(57)【要約】【課題】停電時用の電源電池を備えた電気機器において、停電中の電源電池からの電力使用を少なくする。【解決手段】商用電源に接続された直流電源回路１１と、停電時用の電源電池１２と、停電中に起動操作がなされると、電源電池１２からの電源を受けて動作し、該電気機器の全機能負荷の内から予め選択された機能負荷を動作させてから、電源電池１２を遮断させる電源制御回路１５とを備えている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源に接続された直流電源回路と、停電時用の電源電池とを備えた電気機器において、
停電中に起動操作がなされると、前記電源電池からの電源を受けて動作し、該電気機器の全機能負荷の内から予め選択された機能負荷を動作させてから、前記電源電池を遮断させる電源制御回路を備えていることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
請求項１において、
前記電源制御回路は、
前記電源電池を通電又は遮断する制御素子と、
前記操作を受けて前記制御素子を通電状態とする起動スイッチと、
前記電源電池の通電によって起動され、該電気機器が前記動作を完了するまで前記制御素子の通電状態を保持させてから、遮断状態に戻す制御回路と
を備えていることを特徴とする電気機器。
【請求項３】
請求項２において、
停電中に起動されたか否かを判定するための停電検知回路を更に備えていることを特徴とする電気機器。
【請求項４】
請求項２又は３において、
起動処理中であることを報知する報知回路を更に備えていることを特徴とする電気機器。
【請求項５】
請求項１−５のいずれか１項において、
該電気機器は便器装置であり、停電中の起動操作によって動作させる機能負荷は、排水機構を構成するターントラップの駆動部であることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時用の電源電池を備えた電気機器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、そのような電気機器の従来技術による基本構成を示した回路図である。
電気機器１００は、商用電源に接続される直流電源回路１１と、停電時用の電源電池１２とを備えており、各々の出力は逆流防止ダイオード１３を介して互いに接続されている。モータ２及びヒータ３は電気機器１００の機能負荷の例であって、これらは制御回路１８によって制御される。降圧回路２０は、直流電源回路１１又は電源電池１２の出力電圧を降圧する回路である。
【０００３】
下記特許文献１は、上記のような電気機器に関連する従来技術の例である。この文献には、商用電源から制御回路に電力を供給し、この制御回路によって負荷を制御する電気機器において、待機時には、商用電源の代りに電力を供給する充電回路を備えたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2001-8378号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら図７に示したような構成では、停電中常に、たとえ電気機器が動作していなくても電源電池から降圧回路や制御回路に電力が供給されているので、電源電池の電力維持時間が短くなるという問題がある。また上記特許文献１の構成でも、待機中常に充電回路から制御回路に電力が供給されているので、同様の問題が生じると考えられる。
そこで本発明は、そのような問題を解決し、停電中の電源電池からの電力使用が非常に少ない電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、商用電源に接続された直流電源回路と、停電時用の電源電池とを備えた電気機器において、停電中に起動操作がなされると、前記電源電池からの電源を受けて動作し、該電気機器の全機能負荷の内から予め選択された機能負荷を動作させてから、前記電源電池を遮断させる電源制御回路を備えていることを特徴とする。
【０００７】
前記電源制御回路は、前記電源電池を通電又は遮断する制御素子と、前記操作を受けて前記制御素子を通電状態とする起動スイッチと、前記電源電池の通電によって起動され、該電気機器が前記動作を完了するまで前記制御素子の通電状態を保持させてから、遮断状態に戻す制御回路とを備えていてもよい。
【０００８】
前記電気機器は、停電中に起動されたか否かを判定するための停電検知回路を更に備えていてもよい。
【０００９】
前記電気機器は、起動処理中であることを報知する報知回路を更に備えていてもよい。
【００１０】
前記電気機器は、便器装置であり、停電中の起動操作によって動作させる機能負荷は、排水機構を構成するターントラップの駆動部であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による電気機器では、停電中に起動操作がなされると、電源電池を通電させ、電源電池の供給する電力によって、特定の機能負荷を動作させ、その後電源電池が遮断されるようになっている。すなわち電源電池は、停電中、特定の機能負荷を動作させているときだけ通電し、それ以外のときには遮断されるので、電源電池の電力が必要時以外に消費されることはなく、そのため電源電池の電力維持時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の基本的な構成の一例を示した回路図である。
【図２】本発明の基本的な構成の他例を示した回路図である。
【図３】本発明のより発展した構成の一例を示した回路図である。
【図４】本発明による電気機器の基本的な動作の一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明を適用した便器装置の要部構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はいずれも図５に示した便器装置の主要部の縦断面図である。
【図７】従来の電気機器の基本構成を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の基本的な実施形態を説明する。
図１の回路図は、本発明の基本的な構成の一例であり、電気機器１は複数の機能負荷を備えることを想定している。モータ２及びヒータ３はそのような機能負荷機能の例として示しているものである。
【００１４】
電気機器１は、商用電源に接続された直流電源回路１１と、停電時用の電源電池１２とを備えており、各々の出力は逆流防止ダイオード１３を介して互いに接続され、その接続部には電源を安定させるための電解コンデンサ１４が配置されている。電源電池１２は一次電池を想定しているが、二次電池であってもよい。
【００１５】
更に電気機器１は、特徴的な構成要素として、停電中に起動操作がなされると、電源電池１２を通電させて、電気機器１に所定の動作を行わせてから、電源電池１２を遮断させる電源制御回路１５を備えている。ここに所定の動作は、要するに電気機器１の全機能負荷の内から予め選択された機能負荷（以下特定の機能負荷と呼ぶ）の動作であり、停電中でも電源電池１２によって実行できることが格別望まれるものである。例えば電気機器１が便器装置であれば、停電時でも電動で排水できると安心である。また湯沸しポットであれば、コンセントを抜いていても電動で給湯できると便利である。
【００１６】
電源制御回路１５は、電源電池１２を通電又は遮断する制御素子１６と、所定の操作を受けて制御素子１６を通電状態とする起動スイッチ１７と、制御素子１６の通電状態を保持させる制御回路１８とを備えている。
【００１７】
制御素子１６はバイポーラトランジスタとしているが、これに限定されず、電界効果トランジスタ等であってもよい。
【００１８】
起動スイッチ１７は、その形状や配置に特段の制限はないが、他のスイッチと同様に、電気機器１の図示しない操作部に設けてもよい。また起動スイッチ１７は、通常時に操作される他のスイッチと兼用させてもよい。
【００１９】
制御素子１６のベース端子には、起動スイッチ１７と、制御回路１８によって制御されるトランジスタ素子１９とが並列に接続されている。起動スイッチ１７、トランジスタ素子１９のいずれかが通電状態であれば、制御素子１６はベース電流が流れて通電状態に保たれる。これにより電源電池１２が通電される。
【００２０】
制御回路１８はマイコン等で構成されている。制御回路１８は、基本的に電気機器１の全機能を制御するが、本発明では特に、電源電池１２の通電によって起動されたときには、電気機器１が上記所定の動作を完了するまで制御素子１６の通電状態を保持させてから、遮断状態に戻す構成とされる。
【００２１】
降圧回路２０は、レギュレータ等で構成され、降圧された電源を制御回路１８とヒータ３とに供給する。なおモータ２は直流電源回路１１の電力を受けて作動するように構成されている。
【００２２】
各機能負荷への給電路には、制御回路１８がそれらを制御するためのスイッチ素子２１が設けられている。この制御のための手段はバイポーラトランジスタ等に制限されず、より複雑な回路であってもよい。
【００２３】
図２の回路図は、本発明の基本的な構成の他例を示している。この例は、制御素子１６として、バイポーラトランジスタの代わりに、リレー素子が用いられている点が特徴である。他の構成要素は、図１の構成と共通しているので、同一の参照符号を付けて説明を省略する。
【００２４】
リレー素子はコイルが通電されたときのみ閉じるａ接点を用いていいる。そのため起動スイッチ１７、トランジスタ素子１９のいずれかが通電状態である間、コイルが通電し、これによってリレー素子は通電状態になり、電源電池１２が通電する。
【００２５】
図３の回路図は、本発明のより発展した構成の一例を示している。この例は、制御回路１８が、停電中に起動されたか否かを判定するための停電検知回路４と、起動処理中であることを報知する報知回路５とを備えている点が特徴である。他の構成要素は、図１の構成と共通しているので、同一の参照符号を付けて説明を省略する。
【００２６】
図では、直流電源回路１１の出力部に接続された停電検知回路４と、制御素子１６のベース端子に接続された停電検知回路４とを示しているが、実際にはこの内の一方のみを備えてもよい。制御回路１８は、停電検知回路４によって直流電源回路１１の出力あるいは起動スイッチ１７の操作を検知して停電中か否かを判定できる。
【００２７】
報知回路５は、ランプあるいはブザー等で構成され、制御回路１８は、起動された直後に報知回路５を作動させ、その作動状態を起動処理が完了するまで継続させることによって、起動処理中であることを使用者に報知する。制御回路１８による制御素子１６の通電状態の保持動作は、起動処理の完了後に開始されることから、このような報知回路５を設けて、使用者に起動中であることを報知するのが望ましい。
【００２８】
次いで図３に示した電気機器の本発明に関連する基本動作を説明する。
【００２９】
制御回路１８は、起動されると起動処理の先頭部分で報知回路５を作動させて起動処理中であることを報知する。起動処理の後、制御回路１８は、停電検知回路４によって停電中か否かを判定し、その判定結果に基づいて分岐して、次のような処理を行う。
【００３０】
通常時に起動されたと判断した場合、制御回路１８は、報知回路５を停止させ、それ以降、制御素子１６を遮断状態に保つ。その後、制御回路１８は、各機能負荷を適切なタイミングで動作させるために、操作部での操作の有無、あるいはセンサ等によって使用者の有無等を監視し続ける。
【００３１】
一方、停電時に起動されたと判断した場合、この時点では電源電池１２は起動スイッチ１７によって通電されているから、制御回路１８は、トランジスタ素子によって電源電池１２の通電を保持させることによって、起動スイッチ１７の操作の中止に備える。その後制御回路１８は、報知回路５を停止させ、特定の機能負荷の動作を行わせ、その動作が完了するまで制御素子１６の通電状態を保持させてから、遮断状態に戻す。制御素子１６が遮断状態に戻ると、電源電池１２が遮断されて制御回路１８への電源供給も止まる。
【００３２】
図４のフローチャートは、上記基本動作の手順を示しており、各ステップは制御回路１８によって制御される。
【００３３】
ステップ１０１は、起動処理であって、この起動処理の先頭部分で報知回路５を作動させる。起動処理は、電気機器の自己診断処理等も行うため、ある程度の時間（数秒程度）を要する。起動処理では、制御素子１６を一端遮断状態に初期化する手順を実行してもよい。ステップ１０１は、停電検知回路４によって停電中に起動されたか否かを判定するステップである。
【００３４】
ステップ１０２−１０４は、ステップ１０１で通常時に起動されたと判断した場合に実行する手順である。ステップ１０２では報知回路５が停止される。ステップ１０３、１０４は、操作部を監視して、何らかの操作があれば、それに対応する機能負荷を動作させるループであり、このループは電気機器１の商用電源が停電するまで継続される。
【００３５】
ステップ１０５−１０８は、ステップ１０１で停電中に起動されたと判断した場合に実行する手順である。ステップ１０５は、電源電池１２を通電させる手順であり、特にステップ１０６の報知回路５を停止させる手順よりも先に実行することが望ましい。ステップ１０７は、特定の機能負荷に動作を行わせる手順である。ステップ１０８は、電源電池１２を遮断する手順である。これにより制御回路１８への電源供給も止まり、電気機器１は基本的に電力を消費しない状態となる。
【００３６】
図５のブロック図は、本発明を適用した便器装置の要部構成を示している。便器装置は本発明に係る電気機器１の一例であり、商用電源によって洗浄、排水、シャワー、便座保温等の機能負荷を動作させる構成になっている。図１のものと共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
【００３７】
操作部６には、図示しないシャワースイッチ、シャワー温度調節スイッチ、便座ヒータースイッチ、便座温度調節スイッチ等が設けられている。操作部には、便器装置の起動中、つまり制御回路１８の起動中を示すランプを設けてもよい。
【００３８】
本発明による便器装置は、停電中でも電源電池１２によって排水処理が実行できることを特徴としている。すなわち、便器装置の複数の機能負荷の内、排水機構７は停電中でも起動スイッチ１７を操作することによって動作する特定の機能負荷として選択されている。このようすれば停電中、排水するためにバケツ等によって便器装置内に大量の水を注ぐ等の手間が不要になる。なお図５中のモータ２は排水機構７を駆動するＤＣモータを示しており、ヒータ３は便座８の保温ヒータを示している。
【００３９】
図６（ａ）−（ｂ）の縦断面図は、同一の便器装置を側方から見たときのものであって、図６（ａ）は排水待機中の状態を示し、図６（ｂ）は排水時の状態を示している。なおこれらの図では、便座８、蓋部等は省略している。
【００４０】
便器装置は洋式であって、便器本体９の上面には、便を受けるボウル部９ａが開口しており、その後方には（図では右側）、汚水を排出するための排水機構７と、ボウル部９ａに水道水を注水するための注水機構１０とが設けられている。
【００４１】
排水機構７は、ボウル部９ａの後方に設けられた排水口９ｂと下水口９ｃとの間に介在しており、気密壁７ａとターントラップ７ｂとを備えている。
【００４２】
ターントラップ７ｂは、柔軟な樹脂等からなる蛇腹体で、その先端部は、上下方向に回動するアーム７ｃによって、図６（ａ）のトラップ位置、図６（ｂ）のパージ位置のいずれかに位置決めされるようになっている。アーム７ｃは、モータ２によって回動される。
【００４３】
ここにトラップ位置は、排水待機中の位置であって、このとき水道水は、上方に向いたターントラップ７ｂの先端部の水準までボウル部９ａに溜められて、下水口９ｃを遮断する。一方、パージ位置は、排水時の位置であって、このときボウル部９ａに溜まっている汚水は、下方を向いたターントラップ７ｂを通じて下水口９ｃに排出される。
【００４４】
注水機構１０は水道管の蛇口に連結される電磁弁等で構成されており、制御回路１８の制御に基づいて動作する。例えば注水機構は、手動操作によって開弁し、その開弁によって生じた水道水で水力発電し、その電力を二次電池（図示なし）に蓄電し、制御回路１８によって制御されるアクチュエータ（図示なし）によって閉弁する仕組みにしてもよい。閉弁のタイミングはターントラップ７ｂの作動タイミングに連携している。注水機構１０から放たれた水道水は、図中の矢印の経路でボウル部９ａに注がれる。
【００４５】
注水機構１０を上記構成とした場合、二次電池は停電時用の電源電池１２として利用できるので、一次電池を別途用意する必要がなくなる。また、停電中に排水機構７を動作させるための起動スイッチ１７は、操作部６に設けてもよいが、注水機構１０を構成するレバーを用いてもよい。
【００４６】
便器装置の利用形態としては、便器装置の使用前、使用中、ターントラップ７ｂはトラップ位置であり、ボウル部９ａには水道水が溜められている。便器装置の使用後、レバー操作によってボウル部９ａを洗浄するため、注水機構１０から水道水が注水される。同時に、ターントラップ７ｂは一端パージ位置とされ、ボウル部９ａに溜まっている汚水が下水口９ｃを通じて排出される。所定時間が経過するとターントラップ７ｂはトラップ位置に戻されるが、水道水の注水はその後しばらく継続され、水道水がボウル部９ａに再び溜められる。なお停電中は、電源電池１２の電力によって、排水機構７と注水機構１０を動作させることができるが、シャワーや便座保温機能は動作させることができない。
【符号の説明】
【００４７】
１      電気機器
４      停電検知回路
５      報知回路
７      排水機構
７ｂ    ターントラップ
１１    直流電源回路
１２    電源電池
１５    電源制御回路
１６    制御素子
１７    起動スイッチ
１８    制御回路
【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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