JPS63502044A - サボニウス型回転子を用いるウインドタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 サボニウス型回転子を用′いるウィンドタービン発明の背景 本発明は、サボニウス型回転子とデフレクタ装置との組み合せに関する。このデ フレクタ装置は、サポニウス型回転子の出力を著しく増大させるとともに、その 自己起動能力と動作の円滑さとを向上させるための増強装置である。また本発明 は、既存のサボニウス型回転子よりも高い効率の新規なサポニウス型回転子を開 示する。回転子とデフレクタとの組み合せに関し、本発明はさらに簡潔な自動速 度制御機構を特徴とする。この自動制御機構は、要求に応じて回転子を停止させ る便宜を与えるために効率的に使用され得るものである。

本出願で使用される「サボニウス回転子」とは、本出願において、および米国特 許第４，３５９，３１１号において一般に示されるような形状を有する回転子を 含むと共に、２枚またはそれ以上のブレードを有する従′来の°サボニウス型の 回転子をも含む。これら回転子ブレードは一般に半円筒形である。これは、各ブ レードの内縁が、隣接するブレードに、または中心のコア、胴、または軸に固定 され、流体が各ブレードの内縁を実際的に横断しないウィンドタービンと対照的 である。

高速プロペラ型ウィンドタービンは風エネルギ分野において大半を占めるが、そ の大きな理由は効率が比較的高いからである。サボニウス垂直軸ウィンドタービ ンや水汲み上げ用−ビンは、一般に低能率であり、発電用としては高速プロペラ 型のものに勝てない。しかし、その他にも不利な点はあるが、高速プロペラ型つ ・インドタービンは、それらを設置できない場所がある。例えば、それらは海上 浮遊プラントホームに設けることはできない。その理由は、プラットホームの揺 動によってプロペラが損傷する恐れがあるからである。またそれらは、大面積の 平らな建物の屋上に設置することもできない。その理由は、風が極めて不安定で あり、それらウィンドタービンが非常に危険だからである。高速ウィンドタービ ンにおいては安全性が重要なヰ★討事項であり、金属疲労は大きな応力の繰り返 しの回数に関係するので、ブレードがウィンドタービンから外れる時期を予測す ることは困難である。

本出願人の米国特許第４．３５９．３１１号は、既存のウィンドタービン装置に 比べて大きな利点を提供する３枚ブレード垂直軸ウィンドタービンを開示する。

本出願人の特許に示されるように、既存のサポニウス型回転子は、それに関連す る良く知られた問題を有する。例えばそれらは、ある方向に向けられた場合、起 動トルクが低く、またそれらの動作は負荷状態において痙彎的であって脈動的で ある。

本発明は、新規な２枚プレードサボニウス型回転子を提供する。この回転子は、 極めて向上した効率を有し、より良い自己起動特性を有する。また本発明は、本 発明の原理に基づこの組み合せは、起動トルクの問題を克服し、既存のサボニウ ス回転子よりも滑らかな動作を与える。デフレクタ増強装置は、サボニウス回転 子の動作を向上させ、その出力を著しく上昇させる。

発明の概要 本発明の大きな特徴は、高い効率の与ボニウス型ウィンドタービンの提供である 。簡潔で安価な増強装置との組み合せにおいて、このサボニウス型ウィンドター ビンは、増強無しの最良のプロペラ型ウィンドタービンと同等のまたはそれより 幾分か良い出力係数を発生できる。（この場合、この出力係数は、投影回転子面 積＝回転子直径×回転子長さ、に基づく。） 増強サボニウス型回転子は、多量の材料を必要とするという経済的不利を有する ものの、その建造は比較的低い技術を要するものであり、増強された回転子の高 い効率は、前記不利を補って余りある。

また本発明の利点は、プロペラ型の装置に比較して信頼性が高く、耐用年数がよ り長いことである。可動部品が比較的少ないので保守は少なくてよい。従って、 耐用年数に対する本発明のコストは極めて減少される。

本発明のさらに他の利点は、海上浮遊プラットホームなどの場所において安全に 動作可能なことである。本発明は特に海上用に適する。これはサボニウス型回転 子が堅固に制御され波運動によっても容易に損傷しないからである。また、全体 支持構造をより簡単にできる。その理由は片揺れにおける方向付けを提供する必 要がないからであるが、これは風の影響を受けて移動して風とサボニウス型回転 子とを整列させるようにプラットホームを作ることができるからである。

本発明の他の大きな特徴は、メキシコ湾流などの海洋流からのエネルギを活用す るために使用できることである。このように使用される場合、片揺れにおける方 向を変化させる必要はない。これは２枚プレードサボニウス型回転子を、海洋流 と整列するように海洋床に位置させられるからである。

本発明はサポニウス型回転子の改良設計を提供する。この回転子は、通常タイプ の既存の２枚プレードサボニウス型回転子より、はるかに効率がよい。このサボ ニウス型回転子の回転子ブレードの表面は、従来設計に比べ、回転子軸を通りか つ回転子先端において回転子ブレードの縁を通る仮想平面までの距離が、平均し てかなり短い。

好適実施例において、デフレクタが２枚プレードサポニウス型回転子の前方に配 置され、増強装置として作用し、サボニウス型回転子の動作を極めて円滑にし、 はぼ全負荷における起動を可能にし、回転子ブレードに対する風の向きに制限さ れることをなくし、増強装置を有さない最良のプロペラ型ウィンドタービンより も極めて高い効率を実現する。本発明の２枚プレードサボニウス型回転子は、特 に好適実施例のデフレクタによって増強することにより、その性能特性を向上さ せることができる。

本発明の好適実施例において、増強サボニウス型回転子は、水平軸を中心として 回転するように形成される。

好適実施例のさらに別の利点は、速度制御装置の提供である。他の利点に加えて 、これは、回転子に相互接続された交流発電機の速度を電力線などと同期させる ことを可能にするとともに、特に風速の大きい状態において風に対するサボニウ ス型回転子の速度を減少させることを可能にする。好適実施例において、この速 度制御装置は、デフレクタの真上において回転子の前方に取り付けられる翼／気 流ガイドを含む。

この翼／気流ガイドは、電気制御装置に相互接続されることにより、風に対する 角度を風速の変化に応じて変化させて回転子速度と出力とを調整できる。また、 翼／気流ガイドを風に対して直角の方向を向かせることにより、風を十分に遮断 して回転子トルクを小さな量に減少させ、発電機を無負荷にしてまたは発電機に 負荷を加えて、機械的手段によって回転子を容易に停止できる。前記速度制御装 置は、サボニウス型回転子が、最も激しい風においても例外なく、翼／気流ガイ ドの角度を調整するだけで正常に運転されることを可能にする。この速度制御装 置の設計においては、各種のものを選択できる。例えば、翼／気流ガイドの角度 は、調速機によって機械的に制御できる。さらに、設計を幾分か変更することに より、風がその直接作用によって翼／気流ガイドを傾斜させるようにすることも 可能と思われる。このような方法の一つは、プレートを取り付け、風力が所定量 よりも強くなった場合、前記プレートが風力によって翼／気流ガイドを傾斜させ るようにし、翼／気流ガイドの風に対するまたは翼／気流ガイドの軸を通る水平 面に対する角度を増加させるようにすることである。弱い風については、バネな どの偏向機構を利用し、翼／気流ガイドが中立点において軸を通る水平面に対し て例え・ば２５゛の傾斜角に保持されるようにする。風力°が十分に上昇すると 、その風力は偏向機構に打ち勝ち、プレートを移動させ、翼／気流ガイドと風ま たは軸を通る水平面との間に形成される角度を増加させる。従って回転子の速度 が減少される。突風の場合、デフレクタの動作は、緩衝装置を使用するなど既知 の方法によって安定できる。

より大きな制御がめられる場合、やや高い位置に配置した大きな翼／気流ガイド を利用できる。極めて高速な風の発生が無さそうな地域においては、本発明のサ ボニウス型回転子は、速度制御装置無しで十分安全に動作するよう設計できる。

速度制御装置の大きな特徴は、風の回転子に入る角度を制御することにより、回 転子速度を制御でき、または回転子を停止させる際に大きな影響を及ぼせること である。

前記したように、本発明の一実施例の大きな特徴は、出力の大きな増加が、増強 装置とサボニウス型回転子とを関連して使用することによって可能になることで ある。好適実施例において、この増強装置は垂直向きの平らなプレートを含む。

このプレートは、回転子の前方において、回転子の風が吹きであり、建設が容易 であり、材料を節約してコストを下げ、動作用の要求空間が比較的少なく、調整 が容易である。垂直に延びる平らなプレートの効率は、曲線タイプのデフレクタ の効率とほぼ同じである。デフレクタの重要な寸法は、回転子の回転軸に対する デフレクタの上縁の高さである。最適高さかられずかでも変位があると、効率は 急速に低下する。

また、好適実施例において、増強装置またはデフレクタは、地面の上にまたは比 較的その近くに配置し、デフレクタの下から風が逃げるのを防止し、そのエネル ギが基本的に回転子に与えられるようにする。本出願人は、回転子に対するデフ レクタの上縁の高さとともに、デフレクタの底部と地面との間に大きな隙間があ ると、大きな出力損失があることを発見した。また本出願人は、回転子に対する デフレクタの水平長が回転子の長さより短いと、風の大部分が回転子の側部を通 ってしまい、回転子を通過しない。この状況は飛行機の翼の状況と似ている。よ り大きな縦横比を有する翼は、より良い揚力傾斜を有する。実際上、好適実施例 において、デフレクタは回転子の直径の半分の長さにおいて回転子の両端から延 びる。

本出願人は、さらにサボニウス型回転子の地上からの距離も重要な要素であるこ とを発見した。回転子ブレードが地上に近付きすぎると、各ブレードと地上との 間の空気は自由に流れることができず、幾分かのエネルギ損失がその領域に出る 。ブレードの縁と地上との間の距離が、ブレードの外縁によって形成される円の 直径の約０．４倍であると、ブレードと地上との間の緊縮を好適実施例において 防止する上で適切であることが分かった。

本発明の好適実施例は、車輪の上に支持される。これら車輪は、円形軌道に沿っ て移動し、その軌道の中心を中心として回転子が回転することを可能にする。片 揺れにおける回転または方向付けの制御は電気制御によって行われ、この電気制 御はそれに隣接する風見などによって作動される。片揺れにおいて回転子がそれ を中心として望ましく回転する中心支持は回転子中心にあるものとして説明した が、上部から見て回転子軸に直角な回転子中心を通る線に沿う他の場所でも良い 。ただし回転子中心を中心として回転することが好ましい。

さらに別の実施例において、回転子が片揺れにおいてそれを中心として回転また は揺動する支持は、回転子の前方に位置させることができ、片揺れにおける方向 付けが風力によってのみ制御されるようにしてもよい。これは、回転子車輪が移 動する軌道を実質的に大きくし、支持装置を再設計して該支持装置がより短い軌 道を移動するようにし、またはより強い中心揺動点を設計して回転子の全重量を 支持して該回転子を完全に地上から離したままに維持することにより完遂できる 。

この好適実施例において、回転子支持の骨組みは、すべての−次応力が引っ張り または圧縮においてビームに負荷され、片持ち梁支持における曲げモーメントに おいて負荷されないように設計される。従って非常に大きな負荷を最小の構造用 鋼で支持できる。従って、回転子は両端において支持され、一端によってのみ支 持される軸を中心として回転する垂直軸回転子ではないため、材料が節約される 。

デフレクタなどの増強装置の使用は、水平軸回転子に特に適する。垂直軸回転子 に増強を施すと、回転子は全方向性を失う。これはデフレクタが、片揺れにおい て風に対して常に最も好適な方向を取るように回転される必要があるからである 。また、過剰な空気が回転子から最も遠いデフレクタの縁に沿って逃げるのを防 止するため、デフレクタはかなり大きく作って回転子における損失を最小にする 必要がある。デフレクタ上の風の強力なねじれ作用を抑えるために強い支持構造 が必要である。片揺れにおいて風に対向してデフレクタを回転させるためにも極 めて大きな力が必要である。

これらおよびその他本発明を特徴付ける新規な利点は、本明細書に添付しその一 部を形成する請求の範囲に詳細に記載した。ただし、本発明、その利点、および その使用目的をより良く理解するため、本明細書の一部を形成する図面と添付の 説明とを参照する必要がある。これらは本発明の好適実施例を図示し説明するも のである。

図面の簡単な説明 図面において、同様の参照番号および参照文字は対応する部品を示す。

第１図は、本発明の原理に基づく２枚プレードサボニウス型回転子の好適実施例 を示す概略図、 第２図は、第１図に示した実施例の回転子ブレードを示す概略図、 第３図は、第１図に示した実施例の構造の詳細を示す断面図、 第４図は、第１図に示した回転子の実施例における２セントの構造用リブおよび プレースを示す部分立面図、第５図は、垂直平坦゛プレートを含む増強装置を存 する、第１図と同様の２枚ブレード水平すボニウス型回転子の実施例を示す立面 図、 第６図は、第５図に示した実施例の正両立面図、第７図は、第５図に示した実施 例の上面図、第８図は、第５図に示した実施例の端面概略図、第９図は、第１図 に示した実施例のブレードの外側曲線部を作図する方法を示す図、 第１０図は、中心支持における垂直軸を中心として回転子が回転可能に支持され る、本発明の原理に基づく変更実施例を示す端面立面図、 第１１図は、第１０図に示した実施例の正両立面図、第１２図は、第１０図に示 した実施例の上面図、第１３Ａ−Ｃ図は、デフレクタがある場合または無い場合 の空気の流れを示す概略図であり、第１３Ｂ図は、第１３Ａ図よりも大きな出力 用の空気流の方向転換を示す図、第１３Ｃ図は、回転子の下からの空気の脱出を 防止することによる大きな向上を示す図、および 第１４図〜第１７図は、増強用に使用可能なデフレクタの各種実施例の形状を示 す概略図であり、第１４図はデフレクタの全長にわたって風に向かう凸面を示し 、第１５図は風に向かう凹面を示し、第１６図は一部凸面で一部平らな風に向か う表面を示し、第１７図は、実質的に平坦な表面であって、回転子に面する側に おいて、実質的に水平な地上に対して１頃斜角を形成するような表面を示す図で ある。

好適実施例の詳細な説明・ さて図面を参照する。第１図〜第４図は、本発明の原理に基づく２枚プレードサ ボニウス型回転子の好適実施例を示す。

この回転子は、水平な回転軸を有し、全体に参照番号２０で示される。第５図〜 第８図は、回転子組立体の実施例を示す。

この回転子組立体は、デフレクタ装置１０１の実施例とともに使用される２枚プ レードサボニウス型回転子２０と、本発明の原理に基づく翼／気流ガイド装置１ ０７とを含む。この回転子組立体は全体として参照番号１８によって示される。

回転子組立体１８は水平軸を含み、２枚プレードサボニウス型回転子２０は垂直 軸を中心として揺動可能な支持構造に取り付けられる。

回転子２０は′、第１図に全般的に概略的に示されるように、２枚の実質的に同 一のブレード２１　、２２を含む。ブレード２１゜２２は中心軸２４を中心とし て回転するように配置される。中心軸２４は図示の実施例において実質的に水平 である。仮想平面２３は水平中心軸２４と外側のブレード先端２５とを通るよう に示される。第１図に示すように、ブレード２１　、２２は、他のサボニウス型 回転子の設計よりかなり仮想平面２３に近接して配置される。

第６図および第７図に示すように、本発明の回転子組体型１８の好適実施例は、 円形エンドキャンプ２６を回転子２０の一端に有し、類似の円形エンドキャップ ２７を回転子２０の他端に有する。エンドキャップ２６　、２７は、水平中心軸 ２４を中心として対称に配置されるブレード２１　、２２と、中心シャフト部材 ２８とによって相互接続される。中心シャフト部材２８は、ブレード２１　、２ ２に相互接続され、中空または中実である。回転子２０は、いずれかの適切な方 法で、その両端にある支持部材２９　、３０に対して回転するように配置される 。好適実施例において、ブレード２１　、２２と中心シャフト２８とは互いに固 定され、中心シャフト２８は支持部材２９　、３０内の軸受によって回転可能に 支持される。第１図および第３図に示すように、各ブレード２１　、２２は、中 心軸２４に対して、鋭角を付けることによってブレード２１　、２２に良好な空 力特性を与えることが好ましい外縁または先端２５と、内縁または内端４１とを 有する。内縁４１は仮想平面２３に隣接する。各ブレード２１　、２２は、外８ ！２５から一般に内縁４１の方向にある点３２までの曲線部３１と、点３２にお いて第１の曲線部３１の接線方向である第２の曲線部３３とを有する。第２の曲 線部３３は、本好適実施例において比較的大きな半径を有する円の円弧であるが 、それに代えてその部分は、一端から他端までに半径が変化する曲線を有するこ ともできるので円弧である必要はない。ブレード２１　、２２の曲線は、中心軸 ２４に対して全般に凹面である表面を区画形成する。

各ブレード２１　、２２の外縁２５は、直径り、を有する円４９転子２０が各種 寸法において構成され得るからである。円４９は、その中心が中心軸２４上にあ り、ブレード２１　、２２の外周を形成する。本明細書の目的において、好適実 施例の寸法は、直径ＤＩに基づいて表現される。

第３図および第４図に示すように、各ブレード２１　、２２は、エンドキャップ ２６　、２７の間においてシャフト２日に沿って間隔を置かれた複数のリブ３４ によって補強される。ブレード２１　、２２の方向は、複数の協同する構造用部 材３５　、３６　、３７によって維持される。各リブ３４は、一般にＴ形状の軽 量構造断面からなり、構造用部材３５に取り付けられる。この構造用部材３５は 、中空円形断面であり、スリーブ状部材３７に取り付けられる。スリーブ状部材 ３７はシャフト２８上に位置される。各リブ３４は、前記スリーブ状部材から半 径方向に延び、ブレード２１　、２２の外縁２５の近くに至る。この組立体の剛 性は、リブ３４を構造用部材３５に相互接続する斜めの構造用部材３６によって 維持される。さらなる強度が、ブレード縁４１においてリブ３４からフランジを 切り出し、各リブ３４をそれらの取付箇所３８から対応する構造用部材３５まで 延ばすことにより得られる。これらは第３図および第４図において、参照番号３ ４ａによって示され、リブ３４の延長を表す。各スリーブ状部材３７はシャフト ２８に堅固に取り付けられる。前記説明は、非常に大きなタービンに特に適する が、他の各種設計が可能であり、非常に小さな回転子についてはより簡単な設計 が適する。さらに性能を増強するため、滑らかな流線型のカバ一部３９を、リブ ３４と、対応する構運用部材３５　、３６とに配置できる。

各ブレード２１　、２２はエンドキャップ２６　、２７に取り付けられる。各エ ンドキャンプ２６　、２７は、第１図および第３図に示すように外周４０を有す ・る。この外周４ｏは直径Ｄ２を有する円を形成し、好適実施例においてＤ２は １．０５Ｄ、である。円４０は中心軸２４を中心とする。

ブレード２１　、２２の好適実施例の形状を特に第１図〜第３図を参照してさら に詳細に説明する。

各ブレード２１　、２２の曲線部３１は断面において、第２図に全般に示すよう に曲線８０を形成する。この曲線８ｏは、各ブレード２１　、２２の外縁２５に おける点８２から、点８３まで延びる。この点８３において、曲線部３１は曲線 部３３に対して実質的に接線方向である。曲線部３３は第２図において曲線８８ を形成する。曲線部８８またはブレード部３３が平面２３に平行な直線であれば 、位置３２または点８３は同一場所にある。しかし、ブレード部３３が平面２３ に向かう角度をなしていれば、接点は現在よりもやや右方向となる。第２図にお いて曲線８０で代表される曲線部３１は、米国特許第４．３５９．３１１号に開 示されているものと同様の方法で配置される。この特許において、接点８３は、 円弧４８の接点よりも円４９に近い。円弧４８は、点４７において曲線８８に対 して接線方向であるとともに、点８２において円４９に対して接線方向である。

円弧４８は、平面２３上の点４６に中心を有する。しかし、前記特許が異なる点 は、回転子の直径に対する寸法が大きく、接続曲線８８と曲線８ｏとがやや相違 する点において接線方向であることである。曲線部８ｏは、外縁２５に向かって 漸次減少する曲率を有する。その外縁において曲率半径は極めて大きい。この曲 率半径は漸次短（なり、曲線の頂点において最小となる。これは楕円の特性であ る。

平面２３からのブレードの最大変位は、０．２５Ｄ、以下であることが好ましく 、さらに好ましくは０．２Ｄ、であり、これは第１図の点３２または第２図の点 ８３において発生する。

ブレード部３３の内縁４１が内縁４１と平面２３とを含む表面上に延びるとすれ ば、ブレード部３３は軸２４から０．０５ＤＩと０．３３Ｄ＋　との間の位置に おいて平面２３を横断することが好ましい。内縁４１は、平面２３に直交して測 定した場合に平面２３のどちらか一方の側から０．１　Ｄ　Ｉより小さい距離に あることが好ましい。

ここに参照として取り入れた米国特許第４，３５９．３１１号において一般に検 討されているように、曲線８０の形状を定義する実際的な方法は、第９図に示す 通りである。曲線８０は長軸が短軸の１．５倍であって１５度傾斜している傾斜 楕円の約１／４である。曲線８０は軸Ｘ−Ｘ　１を定義することによって引かれ る。軸Ｘ−ＸＩは軸Ｙ−Ｙｌに直角であり、回転子２０の中心軸２４を通る。点 ５０と点５１とは軸Ｘ−Ｘ１上に位置し、点５０は点５１からｄ、の距離である 。ｄ、は好適実施例において０．１３３Ｄ＋である。距離ｄ、は傾斜楕円の短軸 の１／２を代表する。直線縁部５２は、目盛ａ、ｂ、ｃで示される。ａからｂま での距離は０．１３３Ｄ、である。ａからＣまでの距離は０．２ＤＩであって傾 斜楕円の長軸の１／２を代表する。直線５３は点５０を通って引かれる。直線５ ３はやはり点５０を通って延びる軸Ｙ−Ｙ１に対して１５度の角度をなす。直線 縁部５２は数回にわたって配置および再配置され、目盛すは直線５３上に残り、 目盛Ｃは常に軸Ｘ−Ｘ１上に残る。この結果のａの位置が作図され、楕円曲線８ ０が与えられる。この楕円８０は傾斜楕円の一部として説明でき、そこにおける 水平断面において、ブレード２１　、２２の曲線部３１の外側凸面側の外形が作 られる。このため、第１図の点３２または第２図の点８３は、それらの幾何的な 関係によって区間３１および曲線８０に各々固定される。点３２において曲線に 接線方向に直線が形成される場合、それは平面２３に平行である。第９図におい て、短軸ａ−ｂの長さを長軸ａ−ｃに対して変化させることにより、および傾斜 を１５度から変化させることにより、接点における小さな移動が実現できる。

前記説明から、外側曲線８０の形状は、米国特許第４．３５９．３１１号の形状 に類似であることが分かる。ただし、外側曲線８σの曲率半径は回転子距離Ｄ１ に対して大きく、曲線８０による曲線８８への接点８３は米国特許第４，３５９ ，３１１号よりもやや異なる。

第２図に示すように、点８７を中心とする曲線８８は、曲線８０の頂点において 曲線８０に対して接線方向であり、点８３　、８７を通る半径ｄ３は、ブレード 先端点８２と回転子中心２４とを通る平面２３に対して直角である。曲線８８は 点４１まで延び、そこにおいて終端する。点４１は、０．０２５Ｄ。

の曲率の円弧に沿って、点８２と回転子中心２４とを通る平面２３から距離ｄ４ だけ離れる。

垂直線８４上に位置する点８２から半径線８５上に位置する点８６までの距離ｄ ２はｄｚ　”’　０．１５１Ｄ＋である。シャフト２８は直径Ｄ３　＝　０．１ 　Ｄ＋を有することが好ましいが、必要に応じてさらに大きな各種サイズのシャ フトを使用できる。

本出願人による試験では、同様の回転子は、回転子ブレード２１　、２２を通る 風通路の緊縮とシャフト２８の寸法とによる効率の損失をほとんど示さなかった 。しかし本出願人は、シャフト２８の近辺の空気通路が完全に遮蔽されると、効 率が著しく低下することを発見した。

回転子ブレード２１　、２２とシャフト２８とは平滑でなければならない。回転 子ブレードのすべての寸法は、回転子ブレード２１　、２２の凸面に対するもの である。曲線８８の最大深さｄ。

は好ましくは０．２ＤＩである。

全体設計の見地から、好適実施例の回転子ブレード２１　、２２は、経済的で、 リブによる筋かいが容易に行え、中心シャフトへの取付が容易な形状を智する。

例として示すため、回転子２０と回転子組立体１８との好適実施例についての寸 法を下記する。寸法のすべては、回転子２０のＤ＋に基づく。このり、は回転子 ブレード２１　、２２の外縁２５によって形成される円の直径である。

Ｄｒ　＝Ｄ＋　ｄｓ　＝　０．２Ｄ＋　ｄｚ＝１．２５Ｄ＋Ｄｔ　＝１．０５Ｄ ＋　ｄ　ｈ　＝　０．７５８Ｄ、　ｄ　、□＝２．２５ＤＩＤ３　＝　０．ＩＤ ＋　ｄｔ　＝　０．１６５Ｄ＋　ｄ＋’ｉ＝２．ｏＯＤ＋ｄ＋　＝　０．１３３ Ｄｔ　・ｄｓ　＝　０．３Ｄ＋　ｄｔｎ＝　０．５Ｄ＋ｄ２　に　０．１５１Ｄ Ｉ　ｄｔ　＝　０．０７５Ｄｌ　ｄ１５＝　０．５７５ＤＩｄｓ　＝　０．７７ ５Ｄ＋　ｄ＋ｏ＝　０．９Ｄ＋　ｄい＝　０．５７５Ｄ＋ｄ４　＝　０．０２５ ＤＩ 好適実施例におけるブレード端の設計は米国特許第４，３５９．３１１号に説明 されているものとは嗜同−であるが、回転子のブレード端部は、回転子直径に対 して大きくあるいは小さくできる。また、回転子中心に向かう接続曲線８８は半 径ｄ、＝０．７７５Ｄ、の曲線でありその凹面は回転子中心２４を向くが、この 曲線は円弧を描（いずれかの半径とすることができ、この円弧は延長させた場合 に第１図に示す面２３を横断するものである。また曲線８８は各種の半径を有す ることができる。

ただしこの曲線の各部が回転子中心２４を向く側において凹面であり、この曲線 の端部が平面２３を横断するという条件である。回転子中心に向かう点８３の全 般領域からの曲線は、実質的な直線であることができる。この直線は、平面２３ に平行であるかまたは角度を有して平面２３を横断することができる。第２図に 示すような好適実施例におけるブレード２１゜２２の内縁４１の位置は、図示の 特定の形状設計について最適の場所である。しかし、曲線８８について他のいず れかの形もある。曲線８８と同等のものが直線である場合、曲線８０は領域８３ において延長され、直線との新しい接点に至らねばならない。

本出願人が理解する本発明の動作を特に第１図を参照して説明する。

回転子２０に対して方向８９に移動する風は、回転子２０に入り、経路９０　、 ９１　、９２　、９４をたどって回転子を通過する。

曲線３１　；　３３の凸面側の経路９０をたどる風は吸引を発生させ、この吸引 はブレード２１に引込み力を発生する。一方、経路９２をたどる風はブレード２ １上に押込み力を発生する。風は経路９３　、９１に沿って脱出する。ブレード ２２の凸面に沿って経路９４をたどる風は押込み力を発生し、この押込み力は回 転子２０に遅延効果を有する。これは、ブレード２２の曲線を風がたどるのに伴 い風の直接押込みに抵抗する小さな遠心風力が作用するという事実によって、あ る程度小さくなる。

この遠心力は最も鋭角の曲率の点において最大である。これら力の正味効果は、 回転子の強い時計方向の運動となる。ブレード２１上に壊ける風の作用に戻ると 、風がブレード２１に沿って前進すると回転子が回転し、回転子は空気の方向を 変化させ、回転子の中心方向にそれを引き込むようになる。

風はその方向の変化に対して当然抵抗する。このため、回転子ブレード上におい て回転方向に吸引が加えられる。ブレード２１が長すぎると、この吸引が回転子 を遅延させる効果を持つようになる。従って、回転子ブレードの区画３３が直線 であれば、回転子は極めて効率的に動作する。ただし、この区画と平面２３との 角度を好ましい角度とし、カットオフ点４１を正しい位置に置くことが条件であ る。同様に、ブレード区画３３は、図示のような曲線８８でなく、異なる半径を 有する曲線上に置（ことができるが、第２図に示す曲率は他のいかなる形状より も良好な効率を与えると思われる。゛第５図〜第８図は、本発明のサボニウス型 回転子の原理を実施する回転子組立体を示す。第５図〜第８図に示すように、回 転子２０はその軸を水平にして取り付けられる。回転子軸２４は、地上から０． ９　Ｄ　Ｉであることが好ましい。先に説明したように、この距離において、回 転子ブレードと地上との間に十分な隙間が与えられ、空気が自由に流れ、回転子 ブレードと地上との間の緊縮によって大きな出力損失が発生することが避けられ る。回転子２０は、２枚ブレードまたは３枚ブレードとできるが、好適実施例は 先に説明したとおり２枚ブレード回転子である。米国特許第４．３５９．３１１ 号の３枚ブレード回転子は、ここに説明した２枚ブレード回転子よりも効率が２ ０％低いが、やや円滑な出力を提供する。ただし好適実施例においては２枚ブレ ード回転子を選択したが、この理由は効率が大きいからである。２枚ブレード回 転子とその前方に配置される垂直増強デフレクタ１０１とを使用すると、その動 作は著しく向上され、２枚ブレード設計に特有の振動を考慮する必要がなくなる ほどになる。その上、出力も上昇する。２枚ブレード回転子は、回転子ブレード の静止方向に関わりなく、はぼ全負荷で自己起動する。回転子シャフト２８は所 定位置に支持部材２９　、３０によって保持され、交流発電機９５　、９６はシ ャフト２８の各端部に配置される。回転子２０の長さｄｌｌは、好適実施例にお いて１．２５Ｄ、である。

大形タービンを建設すれば、発電機の歯車箱には大きなト要がある。図示の実施 例において、位置９８　、９９の間の垂直に延びる構造用部材９７の区画を補強 し、負荷を構造用部材の交点に転送し、過度の曲げモーメントを避ける必要があ る。

部材９７が十分に強（作られ９９において水平部材にしっかりと固定されれば、 ねじりは水平部材における圧縮と引っ張りとに変換される。この水平部材は、次 にその負荷を交点１０４に転送する。

好ましくは、支持構造１９は構造用鋼組立体からなり、そこにおいてほとんどす べての応力は引っ張りまたは圧縮のみにおいて軸方向負荷ビームに転送され、わ ずかの曲げモーメントだけが構造用部材に存在する。これらの原則に従えば、大 きな負荷は比較的小さな断面のビームによって負うことができる。図示した構造 用の設計は、例示の目的で提供したものであり、他の構造的な方法を利用しても よい。支持構造は好ましくは回転子２０を保持し、その軸２４が、参照番号１０ ０で示される地上から、０．９ＤＩ　に等しい距離ｄ、Ｏを有するようにする。

第５図〜第８図に示すような垂直増強デフレクタ１０１の設計は、大形回転子に ついての要件に基づいている。風に面する表面は、平滑用のアルミニウムの薄い 層で覆うことが好ましい。デフレクタ１０１は、所定位置に非常に軽い垂直トラ ス１０２によって保持される。これらトラス１０２は、第７図に示すように全般 に間隔を置かれ、第５図および第７図に全般に示すように水平に延びるビーム１ ０３によって支持される。ビーム１０３は、支持構造°１９に構造用部材の交点 において固定し、風力によって部材内に許容できない曲げモーメントが発生され るのを避けることが好ましい。これは、負荷を交点１０４に転送することによっ て実現される。底部ビーム１０３は水平部材１０５に固定され、その重量は部材 １０６によって交点１０４に転送される。小形のウィンドタービン装置用のデフ レクタとその支持との設計は前記した仕様よりもさらに単・してあることが理解 されよう。

好適な実施例において、回転子２０の両端部を越してデフレクタ１０１を延すこ とが好ましくまた回転子２０の各端部を越して回転子の直径の約半分の距離だけ 延してデフレクタの全長ａｄｚを０．５０＋　＋　０．５　Ｄ＋　＋　ｄ　＋＋ ＝２．２５Ｄ＋にすることが好ましい。本出願人はデフレクタ１０１を長くすれ ばする程回転子の効率が向上することを発見した。但し好適な長さ以上に延ばす ことは出力を僅か向上するに過ぎずまた原価効率が良いとは云えない。デフレク タ１０１の上縁の位置は重要である。好ましい実施例において回転子の中心から デフレクタの上縁までの距離ｄ０は０．５７５０＋に等しい。ここで回転子の軸 線は地面から０．９　Ｄ　Ｉだけ上方にあり、この上縁と回転子の中心２４とを 結ぶ直線が水平面となす角度は２３°である。デフレクタ１０１と回転子の軸線 を通過する垂直線間の水平距離は０．５７５Ｄ　ｓ　、Ｃｏｓ　２３°即ち０． ５２９Ｄ＋である。デフレクタ１０１の上縁と回転子の軸線を通過する水平面間 の垂直距離は０．５７５Ｄｒ　、Ｓｉｎ　２３°即ち０．２２５Ｄ、である。本 出願人はデフレクタ１０１の上縁を持揚げるにつれて出力が著しく低下すること を発見した。デフレクタの上縁を下げるにつれて出力の低下は緩慢になる。水平 面となす角度が９０’とならぬようにデフレクタ１０１を弯曲又は傾斜させてデ フレクタ１０１がら空気がより小さい角度で出るようにすると、最大の出力を得 るためにはデフレクタ１０１の上縁をより高くせねばならない。

回転子が揺動状に回転する時には、デフレクタ１０１の下縁の安全に注意を払ら はねばならない。独断的にデフレクタの下縁を地面から若干の距離だけ持揚げて もよく、或は下縁を可撓性材料で作ってもよい。

第５〜８図に示す好適な実施例において、翼／気流ガイド１０７は第７図に示す ように三つの異なった場所にあるビーム１０９によって垂直状のデフレクタ骨組 １０１　、１０２に取付けられている。翼／気流ガイド１０７は幅ｄ８を有する 該翼／気流ガイドの前縁からｄ９の距離にある回転中心１１００周りを回動する ように構成されている。ｄ、の長さは０．０７５Ｄ、でｄＩの長さは０．３ＤＩ である。翼／気流ガイド１０７は直径り、の３／８だけ回転子の両側部を越して 延び、その全長ｄ１３は３／　８　Ｄ　Ｉ　と３／８Ｄ１．！：ｄ、ｔとの合計 で２．ＯＤ＋である。翼／気流ガイドの回転中心１１０は回転子の中心から前方 にｄ６＝　０．７６８Ｄｌの位置にあり、また回転子の中心２４を通過する水平 面２３の下方にｄｙ　＝　０．１６５Ｄ＋の位置にある。回転中心は種々の近寄 り角に対する作動範囲における翼／気流ガイド断面の圧力中心に存在する。好適 な実施例に使用される翼型断面は航空評議会（ＮＡＣＡ）標準００１５である。

しかし多くの別の翼型断面を使用しても良い結果が得られるであろう。

一実施例において、翼／気流ガイド１０７が風となす角度は回転子２０の速度に よって制御される制御装置で設定される。

回転子の速度が交流発電機の速度以下になると、翼／気流ガイド１０７は第８図 に示すように風と２５°の角度をなす位置に固定される。速度、が増すと制御装 置によって、翼／気流ガイド１０７が風となす角度が増加されて交流発電機が過 負荷になるのを防止する。これの−例を第５図に示す。翼／気流ガイド１０７が 想像線で示す別の位置にあると最大出力の約８％まで出力が減少する。

全回転子組立体２０が第５図（第６，７図には示さない）に示す中央垂直軸１１ １の周りを揺動状に回転する。過回転の可能性を防止するために垂直軸１１１を 安定固定することが望ましい。全体構造物は円形軌道１１３上を走行する車輪で 支持けた風力センサー（図示せず）によって制御される。風力センサーは回転子 組立体に設けた回転機構（図示せず）を作動させて、回転子組立体が風に正対す るような正しい位置に向けて回転子組立体をゆっ（りと回転させる。実際に用い られる方法は、中央垂直軸１１１に連結された機械的動力伝達装置または車輪１ １２のあるもの或は全部に設けた小型モーターに伝達される電動力装置を含んで いて、回転子が正しい方向に向かうように車輪１１２を回転させる。上記は好ま しい一例を示したものである。

回転子組立体２０を垂直軸の周りに回転又は回動させるために、本発明の原理に 基いて回転子組立体２０の別の実施例を構成することができる。例えば第１０〜 １２図は、前述実施例に空気力学的に類似した２翼のサポニウス型回転子２０を 有する回転子組立体１２９を示す。この回転子組立体１２９は該回転子組立体１ ２９を支持する中実軸１３４の周りを揺動状に回転するように構成されている。

従って支持するために、回転子組立体１２９の中実軸以外の部材を地面に接触さ せる必要がない。回転子組立体１２９はシリンダー１３３の上部に支持されたサ ボニウス型回転子２０を含む。このシリンダー１３３は別のシリンダー１３４上 に回転自在に支承されている。シリンダー１３４は地面に、好ましくはコンクリ ート又は類似物に強固に埋込まれている。デフレクタ１０１は若干短いことを除 いて前述の実施例のものと類似である。シリンダー１３３に尾部風車装置１３６ を取付けて回転子組立体１２９が適当に風方向に向うように維持する。

本発明の作動を特に第８図について説明する。回転子に入る風は径路８９及び１ １４を流れる。翼／気流ガイド１０７は最大出力を発生する中立位置に位置して いる。翼／気流ガイド１０７が回転すると角度Ｏは２５°よりも大又は小になり 動力発生が少な（なる。本出願人は、−組の試験条件において角度Ｏが増加する と３０”と６０°との間においてはっきりとした急激な動力低下があることを発 見した。このことは、翼／気流ガイド１０７が風となす角度Ｏの機械的変化を測 定することによって出力を容易に制御できることを示している。

９０°における出力は最大出力の約８％となり、低速、低トルクとなる。このよ う°になると、必要に応じてタービンを休止させる。

翼／気流ガイド１０７は付加的に使用されるものであって、理想的な場合には回 転子２０は同程度の出力を翼／気流ガイドを使わないで発生させることができる 。前述したように回転子の高さに対するデフレクタ１０１の上縁の高さは重要で ある。もしこの高さが好適な実施例で示した高さよりも高いか又は低いと、出力 は著しく減少する。第１３Ａ〜１３Ｃ図はデフレクタが無い場合と有る場合にお ける空気の流れと、デフレクタの下縁が地面に接している場合に空気の流れが改 善されることとを示す図式図である。垂直平板以外のデフレクタを使用する場合 には、該デフレクタが風となす角度はその高さと同様に重要である。第１４〜１ ７図は製作可能な種々のデフレクタ１０１の形状を示す。第１４図は全幅に亘っ て風に対面した中高面を有するデフレクタ１０１を示す。第１５図は風に対面し た中低面を有するデフレクタ１０１を示す。この中低面の一部を平坦面にしても よい。第１６図は上部部分１２２に沿って部分的に弯曲しまた下部部分１２０に 沿って部分的に平坦に形成された風に対面した中高面を有するデフレクタ１０１ を示す。このデフレクタの効率は垂直平板を有するデフレクタの効率と同様にす ぐれている。デフレクタの上縁は垂直平板の場合よりも回転子に関して若干高く する。この実施例においＤｌの位置にあり、また上縁と回転子の中心２４とを結 ぶ直線が水平面となす角度は１２．６”である。弯曲部の曲率半径ｄ１４は０． ５０１で、弯曲部分１２０の上部と水平線間の角度は５３°である。弯曲部分の 下縁は路地平面に向って延びた垂直平板に接している。第１７図は角度をなして 風に対面した平坦面を有するデフレクタ１０１を示す。

本発明の詳細な構造と作用と共に本発明の多くの特徴と利点とを述べたが、本開 示は例を示しただけにすぎず、添付請求の範囲の上意概念に基いて特に形状、寸 法及び部材の配列等を本発明の原理の範囲内で変形し得るものである。

手続補正書（方式） 昭和６３年５月７３日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 ＰＣＴ／ＵＳ８６１０２２３Ｂ ２、発明の名称 サボニウス型回転子を用いるウィンドタービン３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　バネシュ。アルビン、エイチ。

４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号静光虎ノ門ビル　電話５０４ −０７２１５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の「発明の名称」の欄 （２）明細書の翻訳文 （３）　請求の範囲の翻訳文 （４）委任状 ７、　補正の内容 （１）（４）　別紙の通り （２）■　明細書第１頁３行目の発明の名称「す、３−ニウス型回転子を用いる ウィンドタービン装置」をｒサボニウス型回転子を用いるウィンドタービン１と 補正する。

外内容に変更なし く３）請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なＬ８、添付書類の目録 （１）訂正した特許法第１８４条の ５第１項の規定による書面　１ｉｉ− （２）明細書の翻訳文　１引 （３）請求の範囲の翻訳文　１カ （４）委任状及びその翻訳文　各１ｉｉ国際調査報告 Ｉ″＋″＋１ｌａａ″ｌ　ＡＩｌ＋１ｌｋａｌｌｌｌｌｌ　Ｎｏ、　ｐｃ−ｒ／ ＵＳ　Ｂ　６１０２２３　ｓ１ｍａ＋ＩＩＪ１１ｅ＋ｍ＾ｅａｒ喝ｃａｌ＋ｍＮ 媚コ’ＰＣＴ／ＩＩｓ８ｇ１０２２１Ｒ

Claims (44)

【特許請求の範囲】
1. １．運動流体と相互に作用するためのサボニウス型回転子組立体であって、 （ａ）支持フレーム構造と、 （ｂ）中心の水平方向に延在する軸線の周りに回転するよう前記支持フレーム構 造上に取付けられた回転子であって、この回転子が前記中心の水平方向に延在す る軸線の周りに対称に配設された２つのブレードを有し、このブレードの各々が 前記中心の水平方向に延在する軸線に対する外縁と内縁とを有し、前記ブレード の外縁は前記回転子の直径を区画形成する１つの円周上に位置し、前記ブレード はさらに第１の曲線部分と第２の曲線部分とを有し、この第１の曲線部分は前記 外縁から始まり第２の曲線部分で終り、第１の曲線部分が前記中心の水平方向に 延在する軸線に対してほぼ凹面の１つの表面を区画形成し、前記第１のわん曲線 分は前記外縁から前記第２の曲線部分へと次第に小さくなる曲率半径を有し、前 記第２の曲線部分が、この曲線部分が前記第１の曲線部分から前記ブレードの内 縁へと延在するにつれて前記中心の水平方向に延在する軸線と前記ブレードの外 縁とを包含する１つの平面に次第に接近するようになり、この平面からの前記ブ レードの最大の変位量が前記回転子の直径の４分の１より小さいようになつでい る回転子と、 （ｃ）前記回転子の実質的に長さ方向に沿って延在しかつ流体が流れる方向に対 面する前記回転子の一側に配置されたデフレクタ部材であって、このデフレクタ 部材の上縁が前記回転子の中心の水平方向に延在する軸線を通って延在する１つ の実質的に水平な平面の下方に配置されているデフレクタ部材、 とを具備してなるサボニウス回転子組立体。
2. ２．サボニウス回転子組立体がさらに、デフレクタ部材の上縁に隣接して配置さ れかつ実質的に回転子の長さ方向に沿って延在する翼型部材を含み、この翼型部 材が、中心の水平方向に延在する軸線に実質的に平行な１つの軸線の周りに回転 可能である、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
3. ３．第１の曲線部分の第２の曲線部分との接触点が、第２の曲線部分と、ブレー ドの外縁において回転子の直径を区画形成しかつ中心の水平に延在する軸線とブ レードの外縁とを含む平面上の一点にその中心を有している円に接する１つの円 弧との接触点よりも、回転子の直径を区画形成する円に対してより接近している 、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
4. ４．ブレードの各々の第２の曲線部分が、均一の曲率半径を有しまた中心の水平 方向に延在する軸線とブレードの外縁とを含む平面を横切る前に内縁で終ってい る、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
5. ５．支持フレーム構造が実質的に垂直な軸線の周りに回転するよう取付けられて いる、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
6. ６．デフレクタ部材が回転子の両端部を越えて延在している、請求の範囲第１項 記載のサボニウス回転子組立体。
7. ７．第１の曲線部分が、その長軸が斜めになっている１つの楕円の部分の形状特 性を有している、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
8. ８．第２の曲線部分が、中心の水平方向に延在する軸線とブレードの外縁とを含 む平面のいずれかの側で回転子の直径の１０分の１より小さい距離だけ離れた位 置において終っている、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
9. ９．第２の曲線部分が、１つの仮想表面に沿って延びているとした場合に、回転 子の直径の１０分の１より小さい距離だけ中心軸線から離れた位置において、中 心の水平方向に延在する軸線とブレードの外縁とを含む平面を横切る、請求の範 囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
10. １０．デフレクタ部材の下縁が下方に向って実質的に地表の高さに延在している 、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
11. １１．支持フレーム構造が軌道手段に沿って走行する車輪手段上の実質的に垂直 な軸線の周りに回転するよう取付けられている、請求の範囲第５項記載のサボニ ウス回転子組立体。
12. １２．支持フレーム構造が、中心の垂直方向のシャフト手段により実質的に垂直 な軸線の周りに回転するよう支持されている、請求の範囲第５項記載のサボニウ ス回転子組立体。
13. １３．翼型部材が回転子の両端部を越えて延在する、請求の範囲第２項記載のサ ボニウス回転子組立体。
14. １４．デフレクタ部材が実質的に垂直な平坦プレート部材を含んでいる、請求の 範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
15. １５．デフレクタ部材がある角度で流体に対面する実質的に平坦なプレート部材 を含んでいる、請求の範囲第１項記載のサボニウス回転子組立体。
16. １６．デフレクタ部材が流体に対面する凸面の表面を含んでいる、請求の範囲第 １項記載のサボニウス回転子組立体。
17. １７．デフレクタ部材が、流体に対面する凸面側を有する部分的にわん曲した部 分と部分的に平坦な部分とを含んでいる、請求の範囲第１項記載のサボニウス回 転子組立体。
18. １８．デフレクタ部材が、流体に対面する凹面側を有する部分的にわん曲した部 分と部分的に平坦な部分とを含んでいる、請求の範囲第１項記載のサボニウス回 転子組立体。
19. １９．デフレクタ部材が流体に対面する凹面の表面を含んでいる、請求の範囲第 １項記載のサボニウス回転子組立体。
20. ２０．デフレクタ部材が運動流体に対面する凸面側を有するわん曲した部分を含 み、デフレクタ部材の上縁部分が、流体の流れの方向に実質的に平行に延在しか つ回転子軸線を通る流体の流れの平面の高さに実質的に等しい高さを有している 、請求の範囲第１項に記載のサボニウス回転子組立体。
21. ２１．デフレクタ部材のわん曲部分が、流体の流れている方向に±１０°以内の 角度を形成し、デフレクタ部材の上縁が、回転子の中央部分を越えて回転子の直 径の０．１５より多くならないように延在している請求の範囲第２０項に記載の サボニウス回転子組立体。
22. ２２．運動流体と相互に作用するためのサボニウス型回転子組立体であって、 （ａ）支持フレーム構造と、 （ｂ）軸線の周りに回転するよう前記支持フレーム構造上に取付けられた回転子 であって、この回転子が前記軸線の周りに対称に配設された２つのブレードを有 し、このブレードの各々が前記中心軸線に対する外縁と内縁とを有し、前記ブレ ードの外縁は前記回転子の直径を区画形成する１つの円周上に位置し、前記ブレ ードはさらに第１の曲線部分と第２の曲線部分とを有し、この第１の曲線部分は 前記外縁から始まり第２の曲線部分で終り、第１の曲線部分が前記軸線に対して ほぼ凹面の１つの表面を区画形成し、前記第１の曲線部分は前記外縁から前記第 ２の曲線部分へと次第に小さくなる曲率半径を有し、前記第２の曲線部分が、こ の曲線部分が前記第１の曲線部分から前記ブレードの内縁へと延在するにつれて 前記軸線と前記ブレードの外縁とを包含する１つの平面に次第に接近するように なり、この平面からの前記ブレードの最大の変位量が前記回転子の直径の４分の １より小さいようになっている回転子 とを具備してなるサボニウス回転子組立体。
23. ２３．前記回転軸線が水平である請求の範囲第２２項記載のサボニウス回転子組 立体。
24. ２４．前記回転軸線が垂直である請求の範囲第２２項記載のサボニウス回転子組 立体。
25. ２５．運動流体と相互に作用するためのサボニウス型回転子組立体であって、 （ａ）支持構造と、 （ｂ）中心の水平方向に延在する軸線の周りに回転するよう前記支持構造上に取 付けられた回転子であって、少なくとも２つのブレードを有する回転子と、 （ｃ）前記回転子の長さ方向に沿って実質的に延在しかつ流体が流れる方向に対 面する前記回転子の一側に配置されたデフレクタ部材であって、このデフレクタ 部材の上縁が液体の流れの方向に実質的に平行でかつ水平方向に延在する回転子 の軸線を通って延在する平面の下方に配置されているデフレクタ部材 とを具備してなるサボニウス回転子組立体。
26. ２６．前記回転子が３つのブレードを有する請求の範囲第２５項記載のサボニウ ス回転子組立体。
27. ２７．サボニウス回転子組立体はさらにデフレクタ部材の上縁のすぐ近くに配設 され、かつ前記回転子の長手方向に実質的に延在する翼型部材を有し、翼型部材 は、前記中心の水平方向に延在する軸線に実質的に平行な軸心周りに回動可能で ある請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
28. ２８．前記支持フレーム構造が実質的に垂直な軸線の周りに回転するよう取付け られている請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
29. ２９．デフレクタ部材が回転子の端縁を越えて延在している請求の範囲第２５項 記載のサボニウス回転子組立体。
30. ３０．デフレクタ部材の下縁が地面の高さまで実質的に延在している請求の範囲 第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
31. ３１．前記支持構造が、軌道手段に沿って移動する車輪手段上の実質的に垂直な 軸線周りに回転するよう取付けられている請求の範囲第２８項記載のサボニウス 回転子組立体。
32. ３２．前記支持構造が、中心の垂直なシャフト手段によって実質的に垂直な軸線 の周りに回転するように取付けられている請求の範囲第２８項記載のサボニウス 回転子組立体。
33. ３３．前記翼型部材が前記回転子の端縁を越えて延在している請求の範囲第２７ 項記載のサボニウス回転子組立体。
34. ３４．前記デフレクタ部材は、ほぼ９０°をなして流体に対面する平坦な平面部 材を有する請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
35. ３５．前記デフレクタ部材は、ある角度で流体に対面する実質的に平坦な平面部 材を有する請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
36. ３６．前記デフレクタ部材は流体に対面する凸状の表面を有する請求の範囲第２ ５項記載のサボニウス回転子組立体。
37. ３７．前記デフレクタ部材は流体に対面する凸状面を有する部分的なわん曲部と 部分的な平坦部とを有する請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
38. ３８．前記デフレクタ部材は流体に対面する凹状面を有する部分的なわん曲部と 部分的な平坦部とを有する請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
39. ３９．前記デフレクタ部材は流体に対面する凹状の面を有する請求の範囲第２５ 項記載のサボニウス回転子組立体。
40. ４０．前記デフレクタ部材は、運動流体に対面する凸状面を有するわん曲部を有 し、前記デフレクタ部材の上縁部は、流体の流れの方向に実質的に平行に延在し 、かつ前記回転子軸線を通る流体流れの平面の高さに実質的に等しい高さを有し ている請求の範囲第２５項記載のサボニウス回転子組立体。
41. ４１．前記デフレクタ部材のわん曲部は、流体が流れる方向に±１０°以内の角 度をなし、前記デフレクタ部材の上縁は前記回転子の直径の０．１５より大きく ならないよう延在している請求の範囲第４０項記載のサボニウス回転子組立体。
42. ４２．運動流体と相互に作用するためのサボニウス型回転子組立体であって、 （ａ）支持構造と、 （ｂ）水平に対してある角度で向けられた中心軸線の周りに回転するよう支持構 造上に取付けられた回転子であって、少なくとも２つのブレードを有する回転子 と、（ｃ）前記回転子の実質的に長さ方向に沿って延在しかつ流体が流れる方向 に対面する前記回転子の一側に配置されたデフレクタ部材であって、このデフレ クタ部材の上縁が流体の流れの方向に実質的に平行な平面の下方に配置され、前 記デフレクタ部材の上縁は、回転子の中央部分を越えて回転子の直径の０．１５ より多くならないように延在しているデフレクタ部材、 とを具備してなるサボニウス回転子組立体。
43. ４３．デフレクタ部材の上縁が回転子の中央部分を越えて延在しない請求の範囲 第４２項記載のサボニウス回転子組立体。
44. ４４．前記中心軸線が垂直に延在する請求の範囲４２項記載のサボニウス回転子 組立体。