KR102045598B1 - 풍력 터빈, 풍력 터빈의 용도 및 터빈에 사용하기 위한 베인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지체 및 상기 지지체에 회전 가능하게 연결되는 베인을 포함하며, 바람을 기계적 에너지로 전환하기 위한 풍력 터빈으로서, 상기 베인은, 베인이 바람의 방향으로 이동하는 위치에 있을 때에는 제1 구성을 채택할 수 있고, 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동하는 위치에 있을 때에는 제2 구성을 채택할 수 있는 풍력 리셉터클을 포함하며, 상기 제1 구성에서 리셉터클은 풍력을 베인의 운동으로 전환하는 제1 용량을 가지며, 상기 제2 구성에서 리셉터클은 풍력을 베인의 운동으로 전환하는 제2 용량을 가지며, 상기 제2 용량은 제1 용량보다 작은 것인 풍력 터빈에 관한 것으로, 풍력 터빈은 리셉터클이 바람의 방향과는 독립적으로 상기 구성들 중 적어도 하나를 채택하게 하도록 작동 가능한 수단을 갖는다. 또한, 본 발명은 바람을 일로 전환시키기 위한 풍력 터빈의 용도와, 풍력 터빈에 사용하기 위한 베인에 관한 것이다.

Description

풍력 터빈, 풍력 터빈의 용도 및 터빈에 사용하기 위한 베인{WIND TURBINE, ITS USE AND A VANE FOR USE IN THE TURBINE}

본 발명은 지지체 및 상기 지지체에 회전 가능하게 연결되는 베인(vane)을 포함하는, 바람을 기계적 에너지로 전환하기 위한 풍력 터빈(wind turbine)에 관한 것으로, 상기 베인은 베인이 바람의 방향으로 이동하는 위치에 있을 때에 제1 구성을, 그리고 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동하는 위치에 있을 때에 제2 구성을 채택할 수 있는 풍력 리셉터클을 포함하며, 상기 제1 구성에서 풍력 리셉터클은 풍력을 베인의 운동으로 전환시키는 제1 용량(capacity)을 갖고, 상기 제2 구성에서 리셉터클은 풍력을 베인의 운동으로 전환하는 제2 용량을 가지며, 상기 제2 용량은 제1 용량보다 낮다. 또한, 본 발명은 바람을 일(work)로 전환시키는 풍력 터빈의 용도, 및 풍력 터빈에 사용하기 위한 베인에 관한 것이다.

수 세기 이래로 바람을 일로 전환시키기 위해 통상적으로 풍력 터빈이 사용되었다. 터빈은 바람의 흐름 방향을 바꾸고, 결과적인 임펄스가 터빈을 회전시키고 그리고 바람은 운동 에너지가 감소된 상태로 된다. 기계적 에너지가 전력을 생산하는 데 사용된다면, 장치는 풍력 발전기 또는 풍력 차져(charger)로 지칭될 수 있다. 기계적 에너지가 곡물을 갈거나 물을 펌핑하기 위한 것과 같은 기계류를 구동시키는데 사용된다면, 장치는 일반적으로 풍차 또는 풍력 펌프로 지칭된다. 천년 넘게 개발되어 왔지만, 오늘날의 풍력 터빈은 수직축 및 수평축 타입의 범위로 제조되고 있다. 가장 통상적인 그리고 가장 오래된 풍력 터빈은, 축들이 바람의 방향(즉, 바람이 부는 방향)과 일치하여 위치되는 수평축 터빈이다. 가장 작은 터빈은 배터리 충전이나 또는 범선(sailing boat) 상의 보조 전원장치와 같은 어플리케이션을 위해 사용되지만, 터빈의 대형 그리드-연결식 어레이가 점점 더 상업적 전력의 큰 원천이 되고 있다.

지난 수십년의 개발들 중 하나는 낮은 풍속[전형적으로 10 m/s 이하, 약 5 보포트(Beaufort)]에 적합한 풍력 터빈을 창안한 것이다. 특히, 보다 낮은 높이, 땅 위, 그리고 건물읜 존재 시에는, 풍속이 종종 너무 낮아서 통상적인 풍력 터빈으로부터 에너지를 경제적으로 추출할 수 없다. 최근의 개발들은 심지어 5 m/s (약 3 보포트) 미만의 풍속에서도 기계적 에너지를 생성할 수 있는 다리우스(Darrieus)[지로밀(giromill) 및 사이클로터빈(cycloturbine)을 포함하는] 및 사보니우스(Savonius) 풍력 터빈을 포함한다. 사보니우스 풍력 터빈과는 달리, 다리우스는 상승식(lift-type) 터빈이다. 둘레에 터빈을 드래그하는 컵(cup)[본 분야에서는 "버킷(bucket)"으로도 지칭되며, 본 명세서에서는 풍력 리셉터클로 지칭된다]에 바람을 모으기 보다는, 다리우스는 회전을 생성하기 위해 에어포일(aerofoil)을 타격하는 바람에 의해 발생된 양력을 사용한다. 이러한 터빈의 경우, (바람과 "일치"하는 것과는 대조적으로) 축이 바람을 가로질러 위치 설정되며, 이는 베인이 바람을 향할 필요가 없다는 추가적인 장점을 갖는다. 대부분의 경우에, 축들은 수직으로 위치 설정되지만[통상적으로 사용되는 약칭 VAWT: Vertical Axle Wind Turbine(수직 축 풍력 터빈)를 설명함], 그러나 축이 바람을 가로질러 위치 설정되는 한[따라서, TAWT(Transverse Axle Wind Turbine)(횡단 축 풍력 터빈)가 더욱 정확한 약칭임], 전형적으로 바람이 부는 방향과 실질적으로 수직한 한, 축들은 수평으로 위치 설정될 수도 있다. 그러나 이들 풍력 터빈은 여러 가지 단점을 갖고 있다. 첫째로, 이들 터빈의 운동 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 전체적인 비율이 개선되어야만 한다. 둘째로, 특히 다리우스 풍력 터빈은 자동-시동(self-starting)되지 않는다. 따라서 회전을 시작하기 위해서는 소형 전동 모터가 요구되며, 그리고 다리우스 풍력 터빈이 충분한 속도를 가질 때, 날개를 가로질러 통과하는 바람이 토오크를 생성하기 시작하고 그리고 회전자가 바람에 의해 회전 구동된다. 대안적인 구성은 회전을 시작하기 위해 다리우스 터빈의 축 상에 장착된 1개 또는 2개의 소형 사보니우스 회전자를 사용하는 것이다. 그러나 이들 사보니우스 회전자는 다리우스 터빈이 시동될 때에 다리우스 터빈을 감속시킨다.

서두에 따른 풍력 터빈이 CN 101737252A호로부터 알려져 있다. 이 풍력 터빈은 다리우스 타입의 터빈을 시동시키는 데도 사용된다. 그러나 단점으로는 다른 VAWT 와 같이 에너지 전환의 전체적인 비율이 매우 낮다는 점이다.

US 2012/0045333호로부터, 조정 가능한 구성을 갖는 랙에 대해 움직이는 날개(sail)에 의해 풍력 리셉터클이 형성되는 풍력 터빈이 알려져 있다. 이 방법으로, 바람이 랙에 대해 너무 큰 힘으로 날개를 움직이고 있을 때, 리셉터클은 인접한 다양한 날개를 통해 더 많은 바람이 다양한 날개를 움직이게 함으로써 간단히 풍력을 베인의 운동으로 전환시키는데 더 작은 용량을 갖도록 재구성될 수 있다. 베인이 바람이 방향을 거슬러 이동할 때, 터빈의 회전 운동에 대해 최소한의 저항력을 제공하기 위해 날개가 랙으로부터 멀어지게 움직인다. 그 후, 랙의 재구성이 적용되지 않는데, 그 이유는 단순히 랙의 재구성이 풍력 리셉터클(즉, 날개)의 용량에 아무런 영향을 주지 않기 때문이다.

US 5,570,997호는 베인이 바람의 방향으로 이동할 때, 개방되고 그리고 베인이 바람의 방향을 거술러 이동할 때에 폐쇄되는, 풍력 리셉터클을 구비한 베인을 갖는 풍력 터빈을 개시하고 있다. 이 방법으로, 풍력이 베인의 운동으로 전환되어야만 할 때 풍력 리셉터클의 최대 용량이 사용되는 반면에, 리셉터클은 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동할 때에 이 전환을 거의 방해하지 않는다. 리셉터클은 베인 위로 부는 바람의 작용에 의해 개방되며, 그리고 이 바람의 작용이 감소될 때, 중력 하에 폐쇄된다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점의 적어도 일부를 완화시키는 풍력 터빈을 창안하는 것이다.

본 발명의 목적에 부합하기 위해, 리셉터클이 바람의 방향과는 독립적으로 리셉터클이 상기 구성들 중 적어도 하나를 채택하게 하도록 작동 가능한 수단을 갖는, 서두에 따른 풍력 터빈이 창안되었다(즉, 상기 수단은 리셉터클이 터빈 상에 작용하는 풍력과는 독립적으로, 상기 구성들 중 하나를 채택하는 것을 강제시키도록 작동될 수 있다). 그러나 이것은 예를 들어 에너지 전환을 최대로 하기 위해 또는 터빈을 감속시키기 위해 상기 구성이 바람의 방향에 대해 조정되는 것을 배제하지 않는다.

위에 참조된 중국 특허출원(또한 US 특허 제5,570,997호)으로부터 알려진 바와 같은 종래 기술의 터빈에 있어서, 리셉터클이 취하는 구성은 본질적으로 중력 및 풍력과 같은 외력에 좌우된다. 중국 특허출원의 도 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 구성을 갖는 리셉터클(즉, 도면의 우측의 리셉터클)은 특히 낮은 풍속에서 상당히 큰 전방 점유공간(foot-print)을 갖는다(즉, 힌지 결합된 덮개가 바람과 수직한 방향으로 상당한 길이로 연장됨). 이것은 상기 리셉터클이 풍력 에너지를 터빈의 운동으로 부정적으로 전환시킨다는 것을 의미한다. 이 부정적인 효과가 좌측 리셉터클에 의해 제공된 긍정적인 전환보다 상당히 작더라도, 본 출원인은 에너지 전환에 대한 상기 단점 및 그 효과가 존재하고 있음을 인식하였다. 더 높은 풍속에서, 도 3b 및 3c에 도시된 바와 같이, 상기 단점은 덜 표명되거나 또는 심지어 완전히 사라지며, 본 출원인은 이 체제에 제2 구성을 도입하는 수단을 추가함으로써(즉, 리셉터클이 베인으로부터 현수된 덮개를 포함할 때), 따라서 풍력 터빈 자체의 구성에 의해 생성된 내부 힘을 사용함으로써, 알려진 풍력 터빈이 실질적으로 개선될 수 있음을 인식하였다. 이 방법으로, 제2 구성은 풍력 에너지의 운동으로의 부정적인 전환이, 제2 구성이 중력 및 바람과 같은 오로지 외력에만 의존하는 상황보다 실질적으로 더 작도록 강제될 수 있다. 중국 특허출원의 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같은 터빈에 적용되었을 때, 본 발명을 사용함으로써, 도 3a의 우측 리셉터클은 도 3b 또는 심지어 도 3c에 도시된 바와 같은 우측 리셉터클의 구성을 가질 수 있다. 리셉터클이 베인의 상부에 위치되는 경우에 있어서, 예를 들어 이것이 중력 및 바람의 영향 하에서 제2 구성을 취할 수 있도록, 상기 수단은 베인이 바람의 방향으로 이동하는 위치에 있을 때 리셉터클을 개방시키도록, 즉 제1 구성을 취하는 것을 강제시키도록 작동 가능하다.

본 발명의 풍력 터빈의 장점은, 특히 낮은 풍속에서 에너지 전환이 특히 낮은 풍속에서, 알려진 풍력 터빈보다 상당히 높다는 점이다. 또한, 리셉터클이 중력 및/또는 바람의 힘에 저항하는 구성을 적극적으로 취하도록 강제될 수 있다는 사실로 인해, 터빈이 단지 매우 낮은 풍속으로 회전하기 시작할 것이 요구된다. 그 다음에, 바람의 방향과는 독립적으로 2개의 구성 중 어느 하나의 구성을 채택하는 것에 의해, 본 발명은 풍력에서 운동으로의 최대 전환을 달성하게 할 뿐만 아니라, 필요하다면 터빈을 감속시키는 구성도 채택하게 한다. 이를 위해, 즉 리셉터클은 전형적으로 풍력 및 중력의 방향에 대해 필요한 구성을 취하는 것이 강제되어야만 한다.

리셉터클이 소정 구성을 채택하는 것을 강제시키도록 작동 가능한 수단은, 역학의 분야에서 숙련자라면 이해하는 바와 같이 다양한 실시예를 가질 수 있다. 상기 수단은 선택적으로 유압을 사용하여 레버, 바아 및 스프로켓, 캠축, 레일 및 종동자(follower)와 같은 단순한 기계적 부품을 사용하는 것으로 구성될 수 있으며, 또는 (전)자석, 유도기(inducer), 코일 등과 같은 전자기계적 부품을 사용하여 구성될 수 있다. 완전히 기계적인 것과 완전히 전기적인 것 사이에서 범위(spectrum) 내의(또는 심지어 이 범위를 벗어난) 다른 다양한 구성도 물론 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 바람을 일로 전환하기 위한 전술한 바와 같은 풍력 터빈의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 터빈과 다리우스 풍차의 조합에 관한 것이며, 상기 풍력 터빈은 다리우스 풍차에 작동 가능하게 연결되며, 상기 작동 가능한 연결은 다리우스 풍차를 위해 미리 결정된 분당 회전수에 대해 풍력 터빈이 다양한 분당 회전수로 회전하는 것을 허용하는 클러치를 사용한다. 이 조합에 있어서, 풍력 터빈은 다리우스 풍차를 시동시키는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 터빈은 매우 낮은 풍속에서 회전하기 시작하기 때문에, 쉽게 활성화되며, 예를 들어 소정의 토오크 또는 분당 회전수에 도달하였을 때, 상기 클러치는 터빈의 운동 에너지의 적어도 일부를 전달하여 다리우스 풍차를 시동시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 다리우스 풍차의 매우 높은 회전수에서, 풍력 리셉터클이 바람의 방향을 거슬러 이동할 때 제1 구성을 강제함으로써, 다리우스 풍차는 본 발명의 터빈을 사용하여 감속될 수 있다. 또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 형성된 리셉터클, 및 제1 및 제2 구성의 채택에 사용하기 위한 수단을 갖는 베인에 관한 것이다.

본 발명에 따른 풍력 터빈은, 전형적으로 수직 방향으로 연장하는 (회전식 또는 고정식 축과 같은) 지지체를 갖는 지면에 작동 가능하게 연결될 수 있지만, 그러나 예를 들어 지지체를 수직으로 연장하는 벽에 대해 장착함으로써 (베인의 회전축이 바람을 가로질러 연장되는 한) 그 지지체가 수평 방향으로 연장되도록 배치될 수도 있음을 유념해야 한다. 또한, 터빈은 예를 들어 부동 래프트(raft) 상에 배치될 수 있으며, 또는 수위(water level) 위로 연장되는 폴(pole) 상에 위치될 수 있다.

정의

베인: 축을 따라 장착될 때에 가스 또는 유체가 가로질러 흘러 회전하는 대개 비교적 얇고, 단단하며, 평탄한 요소. 전형적인 예로는 터빈의 블레이드 또는 풍차의 날개이다.

풍력을 운동으로 전환하는 리셉터클의 용량은 이 리셉터클이 바람의 방향에 대해 이상적으로 배치될 때[즉, 바람이 최대로 "포획"되도록 리셉터클이 위치될 때], 리셉터클이 제공할 수 있는 전환(conversion)이다.

물체의 구성: 서로에 대해 그리고 공간에서 물체의 부품들의 배치로 결정된 형태.

바람의 방향: 바람이 부는 주 방향.

풍력 리셉터클: 바람의 힘을 바람의 방향으로의 운동으로 전환하기 위해, 바람의 방향과 수직한 방향으로 연장되는 요소. 전형적으로, 풍력 리셉터클은 컵 또는 버킷의 형태를 갖지만, 평탄한 형상, 직사각형 형상, 타일(tile) 형상의 물체처럼 간단할 수 있다.

제2 요소와 수직하게 연장되는 제1 요소: 제1 요소는 제2 요소를 가로질러 적어도 부분적으로 연장된다. 예를 들어, 2개의 직선이 40°의 각도로 교차한다면, 본 명세서의 관점에 있어서 제1 직선은 제2 직선과 수직한는 방향으로 연장된다.

본질적으로 바람의 방향으로 이동(전방으로 이동)하는 베인은, 베인이 바람의 힘을 운동으로 긍정적으로 전환시킨다는 것을 의미한다.

본질적으로 바람의 방향을 거슬러 이동하는 베인은, 베인을 바람을 통해 거꾸로 이동(후방으로 이동)시키도록 강제하는 데 에너지가 요구된다는 것을 의미한다.

실시예

본 발명에 따른 풍력 터빈의 실시예에 있어서, 리셉터클은 본질적으로 중력 및 바람의 영향 하에서 상기 2개의 구성들 중 어느 하나의 구성을, 그리고 본질적으로 상기 수단의 작동에 의해 다른 구성을 채택한다. 이 실시예는 구성을 비교적 간단하게 하는 2개의 구성들 중 하나를 리셉터클이 취하도록 하기 위해 임의의 수단의 능동적인 작동을 요구하지 않는다. 예를 들어, 본질적으로 리셉터클(리셉터클의 부분)에 작용하는 중력 및 바람에 의해 리셉터클이 제2 구성을 취할 수 있도록 리셉터클이 형성된다면, 그 구성을 취하기 위해 상기 수단을 작동할 필요가 없다. 이런 경우에, 전형적으로 제1 구성을 제공하기 위해 구성을 반대 방향으로 변화시키도록 상기 수단을 작동시킬 필요가 있다.

대안적인 실시예에 있어서, 상기 수단은 특히 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동하는 위치에 있을 때, 리셉터클이 본질적으로 상기 수단의 작동에 의해 제2 구성을 채택하도록 작동 가능하다. 이 실시예는 리셉터클의 표준 구성이 제1 구성이라는, 즉 풍력을 운동으로 전환하기 위해 리셉터클이 더 큰 용량을 갖는 구성이라는 장점을 갖는다. 이 방법으로, 바람이 불기 시작했을 때, 터빈이 용이하게 회전을 시작할 것이다. 바람직하게도, 이 실시예에 있어서, 베인은, 리셉터클이 바람을 포획할 수 있는 위치를 취하도록 자동으로(예를 들어, 본 기술분야에 통상적으로 알려진 바와 같은 수단을 사용하여) 바람과 정렬된다. 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동하는 위치에 있을 때에 제2 구성을 취하는 장점은, 풍력의 운동으로의 전체적인 전환에 대해 리셉터클이 갖는 부정적인 효과가 능동적으로 최소화될 수 있고, 또한 그에 따라 바람 및 중력과 같은 외력에 수동적으로 의존하지 않는다는 점이다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 수단은 리셉터클이 본질적으로 상기 수단의 작동에 의해 제1 및 제2 구성을 채택하도록 작동 가능하다. 이 실시예가 전술한 실시예보다 복잡하고 또한 전체적인 에너지 전환율을 약간 낮출 수는 있지만(리셉터클의 능동적인 폐쇄 및 개방이 에너지를 소비할 수 있기 때문에), 이 실시예는 베인이 바람의 방향에 대해 취하는 위치와는 독립적으로 리셉터클의 구성이 제1 구성과 제2 구성 사이의 범위에서 임의의 구성으로 조정될 수 있다는 장점을 갖는다. 이것은 풍력 터빈의 사용을 위한 동작 자유도를 개선한다.

베인이 에어포일 형상의 본체인 실시예에 있어서, 리셉터클은 본질적으로 덮개 및 에어포일 본체에 의해 형성되며, 상기 덮개는 상기 본체의 하류 단부에 인접한 위치에서 본체에 힌지 결합된다[바람으로부터 멀어지게 향하는 본체의 단부인 본체의 하류 단부는 베인이 바람의 방향으로 이동한다]. 이 실시예는, 예를 들어 변형 가능한 회전타원체(spheroid) 또는 다른 형상과 같은 변형 가능한 컵을 사용할 때 보다 구성이 더욱 간단하다는 장점을 갖는다.

실시예에 있어서, 베인은 복수의 리셉터클을 포함한다. 본 출원인은 복수의 리셉터클을 사용할 때에 에너지 전환을 증가시키기 위해 터빈을 작동시키는 자유도가 추가로 개선될 수 있는 것으로 인식하고 있다. 그러나 더욱 중요하기로는, 본 출원인은 복수의 리셉터클을 갖는다는 것은 베인의 대응하는 길이에 걸쳐 연장되는 하나의 (큰) 리셉터클을 사용할 때보다 상당히 긴 길이의 베인을 사용하게 하는 것으로 인식하고 있었다. 높은 회전 속도에서, 즉 베인의 팁 근처에서 베인에 대해 생성된 힘은 지지체 근처에서 베인에 대해 발생된 힘보다 훨씬 크다. 복수의 독립적인 리셉터클을 가짐으로써, 사람들은 베인에 대한 기계적 충격을 감소시키기 위해, 예를 들어 "외측" 리셉터클이 풍력을 운동을 전환시키기 위해 낮은 용량을 갖는 구성을 취하게 할 수 있다. 이것은 필수적으로 매우 강건한 기계적 구성을 필요로 하지 않고서도, 그 회전에 큰 베인의 사용을 허용한다. 다른 실시예에 있어서, 베인은 베인의 상부측에 제1 리셉터클을, 그리고 베인의 바닥측에 제2 리셉터클을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 풍력 에너지를 운동으로 전환시키는 리셉터클 및 그 용량의 사용이 거의 최적으로 이루어질 수 있다.

대안적인 실시예에 있어서, 베인은 베인의 길이를 따라 위치 설정되는 복수의 개별 리셉터클을 포함한다. 본 출원인은, 베인의 길이를 따른 유체역학(공기의 흐름)이 지지체에 가까운(터빈의 중심부에 인접한) 위치로부터 베인의 팁으로 이동할 때 상당히 변한다는 것을 인식하였다. 베인의 길이를 따라 개별 리셉터클들을 사용함으로써, 리셉터클들은 베인의 길이를 따라 유체역학의 차이에 적합한 상이한 구성을 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 지지체 근처에 위치 설정된 리셉터클은 지지체로부터 더 멀리 위치 설정된 리셉터클보다 더 큰 단면적을 갖는다. 이 방법으로, 베인의 길이를 따른 상이한 부분들의 절대 이동 속도에서의 변화가 조정될 수 있다. 전형적으로 팁에 인접하여, 속도가 너무 높아서 베인의 강직도(rigidity)를 유지하기 위해 구성이 매우 무거워져야만 하는 것을 방지하기 위해 리셉터클의 작은 단면적이 필요할 수 있다. 이 개념은 바람의 방향과는 독립적으로, 상기 구성들 중 적어도 하나를 채택하도록 리셉터클을 강제시키기 위해 상이한 수단을 갖거나 또는 심지어 이런 수단을 갖지 않는 터빈에 적용될 수 있다. 특히, 풍력 및 중력을 받아 리셉터클이 단순히 개방 및 폐쇄될 때조차도, 베인의 길이를 따라 풍력을 운동으로 전환하는 감소하는 최대 용량을 갖는 복수의 리셉터클을 갖는 피쳐(feature)가, 더 큰 베인 길이를 허용하는 풍력 터빈에 유리하게 사용될 수 있다. 달리 말하면, 본 발명은 (리셉터클이 제1 및 제2 구성을 취하는 것을 강제하는 수단을 사용하는 대신에) 상기 제1 및 제2 구성이 단순히 바람 및/또는 중력에 의해 유도되고, 상기 베인이 베인의 길이를 따라 위치 설정되는 복수의 개별 리셉터클들을 포함하며, 또한 지지체로부터 더 멀리 위치 설정된 리셉터클보다 지지체에 근접하게 위치 설정된 리셉터클이 풍력을 운동으로 전환하는 최대 용량을 갖는, 풍력 터빈에 사용될 수도 있다.

실시예에 있어서, 리셉터클이 제2 위치를 채택하였을 때, 지지체로부터 멀어지는 방향에서 본, 제2 위치를 채택하는 리셉터클에 이웃하는 리셉터클이 제2 위치를 자동으로 채택하도록, 리셉터클들이 작동 가능하게 연결된다. 이 실시예에 있어서, 인접한 리셉터클들은, 하나의 리셉터클이 제2 구성을 취하도록 강제될 때, 베인의 팁을 향한 방향에서 본, 이 리셉터클에 이웃하는 리셉터클도 또한 제2 구성을 취하도록 간단히 서로 파지한다. 이 실시예에 있어서, 상기 수단들은 하나의 단일 리셉터클(전형적으로, 터빈의 중심부에 가장 가까운 리셉터클)을 단지 능동적으로 강제해야만 하는 것에 의해 리셉터클이 제2 구성을 취하는 것을 강제하도록 작동 가능하다. 다른 리셉터클은 제1 리셉터클의 이동을 따른다. 이것은 베인의 모든 리셉터클 상에 직접적으로 작용하도록 구성되어야만 하는 수단의 필요성을 피하게 한다. 단점은 제2 구성을 취하기 위해 베인 상의 복수의 리셉터클들이 독립적으로 작동될 수 없다는 점이다.

베인이 지지체에 회전 가능하게 연결된 회전자의 부분인 실시예에 있어서, 회전자는 복수의 베인을 포함한다. 복수의 베인을 가질 때, 베인들의 매우 균일한 분포가 제공될 수 있기 때문에, 베인이 바람을 운동으로 긍정적으로 전환시킬 수 있도록 위치를 취하는 적어도 하나의 베인이 항상 존재하게 된다. 정확히 균등하게 분포되었을 때, 각각의 베인은 예를 들어 30°(12개 베인) 내지 180°(2개 베인)의 회전 세그먼트를 커버할 수 있다. 이 방법으로 양호한 에너지 전환이 얻어질 수 있을 뿐만 아니라 지지체에 대한 적은 운동량에 의해 전환이 비교적 원활할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 다른 실시예에 있어서, 터빈은 복수의 회전자를 포함한다.

본 발명은 하기의 예에 기초하여 추가로 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력 터빈의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 베인의 개략적인 도면이다.
도 3은 2개의 베인을 포함하며 리셉터클이 제2 구성을 채택하는 것을 강제하도록 작동 가능한 수단을 도시한, 본 발명에 따른 풍력 터빈의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 터빈의 대안적인 실시예의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명에 사용하기 위한 다양한 리셉터클을 개략적으로 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 2개의 풍력 터빈과 다리우스 풍차의 조합을 개략적으로 도시하고 있다.
도 7은 풍력을 운동으로 전환하는 리셉터클의 용량을 도시하고 있다.
도 8은 풍력 리셉터클의 구성을 제공하기 위한 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.

도 1

도 1은 본 발명에 따른 풍력 터빈의 개략적인 도면이다. 지지체 폴(5)을 사용하여 지면(2)으로부터 연장되도록 장착된 터빈(1)이 도시되어 있다. 이 실시예의 터빈은 2개의 베인(6, 16)을 포함하며, 각각의 베인은 바람을 포획하고 풍력 에너지(바람의 방향을 V 로 나타냄)를 베인의 회전 운동으로[도시된 방향(A)으로] 전환하는 것을 돕기 위해 복수의 리셉터클(7, 17)을 포함한다. 베인(6) 및 그 리셉터클이 도 2에 더욱 상세히 도시되어 있다.

도 2

도 2는 본 발명에 따른 베인의 개략적인 도면이다. 이 특정한 실시예의 베인(6)은 그 상류 단부(600)가 바람을 향하고 그 하류 단부(60)가 바람(V)으로부터 멀어지게 향한다. 이 실시예의 베인(6)은 베인의 위로 그리고 아래로 이동하는 바람이 베인에 바람의 방향으로의 구동력을 제공하도록 하는 에어포일 형상의 본체이다. 베인(6)은 그 상부측 뿐만 아니라 그 바닥측에도 복수의 리셉터클(7, 7')을 각각 갖는다. 바닥측의 리셉터클(7)은 각각 덮개 및 베인의 바닥측으로 구성된다. 5개의 덮개(10, 11, 12, 13, 14)가 도 2에 도시되어 있다. 덮개(10)는 지지체(도 2에는 w 가 도시되지 않으)에 가장 가깝게 위치 설정되며, 덮개(14)는 베인(6)의 팁에 가깝게 위치 설정된다. 각각의 덮개는 베인의 바닥측과 함께 바람을 포획하기 위해 많거나 또는 적은 버킷을 형성한다. 덮개(10, 11, 12, 13, 14)는 라인(21)의 둘레에 힌지 결합되며, 베인의 내부에는 115 를 통해 콘트라 웨이트(contra-weight)(101)가 마련된다. 이 실시예에서 이러한 콘트라 웨이트는 덮개들이 본질적으로 중력의 영향 하에 개방되도록 선택된다. 콘트라 웨이트를 변화시킴으로써, 중력 및 풍속(베인에 대한)에 대한 덮개의 이동은 선택된 환경 하에서 최적의 토오크를 제공하도록 정밀하게 선택될 수 있다. 덮개(10, 11, 12, 13, 14)는 리셉터클이 제2 위치를 채택하였을 때 지지체로부터 멀어지는 방향에서 본, 제2 위치를 채택한 리셉터클에 이웃하는 리셉터클이 제2 위치를 자동으로 채택하도록 작동 가능하게 연결된다. 이 경우에, 덮개(11)는 덮개(10)의 이동 공간을 가로질러 놓이는 서브-덮개(121)를 갖는다. 덮개(10)는 제2 구성을 채택하기 위해 베인을 향해 이동될 때, 서브-덮개(121)와 접하여 덮개(11)와 함께 베인의 바닥의 방향을 향한다. 그 다음에, 덮개(12)는 덮개(11)의 이동 공간을 가로질러 놓이는 서브-덮개(122)를 갖는다. 따라서 덮개(11)가 베인의 방향으로 이동할 때, 이것은 서브-덮개(122)와 접하여, 서브-덮개와 함께 덮개(12)를 베인의 바닥을 향해 이동시켜 제2 구성을 취한다. 동일한 방법으로, 덮개(13)는 서브-덮개(123)를 가지며, 덮개(14)는 서브-덮개(124)를 갖는다. 이에 상응하게, 덮개(10', 11', 12', 13', 14')는 서브 덮개(120', 121', 122', 123', 124')를 갖는다. 이들 덮개는 라인(20) 둘레에 힌지 결합되며, 베인(101') 내부에 105' 를 통해 콘트라 웨이트를 갖는다. 이러한 콘트라 웨이트는 덮개가 제1 구성을 취하기 위해 중력의 영향 하에 개방되도록 선택된다.

도 3

도 3은 회전자(166)의 부분인 2개의 베인(6, 16)을 포함하는, 본 발명에 따른 풍력 터빈의 개략적인 도면이다. 도 3은 리셉터클(7)[덮개(10-14, 10'-14', 110-114, 110'-114')를 각각 포함함]이 제2 구성을 채택하는 것을 강제하도록 작동 가능한 수단(200, 200')을 도시하고 있다. 이 도면에 있어서, 풍력 터빈(1)은 도 2에 도시된 베인(6)과 실질적으로 동일한 구성인 2개의 베인(6, 16)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 각각의 베인은 10개의 리셉터클을 포함한다[베인(6): 덮개(10'-14') 및 베인(6)의 상부측의 대응하는 부분에 의해 형성된 리셉터클뿐만 아니라, 덮개(10-14) 및 베인의 대응하는 바닥 부분에 의해 형성된 리셉터클(7); 베인(16): 덮개(110'-114') 및 베인(16)의 상부측의 대응하는 부분에 의해 형성된 리셉터클뿐만 아니라, 덮개(110-114) 및 베인의 대응하는 바닥 부분에 의해 형성된 리셉터클]. 터빈(1)은 덮개(110-114)를 포함하는 리셉터클이 본질적으로 상기 수단의 작동에 의해 제2 구성을 채택하도록 작동 가능한 제1 수단(200)으로 구성된다. 이들 수단은 제1 레버(201)를 포함하며, 제1 레버는 덮개(10)를 아래쪽으로 누르는 중력 및 바람으로 인해 하향하여 이동한 서브 덮개(120)(도 3 참조)의 가압력에 의해 하향으로 가압된다. 레버(201)에 대한 하향력은 레버(202)를 상향으로 가압하는 데 사용된다. 이 방법으로, 덮개(110)[베인(16)의 뒤; 따라서 도시되지 않음]는 덮개(110)를 포함하는 리셉터클이 제2 구성(사실상, 이 실시예에서는 "폐쇄됨")을 취하도록, 그 대응하는 서브-덮개(1120)(도시되지 않음)에 대해 작용하는 레버(202)에 의해 상향으로 가압된다. 레버(201)로부터 레버(202)로의 이동을 정확하게 전환하기 위해, 수단(200)은 컨버터(204)를 포함한다. 수단(200)은 베인과 함께 이동시키도록 베어링(203)을 사용하여 지지체(5) 둘레로 회전할 수 있다. 컨버터(204)는,베인이 바람(V)의 방향으로 이동할 때는 리셉터클이 제1 구성을 채택하고, 베인이 바람(V)을 거슬러 이동할 때는 리셉터클이 제2 구성을 채택하는 것을 보장하기 위해 레버에 대해 작용한다. 이를 위해, 컨버터는 전자적으로(전자기기는 도시되지 않음) 바람의 방향과 정렬된다. 대안적인 실시예에 있어서, 컨버터는 바람과 자동으로 정렬되는 통상적으로 알려진 베인을 사용하여 바람과 정렬되며, 상기 베인은 그 회전 시 컨버터에 작동 가능하게 연결된다.

상기 수단(200)과 함께 전술한 것과 동일한 방법으로, 컨버터(204') 및 베어링(203')뿐만 아니라 레버(201', 202')를 포함하는 대응하는 수단(200')이, 덮개(10'-14') 및 덮개(110'-114')[덮개(10', 110')는 서브-덮개(120', 1120')를 각각 가짐]를 포함하는, 베인의 상부 상의 리셉터클이 베인이 바람의 방향으로 이동할 때 제1 구성을 채택하는 것을 강제하도록 제공된다. 이에 상응하게, 중력 및 바람의 작용 시에 덮개(110' 내지 114')가 폐쇄될 때에 방출되는 에너지는, 대응하는 리셉터클이 제1 구성을 취하도록 덮개(10'-14')가 상향으로 이동하는 것을 강제하도록 작동되는 레버(201')를 갖는 컨버터(204')를 통해 전달된다.

도 4

도 4는 본 발명에 따른 터빈의 대안적인 실시예의 개략적인 도면이다. 이 실시예에 있어서, 베인(6)은 지지체에 가깝게 위치 설정된 리셉터클이 지지체로부터 더 멀리 위치된 리셉터클보다 더 큰 단면적을 갖도록 복수의 리셉터클을 갖는다. 이 실시예에 있어서, 각각의 리셉터클(7)이 덮개와 베인의 바닥측 사이에 형성된다(도 2 참조). 상이한 크기의 덮개를 가짐으로써, 덮개는 지지체(5)에 더 가깝게 위치될 때 더 큰 표면을 가지므로, 지지체에 가깝게 위치된 리셉터클은 지지체로부터 더 멀리 위치된 리셉터클보다 더 큰 단면적을 갖는다.

도 5

도 5는 본 발명에 사용하기 위한 다양한 리셉터클을 개략적으로 도시하고 있다. 바람(V)의 방향이 도시되어 있으며, 또한 도 5a, 5b, 및 5c에 적용된다.

도 5a에는, 형태에 있어서 도 2 및 3에 도시된 바와 같은 리셉터클에 대응하는 리셉터클(7)이 도시되어 있다. 도 5a의 좌측 상황에 있어서, 덮개(10) 및 베인(6)의 바닥측(70)을 포함하는 리셉터클은 제1 구성, 즉 풍력 에너지를 베인의 운동으로 전환하기 위해 바람이 리셉터클에 의해 포획되는 구성을 채택하고 있으며, 상기 덮개는 힌지(80)를 사용하여 베인의 하류 단부에 힌지 결합된다. 베인이 이동하는 방향이 P1 으로서 도시되어 있다. 도 5a의 우측 상황에 있어서, 동일한 리셉터클이 제2 구성을 채택하였으며, 제2 구성에서는 너무 많은 에너지를 소비하지 않는 바람(V)의 방향에을 거슬러 방향 P2으로 이동하기 위해 더 적은 바람이 포획되어야만 한다.

도 5b에 있어서, 리셉터클(7)의 대안적인 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에, 단일의 튜브로 이루어진 베인(6)은 베인을 방향 P1으로 이동시키기 위해 바람을 포획하도록 작용하는 수직으로 연장되는 2개의 부재(7, 7')를 갖는다. 각각의 부재는 도 5b에 연장된 구성으로 도시되어 있는 스프링(90, 90')을 각각 갖는다. 베인이 바람(V)을 거슬러 P2 로 나타낸 방향으로 이동해야만 할 때, 스프링(90, 90')은 해제되어, 부재가 훨씬 더 적은 바람을 포획하도록 부재(7, 7')가 더 짧은 구성(본 발명의 의미에서 제2 구성)을 취하도록 강제한다.

도 5c에 있어서, 본 발명의 관점에서 리셉터클의 또 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에, 리셉터클(7)은 힌지(80)를 통해 베인(6)의 바닥에 장착되는 절반의 컵이다. 이 베인이 P1 으로 나타낸 바람의 방향으로 이동할 때, 컵은 도 5c의 좌측 도면에 도시된 바와 같이 위치 설정된다. 힌지는, 컵이 다른 위치를 취하는 것을 방지하며, 또한 컵은 바람(V)을 최대로 포획하도록 완벽하게 위치 설정되는 것이 바람직하다. 베인이 P2 로 나타낸 방향으로 바람(V)을 거슬러 이동하는 것으로 가정될 때, 컵은 베인의 바닥을 향해 힌지 결합되도록 강제되며, 도 5c의 우측 도면에 도시된 바와 같은 위치를 취하도록 강제된다. 이 구성에 있어서, 리셉터클은 훨씬 적은 바람을 포획하는 구성을 채택하였으며, 또한 베인은 바람의 방향을 거슬러 용이하게 이동한다.

도 6

도 6은 본 발명에 따른 2개의 풍력 터빈(1, 1')과 다리우스 풍차(400)의 조합을 개략적으로 도시하고 있다. 이 다리우스 풍차(400)는 전술한 참조 문헌인 중국 특허출원 CN 101737252A 에 도시된 바와 같은 풍차에 대응한다. 바람의 방향이 V 로 도시되어 있으며, 이것은 방향 A으로의 풍차의 회전에 대응한다. 이 풍차는 축(5)에 의해 지지되며, 또한 베인(410, 412 및 411, 413)을 각각 지탱하는 바아(401, 402)를 포함한다. 동일한 지지체(5)에, 본 발명에 따른 2개의 풍력 터빈(1, 1')이 이들 각각의 풍력 터빈이 다리우스 풍차(400)를 위해 미리 결정된 분당 회전수에 대해 다양한 분당 회전수로 회전하는 것을 허용하는 클러치를 사용하여 작동 가능하게 연결된다. 이들 클러치는 도 6에 도면부호 300 및 300" 로 도시되어 있으며, 이 실시예에서는 유압 클러치이다. 클러치는 원심 클러치, 유압 클러치, 슬리퍼(slipper) 클러치, 전자기 클러치, 및 V-벨트 클러치로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

조합된 풍차는 다음과 같이 기능할 수 있다. 풍속이 제로일 때, 모든 베인들은 원래있던 위치에 유지된다. 리셉터클들은 모두 제2 구성을 채택하며, 콘트라 웨이트(도 2 참조)에 의해 덮개가 강제되는 것에 의해, 대응하는 에어포일 형상의 베인의 바닥에 가까운 위치를 취한다. 바람이 방향(V)으로 불기 시작할 때, 베인(6, 6')[덮개(10-14 및 10'-14)를 각각 포함함]의 리셉터클이 바람 및 중력의 영향 하에 개방된다(즉, 이들은 본 발명의 관점에서 제1 구성을 채택한다). 그 결과로서, 터빈(1, 1')이 지지체(5)의 둘레로 회전하기 시작한다. 베인들(6, 6')은 이들이 바람의 방향을 거슬러 이동해야만 하는 위치를 차지하자마자, 리셉터클이 제2 구성을 채택하는 것을 강제하도록 작동 가능한 수단(도 6에 도시되지 않은 것과 같은 수단)을 사용함으로써 리셉터클이 폐쇄되도록 강제된다. 다른 한편으로 그 후 베인(16, 16')의 리셉터클이 개방되어 바람을 포획하고, 바람을 베인의 운동으로 전환시키는 제1 구성을 취한다. 낮은 회전 속도에서, 클러치(300, 300')는 축(5)으로 임의의 운동을 통과시키지 않는다. 임계 rpm 에 도달하자마자, 클러치는 터빈(1, 1')의 운동의 일부를 축(5)으로 통과시키도록 작동되며, 그에 따라 다리우스 풍차가 표시한 방향 A으로 회전하기 시작할 것이다. 이 방법으로, 다리우스 풍차는 (본 기술 분야에 알려진 바와 같은) 임의의 보조 모터를 시동시킬 필요가 없다.

다리우스 풍차가 매우 높은 풍속에서 예를 들어 너무 빠른 회전이라는 위험을 감수할 때, 터빈(1, 1')은 전형적으로 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동하도록 위치를 가질 때 리셉터클이 제1 구성(또는 덮개가 적어도 부분적으로 개방되는 적어도 그런 구성)을 취하는 것을 강제시킴으로써 풍차를 감속시키는 데 사용될 수 있다. 이 방법으로, 터빈의 베인이 감속될 것이며, 이 감속은 다리우스 풍차(400)를 감속시키기 위해 클러치(300, 300')를 통해 축(5)으로 통과될 수 있다.

도 7

도 7a 및 7b로 구성된 이 도면은 풍력을 운동으로 전환시키는 리셉터클의 용량을 도시하고 있다. 위에 한정된 바와 같이, 풍력을 운동으로 전환시키는 리셉터클의 용량은 상기 리셉터클이 바람의 방향에 대해 이상적으로 위치될 때, 즉 바람이 최대로 "포획"되도록 리셉터클이 위치될 때, 리셉터클이 제공할 수 있는 전환이다. 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 바람이 두 도면에서 표시된 방향 V으로 불더라도, 풍력을 운동으로 전환시키는 리셉터클[덮개(10, 10') 및 베인(6)에 의해 형성된]의 용량은 두 도면에서 동일하다. 이것은 도 7a 및 7b에서의 각도(α)가 베인 및 덮개의 치수와 마찬가지로 동일하기 때문이다. 2개의 도시된 경우의 각각에 있어서, 리셉터클이 바람의 방향에 대해 이상적으로 위치되었을 때(이 예에서는 상황 7b의 경우이다), 용량은 도 7a의 리셉터클과 도 7b의 리셉터클에 대해 정확히 동일하다.

도 8

도 8은 풍력 리셉터클의 구성을 제공하기 위한 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 특히, 베인이 베인의 상부측에 제1 리셉터클을, 그리고 베인의 하부측에 대응하는 리셉터클을 갖는 상황에 있어서, 리셉터클의 구성 부분이 동일한 치수를 가질 뿐만 아니라 이들 부분이 리셉터클이 풍력을 운동으로 전환시키는 동일한 용량을 갖는 것을 보장하는 것도 중요하다. 이것은 베인의 비틀림을 방지하거나 또는 적어도 최소화하는 데 중요하다. 상부 리셉터클[덮개(10') 및 베인(6)에 의해 형성되는]이 예를 들어 하부 리셉터클[덮개(10) 및 베인(6)에 의해 형성되는] 보다 더욱 개방될 때, 베인이 바람의 방향으로 이동할 때, 심지어 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동할 때(도시된 리셉터클에 대한 효과가 다소 적더라도) 비틀림이 발생할 것이다. 덮개(10, 10')의 정확한 동시 발생적 이동을 제공하기 위해, 이들 덮개는 절반-피니언(half-pinion)(500, 500')에 의해 작동 가능하게 연결되며, 상기 피니언은 축(501, 501') 둘레로 각각 회전한다. 하부 피니언은 힌지(512)를 통해 레버(511)에 연결되는 푸시/풀 바아(510)에 연결된다. 레버(511)는 축(520) 둘레로 회전할 수 있다. 레버(511)를 축(520) 둘레로 회전시킴으로써, 덮개(10, 10')는 각각의 각도(β, β')가 모든 상황에서[주로 피니언의 공차 및 피니언 및 덮개의 축(501, 501')으로의 연결에 따르는] 본질적으로 동일한 크기가 되도록 이동할 것이다. 이 실시예에서 축(520) 둘레로 레버(511)의 회전은 중심부, 즉 터빈의 지지체(도 8에는 도시되지 않음) 둘레에 형성된 레일을 통해 제어되며, 상기 레일은 레버(511)에 작동 가능하게 연결되는 종동자를 위한 안내부(guide)를 구성한다는 것을 인식해야 한다.

절반 피니언의 도시된 시스템은 용량 가변형의 리셉터클을 구성하기 위해 상부 및 하부 덮개를 사용하는 종래 기술의 임의의 터빈에 유리하게 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 달리 말하면, 본 발명은 베인의 위로 그리고 아래로 대응하는 장소에 위치되는 2개의 리셉터클을 포함하는 베인에도 사용될 수 있으며, 상기 리셉터클은 베인에 대해 개방 및 폐쇄될 수 있는 덮개에 의해 형성되고, 상기 두 리셉터클의 각각의 덮개는 피니언으로의 연결에 의해 베인에 회전 가능하게 위치되며, 상기 두 피니언은 파지형 연결을 통해 협력한다.

Claims (17)

1. 지지체(5) 및 상기 지지체(5)에 회전 가능하게 연결되는 베인(6, 16)을 포함하며, 바람을 기계적 에너지로 전환하기 위한 풍력 터빈(1)으로서, 상기 베인(6, 16)은, 베인(6, 16)이 바람의 방향으로 이동하는 위치에 있을 때에는 제1 구성을 채택할 수 있고, 베인(6, 16)이 바람의 방향을 거슬러 이동하는 위치에 있을 때에는 제2 구성을 채택할 수 있는 풍력 리셉터클(7)을 포함하며, 상기 제1 구성에서 리셉터클(7)은 풍력을 베인(6, 16)의 운동으로 전환하는 제1 용량(capacity)을 가지며, 상기 제2 구성에서 리셉터클(7)은 풍력을 베인(6, 16)의 운동으로 전환하는 제2 용량을 가지며, 상기 제2 용량은 제1 용량보다 작은 것인 풍력 터빈에 있어서,
   풍력 터빈(1)은 리셉터클(7)이 바람의 방향과는 독립적으로 상기 구성들 중 적어도 하나를 채택하게 하도록 작동 가능한 수단(200, 200')을 갖고,
   베인(6, 16)은 베인의 길이를 따라 위치 설정되는 복수의 개별 리셉터클(7)을 포함하며,
   지지체(5)에 근접하게 위치 설정된 리셉터클(7; 6, 10)은 지지체(5)로부터 더 멀리 위치 설정된 리셉터클(7, 6, 11)보다 큰 단면적 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
2. 제1 항에 있어서,
   리셉터클(7)은 중력 및 바람의 영향 하에 상기 2개의 구성들 중 어느 하나의 구성을 채택하고, 상기 수단(200, 200')의 작동에 의해 다른 구성을 채택하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   수단(200, 200')은, 베인이 바람의 방향을 거슬러 이동하는 위치에 있을 때에 리셉터클(7)이 상기 수단(200, 200')의 작동에 의해 제2 구성을 채택하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   베인(6, 16)은 에어포일 형상의 본체이며, 리셉터클(7)은 덮개(10, 11, 12, 13, 14) 및 에어포일 형상의 본체에 의해 형성되며, 상기 덮개는 에어포일 형상의 본체의 하류 단부(60)에 인접한 위치에서 에어포일 형상의 본체에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   베인(6, 16)은 베인의 상부측에 제1 리셉터클(7')을, 그리고 베인의 바닥측에 제2 리셉터클(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1 항에 있어서,
   리셉터클(7)들은 리셉터클이 제2 구성을 채택할 때에 지지체로부터 멀어지는 방향에서 본, 제2 구성을 채택하는 리셉터클 다음의 리셉터클이 제2 구성을 자동으로 채택하도록 작동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
10. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    베인(6, 16)은 지지체에 회전 가능하게 연결되는 회전자(166)의 부분이며, 상기 회전자(166)는 복수의 베인(6, 16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
11. 제10 항에 있어서,
    풍력 터빈은 복수의 회전자(166)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
12. 삭제
13. 제1 항 또는 제2 항에 따른 풍력 터빈(1)과 다리우스 풍차(400)의 조합체로서, 풍력 터빈(1)은 다리우스 풍차(400)에 작동 가능하게 연결되는 것인 풍력 터빈과 다리우스 풍차의 조합체에 있어서,
    상기 작동 가능한 연결은 풍력 터빈(1)이 다리우스 풍차(400)를 위해 미리 결정된 분당 회전수에 대해 다양한 분당 회전수로 회전하게 하는 클러치(300)를 사용하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈과 다리우스 풍차의 조합체.
14. 제13 항에 있어서,
    클러치(300)는 원심 클러치, 유압 클러치, 슬리퍼(slipper) 클러치, 전자기 클러치, 및 V-벨트 클러치로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈과 다리우스 풍차의 조합체.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구성은 단지 바람, 중력 및 제1 항에 한정된 바와 같은 수단(200, 200') 중 하나 이상에 의해 유도되며, 베인(6, 16)은 베인의 길이를 따라 위치 설정되는 복수의 개별 리셉터클(7)을 포함하며, 지지체(5)에 근접하게 위치 설정된 리셉터클(7; 6, 10)은 지지체(5)로부터 더 멀리 위치 설정된 리셉터클(7, 6, 11)보다 풍력을 운동으로 전환하는 더 큰 최대 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
16. 제1 항 또는 제2 항에 한정된 리셉터클(7)과, 제1 및 제2 구성을 채택하기 위해 사용되는 수단을 갖는 것인 베인(6, 16).
17. 제16 항에 있어서,
    베인은 베인의 위 그리고 아래의 대응하는 지점에 위치 설정되는 2개의 리셉터클을 포함하며, 상기 리셉터클은 베인에 대해 개방 및 폐쇄될 수 있는 덮개에 의해 형성되고, 상기 2개의 리셉터클의 각각의 덮개는 피니언에 대한 연결에 의해 베인에서 회전 가능하게 위치 설정되며, 2개의 피니언은 파지형 연결을 통해 협력하는 것을 특징으로 하는 베인.

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