JP4441888B2 - Faucet generator - Google Patents

Faucet generator Download PDF

Info

Publication number
JP4441888B2
JP4441888B2 JP2006228319A JP2006228319A JP4441888B2 JP 4441888 B2 JP4441888 B2 JP 4441888B2 JP 2006228319 A JP2006228319 A JP 2006228319A JP 2006228319 A JP2006228319 A JP 2006228319A JP 4441888 B2 JP4441888 B2 JP 4441888B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
magnet
peripheral surface
water
yoke
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006228319A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008054426A (en
JP2008054426A5 (en
Inventor
剛 清水
真 畠山
正宏 黒石
尚幸 小野寺
知子 根岸
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 JP2006228319A priority Critical patent/JP4441888B2/en
Publication of JP2008054426A publication Critical patent/JP2008054426A/en
Publication of JP2008054426A5 publication Critical patent/JP2008054426A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4441888B2 publication Critical patent/JP4441888B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Domestic Plumbing Installations (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

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、蛇口の下に手を差し出すことによって、これをセンサが感知し、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、上述のセンサ等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)。近年、自動水栓では節水効果をアピールしており、そのような自動水栓では発電に用いる流水量(水力エネルギー)が小さく、水力エネルギーから発電力へのエネルギー変換におけるわずかなエネルギー損失であっても低減したいという要求が強い。
特開2002−89429号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an automatic faucet device in which a sensor is detected by inserting a hand under a faucet and water is automatically discharged 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 electric power obtained by the generator, and supplements electric power of a circuit such as the above-described sensor. (For example, Patent Document 1). In recent years, automatic faucets have been promoting the water-saving effect. In such automatic faucets, the amount of flowing water (hydraulic energy) used for power generation is small, and there is a slight energy loss in the energy conversion from hydraulic energy to generated power There is a strong demand for reduction.
JP 2002-89429 A

本発明は、発電効率の向上を図った水栓用発電機を提供する。   The present invention provides a faucet generator with improved power generation efficiency.

本発明の一態様によれば、給水流路に対して略平行な中心軸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、周方向に沿って交互にN極とS極とが着磁された円筒状を呈し、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記給水流路を囲むように円筒状に巻回され、前記マグネットの軸方向の端面に対向して設けられたコイルと、前記マグネットの前記端面と前記コイルとの間で周方向に沿って互いに離間して配置された複数の極歯を有し、前記コイルを囲んで設けられた磁性体からなるヨークと、を備え、前記極歯は、前記コイルの内周面部に対向する側および外周面部に対向する側からそれぞれ径外方および径内方に向けて交互に突出し、前記ヨークにおいて、前記コイルの前記内周面部および外周面部に対向する部分に、前記極歯が設けられた一端側から前記給水流路の前記コイルが囲んだ部分において水が流れる方向に沿って切り欠いたざぐり部を設けた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, the moving blades provided in the water supply flow path so as to be rotatable around a central axis substantially parallel to the water supply flow path, and the N pole and the S pole alternately along the circumferential direction. And a magnet that can be rotated integrally with the rotor blade, and is wound in a cylindrical shape so as to surround the water supply flow path, and is provided to face the axial end surface of the magnet. And a yoke made of a magnetic material having a plurality of pole teeth arranged apart from each other in the circumferential direction between the end face of the magnet and the coil, and provided around the coil And the pole teeth protrude alternately toward the radially outer side and the radially inner side from the side facing the inner peripheral surface part and the side facing the outer peripheral surface part of the coil, respectively. In the part facing the inner peripheral surface part and the outer peripheral surface part, Faucet generator, characterized in that the teeth provided with a counterbored portion notched along a direction in which water flows in the portion where the coil is enclosed at one end the water supply flow from the side channel provided is provided.

本発明によれば、発電効率の向上を図った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 aimed at the improvement of power generation efficiency is provided.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、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2は、本発明の実施形態に係る発電機付自動水栓装置(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、同自動水栓装置の内部構成を表す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of attachment of an automatic faucet device with a generator (hereinafter also simply referred to as an automatic faucet device) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the internal configuration of the automatic faucet device.

本実施形態に係る自動水栓装置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の径外方向に延出して本体3aの上部に設けられた吐水部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の近傍にセンサ7が内蔵されている。   The automatic faucet device 3 according to the present embodiment is attached to the washstand 2 or the like, 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 provided in an upper portion of the main body 3a so as to extend 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。自動水栓装置3の本体3aの内部には、その給水流路10を開閉する電磁弁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定流量弁55が内蔵されている。また、水道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。なお、定流量弁55、減圧弁、調圧弁は、必要に応じて適宜設けられる。   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. An electromagnetic valve 8 that opens and closes the water supply flow path 10 is built in the main body 3a of the automatic water faucet device 3, and a constant flow valve 55 that restricts the amount of water discharged to the downstream side of the electromagnetic valve 8 is further provided. Built in. In addition, a pressure reducing valve or a pressure regulating valve (not shown) for reducing the pressure when the water supply source pressure 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 are appropriately provided as necessary.

定流量弁55より下流の吐水部3bの内部には、水栓用発電機11が内蔵されている。本体3aの内部には、水栓用発電機11で発電された電力を充電しておく充電器56、センサ7の駆動と電磁弁8の開閉を制御する制御部57が設けられている。水栓用発電機11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、水道元圧(一次圧)が、水栓用発電機11に直接作用しない。したがって、水栓用発電機11は、それほど高い耐圧性を要求されず、信頼性やコストの点で有利である。   A faucet generator 11 is built in the water discharger 3 b downstream of the constant flow valve 55. Inside the main body 3a, a charger 56 for charging the electric power generated by the faucet generator 11 and a controller 57 for controlling the driving of the sensor 7 and the opening / closing of the electromagnetic valve 8 are provided. Since the faucet generator 11 is disposed downstream of the solenoid valve 8 and the constant flow valve 55, the water supply source pressure (primary pressure) does not directly act on the faucet generator 11. Therefore, the faucet generator 11 does not require so high pressure resistance, and is advantageous in terms of reliability and cost.

図1は、本発明の実施形態に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
図4は、同水栓用発電機における予旋回静翼14、動翼15、軸受17の斜視図である。
図5は、同水栓用発電機におけるステータ9の平面図である。
図6は、同水栓用発電機におけるステータ9の断面斜視図である。
図7は、同水栓用発電機におけるマグネットMの斜視図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the inside of a faucet generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of the pre-turning stationary blade 14, the moving blade 15, and the bearing 17 in the faucet generator.
FIG. 5 is a plan view of the stator 9 in the faucet generator.
FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of the stator 9 in the faucet generator.
FIG. 7 is a perspective view of a magnet M in the faucet generator.

本実施形態に係る水栓用発電機は、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を備え、これらは、図3に表されるケース12の中に収容されている。   The faucet generator according to the present embodiment mainly includes a cylindrical body 13, a pre-turning stationary blade 14, a moving blade 15, a magnet M, and a stator 9, which are in a case 12 shown in FIG. Contained.

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、3に図示される吐水部3bに内蔵され、筒体13の中心軸方向は、流水方向に対して略平行になるよう設置される。筒体13は、小径部13aを上流側に、大径部13bを下流側に向けて配置される。   The cylindrical body 13 has a stepped shape including a small-diameter portion 13a and a large-diameter portion 13b. The cylindrical body 13 is built in the water discharge portion 3b illustrated in FIGS. The central axis direction of the body 13 is installed so as to be substantially parallel to the flowing water direction. The cylindrical body 13 is disposed with the small diameter portion 13a facing the upstream side and the large diameter portion 13b facing the downstream side.

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は小径部13aの内部に設けられ、動翼15及び軸受17は大径部13bの内部に設けられている。   Inside the cylindrical body 13, a pre-turning stationary blade 14, a moving blade 15, and a bearing 17 are provided in order from the upstream side. The pre-turning stationary blade 14 is provided inside the small diameter portion 13a, and the moving blade 15 and the bearing 17 are provided inside the large diameter portion 13b.

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、円錐体を一体に設けた形状を呈する。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。図4に表すように、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、回転しない。   The pre-turning stationary blade 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. On the peripheral surface of the pre-turning stationary blade 14, a plurality of protruding stationary blade blade portions 18 projecting in the radially outward direction are provided. As shown in FIG. 4, the stationary blade vane portion 18 is inclined from the upstream side toward the downstream side while twisting rightward with respect to the axial center of the pre-turning stationary blade 14. A space between the adjacent stationary blade blade portions 18 as viewed in the circumferential direction functions as a stationary blade channel 71. The pre-turning stationary blade 14 is fixed to the cylindrical body 13 and does not rotate.

予旋回静翼14に対して間隙を隔てて、予旋回静翼14の下流側に動翼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。図4に表すように、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。動翼15は、給水流路に対して略平行な中心軸24を介して、筒体13に対して固定された軸受17上に支持されている。動翼15は、中心軸24のまわりに回転可能となっている。   A moving blade 15 is provided on the downstream side of the pre-turning stator blade 14 with a gap from the pre-turning stator blade 14. The moving blade 15 has a columnar shape, and a plurality of protruding moving blade blade portions 19 protruding in the radially outward direction are provided on the circumferential surface thereof. As shown in FIG. 4, the moving blade blade portion 19 is inclined from the upstream side to the downstream side while being twisted in the left direction with respect to the axial center, contrary to the stationary blade blade portion 18. A space between adjacent blade blades 19 as viewed in the circumferential direction functions as a blade passage 72. The moving blade 15 is supported on a bearing 17 fixed to the cylindrical body 13 through a central shaft 24 substantially parallel to the water supply flow path. The moving blade 15 is rotatable around 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とが、放射状に設けられた連結部材23によって結合されてなる。連結部材23間は、閉塞せず貫通しているため、筒体13内部の給水の流れを妨げない。   In the bearing 17, 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 are coupled by a connecting member 23 provided radially. It becomes. Since the connection member 23 penetrates without being closed, the flow of water supply inside the cylinder 13 is not hindered.

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。中心軸24の先端部は、動翼15から突出して予旋回静翼14に嵌め込まれている。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、筒体13に対して固定された予旋回静翼14に対して中心軸24は回転可能になっている。あるいは、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に固定させ、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。   A center shaft 24 fixed to the shaft center of the rotor blade 15 is rotatably supported on the shaft support portion 22 of the bearing 17. The tip of the central shaft 24 protrudes from the rotor blade 15 and is fitted into the pre-turning stationary blade 14. The front end portion of the central shaft 24 and the pre-turning stationary blade 14 are not fixed to each other, and the central shaft 24 is rotatable with respect to the pre-turning stationary blade 14 fixed to the cylindrical body 13. Alternatively, both end portions of the center shaft 24 may be fixed to the shaft support portion 22 and the pre-turning stationary blade 14, and the moving blade 15 may be fitted to the center shaft 24 so as to be rotatable.

筒体13の大径部13bの内部に、動翼流路72を囲むように動翼羽根部19に固定された円筒状のマグネットMが収容されている。図4において2点鎖線で表されるマグネットMの内周面は、動翼羽根部19の径外方側の側端面に固定されている。   A cylindrical magnet M fixed to the rotor blade blade portion 19 so as to surround the rotor blade flow path 72 is accommodated in the large diameter portion 13 b of the cylindrical body 13. In FIG. 4, the inner peripheral surface of the magnet M represented by a two-dot chain line is fixed to a side end surface on the radially outer side of the rotor blade blade portion 19.

図7に表すように、マグネットMの軸方向の端面には、周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されている。   As shown in FIG. 7, N poles and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction on the end face of the magnet M in the axial direction.

筒体13の径部13の外側には、マグネットMの上流側端面に対向させてステータ9が配置されている。なお、ステータ9は、マグネットMの下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を配置してもよい。







On the outside of the small diameter portion 13 a of the cylindrical body 13, the stator 9 to face the upstream end surface of the magnet M is disposed. The stator 9 may be disposed to face the downstream end surface of the magnet M, or a pair of stators 9 may be disposed to face both the upstream and downstream end surfaces of the magnet M. Good.







図5、6に表されるように、ステータ9は、いずれも磁性体(例えば圧延鋼)からなる第1〜第3ヨーク32〜34と、これら第1〜第3ヨーク32〜34で囲まれた空間内に配置されるコイル30とを有する。円筒状に巻回されたコイル30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〜第3ヨーク32〜34によって囲まれている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the stator 9 is surrounded by first to third yokes 32 to 34 made of a magnetic material (for example, rolled steel) and the first to third yokes 32 to 34. And a coil 30 arranged in the space. The coil 30 wound in a cylindrical shape has an inner peripheral surface portion, an outer peripheral surface portion, and both end surface portions in the axial direction surrounded by first to third yokes 32 to 34.

第1ヨーク32は、コイル30の内側に配置された略円筒状を呈し、その軸方向の一端部には、複数の極歯32aが径外方に向けて一体に設けられている。第1ヨーク32において、コイル30の内周面部に対向する部分と、極歯32aとは、略直角になっている。極歯32aは、周方向に沿って等間隔で配置されている。   The first yoke 32 has a substantially cylindrical shape disposed on the inner side of the coil 30, and a plurality of pole teeth 32 a are integrally provided radially outward at one end portion in the axial direction. In the first yoke 32, the portion facing the inner peripheral surface portion of the coil 30 and the pole teeth 32a are substantially perpendicular. The pole teeth 32a are arranged at equal intervals along the circumferential direction.

第2ヨーク33は、コイル30の外周面部を囲むように配置された略円筒状を呈し、その軸方向の一端部には、複数の極歯33aが径内方に向けて一体に設けられている。第2ヨーク33において、コイル30の外周面部に対向する部分と、極歯33aとは、略直角になっている。極歯33aは、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32の極歯32aの間に配置されている。すなわち、第1ヨーク32の極歯32aと、第2ヨーク33の極歯33aとが、周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して並んでいる。これら極歯32a、33aは、コイル30の一方の端面部に対向している。極歯32a、33aは、コイル30の一方の端面部に対向している。そのコイル30の一方の端面部は、極歯32a、33a及び筒体13を間に挟んで、マグネットMの端面に対向している。   The second yoke 33 has a substantially cylindrical shape arranged so as to surround the outer peripheral surface portion of the coil 30, and a plurality of pole teeth 33 a are integrally provided radially inward at one end portion in the axial direction. Yes. In the second yoke 33, the portion facing the outer peripheral surface portion of the coil 30 and the pole teeth 33a are substantially perpendicular. The pole teeth 33 a are arranged at equal intervals along the circumferential direction and are arranged between the pole teeth 32 a of the first yoke 32. That is, the pole teeth 32a of the first yoke 32 and the pole teeth 33a of the second yoke 33 are arranged alternately and spaced apart from each other along the circumferential direction. These pole teeth 32 a and 33 a are opposed to one end surface portion of the coil 30. The pole teeth 32 a and 33 a are opposed to one end surface portion of the coil 30. One end surface portion of the coil 30 is opposed to the end surface of the magnet M with the pole teeth 32a and 33a and the cylindrical body 13 interposed therebetween.

第3ヨーク34は、コイル30の他方の端面部に対向して設けられたリングプレート状を呈し、第1ヨーク32及び第2ヨーク33のそれぞれの他端部(極歯32a、33aが設けられた端部の反対側の端部)に結合されている。   The third yoke 34 has a ring plate shape facing the other end surface portion of the coil 30, and the other end portions (pole teeth 32 a and 33 a are provided) of the first yoke 32 and the second yoke 33. (The end opposite to the end).

第1ヨーク32において、コイル30の内周面部に対向する部分には、極歯32aが設けられた一端側から軸方向中央付近まで凹状に切り欠いたざぐり部39が、周方向に沿って間欠的に形成されている。逆に言えば、極歯32aに一体に続いて設けられてコイル30の内周面部に対向する部分33bが、周方向に沿って間欠的に形成されている。ざぐり部39は、第2ヨーク33の極歯33aの位置に対応して周方向に間欠的に設けられている。   In the portion of the first yoke 32 facing the inner peripheral surface portion of the coil 30, a counterbore portion 39 that is notched in a concave shape from one end side where the pole teeth 32a are provided to the vicinity of the center in the axial direction is intermittent along the circumferential direction. Is formed. In other words, a portion 33b provided integrally with the pole teeth 32a and facing the inner peripheral surface portion of the coil 30 is intermittently formed along the circumferential direction. The counterbore 39 is intermittently provided in the circumferential direction corresponding to the position of the pole teeth 33 a of the second yoke 33.

同様に、第2ヨーク33において、コイル30の外周面部に対向する部分には、極歯33aが設けられた一端側から軸方向中央付近まで凹状に切り欠いたざぐり部(図6は内周面側から見た図であるため見えない)が、周方向に沿って間欠的に形成されている。逆に言えば、極歯33aに一体に続いて設けられてコイル30の外周面部に対向する部分が、周方向に沿って間欠的に形成されている。第2ヨーク33のざぐり部は、第1ヨーク32の極歯32aの位置に対応して周方向に間欠的に設けられている。   Similarly, in the second yoke 33, a portion facing the outer peripheral surface portion of the coil 30 has a counterbore portion that is notched in a concave shape from one end side where the pole teeth 33a are provided to the vicinity of the center in the axial direction (FIG. 6 shows the inner peripheral surface). However, it is intermittently formed along the circumferential direction. In other words, a portion provided integrally with the pole teeth 33a and facing the outer peripheral surface portion of the coil 30 is intermittently formed along the circumferential direction. The counterbore part of the second yoke 33 is intermittently provided in the circumferential direction corresponding to the position of the pole teeth 32 a of the first yoke 32.

次に、本実施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する。   Next, the operation of the faucet generator and the automatic faucet device according to this embodiment will be described.

使用者が、図2、3に表される吐水口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が電磁弁8を開にする。これにより、水栓用発電機11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、電磁弁8が閉となり、自動で水が止まる。   When the user holds his hand under the spout 6 shown in FIGS. 2 and 3, the sensor 7 senses 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 faucet generator 11, 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, the solenoid valve 8 is closed and water automatically stops.

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及び図4に図示される具体例においては、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 cylindrical body 13 flows on the surface of the conical body of the pre-turning stationary blade 14 and is diffused in the radially outward direction. In the specific examples shown in FIGS. It turns into a swirling flow that swirls in the same direction and flows through the stationary blade flow path 71 between the stationary blade blade portions 18.

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。本具体例では、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 blade flow path 71 flows into the moving blade flow path 72 and collides with the upper inclined surface of the moving blade blade portion 19. In this specific example, the swirl flow that flows into the blade flow path 72 is a flow swirled in the right direction with respect to the axial center, so that a rightward force acts on the blade blade 19 and the blade 15 Rotate clockwise. Then, the flowing water that has flowed through the moving blade flow path 72 on the inner side of the inner peripheral surface of the magnet M passes through the inside of the bearing 17, passes through the inside of the cylindrical body 13, and reaches the water outlet 6.

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の端面は、図7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の端面に対向している極歯32a、33a及びこれらに一体な第1、第2ヨーク32、33の極性が変化していく。これにより、コイル30に対する鎖交磁束の向きが変化し、コイル30に起電力が生じ、発電する。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の駆動に使用される。   When the moving blade 15 rotates, the magnet M fixed to it also rotates. Since the N pole and the S pole are alternately magnetized along the circumferential direction (rotation direction) as shown in FIG. 7, the end face of the magnet M faces the end face of the magnet M when the magnet M rotates. The polarities of the pole teeth 32a and 33a and the first and second yokes 32 and 33 integrated therewith change. Thereby, the direction of the interlinkage magnetic flux with respect to the coil 30 changes, and an electromotive force is generated in the coil 30 to generate power. 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.

図10は、比較例に係るステータの断面斜視図である。   FIG. 10 is a cross-sectional perspective view of a stator according to a comparative example.

この比較例では、第1ヨーク132において、コイル30の内周面部に対向する部分は、周方向に途切れなく連続して形成されている。同様に、第2ヨーク133において、コイル30の外周面部に対向する部分は、周方向に途切れなく連続して形成されている。   In this comparative example, a portion of the first yoke 132 that faces the inner peripheral surface portion of the coil 30 is continuously formed without interruption in the circumferential direction. Similarly, in the second yoke 133, a portion facing the outer peripheral surface portion of the coil 30 is continuously formed in the circumferential direction without interruption.

第1ヨーク132(極歯32aを含む)と、第2ヨーク133(極歯33aを含む)とが互いに逆極性に磁化されることで、コイル30を囲む鎖交磁路aが形成されるが、この際、比較例の構成では、各ヨーク132、133の周面部において他方のヨークの極歯が対向している部分が自らの極性とは逆の極性(他方のヨークの極性)に磁化されやすく、各ヨークの周面に沿った磁路bが形成され、発電に寄与する鎖交磁路aが弱まり発電量が低下する問題がある。   Although the first yoke 132 (including the pole teeth 32a) and the second yoke 133 (including the pole teeth 33a) are magnetized in opposite polarities, the interlinkage magnetic path a surrounding the coil 30 is formed. At this time, in the configuration of the comparative example, the portion of the peripheral surface portion of each yoke 132, 133 where the pole teeth of the other yoke are opposed is magnetized to a polarity opposite to its own polarity (the polarity of the other yoke). It is easy to form a magnetic path b along the peripheral surface of each yoke, and there is a problem that the interlinkage magnetic path a contributing to power generation is weakened and the power generation amount is reduced.

これに対して、本実施形態では、図6を参照して前述したように、各ヨーク32、33の周面部において他方のヨークの極歯の位置に対応して、周方向に間欠的にざぐり部39を設けることで、各ヨーク32、33を周方向に磁気的に絶縁した。このため、各ヨーク32、33の周面に沿って形成される磁路を抑制して、コイル30の発電に寄与する鎖交磁路aが弱まることを防げる。この結果、発電量を向上できる。   On the other hand, in the present embodiment, as described above with reference to FIG. 6, the peripheral surfaces of the yokes 32 and 33 are intermittently counterclockwise in the circumferential direction corresponding to the positions of the pole teeth of the other yoke. By providing the portion 39, the yokes 32 and 33 are magnetically insulated in the circumferential direction. For this reason, the magnetic path formed along the peripheral surface of each yoke 32 and 33 is suppressed, and it can prevent that the linkage magnetic path a which contributes to the electric power generation of the coil 30 weakens. As a result, the amount of power generation can be improved.

ざぐり部39の深さ(極歯32a、33aが設けられた端部からの軸方向長さ)を、0(mm)、2(mm)、5(mm)、10(mm)と変えて、発電量及びコイル効率をシミュレーションした。ここで、コイル効率は、入力(マグネットMのトルク×回転数)に対する、出力(発電量)の割合(%)を表す。なお、ステータ9全体の軸方向寸法は、10.5(mm)とした。ざぐり部39の深さが0(mm)とは、ざぐり部39を設けない図10に表す比較例である。   By changing the depth of the counterbore 39 (the axial length from the end where the pole teeth 32a and 33a are provided) to 0 (mm), 2 (mm), 5 (mm), and 10 (mm), The power generation and coil efficiency were simulated. Here, the coil efficiency represents the ratio (%) of the output (power generation amount) to the input (torque of the magnet M × rotational speed). In addition, the axial direction dimension of the whole stator 9 was 10.5 (mm). The depth of the spot facing portion 39 is 0 (mm), which is a comparative example shown in FIG. 10 in which the spot facing portion 39 is not provided.

図8は、ざぐり部39の深さと発電量との関係を表すグラフ図である。横軸は、ざぐり部39の深さ(mm)を、縦軸は、発電量(mW)を表す。
図9は、ざぐり部39の深さとコイル効率との関係を表すグラフ図である。横軸は、ざぐり部39の深さ(mm)を、縦軸は、コイル効率(%)を表す。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the depth of the counterbore 39 and the amount of power generation. The horizontal axis represents the depth (mm) of the spot facing portion 39, and the vertical axis represents the power generation amount (mW).
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the depth of the spot facing portion 39 and the coil efficiency. The horizontal axis represents the depth (mm) of the spot portion 39, and the vertical axis represents the coil efficiency (%).

これらの結果より、ざぐり部39の深さを大きくすることで発電量を大きくすることができる。さらに、ざぐり部39の深さを大きくすることで、コイル効率も向上させることができ、特に、節水効果をアピールした自動水栓のように発電に用いる水力エネルギーが比較的小さいものに、実施形態は非常に有効である。   From these results, the power generation amount can be increased by increasing the depth of the counterbore portion 39. Furthermore, by increasing the depth of the counterbore 39, the coil efficiency can be improved. In particular, in the embodiment in which the hydraulic energy used for power generation is relatively small, such as an automatic faucet that emphasizes the water-saving effect. Is very effective.

発電機を備えた自動水栓の場合には、電磁弁や発電機を内蔵させる必要があるため、発電機をコンパクトにする必要がある。そして、発電機をコンパクトにするためには、発電機の効率を向上させる必要があり、本具体例のようにざぐり部を設けることの効果は大きい。また、発熱による効率低下を防止するためにもざぐり部を設けることは効果がある。   In the case of an automatic faucet equipped with a generator, it is necessary to incorporate a solenoid valve and a generator, so the generator needs to be made compact. And in order to make a generator compact, it is necessary to improve the efficiency of a generator, and the effect of providing a counterbore part like this specific example is large. In addition, it is effective to provide a counterbore portion in order to prevent efficiency reduction due to heat generation.

ざぐり部39を、軸方向のすべてにわたって形成してもよいが、この場合、各ヨーク32、33は、極歯の数に対応して分割されてしまうので、部品点数や組み立て性を考慮すると、本具体例のように、ざぐり部39を軸方向の途中までにとどめて、各ヨーク32、33のそれぞれがばらけてしまわないようにした方が望ましい。   The counterbore part 39 may be formed over the entire axial direction, but in this case, the yokes 32 and 33 are divided according to the number of pole teeth. As in this specific example, it is desirable to keep the counterbore part 39 halfway in the axial direction so that each of the yokes 32 and 33 is not scattered.

また、本具体例では、ステータ9を、マグネットMの軸方向に対向配置させた構造(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た場合(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。さらに、本具体例の発電機は、流水方向に対して回転軸24を略平行にして動翼15が設けられ、マグネットMは、その動翼15と回転中心を一致させて動翼15の径外方に設けられ、動翼15は、マグネットMの内側を流れる水流の力により回転される、いわゆる軸流式の発電機である。したがって、回転軸を流水方向に対して略垂直にして配置された羽根車を用い、その羽根車の回転軸に連結されて羽根車と共に回転するマグネット及びこのマグネットの外周面に対向するコイルを、流路の外側に出っ張るようにして設ける水車式構造に比べて径方向寸法をさくすることができる。このように、本具体例の構造は、発電機の径方向寸法の小型化に有利なため、例えば図2に表される円筒状の吐水部3bの中に内蔵させても吐水部3bの細くスッキリとしたデザイン性を損ねない。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、発電効率を向上させることができる。   Further, in this specific example, since the stator 9 is disposed opposite to the magnet M in the axial direction (axial arrangement), compared to the case where the stator 9 is disposed opposite to the outer diameter of the magnet M (radial arrangement). Thus, the radial dimension can be reduced. Furthermore, the generator of this specific example is provided with the moving blade 15 with the rotating shaft 24 substantially parallel to the flowing water direction, and the magnet M has a diameter of the moving blade 15 with the moving blade 15 and the rotation center aligned. The outer blade 15 is a so-called axial flow generator that is rotated by the force of the water flow that flows inside the magnet M. Therefore, using the impeller arranged with the rotation axis substantially perpendicular to the flowing water direction, the magnet connected to the rotation shaft of the impeller and rotating together with the impeller, and the coil facing the outer peripheral surface of the magnet, The radial dimension can be reduced as compared with the water wheel type structure provided so as to protrude to the outside of the flow path. Thus, since the structure of this specific example is advantageous for reducing the radial dimension of the generator, for example, even if it is incorporated in the cylindrical water discharger 3b shown in FIG. 2, the water discharger 3b is thin. Does not spoil the clean design. In addition, 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 efficiency can be improved.

前述したように、「アキシャル配置」では、「ラジアル配置」よりもマグネット径を大きくとることができ、その分、原則として磁束が多くとれる。しかし、磁束の短絡の影響も大きく受ける。したがって、前述したざぐり部を設けることで磁束の短絡を防止できて、発電量を多くとれる。また、ざぐり部により放熱できるため、コイルの発熱によるエネルギー損失を防止できる。   As described above, in the “axial arrangement”, the magnet diameter can be made larger than that in the “radial arrangement”, and as a rule, a larger amount of magnetic flux can be taken. However, it is greatly affected by the short circuit of the magnetic flux. Therefore, by providing the counterbore described above, a short circuit of the magnetic flux can be prevented, and the amount of power generation can be increased. Moreover, since heat can be radiated by the counterbore, energy loss due to heat generation of the coil can be prevented.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to them, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

本発明の水栓金具は、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、キッチン用水栓金具、リビングダイニング用水栓金具、シャワー用水栓金具、トイレ用水栓金具、洗面所用水栓金具などが挙げられる。また、人体検知センサを用いた自動水栓金具に限らず、例えば、手動スイッチのオン/オフによるワンタッチ水栓金具、流量をカウントして止水する定量吐水水栓金具、設定時間を経過すると止水するタイマー水栓金具などにも適用できる。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てもよい。   The faucet fitting of the present invention is suitably used in a living space. Examples of usage purposes include kitchen faucet fittings, living-dining faucet fittings, shower faucet fittings, toilet faucet fittings, toilet faucet fittings, and the like. In addition to automatic faucet fittings using human body detection sensors, for example, one-touch faucet fittings by turning on / off a manual switch, fixed-quantity water faucet fittings that stop water by counting the flow rate, and stop when a set time has elapsed. It can also be applied to water faucet fittings. The generated electric power may be used for, for example, light-up, generation of electrolytic functional water such as alkaline ion water and silver ion-containing water, flow rate display (metering), temperature display, and voice guide.

本実施形態に係る水栓金具において、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11に流れる水流を分岐させて、発電機11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11に流すと、動翼15の回転数が大きくなり、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、発電量は増大しないからである。また、水栓金具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0.05(MPa)程度の低水圧である場合もあり得る。   In the faucet fitting according to the present embodiment, the discharge flow rate is set to, for example, 100 liters per minute or less, desirably 30 liters per minute or less. In particular, it is desirable that the toilet faucet is set to 5 liters per minute or less. In addition, when the discharge flow rate is relatively high, such as a toilet faucet, the water flow flowing from the water supply pipe to the generator 11 can be branched to adjust the flow rate flowing through the generator 11 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 11, the rotational speed of the rotor blade 15 increases, and there is a concern that noise and shaft wear may increase, and even if the rotational speed increases. This is because if the rotational speed is not less than the appropriate value, energy loss due to eddy currents and coil heat occurs, and the amount of power generation does not increase. The water supply pressure of the water pipe to which the faucet fitting is attached may be a low water pressure of about 0.05 (MPa) in Japan, for example.

本発明の実施形態に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the inside of the faucet generator concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る発電機付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 with a generator which concerns on embodiment of this invention. 同自動水栓装置の内部構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the internal structure of the automatic water faucet device. 本発明の実施形態に係る水栓用発電機における予旋回静翼、動翼、軸受の斜視図である。It is a perspective view of the pre-turning stationary blade, the moving blade, and the bearing in the faucet generator according to the embodiment of the present invention. 同水栓用発電機におけるステータの平面図である。It is a top view of the stator in the generator for the faucets. 同水栓用発電機におけるステータの断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the stator in the faucet generator. 同水栓用発電機におけるマグネットの斜視図である。It is a perspective view of the magnet in the generator for faucets. ざぐり部の深さと発電量との関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the depth of a counterbore part and the electric power generation amount. ざぐり部の深さとコイル効率との関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the depth of a counterbore part and coil efficiency. 比較例に係るステータの断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the stator which concerns on a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

3…自動水栓装置、7…センサ、8…電磁弁、9…ステータ、11…水栓用発電機、14…予旋回静翼、15…動翼、17…軸受、18…静翼羽根部、19…動翼羽根部、24…中心軸、30…コイル、32…第1ヨーク、32a…極歯、33…第2ヨーク、33a…極歯、34…第3ヨーク、39…ざぐり部、55…定流量弁、56…充電器、57…制御部、71…静翼流路、72…動翼流路、M…マグネット   DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Automatic faucet device, 7 ... Sensor, 8 ... Solenoid valve, 9 ... Stator, 11 ... Generator for faucet, 14 ... Pre-turning stationary blade, 15 ... Rotor blade, 17 ... Bearing, 18 ... Stator blade blade part , 19 ... blade blade part, 24 ... central axis, 30 ... coil, 32 ... first yoke, 32a ... pole tooth, 33 ... second yoke, 33a ... pole tooth, 34 ... third yoke, 39 ... counterbore part, 55 ... constant flow valve, 56 ... charger, 57 ... control unit, 71 ... stationary blade flow path, 72 ... moving blade flow path, M ... magnet

Claims (2)

給水流路に対して略平行な中心軸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、
周方向に沿って交互にN極とS極とが着磁された円筒状を呈し、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、
前記給水流路を囲むように円筒状に巻回され、前記マグネットの軸方向の端面に対向して設けられたコイルと、
前記マグネットの前記端面と前記コイルとの間で周方向に沿って互いに離間して配置された複数の極歯を有し、前記コイルを囲んで設けられた磁性体からなるヨークと、
を備え、
前記極歯は、前記コイルの内周面部に対向する側および外周面部に対向する側からそれぞれ径外方および径内方に向けて交互に突出し、
前記ヨークにおいて、前記コイルの前記内周面部および外周面部に対向する部分に、前記極歯が設けられた一端側から前記給水流路の前記コイルが囲んだ部分において水が流れる方向に沿って切り欠いたざぐり部を設けたことを特徴とする水栓用発電機。
A moving blade provided in the water supply channel so as to be rotatable about a central axis substantially parallel to the water supply channel;
A cylindrical shape in which N poles and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction, and a magnet that can rotate integrally with the moving blade;
A coil wound in a cylindrical shape so as to surround the water supply flow path, and a coil provided facing the end face in the axial direction of the magnet;
A yoke having a plurality of pole teeth arranged apart from each other along the circumferential direction between the end face of the magnet and the coil, and a yoke made of a magnetic material provided to surround the coil;
With
The pole teeth protrude alternately toward the radially outer side and the radially inner side from the side facing the inner peripheral surface part and the side facing the outer peripheral surface part of the coil, respectively.
In the yoke, a portion facing the inner peripheral surface portion and the outer peripheral surface portion of the coil is cut from one end side where the pole teeth are provided along a direction in which water flows in a portion surrounded by the coil of the water supply channel. A faucet generator characterized by providing a missing spot.
前記マグネットは、その回転中心を前記動翼の回転中心と一致させて前記動翼の径外方に設けられ、
前記動翼は、前記マグネットの内周面より内側を流れる水流の力により回転することを特徴とする請求項1記載の水栓用発電機。
The magnet is provided radially outside the moving blade with its rotation center coinciding with the rotation center of the moving blade,
2. The faucet generator according to claim 1, wherein the rotor blades are rotated by the force of a water flow that flows inward from an inner peripheral surface of the magnet.
JP2006228319A 2006-08-24 2006-08-24 Faucet generator Expired - Fee Related JP4441888B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006228319A JP4441888B2 (en) 2006-08-24 2006-08-24 Faucet generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006228319A JP4441888B2 (en) 2006-08-24 2006-08-24 Faucet generator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008054426A JP2008054426A (en) 2008-03-06
JP2008054426A5 JP2008054426A5 (en) 2009-10-08
JP4441888B2 true JP4441888B2 (en) 2010-03-31

Family

ID=39237939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006228319A Expired - Fee Related JP4441888B2 (en) 2006-08-24 2006-08-24 Faucet generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4441888B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008054426A (en) 2008-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4140062B1 (en) Faucet generator
TWI437162B (en) Faucet with generator
JP2008054472A (en) Generator for faucet
JP2008050850A (en) Generator for water faucet
JP4264845B1 (en) Faucet generator
WO2008026537A1 (en) Power generator for faucet
JP2008050851A (en) Generator for water faucet
JP2008050849A (en) Generator for water faucet
JP2008054427A (en) Generator for faucet
JP2009303352A (en) Power generator for faucet
JP4134252B1 (en) Faucet generator
JP4441888B2 (en) Faucet generator
JP2008061384A (en) Generator for faucet
JP2008050852A (en) Water faucet fitting
JP4882904B2 (en) Faucet generator
JP4129804B1 (en) Faucet generator
JP5057038B2 (en) Faucet generator
JP2008274787A (en) Generator for faucet
JP5146900B2 (en) Generator and faucet device
JP2008271679A (en) Generator for cock
JP4251302B1 (en) Faucet generator
JP2008086125A (en) Power generator for faucet
JP5013086B2 (en) Faucet generator
JP2007274858A (en) Generator for faucet, and automatic faucet device with generator
JP5136954B2 (en) Faucet generator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090824

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090825

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20090907

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20090928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091217

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091230

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4441888

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130122

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130122

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140122

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees