JPS61286682A - 水道用給水制御システム - 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） 本発明は特に給水量を自動制御できる水道用蛇口に用い
て好適な水道用給水制御システムに関する。

（従来の技術） 従来、水道用蛇口の開閉栓は専らコックを手で回す等し
て行う機械的手段を用いているのが実情である。

しかし、このような人為的操作によるものはその操作が
ひじょうに煩わしいだけでなく、給水、止水に時間がか
かり節水しにくいとともに衛生上も好ましいものではな
い。

そこで、近時開閉栓を電磁弁を利用して構成したものも
提案されるに至っている。このような電磁弁式開閉栓は
電灯線からの電源を利用してソレノイドコイルを励磁し
、これによりダイヤフラム弁を駆動するもので電気的ス
イッチを０Ｎ−ＯＰＦするのみで給水・止水することが
できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の電磁弁式開閉栓は次のような問題がある
。

第一に既設の水道用蛇口に直接組付けて一体化したもの
であるため、一般的な人為的に操作する形式との切換が
できず、しかも複数の水道用蛇口に設置する場合にはそ
の個数に応じてそれぞれ取付ける必要があり、経済性に
欠ける。

第二に、単に給水・止水を行う機能を備えるのみであり
、発展性にも欠ける。したがって、例えば自動計量やこ
れに基づく自動給水・止水等はできないのが実情であり
、使い勝手はひじように狭いものでしかない。

そこで、本発明は以上の問題点を一掃し、経済性、汎用
性及び発展性に優れた水道用給水制御システムを提供せ
んとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は特にマイクロコンピュータ等の処理装置を利用
した水道用給水制御システムに係り、その特徴とすると
ころは第１図に示すように、内部に水路Ｗを有し、水道
の蛇口ノズルに着脱可能な蛇口ボディ部２と、この水路
Ｗを開閉する電磁給水弁部３と、この水路Ｗにおける水
の流量を検出するセンサ部４と、このセンサ部４からの
検出情報に基づいて上記電磁給水弁部２を制御する制御
部５　（第３図）を備えて構成した点にある。

（作用） 次に、本発明の作用について説明する。

先ず、電磁給水弁部３を励磁して給水状態にすれば水路
Ｗ中を水が流れ、この流量は給水開始時点からセンサ部
４によって検出される。センサ部４からの検出情報は制
御部５に付与され、当該検出情報に基づく実際の給水量
（検出データ）を計量する。一方、検出データは予め設
定記憶した比較データと比較処理され、例えば両者が一
致した時点で上記給水弁部３を無励磁にする。つまり、
給水を行った場合、設定した所望の給水量に達すると自
動的に止水状態となる。

（実施例） 以下には本発明に係る好適な実施例を図面に基づき詳述
する。

先ず、全体の構成について第１図〜第４図を参照して説
明する。第１図は電磁給水弁ユニット及びセンサユニッ
トを備えた蛇口ボディユニットの縦断側面図、第２図は
センサユニットを示す第１図ｔ−Ｉ線断面図、第３図は
コントローラ及び蛇口ボディユニットの正面図、第４図
は蛇口ボディユニットの側面図である。

先ず、第１図を参照して蛇口ボディユニットの構成につ
いて説明する。

符号１０で示す蛇口ボディユニットにおいて、１２はい
わゆるパイロット方式の電磁給水弁ユニット（以下弁ユ
ニットと略記する・）であり、蛇口ボディ１１の背部に
付設する。また、１３はセンサユニットで上記弁ユニッ
ト１２より下流の水路Ｗ中に配設する。

蛇口ボディ１１の構成はボディ本体１１ａを備え、この
本体１１ａの最上部に給水口８と最下部に放水口（ノズ
ル）９を有する。この給７に口８は弁ユニット１２の弁
体部１２ａが臨む給水室Ｔに連通し、この給水室Ｔの内
側には筒状弁座部１４の先端を弁体部１２ａに対向させ
て設ける。この弁座部１４の内部には略水平方向への中
間水路１−５を形成し、当該中間水路１５は水車室Ｒを
介して放水口９に連通ずる。

一方、ボディ本体１１ａの上部外周には螺子部１８を形
成し、この螺子部１８に装着するナツト１９によてフラ
ンジ２０を取付ける。また、フランジ２０には周方向複
数位置から内方向へ固定用ねじ２１・・・を螺合し、こ
れによりフランジ２０内に挿入した既設の水道用性ロノ
ズルＮ等を締付固定する。

この際、既設蛇口ノズルＮの先端はゴムパツキン２３に
圧入し、ナツト１９を回転して締付けるとともに、パツ
キン２３をボディ本体１１ａの上端に圧接して、水路の
シーリングを行う。なお、２４は給水口８に付設したご
みを除くフィルター、２５は外カバーである。

なお、このような蛇口ボディ１０の利用によって既設蛇
口における給水・止水の制御を行うことができるが、流
量の調整については既設蛇口のコックを回す等して予め
所望の流量に調整しておけばよい。また、流量を調節す
る手段は必要によりボディ本体１１ａ内に別途付設する
こともできる。

次に、弁ユニット１２の構成について説明する。

弁ユニット１２は弁体部１２ａと、この弁体１２ａを駆
動するソレノイド部３０からなる。

弁体部１２ａは前記給水室Ｔを区画するゴム製のダイヤ
フラム３１とこのダイヤフラム３１の後面に重ねた合成
樹脂製のダイヤフラム板３２からなる。ダイヤフラム３
１はその周縁部３１ａがアーマチアガイド５５の背圧室
形成部３８によってボディ本体１１ａへ挟着せしめられ
る。

ダイヤフラム板３２は中央に設けた弁座軸部３３と他の
面内に設けた連通軸部３４をダイヤフラム３１に貫通係
止せしめて一体化する。

弁座軸部３３には吐出孔３５を、また連通軸部３４には
連通孔３６を形成する。

一方、アーマチアガイド５５は筒状のガイド部３７とこ
のガイド部３７の前縁からラジアル方向へ設けた前記背
圧室形成部３８からなる。これによりアーマチアガイド
５５、特に当該背圧室形成部３８と弁体部１２ａによっ
て囲まれた背圧室Ｓを形成する。アーマチアガイド５５
は鉄板リング状ノ前ヨーク部３９によって挾持され、こ
の前ヨーク部３９はねじ等によってボディ本体１１ａに
固定される。

また、ガイド部３７の外周部にはソレノイドコイル５６
を巻装したボビン４ｏを嵌め入れ、さらに後端面部を有
する筒状の後ヨーク部４１で囲む。

後ヨーク部４１の前端は前記前ヨーク部３９と一体的に
連続形成する。なお、ボビン４ｏの後端面から後内周面
に至る部分には円筒部とリング部を一体化してなる後補
助極４３を、また、前ヨーク部３９の前端面からボビン
４０の前内周面に至る部分には同じく円筒部とリング部
を一体化してなる前補助極４４が介在し、磁気回路の一
部とアーマチアガイド５５の端部の補強を兼ねる。

他方、アーマチアガイド５５の内部にはこのガイド５５
の内径と略同じ外径を有するステンレス（磁性体）製で
形成した棒状の固定コア５７を嵌入する。固定コア５７
の後端部は小径の筒軸部５７ａとして一体形成するとと
もに、外周面には周方向に沿った凹溝４５を形成し、こ
れにＯリング４６を嵌入してシーリングする。これによ
り固定コア５７とアーマチアガイド５５の水密性は十分
となる。一方、ガイド５５の後端面部５５ａは前記筒軸
部５７ａと略同径の孔部５８を形成し、さらに後ヨーク
部４１にも孔部４７を形成する。よって前記筒軸部５７
ａはアーマチアガイド５５の内部から各孔部５８．４７
を通して外部へ突出させ、後ヨーク部４１の後面に押広
げてかしめれば、ヨーク５９、アーマチアガイド５５、
固定コア５７は一体化する。

また、アーマチアガイド５５における固定コア５７の前
方にはアーマチア６ｏを挿入する。このアーマチア６０
はアーマチアガイド５５の内径より若干小径としたステ
ンレス（磁性体）製棒状に形成し、これによりアーマチ
アガイド５５内に摺動自在となる。アーマチア６ｏの前
端にはがしめることにより樹脂シート４８を埋設し、こ
のシート４８の前面は露出させることによりダイヤフラ
ム板３２の吐出孔３５を開閉する弁として作用する。

一方、アーマチア６０の後端面と固定コア５７の前端面
ば夫々吸着時における対接面６０ａと５７ａになるが固
定コア５７の対接面５７ａは凹状、他方アーマチア６０
の対接面６０ａは凸状のテーパ面を夫々形成し吸着時に
相嵌合する。これにより吸着面積の実質的拡大を図るこ
とができる。また、各対接面５７ａ、６０ａの中央には
凹部４９．５゜を形成し、各凹部４９．５０間には付勢
手段であるコイルスプリング５１を縮装する。

以上の構成からなるソレノイド部３ｏはカバー５２によ
り覆われている。

次に、弁ユニット１２の動作について説明する。

先ず、ソレノイドコイル５６を無励磁のときはスプリン
グ５１の付勢力によってアーマチア６０及び弁体部１２
ａは前方へ変位し、ダイヤフラム３１は筒状弁座部１４
に圧接している。また、給水口８に供給される水は給水
室Ｔに満ちるとともに、挿通孔３６を通って背圧室Ｓ内
にも満ち、以て背圧室Ｓと給水室Ｔ内の圧力は等しくな
る。この結果、背圧はダイヤフラム板３２にかかり、ダ
イヤフラム３１を筒状弁座部１４に圧接して止水状態と
なる。

他方、ソレノイドコイル５６に例えば４■のバッテリ（
又は電池）から通電して励磁すれば前ヨーク部３９→前
補助極４４−アーマチア６〇−固定コア５７−後ヨーク
部４１　（後補助極４３）−前ヨーク部３９の経路で磁
気回路が構成される。

なお、固定コア５７と後ヨーク部４１は予め磁気的に完
全に接続しである。一方、ソレノイドコイル５６の内部
では固定コア５７とアーマチア６０の各対接面が磁極と
なりギャップＧを介して対峙し、よって、励磁時には強
力な吸引力が側対接面５７ａ、６０ａ間に作用し、アー
マチア６０は固定コア５７に吸着する。これによりアー
マチア６０の位置はダイヤフラム板３２の吐出孔３５を
開き、背圧室Ｔの水は吐出孔３５から中間水路１５へ吐
出する。この結果背圧室Ｔの水圧は給水室Ｔの水圧より
も低下し、給水室Ｔの水圧によって弁体部１２ａは後方
へ変位し、給水室Ｔから中間水路１５へ水が流れ出る。

つまり給水伏態となる。

なお、本実施例では固定コア５７と後ヨーク部４１はア
ーマチアガイド５５を貫通して結合一体化する。したが
って、従来水密性を必要とするためにアーマチアガイド
５５には孔部等は一切形成できなかったが本構成によっ
て高水密性も十分維持できる。

また、弁ユニット１２をこのような構造にすることによ
り、固定コアによる軸方向への強力な吸引力を得る。し
たがって、バッテリ又は電池によっても十分な給水弁の
駆動を行うことができ、省電力化（実施例の構造は吸引
時に３．６Ｗ／ｈ、保持力０．２Ｗ／ｈ程度である）、
さらには小型コンパクト化を図ることができるとともに
停電時にも使用可能となる。そして、従来困難とされて
いた庭等をはじめ、あらゆる場所における水道用蛇口へ
の取付は取外しがきわめて容易にできる。

また、蛇口ボディ１１の前面には給水スイッチ７０及び
止水スイッチ７１を配設する。各スイッチはいずれも僅
かな押圧力でＯＮするタッチスイッチである。

次に、センサユニット１３の構成について説明する。同
ユニット１３は第２図に示すように水車室Ｒに配設した
回動自在の水車８０と、この水車８０と一体的に回転す
る多極マグネットロータ８１と、このマグネットロータ
８１に対向して配設したホール素子８２からなる。水車
８０とマグネットローラ８１は支軸８３に同軸支持され
、この支軸８３は水車室Ｒの側壁に支持される。これに
より水は中間水路１５から水車室Ｒを通り放水口９に流
れ、水車８０を回転させる。そして、水車８０は水流の
速度に略比例して回転し、これによって一体回転するマ
グネットロータ８１はホール素子８２に起電力を誘起せ
しめ、当該ホール素子８２の出力側にはロータ８１の回
転速度、つまり水の流速に略比例した周波数のパルス信
号を得る。このように構成することにより、水圧変動及
び給水時間に影響されずに正確な給水量を計測できる。

次に、蛇口ボディユニット１０に接続するコントローラ
の構成について説明する。図中符号９０で示すコントロ
ーラはコンピュータ機能を備え、蛇口ボディユニット１
０との接続はコード９１を介して行われる。このコント
ローラ９０は給水及び止水スイッチ７０及び７１、それ
にホール素子８２の出力を入力データとするとともに、
駆動制御信号を弁ユニット１２に与えて給水又は止水モ
ードに切換制御する。

コントローラ９０は４■バツテリ又は電池を利用した電
源を内蔵する。なお、必要によりＡＣ／ＤＣアダプタも
利用して商用電源も使用できる。コントローラ９０は前
面パネル９２にキーボード９３、ＬＣＤディスプレイ９
４及び状態等表示用ＬＥＤ９５を備え、また内部にはＣ
ＰＵ　、　ＲＯＭ　、ＲＡＭ等を用いて各種処理の実行
やデータ記憶を行うマイクロコンピュータ（ハードウェ
ア）を内蔵し、さらに各種制御プログラム、時計機能等
のソフトウェアがメモリに記憶されている。

次に、第５図及び第６図を参照して具体的な制御例につ
いて説明する。第５図は自動給水量制御の制御例を示す
フローチャート図、第６図はコントローラにおけるタイ
マによる給水制御例を示すフローチャート図である。

先ず、第５図を参照してタッチスイッチによる給水制御
及び流量計測による自動給水量制御について説明する。

〔タッチスイッチによる給水制御〕

タッチスイッチをマニュアルで操作することにより給水
・止水を行うことができる。つまり前記給水スイッチ７
０をＯＮすることにより給水するとともに、前記止水ス
イッチ７１をＯＮすることにより止水することができる
。以上の手順はステップ１００、ステップ１１０〜ステ
ツプ１１３に示す。

なお、ステップ１１３は誤動作防止用のインターバルタ
イマでインターバル時間は２５ｍ５ｅｃである。

、〔流量計測による給水量制御〕 この給水量制御は予め設定した、例えばＸｌの給水量を
センサユニット１３によって計測し、当該給水量を供給
した後、自動的に止水するようにしたもので、例えばス
プリンクラ−やお風呂に給水する場合に利用できる。

なお、この給水量はデータＸとしてメモリに記憶セット
することができ、後述するタイマ機能と併せて任意の時
刻に当該給水量を供給できる。

以下に、第５図に基づ（具体的手順を述べる。

（ステップｉｏｏ＞　　・・・給水スイッチ７０はＯＦ
Ｆである。

（ステップ１２０）・・・メモリｎには予め所定の給水
量であるデータＸがセントされている。なお１．二のデ
ータＸは実測により設定した任意のデータでもよいし、
任意に数値入力したデータでもよい。

（ステップ１２１）・・・メモリｎのデータＸを比較デ
ータとしてセットする。

（ステップ１２２）・・・これにより弁ユニット１２は
開となる。

（ステップ１２３）・・・給水状態へ移行し、水車８０
が回転することによりホール素子８２には流量に比例し
た検出信号が出力する。また、この検出信号により割込
み許可となる。

「割込み」 （ステップ１４０）・・・検出信号（パルス信号）のパ
ルス数をカウントアツプする。

（ステップ１４１）・・・カウント数はＬＣＤディスプ
レイ９４に表示される。

（ステップ１４２．１４３）　　・・・実際の給水量に
基づくカウント数つまり検出データと、前記比較データ
（データＸ）を比較し、両者が一致したとき弁ユニット
１２は閉じ、止水する。

（ステップ１４４）・・・停止フラグをセットし、割込
みは禁止される。

（ステップ１２４，１２５，１２６，１２７）　　・・
・割込み処理中であっても止水スイッチ７１をＯＮする
と弁ユニット１２は閉じ、ホール素子８２の出力信号の
割込みを禁止する。なお、止水スイッチ７１がＯＮされ
なくても上記停止フラグのセットにより割込みは禁止さ
れる。

（ステップ１２８）・・・停止フラグがない場合には２
５ｍ５ｅｃのインターバルタイマで止水スイッチ７１が
ＯＮされたかどうか監視している。

（ステップ１２９，１３０，１３１）　　・・・上記割
込みの禁止によってカウンタ等はクリアーし、またＬＣ
Ｄディスプレイ９４の表示も時刻等の通常表示へ変更す
る。そして、２５ｍ５ｅｃのインターバルタイマを介し
て初期化される。

〔タイマによる給水制御〕

コントローラ９０を操作することによりタイマによる給
水制御を行うことができ、例えば毎日一定時刻に、例え
ば前記において計量してデータセットした一定量だけ給
水させることができる。この一定量は前述のようにセン
サユニット１３による流量（例えばＸｒ等）計測によっ
ても設定できるし、また指定時間（例えば２０分間等）
によっても設定できる。

なお、第６図はコントローラ９０におけるタイマによる
給水制御の場合の各種機能を示し、以下に概要を述べる
。

（ステップ１５０，１５１）　　・・・　ＴＭＲキーと
他のキーの組合せによりタイマ時間開始時刻をセットす
るとともに、当該時刻において供給する給水量のデータ
をセットする。

以上のセットにより毎日一定時刻に一定量だけ給水し、
止水する。

（ステップ１５２，１５３）　　・・・　ＴＩＭキーと
他のキーの組合せによって目的の時刻に給水する場合の
給水量（給水時間）の時間計測及びそのデータセットを
行う。

（ステップ１５４．１５５）　　・・・メモリｎにセッ
ト（記憶）されているデータを表示する。

（ステップ１５６，１５７）　　・・・メモリｎにセッ
トされている流量計測データによる給水を行う。

つまり、ステップ１５１における一定量の指定を流量（
センサユニット）で行うことができる。

（ステップ１５８〜１６１）・・・メモリｎにセットさ
れているデータの変更、現時刻の表示変更を行う。

（ステップ１６２，１６３）　　・・・メモリｎにセッ
トされている時間データによる給水を行う。つまりステ
ップ１５１における一定量の指定を時間で行うことがで
きる。

その他各キーの組合せ操作により隔日指定や給水させる
回数等を指定できる。また、給水時における残り給水時
間の表示機能等も備えている。

以上、実施例を挙げて説明したが、本発明はこのような
実施例に限定されるものではない。

例えばセンサユニットは水車と、この回転を検出する手
段を利用したが、その他管内圧力を検出する手段など任
意の流量センサを利用できる。また、制御例は実施例に
限らず任意のプログラムに従った制御を行わしめること
ができる。さらにまた、制御部はマイクロコンピュータ
をはじめ他の同機能をもつ電気的回路の組合せであって
もよい。

その他、細部の構成、形状、配列、制御手順において本
発明の精神を逸脱しない範囲で任意に変更実施できる。

なお、本発明は給水のみではな（他の任意の流体物にお
ける給液制御も行うことができる。

（発明の効果） このように、本発明に係る水道用給水制御システムは、
内部に水路を有し水道の蛇口ノズルに着脱自在の蛇口ボ
ディ部と、当該水路を開閉する電磁給水弁部と、当該水
路における水の流量を検出するセンサ部と、このセンサ
部からの検出情報に基づいて上記電磁給水弁部を制御す
る制御部とを備えてなるため次の如き著効を得る。

■既設の水道用蛇口に着脱自在で、しかも取付け、取外
しに際し配管等専門業者に依頼しなくてもきわめて簡単
に設置できる。また、あらゆる水道用蛇口へ必要に応じ
て着脱でき、汎用性、経済性に優れる。

■給水量制御をきわめて容易且つ確実に行うことができ
る。特に給水量は流量を計測して行うため水圧や給水時
間に影響されず正確な計測を行うことができる。また、
流量検出は電気信号として取り出すため、タイマ等と組
合せて容易に予約給水ができ、利便性及び発展性に優れ
、使い勝手が飛曜的に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁給水弁ユニット及びセンサユニットを備え
た蛇口ボディユニットの縦断側面図、第２図はセンサユ
ニットを示す第１図中Ｉ−Ｉ線断面図、第３図はコント
ローラ及び蛇口ボディユニットの正面図、第４図は蛇口
ボディユニットの側面図、第５図は自動給水量制御の制
御例を示すフローチャート図、第６図はコントローラに
おけるタイマによる給水制御例を示すフローチャート図
。 尚図面中、２・・・蛇口ボディ部、 ３・・・電磁給水弁部、　４・・・センサ部、５・・・
制御部、　Ｗ・・・水路。 図　　　　　　　　　　　　　面 線図　　　　　　　面 図面 第　　５　　図 （Ａ）　　（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の各部を備えてなる水道用給水制御システム。 （ａ）内部に水路を有し、水道の蛇口ノズルに着脱可能
   な蛇口ボディ部、 （ｂ）前記水路を開閉する電磁給水弁部、 （ｃ）前記水路における水の流量を検出するセンサ部、 （ｄ）前記センサ部からの検出情報に基づいて前記電磁
   給水弁部を制御する制御部、 ２、前記制御部は前記センサ部からの検出情報に基づく
   給水量（検出データ）と、予め設定した任意の給水量（
   比較データ）を比較することによって少なくとも前記水
   路を閉じるタイミングを制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の水道用給水制御システム。 ３、前記比較データは予め実際に計量した給水量を記憶
   したデータであることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の水道用給水制御システム。 ４、前記制御部には電磁給水弁部を制御する時刻及び（
   又は）時間を指定するタイマを備えることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の水道用給水制御システム。