JP2014513233A - 拡散器により増強された風力タービン - Google Patents
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Abstract
Description
(a)空気の流れの境界層内の乱流を誘起する材料によって形成される、
(b)部分的に波形の構造を備える、
(c)攪拌機を取り付ける、および/または
(d)渦発生器を取り付ける。
102 ・・・第1拡散器リング
104,702 ・・・流入口
106,204,704 ・・・流出口
108,110,206,208,1006,1008 ・・・さらなる拡散器リング
112,114 ・・・流出口面積
116 ・・・中心シャフト
118 ・・・前方回転ベーン
200 ・・・タービンロータ
202 ・・・タービンロータブレード
204,702 ・・・一次拡散器リング
300,302 ・・・スロットギャップ
400 ・・・渦発生器
500,800 ・・・後方回転ベーン
600 ・・・渦取込みシステム
708 ・・・通気構造
710,1004 ・・・吸気スロット
1000 ・・・第1タービンロータ
1002 ・・・第2タービンロータ
Claims (32)
- 拡散器により増強された水平軸風力タービンであって、
タービンロータカウリングを形成するために配置された第1拡散器リングであって、該第1拡散器リングは流入口と流出口とを備え、前記流出口の面積は前記流入口の面積と等しいか、または前記流入口の面積よりも大きい、第1拡散器リングと、
該第1拡散器リングと同軸の且つ該第1拡散器リングから下流にある1つ以上のさらなる拡散器リングであって、該1つ以上のさらなる拡散器リングの各々は流入口と流出口とを備え、該1つ以上のさらなる拡散器リングの各々の前記流入口の面積は直前の上流の拡散器リングの前記流出口の面積よりも小さく、前記1つ以上のさらなる拡散器リングの各々の前記流出口の面積は自身の前記流入口の面積と等しいか、または自身の前記流入口の面積よりも大きい、さらなる拡散器リングと、
を具備し、
前記拡散器の流出口の総面積は自身の最大断面積よりも大きく、前記第1拡散器リングおよびすべての前記1つ以上のさらなる拡散器リングは前記水平軸の周りに回転可能でないように設けられていることを特徴とする風力タービン。 - 前記拡散器は1つ以上の通気構造および1つ以上の吸気スロットをさらに具備し、前記1つ以上の通気構造は前記第1拡散器リングの外側面に配置され、前記1つの通気構造または各々の通気構造は前記1つ以上の吸気スロットに接続されており、前記吸気スロットは前記第1拡散器リングの全厚さを通じて略径方向に伸びていることを特徴とする請求項1に記載の風力タービン。
- 拡散器により増強された水平軸風力タービンであって、
タービンロータカウリングを形成するために配置された第1拡散器リングであって、該第1拡散器リングは流入口と流出口とを備え、前記流出口の面積は前記流入口の面積と等しいか、または前記流入口の面積よりも大きい、第1拡散器リングと、
1つ以上の通気構造および1つ以上の吸気スロットであって、前記1つ以上の通気構造は前記第1拡散器リングの外側面に配置され、前記1つ以上の通気構造の各々は前記1つ以上の吸気スロットに接続されており、前記吸気スロットは前記第1拡散器リングの全厚さを通じて略径方向に伸びた通気構造及び吸気スロットと、
を具備し、
前記拡散器の流出口の総面積は自身の最大断面積よりも大きく、前記第1拡散器リングは前記水平軸の周りに回転可能でないように設けられていることを特徴とする風力タービン。 - 拡散器により増強された水平軸風力タービンであって、
タービンロータカウリングを形成するために配置された第1拡散器リングであって、該第1拡散器リングは流入口と流出口とを備え、前記流出口の面積は前記流入口の面積と等しいか、または前記流入口の面積よりも大きく、前記第1拡散器リングは前記水平軸の周りに回転可能とされていないように設けられた、第1拡散器リングと、
該拡散器リングの流出口の後縁に配置された、1つ以上の渦取込みデバイスと、
を具備していることを特徴とする風力タービン。 - 前記拡散器はさらに、前記第1拡散器リングと同軸の且つ該第1拡散器リングから下流にある1つ以上のさらなる拡散器リングを具備し、該1つ以上のさらなる拡散器リングは各々が流入口と流出口とを備え、該1つ以上のさらなる拡散器リングの各々の流入口の面積は直前の上流の拡散器リングの流出口の面積よりも小さく、前記1つ以上のさらなる拡散器リングの各々の流出口の面積は自身の前記流入口の面積よりも大きいか、または自身の前記流入口の面積と等しく、前記1つ以上のさらなる拡散器リングのすべては前記水平軸の周りに回転可能でないように設けられていることを特徴とする請求項3または4に記載の風力タービン。
- 前記拡散器はさらに、1つ以上の通気構造と1つ以上の吸気スロットとを具備し、該1つ以上の通気構造は前記第1拡散器リングの外側面に配置され、前記通気構造の1つまたは各々の通気構造は1つ以上の前記吸気スロットに接続されており、前記吸気スロットは前記第1拡散器リングの全厚さを通じて略径方向に伸びていることを特徴とする請求項4または5に記載の風力タービン。
- 前記第1拡散器リングの流入口の面積に対する前記拡散器の流出口の総面積の比は、前記第1拡散器リングの流入口の面積に対する前記拡散器の最大断面積の比よりも大きいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記通気構造は断面において翼のプロファイルを備えた形状とされた中空チャネルであることを特徴とする請求項2、3または6に記載の風力タービン。
- 中心シャフトをさらに具備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風力タービン。
- 径方向に向けられた複数のガイドベーンをさらに具備し、該ガイドベーンは、第1端部が前記拡散器の第1部分に接続され、且つ第2端部が前記拡散器の第2部分または前記中心シャフトに接続されるように配置されており、前記ガイドベーンは前記拡散器に構造的支持を提供するように配置され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風力タービン。
- 前記ガイドベーンは前記拡散器を通過する気流内のねじれを減少するために配置され、且つタービン面の上流に配置された少なくとも1つの前方回転ベーンおよび/または前記タービン面の下流に配置された少なくとも1つの後方回転ベーンから成ることを特徴とする請求項8に記載の風力タービン。
- 第1タービンロータを形成するための1つ以上のタービンブレードを具備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風力タービン。
- 前記拡散器は少なくとも部分的に空気弾性材料から成り、風の負荷の下で制御された変形を提供するように配置されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記第1タービンロータを形成した前記1つ以上のタービンブレードは少なくとも部分的に空気弾性材料から成り、風の負荷の下で制御された変形を提供するように配置されていることを特徴とする請求項12に記載の風力タービン。
- 前記拡散器は渦発生器を組み込んで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風力タービン。
- 下流への方向において、前記1つ以上のさらなる拡散器リングの各々は、直前の拡散器リングよりも小さいキャンバー角を有することを特徴とする請求項1、5、および請求項1または5に従属した請求項6〜15のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記拡散器はさらに、前記第1拡散器リングの厚さの少なくとも一部を通じて内側面から伸びた1つ以上のスロットギャップを具備し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風力タービン。
- 前記1つ以上のスロットギャップおよび/または前記1つ以上の吸気スロットは、大きいキャンバー角が付けられた前記第1拡散器リングの内部の領域に配置されていることを特徴とする請求項17に記載の風力タービン。
- 前記1つ以上のスロットギャップは、前記第1拡散器リングの全厚さを通じて伸びていることを特徴とする請求項17に記載の風力タービン。
- 前記第1拡散器リングは、前記1つ以上のスロットギャップおよび/または前記1つ以上の吸気スロットに接続された空気圧チャンバを組み込んでいることを特徴とする請求項17〜19のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 空気は前記空気圧チャンバ内に能動的に圧送されるか、または前記空気圧チャンバから能動的に吸い出されることを特徴とする請求項20に記載の風力タービン。
- 前記タービンロータブレードは、前記気流の境界層内の乱流を誘起する材料から成ることを特徴とする請求項12〜21のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記1つ以上のタービンロータブレードは少なくとも1つの取り付けられた攪拌機および/または少なくとも1つの取り付けられた渦発生器を備えていることを特徴とする請求項12〜22のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記1つ以上のタービンロータブレードは部分的に波形の構造を備えていることを特徴とする請求項12〜23のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記第1タービンロータは前記タービンの原理的垂直軸の下流に配置されていることを特徴とする請求項12〜24のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 1つ以上の追加のタービンロータをさらに具備し、該タービンロータの各々は、前記第1タービンロータと同軸の且つ前記第1タービンロータの下流の1つ以上のタービンロータブレードを具備していることを特徴とする請求項12〜25のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 前記1つ以上の追加のタービンロータは逆回転タービンロータであることを特徴とする請求項22に記載の風力タービン。
- 前記1つ以上の追加のタービンロータの1つ以上のタービンブレードは少なくとも部分的に空気弾性材料から成り、風の負荷の下で制御された変形を提供するように配置されていることを特徴とする請求項22または23に記載の風力タービン。
- 1つ以上のさらなる動力学的空気弾性的な渦取込みデバイスが、前記拡散器のさらなる後縁に取り付けられていることを特徴とする請求項4〜27のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 発電機を含み、該発電機は発電機ステータと発電機ロータとを具備し、前記発電機ステータまたは前記発電機ロータの一方は前記1つ以上の拡散器リング内に固定されているか、または前記1つ以上の拡散器リング内に組み込まれており、前記発電機ステータまたは前記発電機ロータの他方は少なくとも1つのタービンブレードの先端に固定されているか、または少なくとも1つのタービンブレードに組み込まれていることを特徴とする請求項1〜29のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 陸上タービン、海上タービン、または空中タービンのいずれかであることを特徴とする請求項1〜30のいずれか一項に記載の風力タービン。
- 添付図を参照するとともに本願に記載された、および添付図に示された風力タービン。
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