JP2012528972A - 略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システム - Google Patents

Abstract

本発明は、システムの中心部分に配置され、発電機装置の入力軸を回転中心軸の周りに回転するように駆動させるために入力軸が接続された中心軸を有する風力タービンと、システムの前方において回転中心軸方向に整列して積層され、外端から内端へ湾曲に沿って先細りながらシステムの中心部分に向かって延びる、風力タービンに圧縮空気を送るための複数のコンプレッサであって、コンプレッサの外端は全体として、第１の幅を有する空気流入表面を備え、コンプレッサの内端は全体として、風力タービンを同心円状に収容するための円筒形空間を包含する空気流出表面を備える、複数のコンプレッサと、システムの中心に対してそれぞれ対称的にシステムの左方及び右方にて直立し、システムの後方部近傍に配置され、前方部から後方部に向かって互いの距離が徐々に増加するように延びる、左帆及び右帆と、システムの後方部にて直立し、左帆及び右帆の近傍に配置され、コンプレッサの後方外形によって定まる後帆とを備え、コンプレッサの空気流入表面が最大限の風に面し続けるように、複数のコンプレッサ、左帆、右帆及び後帆は、帆の動きのもとに風力タービンに対して３６０°の範囲内で回転可能であるようにユニットとして組み立てられる、略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムである。システムは低価格で風力の利用効率が高く、かつ設備容量が大きく寿命の長い。

Description

本発明は、風力発電機システムに関し、特に、略四角形で移動可能な本体を有する、圧縮空気による風力タービン発電機システムに関する。

現在、社会における生産力は急速に高まっており、電力は広く使われ、家庭のエネルギー消費も徐々に上昇している。これにより、限りある資源がひどく消費されるとともに、枯渇の危険性に面している。エネルギー資源情報の調査データによると、８５％以上の電力エネルギーが火、核、石油及びガスから生成されている。これにより、厳しい環境汚染、あるいは気候の変化が生じている。一方で、動物学や人々の暮らしが直接的に脅かされる可能性もある。

従来の風力発電機システムは、３つのブレードを有する扇型（fan-typed）の発電機システムとしてよく知られる。このような発電機システムは、カラムの上に設置される扇風機のブレードに類似するブレードを備える。ブレードが円弧形状であることにより、ブレードは風の動きによって回転することができ、発電機はブレードの回転を電力に変換する。このようなシステムは比較的単純な構造を有するが、いくつか欠点がある。それは、風力の利用が非常に低いことである。なぜなら、風力はブレードにより受けられるが、ブレードの面積が限られており、さらにブレード間の空間のほとんどにおいて風を利用することができないからである。したがって、このような数百ある風力発電機システムは概ね、一般的な工場の生産電力負荷を十分に満足することができない。生産需要を満足するためには大きな土地が使用されるが、これにより、土地や風力源を激しく浪費してしまう。

本発明の目的は、上記欠点を解消することであって、略四角形で移動可能な本体を有する、低価格で風力の利用効率が高く、かつ設備容量が大きく寿命の長い圧縮空気風力タービン発電機システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムは、システムの中心部分に配置され、発電機装置７、１０の入力軸を回転中心軸ｚの周りに回転するように駆動させるために入力軸が接続された中心軸２７を有する風力タービンＢと、システムの前方において回転中心軸ｚ方向に整列して積層され、外端から内端へ湾曲に沿って先細りながらシステムの中心部分に向かって延びる、風力タービンＢに圧縮空気を送るための複数のコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５であって、コンプレッサの外端は全体として、第１の幅Ｗ１を有する空気流入表面を備え、コンプレッサの内端は全体として、風力タービンＢを同心円状に収容するための円筒形空間を包含する空気流出表面を備える、複数のコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５と、システムの中心に対してそれぞれ対称的にシステムの左方及び右方にて直立し、システムの後方部近傍に配置され、前方部から後方部に向かって互いの距離が徐々に増加するように延びる、左帆８ａ及び右帆８ｂと、システムの後方部にて直立し、左帆８ａ及び右帆８ｂの近傍に配置され、コンプレッサの後方外形によって定まる後帆７２とを備え、コンプレッサの空気流入表面が最大限の風に面し続けるように、複数のコンプレッサ、左帆、右帆及び後帆は、帆の動きのもとに風力タービンに対して３６０°の範囲内で回転可能であるようにユニットとして組み立てられる。

本システムの主本体は三角形の形状を有する。空気流入表面がちょうど空気の流入方向に面するようにするために、システムの２つの側端部に垂直帆が配置され、システムの後方側端部に付加的な帆が横方向に配置される。これにより、各種の横ビーム及び縦ロッドとともに帆及び付加的な帆を用いて、四角形の形状を有するシステムを形成する。このような設計によれば、流入空気は、ちょうど空気の流入方向に面する空気チャネルへ流入し、風力タービンは効率的に回転駆動される。特に、風は、コンプレッサの空気流入表面からコンプレッサへと入り、集約及び圧縮されることにより風力タービンを回転駆動させて電力を発生させた後、空気流出表面から風力タービンに衝突する。帆の動きのもとに３６０°の範囲内で回転可能であることにより、空気流入表面がちょうど空気の流入方向に面することが確保され、システムの各種流入口は、流入空気を全て受け取るように空気の流入方向にちょうど整列する。これにより、風力の利用効率が向上する。したがって、同じ風の状況において、本システムの風の利用効率は従来の扇形システムの風の利用効率の８倍以上であり、本システムの電力は従来の扇形システムの電力の３００倍以上である。さらに、本システムは低価格であり、かつ非常に優れた騒音低減効果がある。

好ましくは、コンプレッサＡの全体の高さは、各種の帆及び風力タービンＢの高さに略等しい。また、好ましくは、帆及び複数のコンプレッサＡは、四角形のフレーム１１上及び円環デリックのビーム１４、５３上に固定され、四角形のフレーム１１及び円環デリックのビーム１４、５３は、滑車２、４７によって円環レール３上及び滑らかな地上ビーム４３上に設けられる。

本発明によるコンプレッサの一実施形態では、コンプレッサは設けられており、各コンプレッサは互いに間隔の空けられた７つの空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７をそれぞれ備え、７つの空気チャネルユニットが外端から内端へシステムの中心部分に向かって先細りながら延びることにより略扇形の形状が形成され、空気流入表面は、空気流入表面の中間部分に配置される凸状円筒形表面５０と、空気流入表面の２つの側方部分に配置される平らな表面４８とを有する。また、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７のそれぞれの交差箇所は略四角形であり、回転中心軸ｚ沿いの各空気チャネルユニットの高さが、空気チャネルユニットの外端から空気チャネルユニットのある深さの位置に向かって滑らかに減少し、空気チャネルユニットの該位置から空気チャネルユニットの内端に向かって滑らかに増加することにより、該位置において狭窄部分２３が形成され、複数のコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５のうち隣接する２つのコンプレッサ間のそれぞれにおいてコンプレッサ空間１８が形成される。

上記解決法によると、各コンプレッサはシステムの中心部に向かって先細っているため、それらの間に空間が形成される。したがって、湾曲かつ連続した空気チャネルユニットが作られ、該空気チャネルユニットにおいては、集約された空気が継続的な絞り込みのもとに前進するとともに、コンプレッサ空間が圧力を増加させることにより、風を適度に膨張させて排出風の速度を上昇させる。さらに、異なる湾曲部を有する７つの空気チャネルユニットは風力タービンとともに、略扇形の本体を形成するコンプレッサを構成する。

さらに、７つの空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は、上パネル２１、下パネルＤ３、２つの横パネル１６ａ、１６ｂ及び６つの垂直仕切り５２によって形成され、各空気チャネルユニットは、短い流入部分、短い流出部分及び長い中間部分をそれぞれ有し、流入部分は、複数ステージである圧縮チャネルＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇを備え、流出部分は、流出口を分割するための少なくとも１つの付加的な横仕切り５６と少なくとも１つの付加的な垂直仕切り５５とを備え、垂直仕切り５２及び付加的な垂直仕切り５５の両方が、コンプレッサの内端において空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して５２°から６２°の範囲内の角度を有する。

流入口箇所における複数ステージの圧縮チャネルの機能は、チャネルに入った後の風が外部へ逃げるのを防止することである。

好ましくは、複数ステージの圧縮チャネルは、５つのステージの圧縮チャネルを備え、第１ステージの圧縮チャネルＣは、３０個の第２ステージの圧縮チャネルＤに分割され、第２ステージの圧縮チャネルＤはそれぞれが、４つの第３ステージの圧縮チャネルＥに分割され、第３ステージの圧縮チャネルＥはそれぞれが、４つの第４ステージの圧縮チャネルＦに分割され、第４ステージの圧縮チャネルＦはそれぞれが、４つの第５ステージの圧縮チャネルＧに分割される。全ステージにおける圧縮チャネルの流入口６７及び内部流出口Ｄ５は、互いに接続されることによりフレームを形成する圧縮敷居６８、６３、６５、６６、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６が設けられた４つの端部を有する。全ステージにおける圧縮チャネルの流入口及び内部流出口は、互いに接続されることによりフレームを形成する圧縮敷居６８、６３、６５、６６、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６が設けられた４つの端部を有する。第１ステージの圧縮チャネルの流入口６７及び内部流出口Ｄ５の圧縮敷居は、上パネル２１、下パネルＤ３及び２つの横パネル１６ａ、１６ｂに接続するようにしてそれぞれ延びる。流入口６７の各圧縮敷居は、Ｈ型の棒鋼Ｄ７と、Ｈ型の棒鋼Ｄ７を包含する湾曲プレートローリングＤ６とをそれぞれ備える。内部流出口Ｄ５の圧縮敷居は円形パイプで構成される。

テスト結果によると、圧縮敷居には少なくとも以下の利点があることが分かる。第１に、圧縮敷居の配置により、システムの建造を容易にし、システムの強度を上げる。第２に、二重のポートの制限による圧縮敷居の配置は、流入口６７に入ってくる風に対して影響を及ぼず、また、空気チャネルユニットの内部が広いおかげで、空気チャネルに風が入ると空気チャネル内から逃げず、膨張しない。これにより、流出口における風力は、システムの全ての流入口における風圧によって決まる。

さらに、複数ステージの圧縮チャネルは、大きなシステムの建造を促進する。最も有利な点は、圧縮チャネルをより細かくステージごとに分割するとともに空気チャネルを連続的に短くすることだけで、非常に大きなシステムでさえ建造できるということである。これにより、システムにかかる費用の大きな削減となり、吸入効率を向上させ、さらに建造費用を簡単に削減することができる。

あるいは、複数ステージの圧縮チャネルには、２から１１のステージを有する圧縮チャネルが含まれても良い。

好ましくは、第５の空気チャネルユニットＣ５の横垂直仕切り５２の両方が、第５の空気チャネルユニットの外端から内端へ湾曲方向に沿って第５の空気チャネルユニットの中心部に向かって徐々に近づき、第１、第２、第３及び第４の空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の右パネル１６ｂ及び垂直仕切りは、それぞれの外端から内端へ第５の空気チャネルユニットＣ５に向かって曲がり、第６及び第７の空気チャネルユニットＣ６、Ｃ７の左パネル１６ａ及び垂直仕切りは、それぞれの外端から深さが３／４の位置へ第５の空気チャネルユニットＣ５に向かって曲がり、それぞれの深さが３／４の位置から内端へ曲がりつつ第５の空気チャネルユニットＣ５から偏向する。このような設計は、風抵抗の低減に寄与する。

好ましくは、電力を生成するために、各コンプレッサＡ内において間隔の空けられた空気チャネルユニットＢ９の数は少なくとも５から３０である。

本発明による風力タービンＢの一実施形態では、風力タービンＢは、外部円筒形表面８７と内部円筒形表面８９とを有する円筒形状であり、風力タービンＢは、上円環パネル２５と、底円環パネル７７と、上円環パネル２５及び底円環パネル７７の間に配置される複数の風力タービンユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５とを備え、中心軸２７は、放射状外側に延びる接続ビーム２９により各風力タービンユニットＢ９の円環パネルに接続され、該円環パネルは上円環パネル２５及び底円環パネル７７を含み、風力タービンＢは少なくとも１つの放射状排出空間２０、８２を選択的に備えることが可能であり、各放射状排出空間２０、８２は近接する風力タービンユニットの間に配置される。放射状排出空間２０、８２は、外側から内側に向かって５°から１０°の角度で上方へ放射状に傾斜し、風力タービンＢ９は、外側から内側に向かって５°から１０°の角度で下方へ放射状に傾斜する。各コンプレッサＡの空気流出表面の領域は、各風力タービンユニットＢ９の外部円筒形表面８７の領域の４８％から６５％である。

各風力タービンユニットには、周囲方向において互いに均一に間隔の空けられた複数のブレードが設けられ、各ブレードは回転中心軸ｚに沿って延びるとともに、外部円筒形表面８７と内部円筒形表面８９との間に配置された上円環パネル９８及び下円環パネル９９によって互いに固定されており、中心軸２７は、放射状外側に延びる接続ビーム２９によって上円環パネル９８及び下円環パネル９９にそれぞれ接続される。

好ましくは、外部円筒形表面８７は第１の幅Ｗ１の約３２％の外径を有し、内部円筒形表面８９は外径の少なくとも６０％の内径を有し、上円環パネル９８及び下円環パネル９９の円環パネルの放射状幅Ｗ２は、外径の少なくとも２０％である。

好ましくは、各ブレードは、外部ブレード８０と、中間ブレード９３と、内部ブレード９２とに分けられ、外部ブレード８０、中間ブレード９３及び内部ブレード９２は、接続ポスト９０、９１によって互いに接続されることにより２つの折部と３つの曲部とを形成するとともに、外部円筒形表面８７から内部円筒形表面８９へそれぞれ異なる角度で延びており、内部ブレード９２は内部円筒形表面８９を通って内側に延びる。内部ブレード９２は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して少なくとも５０°の角度を形成するように外側に延びる。中間ブレード９３は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して少なくとも４２°の角度を形成するように外側に延びる。外部ブレード８０は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して少なくとも２９°の角度を形成するように内側に延びる。

外部ブレード８０の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも２７％であり、中間ブレード９３の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも３０％であり、内部ブレード９２の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも２０％であり、内部ブレード９２のうち内部円筒形表面８９を越える部分の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも０．５％である。さらに、内部ブレード９２の曲げ深さは、内部ブレード９２の放射状幅の少なくとも１８％であり、中間ブレード９３の曲げ深さは、中間ブレード９３の放射状幅の少なくとも２１％であり、外部ブレード８０の曲げ深さは、外部ブレード８０の放射状幅の少なくとも８％であり、付加的な外部ブレード９５は外部ブレード８０と同じ曲げ深さを有する。

選択的に、内部ブレード９２のうち内部円筒形表面８９を越える部分８９の放射状幅は、外径の少なくとも１％である。

好ましくは、各内部ブレード９２には、内部円筒形表面８９に隣接する山形鋼ポスト９４が設けられ、隣接する内部ブレード９２の間に形成される排出部８８の幅が山形鋼ポスト９４によって占められる幅の少なくとも５０％となるように、山形鋼ポスト９４は内部ブレード９２の背面に沿って並べられる。

好ましくは、隣接するブレード８０の各ペアの間には付加的な外部ブレード９５が設けられ、隣接する外部ブレード８０及び付加的な外部ブレード９５を接続するためにそれらの間に配置される間隔の空けられた流入口７９には、横方向湾曲くさびプレートＢ６が設けられ、付加的な外部ブレード９５は、上及び下の円環パネル９８、９９の間かつ接続ポスト９１の上に組み立てられる。

さらに、周囲方向に均一に配置された放射状排出空間２０、８２内には、複数の排出ブレード８１が設けられる。排出ブレード８１は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも３５％の幅を有し、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８１に対して少なくとも４８°を形成するように内側に延びる。選択的に、各風力タービンユニットにおける上及び下の円環パネルの間には、少なくとも１つの付加的な円環パネル７８が設けられても良く、付加的な円環パネル７８は略平面かつ直線に保たれている。

好ましくは、１つの風力タービンユニットのブレードの数は１２８から１８００である。

好ましくは、風力タービンユニットＢ９の数はコンプレッサＡの数と同じであり、電力を生成するために、風力タービンユニット及びコンプレッサの両方には、少なくとも８つの風力タービンユニットと少なくとも８つのコンプレッサとが含まれる。

本発明による帆の一実施形態によれば、システムの後方部における左及び右の帆の最外端の間の距離は、第１の幅（Ｗ１）の少なくとも１０１％である。

さらに、各帆は、互いに一列となるよう並べられて接続される複数の湾曲ロール状ブレードを備え、右帆及び左帆の複数の湾曲ロール状ブレードの合計幅は、第１の幅（Ｗ１）の少なくとも４０％である。左及び右の帆の複数の湾曲ロール状ブレードは、システムの前方から後方に向かって段階的に大きくなり、後帆の複数の湾曲ロール状ブレードは互いに同一である。

一般的に、本発明による圧縮空気風力タービン発電機システムは、他の全ての発電機システムに比べて、低コストかつ建造が容易であり、単体の発電機において電力が大きく（単体の発電機において上限が５０００００ｋｗ以上）、風力の利用効率が高く（単体の発電機において、１ｋｗのときに６０％、１ＭＷのときに７５％、１０ＭＷのときに８５％、１００ＭＷのときに９０％）、追い風であり、風抵抗が小さく、騒音が小さく、寿命が長い。

次の図面と以降の詳細な説明から、さらなる特徴及び利点が明らかとなる。

本発明による略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムの一実施形態の斜視図 図１の風力タービン発電機システムのシャーシ土台の平面図 図１の風力発電機システムの底部フレームの平面図 図１の風力発電機システムのコンプレッサの斜視図 図４のコンプレッサが積層されて組み合わされた装置の斜視図 図５の装置の組み合わされた流入口の垂直図 図６の流入口におけるコンプレッサユニットの斜視図 図７の圧縮チャネルＤ及び分割された圧縮チャネルＥの斜視図 図１の風力タービン発電機システムの上面図 図１の円筒形風力タービンの斜視図 図１０の円筒形風力タービンのブレードの配置を示す平面図 図１０の円筒形風力タービンのユニットの断面図

本発明の詳細な構造は、図面を併用することでさらに説明される。しかしながら、本発明は、ここに記載された実施形態に限らない。

図１は、本発明による、略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムの一実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、参照符号Ａは後述するコンプレッサを示し、参照符号Ｂは後述する円筒を示す。図４、７、８に示すように、参照符号Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇはそれぞれ、後述するコンプレッサにおける５段階の圧縮チャネルを示す（５番目の圧縮チャネルＧは図示せず）。参照番号１５は後述するデリックポストを示す。破線は内部を示す。さらに、システムの構造の様々な仕様は空気流入表面４８、８０の合計幅（すなわち第１の幅Ｗ_１）に基づいて決定され、システム直径線８５は、中心線ｚと空気流入表面の中心とを通るようにして定められる。以降の説明において、「正面」、「左側面及び右側面」、「背面」、「左方向及び右方向」、「内端（内縁）及び外端（外縁）」、並びに「上方向及び下方向」は全て、組み立てられた状態の本発明による圧縮空気風力タービン発電機システムを基準とする。以降の「放射状幅」は、風力タービンの直径方向沿いに測られた幅をいう。

図１、４、５に示される好ましい実施形態において、全体のシステムは、コンプレッサ、横及び縦のデリックビームで構成される四角形枠、円環デリックビーム、各種デリックポスト、ビーム、ロッド骨部、帆及び圧縮ライン、敷居並びに各種土台を備え、これらは全て、滑車によって底部フレームに接続されるとともに円環レール及びシャーシ土台に取り付けられる。全体のシステムは円筒形の風力タービンをさらに備え、風力タービンは、移動用の空間内に配置されるとともに各コンプレッサの内縁に割り当てられる風力タービンユニットを備える。風力タービンの中心軸の下端部はチェーンホイールのコネクタの上端部に接続され、コネクタの下端部は内部ギアに係合する。内部ギアは発電機装置の柱ギア及び入力軸にも係合する。風は、コンプレッサの空気流入表面を通じて流入口に入り、圧縮ライン及び空気チャネルユニットを通じて集約されて、圧縮される。その後、風が流出口の外部へ移動するための空間へ衝突することにより、風力タービンが回転して電力を生成する。

特に、５つのコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が、システムの前方部に積層され、回転中心軸ｚに沿って互いに並んで配置される。５つのコンプレッサは、システムの中心部に向かうカーブに沿って、それぞれの外端から内端までテーパ状に延びる。各コンプレッサが全体として、それぞれの外端において、第１の幅Ｗ１を有する空気流入表面を形成する。空気流出表面６１は、コンプレッサの内端において結合して形成されており、風力タービンＢを収容するための同心円状の円筒形空間を取り囲む。空気流出表面６１の面積は、風力タービンの外周表面の面積の４８％−５８％である。空間１８は、５つのコンプレッサのうち隣接するものの間に形成される。円筒形の風力タービンＢは、同心円状の円筒形空間内に配置される。左右の帆８ａ、８ｂはシステムの左と右の両方に配置され、後方の帆７２はシステムの中心部の後方に配置される。コンプレッサと帆とは一体的な装置を構成する。左右及び後方の帆８ａ、８ｂ、７２の動作のもとに、一体的な装置は３６０°の範囲内の角度にて回転可能であり、空気流入表面４８、５０は３６０°の範囲内の角度で自然に回転し、様々な方向からの風力を受けるようにして空気に面する。

本発明による圧縮空気風力タービン発電機システムは、第１に、外側及び内側の円環地上ビーム１、４３を有するシャーシ土台を備える。シャーシ土台は、周辺のガードレールウェブ３５、及び発電機装置７、１０の設置土台から、内側に延びる様々な縦地上ビーム４５、４６を備える。円環レール３は、外側の円環地上ビーム１の平面内に配置され、滑車２と係合することにより相対的な移動を行う。滑車２、４７はそれぞれ、外側及び内側の円環デリックビーム５３、１４の底部に取り付けられる。外側及び内側の円環デリックビーム５３、１４は、横及び縦のデリックビーム４、１７が組み合わされたフレーム１１と一体である。垂直デリックポスト１５、風力タービンＢの筐体の半円状横ビーム、正立ポスト１３、斜支持デリックポスト５、最上設置フレーム３０、及び円環フレーム２６がそれぞれ設けられている。垂直な帆８ａ、８ｂ、７２は、上方の縦及び横のビーム３２、７０と支持ロッド骨部３１とに接続される。コンプレッサＡの本体の中にある圧縮ライン（破線２２）及び円管４９、７５、７６は、溶接されて一体となる。

円筒形の風力タービンＢの底部には、いくつかのデリックビーム５９が設けられる。デリックビーム５９は、円環デリックビーム１４及び滑車４７が組み合わされ、内部の円環地上ビーム４３の中に配置される。デリックビーム５９は、中心の設置平面内に配置されたベアリング５８に向かって内側に延び、風力タービンＢの中心軸２７に固定される。中心軸２７はチェーンホイールのカプラ１２に接続される。カプラ１２は、内部ギア６に接続され、大きい方の発電機装置７及び小さい方の発電機装置１０に接続される。風力タービンＢの最上ベアリング２８を固定して、ビーム骨部２９及び風力タービンＢの中心軸２７を支持するために、風力タービンＢの最上設置フレーム３０は円環フレーム２６に接続される。最上設置フレーム３０は、風力タービンＢの最上円形プレート２５と風力タービンＢの全体とに並べられる。軸方向に空気を排出するために、最上設置フレーム３０の中に空間２４が設けられる。

次に、図２、３にシステムのシャーシ土台及び底部フレームが詳細に示されている。

システムのシャーシ土台は、内部及び外部の円環地上ビーム４３、１に設けられる。中心の発電機装置の作業チャンバ４４、環帯壁３４、及び四角形ポスト３３が存在し、ポスト３３は、外側に延びる各種縦ビーム４５に連結される。内部の平坦な円環地上ビーム４３及び外部の円環地上ビーム１は、縦ビーム４５及び付加的な縦地上ビーム４６のそれぞれに連結される。システムシャーシの地上ビームの下部には４つのトンネルが設けられており、４つのトンネルは、外部の出入口４０及び内部の出入口４２を通じて作業チャンバ４４に接続し、中間の出入口４１を通じて円環作業通路３９に接続し、さらに円環作業通路３９を通じてシステム内の電気リフトの各ゲート５１に接続する。図２に示されるように、シャーシの外縁を囲む平面内に、ガードレールウェブ３５、鑑賞チャネル３７、内部手すり３６、隔離空間３８、並びに円環滑動レール３及び底部滑車２用の係合装置、が配置される。図３に示すように、システムの底部フレーム１１は、内部及び外部の円環デリックビーム１４、５３に接続される横及び縦の各種デリックビーム４、１７に設けられる。底部フレーム１１は、デリックポスト１５、１３、５用の基礎、垂直帆８ａ、８ｂ及び付加的帆７２の基礎、円管ポスト４９用の基礎、コンプレッサＡの各ユニットＣ１−Ｃ７の仕切り５２用の基礎、風を受けるための垂直平面５０、４８内の各種縦敷居６５、６４、Ｄ１、Ｅ２、Ｅ５、Ｆ２，Ｆ５用の基礎、溝を有する滑車２及び平坦な滑車４７用の基礎、などを備える。全ての基礎は溶接されて一体となる。横及び縦のデリックビーム４、１７をコンプレッサＡの場所の中に加えても良く、横及び縦のデリックビーム４、１７の仕様はシステムの大きさに依存する。内部及び外部の円環地上ビーム１、４３の平面は正確なバランスを保つ。コンプレッサＡの位置に配置される滑車２、４７の数は、外部に配置される滑車の数の少なくとも３倍多い。内部及び外部のデリックポスト１３、１５、円環デリックビーム１４、５３、斜め支持デリックポスト５、並びに横及び縦のデリックビーム４、１７などは、全て円管から作られるとともに溶接されている。

コンプレッサＡの構造は、以下で図４、５−９を参照しながら、より詳細に説明する。

コンプレッサＡは、１０個のプレートで組み立てられた扇型のコンプレッサＡ本体として形成される。コンプレッサＡの１０個のプレートはそれぞれ、１つの下部パネルＤ３及び１つの上部パネル２１、２つの横パネル１６ａ、１６ｂ、並びに空気チャネルを空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７へ分割する６つの垂直仕切り５２である。垂直仕切り５２は、外端（流入口６７）における最も広い地点から、仕切り５２の全長の２／３離れた位置にある最も狭い地点（すなわち圧縮ライン２３）に向かって、内側へ滑らかに先細りとなっている（同様に、垂直仕切り５２の上端及び下端も、内側に滑らかに先細りとなっている）。また、垂直仕切り５２は圧縮ライン２３から空気流出口５７へ滑らかに広がっており、最も狭い部分の幅は垂直仕切りの最大幅の約６７％であり、空気流出口５７における幅は垂直仕切りの最大幅の約９３％である。

図４、５、６、９に示すように、コンプレッサＡは、各コンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５の異なる曲線に沿ってテーパ状である７つの空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７で形成される。コンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５は積層され、コンプレッサの組立品を形成する。図９に示すように、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は、湾曲及び深さにおいて変化する。また、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の流入口６７は同じ高さである。さらに、流出口５７の高さは流入口６７の高さの９３％であり、残りの７％は放射状の空気排出空間１８である。

各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は中空の四角柱であり、該ユニットは、外端における垂直空気流入表面４８、５０の流入口６７から流出口５７に向かって、内側に先細りとなっている。流入口６７と比べて、流出口５７は６１％削減されている。次に、図９に示すように、空気チャネルユニットＣ５の両側にある仕切り５２は、流入口６７から流出口５７に向かって、空気チャネルユニットの中央部に実質的かつ対称的に近づいている。Ｃ７、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１と同様にＣ６及びＣ４などの他の空気チャネルユニットＣは全て、空気チャネルユニットＣ５に向かって湾曲する。例えば、ユニットＣ６、Ｃ７の仕切り５２及び外側の横パネル１６ａは、コンプレッサ部分２３から内側に向かって湾曲し、システムの内端６１に向かって外側に湾曲する。図４に示すように、各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の流出口５７は、付加的垂直仕切り５５及び付加的水平仕切り５６に設けられる。流出口５７から空気チャネルに延びる付加的垂直仕切り５５及び付加的水平仕切り５６は、空気流入表面４８、５０の合計幅の約５％である。付加的垂直仕切り５５の高さは、流出口５７の高さと同じである。各付加的垂直仕切り５５は、流出口５７の近傍にある直径線８５に対して５６°の離心角を形成する。横パネル１６ａ、１６ｂは、流出口５７の近傍にある直径線８５に対する付加的垂直仕切りの離心角と同じ離心角を形成する。

図５、６、７、９に示すように、空気流入表面４８、５０は、風を受ける流入口６７を構成し、流入口６７の内端６１は、円筒形の風力タービンＢを取り付けるための略半円の移動空間を収容する。図５の破線で示される垂直仕切り５４及び主要な水平仕切り６０から、流入口６７は、内側に面する風力圧縮チャネルＤに設けられるということがわかる。また、風力圧縮チャネルＤの内側の深さは、コンプレッサＡの空気流入表面４８、５０の合計幅の約５％から７％である。各圧縮チャネルＤは流入口６７から内側の流出口Ｄ５に向かって内側に先細りとなっており、体積が７％削減されている。各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の流入口６７部分は風力圧縮チャネルＤに設けられる。一方で、流出口５７は、付加的垂直仕切り５５及び付加的水平仕切り５６のそれぞれに設けられる。円管ポスト４９、７５、７６及び空気チャネルユニットＣ内部の電気リフトの道５１を例外として、その他の内部部分は全て中空の四角柱である。

図３、６、９に示すように、空気流入表面５０を形成する空気チャネルユニットＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の５つの外端は、図３に示される外部円環地上ビームの周囲の０．９／４の範囲内に配置される。空気チャネルユニットＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の外端は円環地上ビーム１を越えて延びており、延びた分の長さは円環地上ビーム１の周囲の約０．１％から０．５％である。空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の外端はビーム４に平行である。同様に、ビーム４を越える空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の長さは、ビーム４の長さの約０．１％から０．５％である。図６に示すように、各コンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が隣接して積層６８されることにより、空気流入表面４８、５０において風を受け取るための巨大な格子が形成される。垂直帆８、７２の効果により、システムの空気流入表面４８、５０は、周囲全ての風を受け取る。

図７、８に示すように、風力圧縮チャネルＤは、コンプレッサＡの空気チャネルユニットの流入口６７部分によって分けられる。このとき、各ユニットは、５つの垂直仕切り５４、４つの水平仕切り６０及びＤ９によって、空気チャネルＣを３０の圧縮チャネルＤに分ける。図７に示すように、流入口６７から内部の流出口Ｄ５までの圧縮チャネルＤは、中空の四角柱の形状を有する空気チャネルであり、流入口６７及び内部の流出口Ｄ５は、風力圧縮敷居６６、６５、Ｄ８にそれぞれ設けられる。内部の流出口Ｄ５の圧縮敷居Ｄ８は、垂直敷居Ｄ１と交差することによりコンプレッサＡにおける横パネル１６ａ、１６ｂ、垂直仕切り５２、上部パネル２１、及び下部パネルＤ３などを接続する水平敷居Ｄ２として、円管を用いる。図７に示すように、横パネル１６ａ、１６ｂ及び垂直仕切り５２は切断線Ｄ４によって区切られているが、内部に関する説明は本明細書では行わない。Ｈ型の棒鋼Ｄ７は、流入口６７の圧縮敷居６６、６５内部の各ユニットにおいてオーバーラップしている垂直敷居６３、６４及び水平敷居を接続するために用いられる。ここで、垂直敷居６３、６４、６５はシステムの底部にてフレーム１１と接続しており、垂直敷居には、内部の流出口Ｄ５の圧縮敷居Ｄ１、図８にて分割されている圧縮チャネルＥ、Ｆの垂直敷居Ｅ２、Ｆ２、及び内部の流入口Ｄ５の垂直敷居Ｅ５、Ｆ５が含まれ、これらはシステムの底部にてフレーム１１に接続される。プレートＤ６によって形成される湾曲ロールを内部に含むＨ型の棒鋼Ｄ７とともに流入口６７の各種圧縮敷居の外端が接続されることにより、圧縮敷居の各ステージは、２つの外端が尖った状態の楕円形状へと形成される。図８に示すように、特別に大きなシステムは、少なくとも５つのステージに連続的に分割される圧縮チャネルを有する必要がある。第１ステージの空気チャネルＣは３０の第２ステージの圧縮チャネルＤに分割され、各圧縮チャネルＤは４つの第３ステージの圧縮チャネルＥに分割され、各圧縮チャネルＥは４つの第４ステージの圧縮チャネルＦに分割され、各圧縮チャネルＦは４つの第５ステージの圧縮チャネルＧに分割されるが、類似の方法によりさらに分割しても良い。圧縮チャネルは、流入口６７から内部の流出口Ｄ５に向かって０．２°から０．３°の割合で先細りとなっている。図８から分かるように、圧縮チャネルＤの流入口６７内部にある垂直圧縮敷居Ｅ２及び水平圧縮敷居Ｅ１は、圧縮チャネルの内部に向かって引いており、垂直仕切り５４及び水平仕切り６０内に設けられる。また、内部の流出口Ｄ５における垂直及び水平の敷居Ｅ５、Ｅ６も、垂直仕切り５４及び水平仕切り６０内に設けられる。圧縮チャネルＥは、圧縮チャネルＤよりも５％小さい。同様に、圧縮チャネルＦは、圧縮チャネルＥよりも５％小さい。敷居Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２の尖った部分に設けられるようにするため、圧縮チャネルＥ、Ｆの垂直仕切りＥ４、Ｆ３はそれに応じて小さくされている。尖った部分には、円管である水平及び垂直の敷居Ｄ２、Ｄ１、Ｅ６、Ｅ５、Ｆ６、Ｆ５と同様に、垂直仕切り５４、水平仕切り６０、及び圧縮チャネルＤの敷居６５、６６が含まれる。

図８に示すように、流入口６７の圧縮チャネルＥの圧縮敷居Ｅ１、Ｅ２は圧縮チャネルＤの敷居６５、６６に比べて１０％小さくされており、圧縮チャネルＦの敷居Ｆ１、Ｆ２は圧縮チャネルＥの敷居Ｅ１、Ｅ２に比べて１０％小さくされており、内部の流出口Ｄ５の円管の敷居Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６は、流入口６７の同じステージにおける圧縮チャネルの圧縮敷居に比較して３％小さくされている。空気流入表面４８、５０及び内部の流出口Ｄ５など水平圧縮敷居の全てが圧縮チャネルを通って全面的に延びることにより、左右の横パネル１６ａ、１６ｂ、全ての垂直圧縮敷居の接続装置の上部パネル２１、コンプレッサＡ５−Ａ１の圧縮チャネル、及び接続装置の底部にあるフレーム１１が接続される。これにより、接続された本体を形成する。テーパ状の圧縮チャネルとともに２つの圧縮敷居の効果により、大小に関わらず、風は圧縮チャネルから逃げることができない。空気流入表面４８、５０の広い領域において風を収集する際の圧力と風力タービンＢの回転力とが等しくなるような、自己圧縮風力タービンＢが形成されることにより、風力タービンＢは高速で回転される。

図９に示すように、圧縮空気風力タービン発電機システムは、コンプレッサＡと垂直帆８、７２との組み合わせで、風力タービンＢに対して中央に配置される事により、横幅が長手方向長さよりも８％大きい四角形状のシステムを形成する。また、システムの２つの面にて互いに対向するように配置された帆８ａ、８ｂの間の最大距離１は、コンプレッサＡの空気垂直表面４８、５０の全体幅Ｗ１の約５％より大きく、風力タービンＢの外側の直径線８５は、垂直表面４８、５０の全体幅Ｗ１の３２％である。

コンプレッサＡの各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の（横パネル１６ａ、１６ｂを有する）垂直仕切り５２は、ユニットＣ５に向かって円弧状に湾曲するとともに、コンプレッサと風力タービンＢとの間にある隙間７３に向かって空気チャネルを先細りにしている。（横パネル１６ａ、１６ｂを有する）垂直仕切り５２が空気垂直平面４８、５０に向かって外側に徐々に広がり、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ７がデリッククロスビーム（デリック横桁）４に沿って配置されることにより、デリッククロスビーム４に平行な垂直平面４８を形成する。また、５つの中間空気チャネルユニットＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６が、外形がチューブ状の地上ビーム１の周囲の０．９／４の範囲内に配置されることにより、突出した円筒形の垂直表面５０が形成される。チューブ状ポスト４９、７５、７６は制限して配置される。チューブ状ポスト４９は垂直仕切り５４の近傍に配置され、チューブ状ポスト７５は圧縮部分２３内に配置され、他のチューブ状ポスト７６を増加させるかどうかは実際の需要によって決まる。垂直帆８ａ、８ｂはコンプレッサＡの後ろ側の２つの側端部にて対称的に配置され、付加的な帆７２は後方の側端部において右方偏位した位置に配置さる。各帆８ａ、８ｂ、７２は一般的に、システムと同じ高さとなるように一直線に垂直に並べられた５−６の湾曲したロール状のブレード９を有する。対向する帆８ａ、８ｂの湾曲したロール状のブレードは異なる仕様を有し、近接するブレードはコンプレッサＡに最も近いブレードと比較して７％広くされており、それに続けて残りのブレードも７％広くされている。他の付加的な帆７２のブレードは広くされずに、システムの後方側端部に沿って横方向に並べられる。横及び垂直なデリックビーム６９、７０、７１及びデリックポスト１５、１３は全てシステムの使用に基づいて設計することができ、その場合、これらの重量、体積及び位置はシステムの仕様から計算して決定される。

複数のコンプレッサが上下方向において互いに間隔を空けられるとともに区間において互いに重なっているので、各空気チャネルにおける中間の垂直仕切り、及び各コンプレッサを通じて配置される昇降経路における中間の垂直仕切りに、外部デリックポストを含めて複数のチューブ状ポストを配置することが実用的である。このような配置は、１０ＭＷ以上の大容量システムの固定及び維持のために用いられる。

以降に、本発明による風力タービンについて図１０、１１、１２を参照しながら詳細に説明する。

参照符号Ｂ９は風力タービンユニットを示し、参照符号２０、８２は同じ空間を示すものとして用いられる。

外部円筒形表面８７及び内部円筒形表面８９を有する円筒形状の風力タービンＢは、上部円形プレート２５と、底部円形プレート７７と、上部円形プレート２５及び底部円形プレート７７の間に配置される５つの風力タービンユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５と４つの放射状空気排出空間８２とを備える。風力タービンＢの中間部分は中空の円筒形空間である。接続ビーム２９がそれぞれ放射状外側に延びることにより、中心軸２７は上部円形プレート２５及び底部円形プレート７７を含む各ユニットＢ９の円形プレートに接続される。円筒形風力タービンＢの全体の高さは、システムにおいて重なっているコンプレッサＡの数による。

図１１に示すように、風力タービンＢのユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５はそれぞれ、２つの円形プレート９８、９９（すなわち、上部のものと底部のもの）と、ブレード装置８０、９２、９３とを備える。円形プレートＢ７の平面Ｂ８には、外部ブレード８０、中間ブレード９３、内部ブレード９２、内部チューブ状ポスト９０及び外部チューブ状ポスト９１が配置される。外部ブレード８０、中間ブレード９３及び内部ブレード９２が互いに接続されることにより、２つの折部と３つの曲部を形成する。外部ブレード８０は、円形プレートＢ７の外端８７から外部チューブ状ポスト９１の位置に向かって内側に接続され、外端８７から該位置までの外部ブレードの放射状幅は各円形プレートＢ７の本体平面Ｂ８の片側幅Ｗ２の３７％とされる。中間ブレード９３は外部チューブ状ポスト９１及び内部チューブ状ポスト９０に接続され、外部チューブ状ポスト９１から内部チューブ状ポスト９０までの中間ブレード９３の放射状幅は片側幅Ｗ２の３８％とされる。内部プレート９２は内部チューブ状ポスト９０に接続され、内部チューブ状ポスト９０から円形プレートＢ７の内端８９までの内部ブレードの放射状幅は片側幅Ｗ２の２５％とされる。総数３２の内部チューブ状ポスト９０は円形プレートＢ７の全体平面Ｂ８に沿って一体的に設けられ、外部チューブ状ポスト９１の数は６４である。風力タービンＢの底面における二重に結合した円形プレート７７から各ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５を通じて延びる２種類の円形ポスト９０、９１は、各層の円形プレートＢ７と、付加的円形プレート７８と、中間層化された空気排出空間８２とを有し、上部円形プレート２５は風力タービンＢに接続される。

図１１に示すように、風力タービンＢにおける中間層化された円形プレート９８、９９の平面Ｂ８は３つの部分、すなわち内側部分、中間部分、外側部分に分けられ、こられ３つの部分は正確に、各ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５における外部ブレード８０、中間ブレード９３及び内部ブレード９２の取付位置にある。例えば、外部ブレードは円形プレートＢ７の外端８７から外部チューブ状ポスト９１に向かって延びるとともに、そのボディラインは、直径線８５に対して３５度の角度を形成するようにして内側に延びる。反対に、中間ブレード９３及び内部ブレード９２は、直径線８５に対してある角度を形成するようにして外側に延び、その角度はそれぞれ、内部ブレード９２と直径線との角度が７０度であり、中間ブレード９３と直径線との角度が５０度である。また、外部ブレード８０は半楕円体状であり、その湾曲深さは幅の２５％である。中間ブレード９３は半円弧状であり、その湾曲深さは幅の４３％である。中間ブレード９２は円弧状であり、その湾曲深さは幅の１３％である。２つの折部と３つの曲部とを形成するように接続される内部、中間及び外部のブレード９２、９３、８０は、３つの部分に分けられる。これらの部分はそれぞれが、６４個の内部チューブ状ポスト９０及び外部チューブ状ポスト９１を基礎とする３２個のブレードを備える。さらに、付加的な外部ブレード９５は３２個のチューブ状ポスト９１を備える。風力タービンＢの周囲の接続を強化するための多環状くさびプレートＢ６における複数の層に、外部ブレード８０と付加的な外部ブレード９５との間にある空気流入ポート７９がさらに設けられており、中間層化された環状プレート９８、９９の平面Ｂ８において、各ブレード９２、９３、８０は、トーチ状パターンの２つの折部と３つの曲部とを形成する。しかしながら、中間層化された空気排出空間８２には外部風排出ブレード８１が６４個のみ配置されており、この数は、外部ブレード８０及び付加的な外部ブレード９５の総数に等しい。残りのブレードの内部には、ブレードの代わりに、ユニットＢ９の山形鋼ポスト（angle iron post）９４を接続するための円形状チューブ９６のみが配置される。円形状チューブ９６の全ての端部が各ユニットＢ９及び仕切り空間２０を通じて互いに接続されることにより、底部及び上部の円形プレート７７、２５は接続される。円形状チューブ９６及び山形鋼ポスト９４の数はそれぞれ、内部ブレード９２の数と等しい３２個である。図１２に示すように、山形鋼ポスト９４の２つの側端は内部ブレード９２の裏面に設けられるが、山形鋼ポスト９４は、円形プレートＢ７の内端８９を越えない９０度という直角を有するとともに、内端８９の空気排出ポート８８の幅の５０％−９０％を占める寸法を有する。図１１に示される円形プレートＢ７の平面Ｂ８における内部、中間及び外部のブレード９２、９３、８０の配置から、各ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５は、狭い空気流入ポート７９と広い内部空気流入空間とを有する、ということがわかる。このような配置によれば、風の進入、及び内部の風力源において生じる風の広がりを容易なものとすることができ、これにより、図５、６に示すようにコンプレッサＡの内端６１に対する全吸引力（suction force）に関して釣り合いをとることができる風力が形成される。中間層化された放射状空気排出空間８２及び上下方向の放射状空気排出空間２４に加えて、風力タービンＢの外端８７の周囲平面（periphery plane）の半分は空気流入ポート７９の空間に属し、残り半分は空気排出空間に属する。風力タービンＢの外端８７の面積のうち３９％は空気流入ポート７９であり、残りの６１％は組み合わされた空気排出空間である。

まず、ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の直径について説明する。ここでの「直径」とは外部円筒形表面８７の直径のことを意味し、コンプレッサＡの空気流入表面４８、５０の合計幅の３２％とされている。円環プレートＢ７は前記直径の２９．５％を占め、円環プレートＢ７の内端８９の排出部８８を越えて延びる内部ブレード９２の部分８６は前記直径の１％を占め、中空空間２４の円筒形本体は前記直径の６９．５％を占める。ユニットＢ９の高さはコンプレッサＡの流出口５７の高さ全体よりも０．３％−１％高く、排出空間２０の高さは、上部の１つのコンプレッサＡ及び下部の１つのコンプレッサＡの空間１８の高さよりも０．３％−１％低い。これらのサイズは、空気流出表面６１の流出口５７に対する、風力タービンＢのユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の流入口７９のサイズである。図１２に示すように、線９７に沿って、排出空間２０は、上部円環パネル９８及び下部円環パネル９９を有するとともに内側から外側に向かって５°−１０°傾いており、ユニットＢ９は、外側から内側に向かって５°−１０°傾いている。

一般的な大きいサイズの装置に用いられる場合、円筒形風力タービンＢのユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５を付加的な円環パネル７８の複数の層に設ける必要がある。なぜなら、それぞれ間隔の空けられた流入口７９における間隔の空いたユニットが、２ｍ以下の高さ及び１．８ｍ以下の幅を有するからである。付加的な円環パネル７８は風力タービンＢを強化するために用いられ、一方で、風力タービンＢのユニットＢ９及び間隔の空けられた排出空間８２は、装置の大きさによって必要とされるコンプレッサＡの層の数に依存し、付加的に増加させることはできない。円環パネル２５、７７、９８、９９、Ｂ７の内部円筒形表面８９に溶接されたビーム２９の接続端部は、内部円筒形表面８９に向かって徐々に広がっており、一方で、その他の端部は、フランジ８３を介して中心軸２７に固定される。軸２７の下端部は平面ベアリングに接続され、軸２７の上端部は狭められて、ベアリング２８をベアリング筐体７４のフランジ８３に係合させるように取り付けるためのネック部となっていることにより、設置フレーム３０及び円環フレーム２６が接続される。しかしながら、ビームの数は、実際に必要となる数によって決めるが可能である。

風力タービンのユニットは、ビーム骨部によって中心軸に全て連結される。中心軸の上端部はベアリングによって固定され、中心軸の下端部は、平面ベアリングによってスプロケットコネクタに接続され、押しベアリングによって発電機装置へ運動エネルギーを入力する。これが大まかな工程であり、システムの大きさに関わらず簡単に構成することができるため、構造を単純化するとともに費用を削減することができる。

さらに、装置の仕様及びサイズは、コンプレッサの空気表面の幅に基づいて計算される。しかしながら、コンプレッサの湾曲の偏心度合いは全て、コンプレッサの空気表面に対する風力タービンの中心に基づいて計算され、移動可能空間の空気供給領域は、風力タービンの外端の実際の領域の焼く３９％のみ占めており、残りの６１％は風力タービンの空気排出領域である。

現在の装置はサイズが大幅に異なり、例えば、小さい装置は街灯イルミネーション用に１００Ｗの電気を生成することがあり、大きい装置は、小さい装置の数千倍の電力を生成するように１００万ＫＷを生成することができる。装置の容量を増加させるには、圧縮チャネルをより高いレベルで分割することや、ブレード、湾曲くさびプレート、外部円筒形ポスト及び外部ブレードを追加することにより実現可能である。このような設計により、装置をよりコンパクトかつよりコスト性の良いものとすることができる。

本発明は、風力発電機システムに関し、特に、略四角形で移動可能な本体を有する、圧縮空気による風力タービン発電機システムに関する。

現在、社会における生産力は急速に高まっており、電力は広く使われ、家庭のエネルギー消費も徐々に上昇している。これにより、限りある資源がひどく消費されるとともに、枯渇の危険性に面している。エネルギー資源情報の調査データによると、８５％以上の電力エネルギーが火、核、石油及びガスから生成されている。これにより、厳しい環境汚染、あるいは気候の変化が生じている。一方で、動物学や人々の暮らしが直接的に脅かされる可能性もある。

従来の風力発電機システムは、３つのブレードを有する扇型（fan-typed）の発電機システムとしてよく知られる。このような発電機システムは、カラムの上に設置される扇風機のブレードに類似するブレードを備える。ブレードが円弧形状であることにより、ブレードは風の動きによって回転することができ、発電機はブレードの回転を電力に変換する。このようなシステムは比較的単純な構造を有するが、いくつか欠点がある。それは、風力の利用が非常に低いことである。なぜなら、風力はブレードにより受けられるが、ブレードの面積が限られており、さらにブレード間の空間のほとんどにおいて風を利用することができないからである。したがって、このような数百ある風力発電機システムは概ね、一般的な工場の生産電力負荷を十分に満足することができない。生産需要を満足するためには大きな土地が使用されるが、これにより、土地や風力源を激しく浪費してしまう。

本発明の目的は、上記欠点を解消することであって、略四角形で移動可能な本体を有する、低価格で風力の利用効率が高く、かつ設備容量が大きく寿命の長い圧縮空気風力タービン発電機システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムは、システムの中心部分に配置され、発電機装置７、１０の入力軸を回転中心軸ｚの周りに回転するように駆動させるために入力軸が接続された中心軸２７を有する風力タービンＢと、システムの前方において回転中心軸ｚ方向に整列して積層され、外端から内端へ湾曲に沿って先細りながらシステムの中心部分に向かって延びる、風力タービンＢに圧縮空気を送るための複数のコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５であって、コンプレッサの外端は全体として、第１の幅Ｗ１を有する空気流入表面を備え、コンプレッサの内端は全体として、風力タービンＢを同心円状に収容するための円筒形空間を包含する空気流出表面を備える、複数のコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５と、システムの中心に対してそれぞれ対称的にシステムの左方及び右方にて直立し、システムの後方部近傍に配置され、前方部から後方部に向かって互いの距離が徐々に増加するように延びる、左帆８ａ及び右帆８ｂと、システムの後方部にて直立し、左帆８ａ及び右帆８ｂの近傍に配置され、コンプレッサの後方外形によって定まる後帆７２とを備え、コンプレッサの空気流入表面が最大限の風に面し続けるように、複数のコンプレッサ、左帆、右帆及び後帆は、帆の動きのもとに風力タービンに対して３６０°の範囲内で回転可能であるようにユニットとして組み立てられる。

本システムの主本体は三角形の形状を有する。空気流入表面がちょうど空気の流入方向に面するようにするために、システムの２つの側端部に垂直帆が配置され、システムの後方側端部に付加的な帆が横方向に配置される。これにより、各種の横ビーム及び縦ロッドとともに帆及び付加的な帆を用いて、四角形の形状を有するシステムを形成する。このような設計によれば、流入空気は、ちょうど空気の流入方向に面する空気チャネルへ流入し、風力タービンは効率的に回転駆動される。特に、風は、コンプレッサの空気流入表面からコンプレッサへと入り、集約及び圧縮されることにより風力タービンを回転駆動させて電力を発生させた後、空気流出表面から風力タービンに衝突する。帆の動きのもとに３６０°の範囲内で回転可能であることにより、空気流入表面がちょうど空気の流入方向に面することが確保され、システムの各種流入口は、流入空気を全て受け取るように空気の流入方向にちょうど整列する。これにより、風力の利用効率が向上する。したがって、同じ風の状況において、本システムの風の利用効率は従来の扇形システムの風の利用効率の８倍以上であり、本システムの電力は従来の扇形システムの電力の３００倍以上である。さらに、本システムは低価格であり、かつ非常に優れた騒音低減効果がある。

好ましくは、コンプレッサＡの全体の高さは、各種の帆及び風力タービンＢの高さに略等しい。また、好ましくは、帆及び複数のコンプレッサＡは、四角形のフレーム１１上及び円環デリックのビーム１４、５３上に固定され、四角形のフレーム１１及び円環デリックのビーム１４、５３は、滑車２、４７によって円環レール３上及び滑らかな地上ビーム４３上に設けられる。

本発明によるコンプレッサの一実施形態では、コンプレッサは設けられており、各コンプレッサは互いに間隔の空けられた７つの空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７をそれぞれ備え、７つの空気チャネルユニットが外端から内端へシステムの中心部分に向かって先細りながら延びることにより略ラッパ形（bugle shape）の形状が形成され、空気流入表面は、空気流入表面の中間部分に配置される凸状円筒形表面５０と、空気流入表面の２つの側方部分に配置される平らな表面４８とを有する。また、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７のそれぞれの交差箇所は略四角形であり、回転中心軸ｚ沿いの各空気チャネルユニットの高さが、空気チャネルユニットの外端から空気チャネルユニットのある深さの位置に向かって滑らかに減少し、空気チャネルユニットの該位置から空気チャネルユニットの内端に向かって滑らかに増加することにより、該位置において狭窄部分２３が形成され、複数のコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５のうち隣接する２つのコンプレッサ間のそれぞれの内部においてコンプレッサ空間１８が形成される。

上記解決法によると、各コンプレッサはシステムの中心部に向かって先細っているため、それらの間に空間が形成される。したがって、湾曲かつ連続した空気チャネルユニットが作られ、該空気チャネルユニットにおいては、集約された空気が継続的な絞り込みのもとに前進するとともに、コンプレッサ内部空間が圧力を増加させることにより、風を適度に膨張させて排出風の速度を上昇させる。さらに、異なる湾曲部を有する７つの空気チャネルユニットは風力タービンとともに、略ラッパ形の本体を形成するコンプレッサを構成する。

さらに、７つの空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は、上パネル２１、下パネルＤ３、２つの横パネル１６ａ、１６ｂ及び６つの垂直仕切り５２によって形成され、各空気チャネルユニットは、短い流入部分、短い流出部分及び長い中間部分をそれぞれ有し、流入部分は、複数ステージである圧縮チャネルＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇを備え、流出部分は、流出口を分割するための少なくとも１つの付加的な横仕切り５６と少なくとも１つの付加的な垂直仕切り５５とを備え、垂直仕切り５２及び付加的な垂直仕切り５５の両方が、コンプレッサの内端において空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して５２°から６２°の範囲内の角度を有する。

流入口箇所における複数ステージの圧縮チャネルの機能は、チャネルに入った後の風が外部へ逃げるのを防止することである。

好ましくは、複数ステージの圧縮チャネルは、５つのステージの圧縮チャネルを備え、第１ステージの圧縮チャネルＣは、３０個の第２ステージの圧縮チャネルＤに分割され、第２ステージの圧縮チャネルＤはそれぞれが、４つの第３ステージの圧縮チャネルＥに分割され、第３ステージの圧縮チャネルＥはそれぞれが、４つの第４ステージの圧縮チャネルＦに分割され、第４ステージの圧縮チャネルＦはそれぞれが、４つの第５ステージの圧縮チャネルＧに分割される。全ステージにおける圧縮チャネルの流入口６７及び内部流出口Ｄ５は、互いに接続されることによりフレームを形成する圧縮敷居６８、６３、６５、６６、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６が設けられた４つの端部を有する。全ステージにおける圧縮チャネルの流入口及び内部流出口は、互いに接続されることによりフレームを形成する圧縮敷居６８、６３、６５、６６、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６が設けられた４つの端部を有する。第１ステージの圧縮チャネルの流入口６７及び内部流出口Ｄ５の圧縮敷居は、上パネル２１、下パネルＤ３及び２つの横パネル１６ａ、１６ｂに接続するようにしてそれぞれ延びる。流入口６７の各圧縮敷居は、Ｈ型の棒鋼Ｄ７と、Ｈ型の棒鋼Ｄ７を包含する湾曲プレートローリングＤ６とをそれぞれ備える。内部流出口Ｄ５の圧縮敷居Ｄ８は円形パイプで構成される。

テスト結果によると、圧縮敷居には少なくとも以下の利点があることが分かる。第１に、圧縮敷居の配置により、システムの建造を容易にし、システムの強度を上げる。第２に、二重のポートの制限による圧縮敷居の配置は、流入口６７に入ってくる風に対して影響を及ぼず、また、空気チャネルユニットの内部が広いおかげで、空気チャネルに風が入ると空気チャネル内から逃げず、膨張しない。これにより、流出口における風力は、システムの全ての流入口における風圧によって決まる。

さらに、複数ステージの圧縮チャネルは、大きなシステムの建造を促進する。最も有利な点は、圧縮チャネルをより細かくステージごとに分割するとともに空気圧縮チャネルＤを連続的に短くすることだけで、非常に大きなシステムでさえ建造できるということである。これにより、システムにかかる費用の大きな削減となり、吸入効率を向上させ、さらに建造費用を簡単に削減することができる。

あるいは、複数ステージの圧縮チャネルには、２から１１のステージを有する圧縮チャネルが含まれても良い。

好ましくは、第５の空気チャネルユニットＣ５の横垂直仕切り５２の両方が、第５の空気チャネルユニットの外端から内端へ湾曲方向に沿って第５の空気チャネルユニットの中心部に向かって徐々に近づき、第１、第２、第３及び第４の空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の右パネル１６ｂ及び垂直仕切りは、それぞれの外端から内端へ第５の空気チャネルユニットＣ５に向かって曲がり、第６及び第７の空気チャネルユニットＣ６、Ｃ７の左パネル１６ａ及び垂直仕切りは、それぞれの外端から深さが３／４の位置へ第５の空気チャネルユニットＣ５に向かって曲がり、それぞれの深さが３／４の位置から内端へ曲がりつつ第５の空気チャネルユニットＣ５から偏向する。このような設計は、風抵抗の低減に寄与する。

好ましくは、電力を生成するために、各コンプレッサＡ内において間隔の空けられた空気チャネルユニットＢ９の数は少なくとも５から３０である。

本発明による風力タービンＢの一実施形態では、風力タービンＢは、外部円筒形表面８７と内部円筒形表面８９とを有する円筒形状であり、風力タービンＢは、上円環パネル２５と、底円環パネル７７と、上円環パネル２５及び底円環パネル７７の間に配置される複数の風力タービンユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５とを備え、中心軸２７は、放射状外側に延びる接続ビーム２９により各風力タービンユニットＢ９の円環パネルに接続され、該円環パネルは上円環パネル２５及び底円環パネル７７を含む。各コンプレッサＡの空気流出表面の領域は、各風力タービンユニットＢ９の外部円筒形表面８７の領域の４８％から６５％である。

各風力タービンユニットには、周囲方向において互いに均一に間隔の空けられた複数のブレードが設けられ、各ブレードは回転中心軸ｚに沿って延びるとともに、外部円筒形表面８７と内部円筒形表面８９との間に配置された上円環パネル９８及び下円環パネル９９によって互いに固定されており、中心軸２７は、放射状外側に延びる接続ビーム２９によって上円環パネル９８及び下円環パネル９９にそれぞれ接続される。

好ましくは、外部円筒形表面８７は第１の幅Ｗ１の約３２％の外径を有し、内部円筒形表面８９は、風力タービンＢの外径の少なくとも６０％の内径を有し、上円環パネル９８及び下円環パネル９９の円環パネルの放射状幅Ｗ２は、風力タービンＢの外径の少なくとも２０％である。

好ましくは、各ブレードは、外部ブレード８０と、中間ブレード９３と、内部ブレード９２とに分けられ、外部ブレード８０、中間ブレード９３及び内部ブレード９２は、接続ポスト９０、９１によって互いに接続されることにより２つの折部と３つの曲部とを形成するとともに、外部円筒形表面８７から内部円筒形表面８９へそれぞれ異なる角度で延びており、内部ブレード９２は内部円筒形表面８９を通って内側に延びる。内部ブレード９２は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して少なくとも５０°の角度を形成するように外側に延びる。中間ブレード９３は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して少なくとも４２°の角度を形成するように外側に延びる。外部ブレード８０は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線８５に対して少なくとも２９°の角度を形成するように内側に延びる。

外部ブレード８０の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも２７％であり、中間ブレード９３の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも３０％であり、内部ブレード９２の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも２０％であり、内部ブレード９２のうち内部円筒形表面８９を越える部分の放射状幅は、円環パネルの放射状幅Ｗ２の少なくとも０．５％である。さらに、内部ブレード９２の曲げ深さは、内部ブレード９２の放射状幅の少なくとも１８％であり、中間ブレード９３の曲げ深さは、中間ブレード９３の放射状幅の少なくとも２１％であり、外部ブレード８０の曲げ深さは、外部ブレード８０の放射状幅の少なくとも８％であり、付加的な外部ブレード９５は外部ブレード８０と同じ曲げ深さを有する。

選択的に、内部ブレード９２のうち内部円筒形表面８９を越える部分８９の放射状幅は、外径の少なくとも１％である。

好ましくは、各内部ブレード９２には、内部円筒形表面８９に隣接する山形鋼ポスト９４が設けられ、隣接する内部ブレード９２の間に形成される排出部８８の幅が山形鋼ポスト９４によって占められる幅の少なくとも５０％となるように、山形鋼ポスト９４は内部ブレード９２の背面に沿って並べられる。

好ましくは、隣接するブレード８０の各ペアの間には付加的な外部ブレード９５が設けられ、隣接する外部ブレード８０及び付加的な外部ブレード９５を接続するためにそれらの間に配置される間隔の空けられた流入口７９には、横方向湾曲くさびプレートＢ６が設けられ、付加的な外部ブレード９５は、上及び下の円環パネル９８、９９の間かつ接続ポスト９１の上に組み立てられる。

さらに、各風力タービンユニットにおける上及び下の円環パネルの間には、少なくとも１つの付加的な円環パネル７８が設けられても良く、付加的な円環パネル７８は略平面かつ直線に保たれている。

好ましくは、１つの風力タービンユニットのブレードの数は１２８から１８００である。

好ましくは、風力タービンユニットＢ９の数はコンプレッサＡの数と同じであり、電力を生成するために、風力タービンユニット及びコンプレッサの両方には、少なくとも８つの風力タービンユニットと少なくとも８つのコンプレッサとが含まれる。

本発明による帆の一実施形態によれば、システムの後方部における左及び右の帆の最外端の間の距離は、第１の幅（Ｗ１）の少なくとも１０１％である。

さらに、各帆は、互いに一列となるよう並べられて接続される複数の湾曲ロール状ブレードを備え、右帆及び左帆の複数の湾曲ロール状ブレードの合計幅は、第１の幅（Ｗ１）の少なくとも４０％である。左及び右の帆の複数の湾曲ロール状ブレードは、システムの前方から後方に向かって段階的に大きくなり、後帆の複数の湾曲ロール状ブレードは互いに同一である。

一般的に、本発明による圧縮空気風力タービン発電機システムは、他の全ての発電機システムに比べて、低コストかつ建造が容易であり、単体の発電機において電力が大きく（単体の発電機において上限が５０００００ｋｗ以上）、風力の利用効率が高く（単体の発電機において、１ｋｗのときに６５％、１ＭＷのときに８０％、１０ＭＷのときに９０％、１００ＭＷのときに９５％）、追い風であり、風抵抗が小さく、騒音が小さく、寿命が長い。

次の図面と以降の詳細な説明から、さらなる特徴及び利点が明らかとなる。

本発明による略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムの一実施形態の斜視図 図１の風力タービン発電機システムのシャーシ土台の平面図 図１の風力発電機システムの底部フレームの平面図 図１の風力発電機システムのコンプレッサの斜視図 図４のコンプレッサが積層されて組み合わされた装置の斜視図 図５の装置の組み合わされた流入口の垂直図 図６の流入口におけるコンプレッサユニットの斜視図 図７の圧縮チャネルＤ及び分割された圧縮チャネルＥの斜視図 図１の風力タービン発電機システムの上面図 図１の円筒形風力タービンの斜視図 図１０の円筒形風力タービンのブレードの配置を示す平面図 図１０の円筒形風力タービンのユニットの断面図

本発明の詳細な構造は、図面を併用することでさらに説明される。しかしながら、本発明は、ここに記載された実施形態に限らない。

図１は、本発明による、略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムの一実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、参照符号Ａは後述するコンプレッサを示し、参照符号Ｂは後述する円筒を示す。図４、７、８に示すように、参照符号Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇはそれぞれ、後述するコンプレッサにおける５段階の圧縮チャネルを示す（５番目の圧縮チャネルＧは図示せず）。参照番号１５は後述するデリックポストを示す。破線は内部を示す。さらに、システムの構造の様々な仕様は空気流入表面４８、８０の合計幅（すなわち第１の幅Ｗ_１）に基づいて決定され、システム直径線８５は、中心線ｚと空気流入表面の中心とを通るようにして定められる。以降の説明において、「正面」、「左側面及び右側面」、「背面」、「左方向及び右方向」、「内端（内縁）及び外端（外縁）」、並びに「上方向及び下方向」は全て、組み立てられた状態の本発明による圧縮空気風力タービン発電機システムを基準とする。以降の「放射状幅」は、風力タービンの直径方向沿いに測られた幅をいう。

図１、４、５に示される好ましい実施形態において、全体のシステムは、コンプレッサ、横及び縦のデリックビームで構成される四角形枠、円環デリックビーム、各種デリックポスト、ビーム、ロッド骨部、帆及び圧縮ライン、敷居並びに各種土台を備え、これらは全て、滑車によって底部フレームに接続されるとともに円環レール及びシャーシ土台に取り付けられる。全体のシステムは円筒形の風力タービンをさらに備え、風力タービンは、移動用の空間内に配置されるとともに各コンプレッサの内縁に割り当てられる風力タービンユニットを備える。風力タービンの中心軸の下端部はチェーンホイールのコネクタの上端部に接続され、コネクタの下端部は内部ギアに係合する。内部ギアは発電機装置の柱ギア及び入力軸にも係合する。風は、コンプレッサの空気流入表面を通じて流入口に入り、圧縮ライン及び空気チャネルユニットを通じて集約されて、圧縮される。その後、風が流出口の外部へ移動するための空間へ衝突することにより、風力タービンが回転して電力を生成する。

特に、５つのコンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が、システムの前方部に積層され、回転中心軸ｚに沿って互いに並んで配置される。５つのコンプレッサは、システムの中心部に向かうカーブに沿って、それぞれの外端から内端までテーパ状に延びる。各コンプレッサが全体として、それぞれの外端において、第１の幅Ｗ１を有する空気流入表面を形成する。空気流出表面６１は、コンプレッサの内端において結合して形成されており、風力タービンＢを収容するための同心円状の円筒形空間を取り囲む。空気流出表面６１の面積は、風力タービンの外周表面の面積の４８％−５８％である。空間１８は、５つのコンプレッサのうち隣接するものの間の内部に形成される。円筒形の風力タービンＢは、同心円状の円筒形空間内に配置される。左右の帆８ａ、８ｂはシステムの左と右の両方に配置され、後方の帆７２はシステムの中心部の後方に配置される。コンプレッサと帆とは一体的な装置を構成する。左右及び後方の帆８ａ、８ｂ、７２の動作のもとに、一体的な装置は３６０°の範囲内の角度にて回転可能であり、空気流入表面４８、５０は３６０°の範囲内の角度で自然に回転し、様々な方向からの風力を受けるようにして空気に面する。

本発明による圧縮空気風力タービン発電機システムは、第１に、外側及び内側の円環地上ビーム１、４３を有するシャーシ土台を備える。シャーシ土台は、周辺のガードレールウェブ３５、及び発電機装置７、１０の設置土台から、内側に延びる様々な縦地上ビーム４５、４６を備える。円環レール３は、外側の円環地上ビーム１の平面内に配置され、滑車２と係合することにより相対的な移動を行う。滑車２、４７はそれぞれ、外側及び内側の円環デリックビーム５３、１４の底部に取り付けられる。外側及び内側の円環デリックビーム５３、１４は、横及び縦のデリックビーム４、１７が組み合わされたフレーム１１と一体である。垂直デリックポスト１５、風力タービンＢの筐体の半円状横ビーム、正立ポスト１３、斜支持デリックポスト５、最上設置フレーム３０、及び円環フレーム２６がそれぞれ設けられている。垂直な帆８ａ、８ｂ、７２は、上方の縦及び横のビーム３２、７０と支持ロッド骨部３１とに接続される。コンプレッサＡの本体の中にある圧縮ライン（破線２２）及び円管４９、７５、７６は、溶接されて一体となる。

円筒形の風力タービンＢの底部には、いくつかのデリックビーム５９が設けられる。デリックビーム５９は、円環デリックビーム１４及び滑車４７が組み合わされ、内部の円環地上ビーム４３の中に配置される。デリックビーム５９は、中心の設置平面内に配置されたベアリング５８に向かって内側に延び、風力タービンＢの中心軸２７に固定される。中心軸２７はチェーンホイールのカプラ１２に接続される。カプラ１２は、内部ギア６に接続され、大きい方の発電機装置７及び小さい方の発電機装置１０に接続される。風力タービンＢの最上ベアリング２８を固定して、ビーム骨部２９及び風力タービンＢの中心軸２７を支持するために、風力タービンＢの最上設置フレーム３０は円環フレーム２６に接続される。最上設置フレーム３０は、風力タービンＢの最上円形プレート２５と風力タービンＢの全体とに並べられる。軸方向に空気を排出するために、最上設置フレーム３０の中に空間２４が設けられる。

次に、図２、３にシステムのシャーシ土台及び底部フレームが詳細に示されている。

システムのシャーシ土台は、内部及び外部の円環地上ビーム４３、１に設けられる。中心の発電機装置の作業チャンバ４４、環帯壁３４、及び四角形ポスト３３が存在し、ポスト３３は、外側に延びる各種縦ビーム４５に連結される。内部の平坦な円環地上ビーム４３及び外部の円環地上ビーム１は、縦ビーム４５及び付加的な縦地上ビーム４６のそれぞれに連結される。システムシャーシの地上ビームの下部には４つのトンネルが設けられており、４つのトンネルは、外部の出入口４０及び内部の出入口４２を通じて作業チャンバ４４に接続し、中間の出入口４１を通じて円環作業通路３９に接続し、さらに円環作業通路３９を通じてシステム内の電気リフトの各ゲート５１に接続する。図２に示されるように、シャーシの外縁を囲む平面内に、ガードレールウェブ３５、鑑賞チャネル３７、内部手すり３６、隔離空間３８、並びに円環滑動レール３及び底部滑車２用の係合装置、が配置される。図３に示すように、システムの底部フレーム１１は、内部及び外部の円環デリックビーム１４、５３に接続される横及び縦の各種デリックビーム４、１７に設けられる。底部フレーム１１は、デリックポスト１５、１３、５用の基礎、垂直帆８ａ、８ｂ及び付加的帆７２の基礎、円管ポスト４９用の基礎、コンプレッサＡの各ユニットＣ１−Ｃ７の仕切り５２用の基礎、風を受けるための垂直平面５０、４８内の各種縦敷居６５、６４、Ｄ１、Ｅ２、Ｅ５、Ｆ２，Ｆ５用の基礎、溝を有する滑車２及び平坦な滑車４７用の基礎、などを備える。全ての基礎は溶接されて一体となる。横及び縦のデリックビーム４、１７をコンプレッサＡの場所の中に加えても良く、横及び縦のデリックビーム４、１７の仕様はシステムの大きさに依存する。内部及び外部の円環地上ビーム１、４３の平面は正確なバランスを保つ。コンプレッサＡの位置に配置される滑車２、４７の数は、外部に配置される滑車の数の少なくとも３倍多い。内部及び外部のデリックポスト１３、１５、円環デリックビーム１４、５３、斜め支持デリックポスト５、並びに横及び縦のデリックビーム４、１７などは、全て円管から作られるとともに溶接されている。

コンプレッサＡの構造は、以下で図４、５−９を参照しながら、より詳細に説明する。

コンプレッサＡは、１０個のプレートで組み立てられたラッパ型のコンプレッサＡ本体として形成される。コンプレッサＡの１０個のプレートはそれぞれ、１つの下部パネルＤ３及び１つの上部パネル２１、２つの横パネル１６ａ、１６ｂ、並びに空気チャネルを空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７へ分割する６つの垂直仕切り５２である。垂直仕切り５２は、外端（流入口６７）における最も広い地点から、仕切り５２の全長の２／３離れた位置にある最も狭い地点（すなわち圧縮ライン２３）に向かって、内側へ滑らかに先細りとなっている（同様に、垂直仕切り５２の上端及び下端も、内側に滑らかに先細りとなっている）。また、垂直仕切り５２は圧縮ライン２３から空気流出口５７へ滑らかに広がっており、最も狭い部分の幅は垂直仕切りの最大幅の約６７％であり、空気流出口５７における幅は垂直仕切りの最大幅と同一である。

図４、５、６、９に示すように、コンプレッサＡは、各コンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５の異なる曲線に沿ってテーパ状である７つの空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７で形成される。コンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５は積層され、コンプレッサの組立品を形成する。図９に示すように、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は、湾曲及び深さにおいて変化する。また、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の流入口６７は同じ高さである。さらに、流出口５７の高さは流入口６７の高さと同一である。

各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は中空の四角柱であり、該ユニットは、外端における垂直空気流入表面４８、５０の流入口６７から流出口５７に向かって、内側に先細りとなっている。流入口６７と比べて、流出口５７は６１％削減されている。次に、図９に示すように、空気チャネルユニットＣ５の両側にある仕切り５２は、流入口６７から流出口５７に向かって、空気チャネルユニットの中央部に実質的かつ対称的に近づいている。Ｃ７、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１と同様にＣ６及びＣ４などの他の空気チャネルユニットＣは全て、空気チャネルユニットＣ５に向かって湾曲する。例えば、ユニットＣ６、Ｃ７の仕切り５２及び外側の横パネル１６ａは、コンプレッサ部分２３から内側に向かって湾曲し、システムの内端６１に向かって外側に湾曲する。図４に示すように、各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の流出口５７は、付加的垂直仕切り５５及び付加的水平仕切り５６に設けられる。流出口５７から空気チャネルに延びる付加的垂直仕切り５５及び付加的水平仕切り５６は、空気流入表面４８、５０の合計幅の約５％である。付加的垂直仕切り５５の高さは、流出口５７の高さと同じである。各付加的垂直仕切り５５は、流出口５７の近傍にある直径線８５に対して５６°の離心角を形成する。横パネル１６ａ、１６ｂは、流出口５７の近傍にある直径線８５に対する付加的垂直仕切りの離心角と同じ離心角を形成する。

図５、６、７、９に示すように、空気流入表面４８、５０は、風を受ける流入口６７を構成し、流入口６７の内端６１は、円筒形の風力タービンＢを取り付けるための略半円の移動空間を収容する。図５の破線で示される垂直仕切り５４及び主要な水平仕切り６０から、流入口６７は、内側に面する風力圧縮チャネルＤに設けられるということがわかる。また、風力圧縮チャネルＤの内側の深さは、コンプレッサＡの空気流入表面４８、５０の合計幅の約５％から７％である。各圧縮チャネルＤは流入口６７から内側の流出口Ｄ５に向かって内側に先細りとなっており、体積が７％削減されている。各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の流入口６７部分は風力圧縮チャネルＤに設けられる。一方で、流出口５７は、付加的垂直仕切り５５及び付加的水平仕切り５６のそれぞれに設けられる。円管ポスト４９、７５、７６及び空気チャネルユニットＣ内部の電気リフトの道５１を例外として、その他の内部部分は全て中空の四角柱である。

図３、６、９に示すように、空気流入表面５０を形成する空気チャネルユニットＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の５つの外端は、図３に示される外部円環地上ビームの周囲の０．９／４の範囲内に配置される。空気チャネルユニットＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の外端は円環地上ビーム１を越えて延びており、延びた分の長さは円環地上ビーム１の周囲の約０．１％から０．５％である。空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の外端はビーム４に平行である。同様に、ビーム４を越える空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の長さは、ビーム４の長さの約０．１％から０．５％である。図６に示すように、各コンプレッサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が隣接して積層６８されることにより、空気流入表面４８、５０において風を受け取るための巨大な格子が形成される。垂直帆８、７２の効果により、システムの空気流入表面４８、５０は、周囲全ての風を受け取る。

図７、８に示すように、風力圧縮チャネルＤは、コンプレッサＡの空気チャネルユニットの流入口６７部分によって分けられる。このとき、各ユニットは、５つの垂直仕切り５４、４つの水平仕切り６０及びＤ９によって、空気チャネルＣを３０の圧縮チャネルＤに分ける。図７に示すように、流入口６７から内部の流出口Ｄ５までの圧縮チャネルＤは、中空の四角柱の形状を有する空気チャネルであり、流入口６７及び内部の流出口Ｄ５は、風力圧縮敷居６６、６５、Ｄ８にそれぞれ設けられる。内部の流出口Ｄ５の圧縮敷居Ｄ８は、垂直敷居Ｄ１と交差することによりコンプレッサＡにおける横パネル１６ａ、１６ｂ、垂直仕切り５２、上部パネル２１、及び下部パネルＤ３などを接続する水平敷居Ｄ２として、円管を用いる。図７に示すように、横パネル１６ａ、１６ｂ及び垂直仕切り５２は切断線Ｄ４によって区切られているが、内部に関する説明は本明細書では行わない。Ｈ型の棒鋼Ｄ７は、流入口６７の圧縮敷居６６、６５内部の各ユニットにおいてオーバーラップしている垂直敷居６３、６４及び水平敷居を接続するために用いられる。ここで、垂直敷居６３、６４、６５はシステムの底部にてフレーム１１と接続しており、垂直敷居には、内部の流出口Ｄ５の圧縮敷居Ｄ１、図８にて分割されている圧縮チャネルＥ、Ｆの垂直敷居Ｅ２、Ｆ２、及び内部の流入口Ｄ５の垂直敷居Ｅ５、Ｆ５が含まれ、これらはシステムの底部にてフレーム１１に接続される。プレートＤ６によって形成される湾曲ロールを内部に含むＨ型の棒鋼Ｄ７とともに流入口６７の各種圧縮敷居の外端が接続されることにより、圧縮敷居の各ステージは、２つの外端が尖った状態の楕円形状へと形成される。図８に示すように、特別に大きなシステムは、少なくとも５つのステージに連続的に分割される圧縮チャネルを有する必要がある。第１ステージの空気チャネルＣは３０の第２ステージの圧縮チャネルＤに分割され、各圧縮チャネルＤは４つの第３ステージの圧縮チャネルＥに分割され、各圧縮チャネルＥは４つの第４ステージの圧縮チャネルＦに分割され、各圧縮チャネルＦは４つの第５ステージの圧縮チャネルＧに分割されるが、類似の方法によりさらに分割しても良い。圧縮チャネルは、流入口６７から内部の流出口Ｄ５に向かって０．２°から０．３°の割合で先細りとなっている。図８から分かるように、圧縮チャネルＤの流入口６７内部にある垂直圧縮敷居Ｅ２及び水平圧縮敷居Ｅ１は、圧縮チャネルの内部に向かって引いており、垂直仕切り５４及び水平仕切り６０内に設けられる。また、内部の流出口Ｄ５における垂直及び水平の敷居Ｅ５、Ｅ６も、垂直仕切り５４及び水平仕切り６０内に設けられる。圧縮チャネルＥは、圧縮チャネルＤよりも５％小さい。同様に、圧縮チャネルＦは、圧縮チャネルＥよりも５％小さい。敷居Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２の尖った部分に設けられるようにするため、圧縮チャネルＥ、Ｆの垂直仕切りＥ４、Ｆ３はそれに応じて小さくされている。尖った部分には、円管である水平及び垂直の敷居Ｄ２、Ｄ１、Ｅ６、Ｅ５、Ｆ６、Ｆ５と同様に、垂直仕切り５４、水平仕切り６０、及び圧縮チャネルＤの敷居６５、６６が含まれる。

図８に示すように、流入口６７の圧縮チャネルＥの圧縮敷居Ｅ１、Ｅ２は圧縮チャネルＤの敷居６５、６６に比べて１０％小さくされており、圧縮チャネルＦの敷居Ｆ１、Ｆ２は圧縮チャネルＥの敷居Ｅ１、Ｅ２に比べて１０％小さくされており、内部の流出口Ｄ５の円管の敷居Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６は、流入口６７の同じステージにおける圧縮チャネルの圧縮敷居に比較して３％小さくされている。空気流入表面４８、５０及び内部の流出口Ｄ５など水平圧縮敷居の全てが圧縮チャネルを通って全面的に延びることにより、左右の横パネル１６ａ、１６ｂ、全ての垂直圧縮敷居の接続装置の上部パネル２１、コンプレッサＡ５−Ａ１の圧縮チャネル、及び接続装置の底部にあるフレーム１１が接続される。これにより、接続された本体を形成する。テーパ状の圧縮チャネルとともに２つの圧縮敷居の効果により、大小に関わらず、風は圧縮チャネルから逃げることができない。空気流入表面４８、５０の広い領域において風を収集する際の圧力と風力タービンＢの回転力とが等しくなるような、自己圧縮風力タービンＢが形成されることにより、風力タービンＢは高速で回転される。

図９に示すように、圧縮空気風力タービン発電機システムは、コンプレッサＡと垂直帆８、７２との組み合わせで、風力タービンＢに対して中央に配置される事により、横幅が長手方向長さよりも８％大きい四角形状のシステムを形成する。また、システムの２つの面にて互いに対向するように配置された帆８ａ、８ｂの間の最大距離１は、コンプレッサＡの空気垂直表面４８、５０の全体幅Ｗ１の約５％より大きく、風力タービンＢの外側の直径線８５は、垂直表面４８、５０の全体幅Ｗ１の３２％である。

コンプレッサＡの各空気チャネルユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７の（横パネル１６ａ、１６ｂを有する）垂直仕切り５２は、ユニットＣ５に向かって円弧状に湾曲するとともに、コンプレッサと風力タービンＢとの間にある隙間７３に向かって空気チャネルを先細りにしている。（横パネル１６ａ、１６ｂを有する）垂直仕切り５２が空気垂直平面４８、５０に向かって外側に徐々に広がり、空気チャネルユニットＣ１、Ｃ７がデリッククロスビーム（デリック横桁）４に沿って配置されることにより、デリッククロスビーム４に平行な垂直平面４８を形成する。また、５つの中間空気チャネルユニットＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６が、外形がチューブ状の地上ビーム１の周囲の０．９／４の範囲内に配置されることにより、突出した円筒形の垂直表面５０が形成される。チューブ状ポスト４９、７５、７６は制限して配置される。チューブ状ポスト４９は垂直仕切り５４の近傍に配置され、チューブ状ポスト７５は圧縮部分２３内に配置され、他のチューブ状ポスト７６を増加させるかどうかは実際の需要によって決まる。垂直帆８ａ、８ｂはコンプレッサＡの後ろ側の２つの側端部にて対称的に配置され、付加的な帆７２は後方の側端部において右方偏位した位置に配置さる。各帆８ａ、８ｂ、７２は一般的に、システムと同じ高さとなるように一直線に垂直に並べられた５−６の湾曲したロール状のブレード９を有する。対向する帆８ａ、８ｂの湾曲したロール状のブレードは異なる仕様を有し、近接するブレードはコンプレッサＡに最も近いブレードと比較して７％広くされており、それに続けて残りのブレードも７％広くされている。他の付加的な帆７２のブレードは広くされずに、システムの後方側端部に沿って横方向に並べられる。横及び垂直なデリックビーム６９、７０、７１及びデリックポスト１５、１３は全てシステムの使用に基づいて設計することができ、その場合、これらの重量、体積及び位置はシステムの仕様から計算して決定される。

複数のコンプレッサが上下方向において互いに間隔を空けられるとともに区間において互いに重なっているので、各空気チャネルにおける中間の垂直仕切り、及び各コンプレッサを通じて配置される昇降経路における中間の垂直仕切りに、外部デリックポストを含めて複数のチューブ状ポストを配置することが実用的である。このような配置は、１０ＭＷ以上の大容量システムの固定及び維持のために用いられる。

以降に、本発明による風力タービンについて図１０、１１、１２を参照しながら詳細に説明する。

参照符号Ｂ９は風力タービンユニットを示すものとして用いられる。

外部円筒形表面８７及び内部円筒形表面８９を有する円筒形状の風力タービンＢは、上部円形プレート２５と、底部円形プレート７７と、上部円形プレート２５及び底部円形プレート７７の間に配置される５つの風力タービンユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５とを備える。風力タービンＢの中間部分は中空の円筒形空間である。接続ビーム２９がそれぞれ放射状外側に延びることにより、中心軸２７は上部円形プレート２５及び底部円形プレート７７を含む各ユニットＢ９の円形プレートに接続される。円筒形風力タービンＢの全体の高さは、システムにおいて重なっているコンプレッサＡの数による。

図１１に示すように、風力タービンＢのユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５はそれぞれ、２つの円形プレート９８、９９（すなわち、上部のものと底部のもの）と、ブレード装置８０、９２、９３とを備える。円形プレートＢ７の平面Ｂ８には、外部ブレード８０、中間ブレード９３、内部ブレード９２、内部チューブ状ポスト９０及び外部チューブ状ポスト９１が配置される。外部ブレード８０、中間ブレード９３及び内部ブレード９２が互いに接続されることにより、２つの折部と３つの曲部を形成する。外部ブレード８０は、円形プレートＢ７の外端８７から外部チューブ状ポスト９１の位置に向かって内側に接続され、外端８７から該位置までの外部ブレードの放射状幅は各円形プレートＢ７の本体平面Ｂ８の片側幅Ｗ２の３７％とされる。中間ブレード９３は外部チューブ状ポスト９１及び内部チューブ状ポスト９０に接続され、外部チューブ状ポスト９１から内部チューブ状ポスト９０までの中間ブレード９３の放射状幅は片側幅Ｗ２の３８％とされる。内部プレート９２は内部チューブ状ポスト９０に接続され、内部チューブ状ポスト９０から円形プレートＢ７の内端８９までの内部ブレードの放射状幅は片側幅Ｗ２の２５％とされる。総数３２の内部チューブ状ポスト９０は円形プレートＢ７の全体平面Ｂ８に沿って一体的に設けられ、外部チューブ状ポスト９１の数は６４である。風力タービンＢの底面における二重に結合した円形プレート７７から各ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５を通じて延びる２種類の円形ポスト９０、９１は、各層の円形プレートＢ７と、付加的円形プレート７８とを有し、上部円形プレート２５は風力タービンＢに接続される。

図１１に示すように、風力タービンＢにおける中間層化された円形プレート９８、９９の平面Ｂ８は３つの部分、すなわち内側部分、中間部分、外側部分に分けられ、こられ３つの部分は正確に、各ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５における外部ブレード８０、中間ブレード９３及び内部ブレード９２の取付位置にある。例えば、外部ブレードは円形プレートＢ７の外端８７から外部チューブ状ポスト９１に向かって延びるとともに、そのボディラインは、直径線８５に対して３５度の角度を形成するようにして内側に延びる。反対に、中間ブレード９３及び内部ブレード９２は、直径線８５に対してある角度を形成するようにして外側に延び、その角度はそれぞれ、内部ブレード９２と直径線との角度が７０度であり、中間ブレード９３と直径線との角度が５０度である。また、外部ブレード８０は半楕円体状であり、その湾曲深さは幅の２５％である。中間ブレード９３は半円弧状であり、その湾曲深さは幅の４３％である。中間ブレード９２は円弧状であり、その湾曲深さは幅の１３％である。２つの折部と３つの曲部とを形成するように接続される内部、中間及び外部のブレード９２、９３、８０は、３つの部分に分けられる。これらの部分はそれぞれが、６４個の内部チューブ状ポスト９０及び外部チューブ状ポスト９１を基礎とする３２個のブレードを備える。さらに、付加的な外部ブレード９５は３２個のチューブ状ポスト９１を備える。風力タービンＢの周囲の接続を強化するための多環状くさびプレートＢ６における複数の層に、外部ブレード８０と付加的な外部ブレード９５との間にある空気流入ポート７９がさらに設けられており、中間層化された環状プレート９８、９９の平面Ｂ８において、各ブレード９２、９３、８０は、トーチ状パターンの２つの折部と３つの曲部とを形成する。円形状チューブ９６の全ての端部が各ユニットＢ９を通じて互いに接続されることにより、底部及び上部の円形プレート７７、２５は接続される。円形状チューブ９６及び山形鋼ポスト９４の数はそれぞれ、内部ブレード９２の数と等しい３２個である。図１２に示すように、山形鋼ポスト９４の２つの側端は内部ブレード９２の前面に設けられるが、山形鋼ポスト９４は、内端８９の空気排出ポート８８の幅の５０％−９０％を占める寸法を有する。図１１に示される円形プレートＢ７の平面Ｂ８における内部、中間及び外部のブレード９２、９３、８０の配置から、各ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５は、狭い空気流入ポート７９と広い内部空気流入空間とを有する、ということがわかる。このような配置によれば、風の進入、及び内部の風力源において生じる風の広がりを容易なものとすることができ、これにより、図５、６に示すようにコンプレッサＡの内端６１に対する全吸引力（suction force）に関して釣り合いをとることができる風力が形成される。上下方向の放射状空気排出空間２４に加えて、風力タービンＢの外端８７の周囲平面（periphery plane）の半分は空気流入ポート７９の空間に属し、残り半分は空気排出空間に属する。風力タービンＢの外端８７の面積のうち４７％は空気流入ポート７９であり、残りの５３％は組み合わされた空気排出空間である。

まず、ユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の直径について説明する。ここでの「直径」とは外部円筒形表面８７の直径のことを意味し、コンプレッサＡの空気流入表面４８、５０の合計幅の３２％とされている。円環プレートＢ７は前記直径の２９．５％を占め、円環プレートＢ７の内端８９の排出部８８を越えて延びる内部ブレード９２の部分８６は前記直径の１％を占め、中空空間２４の円筒形本体は前記直径の６９．５％を占める。

一般的な大きいサイズの装置に用いられる場合、円筒形風力タービンＢのユニットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５を付加的な円環パネル７８の複数の層に設ける必要がある。なぜなら、それぞれ間隔の空けられた流入口７９における間隔の空いたユニットが、２ｍ以下の高さ及び１．８ｍ以下の幅を有するからである。付加的な円環パネル７８は風力タービンＢを強化するために用いられ、一方で、風力タービンＢのユニットＢ９は、装置の大きさによって必要とされるコンプレッサＡの層の数に依存するが、付加的に増加させても良い。円環パネル２５、７７、９８、９９、Ｂ７の内部円筒形表面８９に溶接されたビーム２９の接続端部は、内部円筒形表面８９に向かって徐々に広がっており、一方で、その他の端部は、フランジ８３を介して中心軸２７に固定される。軸２７の下端部は平面ベアリングに接続され、軸２７の上端部は狭められて、ベアリング２８をベアリング筐体７４のフランジ８３に係合させるように取り付けるためのネック部となっていることにより、設置フレーム３０及び円環フレーム２６が接続される。しかしながら、ビームの数は、実際に必要となる数によって決めるが可能である。

風力タービンのユニットは、ビーム骨部によって中心軸に全て連結される。中心軸の上端部はベアリングによって固定され、中心軸の下端部は、平面ベアリングによってスプロケットコネクタに接続され、押しベアリングによって発電機装置へ運動エネルギーを入力する。これが大まかな工程であり、システムの大きさに関わらず簡単に構成することができるため、構造を単純化するとともに費用を削減することができる。

さらに、装置の仕様及びサイズは、コンプレッサの空気表面の幅に基づいて計算される。しかしながら、コンプレッサの湾曲の偏心度合いは全て、コンプレッサの空気表面に対する風力タービンの中心に基づいて計算され、移動可能空間の空気供給領域は、風力タービンの外端の実際の領域の焼く４７％のみ占めており、残りの５３％は風力タービンの空気排出領域である。

現在の装置はサイズが大幅に異なり、例えば、小さい装置は街灯イルミネーション用に１００Ｗの電気を生成することがあり、大きい装置は、小さい装置の数千倍の電力を生成するように１００万ＫＷを生成することができる。装置の容量を増加させるには、圧縮チャネルをより高いレベルで分割することや、ブレード、湾曲くさびプレート、外部円筒形ポスト及び外部ブレードを追加することにより実現可能である。このような設計により、装置をよりコンパクトかつよりコスト性の良いものとすることができる。

Claims (33)

1. 略四角形で移動可能な本体を有する圧縮空気風力タービン発電機システムであって、
   システムの中心部分に配置され、発電機装置（７、１０）の入力軸を回転中心軸（ｚ）の周りに回転するように駆動させるために入力軸が接続された中心軸（２７）を有する風力タービン（Ｂ）と、
   システムの前方において回転中心軸（ｚ）方向に整列して積層され、外端から内端へ湾曲に沿って先細りながらシステムの中心部分に向かって延びる、風力タービン（Ｂ）に圧縮空気を送るための複数のコンプレッサ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５）であって、
   コンプレッサの外端は全体として、第１の幅（Ｗ１）を有する空気流入表面を備え、コンプレッサの内端は全体として、風力タービン（Ｂ）を同心円状に収容するための円筒形空間を包含する空気流出表面を備える、複数のコンプレッサ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５）と、
   システムの中心に対してそれぞれ対称的にシステムの左方及び右方にて直立し、システムの後方部近傍に配置され、前方部から後方部に向かって互いの距離が徐々に増加するように延びる、左帆（８ａ）及び右帆（８ｂ）と、
   システムの後方部にて直立し、左帆（８ａ）及び右帆（８ｂ）の近傍に配置され、コンプレッサの後方外形によって定まる後帆（７２）とを備え、
   コンプレッサの空気流入表面が最大限の風に面し続けるように、複数のコンプレッサ、左帆、右帆及び後帆は、帆の動きのもとに風力タービンに対して３６０°の範囲内で回転可能であるようにユニットとして組み立てられる、システム。
2. 複数のコンプレッサ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５）には５つのコンプレッサが含まれており、各コンプレッサは互いに間隔の空けられた７つの空気チャネルユニット（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７）をそれぞれ備え、７つの空気チャネルユニットが外端から内端へシステムの中心部分に向かって先細りながら延びることにより略扇形の形状が形成され、空気流入表面は、空気流入表面の中間部分に配置される凸状円筒形表面（５０）と、空気流入表面の２つの側方部分に配置される平らな表面（４８）とを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 空気チャネルユニット（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７）のそれぞれの交差箇所は略四角形であり、
   各空気チャネルユニットの回転中心軸（ｚ）沿いの高さが、空気チャネルユニットの外端から空気チャネルユニットのある深さの位置に向かって滑らかに減少し、空気チャネルユニットの該位置から空気チャネルユニットの内端に向かって滑らかに増加することにより、該位置において狭窄部分（２３）が形成され、
   複数のコンプレッサ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５）のうち隣接する２つのコンプレッサ間のそれぞれにおいてコンプレッサ空間（１８）が形成される、請求項２に記載のシステム。
4. 狭窄部分（２３）は、各空気チャネルユニットの外端から空気チャネルユニットの全深さの２／３の距離離れた位置に配置される、請求項３に記載のシステム。
5. ７つの空気チャネルユニット（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７）は、上パネル（２１）、下パネル（Ｄ３）、２つの横パネル（１６ａ、１６ｂ）及び６つの垂直仕切り（５２）によって形成され、
   各空気チャネルユニットは、短い流入部分、短い流出部分及び長い中間部分をそれぞれ有し、流入部分は、複数ステージである圧縮チャネル（Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）を備え、流出部分は、流出口を分割するための少なくとも１つの付加的な横仕切り（５６）と少なくとも１つの付加的な垂直仕切り（５５）とを備え、垂直仕切り（５２）及び付加的な垂直仕切り（５５）の両方が、コンプレッサの内端において空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線（８５）に対して５２°から６２°の範囲内の角度を有する、請求項２に記載のシステム。
6. 複数ステージの圧縮チャネルは、５つのステージの圧縮チャネルを備え、
   第１ステージの圧縮チャネル（Ｃ）は、３０個の第２ステージの圧縮チャネル（Ｄ）に分割され、第２ステージの圧縮チャネル（Ｄ）はそれぞれが、４つの第３ステージの圧縮チャネル（Ｅ）に分割され、第３ステージの圧縮チャネル（Ｅ）はそれぞれが、４つの第４ステージの圧縮チャネル（Ｆ）に分割され、第４ステージの圧縮チャネル（Ｆ）はそれぞれが、４つの第５ステージの圧縮チャネル（Ｇ）に分割される、請求項５に記載のシステム。
7. 複数ステージの圧縮チャネルには、２から１１のステージを有する圧縮チャネルが含まれる、請求項５に記載のシステム。
8. 全ステージにおける圧縮チャネルの流入口（６７）及び内部流出口（Ｄ５）は、互いに接続されることによりフレームを形成する圧縮敷居（６８、６３、６５、６６、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６）が設けられた４つの端部を有する、請求項５に記載のシステム。
9. 流入口（６７）の各圧縮敷居は、Ｈ型の棒鋼（Ｄ７）と、Ｈ型の棒鋼（Ｄ７）を包含する湾曲プレートローリング（Ｄ６）とをそれぞれ備える、請求項８に記載のシステム。
10. 内部流出口（Ｄ５）の圧縮敷居は円形パイプで構成される、請求項８に記載のシステム。
11. 第１ステージの圧縮チャネルの流入口（６７）及び内部流出口（Ｄ５）の圧縮敷居は、上パネル（２１）、下パネル（Ｄ３）及び２つの横パネル（１６ａ、１６ｂ）にそれぞれ接続するように延びる、請求項８に記載のシステム。
12. 第５の空気チャネルユニット（Ｃ５）の横垂直仕切り（５２）の両方が、第５の空気チャネルユニットの外端から内端へ湾曲方向に沿って第５の空気チャネルユニットの中心部に向かって徐々に近づき、
    第１、第２、第３及び第４の空気チャネルユニット（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）の右パネル（１６ｂ）及び垂直仕切りは、それぞれの外端から内端へ第５の空気チャネルユニット（Ｃ５）に向かって曲がり、
    第６及び第７の空気チャネルユニット（Ｃ６、Ｃ７）の左パネル（１６ａ）及び垂直仕切りは、それぞれの外端から深さが３／４の位置へ第５の空気チャネルユニット（Ｃ５）に向かって曲がり、それぞれの深さが３／４の位置から内端へ曲がりつつ第５の空気チャネルユニット（Ｃ５）から偏向する、請求項５に記載のシステム。
13. 風力タービン（Ｂ）は、外部円筒形表面（８７）と内部円筒形表面（８９）とを有する円筒形状であり、
    風力タービン（Ｂ）は、上円環パネル（２５）と、底円環パネル（７７）と、上円環パネル（２５）及び底円環パネル（７７）の間に配置される複数の風力タービンユニット（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５）とを備え、
    中心軸（２７）は、放射状外側に延びる接続ビーム（２９）により各風力タービンユニット（Ｂ９）の円環パネルに接続され、該円環パネルは上円環パネル（２５）及び底円環パネル（７７）を含み、
    風力タービン（Ｂ）は少なくとも１つの放射状排出空間（２０、８２）を選択的に備えることが可能であり、各放射状排出空間（２０、８２）は、近接する風力タービンユニットの間に配置される、請求項１に記載のシステム。
14. 各風力タービンユニットには、周囲方向において互いに均一に間隔の空けられた複数のブレードが設けられ、
    各ブレードは回転中心軸（ｚ）に沿って延びるとともに、外部円筒形表面（８７）と内部円筒形表面（８９）との間に配置された上円環パネル（９８）及び下円環パネル（９９）によって互いに固定されており、
    中心軸（２７）は、放射状外側に延びる接続ビーム（２９）によって上円環パネル（９８）及び下円環パネル（９９）にそれぞれ接続される、請求項１３に記載のシステム。
15. 外部円筒形表面（８７）は第１の幅（Ｗ１）の約３２％の外径を有し、
    内部円筒形表面（８９）は外径の少なくとも６０％の内径を有し、
    上円環パネル（９８）及び下円環パネル（９９）の円環パネルの放射状幅（Ｗ２）は、外径の少なくとも２０％である、請求項１４に記載のシステム。
16. 各ブレードは、外部ブレード（８０）と、中間ブレード（９３）と、内部ブレード（９２）とに分けられ、
    外部ブレード（８０）、中間ブレード（９３）及び内部ブレード（９２）は、接続ポスト（９０、９１）によって互いに接続されることにより２つの折部と３つの曲部とを形成するとともに、外部円筒形表面（８７）から内部円筒形表面（８９）へそれぞれ異なる角度で延びており、
    内部ブレード（９２）は内部円筒形表面（８９）を通って内側に延びる、請求項１４に記載のシステム。
17. 外部ブレード（８０）の放射状幅は、円環パネルの放射状幅（Ｗ２）の少なくとも２７％であり、中間ブレード（９３）の放射状幅は、円環パネルの放射状幅（Ｗ２）の少なくとも３０％であり、内部ブレード（９２）の放射状幅は、円環パネルの放射状幅（Ｗ２）の少なくとも２０％であり、内部ブレード（９２）のうち内部円筒形表面（８９）を越える部分（８６）の放射状幅は、円環パネルの放射状幅（Ｗ２）の少なくとも０．５％である、請求項１６に記載のシステム。
18. 内部ブレード（９２）は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線（８５）に対して少なくとも５０°の角度を形成するように外側に延び、中間ブレード（９３）は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線（８５）に対して少なくとも４２°の角度を形成するように外側に延び、外部ブレード（８０）は、空気流入表面の中心を通る風力タービンの直径線（８５）に対して少なくとも２９°の角度を形成するように内側に延びる、請求項１６に記載のシステム。
19. 各内部ブレード（９２）には、内部円筒形表面（８９）に隣接する山形鋼ポスト（９４）が設けられ、
    隣接する内部ブレード（９２）の間に形成される排出部（８８）の幅が山形鋼ポスト（９４）によって占められる幅の少なくとも５０％となるように、山形鋼ポスト（９４）は内部ブレード（９２）の背面に沿って並べられる、請求項１６に記載のシステム。
20. 隣接するブレード（８０）の各ペアの間には付加的な外部ブレード（９５）が設けられ、
    隣接する外部ブレード（８０）及び付加的な外部ブレード（９５）を接続するためにそれらの間に配置される間隔の空けられた流入口（７９）には、横方向湾曲くさびプレート（Ｂ６）が設けられ、
    付加的な外部ブレード（９５）は、上及び下の円環パネル（９８、９９）の間かつ接続ポスト（９１）の上に組み立てられる、請求項１６に記載のシステム。
21. 内部ブレード（９２）の曲げ深さは、内部ブレード（９２）の放射状幅の少なくとも１８％であり、中間ブレード（９３）の曲げ深さは、中間ブレード（９３）の放射状幅の少なくとも２１％であり、外部ブレード（８０）の曲げ深さは、外部ブレード（８０）の放射状幅の少なくとも８％であり、付加的な外部ブレード（９５）は外部ブレード（８０）と同じ曲げ深さを有する、請求項１６に記載のシステム。
22. 各風力タービンユニットにおける上及び下の円環パネル（９８、９９）の間には、少なくとも１つの付加的な円環パネル（７８）が設けられ、付加的な円環パネル（７８）は略平面かつ直線に保たれている、請求項１４に記載のシステム。
23. １つの風力タービンユニット（Ｂ９）のブレード（９）の数は１２８から１８００であり、接続ポスト（９０、９１）及び山形鋼ポスト（９４）の数は、ブレード（９）の数の増加に応じて増加する、請求項１６に記載のシステム。
24. 風力タービンユニット（Ｂ９）の外部ブレード（８０）及び付加的な外部ブレード（９５）の間において横方向に間隔を空けて配置される各湾曲くさびプレート（Ｂ６）の数は１から１８０である、請求項２０に記載のシステム。
25. 各コンプレッサ（Ａ）の空気流出表面の領域は、各風力タービンユニット（Ｂ９）の外部円筒形表面（８７）の領域の４８％から６５％である、請求項１３に記載のシステム。
26. 風力タービンユニット（Ｂ９）の数はコンプレッサ（Ａ）の数と同じであり、
    電力を生成するために、風力タービンユニット及びコンプレッサの両方には、少なくとも８つの風力タービンユニットと少なくとも８つのコンプレッサとが含まれる、請求項１３に記載のシステム。
27. 電力を生成するために、各コンプレッサ（Ａ）内において間隔の空けられた空気チャネルユニット（Ｂ９）の数は少なくとも５から３０である、請求項５に記載のシステム。
28. システムの後方部における左及び右の帆の最外端の間の距離は、第１の幅（Ｗ１）の少なくとも１０１％である、請求項１に記載のシステム。
29. 各帆は、一列かつ互いに接続するように並べられた複数の湾曲ロール状ブレードを備え、
    該湾曲ロール状ブレードの合計幅は、第１の幅（Ｗ１）の少なくとも３５％である、請求項２８に記載のシステム。
30. 左及び右の帆の複数の湾曲ロール状ブレードは、システムの前方から後方に向かって段階的に大きくなる、請求項２９に記載のシステム。
31. 後帆の複数の湾曲ロール状ブレードは同じ仕様である、請求項２９に記載のシステム。
32. 積層されたコンプレッサ（Ａ）の全体の高さは、帆及び風力タービン（Ｂ）の高さに略等しい、請求項１に記載のシステム。
33. 帆及び複数のコンプレッサ（Ａ）は、四角形のフレーム（１１）上及び円環デリックのビーム（１４、５３）上に固定され、四角形のフレーム（１１）及び円環デリックのビーム（１４、５３）は、滑車（２、４７）によって円環レール（３）上及び滑らかな地上ビーム（４３）上に設けられる、請求項１に記載のシステム。

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