JP4941878B2 - Water supply control device - Google Patents
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Description
本発明は、給水制御装置に係り、特に給水路に設けた発電機の発電電力により、水流が流れている間に所定の機能手段を駆動する電力を供給するとともに、一方では、蓄電手段にこの発電電力を蓄電し、定常的に電力消費する制御手段への電力をこの蓄電電力で供給可能とした発電式給水制御装置に関する発明である。 The present invention relates to a water supply control device, and in particular, supplies power for driving predetermined functional means while a water flow is flowing by power generated by a generator provided in a water supply channel. The present invention relates to a power generation type water supply control device that can store generated power and supply power to the control means that consumes power constantly by using the stored power.
従来の給水制御装置は、給水路に設けた発電機の発電電力を一度蓄電手段に蓄電し、この蓄電電力で機能手段を駆動するとともに制御手段への電力を供給している。(例えば、特許文献1参照。)。
このような場合、発電電力を蓄電する際の電力ロスが生じ、また蓄電電圧が機能手段もしくは制御手段の駆動電圧と異なる場合には、蓄電電圧を所定の電圧へ変換する必要があり電圧変換ロスを生じるなど複合的に電力ロスとなる問題があった。さらには機能手段がモーター負荷のように駆動電力が大きい場合にあっては、蓄電手段が相応の蓄電容量を有するものでなくてはならず、また蓄電手段が大電力を出力する能力を有するものでなくてはならない問題があった。
In the conventional water supply control device, the power generated by the generator provided in the water supply channel is once stored in the power storage means, and the functional means is driven by this stored power and the power is supplied to the control means. (For example, refer to Patent Document 1).
In such a case, a power loss occurs when storing the generated power, and if the stored voltage is different from the drive voltage of the functional means or the control means, it is necessary to convert the stored voltage to a predetermined voltage. As a result, there is a problem that power loss occurs in combination. Furthermore, when the functional means has a large drive power such as a motor load, the power storage means must have a corresponding power storage capacity, and the power storage means has the ability to output a large amount of power. There was a problem that had to be.
また、上記問題点を解決する給水制御装置の例として、給水路に設けた発電機の発電電力を、制御手段が消費する電力の蓄電用に設けた蓄電手段へ供給する第一のルートと、蓄電手段を介さずに機能手段へ供給する第二のルートと、第一のルートと第二のルートを択一的に切り分けるスイッチ手段とを設け、このスイッチ手段をオン・オフ制御することで蓄電手段又は機能手段へ発電電力の供給を切り分けるものもある(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, as an example of a water supply control device that solves the above problems, a first route for supplying the power generated by the generator provided in the water supply channel to the power storage means provided for storing the power consumed by the control means; A second route for supplying to the functional means without going through the power storage means and a switch means for selectively separating the first route and the second route are provided, and the switch means is turned on / off to store power. There is also one that separates the supply of generated power to the means or the function means (for example, see Patent Document 2).
しかし、この場合も蓄電手段への供給電圧と機能部への供給電圧が大きく異なる場合においては、少なくとも片方の供給電圧を所定の電圧へ変換する必要が生じる為、電圧変換ロスにによる電力ロスが発生する問題は解消されず、また、この構成ではスイッチ素子のオン・オフ制御が追加されるとともに、機能手段が駆動している間に蓄電手段の蓄電電力が不足して制御手段が停止することが無いように、蓄電手段の電圧検出制御手段が追加されるとともに、この電圧が所定の値まで低下した場合に発電電力の供給を機能手段から蓄電手段側へ切り替える切替制御手段が必要になるなど制御手段や回路が複雑となる問題があった。 However, in this case as well, when the supply voltage to the power storage means and the supply voltage to the functional unit are greatly different, it is necessary to convert at least one supply voltage to a predetermined voltage. The problem that occurs is not solved, and in this configuration, on / off control of the switch element is added, and the control means stops because the stored power of the power storage means is insufficient while the functional means is driven. In addition to adding voltage detection control means for the storage means, there is a need for switching control means for switching the supply of generated power from the functional means to the storage means side when this voltage drops to a predetermined value. There was a problem that the control means and the circuit were complicated.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、発電機の発電電力を機能手段に供給する間も、制御手段の消費する電力蓄電用の蓄電手段に蓄電を行なうとともに、発電機の出力電圧を電圧変換することなく、機能手段に必要な所定の電圧と蓄電手段に必要な所定の電圧を直接的に発電機の出力電圧から得ることで、制御が簡単で電力ロスの少ない発電式給水制御装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to store power in the power storage means for power storage consumed by the control means while supplying the generated power of the generator to the functional means. In addition, it is easy to control by obtaining the predetermined voltage required for the functional means and the predetermined voltage required for the power storage means directly from the output voltage of the generator without converting the output voltage of the generator. It is to provide a power generation type water supply control device with less power loss.
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、洗浄水の水流により電力を生成する発電機と、前記発電機により生じる電力を蓄積する蓄電手段と、前記発電機からの電力で駆動される機能手段と、を備えた給水制御装置において、前記発電機は、洗浄水の水流により回転する水車と、この水車と一体的に回転するマグネットと、このマグネットの回転に伴い誘起電圧を生ずる互いに独立した第1コイル及び第2コイルと、前記第1及び第2コイルのそれぞれに対応した第1及び第2出力手段とを有するとともに、前記第1出力手段は前記蓄電手段に電力を供給し、前記第2出力手段は前記機能手段に供給する。これにより、発電電力を第1出力手段と第2出力手段のそれぞれに接続された蓄電手段と機能手段に同時に供給することを可能とするとともに、さらには、機能手段に必要な所定の電圧と蓄電手段に必要な所定の電圧を直接的に発電機の出力電圧から得ることで、制御が簡単で電力ロスの少ない発電式給水制御装置を提供することをを可能とした。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a generator that generates electric power by a flow of washing water, an electric storage means that stores electric power generated by the generator, and electric power from the generator. In the water supply control device comprising the functional means to be driven, the generator includes a water wheel that is rotated by the water flow of the cleaning water, a magnet that rotates integrally with the water wheel, and an induced voltage that is generated as the magnet rotates. The first and second coils generated independently of each other and the first and second output means corresponding to the first and second coils respectively, and the first output means supplies power to the power storage means. The second output means supplies the function means. As a result, the generated power can be supplied simultaneously to the power storage means and the functional means connected to the first output means and the second output means, respectively, and further, the predetermined voltage and power storage required for the functional means can be supplied. By obtaining the predetermined voltage required for the means directly from the output voltage of the generator, it is possible to provide a power generation type water supply control device that is easy to control and has little power loss.
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の給水制御装置において、前記機能手段は一対の電極を有し、前記電極を洗浄水中に浸した状態で前記発電機により生成された電力を前記一対の電極の間に通電する。これにより、給水機器の付加機能である電解装置に単独で電力を供給でき、その結果、洗浄水中に殺菌成分を添加することを可能とした。 According to a second aspect of the present invention, in the water supply control apparatus according to the first aspect, the functional means has a pair of electrodes, and is generated by the generator in a state where the electrodes are immersed in cleaning water. Electric power is passed between the pair of electrodes. Thereby, electric power can be supplied independently to the electrolyzer which is an additional function of the water supply device, and as a result, it is possible to add a sterilizing component to the wash water.
また、請求項3記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の給水制御装置において、前記第1出力手段からの電流を整流する第1整流手段と、前記第2出力手段の電流を整流する第2整流手段とを有し、前記第2整流手段の出力の供給先を、前記機能手段から前記蓄電手段へと切替える蓄電切替手段を有する。
これにより、第二出力手段から給電する機能手段における電力消費状態に応じて、余剰の電力を蓄電手段へ供給することができるので、効率よく発電機の電力を利用できる。
According to a third aspect of the present invention, in the water supply control apparatus according to the first or second aspect, the first rectifying means for rectifying the current from the first output means, and the current of the second output means And a power storage switching means for switching the supply destination of the output of the second rectification means from the functional means to the power storage means.
As a result, surplus power can be supplied to the power storage means according to the power consumption state in the functional means for supplying power from the second output means, so that the power of the generator can be used efficiently.
また、請求項4記載の発明によれば、請求項3に記載の給水制御装置において、前記第2整流手段から機能手段へと向かう経路であって、前記蓄電切替手段よりも前記機能手段側に前記第2整流手段から前記機能手段へ向かう経路を開閉する機能出力ON/OFFスイッチを有するとともに、この機能出力ON/OFFスイッチが前記第2整流手段から前記機能手段へ向かう経路を開放時に、前記蓄電切替手段が前記第2整流手段の出力の供給先を前記機能手段から前記蓄電手段へと切替える。
これにより、機能手段への出力を完全にOFFして負荷が切離されるので、より効率よく発電機の電力を利用できる。つまり、発電機における第1及び第2コイルの相互のインダクタンスの影響をなくすことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the water supply control apparatus according to the third aspect, the path is from the second rectifying unit to the functional unit, and is closer to the functional unit than the power storage switching unit. A function output ON / OFF switch that opens and closes a path from the second rectification means to the function means, and the function output ON / OFF switch opens the path from the second rectification means to the function means; The power storage switching means switches the supply destination of the output of the second rectifying means from the functional means to the power storage means.
As a result, the output to the functional means is completely turned off and the load is disconnected, so that the power of the generator can be used more efficiently. That is, the influence of the mutual inductance of the first and second coils in the generator can be eliminated.
また、請求項5記載の発明によれば、請求項1乃至2何れか一項に記載の給水制御装置において、前記発電機における前記第1コイルと前記第2コイルとを構成する巻き線は、夫々線径及び巻き数が異なる。
これにより、第1コイルと第2コイルの巻き数や巻き線径を、予めて作り込むことで、発電機の大型化を抑えながら、蓄電手段と機能手段のそれぞれが必要とする電圧や電流を直接発電機から供給することをを可能とした。
とも可能である。
According to the invention of
As a result, the number of windings and the winding diameter of the first coil and the second coil are made in advance, so that the voltage and current required for each of the power storage means and the functional means can be reduced while suppressing the increase in size of the generator. It was possible to supply directly from the generator.
Both are possible.
本発明によれば、発電機により得られる限られた電力のロスが少なく、また簡単な制御手段の構成で、機能手段を発電電力で駆動可能であり、とりわけ機能手段を洗浄水に浸した一対の電極とした場合に洗浄水中に殺菌成分を添加することが可能となり、洗浄管内の菌やバクテリアの増殖を抑えることができるという効果がある。 According to the present invention, the loss of limited electric power obtained by the generator is small, the functional means can be driven by the generated power with a simple control means configuration, and in particular, a pair of functional means immersed in washing water. When the electrode is used, it is possible to add a sterilizing component to the washing water, and it is possible to suppress the growth of bacteria and bacteria in the washing tube.
以下、本発明による好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施例に係わる給水制御装置の構成を示す説明図である。給水制御装置1は、発電機2と蓄電手段3と制御手段6と機能手段4と電磁弁5とから構成されている。制御手段6は、蓄電手段3の電力で駆動され、電磁弁ON/OFF信号6aを出力することにより電磁弁5の開閉を制御する。電磁弁5が開すると発電機2の中の羽根車が水流により回転し発電を開始する。発電機2は2つの出力を有しており、第1出力を蓄電手段3、第2出力を機能手段4に接続して各々に電力を供給する。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a water supply control apparatus according to an embodiment of the present invention. The water supply control device 1 includes a
図2は本発明の実施例に用いる発電機2の断面図である。発電機2は、2層式のステッピングモーター方式を利用した発電機であり、ケーシング27内に配設された水車21と、回転軸22を中心に水車21と一体的に回転し先端にマグネット23を有する回転体26と、回転体26の外周側に配設されたステンレス製のカップ状部材25と、このカップ状部材25のさらに外側に配設された第1コイル29a及び第2コイル29bを有するステータ部と、ステータ部を保護するカバー28とを備えている。マグネット23の外周面には12極着磁がなされている。ステータ部の第1コイル29a及び第2コイル29bは回転軸方向に重ねてコイルボビンに巻かれており、第1コイル29aの起電力は第1端子24aから第1出力として、また第2コイル29bの起電力は第2端子24bから第2出力として個別に出力される。
FIG. 2 is a sectional view of the
ここで、第1コイル29a及び第2コイル29bのそれぞれの巻き数と線径は、各々に接続される負荷、つまり図1で示した蓄電手段3の蓄電または機能手段4の駆動に好適な電圧もしくは好適な電力が起電されるように予め設定されている。上記の構成にすれば、水車21が水流によって回転することで、回転体26も同時に回転して磁束の流れに変化が生じ、この流れの変化を妨げる方向に第1コイル29a及び第2コイル29bに誘起電圧が発生する。この誘起電圧を第1端子24aと第2端子24bから取り出し、第1端子24aから取り出される誘起電圧は整流回路を介して直流に変換されて図1に示した蓄電手段3へ蓄電され、第2端子24bから取り出される誘起電圧は図1に示した機能手段4へ供給される。
尚、発電出力数つまりコイル数は2つでなくそれ以上の数でも構わないし、複数の蓄電手段と複数の機能手段を組み合わせて構成しても構わない。また、機能手段への電力供給を、図示しないスイッチを介して、制御手段によりON/OFF制御させる構成でもよい。
Here, the number of turns and the wire diameter of each of the
Note that the number of power generation outputs, that is, the number of coils may be more than two, or a combination of a plurality of power storage means and a plurality of functional means. The power supply to the functional means may be configured to be ON / OFF controlled by the control means via a switch (not shown).
実施例1を更に詳しく説明する。図3は本発明の実施例1の構成図である。前述した機能手段は、ここでは殺菌効果のある機能水を生成する機能水生成手段としての電解槽44である。これは通水路に水没させるとともに、平行に配設された2つの電極で構成されたもので、この2つの電極間に電流を流すことで水に殺菌成分を生成するものである。制御手段6は電磁弁ON/OFF信号6aをON出力して電磁弁5を開するとともに、機能出力ON/OFF信号6bで電解槽44の駆動を制御して、任意のタイミングで所定部位(例えば小便器等)へ、機能出力ONの場合には殺菌効果のある機能水を、機能出力OFFの場合には機能水ではない一般の洗浄水を供給できるようになっている。
Example 1 will be described in more detail. FIG. 3 is a configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention. The functional means mentioned above is the
図4は本発明の実施例1のブロック図である。制御手段であるCPU60は、蓄電手段3に蓄電された電力で常時駆動しており、同様にセンサ33は、蓄電手段3に蓄電された電力で常時もしくは間欠タイミングで駆動している。さて、センサ33から人体等を感知した場合または感知が切れた場合に出力される感知信号33aをCPU60が入力して、その信号を処理して洗浄を行う必要があると判定した場合には、電磁弁ON/OFF信号6aをON出力して電磁弁5を開させて、所定の部位に一般の洗浄水を流す。この洗浄水の水流によって発電機2が発電を開始し、この発電電力は第1整流手段32を経由して蓄電手段3へ蓄電される。
FIG. 4 is a block diagram of Embodiment 1 of the present invention. The
ここで、発電機2の第1出力及び第2出力の設定について説明する。
第1出力は発電機2の第1コイル29aの起電力が第1端子24aから出力されるものであり、第2出力は発電機2の第2コイル29bの起電力が第2端子24bから出力されるものであるが、発電機2を設置するスペースは限られており、そのため、第1コイル29aと第2コイル29bが巻回されたステータ部29を配置するためのスペースも限られており、この限られたスペース内で、効率良く蓄電手段3と機能手段4とに電力を供給するために、第1コイル29a比べて第2コイル29bは、そのコイルを形成する巻き線の巻き線径が細いものを利用し、その分だけ巻き数の多い状態としている。具体的には、第1コイル29aは巻き線径が0.23mmのものを使用し、巻き数としては650回であり、第2コイル29bは巻き線径が0.18mmのものを使用し、巻き数としては1050回である。
Here, the setting of the first output and the second output of the
In the first output, the electromotive force of the
上記の第1コイル29aと第2コイル29bとにおける第1出力と第2出力を図8に示す。実際に供給すべき電流値は第1出力が37.7mA、第2出力が27.6mA、電圧値は第1出力が5V、第2出力が9Vであるが、図8に示すように、30mA以下の領域では第1出力を第1整流手段32によって直流に変換した電圧に比べて、第2出力を第2整流手段41によって直流に変換した電圧を高くすることができる。一方、30mA以上の領域では、第2出力を第2整流手段41によって直流に変換した電圧に比べて、第1出力を第1整流手段32によって直流に変換した電圧を高くすることができる。これにより、第1整流手段32から出力した電力は蓄電手段3に供給されるため、所望の蓄電量を確保することができ、第2整流手段32から出力した電力は機能出力ON/OFFスイッチ42の駆動に必要な電圧と電解槽44が殺菌機能を有する所定の濃度の機能水を流すために必要な電圧とを確保することができ、第1出力及び第2出力夫々の供給先に適した出力となっている。
FIG. 8 shows the first output and the second output of the
図5は本発明の実施例1のタイムチャートであるが、図5に示す通り蓄電手段3に蓄電中の蓄電電圧は徐々に上昇する。この場合は、機能出力ON/OFFスイッチ42がオフしており、電解槽44へ電力は供給されておらず、発電機2の発電電力は図2で示した第1コイル29aに起電され、第1出力側の第1整流手段32を経由して蓄電手段3へ全て出力される。次に予め決められた所定の時間が経過すると、CPU60は電磁弁5へON信号を出力して洗浄開始するとともに、機能出力ON/OFFスイッチ42をONして電解槽44へ発電電力を供給して殺菌機能のある機能水を所定の部位に洗浄することが可能となる。このときの発電機2の出力は、図2で示した第2コイル29bに起電され、第2出力側の第2整流手段41を経由して電解槽44の駆動電力として供給されるとともに、図2で示した第1コイル29aにも起電され、第1出力側の第1整流手段32を経由して蓄電手段3へも蓄電される。この場合も、蓄電手段3が蓄電されている間は蓄電電圧が図5に示す通り上昇する。
尚、本実施例1では、一般の洗浄水の洗浄タイミングは感知信号33aに同期しているが、スイッチ等のトリガ信号で洗浄してもよい。また、機能水の洗浄タイミングも所定の時間ではなく、同様に感知信号33aに同期させたり、スイッチ等のトリガ信号であってもよい。
FIG. 5 is a time chart of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the stored voltage in the power storage means 3 gradually increases. In this case, the function output ON /
In the first embodiment, the cleaning timing of general cleaning water is synchronized with the
次に実施例2の説明を行う。図6は本発明の実施例2のブロック図を示す。実施例2は、実施例1から蓄電切替手段61とそれを切り替える蓄電切替信号6dが追加されている。蓄電切替手段61は、第1整流手段32と第2整流手段41の両方のラインを蓄電切替信号6dによって接続および遮断する構成になっている。また、蓄電切替信号6dはCPU60によって制御される。一般の洗浄水を流す場合は両方のラインは接続されており、機能水を洗浄する場合は両方のラインは遮断されている。このように構成することで、一般の洗浄水を流す時、つまり、機能出力ON/OFFスイッチ42をオフして電解槽44の出力を停止している時は、蓄電切替手段61により両方のラインを接続して第1整流手段32と第2整流手段41の両方から供給される電力の両方を蓄電手段3に蓄電することが可能となり、蓄電量は増加する。
Next, Example 2 will be described. FIG. 6 shows a block diagram of
図7は本発明の実施例2のタイムチャートであるが、このとき、図7に示すように蓄電手段3の蓄電電圧は比較的に急峻に増加する。次に、機能水を生成する場合は、蓄電切替手段61をOFFしてラインを遮断する。遮断されると第1整流手段32は蓄電手段3側のみに接続され、第2整流手段41は機能出力0N/0FFスイッチ42をONすることで電解槽44側のみに接続されることになる。このように構成することで、電解槽44へ電力を供給しない場合は発電電力を蓄電手段3へ無駄なく蓄電可能となる。
FIG. 7 is a time chart of the second embodiment of the present invention. At this time, as shown in FIG. 7, the storage voltage of the storage means 3 increases relatively steeply. Next, when generating functional water, the power storage switching means 61 is turned off to block the line. When cut off, the first rectifying means 32 is connected only to the power storage means 3 side, and the second rectifying means 41 is connected only to the
1…給水制御装置
2…発電機
3…蓄電手段
4…機能手段
5…電磁弁
6…制御手段
6a…電磁弁ON/OFF信号
6b…機能出力ON/OFF信号
21…水車
22…回転軸
23…マグネット
24a…第1端子
24b…第2端子
25…カップ状部材
26…回転体
27…ケーシング
29…ステータ部
29a…第1コイル
29b…第2コイル
32…第1整流手段
41…第2整流手段
42…機能出力ON/OFFスイッチ
44…電解槽(機能手段)
61…蓄電切替手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water
61 ... Power storage switching means
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