JPH0634650Y2

JPH0634650Y2 - 水栓の発電及び流量検出装置

Info

Publication number: JPH0634650Y2
Application number: JP14410188U
Authority: JP
Inventors: 隆一川本; 茂榊原; 悦史山田; 公昭山口
Original assignee: 株式会社イナックス; 日本電装株式会社
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2003-11-04
Also published as: JPH0265121U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は水栓の発電及び流量検出装置に係り、特に正確
に流量を検出するよう改良された水栓の発電及び流量検
出装置に関する。

［従来の技術］定量止水栓など吐水水量を検出する必要がある水栓にお
いては、この水栓の流路に翼車を設けると共に、この翼
車に発電機を接続し、発電機の出力の波数をカウントす
ることが公知である。また、自動水栓など電気回路を有
する水栓においては、回路の消費電力を賄うために、上
記発電機の出力を電池に充電しておくことも公知であ
る。

［考案が解決しようとする課題］発電機の出力を流量検出に利用すると共に負荷回路用電
力源として用いる場合、発電機に負荷がかかった状態で
翼車が回転することになり、翼車の自由回転が抑制され
てしまい、検出される流量の誤差が大きくなる。

［課題が解決しようとする手段］本考案の水栓の発電及び流量検出装置は、水栓の流路を
開閉する弁と、前記流路中に設けられ、前記弁の開弁時
に前記流路中を流れる流体により駆動される翼車と、該
翼車の駆動力が伝達されて発電する発電機と、前記流路
中を流れる流体の流量を前記翼車の回転数に対応させて
検出する流量測定手段と、この流量検出手段により検出
された流量が所定値に達すると前記弁を閉弁する弁制御
手段と、前記発電機の出力によって充電されると共に、
前記弁制御手段に給電する蓄電手段と、を備えた水栓の
発電及び流量検出装置において、前記流量検出手段は、前記翼車の回転数に対応する検出
値から流量を測定する測定期間と、該測定を休止する休
止期間とを有し、休止期間中は測定期間に測定された測
定値に基づいて流量を推定し、前記測定値と推定値とに
より流量を検出するものであり、前記休止期間に前記発電機と前記蓄電手段とを電気的に
接続し、前記測定期間には前記発電機と蓄電手段とを遮
断する切替え手段を設けたものである。

［作用］かかる本考案の水栓の発電及び流量検出装置において
は、負荷回路を切り離して翼車が自由回転するようにし
て流量検出するので、検出流量の精度が高いものとな
る。

［実施例］以下、図面を参照して実施例について説明する。

第１図は水栓の発電及び流量検出装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は回路図、第３図はフローチャート、第
４図はタイミングチャート、第５図は水栓本体の平面
図、第６図は第５図のVI−VI線断面図である。

まず、第5,6図を参照して水栓本体１の構成について説
明する。

符号２は水栓殻体であり、流入口３と、流出口４及びこ
れらを連通する流路５を備える。該流路５の途中には主
弁６と発電機７とが設けられている。

主弁６はダイヤフラムよりなり、殻体２に設けられた円
筒状の弁座８に着座可能とされ、かつばね９により着座
方向に付勢されている。主弁６の周縁部は殻体２に螺着
されたキャップ10と殻体２との間に挟持されている。殻
体２及びキャップ10には、主弁６とキャップ10との間の
主室11を主弁６よりも上流側の流路5aに連通する通路1
2,13が穿設されている。該主室11は、キャップ10及び殻
体２に穿設された別の通路14,15を介して副室16に連通
され、該副室16はさらに別の通路17を介して主弁６より
も下流側の流路5bに連通されている。

副室16内には通路17の開口面に着座して該通路17を閉鎖
しうるように可動コア18が設けられている。可動コア18
は円柱状のものであり、その前端面は前記通路17の開口
端面と密着可能であり、後端面は若干の間隙をおいて固
定コア19と対面している。

該固定コア19はコイル20内に固定設置されており、該コ
イル20はヨーク21、第１リング22、環状磁石23、第２リ
ング24を介して殻体２に固定されている。環状磁石23は
板厚方向に着磁されている。コイル20、リング22,24、
環状磁石23の内孔を貫通するように円筒状シリンダ25が
設けられており、その内部に前記固定コア19が挿入され
ると共に、前記可動コア18がその軸線方向に移動可能に
挿入されている。可動コア18と固定コア19との間には圧
縮コイルばね27が介在され、可動コア18を着座方向に付
勢している。

可動コア18が図示のように閉弁状態にある場合において
コイル20に通電しないときには、環状磁石23からの磁束
は第２リング24、可動コア18、固定コア19、ヨーク21、
第１リング22の順に流れ、環状磁石23に戻る。これによ
り、可動コア18と固定コア19との間には吸引力が働く。
しかし、固定コア19と可動コア18との離反距離が大きい
ので、これらコア18,19同志の吸引力は弱く、ばね27の
付勢力が該磁気吸引力を上回るようになり、可動コア18
は閉弁状態を継続する。

図示の閉弁状態においてコイル20に上記磁束と同方向の
磁束が発生する方向に電流を通電すると（以下、この電
流方向を正方向という。）、上記の環状磁石23による磁
気吸引力が増大し、可動コア18はばね27の付勢力に打ち
勝って固定コア19に接近する。そして、一度可動コア18
が固定コア19に接近し始めると、これらコア18,19間の
ギャップが小さくなり、磁束及び磁気吸引力がますます
増大し、可動コア18は固定コア19により接近し、かつ強
固に吸引保持された開弁状態となる。

この開弁状態になったときにコイル20への通電を停止し
ても、コア18,19間のギャップが小さいので、環状磁石2
3の磁束による磁気吸引力だけであってもコア19がコア1
8を吸引する力はばね27の付勢力を上回り、可動コア18
は開弁状態を維持する。

この開弁状態にあって前記正方向とは逆方向の電流をコ
イル20に通電すると、固定コア19には環状磁石23からの
磁束と反対方向の磁束が生じ、この結果、ばね27の付勢
力が磁気吸引力を上回るようになり、可動コア18は固定
コア19から離反し、図示の閉弁状態となる。

可動コア18が閉弁し、主弁６が弁座８に着座した状態に
おいては、主弁６よりも上流側の流路5aと主室11とが連
通し、主室11と通路17とは遮断状態にある。このため、
上流側流路5a内と主室11内との水圧が等しくなり、ばね
11の付勢力と受圧面積の差分の水圧による力が働き主弁
６が弁座８に着座した状態が継続する。

この状態において、コイル20に正方向の電流を通電する
ことにより可動コア18が移動すると、通路14,15、副室1
6、通路17が連通し、主室11内が主弁６よりも下流側の
流路5bと連通する。そうすると、主室11内の水が通路1
4,15、副室16、通路17を通って下流側流路5bに流出し、
上流側通路5aの水圧により主弁６が弁座８から離反し、
通水状態となる。この通水状態は、前記の通りコイル20
への通電を停止しても継続される。

この通水状態において、コイル20に逆方向の電流を通電
すると、可動コア18が閉弁する。そうすると、通路12,1
3を通って水が徐々に主室11内に流れ込み、弁体６が次
第に弁座８に接近し、遂には着座して止水状態となる。

発電機７の構成について次に説明する。

符号30はフランシス型の翼車であり、殻体２と該殻体２
に螺着されたキャップ31との間に回転自在に保持された
シャフト32、該シャフト32に固設された円形プレート上
の翼設置板33及び翼設置板33に設けられた翼34を備えて
いる。符号35,36は軸受を示す。該翼車30には磁石37が
設けられ、該磁石37は翼車30の円周方向にN,Sが交互に
着磁されている。この磁石37の外周を取り巻くようにコ
イル38が設けられている。符号39はコイルボビンであ
り、符号40はヨークである。翼車30が回転すると磁石37
からヨーク40を伝わる磁束の流れが変化し、この変化を
妨げる方向にコイル38に電流が流れる。

前記翼33の外周を取り巻くように渦室41が設けられ、主
弁６側からの水は該渦室41から翼40に向って流れ、流出
口４に至る。

次に第２図を参照して回路構成を説明する。発電機７の
出力は全波整流器50で全波整流された後、スイッチ素子
51を介して蓄電池（本実施例ではニッケル・カドミウム
電池。以下Nicdと略。）52に入力されている。Nicd52の
正端子にはダイオード53を介して乾電池54の正端子が接
続されている。発電機７の出力は波形を矩形波にする波
形整形回路55を介してマイクロコンピュータ（以下、マ
イコンと略）56のインプットポート（以下Ｉポートと記
す。）57に入力されている。マイコン56のアウトプット
ポート（以下、Ｏポートと記す。）58は前記スイッチ素
子51に制御信号を出力している。

Nicd52及び乾電池54の正端子出力はPNP形トランジスタ5
9、60のエミッタに接続され、これらトランジスタ59,60
のコレクタはNPN形トランジスタ61,62のコレクタ及び前
記コイル20の端子に接続されている。トランジスタ59,6
0のベース及びトランジスタ60,62のベースにはそれぞれ
ドライバ回路63,64が接続されており、これらドライバ
回路63,64にはマイコン56のＯポート65,66から制御信号
が出力されている。

符号67は吐水・止水用のスイッチであり、抵抗68を介し
て電池正端子に接続されている。スイッチ67と抵抗68と
の間はマイコン56のＩポート69に接続されている。

次に第１図を参照して本実施例の水栓の発電及び流量検
出装置の全体構成について説明する。

翼車により駆動される発電機の出力は負荷切り離し手段
を介して負荷としての電池に充電され、該電池からの給
電により吐水・止水手段が駆動可能とされている。ま
た、発電機の出力は流量検出手段に入力され、流量検出
を行うときには、負荷切り離し手段に信号を出力して負
荷（電池）と発電機とを切り離す。吐水スイッチ（以
下、吐水・止水スイッチ又は単にスイッチということが
ある。）の操作により吐水が開始されると共に、流量検
出が行なわれる。積算流量が所定量に達したときに止水
がなされる。

次に第３図と第４図を参照して上記回路の作動と、フロ
ーチャート及び作動タイムチャートについて説明する。
ステップ71にて吐水データ（設定された総流量）を読込
した後、ステップ72に進み吐水・止水スイッチ67が吐水
操作されたか否かを判断する。該スイッチ67が一回押さ
れると、スイッチ67の接点が閉じ、Ｉポート69のレベル
がＬとなり、吐水信号がマイコン56に入力される。そう
すると、ステップ73に進み、Ｏポート65,66からの信号
により、まずトランジスタ59,62がオンとされる。これ
により、コイル20には所定時間だけ正方向に電流が通電
され、前記可動コア18が開弁状態となり、吐水が開始さ
れる（第４図のt₁の状態）。吐水開始と同時に発電機７
が出力し始める。そして、まず、Ｏポート58からの信号
によりスイッチ素子51の接点が開き、負荷（Nicd52）が
発電機７から切り離され（ステップ74）、この状態でT₁
秒間だけ発電機出力が矩形波パルス信号としてＩポート
57からマイコン56に読み込まれる（ステップ75〜77）。
T₁秒間の間にカウトパルス波を流量に変換し、総流量を
積算する（ステップ78,79）。この総流量が設定量に到
達していないときは、負荷をつなぎ（ステップ81。第４
図のt₂の状態。）Nicd52に充電する。その後T₂秒間経過
してから（ステップ82）、ステップ74に戻る。次いで、
第３図のt₃，t₄のタイミングで示されるように、上記と
同様のT₁秒間の負荷の切り離し、流量検出、総流量の積
算及び総流量と設定量との比較を行う。なお、t₂〜t₃の
T₂秒間の非測定時間帯の流量は例えば前回（t₁〜t₂間）
の流量と今回t₃〜t₄間）の流量との平均値流量から推定
して総流量に算入する。（もちろん、t₁〜t₂間又はt₃〜
t₄間の流量にてt₂〜t₃間も吐水されたものと推定しても
良い。）総流量が設定量に達しないときには、T₂秒間Nicd52に充
電を行なった後（タイミングt₄〜t₅）、再度ステップ74
に戻り、負荷を切り離して流量の積算（t₅〜t₆）を行
う。積算された総流量が設定量に達したときには、ステ
ップ80からステップ83に進み、Ｏポート58からの信号に
よりスイッチ素子51の接点を閉じて発電機７とNicd52と
をつないだ後、ステップ84に進み、Ｏポート65,66から
の信号によりドライバ回路63,64がトランジスタ60,61を
所定時間オンとする。これにより、コイル20には逆方向
の電流が通電され前記可動コイル18が閉弁し、止水され
る（タイミングt₆）。その後、ステップ72に戻る。

このように、流量検出時に負荷（Nicd）を切り離すこと
により、発電機７が流量に正確に対応した回転を行うよ
うになるので、検出流量が極めて精度の高い値となる。

なお、図示はしないが、吐水途中において吐水・止水ス
イッチ67が押されたときには総流量が設定量に達してい
ない場合であっても吐水停止されるようプログラムが構
成されている。

上記実施例において、Nicdの放電電圧が所定値よりも低
下したときには乾電池53からの給電がなされる。

本考案においては、第７図の如く、負荷を切り離した直
後にあっては、発電機７は流量に正確に対応した回転数
に至る過渡状態にある。従って、本考案では負荷を切り
離した所定時間ａが経過し、発電機７が流量に正確に対
応した回転数になってからｂ秒間だけ流量を検出するよ
うにしても良い。

［効果］以上の通り、本考案の水栓の発電及び流量検出装置によ
れば、極めて精度の高い流量の検出を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置のブロック図、第２図は回路図、第
３図はフローチャート、第４図はタイミングチャート、
第５図は水栓本体の平面図、第６図は第５図のVI−VI線
断面図である。第７図は別の実施例を示すタイミングチ
ャートである。１……水栓本体、２……殻体、 5,5a,5b……流路、６……主弁、７……発電機、 18……可動コア、19……固定コア、 20……コイル、23……環状磁石、 30……翼車、32……シャフト、 33……翼、37……磁石、 38……コイル、 51……負荷切り離し用スイッチ、 52……負荷（Nicd）、 59〜62……トランジスタ、 67……吐水・止水スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者山田悦史愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)考案者山口公昭愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】水栓の流路を開閉する弁と、前記流路中に
設けられ、前記弁の開弁時に前記流路中を流れる流体に
より駆動される翼車と、該翼車の駆動力が伝達されて発
電する発電機と、前記流路中を流れる流体の流量を前記
翼車の回転数に対応させて検出する流量測定手段と、こ
の流量検出手段により検出された流量が所定値に達する
と前記弁を閉弁する弁制御手段と、前記発電機の出力に
よって充電されると共に、前記弁制御手段に給電する蓄
電手段と、を備えた水栓の発電及び流量検出装置におい
て、前記流量検出手段は、前記翼車の回転数に対応する検出
値から流量を測定する測定期間と、該測定を休止する休
止期間とを有し、休止期間中は測定期間に測定された測
定値に基づいて流量を推定し、前記測定値と推定値とに
より流量を検出するものであり、前記休止期間に前記発電機と前記蓄電手段とを電気的に
接続し、前記測定期間には前記発電機と蓄電手段とを遮
断する切替え手段を設けたことを特徴とする水栓の発電
及び流量検出装置。