JP2009518566A - エオールコンバータ - Google Patents

Abstract

本発明は、風力の９０〜９８％を機械的な回転エネルギーに変換することを可能とすると共に、幾つかの異なるレベルのプレートを、前記プレートの大きさを制限することなく、設けたことを特徴とする風収集システムを備えたエオールコンバータである。このシステムには、風速が低いときにも、シャフトを回転させる広い風受容領域を提供するために、広い領域を有するプロフェラーシャフトが設けられている。このシステムは風の方向に置かれる必要はないが、その理由は、そのけん引力が、風の方向とは関係なく、常にそれが回転するように予め定められた方向に回転し、そして、回転を制御することができる装置を有するからである。

Description

本発明は、機械的なエネルギーのうちエオール形エネルギー（eolical energy）を制御された条件下で変換（転換）させ、電力を発生させる方法、そのような電力発生用に供される装置、そして、風速に関係なく安定して電力を供給することを可能とする回転子に関する。

従来型エオール形コンバータ（eolical converter）は、装置支持用のポスト(equipment sustaining post)に並行して垂直方向に回転し、そして、垂直方向の軸に接続され、かつ、前記ポストに垂直した水平方向に回転する外郭構造（shell）、または、発電機（generator）のシャフトに直接接続されているらせん（helix）構造を有することを特徴とする。

このようならせん構造は、もっぱら風力の構成要素（一部）の作用によって回転するものである。ここで、ステップにおける角度変化により、風の方向に対して垂直方向に提供される。そのほかに、らせんのシャベル（shovel）の空気力学的表面（aerodynamic surface）は風力の単なる1つの構成要素だけを用いたものに過ぎないため、動きによって定義されるサークル（circle）に比べるならば、極めて小さな面積を有する。しかし、このような構成を採用した場合、風を受容する平方メトルの空間で前記シャフトを推し進めるために幾つかのらせん構造を用いた場合にもたらされる有利な点が制限されてしまう。

らせん構造は、基本的に大量の空気を置換または移動させる（displacement）ために開発された。要するに、ほぼ有効でない位置で風を移動させるが前記風により移動されないようにするために設けられた構造である。

外郭構造を用いる場合、問題はもっと深刻である。それは、前記外郭構造が、異なる抵抗係数（resistance coefficient）を有する（あなたの）正面部（front part）と背面部（back part）にある同一の空気力学的表面を有するからである。その結果生じた風力は極めて少なく、それにより、風力を獲得または収集するという方法においてはその有効性はもっと減少されてしまう。

従来型コンバータの更なる問題は、回転が入射する（incident）風の速度に直接比例することにある。ここで、シャフトの角速度（angular speed）を制御することは不可能である。このようにして、これらのコンバータに組み込まれた発電機から発生したエネルギーは可変であり、そのようなことは、大規模にエネルギーを発生させるという目的には適していない。

また、関連分野の従来技術として、垂直方向のシャフトを回転させる水平方向のシャフトに固定されたプレートまたは羽根（blade）を有するコンバータなどが挙げられる。これらの羽根は水平方向のシャフトに固定されていて、それにより、羽根はそれぞれ異なる寸法を有する２つの部分（part）に分けられている。前記２つの部分のうち、1つの部分は前記シャフトの上方に存在し、もう1つの部分は前記シャフトの下方に存在する。風が前記フロント羽根（front blade）に当たったとき、これは垂直位置となり、主なるシャフトを回転させる。羽根が、風が（あなたの）背中に当たる位置に到達した場合に、これは、風に対する抵抗を生じないように水平方向において回転する。しかしながら、このようなメカニズムは概して効率的でないが、それは羽根が風に対して後方で動くように配されるならば、すなわち、水平位置に配された場合、水平方向のシャフトの上方にある羽根の部分は動いている位置に逆らっている風力を利用し、その結果、（羽根に）抵抗を提供する。したがって、風力が前記羽根を動かせることを可能とするためには、水平方向のシャフトの下方により大きな面積または領域が必要となる。そうすると、垂直方向のメインシャフトに回転力を伝達するために必要とされる風力の使用量を相当減少することができるものの、その結果、動いている位置（flagged position）および動きのない位置（unflagged position）に対して抵抗を提供する領域と、全領域とを比較した場合、回転エネルギーの転換量（変換量）は非常に少ない。要するに、このシステムは前記らせんシステムに匹敵する程度にその効率が悪いとも言える。その他に、大規模なエネルギーを発生させるために前記シャフトを押すための受容領域（the area of reception）を相当拡張せざるを得ないというデメリット（limitation）を有するが、それは、羽根のサイズ（幅）を制限する結果となり、それにより、羽根と共に回転する（中間にある）水平方向のシャフトが、構造または機能的な観点から有意義な寸法を有することが妨げられる。さらに、エネルギーを大規模に発生させる場合にはこのシステムを用いることができないが、それはまた、いったんプレートが上記移動の結果として固定されると、大きな負荷を支持するように支持システムを前記水平方向のシャフトに適用することができないからである。

前記従来技術の問題を解決するためには、異なる重量を有する材料で前記羽根を製造し、それにより、羽根の上部（superior part）を羽根の下部（inferior part）より軽くすることが提案された。しかしながら、このような仮定は、羽根が水平方向におかれた場合に限り適合する。より重い下部は、それを水平方向に移動させるのにより大きな風力を要する。しかしながら、羽根の上部と下部との重量を逆にする場合にはまた様々な問題が生じる。

大規模にエネルギーを発生させるためのシステムにおける更なる問題は、風速の変化を補う有効な回転制御を可能とするメインシャフトに対しプレートを近づけるかまたは遠ざける制御装置の不在にある。

前記従来技術における問題を踏まえて、本発明のエオールコンバータは、未だにまったく知られていない、風力により電力を発生させるシステムを含むものであるが、ここでは、機械的な回転エネルギーにおける転換に風力の９０〜９８％が用いられると共に（このような利用率は風速によって異なってくる）、前記プレートの大きさに何ら制限することなく、様々なレベルのプレートを用いることを可能である。それにより、風力を受容する広い面積を有する１つのプロペラシャフトが提供される。ここで、前記プロペラシャフトは、より大きい負荷を有する実施例において、何ら変更、振動、および、ノイズなしに、通常大規模で、制御・調節された性能を提供する。また、一定期間にわたって風が十分でない場合、エオールシステム発電機と燃焼モータとを組合せることや、風が停止している場合を想定したエネルギー自動交換システムを備えて、いわゆるハイブリッドシステムを提供することも考えられる。

本発明は強い風および嵐などに対して安全性を有する装置を提供するものである。

風力を受容するに用いられる技術においては、垂直方向の軸は風力により回転される。風が平面状の空気力学的プレートを当たると、このプレートは水平方向に（いわゆる円運動）回転する。この空気力学的表面は外郭構造、または、らせん構造のような形状を有するものではなく、（その平面の形状から見た場合）四角形または長方形の形状を有する平面状のプレートで構成されている。このプレートはまた、その厚さが薄く、非常に軽く、そして、風の圧力に耐えられる材料からなる。

このようなプレートは、ヒンジ（hinge）システム、または、その他の装置により水平方向のシャフトに固定されている。ここにいうそのほかの装置とは、プレートが１／４円運動（quarter circle movement）をすることを可能とする装置を言う。ここで、ヒンジはこのプレートの上部（superior part）に固定され、水平方向のシャフトに固定され、サーボモータにより制御される。それにより、風速の偏差を制御するように、主なる垂直方向のシャフトに向かって、または、前記シャフトから離れる方向に前記空気力学的プレートを移動させることが可能となる。

正面で風力を受容する場合、この空気力学的プレートは垂直位置（vertical position）となり、けん引力(traction)を生ずるが、その背面で風力を受容する場合、このプレートはほぼ水平方向から立っており、それにより、最大の空気力学的抵抗をもたらす。このシステムにおいて、プレートは、風力によって生じた空気力学的抵抗を全く有しないで、風の方向に対する位置によって前記プレートを引っ張るか、または、動かせるに風力を１００%活用する。ここで、機械的な回転エネルギーの変換・転換における風力の活用度（利用度）は、もっぱら風速およびプレートの重量によって異なってくる。

水平方向の回転式グループ（rotational horizontal group）は垂直方向の構造的な管状のポスト(vertical structural tubular post)上に設けられている。このポストは、最終的な有効性を高めるために、垂直方向に幾つかの異なるレベルで、かつ、異なる角度をなして垂直方向の軸に配された水平方向の空気力学的プレートからなる幾つかのグループを含み得る。ここで、（構造的に）前記グループの数を定める場合、前記プレートの空気力学的表面の大きさは、システムを使用する目的を達成するために必要とされるエネルギーの容量によって異なってくる。

垂直方向の回転式シャフト（rotational vertical shaft）は地面に固定された支持構造のポスト上に固定されている。このような構造が固定されている外部の(external)垂直方向の回転式シャフトは、風を受容するプレートのほうに傾斜している条件下で、地面またはより高い構造物に固定された内部の(internal)構造的なポストに固定された保持パッド（scouring pad）または軸受に作用し、より和らげた乱流風成層（turbulent wind layer）を形成させると共に、その下端部には、電力発電機またはその他の望ましい回転装置に結合したギアシステムまたはプーリーを備えている。ここで、その大きさがより大きいかまたは小さいギアおよび／またはプーリーの直径はプロペラシャフトの回転数を増加させる因子（multiplication factor）により定められ、そして、部分的には、所望される平均回転数（rotation medium）との正しい関連性が得られる条件について定めている発電機メーカの要求事項または取扱説明書にもよる。

より正確で、かつ、より大きい平均回転数を得ることが必要である場合には、風速の偏差を補うために角速度を自動的に増加または減少させるだけでなく、シャフトのベースにおける最も大きいギアと統合された慣性ディスクステアリングホイール（inertial disk steering wheel）を加えることで、回転運動の慣性を増大させるように、垂直方向の回転式シャフトに向かって、または、そこから離れる方向に空気力学的プレートを動かせるためにサーボモータ（servo-motor）を用いる。このような場合、必要に応じ、回転に逆らう方向の抵抗を効率よく制御して、回転数を増大させるために、前記サーボモータは特定のリール（reel）またはデザインと結合して使用しても良い。この場合、サーボモータを通じて、主なるシャフトから離れる方向に移動する空気力学的プレートを再び位置づけるように、制御ユニットにメッセージを送る。他方で、それとは逆に、主なるシャフトに前記プレートを近づける方向における風速が落ちた場合、前記モータはそれ以上抵抗機能を遂行することができなくなり、プレートがシャフトに近づくにつれ、回転数が落ちることを防ぐように、一方向システムにより予め負荷されたバッテリを用いて、例えば、３分間風力が供給されない条件下で、燃焼モータが作動し始めるようにする。

本発明に係る装置を用いることで、風速に関係なく、安定して電力を供給することが可能となる。

本発明をよりよく理解してもらうために、以下に２つの実施例を示すが、本発明は決してこれらの実施例に限られるものではない。

本発明の第１の実施例は、小規模または大規模にエネルギーを発生させるために提案された。このような構造は、風力の９０〜９８％を機械的な回転エネルギーに変換することを可能とすると共に、幾つかの異なるレベルのプレートを、前記プレートの大きさを制限することなく、設けたことを特徴とする風収集（または、風獲得）システムである。ここに、風速が低いときにも、シャフトを回転させる広い風受容領域を提供するために、広い領域を有するプロフェラーシャフトが設けられる。このシステムは風の方向に置かれる必要はないが、その理由は、そのけん引力（traction）が、風の方向とは関係なく、常にそれが回転するように予め定められた（programmed）方向に回転し、そして、回転を制御することができる装置を有する。この装置は主に、円筒状の垂直方向の中空カバー（cylindrical vertical hollow cover）（１）により上記機能を達成するものであるが、具体的に、空気力学的プレート（２）は前記カバー（１）に近づく方向または前記カバー（１）から離れる方向に移動できるように設けられている。前記システムは、円筒状の垂直方向の中空カバー（１）；制御された角運動および移動をするように設けられた空気力学的プレート（２）；構造化された水平方向のアーム（３）；構造的な締め付けケーブル（４）；水平方向の回転シャフト（５）；空気力学的プレートを動かせるサーボモータ（６）；空気力学的プレートを回転させるサーボモータ（７）；空気力学的プレートの回転用のモータシャフト（aerodynamic plates rotation motor shaft）（８）；空気力学的プレートの衝撃吸収材（９）；回転する慣性負荷ステアリングホイール（steering wheel）（１０）；ステアリングホイールラック（steering wheel rack）（１１）；発電機の斜面歯車（generator bevel gear）（１２）；ＲＰＭ乗数ボックス（RPM multiplier box）（１３）；弾性カップリング(elastic coupling)（１４）；交流発電機（alternating current generator）（１５）；弾性グローブ（elastic glove）を備えたカップリング油圧クラッチ（coupling hydraulic clutch）（１６）；燃焼モータ(combustion motor)（１７）；電磁ブレーキと加速器とを備えた電磁始動モータ（starter electromagnetic motor）（１８）；回転センサ（１９）；中央制御管理システム（２０）；表面軸受（surface bearing）（２１）および支持軸受（２２）；円筒状の垂直ポスト（２３）とを、有している。ここで、空気力学的プレート（２）は、前記プレートが１／４円運動（部分円運動）を可能とするように前記水平方向のシャフト（５）に固定され、そして、前記プレート（２）はまた、水平方向のシャフト（５）が延設されている両方向に移動して、カバー（１）の角速度を一定に保持することを可能にする。また、水平方向のアーム（３）はカバー（１）に固定されて、クロスバー（２４）を形成する。前記クロスバー（２４）は各々の水平方向の平面上に配置されるので、それらの間の角度は、使用されたクロスバーの数によって、９０度の角度を分割したものである。

カバー（１）は構造的なポスト（２３）のトップに挿入され、表面軸受および支持軸受（２２）により保持され、それにより、前記カバー（１）は、角運動において殆ど抵抗をもたらすことなく、前記ポストを中心に自由自在に回転することが可能となる。ポスト（２３）は従来の技術を用いて地面に直接固定することができる。このようなコンバータシステムは、風がより均一な高度（altitude）においてより有効に働くことができるので、コンバータのポストおよびそのほかの構造物（structure）は構造物（construction）上に固定され得る。それにより、理想的な作業高度に達するまでに、コンバータ（の位置）を高くすることができる。このようにして、ポスト（２３）およびカバー（１）の構成が理想的な作業高度と同じ高さにするという要件を回避することができる。例えば、ある場所に１００メトルの高度に相当する風が吹くとすると、コンバータは５０メトルの構成、ポスト（２３）およびカバー（１）に固定され得る。これらポスト（２３）およびカバー（１）は、１００メトルの代わりに、略５０メトルの高度を有し得る。それにより、コンバータの構成はより軽くなり、負担が少なくなる。

空気力学的プレート（２）はスレット支持体（thread support、２５）を通じて水平方向の回転軸（５）に接続されているが、前記スレット支持体（２５）は、サーボモータ（６）の移動、および、プレート（２）の回転を駆動させることで、シャフト（５）の両方向にプレート（２）を移動させる。ここで、これらの正面部において風力を受容する場合、前記プレートは垂直位置に保持され、カバー（１）を回転させる水平方向のアーム（３）に対する推進力（impulse）を生じる。そして、空気力学的プレート（２）が背面部において風を受容する場合、これらはほぼ水平方向の位置（動く位置）において立っており、１／４円運動を遂行することができる。空気力学的プレート（２）は、平面状のものであり、積層されていて、動いているときまたは垂直位置に戻ったときに風力に対して容易に置き換えられるようにされており、それにより、水平方向のアーム（３）を動かして、その結果、カバー（１）を回転させる。前記カバー（１）は慣性負荷ステアリングホイール（１０）を回転させ、このような回転運動（または、回転力）を、前記前記ステアリングホイールラック（１１）に接続された発電機の斜面歯車（１２）に伝達する。このようにして、風によって引き起こされたプレート（２）の水平方向の回転運動は、交流発電機（１５）の特徴に合致して、ＲＰＭ乗数ボックス（１３）により既に適当に増加され、この回転運動を受容する発電機（１５）に伝わる。ＲＰＭ乗数ボックス（１３）と発電機（１５）との接続は、弾性カップリング（１４）を介して行なわれるが、このような弾性カップリング（１４）は、発電機の回転シャフトに対して何ら損傷を与えることなく、発電機（１５）に前記回転運動を伝達する。しかしながら、発電機（１５）の他方の先端（extremity）に前記発電機の回転シャフトが連結されているため、弾性グローブ（１６）を有するカップリング油圧クラッチを介して燃焼モータ（１７）に接続されている。このようなクラッチ（１６）は、風が殆ど吹かないか、あるいは、全く吹かないとき、風が非常に弱いとき、または、発電機（１５）の回転を保持できる程度の風が吹くとき、中央制御管理システム（２０）により作動する。しかしながら、燃焼モータ（１７）が始動される前には、前記システムは電磁モータ（１８）を始動させ、コンバータの回転を一定に保持する。ただ風が正常でない場合には、所定の時間が経ってから、燃焼モータ（１７）が始動され、電磁モータ(１８）が消される。

空気力学的プレート（２）は金属材、プラスチック、合成繊維、または、織布から構成されていても良い。また、前記材料は、防水性、耐候性、耐光性などを有するのが好ましい。しかし、耐風安定性（または、耐風性）を有するものであれば、前記材料に制限されることなく本発明に用いられる。

空気力学的プレートは、軽い材料からなる高剛性フレームを有するので、風の圧力の条件下で、剛性プレートを保持することが可能である。前記材料の例を挙げるならば、金属、金属リーグ（metallic league）、アルミ、炭素繊維、鉄、鉄鋼、または、プラスチックなどがある。

空気力学的プレート（２）は、サーボモータ（７）に通じる水平方向のアーム（３）を支持するように設けられている。強い風が吹くときに、前記サーボモータ（７）が水平方向に対して前記プレート（２）を回転・移動させる。

水平方向のシャフト（５）はエンドレスねじ（endless screw）のようなねじ山（thread）を有し、移動用サーボモータ（６）に接続されている。このサーボモータ（６）は、時計回り方向（hourly）、および、反時計回り方向に（counterclockwise）、空気力学的プレート（２）をカバー（１）に向かって、または、カバー（１）から離れるように水平方向のシャフト（５）を回転させ、慣性負荷ステアリングホイール（１０）の角速度を保持し、それにより、発電機（１５）の速度を一定に保つ。

ぶら下がったタイプ（pensil type）の、自立した（self-sustained）水平方向のアーム（３）は、管状であり、 格子型の構造を有し、そして、カバー（１）に接続されている。水平方向のアーム（３）はまた、前記アーム（３）の先端と、前記格子型の構造を有しないカバー（１）との間に設けられた鋼製のケーブルにより保持されていても良い。この水平方向のアーム（３）は、鋼製のケーブルを介して互いに連結されて、クロスバー（２４）を形成する同じ平面において前記アーム（３）のグループにより大きい剛性および安定性を付与する。

水平方向のアーム（３）は衝撃吸収材（９）を備えている。この衝撃吸収材（９）は、空気力学的プレート（２）の角運動を和らげ、このプレート（２）に何ら損傷を与えることなく、プレート（２）に加えられた風力を吸収し、それにより、けん引位置または動く位置に対する衝撃を最小限にするものである。

円筒状のカバー（１）には、下端（inferior extremity）に慣性負荷ステアリングホイール（１０）が設けられている。この慣性負荷ステアリングホイール（１０）は、回転および始動を制御するために、ＲＰＭ乗数ボックス（１３）における発電機の斜面歯車（１２）、および、電磁モータ（１８）の斜面歯車に伝達・伝送するためのラック（１１）を有している。

交流発電機（１５）は、サイクルを浮遊させることなく（absence of flotation of the cycle）、一定な発電量（exit）を生じさせる。その結果、カバー（１）から空気力学的プレート（２）までの距離の制御、および／または、プレート（２）の傾斜、および、電磁モータ（１８）の制御装置の制御により均整の取れたカバー（１）の一定な回転（運動）が、ノイズ（noise）なしに、得られる。

コンバータには燃焼モータ（１７）が設けられ、弱い風が吹いても、または、嵐など強い風が吹いても、発電機（１５）の回転を一定に保持することができる。この燃焼モータの代わりに、既存の電気回路のエネルギーを用いても良い。

電磁モータ（１８）は、瞬間風速（momentary wind）がコンバータを推進させる十分な程度に強くない場合に、コンバータを始動させる際に、慣性システム（system of the inertia）をなくす役割を果たす。そのようなモータ（１８）にはまた、（回転数を減少させることなく）慣性負荷ステアリングホイール（１０）に対する負荷、または、けん引力（traction）を増加させ、または、減少させる磁気ブレーキ（magnetic brake）として用いられる場合、カバー（１）が一定に回転するように制御するに必要な補助装置を設けても良い。

回転センサ（１９）は、発電機（１５）の一定な速度を制御するパラメータとして機能する慣性負荷ステアリングホイール（１０）の回転を監視して、所望のパターンを回転させると共に、その内部においてエネルギーを発生させることを保証する。

コンバータの管理は、中央制御管理システム（２０）により遂行される。この中央制御管理システム（２０）は、発電機（１５）により発生したエネルギーを管理して、モータ（６）、（７）、（１７）、および／または、（１８）の駆動を通じて一定な発電量を保持することを可能とする。そうするためには、発電機（１５）から生じた瞬間電流、瞬間張力、および、回転センサー（１９）の瞬間情報のフィードバックが必要とされる。図示しないが、発電機（１５）から発生した電流および張力を測るためのセンサとして、公知されたタイプのものを用いることができる。

発生したエネルギーを制御・管理するためにコンバータのベース（基底部）に設けられた前記装置は、雨や太陽に当たることを妨げるカバーにより保護される。

エオールコンバータに関する第２の実施例は、沿岸地域などにおいて適用できる例を説明するために、風力の９０％から９８％を機械的な回転エネルギー（rotational mechanical energy）に転換することを可能にする風収集（風獲得）システムを有していることを特徴とするものである。また、いくつかの異なるレベルのプレートを設けることにより効率が高くなり、それにより、前記システムは風の方向によって向きを変える必要がなくなる。これは、コンバータのけん引力が、風の方向とは関係なく、常に予め定められた方向に回転するからである。

このコンバータは、円筒状の垂直方向のポスト（２３）；平面状の空気力学的プレート（２）；水平方向のシャフト（２６）；垂直方向の回転式シャフト（２７）；回転式グループ用の軸受（２８）；垂直方向の回転式シャフトの軸受（２９）；プーリー（３０）、（３１）、（３２）、および、（３３）；連続電流発電機（３４）；制御回路（３５）；明るさセンサ（３６）；原子炉（３７）；バッテリ（３８）；導線（３９）；ランプ（４０）；ポスト固定用のベース（４１）；ポスト固定用のベースのカバー（４２）；および、回転グループ（４３）を有している。ここで、空気力学的プレートはヒンジを介して水平方向のシャフトに固定され、それにより、ヒンジ（４４）の一面が水平方向のシャフト（２６）の下部（inferior part）に固定され、ヒンジ（４４）の反対面（即ち、残りの一面）がプレート（２）の上部（superior part）に固定され、そして、水平方向のシャフト（２６）が回転グループ（４３）に固定され、それにより、クロスバー（４５）を形成する。また、各々の水平方向の平面にこれらのクロスバーが設けられ、それにより、これらの間の角度は使用されるクロスバーの数によって９０°の角度を分割したものである。

この実施例において、たとえば、回転グループ（４３）に４つ以上のクロスバー（４５）が設けられているが、この場合、クロスバー間の角度は２２．５°である。４つの異なるレベルのクロスバー、４つより少ない数のクロスバー、または、４つより多い数のクロスバーが用いられた場合、角度は９０°をクロスバーの数で割ったものである。

回転グループ（４３）はポスト（２３）のトップに挿入され、回転グループの軸受（２８）により保持されている。ここで、前記軸受（２８）はポストを中心に自由自在に回転するように設けられている。

水平方向のシャフト（２６）には互いに８０°の角度をなす２つのピースのストッパー（stopper）が設けられ、それにより、２つのピースのうち１つは水平方向のシャフト（２６）に対して９０°をなし、正面の風を受ける際に、プレート（２）が支持され、それらの垂直方向の位置を保持することができ、風との接触面を最大化し、風力をよりよく利用できるようにする。別のピース（２つのピースのうち残りの１つのピース）は水平方向のシャフト（２６）と１０°の角度をなし、風が空気力学プレート（２）の背部（back）に当たる際に、これはほぼ水平方向の位置にあり、前記角度１０°は風によりプレート（２）がもとの位置に戻った際に、素早く下がり、垂直方向の位置に戻り、回転グループを推進する。

ストッパー（４６）は、部分的にプレートと接触しており、プレート（２）とストッパー（４６）間の衝撃を和らげるように吸収材で覆われている。このような構成により、プレート（２）が保護される。

空気力学的プレート（２）は平面状の、（厚さが）比較的に薄いものである。このプレートは、風に耐えられるように、金属材、プラスチック、合成繊維、または、織布から構成されていても良い。また、前記材料は、防水性、耐候性、耐光性などを有するのが好ましい。しかし、耐風安定性（または、耐風性）を有するものであれば、前記材料に制限されることなく本発明に用いられる。このように軽いプレート（２）は風がその背面に当たったときに容易に持ち上げられる。このプレートの厚さは薄いのが好ましい。

空気力学的プレートは、軽い材料からなる剛性のフレームを有し得るが、たとえば、高耐性、低重量という特徴と有するアルミ、炭素繊維、プラスチックなどがある。

ポスト（２）は、補強リング（４７）における溶接部などを通じてポスト固定用のベース（４１）に固定されている。これらのポスト固定用のベース（４１）は４つの管状の支持体および補強リング（４７）で構成されている。この補強リング（４７）は前記支持体を互いに結んでおり、それにより、前記支持体間の角度は９０°となる。

管状の支持体は、それらが設けられるべきベース部の大きさによって、２０°ないし４５°の角度範囲を有し得るひざ部（knee）を有している。

垂直方向の回転式シャフト（２７）は、ポストのベースが下付きプレート（４８）に傾斜した後であっても、ポストのトップから伸びていて、垂直方向の回転式シャフト（２７）の各先端に軸受（２９）が設けられている。これらの軸受は垂直方向の回転式シャフト（２７）が自由自在に回転するように設けられている。プーリー（３０）は、より小さい伝達・送信プーリー（３１）にその回転力を伝達する垂直方向の回転式シャフト（２７）の下端部（inferior extremity）に固定されている。前記シャフトにおいて、プーリー（３１）は伝達プーリー（３２）より大きいが、その伝達プーリー（３２）はその回転力を発電機のプーリー（３３）に伝達する。プーリーが存在する場合、これらは、回転を増加させるギアに置き換えることも可能である。

発電機（３４）はこの様な構成を採用するので、連続的な平均タイプ（continuous average type）、または、交流発電機であっても良い。

連続的な電流発電機（３４）により発生されたエネルギーは、この連続的な電流発電機（３４）に接続された制御回路（３５）により管理される。ここで、制御回路は、連続的な電流発電機（３４）、明るさセンサ（３６）、反応炉（３７）、エネルギー送り・受け取り用のバッテリ（３８）に接続され、そして、もっぱらエネルギーを送る役割を果たすランプ（４０）に接続されている。これらのバッテリ（３８）は、コンバータが設置された場所における風の特性に合わせた寸法（または外形）で製作され、あるいは、そのような寸法（または、外形）を有するものであり、１時間以上風が吹かないときにも本来の機能を発揮できるような寸法または外形を有し得る。

導線（３９）は、ポスト（２３）の内壁に設けられ、反応炉（３７）をランプ（４０）に連結させる機能を有する。

いったん設置されると、エオールコンバータは風の存在下で作動し、たとえば、風が面A上のプレートに当たるとき（図７参照）、ストッパーが配されている面に基づいて、回転グループ（４３）が時計回り方向、または、反時計回り方向に回転する。面B上のプレートはほぼ水平方向に傾斜していて（図示しない）、風力値の約１ないし５％に当たる抵抗（resistance）を提供する。このようにして、 面B上のプレートは面Aに到達する。１０°という角度により、風はそれらを下のほうに押し付け、それらが垂直位置におかれるようにし、それにより、回転グループ（４３）などを動かせる。

回転グループ（４３）は、軸受に傾斜して回転し、その回転力をプーリー（３０）、（３１）、（３２）および（３３）を通じて垂直方向の回転式シャフト（２７）に伝達する。前記プーリーは、回転力を連続的な電流発電機（３４）に伝達し、それにより、電力を発生させる。その後、このエネルギーは制御回路（３５）を供給され、前記制御回路（３５）が明さセンサ（３６）の状態を変化させる。前記センサが、明るさのレベルが低いことを示した場合、すなわち、夜かまたは曇った日である場合、制御回路は電力を反応炉（３７）に供給し、ランプ（４０）に与えられる張力（tension）を増加させる。そのほかに、制御回路（３５）はバッテリ（３８）に電力を供給し、それらが負荷状態を保持するようにする。制御回路（３５）はバッテリ（３８）の負荷状態を監視し、これらが負荷されたと検出された場合に、エネルギーの供給を中止し、それにより、過剰負荷やバッテリ（３８）の早期放電（premature waste）などの現状を防ぐ。センサが、明るさのレベルが低いと示すが、風の欠乏を理由で発電機がエネルギーを発生させない場合、制御回路はバッテリ（３８）のエネルギーを反応炉（３７）に供給し、それにより、ランプをオンにする。発生したエネルギーはそのほかのシステム、たとえば居住用のシステムなどに用いられる。

本発明の第1の実施例の（上方から見た）斜視図である。 本発明の第１の実施例の（下方から見た）斜視図である。 本発明の第1の実施例の正面面である。 本発明の第1の実施例の上面図である。 空気力学的プレートの位置移動（変位）について説明するために供された本発明の第1の実施例の（正面）概略図である。 本発明の第１の実施例の（正面）概略図である。 本発明の第２の実施例の（上方から見た）斜視図である。 本発明の第２の実施例の（下方から見た）斜視図である。 本発明の第２の実施例の側面図である。 本発明の第２の実施例の（正面）概略図である。 本発明の第２の実施例の（側面）概略図である。 本発明の第２の実施例の上面図である。 本発明の第２の実施例の（上面）概略図である。 本発明の第２の実施例の（正面）断面図である。

Claims (35)

1. 風力の９０〜９８％を機械的な回転エネルギーに変換することを可能とすると共に、幾つかの異なるレベルのプレートが、前記プレートの大きさを制限することなく、かつ、風の方向とは関係なく、常に予め定められた方向に回転するように設けられた風収集システムを有するエオールコンバータであって、
   前記システムが、
   風速が低いときにも回転できるように、広い風受容領域を設けたプロフェラーシャフトを有すると共に、制御された角運動および移動をするように設けられた空気力学的プレート（２）と、
   円筒状の垂直方向の中空カバー（１）と、
   構造化された水平方向のアーム（３）と、
   構造的な締め付けケーブル（４）と、
   水平方向の回転シャフト（５）と、
   前記空気力学的プレート（２）を動かせるサーボモータ（６）と、
   前記空気力学的プレート（２）を回転させるサーボモータ（７）と、
   前記空気力学的プレート（２）の回転用のモータシャフト（８）と、
   前記空気力学的プレート（２）の衝撃吸収材（９）と、
   回転する慣性負荷ステアリングホイール（１０）と、
   ステアリングホイールラック（１１）と、
   発電機の斜面歯車（１２）と、
   ＲＰＭ乗数ボックス（１３）と、
   弾性カップリング（１４）と、
   交流発電機（１５）と、
   弾性グローブを備えたカップリング油圧クラッチ（１６）と、
   燃焼モータ（１７）と、
   電磁ブレーキと加速器とを備えた電磁始動モータ（１８）と、
   回転センサ（１９）と、
   中央制御管理システム（２０）と、
   表面軸受（２１）および支持軸受（２２）と、
   円筒状の垂直ポスト（２３）と、を有し、
   前記空気力学的プレート（２）が、１／４円運動をするように前記水平方向のシャフト（５）に固定されると共に、前記カバー（１）の角速度を一定に保持するように前記水平方向のシャフト（５）が延設されている両方向に移動するように設けられ；前記水平方向のアーム（３）が、前記カバー（１）に固定されて、複数のクロスバー（２４）を形成し；前記クロスバー（２４）が、各々の水平方向の平面上に配置され、前記複数のクロスバー間の角度が、使用された前記クロスバー（２４）の数で９０度の角度を分割したものであり；回転が、主に前記空気力学的プレート（２）と前記カーバ（１）との距離により制御される
   ことを特徴とするコンバータ。
2. カバー（１）が、地面またはプラットホームに固定された構造的なポスト（２３）のトップに挿入され、かつ、前記軸受（２２）および保持パッドにより保持されていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
3. 前記空気力学的プレート（２）が、前記スレット支持体（２５）を通じて水平方向の回転軸（５）に接続され、
   前記スレット支持体（２５）が、前記セーモモータ（６）の移動および前記プレート（２）の回転運動を駆動させることで、前記シャフト（５）の両方向に前記プレート（２）を移動させるように設けられ、
   前記プレート（２）が、正面部において風を受容する場合に、けん引力を生じさせるように垂直位置に保持され、そして、
   前記プレート（２）が、背面部において風を受容する場合に、１／４円運動を遂行するようにほぼ水平方向の位置において立てられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
4. 前記空気力学的プレート（２）が、平面状の、積層されたものであることを特徴とする請求項３に記載のコンバータ。
5. 空気力学的プレート（２）が、防水性、および、耐候性を有する金属材、プラスチック、合成繊維、または、織布で構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のコンバータ。
6. 前記空気力学的プレート（２）が、金属、金属リーグ、アルミ、炭素繊維、鉄、鉄鋼、または、プラスチックのような軽い材料からなる剛性フレームを有していることを特徴とする請求こう３から５のいずれか一項に記載のコンバータ。
7. 前記コンバータに前記空気力学的プレート（２）を安全に回転させる前記サーボモータ（７）が設けられ、そして、前記サーボモータ（７）が、風が強い時に、風速、および、予め定められた回転速度に基づいて、水平方向に対して０〜８０°の角度をなして前記プレート（２）を回転させるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
8. 前記水平方向のシャフト（５）が、エンドレスねじであると共に、一定の角速度を保持しつつ前記空気力学的プレート（２）が前記カバー（１）から離れ、または、前記カバー（１）に近づく時計回り方向、または、反時計回り方向に前記水平方向のシャフト（５）を回転させる前記サーボモータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
9. 前記水平方向のアーム（３）が、管状の、自立した格子型の構造を有すると共に、前記カバー（１）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
10. 前記水平方向のアーム（３）が、管状であり、前記カバー（１）に接続され、そして、前記アーム（３）の先端と前記カバー（１）との間に介在する鋼製のケーブルにより保持されていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
11. 前記水平方向のアーム（３）が、前記鋼製のケーブル（４）を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のコンバータ。
12. 前記水平方向のアーム（３）が、前記空気力学的プレート（２）がけん引位置または動いている位置にある時に、前記空気力学的プレート（２）の角運動を和らげる前記衝撃吸収材（９）を有していることを特徴とする請求項１１に記載のコンバータ。
13. 前記円筒状のカバー（１）が、下端に前記慣性負荷ステアリングホイール（１０）を有していることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
14. 前記慣性負荷ステアリングホイール（１０）が、前記コンバータの回転および始動を制御するように、回転力を前記ＲＰＭ乗数ボックス（１３）における前記斜面歯車（１２）、および、前記電磁モータ（１８）の斜面歯車に伝達する前記ラック（１１）を有していることを特徴とする請求項１３に記載のコンバータ。
15. 前記交流発電機（１５）が、前記カバー（１）と前記空気力学的プレート（２）間の距離、および／または、前記プレート（２）の傾斜角度、並びに、前記電磁モータ（１８）の回転を制御することで、サイクルを浮遊させることなく、一定の発電量を発生させるものであることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
16. 前記交流発電機（１５）において、風が止まった場合に、前記発電機（１５）の回転を保持できるように前記燃焼モータ（１７）が設けられ、または、前記燃焼モータ（１７）の代わりに既存の電気エネルギーネットが用いられることを特徴とする請求項１５に記載のコンバータ。
17. 前記電磁モータ（１８）が、ブレーキ、または、磁気加速器として用いられる場合、前記コンバータにおける慣性を除去して、前記カバー（１）が一定に回転するように制御する役割を果たすことを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
18. 慣性負荷ステアリングホイール（１０）の回転を監視する前記回転センサ（１９）が、設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
19. 前記中央制御管理システム（２０）が、前記モータ（６）、（７）、（１７）、および／または、（１８）の始動を通じて一定の発電量を保持できるように、前記発電機（１５）により発生されたエネルギーを制御・管理し、そして、瞬間電圧および電流、並びに、前記センサ（１９）から得た瞬間回転に関する情報をフィードバックするように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
20. 風力の９０〜９８％を機械的な回転エネルギーに変換することを可能とすると共に、幾つかの異なるレベルのプレートが、前記プレートの大きさを制限することなく、かつ、風の方向とは関係なく、常に予め定められた方向に回転するように設けられた風収集システムを有するエオールコンバータであって、
    前記システムが、
    円筒状の垂直方向のポスト（２３）と、
    平面状の空気力学的プレート（２）と、
    水平方向のシャフト（２６）と、
    垂直方向の回転式シャフト（２７）と、
    回転式グループ用の軸受（２８）と、
    垂直方向の回転式シャフトの軸受（２９）と、
    プーリー（３０）、（３１）、（３２）、および、（３３）と、
    連続的な電流発電機（３４）と、
    制御回路（３５）と、
    明るさセンサー（３６）と、
    原子炉（３７）と
    バッテリ（３８）と、
    導線（３９）と、
    ポスト固定用のベース（４１）と、
    ポスト固定用のベースのカバー（４２）と、
    回転グループ（４３）と、を有し、
    前記空気力学的プレート（２）が、ヒンジ（４４）を介して前記水平方向のシャフト（２６）に固定され、それにより、前記ヒンジ（４４）の一面が前記水平方向のシャフト（２６）の下部に固定され、前記ヒンジ（４４）の反対面が前記プレート（２）の上部に固定され；前記水平方向のシャフト（２６）が前記回転グループ（４３）に固定されて、複数のクロスバー（４５）を形成し；そして、前記複数のクロスバー（２４）が、各々の水平方向の平面上に配置され、前記複数のクロスバー間の角度が、使用されたクロスバー（２４）の数で９０度の角度を分割したものである
    ことを特徴とするコンバータ。
21. 複数の異なるレベルの前記クロスバー（４５）が、発生されるべきエネルギーの量に基づいて、前記回転グループ（４３）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
22. 前記回転グループ（４３）が、前記ポスト（２３）のトップに挿入され、前記回転グループ用の軸受（２８）により保持されていることをと特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
23. 互いに８０°をなしている２つのピースからなるストッパー（４６）が、前記水平方向のシャフト（２６）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
24. 前記ストーパー（４６）が、部分的に前記プレート（２）と接触され、かつ、吸収衝撃材で覆われていることを特徴とする請求項２５に記載のコンバータ。
25. 前記空気力学的プレート（２）が、薄い平面状のものであることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。
26. 前記空気力学的プレート（２）が、防水性、および、耐候性を有する金属材、プラスチック、合成繊維、または、織布で構成されていることを特徴とする請求項２５に記載のコンバータ。
27. 前記空気力学的プレート（２）が、アルミ、炭素繊維、または、プラスチックのような軽い材料からなる剛性フレームを有していることを特徴とする請求こう２５に記載のコンバータ。
28. 前記ポスト（２３）が、補強リング（４７）における溶接部を介して前記ポスト固定用のベース（４１）に固定されていることを特徴とする請求項２０に記載のコンバータ。
29. 前記ポスト固定用のベース（４１）が、９０°の角度をなして互いに連結されている前記補強リング（４７）と、前記４つの管状の支持体と、を有していることを特徴とする請求項２８に記載のコンバータ。
30. 前記支持体が、２０〜４５°の角度をなすひざ部を有していることを特徴とする請求項２９に記載のコンバータ。
31. 前記垂直方向の回転式シャフト（２７）が、前記ポスト（２３）のベースが下付きプレート（４８）に傾斜した後にも、前記ポスト（２３）のトップから伸びていて、そして、前記垂直方向の回転式シャフト（２７）の各先端には前記軸受（２９）が設けられていることを特徴とする請求項２０に記載のコンバータ。
32. 前記プーリー（３０）またはギアが垂直方向の回転式シャフト（２７）の下端部に固定されていることを特徴とする請求項２０に記載のコンバータ。
33. 前記電力発電機（３４）が交流発電機であることを特徴とする請求項２０に記載のコンバータ。
34. 前記発電機（３４）から発生したエネルギーが前記制御回路（３５）により管理され、そして、前記制御回路（３５）が、前記発電機（３５）と、前記明るさセンサ（３６）と、前記反応炉（３７）と、エネルギーの送り・受容を行なう前記バッテリ（３８）と、前記ランプ（４０）とに接続されて、エネルギーが供給されるように構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のコンバータ。
35. 前記導線（３９）が、前記反応炉（３７）を前記ランプ（４０）につなぐ前記ポスト（２３）の内壁に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコンバータ。

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