JP2015161127A - 発電機付きタンク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作不良や破損を生じづらくし、さらに、発電量を低下させることなく、タンク給水時にオーバーフロー管に羽根車から飛散した水が入り込むことを抑制できる発電機付きタンク装置を提供する。【解決手段】大便器へ供給する水を貯めておくタンク５と、タンク５内に設けられ、回転軸から放射状に延びる複数の羽根を有する羽根車３３と、タンク５内への給水および羽根車３３を回転させるために羽根車３３の羽根３１に向かって水を噴射するノズル２５と、羽根車３３の回転に伴い回転するマグネットと、マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、タンク５内の水位が所定以上の水位を越えないよう、上方に設けられた開口部から水をタンク５外へ排出するオーバーフロー管１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発電機付きタンク装置に関する。

従来より、大便器に取り付けられるタンク内に、タンクへ供給される水の流れによって発電を行う水流式の発電機を設けたタンク装置が知られている。（特許文献１）従来のタンク装置は、タンクへ供給される水が流れる水路内に発電機を設けており、便器洗浄後のタンク給水時に、水路内を流れる水の水流により発電機の羽根車を回転させることで発電を行うものである。そして、発生した電力を便器洗浄動作に関係する電子機器の電源として利用している。

ところが、従来のタンク装置では、発電機が水路内に設けてあるため、一度使用された水や雨水等を再生処理した水である中水が使用されることが多い水洗大便器においては、発電機の羽根車と水路内壁との間に中水等に含まれる異物が挟まれやすく、発電機が動作不良や破損を生じやすい。特に破損により羽根車が回転しない場合などは、タンク給水時に水が水路から排出されづらくなり、タンクが満水になるまでに非常に時間がかかってしまう（ひどいときは１日以上かかる場合もある）ため、使用者が便器洗浄を行えなくなってしまうという大きな問題がある。

そこで、水路内に羽根車を設けるのではなく、水路外に羽根車を設けることが考えられる。すなわち、水路外に設けた羽根車に水路の出口から噴射された水を衝突させ、羽根車を回転させることにより発電することが考えられる。

ここで、タンクは通常、大便器の前後方向の長さを抑えて大便器の前のスペースを確保するために、タンクは横長の形状（幅方向が長い）であるのが一般的である。

しかし、このような構造のタンクに発電機を設けるにあたり、貯水用の水が供給されるタンク内に羽根車を配置する場合、上面視で、羽根車の回転軸がタンクの幅方向とに垂直な方向となるよう羽根車を設置すれば、羽根車の径方向（羽根が回転軸から延びる方向）とタンクの幅方向（タンクの前後方向の長さよりも長い）が平行になるため、高い発電量を得るために大きな羽根車を用いる場合であっても、羽根車の径方向の最外端とタンクの内壁との間に十分な間隔を設けることができる。したがって、間隔が近くなりすぎることによって、組み付け誤差や羽根車の回転振動などによりタンク内壁と羽根車が干渉してしまうような問題がない。

しかし、このように羽根車を配置した場合、羽根車に付着している水が、遠心力により、回転軸を中心として放射状に飛び散ってしまう。したがって、タンク内の水位が所定以上の高さにならないように設けられているオーバーフロー管の上端の開口部から前記放射状に飛び散った水の一部が入り込んでしまい、タンクを満水にするために、余分に水を供給しなければならず、無駄水が発生してしまうという問題がある。これを解決するために、羽根車から水が飛び散らないよう羽根車に噴射する水の流速を低下させる方法も考えられるが、これでは羽根車の回転数が落ち、発電量が低下してしまうという問題が生じてしまう。

特開２００４−２５７０９５号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、動作不良や破損を生じづらくし、さらに、発電量を低下させることなく、タンク給水時にオーバーフロー管に羽根車から飛散した水が入り込むことを抑制できる発電機付きタンク装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発電機付きタンク装置は、タンク内部に発電機が設けられた発電機付きタンク装置であって、大便器へ供給する水を貯めておくタンクと、前記タンク内に設けられ、回転軸から放射状に延びる複数の羽根を有する羽根車と、前記タンク内への給水および前記羽根車を回転させるために前記羽根車の羽根に向かって水を噴射するノズルと、前記羽根車の回転に伴い回転するマグネットと、前記マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、前記タンク内の水位が所定以上の水位を越えないよう、上方に設けられた開口部から水をタンク外へ排出するオーバーフロー管と、を備え、前記ノズルは前記タンク内の空間に水を噴射すると共に、前記羽根車は前記ノズルの下流に配置されるよう構成されており、前記羽根車の回転軸の軸方向は、上面視において前記タンクの幅方向と垂直になるよう配置されるものであって、前記羽根車は、上面視において、前記オーバーフロー管よりも前方もしくは後方に設けられたことを特徴とする

このように構成された本発明では、上面視において、オーバーフロー管よりも前方もしくは後方に羽根車が設けられているため、遠心力により羽根車より飛散する水の量が最も多い、上面視において羽根車の回転軸の軸方向と垂直な方向にオーバーフロー管が位置しない。したがって、発電量を低下させることなく、タンク給水時にオーバーフロー管に羽根車から飛散した水が入り込むことを抑制できる。

本発明は、好ましくは、前記羽根車は、正面視において、前記オーバーフロー管の側方に設けられる。

このように構成された本発明においては、正面視において、オーバーフロー管の側方に羽根車が設けられているため、上面視において、ノズルから噴射され、羽根車に衝突した際に生じる跳ね水が飛び散る羽根車の前方もしくは後方にオーバーフロー管が位置することがないため、より確実にタンク給水時にオーバーフロー管に羽根車から飛散した水が入り込むことを抑制できる。

本発明の発電機付きタンク装置によれば、動作不良や破損を生じづらくし、さらに、発電量を低下させることなく、タンク給水時にオーバーフロー管に羽根車から飛散した水が入り込むことを抑制できる。

本発明の実施形態に係る発電機付きタンク装置１を正面図。 本発明の実施形態に係る発電機付きタンク装置１の上面図。

以下、本発明の実施形態を図１および図２に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る発電機付きタンク装置１の正面図、図２はタンク装置１のタンク蓋２を外した状態の上面図である。本発明の一実施形態に係る発電機付きタンク装置１は、図示しない大便器の上部に配置されるものであり、大便器へ供給する水を貯留するタンク５と、タンク５の上方の開口を覆うタンク蓋２と、タンク５の内部に配置された発電機２７を有する。

タンク５の底部には、排水口７が設けられており、排水口７を覆うフラッパー弁９を操作レバー１１を操作することにより引き上げ、タンク５内の水を大便器に供給する。フラッパー弁９は、排水口７の上部にもうけられている台座１３に回動可能に取り付けられている。台座１３には、オーバーフロー管１５の下端が接続されており、オーバーフロー管の上端の流入口１７から流れ込んだ水は、台座１３内部の流路を経て、排水口７から図示しない大便器へ排出される。

タンク５の側壁５ａには、給水源からタンク内部に水を導く給水管１９を貫通させるための給水管用貫通孔１０が設けられており、この給水管用貫通孔１０を貫通する給水管１９は、タンク５内部に設けられたボールタップ２１に接続されている。

ボールタップ２１は、ボールタップ２１に連結されているフロート２３がタンク内の水の水位に応じて上下に移動することで、ボールタップ２１に接続されているノズル２５からの水を噴射の有無を切換える。具体的には、操作レバー１１が操作され、タンク内の水が排水口７から排出されてタンク内の水位が低下すると、ノズル２５から水を噴射させ、ノズル２５から噴射された水がタンク５に貯まり、タンク内の水位が満水水位に到達すると、ノズル２５からの噴射を止めるよう構成されている。

操作レバー１１には、シャフト１２が連結されており、操作レバー１１が操作されると、シャフト１２がフラッパー弁９とシャフト１２を繋ぐワイヤ１６を巻き取ることで、フラッパー弁９を回動するよう構成されている。また、シャフト９はタンク５の側壁５ｂに設けられたシャフト用貫通孔１４を貫通して配置されている。ここで、給水管用貫通孔１０とシャフト用貫通孔１４は、タンク５内の水の排水時にタンク５内の水とタンク５外部の空気を置換しやすくしてタンク５内の水が円滑に排水されるよう、タンク５外部から空気を導入するための空気導入孔としての役割を担っている。

また、タンク５の内部には、満水水位より高い位置に発電機２７が設けられている。発電機２７は、回転軸２９と、回転軸２９の一端側から放射状に延びる複数の羽根３１を有する羽根車３３と、回転軸の他端側に取り付けられ、回転軸２９と一体に回転するマグネット３５と、マグネット３５を囲むように設けられたコイル３７からなる。なお、前記回転軸２９の両端はタンク５に軸支されている。

ここで、ノズル２５から噴射される水は、羽根車３３の羽根３１に向かって噴射されているため、ノズル２５から噴射された水が羽根３１に衝突することにより、羽根車３３は回転する。したがって、ノズル２５から噴射された水が羽根３１に衝突した際に周辺に水が飛び散ったり、羽根車３１の回転に伴って遠心力により羽根車３１に付着している水が周囲へ飛び散ってしまう。

マグネット３５とコイル３７は、タンク５の内壁に取り付けられたケーシング３９内に収納されており、このケーシング３９によって、ノズル２５から噴射された水が羽根車３３に衝突した際に跳ね返った水をマグネット３５とコイル３７が浴びないようにしている。

また、オーバーフロー管１５の後方側の端部は、上面視で前記羽根車３３の前方側の端部よりもL_２だけ離して配置されている。羽根車３３からは、図１中に矢印で示すように、回転軸２９を中心とする放射方向に水が飛び散るため、上面視で羽根車３３の左右の位置には、大量の水が飛び散る状態となるが、このように、前後方向において、オーバーフロー管１５の位置と羽根車３３の位置を離すことによって、飛散した水がオーバーフロー管１５へ流入しづらくすることができる。

さらに、オーバーフロー管１５の左側の端部は、正面視で羽根車３３の右側の端部よりもL_１だけ離して配置されている。羽根３１に衝突したノズル２５からの噴射水は、衝突後に図２中に矢印で示すように前後方向へ飛散する。このように、左右方向において、オーバーフロー管１５の位置と羽根車３３の位置を離すことによって、羽根３１に衝突して飛散した水がオーバーフロー管１５へ流入しづらくすることができる。

さらに、オーバーフロー管１５と羽根車３３の配置関係は、L_２よりもL_１の方が大きくなるようにしている。タンク５は横長形状であるため、前後方向の距離L_２よりも幅方向の距離L_１の方を長くすることで、最も水の飛散量が少ない位置に配置されることとなり、より確実に、オーバーフロー管１５に水が入り込むことを防止できる。

このように羽根車３３から飛散する水がオーバーフロー管１５の流入孔１７から入り込むことを防止することによって、タンク給水時に、タンク給水の用途としても用いられるノズル２５から噴射された水の一部がオーバーフロー管１５の流入孔１７に入り込んでしまい結果的にタンク５が満水水位に至るまでに、タンク５を満水にするために必要な水量以上の水量が供給されることを抑制できる。したがって、発電量を確保するために、羽根車３３に勢い良くノズル２５から水を噴射させ、羽根車３３からの水の飛散が生じる場合であっても、無駄水の発生を抑えることが可能となる。

１…発電機付きタンク装置
５…タンク
１０…給水管用貫通孔
１４…シャフト用貫通孔
１５…オーバーフロー管
１７…流入孔
１９…給水管
２２…カバー
２５…ノズル
２７…発電機
２９…回転軸
３１…羽根
３３…羽根車
３５…マグネット
３７…コイル

Claims (2)

1. タンク内部に発電機が設けられた発電機付きタンク装置であって、
   大便器へ供給する水を貯めておくタンクと、
   前記タンク内に設けられ、回転軸から放射状に延びる複数の羽根を有する羽根車と、
   前記タンク内への給水および前記羽根車を回転させるために前記羽根車の羽根に向かって水を噴射するノズルと、
   前記羽根車の回転に伴い回転するマグネットと、
   前記マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、
   前記タンク内の水位が所定以上の水位を越えないよう、上方に設けられた開口部から水をタンク外へ排出するオーバーフロー管と、を備え、
   前記ノズルは前記タンク内の空間に水を噴射すると共に、前記羽根車は前記ノズルの下流に配置されるよう構成されており、
   前記羽根車の回転軸の軸方向は、上面視において前記タンクの幅方向と垂直になるよう配置されるものであって、
   前記羽根車は、上面視において、前記オーバーフロー管よりも前方もしくは後方に設けられたことを特徴とする発電機付きタンク装置。
2. 前記羽根車は、正面視において、前記オーバーフロー管の側方に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の発電機付きタンク装置。

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