトを確実にアースすることができる。
【００１３】
また、本発明の他の一態様によれば、絶縁性の材料からなるスパウトと、前記スパウトに設けられた吐水口と、前記スパウトに内蔵され、センサ及び信号処理回路を含むセンサユニットと、前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、前記センサユニットからの出力に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする自動水栓が提供される。
【００１４】
スパウトを絶縁性の材料で形成すると、外部からの静電気ノイズを確実且つ容易に遮断できる。その結果として、センサユニットを高密度に集積しても、安定的な動作が可能な自動水栓を提供できる。また例えばスパウトを樹脂で形成した場合には、スパウトを容易に変形でき、使用者の好みの角度や方向に吐水させることが可能となる。
【００１５】
ここで、前記信号処理回路は、前記センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部を有するものとすれば、センサから出力される微弱なアナログ信号を伝送するためにシールド線を用いたり、信号配線数が増加させる必要がなくなる。その結果として、スリムなスパウト内にセンサユニットを内蔵でき、しかも静電気に対する耐久性の高い自動水栓を実現できる。
【００１６】
一方、本発明のさらに他の一態様によれば、洗面台と、前記洗面台に設置された上記のいずれかの自動水栓と、を備えたことを特徴とする洗面システムが提供される。
上記構成によれば、外部から静電気ノイズが印加されてもセンサユニットに誤動作や故障が生ずることがない。その結果として、センサユニットを高密度に集積しても、安定的な動作が可能な自動水栓型の洗面システムを提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スパウトをスリム化しセンサユニットを高密度に集積した自動水栓においても、安定的な動作が可能な自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、本発明の実施の形態にかかる自動水栓の要部構成を表す模式図である。
また、図２は、この自動水栓を設置した洗面システムの具体例を表す斜視組み立て図である。
【００１９】
すなわち、本実施形態の自動水栓は、スパウト７００と、電磁弁４００と、機能部３００と、を有する。スパウト７００の中には連結ホース５００が収容され、その先端に吐水口７２０が接続されている。そして、吐水口７２０と併設してセンサユニット１００が設けられている。なお、図１に例示した具体例の場合、センサユニット１００は、吐水口７２０と並置してスパウト７００の先端付近に配置されているが、本発明はこれには限定されず、後に具体例を挙げて説明するようにセンサユニット１００がスパウト７００の中程に内蔵されスパウトの側面から検知する形式であってもよい。
センサユニット１００は、配線２００を介して、コントローラや電源回路を内蔵した機能部３００に接続されている。機能部３００は、センサユニット１００からの信号に応じて、電磁弁４００の開閉動作を制御する。
【００２０】
そして、本実施形態においては、図１に表したようにスパウト７００が接続経路６００を介してアースされている。接続経路６００は、図１に表したように直接的なアース配線でもよく、または、後に具体例を参照して詳述するように、配管やバルブ部品などの一部分や、水などを介したものであってもよい。直接的なアース配線としては、例えば、電源コンセントに付設されているアース端子とスパウト７００とを配線で接続するものが挙げられる。このようにスパウト７００をアースすることにより、静電気ノイズに起因するセンサユニット１００の誤動作や故障などを抑制して、自動水栓を安定的に動作させることができる。
なお、本願明細書においてスパウト７００をアースするとは、スパウト７００に印加される静電気ノイズからみたインピーダンスがセンサユニット１００よりも低い電流経路を設けることを意味するものとする。
【００２１】
図３は、機能部３００の具体的な構成を例示するブロック図である。
機能部３００は、例えば、電源部３１０と、定電圧回路３２０と、コントローラ３３０と、を有する。電源部３１０は、商用の交流１００ボルトを変圧整流して直流電力を生成する。定電圧回路３２０は、得られた直流電力の電圧を所定の範囲に制御する。コントローラ３３０は、例えばＣＰＵ（central processing unit）や駆動回路などを有し、センサユニット１００に電力を供給し、センサユニット１００から感知出力を入力して演算処理する。センサユニット１００からの感知出力信号は、例えば、所定のビット数のシリアルデータとしてコントローラ３３０に入力する。そして、コントローラ３３０は、センサユニット１００からの感知出力に基づいて、例えば、ラッチング・ソレノイド・バルブからなる電磁弁４００の開閉動作を制御する。なお、機能部３００の構成は図３に例示したものに限定されず、その他にも例えば、電源として１次電池や２次電池などを用いたものや、電磁弁４００を介して流れる水の水力を利用して発電する発電機の出力を電源として用いるものであってもよい。
【００２２】
図４は、センサユニット１００の具体的な構成を例示するブロック図である。
すなわち、センサユニット１００は、ＣＰＵやＡ／Ｄ変換回路などを内蔵する制御部１１０、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ１２０、同期積分回路１３０、定電流駆動回路１４０、発光素子１５０、受光素子１６０などを有する。例えば、一回の検出について、発光素子１５０から１パルスの投光を実施する。検出体から反射された光を受ける受光素子１６０からの検出信号は、増幅され同期積分回路１３０によってノイズが除去されＡ／Ｄ変換されて反射光量データとしてＣＰＵにより処理され、シリアルデータとして機能部３００に出力される。
【００２３】
図４に例示したような回路構成を有するセンサユニット１００は、基板上に複数の半導体チップを実装することにより形成される。そして、このセンサユニット１００がスパウト７００の内部に内蔵されている。
【００２４】
図５は、スパウトの先端部の斜視分解図である。
すなわち、スパウト７００の先端は、略円筒状に開口している。この開口内には、連結ホース５００に接続された吐水口７２０と、センサユニット１００と、が併設して収容される。
【００２５】
図６は、吐水口７２０とセンサユニット１００との配置関係を例示する模式図である。
【００２６】
すなわち、略円筒状のスパウト７００の開口内に、略円筒状の吐水口７２０が偏心して配置され、その上半分の残余空間を取り囲むように略円弧状のセンサユニット１００が併設されている。つまり、センサユニット１００は、吐水口７２０とスパウト７００との間に挟まれるように配置されている。センサユニット１００は、回路部１７０の周囲を金属製のシールド１８０が取り囲み、プラスチックなどの絶縁体からなるケース１９０の中に収容された構造を有する。つまり、図４に例示したような回路ブロックが回路部１７０として収容されている。
【００２７】
このような構造のセンサユニット１００をスパウト７００の中に収容すると、スパウト７００とシールド１８０との間に容量（キャパシタンス）が発生するため、静電気（サージ）のようなインパルスノイズの影響を受けやすくなる。自動水栓のスリム化などに対応してセンサユニット１００を小型化すると、ケース１９０の厚みも薄くなり、スパウト７００とシールド１８０との間の容量もさらに大きくなるため、静電気ノイズの影響をさらに受けやすくなる。
【００２８】
図７は、自動水栓の使用状態を説明するための模式図である。
すなわち、自動水栓を使用する使用者９００は、通常は完全にアースされた状態にはなく、所定の電荷Ｑを帯電した状態にある。そして、使用者９００がスパウト７００に近づき、または接触すると、この電荷の放電（electro-static discharge：ＥＳＤ）が生ずる場合がある。放電はパルス状に生ずるので、ＡＣ成分を含み、スパウト７００とセンサユニット１００のシールドとで形成されるキャパシタを流れる。そして、使用者９００から放出された電荷Ｑは、同図に例示した如く、自動水栓の配管内の水を介してアースに流れる場合が多い。この時に、センサユニット１００に内蔵する回路部１７０に静電電流の流入あるいは放電が生じて誤動作や故障が生ずることが考えれる。故障の一例としては、回路部１７０に設けられた保護素子が劣化することにより、リーク電流が増大する現象が挙げられる。
【００２９】
図８は、自動水栓の回路が直接アースされていない場合の等価回路図である。
自動水栓の回路が直接アースされていない場合には、水をアース電位とした場合に、アース電位と、電磁弁４００により絶縁された回路のグラウンドと、の間に容量Ｃ２が形成され、また、センサユニットのシールド１８０とスパウト７００との間に容量Ｃ１が形成される。一方、容量Ｃを有する使用者９００が電荷Ｑを帯電している時、アースからみて電位Ｖが生じている。この電位Ｖによる静電気が、容量Ｃ１及びＣ２を介して流れることにより放電される。
【００３０】
以上説明したように、使用者が帯電している場合、スパウト７００に放電が生ずると、いくつかの経路により自動水栓の回路に大電流が流れて誤動作や故障が生ずる場合がある。
【００３１】
これに対して、本発明においては、図１に表したように、スパウト７００をアースする。こうすれば、使用者９００からスパウト７００に静電気ノイズが流入しても直ちにアースに放出され、内蔵されたセンサユニット１００などに流入することはない。その結果として、スパウト７００をスリム化してセンサユニットのケース１９０の厚みを薄くした場合でも、誤動作や故障などの問題を解消できる。
【００３２】
以下、本実施形態においてスパウト７００をアースする場合の具体例について説明する。
【００３３】
図９は、スパウトの具体的な構造を例示する斜視組み立て図である。
すなわち、スパウト７００には固定軸７５０が取り付けられる。固定軸７５０は、図示しない洗面台に設けられた取り付け穴を貫通し、パッキン７６０、ワッシャ７５２、座金７５４を介して六角ナット７５６により固定される。また、スパウト７００の中には、連結ホース５００が挿入され、ホースクランプ５０２により吐水継手７２２に接続される。吐水継手７２２の先端には、吐水キャップ（吐水口）７２０が取り付けられる。吐水口７２０とセンサユニット１００は、固定ネジ７２６によりスパウト７００の先端に固定される。
【００３４】
スパウト７００は金属製とされる場合が多く、固定軸７５０と電気的に導通している。従って、スパウト７００をアースする際には、固定軸７５０に電線などの接続経路６００を接続すると便利である。
【００３５】
以下、スパウト７００をアースする具体例について説明する。
【００３６】
図１０は、機能部３００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、ＡＣ１００ボルトなどのコンセントに機能部３００が接続されている場合、このコンセントのアース端子とスパウト７００とを接続することによりアースできる。この時、同図に例示した如く、機能部３００を介して接続経路６００を配線することができる。
【００３７】
図１１は、吐水口７２０を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、吐水口７２０が金属などの導電性材料からなる場合には、スパウト７００と吐水口７２０とを接続経路６００により接続することによりアースできる。ただしこの場合には、電磁弁４００から吐水口７２０までの連結ホース５００に連続的に水が存在し、且つ、電磁弁４００の上流側水路と下流側水路との間で電気的な導通が形成されていることが望ましい。
【００３８】
図１１に一点鎖線で表したように、吐水口７２０が水を介してアースされている場合には、スパウト７００を吐水口７２０に接続することにより、放電経路を形成でき、自動水栓の誤動作や故障を抑制できる。
【００３９】
図１２は、連結ホース５００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、連結ホース５００を導電性の材料により形成した場合には、連結ホース５００あるいはその中の水と電磁弁４００を介してアース経路が形成される。従って、スパウト７００と連結ホース５００とを接続経路６００で接続すれば、スパウト７００をアースできる。例えば、連結ホース５００の材料として導電性の樹脂などを用いることにより、本具体例を実施できる。
【００４０】
図１３は、電磁弁４００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、電磁弁４００にアースされている部分がある場合には、その部分とスパウト７００とを接続経路６００により接続することにより、スパウト７００をアースできる。この場合も、図９に関して前述したように、固定軸７５０と電磁弁４００とを接続することにより、スパウト７００をアースできる。
【００４１】
図１４は、電磁弁４００の断面構造を例示する模式図である。
すなわち、電磁弁４００は、金属製のフレーム４１０に、プランジャー４２０、ソレノイドコイル４３０、シート部４４０などが設けられた構造を有する。水は、同図に矢印で表されたように１次側から供給され、シート部４４０の移動に応じて、２次側への流路が開閉される。そして、フレーム４１０は水に接しており、また水路の１次側と２次側との間も金属製のフレーム４１０により導通が確保されている。
【００４２】
従って、このような構造の電磁弁４００を用いる場合には、接続経路６００によりスパウト７００と電磁弁４００のフレーム４１０とを接続することにより、スパウト７００を確実且つ容易にアースできる。
【００４３】
図１５は、電磁弁４００の１次側配管にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、通常の使用態様においては、電磁弁４００の１次側の配管は、金属製である場合が多い。また、１次側の配管は、常に水に満たされている場合が多い。また、従って、この１次側の配管に接続経路６００を介してスパウト７００を接続すれば、スパウト７００をアースできる。
【００４４】
図１６は、止水栓４８０にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、通常は、電磁弁４００の１次側に止水栓４８０が設けられる場合が多い。止水栓４８０は、手動による水路の開閉を可能とし、例えば、自動水栓を設置する工事や交換・除去する工事などの際に給水を停止するために用いることができる。
【００４５】
図１７（ａ）及び（ｂ）は、止水栓４８０の近傍に機能部３００が設置された状態を例示する模式図である。
このように、自動水栓の機能部３００や電磁弁４００は、洗面室の壁面に取り付けられた止水栓４８０の近傍に設置され、止水栓４８０の２次側の水路の開閉を自動制御する。そして、このような止水栓４８０も、殆どの場合は、図１４に関して前述した電磁弁４００と同様に金属製のフレームが１次側及び２次側の水と接触した構造を有する。従って、止水栓４８０とスパウト７００とを接続経路６００で接続すれば、スパウト７００を確実且つ容易にアースできる。
【００４６】
以上、使用者９００からの放電に対して、スパウト７００をアースする実施形態について説明した。しかし、本発明はこれら具体例には限定されない。これらの他にも、例えば、スパウト７００に針状の電極を設置し、この電極を介して空中に放電が生ずるようにしてもよい。すなわち、スパウト７００に流入した静電気ノイズが、針状の電極の先端から空気中に放出されるような「スタティック・ディスチャージャー（static dischargerr）」をスパウト７００に接続することにより、センサユニット１００を保護することも可能である。
【００４７】
次に、本発明のもうひとつの実施形態として、スパウトを樹脂化する実施形態について説明する。
図１８は、本実施形態のスパウト７００Ｒ内部の断面構造を例示する模式図である。
すなわち、本実施形態においては、樹脂製のスパウト７００Ｒの内部にセンサユニット１００と吐水口７２０とが収容されている。
【００４８】
スパウト７００Ｒを絶縁性の樹脂で形成すれば、使用者９００からの放電は生じず、その内部に収容されたセンサユニット１００は確実に保護される。また、図６に関して前述したようなケース１９０を介した寄生容量が形成されることもない。従って、スパウト７００Ｒをスリム化しても、使用者からのＥＳＤによるセンサユニットの誤動作や故障を防ぐことができる。
また、スパウト７００Ｒを樹脂で形成した場合には、機械的な柔軟性が得られ、変形が容易となる。従って、使用者がスパウト７００Ｒを曲げて好みの角度や方向に水を吐水させることも可能となる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
次に、本発明者が実施した実験の一例について説明する。
まず、スパウト７００をアースする効果を調べた実験の結果について説明する。
【００５０】
図１９は、本発明者が実施した実験を説明するための模式図である。
すなわち、図１９（ａ）及び（ｂ）に表したように、厚み２６センチメータのダンボール１０００の上に金属製のスパウト７００、機能部３００及び電磁弁４００を設置した。スパウト７００の先端には、センサユニット１００（図示せず）が収容されている。スパウト７００に収容されたセンサユニット１００と機能部３００とが接続され、また機能部３００と電磁弁４００とが接続されている。
図１９（ａ）に表した条件（条件１）の場合、電磁弁４００は、グランドプレーン（ＧＰ）にアースされ、実際の使用状態に近い条件にされている。
一方、図１９（ｂ）に表した条件（条件２）の場合、電磁弁４００は、グランドプレーンに接続され、さらにスパウト７００もグランドプレーンに接続されてアースされた状態が形成されている。
【００５１】
そして、これら条件１及び２について、スパウトに接触放電（無火花）させることによる静電気試験を実施した。いずれの場合も、放電コンデンサは１５０ピコファラド、放電抵抗は３３０オームとし、放電ガン１５００をスパウト７００に接触させて放電を実施した。また、放電電圧は１〜２キロボルトずつ上昇させ、各電圧レベルで１０回の放電を実施してセンサユニット１００の動作を調べた。
【００５２】
図２０は、この試験の結果をまとめた一覧表である。
スパウト７００をアースしない場合（条件１）には、放電電圧を１６キロボルトに上げた時に、センサユニット１００の消費電流が１３ミリアンペアに上昇した。これは、センサユニットの保護素子に大電流が流れて劣化し、リークが生じたためであると考えられる。なお、正常動作時の消費電流は、１００マイクロアンペア程度である。
【００５３】
これに対して、スパウト７００をアースした場合（条件２）には、放電電圧３０キロボルトまで上げてもセンサユニット１００に異常は生じなかった。つまり、スパウト７００をアースすることにより、静電気に対する耐久性が大幅に改善されたことを確認できた。
【００５４】
次に、スパウトを樹脂化した実験について説明する。
図２１は、スパウトを樹脂化する効果について調べた実験の条件を表す模式図である。
【００５５】
すなわち、図１９に関して前述したものと同様に、厚み２６センチメータのダンボール１０００の上に樹脂製のスパウト７００Ｒ、機能部３００及び電磁弁４００を設置した。スパウト７００Ｒの先端には、センサユニット１００（図示せず）が収容されている。スパウト７００Ｒに収容されたセンサユニット１００と機能部３００とが接続され、また機能部３００と電磁弁４００とが接続されている。そして、電磁弁４００をアースした。
【００５６】
この条件にて、図１９に関して前述したものと同様の接触放電による試験を実施した。その結果、放電電圧を３０キロボルトまで上げてもセンサユニット１００に異常はみられなかった。つまり、スパウト７００Ｒを樹脂で形成すると、静電気に対する耐久性が大きく改善されることが確認できた。
【００５７】
以上説明したように、本発明によれば、スパウト７００をアースし、あるいはスパウト７００Ｒを樹脂化することにより、静電気ノイズの影響を遮断して安定的に動作させることができる。その結果として、スパウト７００（７００Ｒ）をスリム化させてデザイン性や汎用性を向上させた自動水栓を安定して動作させることが可能となる。
【００５８】
図２２は、本発明にかかる自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【００５９】
すなわち、洗面台８００にはスパウト７００が設置され、連結ホース５００を介して供給される水をボウル面に吐水可能としている。そして、スパウト７００の側面にセンサユニット１００が設けられている。センサユニット１００は、使用者が手を差し出すとそれを検知して吐水を開始させる。
そして、本発明によれば、スパウト７００をアースし、または樹脂化することにより、使用者からスパウトへの放電などによる静電気による誤動作や故障を確実に防ぐことができる。
【００６０】
図２３は、本発明にかかる自動水栓の第２の具体例を表す模式図である。すなわち、本具体例の場合、スパウト７００の先端の開口端に、吐水口７２０とセンサユニット１００とが併設されている。このようにすると、センサユニット１００は使用者からは見えづらくなり、外観がさらにすっきりとする。また、使用者が吐水口７２０の前に手を差し出すと確実に検知させることができ、使用感に優れる。
そして、本具体例においても、スパウト７００をアースし、または樹脂化することにより、使用者からスパウトへの放電などによる静電気による誤動作や故障を確実に防ぐことができる。
【００６１】
またさらに、水栓は機能・デザインともに進化し続け、スリム化が進められている。
【００６２】
図２４は、本発明者が開発した自動水栓の外観を表す模式図である。
すなわち、この自動水栓の場合、スパウト７００の外径は２０ミリメータ余りと細く、図２３に表したものの約半分のスリムサイズである。そして、その先端には、吐水口７２０とセンサユニット１００とが高密度に併設されている。この自動水栓は、デザイン的に極めて優れ、汎用性も高く、且つ、使用者の手の位置を確実に検出して吐水を制御できる点でも優れる。
【００６３】
そして、このようにスパウトを高度にスリム化させた場合においても、スパウト７００をアースし、または樹脂化することにより、使用者からスパウトへの放電などによる静電気による誤動作や故障を確実に防ぐことができる。
【００６４】
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。
例えば、スパウト、センサユニット、吐水口、機能部、電磁弁などの形状や構造、サイズ、配置関係などについては、当業者が適宜設計変更して採用したものも、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる自動水栓の要部構成を表す模式図である。
【図２】本実施形態の自動水栓を設置した洗面システムの具体例を表す斜視組み立て図である。
【図３】機能部３００の具体的な構成を例示するブロック図である。
【図４】センサユニット１００の具体的な構成を例示するブロック図である。
【図５】スパウトの先端部の斜視分解図である。
【図６】吐水口７２０とセンサユニット１００との配置関係を例示する模式図である。
【図７】自動水栓の使用状態を説明するための模式図である。
【図８】自動水栓の回路が直接アースされていない場合の等価回路図である。
【図９】スパウトの具体的な構造を例示する斜視組み立て図である。
【図１０】機能部３００に内蔵されるアース配線を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１１】吐水口７２０を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１２】連結ホース５００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１３】電磁弁４００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１４】電磁弁４００の断面構造を例示する模式図である。
【図１５】電磁弁４００の１次側配管にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１６】止水栓４８０にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１７】止水栓４８０の近傍に機能部３００が設置された状態を例示する模式図である。
【図１８】本発明の実施形態のスパウト７００内部の断面構造を例示する模式図である。
【図１９】本発明者が実施した実験を説明するための模式図である。
【図２０】本発明が実施した試験の結果をまとめた一覧表である。
【図２１】スパウト７００を樹脂化する効果について調べた実験の条件を表す模式図である。
【図２２】本発明にかかる自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【図２３】本発明のかかる自動水栓の第２の具体例を表す模式図である。
【図２４】本発明者が開発した自動水栓の外観を表す模式図である。
【図２５】従来用いられてきた自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ センサユニット
１１０ 制御部
１２０ メモリ
１３０ 同期積分回路
１４０ 定電流駆動回路
１５０ 発光素子
１６０ 受光素子
１７０ センサユニット回路部
１８０ シールド
１９０ ケース
２００ 配線
３００ 機能部
３１０ 電源部
３２０ 定電圧回路
３３０ コントローラ
４００ 電磁弁
４１０ フレーム
４２０ プランジャー
４３０ ソレノイドコイル
４４０ シート部
４８０ 止水栓
５００ 連結ホース
５００ 配線
５０２ ホースクランプ
６００ 接続経路
７００、７００Ｒ スパウト
７２０ 吐水口
７２２ 吐水継手
７２６ 固定ネジ
７５０ 固定軸
７５２ ワッシャ
７５４ 座金
７５６ 六角ナット
７６０ パッキン
８００ 洗面台
９００ 使用者
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動水栓及び洗面システムに関し、特に、スパウトの内部にセンサユニットを内蔵した自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサを利用して、使用者が手を差し出している間だけ水を吐水する自動水栓は、利便性が高いだけではなく、非接触式であるために衛生的であり、また「閉め忘れ」を解消することによる節水効果も高いことから広く普及しつつある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような自動水栓は、連結ホースを収容するスパウトの中に赤外線などのセンサを内蔵させることにより、洗面台への取り付けも容易で、外観もすっきりとさせることができる。
図２５は、従来用いられてきた自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【０００４】
すなわち、洗面台１１にはスパウト１２が設置され、連結ホースを介して供給される水をボウル面に吐水可能としている。そして、スパウト１２の先端付近には、給水口１３と共に、発光素子２１と受光素子２２とが設けられている。一方、洗面台１１の下には、制御ボックス３が設置され、この中に発光素子２１の駆動回路、受光素子２２の受信回路、電磁弁の制御回路などが収容されている。発光素子２１としては、例えば、赤外線を放出するＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、受光素子２２としては、この赤外線を検出するフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどを用いることができる。
【０００５】
使用者が手を差し出すと、発光素子２１から放出された赤外線などの検知光が反射され、受光素子２２がこの反射光を検知して、給水口１３から吐水を開始させる。
【特許文献１】特開平６−２３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、スパウト１２に発光素子２１と受光素子２２のみを内蔵し、制御ボックス３との間でアナログ信号の入出力を行う場合、外来ノイズなどに対処するためにシールド線を用いる必要があり、また、信号線の線数も多くなるため、スパウトのスリム化やコストの観点で不利となる。
【０００７】
これに対して、本発明者は、発光素子や受光素子と信号処理回路とを一体化させ、スパウト内に内蔵可能なセンサユニットを開発した。このセンサユニットは、アナログ・デジタル変換回路も内蔵し、外部からのデジタル信号により発光素子を駆動させ、受光素子からのアナログ出力をデジタル信号に変換して、洗面台の下方などに設置される制御部に出力する。デジタル信号で入出力させることにより、シールド線などが不要となり、また線数も減らすことができる。
【０００８】
しかし、スパウトという限られたスペースにセンサユニットを収容するためには、発光素子、受光素子、回路基板などを高密度に集積させ実装する必要がある。このため、静電気（サージ）に対して耐圧が低下し、誤動作や故障が生じやすくなるという問題があることが判明した。
【０００９】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、高密度に集積したセンサユニットを設けた自動水栓においても、静電気に対して耐圧が高く安定的な動作が可能な自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、スパウトと、前記スパウトに設けられた吐水口と、前記スパウトに内蔵され、センサと信号処理回路とを含むセンサユニットと、前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、前記センサユニットからの出力信号に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、前記スパウトをアースに接続する接続経路と、を備えたことを特徴とする自動水栓が提供される。
【００１１】
上記構成によれば、スパウトをアースすることにより、外部から静電気ノイズが印加されても直ちにアースに放出できる。その結果として、センサユニットを高密度に集積しても、安定的な動作が可能な自動水栓を提供できる。
【００１２】
または、前記接続経路は、前記電磁弁に接続されるものとしても、スパウトを確実且つ容易にアースすることができる。
または、導電性材料からなり前記吐水口と前記電磁弁とを接続する連結ホースをさらに備え、前記接続経路は、前記スパウトと前記連結ホースとを接続するものとしても、スパウトを確実にアースすることができる。
または、前記接続経路は、前記電磁弁の一次側に接続される止水栓に接続されるものとしてしも、スパウトを確実にアースすることができる。
【００１３】
また、本発明の他の一態様によれば、絶縁性の材料からなるスパウトと、前記スパウトに設けられた吐水口と、前記スパウトに内蔵され、センサ及び信号処理回路を含むセンサユニットと、前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、前記センサユニットからの出力に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする自動水栓が提供される。
【００１４】
スパウトを絶縁性の材料で形成すると、外部からの静電気ノイズを確実且つ容易に遮断できる。その結果として、センサユニットを高密度に集積しても、安定的な動作が可能な自動水栓を提供できる。また例えばスパウトを樹脂で形成した場合には、スパウトを容易に変形でき、使用者の好みの角度や方向に吐水させることが可能となる。
【００１５】
ここで、前記信号処理回路は、前記センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部を有するものとすれば、センサから出力される微弱なアナログ信号を伝送するためにシールド線を用いたり、信号配線数が増加させる必要がなくなる。その結果として、スリムなスパウト内にセンサユニットを内蔵でき、しかも静電気に対する耐久性の高い自動水栓を実現できる。
【００１６】
一方、本発明のさらに他の一態様によれば、洗面台と、前記洗面台に設置された上記のいずれかの自動水栓と、を備えたことを特徴とする洗面システムが提供される。
上記構成によれば、外部から静電気ノイズが印加されてもセンサユニットに誤動作や故障が生ずることがない。その結果として、センサユニットを高密度に集積しても、安定的な動作が可能な自動水栓型の洗面システムを提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スパウトをスリム化しセンサユニットを高密度に集積した自動水栓においても、安定的な動作が可能な自動水栓及びこの自動水栓を備えた洗面システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、本発明の実施の形態にかかる自動水栓の要部構成を表す模式図である。
また、図２は、この自動水栓を設置した洗面システムの具体例を表す斜視組み立て図である。
【００１９】
すなわち、本実施形態の自動水栓は、スパウト７００と、電磁弁４００と、機能部３００と、を有する。スパウト７００の中には連結ホース５００が収容され、その先端に吐水口７２０が接続されている。そして、吐水口７２０と併設してセンサユニット１００が設けられている。なお、図１に例示した具体例の場合、センサユニット１００は、吐水口７２０と並置してスパウト７００の先端付近に配置されているが、本発明はこれには限定されず、後に具体例を挙げて説明するようにセンサユニット１００がスパウト７００の中程に内蔵されスパウトの側面から検知する形式であってもよい。
センサユニット１００は、配線２００を介して、コントローラや電源回路を内蔵した機能部３００に接続されている。機能部３００は、センサユニット１００からの信号に応じて、電磁弁４００の開閉動作を制御する。
【００２０】
そして、本実施形態においては、図１に表したようにスパウト７００が接続経路６００を介してアースされている。接続経路６００は、図１に表したように直接的なアース配線でもよく、または、後に具体例を参照して詳述するように、配管やバルブ部品などの一部分や、水などを介したものであってもよい。直接的なアース配線としては、例えば、電源コンセントに付設されているアース端子とスパウト７００とを配線で接続するものが挙げられる。このようにスパウト７００をアースすることにより、静電気ノイズに起因するセンサユニット１００の誤動作や故障などを抑制して、自動水栓を安定的に動作させることができる。
なお、本願明細書においてスパウト７００をアースするとは、スパウト７００に印加される静電気ノイズからみたインピーダンスがセンサユニット１００よりも低い電流経路を設けることを意味するものとする。
【００２１】
図３は、機能部３００の具体的な構成を例示するブロック図である。
機能部３００は、例えば、電源部３１０と、定電圧回路３２０と、コントローラ３３０と、を有する。電源部３１０は、商用の交流１００ボルトを変圧整流して直流電力を生成する。定電圧回路３２０は、得られた直流電力の電圧を所定の範囲に制御する。コントローラ３３０は、例えばＣＰＵ（central processing unit）や駆動回路などを有し、センサユニット１００に電力を供給し、センサユニット１００から感知出力を入力して演算処理する。センサユニット１００からの感知出力信号は、例えば、所定のビット数のシリアルデータとしてコントローラ３３０に入力する。そして、コントローラ３３０は、センサユニット１００からの感知出力に基づいて、例えば、ラッチング・ソレノイド・バルブからなる電磁弁４００の開閉動作を制御する。なお、機能部３００の構成は図３に例示したものに限定されず、その他にも例えば、電源として１次電池や２次電池などを用いたものや、電磁弁４００を介して流れる水の水力を利用して発電する発電機の出力を電源として用いるものであってもよい。
【００２２】
図４は、センサユニット１００の具体的な構成を例示するブロック図である。
すなわち、センサユニット１００は、ＣＰＵやＡ／Ｄ変換回路などを内蔵する制御部１１０、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ１２０、同期積分回路１３０、定電流駆動回路１４０、発光素子１５０、受光素子１６０などを有する。例えば、一回の検出について、発光素子１５０から１パルスの投光を実施する。検出体から反射された光を受ける受光素子１６０からの検出信号は、増幅され同期積分回路１３０によってノイズが除去されＡ／Ｄ変換されて反射光量データとしてＣＰＵにより処理され、シリアルデータとして機能部３００に出力される。
【００２３】
図４に例示したような回路構成を有するセンサユニット１００は、基板上に複数の半導体チップを実装することにより形成される。そして、このセンサユニット１００がスパウト７００の内部に内蔵されている。
【００２４】
図５は、スパウトの先端部の斜視分解図である。
すなわち、スパウト７００の先端は、略円筒状に開口している。この開口内には、連結ホース５００に接続された吐水口７２０と、センサユニット１００と、が併設して収容される。
【００２５】
図６は、吐水口７２０とセンサユニット１００との配置関係を例示する模式図である。
【００２６】
すなわち、略円筒状のスパウト７００の開口内に、略円筒状の吐水口７２０が偏心して配置され、その上半分の残余空間を取り囲むように略円弧状のセンサユニット１００が併設されている。つまり、センサユニット１００は、吐水口７２０とスパウト７００との間に挟まれるように配置されている。センサユニット１００は、回路部１７０の周囲を金属製のシールド１８０が取り囲み、プラスチックなどの絶縁体からなるケース１９０の中に収容された構造を有する。つまり、図４に例示したような回路ブロックが回路部１７０として収容されている。
【００２７】
このような構造のセンサユニット１００をスパウト７００の中に収容すると、スパウト７００とシールド１８０との間に容量（キャパシタンス）が発生するため、静電気（サージ）のようなインパルスノイズの影響を受けやすくなる。自動水栓のスリム化などに対応してセンサユニット１００を小型化すると、ケース１９０の厚みも薄くなり、スパウト７００とシールド１８０との間の容量もさらに大きくなるため、静電気ノイズの影響をさらに受けやすくなる。
【００２８】
図７は、自動水栓の使用状態を説明するための模式図である。
すなわち、自動水栓を使用する使用者９００は、通常は完全にアースされた状態にはなく、所定の電荷Ｑを帯電した状態にある。そして、使用者９００がスパウト７００に近づき、または接触すると、この電荷の放電（electro-static discharge：ＥＳＤ）が生ずる場合がある。放電はパルス状に生ずるので、ＡＣ成分を含み、スパウト７００とセンサユニット１００のシールドとで形成されるキャパシタを流れる。そして、使用者９００から放出された電荷Ｑは、同図に例示した如く、自動水栓の配管内の水を介してアースに流れる場合が多い。この時に、センサユニット１００に内蔵する回路部１７０に静電電流の流入あるいは放電が生じて誤動作や故障が生ずることが考えれる。故障の一例としては、回路部１７０に設けられた保護素子が劣化することにより、リーク電流が増大する現象が挙げられる。
【００２９】
図８は、自動水栓の回路が直接アースされていない場合の等価回路図である。
自動水栓の回路が直接アースされていない場合には、水をアース電位とした場合に、アース電位と、電磁弁４００により絶縁された回路のグラウンドと、の間に容量Ｃ２が形成され、また、センサユニットのシールド１８０とスパウト７００との間に容量Ｃ１が形成される。一方、容量Ｃを有する使用者９００が電荷Ｑを帯電している時、アースからみて電位Ｖが生じている。この電位Ｖによる静電気が、容量Ｃ１及びＣ２を介して流れることにより放電される。
【００３０】
以上説明したように、使用者が帯電している場合、スパウト７００に放電が生ずると、いくつかの経路により自動水栓の回路に大電流が流れて誤動作や故障が生ずる場合がある。
【００３１】
これに対して、本発明においては、図１に表したように、スパウト７００をアースする。こうすれば、使用者９００からスパウト７００に静電気ノイズが流入しても直ちにアースに放出され、内蔵されたセンサユニット１００などに流入することはない。その結果として、スパウト７００をスリム化してセンサユニットのケース１９０の厚みを薄くした場合でも、誤動作や故障などの問題を解消できる。
【００３２】
以下、本実施形態においてスパウト７００をアースする場合の具体例について説明する。
【００３３】
図９は、スパウトの具体的な構造を例示する斜視組み立て図である。
すなわち、スパウト７００には固定軸７５０が取り付けられる。固定軸７５０は、図示しない洗面台に設けられた取り付け穴を貫通し、パッキン７６０、ワッシャ７５２、座金７５４を介して六角ナット７５６により固定される。また、スパウト７００の中には、連結ホース５００が挿入され、ホースクランプ５０２により吐水継手７２２に接続される。吐水継手７２２の先端には、吐水キャップ（吐水口）７２０が取り付けられる。吐水口７２０とセンサユニット１００は、固定ネジ７２６によりスパウト７００の先端に固定される。
【００３４】
スパウト７００は金属製とされる場合が多く、固定軸７５０と電気的に導通している。従って、スパウト７００をアースする際には、固定軸７５０に電線などの接続経路６００を接続すると便利である。
【００３５】
以下、スパウト７００をアースする具体例について説明する。
【００３６】
図１０は、機能部３００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、ＡＣ１００ボルトなどのコンセントに機能部３００が接続されている場合、このコンセントのアース端子とスパウト７００とを接続することによりアースできる。この時、同図に例示した如く、機能部３００を介して接続経路６００を配線することができる。
【００３７】
図１１は、吐水口７２０を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、吐水口７２０が金属などの導電性材料からなる場合には、スパウト７００と吐水口７２０とを接続経路６００により接続することによりアースできる。ただしこの場合には、電磁弁４００から吐水口７２０までの連結ホース５００に連続的に水が存在し、且つ、電磁弁４００の上流側水路と下流側水路との間で電気的な導通が形成されていることが望ましい。
【００３８】
図１１に一点鎖線で表したように、吐水口７２０が水を介してアースされている場合には、スパウト７００を吐水口７２０に接続することにより、放電経路を形成でき、自動水栓の誤動作や故障を抑制できる。
【００３９】
図１２は、連結ホース５００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、連結ホース５００を導電性の材料により形成した場合には、連結ホース５００あるいはその中の水と電磁弁４００を介してアース経路が形成される。従って、スパウト７００と連結ホース５００とを接続経路６００で接続すれば、スパウト７００をアースできる。例えば、連結ホース５００の材料として導電性の樹脂などを用いることにより、本具体例を実施できる。
【００４０】
図１３は、電磁弁４００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、電磁弁４００にアースされている部分がある場合には、その部分とスパウト７００とを接続経路６００により接続することにより、スパウト７００をアースできる。この場合も、図９に関して前述したように、固定軸７５０と電磁弁４００とを接続することにより、スパウト７００をアースできる。
【００４１】
図１４は、電磁弁４００の断面構造を例示する模式図である。
すなわち、電磁弁４００は、金属製のフレーム４１０に、プランジャー４２０、ソレノイドコイル４３０、シート部４４０などが設けられた構造を有する。水は、同図に矢印で表されたように１次側から供給され、シート部４４０の移動に応じて、２次側への流路が開閉される。そして、フレーム４１０は水に接しており、また水路の１次側と２次側との間も金属製のフレーム４１０により導通が確保されている。
【００４２】
従って、このような構造の電磁弁４００を用いる場合には、接続経路６００によりスパウト７００と電磁弁４００のフレーム４１０とを接続することにより、スパウト７００を確実且つ容易にアースできる。
【００４３】
図１５は、電磁弁４００の１次側配管にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、通常の使用態様においては、電磁弁４００の１次側の配管は、金属製である場合が多い。また、１次側の配管は、常に水に満たされている場合が多い。また、従って、この１次側の配管に接続経路６００を介してスパウト７００を接続すれば、スパウト７００をアースできる。
【００４４】
図１６は、止水栓４８０にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
すなわち、通常は、電磁弁４００の１次側に止水栓４８０が設けられる場合が多い。止水栓４８０は、手動による水路の開閉を可能とし、例えば、自動水栓を設置する工事や交換・除去する工事などの際に給水を停止するために用いることができる。
【００４５】
図１７（ａ）及び（ｂ）は、止水栓４８０の近傍に機能部３００が設置された状態を例示する模式図である。
このように、自動水栓の機能部３００や電磁弁４００は、洗面室の壁面に取り付けられた止水栓４８０の近傍に設置され、止水栓４８０の２次側の水路の開閉を自動制御する。そして、このような止水栓４８０も、殆どの場合は、図１４に関して前述した電磁弁４００と同様に金属製のフレームが１次側及び２次側の水と接触した構造を有する。従って、止水栓４８０とスパウト７００とを接続経路６００で接続すれば、スパウト７００を確実且つ容易にアースできる。
【００４６】
以上、使用者９００からの放電に対して、スパウト７００をアースする実施形態について説明した。しかし、本発明はこれら具体例には限定されない。これらの他にも、例えば、スパウト７００に針状の電極を設置し、この電極を介して空中に放電が生ずるようにしてもよい。すなわち、スパウト７００に流入した静電気ノイズが、針状の電極の先端から空気中に放出されるような「スタティック・ディスチャージャー（static dischargerr）」をスパウト７００に接続することにより、センサユニット１００を保護することも可能である。
【００４７】
次に、本発明のもうひとつの実施形態として、スパウトを樹脂化する実施形態について説明する。
図１８は、本実施形態のスパウト７００Ｒ内部の断面構造を例示する模式図である。
すなわち、本実施形態においては、樹脂製のスパウト７００Ｒの内部にセンサユニット１００と吐水口７２０とが収容されている。
【００４８】
スパウト７００Ｒを絶縁性の樹脂で形成すれば、使用者９００からの放電は生じず、その内部に収容されたセンサユニット１００は確実に保護される。また、図６に関して前述したようなケース１９０を介した寄生容量が形成されることもない。従って、スパウト７００Ｒをスリム化しても、使用者からのＥＳＤによるセンサユニットの誤動作や故障を防ぐことができる。
また、スパウト７００Ｒを樹脂で形成した場合には、機械的な柔軟性が得られ、変形が容易となる。従って、使用者がスパウト７００Ｒを曲げて好みの角度や方向に水を吐水させることも可能となる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
次に、本発明者が実施した実験の一例について説明する。
まず、スパウト７００をアースする効果を調べた実験の結果について説明する。
【００５０】
図１９は、本発明者が実施した実験を説明するための模式図である。
すなわち、図１９（ａ）及び（ｂ）に表したように、厚み２６センチメータのダンボール１０００の上に金属製のスパウト７００、機能部３００及び電磁弁４００を設置した。スパウト７００の先端には、センサユニット１００（図示せず）が収容されている。スパウト７００に収容されたセンサユニット１００と機能部３００とが接続され、また機能部３００と電磁弁４００とが接続されている。
図１９（ａ）に表した条件（条件１）の場合、電磁弁４００は、グランドプレーン（ＧＰ）にアースされ、実際の使用状態に近い条件にされている。
一方、図１９（ｂ）に表した条件（条件２）の場合、電磁弁４００は、グランドプレーンに接続され、さらにスパウト７００もグランドプレーンに接続されてアースされた状態が形成されている。
【００５１】
そして、これら条件１及び２について、スパウトに接触放電（無火花）させることによる静電気試験を実施した。いずれの場合も、放電コンデンサは１５０ピコファラド、放電抵抗は３３０オームとし、放電ガン１５００をスパウト７００に接触させて放電を実施した。また、放電電圧は１〜２キロボルトずつ上昇させ、各電圧レベルで１０回の放電を実施してセンサユニット１００の動作を調べた。
【００５２】
図２０は、この試験の結果をまとめた一覧表である。
スパウト７００をアースしない場合（条件１）には、放電電圧を１６キロボルトに上げた時に、センサユニット１００の消費電流が１３ミリアンペアに上昇した。これは、センサユニットの保護素子に大電流が流れて劣化し、リークが生じたためであると考えられる。なお、正常動作時の消費電流は、１００マイクロアンペア程度である。
【００５３】
これに対して、スパウト７００をアースした場合（条件２）には、放電電圧３０キロボルトまで上げてもセンサユニット１００に異常は生じなかった。つまり、スパウト７００をアースすることにより、静電気に対する耐久性が大幅に改善されたことを確認できた。
【００５４】
次に、スパウトを樹脂化した実験について説明する。
図２１は、スパウトを樹脂化する効果について調べた実験の条件を表す模式図である。
【００５５】
すなわち、図１９に関して前述したものと同様に、厚み２６センチメータのダンボール１０００の上に樹脂製のスパウト７００Ｒ、機能部３００及び電磁弁４００を設置した。スパウト７００Ｒの先端には、センサユニット１００（図示せず）が収容されている。スパウト７００Ｒに収容されたセンサユニット１００と機能部３００とが接続され、また機能部３００と電磁弁４００とが接続されている。そして、電磁弁４００をアースした。
【００５６】
この条件にて、図１９に関して前述したものと同様の接触放電による試験を実施した。その結果、放電電圧を３０キロボルトまで上げてもセンサユニット１００に異常はみられなかった。つまり、スパウト７００Ｒを樹脂で形成すると、静電気に対する耐久性が大きく改善されることが確認できた。
【００５７】
以上説明したように、本発明によれば、スパウト７００をアースし、あるいはスパウト７００Ｒを樹脂化することにより、静電気ノイズの影響を遮断して安定的に動作させることができる。その結果として、スパウト７００（７００Ｒ）をスリム化させてデザイン性や汎用性を向上させた自動水栓を安定して動作させることが可能となる。
【００５８】
図２２は、本発明にかかる自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【００５９】
すなわち、洗面台８００にはスパウト７００が設置され、連結ホース５００を介して供給される水をボウル面に吐水可能としている。そして、スパウト７００の側面にセンサユニット１００が設けられている。センサユニット１００は、使用者が手を差し出すとそれを検知して吐水を開始させる。
そして、本発明によれば、スパウト７００をアースし、または樹脂化することにより、使用者からスパウトへの放電などによる静電気による誤動作や故障を確実に防ぐことができる。
【００６０】
図２３は、本発明にかかる自動水栓の第２の具体例を表す模式図である。すなわち、本具体例の場合、スパウト７００の先端の開口端に、吐水口７２０とセンサユニット１００とが併設されている。このようにすると、センサユニット１００は使用者からは見えづらくなり、外観がさらにすっきりとする。また、使用者が吐水口７２０の前に手を差し出すと確実に検知させることができ、使用感に優れる。
そして、本具体例においても、スパウト７００をアースし、または樹脂化することにより、使用者からスパウトへの放電などによる静電気による誤動作や故障を確実に防ぐことができる。
【００６１】
またさらに、水栓は機能・デザインともに進化し続け、スリム化が進められている。
【００６２】
図２４は、本発明者が開発した自動水栓の外観を表す模式図である。
すなわち、この自動水栓の場合、スパウト７００の外径は２０ミリメータ余りと細く、図２３に表したものの約半分のスリムサイズである。そして、その先端には、吐水口７２０とセンサユニット１００とが高密度に併設されている。この自動水栓は、デザイン的に極めて優れ、汎用性も高く、且つ、使用者の手の位置を確実に検出して吐水を制御できる点でも優れる。
【００６３】
そして、このようにスパウトを高度にスリム化させた場合においても、スパウト７００をアースし、または樹脂化することにより、使用者からスパウトへの放電などによる静電気による誤動作や故障を確実に防ぐことができる。
【００６４】
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。
例えば、スパウト、センサユニット、吐水口、機能部、電磁弁などの形状や構造、サイズ、配置関係などについては、当業者が適宜設計変更して採用したものも、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる自動水栓の要部構成を表す模式図である。
【図２】本実施形態の自動水栓を設置した洗面システムの具体例を表す斜視組み立て図である。
【図３】機能部３００の具体的な構成を例示するブロック図である。
【図４】センサユニット１００の具体的な構成を例示するブロック図である。
【図５】スパウトの先端部の斜視分解図である。
【図６】吐水口７２０とセンサユニット１００との配置関係を例示する模式図である。
【図７】自動水栓の使用状態を説明するための模式図である。
【図８】自動水栓の回路が直接アースされていない場合の等価回路図である。
【図９】スパウトの具体的な構造を例示する斜視組み立て図である。
【図１０】機能部３００に内蔵されるアース配線を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１１】吐水口７２０を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１２】連結ホース５００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１３】電磁弁４００を介してスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１４】電磁弁４００の断面構造を例示する模式図である。
【図１５】電磁弁４００の１次側配管にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１６】止水栓４８０にスパウト７００をアースする具体例を表す模式図である。
【図１７】止水栓４８０の近傍に機能部３００が設置された状態を例示する模式図である。
【図１８】本発明の実施形態のスパウト７００内部の断面構造を例示する模式図である。
【図１９】本発明者が実施した実験を説明するための模式図である。
【図２０】本発明が実施した試験の結果をまとめた一覧表である。
【図２１】スパウト７００を樹脂化する効果について調べた実験の条件を表す模式図である。
【図２２】本発明にかかる自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【図２３】本発明のかかる自動水栓の第２の具体例を表す模式図である。
【図２４】本発明者が開発した自動水栓の外観を表す模式図である。
【図２５】従来用いられてきた自動水栓を設けた洗面台を表す一部断面模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ センサユニット
１１０ 制御部
１２０ メモリ
１３０ 同期積分回路
１４０ 定電流駆動回路
１５０ 発光素子
１６０ 受光素子
１７０ センサユニット回路部
１８０ シールド
１９０ ケース
２００ 配線
３００ 機能部
３１０ 電源部
３２０ 定電圧回路
３３０ コントローラ
４００ 電磁弁
４１０ フレーム
４２０ プランジャー
４３０ ソレノイドコイル
４４０ シート部
４８０ 止水栓
５００ 連結ホース
５００ 配線
５０２ ホースクランプ
６００ 接続経路
７００、７００Ｒ スパウト
７２０ 吐水口
７２２ 吐水継手
７２６ 固定ネジ
７５０ 固定軸
７５２ ワッシャ
７５４ 座金
７５６ 六角ナット
７６０ パッキン
８００ 洗面台
９００ 使用者
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパウトと、
前記スパウトに設けられた吐水口と、
前記スパウトに内蔵され、センサと信号処理回路とを含むセンサユニットと、
前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、
前記センサユニットからの出力信号に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、
前記スパウトをアースに接続する接続経路と、
を備えたことを特徴とする自動水栓。
【請求項２】
前記接続経路は、前記電磁弁に接続されることを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
【請求項３】
導電性材料からなり前記吐水口と前記電磁弁とを接続する連結ホースをさらに備え、
前記接続経路は、前記スパウトと前記連結ホースとを接続することを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
【請求項４】
前記接続経路は、前記電磁弁の一次側に接続される止水栓に接続されることを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
【請求項５】
絶縁性の材料からなるスパウトと、
前記スパウトに設けられた吐水口と、
前記スパウトに内蔵され、センサ及び信号処理回路を含むセンサユニットと、
前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、
前記センサユニットからの出力に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする自動水栓。
【請求項６】
前記信号処理回路は、前記センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動水栓。
【請求項７】
洗面台と、
前記洗面台に設置された請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動水栓と、
を備えたことを特徴とする洗面システム。
【請求項１】
スパウトと、
前記スパウトに設けられた吐水口と、
前記スパウトに内蔵され、センサと信号処理回路とを含むセンサユニットと、
前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、
前記センサユニットからの出力信号に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、
前記スパウトをアースに接続する接続経路と、
を備えたことを特徴とする自動水栓。
【請求項２】
前記接続経路は、前記電磁弁に接続されることを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
【請求項３】
導電性材料からなり前記吐水口と前記電磁弁とを接続する連結ホースをさらに備え、
前記接続経路は、前記スパウトと前記連結ホースとを接続することを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
【請求項４】
前記接続経路は、前記電磁弁の一次側に接続される止水栓に接続されることを特徴とする請求項１記載の自動水栓。
【請求項５】
絶縁性の材料からなるスパウトと、
前記スパウトに設けられた吐水口と、
前記スパウトに内蔵され、センサ及び信号処理回路を含むセンサユニットと、
前記吐水口に至る通水路の開閉を制御する電磁弁と、
前記センサユニットからの出力に基づいて前記電磁弁の動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする自動水栓。
【請求項６】
前記信号処理回路は、前記センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動水栓。
【請求項７】
洗面台と、
前記洗面台に設置された請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動水栓と、
を備えたことを特徴とする洗面システム。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図１４】
【図１７】
【図２５】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図１４】
【図１７】
【図２５】
【公開番号】特開２００６−４６００６（Ｐ２００６−４６００６Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３１５２５（Ｐ２００４−２３１５２５）
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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