(57)【要約】【課題】ヨークが外側から対向する管壁の内面に鉄粉等のごみが付着しにくい水栓用発電機を提供する。【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給水流路に設けられ径方向に突出した動翼羽根部を有する動翼と、動翼羽根部の周囲を囲んで設けられ動翼と一体に回転可能な動翼リングと、周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁された円筒状を呈し動翼と一体に回転可能なマグネットと、給水流路の外側に設けられたコイルと、コイルの内周側部分に対向する内周部と、コイルの外周側部分に対向する外周部と、周方向に互いに離間して設けられマグネットの着磁面に対向する複数のインダクタとを有するヨークと、を備え、ヨークの内周部におけるインダクタが設けられた側の軸方向の端部が、部分的に欠切されている。【選択図】図１
2008245381.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、径方向に突出した動翼羽根部を有する動翼と、
前記動翼羽根部の周囲を囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能な動翼リングと、
周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁された円筒状を呈し、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、
前記給水流路の外側に設けられたコイルと、
前記コイルの内周側部分に対向する内周部と、前記コイルの外周側部分に対向する外周部と、周方向に互いに離間して設けられ前記マグネットの着磁面に対向する複数のインダクタとを有するヨークと、
を備え、
前記ヨークの前記内周部における前記インダクタが設けられた側の軸方向の端部が、部分的に欠切されていることを特徴とする水栓用発電機。
【請求項２】
給水流路に対して略平行な中心軸のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられ、径方向に突出した動翼羽根部を有する動翼と、
周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁された円筒状を呈し、前記動翼羽根部の周囲を囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、
前記給水流路の外側に設けられたコイルと、
前記コイルの内周側部分に対向する内周部と、前記コイルの外周側部分に対向する外周部と、周方向に互いに離間して設けられ前記マグネットの着磁面に対向する複数のインダクタとを有するヨークと、
を備え、
前記ヨークの前記内周部における前記インダクタが設けられた側の軸方向の端部が、部分的に欠切されていることを特徴とする水栓用発電機。
【請求項３】
前記欠切された部分は、前記端部から、前記端部とは反対側の軸方向の端部に向かう方向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の水栓用発電機。
【請求項４】
前記マグネットは、周面にＮ極とＳ極とが着磁されており、
前記ヨークにおいて前記マグネットの軸方向端面に対向する部分が、部分的に欠切されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の水栓用発電機。
【請求項５】
前記ヨークの前記外周部における前記インダクタが設けられた側の軸方向の端部が、部分的に欠切されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の水栓用発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水栓に供される流水の流れを利用して発電する水栓用発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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備え、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】
例えば、特許文献１、２には、水流の力を受けて回転される回転体の回転軸が、水流が流れる方向に対して略平行ないわゆる軸流式の発電機が開示されている。特許文献１では、流体が流通する流路に羽根部を有する水車を設け、その水車の羽根部の外周側に略円筒状のマグネットが固定されている。特許文献２では、マグネット自体を水車形状にしたものが給水管の内部に回転自在に設けられている。
【０００４】
このような軸流式の発電機において、管壁（流路）の外側にコイルおよびマグネットの磁束をコイルに導くためのヨークが配設されている。このような構成において、ヨークが管壁を介して対向する流路内に、水流がよどんで停滞するような個所があると、水流中に鉄粉等のごみが含まれる場合、その鉄粉等がヨークに引き寄せられやすく管壁内面に付着しやすい。この付着物が流路内に堆積すると、水車の回転が妨げられ、水流エネルギーから回転体の回転エネルギーへのエネルギー変換効率、すなわち発電効率の低下をまねく可能性がある。
【特許文献１】特開２００４−３３６９８２号公報
【特許文献２】実公平３−５３１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、ヨークが外側から対向する管壁の内面に鉄粉等のごみが付着しにくい水栓用発電機を提供する。
【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、径方向に突出した動翼羽根部を有する動翼と、前記動翼羽根部の周囲を囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能な動翼リングと、周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁された円筒状を呈し、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記給水流路の外側に設けられたコイルと、前記コイルの内周側部分に対向する内周部と、前記コイルの外周側部分に対向する外周部と、周方向に互いに離間して設けられ前記マグネットの着磁面に対向する複数のインダクタとを有するヨークと、を備え、前記ヨークの前記内周部における前記インダクタが設けられた側の軸方向の端部が、部分的に欠切されていることを特徴とする水栓用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、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、径方向に突出した動翼羽根部を有する動翼と、周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁された円筒状を呈し、前記動翼羽根部の周囲を囲んで設けられ、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記給水流路の外側に設けられたコイルと、前記コイルの内周側部分に対向する内周部と、前記コイルの外周側部分に対向する外周部と、周方向に互いに離間して設けられ前記マグネットの着磁面に対向する複数のインダクタとを有するヨークと、を備え、前記ヨークの前記内周部における前記インダクタが設けられた側の軸方向の端部が、部分的に欠切されていることを特徴とする水栓用発電機が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヨークが外側から対向する管壁の内面に鉄粉等のごみが付着しにくい水栓用発電機が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面中、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る水栓用発電機１の模式断面図である。  
この水栓用発電機１は、主として、筒体２０、静翼２１、動翼２５、動翼リング２８、マグネットＭ１、ステータ５０等を備え、これらは、ケース１２（図６を参照）の中に収容されている。尚、静翼２１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、水栓用発電機１の説明をする前に、この水栓用発電機１を備えた水栓装置３の説明をする。  
図５は、その水栓装置３の取付例を表す模式図である。  
図６は、同水栓装置３の模式断面図である。
【００１２】
水栓装置３は、例えば、洗面台２などに取り付けられる。水栓装置３は、配管４を介して、水道水等の流入路５に接続されている。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。
【００１３】
水栓装置３の内部には、流入路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。
【００１４】
定流量弁５５より下流の吐水部３ｂの内部には、水栓用発電機１が備えられている。本体３ａの内部には、水栓用発電機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。水栓用発電機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、水栓用発電機１に直接作用することはない。そのため、水栓用発電機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。
【００１５】
水栓用発電機１に具備されたコイル３６（図１参照）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３６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】
なお、水栓用発電機１は、水栓装置３の水栓金具（本体３ａ及び吐水部３ｂ）の内部に設けられることに限らない。例えば、水栓装置３の水栓金具と、これよりも上流側に設けられた止水栓（元栓）１０５（図５参照）との間を接続する配管（流路）４に設けてもよい。
【００１７】
水栓用発電機１は、止水栓（元栓）１０５と水栓装置３の吐水口６との間の流路に設けられ、止水栓１０５から水栓装置３の吐水口６へと向けて流れる流水の水力によって発電される。水栓装置としては、例えば、キッチン用水栓、リビングダイニング用水栓、シャワー用水栓、トイレ用水栓、洗面所用水栓などが挙げられる。また、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１１に流すと、動翼２５の回転数が大きくなり、騒音や軸摩耗が増大する可能性が懸念され、また、回転数が増大しても適正回転数以下でなければ、渦電流やコイル熱によるエネルギー損失が生じるため、発電量は増大しないからである。また、水栓金具が取り付けられる水道管の給水圧としては、例えば、日本においては０．０５（ＭＰａ）程度の低水圧である場合もあり得る。
【００１８】
また、水栓装置は、人体検知センサを用いた自動水栓に限らず、手動スイッチのオン／オフによるワンタッチ水栓、流量をカウントして止水する定量吐水水栓、設定時間を経過すると止水するタイマー水栓などであってもよい。
【００１９】
また、水栓用発電機１で発電された電力を、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。
【００２０】
次に、図１に戻って、水栓用発電機１について説明する。
【００２１】
筒体２０は、小径部２０ｂ、大径部２０ａおよびフランジ部２０ｃ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５、６に示される吐水部３ｂ内に配設される。筒体２０は、その中心軸方向が、吐水部３ｂ内の給水流路１０を流水が流れる方向に対して略平行となるように配設される。また、筒体２０は、小径部２０ｂを下流側に、大径部２０ａを上流側に向けて配設される。
【００２２】
筒体２０の内部には、上流側から順に、静翼２１、動翼２５、軸受３４が設けられている。軸受３４は小径部２０ｂの内部に設けられ、静翼２１及び動翼２５は大径部２０ａの内部に設けられている。
【００２３】
大径部２０ａの上流端の開口は、Ｏリング３３を介して、封止部材３２により液密に塞がれている。封止部材３２の内周部には環状の段部が設けられ、その段部に、静翼２１の静翼羽根部２２よりも外周側に設けられたリング部材２４が支持されている。封止部材３２の内側には筒状の押さえ部材３１が挿入され、その押さえ部材３１と前述の段部との間で、静翼２１のリング部材２４が挟み込まれている。これにより、静翼２１は軸方向の動きが規制されている。
【００２４】
静翼２１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している。静翼２１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２２が設けられている。静翼羽根部２２は、例えば、静翼２１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２１は、封止部材３２に対して固定され、回転はしない。
【００２５】
静翼２１の下流側には、動翼２５が設けられている。  
図４は、図１における動翼２５の拡大図を表す。
【００２６】
動翼２５の上流側部分は円柱状に形成され、その周面には径外方向に突出した複数の動翼羽根部２６が設けられている。動翼羽根部２６は、静翼羽根部２２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。
【００２７】
動翼２５の外周側には、動翼羽根部２６の周囲を囲むように動翼リング２８が設けられている。動翼リング２８の上流側端部には、径外方に張り出したフランジ部２８ａが一体に設けられ、そのフランジ部２８ａの下流側に、マグネットＭ１が動翼リング２８に固定されて設けられている。動翼２５、動翼リング２８およびマグネットＭ１は一体となって回転する。
【００２８】
マグネットＭ１は、図３に表すように、筒状を呈し、その端面には周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁されている。
【００２９】
動翼２５の下流側には、筒体２０の小径部２０ｂの内周面に対して固定された軸受３４が設けられ、その軸受３４の中心から上流側に向けて突出するように中心軸３５が設けられている。中心軸３５は、動翼２５の中心を貫通しており、動翼２５は、中心軸３５によって径方向の位置ズレを規制されつつ中心軸３５のまわりを回転可能となっている。動翼２５の下端部は摺動可能に軸受３４に支持されている。
【００３０】
筒体２０の小径部２０ｂの外側には、マグネットＭ１の下流側の軸方向端面（Ｎ極とＳ極とが着磁された着磁面）に対向させるようにしてステータ５０が設けられている。  
図２は、そのステータ５０の斜視図を表す。
【００３１】
ステータ５０は、円筒状のヨーク４０と、このヨーク４０で囲まれた空間内に収容され、円筒状に巻回されたコイル３６とを有する。ヨーク４０は、共に磁性体からなる３つの第１〜第３のヨーク４１〜４３を組み合わせてなる。
【００３２】
第１のヨーク４１は、コイル３６の内側に設けられコイル３６の内周側部分に対向する内周部６２と、その内周部６２における軸方向の一端部から、内周部６２に対して略直角に径外方に突出して設けられた複数のインダクタ５１とを有する。複数のインダクタ５１は、周方向に互いに離間して等間隔に設けられ、コイル３６の軸方向端面に対向している。
【００３３】
第２のヨーク４２は、コイル３６の外側に設けられコイル３６の外周側部分に対向する外周部６３と、その外周部６３における軸方向の一端部から、外周部６３に対して略直角に径内方に突出して設けられた複数のインダクタ５２とを有する。複数のインダクタ５２は、周方向に互いに離間して等間隔に設けられ、コイル３６の軸方向端面に対向している。
【００３４】
第１のヨーク４１のインダクタ５１と第２のヨーク４２のインダクタ５２は、周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して並んでいる。これらインダクタ５１、５２は、コイル３６の一方の軸方向端面に対向している。そのコイル３６の一方の軸方向端面は、図１に表すように、インダクタ５１、５２及び筒体２０のフランジ部２０ｃを間に挟んで、マグネットＭ１の下流側端面（着磁面）に対向している。
【００３５】
第３のヨーク４３は、コイル３６の他方の軸方向端面（インダクタ５１、５２が対向する軸方向端面とは反対側の軸方向端面）に対向して設けられたリングプレート状を呈し、第１のヨーク４１及び第２のヨーク４２のそれぞれの軸方向の他端部（インダクタ５１、５２が設けられた側の軸方向端部の反対側の軸方向端部）に結合されている。
【００３６】
第１のヨーク４１の内周部６２におけるインダクタ５１が設けられた側の軸方向の端部（図２において上端部）は、部分的に凹状に欠切されている。すなわち、内周部６２の一方の軸方向端部には、周方向に間欠的に欠切部６１が形成されている。欠切部６１は、第２のヨーク４２のインダクタ５２の位置に対応して周方向に間欠的に設けられている。第１のヨーク４１のインダクタ５１に対応する位置には欠切部６１は形成されていないため、第１のヨーク４１において内周部６２とインダクタ５１とを結ぶ磁気回路は遮断されていない。
【００３７】
次に、水栓用発電機１及び水栓装置３の作用について説明をする。
【００３８】
使用者が、水栓装置３の吐水口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、水栓用発電機１の筒体２０の内部に流水が供給され、筒体２０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。
【００３９】
筒体２０内に流れ込んだ流水は、静翼２１の円錐体表面を流れて径外方向に拡散され、図１に例示される構造では、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２２間の静翼流路２３を流れる。
【００４０】
静翼流路２３を流れた旋回流は、動翼羽根部２６間の動翼流路２７に流入し、動翼羽根部２６の上側の傾斜面に衝突する。本具体例では、動翼流路２７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２６に対して右方向の力が作用し、動翼２５は右回りに回転する。そして、動翼流路２７を流れた流水は、筒体２０の小径部２０ｂを軸方向に流れて筒体２０内部を抜け、吐水口６へと至る。
【００４１】
前述した流水からの力を受けて動翼２５が回転すると、これに固定されたマグネットＭ１も回転する。マグネットＭ１が回転すると、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に着磁されているマグネットＭ１の下流側の軸方向端面に対向しているインダクタ５１、５２及びこれらに一体となっているヨーク４１、４２の極性が変化してゆく。これにより、コイル３６に対する鎖交磁束の向きが変化し、コイル３６に起電力が生じ、発電がされる。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。
【００４２】
また、本実施形態では、動翼羽根部２６の周囲を囲むように設けた動翼リング２８が、動翼流路２７と筒体２０内壁面とを隔てる隔壁として機能し、動翼流路２７から遠心方向（径外方）へと流れ出る流水がなくなるため、より多くの流水が動翼リング２８の内側の動翼流路２７を流れる。動翼羽根部２６に沿って流れる流量が多くなることで、動翼２５の回転力がより高まり、発電能力を高めることができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、ステータ５０を、マグネットＭ１の軸方向端面に対向配置させる構造のため、ステータ５０をマグネットＭ１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２５の径外方にステータ５０を配置しない分、動翼２５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。
【００４４】
動翼２５及びこれに固定されたマグネットＭ１が回転するためには、これらの周囲に設けられた固定部材（封止部材３２、筒体２０）との間に隙間を設ける必要がある。この隙間が、動翼羽根部２６を介さないバイパス流路となる。図１の例では、封止部材３２の下端面と動翼リング２８のフランジ部２８ａとの間の隙間、マグネットＭ１の外周面と筒体２０の大径部２０ａ内周面との間の隙間、およびマグネットＭ１の下流側端面と筒体２０のフランジ部２０ｃとの間の隙間によってバイパス流路が形成される。
【００４５】
静翼２１を流れた流水は、動翼羽根部２６（動翼流路２７）を介さないバイパス流路を流れるバイパス流Ｆｂと、動翼羽根部２６（動翼流路２７）を流れる主流Ｆａとに分岐する。このうち、主流Ｆａは、前述したように動翼２５を回転させつつ動翼流路２７を通り、そのまま下流へと流出する。一方、バイパス流Ｆｂは、バイパス流路を通り、動翼２５の回転すなわち発電に寄与することなく、そのまま下流へと流れ、動翼２５の下流側で主流と合流する。
【００４６】
マグネットＭ１の周囲の隙間（バイパス流路）は流路が狭いためそこを流れるバイパス流Ｆｂの流速は比較的速く、水流中に鉄粉等が混じっていてもマグネットＭ１に付着しにくい。これに対して、バイパス流路の出口では、主流Ｆａとバイパス流Ｆｂとが衝突し合流するため、流れが停滞し、水流中に鉄粉等が混じっていた場合それが磁性体であるヨーク４１に引き寄せられバイパス流路出口近傍の筒体２０内壁面に付着しやすい。鉄粉等が筒体２０内壁面に付着し、筒体２０内の流路が狭まると、主流の圧損が生じ、水流エネルギーから動翼２５の回転エネルギーへの変換効率、すなわち発電効率が低下するおそれがある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、流れが停滞しやすいバイパス流路の出口付近に位置する第１のヨーク４１の内周部６２における軸方向の一端部に前述したように欠切部６１を設けている。これにより、バイパス流路出口付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。これにより、動翼流路２７を流れる主流の圧損を抑制して、発電効率の低下を抑制できる。
【００４８】
図７は、第１のヨーク４１の内周部６２に形成した欠切部６１の他の具体例を表す。
【００４９】
この具体例では、欠切部６１は、インダクタ５１が設けられた側の一方の軸方向端部から、その端部とは反対側の他方の軸方向端部に向かう方向に延びている。図７に示す例では、インダクタ５１が設けられた一方の軸方向端部から軸方向中央付近まで内周部６２が部分的に凹状にざぐられて、欠切部６１が形成されている。
【００５０】
バイパス流と主流とが合流した後、水流は筒体２０の軸方向に沿って流れるが、筒体２０内壁面に面した第１のヨーク４１の内周部６２を図７に示すように十分にざぐって（欠切して）おくことで、筒体２０内壁面に面する磁性体領域が大きく減るため、筒体２０内壁面への鉄粉等の付着抑制効果がさらに高まる。
【００５１】
本発明者等は検討した結果、内周部６２の軸方向の全体の長さａに対して、欠切部６１の軸方向の長さｂを１／５以上とすれば、筒体２０内壁面に対する鉄粉等の付着をほぼ防げるとの知見を得るに至った。
【００５２】
なお、欠切部６１を、内周部６２の軸方向のすべてにわたって形成してもよいが、この場合、第１のヨーク４１は、インダクタ５１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、欠切部６１を軸方向の途中までにとどめて、第１のヨーク４１を一つの部品として扱うことができるようにした方が望ましい。
【００５３】
また、欠切部６１を周方向に間欠的に形成することによって、第１のヨーク４１におけるインダクタ５１近傍部分が周方向に磁気的に絶縁される。このため、第１のヨーク４１の内周面に沿って形成される磁路を抑制して、コイル３６の発電に寄与する鎖交磁路が弱まることを防ぐことができる。
【００５４】
次に、図８は、本発明の他の実施形態に係る水栓用発電機の模式断面図である。なお、前述した図１に表す実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
本実施形態におけるマグネットＭ２は、図１０に表すように、筒状を呈し、その外周面に周方向に沿って交互にＮ極とＳ極とが着磁されている。
【００５６】
筒体２０の外側には、ステータ８０が設けられている。  
図９は、そのステータ８０の斜視図を表す。
【００５７】
ステータ８０は、円筒状のヨーク７０と、このヨーク７０で囲まれた空間内に収容され、円筒状に巻回されたコイル３６とを有する。ヨーク７０は、共に磁性体からなる３つの第１〜第３のヨーク７１〜７３を組み合わせてなる。
【００５８】
第１のヨーク７１は、コイル３６の内周側部分に対向する内周部９２と、その内周部９２における軸方向の一端部から、内周部９２に対して略直角に径外方に張り出して設けられコイル３６の一方の軸方向端面に対向する端面部９３と、端面部９３の外周側縁部から図９において上方に突出して設けられた複数のインダクタ８１とを有する。複数のインダクタ８１は、周方向に互いに離間して等間隔に設けられている。
【００５９】
第２のヨーク７２は、コイル３６の外側に設けられコイル３６の外周側部分に対向する外周部９４と、その外周部９４における軸方向の一端部から、図９において上方に突出して設けられた複数のインダクタ８２とを有する。複数のインダクタ８２は、周方向に互いに離間して等間隔に設けられている。
【００６０】
第１のヨーク７１のインダクタ８１と第２のヨーク７２のインダクタ８２は、周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して並んでいる。各インダクタ８１、８２は、コイル３６の外周側縁部の直上に設けられ、軸方向に突出しており、コイル３６の中心から各インダクタ８１、８２までの距離は略同一となっている。各インダクタ８１、８２は、図８に表すように、筒体２０の大径部２０ａを間に挟んで、マグネットＭ２の外周面（着磁面）に対向している。
【００６１】
第３のヨーク７３は、コイル３６の他方の軸方向端面（第１のヨーク７１の端面部９３が対向する軸方向端面とは反対側の軸方向端面）に対向して設けられたリングプレート状を呈し、第１のヨーク７１及び第２のヨーク７２のそれぞれの軸方向の他端部に結合されている。
【００６２】
第１のヨーク７１の内周部９２における端面部９３及びインダクタ８１が設けられた側の軸方向の端部（図９において上端部）は、部分的に凹状に欠切されている。すなわち、内周部９２の一方の軸方向端部には、周方向に間欠的に欠切部９１が形成されている。欠切部９１は、第２のヨーク７２のインダクタ８２の位置に対応して周方向に間欠的に設けられている。第１のヨーク７１のインダクタ８１に対応する位置には欠切部９１は形成されていないため、第１のヨーク７１において内周部９２とインダクタ８１とを結ぶ磁気回路は遮断されていない。
【００６３】
本実施形態においても、動翼２５が回転すると、これに固定されたマグネットＭ２も回転する。マグネットＭ２が回転すると、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に着磁されているマグネットＭ２の外周面に対向しているインダクタ８１、８２及びこれらに一体となっているヨーク７１、７２の極性が変化してゆく。これにより、コイル３６に対する鎖交磁束の向きが変化し、コイル３６に起電力が生じ、発電がされる。
【００６４】
そして、本実施形態においても、流れが停滞しやすいバイパス流路の出口付近に位置する第１のヨーク７１の内周部９２における軸方向の一端部に前述した欠切部９１を設けている。これにより、バイパス流路出口付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。これにより、動翼流路２７を流れる主流の圧損を抑制して、発電効率の低下を抑制できる。
【００６５】
次に、図１１は、本実施形態に係る水栓用発電機の他の具体例を表し、図１２はこの水栓用発電機が備えるステータを表す模式図である。
【００６６】
本具体例では、前述した第１のヨーク７１の内周部９２における一方の軸方向端部に形成された欠切部９１に加えて、マグネットＭ２の下流側の軸方向端面に対向する部分である第１のヨーク７１の端面部９３も部分的に欠切されている。すなわち、第１のヨーク７１の端面部９３に、周方向に間欠的に欠切部９５が形成されている。欠切部９５は、第１のヨーク７１のインダクタ８１に対応する位置には形成されていないため、第１のヨーク７１において内周部９２とインダクタ８１とを結ぶ磁気回路は遮断されていない。
【００６７】
周面が着磁されたマグネットＭ２では、軸方向の端面側にもわずかであるが周面磁極からの磁束が漏れるが、その磁束は弱いため、周面着磁タイプのマグネットＭ２の軸方向端面（図１１において下流側端面）と、筒体フランジ部２０ｃの内壁面との間の隙間（バイパス流路）を流れる水流中に鉄粉等が含まれる場合、その鉄粉等はマグネットＭ２の端面よりも、ヨーク７１側に引き寄せられ、筒体２０のフランジ部２０ｃ内壁面に付着しやすい。
【００６８】
そこで、本具体例では、前述したように、マグネットＭ２の端面に対向する第１のヨーク７１の端面部に欠切部９５を形成することで、筒体２０のフランジ部２０ｃ内壁面に面する磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等をフランジ部２０ｃ内壁面に引き寄せる力が弱まり、その内壁面に鉄粉等が付着しにくい。
【００６９】
図１３は、第１のヨーク７１の内周部９２に形成した欠切部９１の他の具体例を表す。
【００７０】
この具体例では、欠切部９１は、インダクタ８１が設けられた側の一方の軸方向端部から、その端部とは反対側の他方の軸方向端部に向かう方向に延びている。図１３に示す例では、インダクタ８１が設けられた一方の軸方向端部から軸方向中央付近まで内周部９２が部分的に凹状にざぐられて、欠切部９１が形成されている。
【００７１】
バイパス流と主流とが合流した後、水流は筒体２０の軸方向に沿って流れるが、筒体２０内壁面に面した第１のヨーク７１の内周部９２を図１３に示すように十分にざぐって（欠切して）おくことで、筒体２０内壁面に面する磁性体領域が大きく減るため、筒体２０内壁面への鉄粉等の付着抑制効果がさらに高まる。
【００７２】
本発明者等は検討した結果、内周部９２の軸方向の全体の長さａに対して、欠切部９１の軸方向の長さｂを１／５以上とすれば、筒体２０内壁面に対する鉄粉等の付着がほぼ防止できるとの知見を得るに至った。
【００７３】
次に、図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係る水栓用発電機を表し、図１５はこの水栓用発電機が備えるステータを表す模式図である。
【００７４】
本実施形態では、第２のヨーク４２の外周部６３におけるインダクタ５２が設けられた側の軸方向の端部（図１５において上端部）が、部分的に凹状に欠切されている。すなわち、外周部６３の一方の軸方向端部には、周方向に間欠的に欠切部６８が形成されている。欠切部６８は、第２のヨーク４２のインダクタ５２に対応する位置には形成されていないため、第２のヨーク４２において外周部６３とインダクタ５２とを結ぶ磁気回路は遮断されていない。
【００７５】
バイパス流路において、マグネットＭ１の外周面と筒体２０大径部２０ａとの間の部分から、マグネットＭ１下端面と筒体２０のフランジ部２０ｃとの間にかけての流路は略直角にクランクしており、流れがよどんで停滞しやすい。したがって、そのバイパス流路のクランク部では、水流中の鉄粉等がヨーク４２に引き寄せられ筒体２０内壁面に付着しやすい。
【００７６】
本実施形態では、その流れが停滞しやすいバイパス流路のクランク部付近に位置する第２のヨーク４２の外周部６３における軸方向の一端部に前述したように欠切部６８を設けている。これにより、クランク部付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。
【００７７】
第１のヨーク４１の内周部６２と、第２のヨーク４２の外周部６３の両方にそれぞれ欠切部６１、６８を形成する場合、マグネットＭ１に対する第１のヨーク４１と第２のヨーク４２との磁力バランスを確保するため、図１６に表すように、内周部の欠切部６１と、外周部の欠切部６８との軸方向長さ（ざぐり深さ）を同程度とすることが望ましい。
【００７８】
図１７に表すように、周面着磁タイプのマグネットに適用されるステータの第２のヨーク７２についても、その外周部９４におけるインダクタ８２が設けられた側の軸方向の端部（図１７において上端部）を、部分的に凹状に欠切してもよい。すなわち、外周部９４の一方の軸方向端部には、周方向に間欠的に欠切部９８が形成されている。欠切部９８は、第２のヨーク７２のインダクタ８２に対応する位置には形成されていないため、第２のヨーク７２において外周部９４とインダクタ８２とを結ぶ磁気回路は遮断されていない。
【００７９】
この構成の場合でも、流れが停滞しやすいバイパス流路のクランク部付近に位置する第２のヨーク７２の外周部９４における軸方向の一端部に前述したように欠切部９８を設けることで、クランク部付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。
【００８０】
また、このステータにおいても、第１のヨーク７１の内周部９２と、第２のヨーク７２の外周部９４の両方にそれぞれ欠切部９１、９８を形成する場合、マグネットＭ２に対する第１のヨーク７１と第２のヨーク７２との磁力バランスを確保するため、図１８に表すように、内周部９２の欠切部９１と、外周部９４の欠切部９８との軸方向長さ（ざぐり深さ）を同程度とすることが望ましい。
【００８１】
また、欠切部９１を周方向に間欠的に形成することによって、第１のヨーク７１におけるインダクタ８１近傍部分が周方向に磁気的に絶縁される。このため、第１のヨーク７１の内周面に沿って形成される磁路を抑制して、コイル３６の発電に寄与する鎖交磁路が弱まることを防ぐことができる。また、欠切部９８を周方向に間欠的に形成することによって、第２のヨーク７２におけるインダクタ８２近傍部分が周方向に磁気的に絶縁される。このため、第２のヨーク７２の内周面に沿って形成される磁路を抑制して、コイル３６の発電に寄与する鎖交磁路が弱まることを防ぐことができる。
【００８２】
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。
【００８３】
図１９に表すように、コイル３６は、マグネットＭよりも上流側に配置されていてもよい。マグネットＭにおいて、その端面（上流側端面）が着磁されたものでは、前述した図２に表すインダクタ５１、５２と同様なインダクタが、筒体２０の管壁を介してマグネットＭの上流側端面（着磁面）に対向する。マグネットＭにおいてその外周面が着磁されたものでは、前述した図９に表すインダクタ８１、８２と同様なインダクタが、筒体２０の管壁を介してマグネットＭの外周面（着磁面）に対向する。
【００８４】
静翼流路２３の出口付近は流路が急拡大され、流れがよどみやすい。したがって、そのよどんだ水流中に鉄粉等が混じっていた場合それがヨークに引き寄せられ静翼流路２３の出口付近の筒体２０内壁面に付着しやすい。
【００８５】
図１９の構成において、ヨークの内周部におけるインダクタが設けられた側の軸方向の端部（図１９において下端部）に、欠切部６１を形成すれば、流れが停滞しやすい静翼流路２３の出口付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。
【００８６】
また、バイパス流路において、マグネットＭ上端面と筒体２０内壁面との間の部分から、マグネットＭの外周面と筒体２０内壁面との間にかけての流路は略直角にクランクしており、流れがよどんで停滞しやすい。したがって、図１９の構成において、ヨークの外周部におけるインダクタが設けられた側の軸方向の端部（図１９において下端部）に、欠切部６８を形成すれば、流れが停滞しやすいクランク部付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。
【００８７】
外周面着磁タイプのマグネットＭ２、およびそのマグネットＭ２の外周面に対向されるインダクタ８１、８２を有するステータを用いた構成において、図２０または図２１に表すように、コイル３６がマグネットＭ２よりも径外方に突出していてもよく、この場合でも、第１のヨーク７１の内周部におけるインダクタ８１が設けられた側の軸方向の端部（図２０において上端部）に欠切部９１を形成すれば、流れが停滞しやすいバイパス流路の出口付近の磁性体領域が減るため、水流中の鉄粉等を筒体２０内壁面に引き寄せる力が弱まり、その筒体２０内壁面に鉄粉等が付着しにくい。
【００８８】
また、欠切部９１を周方向に間欠的に形成することによって、第１のヨーク７１におけるインダクタ８１近傍部分が周方向に磁気的に絶縁される。このため、第１のヨーク７１の内周面に沿って形成される磁路を抑制して、コイル３６の発電に寄与する鎖交磁路が弱まることを防ぐことができる。また、第２のヨーク７２の外周部に欠切部を周方向に間欠的に形成することによって、第２のヨーク７２におけるインダクタ８２近傍部分が周方向に磁気的に絶縁される。このため、第２のヨーク７２の内周面に沿って形成される磁路を抑制して、コイル３６の発電に寄与する鎖交磁路が弱まることを防ぐことができる。
【００８９】
また、前述した各実施形態において、動翼リング２８を設けずに、マグネットＭ１、Ｍ２を動翼羽根部２６の周囲を囲むように設けることで、そのマグネットの内周面によって、動翼流路２７を流れる流水の径外方向への流出を阻止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態に係る水栓用発電機の模式断面図。
【図２】同水栓用発電機におけるステータの模式斜視図。
【図３】同水栓用発電機におけるマグネットの模式斜視図。
【図４】同水栓用発電機における動翼及び動翼リングの模式断面斜視図。
【図５】本発明の実施形態に係る水栓装置の取付例を表す模式図。
【図６】同水栓装置内部の構成を表す模式図。
【図７】図２よりも欠切部の軸方向長さ（ざぐり深さ）を大きくした図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る水栓用発電機の模式断面図。
【図９】同水栓用発電機におけるステータの模式斜視図。
【図１０】同水栓用発電機におけるマグネットの模式斜視図。
【図１１】第２の実施形態に係る水栓用発電機における他の具体例を表す模式断面図。
【図１２】図１１の具体例におけるステータの模式斜視図。
【図１３】図１２よりも内周側の欠切部の軸方向長さ（ざぐり深さ）を大きくした図。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態に係る水栓用発電機の模式断面図。
【図１５】同水栓用発電機におけるステータの模式斜視図。
【図１６】図１５のステータにおいて、内周側の欠切部と、外周側の欠切部とで、軸方向長さ（ざぐり深さ）を同程度とした模式図。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態に係る水栓用発電機におけるステータの模式斜視図。
【図１８】図１７のステータにおいて、内周側の欠切部と、外周側の欠切部とで、軸方向長さ（ざぐり深さ）を同程度とした模式図。
【図１９】本発明の実施形態に係る水栓用発電機においてステータをマグネットの上流側に設けた例を表す模式図。
【図２０】本発明の実施形態に係る水栓用発電機においてコイルがマグネットよりも径外方に突出している例を表す模式図。
【図２１】本発明の実施形態に係る水栓用発電機においてコイルがマグネットよりも径外方に突出している他の例を表す模式図。
【符号の説明】
【００９１】
１…水栓用発電機、３…水栓装置、７…センサ、８…電磁弁、２１…静翼、２２…静翼羽根部、２３…静翼流路、２５…動翼、２６…動翼羽根部、２７…動翼流路、２８…動翼リング、３６…コイル、４１…第１のヨーク、４２…第２のヨーク、５１，５２…インダクタ、６１…欠切部、６２…内周部、６３…外周部、６８…欠切部、７１…第１のヨーク、７２…第２のヨーク、８１，８２…インダクタ、９１…欠切部、９２…内周部、９４…外周部、９５…欠切部、９８…欠切部
【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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