JP2010172107A - Power generator for faucet - Google Patents

Power generator for faucet Download PDF

Info

Publication number
JP2010172107A
JP2010172107A JP2009012020A JP2009012020A JP2010172107A JP 2010172107 A JP2010172107 A JP 2010172107A JP 2009012020 A JP2009012020 A JP 2009012020A JP 2009012020 A JP2009012020 A JP 2009012020A JP 2010172107 A JP2010172107 A JP 2010172107A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blade
water
moving blade
nozzles
generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009012020A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Onodera
尚幸 小野寺
Masahiro Kuroishi
正宏 黒石
Takeshi Shimizu
剛 清水
Tomoko Sato
知子 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to PCT/JP2009/051001 priority Critical patent/WO2010084593A1/en
Priority to JP2009012020A priority patent/JP2010172107A/en
Publication of JP2010172107A publication Critical patent/JP2010172107A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03CDOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/02Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/04Water-basin installations specially adapted to wash-basins or baths
    • E03C1/0404Constructional or functional features of the spout
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/08Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with pressure-velocity transformation exclusively in rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16Stators
    • F03B3/18Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/125Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets having an annular armature coil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/145Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having an annular armature coil
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Domestic Plumbing Installations (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a generator for a faucet which includes a small dimension in the radial direction and suppresses water flow to a bypass flow passage and variations in a jet flow impinging toward each moving blade vane. <P>SOLUTION: The generator for the faucet includes: a cylindrical body 13b having a supply water inlet, a supply water outlet, and a water supply channel formed therein; a moving blade provided in the water supply channel, having the moving blade vanes 19 and rotating around a rotary shaft substantially parallel to the water supply channel; a magnet rotatable integrally with the moving blade, a coil; and three or more of nozzles 18 disposed at equal intervals in the circumferential direction of the moving blade. The respective nozzles 18 which jet water to the moving blade vanes 19 from the radial outside direction thereof are disposed so that the directions of water currents 62a jetted from the nozzles 18 are inclined to a perpendicular line perpendicular to the tangent at a contract point between an circumscribed circle of the moving blade vanes 19 and the tangent thereof, and also disposed so that the water currents 62a jetted from three or more nozzles 18 keep symmetry in the circumferential direction of the moving blade. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、給水の流れを利用して発電する水栓用発電機に関する。   The present invention relates to a faucet generator that generates electric power using a flow of water supply.

従来より、蛇口の下に差し出された手をセンサで感知し、蛇口から水を自動的に吐水する自動水栓装置が知られている。また、そのような自動水栓装置の流路に小型発電機を配設し、この発電機で得られた電力を蓄電しておき、上述のセンサなどの回路の電力を補う装置も知られている(例えば、特許文献1を参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an automatic water faucet device that senses a hand held under a faucet with a sensor and automatically discharges water from the faucet. There is also known a device in which a small generator is arranged in the flow path of such an automatic water faucet device, the electric power obtained by this generator is stored, and the electric power of a circuit such as the above-described sensor is supplemented. (For example, refer to Patent Document 1).

このような水栓装置には、小型化が容易な軸流式発電機が用いられている。そして、軸流式発電機には、マグネットの径方向の外側にコイルを配設した「ラジアル配置」の発電機(例えば、特許文献1の図4を参照)と、マグネットの径方向に略直角な方向の端面と対向させるようにしてコイルを配設した「アキシャル配置」の発電機(例えば、特許文献1の図5を参照)とがある。径方向の寸法が小さい発電機を必要とするような用途においては、「ラジアル配置」の発電機よりも「アキシャル配置」の発電機を用いる方が好ましい。   In such a faucet device, an axial generator that can be easily downsized is used. The axial flow generator includes a “radial arrangement” generator (for example, see FIG. 4 of Patent Document 1) in which a coil is disposed outside the radial direction of the magnet, and substantially perpendicular to the radial direction of the magnet. There is an “axial arrangement” generator (see, for example, FIG. 5 of Patent Document 1) in which a coil is arranged so as to face an end face in any direction. In applications that require a generator with a small radial dimension, it is preferable to use a generator of “axial arrangement” rather than a generator of “radial arrangement”.

ここで、例えば、特許文献1に開示をされているような軸流式発電機においては、噴流口により形成された旋回流により動翼を回転させる構成となっている。このような場合において、旋回流は遠心力を受けて径外方向に拡散しようとするため、バイパス流路への流水量が増加して羽根車効率を低下させる要因となっていた。   Here, for example, an axial generator as disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which a moving blade is rotated by a swirling flow formed by a jet port. In such a case, the swirling flow is subjected to centrifugal force and tends to diffuse radially outward, which increases the amount of flowing water to the bypass flow path and causes impeller efficiency to decrease.

また、安定して動翼を回転させるためには、各々の動翼羽根に均等に噴流を当てる必要がある。しかし、旋回流は遠心力を受けて径外方向に拡散しようとするため、旋回流を用いて各々の動翼羽根に均等に噴流を当てることは、困難であった。   Moreover, in order to rotate a moving blade stably, it is necessary to apply a jet flow uniformly to each moving blade. However, since the swirl flow is subjected to centrifugal force and tends to diffuse outward, it is difficult to apply the jet flow uniformly to each blade blade using the swirl flow.

特開2004−336982号公報JP 2004-336882 A

本発明は、動翼羽根を安定して効率よく回転させることができる水栓用発電機を提供する。   The present invention provides a faucet generator capable of rotating a blade blade stably and efficiently.

本発明の一態様によれば、給水流入口と、給水流出口とを有し、内部に給水流路が形成された筒体と、前記給水流路に設けられ、動翼羽根を有し、前記給水流路に対して略平行な回転軸の周りに回転する動翼と、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記マグネットの回転により起電力を生ずるコイルと、前記動翼の周方向に配置された3つ以上のノズルと、を備え、前記ノズルのそれぞれは、前記給水流路を流れた水を前記動翼羽根の径外方向から前記動翼羽根に噴出させ、前記ノズルのそれぞれは、前記ノズルから噴出される水流の方向が、前記動翼羽根の外接円とその接線との接点において前記接線に対して垂直な垂線に対して傾斜するように配置され、且つ前記3つ以上のノズルから噴出される水流が前記動翼の周方向において対称性を保つように配置されていることを特徴とする水栓用発電機が提供される。   According to one aspect of the present invention, a water supply inlet, a water supply outlet, a cylindrical body having a water supply passage formed therein, provided in the water supply passage, and having blade blades, A moving blade rotating around a rotation axis substantially parallel to the water supply flow path, a magnet rotatable integrally with the moving blade, a coil generating an electromotive force by the rotation of the magnet, and a periphery of the moving blade Three or more nozzles arranged in a direction, each of the nozzles ejecting water flowing through the water supply flow channel from the radially outer direction of the blade blade to the blade blade, Each of the three is arranged such that the direction of the water flow ejected from the nozzle is inclined with respect to a perpendicular perpendicular to the tangent at the contact point between the circumscribed circle of the blade blade and its tangent line, and The water flow ejected from the nozzles is in the circumferential direction of the moving blade. Faucet generator, characterized in that it is arranged to keep the symmetry is provided.

本発明によれば、動翼羽根を安定して効率よく回転させることができる水栓用発電機を提供する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the generator for faucets which can rotate a moving blade blade stably and efficiently is provided.

本発明の実施の形態に係る発電機の模式断面図である。It is a schematic cross section of the generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発電機を備えた自動水栓装置の取付例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the example of attachment of the automatic faucet device provided with the generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発電機を備えた自動水栓装置の模式断面図である。It is a schematic cross section of an automatic faucet device provided with the generator concerning an embodiment of the invention. マグネットを説明するための模式斜視図である。It is a model perspective view for demonstrating a magnet. ステータを説明するための模式斜視図である。It is a model perspective view for demonstrating a stator. 比較例に係る発電機の模式断面図である。It is a schematic cross section of the generator which concerns on a comparative example. 図6における動翼部分の模式拡大断面図である。It is a model expanded sectional view of the moving blade part in FIG. 本実施の形態に係る発電機に備えられるキャップを説明するための模式斜視図である。It is a model perspective view for demonstrating the cap with which the generator which concerns on this Embodiment is equipped. 図1におけるA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing in FIG. 図1におけるA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing in FIG. 動翼15にかかるトルクを表すグラフである。3 is a graph showing torque applied to a moving blade 15. 動翼羽根19にかかるトルクを表すグラフである。4 is a graph showing torque applied to the rotor blade 19. 図1におけるA−A矢視断面図の他の具体例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the other specific example of AA arrow sectional drawing in FIG. バイパス流の抑制を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating suppression of a bypass flow. 羽根車効率を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating impeller efficiency. トルクと圧損の関係を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the relationship between a torque and a pressure loss. 「アキシャル配置」の発電機を説明するための模式分解図である。It is a schematic exploded view for demonstrating the generator of "axial arrangement". 本発明の他の実施の形態に係る発電機の模式断面図である。It is a schematic cross section of the generator which concerns on other embodiment of this invention.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をする。
尚、各図面中、同一の構成要素には同一の符号を付す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.

図1は、本発明の実施の形態に係る発電機1の模式断面図である。
発電機1には、主として、給水流入口201、給水流出口202、給水流路203、筒体13、キャップ14、動翼15、マグネットM、ステータ9、封止部材51が備えられ、これらは、ケース12(図3を参照)の中に収容されている。尚、キャップ14の上方に描かれた矢印は、流水の方向を示している。
ここで、発電機1の説明をする前に、発電機1を備えた自動水栓装置3の説明をする。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a generator 1 according to an embodiment of the present invention.
The generator 1 is mainly provided with a feed water inlet 201, a feed water outlet 202, a feed water passage 203, a cylindrical body 13, a cap 14, a moving blade 15, a magnet M, a stator 9, and a sealing member 51. The case 12 (see FIG. 3) is accommodated. In addition, the arrow drawn above the cap 14 has shown the direction of flowing water.
Here, before describing the generator 1, the automatic faucet device 3 including the generator 1 will be described.

図2は、本発明の実施の形態に係る発電機を備えた自動水栓装置(以下、単に「自動水栓装置」とも称する)の取付例を表す模式図である。
図3は、本発明の実施の形態に係る発電機を備えた自動水栓装置の模式断面図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of attachment of an automatic faucet device (hereinafter also simply referred to as “automatic faucet device”) provided with a generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an automatic water faucet device provided with a generator according to an embodiment of the present invention.

尚、図中の矢印は、流水の方向を示している。   In addition, the arrow in a figure has shown the direction of flowing water.

自動水栓装置3は、例えば、洗面台2などに取り付けられる。自動水栓装置3は、配管4を介して、水道水等の流入口5に接続されている。自動水栓装置3は、円筒状の本体3aと、この本体3aの上部に設けられ、本体3aの径外方向に延出する吐水部3bとを有する。吐水部3bの先端には、吐水口6が形成され、さらにこの吐水口6の近傍にはセンサ7が内蔵されている。   The automatic faucet device 3 is attached to the wash basin 2 etc., for example. The automatic water faucet device 3 is connected to an inflow port 5 such as tap water via a pipe 4. The automatic water faucet device 3 includes a cylindrical main body 3a and a water discharge portion 3b that is provided on an upper portion of the main body 3a and extends in a radially outward direction of the main body 3a. A water discharge port 6 is formed at the tip of the water discharge unit 3 b, and a sensor 7 is built in the vicinity of the water discharge port 6.

自動水栓装置3の内部には、流入口5から流入し、配管4内を流れてきた給水を、吐水口6へと導く給水流路10が形成されている。本体3aの内部には、その給水流路10を開閉するための電磁弁8が内蔵され、さらに電磁弁8の下流側には、吐水量を一定に制限するための定流量弁55が内蔵されている。また、水道等の元圧が使用圧よりも高すぎる場合に減圧するための減圧弁または調圧弁(図示省略)が、電磁弁8より上流側に内蔵されている。尚、定流量弁55、減圧弁、調圧弁は、必要に応じて適宜設けるようにすればよい。   Inside the automatic water faucet device 3, a water supply passage 10 is formed that guides the water supplied from the inlet 5 and flowing through the pipe 4 to the water outlet 6. A solenoid valve 8 for opening and closing the water supply flow path 10 is built in the main body 3a, and a constant flow valve 55 for limiting the amount of water discharge is built on the downstream side of the solenoid valve 8. ing. Further, a pressure reducing valve or a pressure regulating valve (not shown) for reducing the pressure when the original pressure of water supply or the like is too higher than the working pressure is built in upstream of the electromagnetic valve 8. The constant flow valve 55, the pressure reducing valve, and the pressure regulating valve may be appropriately provided as necessary.

定流量弁55より下流の吐水部3bの内部には、発電機1が備えられている。本体3aの内部には、発電機1で発電された電力を充電しておく充電器56、センサ7の駆動や電磁弁8の開閉などを制御する制御部57が設けられている。発電機1は、電磁弁8及び定流量弁55よりも下流側に配設されているため、水道の元圧(一次圧)が、発電機1に直接作用することはない。そのため、発電機1は、それほど高い耐圧性を要求されず、このような配置は、信頼性やコストの点で有利である。   Inside the water discharger 3b downstream of the constant flow valve 55, the generator 1 is provided. Inside the main body 3a, there are provided a charger 56 for charging the electric power generated by the generator 1, and a controller 57 for controlling the driving of the sensor 7, the opening and closing of the electromagnetic valve 8, and the like. Since the generator 1 is disposed on the downstream side of the electromagnetic valve 8 and the constant flow valve 55, the water supply original pressure (primary pressure) does not directly act on the generator 1. Therefore, the generator 1 does not require so high pressure resistance, and such an arrangement is advantageous in terms of reliability and cost.

また、充電器56と制御部57とは、図示しない配線を介して接続されている。そして、充電器56及び制御部57は、本体3aの上部であって、給水流路10の最も上方の位置よりもさらに上方の位置に配置されている。そのため、 給水流路10を形成する流路管の外面に結露した水滴が、落下または流路管を伝って流れ落ちても、制御部57が浸水することを防ぐことができ、制御部57の故障を防止することができる。同様に、充電器56も給水流路10の上方に設けているため、充電器56が浸水することを防ぎ、充電器56の故障をも防止することができる。   The charger 56 and the control unit 57 are connected via a wiring (not shown). And the charger 56 and the control part 57 are the upper part of the main body 3a, Comprising: It arrange | positions in the position further higher than the uppermost position of the water supply flow path 10. FIG. Therefore, even if water droplets condensed on the outer surface of the flow path pipe forming the water supply flow path 10 fall or flow down through the flow path pipe, the control section 57 can be prevented from being submerged, and the control section 57 can be damaged. Can be prevented. Similarly, since the charger 56 is also provided above the water supply flow path 10, the charger 56 can be prevented from being submerged, and the charger 56 can be prevented from being damaged.

発電機1に設けられたコイル50(図5参照)と制御部57とは、図示しない配線を介して接続され、コイル50の出力が制御部57を介して充電器56に送られるようになっている。   The coil 50 (see FIG. 5) provided in the generator 1 and the control unit 57 are connected via a wiring (not shown), and the output of the coil 50 is sent to the charger 56 via the control unit 57. ing.

なお、水栓用発電機1は、水栓装置3の水栓金具(本体3a及び吐水部3b)の内部に設けられることに限らない。例えば、水栓装置3の水栓金具と、これよりも上流側に設けられた止水栓(元栓)105(図2参照)との間を接続する配管(流路)4に設けてもよい。   The faucet generator 1 is not limited to being provided inside the faucet fitting (the main body 3a and the water discharger 3b) of the faucet device 3. For example, you may provide in the piping (flow path) 4 which connects between the faucet | fitting metal fitting of the faucet device 3, and the water stop cock (former stopper) 105 (refer FIG. 2) provided upstream from this. .

自動水栓装置3は、生活空間において好適に使用される。使用目的としては、例えば、キッチン用水栓装置、リビングダイニング用水栓装置、シャワー用水栓装置、トイレ用水栓装置、洗面所用水栓装置などが挙げられる。また、本実施の形態に係る発電機1は、人体感知センサを用いた自動水栓装置3に限らず、例えば、手動スイッチのオン/オフによるワンタッチ水栓装置、流量をカウントして止水する定量吐水水栓装置、設定時間を経過すると止水するタイマー水栓装置などにも適用させることができる。また、発電された電力を、例えば、ライトアップ、アルカリイオン水や銀イオン含有水などの電解機能水の生成、流量表示(計量)、温度表示、音声ガイドなどに用いることもできる。   The automatic water faucet device 3 is preferably used in a living space. Examples of the purpose of use include a kitchen faucet device, a living-dining faucet device, a shower faucet device, a toilet faucet device, and a toilet faucet device. Further, the generator 1 according to the present embodiment is not limited to the automatic faucet device 3 using a human body sensor, for example, a one-touch faucet device by turning on / off a manual switch, and stops water by counting the flow rate. The present invention can also be applied to a fixed water faucet device, a timer faucet device that stops water when a set time has elapsed. The generated electric power can also be used, for example, for light-up, generation of electrolyzed functional water such as alkali ion water or silver ion-containing water, flow rate display (metering), temperature display, voice guidance, and the like.

また、自動水栓装置3において、吐出流量は、例えば、毎分100リットル以下、望ましくは毎分30リットル以下に設定されている。特に、洗面所用水栓においては、毎分5リットル以下に設定されていることが望ましい。また、トイレ用水栓のような吐出流量が比較的多い場合には、給水管から、発電機1に流れる水流を分岐させて、発電機1を流れる流量を毎分30リットル以下に調整することが望ましい。これは、給水管からのすべての水流を発電機1に流すと、動翼15の回転数が大きくなりすぎ、騒音や軸摩耗が増大する可能性が懸念され、また、回転数が増大しても適正回転数以下でなければ、渦電流やコイル熱によるエネルギー損失が生じるため、結果として発電量は増大しないからである。尚、水栓装置が取り付けられる水道管の給水圧としては、例えば、日本においては50kPa(キロパスカル)程度の低水圧である場合もあり得る。   In the automatic faucet device 3, the discharge flow rate is set to, for example, 100 liters or less per minute, desirably 30 liters or less per minute. In particular, it is desirable that the toilet faucet is set to 5 liters per minute or less. Further, when the discharge flow rate is relatively large, such as a toilet faucet, the flow of water flowing from the water supply pipe to the generator 1 can be branched to adjust the flow rate of flow through the generator 1 to 30 liters per minute or less. desirable. This is because if the entire water flow from the water supply pipe is flowed to the generator 1, the rotational speed of the rotor blade 15 becomes too high, and there is a concern that noise and shaft wear may increase, and the rotational speed increases. If the rotational speed is not less than the proper rotational speed, energy loss due to eddy currents and coil heat occurs, and as a result, the power generation amount does not increase. The water supply pressure of the water pipe to which the faucet device is attached may be a low water pressure of about 50 kPa (kilopascal) in Japan, for example.

次に、図1に戻って、発電機1について説明する。
筒体13は、小径部13aと大径部13bとからなる段付き形状を呈し、その内部が給水流路に連通した状態で、図2、図3に図示される吐水部3bに配設される。この際、筒体13(動翼15)の回転軸(中心軸)が、流水の方向に対して略平行となるようにして配設される。また、筒体13は、小径部13aを下流側に、大径部13bを上流側に向けて配設される。
Next, returning to FIG. 1, the generator 1 will be described.
The cylindrical body 13 has a stepped shape including a small-diameter portion 13a and a large-diameter portion 13b, and is disposed in the water discharge portion 3b illustrated in FIGS. 2 and 3 in a state where the inside thereof communicates with the water supply channel. The At this time, the rotating shaft (central axis) of the cylindrical body 13 (the moving blade 15) is arranged so as to be substantially parallel to the direction of flowing water. The cylindrical body 13 is disposed with the small diameter portion 13a facing the downstream side and the large diameter portion 13b facing the upstream side.

筒体13の内部には、上流側から順に、給水流入口201、キャップ14、動翼15、軸受17、給水流出口202が設けられている。また、給水流入口201と給水流出口202との間には、給水流路203が設けられている。軸受17は小径部13aの内部に設けられ、キャップ14及び動翼15は大径部13bの内部に設けられている。   Inside the cylinder 13, a water supply inlet 201, a cap 14, a moving blade 15, a bearing 17, and a water supply outlet 202 are provided in order from the upstream side. In addition, a water supply channel 203 is provided between the water supply inlet 201 and the water supply outlet 202. The bearing 17 is provided inside the small diameter portion 13a, and the cap 14 and the moving blade 15 are provided inside the large diameter portion 13b.

大径部13bの上流端の開口は、Oリング52を介して、封止部材51により液密になるよう塞がれている。封止部材51の内部には段付き孔が設けられている。そして、その段部51aは環状に形成され、この段部51aの上にキャップ14が支持されている。キャップ14は、筒体13に対して固定され、回転はしない。
尚、キャップ14とキャップ14の周面に設けられたノズル18についての詳細は後述する。
The opening at the upstream end of the large-diameter portion 13 b is blocked by the sealing member 51 via the O-ring 52 so as to be liquid-tight. A stepped hole is provided inside the sealing member 51. The step portion 51a is formed in an annular shape, and the cap 14 is supported on the step portion 51a. The cap 14 is fixed to the cylinder 13 and does not rotate.
Details of the cap 14 and the nozzle 18 provided on the peripheral surface of the cap 14 will be described later.

キャップ14の下流側には、動翼15が設けられている。動翼15は、円柱状を呈し、径内方向に突出した複数の突起状の動翼羽根19が設けられている。周方向に見て隣り合う動翼羽根19間の空間は、動翼流路72として機能する。尚、動翼羽根19についての詳細は後述する。   A moving blade 15 is provided on the downstream side of the cap 14. The moving blade 15 has a columnar shape, and is provided with a plurality of protruding moving blade blades 19 protruding in the radially inward direction. A space between adjacent blade blades 19 when viewed in the circumferential direction functions as a blade passage 72. Details of the rotor blade 19 will be described later.

そして、後述する動翼リング15aの端面やマグネットMと、筒体13や封止部材51との間には動翼15を回転可能とするための隙間が設けられ、この隙間がバイパス流路60となる。   A gap for allowing the rotor blade 15 to rotate is provided between an end face of the rotor blade ring 15a, which will be described later, and the magnet M, and the cylindrical body 13 and the sealing member 51. It becomes.

また、軸受17と一体化された中心軸24が上流側に向けて突出するようにして設けられている。中心軸24は、動翼15のボス部15bを挿通しており、中心軸24のまわりを動翼15が回転可能とされている。尚、動翼15と中心軸24とを一体化し、中心軸24の両端部をキャップ14と軸受17とに支持させて、中心軸24と一体化された動翼15が回転するようにしてもよい。すなわち、動翼15の回転軸が給水流路に対して略平行となるように、動翼羽根部を有する動翼15を給水流路に設ければよい。ここでいう動翼15の回転軸は、中心軸24と同じである。   A central shaft 24 integrated with the bearing 17 is provided so as to protrude toward the upstream side. The central shaft 24 is inserted through the boss portion 15 b of the moving blade 15, and the moving blade 15 can rotate around the central shaft 24. The moving blade 15 and the central shaft 24 are integrated, and both ends of the central shaft 24 are supported by the cap 14 and the bearing 17 so that the moving blade 15 integrated with the central shaft 24 rotates. Good. That is, the moving blade 15 having the moving blade blades may be provided in the water supply flow path so that the rotation axis of the moving blade 15 is substantially parallel to the water supply flow path. The rotation axis of the moving blade 15 here is the same as the central axis 24.

軸受17は、筒体13の内周面に対して固定されたリング部材21と、このリング部材21の中心に設けられた軸支持部22とを備え、リング部材21と軸支持部22とは、放射状に設けられた連結部材23によって結合されている。各連結部材23の間は、閉塞されておらず貫通しているため、筒体13内部の給水の流れが妨げられることはない。   The bearing 17 includes a ring member 21 fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical body 13, and a shaft support portion 22 provided at the center of the ring member 21. The ring member 21 and the shaft support portion 22 are These are coupled by connecting members 23 provided radially. Between each connection member 23, since it is not obstruct | occluded and penetrates, the flow of the water supply inside the cylinder 13 is not prevented.

筒体13の大径部13bの内部には、動翼羽根19の下流側であって径外方側の側端面に設けられた動翼リング15aと、動翼リング15aの外周部に固定された円環状のマグネットMとが収容されている。筒体13の小径部13aの外側には、マグネットMの下流側の径方向に略直角な方向の端面に対向させるようにしてステータ9が設けられている。   Inside the large-diameter portion 13b of the cylindrical body 13 are fixed to a rotor blade ring 15a provided on a side end face on the downstream side of the rotor blade 19 and on the radially outer side, and an outer peripheral portion of the rotor blade ring 15a. An annular magnet M is accommodated. A stator 9 is provided outside the small-diameter portion 13a of the cylindrical body 13 so as to face an end surface in a direction substantially perpendicular to the radial direction on the downstream side of the magnet M.

また、マグネットMは、動翼羽根19と給水流出口202との間に設けている。このようにマグネットMを配置させることによって、径方向の寸法が小さくても、発電量を確保できる発電機を設けることができる。その理由は、動翼羽根19と給水流出口202との間であって、ノズル18の下流側である空間に、径方向に大きなマグネットMを配置させることができるからである。   Further, the magnet M is provided between the rotor blade 19 and the feed water outlet 202. By arranging the magnet M in this way, it is possible to provide a generator that can secure a power generation amount even if the radial dimension is small. The reason is that a large magnet M can be arranged in the radial direction in a space between the blade blade 19 and the feed water outlet 202 and downstream of the nozzle 18.

本実施の形態においては、ステータ9を、マグネットMの径方向に略直角な方向の端面に対向配置させる構造のため、ステータ9をマグネットMの径外方向に対向配置させる場合(「ラジアル配置」)に比べて、径方向寸法を小さくすることができる。また、動翼15の径外方にステータ9を配置しない分、動翼15の径方向寸法の拡大が図れ、発電量を増加させることができる。   In the present embodiment, since the stator 9 is arranged to face the end face in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the magnet M, the stator 9 is arranged to face the radial direction of the magnet M (“radial arrangement”). ), The radial dimension can be reduced. Further, since the stator 9 is not disposed outside the rotor blade 15 in the radial direction, the radial dimension of the rotor blade 15 can be increased, and the power generation amount can be increased.

また、筒体13を樹脂などのような電気伝導度の低い材料で形成するものとすれば、金属で形成した場合と比べて渦電流損が低減できるので、発電量をさらに増加させることができる。この場合、磁束が通過する大径部13bのみを樹脂などのような電気伝導度の低い材料で形成するようにしてもよい。   Further, if the cylindrical body 13 is formed of a material having a low electrical conductivity such as a resin, eddy current loss can be reduced as compared with the case where the cylindrical body 13 is formed of metal, so that the amount of power generation can be further increased. . In this case, only the large-diameter portion 13b through which the magnetic flux passes may be formed of a material having low electrical conductivity such as resin.

次に、マグネットMとステータ9について説明をする。
図4は、マグネットMを説明するための模式斜視図である。
図5は、ステータ9を説明するための模式斜視図である。
図4に示すように、マグネットMの径外方向の端面(外周面)には、周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されている。
Next, the magnet M and the stator 9 will be described.
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the magnet M. FIG.
FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the stator 9.
As shown in FIG. 4, N poles and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction on the end face (outer circumferential face) of the magnet M in the radial direction.

図5に示すように、ステータ9は、いずれも軟磁性体(例えば、圧延鋼)からなる第1ヨーク31、第2ヨーク32およびこれらに連接するインダクタ31a、ヨーク31b、インダクタ32aと、これら第1ヨーク31、第2ヨーク32、インダクタ31a、ヨーク31b、インダクタ32aで囲まれた空間内に配置されるコイル50とを有する。   As shown in FIG. 5, the stator 9 includes a first yoke 31, a second yoke 32, and an inductor 31a, a yoke 31b, an inductor 32a that are connected to the first yoke 31 and the second yoke 32, which are made of a soft magnetic material (for example, rolled steel). A first yoke 31, a second yoke 32, an inductor 31a, a yoke 31b, and a coil 50 disposed in a space surrounded by the inductor 32a.

円環状に巻回されたコイル50は、その内周面部、外周面部および径方向に略直角な方向の両端面部が、第1ヨーク31、第2ヨーク32、インダクタ31a、ヨーク31b、インダクタ32a、第3ヨーク33によって囲まれている。   The coil 50 wound in an annular shape has a first yoke 31, a second yoke 32, an inductor 31a, a yoke 31b, an inductor 32a, an inner peripheral surface portion, an outer peripheral surface portion, and both end surface portions in a direction substantially perpendicular to the radial direction. Surrounded by the third yoke 33.

第1ヨーク31は、略円環状を呈し、コイル50の内周面部を囲むようにして配置され、その径方向に略直角な方向の一端部には、径外方向に向けて、複数のヨーク31bが一体的に設けられている。第1ヨーク31において、コイル50の内周面部に対向する部分と、ヨーク31bとは、略直角となっている。ヨーク31bは、コイル50の周方向に沿って等間隔で配置されている。ヨーク31bの一端は、さらにコイル50の径方向に略直角な方向に延出してインダクタ31aを形成している。   The first yoke 31 has a substantially annular shape and is disposed so as to surround the inner peripheral surface portion of the coil 50. At one end portion in a direction substantially perpendicular to the radial direction, a plurality of yokes 31b are provided in the radially outward direction. It is provided integrally. In the first yoke 31, a portion facing the inner peripheral surface portion of the coil 50 and the yoke 31b are substantially perpendicular. The yokes 31 b are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the coil 50. One end of the yoke 31b further extends in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the coil 50 to form an inductor 31a.

第2ヨーク32は、略円環状を呈し、コイル50の外周面部を囲むようにして配置され、その径方向に略直角な方向の一端部には、複数のインダクタ32aが径方向に略直角な方向に向けて一体的に設けられている。インダクタ32aは、コイル50の周方向に沿って等間隔で配置されるとともに、第1ヨーク31の各インダクタ31aの間に配置されるようになっている。すなわち、第1ヨーク31のインダクタ31aと、第2ヨーク32のインダクタ32aとが、コイル50の周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して並んでいる。また、インダクタ31a、32aは、コイル50の外周面部を囲むようにして配置された部分(第2ヨーク32)の直上に設けられ、コイル50の中心から各インダクタ31a、32aまでの距離は略同一となっている。   The second yoke 32 has a substantially annular shape and is disposed so as to surround the outer peripheral surface portion of the coil 50, and a plurality of inductors 32 a are arranged in a direction substantially perpendicular to the radial direction at one end portion in a direction substantially perpendicular to the radial direction. It is provided integrally. The inductors 32 a are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the coil 50 and are arranged between the inductors 31 a of the first yoke 31. That is, the inductors 31 a of the first yoke 31 and the inductors 32 a of the second yoke 32 are arranged alternately and spaced apart from each other along the circumferential direction of the coil 50. The inductors 31a and 32a are provided immediately above a portion (second yoke 32) disposed so as to surround the outer peripheral surface portion of the coil 50, and the distances from the center of the coil 50 to the inductors 31a and 32a are substantially the same. ing.

インダクタ31a、32aは、径方向に略直角な方向に延出するようにして設けられ、その内周面(コイル50の中心方向に位置する側の面)が、マグネットMの外周面(径外方向の面)と対向するようになっている。また、ヨーク31bは、コイル50の一方の端面部と対向している。そのコイル50の一方の端面部は、ヨーク31b及び筒体13のフランジ部13cを間に挟んで、マグネットMの径方向に略直角な方向の端面と対向している。   The inductors 31a and 32a are provided so as to extend in a direction substantially perpendicular to the radial direction, and the inner peripheral surface (the surface located in the central direction of the coil 50) is the outer peripheral surface of the magnet M (outer diameter). The surface of the direction). Further, the yoke 31 b faces one end surface portion of the coil 50. One end surface portion of the coil 50 is opposed to an end surface in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the magnet M, with the yoke 31b and the flange portion 13c of the cylindrical body 13 interposed therebetween.

ここで、発電機1の径方向の寸法を小さくしようとすれば、マグネットMの径方向の寸法も小さくしなければならない。しかしその場合でも、マグネットMの径方向に略直角な方向の寸法は小さくする必要がなく、また、場合によっては大きくすることもできる。   Here, if the radial dimension of the generator 1 is to be reduced, the radial dimension of the magnet M must also be reduced. However, even in that case, it is not necessary to reduce the dimension of the magnet M in the direction substantially perpendicular to the radial direction, and it may be increased in some cases.

本実施の形態においては、インダクタ31a、32aをマグネットMの外周面に対向するように設けている。そのため、マグネットMの外周面からの磁束をインダクタ31a、32aを介してコイル50に導くことができ、径方向寸法を小さくした場合でも、その影響を少なくすることができ、所定の発電量を確保することができる。   In the present embodiment, inductors 31a and 32a are provided so as to face the outer peripheral surface of magnet M. Therefore, the magnetic flux from the outer peripheral surface of the magnet M can be guided to the coil 50 through the inductors 31a and 32a, and even when the radial dimension is reduced, the influence can be reduced and a predetermined power generation amount is ensured. can do.

このように、発電量を確保したまま発電機1の径方向寸法の小型化を図ることができれば、例えば、発電機1が配設される自動水栓装置3の寸法をも小さくすることができる。その結果、自動水栓装置3の設置性、操作性などを向上させることができ、また、自動水栓装置3の外観デザインの採用に関する許容性をも向上させることができる。例えば、従来よりも細身の現代的なデザインを採用することができるようにもなる。   Thus, if the radial dimension of the generator 1 can be reduced while ensuring the amount of power generation, for example, the dimension of the automatic faucet device 3 in which the generator 1 is disposed can be reduced. . As a result, the installation and operability of the automatic water faucet device 3 can be improved, and the tolerance for adopting the external design of the automatic water faucet device 3 can also be improved. For example, it becomes possible to adopt a slender contemporary design than before.

第3ヨーク33は、リングプレート状を呈し、コイル50の他方の端面部と対向して設けられる。また、第3ヨーク33の外周側の一部が切り欠かれて、図示しないコイル配線の取り出し部が形成されている。   The third yoke 33 has a ring plate shape and is provided to face the other end surface portion of the coil 50. Further, a part of the outer periphery side of the third yoke 33 is notched to form a coil wiring take-out portion (not shown).

第3ヨーク33は、第1ヨーク31及び第2ヨーク32におけるそれぞれのヨーク31a、ヨーク31b、インダクタ32aが設けられた端部と反対側の端部に結合されている。第1ヨーク31〜第3ヨーク33によって囲まれた空間内に、コイル50が収容され、コイル50からの配線は、第3ヨーク33の外周側に形成された図示しないコイル配線の取り出し部から外部に引き出されるようになっている。このように、コイル50の配線は、第3ヨーク33の外周側に形成された図示しないコイル配線の取り出し部を介して、外周側から外部に取り出されるので、内周側から取り出す場合に比べて、制御部57までの配線の取りまわしが容易となる。   The third yoke 33 is coupled to the end of the first yoke 31 and the second yoke 32 opposite to the end provided with the yoke 31a, the yoke 31b, and the inductor 32a. The coil 50 is accommodated in a space surrounded by the first yoke 31 to the third yoke 33, and the wiring from the coil 50 is externally provided from a coil wiring extraction portion (not shown) formed on the outer peripheral side of the third yoke 33. To be drawn. Thus, since the wiring of the coil 50 is taken out from the outer peripheral side through the coil wiring taking-out portion (not shown) formed on the outer peripheral side of the third yoke 33, compared with the case of taking out from the inner peripheral side. The wiring up to the control unit 57 can be easily performed.

また、第3ヨーク33には、例えば、凸状の位置決め部が設けられており、この位置決め部を、第1ヨーク31及び第2ヨーク32のそれぞれに形成された凹状の切り欠き部に係合させることで、第1ヨーク31及び第2ヨーク32は、それぞれ周方向の所定の位置に位置決めされる。これにより、インダクタ31a、32a間のピッチ精度を向上させることができる。尚、第3ヨーク33に凹状の位置決め部を、第1ヨーク31及び第2ヨーク32のそれぞれに凸状の位置決め部を設けるようにすることもできる。   The third yoke 33 is provided with, for example, a convex positioning portion, and this positioning portion is engaged with a concave notch formed in each of the first yoke 31 and the second yoke 32. By doing so, the first yoke 31 and the second yoke 32 are respectively positioned at predetermined positions in the circumferential direction. Thereby, the pitch accuracy between the inductors 31a and 32a can be improved. The third yoke 33 may be provided with a concave positioning portion, and the first yoke 31 and the second yoke 32 may be provided with a convex positioning portion.

また、第2ヨーク32には切り欠き部39aが、第3ヨーク33には切り欠き部39bが設けられている。このように、各ヨーク32、33において、コイルの周面部を囲むようにして設けられた部分に、インダクタ31a、32aが設けられた一端側から隣接するインダクタの間を切り欠いた切り欠き部39a、39bを間欠的に設けることで、各ヨーク32、33を周方向に磁気的に絶縁するようにしている。そして、各ヨーク32、33の周面に沿って形成される磁路のうち、発電に必要のない部分を削り取ることで、鉄損を抑制することができ発電量を増加させることができる。   The second yoke 32 is provided with a notch 39a, and the third yoke 33 is provided with a notch 39b. As described above, in each yoke 32, 33, a portion provided so as to surround the peripheral surface portion of the coil is provided with a notch 39a, 39b in which a portion between adjacent inductors is provided from one end where the inductors 31a, 32a are provided. Is provided intermittently so that the yokes 32 and 33 are magnetically insulated in the circumferential direction. Then, by cutting away the portions of the magnetic paths formed along the peripheral surfaces of the yokes 32 and 33 that are not necessary for power generation, iron loss can be suppressed and the amount of power generation can be increased.

尚、マグネットMの下流側端面に対向させてステータ9が配置されている場合を説明したが、ステータ9は、マグネットMの上流側端面に対向させて配置してもよく、あるいは、マグネットMの上流側及び下流側の両端面にそれぞれ対向させて1対のステータ9を配置させてもよい。   Although the case where the stator 9 is disposed facing the downstream end surface of the magnet M has been described, the stator 9 may be disposed facing the upstream end surface of the magnet M, or A pair of stators 9 may be disposed so as to face both the upstream and downstream end faces.

次に、旋回流とバイパス流について説明をする。
図6は、比較例に係る発電機の模式断面図である。
尚、図1において説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
Next, the swirl flow and the bypass flow will be described.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a generator according to a comparative example.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

図6に示す発電機100は、本発明者が発明をするに至った過程で検討したものであり、主として、筒体13、予旋回静翼114、動翼115、マグネットM、ステータ9、封止部材51が備えられている。尚、予旋回静翼114の上方に描かれた矢印は、流水の方向を示している。   The generator 100 shown in FIG. 6 has been studied in the process of the inventor's inventing, and mainly includes the cylindrical body 13, the pre-rotating stationary blade 114, the moving blade 115, the magnet M, the stator 9, the seal, A stop member 51 is provided. In addition, the arrow drawn above the pre-turning stationary blade 114 indicates the direction of running water.

予旋回静翼114は、円柱体の一方の端面(上流側に位置する面)に、円錐体を一体的に設けた形状を呈している。予旋回静翼114の周面には、径外方向に突出した複数の突起状の静翼羽根118が設けられている。静翼羽根118は、予旋回静翼114の軸中心に対して右方向にねじれつつ、上流側から下流側に向けて傾斜している。周方向に見て隣り合う静翼羽根118間の空間は、静翼流路171として機能する。予旋回静翼114は、筒体13に対して固定され、回転はしない。   The pre-turning stationary blade 114 has a shape in which a conical body is integrally provided on one end surface (a surface located on the upstream side) of the cylindrical body. On the peripheral surface of the pre-turning stationary blade 114, a plurality of protruding stationary blades 118 projecting radially outward are provided. The stationary vane blade 118 is inclined from the upstream side toward the downstream side while twisting in the right direction with respect to the axial center of the pre-turning stationary blade 114. A space between adjacent stationary blades 118 as viewed in the circumferential direction functions as a stationary blade channel 171. The pre-turning stationary blade 114 is fixed to the cylindrical body 13 and does not rotate.

予旋回静翼114の下流側には、動翼115が設けられている。動翼115は、円柱状を呈し、径外方向に突出した複数の突起状の動翼羽根119が設けられている。動翼羽根119は、静翼羽根118とは逆に、回転軸に対して左方向にねじれつつ、上流側から下流側に向けて傾斜している。周方向に見て隣り合う動翼羽根119間の空間は、動翼流路172として機能する。   A moving blade 115 is provided on the downstream side of the pre-turning stationary blade 114. The moving blade 115 has a columnar shape and is provided with a plurality of protruding blade blades 119 protruding in the radially outward direction. Contrary to the stationary blade blade 118, the moving blade blade 119 is inclined from the upstream side to the downstream side while twisting leftward with respect to the rotation axis. A space between adjacent blade blades 119 as viewed in the circumferential direction functions as a blade flow channel 172.

筒体13内に流れ込んだ流水は、予旋回静翼114の円錐体表面を流れて径外方向に拡散され、回転軸に対して右方向に旋回するような旋回流となって、静翼羽根118間の静翼流路171を流れる。   The flowing water that has flowed into the cylindrical body 13 flows on the conical surface of the pre-swirl stationary blade 114, diffuses in the radially outward direction, and turns into a swirl flow that turns rightward with respect to the rotation axis. It flows through the stationary vane channel 171 between 118.

静翼流路171を流れた旋回流は、動翼流路172に流入し、動翼羽根119の上側の傾斜面に衝突する。動翼流路172に流入する旋回流は、回転軸に対して右方向に旋回した流れなので、動翼羽根119に対して右方向の力が作用し、動翼115は右回りに回転する。そして、マグネットMの内周面より内側の動翼流路172を流れた流水は、軸受17の内側を通過して、筒体13内部を抜ける。   The swirl flow that has flowed through the stationary blade channel 171 flows into the moving blade channel 172 and collides with the upper inclined surface of the moving blade 119. Since the swirl flow that flows into the blade flow path 172 is a flow swirled in the right direction with respect to the rotation axis, a rightward force acts on the blade 119 and the blade 115 rotates clockwise. Then, the flowing water that has flowed through the moving blade flow path 172 inside the inner peripheral surface of the magnet M passes through the inside of the bearing 17 and leaves the inside of the cylindrical body 13.

図7は、図6における動翼部分の模式拡大断面図である。
尚、図1、図6において説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 7 is a schematic enlarged cross-sectional view of the moving blade portion in FIG.
1 and 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図7に示すように、動翼115の端面やマグネットMと、筒体13や封止部材51との間には動翼115を回転可能とするための隙間が設けられ、この隙間がバイパス流路60aとなる。   As shown in FIG. 7, a gap is provided between the end face of the moving blade 115 and the magnet M and the cylinder 13 and the sealing member 51 so that the moving blade 115 can rotate. It becomes the path 60a.

前述したように静翼流路171を流れた旋回流62は、遠心力を受けて外側に拡散しようとする。そして、外側に拡散しようとする旋回流62の一部は、静翼流路171の出口付近において、バイパス流61としてバイパス流路60aに流れ込む。
このバイパス流61は動翼115の回転、すなわち、発電には寄与しないので、バイパス流61が増えるほど羽根車効率が低下することになる。
As described above, the swirl flow 62 that has flowed through the stationary blade channel 171 is subjected to centrifugal force and tends to diffuse outward. Then, a part of the swirling flow 62 to be diffused outside flows into the bypass flow channel 60 a as the bypass flow 61 in the vicinity of the exit of the stationary blade flow channel 171.
Since the bypass flow 61 does not contribute to the rotation of the moving blade 115, that is, power generation, the impeller efficiency decreases as the bypass flow 61 increases.

ここで、「羽根車効率」は、水力エネルギーを回転エネルギーに変換する際の効率を示すものであり、下記の(1)式で求めることができる。   Here, “impeller efficiency” indicates the efficiency at the time of converting hydraulic energy into rotational energy, and can be obtained by the following equation (1).

Figure 2010172107
ここで、Tは回転トルク、Nは回転数、ΔPは水圧、Qは流量である。そのため、分子のT・Nは回転エネルギー、分母のΔP・Qは水力エネルギーとなる。
Figure 2010172107
Here, T is rotational torque, N is rotational speed, ΔP is water pressure, and Q is flow rate. Therefore, TN of the numerator is rotational energy and ΔP · Q of the denominator is hydraulic energy.

本発明者は検討の結果、動翼を回転させる際に、動翼羽根の径外方向から内側に向かって流れる流れを形成させることができれば外側に拡散しようとする流れの形成を抑制することができるので、バイパス流路60aに流れ込むバイパス流61の流量を抑制することができるとの知見を得た。
またさらに、3つ以上のノズル18を設けることにより、動翼15に対する水圧の偏りを抑制し、動翼15を安定して回転させることができるとの知見を得た。
As a result of the study, the present inventor, when rotating the moving blade, can suppress the formation of the flow to diffuse outward if it can form a flow that flows from the radially outward direction of the moving blade blade to the inside. Since it was possible, the knowledge that the flow volume of the bypass flow 61 which flows into the bypass flow path 60a can be suppressed was acquired.
Furthermore, it has been found that by providing three or more nozzles 18, it is possible to suppress the deviation of water pressure with respect to the moving blade 15 and to rotate the moving blade 15 stably.

図8(a)は、本実施の形態に係る発電機1に備えられるキャップ14を説明するための模式斜視図である。
また、図9及び図10は、図1におけるA−A矢視断面図である。
尚、図1において説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 8A is a schematic perspective view for explaining the cap 14 provided in the generator 1 according to the present embodiment.
9 and 10 are cross-sectional views taken along arrows AA in FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

図8(a)、図9に示すように、キャップ14は、円柱体の一方の端面(上流側に位置する面)に円錐体を一体的に設けた形状を呈している。また、円柱体の他方の端面(下流側に位置する面)にはフランジ部14aが設けられている。   As shown in FIGS. 8A and 9, the cap 14 has a shape in which a conical body is integrally provided on one end surface (a surface located on the upstream side) of the cylindrical body. Moreover, the flange part 14a is provided in the other end surface (surface located downstream) of a cylindrical body.

また、キャップ14の内部には、フランジ部14aが設けられた側の端面に開口した円柱形状を呈した空間部14b(図1を参照)が設けられている。そして、空間部14bには動翼15の上流端側に設けられた動翼羽根19が収納されている。キャップ14の中心軸上であって、空間部14bに面する側の面には動翼15を挿通する中心軸24の一端が支持されている。   Further, inside the cap 14, a space portion 14b (see FIG. 1) having a cylindrical shape opened to an end surface on the side where the flange portion 14a is provided is provided. In the space portion 14b, the moving blade blade 19 provided on the upstream end side of the moving blade 15 is accommodated. One end of a central shaft 24 through which the rotor blade 15 is inserted is supported on the surface of the cap 14 on the side facing the space portion 14b.

また、キャップ14の周面には、空間部14bに連通する3つのノズル18が設けられている。これら3つのノズル18は、動翼15の周囲において120度の角度関係で、均等(等間隔)に配置されている。
なお、3つのノズル18を配置する場合に、それぞれのノズルの周方向での配置角度は120度に限定されるものではなく、ノズル18から噴出される水流が動翼15の周方向において対称性を保つように配置されていればよい。すなわち、動翼15の回転角に対する動翼15のトルクのばらつきが小さくなるように、ノズル18を配置することができる。
In addition, three nozzles 18 communicating with the space portion 14 b are provided on the peripheral surface of the cap 14. These three nozzles 18 are arranged equally (equally spaced) at an angular relationship of 120 degrees around the rotor blade 15.
When three nozzles 18 are arranged, the arrangement angle of each nozzle in the circumferential direction is not limited to 120 degrees, and the water flow ejected from the nozzle 18 is symmetrical in the circumferential direction of the moving blade 15. As long as it is arranged so as to maintain That is, the nozzle 18 can be arranged so that the variation in the torque of the rotor blade 15 with respect to the rotation angle of the rotor blade 15 is reduced.

図11(a)及び(b)は、動翼15がノズル18からの水流により受けるトルクを表したグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は動翼15の回転角(度)を表し、縦軸は動翼15が受けるトルクを全回転角にわたって受けるトルクの平均で除した値を表す。
図11(a)及び(b)は、いずれも、動翼羽根19の枚数が11枚であり、3つのノズル18を等間隔(120度ごとに)配置した場合を表す。ただし、図11(a)は、3つのノズル18から等しい量の水流を噴出させた場合(流量比は、1:1:1である)を表し、3つのノズル18から噴出される水流の対称性が保たれている。一方、図11(b)は、3つのノズル18から噴出させる水量の流量比を4:1:1とした場合を表す。つまり、図11(b)においては、3つのノズル18から噴出される水流の対称性は保たれていない。ここで、3つのノズル18から噴出される水の流量の合計は、図11(a)の場合と図11(b)の場合とで同一である。
FIGS. 11A and 11B are graphs showing the torque that the moving blade 15 receives due to the water flow from the nozzle 18. In these graphs, the horizontal axis represents the rotation angle (degree) of the moving blade 15 and the vertical axis represents the value obtained by dividing the torque received by the moving blade 15 by the average of the torque received over the entire rotation angle.
11A and 11B show a case where the number of blade blades 19 is 11 and three nozzles 18 are arranged at equal intervals (every 120 degrees). However, FIG. 11A shows a case where an equal amount of water flow is ejected from the three nozzles 18 (the flow rate ratio is 1: 1: 1), and the water flow ejected from the three nozzles 18 is symmetrical. Sex is maintained. On the other hand, FIG. 11B shows a case where the flow rate ratio of the amount of water ejected from the three nozzles 18 is 4: 1: 1. That is, in FIG. 11B, the symmetry of the water flow ejected from the three nozzles 18 is not maintained. Here, the sum of the flow rates of water ejected from the three nozzles 18 is the same in the case of FIG. 11A and the case of FIG. 11B.

図11(b)をみると、動翼15が受けるトルクは、回転角に応じて周期的に大きく変動していることが分かる。つまり、3つのノズル18から噴出される水流の対称性が保たれていない場合(図11(b))には、動翼15が受けるトルクが変動し、脈動しやすくなる。これに対して、図11(a)をみると、動翼15が受けるトルクの変動ははるかに小さい。つまり、3つのノズル18から噴出される水流の対称性が保たれている場合(図11(a))には、動翼15が受けるトルクの変動は抑制され、脈動が抑制されて円滑に回転することが分かる。   From FIG. 11 (b), it can be seen that the torque received by the moving blade 15 fluctuates greatly periodically according to the rotation angle. That is, when the symmetry of the water flow ejected from the three nozzles 18 is not maintained (FIG. 11B), the torque received by the moving blade 15 fluctuates and is likely to pulsate. On the other hand, when Fig.11 (a) is seen, the fluctuation | variation of the torque which the moving blade 15 receives is much smaller. That is, when the symmetry of the water flow ejected from the three nozzles 18 is maintained (FIG. 11 (a)), fluctuations in torque received by the rotor blades 15 are suppressed, and pulsation is suppressed and rotation is smooth. I understand that

図12(a)及び(b)は、図11(a)及び(b)のそれぞれのケースにおいて、11枚の動翼羽根19のそれぞれが水流により受けるトルクを表したグラフである。ここでも、横軸は動翼15の回転角 (度)を表し、縦軸は1枚の動翼羽根19がノズル18からの水流により受けるトルクを動翼15の全体が全回転角にわたって受けるトルクの平均で除した値を表す。   12 (a) and 12 (b) are graphs showing the torque that each of the 11 blade blades 19 receives by the water flow in each case of FIGS. 11 (a) and 11 (b). Here, the horizontal axis represents the rotation angle (degree) of the moving blade 15, and the vertical axis represents the torque received by the water flow from the nozzle 18 by one moving blade blade 19 over the entire rotation angle. The value divided by the average of.

図12(b)をみると、1枚の動翼羽根19が受けるトルクは、回転角がおよそ40度において、3つのノズル18のうちで流量が多いノズル18からの水流により最大で1程度まで急激に上昇し、それ以外の回転角度ではほぼゼロに近いトルクしか受けないことが分かる。つまり、3つのノズル18から噴出される水の流量が均等でない場合には、それぞれの動翼羽根19が受けるトルクの変動も極めて大きいことが分かる。このように不均一なトルクがかかることにより、動翼15の脈動が生じやすくなる。   As shown in FIG. 12B, the torque received by one blade blade 19 is about 1 at maximum due to the water flow from the nozzle 18 having a large flow rate among the three nozzles 18 at a rotation angle of about 40 degrees. It can be seen that it rises rapidly and receives only a torque close to zero at other rotation angles. That is, it can be seen that when the flow rates of water ejected from the three nozzles 18 are not uniform, the fluctuations in torque received by the respective blade blades 19 are also extremely large. As a result of such non-uniform torque being applied, pulsation of the rotor blade 15 is likely to occur.

これに対して、図12(a)をみると、動翼羽根19のそれぞれは、3つのノズル18からの均等な水流に対応して、回転角がおよそ40度、160度、280度において、0.46程度の均等なトルクを受けることが分かる。つまり、3つのノズル18を均等に配置し、均等な水流を噴出させることにより、水流の対称性を保ち、動翼羽根19は、回転角に応じた均等なトルクを受ける。その結果として、動翼15を円滑に回転させ、脈動を抑制できる。なお、図12(a)及び(b)において、トルクにマイナスの値が表れているのは、動翼羽根19が、水流によって回転方向とは逆向きの力を受けることによる。   On the other hand, when looking at FIG. 12 (a), each of the blade blades 19 corresponds to the uniform water flow from the three nozzles 18 at rotation angles of about 40 degrees, 160 degrees, and 280 degrees. It can be seen that a uniform torque of about 0.46 is received. That is, by arranging the three nozzles 18 uniformly and ejecting a uniform water flow, the symmetry of the water flow is maintained, and the blade blade 19 receives a uniform torque according to the rotation angle. As a result, the rotor blade 15 can be smoothly rotated to suppress pulsation. In FIGS. 12A and 12B, the negative value appears in the torque because the rotor blade 19 receives a force in the direction opposite to the rotational direction due to the water flow.

以上、具体例を参照しつつ説明したように、3つ以上のノズルから噴出される水流の対称性が保たれていれば、動翼15は円滑に回転し、脈動を抑制できる。ただし、水流は完全に対称である必要はなく、水圧によって動翼15にかかる力が、動翼羽根19での脈動を抑制できる程度に動翼15の回転中心においてつり合っていればよい。したがって、3つのノズル18の配置角度が等間隔となるように配置してもよいが、あるいは、動翼19にかかる水圧が回転中心において概ねつりあう限りにおいて、3つのノズル18の配置角度が等間隔から外れるように配置してもよい。またさらに、3つのノズル18のうちのいずれか1つまたは2つを、複数の小さいノズルに分割してもよい。このような場合でも、動翼15にかかる水圧が回転中心においてつりあい、動翼羽根15での脈動を抑制することが可能である。またさらに、3つのノズル18を等間隔に配置し、さらに噴出する水量が小さいノズルを付加したような場合も、動翼15にかかる水圧が回転中心において概ねつり合う限りにおいて、本発明の範囲に包含される。以上の論理は、ノズル18の数が3つの場合に限定されるものではなく、後に図13を例示して説明するように4つのノズル18を設けた場合や、5つ以上のノズル18を設けた場合においても同様である。   As described above with reference to the specific example, if the symmetry of the water flow ejected from three or more nozzles is maintained, the moving blade 15 rotates smoothly and can suppress pulsation. However, the water flow does not have to be completely symmetrical, and it is sufficient that the force applied to the moving blade 15 by the water pressure is balanced at the rotation center of the moving blade 15 to such an extent that the pulsation at the moving blade 19 can be suppressed. Therefore, the arrangement angles of the three nozzles 18 may be arranged at equal intervals, or the arrangement angles of the three nozzles 18 may be arranged at equal intervals as long as the water pressure applied to the rotor blade 19 is substantially balanced at the rotation center. You may arrange | position so that it may remove | deviate from. Furthermore, any one or two of the three nozzles 18 may be divided into a plurality of small nozzles. Even in such a case, the water pressure applied to the moving blade 15 is balanced at the center of rotation, and the pulsation at the moving blade 15 can be suppressed. Furthermore, the case where three nozzles 18 are arranged at equal intervals and a nozzle with a small amount of water to be ejected is added is included in the scope of the present invention as long as the water pressure applied to the moving blade 15 is substantially balanced at the rotation center. Is done. The above logic is not limited to the case where the number of nozzles 18 is three, but when four nozzles 18 are provided or five or more nozzles 18 are provided as described later with reference to FIG. The same applies to the case where the

一方、キャップ14の周面には、3つの柱301が設けられており、各々のノズル18への流路を区画している。ノズル18および柱301は、その下面がフランジ部14aの上面に接するようにしてキャップ周面の周方向に沿って等間隔に設けられている。そして、ノズル18は、空間部14bに収納された動翼羽根19に向けて開口されており、その方向は、動翼羽根19の外接円の接線方向よりは内側に向くようにされている。   On the other hand, three pillars 301 are provided on the peripheral surface of the cap 14, and the flow path to each nozzle 18 is partitioned. The nozzles 18 and the columns 301 are provided at equal intervals along the circumferential direction of the cap peripheral surface so that the lower surfaces thereof are in contact with the upper surface of the flange portion 14a. The nozzle 18 is opened toward the moving blade blade 19 accommodated in the space portion 14 b, and the direction thereof is directed inward from the tangential direction of the circumscribed circle of the moving blade blade 19.

なお、フランジ部14aをキャップ14と別体で設けてもよい。この場合には、フランジ部14aとキャップ14を接合させることによって、ノズル18を形成することができる。   The flange portion 14a may be provided separately from the cap 14. In this case, the nozzle 18 can be formed by joining the flange portion 14 a and the cap 14.

このようなノズル18によれば、回転軸(中心軸)に対して略平行な方向から流れてくる水を、流れの方向を変えて、回転軸(中心軸)に対して略垂直な平面内において、動翼羽根19の径外方向から動翼羽根19に向けて噴出させることができる。   According to such a nozzle 18, the water flowing from the direction substantially parallel to the rotation axis (center axis) is changed in the flow direction, and the plane is substantially perpendicular to the rotation axis (center axis). , The nozzle can be ejected from the radial direction of the rotor blade 19 toward the rotor blade 19.

すなわち、動翼15の回転軸(中心軸)に対して略平行な方向から流れてくる水を、回転軸(中心軸)に対して略垂直な方向に、流れの方向を変えて、動翼羽根19の径外方向から動翼羽根19に向けて噴出させる複数のノズル18が設けられている。そして、これら複数のノズル18は、動翼15の周囲に等間隔(均等)に配置されている。   That is, water flowing from a direction substantially parallel to the rotation axis (center axis) of the moving blade 15 is changed to a direction substantially perpendicular to the rotation axis (center axis), and the flow direction is changed. A plurality of nozzles 18 that are ejected from the radially outward direction of the blades 19 toward the rotor blade blades 19 are provided. The plurality of nozzles 18 are arranged at equal intervals (evenly) around the moving blade 15.

このようにすれば、水流が給水流入口からそれぞれのノズル18を通過して動翼羽根19に衝突するまでの距離を均一にすることができる。そのため、水流の変動による動翼羽根19での脈動を抑制できる。なお、軸流式でない場合には、各ノズル18までの水路の長さが均一ではないため、ノズル18を動翼15の周囲に均等に配置しても、水流が各ノズル18を通過して動翼羽根19に衝突するまでの距離を均一にすることができない。   In this way, it is possible to make the distance from the water supply inlet through the nozzles 18 through the nozzles 18 to the blade blade 19 uniform. Therefore, the pulsation in the rotor blade 19 due to the fluctuation of the water flow can be suppressed. If the axial flow type is not used, the length of the water channel to each nozzle 18 is not uniform. Therefore, even if the nozzles 18 are evenly arranged around the rotor blades 15, the water flow passes through each nozzle 18. The distance until the blade impinges on the blade 19 cannot be made uniform.

これに対して、本実施形態によれば、軸流式の流路形態において、動翼15の周囲に複数のノズル18を等間隔に配置することにより、水流が各ノズル18を介して動翼羽根19に衝突するまでの距離を均一にできる。その結果として、水流の変動による動翼羽根19での脈動などを抑制できる。   On the other hand, according to the present embodiment, in the axial flow channel configuration, by arranging a plurality of nozzles 18 around the moving blades 15 at equal intervals, the water flow passes through the nozzles 18. The distance until it collides with the blade 19 can be made uniform. As a result, it is possible to suppress pulsation at the blade blade 19 due to fluctuations in water flow.

なお、図8(b)に表した具体例のように、キャップ14の周面に障害物204を設けてもよい。この場合においては、水は障害物204を迂回するように流れる。そして、この具体例においても、動翼15の回転軸に対して略平行な方向から流れてくる水を、回転軸(中心軸)に対して略垂直な方向に、流れの方向を変えて、複数のノズル18から動翼羽根19の径外方向から動翼羽根19に向けて噴出させることができる。その結果として、図8(a)に関して前述した効果を得ることができる。   In addition, you may provide the obstruction 204 in the surrounding surface of the cap 14 like the specific example represented to FIG.8 (b). In this case, the water flows so as to bypass the obstacle 204. Also in this specific example, the water flowing from the direction substantially parallel to the rotation axis of the rotor blade 15 is changed to the direction substantially perpendicular to the rotation axis (center axis), and the flow direction is changed. The plurality of nozzles 18 can be ejected from the radially outer direction of the moving blade blade 19 toward the moving blade blade 19. As a result, the effect described above with reference to FIG.

またさらに、本実施形態によれば、3つ以上のノズル18を動翼15の周囲に均等(等間隔)に設けることで、各々の動翼羽根19に対して噴流をばらつきを抑えて当てることができ、安定して動翼を回転させることができる。すなわち、動翼羽根19に噴流が均等に当たらないと、各々の動翼羽根19が受ける水圧が偏り、動翼15が振動してしまうという問題が生じる。   Still further, according to the present embodiment, by providing three or more nozzles 18 evenly (equally spaced) around the rotor blade 15, the jet flow is applied to each rotor blade blade 19 with reduced variation. And the rotor blade can be rotated stably. That is, if the jets do not uniformly strike the rotor blades 19, the water pressure received by each of the rotor blades 19 is biased, causing a problem that the rotor blades 15 vibrate.

例えば、ノズル18の数を1つのみにした場合には、動翼15に対して、片側のみから水圧がかかることとなる。この場合、動翼15の回転軸に対して一方向からの力が加わるため、偏心しやすい。また、軸受けが一方向のみに向けて摩耗しやすく、使用するに従ってガタなどが生じやすくなる。また、ノズル18に供給される水流の変動の影響を受けやすい。例えば、水流の脈動などによって、動翼15の回転が不安定になったり、振動や騒音が発生しやすくなる。   For example, when the number of nozzles 18 is only one, water pressure is applied to the moving blade 15 from only one side. In this case, since a force from one direction is applied to the rotating shaft of the rotor blade 15, it tends to be eccentric. In addition, the bearing is likely to be worn in only one direction, and play or the like is likely to occur as the bearing is used. Further, it is susceptible to fluctuations in the water flow supplied to the nozzle 18. For example, the rotation of the rotor blade 15 becomes unstable or vibration and noise are likely to occur due to pulsation of water flow.

一方、ノズル18の数を2つにした場合も、それぞれのノズル18から噴射される水流のバランスが少し偏っただけでも、動翼15の回転軸が偏ってしまい、振動や騒音が発生しやすい。また、軸受けの片減りも生じやすくなる。   On the other hand, even when the number of nozzles 18 is two, even if the balance of the water flow ejected from each nozzle 18 is slightly deviated, the rotating shaft of the rotor blade 15 is deviated, and vibration and noise are likely to occur. . Further, the bearings are easily reduced.

これに対して、3つ以上のノズル18を動翼15の周囲に等間隔に設けた場合には、動翼15に噴射する水流を分散させることにより、より安定して回転させることができる。すなわち、ノズル18を3つ以上設けた場合には、これらノズル18に供給される水流が変動しても、それぞれのノズル18から噴射される水流のバランスが偏ることを抑制できる。つまり、ノズル18を3つ以上設けることにより、水流のばらつきも分散することができる。そして、これらノズル18を等間隔に配置して水流を動翼15に作用させることにより、動翼15にかかる水圧の偏りを抑制し、常に安定して回転させ、振動や騒音の発生を抑制できる。また、軸受けの片減りも抑制できる。   On the other hand, when three or more nozzles 18 are provided around the moving blade 15 at equal intervals, the water flow injected to the moving blade 15 can be dispersed more stably. That is, when three or more nozzles 18 are provided, even if the water flow supplied to these nozzles 18 fluctuates, the balance of the water flow injected from each nozzle 18 can be suppressed. That is, by providing three or more nozzles 18, variations in water flow can be dispersed. And by arranging these nozzles 18 at equal intervals to cause the water flow to act on the moving blades 15, it is possible to suppress the deviation of the water pressure applied to the moving blades 15, to always rotate stably, and to suppress the generation of vibration and noise. . Further, it is possible to suppress a decrease in the bearing.

また、3つ以上のノズル18を設けることにより、製造上の寸法の誤差などの影響も吸収しやすくなる。例えば、キャップ14を成型する際に生ずる寸法の誤差により、ノズル18の位置がずれることなどがあり得る。ノズル18の数を2つにした場合には、ノズル18の位置がわずかにずれただけでも、動翼15に対する水圧のバランスが偏りやすくなる。つまり、動翼15の回転が偏心したり、振動や騒音などが生じやすくなる。   In addition, by providing three or more nozzles 18, it becomes easy to absorb influences such as manufacturing dimensional errors. For example, the position of the nozzle 18 may shift due to a dimensional error that occurs when the cap 14 is molded. When the number of the nozzles 18 is two, even if the position of the nozzles 18 is slightly shifted, the balance of water pressure with respect to the moving blades 15 tends to be biased. That is, the rotation of the rotor blade 15 is decentered, and vibration and noise are likely to occur.

これに対して、3つ以上のノズル18を設ける場合には、それぞれのノズル18の位置がずれても、その影響は分散され、動翼15に対する水圧のバランスの偏りも緩和される。つまり、製造上の寸法の誤差などによる影響も分散させ緩和できる。本実施形態において、ノズル18の数は3つには限定されない。例えば、図13に例示したように、4つのノズル18を動翼15の周囲に等間隔に配置しても、前述したような水圧の偏りの抑制などの各種の効果を得ることができる。またさらに、5つ以上のノズル18を動翼15の周囲に等間隔に配置することによっても、前述したような水圧の偏りの抑制などの効果を同様に得ることができる。   On the other hand, when three or more nozzles 18 are provided, even if the positions of the nozzles 18 are shifted, the influence is dispersed and the unevenness of the water pressure balance with respect to the moving blades 15 is alleviated. That is, it is possible to disperse and mitigate the effects of manufacturing dimensional errors. In the present embodiment, the number of nozzles 18 is not limited to three. For example, as illustrated in FIG. 13, even when the four nozzles 18 are arranged at equal intervals around the moving blade 15, various effects such as suppression of water pressure deviation as described above can be obtained. Further, by arranging five or more nozzles 18 around the rotor blade 15 at equal intervals, it is possible to obtain the same effect as described above, such as suppression of unevenness of water pressure.

動翼羽根19の上流側端面は動翼15の天井部15dに支持されており、下流側端面19aは動翼15の羽根支持面15cに支持されている(図1を参照)。そのため、動翼15の径外方向の端面(外周面)においては、動翼羽根19は支持されておらず、動翼15の径外方向の端面(外周面)から内部に向けて流水が可能となっている。   The upstream end face of the rotor blade 19 is supported by the ceiling 15d of the rotor blade 15, and the downstream end face 19a is supported by the blade support surface 15c of the rotor blade 15 (see FIG. 1). Therefore, the rotor blade 19 is not supported on the outer end surface (outer peripheral surface) of the rotor blade 15 in the radial direction, and water can flow from the outer end surface (outer peripheral surface) of the rotor blade 15 toward the inside. It has become.

図9に示すように、動翼羽根19は曲線で構成されており、動翼15の中心に向けてその先端が接近するような向きに湾曲している。動翼羽根19の出口側先端19bと動翼15のボス部15bとは離隔されており、動翼羽根19の入口側から出口側に向けて動翼羽根19に沿った円滑な水の流れが形成されるようになっている。そのため、羽根車効率を向上させることができ、水力エネルギーを効率よく電力に変換することができる。   As shown in FIG. 9, the rotor blade 19 is configured by a curve and is curved in such a direction that the tip approaches the center of the rotor blade 15. The outlet-side tip 19b of the blade 19 and the boss 15b of the blade 15 are separated from each other, and a smooth water flow along the blade 19 from the inlet side of the blade 19 toward the outlet side. It is supposed to be formed. Therefore, the impeller efficiency can be improved, and hydraulic energy can be efficiently converted into electric power.

また、本実施形態によれば、図9及び図10に表したように、ノズル18から噴出される水流62aの方向は、動翼羽根19の外接円の接線方向よりは内側に向くようになる。より具体的には、図10に表したように、水流62aの方向は、動翼羽根19の外接円(破線)510とその接線520との接点において接線520に対して垂直な垂線530に対して、傾斜している。すなわち、水流62aの方向は、外接円520の接点における接線520の垂線530に対して、非平行かつ非垂直である。例えば、水流62aの方向は、外接円510の接点における接線520の垂線530に対して、40度から85度の間に設定することができる。
このようにすると、各ノズル18から旋回流を形成するように水流が噴射される。その結果として、全てのノズル18からの水流が、全体として旋回流を形成する。このため、動翼羽根19の外周側から動翼15の回転軸に向けて、動翼羽根19に沿った円滑な水の流れを生じさせることができる。その結果として、動翼羽根19に効率よく水流を作用させ、動翼15を効率よく回転させることができる。
Further, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, the direction of the water flow 62 a ejected from the nozzle 18 is directed inward from the tangential direction of the circumscribed circle of the moving blade blade 19. . More specifically, as shown in FIG. 10, the direction of the water flow 62 a is relative to a perpendicular line 530 perpendicular to the tangent line 520 at the contact point between the circumscribed circle (broken line) 510 of the rotor blade 19 and the tangent line 520. Is inclined. That is, the direction of the water flow 62a is non-parallel and non-perpendicular to the perpendicular 530 of the tangent 520 at the contact point of the circumscribed circle 520. For example, the direction of the water flow 62 a can be set between 40 degrees and 85 degrees with respect to the perpendicular line 530 of the tangent line 520 at the contact point of the circumscribed circle 510.
If it does in this way, a water flow will be injected from each nozzle 18 so that a swirl flow may be formed. As a result, the water flow from all the nozzles 18 forms a swirl flow as a whole. For this reason, a smooth flow of water along the rotor blade 19 can be generated from the outer peripheral side of the rotor blade 19 toward the rotating shaft of the rotor blade 15. As a result, a water flow can be efficiently applied to the rotor blade 19 and the rotor blade 15 can be efficiently rotated.

動翼羽根19の枚数は、ノズル18の数の整数倍とは異なる値となっている。例えば、図9に例示をしたものでは、動翼羽根19の枚数を11枚、ノズル18の数を3つとしている。動翼羽根19の枚数をノズル18の数の整数倍とは異なる値とすれば、各動翼羽根19への噴出時期をずらすことができるので、動翼15の振動や騒音の発生を抑制することができる。   The number of blades 19 is different from an integer multiple of the number of nozzles 18. For example, in the example illustrated in FIG. 9, the number of blade blades 19 is 11 and the number of nozzles 18 is three. If the number of blades 19 is different from an integer multiple of the number of nozzles 18, the ejection timing to each blade 19 can be shifted, so that vibration and noise of the blade 15 are suppressed. be able to.

動翼羽根19の出口側先端19bは、動翼羽根19の下流側端面を支持する羽根支持面15cより動翼15の内側に向けて突出するようにして設けられている。そのため、羽根支持面15cの内側に設けられる流水路15e(図1を参照)の径方向寸法を大きくすることができるので、圧損を抑制することができる。また、動翼羽根19の径方向長さを長くすることができるので、動翼羽根19の面積を大きくすることができる。その結果、羽根車効率を向上させることができ、水力エネルギーを効率よく電力に変換することができる。   The outlet-side tip 19 b of the rotor blade 19 is provided so as to protrude toward the inside of the rotor blade 15 from the blade support surface 15 c that supports the downstream end surface of the rotor blade 19. Therefore, since the radial direction dimension of the water flow path 15e (refer FIG. 1) provided inside the blade | wing support surface 15c can be enlarged, a pressure loss can be suppressed. Moreover, since the radial direction length of the moving blade blade 19 can be lengthened, the area of the moving blade blade 19 can be increased. As a result, the impeller efficiency can be improved and hydraulic energy can be efficiently converted into electric power.

動翼羽根19の下流側端面19aの位置(図1を参照)は、ノズル18より下流側となるようにされている。そのため、ノズル18から噴出された水流のうち、下流側に向けて拡散されたものをも動翼羽根19に当てることができる。その結果、羽根車効率を向上させることができ、水力エネルギーを効率よく電力に変換することができる。   The position of the downstream end face 19 a of the rotor blade 19 (see FIG. 1) is arranged downstream of the nozzle 18. Therefore, among the water flow ejected from the nozzle 18, the water diffused toward the downstream side can also be applied to the moving blade 19. As a result, the impeller efficiency can be improved and hydraulic energy can be efficiently converted into electric power.

図8(a)に示すように、このようなノズル18によれば、中心軸24に対して略平行な方向から流れてくる水流62aを、中心軸24に対して略垂直な平面内において、動翼15(動翼羽根19)の径外方向から内側に向けて噴出させることができる。そのため、外側に拡散しようとする流れの形成を抑制することができるので、バイパス流路に流れ込むバイパス流を抑制することができる。   As shown in FIG. 8A, according to such a nozzle 18, the water flow 62 a that flows from a direction substantially parallel to the central axis 24 is within a plane that is substantially perpendicular to the central axis 24. The rotor blade 15 (the rotor blade 19) can be ejected from the radially outward direction toward the inside. Therefore, since the formation of the flow to be diffused to the outside can be suppressed, the bypass flow flowing into the bypass flow path can be suppressed.

図14は、バイパス流の抑制を説明するためのグラフ図である。
図14は、動翼の回転数を2500rpm、流量を1.8リットル/分として、全水量に占めるバイパス流量(バイパス流路への流水量)の割合をシミュレーションにより求めたものである。また、縦軸は全水量に占めるバイパス流量の割合、横軸は動翼が受けるトルクを示している。図中の「▲」は、図6で説明をした比較例に係る発電機100、「■」は、本実施の形態に係る発電機1を示している。
FIG. 14 is a graph for explaining suppression of bypass flow.
FIG. 14 shows the ratio of the bypass flow rate (the flow rate of water flowing to the bypass channel) in the total water volume by simulation, assuming that the rotating speed of the moving blade is 2500 rpm and the flow rate is 1.8 liters / minute. The vertical axis represents the ratio of the bypass flow rate to the total amount of water, and the horizontal axis represents the torque received by the moving blades. In the figure, “▲” indicates the generator 100 according to the comparative example described in FIG. 6, and “■” indicates the generator 1 according to the present embodiment.

図14からわかるように、本実施の形態によれば、全水量に占めるバイパス流量の割合を1/4以下に抑制することができる。   As can be seen from FIG. 14, according to the present embodiment, the ratio of the bypass flow rate to the total water amount can be suppressed to ¼ or less.

また、比較例に係る発電機100においては、トルクを上げるために流速を増加させるとバイパス流量の割合が増加してしまうが、本実施の形態に係る発電機1によれば、トルクを上げるために流速を増加させてもバイパス流量の割合をほぼ一定に保つことができる。そのため、種々の用途に応じた様々な使用条件においてもバイパス流量の割合を抑制することができる。尚、比較例に係る発電機100においては、バイパス流量の割合が100%を超えている部分があるが、これは予旋回静翼114と動翼115との間に生じた負圧により、一旦下流側に流れた水が逆流しているためであると考えられる。   Further, in the generator 100 according to the comparative example, when the flow rate is increased to increase the torque, the ratio of the bypass flow rate increases. However, according to the generator 1 according to the present embodiment, the torque is increased. Even if the flow rate is increased, the ratio of the bypass flow rate can be kept substantially constant. Therefore, the ratio of the bypass flow rate can be suppressed even under various use conditions according to various applications. In the generator 100 according to the comparative example, there is a portion where the ratio of the bypass flow rate exceeds 100%. This is temporarily caused by the negative pressure generated between the pre-turning stationary blade 114 and the moving blade 115. It is thought that this is because the water flowing downstream is flowing backward.

図15は、羽根車効率を説明するためのグラフ図である。
図15は、動翼の回転数を2500rpm、流量を1.8リットル/分として、羽根車効率をシミュレーションにより求めたものである。また、縦軸は羽根車効率、横軸は動翼が受けるトルクを示している。図中の「▲」は、図6で説明をした比較例に係る発電機100、「■」は、本実施の形態に係る発電機1を示している。
FIG. 15 is a graph for explaining the impeller efficiency.
FIG. 15 shows the impeller efficiency obtained by simulation by setting the rotational speed of the moving blade to 2500 rpm and the flow rate to 1.8 liters / minute. The vertical axis represents the impeller efficiency, and the horizontal axis represents the torque received by the moving blades. In the figure, “▲” indicates the generator 100 according to the comparative example described in FIG. 6, and “■” indicates the generator 1 according to the present embodiment.

図15からわかるように、本実施の形態によれば、羽根車効率を2倍以上に向上させることができる。また、トルクを上げるために流速を増加させても羽根車効率の低下を抑制することができる。そのため、種々の用途に応じた様々な使用条件においても高い羽根車効率を維持することができ、水力エネルギーを効率よく電力に変換することができる。   As can be seen from FIG. 15, according to the present embodiment, the impeller efficiency can be improved more than twice. Moreover, even if the flow rate is increased in order to increase the torque, it is possible to suppress a decrease in impeller efficiency. Therefore, high impeller efficiency can be maintained even under various use conditions according to various applications, and hydraulic energy can be efficiently converted into electric power.

図16は、トルクと圧損との関係を説明するためのグラフ図である。
図16は、動翼の回転数を2500rpm、流量を1.8リットル/分として、圧損をシミュレーションにより求めたものである。また、縦軸は動翼が受けるトルク、横軸は圧損を示している。図中の「▲」は、図6で説明をした比較例に係る発電機100、「■」は、本実施の形態に係る発電機1を示している。
FIG. 16 is a graph for explaining the relationship between torque and pressure loss.
FIG. 16 shows the pressure loss obtained by simulation by setting the rotational speed of the moving blade to 2500 rpm and the flow rate to 1.8 liters / minute. The vertical axis represents the torque received by the rotor blade, and the horizontal axis represents the pressure loss. In the figure, “▲” indicates the generator 100 according to the comparative example described in FIG. 6, and “■” indicates the generator 1 according to the present embodiment.

一般的な水栓装置に備えられる発電機においては、発電量を50mW(ミリワット)以上とすることが好ましい。このような場合、動翼においては0.65mN・m(ミリニュートン・メートル)以上のトルクを得る必要がある。   In a generator provided in a general water faucet device, the amount of power generation is preferably 50 mW (milliwatt) or more. In such a case, it is necessary to obtain a torque of 0.65 mN · m (millinewton · meter) or more in the moving blade.

図16からわかるように、動翼において0.65mN・m(ミリニュートン・メートル)以上のトルクを得るためには、比較例に係る発電機100においては、108kPa(キロパスカル)以上の圧損とする必要がある。一方、本実施の形態に係る発電機1においては、25kPa(キロパスカル)以上の圧損とすれば足りる。そのため、種々の用途に応じた様々な使用条件においても高いトルクを得ることができ、水力エネルギーを効率よく電力に変換することができる。   As can be seen from FIG. 16, in order to obtain a torque of 0.65 mN · m (millinewton · meter) or more in the moving blade, the generator 100 according to the comparative example has a pressure loss of 108 kPa (kilopascal) or more. There is a need. On the other hand, in the generator 1 according to the present embodiment, a pressure loss of 25 kPa (kilopascal) or more is sufficient. Therefore, high torque can be obtained even under various usage conditions according to various applications, and hydraulic energy can be efficiently converted into electric power.

前述したように、水栓装置には種々の用途があり、また、使用環境も様々である。例えば、日本においては水栓装置が取り付けられる水道管の給水圧が50kPa(キロパスカル)程度の低水圧である場合もあり得る。このような場合においては、比較例に係る発電機100では必要なトルクを確保することができない。これに対し、本実施の形態に係る発電機1ではこのような低水圧の環境下においても充分なトルクを確保することができる。   As described above, the faucet device has various uses and the usage environment is also various. For example, in Japan, the water supply pressure of a water pipe to which a faucet device is attached may be a low water pressure of about 50 kPa (kilopascal). In such a case, the generator 100 according to the comparative example cannot ensure the necessary torque. On the other hand, the generator 1 according to the present embodiment can ensure a sufficient torque even under such a low water pressure environment.

説明の便宜上、マグネットMの外周面からの磁束をインダクタ31a、32aを介してマグネットMの径方向に略直角な方向の端面に対向させるようにして設けられたコイル50に導くようにしているが、コイル、マグネット、インダクタの配置はこれに限定されるわけではない。例えば、マグネットの径外方向にコイルを配設した「ラジアル配置」の発電機であってもよいし、マグネットの径方向に略直角な方向の端面と対向させるようにしてコイルを配設した「アキシャル配置」の発電機であってもよい。   For convenience of explanation, the magnetic flux from the outer peripheral surface of the magnet M is guided to the coil 50 provided so as to face the end surface in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the magnet M via the inductors 31a and 32a. The arrangement of the coil, magnet, and inductor is not limited to this. For example, the generator may be a “radial arrangement” in which a coil is disposed in the radially outward direction of the magnet, or the coil is disposed so as to face an end surface in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the magnet. The generator may be an “axial arrangement”.

図17は、「アキシャル配置」の発電機を説明するための模式分解図である。
マグネットM1の径方向に略直角な方向の端面には、周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されている。
FIG. 17 is a schematic exploded view for explaining the generator of “axial arrangement”.
N poles and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction on the end face of the magnet M1 in a direction substantially perpendicular to the radial direction.

ステータ90は、いずれも軟磁性体(例えば、圧延鋼)からなる第1ヨーク131、第2ヨーク132、第3ヨーク133と、第1ヨーク131、第2ヨーク132に連接するインダクタ131a、132a、これら第1ヨーク131、第2ヨーク132、第3ヨーク133、インダクタ131a、132aで囲まれた空間内に配置されるコイル50aとを有する。また、第3ヨーク133は、第1ヨーク131及び第2ヨーク132におけるそれぞれのインダクタ131a、132aが設けられた端部と反対側の端部に結合されている。
コイル50aは、マグネットM1の径方向に略直角な方向の端面に対向して設けられ、インダクタ131a、132aは、マグネットM1の径方向に略直角な方向に対向する部分を有して互いに離間して配設されている。
The stator 90 includes a first yoke 131, a second yoke 132, a third yoke 133, and inductors 131a, 132a connected to the first yoke 131 and the second yoke 132, all made of soft magnetic material (for example, rolled steel). The first yoke 131, the second yoke 132, the third yoke 133, and the coil 50a disposed in the space surrounded by the inductors 131a and 132a. The third yoke 133 is coupled to the end of the first yoke 131 and the second yoke 132 opposite to the end provided with the inductors 131a and 132a.
The coil 50a is provided to face the end face in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the magnet M1, and the inductors 131a and 132a have portions facing the direction substantially perpendicular to the radial direction of the magnet M1, and are separated from each other. Arranged.

本実施の形態においても発電機の径方向寸法の小型化を図ることができる。そして、ノズル18、動翼羽根19などを前述のもののようにすれば、バイパス流路に流れ込むバイパス流を抑制することができる。   Also in this embodiment, it is possible to reduce the size of the generator in the radial direction. If the nozzle 18, the rotor blade 19 and the like are as described above, the bypass flow flowing into the bypass flow path can be suppressed.

説明の便宜上、動翼の回転中心に対して略平行な方向から流れてくる水を、動翼の回転中心に対して略垂直な平面内において、動翼羽根の径外方向から動翼羽根に向けて噴出させるノズルを説明したが、本発明はこれに限定されるわけではない。 動翼の回転中心に対して略平行な方向から流れてくる水を、動翼の回転中心に対して略垂直な平面と所定の角度をもって、動翼羽根部の径外方向から動翼羽根部に向けて噴出させるノズルを備えるものとすることもできる。   For convenience of explanation, water flowing from a direction substantially parallel to the rotation center of the moving blade is moved from the outer direction of the moving blade blade to the moving blade blade in a plane substantially perpendicular to the rotation center of the moving blade. Although the nozzle ejected toward the head has been described, the present invention is not limited to this. Water that flows from a direction substantially parallel to the rotation center of the moving blade has a predetermined angle with a plane that is substantially perpendicular to the rotation center of the moving blade, and moves from the radially outer direction of the moving blade blade portion. It is also possible to provide a nozzle that ejects toward the nozzle.

図18は、本発明の他の実施の形態に係る発電機の模式断面図である。
尚、図1で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a generator according to another embodiment of the present invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

発電機1aに備えられるキャップ14aの周面には、空間部14bに連通するノズル18aが3箇所設けられている。ノズル18aは、キャップ周面の周方向に沿って等間隔に設けられている。そして、ノズル18aは、空間部14bに収納された動翼羽根19に向けて開口されており、その方向は、動翼羽根19の外接円の接線方向よりは内側に向くようにされている。また、ノズル18aは、動翼の回転中心に対して略垂直な平面と所定の角度をもって、設けられている。
このようなノズル18aによれば、回転軸(中心軸)に対して略平行な方向から流れてくる水を、動翼の回転中心に対して略垂直な平面と所定の角度をもって、動翼羽根の径外方向から動翼羽根に向けて噴出させることができる。図18に示すものでは斜め上方から動翼羽根に向けて噴出させるようになっている。
Three nozzles 18a communicating with the space portion 14b are provided on the peripheral surface of the cap 14a provided in the generator 1a. The nozzles 18a are provided at equal intervals along the circumferential direction of the cap peripheral surface. The nozzle 18a is opened toward the moving blade blade 19 accommodated in the space portion 14b, and the direction thereof is directed inward from the tangential direction of the circumscribed circle of the moving blade blade 19. The nozzle 18a is provided at a predetermined angle with a plane substantially perpendicular to the rotation center of the moving blade.
According to such a nozzle 18a, water flowing from a direction substantially parallel to the rotation axis (center axis) is moved at a predetermined angle with a plane substantially perpendicular to the rotation center of the moving blade. Can be ejected from the radially outward direction toward the rotor blades. In the case shown in FIG. 18, jetting is performed from obliquely upward toward the rotor blade.

また、この際、ノズル18aから噴出された水の方向は、動翼の回転軸に対して略垂直な平面に投影した場合において、動翼羽根19の外接円の接線方向よりは内側に向くようになる。   At this time, the direction of the water ejected from the nozzle 18a is directed inward from the tangential direction of the circumscribed circle of the moving blade 19 when projected onto a plane substantially perpendicular to the rotating shaft of the moving blade. become.

次に、本発明の実施の形態に係る発電機及び自動水栓装置の作用について説明をする。 使用者が、図2、3に表した吐水口6の下に手をかざすと、これをセンサ7が感知して、制御部57により電磁弁8が開かれる。これにより、発電機1の筒体13の内部に流水が供給され、筒体13の内部を流れた水は吐水口6から吐水される。使用者が、吐水口6の下から手を遠ざけると、これをセンサ7が感知して、制御部57により電磁弁8が閉じられ、自動的に水が止まる。   Next, the operation of the generator and the automatic faucet device according to the embodiment of the present invention will be described. When the user holds his / her hand under the spout 6 shown in FIGS. 2 and 3, the sensor 7 detects this and the control unit 57 opens the electromagnetic valve 8. Thereby, running water is supplied to the inside of the cylindrical body 13 of the generator 1, and the water that has flowed inside the cylindrical body 13 is discharged from the water outlet 6. When the user moves his hand away from the bottom of the spout 6, this is detected by the sensor 7, the electromagnetic valve 8 is closed by the control unit 57, and water automatically stops.

筒体13内に流れ込んだ流水は、キャップ14の円錐体表面を流れて径外方向に拡散される。そして、図8(a)に表したように、中心軸24に対して略平行な方向から流れてくる水流62aは、中心軸24に対して略垂直な平面内において、ノズル18から動翼羽根19に向けて噴出される。   The flowing water that has flowed into the cylinder 13 flows on the conical surface of the cap 14 and is diffused in the radially outward direction. As shown in FIG. 8A, the water flow 62 a flowing from the direction substantially parallel to the central axis 24 flows from the nozzle 18 to the blade blade in a plane substantially perpendicular to the central axis 24. It spouts toward 19.

動翼羽根19に向けて噴出された水は、動翼羽根19の入口側から出口側に向けて動翼羽根19に沿って動翼流路72内を流れ、流水路15e、軸受17の内側を通過して、筒体13内部を抜け、吐水口6へと至る。   The water ejected toward the rotor blade 19 flows in the rotor blade channel 72 along the rotor blade 19 from the inlet side to the outlet side of the rotor blade 19, and flows inside the flow channel 15 e and the bearing 17. Passes through the inside of the cylindrical body 13 and reaches the water outlet 6.

一方、動翼羽根19に向けて噴出された水の力により動翼15が回転すると、これに固定されたマグネットMも回転する。マグネットMの径外方向の端面(外周面)は、図4に表すようにN極とS極とが周方向(回転方向)に沿って交互に着磁されているため、マグネットMが回転すると、マグネットMの径外方向の端面(外周面)に対向しているインダクタ31a、32a及びこれらに連接する第1、第2ヨーク31、32の極性が変化していく。これにより、コイル50に対する鎖交磁束の向きが変化し、コイル50に起電力が生じ、発電が行われる。尚、図17に例示をした場合においても同様にしてコイル50aに起電力が生ずる。発電した電力は、充電器56へと充電された後、例えば、電磁弁8、センサ7、制御部57の駆動などに使用される。   On the other hand, when the moving blade 15 is rotated by the force of water ejected toward the moving blade 19, the magnet M fixed thereto is also rotated. As shown in FIG. 4, the end face (outer peripheral face) of the magnet M in the radially outward direction is alternately magnetized along the circumferential direction (rotation direction) with the N pole and the S pole. The polarities of the inductors 31a and 32a facing the end surface (outer peripheral surface) in the radially outward direction of the magnet M and the first and second yokes 31 and 32 connected to the inductors 31a and 32a change. Thereby, the direction of the interlinkage magnetic flux with respect to the coil 50 changes, an electromotive force is generated in the coil 50, and power generation is performed. In the case illustrated in FIG. 17, an electromotive force is generated in the coil 50a in the same manner. After the generated electric power is charged into the charger 56, it is used for driving the electromagnetic valve 8, the sensor 7, and the control unit 57, for example.

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、発電機1、自動水栓装置3などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも、本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, and the like of each element included in the generator 1, the automatic faucet device 3 and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.

1 発電機、1a 発電機、3 自動水栓装置、9 ステータ、13 筒体、14 キャップ、14a フランジ部、14b 空間部、15 動翼、15a 動翼リング、15b ボス部、15c 羽根支持面、15d 天井部、15e 流水路、18 ノズル、18a ノズル、19 動翼羽根、31a インダクタ、32a インダクタ、50 コイル、50a コイル、60 バイパス流路、62a 水流、90 ステータ、131a インダクタ、132a インダクタ、201 給水流入口、202 給水流出口、203 給水流路、204 障害物、301 柱、M マグネット、M1 マグネット   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator, 1a Generator, 3 automatic faucet device, 9 stator, 13 cylinder, 14 cap, 14a flange part, 14b space part, 15 moving blade, 15a moving blade ring, 15b boss | hub part, 15c blade support surface, 15d Ceiling, 15e Flow channel, 18 nozzle, 18a nozzle, 19 blade blade, 31a inductor, 32a inductor, 50 coil, 50a coil, 60 bypass flow path, 62a water flow, 90 stator, 131a inductor, 132a inductor, 201 water supply Inlet, 202 Water supply outlet, 203 Water supply flow path, 204 Obstacle, 301 pillar, M magnet, M1 magnet

Claims (3)

給水流入口と、給水流出口とを有し、内部に給水流路が形成された筒体と、
前記給水流路に設けられ、動翼羽根を有し、前記給水流路に対して略平行な回転軸の周りに回転する動翼と、
前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、
前記マグネットの回転により起電力を生ずるコイルと、
前記動翼の周方向に配置された3つ以上のノズルと、
を備え、
前記ノズルのそれぞれは、前記給水流路を流れた水を前記動翼羽根の径外方向から前記動翼羽根に噴出させ、
前記ノズルのそれぞれは、前記ノズルから噴出される水流の方向が、前記動翼羽根の外接円とその接線との接点において前記接線に対して垂直な垂線に対して傾斜するように配置され、且つ前記3つ以上のノズルから噴出される水流が前記動翼の周方向において対称性を保つように配置されていることを特徴とする水栓用発電機。
A cylindrical body having a feed water inlet and a feed water outlet and having a feed water channel formed therein;
A moving blade provided in the water supply flow path, having a blade blade, and rotating about a rotation axis substantially parallel to the water supply flow path;
A magnet rotatable integrally with the moving blade;
A coil that generates an electromotive force by rotation of the magnet;
Three or more nozzles arranged in the circumferential direction of the blade,
With
Each of the nozzles causes water that has flowed through the water supply passage to be ejected from the radially outer direction of the blade blade to the blade blade,
Each of the nozzles is disposed such that a direction of water flow ejected from the nozzle is inclined with respect to a perpendicular perpendicular to the tangent at a contact point between a circumscribed circle of the blade blade and its tangent line, and The faucet generator is characterized in that the water flow ejected from the three or more nozzles is arranged to maintain symmetry in the circumferential direction of the moving blade.
前記3つ以上のノズルは、前記動翼の周方向に等間隔に配置されたことを特徴とする請求項1記載の水栓用発電機。   The faucet generator according to claim 1, wherein the three or more nozzles are arranged at equal intervals in a circumferential direction of the moving blade. 前記マグネットは、前記動翼羽根と前記給水流出口との間に設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の水栓用発電機。   The faucet generator according to claim 1 or 2, wherein the magnet is provided between the blade blade and the water supply outlet.
JP2009012020A 2009-01-22 2009-01-22 Power generator for faucet Pending JP2010172107A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/051001 WO2010084593A1 (en) 2009-01-22 2009-01-22 Generator for a faucet
JP2009012020A JP2010172107A (en) 2009-01-22 2009-01-22 Power generator for faucet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009012020A JP2010172107A (en) 2009-01-22 2009-01-22 Power generator for faucet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010172107A true JP2010172107A (en) 2010-08-05

Family

ID=42355667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009012020A Pending JP2010172107A (en) 2009-01-22 2009-01-22 Power generator for faucet

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2010172107A (en)
WO (1) WO2010084593A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012177362A (en) * 2011-01-31 2012-09-13 Toto Ltd Automatic water faucet
JP2019127938A (en) * 2018-01-24 2019-08-01 浩 赤嶺 Vortex power generation

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR094818A1 (en) * 2012-02-16 2015-09-02 Qwtip Llc SYSTEM AND METHOD TO GENERATE POWER
CA3115592A1 (en) 2020-04-17 2021-10-17 Zurn Industries, Llc Hydroelectric generator for faucet and flush valve

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4203230B2 (en) * 2001-03-09 2008-12-24 株式会社Inax Spout head with generator
JP4238684B2 (en) * 2002-09-25 2009-03-18 株式会社デンソー Power generator and automatic faucet with power generator
JP4259995B2 (en) * 2003-12-11 2009-04-30 大洋化学株式会社 Small hydroelectric generator
JP3763022B2 (en) * 2004-03-18 2006-04-05 株式会社カクダイ Hydroelectric power generator and water supply system provided with the same
JP2006342503A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 San-Ei Faucet Mfg Co Ltd Abnormal water discharge preventing apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012177362A (en) * 2011-01-31 2012-09-13 Toto Ltd Automatic water faucet
JP2019127938A (en) * 2018-01-24 2019-08-01 浩 赤嶺 Vortex power generation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010084593A1 (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009047159A (en) Generator for faucet
JP4140062B1 (en) Faucet generator
US7919877B2 (en) Faucet generator
WO2010084593A1 (en) Generator for a faucet
JP2009024703A (en) Generator for faucet
JP2008050850A (en) Generator for water faucet
JP2010236504A (en) Generator for faucet
JP5892460B2 (en) Faucet generator
WO2008026537A1 (en) Power generator for faucet
JP2009303352A (en) Power generator for faucet
JP2008054472A (en) Generator for faucet
JP2010168997A (en) Generator for water faucet
JP2008050849A (en) Generator for water faucet
JP2010236505A (en) Generator for faucet
JP4134252B1 (en) Faucet generator
JP5146900B2 (en) Generator and faucet device
JP4882904B2 (en) Faucet generator
JP4129804B1 (en) Faucet generator
JP2010239840A (en) Faucet generator
JP2008050852A (en) Water faucet fitting
JP2008050851A (en) Generator for water faucet
JP5136954B2 (en) Faucet generator
JP5013086B2 (en) Faucet generator
JP7439566B2 (en) faucet generator
JP2009303436A (en) Power generator for water faucet