JPH0466886A - 発電機による二次電池の充電制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発電機による二次電池の充電制御装置に関
するものである。

〔従来の技、術〕

従来、発電機による二次電池の充電制御装置においては
、二次電池の電圧値の低下等から容量不足を検知した場
合、発電機により発電を行い二次電池を充電することが
公知である。

ｚｌが解決しようとする課題〕 しかしながら、適当な負荷か無い場合は、電圧のドロッ
プの程度で、劣化を検出するのは困難であり、また新た
に電圧ドロップ検出用の負荷を取り付けることは、極力
消費電力を小さくしたい場合や省スペースを求める場合
、はなはた不利である。

この発明の目的は、検出用負荷を設けることなく二次電
池の劣化を容易に検出することができる二次電池の充電
制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、第１図に示すように、回転力の付与により
発電動作を行う発電機Ｍ１と、前記発電機Ｍｌの発電動
作により充電される二次電池Ｍ２と、前記二次電池Ｍ２
の容量不足を検出する容量不足検出手段Ｍ３と、前記容
量不足検出手段Ｍ３が前記二次電池Ｍ２の容量不足を検
出したときに、前記発電機Ｍ１による二次電池Ｍ２の充
電を行わせる制御手段Ｍ４と、前記制御手段Ｍ４により
二次電池Ｍ２を充電した後において、一定時間以内に前
記容量不足検出手段Ｍ３が再度容量不足を検出すると、
前記二次電池Ｍ２が充電不能であると判定する判定手段
Ｍ５とを備えた発電機による二次電池の充電制御装置を
その要旨とする。

〔作用〕

制御手段Ｍ４は容量不足検出手段Ｍ３が二次電池Ｍ２の
容量不足を検出したときに、発電機Ｍｌによる二次電池
Ｍ２の充電を行わせる。又、判定手段Ｍ５は制御手段Ｍ
４により二次電池Ｍ２を充電した後において、一定時間
以内に容量不足検出手段Ｍ３が再度容量不足を検出する
と、二次電池Ｍ２が充電不能であると判定する。

〔実施例〕

以下、この発明を男子用小便器の自動水洗装置に具体化
した一実施例を図面に従って説明する。

第２図は男子用小便器の自動水洗装置の正面図、第３図
は男子用小便器の自動水洗装置の側面図である。

小便器１が壁２に固定され、小便器１の上方の壁面に自
動水洗装置３が固定されている。自動水洗装置３の正面
側には使用者が正面に立った状態で使用者の胸の当たり
に相当する高さに赤外線センサ４が配置されている。同
センサ４は投光・受光素子を有し、使用者が小便器１の
前方に立ったことを検出する。尚、自動水洗装置３は露
出型の他にも壁埋込型でもよい。

第４図は自動水洗装置３の水栓部分の平面図であり、第
５図は自動水洗装置３の水栓部分の側面図である。

第４図及び第５図において、水栓殻体５には流入口６と
、流出ロア及びこれらを連通ずる流路８を備える。この
流路８の途中には主弁９と発電機１０とが設けられてい
る。

主弁９はダイヤフラムよりなり、殻体５に設けられた円
筒状の弁座１１に着座可能とされ、かつバネ１２により
着座方向に付勢されている。主弁９の周縁部は殻体５に
螺着されたキャップ１３と殻体５との間に挾持されてい
る。殻体５及びキャップＩ３には、主弁９とキャップＩ
３との間の主室１４を主弁９よりも上流側の流路８ａに
連通ずる通路１５．１６か穿設されている。該主室Ｉ４
は、キャップ１３及び殻体５に穿設された別の通路１７
．１８を介して副室１９に連通され、該副室１９はさら
に別の通路２０を介して主弁９よりも下流側の流路８ｂ
に連通されている。

副室１９内には通路２０の開口面に着座して該通路２０
を閉鎖しうるように可動コア２１が設けられている。可
動コア２１は円柱状のものであり、その前端面は前記通
路２０の開口端面と密着可能であり、後端面は若干の間
隙をおいて固定コア２２と対面している。

該固定コア２２はコイル２３内に固定設定されており、
該コイル２３はヨーク２４、第１リング２５、環状磁石
２６、第２リング２７を介して殻体５に固定されている
。環状磁石２６は板厚方向に着磁されている。コイル２
３、リング２５，２７、環状磁石２６の内孔を貫通する
ように円筒状シリンダ２８か設けられており、その内部
に前記固定コア２２か挿入されると共に、前記可動コア
２１かその軸線方向に移動可能に挿入されている。

可動コア２Ｉと固定コア２２との間には圧縮コイルバネ
２９が介在され、可動コア２１を着座方向で付勢してい
る。

可動コア２１が図示のように閉弁状態にある場合におい
てコイル２３に通電しないときには、環状磁石２６から
の磁束は第２リング２７、可動コア２１．固定コア２２
、ヨーク２４、第１リング２５の順に流れ、環状磁石２
６に戻る。これにより、可動コア２１と固定コア２２と
の間には吸引力が働く。しかし、固定コア２２と可動コ
ア２１との離反距離が大きいので、これらコア２１，２
２同志の吸引力は弱く、バネ２９の付勢力が該磁気吸引
力を上回るようになり、可動コア２１は閉弁状態を持続
する。

図示の閉弁状態においてコイル２３に上記磁束と同方向
の磁束が発生する方向に電流を通電すると（以下、この
電流方向を正方向という）、上記の環状磁石２６による
磁気吸引力が増大し、可動コア２１はバネ２９の付勢力
に打ち勝って固定コア２２に接近する。そして、−度、
可動コア２１が固定コア２２に接近し始めると、これら
コア２１．２２間のギャップが小さくなり、磁束及び磁
気吸引力がますます増大し、可動コア２１は固定コア２
２により接近し、かつ強固に吸引保持された開弁状態と
なる。

この開弁状態になったときにコイル２３への通電を停止
しても、コア２１．２２間のギャップが小さいので、環
状磁石２６の磁束による磁気吸引力だけであっても固定
コア２２が可動コア２１を吸引する力はバネ２９の付勢
力を上回り、可動コア２１は開弁状態を維持する。

この開弁状態にあって前記正方向とは逆方向の電流をコ
イル２３に通電すると、固定コア２２には環状磁石２６
からの磁束と反対方向の磁束か生し、この結果、ハネ２
９の付勢力か磁気吸引力を上回るようになり、可動コア
２１ば固定コア２２から離反し、図示の閉弁状態となる
。

可動コア２１が閉弁し、主弁９か弁座１１に着座した状
態においては、主弁９よりも上流側の流路８ａと主室１
４とか連通し、主室１４と通路２０とは遮断状態にある
。このため、上流側流路８ａ内と主室１４内との水圧が
等しくなり、ハネ１２の付勢力と受圧面積の差分の水圧
による力か働き主弁９か弁座ＩＩに着座した状態が継続
する。

この状態において、コイル２３に正方向の電流を通電す
ることにより可動コア２１が移動すると、通路１７，１
８、副室１９、通路２０か連通し、主室１４内が主弁９
よりも下流側の流路８ｂと連通ずる。そうすると、主室
１４内の水が通路１７゜１８、副室１９、通路２０を通
って下流側流路８ｂに流出し、上流側流路８ａの水圧に
より主弁９が弁座１１から離反し、通水状態となる。こ
の通水状態は、前記の通りコイル２３への通電を停止し
ても継続される。

この通水状態において、コイル２３に逆方向の電流を通
電すると、可動コア２１が閉弁する。そうすると、通路
１５．１６を通って水か徐々に主室１４内に流れ込み、
主弁９か次第に弁座１１に接近し、遂には着座して止水
状態となる。

次に、発電機ｌＯの構成について説明する。

フランシス型の水車３０は、殻体５と該殻体５に螺着さ
れたキャップ３１との間に回転自在に保持されたシャフ
ト３２、該シャフト３２に固設された円形プレート状の
翼設置板３３及び翼設置板３３に設けられた翼３４を備
えている。符号３５゜３６は軸受を示す。該水車３０に
は磁石３７が設けられ、該磁石３７は水車３０の円周方
向にＮ極。

Ｓ極の磁極が交互に着磁されている。この磁石３７の外
周を取り巻くようにコイル３８が設けられている。符号
３９はコイルボビンであり、符号４０はヨークである。

水車３０が回転すると磁石３７からヨーク４０を伝わる
磁束の流れが変化し、この変化を妨げる方向にコイル３
８に電流が流れる。

前記翼３４の外周を取り巻くように渦室４１が設けられ
、主弁９側からの水は該渦室４１から翼３４に向かって
流れ、流出ロアに至る。

次に、回路構成を第６図に用いて説明する。

本実施例においては、電池４２は蓄電可能な二次電池と
してニッケルカドミウム電池を用い、発電機１０の出力
は、ダイオードで構成される全波整流器４３で全波整流
された後、電池４２に入力される。本自動水洗装置の消
費電力は全てこの電池４２からの給電で賠っている。

本実施例において制御部はマイクロコンピュータ（以下
、マイコンという）４４を用いて構成したものであり、
マイコン４４は従来公知のものである。

拡散反射型の赤外線センサ４は投光素子としての赤外発
光ダイオード（以下、赤外ＬＥＤという）４５、受光素
子としてのホトトランジスタ４６を備えている。赤外Ｌ
ＥＤ駆動回路４７は、トランジスタ４８を介して電池４
２の正端子に接続されている。そして、マイコン４４の
出力ポート４９からのＬ信号によってトランジスタ４８
かオンされることにより通電され、赤外ＬＥＤ４５か赤
外線を投光する。

赤外光検出回路５０は、トランジスタ５１を介して電池
４２の正端子に接続されている。そして、マイコン４４
の出力ポート５２からのＬ信号によってトランジスタ５
１がオンされることにより通電され、ホトトランジスタ
４６の受光か可能になる。赤外ＬＥＤ４５から投光され
た赤外線が使用者に当たって拡散反射し、この反射光の
一部をホトトランジスタ４６で受光し、この受光データ
を入力ポート５３からマイコン４４内に取り込むことで
使用者の有無が判定される。

電磁弁駆動部５４は、トライバ回路５５．５６を備えた
従来公知の回路である。ドライバ回路５５．５６はそれ
ぞれトランジスタ５７．５８を介して電池４２の正端子
に接続され、トランジスタ５９．６０を介して接地され
ている。これらドライバ回路５５．５６にはマイコン４
４の出カポ−１−６１，，６２から制御信号か出力され
る。これら出力ポートロ１．６２からの信号によりトラ
ンジスタ５８．５９かオンされると前記コイル２３には
所定時間だけ正方向に電流が通電され、前記可動コア２
１が開弁状態となり給水か開始される。

止水する場合は、出カポ−１−６１，６２からの信号に
よりトランジスタ５７．６０をオンとし、コイル２３に
所定時間だけ逆方向に電流を通電させると、可動コア２
１か閉弁する。尚、第６図中、６３．６４はコイル２３
の通電オフ時の高電圧からトランジスタ５７，５８．５
９．６０を保護するための定電圧ダイオードである。

電池４２には抵抗６５．６６か接続されるとともに、抵
抗６５．６６で分圧される電圧値がマイコン４４の入力
ポードロアに入力され、電池４２の容量不足が検出され
る。警告用の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）６
８は、マイコン４４の出力ポードア０からのＬ信号によ
りトランジスタ７１がオンして警告表示回路６９が通電
されることで発光して警告する。

次に、第７図のタイムチャートを用いて自動水洗装置の
作用を説明する。

マイコン４４は出力ポート４９からデユーティ−比［Ｔ
Ｉ　／　（Ｔｌ　＋Ｔ２　’）ｌのパルス信号を出力し
て赤外ＬＥＤ駆動回路４７を間欠駆動させ、赤外ＬＥＤ
４５から赤外線をパルス投光させる。

マイコン４４は出力ポート５２からＬ信号を出力するこ
とにより赤外光検出回路５ｏを駆動し、ホトトランジス
タ４６が反射光の一部を受光できるようにする。この際
、出力ポート５２の信号を、パルス投光された赤外線の
反射光がホトトランジスタ４６内に存在する可能性のあ
る時間のみ赤外光検出回路５０を駆動するようなパルス
信号にすれば、外乱光による受光をカットすることがで
き、かつ電力の節約にもなる。

マイコン４４は入力ポート５３を介して赤外光検出回路
５０から反射赤外光の受光パルスを入力し、マイコン４
４内のカウンタで受光パルス波をカウントする。マイコ
ン４４はパルス波が連続でかつカウント数が所定値に達
した場合、使用者有りと判定する。こうした遅延を設け
ることで使用者の誤検知を防ぐことかできる。

使用者を検知すると、マイコン４４はＴ３秒間電磁弁（
主弁９）を開弁状態としてＴ３秒間だけ給水（以下、前
洗浄という）を行う。

マイコン４４は使用者検知後も入力ポート５３から受光
パルスを入力し続け、受光パルスが無くなったとき、使
用者が立ち去ったと判定し、１４秒間電磁弁（主弁９）
を開弁状態とし、１４秒間だけ給水（以下、本洗浄とい
う）を行う。尚、ここで、受光パルスがある設定回数だ
け連続して無かったときに使用者が立ち去ったとする遅
延を設ければ、誤検知をさらに防ぐことができる。又、
前洗浄あるいは本洗浄の一方を行わないようにすること
も自由である。

次に、第８図を用いてマイコン４４による二次電池４２
の寿命検出ルーチンを説明する。

前述の人検知による給水制御によると、長時間使用者が
無い場合、人検知センサ部により電力が消費されるのみ
で電池容量か低下してしまう。そこで、電池容量か低下
した場合、使用者の有無に関係なく給水を行い、発電し
て、一定量の充電エネルギーを二次電池４２に充電する
ことが不可決である。

そのために、マイコン４４はステップ１０１で入力ポー
ドロアから抵抗６５．６６とで分圧される電圧値を入力
し、電池４２の電圧か設定値Ｖｌ以下のときには電池４
２の容量か低下したと判断する。そして、容量不足が検
出されると、マイコン４４はステップ１０２で電磁弁（
主弁９）を開け、給水を開始する。

次に、マイコン４４はステップ１０３でＴ５タイマをス
タートさせ、ステップ１０４で所定時間（Ｔ５秒間）が
経過したことを確認しつつ給水を行う。その後、マイコ
ン４４はステップ１０５で電磁弁（主弁９）を閉め止水
する。こうして所定時間Ｔ５の間発電が行われ、一定量
の充電エネルギーが電池４２に充電される。尚、Ｔ５と
いうのは電池４２が満充電になるのに充分な時間である
。

電池４２が寿命のときは、電池４２の内部抵抗か大きく
なり、充電エネルギー全てか電池４２に蓄えられるわけ
ではな（、大部分は内部抵抗で消費されてしまい、充分
な時間Ｔ５で充電したにもかかわらず、電池容量は回復
していない。従って寿命により電池４２が劣化した場合
は、短時間で再度容量不足を検出することとなり、その
結果何度も強制充電を繰り返すこととなり水の浪費にな
る。

そこで、マイコン４４はステップ１０５で止水して強制
充電が終了すると、ステップ１０６でＴ６タイマをスタ
ートさせ、ステップ１０７，１０８で所定時間Ｔ６の間
、電池４２の電圧値を監視し続け、強制充電後、ステッ
プ１０７で時間１６以内に再度容量不足を検出すると、
電ｅ４２の寿命による充放電能力の低下と判断し、ステ
ップ１０９で人検知センサ部の作動を停止し、ステップ
１１０でＬＥＤ６８を発光させて異常表示をする。

このように本実施例においては、マイコン４４（容量不
足検出手段、制御手段及び判定手段）は二次電池４２の
容量不足を検出したときに、発電機ＩＯによる二次電池
４２の充電を行わせ、二次電池４２を充電した後におい
て、一定時間以内に再度容量不足を検出すると、二次電
池４２が充電不能であると判定する。その結果、特に電
圧ドロップ用の負荷を設けることなく、マイコン４４の
ソフト処理のみで二次電池４２の寿命による充放電能力
の低下を検出して、電池交換の時期か容易にわかり、か
つ、無駄な発電を避けることができる。又、時間計測と
電圧監視のみで制御できるので、省電化、省スペース化
が得られる。

又、公共用のようにユーザーと管理者が異なる場合は、
異常表示が長時間必要だが、図示しない低消費電力型の
液晶等による異常表示あるいは機械式の表示にすれば長
時間の異常表示も可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、検出用負荷を設
けることなく二次電池の劣化を容易に検出することがで
きる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は男子用小便器の自動
水洗装置の正面図、第３図は男子用小便器の自動水洗装
置の側面図、第４図は自動水洗装置の水栓部分の平面図
、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、第６図は電気回路図
、第７図はタイムチャート、第８図はフローチャートで
ある。 Ｍｌは発電機、Ｍ２は二次電池、Ｍ３は容量不足検出手
段、Ｍ４は制御手段、Ｍ５は判定手段。 特許出願人　　日本電装　　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転力の付与により発電動作を行う発電機と、前記
   発電機の発電動作により充電される二次電池と、 前記二次電池の容量不足を検出する容量不足検出手段と
   、 前記容量不足検出手段が前記二次電池の容量不足を検出
   したときに、前記発電機による二次電池の充電を行わせ
   る制御手段と、 前記制御手段により二次電池を充電した後において、一
   定時間以内に前記容量不足検出手段が再度容量不足を検
   出すると、前記二次電池が充電不能であると判定する判
   定手段と を備えたことを特徴とする発電機による二次電池の充電
   制御装置。