(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブの反応速度に悪影響を与えることなく、昇圧回路が効率よく昇圧動作を行うことができるバルブ装置を提供する。【解決手段】ソレノイドコイル５４への通電により流路を開閉するように駆動される電磁弁と、電源からの一次側電圧を昇圧して二次側電圧を生成する昇圧部１０７と、昇圧部からの出力電流により充電され、電磁弁を駆動するときにソレノイドコイルに電流を供給する駆動コンデンサ１１５と、ソレノイドコイルと駆動コンデンサとの間に設けられ、駆動コンデンサからソレノイドコイルへの通電を開始又は停止する通電部１０５と、昇圧部及び通電部を制御する制御部１０１とを備えたラッチング式のバルブ装置であって、駆動コンデンサに対して並列に接続され、駆動コンデンサからソレノイドコイルへの通電を停止している期間に駆動コンデンサを充電する補助コンデンサ１１６をさらに備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルへの通電により流路を開閉するように駆動される電磁弁と、
電源からの一次側電圧を昇圧して二次側電圧を生成する昇圧部と、
前記昇圧部からの出力電流により充電され、前記電磁弁を駆動するときに前記ソレノイドコイルに電流を供給する駆動コンデンサと、
前記ソレノイドコイルと前記駆動コンデンサとの間に設けられ、前記駆動コンデンサから前記ソレノイドコイルへの通電を開始あるいは停止する通電部と、
前記昇圧部および前記通電部を制御する制御部とを備えたラッチング式のバルブ装置であって、
前記駆動コンデンサに対して並列に接続され、前記駆動コンデンサから前記ソレノイドコイルへの通電を停止している期間に前記駆動コンデンサを充電する補助コンデンサをさらに備えたことを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記駆動コンデンサまたは前記補助コンデンサと前記昇圧部との間に設けられ、前記昇圧部の出力電流を制限する制限抵抗をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記流路を流れる流体によって発電する発電部をさらに備え、
前記昇圧部は前記発電部から前記一次側電圧を受けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ソレノイドコイルへの通電を停止してから第１の規定期間が経過するまで前記昇圧部の昇圧動作を制限し、前記補助コンデンサが前記駆動コンデンサを充電することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ソレノイドコイルへの通電を停止してから前記第１の規定期間が経過するまで前記昇圧部の昇圧動作を停止することを特徴とする請求項４に記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記昇圧部は、前記電源からの電流を誘導するインダクタと、オンおよびオフを繰り返すことによって、前記インダクタに電流を誘導し該インダクタに誘導された電流を前記駆動コンデンサへ供給するスイッチング素子とを備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子の前記ソレノイドコイルへの通電を停止してから前記第１の規定期間の間、単位時間における前記スイッチング素子のオン時間の比率を示すＤＵＴＹを、前記駆動コンデンサの出力電圧に関わらず固定させることを特徴とする請求項４に記載のバルブ装置。
【請求項７】
前記昇圧部は、前記電源からの電流を誘導するインダクタと、オンおよびオフを繰り返すことによって、前記インダクタに電流を誘導し該インダクタに誘導された電流を前記駆動コンデンサへ供給するスイッチング素子とを備え、
前記制御部は、前記第１の規定期間の経過後、第２の規定期間が経過するまでの間、単位時間における前記スイッチング素子のオン時間の比率を示すＤＵＴＹを、前記駆動コンデンサの出力電圧に関わらず固定させることを特徴とする請求項５に記載のバルブ装置。
【請求項８】
前記駆動コンデンサは電解コンデンサから成り、
前記補助コンデンサは電気二重層コンデンサから成ることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のバルブ装置。
【請求項９】
前記補助コンデンサは、前記駆動コンデンサよりも内部抵抗および容量において大きいことを特徴とする請求項１からら請求項８のいずれか一項に記載のバルブ装置。
【請求項１０】
ソレノイドコイルへの通電により流路を開閉するように駆動される電磁弁と、電源電圧を昇圧する昇圧部と、前記昇圧部の出力に接続された駆動コンデンサと、前記ソレノイドコイルと前記駆動コンデンサとの間に設けられた通電部と、前記駆動コンデンサに対して並列に接続された補助コンデンサとを備えたラッチング式のバルブ装置の駆動方法であって、
前記通電部が前記駆動コンデンサを前記ソレノイドコイルへ接続して前記ソレノイドコイルへ通電し、
前記ソレノイドコイルへの通電の停止後、前記補助コンデンサが前記駆動コンデンサを充電することを具備するバルブ装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ装置およびその駆動方法に係わり、例えば、ラッチング式ソレノイドバルブおよびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラッチング式ソレノイドバルブ（以下、単にバルブともいう）は、従来から水やガスなどの流体の経路を開閉するために用いられており、ソレノイドコイルへの通電によりプランジャを移動させて流路の開／閉状態を切替える。流路の開状態または閉状態を維持しているときには、バルブは、電力を用いず、永久磁石の磁力またはバネの弾性力を利用してプランジャを保持する。一方、開状態と閉状態との切替え時には、バルブは、電力を用いてプランジャを移動させる。よって、ラッチング式ソレノイドバルブは、開／閉状態の切替え時に最も大きな電力を消費する。
【０００３】
このようなバルブの電源として、水力発電機または電池を用いることが考えられている。水力発電機または電池は、ＡＣ電源と異なり電源配線工事を必要としない点で有利である。水力発電機を電源として用いた場合、その出力に蓄電コンデンサを接続する。しかし、蓄電コンデンサの出力電圧は、蓄電コンデンサに蓄積された電荷量によって変化してしまう。また、電池を電源として用いた場合、バルブ装置の小型化のため、並びに、電池交換の手間および費用の軽減のために電池の本数が制限される。この場合、電源の電力が制限されることになる。従って、水力発電機または電池を電源として用いた場合、安定した電力を効率的に供給するためにスイッチングレギュレータ式ＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、単に昇圧回路ともいう）が必要となる。なお、この種の昇圧回路は、スイッチング動作のＤＵＴＹに応じて、出力能力や効率が変化する。
【０００４】
昇圧回路がソレノイドコイルへの通電時における大きな電流を直接出力するためには、昇圧回路の構成要素を全て大型化（大容量化）させなければならない。そこで、昇圧回路全体を小型化するために、昇圧回路の出力に電解コンデンサを設けている。この電解コンデンサは、昇圧回路からの出力された電流を蓄積し、通電時に電流をソレノイドコイルへ供給する。電解コンデンサを設けることによって、昇圧回路は、大電流を直接出力する必要がなく、長時間をかけて少ない消費電流で電解コンデンサを充電することができると考えられていた。つまり、昇圧回路は効率よく電解コンデンサを充電することができると考えられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０６８８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際には、ソレノイドコイルへの通電によって電解コンデンサの電圧が降下すると、ＤＵＴＹ制御機能を持つ昇圧回路は、高ＤＵＴＹで電解コンデンサを充電しようとする。ＤＵＴＹが高いと、昇圧回路の出力能力は高くなるが、電流損失が多くなり、効率は悪化してしまう。
【０００７】
一方、昇圧回路のＤＵＴＹを低い状態で固定した場合、昇圧回路の出力能力も固定となり、電界コンデンサを充電するために長時間かかる。この場合、次のバルブの動作までに必要な所要時間が長くなり、バルブの動作性能（反応速度）が低下する。即ち、バルブの吐水／止水の動作が遅れるおそれがある。
【０００８】
また、通常、昇圧回路の出力には、バルブの切替えの他に負荷電流を必要とするマイコンやセンサ等の要素もある。これらの要素に必要な負荷電流は、バルブ装置の仕様および動作状態によって様々であり、予測することは困難である。従って、ＤＵＴＹを低い状態で固定すると、負荷電流が予想以上に大きくなった場合に、昇圧回路の電圧が過剰に低下して、システムリセットに陥るおそれがある。
【０００９】
さらに、昇圧回路の電流駆動能力は、昇圧回路の入力電圧に依存する。電池の消耗あるいは蓄電不足等により昇圧回路の入力電圧が低くなった場合、本来であれば、ＤＵＴＹを上げることによって、昇圧回路は所定の電流駆動能力を確保する。しかし、ＤＵＴＹが低く固定されている場合、入力電圧の低下に伴い昇圧回路の電流駆動能力も低下してしまう。従って、高効率を目的としてＤＵＴＹを低く固定することは危険である。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、バルブの反応速度に悪影響を与えることなく、昇圧回路が効率よく昇圧動作を行うことができるバルブ装置およびその駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係るバルブ装置は、ソレノイドコイルへの通電により流路を開閉するように駆動される電磁弁と、電源からの一次側電圧を昇圧して二次側電圧を生成する昇圧部と、前記昇圧部からの出力電流により充電され、前記電磁弁を駆動するときに前記ソレノイドコイルに電流を供給する駆動コンデンサと、前記ソレノイドコイルと前記駆動コンデンサとの間に設けられ、前記駆動コンデンサから前記ソレノイドコイルへの通電を開始あるいは停止する通電部と、前記昇圧部および前記通電部を制御する制御部とを備えたラッチング式のバルブ装置であって、前記駆動コンデンサに対して並列に接続され、前記駆動コンデンサから前記ソレノイドコイルへの通電を停止している期間に前記駆動コンデンサを充電する補助コンデンサをさらに備えたことを特徴とする。これにより、駆動コンデンサから前記ソレノイドコイルへの通電を行った後にその通電を停止してからの所定期間（第１の規定期間中）に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、昇圧部の昇圧動作のみに頼らずに駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。その結果、昇圧部は、バルブの反応速度に悪影響を与えることなく、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【００１２】
請求項２に係るバルブ装置は、前記駆動コンデンサまたは前記補助コンデンサと前記昇圧部との間に設けられ、前記昇圧部の出力電流を制限する制限抵抗をさらに備えたことを特徴とする。制限抵抗は、昇圧部の出力を抑えて、補助コンデンサから駆動コンデンサへの電荷移動を促す。よって、第１の規定期間中に駆動コンデンサの出力電圧を電磁弁の駆動に必要な閾値電圧へさらに接近させることができる。その結果、昇圧部は、第１の規定期間後、さらに低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【００１３】
請求項３に係るバルブ装置は、前記流路を流れる流体によって発電する発電部をさらに備え、前記昇圧部は前記発電部から前記一次側電圧を受けることを特徴とする。これにより、電磁弁を開弁して吐水を開始するためにソレノイドへ通電を行った直後に、昇圧部は昇圧動作を停止し、あるいは、単位時間におけるオン時間の比率を示すＤＵＴＹを低くすることができるので、一次側電圧として発電機が出力する電流値は小さくてすみ、発電部の水車の起動トルクを減少させることができる。その結果、発電部の水車が回転しやすくなり、水流に与える影響を抑制することができる。
【００１４】
請求項４に係るバルブ装置において、前記制御部は、前記ソレノイドコイルへの通電を停止してから第１の規定期間が経過するまで前記昇圧部の昇圧動作を制限し、前記補助コンデンサが前記駆動コンデンサを充電する。これにより、昇圧部の昇圧動作を制限している第１の規定期間中に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。その結果、昇圧部は、第１の規定期間後に駆動コンデンサを充電するための電圧が小さくてすみ、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【００１５】
請求項５に係るバルブ装置において、前記制御部は、前記ソレノイドコイルへの通電を停止してから前記第１の規定期間が経過するまで前記昇圧部の昇圧動作を停止する。昇圧部の昇圧動作を停止している第１の規定期間中に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。その結果、昇圧部は、第１の規定期間後、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【００１６】
請求項６に係るバルブ装置において、前記昇圧部は、前記電源からの電流を誘導するインダクタと、オンおよびオフを繰り返すことによって、前記インダクタに電流を誘導し該インダクタに誘導された電流を前記駆動コンデンサへ供給するスイッチング素子とを備え、前記制御部は、前記スイッチング素子の前記ソレノイドコイルへの通電を停止してから前記第１の規定期間の間、単位時間における前記スイッチング素子のオン時間の比率を示すＤＵＴＹを、前記駆動コンデンサの出力電圧に関わらず固定させることを特徴とする。これにより、第１の規定期間中に補助コンデンサだけでなく昇圧部も駆動コンデンサへ電荷を供給するので、駆動コンデンサの出力電圧の回復が早い。その結果、昇圧部は、短時間で駆動コンデンサの出力電圧を閾値電圧まで回復させることができる。その結果、バルブの反応速度を低下させず、かつ、不意の負荷変動に対処可能である。
【００１７】
請求項７に係るバルブ装置において、前記昇圧部は、前記電源からの電流を誘導するインダクタと、オンおよびオフを繰り返すことによって、前記インダクタに電流を誘導し該インダクタに誘導された電流を前記駆動コンデンサへ供給するスイッチング素子とを備え、前記制御部は、前記第１の規定期間の経過後、第２の規定期間が経過するまでの間、単位時間における前記スイッチング素子のオン時間の比率を示すＤＵＴＹを、前記駆動コンデンサの出力電圧に関わらず固定させることを特徴とする。これにより、昇圧部の昇圧動作を停止している第１の規定期間中に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、昇圧部の昇圧動作前に駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。また、第１の規定期間後、第２の規定期間中に補助コンデンサだけでなく昇圧部も駆動コンデンサへ電荷を供給するので、駆動コンデンサの出力電圧の回復が早い。その結果、昇圧部は、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができるだけでなく、短時間で駆動コンデンサの出力電圧を閾値電圧まで回復させることができる。その結果、昇圧部は、効率よく駆動コンデンサの出力電圧を昇圧することができる。また、バルブの反応速度を低下させず、かつ、不意の負荷変動に対処可能である。
【００１８】
請求項８に係るバルブ装置において、前記駆動コンデンサは電解コンデンサから成り、前記補助コンデンサは電気二重層コンデンサから成ることを特徴とする。これにより、第１の規定期間中に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、昇圧部の昇圧動作前に駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。その結果、昇圧部は、第１の規定期間後、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【００１９】
請求項９に係るバルブ装置において、前記補助コンデンサは、前記駆動コンデンサよりも内部抵抗および容量において大きい。これにより、第１の規定期間中に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、昇圧部の昇圧動作前に駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。その結果、昇圧部は、第１の規定期間後、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【００２０】
請求項１０に係るバルブ装置の駆動方法は、ソレノイドコイルへの通電により流路を開閉するように駆動される電磁弁と、電源電圧を昇圧する昇圧部と、前記昇圧部の出力に接続された駆動コンデンサと、前記ソレノイドコイルと前記駆動コンデンサとの間に設けられた通電部と、前記駆動コンデンサに対して並列に接続された補助コンデンサとを備えたラッチング式のバルブ装置の駆動方法であって、前記通電部が前記駆動コンデンサを前記ソレノイドコイルへ接続して前記ソレノイドコイルへ通電し、前記ソレノイドコイルへの通電の停止後、前記補助コンデンサが前記駆動コンデンサを充電することを具備する。これにより、駆動コンデンサから前記ソレノイドコイルへの通電を行った後に補助コンデンサが駆動コンデンサへ電荷を供給し、昇圧部からの出力に頼らずに駆動コンデンサの出力電圧を上昇させることができる。その結果、昇圧部は、バルブの反応速度に悪影響を与えることなく、低ＤＵＴＹかつ高効率な昇圧動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態に従った自動水栓を用いた手洗器の一例を示す断面図。
【図２】ラッチング式のソレノイドバルブ２３の構成の一例を示す断面図。
【図３】発電機を用いたコントロールユニット３０の回路構成の一例を示す図。
【図４】電池を用いたコントロールユニット３０の回路構成の一例を示す図。
【図５】第１の実施形態に従ったバルブ装置の動作を示すフロー図。
【図６】第１の実施形態によるバルブ装置の動作を示すタイミング図。
【図７】本発明に係る第２の実施形態に従ったバルブ装置の動作を示すフロー図。
【図８】第２の実施形態によるバルブ装置の動作を示すタイミング図。
【図９】本発明に係る第３の実施形態に従ったバルブ装置の動作を示すフロー図。
【図１０】第３の実施形態によるバルブ装置の動作を示すタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態に従った自動水栓を用いた手洗器の一例を示す断面図である。本実施形態による手洗器は、ボール１０の天板１２に装着された水栓金具１４と、天板１２の下方に位置するバルブ装置としてのバルブユニット１６と、壁面に固定された電池１８とを備えている。
【００２４】
水栓金具１４は、人体検知およびバルブ開閉等の制御を行うコントロールユニット３０を備えている。コントロールユニット３０は、回路基板３１を介して水栓金具１４に固定されている。回路基板３１は、マイクロコンピュータ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、フォトダイオード等の電子デバイスを実装している。ＬＥＤは、ボール１０に向かって開口された窓２８を介して繰り返し赤外線を発し、フォトダイオードは、ボール１０の方向から反射した赤外線を検知する。ボール１０の方向に自動水栓の使用者の手が存在すると、赤外線の反射光が増加し、人体を検知できる。
【００２５】
フォトダイオードが人体を検知したときには、バルブユニット１６のダイヤフラム弁２０は一次側流路２２と二次側流路２４との間を開き、吐水金具２６から吐水する。フォトダイオードが人体を検知していないときには、ダイヤフラム弁２０は一次側流路２２と二次側流路２４との間を閉じ、吐水金具２６からの吐水を停止する。
【００２６】
図２は、ラッチング式のソレノイドバルブ２３（以下、単にバルブ２３という）の構成の一例を示す断面図である。電磁弁としてのバルブ２３は、ダイヤフラム弁２０と、プランジャ４０と、永久磁石５０（以下、単に磁石５０という）と、バネ５２と、ソレノイドコイル５４（以下、単にソレノイド５４という）と、クリーニングピン４５と、圧力室４８とを備えている。
【００２７】
ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次側流路２４との間を開閉するように構成されている。プランジャ４０は、ダイヤフラム弁２０に設けられたパイロット穴４７を開閉するように構成されている。
【００２８】
永久磁石５０（以下、単に磁石５０という）は、ダイヤフラム弁２０を開状態にするためにプランジャ４０を引き付ける。バネ５２は、ダイヤフラム弁２０を閉状態にするためにプランジャ４０をダイヤフラム弁２０へ向かって押し付ける。磁石５０がプランジャ４０を引き付ける力と、バネ５２がプランジャ４０を押す力とは、互いに斥力である。プランジャ４０が磁石５０に接近すると、磁石５０による力がバネ５２による力を勝り、ダイヤフラム弁２０を開状態にする。一方、プランジャ４０が磁石５０から離れると、バネ５２による力が磁石５０による力を勝り、ダイヤフラム弁２０を閉状態にする。
【００２９】
ソレノイド５４は、図３に示すコントロールユニット３０から電力供給を受けて磁力を発生し、バルブ２３の開状態と閉状態とを切替えるためにプランジャ４０を移動させる。
【００３０】
図２に示すように、バルブ２３の閉状態では、プランジャ４０がパイロット穴４７を塞いでいる。それとともに、プランジャ４０は、ブリード穴４６を介して一次側流路２２と圧力室４８との間を連通させるようにクリーニングピン４５を位置づける。よって、圧力室４８内の圧力が、ブリード穴４６を介して一次側流路２２の圧力とほぼ等しくなっている。水の供給側である一次側流路２２の圧力は、二次流路２４の圧力よりも高いので、ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次流路２４との圧力差によって二次流路２４の開口部に押し付けられる。これにより、ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次流路２４との間を遮断する。
【００３１】
バルブ２３の閉状態では、ソレノイド５４に通電することなく、プランジャ４０は、バネ５２の弾性力によってパイロット穴４７を塞いだ状態で固定される。よって、ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次側流路２４との圧力差により閉状態を維持する。
【００３２】
バルブ２３を閉状態から開状態に切り替えるときには、コントロールユニット３０がソレノイド５４に通電することによって、プランジャ４０を磁石５０へ向かって移動させる。プランジャ４０が磁石へ接近すると、磁石５０がバネ５２よりも強い力でプランジャ４０を引き付ける。これにより、プランジャ４０がパイロット穴４７を開放する。パイロット穴４７が開放されると、圧力室４８から二次側流路２４へ流体が流れ、圧力室４８内の圧力が低下する。圧力室４８内の圧力が低下すると、一次側流路２２の圧力によって、ダイヤフラム弁２０は、二次側流路２４の開口部を開放し、一次側流路２２と二次側流路２４との間を連通させる。このように、バルブ２３は開状態になる。
【００３３】
バルブ２３の開状態では、プランジャ４０は磁石５０の磁力によってバネ５２よりも強い力で磁石５０に引き付けられている。よって、ソレノイド５４に通電することなく、プランジャ４０は、磁石５０に接触した状態で固定されている。
【００３４】
バルブ２３を開状態から閉状態に切り替えるときには、コントロールユニット３０が、閉状態から開状態への切替え時とは逆方向にソレノイド５４に通電する。これによって、プランジャ４０をダイヤフラム弁２０へ向かって移動させる。プランジャ４０がパイロット穴４７を塞ぐと、上述の通り、一次側流路２２と二次側流路２４との圧力差によりダイヤフラム弁２０を閉状態にする。
【００３５】
図３は、発電機を用いたコントロールユニット３０の回路構成の一例を示す図である。コントロールユニット３０は、マイコン１０１と、センサ１０２と、通電部としてのソレノイド通電回路１０５と、蓄電コンデンサ１０６と、昇圧部としての昇圧回路１０７と、発電部１０８と、充電電圧制限回路１０９と、制限抵抗１１４と、ソレノイドバルブ駆動コンデンサ（以下、単に駆動コンデンサともいう）１１５と、補助コンデンサ１１６とを備えている。
【００３６】
図４は、電池を用いたコントロールユニット３０の回路構成の一例を示す図である。図４に示すコントロールユニット３０は、発電機に代わり電池を用いており、それに伴い、充電電圧制限回路１０９および蓄電コンデンサ１０６を有しない点で図３に示すコントロールユニット３０と異なる。図４に示すコントロールユニット３０のその他の構成は、図３に示すそれと同様であるので、ここでは、図３を主に参照してその構成を説明する。
【００３７】
センサ１０２は、水栓装置の使用者の人体を感知する。センサ１０２は、水栓装置の制御条件となるものであれば、手動の操作スイッチやタイマなどでもよい。
【００３８】
通電部としてのソレノイド通電回路１０５は、ソレノイド５４と駆動コンデンサ１１５との間に設けられ、駆動コンデンサ１１５からソレノイド５４への通電を開始あるいは停止するように構成されている。ソレノイド５４への通電を行うことによって、図２に示すプランジャ４０を駆動する。ソレノイド５４は、上述の通りバルブ２３の開／閉状態の切替え時以外に電流を消費しないコイルである。ソレノイド通電回路１０５は、バルブ２３の開／閉状態の切替えに応じて、ソレノイド５４に流す電流の向きを切替えるＨブリッジ回路である。なお、上述の通り、ソレノイド通電回路１０５の通電電流は、マイコン１０１およびセンサ１０２の消費電流よりも圧倒的に大きい。例えば、製品によっては、バルブを駆動するとき（通電時）に、ソレノイドへ約数１００ｍＡもの電流を流すものがある。これに対して、開状態または閉状態を維持しているときには、マイコンおよびセンサ等による消費電流は、約数ｍＡである。
【００３９】
昇圧回路１０７は、スイッチングレギュレータ式ＤＣ−ＤＣコンバータであり、インダクタ１７１、スイッチング素子１７２およびダイオード１７３で構成されている。インダクタ１７１は、蓄電コンデンサ１０６に接続され、充電電圧制限回路１０９を介して発電部１０８に接続され、ダイオード１７３および制限抵抗１１４を介して駆動コンデンサ１１５に接続されている。あるいは、インダクタ１７１は、蓄電コンデンサ１０６に代わり電池１０に接続されている。スイッチング素子１７２は、例えば、トランジスタであり、駆動コンデンサ１１５側にあるインダクタ１７１の一端とグランドとの間に接続されている。スイッチング素子１７２は、マイコン１０１の制御を受けて、オン／オフ制御される。
【００４０】
トランジスタ１７２をオンすることによって、トランジスタ１７２は、インダクタ１７１を介して蓄電コンデンサ１０６の出力をグランドに接続し、インダクタ１７１に電流を誘導する。トランジスタ１７２をオフすることによってインダクタ１７１に誘導された電流をダイオード１７３を介して駆動コンデンサ１１５へ出力する。このようにトランジスタ１７２がオン／オフを繰り返すことによって昇圧回路１０７は、一次側電圧ＶＣを二次側電圧ＶＤＤへ昇圧し、駆動コンデンサ１１５を充電する。尚、二次側電圧ＶＤＤは、センサ１０２、マイコン１０１等に印加される電源電圧としても用いられる。
【００４１】
一般に、トランジスタ１７２がオンしている時間をＯＮとし、それがオフしている時間をＯＦＦとした場合、ＯＮ／（ＯＮ＋ＯＦＦ）の比率は、ＤＵＴＹ（あるいはＯＮ−ＤＵＴＹ）と呼ばれる。一般的な昇圧回路のＤＵＴＹ制御方法では、マイコン１０１が昇圧回路の負荷状態に応じて昇圧回路のＤＵＴＹを制御する。ＤＵＴＹが高いと、トランジスタ１７２のオン時間が長いので、昇圧回路はインダクタ１７１に多くの電流を蓄積できる。よって、昇圧回路の出力能力自体は高い。しかし、トランジスタ１７２のオフ時間が短かくなるので、昇圧回路はインダクタ１７１に蓄積された電流を充分に出力側へ放出し切らないままトランジスタを再度オンにする。従って、昇圧回路における消費電流のうち昇圧動作に寄与しない電流が増えるので、昇圧回路の効率が悪くなる。ここで、昇圧回路の効率とは、単位時間に昇圧回路に入力された電力と出力された電力の比である。
一方、ＤＵＴＹが低いと、トランジスタのオフ時間が長くなるので、昇圧回路はインダクタ１７１に蓄積された電流を出力側へ放出し切ることができる。よって、昇圧動作に関与しない電流が無く、昇圧回路の効率は良い。しかし、トランジスタのオン時間が短すぎると、昇圧回路はインダクタ１７１に充分な電流を蓄積する前にトランジスタをオフにする。従って、昇圧回路の出力能力は低くなる。このように、昇圧回路１０７をＤＵＴＹで制御した場合、昇圧回路１０７の出力能力との効率とはトレードオフの関係にある。
発電部１０８は、水路に設けられ、水路を流れる水によって発電する水力発電機でよい。発電部１０８で生成された電力は、充電電圧制限回路１０９を介して蓄電コンデンサ１０６を充電する。蓄電コンデンサ１０６は、化学反応する二次電池と違って、充放電の繰り返しによる劣化がなく、長寿命である。電池１８は、発電部１０８のバックアップ電源として機能する。充電電圧制限回路１０９は、マイコン１０１等を保護するために、発電部１０８の出力電圧を所定電圧以下に制限している。
【００４２】
尚、水力発電機を電源として用いる場合、水力発電機をバルブ装置の水路に設置し、バルブ装置を流れる流体を用いて発電する。水力発電機を用いたバルブ装置は、手動操作に比較して電気的な制御によって無駄な水を減らせるという点、および、動作電力を自ら発電するので環境に良いという点で好ましい。このような水力発電機を用いたバルブ装置は、発電された電力を蓄電コンデンサ１０６内に蓄積する。しかし、上述の通り、蓄電コンデンサ１０６からの出力電圧は蓄電量により変化するので、昇圧回路１０７が、駆動コンデンサ１１５、マイコン１０１等に安定した電圧を供給する。一方、図４のように、電池１８を電源として用いた場合、バルブ装置の小型化、電池交換の手間および費用の軽減の観点において、電池の本数は少ない方が好ましい。電池の本数が少ないと、電源電圧が低くなるため、昇圧回路１０７が電池からの電源電圧を昇圧する。
【００４３】
スイッチング式昇圧回路以外の電圧変換回路として、スイッチング式降圧回路、ドロップ型電圧変換回路あるいはスイッチドキャパシタなどが考えられる。しかし、スイッチング式降圧回路は入力側の電源を高電圧とする必要があり、蓄電コンデンサの個数あるいは電池の個数を増やさなければならない。また、ドロップ型電圧変換回路は電圧の低下分がそのまま損失となるため、効率が低い。さらに、スイッチドキャパシタは出力が小さい。これらの理由により、スイッチング式昇圧回路がバルブ２３の駆動に必要な高電圧の効率的な生成に適している。
【００４４】
制御部としてのマイコン１０１は、昇圧前の電圧ＶＣおよびソレノイド５４への供給電圧ＶＬＳの目標値に基づいて昇圧回路１０７のＤＵＴＹおよびソレノイド通電回路１０５の通電状態を制御する。例えば、バルブ２３を閉状態から開状態へ切り替える際には、マイコン１０１はポートＰ０１およびＰ０３に接続されたトランジスタをオン状態にすることによって、矢印Ａ１の向きに電流を流す。一方、バルブ２３を開状態から閉状態へ切り替える際には、マイコン１０１はポートＰ０２およびＰ０４に接続されたトランジスタをオン状態にすることによって、矢印Ａ２の向きに電流を流す。
【００４５】
ソレノイドバルブ駆動コンデンサ１１５は、ノードＮ１とグランドとの間に接続された電解コンデンサである。ノードＮ１は、昇圧回路１０７とソレノイド通電回路１０５との間の接続ノードである。駆動コンデンサ１１５は、昇圧回路１０７から出力された電流によって充電され、ソレノイド５４の通電時にソレノイド通電回路１０５へ電流を供給する。ＶＬＳは、駆動コンデンサ１１５がソレノイド通電回路１０５へ出力する電圧である。
【００４６】
補助コンデンサ１１６は、例えば、駆動コンデンサ１１５に対して並列に接続された電気二重層コンデンサである。補助コンデンサ１１６は、ソレノイド通電回路１０５が駆動コンデンサ１１５からソレノイド５４への通電を停止している期間に駆動コンデンサ１１５を充電するために設けられている。補助コンデンサ１１６に適用される電気二重層コンデンサは、一般に、電解コンデンサより内部抵抗が非常に大きいが、電解コンデンサより非常に大きな容量（例えば、１０倍以上）を有するコンデンサである。
【００４７】
電気二重層コンデンサは、内部抵抗が大きいため、電解コンデンサよりも充電および放電に長時間かかる。従って、電気二重層コンデンサを補助コンデンサ１１６に用いた場合、補助コンデンサ１１６は、ソレノイド５４への通電時に電流をほとんど供給せず、電解コンデンサから成る駆動コンデンサ１１５がソレノイド５４へ電流を供給する。このとき、駆動コンデンサ１１５の出力電圧（ノードＮ１の電圧ＶＬＳ）が一時的に低下する。
【００４８】
一方、補助コンデンサ１１６の容量は、駆動コンデンサ１１５のそれより非常に大きく、その内部に大容量の電荷を蓄積している。従って、ソレノイド５４への通電終了の後に、補助コンデンサ１１６は駆動コンデンサ１１５に電荷を供給することができる。これにより、補助コンデンサ１１６は、一時的に低下したノードＮ１の電圧ＶＬＳを或る程度上昇（回復）させることができる。ただし、補助コンデンサ１１６の放電には或る程度時間がかかるので、マイコン１０１は、ソレノイド５４への通電終了後、所定期間の間、昇圧回路１０７の動作を停止し、あるいは、昇圧回路１０７を低いＤＵＴＹで動作させる。
【００４９】
補助コンデンサ１１６の内部抵抗（ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance））および容量は、駆動コンデンサ１１５の内部抵抗(ＥＳＲ)および容量、ソレノイド５４の抵抗（ＥＳＲ）等の他の要素によって設定されるべきパラメータである。このため、補助コンデンサ１１６の好ましい内部抵抗（ＥＳＲ）および容量は、バルブ２３の構成によって個別に決定される。ただし、少なくとも補助コンデンサ１１６の内部抵抗および容量は、それぞれ駆動コンデンサ１１５の内部抵抗および容量よりも大きい。これは、ソレノイド５４へ通電電流を供給する役割を駆動コンデンサ１１５が担い、ソレノイド５４への通電の間、補助コンデンサ１１６は内部電荷を保持する動作とするためである。また、補助コンデンサ１１６の内部抵抗は、ソレノイド５４の抵抗（ＥＳＲ）よりも大きい。これも、補助コンデンサ１１６からソレノイド５４への通電を抑制し、内部電荷を保持するためである。また、昇圧回路１０７の動作を停止させる期間、あるいは、ＤＵＴＹを低下させる期間は、補助コンデンサ１１６から駆動コンデンサ１１５へ十分な電荷移動が行われる期間であり、その電荷移動の経路の時定数程度が適当である。電荷移動の経路の時定数は、補助コンデンサ１１６と駆動コンデンサ１１５のそれぞれの内部抵抗と容量を直列接続した値となるが、補助コンデンサ１１６の方が相当量大きいため、補助コンデンサ１１６の内部抵抗および容量に応じて設定すればよい。
上記所定期間の経過後、マイコン１０１は、通常通り、電圧ＶＬＳの値に基づいて昇圧回路１０７のＤＵＴＹを決定する。このとき、電圧ＶＬＳは或る程度回復しているので、昇圧回路１０７は、高いＤＵＴＹで動作する必要なく、比較的低いＤＵＴＹで動作すれば足りる。昇圧回路１０７の負荷として見ると、補助コンデンサ１１６と駆動コンデンサ１１５は並列である。補助コンデンサ１１６の内部抵抗は駆動コンデンサ１１５のそれよりも大きいので、駆動コンデンサ１１５と補助コンデンサ１１６は、補助コンデンサ１１６の内部抵抗に依存する遅い時定数でゆっくり充電される。その結果、昇圧回路１０７は、比較的低いＤＵＴＹで長い時間をかけて駆動コンデンサ１１５および補助コンデンサ１１６を充電することができる。即ち、昇圧回路１０７は、高効率で駆動コンデンサ１１５および補助コンデンサ１１６を充電することができる。
尚、補助コンデンサ１１６は、駆動コンデンサ１１５とソレノイド通電回路１０５との間に設けられていてもよく、駆動コンデンサ１１５と制限抵抗１１４との間に設けられていてもよい。どちらも、回路的な動作は同じである。
【００５０】
制限抵抗１１４は、昇圧回路１０７と駆動コンデンサ１１５（あるいは補助コンデンサ１１６）との間に設けられている。従来、制限抵抗１１４は、昇圧回路１０７の出力能力不足を補うために設けられていた。一般に、電源（この場合、昇圧回路１０７）と負荷（この場合、駆動コンデンサ１１５）の間に入る抵抗は、電源から過大な負荷電流が流れることを防止する。本実施形態では、制限抵抗１１４は、昇圧回路１０７の出力と駆動コンデンサ１１５の間のインピーダンスを上げ、補助コンデンサ１１６から駆動コンデンサ１１５への電荷移動を促すために設けられている。また、駆動コンデンサ１１５の出力電圧ＶＬＳが所定の電圧に回復し、昇圧回路１０７による充電が行われる際には、制限抵抗１１４は、昇圧回路１０７からの出力電流を低減することができる。従って、出力電圧ＶＬＳを昇圧目標の電圧に近い所定の閾値電圧に維持しているときには、昇圧回路１０７のＤＵＴＹは低くて済む。ＤＵＴＹを低くすることによって、昇圧回路１０７は駆動コンデンサ１１５および補助コンデンサ１１６を高効率で昇圧できる。
【００５１】
図５は、第１の実施形態に従ったバルブ装置の動作を示すフロー図である。図５に示すルーチンは、人体が感知されたときに遅滞なく吐水を開始し、人体が感知されなくなったときに遅滞なく止水するように、電源投入後、繰り返し実行される。
【００５２】
電源投入後、まず、図３に示す電池１８、あるいは、図４に示す電池１０がコントロールユニット３０内の各要素に電力を供給する。これにより、昇圧回路１０７が昇圧動作を開始する（Ｓ１００）。当初、電圧ＶＬＳは非常に低い状態にあるので、昇圧回路１０７は高いＤＵＴＹで駆動コンデンサ１１５および補助コンデンサ１１６を充電する。そして、マイコン１０１がセンサ１０２の駆動を開始する（Ｓ１１０）。
【００５３】
電圧ＶＬＳが所定の閾値電圧（例えば、５Ｖ）に達すると、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを低下させ、あるいは、昇圧回路１０７の昇圧動作を停止させる。駆動コンデンサ１１５の出力電圧ＶＬＳは、昇圧回路１０７以外のマイコン１０１やセンサ１０２の駆動によっても低下する。従って、この場合、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを上昇させ、あるいは、昇圧回路１０７の昇圧動作を開始させる。つまり、マイコン１０１は、昇圧回路１０７を電圧ＶＬＳに応じたＤＵＴＹで駆動し、あるいは、停止させることによって、出力電圧ＶＬＳを所定の閾値電圧に維持する。以下、バルブ２３が閉状態あるいは開状態を維持しており、ソレノイド５４への通電を待機している状態を通電待機状態と呼ぶ。
【００５４】
センサ１０２が人体を検知していない場合（Ｓ１２０のＮＯ）、マイコン１０１は止水中であるか否かを判定する。前回のルーチンにおいて人体が感知されていない場合、あるいは、初回のルーチンの場合、バルブ２３は既に止水状態となっている（Ｓ１３０のＹＥＳ）。従って、バルブ２３の切替えは不要であるので、通電処理を行うことなく、マイコン１０１は、前回のソレノイド５４への通電（開通電処理または閉通電処理の実行）後、所定の第１の規定期間（例えば、０．５秒）が経過しているか否かを判定する（Ｓ１７０）。この判定は、マイコン１０１に内蔵されたタイマが通電後に計時を実行することにより判断できる。第１の規定期間は、予めマイコン１０１内の記憶部（ＲＡＭまたはＲＯＭ）に格納しておけばよい。
【００５５】
前回の通電後、第１の規定期間が経過している場合（Ｓ１７０のＮＯ）、あるいは、初回のルーチンの場合、ステップＳ１００に戻る。よって、昇圧回路１０７は、電圧ＶＬＳを閾値電圧に維持するために必要に応じて昇圧動作を繰り返し、かつ、センサ１０２は検出動作を継続する。
【００５６】
このような通電待機状態のときには、マイコン１０１およびセンサ１０２は電流を消費するが、それらの消費電流は、ソレノイド５４へ通電される電流に比べて非常に小さいため、電圧ＶＬＳの低下は小さい。従って、通電待機状態における昇圧回路１０７のＤＵＴＹは低くてもよい。ＤＵＴＹが低いので、昇圧回路１０７は、出力電圧ＶＬＳを昇圧目標である閾値電圧（例えば、５Ｖ）に効率良く維持することができる。
【００５７】
一方、ステップＳ１３０において吐水状態である場合（Ｓ１３０のＮＯ）には、閉通電処理を行う（Ｓ１４０）。閉通電処理は、バルブ２３を開状態から閉状態へ切替える処理である。この時、駆動コンデンサ１１５の電荷がソレノイド５４への通電に使用され、補助コンデンサ１１６の電荷は殆ど保持されている。止水中か否かの判定は次のように行う。マイコン１０１内のＲＡＭが、ソレノイド５４への通電に関与する出力ポートＰ０１〜Ｐ０４の履歴を記憶する。その履歴により、現在のバルブ２３の開／閉状態が判明する。これにより、吐水が停止される。
【００５８】
閉通電処理の後、マイコン１０１内のタイマが計時を開始する（Ｓ１４５）。閉通電処理の後、第１の規定期間（０．５秒）が経過していない場合（Ｓ１７０のＹＥＳ）、マイコン１０１は、昇圧回路１０７の昇圧動作を停止させる（Ｓ１８０）。そして、ステップＳ１１０からＳ１７０を再度実行する。ステップＳ１７０において閉通電処理の後、第１の規定期間が経過していると判断されるか、あるいは、新たな通電処理が行われるまで、ステップＳ１１０からステップＳ１８０は繰り返し実行される。即ち、マイコン１０１は、閉通電処理の後、第１の規定期間（例えば、０．５秒間）が経過するか、あるいは、新たな通電処理により計時が中断されるまで昇圧回路１０７の昇圧動作を停止する。第１の規定期間中、補助コンデンサ１１６が駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。これにより、出力電圧ＶＬＳは、閾値電圧に向って上昇する。以下、第１の実施形態では、第１の規定期間を昇圧停止期間と呼ぶ。
【００５９】
昇圧停止期間は、補助コンデンサ１１６の内部抵抗および容量から決まる時定数程度の時間に設定され得る。より好ましくは、昇圧停止期間は、補助コンデンサ１１６から駆動コンデンサ１１５への電荷の移動が完了し、補助コンデンサ１１６の出力電圧と駆動コンデンサ１１５の出力電圧とが等しくなる時点まで継続される。しかし、昇圧停止期間が長すぎると、出力電圧ＶＬＳの昇圧が次の通電処理に間に合わない場合が発生する。従って、昇圧停止期間は、補助コンデンサ１１６の内部抵抗および容量、並びに、バルブの反応速度等を考慮して設定される。この場合、補助コンデンサ１１６の出力電圧と駆動コンデンサ１１５の出力電圧とが等しくなる前に（即ち、出力電圧ＶＬＳが回復している途中で）、昇圧回路１０７は動作を開始する可能性がある。しかし、この場合であっても、補助コンデンサ１１６は電圧ＶＬＳを或る程度上昇させることは可能である。また、通電直後において、電圧ＶＬＳは非常に低下している状態にあるので、補助コンデンサ１１６の内部電荷が内部電圧と電圧ＶＬＳとの電圧差によって急速に引き出され、電流ＶＬＳを短時間で上昇させることができる。従って、昇圧停止期間は、次の通電処理を考慮して短く設定されても構わない。つまり、本実施形態において、昇圧停止期間は、バルブ装置の反応速度に影響を与えないように短く設定することができる。
閉通電処理終了後、昇圧停止期間が経過した場合（Ｓ１７０のＮＯ）、ステップＳ１００に戻る。即ち、マイコン１０１は昇圧回路１０７の昇圧動作を開始させる。このとき、マイコン１０１は、電圧ＶＬＳに応じたＤＵＴＹで昇圧回路１０７を駆動させる。
【００６０】
ステップＳ１２０においてセンサ１０２が人体を検知した場合（Ｓ１２０のＹＥＳ）、マイコン１０１は吐水中であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。前回のルーチンで人体が感知され、バルブ２３が既に吐水状態となっている場合（Ｓ１５０のＹＥＳ）、バルブ２３の切替えは不要である。よって、通電処理を行うことなく、マイコン１０１は、前回の通電後、昇圧停止期間（例えば、０．５秒間）が経過しているか否かを判定する（Ｓ１７０）。前回の通電後、昇圧停止期間が経過している場合（Ｓ１７０のＮＯ）、ステップＳ１００に戻る。即ち、バルブ２３は通電待機状態を維持する。このとき、センサ１０２は人体を感知し続けているので、バルブ装置は吐水状態を継続している。
【００６１】
止水状態である場合（Ｓ１５０のＮＯ）には、開通電処理を行う（Ｓ１６０）。開通電処理は、バルブ２３を閉状態から開状態へ切替える処理である。これにより、吐水が開始される。吐水中か否かの判定は、止水中か否かの判定と同様に行われる。
【００６２】
開通電処理の後、マイコン１０１のタイマが計時を開始する（Ｓ１６５）。その後、上述のようにステップＳ１７０を実行し、ステップＳ１００へ戻る。あるいは、Ｓ１７０およびＳ１８０を実行し、Ｓ１１０へ戻る。即ち、マイコン１０１は、開通電処理の後、昇圧停止期間が経過するか、あるいは、新たな通電処理により計時が中断されるまで昇圧回路１０７の昇圧動作を停止する。本実施形態では、通電処理の終了後、昇圧停止期間中、昇圧回路１０７が停止されているので、補助コンデンサ１１６は駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。これにより、出力電圧ＶＬＳは、通電待機状態における閾値電圧に向って或る程度上昇する。
【００６３】
尚、昇圧停止期間中に新たな通電処理が介入した場合（Ｓ１４０またはＳ１６０）、マイコン１０１内のタイマの計時は中断する。そして、タイマは、新たに発生した通電処理後に計時を改めて開始する（Ｓ１４５またはＳ１６５）。その後の処理は、上述した処理と同様である。
【００６４】
図６は、第１の実施形態によるバルブ装置の動作を示すタイミング図である。当初（ｔ０〜ｔ１）、センサ１０２は、人体を感知していない状態にあり、通電待機状態である。このとき、ソレノイド５４への通電は行われておらず、バルブ２３は閉状態に維持されている。センサ１０２は、人体が感知されたときに遅滞なく吐水を開始し、人体が感知されなくなったときに遅滞なく止水するように（例えば、０．５秒ごとに）検出動作を繰り返す。ｔ０〜ｔ１の通電待機状態は、図５のＳ１００〜Ｓ１３０のＹＥＳおよびＳ１７０のＮＯからなるループを繰り返し実行している状態である。
【００６５】
ｔ１において、センサ１０２が人体を検知すると、ソレノイド５４への通電が行われ、バルブ装置が開通電処理を実行する（図５、Ｓ１２０のＹＥＳ〜Ｓ１６０）。
【００６６】
開通電処理の実行後、ｔ２において、昇圧回路１０７が停止する（図５のＳ１８０）。通電処理後、マイコン１０１内のタイマが所定の昇圧停止期間（例えば、０．５秒）だけ計時する。昇圧停止期間中において、補助コンデンサ１１６は駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。これにより、電圧ＶＬＳが上昇する。もし、センサ１０２の駆動周期が昇圧停止期間よりも短い場合、昇圧停止期間中、図５のＳ１１０〜Ｓ１２０のＹＥＳ、Ｓ１５０のＹＥＳ、Ｓ１７０のＹＥＳおよびＳ１８０からなるループを繰り返し実行する。
【００６７】
昇圧停止期間の経過後、ｔ３において、昇圧回路１０７は昇圧動作を開始する（図５、Ｓ１７０のＮＯ）。この時点で電圧ＶＬＳは或る程度上昇しているので、昇圧回路１０７は、低ＤＵＴＹで効率良く電圧ＶＬＳを所定の閾値電圧（例えば、５Ｖ）へ昇圧させることができる。
【００６８】
ｔ４において、電圧ＶＬＳが閾値電圧に達すると、バルブ装置は、再度、通電待機状態になる。ｔ４〜ｔ５の通電待機状態は、図５のＳ１００〜Ｓ１２０のＹＥＳ、Ｓ１５０のＹＥＳおよびＳ１７０のＮＯからなるループを繰り返し実行している状態である。尚、開通電圧処理が実行された後、ｔ２からｔ５において、センサ１０２は人体を感知し続けており、バルブ装置は吐水状態を継続している状態である。
【００６９】
ｔ５において、センサ１０２が人体を感知しなくなると、バルブ装置が閉通電処理を実行する（図５のＳ１４０）。閉通電処理は、ソレノイド５４への通電方向が開通電処理のそれと逆になるが、それ以外の閉通電処理における昇圧回路１０７の動作は、開通電処理のそれ同様である。即ち、ｔ６〜ｔ８の昇圧動作は、ｔ１〜ｔ４の昇圧動作と同様である。
【００７０】
このように、本実施形態によるバルブ装置は、ソレノイド５４への通電処理後、昇圧回路１０７の昇圧動作を一時的に停止する。この昇圧停止期間中に補助コンデンサ１１６が駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給し、昇圧動作前に電圧ＶＬＳを上昇させる。
【００７１】
もし、通電処理の直後に昇圧回路１０７を動作させた場合、閉通電処理の直後においては、電圧ＶＬＳが非常に低いレベルまで低下している。このため、昇圧回路１０７は、高いＤＵＴＹで長期間にわたって昇圧動作を実行しなければならない。ＤＵＴＹが高いと昇圧回路１０７の昇圧動作の効率が悪化するので、昇圧回路１０７による消費電力の浪費に繋がる。
【００７２】
これに対して、本実施形態によるバルブ装置は、昇圧動作の再開時の出力電圧ＶＬＳは、通電待機時の閾値電圧に向って上昇しているため、昇圧回路１０７が駆動コンデンサ１１５へ充電する電荷は少なくて済む。よって、昇圧回路１０７は、比較的低いＤＵＴＹで昇圧動作を実行すればよく、消費電力の浪費を抑制することができる。また、本実施形態によるバルブ装置は、昇圧回路１０７の昇圧停止期間を適切に設定することによって、バルブ装置の反応速度に影響を与えることなく、高効率で昇圧動作を行うことができる。
【００７３】
本実施形態における制限抵抗１１４は、昇圧回路１０７の出力を抑えて、補助コンデンサ１１６から駆動コンデンサ１１５への電荷移動を促す。よって、制限抵抗１１４が設けられていることによって、補助コンデンサ１１６を主たる電源として、昇圧停止期間中に電圧ＶＬＳを閾値電圧へさらに接近させることができる。また、出力電圧ＶＬＳが閾値電圧に回復したときに、制限抵抗１１４は、昇圧回路１０７からの出力電流を低減することができるので、昇圧回路１０７のＤＵＴＹをさらに低くすることができる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、開通電処理直後に昇圧動作を停止することによって、図３に示した発電部１０８の水車の起動トルクを減少させることができる。即ち、発電部１０８の電気的負荷として昇圧回路１０７の存在がなくなるため、発電部１０８の負荷電流が減少し、発電部１０８の回転を妨げる力が減少し、水車が回転しやすくなり、水流に与える影響を抑制することができるという効果も得られる。
【００７５】
（第２の実施形態）
図７は、本発明に係る第２の実施形態に従ったバルブ装置の動作を示すフロー図である。第２の実施形態によるバルブ装置の構成は、第１の実施形態によるバルブ装置の構成と同様でよい。
【００７６】
第２の実施形態では、通電処理後、第１の規定期間（例えば、０．５秒）の間、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを、電圧ＶＬＳに応じて設定する昇圧回路１０７のＤＵＴＹよりも低い状態で固定する（Ｓ２８０）。電圧ＶＬＳの値に応じてＤＵＴＹを設定する場合、従来の一般的な制御方式では、電圧ＶＬＳが低いときには、効率よりも出力能力を優先し、ＤＵＴＹを高くして昇圧能力を上げる。逆に電圧ＶＬＳが高いときには高出力は不要なので、効率を重視してＤＵＴＹを低くしている。
例えば、電圧ＶＬＳがある閾値電圧を越えているか否かで、ＤＵＴＹに５０％と７５％のどちらかを選択するのが一般的であった。しかし、この第２の実施形態では、第１の規定期間において昇圧回路１０７のＤＵＴＹは２５％である。このように、第１の規定期間において、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを、電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹよりも低い値に固定する。以下、第２の実施形態では、第１の規定期間を低ＤＵＴＹ期間と呼ぶ。
【００７７】
その他のステップＳ１００〜Ｓ１７０の動作は、図５に示すステップＳ１００〜Ｓ１７０の動作と同様である。よって、通電処理後、低ＤＵＴＹ期間が経過していない場合（Ｓ１７０のＹＥＳ）、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを２５％に固定した状態で昇圧動作を実行する（Ｓ２８０およびＳ１００）。通電処理後、低ＤＵＴＹ期間が経過した場合（Ｓ１７０のＮＯ）、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹに戻す（Ｓ１００）。
【００７８】
尚、低ＤＵＴＹ期間におけるＤＵＴＹは、電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹよりも低い値を設定する。
図８は、第２の実施形態によるバルブ装置の動作を示すタイミング図である。ｔ０〜ｔ１１の通電待機状態は、図６に示すｔ０〜ｔ１の通電待機状態と同様である。また、ｔ１１〜ｔ１２における開通電圧処理は、図６に示すｔ１〜ｔ２の開通電圧処理と同様である。
【００７９】
開通電処理の実行後、ｔ１２〜ｔ１３において、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを２５％に低下させる（図７のＳ２８０）。このとき、昇圧回路１０７のＤＵＴＹが低く固定されているので、昇圧回路１０７は効率良く駆動コンデンサ１１５を充電する。また、同時に、補助コンデンサ１１６も駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。従って、第２の実施形態では、昇圧回路１０７と補助コンデンサ１１６の両方から駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給するため、電圧ＶＬＳの回復が早い。しかし、この間の昇圧回路１０７の効率は高い。
【００８０】
その後、ｔ１３〜ｔ１５の動作は、図６に示すｔ３〜ｔ５の動作と同様である。また、ｔ１５〜ｔ１８の動作は、閉通電処理の動作である。従って、ｔ１５〜ｔ１８の動作は、ソレノイド５４への通電方向が開通電処理時ｔ１１〜ｔ１４のそれと逆になるが、それ以外の閉通電処理における昇圧回路１０７の動作は、開通電処理のそれ同様である。即ち、ｔ１５〜ｔ１８の昇圧動作は、ｔ１１〜ｔ１４の昇圧動作と同様である。
【００８１】
第２の実施形態では、通電処理後に補助コンデンサ１１６だけでなく昇圧回路１０７も駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。従って、電圧ＶＬＳの回復が早い。その結果、昇圧回路１０７は、短時間で電圧ＶＬＳを閾値電圧まで回復させることができる。これは、バルブの反応速度を低下させず、かつ、不意の負荷変動に対処可能であることを意味する。なお、低ＤＵＴＹで効率を低下させない範囲での昇圧は、層圧回路１０７の効率に悪影響を与えない。むしろ、低ＤＵＴＹで効率を低下させない範囲での昇圧は、充電時間を短縮させることができる。
【００８２】
また、バルブ装置の種類によってはバルブの開／閉状態の切替え時にソレノイド５４へ通電する電流が、昇圧回路１０７の出力能力に比較して小さい場合がある。このような場合、通電処理後に完全に昇圧回路１０７を停止させる必要は必ずしもない。昇圧回路１０７は、低ＤＵＴＹで駆動コンデンサ１１５を充電することによって、効率よくかつ短時間で電圧ＶＬＳを回復させることができるからである。第２の実施形態は、このようにソレノイド５４へ通電する電流が小さい場合に有利である。
【００８３】
さらに、第２の実施形態では、開通電処理直後に昇圧回路１０７のＤＵＴＹを低下させることによって、図３に示した発電部１０８の水車の起動トルクが減少する。即ち、発電部１０８の水車が回転しやすくなり、水流に影響を与えないという効果も得られる。
【００８４】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に補助コンデンサ１１６を備えているので、第１の実施形態の効果も得ることができる。
【００８５】
（第３の実施形態）
図９は、本発明に係る第３の実施形態に従ったバルブ装置の動作を示すフロー図である。第３の実施形態によるバルブ装置の構成は、第１の実施形態によるバルブ装置の構成と同様でよい。
【００８６】
第３の実施形態では、通電処理後、所定の第１の規定期間（例えば、０．５秒）が経過するまでの間（Ｓ１７０のＹＥＳ）、マイコン１０１は、昇圧回路１０７を停止状態にする（Ｓ１８０）。第１の規定期間におけるバルブ装置の動作は、第１の実施形態の昇圧停止期間におけるそれに相当する。また、通電処理後、所定の第２の規定期間（例えば、２秒）が経過するまでの間（Ｓ１７０のＮＯおよびＳ３７５のＹＥＳ）、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを、電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹよりも低い値に固定する（Ｓ３８０）。例えば、第３の実施形態では、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを２５％とする。第２の規定期間におけるバルブ装置の動作は、第２の実施形態の低ＤＵＴＹ期間における動作に相当する。通電処理後、第２の規定期間が経過した場合（Ｓ３７５のＮＯ）、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを、電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹに戻す（Ｓ１００）。従って、第３の実施形態は、第１および第２の実施形態の組合せと言ってもよい。
【００８７】
このようにして、昇圧回路１０７は、動作停止状態から低ＤＵＴＹ状態へ、さらに、低ＤＵＴＹ状態から電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹ状態へと段階的に遷移する。電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹは、一般に、電圧ＶＬＳが低いときに高く、逆に電圧ＶＬＳが高いときには低く設定すればよい。例えば、電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹは、電圧ＶＬＳに反比例する関係でも良いし、電圧ＶＬＳに応じて数段階に変化するものでも良い。
その他のステップＳ１００〜Ｓ１７０の動作は、図５に示すステップＳ１００〜Ｓ１７０の動作と同様である。よって、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
図１０は、第３の実施形態によるバルブ装置の動作を示すタイミング図である。ｔ０〜ｔ２１の通電待機状態は、図６に示すｔ０〜ｔ１の通電待機状態と同様である。また、ｔ２１〜ｔ２２における開通電圧処理は、図６に示すｔ１〜ｔ２の開通電圧処理と同様である。
【００８９】
開通電処理の実行後、ｔ２２〜ｔ２３の第１の規定期間において、マイコン１０１は、昇圧回路１０７の昇圧動作を停止する（図９のＳ１７０のＹＥＳおよびＳ１８０）。このとき、第１の実施形態のステップＳ１８０の動作と同様に、補助コンデンサ１１６が駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。
【００９０】
第１の規定期間の後、ｔ２３〜ｔ２４の第２の規定期間において、マイコン１０１は、昇圧回路１０７のＤＵＴＹを２５％に固定する（図９のＳ１７０のＮＯ、Ｓ３７５のＹＥＳおよびＳ３８０）。このとき、昇圧回路１０７のＤＵＴＹが電圧ＶＬＳに依存したＤＵＴＹよりも低いので、効率良く駆動コンデンサ１１５を充電する。また、昇圧回路１０７のＤＵＴＹが低いので、補助コンデンサ１１６は引き続き駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。
【００９１】
その後、ｔ２４〜ｔ２６の動作は、図６に示すｔ３〜ｔ５の動作と同様である。また、ｔ２６〜ｔ２９の動作は、閉通電処理の動作である。従って、ｔ２６〜ｔ２９の動作は、ソレノイド５４への通電方向が開通電処理時ｔ２１〜ｔ２５のそれと逆になるが、それ以外の閉通電処理における昇圧回路１０７の動作は、開通電処理のそれ同様である。即ち、ｔ２６〜ｔ２９の昇圧動作は、ｔ２１〜ｔ２５の昇圧動作と同様である。
【００９２】
第３の実施形態では、通電処理直後、第１の規定期間において、昇圧回路１０７は停止している。この第１の規定期間において、補助コンデンサ１１６は駆動コンデンサ１１５へ電荷を供給する。これにより、この段階では、昇圧回路１０７が駆動コンデンサ１１５へ充電する電荷は無くて済む。この点で、第３の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
その後、第２の規定期間において、昇圧回路１０７は、低ＤＵＴＹで駆動コンデンサ１１５を充電する。よって、第３の実施形態は、第２の実施形態の効果をも得ることができる。
【００９４】
このように、第３の実施形態は、昇圧回路１０７を動作停止状態から低ＤＵＴＹ状態へ、さらに、低ＤＵＴＹ状態から高ＤＵＴＹ状態へと段階的に遷移させることによって、第１および第２の実施形態の効果を得ることができる。
【００９５】
第１から第３の実施形態に従ったバルブ装置は、自動水栓だけでなく、小便器洗浄にも用いることができる。
【００９６】
また、第１から第３の実施形態に従ったバルブ装置のように補助コンデンサ１１６が設けられていたとしても、短い周期でソレノイド５４への通電が繰り返されると、出力電圧ＶＬＳが徐々に低下することが考えられる。この場合、昇圧回路１０７の出力能力を上げる必要があり、ＤＵＴＹが上がり、効率が低下する。しかし、長期間（例えば、１日）のうち、ソレノイド５４へ通電していない期間が通電期間よりも長い、すなわち水栓が使用されない止水期間が、水栓を使用する吐水期間より長いことは明らかである。従って、長期間におけるバルブ装置の動作頻度を考慮すれば、補助コンデンサ１１６の付加により、昇圧回路１０７からの負荷電流を平均化できることがわかる。昇圧回路１０７からの負荷電流を平均化することによって、昇圧回路１０７の負荷が時間的に分散され、昇圧回路１０７の出力が大電流となる状況が減り、低電流かつ高効率で動作することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１６…バルブユニット（バルブ装置）
２３…ソレノイドバルブ（電磁弁）
５４…ソレノイドコイル
１０１…マイコン（制御部）
１０５…ソレノイド通電回路（通電部）
１０７…昇圧部
１０８…発電部
１１４…制限抵抗
１１５…駆動コンデンサ
１１６…補助コンデンサ
１７１…インダクタ
１７２…スイッチング素子
１７３…ダイオード
【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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【図９】
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【図１０】
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