(57)【要約】【課題】ランナーの回転軸の回転速度に依存せずに、ロータとステータとの間の相対回転速度差を理想的な状態に保つこと。【解決手段】ランナーの回転軸３２（ロータ１３２付き）と同軸上に従動回転体１２１（ステータ１３３付き）を回転自在に設け、回転軸３２の原動傘歯車１５２の回転を中間傘歯車１５４を用いて従動回転体１２１の従動傘歯車１５３に伝達し、ロータ１３２とステータ１３３とを互いに反対方向に回転させる構成を基本としつつ、ロータ１３２とステータ１３３との間の回転速度差に応じた物理量を回転検出部によって検出し、検出した物理量の大小に応じて中間傘歯車１５４を軸方向に移動させて原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との連結を断続するようにした（物理量が小のときには連結、物理量が大のときには連結断）。【選択図】図２
2015007399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動する流体に駆動されて回転軸を回転させるランナーと、
前記回転軸と同軸上に回転自在に設けられた従動回転体と、
前記回転軸と一体になって回転するロータとこのロータに対面させて前記従動回転体に設置したステータとによって発電を行なう発電部と、
前記回転軸と一体になって回転する原動傘歯車と前記従動回転体と一体になって回転する従動傘歯車とを対面配置して中間傘歯車で回転を伝達する回転伝達部と、
電力によって動作する動力源を用いて前記中間傘歯車をその軸方向に進退させて前記原動傘歯車と前記従動傘歯車との連結を断続する断続部と、
前記ロータと前記ステータとの間の回転速度差に応じた物理量を検出する回転検出部と、
規定の値に対する前記検出された物理量の大小に応じて前記動力源を駆動制御し、前記物理量が小なるときは前記中間傘歯車によって前記原動傘歯車と前記従動傘歯車とを連結させ、前記物理量が大なるときは前記原動傘歯車と前記従動傘歯車との連結を断つように前記中間傘歯車を進退動作させる制御部と、
を備えることを特徴とする自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項２】
前記断続部は、
前記中間傘歯車を一方向に付勢するスプリングと、
前記中間傘歯車を反対方向に引っ張る前記動力源であるソレノイドと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項３】
電気部品に電力を供給する太陽発電パネルを備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項４】
電力によって動作する第２の動力源を用いた回転抑止体の接離動作によって前記従動回転体及び前記従動傘歯車の自由回転を選択的に抑止する回転抑止部を備え、
前記制御部は、前記従動回転体及び前記従動傘歯車の自由回転状態を前記回転抑止体によって抑止するように前記従動動力源を駆動制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項５】
前記回転抑止部は、
前記回転抑止体を一方向に付勢するスプリングと、
前記回転抑止体を反対方向に引っ張る前記第２の動力源である第２のソレノイドと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項６】
前記第２の動力源に電力を供給する太陽発電パネルを備える、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項７】
前記回転軸を包囲する構造体によって前記従動回転体を形成し、
前記ロータを前記回転軸の外周に設置し、
前記ステータを前記従動回転体の内周に設置した、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【請求項８】
前記従動傘歯車を前記従動回転体とし、
前記原動傘歯車と前記従動傘歯車との互いに対面する側面に前記ロータと前記ステータとを設置した、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の自然エネルギー利用型の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風や流水という自然エネルギーを利用して発電を行なう発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを利用して発電を行なう伝統的な発電装置としては、風車や水車を利用したものがよく知られている。風車は、風の流れを利用してランナーを回転させ、その回転を発電機のロータに伝達して発電をする。水車は、水の流れを利用してランナーを回転させ、その回転を発電機のロータに伝達して発電をする。利用する自然エネルギーが風なのか流水なのかの相違はあるが、いずれも、流体の流れを利用して発電する点では共通性を有している。
【０００３】
その一方で、風車や水車を利用した発電装置は、人智が及ばず制御が利かない「自然」というものにエネルギー源を頼るため、常に充分なエネルギーをもってランナーを回転させられるとは限らない。
【０００４】
そこで、従来、ランナーの回転速度が低くても充分な発電量を得られるように工夫した自然エネルギー利用型の発電装置が提案されている（特許文献１参照）。この発電装置は、ロータのみならずステータもロータと反対方向に回転させることで、ステータとロータとの間の相対的な回転速度差を増大させるように工夫している。
【０００５】
その他にも、自然エネルギー利用型の発電装置ではないものの、ロータとステータとを反対方向に回転させるようにした発電装置の従来例が幾つか散見される（特許文献２、３参照）。
【０００６】
以下、各文献中における機械要素の名称及びこれに付された符号をそのまま引用し、それぞれについて簡単に説明する。
【０００７】
特許文献２が開示する発電装置は、風を受けて回転するプロペラ型の翼車（２）を用い、この翼車（２）の回転軸（３）に連結されたインナーロータ（７）とこれを包囲するアウターロータ（５）とを互いに逆回転させて発電する。そのために用いているのが差動歯車列である。つまりアウターロータ（５）は、その内周に内歯ギア（９）を有し、リングギアとして機能する。翼車（２）の回転軸（３）には太陽ギア（１０）を固定する。この太陽ギア（１０）と内歯ギア（９）との間には、遊星ギア保持体（１２）に回転自在に保持された三つの遊星ギア（１１）を介在させて噛み合わせる。
【０００８】
したがって、翼車（２）が風を受けて回転すると、インナーロータ（７）が回転すると共に、翼車（２）の回転軸（３）に固定された太陽ギア（１０）の回転が三つの遊星ギア（１１）を介して内歯ギア（９）に伝達され、アウターロータ（５）も回転する。この際、インナーロータ（７）とアウターロータ（５）とは互いに逆方向に回転するため、両者の相対回転速度差が増大する。その結果、翼車（２）の回転数が低くても、充分な発電量が得られるわけである。
【０００９】
特許文献１が開示する発電装置は、ロータ（特許文献１では電気子（８））とステータ（特許文献１では界磁（３））とを互いに回転自在にし、ロータとステータとを互いに逆方向に回転駆動するようにしている。そのための構造として、平行に配置された二軸（２９と３０）を平歯車（３１と３２）で連結して互いに逆回転するようにしておき、Ｖベルト（２６と２７）を利用した巻き掛け伝動機構を用いて、一方の軸（２９）の回転をロータの軸（電気子軸９）に、そしてもう一方の軸（３０）の回転をステータにそれぞれで伝達する構造を採用している。したがって、一方の軸（２９）を外力により回転させると、ロータとステータとが互いに反対方向に回転し、両者の相対回転速度差が増大する。
【００１０】
特許文献３が開示する発電装置は、ロータ（特許文献３では永久磁石（１３））とステータ（特許文献３ではコイル（１６））とを互いに回転自在にし、ロータとステータとを互いに逆方向に回転駆動するようにしている。そのための構造として特許文献３が採用しているのは、傘歯車を利用した歯車伝達機構（２３）である。つまりロータの軸（回転駆動軸（１２））に固定した傘歯車（駆動傘歯車（２１））とステータ側に固定した傘歯車（従動傘歯車（２２））とを対面させ、これらを中間傘歯車（中間伝動傘歯車２３）で連結した構造である。したがって、ロータの軸を回転させると、ロータとステータとが互いに反対方向に回転し、両者の相対回転速度差が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−３１７６２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２８７２１５号公報
【特許文献３】実開平０５−０７８１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ロータのみならずステータもロータと反対方向に回転させることで、ステータとロータとの間の相対的な回転速度差を増大させるように工夫した発電装置は、回転軸の回転速度が比較的低速であるときに絶大な効果を発揮する。その反面、回転軸の回転速度が高くなりすぎると発電量が過剰になり、トリップなどの不都合を引き起こしてしまう。何らかの対策が求められる。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、ランナーの回転軸の回転速度に依存せずに、ロータとステータとの間の相対回転速度差を理想的な状態に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の自然エネルギー利用型の発電層は、流動する流体に駆動されて回転軸を回転させるランナーと、前記回転軸と同軸上に回転自在に設けられた従動回転体と、前記回転軸と一体になって回転するロータとこのロータに対面させて前記従動回転体に設置したステータとによって発電を行なう発電部と、前記回転軸と一体になって回転する原動傘歯車と前記従動回転体と一体になって回転する従動傘歯車とを対面配置して中間傘歯車で回転を伝達する回転伝達部と、電力によって動作する動力源を用いて前記中間傘歯車をその軸方向に進退させて前記原動傘歯車と前記従動傘歯車との連結を断続する断続部と、前記ロータと前記ステータとの間の回転速度差に応じた物理量を検出する回転検出部と、規定の値に対する前記検出された物理量の大小に応じて前記動力源を駆動制御し、前記物理量が小なるときは前記中間傘歯車によって前記原動傘歯車と前記従動傘歯車とを連結させ、前記物理量が大なるときは前記原動傘歯車と前記従動傘歯車との連結を断つように前記中間傘歯車を進退動作させる制御部と、を備えることによって上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ランナーの回転軸の回転速度が比較的低いときにはロータとステータとを互いに反対方向に回転させて両者の相対回転速度差を増大させることができ、ランナーの回転軸の回転速度が比較的高いときにはステータを静止させてロータのみを回転させることができ、したがって、ランナーの回転軸の回転速度に依存せずに、ロータとステータとの間の相対回転速度差を理想的な状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態として、風力発電装置への適用例を示す斜視図。
【図２】発電ユニットの縦断正面図。
【図３】（ａ）は回転伝達状態、（ｂ）は回転非伝達状態を示す断続部の正面図。
【図４】各部の電気的接続を示すブロック図。
【図５】制御部が実行するプロセスを示すフローチャート。
【図６】第２の実施の形態として、水力発電装置への適用例を示す斜視図。
【図７】発電ユニットの縦断正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態の発電装置１は、風力発電装置への適用例である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の発電装置１は、ポール１１の上部に発電ユニット１０１を備えている。発電ユニット１０１は、ランナー３１の回転軸３２の回転によって発電するユニットであり、ランナー３１は風（流動する流体）を四枚の羽根３３が受けて回転軸３２を回転させる。発電装置１は太陽発電パネル４１をポール１１に固定し、太陽発電パネル４１から発電ユニット１０１に給電している。
【００１９】
図２に示すように、発電ユニット１０１は上部が曲面形状に形成された円筒形状のハウジング１１１を備え、このハウジング１１１の内部に各部を収納している。代表的な収納物はランナー３１の回転軸３２である。ハウジング１１１の内部には先端軸受１１２と後端軸受１１３とがそれぞれ上下位置に配置され、回転軸３２は先端軸受１１２と後端軸受１１３とのインナーリングに固定されている。先端軸受１１２と後端軸受１１３とは、インナーリングとアウターリングとの間に複数個のボールを収納保持するボールベアリングである。先端軸受１１２はハウジング１１１の上部に固定された円環形状の上部ホルダ１１４にアウターリングを固定されて支持され、後端軸受１１３はハウジング１１１の下部に固定された円環形状の下部ホルダ１１５にアウターリングを固定されて支持されている。こうしてハウジング１１１の内部に回転自在に収納保持された回転軸３２は、ポール１１と同軸上に配置されている。
【００２０】
ハウジング１１１の内部に収納されているもう一つの重要な構成要素は従動回転体１２１である。従動回転体１２１は上部が大径で下部が小径の円筒形状をした金属製のフレーム構造体であり、回転軸３２にインナーリングが固定された三つの軸受１２２、１２３、１２４のアウターリングに固定されている。これらの三つの軸受１２２、１２３、１２４は、インナーリングとアウターリングとの間に複数個のボールを収納保持するボールベアリングである。従動回転体１２１は、導電性を有しさえすれば、必ずしも金属によって形成されている必要はなく、例えば導電性プラスチックによってその全部又は一部が形成されていても良い。
【００２１】
図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、ハウジング１１１には更に、発電部１３１、回転伝達部１５１、断続部１６１、及び回転抑止部１７１が収納されている。
【００２２】
図２に示すように、発電部１３１は、回転軸３２の外周に固定されたロータ１３２と従動回転体１２１の内周に固定されたステータ１３３とを備えている。ロータ１３２とステータ１３３とは隙間を開けて対面し、回転軸３２と従動回転体１２１との回転又は回転軸３２のみの回転によって発生する両者間の相対回転速度差によって発電する。発電部１３１はまた、従動回転体１２１の小径部分にスリップリング１３４を備えている。スリップリング１３４にブラシ（図示せず）を接触させることで、ロータ１３２とステータ１３３との相対回転速度によって発電した電気を外部に導き出すことができる。
【００２３】
図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、回転伝達部１５１は、回転軸３２と一体になって回転する原動傘歯車１５２と従動回転体１２１と一体になって回転する従動傘歯車１５３とを対面配置し、中間傘歯車１５４を介して原動傘歯車１５２の回転を従動傘歯車１５３に伝達する。原動傘歯車１５２は回転軸３２に固定され、従動傘歯車１５３は軸受１２２のアウターリングに固定されている。軸受１２２のアウターリングには従動回転体１２１も固定されているため、従動傘歯車１５３は従動回転体１２１と一体になって回転する。原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３とはピッチ円の直径及び歯数が一致しているため、中間傘歯車１５４による回転伝達が可能となる。
【００２４】
図２及図３（ａ），（ｂ）に示すように、断続部１６１は、電力によって動作する動力源を用いて中間傘歯車１５４をその軸方向に進退させ、原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との連結を断続する。断続部１６１が動力源として用いているのは、ソレノイドとしてのギヤソレノイド１６２である。ギヤソレノイド１６２はハウジング１１１の内周面に固定され、可動鉄心１６３の先端部に中間傘歯車１５４を回転自在に取り付けている。このギヤソレノイド１６２は原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との方向に中間傘歯車１５４を取り付けた可動鉄心１６３を付勢するスプリング（図示せず）を内蔵しており、通電によって可動鉄心１６３を引き込む。したがってギヤソレノイド１６２は、非通電状態において原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３とを中間傘歯車１５４によって連結状態とし（図３（ａ）参照）、通電状態になると中間傘歯車１５４を引っ張り込んで原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との連結を断つ（図３（ｂ）参照）。
【００２５】
図２及図３（ａ），（ｂ）に示すように、回転抑止部１７１は、電力によって動作する第２の動力源を用いて、従動傘歯車１５３に噛合する回転抑止体１７２を従動傘歯車１５３に対して進退させる。回転抑止部１７１が第２の動力源として用いているのは、第２のソレノイドとしてのストッパソレノイド１７３である。ストッパソレノイド１７３はハウジング１１１の内周面に固定され、可動鉄心１７４の先端部に回転抑止部１７１を取り付けている。このストッパソレノイド１７３は従動傘歯車１５３から離反する方向に回転抑止体１７２を取り付けた可動鉄心１７４を付勢するスプリング（図示せず）を内蔵しており、通電によって可動鉄心１６３を押し出す。したがってストッパソレノイド１７３は、非通電状態において従動傘歯車１５３から回転抑止体１７２を離反させ（図３（ａ）参照）、通電状態になると回転抑止体１７２を従動傘歯車１５３に噛合させてその回転を抑止する（図３（ｂ）参照）。
【００２６】
図４に示すように、発電装置１は回転検出部２０１と制御部２０２とを備えている。これらの回転検出部２０１と制御部２０２とは太陽発電パネル４１からの給電によって動作する。
【００２７】
回転検出部２０１は、ロータ１３２とステータ１３３との間の回転速度差に応じた物理量を検出するための回路である。回転検出部２０１は一例として、回転軸３２と従動回転体１２１とに設けたエンコーダ（図示せず）から取り込んだ信号に基づいて上記物理量を検出する。つまり回転軸３２と従動回転体１２１とにそれらの回転数を検出するためのエンコーダを取り付けておく。回転検出部２０１は、それぞれのエンコーダの出力信号に基づいてロータ１３２とステータ１３３との間の回転速度差を上記物理量として演算によって求めるわけである。このような構成の回転検出部２０１は、例えばデジタル回路によって実現され、エンコーダはハウジング１１１に収納されている必要があるものの、演算回路は必ずしもハウジング１１１に収納されている必要はない。
【００２８】
図５に示すように、制御部２０２は、回転検出部２０１が検出した物理量、つまりロータ１３２とステータ１３３との間の回転速度差の値ｘと規定の値ａとを比較し、その比較結果に応じて原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との連結を断続する。つまり回転速度差の値ｘが規定の値ａよりも小さければ原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３とを連結させ、回転速度差の値ｘが規定の値ａよりも大きくなると原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との連結を断つように中間傘歯車１５４を進退させる。規定の値ａは、発電部１３１による発電量が多くなりすぎてトリップが発生するに至る前の回転速度差の値ｘに設定されている。このような構成の制御部２０２は、例えばシーケンサやデジタル回路によって実現され、ハウジング１１１に収納されていてもハウジング１１１の外部に設置されていてもよい。
【００２９】
作用効果について説明する。
【００３０】
風を受けたランナー３１が回転軸３２を回転させると、その回転が原動傘歯車１５２から中間傘歯車１５４を介して従動傘歯車１５３に伝達され、回転軸３２と従動回転体１２１とが互いに反対方向に回転する。これにより、ロータ１３２のみが単独で回転する場合と比較し、回転軸３２に固定されているロータ１３２と従動回転体１２１に固定されているステータ１３３との間の相対的な回転速度差が二倍に増大する。このため、例えば微風時などのランナー３１の回転速度が比較的低い場合であっても発電部１３１による発電量が増大し、効率のよい発電を行なうことができる。
【００３１】
これに対して、強風時などのランナー３１の回転速度が高くなりすぎた場合には発電部１３１の発電量が増大しすぎてトリップが発生してしまう可能性がある。本実施の形態の発電装置１は、図５の処理を実行することでこのような事態の発生を未然に防止している。この処理を次に説明する。
【００３２】
制御部２０２は、回転検出部２０１が算出したロータ１３２とステータ１３３との間の回転速度差の値ｘと規定の値ａとを比較する（ステップＳ１０１）。
【００３３】
制御部２０２は、回転速度差の値ｘが規定の値ａを下回っているならば（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、ギヤソレノイド１６２をオフにし（ステップＳ１０２）、ストッパソレノイド１７３をオフにする（ステップＳ１０３）。この状態では、ギヤソレノイド１６２に内蔵されているスプリング（図示せず）が可動鉄心１６３を押し出し、中間傘歯車１５４が原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３とを連結する。またストッパソレノイド１７３に内蔵されているスプリング（図示せず）が可動鉄心１７４を引っ張り込み、従動傘歯車１５３から回転抑止体１７２を退避させる。これにより回転軸３２と従動回転体１２１とが互いに反対方向に回転し、ロータ１３２とステータ１３３との間の相対的な回転速度が増大して発電量も増える。
【００３４】
制御部２０２は、回転速度差の値ｘが規定の値ａを上回ったならば（ステップＳ１０１のＮＯ）、ギヤソレノイド１６２をオンにし（ステップＳ１０４）、ストッパソレノイド１７３をオンにする（ステップＳ１０５）。この状態では、ギヤソレノイド１６２に通電されて可動鉄心１６３が引き込まれ、原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３とから中間傘歯車１５４が離反する。またストッパソレノイド１７３に通電されて可動鉄心１７４が押し出され、従動傘歯車１５３に回転抑止体１７２が押し付けられる。これにより回転軸３２から従動回転体１２１への回転伝達が断たれて３２が単独で回転し、ロータ１３２のみが回転することによって発電量の過剰な増加が抑制される。このとき、従動傘歯車１５３の回転を回転抑止体１７２が抑止するので、ステータ１３３を完全に静止状態に保つことができる。
【００３５】
制御部２０２は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５の処理の後はステップＳ１０１の比較処理にリターンする。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ランナー３１の回転軸３２の回転速度が比較的低いときにはロータ１３２とステータ１３３とを互いに反対方向に回転させて両者の相対回転速度差を増大させ、これによって発電量を増やすことができる。反対にランナー３１の回転軸３２の回転速度が比較的高いときにはステータ１３３を静止させてロータ１３２のみを回転させ、発電量が過剰になった場合に生ずるトリップを防止することができる。したがって本実施の形態によれば、ランナー３１の回転軸３２の回転速度に依存せずに、ロータ１３２とステータ１３３との間の相対的な回転速度差を理想的な状態に保つことができる。
【００３７】
本実施の形態の断続部１６１は、中間傘歯車１５４を一方向に付勢するスプリング（図示せず）と、中間傘歯車１５４を反対方向に引っ張る動力源であるギヤソレノイド１６２とを備えるので、断続部１６１を簡単かつコンパクトに実現することができる。
【００３８】
本実施の形態は、電力によって動作する第２の動力源（ストッパソレノイド１７３）を用いた回転抑止体１７２の接離動作によって従動回転体１２１及び従動傘歯車１５３の自由回転を選択的に抑止する回転抑止部１７１を備え、制御部２０２は、従動回転体１２１及び従動傘歯車１５３の自由回転状態を回転抑止体１７２によって抑止するように従動動力源を駆動制御する。したがって、ロータ１３２のみを回転させる場合にステータ１３３を完全に静止状態に保つことができ、回転軸３２に従動回転体１２１が従動回転することを確実に防止することができる。
【００３９】
本実施の形態の回転抑止部１７１は、回転抑止体１７２を一方向に付勢するスプリング（図示せず）と、回転抑止体１７２を反対方向に引っ張る第２の動力源であるストッパソレノイド１７３とを備えるので、回転抑止部１７１を簡単かつコンパクトに実現することができる。
【００４０】
本実施の形態は、電気部品（ギヤソレノイド１６２、ストッパソレノイド１７３、回転検出部２０１、制御部２０２）に電力を供給する太陽発電パネル４１を備えるので、電気部品を駆動するために外部電力を用意する必要をなくすことができる。
【００４１】
本実施の形態は、回転軸３２を包囲する構造体によって従動回転体１２１を形成し、ロータ１３２を回転軸３２の外周に設置し、ステータ１３３を従動回転体１２１の内周に設置した。これにより、従動回転体１２１の軸方向長さによってロータ１３２とステータ１３３との大きさを設定することができ、例えばより大きな発電量を望む場合には従動回転体１２１の軸方向長さを長くするなど、発電部１３１における発電量の調節を容易にすることができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。本実施の形態の発電装置１は、風力発電装置への適用例である。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【００４３】
図６に示すように、本実施の形態の発電装置１は、水車の羽根車の形態のランナー３１の回転軸３２の回転を利用して発電ユニット１０１で発電する。つまりランナー３１は、互いに対面する一対の大径部５１と小径部５２とを複数個のスポーク５３で連結したもので、一対の大径部５１の間には水流を受ける複数個の受け板５４が嵌められている。ランナー３１は、その回転軸３２の一端側に連結する発電ユニット１０１が水路近くの地面に設置されたユニット支持部５５に支持されることで、水路に一部を浸した状態で設置されている。
【００４４】
図７に示すように、本実施の形態の発電ユニット１０１が第１の実施の形態の発電ユニット１０１と相違するのは、従動回転体１２１が従動傘歯車１５３と一体化していること、つまり従動傘歯車１５３が従動回転体１２１をなしていることである。このような相違から、本実施の形態の発電ユニット１０１には、第１の実施の形態の発電ユニット１０１において従動回転体１２１を支持していた二つの軸受１２３，１２４が設けられていない。
【００４５】
第１の実施の形態の発電ユニット１０１における従動回転体１２１の役割は、ステータ１３３を保持すると共に、ロータ１３２とステータ１３３とに設置ペースを提供することである。このような従動傘歯車１５３と別体で形成された従動回転体１２１を有しない本実施の形態の発電ユニット１０１では、原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との互いに対面する面にロータ１３２とステータ１３３とを配置している。つまり原動傘歯車１５２の側面にロータ１３２を配置し、これに対面する従動傘歯車１５３の側面にステータ１３３を配置しているのである。
【００４６】
このような構成において、ランナー３１は、水路を流れる水の水流を受け板５４で受けて回転軸３２を回転させる。回転軸３２の回転による発電ユニット１０１の発電動作については、第１の実施の形態と同一なので説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態は、従動傘歯車１５３を従動回転体１２１とし、原動傘歯車１５２と従動傘歯車１５３との互いに対面する側面にロータ１３２とステータ１３３とを設置したので、発電ユニット１０１の軸方向長さを短くすることができる。
【００４８】
（変形例）
実施に際しては各種の変形及び変更が可能である。
【００４９】
例えば中間傘歯車１５４を進退駆動するための動力源としては、ギヤソレノイド１６２に限らず、モータを用いるようにしてもよい。モータの回転を中間傘歯車１５４の進退動作に変換するための機構は、例えばラックアンドピニオン機構によって簡単に構成することができる。
【００５０】
ステータ１３３を静止状態に保つために、本実施の形態では従動傘歯車１５３に噛合する回転抑止体１７２を用いたが、実施に際しては、回転抑止体１７２に弾性的に接触するものを用いてもよい。あるいは従動傘歯車１５３に限らず、従動回転体１２１に接触してステータ１３３の回転を抑止する構造を採用してもよい。
【００５１】
ギヤソレノイド１６２とストッパソレノイド１７３との釈放方向は、本実施の形態と逆方向であってもよい。この場合、図５中のステップＳ１０２でギヤソレノイド１６２がオンになると共にステップＳ１０３でストッパソレノイド１７３がオンになり、ステップＳ１０４でギヤソレノイド１６２がオフになると共にステップＳ１０５でストッパソレノイド１７３がオフになる。いうまでもなく、ギヤソレノイド１６２とストッパソレノイド１７３との釈放方向を逆にしてもよい。
【００５２】
回転検出部２０１にてロータ１３２とステータ１３３との間の回転速度差に応じた物理量を検出する仕組みとして、エンコーダ以外にも、従来知られている他のあらゆるものを用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
３２  回転軸
３１  ランナー
４１  太陽発電パネル
１２１  従動回転体
１３１  発電部
１３２  ロータ
１３３  ステータ
１５１  回転伝達部
１５２  原動傘歯車
１５３  従動傘歯車
１５４  中間傘歯車
１６１  断続部
１６２  ソレノイド（動力源）
１７１  回転抑止部
１７２  回転抑止体
１７３  第２のソレノイド（第２の動力源）
２０１  回転検出部
２０２  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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