JPH04258419A - 定量止水栓装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は予め設定した量の水が流
れると自動的に給水を停止する定量止水栓装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】水道の水を風呂桶に供給する際、所望の
水位になったら自動的に給水を止める特開昭６３−４３
０８２号公報の止水装置が周知である。この止水装置は
、水道の蛇口にその上流部を液密状態に取付けられるバ
ルブケーシングと、該バルブケーシングの水路に設けら
れたバルブシートと、該バルブシートの上流側に可動に
設けられていて該バルブシートと係合して止水する球形
のバルブボディと、該バルブシートを越えて下流方向に
延びているバルブロッドと、該バルブロッドに一端部を
取付けた紐と、該紐の他端部に取付けたフロートと、該
フロートが所定の浮力を受けていないときだけ前記フロ
ートの重さにより前記バルブロッドを介して前記バルブ
ボディと前記バルブシートとの係合を解除して水が流れ
出るように前記紐の途中を案内するガイドを備えたもの
である。 そして、紐でぶら下げられたフロートの位置まで水位が
上昇してフロートが浮力を受けるとバルブボディがバル
ブシートに係合し、給水を自動的に停止するようになっ
ていた。

【０００３】又、所定水量の放水が行われると止水を行
う止水弁を備えた自動止水器が実開昭５７−１７１４６
９　号公報で周知である。この自動止水器は、その器体
内を流れる流体で回転駆動される羽根車と、この羽根車
の回転を減速する歯車列と、この歯車列の出力軸で回転
されるカムと、このカムで駆動されて進退する制御杆の
進退により開閉されるボールバルブ機構とからなり、予
め設定された放水量に達すると制御杆が後退してボール
バルブがバルブシートに係合して自動的に止水するよう
になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術のうち
、前者は紐でつり下げたフロートが邪魔になって使いづ
らく、不便であるという問題点があった。

【０００５】又、後者は羽根車、多くの歯車を多段に組
み合わせた歯車列、設定ダイヤルと連動したカム等の機
械的回動部分が多く、これらの回動部分に水流中のごみ
、異物等が付着して円滑な動作が阻害されたり、最悪の
場合には動作不能となって定量で自動止水すべき機能を
果たさなくなるという問題点があった。

【０００６】そこで本発明は、上記の問題を解決するた
めに、紐でつり下げたフロートとか多くの機械的回動部
分を必要とせず、使いやすく、かつ信頼性の高い定量止
水栓を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の定量止水栓装置は、弁（３）の開閉を行う
両方向作動の自己保持型電磁石（６）と、流量を検知し
て電気信号に変換する流量検知手段（１３，１３′）と
、前記信号を積算する積算回路（１４）と、希望水量を
設定する水量設定機構（１５）と、この水量設定機構（
１５）で設定するときに弁（３）を開く方向に前記電磁
石（６）を励磁すると共に設定した設定値と前記積算回
路の積算値とが一致したときに弁（３）を閉じる方向に
前記電磁石（６）を励磁する駆動回路（４０）　と、駆
動回路（４０）等に電力を供給するバッテリ（１７）と
、このバッテリの電圧を検出してその値が使用電圧値内
にあることを表示するバッテリチェック回路（５０）と
を具備したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】水量設定機構（１５）で希望水量を設定すると
駆動回路（４０）が弁（３）を開く方向に電磁石（６）
を励磁し、電磁石が弁を開く。電磁石（６）は弁（３）
を開いた状態で自己保持される。弁（３）が開いて給水
が開始されると流速検知手段（１３）が流量すなわち単
位時間当たりの流量に対応した電気信号を発生する。こ
の電気信号は積算回路（１４）で積算され、水量設定機
構（１５）で設定された設定値に達すると駆動回路（４
０）が弁（３）を閉じる方向に電磁石（６）を励磁し、
電磁石（６）が弁（３）を閉じるため給水が止まる。バ
ッテリチェック回路（５０）は、バッテリ（１７）の電
圧を検出してその値が使用電圧値内にあるときは表示を
する。

【０００９】

【実施例】図１乃至図５に代表的実施例を示す。図１に
おいて、１は蛇口ケーシング、２は蛇口ケーシング１内
に設けた水路、３は水路２の途中に設けた弁でボール３
ａとバルブシート３ｂで構成されたボールバルブである
。４は水路２の弁３下流に設けたタービンで、流量すな
わち単位時間当たりの流量に応じた速さで回転する。 ５は出水口で流体は水路２内の弁３、タービン４を経て
出水口５から放水（給水）される。６は両方向作動の自
己保持型電磁石で、コイル７，プランジャ８及びプラン
ジャ８に固着されたマグネット９で構成され、コイル７
への通電方向に応じてプランジャ８が右方向又は左方向
へ移動し、励磁電流を断ってもその位置を自己保持する
。

【００１０】図２（ａ）〜（ｄ）に電磁石６の詳細を示
す。コイル７は直列に接続された２個のコイル７ａと７
ｂとからなり、両コイル７ａと７ｂとは互いに逆方向に
巻かれている。プランジャ８が左方位置に保持されてい
る図２（ａ）の状態で、同図（ｂ）に示すように一定方
向の励磁電流を流すと、同図（ａ）の固定磁極６ａと６
ｂがＳ極となってマグネット９を右方に駆動し、プラン
ジャ８を右方向に移動させる。右方向に移動したプラン
ジャ８は、コイル７が非励磁となっても、マグネット９
が固定磁極６ｂに吸着して自己保持される。この状態で
第２図（ｄ）に示すようにコイル７に逆方向の励磁電流
を流すと、固定磁極６ａと６ｂが同図（ｃ）のようにＮ
極となり、マグネット９を駆動してプランジャ８を左方
向に移動させる。左方向に移動したあと、コイル７が非
励磁となってもマグネット９が固定磁極６ａに吸着した
まま自己保持される。

【００１１】電磁石６が励磁されてプランジャ８が左方
向に移動すると、プランジャ８の左端がボール３ａを押
して図１の位置に移動させるので弁３が開き、水が放出
（給水）される。

【００１２】電磁石６は、マグネット９の磁力でプラン
ジャ８が左又は右の一方の位置に自己保持されていると
きでも、プランジャ８の右端８ａを人力で操作すること
で他方の位置に移動可能な程度の磁力に定めてある。

【００１３】１０は蛇口ケーシング１　とプランジャ８
との間の水密性を保つためのＯリングからなるシール材
、１１は電磁石６に装着した電源スイッチで、プランジ
ャー８と連動して、プランジャ８が図示の位置でＯＮ、
プランジャ８が右端に移動するとＯＦＦになるよう構成
されている。

【００１４】１２はタービン４の回転を電気信号に変換
する回転センサで、タービン４と回転センサ１２とで流
量検知手段１３を構成している。１４は流量検知手段１
３の回転センサ１２からの前記電気信号を積算する積算
回路、１５は希望水量を設定する水量設定機構で複数の
電線１６で積算回路１４と接続されている。４０は駆動
回路で積算回路１４と一体に構成されている。１７はバ
ッテリで、電源スイッチ１１を介して回転センサ１２、
積算回路１４、駆動回路４０等に電圧を供給する。この
バッテリ１７は蛇口ケーシング１内に交換可能な状態で
防水性をもたせて装着されている。５０はバッテリ１７
の電圧を検出して、その値が使用可能範囲内の電圧値に
あるときに表示するバッテリチェック回路で、水量設定
機構１５と一体に構成されている。なおバッテリ１７か
ら他の回路への接続用電線は図１では省略され示されて
いない。１８は風呂桶である。

【００１５】図３の電気回路において、７は電磁石のコ
イル、１１は電源スイッチ、１２は回転センサ、１４は
積算回路、１５は水量設定機構、１７はバッテリ、５０
はバッテリチェック回路でそれぞれ図１の説明で述べた
ものである。 回転センサ１２は前記タービン４の回転軸に取付けられ
たスリット円板１９（図４参照）と、このスリット円板
１９を挟んで対向配置された発光ダイオード２０とフォ
トトランジスタ２１と抵抗Ｒ１，Ｒ２とで構成され、タ
ービン４の回転を光学的に検出して電気パルス信号に変
換する。スリット円板１９はタービン４の回転軸の上端
に固着されていて、図４のように円周を等分して８個の
孔１９ａが明けてあるため、タービン４の１回転のうち
に、発光ダイオード２０からの光線が８回フォトトラン
ジスタ２１に受光され８パルスの電気信号に変換される
。このようにスリット円板１９，　発光ダイオード２０
及びフォトトランジスタ２１はいわゆるフォトインタラ
プタを構成している。

【００１６】積算回路１４は流量検出手段１３の回転セ
ンサ１２からの電気パルス信号を受けてこれを計数積算
し、その積算値が水量設定機構１５で設定された設定値
に達すると電磁石６のコイル７に弁３を止める方向の励
磁電流を流す。積算回路１４は分周器２２，　ＡＮＤ回
路２３，　２進化１０進のダウンカウンタ２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，抵抗Ｒ３　，Ｒ４　，コンデンサＣ１　，
ＯＲゲート２５とを図示のように接続して構成されてい
る。２進化１０進のダウンカウンタ２４ａ，２４ｂ，２
４ｃはそれぞれ１０進の１桁目、２桁目及び３桁目のダ
ウンカウンタを構成し、何れもプリセッタブルダウンカ
ウンタで、水量設定機構１５でプリセットされるように
構成されている。結局ダウンカウンタ２４ａ，２４ｂ及
び２４ｃは１０進３桁のダウンカウンタを構成している
。

【００１７】又、分周器２２の出力パルスは約水量１リ
ットルにつき１パルスの割合に定められている。ダウン
カウンタ２４ａと２４ｂのキャリイアウト端子ＣＯはそ
れぞれダウンカウンタ２４ｂと２４ｃのキャリイイン端
子ＣＩにカスケード接続され、ダウンカウンタ２４ａ，
２４ｂ及び２４ｃの各キャリイアウト端子ＣＯはＯＲゲ
ート２５の入力にそれぞれ接続されている。前記抵抗Ｒ
４　とコンデンサＣ１　の直列回路は、電源ＯＮ時にダ
ウンカウンタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃをリセットするパ
ワーオンリセット回路２８を構成し、抵抗Ｒ４　とコン
デンサＣ１　の接続点がダウンカウンタ２４ａ，２４ｂ
，２４ｃの各リセット端子に接続されている。

【００１８】水量設定機構１５は希望水量を合わせる各
桁のロータリスイッチ２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、これ
らの各ロータリスイッチで選択した数値をダウンカウン
タ２４ａ，２４ｂ，２４ｃにセットするセットスイッチ
３０と、一旦セットした設定値をリセットするリセット
スイッチ３１とからなる。各ロータリスイッチ２９ａ，
２９ｂ，２９ｃはそれぞれダウンカウンタ２４ａ，２４
ｂ，２４ｃのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ端子に、セットスイッチ３
０はダウンカウンタのＳＥＴ端子に、又、リセットスイ
ッチ３１はダウンカウンタのＲＥＳＥＴ端子に図示のよ
うに接続されている。

【００１９】ちなみに、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ端子に印加され
る水量設定機構１５からのＢＣＤ（２進化１０進）数と
、分周器２２からのパルス信号とからなる１０進化３桁
のダウンカウンタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃのカウント値
が「０」となると、ＯＲゲート２５の出力がローレベル
となってＡＮＤゲート２３が閉じて分周器２２からのパ
ルス信号はダウンカウンタに入力されなくなると共に、
駆動回路４０のインバータ２６の出力がハイレベル、イ
ンバータ４２の出力がローレベルとなって、トランジス
タ２７と４３が導通して、弁３を止める方向に電磁石６
のコイル７に励磁電流が流れるようになっている。

【００２０】駆動回路４０は、インバータ２６，４１，
４２、トランジスタ２７，４３，４４，４５、ダイオー
ドＤ１　，Ｄ２　及び抵抗Ｒ５　，Ｒ６　，Ｒ７　，Ｒ
８　，Ｒ９　，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２とが図示のよう
に接続して構成されている。７は電磁石６のコイルであ
る。トランジスタ２７と４３はインバータ４２を介して
一つの信号線に接続されており、トランジスタ４４と４
５もまたインバータ４１を介して一つの信号線に接続さ
れ、トランジスタ２７と４３、又はトランジスタ４４と
４５は同時にＯＮ−ＯＦＦする回路構成になっている。 そしてトランジスタ２７と４４のコレクタの間にコイル
７を接続する図示の接続はバイポーラ接続の構成をとり
、電磁弁６のコイル７に流す電流の向きを変えることが
できる。

【００２１】トランジスタ２７と４３がＯＮになると図
３で図示のコイル７に左向きの電流が流れ（図２（ｂ）
参照）、電磁石６が弁３を閉じるように作動する。トラ
ンジスタ４４と４５がＯＮすると、コイル７に右向きの
電流が流れ（図２（ｄ）参照）、電磁弁６が弁３を開作
動するように構成されている。ダイオードＤ１　，Ｄ２
　又はコイル７に発生するサージ電圧を吸収するための
ものである。

【００２２】５０はバッテリチェック回路で、３個の発
光ダイオードを直列接続した発光ダイオード群５１と、
発光ダイオード群５１に流れる電流を制限する抵抗５２
とを直列に接続し、その直列接続の一端を接地し、他端
を電源スイッチ１１とスイッチ３０ａの一端に接続して
ある。そして、発光ダイオード群５１を構成する各発光
ダイオードのしきい値電圧が約２Ｖであるため、発光ダ
イオード群５１はバッテリ１７の電圧が６Ｖ以上のとき
に発光する。

【００２３】電磁石６の最低作動電圧（厳密には電磁石
６の最低作動電圧にトランジスタ４４，４５等の電圧降
下の和）は、発光ダイオード群５１のしきい値電圧（約
６Ｖ）に合わせてあるため、電磁石６が作動する電圧（
つまり使用可能のバッテリ電圧）の範囲内では発光ダイ
オード群５１が発光して、使用可能の電圧値であること
を表示し、使用不能の低電圧値になると発光ダイオード
群は消灯する。なお、回転センサ１２や積算回路１４は
６Ｖ以下の電圧でも確実に作動するものである。発光ダ
イオード群５１は見易いように、図５に示す水量設定機
構１５のパネル上に設置されている。

【００２４】なお、電磁石６のプランジャ８は弁３が閉
弁状態のときに手動操作で図１の左方に押し込むと、弁
３を開き、マグネット９の磁力で弁３を開いた状態の位
置に自己保持される。逆に、この開弁状態からプランジ
ャ８を右方に手動操作で引っ張ると、もとの状態に戻っ
て弁３を閉じ、マグネット９の磁力でその位置を自己保
持する。従ってバッテリ１７の電圧が使用不能な低電圧
値になっても、このように手動で二つの位置の間を移動
させて弁３を開閉することができる。

【００２５】図５は水量設定機構１５の正面図で、ロー
タリスイッチ２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、セットスイッ
チ３０及びリセットスイッチ３１が操作しやすいように
配列されている。

【００２６】また、図３において、電源スイッチ１１と
並列に接続されているスイッチ３０ａはセットスイッチ
３０と連動して作動するスイッチで、水量設定機構１５
のなかのセットスイッチ３０を押すことにより、スイッ
チ３０ａもＯＮし、電源スイッチ１１がＯＮする以前に
回転センサ１２、積算回路１４、駆動回路４０等にバッ
テリ１７の電圧を供給するようになっている。またセッ
トスイッチ３０の信号線はインバータ４１とトランジス
タ４４のベース回路にも接続されており、セットスイッ
チ３０を押すと、トランジスタ４４と４５がＯＮして弁
３を開く方向に電磁石６が励磁される。

【００２７】リセットスイッチ３１の信号線はインバー
タ４２とトランジスタ２７のベース回路にも接続されて
おり、このリセットスイッチ３１を押すと、トランジス
タ２７と４３がＯＮして弁３を閉じる方向に電磁石６が
励磁される。

【００２８】次に上記実施例の作動を説明する。なお図
６は動作のタイミングチャートである。

【００２９】プランジャ８が右端位置にあるときはボー
ル３ａがバルブシート３ｂの円錐のシート面と接触して
弁３が閉じ、放水（給水）は止められている。

【００３０】水量設定機構１５で希望水量を決めてセッ
トスイッチ３０を押して設定すると、電磁石６が弁３を
開く方向に通電され、プランジャ８が左端位置に移動し
、ボール３ａが図１に示す位置に移動して弁３が開き放
水（給水）が開始される。この状態でセットスイッチ３
０から手を離してＯＦＦしても、プランジャ８はマグネ
ット９の磁力でその位置を自己保持し放水が継続する。

【００３１】放水中は流量検知手段１３のタービン４が
流量に比例した速さで回転し回転センサからの電気パル
ス信号が積算回路１４で積算される。プランジャ８が左
端位置に移動した時はプランジャ８に連動して電源スイ
ッチ１１が入るので、各電気回路に電圧が供給される。 もっとも、この前に、セットスイッチ３０を押したとき
にスイッチ３０ａが閉じ、既に電気回路に電圧が供給さ
れ、発光ダイオード群５１が点灯表示している。

【００３２】希望水量の設定は水量設定機構１５のロー
タリスイッチ２９ａ，　２９ｂ，２９ｃを希望する水量
値に数値を合わせて回転し、セットスイッチ３０を押す
と、ロータリスイッチ２９ａ，　２９ｂ，２９ｃで選択
したＢＣＤ（２進化１０進）　コードで各ダウンカウン
タ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ内にメモリされ、その設定値
から水１リットル流れる毎に、１カウントずつ減ってい
く。そして設定された流量だけ流れるとダウンカウンタ
２４ａ，２４ｂ，２４ｃの３桁ともその値が「０」にな
り、ＯＲゲート２５の出力がローレベルとなってトラン
ジスタ２７と４３とが導通してコイル７が励磁され、電
磁石６が作動し、プランジャ８が右端位置に移動して、
ボール３ａがバルブシート３ｂのシート面に接触して放
水が止まる。同時に電源スイッチ１１がＯＦＦとなり各
電気回路への電圧供給も断たれる。

【００３３】バッテリ１７が消耗して、その電圧が使用
可能電圧値より低くなると発光ダイオード群５１が発光
せず表示しないため、バッテリの交換が必要であるとわ
かる。

【００３４】以上の実施例では、流量検出手段としてタ
ービン４と回転センサ１２を用い、しかも回転センサは
図２に示す光学的なフォトインタラプタを用いたが、他
の方式の流量検出手段を用いることもできる。例えば、
水路２内で、回転するタービン４′の羽根に永久磁石を
内蔵させ、水路２の壁２ａの上面に磁電変換素子１２′
を設けて流量検知手段１３′を構成してもよい。このと
き、水路２の壁２ａは非磁性材料で形成する。

【００３５】又、図１の実施例では、ボール３ａを横方
向から押す構成となっているため、バルブシート３ｂの
角度によってはボール３ａが動きにくくなる場合があり
得る。そこで図７に示すようにボール３ａを下方から押
し上げる構成にすると、ボールが動きやすくなり、弁３
の開閉動作が確実になる。

【００３６】本発明では両方向に作動する電磁石６を用
いているので、図７のように電磁石６を配置して、蛇口
ケーシング１の下部に開閉操作部を設置しても操作上悪
影響はない。

【００３７】また弁３の構造も図１のボールバルブに限
ることなく、図８、図９に示すような構成でもよい。

【００３８】なお、本発明は水に限らず、他の液体例え
ば湯などの計量に用いることもできる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の定量止水栓装置は上述のように
構成されているので、流量検出手段，積算回路，駆動回
路，水量設定機構及びバッテリ電圧検出表示回路等が電
磁石蛇口ケーシング内に容易に内蔵され、蛇口外部に邪
魔になる付加物がつかないので外見がすっきりする。 又、多段減速の歯車列を用いていないのでごみ等の付着
による故障がなく信頼性が向上する。又、流量検出手段
に歯車列やカム等の機械的な負荷になる回転トルクがか
からないため、流体の使用量を高精度で正確に計量する
ことができる。更に又、流量を設定する動作で開弁動作
が自動的に行われ、操作が容易である。更に又、バッテ
リの状態が目で確認でき、交換時期がわかるので、この
面でも使い易い装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の縦断面図である。

【図２】図１の実施例の電磁石の詳細で、図中（ａ）と
（ｃ）はプランジャの位置が違う状態での拡大縦断面図
、（ｂ）と（ｄ）はそれぞれ（ａ）と（ｃ）の状態にお
けるコイルに流す電流と磁極の向きを示す電気回路図で
ある。

【図３】図１の実施例の電気回路図である。

【図４】スリット円板の平面図である。

【図５】図１の実施例に用いる水量設定機構の平面図で
ある。

【図６】図３の電気回路のタイミングチャートである。

【図７】本発明の他の実施例の縦断面図である。

【図８】弁の構造の異なる例を示す部分縦断面図である
。

【図９】弁の構造の更に異なる例を示す部分縦断面図で
ある。

【符号の説明】

３　　弁 ６　　電磁石 １３，１３′　　流量検知手段 １４　　積算回路 １５　　流量設定機構 １７　　バッテリ ４０　　駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　弁（３）の開閉を行う両方向作動の自
   己保持型電磁石（６）と、流量を検知して電気信号に変
   換する流量検知手段（１３，１３′）と、前記信号を積
   算する積算回路（１４）と、希望水量を設定する水量設
   定機構（１５）と、この水量設定機構（１５）で設定す
   るときに弁（３）を開く方向に前記電磁石（６）を励磁
   すると共に設定した設定値と前記積算回路の積算値とが
   一致したときに弁（３）を閉じる方向に前記電磁石（６
   ）を励磁する駆動回路（４０）と、駆動回路（４０）等
   に電力を供給するバッテリ（１７）と、このバッテリの
   電圧を検出してその値が使用電圧値内にあることを表示
   するバッテリチェック回路（５０）とを具備した定量止
   水栓装置。