JP2011529541A - 連続流体を利用した発電設備、特に風力発電設備 - Google Patents

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Abstract

本発明は、連続流体を利用した発電設備であって、軸線（Ａ１）を中心として回転すると共にロータブレード（２）を有している、少なくとも１つのロータ（１）を有している発電設備において、入口面構造が、ロータに設けられており、ロータブレード及び／又は入口面構造が、１つ以上のエアクッションから少なくとも部分的に成ることを特徴とする連続流体を利用した発電設備に関する。

Description

本発明は、軸線を中心として回転すると共にロータブレードを有している、少なくとも１つのロータを有している前記連続流体を利用した発電設備、特に風力発電設備に関する。特許文献１は、垂直軸を中心として回転可能な風力タービンであって、誘導ハウジング内に位置決めされ、僅かにテーパ状になっている吸気チャネルを有している風力タービンを既に開示している。しかしながら、シールド本体は、入射流れ方向において中央に位置決めされているので、流れにとって好ましくない影響が存在している。
特許文献２、特許文献３、及び特許文献４では、垂直ロータと前方入射流れとを有し、さらに特別なハウジング状の入口面構造体を有し、流入又は吸入がハウジング状の入口面構造体を通じて実現されることによって、より高い貫流速度を達成可能な風力発電設備が開示されている。
特許文献５は、前方入射流れを有している垂直ロータを有している風力発電設備を開示している。前方入射流れの入射流れ領域は、ファンネル状の入口と複雑な形態をしたカバープレートとを備えている。風力発電設備の流れ抵抗は、特に中央に配置されたバッフル板によって高められる。さらに、複数の入口面が外部周辺に設けられている。
連続流体を利用した発電設備は、特許文献６に開示されている。発電設備は、垂直方向に延在している回転軸を有しているロータを有してオリ、周囲入口面構造体によって局所的に囲まれており、複数の入口面を有している。入口面は、ロータの両側に配設されている。
上述の解決策すべてにおいて、ロータブレードは底部から頂部に至るまで延在しており、その断面形状は翼状になっている。
入口面構造体又はロータブレードの製造は複雑であるので、設計及び製造に要する費用は比較的高い。さらに、これら発電設備を移動させるためには、広大なスペースを要する。
最近、ボートや建造物のために利用される膨張式エアクッションが知られている。このように、例えば“アリアンツアレーナ（Allianz Arena）”は、複数のエアクッションから作られている。
特許文献７には、プラスチック材料によってエアクッションを覆っているスタジアムが開示されている。この目的を達成するために、軟質プラスチック材料から成るモジュールが、圧縮空気を利用することによって形態を形成し、内部張力ケーブルと共に外面及びベース上の硬質プラスチック材料から成るシート及びプレートの列によって、付加的にも形状的にも安定化されている。
さらに、特許文献８は、平坦にすることができないマットレス、平坦にすることができないソファー、平坦にすることができない橋や平坦にすることができないボートのために利用可能とされると共に平面構造を有している、平坦にすることができないエアクッションを開示する。このために、エアクッションは、複数の交差している張設要素を有しており、両端において外層の内側に接続されており、平坦にすることができないエアクッションが膨張した場合には張力が働いた状態になる。
特許文献９は、適切に展開可能なエアクッションを開示する。この目的を達成するために、フェモラール圧縮エアクッションユニット（femoral compression air cushion unit）は、ベースプレートと、ベースプレートに取り付けられた膨張可能なエアクッションとを備えている。エアクッションユニットは、ベースプレートをエアクッションに接続する内部テレスコピック式ガイドを備えている。テレスコピック式ガイドは、ガイド要素に対して移動可能な状態で配置されている第１のロッドを備えている。第１のロッドとガイド要素とが、互いに入れ子状態で接続されている。
しかしながら、従来知られているエアクッションは、連続流体を利用した発電設備で利用するために提供されている訳ではない。
独国特許第８１０５００号明細書 独国実用新案第２９９２０８９９号明細書 独国特許出願公開第２４５１７５１号明細書 米国特許第４０８４９１８号明細書 独国実用新案第２０１０２０５１号明細書 国際公開０２／０９５２２１号 独国特許第１０１１７２８３号明細書 欧州特許第１７５２０７０号明細書 欧州特許第１３８６５８６号明細書
本発明の目的は、単純な構成の構造を有していると共に搬送中におけるスペースをほとんど必要としない、連続流体を利用した発電設備を提供することである。
本発明の目的は、請求項１の特徴によって達成される。優位な実施例は、従属請求項から得ることができる。
本発明における連続流体を利用した発電設備は、軸線を中心として回転すると共にロータブレードを有している少なくとも１つのロータと、前記ロータ及びロータブレードに関連しており、及び／又は１つ以上のエアクッションから少なくとも部分的に成る入口面構造とを有している。従って、発電設備の構造は実質的に簡略化され、重量が低減され、搬送量が低減される。
前記入口面構造が、好ましくは、ロータに対して側方に配設されている誘導要素であって、流動媒体のための少なくとも２つの誘導要素（以下においてディフューザ要素と呼称する）を備えており、誘導要素は、本体に固定されている。
本体は、互いから離隔配置されている２つの終端板を有しており、エアクッションとして実現されているディフューザ要素が、終端板同士の間に固定されている。エアクッションとして実現されているディフューザ要素が、好ましくは、終端板同士の間において第１の支柱を利用することによって固定されている。このために、ディフューザ要素が、孔を有しており、第１の支柱が、孔の領域内においてエアクッションから突出している。この目的を達成するために、ディフューザ要素が、例えば金属製スリーブ又はプラスチック製スリーブを利用することによって孔の領域内において補剛されている。
ロータが、互いから離隔配置されている少なくとも２つのロータ板を有しており、エアクッションとして実現されているロータブレードが、特に２つの支柱を利用することによって、ロータ板同士の間において固定されている。また、ロータブレードも、孔を有しており、第２の支柱が、これら孔の領域内においてロータブレードから突出している。優位には、ロータブレードが、空気誘導要素のように孔の領域において補剛されている。
また、本体の少なくとも１つの端部板又は両端部板が、外方に向いているエアクッションを備えており、エアクッションの接地面積が、対応する端部板の接地面積に対応している。
エアクッションが、外層と張力安定化要素とを有しており、張力安定化要素が、外層に固定されており、優位にはエアクッションの内側において延在している。
エアクッションそれぞれが、互いに接続されていると共に接続部によって充填可能な１つ以上のチャンバを有している場合がある。代替的には、チャンバそれぞれが独立して充填可能とされる。
ローラ式ロータが、好ましくはロータの軸の軸線方向に延在している前記ロータブレードを有しており、本体の終端板同士の間に配設されたディフューザ要素も、好ましくはロータの軸の軸線方向に延在している。
ロータに対して側方に配設されているディフューザ要素が、ディフューザ要素がロータブレードの外向きに突出している両端部を含んでいる包絡円の外形に適合するように局所的に湾曲している。
ディフューザ要素の断面は、特に翼形断面のように実現されており、ディフューザ要素は、流動媒体のための流入口及び流出口を形成している。互いに向かい合っている空気誘導要素の表面同士の間の間隔が、風の流入方向からコンフューザ（confuser）のようなロータに至るまでテーパ状になっており、その後にロータの外形／直径に適合され、ロータの後方においてディフューザのように拡幅されている。空気誘導要素の外側に突出している表面同士が、互いに対して鏡像関係になっている。
連続流体を利用した発電設備のこのような新規且つ革新的な構成によって、製造及び搬送が容易になる。
特に気体と共に利用する際に、すなわち風力発電設備（風力発電タービン）として利用する際に、及び例えば水力発電タービンや水車として液体と共に利用する際に、新しい可能性が開かれ、費用効率が高い大量生産が確実に実施可能となる。エアクッションは、風力発電設備を据え付ける際に最初に充填される。
流入口は、風の流入方向においてコンフューザの入口からロータの前方に至るまで６：１の比でテーパ状になっており、その幅は、好ましくはロータの直径の約５０％に相当する幅に至る。流出口は、ロータの後方において流入口の幅に対して拡幅されており、その幅は、ロータの直径の約２倍である。ディフューザ要素は、ベースプレートに固定されており、ベースプレート上には、ロータが回転可能に取り付けられている。終端板は、垂直軸線に方向付けられている場合には、例えばマストに設けられている場合には、第２の軸線を中心として回動可能に取り付けられている。ディフューザ要素がベースプレートに接続されており、ロータがハウジングの終端板同士の間に配置されているので、これらが、第２の垂直軸線を中心とする回動運動を一体的に実施する。ベースプレートの軸線とロータの軸線とが位置合わせされ、又は互いから離隔して配置されているので、当該設備は、確実に風向に追従することができる。
本体及びロータを独立して取り付けることができるので、ディフューザ要素を有している本体のみが、風向が変化した場合に回動可能とされる。
少なくとも１つのロータが、終端板同士の間において回転可能となるように取り付けられている。また、２つ以上のロータが、互いに隣り合って配置されているか、又は端板同士の間において重なり合って配置されている。ロータそれぞれが、少なくとも２つのロータ板を有しており、ロータ板同士の間にはロータブレードが延在している。さらに、ロータブレードを安定化させるロータ板が、外側に配設された２つのロータ板同士の間に位置している。ロータ板は、好ましくは円状に形成されている。
ロータは、自身の周囲に多数のロータブレードを有している。さらに、“二層”構造又は“多層”構造において、積み重ねられたロータブレード又は互いに隣り合っているロータブレードは組み合わせ可能とされる。ロータの積み重ねられたロータブレード又は互いに隣り合っているロータブレードは、互いに位置合わせされているか、又は周方向において互いに対してオフセットされて配置されている場合がある。
連続流体を利用した発電設備を利用することによって得られたエネルギは、発電機を介して利用可能とされるか、又はバッテリに充電するために直接利用可能とされる。
さらに、温水を生成するためにロータの回転を利用することができる。
連続流体を利用した発電設備が任意の所望の方向に回動可能とされることが望ましいことは言うまでもない。従って、該発電設備は、垂直方向又は水平方向に向いているロータの第１の軸線を有しているので、風力発電設備としても液体を利用した手段（河川、ダム）のタービンとしても利用可能とされる。
ディフューザ要素としてエアクッションを利用することによって、当該設備を水路内において浮動状態で利用することが考えられる。当該設備が水位に応じて浮沈するため、水位から独立して動作可能とされるからである。
連続流体を利用した発電設備が風力発電設備として利用される場合には、優位にはディフューザが風向に従って調整されるので、流入口は風向に常に向かっているか、又は方向づけられている。
このことは、例えば風力発電設備の上方又は下方において羽根状の構成を利用することによって実施可能とされる。このことは、簡便で且つ手間を掛けずに、ディフューザハウジングを自動的に方向づけることができる。
ディフューザ要素の高さは、ロータの高さに略一致している。
本発明における連続流体を利用した発電設備は、風やトラベル風（travel wind）及び／又は流れる液体からエネルギを発生させるために、利用分野に従って、対応する出力及びコンバータと接続して、陸上車両、飛翔車両、及び水上車両に利用可能とされる。
風力発電設備は、例えばバッテリに充電するために発電機と接続して利用することができる。
しかしながら、連続流体を利用した発電設備は、液圧式システム、及び／又は空圧式システム、及び／又は他の電気システムと組み合わせて、又はハイブリッドシステムのような内燃機関と組み合わせて運転可能とされる。さらに、当該発電設備を宇宙旅行に利用することができる。
空気誘導ブレードの利用と関連して風向の正方向及び逆方向においてロータブレードとファンネル状の膨張体との間隔が比較的小さな１つ又は２つのディフューザ要素の構成によって、驚異的な吸引効果と、風の流出方向における部分的な真空状態とが達成されるので、結果として貫通する流速が大きく高められ、これによりロータの回転も高められる。従って、風力発電設備の出力が約３０％高められる。
本発明について、例示的な実施例と関連する図面とに基づいて以下に詳細に説明する。
流入方向から見た風力発電設備の斜視図である。 第１の空気誘導要素の詳細な斜視図である。 第１の支柱を有している第１のディフューザ要素の詳細な斜視図である。 第２のディフューザ要素の詳細な斜視図である。 第２の支柱を有している第２のディフューザ要素の詳細な斜視図である。 第１のディフューザ要素及び第２のディフューザ要素の本体に対する結合状態を表わす概略図である。 重なり合って且つ互いにオフセットされたロータブレードを有しており、エアクッションから成るロータの斜視図である。 ロータ及びロータの両側に配置されているディフューザ要素の領域における、風力発電設備の断面図である。 底部側に風向計を有している風力発電設備の上面図である。 離れた建物に電力を供給するための、垂直軸式の連続流体を利用した発電設備の利用形態を表わす。 船上のバッテリに充電するための、垂直軸式の連続流体を利用した発電設備の利用形態を表わす。 離れた建物に電力を供給するために屋根の上に設けられた、２つの水平軸式の連続流体を利用した発電設備の利用形態を表わす。 河川又は運河内に設けられた、“浮動している”水平軸式の連続流体を利用した発電設備の利用形態を表わす。
図１は、第１の垂直軸線Ａ１を中心として流入方向から回転可能な第１のローラ式ロータ１を有している風力発電設備として利用される、連続流体を利用した発電設備を表わす。ロータ１は、垂直方向に延在している３つのロータブレード２と、回転方向においてロータブレード２それぞれから上流に接続されている空気誘導ブレード３とを有している。本明細書では、下側に配設された第１の終端ロータ板４と上側に配設された第２の終端ロータ板５とによって、ロータ１の境界が定められている（図７参照）。２つの外側に配置されたロータ板４，５の間に配設された２つの安定化ロータ板６（図１参照）又は単一の安定化ロータ板６（図２参照）によって、ロータ１が安定化される。ロータブレード２及び空気誘導ブレード３が、一体に形成されている、すなわち全体に連続的に形成されていると共に安定化ロータ板を貫通しているか、又は多数の部品から成る。本明細書では、ロータブレード２及び空気誘導ブレード３は一体に形成されている。
空気誘導ブレード３は、図９に表わすように、ロータブレード２から離隔されている。
ロータブレード２の空気流が、空気誘導ブレード３によって、より長期間に亘って維持されるので、当該発電設備の効率が実質的に向上する。従って、ロータブレード２と空気誘導要素３とから形成された“２つのブレード（double blade）”によって、当該発電設備の性能が実質的に向上する。好ましくは、ロータブレード２の湾曲方向と空気誘導要素３の湾曲方向とが同一方向とされる。
ロータ１は、空気誘導表面構造７によって部分的に覆われている（図１参照）。該空気誘導表面構造は、マストＭを中心として回動可能であるように配置されている。空気誘導表面構造７は、上側に配設された第１の端板８．１と下側に配設された第２の端板８．２とを備えている。第１の端板と第２の端板との間には、第１のディフューザ要素９と第２のディフューザ要素１０とがそれぞれロータ１の側方において延在している。第１のディフューザ要素及び第２のディフューザ要素の両方がエアクッションから形成されている。第１のディフューザ要素９は、重なり合って配設された３つのチャンバ９．１，９．２，９．３を有している。第２のディフューザ要素１０は、重なり合って配設された３つのチャンバ１０．１，１０．２，１０．３を有している。多数のチャンバを有しているエアクッションの代わりに、個々のエアクッションが重なり合って配設されていても良い。１つ以上のエアクッションが、上側の端板８．１及び下側の端板８．２に対して張設され、又は多数のエアクッションを利用する場合には、充填時に互いに対して張設される。多数のエアクッションを利用する場合には、さらに、これらエアクッションが互いに接続されている場合がある。
ロータ１は、第１のディフューザ要素９によって、流入方向において該ロータの直径の最大約５０％まで覆われているので、ロータ１については、流体が該ロータの幅の約５０％の幅において流入するにすぎない。風Ｗの流入方向において、流入口Ｅが、ロータ１の前方に且つ２つのディフューザ要素９，１０の間に形成されており、流出口Ａが、ロータ１の後方に且つ該流入口の反対側に形成されている。第１のディフューザ要素９及び第２のディフューザ要素１０の垂直方向に延在している外面９ａ，１０ａが、互いに鏡像関係になっており、最初に凸状の大きな曲率の弧を描いた後に凹状の小さな曲率の弧を描くように、流入口Ｅと流出口Ａとの間において湾曲している。
約４５°の角度で傾斜している誘導要素Ｌが、上側の端板８．１及び下側の端板８．２から第１のディフューザ要素９及び第２のディフューザ要素１０に向かって延在している。該斜面によって乱流の発生が防止され、又は乱流が低減される。
図３は、エアクッションとして実現され且つ重なり合っている３つのチャンバ９．１，９．２，９．３を有している、第１のディフューザ要素９の斜視詳細図である。３つの孔２０が、第１のディフューザ要素９に形成されており、該第１のディフューザ要素を固定するために利用される。孔２０には、例えば金属製の補剛部材２１が設けられている。
図３では、第１のディフューザ要素９が、重なり合っている５つのチャンバ９．１〜９．５を有している。これらチャンバは、エアクッションとして実現されている。この場合には、補剛部材２１を備えている２つの孔２０のみが存在しており、第１の支柱２２が補剛部材２１内に挿入され、孔２０内部に導入されている。第１の支柱２２は、第１の端板８．１及び第２の端板８．２に固定されている（図３では図示しない）。図４に表わす第２のディフューザ要素１０の構造は、図２に表わす第２のディフューザ要素の構造に類似している。また、第２のディフューザ要素は、エアクッションとして実現されており、重なり合っていると共に３つの孔２０を備えている３つのチャンバ１０．１，１０．２，１０．３を有している。また、孔２０は、補剛部材２１を有している。図４に表わす第２のディフューザ要素１０は、５つのチャンバ１０．１〜１０．５と補剛部材２１を備えている２つの孔２０とを有している。第１の支柱２２が補剛部材を通じて突出している。
第１のディフューザ要素９及び第２のディフューザ要素１０の両方が、固定具（図示しない）を利用することによって互いに対して固定されており、図６に表わす横方向に延在する支柱１４を利用することによって回動可能となるように取り付けられている。横方向に延在する支柱１４が、支柱１３の上端部及び下端部それぞれに固定されている。対応する支承部分１５が、例えばマスト（ここでは図示しない）にベース板１７を介して固定可能とされる軸部分１６の頂部に配置されている。
図７は、積み重ねられていると共に（空気誘導ブレードを利用することなく）互いに対してオフセットされている、ロータブレード２を有しているロータ１の斜視図である。第１のロータ板４と第３のロータ板６との間に配設されているロータブレード２は、第２のロータ板５と第３のロータ板６との間に配設されているロータブレード２に対してオフセットされて配置されているので、いかなる場合であっても、上方のロータブレード２は、基本的に上面から見ると（図８参照）、２つの下方のロータブレード２の中間に位置決めされている。ロータブレード７は、エアクッションとして形成されており、長手方向においてロータ板４，５，６を貫通する第２の支柱２３を利用することによって、ロータ板４，５，６に固定されている。
図８は、図６に表わすロータ１及びディフューザ要素の概略的な上面図である。図８では、ロータ１は、第１のディフューザ要素９及び第２のディフューザ要素１０によって部分的に覆われている。図８には、上方の終端板を表わさない。図８には、ディフューザ要素９，１０を固定するための第１の支柱２２と、ロータブレード２を固定するための第２の支柱２３とが示されている。ディフューザ要素９，１０とロータブレード２とがエアクッションを備えている。
図７は、風Ｗの流入方向に向いている流入口Ｅと流出口Ａとを明確に表わす。第１のディフューザ要素９は、流入方向においてロータ１の約５０％を覆っているが、覆っている範囲を小さくすることもできる。さらに、丸められた縁部９．１が、第１のディフューザ要素９において流入口の側方に設けられており、丸められた縁部１０．１が、第２のディフューザ要素１０に設けられている。２つの縁部９．１，１０．１は、流入方向においてロータ１の外径を越えて外側に突出している。２つの縁部９．１，１０．１の間隔ｂ１は、ロータの直径Ｄに概略的に対応しているか、又はロータの直径Ｄよりも僅かに大きい。第１のディフューザ要素９は、流出方向Ａにおいてさらなる丸められた縁部９．２を有している。第３の丸められた縁部９．３が、ロータ１からの間隔が小さい地点のみにおいて、ロータ１の約５０％を覆っている第１のディフューザ要素９に設けられている。また、第２のディフューザ要素１０は、流出口に向かう方向において、丸められた縁部１０．２を有している。
第１のディフューザ要素９の垂直方向外面９ａは、第１の縁部９．１と第２の縁部９．２との間において延在しており、ディフューザ面９ｂは、第２の縁部９．２と第３の縁部９．３との間において延在しており、擾乱面９ｃ（confuser surface）は、第１の縁部９．１と第３の縁部９．３との間において延在している。ディフューザ面９ｂは、最初に縁部９．２から凸状の弧を描いて延在し、ロータ１の外形に追従する凹状の湾曲を描いて縁部９．３に接続されている。擾乱面９ｃは、縁部９．１から縁部９．３に至るまで、最初に凹状に湾曲した後に凸状に湾曲している。第２のディフューザ要素１０は、風の出口に向かって縁部１０．２を有している。第２のディフューザ要素１０は、外側に向かっている垂直方向外面１０ａと、ロータ１に向かっているディフューザ面１０ｂとを縁部１０．１と縁部１０．２との間に有している。垂直方向外面１０ａの外形は、垂直方向外面９ａに対して鏡像である。ディフューザ面１０ｂは、ロータ１に至るまで凸状に湾曲し、凹状の弧に接続され、凹状の弧から縁部１０．２に至るまで凸状に湾曲した弧を描いて延在している。ロータ１の中心線から流出口Ａに向かって外側を見ると、ディフューザ面９ｂ，１０ｂの外形は鏡像関係にあり、略同一である。縁部９．３とディフューザ面１０ｂとの間隔ｂ２は、流入口Ｅの境界を形成しているが、少なくとも約０．５×Ｄである。縁部９．２と縁部１０．２との間隔ｂ３は流出口Ａを形成しているが、好ましくは約１Ｄ〜約２Ｄである。
ロータブレード２は翼形断面を有しており、湾曲した形状又は弧を描いた形状で外周から径方向内側に延在している。ロータブレード２の凸状に湾曲した表面は回転方向に隆起しており、ロータブレード２の凹状に湾曲した表面は流入した流れを受容する。
ロータブレード２の長手方向内縁部は、隣接するロータブレード２の凹状面に向かって隆起している。該長手方向内縁部が存在する場合には、空気誘導ブレード３は湾曲しており、同様にロータブレードに向いている。
図９は、空気誘導表面構造７が風向きに追従することを表わす。風向計１８が、本体の下側に載置されており、流出口Ａ側において空気誘導構造７を越えて径方向に突出している。図９から明らかなように、空気誘導ブレードがロータブレードそれぞれに設けられている場合がある。
例えばトランスミッションによって、連続流体を利用した発電設備のロータの低速度且つ高トルクの出力が、発電機に必要な出力、すなわち高速度且つ低トルクの出力に変換される。
ロータの回転によって発生する出力は、（例示的な実施例では図示しない）トランスミッションを介して、対応する受容側アセンブリ（発電機、ポンプ等）に中継される。
さらに、例示的な実施例（図示しない）では、連続流体を利用した発電設備を通じてポンプを駆動することができる。
連続流体を利用した発電設備は必要に応じて回動可能であり、水平方向又は垂直方向に向いているロータ軸を利用することによって動作可能とされる。また、（象徴的には仮想的な球体内に設けられた）連続流体を利用した発電設備を任意の所望の位置に回動させることができる。
従って、本発明における解決手段は、多様な応用分野で利用可能とされる。
特に空気誘導要素（ディフューザ要素）によって、フローボディ（flow body）内の風速が加速するので、エネルギ出力が、典型的な連続流体を利用した発電設備と比較して約５倍以上に高められる。
一般に、特に３枚のブレードを有した水平軸式風力発電設備は、許容することができない音響効果及び視覚効果を発生させる場合がある。騒音レベルは３５ｄＢを超える場合があり、特に夜間には、騒々しいと認識されている。さらに、光がロータブレードのブランク面から不規則に反射した場合には、特に日照中における光と影との変化、すなわち“ディスコ効果（disco effect）”に長期に亘り耐えることはできない。
これら欠点が、本発明における風力発電設備には発生しない。該風力発電設備は、非常に低い騒音レベルで、すなわち略零であるか又は自然の風の騒音に相当するにすぎない騒音レベルで動作するからである。
ディフューザ又はディフューザ要素を利用することによって、迷惑な光と影との変化が発生しない。従って、風力発電設備を居住地の近くに設けることが可能となる。
ディフューザ要素９，１０の大きな外面９ａ，１０ａは、広告板として利用することができる。
図１０は、風力発電設備である連続流体を利用した垂直軸式発電設備を表わす。この発電設備は、例えばマストＭに取り付けられた本体７を有しており、単一家族のための住居１９に隣接配置されており、電力及び温水を供給可能とされる。
図１１は、船舶２０上の垂直軸式風力発電設備Ｗを表わす。該風力発電設備を利用することによって、バッテリを再充電可能とされる。
図１２は、屋根２１上に配設された、１つ以上の水平軸式連続流体を利用した発電設備を表わす。本体は、例えば２つの終端板８．１，８．２に受容されており（左側の風力発電設備）、風向きに従って自身を方向付けるように、屋根２１に向いているディフューザ要素（図１２では参照符号１０）に取り付けられている（右側の風力発電設備）。
図１３は、運河２３の正面図であり、発電するための“浮動式”連続流体を利用した水平軸式発電設備の活用を表わす。連続流体を利用した発電設備Ｓは、ディフューザ要素の形態をしたエアクッションを通じて自身を適合させ、流動媒体２２の液面高さに“浮動状態で”固定されるように自身を適合させる。
連続流体を利用した発電設備Ｓを河川又は運河で利用しても、魚の生息域を害しない。発電設備が水の流速に従って回転し、剪断効果が発生しないからである。魚は、発電設備を通過して又は発電設備を通り過ぎて泳ぐことができる。
図１０〜図１３における上述のすべての実施例では、連続流体を利用した発電設備Ｓを利用することによって発生したエネルギが、例えば駆動シャフト（本明細書ではロータのシャフト）と出力シャフト（例えば発電機のシャフト）と対応するコンバータとの間における相対運動を補償するために、適切なトランスミッション（例えば歯車伝動式トランスミッションや歯付ベルト式トランスミッション）やクラッチを利用することによって、必要に応じて他のエネルギ形態に変換される。
例えばトランスミッションによって、連続流体を利用した発電設備のロータの低速度且つ高トルクの出力が、発電機に必要な出力、すなわち高速度且つ低トルクの出力に変換される。
ロータの回転によって発生する出力が、（例示的な実施例では図示しない）トランスミッションを介して、対応する受容側アセンブリ（発電機やポンプ等）に中継される。
さらに、例示的な実施例（図示しない）では、連続流体を利用した発電設備を通じてポンプを駆動させることができる。
連続流体を利用した発電設備は必要に応じて回動可能であり、水平方向又は垂直方向に向いているロータ軸を利用することによって動作可能とされる。また、（象徴的には仮想的な球体内に設けられた）連続流体を利用した発電設備を任意の所望の位置に回動させることができる。
従って、本発明における解決手段は、多様な応用分野で利用可能とされる。
特に空気誘導要素（ディフューザ要素）によって、フローボディ内の風速が加速するので、エネルギ出力が、典型的な連続流体を利用した発電設備と比較して約５倍以上に高められる。
一般に、特に３枚のブレードを有した水平軸式風力発電設備は、許容することができない音響効果及び視覚効果を発生させる場合がある。騒音レベルは３５ｄＢを超える場合があり、特に夜間には、騒々しいと認識されている。さらに、光がロータブレードのブランク面から不規則に反射した場合には、特に日照中における光と影との変化、すなわち“ディスコ効果”に長期に亘り耐えることはできない。
これら欠点が、本発明における風力発電設備には発生しない。該風力発電設備は、非常に低い騒音レベルで、すなわち略零であるか又は自然の風の騒音に相当するにすぎない騒音レベルで動作するからである。
ディフューザ又はディフューザ要素を利用することによって、迷惑な光と影との変化が発生しない。従って、風力発電設備を居住地の近くに設けることが可能となる。
ディフューザ要素９，１０の大きな外面９ａ，１０ａは、広告板として利用することができる。
１ ロータ
２ ロータブレード
３ 空気誘導ブレード
４ 第１の終端ロータ板（第１のロータ板）
５ 第２の終端ロータ板（第２のロータ板）
６ 安定化ロータ板（第３のロータ板）
７ 空気誘導表面構造
８．１ 第１の端板
８．２ 第２の端板
９ 第１のディフューザ要素
９．１ チャンバ（丸められた縁部）
９．２ チャンバ（丸められた縁部）
９．３ チャンバ
９．４ チャンバ
９．５ チャンバ
９ａ 垂直方向外面
１０ 第２のディフューザ要素
１０．１ チャンバ
１０．２ チャンバ
１０．３ チャンバ
１０ａ 垂直方向外面
１３ 支柱
１４ 支柱
１５ 支承部分
１６ 軸部分
１７ ベース板
２０ 孔
２１ 補剛部材
２２ 第１の支柱
２３ 第２の支柱
Ａ 流出口
Ａ１ 第１の垂直軸線
Ｅ 流入口
Ｍ マスト
Ｗ 風

Claims (18)

  1. 連続流体を利用した発電設備であって、軸線（Ａ１）を中心として回転すると共にロータブレード（２）を有している、少なくとも１つのロータ（１）を有している前記連続流体を利用した発電設備において、
    入口面構造が、前記ロータ及び前記ロータブレードに設けられており、及び／又は、１つ以上のエアクッションから少なくとも部分的に成ることを特徴とする連続流体を利用した発電設備。
  2. 前記入口面構造が、流動媒体のための少なくとも２つの誘導要素（以下においてディフューザ要素と呼称する）から成り、
    前記誘導要素が、前記ロータ（１）に対して側方に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の連続流体を利用した発電設備。
  3. 前記エアクッションとして実現されているディフューザ要素が、互いから離隔配置されている本体の終端板同士の間に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続流体を利用した発電設備。
  4. 前記エアクッションとして実現されているディフューザ要素が、終端板同士の間において第１の支柱を利用することによって固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  5. ディフューザ要素が、第１の孔を有しており、
    第１の支柱が、前記第１の孔の領域内において前記ディフューザ要素から突出していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  6. ディフューザ要素が、第１の孔の領域内において補剛されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  7. 前記ロータ（１）が、少なくとも２つのロータ板を有しており、
    前記ロータ板が、互いから離隔配置されており、
    前記エアクッションとして実現されている前記ロータブレード（２）が、前記ロータ板同士の間において固定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  8. 前記ロータブレード（２）が、２つの支柱を利用することによってロータ板に固定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  9. 前記ロータブレード（２）が、第２の孔を有しており、
    第２の支柱が、前記第２の孔の領域内において前記ロータブレード（２）から突出していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  10. 本体の１つ以上の終端板が、終端エアクッションを備えており、
    前記終端エアクッションの接地面積が、前記終端板それぞれの接地面積に対応していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  11. 前記エアクッションが、外層と張力安定化要素とを有しており、
    前記張力安定化要素が、前記外層に固定されており、前記エアクッションの内側において延在していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  12. 前記ロータ（１）が、前記ロータブレード（２）を有しており、
    前記ロータブレードが、外側から内側に向かって径方向に向いており、前記軸線（Ａ１）の長手方向に延在していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  13. 本体の終端板同士の間において延在しているディフューザ要素が、前記軸線（Ａ１）の長手方向に延在していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  14. 前記ロータに対して側方に配設されているディフューザ要素が、前記ディフューザ要素が前記ロータブレードの外向きに突出している両端部を含んでいる包絡円の外形に適合するように、前記ロータに向かって局所的に湾曲していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  15. 流入口（Ｅｓ）及び流出口（Ａｓ）が、２つのディフューザ要素によって形成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  16. １つ以上のディフューザ要素の断面が、翼形断面であること特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  17. 互いに向かい合っているディフューザ要素の表面同士の間の間隙が、風（Ｗ）の流入方向からテーパ状になっており、その後に前記ロータ（１）の外形／直径に適合しており、前記ロータ（１）の後方においてディフューザのように拡幅されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
  18. ディフューザ要素の外側に面している表面（４ａ，５ａ）が、互いに対して鏡像関係になっていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の連続流体を利用した発電設備。
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