JP6391129B1 - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体力の弱い場合であっても十分な回転トルクが得られ、流体力を有効に利用できる発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置は、主回転軸３と、流体力により主回転軸３の周りを第１方向に回転する第１の回転体２１ａと、第１の回転体が定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向に、流体力により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２１ｂと、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体力による回転力を利用した発電装置に関する。

発電には、風力や水力などの流体力による回転力を利用したものがある。「流体力」とは、空気や水等の流体の流れによって引き起こされる力のことである。流れてくる風や水等の流体を発電装置が直接的に受け、受けた力を回転力に変え、発電用のタービンを回転させることができる。風を利用した風力発電、河川などの流水を利用した水力発電、潮汐運動を利用した潮汐発電、海流を利用した潮流発電など、自然エネルギーの流体力を取り入れた発電方法が各種開発されている。

自然エネルギーはクリーンであり、無償で得られるという利点があるが、エネルギー量も自然任せとなりがちであり、発電量が不安定になりやすい。風力発電を例にとると、発電量は利用可能な風力に依存する。定点当たりの風速を一定とすると、取り込める風量が多いほど発電量は大きくなる。風は、常に一定の風速で吹くわけではない。十分に風況観測を行い、しかるべき土地に風力発電装置を設置しても、日により時間帯により風速は安定せず、発電量も不安定となりやすいという欠点がある。風速が大きすぎる場合は、風力発電装置に負荷がかかり危険なため、発電機の回転を止めて空転をさせる必要がある。一方で風速が小さすぎると、発電を開始する程度の回転力を得られない。特に内陸部など風向が定まりにくいところでは、風速も小さくなる傾向があるため、低速時の発電の効率化が問題となる。

Ｎを単線密巻コイルの巻数、ΔΦ／Δtを微小時間Δtでのコイルを貫く磁束の変化とすると、ファラデーの電磁誘導の法則から、単線密巻コイルの誘導起電力Ｖは：

Ｖ＝−ＮΔΦ/Δt …………（１）

と表わされる。即ち、発電機の開放電圧は、磁束の変化、即ち発電機の回転数に依存する。特許文献１には、低速回転では極数が多い方が有利であり、高速回転では極数が少ない方が有利であることが記載されている。特許文献１には更に、低速回転では極数が多い方が有利であるが、極数が多くなると内部抵抗が増え、大きな回転トルクが必要になることも示されている。よって、発電機として広く普及している多極発電機を用いる際、低速回転せざるを得ないような風力下にて発電量を多くするには、回転トルクを大きくする工夫をしなければならない。

特許文献２及び３では、風車の風受け羽根の形状を風向により可変にすることで、一方の風受け羽根が風を受けて開くと、風の向きに対抗する他方の風受け羽根が閉じて風の抵抗を小さくするため、全体として発電に利用できる風力エネルギーを多く取り込める構造となっている。しかし、このような従来技術では、風受け羽根が風に対抗する向きになるときに風の抵抗を受けにくいような動的構造に設計されているにとどまり、回転トルクを大きくするための工夫としては不十分であった。

以上、風力発電を例にとって説明したが、同じく自然の流体の流体力を利用する水力発電や潮汐発電などにおいても、自然の流体力の動態が不安定である故に、同様の問題が生じやすい傾向がある。

特許第５３８３９９０号公報 特許第５８５０１２４号公報 特許第５３６８５３９号公報

本発明は上記の問題に着目してなされたものであって、流体力の弱い場合であっても十分な回転トルクが得られ、流体力を有効に利用できる発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の態様は、（ａ）主回転軸と、（ｂ）流体力により主回転軸の周りを第１方向に回転する第１の回転体と、（ｃ）この第１の回転体が定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、この第２の回転面が第１方向と反対の第２方向に、流体力により主回転軸の周りを回転する第２の回転体と、（ｄ）これらの第１及び第２の回転体の両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギアと、（ｅ）この第１の動力ギアの回転によって駆動される第１の発電機を備える発電装置であることを要旨とする。

本発明によれば、流体力の弱い場合であっても十分な回転トルクが得られ、流体力を有効に利用できる発電装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の正面図である。 図２のＡ部分の拡大図である。 図３のＡ−Ａ方向から見た拡大断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の上面図である。 図６（ａ）は平歯車形状の第１の動力ギアの斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の上面図である。 図６（ａ）の第１の動力ギアの歯にかみ合う第１の駆動ギアの歯を有する第１の輪状フレームの斜視図である。 図８（ａ）は、すぐばかさ歯車形状の第１の動力ギアの斜視図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の上面図である。 図８（ａ）の第１の動力ギアの歯にかみ合う第１の駆動ギアの歯を有する第１の輪状フレームの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発電装置に図８（ａ）の第１の動力ギアを使用した場合の、図３相当の図である。 図８（ａ）の第１の動力ギアと図９の第１の輪状フレームの使用状態の部分斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る発電装置の正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の斜視図１である。 本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の正面図である。 図１４のＡ部分の拡大図である。 図１５のＡ−Ａ方向から見た拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の斜視図２である。 本発明の第３の実施の形態に係る発電装置の正面図である。 図１８のＡ部分の拡大図である。 図１９のＡ−Ａ方向から見た拡大断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発電装置の第１の駆動ギアを有する第１の輪状フレームの上面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発電装置の正面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る発電装置の斜視図である。 図２３のＣ部分の拡大正面図である。 図２４のＡ−Ａ方向から見た拡大断面図である。 本発明の第５の実施の形態の変形例に係る発電装置の斜視図である。 他の実施の形態に係る発電装置の斜視図である。 図２７のＣ部分の拡大正面図である。 図２８のＡ−Ａ方向から見た拡大断面図である。 図３０（ａ）は、お椀型の風受け羽根の形状の正面図、図３０（ｂ）は図３０（ａ）の側面図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）の背面図、図３０（ｄ）は図３０（ａ）の斜視図である。 図３１（ａ）はお椀型の変形タイプの風受け羽根の形状の正面図、図３１（ｂ）は図３１（ａ）の側面図、図３１（ｃ）は図３１（ａ）の背面図、図３１（ｄ）は図３１（ａ）の斜視図である。

以下において、図面を参照して、本発明の第１〜第５の実施の形態を説明し、流体力の弱い場合であっても十分な回転トルクが得られ、流体力を有効に利用できる発電装置の構造を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の大きさの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。例えば、第１及び第２の駆動ギアに対する第１の動力ギアとのギア比や直径の比等は例示に過ぎず、以下の説明の内容に狭く限定されるものではない。したがって、具体的な厚み、寸法、ギア比等は以下の説明から理解できる技術的思想の趣旨を参酌してより多様に判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す第１〜第５の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。特に以下の説明では、流体力として風力を取り上げ、発電装置として風力発電装置について説明するが、本発明はそれに限ったものではなく、水力発電装置や潮汐発電装置などへ応用することができる。また以下の説明においては、風力発電装置の中でも垂直軸を有するパドル型風車を例示して主に説明するが、本発明はそれに限ったものではない。２以上の回転体を有するならば、他の垂直軸型風車、例えばジャイロミル型やサボニウス型、Ｓ字型等の風車へも本発明は適用可能である。又、プロペラ型風車等の水平軸型の風車へも、主回転軸の方向の変更をすることで、本発明は適用可能な技術的概念である。このように、本発明の技術的思想は、第１〜第５の実施の形態で記載された内容に限定されず、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施の形態）
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りを第１方向（図１のＣ方向）に回転する第１の回転体２１ａと、第１の回転体が定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向（図１のＢ方向）に、流体力（風力）により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２１ｂを備える。第１の実施の形態に係る発電装置は更に、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。

第１の実施の形態に係る発電装置における「第１の回転面」は、図１に示された主回転軸３が鉛直方向の態様では、以下のとおり定義される。第１の回転体２１ａを構成する部材うち、最も上部に位置する最上部部材の最上部点の円軌道が描く面を「最上面」、最も下部に位置する最下部部材の最下部点の円軌道が描く面を「最下面」とする。そして、この第１の回転体２１ａの最上面が延長される面と第１の回転体２１ａの最下面が延長される面に挟まれる空間において、第１の回転体２１ａの最も主回転軸から遠い部材の最外周側の一点を「第１の回転体２１ａの外周点」と定義する。第１の回転体２１ａの外周点が一点に定まらない場合、たとえば、最も主回転軸から遠い部材の最外周側が点でなく面である場合は、その面上の任意の一点を選択し、「第１の回転体２１ａの外周点」とする。つまり、回転体の最外周側の任意の一点が「第１の回転体２１ａの外周点」となるので、「第１の回転体２１ａの外周点」は最上面が延長される面と最下面が延長される面に挟まれる空間において、無限に存在する。

即ち、第１の回転体２１ａの最上面が延長される面と第１の回転体２１ａの最下面が延長される面に挟まれる空間において、第１の回転体２１ａを主回転軸の周りに一回転させた際の任意の外周点が描く軌跡を「第１の回転体２１ａの外周円」としたとき、その第１の回転体２１ａの外周円で囲まれた円盤を「第１の回転面」と定義する。よって、「第１の回転面」は、第１の回転体２１ａの最上面が延長される面と第１の回転体２１ａの最下面が延長される面に挟まれる空間において、平行な円盤として無数に存在することが可能である。

図１に示された主回転軸３が鉛直方向の態様を用いて「第２の回転面」も同様に定義される。即ち、第２の回転体２１ｂの最上面が延長される面と第２の回転体２１ｂの最下面が延長される面に挟まれる空間において、第２の回転体２１ｂを主回転軸の周りに一回転させた際の第２の回転体２１ｂの任意の外周点が描く軌跡を「第２の回転体２１ｂの外周円」としたとき、その第２の回転体２１ｂの外周円で囲まれた円盤を「第２の回転面」と定義する。よって、「第２の回転面」も、第２の回転体２１ｂの最上面が延長される面と第２の回転体２１ｂの最下面が延長される面に挟まれる空間において、平行な円盤として無数に存在することが可能である。

なお、図１に示された態様は例示であり、以下の第１〜第５の実施の形態の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、主回転軸３が水平方向であれば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読むことになり、「第１の回転面」「第２の回転面」の定義も読み替える必要があることは勿論である。

第１の実施の形態に係る発電装置は、風向がほぼ限られている場所であれば、重力方向に主回転軸３を置く垂直軸型ではなく、水平方向に主回転軸を置く水平軸型の風車へ応用することもできる。水平軸型の風車には、風向を検知して風に正対するよう調整する機構のあるプロペラ型風車等が適しているが、風向がほぼ限られているような地域では、水平軸を持つパドル型風車等も利用可能である。いずれにせよ、図１の斜視図に例示したように、第１の実施の形態に係る発電装置においては、主回転軸３は土台１に据え付けられ、重力方向に直立し、第２方向（Ｂ方向と同一となるＡ方向）に回転する場合について説明する。土台１の内部には、主回転軸３の回転エネルギーを取り出すための発電機が設置されていてもよい。

図１及び図２に示すように、第１の実施の形態に係る発電装置の第１の回転体２１ａは第１の輪状フレーム８１ａを備え、第２の回転体２１ｂは第２の輪状フレーム８１ｂを備える。即ち、第１の回転体２１ａは、第１の回転体２１ａの最上面が延長される面と第１の回転体２１ａの最下面が延長される面に挟まれる空間において、任意に選択された第１の回転面の一部を構成する第１の輪状フレーム８１ａを第１の回転体２１ａの外周側に有する。同様に、第２の回転体２１ｂは、第２の回転体２１ｂの最上面が延長される面と第２の回転体２１ｂの最下面が延長される面に挟まれる空間において、任意に選択された第２の回転面の一部を構成する第２の輪状フレーム８１ｂを第２の回転体２１ｂの外周側に有する。第１の輪状フレーム８１ａの直径方向に沿って第１の支持棒９ａと第２の支持棒９ｂが配列され、第１の支持棒９ａと第２の支持棒９ｂは第１の輪状フレーム８１ａの中心に位置するベアリング５ａによって互いに連結されている。そして、第１の輪状フレーム８１ａはベアリング５ａを介して主回転軸３の周りを、主回転軸３とは反対方向に回転する。図５に示すように、第２の輪状フレーム８１ｂの直径方向に沿って第３の支持棒９ｃと第４の支持棒９ｄが配列され、第３の支持棒９ｃと第４の支持棒９ｄは主回転軸３によって互いに連結され、主回転軸３と共に回転する。

第１の回転体２１ａの外周点は、図２に示すように、第１の輪状フレーム８１ａの外周側の側面の任意の一点である。同様に、第２の回転体２１ｂの外周点は第２の輪状フレーム８１ｂの外周側の側面の任意の一点となる。第１の回転体２１ａの外周点が描く外周円から定義される第１の回転面と、第２の回転体２１ｂの外周点が描く外周円から定義される第２の回転面とは、互いに平行に対向する関係である。

第１の支持棒９ａには、第１の風受け羽根１１ａが固定され、第２の支持棒９ｂには、第２の風受け羽根１１ｂが固定されている。同様に、第３の支持棒９ｃには、第３の風受け羽根１１ｃが固定され、第４の支持棒９ｄには第４の風受け羽根１１ｄが固定されている。そして、図２においては、第１〜第４の支持棒９ａ〜９ｄ、第１の動力ギア回転軸６１ａ及び第１の対向動力ギア回転軸６１ｂがすべて平行になるように、第１〜第４の支持棒９ａ〜９ｄ、第１〜第４の風受け羽根１１ａ〜１１ｄが位置調整されている。

図１に示すように、円筒面をなすベアリング５ａの外周面にＴ字型に直交するように第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂが固定されている。第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂは互いに同一形状であり、長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。第１の支持棒９ａの上面端部付近に第１の風受け羽根１１ａが固定され、第２の支持棒９ｂの上面端部付近に第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第２の風受け羽根１１ｂが、第１の風受け羽根１１ａとは風受け用の凹部を反対の向きになるように固定されている。第１の風受け羽根１１ａ及び第２の風受け羽根１１ｂの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第１の輪状フレーム８１ａは、上面に放射状の第１の駆動ギアの歯を有し、第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂのそれぞれの外周側の端部に固定されている。第１の回転体２１ａは、風を受けると、ベアリング５ａごと第１方向（図１のＣ及びＤの矢印の方向）に回転する。

図１及び図５に示すように、主回転軸３の長手方向にＴ字型に直交するように第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄが固定されている。第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄは互いに同一形状であり、長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄは第１の回転体２１ａの上方に位置する。第３の支持棒９ｃの上面端部付近に、風を受けると第２の回転体２１ｂが第１の回転体２１ａと逆回転するような方向へ風受け用の凹部を向けて、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第３の風受け羽根１１ｃが固定されている。第４の支持棒９ｄの上面端部付近に、第３の風受け羽根１１ｃとは風受け用の凹部を反対の向きになるように、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第４の風受け羽根１１ｄが固定されている。第３の風受け羽根１１ｃ及び第４の風受け羽根１１ｄの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第２の輪状フレーム８１ｂは、下面に放射状の第２の駆動ギアの歯を有し、第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄのそれぞれの外周側の端部に固定されている。第２の輪状フレーム８１ｂの中心には主回転軸３が位置する。第２の回転体２１ｂは、風を受けると第２方向（図１のＢ方向）に回転し、その回転と同時に、主回転軸３も第２方向（図１のＡ方向）に回転する。

図２に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯は第１の輪状フレーム８１ａの第１の駆動ギアの歯及び第２の輪状フレーム８１ｂの第２の駆動ギアの歯に垂直にかみ合って回転するように設けられている。風を受けて第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂが回転すると、第１の動力ギア３１ａは図１のＥの矢印の向きに回転する。第１の動力ギア３１ａの回転は第１の動力ギア回転軸６１ａを介して、支柱７aに保持されている第１の発電機６２ａに伝達され、発電が行われる。第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂに挟まれ、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。

図２に示すように、第１の動力ギア３１ａと同様、第１の対向動力ギア３１ｂの歯は第１の輪状フレーム８１ａの第１の駆動ギアの歯及び第２の輪状フレーム８１ｂの第２の駆動ギアの歯に垂直にかみ合って回転するように設けられている。風を受けて第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂが回転すると、第１の対向動力ギア３１ｂは図１のＦの矢印の向きに回転する。第１の対向動力ギア３１ｂの回転は第１の対向動力ギア回転軸６１ｂを介して、支柱７ｂに保持されている第１の対向発電機６２ｂに伝達され、発電が行われる。なお、第１の対向発電機６２ｂでの発電は、第１の発電機６２ａの駆動する回転トルクを向上させるためには行わない方が好ましいので、第１の対向発電機６２ｂは無くてもよい。発電機は発電装置全体で少なくとも１つあれば、回転体から得られる回転トルクを伝えられるが、エネルギー保存の法則から、発電機の個数が増えるほど、一つの発電機を駆動する回転トルクが減少するためである。しかし、発電装置の故障防止目的で、第２の回転体２１ｂの重量を均等に分散する必要があるため、少なくとも第１の対向動力ギア３１ｂは第１の動力ギア３１ａと主回転軸３をはさんで対称の位置に配置し、第１の対向動力ギア３１ｂを無負荷とした方がよい。又、図２では第１の回転体２１ａと第２の回転体２１ｂの間に、同一形状、同一サイズの第１の動力ギア３１ａと第１の対向動力ギア３１ｂが対角線上に挟まれた構造を例示しているが、第１の回転体２１ａと第２の回転体２１ｂの間の重力バランスを均等化する目的の為には、１２０度間隔で３個の動力ギアを設けることも、９０度間隔で４個の動力ギアを設けることも設計上可能である。即ち第１の回転体２１ａと第２の回転体２１ｂの間に、３個以上ｋ個（ｋは３以上の正の整数）の動力ギアを、円周上に等間隔に設けることも重力バランスをとる得る点では好ましいが、発電機を駆動する回転トルクを高めるためには、そのうち１個の動力ギアに発電機を接続することが好ましい。なお、第１の対向動力ギア３１ｂも第１の動力ギア３１ａと同様に、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の対向動力ギア３１ｂの回転力は大きくなるので、第１の対向発電機６２ｂで発電を実施した場合にも、一応の効果を奏することが可能である。

更に、図２において、正面側から風が吹いたと仮定すると、第２の風受け羽根１１ｂ及び第３の風受け羽根１１ｃは風を受け、第１の風受け羽根１１ａ及び第４の風受け羽根１１ｄは風を上下に受け流すことになる。第１の風受け羽根１１ａが上方に受け流した風の一部は、第３の風受け羽根１１ｃが受ける。第４の風受け羽根１１ｄが下方に受け流した風の一部は、第２の風受け羽根１１ｂが受ける。第２の風受け羽根１１ｂ及び第３の風受け羽根１１ｃが受ける風量は、第１の風受け羽根１１ａ及び第４の風受け羽根１１ｄがない時と比べ、受け流されてきた風の分、多くなる。これにより、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂはより速く回転することができ、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂに付与する回転トルクが大きくなる。

図３の拡大図に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯は、第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・及び第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・に垂直にかみ合っている。第１の輪状フレーム８１ａの上面には第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・が第１の輪状フレーム８１ａと一体となる形で設けられ、第２の輪状フレーム８１ｂの下面には第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・が第２の輪状フレーム８１ｂと一体となる形で設けられている。風を受けると、図４の断面図に示す第１の輪状フレーム８１ａは図４に向かって左方向、第２の輪状フレーム８１ｂは図４に向かって右方向に動く。第１の動力ギア３１ａの歯と、第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・及び第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・はかみ合うので、第１の輪状フレーム８１ａ及び第２の輪状フレーム８１ｂが動くに伴い、第１の動力ギア３１ａは第１の動力ギア回転軸６１ａを軸として図４のＡ方向に回転する。

第１の動力ギア３１ａには、図６（ａ）に示すように、上面４４ａと下面４４ｂを有し、一定の厚み（歯幅）の歯を外周の側面に等間隔に有する平歯車タイプを用いることができる。平歯車は、その回転軸に対して平行な歯すじの歯を有する。比較的容易に製作される歯車であり、他の歯車と組み合わされて主に平行な軸間の動力の伝達に用いられる。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯は、歯先面４２_ｉとその歯先面４２_ｉの両側に接する第１の歯面４３_ｉａ及び第２の歯面４３_ｉｂで囲まれた部位である。第１の動力ギア３１ａの歯と歯の間には歯底面４１_ｉがある。ここで、歯底面、歯先面、第１の歯面及び第２の歯面の符号の下付き添え字「_ｉ」には１以上の整数が入り、最大数は動力ギアの歯数と一致する。上面４４ａと下面４４ｂとは互いに平行で同一形状であり、それらと歯底面４１_ｉ、歯先面４２_ｉ、第１の歯面４３_ｉａ及び第２の歯面４３_ｉｂはそれぞれ垂直に接している。図示を省略しているが、第１の対向動力ギア３１ｂも同様の構造である。第１の動力ギア３１ａの歯の形状は、歯車全体の大きさ等から数学的な計算で求められる曲線、すなわち歯形曲線が基となって決められる。歯形曲線には、一般にインボリュート曲線が用いられるが、他の曲線、例えばサイクロイド曲線等を用いてもよい。歯数は、かみ合わせる他方の歯車の歯にかみ合うよう、任意に設定することができる。

第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂの素材としては、炭素鋼や炭素合金鋼、球状黒鉛鋳鉄、ステンレス鋼、特殊プラスチック等、様々な素材が使用可能である。一般に歯車を継続使用すると、歯元疲労や歯面疲労、曲げ疲労などによる疲労破壊が起こるため、それらが起こりにくいような素材を選ぶことが望ましい。流体力として水力や潮汐力を用いる場合は、水や塩分などによる影響を居慮し、耐水性や耐腐食性に優れた素材を用い、あるいは耐水性や耐腐食性に富んだ素材で表面をコーティングすることが望ましい。

図６（ａ）に示す第１の動力ギア３１ａの歯にかみ合う第１の駆動ギアの歯を有する第１の輪状フレーム８１ａは、図７の斜視図に示すように、上面に放射状で等間隔に第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・を設けている。形状が王冠に似ていることから、このタイプの歯車は「冠歯車」と呼ばれ、平歯車と組み合せると回転軸の方向を９０°変えることができる。第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・は第１の輪状フレーム８１ａと一体となった構造でもよいし、第１の輪状フレーム８１ａに後から第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・を取り付けてもよい。第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・はそれぞれ、第１の輪状フレーム８１ａの外周に近いほど高さを増す凸部である。第１の輪状フレーム８１ａの第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・についても、第１の動力ギア３１ａと同様に、歯が疲労破壊されないような素材を各種選ぶことが望ましい。第２の駆動ギアを有する第２の輪状フレーム８１ｂにも、下面方向から見た斜視図が上下反転させた図７と同様の冠歯車タイプを用いることができる。

第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂには平歯車以外の種類の歯車、例えばはすば歯車やかさ歯車等を使用することができる。はすば歯車は、平歯車の歯を歯車の軸に対して斜めに配置し、螺旋状とした歯車である。同時にかみ合う歯数を増やし、歯当たりが分散されるので音が静かで、回転トルクの変動が少ないという利点がある。かさ歯車は円錐面上に歯が刻まれ、広げた傘のような形状の歯車である。かさ歯車は、平行な軸ではなく、垂直に交わるような角度がついた軸の間での動力の伝達に適している。

第１の動力ギア３１ａには、図８（ａ）の斜視図に示すように、外周の側面に歯を等間隔に有するが、上面４４ａに対して下面４４ｂの方の面積が大きく、上面４４ａと下面４４ｂとをつなぐように、歯底面４１_ｉ、歯先面４２_ｉ、第１の歯面４３_ｉａ及び第２の歯面４３_ｉｂが配置するかさ歯車タイプを用いることができる。図８（ａ）に示す第１の動力ギア３１ａは、平歯車を円錐状に窄めたような形状であり、歯すじが円錐形の頂点を目指す直線形状であるので、かさ歯車の中でも「すぐばかさ歯車」に分類される。すぐばかさ歯車は比較的に製作が容易であるため、動力伝達用かさ歯車として最も普及しているタイプである。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、歯は、歯先面４２_ｉとその歯先面４２_ｉの両側に接する第１の歯面４３_ｉａ及び第２の歯面４３_ｉｂで囲まれた部位である。歯と歯の間には歯底面４１_ｉがある。上面４４ａと下面４４ｂとは互いに平行であり、下面４４ｂから上面４４ａにかけてテーパをつけるように、歯底面４１_ｉ、歯先面４２_ｉ、第１の歯面４３_ｉａ及び第２の歯面４３_ｉｂが接している。図示を省略しているが、第１の対向動力ギア３１ｂも同様の構造である。

図８（ａ）に示す第１の動力ギア３１ａにかみ合う第１の駆動ギアを有する第１の輪状フレーム８１ａは、図９の斜視図に示すように、上面に放射状で等間隔に第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・を有するすぐばかさ歯車である。第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・自体の厚みは一定であるが、第１の輪状フレーム８１ａの全体の厚みは、外周に近くなるほど薄くなる。第２の駆動ギアを有する第２の輪状フレーム８１ｂにも、下面方向から見た斜視図が上下反転させた図９と同様のすぐばかさ歯車タイプを用いることができる。第２の輪状フレーム８１ｂは、図１０に示すように、下面に第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・を有し、第１の動力ギア３１ａとかみ合っている。図１１に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯及び第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・は、それぞれの歯車の円錐形の頂点を内側に向けるようにかみ合って回転する。第１の駆動ギアａを有する第１の輪状フレーム８１ａが図１１のＡ方向に動くと第１の動力ギア３１ａはＢ方向に回転することになる。図示は省略するが、第２の駆動ギアを有する第２の輪状フレーム８１ｂは、第２の駆動ギアを第１の駆動ギアと対向させるように、第１の輪状フレーム８１ａと平行に位置し、図１１の第１の輪状フレーム８１ａのＡ方向とは逆方向に回転し、図１１のＢ方向に回転する第１の動力ギア３１ａとかみ合うことになる。

第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂには、すぐばかさ歯車以外にも、まがりばかさ歯車やゼロールかさ歯車等の他のかさ歯車を使用することができる。「まがりばかさ歯車」は、はすば歯車を円錐状に窄め、かつ、歯すじを直線ではなく曲線（円弧）状にした形状である。すぐばかさ歯車より製作は難しいが、歯当たり面積が広いので強度が増し、耐久性にも優れ、回転が静かであるという特徴があり、自動車、船舶、車両等、高速運転をするような機械の最終減速装置に利用されている。「ゼロールかさ歯車」は、平歯車を円錐状に窄め、かつ、歯すじを直線ではなく曲線（円弧）状にした形状であり、まがりばかさ歯車の歯すじのねじれがないタイプである。ゼロールかさ歯車は、すぐばかさ歯車とまがりばかさ歯車の特徴を併せ持ち、すぐばかさ歯車に比べて、滑らかな運動が可能である。

式（１）で示したように、ファラデーの電磁誘導の法則によれば、発電機の開放電圧は発電機の回転数に依存し、低速回転では発電機の極数が多い方が有利であり、高速回転では発電機の極数が少ない方が有利である。低速回転で発電する場合は極数が多い方が有利であるが、極数が多くなると内部抵抗が増え、大きな回転トルクが必要になる。第１の実施の形態に係る発電装置によれば、第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂの両方から回転トルクを得ることができるので、多極発電機を用いることによって、風力が弱い環境でも発電機の回転トルクを大きくすることができるので、効率よく安定した発電をすることができる。

＜第１の実施の形態の変形例＞
図１２に示すように、第１の実施の形態の変形例に係る発電装置は、図２の構造に加え、図２に示した第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂとそれぞれ同一の構造である第３の回転体２１ｃ及び第４の回転体２１ｄを更に備えた多層構造である。この第１の実施の形態の変形例に係る発電装置においては、第２の回転体２１ｂ及び第３の回転体２１ｃの両者から回転トルクを付与される第２の動力ギア３１ｃ及び第２の対向動力ギア３１ｄと，第３の回転体２１ｃ及び第４の回転体２１ｄの両者から回転トルクを付与される第３の動力ギア３１ｅ及び第３の対向動力ギア３１ｆとを更に備える。

第１の実施の形態の変形例に係る発電装置においては、第２の動力ギア３１ｃ及び第２の対向動力ギア３１ｄを駆動するように、第２の輪状フレーム８１ｂの上面に第３の駆動ギアが設けられ、第３の輪状フレーム８１ｃの下面には第４の駆動ギアが設けられている。同様に、第３の動力ギア３１ｅ及び第３の対向動力ギア３１ｆを駆動するように、第３の輪状フレーム８１ｃの上面に第５の駆動ギアが設けられ、第４の輪状フレーム８１ｄの下面には第６の駆動ギアが設けられている。第２の動力ギア３１ｃ、第２の対向動力ギア３１ｄ、第３の動力ギア３１ｅ及び第３の対向動力ギア３１ｆのそれぞれに対応して、第２の発電機６２ｃ、第２の対向発電機６２ｄ，第３の発電機６２ｅ及び第３の対向発電機６２ｆが更に設けられている。第２の発電機６２ｃ及び第３の発電機６２ｅは支柱７aに保持され、第２の対向発電機６２ｄ及び第３の対向発電機６２ｆは支柱７ｂに保持されている。

第２の動力ギア３１ｃの回転は第２の動力ギア回転軸６１ｃを介して第２の発電機６２ｃに伝達される。同様に、第２の対向動力ギア３１ｄの回転は第２の対向動力ギア回転軸６１ｄを介して第２の対向発電機６２ｄに、第３の動力ギア３１ｅの回転は第３の動力ギア回転軸６１ｅを介して第３の発電機６２ｅに、第３の対向動力ギア３１ｆの回転は第３の対向動力ギア回転軸６１ｆを介して第３の対向発電機６２ｆに伝達される。なお、第２の対向発電機６２ｄ及び第３の対向発電機６２ｆによる発電は、第２の発電機６２ｃ、第３の発電機６２ｅをそれぞれ駆動する回転トルクを高めるためには行わない方が好ましく、第２の対向発電機６２ｄ及び第３の対向発電機６２ｆは無くてもよいことは、第１の対向発電機６２ｂについて述べたのと同様である。又、第２の回転体２１ｂと第３の回転体２１ｃの間に、ｋ個の動力ギアを円周上に等間隔に設け、同様に、第３の回転体２１ｃと第４の回転体２１ｄの間にｋ個の動力ギアを円周上に等間隔に設けて、それぞれの層における回転体同士の重力バランスをとるようにしてもよい。その場合、特定の発電機を駆動する回転トルクを高めるためには、それぞれの層における回転体の間に存在する１個の動力ギアに発電機を接続することが好ましいが、それぞれの層の発電機の位置は同一鉛直線上に配列される必要性はない。

既に述べたように、発電機の開放電圧は発電機の回転数に依存し、低速回転で発電する場合は極数が多い方が有利である。しかし、発電機の極数が多くなると内部抵抗が増え、大きな回転トルクが必要になる。第１の実施の形態の変形例に係る発電装置においては、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂは、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂの両方から回転トルクを得ることができる。又、第２の動力ギア３１ｃ及び第２の対向動力ギア３１ｄは、第２の回転体２１ｂ及び第３の回転体２１ｃの両方から回転トルクを得ることができる。更に、第３の動力ギア３１ｅ及び第３の対向動力ギア３１ｆは、第３の回転体２１ｃ及び第４の回転体２１ｄの両方から回転トルクを得ることができる。よって、第１の実施の形態の変形例に係る発電装置によれば、多極発電機を有効に活用することが可能になり、風力が弱い環境でも発電機の回転トルクを大きくすることができ、効率よく安定した発電をすることができる。

図１２において、正面側から風が吹いたと仮定すると、第２の風受け羽根１１ｂ、第３の風受け羽根１１ｃ、第６の風受け羽根１１ｆ及び第７の風受け羽根１１ｇは風を受け、第１の風受け羽根１１ａ、第４の風受け羽根１１ｄ、第５の風受け羽根１１e及び第８の風受け羽根１１ｈは風を上下に受け流すことになる。第１の風受け羽根１１ａが上方に受け流した風の一部は、第３の風受け羽根１１ｃが受ける。第４の風受け羽根１１ｄが下方に受け流した風の一部は、第２の風受け羽根１１ｂが受け、第４の風受け羽根１１ｄが上方に受け流した風の一部は、第６の風受け羽根１１ｆが受ける。第５の風受け羽根１１eが上方に受け流した風の一部は、第７の風受け羽根１１ｇが受け、第５の風受け羽根１１eが下方に受け流した風の一部は、第３の風受け羽根１１ｃが受ける。第８の風受け羽根１１ｈが下方に受け流した風の一部は、第６の風受け羽根１１ｆが受ける。

このため、第１の実施の形態の変形例に係る発電装置によれば、第２の風受け羽根１１ｂ、第３の風受け羽根１１ｃ、第６の風受け羽根１１ｆ及び第７の風受け羽根１１ｇが受ける風量は、第１の風受け羽根１１ａ、第４の風受け羽根１１ｄ、第５の風受け羽根１１e及び第８の風受け羽根１１ｈがない時と比べ、受け流されてきた風の分、多くなる。これにより、第１の回転体２１ａ、第２の回転体２１ｂ、第３の回転体２１ｃ及び第４の回転体２１ｄはより速く回転することができ、第１の動力ギア３１ａ、第１の対向動力ギア３１ｂ、第２の動力ギア３１ｃ、第２の対向動力ギア３１ｄ、第３の動力ギア３１ｅ及び第３の対向動力ギア３１ｆに付与する回転トルクが大きくなる。よって、第１の実施の形態の変形例に係る発電装置によれば、多極発電機を用いて、風力が弱い環境でも発電機の回転トルクを大きくすることができ、効率よく安定した発電をして自然エネルギーを有効利用することができる。図１２では回転体が４層の場合を便宜上例示したが、回転体を３層以上のｎ層（ｎは３以上の正の整数）の多層構造にすることで、動力ギア、対向動力ギア、発電機及び対向発電機の設置個数をそれぞれ（ｎ−１）個に増やすことができ、風力が弱い環境でも発電量を増やすことができ、効率よく安定した自然エネルギーの利用が可能になる。

（第２の実施の形態）
図１３及び図１４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りを第１方向に回転する第１の回転体２２ａと、第１の回転体２２ａが定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向に、流体力（風力）により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２２ｂを備える。第２の実施の形態に係る発電装置は更に、第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。第１及び第２の回転面の定義は第１の実施の形態と同様である。

図１３の斜視図に示すように、主回転軸３は土台１に据え付けられ、重力方向に直立し、第２方向に回転する。土台１の内部には、主回転軸３の回転エネルギーを取り出すための発電機が設置されていてもよい。図１３及び図１４に示すように、第２の実施の形態に係る発電装置の第１の回転体２２ａは第１の輪状フレーム８１ａ及び第１の保持リング８２ａを備え、第２の回転体２２ｂは第２の輪状フレーム８１ｂ及び第２の保持リング８２ｂを備える。

第１の保持リング８２ａの直径方向に沿って第１の支持棒９ａと第２の支持棒９ｂが配列され、第１の支持棒９ａと第２の支持棒９ｂは第１の保持リング８２ａの中心に位置する第１のベアリング５ａによって互いに連結されている。第１の輪状フレーム８１ａの直径方向に沿って第３の支持棒９ｃと第４の支持棒９ｄが配列され、第３の支持棒９ｃと第４の支持棒９ｄは第１の輪状フレーム８１ａの中心に位置する第２のベアリング５ｂによって互いに連結されている。そして、第１の保持リング８２ａは第１のベアリング５ａを介して、第１の輪状フレーム８１ａは第２のベアリング５ｂを介して、主回転軸３の周りを、主回転軸３とは反対方向である第１方向に回転する。第２の輪状フレーム８１ｂの直径方向に沿って第５の支持棒９ｅと第６の支持棒９ｆが配列され、第５の支持棒９ｅと第６の支持棒９ｆは主回転軸３によって互いに連結され、主回転軸３と共に回転する。第２の保持リング８２ｂの直径方向に沿って第７の支持棒９ｇと第８の支持棒９ｈが配列され、第７の支持棒９ｇと第８の支持棒９ｈは主回転軸３によって互いに連結され、主回転軸３と共に回転する。

第１の回転体２２ａの外周点は、図１４に示すように、第１の輪状フレーム８１ａあるいは第１の保持リング８２ａのいずれかの外周側の側面の任意の一点である。同様に、第２の回転体２２ｂの外周点は第２の輪状フレーム８１ｂあるいは第２の保持リング８２ｂのいずれかの外周側の側面の任意の一点となる。第１の回転体２２ａの外周点が描く外周円から定義される第１の回転面と、第２の回転体２２ｂの外周点が描く外周円から定義される第２の回転面とは、互いに平行に対向する関係である。

第１の風受け羽根１１ａは、第１の支持棒９ａ及び第３の支持棒９ｃに上下を挟まれるように固定され、第２の風受け羽根１１ｂは、第２の支持棒９ｂ及び第４の支持棒９ｄに上下を挟まれるように固定されている。同様に、第３の風受け羽根１１ｃは、第５の支持棒９ｅ及び第７の支持棒９ｇに上下を挟まれるように固定され、第４の風受け羽根１１ｄは、第６の支持棒９ｆ及び第８の支持棒９ｈに上下を挟まれるように固定されている。

図１３に示すように、円筒面をなす第１のベアリング５ａの外周面にＴ字型に直交するように第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂが固定され、円筒面をなす第２のベアリング５ｂの外周面にＴ字型に直交するように第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄが固定されている。第１の支持棒９ａ、第２の支持棒９ｂ、第３の支持棒９ｃ、第４の支持棒９ｄは互いに同一形状であり、第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂの長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置し、第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄの長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。第１の支持棒９ａの上面端部付近及び第３の支持棒９ｃの下面端部付近に第１の風受け羽根１１ａが固定され、第２の支持棒９ｂの上面端部付近及び第４の支持棒９ｄの下面端部付近に、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第２の風受け羽根１１ｂが、第１の風受け羽根１１ａとは風受け用の凹部を反対の向きになるように固定されている。第１の風受け羽根１１ａ及び第２の風受け羽根１１ｂの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第１の保持リング８２ａは、第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂのそれぞれの外周側の端部に固定されている。第１の輪状フレーム８１ａは、上面に放射状の第１の駆動ギアの歯を有し、第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄのそれぞれの外周側の端部に固定されている。第１の保持リング８２ａ及び第１の輪状フレーム８１ａの中心には主回転軸３が位置する。第１の回転体２２ａは、風を受けると、第１のベアリング５ａ及び第２のベアリング５ｂごと第１方向に回転する。

図１３に示すように、主回転軸３の長手方向にＴ字型に直交するように第５〜第８の支持棒９ｅ〜９ｈが固定されている。第５〜第８の支持棒９ｅ〜９ｈは互いに同一形状であり、第５の支持棒９ｅ及び第６の支持棒９ｆの長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置し、第７の支持棒９ｇ及び第８の支持棒９ｈの長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。風を受けると第２の回転体２２ｂが第１の回転体２２ａと逆回転するような方向へ風受け用の凹部を向けて、第５の支持棒９ｅの上面端部付近及び第７の支持棒９ｇの下面端部付近に、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第３の風受け羽根１１ｃが固定され、第６の支持棒９ｆの上面端部付近及び第８の支持棒９ｈの下面端部付近に、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第４の風受け羽根１１ｄが、第３の風受け羽根１１ｃとは風受け用の凹部を反対の向きになるように固定されている。第３の風受け羽根１１ｃ及び第４の風受け羽根１１ｄの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第２の輪状フレーム８１ｂは、下面に放射状の第２の駆動ギアの歯を有し、第５の支持棒９ｅ及び第６の支持棒９ｆのそれぞれの外周側の端部に固定されている。第２の保持リング８２ｂは、第７の支持棒９ｇ及び第８の支持棒９ｈのそれぞれの外周側の端部に固定されている。第２の輪状フレーム８１ｂ及び第２の保持リング８２ｂの中心には主回転軸３が位置する。

図１４に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯は第１の輪状フレーム８１ａの第１の駆動ギアの歯及び第２の輪状フレーム８１ｂの第２の駆動ギアの歯に垂直にかみ合って回転するように設けられている。風を受けて第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂが回転すると、それらの回転で第１の動力ギア３１ａは回転し、第１の動力ギア３１ａの回転は第１の動力ギア回転軸６１ａを介して、支柱７aに保持されている第１の発電機６２ａに伝達され、発電が行われる。第１の実施の形態に係る発電装置と同様、第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂに挟まれ、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。第１の対向動力ギア３１ｂも第１の動力ギア３１ａと同様に、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の対向動力ギア３１ｂの回転力は大きくなる。

一方の風受け羽根が受け流した風を受ける他方の風受け羽根の存在により、風が有効利用され、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂの回転トルクが大きくなることについても、第１の実施の形態に係る発電装置と同様である。

図１５の拡大図に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯は、第１の輪状フレーム８１ａ及び第２の輪状フレーム８１ｂの各駆動ギアの歯にかみ合っている。第１の輪状フレーム８１ａには第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・が第１の輪状フレーム８１ａと一体となる形で設けられ、第２の輪状フレーム８１ｂには第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・が第２の輪状フレーム８１ｂと一体となる形で設けられている。風を受けると、図１６の断面図に示す第１の輪状フレーム８１ａは図１６に向かって左方向、第２の輪状フレーム８１ｂは図１６に向かって右方向に動く。第１の動力ギア３１ａの歯と、第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・及び第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・はかみ合っているので、第１の輪状フレーム８１ａ及び第２の輪状フレーム８１ｂが動くに伴い、第１の動力ギア３１ａは第１の動力ギア回転軸６１ａを軸として図１６のＡ方向に回転する。第１の対向動力ギア３１ｂも同様の仕組みで回転する。

本発明の第２の実施の形態に係る発電装置では、図１７に示すように第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂの各支持棒が互いに平行となっていない初期位置の場合でも、図１３に示す場合と同様に、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂが両回転体から回転トルクを得られることには変わりがないので、回転体が１つしかない場合に比べ、大きな回転力を得ることができる。

更に、図１７に示すように、風受け羽根の初期位置が、ある風受け羽根の受け流した風を他の風受け羽根が受けないような位置であっても、風を受けて上下の回転体が互いに逆回転し、ある風受け羽根が受け流した風を別の風受け羽根が受けるような位置になるのであれば、受け流した風が有効利用されることになり、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂは大きな回転トルクを得ることができる。

既に述べたとおり、風力の弱い低速回転では発電機の極数が多い方が有利であるが、極数が多くなると発電機の内部抵抗が増える。第２の実施の形態に係る発電装置によれば、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂは、第１の回転体２１ａ及び第２の回転体２１ｂの両方から回転トルクを得ることができるので、内部抵抗の大きな多極発電機を用いることによって、風力が弱い環境でも発電機の回転トルクを大きくすることができ、効率よく安定した発電をすることができる。

（第３の実施の形態）
発電装置の輪状フレームの駆動ギアは、輪状フレームの上面又は下面の表面にではなく、上面又は下面に設けられた溝の底に設けるタイプでもよい。図１８の正面図に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りを第１方向に回転する第１の回転体２３ａと、第１の回転体２３ａが定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向に、流体力（風力）により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２３ｂを備える。第３の実施の形態に係る発電装置は更に、第１の回転体２３ａ及び第２の回転体２３ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。第１及び第２の回転面の定義は第１の実施の形態と同様である。

図１８に示す本発明の第３の実施の形態に係る発電装置は、２つの輪状フレーム以外はすべて、図１３及び図１４に示す第２の実施の形態に係る発電装置と同様の構造を有する。図１８に示すように、第２の実施の形態に係る発電装置の第１の輪状フレーム８１ａ及び第２の輪状フレーム８１ｂの代わりに、第３の実施の形態に係る発電装置は第１の輪状フレーム８３ａ及び第２の輪状フレーム８３ｂを有している。

図１９の拡大図に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯は、第１の輪状フレーム８３ａ及び第２の輪状フレーム８３ｂのそれぞれにつけられた第１の溝９１ａ及び第２の溝９１ｂに垂直にはめ込まれるように設けられている。第１の溝９１ａ及び第２の溝９１ｂの底にはそれぞれ第１及び第２の駆動ギアが設けられ、第１及び第２の駆動ギアのそれぞれの歯と第１の動力ギア３１ａの歯がかみ合っているのである。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様の構造である。図２０の断面図において、第１の輪状フレーム８３ａには第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・が設けられ、第２の輪状フレーム８３ｂには第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・が設けられている。風を受けると、図２０の断面図に示す第１の輪状フレーム８３ａは図２０に向かって左方向、第２の輪状フレーム８３ｂは図２０に向かって右方向に動く。第１の動力ギア３１ａの歯と、第１の駆動ギアの歯７１ａ_１、７１ａ_２、・・・及び第２の駆動ギアの歯７１ｂ_１、７１ｂ_２、・・・はかみ合っているので、第１の輪状フレーム８３ａ及び第２の輪状フレーム８３ｂが動くに伴い、第１の動力ギア３１ａは第１の動力ギア回転軸６１ａを軸としてＡ方向に回転する。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様である。

図２１の上面図に示すように、第１の輪状フレーム８３ａには、上面の外周付近に一定の深さで第１の輪状フレーム８３ａの外周と同心円状で一定の幅の第１の溝９１ａが設けられている。第２の輪状フレーム８３ｂと第２の溝９１ｂとの関係についても同様である。

第１の実施の形態に係る発電装置と同様、第３の実施の形態に係る発電装置の第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２３ａ及び第２の回転体２３ｂに挟まれ、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様である。

一方の風受け羽根が受け流した風を受ける他方の風受け羽根の存在により、風が有効利用され、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂの回転トルクが大きくなることについても、第１の実施の形態に係る発電装置と同様である。よって、第３の実施の形態に係る発電装置によれば、発電機の回転トルクを大きくすることができるので、内部抵抗の大きな多極発電機を用いることにより、風力が弱い環境でも効率よく安定した発電をすることができる。

（第４の実施の形態）
発電装置の各回転体の間には、回転体自身の重量を分散するための重量支持器を設けることも可能である。図２２の正面図に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りを第１方向に回転する第１の回転体２２ａと、第１の回転体２２ａが定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向に、流体力（風力）により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２２ｂを備える。第４の実施の形態に係る発電装置は更に、第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。第１及び第２の回転面の定義は第１の実施の形態と同様である。

図２２に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る発電装置は、図１３及び図１４に示す本発明の第２の実施の形態に係る発電装置と同様の構造に加え、重量支持器とその重量支持器がはめこまれている重量支持器用レールを更に備える。

重量支持器は、重量支持器用タイヤ、重量支持器用タイヤの回転軸、重量支持器用土台（外側）及び重量支持器用土台（内側）からなる。図２２に示すように、第１の重量支持器用タイヤ１０１ａは、第１の重量支持器用土台（外側）１０３ａ_１及び第１の重量支持器用土台（内側）１０３ａ_２に渡された回転軸にはめ込まれ、この回転軸を中心に回転する。第２〜第４の重量支持器用タイヤ１０１ｂ〜１０１ｄでも同様である。第１の重量支持器用土台（外側）１０３ａ_１及び第１の重量支持器用土台（内側）１０３ａ_２は、図示は省略するが、第３の支持棒９ｃの上面に固定されている。第２の重量支持器用土台（外側）１０３ｂ_１及び第２の重量支持器用土台（内側）１０３ｂ_２も同様である。第３の重量支持器用土台（外側）１０３ｃ_１及び第３の重量支持器用土台（内側）１０３ｃ_２は、図示は省略するが、第４の支持棒９ｄの上面に固定されている。第４の重量支持器用土台（外側）１０３ｄ_１及び第４の重量支持器用土台（内側）１０３ｄ_２も同様である。第１の重量支持器用レール９３ａは、図示は省略するが、第２の重量支持器用タイヤ１０１ｂ及び第３の重量支持器用タイヤ１０１ｃがはめ込まれて転がることができるような凹みを有する、主回転軸３を中心とした輪状構造であり、第５の支持棒９ｅ及び第６の支持棒９ｆの下面に固定されている。第２の重量支持器用レール９３ｂも同様であるが、第１の重量支持器用タイヤ１０１ａ及び第４の重量支持器用タイヤ１０１ｄがはめ込まれて転がることができるような凹みを有し、第１の重量支持器用レール９３ａの外側に位置する。第１の重量支持器用タイヤ１０１ａ及び第４の重量支持器用タイヤ１０１ｄは第２の重量支持器用レール９３ｂに接し、第２の重量支持器用タイヤ１０１ｂ及び第３の重量支持器用タイヤ１０１ｃは第１の重量支持器用レール９３ａに接する。

風を受けて第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂが互いに逆回転する際は、第１〜第４の重量支持器用タイヤ１０１ａ〜１０１ｄは、第１の重量支持器用レール９３ａ及び第２の重量支持器用レール９３ｂを介して第２の回転体２２ｂの重量の一部を負担しながら、第１の重量支持器用レール９３ａ及び第２の重量支持器用レール９３ｂに沿って転がる。これらの重量支持器がない場合は、第２の回転体２２ｂの重量は、主回転軸３と第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂにかかることになる。重量支持器がある場合は、第１〜第４の重量支持器用タイヤ１０１ａ〜１０１ｄの部分でも第２の回転体２２ｂの重量受けることになり、第２の回転体２２ｂの重量は分散する。それにより、第２の回転体２２ｂの第５〜第８の支持棒９ｅ〜９ｈが下方にたわんでしまうことや、重量がかかりすぎるために第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂが回転しなくなること等を防ぐことができる。重量支持器及び重量支持器用レールの個数は、回転体の重量によって増減することができる。

第１の実施の形態に係る発電装置と同様、第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２２ａ及び第２の回転体２２ｂに挟まれ、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様である。

一方の風受け羽根が受け流した風を受ける他方の風受け羽根の存在により、風が有効利用され、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂの回転トルクが大きくなることについても、第１の実施の形態に係る発電装置と同様である。よって、第４の実施の形態に係る発電装置によれば、内部抵抗の大きな多極発電機を用いることにより、風力が弱い環境でも効率よく安定した発電をすることができる。

（第５の実施の形態）
発電装置の動力ギアは、第１の駆動ギア及び第２の駆動ギア等の設けられた輪状フレームを用いずとも、風受け羽根の接触で直接回転させることも可能である。図２３の斜視図に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りを第１方向（図２３のＢ方向）に回転する第１の回転体２４ａと、第１の回転体２４ａが定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向（図２３のＡ方向）に、流体力（風力）により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２４ｂを備える。第５の実施の形態に係る発電装置は更に、第１の回転体２４ａ及び第２の回転体２４ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。第１及び第２の回転面の定義は第１の実施の形態と同様である。

図２３の斜視図に示すように、主回転軸３は土台１に据え付けられ、重力方向に直立し、第２方向（図２３のＡ方向）に回転する。土台１の内部には、主回転軸３の回転エネルギーを取り出すための発電機が設置されていてもよい。

図２３に示すように、円筒面をなすベアリング５ａの外周面には、Ｔ字型に直交するように第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂが固定されている。第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂは互いに同一形状であり、長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。第１の支持棒９ａの外周側の端部に第１の風受け羽根１１ａが固定され、第２の支持棒９ｂの外周側の端部に第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第２の風受け羽根１１ｂが、第１の風受け羽根１１ａとは風受け用の凹部を反対の向きになるように固定されている。第１の風受け羽根１１ａ及び第２の風受け羽根１１ｂの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第１の回転体２４ａは、風を受けると、ベアリング５ａごと第１方向（図２３のＢ方向）に回転する。

図２３に示すように、第２の回転体２４ｂにおいて、主回転軸３の長手方向にＴ字型に直交するように第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄが固定されている。第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄは互いに同一形状であり、長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄは第１の回転体２４ａの上方に位置する。第３の支持棒９ｃの外周側の端部に、第２の回転体２４ｂが第１の回転体２４ａと逆回転するような方向へ風受け用の凹部を向けて、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第３の風受け羽根１１ｃが固定されている。第４の支持棒９ｄの外周側の端部に、第３の風受け羽根１１ｃとは風受け用の凹部を反対の向きになるように、第１の風受け羽根１１ａと同一形状の第４の風受け羽根１１ｄが固定されている。第３の風受け羽根１１ｃ及び第４の風受け羽根１１ｄの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第２の回転体２４ｂは、風を受けると第２方向（図２３のＡ方向）に回転する。

第１の回転体２４ａの外周点は、図２３に示すように、第１の風受け羽根１１ａあるいは第２の風受け羽根１１ｂのいずれかの外周側の三角形型の側面のいずれかの頂点である。同様に、第２の回転体２４ｂの外周点は、第３の風受け羽根１１ｃあるいは第４の風受け羽根１１ｄのいずれかの外周側の三角形型の側面のいずれかの頂点となる。第１の回転体２４ａの外周点が描く外周円から定義される第１の回転面と、第２の回転体２４ｂの外周点が描く外周円から定義される第２の回転面とは、互いに平行に対向する関係である。

図２３に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯及び第１の対向動力ギア３１ｂの歯は、第１の風受け羽根１１ａの上部又は第２の風受け羽根１１ｂの上部と、第３の風受け羽根１１ｃの下部又は第４の風受け羽根１１ｄの下部に接触して回転する位置に設置されている。図２５の拡大断面図に示すように、風を受けると、第１の風受け羽根１１ａは図２５に向かって左方向、第３の風受け羽根１１ｃは図２５に向かって右方向に動く。第１の風受け羽根１１ａ及び第３の風受け羽根１１ｃが動くに伴い、第１の動力ギア３１ａは第１の動力ギア回転軸６１ａを軸としてＡ方向に回転する。図２３の第１の対向動力ギア３１ｂも、第１の動力ギア３１ａと同様のしくみで回転する。第１の実施の形態に係る発電装置と同様、第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２４ａ及び第２の回転体２４ｂにより、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様である。図２５に示す第１の動力ギア３１ａの歯数は４であるが、風受け羽根と接触して回転するタイプであれば、歯数の増減は自由にすることができる。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様である。

一方の風受け羽根が受け流した風を受ける他方の風受け羽根の存在により、風が有効利用され、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂの回転トルクが大きくなることについても、第１の実施の形態に係る発電装置と同様である。よって、第５の実施の形態に係る発電装置によれば、内部抵抗の大きな多極発電機を用いることにより、風力が弱い環境でも効率よく安定した発電をすることができる。

＜第５の実施の形態の変形例＞
図２６に示すように、本発明の第５の実施の形態の変形例に係る発電装置は、図２３に示す第１の回転体２４ａ及び第２の回転体２４ｂに、支持棒と風受け羽根のセットを２セットずつ増設したような多羽根型構造である。本発明の第５の実施の形態の変形例に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りに第１方向に回転する第１の回転体と、第１の回転体が定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向に、流体力（風力）により主回転軸３の周りに回転する第２の回転体を備える。第５の実施の形態の変形例に係る発電装置は更に、第１の回転体及び第２の回転体の両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。第１及び第２の回転面の定義は第１の実施の形態と同様である。

図２６の斜視図に示すように、主回転軸３は土台１に据え付けられ、重力方向に直立し、第２方向に回転する。土台１の内部には、主回転軸３の回転エネルギーを取り出すための発電機が設置されていてもよい。

図２６に示すように、円筒面をなすベアリング５ａの外周面には、上側から見たときに主回転軸３に十字型に直交するように第１〜第４の支持棒９ａ〜９ｄが固定されている。第１〜第４の支持棒９ａ〜９ｄは互いに同一形状である。第１の支持棒９ａの外周側の端部に第１の風受け羽根１１ａが固定され、第２の支持棒９ｂの外周側の端部に第２の風受け羽根１１ｂが固定され、第３の支持棒９ｃの外周側の端部に第３の風受け羽根１１ｃが固定され、第４の支持棒９ｄの外周側の端部に第４の風受け羽根１１ｄが固定されている。第１〜第４の風受け羽根１１ａ〜１１ｄの形状は互いに同一であり、各風受け用の凹部は、風を受けた時に第１の回転体が第１方向に回転するように向けられている。第１の回転体は、風を受けるとベアリング５ａごと回転する。

図２６に示すように、第２の回転体において、上側から見たときに主回転軸３に十字型に直交するように、第５〜第８の支持棒９ｅ〜９ｈが固定されている。第５〜第８の支持棒９ｅ〜９ｈは互いに同一形状である。第５の支持棒９ｅの外周側の端部に第５の風受け羽根１１ｅが固定され、第６の支持棒９ｆの外周側の端部に第６の風受け羽根１１ｆが固定され、第７の支持棒９ｇの外周側の端部に第７の風受け羽根１１ｇが固定され、第８の支持棒９ｈの外周側の端部に第８の風受け羽根１１ｈが固定されている。第５〜第８の風受け羽根１１ｅ〜１１ｈの形状は互いに同一であり、各風受け用の凹部は、風を受けた時に第２の回転体が第２方向に回転するように向けられている。第２の回転体は、風を受けると主回転軸３の周りを第１方向とは反対の第２方向に回転する。

第１の回転体の外周点は、図２６に示すように、第１〜第４の風受け羽根１１ａ〜１１ｄのいずれかの外周側の三角形型の側面のいずれかの頂点である。同様に、第２の回転体の外周点は、第５〜第８の風受け羽根１１ｅ〜１１ｈのいずれかの外周側の三角形型の側面のいずれかの頂点となる。第１の回転体の外周点が描く外周円から定義される第１の回転面と、第２の回転体の外周点が描く外周円から定義される第２の回転面とは、互いに平行に対向する関係である。

図２６に示すように、第１の動力ギア３１ａ、第１の対向動力ギア３１ｂ、第２の動力ギア３１ｃ、第２の対向動力ギア３１ｄのそれぞれの歯は、第１〜第４の風受け羽根１１ａ〜１１ｄのそれぞれの上部と、第５〜第８の風受け羽根１１ｅ〜１１ｈのそれぞれの下部に接触して回転する位置に設置されている。第１の動力ギア３１ａ、第１の対向動力ギア３１ｂ、第２の動力ギア３１ｃ、第２の対向動力ギア３１ｄは、本発明の第５の実施の形態に係る発電装置と同様の仕組みで回転し、それぞれ第１の動力ギア回転軸６１ａ、第１の対向動力ギア回転軸６１ｂ、第２の動力ギア回転軸６１ｃ、第２の対向動力ギア回転軸６１ｄを介して、支柱７aに保持されている第１の発電機６２ａ、支柱７ｂに保持されている第１の対向発電機６２ｂ、支柱７ｃに保持されている第２の発電機６２ｃ、支柱７ｄに保持されている第２の対向発電機６２ｄに回転が伝達され、発電される。第１の実施の形態に係る発電装置と同様、第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体及び第２の回転体により、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。第１の対向動力ギア３１ｂ、第２の動力ギア３１ｃ、第２の対向動力ギア３１ｄについても同様である。なお、第１の発電機６２ａ、第２の発電機６２ｃを駆動する回転トルクの向上のためには、第１の対向発電機６２ｂ、第２の対向発電機６２ｄは無くてもよいことは既に述べたとおりである。

一方の風受け羽根が受け流した風を受ける他方の風受け羽根の存在により、風が有効利用され、第１の動力ギア３１ａ、第１の対向動力ギア３１ｂ、第２の動力ギア３１ｃ、第２の対向動力ギア３１ｄの回転トルクが大きくなることについても、第１〜第５の実施の形態に係る発電装置と同様である。このため、第５の実施の形態の変形例に係る発電装置によっても、内部抵抗の大きな多極発電機を有効利用することが可能になり、風力が弱い環境でも効率よく安定した発電をすることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、発電装置の風受け羽根は、様々な形状の風受け羽根を用いることが可能である。図２７の斜視図に示すように、本発明の他の実施の形態に係る発電装置は、主回転軸３と、流体力（風力）により主回転軸３の周りを第１方向（図２７のＢ方向）に回転する第１の回転体２５ａと、第１の回転体２５ａが定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、第２の回転面が第１方向と反対の第２方向（図２７のＡ方向）に、流体力（風力）により主回転軸３の周りを回転する第２の回転体２５ｂを備える。

他の実施の形態に係る発電装置は更に、第１の回転体２５ａ及び第２の回転体２５ｂの両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギア３１ａと、第１の動力ギア３１ａの回転によって駆動される第１の発電機６２ａを備える。第１及び第２の回転面の定義は第１の実施の形態と同様である。

図２７の斜視図に示すように、主回転軸３は土台１に据え付けられ、重力方向に直立し、第２方向（図２７のＡ方向）に回転する。土台１の内部には、主回転軸３の回転エネルギーを取り出すための発電機が設置されていてもよい。

図２７に示すように、円筒面をなすベアリング５ａの外周面には、Ｔ字型に直交するように第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂが固定されている。第１の支持棒９ａ及び第２の支持棒９ｂは互いに同一形状であり、長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する。第１の支持棒９ａの外周側の端部に第１の風受け羽根１３ａが固定され、第２の支持棒９ｂの外周側の端部に第１の風受け羽根１３ａと同一形状の第２の風受け羽根１３ｂが、第１の風受け羽根１３ａとは風受け用の凹部を反対の向きになるように固定されている。第１の風受け羽根１３ａ及び第２の風受け羽根１３ｂの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第１の回転体２５ａは、風を受けると、ベアリング５ａごと第１方向（図２７のＢ方向）に回転する。

図２７に示すように、第２の回転体２５ｂにおいて、主回転軸３の長手方向にＴ字型に直交するように第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄが固定されている。第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄは互いに同一形状であり、長手方向は主回転軸３を挟んで互いに同一直線状に位置する第３の支持棒９ｃ及び第４の支持棒９ｄは第１の回転体２５ａの上方に位置する。第３の支持棒９ｃの外周側の端部に、第２の回転体２５ｂが第１の回転体２５ａと逆回転するような方向へ風受け用の凹部を向けて、第１の風受け羽根１３ａと同一形状の第３の風受け羽根１３ｃが固定されている。第４の支持棒９ｄの外周側の端部に、第３の風受け羽根１３ｃとは風受け用の凹部を反対の向きになるように、第１の風受け羽根１３ａと同一形状の第４の風受け羽根１３ｄが固定されている。第３の風受け羽根１３ｃ及び第４の風受け羽根１３ｄの固定箇所は、主回転軸３を挟んで対称の位置関係にある。第２の回転体２５ｂは、風を受けると第２方向（図２７のＡ方向）に回転する。

第１の回転体２５ａの外周点は、図２７に示すように、第１の風受け羽根１３ａあるいは第２の風受け羽根１３ｂのいずれかの外周側の五角形型の側面のいずれかの頂点である。同様に、第２の回転体２５ｂの外周点は、第３の風受け羽根１３ｃあるいは第４の風受け羽根１３ｄのいずれかの外周側の五角形型の側面のいずれかの頂点となる。第１の回転体２５ａの外周点が描く外周円から定義される第１の回転面と、第２の回転体２５ｂの外周点が描く外周円から定義される第２の回転面とは、互いに平行に対向する関係である。

図２７に示すように、第１の動力ギア３１ａの歯及び第１の対向動力ギア３１ｂの歯は、第１の風受け羽根１３ａの上部及び第２の風受け羽根１３ｂの上部と、第３の風受け羽根１３ｃの下部及び第４の風受け羽根１３ｄの下部に設置されている。図２８及び図２９に示すように、第１の風受け羽根１３ａの上部には第１の風受け羽根１３ａと一体となった第１の突起７５ａ_１及び７５ａ_２が設けられている。第３の風受け羽根１３ｃの下部には第３の風受け羽根１３ｃと一体となった第２の突起７５ｂ_１及び７５ｂ_２が設けられている。図２９において、第１の動力ギア３１ａの歯は、第１の風受け羽根１３ａの上部の第１の突起７５ａ_１及び７５ａ_２、第３の風受け羽根１３ｃの下部の第２の突起７５ｂ_１及び７５ｂ_２とかみ合うように接触する。

図２９において、風を受けると、第１の風受け羽根１３ａは図２９に向かって左方向、第３の風受け羽根１３ｃは図２９に向かって右方向に動く。第１の風受け羽根１３ａ及び第３の風受け羽根１３ｃが動くに伴い、第１の動力ギア３１ａは第１の動力ギア回転軸６１ａを軸としてＡ方向に回転する。図２７の第１の対向動力ギア３１ｂも、第１の動力ギア３１ａと同様のしくみで回転する。第１の実施の形態に係る発電装置と同様、第１の動力ギア３１ａは、第１の回転体２５ａ及び第２の回転体２５ｂに接触し、両回転体から回転トルクを得ることになるので、１つの回転体しかない場合より、第１の動力ギア３１ａの回転力は大きくなる。第１の対向動力ギア３１ｂについても同様である。

一方の風受け羽根が受け流した風を受ける他方の風受け羽根の存在により、風が有効利用され、第１の動力ギア３１ａ及び第１の対向動力ギア３１ｂの回転トルクが大きくなることについても、第１の実施の形態に係る発電装置と同様である。

他の実施の形態に係る発電装置の風受け羽根については、更に別の形状の風受け羽根を用いることが可能である。図３０はお椀型の風受け羽根の構造を示す。図３１はお椀型の変形タイプの風受け羽根の構造を示す。図３１の風受け羽根は、図３１（ｂ）及び図３１（ｄ）で示す尖端部に向かって、各辺が外側に湾曲した三角形を４つ張り合わせたような構造である。図３０及び図３１の風受け羽根はいずれも、風を受ける凹部と、上方又は下方に風を受け流す機能を有する凸部とを備える。

風受け羽根の素材としては、合成樹脂（塩化ビニル、アクリル樹脂等）、合板、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、金属、布等、様々な素材を使用することができる。比較的軽量であり、加工性に富み、風雨や紫外線による劣化等への耐久性等が求められる。特にＦＲＰは安価で軽量である上、強度や耐久性が高く、風受け羽根用素材として優れた素材である。流体力として水力などの水を用いる場合においても、水分や塩分などによる影響を考慮すると、羽根用素材には耐水性や耐腐食性に優れたＦＲＰなどを用いることが望ましい。また、水力発電や潮汐発電などでは、気体の数百倍の密度である液体の中で羽根を回転させる必要があることから、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などを用いて強度を高めることが好ましい。

なお、第１〜第５の実施の形態で説明したそれぞれの技術的思想を互いに組み合わせることも可能である。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当と解釈しうる、特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…土台
３…主回転軸
５ａ、５ｂ…ベアリング
７ａ〜７ｄ…支柱
９ａ〜９ｈ…支持棒
１１ａ〜１１ｈ、 １３ａ〜１３ｄ…風受け羽根
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ…第１の回転体
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ…第２の回転体
２１ｃ…第３の回転体
２１ｄ…第４の回転体
３１ａ…第１の動力ギア
３１ｂ…第１の対向動力ギア
３１ｃ…第２の動力ギア
３１ｄ…第２の対向動力ギア
３１ｅ…第３の動力ギア
３１ｆ…第３の対向動力ギア
４１_ｉ、４２_ｉ…歯先面
４３_ｉａ、４３_ｉｂ…歯面
４４ａ…（動力ギアの）上面
４４ｂ…（動力ギアの）下面
６１ａ…第１の動力ギア回転軸
６１ｂ…第１の対向動力ギア回転軸
６１ｃ…第２の動力ギア回転軸
６１ｄ…第２の対向動力ギア回転軸
６１ｅ…第３の動力ギア回転軸
６１ｆ…第３の対向動力ギア回転軸
６２ａ…第１の発電機
６２ｂ…第１の対向発電機
６２ｃ…第２の発電機
６２ｄ…第２の対向発電機
６２ｅ…第３の発電機
６２ｆ…第３の対向発電機
７１ａ_１〜７１ａ_９、７１ｂ_１〜７１ｂ_９ …… 駆動ギアの歯
７５ａ_１、７５ａ_２、７５ｂ_１、７５ｂ_２ …… （風受け羽根の）突起
８１ａ，８３ａ…第１の輪状フレーム
８１ｂ，８３ｂ…第２の輪状フレーム
８１ｃ…第３の輪状フレーム
８１ｄ…第４の輪状フレーム
８２ａ…第１の保持リング
８２ｂ…第２の保持リング
９１ａ、９１ｂ…溝

Claims (5)

1. 主回転軸と、
   前記主回転軸に垂直方向の流体力により前記主回転軸の周りを第１方向に回転させる風受け羽根を有する第１の回転体と、
   前記第１の回転体が定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、該第２の回転面が前記第１方向と反対の第２方向に、前記流体力により前記主回転軸の周りを回転させる風受け羽根を有する第２の回転体と、
   前記第１の回転体及び第２の回転体の両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギアと、
   該第１の動力ギアの回転によって駆動される第１の発電機と、
   を備えることを特徴とする発電装置。
2. 主回転軸と、
   流体力により前記主回転軸の周りを第１方向に回転する第１の回転体と、
   前記第１の回転体が定義する第１の回転面と平行に対向する第２の回転面を有し、該第２の回転面が前記第１方向と反対の第２方向に、前記流体力により前記主回転軸の周りを回転する第２の回転体と、
   前記第１の回転体及び第２の回転体の両者によって回転トルクが付与されて回転する第１の動力ギアと、
   該第１の動力ギアの回転によって駆動される第１の発電機と、
   を備え、前記第１の回転体は、前記第１の回転面の一部を構成する第１の輪状フレームを前記第１の回転体の外周側に有し、
   前記第２の回転体は、前記第２の回転面の一部を構成する第２の輪状フレームを前記第２の回転体の外周側に有することを特徴とする発電装置。
3. 前記第１の回転体は、前記第１の輪状フレームの一方の面に放射状に歯を配列した第１の駆動ギアを更に有し、
   前記第２の回転体は、前記第２の輪状フレームの前記第１の駆動ギアに平行に対向する面に、放射状に歯を配列した第２の駆動ギアを更に有し、
   前記第１の動力ギアが、前記第１及び第２の駆動ギアの歯とかみ合って回転することを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
4. 前記第２の輪状フレームの前記第２の駆動ギアを有する面と反対側の面に放射状に歯を配列した第３の駆動ギアを、前記第２の輪状フレームが更に有することを特徴とする、請求項３に記載の発電装置。
5. 前記第２の輪状フレームと平行に対向する第３の輪状フレームを外周側に有し、前記第３の駆動ギアに平行に対向する前記第３の輪状フレームの面に放射状に歯を配列した第４の駆動ギアを有し、前記第３の輪状フレームが、前記流体力により前記主回転軸の周りを前記第１方向に回転する第３の回転体と、
   前記外周側に配置され、前記第３及び第４の駆動ギアの歯とかみ合って回転する第２の動力ギアと、
   該第２の動力ギアの回転によって駆動される第２の発電機と、
   を更に備えることを特徴とする、請求項４に記載の発電装置。

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