(57)【要約】【課題】本発明は、径方向寸法を小さくしても発電量の低下を抑制することのできる発電機、および当該発電機を備えた水栓装置を提供する。【解決手段】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、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記マグネットの軸方向端面に対向して設けられたコイルと、前記コイルを囲んで設けられた基部と、前記基部から延出し前記マグネットの周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複数のインダクタと、を有するヨークと、を備えたこと、を特徴とする発電機が提供される。【選択図】図１
2008148393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、
前記マグネットの軸方向端面に対向して設けられたコイルと、
前記コイルを囲んで設けられた基部と、前記基部から延出し前記マグネットの周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複数のインダクタと、を有するヨークと、
を備えたこと、を特徴とする発電機。
【請求項２】
前記複数のインダクタのそれぞれは、前記基部の外周面から前記中心軸に対して平行に延出してなること、を特徴とする請求項１記載の発電機。
【請求項３】
前記複数のインダクタの少なくともいずれかは、前記マグネットと前記コイルとの間を延在する部分を有すること、を特徴とする請求項１または２に記載の発電機。
【請求項４】
前記マグネットの前記インダクタに対向する面には、Ｎ極またはＳ極が着磁された磁区が交互に設けられ、
前記磁区の中心と前記インダクタの中心とが対峙したときに、前記磁区は、対峙するインダクタの面積の半分以上をその領域内に含むこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項５】
前記マグネットの前記インダクタに対向する面には、Ｎ極またはＳ極が着磁された磁区が交互に設けられ、
前記磁区の中心と前記インダクタの中心とが対峙したときに、前記磁区は、これに対峙するインダクタに隣接するインダクタを含むことなく、対峙するインダクタをその領域内に含むこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項６】
前記マグネットの前記インダクタに対向する面には、Ｎ極またはＳ極が着磁された磁区が交互に設けられ、
前記磁区の中心と前記インダクタの中心とが対峙したときに、前記インダクタは、対峙する磁区の半分以上をその領域内に含むこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つ記載の発電機。
【請求項７】
前記マグネットの前記インダクタに対向する面には、Ｎ極またはＳ極が着磁された磁区が交互に設けられ、
前記磁区の中心と前記インダクタの中心とが対峙したときに、前記インダクタは、これに対峙する磁区に隣接する磁区を含むことなく、対峙する磁区をその領域内に含むこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項８】
前記マグネットの前記インダクタに対向する面には、Ｎ極またはＳ極が着磁された磁区が交互に設けられ、
前記インダクタに前記Ｎ極及び前記Ｓ極の両極が対峙する時間は、前記Ｎ極または前記Ｓ極の単極が対峙する時間よりも短いこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項９】
前記マグネットの回転に伴い、前記磁区と前記インダクタとが対峙する領域の面積が、漸次増減すること、を特徴とする請求項４〜８のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項１０】
前記ヨークは、複数のヨーク部材を結合してなり、隣接したヨーク部材どうしを複数の面で当接させたこと、を特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項１１】
前記ヨークは、複数のヨーク部材を結合してなり、前記複数のヨーク部材の少なくともいずれかは他と異なる材料を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項１２】
前記ヨーク部材のうち少なくとも１つは、電磁ステンレス、パーマロイ、ケイ素鋼よりなる群から選ばれた材料からなること、を特徴とする請求項８記載の発電機。
【請求項１３】
前記ヨークは、一体成形してなること、を特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項１４】
前記ヨークにおいて、前記コイルの周面部を囲むようにして設けられた前記基部に、隣接する前記インダクタの間を切り欠いたざぐり部を設けたこと、を特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項１５】
前記コイルは、空芯コイルであること、を特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の発電機。
【請求項１６】
前記マグネットを収容する筒体をさらに備え、
前記筒体の少なくとも前記マグネットと前記インダクタとに挟まれた部分は、樹脂で形成されていること、を特徴とする請求項１記載の発電機。
【請求項１７】
前記筒体と前記ヨークの少なくとも一部とが一体的に形成されていること、を特徴とする請求項１６記載の発電機。
【請求項１８】
前記筒体を収容する筒状の補強部材をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１６または１７に記載の発電機。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の発電機と、
前記給水流路への水の供給を制御する開閉弁と、
前記給水流路を流れた水を吐水する吐水部と、
を備え、
前記発電機により生成した電力により前記開閉弁を開閉可能としたこと、を特徴とする水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水の流れを利用して発電する発電機、および当該発電機を備えた水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蛇口の下に差し出された手をセンサで感知し、蛇口から水を自動的に吐水させ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。
【０００３】
自動水栓装置に配設する発電機は、スパウトに内蔵させる必要があるため、その外形寸法をなるべく小さくする必要がある。そのため、磁石の軸方向にコイルを配設するようにした「アキシャルギャップ式発電機」が提案されている（特許文献１の図５を参照）。このアキシャルギャップ式発電機は、磁石の径方向にコイルを配設するようにした「ラジアルギャップ式発電機」（特許文献１の図１を参照）より、発電機自体の径方向寸法を小さくすることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、発電機自体の径方向の寸法をさらに小さくしようとすると、磁石とコイルとが対向する部分の面積も小さくなり、発電量が低下してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−３３６９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、径方向寸法を小さくしても発電量の低下を抑制することのできる発電機、および当該発電機を備えた水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記マグネットの軸方向端面に対向して設けられたコイルと、前記コイルを囲んで設けられた基部と、前記基部から延出し前記マグネットの周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複数のインダクタと、を有するヨークと、を備えたこと、を特徴とする発電機が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の発電機と、前記給水流路への水の供給を制御する開閉弁と、前記給水流路を流れた水を吐水する吐水部と、を備え、前記発電機により生成した電力により前記開閉弁を開閉可能としたこと、を特徴とする水栓装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、径方向寸法を小さくしても発電量の低下を抑制することのできる発電機、および当該発電機を備えた水栓装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をする。なお、各図面中、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る発電機１の模式断面図である。  
発電機１には、主として、筒体１３、予旋回静翼１４、動翼１５、マグネットＭ、ステータ９、封止部材５１が備えられ、これらは、ケース１２（図３を参照）の中に収容されている。尚、予旋回静翼１４の上方に描かれた矢印は、流水の方向を示している。
【００１１】
ここで、発電機１の説明をする前に、発電機１を備えた自動水栓装置３の説明をする。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態に係る発電機付き自動水栓装置（以下、単に自動水栓装置とも称する）の取付例を表す模式図である。  
図３は、本発明の実施の形態に係る自動水栓装置３の模式断面図である。    
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の上部に設けられ、本体３ａの径外方向に延出する吐水部３ｂとを有する。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の近傍にはセンサ７が内蔵されている。  
自動水栓装置３の内部には、流入口５から流入し、配管４内を流れてきた給水を、吐水口６へと導く給水流路１０が形成されている。本体３ａの内部には、その給水流路１０を開閉するための電磁弁８が内蔵され、さらに電磁弁８の下流側には、吐水量を一定に制限するための定流量弁５５が内蔵されている。また、水道等の元圧が使用圧よりも高すぎる場合に減圧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るようにすればよい。
【００１３】
定流量弁５５より下流の吐水部３ｂの内部には、発電機１が備えられている。本体３ａの内部には、発電機１で発電された電力を充電しておく充電器５６、センサ７の駆動や電磁弁８の開閉などを制御する制御部５７が設けられている。発電機１は、電磁弁８及び定流量弁５５よりも下流側に配設されているため、水道の元圧（一次圧）が、発電機１に直接作用することはない。そのため、発電機１は、それほど高い耐圧性を要求されず、このような配置は、信頼性やコストの点で有利である。
【００１４】
また、充電器５６と制御部５７とは、図示しない配線を介して接続されている。そして、充電器５６及び制御部５７は、本体３ａの上部であって、給水流路１０の最も上方の位置よりもさらに上方の位置に配置されている。そのため、 給水流路１０を形成する流路管の外面に結露した水滴が、落下または流路管を伝って流れ落ちても、制御部５７が浸水することを防ぐことができ、制御部５７の故障を防止することができる。同様に、充電器５６も給水流路１０の上方に設けているため、充電器５６が浸水することを防ぎ、充電器５６の故障をも防止することができる。
【００１５】
発電機１に設けられたコイル５０（図５参照）と制御部５７とは、図示しない配線を介して接続され、コイル５０の出力が制御部５７を介して充電器５６に送られるようになっている。
【００１６】
本発明にかかる水栓装置は、生活空間において好適に使用される。使用目的としては、例えば、キッチン用水栓装置、リビングダイニング用水栓装置、シャワー用水栓装置、トイレ用水栓装置、洗面所用水栓装置などが挙げられる。また、人体感知センサを用いた自動水栓装置３に限らず、例えば、手動スイッチのオン／オフによるワンタッチ水栓装置、流量をカウントして止水する定量吐水水栓装置、設定時間を経過すると止水するタイマー水栓装置などにも適用できる。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。  
また、本発明にかかる水栓装置において、吐出流量は、例えば、毎分１００リットル以下、望ましくは毎分３０リットル以下に設定されている。特に、洗面所用水栓においては、毎分５リットル以下に設定されていることが望ましい。また、トイレ用水栓のような吐出流量が比較的多い場合には、給水管から、発電機１に流れる水流を分岐させて、発電機１を流れる流量を毎分３０リットル以下に調整することが望ましい。これは、給水管からのすべての水流を発電機１に流すと、動翼１５の回転数が大きくなり、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、水栓装置が取り付けられる水道管の給水圧としては、例えば、日本においては０．０５（ＭＰａ）程度の低水圧である場合もあり得る。
【００１７】
次に、図１に戻って、発電機１について説明する。  
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、図３に図示される吐水部３ｂに配設される。この際、筒体１３の中心軸方向が、流水の方向に対して略平行となるようにして配設される。また、筒体１３は、小径部１３ａを下流側に、大径部１３ｂを上流側に向けて配設される。
【００１８】
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。軸受１７は小径部１３ａの内部に設けられ、予旋回静翼１４及び動翼１５は大径部１３ｂの内部に設けられている。
【００１９】
大径部１３ｂの上流端の開口は、Ｏリング５２を介して、封止部材５１により液密になるよう塞がれている。封止部材５１の内部には段付き孔が設けられている。そして、その段部５１ａは環状に形成され、この段部５１ａの上に予旋回静翼１４が支持されている。
【００２０】
予旋回静翼１４は、円柱体の一方の端面（上流側に位置する面）に、円錐体を一体的に設けた形状を呈している。予旋回静翼１４の周面には、径外方向に突出した複数の突起状の静翼羽根部１８が設けられている。静翼羽根部１８は、予旋回静翼１４の軸中心に対して右方向にねじれつつ、上流側から下流側に向けて傾斜している。周方向に見て隣り合う静翼羽根部１８間の空間は、静翼流路７１として機能する。予旋回静翼１４は、筒体１３に対して固定され、回転はしない。
【００２１】
予旋回静翼１４の下流側には、動翼１５が設けられている。動翼１５は、円柱状を呈し、その周面には径外方向に突出した複数の突起状の動翼羽根部１９が設けられている。動翼羽根部１９は、静翼羽根部１８とは逆に、軸中心に対して左方向にねじれつつ、上流側から下流側に向けて傾斜している。周方向に見て隣り合う動翼羽根部１９間の空間は、動翼流路７２として機能する。
【００２２】
軸受１７から上流側に向けて突出するように、中心軸２４が設けられている。中心軸２４は軸受１７と一体化されている。動翼１５は、中心軸２４に挿通するようにして設けられ、中心軸２４のまわりを回転可能とされている。尚、動翼１５と中心軸２４とを一体化し、中心軸２４の両端部を予旋回静翼１４と軸受１７に支持させて、中心軸２４と一体化された動翼１５が回転するようにしてもよい。
【００２３】
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とを備え、リング部材２１と軸支持部２２とは、放射状に設けられた連結部材２３によって結合されている。各連結部材２３の間は、閉塞されておらず貫通しているため、筒体１３内部の給水の流れが妨げられることはない。
【００２４】
筒体１３の大径部１３ｂの内部には、動翼流路７２を囲むようにして、動翼羽根部１９の外周部に固定された円筒状のマグネットＭが収容されている。筒体１３の小径部１３ａの外側には、マグネットＭの下流側の軸方向端面に対向させるようにしてステータ９が設けられている。
【００２５】
本実施の形態では、ステータ９を、マグネットＭの軸方向端面に対向配置させる構造のため、ステータ９をマグネットＭの径外方向に対向配置させる場合に比べて、径方向寸法を小さくすることができる。また、動翼１５の径外方にステータ９を配置しない分、動翼１５の径方向寸法の拡大が図れ、発電量を増加させることができる。
【００２６】
また、筒体１３を樹脂などのような電気伝導度の低い材料で形成するものとすれば、金属で形成した場合と比べて渦電流損が低減できるので、発電量をさらに増加させることができる。この場合、磁束が通過する大径部１３ｂのみを樹脂などのような電気伝導度の低い材料で形成するようにしてもよい。
【００２７】
次に、マグネットＭとステータ９について説明をする。  
図４は、マグネットＭを説明するための模式斜視図である。  
図５は、ステータ９を説明するための模式斜視図である。  
図４に示すように、マグネットＭの径方向の端面（外周面）には、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。なお、軸方向の端面側にも、わずかではあるが、Ｎ極とＳ極とからの磁束が漏れるが、この量は着磁方法により制御することができる。
【００２８】
ステータ９は、ヨーク３０と、このヨーク３０で囲まれた空間内に収容されているコイル５０とからなる。円筒状に巻回されたコイル５０は、その内周面部、外周面部および軸方向の両端面部が、ヨーク３０によって囲まれている。ヨーク３０は、コイル５０を取り囲む基部３０ａと、基部３０ａから延出し互いに離間して設けられた複数のインダクタ３１ａ、３２ａと、を有する。つまり、基部３０ａは、ヨーク３０の一部であって、インダクタ３１ａ、３２ａ以外の部分である。このようなヨーク３０は、いずれも磁性体からなる第１ヨーク３１と第２ヨーク３２と第３ヨーク３３とを結合して形成することができる。
【００２９】
第１ヨーク３１は、略円筒状を呈し、コイル５０の内周面部を囲むようにして配置され、その軸方向の一端部には、径外方に向けて、複数のインダクタ３１ｂが一体的に設けられている。第１ヨーク３１において、コイル５０の内周面部に対向する部分と、インダクタ３１ｂとは、略直角となっている。インダクタ３１ｂは、コイル５０の周方向に沿って等間隔で配置されている。インダクタ３１ｂの一端は、さらにコイル５０の軸方向に延出してインダクタ３１ａを形成している。
【００３０】
第２ヨーク３２は、略円筒状を呈し、コイル５０の外周面部を囲むようにして配置され、その軸方向の一端部には、複数のインダクタ３２ａが軸方向に向けて一体的に設けられている。インダクタ３２ａは、コイル５０の周方向に沿って等間隔で配置されるとともに、第１ヨーク３１の各インダクタ３１ａの間に配置されるようになっている。すなわち、第１ヨーク３１のインダクタ３１ａと、第２ヨーク３２のインダクタ３２ａとが、コイル５０の周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して並んでいる。また、各インダクタ３１ａ、インダクタ３２ａは、ヨーク３０において、コイル５０の外周面部を囲むようにして配置された部分（第１ヨーク３１）の直上に設けられ、コイル５０の中心から各インダクタ３１ａ、インダクタ３２ａまでの距離は略同一となっている。
【００３１】
インダクタ３１ａ、３２ａは、コイル５０の外周面から軸方向に延出するようにして設けられ、その内周面（コイル５０の中心方向に位置する側の面）が、マグネットＭの外周面（径方向の面）と対向するようになっている。また、インダクタ３１ｂは、コイル５０の一方の端面部と対向している。そのコイル５０の一方の端面部は、インダクタ３１ｂ及び筒体１３のフランジ部１３ｃを間に挟んで、マグネットＭの軸方向端面と対向している。
【００３２】
ここで、発電機１の径方向（軸方向に直角な方向）の寸法を小さくしようとすれば、マグネットＭの径方向の寸法も小さくしなければならない。しかしその場合でも、マグネットＭの軸方向の寸法は小さくする必要がなく、また、場合によっては大きくすることもできる。
【００３３】
本発明者は検討の結果、発電機１の径方向（軸方向に直角な方向）の寸法を小さくする場合においても、マグネットＭの外周面からの磁束を利用するようにすれば、発電量を確保したまま径方向（軸方向に直角な方向）寸法の小型化が図れるとの知見を得た。
【００３４】
本実施の形態においては、インダクタ３１ａ、３２ａをマグネットＭの外周面に対向するように設けている。そのため、マグネットＭの外周面からの磁束をインダクタ３１ａ、３２ａを介してコイル５０に導くことができ、径方向（軸方向に直角な方向）寸法を小さくした場合でも、その影響を少なくすることができ、所定の発電量を確保することができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、インダクタ３１ｂをマグネットＭの軸方向端面と対向するように設けている。そのため、マグネットＭの軸方向端面からの磁束をもインダクタ３１ｂを介してコイル５０に導くことができ、発電量をさらに増加させることができる。なお、マグネットＭの軸方向端面からの磁束を、さらに積極的に利用する点については後述する。
【００３６】
このように、発電量を確保したまま発電機１の径方向寸法の小型化が図れれば、例えば、発電機１が配設される自動水栓装置３の寸法をも小さくすることができる。その結果、自動水栓装置３の設置性、操作性などを向上させることができ、また、自動水栓装置３の外観デザインの採用に関する許容性をも向上させることができる。例えば、従来よりも細身の現代的なデザインを採用することができるようにもなる。
【００３７】
第３ヨーク３３は、リングプレート状を呈し、コイル５０の他方の端面部と対向して設けられる。また、第３ヨーク３３の外周側の一部が切り欠かれて、図示しないコイル配線の取り出し部が形成されている。
【００３８】
第３ヨーク３３は、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２におけるそれぞれのインダクタ３１ａ、３１ｂ、３２ａが設けられた端部と反対側の端部に結合されている。第１ヨーク３１〜第３ヨーク３３によって囲まれた空間内に、コイル５０が収容され、コイル５０からの配線は、第３ヨーク３３の外周側に形成された図示しないコイル配線の取り出し部から外部に引き出されるようになっている。このように、コイル５０の配線は、第３ヨーク３３の外周側に形成された図示しないコイル配線の取り出し部を介して、外周側から外部に取り出されるので、内周側から取り出す場合に比べて、制御部５７までの配線の取りまわしが容易となる。
【００３９】
また、第３ヨーク３３には、例えば、凸状の図示しない位置決め部が設けられており、この位置決め部を、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２のそれぞれに形成された凹状の切り欠き部に係合させることで、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２は、それぞれ周方向の所定の位置に位置決めされる。これにより、インダクタ３１ａ、３２ａ間のピッチ精度を向上させることができる。なお、第３ヨーク３３に凹状の位置決め部を、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２のそれぞれに凸状の位置決め部を設けるようにすることもできる。
【００４０】
また、第２ヨーク３２にはざぐり部３９ａが、第３ヨーク３３にはざぐり部３９ｂが設けられている。このように、各ヨーク３２、３３において、コイルの周面部を囲むようにして設けられた部分に、インダクタ３１ａ、３２ａが設けられた一端側から隣接するインダクタの間を切り欠いたざぐり部３９ａ、３９ｂを間欠的に設けることで、各ヨーク３２、３３を周方向に磁気的に絶縁するようにしている。そして、各ヨーク３２、３３の周面に沿って形成される磁路のうち、発電に必要のない部分を削り取ることで、鉄損が抑制でき発電量を増加させることができる。
【００４１】
ここで、ざぐり部３９ａ、３９ｂの効果を説明する。  
図６は、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さと発電量との関係を示すグラフ図である。  
横軸は、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さ（ｍｍ）を、縦軸は、発電量（ｍＷ）を表す。
【００４２】
図７は、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さとコイル効率との関係を示すグラフ図である。横軸は、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さ（ｍｍ）を、縦軸は、コイル効率（％）を表す。
ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さ（コイル５０の上面からの軸方向長さ）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３９ａ、３９ｂの深さが０（ｍｍ）とは、ざぐり部３９ａ、３９ｂを設けないことを意味する。
【００４３】
図６より、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さを大きくすれば、発電量を大きくすることができることが分かる。さらに、図７より分かるように、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さを大きくすることで、コイル効率をも向上させることができ、特に、節水効果が要求される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は、非常に有効である。
【００４４】
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、発電機を小型化する必要がある。そして、発電機を小型化しても所定の発電量が確保できるようにするためには、コイル効率を向上させる必要もあり、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が好ましい。
【００４５】
なお、ざぐり部３９ａ、３９ｂ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、インダクタ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、ざぐり部３９ａ、３９ｂの深さ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する方が好ましい。
【００４６】
次に、自動水栓装置３及び発電機１の作用について説明をする。  
前述のように構成された自動水栓装置３及び発電機１において、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を開にし、給水流路１０が連通される。これにより、発電機１の筒体１３の内部に流水が供給され、筒体１３の内部を流れた水は吐水口６から吐水される。使用者が、吐水口６の下から手を遠ざけると、電磁弁８が閉となり、自動的に水が止まる。
【００４７】
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、本具体例においては、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。  
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。
【００４８】
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の外周面（径方向の面）は、前述したようにＮ極とＳ極とが周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の外周面（径方向の面）に対向しているインダクタ３１ａ、３２ａ及びこれらに一体となっている第１ヨーク３１、第２ヨーク３２の極性が変化してゆく。これにより、コイル５０に対する鎖交磁束の向きが変化し、コイル５０に起電力が生じ、発電がされることになる。発電により生じた電力は、充電器５６へと送られ、充電された後、例えば、電磁弁８、センサ７、制御部５７の駆動などに使用されることとなる。なお、本実施の形態においては、前述したように、マグネットＭの軸方向端面からの磁束をもインダクタ３１ｂを介して利用することができ、発電量をさらに高めることができる。
【００４９】
次に、本発明の他の実施の形態について説明をする。  
図８は、インダクタの位置関係を説明するための模式断面図である。  
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、コイル５０の軸方向端面とマグネットＭの軸方向端面とは対向しており、マグネットＭの外周面とインダクタ３１ａ・３２ａ、３１０ａ・３２０ａ、３１１ａ・３２１ａとは対向している。また、コイル５０の軸方向端面とマグネットＭの軸方向端面との間には、インダクタ３１ｂ、３１０ｂ、３１１ｂが設けられている。これらの図から分かるように、マグネットＭの外周面と対向する位置に設けられるインダクタの径方向の位置は、コイル５０の外周面から内周面までの間で適宜選択することができる。なお、そのような場合であっても、コイル５０の軸方向端面の直上にマグネットＭの軸方向端面が存在することが好ましい。そのようにすれば、マグネットＭの軸方向端面からの磁束をインダクタ３１ｂ、３１０ｂ、３１１ｂを介して、コイル５０に導くことができるからである。この際、図８（ａ）に示したような位置（図５で例示したものの位置）とすれば、インダクタの形成を含めて、ヨークの製作が容易となる利点がある。さらに、発電機全体の径に対して、マグネットの径を最大にできるので、マグネットの表面積が増加し、表面磁束量を大きくすることができる。また、周速が増すため、磁束の変化率も増加し、発電量を大きくすることができる。
【００５０】
また、マグネットＭの外周面と対向する位置に設けられるインダクタの端面（先端）位置は、少なくともマグネットＭのコイル５０側の軸方向端面より上側（コイル５０とは反対側）にあればよい。ただし、発電量を考えると、マグネットＭの上端（コイル５０とは反対側の面）近傍まであることが好ましく、典型的には、マグネットＭの上端（コイル５０とは反対側の面）とインダクタの端面（先端）との位置は略同一とされる。
【００５１】
図９は、他の実施の形態にかかるマグネットＭ１を説明するための模式斜視図である。  前述したように、マグネットＭの軸方向端面からの磁束は、通常、漏れ出る程度である。本実施の形態においては、マグネットＭと同様に、周方向に着磁を行ったマグネットＭ２と軸方向端面に着磁を行ったマグネットＭ３とを接合してマグネットＭ１を形成している。そのため、マグネットＭ１の軸方向端面からの磁束をインダクタ３１ｂ、３１０ｂ、３１１ｂを介して、コイル５０に導くことができ、発電量をさらに増加させることができる。なお、マグネットＭ２とマグネットＭ３との接合は、接着剤による接着、ロー付け、樹脂をインサート成形して接着など適宜選択することができる。
【００５２】
図１０は、他の実施の形態にかかるステータ９０を説明するための模式斜視図である。  図１０に示すように、ヨーク３００は、いずれも磁性体からなる第１ヨーク３１、第２ヨーク３２０、第３ヨーク３３とを結合してなる。ここで、図５で説明をしたステータ９とは、第２ヨーク３２０の形態が異なるだけのため、第２ヨーク３２０のみ説明をする。
【００５３】
第２ヨーク３２０は、略円筒状を呈し、コイル５０の外周面部を囲むようにして配置され、その軸方向の一端部には、複数のインダクタ３２０ｂが径内方に向けて一体的に設けられている。第２ヨーク３２０において、コイル５０の外周面部に対向する部分と、インダクタ３２０ｂとは、略直角となっている。インダクタ３２０ｂは、マグネットＭとコイル５０との間を延在し、コイル５０の周方向に沿って等間隔で配置されている。また、第２ヨーク３２０の一端は、さらにコイル５０の軸方向に延出してインダクタ３２０ａを形成している。すなわち、図５で説明をした第２ヨーク３２とは、インダクタ３２０ｂがさらに設けられる点が異なる。このようにすれは、マグネットＭの軸方向端面からの磁束をインダクタ３２０ｂを介して、コイル５０に導くことができるので、発電量をさらに増加させることができる。また、図９で説明をしたマグネットＭ１を用いるものとすれば、さらに発電量を増加させることができる。
【００５４】
図１１は、インダクタの寸法とマグネットの磁区との関係を説明するための模式図である。    
インダクタの寸法Ｗ１とマグネットの磁区Ｗ２との関係については、図１１に示すように、マグネットＭの磁区Ｗ２の中心とインダクタ３１ａ、３２ａの中心とが対峙したときに、どちらか一方が他方の隣接する部分を含むことなく、他方をその領域内に含んでいるようにすることが好ましい。すなわち、図１１に表した具体例の場合には、インダクタ３１ａと対峙した磁区Ｗ２は、インダクタ３１ａに隣接するインダクタ３２ａを含むことなく、インダクタ３１ａをその磁区Ｗ２の領域内に含んでいる。インダクタ３２ａと対峙した磁区Ｗ２についても同様である。なお、ここでいうインダクタの中心とは、インダクタの重心を意味するものとする。このようにすれば、１つのインダクタは一方の極性（例えば、Ｓ極）にだけ磁化され、隣接する他のインダクタは、他方の磁性（例えば、Ｎ極）にだけ磁化されるので、コイル５０の発電に寄与する所望の鎖交磁路を十分に得ることができる。その結果、磁極が変化したときの磁束の変化率が大きくなり、発電量が増加する。
【００５５】
なお、図１１では、磁区Ｗ２が隣接する他のインダクタの部分を含むことなく、インダクタをその領域内に含む場合（インダクタの寸法Ｗ１よりマグネットＭの磁区Ｗ２の方が大きい場合）を例示したが、インダクタが隣接する他の磁区Ｗ２の部分を含むことなく、磁区Ｗ２をその領域内に含む（マグネットＭの磁区Ｗ２よりインダクタの寸法Ｗ１の方を大きくする）ようにしてもよい。ただし、磁区Ｗ２がインダクタをその領域内に含むようにすれば（磁区Ｗ２の方がインダクタの寸法Ｗ１より大きくなるようにすれば）、マグネットＭの表面磁束密度を大きくすることができるので、発電量を増加させることができる。また、発電量を考慮すれば、Ｗ１：Ｗ２＝１：２程度とすることが好ましい。尚、図１１では、マグネットの周方向に着磁を行った場合を模式的に示したが、前述のマグネットの軸方向端面に着磁を行った場合も同様である。
【００５６】
図１２は、インダクタの形状とマグネットの磁区の形状との関係を説明するための模式図である。図１２（ａ）と（ｂ）は、マグネットＭの回転方向に略直角方向のインダクタの端面を傾斜させた場合であり、図１２（ｃ）は、マグネットＭの回転方向に略直角方向の磁区の境界を傾斜させた場合である。なお、図中の矢印は、マグネットＭの回転方向を示している。    
このように、マグネットＭの回転に伴い、マグネットＭの磁区とインダクタとが対峙する領域の面積が、漸次増減するようにさせることが好ましい。そのようにすれば、マグネットとヨーク間に作用する吸引反発力の急激な変化を抑えることができるので、コギングを抑制してマグネットを円滑に回転させることができる。その結果、軸摩擦やトルクロスを抑えることができ、発電量を増加させることができる。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）では、それぞれの形状が直線的に変化する場合を例示したが、これに限定されるわけではなく、任意の曲線としたり、曲線や直線を組み合わせたものとすることもできる。尚、図１２では、マグネットの周方向に着磁を行った場合を模式的に示したが、前述のマグネットの軸方向端面に着磁を行った場合も同様である。
【００５７】
図１３〜図１９は、前述の第１ヨーク３１、第２ヨーク３２、第３ヨーク３３の結合部分の説明をするための模式図である。なお、図中のａは、第１ヨーク、第２ヨークおよびこれらに結合された第３ヨークに形成される磁束の流れを表している。  
コイル５０を鎖交する磁束の流れを形成する各ヨークの間に隙間が生じてしまうと、磁束の損失が生じ、発電量が減少する。そのため、各ヨークの部材同士を複数の面で当接させるようにして、組み付け時などに一部の面に隙間が生じた場合でも、他の面で磁路が確保できるようにして、発電量の減少を抑制できるようにすることが好ましい。
図１３に例示をするものでは、第３ヨーク３３の内周側段部３３ａに、第１ヨーク３１の端部が係合することで、第１ヨーク３１と第３ヨーク３３とが、それぞれ、コイル５０の周方向に沿って略環状に形成された複数の面（本具体例では、例えば略垂直な２面）で当接するようになっている。第１ヨーク３１の端面（図１３においては下端面）は、第３ヨーク３３の内周側段部３３ａにおけるコイル中心方向に張り出したフランジ状の面と当接し、第１ヨーク３１の端部における外周側（コイル中心方向と逆方向）の側面（上記端面に対して略垂直な面）は、第３ヨーク３３の内周側段部３３ａにおける上記フランジ状の面に対して略垂直な側面と当接する。
【００５８】
同様に、第３ヨーク３３の外周側段部３３ｂに、第２ヨーク３２の端部が係合することで、第２ヨーク３２と第３ヨーク３３とは複数の面（本具体例では、例えば略垂直な２面）で当接する。第２ヨーク３２の端面（図１３においては下端面）は、第３ヨーク３３の外周側段部３３ｂにおけるコイル中心方向とは逆方向に張り出したフランジ状の面と当接し、第２ヨーク３２の端部におけるコイル中心方向の側面（上記端面に対して略垂直な面）は、第３ヨーク３３の外周側段部３３ｂにおける上記フランジ状の面に対して略垂直な側面と当接する。
【００５９】
図１４に例示をするものでは、第３ヨーク４３の内周側縁部及び外周側縁部を、他の部分よりも突出させて、その突出部４３ａと、第３ヨーク４３の表面部４３ｂとがなす略垂直な２面に、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２のそれぞれの端部を当接させるようにしている。この場合においても、第３ヨーク４３に対して、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２を、それぞれ、複数の面で当接させることができるため、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２のそれぞれと、第３ヨーク３３との間の磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少を抑制することができる。
【００６０】
図１５に例示をするものでは、第３ヨーク５３の内周側及び外周側のそれぞれに、リブ状の凸部５３ａを設けることで、第３ヨーク５３に、略垂直となる関係にある２面を設け、その２面に、それぞれ、第１ヨーク３１と第２ヨーク３２とを当接させるようにしている。この場合においても、第３ヨーク５３に対して、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２を、それぞれ、複数の面で当接させることができるため、第１ヨーク３１及び第２ヨーク３２のそれぞれと、第３ヨーク５３との間の磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少を抑制することができる。
【００６１】
図１６に例示をするものでは、第３ヨーク６３における径方向（図１６においては横方向）の中央に凸部６３ａを設けることで、第３ヨーク６３に、略垂直となる関係にある２面を設けるようにしている。また、第１ヨーク６４及び第２ヨーク６５のそれぞれの端部６４ａ、６５ａを断面Ｌ字状に形成し、その端部６４ａ、６５ａを、第３ヨーク６３の凸部６３ａの側方に係合させることで、第３ヨーク６３に対して、第１ヨーク６４及び第２ヨーク６５を、それぞれ、複数の面で当接させるようにしている。このような構成により、本具体例においても、第１ヨーク６４及び第２ヨーク６５のそれぞれと、第３ヨーク６３との間の磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少を抑制することができる。
【００６２】
図１７に例示をするものでは、第３ヨーク７３における径方向（図１７においては横方向）の中央に断面台形状の凸部７３ａを設けることで、第３ヨーク７３に、鈍角をなして形成された２面を設けるようにしている。そして、第１ヨーク７４及び第２ヨーク７５のそれぞれの端部を、第３ヨーク７３の凸部７３ａの側方に係合させることで、第３ヨーク７３に対して、第１ヨーク７４及び第２ヨーク７５を、それぞれ、複数の面で当接させるようにしている。このような構成により、本具体例においても、第１ヨーク７４及び第２ヨーク７５のそれぞれと、第３ヨーク７３との間の磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少を抑制することができる。
【００６３】
図１８に例示をするものでは、第３ヨーク８３に、内壁面が曲面状に形成され且つコイル５０の周方向に沿った略環状の凹部８３ａを形成し、さらに、第１ヨーク８４及び第２ヨーク８５それぞれの端部に、凹部８３ａの内壁面に沿った略環状の曲面部を設けている。そして、第１ヨーク８４及び第２ヨーク８５のそれぞれと、第３ヨーク８３とは、曲面どうしを当接させることができるようになっている。
【００６４】
この場合、第１ヨーク８４及び第２ヨーク８５のそれぞれと、第３ヨーク８３とを、曲面で当接させるようにしているが、第１ヨーク８４及び第２ヨーク８５のそれぞれと、第３ヨーク８３との相対的な位置ずれが生じて隙間が生じることがあっても、第１ヨーク８４及び第２ヨーク８５のそれぞれと、第３ヨーク８３とがまったく接触しない状態にはなり難く、よって、それらヨーク間に形成される磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少を抑制することができる。
【００６５】
図１９に例示をするものでは、第１ヨーク１３１及び第２ヨーク１３２を、それぞれ、第３ヨーク１３３に対して１つの面で当接させて結合し、第１ヨーク１３１及び第２ヨーク１３２の端面をカシメて、カシメ部１３２ａ、１３３ａを含めて複数の面で当接させるようにしている。このような構成により、本具体例においても、第１ヨーク１３１及び第２ヨーク１３２のそれぞれと、第３ヨーク１３３との間の磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少を抑制することができる。
【００６６】
ここで、本発明者は検討の結果、各ヨークの間における磁束の損失を抑制するためには、各ヨーク間のつなぎ目をなくせばよいとの知見を得た。
【００６７】
図２０は、一体成形されたヨークを説明するための模式断面図である。  
図２０（ａ）に示すように、例えば、ヨーク１４０を絞り加工などの塑性加工で一体成形するものとすれば、ヨーク１４０におけるつなぎ目をなくすことができる。その結果、さらに磁束の損失を抑制することができ、発電量の減少をさらに抑制することができる。なお、ヨーク１４０を一体成形すれば、コイル５０がヨーク１４０に囲まれることになるので、その組立性が問題となる。その場合は、図２０（ｂ）に示すように、ヨーク１４０の一面が解放されている状態のときにコイル５０を装着し、その後、図中破線に示すようにインダクタ部分を折り曲げてヨーク１４０を形成させるようにすればよい。
【００６８】
図２１は、各ヨークの結合位置を例示するための模式断面図である。  
なお、説明の便宜上、各ヨークを線種により区別するようにしている。  
図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１ヨーク１５１ａ〜１５１ｃ、第２ヨーク１５２ａ〜１５２ｃ、第３ヨーク１５３ａ〜１５３ｃの結合位置は適宜変更が可能である。なお、結合位置は図２１に例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、結合数も３部材に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００６９】
ここで、インダクタを含む各ヨークの材料には磁化特性に優れたものを選ぶことが好ましい。具体的には、磁性体材料を例示することができ、例えば、純鉄、パーマロイ、センダスト合金、ケイ素鋼、電磁ステンレスなどを例示することができる。ただし、これら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、小型の発電機に用いることを考慮すれば、電磁ステンレス、パーマロイ、ケイ素鋼とすることが好ましい。
【００７０】
また、ヨークが複数のものを結合してなる場合においては、それぞれを異なる材料からなるものとすることもできる。例えば、磁束が最も集中するインダクタを含む部分を、最も磁化特性に優れる材料とすることができる。一般的には、磁化特性に優れた材料ほど高価になる傾向がある。そのため、必要度の高い部分にのみ高価な材料を使うこととして全体のコストを抑えるようにすることができる。また、磁化特性の異なる材料を組み合わせて、ヨーク全体の磁化特性を調整し、発電量の制限を設けるようにすることもできる。なお、材料の組み合わせは、ヨークの部分毎に行うこともできる。例えば、溶接などで接合するなどして、磁束が最も集中するインダクタ部分のみを最も磁化特性に優れる材料とすることもできる。
【００７１】
ここで、発電機１を小型化するためにはコイル５０の小型化も重要な要素となる。発電機１を小型化すると、コイル５０の巻線スペースも少なくなるため、コイル５０の巻数が少なくなり、発電量が減少してしまう。また、巻数を多くするために、コイル５０の線径を細くするとコイル５０の内部抵抗が増加するため、熱損失が多くなり、やはり発電量が減少してしまう。
本発明者は検討の結果、ボビン等の絶縁部材を不要とすることができれば、巻き線スペースの確保をすることができるので、発電機１を小型化しても発電量の減少を抑制することができるとの知見を得た。
【００７２】
一般的にコイルは、ボビンと呼ばれる円筒状の絶縁部材に電線を巻付けるようにして形成される。この場合、ボビンの肉厚は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度ではあるが、水栓装置に備えられるような小型発電機においては、このようなスペースも問題となる。
【００７３】
そこで、本実施の形態においては、ヨークのコイル５０に接触する部分に絶縁層を設けるようにして、ボビン等の絶縁部材を不要とする構成とした。そのため、コイル５０の巻線スペースを確保することができ、太い線径でかつ巻数をも多くすることができた。その結果、発電量を増加することができた。
具体的には、内径１４ｍｍ、外径２２ｍｍのコイル５０において、コイル５０に接触するヨークの内面に絶縁加工を施しボビン等の絶縁部材を不要とすることにより、発電機１の巻線のスペースを７０％程度増やすことができた。この場合の絶縁加工としては、厚さが数１０μｍ程度のフッ素樹脂コーティングを例示することができる。ただし、絶縁加工に用いられる材料、膜厚、コーティング方法などはこれに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００７４】
また、発電機１を小型化した際には、耐久性を確保することが重要な要素となる。特に、水栓装置に備えられるような小型発電機においては、防水性、耐圧性、耐振動性などが問題となる。
【００７５】
本発明者は検討の結果、発電機１の外側に補強部材を設けるようにすれば、径方向の小型化を図ったまま、発電機１の耐久性をも向上させることができるとの知見を得た。
【００７６】
図２２は、発電機１の外側に設けられた補強部材１５４の説明をするための模式断面図である。    
なお、発電機１については図１で説明をしたものと同様のため説明は省略する。  
図２２に示すように、筒体１３の径外方向（発電機１の外側）には円筒状の補強部材１５４が設けられている。発電機１と補強部材１５４との間には若干の隙間を設けることもできるが、少なくとも一部が当接するようにすることが好ましい。このような補強部材１５４を設けるものとすれば、動翼１５・マグネットＭの回転による振動を抑えることができ、また、発電機１にかかる水圧が高くなったような場合においても発電機１の破損を抑制することができる。その上、外部振動や水滴などを遮断することもできる。そのため、発電機１の径方向寸法の小型化を図ったまま、耐振動性、防水性、耐圧性などを向上させることができる。
【００７７】
また、発電機１と補強部材１５４との間の隙間にポッテイング剤を注入することができる。その場合は、防水性をより高めることができる。補強部材１５４の材料としては、ステンレスのような耐食性金属、ＡＢＳ(Acrylonitrile−Butadiene−Styrene) 、ＰＰＳ(Polyphenylene Sulfide) などの樹脂材料を例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。なお、補強部材１５４を円筒状のものとして説明をしたが、これに限定されるわけではなく断面形状も適宜変更することができる。ただし、発電機１の外面と補強部材１５４の内面とが、少なくとも一部で当接可能となるような形状とすることが好ましい。
【００７８】
図２３は、他の実施の形態に係る補強部材１５４ａを説明するための模式断面図である。    
図２３に示すように、本実施の形態においては、ヨーク３０ａの外周面の位置と、補強部材１５４ａの外周面の位置とを略同一としている。このようにすれば、補強部材１５４ａを設けることにより発電機１の径方向寸法が増加するのを抑制することができる。また、発電量を増加させるため、インダクタと対向する部分の筒体１３の壁を薄くするような場合でも、径方向寸法を大きくすることなく、薄い壁の部分の補強をすることができる。
【００７９】
発電機１の径方向寸法のさらなる小型化を図るためには、構成要素の一体化を図ることが好ましい。  
本発明者は検討の結果、ヨーク３０と筒体１３０とを一体化すれば発電機１のさらなる小型化が図れるとの知見を得た。  
図２４は、ヨーク３０と筒体１３０との一体化を説明するための模式断面図である。  
図２４に例示をするものでは、ヨーク３０のインダクタ部分を樹脂製の筒体１３０内にモールドすることにより内在させるようにしている。このようにすれば、一体化により発電機１の径方向寸法のさらなる小型化を図ることができる。また、マグネットＭとヨーク３０（インダクタ部分）との間のギャップを小さくすることができ、発電量を増加させることができる。そして、樹脂製の筒体１３０内に金属（磁性体）のインダクタを内在させることで、筒体１３０の耐振動性、防水性、耐圧性、耐久性を向上させることができる。また、インダクタを筒体１３０に確実かつ精度よく固定することができるので、組立て性も向上させることができる。
図２５は、マグネットＭの寸法とインダクタの寸法との関係を説明するための模式断面図である。  
図２５（ａ）（ｂ）に示すように、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが変われば発電量も変化する。例えば、図２５（ａ）に示すように、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが短ければ発電量は少なく、図２５（ｂ）に示すように、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが長ければ発電量は多くなる。ただし、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが長ければ、マグネットＭとインダクタの吸引・反発力が大きくなるので、マグネットＭを回転させるためにはその分大きな力（トルク）が必要となる。
【００８０】
図２６は、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さと発電量・トルクとの関係を説明するためのグラフ図である。  
前述したように、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが長くなるにつれて、発電量・トルクとも増加して行くのが分かる。
【００８１】
これは、発電機の使用態様により、マグネットＭとインダクタの高さを調整することで、発電量とトルクの調整をすることができることを意味する。すなわち、水量が多いためトルクも大きく、また、多量の発電量を必要とする場合には、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが長いものを、水量が少なくトルクが小さいが、発電量は少なくてよい場合には、マグネットＭとインダクタの重なり合う部分の長さが短いものを採用すればよいことになる。例えば、前者の例としては浴槽用水栓に備えられる発電機を、後者の例としてはトイレ用水栓に備えられる発電機を挙げることができる。
【００８２】
図２７は、他の実施の形態に係るマグネットＭ４とインダクタの形状を説明するための模式断面図である。  
図２７に例示をするものでは、マグネットＭ４の径方向の面がテーパー形状を呈している。また、それに対向するヨーク３０ｂのインダクタ部分、筒体１３４の面もテーパー形状を呈している。このようにすれば、マグネットＭ４とインダクタが斜めに対向するので、マグネットＭ４の高さを抑えつつ、表面積を確保することができるので、発電量を増加させることができる。
図２８は、コイルを複数個設けて発電量を増加させる場合を説明するための模式断面図である。  
図２８に例示をするものでは、マグネットＭの軸方向の両端面側にそれぞれコイル５０とヨーク３０とを設けるようにしている。このように複数のコイル５０を設けるようにすれば、その分発電量を増加させることができる。また、筒体１３５の全体に渡ってインダクタが取り囲むようになるので、水圧に対する耐圧性をも向上させることができる。なお、コイル５０の数や配置は図示したものに限定されるわけではなく適宜変更が可能である。
【００８３】
また、発電機１を小型化する際には、流水の抵抗が増加しないよう考慮する必要がある。    
図２９は、動翼・マグネットとコイルとの位置関係を説明するための模式断面図である。図２９（ａ）に示すものは、動翼１５の径方向端面にマグネットＭを設けた場合であり、図２９（ｂ）に示すものは、動翼１５ａの軸方向端面にマグネットＭを設けた場合である。なお、図中の矢印は、水の流れ方向を示している。    
図２９（ａ）（ｂ）に示すように、流水の流路を略一直線状、すなわち、コイル５０部分の流路寸法と、動翼１５または動翼１５ａ・マグネットＭ部分の流路寸法とを略同一とすれば、流水の流路抵抗を大幅に低減させることができる。
【００８４】
図３０は、コイル５０の配置を説明するための模式断面図である。    
なお、図中の矢印は、水の流れ方向を示している。    
本発明においては、水流に対して、図３０（ｂ）に示すように上流側にコイル５０を配置してもよいし、図３０（ａ）に示すように下流側にコイル５０を配置してもよい。このようにしても、マグネットＭとヨーク３０の吸引・反発力は、径方向に働くため、水流の影響を受けることはない。そのため、本発明によれば、コイル５０の配置の自由度が増すともいえる。
【００８５】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をした。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００８６】
前述の具体例に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
【００８７】
例えば、発電機や水栓装置の各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００８８】
また、前述した各具体例が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態に係る発電機を説明するための模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る発電機付き自動水栓装置の取付例を表す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る自動水栓装置を説明するための模式断面図である。
【図４】マグネットを説明するための模式斜視図である。
【図５】ステータを説明するための模式斜視図である。
【図６】ざぐり部の深さと発電量との関係を示すグラフ図である。
【図７】ざぐり部の深さとコイル効率との関係を示すグラフ図である。
【図８】インダクタの位置関係を説明するための模式断面図である。
【図９】他の実施の形態にかかるマグネットを説明するための模式斜視図である。
【図１０】他の実施の形態にかかるステータを説明するための模式斜視図である。
【図１１】インダクタの寸法とマグネットの磁区との関係を説明するための模式図である。
【図１２】インダクタの形状とマグネットの磁区の形状との関係を説明するための模式図である。
【図１３】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図１４】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図１５】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図１６】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図１７】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図１８】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図１９】前述の第１ヨーク、第２ヨーク、第３ヨークの結合部分の説明をするための模式図である。
【図２０】一体成形されたヨークを説明するための模式断面図である。
【図２１】各ヨークの結合位置を例示するための模式断面図である。
【図２２】発電機の外側に設けられた補強部材の説明をするための模式断面図である。
【図２３】他の実施の形態に係る補強部材を説明するための模式断面図である。
【図２４】ヨークと筒体との一体化を説明するための模式断面図である。
【図２５】マグネットの寸法とインダクタの寸法との関係を説明するための模式断面図である。
【図２６】マグネットとインダクタの重なり合う部分の長さと発電量・トルクとの関係を説明するためのグラフ図である。
【図２７】他の実施の形態に係るマグネットとインダクタの形状を説明するための模式断面図である。
【図２８】コイルを複数個設けて発電量を増加させる場合を説明するための模式断面図である。
【図２９】動翼・マグネットとコイルとの位置関係を説明するための模式断面図である。
【図３０】コイルの配置を説明するための模式断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 発電機、 ２ 洗面台、  ３ 自動水栓装置、  ３ａ 本体、  ３ｂ 吐水部、  ４ 配管、  ５ 流入口、  ６ 吐水口、  ７ センサ、  ８ 電磁弁、  ９ ステータ、 １０ 給水流路、 １２ ケース、 １３ 筒体、 １３ａ 小径部、 １３ｂ 大径部、 １３ｃ フランジ部、 １４ 予旋回静翼、 １５ 動翼、 １５ａ 動翼、 １７ 軸受、 １８ 静翼羽根部、 １９ 動翼羽根部、 ２１ リング部材、 ２２ 軸支持部、 ２３ 連結部材、 ２４ 中心軸、 ３０ ヨーク、 ３０ａ ヨーク、 ３０ａ 基部、 ３０ｂ ヨーク、 ３１ ヨーク、 ３１ａ インダクタ、 ３１ｂ インダクタ、 ３２ ヨーク、 ３２ａ インダクタ、 ３３ ヨーク、 ３３ａ 内周側段部、 ３３ｂ 外周側段部、 ３９ａ ざぐり部、 ３９ｂ ざぐり部、 ４３ ヨーク、 ４３ａ 突出部、 ４３ｂ 表面部、 ５０ コイル、 ５１ 封止部材、 ５１ａ 段部、 ５２ リング、 ５３ ヨーク、 ５３ａ 凸部、 ５５ 定流量弁、 ５６ 充電器、 ５７ 制御部、 ６３ ヨーク、 ６３ａ 凸部、 ６４ ヨーク、 ６４ａ 端部、 ６５ ヨーク、 ７０ スペースを、 ７１ 静翼流路、 ７２ 動翼流路、 ７３ ヨーク、 ７３ａ 凸部、 ７４ ヨーク、 ７５ ヨーク、 ８３ ヨーク、 ８３ａ 凹部、 ８４ ヨーク、 ８５ ヨーク、 ９０ ステータ、１３０ 筒体、１３１ ヨーク、１３２ ヨーク、１３２ａ カシメ部、１３３ ヨーク、１３４ 筒体、１３５ 筒体、１４０ ヨーク、１５１ａ〜１５１ｃ ヨーク、１５２ａ〜１５２ｃ ヨーク、１５３ａ〜１５３ｃ ヨーク、１５４ 補強部材、１５４ａ 補強部材、３００ ヨーク、３２０ ヨーク、３２０ａ インダクタ、３２０ｂ インダクタ、Ｍ  マグネット、Ｍ１  マグネット、Ｍ２  マグネット、Ｍ３  マグネット
【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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【図３０】
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