(57)【要約】【課題】  給水制御装置に係り、特に給水路に設けた発電機の発電電力により、水流が流れている間に所定の機能手段を駆動する電力を供給するとともに、一方では、蓄電手段にこの発電電力を蓄電し、定常的に電力消費する制御手段への電力をこの蓄電電力で供給可能とする。【解決手段】  洗浄水の水流により電力を生成する発電機と、前記発電機により生じる電力を蓄積する蓄電手段と、前記発電機からの電力で駆動される機能手段と、を備えた給水制御装置において、前記発電機は、洗浄水の水流により回転する水車と、この水車と一体的に回転するマグネットと、このマグネットの回転に伴い誘起電圧を生ずる互いに独立した第１コイル及び第２コイルと、前記第１及び第２コイルのそれぞれに対応した第１及び第２出力手段とを有するとともに、前記第１出力手段は前記蓄電手段に電力を供給し、前記第２出力手段は前記機能手段に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水の水流により電力を生成する発電機と、前記発電機により生じる電力を蓄積する蓄電手段と、前記発電機からの電力で駆動される機能手段と、を備えた給水制御装置において、前記発電機は、洗浄水の水流により回転する水車と、この水車と一体的に回転するマグネットと、このマグネットの回転に伴い誘起電圧を生ずる互いに独立した第１コイル及び第２コイルと、前記第１及び第２コイルのそれぞれに対応した第１及び第２出力手段とを有するとともに、前記第１出力手段は前記蓄電手段に電力を供給し、前記第２出力手段は前記機能手段に供給することを特徴とする給水制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の給水制御装置において、前記機能手段は一対の電極を有し、前記電極を洗浄水中に浸した状態で前記発電機により生成された電力を前記一対の電極の間に通電することを特徴とする給水制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の給水制御装置において、前記第１出力手段からの電流を整流する第１整流手段と、前記第２出力手段の電流を整流する第２整流手段とを有し、前記第２整流手段の出力の供給先を、前記機能手段から前記蓄電手段へと切替える蓄電切替手段を有することを特徴とする給水制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の給水制御装置において、前記第２整流手段から機能手段へと向かう経路であって、前記蓄電切替手段よりも前記機能手段側に前記第２整流手段から前記機能手段へ向かう経路を開閉する機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチを有するとともに、この機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチが前記第２整流手段から前記機能手段へ向かう経路を開放時に、前記蓄電切替手段が前記第２整流手段の出力の供給先を前記機能手段から前記蓄電手段へと切替えることを特徴とする給水制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４何れか一項に記載の給水制御装置において、前記発電機における前記第１コイルと前記第２コイルとを構成する巻き線は、夫々線径及び巻き数が異なることを特徴とする給水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水制御装置に係り、特に給水路に設けた発電機の発電電力により、水流が流れている間に所定の機能手段を駆動する電力を供給するとともに、一方では、蓄電手段にこの発電電力を蓄電し、定常的に電力消費する制御手段への電力をこの蓄電電力で供給可能とした発電式給水制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の給水制御装置は、給水路に設けた発電機の発電電力を一度蓄電手段に蓄電し、この蓄電電力で機能手段を駆動するとともに制御手段への電力を供給している。（例えば、特許文献１参照。）。
このような場合、発電電力を蓄電する際の電力ロスが生じ、また蓄電電圧が機能手段もしくは制御手段の駆動電圧と異なる場合には、蓄電電圧を所定の電圧へ変換する必要があり電圧変換ロスを生じるなど複合的に電力ロスとなる問題があった。さらには機能手段がモーター負荷のように駆動電力が大きい場合にあっては、蓄電手段が相応の蓄電容量を有するものでなくてはならず、また蓄電手段が大電力を出力する能力を有するものでなくてはならない問題があった。
【０００３】
また、上記問題点を解決する給水制御装置の例として、給水路に設けた発電機の発電電力を、制御手段が消費する電力の蓄電用に設けた蓄電手段へ供給する第一のルートと、蓄電手段を介さずに機能手段へ供給する第二のルートと、第一のルートと第二のルートを択一的に切り分けるスイッチ手段とを設け、このスイッチ手段をオン・オフ制御することで蓄電手段又は機能手段へ発電電力の供給を切り分けるものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかし、この場合も蓄電手段への供給電圧と機能部への供給電圧が大きく異なる場合においては、少なくとも片方の供給電圧を所定の電圧へ変換する必要が生じる為、電圧変換ロスにによる電力ロスが発生する問題は解消されず、また、この構成ではスイッチ素子のオン・オフ制御が追加されるとともに、機能手段が駆動している間に蓄電手段の蓄電電力が不足して制御手段が停止することが無いように、蓄電手段の電圧検出制御手段が追加されるとともに、この電圧が所定の値まで低下した場合に発電電力の供給を機能手段から蓄電手段側へ切り替える切替制御手段が必要になるなど制御手段や回路が複雑となる問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０７４９８号公報（第１１頁、第１図）
【特許文献２】特開２００４−２２５４９４号公報（第１２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、発電機の発電電力を機能手段に供給する間も、制御手段の消費する電力蓄電用の蓄電手段に蓄電を行なうとともに、発電機の出力電圧を電圧変換することなく、機能手段に必要な所定の電圧と蓄電手段に必要な所定の電圧を直接的に発電機の出力電圧から得ることで、制御が簡単で電力ロスの少ない発電式給水制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、洗浄水の水流により電力を生成する発電機と、前記発電機により生じる電力を蓄積する蓄電手段と、前記発電機からの電力で駆動される機能手段と、を備えた給水制御装置において、前記発電機は、洗浄水の水流により回転する水車と、この水車と一体的に回転するマグネットと、このマグネットの回転に伴い誘起電圧を生ずる互いに独立した第１コイル及び第２コイルと、前記第１及び第２コイルのそれぞれに対応した第１及び第２出力手段とを有するとともに、前記第１出力手段は前記蓄電手段に電力を供給し、前記第２出力手段は前記機能手段に供給する。これにより、発電電力を第１出力手段と第２出力手段のそれぞれに接続された蓄電手段と機能手段に同時に供給することを可能とするとともに、さらには、機能手段に必要な所定の電圧と蓄電手段に必要な所定の電圧を直接的に発電機の出力電圧から得ることで、制御が簡単で電力ロスの少ない発電式給水制御装置を提供することをを可能とした。
【０００８】
また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の給水制御装置において、前記機能手段は一対の電極を有し、前記電極を洗浄水中に浸した状態で前記発電機により生成された電力を前記一対の電極の間に通電する。これにより、給水機器の付加機能である電解装置に単独で電力を供給でき、その結果、洗浄水中に殺菌成分を添加することを可能とした。
【０００９】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の給水制御装置において、前記第１出力手段からの電流を整流する第１整流手段と、前記第２出力手段の電流を整流する第２整流手段とを有し、前記第２整流手段の出力の供給先を、前記機能手段から前記蓄電手段へと切替える蓄電切替手段を有する。
これにより、第二出力手段から給電する機能手段における電力消費状態に応じて、余剰の電力を蓄電手段へ供給することができるので、効率よく発電機の電力を利用できる。
【００１０】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項３に記載の給水制御装置において、前記第２整流手段から機能手段へと向かう経路であって、前記蓄電切替手段よりも前記機能手段側に前記第２整流手段から前記機能手段へ向かう経路を開閉する機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチを有するとともに、この機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチが前記第２整流手段から前記機能手段へ向かう経路を開放時に、前記蓄電切替手段が前記第２整流手段の出力の供給先を前記機能手段から前記蓄電手段へと切替える。
これにより、機能手段への出力を完全にＯＦＦして負荷が切離されるので、より効率よく発電機の電力を利用できる。つまり、発電機における第１及び第２コイルの相互のインダクタンスの影響をなくすことができる。
【００１１】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４何れか一項に記載の給水制御装置において、前記発電機における前記第１コイルと前記第２コイルとを構成する巻き線は、夫々線径及び巻き数が異なる。
これにより、第１コイルと第２コイルの巻き数や巻き線径を、予めて作り込むことで、発電機の大型化を抑えながら、蓄電手段と機能手段のそれぞれが必要とする電圧や電流を直接発電機から供給することをを可能とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発電機により得られる限られた電力のロスが少なく、また簡単な制御手段の構成で、機能手段を発電電力で駆動可能であり、とりわけ機能手段を洗浄水に浸した一対の電極とした場合に洗浄水中に殺菌成分を添加することが可能となり、洗浄管内の菌やバクテリアの増殖を抑えることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明による好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の実施例に係わる給水制御装置の構成を示す説明図である。給水制御装置１は、発電機２と蓄電手段３と制御手段６と機能手段４と電磁弁５とから構成されている。制御手段６は、蓄電手段３の電力で駆動され、電磁弁ＯＮ／ＯＦＦ信号６ａを出力することにより電磁弁５の開閉を制御する。電磁弁５が開すると発電機２の中の羽根車が水流により回転し発電を開始する。発電機２は２つの出力を有しており、第１出力を蓄電手段３、第２出力を機能手段４に接続して各々に電力を供給する。
【００１５】
図２は本発明の実施例に用いる発電機２の断面図である。発電機２は、２層式のステッピングモーター方式を利用した発電機であり、ケーシング２７内に配設された水車２１と、回転軸２２を中心に水車２１と一体的に回転し先端にマグネット２３を有する回転体２６と、回転体２６の外周側に配設されたステンレス製のカップ状部材２５と、このカップ状部材２５のさらに外側に配設された第１コイル２９ａ及び第２コイル２９ｂを有するステータ部と、ステータ部を保護するカバー２８とを備えている。マグネット２３の外周面には１２極着磁がなされている。ステータ部の第１コイル２９ａ及び第２コイル２９ｂは回転軸方向に重ねてコイルボビンに巻かれており、第１コイル２９ａの起電力は第１端子２４ａから第１出力として、また第２コイル２９ｂの起電力は第２端子２４ｂから第２出力として個別に出力される。
【００１６】
ここで、第１コイル２９ａ及び第２コイル２９ｂのそれぞれの巻き数と線径は、各々に接続される負荷、つまり図１で示した蓄電手段３の蓄電または機能手段４の駆動に好適な電圧もしくは好適な電力が起電されるように予め設定されている。上記の構成にすれば、水車２１が水流によって回転することで、回転体２６も同時に回転して磁束の流れに変化が生じ、この流れの変化を妨げる方向に第１コイル２９ａ及び第２コイル２９ｂに誘起電圧が発生する。この誘起電圧を第１端子２４ａと第２端子２４ｂから取り出し、第１端子２４ａから取り出される誘起電圧は整流回路を介して直流に変換されて図１に示した蓄電手段３へ蓄電され、第２端子２４ｂから取り出される誘起電圧は図１に示した機能手段４へ供給される。
尚、発電出力数つまりコイル数は２つでなくそれ以上の数でも構わないし、複数の蓄電手段と複数の機能手段を組み合わせて構成しても構わない。また、機能手段への電力供給を、図示しないスイッチを介して、制御手段によりＯＮ／ＯＦＦ制御させる構成でもよい。
【００１７】
実施例１を更に詳しく説明する。図３は本発明の実施例１の構成図である。前述した機能手段は、ここでは殺菌効果のある機能水を生成する機能水生成手段としての電解槽４４である。これは通水路に水没させるとともに、平行に配設された２つの電極で構成されたもので、この２つの電極間に電流を流すことで水に殺菌成分を生成するものである。制御手段６は電磁弁ＯＮ／ＯＦＦ信号６ａをＯＮ出力して電磁弁５を開するとともに、機能出力ＯＮ／ＯＦＦ信号６ｂで電解槽４４の駆動を制御して、任意のタイミングで所定部位（例えば小便器等）へ、機能出力ＯＮの場合には殺菌効果のある機能水を、機能出力ＯＦＦの場合には機能水ではない一般の洗浄水を供給できるようになっている。
【００１８】
図４は本発明の実施例１のブロック図である。制御手段であるＣＰＵ６０は、蓄電手段３に蓄電された電力で常時駆動しており、同様にセンサ３３は、蓄電手段３に蓄電された電力で常時もしくは間欠タイミングで駆動している。さて、センサ３３から人体等を感知した場合または感知が切れた場合に出力される感知信号３３ａをＣＰＵ６０が入力して、その信号を処理して洗浄を行う必要があると判定した場合には、電磁弁ＯＮ／ＯＦＦ信号６ａをＯＮ出力して電磁弁５を開させて、所定の部位に一般の洗浄水を流す。この洗浄水の水流によって発電機２が発電を開始し、この発電電力は第１整流手段３２を経由して蓄電手段３へ蓄電される。
【００１９】
ここで、発電機２の第１出力及び第２出力の設定について説明する。
第１出力は発電機２の第１コイル２９ａの起電力が第１端子２４ａから出力されるものであり、第２出力は発電機２の第２コイル２９ｂの起電力が第２端子２４ｂから出力されるものであるが、発電機２を設置するスペースは限られており、そのため、第１コイル２９ａと第２コイル２９ｂが巻回されたステータ部２９を配置するためのスペースも限られており、この限られたスペース内で、効率良く蓄電手段３と機能手段４とに電力を供給するために、第１コイル２９ａ比べて第２コイル２９ｂは、そのコイルを形成する巻き線の巻き線径が細いものを利用し、その分だけ巻き数の多い状態としている。具体的には、第１コイル２９ａは巻き線径が０．２３ｍｍのものを使用し、巻き数としては６５０回であり、第２コイル２９ｂは巻き線径が０．１８ｍｍのものを使用し、巻き数としては１０５０回である。
【００２０】
上記の第１コイル２９ａと第２コイル２９ｂとにおける第１出力と第２出力を図８に示す。実際に供給すべき電流値は第１出力が３７．７ｍＡ、第２出力が２７．６ｍＡ、電圧値は第１出力が５Ｖ、第２出力が９Ｖであるが、図８に示すように、３０ｍＡ以下の領域では第１出力を第１整流手段３２によって直流に変換した電圧に比べて、第２出力を第２整流手段４１によって直流に変換した電圧を高くすることができる。一方、３０ｍＡ以上の領域では、第２出力を第２整流手段４１によって直流に変換した電圧に比べて、第１出力を第１整流手段３２によって直流に変換した電圧を高くすることができる。これにより、第１整流手段３２から出力した電力は蓄電手段３に供給されるため、所望の蓄電量を確保することができ、第２整流手段３２から出力した電力は機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２の駆動に必要な電圧と電解槽４４が殺菌機能を有する所定の濃度の機能水を流すために必要な電圧とを確保することができ、第１出力及び第２出力夫々の供給先に適した出力となっている。
【００２１】
図５は本発明の実施例１のタイムチャートであるが、図５に示す通り蓄電手段３に蓄電中の蓄電電圧は徐々に上昇する。この場合は、機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２がオフしており、電解槽４４へ電力は供給されておらず、発電機２の発電電力は図２で示した第１コイル２９ａに起電され、第１出力側の第１整流手段３２を経由して蓄電手段３へ全て出力される。次に予め決められた所定の時間が経過すると、ＣＰＵ６０は電磁弁５へＯＮ信号を出力して洗浄開始するとともに、機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２をＯＮして電解槽４４へ発電電力を供給して殺菌機能のある機能水を所定の部位に洗浄することが可能となる。このときの発電機２の出力は、図２で示した第２コイル２９ｂに起電され、第２出力側の第２整流手段４１を経由して電解槽４４の駆動電力として供給されるとともに、図２で示した第１コイル２９ａにも起電され、第１出力側の第１整流手段３２を経由して蓄電手段３へも蓄電される。この場合も、蓄電手段３が蓄電されている間は蓄電電圧が図５に示す通り上昇する。
尚、本実施例１では、一般の洗浄水の洗浄タイミングは感知信号３３ａに同期しているが、スイッチ等のトリガ信号で洗浄してもよい。また、機能水の洗浄タイミングも所定の時間ではなく、同様に感知信号３３ａに同期させたり、スイッチ等のトリガ信号であってもよい。
【００２２】
次に実施例２の説明を行う。図６は本発明の実施例２のブロック図を示す。実施例２は、実施例１から蓄電切替手段６１とそれを切り替える蓄電切替信号６ｄが追加されている。蓄電切替手段６１は、第１整流手段３２と第２整流手段４１の両方のラインを蓄電切替信号６ｄによって接続および遮断する構成になっている。また、蓄電切替信号６ｄはＣＰＵ６０によって制御される。一般の洗浄水を流す場合は両方のラインは接続されており、機能水を洗浄する場合は両方のラインは遮断されている。このように構成することで、一般の洗浄水を流す時、つまり、機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２をオフして電解槽４４の出力を停止している時は、蓄電切替手段６１により両方のラインを接続して第１整流手段３２と第２整流手段４１の両方から供給される電力の両方を蓄電手段３に蓄電することが可能となり、蓄電量は増加する。
【００２３】
図７は本発明の実施例２のタイムチャートであるが、このとき、図７に示すように蓄電手段３の蓄電電圧は比較的に急峻に増加する。次に、機能水を生成する場合は、蓄電切替手段６１をＯＦＦしてラインを遮断する。遮断されると第１整流手段３２は蓄電手段３側のみに接続され、第２整流手段４１は機能出力０Ｎ／０ＦＦスイッチ４２をＯＮすることで電解槽４４側のみに接続されることになる。このように構成することで、電解槽４４へ電力を供給しない場合は発電電力を蓄電手段３へ無駄なく蓄電可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の給水制御装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に用いる発電機（２）の断面図である。
【図３】本発明の実施例１の構成図である。
【図４】本発明の実施例１のブロック図である。
【図５】本発明の実施例１のタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例２のブロック図である。
【図７】本発明の実施例２のタイムチャートである。
【図８】第１コイルと第２コイルの出力電圧と電流とを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…給水制御装置
２…発電機
３…蓄電手段
４…機能手段
５…電磁弁
６…制御手段
６ａ…電磁弁ＯＮ／ＯＦＦ信号
６ｂ…機能出力ＯＮ／ＯＦＦ信号
２１…水車
２２…回転軸
２３…マグネット
２４ａ…第１端子
２４ｂ…第２端子
２５…カップ状部材
２６…回転体
２７…ケーシング
２９…ステータ部
２９ａ…第１コイル
２９ｂ…第２コイル
３２…第１整流手段
４１…第２整流手段
４２…機能出力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
４４…電解槽（機能手段）
６１…蓄電切替手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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