(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的多い流量で発電をさせた場合であっても、動翼部にかかるスラスト力を軽減させることで支持部の損耗を抑制し、耐久性を向上させることができる水栓用水力発電機を提供する。【解決手段】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部２と、動翼羽根部１２ａを有し、前記給水流路に設けられた動翼部１２と、前記動翼部と一体に回転可能なマグネット５と、前記動翼部にかかるスラスト力を支持する受け部２ｅと、前記マグネットの回転により起電力を生ずるコイル１５と、前記コイルを囲んで設けられたヨーク１６とを有し、前記スラスト力の作用方向側にある前記マグネットの第１の端面を、前記ヨークと前記マグネットの間で生じる磁力によって作用するスラスト力の作用方向と逆向きの成分が強くなるように前記スラスト力の作用方向側にある前記ヨークの第１の端面から突出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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部と、
動翼羽根部を有し、前記給水流路に設けられた動翼部と、
前記動翼部と一体に回転可能なマグネットと、
前記動翼部にかかるスラスト力を支持する受け部と、
前記マグネットの回転により起電力を生ずるコイルと、前記コイルを囲んで設けられたヨークと、を有し、前記マグネットの径方向に配設されたステータと、
前記動翼羽根部に向けて水を噴出する複数の噴射孔を有するノズル部と、
を備え、
前記スラスト力の作用方向側にある前記マグネットの第１の端面を、前記ヨークと前記マグネットの間で生じる磁力によって作用する力に含まれる前記スラスト力の作用方向と逆向きの成分が強くなるように前記スラスト力の作用方向側にある前記ヨークの第１の端面から突出させたこと、を特徴とする水栓用水力発電機。
【請求項２】
前記マグネットの第１の端面と対向する第２の端面は、前記ヨークの第１の端面と対向する第２の端面から突出しており、
前記マグネットの第１の端面が前記ヨークの第１の端面から突出する最大寸法は、前記マグネットの第２の端面が前記ヨークの第２の端面から突出する最大寸法よりも長いこと、を特徴とする請求項１記載の水栓用水力発電機。
【請求項３】
前記ステータは、前記スラスト力の作用方向に積層するようにして複数設けられ、
前記マグネットの第２の端面は、前記スラスト力の作用方向とは反対側に設けられた前記ヨークの第２の端面と、面一もしくは前記スラスト力の作用方向側となるように設けられたこと、を特徴とする請求項１記載の水栓用水力発電機。
【請求項４】
前記ステータは、前記マグネットの径外方向に配設されたこと、を特徴とする請求項１記載の水栓用水力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般に、水栓用水力発電機に関し、具体的には給水の流れを利用して発電する水栓用水力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水栓装置に電気システムが組み込まれるようになってきている。例えば、蛇口の下に差し出された手を感知するセンサ、センサからの信号に基づいて給水路の開閉を行う電磁弁が組み込まれた水栓装置が知られている。また、この他にもＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明を吐水口の近傍に組み込んで、吐水の温度に応じて吐水にあてる光の色を変えるようなことも行われている。
【０００３】
この様な電気システムを水栓装置に組み込む場合には、電気システムを動作させるための電源が必要となる。この場合、商用電源を使用することもできるが水栓装置の設置時に電気配線工事が別途必要となる。また、水栓装置の外部において配線を行うことになるので見栄えが悪くなったり、配線が邪魔になったりする。一方、電源として電池を用いるようにすれば水栓装置の設置時に電気配線工事を行う必要がなくなる。また、水栓装置の外部において配線を行う必要もなくなる。しかしながら、電源として電池を用いるようにすれば、電池の交換が必要となりメンテナンスの手間がかかるという新たな問題が生ずる。また、商用電源、電池のいずれを用いても省資源、省エネルギーの観点からの問題が生ずることになる。  
そのため、水栓装置に組み込まれた電気システムの動作に必要な電力を得るために、水栓装置の流路に小型の水栓用水力発電機が配設されるようになってきている。
【０００４】
ここで、水力発電機として、回転中心軸に対して平行な方向から流れてくる水を動翼部の径外方向から流入させ、流入させた水を動翼部の軸方向に流出させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。  
特許文献１（特開２００５−２９９６３４号公報）に開示された水力発電機は、羽根車４１（動翼部）の軸方向に対して略平行な水流の方向を変化させ、羽根部４１２（動翼羽根）の径外方向から羽根部４１２（動翼羽根）に向けて水を噴出する連通孔２４１（ノズル）を備えている。そして、羽根部４１２（動翼羽根）に噴出された水が羽根車４１（動翼部）の中心近傍において羽根車４１（動翼部）の軸方向に流出するようになっている。また、水力発電機に流入した水の一部を発電ユニットを迂回して排出させるバイパス流路３２Ａ、３２Ｂと、一次側圧力の増減に応じて開閉する開閉弁５Ａ、５Ｂとが設けられている。（例えば、特許文献１（特開２００５−２９９６３４号公報）の［０００９］、［００４１］、［００４４］、図４などを参照）。
【０００５】
特許文献１（特開２００５−２９９６３４号公報）に開示された水力発電機によれば、多い流量の水を流すことができるとともに、少ない流量でも支障なく発電を行うことができる（例えば、特許文献１（特開２００５−２９９６３４号公報）の［０００８］などを参照）。  
ここで、水栓装置の流路に配設される水栓用水力発電機は、一般的には流量が少ない場合を想定している。そして、流量が少ない場合を想定している水栓用水力発電機に多量の水を流すと軸受け部分などの損耗が増大するおそれがある。すなわち、流量が多くなるにつれ水流により動翼部が下流側に押される力（スラスト力）が増加し、軸受け部分などの損耗が増大するおそれがある。
【０００６】
そのため、特許文献１（特開２００５−２９９６３４号公報）に開示された水力発電機においては、多い流量の水を流す際には、開閉弁５Ａ、５Ｂを介してバイパス流路３２Ａ、３２Ｂに水を流すようにしている。  
しかしながら、バイパス流路３２Ａ、３２Ｂに水を流すようにすれば、バイパス流路３２Ａ、３２Ｂに流した水を発電に利用することができず、発電効率が低下するという問題が発生する。  
そのため、比較的多い流量で発電をさせる場合であっても、バイパス流路を介して水を流すようなことを行わずに、動翼部にかかるスラスト力を軽減させることで動翼部にかかるスラスト力を支持する受け部の損耗を抑制し、耐久性を向上させるようにすることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９９６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の態様は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、比較的多い流量で発電をさせた場合であっても、動翼部にかかるスラスト力を軽減させることで動翼部にかかるスラスト力を支持する受け部の損耗を抑制し、耐久性を向上させることができる水栓用水力発電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、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部と、動翼羽根部を有し、前記給水流路に設けられた動翼部と、前記動翼部と一体に回転可能なマグネットと、前記動翼部にかかるスラスト力を支持する受け部と、前記マグネットの回転により起電力を生ずるコイルと、前記コイルを囲んで設けられたヨークと、を有し、前記マグネットの径方向に配設されたステータと、前記動翼羽根部に向けて水を噴出する複数の噴射孔を有するノズル部と、を備え、前記スラスト力の作用方向側にある前記マグネットの第１の端面を、前記ヨークと前記マグネットの間で生じる磁力によって作用する力に含まれる前記スラスト力の作用方向と逆向きの成分が強くなるように前記スラスト力の作用方向側にある前記ヨークの第１の端面から突出させたこと、を特徴とする水栓用水力発電機である。    
水栓用水力発電機においては、水圧や水流などによりロータ４（動翼部１２）を下流側に押すスラスト力１１０が発生する。そして、比較的多い流量で発電をさせる場合には、動翼部１２にかかるスラスト力１１０が大きくなるので、スラスト力１１０を支持する受け部２ｅの損耗が増大するおそれがある。  
そのため、第１の発明においては、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の端面５ａをヨーク１６の端面１６ｄから突出させている（図１９を参照）。すなわち、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の第１の端面５ａを、スラスト力１１０の作用方向側にあるヨークの第１の端面１６ｄから突出させている。そのため、マグネット５を突出させた部分と磁性体から形成されたヨーク１６との間に引き合う力１１２が発生する。この力１１２には、スラスト力１１０の向きと逆の向きの成分の力が含まれているので、スラスト力１１０が相殺されることになる。そのため、スラスト力１１０を低減することができる。その結果、スラスト力１１０を支持する受け部２ｅに過度な負荷がかからないようにすることができるので、受け部２ｅの損耗を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記マグネットの第１の端面と対向する第２の端面は、前記ヨークの第１の端面と対向する第２の端面から突出しており、前記マグネットの第１の端面が前記ヨークの第１の端面から突出する最大寸法は、前記マグネットの第２の端面が前記ヨークの第２の端面から突出する最大寸法よりも長いこと、を特徴とする水栓用水力発電機である。    
水流によって動翼部１２が振動すると動翼部１２と一体的に設けられたマグネット５も振動するため、磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生して発電効率の低下や出力の不均一化が生じるおそれがある。そのため、マグネット５が振動しても磁束が漏れないように、マグネット５の両端面をヨーク１６の両端面から突出させるようにすることが好ましい。この様にすれば、高効率且つ均一な発電を実現することができる。  
しかしながら、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるマグネット５の端面５ｂをヨーク１６の端面１６ｅから突出させると、マグネット５を突出させた部分とヨーク１６との間に引き合う力１１３が発生することになる。この力１１３には、スラスト力１１０の向きと同じ向きの成分の力が含まれているので、スラスト力１１０が増加してしまうことになる。    
そのため、第２の発明においては、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるマグネット５の端面５ｂが突出する寸法Ｌ４よりも、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の端面５ａが突出する寸法Ｌ３の方が長くなるようになっている（図２２を参照）。すなわち、マグネット５の第１の端面５ａと対向する第２の端面５ｂは、ヨーク１６の第１の端面１６ｄと対向する第２の端面１６ｅから突出しており、マグネット５の第１の端面５ａがヨーク１６の第１の端面１６ｄから突出する寸法Ｌ３は、マグネット５の第２の端面５ｂがヨーク１６の第２の端面１６ｅから突出する寸法Ｌ４よりも長くなるようになっている。この様にすれば、スラスト力１１０を低減する効果を有しつつ、磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生することを防止することができる。  
ここで、前述した「最大寸法」とは、マグネットの端面に凹凸がある場合には、マグネット端面の凸部の頂部までの寸法をいい、マグネットの端面が平坦である場合にはマグネットの端面（平坦面）までの寸法をいう。
【００１１】
また、第３の発明は、第１の発明において、前記ステータは、前記スラスト力の作用方向に積層するようにして複数設けられ、前記マグネットの第２の端面は、前記スラスト力の作用方向とは反対側に設けられた前記ヨークの第２の端面と、面一もしくは前記スラスト力の作用方向側となるように設けられたこと、を特徴とする水栓用水力発電機である。  スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるマグネット５の端面５ｂをヨーク１６の端面１６ｅから突出させないようにすれば、前述した力１１３が発生することがないので、力１１２によるスラスト力１１０の低減効果をそのまま享受することができる。しかしながら、一方では磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生して発電効率の低下や出力の不均一化が生じるおそれがある。  
そのため、第３の発明においては、複数のステータ７を積層するようにして設けることで、磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生する影響を抑制するようにしている（図２３を参照）。すなわち、複数のステータ７を設けるようにすれば、磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生する影響を受けるステータ７を限定することができる。例えば、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるステータ７は磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生する影響を受けるが、これに連なる他のステータ７は磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生する影響を受けることがない。そのため、設けられた複数のステータ７全体としての発電効率の低下や出力の不均一化を抑制することができる。その結果、スラスト力１１０を低減する効果を有しつつ、磁束がヨークに十分に伝わらず漏れが発生する影響を抑制することができる。
【００１２】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記ステータは、前記マグネットの径外方向に配設されたこと、を特徴とする水栓用水力発電機である。    
第４の発明においては、ステータ７がマグネット５の径外方向に配設されるようにしている（例えば、図２２を参照）。ステータ７をマグネット５の径外方向に配設するようにすれば、表面積の大きいマグネット５の外周面側をステータ７と対向させることができる。そのため、磁束量を大きくすることができるので、発電量を大きくすることができる。また、引力が大きくなり前述した力１１２が大きくなるので、スラスト力１１０の低減効果を向上させることができる。また、同じ発電能力を得るのに必要となるマグネット５の大きさや重さを小さくすることができる。そのため、マグネット５の軽量化の観点からもスラスト力の低減を図ることができる。その結果、スラスト力１１０の軽減を図ることができるとともに、発電能力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の態様によれば、比較的多い流量で発電をさせた場合であっても、動翼部にかかるスラスト力を軽減させることで動翼部にかかるスラスト力を支持する受け部の損耗を抑制し、耐久性を向上させることができる水栓用水力発電機を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る水栓用水力発電機について例示をするための模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水栓用水力発電機の模式分解図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水栓用水力発電機の配設例について説明をするための模式図である。
【図４】ステータを例示するための模式図である。
【図５】比較例を例示するための模式斜視図である。
【図６】比較例を例示するための模式斜視図である。
【図７】スラスト低減部としての孔部を例示するための模式斜視図である。
【図８】蓋部の周縁位置を例示するための模式図である。
【図９】噴射孔と蓋部との関係を例示するための模式図である。
【図１０】噴射孔と蓋部との関係を例示するための模式図である。
【図１１】動翼羽根部の形状と蓋部との関係を例示するための模式図である。
【図１２】蓋部と動翼流路の底面との関係について例示をするための模式図である。
【図１３】蓋部と動翼流路の底面との関係について例示をするための模式図である。
【図１４】蓋部と動翼流路の底面との関係について例示をするための模式図である。
【図１５】蓋部と動翼流路の底面との関係について例示をするための模式図である。
【図１６】周縁部、軸保持部、リブを有する蓋部を例示するための模式図である。
【図１７】３つのリブを回転対称となるように設ける場合を例示するための模式図である。
【図１８】スラスト低減部としての圧力室を例示するための模式図である。
【図１９】スラスト低減部としての「マグネットの端面とヨークの端面との位置関係」について例示をするための模式図である。
【図２０】スラスト低減部としての「マグネットの端面とヨークの端面との位置関係」について例示をするための模式図である。
【図２１】スラスト低減部としての「マグネットの端面とヨークの端面との位置関係」について例示をするための模式図である。
【図２２】マグネットの端面とヨークの端面との位置関係について例示をするための模式図である。
【図２３】複数のステータを設ける場合を例示するための模式図である。
【図２４】第１のノズル筐体部と第２のノズル筐体部とを固定する様子を例示するための模式図である。
【図２５】設定部を例示するための模式図である。
【図２６】凸部、ヨークとの関係を例示するための模式図である。
【図２７】マグネットの取り付けについて例示をするための模式図である。
【図２８】マグネットの取り付けについて例示をするための模式図である。
【図２９】マグネットの取り付けについて例示をするための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施の形態に係る水栓用水力発電機について例示をするための模式断面図である。  
図２は、本発明の実施の形態に係る水栓用水力発電機の模式分解図である。  
図３は、本発明の実施の形態に係る水栓用水力発電機の配設例について説明をするための模式図である。  
まず、図３に示す水栓用水力発電機１の配設例について説明をする。  
図３に例示をしたものは、いわゆるシャワー用水栓装置１００、１００ａに水栓用水力発電機１を設けた場合である。  
この様なシャワー用水栓装置１００、１００ａは、例えば、浴室などに設けられる。なお、図３（ａ）はシャワーヘッド１０５を壁面１０１から離隔させるようにして設けた場合、図３（ｂ）はシャワーヘッド１０５を天井面１０２に当接させるようにして設けた場合である。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シャワー用水栓装置１００、１００ａには、流量調整弁１０３、温度調整弁１０４、シャワーヘッド１０５、水栓用水力発電機１が設けられている。
流量調整弁１０３は、配管１０６を介して、水道水などを供給する図示しない給水源と接続されている。そして、流量調整弁１０３に設けられた操作ハンドル１０３ａを操作することで、シャワーヘッド１０５から吐水される水の量を調整することができるようになっている。
【００１７】
温度調整弁１０４は、配管１０７を介して流量調整弁１０３と接続されている。また、温水を供給する図示しない温水ユニットと配管を介して接続されている。そして、温度調整弁１０４に設けられた操作ハンドル１０４ａを操作することで、供給される水と温水との混合割合を変化させて、シャワーヘッド１０５から吐水される水の温度を調整することができるようになっている。
【００１８】
水栓用水力発電機１は、配管１０８を介して温度調整弁１０４と接続されている。また、水栓用水力発電機１は、配管１０９を介してシャワーヘッド１０５と接続されている。この場合、図３（ａ）に示すように水栓用水力発電機１を壁面１０１で画された空間の内側、例えば、浴室内に設けるようにすることができる。また、図３（ｂ）に示すように壁面１０１や天井面１０２などで画された空間の外側、例えば、浴室外に設けるようにすることができる。  
シャワーヘッド１０５には、図示しないシャワー孔が設けられており、供給された水をシャワー状に吐水できるようになっている。
【００１９】
この様なシャワー用水栓装置１００、１００ａにおいて、配管１０６を介して供給された水は流量調整弁１０３により流量が調整され、温度調整弁１０４により温度が調整される。そして、温度調整弁１０４から出水した水は水栓用水力発電機１を介してシャワーヘッド１０５からシャワー状に吐水される。この際、水栓用水力発電機１を流れる水の水力を利用して発電が行われる。発電された電力は、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られる。
【００２０】
後述するように、本実施の形態に係る水栓用水力発電機１は、吐水流量が比較的多い場合であっても発電効率を向上させることができ、かつ後述する受け部２ｅなどの摩耗を低減させることができる。そのため、水栓用水力発電機１は、シャワー用水栓装置１００、１００ａに設けられるようにすることが好適であるといえるが、これに限定されるわけではない。例えば、水栓用水力発電機１は、大便器や小便器などに備えられるトイレ用水栓装置などのように吐水流量が比較的多い水栓装置に設けられるようにすることができる。また、水栓用水力発電機１をキッチン用水栓装置、リビングダイニング用水栓装置、洗面所用水栓装置などに設けるようにすることもできる。この場合、例えば、水栓用水力発電機１は、吐水流量が８リットル／分程度以上の水栓装置に設けられるようにすることができる。  
この様に、本明細書における「水栓」には、単に一般の水栓だけではなく「シャワー」や「小便器の洗浄装置」なども含まれる。
【００２１】
次に、図１、図２に戻って水栓用水力発電機１について例示をする。    
水栓用水力発電機１には、主として、筒部２、ノズル部３、ロータ４、マグネット５、封止部６、ステータ７、ステータ保持部８が設けられている。なお、図中に描かれた矢印は流水の方向を表している。
【００２２】
筒部２は、大径部２ａ、中径部２ｂ、小径部２ｃを有する段付き形状を呈している。筒部２は、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ている。筒部２の内部には、上流側から順に、封止部６、ノズル部３、ロータ４、マグネット５が設けられている。また、封止部６、ノズル部３、ロータ４に設けられた動翼部１２の動翼羽根部１２ａは大径部２ａの内部に設けられ、ロータ４に設けられた動翼部１２の動翼ボス部１２ｂ、マグネット５は中径部２ｂの内部に設けられている。
【００２３】
小径部２ｃの内部には、軸１３の一端を保持する受け部２ｅが設けられている。受け部２ｅと小径部２ｃの内壁面とは、放射状に設けられた図示しない連結部材によって結合されている。各連結部材の間は、閉塞されておらず貫通しているため、後述する孔部１２ｅから流出する水の流れが妨げられることはない。また、受け部２ｅの上流側端部と後述する保持部１２ｇがスペーサ２０を介して当接するようになっている。そのため、ロータ４を下流側に押すスラスト力１１０を受け部２ｅで支持することができる。すなわち、受け部２ｅは、動翼部１２（ロータ４）にかかるスラスト力１１０を支持する。
【００２４】
また、小径部２ｃと封止部６には図示しない配管が接続され、筒部２の内部が給水流路に連通するようになっている。この際、例えば、図３に例示をしたように、筒部２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、筒部２は、小径部２ｃを下流側に、大径部２ａを上流側に向けて配設される。
【００２５】
封止部６は、筒部２の給水流入口に設けられている。封止部６の内部には段付き孔が設けられ、段付き孔が給水流路に連通するようになっている。大径部２ａの上流端の開口は、Ｏリング１８を介して封止部６により液密となるように塞がれている。また、大径部２ａの上流端の開口近傍には雌ネジ部２ｄが設けられている。そして、封止部６の側面に設けられた雄ネジ部６ａと雌ネジ部２ｄとを螺合させることで、大径部２ａの上流端の開口に封止部６を固定することができるようになっている。なお、大径部２ａの上流端の開口に封止部６を固定した際には、後述する第２のノズル筐体部９の軸方向の位置が規制されることになるが、これに関する詳細は後述する。
【００２６】
ノズル部３は、回転中心軸に対して平行な方向から流れてくる水を、回転中心軸に対して略垂直な平面内において、動翼羽根部１２ａの径外方向から動翼羽根部１２ａに向けて噴出する複数の噴射孔１９を有する。
【００２７】
また、ノズル部３には、第２のノズル筐体部９、第１のノズル筐体部１０が設けられている。  
第２のノズル筐体部９は円板状を呈し、中央部分には上流側に向けて突出する筐体ボス部９ａが設けられている。また、第２のノズル筐体部９の周縁部分には上流側に向けて突出する複数の当接部９ｂが設けられている。筐体ボス部９ａの内部には軸１３の一端を回転自在に保持する凹部が設けられている。また、当接部９ｂの上流側端面は封止部６と当接するようになっている。第２のノズル筐体部９の端部周縁には誘い込み部９ｃが設けられている。なお、当接部９ｂは必ずしも第２のノズル筐体部９に設ける必要はなく、封止部６に設けられるようにすることもできる。
【００２８】
第１のノズル筐体部１０は、円環状を呈し、その内部には段付き孔１０ｂが設けられている。段付き孔１０ｂの段付き部分の角部１０ｃは、第２のノズル筐体部９の端部周縁に設けられた誘い込み部９ｃと当接できるような形状をしている。また、第１のノズル筐体部１０の周面には段付き孔１０ｂに貫通する複数のノズル溝１０ａが設けられている。そして、封止部６により当接部９ｂの軸方向の位置が規制されることで、第２のノズル筐体部９が第１のノズル筐体部１０の上流端の開口を塞ぐように固定されるようになっている。また、第２のノズル筐体部９が第１のノズル筐体部１０に固定された際には第２のノズル筐体部９とノズル溝１０ａとで噴射孔１９が形成されるようになっている。第２のノズル筐体部９が第１のノズル筐体部１０に固定されることで第１のノズル筐体部１０の内部に形成された空間には、動翼部１２の動翼羽根部１２ａが設けられている。そして、噴射孔１９は、第１のノズル筐体部１０の内部に形成された空間に収納された動翼羽根部１２ａに向けて開口されており、その方向は、動翼羽根部１２ａの外接円の接線方向よりは内側に向くようになっている。このような噴射孔１９によれば、回転中心軸に対して平行な方向から流れてくる水を、回転中心軸に対して略垂直な平面内において、動翼羽根部１２ａの径外方向から動翼羽根部１２ａに向けて噴出させることができる。また、噴射孔１９から噴出された水の方向は、動翼羽根部１２ａの外接円の接線方向よりは内側を向くようになる。
【００２９】
ロータ４には、蓋部１１、動翼部１２、軸１３が設けられている。  
蓋部１１は、板状を呈し、蓋部１１を動翼羽根部１２ａの軸方向に貫通する孔部（以下、蓋部の厚み方向を貫通する孔部と称する）が設けられている。蓋部１１は、動翼羽根部１２ａの上流側の端部に設けられ、動翼羽根部１２ａと一体に回転するようになっている。  なお、蓋部１１に関する詳細は後述する。  
動翼部１２は、動翼羽根部１２ａ、動翼ボス部１２ｂ、保持板部１２ｃを有し、給水流路に設けられている。すなわち、動翼部１２は、給水流路に対して略平行な回転中心軸を有し、回転中心軸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１２ａを有している。
【００３０】
動翼羽根部１２ａは曲線で構成されており、動翼部１２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。また、動翼羽根部１２ａの枚数は、噴射孔１９の数の整数倍とは異なる値となっている。例えば、図２に例示をしたものでは、動翼羽根部１２ａの枚数を１１枚、噴射孔１９の数を６箇所としている。動翼羽根部１２ａの枚数を噴射孔１９の数の整数倍とは異なる値とすれば、噴射孔１９から噴出された水と各動翼羽根部１２ａの外周縁近傍との衝突時期をずらすことができるので、動翼部１２の振動や騒音の発生を抑制することができる。  
また、動翼羽根部１２ａの下流側の端部には、動翼羽根部１２ａを保持する保持板部１２ｃが設けられている。すなわち、保持板部１２ｃは、動翼羽根部１２ａの下流側端部に設けられ、動翼羽根部１２ａと一体に回転する。そして、動翼羽根部１２ａと保持板部１２ｃとで画される空間が動翼流路１２ｈとなる。  
また、保持板部１２ｃの中央近傍には動翼流路１２ｈを流れた水を下流側に流すための孔部１２ｄが設けられている。すなわち、保持板部１２ｃの孔部１２ｄは保持板部１２ｃの中央近傍に設けられ、保持板部の孔部１２ｄと、動翼羽根部１２ａに向けて噴出された水を下流側に流すための流路（孔部１２ｅ）と、が連通している。
【００３１】
この様に、動翼羽根部１２ａに向けて噴出された水が下流側に流れるためには、水を下流側に流すための流路と連通する孔部１２ｄを保持板部に設ける必要がある。  
本実施の形態においては、保持板部１２ｃの中央近傍に孔部を設けるようにしている。この様にすれば、動翼羽根部１２ａに噴射された水が流入してから流出するまでの間の寸法を長くすることができる。そのため、発電効率を向上させることができる。  
また、このことは、後述する圧力室２２を大きくすることにもなるので、スラスト力１１０を相殺する力１１１を大きくすることができる。なお、圧力室２２に関する詳細は後述する。  
その結果、発電効率の向上とともにスラスト力１１０の低減をさらに図ることができる。
【００３２】
動翼羽根部１２ａの下流側には、動翼ボス部１２ｂが設けられている。動翼ボス部１２ｂの内部には軸方向に貫通する孔部１２ｅが設けられ、孔部１２ｅの一端が孔部１２ｄと連通している。孔部１２ｅは、動翼流路１２ｈを流れた水を下流側に流すための流路となる。動翼ボス部１２ｂの中央部分には軸１３を挿通させる挿通部１２ｆが設けられている。そして、挿通部１２ｆの下流側の端部には、挿通部１２ｆに軸１３を保持させるための保持部１２ｇが設けられている。
【００３３】
軸１３は、円柱状を呈し、一端が動翼羽根部１２ａから上流方向に突出し、他端が動翼ボス部１２ｂから下流方向に突出している。軸１３の上流側の一端は筐体ボス部９ａに回転自在に保持され、下流側の一端は受け部２ｅに回転自在に保持される。蓋部１１、動翼部１２、軸１３はロータ４として一体化され、一体化されたロータ４が軸１３を中心に回転するようになっている。  
動翼ボス部１２ｂの外周面（径外方向の端面）には円筒状のマグネット５が設けられている。そして、マグネット５は、動翼部１２と一体に回転可能となっている。マグネット５の外周面（径外方向の端面）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。
【００３４】
筒部２の中径部２ｂの外側には、マグネット５の外周面と対向させるようにしてステータ７が設けられている。  
図４は、ステータを例示するための模式図である。なお、図４（ａ）はステータを例示するための模式断面図、図４（ｂ）はボビンとコイルとを例示するための模式斜視図である。  
図４（ａ）に示すように、ステータ７にはボビン１４、コイル１５、ヨーク１６が設けられている。ステータ７は、マグネット５の径方向（図４に例示をしたものは径外方向）に配設されている。また、ステータ７は、設定部１７を介して軸方向に積層するようにして複数（図４に例示をしたものは２つ）設けられている。
【００３５】
また、図４（ｂ）に示すように、ボビン１４にはボビンボス部１４ａ、鍔部１４ｂ、凸部１４ｃが設けられている。  
ボビンボス部１４ａは円筒状を呈しており、その両端面には円環状の鍔部１４ｂが設けられている。鍔部１４ｂの外周端は、ボビンボス部１４ａの径外方向に突出するように設けられている。そして、ボビンボス部１４ａ径外方向であって鍔部１４ｂ同士の間の空間には、円環状に巻回されたコイル１５が設けられている。すなわち、導線をボビン１４に巻きつけて形成されたマグネット５の回転により起電力を生ずるコイル１５が設けられている。  
ステータ７同士が対向する側に設けられる鍔部１４ｂには、凸部１４ｃが設けられている。凸部１４ｃは円柱状を呈しており、凸部１４ｃを設定部１７に設けられた凹部１７ａに嵌め合わせることでステータ７相互の周方向の位置決めができるようになっている。
【００３６】
ヨーク１６は、磁性体（例えば、圧延鋼）から形成されている。ヨーク１６は、コイル１５の外周面、鍔部１４ｂの端面、ボビンボス部１４ａの内周面を囲うようにして設けられている。このうち、ボビンボス部１４ａの内周面、すなわちコイル１５の内周面と対向する部分がいわゆるインダクタ１６ａ、１６ｂとなる。また、コイル１５を囲んで設けられた部分が基部１６ｃとなる。  
インダクタ１６ａは、コイル１５の周方向に沿って等間隔に配設されるとともに、インダクタ１６ｂの間に配設されるようになっている。つまり、インダクタ１６ａとインダクタ１６ｂとが、コイル１５の周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して配設されている。そのため、インダクタ１６ａ、１６ｂは、マグネットＭの外周面（径外方向の面）と対向するように配設されることになる。すなわち、マグネット５の径方向に対向する部分を有して互いに離間して配設された磁気のやり取りを行う複数のインダクタ１６ａ、１６ｂが設けられている。  
なお、設定部１７や、マグネット５の端面とヨーク１６（ステータ７）の端面との位置関係などに関する詳細は後述する。
【００３７】
ステータ保持部８の内部には段付き孔が軸方向を貫通するようにして設けられている。そして、大きな径寸法の孔には中径部２ｂを挿通させ、小さな径寸法の孔には小径部２ｃを挿通させることができるようになっている。また、大きな径寸法の孔が設けられた側の端部には鍔部８ａが設けられている。小さな径寸法の孔には雌ネジ部８ｂが設けられ、小径部２ｃの外周面に設けられた雄ねじ部２ｆと螺合するようになっている。そして、雄ねじ部２ｆと雌ネジ部８ｂとを螺合させることで、大径部２ａの下流側端部２ｇと鍔部８ａとの間にステータ７を挟み込むようにして保持することができるようになっている。
【００３８】
次に、蓋部１１に関してさらに例示をする。  
図５、図６は、比較例を例示するための模式斜視図である。なお、図５、図６に例示をしたものは、本発明者らが本発明をするに至った過程で検討を加えたものである。  
図５に示すように、動翼羽根部１２ａの上流側の端部が開放されている場合には、噴射孔１９から噴出された水５０は動翼羽根部１２ａに衝突した後、上流側に流れ方向を変え動翼羽根部１２ａから流出してしまう。そのため、動翼流路１２ｈを流れる水が少なくなるので、発電効率が低下してしまうことになる。  
この場合、図６に示すように、動翼羽根部１２ａの上流側の端部に板状の蓋部４１を設けるようにすれば、動翼羽根部１２ａから噴出された水５０が上流側に流出することをなくすことができる。そのため、動翼流路１２ｈを流れる水を多くすることができるので、発電効率を向上させることができる。
【００３９】
ここで、蓋部４１と第２のノズル筐体部９との間ではロータ４の回転による水流の回転運動は生じるが、蓋部４１と第２のノズル筐体部９との間からは水が流出しづらいために圧力が籠るようになる。そのため、蓋部４１と第２のノズル筐体部９との間の水の圧力が高まり蓋部４１を下流側に押す力、すなわちスラスト力１１０が発生することになる。そして、スラスト力１１０が発生すると受け部２ｅの上流側端部と保持部１２ｇの下流側端部との間に働く力が大きくなるので、受け部２ｅの上流側端部、保持部１２ｇの下流側端部、スペーサ２０の損耗が大きくなるおそれがある。すなわち、軸受け部などの損耗が大きくなるおそれがある。  
この場合、流量が少ないとき（例えば、１．８リットル／分程度）には発生するスラスト力１１０が小さくなるので損耗も小さくなるが、流量が多くなるにつれて発生するスラスト力１１０が増加するので損耗が大きくなるおそれがある。特に、吐水流量が８リットル／分程度以上の水栓装置に水栓用水力発電機１を設けるような場合には、損耗が激しくなるおそれがある。
【００４０】
そのため、本実施の形態においては、動翼部にかかるスラスト力を低減させるためのスラスト低減部を備えるようにしている。    
なお、図５に示したもののように蓋部が設けられていない場合であっても、流量が多くなるにつれて発生するスラスト力１１０が増加することには変わりがない。そのため、蓋部が設けられていない場合であってもスラスト力を低減させるためのスラスト低減部を備えるようにすることができる。
【００４１】
スラスト低減部としては、例えば、蓋部の厚み方向を貫通する孔部や、保持板部１２ｃの下流側に設けられた圧力室２２、すなわち、保持板部１２ｃと大径部２ａの下流側端部２ｇの内壁面との間に設けられた圧力室２２、マグネット５の端面とヨーク１６（ステータ７）の端面との位置関係を例示することができる。
【００４２】
次に、スラスト低減部について例示をする。    
まず、スラスト低減部として、蓋部の厚み方向を貫通する孔部について例示をする。  
図７は、スラスト低減部としての孔部を例示するための模式斜視図である。  
蓋部の厚み方向を貫通する孔部を設けるようにすれば、蓋部と第２のノズル筐体部９との間の水を孔部を介して流出させることができる。そのため、蓋部と第２のノズル筐体部９との間の圧力の籠りが抑制されるので、この部分の水の圧力の上昇を抑えて発生するスラスト力１１０を低減させることができる。また、孔部を設けることで受圧面積を小さくすることができるので、この点からもスラスト力１１０を低減させることができる。
【００４３】
例えば、図７（ａ）に示すように、動翼羽根部１２ａの上流側の端部に設けられた板状の蓋部２１に孔部２１ａを設けるようにすることができる。  
また、図７（ｂ）に示すように、動翼羽根部１２ａの上流側の端部に設けられた板状の蓋部２３に複数の孔部２３ａを設けるようにすることができる。複数の孔部２３ａを設けるようにすれば、蓋部２３と第２のノズル筐体部９との間を流れる水の流出量を増加させるとともに受圧面積を小さくすることができる。そのため、スラスト力１１０をさらに低減させることができる。なお、孔部２３ａの数は図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。  
この場合、動翼部１２の回転中心軸に対して回転対称に孔部２３ａを配設するようにすれば、荷重バランスを取ることができる。そのため、回転に対する孔部の影響を抑えることができるので、動翼部の回転を円滑にすることができる。その結果、高い発電効率を維持したままスラスト力の低減を図ることができる。なお、図７（ｂ）に示すように、動翼部１２の回転中心軸に対して点対称に孔部２３ａを配設すれば、荷重バランスをより均等化することができる。
【００４４】
また、図７（ｃ）に示すように、動翼羽根部１２ａの上流側の端部に設けられた板状の蓋部１１に孔部１１ａを同芯に設けるようにすることができる。この様にすれば、蓋部１１と第２のノズル筐体部９との間を流れる水の流出量をさらに増加させるとともに受圧面積をさらに小さくすることができる。そのため、スラスト力１１０を著しく低減させることができる。また、荷重バランスもさらに均等化することができる。  
この場合、動翼羽根部１２ａの上流側の端部の一部にしか蓋部が設けられていないため、発電効率が低下するとも考えられる。しかしながら、本発明者らの得た知見によれば、回転エネルギーへの変換に最も寄与する動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に蓋部が設けられていれば、図６のように全面を覆った場合の発電効率と同程度まで向上させることができる。すなわち、蓋部は、少なくとも動翼羽根部１２ａの外周縁近傍を覆うように設けられるようにすることが好ましい。  
なお、図７（ｂ）においては、回転中心軸と蓋部２３の面の交差する点に対して回転対称に孔部２３ａを配設するようにしている。    
ここで、本発明における「回転対称」には、図７（ｂ）に例示をしたものの他、図７（ｃ）に例示をしたものも含むものとする。すなわち、本発明においては、回転中心軸と同芯に設けられた孔部１１ａも「回転対称」に設けられた孔とする。
【００４５】
蓋部は動翼羽根部１２ａから上流側に逃げる水を抑制するために設けられる。ここで、スラスト力１１０を低減させるために孔部を設けるとき、噴射孔１９から噴射された水が最も仕事をする動翼羽根部１２ａの外周縁近傍の位置に孔部を設けるようにすると、発電効率が格段に低下するおそれがある。そのため、噴射孔１９から噴射された水が最も仕事をする動翼羽根部１２ａの外周縁近傍を蓋部により覆うようにすることが好ましい。  
この様にすれば、スラスト力１１０の低減効果を維持したまま高い発電効率を得ることができる。
【００４６】
次に、蓋部に関する位置関係などについて例示をする。  
図８は、蓋部の周縁位置を例示するための模式図である。  
図８に示すように、蓋部１１の周縁位置は、動翼羽根部１２ａの周縁位置（保持板部１２ｃの周縁位置）よりも径外方向にあるようにすることが好ましい。この場合、蓋部１１の周縁位置と動翼羽根部１２ａの周縁位置（保持板部１２ｃの周縁位置）とが同じ（外径寸法が同じ）であってもよい（例えば、図７（ｃ）を参照）。  
この様にすれば、回転エネルギーへの変換に最も寄与する動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に蓋部１１を確実に設けることができる。そのため、スラスト力１１０を低減させることができるとともに発電効率を向上させることができる。
【００４７】
図９は、噴射孔と蓋部との関係を例示するための模式図である。なお、図９（ａ）は蓋部１１に孔部１１ａを同芯に設けた場合、図９（ｂ）は動翼部１２の回転中心軸に対して回転対称に孔部２３ａを設けた場合である。  
また、図１０も噴射孔と蓋部との関係を例示するための模式図である。なお、図１０は後述するリブを有する蓋部を設けた場合である（図１７（ａ）を参照）。  
図９（ａ）、（ｂ）、図１０に示すように、噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａには蓋部（図中に例示をしたものでは、蓋部１１、２３、２４ａ）が設けられているようにすることが好ましい。例えば、噴射孔１９の出口部分の幅を延長することで形成された領域には蓋部が設けられているようにすることができる。  
この場合、噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａには、孔部（図中に例示をしたものでは、孔部１１ａ、２３ａ、２６ｄ）が設けられていないようにすることが好ましいともいえる。例えば、噴射孔１９の出口部分の幅を延長することで形成された領域には孔部が設けられていないようにすることができる。
【００４８】
すなわち、蓋部は、噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａを覆い、かつ、領域１９ａの回転中心軸側（径内側）には孔部が配設されるようにすることが好ましい。  
噴射孔から噴射された水は、動翼羽根部１２ａに流入した直後が最も仕事をする。すなわち、水力エネルギーから回転エネルギーへの変換に最も寄与するのは動翼羽根部１２ａの外周縁近傍である。そのため、少なくとも水が流入する動翼羽根部１２ａの外周縁近傍（噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａ）を覆うように蓋部を設けるようにすれば、発電効率を向上させることができる。そして、動翼羽根部１２ａの外周縁近傍より回転中心軸側（径内側）という比較的広い領域に大きな孔部を設けることができるようになるので、スラスト力の低減効果を向上させることもできる。すなわち、高い発電効率を維持したままスラスト力の低減効果を最大限良くすることができる。
【００４９】
また、噴射孔１９は、噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａが蓋部により覆われるような噴射が行えるように形成されるようにすることが好ましいともいえる。  
噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａは、噴射孔１９の形状寸法により変化させることができる。  
そのため、噴射孔１９から噴出された直後の水をその進行方向に延長することで形成された領域１９ａが蓋部により覆われるような噴射が行える噴射孔１９を形成するようにすることが好ましい。  
この様にすれば、流入した水が動翼羽根部１２ａから上流側に流出することを効果的に防止することができる。その結果、スラスト力の低減効果を維持したまま高い発電効率を得ることができる。
【００５０】
また、噴射孔１９の出口部分の回転中心軸側（径内側）を延長した線は、蓋部に設けられた孔部の最外周位置よりも径外側に位置するようにすることが好ましい。なお、「孔部の最外周位置」に関しては後述する。すなわち、噴射孔１９の出口部分の回転中心軸側を延長した線は、回転中心軸を中心とし、蓋部に設けられた孔部の周縁のうち回転中心軸から最も離隔した位置と回転中心軸とを結ぶ線分を半径とした領域の外側に位置するようにすることが好ましい。  
噴射孔１９の出口部分の回転中心軸側（径内側）を延長した線が、蓋部に設けられた孔部の最外周位置よりも径外側に位置するようにすれば、流入した水が動翼羽根部１２ａから上流側に流出することを効果的に防止することができる。その結果、スラスト力の低減効果を維持したまま高い発電効率を得ることができる。
【００５１】
この様にすれば、回転エネルギーへの変換に最も寄与する動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に蓋部を確実に設けることができる。そのため、スラスト力１１０を低減させることができるとともに発電効率を向上させることができる。
【００５２】
図１１は、動翼羽根部の形状と蓋部との関係を例示するための模式図である。  
動翼羽根部１２ａの形状によっては、変曲点１２ａ１を有する場合がある。なお、ここでいう変曲点とは、動翼羽根部の曲率が変化する点を指す。  
流入した水は、変曲点１２ａ１において最も強く動翼羽根部１２ａと衝突するため、変曲点１２ａ１において水が淀み、渦などが生じるおそれがある。すなわち、変曲点１２ａ１の近傍においては水流が乱れて渦などが発生するおそれがある。そして、渦などが発生した部分に蓋部があるとスラスト力が増加するおそれがある。  
そのため、図１１に示すように、動翼羽根部１２ａの変曲点１２ａ１がある部分には蓋部（図中に例示をしたものでは蓋部２４ａ）が設けられていないようにすることが好ましい。すなわち、蓋部は、動翼羽根部１２ａの変曲点より径外側を覆うように設けられるようにすることが好ましい。  
この様にすれば、変曲点１２ａ１がある部分が覆われないようにするとともに、変曲点１２ａ１より径外側、すなわち、なるべく動翼羽根部１２ａの外周縁側を覆うようにすることができる。その結果、淀みや渦などによりスラスト力が増加することを抑制することができる。また、動翼羽根部１２ａの外周縁側を覆うことで高い発電効率を得ることができる。
【００５３】
ここで、蓋部を設けるようにすれば、動翼羽根部１２ａに衝突した水が上流側に逃げるのを防止することができる。しかしながら、蓋部との関係において動翼流路１２ｈの底面がない部分においては水が下流側に逃げてしまうという新たな課題が生ずる。そのため、蓋部と動翼流路の底面との関係を以下のようにすることが好ましい。
【００５４】
図１２、図１３は、蓋部と動翼流路の底面との関係について例示をするための模式図である。なお、図１２は、動翼流路１２ｈの底面が動翼部１２の保持板部１２ｃである場合である。また、図１３は、動翼流路１２ｈの底面がマグネット５の上流側端面である場合である。
【００５５】
図１２に示すように、動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に設けられた蓋部１１と対向する部分には動翼流路１２ｈの底面、すなわち保持板部１２ｃがあるようにすることが好ましい。すなわち、保持板部１２ｃは、少なくとも蓋部１１と対向する部分に設けられるようにすることが好ましい。  
蓋部１１を設けるようにすれば、動翼羽根部１２ａに衝突した水が上流側に逃げるのを防止することができる。しかしながら、蓋部１１との関係において動翼流路１２ｈの底面がない部分においては水が下流側に逃げてしまう。  
そのため、少なくとも蓋部１１と対向する部分に動翼流路１２ｈの底面となる保持板部１２ｃを設けるようにすれば、水が下流側に逃げることを抑制することができる。特に、回転エネルギーへの変換に最も寄与する動翼羽根部１２ａの外周縁近傍において、水が上流、下流に逃げるのを妨げることができる。そのため、スラスト力の低減効果を維持したまま高い発電効率を得ることができる。
【００５６】
図１３に示す場合も同様に、動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に設けられた蓋部１１と対向する部分には動翼流路１２ｈの底面、すなわちマグネット５の上流側端面があるようにすることが好ましい。  
この様にすれば、水が下流側に逃げることを抑制することができる。特に、回転エネルギーへの変換に最も寄与する動翼羽根部１２ａの外周縁近傍において、水が上流側、下流側に逃げるのを妨げることができる。そのため、発電効率を向上させることができる。  
なお、一例として蓋部１１の場合を示したが、蓋部２１、２３などの周縁近傍も同様である。
【００５７】
図１４、図１５も、蓋部と動翼流路の底面との関係について例示をするための模式図である。なお、図１４、図１５において（ａ）は模式断面図、（ｂ）は蓋部の模式平面図である。  
また、図１４、図１５は、動翼流路１２ｈの底面が動翼部１２の保持板部１２ｃである場合であり、蓋部の孔部と保持板部１２ｃの孔部１２ｄとの関係を例示するものである。  ここで、軸１３の中心から蓋部の孔部の最外周位置までの寸法をＬ１、軸１３の中心から保持板部１２ｃの孔部１２ｄの周縁までの寸法をＬ２とする。  
この場合、図１４、図１５に示すように、Ｌ１＞Ｌ２となるようにすることが好ましい。
すなわち、動翼羽根部１２ａの中心から蓋部に設けられた孔部の最外周位置までの寸法が、動翼羽根部１２ａの中心から保持板部１２ｃに設けられた孔部の周縁までの寸法よりも長くなるようにすることが好ましい。  
蓋部により覆われる範囲を大きくするとスラスト力が増加するおそれがある。一方、蓋部、保持板部に覆われる範囲を余り小さくすると水が上流、下流に逃げることになる。  
そのため、本実施の形態においては、蓋部により覆われる範囲が保持板部により覆われる範囲よりも小さくなるようにそれぞれの孔部の寸法関係を規定するようにしている。  
この様にすれば、蓋部により覆われる範囲を小さくすることでスラスト力の低減を図り、保持板部により覆われる範囲を相対的に大きくすることで発電効率の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、蓋部の孔部の最外周位置は、図１４に例示をした蓋部１１の孔部１１ａの場合には孔部１１ａの周縁位置である。また、図１５に例示をした蓋部２３の孔部２３ａの場合には孔部２３ａの周縁であって軸１３の中心から最も離隔した位置である。  
また、動翼流路１２ｈの底面が動翼部１２の保持板部１２ｃである場合を例示したが、図１３に例示をしたような動翼流路１２ｈの底面がマグネット５の上流側端面である場合も同様とすることができる。
【００５９】
ここで、動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に設けられる蓋部１１のようなものの場合には、取付時に軸１３との芯合わせを行う必要がある。また、前述したように、蓋部はスラスト力を受けるが、水圧や回転によってスラスト力の方向と交差する方向からの力をも受ける。そのため、蓋部の孔部が大きいと蓋部が径方向に変形するおそれがある。  
図１６は、周縁部、軸保持部、リブを有する蓋部を例示するための模式図である。    
図１６（ａ）に示すように、蓋部２４には円環状の周縁部２４ａ、円柱状の軸保持部２４ｂ、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結するリブ２４ｃが設けられている。すなわち、蓋部２４は、動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に設けられた円環状の周縁部２４ａと、動翼羽根部１２ａの回転中心軸に設けられた軸保持部２４ｂと、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結するリブ２４ｃと、を有している。この場合、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとの間においてリブ２４ｃが設けられていない部分が孔部２４ｄとなる。  
円環状の周縁部２４ａは、前述した蓋部１１と同様のものとすることができる。  
円柱状の軸保持部２４ｂの中心には軸方向に貫通する孔が設けられており、この孔に軸１３を挿通、保持させることができるようになっている。
【００６０】
リブ２４ｃは、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結することで一体化させる。  
ここで、蓋部を動翼羽根部１２ａの外周縁近傍に設けられた円環状の周縁部２４ａのみとすれば、取付時に動翼羽根部１２ａとの芯合わせを行う必要がある。そのため、取り付け作業の作業性が悪化するおそれがある。  
本実施の形態においては、周縁部２４ａと動翼羽根部１２ａの回転中心軸に設けられた軸保持部２４ｂとをリブ２４ｃで連結するようにしている。そのため、軸保持部２４ｂに軸１３を挿通させることで、円環状の周縁部２４ａと動翼羽根部１２ａとの芯合わせとを容易に行うことができる。  
また、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとが一体化されているため、蓋部２４の変形を低減することができる。  
この場合、リブ２４ｃを設けることで受圧面積が増えることになる。ただし、動翼羽根部１２ａの軸方向（スラスト力の作用方向）から見てリブ２４ｃの一部と動翼羽根部１２ａの上流側の端面の一部とが重なることになる。すなわち、リブ２４ｃは、動翼羽根部１２ａの軸方向から見て、少なくともリブ２４ｃの一部と動翼羽根部１２ａの一部とが重なるように形成されている。リブ２４ｃの一部と動翼羽根部１２ａの一部とが重なる部分においては受圧面積などの増加がないことになるので、スラスト力１１０の低減効果の悪化を抑制することができる。  その結果、スラスト力１１０の低減効果を維持したまま蓋部２４の取り付け作業性を向上させることができる。
【００６１】
図１６（ｂ）に示すように、蓋部２５には円環状の周縁部２４ａ、円柱状の軸保持部２４ｂ、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結するリブ２５ｃが設けられている。この場合、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとの間においてリブ２５ｃが設けられていない部分が孔部２５ｄとなる。  
リブ２５ｃは、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結することで一体化させる。また、リブ２５ｃは、動翼羽根部１２ａの軸方向（スラスト力の作用方向）から見てリブ２５ｃと動翼羽根部１２ａの上流側の端面とが重なるような形状となっている。この場合、リブ２５ｃと動翼羽根部１２ａの上流側の端面とが完全に重なるような形状であってもよいし、動翼羽根部１２ａの上流側の端面よりも小さくなるような形状であってもよい。例えば、動翼羽根部１２ａの軸方向（スラスト力の作用方向）から見てリブ２５ｃの下に動翼羽根部１２ａの上流側の端面の一部が見えるような形状であってもよい。すなわち、リブ２５ｃは、動翼羽根部１２ａの軸方向から見て、リブ２５ｃと動翼羽根部１２ａとの形状が同一、またはリブ２５ｃが動翼羽根部１２ａよりも小さくなっている。  
本実施の形態によれば、動翼羽根部１２ａの軸方向から見て、動翼羽根部１２ａからリブ２５ｃがはみ出ることがないので、リブ２５ｃを設けたことで受圧面積などが増加することがない。そのため、スラスト力１１０の低減効果をさらに維持することができるとともに蓋部２５の取り付け作業性を向上させることができる。  
また、蓋部２５の変形を低減することもできる。  
ここで、スラスト力１１０を低減させるためには、蓋部を小さくするようにすることが好ましい。しかしながら、蓋部はスラスト力１１０を受けるが、水圧や回転によってスラスト力１１０の方向と交差する方向からの力をも受ける。そのため、蓋部の大きさなどによってはスラスト力１１０の方向と交差する方向からの力により蓋部が径方向などに変形するおそれがある。
【００６２】
この場合、リブを設けることで蓋部の変形を低減させることができるが、図１６（ｂ）のようにリブを１つだけ設けるようにすれば、様々な方向から作用する力に対抗することができない。また、図１６（ａ）のようにリブを２つ設けるようにしても、リブを設けた方向と交差する方向からの力には対抗することができない。そして、設けるリブの数を増やせば、受圧面積が増加したり、孔部を介して流出させる水の量が減ったりしてスラスト力が増加するおそれがある。  
本発明者らの得た知見によれば、３つのリブを回転中心軸に対して回転対称となるように設けることが好ましい。
【００６３】
図１７は、３つのリブを回転対称となるように設ける場合を例示するための模式図である。  
図１７（ａ）は、図１６（ａ）において例示をした蓋部２４のリブを３つにした場合である。  
図１７（ａ）に示すように、蓋部２６には円環状の周縁部２４ａ、円柱状の軸保持部２４ｂ、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結するリブ２４ｃが設けられている。この場合、リブ２４ｃは回転中心軸に対して回転対称となるように３つ設けられている。すなわち、１２０°毎にリブ２４ｃが設けられている。なお、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとの間においてリブ２４ｃが設けられていない部分が孔部２６ｄとなる。  
図１７（ｂ）は、図１６（ｂ）において例示をした蓋部２５のリブを３つにした場合である。  
図１７（ｂ）に示すように、蓋部２７には円環状の周縁部２４ａ、円柱状の軸保持部２４ｂ、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとを連結するリブ２５ｃが設けられている。この場合、リブ２５ｃは回転中心軸に対して回転対称となるように３つ設けられている。すなわち、１２０°毎にリブ２５ｃが設けられている。なお、周縁部２４ａと軸保持部２４ｂとの間においてリブ２５ｃが設けられていない部分が孔部２７ｄとなる。  
図１７（ａ）、（ｂ）は、動翼羽根部１２ａと動翼ボス部とが保持板部１２ｃを介して連結された場合である。  
これに対し、図１７（ｃ）に示すものは、動翼羽根部１２ａと動翼ボス部とが連結されていない場合である。この場合、動翼羽根部１２ａは保持板部１２ｃ１で連結されている。
【００６４】
この様に、３つのリブを回転中心軸に対して回転対称となるように設けるようにすれば、中心合わせを容易に行うことができ、且つ様々な方向からの力に対抗することができる。また、これらを満足するとともに受圧面積の増加を最小限とすることができる。また、リブを回転中心軸に対して回転対称となるように設けることで荷重バランスを取ることができる。そのため、回転に対するリブの影響を抑えることができるので、動翼部の回転を円滑にすることができる。  
その結果、取り付け作業性の向上、様々な方向からの力への耐力の向上、高い発電効率、スラスト力の低減を図ることができる。
【００６５】
次に、スラスト低減部として、保持板部１２ｃと大径部２ａの下流側端部２ｇの内壁面との間に設けられた圧力室２２について例示をする。  
図１８は、スラスト低減部としての圧力室を例示するための模式図である。  
図１８に示すように、動翼羽根部１２ａはマグネット５の径外方向に突出するようにして設けられている。そして、マグネット５よりも突出する部分には保持板部１２ｃが設けられている。また、保持板部１２ｃと対向する部分は、大径部２ａの下流側端部２ｇの内壁面２ｈとなっている。そして、保持板部１２ｃと内壁面２ｈとは離間して設けられ、保持板部１２ｃと内壁面２ｈとの間に形成された隙間が圧力室２２となる。  
この場合、圧力室２２の高さ寸法（保持板部１２ｃと内壁面２ｈとの間に形成された隙間寸法）は主流路（動翼流路１２ｈ）の高さ寸法（動翼流路１２ｈの上流側端部と下流側端部との間の寸法）よりも小さくなるように設定されている。すなわち、圧力室２２の動翼羽根部１２ａの軸方向における寸法（高さ寸法）は、動翼羽根部１２ａ同士の間の空間の動翼羽根部１２ａの軸方向における寸法（高さ寸法）よりも短くなるように設定されている。  
保持板部１２ｃの下流側に設けられた圧力室２２の動翼羽根部１２ａの軸方向における寸法が、動翼羽根部１２ａ同士の間の空間の動翼羽根部１２ａの軸方向における寸法よりも短くなるようにしている。すなわち、圧力室２２の高さ寸法が、主流路（動翼流路１２ｈ）の高さ寸法よりも短くなるようにしている。そのため、主流路（動翼流路１２ｈ）を流れる水５０よりも圧力室２２を流れる水５１の方が流量が小さく、圧力室２２内の水が排出されにくくなるので圧力が籠る。その結果、保持板部１２ｃを上流側に押す力１１１が発生する。保持板部１２ｃを上流側に押す力１１１はスラスト力１１０と向きが逆となるので、スラスト力１１０が相殺されることになる。  
この場合、他のスラスト低減部（例えば、蓋部に設けられた孔部など）とともに圧力室２２を設けるようにすれば、スラスト力１１０の低減効果を相乗的に向上させることができる。
【００６６】
次に、スラスト低減部として、マグネット５の端面とヨーク１６の端面との位置関係について例示をする。  
図１９は、スラスト低減部としての「マグネットの端面とヨークの端面との位置関係」について例示をするための模式図である。なお、図１９に例示をしたものは１つのステータ７が設けられた場合である。  
前述したように、ステータ７にはボビン１４、コイル１５、ヨーク１６が設けられている。そして、ヨーク１６は、磁性体（例えば、圧延鋼）から形成されている。また、ヨーク１６は、コイル１５の外周面、鍔部１４ｂの端面、ボビンボス部１４ａの内周面を囲うようにして設けられている。  
また、ステータ７（ヨーク１６）は、マグネット５の径方向に配設されている。
【００６７】
そして、本実施の形態においては、前述したスラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の端面５ａをヨーク１６の端面１６ｄから突出させている。すなわち、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の第１の端面５ａを、スラスト力１１０の作用方向側にあるヨークの第１の端面１６ｄから突出させている。そのため、マグネット５を突出させた部分と磁性体から形成されたヨーク１６との間に引き合う力１１２が発生する。この力１１２には、スラスト力１１０の向きと逆の向きの成分の力が含まれているので、スラスト力１１０が相殺されることになる。そのため、スラスト力１１０を低減することができる。
【００６８】
図２０も、スラスト低減部としての「マグネットの端面とヨークの端面との位置関係」について例示をするための模式図である。なお、図２０に例示をしたものは２つのステータ７が設けられた場合である。また、スラスト力１１０を支持する保持部２８が上流側（スラスト力１１０の作用方向とは逆側）に設けられた場合である。  
本実施の形態においても、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の端面５ａをヨーク１６の端面１６ｄから突出させている。そのため、マグネット５を突出させた部分と磁性体から形成されたヨーク１６との間に引き合う力１１２を発生させることができる。その結果、前述した場合と同様にスラスト力１１０を相殺することができるので、スラスト力１１０の低減を図ることができる。
【００６９】
図２１も、スラスト低減部としての「マグネットの端面とヨークの端面との位置関係」について例示をするための模式図である。なお、図１に例示をした水栓用水力発電機１は動翼部１２の回転中心軸が給水流路に対して略平行となるように設けられているが、図２１に例示をした水栓用水力発電機１ａは動翼部２９の回転中心軸が給水流路に対して略垂直となるように設けられている。  
本実施の形態においても、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の端面５ａをヨーク１６の端面１６ｄから突出させている。そのため、マグネット５を突出させた部分と磁性体から形成されたヨーク１６との間に引き合う力１１２を発生させることができる。その結果、前述した場合と同様にスラスト力１１０を相殺することができるので、スラスト力１１０の低減を図ることができる。
【００７０】
図２２は、マグネットの端面とヨークの端面との位置関係について例示をするための模式図である。  
水流によって動翼部１２が振動すると動翼部１２と一体的に設けられたマグネット５も振動するため、マグネット５の磁束が十分にヨーク１６に伝わらず磁束漏れ（以下、単に磁束漏れと称する）が発生して発電効率の低下や出力の不均一化が生じるおそれがある。そのため、マグネット５が振動しても磁束が漏れないように、マグネット５の両端面をヨーク１６の両端面から突出させるようにすることが好ましい。この様にすれば、高効率且つ均一な発電を実現することができる。
【００７１】
しかしながら、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるマグネット５の端面５ｂをヨーク１６の端面１６ｅから突出させると、マグネット５を突出させた部分とヨーク１６との間に引き合う力１１３が発生することになる。この力１１３には、スラスト力１１０の向きと同じ向きの成分の力が含まれているので、スラスト力１１０が増加してしまうことになる。
【００７２】
そのため、本実施の形態においては、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるマグネット５の端面５ｂが突出する寸法Ｌ４よりも、スラスト力１１０の作用方向側にあるマグネット５の端面５ａが突出する寸法Ｌ３の方が長くなるようになっている。すなわち、マグネット５の第１の端面５ａと対向する第２の端面５ｂは、ヨーク１６の第１の端面１６ｄと対向する第２の端面１６ｅから突出しており、マグネット５の第１の端面５ａがヨーク１６の第１の端面１６ｄから突出する寸法Ｌ３は、マグネット５の第２の端面５ｂがヨーク１６の第２の端面１６ｅから突出する寸法Ｌ４よりも長くなるようになっている。  この様にすれば、スラスト力１１０を低減する効果を有しつつ、磁束漏れを防止することができる。
【００７３】
この場合、マグネットの端面がヨークの端面から突出する寸法は、「最大寸法」とすることができる。ここで、「最大寸法」とは、マグネットの端面に凹凸がある場合には、マグネット端面の凸部の頂部までの寸法をいい、マグネットの端面が平坦である場合には前述したもののようにマグネットの端面（平坦面）までの寸法をいう。
【００７４】
図２３は、複数のステータを設ける場合を例示するための模式図である。  
図２３に示すものの場合には、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるマグネット５の端面５ｂをヨーク１６の端面１６ｅから突出させないようにしている。すなわち、ステータ７は、スラスト力１１０の作用方向に積層するようにして複数設けられ、マグネット５の第２の端面５ｂは、スラスト力１１０の作用方向とは反対側に設けられたヨーク１６の第２の端面１６ｅと、面一もしくはスラスト力１１０の作用方向側となるように設けられている。  
この様にすれば、前述した力１１３が発生することがないので、力１１２によるスラスト力１１０の低減効果をそのまま享受することができる。しかしながら、一方では前述した磁束漏れが発生して発電効率の低下や出力の不均一化が生じるおそれがある。
【００７５】
そのため、本実施の形態においては、複数のステータ７を積層するようにして設けることで、磁束漏れの影響を抑制するようにしている。すなわち、複数のステータ７を設けるようにすれば、磁束漏れの影響を受けるステータ７を限定することができる。例えば、スラスト力１１０の作用方向とは逆側にあるステータ７は磁束漏れの影響を受けるが、これに連なる他のステータ７は磁束漏れの影響を受けることがない。そのため、設けられた複数のステータ７全体としての発電効率の低下や出力の不均一化を抑制することができる。その結果、スラスト力１１０を低減する効果を有しつつ、磁束漏れの影響を抑制することができる。
【００７６】
また、図２２、図２３、図１などに例示をしたように、ステータ７がマグネット５の径外方向に配設されている。ステータ７をマグネット５の径外方向に配設するようにすれば、表面積の大きいマグネット５の外周面側をステータ７と対向させることができる。そのため、磁束量を大きくすることができるので、発電量を大きくすることができる。また、引力が大きくなり前述した力１１２が大きくなるので、スラスト力１１０の低減効果を向上させることができる。また、同じ発電能力を得るのに必要となるマグネット５の大きさや重さを小さくすることができる。そのため、マグネット５の軽量化の観点からもスラスト力の低減を図ることができる。
【００７７】
以上、スラスト低減部として、「蓋部の厚み方向を貫通する孔部」、「保持板部１２ｃと大径部２ａの下流側端部２ｇの内壁面との間に設けられた圧力室２２」、「マグネット５の端面とヨーク１６（ステータ７）の端面との位置関係」を例示した。  
これらのスラスト低減部は、適宜選択して用いることもできるし、組み合わせて用いることもできる。  
この場合、「保持板部１２ｃと大径部２ａの下流側端部２ｇの内壁面との間に設けられた圧力室２２」と、「マグネット５の端面とヨーク１６（ステータ７）の端面との位置関係」とは、蓋部が設けられていない水栓用水力発電機にも適用させることができる。  
また、蓋部が設けられている水栓用水力発電機においては、３種類のスラスト低減部を適宜選択して用いることもできるし、組み合わせて用いることもできる。ただし、蓋部が設けられている水栓用水力発電機においては、少なくとも「蓋部の厚み方向を貫通する孔部」を設けるようにすることが好ましい。
【００７８】
次に、封止部６、ノズル部３についてさらに例示をする。  
噴射孔１９を精度よく形成することができれば、水栓用水力発電機１の性能を向上させることができる。この場合、噴射孔１９を有するノズル部を一体的に成型するようにすれば、噴射孔１９を精度よく形成することができる。  
しかしながら、ノズル部３のようなものの場合には、噴射孔１９がノズル部３の側面に設けられているため、型抜きや成型が困難となる。この場合、ノズル部３を二分割し、分割された要素を組み付けることで噴射孔１９を有するノズル部を形成するようにすることができる。
【００７９】
ところが、単に分割された要素を組み付けるようにすれば、組み付け後や組み付け時に噴射孔１９の開口面積が変化してしまうおそれがある。例えば、組み付け後においては、水圧などによって分割された要素がぐらついて噴射孔１９の開口面積が変化してしまうおそれがある。この場合、分割された要素の周縁の複数の位置を接着剤などで固定すればよいが、その様にすると、はみ出した接着剤によって噴射孔１９の開口面積が変化してしまうおそれがある。そして、噴射孔１９の開口面積が変化すると適切な噴出が行えず、発電効率などが低下するおそれがある。
【００８０】
そのため、本実施の形態においては、ノズル部３を第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０とに分割するとともに、封止部６により第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０の軸方向の位置を規制するようにしている。  
図２４は、第１のノズル筐体部と第２のノズル筐体部とを固定（当接）する様子を例示するための模式図である。なお、図２４（ａ）は第１のノズル筐体部と第２のノズル筐体部とを固定（当接）する様子を例示するための模式断面図、図２４（ｂ）は第１のノズル筐体部、第２のノズル筐体部、封止部の模式分解図、図２４（ｃ）は第２のノズル筐体部が第１のノズル筐体部に嵌め込まれた様子を例示するための模式拡大図である。  
図２４（ｂ）に示すように、第１のノズル筐体部１０の周面には段付き孔１０ｂに貫通する複数のノズル溝１０ａが設けられている。また、段付き孔１０ｂには第２のノズル筐体部９が嵌め込まれるようになっている。そして、第２のノズル筐体部９が第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂに嵌め込まれた際には、第２のノズル筐体部９とノズル溝１０ａとで噴射孔１９が形成されるようになっている。
【００８１】
また、図２４（ａ）に示すように、封止部６の側面には雄ネジ部６ａが設けられている。そして、大径部２ａの上流端の開口近傍に設けられた雌ネジ部２ｄと雄ネジ部６ａとを螺合させることで、大径部２ａの上流端の開口に封止部６を固定することができるようになっている。  
また、第２のノズル筐体部９の周縁部分には上流側に向けて突出する複数の当接部９ｂが設けられている。この当接部９ｂの上流側端面は封止部６と当接するようになっている。そして、封止部６を大径部２ａの上流端の開口に固定した際には、封止部６により当接部９ｂの軸方向の位置が規制されて、第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０とが大径部２ａの内部に固定されるようになっている。  
また、図２４（ｃ）に示すように、第１のノズル筐体部１０が大径部２ａの内部に固定された際には、第１のノズル筐体部１０の周面と大径部２ａの内壁面とが当接するようになっている。また、第２のノズル筐体部９が第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂに嵌め込まれた際には、第２のノズル筐体部９の端部と段付き孔１０ｂの段付き部分とが当接するようになっている。この場合、第２のノズル筐体部９の端部周縁に設けられた誘い込み部９ｃと段付き孔１０ｂの段付き部分の角部１０ｃとが当接するようになっていることが好ましい。
【００８２】
すなわち、ノズル部３は、封止部６の側の端面に開口する段付き孔１０ｂを中央部分に備えるとともに封止部６の側の端面に開口する複数のノズル溝１０ａを周縁部分に備えた第１のノズル筐体部１０と、封止部６に向けて突出する当接部９ｂを周縁部分に備え第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂの開口を塞ぐように嵌め込まれた第２のノズル筐体部９と、を有している。そして、噴射孔１９は、第１のノズル筐体部１０のノズル溝１０ａと第２のノズル筐体部９とで形成され、第２のノズル筐体部９は、当接部９ｂを介して、封止部６により第１のノズル筐体部１０に当接されている。なお、当接部９ｂは第２のノズル筐体部９に設けられていてもよいし、封止部６に設けられていてもよい。  
また、第１のノズル筐体部１０は、筒部２の内壁面に当接する面を有している。そして、第２のノズル筐体部９は、第１のノズル筐体部１０の側の端部周縁に誘い込み部９ｃを有し、第２のノズル筐体部９が第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂに嵌め込まれた際には、誘い込み部９ｃと有底の孔の角部１０ｃとが当接するようになっている。
【００８３】
本実施の形態によれば、ノズル部３を第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０とに分割するようにしているので型抜きや成型を容易とすることができる。  
また、第２のノズル筐体部９を第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂに嵌め込むことで、第２のノズル筐体部９とノズル溝１０ａとで噴射孔１９が形成されるようになっている。そのため、噴射孔１９を精度よく形成することができる。  
また、封止部６により、当接部９ｂを介して、第２のノズル筐体部９を第１のノズル筐体部１０に当接している。そのため、接着剤などを用いていないので噴射孔１９の開口面積が変化するおそれがない。  
また、第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０とを当接させているため、水圧などで第２のノズル筐体部９や第１のノズル筐体部１０が変形するおそれがない。そのため、発電中に噴射孔１９の開口面積が変化するおそれがなく、安定した発電を行うことができる。  
なお、水流により水圧がかかる場合、封止部６が持ち上げられ封止部６と当接している当接部９ｂが離れてしまうが、その場合は第２のノズル筐体部９が水圧により第１のノズル筐体部１０に押し付けられることになるので、噴射孔１９の開口面積の変化を抑制することができる。  
また、第２のノズル筐体部９を第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂに嵌め込むようになっているので、第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０との径方向の位置ずれを抑制することができる。また、第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０との径方向の位置ずれにより、噴射孔１９の開口面積がばらついてしまうことを抑制することができる。また、第２のノズル筐体部９の端部周縁に誘い込み部９ｃを設けているので、第２のノズル筐体部９を第１のノズル筐体部１０の段付き孔１０ｂに嵌め込む際の作業性を向上させることができる。また、第１のノズル筐体部１０の周面と大径部２ａの内壁面とが当接し、第２のノズル筐体部９の端部と段付き孔１０ｂの段付き部分とが当接するようになっている。そのため、これらの部分から水が漏れるのを抑制することができる。
さらに、第２のノズル筐体部９の端部周縁の誘い込み部９ｃとしてＲ形状を設けると、回転中心軸に対して平行な方向から流れてくる水を、回転中心軸に対して略垂直な平面内において、動翼羽根部１２ａの径外方向から動翼羽根部１２ａに向けて噴出させるように方向を変える際に水流の剥離の発生を抑制し、圧力損失を抑制することができる。
【００８４】
次に、設定部１７についてさらに例示をする。  
図１や図４などに例示をしたように、複数のステータ７を積層するようにして設ける場合には、ステータ７相互の周方向における位置決め精度と、ステータ７間の寸法精度が重要となる。例えば、ステータ７相互の周方向の位置、すなわち位相を同じにすればコギングが発生する。そのため、ステータ７の周方向の位置を相互にずらして配設する必要がある。また、ステータ７同士を余り近接させると磁気的な相互干渉を生ずるおそれがある。そのため、ステータ７同士を離隔させて配設する必要がある。
【００８５】
この場合、一方のステータ７の端面に位置決めピンを設け、他方のステータ７の端面に位置決め孔を設けて、ステータ７相互の周方向の位置とステータ７相互の軸方向の位置（ステータ７間の寸法）とを設定できるようにすることができる。  
しかしながら、この様にしてステータ７相互の周方向の位置決めやステータ７相互の軸方向の位置決めを行えば、その後の調整が行えないことになる。
【００８６】
そのため、本実施の形態においては、ステータ７間に設定部１７を設けるようにしている。  
図２５は、設定部を例示するための模式図である。なお、図２５（ａ）は設定部を例示するための模式平面図、図２５（ｂ）は、設定部による位置決めを例示するための模式断面図である。  
図２５（ａ）に示すように、設定部１７は円環状を呈し、その中心には孔１７ｂが設けられている。また、中心から所定の寸法の円周上には凸部１４ｃを嵌め合わせる凹部１７ａが設けられている。凹部１７ａは、１つのステータ７に対して４つ設けられており、コギングが発生しないように相互にずらして配設されている。例えば、上流側のステータ７用を凹部１７ａ１、下流側のステータ７用を凹部１７ａ２とすることができる。また、設定部１７の厚み寸法はステータ７同士の磁気的な相互干渉を抑制できる程度とされている。
【００８７】
図２５（ｂ）に示すように、ステータ７同士が対向する側に設けられる鍔部１４ｂには、凸部１４ｃが設けられている。凸部１４ｃは円柱状を呈しており、凸部１４ｃを設定部１７に設けられた凹部１７ａに嵌め合わせることでステータ７相互の周方向の位置決めができるようになっている。また、設定部１７を介することでステータ７相互の軸方向の位置決めができるようになっている。  
なお、設定部１７に凹部１７ａを、鍔部１４ｂに凸部１４ｃを設けるようにしたが、設定部１７に凸部を、鍔部１４ｂに凹部を設けるようにしてもよい。また、鍔部１４ｂに凸部１４ｃを設けるようにしたが、ヨーク１６などに設けられるようにしてもよい。すなわち、凸部または凹部はステータ７のステータ同士が対向する側の端面に設けられていればよい。また、凹部は貫通孔とすることもできるし、有底の孔とすることもできる。  
この様に、ステータ７のステータ同士が対向する側の端面と、設定部１７と、のいずれか一方にはステータ７相互の位置決めのための凸部が設けられ、いずれか他方には凸部と嵌合する凹部が設けられている。
【００８８】
本実施の形態によれば、簡便な構成の設定部１７を用いて、ステータ７相互の周方向の位置と軸方向の位置とを設定することができる。またさらに、設定部１７に設けられた凹部１７ａ（凹部１７ａ１、凹部１７ａ２）の位置を変更することで、ステータ７相互の周方向の位置、すなわち位相を調整することができる。また、設定部１７の厚み寸法を変更することで、ステータ７相互の軸方向の位置、すなわちステータ７間の寸法を調整することができる。そのため、後日これらの調整が必要になった場合には、適切な設定部１７と交換することで対応が可能となる。すなわち、凸部１４ｃの位置の変更などのような大がかりな対応を行う必要がなくなる。    
図２６は、凸部、ヨークとの関係を例示するための模式図である。  
図２６に示すように、凸部１４ｃの長さ寸法Ｌ５は、貫通孔である凹部１７ａの長さ寸法（深さ寸法）、すなわち設定部１７の厚み寸法の半分よりも長くなるようにすることが好ましい。  
この様にすれば、対向して配設されるステータ７の凸部１４ｃが同じ凹部に挿入された場合に、そのことを作業者に覚知させることができる。すなわち、凸部１４ｃの誤挿入を防止することができる。  
また、設定部１７の外周端１７ｃの位置は、ヨーク１６の内壁面よりも径内方向になるようになっている。すなわち、設定部１７の外周端１７ｃは、設定部１７の径外方向に設けられたヨーク１６の内壁面よりも内側に位置するようになっている。  
この様にすれば、設定部１７を介してステータ７を軸方向に積層した際に、設定部１７の外周端１７ｃとヨーク１６の内壁とが干渉することを防止することができる。そのため、ステータ７を積層する際にヨーク１６がずれたり、変形したりすることを防止することができる。
【００８９】
次に、他の実施形態に係るマグネットの取り付けについて例示をする。    
図２７は、マグネットの取り付けについて例示をするための模式図である。なお、図２７（ａ）はマグネットの取り付けについて例示をするための模式分解図、図２７（ｂ）はマグネットの取り付けについて例示をするための模式断面図である。また、図２７（ｂ）中に描かれた矢印は流水の方向を表している。  
図２７（ａ）に示すように、ロータ４ａには、蓋部１１、動翼部１２０、軸１３、マグネット保持部１２１が設けられている。また、動翼部１２０には、動翼羽根部１２ａ、動翼ボス部１２ｂ１、保持板部１２ｃが設けられている。
【００９０】
保持板部１２ｃの下流側には、動翼ボス部１２ｂ１が設けられている。動翼ボス部１２ｂ１の内部には図１において例示をした動翼ボス部１２ｂと同様に軸方向に貫通する孔部１２ｅが設けられている。孔部１２ｅは、動翼流路１２ｈを流れた水を下流側に流すための流路となる。動翼ボス部１２ｂ１の中央部分には軸１３を挿通させる挿通部１２ｆが設けられている。そして、挿通部１２ｆの下流側の端部には、挿通部１２ｆに軸１３を保持させるための保持部１２ｇが設けられている。
【００９１】
また、動翼ボス部１２ｂ１には、マグネット保持部１２１に設けられた係止爪１２１ａを係合させるための係止部１２ｂ２が設けられている。
【００９２】
マグネット保持部１２１には、鍔部１２１ｃ、係止ボス部１２１ｄが設けられている。マグネット保持部１２１の中心には孔部１２ｅと同じ直径寸法の孔部１２１ｂが設けられており、マグネット保持部１２１が動翼部１２０に係合された際には、孔部１２１ｂは孔部１２ｅとともに流路となる。
【００９３】
また、円環状を呈する鍔部１２１ｃからは係止ボス部１２１ｄが立設され、その端部には係止爪１２１ａが設けられている。この場合、鍔部１２１ｃの外周端は流路とは反対側に設けられることになる。そのため、流路における水の流れを妨げることなくマグネット３０を保持することが可能となる。
【００９４】
動翼ボス部１２ｂ１、係止ボス部１２１ｄの外周面（径外方向の端面）には円筒状のマグネット３０が設けられている。マグネット３０の外周面（径外方向の端面）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。マグネット３０の中心に設けられた貫通孔の開口には座部３０ａが設けられている。座部３０ａは、鍔部１２１ｃを埋没できるような大きさとされている。
【００９５】
動翼部１２０にマグネット３０を保持させる場合には、まず、動翼ボス部１２ｂ１をマグネット３０の中心に設けられた貫通孔に挿通させる。この際、座部３０ａが設けられていない側の端面側から動翼ボス部１２ｂ１を挿通させる。次に、マグネット３０の座部３０ａが設けられている側の端面側からマグネット保持部１２１の係止ボス部１２１ｄを挿通させ、係止爪１２１ａを動翼ボス部１２ｂ１の係止部１２ｂ２に係合させることで動翼部１２０にマグネット３０を保持させる。  
図２８も、マグネットの取り付けについて例示をするための模式図である。なお、図２８（ａ）はマグネットの取り付けについて例示をするための模式分解図、図２８（ｂ）はマグネットの模式斜視図である。  
図２８（ａ）に示すように、動翼部１２２の保持板部１２ｃの下流側には、動翼ボス部１２ｂ３が設けられている。動翼ボス部１２ｂ３の上流側端部近傍には、マグネット３１に設けられた係合溝３１ａと係合させるための突起部１２ｂ４が設けられている。また、動翼ボス部１２ｂ３の下流側端部近傍には、係止爪１２ｂ５が設けられている。係止爪１２ｂ５は、マグネット３１の端面と係合することができるような位置に設けられている。  動翼ボス部１２ｂ３の外周面（径外方向の端面）には円筒状のマグネット３１が設けられている。マグネット３１の外周面（径外方向の端面）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。また、マグネット３１の中心に設けられた貫通孔には、軸方向に貫通する係合溝３１ａが設けられている。
【００９６】
動翼部１２２にマグネット３１を保持させる場合には、動翼ボス部１２ｂ３をマグネット３１の中心に設けられた貫通孔に挿通させる。この際、突起部１２ｂ４、係止爪１２ｂ５とマグネット３１の係合溝３１ａとが係合するようにする。動翼ボス部１２ｂ３が完全に挿通されると、係止爪１２ｂ５とマグネット３１の端面とが係合してマグネット３１が動翼部１２２に保持される。  
本実施の形態によれば、係合溝３１ａに突起部１２ｂ４を係合させているのでマグネット３１の周方向における位置ずれを防止することができる。そのため、動翼部１２２の回転をマグネット３１に確実に伝達することができる。また、前述したマグネット保持部１２１を省くこともできる。
【００９７】
図２９も、マグネットの取り付けについて例示をするための模式図である。なお、図２９（ａ）はマグネットの取り付けについて例示をするための模式分解図、図２９（ｂ）はマグネットの模式斜視図である。  
図２９（ａ）に示すように、動翼部１２３の保持板部１２ｃの下流側には、動翼ボス部１２ｂ６が設けられている。動翼ボス部１２ｂ６の上流側端部近傍には、マグネット３２に設けられた係合溝３２ａと係合させるための突起部１２ｂ４が設けられている。また、動翼ボス部１２ｂ６の下流側端部近傍には、係止爪１２ｂ５が設けられている。係止爪１２ｂ５は、係合溝３２ａに設けられた係止部３２ｂと係合することができるような位置に設けられている。  
動翼ボス部１２ｂ６の外周面（径外方向の端面）には円筒状のマグネット３２が設けられている。マグネット３２の外周面（径外方向の端面）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。また、マグネット３２の中心に設けられた貫通孔には、係合溝３２ａが設けられている。そして、係合溝３２ａには係止部３２ｂが設けられている。
【００９８】
動翼部１２３にマグネット３２を保持させる場合には、動翼ボス部１２ｂ６をマグネット３２の中心に設けられた貫通孔に挿通させる。この際、突起部１２ｂ４、係止爪１２ｂ５とマグネット３２の係合溝３２ａとが係合するようにする。動翼ボス部１２ｂ６が完全に挿通されると、係止爪１２ｂ５と係止部３２ｂとが係合してマグネット３２が動翼部１２３に保持される。  
本実施の形態によれば、係合溝３２ａに突起部１２ｂ４を係合させているのでマグネット３２の周方向における位置ずれを防止することができる。そのため、動翼部１２３の回転をマグネット３２に確実に伝達することができる。また、前述したマグネット保持部１２１を省くこともできる。また、動翼ボス部１２ｂ６の先端がマグネット３２の端面から突出することもない。
【００９９】
次に、水栓用水力発電機１の作用について例示をする。    
封止部６に接続された図示しない配管などから筒部２内に流れ込んだ流水は、第２のノズル筐体部９により径外方向に拡散される。そして、図１に表したように、回転中心軸に対して平行な方向から流れてくる水は、回転中心軸に対して略垂直な平面内において、動翼羽根部１２ａの径外方向から動翼羽根部１２ａに向けて噴出される。  
動翼羽根部１２ａに向けて噴出された水は、動翼羽根部１２ａの入口側から出口側に向けて動翼羽根部１２ａに沿って動翼流路１２ｈ内を流れ、孔部１２ｄ、孔部１２ｅ、小径部２ｃを通過して水栓用水力発電機１の外部に排出される。  
一方、動翼羽根部１２ａに向けて噴出された水の力により動翼部１２が回転すると、これに固定されたマグネット５も回転する。マグネット５の径外方向の端面（外周面）は、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５が回転すると、マグネット５の径外方向の端面（外周面）に対向しているインダクタ１６ａ、１６ｂ及びこれらに連接する基部１６ｃの極性が変化していく。これにより、コイル１５に対する鎖交磁束の向きが変化し、コイル１５に起電力が生じて発電が行われる。
【０１００】
前述したように、水栓用水力発電機１の内部を水が通過する際には、スラスト力１１０が発生する。特に、流量が多くなるほど大きなスラスト力１１０が発生することになる。しかしながら、水栓用水力発電機１には前述したスラスト低減部が設けられているので、発生するスラスト力１１０を低減することができる。  
また、動翼羽根部１２ａの上流側の端部に設けられた蓋部により動翼流路１２ｈ内を流れる水の量を増やすことができるので、発電効率を向上させることができる。  
また、前述したようにノズル部３の噴射孔１９を精度よく設けることができるので安定した発電を行うことができる。また、封止部６により第２のノズル筐体部９と第１のノズル筐体部１０の軸方向の位置を規制しているため、水圧などで第２のノズル筐体部９や第１のノズル筐体部１０が変形するおそれがない。また、発電中に、封止部６が持ち上げられる様な水圧がかかった場合には、封止部６と当接している当接部９ｂが離れてしまうが、その場合は第２のノズル筐体部９が水圧により第１のノズル筐体部１０に押し付けられることになるので、噴射孔１９の開口面積の変化を抑制することができる。そのため、発電機の組み立て中や発電中に噴射孔１９の開口面積が変化するおそれがなく、安定した発電を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  水栓用水力発電機、１ａ  水栓用水力発電機、２  筒部、２ａ  大径部、２ｂ  中径部、２ｃ  小径部、３  ノズル部、４  ロータ、５  マグネット、６  封止部、７  ステータ、８  ステータ保持部、９  第２のノズル筐体部、９ａ  筐体ボス部、９ｂ  当接部、９ｃ  誘い込み部、１０  第１のノズル筐体部、１０ａ  ノズル溝、１０ｂ  段付き孔、１１  蓋部、１２  動翼部、１２ａ  動翼羽根部、１２ｂ  動翼ボス部、１２ｂ１  動翼ボス部、１２ｂ２  係止部、１２ｂ３  動翼ボス部、１２ｂ４  突起部、１２ｂ５  係止爪、１２ｂ６  動翼ボス部、１２ｃ  保持板部、１２ｄ  孔部、１２ｈ  動翼流路、１３  軸、１４  ボビン、１４ａ  ボビンボス部、１４ｂ  鍔部、１４ｃ  凸部、１５  コイル、１６  ヨーク、１６ａ  インダクタ、１６ｂ  インダクタ、１６ｃ  基部、１７  設定部、１７ａ  凹部、１７ａ１  凹部、１７ａ２  凹部、１７ｂ  孔部、１７ｃ  外周端、１９  噴射孔、２２  圧力室、２３  蓋部、２３ａ  孔部、２４  蓋部、２４ａ  周縁部、２４ｂ  軸保持部、２４ｃ  リブ、２４ｄ  孔部、２５  蓋部、２５ｃ  リブ、２５ｄ  孔部、２６  蓋部、２６ｄ  孔部、２７  蓋部、２７ｄ  孔部、３０  マグネット、３１  マグネット、３１ａ  係合溝、３２  マグネット、３２ａ  係合溝、３２ｂ  係止部、５０  水、１００  シャワー用水栓装置、１００ａ  シャワー用水栓装置、１１０  スラスト、１１１  力、１１２  力、１１３  力、１２０  動翼部、１２１  マグネット保持部、１２１ｂ  孔部、１２１ｃ  鍔部、１２１ｄ  係止ボス部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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