JPH06116991A - 給水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取付が容易で故障の少ない発電部材と、寿命
の比較的長い電池とを組合わせた給水制御装置の発明。 【構成】 発電部材として熱発電素子２を用い、これと
切替えて使用する電池として一次電池４を設けた。更
に、熱発電素子２の出力電圧を昇圧する電圧変換回路３
と、電源回路を切替えるスイッチング回路３，５と、切
替えを制御する制御部６を設けた。この構成によれば、
制御部６の切替信号により制御部６の電源として電圧変
換回路３又は一次電池４の何れか一方が選択される。発
電素子として可動部のない熱発電素子２を用いたことか
ら取付が容易になり、故障も減らすことができる。又、
切替用電池として一次電池を用いたことから二次電池に
比べ寿命を延ばすこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】熱発電素子及び一次電池を電源と
して備えた給水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公昭６１−５７５１４号公報に水車、
発電機及び二次電池（充電式電池）を用いた自動給水装
置が開示され、実開昭６３−１７６１６８号公報に水車
発電で発電機出力をカウントして止水する自動給水装置
が開示され、実開平２−６５０４６号公報に水車発電で
満充電でない場合のみ充電する水栓制御装置が開示さ
れ、実開平２−６６８７２号公報に水車と蓄電地の組合
わせと一次電池（乾電池）との切替手段を備えた水栓制
御装置が開示され、実開平３−７４１５１号公報に充電
量が足りない場合水を流して充電させる充電切れ防止装
置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水車を用いる
場合はこれを水路に設ける必要があることから、水洗器
等の施工時に同時に取付ける必要があった。又、水車は
可動部で構成されるため機械的な故障が発生し易かっ
た。

【０００４】一方、電池として二次電池を用いる場合は
二次電池の寿命が一般的に約５年乃至７年であることか
ら比較的早く交換しなければならなかった。ところが、
一般に二次電池は交換作業が面倒だった。

【０００５】そこで本発明の目的は、取付場所を比較的
自由に選択でき、故障も比較的少ない発電部材を備え、
且つ、寿命の比較的長い電池を用いた給水制御装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】水洗器の使用を感知する
感知部と、この感知部からの感知信号に基づいて給水部
へ開閉信号を出力する制御部と、この制御部からの開閉
信号により弁を開閉する給水部と、一次電池と、熱発電
素子と、この熱発電素子の出力電圧を電圧変換する電圧
変換回路とを備え、前記一次電池又は前記電圧変換回路
の何れか一方を前記制御部に選択供給するようにした。

【０００７】電圧変換回路を起動又は停止可能に構成
し、前記電圧変換回路が選択されない場合は、前記電圧
変換回路の動作を停止させるようにしてもよい。

【０００８】熱発電素子の片側又は両側を、給水を行う
ことによって温度変化を生じる部分に熱的に結合させて
もよい。

【０００９】給水を行うことによって、制御部に供給す
る電源を一次電池から電圧変換回路に切替えるようにし
てもよい。

【００１０】給水からの時間の経過を計測するタイマ手
段を備え、給水から所定時間経過後に電源を電圧変換回
路から一次電池に切替えるようにしてもよい。

【００１１】熱発電素子出力が所定レベルを超えたかど
うかを判定する判定手段を備え、給水から所定時間経過
後で、且つ、熱発電素子出力が所定レベル以下の場合
に、電源を前記電圧変換回路から一次電池に切替えるよ
うにしてもよい。

【００１２】給水から所定時間経過後に、電源を一次電
池から電圧変換回路に切替えるようにしてもよい。

【００１３】熱発電素子出力が所定レベルを超えた場合
は、電源を一次電池から電圧変換回路に切替え、所定レ
ベル以下の場合は一次電池を用いるようにしてもよい。

【００１４】熱発電素子出力が所定レベルを超えるまで
給水を続けるようにしてもよい。

【００１５】熱発電素子出力が所定レベルを超え、且
つ、水洗器が使用されない状態を感知部が感知した場合
に給水を終了させてもよい。

【００１６】

【作用】制御部の電源として一次電池又は電圧変換回路
の何れか一方を選択供給するようにしたので、電源を必
要に応じて使い分けることができる。

【００１７】電源として電圧変換回路を選択しない場合
は、電圧変換回路の動作を停止させることにより節電で
きる。

【００１８】熱発電素子は給水される水の温度を感知す
ると内部に温度差が生じ発電を開始する。給水の度に発
電されるので水の有効活用が図れる。又、水温を利用し
て発電させるので水溜め部等に設けることができ、水洗
器等の施工後でも追加が可能となる。又、施工場所も比
較的自由に選択でき、素子が比較的小型なことからスペ
ースも少なくて済み、可動部分がないことから故障も減
らすことができる。

【００１９】給水により熱発電素子が発電を開始した後
に電源が一次電池から電圧変換回路に切替えられるので
電圧変換回路で電圧不足を起こすことが少なくなる。

【００２０】給水から所定時間の発電がなされた時点で
電源は一次電池に切替えられる。所定時間以上給水が続
き、熱発電素子の感熱部間の温度差が少なくなった時点
で一次電池に切替えるようにすれば低くなった電圧が制
御部へ供給されるのを防止できる。

【００２１】給水から所定時間の発電がなされ、且つ、
熱発電素子の出力が所定レベル以下の場合に一次電池に
切替えられる。時間と発電レベルの両方を計測して電源
を切替えるので所定レベル以下の判断が比較的簡単にな
る。

【００２２】給水から所定時間経過後に電源が電圧変換
回路に切替えられるので、熱発電素子で十分発電が成さ
れ、電圧変換回路の出力電圧が十分高くなった時点で電
源を制御部に供給できる。

【００２３】熱発電素子の出力レベルが所定レベルを超
えた場合に電源として電圧変換回路が選択され、所定レ
ベル以下の場合は一次電池が選択される。熱発電素子の
発電量が十分でない場合に電源が電圧変換回路に切替え
られて制御部が誤動作するのを防止できる。

【００２４】熱発電素子の出力レベルが所定レベルを超
えるまでは給水を終了させないようにしたので、電圧変
換回路の出力電圧は常に所定レベルを維持できる。

【００２５】熱発電素子の出力レベルが所定レベルを超
え、且つ、水洗器が使用されない場合は給水を終了させ
る。例えば、水洗器の使用が短時間な場合にも発電が実
行され電力が浪費されるのを防止できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る給水制御装置
の第１実施例のブロック構成図である。給水制御装置１
は、熱発電素子２と、この熱発電素子２の出力電圧を変
換する電圧変換回路３と、一次電池４と、この一次電池
４の出力をオン・オフさせるスイッチング回路５と、前
記電圧変換回路３又は一次電池４の何れか一方の電源が
供給される制御部６と、不図示の水洗器が使用されてい
るか否かを感知し感知信号を前記制御部６に入力する感
知部７と、前記制御部６から出力される開閉信号により
弁を開閉する給水部８と、給水を手動で開始又は終了さ
せる給水スイッチ９と、前記電源を手動で切替える電源
切替スイッチ１０とにより構成される。

【００２７】又、前記電圧変換回路３として前記熱発電
素子２の出力電圧を昇圧させる昇圧回路を用い、前記一
次電池４として従来の乾電池を用いた。前記電圧変換回
路３は、昇圧用コイルＬ１と、整流用ダイオードＤ１
と、出力電圧を蓄電するコンデンサＣ１と、断続を繰り
返して行うスイッチング回路１１とを備える。これらの
スイッチング回路５，１１はＦＥＴ等のトランジスタに
よるスイッチング回路で構成した。尚、この回路は従来
のスイッチング回路で構成したのでバイアス用抵抗等の
図示は省略する。

【００２８】前記給水スイッチ９は手動用給水スイッチ
で、このスイッチ９をオンにすると前記制御部６を介し
て給水部８の弁が開となり水洗器に給水される。又、前
記感知部７で水洗器の使用を感知した場合も前記制御部
６を介して給水部８の弁が開となり水洗器に給水され
る。

【００２９】ここで熱発電素子について簡単に説明す
る。本実施例では熱発電素子２として所謂サーモモジュ
ールを用いた。これはＮ型半導体とＰ型半導体の素子対
を並べ、これをサンドイッチ状に上下から銅片等で直列
に接合したもので、例えば、この上面の銅片を加熱し、
下面の銅片から熱を放散させて上下の接合部間に温度差
を与えると、ゼーベック効果によりＰ側端子に正、Ｎ側
端子に負の起電力が発生するというものである。

【００３０】まず、請求項１に係る発明について説明す
る。前記変換回路３と前記一次電池４とが前記制御部６
に対して並列に接続されている。又、これら３，４は前
記制御部６からの制御信号により夫々スイッチング回路
１１，５を介して接続が制御される。即ち、電源として
前記変換回路３又は一次電池４の何れか一方を前記制御
部６に供給することが可能となり、必要に応じて電源を
使い分けることが可能となる。

【００３１】尚、前記スイッチング回路１１は前記制御
部６からの制御信号によりオン・オフが繰り返して行わ
れる（以下、この制御信号をクロック信号という。）。
従って、前記熱発電素子２が発電を開始し、且つ、クロ
ック信号が前記制御部からスイッチング回路１１に入力
された場合は、過渡現象により前記昇圧用コイルＬ１の
両端に高電圧が発生し、この高電圧は前記ダイオードＤ
１で整流された後、前記コンデンサＣ１に蓄電される。
又、前記電圧変換回路３と一次電池４との切替えは前記
電源切替スイッチ１０、又は後述する他の手段により行
われる。

【００３２】次に請求項２に係る発明について説明す
る。前記制御部６から前記クロック信号が前記スイッチ
ング回路１１に入力されると前記電圧変換回路３が駆動
され前記コンデンサＣ１は蓄電される。一方、前記クロ
ック信号が入力されない場合は前記電圧変換回路３は停
止する。従って、前記電圧変換回路３を選択しない場合
は節電できる。又、前記スイッチング回路５がオンの場
合は前記一次電池４が前記制御部６に供給され、オフの
場合は供給されない。

【００３３】次に、請求項３に係る発明について説明す
る。この場合、前記給水部８から給水される水によって
温度変化が発生する部分に前記熱発電素子２の感熱部の
片側又は両側が接するようこの素子２を配設する。例え
ば、水洗器の配管の外側にこの素子２の片面が接するよ
う配設すれば、給水により配管の温度が変化しこの素子
２の感熱部の片面の温度が変化するため温度差により素
子２が発電を開始する。給水の度に発電されるので水の
有効活用が図れる。このように発電素子として熱発電素
子を用いたことから、水車のように水路に設ける必要が
なくなり、水洗器等の施工後に発電素子を追加すること
も可能となる。又、施工場所も比較的自由に選択でき、
素子が比較的小型なことからスペースも少なくて済み、
可動部分がないことから故障も減らすことができる。

【００３４】次に、請求項４の発明について説明する。
図２のフローチャートにおいて、Ｎ１にて前記制御部６
は前記感知部７から感知信号が入力したか否かを調べ
る。入力していない場合はＮ２に進み電源を前記一次電
池（電池）４に切替える。入力した場合はＮ３に進み電
源を前記電圧変換回路３に切替える。この構成によれ
ば、給水が開始され熱発電素子２が発電を開始した後に
電源が前記電圧変換回路３に切替えられるので、前記電
圧変換回路３が電圧不足の状態で前記制御部６に供給さ
れることが少なくなる。

【００３５】次に、請求項５の発明について説明する。
図１に示すように前記制御部６には給水からの時間の経
過を計測するタイマ手段（タイマ）１２が接続される。
このタイマは従来のＩＣ等で構成されたカウンタ回路等
で構成できる。図３のフローチャートにおいて、Ｎ３ま
では請求項４と同様なため説明を省略する。Ｎ４におい
て、前記タイマ手段１２から所定時間経過信号が前記制
御部６に入力されると、Ｎ５に進み電源が電池４に切替
えられる。この構成によれば、熱発電素子２が発電を開
始した時から、発電レベルがピークを超え、温度差があ
る一定のレベルまで下がった時までを所定時間とするこ
とにより、低くなった電源電圧が前記制御部６に供給さ
れるのを防止できる。

【００３６】次に、請求項６の発明について説明する。
図１において前記制御部６には熱発電素子２の出力電圧
が予め設定した判定レベルを超えたか否かを判定する電
圧判定回路１３が接続される。この判定回路１３も前記
タイマ１２と同様に従来のＩＣ等で構成できる。又、電
源として使用可能な最低の電圧を判定レベルとして前記
電圧判定回路内の記憶回路等に記録しておく。図４のフ
ローチャートにおいて、Ｎ４までは請求項５と同様なた
め説明を省略する。Ｎ５において、前記判定回路１３か
ら判定レベル以下になった信号が出力されると、Ｎ６に
進み電源を電池４に切替える。この構成によれば、時間
と発電レベルの両方を計測して電源を切替えるので熱発
電出力レベルが所定レベル以下になった場合に一時電池
に切替えることができる。即ち、この構成によれば所定
レベル以下の判断が比較的簡単になる。

【００３７】次に、請求項７の発明について説明する。
図５のフローチャートにおいて、Ｎ２までは請求項６と
同様なため説明を省略する。Ｎ７において、給水から所
定時間経過した後、Ｎ８に進み前記制御部６は電源を電
圧変換回路３に切替える。所定時間を前記熱発電素子２
の出力が電源として使用可能なレベルまで達するに要す
る時間に設定しておく。この構成によれば前記熱発電素
子２の出力が十分高くなってから電源を電圧変換回路３
に切替えることができる。

【００３８】次に、請求項８の発明について説明する。
図６のフローチャートにおいて、Ｎ２までは請求項７と
同様なため説明を省略する。Ｎ９において、前記素子２
の出力電圧が判定レベルを超えるとＮ１０に進み、電源
を電圧変換回路３に切替える。この構成によれば、前記
熱発電素子２の出力電圧で電源切替時期を決めるように
したので、熱発電素子の発電量が十分でない場合に電源
が電圧変換回路に切替えられて制御部が誤動作するのを
防止できる。

【００３９】次に、請求項９の発明について説明する。
図７のフローチャートにおいて、Ｎ２までは請求項８と
同様なため説明を省略する。Ｎ１１において、給水開始
と略同時に電源を前記電圧変換回路３に切替え、Ｎ１２
に進み前記素子２の出力電圧が判定レベルを超えた場
合、Ｎ１３に進み前記制御部６から前記給水部８に給水
終了信号を出力し給水を終了させる。この構成によれ
ば、熱発電素子の出力レベルが所定レベルを超えるまで
は給水を終了させないようにしたので、電圧変換回路の
出力電圧は常に所定レベルを維持できる。

【００４０】次に、請求項１０の発明について説明す
る。図８のフローチャートにおいて、Ｎ１２までは請求
項９と同様なため説明を省略する。Ｎ１４において、素
子２の出力レベルが所定レベルを超えた場合で、且つ、
前記感知部７で水洗器の使用を感知しない場合はＮ１５
に進み前記制御部６から前記給水部８に給水終了信号を
出力し給水を終了させる。この構成によれば、前記電圧
変換回路３の出力電圧は所定レベルを維持しながら水洗
器の使用を終えた時点で給水を終了させることができ
る。

【００４１】最後に、第２実施例について説明する。図
９は本発明に係る給水制御装置の第２実施例のブロック
構成図である。尚、第１実施例と同様の部分については
同一番号を付し説明は省略する。給水制御装置２０にお
いて、熱発電素子２と一次電池２１の何れか一方がスイ
ッチング回路２２を介して電圧切替回路３と接続され
る。又、このスイッチング回路２２と前記制御部６とは
一本の切替信号線で接続される。即ち、前記制御部６か
らの切替信号が低レベル（Ｌ）の場合はＦＥＴ２１ｂが
オンとなり前記一次電池２１が前記制御部６に接続さ
れ、高レベル（Ｈ）の場合はＦＥＴ２１ａがオンとなり
前記熱発電素子２が接続される。インバータ２１ｃは何
れか一方のＦＥＴ２１ａ又は２１ｂのみをオンにするた
めのものである。この構成によれば、前記熱発電素子２
のみならず一次電池２１の出力電圧も昇圧することが可
能となり、一次電池２１として比較的低い電圧のものも
使用が可能となる。

【００４２】

【発明の効果】電源として電圧変換回路又は一次電池の
何れか一方を制御部に選択供給することが可能となる。
又、発電部材として可動部のない熱発電素子を用いたの
で可動部に基づく故障をなくすことができる。更に、電
池として一次電池を用いたので電池の寿命を延ばすこと
ができる。

【００４３】電圧変換回路を選択しない場合はこの回路
を停止させるようにしたので節電できる。

【００４４】給水の度に熱発電素子が発電されるので水
の有効活用が図れる。又熱発電素子を用いたので、水車
のように水路に設ける必要がなくなり、施工場所も比較
的自由に選択でき、更に水洗器等の施工後に追加するこ
とも可能となる。又、素子が比較的小型なので取付けス
ペースも少なくて済み、可動部分がないことから故障も
減らすことができる。

【００４５】給水を感知して熱発電素子が発電を開始し
た後に電源を切替えるようにしたので、電圧変換回路が
電圧不足の状態で制御部に供給されることが少なくな
る。

【００４６】所定時間以上給水が続き、熱発電素子で感
知する温度差が少なくなった時点で一次電池に切替える
ようにしたので低くなった電源電圧が制御部に供給され
るのを防止できる。

【００４７】時間と発電レベルの両方を計測して電源を
切替えることにより、発電レベルがピークを過ぎて所定
レベルまで下った場合に一時電池に切替えることができ
る。従って、切替え時期の判断が比較的簡単になる。

【００４８】給水から所定時間経過した後、電源を電圧
変換回路に切替えるようにすることにより、熱発電素子
の出力が十分高くなってから電源を電圧変換回路に切替
えることができる。

【００４９】熱発電素子の出力電圧で電源切替時期を決
めるようにすれば、タイマで所定時間を測定して切替え
る場合に比べ判定レベルの精度を向上させることができ
る。

【００５０】熱発電素子の出力電圧が判定レベルを超え
た後に給水を終了させるようにすれば、電圧切替回路か
ら供給される電圧が低いために制御部が誤動作するのを
防止できる。

【００５１】熱発電素子の出力レベルが所定レベルを超
え、且つ、感知部で水洗器の使用が感知されない場合に
のみ給水を終了させることにより、発電が確実に行われ
るので電力が浪費するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給水制御装置の第１実施例のブロ
ック構成図である。

【図２】同請求項４の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】同請求項５の動作を示すフローチャートであ
る。

【図４】同請求項６の動作を示すフローチャートであ
る。

【図５】同請求項７の動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】同請求項８の動作を示すフローチャートであ
る。

【図７】同請求項９の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】同請求項１０の動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】同第２実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１，２０・・・給水制御装置、２・・・熱発電素子、３・・・電
圧変換回路、４，２１・・・一次電池、５，１１，２２・・・
スイッチング回路、６・・・制御部、７・・・感知部、８・・・
給水部、９・・・給水スイッチ、１０・・・電源切替スイッ
チ、１２・・・タイマ手段、１３・・・電圧判定回路。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水洗器の使用を感知する感知部と、この
   感知部からの感知信号に基づいて給水部へ開閉信号を出
   力する制御部と、この制御部からの開閉信号により弁を
   開閉する給水部と、一次電池と、熱発電素子と、この熱
   発電素子の出力電圧を電圧変換する電圧変換回路とを備
   え、前記一次電池又は前記電圧変換回路の何れか一方を
   前記制御部に選択供給することを特徴とする給水制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記電圧変換回路は、その動作を起動又
   は停止可能に構成され、前記電圧変換回路が選択されな
   い場合は、前記電圧変換回路の動作を停止させることを
   特徴とする請求項１記載の給水制御装置。
3. 【請求項３】 前記熱発電素子の片側又は両側を、給水
   を行うことによって温度変化を生じる部分に熱的に結合
   させたことを特徴とする請求項１記載の給水制御装置。
4. 【請求項４】 給水を行うことによって、前記制御部に
   供給する電源を前記一次電池から前記電圧変換回路に切
   替えることを特徴とする請求項３記載の給水制御装置。
5. 【請求項５】 給水からの時間の経過を計測するタイマ
   手段を備え、給水から所定時間経過後に、電源を電圧変
   換回路から一次電池に切替えることを特徴とする請求項
   ４記載の給水制御装置。
6. 【請求項６】 給水からの時間の経過を計測するタイマ
   手段と、熱発電素子出力が所定レベルを超えたかどうか
   を判定する判定手段とを備え、給水から所定時間経過後
   で、且つ、前記熱発電素子出力が所定レベル以下の場合
   に、電源を電圧変換回路から一次電池に切替えることを
   特徴とする請求項４記載の給水制御装置。
7. 【請求項７】 給水からの時間の経過を計測するタイマ
   手段を備え、給水から所定時間経過後に電源を一次電池
   から電圧変換回路に切替えることを特徴とする請求項４
   記載の給水制御装置。
8. 【請求項８】 熱発電素子出力が所定レベルを超えたか
   どうかを判定する判定手段を備え、前記熱発電素子出力
   が所定レベルを超えた場合は、電源として電圧変換回路
   を選択し、所定レベル以下の場合は一次電池を選択する
   ことを特徴とする請求項３記載の給水制御装置。
9. 【請求項９】 熱発電素子出力が所定レベルを超えたか
   どうかを判定する判定手段を備え、前記熱発電素子出力
   が所定レベルを超えるまで給水を続けることを特徴とす
   る請求項３記載の給水制御装置。
10. 【請求項１０】 熱発電素子出力が所定レベルを超えた
    かどうかを判定する判定手段を備え、前記熱発電素子出
    力が所定レベルを超え、且つ、水洗器が使用されない状
    態を感知部が感知した場合に給水を終了させることを特
    徴とする請求項３記載の給水制御装置。