(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の積算流量が設定流量に達したところで給水停止する定量止水装置であって、
予め電力を蓄えてある電源によらないで開弁作動するとともに電力供給によって閉弁作動する電気駆動弁と、前記水路の水流で水車を回転させて発電する発電機とを該水路上に設けるとともに、該発電機からの電力供給により作動して前記電気駆動弁を電気的に制御し、該電気駆動弁の開弁後において前記水路の積算流量が前記設定流量に達したところで該電気駆動弁を閉弁作動させるコントローラを設け、且つ該コントローラにおいて該コントローラ起動時の前記発電機の作動状態に基づいて該コントローラ起動までの前記水路の積算流量を算出し、前記電気駆動弁の閉弁時期を決定するようになしたことを特徴とする定量止水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は水路の積算流量が設定流量に達したところで給水停止する定量止水装置に関し、詳しくは水路の水流により発電機で発生した電力に基づいて電気駆動弁を閉弁させることにより給水停止を行う定量止水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、各種の給水装置において一定量の給水を行ったところで自動的に給水を停止する定量止水装置が用いられている。
例えば浴室の洗い場の水栓等において、押ボタンの操作により吐水（給水）を開始し、そして風呂桶一杯分の吐水を行ったところで自動的に吐水停止するといったことが行われている。
【０００３】
或いはまた浴槽に給水を行うに際し、浴槽水が一定量溜まったところで、即ち浴槽に一定量の給水を行ったところで自動的に給水停止するといったことが行われている。
更にはまた便器に洗浄水を給水して便器洗浄を行うフラッシュバルブ（便器の洗浄装置）においては、ボタン操作により給水開始すると一定量の給水を行って、その後自動的に給水停止するようになっている。
【０００４】
しかしながらこの種給水装置において従来用いられている定量止水装置は、給水量を機械的に計量するとともに給水量が一定量に達したとき機械的に弁を閉弁するものとなっており、構造が複雑であって嵩高くなり、また構造が複雑であるために壊れ易くまたコストも高いといった問題があった。
【０００５】
一方この種の定量止水装置として、センサによる人体感知に基づいて水路上に設けた電気駆動弁を開弁させて給水開始させ、その後流量センサによる流量検知を行って、水路の積算流量が設定流量に達したところでコントローラによる制御の下に電気駆動弁を閉弁させて給水停止（止水）するようになした定量止水装置も用いられている。
【０００６】
この定量止水装置の場合、電気的に流量検知及び弁の開弁及び閉弁を行うものであることから装置の構造をコンパクト化することができ、更にまた流量検知を正確に行い得て給水開始から停止までの給水流量を精度高く制御することが可能である。
【０００７】
しかしながらこの定量止水装置の場合、センサ及びコントローラを常時働かせるため、更にはまた電気駆動弁を開弁及び閉弁作動させるための電源が必要である。
而してその電源として商用電源を用いた場合、電源と定量止水装置との接続のための電気配線工事が必要となって、定量止水装置を設置するための工事が大掛りとなってしまい、ひいては定量止水装置の設置コストが高いものとなってしまう。
更にまた電源として商用電源を用いた場合、停電時には定量止水装置が作動不能となってしまう。
【０００８】
一方電源として乾電池等の電源を用いた場合、予め蓄えておくことのできる電力量に限りがあり、常時その電力を用いてセンサによる人体感知（センシング）を行っているとその間に電力を多く消費してしまい、更にまた電気駆動弁を開弁作動させるときに一時的に多くの電力を消費するため電池切れを起し易い問題がある。
そしてこの種定量止水装置にあっては電池切れを起してしまうと装置が作動不能に陥ってしまう。
【０００９】
この場合、例えば水路上に水流で回転する水車を備えた発電機を設けておくといったことが考えられる。
このようにしておけば水流を利用して発電機にて発電を行わせ、その電力を用いて電気駆動弁を閉弁作動させることが可能となる。
更にはまたその発電機からの電力供給によってコントローラを作動させることができる。
【００１０】
しかしながらこの場合電気駆動弁の開弁前、即ち給水開始前においては水路に水流が生じていないため発電機による発電を行い得ず、従って電気駆動弁に対して開弁作動のための電力供給を行うことができないとともに、コントローラを作動させるための電力供給を行うこともできない。
【００１１】
そこで本発明者等は、予め電力を蓄えてある電源によらないで開弁作動するとともに、電力供給によって閉弁作動する電気駆動弁と、水路の水流で水車を回転させて発電する発電機とを水路上に設けて成る定量止水装置を案出した。
【００１２】
この定量止水装置によれば、発電機からの電力供給の無い状態でも支障なく電気駆動弁を開弁作動させて給水開始でき、そしてその後は発生した水流により発電機にて発電を行わせて、電気駆動弁の閉弁作動のための電力供給及びコントローラの作動のための電力供給を行うことが可能となる。
【００１３】
しかしながらこの定量止水装置の場合次のような問題が生ずる。
即ちコントローラは供給電圧が一定の起動電圧に達したところで初めて本来の正常な制御動作を行うことから、それまでに水路を流れた水の流量、つまり給水開始からコントローラが起動するまでに流れた水の流量が把握できず、結果としてその分給水開始から給水停止までの水路の積算流量が不正確となってしまう問題を生ずる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の定量止水装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、水路の積算流量が設定流量に達したところで給水停止する定量止水装置であって、予め電力を蓄えてある電源によらないで開弁作動するとともに電力供給によって閉弁作動する電気駆動弁と、前記水路の水流で水車を回転させて発電する発電機とを該水路上に設けるとともに、該発電機からの電力供給により作動して前記電気駆動弁を電気的に制御し、該電気駆動弁の開弁後において前記水路の積算流量が前記設定流量に達したところで該電気駆動弁を閉弁作動させるコントローラを設け、且つ該コントローラにおいて該コントローラ起動時の前記発電機の作動状態に基づいて該コントローラ起動までの前記水路の積算流量を算出し、前記電気駆動弁の閉弁時期を決定するようになしたことを特徴とする。
【００１５】
【作用及び発明の効果】
上記のように本発明は、予め電力を蓄えてある電源によらないで開弁作動する電気駆動弁と、発電機と、発電機からの電力供給によって作動するコントローラとを設け、そしてそのコントローラにおいて、その起動時の発電機の作動状態に基づいてコントローラの起動までの水路の積算流量を算出させ、電気駆動弁の閉弁時期つまり止水時期を決定するようになしたものである。
【００１６】
ここで発電機の作動状態とは、例えばコントローラ起動時における発電機の発生電圧、或いはそのときの水車の回転数ないしはその水車の回転に基づく発生パルス数（何れも単位時間当りの）、若しくはそれらの単位時間当りの変化量、或いはまたコントローラ起動時の電圧から飽和電圧に到達するまでの時間等、水路の水流量の多少によって変動する発電機の作動状態を意味する。
【００１７】
例えば水路の給水圧が高く、水流の勢いが強いときにはコントローラ起動時における発電機の発生電圧も大となり、或いはまた発生パルス数も多くなる。若しくはそれら変化量も大となる。
またコントローラ起動時における電圧から飽和電圧に到達するまでの時間も短くなる。
【００１８】
従ってこれらに基づいてコントローラ起動時における水路の水流量の多少ないし給水圧の大小を検出することができる。
従って給水開始からコントローラ起動時までに水路を流れた水の積算流量を算出することができる。
そこで給水開始からコントローラ起動時までの水路の積算流量を補正量として、これにその後に流れた水の積算流量に加えることで、最終的な止水時期を正確に決定することが可能となる。
即ち本発明によれば、給水開始から給水停止までの水路の積算流量を正確に制御できるようになる。
【００１９】
尚コントローラ起動後における水路の積算流量の計量、即ち止水時期の決定は、コントローラに備えたタイマによって行うこともできるし、或いはまた水路の水流量に応じて回転数を変化させる水車の総回転数ないしはその水車の回転によって発生する総パルス数をカウントすることにより、或いはまた発電機で発生した電力をコンデンサに充電してその充電電圧が一定電圧値に到達したことをもって決定することができる。
或いはまたその他の手段によって水路の積算流量，止水時期を決定することができる。
【００２０】
かかる本発明によれば、水流にて発電する発電機からの電力供給によってコントローラを作動させるようになした場合においても、給水開始から給水停止までの水路の積算流量を正確に制御することが可能となる。
また本発明によれば無電源で定量止水装置を構成することができる。
【００２１】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において１０は定量止水装置で、１２は水路であり、先端に給水口１４が形成されている。
水路１２上には電気駆動弁としての電磁弁１６と、発電機１８とが設けてある。
発電機１８は水流にて回転する水車２０を有しており、その水車２０の回転に基づいて発電を行う。
【００２２】
この例において、電磁弁１６は発電機１８で発生した電力の供給を受けて閉弁作動する。
詳しくは、給水口１４から給水開始した後、水路１２の積算流量が設定流量となったところで、コントローラによる電気的な制御の下に閉弁作動する。
具体的には、コントローラ２４から弁駆動部２６に閉弁信号が送られることによって電磁弁１６が閉弁作動する。ここでコントローラ２４はマイクロコンピュータを主要素として構成されている。
【００２３】
但しこの例の電磁弁１６は、開弁時においては電力供給によらないで人の力により強制的に開弁作動するものとなしてある。
詳しくは、この電磁弁１６には手動操作部４２が設けてあって、その手動操作部４２に対し人の力が加えられることで電磁弁１６が非電気的に開弁作動する。
【００２４】
図２にその電磁弁１６の具体的構成例が示してある。
この例において電磁弁１６は開弁後において開弁状態を、また閉弁後において閉弁状態を、電力供給の無い状態でそれぞれ状態保持するラッチ式の弁である。同図において２７はダイヤフラム式の主弁体であって、この主弁体２７が弁座２８に着座することで水路１２が遮断される。即ち上流側水路１２ａと下流側水路１２ｂとが非連通状態となる。
【００２５】
主弁体２７の背面側（図中上面側）には背圧室３０が形成されており、通常は主弁体２７はこの背圧室３０内部の圧力によって弁座２８に着座した状態にある。
この背圧室３０と下流側水路１２ｂとは、主弁体２７の中心部に形成された中心孔３２を通じて連通するようになっており、そしてその中心孔３２がプランジャ３３によって閉鎖されるようになっている。
【００２６】
主弁体２７は、プランジャ３３が図中上向きに移動すると背圧室３０内部の水が下流側水路１２ｂへと流れ出ることによって、即ち背圧室３０内部の圧力が低下することによって、上流側水路１２ａの給水圧により開弁作動する。
また一方プランジャ３３が図２中下降運動して中心孔３２が閉鎖されると、上流側水路１２ａ内の水が主弁体２７に形成した小孔を通じて背圧室３０内に流入し、これにより背圧室３０内部の圧力が高まって、最終的にその圧力により主弁体２７が閉弁作動する。
【００２７】
３４は電磁弁１６におけるソレノイドコイルであって、このソレノイドコイル３４による電磁的な反発力によってプランジャ３３が図中下向きに押し出される。
【００２８】
このプランジャ３３はスプリング３８により図中下向き、即ち閉弁方向に付勢されているとともに、開弁位置まで移動したとき、ケーシング３６内部に設けられたラッチマグネット４０の磁力により、スプリング３８の付勢力に抗してその開弁状態に保持される。
尚プランジャ３３は、閉弁位置まで移動した後においては、スプリング３８の付勢力によってその閉弁状態に保持される。
【００２９】
この例の電磁弁１６は、手動操作部４２の先端にマグネット４４が設けられているとともに、それらがスプリング４６によって図中上向き、即ちプランジャ３３から離れる方向に付勢されている。
ここで手動操作部４２はケーシング３６より上向きに突き出した状態となっている。
【００３０】
この例の電磁弁１６は、手動操作によって機械的（非電気的）に開弁する。
即ち、図２（Ｉ）に示す状態から手動操作部４２をスプリング４６の付勢力に抗して手，足等で下向きに押し込むと、（ＩＩ）に示しているようにマグネット４４によってプランジャ３３がスプリング３８の付勢力に抗して磁気的な吸引力により図中上向きに引き上げられる。すると主弁体２７の中心孔３２が背圧室３０に連通状態となって、背圧室３０の圧力が低下し、主弁体２７が開弁作動する。
【００３１】
また（ＩＩＩ）に示しているように図中上方に引き上げられたプランジャ３３は、ラッチマグネット４０の磁力によって開弁位置に保持される。
即ち手動操作部４２を図中下向きに押し込むと、その後手動操作部４２がスプリング４６の付勢力で元の位置に戻ったとしてもプランジャ３３が開弁位置に保持され、水路１２が通水状態に保持される。
【００３２】
一方図２（ＩＩＩ）の状態においてソレノイドコイル３４への通電が行われると、プランジャ３３が電磁的な反発力により図中下向きに押し出され、これにより主弁体２７の中心孔３２が閉鎖される。
その後背圧室３０内の圧力が徐々に高まって、最終的に主弁体２７が弁座２８に着座させられる。
ここにおいて水路１２が遮断された状態となって通水が停止する。即ち給水口１４からの給水が停止する。
【００３３】
本例において、図１に示しているようにコントローラ２４は発電機１８からの電力供給を受けて制御動作を行う。
この場合コントローラ２４は供給電圧が一定の電圧に達した後本来の正常な制御動作を行う。
従って給水開始から供給電圧が起動電圧に達するまでの間コントローラ２４は正常に作動していない。
そのためそれまでの間に水路１２内を流れた水の積算流量が不明となる。
【００３４】
そこでこの例では、コントローラ２４自身が起動時において発電機１８の作動状態に基づいて水路１２の給水圧、即ち水路１２内を流れる水の流量を把握し、給水開始からコントローラ２４起動時までに流れた水の積算流量を算出して最終の止水時期、即ち電磁弁１６の閉弁時期を決定する。
【００３５】
例えば発電機１８は水路１２の給水圧の大小、つまり水路１２内を流れる水の流量の大小に応じて発電状態が変化する。
そこでここでは例えばコントローラ２４の起動時の単位時間当りの発生電圧勾配を検出して、この電圧勾配の値に基づいて表１に示しているようにコントローラ２４の起動時までに水路１２内を流れた水の積算流量を決定し、その積算流量を補正量としてその後に流れた水の積算流量に加える。
【００３６】
【表１】
0003562639.tif 000002
【００３７】
尚補正量の決定は、例えばコントローラ２４起動時の電圧勾配とそれまでに水路１２を流れた水の積算流量との関係を予め実測により求めておき、コントローラ２４起動時に検出した電圧勾配の値に基づいて、メモリ部に予め記憶させてあるテーブルから検出した電圧勾配に対応する補正量を決定するようになすことができる。
【００３８】
例えばこの例の場合、表１に示しているようにコントローラ２４起動時の電圧勾配がΔＶＡ（図３（イ）参照）であれば補正量はＸＡとなり、また電圧勾配がΔＶＢのときには補正量はＸＢとなり、更に電圧勾配がΔＶＣであるときには補正量はＸＣとなる。
【００３９】
尚、コントローラ２４起動後における水路１２の積算流量については、発電機１８の水車２０の総回転数ないしはその水車２０の回転に応じて発生する総パルス数をカウントすることにより計量することができる。
そして決定した補正量に対しその後の実際に計量した積算流量が、予め設定した設定流量に達した時点で、電磁弁１６を閉弁作動させることで、給水口１４からの給水量を一定流量に制御することができる。
【００４０】
尚コントローラ２４起動後における水路１２の積算流量の計量については他の様々な方法にて行うことが可能である。
例えばコントローラ２４にタイマを備えておいて、一定時間経過したところで給水停止するようになすこともできるし、或いはまたコントローラ２４にコンデンサを備えておいて、発電機１８で発生した電力をそのコンデンサに充電し、そのコンデンサの充電電圧が設定した電圧に到達したところで給水停止するようになすこともできる。
【００４１】
但しタイマに基づいて給水停止する場合には、水路１２の給水圧の大小によってタイムアップまでの時間が変化することとなる（図３参照）。
従ってこの場合においては電圧勾配ΔＶＡ，ΔＶＢ，ΔＶＣ・・・とこれに対する最終止水時期ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ・・・とを予め実測により対応関係を求めておいて、上記補正量を決定するのと同様の手法で最終的な止水時期をコントローラ２４において決定することができる。
【００４２】
上の説明ではコントローラ２４起動時における電圧勾配に基づいて補正量を決定するようにしているが、コントローラ２４起動時において発電機１８から発生する単位時間当りのパルス数（このパルス数は水路１２の水流量に比例する）を検出して、そのパルス数に基づいて補正量を決定するようになすこともできる。
【００４３】
或いはまたコントローラ２４が起動した時点から電圧が飽和電圧に達するまでの時間を計測し、これに基づいて補正量を決定するようになすこともできる。
図３に示しているように起動電圧に達してから飽和電圧に達するまでの時間は、給水圧が高いほど即ち水路１２内の水流量が多いほど短くなり、また給水圧が低いほど即ち水路１２内の水流量が少ないほど長くなることから、その起動電圧到達時点から飽和電圧に到達するまでの時間を計測することによっても水路１２内の水流量を把握することができる。
即ちコントローラ２４起動時までに水路１２内を流れた水の積算流量を算出ないし決定することができる。
【００４４】
上記のように本例の定量止水装置１０では、給水開始からコントローラ２４起動時までに水路１２を流れた水の積算流量を算出してこれを補正量として加えるようになしていることから、最終的な止水時期を正確に決定することができる。即ち本例の定量止水装置１０によれば、給水開始から給水停止までの水路１２の積算流量を正確に制御できるようになる。
【００４５】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば本発明は各種用途の定量止水装置として、例えばキッチン水栓の定量止水装置として、或いは便器洗浄用の定量止水装置として適用することも可能である。
また上例では発電機１８で発生した電力をそのまま直接的に電磁弁１６，コントローラ２４等に供給するものとして説明しているが、コンデンサ等の蓄電手段に一旦電力を蓄えて、これを電源として電磁弁１６やコントローラ２４等を作動させるようになすことも可能である。
【００４６】
更にまた上記ラッチ式の電磁弁１６にあっては、手動操作部４２が電磁弁１６に物理的に一体に繋がった形態で設けられているが、場合によってこの手動操作部が電磁弁に物理的に一体に繋がってなくても良いなど、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である定量止水装置を示す図である。
【図２】図１における電磁弁の具体的構成を示す図である。
【図３】図１のコントローラ２４による補正量の決定方法の一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０  定量止水装置
１２  水路
１６  電磁弁（電気駆動弁）
１８  発電機
２０  水車
２４  コントローラ
【図１】
0003562639.tif 000003
【図２】
0003562639.tif 000004
【図３】
0003562639.tif 000005