JP2008138368A - Faucet device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a faucet device capable of using generated electric power efficiently while suppressing the consumption of a primary battery to the maximum extent even in various use environments. <P>SOLUTION: This faucet device has an electric power generating means, the primary battery connected electrically with the electric power generating means in parallel, a capacitor charged by outputs of the electric power generating means or the primary battery, a charging control means for controlling charging to the capacitor from the primary battery provided between the primary battery and the capacitor in series by turning it on or off, a voltage conversion means for converting a voltage of the capacitor to a predetermined voltage to feed it, and a faucet control means operated by electricity fed from the voltage conversion means. This faucet device is provided with a voltage detection means for detecting a voltage of the capacitor and a back-up voltage setting means for controlling the charging control means by turning it on when an output of the voltage detection means reaches a back-up voltage for starting charging to the capacitor from the primary battery or lower and setting a back-up voltage by changing it. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁弁を用いた電気的な制御によって水路を開閉する水栓装置に係り、特に発電手段と一次電池を組み合わせた電源を備える水栓装置に関する。   The present invention relates to a faucet device that opens and closes a water channel by electrical control using a solenoid valve, and more particularly to a faucet device that includes a power source that combines a power generation means and a primary battery.

トイレや洗面所に設置される自動水栓装置や自動便器洗浄装置では、水力発電機(発電手段)を備え、水栓装置自身が流す水によって発電をして蓄電し、それを電源として動作するものが実用化されている。
蓄電する手段としては、過去はニッカド電池のような二次電池を用いていたが、二次電池は、劣化によって数年で交換が必要になるという問題があり、現在はコンデンサに蓄電する方式が主流となっている。
Automatic faucet devices and automatic toilet bowl cleaning devices installed in toilets and washrooms are equipped with a hydroelectric generator (power generation means), which generates electricity using the water flowing by the faucet device itself, stores it, and operates as a power source Things are in practical use.
In the past, secondary batteries such as NiCd batteries were used as means for storing electricity, but there is a problem that secondary batteries need to be replaced in a few years due to deterioration. It has become mainstream.

また、発電量が少なく蓄電電圧が低下して水栓装置が動作不能となることを防止するため、一次電池により、発電不足の状態での動作を保証する方法がある。例えば、蓄電池(二次電池)と並列に乾電池(一次電池)を設けて、切り替えて使う考案がある(特許文献1参照)。   In addition, there is a method of guaranteeing the operation in a state where power generation is insufficient with a primary battery, in order to prevent the amount of power generation is small and the water storage voltage is lowered and the faucet device becomes inoperable. For example, there is a device in which a dry battery (primary battery) is provided in parallel with a storage battery (secondary battery) and used by switching (see Patent Document 1).

但し、特許文献1の考案では、蓄電池と乾電池を切り替える手段はダイオード(特許文献1、図2の番号53)であり、蓄電池は、「乾電池の電圧からダイオードの順方向電圧降下分を差し引いた電圧でバックアップされている」構成と見ることもできる。   However, in the device of Patent Document 1, the means for switching between the storage battery and the dry battery is a diode (Patent Document 1, number 53 in FIG. 2), and the storage battery is “the voltage obtained by subtracting the forward voltage drop of the diode from the voltage of the dry battery. Can be viewed as a "backed up" configuration.

また、特許文献1のように、一次電池(乾電池)を単純にバックアップ用の電池として使用すると、二次電池またはコンデンサ等の蓄電電圧が低下した場合に、一次電池の方が先に消費されてしまうという問題がある。一次電池は発電不足となった時に水栓装置の動作を保証する非常手段であるため、蓄電手段より一次電池が先に消費されてはならない。
そこで、一次電池とコンデンサの間に充電制御手段を設けて、一次電池が不必要に消費されるのを防止する考案がある(特許文献2参照)。
Further, as in Patent Document 1, when a primary battery (dry battery) is simply used as a backup battery, the primary battery is consumed first when the storage voltage of the secondary battery or capacitor decreases. There is a problem of end. Since the primary battery is an emergency means for guaranteeing the operation of the faucet device when power generation is insufficient, the primary battery must not be consumed before the power storage means.
In view of this, there is a device for preventing the primary battery from being unnecessarily consumed by providing a charge control means between the primary battery and the capacitor (see Patent Document 2).

特許文献2の考案では、通常は充電制御手段をオンしておき、コンデンサ電圧が一次電池の電圧以下(正確には、充電制御手段による電圧降下がある)に下がらないようバックアップしている。
そして、電磁弁の通電など、コンデンサの負荷に大電流を要する場合、すなわちコンデンサの出力電流が大きく一時的にコンデンサ電圧が低下する時だけ、充電制御手段をオフして一次電池によるバックアップを切り離している。これにより、コンデンサの電荷よりも先に一次電池が消費されることを防止している。
In the device of Patent Document 2, normally, the charge control means is turned on, and the capacitor voltage is backed up so as not to fall below the voltage of the primary battery (more accurately, there is a voltage drop due to the charge control means).
And when the capacitor load requires a large current, such as energization of the solenoid valve, that is, only when the capacitor output current is large and the capacitor voltage temporarily drops, the charge control means is turned off and the backup by the primary battery is disconnected. Yes. This prevents the primary battery from being consumed before the capacitor charge.

なお、蓄電手段としてコンデンサを使う場合、コンデンサの電圧は、その蓄電量に比例するため、コンデンサの充放電に伴う電圧変動が大きい。そこで、特許文献2のように、電圧変換手段(電圧変換回路)を用いて、一定の電圧に安定させて水栓装置の回路や電磁弁に給電する。つまり、コンデンサを用いる場合は、電圧変換手段が必要である。   In the case where a capacitor is used as the power storage means, the voltage of the capacitor is proportional to the amount of power stored, so that the voltage fluctuation accompanying the charge / discharge of the capacitor is large. Then, like patent document 2, using a voltage conversion means (voltage conversion circuit), it stabilizes to a fixed voltage and it supplies electric power to the circuit and electromagnetic valve of a faucet device. That is, when a capacitor is used, voltage conversion means is necessary.

また、電気部品には印加可能な最大電圧(耐圧)があり、コンデンサに対しては、発電機による充電電圧を何らかの方法で制限しなければならない。つまり、コンデンサの部品破壊を避けるため、コンデンサの耐圧を越えないように充電電圧の制限回路が必要である。特許文献2では、コンデンサの充電状態に関わらず、発電機から継続的に負荷電流を取り出して発電機に発生するトルクを安定させることを目的する電力消費回路があり、これがコンデンサの充電電圧を制限する充電電圧制御手段の役割も兼ねている。   In addition, there is a maximum voltage (withstand voltage) that can be applied to electrical components, and for a capacitor, the charging voltage by the generator must be limited in some way. In other words, a charging voltage limiting circuit is required so as not to exceed the breakdown voltage of the capacitor in order to avoid destruction of the capacitor components. In Patent Document 2, there is a power consuming circuit that aims to stabilize the torque generated in the generator by continuously taking out the load current from the generator regardless of the charging state of the capacitor, which limits the charging voltage of the capacitor. It also serves as a charging voltage control means.

以上のように、特許文献1、2のいずれの方式でも、蓄電手段であるコンデンサ(特許文献1では蓄電池)の電圧は、一次電池の電圧を下回らないように維持されていた。つまり、蓄電手段は、一次電池の種別や本数によって決まる(ほぼ)固定の電圧でバックアップされていた(リチウム電池を1本使えば、約3Vとなる)。   As described above, in any of the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2, the voltage of the capacitor (storage battery in Patent Document 1) serving as the power storage means is maintained so as not to be lower than the voltage of the primary battery. In other words, the power storage means was backed up at a (almost) fixed voltage determined by the type and number of primary batteries (when using one lithium battery, it is about 3 V).

例えば、土曜、日曜などで水栓装置が使用されず、発電がされないまま長時間経過すると、コンデンサの電圧が低下する。そして、一次電池によるバックアップ電圧まで下がると、一次電池の消費が始まる。
しかし、一次電池は予備の電源であるため、できるだけ消費しない方が良い。そのためには、バックアップ電圧をなるべく低くして、コンデンサに蓄電された電荷を限界まで使い切る方が良い。
For example, when the faucet device is not used on Saturdays, Sundays, etc., and the power generation is not performed for a long time, the voltage of the capacitor decreases. Then, when the backup voltage is lowered to the primary battery, consumption of the primary battery starts.
However, since the primary battery is a spare power source, it is better not to consume as much as possible. For that purpose, it is better to make the backup voltage as low as possible and use up the charge stored in the capacitor to the limit.

ここで、特許文献2の充電制御手段を使えば、コンデンサのバックアップ電圧は、「一次電池の電圧で固定」である必要はない。つまり、一次電池の電圧よりも低い電圧であれば、コンデンサをバックアップする電圧の調整は可能である。   Here, if the charge control means of Patent Document 2 is used, the backup voltage of the capacitor does not have to be “fixed at the voltage of the primary battery”. That is, if the voltage is lower than the voltage of the primary battery, the voltage for backing up the capacitor can be adjusted.

例えば、コンデンサのバックアップ電圧の下限は、コンデンサにつながる電圧変換回路が動作可能な電圧の下限値、つまり「最低動作可能電圧」となる。電圧変換回路を、汎用部品として市販されている一般的なC-MOSプロセスの昇圧ICで構成する場合、この種のICは約1.0Vまで動作可能であるため、コンデンサは1.0V程度まで放電させて使う事が可能である。   For example, the lower limit of the capacitor backup voltage is the lower limit value of the voltage at which the voltage conversion circuit connected to the capacitor can operate, that is, the “minimum operable voltage”. When the voltage conversion circuit is constituted by a general-purpose C-MOS process booster IC that is commercially available as a general-purpose component, this type of IC can operate up to about 1.0 V, so the capacitor can be up to about 1.0 V. It can be used after being discharged.

つまり、特許文献2の充電制御手段を使えば、一次電池の電圧が3.0Vであっても、例えばコンデンサのバックアップ電圧を1.0Vに設定し、コンデンサの電圧が1.0Vに下がるまで一次電池から充電しないようにして、一次電池の消費を回避できる。   That is, if the charge control means of Patent Document 2 is used, even if the voltage of the primary battery is 3.0 V, for example, the backup voltage of the capacitor is set to 1.0 V, and the primary voltage is reduced until the voltage of the capacitor drops to 1.0 V. By not charging from the battery, consumption of the primary battery can be avoided.

実開平2−66872号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-66872 特開2001−207498号公報JP 2001-207498 A

しかしながら、コンデンサの電圧を可能な限り低い値まで動作させるという方式には、大きく2つの問題がある。   However, there are two major problems with the method of operating the capacitor voltage to the lowest possible value.

まず、第1の問題を説明する。
発電機の出力によってコンデンサを充電するには、発電機出力を整流するダイオードブリッジや、コンデンサのリーク電流を防止するダイオードなどが必要になる。ここで、コンデンサ電圧が低ければ、回路中のダイオードの順方向電圧降下の損失割合が相対的に増える。
また、発電機からコンデンサに充電される「電力」は、「コンデンサ電圧」×「充電電流」で決まる。充電される「電力」を一定とすれば、「コンデンサ電圧」が低い程、「充電電流」は大きくなる。発電機はマグネットとコイルで構成され、コイルは数Ωから数10Ωの抵抗を持つ。よって、充電電流が増えると、発電機内の抵抗の損失が増える。
First, the first problem will be described.
In order to charge the capacitor with the output of the generator, a diode bridge that rectifies the generator output, a diode that prevents the leakage current of the capacitor, and the like are required. Here, if the capacitor voltage is low, the loss ratio of the forward voltage drop of the diode in the circuit is relatively increased.
Further, the “electric power” charged from the generator to the capacitor is determined by “capacitor voltage” × “charging current”. If the “electric power” to be charged is constant, the “charge current” increases as the “capacitor voltage” decreases. The generator is composed of a magnet and a coil, and the coil has a resistance of several Ω to several tens of Ω. Therefore, when the charging current increases, the loss of resistance in the generator increases.

以上の理由で、コンデンサの電圧が低い程、ダイオードや抵抗の損失が増え、発電機からコンデンサに充電される電力は低くなる傾向にある。
以上が、第1の問題である。
For the above reasons, the lower the voltage of the capacitor, the more the loss of the diode and resistance increases, and the power charged from the generator to the capacitor tends to decrease.
The above is the first problem.

次に、第2の問題を説明する。
コンデンサの出力には、前述のように電圧変換回路がつながっており、コンデンサの電圧を水栓装置の回路や電磁弁駆動に適した電圧に変換している。ここで、一次電池の消耗を避けるためにコンデンサのバックアップ電圧をできるだけ低くするという考えならば、電圧変換回路は必然的に昇圧回路になる。
Next, the second problem will be described.
As described above, a voltage conversion circuit is connected to the output of the capacitor, and the voltage of the capacitor is converted to a voltage suitable for the circuit of the faucet device and the solenoid valve. Here, if the idea is to make the backup voltage of the capacitor as low as possible in order to avoid the consumption of the primary battery, the voltage conversion circuit inevitably becomes a booster circuit.

一般的な昇圧回路は、コイル、ダイオード、スイッチング素子(昇圧IC)で構成されるが、発電機からコンデンサへ充電する場合と同様に、コンデンサの電圧が低ければ、昇圧回路の入力電圧が低くなり、動作電流が大きくなる。すると、損失が増え、回路動作には不利な条件となって、昇圧効率が低下する。これが第2の問題である。   A typical booster circuit consists of a coil, a diode, and a switching element (boost IC). As in the case of charging a capacitor from a generator, if the capacitor voltage is low, the input voltage of the booster circuit is low. , The operating current increases. Then, the loss increases, which is a disadvantageous condition for circuit operation, and the boosting efficiency is lowered. This is the second problem.

このように、一次電池の消費を避けるためにコンデンサのバックアップ電圧を低く設定した場合、発電機からコンデンサへの充電と、コンデンサ電圧の昇圧において、いずれも損失が増えるという弊害がある。
すると、発電した電力に対して電磁弁を駆動した後の余剰電力が少なくなり、最悪の場合は、発電をしてもコンデンサの電圧が上昇しない可能性がある。
As described above, when the capacitor backup voltage is set low in order to avoid consumption of the primary battery, there is an adverse effect that the loss increases in both charging from the generator to the capacitor and boosting of the capacitor voltage.
Then, the surplus power after driving the solenoid valve with respect to the generated power is reduced, and in the worst case, the voltage of the capacitor may not increase even if power is generated.

つまり、一次電池の消費を避けるためにコンデンサのバックアップ電圧を下げすぎると、発電をしてもコンデンサが上昇せず、いつまでも一次電池から消費してしまう事態に陥る可能性がある。
特に、水栓装置の使用条件が、低水圧、低流量、1回の吐水時間が短いなど、発電に対する条件が良くない現場で、その可能性が高い。
That is, if the backup voltage of the capacitor is lowered too much in order to avoid consumption of the primary battery, the capacitor will not rise even if power is generated, and there is a possibility that the battery will be consumed from the primary battery indefinitely.
In particular, there is a high possibility that the conditions for use of the water faucet device are low, such as low water pressure, low flow rate, and short discharge time.

しかし、逆に、高水圧、大流量、1回の吐水時間が長いなどの発電に好条件の現場では、十分な発電能力が期待できるので、コンデンサのバックアップ電圧を低くしても問題が起きる可能性は低い。その場合、コンデンサのバックアップ電圧を低くする方が、一次電池の消費回避には有利である。   However, on the other hand, sufficient power generation capacity can be expected at sites with favorable conditions for power generation such as high water pressure, large flow rate, and long discharge time, so problems may occur even if the capacitor backup voltage is lowered. The nature is low. In that case, lowering the backup voltage of the capacitor is advantageous in avoiding the consumption of the primary battery.

このように、水栓装置のさまざまな使用条件を考えると、一概に最適なコンデンサのバックアップ電圧を決めることはできない。   Thus, considering the various use conditions of the faucet device, it is not possible to determine the optimum capacitor backup voltage.

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、発電手段と一次電池を組み合わせた電源を備えた水栓装置において、さまざまな使用環境であっても、一次電池の消費を最大限に回避しながら、発電された電力を効率的に使用できる水栓装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and in a faucet device equipped with a power source combining a power generation means and a primary battery, the consumption of the primary battery is avoided to the maximum even in various usage environments. An object of the present invention is to provide a faucet device that can efficiently use generated electric power.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明によれば、発電手段と、前記発電手段と電気的に並列に接続された一次電池と、前記発電手段の出力または前記一次電池によって充電されるコンデンサと、前記一次電池と前記コンデンサとの間に直列に設けられ前記一次電池から前記コンデンサへの充電をオン/オフ制御する充電制御手段と、前記コンデンサの電圧を所定の電圧に変換し給電を行う電圧変換手段と、該電圧変換手段からの給電により作動する水栓制御手段と、を有する水栓装置において、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力が前記一次電池から前記コンデンサへの充電を開始するバックアップ電圧以下になると前記充電制御手段をオン制御するとともに、前記バックアップ電圧を可変して設定可能なバックアップ電圧設定手段を設けたので、
水栓装置が設置された環境の使用状況に応じてバックアップ電圧の設定・変更が可能となり、一次電池の消費を抑えながら発電出力を効率良く利用できる、最もバランスがとれた動作条件の選択ができる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the power generation means, a primary battery electrically connected in parallel with the power generation means, and the output of the power generation means or the primary battery is charged. A capacitor that is provided in series between the primary battery and the capacitor to control on / off charging of the capacitor from the primary battery, and converts the voltage of the capacitor into a predetermined voltage to supply power In a faucet device comprising: a voltage conversion means that performs the operation; and a faucet control means that operates by power feeding from the voltage conversion means.
Voltage detection means for detecting the voltage of the capacitor, and when the output of the voltage detection means is equal to or lower than a backup voltage for starting charging of the capacitor from the primary battery, the charge control means is on-controlled, and the backup voltage is A backup voltage setting means that can be set variably is provided.
The backup voltage can be set and changed according to the usage status of the environment where the faucet is installed, and the most balanced operating conditions can be selected to efficiently use the power output while suppressing the consumption of the primary battery. .

請求項2記載の発明によれば、請求項1に記載の水栓装置において、前記バックアップ電圧設定手段は、複数段階に切り替え可能な操作スイッチであるので、
例えば、駅、オフィス、家庭といった設置場所の違いや、水圧、流量、使用者人数などの条件に応じ、最適なバックアップ電圧を任意に設定でき、また、簡単に変更が可能となる。
According to the invention of claim 2, in the faucet device according to claim 1, the backup voltage setting means is an operation switch that can be switched in a plurality of stages.
For example, the optimum backup voltage can be arbitrarily set according to the difference in installation locations such as a station, office, and home, water pressure, flow rate, number of users, and the like, and can be easily changed.

請求項3記載の発明によれば、請求項1に記載の水栓装置において、前記発電手段の発電量を検出する発電量検出手段を備え、前記バックアップ電圧設定手段は、前記発電量検出手段の発電量出力に応じてバックアップ電圧を設定するものであり、前記発電量が所定の発電量より大きい場合、前記バックアップ電圧を所定のバックアップ電圧より低く設定するので、
発電量が多ければバックアップ電圧を低くして一次電池の消耗を抑えることができる。逆の見方をすれば、発電量が少なければバックアップ電圧を高くして、発電電力を効率良く利用できる。その選択を自動的に行うことで、バックアップ電圧の設定の手間を省き、かつ、間違いのない設定ができる。
According to a third aspect of the present invention, the faucet device according to the first aspect further comprises a power generation amount detection means for detecting a power generation amount of the power generation means, wherein the backup voltage setting means is a power generation amount detection means. The backup voltage is set according to the power generation amount output, and when the power generation amount is larger than the predetermined power generation amount, the backup voltage is set lower than the predetermined backup voltage.
If the amount of power generation is large, the backup voltage can be lowered to suppress the consumption of the primary battery. In other words, if the amount of power generation is small, the backup voltage can be increased and the generated power can be used efficiently. By automatically making the selection, it is possible to save time and trouble-free setting of the backup voltage.

請求項4記載の発明によれば、請求項3に記載の水栓装置において、1日若しくは7日を周期として時間を計時する計時手段と、前記発電手段の出力による前記コンデンサの充電電圧を所定の最高電圧以下になるように制限する充電電圧制限手段とを備え、前記バックアップ電圧設定手段は、前記所定の最高電圧から、前記発電量出力の1日分の積算電力量により前記コンデンサが充電され上昇する電圧分を差し引いた電圧を、前記バックアップ電圧とするので、
1日を周期として、充電電圧の平均値は最も高く、かつ、コンデンサの充放電量が最大となるように動作するため、回路的に損失の少ない状態でコンデンサの容量を最大限に生かすこととなり、一次電池が消費される可能性を低減できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the faucet device according to the third aspect, the time measuring means for measuring time with a period of one day or seven days, and the charging voltage of the capacitor by the output of the power generation means are predetermined. Charging voltage limiting means for limiting the voltage to be equal to or lower than the maximum voltage of the power supply, and the backup voltage setting means is configured to charge the capacitor from the predetermined maximum voltage by the accumulated power amount for one day of the power generation output. Since the voltage obtained by subtracting the rising voltage is the backup voltage,
Since the average value of the charging voltage is the highest and the charging / discharging amount of the capacitor is maximized with a cycle of one day, the capacity of the capacitor will be maximized with little circuit loss. The possibility that the primary battery is consumed can be reduced.

請求項5記載の発明によれば、請求項4に記載の水栓装置において、前記1日の周期を複数の時間帯に分割して前記発電量出力を記憶する記憶手段を備え、前記発電量出力を1日分について前記記憶手段に記憶し、前記バックアップ電圧設定手段は前記1日分の積算電力量に基づいて、前記バックアップ電圧の設定を行うので、
最新の1日24時間分の発電量を把握し、特に平日・休日の差が少なく、日々の使用が平均している現場で、バックアップ電圧が精度良く設定され、最適な動作が可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the faucet device according to the fourth aspect of the present invention, the faucet device according to the fourth aspect further comprises storage means for dividing the one-day cycle into a plurality of time zones and storing the power generation amount output. The output is stored in the storage unit for one day, and the backup voltage setting unit sets the backup voltage based on the integrated power amount for the one day.
The latest power generation amount for 24 hours a day is grasped, and the backup voltage is set with high accuracy and the optimum operation is possible especially at the site where the difference between weekdays and holidays is small and the daily use is averaged.

請求項6記載の発明によれば、請求項5に記載の水栓装置において、前記1日分の積算電力量を複数日に亘り記憶し、前記バックアップ電圧設定手段は前記複数日に記憶された発電量から1日あたりの発電量の平均値を計算し、該平均値に基づいて前記バックアップ電圧の設定を行うので、
特に、日々の水栓の使用頻度にばらつきが大きい現場で、バックアップ電圧の設定を誤る可能性を減らすことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the faucet device according to the fifth aspect, the accumulated electric energy for one day is stored for a plurality of days, and the backup voltage setting means is stored for the plurality of days. Since the average value of the power generation amount per day is calculated from the power generation amount, and the backup voltage is set based on the average value,
In particular, it is possible to reduce the possibility of erroneous setting of the backup voltage at a site where the frequency of daily use of the faucet varies greatly.

請求項7記載の発明によれば、請求項4に記載の水栓装置において、7日を1周期として複数の時間帯に分割して前記発電電力量を記憶する記憶手段を備え、前記バックアップ電圧設定手段は、前記分割された時間帯ごとの発電量から、現時点から24時間以内の発電量を予測し、該24時間以内の発電量の予測値に基づいて前記バックアップ電圧の設定を行うので、
特に、学校やオフィスなどのように、平日と休日の水栓の使用頻度がはっきりと分かれる現場で、最適なバックアップ電圧の設定が可能となる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the faucet device according to the fourth aspect of the present invention, the faucet device according to the fourth aspect comprises storage means for storing the amount of generated power divided into a plurality of time zones with seven days as one cycle, and the backup voltage The setting means predicts the power generation amount within 24 hours from the current power generation amount for each of the divided time zones, and sets the backup voltage based on the predicted value of the power generation amount within the 24 hours.
In particular, it is possible to set an optimal backup voltage at a site where the frequency of use of the faucet on weekdays and holidays is clearly separated, such as in schools and offices.

請求項8記載の発明によれば、請求項3乃至7の何れか1項に記載の水栓装置において、前記発電量検出手段は、前記流路を開いている時間によって前記発電手段の発電量を検出するので、
専用に回路部品の追加を必要とせず、簡単な演算のみで発電量を検出することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the faucet device according to any one of the third to seventh aspects, the power generation amount detecting means is configured to generate power generated by the power generation means according to a time during which the flow path is open. Because it detects
It is possible to detect the amount of power generation with only a simple calculation without the need for additional circuit components.

請求項9記載の発明によれば、請求項3乃至7の何れか1項に記載の水栓装置において、前記発電量検出手段は、前記流路を開いている時間の前記コンデンサの電圧の変化によって前記発電手段の発電量を検出するので、
水栓が設置された現場の水圧や水量などの環境の違いも含めて、正確な発電量の検出が可能となる。
According to the ninth aspect of the present invention, in the faucet device according to any one of the third to seventh aspects, the power generation amount detecting means changes the voltage of the capacitor during the time when the flow path is open. Since the power generation amount of the power generation means is detected by
Accurate detection of power generation is possible, including differences in the environment such as the water pressure and water volume at the site where the faucet is installed.

本発明によれば、水栓の使用状況に応じてバックアップ電圧を設定するため、一次電池の消費を避けるためにバックアップ電圧を単純に下げるのではなく、逆に、発電機からの充電や昇圧回路の効率を上げるためにバックアップ電圧を単純に上げるのでもなく、さまざまな条件から最適なバックアップ電圧を設定することができ、一次電池の消費を避けながら、回路が最も効率的な条件で動作できる。   According to the present invention, since the backup voltage is set according to the use status of the faucet, the backup voltage is not simply lowered to avoid the consumption of the primary battery, but conversely, the charging from the generator or the boosting circuit Rather than simply increasing the backup voltage to increase the efficiency of the battery, the optimal backup voltage can be set from various conditions, and the circuit can operate under the most efficient conditions while avoiding the consumption of the primary battery.

以下に、本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施例である水栓装置の回路図である。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of a faucet device according to an embodiment of the present invention.

図1において、3は水栓制御手段であり、水栓装置を構成する各要素に対して「各部の電圧を監視する」「オン/オフ信号を出力する」などの信号の入出力を行い、水栓装置の動作を制御する。1は、水栓制御手段3の中枢となるマイコン、2は水栓装置の使用者を検出するセンサであり、1と2は水栓制御手段3を構成する。   In FIG. 1, 3 is a faucet control means, and inputs / outputs signals such as “monitor the voltage of each part” and “output an on / off signal” to each element constituting the faucet device, Control the operation of the faucet device. Reference numeral 1 denotes a microcomputer serving as the center of the faucet control means 3, 2 denotes a sensor for detecting a user of the faucet device, and 1 and 2 constitute the faucet control means 3.

センサ2は、水栓装置が自動水栓装置(手洗い器)であれば手を検出するセンサであり、マイコン1へ検出結果を出力する。
なお、水栓制御手段3にとってセンサ2は必須ではなく、水栓装置の水路の開閉の制御条件となるものであれば、手動の操作スイッチやタイマーなどでも良い。
The sensor 2 is a sensor that detects a hand if the faucet device is an automatic faucet device (hand washing machine), and outputs a detection result to the microcomputer 1.
Note that the sensor 2 is not essential for the faucet control means 3 and may be a manual operation switch, a timer or the like as long as it is a control condition for opening and closing the water channel of the faucet device.

4は水栓装置の流路を開閉する電磁弁(電気回路上はソレノイド)、5は電磁弁4を通電する電磁弁通電手段である。
なお、電磁弁4は、流路の開/閉の切替時以外に電流を消費しない、ラッチング式の電磁弁であり、電磁弁通電手段5は、電磁弁4を開/閉するために正/逆通電するHブリッジ回路である。そして、マイコン1のポート操作により、電磁弁4の開通電または閉通電が行われる。
4 is an electromagnetic valve (solenoid on the electric circuit) for opening and closing the flow path of the faucet device, and 5 is an electromagnetic valve energizing means for energizing the electromagnetic valve 4.
The electromagnetic valve 4 is a latching type electromagnetic valve that does not consume current except when the flow path is opened / closed, and the electromagnetic valve energizing means 5 is positive / negative for opening / closing the electromagnetic valve 4. This is an H-bridge circuit that conducts reverse current. Then, the solenoid valve 4 is energized or closed by a port operation of the microcomputer 1.

6はコンデンサであり、電圧変換手段7と共に水栓制御手段3および電磁弁通電手段5の電源を構成する。図1の電圧変換手段7はコイルとダイオードを用いたスイッチング型の昇圧回路であるが、図1の構成に限定されることはなく、例えばコンデンサとダイオードによるチャージポンプ回路でもよい。
また、コンデンサ6の電圧をVCとすると、VCはマイコン1のA/D変換ポートに入力されており、マイコン1(水栓制御手段)はコンデンサ6の充電電圧VCを監視することができる。
A capacitor 6 constitutes a power source for the faucet control means 3 and the solenoid valve energization means 5 together with the voltage conversion means 7. The voltage conversion means 7 in FIG. 1 is a switching type booster circuit using a coil and a diode, but is not limited to the configuration in FIG. 1, and may be a charge pump circuit including a capacitor and a diode, for example.
When the voltage of the capacitor 6 is VC, VC is input to the A / D conversion port of the microcomputer 1 and the microcomputer 1 (water faucet control means) can monitor the charging voltage VC of the capacitor 6.

8は発電手段であり、水栓装置の流路に設けられた水力発電機と、その出力を全波整流するダイオードブリッジで構成される。そして、発電手段8の出力によりコンデンサ6を充電する。
9は、発電手段8によってコンデンサ6を充電する際、コンデンサ6の電圧が、所定の最高電圧を越えて、コンデンサ6自身や、それにつながる電圧変換手段7、水栓制御手段3などを過電圧で破壊しないための充電電圧制限手段である。
Reference numeral 8 denotes power generation means, which is composed of a hydroelectric generator provided in the flow path of the faucet device and a diode bridge for full-wave rectification of the output. Then, the capacitor 6 is charged by the output of the power generation means 8.
9. When the capacitor 6 is charged by the power generation means 8, the voltage of the capacitor 6 exceeds a predetermined maximum voltage, and the capacitor 6 itself, the voltage conversion means 7 connected thereto, the faucet control means 3 and the like are destroyed by overvoltage. It is a charging voltage limiting means for not.

但し、発電手段8の出力電圧を制限すれば良いので、9は三端子レギュレータICでも構成可能である。しかし、図1のものは、発電機の負荷電流が変化することで水栓装置の流量が変動する問題を解決するものである。これを以下に説明する。   However, since the output voltage of the power generation means 8 may be limited, 9 can also be configured by a three-terminal regulator IC. However, the thing of FIG. 1 solves the problem that the flow volume of a faucet device fluctuates because the load current of a generator changes. This will be described below.

通常、発電手段8はコンデンサ6の充電電流を出力する状態にあり、この状態で水栓装置の流量は適量に調整(通常は止水栓の開度による)される。つまり、発電手段8が所定の電力を出力し、水栓装置の流路の抵抗となっている状態で流量が設定される。   Normally, the power generation means 8 is in a state of outputting the charging current of the capacitor 6, and in this state, the flow rate of the faucet device is adjusted to an appropriate amount (usually depending on the opening degree of the stop cock). That is, the flow rate is set in a state in which the power generation means 8 outputs predetermined power and is a resistance of the flow path of the faucet device.

しかし、コンデンサ6の充電が進んで電圧が上昇し、充電不要、あるいは充電を禁止すべき状態になると、発電機8の出力電流の行き先がなくなる。
単純にコンデンサ6の充電を停止すると、発電手段8の出力電流がゼロとなり、水力発電機が水栓装置の流路の抵抗として機能しなくなり、水栓装置の流量が増加する。
このように、水力発電の場合、コンデンサの充電状態によって発電手段の出力電流を変化させると、使用者の意図とは無関係に水栓装置の流量が変化する。
However, when the charging of the capacitor 6 progresses and the voltage rises, charging becomes unnecessary or charging is prohibited, the destination of the output current of the generator 8 is lost.
If the charging of the capacitor 6 is simply stopped, the output current of the power generation means 8 becomes zero, the hydroelectric generator does not function as the resistance of the flow path of the faucet device, and the flow rate of the faucet device increases.
Thus, in the case of hydroelectric power generation, if the output current of the power generation means is changed depending on the state of charge of the capacitor, the flow rate of the water faucet device changes regardless of the user's intention.

充電電圧制限手段9は、コンデンサ6の電圧VCが所定の制限電圧(コンデンサ6以降の回路が許容できる最高電圧)以上になると抵抗負荷をオンさせ、コンデンサ6の充電を停止すると同時に発電手段8の出力電流を抵抗で消費し、発電機の負荷電流を安定させる。このようにして、コンデンサの充電状態によって水栓装置の流量が変動する問題を回避する。   The charging voltage limiting means 9 turns on the resistance load when the voltage VC of the capacitor 6 becomes equal to or higher than a predetermined limiting voltage (the maximum voltage that the circuit after the capacitor 6 can tolerate), and simultaneously stops the charging of the capacitor 6. The output current is consumed by resistance, and the load current of the generator is stabilized. In this way, the problem that the flow rate of the faucet device fluctuates depending on the state of charge of the capacitor is avoided.

10は一次電池である。11は一次電池10からコンデンサ6への充電を制御する充電制御手段であり、一次電池10とコンデンサ6の接続をオン/オフするトランジスタ、充電電流の最大値を制限する抵抗、コンデンサ6による一次電池10の逆充電を防止するダイオードからなる。
一次電池10によるコンデンサ6の充電の制御は、マイコン1のポート出力によって前記トランジスタがオン/オフすることで成される。
Reference numeral 10 denotes a primary battery. 11 is a charge control means for controlling charging from the primary battery 10 to the capacitor 6, a transistor for turning on / off the connection between the primary battery 10 and the capacitor 6, a resistor for limiting the maximum value of the charging current, and the primary battery by the capacitor 6. 10 diodes for preventing reverse charging.
Control of charging of the capacitor 6 by the primary battery 10 is performed by turning on / off the transistor by the port output of the microcomputer 1.

12は、水栓制御手段3の動作モード、動作条件などを外部から任意に設定するための設定スイッチであり、スイッチの状態がマイコン1に入力される。なお、これを本発明のバックアップ電圧の設定に使用する。
以上説明した水栓装置の全体の構成を図13に示す。
Reference numeral 12 denotes a setting switch for arbitrarily setting the operation mode, operation conditions, and the like of the faucet control means 3 from the outside, and the state of the switch is input to the microcomputer 1. This is used for setting the backup voltage of the present invention.
The overall configuration of the faucet device described above is shown in FIG.

次に水栓装置の基本動作を説明する。図2は水栓制御手段3が有するマイコン1のメインルーチンのフローチャートである。周期的に繰り返してセンサ2を作動させ、水栓装置の使用者である人体(手)を感知すると電磁弁4を駆動して吐水を行うもので、トイレの手洗い器に取り付けられ、センサで自動吐水/止水する、自動水栓装置(手洗い器)で良く知られた動作である。   Next, the basic operation of the faucet device will be described. FIG. 2 is a flowchart of the main routine of the microcomputer 1 included in the faucet control means 3. The sensor 2 is activated periodically, and when a human body (hand) as a user of the faucet device is sensed, the electromagnetic valve 4 is driven to discharge water. The sensor 2 is automatically attached to the toilet hand-washer. This is a well-known operation for automatic faucet device (hand washing machine) to discharge / stop water.

図2のメインルーチンのプログラムステップS001(以下S001)でセンサ2を駆動し、S002で人体を感知している場合はS003で吐水中かチェックし、吐水中でなければS005で電磁弁4を開通電して吐水を開始する。
S002で人体を感知していない場合はS004で止水中かチェックし、止水中でなければS006で電磁弁4を閉通電して止水状態とする。
こうして、センサ2の感知中は吐水、感知中でない場合は止水、という動作になる。
The sensor 2 is driven in program step S001 (hereinafter referred to as S001) of the main routine of FIG. 2, and if a human body is sensed in S002, whether or not the water is discharged is checked in S003, and if not discharged, the solenoid valve 4 is opened in S005. Turn on electricity to start water discharge.
If a human body is not detected in S002, it is checked whether the water is stopped in S004. If the water is not stopped, the solenoid valve 4 is closed and energized in S006 to enter a water-stopped state.
In this way, the water is discharged while the sensor 2 is sensing, and the water is stopped when the sensor 2 is not sensing.

電磁弁4の通電処理の後、S007で、一次電池10からコンデンサ6への充電を行うか否かの判断の閾値となる電圧VTHを設定する。このVTHの設定方法の詳細は後に説明する。
S008では、コンデンサ6の電圧VCをチェックするため、VCのA/D変換を行い、S009でVCがVTH以下に低下していないかチェックする。
After the energization process of the solenoid valve 4, a voltage VTH serving as a threshold for determining whether or not to charge the capacitor 6 from the primary battery 10 is set in S007. Details of the VTH setting method will be described later.
In S008, in order to check the voltage VC of the capacitor 6, A / D conversion of VC is performed, and in S009, it is checked whether VC has dropped below VTH.

VCがVTH以下に低下していた場合、S010で充電制御手段11のトランジスタをオンして一次電池10からコンデンサ6への充電を行う。また、S009でVCがVTHに達している場合、S011で充電制御手段11のトランジスタをオフして一次電池10からコンデンサ6への充電を停止する。   If VC has dropped below VTH, the transistor of the charging control means 11 is turned on in S010 to charge the capacitor 6 from the primary battery 10. If VC has reached VTH in S009, the transistor of the charging control means 11 is turned off in S011 to stop charging the primary battery 10 to the capacitor 6.

但し、コンデンサ6への充電電流は、一次電池10の電流出力能力と充電制御手段11の電流制限抵抗によって調整されており、コンデンサ6は通常1ファラッド前後の大容量のものを使用するので、瞬間的にコンデンサ6の充電が完了することはない。
つまり、コンデンサ6の充電は、図2のメインルーチンをループしながら、ある時間をかけて行い、VCがVTHに達すると充電を停止する。
However, the charging current to the capacitor 6 is adjusted by the current output capability of the primary battery 10 and the current limiting resistance of the charging control means 11, and the capacitor 6 usually uses a large capacity of around 1 Farad. Thus, the charging of the capacitor 6 is never completed.
That is, the capacitor 6 is charged over a period of time while looping through the main routine of FIG. 2, and the charging is stopped when VC reaches VTH.

以上の動作により、コンデンサ6の電圧は、閾値電圧VTH以下に下がらないように一次電池10によって保持される。つまり、コンデンサの電圧はVTH1以上にバックアップされている。よって、閾値電圧VTHは、一次電池10によるコンデンサ6の「バックアップ電圧」と言うことができる。   With the above operation, the voltage of the capacitor 6 is held by the primary battery 10 so as not to fall below the threshold voltage VTH. That is, the capacitor voltage is backed up to VTH1 or higher. Therefore, the threshold voltage VTH can be said to be a “backup voltage” of the capacitor 6 by the primary battery 10.

次に、この「バックアップ電圧VTH」の設定方法として、第1の実施例を図3に示す。   Next, FIG. 3 shows a first embodiment as a method of setting the “backup voltage VTH”.

図2のメインルーチンのS007においてVTHの設定を行うが、第1の実施例では図3の処理を実行する。図3のS101で、図1の設定スイッチ12の状態を読み込む。S102でスイッチの状態からVTHを決定する。
例えば設定スイッチ12が、複数段階の選択が可能なロータリー式のスイッチであれば、読み込んだスイッチ状態に応じて、予め決めていたVTHの数値をマイコンのROMテーブルから読み込んで設定する方法がある。
或いは、設定スイッチ12が可変抵抗であれば、読み込んだ抵抗値に比例するようにVTHを計算しても良い。
Although VTH is set in S007 of the main routine of FIG. 2, the processing of FIG. 3 is executed in the first embodiment. In S101 of FIG. 3, the state of the setting switch 12 of FIG. 1 is read. In S102, VTH is determined from the state of the switch.
For example, if the setting switch 12 is a rotary switch that can be selected in a plurality of stages, there is a method of reading and setting a predetermined value of VTH from the ROM table of the microcomputer in accordance with the read switch state.
Alternatively, if the setting switch 12 is a variable resistor, VTH may be calculated in proportion to the read resistance value.

VTHを設定スイッチ12によって選択する方法は、以下のような水栓装置の使用条件で有効である。
例えば、非常に利用者の多い駅に水栓装置が取り付けられる場合を考える。
このような現場では、水栓装置の使用頻度が高く、発電手段8の発電能力も高い。仮に、夜間にコンデンサ6の電圧が低下して電圧変換手段7などの回路損失が増えたとしても、水栓の使用者が多いために昼間のうちにコンデンサ6の電圧は確実に回複する。
The method of selecting VTH by the setting switch 12 is effective under the following conditions of use of the faucet device.
For example, consider a case where a faucet device is attached to a station with a large number of users.
In such a field, the faucet device is frequently used and the power generation means 8 has a high power generation capability. Even if the voltage of the capacitor 6 decreases at night and the circuit loss of the voltage conversion means 7 increases, the voltage of the capacitor 6 is reliably duplicated during the day because there are many faucet users.

しかし、万一、発電手段8のトラブルがあって発電量が不足すると、使用者が多いために一次電池10の消費が増える。そのようなトラブルに備えるため、例え通常の発電量が多くても、なるべくコンデンサ6のバックアップ電圧VTHを低めに設定しておき、一次電池10の消費をできるだけ抑える方が良い。   However, if there is a problem with the power generation means 8 and the power generation amount is insufficient, the consumption of the primary battery 10 increases because there are many users. In order to prepare for such troubles, it is better to set the backup voltage VTH of the capacitor 6 as low as possible to suppress the consumption of the primary battery 10 as much as possible even if the normal power generation amount is large.

また、水栓装置が一般の家庭に取り付けられる場合を考える。
一般家庭では、数人の家族が使うだけなので、駅などに比較すれば、極端に使用頻度が低く、発電量も少ない。
この場合、コンデンサ6の電圧が低くなって回路損失が増えると、発電によってコンデンサ6の電圧を回復できない恐れがある。その場合、一次電池が絶えず消費し、発電した電力も効率的に使われない状態となる。
よって、水栓装置の使用頻度が少ない場合、コンデンサ6のバックアップ電圧VTHを高めに設定して、コンデンサの充電や電圧変換手段の回路損失を抑える方が良い。
Further, consider a case where the faucet device is attached to a general household.
In ordinary households, it is used only by a few families, so it is used less frequently and produces less electricity than a station.
In this case, if the voltage of the capacitor 6 decreases and the circuit loss increases, the voltage of the capacitor 6 may not be recovered by power generation. In this case, the primary battery is constantly consumed, and the generated power is not efficiently used.
Therefore, when the frequency of use of the faucet device is low, it is better to set the backup voltage VTH of the capacitor 6 higher to suppress the charging of the capacitor and the circuit loss of the voltage conversion means.

VTHを高めに設定すると、一次電池10がコンデンサ6を充電する機会が増え、一次電池の消費が増える傾向になるが、もともと水栓装置そのものの消費が少ないので、一次電池がすぐに消耗してしまうことはない。むしろ、発電されたエネルギーを効率的に使うことができる効果の方が大きい。   If VTH is set high, the chance that the primary battery 10 will charge the capacitor 6 will increase, and the consumption of the primary battery will tend to increase. However, since the consumption of the faucet device itself is low, the primary battery will be consumed quickly. There is no end. Rather, the effect of efficiently using the generated energy is greater.

以上説明したように、発電量が多い現場ではバックアップ電圧VTHを低く、発電量が少ない現場では、バックアップ電圧VTHを高く設定する。これにより、その設置条件に適した制御が行われる。
なお、バックアップ電圧が低め、高めの2つの例を説明したが、現場によっては、中間という設定としても良い。また、使用状況に応じて定期的に再調整することもできる。
また、この設定スイッチ12の調整は、公共の現場ならば水栓装置の施工者もしくは管理者が行い、家庭であれば施工者もしくは使用者が行えばよい。
As described above, the backup voltage VTH is set low at the site where the power generation amount is large, and the backup voltage VTH is set high at the site where the power generation amount is small. Thereby, control suitable for the installation conditions is performed.
Two examples of lower and higher backup voltages have been described, but intermediate settings may be used depending on the site. In addition, it can be readjusted periodically according to the usage situation.
Further, the setting switch 12 may be adjusted by a water faucet builder or administrator at a public site, or by a builder or user at home.

次に、このバックアップ電圧VTHの設定方法の第2の実施例を、図4を用いて説明する。図4も、図3と同様に、図2のS007の動作内容の詳細を示すものである。   Next, a second embodiment of the method for setting the backup voltage VTH will be described with reference to FIG. FIG. 4 also shows details of the operation contents of S007 of FIG. 2 as in FIG.

図4において、S201ではタイマーのカウントを行う。このタイマーは1日を周期として時間を計時する計時手段であり、通常の時計と同じく、時間の経過を継続的にカウントするもので、24時間周期でカウントし、1時間毎にカウントアップする変数をhとする。hは0から23まで、1時間毎に増え、23の次は0に戻る。
つまり、時計の「時」「分」のうち、「時」にあたる変数であるが、時計のように時刻を合わせる必要はない。
In FIG. 4, a timer is counted in S201. This timer is a timekeeping means that measures time with a period of one day, and like a normal clock, it continuously counts the passage of time, and is a variable that counts every 24 hours and counts up every hour. Is h. h increases from 0 to 23 every hour, and next to 23 returns to 0.
That is, it is a variable corresponding to “hour” among “hour” and “minute” of the clock, but it is not necessary to adjust the time as in the clock.

S202でhの切り替わりのタイミングであった場合、S203で変数hに対応する吐水時間(h)にゼロを挿入する。つまり1時間毎のタイミングで、時間の変数hに対応する吐水時間(h)という値をリセットする。
S204では吐水中か否かをチェックし、吐水中であった場合、S205で吐水時間(h)を加算する。これにより、吐水時間(h)には、時刻がhである1時間の吐水時間(水栓装置の流路を開いている時間)の合計値が入る。
If it is the switching timing of h in S202, zero is inserted into the water discharge time (h) corresponding to the variable h in S203. That is, at the timing of every hour, the value of the water discharge time (h) corresponding to the time variable h is reset.
In S204, it is checked whether or not the water is discharged. If the water is discharged, the water discharge time (h) is added in S205. Thereby, the total value of the water discharge time of 1 hour (time which opens the flow path of the faucet device) whose time is h enters in the water discharge time (h).

S206で吐水時間(h)の値を、h=0〜23の範囲で合計する。つまり、過去24時間の吐水時間の合計値が計算される。
水栓装置の発電手段8は流路に設けられた水力発電機であり、発電量は発電機が回っている時間、すなわち流路が開いている時間である吐水時間に比例する(水圧などの変動要素は除く)。つまり、吐水時間(h)は、1日を周期として24の時間帯に分割し、その時間帯毎の発電量を記憶する変数と言うことができる。
よって、S206で過去24時間の吐水時間の合計を計算することにより、過去24時間の発電量を間接的に計算することができる。
In S206, the value of the water discharge time (h) is summed in the range of h = 0-23. That is, the total value of the water discharge time for the past 24 hours is calculated.
The power generation means 8 of the faucet device is a hydroelectric generator provided in the flow path, and the amount of power generation is proportional to the time that the generator is rotating, that is, the water discharge time that is the time that the flow path is open (such as water pressure). Excluding variable factors). In other words, the water discharge time (h) can be said to be a variable that divides a day into 24 time periods and stores the power generation amount for each time period.
Therefore, the power generation amount for the past 24 hours can be indirectly calculated by calculating the total water discharge time for the past 24 hours in S206.

S207では、過去24時間の吐水時間の合計、つまり24時間の発電量から、コンデンサ6のバックアップ電圧VTHを計算する。
この時、吐水時間の合計が多い場合、すなわち発電量が多い場合は、仮にコンデンサ6の電圧が大きく低下しても、十分な発電量によってコンデンサ6の充電電圧は回復する。その際に、コンデンサ6の電圧が低いために回路効率が低下していても、それを上回る発電が予想される。
よって、バックアップ電圧VTHは低めに設定する方が良い。
In S207, the backup voltage VTH of the capacitor 6 is calculated from the total water discharge time of the past 24 hours, that is, from the power generation amount for 24 hours.
At this time, if the total water discharge time is large, that is, if the amount of power generation is large, even if the voltage of the capacitor 6 is greatly reduced, the charging voltage of the capacitor 6 is recovered by a sufficient amount of power generation. At that time, even if the circuit efficiency is lowered because the voltage of the capacitor 6 is low, power generation exceeding that is expected.
Therefore, it is better to set the backup voltage VTH lower.

逆に、吐水時間の合計が少ない場合、すなわち発電量が少ない場合は、仮にコンデンサ6の電圧が大きく低下すると、コンデンサ6の電圧が低い状態では回路効率が低下し、少ない発電量ではコンデンサ6の充電電圧の回復が見込めない可能性が高い。
その場合、電圧変換手段7の効率が低いために、一次電池10の消費が更に増える傾向となる。よって、バックアップ電圧VTHは高めに設定して、回路効率の良い状態で動かす方が良い。
On the contrary, when the total water discharge time is small, that is, when the amount of power generation is small, if the voltage of the capacitor 6 greatly decreases, the circuit efficiency decreases when the voltage of the capacitor 6 is low, and when the amount of power generation is small, There is a high possibility that the charging voltage cannot be recovered.
In that case, since the efficiency of the voltage conversion means 7 is low, the consumption of the primary battery 10 tends to further increase. Therefore, it is better to set the backup voltage VTH higher and move it in a state with good circuit efficiency.

以上は、発電量が多ければバックアップ電圧を低めに、発電量が少なければバックアップ電圧を低めに設定するという単純な論理であるため、「所定の発電量より大きい場合、バックアップ電圧を所定の低い値に設定する」というような、発電量とバックアップ電圧を対応させたテーブルを用いて(一般に言う、テーブル参照)設定可能である。   The above is a simple logic of setting the backup voltage lower if the power generation amount is large, and setting the backup voltage lower if the power generation amount is small. It can be set by using a table in which the power generation amount and the backup voltage are associated with each other (generally referred to as a table).

或いは、以下のような計算式でVTHを演算しても良い。

VTH=(充電制限電圧)−(24時間の合計吐水時間)×(比例定数)

充電制限電圧とは、充電電圧制限手段9によって決まるコンデンサ6の充電電圧の上限で、発電手段によるコンデンサの充電の最高電圧である。比例定数は、発電手段8の発電量と吐水時間の関係、コンデンサ6の容量、水栓制御手段3及び電磁弁4の消費、動作マージンなどから決定する。
Alternatively, VTH may be calculated by the following calculation formula.

VTH = (charge limit voltage) − (total water discharge time for 24 hours) × (proportional constant)

The charging limit voltage is the upper limit of the charging voltage of the capacitor 6 determined by the charging voltage limiting means 9, and is the maximum voltage for charging the capacitor by the power generation means. The proportionality constant is determined from the relationship between the power generation amount of the power generation means 8 and the water discharge time, the capacity of the capacitor 6, the consumption of the faucet control means 3 and the electromagnetic valve 4, the operation margin, and the like.

なお、前記の式は、発電量(吐水時間)とVTHの関係が一次式となっているが、実際にコンデンサに蓄えられるエネルギーは、コンデンサの電圧の2乗に比例するため、これを考慮しても良い。つまり、

VTHの2乗=(充電制限電圧)の2乗−(24時間の合計吐水時間)×(比例定数)

という式からVTHを決定する方が、演算はやや複雑になるが、より適切な値となる。
In the above equation, the relationship between the power generation amount (water discharge time) and VTH is a linear equation. However, since the energy actually stored in the capacitor is proportional to the square of the capacitor voltage, this must be taken into account. May be. That means

VTH squared = (charging limit voltage) squared-(24 hours total water discharge time) x (proportional constant)

If VTH is determined from the above equation, the calculation is somewhat complicated, but a more appropriate value is obtained.

ここで、24時間の吐水時間の合計、すなわち、24時間の発電量の合計を計算する理由を説明する。
コンデンサ6は、回路の消費量よりも発電量の方が多い期間に充電され、その逆に発電量が少ない期間に放電する。発電量が少ない時にコンデンサをバックアップするのが一次電池であるが、一次電池によるバックアップが必要となるまでコンデンサが放電してしまう状況は、可能な限り避ける制御方式が好ましい。
Here, the reason for calculating the total of the water discharge time for 24 hours, that is, the total of the power generation amount for 24 hours will be described.
The capacitor 6 is charged during a period when the power generation amount is larger than the circuit consumption amount, and conversely, is discharged during a period when the power generation amount is small. Although the primary battery backs up the capacitor when the amount of power generation is small, a control system that avoids the situation where the capacitor is discharged until backup by the primary battery is necessary is preferable.

コンデンサが低い電圧まで放電するのは、長期間、水栓装置が使用されず発電が成されない状況である。例えば、長期間、水栓装置が使用されない状況として、学校の夏休み、オフィスの年末年始休暇などが考えられるが、その場合は発電で得た電力は放電してしまい、一次電池によって動作する以外にない。よって、コンデンサの充電と放電のバランスを制御できる状態ではない。   The capacitor is discharged to a low voltage in a situation where the faucet device is not used for a long time and power generation is not performed. For example, as a situation in which the faucet device is not used for a long period of time, it may be a summer vacation at school, year-end and New Year holidays at the office, etc. In that case, the power obtained by power generation will be discharged and other than operating with a primary battery Absent. Therefore, the balance between charging and discharging of the capacitor cannot be controlled.

まず、さまざまな使用条件でも常に起こりうる、最短の充電と放電の周期は昼と夜を周期とする1日24時間である。駅、学校、商業施設など、通常は24時間で水栓が使用される時間帯と使用されない時間帯を繰り返す。この24時間については、水栓装置がトイレや洗面など、人の生活に関わるものであるため、如何なる場所、国においても同じである。
つまり、コンデンサの充放電の周期として、第一に考慮すべき周期が24時間である。24時間の発電量が分かれば、夜間に放電したコンデンサの電圧が、昼間にどれだけ上昇できるかが計算でき、24時間周期のコンデンサの充放電を制御できる。
これが24時間を計算する理由である。
First, the shortest charge and discharge cycle that can always occur under various usage conditions is 24 hours a day with a cycle of day and night. Stations, schools, commercial facilities, etc., usually repeat the 24 hours when the faucet is used and when it is not used. The 24 hours are the same in any place and country because the faucet device is related to human life such as a toilet and a washroom.
In other words, the first period to be considered as the charging / discharging period of the capacitor is 24 hours. If the amount of power generation for 24 hours is known, it can be calculated how much the voltage of the capacitor discharged at night can be increased during the day, and the charging / discharging of the capacitor in the 24-hour cycle can be controlled.
This is the reason for calculating 24 hours.

水栓装置の使用条件として24時間の次に考えられる周期が、7日、1週間である。学校やオフィスでは1週間周期で休みが明確にあり、駅などでもある程度の規則性を持つ。1週間については、他の実施例で説明する。
なお、1週間を越えると次の周期は1ヶ月となるが、1ヶ月の周期で水栓装置の使用状態が規則的に変化する用途は通常、考えられない。
As a use condition of the faucet device, the next possible cycle after 24 hours is 7 days and 1 week. Schools and offices have a clear weekly break, and stations have some regularity. One week will be described in another embodiment.
If one week is exceeded, the next cycle will be one month, but it is usually unthinkable for the usage status of the faucet device to change regularly in a one-month cycle.

次に、このバックアップ電圧VTHの設定方法の第3の実施例を、図5を用いて説明する。図5も、図4と同様に、図2のS007の動作内容の詳細を示すものであり、図4と一部の動作が異なる。   Next, a third embodiment of the method for setting the backup voltage VTH will be described with reference to FIG. FIG. 5 also shows details of the operation contents of S007 of FIG. 2 as in FIG. 4, and some operations are different from FIG.

図5と図4の違いは、時間の変数hが0〜71と、72時間、つまり3日の周期となっている点である。時間の変数hに対応する吐水時間(h)という値も72時間分となり、図4よりもマイコン1の記憶領域や演算量を多く必要とする。しかし、3日間を72の時間帯に分割して発電量を記憶することができる。   The difference between FIG. 5 and FIG. 4 is that the time variable h is 0 to 71, which is a period of 72 hours, that is, 3 days. The value of the water discharge time (h) corresponding to the time variable h is also 72 hours, and requires more storage area and calculation amount of the microcomputer 1 than FIG. However, the power generation amount can be stored by dividing three days into 72 time zones.

S306では、h=0〜71の過去72時間、つまり過去3日間の合計吐水量を計算するので、過去3日間の合計発電量が間接的に計算される。
S307では、過去3日間の合計吐水時間から24時間の吐水時間の平均値(3で割れば良い)を計算し、S308でVTHを計算する。
In S306, since the total water discharge amount for the past 72 hours from h = 0 to 71, that is, the past three days is calculated, the total power generation amount for the past three days is indirectly calculated.
In S307, an average value of 24 hours of water discharge time (which may be divided by 3) is calculated from the total water discharge time in the past three days, and VTH is calculated in S308.

こうすることで、マイコン1の処理は増えるが、水栓装置の使用頻度に日毎のばらつきがあっても、それを平均化することで、より適切なバックアップ電圧VTHが設定される。   By doing so, the processing of the microcomputer 1 is increased, but even if the use frequency of the faucet device varies from day to day, by averaging it, a more appropriate backup voltage VTH is set.

次に、このバックアップ電圧VTHの設定方法の第4の実施例を、図6を用いて説明する。図6も、図5と同様に、図2のS007の動作内容の詳細を示すものであり、図5と一部の動作が異なる。   Next, a fourth embodiment of the method for setting the backup voltage VTH will be described with reference to FIG. FIG. 6 also shows details of the operation contents of S007 of FIG. 2 as in FIG. 5, and some operations are different from FIG.

図6では、時間の変数がdとhとなり、h=0〜23で24時間をカウントし、d=1〜7で7日間、つまり曜日をカウントする。よって、吐水時間(d、h)という値は、ある曜日のある時刻の1時間の合計吐水時間という意味を持つ。
そして、S401からS405を繰り返すことで、1時間毎の吐水時間の合計値が1週間分のデータとして記憶される。つまり、水栓装置の1週間の使用パターンが、1時間毎に記憶されることになる。また、7日を168の時間帯に分割し、その時間帯毎に発電量を記憶していると言うこともできる。
In FIG. 6, the time variables are d and h, 24 hours are counted when h = 0 to 23, and 7 days, that is, days of the week are counted when d = 1 to 7. Therefore, the value of the water discharge time (d, h) has the meaning of the total water discharge time for one hour at a certain time on a certain day of the week.
Then, by repeating S401 to S405, the total value of the water discharge time every hour is stored as data for one week. That is, the use pattern of the faucet device for one week is stored every hour. It can also be said that 7 days are divided into 168 time zones, and the power generation amount is stored for each time zone.

S406では、記憶された吐水時間(d、h)に対し、現在のd、hから24時間後まで、つまり、1週間前の現在と同じ時刻から、その24時間後までの吐水時間(d、h)の合計値を計算する。
これは、現在から24時間の吐水時間の合計を、1週間前の同じ時間帯のデータから推測することを目的としている。
In S406, for the stored water discharge time (d, h), from the current d, h to 24 hours later, that is, from the same time as the current one week before, the water discharge time (d, Calculate the total value of h).
This is intended to estimate the total water discharge time of 24 hours from the present from the data of the same time zone one week ago.

その理由は前述の通りで、学校やオフィスなどを代表に、1週間周期で水栓装置の使用、不使用のパターンが繰り返すと考えられるためである。よって、1週間で使用パターンを記憶すれば、実効性のある水栓装置の使用パターンとしては最も確度の高いものとなり、これから予測される発電量も確度の高いものとなる。   The reason is as described above. This is because the pattern of using or not using the faucet device is considered to repeat every one week on behalf of schools and offices. Therefore, if the usage pattern is stored in one week, the most effective usage pattern of the faucet device is the most accurate, and the power generation amount predicted from this is also highly accurate.

次に、このバックアップ電圧VTHの設定方法の第5の実施例を、図7を用いて説明する。図7も、図2のS007の動作内容の詳細を示すものである。   Next, a fifth embodiment of the method for setting the backup voltage VTH will be described with reference to FIG. FIG. 7 also shows details of the operation contents of S007 of FIG.

図7では、図4と同様に、h=0〜23という24時間周期でVTH設定の動作を行う。S502でhの切り替わりのタイミングであった場合、S503で変数hに対応するVC上昇(h)という値にゼロを挿入する。つまり1時間毎のタイミングで、時間の変数hに対応するVC上昇(h)という値をリセットする。   In FIG. 7, similarly to FIG. 4, the VTH setting operation is performed in a 24-hour period of h = 0 to 23. If it is the switching timing of h in S502, zero is inserted in the value of VC increase (h) corresponding to the variable h in S503. That is, at the timing of every hour, the value of VC increase (h) corresponding to the time variable h is reset.

S504では吐水中か否かをチェックし、吐水中であった場合、S505でVCをA/D変換により測定し、S506で前回の測定からのVCの上昇量を、VC上昇(h)に加算する。
これにより、VC上昇(h)には、時刻がhである1時間の、VCの電圧上昇分の合計値が入る。
In S504, it is checked whether or not the water is discharged. If the water is discharged, the VC is measured by A / D conversion in S505, and the increase in VC from the previous measurement is added to the VC increase (h) in S506. To do.
As a result, the total value of the VC voltage increase for one hour at time h is entered in the VC increase (h).

S507でVC上昇(h)の値を、h=0〜23の範囲で合計する。つまり、過去24時間のVCの上昇電圧の合計値が計算される。
S508では、過去24時間のVCの上昇電圧の合計値からVTHを設定する。この時、VCの上昇電圧の合計値が大きいという事は、発電量が多いという事を意味する。その場合、仮にコンデンサ6の電圧が大きく低下しても、十分な発電量によって電圧は回復する。その際に、コンデンサ6の電圧が低いために回路効率が低下していても、それを上回る発電が予想される。
よって、バックアップ電圧VTHは低めに設定する方が良い。
VCの上昇電圧の合計値が少ない場合は、上記の逆で、VTHは高めに設定する方が良い。
In S507, the VC increase (h) values are summed in the range of h = 0-23. That is, the total value of the VC rising voltage in the past 24 hours is calculated.
In S508, VTH is set from the total value of the VC rising voltage over the past 24 hours. At this time, the fact that the total value of the increased voltage of VC is large means that the amount of power generation is large. In that case, even if the voltage of the capacitor 6 greatly decreases, the voltage recovers with a sufficient amount of power generation. At that time, even if the circuit efficiency is lowered because the voltage of the capacitor 6 is low, power generation exceeding that is expected.
Therefore, it is better to set the backup voltage VTH lower.
When the total value of the increased voltage of VC is small, it is better to set VTH higher than the reverse of the above.

次に、発電量に応じてバックアップ電圧を設定することの効果をタイミングチャートを用いて説明する。
まず図8は、バックアップ電圧VTHが高過ぎる例である。図8の横軸は時間、縦軸はコンデンサ6の電圧であり、時間経過に沿ってコンデンサの電圧が変化する様子を示している。時間は昼間と夜間をそれぞれ12時間とし、約2日分の変化を示している。
Next, the effect of setting the backup voltage according to the power generation amount will be described using a timing chart.
First, FIG. 8 shows an example in which the backup voltage VTH is too high. In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage of the capacitor 6, and shows how the voltage of the capacitor changes over time. The time is 12 hours each in the daytime and at night, and shows the change for about 2 days.

なお、昼間とは、水栓装置が使用され、発電が行われてコンデンサの電圧が上昇する時間帯である。夜間とは、逆に水栓が使用されず、コンデンサに蓄えられた電荷で水栓装置が動作する時間帯である。図1の水栓制御手段3のマイコン1やセンサ2が夜間の消費の主なものである。
よって、例えばオフィスであれば、昼間とは午前8時から午後8時、夜間とは、午後8時から翌朝の午前8時というように考える。当然、昼と夜が12時間ずつとは限らないが、パターンを簡略化するために12時間ずつとする。
The daytime is a time period in which the faucet device is used and power is generated to increase the voltage of the capacitor. On the other hand, the nighttime is a time period in which the faucet device is operated with the charge stored in the capacitor without using the faucet. The microcomputer 1 and the sensor 2 of the faucet control means 3 in FIG.
Thus, for example, in the case of an office, the daytime is considered to be 8 am to 8 pm, and the night time is considered to be 8 pm to 8 am the next morning. Naturally, the day and night are not necessarily 12 hours each, but in order to simplify the pattern, the time is 12 hours.

図8では、昼の間に水栓装置が使用され、発電が行われてコンデンサ電圧は徐々に上昇する。そして、図1の充電電圧制限手段9によって決まる最高電圧(充電制限電圧)に達すると、それ以上の充電は行われないため、図8のように、充電制限電圧で頭打ちとなったコンデンサ電圧の平坦な部分が生じる。この時、発電された電力は、充電電圧制限手段によって消費されており、発電という目的からすれば、無駄に電力が消費されている。   In FIG. 8, the faucet device is used during the daytime, power is generated, and the capacitor voltage gradually increases. When the maximum voltage (charging limit voltage) determined by the charging voltage limiting means 9 in FIG. 1 is reached, no further charging is performed, so that the capacitor voltage that has reached its peak at the charging limit voltage as shown in FIG. A flat part is produced. At this time, the generated electric power is consumed by the charging voltage limiting means, and for the purpose of power generation, the electric power is wasted.

図8で夜間になると、マイコン1やセンサ2からなる水栓制御手段3の消費により、コンデンサ電圧は低下する。しかし、バックアップ電圧VTHが図8のような電圧である場合、夜間の12時間が終了する前に、一次電池10からコンデンサ6への充電、すなわちバックアップが始まり、コンデンサ電圧が維持される。この時、一次電池10からコンデンサ6を経由して、マイコン1やセンサ2に電力供給される。   At night in FIG. 8, the capacitor voltage decreases due to consumption of the faucet control means 3 including the microcomputer 1 and the sensor 2. However, when the backup voltage VTH is a voltage as shown in FIG. 8, the charging from the primary battery 10 to the capacitor 6, that is, the backup, is started before the 12 hours of the night time ends, and the capacitor voltage is maintained. At this time, power is supplied from the primary battery 10 to the microcomputer 1 and the sensor 2 via the capacitor 6.

以上説明したように、図8の場合、昼間に発電した電力が充電電圧制限手段9で消費され、夜間には水栓制御手段3のために一次電池10が消費しており、共に発電電力を利用する装置としては無駄な消費となっている。
その要因は、水栓装置の発電能力に対して、バックアップ電圧VTHが高過ぎる点である。
As described above, in the case of FIG. 8, the power generated in the daytime is consumed by the charging voltage limiting means 9, and the primary battery 10 is consumed for the faucet control means 3 at night, and both generate power. As a device to use, it is useless consumption.
The factor is that the backup voltage VTH is too high for the power generation capacity of the faucet device.

図9は、水栓装置の発電能力に対して、適切なバックアップ電圧VTHを設定したものである。
まず、図8に対してVTHを下げることで、夜間の一次電池10の消費が無くなっている。そのために昼間の発電がスタートする時点のコンデンサ電圧は下がっているが、図9の発電能力があれば、昼間の12時間の間に充電制限電圧まで上昇できている。
これが、発電した電力も一次電池も共に使われない、理想的な状態である。
FIG. 9 shows an appropriate backup voltage VTH set for the power generation capability of the faucet device.
First, by lowering VTH with respect to FIG. 8, consumption of the primary battery 10 at night is eliminated. For this reason, the capacitor voltage at the time when daytime power generation starts is lowered, but if the power generation capability of FIG. 9 is provided, the voltage can be increased to the charge limit voltage in the daytime 12 hours.
This is an ideal state where neither the generated power nor the primary battery is used.

なお、図9はコンデンサ電圧の上限、下限に図8のような平坦部分が全く無いが、これは最適条件として例を示しただけであり、電圧の平坦な部分がなるべく減るようにすることで、無駄な消費を減らす効果が生じる。よって、電圧の平坦な部分が少しでもあると本発明の効果が無いという事ではない。   Note that FIG. 9 has no flat portion as shown in FIG. 8 at the upper and lower limits of the capacitor voltage, but this is merely an example of the optimum condition, and by reducing the flat portion of the voltage as much as possible. The effect of reducing wasteful consumption occurs. Therefore, it is not that the effect of the present invention is not obtained when there is even a flat portion of the voltage.

次に、図10は、バックアップ電圧VTHが低過ぎる例である。また図10は、図8及び図9に比較して、水栓装置の発電能力が低い場合を想定している。例えば、水栓装置の使用者が少ない、1回の吐水で短時間しか吐水しない、吐水流量が少ない、などの理由で発電量が少ない場合である。   Next, FIG. 10 is an example in which the backup voltage VTH is too low. FIG. 10 assumes a case where the power generation capability of the faucet device is lower than those in FIGS. 8 and 9. For example, there are few users of the faucet device, and the amount of power generation is small due to the fact that water is discharged only for a short time with a single water discharge, or the water discharge flow rate is small.

なるべく一次電池10の消費を減らしたいという狙いからすれば、VTHを低くした方が良いと考えるのが普通である。図10のように水栓装置の発電量が少ないにも関わらずVTHを下げると、昼間の発電によってもコンデンサ電圧の上昇が少なく、充電制限電圧に達しないまま夜間に入ってしまう。
この場合、常時、コンデンサ電圧が低い状態にあり、先に説明したように、コンデンサの充電回路の損失が多く、電圧変換手段7の効率が低い状態で動作することになり、一次電池10の消費を更に増やしてしまう。
From the viewpoint of reducing the consumption of the primary battery 10 as much as possible, it is normal to think that it is better to lower the VTH. As shown in FIG. 10, when VTH is lowered even though the power generation amount of the faucet device is small, the rise in the capacitor voltage is small even during the daytime power generation, and it enters the night without reaching the charge limit voltage.
In this case, the capacitor voltage is always in a low state, and as described above, the loss of the capacitor charging circuit is large, and the voltage conversion means 7 operates with low efficiency. Will be further increased.

図11は、水栓装置の発電能力に対して、適切なバックアップ電圧VTHを設定したものである。
まず、VTHを上げることで、昼間が終わる時にコンデンサ電圧は充電制限電圧近くに達している。VTHが高めに設定されているため、夜間に入ると間もなく一次電池10によるバックアップが始まるが、電圧が高い状態で動作するため、回路損失が少なく、電圧変換手段7の効率が高い状態で動作することになり、最も無駄が少ない条件で一次電池10を消費できる。
FIG. 11 shows an appropriate backup voltage VTH set for the power generation capability of the faucet device.
First, by increasing VTH, the capacitor voltage reaches close to the charge limit voltage when the daytime is over. Since VTH is set high, backup by the primary battery 10 will start soon after going into the night, but since it operates in a high voltage state, it operates with a low circuit loss and high efficiency of the voltage conversion means 7. That is, the primary battery 10 can be consumed under the least waste condition.

以上のように、1日の発電量に応じてVTHを適切に設定することで、水栓装置として効率的な動作が可能となる。そのVTHの設定が図3乃至図7のプログラムによって行われる。
基本的に、発電量が多い程、VTHを低く、発電量が少ない程、VTHを高く設定するように演算するが、その演算の方法は以下の考えに従う。
As described above, by appropriately setting the VTH according to the daily power generation amount, an efficient operation as a faucet device becomes possible. The setting of VTH is performed by the program shown in FIGS.
Basically, the calculation is performed such that the larger the power generation amount, the lower the VTH, and the lower the power generation amount, the higher the VTH is set. The calculation method follows the following idea.

適切なVTHの設定の目安は、図9のように、昼間は充電電圧制限手段による発電の消費が起きないこと、夜間は一次電池によるバックアップが行われないことである。また、図11のように一次電池によるバックアップが避けられない場合でも、昼間の終了時にコンデンサ電圧が充電制限電圧近くまで充電している方が良い。   As shown in FIG. 9, an appropriate VTH setting is that no power consumption by the charging voltage limiting means occurs during the day and no backup by the primary battery is performed at night. Further, even when backup with a primary battery is unavoidable as shown in FIG. 11, it is better that the capacitor voltage is charged close to the charge limit voltage at the end of the daytime.

つまり、コンデンサ6の充電制限電圧(所定の最高電圧)に対して、昼間の発電量によるコンデンサの電圧上昇分を差し引いた電圧でバックアップしておけば良い。昼間の発電量とは、言い換えれば24時間分の発電量である。実際には、発電量を正確に測定することは困難であり、コンデンサ6の容量や水栓制御手段3の消費のばらつきなどもあるため、全く理想的なVTHの設定は無理であるが、なるべく理想に近いVTHの制御ができれば、相応の効果が得られる。   That is, it is only necessary to back up with a voltage obtained by subtracting the voltage increase of the capacitor due to the amount of power generation during the day from the charge limit voltage (predetermined maximum voltage) of the capacitor 6. In other words, the amount of power generated during the day is the amount of power generated for 24 hours. Actually, it is difficult to accurately measure the amount of power generation, and since there are variations in the capacity of the capacitor 6 and the consumption of the faucet control means 3, it is impossible to set an ideal VTH at all. If VTH can be controlled close to the ideal, a corresponding effect can be obtained.

図12は、水栓装置の使用者がいない日曜から、水栓装置の使用が始まる月曜にかけての動作例である。ここでは、図6のフローチャートによる方法でVTHを設定する。すなわち、1週間周期で複数の時間帯に分割して水栓装置の発電パターンを記憶・学習し、現在動作している時刻に対して、24時間以内に発電される電力を予測してVTHを設定する。   FIG. 12 shows an operation example from Sunday when there is no user of the faucet device to Monday when the faucet device begins to be used. Here, VTH is set by the method according to the flowchart of FIG. That is, the power generation pattern of the faucet device is stored and learned by dividing it into a plurality of time zones in a weekly cycle, and the electric power generated within 24 hours is predicted for the currently operating time, and VTH is calculated. Set.

なお、図12の例は、日曜日だけ全く水栓装置の使用がなく、それ以外の日は、十分に多くの水栓装置の使用がある場合とする。よって、日曜以外の日であれば、夜間の水栓制御手段3の消費電力に比較して、昼間の発電電力が十分に上回る場合である。   In the example of FIG. 12, it is assumed that the faucet device is not used at all on Sundays, and that there are sufficiently many faucet devices on other days. Therefore, if it is a day other than Sunday, compared to the power consumption of the faucet control means 3 at night, the generated power in the daytime is sufficiently higher.

まず、図6の吐水時間(d、h)の学習により、日曜日には終日発電がされない事が分かっているので、日曜の昼間に入る前、つまり土曜の夜間から、VTHが高く設定されている。
このように、日曜日は終日発電されることなくコンデンサ電圧が低下することが予測されるので、VTHを高く設定しておき、コンデンサ電圧が低下して回路損失が多く、電圧変換手段7の効率が低い状態で動作することを避けている。
First, it is known from the learning of the water discharge time (d, h) in FIG. 6 that power generation is not performed all day on Sunday. Therefore, VTH is set high before entering the daytime on Sunday, that is, from Saturday night. .
Thus, since it is predicted that the capacitor voltage will decrease without generating power all day on Sunday, the VTH is set high, the capacitor voltage decreases and the circuit loss increases, and the efficiency of the voltage conversion means 7 increases. Avoiding operating at low conditions.

日曜日の昼間に入ると、予測される24時間以内の発電量から、VTHを下げても24時間以内にコンデンサ電圧を回復できると判断して、VTHを徐々に下げて行く。これも図6による動作である。
そして図12では、コンデンサ電圧はVTHの低下よりも遅い速度で低下している。なお、予測される発電量が図12より少なければ、VTHの低下速度は遅くなり、コンデンサ電圧はVTHでバックアップされながら低下するという事もある。つまり、図12のコンデンサ電圧とVTHの関係は一例に過ぎない。
月曜の昼間(朝)になると、水栓装置の使用が始まり発電が行われコンデンサ電圧が上昇する。そして月曜の夜間に入る時には充電制限電圧に達している。
When entering the daytime on Sunday, it is determined that the capacitor voltage can be recovered within 24 hours from the predicted power generation amount within 24 hours, and VTH is gradually lowered. This is also the operation according to FIG.
In FIG. 12, the capacitor voltage decreases at a rate slower than the decrease in VTH. If the predicted power generation amount is smaller than that in FIG. 12, the decrease rate of VTH becomes slow, and the capacitor voltage may decrease while being backed up by VTH. That is, the relationship between the capacitor voltage and VTH in FIG. 12 is merely an example.
At noon (morning) on Monday, use of the faucet device begins and electricity is generated and the capacitor voltage rises. And at the beginning of the night on Monday, the charging limit voltage is reached.

図12のように、日曜日に発電が全く行われないことを予測して土曜の夜間にVTHを高く設定しておかないと、日曜日の昼間にコンデンサ電圧が大幅に低下する。すると、電圧変換手段7の効率が低い状態で、一次電池10によるバックアップを行わなければならなくなる。
しかし、図12では、コンデンサ電圧が高い状態でバックアップを行うため、一次電池10の消費も有効に使われる。つまり、発電量を予測することで、効率的な一次電池の消費を実現できている。
As shown in FIG. 12, if it is predicted that no power generation will be performed on Sunday and VTH is not set high on Saturday night, the capacitor voltage will greatly decrease during Sunday daytime. Then, backup by the primary battery 10 must be performed in a state where the efficiency of the voltage conversion means 7 is low.
However, in FIG. 12, since the backup is performed with the capacitor voltage being high, the consumption of the primary battery 10 is also effectively used. That is, by predicting the power generation amount, efficient primary battery consumption can be realized.

本発明の実施形である水栓装置の回路図である。It is a circuit diagram of the faucet device which is an embodiment of the present invention. 本発明の実施形である水栓装置のマイコンの基本動作を示すメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine which shows the basic operation | movement of the microcomputer of the faucet device which is embodiment of this invention. 本発明のバックアップ電圧の設定方法の第1の実施例の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows operation | movement of the 1st Example of the setting method of the backup voltage of this invention. 本発明のバックアップ電圧の設定方法の第2の実施例の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows operation | movement of the 2nd Example of the setting method of the backup voltage of this invention. 本発明のバックアップ電圧の設定方法の第3の実施例の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows operation | movement of the 3rd Example of the setting method of the backup voltage of this invention. 本発明のバックアップ電圧の設定方法の第4の実施例の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows operation | movement of the 4th Example of the backup voltage setting method of this invention. 本発明のバックアップ電圧の設定方法の第5の実施例の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows operation | movement of the 5th Example of the setting method of the backup voltage of this invention. バックアップ電圧の設定が高過ぎる場合の、コンデンサ電圧の変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows change of capacitor voltage when setting of backup voltage is too high. 図8の高過ぎるバックアップ電圧の設定を適切に修正した場合の、コンデンサ電圧の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart showing changes in capacitor voltage when the setting of the backup voltage that is too high in FIG. 8 is appropriately corrected. バックアップ電圧の設定が低過ぎる場合の、コンデンサ電圧の変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows change of capacitor voltage when setting of backup voltage is too low. 図10の低過ぎるバックアップ電圧の設定を適切に修正した場合の、コンデンサ電圧の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart showing changes in capacitor voltage when the setting of the backup voltage that is too low in FIG. 10 is appropriately corrected. 本発明の実施により、バックアップ電圧を変化させる場合の、コンデンサ電圧の変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows change of capacitor voltage when changing backup voltage by implementation of the present invention. 本発明が実施される水栓装置の構成を示す一例である。It is an example which shows the structure of the water faucet apparatus with which this invention is implemented.

符号の説明Explanation of symbols

1…マイコン
2…センサ
3…水栓制御手段
4…電磁弁
5…電磁弁通電手段
6…コンデンサ
7…電圧変換手段
8…発電手段
9…充電電圧制限手段
10…一次電池
11…充電制御手段
12…設定スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microcomputer 2 ... Sensor 3 ... Water faucet control means 4 ... Solenoid valve 5 ... Electromagnetic valve energization means 6 ... Capacitor 7 ... Voltage conversion means 8 ... Electric power generation means 9 ... Charge voltage limiting means 10 ... Primary battery 11 ... Charge control means 12 ... Setting switch

Claims (9)

発電手段と、前記発電手段と電気的に並列に接続された一次電池と、前記発電手段の出力または前記一次電池によって充電されるコンデンサと、前記一次電池と前記コンデンサとの間に直列に設けられ前記一次電池から前記コンデンサへの充電をオン/オフ制御する充電制御手段と、前記コンデンサの電圧を所定の電圧に変換し給電を行う電圧変換手段と、該電圧変換手段からの給電により作動する水栓制御手段と、を有する水栓装置において、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力が前記一次電池から前記コンデンサへの充電を開始するバックアップ電圧以下になると前記充電制御手段をオン制御するとともに、前記バックアップ電圧を可変して設定可能なバックアップ電圧設定手段を設けたことを特徴とする水栓装置。
Power generation means, a primary battery electrically connected in parallel with the power generation means, a capacitor charged by the output of the power generation means or the primary battery, and provided in series between the primary battery and the capacitor Charge control means for controlling on / off charging of the capacitor from the primary battery, voltage conversion means for converting the voltage of the capacitor to a predetermined voltage and supplying power, and water operated by power supply from the voltage conversion means A faucet device comprising:
Voltage detection means for detecting the voltage of the capacitor, and when the output of the voltage detection means is equal to or lower than a backup voltage for starting charging of the capacitor from the primary battery, the charge control means is on-controlled, and the backup voltage is A faucet device comprising backup voltage setting means that can be set variably.
請求項1に記載の水栓装置において、前記バックアップ電圧設定手段は、複数段階に切り替え可能な操作スイッチであることを特徴とする水栓装置。 The faucet device according to claim 1, wherein the backup voltage setting means is an operation switch that can be switched in a plurality of stages. 請求項1に記載の水栓装置において、前記発電手段の発電量を検出する発電量検出手段を備え、前記バックアップ電圧設定手段は、前記発電量検出手段の発電量出力に応じてバックアップ電圧を設定するものであり、前記発電量が所定の発電量より大きい場合、前記バックアップ電圧を所定のバックアップ電圧より低く設定することを特徴とする水栓装置。 2. The faucet device according to claim 1, further comprising a power generation amount detection means for detecting a power generation amount of the power generation means, wherein the backup voltage setting means sets a backup voltage according to the power generation amount output of the power generation amount detection means. The faucet device is characterized in that when the power generation amount is larger than a predetermined power generation amount, the backup voltage is set lower than the predetermined backup voltage. 請求項3に記載の水栓装置において、1日若しくは7日を周期として時間を計時する計時手段と、前記発電手段の出力による前記コンデンサの充電電圧を所定の最高電圧以下になるように制限する充電電圧制限手段とを備え、前記バックアップ電圧設定手段は、前記所定の最高電圧から、前記発電量出力の1日分の積算電力量により前記コンデンサが充電され上昇する電圧分を差し引いた電圧を、前記バックアップ電圧とすることを特徴とする水栓装置。 4. The faucet device according to claim 3, wherein a time measuring means for measuring time with a period of one day or seven days and a charging voltage of the capacitor by the output of the power generating means are limited to a predetermined maximum voltage or less. Charging voltage limiting means, wherein the backup voltage setting means subtracts a voltage obtained by subtracting the voltage that the capacitor is charged and increased by the accumulated power amount for one day of the power generation amount output from the predetermined maximum voltage, A faucet device having the backup voltage. 請求項4に記載の水栓装置において、前記1日の周期を複数の時間帯に分割して前記発電量出力を記憶する記憶手段を備え、前記発電量出力を1日分について前記記憶手段に記憶し、前記バックアップ電圧設定手段は前記1日分の積算電力量に基づいて、前記バックアップ電圧の設定を行うことを特徴とする水栓装置。 5. The faucet device according to claim 4, further comprising storage means for storing the power generation output by dividing the cycle of the day into a plurality of time zones, and storing the power generation output for the day in the storage means. The faucet device stores the backup voltage, and the backup voltage setting means sets the backup voltage based on the integrated electric energy for one day. 請求項5に記載の水栓装置において、前記1日分の積算電力量を複数日に亘り記憶し、前記バックアップ電圧設定手段は前記複数日に記憶された発電量から1日あたりの発電量の平均値を計算し、該平均値に基づいて前記バックアップ電圧の設定を行うことを特徴とする水栓装置。 6. The faucet device according to claim 5, wherein the accumulated power amount for one day is stored for a plurality of days, and the backup voltage setting means calculates the power generation amount per day from the power generation amount stored for the plurality of days. A faucet device that calculates an average value and sets the backup voltage based on the average value. 請求項4に記載の水栓装置において、7日を1周期として複数の時間帯に分割して前記発電電力量を記憶する記憶手段を備え、前記バックアップ電圧設定手段は、前記分割された時間帯ごとの発電量から、現時点から24時間以内の発電量を予測し、該24時間以内の発電量の予測値に基づいて前記バックアップ電圧の設定を行うことを特徴とする水栓装置。 5. The faucet device according to claim 4, further comprising a storage unit that stores the generated power amount by dividing the generated power amount into a plurality of time zones with 7 days as one cycle, and the backup voltage setting unit includes the divided time zones. A water faucet device that predicts a power generation amount within 24 hours from the current power generation amount for each unit and sets the backup voltage based on a predicted value of the power generation amount within 24 hours. 請求項3乃至7の何れか1項に記載の水栓装置において、前記発電量検出手段は、前記流路を開いている時間によって前記発電手段の発電量を検出することを特徴とする水栓装置。 The faucet device according to any one of claims 3 to 7, wherein the power generation amount detection means detects the power generation amount of the power generation means based on a time during which the flow path is open. apparatus. 請求項3乃至7の何れか1項に記載の水栓装置において、前記発電量検出手段は、前記流路を開いている時間の前記コンデンサの電圧の変化によって前記発電手段の発電量を検出することを特徴とする水栓装置。 The faucet device according to any one of claims 3 to 7, wherein the power generation amount detection means detects the power generation amount of the power generation means based on a change in the voltage of the capacitor during the time when the flow path is open. A faucet device characterized by that.
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