(57)【要約】      （修正有）【課題】発電機を振動させて、発電機内に侵入した空気を排出すると共に、発電機の損傷を防止することができる水栓装置を提供する。【解決手段】電磁弁により止水、吐水を切り換える水栓装置1であって、水栓装置本体2と、電磁弁12と、吐水口6が形成された吐水口形成部と、水の流れによって電力を生成する羽根車式の発電機14と、振動が励起されるように発電機を支持する振動励起手段と、を有し、発電機は、内部に羽根車26が配置された発電機通水路24と、発電用マグネット28と、発電用コイル32と、を備え、発電機通水路は、大径部と、小径部と、大径部と小径部を連結する変形許容部とを備え、発電用コイルは、小径部の周囲に、変形許容部に隣接して配置され、発電機が振動された際の変形許容部の変形量を制限する。【選択図】図３
2011208420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵された発電機の電力により電磁弁を駆動して止水、吐水を切り換える水栓装置であって、
水栓装置本体と、
この水栓装置本体の内部に配置され、止水、吐水を切り換える電磁弁と、
この電磁弁を通過した水を吐出させる吐水口が形成された吐水口形成部と、
上記電磁弁の下流側に配置されると共に、上記水栓装置本体内部の上記吐水口と同一の高さ又は上記吐水口よりも上方に位置決めされ、上記電磁弁を通過した水の流れによって上記電磁弁を駆動する電力を生成する羽根車式の発電機と、
上記発電機の振動が励起されるように、上記発電機を上記水栓装置本体に対して支持する振動励起手段と、
上記発電機は、内部に羽根車が配置された発電機通水路と、発電用マグネットと、発電用コイルと、を備え、上記発電機通水路は、羽根車が内部に配置された大径部と、この大径部よりも細い小径部と、上記大径部と上記小径部を連結する変形許容部とを備え、上記発電用コイルは、上記小径部の周囲に、上記変形許容部に隣接して配置され、上記発電機が振動された際の上記変形許容部の変形量を制限することを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
上記羽根車の回転軸を支持する軸受部が、上記小径部の中に、上記変形許容部に隣接して配置されている請求項１記載の水栓装置。
【請求項３】
上記羽根車の回転軸は金属製であり、この回転軸が上記変形許容部を横断するように配置されている請求項２記載の水栓装置。
【請求項４】
上記発電機は、さらに、上記発電用マグネットの磁気を上記発電用コイルに誘導する磁極片を備え、この磁極片は、上記発電用コイルから、内部に上記発電用マグネットが配置された上記大径部を取り囲むように延びて、上記変形許容部の変形量を制限する請求項２記載の水栓装置。
【請求項５】
上記発電機は、さらに、上記磁極片及び上記大径部を覆うように配置された防水カバーを備えている請求項４記載の水栓装置。
【請求項６】
上記発電用コイルは、上記防水カバーと上記変形許容部との間に挟まれて固定される請求項５記載の水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水栓装置に関し、特に、内蔵された発電機の電力により電磁弁を駆動して止水、吐水を切り換える水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−３０３４３６号公報（特許文献１）には、水栓用発電機が記載されている。この水栓用発電機は、水栓装置本体に内蔵され、水栓装置から吐出すべき水の流れにより電力を生成するものである。水栓用発電機によって生成された電力は、水栓装置の止水、吐水を切り換える電磁弁の駆動に使用される。
【０００３】
このように、発電機を内蔵し、この電力で電磁弁を開閉することが可能になると、センサーで使用者の手指を感知し、これに基づいて電磁弁を開閉して止水、吐水を切り換える自動水栓を、外部電源を使用することなく設置することが可能になる。外部電源が不要な自動水栓は、洗面所等に設置された既存の水栓装置と単純に置き換えるだけで作動するので、設置する場所の電源環境を選ぶことなく、取り付けることができるという大きな利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水栓装置に内蔵される発電機は、通常、止水、吐水を切り換える電磁弁の下流側に配置される。これは、止水時において、発電機に水道の一次圧が作用すると発電機に不具合が起こりやすいこと、また、電磁弁の上流側にあると発電機のメンテナンスが困難であること等の理由による。
【０００６】
このように、発電機の上流側に電磁弁が配置されると、水栓装置本体の基端部の空間は電磁弁によって占有されてしまう。また、水栓装置本体を或る程度小型化するためには、水栓装置本体の概ね鉛直方向に延びる基端部に電磁弁及び発電機の両方を内蔵することは困難である。このため、発電機は、水栓装置本体の鉛直部分から概ね水平方向に延びる部分に内蔵せざるを得なくなる。水栓装置本体のこのような部分に発電機を配置すると、水栓装置の吐水口は、発電機と同程度の高さ、又は、発電機よりも低い位置に配置されることになる。
【０００７】
電磁弁の下流側で、吐水口よりも高い位置に発電機を配置した場合には、止水状態に切り換えられた後、発電機内に満たされていた水道水は、吐水口を通って流れ落ちると共に、外気が吐水口を通って発電機の内部に侵入する。発電機内に入った空気は、吐水状態に切り換えられた後も、水道水の流れにより完全に押し出されることはなく、吐水状態においても発電機の内部に滞留してしまう。
【０００８】
発電機内に空気が滞留していると、発電機が内部を流れる水流のエネルギーを十分に受けることができなくなり、発電効率が低下するという問題がある。また、発電機内に滞留している空気が動くことにより、発電量が不安定に変化したり、場合によっては発電機に不具合を生じることがある。さらに、発電機内に滞留している空気が、異音を発生する原因となる場合もある。
【０００９】
この問題を解決するために、本件発明の発明者は、発電機を水栓装置本体内で振動しやすいように支持し、吐水時に発電機の羽根車が回転されると発電機の振動が励起される水栓装置を開発した。このような水栓装置においては、発電機が振動されることにより、内部に滞留した空気が動かされ、発電機内を流れる水流と共に排出されやすくなる。
【００１０】
しかしながら、発電機が振動されやすいように水栓装置を構成すると、振動による力が発電機に作用し、長期間使用するうちに、この力が発電機の筐体等を損傷してしまうという新たな問題が発生した。このような振動に基づいて発生する損傷は、損傷が発生する部分を単純に補強すると、今度は、補強した部分の周囲に応力集中を招いて、その部分の損傷を引き起こすという結果に繋がる。従って、この問題を回避するためには、発電機の筐体等を全体的に強化する必要がある。
【００１１】
しかしながら、筐体等全体を強化すると、発電機の重量が大きくなり、発電機を振動させるという効果が弱められてしまう。さらに、発電機の筐体等全体を強化すると、発電機が大型化するので、発電機のコストが高くなるばかりでなく、水栓装置をコンパクトに構成することができないという問題が発生する。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、発電機を振動させることにより、発電機内に侵入した空気を排出しやすくすると共に、発電機の損傷を防止することができる水栓装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明は、内蔵された発電機の電力により電磁弁を駆動して止水、吐水を切り換える水栓装置であって、水栓装置本体と、この水栓装置本体の内部に配置され、止水、吐水を切り換える電磁弁と、この電磁弁を通過した水を吐出させる吐水口が形成された吐水口形成部と、電磁弁の下流側に配置されると共に、水栓装置本体内部の吐水口と同一の高さ又は吐水口よりも上方に位置決めされ、電磁弁を通過した水の流れによって電磁弁を駆動する電力を生成する羽根車式の発電機と、発電機の振動が励起されるように、発電機を水栓装置本体に対して支持する振動励起手段と、を有し、発電機は、内部に羽根車が配置された発電機通水路と、発電用マグネットと、発電用コイルと、を備え、発電機通水路は、羽根車が内部に配置された大径部と、この大径部よりも細い小径部と、大径部と小径部を連結する変形許容部とを備え、発電用コイルは、小径部の周囲に、変形許容部に隣接して配置され、発電機が振動された際の変形許容部の変形量を制限することを特徴としている。
【００１４】
このように構成された本発明においては、電磁弁を通過した水は、下流側に配置された発電機に流入し、吐水口から吐出される。発電機の内部を通過する水により羽根車が回転され、電磁弁を駆動する電力が生成される。また、発電機は、吐水口と同一の高さ又は吐水口よりも上方に位置決めされているため、止水状態において吐水口から水栓装置本体内部に外気が侵入すると、外気が発電機の内部に溜まることになる。発電機は、振動励起手段により、水栓装置本体に対して支持されている。このため、発電機の内部に溜まった空気は、発電機の振動により排出されやすくなる。発電機が振動されると、発電機通水路の大径部と小径部を連結する変形許容部が変形される。小径部の周囲に配置された発電用コイルは、変形許容部に隣接して配置され、発電機が振動された際の変形許容部の変形量を制限する。
【００１５】
このように構成された本発明によれば、発電機の内部に空気が溜まった場合にも、発電機が振動されることにより空気が外部に排出されやすく、発電機を安定に動作させることができる。この結果、発電機は安定した電力を生成することができると共に、内部に空気が滞留し続けることによる異音の発生を防止することができる。
【００１６】
加えて、発電機が振動された際、発電機の変形許容部が変形されるので、変形許容部の周囲に作用する応力が逃がされて、変形許容部の周囲が損傷されるのを防止することができる。さらに、変形許容部の変形量は、変形許容部に隣接して配置された発電用コイルにより制限されるので、変形許容部の変形量が過大になって変形許容部が損傷されるのを防止することができる。さらに、変形量が制限される際、変形許容部が他の部材と摩擦され、振動エネルギーが熱になって消散されるので、振動のエネルギーを効果的に吸収して、変形許容部の損傷を防止することができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、羽根車の回転軸を支持する軸受部は、小径部の中に、小径部の中に、変形許容部に隣接して配置されている。
このように構成された本発明によれば、軸受部が、小径部の中に、変形許容部に隣接して配置されているので、変形許容部の変形量を内側からも制限することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、羽根車の回転軸は金属製であり、この回転軸が変形許容部を横断するように配置されている。
このように構成された本発明によれば、変形許容部を横断するように、金属製の回転軸が配置されているので、回転軸により小径部の曲がりを制限することができ、これにより変形許容部の変形量を制限することができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、発電機は、さらに、発電用マグネットの磁気を発電用コイルに誘導する磁極片を備え、この磁極片は、発電用コイルから、内部に発電用マグネットが配置された大径部を取り囲むように延びて、変形許容部の変形量を制限する。
【００２０】
このように構成された本発明によれば、磁極片が、発電用コイルから、発電用マグネットが内部に配置された大径部を取り囲むように、変形許容部を横断するように延びているので、小径部と大径部の間の曲がりを制限して、変形許容部の変形量を制限することができる。また、磁極片と大径部の間の摩擦により、振動エネルギーを消散させることができる。
【００２１】
本発明において、好ましくは、発電機は、さらに、磁極片及び大径部を覆うように配置された防水カバーを備えている。
このように構成された本発明によれば、発電用コイル及び磁極片を水濡れから保護することができると共に、発電機の振動により磁極片の位置がずれるのを防止することができる。さらに、防水カバーにより、変形許容部の変形量を制限することができる。
【００２２】
本発明において、好ましくは、発電用コイルは、防水カバーと変形許容部との間に挟まれて固定される。
このように構成された本発明によれば、発電用コイルが、防水カバーと変形許容部との間に挟まれて固定されているので、変形許容部の微小な変形も制限することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の水栓装置によれば、発電機を振動させることにより、発電機内に侵入した空気を排出しやすくすると共に、発電機の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態による水栓装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による水栓装置の内部構造を概略的に示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による水栓装置の側面断面図である。
【図４】図３のIV−IVに沿う平面断面図である。
【図５】本発明の実施形態による水栓装置に内蔵された発電機の分解斜視図である。
【図６】発電機を水栓装置本体に対して支持する弾性部材の断面図である。
【図７】本発明の実施形態による水栓装置の吐水口付近を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態による水栓装置全体を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の水栓装置１は、水栓装置本体２と、水栓装置本体２の基端部２ａに設けられた温度調節用ツマミ４と、水栓装置本体２の水平部２ｂの先端部に設けられた吐水口６と、水平部２ｂの先端に設けられた人感センサー８と、を有する。
【００２６】
本実施形態の水栓装置１は、使用者が吐水口６の下方に手指をかざすと、人感センサー８がこれを検知し、内蔵された電磁弁が自動的に開放されて吐水口６から吐水されるように構成されている。また、人感センサー８が手指を検出しなくなると、自動的に電磁弁が閉鎖されて止水状態となる。さらに、温度調節用ツマミ４を調節することにより、吐出される湯水の温度が調節できるように構成されている。
【００２７】
次に、図２乃至図７を参照して、本発明の実施形態による水栓装置１の構成を説明する。
図２は、本実施形態の水栓装置１の内部構造を概略的に示すブロック図である。図３は、水栓装置１の側面断面図である。図４は、図３のIV−IVに沿う平面断面図である。図５は、水栓装置１に内蔵された発電機の分解斜視図である。図６は、発電機を水栓装置本体に対して支持する弾性部材の断面図である。図７は、水栓装置１の吐水口付近を拡大して示す断面図である。
【００２８】
図２に示すように、水栓装置本体２には、温度調節バルブ１０と、電磁弁１２と、羽根車式の発電機１４と、コントローラ１６が内蔵されている。なお、温度調節バルブ１０の上流側にフィルタ（図示せず）を設けることができる。また、電磁弁１２と発電機１４の間に、定流量弁（図示せず）を設けることができる。
【００２９】
温度調節バルブ１０は、水栓装置本体２の基端部２ａに内蔵され、湯供給管１８ａ及び水供給管１８ｂが接続されている。温度調節バルブ１０は、各供給管から夫々供給された湯及び水を、温度調節用ツマミ４の設定に基づいて混合し、適温の湯水に調節して流出させるように構成されている。この温度調節バルブ１０は一般的なものであるため、詳細な構成の説明は省略する。
【００３０】
電磁弁１２は、水栓装置本体２の基端部２ａに内蔵され、温度調節バルブ１０により混合された湯水が流入するように、温度調節バルブ１０の下流側に接続されている。また、電磁弁１２は、コントローラ１６から送られる制御信号に基づいて開閉されるように構成されている。この電磁弁１２は一般的なものであるため、詳細な構成の説明は省略する。
【００３１】
発電機１４は、水栓装置本体２の水平部２ｂに、概ね水平方向に向けて配置されている。発電機１４は、電磁弁１２を通過した湯水が電磁弁側配管２０を通って流入し、発電機１４を通過した湯水は吐水口側配管２２を通って吐水口６から吐出されるように接続されている。発電機１４により生成された電力は、電磁弁１２、コントローラ１６、人感センサー８等を作動させるために使用される。発電機１４の内部構造は後述する。
【００３２】
コントローラ１６は、人感センサー８から入力された検出信号に基づいて、電磁弁１２を開閉する制御信号を発生するように構成されている。具体的には、コントローラ１６は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びこれらを作動させるプログラム等（図示せず）により構成されている。
【００３３】
図３及び図４に示すように、発電機１４は、発電機通水路形成部材２４と、この発電機通水路形成部材２４の内部に配置された羽根車２６と、この羽根車２６に取り付けられた発電用マグネット２８と、羽根車２６を回転可能に支持する回転軸３０と、発電機通水路形成部材２４の外側に配置された発電用コイル３２と、を有する。
【００３４】
発電機通水路形成部材２４は、内部に概ね円筒形の通水路を形成する大径部２４ａと、大径部２４ａよりも細い概ね円筒形の通水路を形成する小径部２４ｂと、大径部２４ａと小径部２４ｂを接続する変形許容部である段部２４ｃと、を有する。これらの大径部２４ａ及び小径部２４ｂは、それらの内部に発電機通水路を構成する。
【００３５】
大径部２４ａの内部には、羽根車２６が回転可能に配置されている。羽根車２６は、その回転軸３０が大径部２４ａの中心軸線と一致するように配置されており、発電機通水路内に湯水が流れると回転軸３０を中心に回転されるように構成されている。また、図３に示すように、発電機通水路形成部材２４は、その中心軸線が概ね水平方向に向くように配置されている。このため、水栓装置１の止水時において吐水口６から外気が侵入した場合には、外気は、大径部２４ａ内側上部の空気溜チャンバ２４ｄに集まる。即ち、空気溜チャンバ２４ｄは、水栓装置本体２内の通水路において最も上方に位置する空間であり、侵入した空気は通水路内で浮き上がり、空気溜チャンバ２４ｄに集まるようになっている。
【００３６】
小径部２４ｂは、大径部２４ａよりも直径が小さい管であり、その中心軸線が大径部２４ａの中心軸線と一致するように形成されている。また、小径部２４ｂの上流端には、回転軸３０の下流端側を支持する軸受部３４が配置されている。即ち、軸受部３４は、段部２４ｃに隣接して配置されている。
【００３７】
段部２４ｃは、中心軸線に対して直交する方向の壁面によって、大径部２４ａと小径部２４ｂを接続するように形成されている。本実施形態においては、この段部２４ｃは肉厚が薄く形成されており、発電機通水路形成部材２４に力が作用した場合には、主に段部２４ｃが変形されるように構成されている。
【００３８】
軸受部３４は、小径部２４ｂの内側にはめ込まれる概ね円柱形の部材であり、その中心軸線上には、回転軸３０を受け入れる軸受穴３４ａが設けられ、その周囲には、湯水を通過させる貫通孔３４ｂが複数設けられている。上記のように、軸受部３４は段部２４ｃに隣接して配置されており、これにより段部２４ｃの変形量を制限するように作用する。
【００３９】
一方、回転軸３０の上流端側は、邪魔板３６の中央に設けられた軸受穴３６ａによって回転可能に支持されている。邪魔板３６は、円形の浅いカップ形の板であり、その中心に軸受穴３６ａが設けられている。邪魔板３６は、大径部２４ａの内部に、通水路の中央部を塞ぐように配置されている。上流側から大径部２４ａに流入した湯水は邪魔板３６によって大径部２４ａの周辺部に誘導され、邪魔板３６の外周部と大径部２４ａの内壁面との間の隙間を下流側に流れる。次いで、湯水は、邪魔板３６を通り過ぎると、邪魔板３６の周縁から大径部２４ａの中央に向かって流れ、羽根車２６を回転させる。また、金属製の回転軸３０が羽根車２６を貫通して邪魔板３６から軸受部３４まで、段部２４ｃを横断するように延びている。このため、段部２４ｃの変形量が、回転軸３０により制限される。
【００４０】
羽根車２６は、概ね円筒形の部材であり、その中心軸線に沿って回転軸３０が取り付けられている。羽根車２６の上流端側には、羽根２６ａが設けられており、邪魔板３６の周縁から中央に向かう湯水の流れによって羽根車２６が回転されるようになっている。また、羽根車２６の内部には、軸線方向に貫通した羽根車通水路２６ｂが設けられており、周縁から中央に集まった湯水が、この羽根車通水路２６ｂを通って小径部２４ｂに流入するようになっている。さらに、羽根車２６の外周は、その下流側が縮径されており、この縮径部分に発電用マグネット２８が取り付けられている。
【００４１】
発電用マグネット２８は、概ね円環状に構成されており、その円周に沿ってＮ極とＳ極が交互に形成されている。
発電用コイル３２は、円環状に形成されており、発電機通水路形成部材２４の小径部２４ｂを取り囲むように配置されている。また、発電用コイル３２の上流側の端部は発電機通水路形成部材２４の段部２４ｃに当接されている。発電用コイル３２が段部２４ｃに当接されていることにより、発電機１４が振動された場合における段部２４ｃ（変形許容部）の変形量が制限される。発電用コイル３２と発電用マグネット２８は、発電機通水路形成部材２４の軸線方向に並んで配置されており、発電用マグネット２８が羽根車２６と共に回転されると、発電用コイル３２に起電力が発生する。このように、発電機１４には上流側から順に羽根車２６、発電用マグネット２８、発電用コイル３２が配置されている。
【００４２】
さらに、図５に示すように、発電機１４は、防水カバー３８と、磁極片４０を有する。
防水カバー３８は、発電機通水路形成部材２４の一部を覆うように取り付けられる概ね円筒状の部材である。防水カバー３８は、小径部２４ｂの上流側の部分から大径部２４ａの下流側の部分まで延びて、これらの一部を覆うように配置される。また、発電用コイル３２及び磁極片４０は、発電機通水路形成部材２４の外面と防水カバー３８の内面の間の空間に収容され、発電機１４が振動された際の磁極片４０の位置ずれが防止される。また、防水カバー３８は、発電用コイル３２が防水カバー３８と発電機通水路形成部材２４の段部２４ｃとの間に挟まれて固定されるように寸法決めされている。防水カバー３８と大径部２４ａ間、及び防水カバー３８と小径部２４ｂの間には夫々Ｏリングが配置されており、防水カバー３８の内部に湯水が侵入しないようになっている。また、防水カバー３８は、小径部２４ｂから大径部２４ａまで、段部２４ｃを横断するように配置されているので、発電機１４が振動された際の段部２４ｃの変形量を制限する。
【００４３】
磁極片４０は、磁性材の薄板で構成されており、発電用コイル３２の内周側及び外周側を取り囲むように形成されている。また、磁極片４０は、発電用コイル３２から大径部２４ａを取り囲むように延びる複数の爪部４０ａを有する。各爪部４０ａは、大径部２４ａの外周面に接触するように、大径部２４ａの軸線方向に延びている。大径部２４ａの内側には発電用マグネット２８が収容されているので、発電用マグネット２８の磁気は磁極片４０の爪部４０ａを介して発電用コイル３２に誘導される。また、磁極片４０の各爪部４０ａが大径部２４ａを取り囲むように延びているので、段部２４ｃの変形量が、磁極片４０により制限される。
【００４４】
次に、図３、４、６及び７を参照して、発電機１４の固定構造を説明する。
図４に示すように、発電機通水路形成部材２４の小径部２４ｂの先端には、吐水口側通水路形成部材４２が接続されている。この吐水口側通水路形成部材４２は吐水口側配管２２（図２）として機能する。また、吐水口側通水路形成部材４２の両側面には、吐水口側支持ブラケット４２ａが形成されている。さらに、吐水口側通水路形成部材４２と小径部２４ｂの間には、パッキン４２ｂが配置されており、小径部２４ｂと吐水口側通水路形成部材４２の間の水密性が確保されている。
【００４５】
また、図７に示すように、吐水口側通水路形成部材４２の先端には、吐水口形成部である吐水口形成リング４４、及び整流部材４６が取り付けられている。吐水口形成リング４４は円筒状の部材であり、小径部２４ｂ、吐水口側通水路形成部材４２を通過した湯水が吐水口形成リング４４の内側を通って吐出される。吐水口形成リング４４は、水栓装置本体２の先端部に設けられた吐水口配置開口２ｃの内側に配置される。この吐水口配置開口２ｃと吐水口形成リング４４の間には隙間が設けられ、吐水口形成リング４４は、水栓装置本体２と接触しないように固定されている。また、吐水口形成リング４４の下端は、吐水口配置開口２ｃよりも内側に引っ込んで位置決めされている。さらに、吐水口形成リング４４の外周面と吐水口配置開口２ｃの間の隙間は、隙間カバー４８によって覆われている。さらに、吐水口側通水路形成部材４２は、支点形成部材である支持用パッキン５０を介して水栓装置本体２と接触している。このように、吐水口側通水路形成部材４２は、支持用パッキン５０により弾性支持される。
【００４６】
一方、図４に示すように、発電機通水路形成部材２４の大径部２４ａには、段付き円筒状の第１電磁弁側通水路形成部材５２、及び第２電磁弁側通水路形成部材５４が挿入され、第２電磁弁側通水路形成部材５４には第３電磁弁側通水路形成部材５６が接続されている。これら第１電磁弁側通水路形成部材５２、第２電磁弁側通水路形成部材５４及び第３電磁弁側通水路形成部材５６は、電磁弁側配管２０として機能する。また、第３電磁弁側通水路形成部材５６には磁弁側支持ブラケット５６ａが設けられている。大径部２４ａと第１電磁弁側通水路形成部材５２の間にはパッキン５２ａが配置され、第１電磁弁側通水路形成部材５２と第２電磁弁側通水路形成部材５４の間にはパッキン５４ａが配置され、第２電磁弁側通水路形成部材５４と第３電磁弁側通水路形成部材５６の間にはパッキン５６ｂが配置されており、これらの部材の間の水密性が確保されている。
【００４７】
このように、吐水口側配管２２には、吐水口側通水路形成部材４２と小径部２４ｂの間にパッキン４２ｂが配置されているのに対し、電磁弁側配管２０には、各電磁弁側通水路形成部材の間にパッキン５２ａ、パッキン５４ａ及びパッキン５６ｂが配置されている。このため、電磁弁側配管２０の方が吐水口側配管２２よりもパッキンによる変形の余地が大きく、電磁弁側配管２０の方が吐水口側配管２２よりも容易に変形可能に構成されている。また、発電機通水路形成部材２４の小径部２４ｂと、吐水口側通水路形成部材４２との間のパッキン４２ｂを介した接続部は、吐水口側配管２２と発電機１４の間の屈曲を許容する屈曲許容部として機能する。
【００４８】
次に、図４及び図６を参照して、発電機１４の水栓装置本体２に対する取り付け構造を説明する。図６（ａ）は吐水口側通水路形成部材４２の吐水口側支持ブラケット４２ａの支持構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は第３電磁弁側通水路形成部材５６の電磁弁側支持ブラケット５６ａの支持構造を示す断面図である。
【００４９】
図４に示すように、発電機１４は、発電機１４とは別体の部材である吐水口側通水路形成部材４２の吐水口側支持ブラケット４２ａ、及び第３電磁弁側通水路形成部材５６の電磁弁側支持ブラケット５６ａを介して水栓装置本体２に取り付けられている。
【００５０】
図６（ａ）に示すように、吐水口側支持ブラケット４２ａは、弾性部材である吐水口側ゴムブッシュ５８を介して、ビス５８ａにより水栓装置本体２に取り付けられている。また、図６（ｂ）に示すように、電磁弁側支持ブラケット５６ａは、弾性部材である電磁弁側ゴムブッシュ６０を介して、ビス６０ａにより水栓装置本体２に取り付けられている。
【００５１】
なお、吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０は、振動励起手段を構成する。即ち、発電機１４は、吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０により、非常に振動しやすい状態に支持される。一方、発電機１４においては、羽根車２６と共に発電用マグネット２８が回転され、固定されている発電用コイル３２との間に相対的な回転が発生する。これにより、発電用コイル３２に起電力が発生すると共に、発電用マグネット２８と発電用コイル３２の間には電磁力が発生する。この電磁力は発電用マグネット２８と発電用コイル３２の間の相対的な回転位置により変化するので、発電用マグネット２８が回転されると電磁力は振動的に変化する。この振動的な力と、発電機１４の振動励起手段による支持の相乗効果により、発電機１４には振動が励起される。特に、本実施形態においては、発電用コイル３２として単層のコイルを採用することにより、発生する電磁力の変動が大きくされており、発電機１４の振動を効果的に励起することができる。
【００５２】
ここで、電磁弁側ゴムブッシュ６０は、吐水口側ゴムブッシュ５８よりも、ブラケットと水栓装置本体２の間に挟まれる部分が厚く形成されている。従って、一定の大きさの弾性変形を起こさせるために必要な力は、電磁弁側ゴムブッシュ６０の方が吐水口側ゴムブッシュ５８よりも小さくなる。換言すれば、一定の距離だけ上方又は下方に変位させるために必要な力は、電磁弁側支持ブラケット５６ａの方が、吐水口側支持ブラケット４２ａよりも小さくなるように構成されている。即ち、発電機１４は、下流側よりも上流側の方がより大きく振動されるように支持されている。
【００５３】
また、吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０は、主に、発電機１４の鉛直方向の振動を許容するように構成されている。これに対して、吐水口側通水路形成部材４２を弾性支持する支持用パッキン５０は、水平に対して傾斜した平面上に配置されている。このため、支持用パッキン５０は、鉛直方向に対して傾斜した方向の振動を主に許容するように作用し、この方向の振動と比較して、鉛直方向の振動に対しては、支持用パッキン５０は振動を拘束する。これにより、発電機１４は、鉛直方向の振動に対し、支持用パッキン５０を概ね支点として振動し、支持用パッキン５０から離れるほど発電機１４の上下方向の振動の振幅が大きくなる。この上下方向の振動は、吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０によって許容される。一方、支持用パッキン５０の下流側の振動については、吐水口側通水路形成部材４２の下流側に取り付けられた吐水口形成リング４４は、吐水口配置開口２ｃに対して隙間を空け、水栓装置本体２と接触しないように取り付けられているので、拘束されることがない。なお、吐水口形成リング４４の下端は、発電機１４よりも支持用パッキン５０の近くに位置するので、支持用パッキン５０を支点とする振動の振幅は、吐水口形成リング４４の下端よりも発電機１４の方が大きくなる。
【００５４】
次に、本発明の実施形態による水栓装置１の作用を説明する。
まず、使用者が、水栓装置本体２の先端部に設けられた人感センサー８に手指をかざすと、人感センサー８はこれを検知し、コントローラ１６に信号を送る。コントローラ１６は、人感センサー８が手指を検知すると、電磁弁１２に信号を送り、電磁弁１２を開放状態に切り換える。電磁弁１２が開放されると、湯供給管１８ａ及び水供給管１８ｂを介して供給された湯及び水が温度調節バルブ１０に夫々供給される。供給された湯及び水は、温度調節バルブ１０の内部で混合され、図３に矢印で示すように流れて発電機１４に到達する。即ち、供給された湯及び水は、温度調節バルブ１０により、温度調節用ツマミ４によって設定された温度に調節されて流出する。温度調節バルブ１０から流出した湯水は、開放状態の電磁弁１２を通過する。
【００５５】
電磁弁１２を通過した湯水は、電磁弁側配管２０を構成する第３電磁弁側通水路形成部材５６、第２電磁弁側通水路形成部材５４、及び第１電磁弁側通水路形成部材５２の内部を流れて発電機１４に到達する。次いで、発電機通水路形成部材２４の大径部２４ａに流入した湯水は、大径部２４ａの中央部に配置されている邪魔板３６を迂回して流れ、羽根車２６の羽根２６ａに側面から当たる（図３の矢印参照）。この羽根車２６の回転軸３０に対して概ね直角な方向の湯水の流れにより、羽根車２６が回転される。羽根車２６を回転させた湯水は、羽根車２６に設けられた羽根車通水路２６ｂ、軸受部３４に設けられた貫通孔３４ｂ、発電機通水路形成部材２４の小径部２４ｂを通って発電機１４から流出する。発電機１４を通過した湯水は、吐水口側配管２２を構成する吐水口側通水路形成部材４２に流入し、これに連結された吐水口形成リング４４、整流部材４６を通って吐水口６から吐出される。
【００５６】
また、羽根車２６に取り付けられた発電用マグネット２８は、羽根車２６の回転と共に回転され、発電用マグネット２８の周囲に形成される磁場が変化される。この磁場の変化は磁極片４０により発電用コイル３２に誘導され、発電用コイル３２に起電力が発生する。発電機１４により生成された電力は、コントローラ１６に内蔵された充電器（図示せず）に充電され、電磁弁１２の開閉、人感センサー８の作動、及びコントローラ１６自体の作動に使用される。
【００５７】
次いで、使用者の手指が人感センサー８によって検知されなくなると、コントローラ１６は、電磁弁１２に信号を送り、これを閉鎖状態に切り換える。これにより、水栓装置１は止水状態にされる。水栓装置１が止水状態にされた後、電磁弁１２の下流側の通水路である電磁弁側配管２０、吐水口側配管２２、及び発電機通水路形成部材２４の内部の湯水には重力が作用し、これらの通水路よりも下方に位置する吐水口６から湯水を流下させようとする。一方、吐水口６には整流部材４６が配置されており、吐水口６から流出される湯水は整流部材４６に設けられた多数の細孔を通って流出されるようになっている。このため、内部の湯水を流下させようとする重力に抗して表面張力が作用し、通水路内の湯水の流出は抑制される。しかしながら、通水路内の湯水の一部は整流部材４６の細孔を通って流出されてしまい、流出した湯水と入れ代わって外気が通水路内に侵入する。また、通水路内の湯水は、外気に蒸発されることによっても減少される。
【００５８】
通水路内に侵入した外気は、気泡となって通水路内で浮き上がり、上方に移動される。これにより、侵入した外気は、通水路内で最も上方に位置する空間である大径部２４ａの上方の部分である空気溜チャンバ２４ｄ（図３）に集まる。通水路、特に、発電機１４の内部に侵入した空気は、発電機１４の作用に悪影響を及ぼし、発電効率を低下させたり、発電量を不安定にする。さらには、侵入した空気は、発電機１４から異音を発生させたり、影響が大きい場合には発電機１４の寿命を縮めてしまう場合がある。また、発電機１４の内部に溜まった空気は、吐水状態にされた後にも、内部を流れる湯水により全量が容易に押し出されることはなく、従来の水栓装置においては、発電機１４内に空気が溜まったままとなる。
【００５９】
本発明の実施形態による水栓装置１においては、発電機１４は、吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０により、水栓装置本体２に対して容易に振動できるように構成されている。このため、水栓装置１が吐水状態にされると、発電機１４の内部の湯水の流れにより、発電機１４に振動が励起される。発電機１４に振動が発生すると、内部に溜まった空気が動かされ、内部を流れる湯水と共に排出されやすくなる。特に、侵入した空気が溜まる空気溜チャンバ２４ｄには、羽根車２６の羽根２６ａが配置されているので、発電機１４の振動により気泡が動かされると、気泡は羽根２６ａの回転により容易に湯水の流れの中に掻き込まれ、湯水と共に排出される。
【００６０】
さらに、電磁弁側ゴムブッシュ６０は、吐水口側ゴムブッシュ５８よりも振動を許容しやすく構成されているため、空気溜チャンバ２４ｄが位置する発電機１４の上流側が、下流側よりも、より大きく振動される。これにより、空気溜チャンバ２４ｄ内の空気の排出が促進される。さらに、発電機１４の上流側には、比較的重量が軽い羽根車２６が配置され、重量の重い発電用コイル３２、発電用マグネット２８が下流側に配置されているので、発電機１４の上流側は、下流側よりも大きな振幅で振動されやすくなっている。
【００６１】
また、発電機１４を振動させるには、これに接続されている電磁弁側配管２０及び吐水口側配管２２が変形される必要がある。ここで、電磁弁側配管２０は、パッキン５２ａ、パッキン５４ａ、及びパッキン５６ｂを各部材の間に介装して構成されているのに対して、吐水口側配管２２にはパッキン４２ｂが設けられているのみであり、電磁弁側配管２０の方が変形されやすくなっている。
【００６２】
また、発電機１４の吐水口側は、別体に構成された吐水口側通水路形成部材４２に接続され、これに設けられた吐水口側支持ブラケット４２ａを介して吐水口側ゴムブッシュ５８により水栓装置本体２に支持されている。また、発電機１４の電磁弁側は、別体に構成された第３電磁弁側通水路形成部材５６に接続され、これに設けられた電磁弁側支持ブラケット５６ａを介して電磁弁側ゴムブッシュ６０により水栓装置本体２に支持されている。このため、発電機１４と、これを支持する部材との間の相対的な移動が許容され、発電機１４は、より振動されやすくなっている。
【００６３】
さらに、発電機１４が振動されると、これに接続された吐水口側配管２２も振動されるが、この先端に取り付けられた吐水口形成リング４４は、水栓装置本体２と接触しないように吐水口側配管２２に配置されているため、発電機１４の振動が吐水口形成リング４４により妨げられることはない。
【００６４】
また、吐水口側配管２２を構成する吐水口側通水路形成部材４２は、支持用パッキン５０により水栓装置本体２に対して弾性支持されている。このため、発電機１４の振動は、概ね、支持用パッキン５０を支点とした上下方向の振動となる。ここで、吐水口形成リング４４は、発電機１４よりも支持用パッキン５０の近くに配置されているため、支持用パッキン５０を支点とする振動は、吐水口形成リング４４の側の振幅が比較的小さくなり、発電機１４が大きく振動されても、吐水口形成リング４４から吐出される湯水の流れが大きく振られることはない。
【００６５】
さらに、発電機１４の小径部２４ｂと吐水口側通水路形成部材４２の間にはパッキン４２ｂを配置して、屈曲許容部を形成している。このため、発電機１４の振動の一部は屈曲許容部により吸収され、発電機１４から吐水口形成リング４４に伝わる振動が小さくなり、吐水口形成リング４４の振れが減少される。
【００６６】
また、吐水口形成リング４４は、水栓装置本体２の吐水口配置開口２ｃよりも内側に引っ込んで配置されているので、吐水口形成リング４４が振動されても、それが外部からは視認され難く、水栓装置１の外観を損なうことがない。さらに、吐水口形成リング４４と吐水口配置開口２ｃの間の隙間は、隙間カバー４８によって覆われているので、水栓装置本体２と吐水口形成リング４４の間に隙間が空けられていても、水栓装置１の外観を損なうことがなく、また、吐水口形成リング４４の振動が外部から見えないようになっている。
【００６７】
さらに、発電機１４が振動されると、発電機通水路形成部材２４には、これを変形させる力が作用する。特に、この力は、大径部２４ａと小径部２４ｂを接続する段部２４ｃに集中しやすいが、この段部２４ｃを変形許容部として変形しやすく構成することにより、発電機通水路形成部材２４作用する応力を逃がしている。しかしながら、段部２４ｃの変形が過大になると、発電機通水路形成部材２４の破壊に繋がる虞があるので、この段部２４ｃに隣接して発電用コイル３２を配置し、段部２４ｃの変形が過大になるのを防止している。
【００６８】
さらに、磁極片４０の爪部４０ａは、段部２４ｃを横断するように配置されており、段部２４ｃの変形量を制限する。また、段部２４ｃに隣接する小径部２４ｂの内側には、軸受部３４がはめ込まれているので、段部２４ｃの内周部の変形量が制限される。さらに、羽根車２６の回転軸３０も、段部２４ｃを横断するように配置されており、段部２４ｃの変形量が制限される。加えて、防水カバー３８は、発電用コイル３２及び磁極片４０を覆い、段部２４ｃの両側の大径部２４ａ及び小径部２４ｂを覆うように配置されているので、段部２４ｃの変形は、防水カバー３８によっても制限される。
【００６９】
本発明の実施形態の水栓装置においては、発電機１４は、吐水口６よりも上方に位置決めされているため、止水状態において吐水口６から水栓装置本体２内部に外気が侵入すると、外気が発電機１４の内部に溜まることになる。発電機１４は、振動励起手段である吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０（図６）により、羽根車２６が回転されると容易に振動されるように、水栓装置本体２に対して支持されている。このため、発電機１４の内部に溜まった空気は、発電機１４の振動により排出されやすくなる。
【００７０】
これにより、発電機１４の内部に空気が溜まった場合にも、発電機１４が振動されることにより空気が外部に排出されやすく、発電機１４を安定に動作させることができる。この結果、発電機１４は安定した電力を生成することができると共に、内部に空気が滞留し続けることによる異音の発生を防止することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の水栓装置１によれば、発電機１４が振動された際、発電機１４の変形許容部である段部２４ｃが変形されるので、段部２４ｃの周囲に作用する応力が逃がされて、段部２４ｃの周囲が損傷されるのを防止することができる。さらに、段部２４ｃの変形量は、段部２４ｃに隣接して配置された発電用コイル３２により制限されるので（図３、図４）、段部２４ｃの変形量が過大になって段部２４ｃが損傷されるのを防止することができる。さらに、変形量が制限される際、段部２４ｃが発電用コイル３２、磁極片４０等の他の部材と摩擦され、振動エネルギーが熱になって消散されるので、振動のエネルギーを効果的に吸収して、段部２４ｃの損傷を防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態の水栓装置１によれば、軸受部３４が、小径部２４の中にはめ込まれ、段部２４ｃに隣接して配置されているので（図３、図４）、変形許容部の変形量を内側からも制限することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態の水栓装置１によれば、段部２４ｃを横断するように、金属製の回転軸３０が配置されているので、回転軸３０により小径部２４ｂが大径部２４ａに対して曲がるのを制限することができ、これにより小径部２４ｂと大径部２４ａの間の段部２４ｃの変形量を制限することができる。
【００７４】
また、本実施形態の水栓装置１によれば、磁極片４０の爪部４０ａが、発電用コイル３２から、内部に発電用マグネット２８が配置された大径部２４ａを取り囲むように、段部２４ｃを横断するように延びている（図５）ので、小径部２４ｂと大径部２４ａの間の曲がりを制限して、段部２４ｃの変形量を制限することができる。また、爪部４０ａと大径部２４ａの間の摩擦により、振動エネルギーを消散させることができる。
【００７５】
さらに、本実施形態の水栓装置１によれば、発電機１４は、磁極片４０及び大径部２４ａを覆うように配置された防水カバー３８を備えている（図５）。これにより、発電用コイル３２及び磁極片４０を水濡れから保護することができると共に、発電機１４の振動により磁極片４０の位置がずれるのを防止することができる。さらに、防水カバー３０により、段部２４ｃの変形量を制限することができる。
【００７６】
また、本実施形態の水栓装置１によれば、発電用コイル３２が、防水カバー３８と段部２４ｃとの間に挟まれて固定されている（図３、図４）ので、段部２４ｃの微小な変形も制限することができる。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、振動励起手段として吐水口側ゴムブッシュ５８及び電磁弁側ゴムブッシュ６０を採用し、発電機１４に発生する振動的な力に基づいて発電機１４の振動を励起していたが、変形例として、発電機を振動させるためのアクチュエータを別に設け、このアクチュエータにより発電機を水栓装置本体に対して支持しても良い。このように、振動励起手段をアクチュエータによって構成することにより、発電機をより大きく振動させることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１    本発明の実施形態による水栓装置
２    水栓装置本体
２ａ  基端部
２ｂ  水平部
２ｃ  吐水口配置開口
４    温度調節用ツマミ
６    吐水口
８    人感センサー
１０    温度調節バルブ
１２    電磁弁
１４    発電機
１６    コントローラ
１８ａ  湯供給管
１８ｂ  水供給管
２０    電磁弁側配管
２２    吐水口側配管
２４    発電機通水路形成部材
２４ａ  大径部
２４ｂ  小径部
２４ｃ  段部（変形許容部）
２４ｄ  空気溜チャンバ
２６    羽根車
２６ａ  羽根
２６ｂ  羽根車通水路
２８    発電用マグネット
３０    回転軸
３２    発電用コイル
３４    軸受部
３４ａ  軸受穴
３４ｂ  貫通孔
３６    邪魔板
３６ａ  軸受穴
３８    防水カバー
４０    磁極片
４０ａ  爪部
４２    吐水口側通水路形成部材
４２ａ  吐水口側支持ブラケット
４２ｂ  パッキン
４４    吐水口形成リング（吐水口形成部）
４６    整流部材
４８    隙間カバー
５０    支持用パッキン
５２    第１電磁弁側通水路形成部材
５２ａ  パッキン
５４    第２電磁弁側通水路形成部材
５４ａ  パッキン
５６    第３電磁弁側通水路形成部材
５６ａ  電磁弁側支持ブラケット
５６ｂ  パッキン
５８    吐水口側ゴムブッシュ（弾性部材、振動励起手段）
５８ａ  ビス
６０    電磁弁側ゴムブッシュ（弾性部材、振動励起手段）
６０ａ  ビス
【図１】
2011208420.tif 000003
【図２】
2011208420.tif 000004
【図３】
2011208420.tif 000005
【図４】
2011208420.tif 000006
【図５】
2011208420.tif 000007
【図６】
2011208420.tif 000008
【図７】
2011208420.tif 000009