JP2011504214A5

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Publication number: JP2011504214A5
Application number: JP2010534061A
Authority: JP
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2028-11-19

Claims

ａ）長さが可変で、かつ、発電機と同心に係合された中心部のシャフトと、
ｂ）前記中心部のシャフトに対してほぼ垂直に配設された複数の径方向スポークによって前記中心部のシャフトに連結された複数のブレードであって、流体の流れに曝されることで単一方向に回転し、かつ、このような回転によって前記シャフトの回転を引き起こす複数のブレードと、を備えたタービンであって、
前記複数のブレードは、
ｉ）翼形状の断面を有しており、かつ、この断面は、その断面の翼弦と、その断面に対する相対的な流体の流れの方向に向いた線との交差角度によって決まる０°でない迎え角を有しており、
ｉｉ）中心部のシャフトの周りに螺旋状軌跡となるように巻かれた湾曲形状をしており、その湾曲形状は、中心部のシャフトの長さに沿って半径が変化しており、これにより、タービンの長さ方向の中央部分における、その湾曲形状と前記中心部のシャフトとの間の距離が、タービンの両端部における当該距離よりも大きく設定されており、
さらに、
ｃ）前記中心部のシャフトと前記発電機との間に配置されて前記タービンをばらすことなく前記発電機を前記中心部のシャフトに対して取付け・取外しを可能にするシャフト延長システムを備えている、
タービン。
請求項１において、前記長さが可変の中心部のシャフトが、１つ以上のタービンを設置できるように構成されており、および／または１つのタービンにおける複数のブレードの湾曲形状の変化に対応できるように構成されている、タービン。
請求項１において、前記複数のブレードが、前記中心部のシャフトの周りに螺旋状に巻かれた少なくとも２つのブレードである、タービン。
請求項１において、前記迎え角が、当該タービンの長さに沿って変化している、タービン。
請求項１において、前記複数のブレードの湾曲形状の投影が樽状であり、この樽状の投影において、当該タービンの端部における前記複数のブレードと前記中心部のシャフトとの径方向距離は、当該タービンの両端部間の任意の部位における当該径方向距離よりも小さい、タービン。
請求項１において、前記複数のブレードの巻き合計が、前記中心部のシャフトを中心とした１回３６０°以上の回転に相当する、タービン。
請求項１において、前記０°でない迎え角により、当該タービンの生成トルクが最大になり、タービン効率が最大で２５％から５０％に達し、好ましくは、タービン効率が最大で約４３％に達する、タービン。
請求項７において、流体が約１．４ｍ／ｓから約４．０ｍ／ｓの流速で流れている場合、当該タービンが毎分約１０から約２００回の範囲内で回転している際に前記生成トルクがピークに達する、タービン。
請求項７において、約３ｍ／ｓの流れにおいて、当該タービンが毎分約４０から約６０回の範囲内で回転している際に、前記生成トルクが、約５５００Ｎｍから約６５００Ｎｍの最適のトルクピークに達し、好ましくは、当該タービンが毎分約５５回で回転している際に、前記生成トルクが、約６０００Ｎｍの最適のトルクピークに達する、タービン。
請求項９において、当該タービンが毎分５５回で回転して約６０００Ｎｍのトルクを生成している際の当該タービンの動力が、３０ｋＷから４０ｋＷ、好ましくは、３５ｋＷである、タービン。
請求項１において、前記複数のブレードの、半径を変化させながら螺旋状に巻かれた湾曲形状により、負荷条件下での応力および歪みが軽減される、タービン。
請求項１１において、当該タービンの一端部を固定した状態で２５０ＲＰＭの遠心負荷に曝した場合、前記複数のブレードが最大で約１ミリメートルから約５ミリメートル、好ましくは、最大で約１．９ミリメートルの変位を生じる、タービン。
請求項１において、流動気体および／または流動液体中に沈められた状態で運転する、タービン。
請求項１において、前記複数のブレードが軽量かつ耐久性に優れた材料から製造されたものである、タービン。
請求項１４において、前記軽量かつ耐久性に優れた材料が、ポリヒドロキシブチレート系プラスチック、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ナイロン、アクリル、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフェニルスルフィド、シリコーンおよびポリウレタンで構成されるグループから選択される高強度プラスチック材料である、タービン。
請求項１４において、前記複数のブレードが機械加工されたものである、タービン。
請求項１４において、前記複数のブレードが押出成形されたものである、タービン。
請求項１４において、前記複数のブレードが射出成形されたものである、タービン。
ａ）長さが可変で、かつ、発電機と同心に係合される中心部のシャフトを用意する過程と、
ｂ）前記中心部のシャフトに対してほぼ垂直に配設された複数の径方向スポークによって前記中心部のシャフトに連結された複数のブレードであって、流体の流れに曝されることで単一方向に回転し、かつ、このような回転によって前記シャフトの回転を引き起こす複数のブレードを用意する過程と、を備え、
前記複数のブレードは、
ｉ）翼形状の断面を有しており、かつ、この断面は、その断面の翼弦と、その断面に対する相対的な流体の流れの方向に向いた線との交差角度によって決まる０°でない迎え角を有しており、
ｉｉ）中心部のシャフトの周りに螺旋状に巻かれた湾曲形状をしており、その湾曲形状は、中心部のシャフトの長さに沿って半径が変化しており、これにより、タービンの長さ方向の中央部分における、その湾曲形状と前記中心部のシャフトとの間の距離が、タービンの両端部における当該距離よりも大きく設定されており、
さらに、
ｃ）発電機を用意する過程であって、前記中心部のシャフトと前記発電機との間に配置されて前記タービンをばらすことなく前記発電機を前記中心部のシャフトに対して取付け・取外しを可能にするシャフト延長システムに係合する発電機を用意する過程と、
ｄ）前記発電機および前記複数のブレードを前記中心部のシャフトに取り付けて、タービン発電ユニット装置を形成する過程と、
ｅ）流体の流れの中に前記タービン発電ユニットを配置する過程と、
を備える、発電方法。
請求項１９において、さらに、
前記タービン発電ユニットと発電基地局とを結ぶ送電ラインを介して、前記発電機からの電力を利用する過程、
を備える、発電方法。
請求項１９において、前記長さを変えることのできる前記中心部のシャフトが、１つ以上のタービンを設置できるように構成されており、および／または１つのタービンにおける複数のブレードの湾曲形状の変化に対応できるように構成されている、発電方法。
請求項１９において、前記複数のブレードが、前記中心部のシャフトの周りに螺旋状に巻かれた少なくとも２つのブレードである、発電方法。
請求項１９において、前記迎え角が、当該タービンの長さに沿って変化している、発電方法。
請求項１９において、前記複数のブレードの湾曲形状の投影が樽状であり、この樽状の投影において、当該タービンの端部における前記複数のブレードと前記中心部のシャフトとの径方向距離は、当該タービンの両端部間の任意の部位における当該径方向距離よりも小さい、発電方法。
請求項１９において、前記複数のブレードの巻き合計が、前記中心部のシャフトを中心とした１回３６０°以上の回転に相当する、発電方法。
請求項１９において、前記０°でない迎え角により、当該タービンの生成トルクが最大になり、好ましくは、タービン効率が最大で２５％から５０％に達することを含み、より好ましくは、タービン効率が最大で約４３％に達することを含む、発電方法。
請求項２６において、流体が約１．４ｍ／ｓから約４．０ｍ／ｓの流速で流れている場合、当該タービンが毎分約１０から約２００回の範囲内で回転している際に前記生成トルクがピークに達することを含む、発電方法。
請求項２６において、約３ｍ／ｓの流れにおいて、当該タービンが毎分約４０から約６０回の範囲内で回転している際に、前記生成トルクが、約５５００Ｎｍから約６５００Ｎｍの最適のトルクピークに達することを含み、好ましくは、当該タービンが毎分約５５回で回転している際に、前記生成トルクが、約６０００Ｎｍの最適のトルクピークに達することを含む、発電方法。
請求項２８において、当該タービンが毎分５５回で回転して約６０００Ｎｍのトルクを生成している際の当該タービンの動力が、３０ｋＷから４０ｋＷ、好ましくは、３５ｋＷに達することを含む、発電方法。
請求項１９において、前記複数のブレードの、半径を変化させながら螺旋状に巻かれた湾曲形状により、負荷条件下での応力および歪みを軽減させることを含む、発電方法。
請求項３０において、当該タービンの一端部を固定した状態で２５０ＲＰＭの遠心負荷に曝した場合、前記複数のブレードに最大で約１ミリメートルから約５ミリメートルの変位が生じることを含み、好ましくは、最大で約１．９ミリメートルの変位が生じることを含む、発電方法。
請求項１９において、前記タービンを流動気体および／または流動液体中に沈めた状態で運転させることを含む、発電方法。
請求項１９において、前記複数のブレードが軽量かつ耐久性に優れた材料から製造されたものである、発電方法。
請求項３３において、前記軽量かつ耐久性に優れた材料が、ポリヒドロキシブチレート系プラスチック、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ナイロン、アクリル、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフェニルスルフィド、シリコーンおよびポリウレタンで構成されるグループから選択される高強度プラスチック材料である、発電方法。
請求項３３において、前記複数のブレードが機械加工されたものである、発電方法。
請求項３３において、前記複数のブレードが押出成形されたものである、発電方法。
請求項３３において、前記複数のブレードが射出成形されたものである、発電方法。