JP2010159576A - 水栓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水流によって発電して動作する水栓装置において、蓄電状態を悪化させないでその状態表示を行える水栓装置を提供する。
【解決手段】 水路への給水を制御する給水制御手段と、水路に設けられ、水路の給水中の水流によって発電を行う発電手段と、発電手段からの給電を受けて蓄電する蓄電手段と、蓄電手段から給電され、給水制御手段を制御する制御部とを備えた水栓装置において、発電手段の発電量を検出する発電状態検出手段と、蓄電手段の蓄電量を検出する蓄電状態検出手段と、発電手段及び蓄電手段の状態を表示するための単一の発光素子からなる表示手段とを備え、制御部は、発電状態検出手段と蓄電状態検出手段の検出出力に応じて、単一の発光素子の点滅周期及び点滅周期の１周期における点灯時間を変更する表示制御を行い、発電量が多いほど点滅周期を短く、蓄電量が多いほど点灯時間を長く設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は給水を電気的に制御する水栓装置に関し、特に、人体センサを用いて洗面台での給水や便器の洗浄等を自動的に行い、かつ、その制御に要するエネルギーを通水する水流から発電によって得る方式の水栓装置に関する。

水栓装置には、ハンドルやレバーを手動で操作して吐水、止水、水量等を調整するものだけでなく、給水制御手段（電磁弁等）を電気的に駆動して通水制御を行うものがある。特に、人体センサで使用者の手を感知し自動的に吐水、止水を行う自動水栓装置は、手動操作に比較して無駄水が少なく節水効果が高いため、近年の環境意識の高まりから広く普及している。或いは、小便器や大便器の使用者を人体センサで感知して、便器の洗浄を自動で行う便器洗浄装置もある。

このような水栓装置は、電気的な制御を行うための電源を必要とする。多くの場合はＡＣコンセントや乾電池が使用されるが、水栓装置が設置される現場によっては、ＡＣコンセントの工事や乾電池の定期的な取り替えが困難な場合がある。このような現場においても自動水栓装置等が利用できるように、水栓装置自身が給水する水流を使って水車を回して発電し、これを蓄電して電源として動作するも、いわゆる、自己発電型の水栓装置がある。

自己発電型の水栓装置では、より多くの給水を行うほど、多くの電力を発電でき、動作用の電源として余裕を持って利用できる。しかし、水栓装置が給水する水流は、本来は洗浄等のためのものであり、その水量をできるだけ減らすことが装置の大きな目的である。よって、発電を増やすために水流を増やしたり、水車を動かすために吐水性能や洗浄性能が低下するようでは本末転倒である。そのため、発電に利用できる水流のエネルギーはほんの僅かな量であり、僅かな電力でも水栓装置が動作できることが必要である。
つまり、この水力発電エネルギーによって動作する水栓装置の制御回路の消費電力を如何に削減するかが重要となる。

特に問題となるのは、水栓装置の利用者が少ない現場である。利用が少なければ、一日あたりに水が流れる時間が少なく、つまりは発電機が回転する時間が少なくて、蓄電できる電力が不足する、または蓄電すらできない場合もある。水栓の使用者が少なくても、人体センサを常に駆動し続ける必要があり、制御回路の電力消費は継続するためである。

このような問題の対策のひとつとして、蓄電量が不足した場合は、人体検出センサの検出周期を長くする考案がある（特許文献１）。人体検出の動作周期を長くすれば、水栓装置の反応が遅くなり使い勝手は低下するが、回路の消費電力は低減できる。よって、蓄電量不足で動作不能となる状況を回避できる可能性が高くなる。

しかし、使用者からすれば、水栓装置の蓄電量が十分なのか、或いは、不足しているのかは全く分からず、人体検出の動作周期が長くなると、反応が遅く使い勝手が悪いとしか感じない。本来、このような状態になる前に、水栓の管理者が、安定的に継続して動作できる最低限の発電量を確保するように、水量を増やす等の対策をすべきである。

また、節水を重視する現場では、トイレ等の管理者は、水栓装置の給水側の元栓を絞って水量を減らすことが多い。そうすると、発電機の出力は低下する。また、水路にゴミが詰まる等のトラブルによって発電機が十分に回転しない場合もある。よって、発電に必要な流量が確保されているか、正常な動作状態であるか、水栓を管理する者にとっては、それを表示できることが望ましい。そこで、発電のもととなる水流の適正量を表示する考案がある（特許文献２）。

特許文献２は、発電によって動作を継続できる水量にあるかどうか表示しようというものであり、特許文献２の図４にあるように、流量表示手段の表示灯を制御パネルに設けて、発電が適量であれば点灯し、過不足状態は点滅させ、極端に過不足する場合は消灯する方法がある。

しかし、発電量が適当かどうかは、実際にはその現場によって異なる。水栓の発電量は、吐水中の瞬間的な発電量に、吐水の総時間を掛けたものである。また、吐水の総時間は、水栓の使用１回あたりの吐水時間に、水栓の使用回数を掛けたものとなる。
例えば、駅のトイレでは、数秒程度の短時間の吐水が非常に数多く行われる。また、オフィスビルのトイレでは、洗顔やうがい、歯磨きなどもあり、使用回数は駅ほど多くなくても、１回あたりの使用時間は長い。

ここで、その現場の水栓装置の蓄電量が足りるか、不足するかどうかという見方をすると、水栓装置の主な電力消費は電磁弁の開閉通電であり、使用回数に比例する。よって、駅などのように短時間の吐水が多い現場では、吐水の単位時間あたりの発電量が多目である必要がある。一方、オフィスビルでは、駅などに比べると発電量が少なくて良い可能性がある。

つまり、吐水中の瞬間的な発電量の大小と、水栓装置が使用され続ける際の蓄電量の過不足の関係は、当然ながらある程度の相関はあるが、実際は現場によって様々であり、発電の適量は一義的に決まらない。特許文献２の場合は、発電量が適当となるように水量を調整するために発電量の過不足を表示するが、この方法では、あらゆる現場で発電量が不足しないようにするしかなく、余裕を持った多めの水量に調整してしまうことになる。
このような問題を解決するには、瞬間的な発電量の大小だけでなく、日々の使用状態において、蓄電量が多すぎないか、或いは不足していないか、という確認をする必要がある。

また、特許文献２の図４にあるように、流量の表示灯は、電源スイッチや様々な設定スイッチがある、つまり使用者の目に触れない場所である制御パネルに設けられている。これは、表示灯の点灯に要する消費電力が大きいため、実際には、常時、表示することが困難であるという事情に関係する。

つまり、通常、水栓の制御パネルには扉等をつけて使用者が簡単に触れないようにしておき、メンテナンスの時だけ操作できるようにする。よって、発電量の表示は、メンテナンスの時に、例えば、制御パネルを隠す扉を開けた時だけ表示できれば良い。そのため、特許文献２の実施例にあるように、適量で表示灯を連続点灯し、それ以外は点滅や消灯するという、流量表示のための消費電力は全く考慮されていない表示パターン（適切な状態で表示の消費電力が最も多い）も理解できる。

しかし、このような確認手段では、定期的に専任の管理者が制御パネルを見に行かねばならない。すると、発電状態のチェックに専任者をあてて多大な負荷をかけて頻繁に見に行くか、専任者の確保が難しければ、ある程度の期間ごとに見に行くか、どちらかしかなくなり、発電状態のチェックを日々続けることが困難になることは容易に推察できる。

以上のように、発電によって動作する水栓装置を安定的に使用するためには、メンテナンスの時だけ、しかも、一義的に発電量の過不足を確認するだけでは不十分である。つまり、日々の使用状態に応じて、発電状態だけでなく蓄電状態も確認しなけばならない。

また、その確認者は、専任の管理者に限定されず、例えば、日々のトイレの清掃担当者でも判断できる方法が望ましい。そのためには、表示する部分は、設定スイッチが並ぶ制御パネルの中ではなく、扉を開けたりする操作が不要で、すぐに目視できる方が良い。例えば、水栓本体などに誰でも見えるように表示されているのが理想である。
また、表示をいつ行うのかという点では、メンテナンスの時だけ何かの操作で表示するのでなく、常に表示していることが望ましい。当然ながら、常時、表示を行っていても、表示のための消費電力は、水栓装置の発電と消費の収支を悪化させないものでなければならない。

また、表示手段として、液晶のように低消費電力のものあるが、ＬＥＤのような発光デバイスに比較すると格段に見づらい。特に、トイレ等の照明は暗い場合が多く、液晶表示の視認性は低い。よって、低消費であるという理由だけで液晶表示を選択するには問題があり、やはり、ＬＥＤやＥＬのような自発光デバイスが好ましい。

以上のように、発電によって動作する水栓装置の発電状態と蓄電状態、つまりは総合的な動作状態を、誰でも、いつでも、簡単に確認する手段は存在しなかった。

特開平７−１５８１３０号公報 特開平８−１０５０９４号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、水流によって発電して動作する水栓装置において、エネルギー消費の大きいＬＥＤのような発光デバイスが選択可能であり、発電量の過不足に関わらず発電状態を常に表示でき、かつ、蓄電状態をむやみに悪化させることなく蓄電状態の表示も行える水栓装置を提供することを目的とする。

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、水路への給水を制御する給水制御手段と、前記水路に設けられ、前記水路の給水中の水流によって発電を行う発電手段と、前記発電手段からの給電を受けて蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から給電され、前記給水制御手段を制御する制御部とを備えた水栓装置において、前記発電手段が前記給水中に発電している発電量を検出する発電状態検出手段と、前記蓄電手段が蓄電している蓄電量を検出する蓄電状態検出手段と、前記発電手段及び前記蓄電手段の状態を表示するための単一の発光素子からなる表示手段と、を備え、前記制御部は、前記発電状態検出手段と前記蓄電状態検出手段の検出出力に応じて、前記単一の発光素子の点滅周期及び前記点滅周期の１周期における点灯時間を変更する表示制御を行い、前記発電量が多いほど前記点滅周期を短く、前記蓄電量が多いほど前記点灯時間を長く設定する。
これにより、水栓装置の発電状態と蓄電状態の表示を、それぞれに対応した複数の表示手段で表示するのでなく、単一の発光素子からなる表示手段を用いて、その点滅周期と点灯デューティを変更することにより、最適な消費電力で表示する。その結果、発電手段に対する負荷が少ない単一の発光素子からなる表示手段を用い、水栓装置が吐水させる数秒間の時間内でも点滅周期及び点灯デューティーで発電状態及び蓄電状態を同時に表示させることができるので、消費電力が少なく、蓄電状態をそのむやみに悪化させることがない。

また、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、前記発電状態検出手段は、前記発電手段の回転数に比例した回転パルスを出力するものであり、前記点滅周期は、前記制御部が前記回転パルスを第１の所定回数カウントすることにより設定される。その結果、最新の発電動作状態を示す発電手段の回転数に応じて点滅表示の周期が決定されるので、発電状態に応じた適切な表示を行いつつ、消費電力も抑えることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載の水栓装置において、前記点滅表示の１回の点灯時間は、前記蓄電状態に応じて時間が設定されるタイマー手段によって制御する。その結果、短時間では殆ど変化しない蓄電手段の蓄電状態の表示を所定の点灯時間として設定できるので、瞬間的な発電状態の変動に左右されず、ちらつきがなく蓄電状態を確認できる。

また、請求項４記載の発明によれば、請求項２に記載の水栓装置において、前記制御部による表示制御は、前記回転パルスに応じて点灯消灯を行うものであり、前記第１の所定回数カウントするごとに点灯し、前記回転パルスを前記第１の所定回数より少ない第２の所定回数カウントすると消灯するとともに、前記第２の所定回数は、前記蓄電量が多いほど大きい回数が設定されることを特徴とする。その結果、回転パルスに応じた点灯消灯によって点滅表示の点灯デューティー（点滅周期に対する点灯している時間の割合）を決めるので、水流の変動により発電状態が大きく変化しても、所定の点灯時間とする場合に比較して、安定した点灯デューティーで表示可能となり、正確に発電状態と蓄電状態を確認できる。

また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれかひとつに記載の水栓装置において、前記蓄電手段から給電され使用者を検出する人体センサとを備えるとともに、前記人体センサの感知状態に応じて前記給水制御手段の制御を行う。その結果、蓄電手段から表示手段への電力供給を節約し、給水を開始するきっかけをつくる人体センサの動作のための電力を確保し、その動作時間を長くすることができるので、人体センサの感知状態に応じて給水制御手段を制御する水栓装置を長時間安定して動作できる。

本発明によれば、ＡＣ電源からの電力供給や乾電池の交換を必要とせず、水力による自己発電によって動作する水栓装置において、発電と蓄電の両方の情報を含む総合的な動作状態を、最低限の消費電力で直感的に表示することが可能となる。
発電状態と蓄電状態を同時に確認できるため、あらゆる現場で一律にどれだけの発電量が適切か、というマージンを持った流量判断をする必要がなく、その現場の蓄電状態を勘案しながら、最低限の発電量になるよう水量を調整することも可能となる。
また、発電中は常に表示を行うことが可能であり、例えば「エコ表示」のようなものとして使用者に見せても違和感が少ないため、目立つ部分に表示部を設けることができる。そうすることで、管理者のために隠れた場所に設ける表示よりも見やすくなり、日常的な動作確認が容易となる。

第１及び第２実施形態における水栓装置の全体構成図である。 第１及び第２実施形態における水栓装置の回路ブロックの構成を示す図である。 第１及び第２実施形態における水栓装置の全体動作を示すメインフローチャートである。 第１実施形態におけるＬＥＤ点滅条件設定のサブルーチンのフローチャートである。 第１実施形態におけるＬＥＤ点滅条件の設定例を示すテーブルである。 第１実施形態におけるＬＥＤ点滅制御のサブルーチンのフローチャートである。 第１及び第２実施形態におけるＬＥＤ点滅表示の一例を説明する図である。 第１及び第２実施形態におけるＬＥＤ点滅表示の一例を説明する図である。 第１及び第２実施形態におけるＬＥＤ点滅表示の一例を説明する図である。 第１及び第２実施形態におけるＬＥＤ点滅表示の一例を説明する図である。 第１及び第２実施形態におけるＬＥＤ点滅表示の一例を説明する図である。 第１及び第２実施形態におけるＬＥＤ点滅表示の一例を説明する図である。 第２実施形態におけるＬＥＤ点滅条件設定のサブルーチンのフローチャートである。 第２実施形態におけるＬＥＤ点滅条件の設定例を示すテーブルである。 第２実施形態におけるＬＥＤ点滅制御のサブルーチンのフローチャートである。

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。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる水栓装置を例示する全体構成図であり、手洗い用途の自動水栓装置の例である。

１は、流路２を有し、手洗いの水を吐水する水栓本体である。３は、水栓本体１の先端に内蔵され使用者の手を感知するセンサ、４は水栓本体に設けられ、発電状態および蓄電状態を表示する表示手段であるＬＥＤである。５は流路を開閉する電磁弁（給水制御手段）、６は吐水の流路に設けられた発電機、７は水栓装置の施工直後などの動作電源となるバックアップ電池である。

なお、発電機６はコイルと磁石からなるモーターと同じ構造であり、流路２内に設けられた水車が回転して磁石またはコイルのいずれかが回転して交流電圧を出力するものである（詳細は図示していない）。
８は、水栓装置の電気的な制御手段である制御基板であり、マイコン１０や蓄電手段であるコンデンサ１１等が実装されている。また、前述の３乃至７は、制御基板８に接続され、それぞれが電気的に制御される。

図２は本発明の実施の形態にかかる水栓装置の電気的要素の構成を例示する、回路ブロック図である。図１に示したものには同じ番号を付している。
マイコン１０が水栓装置全体を制御する回路の中心となる。水栓装置を動作させる蓄電手段である電源がコンデンサ１１であり、水栓の吐水中に発電機６の出力（交流電圧）がダイオード１２によって整流され、充電電圧を制限する回路１３を経由してコンデンサ１１を充電する。

また、水栓装置の施工直後で、まだ発電が行われていない状態、或いは、水栓装置の使用が極端に少なく、コンデンサ１１が蓄電している発電エネルギーが減少して蓄電量不足となった場合（例えば、学校の夏休みなど）に、バックアップ電池７から充電を制御する回路１４を経由してコンデンサ１１が充電される。バックアップ電池７からコンデンサ１１への充電は、マイコン１０が回路１４を制御することで行われる。
なお、コンデンサ１１の電圧（図中の＜ＶＣ＞）、つまり蓄電状態は、マイコン１０が電圧をＡ／Ｄ変換して、その値を知ることができるように接続されている。

電磁弁５には、マイコン１０によって制御される電磁弁駆動回路１６から開閉駆動のための電流が通電される。
コンデンサ１１の電圧（図中の＜ＶＣ＞）は蓄電状態によって変化するので、電圧変換手段である昇圧回路１５によって所定の電圧（図中の＜ＶＤＤ＞）に昇圧され、電磁弁の駆動回路１６やマイコン１０、センサ３等に安定した電圧として電源供給される。

また、発電機６の出力電圧波形は、回路１７によってディジタル信号に変換され、発電機６の回転数を示すパルス信号としてマイコン１０に入力される。
以上、図１及び図２を構成するそれぞれの要素については、水力発電によって動作する水栓装置として公知のもの、或いは一般的な電気回路の組み合わせである。

図３は、本発明の実施の形態にかかる水栓装置のマイコン１０のメインの動作プログラムを例示するフローチャートである。
主な動作は、センサによって人体（手洗いをする使用者の手）を感知すると電磁弁を制御して吐水するものであり、プログラムはループして、その動作を継続する。

図３において、まず、センサ３を駆動して人体をセンシング（ステップＳ１００）し、人体を感知していれば（ステップＳ００２：Ｙ）、吐水中であるかどうか、つまり、電磁弁５が開状態であるかどうかをチェックする（ステップＳ００３）。
電磁弁５が閉状態で止水中（ステップＳ００３：Ｎ）であれば、電磁弁５を開方向に通電し（ステップＳ００５）、コンデンサ１１の電圧＜ＶＣ＞、つまり蓄電量をＡ／Ｄ変換し、表示ＬＥＤ４の点滅条件をセットし（ステップＳ００７）、ＬＥＤの点滅制御を行う（ステップＳ０１０）。ＬＥＤ点滅条件のセット内容及び点滅制御の詳細は後述する。

また、人体を感知していて（ステップＳ００２：Ｙ）、吐水中の場合（ステップＳ００３：Ｙ）は、そのままＬＥＤの点滅制御（ステップＳ０１０）に進む。そして最初のセンサ駆動（ステップＳ００１）に戻る。これをループして動作を繰り返す。

センサ駆動を行って（ステップＳ００１）、人体を感知していない場合（ステップＳ００２：Ｎ）、止水中であれば（ステップＳ００４：Ｙ）そのまま最初のセンサ駆動（ステップＳ００１）に戻る。
吐水中であれば（ステップＳ００４：Ｎ）、電磁弁５を閉方向に通電し（ステップＳ００８）、表示ＬＥＤ４を消灯して（ステップ００９）最初のセンサ駆動（ステップＳ００１）に戻る。人体を感知していない場合も同様にループして繰り返す。

図４乃至図６は、本発明の第１の実施形態にかかるＬＥＤの表示方法を例示するフローチャートとその動作条件である。
図４は図３のＬＥＤ点滅条件セット（ステップＳ００７）の動作詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。
発電機６の出力電圧を回路１７によってディジタル信号に変換し、そのパルス信号をマイコン１０の発電カウンタ（具体的には、マイコンの外部入力のカウント機能である、イベントカウンタなど）によってカウントする。そのカウンタの名称を「発電カウンタ」とし、まず、これをリセットする（ステップＳ１０１）。

次に、図３のステップＳ００６で得た、コンデンサ１１の蓄電電圧＜ＶＣ＞である蓄電量Ａ／Ｄ値をもとに、図５の参照テーブルを用いてＬＥＤ４の点灯時間を設定する（ステップＳ１０２）。ここで設定された時間は、人体が一旦、非感知（図３のステップＳ００２：Ｎ）となるまで継続して使用する。これは、コンデンサ１１の蓄電量が急激に変化することは無いためである。そして、メインルーチンに戻る（ステップＳ１０３）。

図５は蓄電量とＬＥＤの点灯時間の対応を示すテーブルであり、蓄電量が少ない（＜ＶＣ＞が低い）ほど、ＬＥＤ点灯時間を短く、蓄電量が多いほど、ＬＥＤ点灯時間を長く設定する。なお、この表の数値（電圧と時間）は一例であり、具体的な数値をこれに限定するものではない。

図６は図３のＬＥＤ点滅制御（ステップＳ０１０）の動作詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。なお、図４乃至図６の組み合わせによって、本発明の第１の実施形態のＬＥＤの表示動作が成立する。
図６において、前述の「発電カウンタ」のカウント値が８の倍数であるかどうかをチェックする（ステップＳ２０１）。これは、発電機の回転数を示すパルスを８カウントするごとに表示ＬＥＤ４を点滅させる動作を目的とするためである。

なお、８カウントという数値は、現実の発電機の回転数（例えば１０００ｒｐｍなど）からすると小さ過ぎる数値となっており、点滅周波数が極端に速くなる印象を受けるが、説明を簡略化するために「８」としているだけであり、この数値に限定するものではない。また、一般的なマイコンに内蔵されるパルス分周器やソフト的な処理などでカウント数の桁を落とすことは容易である。

「発電カウンタ」が８の倍数の場合（ステップＳ２０１：Ｙ）、表示ＬＥＤ４を点灯し
（ステップＳ２０２）、図４のステップＳ１０２で設定した点灯時間だけ待つ（ステップＳ２０３）。そして、ＬＥＤを消灯して（ステップＳ２０４）、メインルーチンに戻る（ステップＳ２０５）。
「発電カウンタ」が８の倍数でない場合（ステップＳ２０１：Ｎ）、表示ＬＥＤ４を消灯（ステップＳ２０４）のまま、メインルーチンに戻る（ステップＳ２０５）。

以上の動作によれば、発電機６の回転数に比例して表示ＬＥＤ４の点滅周波数が変化する（図６のステップＳ２０１の判断）。なお、発電機６の回転数は、原理的に、発電機６の発電量に略比例する。また、表示ＬＥＤ４の１回の点灯時間は、蓄電電圧が高いほど長くなる（図５の対応表の通り）。
その結果、ＬＥＤ４の表示状態は、発電機６の発電量が多いほど点滅周波数が速く、蓄電量が多いほど点滅のデューティーが大きくなる。

このＬＥＤの表示条件は、誰にも直感的に理解しやすいものである。よって、水栓装置の仕組みに詳しい専任者でなくても、例えば清掃担当者であっても、直感的に、発電状態が適正であるか、つまり、吐水量が適正か、発電機に異常が無いか等が確認できる。また、発電状態も蓄電状態も同時に確認できるため、水力発電と回路消費の電気的な収支のバランスが成り立っているか、継続して動作できる使用環境にあるかを判断できる。

また、点滅周期やデューティーは変化しても、水栓の使用中にＬＥＤが常に点滅する。仮に、使用状態によってＬＥＤが点滅する時としない時があると、使用者からすれば、何のための発光部なのか意味が分からず、疑問や不安を抱かせるだけとなる。そのような動作ならば、ＬＥＤを使用者に見易い位置に置くことができない。しかし、本発明のように常時点滅するなら、水栓装置の装飾的な要素として、ＬＥＤ表示を水栓本体の見易い位置に置くことができる。これは、管理者にとっても都合が良い。

図７乃至図１２に吐水中のＬＥＤ表示例のタイミングチャートを示す。
図７乃至図９は、発電量が多い場合で、図７は蓄電量が中間的な値の場合、図８は蓄電量が不足している場合、図９は蓄電量が十分に多い場合である。
また、図１０は発電量と蓄電量が共に中間程度の場合、図１１は発電量が中間程度で蓄電量が少ない場合、図１２は発電量が少ないが蓄電量は多い場合である。

さまざまな組み合わせがあるが、いずれも発電量と蓄電量を直感的に表示でき、かつ、発電中にＬＥＤ表示が消えてしまうことがない。また、発電表示のための電力消費によって、水栓装置の回路動作を危うくするようなこともない。よって、水栓の使用中に常に点滅表示ができる。

図１３乃至図１５は、本発明の第２の実施形態にかかるＬＥＤの表示方法を例示するフローチャートとその動作条件であり、前述の図４乃至図６とは違う手法によってＬＥＤの表示を制御する。

図１３は図３のＬＥＤ点滅条件セット（ステップＳ００７）の動作詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。
まず、発電機６の回転数をカウントする「発電カウンタ」をリセットする（ステップＳ３０１）。
次に、図３のステップＳ００６で得た、コンデンサ１１の蓄電電圧＜ＶＣ＞である蓄電量Ａ／Ｄ値をもとに、図１４の参照テーブルを用いてＬＥＤ４を点灯するカウント値と、消灯するカウント値を設定する（ステップＳ３０２）。この値は、人体が非感知（図３のステップＳ００２：Ｎ）となるまで継続して使用する。そして、メインルーチンに戻る（ステップＳ３０３）。

図１４は蓄電量とＬＥＤの点灯カウント値と消灯カウント値の対応を示すテーブルである。「発電カウンタ」は発電量に略比例する発電機６の回転数に比例してカウントアップする。そのカウント値の最下位の３ビットの桁に対して、図１４のように点灯カウント値と消灯カウント値を対応させるため、結果として、発電量と点滅周波数が比例する。
また、吐水中（つまり発電中）はカウントが繰り返されるため、そのカウント値の下位ビットによってＬＥＤを点灯、消灯するということは、図１４の値に応じて点滅デューティーが設定されることになる。

図１５は図３のＬＥＤ点滅制御（ステップＳ０１０）の動作詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。なお、図１３乃至図１５の組み合わせによって、本発明の第２の実施形態のＬＥＤの表示動作が成立する。
図１５において、前述の「発電カウンタ」のカウント値の下位３ビット以外をマスクしてゼロにする。これで、「発電カウンタ」は最大値が７（二進数の１１１Ｂ）となり、「０、１、２、３、４、５、６、７、０、１、２、．．．」とカウントが進む。

次に、下位３ビットのみとした「発電カウンタ」の値が、図１４に設定された「ＬＥＤ点灯カウント値」となっていた場合（ステップＳ４０２：Ｙ）、表示ＬＥＤ４を点灯し（ステップＳ４０３）する。「発電カウンタ」の値が、図１４に設定された「ＬＥＤ点灯カウント値」でなければ（ステップＳ４０２：Ｎ）、表示ＬＥＤ４を点灯しない。

次に、下位３ビットのみとした「発電カウンタ」の値が、図１４に設定された「ＬＥＤ消灯カウント値」となっていた場合（ステップＳ４０４：Ｙ）、表示ＬＥＤ４を消灯し（ステップＳ４０５）する。「発電カウンタ」の値が、図１４に設定された「ＬＥＤ消灯カウント値」でなければ（ステップＳ４０４：Ｎ）、表示ＬＥＤ４を消灯しない。
そして、メインルーチンに戻る（ステップＳ２０６）。

以上の動作を説明する。例えば、蓄電量が２．７Ｖだった場合、図１４の設定により、発電カウント値が「７、０、１、２」の時にＬＥＤが点灯し、「３、４、５、６」の時に消灯する。つまり、点灯の割合は５０％となる。
蓄電量が２．２Ｖだった場合、図１４の設定により、発電カウント値が「７、０」の時にＬＥＤが点灯し、「１、２、３、４、５、６」の時に消灯する。つまり、点灯の割合は２５％となる。
同様に、蓄電量が３．２Ｖだった場合、図１４の設定により、発電カウント値が「７、０、１、２、３、４、５」の時にＬＥＤが点灯し、「６」の時に消灯する。つまり、点灯の割合は８７．５％となる。
このように、図１４は、蓄電量が多いほど、点灯の割合が増える（点滅デューティーが大きくなる）設定となっている。

更に、発電カウント値のカウントアップにより点灯と消灯を繰り返すので、吐水中に発電機６が回転していれば、表示ＬＥＤ４は点滅する。その点滅周波数は、発電機６の回転数に比例する。また、前述のように、蓄電量が多いほど点滅のデューティーが大きくなるように設定されており、本発明の第１の実施形態である図４乃至図６の場合と同様の動作となる。
よって、本発明の第２の実施形態の動作タイミング例を挙げれば、図７乃至図１２のようになり、第１の実施形態同様の効果が得られる。

以上説明したように、発電量に応じて点滅周波数を変え、蓄電量に応じて点滅のデューティーを変えることで、ひとつの表示ＬＥＤで、表示電力を節約しながら直観的に理解しやすり表示を、発電中、常時行うことができる。
また、表示手段を、通電によって発光する表示手段としたので、発光デバイス故の視認性に優れた表示が活用できる。
また、発電量や蓄電量が少なくても、その状態に応じた電力消費で点滅の表示を行うため、電力収支を悪化させることなく常に状態表示ができる。よって、表示手段が発光したりしなかったりということがなく、その表示は使用者にとっても違和感が少なく、水栓本体など、製品の目立つ部分に装飾的要素として表示部を設けることが可能となる。その結果、メンテナンス者にとっても確認がしやすくなり、日々の動作確認を習慣づける効果も期待できる。

なお、実施形態として自動水栓装置の例を示したが、便器の自動洗浄装置でも同様の表示が可能であり、同様の効果が得られる。或いは、人体センサを持たない水栓装置でも、水力発電によって動作する水栓装置であれば適用可能である。
また、単一の発光素子からなる表示手段としてＬＥＤの例を示したが、他に、ランプ、ＥＬなどの表示に電力を要するデバイスを使っても良い。ここでは言う単一の発光素子からなる表示手段として、発光素子の数が単一という意味合いではなく、発電量と蓄電量の２つの状態量をそれぞれ表示する表示手段が１つの表示手段として構成していることを言う。

なお、具体的な例では、実施例におけるＬＥＤは１個しか使用していないが、表示面積や表示角度を広げるために複数個のＬＥＤを並列に使用しても良い。また、装飾的な演出として、複数個のＬＥＤから選択的に使用してもよい。例えば、湯を吐水する時は赤のＬＥＤを、水を吐水する時には緑のＬＥＤを選択して表示することも可能である。このような場合でも、発電量と蓄電量の２つの状態量を、１つの点滅表示の周期とデューティーによって表示することができる。

１…水栓本体
２…流路
３…センサ
４…表示ＬＥＤ
５…電磁弁
６…発電機
７…バックアップ電池
８…制御基板
１０…マイコン
１１…コンデンサ
１２…整流ダイオード
１３…電圧制限回路
１４…充電制御回路
１５…昇圧回路
１６…電磁弁駆動回路
１７…発電パルス変換回路

Claims (5)

1. 水路への給水を制御する給水制御手段と、
   前記水路に設けられ、前記水路の給水中の水流によって発電を行う発電手段と、
   前記発電手段からの給電を受けて蓄電する蓄電手段と、
   前記蓄電手段から給電され、前記給水制御手段を制御する制御部とを備えた水栓装置において、
   前記発電手段が前記給水中に発電している発電量を検出する発電状態検出手段と、
   前記蓄電手段が蓄電している蓄電量を検出する蓄電状態検出手段と、
   前記発電手段及び前記蓄電手段の状態を表示するための単一の発光素子からなる表示手段と、を備え、
   前記制御部は、
   前記発電状態検出手段と前記蓄電状態検出手段の検出出力に応じて、前記単一の発光素子の点滅周期及び前記点滅周期の１周期における点灯時間を変更する表示制御を行い、
   前記発電量が多いほど前記点滅周期を短く、前記蓄電量が多いほど前記点灯時間を長く設定することを特徴とする水栓装置。
2. 請求項１に記載の水栓装置において、
   前記発電状態検出手段は、前記発電手段の回転数に比例した回転パルスを出力するものであり、前記点滅周期は、前記制御部が前記回転パルスを第１の所定回数カウントすることにより設定されることを特徴とする水栓装置。
3. 請求項２に記載の水栓装置において、
   前記点滅表示の１回の点灯時間は、前記蓄電状態に応じて時間が設定されるタイマー手段によって制御されることを特徴とする水栓装置。
4. 請求項２に記載の水栓装置において、
   前記制御部による表示制御は、
   前記回転パルスに応じて点灯消灯を行うものであり、前記第１の所定回数カウントするごとに点灯し、前記回転パルスを前記第１の所定回数より少ない第２の所定回数カウントすると消灯するとともに、前記第２の所定回数は、前記蓄電量が多いほど大きい回数が設定されることを特徴とする水栓装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかひとつに記載の水栓装置において、
   前記蓄電手段から給電され使用者を検出する人体センサとを備えるとともに、前記人体センサの感知状態に応じて前記給水制御手段の制御を行うことを特徴とする水栓装置。

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