自動水栓装置
【課題】電波センサを用いた自動水栓装置であって、簡単な構成により、確実に吐水から止水への切り替えが可能であり、止水遅れのない自動水栓装置を提供する。
【解決手段】電波センサ４０を備えた自動水栓装置１において、止水閾値Ｔｔは、整流状態の検出信号よりも大きく、且つ、手が洗浄水の水流中に差し入れられた状態の検出信号よりも小さく、指向性決定手段は、止水中において吐水方向Ａに沿って第１検知範囲ａ１を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流Ｗと干渉させ電波を洗浄水の水流Ｗによって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は吐水方向Ａにおいて短い第２検知範囲ａ２を形成し、吐水中に吐水口２６付近に差し入れられた低い電波反射率の検知物体を検知する場合の検出信号が止水閾値Ｔｔを超えるように、第２検知範囲を形成する。
【解決手段】電波センサ４０を備えた自動水栓装置１において、止水閾値Ｔｔは、整流状態の検出信号よりも大きく、且つ、手が洗浄水の水流中に差し入れられた状態の検出信号よりも小さく、指向性決定手段は、止水中において吐水方向Ａに沿って第１検知範囲ａ１を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流Ｗと干渉させ電波を洗浄水の水流Ｗによって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は吐水方向Ａにおいて短い第２検知範囲ａ２を形成し、吐水中に吐水口２６付近に差し入れられた低い電波反射率の検知物体を検知する場合の検出信号が止水閾値Ｔｔを超えるように、第２検知範囲を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動水栓装置に関し、特に電波センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような自動水栓装置では、連通管の先端部分に光電センサが内蔵されている。使用者が光電センサの検知範囲内に手を差し入れると、光電センサが手の存在を検知し、これにより、吐水口からの吐水が自動的に開始される。一方、使用者が検知範囲から手を引き抜くと、光電センサが手の存在を検知しなくなるので、吐水口からの吐水が自動的に停止される。
【０００３】
また、このような自動水栓装置では、使用者は、使用時に吐水口に向けて様々な方向から手を進入させることが考えられる。一方、光電センサは指向性が強いため、これら様々な方向から差し入れられる手を光電センサで確実に検知するためには、光電センサの検知範囲を確実に手が来る吐水口近傍に配置する必要があった。このため、光電センサを用いた自動水栓装置では、吐水口に到達してから手が光電センサに検知されることになり、応答性を高めることができなかった。
【０００４】
一方、光電センサの代わりに、検知範囲が広い電波センサ（マイクロ波センサ）を用いた自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されており、電波センサから放射される電波ビームの方向が上方に向いて放射されるように設定されている。
【０００５】
電波センサは光電センサよりも指向性が広く検知範囲が広い。したがって、電波センサを用いた自動水栓装置では、様々な方向から手が吐水口に向けて進入してきても、手が吐水口に到達する前に手を検知することができ、応答性を高めることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されているので、吐水口付近の電波強度を高めようとすると、吐水口付近だけでなく、水栓装置の周囲でも電波強度が高まり、必要以上に検知範囲が広くなってしまう。これにより、電波センサをシンク側に配置した自動水栓装置では、手洗い中の石鹸の手もみ動作、手洗い終了後の水切り動作、シンクからの水跳ね等に反応して、誤吐水が生じ易いという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、連通管内に水管と導波管を並設し、この導波管を通して電波を電波センサから吐水口部まで導く自動水栓装置を提案している（特許文献３参照）。この構成では、止水中は、吐水口に向けて如何なる方向から手が延びて来ても、吐水口付近に手が位置したタイミングで吐水が開始されるように、吐水口周辺に理想形状の検知範囲を設定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−３６０９２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１９８９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に記載の電波式自動水栓装置では、吐水から止水への切り替えが難しいという問題があった。すなわち、吐水中に手洗いをしている状態では、洗浄水中での手洗い動作が検知され吐水が継続される。ところが、手洗いが終了して手を洗浄水から引き抜いた状態において、洗浄水がシンクの底面と衝突して水跳ねを生じると、これが検知され吐水が継続されてしまうという問題があった。
【００１０】
すなわち、一般に、電波センサを用いた自動水栓装置では、シンクからの水跳ねを手の動きと誤検知し易いため、手洗い終了後に洗浄水が自動的に止水しないという不具合が生じ易い。水跳ねがあっても確実に止水するため、吐水から止水へ切り替えるための判定閾値（止水閾値）を水跳ねの影響を受けた検出信号の大きさよりも大きな値に設定するのが一般的なやり方である。換言すると、止水閾値を高めに設定すると、実質的に電波センサの検知範囲が狭くなるので、吐水口近傍に電波放射口が設けられている自動水栓装置では、検知範囲がシンクの底面から遠ざかることになり、水跳ねを検知し難くなる。
【００１１】
しかしながら、本発明者は、このやり方では以下のような問題が生じることを見出した。すなわち、歯ブラシやコップ等の樹脂製品は、電波の反射率が低いので、上述のように止水閾値を高めに設定し過ぎてしまうと、このような樹脂製品を検知できなくなり、例えば、歯ブラシを洗浄中に吐水が停止してしまう。
【００１２】
また、止水期間と吐水期間の間で、電波強度を切り替える制御や、電波の指向性を変更する機構を組み入れるやり方も考えられるが、これらのやり方は、コストアップになると共に、機構の組み入れにより水栓装置にとって大切なデザインの自由度を大きく損ねることになる。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電波センサを用いた自動水栓装置であって、簡単な構成により、確実に吐水から止水への切り替えが可能であり、止水遅れのない自動水栓装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、連通管内に配置され、水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知するための電波センサと、電波センサの検出信号に基づいて吐水弁の開閉を切り替えて、吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御手段と、を備えた自動水栓装置において、連通管内面と水管との間に形成した電波を通過させるための電波通過用空間と、水栓本体の基端部側に設けられ、電波通過用空間に電波を放出するように配置された電波センサと、電波通過用空間に連通し、連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために吐水口部に形成された電波放射口と、電波放射口から放射される電波の指向性を決定するための指向性決定手段と、を備え、制御手段は、電波センサの検出信号が所定の止水閾値より小さい場合に、吐水口からの洗浄水を止水するように構成されており、止水閾値は、吐水口からの洗浄水が妨げられることなくシンクの底面に到達している状態における水流を検知する場合の電波センサの検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に差し入れられている手を検知する場合の電波センサの検出信号よりも小さく、指向性決定手段は、電波放射口から放射された電波により、止水中において、吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿って電波センサの第１検知範囲を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流と電波との干渉により、電波を洗浄水の水流によって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は第１検知範囲よりも吐水方向において短い第２検知範囲を形成するように構成されており、指向性決定手段は、吐水中に第２検知範囲内の吐水口に近い位置に差し入れられた手よりも電波反射率の低い検知物体を検知する場合の電波センサの検出信号が止水閾値を超えるように、第２検知範囲を形成するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明者は、上記課題を解決するため、歯ブラシ等の洗浄行為と、手の洗浄行為の相違に着目した。すなわち、手洗いは、吐水口から比較的離れた遠い位置で行われるのに対し、歯ブラシは、洗浄水の勢いの強い吐水口付近の近い位置で洗浄される。
そして、本発明では、先ず、止水閾値を、洗浄水が妨げられずにシンクの底面に到達している状態での検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に手を差し入れた状態での検出信号よりも小さくなるように設定し、さらに、止水閾値を、吐水中に低電波反射率の歯ブラシを、吐水口から比較的離れた手洗い位置（遠い位置）ではなく、吐水口の近く（近い位置）に差し入れて洗浄されている状態の検出信号よりも小さくなるように設定している。
【００１６】
しかし、このように止水閾値を設定しただけでは、歯ブラシを検知できるが、シンク２からの水跳ねも検知してしまうおそれがある。すなわち、止水閾値が十分に高い値に設定されないおそれがあるので、実質的に検知範囲が広く、水跳ねを検知してしまう場合がある。
このため、本発明では、指向性決定手段によって、吐水中の検知範囲を止水中の検知範囲よりも吐水方向に短くするように、電波を洗浄水の水流によって減衰及び反射させている。これにより、シンク付近の水跳ねの検知を防止することができる。
【００１７】
さらに、本発明では、上述のように吐水中の検知範囲を吐水方向に短く設定した場合であっても、吐水中に歯ブラシを吐水口付近に差し入れた状態の検出信号が止水閾値を超えるように、指向性決定手段によって、吐水中の検知範囲を調整するように構成されている。すなわち、検知範囲が吐水方向において短くなっても、電波放射口に隣接した吐水口付近に存在する電波強度の強い部分によって歯ブラシを検知させることにより、検出信号が止水閾値を超え、歯ブラシを検出することが可能となる。これにより、歯ブラシの洗浄中に吐水を継続させることができる。また、検知範囲が吐水方向に短くなっても、手洗い行為によって、検知には十分な電波を反射させることができるので、手洗い中においても吐水を継続させることができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、止水中及び吐水中にかかわらず、電波を電波放射口から所定の固定方向に放射させるが、吐水中は、吐水口から吐水された洗浄水の水流と電波との干渉によって第２検知範囲が形成される。
このように構成された本発明によれば、電波強度の変更や可動部材による放射方向の変更等を行うことなく、洗浄水の水流を電波に干渉させるという簡単な構成のみによって、吐水中の電波の指向性を止水中の電波の指向性と異ならせて、誤止水を防止することができる。
【００１９】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、電波放射口から放射される電波を、吐水口の周囲を覆うように放射させ、吐水中において、電波が放射されている空間内に吐水口から吐水された洗浄水の水流を通過させて、電波を洗浄水の水流の周面に干渉させることにより、電波と洗浄水との干渉面積を大きくするように構成されている。
このように構成された本発明によれば、放射される電波が吐水口の周囲を覆うように予め設定するという簡単な構成によって、吐水中に確実に電波と洗浄水とを干渉させ、且つ、干渉面積を大きくすることができる。これにより、吐水の有無によって、放射された電波の電波強度を大きく変えることができ、それに応じて、吐水及び止水の応答性能を大きく変更することができる。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、水管は、その外面が電波を透過せず、水管内の洗浄水と電波が干渉しないように構成されており、指向性決定手段は、吐水中において、吐水口の外部で電波を洗浄水に干渉させるように構成されている。
水栓本体内では電波伝播空間が狭く、電波強度が高くなっている。この電波伝播空間内で洗浄水と電波が干渉すると、外部へ放射される電波の電波強度が大幅に低下する。電波強度が低下すると検知範囲が狭くなり、吐水から止水へ切り替えるためには都合がよい。しかしながら、電波強度が低下すると、歯ブラシ等の樹脂製品から検知に必要な十分な大きさの反射波を得ることができなくなり、歯ブラシ等の洗浄中に誤止水してしまう。したがって、本発明によれば、水管内の洗浄水と電波との干渉を防止して、樹脂製品に対する電波強度を維持しつつ、吐水口の外部における洗浄水と電波との干渉を利用して、水跳ねに対する誤検知を確実に防止することができる。
【００２１】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、電波放射口から放射された電波を吐水口から吐水された洗浄水と干渉させて減衰させることにより、吐水中は止水中よりも吐水口側に小さい第２検知範囲を形成するように構成されると共に、電波を洗浄水と干渉させて反射させることにより、第２検知範囲を、洗浄水がシンクの底部に着水する吐水着水位置から離れた位置に向かわせるように構成されている。
吐水中の検知範囲を小さくするためには、洗浄水の水流と電波との接触面積を大きくして減衰量を大きくすればよいが、減衰量の調整が難しい。このため、本発明によれば、電波の減衰に加えて、電波と洗浄水の水流との干渉により電波を反射させ、洗浄水の着水位置から離れるように検知範囲を方向付けるという簡単な構成で、水跳ねによる誤検知を確実に防止することができる。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、電波センサは、吐水中及び止水中に関わらず、送信する電波の強度が固定されている。
本発明によれば、止水中及び吐水中における最適な検知範囲を形成するために、電波センサからの電波の強度を変更することが不要であり、洗浄水と電波との干渉のみによって検知範囲の最適化を実現することができる。
【００２３】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、少なくとも吐水口近傍において、第１検知範囲の吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、検知範囲の中心部の電波が洗浄水によって減衰されないので、少なくとも吐水口付近では、電波強度の高い部分における電波強度の低下を抑制して、歯ブラシ等の樹脂製品を吐水口付近で洗浄する際に吐水を継続させつつ、吐水方向においては検知範囲を縮小させることができる。
【００２４】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、吐水方向に沿って、第１検知範囲の吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、洗浄水の水流が検知範囲の中心部から片寄った部分で吐水方向に沿って干渉するので、吐水中は検知範囲を吐水口側に確実に縮小させて、水跳ねの誤検知を防止することができる。
【００２５】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、吐水口近傍において、第１検知範囲の吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、吐水方向に沿って、中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されており、吐水口に近いほど洗浄水の水流は中心部に近く、吐水口から離れるほど洗浄水の水流は中心部から離れるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、吐水口から離れるに従って、電波の減衰が抑制されるので、検知範囲が過度に縮小されることが防止され、これにより、吐水口から離れた位置での手洗い動作中において誤止水が発生することを防止するように検知範囲を最適化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電波センサを用いた自動水栓装置において、簡単な構成により、確実に吐水から止水への切り替えが可能であり、止水遅れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態における止水中の自動水栓装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における吐水中の自動水栓装置の全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態における自動水栓装置の使用状態を上側から見た説明図である。
【図４】本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水口付近の断面図である。
【図５】導波管の肉厚とアンテナゲインの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における自動水栓装置の電波放射口を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の断面図である。
【図８】本発明の実施形態における吐水口付近の電波の説明図である。
【図９】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の正面図である。
【図１１】本発明の実施形態における検出信号の時間変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態における検出信号の時間変化の具体例を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態における自動水栓装置の止水中における説明図である。
【図１４】本発明の実施形態における吐水口付近の止水中の電波強度分布を示す図である。
【図１５】反射部材が内場合の吐水口付近の電波強度分布を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水中における説明図である。
【図１７】本発明の実施形態における吐水口付近の吐水中の電波強度分布を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態における自動水栓装置の検知範囲の説明図である。
【図１９】本発明の実施形態における吐水口付近の電波強度分布を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態における吐水口付近の電波強度分布を示す図である。
【図２１】本発明の改変例における自動水栓装置の検知範囲の説明図である。
【図２２】本発明の改変例における自動水栓装置の検知範囲の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施形態による自動水栓装置を説明する。
図１は、本実施形態の自動水栓装置１が、洗面台に取付けられた状態を示している。洗面台は、所定の凹部形状を有するシンク２と、基台３とを有している。シンク２の底面には、排水口２ａが設けられている。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の自動水栓装置１は、基台（支持体）３に基端部が固定され使用者側Ｃに向けて延びる連通管（スパウト）１０及び吐水弁３０を備えた水栓本体１Ａと、連通管１０内に挿入された水管２０と、使用者の存在又は使用の有無を含む使用者の動作状態を検出するための電波センサ４０と、吐水弁３０の開閉動作を制御する制御部５０とを備えている。
【００３０】
連通管１０は、中空の管部材であり、例えば鋼材等の金属材料で形成されている。連通管１０は、少なくともその内面が電波を反射する材料で形成されている。連通管１０は、基台３から鉛直方向に延びた後、先端開口がシンク２の底面を向くように湾曲した形状を有している。連通管１０の出口部分は、斜め下方向を向いている。
【００３１】
水管２０は、吐水弁３０に連結され、水栓本体１Ａの端部である吐水口部に形成された吐水口２６へ洗浄水を供給する。水管２０は、全体として可撓性を有する管状部材であり、先端部に取り付けられた吐水キャップ２１と、フレキシブル管２２から構成されている。吐水キャップ２１の吐水口２６から、洗浄水が斜め下方向の吐水方向Ａに吐出され、これにより、洗浄水は受水部であるシンク２の底面に向けて供給される。
なお、本実施形態では洗浄水が吐水口２６から斜め下方向に吐出されるように構成されているが、洗浄水が吐水口２６からほぼ真下に向けて吐出されるように構成してもよい。
【００３２】
フレキシブル管２２は、可撓性を有する管状部材であり、少なくとも連通管１０内において、フレキシブル管２２の外面は、電波を反射する材料（例えば、金属材料）で形成されている。
フレキシブル管２２は、その上流端に吐水弁３０が直接的又は間接的に接続され、下流端に吐水キャップ２１が接続されている。
【００３３】
また、本実施形態では、フレキシブル管２２を用いているが、可撓性及び電波透過性を有するチューブで、吐水キャップ２１と吐水弁３０とを連結してもよい。この場合、チューブの外面の全域に、電波を反射する金属材料等の反射部材（例えば、アルミニウム箔）を配置することが望ましい。
【００３４】
吐水弁３０は、電磁弁であり、制御部５０からの制御信号により、開閉動作を行うように構成されている。また、吐水弁３０は、定流量弁であり、開動作時には一定流量の洗浄水が吐水口２６に向けて供給される。
【００３５】
電波センサ４０は、水栓本体１Ａ内に配置され、かつ、水栓本体１Ａの基端部側に設けられている。本実施形態では、電波センサ４０は、連通管１０の基端部側に固定されている。電波センサ４０は、マイクロ波ドップラーセンサである。使用周波数は、例えば約１０ＧＨｚ又は約２４ＧＨｚである。図９に示すように、電波センサ４０は、センサ本体部４１と、センサ本体部４１に取り付けられた電波導入出部４２を備えている。センサ本体部４１は、局部発信器，送信アンテナ，受信アンテナ，混合器（検波器）等を有する電子部品である。電波導入出部４２は、センサ本体部４１から外部へ電波を放射すると共に、外部からセンサ本体部４１へ反射波を導入する中空の金属製部品である。
【００３６】
センサ本体部４１は、局部発振器で生成したマイクロ波（送信信号）を送信アンテナから電波導入出部４２を介して外部へ放射し、対象物（例えば、人の手）で反射したマイクロ波（反射波）を電波導入出部４２を介して受信アンテナで受信する。そして、電波センサ４０内の混合器（検波器）が、この反射波と送信信号とを混合し、ドップラー信号を検出するように構成されている。
【００３７】
対象物が静止している場合は、送信波と反射波の周波数が同一であるので、電波センサ４０は対象物の有無を検出しにくい。しかしながら、対象物が動いている場合は、反射波の周波数が変化するため、混合器の出力に差分信号があらわれる。この差分信号により、電波センサ４０は、対象物の有無及び移動方向（接近又は離反）を検出し、検出信号（図１１参照）を制御部５０へ出力する。検出信号は、対象物の移動速度に応じた周波数成分を有する速度信号であり、移動している対象物が存在することをあらわすものである。
【００３８】
制御部５０は、マイコン等で構成されており、電波センサ４０から検出信号をフィルタ回路５１を介して受け取る。制御部５０は、図１１に示すように、基準値（例えば０Ｖ）に対して、ある電圧閾値（絶対値）以上の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を開状態にする駆動信号を出力し、基準値に対して、ある電圧閾値（絶対値）未満の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を閉状態にする駆動信号を出力するようにプログラムされている。すなわち、制御部５０は、電圧閾値に対する検出信号の信号値に基づいて後述する電波センサ４０の検知範囲を決定している。これにより、対象物が検出されているときには、吐水弁３０が開状態に保持され吐水状態となる。一方、対象物が検出されていないときは、吐水弁３０が閉状態に保持され止水状態となる。
【００３９】
フィルタ回路５１は、所定の周波数範囲の検出信号のみを通過させるバンドパスフィルタを有する。このフィルタ回路５１により、人の手の動きに対応する周波数範囲の検出信号のみが制御部５０へ送られるので、誤検出を抑制することができる。
【００４０】
図１２に検出信号の具体例を示す。
図１２（Ａ）は吐水口２６から洗浄水が吐水されている状態（洗浄水が妨げられずにシンク２の底面に到達している）、図１２（Ｂ）は樹脂製のコップに水を溜めている状態、図１２（Ｃ）は洗浄水の水流中で両手を洗っている状態に対応している。図１２では、基準値が約２．５Ｖである。
【００４１】
本実施形態では、制御部５０は、２つの閾値を有している。すなわち、吐水を開始するための吐水開始閾値Ｔｓと、吐水を停止する止水閾値Ｔｔである。なお、図１２では、これら閾値は、基準値を中心とした範囲で示されている。
制御部５０は、止水中において検出信号の振幅が吐水開始閾値Ｔｓ以上になると吐水を開始する制御を行い、吐水中に検出信号の振幅が止水閾値Ｔｔ未満になると吐水を停止する制御を行う。
【００４２】
図１２（Ａ）に示すように、止水閾値Ｔｔは、洗浄水が妨げられずにシンク２の底面に到達する場合に検知される小さな検出信号の振幅よりも大きな値に設定されている。また、止水閾値Ｔｔは、洗浄水中で手洗いをしている場合に検知される大きな検出信号の振幅よりも小さな値に設定されている。これにより、手洗い終了後の検出信号は止水閾値Ｔｔよりも小さくなるので、制御部５０は、手洗い終了後に吐水を停止することができる。
また、図１２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、コップに水を溜めるときや、手洗い動作中には、止水閾値Ｔｔよりも大きな振幅の検出信号が検知され、制御部５０は吐水を継続させることができる。これにより、コップに水を溜めている動作中や、手洗い動作中に吐水が停止されることがない。
【００４３】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の電波センサ４０による検知範囲の概略について説明する。自動水栓装置１は、吐水口２６からの洗浄水の吐水の有無に応じて、電波センサ４０の検知範囲が変更されるように構成されている。
図１及び図３（Ａ）は、止水中の検知範囲ａ１を示している。検知範囲ａ１は、吐水口２６付近から放射方向Ｂ１（吐水方向Ａ）に沿って細長く延びるように形成される。また、コップからシンク２に流された水を検知しないように、検知範囲ａ１の下端は、シンク２の底面に到達しないように設定されている。
【００４４】
一方、図２及び図３（Ｂ）は、吐水中の検知範囲ａ２を示している。本実施形態では、吐水口部からは、止水中及び吐水中にかかわらず、所定の固定方向に電波が放射されるように構成されているが、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも大きさが小さくなり、これにより吐水方向Ａに沿った長さ、及び、使用者Ｕへ向かう方向Ｃに沿った長さが短くなるように形状が変更される。また、検知範囲ａ２は、その放射方向Ｂ２がシンク２の底面への洗浄水の着水位置から使用者側Ｃに離れた位置に向けられるように形状が変更される。これにより、検知範囲ａ２は、水流Ｗの下側の領域が小さくなり、シンク２の底面に当たって水跳ねした洗浄水を検知しなくなる。また、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも横方向Ｄに幅が広げられる。なお、以下の説明において、横方向Ｄを、幅方向、又は単に横方向ということがある。
【００４５】
以下に、本実施形態の自動水栓装置１の細部の構造について説明する。
まず、本実施形態の連通管１０について説明する。本実施形態では、連通管１０が電波の導波管として機能するように、内径及び長さ等が設定されている。すなわち、電波センサ４０から放射された送信電波は、連通管１０の内面と水管２０の外面との間に形成された電波を通過させるための電波通過用空間内で、連通管１０の内面及び水管２０の外面で反射を繰り返して下流側へ伝播し、連通管１０の先端で吐水口２６近傍に設けられた電波放射口２７からシンク２へ向けて放射される（図４の放射方向Ｂ１参照）。また、人の手で反射された電波（反射波）は、電波放射口２７から連通管１０内へ入り、連通管１０内を伝播して、電波センサ４０で受信される。
【００４６】
この構造により、本実施形態では、水管２０が挿入された剛体である連通管１０内に、導波管を組み込む必要がなくなり組立性が良好となる。また、本実施形態では、導波管が不要であるので、小型化を図ることができると共に、製造コストを低減することが可能となる。さらに、本実施形態では、電波センサ４０を連通管１０の先端部分以外に配置することができるので、連通管１０の先端部分を特に小型化することができる。なお、電波センサ４０は、連通管１０の外部に配置することが望ましいが、連通管１０の内部に配置することも可能である。
【００４７】
本実施形態では、止水中において、図１３に示された検知範囲ａ１内の対象物を検知できるように、連通管１０の電波放射口２７から放射される電波ビームパターンが設定されている。詳しくは、この検知範囲ａ１は、放射方向Ｂ１に指向性を有しており、放射方向Ｂ１に沿って細長く延びるように設定されている。本実施形態では、この放射方向Ｂ１は吐水方向Ａとほぼ一致している。
【００４８】
本実施形態では、このような止水中における検知範囲ａ１を形成するように、自動水栓装置１には指向性決定手段が設けられている。本実施形態では、この指向性決定手段は、以下のように反射部材２８と、連通管１０内（すなわち、電波放射口２７内）に水管２０を配置した二重管構造を含んでいる。
【００４９】
次に、図４及び図５に基づいて、反射部材２８を説明する。本実施形態では、連通管１０の電波放射口２７に別体部品である環状の反射部材２８が取り付けられている。この反射部材２８は、電波を反射する材料で構成されており、本実施形態では、金属材料で形成されている。反射部材２８は、反射面（反射部）２８ａを有している。反射面２８ａは、シンク２側を向く環状面である。本実施形態では、反射部材２８の壁（径方向の厚さ）は、連通管１０の壁（径方向の厚さ）よりも厚く設定されている。
【００５０】
図５（Ａ）は、断面矩形の導波管（図５（Ｂ）参照）から出力される電波センサのアンテナゲインを示している。図５（Ａ）は、導波管の出口部分の壁の肉厚ｔを変化させた場合に、肉厚ｔが厚くなるにしたがって、アンテナゲインが増大していることを示している。これは、肉厚ｔが大きくなるにしたがって、電波ビームが鋭くなり、放射方向への指向性が増していることを示している。
【００５１】
単なる管体から電波が放射される場合、その電波ビームパターンは、無指向性に近く、球状に広がるようになる。このため、本実施形態では、図５の結果に基づいて、電波放射口２７に反射部材２８を取り付けている。この反射部材２８の壁の厚さは、連通管１０の内径に応じて、検知範囲ａ１が形成されるように設定されている。
【００５２】
反射面２８ａは、連通管１０内を伝播してきた電波が、連通管１０を出た後に連通管１０の上流側（放射方向Ｂ１と逆方向）へ回り込むことを抑制すると共に、電波の指向方向を設定する。すなわち、反射面２８ａが、上流側へ進もうとする電波をシンク２の底面の方向へ反射させて当該方向へ指向方向を差し向け、電波ビームパターンに放射方向Ｂ１の指向性を持たせる役割を果たす。このように、反射部材２８は、放射方向Ｂ１へ電波ビームパターンを鋭くして、適切な放射パターンを形成する機能を有する。
【００５３】
本実施形態では、反射部材２８により、電波を吐水方向Ａに沿って集中させることにより、検知範囲ａ１内の電波強度のより強い領域で樹脂製の歯ブラシやコップ等の電波を透過し易い対象物を検知することができる。一方、検知範囲ａ１は、吐水口２６から離れた位置にある手を誤検知することによる誤った吐水をさせないように、吐水方向Ａに沿うように細長く設定されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、連通管１０の先端に、別体の反射部材２８を取り付けているが、反射部材２８を取り付ける代わりに、連通管１０の先端部分の肉厚を厚く形成してもよい。さらには、電波の回り込みを抑制できる程度に連通管１０の肉厚が厚ければ、別体の反射部材を取り付けたり、連通管１０の先端部分のみを厚く形成しなくてもよい。
【００５５】
次に、図６−図８を参照して、二重管構造について説明する。図６は、連通管１０の出口部分（下流端部分）を示しており、図７は、連通管１０の任意の途中部分でのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図（図１参照）である。
本実施形態では、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接するように配置されている。図１から分かるように、連通管１０の出口部分は、シンク２の底部に向かって斜め下方へ延びている。また、連通管１０の出口部分が延びる方向に、自動水栓装置１を使用する際に使用者が立つ位置が設定されている。
【００５６】
したがって、連通管１０の出口部分において、水管２０は、連通管１０の内側面１１の内（もしくは電波放射口２７の内面の内）、使用者の存在する方向Ｃ（図４及び図６参照）とは真逆方向に位置する内側面１１の部分に当接されている。また、図７に示すように、連通管１０の他の部位においても、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接している。
本実施形態では、電波放射口２７付近において、水管２０が連通管１０の内部に配置された二重管構造により、電波ビームパターンが調整されている。
【００５７】
本実施形態では、上記構成により、外形が略円形の電波放射口２７から放射された電波が、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流の周囲に回り込んで干渉し易くなっている。特に、電波は、水流の使用者側Ｃの側面と、水流の横方向の両側面に干渉し易くなっている。
【００５８】
また、図６では、吐水口２６（又は水管２０）の直径が、電波放射口２７（又は連通管）の内径の半分より小さいが、図８に示すように、吐水口２６の直径を電波放射口２７の内径の半分よりも大きく構成してもよい。図８の構成によれば、電波は、水管２０の外周面と連通管１０の内周面との間に形成された電波放射用の実質的に細長い窓から外部へ放射される。この細長い窓が、電波放射口２７の実質的な電波放射部位を構成している。
【００５９】
図８の例では、連通管１０と水管２０の間の空間を伝播する電波の電界成分又は偏波面（矢印で示す）が、水管２０の外周面と略直交するように、連通管１０に対する水管２０のサイズ、又は、電波放射口２７に対する吐水口２６のサイズが設定されている。すなわち、図８に示すように、細長い窓は、縦方向Ｌに対して横方向Ｈの長さが長く、方形導波管の断面形状を湾曲させたものとみなせる。このため、図８の電波モードは、例えば、方形導波管内のＴＥ０１モードに類似する。
【００６０】
したがって、本実施形態では、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流Ｗに対して、電波の電界成分を直交状態で干渉させることができる。これにより、洗浄水の水流Ｗに電波が干渉すると、電波の減衰及び反射特性が高められ、吐水中の電波の指向性を設定し易くすることができる。特に、電界成分が直交状態で水流Ｗに干渉することにより、電波が水流Ｗの表面で反射され易くなる。
【００６１】
次に、図９及び図１０を参照して、連通管１０の入口部分（上流端部分）の構造について説明する。図９は側面から見た断面図であり、図１０は下方から見た図である。ただし、図９では、水管２０及び電波センサ４０の図示が省略されている。
【００６２】
図９及び図１０に示すように、連通管１０の入口部分内には、固定部材１２が、連通管１０を塞ぐようにネジ１３により固定されている。固定部材１２は、外形寸法が連通管１０の内径寸法とほぼ等しい部材であり、電波を反射する材料で形成されている。本実施形態では、固定部材１２は、鋼材等の金属材料で形成されている。
【００６３】
固定部材１２は、円形の開口孔１２ａ及び矩形の開口孔１２ｂが形成されている。固定孔１２ａの内径寸法は、水管２０の外形寸法にほぼ等しく、固定孔１２ｂの内寸法は、電波センサ４０の電波導入出部４２の外寸法にほぼ等しい。水管２０，電波センサ４０は、それぞれ、これら開口孔１２ａ，１２ｂに挿入されて固定されている。水管２０は、開口孔１２ａに固定された状態で、連通管１０の内側面１１に当接している。
【００６４】
固定部材１２は、吐水弁３０が閉じたときに発生するウォータハンマー現象に起因する水管２０の振動を低減するための振動低減手段として機能する。すなわち、吐水弁３０が閉じたときに吐水弁３０から水管２０を通じて下流側に伝達される振動は、固定部材１２を介して、水管２０よりも質量が大きい連通管１０及びシンク２の基台３へ伝達される。これにより、振動が水管２０の下流へ伝達されることを遮断し、連通管１０内での水管２０の振動を抑制することができる。振動が抑制されるので、電波センサ４０が、人の手の存在を誤って検知してしまうことを抑制することができる。
【００６５】
また、水管２０，電波センサ４０及び連通管１０が固定部材１２によって固定的に結合されているので、水管２０から伝達された振動の影響によって、水管２０，電波センサ４０及び連通管１０を同調して振動させることができる。これにより、水管２０，電波センサ４０及び連通管１０の相対的な振動又は変位が抑制されるので、電波センサ４０が、人の手の存在を誤って検知してしまうことをさらに抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、電波センサ４０の電波導入出部４２の先端開口４２ａが固定部材１２よりも下流側に位置するように、電波導入出部４２が固定部材１２に挿入され、固定部材１２に固定されている。電波導入出部４２の先端開口４２ａが、連通管１０との間の電波の出入口である。よって、ウォータハンマー現象により固定部材１２に振動が伝わっても、電波センサ４０は、固定部材１２の振動を検知し難くなり、誤検知を抑制することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、振動低減手段として固定部材１２を配置しているが、振動を吸収及び抑制する任意のダンパ部材を、振動低減手段として吐水弁３０と連通管１０との間で水管２０に取り付けても良い。
【００６８】
また、水管２０を連通管１０の内側面１１に当接させるための固定部材を連通管１０内の適宜な箇所に配置してもよい。この場合、固定部材は、固定部材１２とは異なり、電波透過性を有する材料（例えば、樹脂等）で形成することが望ましい。固定部材１２は、その表面が電波を反射する材料で形成されているので、電波導入出部４２から連通管１０内に導入された電波のうち、上流側に向かう電波を下流側へ反射させることができる。これにより、電波放射口２７から放射される電波の放射強度が高レベルに保持される。
【００６９】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の作用について説明する。
図１３は、止水中の状況を示している。図１３（Ａ）には、電波センサ４０の検知範囲ａ１が示されている。この検知範囲ａ１は、止水中において、連通管１０の電波放射口２７から放射される電波ビームにより対象物を検知できる範囲を示している。
【００７０】
本実施形態では、止水中において、電波放射口２７から放射される電波ビームの空間的な放射パターンが、指向性決定手段により、放射方向Ｂ１に指向性を有するように設定されている。なお、本実施形態では、止水中には、放射方向Ｂ１は、吐水口２６から吐水される洗浄水の吐水方向Ａとほぼ一致している。
【００７１】
したがって、止水中における電波ビームは、吐水方向Ａに沿って指向性を有し、検知範囲ａ１が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となるように設定されている。すなわち、検知範囲ａ１内において、等電波強度面が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となる。図１３（Ｂ）に示すように、放射方向Ｂ１に直交する検知範囲ａ１の断面は、ほぼ円形となっている。なお、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の矢印部分における検知範囲ａ１の断面図である。
【００７２】
本実施形態では、細長い楕円球状に延びる検知範囲ａ１は、放射方向Ｂ１における中間領域の断面（放射方向Ｂ１と直交する方向における断面）が最も大きく、中間領域から離れるにつれて断面が小さくなる。
【００７３】
なお、本明細書では、等電波強度面は、電波ビームの等しい電波強度を有する空間点を繋いで形成される面である。また、本明細書では、細長い形状は、楕円球体のように、ある方向の長さが、この方向と直交する任意の方向の長さよりも長い形状を意味している。
【００７４】
また、図１４は、図１３に対応しており、止水中に、電波放射口２７から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図１４にも、図１３（Ａ）と同様の検知範囲ａ１が示されている。
なお、図１５は、反射部材２８が無い場合の電波強度の分布を示している。図１５では、電波放射口２７から放射された電波は放射状に広がって球状に近い形状の検知範囲ａ４を形成すると共に、電波は電波放射口２７から連通管１０の後方（吐水方向Ａに対して逆方向）に回り込んでいる。これに対して、図１４（反射部材２８が有る場合）では、電波は放射方向Ｂ１への指向性が高められ、細長く延びるような検知範囲ａ１を形成すると共に、電波が連通管１０の後方に回り込まなくなっている。このように、反射部材２８を設けることにより、吐水方向Ａへの電波の指向性を高め、電波ビームパターンを鋭くすることができる。
【００７５】
検知範囲ａ１は、このような等電波強度面の内、反射波により電波センサ４０が有意に人の手の動きを検知できる最も外側の等電波強度面で画定される空間範囲である。使用者が手洗いのために、この検知範囲ａ１に手を差し入れると、電波センサ４０が手の動きを検知し、検出信号を制御部５０へ送信する。制御部５０は、検出信号を受け取ると、吐水弁３０へ駆動信号を送り、吐水弁３０を開状態に切り替える。これにより、手が吐水口２６近傍に到達するのに合わせて、洗浄水が吐水口２６からタイミング良く吐水される。
【００７６】
従来、光電センサを用いた自動水栓装置では、検知範囲が狭かったため、使用者の手の接近に合わせてタイミング良く吐水を開始できなかった。しかしながら、本実施形態によれば、吐水方向Ａに対して径方向に膨らむように検知範囲ａ１が設定されているので、如何なる方向から手が差し入れられても、吐水口２６から吐水方向Ａに延ばした延長線上に存在する洗浄ポイントに手が到達する前に、使用者の手の接近をより早く検知することができ、タイミング良く吐水を開始することが可能となる。
【００７７】
また、単に連通管１０の出口端部から電波が放射される場合には、電波ビームは検知範囲ｂのように、後ろ側に回り込むと共に、球状に広がるので、吐水口２６付近における使用者の水切り動作を検知してしまう（図１３（Ａ）参照）。
【００７８】
しかしながら、本実施形態では、止水中における検知範囲ａ１が、吐水方向Ａに向けて楕円球体のような縦長に設定されているので、吐水口２６からの距離が同じでも、洗浄ポイントの電波の放射強度を高くすることができる。よって、水切り動作が検知範囲ａ１の外側で行われることになるので、水切り動作中に、洗浄水が吐水されることを防止することができる。このように、本実施形態では、吐水させたい位置に存在する使用者の手を検知し易くすることができ、吐水してほしくない位置に存在する手を検知し難くすることができる。
【００７９】
図１６は、吐水口２６から洗浄水Ｗが吐水されている状況を示している。図１６（Ａ）には、吐水中に、電波ビームにより対象物の動きを検知できる検知範囲ａ２が示されている。
【００８０】
また、本実施形態では、吐水口２６から吐水された洗浄水と検知範囲ａ１の電波との干渉を利用して、電波の一部を減衰させると共に、電波を洗浄水によって反射させることにより、検知範囲ａ２を設定している。電波の減衰は電波の放射強度を弱めて放射パターン（検知範囲）を小さくし、電波の反射は電波の放射パターンの位置を変位させ、洗浄水の水流Ｗよりも上側又は使用者側Ｃへずらす。これにより、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と一部領域が重なるが、異なった角度方向に延びて、検知範囲ａ１に対して位置が異なっており、検知範囲ａ２の少なくとも一部が検知範囲ａ１に対して空間的にずれている。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、電波と洗浄水との干渉によって電波が減衰及び反射する性質を利用して、吐水中の検知範囲ａ２を止水中の検知範囲ａ１に対して、大きさ，向き，形状等が異なるように設定している。これにより、本実施形態では、止水及び吐水の状況に応じて（洗浄水の吐出の有無によって）、適切な検知範囲が自動的に設定されるように構成されている。
【００８２】
なお、本実施形態では、吐水口２６からの洗浄水の水流Ｗは、止水中の検知範囲ａ１の略中央部を通過するので、検知範囲ａ１は吐水方向Ａにおける減衰量を、吐水方向Ａに直交する方向における減衰量よりも大きくすることができる。これにより、シンク２からの水跳ねやシンク２の底面を流れる水流を検知し難くなる。
【００８３】
本実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、吐水中において、放射方向Ｂ２の放射強度が相対的に大きくなり、かつ、検知範囲ａ２の放射方向Ｂ２の検知可能距離が検知範囲ａ１の放射方向Ｂ１の検知可能距離よりも短くなるように検知範囲ａ２を設定している。このとき、本実施形態では、電波センサ４０や制御部５０での電波強度等のパラメータを変更することなく、反射部材２８による電波の指向方向、電波と洗浄水の水流Ｗとの干渉の角度や程度、洗浄水の水流Ｗの流量、吐水口２６に対する電波放射口２７の寸法等を予め設定しておくことで、検知範囲ａ２の大きさ，位置（放射方向Ｂ２），形状等を設定している。したがって、本実施形態では、付加的な機能部品を必要とせず、吐水の有無のみによって検知範囲ａ１及びａ２を切り替えることができ、自動水栓装置１のデザイン自由度を損ねることなく、止水中及び吐水中に応じた所望の検知範囲を簡単な構成で実現することが可能である。
【００８４】
図１６に示すように、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも、使用者側Ｃに傾けられているので、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも使用者側Ｃに近い空間を含んでいる。
また、図１７は、図１６に対応しており、吐水中に、電波放射口２７から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図１７にも、図１６（Ａ）と同様の検知範囲ａ２が示されている。図１６から、吐水中には、放射方向Ｂ２へ向く電波ビームパターンが形成されることが分かる。
【００８５】
図６に示すように、電波放射口２７は、吐水口２６に対して使用者側Ｃに相対的に偏って位置するように構成されている。すなわち、本実施形態では、吐水口２６が、電波放射口２７に対して使用者と反対側（すなわち、吐水口２６から水栓本体１Ａの基端部へ向かう方向）に片寄って位置するので（図４，図６参照）、洗浄水の水流Ｗは検知範囲ａ１のうち水栓本体１Ａの基端部側へ片寄った領域を通過する。よって、吐水中、電波放射口２７から放射される電波ビームは、洗浄水の水流Ｗによって使用者側Ｃへ向けて反射され、使用者側Ｃの放射方向Ｂ２に向き又は角度が変えられた検知範囲ａ２が形成される。
【００８６】
詳しくは、電波放射口２７内の領域の内、図６において吐水口２６の直上に位置する領域から放射される電波が、洗浄水によって放射方向Ｂ２又は使用者側Ｃに反射されるので、吐水中の検知範囲ａ２は、放射方向Ｂ２に向けられる。したがって、検知範囲ａ２が設定されることにより、検知範囲が全体的にシンク２から遠ざかり、使用者により近い空間が検知範囲に含まれるようになり、手を洗浄水の水流Ｗに差し入れている間は、検知範囲ａ２内に手が確実に存在するので、洗浄中には手を検知し続けることができる。
【００８７】
また、吐水口２６から斜め方向に吐水された洗浄水の水流は、重力によって、下流側ほど吐水方向Ａから離れていく（図２参照）。このため、洗浄水の水流は、シンク２の底面に近い下流側ほど、電波強度が高い中心部から一方側へ離れた位置を通過する。これにより、吐水口２６から離れた位置（シンク２の底面に近い位置）での電波の減衰が抑制され、検知範囲が吐水方向において縮小され過ぎることが防止される。よって、吐水口２６から遠い位置での手洗い動作を確実に検知して、吐水を継続させることができる。
【００８８】
また、吐水口２６は電波放射口２７内に配置されているので、電波放射口２７からの電波は、吐水口２６の周囲を覆うように放射される。これにより、吐水中は、電波が放射されている空間内を洗浄水の水流Ｗが通過するので、電波と洗浄水との干渉面積を大きくすることができる。
【００８９】
また、図６に示すように、吐水口２６は電波放射口２７の中心部から外れた位置にある。このため、少なくとも吐水口２６付近では、検知範囲ａ１，ａ２内において、最も電波強度が高い中心部分の電波が、洗浄水による減衰の影響を受け難い。このため、吐水口２６付近では電波強度の高い部分が維持されるため、歯ブラシ等の低電波反射率を有する樹脂製品を吐水中に確実に検知することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、上述のように洗浄水の水流Ｗは検知範囲ａ１のうち水栓本体１Ａ側に片寄った領域を通過する。よって、吐水中、検知範囲ａ１のうち、使用者側Ｃの上側領域よりも水栓本体１Ａ側に片寄った下側領域で、洗浄水Ｗにより電波を大きな割合で減衰させることができる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の上下方向における検知範囲の減衰比率を調整する上下方向の減衰比率調整手段として機能する。
【００９１】
また、図６に示すように、電波放射口２７は、吐水口２６の側方又は横方向にも位置している。この構造により、電波放射口２７内の領域の内、図６において吐水口２６の側方又は横方向に位置する領域から放射される電波ビームが、洗浄水の水流Ｗによって横方向に反射されるので、電波ビームの放射パターンが横方向に広げられる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の横方向形状の調整手段として機能する。一方、洗浄水の水流Ｗにより少なくとも電波の一部が減衰されるので、全体として検知範囲は小さくなる。例えば、電波ビームの放射パターンは、厚さ方向（放射方向及び横方向と直交する方向）にはむしろ小さくされる。これにより、図１６（Ｂ）に示すように、電波ビームの放射パターン（検知範囲ａ２）は、図１３（Ｂ）と比べると、放射方向Ｂ２と直交する断面が横方向に伸ばされたような偏平な形状となる。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の矢印部分における検知範囲ａ２の断面図である。
【００９２】
図１８（Ａ）は、吐水方向Ａに対して垂直な方向における止水中の検知範囲ａ１の断面を示しており、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）と同じ位置での吐水中の検知範囲ａ２の断面を示している。止水中は、電波放射口２７を吐水方向Ａから見たとき、検知範囲ａ１の断面は、電波放射口２７の中心からの半径が長さＲ１の円形であり、横方向の幅Ｗ１を有している。
【００９３】
一方、吐水中は、電波放射口２７から放射された電波は、図１８（Ｂ）において矢印で模式的に示されているように、洗浄水の水流Ｗによって反射する。これにより、検知範囲ａ２は、その断面が楕円形状に変形し、電波放射口２７の中心から使用者側Ｃの境界までの距離が長さＲ２であり、横方向に幅Ｗ２を有する。好ましくは、Ｒ２＞Ｒ１，Ｗ２＞Ｗ１である。なお、検知範囲ａ２は、洗浄水の水流Ｗに対して主たる部分は使用者側Ｃに位置し、使用者側Ｃとは反対の方向にはほとんど存在しない。
【００９４】
図１９は、図１８に対応しており、止水中（図１９（Ａ））及び吐水中（図１９（Ｂ））に、電波放射口２７から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図１９にも、図１８と同様の検知範囲ａ１，ａ２が示されている。図１９から、吐水中には、電波が横方向及び使用者側Ｃへ広がっていることが分かる。
また、図２０（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ止水中，吐水中における電波放射口２７付近を上方から見た場合の電波強度分布を示している。図２０においても図１９と同様に、吐水中には、電波が横方向に広がっていることが分かる。
【００９５】
本実施形態では、上述の二重管構造において、電波放射口２７内で吐水口２６が、連通管１０の内面に当接又は近接するように、使用者側Ｃに対して反対側にずれて配置されている。このため、電波放射口２７から放射された電波が、洗浄水の水流Ｗの使用者側Ｃの側面部分へ向けて放射されることによって干渉が生じ、これに加えて、電波が洗浄水の水流Ｗの横方向の側面部分へ向けて放射されることによっても干渉が生じる。したがって、本実施形態では、検知範囲ａ２は、使用者側Ｃに向けて反射される電波によって使用者側Ｃへ広がると共に、横方向へ反射される電波によって横方向へも広がる。本実施形態では、検知範囲ａ２が、検知範囲ａ１よりも広い使用者側Ｃの検知領域を有するように、電波が使用者側Ｃに向けて反射されるので、止水中よりも吐水中の方が使用者側Ｃの空間でより検知し易くなる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の横方向形状の調整手段として機能することに加えて、検知範囲を使用者側Ｃへ広げる反射指向性決定手段としても機能する。
【００９６】
なお、本実施形態では、電波放射口２７内において、吐水口２６の使用者側Ｃの空間の方が、横方向の空間よりも広いので、吐水口２６の横方向から放射された電波よりも、吐水口２６の使用者側Ｃから放射された電波の方が、より多くの量が洗浄水の水流Ｗによって反射される。
【００９７】
本実施形態では、吐水中は検知範囲ａ２が、横方向に広げられ、かつ、上方又は使用者側Ｃに移動するので、手洗い中に手もみ動作等のために手を吐水口２６から横方向に又は上方向にずらしても、吐水を継続させることができる。これにより、手を洗い終わって確実に手が吐水口２６付近から離れるまでは、手を検知し続け、吐水状態に保つことが可能となる。
なお、本明細書では、幅方向又は横方向とは、連通管１０に正対した使用者の横方向を意味し、図１及び図２では紙面に垂直な方向であり、図６−図８では紙面の横方向であり、図３では横方向Ｄで示されている。
【００９８】
また、本実施形態では、上述のように、吐水中には、洗浄水の水流Ｗによる電波の減衰により電波ビームの検知範囲を狭くすると共に、洗浄水の水流Ｗによる電波の反射により電波ビームを上方へ変位させており、よって、吐水方向Ａにおいて、止水中と比べて吐水中の検知可能距離を短く設定している。すなわち、本実施形態の指向性決定手段は、減衰の程度を適宜に設定することによって（例えば、吐水口２６と電波放射口２７の大きさの比率の設定等）、検知範囲の吐水方向の長さを短くするための吐水方向減衰量調整手段として機能する。
【００９９】
また、本実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、吐水中、洗浄水の水流Ｗが電波放射領域、すなわち止水中の検知範囲ａ１を通過するように構成されている。この構成により、止水中の検知範囲ａ１に対して吐水中の検知範囲ａ２を、吐水方向Ａと直交する方向よりも吐水方向Ａにおいて大きな割合で小さくすることができる。すなわち、本実施形態では、吐水方向Ａに直交する方向よりも吐水方向Ａにおいて、検知範囲ａ２を縮小し易くすることができる。すなわち、本実施形態の指向性決定手段は、吐水方向とこの方向に直交する径方向における検知範囲の減衰比率を調整する吐水方向及び径方向の減衰比率調整手段として機能する。
【０１００】
本実施形態では、止水中は検知可能距離を長く設定することにより、使用者が遠い位置から吐水口２６に向けて手を接近させていっても、早期に手を検知して吐水を開始することができる。一方、吐水中は検知可能距離を短く設定することで、吐水口２６の近くにある手を確実に検知することができると共に、吐水口２６から遠く離れた手や水流の誤検知、及びこれに伴う止水遅れを防止することができる。
【０１０１】
また、図１６（Ａ）に示すように、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流Ｗは、流量に応じて、シンク２に近い下流側ほど自然に流れが乱れる。すなわち、洗浄水Ｗは、シンク２側で粒状になり、水粒が径方向に広がる。また、シンク２から洗浄水が跳ね返ってくる。したがって、電波センサ４０が、洗浄水の水流Ｗの乱れや、跳ね返りの洗浄水を人の手の動きであると誤検知するおそれがある。
【０１０２】
しかしながら、本実施形態では、吐水中において電波ビームが下方又は水栓本体１Ａの基端部側で減衰し、かつ、上方又は使用者側Ｃへ変位し、検知可能距離が短く設定されるので、洗浄水Ｗの流れの乱れや跳ね返りの洗浄水に起因する誤検知を回避して、止水遅れを防止することができる。
【０１０３】
また、図６に示すように、電波放射口２７の一部に吐水口２６が配置されており、電波放射口２７は吐水口２６よりも幅方向の長さが大きいので、電波の一部は、止水中とほぼ同様に放射方向Ｂ１（すなわち吐水方向Ａ）に向けて放射される。これにより、使用者が容器に水を溜める場合には、吐水方向Ａに放射された電波が、容器内の水表面で反射されるので、電波センサ４０は、水表面の揺らぎによって対象物の検知を行うことができる。このため、容器への水溜め動作中において、吐水状態を継続させることができる。
【０１０４】
また、図６に示すように、吐水口２６が断面円形であるので、電波は、わずかではあるが、図６において吐水口２６の下側付近（真下を除く）からも放射方向Ｂ１に向けて放射される。これにより、電波ビームの放射パターンを縦方向（洗浄水Ｗの流れの下側を含む）にも確保できる。ただし、本実施形態では、吐水口２６が、図６において電波放射口２７の最下の内面部分に当接されているので、止水中に吐水口２６の真下方向に向けて電波が伝播することは抑制されている。したがって、止水後に吐水口２６から水滴が滴下したような場合であっても、この水滴の動きは検知されず、不必要に吐水が開始されることが防止されている。
【０１０５】
次に、本実施形態における止水閾値Ｔｔの設定方法について説明する。
手洗い終了後に洗浄水を確実に止水する際に障害となるのが、シンク２からの水跳ねである。すなわち、水跳ねの影響により、検出信号の振幅が大きくなってしまう。よって、水跳ねがあっても確実に止水するため、止水閾値を、水跳ねの影響を受けた検出信号の大きさよりも大きな値に設定すればよい。
【０１０６】
しかしながら、止水閾値を大きな値に設定すると、以下のような問題が生じてしまう。一般に、手洗いは、吐水口２６から比較的離れた位置で行われるが、歯ブラシは、洗浄水の勢いの強い吐水口２６の近くで洗浄される。したがって、止水閾値を大きな値に設定すると、実質的に検知範囲が狭くなるので、吐水口２６から離れた位置で行われる手洗いを検知できなくなって吐水が停止され、使い勝手が悪くなってしまう。また、歯ブラシは、電波の反射率が低い樹脂製の検知物体であるので、歯ブラシの検出信号は振幅が小さい。このため、止水閾値を大きな値に設定すると、歯ブラシが検知されなくなって吐水が停止されてしまう。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、歯ブラシ等の洗浄が吐水口２６から比較的離れた遠い位置ではなく、吐水口２６に近い位置で行われることを利用して、止水閾値Ｔｔを設定している。すなわち、吐水口２６から離れた遠い位置での手洗いを検知する場合の検出信号よりも小さく、且つ、妨げられずにシンク２の底面に到達する洗浄水の水流を検知する場合の検出信号よりも大きい範囲において、吐水口２６の近くに差し入れられた低電波反射率の検知物体（歯ブラシ等）を検知する場合の検出信号よりも小さい値に止水閾値Ｔｔを設定する。
【０１０８】
そして、本実施形態では、吐水中の検知範囲ａ２が、止水中の検知範囲ａ１よりも吐水方向Ａに短く、且つ、吐水方向Ａから離れる方向（放射方向Ｂ２）に向けられるように設定されるが、その際、吐水口２６に近い位置に差し入れられた歯ブラシを検知する場合の検出信号が設定された止水閾値Ｔｔを超えるように、検知範囲ａ２を設定する。このように、検知範囲ａ２と止水閾値Ｔｔを互いに調整して、最適な検知範囲ａ２及び止水閾値Ｔｔを最終的に決定することができる。
【０１０９】
このように、本実施形態では、検知範囲ａ２が検知範囲ａ１に対して縮小されることにより、シンク２の底面付近の水跳ねが検知されなくなり、手洗い終了後に確実に洗浄水を止水させることができる。また、吐水口２６から離れた位置で手洗いをした場合あっても、手洗いの状態では比較的大きな振幅の検出信号が検知され、且つ、止水閾値Ｔｔを高い値に設定していないので、手洗い中は吐水を継続させることができる。さらに、吐水口２６付近は、電波放射口２７に近く、電波強度の強い部分が存在するので、この電波強度の強い部分によって歯ブラシを検知し、吐水を継続させることができる。
【０１１０】
ここで、図２１に基づいて他の実施形態を説明する。この実施形態では、洗浄水の水流Ｗによる電波の減衰作用が顕著に現われる。この実施形態では、水管２０が連通管１０の中央を通過し、電波放射口２７の中央に吐水口２６が配置されている（図２１（Ｂ）参照）。水管２０の位置が電波放射口２７の中央にずれても止水中の検知範囲にはほとんど影響がない。このため、図２１（Ａ）に示された止水中の検知範囲は、図１３の検知範囲ａ１とほぼ同一である。
【０１１１】
一方、図２１（Ｃ）は、吐水中の検知範囲ａ３を示している。水管２０が電波放射口２７の中央に位置しているので、洗浄水Ｗは検知範囲ａ１の中心軸上を通過し、電波放射口２７から放射された電波は、洗浄水Ｗの周方向においてほぼ均等に洗浄水Ｗと干渉する。このため、検知範囲ａ３の放射方向Ｂ３は、吐水方向Ａから変位することなく、吐水方向Ａとほぼ同一になる。吐水中には、電波放射口２７から放射された電波の伝播経路中を洗浄水の水流Ｗが通過するので、この通過により電波は減衰する。また、電波放射口２７から放射された電波が洗浄水の水流Ｗ内に進入すると、この進入により電波は減衰する。このように、図２１の実施形態では、洗浄水の水流Ｗと電波との干渉によって電波を減衰させることにより、吐水方向Ａ（放射方向Ｂ３）に沿った検知範囲ａ３の長さが短くなり、止水中の検知範囲ａ１に対して検知可能距離が短くなる。
なお、図２１における洗浄水による電波の減衰効果は、図１の実施形態にも当てはまることは明らかである。
【０１１２】
本発明は、以下のように改変することができる。
上記実施形態では、連通管１０を電波の導波管として使用しているが、これに限らず、専用の導波管を用いて、電波センサ４０と連通管１０の出口との間で電波を導波管により伝播させるように構成してもよい。また、専用の導波管を用いる場合には、この導波管を連通管１０の内部又は外部に配置してもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、連通管１０及び水管２０の断面が円形であったが、これに限らず、円形、矩形等の形状としてもよい。
【０１１４】
また、連通管１０の出口部分において、電波放射口を吐水口に対して、明確に使用者側のみに配置してもよい。さらにこの場合、電波放射口の横幅を、吐水口の横幅と同じか、小さく設定してもよい。例えば、連通管１０の断面を半円形に二分して、これら断面半円部分にそれぞれ電波放射口及び吐水口を配置してもよいし、連通管１０の出口部分の内、使用者側に小径の電波放射口を設けてもよい。
【０１１５】
このように構成することにより、吐水中においては、電波ビームと洗浄水の流れとの干渉（反射）によって、電波ビームをほぼ完全に使用者側に向けることができる。これにより、検知範囲が、吐水口の下方に存在しなくなるので、吐水口から離れた位置における大流量時の洗浄水の流れの乱れを電波センサ４０が誤って検出してしまうことを防止することができ、手洗いが終わった後に、確実に止水させることが可能となる。
【０１１６】
また、上記実施形態では、吐水口２６が断面円形であったが、これに限らず、図２２に示すように、吐水口の断面を縦長な形状にしてもよい。図２２は、吐水方向に対して垂直な方向における止水中の検知範囲の断面を示している。
図２２の例では、図１８と異なり、吐水口２６ａの断面形状が楕円である。この楕円形状は、長軸方向に長さｒ１、短軸方向に長さｒ２（ｒ１＞ｒ２）を有する。そして、楕円形状の長軸方向は、水栓本体１Ａの基端部から使用者へ向かう方向に沿って配置されている。さらに、図１８と同様に、吐水口２６ａは、その外側面のうち、水栓本体１Ａの基端部側の側面が、電波放射口２７又は連通管１０の内面に当接又は近接して配置されている。
【０１１７】
吐水口２６ａが楕円形状であっても止水中の検知範囲にはほとんど影響がない。このため、図２２（Ａ）に示された止水中の検知範囲は、図１８の検知範囲ａ１とほぼ同一である。
一方、図２２（Ｂ）は、吐水中の検知範囲ａ４の断面を示している。吐水中は、電波放射口２７から放射された電波は、図２２（Ｂ）において矢印で模式的に示されているように、洗浄水の水流Ｗによって反射する。これにより、図２２の例では、検知範囲ａ４は、その断面が楕円形状に変形し、電波放射口２７の中心から使用者側Ｃの境界までの距離が長さＲ４であり、横方向に幅Ｗ４を有する。好ましくは、Ｒ４＞Ｒ１，Ｗ４＞Ｗ１である。
【０１１８】
このとき、長軸方向の長さｒ１の方が、短軸方向の長さｒ２よりも長いので、吐水口２６ａから吐水される洗浄水の水流Ｗの側面のうち、使用者側Ｃの側面部分よりも使用者側Ｃに対して直交する横方向の側面部分の方が、電波放射口２７から放射される電波をより多く反射する。したがって、横方向に反射される電波の方が、使用者側Ｃへ反射される電波よりも多くなる。これにより、図２２の例では、図１８と比べて、長さＲ４が長さＲ２よりも短く（Ｒ４＜Ｒ２）、幅Ｗ４が幅Ｗ２よりも大きい（Ｗ４＞Ｗ２）。このように、図２２の例では、吐水口の断面形状を変更することにより、吐水口２６ａと電波放射口２７によって、検知範囲の横方向及び厚さ方向（放射方向及び横方向と直交する方向）の長さの相対比を変更し、吐水中の検知範囲の偏平度合いを調整することができる。また、吐水口２６ａの長さｒ１，ｒ２を独立的に変更することにより、検知範囲の横方向及び厚さ方向の絶対長さをそれぞれ調整することもできる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の横方向形状及び厚さ方向形状の調整手段として機能する。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、吐水口部において、水管２０が連通管１０の内周面の最下部分（すなわち、使用者側Ｃと反対側の内周面）に当接しているが、これに限らず、水管２０が内周面の最上部分（すなわち、使用者側Ｃの内周面）に当接した構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 自動水栓装置
２ シンク
３ 基台
１０ 連通管
１１ 内側面
１２ 固定部材
２０ 水管
２６ 吐水口
２７ 電波放射口
２８ 反射部材
４０ 電波センサ
５０ 制御部
Ａ 吐水方向
Ｂ１，Ｂ２ 放射方向
ａ１，ａ２ 検知範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動水栓装置に関し、特に電波センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電センサを用いて吐水・止水を自動的に行う自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような自動水栓装置では、連通管の先端部分に光電センサが内蔵されている。使用者が光電センサの検知範囲内に手を差し入れると、光電センサが手の存在を検知し、これにより、吐水口からの吐水が自動的に開始される。一方、使用者が検知範囲から手を引き抜くと、光電センサが手の存在を検知しなくなるので、吐水口からの吐水が自動的に停止される。
【０００３】
また、このような自動水栓装置では、使用者は、使用時に吐水口に向けて様々な方向から手を進入させることが考えられる。一方、光電センサは指向性が強いため、これら様々な方向から差し入れられる手を光電センサで確実に検知するためには、光電センサの検知範囲を確実に手が来る吐水口近傍に配置する必要があった。このため、光電センサを用いた自動水栓装置では、吐水口に到達してから手が光電センサに検知されることになり、応答性を高めることができなかった。
【０００４】
一方、光電センサの代わりに、検知範囲が広い電波センサ（マイクロ波センサ）を用いた自動水栓装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されており、電波センサから放射される電波ビームの方向が上方に向いて放射されるように設定されている。
【０００５】
電波センサは光電センサよりも指向性が広く検知範囲が広い。したがって、電波センサを用いた自動水栓装置では、様々な方向から手が吐水口に向けて進入してきても、手が吐水口に到達する前に手を検知することができ、応答性を高めることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の自動水栓装置では、電波センサがシンク側に配置されているので、吐水口付近の電波強度を高めようとすると、吐水口付近だけでなく、水栓装置の周囲でも電波強度が高まり、必要以上に検知範囲が広くなってしまう。これにより、電波センサをシンク側に配置した自動水栓装置では、手洗い中の石鹸の手もみ動作、手洗い終了後の水切り動作、シンクからの水跳ね等に反応して、誤吐水が生じ易いという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、連通管内に水管と導波管を並設し、この導波管を通して電波を電波センサから吐水口部まで導く自動水栓装置を提案している（特許文献３参照）。この構成では、止水中は、吐水口に向けて如何なる方向から手が延びて来ても、吐水口付近に手が位置したタイミングで吐水が開始されるように、吐水口周辺に理想形状の検知範囲を設定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−３６０９２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１９８９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に記載の電波式自動水栓装置では、吐水から止水への切り替えが難しいという問題があった。すなわち、吐水中に手洗いをしている状態では、洗浄水中での手洗い動作が検知され吐水が継続される。ところが、手洗いが終了して手を洗浄水から引き抜いた状態において、洗浄水がシンクの底面と衝突して水跳ねを生じると、これが検知され吐水が継続されてしまうという問題があった。
【００１０】
すなわち、一般に、電波センサを用いた自動水栓装置では、シンクからの水跳ねを手の動きと誤検知し易いため、手洗い終了後に洗浄水が自動的に止水しないという不具合が生じ易い。水跳ねがあっても確実に止水するため、吐水から止水へ切り替えるための判定閾値（止水閾値）を水跳ねの影響を受けた検出信号の大きさよりも大きな値に設定するのが一般的なやり方である。換言すると、止水閾値を高めに設定すると、実質的に電波センサの検知範囲が狭くなるので、吐水口近傍に電波放射口が設けられている自動水栓装置では、検知範囲がシンクの底面から遠ざかることになり、水跳ねを検知し難くなる。
【００１１】
しかしながら、本発明者は、このやり方では以下のような問題が生じることを見出した。すなわち、歯ブラシやコップ等の樹脂製品は、電波の反射率が低いので、上述のように止水閾値を高めに設定し過ぎてしまうと、このような樹脂製品を検知できなくなり、例えば、歯ブラシを洗浄中に吐水が停止してしまう。
【００１２】
また、止水期間と吐水期間の間で、電波強度を切り替える制御や、電波の指向性を変更する機構を組み入れるやり方も考えられるが、これらのやり方は、コストアップになると共に、機構の組み入れにより水栓装置にとって大切なデザインの自由度を大きく損ねることになる。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電波センサを用いた自動水栓装置であって、簡単な構成により、確実に吐水から止水への切り替えが可能であり、止水遅れのない自動水栓装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、連通管内に配置され、水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知するための電波センサと、電波センサの検出信号に基づいて吐水弁の開閉を切り替えて、吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御手段と、を備えた自動水栓装置において、連通管内面と水管との間に形成した電波を通過させるための電波通過用空間と、水栓本体の基端部側に設けられ、電波通過用空間に電波を放出するように配置された電波センサと、電波通過用空間に連通し、連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために吐水口部に形成された電波放射口と、電波放射口から放射される電波の指向性を決定するための指向性決定手段と、を備え、制御手段は、電波センサの検出信号が所定の止水閾値より小さい場合に、吐水口からの洗浄水を止水するように構成されており、止水閾値は、吐水口からの洗浄水が妨げられることなくシンクの底面に到達している状態における水流を検知する場合の電波センサの検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に差し入れられている手を検知する場合の電波センサの検出信号よりも小さく、指向性決定手段は、電波放射口から放射された電波により、止水中において、吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿って電波センサの第１検知範囲を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流と電波との干渉により、電波を洗浄水の水流によって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は第１検知範囲よりも吐水方向において短い第２検知範囲を形成するように構成されており、指向性決定手段は、吐水中に第２検知範囲内の吐水口に近い位置に差し入れられた手よりも電波反射率の低い検知物体を検知する場合の電波センサの検出信号が止水閾値を超えるように、第２検知範囲を形成するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明者は、上記課題を解決するため、歯ブラシ等の洗浄行為と、手の洗浄行為の相違に着目した。すなわち、手洗いは、吐水口から比較的離れた遠い位置で行われるのに対し、歯ブラシは、洗浄水の勢いの強い吐水口付近の近い位置で洗浄される。
そして、本発明では、先ず、止水閾値を、洗浄水が妨げられずにシンクの底面に到達している状態での検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に手を差し入れた状態での検出信号よりも小さくなるように設定し、さらに、止水閾値を、吐水中に低電波反射率の歯ブラシを、吐水口から比較的離れた手洗い位置（遠い位置）ではなく、吐水口の近く（近い位置）に差し入れて洗浄されている状態の検出信号よりも小さくなるように設定している。
【００１６】
しかし、このように止水閾値を設定しただけでは、歯ブラシを検知できるが、シンク２からの水跳ねも検知してしまうおそれがある。すなわち、止水閾値が十分に高い値に設定されないおそれがあるので、実質的に検知範囲が広く、水跳ねを検知してしまう場合がある。
このため、本発明では、指向性決定手段によって、吐水中の検知範囲を止水中の検知範囲よりも吐水方向に短くするように、電波を洗浄水の水流によって減衰及び反射させている。これにより、シンク付近の水跳ねの検知を防止することができる。
【００１７】
さらに、本発明では、上述のように吐水中の検知範囲を吐水方向に短く設定した場合であっても、吐水中に歯ブラシを吐水口付近に差し入れた状態の検出信号が止水閾値を超えるように、指向性決定手段によって、吐水中の検知範囲を調整するように構成されている。すなわち、検知範囲が吐水方向において短くなっても、電波放射口に隣接した吐水口付近に存在する電波強度の強い部分によって歯ブラシを検知させることにより、検出信号が止水閾値を超え、歯ブラシを検出することが可能となる。これにより、歯ブラシの洗浄中に吐水を継続させることができる。また、検知範囲が吐水方向に短くなっても、手洗い行為によって、検知には十分な電波を反射させることができるので、手洗い中においても吐水を継続させることができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、止水中及び吐水中にかかわらず、電波を電波放射口から所定の固定方向に放射させるが、吐水中は、吐水口から吐水された洗浄水の水流と電波との干渉によって第２検知範囲が形成される。
このように構成された本発明によれば、電波強度の変更や可動部材による放射方向の変更等を行うことなく、洗浄水の水流を電波に干渉させるという簡単な構成のみによって、吐水中の電波の指向性を止水中の電波の指向性と異ならせて、誤止水を防止することができる。
【００１９】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、電波放射口から放射される電波を、吐水口の周囲を覆うように放射させ、吐水中において、電波が放射されている空間内に吐水口から吐水された洗浄水の水流を通過させて、電波を洗浄水の水流の周面に干渉させることにより、電波と洗浄水との干渉面積を大きくするように構成されている。
このように構成された本発明によれば、放射される電波が吐水口の周囲を覆うように予め設定するという簡単な構成によって、吐水中に確実に電波と洗浄水とを干渉させ、且つ、干渉面積を大きくすることができる。これにより、吐水の有無によって、放射された電波の電波強度を大きく変えることができ、それに応じて、吐水及び止水の応答性能を大きく変更することができる。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、水管は、その外面が電波を透過せず、水管内の洗浄水と電波が干渉しないように構成されており、指向性決定手段は、吐水中において、吐水口の外部で電波を洗浄水に干渉させるように構成されている。
水栓本体内では電波伝播空間が狭く、電波強度が高くなっている。この電波伝播空間内で洗浄水と電波が干渉すると、外部へ放射される電波の電波強度が大幅に低下する。電波強度が低下すると検知範囲が狭くなり、吐水から止水へ切り替えるためには都合がよい。しかしながら、電波強度が低下すると、歯ブラシ等の樹脂製品から検知に必要な十分な大きさの反射波を得ることができなくなり、歯ブラシ等の洗浄中に誤止水してしまう。したがって、本発明によれば、水管内の洗浄水と電波との干渉を防止して、樹脂製品に対する電波強度を維持しつつ、吐水口の外部における洗浄水と電波との干渉を利用して、水跳ねに対する誤検知を確実に防止することができる。
【００２１】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、電波放射口から放射された電波を吐水口から吐水された洗浄水と干渉させて減衰させることにより、吐水中は止水中よりも吐水口側に小さい第２検知範囲を形成するように構成されると共に、電波を洗浄水と干渉させて反射させることにより、第２検知範囲を、洗浄水がシンクの底部に着水する吐水着水位置から離れた位置に向かわせるように構成されている。
吐水中の検知範囲を小さくするためには、洗浄水の水流と電波との接触面積を大きくして減衰量を大きくすればよいが、減衰量の調整が難しい。このため、本発明によれば、電波の減衰に加えて、電波と洗浄水の水流との干渉により電波を反射させ、洗浄水の着水位置から離れるように検知範囲を方向付けるという簡単な構成で、水跳ねによる誤検知を確実に防止することができる。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、電波センサは、吐水中及び止水中に関わらず、送信する電波の強度が固定されている。
本発明によれば、止水中及び吐水中における最適な検知範囲を形成するために、電波センサからの電波の強度を変更することが不要であり、洗浄水と電波との干渉のみによって検知範囲の最適化を実現することができる。
【００２３】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、少なくとも吐水口近傍において、第１検知範囲の吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、検知範囲の中心部の電波が洗浄水によって減衰されないので、少なくとも吐水口付近では、電波強度の高い部分における電波強度の低下を抑制して、歯ブラシ等の樹脂製品を吐水口付近で洗浄する際に吐水を継続させつつ、吐水方向においては検知範囲を縮小させることができる。
【００２４】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、吐水方向に沿って、第１検知範囲の吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、洗浄水の水流が検知範囲の中心部から片寄った部分で吐水方向に沿って干渉するので、吐水中は検知範囲を吐水口側に確実に縮小させて、水跳ねの誤検知を防止することができる。
【００２５】
また、本発明において好ましくは、指向性決定手段は、吐水口近傍において、第１検知範囲の吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、吐水方向に沿って、中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されており、吐水口に近いほど洗浄水の水流は中心部に近く、吐水口から離れるほど洗浄水の水流は中心部から離れるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、吐水口から離れるに従って、電波の減衰が抑制されるので、検知範囲が過度に縮小されることが防止され、これにより、吐水口から離れた位置での手洗い動作中において誤止水が発生することを防止するように検知範囲を最適化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電波センサを用いた自動水栓装置において、簡単な構成により、確実に吐水から止水への切り替えが可能であり、止水遅れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態における止水中の自動水栓装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における吐水中の自動水栓装置の全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態における自動水栓装置の使用状態を上側から見た説明図である。
【図４】本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水口付近の断面図である。
【図５】導波管の肉厚とアンテナゲインの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における自動水栓装置の電波放射口を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の断面図である。
【図８】本発明の実施形態における吐水口付近の電波の説明図である。
【図９】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における自動水栓装置の連通管の入口部分の正面図である。
【図１１】本発明の実施形態における検出信号の時間変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態における検出信号の時間変化の具体例を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態における自動水栓装置の止水中における説明図である。
【図１４】本発明の実施形態における吐水口付近の止水中の電波強度分布を示す図である。
【図１５】反射部材が内場合の吐水口付近の電波強度分布を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態における自動水栓装置の吐水中における説明図である。
【図１７】本発明の実施形態における吐水口付近の吐水中の電波強度分布を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態における自動水栓装置の検知範囲の説明図である。
【図１９】本発明の実施形態における吐水口付近の電波強度分布を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態における吐水口付近の電波強度分布を示す図である。
【図２１】本発明の改変例における自動水栓装置の検知範囲の説明図である。
【図２２】本発明の改変例における自動水栓装置の検知範囲の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施形態による自動水栓装置を説明する。
図１は、本実施形態の自動水栓装置１が、洗面台に取付けられた状態を示している。洗面台は、所定の凹部形状を有するシンク２と、基台３とを有している。シンク２の底面には、排水口２ａが設けられている。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の自動水栓装置１は、基台（支持体）３に基端部が固定され使用者側Ｃに向けて延びる連通管（スパウト）１０及び吐水弁３０を備えた水栓本体１Ａと、連通管１０内に挿入された水管２０と、使用者の存在又は使用の有無を含む使用者の動作状態を検出するための電波センサ４０と、吐水弁３０の開閉動作を制御する制御部５０とを備えている。
【００３０】
連通管１０は、中空の管部材であり、例えば鋼材等の金属材料で形成されている。連通管１０は、少なくともその内面が電波を反射する材料で形成されている。連通管１０は、基台３から鉛直方向に延びた後、先端開口がシンク２の底面を向くように湾曲した形状を有している。連通管１０の出口部分は、斜め下方向を向いている。
【００３１】
水管２０は、吐水弁３０に連結され、水栓本体１Ａの端部である吐水口部に形成された吐水口２６へ洗浄水を供給する。水管２０は、全体として可撓性を有する管状部材であり、先端部に取り付けられた吐水キャップ２１と、フレキシブル管２２から構成されている。吐水キャップ２１の吐水口２６から、洗浄水が斜め下方向の吐水方向Ａに吐出され、これにより、洗浄水は受水部であるシンク２の底面に向けて供給される。
なお、本実施形態では洗浄水が吐水口２６から斜め下方向に吐出されるように構成されているが、洗浄水が吐水口２６からほぼ真下に向けて吐出されるように構成してもよい。
【００３２】
フレキシブル管２２は、可撓性を有する管状部材であり、少なくとも連通管１０内において、フレキシブル管２２の外面は、電波を反射する材料（例えば、金属材料）で形成されている。
フレキシブル管２２は、その上流端に吐水弁３０が直接的又は間接的に接続され、下流端に吐水キャップ２１が接続されている。
【００３３】
また、本実施形態では、フレキシブル管２２を用いているが、可撓性及び電波透過性を有するチューブで、吐水キャップ２１と吐水弁３０とを連結してもよい。この場合、チューブの外面の全域に、電波を反射する金属材料等の反射部材（例えば、アルミニウム箔）を配置することが望ましい。
【００３４】
吐水弁３０は、電磁弁であり、制御部５０からの制御信号により、開閉動作を行うように構成されている。また、吐水弁３０は、定流量弁であり、開動作時には一定流量の洗浄水が吐水口２６に向けて供給される。
【００３５】
電波センサ４０は、水栓本体１Ａ内に配置され、かつ、水栓本体１Ａの基端部側に設けられている。本実施形態では、電波センサ４０は、連通管１０の基端部側に固定されている。電波センサ４０は、マイクロ波ドップラーセンサである。使用周波数は、例えば約１０ＧＨｚ又は約２４ＧＨｚである。図９に示すように、電波センサ４０は、センサ本体部４１と、センサ本体部４１に取り付けられた電波導入出部４２を備えている。センサ本体部４１は、局部発信器，送信アンテナ，受信アンテナ，混合器（検波器）等を有する電子部品である。電波導入出部４２は、センサ本体部４１から外部へ電波を放射すると共に、外部からセンサ本体部４１へ反射波を導入する中空の金属製部品である。
【００３６】
センサ本体部４１は、局部発振器で生成したマイクロ波（送信信号）を送信アンテナから電波導入出部４２を介して外部へ放射し、対象物（例えば、人の手）で反射したマイクロ波（反射波）を電波導入出部４２を介して受信アンテナで受信する。そして、電波センサ４０内の混合器（検波器）が、この反射波と送信信号とを混合し、ドップラー信号を検出するように構成されている。
【００３７】
対象物が静止している場合は、送信波と反射波の周波数が同一であるので、電波センサ４０は対象物の有無を検出しにくい。しかしながら、対象物が動いている場合は、反射波の周波数が変化するため、混合器の出力に差分信号があらわれる。この差分信号により、電波センサ４０は、対象物の有無及び移動方向（接近又は離反）を検出し、検出信号（図１１参照）を制御部５０へ出力する。検出信号は、対象物の移動速度に応じた周波数成分を有する速度信号であり、移動している対象物が存在することをあらわすものである。
【００３８】
制御部５０は、マイコン等で構成されており、電波センサ４０から検出信号をフィルタ回路５１を介して受け取る。制御部５０は、図１１に示すように、基準値（例えば０Ｖ）に対して、ある電圧閾値（絶対値）以上の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を開状態にする駆動信号を出力し、基準値に対して、ある電圧閾値（絶対値）未満の信号値を有する検出信号を受け取ると、吐水弁３０を閉状態にする駆動信号を出力するようにプログラムされている。すなわち、制御部５０は、電圧閾値に対する検出信号の信号値に基づいて後述する電波センサ４０の検知範囲を決定している。これにより、対象物が検出されているときには、吐水弁３０が開状態に保持され吐水状態となる。一方、対象物が検出されていないときは、吐水弁３０が閉状態に保持され止水状態となる。
【００３９】
フィルタ回路５１は、所定の周波数範囲の検出信号のみを通過させるバンドパスフィルタを有する。このフィルタ回路５１により、人の手の動きに対応する周波数範囲の検出信号のみが制御部５０へ送られるので、誤検出を抑制することができる。
【００４０】
図１２に検出信号の具体例を示す。
図１２（Ａ）は吐水口２６から洗浄水が吐水されている状態（洗浄水が妨げられずにシンク２の底面に到達している）、図１２（Ｂ）は樹脂製のコップに水を溜めている状態、図１２（Ｃ）は洗浄水の水流中で両手を洗っている状態に対応している。図１２では、基準値が約２．５Ｖである。
【００４１】
本実施形態では、制御部５０は、２つの閾値を有している。すなわち、吐水を開始するための吐水開始閾値Ｔｓと、吐水を停止する止水閾値Ｔｔである。なお、図１２では、これら閾値は、基準値を中心とした範囲で示されている。
制御部５０は、止水中において検出信号の振幅が吐水開始閾値Ｔｓ以上になると吐水を開始する制御を行い、吐水中に検出信号の振幅が止水閾値Ｔｔ未満になると吐水を停止する制御を行う。
【００４２】
図１２（Ａ）に示すように、止水閾値Ｔｔは、洗浄水が妨げられずにシンク２の底面に到達する場合に検知される小さな検出信号の振幅よりも大きな値に設定されている。また、止水閾値Ｔｔは、洗浄水中で手洗いをしている場合に検知される大きな検出信号の振幅よりも小さな値に設定されている。これにより、手洗い終了後の検出信号は止水閾値Ｔｔよりも小さくなるので、制御部５０は、手洗い終了後に吐水を停止することができる。
また、図１２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、コップに水を溜めるときや、手洗い動作中には、止水閾値Ｔｔよりも大きな振幅の検出信号が検知され、制御部５０は吐水を継続させることができる。これにより、コップに水を溜めている動作中や、手洗い動作中に吐水が停止されることがない。
【００４３】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の電波センサ４０による検知範囲の概略について説明する。自動水栓装置１は、吐水口２６からの洗浄水の吐水の有無に応じて、電波センサ４０の検知範囲が変更されるように構成されている。
図１及び図３（Ａ）は、止水中の検知範囲ａ１を示している。検知範囲ａ１は、吐水口２６付近から放射方向Ｂ１（吐水方向Ａ）に沿って細長く延びるように形成される。また、コップからシンク２に流された水を検知しないように、検知範囲ａ１の下端は、シンク２の底面に到達しないように設定されている。
【００４４】
一方、図２及び図３（Ｂ）は、吐水中の検知範囲ａ２を示している。本実施形態では、吐水口部からは、止水中及び吐水中にかかわらず、所定の固定方向に電波が放射されるように構成されているが、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも大きさが小さくなり、これにより吐水方向Ａに沿った長さ、及び、使用者Ｕへ向かう方向Ｃに沿った長さが短くなるように形状が変更される。また、検知範囲ａ２は、その放射方向Ｂ２がシンク２の底面への洗浄水の着水位置から使用者側Ｃに離れた位置に向けられるように形状が変更される。これにより、検知範囲ａ２は、水流Ｗの下側の領域が小さくなり、シンク２の底面に当たって水跳ねした洗浄水を検知しなくなる。また、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも横方向Ｄに幅が広げられる。なお、以下の説明において、横方向Ｄを、幅方向、又は単に横方向ということがある。
【００４５】
以下に、本実施形態の自動水栓装置１の細部の構造について説明する。
まず、本実施形態の連通管１０について説明する。本実施形態では、連通管１０が電波の導波管として機能するように、内径及び長さ等が設定されている。すなわち、電波センサ４０から放射された送信電波は、連通管１０の内面と水管２０の外面との間に形成された電波を通過させるための電波通過用空間内で、連通管１０の内面及び水管２０の外面で反射を繰り返して下流側へ伝播し、連通管１０の先端で吐水口２６近傍に設けられた電波放射口２７からシンク２へ向けて放射される（図４の放射方向Ｂ１参照）。また、人の手で反射された電波（反射波）は、電波放射口２７から連通管１０内へ入り、連通管１０内を伝播して、電波センサ４０で受信される。
【００４６】
この構造により、本実施形態では、水管２０が挿入された剛体である連通管１０内に、導波管を組み込む必要がなくなり組立性が良好となる。また、本実施形態では、導波管が不要であるので、小型化を図ることができると共に、製造コストを低減することが可能となる。さらに、本実施形態では、電波センサ４０を連通管１０の先端部分以外に配置することができるので、連通管１０の先端部分を特に小型化することができる。なお、電波センサ４０は、連通管１０の外部に配置することが望ましいが、連通管１０の内部に配置することも可能である。
【００４７】
本実施形態では、止水中において、図１３に示された検知範囲ａ１内の対象物を検知できるように、連通管１０の電波放射口２７から放射される電波ビームパターンが設定されている。詳しくは、この検知範囲ａ１は、放射方向Ｂ１に指向性を有しており、放射方向Ｂ１に沿って細長く延びるように設定されている。本実施形態では、この放射方向Ｂ１は吐水方向Ａとほぼ一致している。
【００４８】
本実施形態では、このような止水中における検知範囲ａ１を形成するように、自動水栓装置１には指向性決定手段が設けられている。本実施形態では、この指向性決定手段は、以下のように反射部材２８と、連通管１０内（すなわち、電波放射口２７内）に水管２０を配置した二重管構造を含んでいる。
【００４９】
次に、図４及び図５に基づいて、反射部材２８を説明する。本実施形態では、連通管１０の電波放射口２７に別体部品である環状の反射部材２８が取り付けられている。この反射部材２８は、電波を反射する材料で構成されており、本実施形態では、金属材料で形成されている。反射部材２８は、反射面（反射部）２８ａを有している。反射面２８ａは、シンク２側を向く環状面である。本実施形態では、反射部材２８の壁（径方向の厚さ）は、連通管１０の壁（径方向の厚さ）よりも厚く設定されている。
【００５０】
図５（Ａ）は、断面矩形の導波管（図５（Ｂ）参照）から出力される電波センサのアンテナゲインを示している。図５（Ａ）は、導波管の出口部分の壁の肉厚ｔを変化させた場合に、肉厚ｔが厚くなるにしたがって、アンテナゲインが増大していることを示している。これは、肉厚ｔが大きくなるにしたがって、電波ビームが鋭くなり、放射方向への指向性が増していることを示している。
【００５１】
単なる管体から電波が放射される場合、その電波ビームパターンは、無指向性に近く、球状に広がるようになる。このため、本実施形態では、図５の結果に基づいて、電波放射口２７に反射部材２８を取り付けている。この反射部材２８の壁の厚さは、連通管１０の内径に応じて、検知範囲ａ１が形成されるように設定されている。
【００５２】
反射面２８ａは、連通管１０内を伝播してきた電波が、連通管１０を出た後に連通管１０の上流側（放射方向Ｂ１と逆方向）へ回り込むことを抑制すると共に、電波の指向方向を設定する。すなわち、反射面２８ａが、上流側へ進もうとする電波をシンク２の底面の方向へ反射させて当該方向へ指向方向を差し向け、電波ビームパターンに放射方向Ｂ１の指向性を持たせる役割を果たす。このように、反射部材２８は、放射方向Ｂ１へ電波ビームパターンを鋭くして、適切な放射パターンを形成する機能を有する。
【００５３】
本実施形態では、反射部材２８により、電波を吐水方向Ａに沿って集中させることにより、検知範囲ａ１内の電波強度のより強い領域で樹脂製の歯ブラシやコップ等の電波を透過し易い対象物を検知することができる。一方、検知範囲ａ１は、吐水口２６から離れた位置にある手を誤検知することによる誤った吐水をさせないように、吐水方向Ａに沿うように細長く設定されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、連通管１０の先端に、別体の反射部材２８を取り付けているが、反射部材２８を取り付ける代わりに、連通管１０の先端部分の肉厚を厚く形成してもよい。さらには、電波の回り込みを抑制できる程度に連通管１０の肉厚が厚ければ、別体の反射部材を取り付けたり、連通管１０の先端部分のみを厚く形成しなくてもよい。
【００５５】
次に、図６−図８を参照して、二重管構造について説明する。図６は、連通管１０の出口部分（下流端部分）を示しており、図７は、連通管１０の任意の途中部分でのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図（図１参照）である。
本実施形態では、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接するように配置されている。図１から分かるように、連通管１０の出口部分は、シンク２の底部に向かって斜め下方へ延びている。また、連通管１０の出口部分が延びる方向に、自動水栓装置１を使用する際に使用者が立つ位置が設定されている。
【００５６】
したがって、連通管１０の出口部分において、水管２０は、連通管１０の内側面１１の内（もしくは電波放射口２７の内面の内）、使用者の存在する方向Ｃ（図４及び図６参照）とは真逆方向に位置する内側面１１の部分に当接されている。また、図７に示すように、連通管１０の他の部位においても、水管２０は、連通管１０の内側面１１に当接している。
本実施形態では、電波放射口２７付近において、水管２０が連通管１０の内部に配置された二重管構造により、電波ビームパターンが調整されている。
【００５７】
本実施形態では、上記構成により、外形が略円形の電波放射口２７から放射された電波が、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流の周囲に回り込んで干渉し易くなっている。特に、電波は、水流の使用者側Ｃの側面と、水流の横方向の両側面に干渉し易くなっている。
【００５８】
また、図６では、吐水口２６（又は水管２０）の直径が、電波放射口２７（又は連通管）の内径の半分より小さいが、図８に示すように、吐水口２６の直径を電波放射口２７の内径の半分よりも大きく構成してもよい。図８の構成によれば、電波は、水管２０の外周面と連通管１０の内周面との間に形成された電波放射用の実質的に細長い窓から外部へ放射される。この細長い窓が、電波放射口２７の実質的な電波放射部位を構成している。
【００５９】
図８の例では、連通管１０と水管２０の間の空間を伝播する電波の電界成分又は偏波面（矢印で示す）が、水管２０の外周面と略直交するように、連通管１０に対する水管２０のサイズ、又は、電波放射口２７に対する吐水口２６のサイズが設定されている。すなわち、図８に示すように、細長い窓は、縦方向Ｌに対して横方向Ｈの長さが長く、方形導波管の断面形状を湾曲させたものとみなせる。このため、図８の電波モードは、例えば、方形導波管内のＴＥ０１モードに類似する。
【００６０】
したがって、本実施形態では、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流Ｗに対して、電波の電界成分を直交状態で干渉させることができる。これにより、洗浄水の水流Ｗに電波が干渉すると、電波の減衰及び反射特性が高められ、吐水中の電波の指向性を設定し易くすることができる。特に、電界成分が直交状態で水流Ｗに干渉することにより、電波が水流Ｗの表面で反射され易くなる。
【００６１】
次に、図９及び図１０を参照して、連通管１０の入口部分（上流端部分）の構造について説明する。図９は側面から見た断面図であり、図１０は下方から見た図である。ただし、図９では、水管２０及び電波センサ４０の図示が省略されている。
【００６２】
図９及び図１０に示すように、連通管１０の入口部分内には、固定部材１２が、連通管１０を塞ぐようにネジ１３により固定されている。固定部材１２は、外形寸法が連通管１０の内径寸法とほぼ等しい部材であり、電波を反射する材料で形成されている。本実施形態では、固定部材１２は、鋼材等の金属材料で形成されている。
【００６３】
固定部材１２は、円形の開口孔１２ａ及び矩形の開口孔１２ｂが形成されている。固定孔１２ａの内径寸法は、水管２０の外形寸法にほぼ等しく、固定孔１２ｂの内寸法は、電波センサ４０の電波導入出部４２の外寸法にほぼ等しい。水管２０，電波センサ４０は、それぞれ、これら開口孔１２ａ，１２ｂに挿入されて固定されている。水管２０は、開口孔１２ａに固定された状態で、連通管１０の内側面１１に当接している。
【００６４】
固定部材１２は、吐水弁３０が閉じたときに発生するウォータハンマー現象に起因する水管２０の振動を低減するための振動低減手段として機能する。すなわち、吐水弁３０が閉じたときに吐水弁３０から水管２０を通じて下流側に伝達される振動は、固定部材１２を介して、水管２０よりも質量が大きい連通管１０及びシンク２の基台３へ伝達される。これにより、振動が水管２０の下流へ伝達されることを遮断し、連通管１０内での水管２０の振動を抑制することができる。振動が抑制されるので、電波センサ４０が、人の手の存在を誤って検知してしまうことを抑制することができる。
【００６５】
また、水管２０，電波センサ４０及び連通管１０が固定部材１２によって固定的に結合されているので、水管２０から伝達された振動の影響によって、水管２０，電波センサ４０及び連通管１０を同調して振動させることができる。これにより、水管２０，電波センサ４０及び連通管１０の相対的な振動又は変位が抑制されるので、電波センサ４０が、人の手の存在を誤って検知してしまうことをさらに抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、電波センサ４０の電波導入出部４２の先端開口４２ａが固定部材１２よりも下流側に位置するように、電波導入出部４２が固定部材１２に挿入され、固定部材１２に固定されている。電波導入出部４２の先端開口４２ａが、連通管１０との間の電波の出入口である。よって、ウォータハンマー現象により固定部材１２に振動が伝わっても、電波センサ４０は、固定部材１２の振動を検知し難くなり、誤検知を抑制することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、振動低減手段として固定部材１２を配置しているが、振動を吸収及び抑制する任意のダンパ部材を、振動低減手段として吐水弁３０と連通管１０との間で水管２０に取り付けても良い。
【００６８】
また、水管２０を連通管１０の内側面１１に当接させるための固定部材を連通管１０内の適宜な箇所に配置してもよい。この場合、固定部材は、固定部材１２とは異なり、電波透過性を有する材料（例えば、樹脂等）で形成することが望ましい。固定部材１２は、その表面が電波を反射する材料で形成されているので、電波導入出部４２から連通管１０内に導入された電波のうち、上流側に向かう電波を下流側へ反射させることができる。これにより、電波放射口２７から放射される電波の放射強度が高レベルに保持される。
【００６９】
次に、本実施形態の自動水栓装置１の作用について説明する。
図１３は、止水中の状況を示している。図１３（Ａ）には、電波センサ４０の検知範囲ａ１が示されている。この検知範囲ａ１は、止水中において、連通管１０の電波放射口２７から放射される電波ビームにより対象物を検知できる範囲を示している。
【００７０】
本実施形態では、止水中において、電波放射口２７から放射される電波ビームの空間的な放射パターンが、指向性決定手段により、放射方向Ｂ１に指向性を有するように設定されている。なお、本実施形態では、止水中には、放射方向Ｂ１は、吐水口２６から吐水される洗浄水の吐水方向Ａとほぼ一致している。
【００７１】
したがって、止水中における電波ビームは、吐水方向Ａに沿って指向性を有し、検知範囲ａ１が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となるように設定されている。すなわち、検知範囲ａ１内において、等電波強度面が吐水方向Ａに沿って延びる楕円球体のような細長い形状となる。図１３（Ｂ）に示すように、放射方向Ｂ１に直交する検知範囲ａ１の断面は、ほぼ円形となっている。なお、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の矢印部分における検知範囲ａ１の断面図である。
【００７２】
本実施形態では、細長い楕円球状に延びる検知範囲ａ１は、放射方向Ｂ１における中間領域の断面（放射方向Ｂ１と直交する方向における断面）が最も大きく、中間領域から離れるにつれて断面が小さくなる。
【００７３】
なお、本明細書では、等電波強度面は、電波ビームの等しい電波強度を有する空間点を繋いで形成される面である。また、本明細書では、細長い形状は、楕円球体のように、ある方向の長さが、この方向と直交する任意の方向の長さよりも長い形状を意味している。
【００７４】
また、図１４は、図１３に対応しており、止水中に、電波放射口２７から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図１４にも、図１３（Ａ）と同様の検知範囲ａ１が示されている。
なお、図１５は、反射部材２８が無い場合の電波強度の分布を示している。図１５では、電波放射口２７から放射された電波は放射状に広がって球状に近い形状の検知範囲ａ４を形成すると共に、電波は電波放射口２７から連通管１０の後方（吐水方向Ａに対して逆方向）に回り込んでいる。これに対して、図１４（反射部材２８が有る場合）では、電波は放射方向Ｂ１への指向性が高められ、細長く延びるような検知範囲ａ１を形成すると共に、電波が連通管１０の後方に回り込まなくなっている。このように、反射部材２８を設けることにより、吐水方向Ａへの電波の指向性を高め、電波ビームパターンを鋭くすることができる。
【００７５】
検知範囲ａ１は、このような等電波強度面の内、反射波により電波センサ４０が有意に人の手の動きを検知できる最も外側の等電波強度面で画定される空間範囲である。使用者が手洗いのために、この検知範囲ａ１に手を差し入れると、電波センサ４０が手の動きを検知し、検出信号を制御部５０へ送信する。制御部５０は、検出信号を受け取ると、吐水弁３０へ駆動信号を送り、吐水弁３０を開状態に切り替える。これにより、手が吐水口２６近傍に到達するのに合わせて、洗浄水が吐水口２６からタイミング良く吐水される。
【００７６】
従来、光電センサを用いた自動水栓装置では、検知範囲が狭かったため、使用者の手の接近に合わせてタイミング良く吐水を開始できなかった。しかしながら、本実施形態によれば、吐水方向Ａに対して径方向に膨らむように検知範囲ａ１が設定されているので、如何なる方向から手が差し入れられても、吐水口２６から吐水方向Ａに延ばした延長線上に存在する洗浄ポイントに手が到達する前に、使用者の手の接近をより早く検知することができ、タイミング良く吐水を開始することが可能となる。
【００７７】
また、単に連通管１０の出口端部から電波が放射される場合には、電波ビームは検知範囲ｂのように、後ろ側に回り込むと共に、球状に広がるので、吐水口２６付近における使用者の水切り動作を検知してしまう（図１３（Ａ）参照）。
【００７８】
しかしながら、本実施形態では、止水中における検知範囲ａ１が、吐水方向Ａに向けて楕円球体のような縦長に設定されているので、吐水口２６からの距離が同じでも、洗浄ポイントの電波の放射強度を高くすることができる。よって、水切り動作が検知範囲ａ１の外側で行われることになるので、水切り動作中に、洗浄水が吐水されることを防止することができる。このように、本実施形態では、吐水させたい位置に存在する使用者の手を検知し易くすることができ、吐水してほしくない位置に存在する手を検知し難くすることができる。
【００７９】
図１６は、吐水口２６から洗浄水Ｗが吐水されている状況を示している。図１６（Ａ）には、吐水中に、電波ビームにより対象物の動きを検知できる検知範囲ａ２が示されている。
【００８０】
また、本実施形態では、吐水口２６から吐水された洗浄水と検知範囲ａ１の電波との干渉を利用して、電波の一部を減衰させると共に、電波を洗浄水によって反射させることにより、検知範囲ａ２を設定している。電波の減衰は電波の放射強度を弱めて放射パターン（検知範囲）を小さくし、電波の反射は電波の放射パターンの位置を変位させ、洗浄水の水流Ｗよりも上側又は使用者側Ｃへずらす。これにより、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１と一部領域が重なるが、異なった角度方向に延びて、検知範囲ａ１に対して位置が異なっており、検知範囲ａ２の少なくとも一部が検知範囲ａ１に対して空間的にずれている。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、電波と洗浄水との干渉によって電波が減衰及び反射する性質を利用して、吐水中の検知範囲ａ２を止水中の検知範囲ａ１に対して、大きさ，向き，形状等が異なるように設定している。これにより、本実施形態では、止水及び吐水の状況に応じて（洗浄水の吐出の有無によって）、適切な検知範囲が自動的に設定されるように構成されている。
【００８２】
なお、本実施形態では、吐水口２６からの洗浄水の水流Ｗは、止水中の検知範囲ａ１の略中央部を通過するので、検知範囲ａ１は吐水方向Ａにおける減衰量を、吐水方向Ａに直交する方向における減衰量よりも大きくすることができる。これにより、シンク２からの水跳ねやシンク２の底面を流れる水流を検知し難くなる。
【００８３】
本実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、吐水中において、放射方向Ｂ２の放射強度が相対的に大きくなり、かつ、検知範囲ａ２の放射方向Ｂ２の検知可能距離が検知範囲ａ１の放射方向Ｂ１の検知可能距離よりも短くなるように検知範囲ａ２を設定している。このとき、本実施形態では、電波センサ４０や制御部５０での電波強度等のパラメータを変更することなく、反射部材２８による電波の指向方向、電波と洗浄水の水流Ｗとの干渉の角度や程度、洗浄水の水流Ｗの流量、吐水口２６に対する電波放射口２７の寸法等を予め設定しておくことで、検知範囲ａ２の大きさ，位置（放射方向Ｂ２），形状等を設定している。したがって、本実施形態では、付加的な機能部品を必要とせず、吐水の有無のみによって検知範囲ａ１及びａ２を切り替えることができ、自動水栓装置１のデザイン自由度を損ねることなく、止水中及び吐水中に応じた所望の検知範囲を簡単な構成で実現することが可能である。
【００８４】
図１６に示すように、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも、使用者側Ｃに傾けられているので、検知範囲ａ２は、検知範囲ａ１よりも使用者側Ｃに近い空間を含んでいる。
また、図１７は、図１６に対応しており、吐水中に、電波放射口２７から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図１７にも、図１６（Ａ）と同様の検知範囲ａ２が示されている。図１６から、吐水中には、放射方向Ｂ２へ向く電波ビームパターンが形成されることが分かる。
【００８５】
図６に示すように、電波放射口２７は、吐水口２６に対して使用者側Ｃに相対的に偏って位置するように構成されている。すなわち、本実施形態では、吐水口２６が、電波放射口２７に対して使用者と反対側（すなわち、吐水口２６から水栓本体１Ａの基端部へ向かう方向）に片寄って位置するので（図４，図６参照）、洗浄水の水流Ｗは検知範囲ａ１のうち水栓本体１Ａの基端部側へ片寄った領域を通過する。よって、吐水中、電波放射口２７から放射される電波ビームは、洗浄水の水流Ｗによって使用者側Ｃへ向けて反射され、使用者側Ｃの放射方向Ｂ２に向き又は角度が変えられた検知範囲ａ２が形成される。
【００８６】
詳しくは、電波放射口２７内の領域の内、図６において吐水口２６の直上に位置する領域から放射される電波が、洗浄水によって放射方向Ｂ２又は使用者側Ｃに反射されるので、吐水中の検知範囲ａ２は、放射方向Ｂ２に向けられる。したがって、検知範囲ａ２が設定されることにより、検知範囲が全体的にシンク２から遠ざかり、使用者により近い空間が検知範囲に含まれるようになり、手を洗浄水の水流Ｗに差し入れている間は、検知範囲ａ２内に手が確実に存在するので、洗浄中には手を検知し続けることができる。
【００８７】
また、吐水口２６から斜め方向に吐水された洗浄水の水流は、重力によって、下流側ほど吐水方向Ａから離れていく（図２参照）。このため、洗浄水の水流は、シンク２の底面に近い下流側ほど、電波強度が高い中心部から一方側へ離れた位置を通過する。これにより、吐水口２６から離れた位置（シンク２の底面に近い位置）での電波の減衰が抑制され、検知範囲が吐水方向において縮小され過ぎることが防止される。よって、吐水口２６から遠い位置での手洗い動作を確実に検知して、吐水を継続させることができる。
【００８８】
また、吐水口２６は電波放射口２７内に配置されているので、電波放射口２７からの電波は、吐水口２６の周囲を覆うように放射される。これにより、吐水中は、電波が放射されている空間内を洗浄水の水流Ｗが通過するので、電波と洗浄水との干渉面積を大きくすることができる。
【００８９】
また、図６に示すように、吐水口２６は電波放射口２７の中心部から外れた位置にある。このため、少なくとも吐水口２６付近では、検知範囲ａ１，ａ２内において、最も電波強度が高い中心部分の電波が、洗浄水による減衰の影響を受け難い。このため、吐水口２６付近では電波強度の高い部分が維持されるため、歯ブラシ等の低電波反射率を有する樹脂製品を吐水中に確実に検知することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、上述のように洗浄水の水流Ｗは検知範囲ａ１のうち水栓本体１Ａ側に片寄った領域を通過する。よって、吐水中、検知範囲ａ１のうち、使用者側Ｃの上側領域よりも水栓本体１Ａ側に片寄った下側領域で、洗浄水Ｗにより電波を大きな割合で減衰させることができる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の上下方向における検知範囲の減衰比率を調整する上下方向の減衰比率調整手段として機能する。
【００９１】
また、図６に示すように、電波放射口２７は、吐水口２６の側方又は横方向にも位置している。この構造により、電波放射口２７内の領域の内、図６において吐水口２６の側方又は横方向に位置する領域から放射される電波ビームが、洗浄水の水流Ｗによって横方向に反射されるので、電波ビームの放射パターンが横方向に広げられる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の横方向形状の調整手段として機能する。一方、洗浄水の水流Ｗにより少なくとも電波の一部が減衰されるので、全体として検知範囲は小さくなる。例えば、電波ビームの放射パターンは、厚さ方向（放射方向及び横方向と直交する方向）にはむしろ小さくされる。これにより、図１６（Ｂ）に示すように、電波ビームの放射パターン（検知範囲ａ２）は、図１３（Ｂ）と比べると、放射方向Ｂ２と直交する断面が横方向に伸ばされたような偏平な形状となる。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の矢印部分における検知範囲ａ２の断面図である。
【００９２】
図１８（Ａ）は、吐水方向Ａに対して垂直な方向における止水中の検知範囲ａ１の断面を示しており、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）と同じ位置での吐水中の検知範囲ａ２の断面を示している。止水中は、電波放射口２７を吐水方向Ａから見たとき、検知範囲ａ１の断面は、電波放射口２７の中心からの半径が長さＲ１の円形であり、横方向の幅Ｗ１を有している。
【００９３】
一方、吐水中は、電波放射口２７から放射された電波は、図１８（Ｂ）において矢印で模式的に示されているように、洗浄水の水流Ｗによって反射する。これにより、検知範囲ａ２は、その断面が楕円形状に変形し、電波放射口２７の中心から使用者側Ｃの境界までの距離が長さＲ２であり、横方向に幅Ｗ２を有する。好ましくは、Ｒ２＞Ｒ１，Ｗ２＞Ｗ１である。なお、検知範囲ａ２は、洗浄水の水流Ｗに対して主たる部分は使用者側Ｃに位置し、使用者側Ｃとは反対の方向にはほとんど存在しない。
【００９４】
図１９は、図１８に対応しており、止水中（図１９（Ａ））及び吐水中（図１９（Ｂ））に、電波放射口２７から放射された電波の詳細な電波強度分布を示している。図１９にも、図１８と同様の検知範囲ａ１，ａ２が示されている。図１９から、吐水中には、電波が横方向及び使用者側Ｃへ広がっていることが分かる。
また、図２０（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ止水中，吐水中における電波放射口２７付近を上方から見た場合の電波強度分布を示している。図２０においても図１９と同様に、吐水中には、電波が横方向に広がっていることが分かる。
【００９５】
本実施形態では、上述の二重管構造において、電波放射口２７内で吐水口２６が、連通管１０の内面に当接又は近接するように、使用者側Ｃに対して反対側にずれて配置されている。このため、電波放射口２７から放射された電波が、洗浄水の水流Ｗの使用者側Ｃの側面部分へ向けて放射されることによって干渉が生じ、これに加えて、電波が洗浄水の水流Ｗの横方向の側面部分へ向けて放射されることによっても干渉が生じる。したがって、本実施形態では、検知範囲ａ２は、使用者側Ｃに向けて反射される電波によって使用者側Ｃへ広がると共に、横方向へ反射される電波によって横方向へも広がる。本実施形態では、検知範囲ａ２が、検知範囲ａ１よりも広い使用者側Ｃの検知領域を有するように、電波が使用者側Ｃに向けて反射されるので、止水中よりも吐水中の方が使用者側Ｃの空間でより検知し易くなる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の横方向形状の調整手段として機能することに加えて、検知範囲を使用者側Ｃへ広げる反射指向性決定手段としても機能する。
【００９６】
なお、本実施形態では、電波放射口２７内において、吐水口２６の使用者側Ｃの空間の方が、横方向の空間よりも広いので、吐水口２６の横方向から放射された電波よりも、吐水口２６の使用者側Ｃから放射された電波の方が、より多くの量が洗浄水の水流Ｗによって反射される。
【００９７】
本実施形態では、吐水中は検知範囲ａ２が、横方向に広げられ、かつ、上方又は使用者側Ｃに移動するので、手洗い中に手もみ動作等のために手を吐水口２６から横方向に又は上方向にずらしても、吐水を継続させることができる。これにより、手を洗い終わって確実に手が吐水口２６付近から離れるまでは、手を検知し続け、吐水状態に保つことが可能となる。
なお、本明細書では、幅方向又は横方向とは、連通管１０に正対した使用者の横方向を意味し、図１及び図２では紙面に垂直な方向であり、図６−図８では紙面の横方向であり、図３では横方向Ｄで示されている。
【００９８】
また、本実施形態では、上述のように、吐水中には、洗浄水の水流Ｗによる電波の減衰により電波ビームの検知範囲を狭くすると共に、洗浄水の水流Ｗによる電波の反射により電波ビームを上方へ変位させており、よって、吐水方向Ａにおいて、止水中と比べて吐水中の検知可能距離を短く設定している。すなわち、本実施形態の指向性決定手段は、減衰の程度を適宜に設定することによって（例えば、吐水口２６と電波放射口２７の大きさの比率の設定等）、検知範囲の吐水方向の長さを短くするための吐水方向減衰量調整手段として機能する。
【００９９】
また、本実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、吐水中、洗浄水の水流Ｗが電波放射領域、すなわち止水中の検知範囲ａ１を通過するように構成されている。この構成により、止水中の検知範囲ａ１に対して吐水中の検知範囲ａ２を、吐水方向Ａと直交する方向よりも吐水方向Ａにおいて大きな割合で小さくすることができる。すなわち、本実施形態では、吐水方向Ａに直交する方向よりも吐水方向Ａにおいて、検知範囲ａ２を縮小し易くすることができる。すなわち、本実施形態の指向性決定手段は、吐水方向とこの方向に直交する径方向における検知範囲の減衰比率を調整する吐水方向及び径方向の減衰比率調整手段として機能する。
【０１００】
本実施形態では、止水中は検知可能距離を長く設定することにより、使用者が遠い位置から吐水口２６に向けて手を接近させていっても、早期に手を検知して吐水を開始することができる。一方、吐水中は検知可能距離を短く設定することで、吐水口２６の近くにある手を確実に検知することができると共に、吐水口２６から遠く離れた手や水流の誤検知、及びこれに伴う止水遅れを防止することができる。
【０１０１】
また、図１６（Ａ）に示すように、吐水口２６から吐水された洗浄水の水流Ｗは、流量に応じて、シンク２に近い下流側ほど自然に流れが乱れる。すなわち、洗浄水Ｗは、シンク２側で粒状になり、水粒が径方向に広がる。また、シンク２から洗浄水が跳ね返ってくる。したがって、電波センサ４０が、洗浄水の水流Ｗの乱れや、跳ね返りの洗浄水を人の手の動きであると誤検知するおそれがある。
【０１０２】
しかしながら、本実施形態では、吐水中において電波ビームが下方又は水栓本体１Ａの基端部側で減衰し、かつ、上方又は使用者側Ｃへ変位し、検知可能距離が短く設定されるので、洗浄水Ｗの流れの乱れや跳ね返りの洗浄水に起因する誤検知を回避して、止水遅れを防止することができる。
【０１０３】
また、図６に示すように、電波放射口２７の一部に吐水口２６が配置されており、電波放射口２７は吐水口２６よりも幅方向の長さが大きいので、電波の一部は、止水中とほぼ同様に放射方向Ｂ１（すなわち吐水方向Ａ）に向けて放射される。これにより、使用者が容器に水を溜める場合には、吐水方向Ａに放射された電波が、容器内の水表面で反射されるので、電波センサ４０は、水表面の揺らぎによって対象物の検知を行うことができる。このため、容器への水溜め動作中において、吐水状態を継続させることができる。
【０１０４】
また、図６に示すように、吐水口２６が断面円形であるので、電波は、わずかではあるが、図６において吐水口２６の下側付近（真下を除く）からも放射方向Ｂ１に向けて放射される。これにより、電波ビームの放射パターンを縦方向（洗浄水Ｗの流れの下側を含む）にも確保できる。ただし、本実施形態では、吐水口２６が、図６において電波放射口２７の最下の内面部分に当接されているので、止水中に吐水口２６の真下方向に向けて電波が伝播することは抑制されている。したがって、止水後に吐水口２６から水滴が滴下したような場合であっても、この水滴の動きは検知されず、不必要に吐水が開始されることが防止されている。
【０１０５】
次に、本実施形態における止水閾値Ｔｔの設定方法について説明する。
手洗い終了後に洗浄水を確実に止水する際に障害となるのが、シンク２からの水跳ねである。すなわち、水跳ねの影響により、検出信号の振幅が大きくなってしまう。よって、水跳ねがあっても確実に止水するため、止水閾値を、水跳ねの影響を受けた検出信号の大きさよりも大きな値に設定すればよい。
【０１０６】
しかしながら、止水閾値を大きな値に設定すると、以下のような問題が生じてしまう。一般に、手洗いは、吐水口２６から比較的離れた位置で行われるが、歯ブラシは、洗浄水の勢いの強い吐水口２６の近くで洗浄される。したがって、止水閾値を大きな値に設定すると、実質的に検知範囲が狭くなるので、吐水口２６から離れた位置で行われる手洗いを検知できなくなって吐水が停止され、使い勝手が悪くなってしまう。また、歯ブラシは、電波の反射率が低い樹脂製の検知物体であるので、歯ブラシの検出信号は振幅が小さい。このため、止水閾値を大きな値に設定すると、歯ブラシが検知されなくなって吐水が停止されてしまう。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、歯ブラシ等の洗浄が吐水口２６から比較的離れた遠い位置ではなく、吐水口２６に近い位置で行われることを利用して、止水閾値Ｔｔを設定している。すなわち、吐水口２６から離れた遠い位置での手洗いを検知する場合の検出信号よりも小さく、且つ、妨げられずにシンク２の底面に到達する洗浄水の水流を検知する場合の検出信号よりも大きい範囲において、吐水口２６の近くに差し入れられた低電波反射率の検知物体（歯ブラシ等）を検知する場合の検出信号よりも小さい値に止水閾値Ｔｔを設定する。
【０１０８】
そして、本実施形態では、吐水中の検知範囲ａ２が、止水中の検知範囲ａ１よりも吐水方向Ａに短く、且つ、吐水方向Ａから離れる方向（放射方向Ｂ２）に向けられるように設定されるが、その際、吐水口２６に近い位置に差し入れられた歯ブラシを検知する場合の検出信号が設定された止水閾値Ｔｔを超えるように、検知範囲ａ２を設定する。このように、検知範囲ａ２と止水閾値Ｔｔを互いに調整して、最適な検知範囲ａ２及び止水閾値Ｔｔを最終的に決定することができる。
【０１０９】
このように、本実施形態では、検知範囲ａ２が検知範囲ａ１に対して縮小されることにより、シンク２の底面付近の水跳ねが検知されなくなり、手洗い終了後に確実に洗浄水を止水させることができる。また、吐水口２６から離れた位置で手洗いをした場合あっても、手洗いの状態では比較的大きな振幅の検出信号が検知され、且つ、止水閾値Ｔｔを高い値に設定していないので、手洗い中は吐水を継続させることができる。さらに、吐水口２６付近は、電波放射口２７に近く、電波強度の強い部分が存在するので、この電波強度の強い部分によって歯ブラシを検知し、吐水を継続させることができる。
【０１１０】
ここで、図２１に基づいて他の実施形態を説明する。この実施形態では、洗浄水の水流Ｗによる電波の減衰作用が顕著に現われる。この実施形態では、水管２０が連通管１０の中央を通過し、電波放射口２７の中央に吐水口２６が配置されている（図２１（Ｂ）参照）。水管２０の位置が電波放射口２７の中央にずれても止水中の検知範囲にはほとんど影響がない。このため、図２１（Ａ）に示された止水中の検知範囲は、図１３の検知範囲ａ１とほぼ同一である。
【０１１１】
一方、図２１（Ｃ）は、吐水中の検知範囲ａ３を示している。水管２０が電波放射口２７の中央に位置しているので、洗浄水Ｗは検知範囲ａ１の中心軸上を通過し、電波放射口２７から放射された電波は、洗浄水Ｗの周方向においてほぼ均等に洗浄水Ｗと干渉する。このため、検知範囲ａ３の放射方向Ｂ３は、吐水方向Ａから変位することなく、吐水方向Ａとほぼ同一になる。吐水中には、電波放射口２７から放射された電波の伝播経路中を洗浄水の水流Ｗが通過するので、この通過により電波は減衰する。また、電波放射口２７から放射された電波が洗浄水の水流Ｗ内に進入すると、この進入により電波は減衰する。このように、図２１の実施形態では、洗浄水の水流Ｗと電波との干渉によって電波を減衰させることにより、吐水方向Ａ（放射方向Ｂ３）に沿った検知範囲ａ３の長さが短くなり、止水中の検知範囲ａ１に対して検知可能距離が短くなる。
なお、図２１における洗浄水による電波の減衰効果は、図１の実施形態にも当てはまることは明らかである。
【０１１２】
本発明は、以下のように改変することができる。
上記実施形態では、連通管１０を電波の導波管として使用しているが、これに限らず、専用の導波管を用いて、電波センサ４０と連通管１０の出口との間で電波を導波管により伝播させるように構成してもよい。また、専用の導波管を用いる場合には、この導波管を連通管１０の内部又は外部に配置してもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、連通管１０及び水管２０の断面が円形であったが、これに限らず、円形、矩形等の形状としてもよい。
【０１１４】
また、連通管１０の出口部分において、電波放射口を吐水口に対して、明確に使用者側のみに配置してもよい。さらにこの場合、電波放射口の横幅を、吐水口の横幅と同じか、小さく設定してもよい。例えば、連通管１０の断面を半円形に二分して、これら断面半円部分にそれぞれ電波放射口及び吐水口を配置してもよいし、連通管１０の出口部分の内、使用者側に小径の電波放射口を設けてもよい。
【０１１５】
このように構成することにより、吐水中においては、電波ビームと洗浄水の流れとの干渉（反射）によって、電波ビームをほぼ完全に使用者側に向けることができる。これにより、検知範囲が、吐水口の下方に存在しなくなるので、吐水口から離れた位置における大流量時の洗浄水の流れの乱れを電波センサ４０が誤って検出してしまうことを防止することができ、手洗いが終わった後に、確実に止水させることが可能となる。
【０１１６】
また、上記実施形態では、吐水口２６が断面円形であったが、これに限らず、図２２に示すように、吐水口の断面を縦長な形状にしてもよい。図２２は、吐水方向に対して垂直な方向における止水中の検知範囲の断面を示している。
図２２の例では、図１８と異なり、吐水口２６ａの断面形状が楕円である。この楕円形状は、長軸方向に長さｒ１、短軸方向に長さｒ２（ｒ１＞ｒ２）を有する。そして、楕円形状の長軸方向は、水栓本体１Ａの基端部から使用者へ向かう方向に沿って配置されている。さらに、図１８と同様に、吐水口２６ａは、その外側面のうち、水栓本体１Ａの基端部側の側面が、電波放射口２７又は連通管１０の内面に当接又は近接して配置されている。
【０１１７】
吐水口２６ａが楕円形状であっても止水中の検知範囲にはほとんど影響がない。このため、図２２（Ａ）に示された止水中の検知範囲は、図１８の検知範囲ａ１とほぼ同一である。
一方、図２２（Ｂ）は、吐水中の検知範囲ａ４の断面を示している。吐水中は、電波放射口２７から放射された電波は、図２２（Ｂ）において矢印で模式的に示されているように、洗浄水の水流Ｗによって反射する。これにより、図２２の例では、検知範囲ａ４は、その断面が楕円形状に変形し、電波放射口２７の中心から使用者側Ｃの境界までの距離が長さＲ４であり、横方向に幅Ｗ４を有する。好ましくは、Ｒ４＞Ｒ１，Ｗ４＞Ｗ１である。
【０１１８】
このとき、長軸方向の長さｒ１の方が、短軸方向の長さｒ２よりも長いので、吐水口２６ａから吐水される洗浄水の水流Ｗの側面のうち、使用者側Ｃの側面部分よりも使用者側Ｃに対して直交する横方向の側面部分の方が、電波放射口２７から放射される電波をより多く反射する。したがって、横方向に反射される電波の方が、使用者側Ｃへ反射される電波よりも多くなる。これにより、図２２の例では、図１８と比べて、長さＲ４が長さＲ２よりも短く（Ｒ４＜Ｒ２）、幅Ｗ４が幅Ｗ２よりも大きい（Ｗ４＞Ｗ２）。このように、図２２の例では、吐水口の断面形状を変更することにより、吐水口２６ａと電波放射口２７によって、検知範囲の横方向及び厚さ方向（放射方向及び横方向と直交する方向）の長さの相対比を変更し、吐水中の検知範囲の偏平度合いを調整することができる。また、吐水口２６ａの長さｒ１，ｒ２を独立的に変更することにより、検知範囲の横方向及び厚さ方向の絶対長さをそれぞれ調整することもできる。このように、本実施形態の指向性決定手段（二重管構造）は、検知範囲の横方向形状及び厚さ方向形状の調整手段として機能する。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、吐水口部において、水管２０が連通管１０の内周面の最下部分（すなわち、使用者側Ｃと反対側の内周面）に当接しているが、これに限らず、水管２０が内周面の最上部分（すなわち、使用者側Ｃの内周面）に当接した構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 自動水栓装置
２ シンク
３ 基台
１０ 連通管
１１ 内側面
１２ 固定部材
２０ 水管
２６ 吐水口
２７ 電波放射口
２８ 反射部材
４０ 電波センサ
５０ 制御部
Ａ 吐水方向
Ｂ１，Ｂ２ 放射方向
ａ１，ａ２ 検知範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、前記連通管内に配置され、前記水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知するための電波センサと、前記電波センサの検出信号に基づいて前記吐水弁の開閉を切り替えて、前記吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御手段と、を備えた自動水栓装置において、
前記連通管内面と前記水管との間に形成した電波を通過させるための電波通過用空間と、
前記水栓本体の前記基端部側に設けられ、前記電波通過用空間に電波を放出するように配置された前記電波センサと、
前記電波通過用空間に連通し、前記連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために前記吐水口部に形成された電波放射口と、
前記電波放射口から放射される電波の指向性を決定するための指向性決定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電波センサの検出信号が所定の止水閾値より小さい場合に、前記吐水口からの洗浄水を止水するように構成されており、
前記止水閾値は、前記吐水口からの洗浄水が妨げられることなくシンクの底面に到達している状態における水流を検知する場合の前記電波センサの検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に差し入れられている手を検知する場合の前記電波センサの検出信号よりも小さく、
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射された電波により、止水中において、前記吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿って前記電波センサの第１検知範囲を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流と電波との干渉により、電波を洗浄水の水流によって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は前記第１検知範囲よりも前記吐水方向において短い第２検知範囲を形成するように構成されており、
前記指向性決定手段は、吐水中に前記第２検知範囲内の前記吐水口に近い位置に差し入れられた手よりも電波反射率の低い検知物体を検知する場合の前記電波センサの検出信号が前記止水閾値を超えるように、前記第２検知範囲を形成するように構成されていることを特徴とする自動水栓装置。
【請求項２】
前記指向性決定手段は、止水中及び吐水中にかかわらず、電波を前記電波放射口から所定の固定方向に放射させるが、吐水中は、前記吐水口から吐水された洗浄水の水流と電波との干渉によって前記第２検知範囲が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項３】
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射される電波を、前記吐水口の周囲を覆うように放射させ、吐水中において、電波が放射されている空間内に前記吐水口から吐水された洗浄水の水流を通過させて、電波を洗浄水の水流の周面に干渉させることにより、電波と洗浄水との干渉面積を大きくするように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の自動水栓装置。
【請求項４】
前記水管は、その外面が電波を透過せず、前記水管内の洗浄水と電波が干渉しないように構成されており、
前記指向性決定手段は、吐水中において、前記吐水口の外部で電波を洗浄水に干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動水栓装置。
【請求項５】
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射された電波を前記吐水口から吐水された洗浄水と干渉させて減衰させることにより、吐水中は止水中よりも前記吐水口側に小さい前記第２検知範囲を形成するように構成されると共に、電波を洗浄水と干渉させて反射させることにより、前記第２検知範囲を、洗浄水がシンクの底部に着水する吐水着水位置から離れた位置に向かわせるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動水栓装置。
【請求項６】
前記電波センサは、吐水中及び止水中に関わらず、送信する電波の強度が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項７】
前記指向性決定手段は、少なくとも前記吐水口近傍において、前記第１検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項８】
前記指向性決定手段は、前記吐水方向に沿って、前記第１検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の自動水栓装置。
【請求項９】
前記指向性決定手段は、前記吐水口近傍において、前記第１検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、前記吐水方向に沿って、前記中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されており、前記吐水口に近いほど洗浄水の水流は前記中心部に近く、前記吐水口から離れるほど洗浄水の水流は前記中心部から離れるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の自動水栓装置。
【請求項１】
支持体に基端部が固定され使用者側に向けて延在する連通管と吐水弁を備えた水栓本体と、前記連通管内に配置され、前記水栓本体の端部である吐水口部に形成された吐水口に洗浄水を供給する水管と、使用者の動作状態を検知するための電波センサと、前記電波センサの検出信号に基づいて前記吐水弁の開閉を切り替えて、前記吐水口からの洗浄水の吐水と止水を行う制御手段と、を備えた自動水栓装置において、
前記連通管内面と前記水管との間に形成した電波を通過させるための電波通過用空間と、
前記水栓本体の前記基端部側に設けられ、前記電波通過用空間に電波を放出するように配置された前記電波センサと、
前記電波通過用空間に連通し、前記連通管内を通過してきた電波を外部に放出するために前記吐水口部に形成された電波放射口と、
前記電波放射口から放射される電波の指向性を決定するための指向性決定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電波センサの検出信号が所定の止水閾値より小さい場合に、前記吐水口からの洗浄水を止水するように構成されており、
前記止水閾値は、前記吐水口からの洗浄水が妨げられることなくシンクの底面に到達している状態における水流を検知する場合の前記電波センサの検出信号よりも大きく、且つ、洗浄水の水流中に差し入れられている手を検知する場合の前記電波センサの検出信号よりも小さく、
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射された電波により、止水中において、前記吐水口から吐水される洗浄水の吐水方向に沿って前記電波センサの第１検知範囲を形成し、且つ、吐水中において、洗浄水の水流と電波との干渉により、電波を洗浄水の水流によって減衰又は反射させ、これにより、吐水中は前記第１検知範囲よりも前記吐水方向において短い第２検知範囲を形成するように構成されており、
前記指向性決定手段は、吐水中に前記第２検知範囲内の前記吐水口に近い位置に差し入れられた手よりも電波反射率の低い検知物体を検知する場合の前記電波センサの検出信号が前記止水閾値を超えるように、前記第２検知範囲を形成するように構成されていることを特徴とする自動水栓装置。
【請求項２】
前記指向性決定手段は、止水中及び吐水中にかかわらず、電波を前記電波放射口から所定の固定方向に放射させるが、吐水中は、前記吐水口から吐水された洗浄水の水流と電波との干渉によって前記第２検知範囲が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項３】
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射される電波を、前記吐水口の周囲を覆うように放射させ、吐水中において、電波が放射されている空間内に前記吐水口から吐水された洗浄水の水流を通過させて、電波を洗浄水の水流の周面に干渉させることにより、電波と洗浄水との干渉面積を大きくするように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の自動水栓装置。
【請求項４】
前記水管は、その外面が電波を透過せず、前記水管内の洗浄水と電波が干渉しないように構成されており、
前記指向性決定手段は、吐水中において、前記吐水口の外部で電波を洗浄水に干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動水栓装置。
【請求項５】
前記指向性決定手段は、前記電波放射口から放射された電波を前記吐水口から吐水された洗浄水と干渉させて減衰させることにより、吐水中は止水中よりも前記吐水口側に小さい前記第２検知範囲を形成するように構成されると共に、電波を洗浄水と干渉させて反射させることにより、前記第２検知範囲を、洗浄水がシンクの底部に着水する吐水着水位置から離れた位置に向かわせるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動水栓装置。
【請求項６】
前記電波センサは、吐水中及び止水中に関わらず、送信する電波の強度が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項７】
前記指向性決定手段は、少なくとも前記吐水口近傍において、前記第１検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
【請求項８】
前記指向性決定手段は、前記吐水方向に沿って、前記第１検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、この中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の自動水栓装置。
【請求項９】
前記指向性決定手段は、前記吐水口近傍において、前記第１検知範囲の前記吐水方向に直交する断面の中心部の電波を洗浄水と干渉させず、前記吐水方向に沿って、前記中心部から一方側にずれた部分の電波を洗浄水と干渉させるように構成されており、前記吐水口に近いほど洗浄水の水流は前記中心部に近く、前記吐水口から離れるほど洗浄水の水流は前記中心部から離れるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の自動水栓装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−２１５０５２（Ｐ２０１２−２１５０５２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６１６１（Ｐ２０１１−１９６１６１）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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