JP2007274857A - Generator for faucet, and automatic faucet device with generator - Google Patents
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Abstract
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及びこれを備えた自動水栓装置に関する。 The present invention relates to a faucet generator that generates electric power using a flow of water supply and an automatic faucet device including the faucet generator.
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。 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. Yes.
例えば、特許文献1には、マグネットとコイルとを軸方向に離隔した状態で配設した自動水栓用の発電機が開示されている。しかし、この場合、マグネットに対して対向配置させるコイルは1つだけあり、コイルを横切る磁束が1方向にしか確保できず、自動水栓のような限られた設置スペースおよび比較的流量が少ない条件下でも、効果的に発電量を増大させる技術が要求されている。
本発明は、マグネット体積の増大をきたすことなく、また少流量であっても発電量の増大を図れる水栓用発電機及び発電機付自動水栓装置を提供する。 The present invention provides a faucet generator and an automatic faucet device with a generator that can increase the amount of power generation without increasing the volume of the magnet and even with a small flow rate.
本発明の一態様によれば、内部が給水流路に連通され、給水が流れる方向に対して、軸方向を略平行にして設けられる筒体と、前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられた動翼と、前記動翼と一体となって前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられたマグネットと、前記筒体の軸方向に前記マグネットを挟んで前記筒体の外部に設けられた1対のコイルと、前記筒体の外部における前記コイルと前記マグネットとの間で、前記マグネットの両端面に対向して前記筒体の周方向に並んで設けられた磁性体からなる複数の極歯と、を備え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 inside is in communication with the water supply flow path, and the cylinder is provided with the axial direction substantially parallel to the direction in which the water supply flows, and is rotatable about the central axis of the cylinder. A moving blade provided inside the cylindrical body, a magnet integrated with the moving blade and rotatable about a central axis of the cylindrical body, A pair of coils provided outside the cylindrical body with the magnet sandwiched in the axial direction, and the cylinder facing the both end surfaces of the magnet between the coil and the magnet outside the cylindrical body There is provided a faucet generator comprising a plurality of pole teeth made of a magnetic body arranged side by side in the circumferential direction of the body.
また、本発明の他の一態様によれば、給水の流入口と、給水の吐水口と、前記流入口から流入した給水を前記吐水口に導く給水流路と、内部が前記給水流路に連通され、給水が流れる方向に対して、軸方向を略平行にして設けられた筒体と、前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられた動翼と、前記動翼と一体となって前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられたマグネットと、前記筒体の軸方向に前記マグネットを挟んで前記筒体の外部に設けられた1対のコイルと、前記筒体の外部における前記コイルと前記マグネットとの間で、前記マグネットの両端面に対向して前記筒体の周方向に並んで設けられた磁性体からなる複数の極歯と、を備えたことを特徴とする発電機付自動水栓装置が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, a water supply inlet, a water supply outlet, a water supply channel that guides the water supplied from the inlet to the water outlet, and an interior of the water supply channel. A cylindrical body that is communicated and provided with the axial direction substantially parallel to the direction in which the water supply flows, and a moving blade that is provided inside the cylindrical body so as to be rotatable about the central axis of the cylindrical body; A magnet provided integrally with the moving blade and rotatable around the central axis of the cylindrical body, and outside the cylindrical body with the magnet sandwiched in the axial direction of the cylindrical body A pair of coils provided and a magnetic body provided between the coil and the magnet outside the cylindrical body so as to face both end faces of the magnet and arranged in the circumferential direction of the cylindrical body An automatic faucet device with a generator characterized by comprising a plurality of pole teeth It is.
本発明によれば、マグネット体積の増大をきたすことなく、また少流量であっても発電量の増大を図れる水栓用発電機及び発電機付自動水栓装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a faucet generator and an automatic faucet device with a generator that can increase the amount of power generation without increasing the magnet volume even at a small flow rate.
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図6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)の設置態様を例示する模式図である。
図7は、同自動水栓装置の要部の部分断面図である。
FIG. 6 is a schematic view illustrating an installation aspect of the automatic faucet device with a generator (hereinafter also simply referred to as an automatic faucet device) according to the embodiment of the invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the main part of the automatic faucet device.
本実施形態に係る自動水栓装置は、例えば洗面台2などに取り付けられる吐水金具3を備える。吐水金具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。吐水金具3は、円筒状の本体3aと、この本体3aの径外方に延出して本体3aの上部に設けられた吐水部3bとを有する。吐水部3bの先端側には、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 water faucet device according to the present embodiment includes a water discharge fitting 3 attached to a
配管4および吐水金具3の内部には、流入口5から流入した給水を、吐水口6へと導く給水流路が形成されている。吐水金具3の本体3aの内部には、その給水流路を開閉する電磁弁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。また、定流量弁55より下流の吐水部3bの内部には、発電機11が内蔵されている。また、本体3aには、発電機11で発電された電力を充電しておく充電器56と、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。発電機11は、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、発電機11に直接作用しない。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
図1は、その発電機11の内部を表す模式図である。
図2は、発電機11の模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the inside of the
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
発電機11は、カバー12(図7参照)の中に、主として、筒体13、静翼14、動翼15、マグネットM、コイル16を備える。
The
筒体13は、その内部が給水流路に連通した状態で、吐水金具3の吐水部3bに内蔵され、筒体13の軸方向は、給水が流れる方向に対して略平行になるよう設置される。筒体13の内部には、給水が流れる方向の上流側から順に、静翼14、動翼15、軸受け17が設けられている。静翼14、動翼15および軸受け17の中心は、筒体13の軸中心に一致している。
The
静翼14は、円柱体の上面(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。静翼14の周面には、径外方に突出した複数の突起状の固定翼部18が設けられている。固定翼部18は、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。静翼14は、筒体13に対して固定されている。
The
静翼14の下流側に、静翼14に対して離間して動翼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、径外方に突出した複数の突起状の翼部19が設けられている。動翼15の翼部19は、静翼14の固定翼部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。動翼15は、筒体13に対して固定された軸受け17上に回転可能に支持されている。すなわち、動翼15は、筒体13の中心軸のまわりに回転可能となっている。
A moving
軸受け17は、筒体13の内壁部に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、径方向に延在する連結部材23によって結合されてなる。連結部材23間は、閉塞しておら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。
The
軸受け17のリング部材21は、図2に表されるように、筒体13の内周面に形成された段部29の上に固定されている。軸受け17の軸支持部22には、動翼15の軸中心に固定された軸部材24が回転可能に支持されている。軸部材24の先端部は、動翼15から突出して静翼14に支持されている。軸部材24の先端部と静翼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静翼14に対して軸部材24は回転可能になっている。
As shown in FIG. 2, the
あるいは、図3に表されるように、軸部材24の両端部をそれぞれ軸支持部22と静翼14に固定させ、その軸部材24に対して回転可能に動翼15をはめ込む構成としてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 3, both end portions of the
筒体13は、径外方に張り出したフランジ部32を有し、このフランジ部32の内部に、動翼15の翼部19に固定された環状のマグネットMが収容されている。フランジ部32の外部には、筒体13の軸方向にマグネットMを挟むように、1対の環状のコイル16が設けられている。コイル16は、筒体13のフランジ部32によって位置決めされる。
The
それぞれのコイル16は、図4に表される円筒状のヨーク31と、このヨーク31の内部に配置されるコイル配線部(図示省略)とを有する。ヨーク31は、共に磁性体からなる2つのヨーク33、34からなる。ヨーク33は、コイル配線部の一方の端面部(マグネットMに対向する面の反対面)に対向される環状プレート部33aと、コイル配線部の周面部に対向される周面部33bと、筒体13のフランジ部32を間に挟んでマグネットMに対向される複数の極歯33cとを有する。複数の極歯33cは、径内方に突出して周面部33bに一体に設けられ、周方向に沿って等間隔で設けられている。ヨーク34は、径外方に突出し、ヨーク33の極歯33cの間に配置される複数の極歯34aを有するリング状を呈する。
Each
マグネットMの一方の端面側には、周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されており、他方の端面側にも周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されているが、両端面側それぞれの極性は軸方向にみて逆になるように着磁されている。 On one end face side of the magnet M, N poles and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction, and on the other end face side, N poles and S poles are alternately arranged along the circumferential direction. Although it is magnetized, it is magnetized so that the polarities of the both end faces are reversed when viewed in the axial direction.
次に、本実施形態に係る水栓用発電機及びこれを備えた自動水栓装置の作用について説明する。 Next, the operation of the faucet generator according to this embodiment and the automatic faucet device including the same will be described.
図8は、本実施形態に係る発電機付自動水栓装置において、給水の流れ(実線の矢印)と、電気の流れ(点線の矢印)とを表す模式図である。
使用者が、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、発電機11の筒体13の内部に給水が供給され、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。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the flow of water (solid arrow) and the flow of electricity (dotted arrow) in the automatic faucet device with a generator according to the present embodiment.
When the user holds his hand under the
筒体13内部に流れ込んだ流水は、静翼14の円錐体表面を流れて径外方に拡散され、静翼14の周面における固定翼部18間を流れて、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、動翼15に向けて流れる。静翼14を流れた旋回流は、動翼15の周面に設けられた翼部19の上側の内壁面に当たって、動翼15とマグネットMを回転させるとともに、翼部19間の周面を流れる。さらに、軸受け17を通過して、筒体13内部を抜け、吐水口6へと至る。
The flowing water that has flowed into the
図1に図示される具体例では、静翼14によって形成された旋回流が、動翼15の翼部19の上側に流入し、右方向に旋回した流れなので、翼部19に右方向の力が作用し、動翼15は右回りに回転する。動翼15が回転すると、これに一体に設けられたマグネットMも回転し、筒体13のフランジ部32を挟んでマグネットMに対向しているヨーク33、34の極歯33c、34aの極性が変化していく。すなわち、ヨーク33がN極のときヨーク34がS極、ヨーク33がS極のときヨーク34がN極という状態が繰り返されることで、コイル16に対する鎖交磁束が変化し、コイル配線部に起電力が生じ、すなわち発電する。
In the specific example shown in FIG. 1, the swirl flow formed by the
発電機11が発電した電力は、充電器56へと充電された後、電磁弁8、センサ7、制御部57の駆動に使用される。
The electric power generated by the
本実施形態では、マグネットMを、2つのコイル16で軸方向に挟むことで、マグネットMの両端面側のそれぞれに(2方向に)、コイル16に対して鎖交する磁束の変化を生じさせることができ、より多くの発電量を得ることができる。
In the present embodiment, the magnet M is sandwiched between the two
また、1対のコイル16は流路の軸方向に配置されるため、従来に対してコイルの個数が1つ増えても、発電機11の径方向の寸法増大を抑えることができ、スパウト3に対してインライン式で内蔵できる。すなわち、発電機11が、スパウト3に対して径方向に出っ張らないため、スパウト3の小型化を図れ、また見た目にもすっきりして美観を損ねない。
Further, since the pair of
また、1対のコイル16を、マグネットMを間に挟んで軸方向に配置するため、動翼15と一体に回転されるマグネットMに作用する軸方向の磁力が略等しくなるため、マグネットMおよび動翼15の回転が安定し、発電性能が安定すると共に、軸受け17への負荷も軽減され、軸受け17での摺動損失を低減でき、耐久性も向上できる。
Further, since the pair of
また、図5に表されるように、マグネットMの一方の端面に対向する極歯33c、34aと、他方の端面に対向する極歯33c、34aとの、マグネットMの周方向にみた位置をずらすことで、ディテントトルク(マグネットMが回転し始めるときの初期トルク)が低減され、より少ない流量でも発電できるようになり、さらに、コギングトルク(マグネットMと極歯33c、34aとの間に働く磁気吸引力によるトルクムラ)も低減され、回転ムラ(振動)がなくなるため、発電性能が向上する。
Further, as shown in FIG. 5, the positions of the
特に、マグネットMを挟んで対向する極歯33c、34a間の、マグネットMの周方向にみた位置のすれ量を、各極歯33c、34aの周方向の取付ピッチの半分とした場合に、ディテントトルクを最も低減することができる。
In particular, when the slip amount between the
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.
本発明の水栓用発電機が用いられる水栓装置としては、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、人体検知センサを用いた自動水栓装置に限らず、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できる。また、発電された電力を、例えば、吐水のライトアップ、電解機能水の吐水、流量表示(計量)、温度表示、音声ガイドなどに用いてもよい。 Examples of the faucet device in which the faucet generator of the present invention is used include a kitchen faucet device, a living and dining faucet device, a shower faucet device, a toilet faucet device, and a toilet faucet device. In addition to automatic faucet devices using human body detection sensors, for example, one-touch faucet devices by turning on / off a manual switch, fixed-quantity water faucet devices that stop water by counting the flow rate, and stop when a set time has elapsed. It can also be applied to a water faucet device. The generated power may be used for, for example, light-up of water discharge, water discharge of electrolysis functional water, flow rate display (metering), temperature display, voice guide, and the like.
3…吐水金具、5…流入口、6…吐水口、7…センサ、8…電磁弁、11…発電機、12…カバー、13…筒体、14…静翼、15…動翼、16…コイル、18…固定翼部、19…翼部、31,33,34…ヨーク、33c,34a…極歯、M…マグネット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられた動翼と、
前記動翼と一体となって前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられたマグネットと、
前記筒体の軸方向に前記マグネットを挟んで前記筒体の外部に設けられた1対のコイルと、
前記筒体の外部における前記コイルと前記マグネットとの間で、前記マグネットの両端面に対向して前記筒体の周方向に並んで設けられた磁性体からなる複数の極歯と、
を備えたことを特徴とする水栓用発電機。 A cylindrical body whose inside is communicated with the water supply flow path and provided with the axial direction substantially parallel to the direction in which the water supply flows;
A moving blade provided inside the cylinder so as to be rotatable around a central axis of the cylinder;
A magnet integrally provided with the moving blade and provided inside the cylinder so as to be rotatable around a central axis of the cylinder;
A pair of coils provided outside the cylinder with the magnet sandwiched in the axial direction of the cylinder;
Between the coil and the magnet outside the cylindrical body, a plurality of pole teeth made of a magnetic body provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical body so as to face both end faces of the magnet;
A faucet generator characterized by comprising:
給水の吐水口と、
前記流入口から流入した給水を前記吐水口に導く給水流路と、
内部が前記給水流路に連通され、給水が流れる方向に対して、軸方向を略平行にして設けられた筒体と、
前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられた動翼と、
前記動翼と一体となって前記筒体の中心軸のまわりに回転可能に前記筒体の内部に設けられたマグネットと、
前記筒体の軸方向に前記マグネットを挟んで前記筒体の外部に設けられた1対のコイルと、
前記筒体の外部における前記コイルと前記マグネットとの間で、前記マグネットの両端面に対向して前記筒体の周方向に並んで設けられた磁性体からなる複数の極歯と、
を備えたことを特徴とする発電機付自動水栓装置。 A water supply inlet,
A water supply outlet,
A water supply channel for guiding water supplied from the inlet to the water outlet;
A cylindrical body whose inside is communicated with the water supply flow path and provided with the axial direction substantially parallel to the direction in which the water supply flows;
A moving blade provided inside the cylinder so as to be rotatable around a central axis of the cylinder;
A magnet integrally provided with the moving blade and provided inside the cylinder so as to be rotatable around a central axis of the cylinder;
A pair of coils provided outside the cylinder with the magnet sandwiched in the axial direction of the cylinder;
Between the coil and the magnet outside the cylindrical body, a plurality of pole teeth made of a magnetic body provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical body so as to face both end faces of the magnet;
An automatic faucet device with a generator characterized by comprising:
6. The automatic faucet with a generator according to claim 5, wherein the amount of deviation of the position of the pole teeth as viewed in the circumferential direction of the magnet is half of the mounting pitch of the pole teeth as viewed in the circumferential direction of the magnet. apparatus.
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JP2004336982A (en) * | 2002-09-25 | 2004-11-25 | Denso Corp | Generator and automatic faucet device equipped with generator |
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