JP2002294778A - 定量止水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水路に電磁弁と発電機とを設け、その発電機か
らの電力によって、電磁弁を閉弁作動させるとともにそ
の閉弁制御を行うコントローラを作動させるようになし
た定量止水装置において、給水開始後コントローラが起
動するまでの間に流れた水の流量が不明であることによ
って給水開始から給水停止までの給水量が不正確となる
問題を解決する。 【解決手段】水路12の積算流量が設定流量に達したとこ
ろで給水停止する定量止水装置10において、手動操作で
閉弁作動する電磁弁16と、発電機18とを水路12上に設
け、発電機18からの電力供給により電磁弁16及びその作
動制御をなすコントローラ24を作動させる。そしてコン
トローラ24においてその起動時における発電機18の作動
状態に基づいてコントローラ24起動までに水路12を流れ
た水の積算流量を算出し、その分の補正を加えて止水時
期を決定するようになす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は水路の積算流量が
設定流量に達したところで給水停止する定量止水装置に
関し、詳しくは水路の水流により発電機で発生した電力
に基づいて電気駆動弁を閉弁させることにより給水停止
を行う定量止水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、各種の給水装置において一定量の給水を行ったとこ
ろで自動的に給水を停止する定量止水装置が用いられて
いる。例えば浴室の洗い場の水栓等において、押ボタン
の操作により吐水（給水）を開始し、そして風呂桶一杯
分の吐水を行ったところで自動的に吐水停止するといっ
たことが行われている。

【０００３】或いはまた浴槽に給水を行うに際し、浴槽
水が一定量溜まったところで、即ち浴槽に一定量の給水
を行ったところで自動的に給水停止するといったことが
行われている。更にはまた便器に洗浄水を給水して便器
洗浄を行うフラッシュバルブ（便器の洗浄装置）におい
ては、ボタン操作により給水開始すると一定量の給水を
行って、その後自動的に給水停止するようになってい
る。

【０００４】しかしながらこの種給水装置において従来
用いられている定量止水装置は、給水量を機械的に計量
するとともに給水量が一定量に達したとき機械的に弁を
閉弁するものとなっており、構造が複雑であって嵩高く
なり、また構造が複雑であるために壊れ易くまたコスト
も高いといった問題があった。

【０００５】一方この種の定量止水装置として、センサ
による人体感知に基づいて水路上に設けた電気駆動弁を
開弁させて給水開始させ、その後流量センサによる流量
検知を行って、水路の積算流量が設定流量に達したとこ
ろでコントローラによる制御の下に電気駆動弁を閉弁さ
せて給水停止（止水）するようになした定量止水装置も
用いられている。

【０００６】この定量止水装置の場合、電気的に流量検
知及び弁の開弁及び閉弁を行うものであることから装置
の構造をコンパクト化することができ、更にまた流量検
知を正確に行い得て給水開始から停止までの給水流量を
精度高く制御することが可能である。

【０００７】しかしながらこの定量止水装置の場合、セ
ンサ及びコントローラを常時働かせるため、更にはまた
電気駆動弁を開弁及び閉弁作動させるための電源が必要
である。而してその電源として商用電源を用いた場合、
電源と定量止水装置との接続のための電気配線工事が必
要となって、定量止水装置を設置するための工事が大掛
りとなってしまい、ひいては定量止水装置の設置コスト
が高いものとなってしまう。更にまた電源として商用電
源を用いた場合、停電時には定量止水装置が作動不能と
なってしまう。

【０００８】一方電源として乾電池等の電源を用いた場
合、予め蓄えておくことのできる電力量に限りがあり、
常時その電力を用いてセンサによる人体感知（センシン
グ）を行っているとその間に電力を多く消費してしま
い、更にまた電気駆動弁を開弁作動させるときに一時的
に多くの電力を消費するため電池切れを起し易い問題が
ある。そしてこの種定量止水装置にあっては電池切れを
起してしまうと装置が作動不能に陥ってしまう。

【０００９】この場合、例えば水路上に水流で回転する
水車を備えた発電機を設けておくといったことが考えら
れる。このようにしておけば水流を利用して発電機にて
発電を行わせ、その電力を用いて電気駆動弁を閉弁作動
させることが可能となる。更にはまたその発電機からの
電力供給によってコントローラを作動させることができ
る。

【００１０】しかしながらこの場合電気駆動弁の開弁
前、即ち給水開始前においては水路に水流が生じていな
いため発電機による発電を行い得ず、従って電気駆動弁
に対して開弁作動のための電力供給を行うことができな
いとともに、コントローラを作動させるための電力供給
を行うこともできない。

【００１１】そこで本発明者等は、予め電力を蓄えてあ
る電源によらないで開弁作動するとともに、電力供給に
よって閉弁作動する電気駆動弁と、水路の水流で水車を
回転させて発電する発電機とを水路上に設けて成る定量
止水装置を案出した。

【００１２】この定量止水装置によれば、発電機からの
電力供給の無い状態でも支障なく電気駆動弁を開弁作動
させて給水開始でき、そしてその後は発生した水流によ
り発電機にて発電を行わせて、電気駆動弁の閉弁作動の
ための電力供給及びコントローラの作動のための電力供
給を行うことが可能となる。

【００１３】しかしながらこの定量止水装置の場合次の
ような問題が生ずる。即ちコントローラは供給電圧が一
定の起動電圧に達したところで初めて本来の正常な制御
動作を行うことから、それまでに水路を流れた水の流
量、つまり給水開始からコントローラが起動するまでに
流れた水の流量が把握できず、結果としてその分給水開
始から給水停止までの水路の積算流量が不正確となって
しまう問題を生ずる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の定量止水装置は
このような課題を解決するために案出されたものであ
る。而して請求項１のものは、水路の積算流量が設定流
量に達したところで給水停止する定量止水装置であっ
て、予め電力を蓄えてある電源によらないで開弁作動す
るとともに電力供給によって閉弁作動する電気駆動弁
と、前記水路の水流で水車を回転させて発電する発電機
とを該水路上に設けるとともに、該発電機からの電力供
給により作動して前記電気駆動弁を電気的に制御し、該
電気駆動弁の開弁後において前記水路の積算流量が前記
設定流量に達したところで該電気駆動弁を閉弁作動させ
るコントローラを設け、且つ該コントローラにおいて該
コントローラ起動時の前記発電機の作動状態に基づいて
該コントローラ起動までの前記水路の積算流量を算出
し、前記電気駆動弁の閉弁時期を決定するようになした
ことを特徴とする。

【００１５】

【作用及び発明の効果】上記のように本発明は、予め電
力を蓄えてある電源によらないで開弁作動する電気駆動
弁と、発電機と、発電機からの電力供給によって作動す
るコントローラとを設け、そしてそのコントローラにお
いて、その起動時の発電機の作動状態に基づいてコント
ローラの起動までの水路の積算流量を算出させ、電気駆
動弁の閉弁時期つまり止水時期を決定するようになした
ものである。

【００１６】ここで発電機の作動状態とは、例えばコン
トローラ起動時における発電機の発生電圧、或いはその
ときの水車の回転数ないしはその水車の回転に基づく発
生パルス数（何れも単位時間当りの）、若しくはそれら
の単位時間当りの変化量、或いはまたコントローラ起動
時の電圧から飽和電圧に到達するまでの時間等、水路の
水流量の多少によって変動する発電機の作動状態を意味
する。

【００１７】例えば水路の給水圧が高く、水流の勢いが
強いときにはコントローラ起動時における発電機の発生
電圧も大となり、或いはまた発生パルス数も多くなる。
若しくはそれら変化量も大となる。またコントローラ起
動時における電圧から飽和電圧に到達するまでの時間も
短くなる。

【００１８】従ってこれらに基づいてコントローラ起動
時における水路の水流量の多少ないし給水圧の大小を検
出することができる。従って給水開始からコントローラ
起動時までに水路を流れた水の積算流量を算出すること
ができる。そこで給水開始からコントローラ起動時まで
の水路の積算流量を補正量として、これにその後に流れ
た水の積算流量に加えることで、最終的な止水時期を正
確に決定することが可能となる。即ち本発明によれば、
給水開始から給水停止までの水路の積算流量を正確に制
御できるようになる。

【００１９】尚コントローラ起動後における水路の積算
流量の計量、即ち止水時期の決定は、コントローラに備
えたタイマによって行うこともできるし、或いはまた水
路の水流量に応じて回転数を変化させる水車の総回転数
ないしはその水車の回転によって発生する総パルス数を
カウントすることにより、或いはまた発電機で発生した
電力をコンデンサに充電してその充電電圧が一定電圧値
に到達したことをもって決定することができる。或いは
またその他の手段によって水路の積算流量，止水時期を
決定することができる。

【００２０】かかる本発明によれば、水流にて発電する
発電機からの電力供給によってコントローラを作動させ
るようになした場合においても、給水開始から給水停止
までの水路の積算流量を正確に制御することが可能とな
る。また本発明によれば無電源で定量止水装置を構成す
ることができる。

【００２１】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１において１０は定量止水装置で、１２は
水路であり、先端に給水口１４が形成されている。水路
１２上には電気駆動弁としての電磁弁１６と、発電機１
８とが設けてある。発電機１８は水流にて回転する水車
２０を有しており、その水車２０の回転に基づいて発電
を行う。

【００２２】この例において、電磁弁１６は発電機１８
で発生した電力の供給を受けて閉弁作動する。詳しく
は、給水口１４から給水開始した後、水路１２の積算流
量が設定流量となったところで、コントローラによる電
気的な制御の下に閉弁作動する。具体的には、コントロ
ーラ２４から弁駆動部２６に閉弁信号が送られることに
よって電磁弁１６が閉弁作動する。ここでコントローラ
２４はマイクロコンピュータを主要素として構成されて
いる。

【００２３】但しこの例の電磁弁１６は、開弁時におい
ては電力供給によらないで人の力により強制的に開弁作
動するものとなしてある。詳しくは、この電磁弁１６に
は手動操作部４２が設けてあって、その手動操作部４２
に対し人の力が加えられることで電磁弁１６が非電気的
に開弁作動する。

【００２４】図２にその電磁弁１６の具体的構成例が示
してある。この例において電磁弁１６は開弁後において
開弁状態を、また閉弁後において閉弁状態を、電力供給
の無い状態でそれぞれ状態保持するラッチ式の弁であ
る。同図において２７はダイヤフラム式の主弁体であっ
て、この主弁体２７が弁座２８に着座することで水路１
２が遮断される。即ち上流側水路１２ａと下流側水路１
２ｂとが非連通状態となる。

【００２５】主弁体２７の背面側（図中上面側）には背
圧室３０が形成されており、通常は主弁体２７はこの背
圧室３０内部の圧力によって弁座２８に着座した状態に
ある。この背圧室３０と下流側水路１２ｂとは、主弁体
２７の中心部に形成された中心孔３２を通じて連通する
ようになっており、そしてその中心孔３２がプランジャ
３３によって閉鎖されるようになっている。

【００２６】主弁体２７は、プランジャ３３が図中上向
きに移動すると背圧室３０内部の水が下流側水路１２ｂ
へと流れ出ることによって、即ち背圧室３０内部の圧力
が低下することによって、上流側水路１２ａの給水圧に
より開弁作動する。また一方プランジャ３３が図２中下
降運動して中心孔３２が閉鎖されると、上流側水路１２
ａ内の水が主弁体２７に形成した小孔を通じて背圧室３
０内に流入し、これにより背圧室３０内部の圧力が高ま
って、最終的にその圧力により主弁体２７が閉弁作動す
る。

【００２７】３４は電磁弁１６におけるソレノイドコイ
ルであって、このソレノイドコイル３４による電磁的な
反発力によってプランジャ３３が図中下向きに押し出さ
れる。

【００２８】このプランジャ３３はスプリング３８によ
り図中下向き、即ち閉弁方向に付勢されているととも
に、開弁位置まで移動したとき、ケーシング３６内部に
設けられたラッチマグネット４０の磁力により、スプリ
ング３８の付勢力に抗してその開弁状態に保持される。
尚プランジャ３３は、閉弁位置まで移動した後において
は、スプリング３８の付勢力によってその閉弁状態に保
持される。

【００２９】この例の電磁弁１６は、手動操作部４２の
先端にマグネット４４が設けられているとともに、それ
らがスプリング４６によって図中上向き、即ちプランジ
ャ３３から離れる方向に付勢されている。ここで手動操
作部４２はケーシング３６より上向きに突き出した状態
となっている。

【００３０】この例の電磁弁１６は、手動操作によって
機械的（非電気的）に開弁する。即ち、図２（Ｉ）に示
す状態から手動操作部４２をスプリング４６の付勢力に
抗して手，足等で下向きに押し込むと、（II）に示して
いるようにマグネット４４によってプランジャ３３がス
プリング３８の付勢力に抗して磁気的な吸引力により図
中上向きに引き上げられる。すると主弁体２７の中心孔
３２が背圧室３０に連通状態となって、背圧室３０の圧
力が低下し、主弁体２７が開弁作動する。

【００３１】また（III）に示しているように図中上方
に引き上げられたプランジャ３３は、ラッチマグネット
４０の磁力によって開弁位置に保持される。即ち手動操
作部４２を図中下向きに押し込むと、その後手動操作部
４２がスプリング４６の付勢力で元の位置に戻ったとし
てもプランジャ３３が開弁位置に保持され、水路１２が
通水状態に保持される。

【００３２】一方図２（III）の状態においてソレノイ
ドコイル３４への通電が行われると、プランジャ３３が
電磁的な反発力により図中下向きに押し出され、これに
より主弁体２７の中心孔３２が閉鎖される。その後背圧
室３０内の圧力が徐々に高まって、最終的に主弁体２７
が弁座２８に着座させられる。ここにおいて水路１２が
遮断された状態となって通水が停止する。即ち給水口１
４からの給水が停止する。

【００３３】本例において、図１に示しているようにコ
ントローラ２４は発電機１８からの電力供給を受けて制
御動作を行う。この場合コントローラ２４は供給電圧が
一定の電圧に達した後本来の正常な制御動作を行う。従
って給水開始から供給電圧が起動電圧に達するまでの間
コントローラ２４は正常に作動していない。そのためそ
れまでの間に水路１２内を流れた水の積算流量が不明と
なる。

【００３４】そこでこの例では、コントローラ２４自身
が起動時において発電機１８の作動状態に基づいて水路
１２の給水圧、即ち水路１２内を流れる水の流量を把握
し、給水開始からコントローラ２４起動時までに流れた
水の積算流量を算出して最終の止水時期、即ち電磁弁１
６の閉弁時期を決定する。

【００３５】例えば発電機１８は水路１２の給水圧の大
小、つまり水路１２内を流れる水の流量の大小に応じて
発電状態が変化する。そこでここでは例えばコントロー
ラ２４の起動時の単位時間当りの発生電圧勾配を検出し
て、この電圧勾配の値に基づいて表１に示しているよう
にコントローラ２４の起動時までに水路１２内を流れた
水の積算流量を決定し、その積算流量を補正量としてそ
の後に流れた水の積算流量に加える。

【００３６】

【表１】

【００３７】尚補正量の決定は、例えばコントローラ２
４起動時の電圧勾配とそれまでに水路１２を流れた水の
積算流量との関係を予め実測により求めておき、コント
ローラ２４起動時に検出した電圧勾配の値に基づいて、
メモリ部に予め記憶させてあるテーブルから検出した電
圧勾配に対応する補正量を決定するようになすことがで
きる。

【００３８】例えばこの例の場合、表１に示しているよ
うにコントローラ２４起動時の電圧勾配がΔＶ_Ａ（図３
(イ)参照）であれば補正量はＸ_Ａとなり、また電圧勾配
がΔＶ_Ｂのときには補正量はＸ_Ｂとなり、更に電圧勾配
がΔＶ_Ｃであるときには補正量はＸ_Ｃとなる。

【００３９】尚、コントローラ２４起動後における水路
１２の積算流量については、発電機１８の水車２０の総
回転数ないしはその水車２０の回転に応じて発生する総
パルス数をカウントすることにより計量することができ
る。そして決定した補正量に対しその後の実際に計量し
た積算流量が、予め設定した設定流量に達した時点で、
電磁弁１６を閉弁作動させることで、給水口１４からの
給水量を一定流量に制御することができる。

【００４０】尚コントローラ２４起動後における水路１
２の積算流量の計量については他の様々な方法にて行う
ことが可能である。例えばコントローラ２４にタイマを
備えておいて、一定時間経過したところで給水停止する
ようになすこともできるし、或いはまたコントローラ２
４にコンデンサを備えておいて、発電機１８で発生した
電力をそのコンデンサに充電し、そのコンデンサの充電
電圧が設定した電圧に到達したところで給水停止するよ
うになすこともできる。

【００４１】但しタイマに基づいて給水停止する場合に
は、水路１２の給水圧の大小によってタイムアップまで
の時間が変化することとなる（図３参照）。従ってこの
場合においては電圧勾配ΔＶ_Ａ，ΔＶ_Ｂ，ΔＶ_Ｃ・・・
とこれに対する最終止水時期Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂ，Ｔ_Ｃ・・・と
を予め実測により対応関係を求めておいて、上記補正量
を決定するのと同様の手法で最終的な止水時期をコント
ローラ２４において決定することができる。

【００４２】上の説明ではコントローラ２４起動時にお
ける電圧勾配に基づいて補正量を決定するようにしてい
るが、コントローラ２４起動時において発電機１８から
発生する単位時間当りのパルス数（このパルス数は水路
１２の水流量に比例する）を検出して、そのパルス数に
基づいて補正量を決定するようになすこともできる。

【００４３】或いはまたコントローラ２４が起動した時
点から電圧が飽和電圧に達するまでの時間を計測し、こ
れに基づいて補正量を決定するようになすこともでき
る。図３に示しているように起動電圧に達してから飽和
電圧に達するまでの時間は、給水圧が高いほど即ち水路
１２内の水流量が多いほど短くなり、また給水圧が低い
ほど即ち水路１２内の水流量が少ないほど長くなること
から、その起動電圧到達時点から飽和電圧に到達するま
での時間を計測することによっても水路１２内の水流量
を把握することができる。即ちコントローラ２４起動時
までに水路１２内を流れた水の積算流量を算出ないし決
定することができる。

【００４４】上記のように本例の定量止水装置１０で
は、給水開始からコントローラ２４起動時までに水路１
２を流れた水の積算流量を算出してこれを補正量として
加えるようになしていることから、最終的な止水時期を
正確に決定することができる。即ち本例の定量止水装置
１０によれば、給水開始から給水停止までの水路１２の
積算流量を正確に制御できるようになる。

【００４５】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示である。例えば本発明は各種用途の定量止
水装置として、例えばキッチン水栓の定量止水装置とし
て、或いは便器洗浄用の定量止水装置として適用するこ
とも可能である。また上例では発電機１８で発生した電
力をそのまま直接的に電磁弁１６，コントローラ２４等
に供給するものとして説明しているが、コンデンサ等の
蓄電手段に一旦電力を蓄えて、これを電源として電磁弁
１６やコントローラ２４等を作動させるようになすこと
も可能である。

【００４６】更にまた上記ラッチ式の電磁弁１６にあっ
ては、手動操作部４２が電磁弁１６に物理的に一体に繋
がった形態で設けられているが、場合によってこの手動
操作部が電磁弁に物理的に一体に繋がってなくても良い
など、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々
変更を加えた形態で構成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である定量止水装置を示す図
である。

【図２】図１における電磁弁の具体的構成を示す図であ
る。

【図３】図１のコントローラ２４による補正量の決定方
法の一例を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１０ 定量止水装置 １２ 水路 １６ 電磁弁（電気駆動弁） １８ 発電機 ２０ 水車 ２４ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安尾 貴司 愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地 株式 会社イナックス内 Ｆターム(参考） 2D039 BB06 2D060 CA07 CA13 3H056 AA07 CA08 CB03 CC02 CC12 CD06 DD01 GG05 GG11 3H074 AA01 AA12 BB10 BB19 CC43 CC50 3H106 DA07 DA13 DA23 DA27 DB02 DB22 DB32 DC02 DC17 DD02 EE48 GC16 KK05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路の積算流量が設定流量に達したとこ
   ろで給水停止する定量止水装置であって、 予め電力を蓄えてある電源によらないで開弁作動すると
   ともに電力供給によって閉弁作動する電気駆動弁と、前
   記水路の水流で水車を回転させて発電する発電機とを該
   水路上に設けるとともに、該発電機からの電力供給によ
   り作動して前記電気駆動弁を電気的に制御し、該電気駆
   動弁の開弁後において前記水路の積算流量が前記設定流
   量に達したところで該電気駆動弁を閉弁作動させるコン
   トローラを設け、且つ該コントローラにおいて該コント
   ローラ起動時の前記発電機の作動状態に基づいて該コン
   トローラ起動までの前記水路の積算流量を算出し、前記
   電気駆動弁の閉弁時期を決定するようになしたことを特
   徴とする定量止水装置。