JP2014114577A - 水栓装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 給水及び止水を制御するラッチ式電磁弁と、電力供給手段と、前記電力供給手段の電圧を変換する電圧変換手段と、前記ラッチ式電磁弁の駆動を制御する電磁弁駆動手段と、を備えた水栓装置であって、前記ラッチ式電磁弁の駆動に必要な電力を蓄電しておく蓄電手段と、前記電圧変換手段を経由して前記蓄電手段に充電する第1の充電経路と、前記電圧変換手段を経由せずに前記蓄電手段に充電する第2の充電経路とを備えた。
【選択図】 図2
Description
水栓装置の電源を、1日の大半を占めるセンシング動作が安定して継続できる必要最小電力を供給できる能力で設計した場合、電磁弁を瞬間的に駆動できる大電流能力は持ち合わせていないことになる。そこで、水栓装置に利用される電源の能力としては、電磁弁の駆動に必要な大電流能力が要求され、電力はコンデンサに溜めておくことが必要となる。
こうなると、一度電磁弁の開閉動作を行ってから、再度電磁弁の開閉動作を行うまでの間に時間的制約がかかることになり、短時間での電磁弁の開閉を繰り返す手洗い用途の水栓装置などでは、迅速な吐止水動作ができずに使い勝手が悪くなることがあった。
特許文献1では、駆動コンデンサと並列に補助コンデンサを設けて、電磁弁駆動後は、補助コンデンサから駆動コンデンサに充電をする回路が開示されている。特許文献1では、昇圧回路が効率よく昇圧動作できることを目的とするものであるが、付随効果として駆動コンデンサを急速充電することも可能である。
つまり、昇圧回路からの充電ではなく、補助コンデンサに溜まった電力を利用して充電を行うことでコンデンサへ急速充電ができる回路構成となっている。
特許文献1の構成では、昇圧回路の充電能力と補助コンデンサの充電能力をバランスよく設計する必要がある。特に、補助コンデンサの充電能力は静電容量と内部抵抗で決定されるため、補助コンデンサの特性に大きく左右される。また、コンデンサの経年劣化も考慮する必要があるため、長期的に安定した急速充電システムを構成することは困難であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、電磁弁を駆動するためのコンデンサへの充電を急速に行うことで短期間での吐止水動作が可能で、且つ長期的に安定して動作できる水栓装置を提供することである。
これにより、発電機が出力した電力を次回の急速充電用の電力として保存しておくことができるので、止水動作終了直後から吐水動作開始への移行が短時間で可能となる。
これにより、システムの状況に応じて第2の充電経路を遮断することができるので、全体システムの安定性の向上や電圧変換手段の効率向上が可能となる。
これにより、比較的出力が低い発電機を利用する場合であっても、第2の充電経路を経て急速充電を行うことで、電磁弁の開閉間隔を短縮することが可能となる。
これにより、比較的出力が低い電池を利用する場合であっても、第2の充電経路を経て急速充電を行うことで、電磁弁の開閉間隔を短縮することが可能となる。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる水栓装置を例示する模式図である。
本実施形態にかかる水栓装置は、洗面器等に固定される水栓本体1と、この水栓本体1に設けられた投光素子(図示せず)と受光素子(図示せず)から構成されたセンサ2と、水栓本体1に水(又は湯)を供給する給水管3に設けられ、給水管3の流路を開閉して水栓本体1からの吐止水を制御するラッチ式電磁弁4と、ラッチ式電磁弁4の下流側に設けられ、水流によって水車が回転して発電を行う発電機5と、センサ2の動作やラッチ式電磁弁4の動作を制御すると共に、発電機5によって発電された電力が供給されるコントローラ部6とから構成されている。なお、コントローラ部6には、バックアップ電源としての電池7も接続されている。発電機5と電池7は電力供給手段として水栓装置全体の動力源となり、ラッチ式電磁弁4も発電機5と電池7から供給される電力によって動作している。
コントローラ部6は、図2で描かれている部材や電子部品のうち、センサ2と発電機5と電池7とラッチ式電磁弁4を除いた全ての要素を備えている。
センサ2は、反射光量判定方式のアクティブ型赤外線センサであり、投光素子(図示せず)から投光された赤外線信号が水栓本体1の吐水口へ差し出された使用者の手によって反射されると、その反射された赤外線信号を受光素子(図示せず)で受光する。そして、受光素子での受光量と予め設定されたしきい値とを比較して、使用者の有無を判断して、その情報を制御部14へ送信する。
制御部14は、入出力インターフェイスとして、少なくとも、電磁弁駆動手段17に対して開信号を出力するための出力インターフェイスと、閉信号を出力するための出力インターフェイスを有する。
制御部14にはラッチ式電磁弁4への通電を制御する電磁弁駆動手段17が接続されている。ラッチ式電磁弁4は、電流を流す方向を切替えることにより、開状態と閉状態とを切替えることができる。ラッチ式電磁弁4は、開方向又は閉方向への駆動時にのみ通電する構成であり、消費電力が少ない。
蓄電用コンデンサ11に蓄えられたエネルギーは、電圧変換手段12によって所定電圧に変換される。本実施形態では、この電圧値も3Vであり、センサ2、制御部14、電磁弁駆動手段17の動作電圧も3Vである。
電池7の消耗による電圧低下、発電機5の発電量不足などによって、蓄電用コンデンサ11の充電量が不十分となった場合であっても、電圧変換手段12が安定した3V電圧を供給することで、水栓装置は全体的に安定して動作することが
できる。
ここからは、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態による水栓装置の基本構成や制御内容については、第1の実施形態で説明した内容と同様のため同じ構成には同符号を付し、その説明は省略する。
第1の実施形態と異なる点は、急速充電用ダイオードの挿入位置である。
ここからは、第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態による水栓装置の基本構成や制御内容については、第1の実施形態で説明した内容と同様のため同じ構成には同符号を付し、その説明は省略する。第1の実施形態と異なる点は、急速充電用ダイオード20を1つ追加した点と、急速充電待機用コンデンサ21を追加した点である。
ここからは、第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態による水栓装置の基本構成や制御内容については、第1の実施形態で説明した内容と同様のため同じ構成には同符号を付し、その説明は省略する。第1の実施形態と異なる点は、急速充電用ダイオード18のカソードと電磁弁駆動用コンデンサ16との間に急速充電制御用スイッチ22を追加した点である。
急速充電制御用スイッチ22は制御部14でONとOFFが制御でき、第2の急速充電経路の遮断が可能となっている。
これは、電磁弁駆動用コンデンサ16の急速充電が必要ないとき、又は急速充電を禁止させたいときに、第2の急速充電経路を遮断することができる。
急速充電が必要ないときは、例えば発電機5の出力が小さいときがある。発電機5の出力が設定電圧(3V)にまで上がらなかったときは急速充電することができないので、第2の充電経路を接続しておく必要は無い。
ここからは、第5の実施形態について説明する。
第5の実施形態による水栓装置の基本構成や制御内容については、第2の実施形態で説明した内容と同様のため同じ構成には同符号を付し、その説明は省略する。第2の実施形態と異なる点は、急速充電用ダイオード19のカソードと電磁弁駆動用コンデンサ16の間に急速充電制御用スイッチ23を追加した点である。
ここからは、第6の実施形態について説明する。第6の実施形態による水栓装置の基本構成や制御内容については、第1の実施形態で説明した内容と同様のため同じ構成には同符号を付し、その説明は省略する。第1の実施形態と異なる点は、急速充電用ダイオード18のアノードと蓄電用コンデンサ11の間に急速充電制御用スイッチ24を追加した点である。
2…センサ
3…給水管
4…ラッチ式電磁弁
5…発電機(電力供給手段)
6…コントローラ部
7…電池(電力供給手段)
8…整流手段
9…電圧制限手段
10…電池充電ダイオード
11…蓄電用コンデンサ
12…電圧変換手段
13…昇圧制御IC
14…制御部
15…充電電流制限抵抗
16…電磁弁駆動用コンデンサ(蓄電手段)
17…電磁弁駆動手段
18…急速充電用ダイオード1
19…急速充電用ダイオード2
20…急速充電用ダイオード3
21…急速充電待機用コンデンサ(第2の蓄電手段)
22…急速充電制御用スイッチ1(スイッチ手段)
23…急速充電制御用スイッチ2(スイッチ手段)
24…急速充電制御用スイッチ3(スイッチ手段)
Claims (5)
- 給水及び止水を制御するラッチ式電磁弁と、
電力供給手段と、
前記電力供給手段の電圧を変換する電圧変換手段と、
前記ラッチ式電磁弁の駆動を制御する電磁弁駆動手段と、
を備えた水栓装置であって、
前記ラッチ式電磁弁の駆動に必要な電力を蓄電しておく蓄電手段と、
前記電圧変換手段を経由して前記蓄電手段に充電する第1の充電経路と、
前記電圧変換手段を経由せずに前記蓄電手段に充電する第2の充電経路と、
を備えたことを特徴とする水栓装置。 - 前記第2の充電経路の途中に第2の蓄電手段を設けた、
ことを特徴とする請求項1記載の水栓装置。 - 前記第2の充電経路を遮断するスイッチ手段を設けた、
ことを特徴とする請求項1記載の水栓装置。 - 前記電力供給手段として発電機を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の水栓装置。
- 前記電力供給手段として電池を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の水栓装置。
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