特許 6741212 水栓装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6741212

(24)【登録日】2020年7月29日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】水栓装置

(51)【国際特許分類】

   E03C 1/042 20060101AFI20200806BHJP

   H01H 13/00 20060101ALI20200806BHJP

【ＦＩ】

   E03C1/042 B

   H01H13/00 D

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-201942(P2016-201942)

(22)【出願日】2016年10月13日

(65)【公開番号】特開2018-62802(P2018-62802A)

(43)【公開日】2018年4月19日

【審査請求日】2019年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010087

【氏名又は名称】ＴＯＴＯ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(72)【発明者】

【氏名】川名 宏平

(72)【発明者】

【氏名】畠山 真

(72)【発明者】

【氏名】金子 義行

(72)【発明者】

【氏名】金城 政信

【審査官】 下井 功介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−５１８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１５３２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５８−４０８０３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平７−２４９３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０３Ｃ １／００〜 １／１０

Ｈ０１Ｈ１３／００

Ｈ０３Ｋ１７／９６、１７／９６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タッチ操作により吐水及び止水を切り換えることができる水栓装置であって、
吐水部と、
対象物が接触する接触部を含み、この接触部への対象物の接触を検知する検知部を備えたタッチ操作用の操作部と、
この操作部のタッチ操作に基づいて上記吐水部の吐水制御を行う制御部と、
上記接触部を振動させる振動励起素子と、
この振動励起素子に電圧を印加することにより、上記接触部に振動を励起する駆動回路と、
上記接触部の振動に基づいて対象物が上記接触部に接触したか否かを判定する接触判定回路と、
上記接触部の振動に基づいて上記接触部に衝撃が加わったことを判定する衝撃判定回路と、を有し、
上記制御部は、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定した場合には、上記制御部が上記吐水部の吐水を禁止する吐水制御を行うものであることを特徴とする水栓装置。

【請求項2】

上記接触判定回路は、上記駆動回路による電圧の印加停止後における上記接触部の振動エネルギーに基づいて対象物が上記接触部に接触したか否かを判定するものであり、上記振動エネルギーが第１の所定の閾値以下の場合には、対象物が上記接触部に接触したことを判定し、上記振動エネルギーが上記第１の所定の閾値よりも大きい第２の所定の閾値以上の場合には、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定し、上記制御部が上記吐水部の吐水を禁止する吐水制御を行うものである請求項１記載のタッチ検出装置。

【請求項3】

上記吐水部は、上記水栓装置の基部に対して着脱可能に設けられており、
上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定すると、上記制御部が上記吐水部の吐水を所定期間禁止する吐水制御を行うものである請求項２記載の水栓装置。

【請求項4】

さらに、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定してから所定期間吐水を禁止している旨を報知する報知部を有する請求項１乃至３の何れか１項に記載の水栓装置。

【請求項5】

さらに、吐水が禁止された後、吐水可能な状態に復帰させる復帰手段を有する請求項１記載の水栓装置。

【請求項6】

上記検知部の接触部は、その表面の中央部が突出した形状に形成されている請求項３記載の水栓装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水栓装置に係り、特に、タッチ操作により吐水及び止水を切り換えることができる水栓装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スイッチやセンサーを利用して使用者による操作を検知し、検知された操作に基づいて、吐水、止水を切り換えたり、吐水形態を変更したりすることができる水周り器具が普及し始めている。このようなキッチン、洗面所、トイレ、バスルーム等の水周りで使用される水栓装置等の水周り器具は、水濡れしやすい環境で使用され、しかも使用頻度が極めて高いと共に、長期の耐用年数が要求される。このため、操作を検知するためのスイッチやセンサーは、機械的な電気接点をもたないことが望ましい。

【0003】

自動水栓等で利用されている光電式のセンサーは、非接触で操作できるという利点はあるが、検知部が目立つため、デザイン性も優れたものとは言えない。さらに、光電式のセンサーには、検知部に水や泡が付着すると誤動作するという問題もある。
また、静電センサーは、非常に軽いタッチで操作することが可能であるが、水濡れしやすい環境では誤動作が避けられず、水周り器具に利用することは困難である。
さらに、導電体である水栓金具においては、樹脂などによる絶縁が必要であり、デザイン性も優れたものとは言えない。

【0004】

ここで、例えば、特許文献１には、圧電スイッチが記載されている。この圧電スイッチは、圧電素子を利用したスイッチであり、機械的な電気接点を利用することなく、使用者の押圧操作を検知することができる。
また、特許文献２には、無接点押ボタンスイッチ回路が記載されている。この押ボタンスイッチにおいても、圧電素子を利用して、機械的な電気接点を使用することなく、使用者の押圧操作を検知している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５４−１５３２８４号公報

【特許文献2】特公昭５８−４０８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている圧電スイッチにおいては、圧電素子に押圧力を加えて弾性変形させ、この弾性変形に基づいて生成された電荷によりスイッチ操作を検知しているので、スイッチを操作するために比較的大きな操作力が必要となり、軽いタッチで操作することができないという問題がある。

【0007】

また、特許文献２に記載されている無接点押ボタンスイッチ回路は、圧電素子を発振回路の中に組み込んでおき、この圧電素子に押圧力が加えられることにより、圧電素子のインピーダンス等の電気的特性が変化して発振が低下又は停止することを利用して、使用者の押圧操作を検知している。この無接点押ボタンスイッチ回路では、圧電素子への僅かな押圧力でも、その電気的特性が変化し、圧電素子が組み込まれた発振回路の発振状態が変化するので、軽いタッチでも操作を検知することができる。
しかしながら、発振回路の発振状態は回路定数に極めて敏感であるため、操作を検知するための圧電素子を発振回路本体から離れた場所に設置すると、発振状態が不安定となり、誤検知を起こしやすいという問題がある。

【0008】

例えば、発振回路に組み込まれた圧電素子だけを水栓装置の吐水部近傍に配置し、発振回路の他の部分（発振回路本体）を水栓装置が設置されたカウンターボードの下側に配置した場合、圧電素子と発振回路本体を接続するリード線が比較的長くなる。このため、このリード線がもつインダクタンスや浮遊容量成分が発振回路の動作を不安定にし、誤動作を引き起こす場合がある。このような誤動作を防止するためには、圧電素子を発振回路本体の近傍に配置する必要がある。この場合には、例えば、水栓装置の吐水部近傍に操作部を配置するためには、発振回路全体を吐水部近傍に組み込む必要があり、水栓装置のデザインの自由度が大きく制約されることになる。

【0009】

また、本発明者らは、軽いタッチで操作することができると共に、水回り器具に使用した場合でも、誤動作を防止することを実現するために、ある程度離間した距離に位置する物体の検知に利用されてきた超音波素子をタッチセンサとして利用することにも着目している。
しかしながら、このような超音波素子を用いたタッチセンサでは、タッチ操作時の超音波振動の減衰等の振動変化に基づいてタッチ操作を検知しているため、タッチ操作以外の外部から強い衝撃が加わっても振動変化が生じてしまい、使用者のタッチ操作が行われたものと判断してしまう恐れがあるという問題がある。

【0010】

そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、衝撃が加わった場合には吐水を行わないことにより、意図しない操作による誤吐水を抑制することができる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】

【0011】

上述した課題を解決するために、本発明は、タッチ操作により吐水及び止水を切り換えることができる水栓装置であって、吐水部と、対象物が接触する接触部を含み、この接触部への対象物の接触を検知する検知部を備えたタッチ操作用の操作部と、この操作部のタッチ操作に基づいて上記吐水部の吐水制御を行う制御部と、上記接触部を振動させる振動励起素子と、この振動励起素子に電圧を印加することにより、上記接触部に振動を励起する駆動回路と、上記接触部の振動に基づいて対象物が上記接触部に接触したか否かを判定する接触判定回路と、上記接触部の振動に基づいて上記接触部に衝撃が加わったことを判定する衝撃判定回路と、を有し、上記制御部は、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定した場合には、上記制御部が上記吐水部の吐水を禁止する吐水制御を行うものであることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、衝撃判定回路が接触部に衝撃が加わったことを判定した場合には、制御部により吐水部の吐水を禁止する吐水制御が行われるため、意図しない操作部の操作による誤吐水を抑制することができる。

【0012】

本発明において、好ましくは、上記接触判定回路は、上記駆動回路による電圧の印加停止後における上記接触部の振動エネルギーに基づいて対象物が上記接触部に接触したか否かを判定するものであり、上記振動エネルギーが第１の所定の閾値以下の場合には、対象物が上記接触部に接触したことを判定し、上記振動エネルギーが上記第１の所定の閾値よりも大きい第２の所定の閾値以上の場合には、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定し、上記制御部が上記吐水部の吐水を禁止する吐水制御を行うものである。
このように構成された本発明においては、接触判定回路及び衝撃判定回路に対して共通な検知部の接触部の振動エネルギーに関する第１の所定の閾値や第２の所定の閾値に基づいて、接触判定や衝撃判定を効率良く行うことができると共に、これらの接触判定や衝撃判定をそれぞれ行うための検知手段を別々に設ける必要がないため、簡易な構造にすることもできる。

【0013】

本発明において、好ましくは、上記吐水部は、上記水栓装置の基部に対して着脱可能に設けられており、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定すると、上記制御部が上記吐水部の吐水を所定期間禁止する吐水制御を行うものである。
このように構成された本発明においては、例えば、水栓装置の基部に対して取り外した状態の吐水部を落下させてしまい、検知部の接触部に衝撃が加わった場合に、衝撃判定回路が検知部の接触部に衝撃が加わったことを判定することにより、制御部が吐水部の吐水を所定期間禁止する吐水制御を行っているため、落下した吐水部を拾い上げる際に検知部の接触部に誤って対象物を接触させて意図しない操作部の操作による誤吐水が行われることを抑制することができる。

【0014】

本発明において、好ましくは、さらに、上記衝撃判定回路が上記接触部に衝撃が加わったことを判定してから所定期間吐水を禁止している旨を報知する報知部を有する。
このように構成された本発明においては、衝撃判定回路が検知部の接触部に衝撃が加わったことを判定してから所定期間吐水を禁止している旨を報知する報知部により、吐水が禁止されている状態であることを確認することができるため、故障と勘違いし難くすることができる。

【0015】

本発明において、好ましくは、さらに、吐水が禁止された後、吐水可能な状態に復帰させる復帰手段を有する。
このように構成された本発明においては、吐水部の吐水が禁止された後に、復帰手段により意図的に吐水可能な状態に復帰させることができるため、必要最小限の間だけ吐水を禁止することができる。

【0016】

本発明において、好ましくは、上記検知部の接触部は、その表面の中央部が突出した形状に形成されている。
このように構成された本発明においては、検知部の接触部の表面の中央部が突出した形状に形成されていることにより、例えば、使用者の手指等の対象物が接触部に触れ易いため、使い勝手が向上する反面、接触部に衝撃が加わった際や、水栓装置の基部に対して取り外した状態の吐水部を落下後に拾い上げる際にも接触部が反応し易くなってしまうが、衝撃判定回路による衝撃判定により吐水を禁止することができるため、意図しない操作部の操作による誤吐水を抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の水栓装置によれば、衝撃が加わった場合には吐水を行わないことにより、意図しない操作による誤吐水を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態による水栓装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態による水栓装置のタッチ検出装置の概略構成を示す回路図である。

【図3】本発明の第１実施形態による水栓装置の先端部に設けられた検知部を拡大して示す断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態による水栓装置のタッチ検出装置において、使用者が検知部にタッチしていない場合の圧電素子の典型的な出力波形を示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態による水栓装置のタッチ検出装置において、使用者が検知部にタッチした場合の圧電素子の典型的な出力波形を示す図である。

【図6】本発明の第１実施形態の水栓装置の作用を示すメインフローである。

【図7】本発明の第１実施形態の水栓装置の作用の一例を示したタイムチャートである。

【図8】図６のメインフローからサブルーチンとして呼び出されるタッチ検出フローである。

【図9】検知部の接触部に対して通常のタッチ操作による接触よりも大きな衝撃が加わった場合における、出力波形の一例を示す図である。

【図10】本発明の第２実施形態による水栓装置のタッチ検出装置の検出回路を示す回路である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

つぎに、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態による水栓装置について説明する。
ここで、本実施形態の水栓装置は、タッチ検出装置Ａが組み込まれたものであり、このタッチ検出装置Ａにより使用者の操作を検知して、吐水、止水を切り換えることができるようになっている。
図１は、本実施形態の水栓装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態のタッチ検出装置の概略構成を示す回路図である。図３は、水栓装置の先端部に設けられた検知部を拡大して示す断面図である。

【0020】

図１に示すように、本発明の第１実施形態による水栓装置１は、カウンターボードＣ上に取り付けられた水栓本体２と、この水栓本体２の先端部に設けられた検知部４と、この検知部４に取り付けられた振動励起素子である圧電素子６と、水栓本体２の基部２ａに内蔵された湯水混合バルブ８とを備えている。
さらに、水栓装置１は、カウンターボードＣの下側に配置された、湯及び水の供給、停止をそれぞれ切り換える開閉弁である湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂと、これらの電磁弁１０ａ，１０ｂの開閉を制御する制御部である水栓コントローラ１２と、検知部４への操作に応じて水栓コントローラ１２に信号を送る検出回路１４とを備えている。
なお、本実施形態の水栓装置１のうち、検知部４、圧電素子６及び検出回路１４は、タッチ検出装置Ａを構成する。

【0021】

本実施形態の水栓装置１は、水栓本体２の先端部に設けられた検知部４の接触部１６を使用者が軽くタッチすることにより、湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂのそれぞれが開閉され、止水状態と吐水状態を切り換えることができるようになっている。
したがって、本実施形態においては、検知部４が設けられた水栓本体２の先端部が、水栓装置１のタッチ操作用の操作部Ｂとして機能するようになっている。

【0022】

つぎに、図１に示すように、水栓本体２は、カウンターボードＣからほぼ垂直に立ち上がった後にほぼ水平方向に屈曲する基部２ａと、この基部２ａの先端２ｂに着脱可能に設けられた吐水部であるシャワーヘッド部２ｃとを備えている。このシャワーヘッド部２ｃは、基部２ａに対して使用者側に引き出した状態で使用可能である、いわゆる、プルアウト式のシャワーヘッドであり、その先端部に検知部４が設けられている。
また、シャワーヘッド部２ｃにおける検知部４の近傍には、吐水部である吐水口２ｄが設けられており、この吐水口２ｄからシャワー吐水が可能となっている。

【0023】

さらに、図１及び図３に示すように、シャワーヘッド部２ｃの先端に設けられた検知部４の接触部１６は、その表面の中央部が突出した湾曲面形状に形成されており、使用者の手指等の対象物が検知部４の接触部１６に接触しているか否かを検知するための信号が検出回路１４に送られるようになっている。
後述するように、検知部４には圧電素子６が内蔵されており、この圧電素子６は、水栓本体２内部に通された２本の信号線１８ａ、１８ｂによって検出回路１４に電気的に接続されている。

【0024】

湯水混合バルブ８は、水栓本体２の基部２ａに内蔵されると共に、湯用電磁弁１０ａの下流側に接続された給湯管２０ａ、及び水用電磁弁１０ｂの下流側に接続された給水管２０ｂにそれぞれ接続されている。また、湯水混合バルブ８には温調ハンドル８ａが取り付けられており、この温調ハンドル８ａを調整することにより、給湯管２０ａから供給された湯及び給水管２０ｂから供給された水の混合比が設定され、吐水口２ｄから吐出される湯水の温度を調整することができる。また、湯水混合バルブ８において混合された湯水は、水栓本体２の内部に配置された通水部材（図示せず）を介して導かれ、吐水口２ｄから吐出される。

【0025】

湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂは、水栓コントローラ１２からの制御信号に応じて開閉される電磁弁である。湯用電磁弁１０ａは、給湯器（図示せず）からの配管に接続され、開弁されると給湯管２０ａへ湯を流出させるようになっている。水用電磁弁１０ｂは、上水道に接続されており、開弁されると給水管２０ｂへ水を流出させるようになっている。

【0026】

水栓コントローラ１２は、検出回路１４からの出力信号に応じて、湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂに制御信号を出力し、これらを開閉させるようになっている。
検出回路１４は、検知部４に内蔵された圧電素子６に電気的に接続されると共に、水栓コントローラ１２に判定出力信号を出力するようになっている。
また、検出回路１４は、圧電素子６に交流電圧を印加することにより、これを所定の周波数で超音波振動させると共に、圧電素子６の端子から出力信号を取得するようになっている。
さらに、検出回路１４は、圧電素子６から取得した出力信号に基づいて、対象物である使用者の手指等が検知部４の接触部１６にタッチ（接触）したか否かを判定し、判定結果を判定出力信号として水栓コントローラ１２に出力するようになっている。

【0027】

具体的には、水栓コントローラ１２及び検出回路１４は、マイクロプロセッサ又はマイクロコンピュータ、半導体、電気抵抗、コンデンサ等の電子部品、及びマイクロプロセッサ等を作動させるプログラムを組み合わせることにより構成されている。
また、水栓コントローラ１２及び検出回路１４を上述した電子部品により一体的に構成してもよい。

【0028】

つぎに、図２を参照して、検出回路１４の構成について説明する。
図２に示すように、検出回路１４には、マイクロコンピュータ２２、駆動回路２４、信号変換回路２６、分圧回路２８、及び衝撃判定回路３０のそれぞれが内蔵されている。
まず、マイクロコンピュータ２２は、これを作動させるプログラムにより機能する接触判定回路２２ａ及び周波数調整回路２２ｂを含む。
つぎに、マイクロコンピュータ２２は、２つの出力ポート（第１の出力ポートＰ１、第２の出力ポートＰ２）からの出力信号により、駆動回路２４を構成する２つのトランジスタ２４ａ，２４ｂを制御するようになっている。
また、マイクロコンピュータ２２は、信号変換回路２６から出力されたアナログ電圧の信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路を内蔵している。マイクロコンピュータ２２に内蔵された各回路は、変換されたディジタル値に基づいて演算を行い、検知部４の接触部１６へのタッチの有無を判定している。
さらに、マイクロコンピュータ２２は、衝撃判定回路３０からの出力信号が、第３のポートＰ３（入力ポート）に入力されることにより、検知部４の接触部１６への衝撃の有無を判定している。

【0029】

つぎに、駆動回路２４は、電源側に接続されたＰＮＰトランジスタ２４ａ、アース側に接続されたＮＰＮトランジスタ２４ｂ、及び２本の電気抵抗２４ｃ，２４ｄから構成されている。
まず、ＰＮＰトランジスタ２４ａのエミッタ端子は、電源２４ｅに接続され、ベース端子はマイクロコンピュータ２２の出力ポートＰ１に接続されている。
また、電気抵抗２４ｃは、ＰＮＰトランジスタ２４ａのベース−エミッタ間に接続されている。
一方、ＮＰＮトランジスタ２４ｂのエミッタ端子はアースに接続され、ベース端子はマイクロコンピュータ２２の出力ポートＰ２に接続されている。
また、電気抵抗２４ｄは、ＮＰＮトランジスタ２４ｂのベース−エミッタ間に接続されている。
さらに、ＰＮＰトランジスタ２４ａ及びＮＰＮトランジスタ２４ｂの各コレクタ端子は互いに接続され、信号線１８ａを介して圧電素子６の一方の電極（入力端子）に接続されている。また、圧電素子６の他方の電極は、信号線１８ｂを介してアースに接続されている。

【0030】

ＰＮＰトランジスタ２４ａ及びＮＰＮトランジスタ２４ｂは、マイクロコンピュータ２２の出力ポートＰ１，Ｐ２からの信号により、所定の周期で交互にオン−オフされる。
例えば、ＰＮＰトランジスタ２４ａがオン、ＮＰＮトランジスタ２４ｂがオフとされた状態では、信号線１８ａには電源電圧と等しい電圧が出力される。
一方、ＰＮＰトランジスタ２４ａがオフ、ＮＰＮトランジスタ２４ｂがオンとされた状態では、信号線１８ａはアース電位となる。これらの状態が所定周期で交互に繰り返されることにより、圧電素子６の一方の電極には、信号線１８ａを介して所定周波数の交流電圧が印加される。
また、圧電素子６に交流電圧が印加されていない状態においては、両方のトランジスタ２４ａ，２４ｂがオフにされ、各トランジスタ２４ａ，２４ｂのコレクタは、ハイインピーダンスな状態（実質的に、電気的に切り離された状態）にされる。
なお、本実施形態においては、ＰＮＰトランジスタ２４ａ及びＮＰＮトランジスタ２４ｂを交互にオン−オフすることにより、圧電素子６に交流電圧を印加しているが、ＦＥＴ等、任意のスイッチング素子を使用して交流電圧を印加してもよい。

【0031】

つぎに、分圧回路２８は、３本の電気抵抗２８ａ，２８ｂ，２８ｃから構成され、圧電素子６の一方の端子に現れる電圧を分圧し、適正な電圧に調整するようになっている。
すなわち、電気抵抗２８ａの一方の端子は、信号線１８ａに接続され、他方の端子は電気抵抗２８ｂの一方の端子に接続されている。
また、電気抵抗２８ｂの他方の端子は、電気抵抗２８ｃの一方の端子に接続され、電気抵抗２８ｃの他方の端子は、アースに接続されている。
これらにより、信号線１８ａに現れた電圧が、電気抵抗２８ａ，２８ｂ，２８ｃの抵抗比により分圧され、適正な電圧に調整される。上述したように、圧電素子６に交流電圧が印加されている状態においては、圧電素子６の一方の端子（信号線１８ａ）には、電源電圧とアース電位が所定周期で交互に現れる。
これに対して、駆動回路２４の出力がハイインピーダンスにされた状態（両方のトランジスタ２４ａ，２４ｂがオフ）では、信号線１８ａには、圧電素子６により生成された起電力が現れる。
分圧回路２８は、これらの電圧を分圧し、分圧された電圧を信号変換回路２６及び衝撃判定回路３０のそれぞれに出力する。
すなわち、圧電素子６の一方の電極に接続された端子は、交流電圧を印加するための入力端子として機能し、また、この入力端子から、圧電素子６の出力信号が取得される。

【0032】

つぎに、信号変換回路２６は、２つのコンデンサ２６ａ，２６ｂ、ダイオード２６ｃ、及び電気抵抗２６ｄから構成されている。
コンデンサ２６ａの一方の端子は、分圧回路２８の電気抵抗２８ａ，２８ｂの接続点に接続され、他方の端子は、ダイオード２６ｃのアノード端子に接続されている。
さらに、ダイオード２６ｃのカソード端子は、マイクロコンピュータ２２に内蔵されたＡ／Ｄ変換器の入力端子に接続されている。
また、ダイオード２６ｃのカソード端子は、コンデンサ２６ｂ及び電気抵抗２６ｄを介してそれぞれアースに接続されている。
これらにより、分圧回路２８からの出力信号は、直流成分がコンデンサ２６ａにより除去され、直流成分が除去された信号がダイオード２６ｃにより検波されると共に、コンデンサ２６ｂにより高周波成分がカットされ、マイクロコンピュータ２２のＡ／Ｄ変換器に入力される。

【0033】

つぎに、衝撃判定回路３０は、コンパレータ３０ａ、及び衝撃判定用閾値電圧の電源３０ｂから構成されている。
コンパレータ３０ａの非反転入力端子は、分圧回路２８の電気抵抗２８ｂ，２８ｃの接続点に接続され、出力端子は、マイクロコンピュータ２２の入力端子Ｐ３に接続されている。
また、衝撃判定用閾値電圧の電源３０ｂは、一方の端子がコンパレータ３０ａの反転入力端子に接続されており、他方の端子はアースに接続されている。
これらにより、分圧回路２８からの出力信号は、コンパレータ３０ａにおいて電源３０ｂからの衝撃判定用閾値電圧と比較され、この衝撃判定用閾値電圧よりも大きい場合には、マイクロコンピュータ２２の入力ポートＰ３の入力端子にＨｉレベルの信号が入力されるようになっている。

【0034】

さらに、図１に示すように、本実施形態の水栓装置１は、詳細後述するが、衝撃判定回路３０が検知部４の接触部１６に衝撃が加わったこと（衝撃判定結果）を判定してから所定期間吐水を禁止している旨を報知する報知部３２を備えている。この報知部３２としては、警報音を発信するようなものであってもよいし、及び／又は、ＬＥＤ等の照明器具を点滅或いは点灯させるものであってもよい。

【0035】

つぎに、図２及び図３を参照して、検知部４の構成を説明する。
図３に示すように、検知部４は、水栓本体２のシャワーヘッド部２ｃの先端に取り付けられた金属製の部材によって構成されており、水栓本体２と共に水栓装置１の外観を形成している。
検知部４は、使用者の手指等が触れる接触部１６と、この接触部１６の背面から軸方向（後方側）に延びる円筒部３４とを備えており、この円筒部３４の中に圧電素子６が取り付けられている。

【0036】

圧電素子６は、本実施形態においては、チタン酸バリウム、ジルコンチタン酸鉛等の圧電セラミックスを使用した円盤状の素子であり、この圧電セラミックスの両面にそれぞれ電極が設けられている。これらの電極間に信号線１８ａ、１８ｂを介して交流電圧を印加することにより、圧電素子６は全体として屈曲するような変形を繰り返し、振動する。
また、圧電素子６は、検知部４の接触部１６の背面に接着剤により固着されているので、圧電素子６及び接触部１６の背面は、一体となって屈曲振動する。
すなわち、圧電素子６に所定周波数の交流電圧を印加することにより、検知部４は数μｍ程度の振幅で屈曲振動する。
また、逆に、圧電素子６が屈曲振動されると、その電極間（信号線１８ａ、１８ｂ間）に起電力が発生する。なお、本実施形態においては、印加される交流電圧の周波数は、圧電素子６と接触部１６の背面が一体となって屈曲振動する際の共振周波数である約４０ｋＨｚに設定されている。好ましくは、共振周波数は、約２０ｋＨｚ〜約６０ｋＨｚの超音波帯域に設定する。

【0037】

つぎに、図４及び図５を参照して、本発明の第１実施形態による水栓装置のタッチ検出装置Ａにおける検出原理を説明する。
図４は、本発明の第１実施形態による水栓装置のタッチ検出装置において、使用者が検知部４にタッチしていない場合の圧電素子６の典型的な出力波形を示し、図５は使用者が検知部４にタッチした場合の圧電素子６の典型的な出力波形を示す。
なお、図４及び図５は、上段にマイクロコンピュータ２２の出力ポートＰ１、Ｐ２（図２）からの出力電圧波形、中段に圧電素子６の出力電圧波形（信号線１８ａ、１８ｂ間の電圧波形）、下段に信号変換回路２６からの出力電圧波形（マイクロコンピュータ２２のＡ／Ｄ変換器入力波形）を示すものである。
また、図４及び図５等は信号波形を模式的に示したものであり、交流電圧の印加中において出力される波の数等、実際の波形とは異なっている。

【0038】

まず、図４の時刻ｔ１において、圧電素子６への交流電圧の印加が開始される。すなわち、図４の上段に示すように、マイクロコンピュータ２２の出力ポートＰ１、Ｐ２に交互に電圧パルスが出力されることにより、駆動回路２４（図２）のＰＮＰトランジスタ２４ａとＮＰＮトランジスタ２４ｂが交互にオンにされる。これにより、図４の中段に示すように、圧電素子６の両電極間（信号線１８ａ、１８ｂ間）にはパルス状の交流電圧が印加される。
この交流電圧の印加により、圧電素子６は屈曲振動される。上述したように、圧電素子６に印加される交流電圧の周波数は、一体化されて振動する検知部４の接触部１６の背面及び圧電素子６の共振周波数と一致するように設定されている。このため、交流電圧の印加による検知部４の接触部１６の背面及び圧電素子６の屈曲振動の振幅は数μｍ程度であり、他の周波数で振動が励起された場合よりも振幅が大きくなる。
なお、交流電圧の印加中においては、圧電素子６の端子（信号線１８ａ）は、ＰＮＰトランジスタ２４ａ又はＮＰＮトランジスタ２４ｂによって電源電圧又はアースの何れかに接続されているため、圧電素子６の両電極間電圧（図４の中段）は、これらに支配される（圧電素子６の屈曲振動により生成された起電力が表れているのではない）。

【0039】

つぎに、図４の時刻ｔ２において、圧電素子６への交流電圧の印加が停止される。交流電圧の印加が停止されると、駆動回路２４のＰＮＰトランジスタ２４ａ及びＮＰＮトランジスタ２４ｂはいずれもオフにされ、駆動回路２４の出力はハイインピーダンス（電気的に切り離された状態）となる。
一方、検知部４の接触部１６の背面及び圧電素子６は、時刻ｔ１〜ｔ２間の振動の励起により共振周波数で屈曲振動されており、時刻ｔ２において交流電圧の印加が停止された後もこの振動が残留し（一般的に、この現象を「残響」と言う）、次第に減衰する（振動振幅が小さくなる）。
また、交流電圧の印加停止後は、駆動回路２４の出力がハイインピーダンスとされているので、圧電素子６の両端子間（信号線１８ａ、１８ｂ間）には、圧電素子６の屈曲振動により生成された起電力が表れる（図４中段の時刻ｔ２〜）。

【0040】

本発明の第１実施形態による水栓装置１のタッチ検出装置Ａは、このような交流電圧の印加停止後において検知部４（及び圧電素子６）に残る「残響振動」の大きさに基づいて、検知部４へのタッチ操作の有無を判定している。
ここで、図４の中段に示すように、検知部４の接触部１６へのタッチ操作が行われていない場合には、交流電圧の印加が停止した時刻ｔ２後の電圧振幅が大きく、その振動が減衰するまでの時間も長くなる。
一方、図５の中段に示すように、検知部４の接触部１６へのタッチ操作が行われている（検知部４の接触部１６に使用者の手指等が接触している）場合には、時刻ｔ２後の電圧振幅が小さく、その振動も短時間で減衰している。
すなわち、検知部４の接触部１６に使用者の手指等が接触している場合には、検知部４の振動が、接触部１６に接触している手指等に吸収され、交流電圧の印加停止後に残る「残響振動」が小さくなるものと考えられる。

【0041】

本実施形態においては、図４及び図５の中段に示す圧電素子６の電圧波形の直流成分を除去し、検波した信号変換回路２６の出力波形（図４及び図５の下段）に基づいてタッチの有無を判定している。
具体的には、本実施形態においては、時刻ｔ２後の信号変換回路２６の出力波形によって囲まれた面積（図４及び図５下段の斜線部の面積。励振停止後の検知部４及び圧電素子６の振動エネルギーに比例する。）の大きさに基づいてタッチの有無を判定している。

【0042】

つぎに、図６〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による水栓装置１の作用を説明する。
図６は、本実施形態の水栓装置１の作用を示すメインフローであり、図７は、本実施形態の水栓装置の作用の一例を示したタイムチャートである。また、図８は、図６のメインフローからサブルーチンとして呼び出されるタッチ検出フローである。
なお、図７のタイムチャートは、図４及び図５のタイムチャートと同様に、１段目に出力ポートＰ１，Ｐ２からの出力電圧波形、２段目に圧電素子６の出力電圧波形、３段目に信号変換回路２６回路からの出力電圧波形を示し、最下段には、検出回路１４から水栓コントローラ１２に出力される判定出力を示したものである。

【0043】

図６のフローチャートにおける処理は、検出回路１４に内蔵されたマイクロコンピュータ２２及びプログラムによって実行される。
まず、ステップＳ１においては、圧電素子６に印加される交流電圧の周波数調整が周波数調整回路２２ｂにより実行される。この周波数調整は、圧電素子６に印加される交流電圧の周波数を、検知部４及び圧電素子６の共振周波数に正確に一致させるための処理であり、この周波数調整回路２２ｂによる処理は、本実施形態においては、検出回路１４に対する電源投入時に実行される。
具体的には、マイクロコンピュータ２２から圧電素子６に印加する交流電圧の周波数を少しずつ変化させ、交流電圧の印加停止後における検知部４（及び圧電素子６）に残る「残響振動」の大きさ（動作波形を図４とすれば、図４下段の時刻ｔ２後の斜線部の面積）が最大となる周波数を選択することで、周波数調整が実行される。
また、変形例として、検出回路１４に、周波数調整実行用のスイッチ（図示せず）を設けておき、このスイッチの操作により周波数調整が実行されるようにしてもよい。

【0044】

本実施形態の水栓装置１のタッチ検出装置Ａは、その性能を十分に発揮させるためには、印加する交流電圧の周波数と、共振周波数を十分に一致させておく必要がある。検知部４の接触部１６の背面及び圧電素子６が大きく振動する共振周波数には個体差があり、検出回路１４に対して組み合わせる水栓本体２（検知部４及び圧電素子６）に応じて、印加する交流電圧の周波数を調整することが望ましい。
また、このような周波数調整機能を備えておくことにより、検出回路１４に組み合わせる水栓本体２の個体ごとのバラツキに対応することができると共に、複数種類の水栓本体２に組み合わせることができる汎用の検出回路１４を構成することも可能となる。

【0045】

つぎに、図６のステップＳ２においては、１０ｍｓタイマーがリセットされる。本実施形態においては、圧電素子６への交流電圧の印加がセンシング周期である１０ｍｓごとに間欠的に実行される。
また、ステップＳ２においては、この交流電圧の印加の間隔を制御する１０ｍｓタイマーがリセットされ、タイマーの積算が開始される。好ましくは、センシング周期は、約１０〜１００ｍｓに設定する。
さらに、ステップＳ３においては、サブルーチンとして、図８に示すタッチ検出フローが実行される。ステップＳ３において実行されるタッチ検出は、図４及び図５を使用して説明した原理に基づいて実行されるものであり、図８のフローにおける具体的処理については後述する。また、図７に示す例では、時刻ｔ１０においてステップＳ３が実行され、圧電素子６に対する交流電圧の印加が行われている。

【0046】

つぎに、図６のステップＳ４においては、ステップＳ３における検出結果が「タッチ」であったか、「非タッチ」であったか、或いは、「衝撃」であったかが判定される。「タッチ」であった場合にはステップＳ５に進み、「非タッチ」であった場合にはステップＳ１１に進み、「衝撃」であった場合にはステップＳ１４に進む。
図７に示す例では、時刻ｔ１０〜ｔ１１間に実行された励振（交流電圧の印加）後の残響が大きいため、「非タッチ」と判定されている。「非タッチ」と判定された後のステップＳ１１においては、入力ポートＰ３がＨｉレベルになっていないかをチェックする。
入力ポートＰ３がＨｉレベルになっている場合、それは図２の衝撃判定回路３０が検知部４の接触部１６に衝撃が加わったと判定した場合であるが、この場合の処理については後述する。
ここでは、検知部４に衝撃が加わっておらず、入力ポートＰ３がＬｏレベルで継続している場合を説明する。
ステップＳ１１からステップＳ１７に進み、再びステップＳ１１に戻るループを回り、ステップＳ２において積算が開始されたタイマーが１０ｍｓになるまで待機され、１０ｍｓ経過するとステップＳ２に戻る。

【0047】

図６のステップＳ２においては、１０ｍｓタイマーがリセットされて再び積算が開始され、ステップＳ３において再びタッチ検出が実行される。
図７に示す例では、時刻ｔ１０における前回の励振開始から１０ｍｓ経過後の時刻ｔ１２において再びステップＳ３が実行されている。
さらに、図７の例では、時刻ｔ１２において開始された励振停止後（時刻ｔ１３〜）の残響が小さいため、ステップＳ３における検出結果が「タッチ」と判定されている。ステップＳ３において「タッチ」と判定された場合には、ステップＳ４からステップＳ５に進む。

【0048】

つぎに、図６のステップＳ５においては、ステップＳ３における検出結果が「非タッチ」から「タッチ」に変化したか否かが判断される。
図７の例では、時刻ｔ１０において開始された前回の検出結果が「非タッチ」であり、時刻ｔ１２において開始された今回の検出結果が「タッチ」であるため、ステップＳ６に進む。

【0049】

つぎに、図６のステップＳ６においては、具体的な説明は後述するが「タッチ確認検出」である図８のフローチャートが、サブルーチンとして実行される。この「タッチ確認検出」は、ステップＳ３における「タッチ検出」による誤検知を防止するために、ステップＳ３による検出結果が「非タッチ」から「タッチ」に変化した場合に実行される処理である。
すなわち、「タッチ確認検出」は、「タッチ検出」と同じ動作であるが、短いタイミングで同じ「タッチ検出」動作を繰り返すことで、偶発的なノイズによる誤動作を防止する。
図７の例では、ステップＳ３における「タッチ検出」が終了した直後の時刻ｔ１４において「タッチ確認検出」が開始されている。

【0050】

つぎに、図６のステップＳ７においては、「タッチ確認検出」の結果が「タッチ」であったか、「非タッチ」であったか、「衝撃」であったか、が判断される。
「非タッチ」であった場合には、ステップＳ３における「タッチ」の検出が誤検知であった可能性が高いため、電磁弁の開閉を行うことなく、ステップＳ１１に進み、ステップＳ１７とのループ処理で、時刻ｔ１２から１０ｍｓ経過するまで待機される。
一方、「タッチ確認検出」の結果が「タッチ」であった場合には、「タッチ」の判定が確定され、ステップＳ８に進む。
また、「タッチ確認検出」の結果が「衝撃」であった場合には、後述するステップＳ１４に進む。

【0051】

つぎに、図６のステップＳ８においては、水栓装置１が吐水状態であるか否かが判断され、吐水中である場合にはステップＳ１０に進み、吐水中でない場合にはステップＳ９に進む。
ステップＳ１０では、吐水状態において新たに検知部４の接触部１６がタッチされた（時刻ｔ１２）ことになるため、湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂが閉弁され、止水状態に切り換えられる。
具体的には、検出回路１４において「タッチ」の検出が確定されると、「タッチ確定」を表す信号が検出回路１４から水栓コントローラ１２に出力され、水栓コントローラ１２は、湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂに制御信号を送って、これらを閉弁させる。
一方、ステップＳ９では、止水状態において新たに検知部４の接触部１６がタッチされた（時刻ｔ１２）ことになるため、湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂが開弁され、吐水状態に切り換えられる。
図７に示す例においては、時刻ｔ１４において開始されたステップＳ６のタッチ確認検出により「タッチ」の検出が確定され、時刻ｔ１５において「タッチ」の検出が確定されたことを示す判定出力が水栓コントローラ１２に出力されている。

【0052】

このように、検知部４の接触部１６への「タッチ」が検出された場合であっても、ステップＳ３におけるタッチ検出は、所定のセンシング周期である１０ｍｓごとに等間隔で実行される。
すなわち、図７に示す例では、時刻ｔ１２から１０ｍｓ後の時刻ｔ１６においてステップＳ３が実行される。時刻ｔ１６において実行されたタッチ検出においても依然として残響が小さく、検知部４の接触部１６はタッチされたままの状態にあるため、図６のフローにおける処理は、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ１２の順に実行される。

【0053】

つぎに、図６のステップＳ１２においては、「タッチ」された状態の継続時間が計測される。具体的には、図７の時刻ｔ１５において「タッチ」の判定が確定された後の経過時間が計測される。
つぎに、図６のステップＳ１３においては、ステップＳ１２において計測されたタッチ継続時間が１分を超えたか否かが判断される。１分を超えていない場合には、ステップＳ１１に進み、使用者が検知部４の接触部１６にタッチしている間は、ステップＳ１１→Ｓ１７→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１１の処理が繰り返される。
一方、１分を超えた場合にはステップＳ１３→Ｓ１０に進み、水栓装置１の状態に関わらず湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂが閉弁される。
すなわち、使用者が１分を超えて検知部４の接触部１６にタッチしているのは異常な操作であり、タッチの誤検知、又は故障の可能性が高い。このため、水栓装置１の状態に関わらず湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂを閉弁させ、水の浪費を防止する。

【0054】

さらに、図７の時刻ｔ１７において実行されたステップＳ３のタッチ検出において「非タッチ」が検出されると、使用者が検知部４の接触部１６から手指を離したことが認識され、検出回路１４からの判定出力は、「非タッチ」に変更される（時刻ｔ１８）。
しかしながら、水栓装置１の状態は、図７の時刻ｔ１５において切り換えられた状態（吐水状態又は止水状態）が継続される。時刻ｔ１８以後、使用者によって検知部４の接触部１６が再びタッチされるまでは、図６のフローにおいては、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ１１→Ｓ１７→Ｓ２→Ｓ３の処理が繰り返される。

【0055】

その後、使用者が検知部４の接触部１６を再びタッチし、このタッチが確認された場合には、図６のフローでは、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８の順に処理が行われ、水栓装置１の状態が切り換えられる（図７の時刻ｔ１５以前の状態に戻る）。このように、本実施形態の水栓装置１は、使用者が検知部４の接触部１６にタッチする（使用者が検知部４の接触部１６に触れてから離すまでの動作）ごとに吐水状態と止水状態が交互に切り換えられる。

【0056】

つぎに、再び、図６のステップＳ４において、詳細は後述する図８のフローの動作による「衝撃判定」により、検知部４の接触部１６に対して通常のタッチ操作による接触よりも大きな衝撃が加わったものと判定された場合には、ステップＳ１４において、湯用電磁弁１０ａ及び水用電磁弁１０ｂが所定期間（例えば、１０秒）閉弁され、吐水が禁止された状態に切り換えられる。
そして、ステップＳ１５において、吐水を吐水可能な状態に復帰させるか否かの「復帰判定」（具体的には、１０秒間待つだけで良い）がなされ、復帰させると判定された場合には、ステップＳ２に戻る。
また、同様にして、図６のステップＳ７において「衝撃判定」された場合と、ステップＳ１１において入力ポートＰ３がＨｉレベルであった場合も、ステップＳ１４に進み、所定時間、吐水が禁止された状態となり、その後、ステップＳ２へ復帰する。

【0057】

つぎに、図４、図５、図８及び図９を参照して、図６のステップＳ３及びステップＳ６において実行されるタッチ検出の詳細を説明する。
図８は、図６のメインフローからサブルーチンとして呼び出されるタッチ検出フローである。また、図９は、検知部の接触部に対して通常のタッチ操作による接触よりも大きな衝撃が加わった場合における、出力波形の一例を示す図である。
本実施形態のタッチ検出装置Ａにおいては、「タッチ検出」処理を行うサブルーチンとして、図８のフローチャートが実行される。
すなわち、図８に示すタッチ検出フローにおいては、まず、１ｍｓに亘って圧電素子６に交流電圧を印加して、検知部４の接触部１６を励振する。
つぎに、交流電圧の印加停止後の１ｍｓ間の残響の大きさによって、使用者が検知部４に触れているか否かを判定している。
なお、図８に示すタッチ検出フローは、マイクロコンピュータ２２及びプログラムによって構成された接触判定回路２２ａにより実行される。

【0058】

まず、図８のステップＳ２１において、圧電素子６への交流電圧の印加が開始される（図４、図５及び図９の時刻ｔ１）。
そして、交流電圧の印加開始から１ｍｓ経過するまで継続される（ステップＳ２２、Ｓ２３）。

【0059】

つぎに、図８のステップＳ２４においては、交流電圧の印加停止後、検波出力（信号変換回路２６からの出力）のＡ／Ｄ変換を行う。
なお、このステップＳ２３の所要時間を２５０μｓとする。ステップＳ２５では、このＡ／Ｄ変換を行った検波出力が、衝撃を判定する閾値（これを「衝撃・振幅閾値」とする）を越えていないかをチェックする。
すなわち、検波出力の瞬間的な振幅が、「衝撃・振幅閾値」を越えて異常に大きい場合に、検知部３の接触部１６に衝撃が加わったと判定する。検波出力が「衝撃・振幅閾値」を越えていた場合は、直ちにステップＳ３２に進み、タッチ検出の結果を「衝撃」があったと判定してステップＳ３３より図６のメインフローに戻る。この場合は、図１及び図２に示すように、マイクロコンピュータ２２から水栓コントローラ１２に「衝撃判定出力」が出力される。
なお、この「衝撃・振幅閾値」は、例えば、通常の検波出力の最大値の約１５０％の大きさに設定されている。

【0060】

ステップＳ２４で検波出力が「衝撃・振幅閾値」を越えていない場合、ステップＳ２６に進み、検波出力を「検波出力合計値」として加算する。
つぎに、ステップＳ２７でステップＳ２３のパルス出力の終了から１ｍｓが経過していないかチェックする。１ｍｓを経過していない場合、ステップＳ２４に戻って、同様の動作を繰り返す。こうしてステップＳ２７で１ｍｓが経過するまで、（１回のＡ／Ｄが２５０μｓなので）計４回のＡ／Ｄ変換が行われ、４回分の検波出力の合計値が「検波出力合計値」として記憶される。
このように、検波出力の複数回（ここでは４回）のＡ／Ｄ値は、図４、図５、図９の下段の検波出力の時刻ｔ２以降の斜線分の面積に相当し、すなわち励振停止後の検知部４及び圧電素子６の振動エネルギー（残響の大きさ）に相当する値となる。

【0061】

つぎに、ステップＳ２８では、検波出力合計値が、それ以下であれば「使用者の手指等が検知部４の接触部１６にタッチされている」と判定できる閾値である「タッチ・合計閾値」以下であるかをチェックする。
検波出力合計値が「タッチ・合計閾値」以下の場合には、ステップＳ３０に進み、使用者の手指等が検知部４の接触部１６にタッチしている、すなわち、「タッチ」と判定される。
これは、使用者が「タッチ」している場合には、残響振動が早期に減衰するため、残響の大きさ（図５下段の斜線部分の面積）が減少するためである。
そして、図１及び図２に示すように、マイクロコンピュータ２２から水栓コントローラ１２に「タッチ」の検出が確定されたことを示す判定出力（「タッチ判定出力」）が出力される。

【0062】

一方、ステップＳ２８で検波出力合計値が「タッチ・合計閾値」を越える場合、ステップＳ２９に進んで「衝撃・合計閾値」と比較される。
検波出力合計値がこの値以下であれば、正常な範囲で残響が発生していると判断され、ステップＳ３１に進み「非タッチ」と判定される。
この場合は、図１及び図２に示すように、マイクロコンピュータ２２から水栓コントローラ１２に「タッチ判定出力」も「衝撃判定出力」も出力されない。

【0063】

一方、ステップＳ２９で検波出力合計値が「衝撃・合計閾値」を越える場合、正常な状態の残響としては大きすぎるため、検知部４の接触部１６に衝撃による振動が加わったと判断し、ステップＳ３２へ進んで「衝撃」があったと判定する。この後は、ステップＳ２５からステップＳ３２に進んだ場合と同様に、図１及び図２に示すように、マイクロコンピュータ２２から水栓コントローラ１２に「衝撃判定出力」が出力される。

【0064】

なお、合計閾値の設定であるが、通常の非タッチ状態における検波出力合計値に対し、「タッチ・合計閾値」は８０％、「衝撃・合計閾値」は１２０％の値に設定されている。
このように、励振停止後の検知部４及び圧電素子６の振動エネルギーを、残響の面積に相当する検波出力合計値により判定するため、エネルギーの大小を、検波出力の単なる振幅で判断するよりも高精度に、かつ定量的に判定でき、閾値を細かく設定することができる。その結果、タッチの検出をより高感度にでき、タッチ検出の操作性を向上できる。
さらに、衝撃の検出においても、残響の面積というエネルギー量を基に判断できるため、高い確度で衝撃を検出し、確実に水栓装置の誤吐水を防止できる。
また、図８のステップＳ２５のように、検波出力の瞬間的な値で衝撃を検出する判定も併用可能であり、更に衝撃検出の確度を上げることができる。
さらに、図８のフローによる方法では、検波出力をＡ／Ｄ変換を行っている間しか衝撃の検出ができないが、図６のステップＳ１１のように、図２の衝撃判定回路３０を用いて、Ａ／Ｄ変換の実行を不要として、常時、衝撃の有無を監視することもできる。
以上のように、多様な手段、多様なタイミングで衝撃検出を実行することで、衝撃の発生を見逃すことなく、水栓装置の誤吐水を防止できるようになる。

【0065】

上述した本発明の第１実施形態による水栓装置１によれば、衝撃判定回路３０が検知部４の接触部１６に衝撃が加わったことを判定した場合には、水栓コントローラ１２により吐水口２ｄの吐水を禁止する吐水制御が行われるため、意図しないタッチ操作用の操作部Ｂの操作による誤吐水を抑制することができる。

【0066】

また、本実施形態の水栓装置１によれば、接触判定回路２２ａ及び衝撃判定回路３０に対して共通な検知部４の接触部１６の振動エネルギーに関する第１の所定の閾値であるタッチ・合計閾値や第２の所定の閾値である衝撃・合計閾値に基づいて、接触判定や衝撃判定を効率良く行うことができると共に、これらの接触判定や衝撃判定をそれぞれ行うための検知手段を別々に設ける必要がないため、簡易な構造にすることもできる。

【0067】

さらに、本実施形態の水栓装置１によれば、例えば、水栓装置１の基部２ａに対して取り外した状態のシャワーヘッド部２ｃを落下させてしまい、検知部４の接触部１６に衝撃が加わった場合に、衝撃判定回路３０が検知部４の接触部１６に衝撃が加わったことを判定することにより、水栓コントローラ１２が吐水口２ｄの吐水を所定期間禁止する吐水制御を行っているため、落下したシャワーヘッド２ｃを拾い上げる際に検知部４の接触部１６に誤って対象物を接触させて意図しない操作部Ｂの操作による誤吐水が行われることを抑制することができる。

【0068】

また、本実施形態の水栓装置１によれば、衝撃判定回路３０が検知部４の接触部１６に衝撃が加わったことを判定してから所定期間吐水を禁止している旨を報知する報知部３２により、吐水が禁止されている状態であることを確認することができるため、故障と勘違いし難くすることができる。

【0069】

さらに、本実施形態の水栓装置１によれば、吐水部の吐水が禁止された後に、復帰手段により意図的に吐水可能な状態に復帰させることができるため、必要最小限の間だけ吐水を禁止することができる。

【0070】

また、本実施形態の水栓装置１によれば、検知部４の接触部１６の表面の中央部が突出した形状に形成されていることにより、例えば、使用者の手指等の対象物が検知部４の接触部１６に触れ易いため、使い勝手が向上する反面、検知部４の接触部１６に衝撃が加わった際や、水栓装置１の水栓本体２の基部２ａに対して取り外した状態のシャワーヘッド部２ｃを落下後に拾い上げる際にも検知部４の接触部１６が反応し易くなってしまうが、衝撃判定回路３０による衝撃判定により吐水を禁止することができるため、意図しない操作部Ｂの操作による誤吐水を抑制することができる。

【0071】

つぎに、図１０を参照して、本発明の第２実施形態による水栓装置について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態による水栓装置のタッチ検出装置の検出回路を示す回路である。
ここで、図１０に示す本発明の第２実施形態による水栓装置のタッチ検出装置の検出回路において、図２に示す発明の第１実施形態による水栓装置１のタッチ検出装置Ａの検出回路１４と同一部分については、同一の符号を付し、これらの説明については省略する。
図１０に示すように、本発明の第２実施形態による水栓装置のタッチ検出装置の検出回路１１４においては、衝撃回路１３０の構成のみが、上述した本発明の第１実施形態による水栓装置１のタッチ検出装置Ａの検出回路１４の衝撃判定回路３０の構成と異なっている。
具体的には、衝撃回路１３０は、電気抵抗１３０ａ及び２つのダイオード１３０ｂ，１３０ｃからなる保護回路を備えている。
電気抵抗１３０ａの一方の端子は、分圧回路２８の電気抵抗２８ｂ，２８ｃの接続点に接続され、他方の端子は、２つのダイオード１３０ｂ，１３０ｃの接続点に接続されており、これらのダイオード１３０ｂ，１３０ｃの接続点は、マイクロコンピュータ２２の第３のポートＰ３の入力端子に接続されている。
また、ダイオード１３０ｂの一方の端子は、電源に接続され、他方の端子は、ダイオード１３０ｃの一方の端子と接続されている。
さらに、ダイオード１３０ｃの他方の端子は、アースに接続されている。

【0072】

上述した本発明の第２実施形態による水栓装置によれば、タッチ検出装置の検出回路１１４の衝撃判定回路１３０が、電気抵抗１３０ａ及び２つのダイオード１３０ｂ，１３０ｃからなる保護回路を備えていることにより、仮に、検知部４の接触部１６及び圧電素子６に大きな衝撃が加わり、駆動回路２４や検波回路２６に大きな電圧レベルが印加されたとしても、簡易で安価な衝撃判定回路１３０でマイクロコンピュータ２２のポートＰ３の入力端子が破壊されず、かつＨｉレベルの状態を検出可能な電圧レベルまで確実に低下させることができる。
したがって、衝撃判定回路１３０による確実な衝撃判定を行うことができるため、意図しないタッチ操作用の操作部Ｂの操作による誤吐水を確実に抑制することができる。

【0073】

なお、上述した本発明の第１実施形態及び第２実施形態による水栓装置の検出回路１１４，１１４の衝撃判定回路３０，１３０のそれぞれの構成については、例にすぎず、要するに、マイクロコンピュータ２２が衝撃判定出力を行うための信号入力を確実に行うことができる衝撃判定回路であればよい。

【符号の説明】

【0074】

１ 水栓装置
２ 水栓本体
２ａ 基部
２ｂ 基部の先端
２ｃ シャワーヘッド部（吐水部）
２ｄ 吐水口（吐水部）
４ 検知部
６ 圧電素子（振動励起素子）
８ 湯水混合バルブ
８ａ 温調ハンドル
１０ａ 湯用電磁弁（開閉弁）
１０ｂ 水用電磁弁（開閉弁）
１２ 水栓コントローラ（制御部）
１４ 検出回路
１６ 検知部の接触部
１８ａ 信号線
１８ｂ 信号線
２０ａ 給湯管
２０ｂ 給水管
２２ マイクロコンピュータ
２２ａ 接触判定回路
２２ｂ 周波数調整回路
２４ 駆動回路
２４ａ ＰＮＰトランジスタ
２４ｂ ＮＰＮトランジスタ
２４ｃ 電気抵抗
２４ｄ 電気抵抗
２４ｅ 電源
２６ 信号変換回路
２６ａ コンデンサ
２６ｂ コンデンサ
２６ｃ ダイオード
２６ｄ 電気抵抗
２８ 分圧回路
２８ａ 電気抵抗
２８ｂ 電気抵抗
２８ｃ 電気抵抗
３０ 衝撃判定回路
３０ａ コンパレータ
３２ 報知部
３４ 検知部の円筒部
１１４ 検出回路
１３０ 衝撃判定回路
１３０ａ 電気抵抗
１３０ｂ ダイオード
１３０ｃ ダイオード
Ａ タッチ検出装置
Ｂ タッチ操作用の操作部
Ｃ カウンターボード
Ｐ１ 第１の出力ポート
Ｐ２ 第２の出力ポート
Ｐ３ 第３のポート（入力ポート）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】