JPH0810601Y2 - 自動手洗装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、人体検知センサとして反射型の光電センサ
を用いた自動手洗装置に関する。

（従来の技術） 近年、反射型の光電センサを有し、吐出口の下側に差
し出された手（人体）をこの光電センサで検知して吐出
口より自動吐水するようにした自動水栓（自動手洗装
置）が広く用いられている。

第３図はこのような自動手洗装置において従来一般に
用いられている光電センサを示すもので、図示のように
この光電センサ100は、投光部としての発光ダイオード1
02と受光部としてのフォトダイオード104とが、それら
の光の照射範囲Ｉと光の受光範囲IIとがほぼ一致するよ
うに互いに隣接して配された構造を有している。そして
この光電センサ100は、発光ダイオード102による光の照
射領域Ｉとフォトダイオード104による光の受光領域II
との重複領域（斜線部分）であって、センサ100から一
定の距離範囲内に手が差し入れられたとき、フォトダイ
オード104で受光される手からの反射光量が通常一定量
以上になることを利用して、吐出口の下側に差し出され
た手の有無を検知するようになっている。尚図中106は
可視光カットフィルタである。

ところでこの反射型の光電センサ100を用いる自動手
洗装置においては、光電センサ100は、一般に、吐出口
の下側に差し出された手を良好に検知できるようにする
ために、洗面器の鉢面と対向する状態で水栓の吐水口と
ユニット化されて水栓吐出口の近傍に下向きに設けられ
る。

（考案が解決しようとする課題） しかしながらこのようにすると、洗面器の鉢面での光
の反射率が一般に高く、フォトダイオード104で受光さ
れる鉢面からの反射光の光量が多いために、フォトダイ
オード104で受光した光を手からの反射光と判定する受
光レベルの設定によっては、その鉢面からの反射光を手
からのそれと誤判定する恐れが生じる。

この場合、発光ダイオード102からの投光量、若しく
はフォトダイオード104で受けた光の受光信号増幅度を
充分小さく設定すれば、そのような問題は生じない。し
かしこのようにすると、手の検知距離範囲も著しく短く
制限されてしまうため、手洗装置の使い勝手が悪くな
る。そこでこのような場合には、洗面器の鉢面からの反
射光を手からの反射光と誤判定せず、しかも差し出され
た手の検知距離範囲を充分大きく設定する上で、発光ダ
イオード102からの投光量や受光信号の増幅度を洗面器
の鉢面からの反射光量に基づいて調整する必要がある。

ところがこの調整作業は可変抵抗器を用いて行う極め
て微妙で面倒なものであり、しかも洗面器の鉢面におけ
る光の反射率は、その鉢面表面の色や艶，形状、或いは
手洗装置の施工の際に生じる洗面器の僅かな位置ずれに
よって大きく変動するために、従来にあってはそのよう
な面倒な調整作業を手洗装置の施工後に現場で行わなけ
ればならなかった。

またこの場合、たとえこのようにして手の検知距離範
囲を制定したとしても、光電センサ100が、フォトダイ
オード104の受光量に基づいて手の差出しの有無を検知
するものであるところから、差し出された手の反射率の
違い、たとえば手の色や汚れ具合、或いは差し出された
手の向き，角度などによって、手の検知距離範囲が実質
的に変化してしまうといった問題があった。

更にこの場合には、長い使用の間に発光ダイオード10
2が通電劣化してその発光量が低下し、それによって光
電センサ100の検知距離範囲が狭くなっていしまうた
め、その検知距離範囲を適正範囲に再設定するための調
整が必要となるといったメンテナンス上の問題もあっ
た。

加えてこの場合には、発光ダイオード102からの光の
照射角度範囲が広く、検知領域における光束密度が発光
ダイオード102の発光量に比して著しく小さくなってし
まうため、手の検知距離範囲が長い場合、受光信号増幅
度を大きくしたり、或いは発光ダイオード102としてパ
ワーの大きなものを採用したり、更にはその設置数を増
やしたりする必要が生じ、そのために外乱の影響を受け
易くなったり、光電センサ100が大型化して水栓吐水口
への組込みが困難になったりするといった問題があっ
た。

（課題を解決するための手段） 本考案の自動手洗装置はこのような課題を解決するた
めに案出されたもので、その要旨は、投光部から発した
光の反射光を受光部で受光する反射型の光電センサによ
る人体検知に基づいて、水の吐出等所定の動作を行うよ
うにした自動手洗装置において、前記投光部と受光部と
を光電センサの中心線に対して互いに反対側に位置させ
た上、それらを鉢面に向けて配設するとともに、該投光
部にレンズを設けて該投光部からの光のビームを該投光
部の光軸を中心に所定範囲に絞り込む一方、該受光部に
レンズを設けて、該受光部による反射光の受光可能な範
囲をその光軸を中心とする所定範囲に絞り込み、且つそ
れら投光部側及び受光部側のレンズを結ぶ線に対して該
投光部，受光部の向きが内向き方向に鈍角をなすように
して、該投光部から発した光の、該投光部光軸に対して
直角な方向の照射範囲と、その反射光の該受光部による
受光可能な、該受光部光軸に対して直角な方向の範囲と
を、前記光電センサより前記鉢面側に設定距離離れた位
置までの第一設定距離範囲内と、該鉢面から該光電セン
サ側に設定距離離れた位置から該鉢面までの第二設定距
離範囲内では非重複となし、それら第一設定距離範囲と
第二設定距離範囲の間の第三設定距離範囲内では重複さ
せるようになしたことにある。

（作用及び考案の効果） 本考案の自動手洗装置においては、反射型光電センサ
の投光部からの光の照射範囲と受光部による反射光の受
光可能な範囲とを、予め定めた検知距離範囲内でのみ重
複させるようにしているため、光反射物がその検知距離
範囲内にない限り、その光反射率が高くても、また投光
部からの投光量、或いは受光部側の受光信号増幅度が高
くても、光電センサがその反射物を検知することはな
い。一方その検知距離範囲内に手が差し出された場合に
は、投光部からの投光量や受光信号増幅度が充分な大き
さに設定されている限り、たとえその手の光反射率が低
くても、光電センサでそれを確実に検知することができ
る。

このように本考案の自動手洗装置によれば、投光部か
らの投光量及び受光部側の受光信号増幅度を予め所定の
大きさ以上に設定しておくことにより、検知距離範囲外
の反射物の有無ないしその反射率の大きさに拘らず、予
め設定した検知距離範囲内に差し出された手だけを確実
に検知することができる。本考案においては、鉢面から
光電センサ側に設定距離離れた位置から鉢面までの設定
距離範囲（第二設定距離範囲）内では投光部からの光の
照射範囲と受光部による受光可能な範囲とを非重複とし
ており、その距離範囲を光電センサによる非検知領域と
なしているため、鉢面の色や艶，形状、或いは手洗装置
施工の際の洗面器の多少の位置ずれ等に拘らず、その検
知距離範囲内に差し出された手だけを確実に検知するこ
とができ、従って光電センサに要求される調整を製品出
荷時等に予め行っておくことが可能となって、従来のよ
うな現場での面倒な調整作業を不要となすことができ
る。

また投光部からの投光量が一定以上あれば、光電セン
サによる手の検知距離範囲をその投光量に拘らず一定に
維持できるため、その投光量を予め充分大きく設定して
おくことで、投光部が通電劣化した場合にもその光電セ
ンサによる手の検知距離範囲を一定に維持できるように
なり、従って投光部通電劣化時に光電センサの検知距離
範囲を適正範囲に再設定するようなことを不要となし
て、メンテナンス性を向上させることができる。

また本考案の自動手洗装置においては、光電センサの
投光部径と受光部径が検知距離範囲に比べて一般に充分
小さい上、投光部からの光の照射範囲と受光部による反
射光の受光可能な範囲とをそれぞれレンズで所定範囲に
絞り込むようにしているため、それら投光部と受光部と
を互いに近接させた状態で配置することができ、しかも
投光部からの光をレンズで絞り込んで検知距離範囲内の
光束密度を高めているため、より少数の、或いはよりパ
ワーの小さい投光部で必要な投光量を確保することが可
能となって光電センサの小型化が可能となり、従って水
栓の吐水口に光電センサを組み込むような場合に、その
組込み操作を簡単に行えるようになる。

（実施例） 以下本考案の実施例を図面に基づいて詳しく説明す
る。

第２図は本実施例の自動水栓の要部を示すもので、そ
こにおいて10は洗面器を、12は自動水栓の吐水口を示し
ている。吐水口12は洗面器10の上端縁から鉢面14上に延
び出るように設けられており、その先端に吐出口16を有
している。そしてこの吐水口12先端の吐出口16近傍部位
に、反射型の光電センサ18が下向きに設けられている。

この光電センサ18は、第１図に示されているように、
発光ダイオード20とフォトダイオード22とが互いに隣接
して配された構造を有しており、ここでは、図示のよう
にこれらダイオード20,22の前面（下側）にそれぞれ非
球面レンズ24,26が配されている。これにレンズ24,26は
各対応するダイオード20,22と光軸が一致させられてお
り、本例ではこれにより、発光ダイオード20から所定角
度の広がりをもって投光された光が、レンズ24でその光
軸に並行な光線に絞られて投光されるようになっている
とともに、レンズ26にその光軸と平行に入射された反射
光だけが、フォトダイオード22に集光されて受光される
ようになっている。

ところでこの場合、吐出口16の下側に差し出された手
の検知可能な距離範囲Ｌ′は、光電センサ18と洗面器10
の鉢面14との間の距離Ｌより若干短い距離、例えばＬが
180mm程度のとき150mm程度であることが望ましい。一方
光電センサ18が吐出口16からあまり近い位置の光反射物
をも検知できるようになっていると、悪戯などで吐出口
16にガム等が付着させられたとき、光電センサ18がそれ
を検知して吐出口16から水を出しっぱなしにしてしまう
ため、光電センサ18から所定の至近距離Ａ内にある光反
射物は検知しないようになっていることが望ましい。

そこで本例装置の場合、第１図に示すように光電セン
サ18から所定の至近距離Ａ、例えば30mm離れた位置と、
150mm（Ｌ′）離れた位置との間の範囲（第三設定距離
範囲）Ｃが検知距離範囲とされ、発光ダイオード20から
投光された光の照射領域（照射範囲）Ｉと、フォトダイ
オード22で受光される光の受光領域（受光可能な範囲）
IIとが、この検知距離範囲Ｃで重複するように、発光ダ
イオード20とフォトダイオード22とが相互に所定角度傾
斜する状態で配されている。具体的には、発光ダイオー
ド20とフォトダイオード22とは光電センサ18の中心線に
対して互いに反対側に位置させられているとともに、そ
れぞれがレンズ24,26を結ぶ線に対して内向き方向に鈍
角α，βで傾斜させられている。

このようにすれば、検知距離範囲Ｃ内に手が差し入れ
られたときは、発光ダイオード20から投光された光がそ
の手で反射されてレンズ26にその光軸と平行に入射さ
れ、フォトダイオード22に受光される。このため発光ダ
イオード20からの投光量及びフォトダイオード22で受光
した光の受光信号増幅度をある程度大きくしておけば、
その手の光反射率、即ち手の色や汚れ具合等に拘らず、
光電センサ18でその手を確実に検知して吐出口16から水
を確実に吐出させるようにすることができる。

一方洗面器10の鉢面14で反射された発光ダイオード18
からの光は、鉢面14が検知距離範囲Ｃ内に入っておら
ず、その鉢面14における光反射位置がフォトダイオード
22の受光範囲IIから外れているため、レンズ26に光軸と
平行に入射されず、従ってフォトダイオード22で受光さ
れることもない。このためたとえ鉢面14の光反射率が高
くても、光電センサ18がこれを手として検知することは
なく、従って鉢面14からの反射光によって水栓が吐出口
16から水を吐出するようなこともない。

ところで本例の場合、前述のように光電センサ18の検
知距離範囲Ｃと洗面器10の鉢面14との間に、短いながら
も予め30mm程度の不感知領域（第二設定距離範囲）Ｂが
設けられているため、装置施工時に生じる程度の洗面器
10の位置ずれによってはその鉢面14が検知距離範囲Ｃ内
に入ることがなく、従って手洗装置の施工前にこの検知
距離範囲Ｃを設定しておいても、それによって光電セン
サ18が鉢面14を検知するようになることはない。このた
め光電センサ18の必要な調整を製品出荷前に行うことが
でき、装置施工後に従来のような面倒な調整作業を行う
ことを不要となすことができる。

尚本例では、光電センサ18（吐出口16）から30mmの至
近距離Ａの範囲（第一設定距離範囲）が光電センサ18の
不感知領域とされているため、水栓の吐出口16に悪戯で
ガムなどが貼り付けられた場合にも、光電センサ18がこ
れを検知して水を出しっぱなしにすることはない。

また本例装置の場合、長い使用の間に発光ダイオード
20が通電劣化してその投光量が低下するようになるが、
この発光ダイオード20からの投光量を当初からある程度
大きく設定しておけば、そのような通電劣化による投光
量の低下に拘らず必要な投光量を確保して、光電センサ
18による手の実際の検知距離範囲をＣに一定に維持する
ことができ、従って検知距離範囲を適正範囲Ｃに再設定
するような面倒な操作をなくしてメンテナンスを向上す
ることができる。

更に本例装置の場合、発光ダイオード20からの光をレ
ンズ24で狭い範囲に絞り込んで投光させているため、よ
り少数の、或いはよりパワーの小さい発光ダイオード20
で必要な投光量を確保することができ、従って照射領域
Ｉと受光領域IIの絞り込みによって発光ダイオード20側
からフォトダイオード22側へ光が回り込むことを効果的
に抑制できることと併せて、光電センサ18を従来より一
層コンパクトに構成できるようになる。

以上本考案の一実施例を詳細に説明したが、本考案は
これに限定されるものではない。

例えば前例では、自動水栓に本考案を適用した例につ
いて述べたが、本考案は自動水栓とともに石鹸液の自動
吐出装置や温風の自動吹出装置等を備えた自動手洗装置
に適用することも可能であり、その際石鹸液の自動吐出
装置や温風の自動吹出装置等の何れか一つのセンサだけ
を前例と同様の光電センサで構成することも可能であ
る。

この外本考案は、レンズ24,26による光の照射範囲Ｉ
や受光範囲IIの絞込量、或いはそれらが重複する光電セ
ンサ18の検知距離範囲等を適宜変更したり、光電センサ
の受光部としてフォトトランジスタ等を採用したりでき
るなど、その主旨を逸脱しない範囲において、当業者の
有する知識に基づき様々な変更を施した形態で構成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である自動水栓の反射型光電
センサを示す説明図であり、第２図は同自動水栓の説明
図である。第３図は従来例の説明図である。 10:洗面器、12:吐水口 14:鉢面、18:光電センサ 20:発光ダイオード 22:フォトダイオード 24,26:レンズ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】投光部から発した光の反射光を受光部で受
   光する反射型の光電センサによる人体検知に基づいて、
   水の吐出等所定の動作を行うようにした自動手洗装置に
   おいて、 前記投光部と受光部とを光電センサの中心線に対して互
   いに反対側に位置させた上、それらを鉢面に向けて配設
   するとともに、該投光部にレンズを設けて該投光部から
   の光のビームを該投光部の光軸を中心に所定範囲に絞り
   込む一方、該受光部にレンズを設けて、該受光部による
   反射光の受光可能な範囲をその光軸を中心とする所定範
   囲に絞り込み、且つそれら投光部側及び受光部側のレン
   ズを結ぶ線に対して該投光部，受光部の向きが内向き方
   向に鈍角をなすようにして、該投光部から発した光の、
   該投光部光軸に対して直角な方向の照射範囲と、その反
   射光の該受光部による受光可能な、該受光部光軸に対し
   て直角な方向の範囲とを、前記光電センサより前記鉢面
   側に設定距離離れた位置までの第一設定距離範囲内と、
   該鉢面から該光電センサ側に設定距離離れた位置から該
   鉢面までの第二設定距離範囲内では非重複となし、それ
   ら第一設定距離範囲と第二設定距離範囲の間の第三設定
   距離範囲内では重複させるようになしたことを特徴とす
   る自動手洗装置。