水龙头用水力发电机的制作方法

专利名称：水龙头用水力发电机的制作方法
水龙头用水力发电机技术领域
本发明的形态一般地说涉及一种水龙头用水力发电机，具体地说涉及一种利用给 水的流动而进行发电的水龙头用水力发电机。
背景技术：
近年来，已出现在水龙头装置上配置电气系统的技术。例如，已公知的水龙头装 置，该装置配置有对伸至水龙头下方的手进行感应的传感器、根据来自传感器的信号对给 水路进行开闭的电磁阀。另外，其他还有在吐水口附近配置LED (Light Emitting Diode) 照明，根据吐水温度改变照射到吐水上的光的颜色的技术。
在水龙头装置中配置这样的电气系统时，需要提供使电气系统工作的电源。此时， 虽然可以使用工业电源，但是，在设置水龙头装置时还需要另外进行电气配线施工。而且， 由于是在水龙头装置的外部进行配线，因此有损于美观，并且布线会碍事。另一方面，如果 使用电池作为电源，则在设置水龙头装置时无需进行电气配线施工。而且也无需在水龙头 装置的外部进行配线。但是，如果使用电池作为电源，则会产生需要更换电池且保养费事的 新问题。此外，无论使用工业电源还是电池，从节约资源、节能的观点考虑都会产生问题。
为此，为了获得必要的电力以使配置在水龙头装置中的电气系统工作，出现了在 水龙头装置的流路上配置小型水龙头用水力发电机的技术。
作为这样的水龙头用水力发电机，已公知如下技术，即水从动叶部的径外方向流 入，流入的水在动叶部的轴向上流出(例如参照专利文献1)。
专利文献1 (日本特开2009-47162号公报)中公开的水龙头用水力发电机使与动 叶部的轴向大致平行的水流方向发生变化，配备有从动叶片的径外方向向动叶片喷出水的 喷嘴。而且，向动叶片喷出的水在动叶部的中心附近在动叶部的轴向上流出。另外，在动叶 片的上游侧端面设置有顶部15d(相当于本发明中的盖部)(例如，参照专利文献1(日本特 开 2009-47162 号公报)的
、
、图 14 图 20 等)。
根据专利文献1 (日本特开2009-47162号公报)所公开的水龙头用水力发电机， 可以缩小径向的尺寸。而且，由于可以抑制进入分路的流出量，因此，能够抑制喷射到各动 叶片上的喷流不均。
在此，配设在水龙头装置流路上的水龙头用水力发电机一般都设想流量较小的情 况。因此，专利文献1(日本特开2009-47162号公报)公开的水龙头用水力发电机也是在 流量较小的情况下可以毫无问题地发挥非常高的性能。但是，已判明当流量增大后，轴承部 分等的磨损也有可能增大。
根据本发明者们的锐意研究的结果，发现轴承部分等的磨损増大的原因是由于作 用在动叶部上的轴向力增大造成的。
图30是用于说明作用于动叶部的轴向力的模式图。另外，图中所示的箭头表示流 水的方向。
如图30所示，在水龙头用水力发电机60上设置有筒部67、喷嘴部63、转子64、磁铁65。另外，虽然省略图示，但是在筒部67的外侧设置有与磁铁65的外周面相对的定子。 而且，在转子64上设置有盖部61(相当于专利文献1(日本特开2009-47162号公报)的顶 部15d)、动叶部62、轴63。盖部61设置在动叶片部62a的上游侧的端部。轴63的下游侧 的端部由轴承部66支撑，上游侧的端部由未图示的轴承支撑。因此，作用于动叶部62的轴 向力方向的作用力由轴承部66承受。
如此，如果在动叶片部6 上游侧的端部设置盖部61，则可以消除从动叶片部6 向上游侧流出的水。因此，可以增加流过动叶流路的水，可提高发电效率。
在此，虽然在盖部61与筒部67的顶部67a之间，由于转子64的旋转，水流产生旋 转运动，但是，因为水不易从盖部61与顶部67a之间流出，所以压力会出现憋压。因此，盖 部61与顶部67a之间的水压增高，会产生将盖部61推向下游侧的作用力，即产生作用在动 叶部62上的轴向力110。而且，如果产生轴向力110，则支撑轴向力110的轴承部66、轴63 的端部磨损有可能增大。
根据本发明者们得到的见解，在专利文献1(日本特开2009-47162号公报)公开 的水龙头用水力发电机所适合使用的流量下，例如，1. 8升/分钟左右(例如参照专利文献 1(日本特开2009-47162号公报)的
,
,
等)时，产生的轴向力110变 小，因此，可以说轴承部66等不会异常磨损。
但是，由于随着流量的增加，产生的轴向力110也会增加，因此，对于也使用于流 量比较大的场合(例如8升/分钟左右以上场合)的水龙头用水力发电机来说，人们希望 对其加以改良。即，希望改良为即使在以比较大的流量发电时也可以高效地发电，并且也能 够抑制轴承部等的磨损。
专利文献1 日本特开2009-47162号公报 发明内容
本发明是根据这样的课题认识而进行的，提供一种即使在以较大流量发电时也能 高效发电，且能抑制轴承部等磨损的水龙头用水力发电机。
第1个发明是一种水龙头用水力发电机，其特征在于，具备筒部，其具有给水流 入口、给水流出口，在内部形成有给水流路；动叶部，其具有与所述给水流路大致平行的旋 转中心轴，并具有动叶片部，其设置于所述给水流路并可绕所述旋转中心轴旋转；磁铁，其 可与所述动叶部一体旋转；线圈，其通过所述磁铁旋转产生电动势；喷嘴部，其具有多个喷 射孔，在与所述旋转中心轴大致垂直的平面内，将从与所述旋转中心轴平行的方向流入的 水从所述动叶片部的径外方向向所述动叶片部喷出；盖部，其与设置于所述动叶片部的上 游侧端部的所述动叶片部一体旋转，所述盖部具备使作用于所述动叶部的轴向力减小的轴 向力减小部。
如前所述，如果在动叶片部的上游侧端部设置盖部，则可以消除从动叶片部向上 游侧流出的水。由此，可增加流过动叶流路的水，因此能够提高发电效率。
但是，在盖部与相对的壁面(例如后述的第2喷嘴筐体部9)之间流过的水由于流 速缓慢，因此压力梯度变小。由此，在盖部与相对的壁面之间流过的水的压力增大，会产生 将盖部压向下游侧的作用力，即产生作用于动叶部的轴向力。而且，当轴向力产生后，支撑 轴向力的轴承部(例如后述的承受部加的上游侧端部等)的磨损则有可能增大。
此时，当流量较小时(例如1. 8升/分钟左右)，由于产生的轴向力变小，因此磨损 也减少，但是，随着流量的增大，产生的轴向力将会增大，所以磨损有可能增加。尤其是在吐 水流量为8升/分钟左右以上的水龙头装置中设置的水龙头用水力发电机中，磨损有可能 变得更加严重。
在本发明中，由于将使作用于动叶部的轴向力减小的轴向力减小部设置于盖部， 所以能够使作用于动叶部的轴向力减小。因此，能够在保持通过设置盖部而得到的较高发 电效率的情况下，使支撑动叶部的轴承部(例如后述的承受部加的上游侧端部等)的磨损 减小。
另外，第2个发明为，在第1个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，设置于 所述盖部的所述轴向力减小部是在所述动叶片部的轴向上贯穿所述盖部的孔部，配置为对 于所述旋转中心轴与所述盖部的面的交叉点旋转对称。
在本发明中，将动叶片部的轴向(厚度方向)上贯穿盖部的孔部作为轴向力减小 部。如果设置这样的孔部，可以使盖部与相对的壁面(例如后述的第2喷嘴筐体9)之间的 水通过该孔部流出。由此，可以抑制盖部与相对的壁面之间的憋压，因此能够抑制该部分的 水压上升，使所产生的轴向力减小。另外，通过在盖部设置这样的孔部，可以减小受压面积， 因此，从这一点上也可以使轴向力减小。
另外，由于对于旋转中心轴呈旋转对称地配置孔部，因此可以取得负载平衡。由 此，可以抑制孔部对于旋转的影响，所以能够使动叶部的旋转顺畅。其结果，能够在保持较 高的发电效率的情况下实现轴向力减小。
另外，第3个发明为，在第2个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述盖 部将刚刚从所述喷射孔喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域覆盖，并且，在所述 区域的旋转中心轴侧设有所述孔部。
从喷射孔喷射的水在刚刚流入动叶片部后做功最大。即，最有助于从水力能量转 换为旋转能量的是动叶片部的外周缘附近。因此，如果将盖部设置为至少覆盖水流入的动 叶片部的外周缘附近(刚刚从喷射孔喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域)，则 可以提高发电效率。而且，由于能够在从动叶片部的外周缘附近到径内侧这个比较宽的区 域设置较大的孔部，因此也可以提高减小轴向力的效果。即，能够在保持较高的发电效率的 情况下，最大限度地使减小轴向力的效果良好。
另外，第4个发明为，在第2个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述喷 射孔形成为可进行如下喷射，即刚刚从所述喷射孔喷出后的水在其前进方向上延长而形成 的区域被所述盖部覆盖。
刚刚从喷射孔喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域，可根据喷射孔的形 状尺寸而变化。
因此，在本发明中，形成可进行如下喷射的喷射孔，即刚刚从喷射孔喷出后的水在 其前进方向上延长而形成的区域被盖部覆盖。
根据本发明，可以有效防止流入的水从动叶片部向上游侧流出。其结果，可以在保 持减小轴向力的效果的状态下，获得较高的发电效率。
另外，第5个发明为，在第4个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述喷 射孔出口部分的所述旋转中心轴侧的延长线，位于以所述旋转中心轴为中心并以如下线段为半径的区域的外侧，即对与所述旋转中心轴进行连接的线段。
如果喷射孔出口部分的径内侧的延长线位于与设置于盖部的孔部周缘上离旋转 中心轴最远的位置相比更靠近外侧(径外侧)，则能够有效防止流入的水从动叶片部向上 游侧流出。其结果，可以在保持减小轴向力的效果的状态下，获得较高的发电效率。
另外，第6个发明为，在第4个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述盖 部设置为从所述动叶片部的拐点开始覆盖径外侧。
根据不同的动叶片部的形状，有时还会存在拐点。另外，此处所说的拐点是指动叶 片部的曲率发生变化的点。由于流入的水在拐点处与动叶片部的碰撞最强，所以在拐点处 水有可能产生滞流、涡旋等。即，在拐点的附近，水流有可能紊乱而产生涡旋等。而且，如果 在产生涡旋等的部分存在盖部，则轴向力有可能增加。
因此，在本发明中，使盖部不覆盖存在拐点的部分，同时，使盖部从拐点开始覆盖 径外侧，即，尽量覆盖动叶片部的外周缘侧。其结果，可以抑制由于滞流或涡旋等而导致轴 向力增加。另外，通过覆盖动叶片部的外周缘侧，可以得到较高的发电效率。
另外，第7个发明为，在第4个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，还具备 与设置在所述动叶片部的下游侧端部的所述动叶片部一体旋转的保持板部，所述保持板部 至少设置在与所述盖部相对的部分。
如果设置盖部，则可以防止与动叶片部的主面碰撞后的水逃向上游侧。但是，却产 生新的问题，即在与盖部的关系中，在动叶流路没有底面的部分，水会逃向下游侧。
因此，在本发明中，至少在与盖部相对的部分设置作为动叶流路的底面的保持板 部。如此，可以抑制水逃向下游侧。尤其是在最有助于向旋转能量转换的动叶片部的周缘 附近，可以阻挡水逃向上游、下游。因此，能够在保持减小轴向力的效果的状态下得到较高 的发电效率。
另外，第8个发明为，在第7个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述保 持板部具有孔部，从所述动叶片部的中心至设置于所述盖部的孔部周缘上离所述动叶片部 的中心最远的圆周位置的尺寸，比从所述动叶片部的中心至设置于所述保持板部的孔部周 缘的尺寸长。
如果增大盖部所覆盖的范围，则轴向力有可能增加。另一方面，如果使盖部、保持 板部所覆盖的范围太小，则水会逃向上游、下游。
在本发明中，规定了各孔部的尺寸关系，以便盖部所覆盖的范围比保持板部所覆 盖的范围小。由此，通过使盖部所覆盖的范围小，来实现减小轴向力，通过相对地使保持板 部所覆盖的范围大，来实现提高发电效率。
另外，第9个发明为，在第7个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，在所述 保持板部的下游侧还具有压力室，所述压力室的所述动叶片部的轴向上的尺寸比所述动叶 片部彼此之间的空间的所述动叶片部的轴向上的尺寸短。
在本发明中，使设置于保持板部下游侧的压力室的动叶片部的轴向上的尺寸比动 叶片部相互间的空间的动叶片部的轴向上的尺寸短。即，使压力室的高度尺寸比主流路 (动叶流路)的高度尺寸短。由此，与流过主流路(动叶流路)的水相比，流过压力室的水 流速变慢。其结果，由于压力梯度减小，压力增大，所以产生将保持板部推向上游侧的作用 力。由于将保持板部推向上游侧的作用力与前述的轴向力方向相反，因此轴向力会被抵消。
因此，能够进一步提高减小轴向力的效果。
另外，第10个发明为，在第9个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述 保持板部的孔部设置在所述保持板部的中央附近，所述保持板部的孔部与用于使向所述动 叶片部的主面喷出的水流向下游侧的流路连通。
为了使朝向动叶片部的主面喷出的水流向下游侧，需要在保持板部设置孔部，其 与用于使水流向下游侧的流路连通。
在本发明中，在保持板部的中央附近设置孔部。如此，可以延长向动叶片部喷射的 水从流入到流出之间的尺寸。因此，可以提高发电效率。
另外，这还将增大前述的压力室，因此，可以将抵消轴向力的作用力增大。
其结果，既能够实现提高发电效率，还能够进一步实现减小轴向力。
另外，第11个发明为，在第2个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述 盖部设置为至少覆盖所述动叶片部的外周缘附近。
盖部的设置是为了抑制水从动叶片部逃向上游侧。在此，为了减小轴向力而设置 孔部时，如果将孔部设置在从喷射孔喷出的水做功最大的动叶片部的外周缘附近的位置， 则发电效率有可能大幅度降低。因此，在本发明中，用盖部覆盖从喷射孔喷出的水做功最大 的动叶片部的外周缘附近。
如此，能够在保持减小轴向力的效果的状态下得到较高的发电效率。
另外，第12个发明为，在第2个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述 盖部具有设置于所述动叶片部的周缘附近的圆环状周缘部；设置于所述动叶片部的旋转 中心轴的轴保持部；连结所述周缘部与所述轴保持部的加强筋，从所述动叶片部的轴向上 观察，所述加强筋形成为至少所述加强筋的一部分与所述动叶片部的一部分重叠。
如果盖部仅仅是设置在动叶片部的周缘附近的圆环状周缘部，则在安装时需要与 动叶片部进行定心。由此，安装作业的操作性有可能变差。
在本发明中，用加强筋将周缘部与设置于动叶片部的旋转中心轴的轴保持部进行 连结。由此，通过使轴等插通于轴保持部，能够使圆环状周缘部与动叶片部的定心易于进 行。
此时，由于设置加强筋，所以受压面积将会增加。因此，从动叶片部的轴向上观察， 加强筋形成为至少加强筋的一部分与动叶片部的一部分重叠。在加强筋的一部分与动叶 片部的一部分重叠的部分，由于受压面积等没有增加，因此，可以抑制减小轴向力的效果变 差。其结果，能够在保持减小轴向力的效果的状态下，提高盖部的安装操作性。
另外，第13个发明为，在第12个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，从所 述动叶片部的轴向上观察，所述加强筋为所述加强筋与所述动叶片部的形状相同，或者所 述加强筋比所述动叶片部小。
在本发明中，从动叶片部的轴向上观察，由于加强筋不会从动叶片部超出，因此， 不会因设置加强筋而增加受压面积等。由此，既能够进一步保持减小轴向力的效果，又能够 提高盖部的安装操作性。
另外，第14个发明为，在第12个发明的水龙头用水力发电机中，其特征在于，所述 加强筋对于所述旋转中心轴呈旋转对称地配置有三个。
为了减小轴向力，优选使盖部较小。但是，盖部虽然承受轴向力，但由于水压、旋转等，还承受来自与轴向力的方向交叉方向上的作用力。由此，根据盖部的不同大小等，由于 来自与轴向力的方向交叉方向上的作用力，盖部有可能在径向等方向上变形。
此时，虽然通过设置加强筋可以降低盖部变形，但是，如果仅设置一个加强筋，则 不能抵抗来自各个方向的作用力。而且，即使设置两个加强筋，也不能抵抗来自与设有加强 筋的方向交叉的方向上的作用力。而且，如果增加所设置的加强筋的数量，则有可能增加受 压面积或增加轴向力。
根据本发明者们得到的见解，如果将三个加强筋对于旋转中心轴呈旋转对称地配 置，则可以简单地对合中心，而且，能够对抗来自各个方向的作用力。另外，在满足这些的同 时，还可以使受压面积的增加在最小限范围内。而且，通过将加强筋对于旋转中心轴呈旋转 对称地配置，可以取得负荷平衡。因此，由于能够抑制加强筋对旋转的影响，所以可以使动 叶部顺畅地旋转。
其结果，可以提高安装操作性，提高对来自各个方向的作用力的耐力，实现较高的 发电效率，减小轴向力。
根据本发明的形态，能够提供一种水龙头用水力发电机，即使在以较大流量发电 时也能够高效发电，并且能够抑制轴承部等磨损。


图1是用于例示本发明的实施方式涉及的水龙头用水力发电机的模式剖视图。
图2是本发明的实施方式涉及的水龙头用水力发电机的模式分解图。
图3是用于说明本发明的实施方式涉及的水龙头用水力发电机的配置例的模式 图。
图4是用于例示定子的模式图。
图5是用于例示对比例的模式立体图。
图6是用于例示对比例的模式立体图。
图7是用于例示作为轴向力减小部的孔部的模式立体图。
图8是用于例示盖部的周缘位置的模式图。
图9是用于例示喷射孔与盖部的关系的模式图。
图10是用于例示喷射孔与盖部的关系的模式图。
图11是用于例示动叶片部的形状与盖部的关系的模式图。
图12是用于例示盖部与动叶流路底面的关系的模式图。
图13是用于例示盖部与动叶流路底面的关系的模式图。
图14是用于例示盖部与动叶流路底面的关系的模式图。
图15是用于例示盖部与动叶流路底面的关系的模式图。
图16是用于例示具有周缘部、轴保持部、加强筋的盖部的模式图。
图17是用于例示将三个加强筋呈旋转对称地配置的情况的模式图。
图18是用于例示作为轴向力减小部的压力室的模式图。
图19是用于例示作为轴向力减小部的“磁铁端面与轭铁端面的位置关系”的模式 图。
图20是用于例示作为轴向力减小部的“磁铁端面与轭铁端面的位置关系”的模式图。
图21是用于例示作为轴向力减小部的“磁铁端面与轭铁端面的位置关系”的模式 图。
图22是用于例示磁铁端面与轭铁端面的位置关系的模式图。
图23是用于例示设置多个定子的情况的模式图。
图M是用于例示将第1喷嘴筐体部与第2喷嘴筐体部进行固定的状况的模式图。
图25是用于例示设定部的模式图。
图沈是用于例示凸部、轭铁的关系的模式图。
图27是用于例示磁铁安装的模式图。
图观是用于例示磁铁安装的模式图。
图四是用于例示磁铁安装的模式图。
图30是用于说明作用于动叶部的轴向力的模式图。
符号说明
1-水龙头用水力发电机；Ia-水龙头用水力发电机；2-筒部；2a_大径部；2b_中 径部；2c-小径部；3-喷嘴部；4-转子；5-磁铁；6-封固部；7-定子；8-定子保持部；9-第 2喷嘴筐体部；9a-筐体轴套部；9b-抵接部；9c-导引部；10-第1喷嘴筐体部；IOa-喷嘴 槽；IOb-阶梯孔；11-盖部；12-动叶部；12a-动叶片部；12b_动叶轴套部；12bl_动叶轴 套部；12b2-卡合部；12b3-动叶轴套部；12b4-突起部；12b5_卡合爪；12b6_动叶轴套部； 12c-保持板部；12d-孔部；12h-动叶流路；13-轴；14-线圈骨架；14a_线圈骨架轴套部； 14b-凸缘部；14c-凸部；15-线圈；16-轭铁；16a-电感器；16b-电感器；16c-基部；17-设 定部；17a-凹部；17al-凹部；17a2_凹部；17b_孔部；17c_外周端；19-喷射孔；22-压力 室；23-盖部；23a-孔部；24-盖部；24a-周缘部；24b-轴保持部；24c-加强筋；24d-孔部； 25-盖部；25c-加强筋；25d-孔部；26-盖部；26d-孔部；27-盖部；27d-孔部；30-磁铁； 31-磁铁；31a-卡合槽；32-磁铁；32a_卡合槽；32b_卡合部；50-水；100-淋浴用水龙头 装置；IOOa-淋浴用水龙头装置；110-轴向力；111-作用力；112-作用力；113-作用力； 120-动叶部；121-磁铁保持部；121b-孔部；121c-凸缘部；121d_卡合轴套部。
具体实施方式
下面，参照附图例示本发明的实施方式。另外，在各附图中，对于相同的构成要素 标注相同符号，适当地省略详细说明。
图1是用于例示本发明的实施方式涉及的水龙头用水力发电机的模式剖视图。
图2是本发明的实施方式涉及的水龙头用水力发电机的模式分解图。
图3是用于说明本发明的实施方式涉及的水龙头用水力发电机的配置例的模式 图。
首先，对图3所示的水龙头用水力发电机1的配置例进行说明。
图3所例示的是在所谓的淋浴用水龙头装置IOOUOOa上设置水龙头用水力发电 机1的情况。
这种淋浴用水龙头装置100、IOOa例如被设置在浴室等。另外，图3(a)是将淋浴 喷头105设置为离开墙面101的情况，图3(b)是将淋浴喷头105设置为抵接于顶面102的情况。
如图3(a)、(b)所示，在淋浴用水龙头装置IOOUOOa上设置有流量调节阀103、温 度调节阀104、淋浴喷头105、水龙头用水力发电机1。流量调节阀103通过配管106与未图 示的供给自来水等的给水源相连。而且，通过操作设置于流量调节阀103的操作手柄103a， 可以调节淋浴喷头105所吐出的水量。
温度调节阀104通过配管107与流量调节阀103相连。另外，通过配管与未图示 的供给温水的温水单元相连。而且，通过操作设置于温度调节阀104的操作手柄104a，可以 改变所供给的水与温水的混合比例，从而调节淋浴喷头105吐出的水的温度。
水龙头用水力发电机1通过配管108与温度调节阀104相连。而且，水龙头用水 力发电机1通过配管109与淋浴喷头105相连。此时，如图3(a)所示，可以将水龙头用水 力发电机1设置在用墙面101隔出的空间的内侧，例如浴室内。另外，如图3 (b)所示，可以 设置在用墙面101、顶面102等隔出的空间的外侧，例如浴室外。
在淋浴喷头105上设置有未图示的喷淋孔，能够将供给的水以喷淋状吐出。
在这种淋浴用水龙头装置IOOUOOa中，经配管106供给的水由流量调节阀103调 节流量，由温度调节阀104调节温度。而且，从温度调节阀104流出的水经过水龙头用水力 发电机1从淋浴喷头105以喷淋状吐出。此时，利用流过水龙头用水力发电机1的水力进 行发电。发出的电力例如可用于照明、生成碱性离子水或含银离子的水等的电解功能水、流 量显示(计量)、温度显示、声音向导等。
如后所述，本实施方式涉及的水龙头用水力发电机1即使在吐水流量比较大的情 况下，也能够提高发电效率，并且能够降低后述的承受部加等的磨损。因此，可以说水龙头 用水力发电机1最适于设置在淋浴用水龙头装置IOOUOOa上，但是并不局限于此。例如， 水龙头用水力发电机1可以设置在吐水流量比较大的水龙头装置上，如大便器、小便器等 上配置的冲厕用水龙头装置等。另外，也可以将水龙头用水力发电机1设置在厨房用水龙 头装置、带餐室的起居室用水龙头装置、盥洗室用水龙头装置等上。此时，例如可以将水龙 头用水力发电机1设置在吐水流量为8升/分钟左右以上的水龙头装置上。
如此，在本说明书的“水龙头”中，并非仅表示一般的水龙头，还包括“淋浴”、“小便 器的冲洗装置”等。
下面，返回图1、图2，例示水龙头用水力发电机1。
在水龙头用水力发电机1上主要设置有筒部2、喷嘴部3、转子4、磁铁5、封固部6、 定子7、定子保持部8。另外，图中示出的箭头表示流水的方向。
筒部2具有大径部加、中径部2b、小径部2c，呈阶梯形状。筒部2具有给水流入口 和给水流出口，在内部形成有给水流路。在筒部2的内部，从上游侧开始依次设置有封固部 6、喷嘴部3、转子4、磁铁5。而且，封固部6、喷嘴部3、设置于转子4的动叶部12的动叶片 部1 设置在大径部加的内部，设置于转子4的动叶部12的动叶轴套部12b、磁铁5设置 在中径部2b的内部。
在小径部2c内部，设置有保持轴13的一端的承受部2e。承受部加与小径部2c 的内壁面通过设置为放射状的未图示的连结构件而结合。各连结构件之间不是封闭的，而 是贯穿的，因此，不会妨碍从后述的孔部1 流出的水流。而且，承受部加的上游侧端部与 后述的保持部12g介于垫片20抵接。因此，对于将转子4推向下游侧的轴向力110，可以通过承受部加来支撑。即，承受部加对作用于动叶部12(转子4)的轴向力110进行支撑。
另外，在小径部2c和封固部6上连接有未图示的配管，筒部2的内部与给水流路 连通。此时，例如，如图3的例示所示，配置为筒部2的中心轴的方向与流水的方向大致平 行。而且，筒部2的小径部2c朝向下游侧，大径部加朝向上游侧配置。
封固部6设置于筒部2的给水流入口。在封固部6内部设置有阶梯孔，阶梯孔与 给水流路连通。大径部加上游端的开口夹着0形圈18被封固部6液密地堵塞。另外，在 大径部加上游端的开口附近配置有内螺纹部2d。而且，通过使设置在封固部6侧面的外螺 纹部6a与内螺纹部2d螺合，可以将封固部6固定于大径部加上游端的开口。另外，在将 封固部6固定于大径部加上游端的开口后，后述的第2喷嘴筐体部9的轴向位置则受到限 制，关于这方面的详细情况将随后说明。
喷嘴部3具有多个喷射孔19，在与旋转中心轴大致垂直的平面内，将从与旋转中 心轴平行的方向流入的水从动叶片部12a的径外方向向动叶片部12a喷出。
而且，在喷嘴部3上设置有第2喷嘴筐体部9、第1喷嘴筐体部10。
第2喷嘴筐体部9呈圆盘状，在中央部分，设置有向上游侧突出的筐体轴套部9a。 另外，在第2喷嘴筐体部9的周缘部分，设置有向上游侧突出的多个抵接部9b。在筐体轴套 部9a内部，设置有将轴13的一端保持为旋转自如的凹部。另外，抵接部9b的上游侧端面 与封固部6抵接。在第2喷嘴筐体部9的端部周缘设置有导引部9c。另外，抵接部％并非 一定要设置在第2喷嘴筐体部9上，也可以设置在封固部6上。
第1喷嘴筐体部10呈圆环状，在其内部设置有阶梯孔10b。阶梯孔IOb的阶梯部 分的角部IOc呈如下形状，可以与设置在第2喷嘴筐体部9的端部周缘的导引部9c接触。 而且，在第1喷嘴筐体部10的圆周面上，设置有多个贯穿阶梯孔IOb的喷嘴槽10a。而且， 由于抵接部％的轴向上的位置因封固部6而受到限制，因此第2喷嘴筐体部9被固定为堵 塞第1喷嘴筐体部10上游端的开口。而且，在第2喷嘴筐体部9被固定于第1喷嘴筐体部 10后，第2喷嘴筐体部9与喷嘴槽IOa将形成喷射孔19。在通过第2喷嘴筐体部9被固定 于第1喷嘴筐体部10而在第1喷嘴筐体部10的内部所形成的空间内，设置有动叶部12的 动叶片部12a。而且，喷射孔19向收容于第1喷嘴筐体部10内部所形成的空间内的动叶片 部12a开口，其方向与动叶片部12a的外接圆的切线方向相比朝向内侧。通过这样的喷射 孔19，可以在与旋转中心轴大致垂直的平面内，使从与旋转中心轴平行的方向流入的水从 动叶片部12a的径外方向向动叶片部12a喷出。而且，从喷射孔19喷出的水的方向与动叶 片部12a的外接圆的切线方向相比朝向内侧。
在转子4上设置有盖部11、动叶部12、轴13。
盖部11呈板状，设置有在动叶片部12a的轴向上贯穿盖部11的孔部(以下称为 贯穿盖部厚度方向的孔部)。盖部11设置在动叶片部1 上游侧的端部，与动叶片部1 一体旋转。另外，关于盖部11的详细情况将随后说明。
动叶部12具有动叶片部12a、动叶轴套部12b、保持板部12c，设置在给水流路上。 即，动叶部12具有与给水流路大致平行的旋转中心轴，具有能够绕旋转中心轴旋转的设置 在给水流路上的动叶片部12a。
动叶片部12a由曲线构成，其前端在向动叶部12的中心接近的方向上弯曲。另外， 动叶片部12a的数量是与喷射孔19的数量的整数倍数不同的値。例如，在图2的例示中，动叶片部1 有11片，喷射孔19的数量为6处。如果使动叶片部12a的数量与喷射孔19 的数量的整数倍数不同，则可以错开从喷射孔19喷出的水与各动叶片部1 的外周缘附近 的碰撞时间，从而可以抑制动叶部12产生振动或噪声等。
另外，在动叶片部12a的下游侧的端部，设置有保持动叶片部12a的保持板部12c。 即，保持板部12c设置在动叶片部12a的下游侧端部，与动叶片部1 一体旋转。而且，动 叶片部12a与保持板部12c隔出的空间即为动叶流路12h。
另外，在保持板部12c的中央附近，设置有用于使流过动叶流路1 的水流向下游 侧的孔部12d。S卩，保持板部12c的孔部12d设置在保持板部12c的中央附近，保持板部的 孔部12d与使向动叶片部12a喷出的水流向下游侧的流路(孔部12e)连通。
如此，为了使向动叶片部12a喷出的水流向下游侧，需要在保持板部设置孔部 12d，其与用于使水流向下游侧的流路连通。
在本实施方式中，在保持板部12c的中央附近设置孔部。如此，可以延长向动叶片 部12a喷射的水从流入到流出之间的尺寸。因此可以提高发电效率。
另外，这还将增大后述的压力室22，因此可以增大抵消轴向力110的力111。另外， 关于压力室22的详细情况将随后说明。
其结果，能够既提高发电效率，还可以进一步减小轴向力110。
在动叶片部12a的下游侧设置有动叶轴套部12b。在动叶轴套部12b内部设置有 在轴向上贯穿的孔部12e，孔部12e的一端与孔部12d连通。孔部1 构成用于使流过动叶 流路12h的水流向下游侧的流路。在动叶轴套部12b的中央部分设置有使轴13插通的插 通部12f。而且，在插通部12f下游侧的端部，设置有用于将轴13保持于插通部12f的保持 部1汝。
轴13呈圆柱状，一端从动叶片部12a向上游方向突出，另一端从动叶轴套部12b 向下游方向突出。轴13的上游侧的一端旋转自如地保持在筐体轴套部9a内，下游侧的一 端旋转自如地保持在承受部加内。盖部11、动叶部12、轴13作为转子4而一体化，一体化 的转子4以轴13为中心进行旋转。
在动叶轴套部12b的外周面(径外方向的端面)设置有圆筒状的磁铁5。而且，磁 铁5可以与动叶部12—体旋转。磁铁5的外周面(径外方向的端面)沿圆周方向N极与 S极交替磁化。
在筒部2的中径部2b的外侧设置有定子7，其与磁铁5的外周面相对。
图4是用于例示定子的模式图。另外，图4(a)是用于例示定子的模式剖视图，图 4(b)是用于例示线圈骨架和线圈的模式立体图。
如图4(a)所示，在定子7上设置有线圈骨架14、线圈15、轭铁16。定子7配置在 磁铁5的径向上(图4所例示的是径外方向)。另外，定子7夹着设定部17在轴向上层叠 了多个(图4所例示的是两个)。
另外，如图4(b)所示，在线圈骨架14上设置有线圈骨架轴套部14a、凸缘部14b、 凸部14c。
线圈骨架轴套部1 呈圆筒状，在其两个端面设置有圆环状的凸缘部14b。凸缘部 14b的外周端设置为向线圈骨架轴套部1 的径外方向突出。而且，在线圈骨架轴套部Ha 径外方向，即凸缘部14b彼此之间的空间内，设置有卷绕成圆环状的线圈15。S卩，设置有将导线卷绕于线圈骨架14而形成的并通过磁铁5的旋转来产生电动势的线圈15。
在定子7彼此相对侧设置的凸缘部14b上，设置有凸部14c。凸部Hc呈圆柱状， 通过使凸部14c嵌合于设置在设定部17上的凹部17a，可以对定子7相互间在周向上的位 置进行定位。
轭铁16由磁性体(例如压延钢)形成。轭铁16设置为包围线圈15的外周面、凸 缘部14b的端面、线圈骨架轴套部14a的内周面。其中，与线圈骨架轴套部14a的内周面， 即与线圈15的内周面相对的部分就是所谓的电感器16a、16b。另外，包围线圈15而设置的 部分是基部16c。
电感器16a沿线圈15的周向等距离配置，同时配置在电感器16b之间。也就是说， 电感器16a与电感器16b沿着线圈15的周向交替地且相互间隔地配置。因此，电感器16a、 16b被配置为与磁铁5的外周面(径外方向的面)相对。即，设置有进行磁传递的多个电感 器16a、16b，它们具有与磁铁5的径向相对的部分，并相互间隔配置。
另外，关于设定部17、磁铁5的端面与轭铁16(定子7)的端面的位置关系等详细 情况将随后说明。
在定子保持部8内部设置有贯穿轴向的阶梯孔。而且，可以在较大的直径尺寸的 孔内使中径部2b插通，在较小的直径尺寸的孔内使小径部2c插通。而且，在设置有较大直 径尺寸的孔的一侧的端部设置有凸缘部8a。在较小的直径尺寸的孔内设置有内螺纹部8b， 与设置在小径部2c外周面的外螺纹部2f螺合。而且，通过使外螺纹部2f与内螺纹部8b 螺合，可以保持为将定子7夹在大径部加的下游侧端部2g与凸缘部8a之间。
下面，关于盖部11进一步进行例示。
图5、图6是用于例示对比例的模式立体图。另外，图5、图6所例示的是本发明者 们在进行本发明的过程中加以研究讨论的内容。
如图5所示，当动叶片部1 上游侧的端部开放时，从喷射孔19喷出的水50碰撞 到动叶片部1 后，向上游侧改变流向并从动叶片部1 流出。因此，由于流过动叶流路 12h的水减少，从而发电效率会降低。
此时，如图6所示，如果在动叶片部1 上游侧的端部设置板状的盖部41，则可以 消除从动叶片部12a喷出的水50向上游侧流出的问题。由此，可以增加流过动叶流路1 的水，因此能够提高发电效率。
在此，虽然在盖部41与第2喷嘴筐体部9之间因转子4的旋转而产生水流的旋转 运动，但是由于水不易从盖部41与第2喷嘴筐体部9之间流出，因此压力会出现憋压。因 此，盖部41与第2喷嘴筐体部9之间的水压会升高，产生将盖部41推向下游侧的作用力， 即产生轴向力110。而且，当产生轴向力110后，作用在承受部加的上游侧端部与保持部 12g的下游侧端部之间的作用力将会增大，因此，承受部2e的上游侧端部、保持部12g的下 游侧端部、垫片20的磨损有可能增大。即，轴承部等的磨损有可能增大。
此时，在流量较小时(例如1. 8升/分钟左右)，产生的轴向力110变小，所以磨损 也将变小，但是随着流量的增加，产生的轴向力110将会增加，所以磨损有可能增大。尤其 在吐水流量为8升/分钟左右以上的水龙头装置中设置水龙头用水力发电机1的情况下， 磨损有可能进一步加剧。
因此，在本实施方式中，为了降低作用于动叶部的轴向力，配置有轴向力减小部。
作为轴向力减小部，例如可以例示贯穿盖部的厚度方向的孔部；设置于保持板部 12c下游侧的压力室22，即设置在保持板部12c与大径部加的下游侧端部2g的内壁面之 间的压力室22 ；以及磁铁5的端面与轭铁16(定子7)的端面之间的位置关系。
下面，对于轴向力减小部进行例示。
首先，作为轴向力减小部，对贯穿盖部厚度方向的孔部进行例示。
图7是用于例示作为轴向力减小部的孔部的模式立体图。
如果设置贯穿盖部厚度方向的孔部，则可以使盖部与第2喷嘴筐体部9之间的水 通过孔部流出。由此，可以抑制盖部与第2喷嘴筐体部9之间憋压，所以能够抑制该部分的 水压上升，从而降低产生的轴向力110。而且，因为通过设置孔部可以减小受压面积，所以从 这一点上也可以减小轴向力110。
例如，如图7(a)所示，可以在动叶片部1 上游侧的端部设置的板状盖部21上设 置孔部21a。
另外，如图7(b)所示，可以在动叶片部1 上游侧的端部设置的板状盖部23上设 置多个孔部23a。如果设置多个孔部23a，则可以增加流过盖部23与第2喷嘴筐体部9之 间的水的流出量，同时减小受压面积。由此，可以进一步减小轴向力110。另外，孔部23a的 数量并不局限于图示的数量，可以适当变更。
此时，如果对于动叶部12的旋转中心轴呈旋转对称地配置孔部23a，则能够取得 负荷平衡。由此，可以抑制孔部对旋转的影响，所以可以使动叶部顺畅地旋转。其结果，能 够在保持较高的发电效率的情况下实现轴向力降低。另外，如图7(b)所示，如果对于动叶 部12的旋转中心轴以点对称地设置孔部23a，则可以使负荷平衡更加均等。
另外，如图7(c)所示，可以在动叶片部1 上游侧的端部设置的板状盖部11上设 置同心的孔部11a。如此，可以进一步增加流过盖部11与第2喷嘴筐体部9之间的水的流 出量，同时进一步减小受压面积。因此，能够大大减小轴向力110。而且，负荷平衡还可以进 一步均等化。
此时，由于只在动叶片部1 上游侧的端部的一部分设有盖部，因此，一般认为发 电效率会降低。但是，根据本发明者们得到的见解，如果在最有助于向旋转能量转换的动叶 片部12a的外周缘附近设有盖部，则可以将发电效率提高至与图6所示的全面覆盖时相同 程度的发电效率。即，优选盖部设置为至少覆盖动叶片部12a的外周缘附近。
另外，在图7(b)中，将孔部23a配设为对于旋转中心轴与盖部23的面的交叉点旋 转对称。
在此，在本发明的“旋转对称”中，除了图7(b)中例示的情况以外，还包括图7(c) 中例示的情况。即，在本发明中，与旋转中心轴同心设置的孔部Ila也为“旋转对称”地设 置的孔。
盖部的设置是为了抑制水从动叶片部1 逃向上游侧。在此，为了减小轴向力110 而设置孔部时，如果将孔部设置在从喷射孔19喷出的水做功最大的动叶片部1 的外周缘 附近的位置，则发电效率有可能大幅度降低。因此，优选用盖部覆盖从喷射孔19喷出的水 做功最大的动叶片部12a的外周缘附近。
如此，可以在保持减小轴向力110的效果的状态下得到较高的发电效率。
下面，对有关盖部的位置关系等进行例示。
图8是用于例示盖部的周缘位置的模式图。
如图8所示，优选盖部11的周缘位置与动叶片部12a的周缘位置(保持板部12c 的周缘位置)相比位于径外方向。此时，盖部11的周缘位置与动叶片部12a的周缘位置 (保持板部12c的周缘位置)也可以相同(外径尺寸相同)(例如参照图7(c))。
如此，可以切实将盖部11设置在最有助于向旋转能量转换的动叶片部12a的外周 缘附近。因此，既能够减小轴向力110，又能够提高发电效率。
图9是用于例示喷射孔与盖部的关系的模式图。图9(a)是在盖部11上同心地设 有孔部Ila的情况，图9(b)是对于动叶部12的旋转中心轴旋转对称地设有孔部23a的情况。
图10也是用于例示喷射孔与盖部的关系的模式图。另外，图10是设有具备后述 的加强筋的盖部的情况(参照图17(a))。
如图9(a)、(b)及图10所示，优选在刚刚从喷射孔19喷出后的水在其前进方向上 延长而形成的区域19a内设有盖部(图中例示的内容是盖部ll、23、Ma)。例如，可以设计 为在通过延长喷射孔19的出口部分的宽度而形成的区域内设有盖部。
此时，也可以说，优选在刚刚从喷射孔19喷出后的水在其前进方向上延长而形成 的区域19a内未设孔部(图中例示的内容是孔部lla、23ad6d)。例如，可以设计为在通过 延长喷射孔19的出口部分的宽度而形成的区域内未设孔部。
S卩，优选盖部将刚刚从喷射孔19喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域 19a覆盖，并且，优选在区域19a的旋转中心轴侧(径内侧)设有孔部。
从喷射孔喷出的水在刚刚流入动叶片部1 后做功最大。即，最有助于从水力能 量转换为旋转能量的是在动叶片部12a的外周缘附近。因此，如果将盖部设置为至少覆盖 水流入的动叶片部12a的外周缘附近(刚刚从喷射孔19喷出后的水在其前进方向上延长 所形成的区域19a)，则可以提高发电效率。而且，由于能够在从动叶片部12a的外周缘附近 到旋转中心轴侧(径内侧)这个比较宽的区域设置较大的孔部，因此也可以提高减小轴向 力的效果。即，能够在保持高发电效率的状态下，最大限度地使减小轴向力的效果良好。
另外，也可以说，优选喷射孔19被形成为能够进行如下喷射，即刚刚从喷射孔19 喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域19a被盖部覆盖。
刚刚从喷射孔19喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域19a，可以根据喷 射孔19的形状尺寸而变化。
因此，优选形成能进行如下喷射的喷射孔19，即刚刚从喷射孔19喷出后的水在其 前进方向上延长而形成的区域19a被盖部覆盖。
如此，可以有效地防止流入的水从动叶片部12a向上游侧流出。其结果，能够在保 持减小轴向力的效果的状态下得到较高的发电效率。
另外，优选喷射孔19出口部分的旋转中心轴侧(径内侧)的延长线位于与设置在 盖部上的孔部的最外周位置相比靠向径外侧的位置。另外，关于“孔部的最外周位置”将随 后说明。即，优选喷射孔19出口部分的旋转中心轴侧的延长线位于以旋转中心轴为中心并 以如下线段为半径的区域的外侧，即对设置于盖部的孔部周缘上离旋转中心轴最远的位置 与旋转中心轴进行连接的线段。
如果喷射孔19出口部分的旋转中心轴侧(径内侧)的延长线位于与设置在盖部上的孔部的最外周位置相比靠向径外侧的位置，则可以有效地防止流入的水从动叶片部 12a向上游侧流出。其结果，可以在保持减小轴向力的效果的状态下得到较高的发电效率。
如此，可以切实将盖部设置在最有助于向旋转能量转换的动叶片部1 的外周缘 附近。因此，既能够减小轴向力110，又能够提高发电效率。
图11是用于例示动叶片部的形状与盖部的关系的模式图。
根据不同的动叶片部12a的形状，有时还会存在拐点12al。另外，此处所说的拐点 是指动叶片部的曲率发生变化的点。
由于流入的水在拐点12al处与动叶片部12a的碰撞最强，所以在拐点12al处水 有可能产生滞流、涡旋等。即，在拐点12al的附近，水流有可能紊乱而产生涡旋等。而且， 如果在产生涡旋等的部分存在盖部，则轴向力有可能增加。
因此，如图11所示，优选在动叶片部1 存在拐点12al的部分不设置盖部(图中 例示的内容是盖部24a)。即，优选盖部设置为从动叶片部12a的拐点开始覆盖径外侧。
如此，能够使存在拐点12al的部分不被覆盖，同时能够从拐点12al开始覆盖径外 侧，即，尽量覆盖动叶片部12a的外周缘侧。其结果，可以抑制由于滞流或涡旋等而导致轴 向力增加。另外，通过覆盖动叶片部1 的外周缘侧，可以得到较高的发电效率。
在此，如果设置盖部，则可以防止与动叶片部1 碰撞后的水逃向上游侧。但是， 在与盖部的关系上，在动叶流路1 没有底面的部分，会产生水逃向下游侧这样的新课题。 因此，优选盖部与动叶流路底面的关系为如下所示的关系。
图12、图13是用于例示盖部与动叶流路底面的关系的模式图。另外，图12是动叶 流路12h的底面为动叶部12的保持板部12c的情况。图13是动叶流路12h的底面为磁铁 5的上游侧端面的情况。
如图12所示，优选在与设置于动叶片部1 外周缘附近的盖部11相对的部分具 有动叶流路1 的底面，即保持板部12c。即，优选保持板部12c至少设置在与盖部11相对 的部分上。
如果设置盖部11，则可以防止与动叶片部1 碰撞后的水逃向上游侧。但是，在与 盖部11的关系中，在动叶流路1 没有底面的部分，水会逃向下游侧。
因此，如果至少在与盖部11相对的部分设置作为动叶流路1 的底面的保持板部 12c，则可以抑制水逃向下游侧。尤其是在最有助于向旋转能量转换的动叶片部1 的外周 缘附近，可以阻挡水逃向上游、下游。因此，可以在保持减小轴向力的效果的状态下得到较 高的发电效率。
图13所示的情况也一样，优选在与设置于动叶片部12a外周缘附近的盖部11相 对的部分具有动叶流路12h的底面，即磁铁5的上游侧端面。
如此，可以抑制水逃向下游侧。尤其是在最有助于向旋转能量转换的动叶片部12a 的外周缘附近，可以防止水逃向上游侧、下游侧。因此，可以提高发电效率。
另外，作为一个例子虽然示出了盖部11的情况，但是盖部21、23等的周缘附近也 相同。
图14、图15也是用于例示盖部与动叶流路底面的关系的模式图。在图14、图15 中，(a)是模式剖视图，(b)是盖部的模式俯视图。
另外，图14、图15是动叶流路12h的底面为动叶部12的保持板部12c的情况，例17示盖部的孔部与保持板部12c的孔部12d的关系。
在此，以轴13的中心至盖部的孔部最外周位置的尺寸为Li，以轴13的中心至保持 板部12c的孔部12d周缘的尺寸为L2。
此时，如图14、图15所示，优选使Ll > L2。即，优选从动叶片部12a的中心至设 置于盖部上的孔部的最外周位置的尺寸比从动叶片部1 的中心至设置于保持板部12c的 孔部周缘的尺寸长。
如果增大盖部所覆盖的范围，则轴向力有可能增加。另一方面，如果使盖部、保持 板部所覆盖的范围太小，则水会逃向上游、下游。
因此，在本实施方式中，规定了各孔部的尺寸关系，以便盖部所覆盖的范围比保持 板部所覆盖的范围小。
如此，通过使盖部所覆盖的范围小，可以实现减小轴向力，通过相对地使保持板部 所覆盖的范围大，可实现提高发电效率。
另外，在图14所例示的盖部11的孔部Ila的情况下，盖部的孔部最外周位置是孔 部Ila的周缘位置。另外，在图15所例示的盖部23的孔部23a的情况下，盖部的孔部最外 周位置是孔部23a周缘的离轴13的中心最远的位置。
另外，虽然对动叶流路12h的底面是动叶部12的保持板部12c的情况进行了例 示，但是，图13所例示的动叶流路12h的底面是磁铁5的上游侧端面的情况也可以是相同 的。
在此，在设置于动叶片部1 的外周缘附近的盖部11的技术的情况下，在安装时 需要与轴13进行定心。另外，如前所述，盖部虽然承受轴向力，但是，也承受由于水压、旋转 而产生的来自与轴向力的方向交叉的方向的作用力。因此，如果盖部的孔部大，则盖部在径 向上有可能变形。
图16是用于例示具有周缘部、轴保持部、加强筋的盖部的模式图。
如图16(a)所示，在盖部M上设置有圆环状的周缘部Ma、圆柱状的轴保持部 Mb、连结周缘部2 与轴保持部24b的加强筋Mc。即，盖部M具有设置在动叶片部1 的外周缘附近的圆环状周缘部Ma ；设置在动叶片部12a的旋转中心轴的轴保持部Mb ；及 连结周缘部2 与轴保持部Mb的加强筋Mc。此时，在周缘部2 与轴保持部24b之间， 未设置加强筋Mc的部分是孔部Md。
圆环状周缘部2 可以设计为与前述的盖部11相同。
在圆柱状轴保持部Mb的中心，设置有在轴向上贯穿的孔，可以在该孔内使轴13 插通并进行保持。
加强筋2 通过连结周缘部2 与轴保持部24b而使其一体化。
在此，如果盖部仅仅是设置在动叶片部1 外周缘附近的圆环状周缘部Ma，则在 安装时需要与动叶片部1 进行定心。由此，安装作业的操作性有可能变差。
在本实施方式中，用加强筋2 将周缘部2 与设置在动叶片部12a的旋转中心 轴的轴保持部24b进行连结。因此，由于通过使轴13插通于轴保持部24b来容易进行圆环 状周缘部2 与动叶片部12a的定心。并且使周缘部2 与轴保持部24b —体化，因此，可 以降低盖部M变形。
此时，由于设置加强筋Mc，受压面积将会增加。但是，从动叶片部1 的轴向(轴向力的作用方向)上观察，加强筋Mc的一部分与动叶片部12a的上游侧端面的一部分重 叠。即，从动叶片部12a的轴向上观察，加强筋2 形成为至少加强筋2 的一部分与动叶 片部12a的一部分重叠。在加强筋Mc的一部分与动叶片部12a的一部分重叠的部分，由 于受压面积等没有增加，因此，可以抑制减小轴向力110的效果变差。其结果，可以在保持 减小轴向力110的效果的状态下，提高盖部M的安装作业的操作性。
如图16(b)所示，在盖部25上设置有圆环状周缘部Ma、圆柱状轴保持部Mb、连 结周缘部2 和轴保持部Mb的加强筋25c。此时，在周缘部2 与轴保持部24b之间，未 设置加强筋25c的部分是孔部25d。
加强筋25c通过连结周缘部2 与轴保持部24b而使其一体化。而且，从动叶片 部1 的轴向(轴向力的作用方向)上观察，加强筋25c形成为加强筋25c与动叶片部12a 的上游侧端面重叠。此时，加强筋25c与动叶片部12a的上游侧端面既可以是完全重叠的 形状，也可以是比动叶片部12a的上游侧端面小的形状。例如，从动叶片部12a的轴向(轴 向力的作用方向)上观察，也可以是能够观察到加强筋25c下方的动叶片部12a的上游侧 端面的一部分的形状。即，从动叶片部12a的轴向上观察，加强筋25c是加强筋25c与动叶 片部1 相同的形状，或者是加强筋25小于动叶片部12a。
根据本实施方式，从动叶片部1 的轴向上观察，由于加强筋25c不会从动叶片部 1 超出，因此，不会因设置加强筋25c而增加受压面积等。由此，既能够进一步保持减小轴 向力110的效果，又能够提高盖部25的安装作业的操作性。
在此，为了减小轴向力110，优选使盖部较小。但是，盖部虽然承受轴向力110，但 由于水压、旋转，还承受来自与轴向力110的方向交叉方向上的作用力。由此，根据盖部的 不同大小等，由于来自与轴向力110的方向交叉方向上的作用力，盖部有可能在径向等方 向上变形。
此时，虽然通过设置加强筋可以降低盖部变形，但是，如果仅设置一个如图16(b) 所示的加强筋，则不能抵抗来自各个方向的作用力。而且，即使如图16(a)所示，设置两个 加强筋，也不能抵抗来自与设有加强筋的方向交叉方向上的作用力。而且，如果增加所设置 的加强筋的数量，则有可能增加受压面积或减少经孔部流出的水量，从而增加轴向力。
根据本发明者们得到的见解，优选将三个加强筋设置为对于旋转中心轴呈旋转对 称。
图17是用于例示将三个加强筋呈旋转对称地设置的情况的模式图。
图17(a)是设置三个图16(a)中所例示的盖部M的加强筋的情况。
如图17(a)所示，在盖部沈上设置有圆环状周缘部Ma、圆柱状轴保持部Mb、连 结周缘部2 与轴保持部24b的加强筋Mc。此时，加强筋2 对于旋转中心轴呈旋转对称 地配置有三个。即，每120°设有一个加强筋Mc。另外，在周缘部2 与轴保持部24b之 间，未设置加强筋Mc的部分即为孔部^d。
图17 (b)是设置三个图16 (b)中所例示的盖部25的加强筋的情况。
如图17(b)所示，在盖部27上设置有圆环状周缘部Ma、圆柱状轴保持部Mb、连 结周缘部2 与轴保持部24b的加强筋25c。此时，加强筋25c对于旋转中心轴呈旋转对称 地配置有三个。即，每120°设有一个加强筋25c。另外，在周缘部2 与轴保持部24b之 间，未设置加强筋25c的部分即为孔部27d。
图17 (a)、(b)是动叶片部12a与动叶轴套部通过保持板部12c而连结的情况。
与此相对，图17(c)所示的是动叶片部1 与动叶轴套部未连结的情况。此时，动 叶片部1 采用保持板部12c 1连结。
如此，如果将三个加强筋对于旋转中心轴呈旋转对称地配置，则可以简单地对合 中心，而且，可以对抗来自各个方向的作用力。另外，在满足这些的同时，还可以使受压面积 的增加在最小限范围内。而且，通过将加强筋对于旋转中心轴呈旋转对称地配置，可以取得 负荷平衡。因此，由于能够抑制加强筋对旋转的影响，所以可以使动叶部顺畅地旋转。
其结果，可以提高安装操作性，提高对来自各个方向的作用力的耐力，实现较高的 发电效率，减小轴向力。
下面，作为轴向力减小部，对于在保持板部12c与大径部加的下游侧端部2g的内 壁面之间设置的压力室22进行例示。
图18是用于例示作为轴向力减小部的压力室的模式图。
如图18所示，动叶片部1 设置为在磁铁5的径外方向上突出。而且，在与磁铁 5相比突出的部分上设置有保持板部12c。另外，与保持板部12c相对的部分为大径部加 的下游侧端部2g的内壁面池。而且，保持板部12c与内壁面池间隔设置，在保持板部12c 与内壁面池之间形成的间隙即为压力室22。
此时，压力室22的高度尺寸(保持板部12c与内壁面池之间形成的间隙尺寸) 设定为小于主流路(动叶流路12h)的高度尺寸(动叶流路12h的上游侧端部与下游侧端 部之间的尺寸)。S卩，压力室22的动叶片部12a的轴向上的尺寸(高度尺寸)设定为比动 叶片部1 相互间的空间内的动叶片部12a的轴向上的尺寸(高度尺寸)短。
设置在保持板部12c下游侧的压力室22的动叶片部12a的轴向上的尺寸比动叶 片部1 相互间的空间的动叶片部12a的轴向上的尺寸短。S卩，压力室22的高度尺寸比主 流路(动叶流路12h)的高度尺寸短。由此，与流过主流路(动叶流路12h)的水50相比， 流过压力室22的水51的流量小，由于压力室22内的水不易排出，因此会出现憋压。其结 果，产生将保持板部12c推向上游侧的作用力111。由于将保持板部12c推向上游侧的作用 力111与前述的轴向力110的方向相反，因此轴向力110会被抵消。
此时，如果连同其它的轴向力减小部(例如设置在盖部上的孔部等)一起设置压 力室22，则可以相辅相成地提高减小轴向力110的效果。
下面，作为轴向力减小部，对于磁铁5的端面与轭铁16的端面的位置关系进行例示。
图19是用于例示作为轴向力减小部的“磁铁端面与轭铁端面的位置关系”的模式 图。另外，图19所例示的是设有一个定子7的情况。
如前所述，在定子7上设置有线圈骨架14、线圈15、轭铁16。而且，轭铁16由磁性 体(例如压延钢)构成。另外，轭铁16设置为包围线圈15的外周面、凸缘部14b的端面、 线圈骨架轴套部14a的内周面。
另外，定子7 (轭铁16)配置在磁铁5的径向上。
而且，在本实施方式中，使位于前述的轴向力110的作用方向侧的磁铁5的端面fe 突出于轭铁16的端面16d。即，使位于轴向力110的作用方向侧的磁铁5的第1端面如突 出于位于轴向力110的作用方向侧的轭铁的第1端面16d。因此，在使磁铁5突出的部分与由磁性体构成的轭铁16之间产生互相拉的作用力112。由于在该作用力112中包括与轴向 力110的方向呈相反方向的成分的作用力，因此，会抵消轴向力110。从而可以减小轴向力 110。
图20也是用于例示作为轴向力减小部的“磁铁端面与轭铁端面的位置关系”的模 式图。另外，图20所例示的是设有两个定子7的情况。而且是支撑轴向力110的保持部观 设置在上游侧(轴向力110的作用方向的相反侧)的情况。
在本实施方式中，也是使位于轴向力110的作用方向侧的磁铁5的端面fe突出于 轭铁16的端面16d。因此，能够在使磁铁5突出的部分与由磁性体构成的轭铁16之间产生 互相拉的作用力112。其结果，与前述的情况相同，能够抵消轴向力110，因此可实现减小轴 向力110。
图21也是用于例示作为轴向力减小部的“磁铁端面与轭铁端面的位置关系”的模 式图。另外，图1所例示的水龙头用水力发电机1被设置为动叶部12的旋转中心轴与给水 流路大致平行，但是，图21所例示的水龙头用水力发电机Ia被设置为动叶部四的旋转中 心轴与给水流路大致垂直。
在本实施方式中，也是使位于轴向力110的作用方向侧的磁铁5的端面fe突出于 轭铁16的端面16d。因此，能够在使磁铁5突出的部分与由磁性体构成的轭铁16之间产生 互相拉的作用力112。其结果，与前述的情况相同，能够抵消轴向力110，因此可实现减小轴 向力110。
图22是用于例示磁铁端面与轭铁端面的位置关系的模式图。
当动叶部12因水流而振动时，与动叶部12 —体设置的磁铁5也会振动，因此，有 可能磁铁5的磁通不能充分传递至轭铁16而产生磁通泄漏(以下仅称为磁通泄漏)，从而 造成发电效率降低或输出不均勻。因此，为了确保即便磁铁5振动也不会出现磁通泄漏，优 选使磁铁5的两个端面突出于轭铁16的两个端面。如此，可以实现高效且均勻的发电。
但是，如果使位于轴向力110的作用方向相反侧的磁铁5的端面恥突出于轭铁16 的端面16e，则在使磁铁5突出的部分与轭铁16之间将产生互相拉的作用力113。由于在 该作用力113中包括与轴向力110的方向呈相同方向的成分的作用力，因此会增大轴向力 110。
因此，在本实施方式中，与位于轴向力110的作用方向相反侧的磁铁5的端面恥 的突出尺寸L4相比，位于轴向力110的作用方向侧的磁铁5的端面fe的突出尺寸L3较长。 即，与磁铁5的第1端面fe相对的第2端面恥突出于与轭铁16的第1端面16d相对的第 2端面16e，磁铁5的第1端面fe突出于轭铁16的第1端面16d的尺寸L3比磁铁5的第 2端面恥突出于轭铁16的第2端面16e的尺寸L4长。
如此，能够在具有减小轴向力110的效果的同时，防止磁通泄漏。
此时，磁铁端面突出于轭铁端面的尺寸可以为“最大尺寸”。在此，所谓的“最大尺 寸”为在磁铁的端面存在凹凸的情况下，是指直至磁铁端面的凸部顶部的尺寸；在磁铁端 面平坦的情况下，如前所述，是指直至磁铁的端面(平坦面)的尺寸。
图23是用于例示设置多个定子时的模式图。
在图23所示的情况下，不使位于轴向力110的作用方向相反侧的磁铁5的端面恥 突出于轭铁16的端面16e。S卩，定子7设有多个，并在轴向力110的作用方向上层叠，磁铁5的第2端面恥被设置为与在轴向力110的作用方向相反侧设置的轭铁16的第2端面16e 保持同一平面，或者为轴向力110的作用方向侧。
如此，由于不产生前述的作用力113，因此，可以原样享有作用力112所产生的减 小轴向力110的效果。但是，另一方面，可能会出现前述的磁通泄漏，从而造成发电效率降 低或输出不均勻。
因此，在本实施方式中，通过层叠设置多个定子7来抑制磁通泄漏的影响。S卩，如 果设置多个定子7，则可以限定受磁通泄漏影响的定子7。例如，位于轴向力110的作用方 向相反侧的定子7虽然会受到磁通泄漏的影响，但是与之相连的其他的定子7却不会受到 磁通泄漏的影响。因此，作为所设置的多个定子7的整体，则可以抑制发电效率降低或输出 不均勻。其结果，能够在具有减小轴向力110的效果的同时，抑制磁通泄漏的影响。
另外，如图22、图23、图1等所例示，定子7配置在磁铁5的径外方向上。如果将 定子7配置在磁铁5的径外方向上，则可以使表面积大的磁铁5的外周面侧与定子7相对。 因此，由于可以增大磁通量，所以可以增大发电量。另外，由于引力增大，前述的作用力112 增大，因此可以提高减小轴向力110的效果。而且，可以减小获得相同的发电能力所需的磁 铁5的大小以及重量。因此，从磁铁5的轻量化的观点考虑，也能实现轴向力减小。
以上，作为轴向力减小部，例示了“贯穿盖部厚度方向的孔部”、“设置于保持板部 12c与大径部加的下游侧端部2g的内壁面之间的压力室22”、“磁铁5的端面与轭铁16 (定 子7)的端面的位置关系”。
这些轴向力减小部既可以适当选择使用，也可以组合使用。
此时，“设置于保持板部12c与大径部加的下游侧端部2g的内壁面之间的压力室 22”和“磁铁5的端面与轭铁16(定子7)的端面的位置关系”也可以应用于未设置盖部的 水龙头用水力发电机。
另外，在设置有盖部的水龙头用水力发电机中，既可以适当选择使用3种轴向力 减小部，也可以组合使用。但是，在设有盖部的水龙头用水力发电机中，优选至少设置“贯穿 盖部厚度方向的孔部”。
下面，对于封固部6、喷嘴部3进一步进行例示。
如果能精度良好地形成喷射孔19，则可以提高水龙头用水力发电机1的性能。此 时，如果将具有喷射孔19的喷嘴部整体成型，则可以精度良好地形成喷射孔19。
但是，在喷嘴部3这样的技术的情况下，由于喷射孔19设置在喷嘴部3的侧面，因 此起模或成型比较困难。此时，通过将喷嘴部3分为两个并组装分开的构件，可以形成具有 喷射孔19的喷嘴部。
但是，如果只是组装分开的构件，则在组装后或组装时，喷射孔19的开口面积有 可能发生变化。例如，在组装后，分开的构件有可能因水压等而松动，从而喷射孔19的开口 面积发生变化。此时，虽然可以用粘合剂等将所分的构件的周缘多个位置进行固定，但是， 如果这样做，喷射孔19的开口面积将有可能因溢出的粘合剂而发生变化。而且，如果喷射 孔19的开口面积发生变化，则无法进行得当的喷出，发电效率等有可能降低。
因此，在本实施方式中，将喷嘴部3分为第2喷嘴筐体部9和第1喷嘴筐体部10， 同时通过封固部6来限制第2喷嘴筐体部9和第1喷嘴筐体部10在轴向上的位置。
图M是用于例示第1喷嘴筐体部和第2喷嘴筐体部的固定(抵接)状况的模式图。另外，图24(a)是用于例示第1喷嘴筐体部与第2喷嘴筐体部的固定(抵接)状况的 模式剖视图，图M(b)是第1喷嘴筐体部、第2喷嘴筐体部、封固部的模式分解图，图M(C) 是用于例示第2喷嘴筐体部嵌入第1喷嘴筐体部的状况的模式放大图。
如图M(b)所示，在第1喷嘴筐体部10的周面上设有贯穿阶梯孔IOb的多个喷嘴 槽10a。另外，设计为在阶梯孔IOb中可以嵌入第2喷嘴筐体部9。而且，在第2喷嘴筐体 部9嵌入第1喷嘴筐体部10的阶梯孔IOb内时，由第2喷嘴筐体部9与喷嘴槽IOa构成喷 射孔19。
另外，如图M(a)所示，在封固部6的侧面设有外螺纹部6a。而且，通过使设置在 大径部加的上游端开口附近的内螺纹部2d与外螺纹部6a螺合，可以将封固部6固定于大 径部加的上游端开口。
另外，在第2喷嘴筐体部9的周缘部分上设置有向上游侧突出的多个抵接部％。 该抵接部％的上游侧端面与封固部6抵接。而且，将封固部6固定于大径部加的上游端 开口后，抵接部％的轴向位置被封固部6限制，因此第2喷嘴筐体部9和第1喷嘴筐体部 10便被固定于大径部加内部。
另外，如图M(C)所示，在第1喷嘴筐体部10固定于大径部加内部后，第1喷嘴筐 体部10的周面与大径部加的内壁面抵接。而且，在第2喷嘴筐体部9嵌入第1喷嘴筐体 部10的阶梯孔IOb内后，第2喷嘴筐体部9的端部与阶梯孔IOb的阶梯部分抵接。此时， 优选设置在第2喷嘴筐体部9的端部周缘的导引部9c与阶梯孔IOb的阶梯部分的角部IOc 抵接。
S卩，喷嘴部3具有第1喷嘴筐体部10，其在中央部分具备在封固部6侧的端面开 口的阶梯孔10b，同时在周缘部分具备在封固部6侧的端面开口的多个喷嘴槽IOa ；以及第 2喷嘴筐体部9，其在周缘部分具备向封固部6突出的抵接部％，并以堵塞第1喷嘴筐体部 10的阶梯孔IOb的开口的方式嵌入。而且，喷射孔19由第1喷嘴筐体部10的喷嘴槽IOa 与第2喷嘴筐体部9构成，第2喷嘴筐体部9介于抵接部9b通过封固部6与第1喷嘴筐体 部10抵接。另外，抵接部9b既可以设置于第2喷嘴筐体部9，也可以设置于封固部6。
另外，第1喷嘴筐体部10具有与筒部2的内壁面抵接的面。而且，第2喷嘴筐体 部9在第1喷嘴筐体部10侧的端部周缘具有导引部9c，第2喷嘴筐体部9嵌入第1喷嘴筐 体部10的阶梯孔IOb后，导引部9c与有底的孔的角部IOc抵接。
根据本实施方式，由于将喷嘴部3分为第2喷嘴筐体部9与第1喷嘴筐体部10，因 此能够使起模、成型变得容易。
另外，通过使第2喷嘴筐体部9嵌入第1喷嘴筐体部10的阶梯孔IOb内，第2喷 嘴筐体部9与喷嘴槽IOa便形成了喷射孔19。因此，能够精度良好地形成喷射孔19。
另外，通过封固部6，介于抵接部％，使第2喷嘴筐体部9与第1喷嘴筐体部10抵 接。因此，未使用粘合剂等，所以喷射孔19的开口面积不会发生变化。
另外，由于使第2喷嘴筐体部9与第1喷嘴筐体部10抵接，因此，第2喷嘴筐体部 9或第1喷嘴筐体部10不会因水压等而变形。由此，在发电过程中，喷射孔19的开口面积 不会发生变化，可以稳定发电。
并且，因水流而作用有水压时，虽然封固部6被顶起，与封固部6处于抵接状态的 抵接部％会离开，但是，此时由于第2喷嘴筐体部9因水压而被推向第1喷嘴筐体部10，因此，可以抑制喷射孔19的开口面积的变化。
另外，由于第2喷嘴筐体部9嵌入第1喷嘴筐体部10的阶梯孔IOb内，因此可以 抑制第2喷嘴筐体部9和第1喷嘴筐体部10在径向上位置不正。另外，可以抑制由于第2 喷嘴筐体部9和第1喷嘴筐体部10在径向上位置不正，而造成喷射孔19的开口面积不均。 另外，由于在第2喷嘴筐体部9的端部周缘设有导引部9c，因此，在使第2喷嘴筐体部9嵌 入第1喷嘴筐体部10的阶梯孔IOb内时，可以提高操作性。另外，第1喷嘴筐体部10的周 面与大径部加的内壁面抵接，第2喷嘴筐体部9的端部与阶梯孔IOb的阶梯部分抵接。因 此，能够抑制从这些部分漏水。
而且，作为第2喷嘴筐体部9的端部周缘的导引部9c，如果设置为R形，则使从与 旋转中心轴平行的方向流入的水在与旋转中心轴大致垂直的平面内改变方向时，即从动叶 片部12a的径外方向向动叶片部12a喷出时，可以抑制水流出现剥离，抑制压力损失。
下面，对设定部17进一步进行例示。
如图1、图4等所例示，在层叠多个定子7而设置时，定子7相互间在周向上的定位 精度、定子7之间的尺寸精度是非常重要的。例如，如果使定子7相互间的周向位置即相位 相同，则会产生齿槽效应。因此，需要将定子7的周向位置相互错开地进行配置。另外，如 果使定子7彼此过于靠近，则有可能引起相互间的磁干扰。因此，需要使定子7彼此离开而 进行配置。
此时，可以通过在一个定子7的端面上设置定位销，在另一个定子7的端面上设置 定位孔，来实现设定定子7相互间在周向上的位置和定子7相互间在轴向上的位置(定子 7之间的尺寸)。
但是，如果这样进行定子7相互间在周向上的定位或定子7相互间在轴向上的定 位，则此后将不能进行调节。
因此，在本实施方式中，在定子7之间设置设定部17。
图25是用于例示设定部的模式图。另外，图25(a)是用于例示设定部的模式俯视 图，图25(b)是用于例示通过设定部进行定位的模式剖视图。
如图25(a)所示，设定部17呈圆环状，在其中心设有孔17b。另外，在距离中心规 定尺寸的圆周上，设置有与凸部14c嵌合的凹部17a。相对于一个定子7，凹部17a设置有 四个，相互错开配置，以便不产生齿槽效应。例如，可以将上游侧的定子7用的凹部作为凹 部17al，将下游侧的定子7用的凹部作为凹部17a2。另外，设定部17的厚度尺寸为能够抑 制定子7彼此相互间的磁干扰的尺寸。
如图25(b)所示，在设置于定子7彼此相对侧的凸缘部14b上，设置有凸部14c。 凸部14c呈圆柱状，通过使凸部Hc嵌合于设置在设定部17的凹部17a中，能够进行定子 7相互间在周向上的定位。另外，通过介于设定部17，能够进行定子7相互间在轴向上的定 位。
另外，虽然是在设定部17设置凹部17a，在凸缘部14b设置凸部14c，但是，也可 以是在设定部17设置凸部，在凸缘部14b设置凹部。另外，虽然是在凸缘部14b设置凸部 14c，但是，也可以设置在轭铁16等处。即，凸部或凹部只要设置在定子7的定子彼此相对 侧的端面上即可。另外，凹部既可以是贯穿孔，也可以是有底的孔。
如此，在定子7的定子彼此相对侧的端面和设定部17中的任意一方上设置有用于进行定子7相互间的定位的凸部，在任意另一方上设置有与凸部嵌合的凹部。
根据本实施方式，通过采用简便结构的设定部17，可以设定定子7相互间在周向 的位置和轴向上的位置。而且，通过改变设置于设定部17上的凹部17a(凹部17al、凹部 17a2)的位置，可以调节定子7相互间在周向上的位置，即可以调节相位。另外，通过改变设 定部17的厚度尺寸，可以调节定子7相互间在轴向上的位置，即可以调节定子7之间的尺 寸。因此，在日后需要对这些进行调节时，通过更换为适当的设定部17便可做出应对。艮口， 不再需要进行像改变凸部14c位置等这样的大规模的应对。
图沈是用于例示与凸部、轭铁的关系的模式图。
如图沈所示，优选凸部14c的长度尺寸L5比贯穿孔构成的凹部17a的长度尺寸 (深度尺寸)、即设定部17的厚度尺寸的一半长。
如此，相对配置的定子7的凸部Hc插入相同的凹部时，可以让作业人员对其有所 感知。即，可以防止凸部14c误插入。
而且，设定部17的外周端17c的位置与轭铁16的内壁面相比位于径内方向上。 即，设定部17的外周端17c与设置在设定部17的径外方向的轭铁16的内壁面相比，处于 内侧的位置。
如此，通过设定部17在轴向上层叠定子7时，可以防止设定部17的外周端17c与 轭铁16的内壁发生干涉。因此，能够在将定子7层叠时防止轭铁16错开或者变形。
下面，对其他实施方式涉及的磁铁的安装进行例示。
图27是用于例示磁铁安装的模式图。另外，图27(a)是用于例示磁铁安装的模式 分解图，图27(b)是用于例示磁铁安装的模式剖视图。另外，图27(b)中示出的箭头表示流 水的方向。
如图27(a)所示，在转子如上设置有盖部11、动叶部120、轴13、磁铁保持部121。 另外，在动叶部120上设置有动叶片部12a、动叶轴套部12bl、保持板部12c。
在保持板部12c的下游侧设置有动叶轴套部12bl。在动叶轴套部12bl的内部， 设置有与图1所示的动叶轴套部12b相同地在轴向上贯穿的孔部12e。孔部1 成为用于 使流过动叶流路12h的水流向下游侧的流路。在动叶轴套部12bl的中央部分设置有使轴 13插通的插通部12f。而且，在插通部12f的下游侧的端部，设置有用于将轴13保持于插 通部12f的保持部12g。
另外，在动叶轴套部12bl上设置有卡合部12b2，其用于使设置于磁铁保持部121 的卡合爪121a卡合。
在磁铁保持部121上设置有凸缘部121c、卡合轴套部121d。在磁铁保持部121的 中心设置有与孔部12e的直径尺寸相同的孔部121b，在磁铁保持部121卡合于动叶部120 后，孔部121b与孔部1 共同构成流路。
另外，从呈圆环状的凸缘部121c开始立设有卡合轴套部121d，在其端部设置有卡 合爪121a。此时，凸缘部121c的外周端设置在流路的相反侧。因此，能够不妨碍流路中的 水流而保持磁铁30。
在动叶轴套部12bl、卡合轴套部121d的外周面(径外方向的端面)设置有圆筒状 的磁铁30。磁铁30的外周面(径外方向的端面)沿周向N极和S极交替磁化。在设置于 磁铁30中心的贯穿孔的开口处设有底座30a。底座30a的大小可以埋设凸缘部121c。
在使动叶部120保持磁铁30时，首先，使动叶轴套部12bl插通于设置在磁铁30 中心的贯穿孔。此时，使动叶轴套部12bl从未设置底座30a—侧的端面侧插通。然后，使 磁铁保持部121的卡合轴套部121d从磁铁30的设有底座30a —侧的端面侧插通，通过使 卡合爪121a卡合于动叶轴套部12bl的卡合部12b2，从而将磁铁30保持于动叶部120。
图观也是用于例示磁铁安装的模式图。另外，图^(a)是用于例示磁铁安装的模 式分解图，图^(b)是磁铁的模式立体图。
如图^(a)所示，在动叶部122的保持板部12c的下游侧设置有动叶轴套部12b3。 在动叶轴套部12b3的上游侧端部附近，设置有用于与设置在磁铁31上的卡合槽31a卡合 的突起部12b4。另外，在动叶轴套部12b3的下游侧端部附近设有卡合爪12b5。卡合爪12 设置在能够与磁铁31的端面卡合的位置。
在动叶轴套部12b3的外周面(径外方向的端面)设置有圆筒状的磁铁31。磁铁 31的外周面(径外方向的端面)沿周向N极和S极交替磁化。另外，在设置于磁铁31中心 的贯穿孔内，设有在轴向上贯穿的卡合槽31a。
在使动叶部122保持磁铁31时，使动叶轴套部12b3插通于设置在磁铁31中心的 贯穿孔。此时，使突起部12b4、卡合爪12 与磁铁31的卡合槽31a卡合。当动叶轴套部 12b3完全插通时，则卡合爪12 与磁铁31的端面卡合，从而磁铁31被保持在动叶部122上。
根据本实施方式，由于使突起部12b4卡合于卡合槽31a，因此，可以防止磁铁31在 周向上位置不正。由此，可以将动叶部122的旋转切实传递至磁铁31。另外，也可以省略前 述的磁铁保持部121。
图四也是用于例示磁铁安装的模式图。另外，图^(a)是用于例示磁铁安装的模 式分解图，图四…)是磁铁的模式立体图。
如图^(a)所示，在动叶部123的保持板部12c的下游侧设置有动叶轴套部12b6。 在动叶轴套部12M的上游侧端部附近，设置有用于与设置在磁铁32上的卡合槽3 卡合 的突起部12b4。另外，在动叶轴套部12M的下游侧端部附近设置有卡合爪121^5。卡合爪 12b5设置在能够与设置于卡合槽32a的卡合部32b卡合的位置。
在动叶轴套部12M的外周面(径外方向的端面)设置有圆筒状的磁铁32。磁铁 32的外周面(径外方向的端面)沿周向N极与S极交替磁化。另外，在设置于磁铁32中心 的贯穿孔内设有卡合槽32a。而且，在卡合槽3 上设有卡合部32b。
在使动叶部123保持磁铁32时，使动叶轴套部12M插通于设置在磁铁32中心的 贯穿孔。此时，使突起部12b4、卡合爪12 与磁铁32的卡合槽3 卡合。当动叶轴套部 12b6完全插通时，则卡合爪12 与卡合部32b卡合，从而磁铁32被保持在动叶部123上。
根据本实施方式，由于使突起部12b4卡合于卡合槽32a，因此，可以防止磁铁32在 周向上位置不正。由此，可以将动叶部123的旋转切实传递至磁铁32。另外，也可以省略前 述的磁铁保持部121。并且，动叶轴套部12M的前端也不从磁铁32的端面突出。
下面，对水龙头用水力发电机1的作用进行例示。
从与封固部6连接的未图示的配管等流入筒部2内的流水，由于第2喷嘴筐体部 9而向径外方向扩散。而且，如图1所示，从与旋转中心轴平行的方向流入的水在与旋转中 心轴大致垂直的平面内从动叶片部12a的径外方向向动叶片部12a喷出。
向动叶片部1 喷出的水从动叶片部12a的入口侧向出口侧沿着动叶片部12a流 过动叶流路12h内，经过孔部12d、孔部12e、小径部2c向水龙头用水力发电机1的外部排出ο
另一方面，动叶部12由于向动叶片部12a喷出的水的作用力而旋转时，固定于其 上的磁铁5也进行旋转。磁铁5的径外方向的端面(外周面)由于N极和S极沿周向(旋 转方向)交替磁化，因此，当磁铁5旋转时，与磁铁5的径外方向的端面(外周面)相对的 电感器16a、16b以及与它们连接的基部16c的极性将不断变化。由此，对于线圈15的交链 磁通的朝向发生变化，在线圈15上产生电动势，从而进行发电。
如前所述，在水通过水龙头用水力发电机1的内部时，会产生轴向力110。尤其是 流量越大，产生的轴向力110越大。但是，由于在水龙头用水力发电机1上设置有前述的轴 向力减小部，因此可以减小所产生的轴向力110。
另外，由于通过设置在动叶片部12a的上游侧端部的盖部可以增加流过动叶流路 12h内的水量，因此可以提高发电效率。
另外，如前所述，由于可以精度良好地设置喷嘴部3的喷射孔19，因此可以进行稳 定发电。另外，由于通过封固部6来限制第2喷嘴筐体部9和第1喷嘴筐体部10的轴向位 置，因此，第2喷嘴筐体部9或第1喷嘴筐体部10不会因水压等而变形。另外，在发电过程 中，当作用有封固部6被顶起这样的水压时，虽然造成与封固部6抵接的抵接部9b离开，但 是，此时第2喷嘴筐体部9会因水压而被推向第1喷嘴筐体部10，因此，可以抑制喷射孔19 的开口面积变化。由此，在组装发电机的过程中或在发电过程中，喷射孔19的开口面积不 会发生变化，能够进行稳定发电。
权利要求
1.一种水龙头用水力发电机，其特征在于，具备筒部，其具有给水流入口、给水流出口，在内部形成有给水流路； 动叶部，其具有与所述给水流路大致平行的旋转中心轴，并具有动叶片部，其设置于所 述给水流路并可绕所述旋转中心轴旋转； 磁铁，其可与所述动叶部一体旋转； 线圈，其通过所述磁铁旋转产生电动势；喷嘴部，其具有多个喷射孔，在与所述旋转中心轴大致垂直的平面内，将从与所述旋转 中心轴平行的方向流入的水从所述动叶片部的径外方向向所述动叶片部喷出； 盖部，其与设置于所述动叶片部的上游侧端部的所述动叶片部一体旋转， 所述盖部具备使作用于所述动叶部的轴向力减小的轴向力减小部。
2.根据权利要求1所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，设置于所述盖部的所述 轴向力减小部是在所述动叶片部的轴向上贯穿所述盖部的孔部，配置为对于所述旋转中心 轴与所述盖部的面的交叉点旋转对称。
3.根据权利要求2所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述盖部将刚刚从所述 喷射孔喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域覆盖，并且，在所述区域的旋转中心 轴侧设有所述孔部。
4.根据权利要求2所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述喷射孔形成为可进 行如下喷射，即刚刚从所述喷射孔喷出后的水在其前进方向上延长而形成的区域被所述盖部覆盖。
5.根据权利要求4所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述喷射孔出口部分的 所述旋转中心轴侧的延长线，位于以所述旋转中心轴为中心并以如下线段为半径的区域的 外侧，即对设置于所述盖部的所述孔部周缘上离所述旋转中心轴最远的位置与所述旋转中 心轴进行连接的线段。
6.根据权利要求4所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述盖部设置为从所述 动叶片部的拐点开始覆盖径外侧。
7.根据权利要求4所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，还具备与设置在所述动 叶片部的下游侧端部的所述动叶片部一体旋转的保持板部，所述保持板部至少设置在与所述盖部相对的部分。
8.根据权利要求7所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述保持板部具有孔部， 从所述动叶片部的中心至设置于所述盖部的孔部周缘上离所述动叶片部的中心最远的圆周位置的尺寸，比从所述动叶片部的中心至设置于所述保持板部的孔部周缘的尺寸长。
9.根据权利要求7所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，在所述保持板部的下游 侧还具有压力室，所述压力室的所述动叶片部的轴向上的尺寸比所述动叶片部彼此之间的空间的所述 动叶片部的轴向上的尺寸短。
10.根据权利要求9所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述保持板部的孔部设 置在所述保持板部的中央附近，所述保持板部的孔部与用于使向所述动叶片部的主面喷出 的水流向下游侧的流路连通。
11.根据权利要求2所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述盖部设置为至少覆 盖所述动叶片部的外周缘附近。
12.根据权利要求2所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述盖部具有设置于 所述动叶片部的周缘附近的圆环状周缘部；设置于所述动叶片部的旋转中心轴的轴保持 部；连结所述周缘部与所述轴保持部的加强筋，从所述动叶片部的轴向上观察，所述加强筋形成为至少所述加强筋的一部分与所述动 叶片部的一部分重叠。
13.根据权利要求12所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，从所述动叶片部的轴 向上观察，所述加强筋为所述加强筋与所述动叶片部的形状相同，或者所述加强筋比所述 动叶片部小。
14.根据权利要求12所述的水龙头用水力发电机，其特征在于，所述加强筋对于所述 旋转中心轴呈旋转对称地配置有三个。
全文摘要
本发明提供水龙头用水力发电机，即使在以较大流量发电时也能高效发电，且能抑制轴承部等磨损。其特征在于，具备筒部，具有给水流入口、给水流出口，内部形成有给水流路；动叶部，具有与所述给水流路大致平行的旋转中心轴，并具有动叶片部，其设置于所述给水流路并可绕所述旋转中心轴旋转；磁铁，可与所述动叶部一体旋转；线圈，通过所述磁铁的旋转产生电动势；喷嘴部，具有多个喷射孔，在与所述旋转中心轴大致垂直的平面内，将从与所述旋转中心轴平行的方向流入的水从所述动叶片部的径外方向向所述动叶片部喷出；盖部，与设置于所述动叶片部的上游侧端部的所述动叶片部一体旋转，所述盖部具备使作用于所述动叶部的轴向力减小的轴向力减小部。
文档编号F03B13/00GK102032091SQ20101050217
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月29日
发明者佐藤知子, 小野寺尚幸, 黑石正宏 申请人:Toto株式会社