專利名稱：水龍頭的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對(duì)水龍頭的控制裝置，特別是具備發(fā)電功能的控制裝置。
現(xiàn)有技術(shù)利用發(fā)電功能驅(qū)動(dòng)水龍頭的控制裝置的目的是在于去除與裝置的電源相關(guān)的一切工程和/或維修。但是，如果該裝置由于使用條件的變更無法工作或需要定期更換部件，就失去提供發(fā)電功能的意義。
根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)裝置的細(xì)節(jié)可以見于日本實(shí)用新型出版物平成6-37096(1994)，并描述如下在一種裝置中——其中發(fā)電機(jī)是利用設(shè)置在水龍頭的流道的葉輪所驅(qū)動(dòng)的，使得利用此種發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池充電，并利用蓄電池供電到水龍頭控制器(控制電路)的——設(shè)置干電池，用于蓄電池的充電不足時(shí)備用，從而也可以自干電池供電到水龍頭控制器。也就是說，干電池的目的是用來防止因發(fā)電量不足時(shí)造成的動(dòng)作停止。
根據(jù)這樣的傳統(tǒng)發(fā)明，將蓄電池當(dāng)作控制電路的主電源，而當(dāng)蓄電池的電壓不夠時(shí)就從干電池供給電源電流到控制電路。但該裝置有下列問題首先，雖然使用蓄電池為主電源，但是蓄電池和其他的電子部件如阻抗或電容器比較，其可以使用的有效年限較短，也就是說壽命較短。蓄電池符合用于針對(duì)便攜式機(jī)器或電動(dòng)工具及玩具等耗電量大的場(chǎng)合時(shí)干電池的使用不具經(jīng)濟(jì)效益的器具上。相反，對(duì)于耗電量很小而且需要長(zhǎng)期使用的如水龍頭裝置的機(jī)器而言，其本質(zhì)上并不合理。
蓄電池會(huì)因其種類的不同分為恒壓充電、低電流充電、溫度變動(dòng)的監(jiān)控等不同的充電方法，同樣地，關(guān)于放電也有對(duì)其電流值等的限制條件。若不依照該方法和/或條件操作，會(huì)形成蓄電池的過充電或過放電，導(dǎo)致性能明顯地惡化的傾向發(fā)生。
在水龍頭放水時(shí)利用發(fā)電機(jī)充電的方法中，因?yàn)榘l(fā)電時(shí)間短，瞬間產(chǎn)生大量電功率，且無法預(yù)測(cè)其定時(shí)。雖然并無前例可循，但是利用太陽能電池當(dāng)作發(fā)電機(jī)使用時(shí)，當(dāng)晴天時(shí)大電流會(huì)持續(xù)流動(dòng)數(shù)小時(shí)，并且會(huì)持續(xù)好幾天。同樣地，在借助于利用熱水和冷水的溫度差的熱能發(fā)電元件發(fā)電的情況下，也很難控制發(fā)電。
無論是水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、熱能發(fā)電的任何一種情況，與用戶有意使用充電器等將蓄電池充電不同，充電條件會(huì)因各種狀況而改變。很難滿足為避免蓄電池退化而推薦的充電規(guī)則，且在這樣的情況下無法避免縮短蓄電池的壽命。
如上所述，由于應(yīng)用了一般認(rèn)為沒有顯著長(zhǎng)壽命的蓄電池，并且因?yàn)楦鶕?jù)該應(yīng)用的可能條件，只可以利用不正確的充電方法充電，可以預(yù)測(cè)數(shù)年后一定會(huì)要更換蓄電池。因此，由于在水龍頭裝置的壽命結(jié)束之前就必需更換蓄電池，所以使用蓄電池?zé)o法達(dá)到免維修的目的。因此，蓄電池的使用可說是錯(cuò)誤的選擇。
同樣，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，蓄電池與干電池是以并聯(lián)的方式連接到控制電路，由蓄電池和干電池中的任何一種或兩種供電。根據(jù)該傳統(tǒng)技術(shù)，該方法是利用其中的二極管，根據(jù)蓄電池和干電池電壓的高低差切換有功功率。但是這會(huì)引發(fā)下列的問題。
按照可互換方式使用蓄電池要求蓄電池與干電池必須具有相同的性能。水龍頭的控制電路的主要的消耗是在于電磁閥的驅(qū)動(dòng)，在使用電池的水龍頭裝置中，一般而言是使用保持電磁閥的打開狀態(tài)、與關(guān)閉狀態(tài)的閉鎖電磁線圈，但是這種電磁線圈需要瞬間大電流。因此，在傳統(tǒng)技術(shù)中蓄電池與干電池必須具備提供大電流的能力。
開發(fā)了例如具有10年使用壽命的長(zhǎng)期耐用干電池用于氣體流量計(jì)，其中用微小電流以獲得長(zhǎng)時(shí)間使用。由于電池內(nèi)部的阻抗大，因此不適和提供大電流。如果通過這樣的大電流，會(huì)導(dǎo)致干電池退化，形成和蓄電池一樣僅有數(shù)年的壽命，違反了上述免維修的目的。
同時(shí)，實(shí)際上是很難在蓄電池和干電池之間切換。無論是蓄電池或干電池，當(dāng)剩余電功率變少時(shí)其輸出電壓都會(huì)降低，但其性能也因電池的種類不同而不同。這種性能降低不僅根據(jù)剩余功率而變化，還因溫度等環(huán)境因素而變化，當(dāng)然這也會(huì)因電池的種類而異。
傳統(tǒng)的鎳鎘電池是屬于放電特性比較緩和類型的電池，在放電期間幾乎保持在1.2V左右，之后電壓便急速降低。當(dāng)蓄電池的電壓急速降低時(shí)，電池處于接近過放電的狀態(tài)，電流供應(yīng)能力也會(huì)顯著地降低，導(dǎo)致無法驅(qū)動(dòng)控制電路。
因此，必須在蓄電池到達(dá)以電壓急速降低為特征的過放電之前切換到干電池，但是由于鎳鎘電池維持一定的電池電壓的狀態(tài)比較久，干電池與蓄電池同時(shí)被消耗掉的情況很多。因?yàn)楦呻姵剡€因?yàn)殡姵厥Ｓ喙β识鴿u漸地改變電壓，因此無法根據(jù)設(shè)置為某一電壓的邊界閾值切換，導(dǎo)致無法避免與蓄電池同時(shí)被消耗掉的情況。
同時(shí)，一旦蓄電池的電壓降低時(shí)，則必須有相對(duì)較大的充電量才能使電壓恢復(fù)。因此，即使向蓄電池引導(dǎo)發(fā)電，干電池的消耗也會(huì)繼續(xù)。此外，由于干電池也用于蓄電池的充電，必須負(fù)擔(dān)蓄電池本身的放電部分和為蓄電池充電時(shí)的發(fā)熱等的損失。因此，干電池的消耗會(huì)變得愈來愈多，一旦干電池開始操作，就會(huì)因此消耗其大部分的容量，進(jìn)而縮短干電池的壽命。
利用這樣根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的方式，由于可以自蓄電池與干電池供電到水頭龍控制電路，會(huì)形成在蓄電池的殘存量不夠的情況下應(yīng)該使用的干電池在無法控制的狀態(tài)下被消耗掉，導(dǎo)致實(shí)際上要使用干電池的時(shí)候，反而造成其殘存量不夠的現(xiàn)象。同時(shí)，由于無法掌握實(shí)際被使用的是蓄電池或是干電池，所以無法預(yù)測(cè)干電池被消耗的速度，必須提早更換干電池。這也違反所述的利用發(fā)電達(dá)到電源免維修的目的。
如上所述，利用在通電到控制電路的時(shí)候切換蓄電池與干電池的方式，根據(jù)實(shí)際所用電池的特性，蓄電池和干電池的壽命比正常使用時(shí)更早結(jié)束，因此無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)免維修的目的。
此外，在其中包括由水輪和發(fā)電機(jī)的水力發(fā)電機(jī)作為發(fā)電裝置的情況下，除了限制免維修要求，還有另外的問題。
作為發(fā)電機(jī)的公知特性，當(dāng)從發(fā)電機(jī)輸出電流時(shí)，由于該電流的電磁力在阻礙(逆著)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向上產(chǎn)生扭矩。這意味著安裝在發(fā)電機(jī)上的水輪的旋轉(zhuǎn)被阻礙，水力發(fā)電機(jī)部分的壓力損失增加，從而降低水龍頭裝置的流速。
發(fā)電機(jī)的目的是對(duì)蓄電裝置充電作為水龍頭裝置的電源，且適當(dāng)?shù)卦O(shè)定水龍頭裝置的流速，使其輸出充電電流。
但是，當(dāng)蓄裝置所充的電已經(jīng)滿載不需要再充電或禁止充電的狀態(tài)時(shí)，此前作為充電電流所產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)電流沒有流通去向。在該情況下，發(fā)電機(jī)的輸出電流為零(0)，水力發(fā)電機(jī)部分的壓力損失減少，而水龍頭裝置的流量卻成比例增加。
這樣，在水力發(fā)電的情況下，發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流依據(jù)是否對(duì)蓄電裝置充電而改變，形成不管用戶的想法如何水龍頭裝置的流量也會(huì)產(chǎn)生變化的問題。
例如，在日本實(shí)開平2-65046(1990)中，公開了“只有蓄電池未充滿電時(shí)連接發(fā)電機(jī)與蓄電池”。該情況下，由于蓄電池達(dá)到滿充電時(shí)發(fā)電機(jī)失去負(fù)載，如所述，當(dāng)蓄電池的充電結(jié)束時(shí)水龍頭的流量會(huì)突然增加。
本發(fā)明是為了解決上述課題所提出，本發(fā)明的目的是在利用發(fā)電產(chǎn)生的能源控制水龍頭的水龍頭裝置中提供一種用于水龍頭的控制器裝置，其中所使用的全部部件可以在長(zhǎng)期間維持其必要的性能，直到水龍頭裝置的制品壽命結(jié)束前都不必更換電池等所有的部件，從而實(shí)現(xiàn)真正的免維修的水龍頭的控制裝置。
此外，本發(fā)明的目的是提供用于水龍頭的控制器裝置，不受蓄電裝置的充電狀態(tài)影響，能夠穩(wěn)定流速，特別是在其中使用水力發(fā)電的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1，提供了一種水龍頭控制器裝置，包括電容器、將該電容器的電壓變換至預(yù)定電壓的電壓變換裝置、利用來自于該電壓變換裝置的供電而操作的水龍頭控制電路、利用該水龍頭控制電路來開關(guān)流道的電磁閥，還包括發(fā)電裝置、一次電池，其中所述電容器是利用所述發(fā)電裝置的輸出或所述一次電池充電，從而避免了使用任何壽命短的部件。
根據(jù)權(quán)利要求2，權(quán)利要求1中定義的水龍頭控制裝置還包括控制由所述一次電池對(duì)電容器進(jìn)行充電的充電控制裝置，從而防止大電流放電所形成的一次電池的退化。
根據(jù)權(quán)利要求3，如權(quán)利要求2定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置根據(jù)所述電容器的電壓來進(jìn)行控制，從而防止由大電流放電引起的一次電池的退化。
根據(jù)權(quán)利要求4，如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中由于所述充電控制裝置是具備限制由所述一次電池對(duì)所述水龍頭控制電路進(jìn)行供電的功能，因此可以管理一次電池的消耗量。
根據(jù)權(quán)利要求5，如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置是切換裝置，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制。
根據(jù)權(quán)利要求6，如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置是變阻抗裝置，從而實(shí)現(xiàn)高精確控制。
根據(jù)權(quán)利要求7，如權(quán)利要求5的水龍頭控制裝置，其中所述切換裝置根據(jù)所述水龍頭控制電路的負(fù)載電流斷開所述一次電池與所述電容器之間的連接。
根據(jù)權(quán)利要求8，如權(quán)利要求5定義的水龍頭控制裝置，其中所述切換裝置在所述電壓變換裝置的輸出下降時(shí)，斷開所述一次電池與所述電容器之間的連接。
根據(jù)權(quán)利要求9，如權(quán)利要求5定義的水龍頭控制裝置，其中所述切換裝置在所述電磁閥的通電后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，斷開所述一次電池與所述電容器之間的連接。
在權(quán)利要求7-9中，可以防止大電流放電所造成的一次電池的退化，和管理一次電池的消耗。
根據(jù)權(quán)利要求10，如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置根據(jù)所述水龍頭控制電路的負(fù)載電流，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
根據(jù)權(quán)利要求11，如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置在所述電壓變換裝置的輸出下降時(shí)，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
根據(jù)權(quán)利要求12，如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述可變阻抗裝置在所述電磁閥的通電后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
在權(quán)利要求10-12中，可以在控制電容器的充電時(shí)間至最佳狀態(tài)的同時(shí)，防止大電流放電所造成的一次電池的退化，并管理一次電池的消耗。
根據(jù)權(quán)利要求13，如權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，從而無論電容器的電壓如何，其電壓變換裝置的效率良好。
根據(jù)權(quán)利要求14，如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，且所述充電控制裝置為電阻抗，從而避免了由μ計(jì)算機(jī)等控制充電裝置的任何需求。
根據(jù)權(quán)利要求15，如權(quán)利要求5定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，且當(dāng)所述開關(guān)型電壓變換電路進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)，將斷開所述一次電池與所述電容器的連接，從而防止大電流放電所造成的一次電池的退化，并可以管理一次電池的消耗。
根據(jù)權(quán)利要求16，如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，且當(dāng)所述切換型電壓變換電路執(zhí)行切換操作時(shí)，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗，從而可以在控制電容器的充電時(shí)間至最佳狀態(tài)的同時(shí)，防止大電流放電所造成一次電池的退化，管理一次電池的消耗。
根據(jù)權(quán)利要求17，如權(quán)利要求13至16任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換電路是升壓電路，所以一次電池的電壓低也可以接受。
根據(jù)權(quán)利要求18，如權(quán)利要求6、10-12、17任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置與電阻和切換元件或者串聯(lián)或者并聯(lián)，因此利用切換元件的控制可以得到多樣的阻抗變換。
根據(jù)權(quán)利要求19，如權(quán)利要求6、10-12、17任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置執(zhí)行切換元件的ON/OFF控制，因此只要少量的部件即可，其適合于利用μ計(jì)算機(jī)等控制。
根據(jù)權(quán)利要求20，如權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，還包括當(dāng)所述電容器電壓等于或高于預(yù)定電壓時(shí)用于將所述電容器放電的放電裝置，從而避免當(dāng)發(fā)電裝置的輸出過大時(shí)所產(chǎn)生的不良現(xiàn)象。
根據(jù)權(quán)利要求21，如權(quán)利要求20的水龍頭控制裝置，其中所述放電裝置是由電阻與切換元件所構(gòu)成，使得部件便宜且控制簡(jiǎn)單。
根據(jù)權(quán)利要求22，如權(quán)利要求20的水龍頭控制裝置，還包括用于檢測(cè)水龍頭的用戶的人體檢測(cè)裝置，其中根據(jù)所述電容器的電壓控制所述人體檢測(cè)裝置的操作頻率，從而避免對(duì)放電裝置任何附加部件的需求。
根據(jù)權(quán)利要求23，如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是設(shè)置在水龍頭裝置流道內(nèi)的水力發(fā)電機(jī)，從而每次使用水龍頭就會(huì)執(zhí)行發(fā)電。
根據(jù)權(quán)利要求24，如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是設(shè)置在水龍頭的本體上或附近的太陽能電池，從而只要光線照在太陽能電池上就可以發(fā)電。
根據(jù)權(quán)利要求25，如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是以熱的方式連接在水龍頭裝置的流道上的熱能發(fā)電元件，從而每次使用水龍頭就會(huì)執(zhí)行發(fā)電，且因?yàn)闊o可動(dòng)機(jī)械部件，其耐久性好。
根據(jù)權(quán)利要求26，如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是設(shè)置在水龍頭裝置的流道的水力發(fā)電機(jī)、設(shè)置在水龍頭裝置的本體上或附近的太陽能電池、或以熱的方式連接在水龍頭裝置的流道上的熱能發(fā)電元件中的至少兩種的組合，從而可以根據(jù)使用該裝置的條件靈活構(gòu)造和設(shè)定。
根據(jù)權(quán)利要求27，如權(quán)利要求23至26任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置構(gòu)成為可以與另一個(gè)發(fā)電裝置更換，使得在安裝好水龍頭裝置之后也可以依情況予以更換。
根據(jù)權(quán)利要求28，如權(quán)利要求23至27任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中在所述發(fā)電裝置的輸出提供輸出電壓限制電路，從而當(dāng)組合發(fā)電裝置時(shí)可以提高可靠性。
根據(jù)權(quán)利要求29，如權(quán)利要求23的水龍頭控制裝置，還包括電力消耗電路，和連接所述電容器或電力消耗電路至發(fā)電機(jī)輸出的交換裝置，從而穩(wěn)定水龍頭的流速。
根據(jù)權(quán)利要求30，如權(quán)利要求29的水龍頭控制裝置，其中所述交換裝置根據(jù)所述電容器的充電電壓被控制，從而除了水龍頭裝置的流量穩(wěn)定外，也可以對(duì)電容器進(jìn)行充電控制。
根據(jù)權(quán)利要求31，提供了一種水龍頭控制裝置，包括設(shè)置于水龍頭的流道上的水力發(fā)電機(jī)；被該發(fā)電機(jī)充電的蓄電裝置；由來自所述蓄電裝置的供電操作的水龍頭控制電路；和利用該水龍頭控制電路打開或關(guān)閉流道的電磁閥，還包括電力消耗電路，以及將該電力消耗電路或所述蓄電裝置連接到所述發(fā)電機(jī)輸出的交換裝置，從而發(fā)電機(jī)的輸出電流不會(huì)被中斷，水龍頭的流速得以穩(wěn)定。
根據(jù)權(quán)利要求32，如權(quán)利要求31的水龍頭控制裝置，其中所述交換裝置根據(jù)所述蓄電裝置的充電電壓執(zhí)行控制，從而除了水龍頭裝置的流量穩(wěn)定外，也可以對(duì)蓄電裝置充電控制。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例的電路圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例的主程序的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第1至第3及第5實(shí)施例的打開通電的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第1至第3及第5實(shí)施例的關(guān)閉通電的流程圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中充電控制步驟的流程圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的操作的時(shí)序圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中充電控制步驟的流程圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的第三和第五實(shí)施例中充電控制步驟的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電路圖；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的操作的時(shí)序圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電路圖；圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的主程序步驟的流程圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的電路圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的電路圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的電路圖；和圖16是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的電路圖。
最佳實(shí)施方式為了更好理解本發(fā)明，下面進(jìn)行詳細(xì)解釋。
〔實(shí)施例1〕圖1是說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路圖。
在圖1中，標(biāo)號(hào)1表示微計(jì)算機(jī)(μ計(jì)算機(jī))，其包括控制水龍頭裝置的水龍頭控制電路，2是檢測(cè)水龍頭裝置的用戶的人體檢測(cè)電路，3是打開和/或關(guān)閉水龍頭裝置的水道的電磁閥的電磁線圈，4是通電到電磁線圈3的電磁線圈通電電路。
微計(jì)算機(jī)1、人體檢測(cè)電路2、電磁線圈通電電路4，是關(guān)于水龍頭裝置控制的部分，它們一起構(gòu)成水龍頭控制電路。
假設(shè)水龍頭裝置為自動(dòng)洗手盆，人體檢測(cè)電路2是檢測(cè)手接近的傳感器。μ計(jì)算機(jī)1通過端口PO3執(zhí)行檢測(cè)操作，并將檢測(cè)結(jié)果輸出至端口PI1。人體檢測(cè)電路2并非一定是傳感器。只是水龍頭裝置的控制條件，它可以是手動(dòng)的操作開關(guān)或計(jì)時(shí)器。
電磁線圈3是除了執(zhí)行電磁閥的開/關(guān)動(dòng)作以外不消耗電流的所謂閉鎖型電磁線圈。電磁線圈通電電路4是根據(jù)電磁閥的開/關(guān)動(dòng)作以正/反方向向電磁線圈3通電的H電橋電路。當(dāng)μ計(jì)算機(jī)1的端口PO1為Hi時(shí)執(zhí)行打開的通電，當(dāng)端口PO2為Hi時(shí)執(zhí)行關(guān)閉的通電。此外，注意到與μ計(jì)算機(jī)1、人體檢測(cè)電路2的通電電流相比，電磁線圈通電電路4的通電電流可能是壓倒性的大。
如圖1所示，標(biāo)號(hào)5表示電容器。標(biāo)號(hào)6表示電壓變換電路。電容5和電壓變換電路構(gòu)成水龍頭控制電路的電源。電壓變換電路6是降壓型恒壓電路，其不僅可以如第1圖所示構(gòu)造，也可由三端調(diào)節(jié)器IC與平滑電容器構(gòu)成。
標(biāo)號(hào)7是安裝于設(shè)置在水道上的水輪的發(fā)電機(jī)，其輸出用于經(jīng)全波整流器8整流后，經(jīng)由二極管2向電容器5充電。恒壓二極管9是為了確保全波整流器8的輸出不超過電容器5的最大額定電壓所裝設(shè)的保護(hù)元件，二極管2防止由于通過恒壓二極管9的泄漏電流導(dǎo)致電容器5的放電。
標(biāo)號(hào)10是一次電池，經(jīng)由電阻11，晶體管13，二極管12將電容器5充電。晶體管13通過μ計(jì)算機(jī)1的端口PO4被切換到ON/OFF，更具體地，當(dāng)PO4處于Lo時(shí)晶體管13被切換為ON。二極管12防止一次電池10的反向充電。
此外，假設(shè)還作為水龍頭控制電路的電源的電壓變換電路6的輸出電壓為VDD，電容器5的電壓為VC，VDD與VC分別被輸入到μ計(jì)算機(jī)1的A/D變換端口AD1和AD2。結(jié)果，μ計(jì)算機(jī)1可以確定各個(gè)電壓值。
圖2是水龍頭裝置的主電路的流程圖。
該程序周期性地操作人體檢測(cè)電路2，以便當(dāng)檢測(cè)到人體時(shí)驅(qū)動(dòng)電磁線圈3放水。這是自動(dòng)洗手盆公知的一種操作。
在圖2中主程序的程序步驟S001(以下稱為S001)中操作人體檢測(cè)電路2，當(dāng)檢測(cè)到人體時(shí)進(jìn)到打開電磁閥通電的S003和S004，若沒有檢測(cè)到人體時(shí)進(jìn)到關(guān)閉電磁閥通電的S005和S006。
接著在S007執(zhí)行屬于電容器5的充電控制的μ計(jì)算機(jī)1的PO4控制子程序，在S008等待1秒鐘后回到S001，從而構(gòu)成環(huán)。
圖3和圖4分別表示S004的打開通電與S006的關(guān)閉通電的子程序的流程圖，而以圖5表示S007的PO4控制子程序的流程圖。
圖中3，于S301令PO4為Hi，從而關(guān)掉晶體管用以停止來自一次電池10的供電。于S302令PO1為Hi，從而將電磁線圈3朝開的方向通電。在S303等20毫秒后，在S304令PO1為L(zhǎng)o以結(jié)束通電。在于S305使PO4回到Lo，然后回到主程序。
與圖3的流程圖相比，圖4中控制進(jìn)入電磁線圈的通電的端口從PO1變?yōu)镻O2。
圖5中，于S501首先對(duì)作為電壓變換電路6的輸出電壓和水龍頭控制電路的電源電壓的VDD進(jìn)行A/D變換。于S502判斷VDD是否為電壓變換電路6的設(shè)定電壓(即使輸出穩(wěn)定的恒壓值)，即電壓變換電路6的輸出是否由于瞬間的負(fù)載電流增加等比原來設(shè)定的數(shù)值低。這是因?yàn)樵陔妷鹤儞Q電路6中使用的每個(gè)電路元件，如晶體管或三端調(diào)節(jié)器等都有其極限能力，且一定會(huì)因?yàn)樨?fù)載電流發(fā)生變動(dòng)。
當(dāng)水龍頭控制電路的負(fù)載電流突然增加時(shí)，VDD無法達(dá)到設(shè)定電壓。此時(shí)，于S505令PO4為Hi，關(guān)掉晶體管13以防止一次電池10到水龍頭控制電路，特別是到電磁線圈通電電路4的電源供應(yīng)。
于S502當(dāng)VDD為設(shè)定電壓時(shí)，于S503對(duì)電容器5的電壓VC進(jìn)行A/D變換。于S504，判斷VC是否夠大，即判斷VC是否大于“加1V(電壓變換電路6中的電壓下降部分)到VDD的設(shè)定數(shù)值”，當(dāng)VC較大時(shí)，由于不需對(duì)電容器5充電，所以于S505關(guān)閉晶體管13，當(dāng)VC較低時(shí)，于S506打開晶體管13。接著流程從S507回到主程序。
圖6是表示第1實(shí)施例的操作的時(shí)序圖。在時(shí)間T1(以下稱T1)之前，由于VC低，晶體管13被打開，形成與一次電池10的輸出電壓幾乎等值。在T1，當(dāng)檢測(cè)到人體時(shí)執(zhí)行打開電磁線圈3的通電。但晶體管13被圖3所示流程圖的功能關(guān)閉，一次電池10中不發(fā)生放電。
此外，由于負(fù)載電流突然增加導(dǎo)致VDD降低，即使打開通電結(jié)束后也可以利用S502的判斷關(guān)閉晶體管13，從而防止來自一次電池10的電流供應(yīng)。當(dāng)開始放水時(shí)發(fā)電機(jī)7便開始發(fā)電，從而VC上升。由于VDD回到設(shè)定值，所以在T2晶體管13被打開一次。但是在T3，因?yàn)閂C會(huì)超過(VDD設(shè)定電壓+1V)，其被關(guān)閉。在此一狀態(tài)下，由于電容器5使得水龍頭控制電路保持在可以操作的狀態(tài)，從而可以完全防止一次電池10放電。
當(dāng)在T4沒有檢測(cè)到人體時(shí)，執(zhí)行關(guān)閉通電。但是，即使此時(shí)也不會(huì)從一次電池10供電。當(dāng)放水結(jié)束時(shí)，由于μ計(jì)算機(jī)1、人體檢測(cè)電路2等的微小消耗或電容器5的漏電電流等，VC會(huì)慢慢降低。μ計(jì)算機(jī)1檢測(cè)VC的降低，打開晶體管13，且利用一次電池10保持電容器5的電壓。由于電流微弱，不會(huì)對(duì)電阻11產(chǎn)生明顯影響。
如此，由于每次發(fā)生大電流負(fù)載時(shí)會(huì)關(guān)閉晶體管13，不會(huì)發(fā)生一次電池10釋放出大電流的情況。同時(shí)，即使晶體管13打開時(shí)，設(shè)置在電容器5的充電電路中的電阻11也會(huì)適度地限制一次電池10的輸出電流。具體地，即使晶體管13的控制發(fā)生瞬間延遲等誤動(dòng)作，電阻11也會(huì)緩解一次電池10的大電流放電。
同時(shí)，電容器5的電壓至少會(huì)保持和一次電池10的電壓幾乎同值。當(dāng)發(fā)電時(shí)，其與蓄電池不同，電壓會(huì)立即上升。具體地，當(dāng)開始發(fā)電時(shí)，立即停止一次電池的消耗。在現(xiàn)有技術(shù)蓄電池的情況下，不可能在開始發(fā)電的同時(shí)升高電池電壓，也不可能在開始發(fā)電的同時(shí)停止一次電池的消耗。
從本實(shí)施例中的上述操作，可以獲得以下效果(1)因?yàn)闊o需一次電池10供應(yīng)大電流，故即使無法供應(yīng)大電流的型式的電池也可以使用。具體地，可以使用如針對(duì)氣體流量計(jì)等開發(fā)的可以維持10年左右壽命的一次電池。
(2)由于開始發(fā)電時(shí)會(huì)立即停止一次電池的消耗，可以正確地預(yù)測(cè)一次電池的最大消耗量為“不發(fā)電期間的消耗量”。因此，可以根據(jù)全容量計(jì)算一次電池的最短壽命，且只要選擇具有必要容量的一次電池就可以保證其壽命。
(3)與蓄電池不同，電容器的充放電次數(shù)基本沒有限制。在使用容量1F左右的大容量的電容器的情況下，一天充放電一次即可。即使假設(shè)壽命為10年，充放電次數(shù)大約3650次。對(duì)于電容器的部件壽命是絕對(duì)沒有問題。因此，與傳統(tǒng)的蓄電器不同，數(shù)年內(nèi)也不必更換。
(4)因?yàn)殡娙萜鞯某潆娭恍枰┘与妷?，不需要像蓄電池那樣的充電控制。如圖1所示，只要控制發(fā)電輸出等于或小于電容器5的耐壓即可，不會(huì)如傳統(tǒng)的蓄電池一樣因過充電而造成退化。
(5)因?yàn)楫?dāng)電容器5的電壓超過(VDD設(shè)定電壓+1V)時(shí)會(huì)停止充電，即使在使用高電壓的電池作為一次電池10，對(duì)電容器5的充電也不會(huì)造成問題。
(6)電容器5上的電壓根據(jù)充/放電而變化。但是由于提供了電壓變換電路6，電容器5的電壓上升不會(huì)影響到水龍頭控制電路。
如上所述，在電容器和一次電池中使用了本質(zhì)上具有長(zhǎng)壽命的部件，不會(huì)產(chǎn)生由操作條件引起的品質(zhì)退化。此外，不需要時(shí)不會(huì)消耗一次電池。這樣可以保證一次電池的壽命，從而實(shí)現(xiàn)不需更換部件和電池的完全免維修的水龍頭裝置。
電容器5的充電電路由電阻11和晶體管13的串聯(lián)電路構(gòu)成。但只要調(diào)整晶體管13的導(dǎo)通阻抗值就可以不需要電阻11。通過選擇導(dǎo)通阻抗大的晶體管作為晶體管13，調(diào)整門信號(hào)電壓，及執(zhí)行閘信號(hào)的斬波控制等，可以取消電阻11。同時(shí)，使用齊納二極管9限制發(fā)電輸出電壓。但是也可以用電阻或恒壓IC代替。
(實(shí)施例2)接著說明第2實(shí)施例。如第7圖所示，其與第1實(shí)施例不同之處在于PO4控制的流程圖。
圖7中，與圖5具有相同作用的步驟用相同的步驟編號(hào)。在S502，當(dāng)VDD沒有達(dá)到設(shè)定電壓時(shí)，于S705對(duì)PO4執(zhí)行斬波控制，利用10％的占空比將其降低到Lo。于S705，由于晶體管13被打開的時(shí)間比例小，晶體管13的阻抗高。因此不會(huì)自一次電池流出大電流。但是當(dāng)VC顯著降低時(shí)會(huì)有充電電流。
當(dāng)VDD達(dá)到設(shè)定值時(shí)，流程進(jìn)入S504，且當(dāng)VC高于(VDD設(shè)定電壓+1V)時(shí)在S707執(zhí)行斬波控制，利用50％的占空率將PO4降低到Lo，從而產(chǎn)生中等程度的阻抗。因?yàn)閂C高，無需充電。但是，如果VC突然降低，PO4控制無法對(duì)齊快速響應(yīng)，則可以在一定程度上進(jìn)行充電。
在S504，如果VC小于(VDD設(shè)定電壓+1V)，則于S706將晶體管13完全打開，從而形成低阻抗。充電時(shí)間常數(shù)小，且即使電壓差小也可以充電。
這樣，不將一次電池10與電容器5的連接做成簡(jiǎn)單的ON/OFF控制，而是做成阻抗(ON阻抗)可以控制的方式，就可以任意地控制電容器5的充電電路的時(shí)間常數(shù)。借此，可以在不使一次電池退化的電流范圍內(nèi)，以最短的時(shí)間對(duì)電容器充電。
例如，通常保持阻抗為低，使其充電的響應(yīng)特性好。如果電路的負(fù)載電流增加，由于電容器的電壓高而無需充電，則提升阻抗以限制充電電流。在傳統(tǒng)技術(shù)的情況下，由于蓄電池的充電電流被限定在適當(dāng)范圍內(nèi)，則不可能以這種方式在如此廣范圍內(nèi)控制來自一次電池的充電電流。
作為調(diào)整充電控制裝置阻抗的方法，可以使用各種類型。例如，變更圖7的晶體管的ON占空比的方法，通過將阻抗與晶體管并聯(lián)或串聯(lián)組合的方法等，都可以使用。
(實(shí)施例3)接著說明第3實(shí)施例。如圖8所示，其與第1實(shí)施例不同之處在于PO4控制的流程圖部分。
圖8中，于S801判斷電磁線圈3打開通電后是否在1秒之內(nèi)。從打開通電1秒之內(nèi)是指大負(fù)載電流剛流過水龍頭控制電路，因此可以預(yù)測(cè)VDD此時(shí)是暫時(shí)下降。此時(shí)，由于電流可能由一次電池10供應(yīng)，因此于S803關(guān)閉晶體管13。以同樣的方式，在S802，如果從關(guān)閉通電在1秒之內(nèi)，則關(guān)閉晶體管13。除此之外，于S804打開晶體管13。
利用第3實(shí)施例，只要利用μ計(jì)算機(jī)1的計(jì)時(shí)器就可以對(duì)電容器5充電控制，且不需要A/D變換。因此，可以簡(jiǎn)單地執(zhí)行控制。還可以與第1實(shí)施例的每個(gè)電壓條件組合來操作。此外，還可以使用一種方法，其中通過與第2實(shí)施例所示的晶體管13的截波控制組合在一起，從電磁線圈3的通電后1秒鐘內(nèi)提高阻抗?？蛇x地，亦可使用根據(jù)從電磁線圈的通電后所經(jīng)過的時(shí)間逐漸提高晶體管13的ON占空比的方法。
(實(shí)施例4)圖9是第4實(shí)施例的電路圖。其與第1實(shí)施例不同之處在于電壓變換電路的構(gòu)造，且沒有晶體管13和用于控制的PO4，也不提供VC的A/D變換端子。動(dòng)作流程圖與第1實(shí)施例中的相同，但去除PO4控制。
圖9中的電壓變換電路61是開關(guān)型升壓電路。通過使用這樣的升壓IC用于開關(guān)的自動(dòng)開/關(guān)的專門用途，使輸出電壓恒定，便可以容易地獲得低消耗高精度的電路。
圖10是其操作例的時(shí)序圖。在T1檢測(cè)出人體時(shí)執(zhí)行打開電磁線圈3的通電。此時(shí)，由于打開通電，電壓變換電路61的輸出電壓VDD會(huì)下降。當(dāng)VDD下降時(shí)，電壓變換電路61利用升壓IC開始切換動(dòng)作，VDD上升。
在該操作過程中，作為切換操作的電源，電容器5中的電荷會(huì)被消耗。但是一次電池10中沒有消耗。開關(guān)型的升壓電路需要瞬間的大脈沖電流。電阻11限制一次電池10的輸出電流。切換操作的電源只是具有低阻抗的電容器5。一次電源10幾乎不提供也不會(huì)被消耗。
如果T5以后VDD下降，電壓變換電路61間歇性地執(zhí)行短周期的切換動(dòng)作，從而維持VDD于設(shè)定值。此時(shí)也只有電容器5為電源。
本實(shí)施例可以獲得下列效果。
(1)由于負(fù)載是切換型，只要電阻11就可以控制一次電池的消耗。因此，充電控制電路及其控制方法簡(jiǎn)單。
(2)由于電壓變換電路61是切換型，其從VC到VDD的變換效率良好。圖1的電壓變換電路6由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，其價(jià)格便宜，但電壓的壓降部分引起損耗。利用圖9的切換型的電路，可以不受電壓的限制而維持幾乎恒定的效率。同時(shí)，不僅利用升壓型，用降壓型切換電路也可以獲得同樣的效果。
(3)利用升壓，可以增加作為電源的電容器5的電壓范圍。例如，一次電池10為1.5V，電容器5的最低電壓為1.0V，VDD為5.0V的條件就可以。電容器5的可用電壓范圍愈廣，來自一次電池10的充電就可以愈少。
(4)由于電壓變換電路61是升壓型，VDD可以低于VC，也可以使用低電壓的一次電池10。這樣可以減少一次電池10的電池?cái)?shù)量，或者使用耐壓低的部件作為電容器5，這有助于水龍頭裝置的小型化和/或低價(jià)格化。
(實(shí)施例5)圖11是第5實(shí)施例的電路圖。與圖9比較，圖11中還提供晶體管13，其由端口PO4控制。此外，電阻14和晶體管15構(gòu)成電容器5的放電電路，其通過μ計(jì)算機(jī)1的端口PO5控制。同時(shí)，電容器5的電壓VC是被輸入到μ計(jì)算機(jī)1的A/D變換輸入端口AD2。
圖12示出第5實(shí)施例的主流程圖。打開通電與關(guān)閉通電的流程圖分別如第3圖與第4圖所示相同。端口PO4控制的流程圖如圖8所示相同。首先，說明圖12所示流程圖。
圖12中，與第2圖具備相同作用的步驟用相同的步驟編號(hào)。在圖12的S007之后，對(duì)電容器5的電壓進(jìn)行A/D變換。在S111，判斷VC是否等于或大于電容器的耐壓，即，可以施加作為分量的電壓。若VC在耐電壓以下，在S112使PO5為L(zhǎng)o，從而關(guān)閉晶體管15。流程進(jìn)入S008。以后的步驟與圖2一樣。
在S111中，如果VC等于或大于電容器5的耐壓，使PO5為Hi，從而在S113打開晶體管15。通過電阻14使電容器5放電。而且，在S114等待諸如0.1秒鐘的短暫時(shí)間后，流程回到S001。
同時(shí)，圖8所示PO4的控制與第3實(shí)施例中解釋的一樣。在電壓變換電路61處于負(fù)載最大的狀態(tài)下，電磁線圈3通電后，關(guān)閉晶體管13一秒鐘。
本實(shí)施列可獲得下列效果(1)電容器5的電壓使用齊納二極管9被限制。但是這種元件從電源觀點(diǎn)看有其局限性。否則，可以使用三端調(diào)節(jié)器等的恒壓輸出電路。但是，如果發(fā)電裝置的輸出電壓過高，可能會(huì)超過電壓限制裝置的耐壓。不限于水力發(fā)電的發(fā)電裝置在輸出電流大的情況下輸出電壓有下降的傾向。如果通過電阻14和晶體管15使電容器5放電，即可得到抑制發(fā)電裝置的輸出電壓的效果。結(jié)果，可以防止直接連接到發(fā)電裝置的部件受到高電壓所造成的破壞。
(2)在圖12的S114中將計(jì)時(shí)器做成0.1秒的短時(shí)間，可以提高圖12的主程序的循環(huán)速度。包含S001中的人體檢測(cè)電路A/D變換等的μ計(jì)算機(jī)1的消耗增加，且具有促進(jìn)電容器5放電的效果。在發(fā)電裝置的能力比較小的情況下，只要通過改變?chǔ)逃?jì)算機(jī)1的操作，如增加增加消耗多的電路部分的操作次數(shù)等，便可以防止電容器5的電壓上升。
(3)電磁線圈3通電后VDD立即下降，但電壓變換電路61連續(xù)執(zhí)行切換操作。此時(shí)，即使局部地消耗一次電池10，也不可能準(zhǔn)確計(jì)算一次電池10的消耗。特別是因?yàn)殡娮?1判斷決定電容器5的充電時(shí)間常數(shù)，所以無法無條件地使電阻11具有高阻值。但是，本實(shí)施例中，由于當(dāng)負(fù)載電流在最大范圍時(shí)被晶體管13切斷，可以決定電阻11數(shù)值為在最惡劣的條件下的電容器5的充電時(shí)間常數(shù)。
PO4控制可以如圖5、圖7所示的方式執(zhí)行。同時(shí)，如果將電壓變換電路61的切換波形輸入μ計(jì)算機(jī)1的端口，就可以直接判斷切換動(dòng)作是否被執(zhí)行。因此，μ計(jì)算機(jī)1可以通過自身檢測(cè)切換操作來關(guān)閉晶體管13或者使晶體管13具有高阻抗。
通過使用能夠利用外部信號(hào)設(shè)定切換操動(dòng)作作/不動(dòng)作的升壓IC，還可以利用μ計(jì)算機(jī)1將切換操作與晶體管13的ON/OFF控制同步。
(實(shí)施例6)圖13示出第6實(shí)施例。與圖11比較，圖13中取消了晶體管13，但添加了太陽能電池20和熱能發(fā)電元件21。
太陽能電池20被設(shè)置在水龍頭裝置的上方等照明條件良好的地方，并通過二極管22對(duì)電容器5充電。因?yàn)樘柲茈姵氐淖畲筝敵鲭妷河邢?，所以不?huì)產(chǎn)生足以破壞一般的電氣部件的電力。因此，只要有電容器5的充電裝置，就可考慮不需裝設(shè)輸出電壓限制電路。
標(biāo)號(hào)21指熱能發(fā)電元件，在安裝在使用熱水和冷水的水龍頭裝置的管道上的情況下，其具備充分的發(fā)電能力。利用齊納二極管24限制最大輸出電壓，即可通過二極管23對(duì)電容器5充電。
標(biāo)號(hào)25至28表示可拆裝的連接。提供這樣的連接是為了將發(fā)電機(jī)7、太陽能電池20、熱能發(fā)電元件21等發(fā)電裝置與一次電池10連接到電容器5。
說明關(guān)于圖13的各部分的功能。第5實(shí)施例中已經(jīng)解釋了由電阻14和晶體管15構(gòu)成的放電電路的操作。但是，如果如圖13所示連接多個(gè)發(fā)電裝置，則放電電路的效果會(huì)更好。利用該放電電路，電容器5會(huì)經(jīng)常保持在適當(dāng)?shù)呢?fù)載，從而可以抑制電容器5上的電壓及所有發(fā)電裝置的輸出電壓?；旧?，必須管理使每個(gè)發(fā)電裝置的最大輸出電壓小于等于預(yù)定電壓。但是，利用電容器5的放電電路，安全性提高。
在圖13所示結(jié)構(gòu)中，同時(shí)使用相互不同的發(fā)電裝置，如發(fā)電機(jī)7、太陽能電池20和熱能發(fā)電元件21。由于這些發(fā)電裝置擁有各自完全不同的發(fā)電特性，不可能將充電控制在任意條件下。
但是，根據(jù)本發(fā)明，由于使用電容器5當(dāng)作充電裝置，因此即使利用如水力發(fā)電等情況下的大電流充電也不會(huì)造成性能退化，且仍然可能在如太陽能電池等的情況下用微小電流充電。而且電壓的對(duì)應(yīng)范圍也很廣范，即使組合不同的發(fā)電裝置也不會(huì)有問題。
在如傳統(tǒng)技術(shù)中使用蓄電池的情況下，由于無法滿足蓄電池的推薦充電條件，可以預(yù)料這樣的情況，不僅蓄電池會(huì)退化，甚至無法滿意地充電。因此，在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的蓄電池的情況下，不可能組合相互不同的發(fā)電裝置。
而且，在圖13中，從接頭25至28的部分起在電容器5側(cè)提供的電路都是同樣的構(gòu)造。由于電容器5可以對(duì)應(yīng)各種充電條件，因此只要適當(dāng)安排發(fā)電裝置或一次電池的極性，即可自由地連接、拆卸、更換。
根據(jù)水龍頭裝置的使用環(huán)境和/或頻率，可以組合水力發(fā)電和太陽能電池。此外，在包括裝置被設(shè)置之后或使用中的任何時(shí)間，可以改變技術(shù)條件，如只使用多個(gè)水力發(fā)電、更換發(fā)電裝置、將一次電池用電壓不同的裝置代替、使用多個(gè)一次電池以提高備份能力等。原來，在發(fā)電量不夠的時(shí)候使用一次電池，是因?yàn)闊o法知道發(fā)電能力與使用頻率。因此，可以根據(jù)條件改變發(fā)電裝置將非常有利。
(實(shí)施例7)圖14示出第7實(shí)施例。本實(shí)施例與第5實(shí)施例的不同在于用反相器31取代圖11所示的晶體管13。反相器31與圖11所示晶體管13具有相同的功能。但是，將一次電池10的輸出連接到反相器31的電源端子使得當(dāng)安裝有電池時(shí)作用在元件上的壓力比晶體管13的情況小。因此，作為電容器5的充電控制裝置，較容易管理。
圖14中，沒有提供由圖11的電阻14和晶體管15所構(gòu)成的電容器5的放電電路。因此，電容器5的電壓不會(huì)被輸入到μ計(jì)算機(jī)1。此外，在全波整流器8的輸出，連接包括電阻32、晶體管33、齊納二極管9的電力消耗電路。在功能上而言，其與圖11的齊納二極管9的電壓限制電路相等，但是在有效消耗發(fā)電機(jī)7的輸出方面是不同的。
實(shí)施例7中的電力消耗電路用于解決由于發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流變化而造成的水龍頭裝置流速波動(dòng)問題。
通常，發(fā)電機(jī)7處于為電容器5傳到充電電流的狀態(tài)。在該狀態(tài)下設(shè)定水龍頭裝置的流速為適當(dāng)?shù)牧?。但是，在電容?被充滿電而不需要充電電流，或禁止充電的狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)7的輸出電流就沒有流出去向。例如，使用恒壓IC作為發(fā)電裝置的輸出電壓限制電路的情況。
可以利用任何方式停止對(duì)電容器的充電，發(fā)電機(jī)的輸出電流變?yōu)榱?，水力發(fā)電機(jī)部分的壓力損失會(huì)減少，且水龍頭裝置中的流速增加。如此，在水力發(fā)電的情況下，根據(jù)蓄電裝置的充電狀態(tài)改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流，水龍頭裝置的流速產(chǎn)生波動(dòng)，而不考慮用戶的意圖。
在實(shí)施例7中，充電過程中電容器5的輸入電阻小。負(fù)載幾乎可以看成恒壓。全波整流器8的輸出電壓值通過將二極管2的正向電壓加在電容器5的電壓上獲得，因此，發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流穩(wěn)定。當(dāng)電容器5的充電上升到期望電壓時(shí)，齊納二極管9、電阻32和晶體管33所構(gòu)成的電能消耗電路連續(xù)執(zhí)行對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電流的消耗，而不是電容器5的充電電流。
從發(fā)電機(jī)來看，如果電壓等于或小于齊納二極管9的打開電壓，則電容器5是負(fù)載，如果電壓高于打開電壓，則電阻32是負(fù)載。因此輸出電流經(jīng)常流動(dòng)。因此，在發(fā)電機(jī)中持續(xù)產(chǎn)生扭矩，而水龍頭裝置的流速?gòu)膩聿粫?huì)波動(dòng)。
電力消耗電路具有限制電容器5的電壓的效果，也作為輸出電壓限制電路。通過抑制輸出電壓，作用于全波整流器8的二極管上的反向電壓也受到限制。因此，在全波整流器8內(nèi)可以使用耐壓比較低的部件。特別地，由于耗損小的肖特基二極管大部分耐壓低，因此可以使用這樣的二極管，其有助于改善裝置的效率。
(實(shí)施例8)同時(shí)，這樣的電力消耗電路的應(yīng)用不限于如圖14所示將電容器當(dāng)作蓄電裝置的情況，在通過水力發(fā)電執(zhí)行蓄電的所有的水龍頭裝置中都有效。圖15示出使用二次電池作為蓄電裝置的例子。
由于二次電池在過充電時(shí)會(huì)退化，所以必須在充滿電的時(shí)刻停止充電。最簡(jiǎn)單的充電方法是恒壓充電方法，如圖15所示的結(jié)構(gòu)可以使用。
電壓檢測(cè)IC34檢測(cè)表示二次電池35充電完成電壓。當(dāng)二次電池35處于充滿電的狀態(tài)時(shí)，電壓檢測(cè)IC34便打開晶體管33使電阻32成為發(fā)電機(jī)7的負(fù)載。使電阻32的阻抗小于二次電池35的阻抗，則全波整流器8的輸出電壓下降，從而二次電池35的充電將停止。
電阻32是取代二次電池35的負(fù)載，且從發(fā)電機(jī)7連續(xù)地吸收電流。因此，以實(shí)施例7中同樣的方式，水龍頭裝置的流速不會(huì)突然變化。
(實(shí)施例9)圖15中，利用電壓檢測(cè)IC34判斷二次電池35的充電狀態(tài)，從而僅根據(jù)電壓的高低直接執(zhí)行切換。但也可以使用μ計(jì)算機(jī)1的A/D變換功能，根據(jù)二次電池35的充電特性判斷，從而使用μ計(jì)算機(jī)1的端口控制晶體管33。這樣的電路如圖16所示。
如圖16所示，可以通過μ計(jì)算機(jī)1選擇二次電池5或電阻32之中的任何一項(xiàng)作為發(fā)電機(jī)7的負(fù)載。例如，關(guān)于反復(fù)輕微充放電時(shí)表現(xiàn)記憶效應(yīng)的鎳鎘電池，最好在充分放電后再充電。即使在這種情況下，也可以根據(jù)μ計(jì)算機(jī)1的程序任意地對(duì)二次電池35充電或停止充電，而不會(huì)改變水龍頭裝置的流速。
〔發(fā)名的效果〕如上所述，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以提供一種利用由發(fā)電產(chǎn)生的能源控制水龍頭的水龍頭裝置，其中所有使用的部件都可以長(zhǎng)期維持必要的性能。因此，直到水龍頭裝置達(dá)到產(chǎn)品壽命，才需要更換電池等部件，從而實(shí)現(xiàn)水龍頭裝置真正免維修的目標(biāo)。
而且，由于提供連續(xù)從發(fā)電機(jī)吸收輸出電流的電力消耗電路，流速不會(huì)因?yàn)樾铍娧b置的充電狀態(tài)而有所波動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種水龍頭控制裝置，包括電容器；將該電容器的電壓變換至預(yù)定電壓的電壓變換裝置；利用來自于該電壓變換裝置的供電而操作的水龍頭控制電路；利用該水龍頭控制電路來開關(guān)流道的電磁閥；還包括發(fā)電裝置；一次電池；其中所述電容器是利用所述發(fā)電裝置的輸出或所述一次電池充電。
2.權(quán)利要求1中定義的水龍頭控制裝置，還包括控制由所述一次電池對(duì)電容器進(jìn)行充電的充電控制裝置。
3.如權(quán)利要求2定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置根據(jù)所述電容器的電壓來進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置具備限制由所述一次電池對(duì)所述水龍頭控制電路進(jìn)行供電的功能。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置是切換裝置。
6.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述充電控制裝置是變阻抗裝置。
7.如權(quán)利要求5的水龍頭控制裝置，其中所述切換裝置根據(jù)所述水龍頭控制電路的負(fù)載電流斷開所述一次電池與所述電容器之間的連接。
8.如權(quán)利要求5的水龍頭控制裝置，其中所述切換裝置在所述電壓變換裝置的輸出下降時(shí)，斷開所述一次電池與所述電容器之間的連接。
9.如權(quán)利要求5定義的水龍頭控制裝置，其中所述切換裝置在所述電磁閥的通電后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，斷開所述一次電池與所述電容器之間的連接。
10.如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置根據(jù)所述水龍頭控制電路的負(fù)載電流，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
11.如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置在所述電壓變換裝置的輸出下降時(shí)，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
12.如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述可變阻抗裝置在所述電磁閥的通電后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
13.如權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路。
14.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，且所述充電控制裝置為電阻。
15.如權(quán)利要求5定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，且當(dāng)所述開關(guān)型電壓變換電路進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)，將斷開所述一次電池與所述電容器的連接。
16.如權(quán)利要求6定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換裝置是切換型電壓變換電路，且當(dāng)所述切換型電壓變換電路執(zhí)行切換操作時(shí)，將所述一次電池與所述電容器之間的連接變成高阻抗。
17.如權(quán)利要求13至16任一項(xiàng)定義的水龍頭控制裝置，其中所述電壓變換電路是升壓電路。
18.如權(quán)利要求6、10-12、17任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置與電阻和切換元件或者串聯(lián)或者并聯(lián)。
19.如權(quán)利要求6、10-12、17任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述變阻抗裝置執(zhí)行切換元件的ON/OFF控制。
20.如權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，還包括當(dāng)所述電容器電壓等于或高于預(yù)定電壓時(shí)用于將所述電容器放電的放電裝置。
21.如權(quán)利要求20的水龍頭控制裝置，其中所述放電裝置由電阻與切換元件所構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求20的水龍頭控制裝置，還包括用于檢測(cè)水龍頭的用戶的人體檢測(cè)裝置，其中根據(jù)所述電容器的電壓控制所述人體檢測(cè)裝置的操作頻率。
23.如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是設(shè)置在水龍頭裝置流道內(nèi)的水力發(fā)電機(jī)。
24.如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是設(shè)置在水龍頭的本體上或附近的太陽能電池。
25.如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是以熱的方式連接在水龍頭裝置的流道上的熱能發(fā)電元件。
26.如權(quán)利要求1至22任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置是設(shè)置在水龍頭裝置的流道的水力發(fā)電機(jī)、設(shè)置在水龍頭裝置的本體上或附近的太陽能電池、或以熱的方式連接在水龍頭裝置的流道上的熱能發(fā)電元件中的至少兩種的組合。
27.如權(quán)利要求23至26任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中所述發(fā)電裝置構(gòu)成為可以與另一個(gè)發(fā)電裝置更換。
28.如權(quán)利要求23至27任一項(xiàng)的水龍頭控制裝置，其中在所述發(fā)電裝置的輸出提供輸出電壓限制電路。
29.如權(quán)利要求23的水龍頭控制裝置，還包括電力消耗電路，和連接所述電容器或電力消耗電路至發(fā)電機(jī)輸出的交換裝置。
30.如權(quán)利要求29的水龍頭控制裝置，其中所述交換裝置根據(jù)所述電容器的充電電壓被控制。
31.一種水龍頭控制裝置，包括設(shè)置于水龍頭的流道上的水力發(fā)電機(jī)；被該發(fā)電機(jī)充電的蓄電裝置；由來自所述蓄電裝置的供電操作的水龍頭控制電路；和利用該水龍頭控制電路打開或關(guān)閉流道的電磁閥；還包括電力消耗電路；和將該電力消耗電路或所述蓄電裝置連接到所述發(fā)電機(jī)輸出的交換裝置。
32.如權(quán)利要求31的水龍頭控制裝置，其中所述交換裝置根據(jù)所述蓄電裝置的充電電壓執(zhí)行控制。
全文摘要
一種利用由發(fā)電產(chǎn)生的能源控制水龍頭的水龍頭控制裝置，其中所有使用的部件可以長(zhǎng)期維持其必要的性能，且直到水龍頭裝置達(dá)到產(chǎn)品壽命后才需要更換電池等部件，從而實(shí)現(xiàn)真正的免維修的水龍頭控制裝置。該水龍頭控制裝置包括電容器、將該電容器的電壓變換至預(yù)定的電壓的電壓變換裝置、利用該電壓變換裝置的供電所操作的水龍頭控制電路、以及利用水龍頭控制電路來開關(guān)流道的電磁閥，還包括發(fā)電裝置和一次電池，并利用所述發(fā)電裝置的輸出或所述一次電池對(duì)所述電容器充電。
文檔編號(hào)E03C1/05GK1474900SQ01818889
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2001年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者金子義行 申請(qǐng)人:東陶機(jī)器株式會(huì)社