(57)【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を有し、前記中心軸のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられ、複数の動翼羽根部を有する動翼と、  
前記動翼に対して間隙を隔てて前記動翼の上流側に設けられ、前記動翼に旋回流を与える複数の静翼羽根部を有する静翼と、
前記動翼羽根部を介さずに前記動翼羽根部よりも径方向外側を迂回するバイパス流路と前記動翼羽根部を介した動翼流路との合流部に設けられ、前記動翼流路の最外周端よりも前記中心軸に向けた径方向内側に突出して前記動翼流路に対向する突出部と、
前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、
前記マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、
を備え、
前記動翼羽根部は、前記静翼羽根部よりも径外方向に突出しており、前記静翼の最外周端より径方向外側に位置する部分において、前記静翼で発生させた旋回流を受けること、を特徴とする水栓用発電機。
【請求項２】
前記静翼羽根部の外周端は、前記動翼羽根部の内周端より径方向外側に設けられていること、を特徴とする請求項１記載の水栓用発電機。
【請求項３】
前記静翼羽根部の内周端は、前記動翼羽根部の内周端より径方向外側に設けられていること、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】
水栓装置と、前記水栓装置の上流側に設けられた止水栓との間を接続する給水流路に設けられ、前記給水流路の開閉動作以外に使用する電力を供給可能とすること、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】
前記水栓金具内に設けられ、前記給水流路の開閉動作に使用する電力を供給すること、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６】
前記マグネットは、前記動翼流路を囲むように前記動翼羽根部に固定された筒状を呈し、前記コイルは、前記マグネットの上流側端面及び下流側端面の少なくともいずれかに対向して配置されたこと、を特徴とする請求項１〜５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】
本発明の態様は、一般に、水栓用発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蛇口の下に手を差し出すことによって、これをセンサが感知し、蛇口から水を自動的に吐水す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】
例えば、特許文献１（特表平６−５０５５４２号公報）には、水が流通する流路に、羽根部を有する軸流式の水車を設けた発電装置が開示されている。この発電装置においては、水車の上流側に羽根部に当てる水流の流速を高めるための噴流口が設けられている。また、この噴流口を流れた水が羽根部に当たるように、噴流口が設けられた位置よりも径方向外側に羽根部の外周面が設けられるようになっている。また、水車の羽根部の外周側には、マグネットが固定されている。また、このマグネットの径方向外側にはマグネットの回転により起電力を発生するコイルが設けられている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００４−３３６９８２号公報）に開示がされているように、水車の上流側に羽根部に当てる水流の流速を高めるとともに、その水流が水車の軸方向に対して旋回するようにするための噴流口を設ける技術が提案されている。この発電装置においては、水車の羽根部の外周側に円筒状のマグネットが固定され、このマグネットの下流側にマグネットの回転により起電力を発生するコイルが設けられている。そして、噴流口を流れた旋回流は、水車の羽根部とマグネット内周面との間の空間を流れて、水車に回転力を与えるようになっている。
【特許文献１】特表平６−５０５５４２号公報
【特許文献２】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】
しかしながら、特許文献１（特表平６−５０５５４２号公報）に開示がされた技術では、噴流口を流れることで流速が高められた水流が軸方向に平行に流れるものであるため、水力エネルギーから回転エネルギーへの変換効率が悪く、発電効率の向上に課題を有していた。        
特許文献２（特開２００４−３３６９８２号公報）に開示がされた技術では、軸方向に対して旋回する流れを羽根部に当てるようにしている。そのため、特許文献１（特表平６−５０５５４２号公報）に開示がされた技術に比べて、水力エネルギーから回転エネルギーへの変換効率を高めることができる。
【０００６】
しかしながら、この発電装置においては、噴流口の出口幅と、水車への流入口幅とがほぼ等しくされている。そのため、遠心方向（径方向外側）への速度成分を多く持った旋回流が水車に流入する際に、マグネット内周面に衝突することによって圧力損失が増大するおそれがある。また、マグネットの外周側を流れる水流の割合が多くなり水車を流れる流量が低減するおそれがある。その結果、水力エネルギーから回転エネルギーへの変換効率や、発電効率のさらなる向上に改善の余地を残していた。        
本発明の態様は、動翼に回転力を与えない無駄な流れを抑制し、発電効率を向上させた水栓用発電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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を有し、前記中心軸のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられ、複数の動翼羽根部を有する動翼と、前記動翼に対して間隙を隔てて前記動翼の上流側に設けられ、前記動翼に旋回流を与える複数の静翼羽根部を有する静翼と、前記動翼羽根部を介さずに前記動翼羽根部よりも径方向外側を迂回するバイパス流路と前記動翼羽根部を介した動翼流路との合流部に設けられ、前記動翼流路の最外周端よりも前記中心軸に向けた径方向内側に突出して前記動翼流路に対向する突出部と、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、を備え、前記動翼羽根部は、前記静翼羽根部よりも径外方向に突出しており、前記静翼の最外周端より径方向外側に位置する部分において、前記静翼で発生させた旋回流を受けること、を特徴とする水栓用発電機が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、動翼に回転力を与えない無駄な流れを抑制し、発電効率を向上させた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】
第１の発明の実施形態は、給水流路に対して略平行な中心軸を有し、前記中心軸のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられ、複数の動翼羽根部を有する動翼と、前記動翼に対して間隙を隔てて前記動翼の上流側に設けられ、前記動翼に旋回流を与える複数の静翼羽根部を有する静翼と、前記動翼羽根部を介さずに前記動翼羽根部よりも径方向外側を迂回するバイパス流路と前記動翼羽根部を介した動翼流路との合流部に設けられ、前記動翼流路の最外周端よりも前記中心軸に向けた径方向内側に突出して前記動翼流路に対向する突出部と、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、を備え、前記動翼羽根部は、前記静翼羽根部よりも径外方向に突出しており、前記静翼の最外周端より径方向外側に位置する部分において、前記静翼で発生させた旋回流を受けること、を特徴とする水栓用発電機である。
【００１０】
この水栓用発電機によれば、静翼羽根部の外径（外周端）より外側で、静翼で発生させた旋回流を直接受け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。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
また、この水栓用発電機によれば、バイパス流路を流れる動翼に回転力を与えない無駄な流れを抑制することができる。そのため、発電効率を向上させることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【００１１】
第２の発明の実施形態は、前記静翼羽根部の外周端は、前記動翼羽根部の内周端より径方向外側に設けられていること、を特徴とする水栓用発電機である。
この水栓用発電機によれば、旋回流を、動翼羽根部で効率的に受け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。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【００１２】
第３の発明の実施形態は、前記静翼羽根部の内周端は、前記動翼羽根部の内周端より径方向外側に設けられていること、を特徴とする水栓用発電機である。  
この水栓用発電機によれば、旋回流を、動翼羽根部で効率的に受け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。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【００１４】
第４の発明の実施形態は、水栓装置と、前記水栓装置の上流側に設けられた止水栓との間を接続する給水流路に設けられ、前記給水流路の開閉動作以外に使用する電力を供給可能とすること、を特徴とする水栓用発電機である。  
この水栓用発電機によれば、水栓装置周辺に設けられる電気機器の省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
第５の発明の実施形態は、前記水栓金具内に設けられ、前記給水流路の開閉動作に使用する電力を供給すること、を特徴とする水栓用発電機である。    
この水栓用発電機によれば、水栓装置の省エネルギー化を図ることができる。
【００１６】
第６の発明の実施形態は、前記マグネットは、前記動翼流路を囲むように前記動翼羽根部に固定された筒状を呈し、前記コイルは、前記マグネットの上流側端面及び下流側端面の少なくともいずれかに対向して配置されたこと、を特徴とする水栓用発電機である。
この水栓用発電機によれば、省スペース化を図ることができる。
【００１７】
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し、その説明は適宜省略する。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態に係る発電機付自動水栓装置（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、同自動水栓装置の内部構成を表す模式図である。
【００１９】
本実施形態に係る自動水栓装置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の径方向外側に延出して本体３ａの上部に設けられた吐水部３ｂとを有する。本体３ａと吐水部３ｂは水栓金具を構成する。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の近傍にセンサ７が内蔵されている。
【００２０】
自動水栓装置３の内部には、流入口５から流入し配管４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。自動水栓装置３の本体３ａの内部には、その給水流路１０を開閉する電磁弁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定流量弁５５が内蔵されている。また、水道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られる。
【００２１】
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１１が内蔵されている。本体３ａの内部には、水栓用発電機１１で発電された電力を充電しておく充電器５６、センサ７の駆動と電磁弁８の開閉を制御する制御部５７が設けられている。水栓用発電機１１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、水道元圧（一次圧）が、水栓用発電機１１に直接作用しない。したがって、水栓用発電機１１は、それほど高い耐圧性を要求されず、信頼性やコストの点で有利である。
【００２２】
次に、水栓用発電機１１の具体例について説明する。
【００２３】
［第１の具体例］
図１は、本発明の第１の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。  
図４は、同水栓用発電機における静翼１４、動翼１５、軸受１７の斜視図である。  
図５は、同水栓用発電機におけるマグネットＭ１とヨーク極歯３３ｃ、３４ａとの配置関係を表す模式斜視図である。
【００２４】
本具体例に係る水栓用発電機は、主として、筒体１３、静翼１４、動翼１５、マグネットＭ１、コイル９を備え、これらは、図３に表されるケース１２の中に収容されている。
【００２５】
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ている。また、その内部が給水流路に連通した状態で、図２、３に図示される吐水部３ｂに内蔵されている。そして、筒体１３の中心軸方向は、流水方向に対してほぼ平行になるよう設置される。筒体１３は、小径部１３ａを上流側に、大径部１３ｂを下流側に向けて配置される。
【００２６】
筒体１３の内部には、上流側から順に、静翼１４、動翼１５、軸受１７が設けられている。静翼１４は小径部１３ａの内部に設けられ、動翼１５及び軸受１７は大径部１３ｂの内部に設けられている。
【００２７】
静翼１４は、円柱体の一方の端面（上流側に位置する面）に、円錐体を一体に設けた形状を呈する。静翼１４の周面には、径方向外側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。図４に表すように、静翼羽根部１８は、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。静翼１４は、筒体１３に対して固定されている。
【００２８】
静翼１４に対して間隙（例えば０．５５ｍｍ）を隔てて、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、その周面には径方向外側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。また、動翼流路７２の入口幅ｂは、静翼流路７１の出口幅ａより大きくされている。
また、動翼羽根部１９は、静翼羽根部１８よりも径外方向に突出しており、静翼１４の最外周端より径方向外側に位置する部分において、静翼１４で発生させた旋回流を受けるようになっている。静翼１４の最外周端より径外方向に位置し、静翼１４で発生させた旋回流を受ける動翼羽根部の径外方向部分を旋回流捕捉部１９ｂと称することにする。なお、旋回流捕捉部１９ｂは動翼羽根部１９と一体に設けられる。図４に表すように、一体に設けられた動翼羽根部１９と旋回流捕捉部１９ｂ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。なお、旋回流捕捉部１９ｂについての詳細は後述する。
【００２９】
動翼１５は、給水流路に対してほぼ平行に設けられた中心軸２４を介して、軸受１７に支持されている。動翼１５は、中心軸２４のまわりに回転可能となっている。軸受１７は、動翼１５に対して間隙を隔てて、動翼１５の下流側に設けられている。
【００３０】
筒体大径部１３ｂの下流端の開口は、Ｏリング５２を介して、封止部材５１によって水が漏れないように塞がれている。封止部材５１の内部には段付きの孔が形成されている。また、段付きの孔の段部５１ａは環状に形成されている。そして、この段部５１ａには軸受１７が設けられている。
【００３１】
軸受１７は、封止部材５１内部の段部５１ａに設けられるリング部材２１と、このリング部材２１の中心に設けられる軸支持部２２とを有する。そして、これらが、放射状に設けられた連結部材２３（図４）によって結合されている。連結部材２３間は、閉塞せず貫通しているため、筒体１３内部の給水の流れを妨げることはない。
【００３２】
軸受１７の軸支持部２２には、動翼１５の軸中心に固定された中心軸２４が回転可能に設けられている。中心軸２４の先端部は、動翼１５から突出して静翼１４に嵌め込まれている。中心軸２４の先端部と静翼１４とは、互いに固定されていない。そのため、筒体１３に対して固定された静翼１４に対して中心軸２４は回転可能になっている。あるいは、中心軸２４の両端部をそれぞれ軸支持部２２と静翼１４に固定し、その中心軸２４に対して回転可能に動翼１５を嵌め込む構成としてもよい。
【００３３】
中心軸２４と静翼１４の周面との間の径方向寸法と、中心軸２４と動翼１５の周面との間の径方向寸法とはほぼ等しくなっている。そのため、静翼１４の周面と動翼１５の周面とは軸方向に見てほぼ同一線上にある。
【００３４】
静翼羽根部１８の径方向外側への突出寸法は、上流側から下流側にかけてほぼ同じとなっている。同様に、一体に設けられた動翼羽根部１９と旋回流捕捉部１９ｂの径方向外側への突出寸法は、上流側から下流側にかけてほぼ同じとなっている。前述したように、一体に設けられた動翼羽根部１９と旋回流捕捉部１９ｂの方が静翼羽根部１８よりも突出寸法が大きい。そして、旋回流捕捉部１９ｂの分だけ静翼羽根部１８よりも径方向外側に突出している。静翼羽根部１８の外周端１８ａは、動翼羽根部１９の内周端１９ａよりも径方向外側に突出している。
【００３５】
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。周方向に見て隣り合う動翼羽根部１９・旋回流捕捉部１９ｂ間の空間は、動翼流路７２として機能する。静翼流路７１の出口は、間隙（例えば０．５５ｍｍ）を隔てて、動翼流路７２の入口に対向している。動翼流路７２の入口幅ｂは、静翼流路７１の出口幅ａより大きい。
【００３６】
筒体１３の大径部１３ｂの内部には、動翼流路７２を囲むように旋回流捕捉部１９ｂに固定された筒状のマグネットＭ１が収容されている。図４において２点鎖線で表されるマグネットＭ１の内周面は、旋回流捕捉部１９ｂの外周端に固定されている。
【００３７】
小径部１３ａの外側には、マグネットＭ１の上流側端面に対向させてコイル９が配置されている。なお、コイル９は、マグネットＭ１の下流側端面に対向させて配置してもよく、あるいは、マグネットＭ１の上流側及び下流側の両端面にそれぞれ対向させて１対のコイル９を配置してもよい。
【００３８】
コイル９は、図５に表される円筒状のヨーク３１と、このヨーク３１の内部に配置されるコイル配線部（図示省略）とを有する。ヨーク３１は、共に磁性体からなる３つのヨーク３２、３３、３４を組み合わせてなる。
【００３９】
ヨーク３３は、内部に収容したコイル配線部の周面部に対向する外周面部３３ｂと、マグネットＭ１に対向する複数の極歯３３ａと、を有する。複数の極歯３３ａは、外周面部３３ｂに一体に設けられている。また、極歯３３ａは、外周面部３３ｂから径方向内側に向けて突出するようにして設けられている。また、極歯３３ａは、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００４０】
ヨーク３４は、径方向外側に向けて突出し、ヨーク３３の極歯３３ａの間に配置される複数の極歯３４ａを有する。極歯３３ａ、３４ａは、内部に収容されたコイル配線部を間に挟んで、ヨーク３２に対向している。      
マグネットＭ１の軸方向の端面には、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００４１】
次に、旋回流捕捉部１９ｂについてさらに説明する。    
前述したように、静翼１４には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する静翼羽根部１８が設けられている。そのため、水流が静翼流路７１を通過することで旋回流が発生する。そして、この旋回流が動翼流路７２に流入することで、動翼１５に回転力が与えられる。この旋回流は、水平方向（径方向）に向かう成分を多く有している。そのため、水平方向（径方向）に向かう水流がマグネットＭ１内周面に当たるなどして、水平方向に向かう成分を有効に利用することができなければ、羽根車効率を向上させることはできない。
【００４２】
図６は、旋回流捕捉部を説明するための模式図である。なお、図６（ａ）は図６（ｂ）の動翼を軸方向上方から見た断面を表し、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面斜視図を表している。  図７は、旋回流の成分を説明するための模式図である。    
ここで、図６、図７に表すように、旋回流が軸方向となす角度をθ、静翼と動翼との間の軸方向距離をh、軸中心と動翼羽根部の内周との間の水平方向（径方向）距離をｒ０、軸中心と動翼羽根部の外周との間の水平方向（径方向）距離をｒ１、軸中心と静翼羽根部の外周との間の水平方向（径方向）距離をｒ２、旋回流の速度をＶ、旋回流の速度の水平方向（径方向）成分をＶｙ、旋回流の速度の軸方向成分をＶｚとする。また、旋回流の水平方向成分が、静翼羽根部の外周を出発してから動翼羽根部の外周部の軸方向投影面に到達するまでの距離をＬとする。
【００４３】
静翼羽根部１８の外周を通過した旋回流を動翼部分で全部受けるためには、旋回流の水平方向（径方向）成分が動翼羽根部１９と一体に設けられた旋回流捕捉部１９ｂの外周端の軸方向投影面１９ｃに到達するよりも早く、旋回流の軸方向成分が動翼羽根部１９に到達すればよい。
【００４４】
すなわち、旋回流の水平方向（径方向）成分が動翼羽根部１９と一体に設けられた旋回流捕捉部１９ｂの外周端の軸方向投影面１９ｃに到達するまでの時間より、旋回流の軸方向成分が動翼羽根部１９に到達するまでの時間が短くなるような寸法に旋回流捕捉部１９ｂを設ければよい。
そのような旋回流捕捉部１９ｂとするためには、以下の条件を満たすような寸法関係とすればよい。
【数１】
0004251302.tif 000002
また、上記の数式を変形することで以下の関係式を得ることができる。    
【数２】
0004251302.tif 000003
【数３】
0004251302.tif 000004
【数４】
0004251302.tif 000005
ここで、旋回流捕捉部１９ｂの水平方向（径方向）寸法は、ｒ１−ｒ２である。
【００４５】
以上説明したように、本具体例においては、動翼羽根部１９の径方向外側に旋回流捕捉部１９ｂを一体に設けている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。そのため、旋回流のうち水平方向（径方向）に向かう水流を旋回流捕捉部１９ｂで受けることができる。その結果、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分をも有効に利用することができるので、羽根車効率を向上させることができる。
【００４６】
表１は、旋回流捕捉部１９ｂの効果をシミュレーションにより求めたものである。なお、比較例１は、静翼部分において旋回流を発生させるが旋回流捕捉部を設けていない場合（例えば、特許文献２（特開２００４−３３６９８２号公報）に開示がされたものの場合）である。また、比較例２は、静翼部分において旋回流を発生させず、動翼外径が静翼外径よりも大きい場合（例えば、特許文献１（特表平６−５０５５４２号公報）に開示がされたものの場合）である。また、比較例３は、静翼部分において旋回流を発生させず、動翼外径と静翼外径とが等しい場合である。
【表１】
0004251302.tif 000006
表１から分かるように、静翼部分において旋回流を発生させるものとすれば、発電効率を向上させることができる。そして、静翼部分において旋回流を発生させるとともに旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにすれば、発電効率をさらに向上させることができる。このことは、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができることをも意味する。
【００４７】
次に、本具体例に係る水栓用発電機及び自動水栓装置の作用について説明する。
【００４８】
使用者が、吐水口６（図３）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を開にする。これにより、水栓用発電機１１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、自動で水が止まる。
【００４９】
筒体１３内に流れ込んだ流水は、静翼１４の円錐体表面を流れて径方向外側に拡散され、図１及び図４に図示される具体例においては、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。
【００５０】
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・旋回流捕捉部１９ｂ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・旋回流捕捉部１９ｂ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。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。
【００５１】
動翼１５が回転すると、これに固定されたマグネットＭ１も回転し、このマグネットＭ１に対向している極歯３３ａ、３４ａ（図５）の極性が変化していく。すなわち、ヨーク３３（極歯３３ａ）がＮ極のときヨーク３４（極歯３４ａ）がＳ極、ヨーク３３（極歯３３ａ）がＳ極のときヨーク３４（極歯３４ａ）がＮ極という状態が繰り返されることで、ヨーク３３、３４の内部に配置されたコイル配線部に対する鎖交磁束が変化し、そのコイル配線部に起電力が生じ、発電する。発電した電力は、充電器５６へと充電された後、例えば、電磁弁８、センサ７、制御部５７の駆動に使用される。
【００５２】
本具体例においては、静翼羽根部１８と筒体１３内周面とによって囲まれる空間が静翼流路７１として機能し、前述したように流水がその静翼流路７１を流れることで旋回流が形成される。この旋回流は、動翼羽根部１９・旋回流捕捉部１９ｂとマグネットＭ１内周面とによって囲まれる空間である動翼流路７２に流入し、動翼１５に回転力を与える。
【００５３】
動翼流路７２に流入する流水は旋回流であるため、動翼流路７２の径方向外側に設けられたマグネットＭ１に衝突する成分（水平方向（径方向）成分）を多くもっている。本具体例においては、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
【００５４】
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んでマグネットＭ１に衝突するまでの距離を長くすることができるので、マグネット衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流がマグネットＭ１に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【００５５】
特に、節水効果をアピールした自動水栓のように発電に用いる水力エネルギーが小さいものでは、わずかな圧力損失であっても低減したいという要求が強い。本具体例はそのようなものに非常に有効である。
なお、静翼流路７１の出口幅ａに対して、動翼流路７２の入口幅ｂをあまり大きくしすぎると、流路の急拡大による圧力損失が生じる。そのため、この流路の急拡大による圧力損失の影響を抑えつつ、前述した旋回流のマグネットＭ１への衝突による圧力損失も抑えるために、静翼流路７１の出口幅ａと動翼流路７２の入口幅ｂとの関係を適切に設定する必要がある。
【００５６】
次に、静翼流路出口幅に対する動翼流路入口幅の比率を、１．０、１．５、２．０、２．５と変えた場合における、圧力損失の比（％）、損失流出の比（％）、羽根車効率の比（％）をシミュレーションした結果について、表２、図８〜１０を参照して説明する。なお、静翼流路は、その上流側の入口から下流側の出口にかけて径方向の幅は同じとし、同様に、動翼流路は、その上流側の入口から下流側の出口にかけて径方向の幅は同じとした。
【表２】
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損失流出とは、静翼流路７１を通過した流水のうち、動翼流路７２を通過せずに、マグネットＭ１と、筒体１３内壁面との間の隙間を通過してしまう流量を表す。羽根車効率とは、与えた水流のエネルギーのうち回転エネルギーに変換された割合のことをいう。
【００５７】
図８において、横軸は、静翼流路出口幅に対する動翼流路入口幅の比率を表し、縦軸は、動翼流路入口幅比率が１．０のときの圧力損失の比を１００（％）として、動翼流路入口幅比率が１．５、２．０、２．５のときの圧力損失の比（％）を表している。  
図９において、横軸は、静翼流路出口幅に対する動翼流路入口幅の比率を表し、縦軸は、動翼流路入口幅比率が１．０のときの損失流量の比を１００（％）として、動翼流路入口幅比率が１．５、２．０、２．５のときの損失流量の比（％）を表している。  
図１０において、横軸は、静翼流路出口幅に対する動翼流路入口幅の比率を表し、縦軸は、動翼流路入口幅比率が１．０のときの羽根車効率の比を１００（％）として、動翼流路入口幅比率が１．５、２．０、２．５のときの羽根車効率の比（％）を表している。
【００５８】
図８より分かるように、動翼流路入口幅比率が２．０のとき、最も圧力損失が小さい。また、図９から分かるように、動翼流路入口幅を拡大することで、動翼流路を通らずにマグネットと筒体内壁面との間の隙間を通過していた水量を減少させることができる。そのため、その分、動翼流路を通って動翼の回転に寄与する水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。その結果、動翼流路入口幅を広げることにより、前述したマグネットへの衝突による圧力損失低減および動翼に回転力を与えない損失流量の減少という２つの作用により発電効率をさらに向上させることができる。また、少ない流量でもさらに効率よく動翼を回転させることができる。
【００５９】
また、図１０より、動翼流路入口幅比率が２．０のとき、最も羽根車効率がよいことが分かる。図８、９、１０に基づく知見より、動翼流路入口幅としては、静翼流路出口幅の１．５倍以上２．５倍以下が望ましい。具体的な動翼流路の入口幅寸法としては、例えば１．０ｍｍを挙げることができる。
【００６０】
なお、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるためには、設置箇所における径方向寸法に余裕が必要である。本具体例においては、コイル９を、マグネットＭ１の軸方向に対向配置させた構造のため、コイル９をマグネットＭ１の径方向外側に対向配置させた場合に比べて、径方向寸法を小さくすることができる。例えば図２に表される円筒状の吐水部３ｂの中に内蔵させても吐水部３ｂの細くスッキリとしたデザイン性を損ねない。
【００６１】
［第２の具体例］
図１１は、第２の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。  
図１２は、同水栓用発電機におけるコイル１６を表す模式斜視図である。  
図１３は、図１２に表されるコイル１６の分解斜視図である。  
図１４は、同水栓用発電機におけるマグネットＭ２とヨーク極歯２５ｃ、２６ｂとの配置関係を表す模式平面図である。
【００６２】
本具体例では、マグネットＭ２とコイル１６との配置関係が第１の具体例と異なる。
【００６３】
筒体１３の大径部１３ｂの内部に、動翼流路７２を囲むように旋回流捕捉部１９ｂに固定された筒状のマグネットＭ２が収容されている。大径部１３ｂの径方向外側には、マグネットＭ２の外周面に対向させてコイル１６が配置されている。
【００６４】
コイル１６は、図１２、１３に表される１対のヨーク２５、２６と、これらヨーク２５、２６が組み合わされて形成される環状の空間内に配設されたコイル配線部１６ａとを有する。
【００６５】
ヨーク２５、２６は、共に磁性体からなる。ヨーク２５は、コイル配線部１６ａの一方の端面部に対向される環状部２５ａと、コイル配線部１６ａの周面部に対向される周面部２５ｂとを有している。また、さらに環状部２５ａの内周縁部には、軸方向に突出した複数の極歯２５ｃが設けられている。ヨーク２６は、コイル配線部１６ａの他方の端面部に対向される環状部２６ａと、この環状部２６ａの内周縁部に、軸方向に突出して設けられた複数の極歯２６ｂとを有する。ヨーク２５の極歯２５ｃは、周方向に沿って等間隔で設けられ、ヨーク２６の極歯２６ｂも周方向に沿って等間隔で設けられている。また、図１２に表されるように、一方のヨークの極歯の間に、他方のヨークの極歯を位置させて、両ヨーク２５、２６の極歯２５ｃ、２６ｂは、コイル配線部１６ａの内周面に対向している。
【００６６】
マグネットＭ２は、図１４に表されるように、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。また、それぞれのヨーク２５、２６の極歯２５ｃ、２６ｂは、筒体１３の管壁を間に挟んで、マグネットＭ２のＮ極またはＳ極に対向している。コイル配線部１６ａは、極歯２５ｃ、２６ｂおよび筒体１３の管壁を間に挟んで、マグネットＭ２に対向している。
【００６７】
第１の具体例と同様、静翼１４によって形成された旋回流の水力を受けて動翼１５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は、図１４に表されるように、周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に並んで着磁されているため、マグネットＭ２に対向しているヨーク２５、２６の極歯２５ｃ、２６ｂの極性が変化していく。すなわち、ヨーク２５がＮ極のときヨーク２６がＳ極、ヨーク２５がＳ極のときヨーク２６がＮ極という状態が繰り返されることで、コイル配線部１６ａに対する鎖交磁束が変化し、コイル配線部１６ａに起電力が生じ、発電する。
【００６８】
本具体例においても、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
【００６９】
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んでマグネットＭ２に衝突するまでの距離を長くすることができるので、マグネット衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流がマグネットＭ２に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【００７０】
［第３の具体例］
図１５は、第３の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。    
本具体例では、筒体１３の内部に、給水が流れる方向の上流側から順に、静翼１４、動翼１５、マグネットＭ３、および軸受１７が、互いの軸中心を一致させて設けられている。マグネットＭ３は、円筒状を呈し、動翼１５の下流側に動翼１５に対して離間して設けられている。
【００７１】
動翼１５の軸中心に固定され、軸受１７上に回転可能に支持された中心軸２４は、マグネットＭ３の中空部を貫通しており、その中心軸２４には、放射状に延びる複数本の連結部材３５を介して、マグネット装着部材３６が固定されている。マグネット装着部材３６は、リング状のプレート部３７と、このプレート部３７の中央孔の縁部に一体に設けられ上流側に向けて延在する筒部３８とを有する。
【００７２】
マグネットＭ３は、その中空部を、マグネット装着部材３６の筒部３８の外周面に嵌合させてプレート部３７上に固定されている。したがって、マグネットＭ３は、マグネット装着部材３６および中心軸２４を介して、動翼１５に対して固定されており、動翼１５が回転すると、マグネットＭ３は動翼１５と一体となって回転する。
【００７３】
あるいは、中心軸２４の両端部をそれぞれ軸支持部２２と静翼１４に固定させ、その中心軸２４に対して回転可能に動翼１５をはめ込む構成としてもよい。この場合、マグネット装着部材３６の連結部材３５は、中心軸２４のまわりを回転可能となるように設けられている。また、筒部３８の上端が動翼１５に固定されている。そのため、動翼１５が回転すると、マグネットＭ３はマグネット装着部材３６と共に中心軸２４のまわりを回転する。
【００７４】
筒体１３の外周面における、マグネットＭ３に対向する部分には、マグネットＭ３の軸方向長さに合わせて、例えば、２つのコイル１６が設けられている。コイル１６は、前述した第２の具体例と同じ構成を有している。また、マグネットＭ３は、第２の具体例のマグネットＭ２と同様、周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に並んで着磁されている。また、マグネットＭ３が回転することによる発電の原理も第２の具体例と同じである。
【００７５】
本具体例においては、静翼羽根部１８と筒体１３内周面とによって囲まれる空間が静翼流路７１として機能し、動翼羽根部１９・旋回流捕捉部１９ｂと筒体１３内周面とによって囲まれる空間が動翼流路７２として機能する。前述したように流水が静翼流路７１を流れることで旋回流が形成され、この旋回流は、動翼流路７２に流入し、動翼１５に回転力を与える。動翼流路７２を流れた流水は、マグネットＭ３の中空部、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。
【００７６】
動翼流路７２に流入する流水は旋回流であるため、動翼流路７２に流入する流水は、動翼流路７２の径方向外側に位置する筒体１３内周面に衝突する成分を多く有している。本具体例においても、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
【００７７】
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んで筒体１３内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、筒体１３内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流が筒体１３内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【００７８】
なお、本具体例において、動翼１５の周面を囲むように旋回流捕捉部１９ｂの外周面に図示しない動翼リングを設けてもよい。このような構成にすれば、動翼リングの外周面と筒体１３の内周面との間の隙間が狭められて、動翼流路７２よりも径方向外側の流路抵抗をさらに大きくすることができる。そのため、動翼流路７２を流れる流量を多くすることができ、水力エネルギーから回転エネルギーへの変換効率を高めることができる。
［第４の具体例］
図１６は、第４の具体例に係る水栓用発電機の模式断面図である。  
筒体１１５は、大径部１１６と小径部１１８とを有す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、３に示される吐水部３ｂ内に配設される。筒体１１５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ほぼ平行となるように配設される。筒体１１５は、大径部１１６を上流側に、小径部１１８を下流側に向けて配設される。筒体１１５の内部における主流路には、上流側から順に、静翼１２１と動翼１２５が設けられている。
【００７９】
大径部１１６の上流端の開口は、Ｏリング１３３を介して、封止部材１３２により水が漏れないように塞がれている。封止部材１３２の内周面に静翼１２１が設けられている。
【００８０】
静翼１２１は、円柱体の一方の軸方向端面（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１２１の周面には、径方向外側に突出した複数の突起状の静翼羽根部１２２が設けられている。静翼羽根部１２２は、例えば、静翼１２１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１２１は、封止部材１３２の内周面に対して固定され、回転はしない。
【００８１】
静翼１２１の下流側には、静翼１２１に対してわずかの隙間をあけて動翼１２５が設けられている。動翼１２５の上流側部分は円柱状に形成され、その周面には、動翼１２５の軸中心（軸部材１３５）に対して径方向外側に突出した複数の動翼羽根部１２６が設けられている。また、動翼羽根部１２６の径方向外側には、旋回流捕捉部１２６ｂが動翼羽根部１２６と一体に設けられている。一体に設けられた動翼羽根部１２６と旋回流捕捉部１２６ｂは、静翼羽根部１２２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。なお、動翼羽根部１２６、旋回流捕捉部１２６ｂは、それぞれ動翼羽根部１９、旋回流捕捉部１９ｂと同様であるため詳細な説明は省略する。
【００８２】
動翼１２５の外周側には、動翼羽根部１２６の周囲を囲むように動翼リング１２８が設けられている。動翼リング１２８の外周面にマグネットＭが固定されて設けられている。動翼１２５、動翼リング１２８およびマグネットＭは一体となって回転する。    
マグネットＭは、筒状を呈し、その軸方向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。
【００８３】
動翼１２５の下流側には、中心軸１３５を流路中に支持するための支持部材１３４が設けられている。中心軸１３５は、支持部材１３４の中心から上流側に向けて伸びている。支持部材１３４は、筒体１１５の中心軸に対してほぼ平行、すなわち主流路に対してほぼ平行に設けられている。支持部材１３４は、筒体１１５の小径部１１８の内周面に対して固定されたスリーブ１４４と、軸中心からスリーブ１４４の内周面に向けて放射状に設けられた複数の連結部材１４３とを有し、連結部材１４３の中心に中心軸１３５が支持されている。複数の連結部材１４３は周方向に互いに離間して設けられ、連結部材１４３同士の間は閉塞されておらず、流水が流れる隙間が形成されている。
【００８４】
中心軸１３５は動翼１２５の軸中心を貫通しており、動翼１２５の下流端は支持部材１３４上に回転（摺動）できるように支持されている。また、動翼１２５は中心軸１３５によって径方向の移動を規制されつつ、中心軸１３５のまわりを回転可能となっている。なお、動翼１２５と中心軸１３５とを一体化することもできる。そして、中心軸１３５の軸方向の両端部をそれぞれ静翼１２１及び支持部材１３４に対して回転できるように係合させて、中心軸１３５と一体に動翼１２５が回転するようにしてもよい。
【００８５】
筒体１１５の大径部１１６における下流側の端部は、小径部１１８の外周面よりも径方向外側に張り出した環状のフランジ状に形成され、そのフランジ部１１７よりも下流側における小径部１１８の外側には、マグネットＭ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１５０が設けられている。
【００８６】
ステータ１５０は、円筒状に巻回されたコイル１３６と、コイル１３６を囲む磁性体からなるヨーク１４０とを有する。ヨーク１４０は、周方向に沿って、交互に、且つ互いに離間して並んで設けられた複数の極歯を有している。また、それら極歯は、コイル１３６の一方の軸方向端面（図１６においては上流側端面）に対向している。そのコイル１３６の一方の軸方向端面は、極歯およびフランジ部１１７を間に挟んで、マグネットＭの下流側端面（着磁面）に対向している。
【００８７】
動翼１２５及びこれに固定されたマグネットＭの回転を許容するためには、これらの周囲に設けられた静止体（封止部材１３２、筒体１１５）との間に隙間を設ける必要がある。ところが、その隙間は、流水が動翼羽根部１２６・旋回流捕捉部１２６ｂ（動翼流路１２７）を介さないで流れるバイパス流路となってしまう。
【００８８】
図１７は、比較例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。  
図１７に表す比較例の構造では、封止部材１３２の下流側端面と、動翼リング１２８及びマグネットＭとの間の隙間、マグネットＭの外周面と筒体１１５の大径部１１６内周面との間の隙間、マグネットＭ及び動翼リング１２８の下流側端面と、筒体１１５のフランジ部１１７との間の隙間によってバイパス流路が形成される。
【００８９】
静翼１２１を流れた流水は、動翼羽根部１２６・旋回流捕捉部１２６ｂ（動翼流路１２７）を介さずに動翼羽根部１２６・旋回流捕捉部１２６ｂ（動翼流路１２７）よりも径方向外側を迂回するバイパス流路を流れるバイパス流Ｆｂと、動翼羽根部１２６・旋回流捕捉部１２６ｂ（動翼流路１２７）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１２５を回転させつつ動翼流路１２７を通り、そのまま下流へと流出する。一方、バイパス流Ｆｂは、マグネットＭのまわりのバイパス流路を通り、動翼１２５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、動翼流路１２７の下流側で主流と合流する。そのため、バイパス流路を流れるバイパス流Ｆｂの量が多くなると、発電に寄与する動翼流路１２７を流れる主流Ｆａの量がその分少なくなり、発電効率の低下をまねく。
【００９０】
図１７に示した比較例の構造におけるバイパス流出量と羽根車効率とをシミュレーションにより求めると、バイパス流出量は約６１％、羽根車効率は約６％となった。これは、発電機に供給された流水のうち６割以上のものが発電に寄与せず、バイパス流路を経由して流出していることを意味する。尚、このときのシミュレーションの条件は、発電機に供給する流水量を毎分１．８リットル、動翼の回転を２５００ｒｐｍ、必要トルクを０．５ｍＮ・ｍ（ミリニュートン・メートル）とした。また、この条件で必要となる水圧は７１．６ｋＰａ（キロパスカル）となった。
【００９１】
ここで、「羽根車効率」は、水力エネルギーを回転エネルギーに変換する際の効率を示すものであり、η＝（Ｔ・Ｎ）／（ΔＰ・Ｑ）で求めることができる。  
ここで、Ｔは回転トルク、Ｎは回転数、ΔＰは水圧、Ｑは流量である。そのため、分子のＴ・Ｎは回転エネルギー、分母のΔＰ・Ｑは水力エネルギーとなる。
【００９２】
図１８は、第４の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【００９３】
本具体例では、バイパス流路への流水の流入を抑制する手段として、バイパス流路の出口近傍（バイパス流と主流との合流部）に主流Ｆａが衝突する突出部１６０を設けている。
【００９４】
突出部１６０は、主流Ｆａが流れる動翼流路１２７の最外周端１２７ａよりも中心軸１３５に向けた径方向内側に突出して設けられている。また、その上流側の端面部１６１が動翼流路１２７に対向している。端面部１６１は、中心軸１３５の軸方向に対して略垂直な円環状の平坦面からなり、筒体１１５のフランジ部１１７の上流側端面とほぼ同一平面上に設けられている。
【００９５】
尚、本具体例では、突出部１６０は、中心軸１３５の支持部材１３４の一構成要素であるスリーブ１４４に設けられているが、これに限定されるわけではない。例えば、突出部１６０を独立した部材で構成することもできるし、筒体１１５のフランジ部１１７を径方向内側に伸ばして突出部としてもよい。
【００９６】
次に、突出部１６０の作用について説明する。    
動翼流路１２７から流出した主流Ｆａは、突出部１６０の端面部１６１に衝突し、径方向内側に向けてほぼ直角に流れ方向を変換される。その後、突出部１６０の角部で下流側に向けてほぼ直角に方向を変える。この際、端面部１６１に衝突した主流Ｆａの一部は、バイパス流路の出口側に向けて流れ、これがバイパス流Ｆｂと衝突することになる。その結果、バイパス流路の出口近傍の圧力が高まり、バイパス流路からのバイパス流Ｆｂの流出が阻害されることになる。このように、バイパス流路の出口近傍の圧力が高まり、出口が塞がれる結果となるので、バイパス流路への流水の流入が抑制され、その分、発電に寄与する主流Ｆａの流量が増加し、発電効率を向上させることができる。
【００９７】
また、本具体例においても、動翼羽根部１２６と一体に旋回流捕捉部１２６ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路１２３の出口幅よりも広い動翼流路１２７の入口幅を確保することができる。
そのため、静翼１２１を通過した水流が径方向外側に進んで動翼リング１２８内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、動翼リング１２８内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１２１を通過した水流が動翼リング１２８内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができる。
【００９８】
そして、突出部１６０を設ける効果と、旋回流捕捉部１２６ｂとを設ける効果とを享受することができるので、発電効率をさらに向上させることができる。また、少ない流量でもさらに効率よく動翼を回転させることができる。
［第５の具体例］
図１９は、第５の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。  
本具体例では、バイパス流路への流水の流入を抑制する手段として、バイパス流路の出口近傍（バイパス流と主流との合流部）に主流Ｆａが衝突する突出部１７０を設けている。
【００９９】
突出部１７０は、主流Ｆａが流れる動翼流路１２７の最外周端１２７ａよりも径方向内側に突出して設けられている。また、その上流側の端面部１７１が動翼流路１２７に対向している。端面部１７１は、その外側部１７２よりも内側部１７３の方が、動翼流路１２７に向かって突出している。
【０１００】
端面部１７１の外側部１７２は、中心軸１３５の軸方向に対してほぼ垂直な円環状の平坦面からなっている。また、筒体１１５のフランジ部１１７の上流側端面とほぼ同一平面上に設けられている。端面部１７１の内側部１７３は、外側部１７２に続いて設けられ、径方向内側（中心軸１３５側）に向かうにしたがって動翼流路１２７側に近づくように傾斜し、動翼流路１２７に向かうにつれて断面積が漸次減少するような形状を呈している。内側部１７３は、外側部１７２に対して所定の傾斜角度（図１９では、例えば４５°程度）動翼流路１２７側に傾いている。
【０１０１】
本具体例においても、突出部１７０は、中心軸１３５の支持部材１３４の一構成要素であるスリーブ１４４に設けているが、これに限定されるわけではない。例えば、突出部１７０を独立した部材で構成することもできるし、筒体１１５のフランジ部１１７を径方向内側に伸ばして突出部としてもよい。
【０１０２】
また、内側部１７３の傾斜角度は適宜変更することができる。また、斜面も直線状である必要はなく、曲線または直線と曲線を組み合わせたようなものであってもよい。また、図示したものは、断面形状が直角三角形であるが、直角三角形以外の三角形や、台形など斜面を複数有するものなどとすることもできる。また、各面の寸法比率も適宜変更することができる。ただし、バイパス流路の出口近傍の圧力を高めるのに適した形状や寸法比率とすることが好ましい。
【０１０３】
次に、突出部１７０の作用について説明する。
【０１０４】
動翼流路１７２から流出した主流Ｆａは、突出部１７０に衝突し、径方向内側に向けて流れ方向が変換される。この際、図１９に矢印で示したように、衝突した主流Ｆａは端面部１７１の内側部１７３の斜面に沿って一度上流側に流れた後、内側部１７３の頂点付近で折り返して下流に流れることになる。
【０１０５】
本具体例においても、端面部１７１に衝突した主流Ｆａの一部がバイパス流路の出口側に向けて流れ、これがバイパス流Ｆｂと衝突することになる。すなわち、バイパス流路から流出した流れは、動翼流路１７２から流出する流れに対向する流れ成分を有する。その結果、バイパス流路の出口近傍の圧力が高まり、バイパス流路からのバイパス流Ｆｂの流出が阻害されることになる。
【０１０６】
また、本具体例においては、突出部１７０の端面部１７１に、主流にとって下り勾配となる内側部１７３が設けられている。そのため、主流Ｆａの衝突時にその主流Ｆａのバイパス流路側への流れが促され、バイパス流路の出口近傍の圧力をより高めることができる。また、バイパス流Ｆｂが出口に向けて流れる流路に、そのバイパス流の流れにとって上り勾配となる内側部１７３があるため、これがバイパス流Ｆｂの抵抗ともなる。そのため、バイパス流Ｆｂの流出がより阻害されるので、バイパス流路への流水の流入もより抑制される。
【０１０７】
また、本具体例においても、動翼羽根部１２６と一体に旋回流捕捉部１２６ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路１２３の出口幅よりも広い動翼流路１２７の入口幅を確保することができる。
そのため、静翼１２１を通過した水流が径方向外側に進んで動翼リング１２８内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、動翼リング１２８内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１２１を通過した水流が動翼リング１２８内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができる。
【０１０８】
そして、突出部１７０を設ける効果と、旋回流捕捉部１２６ｂとを設ける効果とを享受することができるので、発電効率をさらに向上させることができる。また、少ない流量でもさらに効率よく動翼を回転させることができる。
【０１０９】
［第６の具体例］
図２０は、第６の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。  
本具体例では、バイパス流路への流水の流入を抑制する手段として、バイパス流路の出口近傍（バイパス流と主流との合流部）に主流Ｆａが衝突する突出部１８０を設けている。
【０１１０】
突出部１８０は、主流Ｆａが流れる動翼流路１２７の最外周端１２７ａよりも径方向内側に突出している。また、その上流側（動翼流路１２７側）の端面部１８１が動翼流路１２７に対向している。端面部１８１は、その外側部１８２よりも内側部１８３の方が、動翼流路１２７に向かって突出している。
【０１１１】
端面部１８１の外側部１８２は、中心軸１３５の軸方向に対してほぼ垂直な円環状の平坦面からなっている。また、筒体１１５のフランジ部１１７の上流側端面とほぼ同一平面上に設けられている。内側部分１８３は、外側部１８２よりも動翼流路１２７側に突出したスリーブ１４４の上流側端部に設けられている。内側部分１８３と外側部１８２との間に、中心軸１３５の軸方向に対してほぼ平行な壁面１８４が形成されている。壁面１８４は、外側部１８２に対してほぼ垂直に形成されている。また、外側部１８２よりも動翼流路１２７に近い上流側に、壁面１８４に対してほぼ垂直に内側部１８３が形成されている。すなわち、外側部分１８２、壁面１８４および内側部１８３によって、バイパス流路の出口近傍に段差が形成されている。
【０１１２】
本具体例では、バイパス流路における出口近傍の流路は、中心軸１３５の軸方向に対してほぼ垂直な方向から、上流側（動翼流路１２７側）に向けてほぼ直角に方向変換されている。また、バイパス流路の出口は、図２０において真上を向いている。また、バイパス流路の出口は、動翼流路１２７に対向している。
【０１１３】
なお、本具体例において、内側部分１８３は、中心軸１３５の支持部材１３４の一構成要素であるスリーブ１４４に設けているが、これに限定されるわけではない。例えば、内側部１８３を独立した部材で構成することもできるし、筒体１１５のフランジ部１１７の径方向内側の端部を動翼流路１２７側に突出させてもよい。
【０１１４】
また、壁面１８４も含めた端面部１８１の形状や寸法も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。例えば、ほぼ直角な平面を組み合わせて構成されることに限らず、曲面または平面と曲面とを組み合わせたようなものであってもよい。また、内側部１８３の上流側への突出高さも適宜変更することができる。ただし、バイパス流路の出口近傍の圧力を高めるのに適した形状や寸法とすることが好ましい。
【０１１５】
次に、突出部１８０の作用について説明する。
【０１１６】
動翼流路１７２から流出した主流Ｆａは、突出部１８０に衝突する。そして、図２０に矢印で示したように、衝突した主流Ｆａは壁面８４に沿って一度上流側に上昇した後、内側部１８３を乗り越えるようにして下流に流れる。
【０１１７】
本具体例においても、端面部１８１に衝突した主流Ｆａの一部がバイパス流路の出口側に向けて流れ、これがバイパス流Ｆｂと衝突することになる。その結果、バイパス流路の出口近傍の圧力が高まり、バイパス流路からのバイパス流Ｆｂの流出が阻害されることになる。
【０１１８】
また、本具体例においては、動翼流路１２７を流れた主流の一部が壁面１８４に沿ってバイパス流路側に導かれ、主流のバイパス流路側への流れが促されるようになる。その結果、バイパス流路の出口近傍の圧力をより高めることができる。また、出口へと向けて流れるバイパス流Ｆｂにとってその流れを遮る壁面１８４があるため、これがバイパス流Ｆｂの抵抗ともなる。そのため、バイパス流Ｆｂの流出がより阻害されるので、バイパス流路への流水の流入もより抑制され、さらに発電効率を向上させることができる。
【０１１９】
図２１は、前述した突出部の効果を説明するためのグラフ図である。
【０１２０】
図２１の左側縦軸は羽根車効率、右側縦軸は筒体１１５内に導かれた流水のバイパス流路への流入割合（バイパス流Ｆｂの割合）、横軸は前述の端面部の傾斜角度（中心軸１３５の軸方向に対してほぼ垂直な方向から上流側に傾いている角度）を示している。例えば、端面部の傾斜角度が０°とは図１８で説明した場合、４５°とは図１９で説明した場合、９０°とは図２０で説明をした場合をそれぞれ示している。また、傾斜角度が−４５°とは、軸方向に対してほぼ垂直な方向から下流側に４５°傾いている場合を表す。また、図２１に示したデータは、シミュレーションによるものであり、その条件は、発電機に供給する流水量を毎分１．８リットル、動翼の回転数を２４００ｒｐｍとした。
【０１２１】
図２１から分かるように、バイパス流路の出口近傍に主流Ｆａが衝突する突出部を設け、これに備えられた端面部の傾斜角度を大きくするほどバイパス流路への流入割合（バイパス流Ｆｂの量）を減らすことができる。また、羽根車効率も高くすることができる。これは、発電効率を大幅に向上できることをも意味する。
【０１２２】
また、本具体例においても、動翼羽根部１２６と一体に旋回流捕捉部１２６ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路１２３の出口幅よりも広い動翼流路１２７の入口幅を確保することができる。
そのため、静翼１２１を通過した水流が径方向外側に進んで動翼リング１２８内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、動翼リング１２８内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１２１を通過した水流が動翼リング１２８内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができる。
【０１２３】
そして、突出部１８０を設ける効果と、旋回流捕捉部１２６ｂとを設ける効果とを享受することができるので、発電効率をさらに向上させることができる。また、少ない流量でもさらに効率よく動翼を回転させることができる。
【０１２４】
［第７の具体例］
図２２は、第７の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。  
図２３は、本具体例に係る動翼部分の模式斜視図である。
【０１２５】
本具体例では、動翼流路１２７の内周側壁面に、下流側に向かうにしたがって径方向外側に末広がりとなる傾斜面１２７ｂを設けている。そのため、バイパス流路の出口近傍に向かって少なくとも動翼流路１２７における一部の流路断面積が漸減している。
【０１２６】
傾斜面１２７ｂは、動翼流路１２７を流れる主流Ｆａがバイパス流路の出口近傍に向かうような傾斜角度を有する。図２２の場合においては、バイパス流路の出口近傍は、動翼流路１２７の最外周端１２７ａの下流側端面近傍となる。
【０１２７】
なお、傾斜面１２７ｂの傾斜角度、形状、寸法など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。例えば、傾斜面１２７ｂは直線状である必要はなく、曲線または直線と曲線とを組み合わせたようなものであってもよい。また、図２４に示すように複数の傾斜面１２７ｂ、１２７ｃを組み合わせたものでもよい。また、必ずしも動翼流路１２７の入口部断面積が出口部断面積よりも大きくなるとは限らない。つまり、動翼１２５の内径が下流側に向けて漸増する部分が設けられていればよい。ただし、バイパス流路の出口近傍に主流Ｆａが向かい、バイパス流路の出口近傍の圧力を高めるのに適した傾斜角度、形状、寸法とすることが好ましい。
【０１２８】
本具体例において、動翼流路１２７に流入した主流Ｆａは、傾斜面１２７ｂに案内されてバイパス流路の出口近傍に向けて動翼流路１２７から流出する。そして、その主流Ｆａの一部がバイパス流路の出口近傍にある部材と衝突し、その流れ方向を変換しつつ下流側に向かって流れる。
【０１２９】
本具体例においても、主流Ｆａがバイパス流路出口近傍に衝突することで出口近傍の圧力を高めることができる。また、その一部がバイパス流路の出口側に向けて流れようとするため、これがバイパス流Ｆｂと衝突することになる。その結果、バイパス流路の出口近傍の圧力がより高まり、バイパス流路からのバイパス流Ｆｂの流出がより阻害されることになる。
【０１３０】
図２５は、本具体例に係る動翼部分の効果を説明するためのグラフ図である。  
図２５の左側の棒グラフは本具体例に係る傾斜面１２７ｂを有する場合、右側の棒グラフは傾斜面を有さない場合である。また、各棒グラフの右側はバイパス流路への流入割合（バイパス流Ｆｂの割合）、左側は羽根車効率を表している。
【０１３１】
図２５から分かるように、本具体例によれば、バイパス流路への流入割合（バイパス流Ｆｂの割合）を減らし、かつ、羽根車効率を改善することができる。これは、発電効率を向上させることができることを意味する。
【０１３２】
また、本具体例においても、動翼羽根部１２６と一体に旋回流捕捉部１２６ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路１２３の出口幅よりも広い動翼流路１２７の入口幅を確保することができる。
そのため、静翼１２１を通過した水流が径方向外側に進んで動翼リング１２８内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、動翼リング１２８内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１２１を通過した水流が動翼リング１２８内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができる。
【０１３３】
そして、傾斜面１２７ｂを設ける効果と、旋回流捕捉部１２６ｂとを設ける効果とを享受することができるので、発電効率をさらに向上させることができる。また、少ない流量でもさらに効率よく動翼を回転させることができる。
【０１３４】
［第８の具体例］
図２６は、第８の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。  
図２７は、比較例を説明するための模式断面図である。
【０１３５】
まず、図２７に示す比較例について説明をする。  
図２７に示す比較例においては、静翼１２１の静翼流路１２３の最外周端１２３ａと、動翼１２５の動翼流路１２７の最外周端１２７ａとが、中心軸１３５の軸方向に対してほぼ平行に同一線上に並ぶように設けられている。
【０１３６】
前述したように、静翼流路１２３から流出した流水は、旋回流となっているので、水平方向（径方向）に向かう成分を多く有している。そのため、図２７に矢印で示したような向きの主流Ｆａを生じ、これがバイパス流路の入口近傍に衝突することになる。このように、バイパス流路の入口近傍で主流Ｆａの衝突が起こると入口近傍の圧力が高まり、バイパス流路への流入が助長されることになる。バイパス流路の入口近傍で主流Ｆａの衝突が起こると、動翼流路１２７内における圧力損失も大きくなり、例えば、前述の図１８〜図２０で説明をした突出部を設けたとしてもその効果が減少することになる。また、動翼リング１２８の内周面に衝突する時の速度が速いので圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失が大きくなる。
【０１３７】
これに対し、図２６に示す本具体例では、静翼流路１２３の最外周端１２３ａよりも、動翼流路１２７の最外周端１２７ａの方が、径方向外側に突出している。
【０１３８】
そのため、静翼流路１２３から流出した流水が旋回流となり水平方向（径方向）にふくらむように流れようとしても、バイパス流路の入口近傍よりも下流側の動翼流路１２７の最外周端１２７ａで衝突が起こるようになる。そのため、バイパス流路の入口近傍の圧力上昇が抑制され、バイパス流路への流入が抑制されることになる。また、動翼流路１２７内における圧力損失をも抑制することができる。そのため、例えば、前述の図１８〜図２０で説明をした突出部の効果を充分に発揮させることもできる。その結果、主流Ｆａの流量の減少を抑制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。
【０１３９】
尚、説明の便宜上、図２６では、図２７に比べて静翼流路１２３の最外周端１２３ｂを径方向内側に設けるようにしているが、静翼流路１２３の最外周端位置を変えずに動翼流路１２７の最外周端位置を外側（径方向外側）に設けるようにしてもよい。
【０１４０】
図２８は、本具体例に係る水栓用発電機の効果を説明するためのグラフ図である。  
図２８の左側の棒グラフは図２６で説明をした本具体例に係るものの場合、右側の棒グラフは図２７で説明をしたものの場合である。また、各棒グラフの右側はバイパス流路への流入割合（バイパス流Ｆｂの割合）、左側は羽根車効率を表している。
【０１４１】
図２８から分かるように、本具体例によれば、バイパス流路への流入割合（バイパス流Ｆｂの割合）を１／３程度と大幅に減らし、かつ、羽根車効率をも２倍近くまで改善することができる。これは、発電効率を大幅に向上させることができることを意味する。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができることをも意味する。
【０１４２】
［第９の具体例］
図２９は、第９の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式図である。  
図２９（ａ）は発電機要部の模式断面図、図２９（ｂ）は動翼２５１を上方から見た場合の模式図、図２９（ｃ）は動翼２５１を側方から見た場合の模式図である。尚、図２９（ａ）、（ｂ）中の矢印は、動翼２５１の回転方向を示している。
【０１４３】
本具体例では、動翼２５１の外周側面、および上流側端面における外周側部分に螺旋状に伸びている突起２５１ａ、２５１ｂをそれぞれ設けている。図２９（ａ）に示すように、突起２５１ａ、２５１ｂはバイパス流路内に位置する。このとき、図中矢印の方向に動翼２５１が回転するものとすれば、動翼２５１の外周側面に対向するバイパス流路内にある流水は、突起２５１ａと突起２５１ａとの間に形成された螺旋状の溝に案内されて上流側に向かって流れる。
【０１４４】
また、動翼２５１の上流側端面における外周側部分に対向するバイパス流路内にある流水は、突起２５１ｂと突起２５１ｂとの間に形成された螺旋状の溝に案内されて径方向内側（中心軸３５側）に向かって流れる。そのため、動翼２５１の外周側面から上流側端面にかけてのバイパス流路内にある流水がバイパス流路入口に向かって流れることになり、バイパス流路への流水の流入が抑制されることになる。
【０１４５】
その結果、主流Ｆａの流量の減少を抑制することができ、発電効率を向上させることができる。また、本具体例においては、バイパス流路を経由してマグネットＭに向かうゴミなどをも排出することができるので、回転不良などの故障をも抑制することもできる。
【０１４６】
また、本具体例においても、動翼羽根部１２６と一体に旋回流捕捉部１２６ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。また、旋回流捕捉部１２６ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路１２３の出口幅よりも広い動翼流路１２７の入口幅を確保することができる。
そのため、静翼１２１を通過した水流が径方向外側に進んで動翼リング２２８内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、動翼リング２２８内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１２１を通過した水流が動翼リング２２８内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができる。  
そして、突起２５１ａ、２５１ｂを設ける効果と、旋回流捕捉部１２６ｂとを設ける効果とを享受することができるので、発電効率をさらに向上させることができる。また、少ない流量でもさらに効率よく動翼を回転させることができる。
【０１４７】
尚、螺旋状に伸びている突起は、動翼２５１の外周側面及び上流側端面の少なくとも一方にあればよい。また、突起２５１ａ、２５１ｂの形状、寸法、配置、ピッチなども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。
【０１４８】
［第１０の具体例］
図３０は、第１０の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。  
なお、図１に関して説明をしたものと同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。    
図３０に示すように、静翼流路７１における幅方向（径方向）の中心Ｃ１よりも、動翼流路７２における幅方向（径方向）の中心Ｃ２の方が径方向外側に位置している。静翼流路７１の出口は、間隙（例えば０．５５ｍｍ）を隔てて、動翼流路７２の入口に対向している。動翼流路７２の入口幅ｂは、静翼流路７１の出口幅ａより大きい。
【０１４９】
本具体例においては、静翼羽根部１８と筒体１３内周面とによって囲まれる空間が静翼流路７１として機能し、前述したように流水がその静翼流路７１を流れることで旋回流が形成される。この旋回流は、動翼羽根部１９・旋回流捕捉部１９ｂとマグネットＭ１内周面とによって囲まれる空間である動翼流路７２に流入し、動翼１５に回転力を与える。
【０１５０】
前述したように、動翼流路７２に流入する流水は旋回流であるため、動翼流路７２の径方向外側に設けられたマグネットＭ１に衝突する成分（水平方向（径方向）成分）を多くもっている。    
そこで、動翼流路７２の中心Ｃ２を静翼流路７１の中心Ｃ１よりも径方向外側に位置させるようにしている。そのため、静翼流路７１から流出して径方向外側に広がった流れの中心を、動翼流路７２の中心Ｃ２に合わせることができるので、効率良く水流を動翼１５で受けることができる。
【０１５１】
また、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んでマグネットＭ１に衝突するまでの距離を長くすることができるので、マグネット衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流がマグネットＭ１に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【０１５２】
［第１１の具体例］
図３１は、第１１の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。  
なお、図１１に関して説明をしたものと同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１５３】
本具体例においても、動翼流路７２の中心Ｃ２を静翼流路７１の中心Ｃ１よりも径方向外側に位置させている。そのため、静翼流路７１から流出して径方向外側に広がった流れの中心を、動翼流路７２の中心Ｃ２に合わせることができるので、効率良く水流を動翼１５で受けることができる。
【０１５４】
また、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んでマグネットＭ２に衝突するまでの距離を長くすることができるので、マグネット衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流がマグネットＭ２に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【０１５５】
［第１２の具体例］
図３２は、第１２の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。  
なお、図１５に関して説明をしたものと同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１５６】
本具体例においても、動翼流路７２の中心Ｃ２を静翼流路７１の中心Ｃ１よりも径方向外側に位置させている。そのため、静翼流路７１から流出して径方向外側に広がった流れの中心を、動翼流路７２の中心Ｃ２に合わせることができるので、効率良く水流を動翼１５で受けることができる。
【０１５７】
また、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んで筒体１３内周面に衝突するまでの距離を長くすることができるので、筒体１３内周面衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流が筒体１３内周面に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
なお、本具体例において、動翼１５の周面を囲むように旋回流捕捉部１９ｂの外周面に図示しない動翼リングを設けてもよい。このような構成にすれば、動翼リングの外周面と筒体１３の内周面との間の隙間が狭められて、動翼流路７２よりも径方向外側の流路抵抗をさらに大きくすることができる。そのため、動翼流路７２を流れる流量を多くすることができ、水力エネルギーから回転エネルギーへの変換効率を高めることができる。
【０１５８】
［第１３の具体例］
図３３は、第１３の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。  
図３４は、マグネットを説明するための模式斜視図である。  
図３５は、ステータを説明するための模式斜視図である。
なお、図１や図１１などに関して説明をしたものと同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図３３に示すように、本具体例に係る水栓用発電機には、主として、筒体２１３、予旋回静翼１４、動翼１５、マグネットＭ２、ステータ２０９が備えられている。
筒体２１３は、第１の小径部２１３ａ、大径部２１３ｂ、第２の小径部２１３ｃ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２１３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２１３は、第１の小径部２１３ａを上流側に、第２の小径部２１３ｃを下流側に向けて配設される。
また、図３４に示すように、マグネットＭ２の径外方向の端面（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。
【０１５９】
図３５に示すように、ステータ２０９は、いずれも軟磁性体（例えば、圧延鋼）からなる第１ヨーク２３１、第２ヨーク２３２およびこれらに連接するヨーク２３１ｂ、極歯２３１ａ、２３２ａと、これら第１ヨーク３１、第２ヨーク３２、ヨーク３１ｂ、極歯２３１ａ、２３２ａで囲まれた空間内に配置されるコイル２５０とを有する。
【０１６０】
円環状に巻回されたコイル２５０は、その内周面部、外周面部および軸方向の両端面部が、第１ヨーク２３１、第２ヨーク２３２、ヨーク第３ヨーク２３３によって囲まれている。
【０１６１】
第１ヨーク２３１は、略円環状を呈し、コイル２５０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、径外方向に向けて、複数のヨーク２３１ｂが一体的に設けられている。第１ヨーク２３１において、コイル２５０の内周面部に対向する部分と、ヨーク２３１ｂとは、略直角となっている。ヨーク２３１ｂは、コイル２５０の周方向に沿って等間隔で配置されている。ヨーク２３１ｂの一端は、さらにコイル２５０の軸方向に延出して極歯２３１ａを形成している。
【０１６２】
第２ヨーク２３２は、略円環状を呈し、コイル２５０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、複数の極歯２３２ａが軸方向に向けて一体的に設けられている。極歯２３２ａ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２３１の各極歯２３１ａ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２３１の極歯２３１ａと、第２ヨーク２３２の極歯２３２ａとが、コイル２５０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、極歯２３１ａ、２３２ａは、コイル２５０の外周面部を囲むようにして配置された部分（第２ヨーク２３２）の直上に設けられ、コイル２５０の中心から各極歯２３１ａ、２３２ａまでの距離は略同一となっている。
【０１６３】
極歯２３１ａ、２３２ａは、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２５０の中心方向に位置する側の面）が、マグネットＭ２の外周面（径外方向の面）と対向するようになっている。また、ヨーク２３１ｂは、コイル２５０の一方の端面部と対向している。コイル２５０の一方の端面部は、ヨーク２３１ｂ及び筒体２１３のフランジ部２１３ｄを間に挟んで、マグネットＭ２の軸方向端面と対向している。
【０１６４】
本具体例においても、動翼羽根部１９と一体に旋回流捕捉部１９ｂを設けるようにしている。また、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされている。この場合、旋回流捕捉部１９ｂの寸法が、旋回流の水平方向（径方向）に向かう成分を考慮したものとされているため、静翼流路７１の出口幅ａよりも広い動翼流路７２の入口幅ｂを確保することができる。
【０１６５】
そのため、静翼１４を通過した水流が径方向外側に進んでマグネットＭ２に衝突するまでの距離を長くすることができるので、マグネット衝突時の水流の流速の低減を図ることができる。その結果、静翼１４を通過した水流がマグネットＭ２に衝突する時の圧力損失を原因とする水力エネルギーから回転エネルギーへの変換損失を低減させることができ、発電効率の向上を図ることができる。また、少ない流量でも効率よく動翼を回転させることができる。
【０１６６】
また、水栓用発電機１１は、水栓装置３の水栓金具の内部に設けられることに限られない。例えば、図３３に表すように、水栓装置３の水栓金具（本体３ａ及び吐水部３ｂ）と、これよりも上流側に設けられた止水栓（元栓）１０５との間を接続する配管（流路）４に設けてもよい。この場合、水栓用発電機１１は洗面台等のカウンター２下に配設される。また、水栓装置３の吐水口６へとつながる給水流路を開閉する電磁弁８も水栓金具の内部に設けることに限られない。例えば、図３３に表すように、止水栓１０５と水栓用発電機１１との間の配管（流路）４に設けてもよい。
【０１６７】
水栓用発電機１１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する。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、洗面所用水栓などを例示することができる。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、水栓用発電機１１に流れる水流を分岐させて、水栓用発電機１１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水栓用発電機１１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るからである。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、発電量が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。
【０１６８】
また、水栓用発電機１１は、人体検知センサを用いた自動水栓に限らず、例えば、図３４に表すように手動操作部や手動スイッチ３ｃ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にも適用することができる。
【０１６９】
また、発電された電力を、例えば、図３４に表すように水栓装置３に設けられたライトアップ用の照明１０１や、その他、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。
【０１７０】
さらには、図３５に表すように、例えば、洗面所の天井に設けられた人体検知センサ１０２に、水栓用発電機１１が発電した電力を供給してもよい。その他、水栓用発電機１１が発電した電力を、ガスセンサ、マイクロ波センサ、ドア開閉の機械式センサ等の作動に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の第１の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発電機付自動水栓装置の取付例を表す模式図である。
【図３】同自動水栓装置の内部構成を表す模式図である。
【図４】同水栓用発電機における静翼、動翼、軸受の斜視図である。
【図５】同水栓用発電機におけるマグネットとヨーク極歯との配置関係を表す模式斜視図である。
【図６】旋回流捕捉部を説明するための模式図である。
【図７】旋回流の成分を説明するための模式図である。
【図８】動翼流路入口幅比率と圧力損失の比との関係を表すグラフ図である。
【図９】動翼流路入口幅比率と損失流出の比との関係を表すグラフ図である。
【図１０】動翼流路入口幅比率と羽根車効率の比との関係を表すグラフ図である。
【図１１】第２の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図１２】同水栓用発電機におけるコイルを表す模式斜視図である。
【図１３】図１２に表されるコイルの分解斜視図である。
【図１４】同水栓用発電機におけるマグネットとヨーク極歯との配置関係を表す模式平面図である。
【図１５】第３の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図１６】第４の具体例に係る水栓用発電機の模式断面図である。
【図１７】比較例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【図１８】第４の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【図１９】第５の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【図２０】第６の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【図２１】前述した突出部の効果を説明するためのグラフ図である。
【図２２】第７の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【図２３】第７の具体例に係る動翼部分の模式斜視図である。
【図２４】複数の傾斜面を組み合わせた動翼部分の模式斜視図である。
【図２５】第７の具体例に係る動翼部分の効果を説明するためのグラフ図である。
【図２６】第８の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式断面図である。
【図２７】比較例を説明するための模式断面図である。
【図２８】第８の具体例に係る水栓用発電機の効果を説明するためのグラフ図である。
【図２９】第９の具体例に係る水栓用発電機の要部を説明するための模式図である。
【図３０】第１０の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図３１】第１１の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図３２】第１２の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図３３】第１３の具体例に係る水栓用発電機の内部を表す模式断面図である。
【図３４】マグネットを説明するための模式斜視図である。
【図３５】ステータを説明するための模式斜視図である。
【図３６】水栓用発電機の設置位置の一具体例を表す模式図である。
【図３７】水栓用発電機の設置位置及び発電した電力の使用例の一具体例を表す模式図である。
【図３８】水栓用発電機の設置位置及び発電した電力の使用例の一具体例を表す模式図である。
【符号の説明】
【０１７２】
１  水栓用発電機、９  コイル、１３  筒体、１４  静翼、１５  動翼、１８  静翼羽根部、１９  動翼羽根部、１９ｂ  旋回流捕捉部、１２６  動翼羽根部、１２６ｂ  旋回流捕捉部、ａ  出口幅、ｂ  入口幅、Ｍ１  マグネット、Ｍ２  マグネット
【要約】
【課題】本発明の態様は、動翼に回転力を与えない無駄な流れを抑制し、発電効率を向上させた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回転中心を有し、前記回転中心のまわりに回転可能に前記給水流路に設けられ、複数の動翼羽根部を有する動翼と、前記動翼に対して間隙を隔てて前記動翼の上流側に設けられ、前記動翼に旋回流を与える複数の静翼羽根部を有する静翼と、前記動翼と一体に回転可能なマグネットと、前記マグネットの回転により起電力を生じるコイルと、を備え、前記動翼羽根部は、前記静翼羽根部よりも径外方向に突出しており、前記静翼の最外周端より径方向外側に位置する部分において、前記静翼で発生させた旋回流を受けること、を特徴とする水栓用発電機が提供される。
【選択図】図１【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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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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