トイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニット
【課題】商用電源からの電源供給がない環境においても電装機器への給電を可能とし、環境に負荷をかけることがないトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットを提供を提供する。
【解決手段】水道管に連通連結される水の流れによって電力を発生させる発電部４と、電力を一時的に蓄電する蓄電部６と、前記発電部４によって発生させた電力を負荷に合わせて調整して供給すると共に余った電力を蓄電部６に蓄電し水の流れがないときには蓄電部６に蓄電した電力を用いて負荷に電力供給を行なう制御部８とを備える発電ユニット１０。
【解決手段】水道管に連通連結される水の流れによって電力を発生させる発電部４と、電力を一時的に蓄電する蓄電部６と、前記発電部４によって発生させた電力を負荷に合わせて調整して供給すると共に余った電力を蓄電部６に蓄電し水の流れがないときには蓄電部６に蓄電した電力を用いて負荷に電力供給を行なう制御部８とを備える発電ユニット１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットに関するものであり、より詳細には水の流れを効率的に電力変換して環境に対する負荷を小さくできるトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トイレで快適性を向上させるための電装機器として、温水洗浄便座、暖房便座、フットライトなどを備えるトイレシステムが発明され、実用化に至っている。同様に、洗面所においても洗面照明、フットライトなどを装備する洗面所システムがある。さらに、戸外においてもタイマーと電磁弁を備えて電気制御を行なうことにより設定した時間にスプリンクラーなどを備えた散水管で水を自動的に撒く自動灌水システムが考えられている。
【０００３】
トイレシステムの一例として、特許文献１には、水栓の流量調整ハンドルが透明または半透明の部材より構成されてこれに光を投ずるＬＥＤ照明灯が設けられることが記載されている。これによって、水栓装置にこれまでにない斬新なデザインを施すことができ、この水栓装置を店舗に設置することにより購買意欲の向上を期待できることが提案されている。また、前記ＬＥＤ照明灯に電力を供給するために弁体に形成した小型の発電部を備えることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６９４９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、特許文献１に示すような構成では、発電部がＬＥＤ照明灯を発光させる程度の必要最小限のものであり、水栓から水を流している吐水状態においてはＬＥＤを点灯させることが可能であるものの水の流れを停止させると消灯するため、水栓に施した斬新なデザインの価値が半減するという問題がある。
【０００６】
他方、フットライト、温水洗浄便座、暖房便座、電磁弁のように比較的大きな電力を消費する電装機器に給電するためには、発電部においてより大きな電力を供給する必要があるため、商用電源から電力（交流１００Ｖ）の供給を得る必要があったり、乾電池を用いて安定した電力供給を行なう必要があった。したがって、利便性や快適性を得るために電装機器を有するトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムは、電力を使用することにより環境に負荷がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、商用電源からの電源供給がない環境においても電装機器への給電を可能とし、環境に負荷をかけることがないトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、第１発明は、トイレの貯水タンクに設けた止水栓と、この止水栓の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記止水栓の開栓に伴って便器に流す水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とするトイレシステムを提供する（請求項１）。
【０００９】
前記構成よりなるトイレシステムによれば、使用者が止水栓を開放すると貯水タンクに貯められた水が勢いよく流れて発電部が発電し、その電力が制御部を介して電装機器に供給される。貯水タンクから放出される水の勢いはタンク内に水が多量に残っているときには十分に強く、それだけ大きな電力を得ることができるので、電装機器が必要とする電力を供給した上でさらに余る電力を蓄電部に蓄電することができる。また、止水栓が閉じられると、発電部からの電力供給が無くなるので、蓄電部に蓄電された電力を電装機器に供給することができる。
【００１０】
貯水タンクは、便器内の汚物を流すことができるように多量の水を溜めるものであり、その止水栓は手動レバーによって開栓されるものである。発電部は貯水タンクから供給される水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものである。蓄電部は二次電池またはコンデンサであり、前記電装機器は例えば温水洗浄便座、暖房便座などの熱源、フットライトなどの照明、および制御部を構成するマイクロコンピュータなどを含む電気的な負荷であり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００１１】
第２発明は、散水管に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、前記電磁弁を設定した時間に開栓させる時を計測するタイマーと、このタイマーで余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放させ散水する水の流れを利用して前記発電部によって発生させた電力を用いて前記タイマーを稼働させると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いてタイマーおよび電磁弁を稼働する制御部とを有することを特徴とする自動灌水システムを提供する（請求項２）。
【００１２】
前記構成よりなる水栓取付構造によれば水される水の勢いにより得られる比較的大きな電力は、タイマーや制御部自身が消費する電力に比べて十分に大きいので、余った電力を蓄電部に蓄電することができる。また、所定時間が経過して電磁弁が閉じられると、発電部からの電力供給が無くなるので、その後は蓄電、タイマーによって測定された現在時刻が散水の設定時間になった時に制御部が電磁弁を開栓させ、散水管を用いた散水が行なわれるときに発電部は水の流れを利用して電力を生成し、その電力が制御部を介してタイマーおよび制御部自身に供給される。散部に蓄電された電力を用いてタイマーに電力を供給し続け、かつ、次に電磁弁を開栓させるための電力を確保することができる。
【００１３】
前記散水管は例えば先端部にスプリンクラーを備える水道管であることが好ましいが、このスプリンクラーに代えて側面部に灌水用の小穴を多数形成した給水管であってもよい。また電磁弁は開閉によって散水管への給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部は給水管へと流れる水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものである。前記制御部およびタイマーはマイクロコンピュータを備え前記電磁弁への駆動電力を生成するドライバ回路を有する電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部は二次電池などの蓄電装置である。
【００１４】
第３発明は、洗面所の湯水混合ユニットの下流側に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させると共に前記電磁弁を開放させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システムを提供する（請求項３）。
【００１５】
制御部は使用者の手動操作または人体検知をトリガとする開栓制御によって前記電磁弁を開栓させる駆動電力を供給し、電磁弁を開栓させると、湯水混合ユニットによって快適な温度に調整された温水が発電部に流れることにより電力を生成し、その電力が制御部に供給される。吐水される温水の勢いにより得られる電力は、制御部自身が必要とする電力に比べて十分に大きく、各種電装機器に供給され、余った電力は蓄電部に蓄電される。前記電磁弁が閉栓すると、発電部からの電力供給が無くなるので、蓄電部に蓄電された電力を用いて制御部に電力を供給し続け、電磁弁を開栓させるための電力を確保することができる。
【００１６】
前記湯水混合ユニットは給水管と給湯管に接続され一定の割合でこれらを混合して温水を生成するものである。電磁弁は開閉によって吐出する温水の給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、湯水混合ユニットの下流側に接続されているので、湯と水を合わせた温水の流れによって電力を生成でき、より大きな電力を得ることができるものである。前記制御部はマイクロコンピュータを備え前記電磁弁への駆動電力を生成するドライバ回路を有する電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器は例えば洗面照明やフットライトなどの照明、電磁弁および制御部を構成するマイクロコンピュータなどを含む電気的な負荷であり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００１７】
第４発明は、洗面所の湯水混合栓と、この湯水混合栓の上流側の給水管に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記湯溝混合栓を開栓して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システムを提供する（請求項４）。
【００１８】
湯水混合栓が開栓されて温水が流されると給水管を流れる水が発電部に流れることにより電力を生成し、その電力が制御部に供給される。吐水される温水の勢いにより得られる電力は、制御部自身が必要とする電力に比べて十分に大きく、各種電装機器に供給され、余った電力は蓄電部に蓄電される。前記湯水混合栓が閉栓すると、発電部からの電力供給が無くなるので、蓄電部に蓄電された電力を用いて制御部に電力を供給し続け、電磁弁を開栓させるための電力を確保することができる。
【００１９】
前記湯水混合栓は給水管と給湯管に接続され任意の割合でこれらを混合して温水を生成すると共に吐出する温水の流量を調節するものであり、発電部は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、湯水混合ユニットの上流側の給水管に接続されているので、水の流れによって電力を生成すると共に電力の生成によって水圧をいくらか減水させて給湯管を流れる湯の水圧に合わせて調整することができるものである。前記制御部はマイクロコンピュータを備える電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器は例えば洗面照明やフットライトなどの照明を含む電気的な負荷であり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００２０】
第５発明は、水道管に連通連結される水の流れによって電力を発生させる発電部と、電力を一時的に蓄電する蓄電部と、前記発電部によって発生させた電力を負荷に合わせて調整して供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れがないときには蓄電部に蓄電した電力を用いて負荷に電力供給を行なう制御部とを備える発電ユニットを提供する。
【００２１】
前記発電ユニットは流量の安定しない水の流れを利用して発電部に電力を発生させると共に、発生させた電力を蓄電部に蓄電して、安定した電力の供給を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２２】
前述したように、本発明によれば、安定しない水の流れを利用して、安定した電力を発生させ、これによって快適性および・または利便性の向上を図ることができる。したがって、温水洗浄便座、暖房便座、フットライトなどの電装機器に安定した電力を供給するトイレシステムや、洗面照明、電磁弁、フットライトなどの電装機器に安定した電力を供給する洗面所システムや、タイマーや電磁弁などの電装機器に安定した電力を供給する自動灌水システムを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトイレシステムの全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】前記トイレシステムの動作を説明する図である。
【図４】第２実施形態の発電ユニットおよびトイレシステムの構成を示す側面図である。
【図５】第２実施形態の自動灌水システムの構成を示す図である。
【図６】第３実施形態の洗面所システムの構成を示す図である。
【図７】第４実施形態の洗面所システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係るトイレシステム１の一例を示す図であり、図１はトイレシステム１の全体構成を示し、図２はトイレシステム１の要部構成を示すブロック図である。また、図３は前記トイレシステム１の動作を説明する図である。
【００２５】
図１に示すトイレシステム１は、トイレの貯水タンク２に設けた止水栓３と、この止水栓３の下流側に接続された発電部４と、この発電部４に電気的に接続された電装機器５と、この電装機器５で余らせた電力を蓄電する蓄電部６と、前記止水栓４の開栓に伴って便器７に流す水の流れを利用し前記発電部４によって発生させた電力を電装機器５に供給すると共に余った電力を蓄電部６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部６に蓄電した電力を用いて電装機器５を稼働させる制御部８とを有する。
【００２６】
前記トイレは例えば店舗や公園の公衆トイレであり、例えば安定した電力供給を行なうための商用電源が近くにないトイレである。前記貯水タンク２は便器に流す水の勢いを十分に得ることができるように便器７より高い位置に設置され、少なくとも数リットルを貯水する能力を有するメンテナンス容易なロータンクである。この貯水タンク２は使用者が水を流すときに操作する操作レバー２ａと水源に連通連結されて所定量の水をためるボールタップ２ｂと手洗い用の水を吐水する吐水口２ｃとを備える。なお、ロータンクに代えて洗浄力に優れたハイタンクを用いることにより大きな電力をえられるようにしてもよい。
【００２７】
また、前記止水栓３は貯水タンク２の排水口に設けたロータンク用のゴムフロートであることが好ましい。本実施形態では一例として便器７は様式便器である例を示しているが、本発明は便器７の種類が例示したものに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２８】
図２に示すように、前記発電部４は貯水タンク２の下流側に連通連結されて水流を受けることにより回転力を得る水車部４ａと、この回転力によって電力を発生させる発電回路４ｂとを備える。電装機器５は例えば赤外線センサを備えたフットライト５ａと、前記赤外線センサが使用者を検知しているときに便座を加熱する暖房便座５ｂとを備える。また、蓄電部６は例えばニッケル水素電池などの二次電池からなる蓄電装置であり、制御部８を介して発電部４と電気的に接続されている。
【００２９】
前記制御部８はマイクロコンピュータを含む電気回路を備え、これが電気的な負荷となるので電装機器５の一部を構成するということができる。この制御部８は発電部４によって発電される電圧および電流を測定する測定部８ａと、各電装機器５ａ，５ｂが必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部８ｂと、出力制御部８ｂにおいて生じた余剰電流を前記蓄電部６に流すことにより余った電力を蓄電する蓄電制御部８ｃとを備え、前記蓄電制御部８ｃは発電部４からの電力供給が電装機器５全体の必要とする電力を下回るときに蓄電部６に蓄電した電力を用いて必要な電力供給を維持する機能を有する。
【００３０】
前記フットライト５ａはトイレに入ってくる人を検知したときにこれを検知する赤外線センサＳｉと、この赤外線センサが人を検知するときに足下に光を照射するＬＥＤライトＬｅｄとを備える。また、前記暖房便座５ｂは前記赤外線センサＳｉが人を検知したときに瞬間的に便座の温度を上昇させ、便座に座ったときから離れるまで便座を暖める発熱部として例えばペルチエ素子および／または電熱部を備える。
【００３１】
次に、図３を用いて前記構成のトイレシステム１の動作を説明する。図３において、Ｇは発電部４によって発生する電力を示し、Ｕは電装機器５によって消費される電力、Ｃは蓄電部６に蓄電される電力を示す。本発明のトイレシステム１は例えば時点ｔ１において、使用者が貯水タンク２のレバー２ａを操作し止水栓３を開くと、その水が下流側に接続された水車部４ａに勢いよく流れ込み、水流が水車に回転力を与え、発電回路４ｂがこの回転力を用いて大きな電力Ｇ（電圧×電流）を発生する。その電力は測定部８ａによって測定されて、出力制御部８ｂが必要とする電力と比較され、余剰が生じるときには蓄電制御部８ｃが蓄電を行ない、不足が生じるときには蓄電制御部８ｃが蓄電部６の放電をおこなう。
【００３２】
つまり、発電部４によって発生する電圧および電流は水流が流れているときには電装機器５による使用電力Ｕに比べて十分に大きく、この余った電力Ｃを蓄電部６に蓄電することができる。このようにして、時点ｔ２までの間に流れた水の流れを用いて蓄電部６に溜まった電力は時点ｔ２以降、発電部４による発電電力が必要とする電力を下回ったときに、蓄電部６から蓄電制御部８ｃを介して出力制御部８ｂに供給される。
【００３３】
使用者がトイレを離れると赤外線センサＳｉが人体を見知しなくなるので、時点ｔ３からＬＥＤライトＬｅｄへの電力供給を停止し、以後は微少な待機電流が流れる程度の電力消費であるから、蓄電部６に蓄積させた電力を少しずつ用いて各電装機器５を動作させ続けることができる。
【００３４】
次に、時点ｔ４において、トイレに再び使用者が入ってくると、赤外線センサＳｉが再び人体を検知するので前記ＬＥＤライトＬｅｄを再び点灯させ、出力制御部８ｂは便座の温度を瞬間的に引き上げるために暖房便座に大電力を一瞬供給し、適温になった時点で保温のための電力供給を行なうことにより、使用者が快適に便器を利用できるようにする。なお、便座への電力供給はＬＥＤライトＬｅｄなどに比べて大きいので、蓄電された電力を使い果たすことも考えられる。したがって、蓄電部６に全く電力が蓄電されていない場合に限って商用電源や一次電池を用いて電力供給を継続させるようにしても良い。
【００３５】
前記蓄電部６への蓄電と放電のサイクルは駅や店舗のトイレなど出入りに激しいところでは頻繁に繰り返されるので、蓄電部６は充放電寿命の長いコンデンサを用いることが好ましいが、コンデンサに代えて二次電池を用いて蓄電容量を高めるようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では構成が理解しやすいように発電部４と蓄電部６と制御部８を別体として図示しているが、これを一体的に形成して一つの発電ユニットとしてもよい。
【００３７】
図４は本発明の第２実施形態に係る発電ユニット１０およびトイレシステム１’の構成を示す図である。図４に示す発電ユニット１０は図１，２に示すトイレシステム１を構成する発電部４と蓄電部６と制御部８を一つのユニットとし、貯水タンク２と便器７の間に介在し、洗浄水を流す流路を構成するものである。その他の構成は図１〜３の説明と重複するので省略する。
【００３８】
図５は本発明の第３実施形態に係る自動灌水システム２０の構成を示す図である。図５に示す自動灌水システム２０は、先端部にスプリンクラー２１を備えて散水する水を配管する散水管２２に設けた電磁弁２３と、この電磁弁２３の下流側に接続された発電部２４と、前記電磁弁２３を設定した時間に開栓させる時を計測するタイマー２５と、このタイマー２５で余らせた電力を蓄電する蓄電部２６と、水源からの水を手動で止めるための止水栓２７と、前記電磁弁２３を開放させ散水する水の流れを利用して前記発電部２４によって発生させた電力を用いて前記タイマー２５を稼働させると共に余った電力を蓄電部２６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部２６に蓄電した電力を用いてタイマー２５および電磁弁２３を稼働する制御部２８と、蓄電部２６の蓄電電力が枯渇したときに電力供給を行なう電池２９とを有する。
【００３９】
本実施形態の自動灌水システム２０は前記電磁弁２３と、発電部２４と、タイマー２５と、蓄電部２６と、制御部２８とを一つのユニットとして形成しており、前記止水栓２７に連通連結するための接続部２０ａと、散水管２２を連通連結するための接続部２０ｂとを備える。
【００４０】
本実施形態において前記散水管２２はスプリンクラー２１を備える可撓性の水道管（すなわちホース）である。しかしながら、散水管２２はスプリンクラー２１に代えて側面部に灌水用の小穴を多数形成した給水管であってもよい。また、電磁弁２３は開閉によって散水管への給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部２４は給水管２２へと流れる水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成された水車と、この水車によって得られた回転力を用いて電力を得る発電回路とを備える。
【００４１】
前記制御部２８およびタイマー２５はマイクロコンピュータを備え電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部２６は例えばコンデンサである。しかしながら、コンデンサに代えて二次電池を用いてもよい。制御部２８は発電部２４によって発電される電圧および電流を測定する測定部２８ａと、タイマー２５が必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部２８ｂと、電磁弁２３に駆動電力を供給するドライバ回路２８ｃと、出力制御部２８ｂおよびドライバ回路２８ｃにおいて生じた余剰電流を前記蓄電部２６に流すことにより余った電力を蓄電する蓄電制御部２８ｄとを備え、前記蓄電制御部２８ｄは発電部２４からの電力供給がタイマー２５の必要とする電力を下回るときに蓄電部２６に蓄電した電力を用いて必要な電力供給を維持する機能を有する。
【００４２】
前記構成の自動灌水システム１はタイマー２５によって測定された時間が、散水時間になった時点で前記電磁弁２３を開栓し、散水時間が終了すると電磁弁２３を閉栓するように前記ドライバ回路２８ｃは電力を供給する。また、開栓時は前記発電部４に水が流れることにより水流によって電力を発生させることができ、この電力を制御部２８の測定部２８ａが計測し、タイマー２５に必要な電力を供給した上で余る電力を蓄電制御部２８ｄを介して蓄電部２６に蓄電する。また、電磁弁２３が閉栓した状態では発電部２４からの電力供給が停止するので、蓄電部２６に蓄電した電力を蓄電制御部２８ｄを介して出力制御部２８ａに供給してタイマー２５を稼働させ続けることができる。
【００４３】
自動灌水システム１の場合、定期的な散水が行なわれるので、蓄電部２６には定期的な蓄電を行なうことができるので、蓄電部２６は散水を行なわない時間におけるタイマー２５と制御部２８の待機電流を供給することができる程度の電力を蓄電できれば、蓄電部２６内の電力が枯渇することはないが、これが完全に放電された状態では前記電池２９からの給電を行なうことができる。
【００４４】
前記自動灌水システム１は電源を一切必要としておらず、自動灌水を行なうことができるので、完全なメンテナンスフリーのシステムとすることができ、電源の有無にかかわらず、あらゆる部分に取り付け可能である。
【００４５】
図６は本発明の第４実施形態に係る洗面所システム３０の構成を示す図である。図６に示す洗面所システム３０は、洗面所の湯および水の止水栓３１ａ，３１ｂに連通連結された湯水混合ユニット３２の下流側に設けた電磁弁３３と、この電磁弁３３の下流側に接続された発電部３４と、この発電部３４に電気的に接続された電装機器３５と、この電装機器３５で余らせた電力を蓄電する蓄電部３６と、前記電磁弁３３を開放して吐水させる水の流れを利用し前記発電部３４によって発生させた電力を電装機器３５に供給すると共に余った電力を蓄電部３６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部３６に蓄電した電力を用いて電装機器３５を稼働させると共に前記電磁弁３４を開放させる制御部３８と、電池３９とを有する。
【００４６】
前記湯水混合ユニット３２は給水管と給湯管に設けた止水栓３１ａ，３１ｂに接続されて一定の割合でこれらを混合して温水を生成するものである。電磁弁３３は開閉によって吐出する温水の給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部３４は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、湯水混合ユニットの下流側に接続されているので、湯と水を合わせた温水の流れによって電力を生成でき、より大きな電力を得ることができるものである。
【００４７】
前記制御部３８はマイクロコンピュータを備え、発電部３４によって発電される電圧および電流を測定する測定部３８ａと、電装機器３５が必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部３８ｂと、電磁弁３３に駆動電力を供給するドライバ回路３８ｃと、出力制御部３８ｂおよびドライバ回路３８ｃにおいて生じた余剰電流を前記蓄電部３６に流すことにより余った電力を蓄電する蓄電制御部３８ｄとを備え、前記蓄電制御部３８ｄは発電部３４からの電力供給が電装装置３５の必要とする電力を下回るときに蓄電部３６に蓄電した電力を用いて必要な電力供給を維持し、かつ、蓄電部３６に蓄電した電力が全くなくなると電磁３９を用いて各電装機器３５に給電する機能を有する。
【００４８】
蓄電部３６は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器３５はフットライトなどの照明３５ａと、洗面所に差し出した使用者の手を検知する自動水栓の赤外検知センサ３５ｂと、電磁弁３３とを含む電気的な負荷である。また、制御部３８は構成するマイクロコンピュータも電気的な負荷を構成するものである。前記照明３５ａはＬＥＤライトＬｅｄと赤外線センサＳｉとを備えるものである。
【００４９】
前記構成の洗面所システム３０を用いることにより、使用者が洗面所に近づくとき、フットライト３５ａの赤外線センサＳｉが使用者を検知して足下をＬＥＤライトＬｅｄによって照らすことにより、安全を確保することができる。また、制御部３８は使用者が差し出した時には赤外線センサ３５ｂがこれを検知して制御部３８はドライバ回路３８ｃを介して電磁弁３３に前記電磁弁３３を開栓させる駆動電力を供給し、電磁弁３３を開栓させると、湯水混合ユニット３２によって快適な温度に調整された温水が発電部３４に流れることにより電力を生成し、その電力が制御部３８に供給される。
【００５０】
吐水される温水の勢いにより得られる電力は、制御部３８自身が必要とする電力に比べて十分に大きく、各種電装機器３５に供給され、余った電力は蓄電部３６に蓄電される。前記電磁弁３３が閉栓すると、発電部３４からの電力供給が無くなるので、蓄電部３６に蓄電された電力を用いて制御部３８に電力を供給し続け、次に電磁弁３３を開栓させるための電力を確保することができる。
【００５１】
本実施形態の洗面所システム３０を用いることにより、商用電源のない環境においても快適性を高めた自動水栓を形成し、フットライト３５ａによる安全確保を行なうことができる。
【００５２】
図７は図６に示す洗面所システム３０を手動による吐水を行なう湯水混合栓にしたものである。図７に示す洗面所システム４０は洗洗面所の湯水混合栓４１と、この湯水混合栓４１の上流側に接続された給湯管４２ａと給水管４２ｂのうち給水管４２ｂに接続された発電部４４と、この発電部４４に電気的に接続された電装機器４５と、この電装機器４５で余らせた電力を蓄電する蓄電部４６と、前記湯水混合栓４１を開栓して吐水させる水の流れを利用し前記発電部４４によって発生させた電力を電装機器４５に供給すると共に余った電力を蓄電部４６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部４６に蓄電した電力を用いて電装機器４５を稼働させる制御部４８と、電池４９とを有する。
【００５３】
本実施形態において湯水混合栓４１はレバー４１ａの操作によって湯水の混合比および吐水量を調節可能に構成された湯水混合ユニット４３を備えるシングルレバー式の湯水混合栓である。発電部４４は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、給湯管４２ａに比べて水圧の高い給水管４２ｂ側に接続されているので、水圧を合わせる程度の緩衝作用を得ることができる。前記制御部４８はマイクロコンピュータを備える電気的な負荷（この意味では電装機器の一つである）を構成するものであり、蓄電部４６は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器４５は例えばフットライトであり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００５４】
制御部４８は前記発電部４４によって発電される電力を測定する測定部４８ａと、この電力を電装機器４５が必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部４８ｂと、この出力制御部４８ｂで余らせた電流を蓄電部４６に出力してこれを蓄電させる蓄電制御部４８ｃとを備える。また、発電部４４から蓄電制御部４８ｃは出力制御部４８ｂが必要とする電力を得られないときに蓄電部４６に蓄積した電力を用いて電力供給を安定させる機能を備える。また、蓄電部４６が完全に放電したときには電池４９を用いて電力供給を継続させることが好ましい。
【００５５】
本実施形態の洗面所システム４０は手動式の湯水混合栓４１の周辺において安定した電力供給を得ることが難しい環境においても水力発電による安定した電力供給を得ることができるので、フットライトなどの電装機器４５を連続して動作させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１，１’ トイレシステム
２ 貯水タンク
３ 止水栓
４，２４，３４，４４ 発電部
５，３５，４５ 電装機器
５ａ，３５ａ フットライト
５ｂ 暖房便座
６，２６，３６，４６ 蓄電部
７ 便器
８，２８，３８，４８ 制御部
１０ 発電ユニット
２０ 自動灌水システム
２２ 散水管
２３，３３，４３ 電磁弁
２５ タイマー
３０，４０ 洗面所システム
３２，４３ 湯水混合ユニット
３５ｂ 赤外線センサ
４１ 湯水混合栓
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットに関するものであり、より詳細には水の流れを効率的に電力変換して環境に対する負荷を小さくできるトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トイレで快適性を向上させるための電装機器として、温水洗浄便座、暖房便座、フットライトなどを備えるトイレシステムが発明され、実用化に至っている。同様に、洗面所においても洗面照明、フットライトなどを装備する洗面所システムがある。さらに、戸外においてもタイマーと電磁弁を備えて電気制御を行なうことにより設定した時間にスプリンクラーなどを備えた散水管で水を自動的に撒く自動灌水システムが考えられている。
【０００３】
トイレシステムの一例として、特許文献１には、水栓の流量調整ハンドルが透明または半透明の部材より構成されてこれに光を投ずるＬＥＤ照明灯が設けられることが記載されている。これによって、水栓装置にこれまでにない斬新なデザインを施すことができ、この水栓装置を店舗に設置することにより購買意欲の向上を期待できることが提案されている。また、前記ＬＥＤ照明灯に電力を供給するために弁体に形成した小型の発電部を備えることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６９４９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、特許文献１に示すような構成では、発電部がＬＥＤ照明灯を発光させる程度の必要最小限のものであり、水栓から水を流している吐水状態においてはＬＥＤを点灯させることが可能であるものの水の流れを停止させると消灯するため、水栓に施した斬新なデザインの価値が半減するという問題がある。
【０００６】
他方、フットライト、温水洗浄便座、暖房便座、電磁弁のように比較的大きな電力を消費する電装機器に給電するためには、発電部においてより大きな電力を供給する必要があるため、商用電源から電力（交流１００Ｖ）の供給を得る必要があったり、乾電池を用いて安定した電力供給を行なう必要があった。したがって、利便性や快適性を得るために電装機器を有するトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムは、電力を使用することにより環境に負荷がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、商用電源からの電源供給がない環境においても電装機器への給電を可能とし、環境に負荷をかけることがないトイレシステム、自動灌水システム、洗面所システムおよび発電ユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、第１発明は、トイレの貯水タンクに設けた止水栓と、この止水栓の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記止水栓の開栓に伴って便器に流す水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とするトイレシステムを提供する（請求項１）。
【０００９】
前記構成よりなるトイレシステムによれば、使用者が止水栓を開放すると貯水タンクに貯められた水が勢いよく流れて発電部が発電し、その電力が制御部を介して電装機器に供給される。貯水タンクから放出される水の勢いはタンク内に水が多量に残っているときには十分に強く、それだけ大きな電力を得ることができるので、電装機器が必要とする電力を供給した上でさらに余る電力を蓄電部に蓄電することができる。また、止水栓が閉じられると、発電部からの電力供給が無くなるので、蓄電部に蓄電された電力を電装機器に供給することができる。
【００１０】
貯水タンクは、便器内の汚物を流すことができるように多量の水を溜めるものであり、その止水栓は手動レバーによって開栓されるものである。発電部は貯水タンクから供給される水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものである。蓄電部は二次電池またはコンデンサであり、前記電装機器は例えば温水洗浄便座、暖房便座などの熱源、フットライトなどの照明、および制御部を構成するマイクロコンピュータなどを含む電気的な負荷であり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００１１】
第２発明は、散水管に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、前記電磁弁を設定した時間に開栓させる時を計測するタイマーと、このタイマーで余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放させ散水する水の流れを利用して前記発電部によって発生させた電力を用いて前記タイマーを稼働させると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いてタイマーおよび電磁弁を稼働する制御部とを有することを特徴とする自動灌水システムを提供する（請求項２）。
【００１２】
前記構成よりなる水栓取付構造によれば水される水の勢いにより得られる比較的大きな電力は、タイマーや制御部自身が消費する電力に比べて十分に大きいので、余った電力を蓄電部に蓄電することができる。また、所定時間が経過して電磁弁が閉じられると、発電部からの電力供給が無くなるので、その後は蓄電、タイマーによって測定された現在時刻が散水の設定時間になった時に制御部が電磁弁を開栓させ、散水管を用いた散水が行なわれるときに発電部は水の流れを利用して電力を生成し、その電力が制御部を介してタイマーおよび制御部自身に供給される。散部に蓄電された電力を用いてタイマーに電力を供給し続け、かつ、次に電磁弁を開栓させるための電力を確保することができる。
【００１３】
前記散水管は例えば先端部にスプリンクラーを備える水道管であることが好ましいが、このスプリンクラーに代えて側面部に灌水用の小穴を多数形成した給水管であってもよい。また電磁弁は開閉によって散水管への給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部は給水管へと流れる水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものである。前記制御部およびタイマーはマイクロコンピュータを備え前記電磁弁への駆動電力を生成するドライバ回路を有する電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部は二次電池などの蓄電装置である。
【００１４】
第３発明は、洗面所の湯水混合ユニットの下流側に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させると共に前記電磁弁を開放させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システムを提供する（請求項３）。
【００１５】
制御部は使用者の手動操作または人体検知をトリガとする開栓制御によって前記電磁弁を開栓させる駆動電力を供給し、電磁弁を開栓させると、湯水混合ユニットによって快適な温度に調整された温水が発電部に流れることにより電力を生成し、その電力が制御部に供給される。吐水される温水の勢いにより得られる電力は、制御部自身が必要とする電力に比べて十分に大きく、各種電装機器に供給され、余った電力は蓄電部に蓄電される。前記電磁弁が閉栓すると、発電部からの電力供給が無くなるので、蓄電部に蓄電された電力を用いて制御部に電力を供給し続け、電磁弁を開栓させるための電力を確保することができる。
【００１６】
前記湯水混合ユニットは給水管と給湯管に接続され一定の割合でこれらを混合して温水を生成するものである。電磁弁は開閉によって吐出する温水の給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、湯水混合ユニットの下流側に接続されているので、湯と水を合わせた温水の流れによって電力を生成でき、より大きな電力を得ることができるものである。前記制御部はマイクロコンピュータを備え前記電磁弁への駆動電力を生成するドライバ回路を有する電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器は例えば洗面照明やフットライトなどの照明、電磁弁および制御部を構成するマイクロコンピュータなどを含む電気的な負荷であり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００１７】
第４発明は、洗面所の湯水混合栓と、この湯水混合栓の上流側の給水管に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記湯溝混合栓を開栓して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システムを提供する（請求項４）。
【００１８】
湯水混合栓が開栓されて温水が流されると給水管を流れる水が発電部に流れることにより電力を生成し、その電力が制御部に供給される。吐水される温水の勢いにより得られる電力は、制御部自身が必要とする電力に比べて十分に大きく、各種電装機器に供給され、余った電力は蓄電部に蓄電される。前記湯水混合栓が閉栓すると、発電部からの電力供給が無くなるので、蓄電部に蓄電された電力を用いて制御部に電力を供給し続け、電磁弁を開栓させるための電力を確保することができる。
【００１９】
前記湯水混合栓は給水管と給湯管に接続され任意の割合でこれらを混合して温水を生成すると共に吐出する温水の流量を調節するものであり、発電部は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、湯水混合ユニットの上流側の給水管に接続されているので、水の流れによって電力を生成すると共に電力の生成によって水圧をいくらか減水させて給湯管を流れる湯の水圧に合わせて調整することができるものである。前記制御部はマイクロコンピュータを備える電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器は例えば洗面照明やフットライトなどの照明を含む電気的な負荷であり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００２０】
第５発明は、水道管に連通連結される水の流れによって電力を発生させる発電部と、電力を一時的に蓄電する蓄電部と、前記発電部によって発生させた電力を負荷に合わせて調整して供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れがないときには蓄電部に蓄電した電力を用いて負荷に電力供給を行なう制御部とを備える発電ユニットを提供する。
【００２１】
前記発電ユニットは流量の安定しない水の流れを利用して発電部に電力を発生させると共に、発生させた電力を蓄電部に蓄電して、安定した電力の供給を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２２】
前述したように、本発明によれば、安定しない水の流れを利用して、安定した電力を発生させ、これによって快適性および・または利便性の向上を図ることができる。したがって、温水洗浄便座、暖房便座、フットライトなどの電装機器に安定した電力を供給するトイレシステムや、洗面照明、電磁弁、フットライトなどの電装機器に安定した電力を供給する洗面所システムや、タイマーや電磁弁などの電装機器に安定した電力を供給する自動灌水システムを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトイレシステムの全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】前記トイレシステムの動作を説明する図である。
【図４】第２実施形態の発電ユニットおよびトイレシステムの構成を示す側面図である。
【図５】第２実施形態の自動灌水システムの構成を示す図である。
【図６】第３実施形態の洗面所システムの構成を示す図である。
【図７】第４実施形態の洗面所システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係るトイレシステム１の一例を示す図であり、図１はトイレシステム１の全体構成を示し、図２はトイレシステム１の要部構成を示すブロック図である。また、図３は前記トイレシステム１の動作を説明する図である。
【００２５】
図１に示すトイレシステム１は、トイレの貯水タンク２に設けた止水栓３と、この止水栓３の下流側に接続された発電部４と、この発電部４に電気的に接続された電装機器５と、この電装機器５で余らせた電力を蓄電する蓄電部６と、前記止水栓４の開栓に伴って便器７に流す水の流れを利用し前記発電部４によって発生させた電力を電装機器５に供給すると共に余った電力を蓄電部６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部６に蓄電した電力を用いて電装機器５を稼働させる制御部８とを有する。
【００２６】
前記トイレは例えば店舗や公園の公衆トイレであり、例えば安定した電力供給を行なうための商用電源が近くにないトイレである。前記貯水タンク２は便器に流す水の勢いを十分に得ることができるように便器７より高い位置に設置され、少なくとも数リットルを貯水する能力を有するメンテナンス容易なロータンクである。この貯水タンク２は使用者が水を流すときに操作する操作レバー２ａと水源に連通連結されて所定量の水をためるボールタップ２ｂと手洗い用の水を吐水する吐水口２ｃとを備える。なお、ロータンクに代えて洗浄力に優れたハイタンクを用いることにより大きな電力をえられるようにしてもよい。
【００２７】
また、前記止水栓３は貯水タンク２の排水口に設けたロータンク用のゴムフロートであることが好ましい。本実施形態では一例として便器７は様式便器である例を示しているが、本発明は便器７の種類が例示したものに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２８】
図２に示すように、前記発電部４は貯水タンク２の下流側に連通連結されて水流を受けることにより回転力を得る水車部４ａと、この回転力によって電力を発生させる発電回路４ｂとを備える。電装機器５は例えば赤外線センサを備えたフットライト５ａと、前記赤外線センサが使用者を検知しているときに便座を加熱する暖房便座５ｂとを備える。また、蓄電部６は例えばニッケル水素電池などの二次電池からなる蓄電装置であり、制御部８を介して発電部４と電気的に接続されている。
【００２９】
前記制御部８はマイクロコンピュータを含む電気回路を備え、これが電気的な負荷となるので電装機器５の一部を構成するということができる。この制御部８は発電部４によって発電される電圧および電流を測定する測定部８ａと、各電装機器５ａ，５ｂが必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部８ｂと、出力制御部８ｂにおいて生じた余剰電流を前記蓄電部６に流すことにより余った電力を蓄電する蓄電制御部８ｃとを備え、前記蓄電制御部８ｃは発電部４からの電力供給が電装機器５全体の必要とする電力を下回るときに蓄電部６に蓄電した電力を用いて必要な電力供給を維持する機能を有する。
【００３０】
前記フットライト５ａはトイレに入ってくる人を検知したときにこれを検知する赤外線センサＳｉと、この赤外線センサが人を検知するときに足下に光を照射するＬＥＤライトＬｅｄとを備える。また、前記暖房便座５ｂは前記赤外線センサＳｉが人を検知したときに瞬間的に便座の温度を上昇させ、便座に座ったときから離れるまで便座を暖める発熱部として例えばペルチエ素子および／または電熱部を備える。
【００３１】
次に、図３を用いて前記構成のトイレシステム１の動作を説明する。図３において、Ｇは発電部４によって発生する電力を示し、Ｕは電装機器５によって消費される電力、Ｃは蓄電部６に蓄電される電力を示す。本発明のトイレシステム１は例えば時点ｔ１において、使用者が貯水タンク２のレバー２ａを操作し止水栓３を開くと、その水が下流側に接続された水車部４ａに勢いよく流れ込み、水流が水車に回転力を与え、発電回路４ｂがこの回転力を用いて大きな電力Ｇ（電圧×電流）を発生する。その電力は測定部８ａによって測定されて、出力制御部８ｂが必要とする電力と比較され、余剰が生じるときには蓄電制御部８ｃが蓄電を行ない、不足が生じるときには蓄電制御部８ｃが蓄電部６の放電をおこなう。
【００３２】
つまり、発電部４によって発生する電圧および電流は水流が流れているときには電装機器５による使用電力Ｕに比べて十分に大きく、この余った電力Ｃを蓄電部６に蓄電することができる。このようにして、時点ｔ２までの間に流れた水の流れを用いて蓄電部６に溜まった電力は時点ｔ２以降、発電部４による発電電力が必要とする電力を下回ったときに、蓄電部６から蓄電制御部８ｃを介して出力制御部８ｂに供給される。
【００３３】
使用者がトイレを離れると赤外線センサＳｉが人体を見知しなくなるので、時点ｔ３からＬＥＤライトＬｅｄへの電力供給を停止し、以後は微少な待機電流が流れる程度の電力消費であるから、蓄電部６に蓄積させた電力を少しずつ用いて各電装機器５を動作させ続けることができる。
【００３４】
次に、時点ｔ４において、トイレに再び使用者が入ってくると、赤外線センサＳｉが再び人体を検知するので前記ＬＥＤライトＬｅｄを再び点灯させ、出力制御部８ｂは便座の温度を瞬間的に引き上げるために暖房便座に大電力を一瞬供給し、適温になった時点で保温のための電力供給を行なうことにより、使用者が快適に便器を利用できるようにする。なお、便座への電力供給はＬＥＤライトＬｅｄなどに比べて大きいので、蓄電された電力を使い果たすことも考えられる。したがって、蓄電部６に全く電力が蓄電されていない場合に限って商用電源や一次電池を用いて電力供給を継続させるようにしても良い。
【００３５】
前記蓄電部６への蓄電と放電のサイクルは駅や店舗のトイレなど出入りに激しいところでは頻繁に繰り返されるので、蓄電部６は充放電寿命の長いコンデンサを用いることが好ましいが、コンデンサに代えて二次電池を用いて蓄電容量を高めるようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では構成が理解しやすいように発電部４と蓄電部６と制御部８を別体として図示しているが、これを一体的に形成して一つの発電ユニットとしてもよい。
【００３７】
図４は本発明の第２実施形態に係る発電ユニット１０およびトイレシステム１’の構成を示す図である。図４に示す発電ユニット１０は図１，２に示すトイレシステム１を構成する発電部４と蓄電部６と制御部８を一つのユニットとし、貯水タンク２と便器７の間に介在し、洗浄水を流す流路を構成するものである。その他の構成は図１〜３の説明と重複するので省略する。
【００３８】
図５は本発明の第３実施形態に係る自動灌水システム２０の構成を示す図である。図５に示す自動灌水システム２０は、先端部にスプリンクラー２１を備えて散水する水を配管する散水管２２に設けた電磁弁２３と、この電磁弁２３の下流側に接続された発電部２４と、前記電磁弁２３を設定した時間に開栓させる時を計測するタイマー２５と、このタイマー２５で余らせた電力を蓄電する蓄電部２６と、水源からの水を手動で止めるための止水栓２７と、前記電磁弁２３を開放させ散水する水の流れを利用して前記発電部２４によって発生させた電力を用いて前記タイマー２５を稼働させると共に余った電力を蓄電部２６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部２６に蓄電した電力を用いてタイマー２５および電磁弁２３を稼働する制御部２８と、蓄電部２６の蓄電電力が枯渇したときに電力供給を行なう電池２９とを有する。
【００３９】
本実施形態の自動灌水システム２０は前記電磁弁２３と、発電部２４と、タイマー２５と、蓄電部２６と、制御部２８とを一つのユニットとして形成しており、前記止水栓２７に連通連結するための接続部２０ａと、散水管２２を連通連結するための接続部２０ｂとを備える。
【００４０】
本実施形態において前記散水管２２はスプリンクラー２１を備える可撓性の水道管（すなわちホース）である。しかしながら、散水管２２はスプリンクラー２１に代えて側面部に灌水用の小穴を多数形成した給水管であってもよい。また、電磁弁２３は開閉によって散水管への給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部２４は給水管２２へと流れる水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成された水車と、この水車によって得られた回転力を用いて電力を得る発電回路とを備える。
【００４１】
前記制御部２８およびタイマー２５はマイクロコンピュータを備え電気的な負荷を構成するものであり、蓄電部２６は例えばコンデンサである。しかしながら、コンデンサに代えて二次電池を用いてもよい。制御部２８は発電部２４によって発電される電圧および電流を測定する測定部２８ａと、タイマー２５が必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部２８ｂと、電磁弁２３に駆動電力を供給するドライバ回路２８ｃと、出力制御部２８ｂおよびドライバ回路２８ｃにおいて生じた余剰電流を前記蓄電部２６に流すことにより余った電力を蓄電する蓄電制御部２８ｄとを備え、前記蓄電制御部２８ｄは発電部２４からの電力供給がタイマー２５の必要とする電力を下回るときに蓄電部２６に蓄電した電力を用いて必要な電力供給を維持する機能を有する。
【００４２】
前記構成の自動灌水システム１はタイマー２５によって測定された時間が、散水時間になった時点で前記電磁弁２３を開栓し、散水時間が終了すると電磁弁２３を閉栓するように前記ドライバ回路２８ｃは電力を供給する。また、開栓時は前記発電部４に水が流れることにより水流によって電力を発生させることができ、この電力を制御部２８の測定部２８ａが計測し、タイマー２５に必要な電力を供給した上で余る電力を蓄電制御部２８ｄを介して蓄電部２６に蓄電する。また、電磁弁２３が閉栓した状態では発電部２４からの電力供給が停止するので、蓄電部２６に蓄電した電力を蓄電制御部２８ｄを介して出力制御部２８ａに供給してタイマー２５を稼働させ続けることができる。
【００４３】
自動灌水システム１の場合、定期的な散水が行なわれるので、蓄電部２６には定期的な蓄電を行なうことができるので、蓄電部２６は散水を行なわない時間におけるタイマー２５と制御部２８の待機電流を供給することができる程度の電力を蓄電できれば、蓄電部２６内の電力が枯渇することはないが、これが完全に放電された状態では前記電池２９からの給電を行なうことができる。
【００４４】
前記自動灌水システム１は電源を一切必要としておらず、自動灌水を行なうことができるので、完全なメンテナンスフリーのシステムとすることができ、電源の有無にかかわらず、あらゆる部分に取り付け可能である。
【００４５】
図６は本発明の第４実施形態に係る洗面所システム３０の構成を示す図である。図６に示す洗面所システム３０は、洗面所の湯および水の止水栓３１ａ，３１ｂに連通連結された湯水混合ユニット３２の下流側に設けた電磁弁３３と、この電磁弁３３の下流側に接続された発電部３４と、この発電部３４に電気的に接続された電装機器３５と、この電装機器３５で余らせた電力を蓄電する蓄電部３６と、前記電磁弁３３を開放して吐水させる水の流れを利用し前記発電部３４によって発生させた電力を電装機器３５に供給すると共に余った電力を蓄電部３６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部３６に蓄電した電力を用いて電装機器３５を稼働させると共に前記電磁弁３４を開放させる制御部３８と、電池３９とを有する。
【００４６】
前記湯水混合ユニット３２は給水管と給湯管に設けた止水栓３１ａ，３１ｂに接続されて一定の割合でこれらを混合して温水を生成するものである。電磁弁３３は開閉によって吐出する温水の給水と断水を切り替え可能とするものであり、発電部３４は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、湯水混合ユニットの下流側に接続されているので、湯と水を合わせた温水の流れによって電力を生成でき、より大きな電力を得ることができるものである。
【００４７】
前記制御部３８はマイクロコンピュータを備え、発電部３４によって発電される電圧および電流を測定する測定部３８ａと、電装機器３５が必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部３８ｂと、電磁弁３３に駆動電力を供給するドライバ回路３８ｃと、出力制御部３８ｂおよびドライバ回路３８ｃにおいて生じた余剰電流を前記蓄電部３６に流すことにより余った電力を蓄電する蓄電制御部３８ｄとを備え、前記蓄電制御部３８ｄは発電部３４からの電力供給が電装装置３５の必要とする電力を下回るときに蓄電部３６に蓄電した電力を用いて必要な電力供給を維持し、かつ、蓄電部３６に蓄電した電力が全くなくなると電磁３９を用いて各電装機器３５に給電する機能を有する。
【００４８】
蓄電部３６は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器３５はフットライトなどの照明３５ａと、洗面所に差し出した使用者の手を検知する自動水栓の赤外検知センサ３５ｂと、電磁弁３３とを含む電気的な負荷である。また、制御部３８は構成するマイクロコンピュータも電気的な負荷を構成するものである。前記照明３５ａはＬＥＤライトＬｅｄと赤外線センサＳｉとを備えるものである。
【００４９】
前記構成の洗面所システム３０を用いることにより、使用者が洗面所に近づくとき、フットライト３５ａの赤外線センサＳｉが使用者を検知して足下をＬＥＤライトＬｅｄによって照らすことにより、安全を確保することができる。また、制御部３８は使用者が差し出した時には赤外線センサ３５ｂがこれを検知して制御部３８はドライバ回路３８ｃを介して電磁弁３３に前記電磁弁３３を開栓させる駆動電力を供給し、電磁弁３３を開栓させると、湯水混合ユニット３２によって快適な温度に調整された温水が発電部３４に流れることにより電力を生成し、その電力が制御部３８に供給される。
【００５０】
吐水される温水の勢いにより得られる電力は、制御部３８自身が必要とする電力に比べて十分に大きく、各種電装機器３５に供給され、余った電力は蓄電部３６に蓄電される。前記電磁弁３３が閉栓すると、発電部３４からの電力供給が無くなるので、蓄電部３６に蓄電された電力を用いて制御部３８に電力を供給し続け、次に電磁弁３３を開栓させるための電力を確保することができる。
【００５１】
本実施形態の洗面所システム３０を用いることにより、商用電源のない環境においても快適性を高めた自動水栓を形成し、フットライト３５ａによる安全確保を行なうことができる。
【００５２】
図７は図６に示す洗面所システム３０を手動による吐水を行なう湯水混合栓にしたものである。図７に示す洗面所システム４０は洗洗面所の湯水混合栓４１と、この湯水混合栓４１の上流側に接続された給湯管４２ａと給水管４２ｂのうち給水管４２ｂに接続された発電部４４と、この発電部４４に電気的に接続された電装機器４５と、この電装機器４５で余らせた電力を蓄電する蓄電部４６と、前記湯水混合栓４１を開栓して吐水させる水の流れを利用し前記発電部４４によって発生させた電力を電装機器４５に供給すると共に余った電力を蓄電部４６に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部４６に蓄電した電力を用いて電装機器４５を稼働させる制御部４８と、電池４９とを有する。
【００５３】
本実施形態において湯水混合栓４１はレバー４１ａの操作によって湯水の混合比および吐水量を調節可能に構成された湯水混合ユニット４３を備えるシングルレバー式の湯水混合栓である。発電部４４は吐出する水の流れを効率的に用いて電力を生成するように構成されたものであり、給湯管４２ａに比べて水圧の高い給水管４２ｂ側に接続されているので、水圧を合わせる程度の緩衝作用を得ることができる。前記制御部４８はマイクロコンピュータを備える電気的な負荷（この意味では電装機器の一つである）を構成するものであり、蓄電部４６は二次電池またはコンデンサである。前記電装機器４５は例えばフットライトであり、照明は有機ＥＬを含むＬＥＤなど、エネルギー消費を最小限に抑えたものであることが好ましい。
【００５４】
制御部４８は前記発電部４４によって発電される電力を測定する測定部４８ａと、この電力を電装機器４５が必要とする電圧に調圧して出力する出力制御部４８ｂと、この出力制御部４８ｂで余らせた電流を蓄電部４６に出力してこれを蓄電させる蓄電制御部４８ｃとを備える。また、発電部４４から蓄電制御部４８ｃは出力制御部４８ｂが必要とする電力を得られないときに蓄電部４６に蓄積した電力を用いて電力供給を安定させる機能を備える。また、蓄電部４６が完全に放電したときには電池４９を用いて電力供給を継続させることが好ましい。
【００５５】
本実施形態の洗面所システム４０は手動式の湯水混合栓４１の周辺において安定した電力供給を得ることが難しい環境においても水力発電による安定した電力供給を得ることができるので、フットライトなどの電装機器４５を連続して動作させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１，１’ トイレシステム
２ 貯水タンク
３ 止水栓
４，２４，３４，４４ 発電部
５，３５，４５ 電装機器
５ａ，３５ａ フットライト
５ｂ 暖房便座
６，２６，３６，４６ 蓄電部
７ 便器
８，２８，３８，４８ 制御部
１０ 発電ユニット
２０ 自動灌水システム
２２ 散水管
２３，３３，４３ 電磁弁
２５ タイマー
３０，４０ 洗面所システム
３２，４３ 湯水混合ユニット
３５ｂ 赤外線センサ
４１ 湯水混合栓
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トイレの貯水タンクに設けた止水栓と、この止水栓の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記止水栓の開栓に伴って便器に流す水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とするトイレシステム。
【請求項２】
散水管に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、前記電磁弁を設定した時間に開栓させる時を計測するタイマーと、このタイマーで余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放させ散水する水の流れを利用して前記発電部によって発生させた電力を用いて前記タイマーを稼働させると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いてタイマーおよび電磁弁を稼働する制御部とを有することを特徴とする自動灌水システム。
【請求項３】
洗面所の湯水混合ユニットの下流側に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させると共に前記電磁弁を開放させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システム。
【請求項４】
洗面所の湯水混合栓と、この湯水混合栓の上流側の給水管に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記前記湯溝混合栓を開栓して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システム。
【請求項５】
水道管に連通連結される水の流れによって電力を発生させる発電部と、電力を一時的に蓄電する蓄電部と、前記発電部によって発生させた電力を負荷に合わせて調整して供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れがないときには蓄電部に蓄電した電力を用いて負荷に電力供給を行なう制御部とを備えることを特徴とする発電ユニット。
【請求項１】
トイレの貯水タンクに設けた止水栓と、この止水栓の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記止水栓の開栓に伴って便器に流す水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とするトイレシステム。
【請求項２】
散水管に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、前記電磁弁を設定した時間に開栓させる時を計測するタイマーと、このタイマーで余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放させ散水する水の流れを利用して前記発電部によって発生させた電力を用いて前記タイマーを稼働させると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いてタイマーおよび電磁弁を稼働する制御部とを有することを特徴とする自動灌水システム。
【請求項３】
洗面所の湯水混合ユニットの下流側に設けた電磁弁と、この電磁弁の下流側に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記電磁弁を開放して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させると共に前記電磁弁を開放させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システム。
【請求項４】
洗面所の湯水混合栓と、この湯水混合栓の上流側の給水管に接続された発電部と、この発電部に電気的に接続された電装機器と、この電装機器で余らせた電力を蓄電する蓄電部と、前記前記湯溝混合栓を開栓して吐水させる水の流れを利用し前記発電部によって発生させた電力を電装機器に供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れが止まった後にも蓄電部に蓄電した電力を用いて電装機器を稼働させる制御部とを有することを特徴とする洗面所システム。
【請求項５】
水道管に連通連結される水の流れによって電力を発生させる発電部と、電力を一時的に蓄電する蓄電部と、前記発電部によって発生させた電力を負荷に合わせて調整して供給すると共に余った電力を蓄電部に蓄電し水の流れがないときには蓄電部に蓄電した電力を用いて負荷に電力供給を行なう制御部とを備えることを特徴とする発電ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４９２１３（Ｐ２０１１−１４９２１３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８２１（Ｐ２０１０−１１８２１）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００１４４０７２）株式会社三栄水栓製作所 (111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００１４４０７２）株式会社三栄水栓製作所 (111)
【Ｆターム（参考）】
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