(57)【要約】      （修正有）【課題】水洗式のトイレやその他の用途における水槽への給水装置で、断水や停電が同時に発生しても、近くに水源があれば自動で水を補給したり、更に下限の検知手段は必ずしも水槽底部に設置しなくても自動で給水できる給水装置を提供する。【解決手段】水槽１２と、水源１６から水を揚水するポンプ７と、ポンプ７に給電する発電手段１と、必要に応じてバッテリーなどや電力の昇圧装置なども備えた給水装置において、水槽１２の予定水量の上限と下限を検知する検知手段６と、ポンプ７の駆動を制御する制御手段４を備え、検知手段６から下限検知情報を得てから所定時間経過して後、ポンプ７を駆動し続け、検知手段６から得た上限検知情報によってポンプ７を停止する。また、検知手段６は水槽１２に着脱可能で下限の検知手段が水槽底部に設置しない場合は下限検知情報を得てから所定時間経過して後、ポンプ７を駆動する。【選択図】図１
2015187367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄える水槽と、前記水槽とは別の水源から水を揚水するポンプと、前記ポンプから前記水槽へ水を送る送水管と、前記ポンプに給電する発電手段からなる給水装置において、前記水槽の予定水量の上限と下限を検知する検知手段と、前記ポンプの駆動を制御する制御手段を備え、前記の検知手段から前記下限検知情報を得てから所定時間経過して後、前記ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た前記上限検知情報によって前記ポンプを停止することを特徴とする給水装置。
【請求項２】
発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段、及び充電に資する電力の昇圧手段を備えることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の給水装置。
【請求項４】
検知手段が前記水槽内に着脱可能に取り付けてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の給水装置。
【請求項５】
制御手段に水の供給先の環境条件計測手段を接続し、前記環境条件計測手段の情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限検知情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の給水装置。
【請求項６】
発電手段の出力経路に複数の制御手段を配し、各前記制御手段の下流側に各々の制御手段に属する水槽、ポンプ、送水管と検知手段を接続し、各前記制御手段が相互に連携して前記発電手段からの電力を利用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水洗便器の水槽や水遣り装置などの水槽に水を給水する給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水洗式トイレは便所の一形態で水槽に一時貯めた水を開放し水勢により汚物を洗浄して衛生的に処分するものであるが、水がなければ用を成さない。近年、災害対策の面からも緊急用としての対応が強く求められている。すなわち、人の集まる施設は勿論、家庭においても上水道が地震などの災害に一たび襲われ浄水設備や水道管が断裂して給水停止となると、例え家屋の安全が確保されたとしても安穏な生活は難しくなり、被害エリアが広くなれば終にはその地区の経済や政治にも大きな影響を及ぼす。排泄は待ったなしであり家庭での生活をあきらめ、多くの人が集会場や公共の施設に集まっても、そこも断水していれば、更に事態は深刻になる。トイレの衛生対策が不十分であれば、健康被害はもちろんのこと、避難所は劣悪な状況となり感染症が蔓延する。水洗トイレは今や必要不可欠なくらい生活に溶け込んでいるため、その快適性に慣れ非常時の対策が手薄になっている。特に地震多発地域にある国としては最優先で取り組むべきは防災力の強化であり、一旦それが起きても問題としない程度に災害に対する抵抗力の強化であり減災の促進である。従来、多くの試みがなされており、比較的容易な試みが風呂水や雨水、そして予め準備した貯水タンクの活用である。例えば、特許文献１は雨水や風呂の残り湯を収納する貯水タンクに貯めてポンプでトイレタンクに給水するため、圧力タンク付きモートルポンプを用いトイレタンクの満水を中心とした制御をするとしている。また、特許文献２は十分な貯水タンクを設備してタンク内の水を電動ポンプで吸引して水洗便器に送水するとしている。特許文献３は浴槽内の水をポンプで汲み上げ水洗便器の貯留タンクに送る各種の手段をとるとしている。いずれも断水時の事前の対応策であり停電になった事態を想定していない。しかし、災害は言うまでもなく突然であり想定外の事態が発生することを考えない訳にはいかない。電気も同じであり、一旦、断水や停電が発生すれば、これまで培ってきたインフラがすべて無に帰すことになるのは必定である。また、これらに準ずる装置としては、自動水遣り装置や自動水汲み装置などがあり、産業用としても応用ができるものが多いが、自然力を利用した発電手段による例はまだない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４５８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２９７４４号公報
【特許文献３】特開２００３−１６０９５３号公報
【発明の概要】
【発明を解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、水洗式のトイレやその他の用途における水槽への給水装置で、断水や停電が同時に発生しても、近くに水源があれば自動で水を補給したり、更に下限の検知手段は必ずしも水槽底部に設置しなくても自動で給水できる給水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するため、水を蓄える水槽と、前記水槽とは別の水源から水を揚水するポンプと、前記ポンプから前記水槽へ水を送る送水管と、前記ポンプに給電する発電手段からなる給水装置において、前記水槽の予定水量の上限と下限を検知する検知手段と、前記ポンプの駆動を制御する制御手段を備え、前記の検知手段から前記下限検知情報を得てから所定時間経過して後、前記ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た前記上限検知情報によって前記ポンプを停止する。また、前記の発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段を備えたり、あるいは、電力保存手段に充電に資する電力の昇圧手段なども付加して備えることもできる。また、前記検知手段は前記水槽内に着脱可能に取り付けてなることもできる。また、前記制御手段に水の供給先の環境条件計測手段を接続し、前記環境条件計測手段の情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限検知情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することもできる。そして、前記発電手段の出力経路に複数の前記制御手段を配し、各前記制御手段の下流側に各々の制御手段に属する前記水槽、前記ポンプ、前記送水管と前記検知手段を接続することもできる。尚、前記水槽とは、水を蓄えることが可能なタンクやボトルなど容器全般を指し水洗便器用の水槽や各種産業用に用いる水槽、更にはレバーを側面に有しそのレバーをひねることで排出弁が開放し水が一挙に排出する器を含んでいる。また、前記発電手段とは、自然力を利用したソーラーパネルを始め、風力、流水、バイオなどを利用した発電、又は、自動車など系統電力に頼らないで緊急時に発電できる能力のあるものを含んでいる。また、電力保存手段とは、電力を蓄電し保存できるものでバッテリーやコンデンサーなどを含んでいる。更に、前記ポンプとは、一般に低位にある水やその他の液体を高位に持上げたり圧力差を利用して低圧から高圧に移送するものでありバス用ポンプも含め各種の形式が含まれる。また、前記検知手段とは、前記水槽の水面の位置を検知するもので、予定する水面の上限を検知するものを上限検知センサ、下限を検知するものを下限検知センサと称し、その検知方法としては水と空気の抵抗変化あるいは電気伝導度の変化や静電容量の変化などをみるもの、浮力体の変位をみるもの、あるいは重量や光の屈折率の変化を見るものなど多彩な各種の手段が利用できる。更に、その形式にはシート状、棒状やパイプ状にも、本体とは別にした分離型にも、上限と下限を分割した分割型などの各種形式が可能である。更には前記水槽の内壁に一体的に貼り付けることもできる。また、前記環境条件計測手段とは、水の供給先の環境条件を表す指標を計測するセンサ全般を指し、例えば、温度や湿度を計測する温度計・湿度計、土中の水分や養分を測定する水分計や養分センサ、あるいは日差しの強度を計測する照度計なども含まれる。また、前記する所定時間とは、前記検知手段の下限検知情報を得てから一定時間経過して後、前記ポンプを駆動したり、あるいは周囲の前記環境条件計測手段の情報によって算出された時間が経過して後、前記ポンプを駆動する本願の重要な要素であり目的とする用途に合わせて適宜設定される。尚、この所定時間は本願では０を含まない有限の値である
【発明の効果】
【０００６】
本発明は従来ある水洗便器用あるいはその他用途の水槽に水を補給するもので、水洗便器用として災害や事故などで水道や電気が使えない場合などに簡単に後付けで設置でき、しかも太陽光発電など自然エネルギーによって近くの水源から自動的に水を補給し従来の水洗便器やその他用途の水槽に使用できる。緊急時に水洗式トイレが使用できることは、軽微な被災者に大きな安心感をもたらし自宅に留まり続ける余裕と落ち着いた対応を促す元になる。その結果、集会場など避難施設に大勢の人が大挙して押し寄せることが減るため、結果として社会全体の防災力が増すことになる。これは単に水の補給元を替えるだけで便器自体は変わらないので緊急時であっても従来通り安心して使用できることも重要な要素である。また、緊急時に各水槽のサイズに合わせたり調節したりする時間的、心理的余裕がない場合が多いと考えられるので、簡単に取り付けて使用できるメリットは大きい。また、電気や水道のない僻地や山奥、そして離島であっても水さえあれば簡単な水洗式トイレが可能となる。その他、庭園用や水遣り装置用、あるいは水汲み装置用などの水槽への給水装置としても簡便に使用することができる。これらは家庭用以外に産業用の低コスト化や非常時対策となるなど、その効果は非常に大きいものがある。このようにポンプが駆動する前に所定時間を確保することによって、水槽ごとに異なる深さに合わせる必要がなくなり装置の共通化、単純化、そしてコストダウンを図る上で大きなメリットがある。また、これまで中に液体が入ったままの使用中のタンクで、新たに自動化ラインなどに組み入れるため上下の検知センサをつけるため一旦はタンクを空にしてセンサの設置工事が必要であったが、新たに下限センサを設置しなくてもこの装置を上部の液面に設置し、下限を検知してから次にポンプを駆動するまでの時間を排出時間の最小時間にセットするだけで水切れの起きない自動化ができる。以上のように、これらの装置は、水洗便器の他、ガーデン用の噴水や滝などの水槽、手水用の水槽、水遣り装置や水汲み装置の水槽、更に、魚介類用の池など、広く使用できることも大きな特長である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の主な実施例を示すシステム全体のフロー図
【図２】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図３】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図４】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図５】本発明のその他の実施例で主要部を水槽に装着した側面図
【図６】図５の水槽の蓋を外した様子を示す斜視図
【図７】水槽の蓋に装着した給水ノズルの斜視図
【図８】本発明のその他の実施例で要部を一体化した斜視図
【図９】センサ部の部分正面図
【図１０】図９の部分側面図
【図１１】本発明のその他の実施例で水汲み装置の斜視図
【図１２】その他の装置の水槽に使用した実施例の水位と時間経過の関係比較例
【図１３】本発明のその他の実施例で水遣り装置本体の一部を切り欠いた斜視図
【図１４】本発明のその他の実施例でオーバーフロー管に装着したセンサ部分の斜視図
【図１５】水洗便器と水遣り装置の水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水位と時間経過の比較説明図
【図１６】一般的なロータンク式の水洗便器用水槽の部分断面図
【図１７】本発明のその他の実施例でシステムとした場合の配線例
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以上の手段による主な作用は次の通りである。水槽からの水の排出方法は夫々の装置によって速度も量も用途によって千差万別である。例えば、水洗便器用の水槽と水遣り装置の水槽とは、その量もその排出タイミングも全く異なるものである。一例として水洗便器の代表としてロータンク式水洗便器用の水槽を取り上げ水道が断水して本願の技術による場合を考えてみる。説明に入る前に、ロータンク式の水洗便器について簡単に解説する。図１６は一般的なロータンク式の一例で、水洗便器の正面からの部分断面を一部割愛して示している。１５は便器本体で、この形状を変化させることで和式や洋式などと呼び名が変わる。例えば、水槽１２の位置によりハイタンク式やロータンク式になったりする。取水管８３は水道管から止水栓（図示せず）を経てボールタップ弁８４に接続される。ボールタップ弁８４はアーム９３の先端に浮き玉８５を備え浮力によってアーム９３を移動させ内部にある弁体を上下させることで水面の位置を感知して水の供給を自動制御している。水槽１２の底面には排水口１４がありその口をゴムフロート８７で栓をして通常は水を貯めている。側面にあるレバー９０をひねることによってバー８９が回転し偏心して連結するチェーン８８に繋がれた前記ゴムフロート８７が排水口１４から浮き上がって開放され、水が一挙に便器１５内に排出され洗浄する。水槽の上部には手洗いノズル９２と貫通穴９４を備えた蓋１３が設けられている。９１はオーバーフロー管である。水が排出されるとボールタップ弁８４の浮き玉８５が下がり水が供給されると共に前記ゴムフロート８７が重力により戻され排水口１４を閉止する。
【０００９】
先ず、簡単に設置の要点のみ述べる。水洗便器の水槽のふたを持上げ、この装置の検知手段を上限センサ部分が水槽内の満水時のレベルに合うように設置しふたを元に戻しておく。次に水源に入れたポンプの吐出口から水洗便器のふたにある穴に差し込んだ専用取付具までホースでつなぎ水の反動で外れることのないようにホースの端部や途中をしっかり固定する。その後、発電手段としてのソーラーパネルを日光の当たる場所に置いてバッテリーとケーブルを接続する。水源の確保の外、ホースの経路、ソーラーパネルやバッテリーの場所や充電の確認、ケーブルの経路など予め準備も兼ねて予行することで慌てずにセットできる。セットが完了したとして作用をみると、水槽に入れたセンサ部の検知によって水洗便器の水槽に水がないことから制御部がソーラーパネルとバッテリーからの電力をポンプの入力に流し、ポンプが駆動を開始して水をトイレの水槽に供給し始める。水がセンサ部の上限に達するとその情報によってポンプの電源が切れ水の供給がストップする。水槽の水が使用者のレバー操作によって排出弁が開放されると水槽内の水は一気に排出され水位は下がりセンサの下限を過ぎても下がり続ける。この時、制御部では水面が下限センサを通過し電気伝導度などが変化した情報からカウントを始め所定時間が来るまでカウントを続ける。所定時間は排出弁が閉じて新たな水を受け入れる準備が完了する頃以上の時間に設定されているので、その時間になるとポンプが駆動を始める。そして再び、水が水源から水槽に入り閉じた排出弁の上に水が貯まり始める。排出弁の上に水が貯まっても水の重力によって排出弁が浮き上がることはない。水位が上昇して上限に到達するとポンプが停止する。以上の作用は使用者がレバーを操作する度に繰返され、水槽内に従来からある部材や器具にも何ら影響を与えない。水道が復帰した場合も後から設置した部品を取り外すだけで簡単に元の状態に復帰できる。すなわち、着脱可能に取り付けることができる。尚、前記のレバーがバー状以外にプッシュ式、プル式、回転式などの場合もある。
【００１０】
水洗便器用水槽に使用したケースについて更に検討を続ける。図１５（１）と同図（２）は水洗便器用水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水槽における水位と時間経過の比較説明図である。縦軸は水槽の水位、横軸は給水が始まってからの経過時間である。同図（１）は一般の水洗便器用水槽の状態を模式的に示しており、ａ−ｂ線は給水線、ｘ点は使用者がレバーを回した点でｘ−ｃ線は排水線である。途中ｃ´点で排出弁が閉じ始め、給水がなかった時ｃ点で全量排出することを示している。現実はボールタップ弁が途中から給水を始めるので、図中のｃ点より少し上の点から例えばｃ´−ｄ線と給水が始まる。一方、同図（２）は本願の実施例による場合の例を模式的に示している。ｘ点においてレバーを回して排出が始まるとｘ−Ｈ−ｃ線のように排出される。図（１）も図（２）も排水線の傾斜角度αは便器及び水槽が同一なので同じである。中間通過点Ｈは本願による下限センサの高さを示しているので、中間通過点Ｈを検知した情報によって所定時間Ｔをカウントし始めＴ時間経過してからポンプを駆動して給水ｃ−ｄ線が始まる。この時、中間通過点Ｈと所定時間Ｔをどのように設定するかが重要である。排出弁によっては一旦開けても直ぐ閉じて復帰するようなケースや波や振動など外乱によって復帰するようなケースがあるため安定して排出が継続的に続く点を復帰臨界点と称し、この復帰臨界点より下で一定の距離ｈを決めこれによって中間通過点Ｈが求まる。所定時間ＴはＨ点から排出するまでの時間が基準で、所定時間Ｔを適切に決めることにより同図（２）のように水の水位が最低レベルに合わせることもできる。しかし、現実的にｃ点を追求することはあまり意味がないので余裕をとって所定時間Ｔ´のようにしてｃ´- ｄ´線とする。所定時間Ｔがあまり短いと供給速度によっては排出水の中に直接供給水が入り込み排出弁が開いたままとなって排出が続きいつまでも満水に届かない事態になるし、長すぎると再使用までの時間が掛かり過ぎることになる。現実的にはｈを一定にして水槽の大きさに関係なく、しかも簡単に所定時間Ｔを設定でき利用者が平素と同じように使用できることが重要である。水洗便器用水槽の場合は、洗浄作用のために水の勢いが必要であり排出口径を大きく取っていることから、ｈは約５〜１０ｃｍとすると所定時間Ｔは約５から１５秒前後が装置として現実的ではないかと思う。尚、説明のため、ボールタップ弁からの給水速度とポンプからの給水速度が同じとして説明している。
【００１１】
次に、水遣り装置の水槽の例について説明する。図１３は水遣り装置の水槽に本願の実施例を設置した一例である。水槽２１の上部から検知手段を挿入している。検知手段の詳細は別途、同様の手段の説明の中で後記する。ポンプからの送水管７５と水槽２１の下方に散水管７４が取り付けられ送水管７５の他端に付けられたポンプ（図示していない）によって送水管７５を介して水が水槽２１に貯まり始める。通常、散水管７４の末端側の口径は送水管７５より細いので散水管７４から栽培槽に散水されながらも水位は上昇し下限センサ６１のレベルを過ぎて上限センサ６２が検知するとポンプが停止する。ポンプが停止した後も散水は続き水面が下限センサ６１を通過した情報から時間がカウントされ一定の所定時間になると再びポンプが駆動を始める。このようにポンプの駆動と停止が繰返されるように散水が制御されている。尚、この場合、相手が植物なので常時水を散水するというより、例えば、３０分毎、あるいは２時間毎というように大きなインターバルを用いて使用することも多い。再び、図１５に戻る。同図（３）と（４）は水遣り装置の水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水位と時間経過の比較説明図である。縦軸は水槽の水位、横軸は給水が始まってからの経過時間である。図１５（１）、（２）は何秒から何分という比較的短時間の動作であるが、それに比べると同図（３）と（４）はかなり長い数十分から数時間という比較的長時間の動作を表している。また、同図（３）は本願と同一出願人による特願２０１３−０９８５６３に提示した内容である。すなわちａ−ｂ線のように水を水槽に揚水してそのままｂ−ｃ線（排水速度線）のように排水する。水槽内の下限センサが貯水量０で設定できればｃ点で検知した情報によってポンプが回転し再びｃ−ｄと揚水する。実用上のｃ´点はｃ点の上に位置するのでｃ´点で下限を検知して給水しｃ´−ｄ´線のように給水されこの給水・排水が継続される。これに対し、同図（４）はa−ｂ線で上限センサが検知するまで揚水し、次にｂ−Ｈ−ｃと散水する。水槽から散水への条件は同じなので角度βは同じである。上限ｂ点より下方へｈの位置（Ｈ点）に下限センサがあり水面が下限センサを通過した情報によりＴ時間経過後ｃ点でポンプを駆動させｃ−ｄと繰り返す水遣りシステムができる。この時、前記するようにＨ点とＴをどのように設定するかが重要である。この場合、排出弁に相当するものはなく水槽に入った水は排出され続けるので中間通過点Ｈは排水速度線と装置のセンサ高さｈとから決められる。そして、水面がこの中間通過点Ｈを通過したことを下限センサが検知してから任意のインターバル時間として所定時間Ｔがカウントされる。また、Ｔより幾分短めの所定時間Ｔ´経過したｃ´点でポンプを駆動しｃ´‐ｄ´線と揚水すれば同図（３）と同じ揚水線ができる。同様にこの水遣りの間隔をより効果的に取り入れて所定時間Ｔ″経過したｃ″点で揚水すればｃ″−ｄ″線と揚水し、その後散水する間欠的な水遣りができる。以上までは、水源があって電力が供給される限りインターバル時間をもつ間欠水遣りが可能になることが知れたが、更に、発電手段の内、ソーラーパネルによる発電手段を有するケースではその発電量は天候に��拠して発電するため、晴れている時はより発電し、雨や曇りの時は低い発電で、夜間は発電しないなど天候に依拠し、且つインターバルを有する給水が自動的に実行されるという特長がある。更に言葉を変えて説明すると、ソーラーパネルを用いることにより、天候の影響が自動的に発電量に反映され、植物への水遣りが熱帯地方のスコールのようにザーと降って直ぐ晴れる自然の営みに近く且つそれが任意の時間で繰返される理想的な状況を可能ならしめる。
【００１２】
一般的に、水槽の下限の位置を厳密に測定して次につなげるケースはそれ程多くはない。それより、水槽のレベルを一定にするか、あるいは定期的に水を上限レベルまで補充するケースの方が圧倒的に多いと思われる。結局、本願実施例のセンサ部は上限センサの設定と下限センサの設定の意味合いを変えて上記の作用を実現している。すなわち、上限センサは文字通り満水時のレベルである。水洗便器用の水槽の場合は満水レベルでありオーバーフロー管の入口の少し下のレベルに合わせる。一方、下限センサは水槽の排出口に合わせる必要はない。一般的に下限センサが働いてからポンプが駆動するまでの時間を所定時間とすると、所定時間＝（下限センサが作動してから全排出までの時間）＋（排出弁の動作を加味した余裕時間）＋（用途目的による空き時間）と大まかに表現できる。ここで用途目的による空き時間とは、水槽から全排出した後、次にポンプを駆動させるまでの時間であり、水遣り装置では下限センサを通過してから全排出までの時間を無視すれば約３０分弱とか約２時間弱とかになり、水洗便器用水槽では０分ということになる。排出弁が一旦作動して復帰が困難になる水位を復帰臨界点として上限の水位より一定距離下の位置に合わせ、その位置より次にポンプを駆動するまでの時間を所定時間とすれば、その間に水槽内の水は排出され次のステップに移っていく。このように上限センサと下限センサの高さ距離は用途によって大まかに決めることができ、例えば水洗便器用でタンク付きの場合はタンクの高さが大体３５ｃｍから５０ｃｍまでと考えればセンサの上限と下限の高さ距離を１０ｃｍ、下限センサ通過からの全排水時間を最大約７秒とすればポンプ起動の所定時間を１０秒以上にしておけばこの装置はほぼ寸法の異なる全てのロータンク式の水洗便器用水槽に使用できることになる。水洗便器用水槽に使用する場合は電力供給の面で日夜を問わず必要なことから発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段や充電をより効率的に図るため電力の昇圧手段なども備え、コンパクトで軽量な装置にすることが必要である。尚、前記検知手段は一体として着脱可能も含め説明してきたが上限センサと下限センサが夫々別体であってもよい。更に、環境条件計測手段として制御手段に水分計や温度計、あるいは養分センサなどを接続しこれらの情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することもできる。例えば、水分計によって土中の水分が極端に乾燥状態であり緊急に散水が必要な時は所定時間を短縮したり、温度計によって外気温度が低温の時は所定時間を延長したりする場合が想定される。また、養分センサによって一部の養分が偏る時などは所定時間を短縮して養分偏在のダメージを減少させることもできる。水遣り装置などその他の水槽用の場合は、サイズ統一の他、外部から所定時間を自由に調節可能にすれば、使い勝手の面でも応用の面でも大きな広がりが期待できる。例えば、１バッチの処理量が決まっているバッチ毎の原料仕込みプロセスなどの場合、所定時間を以後のプロセス時間と連動させることによって工程管理をシンプルにすることができる。叉、水面がふらついて検知が難しい場合にも容易に対応ができる。前記した水洗便器用あるいはその他用途の水槽には、水洗便器の他、ガーデン用の噴水や滝などの水槽、手水用の水槽、水遣り装置や水汲み装置の水槽、更に、魚介類用の池やその他の水槽なども含まれる。尚、補足であるが、本願の作用をする仕組みとして上限センサのみ有し上限を検知してポンプを停止し以後、所定時間を経過してからポンプを駆動する繰返方法もアイデアとしてあるが、一般的に水面は外乱の影響や表面張力その他水面の接触状況が変化しやすいので誤作動し易い。また、検知信号のふらつきを抑制したり経過を記憶して処理する方法などもあるがコストも掛かることから本願の仕組みがより最適と考える。
【００１３】
図1は、本発明の一般的な実施例のフロー図としてロータンク式の水洗便器の水槽に使用するケースについて記述している。１５は便器本体の断面で、その上に水洗便器用の水槽１２を例示している。尚、既に図１６で説明しているので本図では従来あるゴムフロートやレバーなどの一部を除き詳細を省略している。また、以後の図においても説明していない部品は主要であっても省略している場合もある。１は発電手段で図としてはソーラーパネル、２は電力保存手段のバッテリーを代表して表している。回路中には図示していないが、逆流防止のダイオードや低出力時の切り替え機能、あるいは発電した電力を有効利用するため昇圧手段なども必要に応じて設けている。水槽１２の内部には水量を検知する上限センサ６ａ、下限センサ６ｂを含む検知手段６を設け連絡線５により常時制御手段４に情報が連絡される。連絡線５を省略もしくは短くして検知手段６と一体化させることもできる。水道が使用不可の場合は、別の水源１６に入れたポンプ７からの送水管８の先端を水槽１２に挿入する。水源１６には近くの池や川、そして浴槽の残り湯などであり、災害時に支援されるバケツの水や雨水など有りとあらゆるものを総動員することになる。水槽１２に送水管８の先端を挿入する際には専用のアダプタ１１を用いて手洗いを兼用する方法の他、連結線５と関連付けて一体化することもできる。アダプタ１１の例として一実施例を図７に示し詳細を後記する。水槽１２と蓋１３の間を通す場合は検知手段６を槽内に投入して位置を安定させると共に挿入する管が潰れないように且つ外れないようにする工夫が重要である。制御手段４は検知手段６からの情報によりポンプ７に電力を供給して常に上限位置に水が補給されるように電力保存手段２や発電手段１から電力を得て全体を管理・制御している。また、水洗便器用の温水洗浄装置にも簡単に接続ができれば、更に用途は広がる。当然、この場合は予め水の品質（要求圧力、水量や許容汚れなど）や電力の性質（電圧や電流など）や余裕なども検討され、更に、洗浄水の昇圧装置、便座暖房、カバーなどのオート開閉、温風乾燥、脱臭機能の有無など、必要性を考慮して実施される。
【００１４】
図２は、図１の例を複数台連結する例を示している。すなわち、図１の例では発電手段のソーラーパネルは日照時に常に発電している。一方、ポンプ側は水槽が水切れした時にのみ稼動する。あるいはインターバルの時間が経過して後一時期のみ稼動する。従って、（発電手段の発電＋電力保存手段の放電）供給能力とポンプの需要量との間には大きなギャップがある。使用の際に絶対電力不足に陥らないためにはある程度発電手段と電力保存手段の電力側に余裕が必要であるが、それでも下流側に使用が重なる頻度が少なく且つ重なっても十分能力的に許容される場合は電力側を共用するシステム化が可能である。このようなことから、図２の実施例では単に連結線１８で繋いでいるが、実際の配線では直列あるいは並列を含め各種の結合が可能である。また、その結合の仕方により配線の本数も最適数が決められる。実施例の一つとして、連結を簡単にするため、電力線２本に加えて３本目を制御線としたシステムの配線例では、図１７のように検知手段６が反応して制御手段４がポンプ７を駆動させ水を水槽１２に供給している間第３線に制御中であることを示すため一定電圧の電流を流すことも可能である。この場合は、他の制御手段、例えば、制御手段４´が自分からの検知手段６´の情報によってポンプ７´を作動させようとしても、第３線の電圧から他の制御手段が制御権をもって働いていることが判断できそれが終わるまで待機することになる。制御手段４が自分の検知手段６の情報から給水の完了を知って第３線の電圧をリセットして初めて、次に待機している制御手段４´が自分の検知手段６´の情報を得て第３線に一定電圧を流し制御権占有を宣言してポンプ７´を作動させるようにする。順次このようにして１台の発電手段で多数の下流側の装置が制御できることが本願の特長の一つでもある。尚、１，２は発電手段、電力保存手段、そして３７、３８は電力線、制御線である。明示のない小さな○は制御手段にそれぞれ属する水槽１２などの関連部分を示している。
【００１５】
次に、図３はタンクレスのトイレ用に使用する実施例を示している。タンクレスのトイレは主にフラッシュバルブを使用したトイレであり、この外、急拵えのトイレや単なる樋型のトイレなどにも利用できる。前記までの実施例と大きく異なるのは貯水槽を含めて考慮していることである。すなわち、貯水槽と専用の水量検知手段を有している。すなわち、前記したように公共の施設では利用者が多い場合など従来型の水槽併設型では貯水するための待ち時間が問題となり水道があれば一時貯水するのではなく、その圧力で取水量を取り出し時間短縮を図る構造が設備されている。このような設備で断水などの非常事態に備えるためには水槽を含めた装置が必要となる。図３に示す貯水槽２１はその一実施例で一部を欠いた部分断面を示している。貯水槽２１は必要になった時にトイレ室内に簡単に設置もしくは取付け自在で適当量の水を蓄えることができる内容積を有している。貯水槽２１の下方には排水管２７と該貯水槽２１の底部には該排水管２７に合流する排水短管２５とオーバーフロー管２２を有し、排水短管２５には上からゴムフロート２６で開閉自在に栓をされている。更に、必要であれば手洗いノズル３２も送水管８が貯水槽に入る途中より分岐して付けることができる。側面にはレバー２９が有ってこれをひねることによってチェーン３１につながるゴムフロート２６が開放され排水短管２５から排水管２７を通って排水できる。これらの構造は一例であり各種の仕組みが可能である。排水管２７は便器本体１５に繋がっており便座シート３５がある場合は適切な取付け具３４によって適切な放水角度と位置そして確実な固定がなされる。当然、汚物の洗浄作用は種々様々であり特に非常時においては雑な使用によって汚れたまま放置されることもあるため人の手で角度や向きが調節できるようにするなどの工夫も可能である。制御手段４は発電手段１、電力保存手段２、ポンプ７、そして貯水槽２１の検知手段６a、６ｂと適切に接続されている。
【００１６】
図４は、図３の例を複数台連結する実施例を示している。前記したように、図３の例は公共の施設での利用のケースが多いと思われるが、施設が有している発電手段などに余裕と切替えの設備が整っていれば図１に対する図２のように、図３に対して電源サイドから下流側を複数台増設し連結することができる。図４では制御手段４、４´などに示すように各々検知手段６、６´やポンプ７、７´などを連結してシステム化している。連結した際の電源側とポンプや検知手段との関係、夫々の制御の仕組みは前記した図２の場合と同様である。
【００１７】
図５、図６は検知手段をより具体的に示すため水と空気による導電率の変化を検知する実施例について、水槽に取付けた様子を側面図と斜視図で表している。これは検知手段と制御手段を一体にしてコンパクトにしたもので本体部ケースの裏面に磁石や吸盤などを相手に合わせて付帯させたりすることもできる。４１ａはコモンとすると４１ｂは下限のセンサバーで４１ａ−４１ｂ間の電気伝導度を測りこれの変化を知ることで水面がこの下限センサの先端を通過したことを検知できる。また、４２のセンサバーは４１ａとの間の伝導度の変化から上限を通過したことを検知できる。バー形により水槽と蓋との間に容易に挟むことが出来、上限の高さの調節もバーの角度を変えることにより容易に調節できる。図５で上限の水位を５９、水槽の下限水位を５７で示しているが、装置のセンサの下限は５８である。４５は操作部であり、４３，４４はケーブル用の接続コネクターである。このセンサ部は最初は一部分がまっすぐなバー状態でユーザーが使用時に実際の水槽に合わせ曲げて合わせることもできる。
【００１８】
次に給水ノズルについて説明する。図１の説明の中でアダプタ５０として前記したが、図７はポンプから水槽に給水する場合の一実施例について説明している。水槽２１の蓋１３に水の流し台があって下の水槽に抜ける排水口４９が有る場合、排水口４９の穴に勘合する、あるいは緊急時に簡単に挿入でき外れにくいアダプタ５０が利用できる。本図のアダプタ５０の先端には外周長手方向に３箇所以上のフィン５２、５３が該排出口４９の厚さ以上の空間を空けて形成されている。フィン５２の方は穴に挿入しやすいように先端に行く方に外径が小さくフィン５３は先端の方が排出口４９の口径より大きくアダプタ５０を該排出口４９に挿入するとフィン５２とフィン５３の間の空間に排出口４９がはまりしっかり固定できるようにしている。フィン５２、５３は外力を受けると容易に曲がるが破断せず外力がなくなると直ぐ復帰するような屈曲性のある強い材質で成型されている。また、アダプタ５０の途中には細管５１があり通水時に手水５４が水跳ねしない適量で流れるように落下しアダプタ５０と該排出口４９に挟まれる空間から下の水槽に排出するようにしている。５５はポンプからのホースの抜け止めでホースを挿入すると適正に固定されるようにしている。
【００１９】
図８〜図１０は、更に検知手段や制御手段を一体化させた一実施例の主要部を示している。図８は検知手段と制御手段を一体にしたコンパクトな構成を示し、図９は検知手段の部分正面図、図１０は図９の右方から見た部分を拡大した側面図である。図９の絶縁体６３の平板の両面にセンサ部材６１ａ、６１ｂ及び６２が貼ってあり折り曲げても剥離せず且つ屈曲できる厚さに仕上げてある。６１aと６１ｂの下端が下限センサでこれらのいずれかと６２の下端が上限センサである。センサの形状としては平板以外に、丸棒、三角柱、ひも状、テープ状など形状には拘らない。図８の６５は所定時間を入力するツマミで６４は表示パネルであるが一例である。また、同図の２個あるいはそれ以上（明示せず）の６７は発電手段、電力保存手段、ポンプ、あるいは他のユニットとの連結用コネクターであり、システムとしての連携が出来るように構成されている。また、６８は固定具の一例を示しているが、これ以外にもクリップ型や差込型など各種の形式が可能である。
【００２０】
図１１は図８と同種の主要部を水遣り装置や水汲み装置の水槽に用いた本発明のその他の実施例を斜視図で示している。７２は排出口で供給口は図示を省略している。排出口７２から植栽に水遣りすれば水遣り装置、その他の用途に使えばその他用の装置になる。このような実施例では容器２１の大きさに対して検知手段の大きさや長さが容器７２の深さに比べて小さくても所定時間調節ツマミ７３を調節することによって下限センサ６１を検知してから全量排出までの時間やそれ以降の時間を自由に設定できるため、インターバル時間を有する水汲みや水遣りが簡単に可能となる。例えば、これまで中に液体が入ったままの使用中のタンクで、新たに自動化ラインに組み入れるため上下の検知センサをつけるため一旦はタンクを空にしてセンサの設置工事が必要であったが、新たに下限センサを設置しなくてもこの装置を上部の液面に設置し、下限を検知してから次にポンプを駆動する最小時間を予め決定しセットするだけで自動化できる例もある。
図１２はその他の装置の水槽に使用した実施例の水位と時間経過の関係比較の一例である。縦軸は水槽内の水位、横軸はポンプが駆動を始めてからの時間経過である。ａ−ｂ線はポンプによる給水線、ｂ−Ｈ−ｃ−ｃ´線は排水する時の排水線の一例として示している。Ｌは一般的な下限レベル、Ｕは上限レベル、すなわち、満水レベルである。一般例でいえば、ｃ´に到達するとポンプが起動してｃ´−ｄ´のように給水される。ところが本願の実施例では上限センサから距離ｈ下がったＨ点で本装置の下限センサによって水面が下限を通過したことを検知して、このＨ点からカウントを開始しＴ時間後にポンプの駆動を開始する。このＴ時間がこのプロセスの所定時間でありこのケースでは一般例のＴ´時間に比較して最小時間以下にすることによりｃ点でポンプが再駆動してｃ−ｄ線と給水しｄ−Ｈ´−ｅ線と排水し、再びＨ´からＴ時間経過したｅ点からｅ−ｆ線と継続していく。この所定時間Ｔが後工程のプロセスと関係付けられれば、あるいは関係付けるようなＴ時間に設定すれば新たな用途を形成することになる。
【００２１】
図１４は、その他の実施例でオーバーフロー管に装着したセンサ部分の斜視図である。本図はオーバーフロー管９１の周辺部が水で満たされ、この上端を乗り越えた水がオーバーフロー管９１の内面を通って下方から排出される仕組みを説明している。例えば、図１の水槽１２において上限センサを所定のレベルに合わせるには前記したように上限センサバーを曲げて先端が所定の水面レベルに合うように何度か試行するか、または伸縮可能な構造にするかが考えられるが、それとても緊急時には避けたいことである。このような時に図１４に図示するように本体ケースとは別にしてセンサ部を分離してオーバーフロー管９１の上縁にクリップ状、あるいはばね板などにして挟むことで自動的に上限が設定できる。すなわち、オーバーフロー管９１の上縁に図の検知手段を装着するだけで上限が管理され下限で検知して所定時間後ポンプが自動的に駆動する。仮に異常時になって水面が上昇してもオーバーフロー管９１からオーバーフローするだけで他への影響もない。連絡線６８は本体との連絡用ケーブルで薄くすれば違和感なく装置本体を水槽から離して設置することもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１            発電手段
２            電力保存手段
４            制御手段
６     検知手段
６ａ、６２    上限センサ
６ｂ、６１ｂ  下限センサ
７            ポンプ
８            送水管
１２、２１           水槽
１６          水源
１５          便器本体
２２、９１           オーバーフロー管
１４、２５           排水口
２６、８７    ゴムフロート
２７          排水管
２８、９０    レバー
【図１】
2015187367.tif 000003
【図２】
2015187367.tif 000004
【図３】
2015187367.tif 000005
【図４】
2015187367.tif 000006
【図５】
2015187367.tif 000007
【図６】
2015187367.tif 000008
【図７】
2015187367.tif 000009
【図８】
2015187367.tif 000010
【図９】
2015187367.tif 000011
【図１０】
2015187367.tif 000012
【図１１】
2015187367.tif 000013
【図１２】
2015187367.tif 000014
【図１３】
2015187367.tif 000015
【図１４】
2015187367.tif 000016
【図１５】
2015187367.tif 000017
【図１６】
2015187367.tif 000018
【図１７】
2015187367.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月10日(2015.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄える水槽と、前記水槽とは別の水源から水を移送するポンプと、前記ポンプから前記水槽へ水を送る送水管と、前記ポンプに給電する発電手段からなる給水装置において、前記水槽の予定水量の上限と下限を検知する検知手段と、前記ポンプの駆動を制御する制御手段を備え、前記検知手段から下限検知情報を得てから所定時間経過して後、前記ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た上限検知情報によって前記ポンプを停止することを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記発電手段の出力経路に適した電力保存手段、及び充電に資する電力の昇圧手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記検知手段が前記水槽内に着脱可能に取り付けてなることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の給水装置。
【請求項４】
前記制御手段に水の供給先の環境条件計測手段を接続し、前記環境条件計測手段の情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の前記下限検知情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の給水装置。
【請求項５】
前記発電手段の出力経路に複数の前記制御手段を配し、各前記制御手段の下流側に各々の前記制御手段に属する水槽、ポンプ、送水管と前記検知手段を接続し、各前記制御手段が相互に連携して前記発電手段からの電力を利用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の給水装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水洗便器の水槽や水の移送装置などの水槽に水を給水する給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水洗式トイレは便所の一形態で水槽に一時貯めた水を開放し水勢により汚物を洗浄して衛生的に処分するものであるが、水がなければ用を成さない。近年、災害対策の面からも緊急用としての対応が強く求められている。すなわち、人の集まる施設は勿論、家庭においても上水道が地震などの災害に一たび襲われ浄水設備や水道管が断裂して給水停止となると、例え家屋の安全が確保されたとしても安穏な生活は難しくなり、被害エリアが広くなれば終にはその地区の経済や政治にも大きな影響を及ぼす。排泄は待ったなしであり家庭での生活をあきらめ、多くの人が集会場や公共の施設に集まっても、そこも断水していれば、更に事態は深刻になる。トイレの衛生対策が不十分であれば、健康被害はもちろんのこと、避難所は劣悪な状況となり感染症が蔓延する。水洗トイレは今や必要不可欠なくらい生活に溶け込んでいるため、その快適性に慣れ非常時の対策が手薄になっている。特に地震多発地域にある国では最優先で取り組むべきは防災力の強化であり、一旦それが起きても問題としない程度に災害に対する抵抗力の強化であり減災の促進である。従来、多くの試みがなされており、比較的容易な試みが風呂水や雨水、そして予め準備した貯水タンクの活用である。例えば、特許文献１は雨水や風呂の残り湯を収納する貯水タンクに貯めてポンプでトイレタンクに給水するため、圧力タンク付きモートルポンプを用いトイレタンクの満水を中心とした制御をするとしている。また、特許文献２は十分な貯水タンクを設備してタンク内の水を電動ポンプで吸引して水洗便器に送水するとしている。特許文献３は浴槽内の水をポンプで汲み上げ水洗便器の貯留タンクに送る各種の手段をとるとしている。いずれも断水時の事前の対応策であり停電も含めた緊急事態を想定していない。しかし、災害は言うまでもなく突然であり想定外の事態が発生することを考えない訳にはいかない。電気も同じであり、一旦、断水や停電が発生すれば、これまで培ってきたインフラがすべて無に帰すことになるのは必定である。また、これらに準ずる装置としては、自動給水装置や自動水汲み装置などがあり、産業用としても応用ができるものが多いが、自然力を利用した発電手段による本件の例はまだない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４５８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２９７４４号公報
【特許文献３】特開２００３−１６０９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、水洗式のトイレやその他の用途における水槽などへの給水装置で、断水や停電が同時に発生しても、近くに水源があれば自動で水を補給したり、更に下限の検知手段は必ずしも水槽底部に設置しなくても自動で給水できる給水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するため、水を蓄える水槽と、前記水槽とは別の水源から水を移送するポンプと、前記ポンプから前記水槽へ水を送る送水管と、前記ポンプに給電する発電手段からなる給水装置において、前記水槽の予定水量の上限と下限を検知する検知手段と、前記ポンプの駆動を制御する制御手段を備え、前記の検知手段から前記下限検知情報を得てから所定時間経過して後、前記ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た前記上限検知情報によって前記ポンプを停止する。また、前記の発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段を備えたり、あるいは、電力保存手段の充電に資する電力の昇圧手段なども付加して備えることもできる。また、前記検知手段は前記水槽内に着脱可能に取り付けてなることもできる。また、前記制御手段に水の供給先の環境条件計測手段を接続し、前記環境条件計測手段の情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限検知情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することもできる。そして、前記発電手段の出力経路に複数の前記制御手段を配し、各前記制御手段の下流側に各々の制御手段に属する前記水槽、前記ポンプ、前記送水管と前記検知手段を接続することもできる。尚、前記水槽とは、水を蓄えることが可能なタンクやボトルなど容器全般を指し水洗便器用の水槽や各種産業用に用いる水槽、更にはレバーを側面に有しそのレバーをひねることで排出弁が開放し水が一挙に排出する器も含んでいる。また、前記発電手段とは、自然力を利用したソーラーパネルを始め、風力、流水、バイオなどを利用した発電、又は、自動車など系統電力に頼らないで緊急時に発電できる能力のあるものも含んでいる。また、電力保存手段とは、電力を蓄電し保存できるもので自動車に有するものも含めたバッテリーやコンデンサーなどを含んでいる。更に、前記ポンプとは、一般には低位にある水や他の液体を高位に持上げたり圧力を利用して低圧から高圧に移送するものであるがこれに限定せず、バス用ポンプも含め各種の形式が含まれる。また、前記検知手段とは、前記水槽の水面の位置を検知するもので、予定する水面の上限を検知するものを上限検知センサ、下限を検知するものを下限検知センサと称し、その検知方法としては水と空気の抵抗変化あるいは電気伝導度の変化や静電容量の変化などをみるもの、浮力体の変位をみるもの、あるいは重量や光の屈折率の変化を見るものなど多彩な各種の手段が利用できる。更に、その形式にはシート状、棒状やパイプ状にも、本体とは別にした分離型にも、上限と下限を分割した分割型などの各種形式が可能である。更には前記水槽の内壁に一体的に貼り付けることもできる。また、前記環境条件計測手段とは、水の供給先の環境条件を表す指標を計測するセンサ全般を指し、例えば、温度や湿度を計測する温度計・湿度計、土中の水分や養分を測定する水分計や養分センサ、あるいは日差しの強度を計測する照度計なども含まれる。また、前記する所定時間とは、前記検知手段の下限検知情報を得てから一定時間経過して後、前記ポンプを駆動したり、あるいは周囲の前記環境条件計測手段の情報によって算出された時間が経過して後、前記ポンプを駆動する本願の重要な要素であり目的とする用途に合わせて適宜設定される。尚、この所定時間は本願では０を含まない有限の値である
【発明の効果】
【０００６】
本発明は従来ある水洗便器用あるいはその他用途の水槽に水を補給するもので、災害や事故などで水道や電気が使えない場合などに簡単に後付けで設置でき、しかも太陽光発電など自然エネルギーによって近くの水源から自動的に水を補給し従来の水洗便器やその他用途の水槽に使用できる。緊急時に水洗式トイレが使用できることは、軽微な被災者に大きな安心感をもたらし自宅に留まり続ける余裕と落ち着いた対応を促す元になる。その結果、集会場など避難施設に大勢の人が大挙して押し寄せることが減るため、結果として社会全体の防災力が増すことになる。これは単に水の補給元を付加するだけで便器自体は変わらないので緊急時であっても従来と同じように使用できることも重要な要素である。また、緊急時に各水槽のサイズに合わせたり調節したりする時間的、心理的余裕がない場合が多いと考えられるので、簡単に取り付けて使用できるメリットは大きい。また、電気や水道のない僻地や山奥、そして離島であっても水さえあれば簡単な水洗式トイレが可能となる。その他、庭園用や水遣り装置用、あるいは水汲み装置用などの水槽への給水装置としても簡便に使用することができる。これらは家庭用以外に産業用の低コスト化や非常時対策となるなど、その効果は非常に大きいものがある。このようにポンプが駆動する前に適当な所定時間を確保するために、水槽ごとに異なる深さに合った所定時間を調節するだけで可能となり装置の共通化、単純化、そしてコストダウンを図る上で大きなメリットがある。すなわち、これまで中に液体が入ったままの使用中のタンクで、新たに自動化ラインなどに組み入れるため上下の検知センサをつけるため一旦はタンクを空にしてセンサの設置工事が必要であったが、新たに下限センサを設置しなくてもこの装置を上部の液面に設置し、下限を検知してから次にポンプを駆動するまでの時間を排出時間の最小時間にセットするだけで水切れの起きない自動化ができる。以上のように、これらの装置は、水洗便器の他、ガーデン用の噴水や滝などの水槽、手水用の水槽、水遣り装置や水汲み装置の水槽、更に、魚介類用の池など、広く使用できることも大きな特長である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の主な実施例を示すシステム全体のフロー図
【図２】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図３】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図４】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図５】本発明のその他の実施例で主要部を水槽に装着した側面図
【図６】図５の水槽の蓋を外した様子を示す斜視図
【図７】水槽の蓋に装着した給水ノズルの斜視図
【図８】本発明のその他の実施例で要部を一体化した斜視図
【図９】センサ部の部分正面図
【図１０】図９の部分側面図
【図１１】本発明のその他の実施例で水汲み装置の斜視図
【図１２】その他の装置の水槽に使用した実施例の水位と時間経過の関係比較例
【図１３】本発明のその他の実施例で水遣り装置本体の一部を切り欠いた斜視図
【図１４】本発明のその他の実施例でオーバーフロー管に装着したセンサ部分の斜視図
【図１５】水洗便器と給水装置の水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水位と時間経過の比較説明図
【図１６】一般的なロータンク式の水洗便器用水槽の部分断面図
【図１７】本発明のその他の実施例でシステムとした場合の配線例
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以上の手段による主な作用は次の通りである。水槽からの水の排出方法は装置やその用途によって速度も量も夫々異なる。例えば、水洗便器用の水槽と水遣り装置の水槽とは、その量もその排出タイミングも全く異なるものである。一例として水洗便器の代表としてロータンク式水洗便器用の水槽を取り上げ水道が断水して本願の技術による場合を考えてみる。説明に入る前に、ロータンク式の水洗便器について簡単に解説する。図１６は一般的なロータンク式の一例で、水洗便器の正面からの部分断面を一部割愛して示している。１５は便器本体で、この形状を変化させることで和式や洋式などと呼び名が変わる。例えば、水槽１２の位置によりハイタンク式やロータンク式になったりする。取水管８３は水道管から止水栓（図示せず）を経てボールタップ弁８４に接続される。ボールタップ弁８４はアーム９３の先端に浮き玉８５を備え浮力によってアーム９３を移動させ内部にある弁体を上下させることで水面の位置を感知して水の供給を自動制御している。水槽１２の底面には排水口１４がありその口をゴムフロート８７で栓をして通常は水を一定量貯めている。側面にあるレバー９０をひねることによって偏心バー８９が回転し連結するチェーン８８が引き上げられ前記ゴムフロート８７が排水口１４から浮き上がって開放され、水が一挙に便器１５内に排出され洗浄する。水槽の上部には手洗いノズル９２と貫通穴９４を備えた蓋１３が設けられている。９１はオーバーフロー管である。水が排出されるとボールタップ弁８４の浮き玉８５が下がり水が供給されると共に前記ゴムフロート８７が重力により戻され排水口１４を閉止する。
【０００９】
先ず、簡単に設置の要点のみ述べる。水洗便器の水槽のふたを持上げ、この装置の検知手段を上限センサ部分が水槽内の満水時のレベルに合うように設置しふたを元に戻しておく。次に水源に入れたポンプの吐出口から水洗便器のふたにある穴に差し込んだ専用取付具までホースでつなぎ水の反動で外れることのないようにホースの端部や途中をしっかり固定する。その後、発電手段としてのソーラーパネルを日光の当たる場所に置いてバッテリーとケーブルを接続する。水源の確保の外、ホースの経路、ソーラーパネルやバッテリーの場所や充電の確認、ケーブルの経路など予め準備も兼ねて予行することで慌てずにセットできる。セットが完了したとして作用をみると、水槽に入れたセンサ部の検知によって水洗便器の水槽に水がないことから制御部がソーラーパネルとバッテリーからの電力をポンプの入力に流し、ポンプが駆動を開始して水をトイレの水槽に供給し始める。水がセンサ部の上限に達するとその情報によってポンプの電源が切れ水の供給がストップする。水槽の水が使用者のレバー操作によって排出弁が開放されると水槽内の水は一気に排出され水位は下がりセンサの下限を過ぎても下がり続ける。この時、制御部では水面が下限センサを通過し電気伝導度などが変化した情報からカウントを始め所定時間が来るまでカウントを続ける。所定時間は排出弁が閉じて新たな水を受け入れる準備が完了する頃以上の時間に設定されているので、その時間になるとポンプが駆動を始める。そして、水が水源から水槽に入り閉じた排出弁の上に水が貯まり始める。排出弁の上に水が貯まっても水の重力によって排出弁が浮き上がることはない。水位が上昇して上限に到達するとポンプが停止する。以上の作用は使用者がレバーを操作する度に繰返され、水槽内に従来からある部材や器具にも何ら影響を与えない。水道が復帰した場合も後から設置した部品を取り外すだけで簡単に元の状態に復元できる。すなわち、着脱可能に取り付けることができる。尚、前記のレバーがバー状以外にプッシュ式、プル式、回転式などの場合もある。
【００１０】
水洗便器用水槽に使用したケースについて更に検討を続ける。図１５（１）と同図（２）は水洗便器用水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水槽における水位と時間経過の比較説明図である。縦軸は水槽の水位、横軸は給水が始まってからの経過時間である。同図（１）は一般の水洗便器用水槽の状態を模式的に示しており、ａ−ｂ線は給水線、ｘ点は使用者がレバーを回した点でｘ−ｃ線は排水線である。途中ｃ´点で排出弁が閉じ始め、給水がなかった時ｃ点で全量排出することを示している。現実はボールタップ弁が途中から給水を始めるので、図中のｃ点より少し上の点から例えばｃ´−ｄ線と給水が始まる。一方、同図（２）は本願の実施例による場合の例を模式的に示している。ｘ点においてレバーを回して排出が始まるとｘ−Ｈ−ｃ線のように排出される。図（１）も図（２）も排水線の傾斜角度αは便器及び水槽が同一なので同じである。中間通過点Ｈは本願による下限センサの高さを示しているので、中間通過点Ｈを検知した情報によって所定時間Ｔをカウントし始めＴ時間経過してからポンプを駆動して給水ｃ−ｄ線が始まる。この時、中間通過点Ｈと所定時間Ｔをどのように設定するかが重要である。排出弁によっては開きの要領により一旦開けても直ぐ閉じて元に戻るようなケースや波や振動など外乱によって復帰するようなケースがあるため安定して排出が継続的に続く点を復帰臨界点と称し、この復帰臨界点より下側で一定の距離ｈを決めこれによって中間通過点Ｈが求まる。所定時間ＴはＨ点から排出するまでの時間が基準で、所定時間Ｔを適切に決めることにより同図（２）のように水の水位が最低レベルに合わせることもできる。しかし、現実的にｃ点を追求することはあまり意味がないので余裕をとって所定時間Ｔ´のようにしてｃ´- ｄ´線とする。所定時間Ｔがあまり短いと供給速度によっては排出水の中に直接供給水が入り込み排出弁が開いたままとなって排出が続きいつまでも満水に届かない事態になるし、長すぎると再使用までの時間が掛かり過ぎることになる。現実的にはｈを一定にして水槽の大きさに関係なく、しかも簡単に所定時間Ｔを設定でき利用者が平素と同じように使用できることが重要である。水洗便器用水槽の場合は、洗浄作用のために水の勢いが必要であり排出口径を大きく取っていることから、ｈは約５〜１０ｃｍとすると所定時間Ｔは約５から１５秒前後が装置として現実的ではないかと思う。尚、説明のため、ボールタップ弁からの給水速度とポンプからの給水速度が同じとして説明している。
【００１１】
次に、給水装置の水槽の例について説明する。図１３は給水装置の水槽に本願の実施例を設置した一例である。水槽２１の上部から検知手段を挿入している。検知手段の詳細は別途、同様の手段の説明の中で後記する。ポンプからの送水管７５と水槽２１の下方に散水管７４が取り付けられ送水管７５の他端に付けられたポンプ（図示していない）によって送水管７５を介して水が水槽２１に貯まり始める。通常、散水管７４の末端側の口径は送水管７５より細いので散水管７４から栽培槽に散水されながらも水位は上昇し下限センサ６１のレベルを過ぎて上限センサ６２が検知するとポンプが停止する。ポンプが停止した後も散水は続き水面が下限センサ６１を通過した情報から時間がカウントされ一定の所定時間になると再びポンプが駆動を始める。このようにポンプの駆動と停止が繰返されるように散水が制御されている。尚、この場合、相手が植物なので常時水を散水するというより、例えば、散水後一定時間のインターバル時間を取って使用することも多い。再び、図１５に戻る。同図（３）と（４）は給水装置の水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水位と時間経過の比較説明図である。縦軸は水槽の水位、横軸は給水が始まってからの経過時間である。図１５（１）、（２）は何秒から何分という比較的短時間の動作であるが、それに比べると同図（３）と（４）はかなり長い数十分から数時間という比較的長時間の動作を表している。また、同図（３）は本願と同一出願人による特願２０１３−０９８５６３に提示した内容である。すなわちａ−ｂ線のように水を水槽に移送してそのままｂ−ｃ線（排水速度線）のように排水する。水槽内の下限センサが貯水量０で設定できればｃ点で検知した情報によってポンプが回転し再びｃ−ｄと移送する。実用上のｃ´点はｃ点の上に位置するのでｃ´点で下限を検知して給水しｃ´−ｄ´線のように給水されこの給水・排水が継続される。これに対し、同図（４）はa−ｂ線で上限センサが検知するまで移送し、次にｂ−Ｈ−ｃと散水する。水槽から散水への条件は同じなので角度βは同じである。上限ｂ点より下方へｈの位置（Ｈ点）に下限センサがあり水面が下限センサを通過した情報によりＴ時間経過後ｃ点でポンプを駆動させｃ−ｄと繰り返す給水システムができる。この時、前記するようにＨ点とＴをどのように設定するかが重要である。この場合、排出弁に相当するものはなく水槽に入った水は排出され続けるので中間通過点Ｈは排水速度線と装置のセンサ高さｈとから決められる。そして、水面がこの中間通過点Ｈを通過したことを下限センサが検知してから任意のインターバル時間として所定時間Ｔがカウントされる。また、Ｔより幾分短めの所定時間Ｔ´経過したｃ´点でポンプを駆動しｃ´‐ｄ´線と移送すれば同図（３）と同じ移送線ができる。同様にこの水移送の間隔をより効果的に取り入れて所定時間Ｔ″経過したｃ″点で移送すればｃ″−ｄ″線と移送し、その後散水する間欠的な給水ができる。以上までは、水源があって電力が供給される限りインターバル時間をもつ間欠給水が可能になることが知れたが、更に、発電手段の内、ソーラーパネルによる発電手段を有するケースではその発電量は天候に依拠して発電するため、晴れている時は��り発電し、雨や曇りの時は低い発電で、夜間は発電しないなど天候に依拠し、且つインターバルを有する給水が自動的に実行されるという特長がある。更に言葉を変えて説明すると、ソーラーパネルを用いることにより、天候の影響が自動的に発電量に反映され、植物への給水が熱帯地方のスコールのようにザーと降って直ぐ晴れる自然の営みに近く且つそれが任意の時間で繰返される理想的な状況を可能ならしめる。
【００１２】
一般的に、水槽の下限の位置を厳密に測定して次につなげるケースはそれ程多くはない。それより、水槽のレベルを一定にするか、あるいは定期的に水を上限レベルまで補充するケースの方が圧倒的に多いと思われる。結局、本願実施例のセンサ部は上限センサの設定と下限センサの設定の意味合いを変えて上記の作用を実現している。すなわち、上限センサは文字通り満水時のレベルである。水洗便器用の水槽の場合は満水レベルでありオーバーフロー管の入口の少し下のレベルに合わせる。一方、下限センサは水槽の排出口に合わせる必要はない。一般的に下限センサが働いてからポンプが駆動するまでの時間を所定時間とすると、所定時間＝（下限センサが作動してから全排出までの時間）＋（排出弁の動作を加味した余裕時間）と大まかに表現できる。排出弁が一旦作動して復帰が困難になる水位を復帰臨界点として、この位置より排出するまでの時間は水槽とそれを取りまく周辺の個別の条件によって予め所定時間として決めることができる。このように上限センサと下限センサの高さ距離は用途によって大まかに決めることができ、例えば水洗便器用でタンク付きの場合はタンクの高さが大体３５ｃｍから５０ｃｍまでと考えればセンサの上限と下限の高さ距離を１０ｃｍ、下限センサ通過からの全排水時間を最大約７秒とすればポンプ起動の所定時間を１０秒以上にしておけばこの装置はほぼ寸法の異なる全てのロータンク式の水洗便器用水槽に使用できることになる。水洗便器用水槽に使用する場合は電力供給の面で日夜を問わず必要なことから発電手段の出力経路に適した容量のバッテリーなどの電力保存手段や充電をより効率的に図るため電力の昇圧手段なども備え、コンパクトで軽量な装置にすることが必要である。尚、前記検知手段は一体として着脱可能も含め説明してきたが上限センサと下限センサが夫々別体であってもよい。更に、環境条件計測手段として制御手段に水分計や温度計、あるいは養分センサなどを接続しこれらの情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することもできる。例えば、水分計によって土中の水分が極端に乾燥状態であり緊急に散水が必要な時は所定時間をより短縮したり、温度計によって外気温度が低温の時は所定時間をより延長したりする場合が想定される。また、養分センサによって一部の養分が偏る時などは所定時間を短縮して養分偏在のダメージを減少させることもできる。給水装置などその他の水槽用の場合は、サイズ統一の他、外部から所定時間を自由に調節可能にすれば、使い勝手の面でも応用の面でも大きな用途が期待できる。例えば、１バッチの処理量が決まっているバッチ毎の原料仕込みプロセスなどの場合、所定時間を以後のプロセス時間と連動させることによって工程管理をシンプルにすることができる。叉、水面がふらついて検知が難しい場合にも容易に対応ができる。前記した水洗便器用あるいはその他用途の水槽には、水洗便器の他、ガーデン用の噴水や滝などの水槽、手水用の水槽、水移送装置や水汲み装置の水槽、更に、魚介類用の池やその他の水槽なども含まれる。尚、補足であるが、本願の作用をする仕組みとして上限センサのみ有し上限を検知してポンプを停止し以後、所定時間を経過してからポンプを駆動する方法もアイデアとしてあるが、一般的に水面は外乱の影響や表面張力その他水面の接触状況が変化しやすいので誤作動し易い。また、検知信号のふらつきを抑制したり経過を記憶して処理する方法などもあるがコストも掛かることから本願の仕組みがより最適と考える。
【００１３】
図1は、本発明の一般的な実施例のフロー図としてロータンク式の水洗便器の水槽に使用するケースについて記述している。１５は便器本体の断面で、その上に水洗便器用の水槽１２を例示している。尚、既に図１６で説明しているので本図では従来あるゴムフロートやレバーなどの一部を除き詳細を省略している。また、以後の図においても説明していない部品は主要であっても省略している場合もある。１は発電手段で図としてはソーラーパネル、２は電力保存手段のバッテリーを代表して表している。回路中には図示していないが、逆流防止のダイオードや低出力時の切り替え機能、あるいは発電した電力を有効利用するため昇圧手段なども必要に応じて設けている。水槽１２の内部には水量を検知する上限センサ６ａ、下限センサ６ｂを含む検知手段６を設け連絡線５により常時制御手段４に情報が連絡される。連絡線５を省略もしくは短くして検知手段６と一体化させることもできる。水道が使用不可の場合は、別の水源１６に入れたポンプ７からの送水管８の先端を水槽１２に挿入する。水源１６には近くの池や川、そして浴槽の残り湯などであり、災害時に支援されるバケツの水や雨水など有りとあらゆるものを総動員することになる。水槽１２に送水管８の先端を挿入する際には専用のアダプタ１１を用いて手洗いを兼用する方法の他、連結線５と関連付けて一体化することもできる。アダプタ１１の例として一実施例を図７に示し詳細を後記する。水槽１２と蓋１３の間を通す場合は検知手段６を槽内に投入して位置を安定させると共に挿入する管が潰れないように且つ外れないようにする工夫が重要である。制御手段４は検知手段６からの情報によりポンプ７に電力を供給して常に上限位置に水が補給されるように電力保存手段２や発電手段１から電力を得て全体を管理・制御している。また、水洗便器用の温水洗浄装置にも簡単に接続ができれば、更に用途は広がる。当然、この場合は予め水の品質（要求圧力、水量や許容汚れなど）や電力の性質（電圧や電流など）や余裕なども検討され、更に、洗浄水の昇圧装置、便座暖房、カバーなどのオート開閉、温風乾燥、脱臭機能の有無など、必要性を考慮して実施される。
【００１４】
図２は、図１の例を複数台連結する例を示している。すなわち、図１の例では発電手段のソーラーパネルは日照時に常に発電している。一方、ポンプ側は水槽が水切れした時にのみ稼動する。あるいはインターバルの時間が経過して後一時期のみ稼動する。従って、（発電手段の発電＋電力保存手段の放電）供給能力とポンプの需要量との間には大きなギャップがある。使用の際に絶対電力不足に陥らないためにはある程度発電手段と電力保存手段の電力側に余裕が必要であるが、それでも下流側に使用が重なる頻度が少なく且つ重なっても十分能力的に許容される場合は電力側を共用するシステム化が可能である。このようなことから、図２の実施例では単に連結線１８で繋いでいるが、実際の配線では直列あるいは並列を含め各種の結合が可能である。また、その結合の仕方により配線の本数も最適数が決められる。実施例の一つとして、連結を簡単にするため、電力線２本に加えて３本目を制御線としたシステムの配線例では、図１７のように検知手段６が反応して制御手段４がポンプ７を駆動させ水を水槽１２に供給している間第３線に制御中であることを示すため一定電圧の電流を流すことも可能である。この場合は、他の制御手段、例えば、制御手段４´が自分からの検知手段６´の情報によってポンプ７´を作動させようとしても、第３線の電圧から他の制御手段が制御権をもって働いていることが判断できそれが終わるまで待機することになる。制御手段４が自分の検知手段６の情報から給水の完了を知って第３線の電圧をリセットして初めて、次に待機している制御手段４´が自分の検知手段６´の情報を得て第３線に一定電圧を流し制御権占有を宣言してポンプ７´を作動させるようにする。順次このようにして１台の発電手段で多数の下流側の装置が制御できることが本願の特長の一つでもある。尚、１，２は発電手段、電力保存手段、そして３７、３８は電力線、制御線である。明示のない小さな○は制御手段にそれぞれ属する水槽１２などの関連部分を示している。
【００１５】
次に、図３はタンクレスのトイレ用に使用する実施例を示している。タンクレスのトイレは主にフラッシュバルブを使用したトイレであり、この外、急拵えのトイレや単なる樋型のトイレなどにも利用できる。前記までの実施例と大きく異なるのは貯水槽を含めて考慮していることである。すなわち、貯水槽と専用の水量検知手段を有している。すなわち、前記したように公共の施設では利用者が多い場合など従来型の水槽併設型では貯水するための待ち時間が問題となり水道があればその都度一時貯水するのではなく、その水道圧力で取水量を取り出し時間短縮を図る構造が設備されている。このような設備で断水などの非常事態に備えるためには水槽を含めた装置が必要となる。図３に示す貯水槽２１はその一実施例で一部を欠いた部分断面を示している。貯水槽２１は必要になった時にトイレ室内に簡単に設置もしくは取付け自在で適当量の水を蓄えることができる内容積を有している。貯水槽２１の下方には排水管２７と該貯水槽２１の底部には該排水管２７に合流する排水短管２５とオーバーフロー管２２を有し、排水短管２５には上からゴムフロート２６で開閉自在に栓をされている。更に、必要であれば手洗いノズル３２も送水管８が貯水槽に入る途中より分岐して付けることができる。側面にはレバー２９が有ってこれをひねることによってチェーン３１につながるゴムフロート２６が開放され排水短管２５から排水管２７を通って排水できる。これらの構造は一例であり各種の仕組みが可能である。排水管２７は便器本体１５に繋がっており便座シート３５がある場合は適切な取付け具３４によって適切な放水角度と位置そして確実な固定がなされる。当然、汚物の洗浄作用は種々様々であり特に非常時においては雑な使用によって汚れたまま放置されることもあるため人の手で角度や向きが調節できるようにするなどの工夫も可能である。制御手段４は発電手段１、電力保存手段２、ポンプ７、そして貯水槽２１の検知手段６a、６ｂと適切に接続されている。
【００１６】
図４は、図３の例を複数台連結する実施例を示している。前記したように、図３の例は公共の施設での利用のケースが多いと思われるが、施設が有している発電手段などに余裕と切替えの設備が整っていれば図１に対する図２のように、図３に対して電源サイドから下流側を複数台増設し連結することができる。図４では制御手段４、４´などに示すように各々検知手段６、６´やポンプ７、７´などを連結してシステム化している。連結した際の電源側とポンプや検知手段との関係、夫々の制御の仕組みは前記した図２の場合と同様である。
【００１７】
図５、図６は検知手段をより具体的に示すため水と空気による導電率の変化を検知する実施例について、水槽に取付けた様子を側面図と斜視図で表している。これは検知手段と制御手段を一体にしてコンパクトにしたもので本体部ケースの裏面に磁石や吸盤などを相手に合わせて付帯させたりすることもできる。図６において、４１ａはコモンとすると４１ｂは下限のセンサバーで４１ａ−４１ｂ間の電気伝導度を測りこれの変化を知ることで水面がこの下限センサの先端を通過したことを検知できる。また、４２のセンサバーは４１ａとの間の伝導度の変化から上限を通過したことを検知できる。バー形により水槽と蓋との間に容易に挟むことが出来、上限の高さの調節もバーの角度を変えることにより容易に調節できる。図５で上限の水位を５９、水槽の下限水位を５７で示しているが、装置のセンサの下限は５８である。４５は操作部であり、４３，４４はケーブル用の接続コネクターである。このセンサ部は最初は一部分がまっすぐなバー状態でユーザーが使用時に実際の水槽に合わせ曲げて合わせることもできる。
【００１８】
次に給水ノズルについて説明する。図１の説明の中でアダプタ５０として前記したが、図７はポンプから水槽に給水する場合の一実施例について説明している。水槽２１の蓋１３に水の流し台があって下の水槽に抜ける排水口４９が有る場合、排水口４９の穴に勘合する、あるいは緊急時に簡単に挿入でき外れにくいアダプタ５０が利用できる。本図のアダプタ５０の先端には外周長手方向に３箇所以上のフィン５２、５３が該排出口４９の厚さ以上の空間を空けて形成されている。フィン５２の方は穴に挿入しやすいように先端に行く方に外径が小さくフィン５３は先端の方が排出口４９の口径より大きくアダプタ５０を該排出口４９に挿入するとフィン５２とフィン５３の間の空間に排出口４９がはまりしっかり固定できるようにしている。フィン５２、５３は外力を受けると容易に曲がるが破断せず外力がなくなると直ぐ復帰するような屈曲性のある強い材質で成型されている。また、アダプタ５０の途中には細管５１があり通水時に手水５４が水跳ねしない適量で流れるように落下しアダプタ５０と該排出口４９に挟まれる空間から下の水槽に排出するようにしている。５５はポンプからのホースの抜け止めでホースを挿入すると適正に固定されるようにしている。
【００１９】
図８〜図１０は、更に検知手段や制御手段を一体化させた一実施例の主要部を示している。図８は検知手段と制御手段を一体にしたコンパクトな構成を示し、図９は検知手段の部分正面図、図１０は図９の右方から見た部分を拡大した側面図である。図９の絶縁体６３の平板の両面にセンサ部材６１ａ、６１ｂ及び６２が貼ってあり折り曲げても剥離せず且つ屈曲できる厚さに仕上げてある。６１aと６１ｂの下端が下限センサでこれらのいずれかと６２の下端が上限センサである。センサの形状としては平板以外に、丸棒、三角柱、ひも状、テープ状など形状には拘らない。図８の６５は所定時間を入力するツマミで６４は表示パネルであるが一例である。また、同図の２個あるいはそれ以上（明示せず）の６７は発電手段、電力保存手段、ポンプ、あるいは他のユニットとの連結用コネクターであり、システムとしての連携が出来るように構成されている。また、６８は固定具の一例を示しているが、これ以外にもクリップ型や差込型など各種の形式が可能である。
【００２０】
図１１は図８と同種の主要部を給水装置や水汲み装置の水槽に用いた本発明のその他の実施例を斜視図で示している。７２は排出口で供給口は図示を省略している。排出口７２から植栽に水移送すれば水遣り装置、その他の用途に使えばその他用の装置になる。このような実施例では容器２１の大きさに対して検知手段の大きさや長さが容器７２の深さに比べて小さくても所定時間調節ツマミ７３を調節することによって下限センサ６１を検知してから全量排出までの時間やそれ以降の時間を自由に設定できるため、インターバル時間を有する水汲みや給水が簡単に可能となる。例えば、これまで中に液体が入ったままの使用中のタンクで、新たに自動化ラインに組み入れるため上下の検知センサをつけるため一旦はタンクを空にしてセンサの設置工事が必要であったが、新たに下限センサを設置しなくてもこの装置を上部の液面に設置し、下限を検知してから次にポンプを駆動する最小時間を予め決定しセットするだけで自動化できる例もある。
図１２はその他の装置の水槽に使用した実施例の水位と時間経過の関係比較の一例である。縦軸は水槽内の水位、横軸はポンプが駆動を始めてからの時間経過である。ａ−ｂ線はポンプによる給水線、ｂ−Ｈ−ｃ−ｃ´線は排水する時の排水線の一例として示している。Ｌは一般的な下限レベル、Ｕは上限レベル、すなわち、満水レベルである。一般例でいえば、ｃ´に到達するとポンプが起動してｃ´−ｄ´のように給水される。ところが本願の実施例では上限センサから距離ｈ下がったＨ点で本装置の下限センサによって水面が下限を通過したことを検知して、このＨ点からカウントを開始しＴ時間後にポンプの駆動を開始する。このＴ時間がこのプロセスの所定時間でありこのケースでは一般例のＴ´時間に比較して最小時間以下にすることによりｃ点でポンプが再駆動してｃ−ｄ線と給水しｄ−Ｈ´−ｅ線と排水し、再びＨ´からＴ時間経過したｅ点からｅ−ｆ線と継続していく。この所定時間Ｔが後工程のプロセスと関係付けられれば、あるいは関係付けるようなＴ時間に設定すれば新たな用途を形成することになる。
【００２１】
図１４は、その他の実施例でオーバーフロー管に装着したセンサ部分の斜視図である。本図はオーバーフロー管９１の周辺部が水で満たされ、この上端を乗り越えた水がオーバーフロー管９１の内面を通って下方から排出される仕組みを説明している。例えば、図１の水槽１２において上限センサを所定のレベルに合わせるには前記したように上限センサバーを曲げて先端が所定の水面レベルに合うように何度か試行するか、または伸縮可能な構造にするかが考えられるが、それとても緊急時には避けたいことである。このような時に図１４に図示するように本体ケースとは別にしてセンサ部を分離してオーバーフロー管９１の上縁にクリップ状、あるいはばね板などにして挟むことで自動的に上限が設定できる。すなわち、オーバーフロー管９１の上縁に図の検知手段を装着するだけで上限が管理され下限で検知して所定時間後ポンプが自動的に駆動する。仮に異常時になって水面が上昇してもオーバーフロー管９１からオーバーフローするだけで他への影響もない。連絡線６８は本体との連絡用ケーブルで薄くすれば違和感なく装置本体を水槽から離して設置することもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１                                        発電手段
２                                        電力保存手段
４                                        制御手段
６                                        検知手段
６ａ、６２                                上限センサ
６ｂ、６１ｂ                              下限センサ
７                                        ポンプ
８                                        送水管
１２、２１                                水槽
１６                                      水源
１５                                      便器本体
２２、９１                                オーバーフロー管
１４、２５                                排水口
２６、８７                                ゴムフロート
２７                                      排水管
２８、９０                                レバー
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月9日(2015.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄える水槽と、前記水槽とは別の水源から水を移送するポンプと、前記ポンプから前記水槽へ水を送る送水管と、前記ポンプに給電する発電手段と、前記水槽の予定水量の上限と下限を検知する検知手段と、前記ポンプの駆動を制御する制御手段と、前記制御手段に接続された水の供給先の環境条件計測手段とを備え、前記検知手段から下限検知情報を得てから所定時間経過して後、前記ポンプを駆動し、前記検知手段から得た上限検知情報によって前記ポンプを停止する給水装置において、前記環境条件計測手段の情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の前記下限検知情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記発電手段の出力経路に複数の前記制御手段を配し、各前記制御手段の下流側に各々の前記制御手段に属する水槽、ポンプ、送水管と検知手段を接続し、各前記制御手段が相互に連携して前記発電手段からの電力を利用することを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水洗便器の水槽や水遣り装置などの水槽に水を給水する給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水洗式トイレは便所の一形態で水槽に一時貯めた水を開放し水勢により汚物を洗浄して衛生的に処分するものであるが、水がなければ用を成さない。近年、災害対策の面からも緊急用としての対応が強く求められている。すなわち、人の集まる施設は勿論、家庭においても上水道が地震などの災害に一たび襲われ浄水設備や水道管が断裂して給水停止となると、例え家屋の安全が確保されたとしても安穏な生活は難しくなり、被害エリアが広くなれば終にはその地区の経済や政治にも大きな影響を及ぼす。排泄は待ったなしであり家庭での生活をあきらめ、多くの人が集会場や公共の施設に集まっても、そこも断水していれば、更に事態は深刻になる。トイレの衛生対策が不十分であれば、健康被害はもちろんのこと、避難所は劣悪な状況となり感染症が蔓延する。水洗トイレは今や必要不可欠なくらい生活に溶け込んでいるため、その快適性に慣れ非常時の対策が手薄になっている。特に地震多発地域にある国としては最優先で取り組むべきは防災力の強化であり、一旦それが起きても問題としない程度に災害に対する抵抗力の強化であり減災の促進である。従来、多くの試みがなされており、比較的容易な試みが風呂水や雨水、そして予め準備した貯水タンクの活用である。例えば、特許文献１は雨水や風呂の残り湯を収納する貯水タンクに貯めてポンプでトイレタンクに給水するため、圧力タンク付きモートルポンプを用いトイレタンクの満水を中心とした制御をするとしている。また、特許文献２は十分な貯水タンクを設備してタンク内の水を電動ポンプで吸引して水洗便器に送水するとしている。特許文献３は浴槽内の水をポンプで汲み上げ水洗便器の貯留タンクに送る各種の手段をとるとしている。いずれも断水時の事前の対応策であり停電になった事態を想定していない。しかし、災害は言うまでもなく突然であり想定外の事態が発生することを考えない訳にはいかない。電気も同じであり、一旦、断水や停電が発生すれば、これまで培ってきたインフラがすべて無に帰すことになるのは必定である。また、これらに準ずる装置としては、自動水遣り装置や自動水汲み装置などがあり、産業用としても応用ができるものが多いが、自然力を利用した発電手段による例はまだない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４５８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２９７４４号公報
【特許文献３】特開２００３−１６０９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、水洗式のトイレやその他の用途における水槽への給水装置で、断水や停電が同時に発生しても、近くに水源があれば自動で水を補給したり、更に下限の検知手段は必ずしも水槽底部に設置しなくても自動で給水できる給水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するため、水を蓄える水槽と、前記水槽とは別の水源から水を揚水するポンプと、前記ポンプから前記水槽へ水を送る送水管と、前記ポンプに給電する発電手段からなる給水装置において、前記水槽の予定水量の上限と下限を検知する検知手段と、前記ポンプの駆動を制御する制御手段を備え、前記の検知手段から前記下限検知情報を得てから所定時間経過して後、前記ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た前記上限検知情報によって前記ポンプを停止する。また、前記の発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段を備えたり、あるいは、電力保存手段に充電に資する電力の昇圧手段なども付加して備えることもできる。また、前記検知手段は前記水槽内に着脱可能に取り付けてなることもできる。また、前記制御手段に水の供給先の環境条件計測手段を接続し、前記環境条件計測手段の情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限検知情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することもできる。そして、前記発電手段の出力経路に複数の前記制御手段を配し、各前記制御手段の下流側に各々の制御手段に属する前記水槽、前記ポンプ、前記送水管と前記検知手段を接続することもできる。尚、前記水槽とは、水を蓄えることが可能なタンクやボトルなど容器全般を指し水洗便器用の水槽や各種産業用に用いる水槽、更にはレバーを側面に有しそのレバーをひねることで排出弁が開放し水が一挙に排出する器を含んでいる。また、前記発電手段とは、自然力を利用したソーラーパネルを始め、風力、流水、バイオなどを利用した発電、又は、自動車など系統電力に頼らないで緊急時に発電できる能力のあるものを含んでいる。また、電力保存手段とは、電力を蓄電し保存できるものでバッテリーやコンデンサーなどを含んでいる。更に、前記ポンプとは、一般に低位にある水やその他の液体を高位に持上げたり圧力差を利用して低圧から高圧に移送するものでありバス用ポンプも含め各種の形式が含まれる。また、前記検知手段とは、前記水槽の水面の位置を検知するもので、予定する水面の上限を検知するものを上限検知センサ、下限を検知するものを下限検知センサと称し、その検知方法としては水と空気の抵抗変化あるいは電気伝導度の変化や静電容量の変化などをみるもの、浮力体の変位をみるもの、あるいは重量や光の屈折率の変化を見るものなど多彩な各種の手段が利用できる。更に、その形式にはシート状、棒状やパイプ状にも、本体とは別にした分離型にも、上限と下限を分割した分割型などの各種形式が可能である。更には前記水槽の内壁に一体的に貼り付けることもできる。また、前記環境条件計測手段とは、水の供給先の環境条件を表す指標を計測するセンサ全般を指し、例えば、温度や湿度を計測する温度計・湿度計、土中の水分や養分を測定する水分計や養分センサ、あるいは日差しの強度を計測する照度計なども含まれる。また、前記する所定時間とは、前記検知手段の下限検知情報を得てから一定時間経過して後、前記ポンプを駆動したり、あるいは周囲の前記環境条件計測手段の情報によって算出された時間が経過して後、前記ポンプを駆動する本願の重要な要素であり目的とする用途に合わせて適宜設定される。尚、この所定時間は本願では０を含まない有限の値である
【発明の効果】
【０００６】
本発明は従来ある水洗便器用あるいはその他用途の水槽に水を補給するもので、水洗便器用として災害や事故などで水道や電気が使えない場合などに簡単に後付けで設置でき、しかも太陽光発電など自然エネルギーによって近くの水源から自動的に水を補給し従来の水洗便器やその他用途の水槽に使用できる。緊急時に水洗式トイレが使用できることは、軽微な被災者に大きな安心感をもたらし自宅に留まり続ける余裕と落ち着いた対応を促す元になる。その結果、集会場など避難施設に大勢の人が大挙して押し寄せることが減るため、結果として社会全体の防災力が増すことになる。これは単に水の補給元を替えるだけで便器自体は変わらないので緊急時であっても従来通り安心して使用できることも重要な要素である。また、緊急時に各水槽のサイズに合わせたり調節したりする時間的、心理的余裕がない場合が多いと考えられるので、簡単に取り付けて使用できるメリットは大きい。また、電気や水道のない僻地や山奥、そして離島であっても水さえあれば簡単な水洗式トイレが可能となる。その他、庭園用や水遣り装置用、あるいは水汲み装置用などの水槽への給水装置としても簡便に使用することができる。これらは家庭用以外に産業用の低コスト化や非常時対策となるなど、その効果は非常に大きいものがある。このようにポンプが駆動する前に所定時間を確保することによって、水槽ごとに異なる深さに合わせる必要がなくなり装置の共通化、単純化、そしてコストダウンを図る上で大きなメリットがある。また、これまで中に液体が入ったままの使用中のタンクで、新たに自動化ラインなどに組み入れるため上下の検知センサをつけるため一旦はタンクを空にしてセンサの設置工事が必要であったが、新たに下限センサを設置しなくてもこの装置を上部の液面に設置し、下限を検知してから次にポンプを駆動するまでの時間を排出時間の最小時間にセットするだけで水切れの起きない自動化ができる。以上のように、これらの装置は、水洗便器の他、ガーデン用の噴水や滝などの水槽、手水用の水槽、水遣り装置や水汲み装置の水槽、更に、魚介類用の池など、広く使用できることも大きな特長である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の主な実施例を示すシステム全体のフロー図
【図２】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図３】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図４】本発明のその他の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図５】本発明のその他の実施例で主要部を水槽に装着した側面図
【図６】図５の水槽の蓋を外した様子を示す斜視図
【図７】水槽の蓋に装着した給水ノズルの斜視図
【図８】本発明のその他の実施例で要部を一体化した斜視図
【図９】センサ部の部分正面図
【図１０】図９の部分側面図
【図１１】本発明のその他の実施例で水汲み装置の斜視図
【図１２】その他の装置の水槽に使用した実施例の水位と時間経過の関係比較例
【図１３】本発明のその他の実施例で水遣り装置本体の一部を切り欠いた斜視図
【図１４】本発明のその他の実施例でオーバーフロー管に装着したセンサ部分の斜視図
【図１５】水洗便器と水遣り装置の水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水位と時間経過の比較説明図
【図１６】一般的なロータンク式の水洗便器用水槽の部分断面図
【図１７】本発明のその他の実施例でシステムとした場合の配線例
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以上の手段による主な作用は次の通りである。水槽からの水の排出方法は夫々の装置によって速度も量も用途によって千差万別である。例えば、水洗便器用の水槽と水遣り装置の水槽とは、その量もその排出タイミングも全く異なるものである。一例として水洗便器の代表としてロータンク式水洗便器用の水槽を取り上げ水道が断水して本願の技術による場合を考えてみる。説明に入る前に、ロータンク式の水洗便器について簡単に解説する。図１６は一般的なロータンク式の一例で、水洗便器の正面からの部分断面を一部割愛して示している。１５は便器本体で、この形状を変化させることで和式や洋式などと呼び名が変わる。例えば、水槽１２の位置によりハイタンク式やロータンク式になったりする。取水管８３は水道管から止水栓（図示せず）を経てボールタップ弁８４に接続される。ボールタップ弁８４はアーム９３の先端に浮き玉８５を備え浮力によってアーム９３を移動させ内部にある弁体を上下させることで水面の位置を感知して水の供給を自動制御している。水槽１２の底面には排水口１４がありその口をゴムフロート８７で栓をして通常は水を貯めている。側面にあるレバー９０をひねることによってバー８９が回転し偏心して連結するチェーン８８に繋がれた前記ゴムフロート８７が排水口１４から浮き上がって開放され、水が一挙に便器１５内に排出され洗浄する。水槽の上部には手洗いノズル９２と貫通穴９４を備えた蓋１３が設けられている。９１はオーバーフロー管である。水が排出されるとボールタップ弁８４の浮き玉８５が下がり水が供給されると共に前記ゴムフロート８７が重力により戻され排水口１４を閉止する。
【０００９】
先ず、簡単に設置の要点のみ述べる。水洗便器の水槽のふたを持上げ、この装置の検知手段を上限センサ部分が水槽内の満水時のレベルに合うように設置しふたを元に戻しておく。次に水源に入れたポンプの吐出口から水洗便器のふたにある穴に差し込んだ専用取付具までホースでつなぎ水の反動で外れることのないようにホースの端部や途中をしっかり固定する。その後、発電手段としてのソーラーパネルを日光の当たる場所に置いてバッテリーとケーブルを接続する。水源の確保の外、ホースの経路、ソーラーパネルやバッテリーの場所や充電の確認、ケーブルの経路など予め準備も兼ねて予行することで慌てずにセットできる。セットが完了したとして作用をみると、水槽に入れたセンサ部の検知によって水洗便器の水槽に水がないことから制御部がソーラーパネルとバッテリーからの電力をポンプの入力に流し、ポンプが駆動を開始して水をトイレの水槽に供給し始める。水がセンサ部の上限に達するとその情報によってポンプの電源が切れ水の供給がストップする。水槽の水が使用者のレバー操作によって排出弁が開放されると水槽内の水は一気に排出され水位は下がりセンサの下限を過ぎても下がり続ける。この時、制御部では水面が下限センサを通過し電気伝導度などが変化した情報からカウントを始め所定時間が来るまでカウントを続ける。所定時間は排出弁が閉じて新たな水を受け入れる準備が完了する頃以上の時間に設定されているので、その時間になるとポンプが駆動を始める。そして再び、水が水源から水槽に入り閉じた排出弁の上に水が貯まり始める。排出弁の上に水が貯まっても水の重力によって排出弁が浮き上がることはない。水位が上昇して上限に到達するとポンプが停止する。以上の作用は使用者がレバーを操作する度に繰返され、水槽内に従来からある部材や器具にも何ら影響を与えない。水道が復帰した場合も後から設置した部品を取り外すだけで簡単に元の状態に復帰できる。すなわち、着脱可能に取り付けることができる。尚、前記のレバーがバー状以外にプッシュ式、プル式、回転式などの場合もある。
【００１０】
水洗便器用水槽に使用したケースについて更に検討を続ける。図１５（１）と同図（２）は水洗便器用水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水槽における水位と時間経過の比較説明図である。縦軸は水槽の水位、横軸は給水が始まってからの経過時間である。同図（１）は一般の水洗便器用水槽の状態を模式的に示しており、ａ−ｂ線は給水線、ｘ点は使用者がレバーを回した点でｘ−ｃ線は排水線である。途中ｃ´点で排出弁が閉じ始め、給水がなかった時ｃ点で全量排出することを示している。現実はボールタップ弁が途中から給水を始めるので、図中のｃ点より少し上の点から例えばｃ´−ｄ線と給水が始まる。一方、同図（２）は本願の実施例による場合の例を模式的に示している。ｘ点においてレバーを回して排出が始まるとｘ−Ｈ−ｃ線のように排出される。図（１）も図（２）も排水線の傾斜角度αは便器及び水槽が同一なので同じである。中間通過点Ｈは本願による下限センサの高さを示しているので、中間通過点Ｈを検知した情報によって所定時間Ｔをカウントし始めＴ時間経過してからポンプを駆動して給水ｃ−ｄ線が始まる。この時、中間通過点Ｈと所定時間Ｔをどのように設定するかが重要である。排出弁によっては一旦開けても直ぐ閉じて復帰するようなケースや波や振動など外乱によって復帰するようなケースがあるため安定して排出が継続的に続く点を復帰臨界点と称し、この復帰臨界点より下で一定の距離ｈを決めこれによって中間通過点Ｈが求まる。所定時間ＴはＨ点から排出するまでの時間が基準で、所定時間Ｔを適切に決めることにより同図（２）のように水の水位が最低レベルに合わせることもできる。しかし、現実的にｃ点を追求することはあまり意味がないので余裕をとって所定時間Ｔ´のようにしてｃ´- ｄ´線とする。所定時間Ｔがあまり短いと供給速度によっては排出水の中に直接供給水が入り込み排出弁が開いたままとなって排出が続きいつまでも満水に届かない事態になるし、長すぎると再使用までの時間が掛かり過ぎることになる。現実的にはｈを一定にして水槽の大きさに関係なく、しかも簡単に所定時間Ｔを設定でき利用者が平素と同じように使用できることが重要である。水洗便器用水槽の場合は、洗浄作用のために水の勢いが必要であり排出口径を大きく取っていることから、ｈは約５〜１０ｃｍとすると所定時間Ｔは約５から１５秒前後が装置として現実的ではないかと思う。尚、説明のため、ボールタップ弁からの給水速度とポンプからの給水速度が同じとして説明している。
【００１１】
次に、水遣り装置の水槽の例について説明する。図１３は水遣り装置の水槽に本願の実施例を設置した一例である。水槽２１の上部から検知手段を挿入している。検知手段の詳細は別途、同様の手段の説明の中で後記する。ポンプからの送水管７５と水槽２１の下方に散水管７４が取り付けられ送水管７５の他端に付けられたポンプ（図示していない）によって送水管７５を介して水が水槽２１に貯まり始める。通常、散水管７４の末端側の口径は送水管７５より細いので散水管７４から栽培槽に散水されながらも水位は上昇し下限センサ６１のレベルを過ぎて上限センサ６２が検知するとポンプが停止する。ポンプが停止した後も散水は続き水面が下限センサ６１を通過した情報から時間がカウントされ一定の所定時間になると再びポンプが駆動を始める。このようにポンプの駆動と停止が繰返されるように散水が制御されている。尚、この場合、相手が植物なので常時水を散水するというより、例えば、３０分毎、あるいは２時間毎というように大きなインターバルを用いて使用することも多い。再び、図１５に戻る。同図（３）と（４）は水遣り装置の水槽に使用した従来型と本発明の実施例の水位と時間経過の比較説明図である。縦軸は水槽の水位、横軸は給水が始まってからの経過時間である。図１５（１）、（２）は何秒から何分という比較的短時間の動作であるが、それに比べると同図（３）と（４）はかなり長い数十分から数時間という比較的長時間の動作を表している。また、同図（３）は本願と同一出願人による特願２０１３−０９８５６３に提示した内容である。すなわちａ−ｂ線のように水を水槽に揚水してそのままｂ−ｃ線（排水速度線）のように排水する。水槽内の下限センサが貯水量０で設定できればｃ点で検知した情報によってポンプが回転し再びｃ−ｄと揚水する。実用上のｃ´点はｃ点の上に位置するのでｃ´点で下限を検知して給水しｃ´−ｄ´線のように給水されこの給水・排水が継続される。これに対し、同図（４）はa−ｂ線で上限センサが検知するまで揚水し、次にｂ−Ｈ−ｃと散水する。水槽から散水への条件は同じなので角度βは同じである。上限ｂ点より下方へｈの位置（Ｈ点）に下限センサがあり水面が下限センサを通過した情報によりＴ時間経過後ｃ点でポンプを駆動させｃ−ｄと繰り返す水遣りシステムができる。この時、前記するようにＨ点とＴをどのように設定するかが重要である。この場合、排出弁に相当するものはなく水槽に入った水は排出され続けるので中間通過点Ｈは排水速度線と装置のセンサ高さｈとから決められる。そして、水面がこの中間通過点Ｈを通過したことを下限センサが検知してから任意のインターバル時間として所定時間Ｔがカウントされる。また、Ｔより幾分短めの所定時間Ｔ´経過したｃ´点でポンプを駆動しｃ´‐ｄ´線と揚水すれば同図（３）と同じ揚水線ができる。同様にこの水遣りの間隔をより効果的に取り入れて所定時間Ｔ″経過したｃ″点で揚水すればｃ″−ｄ″線と揚水し、その後散水する間欠的な水遣りができる。以上までは、水源があって電力が供給される限りインターバル時間をもつ間欠水遣りが可能になることが知れたが、更に、発電手段の内、ソーラーパネルによる発電手段を有するケースではその発電量は天候に��拠して発電するため、晴れている時はより発電し、雨や曇りの時は低い発電で、夜間は発電しないなど天候に依拠し、且つインターバルを有する給水が自動的に実行されるという特長がある。更に言葉を変えて説明すると、ソーラーパネルを用いることにより、天候の影響が自動的に発電量に反映され、植物への水遣りが熱帯地方のスコールのようにザーと降って直ぐ晴れる自然の営みに近く且つそれが任意の時間で繰返される理想的な状況を可能ならしめる。
【００１２】
一般的に、水槽の下限の位置を厳密に測定して次につなげるケースはそれ程多くはない。それより、水槽のレベルを一定にするか、あるいは定期的に水を上限レベルまで補充するケースの方が圧倒的に多いと思われる。結局、本願実施例のセンサ部は上限センサの設定と下限センサの設定の意味合いを変えて上記の作用を実現している。すなわち、上限センサは文字通り満水時のレベルである。水洗便器用の水槽の場合は満水レベルでありオーバーフロー管の入口の少し下のレベルに合わせる。一方、下限センサは水槽の排出口に合わせる必要はない。一般的に下限センサが働いてからポンプが駆動するまでの時間を所定時間とすると、所定時間＝（下限センサが作動してから全排出までの時間）＋（排出弁の動作を加味した余裕時間）＋（用途目的による空き時間）と大まかに表現できる。ここで用途目的による空き時間とは、水槽から全排出した後、次にポンプを駆動させるまでの時間であり、水遣り装置では下限センサを通過してから全排出までの時間を無視すれば約３０分弱とか約２時間弱とかになり、水洗便器用水槽では０分ということになる。排出弁が一旦作動して復帰が困難になる水位を復帰臨界点として上限の水位より一定距離下の位置に合わせ、その位置より次にポンプを駆動するまでの時間を所定時間とすれば、その間に水槽内の水は排出され次のステップに移っていく。このように上限センサと下限センサの高さ距離は用途によって大まかに決めることができ、例えば水洗便器用でタンク付きの場合はタンクの高さが大体３５ｃｍから５０ｃｍまでと考えればセンサの上限と下限の高さ距離を１０ｃｍ、下限センサ通過からの全排水時間を最大約７秒とすればポンプ起動の所定時間を１０秒以上にしておけばこの装置はほぼ寸法の異なる全てのロータンク式の水洗便器用水槽に使用できることになる。水洗便器用水槽に使用する場合は電力供給の面で日夜を問わず必要なことから発電手段の出力経路に適したバッテリーなどの電力保存手段や充電をより効率的に図るため電力の昇圧手段なども備え、コンパクトで軽量な装置にすることが必要である。尚、前記検知手段は一体として着脱可能も含め説明してきたが上限センサと下限センサが夫々別体であってもよい。更に、環境条件計測手段として制御手段に水分計や温度計、あるいは養分センサなどを接続しこれらの情報を元に前記所定時間を算出し前記検知手段の下限情報を得てから前記所定時間を経過して後、前記ポンプを駆動することもできる。例えば、水分計によって土中の水分が極端に乾燥状態であり緊急に散水が必要な時は所定時間を短縮したり、温度計によって外気温度が低温の時は所定時間を延長したりする場合が想定される。また、養分センサによって一部の養分が偏る時などは所定時間を短縮して養分偏在のダメージを減少させることもできる。水遣り装置などその他の水槽用の場合は、サイズ統一の他、外部から所定時間を自由に調節可能にすれば、使い勝手の面でも応用の面でも大きな広がりが期待できる。例えば、１バッチの処理量が決まっているバッチ毎の原料仕込みプロセスなどの場合、所定時間を以後のプロセス時間と連動させることによって工程管理をシンプルにすることができる。叉、水面がふらついて検知が難しい場合にも容易に対応ができる。前記した水洗便器用あるいはその他用途の水槽には、水洗便器の他、ガーデン用の噴水や滝などの水槽、手水用の水槽、水遣り装置や水汲み装置の水槽、更に、魚介類用の池やその他の水槽なども含まれる。尚、補足であるが、本願の作用をする仕組みとして上限センサのみ有し上限を検知してポンプを停止し以後、所定時間を経過してからポンプを駆動する繰返方法もアイデアとしてあるが、一般的に水面は外乱の影響や表面張力その他水面の接触状況が変化しやすいので誤作動し易い。また、検知信号のふらつきを抑制したり経過を記憶して処理する方法などもあるがコストも掛かることから本願の仕組みがより最適と考える。
【００１３】
図1は、本発明の一般的な実施例のフロー図としてロータンク式の水洗便器の水槽に使用するケースについて記述している。１５は便器本体の断面で、その上に水洗便器用の水槽１２を例示している。尚、既に図１６で説明しているので本図では従来あるゴムフロートやレバーなどの一部を除き詳細を省略している。また、以後の図においても説明していない部品は主要であっても省略している場合もある。１は発電手段で図としてはソーラーパネル、２は電力保存手段のバッテリーを代表して表している。回路中には図示していないが、逆流防止のダイオードや低出力時の切り替え機能、あるいは発電した電力を有効利用するため昇圧手段なども必要に応じて設けている。水槽１２の内部には水量を検知する上限センサ６ａ、下限センサ６ｂを含む検知手段６を設け連絡線５により常時制御手段４に情報が連絡される。連絡線５を省略もしくは短くして検知手段６と一体化させることもできる。水道が使用不可の場合は、別の水源１６に入れたポンプ７からの送水管８の先端を水槽１２に挿入する。水源１６には近くの池や川、そして浴槽の残り湯などであり、災害時に支援されるバケツの水や雨水など有りとあらゆるものを総動員することになる。水槽１２に送水管８の先端を挿入する際には専用のアダプタ１１を用いて手洗いを兼用する方法の他、連結線５と関連付けて一体化することもできる。アダプタ１１の例として一実施例を図７に示し詳細を後記する。水槽１２と蓋１３の間を通す場合は検知手段６を槽内に投入して位置を安定させると共に挿入する管が潰れないように且つ外れないようにする工夫が重要である。制御手段４は検知手段６からの情報によりポンプ７に電力を供給して常に上限位置に水が補給されるように電力保存手段２や発電手段１から電力を得て全体を管理・制御している。また、水洗便器用の温水洗浄装置にも簡単に接続ができれば、更に用途は広がる。当然、この場合は予め水の品質（要求圧力、水量や許容汚れなど）や電力の性質（電圧や電流など）や余裕なども検討され、更に、洗浄水の昇圧装置、便座暖房、カバーなどのオート開閉、温風乾燥、脱臭機能の有無など、必要性を考慮して実施される。
【００１４】
図２は、図１の例を複数台連結する例を示している。すなわち、図１の例では発電手段のソーラーパネルは日照時に常に発電している。一方、ポンプ側は水槽が水切れした時にのみ稼動する。あるいはインターバルの時間が経過して後一時期のみ稼動する。従って、（発電手段の発電＋電力保存手段の放電）供給能力とポンプの需要量との間には大きなギャップがある。使用の際に絶対電力不足に陥らないためにはある程度発電手段と電力保存手段の電力側に余裕が必要であるが、それでも下流側に使用が重なる頻度が少なく且つ重なっても十分能力的に許容される場合は電力側を共用するシステム化が可能である。このようなことから、図２の実施例では単に連結線１８で繋いでいるが、実際の配線では直列あるいは並列を含め各種の結合が可能である。また、その結合の仕方により配線の本数も最適数が決められる。実施例の一つとして、連結を簡単にするため、電力線２本に加えて３本目を制御線としたシステムの配線例では、図１７のように検知手段６が反応して制御手段４がポンプ７を駆動させ水を水槽１２に供給している間第３線に制御中であることを示すため一定電圧の電流を流すことも可能である。この場合は、他の制御手段、例えば、制御手段４´が自分からの検知手段６´の情報によってポンプ７´を作動させようとしても、第３線の電圧から他の制御手段が制御権をもって働いていることが判断できそれが終わるまで待機することになる。制御手段４が自分の検知手段６の情報から給水の完了を知って第３線の電圧をリセットして初めて、次に待機している制御手段４´が自分の検知手段６´の情報を得て第３線に一定電圧を流し制御権占有を宣言してポンプ７´を作動させるようにする。順次このようにして１台の発電手段で多数の下流側の装置が制御できることが本願の特長の一つでもある。尚、１，２は発電手段、電力保存手段、そして３７、３８は電力線、制御線である。明示のない小さな○は制御手段にそれぞれ属する水槽１２などの関連部分を示している。
【００１５】
次に、図３はタンクレスのトイレ用に使用する実施例を示している。タンクレスのトイレは主にフラッシュバルブを使用したトイレであり、この外、急拵えのトイレや単なる樋型のトイレなどにも利用できる。前記までの実施例と大きく異なるのは貯水槽を含めて考慮していることである。すなわち、貯水槽と専用の水量検知手段を有している。すなわち、前記したように公共の施設では利用者が多い場合など従来型の水槽併設型では貯水するための待ち時間が問題となり水道があれば一時貯水するのではなく、その圧力で取水量を取り出し時間短縮を図る構造が設備されている。このような設備で断水などの非常事態に備えるためには水槽を含めた装置が必要となる。図３に示す貯水槽２１はその一実施例で一部を欠いた部分断面を示している。貯水槽２１は必要になった時にトイレ室内に簡単に設置もしくは取付け自在で適当量の水を蓄えることができる内容積を有している。貯水槽２１の下方には排水管２７と該貯水槽２１の底部には該排水管２７に合流する排水短管２５とオーバーフロー管２２を有し、排水短管２５には上からゴムフロート２６で開閉自在に栓をされている。更に、必要であれば手洗いノズル３２も送水管８が貯水槽に入る途中より分岐して付けることができる。側面にはレバー２９が有ってこれをひねることによってチェーン３１につながるゴムフロート２６が開放され排水短管２５から排水管２７を通って排水できる。これらの構造は一例であり各種の仕組みが可能である。排水管２７は便器本体１５に繋がっており便座シート３５がある場合は適切な取付け具３４によって適切な放水角度と位置そして確実な固定がなされる。当然、汚物の洗浄作用は種々様々であり特に非常時においては雑な使用によって汚れたまま放置されることもあるため人の手で角度や向きが調節できるようにするなどの工夫も可能である。制御手段４は発電手段１、電力保存手段２、ポンプ７、そして貯水槽２１の検知手段６a、６ｂと適切に接続されている。
【００１６】
図４は、図３の例を複数台連結する実施例を示している。前記したように、図３の例は公共の施設での利用のケースが多いと思われるが、施設が有している発電手段などに余裕と切替えの設備が整っていれば図１に対する図２のように、図３に対して電源サイドから下流側を複数台増設し連結することができる。図４では制御手段４、４´などに示すように各々検知手段６、６´やポンプ７、７´などを連結してシステム化している。連結した際の電源側とポンプや検知手段との関係、夫々の制御の仕組みは前記した図２の場合と同様である。
【００１７】
図５、図６は検知手段をより具体的に示すため水と空気による導電率の変化を検知する実施例について、水槽に取付けた様子を側面図と斜視図で表している。これは検知手段と制御手段を一体にしてコンパクトにしたもので本体部ケースの裏面に磁石や吸盤などを相手に合わせて付帯させたりすることもできる。４１ａはコモンとすると４１ｂは下限のセンサバーで４１ａ−４１ｂ間の電気伝導度を測りこれの変化を知ることで水面がこの下限センサの先端を通過したことを検知できる。また、４２のセンサバーは４１ａとの間の伝導度の変化から上限を通過したことを検知できる。バー形により水槽と蓋との間に容易に挟むことが出来、上限の高さの調節もバーの角度を変えることにより容易に調節できる。図５で上限の水位を５９、水槽の下限水位を５７で示しているが、装置のセンサの下限は５８である。４５は操作部であり、４３，４４はケーブル用の接続コネクターである。このセンサ部は最初は一部分がまっすぐなバー状態でユーザーが使用時に実際の水槽に合わせ曲げて合わせることもできる。
【００１８】
次に給水ノズルについて説明する。図１の説明の中でアダプタ５０として前記したが、図７はポンプから水槽に給水する場合の一実施例について説明している。水槽２１の蓋１３に水の流し台があって下の水槽に抜ける排水口４９が有る場合、排水口４９の穴に勘合する、あるいは緊急時に簡単に挿入でき外れにくいアダプタ５０が利用できる。本図のアダプタ５０の先端には外周長手方向に３箇所以上のフィン５２、５３が該排出口４９の厚さ以上の空間を空けて形成されている。フィン５２の方は穴に挿入しやすいように先端に行く方に外径が小さくフィン５３は先端の方が排出口４９の口径より大きくアダプタ５０を該排出口４９に挿入するとフィン５２とフィン５３の間の空間に排出口４９がはまりしっかり固定できるようにしている。フィン５２、５３は外力を受けると容易に曲がるが破断せず外力がなくなると直ぐ復帰するような屈曲性のある強い材質で成型されている。また、アダプタ５０の途中には細管５１があり通水時に手水５４が水跳ねしない適量で流れるように落下しアダプタ５０と該排出口４９に挟まれる空間から下の水槽に排出するようにしている。５５はポンプからのホースの抜け止めでホースを挿入すると適正に固定されるようにしている。
【００１９】
図８〜図１０は、更に検知手段や制御手段を一体化させた一実施例の主要部を示している。図８は検知手段と制御手段を一体にしたコンパクトな構成を示し、図９は検知手段の部分正面図、図１０は図９の右方から見た部分を拡大した側面図である。図９の絶縁体６３の平板の両面にセンサ部材６１ａ、６１ｂ及び６２が貼ってあり折り曲げても剥離せず且つ屈曲できる厚さに仕上げてある。６１aと６１ｂの下端が下限センサでこれらのいずれかと６２の下端が上限センサである。センサの形状としては平板以外に、丸棒、三角柱、ひも状、テープ状など形状には拘らない。図８の６５は所定時間を入力するツマミで６４は表示パネルであるが一例である。また、同図の２個あるいはそれ以上（明示せず）の６７は発電手段、電力保存手段、ポンプ、あるいは他のユニットとの連結用コネクターであり、システムとしての連携が出来るように構成されている。また、６８は固定具の一例を示しているが、これ以外にもクリップ型や差込型など各種の形式が可能である。
【００２０】
図１１は図８と同種の主要部を水遣り装置や水汲み装置の水槽に用いた本発明のその他の実施例を斜視図で示している。７２は排出口で供給口は図示を省略している。排出口７２から植栽に水遣りすれば水遣り装置、その他の用途に使えばその他用の装置になる。このような実施例では容器２１の大きさに対して検知手段の大きさや長さが容器７２の深さに比べて小さくても所定時間調節ツマミ７３を調節することによって下限センサ６１を検知してから全量排出までの時間やそれ以降の時間を自由に設定できるため、インターバル時間を有する水汲みや水遣りが簡単に可能となる。例えば、これまで中に液体が入ったままの使用中のタンクで、新たに自動化ラインに組み入れるため上下の検知センサをつけるため一旦はタンクを空にしてセンサの設置工事が必要であったが、新たに下限センサを設置しなくてもこの装置を上部の液面に設置し、下限を検知してから次にポンプを駆動する最小時間を予め決定しセットするだけで自動化できる例もある。
図１２はその他の装置の水槽に使用した実施例の水位と時間経過の関係比較の一例である。縦軸は水槽内の水位、横軸はポンプが駆動を始めてからの時間経過である。ａ−ｂ線はポンプによる給水線、ｂ−Ｈ−ｃ−ｃ´線は排水する時の排水線の一例として示している。Ｌは一般的な下限レベル、Ｕは上限レベル、すなわち、満水レベルである。一般例でいえば、ｃ´に到達するとポンプが起動してｃ´−ｄ´のように給水される。ところが本願の実施例では上限センサから距離ｈ下がったＨ点で本装置の下限センサによって水面が下限を通過したことを検知して、このＨ点からカウントを開始しＴ時間後にポンプの駆動を開始する。このＴ時間がこのプロセスの所定時間でありこのケースでは一般例のＴ´時間に比較して最小時間以下にすることによりｃ点でポンプが再駆動してｃ−ｄ線と給水しｄ−Ｈ´−ｅ線と排水し、再びＨ´からＴ時間経過したｅ点からｅ−ｆ線と継続していく。この所定時間Ｔが後工程のプロセスと関係付けられれば、あるいは関係付けるようなＴ時間に設定すれば新たな用途を形成することになる。
【００２１】
図１４は、その他の実施例でオーバーフロー管に装着したセンサ部分の斜視図である。本図はオーバーフロー管９１の周辺部が水で満たされ、この上端を乗り越えた水がオーバーフロー管９１の内面を通って下方から排出される仕組みを説明している。例えば、図１の水槽１２において上限センサを所定のレベルに合わせるには前記したように上限センサバーを曲げて先端が所定の水面レベルに合うように何度か試行するか、または伸縮可能な構造にするかが考えられるが、それとても緊急時には避けたいことである。このような時に図１４に図示するように本体ケースとは別にしてセンサ部を分離してオーバーフロー管９１の上縁にクリップ状、あるいはばね板などにして挟むことで自動的に上限が設定できる。すなわち、オーバーフロー管９１の上縁に図の検知手段を装着するだけで上限が管理され下限で検知して所定時間後ポンプが自動的に駆動する。仮に異常時になって水面が上昇してもオーバーフロー管９１からオーバーフローするだけで他への影響もない。連絡線６８は本体との連絡用ケーブルで薄くすれば違和感なく装置本体を水槽から離して設置することもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１                                        発電手段
２                                        電力保存手段
４                                        制御手段
６                                        検知手段
６ａ、６２                                上限センサ
６ｂ、６１ｂ                              下限センサ
７                                        ポンプ
８                                        送水管
１２、２１                                水槽
１６                                      水源
１５                                      便器本体
２２、９１                                オーバーフロー管
１４、２５                                排水口
２６、８７                                ゴムフロート
２７                                      排水管
２８、９０                                レバー