本发明涉及一种能够通过探测手嘚动作自动开启、关闭放水的自动水龙头。

    现有技术中安装在盥洗室瓷器水池上的水龙头体内，有一个用来探测手的动作的手传感器

    另外，手传感器通常安装在出水口的附近而且传感器传感方向的轴线大体上沿平行方向偏离放水的方向。这种手传感器结构可能会使瓷器被错误地当作手来探测

    为了避免这种检测瓷器的错误，有一种方法是将手传感器安装在龙头体安装底座部分的附近这样，传感器傳感方向从出水口的出水方向略微偏向右侧或左侧从而放出的水不会被探测到。然而这种传感器结构在某些情况下即使手伸到水流中，自动水龙头也不会工作

    另一方面，如果传感器传感方向的轴线朝向放出的水因为放出的水被当作手来探测，结果使水无法关闭

    另外，在现有技术的自动水龙头中因为水龙头出水口的放水方向指向下方，所以洗手地空间必须靠近后侧(水龙头安装底座部分一侧)

    所以，使用者洗手时因为靠近指端的空间较窄，且使用者无法感觉水已足够多地落到他的手掌上放水量会不知不觉地增大，使水白白浪费掉了

    因此，本发明的目的在于提供一种只准确地探测手而不会错误地检测水流或水池的自动水龙头另外，本发明的另一个目的在于提供一种在装有自动水龙头的水池内提供足够大洗手空间的自动水龙头

    为此，本发明的第一个发明点在于提供一种自动水龙头其手传感器在洗手空间内探测手的存在与否，从而自动开启和关闭出水口放水其中，手传感器包含：一将信号波传送到方向朝向洗手空间的发送區的发射器；一从方向也朝向洗手空间的接收区接收反射的信号波的接收器；由发射区和接收区的空间重叠部分形成的检测区调整光发射区和光接收区中的至少一个，从而与出水口的放水方向相交

    按照本发明的这一自动水龙头，每当手伸到出水口的前方就能有把握地探测到手而开启放水。

    另外最好使发送区或接收区的轴线和水流轴线之间的夹角θ小于70长，在这一角度下因为与来自手的反射信号电岼相比，可以更大地减小来自放水的反射信号电平所以可以降低放出的水被错误地检测为手的机率。

    或者为了消除错误检测，最好使所述发射器或所述接收器与出水口之间的距离较长从而使从出水得到的反射信号波的方向偏离所述接收器。如果这一距离足够长则即使其轴向和出水方向之间的夹角为80度(接近于成直角)，也不会产生问题

    另外，为了防止错误的检测最好在管道中配备一种水流校直元件，把水引向出水口从而不管出水口的出水流速如何，都形成光滑的棒形水流或者，最好在管道中配备一种喷洒出水口出水的喷水元件将水引向出水口。如果放出的水呈棒形信号波可以顺利地通过放出的水。水被喷洒时信号波就被散射了。与从手上反射的情况相比这两种情况都会显著地减小反射的信号电平。

    本发明的第二个发明点在于提供一种用一种非接触反射型的有源传感器，通过探测手的存在与否来自动开启和关闭出水的自动水龙头它包含：统计运算装置，用来周期性地抽取代表有源传感器反射信号电平的数据并在含囿抽样得到的更新数据的多个连续数据基础上，计算至少一个统计值；以及鉴别装置用来根据上述统计值，鉴别手的存在与否开启和關闭放水。

    在这种自动水龙头中因为手的存在与否可以根据抽取反射信号电平得到的统计值来鉴别，所以可以通过减小外部干扰或反射信号分量中噪声的影响可靠地获取代表手的存在与否之间或放出的水的各种不同情况差别的数据。因而可以通过消除放出的水和水池嘚反射信号电平，更加精确地检测手的存在与否

    取平均值、方差值和标准偏差值之中的至少一个作为所述的统计值。

    在一种较佳实施例Φ平均值被确定为代表不存在手和出水的参考电平，其条件是水被关闭时得到的方差小于某一常数值另外，手的存在与否是根据平均徝和参考值之间的比较结果以及方差值和某一预定阈值之间比较结果来确定的

    另外，还可以通过确定作为参考电平的平均值来鉴别手的存在与否其条件是，水被关闭时的最新数据和平均值之间的差落在一常数范围内并根据最新数据和参考电平之间的比较结果

    另外，为叻在手伸出时提高出水开启的响应特性最好在水被关闭时，根据统计值检测反射信号电平的有效扰动并增高取样频率。

    另外为了防圵由于水关闭时出水水流波动而引起的错误检测，最好在水关闭以后判定比普通放水开启要严格得多的必要的放水开启条件

    另外，为了防止在某种特定情况下由错误检测所产生的没完没了的放水和停水最好在比某一特定时间短的时间间隔内统计连续重复的放水次数，当甴所述的放水计数器计数的值超过某一预定值时禁止连续重复的放水。

    另外本发明第三个发明点在于提供一种通过检测手的存在与否洏自动开启和关闭放水的自动水龙头，其中出水口的方向使放出的水从水平方向略微向下。

    在这种自动水龙头中因为放出的水大体沿沝平方向而给出一抛物线，所以可以大体上在水池的中间部分用手接收水流从而可以在水池内获取足够大的洗手空间。另外因为使用鍺可以看见放出的水，所以使用者可以方便地将其手伸向出水口

    另外，最好配备一个流速控制器用来将出水速率保持在一恒定水平上，而不管水源的水压如何

    另外，本发明的第四个发明点在于提供一种具有水龙头体和一与之相连的喷嘴的水龙头，其中喷嘴包含：┅底座端部螺旋到水龙头体内的喷管和由一出水口形成的端部；以及一与所述喷管外部装配在一起的喷嘴套，所述喷管在所述喷嘴套的内表面有一突出部分从而沿端侧方向被啮合在一起，所述喷嘴套夹在水龙头体和突出部分之间

    这种水龙头可以无需任何压模工艺且成本低廉地将喷嘴和水龙头体相互制成一体而成为一种吸引人的水龙头。

    另外为了便于将喷管装配到水龙头体上去，水龙头体最好包含一外構件以及安装到该外构件内的内构件

    另外，为了更方便和紧固地安装喷管最好将喷嘴安装件安装在水龙头体的所述外构件内，并且所述喷管的底座端部与所述喷嘴安装件螺旋在一起

    另外，最好通过采用金属外构件和树脂内构件来降低制造成本

    另外，最好配置一个停轉机构用来防止所述外构件和所述内构件之间的相对旋转，因为在组件内二构件相互之间是不旋转的尤其在内构件里配有手传感器的洎动水龙头，这样做是有好处的因为传感器可以与外构件内形成的传感器窗对准。

    另外为了提高内构件和外构件之间的紧密度，最好形成一从构件的底部向外延伸的侧缘部分

    另外，为了获得较宽的洗手空间最好将水龙头体沿垂直方向安装在安装壁的表面，从而向出沝方向倾斜

    另外，本发明的第五个发明点在于提供一种固定在一墙上表面的水龙头，它包括：一螺栓从水龙头下端部位向下延伸穿過墙上开孔中伸出，并从墙的下表面向下突出；一垫圈片该垫圈片上有一通孔，所述螺栓的突出部分插入该通孔；以及与通过通孔的所述螺栓向下突出部分螺旋在一起的一个螺母使垫圈片与墙的下表面压紧接触在一起，从而水龙头可被固定在墙的上表面所述通孔的位置偏离所述垫圈片的重心。

    当该水龙头被安装在墙壁的上表面时垫圈片通过一螺栓，而使该螺栓与一螺母紧固在一起在这种紧固工作Φ，即使垫圈片中有螺栓通过垫圈片也不会掉落，这是因为垫圈片因其自身重量而倾斜从而被螺栓卡住的缘故所以，因为工人在紧固笁作中无需用手支承垫圈片所以使工作得到简化。

    另外在较佳实施例中，螺栓和用作排水操作拉杆的导引构件均从水龙头的下端部分姠下延伸再有，垫圈板上的第一个通孔内通过的是螺栓而第二个通孔内通过的是导引构件。再有第一通孔和第二通孔的位置均偏离所述垫圈片的重心。

    另外本发明的第六个发明点在于提供一种在每一端连接二管的结构，它包含：在二管的每一管端部外周边上形成的法兰；一与二管的二法兰部分啮合在一起的连接构件用来在二管的二法兰部分相互接触时，使二法兰部分形成压力接触；以及一停转机構用来防止至少一个法兰相对于所述连接构件旋转。

    按照该结构当二管相互连接时，因为可以防止管间的相对转动所以有利于工作。

    另外为了有助于正确地连接二导向部件(如阀门)，最好在法兰的一个端面形成一个突起部分而在法兰另一个端面形成一个与该突起部汾啮合的凹陷部分。

    再有本发明的第七个发明点在于提供一种用来将一种弹性管连接到一水处理装置的入水口和出水口的结构，它包含：一附装到入水口和出水口开孔处的连接导引结构它在底座端部的外周边上有一个外螺纹表面，并在一端部外周边上有一个锥形表面彈性管的连接端部外部装配在形成的锥形表面；以及一装配在弹性管连接端外部的螺帽，该螺帽有一个与所述连接导引结构外螺纹表面啮匼的大直径内螺纹表面和一个与管的外周边表面呈滑动式接触而与管的锥形表面呈压力接触的小直径滑动表面二者均在内表面上。

    按照該结构管的连接端部被装配到连接导引结构的端部形成的锥形表面上，螺帽被旋到螺帽底座端部的外螺纹表面从而可以固定地使管夹茬螺帽内的滑动表面和锥形表面之间。

    另外为了便于螺帽的紧固工作，最好使螺帽的外周边表面滚花再有，为了防止螺帽的紧固过紧最好配置一个制动装置(stop-per)，使螺帽的啮合程度得以限制

    图12图示描述的是投射到光接收部分上的反射光图形与电磁阀的开关运行、光辐射鉯及取样频率之间的关系；

    图17描述的是出水控制子程序流程图，作为重复进行放水/停水的对抗措施；

    图43描述的是同一水龙头的手传感器和絀水水流之间的位置关系侧视图；

    图45描述的是同一水龙头的手传感器和出水水流之间另一种位置关系的侧视图；

    图46描述的是同一水龙头的掱传感器和出水水流之间的另一种位置关系侧视图；

    图47描述的是水龙头中手传感器安装在远离水龙头体处时的前视图；

    图49是水龙头中手传感器的光发射元件和光接收元件沿水平方向排列时的前视图；

    图50描述的是手传感器和从水池上升的边缘之间的位置关系侧视图

    图1描述的昰在使用条件下自动水龙头的实施例；图2是同一自动水龙头的水龙头部分的透视图；图3是同一水龙头部分的侧视截面图；图4是同一水龙头蔀分的分解视图；图5是同一水龙头部分的后视图；图6是从图5中箭头方向看过去的视图；[整体结构]

    如图1所示，本实施例的自动手龙间A包含一具有一水龙头体1和装在水龙头体1上用来释放混合冷热水的喷嘴A2的水龙头部分A1以及一自动水龙头控制箱C，自动水龙头控制箱C通过热水供水管5与水龙头体1相连

    另外，水龙头部分A1安装在洗脸池B的水池30的后侧水平面上形成的水龙头安装表面30a上自动水龙头控制箱C安装在洗脸池B的丅方。

    另外自动水龙头控制箱C内，有一个混合阀V、自动水龙头A的控制单元F、电源单元E等

    如图2至4所示，水龙头体1由一个筒形外管11和一个裝配在外管11内的筒形内管12组成外管11和内管12的截面大体呈园形。

    另外自动水龙头体1的安装，使得内管12的底端固定在水龙头安装表面30a上

    叧外，喷嘴安装头2固定在水龙头体1头部的罩壳内另外，端部出水口10a形成的喷管3通过内外管12和11而附装在喷嘴安装头2的周壁上分别沿垂直於水龙头体1的轴线方向突出。

    另外一恒定流速阀6插在混合阀V和热水管5之间，从而不论水压的涨落如何水不会由于存在恒定流速阀6从自動水龙头A处以超过某一预定流速的流速放水。

    另外热水管5是一软管，从而可以方便水龙头体1内热水管5的安装工作并进一步减小制造成夲。

    在上述实施例中热水管5是由氯乙烯材料制成的。该热水管5通过内管12而与喷嘴安装头2相连从而与喷嘴管3连接在一起。

    另外混合阀V與热水管7的一端相连，热水管的另一端与热水源相连混合阀V还与水管8的一端相连，水管的另一端与水源相连从而可以将具有恰当温度嘚混合热水冷水从自动水龙头A放到洗脸池B内。

    接下来更详细地分别描述上述自动水龙头的各组成元件[水龙头体1]

    如图2至4所示，水龙头体1是甴筒形外管11和装配在外管12内的筒形内管12组成的外管11用一种金属材料组成，内管12用一种合成树脂做成从而在不损坏外观的情况大下降低淛造成本。

    如图7所示水龙头体1是通过将内管12的底端以一向前倾斜的固定倾斜角α(例如15度)固定到水龙头安装表面30a上而安装到水龙头安装表媔30a上去的。

    另外水龙头体1的特征是，内管12和外管11通过使其下部扩展而形成一裙部12a或11a和11a裙部12a和11a用来提高内外管12和11之间的紧密度，从而当噴嘴管3被组装到水龙头体1上或从水龙头体1上卸下时防止二管的变形。

    另外如图5和图6所示，内管12在其裙部12a的后侧处有一个突起结构32外管11在其裙部11a处有一个切口槽33可与突起结构32啮合。

    所以当内管12被装配到外管11上去时，突起结构32与切口槽33啮合从而防止外管11相对于内管12而旋转。

    这里在上述描述中，尽管突起结构32和切口槽33分别形成在内管12和外管11上的但是也可以相反，在外管上形成突起结构在内管上形荿切口槽。

    另外在图3中标号18表示弹起装置放水龙头(未图示)的操作杆。图5中标号18a表示操作杆的槽部分；18b表示操作杆的插入孔；18c表示操作杆的外孔。[喷嘴A2]

    另外喷嘴安装头已固定地罩在水龙头体1的头部内。另外放冷热水的喷嘴管3通过内外管12和11，附装到喷嘴安装头2的周壁上以垂直于水龙头体1的轴线的方向突起。

    即在图3和图4中，在内管12被装配到外管11的情况下喷嘴安装头2被安装在内管12的上侧。另外正方形的喷嘴固定螺母9安装在喷嘴安装头2的螺母安装部位2a。

    另外通过水龙头体1的前侧壁1(例如内管12和外管11)，将喷嘴管3的底部3a插入到喷嘴安装头2嘚前侧壁内并使喷嘴管3的底部3a与喷嘴固定螺母9啮合，而使喷嘴管3垂直地被固定到喷嘴安装头2上标号3b表示喷嘴管3的出水口；3c表示与放水帽(将在后文中描述)啮合的外螺纹；27表示插在喷嘴安装头2和内管12之间的O形环；28表示插在喷嘴管3和喷嘴安装头2之间的O形环。

    另外套在喷嘴管3外周的喷嘴套4紧紧压在喷嘴管3的端部圆周表面处的法兰部分3d和外管11之间。另外标号4a表示喷嘴套4的内圆周表面处形成的台阶式肩形部分，鼡来啮合喷嘴管3的法兰3d；29表示插在喷嘴管3和喷嘴套4之间的O形环

    出水帽10的出水口10a沿喷嘴管3的轴线方向开口，使用者可以清楚地看见出水口10a使自动水龙头A的使用性能得到提高。

    如图2、3和4所示喷嘴套4成筒形，其底端被切割成圆弧形而与外管12的外圆周曲率适配。另外在端蔀，上部形成沿超过下部延伸的t形从而由上部套住出水帽10，而使外观得到改进

    在上述结构中，混合的冷热水可以沿喷嘴管3的轴线方向噴出而呈一抛物线

    所以，在洗手池内可以获得一相当大的洗手空间另外，使用者可以以一种自然的姿势在其手掌上接收足够的水从洏用尽可能少量的水舒服地洗手而不致增加白白浪费的用水量，提高水的经济利用率

    另外在本实施例中，放水方向的角度从水平面向下傾斜一个角度α，该角度α对应于水龙头体1的前倾角α(15度)

    这一角度是通过实验确定的，实验的目的在于在水池30内的足够宽敞的洗手空间内尋找一最佳洗手位置当出水方向如上所述被确定以后，使用者可以把手伸到自动水龙头A出水的抛物线轨迹处而舒适地洗手

    另外如图3和圖4所示，标号26表示出水帽10中多个层叠的水流矫直片；31表示出水帽10与喷嘴管3的外螺纹部分3c旋在一起时使用的与紧固装置啮合的槽部分

    另外茬本实施例中，出水帽10呈圆锥形出水帽10一端的出水口10a的直径是帽10的水通道长度的直径的1.2倍。所以不管放出的水的流速如何，出水均成棒形另外，上述出水口10a的直径D是根据与后文中将作进一步详细描述的手传感器9的关系来确定的

    图4中，标号2b表示喷嘴安装头2中形成的喷嘴插入孔；11b和12b分别表示外管11和内管12中形成的喷嘴插入孔这里，内管12装配在外管11中使得各喷嘴插入孔11b和12b的中心对准出水喷嘴3的轴线，并苴随后喷嘴安装头2被附装到内管12的上部。[手传感器S]

    如图2所示手传感器S罩装在喷嘴管3之下，并大致位于水龙头体1的中间位置手传感器S甴相互间相隔一定距离(例如15mm)以垂直方向排列的光电传感器41和一(红外)光发射器40组成。如图3所示为光发射器40和光电传感器41提供的光发射区42和咣接收区43大致互相平行，从而可以检测光反射区42和光接收区43相互交叠在一起的区域44内的某一物体后文中，称该重叠区为检测区调整该檢测区44，使其与出水流相交而不管出水的流速如何。

    另一方面如图3和图4所示水龙头体1的外管11前面部分有一个传感器窗13，内管12上传感器咹装孔14的位置对应于外管11的传感器窗13另外，传感器安装盖15附装在传感器安装孔14上

    另外，手传感器S安装在盖15内使得手传感器S可以方便哋装上和拆下，从而提高了安装效率

    另外在图3中，标号17表示导线电缆用来将手传感器S连接到罩在自动水龙头控制箱C中的控制单元F上。叧外在图4中标号16表示传感器安装盖15中的传感孔，传感器安装盖15位于与传感器窗13相对应的位置上

    另外在图7中，手传感器S的方向略微向下偏离水平方向从而无论出水的流速如何，可以使检测区44的轴d和出水的轴向之间的角度θ始终保持在小于65度换句话说，即使水流量在停沝之前减小并因此使出水角接近竖直方向上述角度θ仍不会超过65度。

    确定这一角度是为了防止过度接收来自出水的强反射光为此，从經验上可以得到这一角度必须在0＜θ≤70的范围内另外，考虑到普通水池B的大小以及自动水龙头A的安装位置检测区44的位置应使人可以十汾方便地活动其手并可以方便地使其伸出的手保持在水流下。

    如上所述因为检测区44的轴向d和出水轴之间的角度被确定为小于70度，所以可鉯防止传感器接收由出水反射的过量的光另外，可以容易地使检测区44与手的位置一致从而方便地鉴别手在洗手空间中的运动，同时防圵手传感器S误动作错误地检测放出的水。

    下面描述上述手传感器S和放水帽10的出水口10a的直径D、放水帽10的水路径长度之间的关系

    为了使手傳感器S能敏锐地鉴另手和放出的水，必须使放出的水的状态尽可能保持稳定；即最好使水时刻都成稳定的棒形，来使水保持在稳定状态

    根据上述观点，通过逐步改变出水口10a的直径D以及出水帽10的水路径长度凭经验检查放水状态。实验表明当直径D与水路径长度之间的比徝r小于1.2时，放出的水可以呈最稳定的棒形

    下面参见图8至10中给出的经验数据，来详细描述手传感器S、水池B以及直径D与水路径长度之比r之间嘚关系

    图8给出在普通的放水速率(大于5升/分)时二不同瓷器(水池B)的反射电平，图9表示在降低了放水速率(小于5升/分)后上述二不同瓷器(水池B)的反射电平。在图8和9中上述比值r为3.3，手传感器S接收的各反射光(从放出的水、手和水池上反射)的变化被分别转换成电信号另外在图8至10中，反射光的变化用光电传感器41的输出电压(V)的波形来表示另外在这些图中，反射光电平随输出电压(V)的降低而增高

    另外在这些图中，区间(a)对應于仅探测到瓷器(水池B)的状态；(b)对应于伸出手并由放出的水洗涤伸出的手的状态；(c)对应于手从瓷器中移走并仅检测出放出的水的状态；(d)对應于放出的水停止并仅检测到瓷器的状态

    如图8所示，如果放出的水的速率大于5升/分则放出的水的形状成棒形。另外在低反射电平瓷器(左边一侧)的情况下，反射电平在洗手的(b)区间内剧烈波动这可以同其他仅探测瓷器或仅探测瓷器和放出的水的区域(a和c)清楚地识别出来，從而可以认为手传感器S可以在良好的条件下运行

    另外，在高反射电平瓷器(右边一侧)的情况下反射电平在正在洗手的区间(b)内剧烈抖动，這可以区别于其他区间(a和c)但是，反射电平在只放水的区间(c)和水已停止而仅探测到瓷器的区间(d)之间波动这就表明，即使手离开了瓷器吔存在手传感器S错误地将放出的水探测为手的可能性。

    另一方面如图9所示，当出水的流速减小到小于5升/分时出水的形状就从棒形变成┅扭曲的棒形。另外在低反射电平瓷器(左边一侧)的情况下，反射电平即使在手移走而仅探测瓷器或瓷器和出水的区间(c)内也呈某种程度的波动

    另外，在高反射电平瓷器(右边一侧)的情况下反射电平在区间(c)内也有剧烈波动，从而存在传感器S错误地将出水检测为手的可能性

    與此相反在图10中，如果上述此值r确定为1.2则在出水的所有流速下，出水均能被保持成棒形所以，不论瓷器的反射电平是高还是低仅当囸在洗手而处于区间(b)内时，反射电平才发生剧烈波动另外，当只探测到瓷器而处于区间(a)内时当仅探测到出水而处于区间(c)内时以及当出沝停止并仅探测到瓷器而处于区间(d)内时，反射电平不仅发生波动而且几乎可被保持在同一电平上。

    所以在比值r被确定为1.2的情况下，手傳感器可以可靠地鉴别手从而可以防止自动水龙头A的错误动作。

    如上所述即使当放水量很充足，或者几乎是完全停止放水因为出水鈳被保持为稳定的棒形，所以可以尽可能小地减小出水反射光量以及手传感器S接收光量的变化

    所以，可以在手从自动水龙头A处移走以后防止冷热混合水仍在放水或者在手伸向自动水龙头A时仍不放水的情况发生。

    如图3所示当水龙头体1被安装在水龙头安装表面30a上时，水龙頭安装垫圈21是装配并固定到内管12的底座上去的；内管啮合体22位于安装垫圈21的上部；插入与啮合体22和水龙头安装垫圈21旋在一起的安装螺栓20并使其超过水龙头安装表面30a的反面

    另外，紧固垫圈片24通过一垫圈23与水龙头安装表面30a的反面保持接触；安装螺栓20穿过垫圈片24；并且紧固螺母25與安装螺栓20旋在一起

    在上述结构下，当紧固螺母25被紧固时可以将内管12固定到内管啮合体22和紧固垫圈片24之间的水龙头安装表面30a。

    (1)在出水ロ的下面安装了一个手传感器，用来根据接收光量的变化鉴别手、出水和瓷器当从侧面看时，手传感器的探测方向从水平面向上和向丅有一恒定的偏角并且从上面看时，在出水中心轴的左右方向小于一出水的恒定夹角(constant included angle)所以，可以可靠地检测伸到洗手水池中的手

    另外，当正在放水时因为手传感器不接收出水所反射的过量的光，所以传感器的动作是可靠的

    另外，因为手传感器的位置在出水口的下方所以洗手时不必将手深入地伸到洗脸池或水池中去；即，可以在水池中有一个宽广舒适的洗手空间换句话说，因为可以舒适地洗手洏不浪费水所以使水的利用很经济。

    (2)因为无论出水的流速为多大出水口的直径均被确定为是水路径长度的1.2倍，所以可以保持放出的水荿棒形并尽可能小地减小由出水反射并由手传感器接收的光量变化。因此不论放出的水是否足够大或者是否刚刚停止，都可以使放出嘚水成棒形而不会改变出水的形状，从而可以防止手传感器的错误动作

    所以，可以防止即使手从自动水龙头移走以后仍然放出冷热混匼水并防止手伸到自动水龙头下仍然不放水的麻烦。

    下面描述手传感器从出水及瓷器中正确鉴别手的信号处理方法

    作为一例现有技术嘚日本公开并经审查的专利申请62—45503中，公开了一种通过设定发送的超声时钟脉冲和接收的超声时钟脉冲之间的相位差(对应于超声波在传感器和某一物体之间来回所需的时间)从而限定物体的可探测距离范围来消除因水流产生的干扰即，将水流和水池底面排除在可探测范围以外

    另外，在日本出版的未经审查的专利申请61—500232中上述干扰是通过测量传感器和被检测物体之间的距离(根据超声波在传感器和物体之间嘚往返所需的时间)，从而限定可探测距离范围来消除的

    另外，在日本出版的未经审查的实用新型申请63—199080中上述干扰是根据超声波在传感器和被探测的物体之间往返所需的时间，通过检测物体在限定的可探测距离范围内的运动来消除的

    在上述三种限定检测距离范围的方法中，因为必须采取充分的消除干扰的措施所以，存在物体检测单元中用来检测干扰的电路结构较复杂并且制造成本增高这些缺陷

    另外，日本出版的未经审查的实用新型申请63—133673中上述干扰是根据来自物体的反射电平的差异值，通过检测被检测物体的运动来消除的

    但昰在该方法中，当某一物体移动缓慢时很难探测物体的存在。另外存在的另一个问题是，该物体检测单元会由于尖峰噪声而产生错误嘚动作

    另外，在日本公开的未经审查的实用新型申请4—26270中物体的运动是通过使一部分接收的反射信号延迟，并将该延迟的反射信号与叧一非延迟的反射信号进行比较来检测的然而，在这种情况下因为没有采取防止因干扰而产生的错误动作的措施，所以存在物体检测操作不稳定这一问题    

    另外，在上述现有技术中某一物体(人体)的存在与否是通过检测反射电平时间顺序图形的局部特征来检测的。但是当偶然的电平波动叠加在反射电平时间顺序图形的局部特征上时，就存在水龙头在不存在某一物体(手)的情况下也动作的可能性

    为了解決现有技术中的这些问题，本实施例包含一存储器部分用来在某一预定时间内存储手传感器S的信号值；以及一运算部分，用来统计计算存储器部分存储的信号值根据计算得到的统计值，鉴别物体的存在与否另外，上述统计值是一个方差值、平均值、标准差值或与方差徝和一平均值之组合

    如图11所示，物体检测单元S由一个反射非接触有源传感器型的光学传感器S1、一运算部分S2和一输出部分S3组成

    光学传感器S1由一光发射部分S4、光接收部分S5以及一放大器部分组成。光发射部分S4激励光发射器40在一预定时间内发射光。光接收部分S5将从光电传感器41發送的电压信号输出到放大器部分S6

    运算部分S2是一个具有A/D转换功能和存储部分的微型计算机。A/D转换的取样频率可以由一程序控制运算部汾S2在取样频率下，将由放大器部分S6输入的模拟信号转换成与光发射部分S4发射的光同步的数字数据然后以时间顺序的形式将数字数据存储茬其存储器部分。另外运算部分S2对存储的数据进行统计计算，并根据计算的统计结果将一开闭阀信号输出至输出部分S3。

    输出部分S3将运算部分S2发送的信号转换成阀驱动电源信号随后将转换的阀驱动电源信号输出至电磁阀B5。

    下面在描述统计计算之前，结合图12描述各种条件下的反射光电平的原理图形这里，应该理解的是图12中描述的反射光电平的坐标轴与图8至10中所示的反射光电平的坐标轴相反(图12中，反射光电平向上增加)

    在准备状态下，即在喷嘴A2不放水并且喷嘴A2下没有物体的情况下如图12中由区间(a)所示的那样，因为从水池表面反射的光鈳以投射到光接收部分S5上所以反射光电平的波动极小。

    在用喷嘴A2放出的水洗手时如图12中区间(b)所示的那样，反射光电平由于手的运动以忣水的散射而剧烈波动

    在喷嘴A2下面没有手并且正在放水时，因为从水池B1内底面反射的光被放出的水所吸收如图12中区间(c)所示的那样，尽管反射光电平下降了但是反射光电平也因出水B4运动而波动较大，其为正在洗手和不洗手之间的中间值

    然而，上述图形仅给出基本原则实际上，因为反射光电平由于干扰或噪声而出现偶然波动即使简单地探测和识别出图形的局部特征(如当将反射光电平简单地与设定值進行比较时或者将反射光电平涨落的差分值与该设定值比较时)，也很难准确地检测各图形从而物体检测单元的错误动作率较高。

    所以茬本实施例中，可以通过对以时间顺序输入的反射光电平进行统计处理并将反射光电平的移动平均值与设定值进行比较，或将方差值与設定值进行比较来检测探测区内物体(手)的存在与否即，可以通过对反射光电平的整体图形进行识别来消除偶尔的电平涨落的影响另外，通过更新在准备状态中获取的平均值用来与平均值进行比较的设定值可以校正随时间推移水池内底面反射因子的变化以及传感器灵敏喥的劣化，从而可以可靠地检测喷嘴下的某一物体

    更详细地说，在准备状态下由光学传感器S1的发光部分S4以2Hz的频率发射光。光接收部分S5嘚输出电压以2Hz的同步频率被抽样、A/D转换并随后以时间顺序方式被存储在存储部分内。另外根据从最新数据返回得到的8个数据，计算平均值和方差值

    另外，在方差值小于1的情况下在计数器计数到30秒(消逝的时间)的时刻，将平均值存储在存储部分作为参考电平(从池表面反射的光电平)随后，只要方差值小于1存储在存储部分内的参考电平就被更新。上述计数运算(用于更新参考电平)仅保持30秒30秒后不再对时間进行计数。在随后的计数过程中如果方差值达到2或2以上，则计数器被复位

    如上所述，在准备状态下因为与池面反射光电平有关的數据可以在一次光辐射时被更新，所以可以较正水池B1表面的反射因子变化或光学传感器S1的劣化

    另外在准备状态下，当平均值和参考值之差值超过4时取样频率(与光发射频率相同)被变更到16Hz，准备加强对物体(手)探测的响应特性但是，如果在16Hz的频率下辐射光重复了16次但仍然不滿足第一条件(将在后文中描述)那么频率就回到2Hz。另外如果在光被辐射了16次之前，平均值和参考值之差超过4则从这一时间点开始，再佽开始对光辐射计数16次

    在上述16Hz的准备状态下，如果满足了上述第一条件则运算部分S2鉴别在喷嘴A2下有手的存在，阀V打开从喷嘴A2放水。

    洳上所述在水已从喷嘴A2放出后，如果满足下述第二条件则阀V关闭，停止放水在放水停止以后，如果在16Hz下辐射光重复了48次(时间持续了3秒钟后)光辐射和取样频率(光辐射频率)回到原来的2Hz。

    接着在停止放水以后，在16Hz频率下的光辐射以及取样达到48次以前如果满足下述第三條件中的任何一个，则再次放水

    如上所述，因为判定放水停止后立即再次放水的第三条件比第一条件要严格得多所以可以防止因放水停止后立即出现干扰造成的错误动作。

    另外在上述实施例中，为了节约用电将准备状态下的取样频率或光发射频率确定在2Hz的低频下。泹是在不需要省电的情况下也可以将准备状态下的频率提高到16Hz(与准备状态下的频率相同)，从而提高响应特性这样可以使程序更为简化。

    与此相反如果在要求更加省电的情况下，可以不仅在准备状态下而且在放水期间，都将取样频率设定为2Hz但是在2Hz的情况下只有当分別建立起放水开始、停止和再开始的条件后，才能暂时提高取样频率(例如在约7毫秒的时间间隔内)从而快速地再次确认该条件的建立，并提高放水开始、停止和再开始的响应速度

    另外在本实施例中，尽管平均值和方差值一起被用来鉴别手的存在与否但是也可以采用一标准偏差值。另外如果不采用方差值和偏差值，也可以仅根据最新的反射光电平和参考电平(准备状态下的平均值)来鉴别手另外，方差值囷标准偏差值均为分别能很好地代表状态连续性的统计值所以，如果不采用这些值最好采用另一种运算方式来确认状态连续性。例如如果在准备状态下检测到手，或者在放水时检测到手移去则再取样几次(如两次)附加数据，检验检测状态是否保持连续只有当连续性巳被确认以后，才必须开始或停止放水另外，此时最好使附加抽样的时间足够短(例如7毫秒)从而提高放水开始或停止的响应特性。另外在参考电平的确定中不使用方差值和标准偏差值的情况下，必须检验最新数据和平均值之间的差值是否落在一小区间内从而确认准备狀态是否保持稳定。

    或者也可以根据最新电平和参考电平(不包括最新值的平均值)之间的比较结果以及最新电平绝对值和一预定阈值之间嘚比较结果，通过开始放水和停止放水来消除错误动作这样，正如后文将结合图17要说明的那样为了阻止由于将错误值存储作为参考电岼而产生的重复放水和停止放水，最好在放水计数器计数到一预定值以后与放水计数器往上计数到该预定值之前所使用的那一个阈值相仳，提高上述的阈值

    图13示出了执行上述处理的主程序的流程图。在步骤(S50)中当电源接通时，运算部分S2的控制作用开始执行由步骤(S51)至(S55)组成嘚主程序当控制作用使该主程序循环时，可能会激励自动龙头即从喷口排水。

    在步骤(S51)确定循环主程序(以后将参看图14描述)的频率。在步骤(S52)(通过等待)调节时间，从而控制作用(运算部分S2)能以步骤(S51)所确定的频率(16或2赫兹)使主程序循环这里，由于16赫兹时的周期为62.5毫秒2赫兹时嘚周期为500毫秒，另外步骤(S51)和(S53)到(S55)所需的处理时间分别约为几个毫秒所以循环主程序所需的大部分时间是用在本步骤(S52)上的。

    在步骤(S53)传感器發光，并存储数据然后，在步骤(S54)统计处理数据(以后将进一步详细描述)。

    图14示出了用于切换频率的子程序(步骤(S50)的详细操作步骤)控制首先在步骤(S58)检查是否正在出水，然后在步骤(S59)检查是否在停止出水后经过了3秒在随便哪一种情况下，控制行至步骤(S61)都把频率设为16赫兹    

    在步驟(S60)，如果平均值等于或大于水池表面反射光的电平+4则控制行至步骤(S61)，否则控制行至步骤(S63)在步骤(S61)，将循环主程序的频率设置为16赫兹在步骤(S62)，将用于对16赫兹时的循环次数计数的16赫兹计数器复位并在步骤(S67)结束控制。

    如果步骤(S63)中频率为16赫率则在步骤(S64)控制作用检查16赫兹计数器的计数是否为16。如果计数小于16则在步骤(S65)，控制作用使16赫兹计数器增1并行至步骤(S67)。

    图15示出了出水控制子程序(S55)该子程序具有更新参考電平的功能。也就是说如果在步骤(S70Y)中，方差值等于或小于1则激励计时器。在步骤(S71Y)经过了30秒之后于步骤(S72)更新参考电平，并行至步骤(S80)(以後描述)另一方面，如果在步骤(S71N)计时器小于30秒，则控制行至步骤(S80)另外，如果在步骤(S70N)方差值大于1，则于步骤(S73)控制作用设置计时器，並行至步骤(S80)

    在步骤(S80)，控制识别喷口A2的出水状态如果步骤(S80Y)正在出水，并且在步骤(S81Y)方差值等于或小于3，则于步骤(S82)控制使第一计数器增1。另外当第一计数器在步骤(S83Y)达到4，并且在步骤(S84Y)平均值等于或小于参考电平加4时控制于步骤(S85)向电磁阀B5输出一关阀信号；于步骤(S86)使第一计數器复位；并行至频率切换子程序(S99)。另一方面如果在步骤(S81N)方差值大于3，则控制在步骤(S98)使第一计数器复位要不然，如果在步骤(S83N)第一计数器的值小于4或者在步骤(S84N)平均值大于参考电平加4，则控制行至步骤(S99)

    另一方面，当步骤(S80N)停止出水时控制在步骤(S87)开始测量停水的时间间隔。如果在步骤(S88Y)方差值等于或大于6则控制于步骤(S89)使第二计数器增1。如果在步骤(S90Y)停水时间间隔大于3秒并且第二计数器在步骤(S91Y)达到4，则控制於步骤(S92)向电磁阀B5输出开阀信号；于步骤(S93)使第二计数器复位；并于步骤(S94)停止测量出水停止的时间间隔再说，如果在步骤(S91N)第二计数器的值小於4则控制行至步骤(S96)。另外如果在步骤(S88N)方差值小于6，则控制于步骤(S95)使第二计数器复位如果在步骤(S96Y)平均值等于或大于参考电平加8，则控淛行至步骤(S92)若在步骤(S96N)平均值小于参考电平加8，则控制返回主程序此外，如果在步骤(S90N)出水停止的时间间隔小于3秒并且在步骤(S97Y)第二计数器的值等于或大于10，则控制行至步骤(S92)如果在步骤(S97N)第二计数器的值小于10，则控制行至步骤(S96)

    另外，步骤(S82)的计数值(A)和步骤(S89)的计数值(B)都对超出某预定值的方差值计数这两个计数值都被确定成用来检查方差值是否能保持某一预定的时间间隔的值。因此可以通过改变这些计数值(參考值)来调节条件的严格程度。

    参看图16比如当T1时刻的平均值和方差值已满足上述第一条件时，水开始流出在这种情况下，尽管平均值e茬时刻T2下降至图15中步骤(S84)所指阈值(参考值+4)以下但由于方差值较大，所以并不停止出水

    反之，即使方差值在时刻T3变小但由于平均值较大，所以不形成停水条件

    然而，当反射信号电平于时刻T4下降由于反射信号电平的变化减小而且平均值和方差值也都减小，所以形成出水停止条件

    另外，由于电磁阀B5的响应特性从关闭电磁阀以停止出水之后，到完全停止喷口A2出水之间存在一段时延此外，如图1 6中T5时刻所礻当水停时，由于出水水流受到干扰所以水的不规则反射很有可能产生一大的反射光信号。

    然而由于上述反射光的产生是一瞬间的倳，所以即使暂时增大方差值一般也会立即下降。只要在图15的步骤(S90)出水停止之后未经历3秒钟并且在图15的步骤(S97)次数(方差值等于或大于6)继續增至超过10次，由于没有再放水所以可以安全地防止由于干扰而引起的再次放水。

    比如当使用反射光电平的平均值时，可以消除信号噪声的影响

    再者，当反射光电平的方差值与平均值联合使用时可以更安全地防止错误的洗手操作，即差值对尖峰状噪声有很强的响应而对诸如洗手等慢动作则没有响应。相反由于方差值或标准差与差量有关，因此具有不受运行速度差影响的好处所以使用方差或标准差是有效的，尤其当洗手时个人的运动速度总是不同的。

    另外只要运动继续下去，就能稳定地获得方差或标准差值所以适于在这些数值的基础上检测洗手的运动，因为洗手要持续一段时间

    另外，多次存储大量数据并将被存数据的变化再分成多种模式的过程是非常複杂的工作但由于可以通过一种相当简单的计算获得平均值和方差值，所以能降低产品开发、检验和制造的成本

    另外，当在模式变化嘚基础上识别某一目标时控制子程序要求许多数据分类和组合的条件转换。但由于方差值定量地表示数据的变化并且只能通过数值比較来识别目标存在与否，所以可以容易地为目标检测建立和调整识别条件

    另外，由于参考值(水池的反射电平)在平均值和方差值基础上更噺所以可以避免随时间的变化而引起的对水池反射因子变化的影响和传感器劣化。

    如上所述在本发明中，由于可以通过对反射光电平嘚统计处理定量地评定复杂信号模式或干扰所以可以精确地检测出目标是否存在，从而安全地防止盥洗设备的目标检测器出现误操作

    仩述控制操作是在一般条件下进行的。即如图15所示，可以通过改变出水后马上获得的影响和其他时间获得的影响之间的出水条件来去除出水对传感器操作的影响。

    但在上述控制中由于出水和停水是根据出水期间水池表面反射光的参考电平来进行控制的，所以一旦存储進一个错误的参考值就会发生误操作。

    比如当弄脏了传感器的受光表面并由此使传感器信号电平变低时，或者当水池表面放有一些低反射因子的物体(如毛巾或擦布)时一个比原来的水池反射电平低的参考电平会作为参考电平存储起来。在这些条件下当清洁了传感器表媔或拿掉了擦布时，反射光电平的平均值就会增大由此，当平均值增大时如图15步骤(S96)所述，出水条件被满足所以，尽管没有伸手龙頭也会出水。

    在通常的自动龙头中常常进行安全处理，以防龙头一直放水比如，不管传感器信号如何最多一分钟后就停水。在这种凊况下即使存储了一个错误的参考电平并由此而发生出水错误，那么经过一段预定的有限时间之后可以停水在此之后，当再次存储一囸确的参考电平时但可处于正常的状态。

    但存在一种不能仅通过有限的出水时间制止出水的特殊情况。比如当如上所述将擦布从水池拿走时，由于反射光电平增大所以发生错误放水。之后当放水吸收水池的反射光时，反射光电平降低从而平均值又降至平均值以丅。当平均值降低至某一满足出水停止条件的值时水被止住。但在此之后由于反射光电平再次升高至水池反射电平，所以又会出水仩述出水和停水现象将一直反复下去。

    图17显示了防止上述反复出水操作的出水子程序该子程序是在图15所示的程序中加入一些附加步骤而獲得的。在图17中保留了相同的参考标号，用来表示图15中相似的步骤

    图17中，将有关“出水计数器”的操作加入了图15所述的程序中用于對出水次数计数。在步骤(S72)使“出水计数器”复位。即当方差值小于1的状态(S70Y)持续30秒或更长时(S71Y)步骤(S72)将平均值作为参考电平存储起来。这里由于步骤(S70Y)表示出水/停水没有反复，所以将出水计数器设成初值[1]

    之后，当建立了出水条件时步骤(S92)出水并在步骤(S102)使计数器增1。步骤(S93)以后嘚步骤与图15所示的程序相同

    首先，如果步骤(S80Y)时没有出水那么检查出水条件是否成立。当步骤(S88N)、(S91N)和(S97N)不建立与方差有关的出水条件时则茬步骤(S96)检查与平均值有关的出水条件是否成立之前，检查出水计数器的计数值是否小于10(S103)如果在步骤(S103Y)计数值小于10，则用图15中相同的方法於步骤(S96)检查与平均值相关的出水条件。如果在步骤(S103N)计数值大于10则不进行有关平均值的出水条件检查。

    因此即使平均值引起的误差产生叻误操作，从而使出水/停水不断反复但无论何时出水/停水的重复次数达到了10次，就能禁止满足于平均值条件的出水操作防止由于平均徝误差而引起的误操作。    

    图18举例示出了出水/停水重复时的信号图18中，用诸如擦布等障碍物盖住水池至时刻T10致使将一低于实际值的参考電平存储起来。在时刻T10移去障碍物。这时尽管反射信号电平回复到水池的反射电平但由于一直存储至时刻T10的参考电平大于8，所以图17中步骤(S96Y)打开电磁阀然而，实际上从电磁阀打开至喷口A2出水存在着一段时延。当T11时刻放出的水吸收反射光电平时由于反射电平降低，步驟(S84N)的出水条件就不再成立从而电磁阀关闭。另一方面从电磁阀关闭至喷口停水之间也存在着一段时延。在时刻T12当信号电平回到水池嘚反射电平时，由于平均值增大故而再次出水。

    如上所述一直重复出水/停水操作。但在时刻T13由于第十次出水结束，所以反射电平回複至水池反射光的电平这里，尽管平均值增高蛤由于步骤(S103N)禁止在有关平均值的条件下出水，所以不出水从而停止了错误的出水/停水操作。

    出水结束后方差值于步骤(S70Y)变小。之后在步骤(S71Y)经历了30秒种之后，一个正确的反射电平的平均值作为参考电平存储起来同时，于步骤(S101)将出水计数器复位到1。这时由于已经存储了正确的参考电平，所以将不再发生错误的操作

    当实际上由用户(非错误的操作)继续地使水放出或关闭时，则十一次出水后只能根据方差条件放水。尽管与同时根据平均值和方差值出水的情况相比响应速度要慢但能保证絀水，所以对于使用没有问题另外，就上述出水/停水反复的次数而言10次只是个例子，可以根据各产品设置任何适当的次数

    另外，在夲实施例中在出水计数器计数到预定次数以前，只有基于平均值和方差值的条件中的任何一个得到满足时才出水而在出水计数器已计箌预定次数之后，只有在基于方差值的条件得到满足时才出水但在出水计数器计到预定次数之后，可以通过更严格地设置启动出水条件來获得类似的效果例如，可以认为出水条件按这样一种方式改变即当基于平均值和方差值的条件都满足时出水，或者将与平均值或方差值作比较的值变为一不容易出水的值

    如上所述，通过组合诸如反射光电平方差值、平均值等各种条件或通过禁止任何一种条件来形成各种识别条件因此存在一个优点，即可以方便地对错误操作进行干扰

    如图19和20所示，在本实施例中自动水龙头A装有一个手传感器S，该掱传感器能通过对手的检测自动出水和停止出水但本实施例的结构除了适用于手传感器S外还适用于手动水龙头。

    如图19和20所示本实施例嘚自动水龙头A由一龙头部分A1和一自动龙头控制盒C组成，龙头部分A1安装在洗脸池B水池130后部的龙头固定面130a上而自动龙头控制盒C安装在洗脸池B嘚下方，能通过由柔性树脂(如氯乙烯)形成的混合冷热水供应管105向龙头部分A1提供混合的冷热水

    另外，龙头部分A1由一龙头本体101、一出水管103和┅手传感器S组成其中龙头本体101前倾地安装在龙头固定面130a上，出水管103的底部自龙头本体101的正上方伸出而手传感器S位于出水管103的正下方。

    叧一方面自动控制盒C里装有一热动式混合阀V、一电磁开关阀V1、一控制装置F、一电源装置E等等。热动式混合阀V分别接至热水供应管107的出口端(热水供应管的入口端与一热水供应源相连)和水管108的出口端(水管108的入口端与一水源相连)

    在上述结构中，无论何时用户将手H伸入水池130中掱传感器S都会被激励而输出一输出信号，致使控制装置F打开电磁开关阀V1由此，通过混合冷热水供应管105和龙头本体101可将热动式混合阀V调节箌适当温度的混合冷热水从出水管103放入水池130中从而用户可以用被排放的水自动洗手H。

    也就是说在本实施例中，如图19所示这样来确定絀水管103的出水方向，即出水线L1向下偏离虚拟水平线L2的角度在0度和35度之间

    因此，出水管103沿抛物线轨迹放出混合冷热水从而可以扩大水池130內洗手或洗脸的空间。

    结果由于出水管103不象通常的那样相对水池130向前延伸，所以可以防止洗脸空间变窄从而提高自动水龙头A的使用效果。另外由于手H可以自由移动，所以放出的混合冷热水不仅能冲洗指尖而且能冲洗到整个手撑，从而几乎可以使用所有放出的混合冷熱水因只需少量的水洗手，所以可以节约用水

    另外，可以减小出水管103向前伸出的距离这样可以避免出水管103相对水池130前伸时给用户造荿的压迫感。

    如图19和22所示用户可以看到出水管103的出水口110a，用户可以准确而方便地把手伸向出水口110a从而提高自动龙头A的使用效果。

    这里将出水线(L1)和虚拟水平线(L2)间的角度θ最大值定为35度的原因是，如果角度确定得较大则必然会加长出水管103的长度，从而给用户造成压迫感

    另一方面，将角度θ最小值定为0度的原因是，如果角度确定得更小，则出水沿抛物线轨迹落至手H的位置会移向水池的后方从而降低使鼡效果。

    本实施例中如图19和20所示，在热动式混合阀V和混合冷热水供应管105之间装有一恒定流速阀106即使水压有起伏，也能防止混合冷热水從出水口110a放出的速率超出一预定的流速

    换句话说，即使当混合冷热水沿抛物线轨迹放出时由于恒定流速阀106能够控制流速或水流的力，所以可以有效地防止混合冷热水被手掌以外的部位(如手臂等等)飞溅

    目前市场上有各种类型的恒定流速阀106，例如在日本公开检查实用新型申请第2—42231号中就有揭示

    当使用5升/秒的恒定流速阀106作为实验数据时，位于出水口110a下15厘米的水平线上的水平出水距离为9厘米因此，与通常嘚情况相比可以缩短出水管103的长度大约4厘米。

    下面将参看附图更详细地描述本实施例自动水龙头A各组成部件的结构功能和效果。

    外管111朂好用金属制成而内管112最好用合成树脂制成，这样既不会影响自动水龙头A的外观(如光泽)又能降低其生产成本。

    如图20所示龙头本体101以這样的方式垂直固定在龙头固定面130a上，即向前倾斜一适当的角度α(如15度)因此，如图19和20所示当出水管103以直角接至龙头本体101时，可使出水管103相对水平面向下倾斜一适当的角度θ(θ等于倾角α)致使水沿一抛物线轨迹从出水口110a放出。从而可以为洗手确定一最佳位置，并在该最佳位置扩大洗手的空间

    如图20和21所示，在龙头本体101中内管112和外管111分别都有裙部112a和111a，裙部在其端部扩展由于存在这些裙部112a和111a，所以可以提高内外管112和111间的密封性例如，当把出水管103接至龙头本体101或从龙头本体101上拆掉时可以防止内外管112和111变形。

    如图23所示内管112底端的裙部112a咹装在龙头固定面130a之安装口139的上部。另外一螺栓固定金属夹具140与同一裙部112a的内环面固定。该螺栓固定金属夹具140与一细长的紧固螺栓141固定细长紧固螺栓141从偏离螺栓固定金属夹具140中心的某一位置开始垂直向下延伸。

    螺栓固定金属夹具140具有一穿孔142和一切口槽143其中穿孔142中可以穿过混合冷热水供应管105、电缆117等，而切口槽143中可以穿过机械放水龙头的操纵杆151和操纵杆导片150等等

    一环形龙头固定垫片144安在内管112裙部112a的下表面。该环形龙头固定垫片144具有穿孔145穿孔146和切口槽147。其中穿孔145中可穿过一紧固螺栓141穿孔146中可穿过混合冷热水供应管105和电缆117等，而切口槽147中可穿过机械式放水龙头的操纵杆151和操纵杆导片150等等

    一操纵杆导件148安装在龙头固定垫片144的下表面。操纵杆导件148由上环形部分149和与半园形横截面操纵杆导片150组成操纵杆导片150与上环形部分149形成一整体，从而自其周边伸出

    操纵杆导件148的上环形部分149具有一穿孔，用于穿过混匼冷热水供应管105和控制电缆117等另一方面，操纵杆导片150有一导向槽152用于引导操纵杆151。

    在垫圈155的下面装有一马蹄型厚壁紧固垫板156。紧固墊板156具有一穿孔157、一切口槽158和一穿孔159其中穿孔157用于穿过紧固螺栓141，切口槽158用于穿过混合冷热水供应管105和控制电缆117等而穿孔159用于穿过操縱杆151和操纵杆导片150。

    通常内夹垫片154、垫圈155和紧固垫板156通过一种结合剂相互固定为一整体，以利于龙头固定工作

    如图23和24所示，内夹垫片154、垫圈155和紧固垫板156安顺序装在固定开口139的背面混合冷热水供应管105、电缆117、操纵杆导套148和紧固螺栓141等都从中穿过。

    随后把紧固螺母160螺旋箌紧固螺栓141上，从而使紧固垫板156与固定开口139的背面作压力接触结果将龙头本体101牢固地固定在龙头固定面130a上。

    在上述固定作业中为了使緊固螺母160与紧固螺栓141啮合，必须拿住紧固垫板156然而，在本实施例中如图25所示，由于将操纵杆导片150偏离紧固垫板156的中心线X-X安装所以紧凅垫板156的重心并不位于操纵杆导片150的对面，致使紧固垫板156相对操纵杆导片150的啮合部分有所倾斜结果紧固垫板156的穿孔157内表面与操纵杆导片150嘚表面相接触。

    因此由于能自动地使紧固垫板156停止移动，所以即使不用手拿住也能用操纵杆导片150固定住紧固垫板156，从而方便且安全地將紧固螺母160与紧固螺栓141啮合

    在上述固定作业中，还可以通过使用紧固螺母141代替操纵杆导片150，来自动停止紧固垫板156

    也就是说，在这种凊况下如图23所示，由于将紧固螺栓141偏离紧固垫板156的中心安装所以紧固垫板156的重心并不位于紧固螺栓141的对面，致使紧固垫板156相对紧固螺栓141的啮合部分有所倾斜结果紧固垫板156的穿孔157内表面与紧固紧栓141的表面相接触。

    因此在该情况下，由于能自动地使紧固垫板156停止移动所以即使把手移开，也能用紧固螺栓141固定住紧固垫板156从而方便且安全地使紧固紧母160与紧固螺栓141啮合。

    首先描述把出水管103安装至龙头本體1上的固定结构。如图所示在通过啮合外管111和内管112组装了龙头本体的情况下，将园柱形盒式出水管固定头102安装且固定在内管112的顶部

    如圖20所示，出水管固定头102内具有一弯成L型的流路K在流路K的一端有一出水管螺旋部分102a；另一方面，在流路K的另一端有一供应管连接部分105a该連接部分105a接至混合冷热水供应管105的出水端。

    出水管固定螺母109安装在一形成于出水管固定头102前表面的六角插孔102b中出水管固定螺母109具有一内螺纹部分。利用出水管固定螺母109的这个内螺纹部分使出水管103的底端部分103a通过出水管插孔111b和112b啮合。这里出水管插孔111b和112b分别位于外管111和内管112的前面上部。

    如图19至21所示有一园柱形出水管套104装在出水管103外表面周围。该出水管套104压紧支撑在管套啮合法兰部分103d(形成于出水管103外端周圍表面)和外管111(龙头本体101的外周围表面)间

    如上所述，由于将出水管103大致沿水平方向放置所以用户很容易看到出水盖110的出水口110a，从而可以提高自动龙头A的使用效果

    下面将参看图20和21说明除上述部件外的其他组成部件。参考标号103b表示一形成于出水管103端部的出水孔；103c表示一形成於出水孔103b后侧且与出水盖110啮合的外螺纹部分；127表示一安插在出水固定头102和内管112之间的O型环；128表示一安装在出水管103和出水管固定头102之间的O型環；而129表示一安装在出水管103和出水管套104之间的O型环

    如图所示，在本实施例中手传感器S被安装在龙头本体101的前表面和出水管103的下面。手傳感器S大体由一传感器窗113、一传感器固定孔114和一传感器固定盖115组成传感器窗113形成于外管103的前表面，传感器固定孔114位于内管112的前表面位置与传感器窗113的位置对应，而传感器固定盖115被安装在固定孔114上

    手传感器S被安装在传感器盖115的里面。如上所述由于手传感器S安装在出水管103的下面，并且光的发射方向大约向下15度所以手H被手传感器S探测的位置处于水池B上缘的下方。因此即使有部分洗手的水被溅射，也能防止水溅出水池130图22清晰地示出，手传感器S有一发光元件160、一使用干电池显示的发光二极管161和一光接收元件162它们自上而下沿垂直方向按順序成一直线排列。

    在上述结构中当出水管103大致沿水平方向放置时，由于近似垂直于出水管103轴线的龙头本体101几乎安装得与龙头固定面130a垂矗所以用户可以清楚地看到用干电池显示的发光二极管161，从而可以方便而有把握地替换干电池186(在后文中描述)

    由于用干电池显示的发光②极管161安装在发光元件160和光接收元件162之间，因此在发光元件160和光接收元件162之间可以留有充分的距离便于光接收元件162能够可靠地接收手H反射的光。

    在本实施例中发光元件160和光接收元件162之间的距离约为16毫米，而且这两个元件160和162各自的方向轴安装成相互平行按下述方式确定發光元件的有效光发射区域和光接收元件的有效光接收区域，即在靠近传感器的地方发光和接收光的区域为各方向轴左右两侧约15度，而茬距离传感器约20厘米处区域为各方向轴左右两侧约7.5度。换句话说有效发光区域和有效光接收区域的方向角随离开传感器距离的增加都會各自在方向轴的两侧变窄。

    另一方面由经验可知，手一般一伸入到距离出水口大约5至20厘米的范围内因此手传感器的安装位置必须能感知该范围。水龙头一般围绕诸如手等对象呈园弧形所以，当把光电传感器装在龙头内时为了感知最远的物体(200毫米)，发光元件和光接收元件之间的距离要小于200(毫米)×2×tan 7.5(度)＝52.7(毫米)实验表明，当两者之间的距离小于60(毫米)时实用没有问题

    在本实施例中，在水龙头安装后首佽接通电源之后当光接收元件162在10分钟内感知反射光时，由于用于电池显示的发光二极管161接通以指示水龙头安装不正确所以可以指出安裝位置不恰当(如，安装设施的瓷器反射了光)另外，安装时无需打开主供水阀(因为通常在主供水阀关闭的情况下安装水龙头)就可以证实传感器S的运行情况如上所述，可以预先防止安装作业的错误执行

    下面将参看图20至26描述安装在洗脸池B下方的自动龙头控制盒C，它通过混合冷热水供应管105为龙头部分A1(见图19)提供混合冷热水

    如图20所示，热动式混合阀V通过热水管107和冷水管108两者固定在墙壁表面W上内有混合冷热水流蕗171的整体构形管172的混合冷热水流入部分172a固定至且接至该热动式混合阀V的混合冷热水出口部分170。

    电磁开关阀V1装在整体构形管172的当中另外，混合冷热水供应管105的入口端通过一供应管连接结构160接至整体构形管172的混合冷热水流出部分172b

    电磁开关阀V1、整体构形管172、控制装置F和电源装置E等都装在一长方形盒状保护壳173内。

    如图20和28所示保护壳173由第一矩形保护壳175和第二保护壳178组成。第一保护壳175在其周围边缘有一环状浅棱部汾174以便牢固地与整体构形管172连结；第二保护壳具有一环状深棱部分176，该深棱部分176可与第一保护壳175的环状浅棱部分174可作拆卸啮合其方式昰与第一保护壳175共同形成电磁开关阀的容纳空间177。

    在上述结构中如图20所示，第一保护壳175在其一上侧壁上有一开口179一底端做在整体构形管172侧面与其构成一体的柱螺丝180从该开口179伸出，而一紧固螺母181与柱螺丝180的伸出端啮合因此，当旋转紧固螺母181时第一保护壳175的内表面可以與位于整体构形管172柱螺丝180外围的法兰182作高压接触，从而无需任何其他的紧固螺栓和螺母便可把第一保护壳175固定到整体构形管172上。

    如图27和28所示在保护壳173的上方空间装有控制装置F和电源装置E。控制装置F通过定位螺丝184固定在第一保护壳175的上壁

    另一方面，如图29所示电源装置E甴一干电池盒185和几节干电池组成。干电池盒185通过第二保护壳178侧壁上的一个开口可拆卸地与第二保护壳178相连而干电池装在干电池盒185中。

    在仩述结构中如图28和19所示，在干电池盒185的延伸端装有一导电板186a当把干电池盒185装入第二保护壳178中时，导电板186a会与一从控制装置F伸向干电池盒185的导电弹簧187接触从而把电能从干电池186输向控制装置F和电磁开关阀V1。

    在本实施例中如下所述，整体构形管172的上部开口通过供应管连接結构180接至混合冷热水供应管105

    更详细地说，如图20和30所示整体构形管172的上端部分通过第二保护壳178上壁178a上的开口178b向上伸出，并形成一园柱形螺旋部分191其外螺纹表面191a位一其外围表面上。另外一对面对面(隔开180度)的防旋销192与园柱形螺旋部分191的一端形成一整体。

    每个防旋销192具有一園弧形外侧部分192a和一平整的内侧部分192b外侧部分192a的直径与园柱形螺旋部分191相同，两个部分都成断面状

    另一方面，如图30所示在园柱形螺旋部分191上装有一园柱形管套193。园柱形管套193具有一低端配合部分193a、一非园形法兰部分193b和一顶部供应管连接部分193c配合部分193a的一O型环193d，附接于配合部分193a的周围表面并装入圆柱形螺旋部分191法兰部分193b两个相对的周围表面经修切，提供两个中间直径较大的部分而连接部分193c呈竹芽形。

    在上述结构中当把园柱形管套193的低端配合部分193a插入园柱形螺旋部分191中时，中间大直径的法兰部分193b的两个修切部分与防螺销192的平整形内側部分192b作面接触从而，可以防止园柱形管套193相对园柱形螺旋部分191旋转

    另一方面，混合冷热水供应管105的入口端开口接至位于园柱形管套193仩端的上供应连接部分193c

    一具有大直径内螺纹内表面194a和小直径滑动内表面194b(二者见图20)的锥形套螺母194可与混合冷热水供应管105入口端外围表面作滑动连接。

    因此在把园柱形套管193装入园柱形螺旋部分191后，并在套子螺母194沿小直径滑动内表面194b下滑后用园柱形螺旋部分191的外螺纹表面191a旋緊大直径的内螺纹表面194a。由于防旋销192能很好地制止园柱形套管193旋转所以可使园柱形套管193与园柱形螺旋部分191牢固地连接在一起，从而足以保持园柱形螺纹部分191和园柱形套管193之间不漏水

    在这种情况下，由于套子螺母194的内表面使混合冷热水供应管105与园柱形套管193上端的竹芽形供應管连接部分形成压力接触所以足以保持混合冷热水供应管105和园柱形套管193之间不漏水。

    本实施例中如图26所示，由于套子螺母194的外围表媔上有滚花所以无需使用任何工具(用工具会损坏由树脂制成的套子螺母194和混合冷热水供应管105)用手就能把混合冷热水供应管105接至园柱形套管190上，或把前者与后者分开

    在本实施例，采用下述连接加固结构从而使与电缆117一端相连的套管294牢固地接至控制装置F的输入插头195上。

    更詳细地说如图26和31到33所示，用于封装一矩形平块输入插头195的园柱形螺旋部分196与第二保护壳178的中间底壁178b形成一个整体园柱形螺旋部分196在其內表面具有内螺纹部分196a。

    另一方面电缆117的一端接至一矩形平块套管194(与输入插头195类似)。内拼合园柱197与电缆117一端的外围表面可拆卸地连接

    內拼合园柱197具有一本体园柱部分197b和一位于输入插头195对面的小直径园柱形端部197a。另外在园柱形端部197a和本体园柱部分197b间的连接部分内表面四周以规则的角间距沿其周边方向安有多个编码按压爪197c。各个编码按压爪197c伸向电缆117的中心从而与电缆117的外表面四周形成滑动接触。

    一外紧凅园柱198可滑动且同轴地装在内拼合园柱197的外表面周围外紧固园柱198具有一外螺纹部分198a，该外螺纹部分与输入插头195一侧园柱形螺旋部分196的内螺纹部分196a啮合且与输入插头195对面的锥形小直径园柱端198b啮合。

    因此在电缆117的套管294以适当松紧度与控制装置F的输入插头195啮合后，当外紧固園柱198的外螺纹部分198a与园柱形螺旋部分196的内螺纹部分196a啮合时外紧固园柱198通过螺纹啮合牢固地固定于第二保护壳178上。由于外紧固圆柱198的圆柱端部198b与内拼合圆柱197的圆柱端部197a接触以缩小其直径，所以编码按压爪197c可以牢牢地抓住电缆117的外表面四周从而牢牢夹住电缆117。

    在这种情况丅由于与电缆117一端相连的套管294挤压在形成于内拼合园柱197一端的两个切口部分197d之间，所以可以防止内拼合园柱197与外紧固园柱198一起旋转并進一步缩小内拼合园柱197的直径。

    由于电缆117通过内拼合圆柱197和外紧固园柱198能与第二保护壳牢牢地连接所以即使操作疏忽给电缆117施加了一个較强的张力，也能保证套管294不脱离输入插头195

    如图31所示，输入插头195在其侧面有一啮合凸出部分195a而且套管294具有一弹性啮合卡子294a，该弹性啮匼卡子能与啮合凸出部分195a弹性啮合从而通过卡子啮合能防止套管294脱离输入插头195。

    由经验数据可知单是套管294的啮合卡子294a和输入插头294a的啮匼凸出物195a之间的啮合抗拉强度约为40N。在本实施例使用连接加固结构的情况下所能获得的抗拉强度约比上述值(40N)大五倍。

    如图20、33和34所示在夲实施例中，如下所述热动式混合阀V的混合冷热水出口部分170通过具有管道连接金属夹具Q的管道连接结构牢固地且可卸地接至整体构形管172嘚混合冷热水流入部分72a。

    如图33所示连接法兰201装在混合冷热水出口部分170的一连接端，而连接法兰202装在整体构形管172的连接端

    另一方面，如圖33所示管道连接金属夹具Q呈现为一个U形(一侧开口)的金属夹具体205，其由一对面对面向外弯曲的构件203和一弹性U形连接件204(相互连成一体)组成紦金属夹具205开口部分206的开口宽度W定为分别小于连接法兰201和202的外径。两个向外弯曲的部分203都在其中间部分有一长方形的切口部分207切口部分207與混合冷热水放水出口170的连接法兰201和202的外缘四周及整体构形管172都能啮合。

    因此在连接法兰201和202的端面已相互接触后，管道连接金属夹具Q的姠外弯曲部分203克服U形连接件204的弹力而打开并超过死点与连接法兰201和202的两侧周边吻合。于是由于连接法兰201和202的两侧周边部分与形成于向外弯曲构件上的矩形切口207啮合，所以能够通过管道连接金属夹具Q把连接法兰201和202牢牢地连在一起从而，如图34所示能够把整体构形管172接至熱动式混合阀V的混合冷热水出口部分170。

    如图33所示钩形防旋凸出部分208与连接法兰202的外围表面形成一体。另外如图34所示，当管道连接金属夾具Q与连接法兰201和202吻合时该凸出部分208与位于U形连接件204内部的凹进部分209吻合。因此尽管只有一狭窄的空间，也能防止高水压使管道连接金属夹具Q旋转旋转会使金属夹具W撞击保护壳173而发生损伤。

    当增加保护壳173的厚度时尽管可以防止上述损伤引起的麻烦，但由于保护壳173生產成本的增加从经济的观点看又产生了另一问题。把保护壳173安装到整体构形管172上的工作常常在狭窄的空间内受到影响因此，当管道连接金属夹具旋转时金属夹具Q会阻碍安装工作。然而在本实施例中，保证了管道连接金属夹具Q不旋转所以能方便且可靠地把保护壳173安裝在整体构形管172上。

    如图33所示在本实施例中，一个连接法兰202还具有一对面对面的啮合凹时部分209a而另一个连接法兰201在其环形端面上还具囿一对啮合凸出部分209b，该凸出部分209b与啮合凹进部分209a啮合

    因此，当啮合凸出部分209b与啮合凹进部分209a啮合时可以确定安装在整体构形管172上的電磁开关阀V1的方向。换句话说由于能把防旋凸出部分208安装在前面(图20中的右边)，所以会有助于电磁开关阀V1的安装和拆卸

    如图20所示，本实施例的特征在于安装结构该安装结构把电磁开关阀V1安装在与整体构形管172形成一体的安装基座210上。

    另一方面如图35所示，当废物塞住池放孔215(内插有一清洁销)时为了除去废物，必须松开安装螺栓卸下电磁开关阀V1。在该拆卸工作中由于隔膜阀推板212牢牢地粘合在隔膜阀211上。洇此只拆下了电磁开关阀驱动部件213而隔膜阀211和隔膜阀推板212则留在安装基座210上。

    然而在这种情况下，如图20所示由于隔膜阀推板212的后端媔(图20中的右边)与安装基座210的上端齐高，所以在这些条件不可能使拆卸工具与隔膜推板212啮合

    在本实施例中，为了克服这一问题在隔膜阀嶊板212的后端面附加形成两个面对面的工具插入空间216，见图35和36

    因此，在本实施例中可以把拆卸工具端部插入工具插入空间216中，从而方便哋卸下隔膜阀推板212和隔膜阀211两者因此，能方便地把废物从泄放孔215排除出去

    在本实施例中，可以采用与图13至18所示的相同控制图37至39描绘叻本发明的第三实施例。

    如图37至39所示本发明第三实施例的特征在于，热动式混合阀V被安装在龙头固定面330a下面而没有把混合阀V装在自动控制盒C中。

    更详细地说如图37和38所示，与本实施例有关的自动龙头A由一龙头部分A1、一自动龙头控制盒C和一独立于自动龙头控制盒C安装的热動式混合阀V组成龙头部分A1安装在龙头固定面330a上，而龙头固定面330a位于洗脸池B水池330的后部自动龙头控制盒C安装在洗脸池B的下方，并能通过甴柔性树脂(如氯乙烯)形成的混合冷热水供应管305向龙头部分A1提供混合冷热水

    另外，龙头部分A1由一龙头本体301、一出水管303和一手传感器S组成其中龙头本本301前倾地安装在龙头固定面330a上，出水管303的底部自龙头本体301的正上方伸出而手传感器S位于出水管303的正下方。

    另一方面自动控淛盒C装有一电磁开关阀V1、一控制装置F和一电源装置E等等。

    下面将说明管道结构热动式混合阀V的热水入口部分与连接热水源的热水供应管307楿连，而热动式混合阀V的冷水入口部分与连接冷水源的冷水供应管308相连

    另一方面，混合冷热水出口部分通过混合冷热水供应管406与装在自動控制盒C中的整体构形管372的流入开口相连

    在上述结构中，无论何时用户把手伸入水池330手传感器S都会被激励而输出一输出信号。根据该輸出信号控制装置F打开电磁开关阀V1，从而通过混合冷热水供应管305和龙头本体301从供水管303向水池330放出温度经热动式混合阀V适当调节的混合冷熱水致使用户可以用自动排放的水洗手。

    也就是说如图38所示，这样来确定出水管303出水口310a的方向即出水线L1向下偏离虚拟水平线L2的角度茬0度和35度之间。

    因此出水管303沿抛物线轨迹放出混合冷热水，从而可以尽可能地扩大水池330内洗手或洗脸的空间

    结果，当出水管303伸向水池330湔面部分时可以防止洗手空间变窄，从而提高自动水龙头A的使用效果另外，由于手H可以自由移动所以放出的混合冷热水不仅能冲洗指尖而且能冲洗伸出手H的整个手撑，从而几乎可以使用所有放出的混合冷热水因只需少量的水洗手，所以可以节约用水

    另外，由于可減小出水管303向前伸出的距离所以可以消除或减少当出水管303伸向水池330前面部分时所产生的压迫感。

    如图37和38所示由于用户可以看到出水管303嘚出水口310a，所以用户可以准确而方便地把手H伸向出水管303从这一点看可以提高自动龙头A的使用效果。

    如图28所示在热动式混合阀V和混合冷熱水供应管305之间装有一恒定流速阀306，所以即使水压有起伏也能防止混合冷热水从出水口310a放出的速率超出一预定的流速。

    下面描述第二实施例的另一种结构在本实施例中，由合成树脂材料(如塑料)制成的传感器安装盖403可拆卸地装在铸金属夹具本体402的背面并且在金属夹具本體402和传感器安装盖403之间形成一供应管容纳空间404。

    出水管403装在龙头本体301的端部出水管安装金属夹具405在其基座端与沿供应管容纳空间404延伸的混合冷热水供应管305相连。出水盖310的一端装在出水管303上如已经说明的那样，这样来安装出水盖310的出水口310a即出水线L1向下偏离虚拟水平线L2的夾角θ在0和35度之间。

    手传感器S装在传感器安装盖403上而且沿供应管容纳空间404延伸的电缆317的一端接至手传感器S。

    如图38所示在金属夹具本体402囷传感器安装盖403的上部装有两个止水器410和411，安装时要夹紧出水管303因此，可以确实地防止溅出的水进入龙头本体301并进一步沿电缆317流下等等结果，可防止地板弄湿和由此引起的腐烂

    对于有关本实施例的自动龙头A的构件(与第二实施例的情况相同)，在附属于第二实施例的每个參考标号上加200本实施例可以采用与图13至18给出的同样的控制方法。

    根据本发明第二和第三实施例的结构可获得下列效果：

    (1)由于出水口的絀水方向略低于水平方向，并且水沿一抛物线轨迹放入水池所以可尽可能地加宽水池内洗手或洗脸的空间。结果因能防止出水管使洗掱空间变窄，故提高了水龙头的使用效果另外，由于手可以自由地移向放出的冷热水所以可用少量的水洗后，从而节约用水

    由于