JP2004278073A

JP2004278073A - 給水装置

Info

Publication number: JP2004278073A
Application number: JP2003069219A
Authority: JP
Inventors: Fumiki Akiyama; 史樹秋山
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】電池を供給源とした電源を有する給水装置において、給水装置が必要とする最適な電池の残量を検出することで、電池を効率よく使用でき、かつ安全性に優れた給水装置を提供する。
【解決手段】電池からのエネルギーを供給源とし前記電池電圧以上に電圧を昇圧する電源部と、前記電源部の所定の電圧を検出する電源監視部と、前記電源部から吐水量を調整する前記流量調整手段への供給を制御する流調通電手段とを有する給水装置において、前記流調通電手段を駆動時から前記電源監視部の出力するまでの時間に基づいて前記電池の残量を推定する電池残量推定手段を有することを特徴とし、電池の残量検出を、電池電圧による判断でなく、負荷を駆動する電源部の状態により判断するようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を供給源とした電源を有し、前記電源よりソレノイド等の流量制御手段に瞬間的に大電流を流す給水装置に係り、特に電池の残量検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池を供給源とした電源を有する給水制御装置では、特開平７−２８１７７３（図３）や特開平１０−３０６８８４（図６）のように、電池を昇圧回路で昇圧して電池電圧より高い所定電圧（ソレノイド駆動が可能な電圧）の電源を設け、該電源より負荷であるソレノイドに通電する。ソレノイド駆動には瞬間的な大電流を必要とするため、通常、電源には比較的大容量のコンデンサを設け、該コンデンサを所定電圧に充電して通電する構成となっている。そのため、通電中は電源の電圧は瞬間的に低下し、それと同時に電池から電源へ電力が供給される。そして電源が所定の電圧に復帰すると電池からの供給が停止する。その時（電池からの電源への供給開始から停止まで）の電池電圧を直接監視して、電池電圧が所定の電圧以下かどうかで電池の残量の検出やその旨を報知していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２８１７７３号公報（図３）
【０００４】
【特許文献２】
特開平１０−３０６８８４号公報（第６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のような所定の電池電圧で電池の残量を検出する方法では、電池の劣化時の内部抵抗や電池電圧のばらつきが大きいため、残量が少なく寿命と判断する所定電圧の設定が難しかった。所定電圧を過大に設定すると早期に電池切れが報知されるし、電池寿命を長くするために過小に設定すると給水装置の動作不良になるおそれがあった。
【０００６】
また、ソレノイドを駆動する電源においては、電池電圧以外に電池の内部抵抗や回路のばらつきにより、同じ電池電圧であってもソレノイド駆動後に電源が所定電圧に復帰するまでの時間が異なるので、電池電圧のみで残量を検出する方法では、給水装置が必要とする電池残量とは必ずしも一致せず、電池を効率よく使用できないという問題もあった。
【０００７】
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、給水装置が必要とする最適な電池残量を検出することで、電池を効率よく使用でき、かつ安全性に優れた給水装置を提供する事にある。
【０００８】
【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、電池からのエネルギーを供給源とし前記電池電圧以上に電圧を昇圧する電源部と、前記電源部の所定の電圧を検出する電源監視部と、前記電源部から吐水量を調整する前記流量調整手段への供給を制御する流調通電手段とを有する給水装置において、前記流調通電手段を駆動時から前記電源監視部の出力するまでの時間に基づいて前記電池の残量を推定する電池残量推定手段を有するようにしたので、給水装置が必要とする最適な電池残量を簡単に検出することができ、電池を効率よく使用できる。
【０００９】
請求項２は、請求項１に記載の給水装置において、前記所定の電圧は前記流量調整手段の最低駆動電圧以上であることを特徴としたので、吐水不良や止水不良が防止できるとともに、給水装置が必要とする最適な電池残量を簡単に検出することができる。
【００１０】
請求項３は、電池からのエネルギーを供給源とし前記電池電圧以上に電圧を昇圧する電源部と、前記電源部の複数の電圧を検出する電源監視部と、前記電源部から吐水量を調整する前記流量調整手段への供給を制御する流調通電手段とを有する給水装置において、前記電源監視部は第一の検出電圧及び第二の検出電圧を有するとともに、前記第一の検出電圧から前記第二の検出電圧までの経過時間に基づいて前記電池の残量を推定する電池残量推定手段を有するようにしたので、流量調整手段への通電時間や通電量を考慮することなく、ばらつきが少ない最適な電池残量を検出することができる。
【００１１】
請求項４は、請求項１乃至３に記載の給水装置において、前記電池残量推定手段の出力値に基づいて、複数の動作モードを動作させることを特徴としたので、電池の残量に応じて、適切な電池切れの予告報知や安全な動作停止ができるので、使用者や交換者にわかり易く、かつ、安全性に優れている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例１に係わる給水装置の構成を示す説明図である。給水装置１は電池２と電源部３と電源監視部４と制御部５と流調通電手段６と流量調整手段７とで構成され、ＳＷ等の外部入力信号（図示せず）や所定時刻や所定間隔で制御部５が流調通電手段６へ所定時間通信信号５ａを出力し流量調整手段７を駆動させ所定の部位に給水を行う。
【００１３】
制御部は電池残量推定手段を有しており、電池残量推定手段は、通電後の電源部３の状態を電源監視部４にて監視し、その監視情報４ａに基づいて給水装置が必要とする電池の残量を検出する構成になっている。
【００１４】
図２は給水装置１の詳細なブロック図である。電源部３は、昇圧回路３１とコンデンサ３２で構成され、電池２の電池電圧（例えば新品で３Ｖ）を昇圧回路３１にて所定の電圧に昇圧して（例えば５Ｖ）、コンデンサ３２に充電する。電源部３は、マイコン５２、ラッチングソレノイド７１を駆動する電源となっている。
【００１５】
また、電源検出ＩＣ４１により、電源部３が所定の電圧未満（例えばソレノイド最低駆動電圧の４．７Ｖ）になるとＬＯＷ信号がマイコンのポートへ出力される構成となっている。
【００１６】
図３に示すように、ＳＷ８が押されると、マイコン５２より開信号５２ａが所定時間（例えば２０ｍｓ）出力され、ＬＳ駆動回路６１にてラッチングソレノイド７１に通電し吐水する。所定時間（例えば３秒間）経過後、マイコン５２より閉信号が所定時間（例えば６ｍｓ）出力され、ＬＳ駆動回路６１にてラッチングソレノイド７１に通電し止水する。図４のようにＳＷ８が押されている間だけ吐水するようにしてもよいし、ＳＷを使用せずに一定時刻もしくは一定間隔で吐水するようにしてもよい。
【００１７】
図５の（ａ）に示すように、通電前は、電源部３は所定の電圧（例えば５Ｖ）に維持されているが、通電を開始すると、ラッチングソレノイド７１に大電流が供給され、コンデンサ３２が放電することで電源部３の電圧が低下する。通電中でも電池２から昇圧回路３１を通してコンデンサ３２に充電されるが、充電よりも放電する方が大きいため電圧は低下する。通電が終了すると、電池からの充電だけになり、電源部３の電圧が所定の電圧まで復帰する。電圧検出ＩＣ４１の出力４１ａは所定の検出電圧（例えばラッチングソレノイド７１最低駆動電圧の４．７Ｖ）未満になるとＬＯＷ信号をマイコン５２へ出力し、電圧が検出電圧以上に復帰するとＨｉ信号をマイコン５２へ出力する。この通電後の電圧検出ＩＣ４１のＬＯＷ出力時間（検出時間Ｔ１）は、電池２の劣化状態（電池電圧や内部抵抗の状態）や回路のばらつきで変化する。図５の（ｂ）は電池が劣化した場合の動作を示す。このように、電池２が劣化するにつれて検出時間Ｔ１の時間が除々に長くなる。この検出時間Ｔ１をマイコン５２にて計測して所定の値と比較することで、給水装置１が必要とする電池の残量を検出することができる。電池電圧が同じでも、回路のばらつきでも検出時間Ｔ１が変化するため、従来の電池電圧に基づいて電池の残量を検出する方法よりも最適な残量を検出できる。
【００１８】
尚、ラッチングソレノイド７１は所定の電圧以上で駆動する必要性があるが、電池が劣化しＴ１が長くなった場合は、駆動の間隔次第では電圧が所定の電圧に復帰する前にラッチングソレノイド７１を駆動する可能性もあり、吐水不良を起こすおそれがある。しかし、実施例１のように検出電圧ＩＣ４１の検出電圧とソレノイド７１の最低駆動電圧を同じにして、電圧検出ＩＣ４１がＬＯＷ出力している間はラッチングソレノイド７１の駆動を禁止するようにすれば、確実に最低駆動電圧以上の電圧が印加され吐水不良が回避でき、安全性が確保できる。
【００１９】
また、電池の残量が少ないと判断する検出時間Ｔ１は、ラッチングソレノイド７１の駆動状況によって可変してもよい。例えば、ラッチングソレノイド７１の駆動の間隔が十分長い場合は、たとえ検出時間Ｔ１が予め設定された時間よりも長くなったとしても、十分コンデンサを充電する時間があり上記の吐水不良が起きることはないため、給水装置１が必要とする電池残量以上であると判断し、初期設定の時間を補正して長くする。そうすることで、同じ劣化状態の電池でも、安全性が確保されると同時に電池の寿命を更に長くできる。
【００２０】
次に一連の動作を給水装置のフローチャート（図６）を用いて説明する。プログラムがスタート（Ｓ０００）すると、ＳＷが押されたかを判断し（Ｓ００１）、ＳＷが押された場合は、開通電を行い（Ｓ００２）、Ｔ１を計測する（Ｓ００３）。次に計測したＴ１をＸ２と比較する（Ｓ００４）。このＸ２は、電池がかなり劣化して、給水装置の動作に支障をきたし吐水不良を起こす危険性があり、製品が必要とする電池残量以下になったと判断する時間である。Ｓ００４にてＴ１がＸ２以上であれば、閉通電（Ｓ００８）を行い、動作停止モード（Ｓ００９）となり、電池を交換されるまで動作を停止する。Ｓ００４にてＴ１がＸ２未満であれば、次にＴ１をＸ１と比較する（Ｓ００５）。このＸ１は、給水装置の動作に支障をきたさないが、電池は劣化しており、使用者に電池交換を促すような電池残量になったと判断する時間である。Ｓ００５にてＴ１がＸ１以上であれば電池切れ予告表示モード（Ｓ０１０）となり、図２のＬＥＤ９を定期的に点滅させ、使用者に電池交換を促す。Ｓ００５にてＴ１がＸ１未満であれば、所定時間吐水したかを判断して（Ｓ００６）、吐水していれば閉通電（Ｓ００７）を行い、Ｓ００１へ戻る。以上のフローにより、電池の残量によって、適切な電池切れの予告表示や動作停止を行うので、使用者や交換者にわかり易く、かつ、安全性に優れている給水装置が実現できる。
【００２１】
図７は本発明の実施例２に係わる給水装置のブロック図である。実施例１の図２の電圧検出ＩＣ４１がＡ／Ｄ変換回路４２になったもので、Ａ／Ｄ値４２ａによりマイコン５２で電源部の任意の電圧を測定することができる。その他の構成はすべて実施例１と同じである。
【００２２】
図８に示すように、通電終了後の所定の電圧がＶ２（例えば４Ｖ）からＶ３（例えば４．７Ｖ）になるまでの時間（充電時間Ｔ２）をマイコン５２にて算出することで、充電の傾き（変化量）が分かる。その傾きによって、実施例１同様に、給水装置１が必要とする電池の残量を検出することができる。
【００２３】
実施例２の一連の動作を給水装置のフローチャート（図９）を用いて説明する。プログラムがスタート（Ｓ１００）すると、ＳＷが押されたかを判断し（Ｓ１０１）、ＳＷが押された場合は、開通電を行う（Ｓ１０２）。次に、電源の電圧がＶ２になったかを判断し（Ｓ１０３）、Ｖ２であればＴ２の測定を開始する（Ｓ１０４）。次に、電源の電圧がＶ３になったかを判断し（Ｓ１０５）、Ｖ３であればＴ２の測定を終了する（Ｓ１０６）。そして、電源電圧の変化量であるΔ１を算出する（Ｓ１０７）。その後、算出したΔ１をＰ２と比較する（Ｓ１０８）。このＰ２は、電池がかなり劣化して、給水装置の動作に支障をきたし吐水不良を起こす危険性があり、製品が必要とする電池残量以下になったと判断する変化量である。Ｓ１０８にてΔ１がＰ２以下であれば、閉通電（Ｓ１１２）を行い、動作停止モード（Ｓ１１３）となり、電池を交換されるまで動作を停止する。Ｓ１０８にてΔ１がＰ２より大きければ、次にΔ１をＰ１と比較する（Ｓ１０９）。このＰ１は、給水装置の動作に支障をきたさないが、電池は劣化しており、使用者に電池交換を促すような電池残量になったと判断する変化量である。Ｓ１０９にてΔ１がＰ１以下であれば電池切れ予告表示モード（Ｓ１１４）となり、図７のＬＥＤ９を定期的に点滅させ、使用者に電池交換を促す。Ｓ１０９にてΔ１がＰ１より大きければ、所定時間吐水したかを判断して（Ｓ１１０）、吐水していれば閉通電（Ｓ１１１）を行い、Ｓ１０１へ戻る。以上のフローにより、電池の残量によって、適切な電池切れの予告表示や動作停止を行うので、使用者や交換者にわかり易く、かつ、安全性に優れている給水装置が実現できる。また、この実施例２では、通電終了して、電池のみからの充電による電源電圧の変化量にて電池の残量を検出しているので、ラッチングソレノイドへの通電時間や通電量を考慮する必要がない。また、Ｖ２を通電後の最低の電源電圧付近（例えば４Ｖ）、Ｖ３を昇圧電圧（例えば５Ｖ）に設定することで、平均的な変化量となり、変化量と電池残量の相関のばらつきが小さくなる。また、Ｖ３をラッチングソレノイド７１の最低駆動電圧（例えば４．７Ｖ）にとることで、実施１と同様に、ラッチングソレノイド７１に最低駆動電圧以上の電圧が印加され吐水不良が回避でき、安全性が確保できる。
【００２４】
尚、実施例２において、Ａ／Ｄ変換回路４２は、外付けの回路で構成したが、Ａ／Ｄ変換回路内臓のＣＰＵであれば、そのＡ／Ｄのポートを利用してもよい。また、実施例２ではＶ２とＶ３の２つの電圧変化で残量を検出しているが、複数の電圧による変化量で検出してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
第１の発明の給水装置は、電池の残量を、電池電圧で判断するのでなくラッチングソレノイドを駆動する電源部の状態で判断するため、給水装置が必要とする最適な電池の残量を簡単に検出でき、電池を効率よく使用できる。
【００２６】
第２の発明の給水装置は、ラッチングソレノイドの最低駆動電圧を確保しつつ、給水装置が必要とする最適な電池残量を簡単な構成で検出できる。
【００２７】
第３の発明の給水装置は、ラッチングソレノイドの通電時間や通電量を考慮する必要がなく、精度よく、給水装置が必要とする最適な電池残量を検出できる。
【００２８】
第４の発明の給水装置は、電池残量に応じて電池交換を促す報知や安全動作停止ができるので、使用者や交換者に分かり易く、安全性に優れている。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、２実施例の給水装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施例のブロック図である。
【図３】本発明の第１，２実施例の動作を示すタイミングチャート（その１）である。
【図４】本発明の第１，２実施例の動作を示すタイミングチャート（その２）である。
【図５】本発明の第１実施例の動作波形を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施例のブロック図である。
【図８】本発明の第２実施例の動作波形を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１給水装置
２電池
３電源部
４電源監視部
５制御部
６流調通電手段
７流量調整手段
８スイッチ
９ＬＥＤ
３１昇圧回路
３２コンデンサ
４１電圧検出ＩＣ
４２Ａ／Ｄ変換回路
５１電池残量推定手段
５２マイコン
６１ＬＳ駆動回路
７１ラッチングソレノイド

Claims

電池からのエネルギーを供給源とし前記電池電圧以上に電圧を昇圧する電源部と、前記電源部の所定の電圧を検出する電源監視部と、前記電源部から吐水量を調整する前記流量調整手段への供給を制御する流調通電手段とを有する給水装置において、前記流調通電手段を駆動時から前記電源監視部の出力するまでの時間に基づいて前記電池の残量を推定する電池残量推定手段を有することを特徴とする給水装置。
請求項１に記載の給水装置において、前記所定の電圧は前記流量調整手段の最低駆動電圧以上であることを特徴とする給水装置。
電池からのエネルギーを供給源とし前記電池電圧以上に電圧を昇圧する電源部と、前記電源部の複数の電圧を検出する電源監視部と、前記電源部から吐水量を調整する前記流量調整手段への供給を制御する流調通電手段とを有する給水装置において、前記電源監視部は第一の検出電圧及び第二の検出電圧を有するとともに、前記第一の検出電圧から前記第二の検出電圧までの経過時間に基づいて前記電池の残量を推定する電池残量推定手段を有することを特徴とする給水装置。
請求項１乃至３に記載の給水装置において、前記電池残量推定手段の出力値に基づいて、複数の動作モードを動作させることを特徴とする給水装置。