(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れ方向と軸方向を一致させて配設される本体と、
その本体の一端に配設されると共に、流体により回転される第１プロペラと、
その第１プロペラの回転方向と逆方向に回転されると共に、前記本体の他端に配設される第２プロペラと、
その第２プロペラ及び前記第１プロペラにそれぞれ連結される第２回転軸および第１回転軸と、
その第１回転軸の動力が入力される第１要素と、前記第２回転軸の動力が入力される第２要素と、その第２要素および前記第１要素と係合し回転される第３要素とを有する差動装置と、
前記第１プロペラ及び前記第２プロペラの回転エネルギーを電力に変換する発電機とを備える流体力発電装置であって、
前記第１プロペラにより駆動される前記第１回転軸の動力を前記第１要素に伝達する一方、その第１要素から前記第１回転軸へ動力の伝達を遮断する第１ワンウェイクラッチと、
前記第２プロペラにより駆動される前記第２回転軸の動力を前記第２要素に伝達する一方、その第２要素から前記第２回転軸へ動力の伝達を遮断する第２ワンウェイクラッチとを備え、
前記第１要素および前記第２要素は一対のウォームホイールにより構成され、前記第３要素は前記ウォームホイールと係合可能なウォームにより構成されていることを特徴とする流体力発電装置。
【請求項２】
前記第３要素に一端が連結されると共に、前記本体の軸直角方向に他端側が延設される出力軸を備え、
前記発電機は、前記本体の外部に配設されるものであり、前記出力軸の他端側に連結されると共に前記出力軸と一体に回転される回転子と、その回転子と所定間隔をあけて配設される固定子とを備えていることを特徴とする請求項１記載の流体力発電装置。
【請求項３】
前記一対のウォームホイールは、
前記ウォームを挟んで対向する一対の円盤と、
その一対の円盤の対向面に前記ウォーム側を向いて突設されると共に、突設中心の回りを回転可能に構成される球状のローラピンとを備え、
前記ウォームは、
外周面に沿って螺旋状に形成され前記ローラピンが係合されるウォーム溝を備え、そのウォーム溝は断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体力発電装置に関し、特に、一方のプロペラが他方のプロペラのブレーキとなることによる軸動力の損失を抑制し、発電効率を向上できる流体力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、海流、潮流、河川等のエネルギーや風力等を発電に利用する流体力発電装置が知られている。その流体力発電装置の一種に、プロペラの軸方向に流体を流すプロペラ型の発電装置がある。プロペラ型の発電装置は、プロペラの回転数が増加するにつれ、その回転反力が大きくなる。その回転反力に抗するだけの強度が、プロペラを支持する本体に必要なため、本体は堅牢でなければならず、本体の構造が複雑化し質量が大きくなる。また、プロペラの回転数が増加するにつれ、プロペラの風切り音が大きくなる。
【０００３】
それを解決するため、例えば、流体の流れの上流側に配設される第１プロペラと、その第１プロペラの下流側に配設され第１プロペラの回転方向と逆方向に回転される第２プロペラと、第１プロペラ及び第２プロペラによる軸動力を電力に変換する発電機とを備える流体力発電装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、第１プロペラと第２プロペラとが互いに逆回転するので、第１プロペラ及び第２プロペラに生じる回転反力が相殺され抑制される。これにより本体の構造を簡素化できる。さらに、第１プロペラと第２プロペラとが互いに逆回転することにより、風切り音も抑制できる。
【０００４】
また特許文献１には、第１プロペラ及び第２プロペラを、かさ歯車による反転連結装置で連結し、第１プロペラ及び第２プロペラによる軸動力を電力に変換する効率を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９４９１８号公報
【特許文献２】特表２００３−５０５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示される技術では、流体の流速が、第１プロペラ及び第２プロペラの両方にとって理想的な条件の場合に効率が向上するが、第１プロペラ又は第２プロペラのいずれかに適切でない条件の場合には、かえって発電の効率が低下する。即ち、流速が一方のプロペラに適切でない条件の場合、その一方のプロペラの回転数が低下する。回転数が低下した一方のプロペラは、反転連結装置を介して他方のプロペラの軸動力によって強制的に回転される。しかし、一方のプロペラの流体による回転推進力は小さいため、一方のプロペラが他方のプロペラのブレーキとなる。さらに、一方のプロペラがブレーキとなった他方のプロペラは回転数が低下するため、他方のプロペラの回転推進力も小さくなる。これにより他方のプロペラも失速する。以上のように、一方のプロペラが他方のプロペラのブレーキとなり、軸動力に損失が生じる。
【０００７】
潮流や風等の流体は流速が変動するという特徴があるため、第１プロペラ及び第２プロペラの両方にとって理想的な条件となる時間は長く続かない。また、上流の第１プロペラの回転により流体の流れが変化し、第２プロペラに対する流体の条件が変化する。そのため軸動力の損失が生じ、長期的にみると設計通りの発電効率に達しないという問題があった。この問題は、特許文献２の段落０００７〜００１０にも指摘されている。
【０００８】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、一方のプロペラが他方のプロペラのブレーキとなることによる軸動力の損失を抑制し、発電効率を向上できる流体力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００９】
この目的を達成するために請求項１記載の流体力発電装置によれば、流体の流れ方向と軸方向を一致させて配設される本体の一端に第１プロペラが配設され、第１プロペラの回転方向と逆方向に回転される第２プロペラが本体の他端に配設される。その第２プロペラ及び第１プロペラに第２回転軸および第１回転軸がそれぞれ連結される。第１回転軸の動力は第１ワンウェイクラッチにより差動装置の第１要素に伝達され、第２回転軸の動力は第２ワンウェイクラッチにより差動装置の第２要素に伝達される。そうすると、第２要素および第１要素に係合する第３要素が回転される。また、第１プロペラ及び第２プロペラの回転エネルギーは発電機により電力に変換される。
【００１０】
ここで、第１プロペラの回転数が小さくなり、第１回転軸の回転数が第１要素の回転数より相対的に小さくなった場合には、第１ワンウェイクラッチにより第１要素から第１回転軸へ動力の伝達が遮断される。そのため、回転数の小さな第１プロペラが回転数の大きな第２プロペラのブレーキになることが防止される。
【００１１】
また、第２プロペラの回転数が小さくなり、第２回転軸の回転数が第２要素の回転数より相対的に小さくなった場合には、第２ワンウェイクラッチにより第２要素から第２回転軸へ動力の伝達が遮断される。そのため、回転数の小さな第２プロペラが回転数の大きな第１プロペラのブレーキになることが防止される。これにより、一方のプロペラが他方のプロペラのブレーキとなることによる軸動力の損失を抑制できる。その結果、第１プロペラ及び第２プロペラの回転エネルギーによる発電効率を向上できる効果がある。
また、一対のウォームホイールにより構成される第１要素および第２要素と、ウォームにより構成される第３要素とが係合するので、回転駆動に伴う騒音を抑制できる効果がある。
【００１２】
請求項２記載の流体力発電装置によれば、第３要素に一端が連結されると共に、本体の軸直角方向に他端側が延設される出力軸により、本体の外部に配設される発電機に軸動力が伝達される。出力軸の他端側に連結される回転子が出力軸と一体に回転され、その回転子と所定間隔をあけて配設される固定子との間で発電される。
【００１３】
以上のように本体の外部に発電機を設けることで、本体に発電機を内設することを省略できる。本体は、軸方向に流体が通過する位置（例えば高所や水中）に設ける必要があるので、本体に発電機が内設されている場合、発電機の保守・点検が困難である。これに対し、本体の外部に発電機を設けることにより、流体が通過する位置と無関係（例えば低所や水上）に発電機を設けることができ、請求項１の効果に加え、発電機のメンテナンス性を向上できる効果がある。
【００１４】
また、第１プロペラ及び第２プロペラの軸動力を別々に電力に変換する場合、第１プロペラ及び第２プロペラは互いに逆方向に回転し回転数も異なるので、第１プロペラ及び第２プロペラによって得られる電力は周波数が異なる。そのため周波数変換装置等の付帯装置が必要となる。これに対し、互いに逆方向に回転する第１要素および第２要素に係合する第３要素の回転方向は常に一方向である。その第３要素に連結される出力軸の軸動力を電力に変換するので、周波数調整装置等の付帯装置を省略することができ、請求項１の効果に加え、装置を簡素化できる効果がある。
【００１５】
【００１６】
請求項３記載の流体力発電装置によれば、ウォームホイールは、ウォームを挟んで対向する一対の円盤と、その一対の円盤の対向面にウォーム側を向いて突設されると共に突設中心の回りを回転可能に構成される球状のローラピンとを備えている。ローラピンは、ウォームの外周面に沿って螺旋状に形成されるウォーム溝に係合されるので、すべり摩擦による損失を少なくすることができ、伝達効率を向上できる。差動装置における損失が少なくなるので、請求項１又は２の効果に加え、発電効率をさらに向上できる効果がある。
【００１７】
また、ウォーム溝は断面円弧状に形成されているので、ウォーム溝に係合される球状のローラピンとのバックラッシを小さくできる。これにより、差動装置で発生する振動や騒音を抑制することができ、請求項１又は２の効果に加え、回転駆動に伴う騒音をさらに小さくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は第１実施の形態における流体力発電装置の側面図であり、（ｂ）は流体力発電装置の動力伝達機構を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】動力伝達装置の軸方向断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における差動装置の断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における差動装置の断面図である。
【図４】（ａ）は第２実施の形態における流体力発電装置の動力伝達機構を模式的に示すスケルトン図であり、（ｂ）は第３実施の形態における流体力発電装置の動力伝達機構を模式的に示すスケルトン図である。
【図５】第４実施の形態における流体力発電装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は第１実施の形態における流体力発電装置１の側面図である。第１実施の形態では、流体力発電装置１は風力発電装置として構成されている。流体力発電装置１は、大地に埋設された基台２に支柱３が設置され、支柱３の上部にヨー駆動装置３ａを介して略水平に本体（ナセル）４が配設されている。本体４を支柱３の上部に配設することで、風力を有効に受けることができる。また、ヨー駆動装置３ａは水平方向に回動可能に構成されているので、ヨー駆動装置３ａにより風向きの変動に対して本体４の向きを変えることができる。
【００２０】
第１プロペラ５及び第２プロペラ６は、風力を回転動力に変換するための部材であり、本体４の一端および他端に配設されており、ハブ５ａ，６ａと、風力を受けてハブ５ａ，６ａを回転させるブレード５ｂ，６ｂとを備えている。第１プロペラ５及び第２プロペラ６は、第１プロペラ５が風上（上流）、第２プロペラ６が風下（下流）に位置するように本体４を向けたとき、上流側（又は下流側）から見て第１プロペラ５及び第２プロペラ６の回転方向が逆方向となるように設計されている。
【００２１】
次に図１（ｂ）を参照して、流体力発電装置１の動力伝達機構について説明する。図１（ｂ）は流体力発電装置１の動力伝達機構を模式的に示すスケルトン図である。なお、図１（ｂ）に示す右向きの矢印は、風の向きである。図１（ｂ）に示すように、第１プロペラ５のハブ５ａは第１回転軸７に、第２プロペラ６のハブ６ａは第２回転軸８に連結されており、第１回転軸７及び第２回転軸８は動力伝達装置１０に接続されている。動力伝達装置１０は、第１回転軸７及び第２回転軸８の動力の切換えを行うための装置であり、第１ワンウェイクラッチ２０、第２ワンウェイクラッチ３０及び差動装置４０が内蔵され、本体４に内設されている。
【００２２】
第１ワンウェイクラッチ２０は、第１回転軸７の動力を差動装置４０に伝達する一方、差動装置４０から第１回転軸７へ動力の伝達を遮断するための装置であり、第１回転軸７の外周に所定間隔をあけて配設される円環状の第１回転部材２１と、第１回転軸７の外周面と第１回転部材２１の内周面との間の円周方向に配設される複数の第１スプラグ２２とを備えている。第１スプラグ２２が第１回転軸７及び第１回転部材２１に係合することにより動力が伝達され、第１回転軸７及び第１回転部材２１と第１スプラグ２２との係合が解除されることにより動力の伝達が遮断される。
【００２３】
第２ワンウェイクラッチ３０は、第２回転軸８の動力を差動装置４０に伝達する一方、差動装置４０から第２回転軸８へ動力の伝達を遮断するための装置であり、第２回転軸８の外周に所定間隔をあけて配設される円環状の第２回転部材３１と、第２回転軸８の外周面と第２回転部材３１の内周面との間の円周方向に配設される複数の第２スプラグ３２とを備えている。第２スプラグ３２が第２回転軸８及び第２回転部材３１に係合することにより動力が伝達され、第２回転軸８及び第２回転部材３１と第２スプラグ３２との係合が解除されることにより動力の伝達が遮断される。
【００２４】
差動装置４０は、第１回転軸７及び第２回転軸８を反転連結するための装置であり、第１回転軸７の動力が入力される第１要素４１と、第２回転軸８の動力が入力される第２要素４４と、第２要素４４及び第１要素４１と係合し回転される第３要素４７とを備えている。第１要素４１は第１回転部材２１と一体に回転可能に構成されており、第２要素４４は第２回転部材３１と一体に回転可能に構成されている。第３要素４７は、出力軸９の一端が連結されている。出力軸９は、本体４の軸直角方向に回転動力を出力するための部材であり、他端側が発電機５０に延設されている。
【００２５】
発電機５０は、出力軸９の軸動力を電力に変換するための装置であり、出力軸９と一体に回転される回転子５１と、その回転子５１と所定間隔をあけて配設され電力が生じる固定子５２とを備えている。回転子５１は永久磁石または電磁石を備えて構成され、固定子５２はコイルを備えて構成されている。本実施の形態では、発電機５０（交流機）は本体４の外部に配設されている。発電機５０が本体４の外部に配設されるので、基台２（図１（ａ）参照）に近い支柱３の低所（地上）に発電機５０を設けることができる。これにより発電機５０の保守・点検を容易にすることができ、発電機５０のメンテナンス性を向上できる。
【００２６】
また、第１プロペラ５及び第２プロペラ６の軸動力を別々に電力に変換する場合、第１プロペラ５及び第２プロペラ６は互いに逆方向に回転し回転数も異なるので、第１プロペラ５及び第２プロペラ６によって得られる電力は周波数が異なる。そのため周波数変換装置等の付帯装置が必要となる。これに対し流体力発電装置１によれば、互いに逆方向に回転する第１要素４１及び第２要素４４に係合する第３要素４７の回転方向を常に一方向にできる。その第３要素４７に連結される出力軸９の軸動力を電力に変換することで、周波数調整装置等の付帯装置を省略することができ、装置を簡素化できる。なお、出力軸９を増速する増速機を設けることも可能である。
【００２７】
また、本体４に発電機が内設されていないので、本体４を軽量化できる。流体力発電装置１を建設するときには、支柱３を立設した後、支柱３の上部に本体４を持ち上げる作業が必要であるが、本体４を軽量化できるので、流体力発電装置１を建設する作業を容易化できる。
【００２８】
また、風力で回転する第１プロペラ５及び第２プロペラ６は低回転（機種や大きさによるが概ね１０〜５０回転／分）である。増速機（図示せず）により増速したとしても、発電機５０は低回転・高トルクのものが適している。しかし、一般に低回転・高トルクの発電機５０は重量が大きいという問題がある。流体力発電装置１によれば、本体４に発電機を内設する必要がないため、発電機５０の重量を考慮することなく、最適な発電機５０を選択できる。そのため低回転・高トルクの発電機５０を低所（地上）に設けることができ、発電の出力を増大できる。
【００２９】
また、上記のように動力伝達装置１は、第１回転軸７と差動装置４０との間が第１ワンウェイクラッチ２０により連結され、第２回転軸８と差動装置４０との間が第２ワンウェイクラッチ３０により連結されている。これにより、第１回転軸７の動力は第１ワンウェイクラッチ２０により差動装置４０の第１要素４１に伝達され、第２回転軸８の動力は第２ワンウェイクラッチ３０により差動装置４０の第２要素４４に伝達される。そうすると、第２要素４４及び第１要素４１に係合する第３要素４７が回転され、出力軸９が回転されることで、第１プロペラ５及び第２プロペラ６の回転エネルギーは発電機５０により電力に変換される。
【００３０】
一方、第１プロペラ５の回転数が小さくなり、第１回転軸７の回転数が第１要素４１の回転数より相対的に小さくなった場合には、第１ワンウェイクラッチ２０により第１要素４１から第１回転軸７へ動力の伝達が遮断される。そのため、回転数の小さな第１プロペラ５が回転数の大きな第２プロペラ６のブレーキになることが防止される。
【００３１】
また、第２プロペラ６の回転数が小さくなり、第２回転軸８の回転数が第２要素４４の回転数より相対的に小さくなった場合には、第２ワンウェイクラッチ３０により第２要素４４から第２回転軸８へ動力の伝達が遮断される。そのため、回転数の小さな第２プロペラ６が回転数の大きな第１プロペラ５のブレーキになることが防止される。これにより、第１プロペラ５又は第２プロペラ６の一方が、第１プロペラ５又は第２プロペラ６の他方のブレーキとなることによる軸動力の損失を抑制できる。その結果、第１プロペラ５及び第２プロペラ６の回転エネルギーによる発電効率を向上できる。
【００３２】
さらに、第１プロペラ５と第２プロペラ６とが互いに逆回転するので、第１プロペラ５及び第２プロペラ６に生じる回転反力が相殺され抑制される。これにより本体４の構造を簡素化できる。第１プロペラ５と第２プロペラ６とが互いに逆回転することにより、第１プロペラ５及び第２プロペラ６に生じる風切り音も抑制できる。
【００３３】
次に図２を参照して、本体４に内設される動力伝達装置１０の構造について説明する。図２は動力伝達装置１０の軸方向断面図である。図２に示すように、第１回転軸７及び第２回転軸８は同一の軸心Ｏ上に位置し、動力伝達装置１０の筐体１０ａに配設固定されたベアリング６１，６２により軸支される。第１回転軸７は、第２回転軸８の端面に形成された凹部に端部が遊挿されている。ベアリング６３が第１回転軸７の外周面と第２回転軸８の内周面との間に配設され、ベアリング６４が第１回転軸７及び第２回転軸７の当接面の間に配設されている。これにより第１回転軸７及び第２回転軸８はそれぞれ回転可能に筐体１０ａに支持される。
【００３４】
第１要素４１及び第２要素４４は、第１回転軸７及び第２回転軸８の動力を第３要素４７に伝達するための部材であり、本実施の形態では、ウォームホイール４１，４４により構成されている。ウォームホイール４１，４４は、出力軸９を挟んで対向する一対の円盤４２，４５と、円盤４２，４５の対向面に出力軸９側を向いて突設されるローラピン４３，４６とを備えている。
【００３５】
円盤４２，４５は円環状に形成される部材であり、中心に第１回転軸７又は第２回転軸８が貫通される孔部４２ａ，４５ａを有している。孔部４２ａの内周面と第１回転軸７の外周面との間にベアリング６５が配設され、孔部４５ａの内周面と第２回転軸８の外周面との間にベアリング６６が配設されている。また、円盤４２，４５と筐体１０ａの内面との間にベアリング６７，６８が配設されている。これにより円盤４２，４５は、第１回転軸７及び第２回転軸８に対して相対回転可能に支持される。また、円盤４２，４５の孔部４２ａ，４５ａに第１回転軸７及び第２回転軸８が貫通されているので、動力伝達装置１０の軸方向長さを小さくすることができる。
【００３６】
第１回転部材２１及び第２回転部材３１は、第１回転軸７及び第２回転軸８との間で第１スプラグ２２及び第２スプラグ３２を係合するための円環状の部材であり、円盤４２，４５と一体に形成され、円盤４２，４５の対向面に出力軸９側を向いて突設されている。なお、第１回転部材２１及び第２回転部材３１は、ローラピン４３，４６より軸直角方向内側（軸心Ｏ側）に位置している。第１回転部材２１及び第２回転部材３１が円盤４２，４５と一体に形成されているので、動力伝達装置１０をコンパクト化できる。
【００３７】
第３要素４７は、第１要素４１及び第２要素４４と係合し第１要素４１及び第２要素４４を反転連結するための部材である。本実施の形態では、出力軸９の先端に形設されたウォーム４７により構成されている。出力軸９は、側面視して第１回転軸７及び第２回転軸８と直交し、ベアリング６９により筐体１０ａに軸支されている。ウォームホイール４１，４４（第１要素及び第２要素）の回転によりウォーム４７（第３要素）が回転され、出力軸９が回転される。ウォームホイール４１，４４とウォーム４７との係合は、すべり摩擦が支配的なため、ウォーム４７の回転駆動に伴う騒音を抑制できる。
【００３８】
また、ウォームホイール４１，４４の歯数（ローラピン４３，４６の数）はウォーム４７の歯数に対して大きく設定される。これにより、ウォームホイール４１，４４が回転駆動されると、ウォーム４７が増速回転される。ウォーム４７が増速回転されることで出力軸９の回転数、即ち回転子５１の回転数を大きくできる。これにより発電機５０の出力を増大できる。
【００３９】
なお、ウォームギヤ（ウォームホイール４１，４４及びウォーム４７）は、ウォーム４７の回転によりウォームホイール４１，４４を回転（駆動）させるように用いるのが一般的であるが、設定によりウォームホイール４１，４４の回転によりウォーム４７が回転（逆駆動）するようにできる。具体的には、ウォーム４７のねじれ角が摩擦角より大きくなるように設定すれば良い。
【００４０】
次に図３を参照して、ウォームホイール４１，４４及びウォーム４７を備える差動装置４０について詳細に説明する。図３（ａ）は図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における差動装置４０の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における差動装置４０の断面図である。
【００４１】
なお図３（ａ）では、理解を容易にするため、孔部４２ａに貫通されて中心に位置する第１回転軸７及び第２回転軸８の図示、ウォームホイール４４の図示を省略している。また図３（ｂ）では、ウォームホイール４４側の出力軸９の一部、ウォームホイール４４の図示を省略している。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、ローラピン４３は、孔部４２ａの内周および第１回転部材２２の内周より直径の大きな同心円（中心は軸心Ｏ）上に位置し、円盤４２に突設され、ウォーム４７の外周面に沿って螺旋状に形成されるウォーム溝４７ａに係合される。
【００４３】
図３（ｂ）に示すように、ローラピン４３は、軸部材４３ａと、軸部材４３ａの回りに回転可能に構成されるローラ部４３ｃとを備えている。円盤４２は同心円上に貫通孔４２ｂが貫通形成されており、円盤４２の対向面４２ｃ側から貫通孔４２ｂに軸部材４３ａが嵌入される。軸部材４３ａは、長手方向の略中央の外周に鍔部４３ｂが突設されているので、鍔部４３ｂにより軸部材４３ａの嵌入深さが規制される。貫通孔４２ｂに嵌入された軸部材４３ａは、貫通孔４２ｂの内径より大径の締結部材により、円盤４２の反対面側から固定される。これにより軸部材４３ａは円盤４２に固定され、円盤４２の対向面４２ｃに突設される。
【００４４】
ローラ部４３ｃは、ベアリング４３ｄにより軸部材４３ａに軸支される部材であり、外周面が球状に形成されている。ローラ部４３ｃは軸部材４３ａを中心に回転する。軸部材４３ａにローラ部４３ｃを装着しているので、万が一破損等が生じたときでも、軸部材４３ａやローラ部４３ｃの交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れる。
【００４５】
ウォーム溝４７ａは、ローラ部４３ｃが係合される部位であり、断面円弧状に形成されている。本実施の形態では、ウォーム溝４７ａは、断面がゴシックアーク状（半径が同じで中心が異なる２つの円弧が連結された形状）に形成されている。
【００４６】
これにより、ウォーム４７の外周面に沿って螺旋状に形成されるウォーム溝４７ａに、先端が球状のローラピン４３（ローラ部４３ｃ）が係合されるので、すべり摩擦による損失を少なくすることができ、伝達効率を向上できる。差動装置４０における損失を少なくできるので、発電効率をさらに向上できる。また、摩擦による発熱を少なくできると共に、摩擦を少なくできることで速度伝達比をさらに大きくできる。
【００４７】
また、ウォーム溝４７ａは断面円弧状に形成されているので、ウォーム溝４７ａに係合される球状のローラピン４３とのバックラッシを小さくできる。これにより、差動装置４０で発生する振動や騒音を抑制することができ、回転駆動に伴う騒音をさらに小さくできる。特に、ウォーム溝４７ａは断面がゴシックアーク状に形成されているので、ウォームホイール４１，４４及びウォーム４７の位置調整を容易にできると共に、より小さな力でウォーム４７を回転させることができる。
【００４８】
次に図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、第２実施の形態および第３実施の形態について説明する。第１実施の形態では、本体４の外部に発電機５０が配設される場合について説明した。これに対し、第２実施の形態および第３実施の形態では、本体４に発電機（回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂ）が内設される場合について説明する。なお、第２実施の形態および第３実施の形態では、動力伝達装置１１０，２１０が本体４（図１（ａ）参照）に内設されるものとして説明し、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。まず、図４（ａ）を参照して、第２実施の形態について説明する。図４（ａ）は第２実施の形態における流体力発電装置１０１の動力伝達機構を模式的に示すスケルトン図である。
【００４９】
流体力発電装置１０１は、回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂが動力伝達装置１１０に内設されている。回転子５１ａ，５１ｂは、第１プロペラ５側、第２プロペラ６側の２箇所に配設されており、それぞれ第１回転部材２１及び第１要素４１、第２回転部材３１及び第２要素４４と一体に回転するように構成されている。固定子５２ａ，５２ｂは、それぞれの回転子５１ａ，５１ｂと所定間隔をあけて配設されている。第３要素４７の回転数はエンコーダ７０により検出されるので、差動装置４０の動作を検出できる。
【００５０】
以上のように構成される流体力発電装置１０１によれば、第１プロペラ５側、第２プロペラ６側の２箇所の回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂにより発電を行うことができる。一方のプロペラ（説明の便宜のため、ここでは第１プロペラ５とする）の回転数が小さくなり、第１回転軸７の回転数が第１要素４１の回転数より相対的に小さくなった場合には、第１ワンウェイクラッチ２０により第１要素４１から第１回転軸７へ動力の伝達が遮断される。そのため、回転数の小さな第１プロペラ５が回転数の大きな第２プロペラ６のブレーキになることが防止される。この場合であっても、第１要素４１により回転子５１ａが回転されるので、２箇所の回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂによる発電は継続して行われる。これにより発電効率が低下することが防止される。
【００５１】
次に、図４（ｂ）を参照して、第３実施の形態について説明する。図４（ｂ）は第３実施の形態における流体力発電装置２０１の動力伝達機構を模式的に示すスケルトン図である。流体力発電装置２０１は、第１ワンウェイクラッチ２２０と、第２ワンウェイクラッチ２３０と、差動装置４０とを備え、回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂが動力伝達装置２１０に内設されている。
【００５２】
第１ワンウェイクラッチ２２０は、第１回転軸７と一体に回転される円環状の第１回転部材２２１と、第１回転部材２２１の内側に第１回転軸７と同軸状に配設され第１要素４１と一体に回転される第１伝達軸２２２と、第１伝達軸２２２の外周面と第１回転部材２２１の内周面との間の円周方向に配設される複数の第１スプラグ２２３とを備えている。第１スプラグ２２３が第１回転部材２２１及び第１伝達軸２２２に係合することにより動力が伝達され、第１回転部材２２１及び第１伝達軸２２２と第１スプラグ２２３との係合が解除されることにより動力の伝達が遮断される。
【００５３】
第２ワンウェイクラッチ２３０は、第２回転軸８と一体に回転される円環状の第２回転部材３２１と、第２回転部材３２１の内側に第２回転軸８と同軸状に配設され第２要素４４と一体に回転される第２伝達軸３２２と、第２伝達軸３２２の外周面と第２回転部材３２１の内周面との間の円周方向に配設される複数の第２スプラグ３２３とを備えている。第２スプラグ３２３が第２回転部材３２１及び第２伝達軸３２２に係合することにより動力が伝達され、第２回転部材３２１及び第２伝達軸３２２と第２スプラグ３２３との係合が解除されることにより動力の伝達が遮断される。
【００５４】
回転子５１ａ，５１ｂは、第１プロペラ５側、第２プロペラ６側の２箇所に配設されており、それぞれ第１回転部材２２１、第２回転部材３２１と一体に回転するように構成されている。固定子５２ａ，５２ｂは、それぞれの回転子５１ａ，５１ｂと所定間隔をあけて配設されている。
【００５５】
以上のように構成される流体力発電装置２０１によれば、第１プロペラ５側、第２プロペラ６側の２箇所の回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂにより発電を行うことができる。一方のプロペラ（説明の便宜のため、ここでは第１プロペラ５とする）の回転数が小さくなり、第１回転軸７の回転数が第１要素４１の回転数より相対的に小さくなった場合には、第１ワンウェイクラッチ２２０により第１要素４１から第１回転軸７へ動力の伝達が遮断される。そのため、回転数の小さな第１プロペラ５が回転数の大きな第２プロペラ６のブレーキになることが防止される。この場合であっても、第１回転軸７及び第１回転部材２２１により回転子５１ａが回転されるので、２箇所の回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂによる発電は継続して行われる。これにより発電効率が低下することが防止される。
【００５６】
なお、第２実施の形態および第３実施の形態では、第１プロペラ５及び第２プロペラ６は互いに逆方向に回転し回転数も異なるので、第１プロペラ５側、第２プロペラ６側の２箇所の回転子５１ａ，５１ｂ及び固定子５２ａ，５２ｂにより生じた電力の周波数を調整する周波数調整装置等の付帯装置が必要である。また、第１回転軸７及び第２回転軸８に増速機（図示せず）を設け、回転子５１ａ，５１ｂの回転数を増加させることができる。
【００５７】
次に図５を参照して、第４実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、流体力発電装置１，１０１，２０１が風力発電装置として構成される場合について説明した。これに対し、第４実施の形態では、海流、潮流、河川等のエネルギーを発電に利用する流体力発電装置３０１について説明する。図５は第４実施の形態における流体力発電装置３０１の側面図である。なお、図５に示す右向きの矢印は、水流の向きである。
【００５８】
流体力発電装置３０１は、支持部材（図示せず）により水面下に略水平に固設された円筒状の管体３０２と、その管体３０２の内側に中空状の支持部３０３により固定される円筒状の本体３０４とを備えている。管体３０２は両端が開口しており、水流が管体３０２の一方の開口から流入し、他方の開口から流出するように水面下に固設されている。
【００５９】
第１プロペラ３０５及び第２プロペラ３０６は、水流のエネルギーを回転動力に変換するための部材であり、本体３０４の一端および他端に配設されており、ハブ３０５ａ，３０６ａと、水流を受けてハブ３０５ａ，３０６ａを回転させるブレード３０５ｂ，３０６ｂとを備えている。第１プロペラ３０５及び第２プロペラ３０６は、上流側（又は下流側）から見て第１プロペラ３０５及び第２プロペラ３０６の回転方向が逆方向となるように設計されている。
【００６０】
発電機３０７は、第１プロペラ３０５及び第２プロペラ３０６による軸動力を電力に変換するための装置であり、本体３０４の外部に配設されている。そのため、本体３０４の位置とは異なり、発電機３０７を水上や地上もしくは水深の浅いところに設けることができる。これにより発電機３０７の保守・点検を容易にすることができ、発電機３０７のメンテナンス性を向上できる。なお、第１プロペラ３０５及び第２プロペラ３０６により生じた動力を、支持部３０３を伝って発電機３０７に伝達する手段は、第１実施の形態と同様に、第３要素に連結した出力軸を延設すれば良いので、説明を省略する。
【００６１】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６２】
上記各実施の形態では、第１ワンウェイクラッチ２０，２２０、第２ワンウェイクラッチ３０，２３０がスプラグタイプの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他のワンウェイクラッチ、例えばローラタイプ、ラチェットタイプを採用することは当然可能である。
【００６３】
上記各実施の形態では、ウォームホイール４１，４４（第１要素および第２要素）及びウォーム４７（第３要素）を採用した差動装置４０を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の差動装置を採用することは当然可能である。他の差動装置としては、例えば、ベベルギヤ、ハイポイドギヤ（登録商標）等を備えるものが挙げられる。
【００６４】
上記各実施の形態では、ウォーム４７の外周面に形成されたウォーム溝４７ａの断面形状が、ゴシックアーク状に形成された場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、断面円弧状の他の形状に形成することは当然可能である。他の形状としては、例えば、サーキュラーアーク状（単一円弧状）等が挙げられる。この場合も、ウォーム溝４７ａを断面円弧状に形成することで、ウォーム溝４７ａに係合される球状のローラピン４３，４６とのバックラッシを小さくできる効果を実現できる。
【符号の説明】
【００６５】
１，１０１，２０１，３０１  流体力発電装置
４，３０４                  本体
５，３０５                  第１プロペラ
６，３０６                  第２プロペラ
７                          第１回転軸
８                          第２回転軸
９                          出力軸
２０，２２０                第１ワンウェイクラッチ
３０，２３０                第２ワンウェイクラッチ
４０，１４０                差動装置
４１                        第１要素（ウォームホイール）
４２，４５                  円盤
４３，４６                  ローラピン
４４                        第２要素（ウォームホイール）
４７                        第３要素（ウォーム）
４７ａ                      ウォーム溝
５０，３０７                発電機
５１                        回転子
５２                        固定子
１４１                      第１要素
１４４                      第２要素
１４７                      第３要素
【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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