JP2000017700A

JP2000017700A - 自動給水装置

Info

Publication number: JP2000017700A
Application number: JP10204326A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kaneko; 義行金子
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】使用者を感知すると吐水する自動水栓、特に
太陽電池を電源として動作するものにおいて、低電力消
費の自動給水装置を提供する。【解決手段】自動給水装置に取り付けた太陽電池間の
相対的な出力変化によって電磁弁を制御し、従来の自動
給水装置に必要であったセンサを省略可能となるように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は使用者を感知すると
吐水する自動水栓に係り、特に太陽電池を電源として動
作するに好適な、低消費作動方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】水栓に非接触センサを取り付け、使用者
を感知して吐水を行う自動水栓は使い勝手の良さ、節水
性、衛生性などの面から広く普及している。自動水栓
は、センサ駆動、電磁弁駆動、制御するマイコンなどの
回路消費のため電源を必要とするが、この電源を、太陽
電池を使用して構成し、電池の交換や電源の配線を不要
とする目的の発明が多数考案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
考案では、自動水栓の電源である電池を、単に太陽電池
に置き換えただけであったため、現実には太陽電池の発
電力によって自動水栓回路の消費をまかなうことが困難
であり、実用化には至っていない。

【０００４】これは自動水栓が使用者を検出するため
に、間欠的ではあるが、絶えずセンサ駆動を行って電力
を消費していることが原因している。適当なサイズの太
陽電池を電源として、特に屋内で使用する機器の場合、
電卓などのように数μＡ程度の消費のものでなければ、
太陽電池の発電力ではまかなえない。センサの消費を抑
えるために低消費とする処理を行っても、数μＡ程度の
消費は避けられず、更に電磁弁駆動のための消費を考え
ると、太陽電池が必要とするサイズが大きくなりすぎ
て、全く実用的でないものになってしまう。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、例えば水栓本体に取り付
け可能なサイズの太陽電池でも電力供給が可能な、低消
費の自動水栓を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１は、太陽電池を電源として給水制御部を駆
動するとともに、太陽電池間の相対的な出力変化によっ
て電磁弁を制御するようにしたので、従来の自動給水装
置に必要であった非接触センサが不要となり、同センサ
の消費も不要となるため、装置の電気的な消費が大幅に
削減され、適当なサイズの太陽電池でも給電が可能とな
る。

【０００７】請求項２は、複数の太陽電池を直列に接続
したので給水制御部に対して十分な電圧が得られ、接続
点の電圧変化によって出力変化を検出するようにしたの
で低消費かつ簡便な回路で検出可能となる。

【０００８】請求項３は、蓄電手段の電圧が所定値以上
になると蓄電手段の電気エネルギーを放電する回路を設
けたので、太陽電池に対して常に適切な負荷電流が流れ
るため、接続点の電圧変化が発生しやすくなる。

【０００９】請求項４は太陽電池を水栓本体の上部に、
更に請求項５は前後方向または左右方向に並べて取り付
けたので、水栓装置がコンパクトにまとまり、かつ使用
者は操作しやすい。

【００１０】請求項６は、太陽電池間の相対的な出力変
化が、配置された方向に従って順次発生した場合に吐
水、止水の制御を行うようにしたので、使用者の手の動
きなどに反応し、照明条件の変化などには反応しない自
動給水装置が実現可能となる。

【００１１】請求項７は、太陽電池出力の変化が発生す
る方向によって吐水、止水の制御がを変えたので、用途
に応じて多彩な制御が可能となる。

【００１２】請求項８は、太陽電池出力の変化が第１の
方向の場合に吐水、反対の第２の方向の場合に止水する
ようにしたので、ノイズなどにより誤動作となる可能性
を軽減できる。

【００１３】請求項９は、太陽電池出力の変化が第１の
方向の場合に吐水し、止水は第１、第２いずれの方向で
も行うようにしたので、誤吐水しにくく、吐水しっぱな
しを防止できる。

【００１４】請求項１０乃至１３は、例えば湯、水とい
った複数の電磁弁を、太陽電池出力の変化の方向に制御
するため、簡単な操作によって多彩な制御が可能とな
る。

【００１５】請求項１３乃至１４は、反射型の非接触ア
クティブセンサを太陽電池の一部分に近接して配置し
て、太陽電池出力が変化した場合にセンサを駆動するよ
うにしたので、センサによって使用者の検出を確実にし
ながら、電力消費は極めて少ない自動給水装置を実現で
きる。

【００１６】請求項１５は、システムクロックの発振を
停止する機能を備えたマイクロコンピュータを使用し、
太陽電池出力の変化によって発振を開始するようにした
ので、マイクロコンピュータを使用しながら、装置の未
使用時の消費をほぼ無くすことが出来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明をより理解しやすくするた
め、以下に図を用いて詳説する。

【００１８】

【実施例】（実施例１）第１の実施例である水栓装置の
全体構成図を図１に示す。図１において、１０１はスパ
ウト、１０２は吐水口、２は太陽電池、１０３は制御回
路ブロック、１０４は洗面器、１０５は電磁弁である。

【００１９】図２は水栓本体部分の斜視図であり、スパ
ウト１０１の上部に太陽電池が配置されており、２１の
太陽電池Ａと２２の太陽電池Ｂが横方向に並べられてい
る。回路図を図３に、動作を示すフローチャートを図４
乃至図７に、タイミングチャートを図８に示す。

【００２０】図３において、１は回路全体を制御するマ
イコンであり、１３はそのシステムクロックを発生する
発振子である。２は太陽電池であり、２１の太陽電池Ａ
と２２の太陽電池Ｂを直列に接続したものである。な
お、２１および２２の太陽電池ＡおよびＢは、それぞ
れ、例えばセル数が４程度の太陽電池である。セル数が
４であれば定格電流を取り出した場合に１．５Ｖ程度の
出力電圧が得られる。直列に接続しているので太陽電池
２の出力Ｖ１は３Ｖ程度の電圧となる。３は電源となる
二次電池であり、太陽電池２より逆流防止のダイオード
１０を介して充電され、マイコン１をはじめとする各回
路の電源となる。１１は二次電池３が過度に充電されな
いように電圧Ｖ１を制限すると共に、太陽電池２に対し
て適当な負荷電流が継続して流れるようにするためのツ
ェナーダイオードである。４は明暗検出回路であり、太
陽電池２の中点、すなわち太陽電池ＡとＢの接続点から
取り出した電圧Ｖ２によって、太陽電池Ａ及びＢの相対
的な明暗状態を判定するものである。電圧Ｖ２は太陽電
池ＡおよびＢの照度が同じならＶ１に対して約１／２と
なるが、例えば太陽電池Ａの方が手の影などによりＢに
比較して暗くなるとＶ２は低下、逆に太陽電池Ｂの方が
暗くなるとＶ２は上昇する。但し、太陽電池にとって負
荷電流の無い状態では、出力電圧は解放電圧となり、照
度に依存せず一定となるため、照度が変化してもＶ２は
変動しない。

【００２１】図３の回路では、二次電池３またはツェナ
ーダイオード１１によって負荷電流が常時流れている。
よって、太陽電池ＡおよびＢの明暗のアンバランスによ
ってＶ２が変化する。

【００２２】トランジスタ４０１は抵抗４０３、４０４
と共にインバータを形成し、更にその出力はインバータ
４０５を介してマイコン１のポートＰＩ２に入力され
る。太陽電池Ｂ側が暗くなって電圧Ｖ２が上昇すると、
コンデンサ４０２を介してトランジスタ４０１のベース
が上昇するので、マイコン１のポートＰＩ２はＨｉレベ
ルになる。コンデンサ４０２の作用により、一定時間以
上ＰＩ２がＨｉになることは無い。よって、ＰＩ２は太
陽電池Ｂ側が暗くなる変化があるとＨｉレベルとなる信
号である。トランジスタ４０６は抵抗４０８、４０９と
共にインバータを形成し、その出力はマイコン１のポー
トＰＩ１に入力される。太陽電池Ａ側が暗くなって電圧
Ｖ２が下降すると、コンデンサ４０７を介してトランジ
スタ４０６のベースが下降するので、マイコン１のポー
トＰＩ１はＨｉレベルになる。コンデンサ４０７の作用
により、一定時間以上ＰＩ１がＨｉになることは無い。
よって、ＰＩ１は太陽電池Ａ側が暗くなる変化があると
Ｈｉレベルとなる信号である。

【００２３】５は電磁弁駆動回路であり、ラッチング型
のソレノイド５０１とトランジスタ５０２〜５０５によ
り構成される。マイコン１のＰＯ１出力をＨｉにする
と、トランジスタ５０２及びトランジスタ５０３がＯＮ
し、ソレノイド５０１に図中、右から左に向かって電流
が流れ、電磁弁１０５が開弁する。Ｐ０１をＬｏとして
ソレノイド５０１への電流をＯＦＦしても、電磁弁１０
５は開弁状態を維持する。閉弁時は、マイコン１のＰＯ
２をＨｉにすると、トランジスタ５０４及びトランジス
タ５０５がＯＮし、ソレノイド５０１に図中、左から右
に向かって電流が流れ、電磁弁が閉弁する。抵抗１２は
ソレノイド５０１に流れる電流値を電圧Ｖ３に変換する
ための抵抗であり、６は電圧Ｖ３によって電磁弁の作動
信号であるボトム信号を検出する回路である。

【００２４】電磁弁のプランジャ（不図示）が閉状態か
ら開状態に作動する時、ソレノイド１０の電流変化にボ
トム（変曲点）が発生する。この変化を抵抗１２で電圧
に変換し、抵抗６０２とコンデンサ６０３からなるフィ
ルタとコンパレータ６０１を用いてパルス化し、マイコ
ン１に入力することで電磁弁の作動完了を確認出来る。
動作詳細は特願平０８−３３４６８１に説明されてい
る。

【００２５】次に、第１の実施例の、メインルーチンの
フローチャートである図４について説明する。図４にお
いて、ステップ００１（以下Ｓ００１）のリセットから
スタートし、Ｓ００２で閉通電を行う。これは、自動水
栓を取り付けて使い始める時、電磁弁１０５の状態が不
確定のため、水が飛び出すのを防止する処置である。

【００２６】図７はＳ００２の閉通電の動作詳細を示す
サブルーチンである。図７において、Ｓ０６１でＰ０２
をＨｉとしてトランジスタ５０４とトランジスタ５０５
をＯＮし、ソレノイド５０１を閉弁方向に通電する。Ｓ
０６２で５ｍｓｅｃ経過するのを待ち、Ｓ０６３でＰ０
２をＬｏとして通電を停止し、Ｓ０６４より、メインル
ーチンに戻る。

【００２７】図４に戻り、Ｓ００３で太陽電池の明暗検
出を行う。この動作詳細を図５のサブルーチンで説明す
る。図５において、Ｓ４０１で、ＡＢフラグおよび、Ｂ
Ａフラグをクリアする。ＡＢフラグとは、太陽電池Ａ側
から太陽電池Ｂ側へ、相対的に暗い状態が移動する変化
があった場合にセットされるフラグであり、ＢＡフラグ
はその逆である。Ｓ４０２で太陽電池Ａ側が暗いかどう
か判断する。これは前述のようにマイコン１のＰＩ１が
Ｈｉになったことで判断される。ＰＩ１がＨｉの場合、
太陽電池Ａ側が暗いと判断され、Ｓ４０３に進む。Ｓ４
０３では太陽電池Ｂ側が明るい状態かチェックする。こ
れはＰＩ２がＬｏであるかで判断する。Ｓ４０３で太陽
電池Ｂが明状態である場合、Ｓ４０４で太陽電池Ａが暗
状態かチェックし、暗状態を維持していればＳ４０３に
戻り、明状態となっていればＳ４０６へ進む。Ｓ４０３
で太陽電池Ｂが暗状態になるとＳ４０５よりメインルー
チンに戻る。

【００２８】このように、Ｓ４０３から４０５で太陽電
池Ａ及びＢがそれぞれ「暗・明」の状態から「明・明」
の状態に変化するとＳ４０６に進み、「暗・暗」の状態
になるとＳ４０５からメインルーチンに戻る。同様にＳ
４０６からＳ４０７は太陽電池Ａ及びＢがそれぞれ「明
・明」の状態でループを回り、「暗・明」の状態になる
とＳ４０８からメインルーチンに戻り、「明・暗」の状
態になるとＳ４０９へ進む。更に、同様にＳ４０９から
Ｓ４１０は太陽電池Ａ及びＢがそれぞれ「明・暗」の状
態でループを回り、「暗・暗」の状態になるとＳ４１１
からメインルーチンに戻り、「明・明」の状態になると
Ｓ４１２へ進む。Ｓ４１２ではＢＡフラグをセットして
Ｓ４１３よりメインルーチンに戻る。こうして４１２に
達するには太陽電池Ａ及びＢが、「暗・明」→「明・
明」→「明・暗」→「明・明」の順番に変化した場合に
限る。つまり、太陽電池ＡからＢの方向へ「暗」の状態
が移動した場合であり、例えば、太陽電池ＢからＡへ手
の影が移動した場合にＡＢフラグがセットされる。この
場合の波形例を図９に示す。

【００２９】図２の水栓の上部を向かって左から右へ手
を移動させる操作を考える。図９の横軸は時間で、太陽
電池ＡからＢに向かって手の影が移動するので、太陽電
池の照度は（ア）のようになり、中間点の電圧Ｖ２は
（イ）、マイコン１のＰＩ１、ＰＩ２はそれぞれ（ウ）
（エ）となる。このように変化した場合、図５のサブル
ーチンにより、ＡＢフラグがセットされる。図５のＳ４
０２に戻り、太陽電池Ａ側が「暗」でない場合、Ｓ４１
４に進み、太陽電池Ｂ側が「暗」かチェックする。Ｂ側
も「暗」で無い場合、太陽電池Ａ及びＢの出力はほぼ同
じであり、明暗関係は平衡しているため、Ｓ４１５より
メインルーチンに戻る。Ｓ４１４で太陽電池Ｂが「暗」
の場合、Ｓ４１６に進む。Ｓ４１６からＳ４２６は、先
に説明したＳ４０３からＳ４１３の動作と太陽電池Ａと
Ｂの関係が全く逆になったものである。ここでは、太陽
電池ＢからＡへ「暗」の状態、すなわち影が移動した場
合にＢＡフラグがセットされる。

【００３０】なお、太陽電池ＡまたはＢで「暗」の信号
がありながらＡＢフラグ、またはＢＡフラグがセットさ
れずにメインルーチンに戻る場合というのは、照明の条
件の変化やノイズなどで一時的に太陽電池出力の変化が
あった場合で、目的とする影の移動ではない場合であ
る。

【００３１】図４に戻り、Ｓ００４およびＳ００５で、
ＡＢフラグまたはＢＡフラグがセットされているかチェ
ックする。いずれかのフラグがセットされていればＳ０
０７へ、いすれもセットされていなければＳ００６へ進
む。Ｓ００７では現在吐水中であるかチェックし、吐水
中ならＳ００９の閉通電により吐水を終了し、止水中な
らＳ０１０の開通電により吐水を開始し、Ｓ００３に戻
る。

【００３２】図６はＳ０１０の開通電の動作詳細を示す
サブルーチンである。図６において、Ｓ０５１でＰ０１
をＨｉとしてトランジスタ５０２とトランジスタ５０３
をＯＮし、ソレノイド５０１を開弁方向に通電する。Ｓ
０５２でボトム検出回路６からマイコン１のＰＩ３への
出力パルスがあるかどうか、Ｓ０５３で１０ｍｓｅｃ経
過したかをチェックし、いずれかの条件が成立するとＳ
０５４でＰ０１をＬｏとして通電を停止し、Ｓ０５５よ
り、メインルーチンに戻る。Ｓ００６で吐水中の場合、
Ｓ００８で吐水時間が１分経過したかどうかをチェック
し、１分経過しているならＳ００９の閉通電により吐水
を終了し、１分経過していなければそのままＳ００３に
戻る。Ｓ００６で吐水中でない場合及びＳ００９で閉通
電終了後、すなわち、吐水中でない場合はＳ０１１の低
消費モードに入る。

【００３３】図８はＳ００１の低消費モードの動作詳細
を示すサブルーチンである。低消費モードとは、マイコ
ンのシステムクロックの発振を停止して消費電流を抑え
るモードであり、何らかの条件で発振を再起動して動作
を再開する。Ｓ０７１で発振開始条件を「ＰＩ１または
ＰＩ２がＨｉになると発振開始」と設定し、Ｓ０７２で
発振子１３の発振を停止し、プログラムもここで停止す
る。この状態ではマイコン１の消費電流はほぼゼロとな
る。ここで、Ｓ０７１で設定した条件「ＰＩ１またはＰ
Ｉ２がＨｉ」が成立すると発振子１３の発振が再開し、
Ｓ０７３からメインルーチンに戻る。

【００３４】このようにして、水栓の上を使用者の手が
移動すると、太陽電池Ａ及び太陽電池Ｂの上をいずれか
の方向から影が移動し、ＡＢフラグまたはＢＡフラグが
セットされ、止水中であれば吐水、吐水中であれば止水
と、水の吐水・止水が反転する。

【００３５】図１０は自動水栓としての動作例を示すタ
イミングチャートである。通常の待機状態では、マイコ
ン１はシステムクロックの発振を停止している。使用者
によって水栓の上を手が移動すると、「ＰＩ１またはＰ
Ｉ２がＨｉ」という条件が成立し、マイコン１のシステ
ムクロックの発振を開始する。吐水中、マイコンは動作
しているが、止水するとシステムクロックの発振を停止
し、再び「ＰＩ１またはＰＩ２がＨｉ」となるまで殆ど
電力を消費しない。自動水栓においては、吐水している
時間よりも、止水中の時間の方が圧倒的に長い。本発明
は吐水中のみ電力を消費するため、センサを周期的に常
時駆動しているタイプの自動水栓に比較すると、極めて
低消費となる。このため、比較的小さな太陽電池であっ
ても電力の供給が可能となり、太陽電池を水栓本体の上
部に取り付けた構造の自動水栓も実現可能となる。

【００３６】また、太陽電池をセンサとして使用してい
るが、使用者の手によって単純に影が出来たことを検出
するのではなく、影が移動したことを検出するので、意
図的な手の操作がなければ吐水、止水を行うことはな
い。よって、照明の変化などで誤動作することが無い。

【００３７】（第２の実施例）図１１に、第２の実施例
のメインルーチンのフローチャートを示す。水栓構造お
よび回路図は第１の実施例と同じ図１乃至図３である。
第１の実施例では水栓の上を手が横切ることで吐水、止
水を行った。横切る方向については区別していなかった
が、第２の実施例では、横切る方向で動作を分けてい
る。

【００３８】図１１において、図４と同じはたらきをす
るステップは同じ番号としている。Ｓ００４でＡＢフラ
グがセットされている場合、Ｓ１０１に進み、吐水中で
あるかチェックし、吐水中でなければ実施例１と同様に
Ｓ０１０の開通電を行い吐水を開始するが、吐水中であ
ればＳ００８へ進み、そのまま吐水を継続する。Ｓ００
５でＢＡフラグがセットされている場合、Ｓ１０２で吐
水中かチェックし、吐水中であれば実施例１と同様にＳ
００９の閉通電を行い止水するが、止水中の場合は、止
水状態のままＳ０１１に進む。このように、ＡＢフラグ
は吐水のみ、ＢＡフラグは止水のみの動作を行う。図２
の太陽電池の配置であれば、水栓本体の上を、左から右
へ手を動かすと吐水、右から左へ動かすと止水する。こ
のため、第１の実施例に比較して使用者のより意図的な
操作が必要となり、誤動作や誤操作のような不本意な吐
水を防ぐことが出来る。

【００３９】図１１の動作は、例えば図１３のような構
成にも適している。図１３では太陽電池ＡとＢを使用者
に対して前後方向に並べてある。図２は太陽電池ＡとＢ
を使用者に対して横方向に並べたもので、図１１の動作
であれば右左方向の区別が必要となるが、図１３の構造
であれば前後方向の区別となる。左右方向では、利き腕
の違いや、片手にものを持っている場合など、左右の区
別で混乱する恐れがある。一方、前後方向の区別なら
ば、覚えやすく、様々な場合でも間違えにくい。よっ
て、より誤動作の可能性が低く、かつ使いやすい自動水
栓が実現可能となる。

【００４０】（第３の実施例）第３の実施例について、
構成図を図１４に、回路図を図１５に、メインルーチン
のフローチャートを図１６に示す。水栓本体上の太陽電
池の配置は図２である。図１４の自動水栓には湯と水が
それぞれ水側電磁弁１０５と湯側電磁弁１０６を介して
給水される。図１５では図３に比較して、電磁弁駆動回
路８が追加されている。回路構成は電磁弁駆動回路５と
同様であり、マイコン１のＰＯ３およびＰＯ４により制
御される。電磁弁駆動回路５は水側の吐水・止水を、電
磁弁駆動回路８は湯側の吐水・止水を行う。

【００４１】図１６の動作を説明する。図１６におい
て、図４と同じはたらきをするステップは同じ番号とし
ている。Ｓ００３で明暗検出後、Ｓ２０１で水または湯
の吐水中であるかチェックする。水または湯のいずれか
吐水している場合はＳ２０２へ、いずれも吐水していな
い場合はＳ２０４へ進む。吐水中でない場合は、Ｓ２０
４でＡＢフラグがセットされていればＳ０１０で水側の
開通電を、Ｓ２０５でＢＡフラグがセットされていれば
Ｓ２０８で湯側の開通電２を行う。

【００４２】図１７はＳ２０８の開通電２の動作詳細を
示すサブルーチンである。図６の動作のＰＯ１をＰＯ３
に置き換えた動作となっている。図１６で、Ｓ０１０ま
たはＳ２０８で水または湯の開通電を行った後はＳ００
３に戻る。Ｓ２０１で吐水中でない場合で、ＡＢフラグ
もＢＡフラグもセットされていない場合はＳ２０５から
Ｓ０１１へ進み、マイコン１のシステムクロックの発振
を停止して、太陽電池の明暗変化が発生するのを待つ。

【００４３】一方、Ｓ２０１で水または湯のいずれかが
吐水中の場合、Ｓ２０２およびＳ２０３で、ＡＢフラグ
またはＢＡフラグのいずれかがセットされいているかチ
ェックする。いずれのフラグもセットされていない場
合、吐水は継続となり、Ｓ００８の吐水時間のチェック
を行う。いずれかのフラグがセットされている場合、Ｓ
２０６で湯または水のどちらが吐水されているかチェッ
クし、水が吐水されていればＳ００９の水側の閉通電、
湯側が吐水されていればＳ２０７の湯側の閉通電を行な
い、Ｓ０１１の低消費モードに入る。

【００４４】図１８はＳ２０７の閉通電２の動作詳細を
示すサブルーチンである。図７の動作のＰＯ２をＰＯ４
に置き換えた動作となっている。以上のメインルーチン
の動作例を図１９に示す。

【００４５】止水状態で手を左から右へ動かした場合、
ＡＢフラグがセットされ、水が吐水される（図１９のＴ
３０）。止水についてはＡＢフラグとＢＡフラグを区別
していないので、手を左右どちらから動かしても止水す
る（Ｔ３１）。次に、手を右から左へ動かした場合は湯
が吐水される（Ｔ３２）。止水については左右どちらで
も良い（Ｔ３３）。

【００４６】以上のように第３の実施例では、吐水につ
いては湯・水を左右の操作で区別して希望する方の吐水
を可能とし、止水については左右を区別せずに止水しや
すくしている。これ以外にも「左から右の操作を水の吐
水・止水の切り替え、右から左の操作を湯の吐水・止水
の切り替え」「左から右の操作を湯・水の切り替え、右
から左の操作を吐水・止水の切り替え」など、いろいろ
な動作のルールが考えられる。また、太陽電池の並びを
図１３の様に前後としても良い。このように、ターゲッ
トとする用途や使用者の条件に応じて、操作方法の設定
が柔軟に対応出来る。

【００４７】（第４の実施例）第１から第３の実施例で
は、水栓本体の上で手を横切らせる操作を行うことで照
明環境の変化などによる誤動作を防止していた。回路
的、ソフト的には簡単な処理であり、手を動かす方向に
よって機能を変えることが出来るが、一方で使用者に特
別な操作を要求している。第４の実施例は、反射型の非
接触アクティブセンサを併用することにより、回路消費
を殆ど増加させずに、使用方法をより簡単にしたもので
ある。

【００４８】図２０は第４の実施例の構成図であり、図
２１は水栓本体の斜視図である。太陽電池ＡおよびＢを
自動水栓本体の前後方向に並べ、手をかざすと影になる
スパウト先端部分に反射型の非接触アクティブセンサを
配置している。図２１において、７０１はセンサの投光
素子、７０６は受光素子である。図２０のように使用者
が水栓本体の上に手をかざすと、手前の太陽電池Ａ側が
影となり、さらにセンサの真上に手のひらがある状態に
なる。

【００４９】図２２は第４の実施例の回路図である。図
３に比較すると、センサ投受光回路７が追加されている
点と、太陽電池Ｂ側の暗検出回路（４０１〜４０５）が
削除されている点が異なる。センサ投受光回路７の投光
部分は、投光素子である発光ダイオード７０１、トラン
ジスタ７０２，トランジスタ７０３，抵抗７０４，抵抗
７０５とを備える。マイコン１のＰＯ５からのパルス的
な信号により、抵抗７０４を介してトランジスタ７０２
がオンして発光ダイオード７０１に電流が流れ、検出体
に向けてパルス光が照射される。その際、抵抗７０５に
発光ダイオード７０１に流れる電流に応じた電圧が発生
し、その電圧が、トランジスタ７０３のベース・エミッ
タ間のオン電圧を越えるとトランジスタ７０２のベース
電位を下げるため、発光ダイオード７０１には電源電圧
に関わらず、一定の電流が流れる。

【００５０】センサ投受光回路７の受光回路部分は受光
素子であるフォトダイオード７０６，アンプ７０７、検
出抵抗７０８とを備える。フォトダイオード７０６に入
射した反射光は、電流に光電変換され、更にアンプ７０
７と検出抵抗７０８により電圧に変換されて、その出力
はマイコン１のＡ／Ｄ変換入力端子ＡＤ１に入力され
る。マイコン１は、発光ダイオード７０１をパルス駆動
したタイミングのセンサ受光回路の電圧をＡ／Ｄするこ
とにより、検出体の有無を判定する。

【００５１】図２３は第４の実施例のメインルーチンの
フローチャートである。図４と異なる点を説明する。Ｓ
３０１においてＰＩ１がＨｉ、すなわち太陽電池Ａ側が
暗かどうかチェックする。暗でなければＳ００６へ進
み、現在の吐水または止水状態を維持する。Ｓ３０１で
暗の場合、Ｓ３０２でセンサ駆動を行う。センサ駆動の
詳細動作を図２４のサブルーチンに示す。

【００５２】図２４において、Ｓ２２１でセンサ受光回
路の出力をＡ／Ｄ変換し、Ｓ２２２でマイコン１のＰＯ
５ポートをＨｉとして発光ダイオード７０１をＯＮさ
せ、Ｓ２２３で１０μｓｅｃ待ち、Ｓ２２４で再びセン
サ受光回路の出力をＡ／Ｄ変換し、Ｓ２２５で発光ダイ
オード７０１をＯＦＦする。Ｓ２２６で、Ｓ２２１とＳ
２２４における、それぞれのＡ／Ｄ変換結果の差を計算
して反射レベルとする。反射レベルが感知と判定する大
きいほど人体のある可能性が高い。そして、Ｓ２２７で
反射レベルが感知と判断する閾値を越えているかチェッ
クし、閾値を越えて感知と判断されればＳ２２８で感知
フラグをセット、そうでなければＳ２２９で感知フラグ
をリセットしてＳ２３０でサブルーチンを終了する。図
２３に戻り、Ｓ３０３で感知フラグをチェックする。感
知している場合、すなわちセンサ投受光回路７の検出し
た反射レベルが高い場合、Ｓ００７へ進み、吐水・止水
の状態を入れ替える。感知していない場合Ｓ００６へ進
み、現在の吐水または止水状態を維持する。

【００５３】以上の動作によれば、自動水栓の上に手を
かざすだけで、吐水・止水の制御が可能となる。手を水
栓本体の上にかざすと、主に太陽電池Ａ側が影となるた
め、Ａ側が暗となる。この状態で直ちにセンサ駆動を行
うため、手からの反射によって感知状態となり、吐水・
止水が切り替わる。動作例を図２５に示す。

【００５４】仮に、照明状態の変化などでＡ側が暗とな
った場合、水栓本体の上に物体は無いため、センサ駆動
を行えば反射は検出されず吐水・止水が行われることは
無い。センサ投受光回路からすると、回路が駆動される
時は、手などによって影になっているため蛍光灯などの
外乱光が遮られており、かつ検出体は距離的に近いた
め、検出のための条件は非常に良い。また、太陽電池Ａ
側が影になったときだけ駆動されるので、消費としては
極めて少ない。

【００５５】

【発明の効果】本発明では、上記の説明のように、太陽
電池を電源とセンサの二つの用途に同時に使用すること
により、回路の消費が極めて少なくなり、適当なサイズ
の太陽電池でも十分に電力供給可能な自動給水装置を実
現出来る。また、太陽電池出力が変化した場合にのみ駆
動するアクティブセンサを使用することにより、消費を
増やさず確実な検出が可能となる。実施例では太陽電池
を水栓本体上部に設置したが、太陽電池を水栓本体から
離して設置することも可能である。本発明によれば、こ
の際にも太陽電池の面積が小さいもので良いため、太陽
電池の設置場所の自由度が高く、コストも安く済む。な
お、太陽電池を横に２列、または縦に２列並べたが、３
列、４列に並べてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の全体構成を示す図。

【図２】第１乃至第３の実施例における水栓本体の斜視
図。

【図３】第１の実施例の回路図。

【図４】第１の実施例におけるメインルーチンのフロー
チャート。

【図５】第１乃至第３の実施例における明暗検出サブル
ーチンのフローチャート。

【図６】第１乃至第４の実施例における開通電サブルー
チンのフローチャート。

【図７】第１乃至第４の実施例における閉通電サブルー
チンのフローチャート。

【図８】第１乃至第４の実施例における低消費モードサ
ブルーチンのフローチャート。

【図９】第１乃至第３の実施例における明暗検出の波形
例。

【図１０】第１の実施例の動作例を示すタイムチャー
ト。

【図１１】第２の実施例におけるメインルーチンのフロ
ーチャート。

【図１２】第２の実施例の動作例を示すタイムチャー
ト。

【図１３】第２の実施例における異なるタイプの水栓本
体の斜視図。

【図１４】第３の実施例の全体構成を示す図。

【図１５】第３の実施例の回路図。

【図１６】第３の実施例におけるメインルーチンのフロ
ーチャート。

【図１７】第３の実施例における開通電２サブルーチン
のフローチャート。

【図１８】第３の実施例における閉通電２サブルーチン
のフローチャート。

【図１９】第３の実施例の動作例を示すタイムチャー
ト。

【図２０】第４の実施例の全体構成を示す図。

【図２１】第４の実施例における水栓本体の斜視図。

【図２２】第４の実施例の回路図。

【図２３】第４の実施例におけるメインルーチンのフロ
ーチャート。

【図２４】第４の実施例におけるセンサ駆動サブルーチ
ンのフローチャート。

【図２５】第３の実施例の動作例を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１…マイコン２…太陽電池３…二次電池４…明暗検出回路５…電磁弁駆動回路７…センサ投受光回路１０１…スパウト１０２…吐水口１０５…電磁弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給水管路に設けた電磁弁の開閉によって
給水を行う給水装置であって、光を受けて電気エネルギ
ーに変換する複数の太陽電池と、この太陽電池から供給
される電気エネルギーを蓄える蓄電手段と、この蓄電手
段に蓄えられた電気エネルギーを電源として電磁弁の開
閉を制御する給水制御部を備えるとともに、前記複数の
太陽電池間の相対的な出力変化を検出する検出手段を設
け、該検出手段の出力に基づいて電磁弁を制御すること
を特徴とする自動給水装置。
【請求項２】請求項１において、前記複数の太陽電池
は直列に接続されて前記蓄電手段に電気エネルギーを給
電し、前記検出手段は太陽電池の接続点の電圧変化によ
って複数の太陽電池間の相対的な出力変化を検出するこ
とを特徴とする自動給水装置。
【請求項３】請求項１乃至２において、前記蓄電手段
の電圧が所定値以上になると蓄電手段の電気エネルギー
を放電する回路を設けたことを特徴とする自動給水装
置。
【請求項４】請求項１乃至３において、吐水口及び該
吐水口に通水する水路を有する水栓本体を備え、前記太
陽電池は前記水栓本体の上部に取り付けられていること
を特徴とする自動給水装置。
【請求項５】請求項２乃至４において、前記複数の太
陽電池は、自動給水装置を使用する者に対して前後方
向、または左右方向に並べられて配置されていることを
特徴とする自動給水装置。
【請求項６】請求項５において、前記検出手段は、前
記複数の太陽電池間の相対的な出力変化が、配置された
方向に従って順次発生した場合に検出信号を出力するこ
とを特徴とする自動給水装置。
【請求項７】請求項６において、前記検出手段は、所
定の第１の方向に相対的な出力変化が発生した場合に第
１の検出信号を出力し、前記第１の方向と相対する第２
の方向に相対的な出力変化が発生した場合に第２の検出
信号を出力し、第１の出力と第２の出力によって吐水、
止水の制御が異なることを特徴とする自動給水装置。
【請求項８】請求項７おいて、第１の検出信号により
吐水を開始し、第２の検出信号により吐水を終了するこ
とを特徴とする自動給水装置。
【請求項９】請求項８において、第１の検出信号によ
り吐水を開始し、第１および第２のいずれかの検出信号
によって吐水を終了することを特徴とする自動給水装
置。
【請求項１０】請求項７において、第１および第２の
電磁弁を備え、第１の検出信号により第１の電磁弁を制
御し、第２の検出信号により第２の電磁弁を制御するこ
とを特徴とする自動給水装置。
【請求項１１】請求項１０において、第１の電磁弁と
は水を制御する電磁弁であり、第２の電磁弁とは湯を制
御する電磁弁であることを特徴とする自動給水装置。
【請求項１２】請求項７において、複数の電磁弁を備
え、第１の検出信号により前記複数の電磁弁から制御す
る電磁弁の選択を行い、第２の検出信号により前記選択
された電磁弁の吐水、止水を制御することを特徴とする
自動給水装置。
【請求項１３】請求項１乃至５において、反射型の非
接触アクティブセンサを備え、前記検出手段の出力が発
生した場合に前記アクティブセンサを作動させることを
特徴とする自動給水装置。
【請求項１４】請求項１３において、前記アクティブ
センサは前記複数の太陽電池の一部分に近接して配置さ
れていることを特徴とする自動給水装置。
【請求項１５】請求項１乃至１４において、給水制御
部はシステムクロックの発振を停止する機能を備えたマ
イクロコンピュータによって構成され、本装置の未使用
時に前記発振を停止するとともに、前記検出手段の出力
により前記発振を開始させることを特徴とする自動給水
装置。