水龍頭用水力發電機的製作方法

2023-05-11 23:13:36

專利名稱：水龍頭用水力發電機的製作方法
水龍頭用水力發電機技術領域
本發明的形態一般地說涉及一種水龍頭用水力發電機，具體地說涉及一種利用給 水的流動而進行發電的水龍頭用水力發電機。
背景技術：
近年來，已出現在水龍頭裝置上配置電氣系統的技術。例如，已公知的水龍頭裝 置，該裝置配置有對伸至水龍頭下方的手進行感應的傳感器、根據來自傳感器的信號對給 水路進行開閉的電磁閥。另外，其他還有在吐水口附近配置LED (Light Emitting Diode) 照明，根據吐水溫度改變照射到吐水上的光的顏色的技術。
在水龍頭裝置中配置這樣的電氣系統時，需要提供使電氣系統工作的電源。此時， 雖然可以使用工業電源，但是，在設置水龍頭裝置時還需要另外進行電氣配線施工。而且， 由於是在水龍頭裝置的外部進行配線，因此有損於美觀，並且布線會礙事。另一方面，如果 使用電池作為電源，則在設置水龍頭裝置時無需進行電氣配線施工。而且也無需在水龍頭 裝置的外部進行配線。但是，如果使用電池作為電源，則會產生需要更換電池且保養費事的 新問題。此外，無論使用工業電源還是電池，從節約資源、節能的觀點考慮都會產生問題。
為此，為了獲得必要的電力以使配置在水龍頭裝置中的電氣系統工作，出現了在 水龍頭裝置的流路上配置小型水龍頭用水力發電機的技術。
作為這樣的水龍頭用水力發電機，已公知如下技術，即水從動葉部的徑外方向流 入，流入的水在動葉部的軸向上流出(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1 (日本特開2009-47162號公報)中公開的水龍頭用水力發電機使與動 葉部的軸向大致平行的水流方向發生變化，配備有從動葉片的徑外方向向動葉片噴出水的 噴嘴。而且，向動葉片噴出的水在動葉部的中心附近在動葉部的軸向上流出。另外，在動葉 片的上遊側端面設置有頂部15d(相當於本發明中的蓋部)(例如，參照專利文獻1(日本特 開 2009-47162 號公報)的
、
、圖 14 圖 20 等)。
根據專利文獻1 (日本特開2009-47162號公報)所公開的水龍頭用水力發電機， 可以縮小徑向的尺寸。而且，由於可以抑制進入分路的流出量，因此，能夠抑制噴射到各動 葉片上的噴流不均。
在此，配設在水龍頭裝置流路上的水龍頭用水力發電機一般都設想流量較小的情 況。因此，專利文獻1(日本特開2009-47162號公報)公開的水龍頭用水力發電機也是在 流量較小的情況下可以毫無問題地發揮非常高的性能。但是，已判明當流量增大後，軸承部 分等的磨損也有可能增大。
根據本發明者們的銳意研究的結果，發現軸承部分等的磨損増大的原因是由於作 用在動葉部上的軸向力增大造成的。
圖30是用於說明作用於動葉部的軸向力的模式圖。另外，圖中所示的箭頭表示流 水的方向。
如圖30所示，在水龍頭用水力發電機60上設置有筒部67、噴嘴部63、轉子64、磁鐵65。另外，雖然省略圖示，但是在筒部67的外側設置有與磁鐵65的外周面相對的定子。 而且，在轉子64上設置有蓋部61(相當於專利文獻1(日本特開2009-47162號公報)的頂 部15d)、動葉部62、軸63。蓋部61設置在動葉片部62a的上遊側的端部。軸63的下遊側 的端部由軸承部66支撐，上遊側的端部由未圖示的軸承支撐。因此，作用於動葉部62的軸 向力方向的作用力由軸承部66承受。
如此，如果在動葉片部6 上遊側的端部設置蓋部61，則可以消除從動葉片部6 向上遊側流出的水。因此，可以增加流過動葉流路的水，可提高發電效率。
在此，雖然在蓋部61與筒部67的頂部67a之間，由於轉子64的旋轉，水流產生旋 轉運動，但是，因為水不易從蓋部61與頂部67a之間流出，所以壓力會出現憋壓。因此，蓋 部61與頂部67a之間的水壓增高，會產生將蓋部61推向下遊側的作用力，即產生作用在動 葉部62上的軸向力110。而且，如果產生軸向力110，則支撐軸向力110的軸承部66、軸63 的端部磨損有可能增大。
根據本發明者們得到的見解，在專利文獻1(日本特開2009-47162號公報)公開 的水龍頭用水力發電機所適合使用的流量下，例如，1. 8升/分鐘左右(例如參照專利文獻 1(日本特開2009-47162號公報)的
,
,
等)時，產生的軸向力110變 小，因此，可以說軸承部66等不會異常磨損。
但是，由於隨著流量的增加，產生的軸向力110也會增加，因此，對於也使用於流 量比較大的場合(例如8升/分鐘左右以上場合)的水龍頭用水力發電機來說，人們希望 對其加以改良。即，希望改良為即使在以比較大的流量發電時也可以高效地發電，並且也能 夠抑制軸承部等的磨損。
專利文獻1 日本特開2009-47162號公報 發明內容
本發明是根據這樣的課題認識而進行的，提供一種即使在以較大流量發電時也能 高效發電，且能抑制軸承部等磨損的水龍頭用水力發電機。
第1個發明是一種水龍頭用水力發電機，其特徵在於，具備筒部，其具有給水流 入口、給水流出口，在內部形成有給水流路；動葉部，其具有與所述給水流路大致平行的旋 轉中心軸，並具有動葉片部，其設置於所述給水流路並可繞所述旋轉中心軸旋轉；磁鐵，其 可與所述動葉部一體旋轉；線圈，其通過所述磁鐵旋轉產生電動勢；噴嘴部，其具有多個噴 射孔，在與所述旋轉中心軸大致垂直的平面內，將從與所述旋轉中心軸平行的方向流入的 水從所述動葉片部的徑外方向向所述動葉片部噴出；蓋部，其與設置於所述動葉片部的上 遊側端部的所述動葉片部一體旋轉，所述蓋部具備使作用於所述動葉部的軸向力減小的軸 向力減小部。
如前所述，如果在動葉片部的上遊側端部設置蓋部，則可以消除從動葉片部向上 遊側流出的水。由此，可增加流過動葉流路的水，因此能夠提高發電效率。
但是，在蓋部與相對的壁面(例如後述的第2噴嘴筐體部9)之間流過的水由於流 速緩慢，因此壓力梯度變小。由此，在蓋部與相對的壁面之間流過的水的壓力增大，會產生 將蓋部壓向下遊側的作用力，即產生作用於動葉部的軸向力。而且，當軸向力產生後，支撐 軸向力的軸承部(例如後述的承受部加的上遊側端部等)的磨損則有可能增大。
此時，當流量較小時(例如1. 8升/分鐘左右)，由於產生的軸向力變小，因此磨損 也減少，但是，隨著流量的增大，產生的軸向力將會增大，所以磨損有可能增加。尤其是在吐 水流量為8升/分鐘左右以上的水龍頭裝置中設置的水龍頭用水力發電機中，磨損有可能 變得更加嚴重。
在本發明中，由於將使作用於動葉部的軸向力減小的軸向力減小部設置於蓋部， 所以能夠使作用於動葉部的軸向力減小。因此，能夠在保持通過設置蓋部而得到的較高發 電效率的情況下，使支撐動葉部的軸承部(例如後述的承受部加的上遊側端部等)的磨損 減小。
另外，第2個發明為，在第1個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，設置於 所述蓋部的所述軸向力減小部是在所述動葉片部的軸向上貫穿所述蓋部的孔部，配置為對 於所述旋轉中心軸與所述蓋部的面的交叉點旋轉對稱。
在本發明中，將動葉片部的軸向(厚度方向)上貫穿蓋部的孔部作為軸向力減小 部。如果設置這樣的孔部，可以使蓋部與相對的壁面(例如後述的第2噴嘴筐體9)之間的 水通過該孔部流出。由此，可以抑制蓋部與相對的壁面之間的憋壓，因此能夠抑制該部分的 水壓上升，使所產生的軸向力減小。另外，通過在蓋部設置這樣的孔部，可以減小受壓面積， 因此，從這一點上也可以使軸向力減小。
另外，由於對於旋轉中心軸呈旋轉對稱地配置孔部，因此可以取得負載平衡。由 此，可以抑制孔部對於旋轉的影響，所以能夠使動葉部的旋轉順暢。其結果，能夠在保持較 高的發電效率的情況下實現軸向力減小。
另外，第3個發明為，在第2個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述蓋 部將剛剛從所述噴射孔噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域覆蓋，並且，在所述 區域的旋轉中心軸側設有所述孔部。
從噴射孔噴射的水在剛剛流入動葉片部後做功最大。即，最有助於從水力能量轉 換為旋轉能量的是動葉片部的外周緣附近。因此，如果將蓋部設置為至少覆蓋水流入的動 葉片部的外周緣附近(剛剛從噴射孔噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域)，則 可以提高發電效率。而且，由於能夠在從動葉片部的外周緣附近到徑內側這個比較寬的區 域設置較大的孔部，因此也可以提高減小軸向力的效果。即，能夠在保持較高的發電效率的 情況下，最大限度地使減小軸向力的效果良好。
另外，第4個發明為，在第2個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述噴 射孔形成為可進行如下噴射，即剛剛從所述噴射孔噴出後的水在其前進方向上延長而形成 的區域被所述蓋部覆蓋。
剛剛從噴射孔噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域，可根據噴射孔的形 狀尺寸而變化。
因此，在本發明中，形成可進行如下噴射的噴射孔，即剛剛從噴射孔噴出後的水在 其前進方向上延長而形成的區域被蓋部覆蓋。
根據本發明，可以有效防止流入的水從動葉片部向上遊側流出。其結果，可以在保 持減小軸向力的效果的狀態下，獲得較高的發電效率。
另外，第5個發明為，在第4個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述噴 射孔出口部分的所述旋轉中心軸側的延長線，位於以所述旋轉中心軸為中心並以如下線段為半徑的區域的外側，即對與所述旋轉中心軸進行連接的線段。
如果噴射孔出口部分的徑內側的延長線位於與設置於蓋部的孔部周緣上離旋轉 中心軸最遠的位置相比更靠近外側(徑外側)，則能夠有效防止流入的水從動葉片部向上 遊側流出。其結果，可以在保持減小軸向力的效果的狀態下，獲得較高的發電效率。
另外，第6個發明為，在第4個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述蓋 部設置為從所述動葉片部的拐點開始覆蓋徑外側。
根據不同的動葉片部的形狀，有時還會存在拐點。另外，此處所說的拐點是指動葉 片部的曲率發生變化的點。由於流入的水在拐點處與動葉片部的碰撞最強，所以在拐點處 水有可能產生滯流、渦旋等。即，在拐點的附近，水流有可能紊亂而產生渦旋等。而且，如果 在產生渦旋等的部分存在蓋部，則軸向力有可能增加。
因此，在本發明中，使蓋部不覆蓋存在拐點的部分，同時，使蓋部從拐點開始覆蓋 徑外側，即，儘量覆蓋動葉片部的外周緣側。其結果，可以抑制由於滯流或渦旋等而導致軸 向力增加。另外，通過覆蓋動葉片部的外周緣側，可以得到較高的發電效率。
另外，第7個發明為，在第4個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，還具備 與設置在所述動葉片部的下遊側端部的所述動葉片部一體旋轉的保持板部，所述保持板部 至少設置在與所述蓋部相對的部分。
如果設置蓋部，則可以防止與動葉片部的主面碰撞後的水逃向上遊側。但是，卻產 生新的問題，即在與蓋部的關係中，在動葉流路沒有底面的部分，水會逃向下遊側。
因此，在本發明中，至少在與蓋部相對的部分設置作為動葉流路的底面的保持板 部。如此，可以抑制水逃向下遊側。尤其是在最有助於向旋轉能量轉換的動葉片部的周緣 附近，可以阻擋水逃向上遊、下遊。因此，能夠在保持減小軸向力的效果的狀態下得到較高 的發電效率。
另外，第8個發明為，在第7個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述保 持板部具有孔部，從所述動葉片部的中心至設置於所述蓋部的孔部周緣上離所述動葉片部 的中心最遠的圓周位置的尺寸，比從所述動葉片部的中心至設置於所述保持板部的孔部周 緣的尺寸長。
如果增大蓋部所覆蓋的範圍，則軸向力有可能增加。另一方面，如果使蓋部、保持 板部所覆蓋的範圍太小，則水會逃向上遊、下遊。
在本發明中，規定了各孔部的尺寸關係，以便蓋部所覆蓋的範圍比保持板部所覆 蓋的範圍小。由此，通過使蓋部所覆蓋的範圍小，來實現減小軸向力，通過相對地使保持板 部所覆蓋的範圍大，來實現提高發電效率。
另外，第9個發明為，在第7個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，在所述 保持板部的下遊側還具有壓力室，所述壓力室的所述動葉片部的軸向上的尺寸比所述動葉 片部彼此之間的空間的所述動葉片部的軸向上的尺寸短。
在本發明中，使設置於保持板部下遊側的壓力室的動葉片部的軸向上的尺寸比動 葉片部相互間的空間的動葉片部的軸向上的尺寸短。即，使壓力室的高度尺寸比主流路 (動葉流路)的高度尺寸短。由此，與流過主流路(動葉流路)的水相比，流過壓力室的水 流速變慢。其結果，由於壓力梯度減小，壓力增大，所以產生將保持板部推向上遊側的作用 力。由於將保持板部推向上遊側的作用力與前述的軸向力方向相反，因此軸向力會被抵消。
因此，能夠進一步提高減小軸向力的效果。
另外，第10個發明為，在第9個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述 保持板部的孔部設置在所述保持板部的中央附近，所述保持板部的孔部與用於使向所述動 葉片部的主面噴出的水流向下遊側的流路連通。
為了使朝向動葉片部的主面噴出的水流向下遊側，需要在保持板部設置孔部，其 與用於使水流向下遊側的流路連通。
在本發明中，在保持板部的中央附近設置孔部。如此，可以延長向動葉片部噴射的 水從流入到流出之間的尺寸。因此，可以提高發電效率。
另外，這還將增大前述的壓力室，因此，可以將抵消軸向力的作用力增大。
其結果，既能夠實現提高發電效率，還能夠進一步實現減小軸向力。
另外，第11個發明為，在第2個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述 蓋部設置為至少覆蓋所述動葉片部的外周緣附近。
蓋部的設置是為了抑制水從動葉片部逃向上遊側。在此，為了減小軸向力而設置 孔部時，如果將孔部設置在從噴射孔噴出的水做功最大的動葉片部的外周緣附近的位置， 則發電效率有可能大幅度降低。因此，在本發明中，用蓋部覆蓋從噴射孔噴出的水做功最大 的動葉片部的外周緣附近。
如此，能夠在保持減小軸向力的效果的狀態下得到較高的發電效率。
另外，第12個發明為，在第2個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述 蓋部具有設置於所述動葉片部的周緣附近的圓環狀周緣部；設置於所述動葉片部的旋轉 中心軸的軸保持部；連結所述周緣部與所述軸保持部的加強筋，從所述動葉片部的軸向上 觀察，所述加強筋形成為至少所述加強筋的一部分與所述動葉片部的一部分重疊。
如果蓋部僅僅是設置在動葉片部的周緣附近的圓環狀周緣部，則在安裝時需要與 動葉片部進行定心。由此，安裝作業的操作性有可能變差。
在本發明中，用加強筋將周緣部與設置於動葉片部的旋轉中心軸的軸保持部進行 連結。由此，通過使軸等插通於軸保持部，能夠使圓環狀周緣部與動葉片部的定心易於進 行。
此時，由於設置加強筋，所以受壓面積將會增加。因此，從動葉片部的軸向上觀察， 加強筋形成為至少加強筋的一部分與動葉片部的一部分重疊。在加強筋的一部分與動葉 片部的一部分重疊的部分，由於受壓面積等沒有增加，因此，可以抑制減小軸向力的效果變 差。其結果，能夠在保持減小軸向力的效果的狀態下，提高蓋部的安裝操作性。
另外，第13個發明為，在第12個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，從所 述動葉片部的軸向上觀察，所述加強筋為所述加強筋與所述動葉片部的形狀相同，或者所 述加強筋比所述動葉片部小。
在本發明中，從動葉片部的軸向上觀察，由於加強筋不會從動葉片部超出，因此， 不會因設置加強筋而增加受壓面積等。由此，既能夠進一步保持減小軸向力的效果，又能夠 提高蓋部的安裝操作性。
另外，第14個發明為，在第12個發明的水龍頭用水力發電機中，其特徵在於，所述 加強筋對於所述旋轉中心軸呈旋轉對稱地配置有三個。
為了減小軸向力，優選使蓋部較小。但是，蓋部雖然承受軸向力，但由於水壓、旋轉等，還承受來自與軸向力的方向交叉方向上的作用力。由此，根據蓋部的不同大小等，由於 來自與軸向力的方向交叉方向上的作用力，蓋部有可能在徑向等方向上變形。
此時，雖然通過設置加強筋可以降低蓋部變形，但是，如果僅設置一個加強筋，則 不能抵抗來自各個方向的作用力。而且，即使設置兩個加強筋，也不能抵抗來自與設有加強 筋的方向交叉的方向上的作用力。而且，如果增加所設置的加強筋的數量，則有可能增加受 壓面積或增加軸向力。
根據本發明者們得到的見解，如果將三個加強筋對於旋轉中心軸呈旋轉對稱地配 置，則可以簡單地對合中心，而且，能夠對抗來自各個方向的作用力。另外，在滿足這些的同 時，還可以使受壓面積的增加在最小限範圍內。而且，通過將加強筋對於旋轉中心軸呈旋轉 對稱地配置，可以取得負荷平衡。因此，由於能夠抑制加強筋對旋轉的影響，所以可以使動 葉部順暢地旋轉。
其結果，可以提高安裝操作性，提高對來自各個方向的作用力的耐力，實現較高的 發電效率，減小軸向力。
根據本發明的形態，能夠提供一種水龍頭用水力發電機，即使在以較大流量發電 時也能夠高效發電，並且能夠抑制軸承部等磨損。


圖1是用於例示本發明的實施方式涉及的水龍頭用水力發電機的模式剖視圖。
圖2是本發明的實施方式涉及的水龍頭用水力發電機的模式分解圖。
圖3是用於說明本發明的實施方式涉及的水龍頭用水力發電機的配置例的模式 圖。
圖4是用於例示定子的模式圖。
圖5是用於例示對比例的模式立體圖。
圖6是用於例示對比例的模式立體圖。
圖7是用於例示作為軸向力減小部的孔部的模式立體圖。
圖8是用於例示蓋部的周緣位置的模式圖。
圖9是用於例示噴射孔與蓋部的關係的模式圖。
圖10是用於例示噴射孔與蓋部的關係的模式圖。
圖11是用於例示動葉片部的形狀與蓋部的關係的模式圖。
圖12是用於例示蓋部與動葉流路底面的關係的模式圖。
圖13是用於例示蓋部與動葉流路底面的關係的模式圖。
圖14是用於例示蓋部與動葉流路底面的關係的模式圖。
圖15是用於例示蓋部與動葉流路底面的關係的模式圖。
圖16是用於例示具有周緣部、軸保持部、加強筋的蓋部的模式圖。
圖17是用於例示將三個加強筋呈旋轉對稱地配置的情況的模式圖。
圖18是用於例示作為軸向力減小部的壓力室的模式圖。
圖19是用於例示作為軸向力減小部的「磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係」的模式 圖。
圖20是用於例示作為軸向力減小部的「磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係」的模式圖。
圖21是用於例示作為軸向力減小部的「磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係」的模式 圖。
圖22是用於例示磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係的模式圖。
圖23是用於例示設置多個定子的情況的模式圖。
圖M是用於例示將第1噴嘴筐體部與第2噴嘴筐體部進行固定的狀況的模式圖。
圖25是用於例示設定部的模式圖。
圖沈是用於例示凸部、軛鐵的關係的模式圖。
圖27是用於例示磁鐵安裝的模式圖。
圖觀是用於例示磁鐵安裝的模式圖。
圖四是用於例示磁鐵安裝的模式圖。
圖30是用於說明作用於動葉部的軸向力的模式圖。
符號說明
1-水龍頭用水力發電機；Ia-水龍頭用水力發電機；2-筒部；2a_大徑部；2b_中 徑部；2c-小徑部；3-噴嘴部；4-轉子；5-磁鐵；6-封固部；7-定子；8-定子保持部；9-第 2噴嘴筐體部；9a-筐體軸套部；9b-抵接部；9c-導引部；10-第1噴嘴筐體部；IOa-噴嘴 槽；IOb-階梯孔；11-蓋部；12-動葉部；12a-動葉片部；12b_動葉軸套部；12bl_動葉軸 套部；12b2-卡合部；12b3-動葉軸套部；12b4-突起部；12b5_卡合爪；12b6_動葉軸套部； 12c-保持板部；12d-孔部；12h-動葉流路；13-軸；14-線圈骨架；14a_線圈骨架軸套部； 14b-凸緣部；14c-凸部；15-線圈；16-軛鐵；16a-電感器；16b-電感器；16c-基部；17-設 定部；17a-凹部；17al-凹部；17a2_凹部；17b_孔部；17c_外周端；19-噴射孔；22-壓力 室；23-蓋部；23a-孔部；24-蓋部；24a-周緣部；24b-軸保持部；24c-加強筋；24d-孔部； 25-蓋部；25c-加強筋；25d-孔部；26-蓋部；26d-孔部；27-蓋部；27d-孔部；30-磁鐵； 31-磁鐵；31a-卡合槽；32-磁鐵；32a_卡合槽；32b_卡合部；50-水；100-淋浴用水龍頭 裝置；IOOa-淋浴用水龍頭裝置；110-軸向力；111-作用力；112-作用力；113-作用力； 120-動葉部；121-磁鐵保持部；121b-孔部；121c-凸緣部；121d_卡合軸套部。
具體實施方式
下面，參照附圖例示本發明的實施方式。另外，在各附圖中，對於相同的構成要素 標註相同符號，適當地省略詳細說明。
圖1是用於例示本發明的實施方式涉及的水龍頭用水力發電機的模式剖視圖。
圖2是本發明的實施方式涉及的水龍頭用水力發電機的模式分解圖。
圖3是用於說明本發明的實施方式涉及的水龍頭用水力發電機的配置例的模式 圖。
首先，對圖3所示的水龍頭用水力發電機1的配置例進行說明。
圖3所例示的是在所謂的淋浴用水龍頭裝置IOOUOOa上設置水龍頭用水力發電 機1的情況。
這種淋浴用水龍頭裝置100、IOOa例如被設置在浴室等。另外，圖3(a)是將淋浴 噴頭105設置為離開牆面101的情況，圖3(b)是將淋浴噴頭105設置為抵接於頂面102的情況。
如圖3(a)、(b)所示，在淋浴用水龍頭裝置IOOUOOa上設置有流量調節閥103、溫 度調節閥104、淋浴噴頭105、水龍頭用水力發電機1。流量調節閥103通過配管106與未圖 示的供給自來水等的給水源相連。而且，通過操作設置於流量調節閥103的操作手柄103a， 可以調節淋浴噴頭105所吐出的水量。
溫度調節閥104通過配管107與流量調節閥103相連。另外，通過配管與未圖示 的供給溫水的溫水單元相連。而且，通過操作設置於溫度調節閥104的操作手柄104a，可以 改變所供給的水與溫水的混合比例，從而調節淋浴噴頭105吐出的水的溫度。
水龍頭用水力發電機1通過配管108與溫度調節閥104相連。而且，水龍頭用水 力發電機1通過配管109與淋浴噴頭105相連。此時，如圖3(a)所示，可以將水龍頭用水 力發電機1設置在用牆面101隔出的空間的內側，例如浴室內。另外，如圖3 (b)所示，可以 設置在用牆面101、頂面102等隔出的空間的外側，例如浴室外。
在淋浴噴頭105上設置有未圖示的噴淋孔，能夠將供給的水以噴淋狀吐出。
在這種淋浴用水龍頭裝置IOOUOOa中，經配管106供給的水由流量調節閥103調 節流量，由溫度調節閥104調節溫度。而且，從溫度調節閥104流出的水經過水龍頭用水力 發電機1從淋浴噴頭105以噴淋狀吐出。此時，利用流過水龍頭用水力發電機1的水力進 行發電。發出的電力例如可用於照明、生成鹼性離子水或含銀離子的水等的電解功能水、流 量顯示(計量)、溫度顯示、聲音嚮導等。
如後所述，本實施方式涉及的水龍頭用水力發電機1即使在吐水流量比較大的情 況下，也能夠提高發電效率，並且能夠降低後述的承受部加等的磨損。因此，可以說水龍頭 用水力發電機1最適於設置在淋浴用水龍頭裝置IOOUOOa上，但是並不局限於此。例如， 水龍頭用水力發電機1可以設置在吐水流量比較大的水龍頭裝置上，如大便器、小便器等 上配置的衝廁用水龍頭裝置等。另外，也可以將水龍頭用水力發電機1設置在廚房用水龍 頭裝置、帶餐室的起居室用水龍頭裝置、盥洗室用水龍頭裝置等上。此時，例如可以將水龍 頭用水力發電機1設置在吐水流量為8升/分鐘左右以上的水龍頭裝置上。
如此，在本說明書的「水龍頭」中，並非僅表示一般的水龍頭，還包括「淋浴」、「小便 器的衝洗裝置」等。
下面，返回圖1、圖2，例示水龍頭用水力發電機1。
在水龍頭用水力發電機1上主要設置有筒部2、噴嘴部3、轉子4、磁鐵5、封固部6、 定子7、定子保持部8。另外，圖中示出的箭頭表示流水的方向。
筒部2具有大徑部加、中徑部2b、小徑部2c，呈階梯形狀。筒部2具有給水流入口 和給水流出口，在內部形成有給水流路。在筒部2的內部，從上遊側開始依次設置有封固部 6、噴嘴部3、轉子4、磁鐵5。而且，封固部6、噴嘴部3、設置於轉子4的動葉部12的動葉片 部1 設置在大徑部加的內部，設置於轉子4的動葉部12的動葉軸套部12b、磁鐵5設置 在中徑部2b的內部。
在小徑部2c內部，設置有保持軸13的一端的承受部2e。承受部加與小徑部2c 的內壁面通過設置為放射狀的未圖示的連結構件而結合。各連結構件之間不是封閉的，而 是貫穿的，因此，不會妨礙從後述的孔部1 流出的水流。而且，承受部加的上遊側端部與 後述的保持部12g介於墊片20抵接。因此，對於將轉子4推向下遊側的軸向力110，可以通過承受部加來支撐。即，承受部加對作用於動葉部12(轉子4)的軸向力110進行支撐。
另外，在小徑部2c和封固部6上連接有未圖示的配管，筒部2的內部與給水流路 連通。此時，例如，如圖3的例示所示，配置為筒部2的中心軸的方向與流水的方向大致平 行。而且，筒部2的小徑部2c朝向下遊側，大徑部加朝向上遊側配置。
封固部6設置於筒部2的給水流入口。在封固部6內部設置有階梯孔，階梯孔與 給水流路連通。大徑部加上遊端的開口夾著0形圈18被封固部6液密地堵塞。另外，在 大徑部加上遊端的開口附近配置有內螺紋部2d。而且，通過使設置在封固部6側面的外螺 紋部6a與內螺紋部2d螺合，可以將封固部6固定於大徑部加上遊端的開口。另外，在將 封固部6固定於大徑部加上遊端的開口後，後述的第2噴嘴筐體部9的軸向位置則受到限 制，關於這方面的詳細情況將隨後說明。
噴嘴部3具有多個噴射孔19，在與旋轉中心軸大致垂直的平面內，將從與旋轉中 心軸平行的方向流入的水從動葉片部12a的徑外方向向動葉片部12a噴出。
而且，在噴嘴部3上設置有第2噴嘴筐體部9、第1噴嘴筐體部10。
第2噴嘴筐體部9呈圓盤狀，在中央部分，設置有向上遊側突出的筐體軸套部9a。 另外，在第2噴嘴筐體部9的周緣部分，設置有向上遊側突出的多個抵接部9b。在筐體軸套 部9a內部，設置有將軸13的一端保持為旋轉自如的凹部。另外，抵接部9b的上遊側端面 與封固部6抵接。在第2噴嘴筐體部9的端部周緣設置有導引部9c。另外，抵接部％並非 一定要設置在第2噴嘴筐體部9上，也可以設置在封固部6上。
第1噴嘴筐體部10呈圓環狀，在其內部設置有階梯孔10b。階梯孔IOb的階梯部 分的角部IOc呈如下形狀，可以與設置在第2噴嘴筐體部9的端部周緣的導引部9c接觸。 而且，在第1噴嘴筐體部10的圓周面上，設置有多個貫穿階梯孔IOb的噴嘴槽10a。而且， 由於抵接部％的軸向上的位置因封固部6而受到限制，因此第2噴嘴筐體部9被固定為堵 塞第1噴嘴筐體部10上遊端的開口。而且，在第2噴嘴筐體部9被固定於第1噴嘴筐體部 10後，第2噴嘴筐體部9與噴嘴槽IOa將形成噴射孔19。在通過第2噴嘴筐體部9被固定 於第1噴嘴筐體部10而在第1噴嘴筐體部10的內部所形成的空間內，設置有動葉部12的 動葉片部12a。而且，噴射孔19向收容於第1噴嘴筐體部10內部所形成的空間內的動葉片 部12a開口，其方向與動葉片部12a的外接圓的切線方向相比朝向內側。通過這樣的噴射 孔19，可以在與旋轉中心軸大致垂直的平面內，使從與旋轉中心軸平行的方向流入的水從 動葉片部12a的徑外方向向動葉片部12a噴出。而且，從噴射孔19噴出的水的方向與動葉 片部12a的外接圓的切線方向相比朝向內側。
在轉子4上設置有蓋部11、動葉部12、軸13。
蓋部11呈板狀，設置有在動葉片部12a的軸向上貫穿蓋部11的孔部(以下稱為 貫穿蓋部厚度方向的孔部)。蓋部11設置在動葉片部1 上遊側的端部，與動葉片部1 一體旋轉。另外，關於蓋部11的詳細情況將隨後說明。
動葉部12具有動葉片部12a、動葉軸套部12b、保持板部12c，設置在給水流路上。 即，動葉部12具有與給水流路大致平行的旋轉中心軸，具有能夠繞旋轉中心軸旋轉的設置 在給水流路上的動葉片部12a。
動葉片部12a由曲線構成，其前端在向動葉部12的中心接近的方向上彎曲。另外， 動葉片部12a的數量是與噴射孔19的數量的整數倍數不同的値。例如，在圖2的例示中，動葉片部1 有11片，噴射孔19的數量為6處。如果使動葉片部12a的數量與噴射孔19 的數量的整數倍數不同，則可以錯開從噴射孔19噴出的水與各動葉片部1 的外周緣附近 的碰撞時間，從而可以抑制動葉部12產生振動或噪聲等。
另外，在動葉片部12a的下遊側的端部，設置有保持動葉片部12a的保持板部12c。 即，保持板部12c設置在動葉片部12a的下遊側端部，與動葉片部1 一體旋轉。而且，動 葉片部12a與保持板部12c隔出的空間即為動葉流路12h。
另外，在保持板部12c的中央附近，設置有用於使流過動葉流路1 的水流向下遊 側的孔部12d。S卩，保持板部12c的孔部12d設置在保持板部12c的中央附近，保持板部的 孔部12d與使向動葉片部12a噴出的水流向下遊側的流路(孔部12e)連通。
如此，為了使向動葉片部12a噴出的水流向下遊側，需要在保持板部設置孔部 12d，其與用於使水流向下遊側的流路連通。
在本實施方式中，在保持板部12c的中央附近設置孔部。如此，可以延長向動葉片 部12a噴射的水從流入到流出之間的尺寸。因此可以提高發電效率。
另外，這還將增大後述的壓力室22，因此可以增大抵消軸向力110的力111。另外， 關於壓力室22的詳細情況將隨後說明。
其結果，能夠既提高發電效率，還可以進一步減小軸向力110。
在動葉片部12a的下遊側設置有動葉軸套部12b。在動葉軸套部12b內部設置有 在軸向上貫穿的孔部12e，孔部12e的一端與孔部12d連通。孔部1 構成用於使流過動葉 流路12h的水流向下遊側的流路。在動葉軸套部12b的中央部分設置有使軸13插通的插 通部12f。而且，在插通部12f下遊側的端部，設置有用於將軸13保持於插通部12f的保持 部1汝。
軸13呈圓柱狀，一端從動葉片部12a向上遊方向突出，另一端從動葉軸套部12b 向下遊方向突出。軸13的上遊側的一端旋轉自如地保持在筐體軸套部9a內，下遊側的一 端旋轉自如地保持在承受部加內。蓋部11、動葉部12、軸13作為轉子4而一體化，一體化 的轉子4以軸13為中心進行旋轉。
在動葉軸套部12b的外周面(徑外方向的端面)設置有圓筒狀的磁鐵5。而且，磁 鐵5可以與動葉部12—體旋轉。磁鐵5的外周面(徑外方向的端面)沿圓周方向N極與 S極交替磁化。
在筒部2的中徑部2b的外側設置有定子7，其與磁鐵5的外周面相對。
圖4是用於例示定子的模式圖。另外，圖4(a)是用於例示定子的模式剖視圖，圖 4(b)是用於例示線圈骨架和線圈的模式立體圖。
如圖4(a)所示，在定子7上設置有線圈骨架14、線圈15、軛鐵16。定子7配置在 磁鐵5的徑向上(圖4所例示的是徑外方向)。另外，定子7夾著設定部17在軸向上層疊 了多個(圖4所例示的是兩個)。
另外，如圖4(b)所示，在線圈骨架14上設置有線圈骨架軸套部14a、凸緣部14b、 凸部14c。
線圈骨架軸套部1 呈圓筒狀，在其兩個端面設置有圓環狀的凸緣部14b。凸緣部 14b的外周端設置為向線圈骨架軸套部1 的徑外方向突出。而且，在線圈骨架軸套部Ha 徑外方向，即凸緣部14b彼此之間的空間內，設置有卷繞成圓環狀的線圈15。S卩，設置有將導線卷繞於線圈骨架14而形成的並通過磁鐵5的旋轉來產生電動勢的線圈15。
在定子7彼此相對側設置的凸緣部14b上，設置有凸部14c。凸部Hc呈圓柱狀， 通過使凸部14c嵌合於設置在設定部17上的凹部17a，可以對定子7相互間在周向上的位 置進行定位。
軛鐵16由磁性體(例如壓延鋼)形成。軛鐵16設置為包圍線圈15的外周面、凸 緣部14b的端面、線圈骨架軸套部14a的內周面。其中，與線圈骨架軸套部14a的內周面， 即與線圈15的內周面相對的部分就是所謂的電感器16a、16b。另外，包圍線圈15而設置的 部分是基部16c。
電感器16a沿線圈15的周向等距離配置，同時配置在電感器16b之間。也就是說， 電感器16a與電感器16b沿著線圈15的周向交替地且相互間隔地配置。因此，電感器16a、 16b被配置為與磁鐵5的外周面(徑外方向的面)相對。即，設置有進行磁傳遞的多個電感 器16a、16b，它們具有與磁鐵5的徑向相對的部分，並相互間隔配置。
另外，關於設定部17、磁鐵5的端面與軛鐵16(定子7)的端面的位置關係等詳細 情況將隨後說明。
在定子保持部8內部設置有貫穿軸向的階梯孔。而且，可以在較大的直徑尺寸的 孔內使中徑部2b插通，在較小的直徑尺寸的孔內使小徑部2c插通。而且，在設置有較大直 徑尺寸的孔的一側的端部設置有凸緣部8a。在較小的直徑尺寸的孔內設置有內螺紋部8b， 與設置在小徑部2c外周面的外螺紋部2f螺合。而且，通過使外螺紋部2f與內螺紋部8b 螺合，可以保持為將定子7夾在大徑部加的下遊側端部2g與凸緣部8a之間。
下面，關於蓋部11進一步進行例示。
圖5、圖6是用於例示對比例的模式立體圖。另外，圖5、圖6所例示的是本發明者 們在進行本發明的過程中加以研究討論的內容。
如圖5所示，當動葉片部1 上遊側的端部開放時，從噴射孔19噴出的水50碰撞 到動葉片部1 後，向上遊側改變流向並從動葉片部1 流出。因此，由於流過動葉流路 12h的水減少，從而發電效率會降低。
此時，如圖6所示，如果在動葉片部1 上遊側的端部設置板狀的蓋部41，則可以 消除從動葉片部12a噴出的水50向上遊側流出的問題。由此，可以增加流過動葉流路1 的水，因此能夠提高發電效率。
在此，雖然在蓋部41與第2噴嘴筐體部9之間因轉子4的旋轉而產生水流的旋轉 運動，但是由於水不易從蓋部41與第2噴嘴筐體部9之間流出，因此壓力會出現憋壓。因 此，蓋部41與第2噴嘴筐體部9之間的水壓會升高，產生將蓋部41推向下遊側的作用力， 即產生軸向力110。而且，當產生軸向力110後，作用在承受部加的上遊側端部與保持部 12g的下遊側端部之間的作用力將會增大，因此，承受部2e的上遊側端部、保持部12g的下 遊側端部、墊片20的磨損有可能增大。即，軸承部等的磨損有可能增大。
此時，在流量較小時(例如1. 8升/分鐘左右)，產生的軸向力110變小，所以磨損 也將變小，但是隨著流量的增加，產生的軸向力110將會增加，所以磨損有可能增大。尤其 在吐水流量為8升/分鐘左右以上的水龍頭裝置中設置水龍頭用水力發電機1的情況下， 磨損有可能進一步加劇。
因此，在本實施方式中，為了降低作用於動葉部的軸向力，配置有軸向力減小部。
作為軸向力減小部，例如可以例示貫穿蓋部的厚度方向的孔部；設置於保持板部 12c下遊側的壓力室22，即設置在保持板部12c與大徑部加的下遊側端部2g的內壁面之 間的壓力室22 ；以及磁鐵5的端面與軛鐵16(定子7)的端面之間的位置關係。
下面，對於軸向力減小部進行例示。
首先，作為軸向力減小部，對貫穿蓋部厚度方向的孔部進行例示。
圖7是用於例示作為軸向力減小部的孔部的模式立體圖。
如果設置貫穿蓋部厚度方向的孔部，則可以使蓋部與第2噴嘴筐體部9之間的水 通過孔部流出。由此，可以抑制蓋部與第2噴嘴筐體部9之間憋壓，所以能夠抑制該部分的 水壓上升，從而降低產生的軸向力110。而且，因為通過設置孔部可以減小受壓面積，所以從 這一點上也可以減小軸向力110。
例如，如圖7(a)所示，可以在動葉片部1 上遊側的端部設置的板狀蓋部21上設 置孔部21a。
另外，如圖7(b)所示，可以在動葉片部1 上遊側的端部設置的板狀蓋部23上設 置多個孔部23a。如果設置多個孔部23a，則可以增加流過蓋部23與第2噴嘴筐體部9之 間的水的流出量，同時減小受壓面積。由此，可以進一步減小軸向力110。另外，孔部23a的 數量並不局限於圖示的數量，可以適當變更。
此時，如果對於動葉部12的旋轉中心軸呈旋轉對稱地配置孔部23a，則能夠取得 負荷平衡。由此，可以抑制孔部對旋轉的影響，所以可以使動葉部順暢地旋轉。其結果，能 夠在保持較高的發電效率的情況下實現軸向力降低。另外，如圖7(b)所示，如果對於動葉 部12的旋轉中心軸以點對稱地設置孔部23a，則可以使負荷平衡更加均等。
另外，如圖7(c)所示，可以在動葉片部1 上遊側的端部設置的板狀蓋部11上設 置同心的孔部11a。如此，可以進一步增加流過蓋部11與第2噴嘴筐體部9之間的水的流 出量，同時進一步減小受壓面積。因此，能夠大大減小軸向力110。而且，負荷平衡還可以進 一步均等化。
此時，由於只在動葉片部1 上遊側的端部的一部分設有蓋部，因此，一般認為發 電效率會降低。但是，根據本發明者們得到的見解，如果在最有助於向旋轉能量轉換的動葉 片部12a的外周緣附近設有蓋部，則可以將發電效率提高至與圖6所示的全面覆蓋時相同 程度的發電效率。即，優選蓋部設置為至少覆蓋動葉片部12a的外周緣附近。
另外，在圖7(b)中，將孔部23a配設為對於旋轉中心軸與蓋部23的面的交叉點旋 轉對稱。
在此，在本發明的「旋轉對稱」中，除了圖7(b)中例示的情況以外，還包括圖7(c) 中例示的情況。即，在本發明中，與旋轉中心軸同心設置的孔部Ila也為「旋轉對稱」地設 置的孔。
蓋部的設置是為了抑制水從動葉片部1 逃向上遊側。在此，為了減小軸向力110 而設置孔部時，如果將孔部設置在從噴射孔19噴出的水做功最大的動葉片部1 的外周緣 附近的位置，則發電效率有可能大幅度降低。因此，優選用蓋部覆蓋從噴射孔19噴出的水 做功最大的動葉片部12a的外周緣附近。
如此，可以在保持減小軸向力110的效果的狀態下得到較高的發電效率。
下面，對有關蓋部的位置關係等進行例示。
圖8是用於例示蓋部的周緣位置的模式圖。
如圖8所示，優選蓋部11的周緣位置與動葉片部12a的周緣位置(保持板部12c 的周緣位置)相比位於徑外方向。此時，蓋部11的周緣位置與動葉片部12a的周緣位置 (保持板部12c的周緣位置)也可以相同(外徑尺寸相同)(例如參照圖7(c))。
如此，可以切實將蓋部11設置在最有助於向旋轉能量轉換的動葉片部12a的外周 緣附近。因此，既能夠減小軸向力110，又能夠提高發電效率。
圖9是用於例示噴射孔與蓋部的關係的模式圖。圖9(a)是在蓋部11上同心地設 有孔部Ila的情況，圖9(b)是對於動葉部12的旋轉中心軸旋轉對稱地設有孔部23a的情況。
圖10也是用於例示噴射孔與蓋部的關係的模式圖。另外，圖10是設有具備後述 的加強筋的蓋部的情況(參照圖17(a))。
如圖9(a)、(b)及圖10所示，優選在剛剛從噴射孔19噴出後的水在其前進方向上 延長而形成的區域19a內設有蓋部(圖中例示的內容是蓋部ll、23、Ma)。例如，可以設計 為在通過延長噴射孔19的出口部分的寬度而形成的區域內設有蓋部。
此時，也可以說，優選在剛剛從噴射孔19噴出後的水在其前進方向上延長而形成 的區域19a內未設孔部(圖中例示的內容是孔部lla、23ad6d)。例如，可以設計為在通過 延長噴射孔19的出口部分的寬度而形成的區域內未設孔部。
S卩，優選蓋部將剛剛從噴射孔19噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域 19a覆蓋，並且，優選在區域19a的旋轉中心軸側(徑內側)設有孔部。
從噴射孔噴出的水在剛剛流入動葉片部1 後做功最大。即，最有助於從水力能 量轉換為旋轉能量的是在動葉片部12a的外周緣附近。因此，如果將蓋部設置為至少覆蓋 水流入的動葉片部12a的外周緣附近(剛剛從噴射孔19噴出後的水在其前進方向上延長 所形成的區域19a)，則可以提高發電效率。而且，由於能夠在從動葉片部12a的外周緣附近 到旋轉中心軸側(徑內側)這個比較寬的區域設置較大的孔部，因此也可以提高減小軸向 力的效果。即，能夠在保持高發電效率的狀態下，最大限度地使減小軸向力的效果良好。
另外，也可以說，優選噴射孔19被形成為能夠進行如下噴射，即剛剛從噴射孔19 噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域19a被蓋部覆蓋。
剛剛從噴射孔19噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域19a，可以根據噴 射孔19的形狀尺寸而變化。
因此，優選形成能進行如下噴射的噴射孔19，即剛剛從噴射孔19噴出後的水在其 前進方向上延長而形成的區域19a被蓋部覆蓋。
如此，可以有效地防止流入的水從動葉片部12a向上遊側流出。其結果，能夠在保 持減小軸向力的效果的狀態下得到較高的發電效率。
另外，優選噴射孔19出口部分的旋轉中心軸側(徑內側)的延長線位於與設置在 蓋部上的孔部的最外周位置相比靠向徑外側的位置。另外，關於「孔部的最外周位置」將隨 後說明。即，優選噴射孔19出口部分的旋轉中心軸側的延長線位於以旋轉中心軸為中心並 以如下線段為半徑的區域的外側，即對設置於蓋部的孔部周緣上離旋轉中心軸最遠的位置 與旋轉中心軸進行連接的線段。
如果噴射孔19出口部分的旋轉中心軸側(徑內側)的延長線位於與設置在蓋部上的孔部的最外周位置相比靠向徑外側的位置，則可以有效地防止流入的水從動葉片部 12a向上遊側流出。其結果，可以在保持減小軸向力的效果的狀態下得到較高的發電效率。
如此，可以切實將蓋部設置在最有助於向旋轉能量轉換的動葉片部1 的外周緣 附近。因此，既能夠減小軸向力110，又能夠提高發電效率。
圖11是用於例示動葉片部的形狀與蓋部的關係的模式圖。
根據不同的動葉片部12a的形狀，有時還會存在拐點12al。另外，此處所說的拐點 是指動葉片部的曲率發生變化的點。
由於流入的水在拐點12al處與動葉片部12a的碰撞最強，所以在拐點12al處水 有可能產生滯流、渦旋等。即，在拐點12al的附近，水流有可能紊亂而產生渦旋等。而且， 如果在產生渦旋等的部分存在蓋部，則軸向力有可能增加。
因此，如圖11所示，優選在動葉片部1 存在拐點12al的部分不設置蓋部(圖中 例示的內容是蓋部24a)。即，優選蓋部設置為從動葉片部12a的拐點開始覆蓋徑外側。
如此，能夠使存在拐點12al的部分不被覆蓋，同時能夠從拐點12al開始覆蓋徑外 側，即，儘量覆蓋動葉片部12a的外周緣側。其結果，可以抑制由於滯流或渦旋等而導致軸 向力增加。另外，通過覆蓋動葉片部1 的外周緣側，可以得到較高的發電效率。
在此，如果設置蓋部，則可以防止與動葉片部1 碰撞後的水逃向上遊側。但是， 在與蓋部的關係上，在動葉流路1 沒有底面的部分，會產生水逃向下遊側這樣的新課題。 因此，優選蓋部與動葉流路底面的關係為如下所示的關係。
圖12、圖13是用於例示蓋部與動葉流路底面的關係的模式圖。另外，圖12是動葉 流路12h的底面為動葉部12的保持板部12c的情況。圖13是動葉流路12h的底面為磁鐵 5的上遊側端面的情況。
如圖12所示，優選在與設置於動葉片部1 外周緣附近的蓋部11相對的部分具 有動葉流路1 的底面，即保持板部12c。即，優選保持板部12c至少設置在與蓋部11相對 的部分上。
如果設置蓋部11，則可以防止與動葉片部1 碰撞後的水逃向上遊側。但是，在與 蓋部11的關係中，在動葉流路1 沒有底面的部分，水會逃向下遊側。
因此，如果至少在與蓋部11相對的部分設置作為動葉流路1 的底面的保持板部 12c，則可以抑制水逃向下遊側。尤其是在最有助於向旋轉能量轉換的動葉片部1 的外周 緣附近，可以阻擋水逃向上遊、下遊。因此，可以在保持減小軸向力的效果的狀態下得到較 高的發電效率。
圖13所示的情況也一樣，優選在與設置於動葉片部12a外周緣附近的蓋部11相 對的部分具有動葉流路12h的底面，即磁鐵5的上遊側端面。
如此，可以抑制水逃向下遊側。尤其是在最有助於向旋轉能量轉換的動葉片部12a 的外周緣附近，可以防止水逃向上遊側、下遊側。因此，可以提高發電效率。
另外，作為一個例子雖然示出了蓋部11的情況，但是蓋部21、23等的周緣附近也 相同。
圖14、圖15也是用於例示蓋部與動葉流路底面的關係的模式圖。在圖14、圖15 中，(a)是模式剖視圖，(b)是蓋部的模式俯視圖。
另外，圖14、圖15是動葉流路12h的底面為動葉部12的保持板部12c的情況，例17示蓋部的孔部與保持板部12c的孔部12d的關係。
在此，以軸13的中心至蓋部的孔部最外周位置的尺寸為Li，以軸13的中心至保持 板部12c的孔部12d周緣的尺寸為L2。
此時，如圖14、圖15所示，優選使Ll > L2。即，優選從動葉片部12a的中心至設 置於蓋部上的孔部的最外周位置的尺寸比從動葉片部1 的中心至設置於保持板部12c的 孔部周緣的尺寸長。
如果增大蓋部所覆蓋的範圍，則軸向力有可能增加。另一方面，如果使蓋部、保持 板部所覆蓋的範圍太小，則水會逃向上遊、下遊。
因此，在本實施方式中，規定了各孔部的尺寸關係，以便蓋部所覆蓋的範圍比保持 板部所覆蓋的範圍小。
如此，通過使蓋部所覆蓋的範圍小，可以實現減小軸向力，通過相對地使保持板部 所覆蓋的範圍大，可實現提高發電效率。
另外，在圖14所例示的蓋部11的孔部Ila的情況下，蓋部的孔部最外周位置是孔 部Ila的周緣位置。另外，在圖15所例示的蓋部23的孔部23a的情況下，蓋部的孔部最外 周位置是孔部23a周緣的離軸13的中心最遠的位置。
另外，雖然對動葉流路12h的底面是動葉部12的保持板部12c的情況進行了例 示，但是，圖13所例示的動葉流路12h的底面是磁鐵5的上遊側端面的情況也可以是相同 的。
在此，在設置於動葉片部1 的外周緣附近的蓋部11的技術的情況下，在安裝時 需要與軸13進行定心。另外，如前所述，蓋部雖然承受軸向力，但是，也承受由於水壓、旋轉 而產生的來自與軸向力的方向交叉的方向的作用力。因此，如果蓋部的孔部大，則蓋部在徑 向上有可能變形。
圖16是用於例示具有周緣部、軸保持部、加強筋的蓋部的模式圖。
如圖16(a)所示，在蓋部M上設置有圓環狀的周緣部Ma、圓柱狀的軸保持部 Mb、連結周緣部2 與軸保持部24b的加強筋Mc。即，蓋部M具有設置在動葉片部1 的外周緣附近的圓環狀周緣部Ma ；設置在動葉片部12a的旋轉中心軸的軸保持部Mb ；及 連結周緣部2 與軸保持部Mb的加強筋Mc。此時，在周緣部2 與軸保持部24b之間， 未設置加強筋Mc的部分是孔部Md。
圓環狀周緣部2 可以設計為與前述的蓋部11相同。
在圓柱狀軸保持部Mb的中心，設置有在軸向上貫穿的孔，可以在該孔內使軸13 插通並進行保持。
加強筋2 通過連結周緣部2 與軸保持部24b而使其一體化。
在此，如果蓋部僅僅是設置在動葉片部1 外周緣附近的圓環狀周緣部Ma，則在 安裝時需要與動葉片部1 進行定心。由此，安裝作業的操作性有可能變差。
在本實施方式中，用加強筋2 將周緣部2 與設置在動葉片部12a的旋轉中心 軸的軸保持部24b進行連結。因此，由於通過使軸13插通於軸保持部24b來容易進行圓環 狀周緣部2 與動葉片部12a的定心。並且使周緣部2 與軸保持部24b —體化，因此，可 以降低蓋部M變形。
此時，由於設置加強筋Mc，受壓面積將會增加。但是，從動葉片部1 的軸向(軸向力的作用方向)上觀察，加強筋Mc的一部分與動葉片部12a的上遊側端面的一部分重 疊。即，從動葉片部12a的軸向上觀察，加強筋2 形成為至少加強筋2 的一部分與動葉 片部12a的一部分重疊。在加強筋Mc的一部分與動葉片部12a的一部分重疊的部分，由 於受壓面積等沒有增加，因此，可以抑制減小軸向力110的效果變差。其結果，可以在保持 減小軸向力110的效果的狀態下，提高蓋部M的安裝作業的操作性。
如圖16(b)所示，在蓋部25上設置有圓環狀周緣部Ma、圓柱狀軸保持部Mb、連 結周緣部2 和軸保持部Mb的加強筋25c。此時，在周緣部2 與軸保持部24b之間，未 設置加強筋25c的部分是孔部25d。
加強筋25c通過連結周緣部2 與軸保持部24b而使其一體化。而且，從動葉片 部1 的軸向(軸向力的作用方向)上觀察，加強筋25c形成為加強筋25c與動葉片部12a 的上遊側端面重疊。此時，加強筋25c與動葉片部12a的上遊側端面既可以是完全重疊的 形狀，也可以是比動葉片部12a的上遊側端面小的形狀。例如，從動葉片部12a的軸向(軸 向力的作用方向)上觀察，也可以是能夠觀察到加強筋25c下方的動葉片部12a的上遊側 端面的一部分的形狀。即，從動葉片部12a的軸向上觀察，加強筋25c是加強筋25c與動葉 片部1 相同的形狀，或者是加強筋25小於動葉片部12a。
根據本實施方式，從動葉片部1 的軸向上觀察，由於加強筋25c不會從動葉片部 1 超出，因此，不會因設置加強筋25c而增加受壓面積等。由此，既能夠進一步保持減小軸 向力110的效果，又能夠提高蓋部25的安裝作業的操作性。
在此，為了減小軸向力110，優選使蓋部較小。但是，蓋部雖然承受軸向力110，但 由於水壓、旋轉，還承受來自與軸向力110的方向交叉方向上的作用力。由此，根據蓋部的 不同大小等，由於來自與軸向力110的方向交叉方向上的作用力，蓋部有可能在徑向等方 向上變形。
此時，雖然通過設置加強筋可以降低蓋部變形，但是，如果僅設置一個如圖16(b) 所示的加強筋，則不能抵抗來自各個方向的作用力。而且，即使如圖16(a)所示，設置兩個 加強筋，也不能抵抗來自與設有加強筋的方向交叉方向上的作用力。而且，如果增加所設置 的加強筋的數量，則有可能增加受壓面積或減少經孔部流出的水量，從而增加軸向力。
根據本發明者們得到的見解，優選將三個加強筋設置為對於旋轉中心軸呈旋轉對 稱。
圖17是用於例示將三個加強筋呈旋轉對稱地設置的情況的模式圖。
圖17(a)是設置三個圖16(a)中所例示的蓋部M的加強筋的情況。
如圖17(a)所示，在蓋部沈上設置有圓環狀周緣部Ma、圓柱狀軸保持部Mb、連 結周緣部2 與軸保持部24b的加強筋Mc。此時，加強筋2 對於旋轉中心軸呈旋轉對稱 地配置有三個。即，每120°設有一個加強筋Mc。另外，在周緣部2 與軸保持部24b之 間，未設置加強筋Mc的部分即為孔部^d。
圖17 (b)是設置三個圖16 (b)中所例示的蓋部25的加強筋的情況。
如圖17(b)所示，在蓋部27上設置有圓環狀周緣部Ma、圓柱狀軸保持部Mb、連 結周緣部2 與軸保持部24b的加強筋25c。此時，加強筋25c對於旋轉中心軸呈旋轉對稱 地配置有三個。即，每120°設有一個加強筋25c。另外，在周緣部2 與軸保持部24b之 間，未設置加強筋25c的部分即為孔部27d。
圖17 (a)、(b)是動葉片部12a與動葉軸套部通過保持板部12c而連結的情況。
與此相對，圖17(c)所示的是動葉片部1 與動葉軸套部未連結的情況。此時，動 葉片部1 採用保持板部12c 1連結。
如此，如果將三個加強筋對於旋轉中心軸呈旋轉對稱地配置，則可以簡單地對合 中心，而且，可以對抗來自各個方向的作用力。另外，在滿足這些的同時，還可以使受壓面積 的增加在最小限範圍內。而且，通過將加強筋對於旋轉中心軸呈旋轉對稱地配置，可以取得 負荷平衡。因此，由於能夠抑制加強筋對旋轉的影響，所以可以使動葉部順暢地旋轉。
其結果，可以提高安裝操作性，提高對來自各個方向的作用力的耐力，實現較高的 發電效率，減小軸向力。
下面，作為軸向力減小部，對於在保持板部12c與大徑部加的下遊側端部2g的內 壁面之間設置的壓力室22進行例示。
圖18是用於例示作為軸向力減小部的壓力室的模式圖。
如圖18所示，動葉片部1 設置為在磁鐵5的徑外方向上突出。而且，在與磁鐵 5相比突出的部分上設置有保持板部12c。另外，與保持板部12c相對的部分為大徑部加 的下遊側端部2g的內壁面池。而且，保持板部12c與內壁面池間隔設置，在保持板部12c 與內壁面池之間形成的間隙即為壓力室22。
此時，壓力室22的高度尺寸(保持板部12c與內壁面池之間形成的間隙尺寸) 設定為小於主流路(動葉流路12h)的高度尺寸(動葉流路12h的上遊側端部與下遊側端 部之間的尺寸)。S卩，壓力室22的動葉片部12a的軸向上的尺寸(高度尺寸)設定為比動 葉片部1 相互間的空間內的動葉片部12a的軸向上的尺寸(高度尺寸)短。
設置在保持板部12c下遊側的壓力室22的動葉片部12a的軸向上的尺寸比動葉 片部1 相互間的空間的動葉片部12a的軸向上的尺寸短。S卩，壓力室22的高度尺寸比主 流路(動葉流路12h)的高度尺寸短。由此，與流過主流路(動葉流路12h)的水50相比， 流過壓力室22的水51的流量小，由於壓力室22內的水不易排出，因此會出現憋壓。其結 果，產生將保持板部12c推向上遊側的作用力111。由於將保持板部12c推向上遊側的作用 力111與前述的軸向力110的方向相反，因此軸向力110會被抵消。
此時，如果連同其它的軸向力減小部(例如設置在蓋部上的孔部等)一起設置壓 力室22，則可以相輔相成地提高減小軸向力110的效果。
下面，作為軸向力減小部，對於磁鐵5的端面與軛鐵16的端面的位置關係進行例示。
圖19是用於例示作為軸向力減小部的「磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係」的模式 圖。另外，圖19所例示的是設有一個定子7的情況。
如前所述，在定子7上設置有線圈骨架14、線圈15、軛鐵16。而且，軛鐵16由磁性 體(例如壓延鋼)構成。另外，軛鐵16設置為包圍線圈15的外周面、凸緣部14b的端面、 線圈骨架軸套部14a的內周面。
另外，定子7 (軛鐵16)配置在磁鐵5的徑向上。
而且，在本實施方式中，使位於前述的軸向力110的作用方向側的磁鐵5的端面fe 突出於軛鐵16的端面16d。即，使位於軸向力110的作用方向側的磁鐵5的第1端面如突 出於位於軸向力110的作用方向側的軛鐵的第1端面16d。因此，在使磁鐵5突出的部分與由磁性體構成的軛鐵16之間產生互相拉的作用力112。由於在該作用力112中包括與軸向 力110的方向呈相反方向的成分的作用力，因此，會抵消軸向力110。從而可以減小軸向力 110。
圖20也是用於例示作為軸向力減小部的「磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係」的模 式圖。另外，圖20所例示的是設有兩個定子7的情況。而且是支撐軸向力110的保持部觀 設置在上遊側(軸向力110的作用方向的相反側)的情況。
在本實施方式中，也是使位於軸向力110的作用方向側的磁鐵5的端面fe突出於 軛鐵16的端面16d。因此，能夠在使磁鐵5突出的部分與由磁性體構成的軛鐵16之間產生 互相拉的作用力112。其結果，與前述的情況相同，能夠抵消軸向力110，因此可實現減小軸 向力110。
圖21也是用於例示作為軸向力減小部的「磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係」的模 式圖。另外，圖1所例示的水龍頭用水力發電機1被設置為動葉部12的旋轉中心軸與給水 流路大致平行，但是，圖21所例示的水龍頭用水力發電機Ia被設置為動葉部四的旋轉中 心軸與給水流路大致垂直。
在本實施方式中，也是使位於軸向力110的作用方向側的磁鐵5的端面fe突出於 軛鐵16的端面16d。因此，能夠在使磁鐵5突出的部分與由磁性體構成的軛鐵16之間產生 互相拉的作用力112。其結果，與前述的情況相同，能夠抵消軸向力110，因此可實現減小軸 向力110。
圖22是用於例示磁鐵端面與軛鐵端面的位置關係的模式圖。
當動葉部12因水流而振動時，與動葉部12 —體設置的磁鐵5也會振動，因此，有 可能磁鐵5的磁通不能充分傳遞至軛鐵16而產生磁通洩漏(以下僅稱為磁通洩漏)，從而 造成發電效率降低或輸出不均勻。因此，為了確保即便磁鐵5振動也不會出現磁通洩漏，優 選使磁鐵5的兩個端面突出於軛鐵16的兩個端面。如此，可以實現高效且均勻的發電。
但是，如果使位於軸向力110的作用方向相反側的磁鐵5的端面恥突出於軛鐵16 的端面16e，則在使磁鐵5突出的部分與軛鐵16之間將產生互相拉的作用力113。由於在 該作用力113中包括與軸向力110的方向呈相同方向的成分的作用力，因此會增大軸向力 110。
因此，在本實施方式中，與位於軸向力110的作用方向相反側的磁鐵5的端面恥 的突出尺寸L4相比，位於軸向力110的作用方向側的磁鐵5的端面fe的突出尺寸L3較長。 即，與磁鐵5的第1端面fe相對的第2端面恥突出於與軛鐵16的第1端面16d相對的第 2端面16e，磁鐵5的第1端面fe突出於軛鐵16的第1端面16d的尺寸L3比磁鐵5的第 2端面恥突出於軛鐵16的第2端面16e的尺寸L4長。
如此，能夠在具有減小軸向力110的效果的同時，防止磁通洩漏。
此時，磁鐵端面突出於軛鐵端面的尺寸可以為「最大尺寸」。在此，所謂的「最大尺 寸」為在磁鐵的端面存在凹凸的情況下，是指直至磁鐵端面的凸部頂部的尺寸；在磁鐵端 面平坦的情況下，如前所述，是指直至磁鐵的端面(平坦面)的尺寸。
圖23是用於例示設置多個定子時的模式圖。
在圖23所示的情況下，不使位於軸向力110的作用方向相反側的磁鐵5的端面恥 突出於軛鐵16的端面16e。S卩，定子7設有多個，並在軸向力110的作用方向上層疊，磁鐵5的第2端面恥被設置為與在軸向力110的作用方向相反側設置的軛鐵16的第2端面16e 保持同一平面，或者為軸向力110的作用方向側。
如此，由於不產生前述的作用力113，因此，可以原樣享有作用力112所產生的減 小軸向力110的效果。但是，另一方面，可能會出現前述的磁通洩漏，從而造成發電效率降 低或輸出不均勻。
因此，在本實施方式中，通過層疊設置多個定子7來抑制磁通洩漏的影響。S卩，如 果設置多個定子7，則可以限定受磁通洩漏影響的定子7。例如，位於軸向力110的作用方 向相反側的定子7雖然會受到磁通洩漏的影響，但是與之相連的其他的定子7卻不會受到 磁通洩漏的影響。因此，作為所設置的多個定子7的整體，則可以抑制發電效率降低或輸出 不均勻。其結果，能夠在具有減小軸向力110的效果的同時，抑制磁通洩漏的影響。
另外，如圖22、圖23、圖1等所例示，定子7配置在磁鐵5的徑外方向上。如果將 定子7配置在磁鐵5的徑外方向上，則可以使表面積大的磁鐵5的外周面側與定子7相對。 因此，由於可以增大磁通量，所以可以增大發電量。另外，由於引力增大，前述的作用力112 增大，因此可以提高減小軸向力110的效果。而且，可以減小獲得相同的發電能力所需的磁 鐵5的大小以及重量。因此，從磁鐵5的輕量化的觀點考慮，也能實現軸向力減小。
以上，作為軸向力減小部，例示了「貫穿蓋部厚度方向的孔部」、「設置於保持板部 12c與大徑部加的下遊側端部2g的內壁面之間的壓力室22」、「磁鐵5的端面與軛鐵16 (定 子7)的端面的位置關係」。
這些軸向力減小部既可以適當選擇使用，也可以組合使用。
此時，「設置於保持板部12c與大徑部加的下遊側端部2g的內壁面之間的壓力室 22」和「磁鐵5的端面與軛鐵16(定子7)的端面的位置關係」也可以應用於未設置蓋部的 水龍頭用水力發電機。
另外，在設置有蓋部的水龍頭用水力發電機中，既可以適當選擇使用3種軸向力 減小部，也可以組合使用。但是，在設有蓋部的水龍頭用水力發電機中，優選至少設置「貫穿 蓋部厚度方向的孔部」。
下面，對於封固部6、噴嘴部3進一步進行例示。
如果能精度良好地形成噴射孔19，則可以提高水龍頭用水力發電機1的性能。此 時，如果將具有噴射孔19的噴嘴部整體成型，則可以精度良好地形成噴射孔19。
但是，在噴嘴部3這樣的技術的情況下，由於噴射孔19設置在噴嘴部3的側面，因 此起模或成型比較困難。此時，通過將噴嘴部3分為兩個並組裝分開的構件，可以形成具有 噴射孔19的噴嘴部。
但是，如果只是組裝分開的構件，則在組裝後或組裝時，噴射孔19的開口面積有 可能發生變化。例如，在組裝後，分開的構件有可能因水壓等而鬆動，從而噴射孔19的開口 面積發生變化。此時，雖然可以用粘合劑等將所分的構件的周緣多個位置進行固定，但是， 如果這樣做，噴射孔19的開口面積將有可能因溢出的粘合劑而發生變化。而且，如果噴射 孔19的開口面積發生變化，則無法進行得當的噴出，發電效率等有可能降低。
因此，在本實施方式中，將噴嘴部3分為第2噴嘴筐體部9和第1噴嘴筐體部10， 同時通過封固部6來限制第2噴嘴筐體部9和第1噴嘴筐體部10在軸向上的位置。
圖M是用於例示第1噴嘴筐體部和第2噴嘴筐體部的固定(抵接)狀況的模式圖。另外，圖24(a)是用於例示第1噴嘴筐體部與第2噴嘴筐體部的固定(抵接)狀況的 模式剖視圖，圖M(b)是第1噴嘴筐體部、第2噴嘴筐體部、封固部的模式分解圖，圖M(C) 是用於例示第2噴嘴筐體部嵌入第1噴嘴筐體部的狀況的模式放大圖。
如圖M(b)所示，在第1噴嘴筐體部10的周面上設有貫穿階梯孔IOb的多個噴嘴 槽10a。另外，設計為在階梯孔IOb中可以嵌入第2噴嘴筐體部9。而且，在第2噴嘴筐體 部9嵌入第1噴嘴筐體部10的階梯孔IOb內時，由第2噴嘴筐體部9與噴嘴槽IOa構成噴 射孔19。
另外，如圖M(a)所示，在封固部6的側面設有外螺紋部6a。而且，通過使設置在 大徑部加的上遊端開口附近的內螺紋部2d與外螺紋部6a螺合，可以將封固部6固定於大 徑部加的上遊端開口。
另外，在第2噴嘴筐體部9的周緣部分上設置有向上遊側突出的多個抵接部％。 該抵接部％的上遊側端面與封固部6抵接。而且，將封固部6固定於大徑部加的上遊端 開口後，抵接部％的軸向位置被封固部6限制，因此第2噴嘴筐體部9和第1噴嘴筐體部 10便被固定於大徑部加內部。
另外，如圖M(C)所示，在第1噴嘴筐體部10固定於大徑部加內部後，第1噴嘴筐 體部10的周面與大徑部加的內壁面抵接。而且，在第2噴嘴筐體部9嵌入第1噴嘴筐體 部10的階梯孔IOb內後，第2噴嘴筐體部9的端部與階梯孔IOb的階梯部分抵接。此時， 優選設置在第2噴嘴筐體部9的端部周緣的導引部9c與階梯孔IOb的階梯部分的角部IOc 抵接。
S卩，噴嘴部3具有第1噴嘴筐體部10，其在中央部分具備在封固部6側的端面開 口的階梯孔10b，同時在周緣部分具備在封固部6側的端面開口的多個噴嘴槽IOa ；以及第 2噴嘴筐體部9，其在周緣部分具備向封固部6突出的抵接部％，並以堵塞第1噴嘴筐體部 10的階梯孔IOb的開口的方式嵌入。而且，噴射孔19由第1噴嘴筐體部10的噴嘴槽IOa 與第2噴嘴筐體部9構成，第2噴嘴筐體部9介於抵接部9b通過封固部6與第1噴嘴筐體 部10抵接。另外，抵接部9b既可以設置於第2噴嘴筐體部9，也可以設置於封固部6。
另外，第1噴嘴筐體部10具有與筒部2的內壁面抵接的面。而且，第2噴嘴筐體 部9在第1噴嘴筐體部10側的端部周緣具有導引部9c，第2噴嘴筐體部9嵌入第1噴嘴筐 體部10的階梯孔IOb後，導引部9c與有底的孔的角部IOc抵接。
根據本實施方式，由於將噴嘴部3分為第2噴嘴筐體部9與第1噴嘴筐體部10，因 此能夠使起模、成型變得容易。
另外，通過使第2噴嘴筐體部9嵌入第1噴嘴筐體部10的階梯孔IOb內，第2噴 嘴筐體部9與噴嘴槽IOa便形成了噴射孔19。因此，能夠精度良好地形成噴射孔19。
另外，通過封固部6，介於抵接部％，使第2噴嘴筐體部9與第1噴嘴筐體部10抵 接。因此，未使用粘合劑等，所以噴射孔19的開口面積不會發生變化。
另外，由於使第2噴嘴筐體部9與第1噴嘴筐體部10抵接，因此，第2噴嘴筐體部 9或第1噴嘴筐體部10不會因水壓等而變形。由此，在發電過程中，噴射孔19的開口面積 不會發生變化，可以穩定發電。
並且，因水流而作用有水壓時，雖然封固部6被頂起，與封固部6處於抵接狀態的 抵接部％會離開，但是，此時由於第2噴嘴筐體部9因水壓而被推向第1噴嘴筐體部10，因此，可以抑制噴射孔19的開口面積的變化。
另外，由於第2噴嘴筐體部9嵌入第1噴嘴筐體部10的階梯孔IOb內，因此可以 抑制第2噴嘴筐體部9和第1噴嘴筐體部10在徑向上位置不正。另外，可以抑制由於第2 噴嘴筐體部9和第1噴嘴筐體部10在徑向上位置不正，而造成噴射孔19的開口面積不均。 另外，由於在第2噴嘴筐體部9的端部周緣設有導引部9c，因此，在使第2噴嘴筐體部9嵌 入第1噴嘴筐體部10的階梯孔IOb內時，可以提高操作性。另外，第1噴嘴筐體部10的周 面與大徑部加的內壁面抵接，第2噴嘴筐體部9的端部與階梯孔IOb的階梯部分抵接。因 此，能夠抑制從這些部分漏水。
而且，作為第2噴嘴筐體部9的端部周緣的導引部9c，如果設置為R形，則使從與 旋轉中心軸平行的方向流入的水在與旋轉中心軸大致垂直的平面內改變方向時，即從動葉 片部12a的徑外方向向動葉片部12a噴出時，可以抑制水流出現剝離，抑制壓力損失。
下面，對設定部17進一步進行例示。
如圖1、圖4等所例示，在層疊多個定子7而設置時，定子7相互間在周向上的定位 精度、定子7之間的尺寸精度是非常重要的。例如，如果使定子7相互間的周向位置即相位 相同，則會產生齒槽效應。因此，需要將定子7的周向位置相互錯開地進行配置。另外，如 果使定子7彼此過於靠近，則有可能引起相互間的磁幹擾。因此，需要使定子7彼此離開而 進行配置。
此時，可以通過在一個定子7的端面上設置定位銷，在另一個定子7的端面上設置 定位孔，來實現設定定子7相互間在周向上的位置和定子7相互間在軸向上的位置(定子 7之間的尺寸)。
但是，如果這樣進行定子7相互間在周向上的定位或定子7相互間在軸向上的定 位，則此後將不能進行調節。
因此，在本實施方式中，在定子7之間設置設定部17。
圖25是用於例示設定部的模式圖。另外，圖25(a)是用於例示設定部的模式俯視 圖，圖25(b)是用於例示通過設定部進行定位的模式剖視圖。
如圖25(a)所示，設定部17呈圓環狀，在其中心設有孔17b。另外，在距離中心規 定尺寸的圓周上，設置有與凸部14c嵌合的凹部17a。相對於一個定子7，凹部17a設置有 四個，相互錯開配置，以便不產生齒槽效應。例如，可以將上遊側的定子7用的凹部作為凹 部17al，將下遊側的定子7用的凹部作為凹部17a2。另外，設定部17的厚度尺寸為能夠抑 制定子7彼此相互間的磁幹擾的尺寸。
如圖25(b)所示，在設置於定子7彼此相對側的凸緣部14b上，設置有凸部14c。 凸部14c呈圓柱狀，通過使凸部Hc嵌合於設置在設定部17的凹部17a中，能夠進行定子 7相互間在周向上的定位。另外，通過介於設定部17，能夠進行定子7相互間在軸向上的定 位。
另外，雖然是在設定部17設置凹部17a，在凸緣部14b設置凸部14c，但是，也可 以是在設定部17設置凸部，在凸緣部14b設置凹部。另外，雖然是在凸緣部14b設置凸部 14c，但是，也可以設置在軛鐵16等處。即，凸部或凹部只要設置在定子7的定子彼此相對 側的端面上即可。另外，凹部既可以是貫穿孔，也可以是有底的孔。
如此，在定子7的定子彼此相對側的端面和設定部17中的任意一方上設置有用於進行定子7相互間的定位的凸部，在任意另一方上設置有與凸部嵌合的凹部。
根據本實施方式，通過採用簡便結構的設定部17，可以設定定子7相互間在周向 的位置和軸向上的位置。而且，通過改變設置於設定部17上的凹部17a(凹部17al、凹部 17a2)的位置，可以調節定子7相互間在周向上的位置，即可以調節相位。另外，通過改變設 定部17的厚度尺寸，可以調節定子7相互間在軸向上的位置，即可以調節定子7之間的尺 寸。因此，在日後需要對這些進行調節時，通過更換為適當的設定部17便可做出應對。艮口， 不再需要進行像改變凸部14c位置等這樣的大規模的應對。
圖沈是用於例示與凸部、軛鐵的關係的模式圖。
如圖沈所示，優選凸部14c的長度尺寸L5比貫穿孔構成的凹部17a的長度尺寸 (深度尺寸)、即設定部17的厚度尺寸的一半長。
如此，相對配置的定子7的凸部Hc插入相同的凹部時，可以讓作業人員對其有所 感知。即，可以防止凸部14c誤插入。
而且，設定部17的外周端17c的位置與軛鐵16的內壁面相比位於徑內方向上。 即，設定部17的外周端17c與設置在設定部17的徑外方向的軛鐵16的內壁面相比，處於 內側的位置。
如此，通過設定部17在軸向上層疊定子7時，可以防止設定部17的外周端17c與 軛鐵16的內壁發生幹涉。因此，能夠在將定子7層疊時防止軛鐵16錯開或者變形。
下面，對其他實施方式涉及的磁鐵的安裝進行例示。
圖27是用於例示磁鐵安裝的模式圖。另外，圖27(a)是用於例示磁鐵安裝的模式 分解圖，圖27(b)是用於例示磁鐵安裝的模式剖視圖。另外，圖27(b)中示出的箭頭表示流 水的方向。
如圖27(a)所示，在轉子如上設置有蓋部11、動葉部120、軸13、磁鐵保持部121。 另外，在動葉部120上設置有動葉片部12a、動葉軸套部12bl、保持板部12c。
在保持板部12c的下遊側設置有動葉軸套部12bl。在動葉軸套部12bl的內部， 設置有與圖1所示的動葉軸套部12b相同地在軸向上貫穿的孔部12e。孔部1 成為用於 使流過動葉流路12h的水流向下遊側的流路。在動葉軸套部12bl的中央部分設置有使軸 13插通的插通部12f。而且，在插通部12f的下遊側的端部，設置有用於將軸13保持於插 通部12f的保持部12g。
另外，在動葉軸套部12bl上設置有卡合部12b2，其用於使設置於磁鐵保持部121 的卡合爪121a卡合。
在磁鐵保持部121上設置有凸緣部121c、卡合軸套部121d。在磁鐵保持部121的 中心設置有與孔部12e的直徑尺寸相同的孔部121b，在磁鐵保持部121卡合於動葉部120 後，孔部121b與孔部1 共同構成流路。
另外，從呈圓環狀的凸緣部121c開始立設有卡合軸套部121d，在其端部設置有卡 合爪121a。此時，凸緣部121c的外周端設置在流路的相反側。因此，能夠不妨礙流路中的 水流而保持磁鐵30。
在動葉軸套部12bl、卡合軸套部121d的外周面(徑外方向的端面)設置有圓筒狀 的磁鐵30。磁鐵30的外周面(徑外方向的端面)沿周向N極和S極交替磁化。在設置於 磁鐵30中心的貫穿孔的開口處設有底座30a。底座30a的大小可以埋設凸緣部121c。
在使動葉部120保持磁鐵30時，首先，使動葉軸套部12bl插通於設置在磁鐵30 中心的貫穿孔。此時，使動葉軸套部12bl從未設置底座30a—側的端面側插通。然後，使 磁鐵保持部121的卡合軸套部121d從磁鐵30的設有底座30a —側的端面側插通，通過使 卡合爪121a卡合於動葉軸套部12bl的卡合部12b2，從而將磁鐵30保持於動葉部120。
圖觀也是用於例示磁鐵安裝的模式圖。另外，圖^(a)是用於例示磁鐵安裝的模 式分解圖，圖^(b)是磁鐵的模式立體圖。
如圖^(a)所示，在動葉部122的保持板部12c的下遊側設置有動葉軸套部12b3。 在動葉軸套部12b3的上遊側端部附近，設置有用於與設置在磁鐵31上的卡合槽31a卡合 的突起部12b4。另外，在動葉軸套部12b3的下遊側端部附近設有卡合爪12b5。卡合爪12 設置在能夠與磁鐵31的端面卡合的位置。
在動葉軸套部12b3的外周面(徑外方向的端面)設置有圓筒狀的磁鐵31。磁鐵 31的外周面(徑外方向的端面)沿周向N極和S極交替磁化。另外，在設置於磁鐵31中心 的貫穿孔內，設有在軸向上貫穿的卡合槽31a。
在使動葉部122保持磁鐵31時，使動葉軸套部12b3插通於設置在磁鐵31中心的 貫穿孔。此時，使突起部12b4、卡合爪12 與磁鐵31的卡合槽31a卡合。當動葉軸套部 12b3完全插通時，則卡合爪12 與磁鐵31的端面卡合，從而磁鐵31被保持在動葉部122上。
根據本實施方式，由於使突起部12b4卡合於卡合槽31a，因此，可以防止磁鐵31在 周向上位置不正。由此，可以將動葉部122的旋轉切實傳遞至磁鐵31。另外，也可以省略前 述的磁鐵保持部121。
圖四也是用於例示磁鐵安裝的模式圖。另外，圖^(a)是用於例示磁鐵安裝的模 式分解圖，圖四…)是磁鐵的模式立體圖。
如圖^(a)所示，在動葉部123的保持板部12c的下遊側設置有動葉軸套部12b6。 在動葉軸套部12M的上遊側端部附近，設置有用於與設置在磁鐵32上的卡合槽3 卡合 的突起部12b4。另外，在動葉軸套部12M的下遊側端部附近設置有卡合爪121^5。卡合爪 12b5設置在能夠與設置於卡合槽32a的卡合部32b卡合的位置。
在動葉軸套部12M的外周面(徑外方向的端面)設置有圓筒狀的磁鐵32。磁鐵 32的外周面(徑外方向的端面)沿周向N極與S極交替磁化。另外，在設置於磁鐵32中心 的貫穿孔內設有卡合槽32a。而且，在卡合槽3 上設有卡合部32b。
在使動葉部123保持磁鐵32時，使動葉軸套部12M插通於設置在磁鐵32中心的 貫穿孔。此時，使突起部12b4、卡合爪12 與磁鐵32的卡合槽3 卡合。當動葉軸套部 12b6完全插通時，則卡合爪12 與卡合部32b卡合，從而磁鐵32被保持在動葉部123上。
根據本實施方式，由於使突起部12b4卡合於卡合槽32a，因此，可以防止磁鐵32在 周向上位置不正。由此，可以將動葉部123的旋轉切實傳遞至磁鐵32。另外，也可以省略前 述的磁鐵保持部121。並且，動葉軸套部12M的前端也不從磁鐵32的端面突出。
下面，對水龍頭用水力發電機1的作用進行例示。
從與封固部6連接的未圖示的配管等流入筒部2內的流水，由於第2噴嘴筐體部 9而向徑外方向擴散。而且，如圖1所示，從與旋轉中心軸平行的方向流入的水在與旋轉中 心軸大致垂直的平面內從動葉片部12a的徑外方向向動葉片部12a噴出。
向動葉片部1 噴出的水從動葉片部12a的入口側向出口側沿著動葉片部12a流 過動葉流路12h內，經過孔部12d、孔部12e、小徑部2c向水龍頭用水力發電機1的外部排出ο
另一方面，動葉部12由於向動葉片部12a噴出的水的作用力而旋轉時，固定於其 上的磁鐵5也進行旋轉。磁鐵5的徑外方向的端面(外周面)由於N極和S極沿周向(旋 轉方向)交替磁化，因此，當磁鐵5旋轉時，與磁鐵5的徑外方向的端面(外周面)相對的 電感器16a、16b以及與它們連接的基部16c的極性將不斷變化。由此，對於線圈15的交鏈 磁通的朝向發生變化，在線圈15上產生電動勢，從而進行發電。
如前所述，在水通過水龍頭用水力發電機1的內部時，會產生軸向力110。尤其是 流量越大，產生的軸向力110越大。但是，由於在水龍頭用水力發電機1上設置有前述的軸 向力減小部，因此可以減小所產生的軸向力110。
另外，由於通過設置在動葉片部12a的上遊側端部的蓋部可以增加流過動葉流路 12h內的水量，因此可以提高發電效率。
另外，如前所述，由於可以精度良好地設置噴嘴部3的噴射孔19，因此可以進行穩 定發電。另外，由於通過封固部6來限制第2噴嘴筐體部9和第1噴嘴筐體部10的軸向位 置，因此，第2噴嘴筐體部9或第1噴嘴筐體部10不會因水壓等而變形。另外，在發電過程 中，當作用有封固部6被頂起這樣的水壓時，雖然造成與封固部6抵接的抵接部9b離開，但 是，此時第2噴嘴筐體部9會因水壓而被推向第1噴嘴筐體部10，因此，可以抑制噴射孔19 的開口面積變化。由此，在組裝發電機的過程中或在發電過程中，噴射孔19的開口面積不 會發生變化，能夠進行穩定發電。
權利要求
1.一種水龍頭用水力發電機，其特徵在於，具備筒部，其具有給水流入口、給水流出口，在內部形成有給水流路； 動葉部，其具有與所述給水流路大致平行的旋轉中心軸，並具有動葉片部，其設置於所 述給水流路並可繞所述旋轉中心軸旋轉； 磁鐵，其可與所述動葉部一體旋轉； 線圈，其通過所述磁鐵旋轉產生電動勢；噴嘴部，其具有多個噴射孔，在與所述旋轉中心軸大致垂直的平面內，將從與所述旋轉 中心軸平行的方向流入的水從所述動葉片部的徑外方向向所述動葉片部噴出； 蓋部，其與設置於所述動葉片部的上遊側端部的所述動葉片部一體旋轉， 所述蓋部具備使作用於所述動葉部的軸向力減小的軸向力減小部。
2.根據權利要求1所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，設置於所述蓋部的所述 軸向力減小部是在所述動葉片部的軸向上貫穿所述蓋部的孔部，配置為對於所述旋轉中心 軸與所述蓋部的面的交叉點旋轉對稱。
3.根據權利要求2所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述蓋部將剛剛從所述 噴射孔噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域覆蓋，並且，在所述區域的旋轉中心 軸側設有所述孔部。
4.根據權利要求2所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述噴射孔形成為可進 行如下噴射，即剛剛從所述噴射孔噴出後的水在其前進方向上延長而形成的區域被所述蓋部覆蓋。
5.根據權利要求4所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述噴射孔出口部分的 所述旋轉中心軸側的延長線，位於以所述旋轉中心軸為中心並以如下線段為半徑的區域的 外側，即對設置於所述蓋部的所述孔部周緣上離所述旋轉中心軸最遠的位置與所述旋轉中 心軸進行連接的線段。
6.根據權利要求4所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述蓋部設置為從所述 動葉片部的拐點開始覆蓋徑外側。
7.根據權利要求4所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，還具備與設置在所述動 葉片部的下遊側端部的所述動葉片部一體旋轉的保持板部，所述保持板部至少設置在與所述蓋部相對的部分。
8.根據權利要求7所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述保持板部具有孔部， 從所述動葉片部的中心至設置於所述蓋部的孔部周緣上離所述動葉片部的中心最遠的圓周位置的尺寸，比從所述動葉片部的中心至設置於所述保持板部的孔部周緣的尺寸長。
9.根據權利要求7所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，在所述保持板部的下遊 側還具有壓力室，所述壓力室的所述動葉片部的軸向上的尺寸比所述動葉片部彼此之間的空間的所述 動葉片部的軸向上的尺寸短。
10.根據權利要求9所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述保持板部的孔部設 置在所述保持板部的中央附近，所述保持板部的孔部與用於使向所述動葉片部的主面噴出 的水流向下遊側的流路連通。
11.根據權利要求2所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述蓋部設置為至少覆 蓋所述動葉片部的外周緣附近。
12.根據權利要求2所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述蓋部具有設置於 所述動葉片部的周緣附近的圓環狀周緣部；設置於所述動葉片部的旋轉中心軸的軸保持 部；連結所述周緣部與所述軸保持部的加強筋，從所述動葉片部的軸向上觀察，所述加強筋形成為至少所述加強筋的一部分與所述動 葉片部的一部分重疊。
13.根據權利要求12所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，從所述動葉片部的軸 向上觀察，所述加強筋為所述加強筋與所述動葉片部的形狀相同，或者所述加強筋比所述 動葉片部小。
14.根據權利要求12所述的水龍頭用水力發電機，其特徵在於，所述加強筋對於所述 旋轉中心軸呈旋轉對稱地配置有三個。
全文摘要
本發明提供水龍頭用水力發電機，即使在以較大流量發電時也能高效發電，且能抑制軸承部等磨損。其特徵在於，具備筒部，具有給水流入口、給水流出口，內部形成有給水流路；動葉部，具有與所述給水流路大致平行的旋轉中心軸，並具有動葉片部，其設置於所述給水流路並可繞所述旋轉中心軸旋轉；磁鐵，可與所述動葉部一體旋轉；線圈，通過所述磁鐵的旋轉產生電動勢；噴嘴部，具有多個噴射孔，在與所述旋轉中心軸大致垂直的平面內，將從與所述旋轉中心軸平行的方向流入的水從所述動葉片部的徑外方向向所述動葉片部噴出；蓋部，與設置於所述動葉片部的上遊側端部的所述動葉片部一體旋轉，所述蓋部具備使作用於所述動葉部的軸向力減小的軸向力減小部。
文檔編號F03B13/00GK102032091SQ20101050217
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月28日 優先權日2009年9月29日
發明者佐藤知子, 小野寺尚幸, 黑石正宏 申請人:Toto株式會社