JP4129804B1 - Faucet generator - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、回転体を支持する部分に作用する力を抑制することができる水栓用発電機を提供する。
【解決手段】給水流路に対して略平行な回転中心を有し、前記回転中心のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられた動翼と、前記動翼のまわりを囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能とされたマグネットと、前記マグネットの軸方向端面に対向して設けられ、ヨークと、インダクタと、を有するステータと、前記ステータ内に設けられ、前記マグネットの回転により起電力を発生するコイルと、給水流路に対して略平行な中心軸を軸方向に支持する軸支持部と、を備え、前記マグネットは、外周面に着磁がされており、前記インダクタは、前記マグネットの前記外周面と対向するように設けられ、前記インダクタの一部分が前記マグネットの上流側の軸方向端面よりも上流側に位置していること、を特徴とする水栓用発電機が提供される。
【選択図】図1The present invention provides a faucet generator capable of suppressing a force acting on a portion that supports a rotating body.
A rotating blade having a rotation center substantially parallel to the water supply flow path and rotatably provided around the rotation center is provided around the moving blade. , A magnet integrally rotatable with the rotor blade, a stator provided opposite to an axial end surface of the magnet, a yoke having an inductor, and a stator provided in the stator, the magnet rotating A coil that generates an electromotive force and a shaft support portion that axially supports a central axis that is substantially parallel to the water supply flow path, and the magnet is magnetized on an outer peripheral surface, and the inductor Is provided so as to be opposed to the outer peripheral surface of the magnet, and a part of the inductor is located on the upstream side of the axial end surface on the upstream side of the magnet, Provided by It is.
[Selection] Figure 1
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、前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 is known an automatic 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 that arranges a small generator in the flow path of such an automatic water faucet device, stores the electric power obtained by this generator, and supplements the electric power of the circuit such as the aforementioned sensor. (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インダクタを介してコイルを配設した「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、マグネットの軸方向端面と対向させるようにしてインダクタを介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)とがあるが、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 (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 1) in which a coil is arranged on the outer side in the radial direction of the magnet via an inductor, and a shaft of the magnet. There is an “axial arrangement” generator (see, for example, FIG. 5 of Patent Document 1) in which a coil is arranged through an inductor so as to face the direction end face. In applications that require it, it is preferable to use a generator with an “axial arrangement” rather than a generator with a “radial arrangement”.
このような軸流式発電機においては、水流により、回転体(動翼部分)が下流方向に付勢力を受ける。また、回転体には、マグネットとインダクタとの間に作用する磁気吸引力によって、固定部材であるインダクタ側に引き寄せられる力が作用する。 In such an axial flow generator, the rotating body (the moving blade portion) receives an urging force in the downstream direction due to the water flow. In addition, a force attracted toward the inductor, which is a fixed member, acts on the rotating body by a magnetic attractive force acting between the magnet and the inductor.
ここで、特許文献1の図5に開示をされているような「アキシャル配置」の軸流式発電機においては、インダクタをマグネットに対して下流側に配設させるようにしている。そのため、水流による付勢力と、磁気吸引力によってインダクタ側に引き寄せられる力とが同じ方向(下流方向)に作用することになる。その結果、回転体が下流側の軸受に対して強く押し付けられるので、回転体の回転性能が低下したり、回転体と軸受との摺動部分における摩耗が助長されて耐久性が低下したりするおそれがある。
本発明は、回転体を支持する部分に作用する力を抑制す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 suppressing a force acting on a portion that supports a rotating body.
本発明の一態様によれば、給水流路に対して略平行な回転中心を有し、前記回転中心のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられた動翼と、前記動翼のまわりを囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能とされたマグネットと、前記マグネットの回転により起電力を発生するコイルと、前記マグネットの軸方向端面に対向して設けられ、略円環状を呈し、前記コイルの内周面および外周面を囲むようにして配置された磁性体からなるヨークと、前記ヨークの一端であって、前記コイルの軸方向に延出した磁性体からなるインダクタと、を有するステータと、給水流路に対して略平行な中心軸を軸方向に支持する軸支持部と、を備え、前記コイルは、前記ステータ内に設けられ、前記マグネットは、外周面に着磁がされており、前記インダクタは、前記マグネットの前記外周面と対向するように設けられ、前記インダクタの一部分が前記マグネットの上流側の軸方向端面よりも上流側に位置していること、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 moving blade having a rotation center substantially parallel to the water supply flow path and rotatably provided around the rotation center is provided in the water supply flow path, surrounds provided a magnet which is rotatable on the rotor blades integrally, a coil for generating electromotive force by the rotation of the magnet, is provided to face one axial end surface of the magnet, a substantially annular shape And a yoke made of a magnetic material disposed so as to surround the inner and outer peripheral surfaces of the coil , and an inductor made of a magnetic material at one end of the yoke and extending in the axial direction of the coil. A stator and a shaft support portion that axially supports a central axis that is substantially parallel to the water supply flow path, the coil is provided in the stator, and the magnet is magnetized on an outer peripheral surface. And the indah The faucet power generator is provided so that the outer surface of the magnet faces the outer peripheral surface, and a portion of the inductor is located upstream of the axial end surface of the upstream side of the magnet. A machine is provided.
本発明によれば、回転体を支持する部分に作用する力を抑制することができる水栓用発電機が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the generator for faucets which can suppress the force which acts on the part which supports a rotary body is provided.
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している。
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を説明するための模式断面図である。
図4は、発電機1における予旋回静翼14、動翼15、軸受17を説明するための模式斜視図である。尚、図4(a)は、動翼リング15aを備えていない場合、図4(b)は、動翼リング15aを備えている場合を例示するものである。
図1に示すように、発電機1には、主として、筒体13、予旋回静翼14、動翼15、マグネットM、ステータ9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、予旋回静翼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 for explaining a
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the pre-turning
As shown in FIG. 1, the
Here, before describing the
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。 尚、図中の矢印は、流水の方向を示している。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of attachment of an automatic faucet device (hereinafter also simply referred to as an 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. 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とを有している。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。
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を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。
The
Inside the automatic
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
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の上方に設けられているため、充電器56が浸水することを防ぐことができ、充電器56の故障を防止することができる。
The
発電機1に設けられたコイル50(図6参照)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。
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 coil 50 (see FIG. 6) provided in the
The
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を挙げることができる。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。
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、騒音や軸摩耗の増大が懸念され、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。
The automatic
In the
次に、図1、図4に戻って、発電機1について説明する。
筒体13は、第1の小径部13a、大径部13b、第2の小径部13c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の中心軸方向が、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、第1の小径部13aを上流側に、第2の小径部13cを下流側に向けて配設される。
Next, returning to FIGS. 1 and 4, the
The
筒体13の内部には、上流側から順に、予旋回静翼14、動翼15、軸受17が設けられている。予旋回静翼14は第1の小径部13aの内部に設けられ、動翼15は大径部13bの内部に設けられている。また、軸受17は第2の小径部13cの内部に設けられている。
Inside the
予旋回静翼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。予旋回静翼14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部18が設けられている。静翼羽根部18は、予旋回静翼14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部18間の空間は、静翼流路71として機能する。予旋回静翼14は、筒体13に対して固定され、回転はしない。
The pre-turning
予旋回静翼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、その周面には径外方向に突出した複数の突起状の動翼羽根部19が設けられている。動翼羽根部19は、静翼羽根部18とは逆に、軸中心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部19間の空間は、動翼流路72として機能する。
A moving
軸受17は、中心部に設けられた円柱状の軸支持部22と、軸支持部22の径外方向に突出するようにして設けられた複数の連結部材23とを備えている。また、連結部材23は放射状に設けられ、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。連結部材23の径外方向側の側端面は、第2の小径部13cの内周面に固定されている。
軸受17の軸支持部22には、動翼15の軸中心に固定された中心軸24が回転可能に支持されている。また、中心軸24の他方の先端部は、動翼15から上流側に向けて突出し、予旋回静翼14に嵌め込まれるようにして支持されている。中心軸24の先端部と予旋回静翼14とは、互いに固定されておらず、予旋回静翼14に対して中心軸24は回転可能となっている。尚、中心軸24の両端部をそれぞれ軸支持部22と予旋回静翼14とに固定し、その中心軸24に対して回転可能に動翼15を嵌め込む構成としてもよい。
すなわち、給水流路に対して略平行な回転中心を有し、回転中心のまわりに回転可能に給水流路に設けられた動翼羽根部を有する動翼15とすればよい。
The
A
That is, the moving
筒体13の大径部13bの内部には、動翼流路72を囲むようにして、動翼羽根部19の外周部に固定された円環状のマグネットMが収容されている。また、筒体13の第2の小径部13cの外側には、マグネットMの下流側の軸方向端面に対向させるようにして後述するステータ9内に備えられたコイル50が設けられている。
An annular magnet M fixed to the outer peripheral portion of the rotor
図4(a)において、2点鎖線で表されたマグネットMの内周面は、動翼羽根部19の径外方向側の側端面に固定されている。
また、図4(b)において、1点鎖線で表された動翼リング15aの内周面は、動翼羽根部19の径外方向側の側端面に固定されており、動翼リング15aの外周面には2点鎖線で表されたマグネットMの内周面が固定されている。動翼リング15aは必ずしも必要ではないが、設けられていた方がより強固に動翼15とマグネットMとを一体化させることができる。
In FIG. 4A, the inner peripheral surface of the magnet M represented by a two-dot chain line is fixed to the side end surface on the radially outer side of the rotor
Further, in FIG. 4B, the inner peripheral surface of the moving
そして、旋回流が形成されることで外側に向けて拡散しようとする水流を、動翼リング15aの内周面、または、動翼リング15aが設けられていない場合にはマグネットMの内周面により案内することができるので、無駄になる水力エネルギーを減らすことができ、エネルギーの変換を効率よく行わせることができる。
Then, the water flow to be diffused outward by the formation of the swirling flow is the inner peripheral surface of the moving
本実施の形態においては、ステータ9を、マグネットMの軸方向端面に対向配置させる構造(「アキシャル配置」)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の径外方向にステータ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
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させるものとすれば、金属で形成した場合に比べて渦電流損を低減させることができるので、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させるようにしてもよい。
Further, if the
次に、マグネットMとステータ9について説明をする。
図5は、マグネットMを説明するための模式斜視図である。
図6は、ステータ9を説明するための模式斜視図である。
図5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
FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the magnet M. FIG.
FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the
As shown in FIG. 5, 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6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ヨーク31b、インダクタ31a、32aと、これら第1ヨーク31、第2ヨーク32、ヨーク31b、インダクタ31a、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. 6, the
円環状に巻回されたコイル50は、その内周面部、外周面部および軸方向の両端面部が、第1ヨーク31、第2ヨーク32、ヨーク第3ヨーク33によって囲まれている。
The
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、その軸方向の一端部には、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の軸方向に延出してインダクタ31aを形成している。
The
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、その軸方向の一端部には、複数のインダクタ32aが軸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
インダクタ31a、32aは、軸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。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13dを間に挟んで、マグネットMの軸方向端面と対向している。
The
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
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インダクタ32a、ヨーク31b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
また、第3ヨーク33には、例えば、凹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凸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に凸状の位置決め部を、第1ヨーク31及び第2ヨーク32のそれぞれに凹状の位置決め部を設けるようにすることもできる。
In addition, the
また、第2ヨーク32には切り欠き部39aが、第1ヨーク31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、31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、31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、31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
ここで、発電機1の径方向(軸方向に直角な方向)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の軸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 size of the
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の外周面に対向させ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(軸方向に直角な方向)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, the
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
また、マグネットMの外周面からの磁束をインダクタ31a、32aで受けるようにしているため、マグネットMとインダクタ31a、32aとの間に作用する磁気吸引力はマグネットMの径方向に作用する。そのため、動翼部分においてその軸方向に作用する力は、主には水流による付勢力となる。その結果、動翼15の軸中心に固定された中心軸24を軸支持部22に押しつける力を軽減させることができるので、摺動部分における摩耗を抑制することができる。
In addition, since the magnetic flux from the outer peripheral surface of the magnet M is received by the
本発明者は検討の結果、インダクタ31a、32aの一部がマグネットMの上流側の軸方向端面よりも上流側に位置しているようにすれば、その部分とマグネットMとの間にも磁気吸引力が作用するので、マグネットMを上流側に引っ張ることができ、中心軸24を軸支持部22に押しつける力をさらに軽減させることができるとの知見を得た。
この場合、例えば、図1に示すように、マグネットMの上流側端面よりも上流側にインダクタ31a、32aの先端が位置するように突出させることができる。
As a result of the study, the
In this case, for example, as shown in FIG. 1, the
図7は、マグネットの軸方向に作用する力を説明するためのグラフ図である。
図7の横軸は、マグネットMの上流側端面からのインダクタ先端の突出量L(図1を参照)を表し、縦軸はマグネットMの軸方向に作用する力(マグネットMが下流方向に引っ張られる力)を表している。
FIG. 7 is a graph for explaining the force acting in the axial direction of the magnet.
The horizontal axis in FIG. 7 represents the protrusion amount L (see FIG. 1) of the inductor tip from the upstream end face of the magnet M, and the vertical axis represents the force acting in the axial direction of the magnet M (the magnet M pulls in the downstream direction). Power).
図7に示すように、マグネットMの上流側端面とインダクタ先端の位置が同じである場合(L=0mm)には9mN(ミリニュートン)程度の力が作用する。そして、インダクタの突出量を1mm(ミリメートル)とすれば作用する力は半分程度となり、突出量を3mm(ミリメートル)とすれば作用する力は1/3程度となる。すなわち、インダクタの突出量を1mm(ミリメートル)とすれば3.5mN(ミリニュートン)程度の力を軽減させることができ、突出量を3mm(ミリメートル)とすれば5.5mN(ミリニュートン)程度の力を軽減させることができる。 As shown in FIG. 7, when the upstream end face of the magnet M and the position of the inductor tip are the same (L = 0 mm), a force of about 9 mN (millinewton) acts. If the protruding amount of the inductor is 1 mm (millimeter), the acting force is about half, and if the protruding amount is 3 mm (millimeter), the acting force is about 1/3. That is, if the protruding amount of the inductor is 1 mm (millimeter), the force of about 3.5 mN (millinewton) can be reduced, and if the protruding amount is 3 mm (millimeter), the force is about 5.5 mN (millinewton). The power can be reduced.
ここで、前述の水栓装置に備えられるような小型の発電機においては、動翼とマグネットの合計重量は3.5gW(グラム重)(34.3mN(ミリニュートン))程度である。 Here, in the small generator provided in the above-described faucet device, the total weight of the moving blade and the magnet is about 3.5 gW (gram weight) (34.3 mN (millinewton)).
本実施の形態によれば、マグネットMの上流側端面よりインダクタ先端を僅かに突出させることで、動翼とマグネットの合計重量により軸受け部分が受ける力と比べて、1割から2割程度の力を軽減させることができることになる。 According to the present embodiment, by slightly projecting the inductor tip from the upstream end surface of the magnet M, a force of about 10 to 20% compared to the force received by the bearing portion due to the total weight of the moving blade and the magnet. Can be reduced.
以上は、マグネットMの下流側端面に対向させてステータ9を配設させた場合であるが、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設させるようにすることもできる。
The above is a case where the
図8は、マグネットの上流側端面に対向させてステータを配設させる場合を説明するため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。
図8に示すように、本実施の形態においては、マグネットMの上流側端面に対向させて前述したステータ9内に備えられたコイル50を配設させている。
そして、本実施の形態においても、インダクタ31a、32aの一部がマグネットMの上流側の軸方向端面よりも上流側に位置するようになっている。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the case where the stator is disposed to face the upstream end face of the magnet.
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.
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the
Also in the present embodiment, a part of the
すなわち、ステータ9の下流側端面とマグネットMの上流側端面との間にあるインダクタ31a、32aの部分が、マグネットMの上流側の軸方向端面よりも上流側に位置する部分となる。そして、この場合においては、図中のL1がインダクタの突出量L1となる。
That is, the portions of the
本実施の形態においても、この部分とマグネットMとの間に磁気吸引力が作用するので、マグネットMを上流側に引っ張ることができ、中心軸24を軸支持部22に押しつける力を軽減させることができる。
Also in the present embodiment, since a magnetic attraction force acts between this portion and the magnet M, the magnet M can be pulled upstream, and the force pressing the
尚、マグネットMの下流側端面より下流側にインダクタ31a、32aの先端が位置するように突出させれば、マグネットMを下流側に引っ張る力が作用する。そのため、マグネットMの下流側端面より下流側にインダクタ31a、32aの先端が位置しないようにすることが好ましい。すなわち、インダクタ31a、32aの先端が、マグネットMの下流側の軸方向端面よりも上流側に位置しているようにするか、あるいは、インダクタ31a、32aの先端が、マグネットMの下流側の軸方向端面と軸方向にみて同じ位置にあるようにすればよい。
In addition, if it protrudes so that the front-end | tip of
以上は、マグネットMの上流側端面または下流側端面に対向させてステータ9を配設させた場合であるが、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るようにして1対のステータ9を配設させるようにすることもできる。
The above is a case where the
図9は、本発明の他の実施の形態に係る発電機を説明するため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. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a power 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.
図9に示すように、発電機1bに備えられた動翼15aは、中心軸24に挿通するようにして設けられ、中心軸24のまわりを回転可能とされている。中心軸24は、その端部を予旋回静翼14、軸支持部22に支持、固定されている。また、マグネットMの上流側端面よりも上流側にインダクタ31a、32aの先端が位置するように突出させている。
As shown in FIG. 9, the moving
本実施の形態においても、この部分とマグネットMとの間に磁気吸引力が作用するので、マグネットMを上流側に引っ張ることができ、動翼15aを軸支持部22に押しつける力を軽減させることができる。
Also in the present embodiment, since a magnetic attractive force acts between this portion and the magnet M, the magnet M can be pulled upstream, and the force pressing the moving
次に、本発明の実施の形態に係る水栓用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、図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 faucet generator and the automatic faucet device according to the embodiment of the present invention will be described.
When the user holds his hand under the
筒体13内に流れ込んだ流水は、予旋回静翼14の円錐体表面を流れて径外方向に拡散され、図1に図示される実施の形態においては、軸中心に対して右方向に旋回するような旋回流となって、静翼羽根部18間の静翼流路71を流れる。
The flowing water that has flowed into the
静翼流路71を流れた旋回流は、動翼流路72に流入し、動翼羽根部19の上側の傾斜面に衝突する。本実施の形態では、動翼流路72に流入する旋回流は、軸中心に対して右方向に旋回した流れなので、動翼羽根部19に対して右方向の力が作用し、動翼15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72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、吐水口6へと至る。
The swirl flow that has flowed through the stationary
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5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。発電した電力は、充電器56に充電された後、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。
When the moving
以上、本発明の実施の形態について説明をした。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、発電機1a、自動水栓装置3などが備える各要素の形状、寸法、材質、個数、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, number, arrangement, and the like of each element included in the
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、31 第1ヨーク、31a インダクタ、31b ヨーク、32 第2ヨーク、32a インダクタ、33 第3ヨーク、50 コイル、L 突出量、L1 突出量、M マグネット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記動翼のまわりを囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能とされたマグネットと、
前記マグネットの回転により起電力を発生するコイルと、
前記マグネットの軸方向端面に対向して設けられ、略円環状を呈し、前記コイルの内周面および外周面を囲むようにして配置された磁性体からなるヨークと、前記ヨークの一端であって、前記コイルの軸方向に延出した磁性体からなるインダクタと、を有するステータと、
給水流路に対して略平行な中心軸を軸方向に支持する軸支持部と、
を備え、
前記コイルは、前記ステータ内に設けられ、
前記マグネットは、外周面に着磁がされており、
前記インダクタは、前記マグネットの前記外周面と対向するように設けられ、前記インダクタの一部分が前記マグネットの上流側の軸方向端面よりも上流側に位置していること、を特徴とする水栓用発電機。 A rotating blade having a rotation center substantially parallel to the water supply flow path, and provided in the water supply flow path so as to be rotatable around the rotation center;
A magnet that is provided around the moving blade and is rotatable integrally with the moving blade;
A coil that generates an electromotive force by rotation of the magnet;
A yoke made of a magnetic body provided opposite to the axial end surface of the magnet, having a substantially annular shape, and disposed so as to surround an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the coil; and one end of the yoke, An inductor made of a magnetic material extending in the axial direction of the coil , and a stator having
A shaft support portion that supports a central axis substantially parallel to the water supply channel in the axial direction;
With
The coil is provided in the stator;
The magnet is magnetized on the outer peripheral surface,
The inductor is provided so as to face the outer peripheral surface of the magnet, and a part of the inductor is located on the upstream side of the axial end surface on the upstream side of the magnet. Generator.
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