JP2004336982A - Generator and automatic faucet device equipped with generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水道水などの流体の流通により水車を回転して発電を行なう発電装置およびその発電装置付自動水栓装置に関するものであり、特に、軸流式の水車を用いた発電手段の構造に関するものである。 The present invention relates to a power generating device that rotates a water turbine by flowing a fluid such as tap water to generate power and an automatic faucet device with the power generating device, and in particular, the structure of a power generating means using an axial-flow water turbine. It is about.
従来、この種の発電装置では、フランシス型の水車を用いた発電手段を備えた装置が知られている。このフランシス型水車は、円盤状の背板に回転軸を貫通させて、その背板の下面に5枚の羽根部が放射状に突設され、この羽根部よりも上方に離れた部位に永久磁石を固設させたものであって、水路を流れる水流が水車の外周方向から回転軸に直行するように水路中に配設されている。 Conventionally, as this type of power generation device, a device provided with power generation means using a Francis type water turbine is known. This Francis-type water turbine has a disk-shaped back plate with a rotating shaft penetrating therethrough, five blades protruding radially from the lower surface of the back plate, and a permanent magnet at a position above and away from the blades. Is fixed in the water channel, and is disposed in the water channel so that the water flow flowing through the water channel is orthogonal to the rotation axis from the outer circumferential direction of the water turbine.
そして、水路に水流が起こると、この水流が羽根部にあたり水車が回転する。水車の回転に伴い永久磁石も回転することにより永久磁石から磁束の流れが変化し、この変化を妨げる方向にステータコイルに電流が流れ発電が行われるものである(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、水車の外周方向から水流を羽根部にあてるように構成させることで、発電手段の径方向の体格が大きくなるとともに、回転軸の軸方向の一方に羽根部を、もう一方に永久磁石を配設させることで水車の軸方向の長さが長くなる。従って、上記特許文献1のような発電装置は径方向、軸方向ともに体格が大きくなってしまう。また、水路の流れの中で、特に、この種の水車において、羽根部の個所で水平方向から一旦下方に水流の向きを変え、さらに垂直方向から水平方向に向きを変えることで、さらに体格が大きくなってしまう問題がある。
However, by configuring the water flow to impinge on the blades from the outer circumferential direction of the turbine, the physical size of the power generation means in the radial direction is increased, and the blades are provided in one of the axial directions of the rotating shaft, and the permanent magnet is provided in the other. By disposing the turbine, the axial length of the turbine becomes longer. Therefore, the power generator as disclosed in
また、近年、高齢者対応や、炊事作業の利便性の向上、節水および節電などのニーズから、発電装置付自動水栓装置が一般住宅のキッチン、洗面所などの水栓に要望されるようになっている。特に、キッチンや洗面所などにおいては、上記特許文献1のように体格が大きいと設置場所が限定されるとともに、水栓に至るまでの接続配管が複雑、かつ設置工事も大掛かりとなって自動水栓装置の普及が阻害される原因となっている。
In recent years, automatic faucets with a power generator have been demanded for faucets in kitchens, washrooms, etc. of ordinary houses due to needs for elderly people, convenience of cooking work, water saving and power saving. Has become. In particular, in a kitchen or a lavatory, the installation location is limited if the body size is large as in
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、径方向、軸方向が小さくなる軸流式の水車からなる発電手段を配設させることで、小型化を可能とした発電装置およびその発電装置付自動水栓装置を提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a power generation device that can be downsized by arranging a power generation unit including an axial-flow type water turbine whose radial direction and axial direction are reduced. An object of the present invention is to provide an automatic faucet device with the power generation device.
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項18に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、供給源から吐出口にかけて流体が流通する流路(6)に設けられ、この流路(6)の流通により水車(31)を回転させて発電する発電手段(30)を備える発電装置において、
発電手段(30)は、水車(31)と、水車(31)に固設された永久磁石(34)と、この永久磁石(34)の回転により起電力を発生するステータコイル(40)とから構成され、水車(31)は、永久磁石(34)と同軸状態にて形成された軸流式の羽根部(32a)を有するとともに、この羽根部(32a)が永久磁石(34)の内側を流れる流体の流通により回転されるように構成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means described in
The power generating means (30) includes a water turbine (31), a permanent magnet (34) fixed to the water turbine (31), and a stator coil (40) that generates an electromotive force by rotation of the permanent magnet (34). The water turbine (31) has an axial flow type blade (32a) formed coaxially with the permanent magnet (34), and the blade (32a) is provided inside the permanent magnet (34). It is characterized in that it is configured to be rotated by the flow of flowing fluid.
請求項1に記載の発明によれば、従来のフランシス型の水車においては、水車の外周方向から流体を羽根部にあてるように構成させることで、発電手段(30)の径方向の体格が大きくなる。しかも、水車の回転軸の下方に羽根部を、上方に永久磁石(34)を離隔して固設させることで水車の軸方向の長さが長くなることで、発電手段(30)の軸方向の体格も大きくなってしまう。 According to the first aspect of the present invention, in the conventional Francis-type water turbine, the fluid is applied to the blades from the outer peripheral direction of the water turbine, so that the physical size of the power generation means (30) in the radial direction is large. Become. Moreover, the blades are fixed below the rotating shaft of the turbine and the permanent magnets (34) are fixed above the rotating shaft, so that the length of the turbine in the axial direction is increased. Physique also becomes large.
そこで、本発明では、水車(31)の羽根部(32a)を径方向が小さくできる軸流式にし、かつ羽根部(32a)が永久磁石(34)の内側、つまり、軸方向に流れる流体の流通により回転されるように構成したことにより、永久磁石(34)を羽根部(32a)と離隔させることがないため、軸方向の長さを短くすることができる。これにより、水車(31)の径方向および軸方向を小さくすることができることで、発電手段(30)の小型化が図れる。 Therefore, in the present invention, the blade portion (32a) of the water turbine (31) is of an axial flow type capable of reducing the radial direction, and the blade portion (32a) is provided inside the permanent magnet (34), that is, for the fluid flowing in the axial direction. Since the permanent magnet (34) is not separated from the blade (32a) by being configured to be rotated by the circulation, the length in the axial direction can be shortened. Thereby, the radial direction and the axial direction of the water turbine (31) can be reduced, so that the power generation means (30) can be downsized.
請求項2に記載の発明では、永久磁石(34)は、略円筒状に形成され、かつ羽根部(32a)の外周側に配設されたことを特徴としている。請求項2に記載の発明によれば、具体的には、羽根部(32a)の外周側に永久磁石(34)を配設させたことにより、水車(31)の軸方向の長さを短くできることで軸方向の体格が小さくできる。
The invention according to
請求項3に記載の発明では、水車(31)は、羽根部(32a)と永久磁石(34)とが一体成形で形成されたことを特徴としている。請求項3に記載の発明によれば、水車(31)の径方向がより小さくすることができることで発電手段(30)の小型化が図れる。 According to a third aspect of the present invention, in the water wheel (31), the blade portion (32a) and the permanent magnet (34) are formed by integral molding. According to the third aspect of the present invention, the radial direction of the water turbine (31) can be made smaller, so that the size of the power generation means (30) can be reduced.
請求項4に記載の発明では、羽根部(32a)は、水車(31)の回転軸(33)の外側に放射状に形成され、かつ少なくとも複数個形成されたことを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、羽根部(32a)を回転軸(33)の外側に複数個形成したことにより、水車(31)の軸方向に流れる流体の流通によるエネルギーを均等に回転力に変換できるとともに、高効率の発電電力を得ることができる。
The invention according to
請求項5に記載の発明では、羽根部(32a)の上流には、流体の流速を高めるための噴流口(4)が少なくとも複数個設けられ、羽根部(32a)は、噴流口(4)からの噴流を受けて回転するように形成されたことを特徴としている。請求項5に記載の発明によれば、羽根部(32a)にあてる流体の流速を高めることにより、低流量の流通であっても高効率の発電電力を得ることができる。
In the invention according to
請求項6に記載の発明では、噴流口(4)は、噴流する流体の流通が水車(31)の軸方向に向けて流路(6)内を旋回するように形成されたことを特徴としている。請求項6に記載の発明によれば、例えば、噴流口(4)を傾斜させることで羽根部(32a)にあたる流体が旋回されるようになる。そして、旋回された流体を羽根部(32a)にあてることにより、低流量の流通であっても高効率の発電電力を得ることができる。
In the invention according to
請求項7に記載の発明では、ステータコイル(40)は、永久磁石(34)の軸方向側に離隔した状態で配設されたことを特徴としている。請求項7に記載の発明によれば、ステータコイル(40)を永久磁石(34)の軸方向側、つまり、流路(6)と平行に設けることにより、永久磁石(34)の径方向の外側に配設するよりも径方向の体格をより小さくすることができる。 According to a seventh aspect of the present invention, the stator coil (40) is disposed so as to be separated from the permanent magnet (34) in the axial direction. According to the seventh aspect of the present invention, by providing the stator coil (40) in the axial direction of the permanent magnet (34), that is, in parallel with the flow path (6), the stator coil (40) is provided in the radial direction of the permanent magnet (34). The physique in the radial direction can be made smaller than that provided outside.
請求項8に記載の発明では、給水源から吐水口にかけての水路(6)を形成するボディー(1、2、2a)と、水路(6)を開閉する電磁弁(27)と、水路(6)の流水により水車(31)を回転させて発電する発電手段(30)と、この発電手段(30)からの発電された電力を蓄えるとともに、電源を構成する蓄電手段(52)と、蓄電手段(52)から給電され人体や物を検知する検知手段(46)、および手動操作により給水、止水の指令をする操作手段(47)の少なくとも一方と、検知手段(46)からの検知信号および操作手段(47)からの操作信号に基づいて、電磁弁(27)を開閉制御して吐水口における給水、止水を制御する制御手段(50)とを備える発電装置付自動水栓装置において、
少なくともボディー(1、2、2a)、電磁弁(27)、発電手段(30)、蓄電手段(52)、および制御手段(50)が蛇口先端部(44、45)内に配設されたことを特徴としている。
In the invention described in
At least the body (1, 2, 2a), the solenoid valve (27), the power generation means (30), the power storage means (52), and the control means (50) are disposed in the faucet tip (44, 45). It is characterized by.
請求項8に記載の発明によれば、自動水栓装置の各種構成部品を蛇口先端部(44、45)内に配設したことにより、従来が、ボディー(1、2、2a)、電磁弁(27)および発電手段(30)と、蓄電手段(52)および制御手段(50)とを別体もしくは一体に設けてシンク下に設置していた自動水栓装置よりも設置工事が簡素化できるとともに、装置全体の体格を小型化できる。さらに、シンク下への設置空間が不要となる。
According to the invention described in
請求項9に記載の発明では、蛇口先端部(44、45)内には、検知手段(46)を配設したことを特徴としている。請求項9に記載の発明によれば、上記請求項8に挙げた構成部品の他に、検知手段(46)を蛇口先端部(44、45)内に配設したことにより、上述の請求項8よりも、特に、電気系統の設置工事がより簡素化できる。従って、自動水栓装置の普及の促進が図れる。 According to a ninth aspect of the present invention, a detecting means (46) is provided in the faucet tip (44, 45). According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the components described in the eighth aspect, the detecting means (46) is provided in the faucet tip (44, 45). In particular, the installation work of the electric system can be more simplified than in FIG. Therefore, the spread of the automatic faucet device can be promoted.
請求項10に記載の発明では、蓄電手段(52)をバックアップするための電池手段(53)が設けられ、蛇口先端部(44、45)内には、電池手段(53)を配設したことを特徴としている。請求項10に記載の発明によれば、この種の電池手段(53)は、従来が単三型、単四型の乾電池などを用いていたものを、例えば、ボタン型の乾電池を用いて、蛇口先端部(44、45)に配設したことにより、装置がより小型化にできるとともに、シンク下に配置されていた従来よりも電池交換の作業性が向上する。 According to the tenth aspect of the present invention, the battery means (53) for backing up the power storage means (52) is provided, and the battery means (53) is provided in the faucet tip (44, 45). It is characterized by. According to the tenth aspect of the present invention, the battery means (53) of this type uses, for example, a button-type dry battery instead of a conventional type using AA or AAA type dry batteries. By arranging them at the faucet tips (44, 45), the size of the device can be further reduced, and the workability of battery replacement can be improved as compared with the conventional case in which the device is arranged under the sink.
また、乾電池の他に、直接商用電源より電源を取り入れる方式や、商用電源(AC100V)からDC電源に変換するDCアダプターを用いて電源を取り入れる方式のものと比較して、電気系統の設置工事を不要とするこができる。 In addition to the dry batteries, the installation work of the electric system is compared with the method of taking in the power directly from the commercial power supply or the method of taking in the power using the DC adapter that converts the commercial power supply (AC100V) to the DC power supply. It can be unnecessary.
請求項11に記載の発明では、蛇口先端部(44、45)内には、操作手段(47)を配設したことを特徴としている。請求項11に記載の発明によれば、操作手段(47)を配設したことにより、蓄電手段(52)に蓄電電力が不足して検知手段(46)が検知していないときにも手動により強制的に給水、止水の操作ができるとともに、蓄電手段(52)に蓄電ができる。 An eleventh aspect of the present invention is characterized in that an operating means (47) is provided in the faucet tip (44, 45). According to the eleventh aspect of the present invention, the provision of the operation means (47) allows manual operation even when the power storage means (52) has insufficient storage power and the detection means (46) does not detect the power. Water supply and water stop operation can be performed forcibly, and power can be stored in the power storage means (52).
請求項12に記載の発明では、発電手段(30)は、水車(31)と、この水車(31)に固設された永久磁石(34)と、この永久磁石(34)の回転により起電力を発生するステータコイル(40)とから構成され、水車(31)は、永久磁石(34)と同軸状態にて形成された軸流式の羽根部(32a)を有するとともに、この羽根部(32a)が永久磁石(34)の内側を流れる水流により回転されるように構成したことを特徴としている。 According to the twelfth aspect of the present invention, the power generating means (30) generates an electromotive force by rotating the water wheel (31), the permanent magnet (34) fixed to the water wheel (31), and the permanent magnet (34). The water turbine (31) has an axial flow type blade (32a) formed coaxially with the permanent magnet (34), and the blade (32a). ) Is rotated by a water flow flowing inside the permanent magnet (34).
請求項12に記載の発明によれば、上述した請求項1と同様に、永久磁石(34)を羽根部(32a)と離隔させることがないため、軸方向の長さを短くすることができる。これにより、水車(31)の径方向および軸方向を小さくすることができるため発電手段(30)の小型化が図れる。従って、自動水栓装置を小型化することができる。 According to the twelfth aspect, similarly to the first aspect, the permanent magnet (34) is not separated from the blade part (32a), so that the axial length can be reduced. . Thus, the radial direction and the axial direction of the water turbine (31) can be reduced, so that the power generation means (30) can be downsized. Therefore, the size of the automatic faucet device can be reduced.
請求項13に記載の発明では、永久磁石(34)は、略円筒状に形成され、かつ羽根部(32a)の外周側に配設されたことを特徴としている。請求項13に記載の発明によれば、上述した請求項2と同様に、水車(31)の軸方向の長さを短くできることで軸方向の体格が小さくできる。従って、自動水栓装置を小型化することができる。 According to a thirteenth aspect of the present invention, the permanent magnet (34) is formed in a substantially cylindrical shape and is disposed on the outer peripheral side of the blade (32a). According to the thirteenth aspect, similarly to the second aspect, the axial length of the water turbine (31) can be reduced, thereby reducing the physical size in the axial direction. Therefore, the size of the automatic faucet device can be reduced.
請求項14に記載の発明では、水車(31)は、羽根部(32a)と永久磁石(34)とが一体成形で形成されたことを特徴としている。請求項14に記載の発明によれば、上述した請求項3と同様に、水車(31)の径方向がより小さくすることができることで、発電手段(30)の小型化が図れる。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the water wheel (31), the blade portion (32a) and the permanent magnet (34) are formed by integral molding. According to the fourteenth aspect, similarly to the third aspect, the radial direction of the water turbine (31) can be made smaller, so that the power generation means (30) can be downsized.
請求項15に記載の発明では、羽根部(32a)は、水車(31)の回転軸(33)の外側に放射状に形成され、かつ少なくとも複数個形成されたことを特徴としている。請求項15に記載の発明によれば、上述した請求項4と同様に、水車(31)の軸方向に流れる水流のエネルギーを均等に回転力に変換できるとともに、高効率の発電電力を得ることができる。従って、自動水栓装置を小型化することができる。
The invention according to
請求項16に記載の発明では、羽根部(32a)の上流には、水流の流速を高めるための噴流口(4)が少なくとも複数個設けられ、羽根部(32a)は、噴流口(4)からの噴流を受けて回転するように形成されたことを特徴としている。請求項16に記載の発明によれば、上述した請求項5と同様に、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。従って、自動水栓装置を小型化することができる。
In the invention according to
請求項17に記載の発明では、噴流口(4)は、噴流する水流が水車(31)の軸方向に向けて水路(6)内を旋回するように形成されたことを特徴としている。請求項17に記載の発明によれば、上述した請求項6と同様に、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。従って、自動水栓装置を小型化することができる。
In the invention according to
請求項18に記載の発明では、ステータコイル(40)は、永久磁石(34)の軸方向側に離隔した状態で配設されたことを特徴としている。請求項18に記載の発明によれば、上述した請求項7と同様に、ステータコイル(40)を永久磁石(34)の径方向の外側に配設するよりも径方向の体格をより小さくすることができる。従って、自動水栓装置を小型化することができる。 An eighteenth aspect of the present invention is characterized in that the stator coil (40) is disposed so as to be separated from the permanent magnet (34) in the axial direction. According to the eighteenth aspect, similarly to the seventh aspect, the physical size in the radial direction is made smaller than that in the case where the stator coil (40) is disposed radially outside the permanent magnet (34). be able to. Therefore, the size of the automatic faucet device can be reduced.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means of the embodiment described later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図1ないし図3に基づいて説明する。図1は、本発明の発電装置を適用した自動水栓の給水装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の給水装置は、台所の流し台や洗面所の洗面器などの給水に用いるものであり、水栓(図示せず)が設置される洗面台もしくは流し台などのシンク下に給水装置を配設させて、電動にて給水および止水ができるとともに給水時に発電できるようになっている。
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire configuration of a water supply device for an automatic faucet to which the power generation device of the present invention is applied. The water supply device of the present embodiment is used for supplying water to a kitchen sink or a basin of a washroom, and the water supply device is provided under a sink such as a washbasin or a sink where a faucet (not shown) is installed. It is possible to supply water and stop water electrically, and to generate electricity when supplying water.
図1に示すように、給水装置は、青銅鋳物、または樹脂材料(例えば、PPSなど)よりなるボディー1、2が図示しないボルトなどの締結部材により連結固定され、ボディー2には、流入口3、噴流口である流出口4およびこれらを連通する水路6(図中に一点鎖線で示す)と後述する水車31の回転軸33を支持する軸穴5が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the water supply device,
この水路6の途中にはダイヤフラム式の主弁7がボディー1、2の間に挟持されている。この主弁7にはダイヤフラムプレート8がダイヤフラムホルダ9にて固設されている。また、主弁7は弁座10に着座可能であるとともに、バネ11により着座方向に付勢されている。また、流入口3の上流側には、30メッシュ程度の図示しないフィルタが設けられている。これは水路6に大きなごみが流れて弁座10に噛みこんで、弁シール不良などを起こすのを防止するためである。合成樹脂製のダイヤフラムプレート8には、水路6と後述する主室12とを貫通するオリフィス孔8aが複数個貫通状態にて形成されている。
A main valve 7 of a diaphragm type is sandwiched between the
また、噴流口である流出口4は、下流側に設けられる後述する水車31にあてる水流の流速を高めるとともに、その水流が水車31の軸方向に対して旋回するように構成されている。因みに、本実施形態では、軸穴5を中心として外側の円周方向に複数(例えば、2〜4個)の小孔(例えば、φ2〜3ミリ程度)を形成するとともに、これらの小孔が斜め(例えば、45°程度)に傾けて形成されている。
The
次に、主室12は、主弁7にて区画形成され、この主室12はダイヤフラムプレート8のオリフィス孔8aにて、主弁7の上流側水路6と連通している。また、主室12はボディー2に形成された通路15を介して副室16に連通され、副室16は通路17を介して流出口4と連通している。
Next, the
そして、通路15と通路17とを開閉するための電磁弁27が配設されている。この電磁弁27は、副室16内に円柱状の可動コア18が設けられ、可動コア18の先端面が通路17の開口面に着座して通路17を閉塞し得るようになっている。また、可動コア18の後端面は僅かに隙間して固定コア19が対向配置されている。この固定コア19はコイル20内に固定され、コイル20はヨーク21、第1リング22、環状磁石23、第2リング24を介してボディー1に固定されている。
An
環状磁石23は板厚方向に着磁されている。さらに、コイル20、リング22、24、環状磁石23の内孔を貫通するように円筒状シリンダ25が設けられ、その内部に固定コア19が挿入されるとともに、可動コア18が軸線方向に移動可能に挿入されている。また、可動コア18と固定コア19との間には圧縮コイルバネ26が介在され、可動コア18を着座方向に付勢している。なお、電磁弁27は図示しない電気制御装置から開閉信号を受けて制御される。
The
次に、本発明の要部である発電装置である発電手段30について説明する。本実施形態の発電手段30は、水路6を流れる水流を当てて回転する水車31、水車に固設された永久磁石34、および永久磁石34の回転により起電力を発生するステータコイル40から構成され、ボディー2の流出口4に図示しない締結部材により連結固定されている。
Next, the power generation means 30 which is a power generation device as a main part of the present invention will be described. The power generation means 30 according to the present embodiment includes a
水車31は、図2(a)および図2(b)に示すように、軸流式の水車31であり、ポリアセタール製の水車本体32にステンレス鋼製の回転軸33が貫通した状態で固定されている。そして、水車本体32には、流出口4からの水流をあてるための複数個(例えば、4枚)の羽根部32aが回転軸33の外側に放射状に設け、本実施形態では、上述した流出口4の傾き(例えば、45°程度)に応じた傾き角(例えば、30から45°程度)を有するものである。これにより、流出口4からの水流が水車31の軸方向に対して旋回する水量のエネルギーをあて易いように形成したものである。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
また、水車31の一端には、羽根部32aの外側に円周が帯状の外筒部32bおよび突起部32cが形成されている。そして、この外筒部32bおよび突起部32cの端面に当接するように略円筒形状からなる永久磁石34が固設されている。従って、流出口4からの水流が外筒部32bおよび永久磁石34の内側を流れるように構成させている。なお、この永久磁石34は、水車31の円周方向にN、S極が交互に着磁されている。
Further, at one end of the
また、図1に示すように、水車31の回転軸33の下端部は支持部材35に固設されたテフロン(登録商標)系樹脂よりなるラジアル軸受36にて支持されるとともに、上端部はボディー2に形成された軸孔5に枢軸されている。そして、水車31、永久磁石34および支持部材35を覆うようにステンレス鋼の薄板よりなるケース37が設けられている。
As shown in FIG. 1, the lower end of the
さらに、永久磁石34の外周側におけるケース37に接するように軟磁性材料よりなるヨーク38がボディー2に図示しない締結部材にて固定され、ヨーク38の内部にはステータコイル40を巻装したコイルボビン41が装着されている。このステータコイル40は図示しない端子を介して外部の図示しない蓄電手段に接続されている。
Further, a
なお、ボディー2とケース37とはOリング39にて密閉されている。また、35aは、支持部材35に形成された流出口であり、下流側の水栓(図示せず)に接続される。このように、水車31および永久磁石34は、水路6中を流れる水が直接あたる位置に配置されている。従って、給水時に、流出口4から流れる水流を永久磁石34の内周側に流すことで、羽根部32aに水流を当てて水車31、および永久磁石34を回転させる。
The
また、流出口35aの下流に設けられる水栓(図示せず)には、人体(例えば、人の手)や物を検知する検知手段である発光素子および受光素子からなる赤外線センサ(図示せず)と、この赤外線センサ(図示せず)からの検知信号に基づいて上述の電磁弁27の開閉を制御する制御手段である電気制御装置(図示せず)とを設けて、水栓の吐水口近傍における人の手などの有無を赤外線センサ(図示せず)によって検知するとともに、電気制御装置により電磁弁27の開閉を制御して、吐水口における給水、止水を制御するように構成されている。
A faucet (not shown) provided downstream of the
次に、以上の発電手段30を流出口4に構成した給水装置の作動を説明する。図1に示すように、まず、赤外線センサ(図示せず)により人の手の有りが検知されることで電気制御装置(図示せず)により電磁弁27が制御される。つまり、電磁弁27において、可動コア18の閉弁状態においてコイル20に通電しないときには、環状磁石23からの磁束が第2リング24、可動コア18、固定コア19、ヨーク21、第1リング22、環状磁石23の順に流れる。
Next, the operation of the water supply device in which the above-described power generation means 30 is provided at the
これにより、可動コア18と固定コア19との間には吸引力が働く。しかし、固定コア19と可動コア18との離反距離が大きいので、これらコア同志の吸引力は弱く、バネ26の付勢力が磁気吸引力を上回り、可動コア18は閉弁状態を継続する。
Thus, a suction force acts between the
そして、可動コア18の閉弁状態においてコイル20に上記磁束と同方向の磁束が発生する方向(これを正方向と定義する)に電流を流すと環状磁石23による磁気吸引力が増大し、可動コア18はバネ26の付勢力に打ち勝って固定コア19に接近する。そして、一度、可動コア18が固定コア19に接近し始めるとこれらコア18、19間のギャップが小さくなり、磁束吸引力がさらに大きくなり、可動コア18は強固に吸引保持され、可動コア18が開弁状態となる。
When a current is applied to the
この可動コア18が開弁状態になったときにコイル20への通電を停止してもコア18、19間のギャップが小さいので環状磁石23の磁束による磁気吸引力だけでバネ26の付勢力を上回り、可動コア18は開弁状態を継続する。この可動コア18の開弁状態から前記永久磁石34の磁束と逆方向に磁束を発生するように(これを逆方向と定義する)コイル20に通電すると、固定コア19に環状磁石23からの磁束と反対向きの磁束が生じ、バネ26の付勢力が磁気吸引力を上回り、可動コア18は固定コア19から離反し閉弁状態になる。
Even when the energization of the
図1に示すように、可動コア18が閉弁し主弁7が弁座10に着座した状態においては、主弁7よりも上流側の水路6と主室12がオリフィス孔8aを介して連通して、上流側水路6と主室12内との水圧が等しくなりバネ11の付勢力と受圧面積との差分の水圧による力が働き、主弁7が弁座10に着座した状態が保持される。
As shown in FIG. 1, in a state where the
この状態において、コイル20に正方向の電流を通電すると可動コア18が移動して通路17の開口部が開き、通路15、副室16、通路17、流出口4が連通して主室12内が水車31の上流側と連通する。これにより、主室12の水が通路15、副室16、通路17、流出口4を通って水車31に流出し主室12の圧力が上流側水路6の圧力より低くなり、主弁7の上流側水路6の水圧により主弁7が弁座10から離れ、通水状態となる。この通水状態において、コイル20に逆方向の電流を流すと可動コア18が閉弁し、オリフィス孔8aを通って水が徐々に主室12内に流れ込み、主弁7が次第に弁座10に接近しついには止水状態になる。
In this state, when a positive current is applied to the
次に、発電手段30の作動を説明すると、図1に示すように、主弁7が閉じている状態においては、止水状態であり、水車31および永久磁石34は静止状態となっている。そして、この状態から主弁7が開くと、水車31の羽根部32aに流出口4からの水流があたり水車31が回転する。このようにして、5〜15L/分の給水が行われるとともに、水車31の回転にともない永久磁石34が回転し、永久磁石34からヨーク38に伝わる磁束の流れが変化し、この変化を妨げる方向にステータコイル40に電流が流れ発電が行われるものである。
Next, the operation of the power generation means 30 will be described. As shown in FIG. 1, when the main valve 7 is closed, the water is stopped, and the
ここで、水流の流速を高めるための噴流口である流出口4の個数を、本実施形態では、2〜4個が良いと説明したが、これを図3に基づいて説明する。図3は、流出口4を2〜4個に可変させたときの水車31の回転数と流量との関係を示す特性図であり、同一の穴径(例えば、φ2ミリ程度)および同一の羽根部32a(例えば、羽根数を4個とする。)における流量に応じた水車31の回転数を測定した結果である。図3に示すAは流出口4の個数が2個、Bは3個、Cが4個であって、Dは従来品であるフランシス型の水車における回転数と流量との関係を示している。
Here, in the present embodiment, it has been described that the number of the
これによると、Bに示す3個のときがDに示す従来品と略同等の特性を示すとともに、図示していない圧力損失においてもDに示す従来品と略同等の特性が得られた。これにより、好ましくは流出口4の個数が4個で、より好ましくは2もしくは3個とすることで、低流量であっても発電能力の高い発電装置ができる。
According to this, the three cases shown in B show substantially the same characteristics as the conventional product shown in D, and the pressure loss (not shown) also obtained the characteristics almost equivalent to the conventional product shown in D. Thereby, the number of the
以上の第1実施形態の発電手段30によれば、従来のフランシス型の水車においては、水車31の外周方向から水流を羽根部32aにあてるように構成させることで、発電手段30の径方向の体格が大きくなる。しかも、水車31の回転軸33の下方に羽根部32aを、上方に永久磁石34を離隔して固設させることで水車31の軸方向の長さが長くなることで、発電手段30の軸方向の体格も大きくなってしまう。
According to the power generating means 30 of the first embodiment described above, in the conventional Francis-type water turbine, the water flow is applied to the
そこで、本発明では、水車31の羽根部32aを径方向が小さくできる軸流式にし、かつ羽根部32aが永久磁石34の内側、つまり、軸方向に流れる水流により回転されるように構成したことにより、永久磁石34を羽根部32aと離隔させることがないため、軸方向の長さを短くすることができる。これにより、水車31の径方向および軸方向を小さくすることができるため、発電手段30の小型化が図れる。また、羽根部32aを回転軸33の外側に複数個形成したことにより、軸方向に流れる水流のエネルギーを均等に回転力に変換できるとともに、高効率の発電電力を得ることができる。
Therefore, in the present invention, the
また、羽根部32aにあてる水流の流速を高める複数の流出口4を設けることにより、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。さらに、流出口4を傾斜させることで羽根部32aにあたる水流が旋回するようにできる。そして、旋回された水流を羽根部32aにあてることにより、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。
Further, by providing a plurality of
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、永久磁石34と羽根部32aを形成した水車31とが永久磁石34の内側に羽根部32aが収納されるように固設させたが、これに限らず、図4(a)および図4(b)に示すように、永久磁石34の上流側に羽根部32aを形成しても良い。つまり、本実施形態では、永久磁石34の内側は、水車31の羽根部32aの下流端であって、この部位には羽根部32aに当たった水流が流れる水路を形成されたものである。
(2nd Embodiment)
In the above-described first embodiment, the
これによると、第1実施形態よりも永久磁石34内側の通水損失の低減ができるので、径方向の体格を小型化できるが、軸方向の長さが第1実施形態よりも長くなるため体格がやや大きくなる。しかし、従来のフランシス型の水車よりも小型化が図れる。
According to this, since the water flow loss inside the
なお、本実施形態では、発電手段30を水路6中に配置した給水装置であって、自動水栓の給水装置とは限らず、本発明は、水車31に水流を当てて永久磁石34を回転させて起電力を発生する発電装置に適用されるものである。また、図4(a)および図4(a)中の2および2aは水路6を形成するボディーである。また、図中に示す符号は、第1実施形態と同じ構成のものは、第1実施形態と同じ符号を付して説明は省略している。
In the present embodiment, the water supply device in which the power generation means 30 is disposed in the
(第3実施形態)
以上の実施形態では、永久磁石34の径方向の外側にヨーク38を介してステータコイル40を配設したが、これに限らず、永久磁石34の軸方向にステータコイル40およびヨーク38を配設しても良い。具体的には、図5(a)および図5(b)に示すように、水車本体31の羽根部32aの外周側に略円筒形状からなる永久磁石34が固設している。従って、以上の実施形態と同様に、流出口4からの水流は、永久磁石34の内側を流れるように構成させている。
(Third embodiment)
In the above embodiment, the
また、図5(a)に示すように、水車31、永久磁石34を覆うようにステンレス鋼の薄板よりなるケース37が設けられ、永久磁石34の軸方向、つまり、永久磁石34の左側端面側におけるケース37に接するようにヨーク38がボディー2に図示しない締結部材にて固定され、ヨーク38の内部にステータコイル40を巻装したコイルボビン41が装着されている。
As shown in FIG. 5A, a
ここで、本実施形態の永久磁石34では、永久磁石34の着磁方向を、図6(a)に示すように、アキシャル配向(軸方向)にN、S極が交互に着磁させることで、ヨーク38およびステータコイル40を永久磁石34の軸方向に配設ができるものである。因みに、以上の実施形態の永久磁石34では、永久磁石34の着磁方向を、図6(b)に示すように、ラジアル配向(円周方向)にN、S極が交互に着磁させることで、ヨーク38およびステータコイル40が永久磁石34の径方向の外側に配設される。以上の第3実施形態の発電手段30によれば、永久磁石34の径方向の外側に配設する第1、第2実施形態よりも径方向の体格をより小さくすることができる。
Here, in the
(第4実施形態)
以上の実施形態では、軸流式の水車31を用いた発電装置である発電手段30をシンク下に設ける自動水栓の給水装置に適用させたが、これに限らず、軸流式の水車31を用いる発電手段30を有し、かつ給水装置を構成する構成部品を台所のシンクに給水する水栓内に配設させても良い。
(Fourth embodiment)
In the above embodiment, the power generation means 30 which is the power generation device using the axial flow
本実施形態では、台所用水栓の蛇口の先端部、つまり、吐水口の近傍に給水装置を構成する各構成部品を配設させたものであり、以下、図7ないし図10に基づいて説明する。図7および図8は、本発明による発電装置付自動水栓装置の概略構成を示す構成図であり、図9は、発電装置付自動水栓装置の外観を示す(a)正面図、(b)側面図であり、図10は発電装置付自動水栓装置に係わる各構成部品の電気ブロック図である。 In the present embodiment, the components of the water supply device are arranged near the tip of the faucet of the kitchen faucet, that is, in the vicinity of the spout, and will be described below with reference to FIGS. 7 to 10. . 7 and 8 are schematic diagrams showing a schematic configuration of an automatic faucet device with a power generating device according to the present invention, and FIGS. 9A and 9B are external views of the automatic faucet device with a power generating device. 10) is a side view, and FIG. 10 is an electric block diagram of each component related to the automatic faucet device with a power generating device.
本実施形態の発電装置付自動水栓装置は、図7および図8に示すように、給水源から吐水口にかけての水路6を形成するボディー1、2と、この水路6を開閉する電磁弁27と、水路6の流水により水車31を回転させて発電する発電手段30と、人体や物を検知する検知手段である赤外線センサ46と、赤外線センサ46の他に手動操作により給水、止水をする操作手段であるマニアルスイッチ47と、発電手段30からの発電された電力を蓄えるとともに、後述する電気制御装置50の電源を構成する蓄電手段である複数個のコンデンサ52および赤外線センサ46からの検知信号およびマニアルスイッチ47からの操作信号に基づいて電磁弁27を開閉制御する制御手段である電気制御装置50と、蓄電手段であるコンデンサ52をバックアップするための電池手段であるボタン電池53とを備えている。なお、42は整流板であり支持部材35の流出口35aから吐水された水流を動圧から静圧に整流させて吐水口42aから外部に吐水するようになっている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the automatic faucet device with a power generating device according to the present embodiment includes
そして、これらの構成部品は、図7ないし図9に示すように、蛇口の吐水口近傍、つまり、蛇口先端部である上カバー44、および下カバー45内に配設されている。43は蛇口パイプであって、下流端が上カバー44、下カバーおよびボディー1、2に固定され、上流端が給水源に接続されて、給水が水路6に導かれるように構成している。
These components are disposed near the water outlet of the faucet, that is, in the
なお、これらの構成部品のうち、水路6、ボディー1、2、電磁弁27、発電手段30については、第1ないし第3実施形態で説明したので同一の符号を付して説明は省略する。ここでは、これら以外の構成部品である検出手段である赤外線センサ46、蓄電手段であるコンデンサ52、制御手段である電気制御装置50、操作手段であるマニアルスイッチ47、電池手段であるボタン電池53について図10に示す電気ブロック図に基づいて構成およびそれぞれの作動を説明する。
In addition, among these components, the
まず、電気制御装置50は、図10に示すように、夫々、CPU、ROM、RAMを中心とした周知のマイクロコンピュータからなるCPU51a、電磁弁27を駆動する駆動回路51b、および発電手段30からの電力を整流、蓄電する整流蓄電回路51cを有する電子制御部品類から構成された二つに分割した回路基板51d(図8参照)であってボディー1、2に固設している。
First, as shown in FIG. 10, the
そして、電磁弁27が駆動回路51bに接続され、コンデンサ52が複数個(例えば、3個)設けて、CPU51aと整流蓄電回路51cに接続するように二つの回路基板51d(図8参照)にそれぞれ配設されている。これにより、電磁弁27が作動して水路6に水流が流れると、発電手段30からの発電された電力をコンデンサ52に蓄えることができる。
Then, the
次に、赤外線センサ46は、吐水口42a下方に差し入れする人体(本実施形態では、人の手)の有無を検知するためのセンサで有り、吐水口42aの近傍に下方に向けて設けられている。この赤外線センサ46は赤外線を吐水口42a下方へ向けて発光する発光素子と、それ自身に入射される赤外線の量に応じて受光電圧を発する受光素子を備えており、この受光電圧が電気制御装置50のCPU51aに入力されるものである。
Next, the
これにより、吐水口42a下方における人の手などの有無を検知することにより、受光素子が受光する赤外線量が変化し受光電圧が変化する。この受光電圧の変化に基づいて電気制御装置50が電磁弁27の開閉を制御して、吐水口42aにおける給水、止水を制御する。なお、この赤外線センサ46の作動は、上述したコンデンサ52からの電源の給電により検知するものであって、このコンデンサ52の蓄電容量に応じて人体検知する検知周期を可変させるとともに、低い蓄電容量のときには検知を停止するようになっている。
Thus, by detecting the presence or absence of a human hand or the like below the
従って、コンデンサ52の蓄電容量が低い時のバックアップ電源として乾電池であるボタン電池53を設けるとともに、コンデンサ52と電気的に接続するように構成して回路基板51dの近傍に配置している。さらに、コンデンサ52の蓄電容量が低く、かつボタン電池53の電池容量が低下したときには、手動操作によるマニアルスイッチ47を操作するようにしている。
Therefore, a
このマニアルスイッチ47は操作のし易い蛇口先端頭部に設けられており、このスイッチ47を手動操作することで、操作信号が電気制御装置50に入力されて赤外線センサ46による検知信号がなくても電磁弁27の開閉を制御するようにしてある。従って、マニアルスイッチ47を操作することで電磁弁27の開閉を制御して吐水口42aから給水するとともに、流水により発電手段30が発電されてコンデンサ52に電力が蓄えられることになる。
The
なお、本実施形態では、水路6を形成するボディー1、2、電磁弁27、発電手段30、赤外線センサ46、コンデンサ52、電気制御装置50、マニアルスイッチ47、ボタン電池53を全て蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設したが、これに限らず、少なくともボディー1、2、電磁弁27、発電手段30、赤外線センサ46、コンデンサ52、電気制御装置50を蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設することが望ましい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、上記構成部品を台所用水栓の蛇口先端部に配設したが、これに限らず、キッチン用シャワー水栓の先端に構成するシャワーヘッド部内に上記構成部品を配設しても良い。この場合には、赤外線センサ46を用いずに、マニアルスイッチ47を配設し、このマニアルスイッチ47による操作信号に基づいて電磁弁27の開閉制御をさせるようにしても良い。また、発電手段30において、第3実施形態のように、永久磁石34の軸方向にステータコイル40を配設しても良い。
Further, in the present embodiment, the above-mentioned components are disposed at the faucet end of the kitchen faucet, but the present invention is not limited to this, and the above-mentioned components are disposed in the shower head portion formed at the tip of the kitchen shower faucet. May be. In this case, a
以上の構成による発電装置付自動水栓装置によれば、水車31の外周方向から水流を羽根部32aにあてるように構成する発電手段30を有するとともに、自動水栓装置を構成する上記構成部品を蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設したことにより、従来が、水栓に設けられた赤外線センサ46と、ボディー1、2、電磁弁27および発電手段30と、コンデンサ52および電気制御装置50とを別体もしくは一体に設けてシンク下に設置していた給水装置よりも設置工事が簡素化できるとともに、装置全体の体格を小型化できる。従って、シンク下への設置空間が不要となる。
According to the automatic faucet device with the power generating device having the above-described configuration, the power generating means 30 configured to direct the water flow to the
また、赤外線センサ46と電磁弁27、発電手段30と、コンデンサ52および電気制御装置50とを蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設したことにより、特に、電気系統の設置工事がより簡素化できる。従って、自動水栓装置の普及の促進が図れる。また、コンデンサ52をバックアップするための電池を従来が単三型、単四型の乾電池などを用いていたものを、例えば、ボタン型の乾電池を用いて、蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設したことにより、装置がより小型化にできるとともに、シンク下に配置されていた従来よりも電池交換の作業性が向上する。
In addition, since the
さらに、乾電池の他に、直接商用電源より電源を取り入れる方式や、商用電源(AC100V)からDC電源に変換するDCアダプターを用いて電源を取り入れる方式のものと比較して、電気系統の設置工事を不要とするこができる。また、手動操作によるマニアルスイッチ47を蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設したことにより、コンデンサ52に蓄電電力が不足して赤外線センサ46が検知していないときにも手動により強制的に給水、止水の操作ができる。
Furthermore, in addition to the dry batteries, the installation work of the electric system is more complicated than the method of taking in the power from the commercial power supply directly or the method of taking in the power using the DC adapter that converts the commercial power supply (AC100V) to the DC power supply. It can be unnecessary. In addition, since the
(第5実施形態)
以上の第4実施形態では、軸流式の水車31を用いる発電手段30を有する発電装置付自動水栓装置を構成する各構成部品を台所用水栓の蛇口先端部内に配設したが、これに限らず、洗面器に給水する手洗い用水栓に軸流式の水車31を用いる発電手段30を有する発電装置付自動水栓装置を構成する各構成部品を蛇口先端部内に配設しても良い。
(Fifth embodiment)
In the above-described fourth embodiment, the respective components constituting the automatic faucet device with the power generating device having the power generating means 30 using the axial-flow
具体的には、図11に示すように、手洗い用水栓の吐水口近傍に、水路6を形成するボディー1、2、電磁弁27、発電手段30、赤外線センサ46、コンデンサ52、電気制御装置50、マニアルスイッチ47、ボタン電池53を蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設したものである。
Specifically, as shown in FIG. 11, the
以上の手洗い用の発電装置付自動水栓装置によれば、従来の自動水栓の給水装置では、赤外線センサ46以外が洗面器下に設置されていた方式よりも、設置工事が簡素化できるとともに、装置全体の体格を小型化できる。従って、シンク下への設置空間が不要となる。
According to the automatic faucet device with a power generator for hand washing as described above, installation work can be simplified with a conventional automatic faucet water supply device as compared with a system in which the
なお、本実施形態では人体を検知する検知手段として赤外線センサ46およびマニアルスイッチ47を用いたが、これらの他に非接触式タイプの操作手段であるスイッチ47aを設けても良い。このスイッチ47aはフリップフロップ式のスイッチであって、一度手を翳すと作動しもう一度翳すと停止するスイッチである。
In this embodiment, the
具体的には、図12に示すように、蛇口上部にスイッチ47aを設け、このスイッチ47aに一度手を翳すことで操作信号が電気制御装置に入力されて電磁弁27が開弁されて給水、もう一度手を翳すことにより電磁弁27が閉弁されて止水が行なわれる。これにより、操作性が良好であるとともに、赤外線センサ46を不要とすることで人体検知の制御回路が簡素にできるため回路基板51dが小型にできる。なお、発電手段30を第3実施形態のように、永久磁石34の軸方向にステータコイル40を配設することにより手洗い用水栓の外形を小型化ができる。
Specifically, as shown in FIG. 12, a
(第6実施形態)
以上の第4、第5実施形態では、軸流式の水車31を用いる発電手段30を有し、かつ給水装置を構成する構成部品を台所のシンクに給水する水栓内および手洗い用水栓内に配設したが、これに限らず、湯張り用定量止水栓に応用しても良い。
(Sixth embodiment)
In the above fourth and fifth embodiments, the power generation means 30 using the axial-flow
本実施形態の湯張り用定量止水栓100は、図13に示すような外観を示しており、浴室内の壁面に取り付けるタイプであって、特に、浴槽内にお湯張りを行なうときに、水栓本体110の上方に設けられた操作パネル120内の操作手段であるお湯張りスイッチ47bをタッチすることで、吐水管130より所望する湯温の混合水を自動で吐水して、予め設定された目標お湯張り量分のお湯張りを完了したときに自動止水する自動水栓装置である。
The fixed
また、水栓本体110の右端面に温調ハンドル140が設けられ、この温調ハンドル140を回転させることで、後述する湯水混合手段200による混合水の湯温の設定温度を可変できるようになっている。また、水栓本体110の左端面には、流路切換ハンドル150が設けられ、流路切換ハンドル150を回すことにより、混合水を吐水管130またはシャワーホース160のいずれか一方に吐水するように切り換える。
Further, a temperature control handle 140 is provided on the right end face of the faucet
なお、水栓本体110の下方には、図示しない給水配管を介して上水(水道管)に接続され、常温の水が流入される冷水流水路170と、図13では図示されてないが、図示しない給湯配管を介して給湯器などに接続され、給湯器から吐出される湯が流入される温水流水路180とが備えられている。
In addition, below the faucet
ここで、本実施形態では、特願2001−283595号明細書にて出願した自動水栓装置において、水栓本体110内部に構成する湯と水とを混合する湯水混合手段200の下流側に構成する各構成部品を上記構成部品に置き換えたものである。具体的には、図14に示すように、冷水流水路170および温水流水路180には、湯水混合手段200の上流側に、それぞれ水側流量調整弁170a、湯側流量調整弁180aおよびストレーナ付き逆止弁170b、180bが配設されている。水側流量調整弁170aおよび湯側流量調整弁180aは、冷水流水路170および温水流水路180に流入される水と湯の流量を調整するための調整弁である。
Here, in the present embodiment, in the automatic faucet apparatus filed in the specification of Japanese Patent Application No. 2001-283595, a configuration is provided on the downstream side of the hot and cold water mixing means 200 for mixing hot water and water formed inside the water faucet
また、ストレーナ付き逆止弁170b、180bは、流入される水および湯に含まれる鉄錆、砂利などの固形物をろ過するストレーナと、上流側の給湯器および上水(水道水)側に逆流することを防止する逆止弁とで構成されている。
In addition, the
次に、湯水混合手段200は、内部にサーモワックスなどの感温体が収容されたサーモスタットからなり、温調ハンドル140によって設定された設定温度に応じて水と湯との混合比を調節する弁体である。そして、所望の湯温に混合された混合水は、スリット孔220cより流出され、本実施形態では、3方向に分岐される。そのうちの一つはお湯張り制御用の水路6に導かれ、その他は浴槽の洗い場またはシャワーなどに混合水を吐水するための混合水用の水路6aに設けられた流水路切換調整弁70に導かれる。
Next, the hot and cold water mixing means 200 is made of a thermostat in which a thermosensitive material such as thermowax is housed, and a valve for adjusting the mixing ratio of water and hot water according to the set temperature set by the temperature control handle 140. Body. Then, the mixed water mixed to the desired hot water temperature flows out of the
次に、お湯張り制御用の水路6には、その流水路を開閉する流水開閉手段300と、この流水開閉手段300の下流に、混合水の流水エネルギーにより水車31を回転させて発電する発電手段30とで構成されている。なお、このお湯張り制御用の水路6は、上流端が湯水混合手段200のスリット孔220cに接続され下流端が吐水管130に接続されている。
Next, in the
この流水開閉手段30には、ソレノイドなどからなる電磁弁27とこの電磁弁27により開閉動作を行なうオリフィス孔8aと、ダイヤフラムなどからなる主弁7とで構成され、電磁弁27を通電させて、混合水の一部を導いたオリフィス孔8aを開弁することで、ダイヤフラムを作用させて主弁7を開弁させるようになっている。なお、電磁弁27は、制御手段である電気制御装置50により制御される。
The running water opening / closing means 30 includes an
次に、発電手段30は、以上の実施形態と同様の水車31と、この水車31に固設された永久磁石34と、この永久磁石34の回転により起電力を発生するステータコイル40とから構成されている。そして、ステータコイル40で発電された電力は電気制御装置50を介してコンデンサ52に蓄えるように構成されている。
Next, the power generation means 30 includes a
また、本実施形態では、吐水管130から流出する吐水量を測定するために、水車31の回転数を検出するための吐水量測定手段である回転センサ40cが設けられ、検出した回転数信号を制御装置50に出力するように接続されている。なお、ここで説明する吐水量は、混合水が吐水管130から吐水する流量L/minを示すものであって、この吐水量と水車31の回転数との関係は、回転数に基づいて吐水量が求められるように予め設定されている。
Further, in the present embodiment, in order to measure the amount of water discharged from the
従って、回転数を検出することで吐水量が測定できるようにしてある。なお、ここでは、吐水量を測定するために回転センサ40cを設けたが、これに限らず、ステータコイル40で出力される出力波形カウントすることで回転数の信号としても良い。
Therefore, the amount of water discharged can be measured by detecting the number of rotations. Although the
以上の構成による湯張り用定量止水栓100によれば、水車31の外周方向から水流を羽根部32aにあてるように構成する発電手段30を有するとともに、その他の構成部品を水栓本体110内に配設することにより、上述した第4、第5実施形態と同様に湯張り用定量止水栓100が小型にできる効果を奏する。
According to the fixed water stopcock for hot water filling 100 having the above-described configuration, the power generation means 30 configured to direct the water flow to the
また、本実施形態では、軸流式の水車31を用いる発電手段30を湯張り用定量止水栓100に適用させたが、これに限らず、冷水と給湯器からの温水を所望する湯温に混合させる湯水混合水栓に適用させても良い。具体的には、図15に示すように、周知の湯水混合水栓100aの吐出管130aに少なくとも、水路6を形成するボディー1、2、電磁弁27、発電手段30、コンデンサ52、電気制御装置50、マニアルスイッチ47、ボタン電池53を蛇口先端の上カバー44、下カバー45内に配設しても良い。これにより、周知の湯水混合水栓100aが容易に定量方式の自動水栓装置に変更することができる。
Further, in the present embodiment, the power generation means 30 using the axial-flow
(他の実施形態)
以上の実施形態の永久磁石34は、水車31のラジアル方向およびアキシャル方向にN、S極が交互に着磁させた略円筒状に一体に形成したが、これに限らず、断面形状を略円筒状とは限らず多角形状に形成しても良い。
(Other embodiments)
The
また、以上の実施形態では、永久磁石34を水車31の外周側に固設して一体に形成したが、これに限らず、水車本体32、羽根部32a、外筒部32bなどを永久磁石34と同じ塑性特性を有する磁性材料(例えば、プラチックスマグネット材)で形成し、塑性加工による一体成形で形成しても良い。これによれば、水車31の径方向がより小さくすることができることで発電手段30の小型化が図れる。
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態の発電装置付自動水栓装置は、台所の流し台や洗面器などの給水用および湯張り用の水栓に適用したが、これに限らず、公共向けの手洗い用自動水栓装置、公共向けのトイレ用自動水栓などにも適用できるのは勿論である。さらに、以上の実施形態の発電装置は、水道水や温水などの流体が流通する流路である水路6に設けて流体の流通により水車31を回転させて発電させたが、水道水、温水などの流体の他にオイル、海水、空気などの流体を流通させ、その流体の流通により水車31を回転させて発電させても良い。
In addition, the automatic faucet device with a power generating device of the above embodiment is applied to a faucet for water supply and hot water filling such as a kitchen sink or a basin. Needless to say, the present invention can also be applied to a stopper device, an automatic faucet for a toilet for public use, and the like. Further, the power generation device of the above embodiment is provided in the
なお、本実施形態に示した具体的な数値はあくまでも一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。 Note that the specific numerical values shown in the present embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to these.
1、2、2a…ボディー
4…流出口(噴流口)
6…水路(流路)
27…電磁弁
30…発電手段
31…水車
32a…羽根部
33…回転軸
34…永久磁石
40…ステータコイル
44…上カバー(蛇口先端部)
45…下カバー(蛇口先端部)
46…赤外線センサ(検知手段)
47…マニアルスイッチ(操作手段)
50…電気制御装置(制御手段)
52…コンデンサ(蓄電手段)
53…ボタン電池(電池手段)
1, 2, 2a: Body 4: Outlet (spout)
6 ... water channel
27 ...
45 Bottom cover (faucet tip)
46 ... Infrared sensor (detection means)
47… Manual switch (operation means)
50: Electric control device (control means)
52 ... Capacitor (power storage means)
53 ... button battery (battery means)
Claims (18)
前記発電手段(30)は、前記水車(31)と、前記水車(31)に固設された永久磁石(34)と、前記永久磁石(34)の回転により起電力を発生するステータコイル(40)とから構成され、前記水車(31)は、前記永久磁石(34)と同軸状態にて形成された軸流式の羽根部(32a)を有するとともに、前記羽根部(32a)が前記永久磁石(34)の内側を流れる流体の流通により回転されるように構成したことを特徴とする発電装置。 A power generator provided in a flow path (6) through which a fluid flows from a supply source to a discharge port, the power generation means (30) being configured to rotate the water wheel (31) by the flow of the flow path (6) to generate power,
The power generating means (30) includes: a turbine (31); a permanent magnet (34) fixed to the turbine (31); and a stator coil (40) that generates an electromotive force by rotation of the permanent magnet (34). ), The water wheel (31) has an axial flow type blade (32a) formed coaxially with the permanent magnet (34), and the blade (32a) is (34) A power generator, wherein the power generator is configured to be rotated by the flow of a fluid flowing inside.
前記水路(6)を開閉する電磁弁(27)と、
前記水路(6)の流水により水車(31)を回転させて発電する発電手段(30)と、
前記発電手段(30)からの発電された電力を蓄えるとともに、電源を構成する蓄電手段(52)と、
前記蓄電手段(52)から給電され人体や物を検知する検知手段(46)、および手動操作により給水、止水の指令をする操作手段(47)の少なくとも一方と、
前記検知手段(46)からの検知信号および前記操作手段(47)からの操作信号に基づいて、前記電磁弁(27)を開閉制御して吐水口における給水、止水を制御する制御手段(50)とを備える発電装置付自動水栓装置において、
少なくとも前記ボディー(1、2、2a)、前記電磁弁(27)、前記発電手段(30)、前記蓄電手段(52)、および前記制御手段(50)が蛇口先端部(44、45)内に配設されたことを特徴とする発電装置付自動水栓装置。 A body (1, 2, 2a) forming a water channel (6) from a water supply source to a water outlet;
An electromagnetic valve (27) for opening and closing the water channel (6);
A power generating means (30) for generating power by rotating a water wheel (31) by flowing water in the water channel (6);
A power storage means (52) for storing power generated from the power generation means (30) and constituting a power supply;
At least one of a detection unit (46) that is supplied with power from the power storage unit (52) and detects a human body or an object, and an operation unit (47) that instructs water supply and water stoppage by manual operation;
Control means (50) for controlling the opening and closing of the solenoid valve (27) to control the water supply and the water stop at the water discharge port based on the detection signal from the detection means (46) and the operation signal from the operation means (47). ) With an automatic faucet device with a power generator,
At least the body (1, 2, 2a), the electromagnetic valve (27), the power generation means (30), the power storage means (52), and the control means (50) are located inside the faucet tip (44, 45). An automatic faucet device with a power generator, which is provided.
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