JP2017504758A - 風力発電機タービン（任意選択） - Google Patents

Abstract

本発明の分野は、風力エネルギーに関し、より詳細には、種々の容量の風力発電設備内で使用されるように意図されている様々な風力発電機に関する。本発明のタービンは、シャフト上に取り付けられているディスクに接続されている放射状の羽根を備え、各羽根は、上翼および下翼から構成されており、それらの間に中翼が固定されている。上翼は一方向に傾けられており、それによって、その側面は空気入口を構成する。下翼は反対方向に傾けられている。第２の変形形態によれば、中翼は垂直に、または、上翼に対して一定の角度を成して取り付けられている。本発明は、風力発電機における電気エネルギーの生成を増大させるように意図されている。【選択図】図２

Description

本発明は風力エネルギーに関し、特に、丘陵地上、草原内、居住用および商用の建造物上、水上および陸上輸送機関上の、様々な容量の風力発電設備内で使用されるように設計されている様々な風力発電機に関する。

垂直軸、および、上側ラジアルブレードおよび下側ラジアルブレードならびに外部ブレードを備えるディスクから構成される半径方向空気室を有する風力タービンが既知である。ディスクが回転すると、上述したブレードが最大限に展開して、いくつかの空気室を形成する。反対方向に回転する区画は、ブレードが折り畳まれていることに起因して、最小の摩擦抵抗力を有する。

この基準となる従来技術の欠陥は、ブレードの動作面積が相対的に小さく、外ブレードが広がるときの騒音が大きいことであり、また空洞部分が発生するおそれがあることである。

本願発明の技術的効果は、上翼、下翼および中翼の面積から構成されるタービンの動作面積の増大（第１の選択肢）、および、追加の翼に起因するタービンに対する圧力の増大（第２の選択肢）に起因する風力発電機からの電気出力の増大である。

ＰＣＴ／ＫＲ２００９／０００８０８号明細書

＜＜Ｇｌｏｂａｌ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎｓ＞＞， ６６ｔｈ ｉｓｓｕｅ Ｌａ ８／２０１１

技術的効果は、以下の特徴に起因して達成される。

風力発電機のためのタービン発明の第１の選択肢は、ちょうど、基準となる従来技術のように、シャフト上に位置するディスクに接続されるラジアルブレードから構成される。

基準となる従来技術とは異なる、提案される解決手段におけるすべてのブレードは、上翼および下翼から構成され、中翼がそれらの間に取り付けられている。上翼は一方の側に傾けられており、そのため、それらの他方の側（尾部）は空気取り込み口とすることができる。上翼は部分的に互いをカバーする。下翼は上翼とは反対方向に傾けられている。

中翼は、台形形状をしており、垂直にまたは上翼に対して一定の角度を成して位置付けられており、一方で、それらの前下部は、気流がタービンの中心に向けて方向付けられることを保証するように、タービンの中心に向けて位置付けられている。

各中翼の長さは、それが設置される場所ではブレード幅に等しくてもよい。

本発明の第２の選択肢は、それが設置される場所におけるブレード幅よりも小さい各中翼の長さを有する。この第２の選択肢に係る発明において、中翼は、第１の選択肢に係る発明よりも多く設置される。

シャフトとブレードとの間の角度を調整するためのデバイスを、シャフト上に設置することができる。

また、ブレードによって空気を取り込む、すなわち、ブレードを回転させるための角度を０°〜６０°で調整するための別のデバイスとすることもできる。

よりサイズの大きいタービンについては、制限周縁部を有する特別な経路に沿って動く車輪をブレードの下に設置することができ、風がブレードを持ち上げることが防止される。中翼を使用して、ブレードは格子細工として構築される。

風力発電機のためのタービン発明の第２の選択肢は、基準となる従来技術と同様に、シャフト上に位置するディスクに接続されるラジアルブレードから構成される。

基準となる従来技術とは異なる、提案される解決手段の第２の選択肢中の各ブレードは、部分的に互いをカバーする上翼および下翼から構成されている。下翼は上翼とは反対方向に傾けられている。中翼が、垂直に、または、上翼に対して一定の角度を成して位置付けられている。タービンの安定性を保証するために、締め付けられたケーブルによって固定される、支持スタンドを有する梁を使用して、そのシャフトがその場に固定され、一方で、追加の翼が梁および支持スタンドに取り付けられる。

追加の翼はＬ字形状になり得る。この事例において、各追加の翼は、それらの間で機械的に接続されている２つの平坦な長方形から構成され、それらのうちの一方は水平に位置付けられて梁に固定され、もう一方は垂直に位置付けられてスタンドに固定される。

追加の翼を、４５°の角度を成して設置することができる。

本発明は図面によって説明される。
第２の選択肢のタービンを示す上面図である。 第２の選択肢のタービンを示す断面図である。

以下の設計構成要素が定位置に示されている。
１−上翼
２−中翼
３−末端の（最外）中翼
４−下翼
５−ブレードを持ち下げる役割を担うデバイス
６−ブレードを回転させる役割を担うデバイス
７−追加の翼のための梁が固定されるカップ
８−シャフト
９−上述したデバイスのハンドル
１０−上記のデバイスをブレードと接続するレバー
１１−滑車
１２−軸受
１３−シャフト上に設置されるカップ７を、ケーブルを有する支持スタンドと接続する梁
１４−追加の翼の水平部分
１５−追加の翼の垂直部分
１６−ブレードが固定されるディスク
１７−ケーブルのための支持スタンド
１８−ブレードをディスクと接続する旋回軸
１９−その上でブレードが回転される軸
２０−締め付けケーブル
２１−保護カバー

図１に示すように、タービンブレードがディスク１６の周囲に固定されている。それらの数は、それぞれタービンのサイズ、およびブレード幅に応じて決まり、ブレードが多くなるほど、それらはより互いをカバーすることになる。

上翼１は、水平面に対して一定の角度を成して位置付けられ、部分的に互いをカバーする。タービンブレードが空気を取り込むために依存するそれらの傾斜角は、調整することができる。

中翼２は、台形の形状をしている。それらは、上翼に機械的に固定され、上翼に対して任意の角度に位置付けることができる。中翼は、風に抵抗して、相当量の圧力を受ける。同時に、中翼は、構造的には格子細工と同様の、ブレードの強固な肋材でもある。中翼は、台形の短い方の底辺がタービンの中心に近い方に位置付けられ、したがって、空気流方向がタービンの中心に向くことが保証される。

中翼２は、上翼の全長に沿って設置されてもよく、または、より短く設計されてもよい。後者の事例においては、中翼をより多く設置する必要がある。

各ブレードの外側部分の端に位置付けられる末端の中翼３は、先行するブレードとは異なり突出するように設計され（図１および図２）、その全高に沿って空気を取り込む。

提案される解決手段によるタービンブレードにおける中翼の存在は、特許請求される本発明の技術的効果を達成するにあたって重要な役割を果たし、それゆえ、各タービンについて、高さ、長さおよび上翼に対する傾斜角が個々に計算される。

下翼４は中翼の下に位置付けられ、中翼に機械的に固定される。下翼は、上翼が傾いているのとは反対である方向に傾けられている。下翼は気流に抵抗するだけでなく、動作面積を追加し、しかし、風が下翼を押し下げるため、風によってブレードが持ち上がるのを防止する。下翼は、上翼よりも狭くなるように設計されている。

下翼の間に処理された気流の出口のためにわずかな隙間があり、また、すでに言及したように、空気がこれらの翼を押し下げ、ブレードが風に起因して持ち上がることが防止されるため、嵐の間にブレードが折り畳まれている間に安全性が保証される。

２つの制御デバイス５および６がシャフト８上に設置される。これらのデバイスは、レバー１０によって各ブレードと接続される。デバイスの１つは、ブレードの上翼による気流取り込みの角度を制御し（０°〜６０°）、第２のデバイスは、シャフトとブレードとの間の角度を制御して、風が強い間はブレードを下げる。デバイスは、機械的または液圧のいずれかで設計され、タービン動作の安全性が保証される。

シャフト８の上部はその場で固定することができ、そこにタービンが設置され、締め付けられたケーブル２０によって固定される。この事例において、梁１３のためのオリフィスを有する軸受上に位置付けられるカップ７が、シャフトの上に配置される。タービンの側面上、少なくとも、タービンの側面のうちの３つには、上部にケーブル２０のためのループを有する支持スタンド１７が設置される。カップ７は、梁１３によってスタンド１７に接続され、梁には、追加の、たとえば、Ｌ字形状の翼が固定されている。追加の翼の長い方である水平部分１４が、たとえば、４５°に等しい上翼１の傾斜角を繰り返す角度を成して梁に固定される。追加の翼の短い方である垂直部１５は、たとえば、同じく４５°に等しい、末端の中翼３と同じ方向に向かう傾きで支持スタンド１７に固定される。

各追加の翼は、互いに接続されるか、または、独立した、２つの平坦な弾性の長方形として設計される。追加の翼の部分１４および１５の長さおよび幅は変化し、タービン特性に応じて決まり得る。

締め付けられたケーブル２０によってその場でタービンのシャフト８に固定されている支持スタンド１７が、組み立て安定性を保証する。

ブレード位置の高さ調整を考慮に入れて、提案される設計はまた、支持スタンド高さも調整することができる。

タービンの中心部の上に、大気降水に対してタービンを保護するスズカバー２１が位置付けられてもよい。

締め付けられたケーブルを使用することが不可能であるより大きいタービンについては、車輪がブレードの下に設置され、一方で、制限端部を有する経路がそれらの下に設計され、風が強い間にブレードが持ち上がるのを防止する。それらのタービンに対応する複数の車輪および経路があり得る。

上述した翼を有する、タービンブレードの提案される設計は、上翼、下翼および中翼の面積から構成される、タービンの動作面積を増大させ、したがって、気流の方向からタービンに対する圧力が増大することが保証される。結果として、風の方向に回転する区画、および、風に対して回転する、別の側面からのタービンにおいて最大の風の抵抗が生じ、言及されている翼が気流を拒絶し、したがって、タービンブレードに対するその圧力が低減する。

タービンは以下のように作動する。図１上の矢印によって示すように、入来する気流が上翼１の下、特に、末端の中翼３の間に形成される区画の中に入る。上翼１が気流を圧縮してタービン内へと下方に方向付け、一方で、中翼２および３が気流を圧縮してタービン中心に向けて方向付ける。２つの障壁を通過して、気流は下翼４に当たり、下翼４は、気流を上に方向付けるが、下翼を通過すると、気流の一部分は、上翼と下翼との間の間隙に形成される空気孔を通じてタービンブレードから出て、次のブレードに入り、気流の一部分はその区画内に留まり、さらなる圧力を生成する。同時に、上部および側面からの追加の翼の部分１４および１５からの気流がタービンに供給され、タービンに対する風圧を増大させる。タービンが風に対して回転する、タービンのその領域内に位置する追加の翼はタービンからの風を拒絶し、タービンに対する風の影響を部分的に低減する。タービンの組み立て安定性を保証するために、そのブレードは、中翼を、上翼に対して一定の角度を成して配置することによって格子細工として設計され、それらから折れ線が形成される。

Claims (7)

1. シャフト上に位置付けられるディスクに接続されているラジアルブレードから構成されている風力発電機タービンであって、各ブレードは上翼および下翼から構成されており、前記上翼と前記下翼との間に中翼が固定されており、上翼は、前記上翼の側面が空気取り込み口になり、部分的に互いをカバーするように、一方向において一定の角度を成して位置付けられており、下翼は、上翼の反対方向に一定の角度を成して配置され、中翼は、台形形状をしており、垂直にまたは前記上翼に対して一定の角度を成して配置されており、前記中翼の下部は、気流がタービンの中心に向けて方向付けられることを保証するように、前記タービンの中心に近い、風力発電機タービン。
2. 各中翼の長さは、前記中翼が設置される場所において、前記ブレードの幅に等しくなっている、請求項１に記載のタービン。
3. 各中翼の長さは、前記中翼が設置される場所において、前記ブレードの幅よりも小さくなっており、中翼はより多く設置されている、請求項１に記載のタービン。
4. 前記タービンは前記シャフト上に２つのデバイスを有し、第１のデバイスは、前記シャフトと前記ブレードとの間の角度を調整し、第２のデバイスは、０°〜６０°で、ブレードによる空気取り込みの角度を調整するものである、請求項１に記載のタービン。
5. 前記タービンは、制限端部を有する特別な経路に沿って動く車輪を前記ブレードの下に有し、強い風に起因してブレードが持ち上がるのを防止できるものである、請求項１に記載のタービン。
6. 設計安定性を保証するために、中翼が格子細工として設計されている、請求項１に記載のタービン。
7. シャフト上に位置付けられるディスクに接続されているラジアルブレードから構成されている風力発電機タービンであって、各ブレードは上翼および下翼から構成されており、前記上翼と前記下翼との間に中翼が固定されており、上翼は、一方向において一定の角度を成して位置付けられており、部分的に互いをカバーし、下翼は、上翼の反対方向に一定の角度を成して配置され、中翼が、垂直にまたは前記上翼に対して一定の角度を成して配置されており、前記シャフトは、締め付けられたケーブルによって支持スタンドに固定されている梁によってその場に固定されており、また、追加の翼が前記梁および前記支持スタンドに固定されている、風力発電機タービン。

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