(57)【要約】【課題】電池の代わりに水流により発電する発電手段を電力源として配設させることで、電池交換等のメンテナンスを不要とするとともに装置の小型化を可能とした自己発電型電子抗菌装置を実現する。【解決手段】吐水口１３に向けて水を流す水通路１２と、水通路１２の流水により水車３１を回転させて発電する発電手段３０と、水車３１に設けられ導電性からなる回転軸３３と、水通路１２を形成して水を介して回転軸３３と電気的に接続される蛇口先端部１１と、回転軸３３および蛇口先端部１１に接続され発電手段３０により発電された電力を蓄えるコンデンサ５２とを備え、回転軸３３および蛇口先端部１１は、コンデンサ５２により蓄えられた電力を用いて、水通路１２内の水中を介して低圧電圧を印加させるように構成した。これにより、電池交換等のメンテナンスを不要とするとともに装置の小型化ができる。【選択図】        図１
2004358321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水口（１３）に向けて水を流す水通路（１２）と、
前記水通路（１２）に配設され、前記水通路（１２）の流水により水車（３１）を回転させて発電する発電手段（３０）と、
前記水車（３１）に設けられ、導電性からなる回転軸（３３）と、
前記回転軸（３３）と電気的に接続された電極（３３）と、
前記水通路（１２）の水中に配設され、水を介して前記電極（３３）と電気的に接続される対向電極（１１）と、
前記電極（３３）および前記対向電極（１１）に接続され、前記発電手段（３０）により発電された電力を蓄える蓄電手段（５２）とを具備することを特徴とする自己発電型電子抗菌装置。
【請求項２】
前記電極（３３）および前記対向電極（１１）は、前記蓄電手段（５２）により蓄えられた電力を用いて、前記水通路（１２）内の水中を介して低圧電圧を印加させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【請求項３】
前記水通路（１２）を形成する導電性の通水管（１１）が設けられ、前記対向電極（１１）は、前記通水管（１１）であり、前記電極（３３）は、前記水車（３１）を構成する前記回転軸（３３）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【請求項４】
前記発電手段（３０）は、前記水車（３１）と、前記水車（３１）に固設された永久磁石（３４）と、前記永久磁石（３４）の回転により起電力を発生するステータコイル（４０）とから構成され、前記水車（３１）は、前記永久磁石（３４）と同軸状態にて形成された軸流式の羽根部（３２ａ）を有するとともに、前記羽根部（３２ａ）が前記永久磁石（３４）の内側を流れる水流により回転されるように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【請求項５】
前記永久磁石（３４）は、略円筒状に形成され、かつ前記羽根部（３２ａ）の外周側に配設されたことを特徴とする請求項４に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【請求項６】
前記水車（３１）の上流には、水流の流速を高めるための噴流口（２３）が少なくとも複数個設けられ、前記羽根部（３２ａ）は、前記噴流口（２３）からの噴流を受けて回転するように形成されたことを特徴とする請求項４に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【請求項７】
前記噴流口（２３）は、噴流する水流が前記水車（３１）の軸方向に向けて水路内を旋回されるように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【請求項８】
前記ステータコイル（４０）は、前記永久磁石（３４）の軸方向に離隔した状態で配設されたことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか一項に記載の自己発電型電子抗菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水流により水車を回転して発電を行なう発電手段を備える自己発電型電子抗菌装置に関するものであり、特に、発電で得られた電力を用いて水通路内の滞留水の電子抗菌に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水通路内の水をプラスイオンにより抗菌する電子抗菌装置として、例えば、水通路内を通過する水を濾過によって浄化する濾過フィルタと、電圧源として電池を用いて、その濾過フィルタに低電圧を印加して捕捉された有機質などの微生物が繁殖するのを抑制する装置が知られている。
【０００３】
また、印加される電圧が所定電圧以下に低下すると微生物の繁殖を抑える効果が小さくなってしまうので、電池の電圧が所定電圧に低下する前に電池を交換するために、電池の電圧を検知して使用者に電池の交換時期を知らせる交換時期検出手段と、この交換時期検出手段の作動、停止を行なう検出指示手段とを備える低電圧印加方式の電子抗菌装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第１９８８０５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１によれば、電池の交換時期を知らしてくれるが、具体的に使用者が電池の交換を忘れてしまったときには微生物の繁殖が増大してしまうとともに、電池交換の煩わしい問題がある。また、装置に電池の配設スペースの確保とその電池交換のための交換部材が伴うことによる装置の容積が大型化する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、電池の代わりに水流により発電する発電手段を電力源として配設させることで、電池交換等のメンテナンスを不要とするとともに装置の小型化を可能とした自己発電型電子抗菌装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項８に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、吐水口（１３）に向けて水を流す水通路（１２）と、この水通路（１２）に配設され、水通路（１２）の流水により水車（３１）を回転させて発電する発電手段（３０）と、水車（３１）に設けられ、導電性からなる回転軸（３３）と、この回転軸（３３）と電気的に接続された電極（３３）と、水通路（１２）の水中に配設され、水を介して電極（３３）と電気的に接続される対向電極（１１）と、電極（３３）および対向電極（１１）に接続され、発電手段（３０）により発電された電力を蓄える蓄電手段（５２）とを具備することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、発電手段（３０）、電極（３３）、対向電極（１１）、および蓄電手段（５２）とを具備することにより、発電手段（３０）により発電された電力を蓄電手段（５２）により蓄えることができるとともに、その蓄えられた電力を用いて、電極（３３）および対向電極（１１）間に低圧電圧を印加することができる。これにより、電極（３３）および対向電極（１１）間に電圧印加する電力源が水流によって得られることで、従来のように電池を配設することもなくその電池交換の煩わしさもなくすることができる。さらに、電池不要とすることで装置の小型化が図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、電極（３３）および対向電極（１１）は、蓄電手段（５２）により蓄えられた電力を用いて、水通路（１２）内の水中を介して低圧電圧を印加させるように構成したことを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、電極（３３）および対向電極（１１）に水通路（１２）内の水中を介して低圧電圧を印加させるように構成したことにより、空気中に浮遊している菌が吐水口（１３）から滞留水に侵入しても、その滞留水に電圧印加ができて電子抗菌できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、水通路（１２）を形成する導電性の通水管（１１）が設けられ、対向電極（１１）は、通水管（１１）であり、電極（３３）は、水車（３１）を構成する回転軸（３３）であることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、水通路（１２）中に配設される通水管（１１）および回転軸（３３）を、それぞれ電極（１１、３３）とすることで電子抗菌できる。これにより、別体に電極（１１、３３）を設けなくても良い。従って、簡素な構造の電子抗菌機能が形成できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、発電手段（３０）は、水車（３１）と、この水車（３１）に固設された永久磁石（３４）と、永久磁石（３４）の回転により起電力を発生するステータコイル（４０）とから構成され、水車（３１）は、永久磁石（３４）と同軸状態にて形成された軸流式の羽根部（３２ａ）を有するとともに、羽根部（３２ａ）が永久磁石（３４）の内側を流れる水流により回転されるように構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、水車（３１）の羽根部（３２ａ）を径方向が小さくできる軸流式にし、かつ羽根部（３２ａ）が永久磁石（３４）の内側、つまり、軸方向に流れる水流により回転されるように構成したことにより、永久磁石（３４）を羽根部（３２ａ）と離隔させることがないため、軸方向の長さを短くすることができる。
【００１３】
これにより、水車（３１）の径方向および軸方向を小さくすることができることで、発電手段（３０）の小型化が図れる。従って、電池を設ける従来品よりも容積が小型にでき水通路（１２）内に配設ができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、永久磁石（３４）は、略円筒状に形成され、かつ羽根部（３２ａ）の外周側に配設されたことを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、具体的には、羽根部（３２ａ）の外周側に永久磁石（３４）を配設させたことにより、水車（３１）の軸方向の長さを短くできることで軸方向の体格がより小さくできる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、水車（３１）の上流には、水流の流速を高めるための噴流口（２３）が少なくとも複数個設けられ、羽根部（３２ａ）は、噴流口（２３）からの噴流を受けて回転するように形成されたことを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、羽根部（３２ａ）にあてる水流の流速を高めることにより、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、噴流口（２３）は、噴流する水流が水車（３１）の軸方向に向けて水路内を旋回されるように形成されたことを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、例えば、噴流口（２３）を傾斜させることで羽根部（３２ａ）にあたる水流が旋回するようにできる。そして、旋回された水流を羽根部（３２ａ）にあてることにより、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、ステータコイル（４０）は、永久磁石（３４）の軸方向側に離隔した状態で配設されたことを特徴としている。請求項８に記載の発明によれば、ステータコイル（４０）を永久磁石（３４）の軸方向側、つまり、水路（１２）と平行に設けることにより、永久磁石（３４）の径方向の外側に配設するよりも径方向の体格をより小さくすることができる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の自己発電型電子抗菌装置を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は自己発電型電子抗菌装置の全体構成を示す縦断面図であり、図２は自己発電型電子抗菌装置の給水栓への搭載形態を示す模式図である。
【００２０】
本実施形態の自己発電型電子抗菌装置２０は、図２に示すように、水道水を給水する給水栓１０の通水管である蛇口先端部１１に搭載されたものであり、給水停止後に蛇口先端部１１内に滞留する滞留水に低圧電圧を印加して電子抗菌するものである。つまり、空気中に浮遊する菌が吐水口１３より滞留水に侵入したときに、微電流を流すことによりプラスイオンにより滞留水中の菌の繁殖を抑制する抗菌装置である。
【００２１】
まず、自己発電型電子抗菌装置２０は、図１に示すように、導電性材料（例えば、青銅鋳物など）よりなるボディ２１、および樹脂材料（例えば、ＰＰＳなど）よりなるボディ２２が図示しないボルトなどの締結部材により連結固定され、内側に配設されたボディ２２には、噴流口である流入口２３と、後述する水車３１の回転軸３３を支持する軸穴２４が一体に形成されている。
【００２２】
そして、これらのボディ２１、２２の内部には、流入口２３から吐水口１３に向けて水を流す水通路１２（図中矢印で示す）と、水通路１２の流水により水車３１を回転させて発電する発電手段３０と、この発電手段３０により発電された電力を蓄える蓄電手段であるコンデンサ５２となどが設けられている。
【００２３】
なお、ボディ２２に形成された噴流口である流入口２３は、これより下流側に設けられる後述する水車３１にあてる水流の流速を高めるとともに、その水流が水車３１の軸方向に対して旋回するように構成されている。因みに、本実施形態では、軸穴２４を中心として外側の円周方向に複数（例えば、２〜４個）の小孔（例えば、φ２〜３ミリ程度）を形成するとともに、これらの小孔が斜め（例えば、４５°程度）に傾けて形成されている。
【００２４】
次に、発電手段３０は、水通路１２を流れる水流を当てて回転する水車３１、水車に固設された永久磁石３４、および永久磁石３４の回転により起電力を発生するステータコイル４０から構成され、ボディ２２の流入口２３に図示しない締結部材により連結固定されている。
【００２５】
水車３１は、図１および図２に示すように、軸流式の水車３１であり、ポリアセタール製の水車本体３２に導電性材料（例えば、ステンレス鋼）の回転軸３３が貫通した状態で固定されている。そして、水車本体３２には、流入口２３からの水流をあてるための複数個（例えば、４枚）の羽根部３２ａが回転軸３３の外側に放射状に設け、本実施形態では、上述した流入口２３の傾き（例えば、４５°程度）に応じた傾き角（例えば、３０から４５°程度）を有するものである。これにより、流入口２３からの水流が水車３１の軸方向に対して旋回する水量のエネルギーをあて易いように形成したものである。
【００２６】
また、水車３１の一端は、羽根部３２ａの外側に略リング状の外筒部３２ｂが形成されている。そして、この外筒部３２ｂの外周面に嵌合するように略円筒形状からなる永久磁石３４が固設されている。これにより、流入口２３からの水流が外筒部３２ｂおよび永久磁石３４の内側を流れるように構成している。なお、この永久磁石３４には、水車３１の円周方向にＮ、Ｓ極が交互に着磁されている。
【００２７】
また、図１に示すように、水車３１の回転軸３３の下端部は支持部材３５に固設された導電性材料（例えば、ステンレス鋼）よりなるラジアル軸受３６にて支持されるとともに、上端部はボディ２２に形成された軸穴２４に枢軸されている。
【００２８】
また、水車３１、永久磁石３４およびボディ２２の一部を覆うように電気絶縁材料の薄板よりなるケース３７が設けられている。そして、この永久磁石３４の軸方向、つまり、永久磁石３４の下端面側におけるケース３７に接するようにヨーク３８がボディ２１に図示しない締結部材にて固定され、ヨーク３８の内部にはステータコイル４０を巻装したコイルボビン４１が装着されている。
【００２９】
そして、このステータコイル４０の下端には電気制御装置５０が設けられ、図示しない端子を介して接続されている。電気制御装置５０は、図４に示すように、夫々、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とした周知のマイクロコンピュータからなり、回路基板面上に整流、蓄電回路５１、蓄電手段であるコンデンサ５２、電圧制御回路５３、出力端子５０ａ、５０ｂが配設されている。
【００３０】
整流、蓄電回路５１は、発電手段３０により発電された電力をコンデンサ５２に蓄電するための制御回路であり、電圧制御回路５３はコンデンサ５２に蓄電された蓄電量を出力端子５０ａ、５０ｂに所定の電圧（例えば、約０．７〜１．５Ｖ程度）を出力するための電圧制御回路である。
【００３１】
この出力端子５０ａ、５０ｂは電子抗菌を行なうための電源であり、本実施形態では、一方の出力端子５０ａ（例えば、−極）は、図示しないリード線を介して支持部材３５に電気的に接続され、他方の出力端子５０ｂ（例えば、＋極）はボディ２１に電気的に接続されている。これにより、水車３１の回転軸３３が支持部材３５のラジアル軸受３６を介して出力端子５０ａ（例えば、−極）と電気的に導通し、蛇口先端部１１が出力端子５０ｂ（例えば、＋極）と電気的に導通している。
【００３２】
従って、請求項で称する電極、および対向電極は、本実施形態では、出力端子５０ａ（例えば、−極）と導通する回転軸３３が電極であり、出力端子５０ｂ（例えば、＋極）と導通する蛇口先端部１１が対向電極となる。これにより、ボディ２２の上端部に滞留水が溜まると、蛇口先端部１１と回転軸３３との間で滞留水を介して微電流が発生するため電子抗菌が行なえるものである。
【００３３】
また、ボディ２１とケース３７とはＯリング３９ａにて密閉されており、蛇口先端部１１とボディ２２とはＯリング３９ｂにて密閉されている。さらに、支持部材３５の外周とボディ２１とは電気絶縁材からなるシール部材３ｃにて密閉されている。これにより、電気制御装置５０には水が浸入することはない。なおヨーク３８の外周には図示しない電気絶縁材を介してボディ２１と固定されている。
【００３４】
次に、以上の構成による自己発電型電子抗菌装置２０の作動について説明する。給水弁１０が閉じている状態においては、止水状態であり、水車３１および永久磁石３４は静止状態となっている。そして、この状態から給水弁１０が開くと、水車３１の羽根部３２ａに流入口２３からの水流があたり水車３１が回転する。このようにして、５〜１５Ｌ／分の給水が行われると、水車３１の回転に伴い永久磁石３４が回転し、永久磁石３４からヨーク３８に伝わる磁束の流れが変化し、この変化を妨げる方向にステータコイル４０に電流が流れ発電が行われるものである。
【００３５】
そして、発電手段３０により発電された電力は電気制御装置５０により、整流されてコンデンサ５２に蓄電される。なお、この給水時にはボディ２２の上端部には、蛇口先端部１１と回転軸３３との間で水流を有しているため、この水分を介して蛇口先端部１１と回転軸３３との間で低圧電圧が印加されて微電流が発生し、プラスイオンにより水中の菌の繁殖を抑制する電子抗菌が行なわれる。
【００３６】
そして、給水栓１０が閉じられると、水道水の給水が停止されて蛇口内に滞留水が溜まる。ところが、ボディ２２の上端部に滞留水が溜まると、蓄電された電力を用いて蛇口先端部１１と回転軸３３との間で滞留水を介して低圧電圧が印加されて、微電流が発生して電子抗菌が行なわれる。これにより、空気中に浮遊している菌が吐水口１３から滞留水に侵入しても、その滞留水に電圧印加ができて電子抗菌ができるため菌の繁殖を抑制できる。
【００３７】
以上の一実施形態の自己発電型電子抗菌装置２０によれば、発電手段３０、電極である回転軸３３、対向電極である蛇口先端部１１、および蓄電手段であるコンデンサ５２とを具備することにより、給水時における発電手段３０により発電された電力をコンデンサ５２により蓄えることができるとともに、その蓄えられた電力を用いて、回転軸３３および蛇口先端部１１との間に低圧電圧を印加することができる。これにより、回転軸３３および蛇口先端部１１間に電圧印加する電力源が水流によって得られることで、従来のように電池を配設することもなくその電池交換の煩わしさもなくすることができる。さらに、電池不要とすることで抗菌装置の小型化が図れる。
【００３８】
また、回転軸３３と蛇口先端部１１とに水通路１２内の水中を介して低圧電圧を印加させるように構成したことにより、空気中に浮遊している菌が吐水口１３から滞留水に侵入しても、その滞留水に電圧印加ができて電子抗菌できる。
【００３９】
また、水通路１２を形成する導電性の通水管である蛇口先端部１１と水車３１の回転軸３３を、それぞれを電極とすることで電子抗菌ができる。従って、別体に電極１１、３３を設けなくても良い。これにより、簡素な構造の電子抗菌機能が形成できる。
【００４０】
また、発電手段３０を水車３１の羽根部３２ａを径方向が小さくできる軸流式にし、かつ羽根部３２ａが永久磁石３４の内側、つまり、軸方向に流れる水流により回転されるように構成したことにより、永久磁石３４を羽根部３２ａと離隔させることがないため、軸方向の長さを短くすることができる。これにより、水車３１の径方向および軸方向を小さくすることができるため、発電手段３０の小型化が図れる。
【００４１】
また、羽根部３２ａを回転軸３３の外側に複数個形成したことにより、軸方向に流れる水流のエネルギーを均等に回転力に変換できるとともに、高効率の発電電力を得ることができる。
【００４２】
また、羽根部３２ａにあてる水流の流速を高める複数の流入口２３を設けることにより、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。さらに、流入口２３を傾斜させることで羽根部３２ａにあたる水流が旋回するようにできる。そして、旋回された水流を羽根部３２ａにあてることにより、低流量の水流であっても高効率の発電電力を得ることができる。
【００４３】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、自己発電型電子抗菌装置２０を給水栓１０の蛇口先端部１０に配設させたが、これに限らず、図５に示すように、蛇口の付け根部１１に配設しても良い。
【００４４】
また、以上の実施形態では、水車３１の回転軸３３および蛇口先端部１１を導電性材料で形成して電極３３および対向電極１１としたが、これに限らず、別体の電極を水通路１２内に設けても良い。
【００４５】
また、以上の実施形態では、水道水の給水栓１０に自己発電型電子抗菌装置２０を配設したが、これに限らず、浄水器、アルカリイオン整水器、ミネラル成水器等のカートリッジ下流側の通水管に配設しても良い。また、清涼飲料水やビール製造装置などの通水管に配設しても良い。また、手洗い器などの自動水栓などにも適用しても良い。
【００４６】
また、以上の実施形態の永久磁石３４は、水車３１の円周方向にＮ、Ｓ極が交互に着磁させた略円筒状に一体に形成したが、これに限らず、水車３１の外周の円周方向にＮ、Ｓ極を交互に配設させても良い。また、断面形状を略円形状とは限らず多角形状に形成しても良い。
【００４７】
なお、本実施形態に示した具体的な数値はあくまでも一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における自己発電型電子抗菌装置２０の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】自己発電型電子抗菌装置２０の給水栓１０への搭載形態を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における水車３１の形状を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態における発電手段３０と電気制御装置５０との構成部品間の電気系統を示す電気ブロック図である。
【図５】他の実施形態における自己発電型電子抗菌装置２０の給水栓１０への搭載形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１１…蛇口先端部、蛇口付け根部（通水管、対向電極）
１２…水通路
２３…流入口（噴流口）
３０…発電手段
３１…水車
３２ａ…羽根部
３３…回転軸（電極）
３４…永久磁石
４０…ステータコイル
５０…電気制御装置
５２…コンデンサ（蓄電手段）
【図１】
2004358321.tif 000003
【図２】
2004358321.tif 000004
【図３】
2004358321.tif 000005
【図４】
2004358321.tif 000006
【図５】
2004358321.tif 000007