JP2002044922A - Small generator and faucet - Google Patents

Small generator and faucet

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JP2002044922A
JP2002044922A JP2001146726A JP2001146726A JP2002044922A JP 2002044922 A JP2002044922 A JP 2002044922A JP 2001146726 A JP2001146726 A JP 2001146726A JP 2001146726 A JP2001146726 A JP 2001146726A JP 2002044922 A JP2002044922 A JP 2002044922A
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Japan
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water
stator
fluid
rotating
flow rate
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JP2001146726A
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Japanese (ja)
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Yukinobu Yumita
行宣 弓田
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Toto Ltd
Nidec Sankyo Corp
Original Assignee
Toto Ltd
Nidec Sankyo Corp
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Publication date
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small generator and a faucet, capable of rotating a water mill by a small quantity of water and generating a sufficient amount of electric power. SOLUTION: The generator comprises the water mill 3 that is arranged in a water passage and rotates along with the passing of water of a prescribed flow rate, and a rotating unit 4 connected to the water mill 3 that rotates together with the water mill 3 is used as a rotor unit disposed opposite with respect to a stator unit 6 that comprises a plurality of layers 6a, 6b and mounted to a stepping motor. The power is generated, by reciprocally rotating the rotor unit against the stator unit 6 accompanying the passage of water.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】本発明は、蛇口を通過する水の流れによっ
て発生する水力を利用した小型発電装置及びこの小型発
電装置が配設された水栓装置に関する。
[0001] The present invention relates to a small power generation device utilizing hydraulic power generated by a flow of water passing through a faucet, and a faucet device provided with the small power generation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、蛇口の下側に手を差し出すこ
とによってこれをセンサーが感知し、このセンサー感知
をもとに蛇口から水を流す自動水栓装置が広く知られて
いる。また、近年においては、このような自動水栓装置
の流体流路に小型発電装置を配設し、この小型発電装置
で得られた電力を蓄電しておき、上述のセンサー等の回
路の消費電力を補う装置等も提案されている(実開平2
−65775号参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been widely known an automatic faucet device in which a sensor senses a hand by extending a hand to a lower side of a faucet and flows water from the faucet based on the sensor detection. In recent years, a small power generator has been disposed in the fluid flow path of such an automatic faucet device, and the power obtained by the small power generator has been stored, and the power consumption of circuits such as the above-described sensors has been reduced. There are also proposed devices to compensate for the problem (Japanese Utility Model Application 2)
-65775).

【0003】上述の小型発電装置の構成を簡単に述べる
と以下のようになる。流水の通路となる流体通路に水車
が配設され、流水の水力を受けてこの水車が回転する。
水車の回転軸には一体的に固定された回転体が設けられ
ている。この回転体の外周面は、着磁されたロータマグ
ネットとなっており、このロータマグネットが非磁性部
材の壁を隔ててステータ極に対向配置されている。ま
た、このステータ極を通過する磁束と鎖交するように1
層のステータコイルが設けられている。そして、上述の
水車が流水の水力を受けて回転することによりロータマ
グネットがステータ極に対して相対回転する。このた
め、ロータとステータ極に流れる磁束の流れに変化が生
じる。この結果、上記ステータコイルにはこの磁束の流
れの変化を妨げる方向に電流が流れ、この電流は整流さ
れた後、蓄電池に蓄えられる。
[0003] The configuration of the above-mentioned small power generator is briefly described as follows. A water turbine is provided in a fluid passage serving as a flowing water passage, and the water turbine rotates under the hydraulic power of the flowing water.
A rotating body integrally fixed to the rotating shaft of the water wheel is provided. The outer peripheral surface of the rotating body is a magnetized rotor magnet, and the rotor magnet is arranged to face the stator pole with a wall of the nonmagnetic member interposed therebetween. In addition, 1 is linked to the magnetic flux passing through the stator poles.
Layer stator coils are provided. Then, the rotor magnet rotates relative to the stator poles when the above-described water wheel rotates by receiving the hydraulic force of flowing water. Therefore, a change occurs in the flow of the magnetic flux flowing through the rotor and the stator poles. As a result, a current flows through the stator coil in a direction that hinders a change in the flow of the magnetic flux, and this current is rectified and then stored in the storage battery.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、発電
装置のロータとステータ極との間には磁束が流れてい
る。この磁束は、流水の水力により水車を回転させる際
の抵抗となる。すなわち、ロータとステータ極間に発生
している磁束がディテントトルクとなり、水車の起動時
及び回転時に水車の動作にブレーキをかけることとな
る。したがって、水車はある一定以上の流量および水圧
を受けなければ回転しない。そのため、流量が少なかっ
たり水車の受ける流水の水圧が低いと、水車は回転せず
発電もなされない。なお、ロータマグネットの磁力を低
いものとすると、ディテントトルクが低減され水車自体
は回転することとなるが、ロータ回転時に発生する誘起
電圧も低くなり発電量が非常に低下してしまう。このた
め、所望の発電量を得るためには、ロータマグネットの
磁力はある程度強くし、かつ水車を回転させるための流
体の流量及び水圧をある程度確保する必要がある。
As described above, magnetic flux flows between the rotor and stator poles of the power generator. This magnetic flux serves as resistance when the water turbine is rotated by the hydraulic power of flowing water. That is, the magnetic flux generated between the rotor and the stator poles becomes the detent torque, and the operation of the turbine is braked at the time of starting and rotating the turbine. Therefore, the turbine does not rotate unless it receives a flow rate and a water pressure exceeding a certain level. Therefore, when the flow rate is small or the pressure of the flowing water received by the turbine is low, the turbine does not rotate and does not generate power. If the magnetic force of the rotor magnet is reduced, the detent torque is reduced and the water turbine itself rotates. However, the induced voltage generated when the rotor rotates is also reduced, and the power generation amount is greatly reduced. For this reason, in order to obtain a desired power generation amount, it is necessary to increase the magnetic force of the rotor magnet to some extent and to secure a certain flow rate and water pressure of the fluid for rotating the water turbine.

【0005】このような事情から、従来より広く使用さ
れている自動水栓装置用の小型発電装置では、具体的に
は、流量を3.0リットル/分以下とすると、上述のデ
ィテントトルクが抵抗となり水車がスムーズに回転でき
ない。水車をスムーズに回転させるには、流量を3リッ
トル/分より大きくする必要がある。
[0005] Under such circumstances, in a small power generator for an automatic faucet device which has been widely used in the past, specifically, when the flow rate is set to 3.0 liter / min or less, the above-mentioned detent torque becomes less resistive. And the water wheel cannot rotate smoothly. For smooth rotation of the turbine, the flow rate needs to be greater than 3 liters / minute.

【0006】なお、近年、環境面の整備やその他種々の
問題から節水が叫ばれて久しい。このような状況にある
ため、上述の自動水栓装置においても1回に流す水量を
できるだけ少なく抑えたいという課題を有している。加
えて、使用者の節水に対する問題意識が向上した現在の
状況下においては、流量と共に吐出される流水の水圧も
低く抑えたい。水圧を低くすることにより、見た目上、
節水中であるというイメージを与えたいからである。
In recent years, it has been a long time since water conservation was screamed due to environmental issues and various other problems. In such a situation, the automatic faucet device described above has a problem that it is desired to reduce the amount of water flowing at one time as much as possible. In addition, under the current situation where the user's awareness of the problem of saving water has increased, it is desired that the water pressure of the flowing water discharged together with the flow rate be kept low. By lowering the water pressure,
This is because we want to give the image of water saving.

【0007】本発明の目的は、少量の水量であっても水
車が回転し、十分な電力量の発電をすることが可能な小
型発電装置及び水栓装置を提供することにある。
[0007] It is an object of the present invention to provide a small power generator and a water faucet device capable of rotating a water turbine even with a small amount of water and generating a sufficient amount of electric power.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の小型発電装置
は、上記のような課題に鑑み、流体通路に配設され所定
流量の流体通過に伴って回転する水車を備えると共に、
この水車に連結され水車と共に回転する回転体を、複数
層からなるステータ部を備えたステッピングモータのス
テータ部に対向配置されたロータ部とし、このロータ部
を流体の通過に伴ってステータ部に対して相対回転させ
ることにより電力を発生させている。このように発電用
のステッピングモータのステータ部を複数層で構成した
ため、各層がステータ部とロータ部間のディテントトル
クを打ち消すように作用し、ディテントトルクを低減す
ることが可能となる。その結果、水車を低流量及び低水
圧で回転させることが可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, a small power generator according to the present invention includes a water turbine disposed in a fluid passage and rotated with passage of a predetermined flow rate of fluid.
A rotating body connected to the water wheel and rotating together with the water wheel is a rotor portion arranged opposite to a stator portion of a stepping motor having a stator portion having a plurality of layers, and this rotor portion is moved relative to the stator portion along with passage of fluid. Electric power is generated by relative rotation. Since the stator portion of the stepping motor for power generation is composed of a plurality of layers as described above, each layer acts to cancel the detent torque between the stator portion and the rotor portion, and the detent torque can be reduced. As a result, the water turbine can be rotated at a low flow rate and a low water pressure.

【0009】また、他の発明は、上述の小型発電装置に
加えて、ステータ部とロータ部との間に発生するディテ
ントトルクを、複数層の各層が互いに打ち消すように設
定されている。例えば、各層をスキュー(周方向へ回転
させて意識的に各層の極をずらすこと)したり、各層間
に非磁性部材を介在させる等して、積極的にディテント
トルクを低減するように設定することにより、上述の作
用がさらに効果的なものとなる。
According to another aspect of the present invention, in addition to the above-described small-sized power generator, a plurality of layers are designed so that the detent torque generated between the stator and the rotor cancels each other. For example, the detent torque is set to be positively reduced by skewing each layer (consciously shifting the poles of each layer by rotating in the circumferential direction) or by interposing a non-magnetic member between the layers. Thereby, the above-described operation becomes more effective.

【0010】また、他の発明の小型発電装置は、流体通
路に配設され所定流量の流体通過に伴って回転する水車
を備えると共に、この水車に連結され水車と共に回転す
る回転体を、複数のコイル部を有するステータ部を備え
たブラシレスモータのステータ部に対向配置されたロー
タ部とし、このロータ部を流体の通過に伴ってステータ
部に対して相対回転させることにより電力を発生させて
いる。このように水車に連結された回転体をブラシレス
モータのステータ部に対向配置されたロータ部としたた
め、従来の1層式のステッピングモータ方式の発電装置
に比べ、ディテントトルクを低減することが可能とな
る。その結果、水車を低流量及び低水圧で回転させるこ
とが可能となる。
In another aspect of the present invention, a small-sized power generator includes a water turbine that is disposed in a fluid passage and rotates with the passage of a predetermined amount of fluid, and includes a plurality of rotating bodies connected to the water wheel and rotating together with the water turbine. Power is generated by rotating the rotor relative to the stator with the passage of fluid, the rotor being opposed to the stator of a brushless motor having a stator having a coil. Since the rotating body connected to the water wheel is a rotor portion opposed to the stator portion of the brushless motor, the detent torque can be reduced as compared with the conventional single-layer type stepping motor type power generator. Become. As a result, the water turbine can be rotated at a low flow rate and a low water pressure.

【0011】また、他の発明は、上述の小型発電装置に
加えて、ロータ部に着磁された極数とステータ部のコイ
ル部数との関係を、2−3、4−3もしくは4−6に設
定している。そのため、ステータ部とロータ部間のディ
テントトルクをさらに低減することが可能となる。
Another aspect of the present invention is to provide, in addition to the above-described small power generator, a relationship between the number of poles magnetized in the rotor and the number of coils in the stator is 2-3, 4-3 or 4-6 Is set to Therefore, the detent torque between the stator and the rotor can be further reduced.

【0012】また、他の発明は、上述の各小型発電装置
に加えて、流体通路の一部となると共に通過する流量を
絞って水車の羽根部分に射出するための射出孔を備えた
射出部材を備えている。そのため、少ない流量であって
も射出孔によってある程度水圧を高めることができるた
め、水車をより滑らかに回転させ発電を可能とすること
ができる。また、上述の各小型発電装置はディテントト
ルクを低減したことにより低流量及び低水圧で発電が可
能となっているため、射出孔の径を大きめとし、これに
よって水圧をそれ程高めることなく発電することも可能
となる。このように設定する場合は、高水圧によって射
出部材が損傷する危険性が低減される。
Another aspect of the present invention is an injection member having an injection hole for forming a part of a fluid passage and for narrowing a flow rate to be injected to a blade portion of a water turbine in addition to the above-described small power generators. It has. For this reason, even if the flow rate is small, the water pressure can be increased to some extent by the injection hole, so that the water turbine can be more smoothly rotated to generate power. In addition, since each of the above-mentioned small power generators can generate power at a low flow rate and a low water pressure by reducing the detent torque, the diameter of the injection hole is made large, thereby generating power without increasing the water pressure so much. Is also possible. With this setting, the risk of the injection member being damaged by high water pressure is reduced.

【0013】また、本発明の水栓装置は、バルブの開放
程度を制御することにより、流体通路へ流出させる流量
を通常より少なくした節水モードと、流量を通常とする
通常モードの少なくとも2モードを備えると共に、上記
請求項1から5のいずれか1項記載の小型発電装置を流
体通路へ配設している。上述したように、流体通路へ配
設された上記請求項1から5のいずれか1項記載の小型
発電装置はディテントトルクが低減されているため、低
流量及び低水圧で発電が可能である。そのため、水車へ
供給される流体の水圧を低めに設定すれば、通常モード
時において高水圧により部材が損傷する危険性を低減す
ることができ、かつ節水モードにおいても十分に発電が
できるようにすることが可能となる。
Further, the faucet apparatus of the present invention controls at least two modes of a water saving mode in which the flow rate to be discharged to the fluid passage is smaller than usual and a normal mode in which the flow rate is normal by controlling the degree of opening of the valve. In addition, the small power generator according to any one of claims 1 to 5 is provided in the fluid passage. As described above, the small power generator according to any one of claims 1 to 5 provided in the fluid passage has a reduced detent torque, and thus can generate power at a low flow rate and a low water pressure. Therefore, if the water pressure of the fluid supplied to the water turbine is set lower, the risk of damage to members due to high water pressure in the normal mode can be reduced, and sufficient power generation can be performed even in the water saving mode. It becomes possible.

【0014】また、他の発明は、上述の水栓装置に加え
て、節水モード時における流量を、2.0リットル/分
〜3.0リットル/分としている。そのため、十分に節
水が可能となると共に、この低水量によって発電を可能
とすることができる。
Further, in another invention, in addition to the above faucet device, the flow rate in the water saving mode is set to 2.0 liter / min to 3.0 liter / min. Therefore, it is possible to save water sufficiently, and it is possible to generate electricity by using the low water amount.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の小型発電装置及び
水栓装置の各実施の形態を、図面を用いて詳細に説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a small power generation device and a faucet device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】まず、本発明の第1の実施の形態となる2
層式のステッピングモータ方式を利用した小型発電装置
について、図1から図4を用いて説明する。図1は、本
発明の第1の実施の形態となる2層式のステッピングモ
ータ方式の小型発電装置の縦断面図を示している。ま
た、図2は、図1の小型発電装置を図1の矢示II方向
から見た側面図である。また、図3は、図2を矢示II
I方向から見た底面図である。また、図4は、流体通路
を絞って水圧を高めた状態で水車に吹き付けるための部
材(ノズルリング)と水車との関係を示した模式図であ
る。
First, the second embodiment 2 of the present invention will be described.
A small power generator using a layered stepping motor system will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a small-sized power generation device of a two-layer stepping motor type according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of the small power generator of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow II in FIG. FIG. 3 shows FIG.
It is the bottom view seen from the I direction. FIG. 4 is a schematic view showing the relationship between a member (nozzle ring) for spraying the water turbine with the fluid passage narrowed to increase the water pressure and the water turbine.

【0017】図1に示すように、第1の実施の形態の2
層式のステッピングモータ方式を利用した小型発電装置
は、ケーシング1と、ケーシング1内に配設されたノズ
ルリング2と、ノズルリング2の内周側に回転自在に配
置された水車3と、水車3と一体的に回転する回転体4
と、回転体4の外周側に配置されたステンレス製のカッ
プ状部材5と、このカップ状部材5のさらに外側に配置
されたステッピングモータのステータ部6とを備えてい
る。
As shown in FIG. 1, the second embodiment of the first embodiment
A small-sized power generator using a layered stepping motor system includes a casing 1, a nozzle ring 2 disposed in the casing 1, a water wheel 3 rotatably disposed on the inner peripheral side of the nozzle ring 2, and a water wheel. Rotating body 4 that rotates integrally with 3
And a stainless steel cup-shaped member 5 arranged on the outer peripheral side of the rotating body 4, and a stator portion 6 of a stepping motor arranged further outside the cup-shaped member 5.

【0018】図1及び図2に示すように、ケーシング1
は、本体部11と、この本体部11の外側に突出してい
る流入路12と流出路13とを備えている。本体部11
は、上述の回転体4及びステータ部6とで構成される発
電部を取り付けるための発電部取付部11aを備えてい
る。発電部取付部11aは、本体部11の図1における
右側に形成された解放端面部分及びその外周部分から構
成され、その外周部分には円周状の溝11bが形成され
ている。そして、溝11b内には、Oリング8が埋め込
まれている。
As shown in FIG. 1 and FIG.
Includes a main body 11, an inflow passage 12 and an outflow passage 13 protruding outside the main body 11. Main body 11
Is provided with a power generation unit mounting part 11a for mounting a power generation unit composed of the rotating body 4 and the stator unit 6 described above. The power generation unit mounting portion 11a includes a release end surface portion formed on the right side of the main body 11 in FIG. 1 and an outer peripheral portion thereof, and a circumferential groove 11b is formed in the outer peripheral portion. The O-ring 8 is embedded in the groove 11b.

【0019】さらに、このOリング8を溝11b内に封
入するように、上述のカップ状部材5の鍔部52が押し
当てられ、この鍔部52の外周端部を本体部11に形成
された凸部11dに当接させた状態(図1中の拡大図参
照)で、上述の発電部取付部11aとで挟み込むように
蓋部材9が被せられる。すなわち、発電部取付部11a
には、Oリング8を溝11b内で押しつぶしながらカッ
プ状部材5が押し当てられ、さらにその上から蓋部材9
が被せられることとなる。なお、このようにカップ状部
材5の鍔部52の外周端部を凸部11dの内周部に当接
させることにより、カップ状部材5はステータ部6の内
周部分に位置決めされる。そして、図2に示すように、
蓋部材9の4隅に形成されたネジ孔に4本のネジ10を
はめ込んでネジ締めすることにより、蓋部材9はケーシ
ング1の本体部11に固定される。これにより、ケーシ
ング1の解放端面となる発電部取付部11aは、カップ
状部材5によって閉じられることとなる。
Further, the flange 52 of the cup-shaped member 5 is pressed to seal the O-ring 8 in the groove 11b, and the outer peripheral end of the flange 52 is formed on the main body 11. In a state in which the cover member 9 is in contact with the projection 11d (see an enlarged view in FIG. 1), the lid member 9 is covered so as to be sandwiched between the power generation unit mounting portion 11a. That is, the power generation unit mounting portion 11a
The cup-shaped member 5 is pressed against the O-ring 8 while squeezing the O-ring 8 in the groove 11b.
Will be covered. The cup-shaped member 5 is positioned on the inner periphery of the stator 6 by bringing the outer peripheral end of the flange 52 of the cup-shaped member 5 into contact with the inner periphery of the projection 11d. And as shown in FIG.
The cover member 9 is fixed to the main body 11 of the casing 1 by fitting four screws 10 into screw holes formed at four corners of the cover member 9 and tightening the screws. As a result, the power generation unit mounting portion 11 a serving as the open end surface of the casing 1 is closed by the cup-shaped member 5.

【0020】カップ状部材5は、非磁性のステンレス製
部材で形成されており、絞り加工によって鍔部52と筒
状部51と底部53とが形成されたものとなっている。
そして、底部53には、水車3及び回転体4を支承する
軸7の一端を回転自在に受ける軸受け15が嵌め込まれ
ている。このカップ状部材5は、ケーシング1内を通過
する流体からステッピングモータのステータ部6を隔離
すると共に、ケーシング1外への流体の流出を防止する
ためのものとなっている。
The cup-shaped member 5 is made of a non-magnetic stainless steel member, and has a flange 52, a cylindrical portion 51, and a bottom 53 formed by drawing.
A bearing 15 that rotatably receives one end of a shaft 7 that supports the water wheel 3 and the rotating body 4 is fitted into the bottom 53. The cup-shaped member 5 serves to isolate the stator portion 6 of the stepping motor from the fluid passing through the casing 1 and to prevent the fluid from flowing out of the casing 1.

【0021】なお、このケーシング1に形成された流入
路12、流出路13及びこれらを連結する連結路14
は、蛇口やバルブ等から構成される水栓装置(図7およ
び図8参照)の流体通路の一部に配設されるものとなっ
ており、流体源から流入路12へ入り込んできた流体が
連結路14を通過して流出路13から吐出されるように
なっている。なお、流体は、この通過の際に水車3に回
転力を与えるようになっている。この部位における詳細
な説明は後述する。連結路14内には、後述する水車3
及び回転体4の回転を支承する軸7の他端が回転自在に
配置される。この軸7は、一端がケーシング1の連結路
14内に形成された軸受け用の穴14aに回転可能には
め込まれ、他端側が上述の解放端面を通過しその先端が
カップ状部材5内に配置された軸受け15内に回転可能
にはめ込まれている。これにより、軸7は、ケーシング
1とカップ状部材5とにより協働して保持される。
The inflow passage 12 and the outflow passage 13 formed in the casing 1 and a connecting passage 14 for connecting them.
Is provided in a part of a fluid passage of a faucet device (see FIGS. 7 and 8) composed of a faucet, a valve, and the like, and a fluid that has entered the inflow passage 12 from a fluid source. The liquid is discharged from the outflow path 13 through the connection path 14. It should be noted that the fluid gives a rotational force to the water wheel 3 during this passage. A detailed description of this portion will be described later. In the connecting path 14, a water wheel 3 described later is provided.
The other end of the shaft 7 that supports the rotation of the rotating body 4 is rotatably arranged. One end of the shaft 7 is rotatably fitted into a bearing hole 14 a formed in the connection path 14 of the casing 1, and the other end of the shaft 7 passes through the above-mentioned open end face and the tip thereof is disposed in the cup-shaped member 5. Is rotatably fitted in the bearing 15. Thereby, the shaft 7 is cooperatively held by the casing 1 and the cup-shaped member 5.

【0022】そして、ケーシング1の連結路14内に
は、上述の水栓装置の流体通路の一部となると共に通過
する流体の流量を絞って水車3の羽根部分31(図4参
照)へ射出するための射出部材としてのノズルリング2
が圧入によりはめ込まれている。ノズルリング2は、略
筒状のリング部21と、このリング部21の一方の解放
端を外周方向に折曲することにより形成した鍔部22と
を有している。そして、リング部21には、図4に示す
ように、流入路12に入り込んできた流体の流入通路を
絞って、内側に配置される水車3の羽根部分31に射出
する射出孔としての2つのノズル23が約180度対称
位置に設けられている。
In the connecting passage 14 of the casing 1, the fluid becomes a part of the fluid passage of the above-mentioned water faucet device, and the flow rate of the passing fluid is reduced to be injected into the blade portion 31 of the water wheel 3 (see FIG. 4). Ring 2 as an injection member for performing
Are fitted by press fitting. The nozzle ring 2 has a substantially cylindrical ring portion 21 and a flange portion 22 formed by bending one open end of the ring portion 21 in the outer peripheral direction. As shown in FIG. 4, the ring portion 21 has two injection holes as injection holes for narrowing the inflow passage of the fluid that has entered the inflow passage 12 and injecting the blade portion 31 of the water turbine 3 disposed inside. The nozzle 23 is provided at a position symmetric about 180 degrees.

【0023】流体通路の一部となるノズルリング2の内
側に配設された水車3は、所定流量の流体通過に伴って
回転するものとなっている。水車3は、円筒状のリング
部32と、このリング部32の一側端面に外周先端部分
が接続されると共にその中心部分が上述の軸7に挿通固
定された羽根部分31とからなる。なお、羽根部分31
は、ノズル23からの流体の圧力を受けやすいように円
弧状に湾曲している。このため、水車3は、流入路12
に入り込み2つのノズル23で絞られて圧力を高められ
た流体が羽根部分31に勢い良くぶつかり、その水力で
軸7を回転中心として回転するようになっている。な
お、羽根部分31にぶつけられた流体は、水車3の開放
部分、リング部32の内周部分を経て、連結路14から
流出路13へ移動する。
The water wheel 3 disposed inside the nozzle ring 2 which is a part of the fluid passage rotates with a predetermined flow rate of fluid. The water wheel 3 includes a cylindrical ring portion 32, and a blade portion 31 having an outer peripheral end portion connected to one end surface of the ring portion 32 and having a center portion inserted and fixed to the shaft 7. The wing portion 31
Are curved in an arc shape so as to easily receive the pressure of the fluid from the nozzle 23. For this reason, the water turbine 3 is
The fluid that has entered and is squeezed by the two nozzles 23 to increase the pressure collides vigorously with the blade portion 31, and is rotated about the shaft 7 by the hydraulic force. The fluid hitting the blade portion 31 moves from the connection path 14 to the outflow path 13 through the open portion of the water wheel 3 and the inner peripheral portion of the ring portion 32.

【0024】回転体4は、水車3と連結軸部35を介し
て一体的に形成されており、水車3と同軸上に配置され
ている。すなわち、上述の水車3、連結軸部35及び回
転体4は、軸7の伸びる方向に連結された状態で配置さ
れている。このため、回転体4は水車3が水力によって
回転すると、水車3と一体的に軸7を回転中心として回
転する。なお、連結軸部35及び回転体4には、軸7が
伸びる方向に連通された4つの連通孔4aが周方向に等
間隔で形成されている。これらの連通孔4aは、回転体
4の図1における右側にも流体を流し込むことによって
軸7の軸受け15に対する回転をスムーズにさせるため
のものとなっている。
The rotating body 4 is formed integrally with the water wheel 3 via a connecting shaft 35 and is arranged coaxially with the water wheel 3. That is, the above-described water wheel 3, the connecting shaft 35 and the rotating body 4 are arranged so as to be connected in the direction in which the shaft 7 extends. Therefore, when the water wheel 3 is rotated by hydraulic power, the rotating body 4 rotates about the shaft 7 as a rotation center integrally with the water wheel 3. The connecting shaft 35 and the rotating body 4 are formed with four communication holes 4a communicating with each other in the direction in which the shaft 7 extends, at equal intervals in the circumferential direction. These communication holes 4a are provided for smoothing the rotation of the shaft 7 with respect to the bearing 15 by flowing a fluid also to the right side of the rotating body 4 in FIG.

【0025】このように水車3に連結され水車3と共に
回転する回転体4は、ステッピングモータのロータ部と
なっており、ロータマグネットMgで構成されその外周
面には8極着磁がなされている。そして、この外周面
が、カップ状部材5の筒状部51を通してステッピング
モータのステータ部6に対向配置されている。このた
め、回転体4は、水車3と共に回転する場合、ステータ
部6に対して相対回転するようになっている。
The rotating body 4 which is connected to the water wheel 3 and rotates together with the water wheel 3 is a rotor portion of a stepping motor, is constituted by a rotor magnet Mg, and has eight poles magnetized on its outer peripheral surface. . The outer peripheral surface is arranged to face the stator 6 of the stepping motor through the cylindrical portion 51 of the cup-shaped member 5. Therefore, when the rotating body 4 rotates together with the water wheel 3, the rotating body 4 relatively rotates with respect to the stator portion 6.

【0026】ステータ部6は、軸方向に重ねて配置され
た2つの層6a,6bで構成されている。各層6a,6
bは、それぞれ外ヨーク(重ねた状態において外側に配
置されている)61と、この外ヨーク61に一体的に形
成された外極歯61aと、内ヨーク(重ねた状態におい
て内側に配置されている)62と、この内ヨーク62に
一体的に形成された内極歯62aと、コイルボビンに巻
回されたコイル63とを備えている。コイル63の巻き
始め部分及び巻き終わり部分は、それぞれ端子64に接
続されている。
The stator section 6 is composed of two layers 6a and 6b which are arranged to overlap in the axial direction. Each layer 6a, 6
b denotes an outer yoke (disposed outside in an overlapped state) 61, outer pole teeth 61a formed integrally with the outer yoke 61, and an inner yoke (disposed inside in an overlapped state). ) 62, inner pole teeth 62a formed integrally with the inner yoke 62, and a coil 63 wound around a coil bobbin. The winding start portion and the winding end portion of the coil 63 are connected to terminals 64, respectively.

【0027】このように構成されたステータ部6は、カ
ップ状部材5の筒状部51の外側部分にはめ込まれてい
る。このため、このステータ部6の各極歯61a,62
aと、回転体4の着磁部との間には磁束が流れている。
上述したように水車3と共に回転体4が回転すると、こ
の磁束の流れに変化が生じ、この流れの変化を防止する
方向にコイル63に誘起電圧が発生する。この誘起電圧
は、端子64から取り出される。このような形で取り出
された誘起電圧は、回路により直流に変換され、所定の
回路(図示省略)を通して整流され電池に充電される。
The thus configured stator portion 6 is fitted into an outer portion of the cylindrical portion 51 of the cup-shaped member 5. For this reason, each pole tooth 61a, 62 of this stator part 6
A magnetic flux flows between a and the magnetized portion of the rotating body 4.
When the rotating body 4 rotates together with the water wheel 3 as described above, a change occurs in the flow of the magnetic flux, and an induced voltage is generated in the coil 63 in a direction to prevent the change in the flow. This induced voltage is extracted from the terminal 64. The induced voltage extracted in such a manner is converted into direct current by a circuit, rectified through a predetermined circuit (not shown), and charged into the battery.

【0028】なお、水車3を回転させるための具体的な
流量に関して以下に述べる。水車3が受ける回転力は、
流体の流量及び水圧によって設定される。すなわち、上
述した流入路12に入り込んできた流体をノズル23に
よってある程度絞り込んで水車3の羽根部分31に勢い
良く当てることにより、水車3は流体から回転力を受け
ることとなる。当然ながら、ノズル23によって流体通
路を絞ることにより水圧を高める構成としなくても、流
量自体が十分であれば水車3は回転する。しかしなが
ら、このようにノズル23で水圧を高めた状態で水車3
の羽根部分31に流体をぶつける方が、より少ない流量
で水車3を回転させることが可能となる。
A specific flow rate for rotating the water wheel 3 will be described below. The rotational force received by the water wheel 3 is
It is set by the fluid flow rate and the water pressure. That is, the fluid that has entered the above-described inflow passage 12 is squeezed to some extent by the nozzle 23 and vigorously hits the blade portion 31 of the water turbine 3, whereby the water turbine 3 receives rotational force from the fluid. Naturally, the water wheel 3 rotates if the flow rate itself is sufficient, without using a configuration in which the fluid pressure is increased by restricting the fluid passage by the nozzle 23. However, with the water pressure increased by the nozzle 23 in this manner, the water turbine 3
It is possible to rotate the water wheel 3 at a smaller flow rate by hitting the blade portion 31 with a fluid.

【0029】なお、本実施の形態では、流体通路を絞り
水圧を高める構成となっているが、水圧を高めすぎると
水車3の羽根部分31やノズルリング2やその他の流体
の流路が破損してしまう恐れも生じる。また、逆に水圧
が低すぎると流量が不十分となり満足な発電を行えな
い。そのため、この水圧に関しては水車3やノズルリン
グ2の材質や厚み等との関係で適宜設定する必要があ
る。
In this embodiment, the fluid passage is narrowed to increase the water pressure. However, if the water pressure is too high, the blade portion 31 of the water turbine 3, the nozzle ring 2, and other fluid flow paths may be damaged. There is also a risk that they will be lost. On the other hand, if the water pressure is too low, the flow rate becomes insufficient and satisfactory power generation cannot be performed. Therefore, it is necessary to appropriately set the water pressure depending on the material and thickness of the water wheel 3 and the nozzle ring 2.

【0030】また、水車3の羽根部分31の形状や水車
3の総重量(回転体4の重量も含む)に加えて、回転体
4とステータ部6との間に発生するディテントトルク
が、上述の回転力に対向する抵抗となるが、本発明の主
要な部分はディテントトルク部分を低減することにあ
る。本実施の形態では、ステータ部6を2層構造とし、
スキュー(周方向に各層をずらすこと)することによ
り、例えば周方向において上述の極歯位置をずらして、
ロータ部となる回転体4の着磁部分との間に発生するデ
ィテントトルクを、互いに打ち消すようにしている。こ
れにより、ディテントトルクが低減される。このため、
水車3を回転させる際の回転体4とステータ部6間のデ
ィテントトルクが、それ程強力なブレーキとならず、水
車3は回転体4と共に少量の流量及び水圧でスムーズに
回転可能となる。
Further, in addition to the shape of the blade portion 31 of the water wheel 3 and the total weight of the water wheel 3 (including the weight of the rotating body 4), the detent torque generated between the rotating body 4 and the stator section 6 is determined by the above-described equation. The main part of the present invention is to reduce the detent torque portion. In the present embodiment, the stator section 6 has a two-layer structure,
By skew (shifting each layer in the circumferential direction), for example, shifting the above-described pole tooth position in the circumferential direction,
The detent torque generated between the magnetized portion of the rotating body 4 serving as the rotor and the magnetized portion cancels each other. Thereby, the detent torque is reduced. For this reason,
The detent torque between the rotating body 4 and the stator portion 6 when rotating the water wheel 3 does not provide a strong brake, and the water wheel 3 can be smoothly rotated together with the rotating body 4 with a small amount of flow and water pressure.

【0031】なお、本実施の形態では、このようにステ
ッピングモータのステータ部6を2層構造とし、かつ羽
根部分31の形状及び厚みを所定寸法に設定することに
より、2.0〜3.0リットル/分で流入路12に流れ
込んでくる流体を利用して、水車3を回転させることが
可能となる。
In this embodiment, the stator portion 6 of the stepping motor has a two-layer structure and the shape and thickness of the blade portion 31 are set to predetermined dimensions, thereby providing 2.0 to 3.0. The water wheel 3 can be rotated using the fluid flowing into the inflow passage 12 at a rate of 1 liter / minute.

【0032】また、本実施の形態では、発電機が回転し
始める最小起動電流量は1.2〜1.5リットル/分程
度に設定しているが、その発電量はわずかであり、さら
に、図示されない蓄電部に蓄えるために必要な電圧は、
ACからDCに変換することを考慮すると、少なくとも
5V以上は必要となる。本実施の形態では、2.0リッ
トル/分より少し少ない流量で発電は可能であるが、実
際に確実に発電させるには、2.0リットル/分以上の
流量が必要となる。
In the present embodiment, the minimum starting current at which the generator starts rotating is set to about 1.2 to 1.5 liters / minute, but the power generation is small. The voltage required to store in the power storage unit not shown is
Considering conversion from AC to DC, at least 5 V or more is required. In the present embodiment, power generation can be performed at a flow rate slightly lower than 2.0 liter / minute, but a flow rate of 2.0 liter / minute or more is required to actually generate power reliably.

【0033】一方、実使用面において、2.0リットル
/分という流量は手洗い用として使用する最小流量であ
る。以上のことにより、本実施の形態では、2.0〜
3.0リットル/分の流量を節水モードとして、3.0
リットル/分を超える流量を通常モードとして設定し
た。
On the other hand, the flow rate of 2.0 liter / min is the minimum flow rate used for hand washing in the actual use. From the above, in the present embodiment, 2.0 to
The flow rate of 3.0 liter / min is set to the water saving mode,
Flow rates in excess of liters / minute were set as normal mode.

【0034】なお、ステータ部6を1層構造とし、他の
部分の構成を上述の実施の形態と同様とすると、ディテ
ントトルクが上述の実施の形態より強くブレーキとして
作用してしまう。具体的には、3リットル/分を超える
流量でないと水車3が回転しない。
If the stator section 6 has a one-layer structure and the other parts have the same structure as in the above-described embodiment, the detent torque acts more strongly as a brake than in the above-described embodiment. Specifically, the water wheel 3 does not rotate unless the flow rate exceeds 3 liters / minute.

【0035】次に、本発明の第2の実施の形態となるブ
ラシレスモータ方式を利用した小型発電装置について、
図5から図6を用いて説明する。なお、この第2の実施
の形態の説明においては、上述の第1の実施の形態と同
様の構成については、説明を省略すると共に同一構成部
分については上述の第1の実施の形態と同符号を用いる
ものとする。図5は、本発明の第2の実施の形態の小型
発電装置の縦断面図を示している。また、図6は、図5
の小型発電装置を図5の矢示VI方向から見た側面図で
ある。
Next, a small power generator using a brushless motor system according to a second embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. In the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are not described, and the same components are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment. Shall be used. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a small power generator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is similar to FIG.
FIG. 6 is a side view of the small power generating device of FIG.

【0036】図5に示すように、第2の実施の形態のブ
ラシレスモータ方式の小型発電装置は、ほぼ第1の実施
の形態と同様の構成を有しており、ケーシング1と、ケ
ーシング1内に配設されたノズルリング2と、ノズルリ
ング2の内周側に回転自在に配置された水車3と、水車
3と一体的に回転する回転体4と、回転体4の外周側に
配置されたステンレス製のカップ状部材105と、この
カップ状部材105のさらに外側に配置されたブラシレ
スモータのステータ部106とを備えている。
As shown in FIG. 5, the brushless motor type small power generator of the second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment. , A water wheel 3 rotatably disposed on the inner peripheral side of the nozzle ring 2, a rotating body 4 that rotates integrally with the water wheel 3, and a water wheel 3 disposed on the outer peripheral side of the rotating body 4. A cup-shaped member 105 made of stainless steel, and a stator portion 106 of a brushless motor disposed further outside the cup-shaped member 105.

【0037】ケーシング1の本体部111は、上述の回
転体4及びステータ部106で構成される発電部を取り
付けるための発電部取付部111aを備えている。発電
部取付部111aは、本体部111の図5における右側
に形成された中心部に穴を有する凹部111cとその外
周部分から構成され、その外周部分には円周状の溝11
1bが形成されている。そして、溝111b内には、O
リング8が埋め込まれている。
The main body 111 of the casing 1 is provided with a power generation unit mounting portion 111a for mounting a power generation unit composed of the rotating body 4 and the stator 106 described above. The power generation unit mounting portion 111a is composed of a concave portion 111c having a hole at the center formed on the right side of the main body 111 in FIG. 5 and an outer peripheral portion thereof.
1b is formed. In the groove 111b, O
A ring 8 is embedded.

【0038】さらに、このOリング8を溝111b内に
封入するように、上述のカップ状部材105の最外周部
分に形成された鍔部152が押し当てられ、この鍔部1
52の外周端部を本体部111に形成された凸部(図示
省略=構造は上述の第1の実施の形態と同様)に当接さ
せた状態で、上述の発電部取付部111aとで挟み込む
ように皿状部材90が被せられる。すなわち、発電部取
付部111aには、Oリング8を溝111b内で押しつ
ぶしながらカップ状部材105が押し当てられ、さらに
その上から皿状部材90が被せられることとなる。そし
て、図6に示すように、皿状部材90の4隅に形成され
たネジ孔に4本のネジ10をはめ込んでネジ締めするこ
とにより、皿状部材90はケーシング1の本体部111
に固定される。これにより、ケーシング1の解放端面と
なる発電部取付部111aは、カップ状部材105によ
って閉じられることとなる。
Further, a flange 152 formed on the outermost peripheral portion of the cup-shaped member 105 is pressed so as to seal the O-ring 8 in the groove 111b.
In a state where the outer peripheral end of 52 is in contact with a convex portion (not shown, the structure is the same as that of the first embodiment) formed on the main body 111, it is sandwiched by the above-mentioned power generation unit attaching portion 111a. So that the dish-shaped member 90 is covered. That is, the cup-shaped member 105 is pressed against the power generation unit mounting portion 111a while crushing the O-ring 8 in the groove 111b, and the dish-shaped member 90 is further covered thereon. Then, as shown in FIG. 6, the four screws 10 are inserted into the screw holes formed at the four corners of the dish-shaped member 90, and the screws are tightened.
Fixed to As a result, the power generation unit mounting portion 111a, which is the open end surface of the casing 1, is closed by the cup-shaped member 105.

【0039】カップ状部材105は、非磁性のステンレ
ス製部材で形成されており、絞り加工によって鍔部15
2と、鍔部152に連続する外側筒状部155と、この
外側筒状部155の内側に配置された内側筒状部151
と、両筒状部151,155を連結する連結面部156
と、底部153とが形成されたものとなっている。そし
て、このように構成されたカップ状部材105は、上述
した発電部取付部111aの凹部111c内にはめ込ま
れ、上述したようにケーシング1と皿状部材90とに挟
まれて固定される。底部153には、水車3及び回転体
4を支承する軸7の一端を回転自在に受ける軸受け15
が嵌め込まれている。このカップ状部材105は、ケー
シング1内を通過する流体からブラシレスモータのステ
ータ部106を隔離すると共に、ケーシング1外への流
体の流出を防止するためのものとなっている。
The cup-shaped member 105 is formed of a non-magnetic stainless steel member, and is formed by drawing.
2, an outer tubular portion 155 continuous with the flange portion 152, and an inner tubular portion 151 arranged inside the outer tubular portion 155.
And a connecting surface 156 connecting the two tubular portions 151 and 155
And a bottom 153 are formed. Then, the cup-shaped member 105 configured as described above is fitted into the recess 111c of the power generation unit mounting portion 111a, and is fixed between the casing 1 and the dish-shaped member 90 as described above. The bottom 153 has a bearing 15 rotatably receiving one end of a shaft 7 that supports the water wheel 3 and the rotating body 4.
Is fitted. The cup-shaped member 105 serves to isolate the stator portion 106 of the brushless motor from the fluid passing through the inside of the casing 1 and to prevent the fluid from flowing out of the casing 1.

【0040】そして、ケーシング1の連結路14内に
は、上述の水栓装置の流体通路の一部となると共に通過
する流体の流量を絞って水車3の羽根部分31へ射出す
るための射出部材としてのノズルリング2が圧入により
はめ込まれている。このノズルリング2の構成は、上述
した第1の実施の形態と同様である。また、このノズル
リング2の内側に配置された水車3及び水車3に一体的
に形成された回転体4の構成も、上述した第1の実施の
形態と同様である。
In the connecting passage 14 of the casing 1, an injection member for forming a part of the fluid passage of the above-mentioned water faucet device and for narrowing the flow rate of the passing fluid and injecting it to the blade portion 31 of the water wheel 3. Nozzle ring 2 is press-fitted. The configuration of the nozzle ring 2 is the same as in the first embodiment described above. The configuration of the water wheel 3 disposed inside the nozzle ring 2 and the rotating body 4 formed integrally with the water wheel 3 are also the same as those in the above-described first embodiment.

【0041】水車3に連結され水車3と共に回転する回
転体4は、ブラシレスモータのロータ部となっており、
ロータマグネットMgで構成されその外周面には2極着
磁がなされている。そして、この外周面が、カップ状部
材105の内側筒状部151を通してブラシレスモータ
のステータ部106に対向配置されている。このため、
回転体4は、水車3と共に回転する場合、ステータ部1
06に対して相対回転するようになっている。
The rotating body 4 connected to the water wheel 3 and rotating together with the water wheel 3 is a rotor of a brushless motor.
It is made of a rotor magnet Mg and its outer peripheral surface is magnetized in two poles. The outer peripheral surface is disposed to face the stator 106 of the brushless motor through the inner cylindrical portion 151 of the cup-shaped member 105. For this reason,
When the rotating body 4 rotates together with the water wheel 3, the stator unit 1
06 is rotated relatively.

【0042】ステータ部106は、図6に示すように、
周方向に等分配置された3つのコイル部106a,10
6b,106cで構成されている。各コイル部106
a,106b,106cは、それぞれステータコア16
1と、このステータコア161に巻回されたコイル16
3とを備えている。コイル163の巻き始め部分及び巻
き終わり部分は、それぞれ端子164に接続されてい
る。
As shown in FIG.
Three coil portions 106a, 10 equally spaced in the circumferential direction
6b and 106c. Each coil unit 106
a, 106b and 106c are the stator cores 16 respectively.
1 and the coil 16 wound around the stator core 161.
3 is provided. The winding start portion and the winding end portion of the coil 163 are connected to the terminals 164, respectively.

【0043】このように構成されたステータ部106
は、カップ状部材105の内側筒状部151と外側筒状
部155との間の部位にはめ込まれている。このため、
このステータ部106の極となる各ヨーク部材161の
内側対向面161aと、回転体4の着磁部との間には磁
束が流れている。上述したように水車3と共に回転体4
が回転すると、この磁束の流れに変化が生じ、この流れ
の変化を防止する方向にコイル163に誘起電圧が発生
する。この誘起電圧は、端子164から取り出される。
The thus configured stator portion 106
Is fitted in a portion between the inner cylindrical portion 151 and the outer cylindrical portion 155 of the cup-shaped member 105. For this reason,
A magnetic flux flows between the inner facing surface 161 a of each yoke member 161 which is a pole of the stator portion 106 and the magnetized portion of the rotating body 4. As described above, the rotating body 4 together with the water wheel 3
Rotates, a change occurs in the flow of the magnetic flux, and an induced voltage is generated in the coil 163 in a direction to prevent the change in the flow. This induced voltage is extracted from terminal 164.

【0044】このような形で取り出された誘起電圧は、
回路により直流に変換される。それは、出力コイルが3
相のY結線とされた発電部によって誘起された交流電圧
は、6個のダイオードと1個の平滑コンデンサからなる
3相ブリッジ回路(図示省略)を通して整流され直流に
変換され電池に充電される。
The induced voltage extracted in this manner is:
It is converted to direct current by the circuit. It has 3 output coils
The AC voltage induced by the phase-connected Y-connected power generation unit is rectified through a three-phase bridge circuit (not shown) composed of six diodes and one smoothing capacitor, converted to DC, and charged to the battery.

【0045】なお、ステータ部106は、上述したよう
に3つのコイル部106a,106b,106cから構
成され3極を有するものとなっている。一方、このステ
ータ部106に対向配置された回転体4は、上述したよ
うに2極着磁となっている。すなわち、本実施の形態
は、ブラシレスモータ方式となっており、回転体(ロー
タ部)4に着磁された極数とステータ部106のコイル
部数(極数)との関係が、2−3となっている。そのた
め、従来の1層式のステッピングモータ方式のように、
ステータ部106と回転体4との間に発生するディテン
トトルクが大きくない。このため、水車3を回転させる
際の回転体4とステータ部106間のディテントトルク
が、それ程強力なブレーキとならず、水車3は回転体4
と共に少量の流量及び水圧でスムーズに回転可能とな
る。
As described above, the stator section 106 is composed of the three coil sections 106a, 106b, and 106c and has three poles. On the other hand, the rotating body 4 disposed opposite to the stator section 106 is two-pole magnetized as described above. That is, the present embodiment employs a brushless motor system, and the relationship between the number of poles magnetized on the rotating body (rotor part) 4 and the number of coil parts (number of poles) of the stator part 106 is 2-3. Has become. Therefore, like the conventional one-layer stepping motor system,
The detent torque generated between the stator section 106 and the rotating body 4 is not large. For this reason, the detent torque between the rotating body 4 and the stator portion 106 when rotating the water wheel 3 is not so strong as a brake, and the water wheel 3 is
At the same time, it can be rotated smoothly with a small flow rate and water pressure.

【0046】なお、回転体(ロータ部)4に着磁された
極数とステータ部106のコイル部数(極数)との関係
は、この実施の形態のように2−3でなく、たとえば4
−3や4−6としてもよい。このように発電装置の主要
部をブラシレスモータ方式で構成した第2の実施の形態
においても、上述した第1の実施の形態と同様、2.0
〜3.0リットル/分で流入路12に流れ込んでくる流
体を利用して、水車3を回転させることが可能となる。
The relationship between the number of poles magnetized on the rotating body (rotor part) 4 and the number of coil parts (number of poles) of the stator part 106 is not 2-3 as in this embodiment, but is, for example, four.
-3 or 4-6. As described above, in the second embodiment in which the main part of the power generator is constituted by the brushless motor system, the same as in the above-described first embodiment, the power supply is 2.0 V.
The water wheel 3 can be rotated by using the fluid flowing into the inflow path 12 at a rate of up to 3.0 liter / min.

【0047】なお、発電装置の構造を、ステッピングモ
ータ方式とし、かつステータ部を1層構造(先述した第
1の実施の形態はステータ部が2層構造)とすると、上
述したようにディテントトルクが強くブレーキとして作
用してしまう。具体的には、3リットル/分を超える流
量でないと水車3がスムーズに回転しない。上述したよ
うに、発電装置の主要部の構成を、ブラシレスモータ方
式とすることで、少量の水でも発電を可能とすることが
できる。
If the structure of the power generation device is a stepping motor system and the stator portion has a one-layer structure (the first embodiment has a two-layer stator portion), the detent torque is reduced as described above. Strongly acts as a brake. Specifically, unless the flow rate exceeds 3 liters / minute, the water wheel 3 will not rotate smoothly. As described above, by using a brushless motor system for the configuration of the main part of the power generation device, it is possible to generate power even with a small amount of water.

【0048】上述した各実施の形態の小型発電装置は、
2.0〜3.0リットル/分と少量の流量を利用して発
電をすることが可能となる。加えて、3.0リットル/
分を超える流量となった場合でも当然ながら発電でき、
しかもディテントトルクの影響を受けずにスムーズに回
転体4が回転するため、同回転数当たりの発電出力は従
来のものに比して高いものとなる。
The small power generator of each of the above-described embodiments is
It is possible to generate power using a small flow rate of 2.0 to 3.0 liter / min. In addition, 3.0 liters /
Of course, even if the flow exceeds
Moreover, since the rotating body 4 rotates smoothly without being affected by the detent torque, the power generation output per the number of rotations is higher than that of the conventional one.

【0049】このような効果を有しているため、上述し
た各実施の形態の小型発電装置を取り付けた水栓装置
を、バルブの開放程度を制御することにより、流体通路
へ流出させる流量を通常より少なくした節水モードと、
流量を通常とする通常モードの少なくとも2モード仕様
とし、節水モード時の流量を上述の2.0〜3.0リッ
トル/分としても良い。このようにすれば、節水モード
時においても発電が可能となり、かつ通常モード時にお
いては効率の良い発電出力を得られることができる。
Because of such an effect, the faucet device to which the small power generation device of each of the above-described embodiments is attached can be controlled by controlling the degree of opening of the valve so that the flow rate flowing out to the fluid passage can be reduced. With less water saving mode,
At least two modes of the normal mode in which the flow rate is normal may be used, and the flow rate in the water saving mode may be set to the above-described 2.0 to 3.0 liter / minute. By doing so, it is possible to generate power even in the water saving mode, and it is possible to obtain an efficient power generation output in the normal mode.

【0050】また、上述したように各実施の形態では、
従来の1層構造のステッピングモータ方式に比べ、ディ
テントトルクを低減することが可能であるため、これを
利用し、例えばノズル23の穴径を広げて水車3への水
圧を低減し、ノズルリング2および水車3の水圧による
破損の危険性をさらに低減するようにしても良い。その
場合、ノズル23の穴径を広げ水圧を低下させた分、水
車3が回転可能な最低流量が若干上昇してしまうが、そ
の流量が例えば2.5リットル/分程度であれば、従来
のものに比して十分高性能といえる。
As described above, in each embodiment,
Since the detent torque can be reduced as compared with the conventional single-layer stepping motor system, this is used, for example, by increasing the hole diameter of the nozzle 23 to reduce the water pressure to the water turbine 3 and to reduce the nozzle ring 2. Alternatively, the risk of breakage of the water turbine 3 due to water pressure may be further reduced. In this case, as the hole diameter of the nozzle 23 is increased and the water pressure is reduced, the minimum flow rate at which the water wheel 3 can rotate slightly increases. It can be said that it has a sufficiently high performance compared to the one.

【0051】次に、上述した本発明の小型発電装置の使
用例の一つとなる水栓装置への使用例について説明す
る。
Next, an example of use of the above-described small power generation device of the present invention in a faucet device, which is one of examples of use, will be described.

【0052】図7および図8は、本発明の小型発電装置
を用いた水栓装置の断面図である。図7および図8にお
いて、水栓装置1000は、その先端に吐出口と人体セ
ンサー1001が設けられている。水栓装置1000内
には、流体通路1004の開閉を行う電磁弁1003
と、上述した第1もしくは第2の実施の形態として説明
した(図1もしくは図5参照)小型発電装置(ここで
は、符号1005とする)と、電磁弁1003の開閉を
制御し、また、上記小型発電装置1005で発生させた
誘起電圧を直流に変換する直流変換回路(図示省略)や
この直流を整流する整流回路(図示省略)および整流さ
れた電流を蓄電する蓄電部(図示省略)等を有するコン
トローラー1002とが備えられている。
FIGS. 7 and 8 are sectional views of a faucet apparatus using the small power generator of the present invention. 7 and 8, a faucet device 1000 is provided with a discharge port and a human body sensor 1001 at its tip. A solenoid valve 1003 for opening and closing the fluid passage 1004 is provided in the faucet device 1000.
And the small power generator (here, reference numeral 1005) described as the above-described first or second embodiment (refer to FIG. 1 or FIG. 5), and controls the opening and closing of the solenoid valve 1003. A DC conversion circuit (not shown) for converting the induced voltage generated by the small power generator 1005 to DC, a rectifier circuit (not shown) for rectifying the DC, and a power storage unit (not shown) for storing the rectified current are provided. And a controller 1002.

【0053】次に水栓装置1000の動作を説明する。Next, the operation of the faucet apparatus 1000 will be described.

【0054】人体の手を人体検出センサー1001によ
り検出すると、人体検出センサー1001から信号がコ
ントローラー1002に出力される。コントローラー1
002は、電磁弁1003に開信号を出力し、これによ
って電磁弁1003が開いて吐水する。水は、水栓装置
1000内の流体通路1004内を流れ、小型発電装置
1005に到達する。小型発電装置1005内では、上
述した第1および第2の実施の形態で説明したように、
流入路に入り込んできた水をノズル等により水圧を高く
して水車の羽根部分に当てて、水の力によって回転体に
回転力を与え、これによって誘起電圧が発生する。
When a human hand is detected by the human body detection sensor 1001, a signal is output from the human body detection sensor 1001 to the controller 1002. Controller 1
002 outputs an open signal to the solenoid valve 1003, which opens the solenoid valve 1003 to discharge water. The water flows through the fluid passage 1004 in the faucet device 1000 and reaches the small power generator 1005. In the small power generator 1005, as described in the first and second embodiments described above,
The water that has entered the inflow passage is increased in water pressure by a nozzle or the like, and is applied to the blades of the water turbine to apply a rotating force to the rotating body by the force of the water, thereby generating an induced voltage.

【0055】この誘起電圧は、直流変換回路(図示省
略)により直流に変換され、さらに整流回路(図示省
略)を通して整流されて蓄電部(図示省略)に蓄電され
る。そして、蓄電部(図示省略)に蓄電された電流は、
コントローラー1002に通電される。
This induced voltage is converted to DC by a DC converter (not shown), rectified through a rectifier (not shown), and stored in a power storage unit (not shown). The current stored in the power storage unit (not shown) is
The controller 1002 is energized.

【0056】一方、人体の手を検出しなくなると、人体
検出センサー1001がそれを検知し、その信号をコン
トローラー1002に出力する。これによって、電磁弁
1003が閉じられる。
On the other hand, when the hand of the human body is no longer detected, the human body detection sensor 1001 detects this and outputs a signal to the controller 1002. As a result, the solenoid valve 1003 is closed.

【0057】なお、水栓装置1000の動作について
は、上記したものに限定されることなく、例えば、所定
時間だけ水を流した後、自動的に水を止めるように構成
しても良い。
The operation of the faucet device 1000 is not limited to the above-described one. For example, after the water is allowed to flow for a predetermined time, the water may be automatically stopped.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明の小型発電装置は、流体の通過に
よって回転する水車に連結された回転体を、複数層から
なるステータ部を備えたステッピングモータのステータ
部に対向配置されたロータ部としている。そのため、各
層がステータ部とロータ間のディテントトルクを打ち消
すように作用し、ディテントトルクを低減することが可
能となる。その結果、水車を低流量及び低水圧で回転さ
せることが可能となる。
According to the present invention, a small-sized power generator is provided with a rotating body connected to a water wheel which is rotated by passage of a fluid, as a rotor portion opposed to a stator portion of a stepping motor having a plurality of stator portions. I have. Therefore, each layer acts so as to cancel the detent torque between the stator portion and the rotor, and the detent torque can be reduced. As a result, the water turbine can be rotated at a low flow rate and a low water pressure.

【0059】また、他の発明の小型発電装置は、流体の
通過によって回転する水車に連結された回転体を、複数
のコイル部を有するステータ部を備えたブラシレスモー
タのステータ部に対向配置されたロータ部としている。
そのため、ディテントトルクを低減することが可能とな
る。その結果、水車を低流量及び低水圧で回転させるこ
とが可能となる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a small-sized power generator in which a rotating body connected to a water wheel rotated by passage of a fluid is arranged to face a stator of a brushless motor having a stator having a plurality of coils. It is a rotor part.
Therefore, the detent torque can be reduced. As a result, the water turbine can be rotated at a low flow rate and a low water pressure.

【0060】また、本発明の水栓装置は、バルブの開放
程度を制御することにより、節水モードと通常モードの
少なくとも2モードを備え、かつ上述の小型発電装置を
流体通路へ配設している。このように、本発明の水栓装
置は、ディテントトルクが低減された小型発電装置を流
体通路へ配設することにより低流量及び低水圧で発電が
可能なものとなる。そのため、水車へ供給される流体の
水圧を低めに設定すれば、通常モード時において高水圧
により部材が損傷する危険性を低減することができ、か
つ節水モードにおいても十分に発電ができるようにする
ことが可能となる。
Further, the faucet device of the present invention has at least two modes of a water saving mode and a normal mode by controlling the degree of opening of the valve, and the above-mentioned small power generator is disposed in the fluid passage. . As described above, the faucet device of the present invention can generate power at a low flow rate and a low water pressure by arranging the small power generation device with reduced detent torque in the fluid passage. Therefore, if the water pressure of the fluid supplied to the water turbine is set lower, the risk of damage to members due to high water pressure in the normal mode can be reduced, and sufficient power generation can be performed even in the water saving mode. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の2層式のステッピ
ングモータ方式の小型発電装置の縦断面図を示してい
る。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a two-layer stepping motor type small power generator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の小型発電装置を図1の矢示II方向から
見た側面図である。
FIG. 2 is a side view of the small power generator of FIG. 1 as viewed from a direction indicated by an arrow II in FIG.

【図3】図2を矢示III方向から見た底面図である。FIG. 3 is a bottom view of FIG. 2 as viewed in a direction indicated by an arrow III.

【図4】流体通路を絞って水圧を高めた状態で水車に吹
き付けるための部材(ノズルリング)と水車との関係を
示した模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between a member (nozzle ring) for spraying a water turbine with a fluid passage narrowed to increase water pressure and a water turbine.

【図5】本発明の第2の実施の形態のブラシレスモータ
方式の小型発電装置の縦断面図を示している。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a brushless motor type small power generator according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5の小型発電装置を図5の矢示VI方向から
見た側面図である。
6 is a side view of the small power generator of FIG. 5 as viewed from a direction indicated by an arrow VI in FIG. 5;

【図7】本発明の小型発電装置を用いた水栓装置の一例
を示した正面断面図である。
FIG. 7 is a front sectional view showing an example of a faucet device using the small power generation device of the present invention.

【図8】図7に示した水栓装置を側方から示した側方断
面図である。
8 is a side sectional view showing the faucet device shown in FIG. 7 from the side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ノズルリング(射出部材) 3 水車 4 回転体(ロータ部) 6 ステータ部 6a,6b 層 23 ノズル(射出孔) 31 羽根部分 106 ステータ部 106a,106b,106c コイル部 2 Nozzle ring (injection member) 3 Turbine 4 Rotating body (rotor part) 6 Stator part 6a, 6b layer 23 Nozzle (injection hole) 31 Blade part 106 Stator part 106a, 106b, 106c Coil part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H072 AA03 AA27 BB08 CC12 CC42 CC71 5H590 AA03 CA11 CC02 CC18 CD01 CE05 DD06 FA05 HA14 5H621 GA01 GA15 GB03 HH01 JK02 JK08 JK10 JK13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3H072 AA03 AA27 BB08 CC12 CC42 CC71 5H590 AA03 CA11 CC02 CC18 CD01 CE05 DD06 FA05 HA14 5H621 GA01 GA15 GB03 HH01 JK02 JK08 JK10 JK13

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体通路に配設され所定流量の流体通過
に伴って回転する水車を備えると共に、この水車に連結
され水車と共に回転する回転体を、複数層からなるステ
ータ部を備えたステッピングモータの上記ステータ部に
対向配置されたロータ部とし、このロータ部を上記流体
の通過に伴って上記ステータ部に対して相対回転させる
ことにより電力を発生させることを特徴とする小型発電
装置。
1. A stepping motor having a water turbine disposed in a fluid passage and rotating with the passage of a predetermined amount of fluid, and a rotating body connected to the water turbine and rotating with the water turbine, comprising a plurality of layers of stator portions. A small-sized power generator, wherein a power is generated by rotating the rotor relative to the stator with passage of the fluid.
【請求項2】 前記ステータ部と前記ロータ部との間に
発生するディテントトルクを、前記複数層の各層が互い
に打ち消すように設定されたことを特徴とする請求項1
記載の小型発電装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the detent torque generated between the stator section and the rotor section is set such that each of the plurality of layers cancels each other.
A small power generator as described.
【請求項3】 流体通路に配設され所定流量の流体通過
に伴って回転する水車を備えると共に、この水車に連結
され水車と共に回転する回転体を、複数のコイル部を有
するステータ部を備えたブラシレスモータの上記ステー
タ部に対向配置されたロータ部とし、このロータ部を上
記流体の通過に伴って上記ステータ部に対して相対回転
させることにより電力を発生させることを特徴とする小
型発電装置。
3. A water turbine provided in a fluid passage and rotating with the passage of a predetermined flow rate of fluid, and a rotating body connected to the water turbine and rotating with the water turbine comprises a stator having a plurality of coil portions. A small power generator comprising: a brushless motor having a rotor portion opposed to the stator portion, and generating electric power by rotating the rotor portion relative to the stator portion as the fluid passes.
【請求項4】 前記ロータ部に着磁された極数と前記ス
テータ部のコイル部数との関係を、2−3、4−3もし
くは4−6に設定したことを特徴とする請求項3記載の
小型発電装置。
4. The relation between the number of poles magnetized in the rotor section and the number of coil sections in the stator section is set to 2-3, 4-3 or 4-6. Small power generator.
【請求項5】 前記流体通路の一部となると共に通過す
る流量を絞って前記水車の羽根部分に射出するための射
出孔を備えた射出部材を備えたことを特徴とする請求項
1から4のいずれか1項記載の小型発電装置。
5. An injection member provided with an injection hole for forming a part of said fluid passage and for narrowing a flow rate to pass through and injecting to a blade portion of said water turbine. A small power generator according to any one of the preceding claims.
【請求項6】 バルブの開放程度を制御することによ
り、流体通路へ流出させる流量を通常より少なくした節
水モードと、流量を通常とする通常モードの少なくとも
2モードを備えると共に、上記請求項1から5のいずれ
か1項記載の小型発電装置を上記流体通路へ配設したこ
とを特徴とする水栓装置。
6. A water saving mode in which the flow rate of the fluid flowing into the fluid passage is made lower than normal by controlling the degree of opening of the valve, and at least two modes in a normal mode in which the flow rate is normal, and at least two modes are provided. A faucet device, wherein the small power generator according to any one of claims 5 is disposed in the fluid passage.
【請求項7】 前記節水モード時における流量を、2.
0リットル/分〜3.0リットル/分としたことを特徴
とする請求項6記載の水栓装置。
7. The flow rate in the water saving mode is set at 2.
7. The faucet apparatus according to claim 6, wherein the water supply rate is 0 liter / min to 3.0 liter / min.
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