(57)【要約】【課題】適切で効率的な風力タービンを提供する。【解決手段】水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根１０７が開示される。ロータ羽ロータ羽根１００が、該ロータ羽根１００を水平軸風力タービンのロータ１1０の回転軸１０５に固定するための固定区分１０７と、根元端部１０８を有する幾何学的に調整された区分１０１とを有している。ロータ羽根１００は、固定区分１０７から根元端部１０８にまで延びており、幾何学的に調整された区分１０１の根元端部１０８の区分と、水平軸風力タービンのステータ１２０の案内板１０２の、根元端部１０８に最も近い区分とが、実質的に同一平面上にある。【選択図】図１
2010133416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根であって、該ロータ羽根（１００）が、該ロータ羽根（１００）を水平軸風力タービンのロータ（１1０）の回転軸（１０５）に固定するための固定区分（１０７）と、根元端部（１０８）を有する幾何学的に調整された区分（１０１）とを有しており、ロータ羽根（１００）が、固定区分（１０７）から根元端部（１０８）にまで延びており、
幾何学的に調整された区分（１０１）の根元端部（１０８）の区分と、水平軸風力タービンのステータ（１２０）の案内板（１０２）の、根元端部（１０８）に最も近い区分とが、実質的に同一平面上にあることを特徴とする、水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根。
【請求項２】
幾何学的に調整された区分（１０１）が、案内板（１０２）への幾何学的に連続した移行部を形成するために幾何学的に調整可能であるので、ロータ羽根（１００）の回転により生じる束縛渦が、案内板（１０２）に移動可能である、請求項１記載のロータ羽根。
【請求項３】
当該ロータ羽根が、羽根固定区分（１０７）と幾何学的に調整された区分（１０１）との間に位置する羽根区分（３０１）をさらに有している、請求項１または２記載のロータ羽根。
【請求項４】
羽根区分（３０１）と、幾何学的に調整された区分（１０１）とが、互いに異なる弾性材料から成る、請求項３記載のロータ羽根。
【請求項５】
幾何学的に調整された区分（１０１）が弾性である、請求項１から４までのいずれか１項記載のロータ羽根。
【請求項６】
ロータ羽根（１００）の幅（ａ）が、固定区分（１０７）から根元端部に向かって増大している、請求項１から５までのいずれか１項記載のロータ羽根。
【請求項７】
水平軸風力タービンであって、請求項１から６までのいずれか１項記載のロータ羽根（１００）と、案内板（１０２）を有するステータ（１２０）と、回転軸（１０５）とが設けられており、ロータ羽根（１００）の固定区分（１０７）が、回転軸（１０５）の回転軸線を中心として回転可能であるように、回転軸（１０５）に取り付けられており、ロータ羽根（１００）の幾何学的に調整された区分（１０１）が、根元端部（１０８）を有していて、該根本端部（１０８）が、回転軸（１０５）から半径方向の距離を置いており、案内板（１０２）の、根元端部（１０８）に最も近い区分が、回転軸（１０５）から同じ半径距離を置いており、幾何学的に調整された区分（１０１）の根元端部（１０８）の区分と、案内板（１０２）の、根元端部（１０８）に最も近い区分とが、実質的に同一平面上あることを特徴とする、水平軸風力タービン。
【請求項８】
案内板（１０２）が、回転軸線に対して平行な延在方向を有している、請求項７記載の水平軸風力タービン。
【請求項９】
案内板（１０２）が、延在方向を有していて、案内板（１０２）の、回転軸線に対する半径方向の距離が、前記延在方向に沿って増大している、請求項７記載の水平軸風力タービン。
【請求項１０】
案内板（１０２）が、前記延在方向に沿って、ロータ羽根（１００）に関して最も離れて位置する端部区分を有していて、該端部区分が、先細りにされた形状を提供している、請求項７から９までのいずれか１項記載の水平軸風力タービン。
【請求項１１】
固定区分（１０３）が、回転軸（１０５）に沿った上流側の方向でステータ（１２０）の外側において、回転軸（１０５）に固定されている、請求項７から１０までのいずれか１項記載の水平軸風力タービン。
【請求項１２】
当該水平軸風力タービンが、組付け構造体（１０４）をさらに有しており、該組付け構造体（１０４）に、回転軸（１０５）とステータ（１２０）とが取り付けられており、組付け構造体（１０４）が、回転軸（１０５）とステータ（１２０）とを保持しているので、回転軸（１０５）とステータ（１２０）とが、垂直方向の回転軸線（１０６）を中心として回動可能である、請求項７から１１までのいずれか１項記載の水平軸風力タービン。
【請求項１３】
請求項７から１２までのいずれか１項記載の水平軸風力タービンを用いて電力を発生するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根(rotor blade)に関する。さらに本発明は、水平軸風力タービンと、水平軸風力タービンを用いた電気を発生するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンによる発電の分野では、電力を発生するための効率を改善させる必要がある。従来の風力タービンでは、現在に至るまで、このような発電タービンのための一般的な設計は、露出ロータ型設計（bare rotor type design）であり、水平方向の軸線を中心として風力により回転可能なロータの回転を特徴としている。
【０００３】
このような露出ロータ型発電タービンの従来の形は、水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）および垂直軸風力タービン（ＶＡＷＴ）である。水平軸風力タービンは水平方向の回転軸線を提供し、該水平方向の回転軸線を中心として風力タービンの羽根が回転する。垂直軸風力タービンでは、羽根の回転軸線は垂直方向で提供されている。垂直軸風力タービンのための１例は、たとえばいわゆるダリウス形風力タービンである。
【０００４】
さらに、風力タービンの分野では、ロータ装置を通る流量の増大を生ぜしめるパワー増強装置（power augmenting device）を使用することが知られている。このようなパワー増強装置は、たとえばシュラウドまたはディフューザである。タービンのパワー増強装置は、効率（回転面積毎のエネルギ生成量）を約２〜４倍だけ増加することができる。
【０００５】
ディフューザと組み合わされた風力タービン、特に水平軸風力タービンは、ディフューザ増強形風力タービン（ＤＡＷＴ）と呼ぶことができる。このようなディフューザ増強形風力タービンは、ダクトを形成するディフューザを有している。ダクト内には、特に水平軸風力タービンのタービンロータが配置されている。ディフューザダクトは、タービンへ流れる風を案内し、それによって速度を増させ、圧力を減少させる。流れの境界はディフューザダクトにより規定され、流線の拡散はダクトのジオメトリ（幾何学的形状）により制限される。
【０００６】
ディフューザの使用によって、流体は風力タービンを通って案内され、タービンロータの前後における利用可能な圧力降下の増大が提供される。ロータの後流における乱流は、流れの加速により減じられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、適切で効率的な風力タービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、独立請求項に記載の要旨、特に、水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根と、水平軸風力タービンと、水平軸風力タービンを用いて電気を発生するための方法とにより解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の実施形態によれば、水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根が提供される。このロータ羽根は、水平軸風力タービンのロータの回転軸に、当該ロータ羽根を固定するための固定区分を有している。さらに、ロータ羽根は、根元端部（root end）を有する、幾何学的に調整された区分を有している。幾何学的に調整された区分の根元端部の区分と、水平軸風力タービンのステータ（stator）の案内板の、前記根元端部に最も近い区分とは、実質的に同一平面上にある。
【００１０】
本発明の別の実施形態により、水平軸風力タービンが提供される。水平軸風力タービンは、上記のロータ羽根と、案内板を有するステータと、回転軸とを有している。ロータ羽根の固定区分は、回転軸の回転軸線を中心として回転可能であるために、回転軸に取り付けられている。ロータ羽根の幾何学的に調整された区分は、根元端部を有しており、この場合、根元端部は回転軸から半径方向の距離を置いている。案内板の、根元端部に最も近い区分は、回転軸から同じ半径方向の距離を置いている。幾何学的に調整された区分の根元端部の区分と、案内板の、根元端部に最も近い区分とは、実質的に同一平面上にある。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態によれば、上記の水平軸風力タービンを用いて電力を発生するための方法が提供される。
【００１２】
「水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）」という用語により、実質的に水平方向に整合させられた回転軸を提供する風力タービンが示される。この回転軸にロータ羽根が取り付けられ、ロータ羽根は延在方向に沿って根元端部にまで延びている。発電装置は、回転軸に取り付けられ、この場合、この発電装置は、回転軸の回転エネルギを電力に変換する。
【００１３】
風力タービンのロータ（rotor）は、タービンの可動部分であり、ステータ（stator）は、流体の流れのための案内エレメントとして働く、タービンの不動部分である。ステータは、たとえばディフューザまたはダクトであり、このディフューザまたはダクトの内側には、たとえばロータが取り付けられる。ステータは、案内板を提供する。この案内板に沿って、流体（風）は、たとえば層流の状態で流れる。ステータと、該ステータのエレメントとは、特にロータエレメントとは対照的に不動である。
【００１４】
「ロータ羽根」という用語により、ロータの風上側（流体（風）が来る側）にある圧力面と、ロータの風下側（流体が正圧側からロータを通過した後に流れる側）にある負圧面（圧力面におけるよりも流体の圧力が低い）とを有する流れプロフィールを備える羽根が示される。羽根断面形状は、エアフォイルのウィング断面形状のように形成される。ロータ羽根に対して流れる流体（風）は、機械的なエネルギをロータ羽根に伝える。機械的なエネルギは揚力を発生させる。風力タービンのロータ羽根は、リペラ（repeller）として働き、すなわち、羽根エレメントは流体の風力を機械的な動きに変換する。
【００１５】
ロータ羽根は、固定区分を有している。固定区分は羽根の補強された部分であり、この固定区分を用いて、ロータ羽根がロータの回転軸に固定される。
【００１６】
「幾何学的に調整された区分」とは、その製造プロセス中に調整可能であるか、またはこの幾何学的に調整された区分に作用する風の（流体の）力によって調整可能である区分である。幾何学的に調整された区分は、ロータ羽根の長手方向軸線に沿って延びている、すなわち、この幾何学的に調整された区分は、ロータ羽根の固定区分から根元端部への方向として規定される１つの延在方向に沿って延びている。根元端部の区分は、前記延在方向に対して平行な１つの平面を規定する幾何学的に調整された区分の一部分である。案内板は、回転軸に対して実質的に平行である別の１つの延在方向を規定している。案内板の、根元端部に最も近い区分は、案内板の延在方向に対して平行な１つの平面を規定する。根元端部の区分は、ステータの案内板の平面に合わせて調整されているので、根元端部の区分の平面は、流れまたは束縛渦の幾何学的に連続した移行部を形成するために、案内板の区分の平面に対して実質的に平行であり同一平面上にある。
【００１７】
したがって、幾何学的に調整された区分は、湾曲させられて、たとえば、その延在方向に沿って湾曲された形を提供する。すなわち、幾何学的に調整された区分は、以下のように湾曲される、すなわち、羽根が、幾何学的に調整された区分の第１の端部において、たとえば垂直方向に延びていて、幾何学的に調整された区分の根元端部の区分において、案内板の平面、たとえば水平方向の平面に対して（その延在方向に沿って）整合されている。
【００１８】
露出ロータ型タービンでは、流体は、ロータの上流側の位置（風上側）から、ロータの下流側の位置（風下側）に流れ方向に沿って流れる。ロータ−ステータ配列タービンでは、流体の流れはロータを通ってステータにより収縮され、ステータを出た後に膨張する。風（流体）から得ることのできるエネルギは、流線が収縮されていない状態で開始する上流側の面積（ロータの風上側）に比例する。従来の露出ロータ型タービンでは、流体の流れの上流側の面積は、ロータにおける流れの膨張に基づき、ロータの面積よりも小さい。ロータ−ステータタービンでは、ロータの上流側を流れる流体の上流側の面積は、ディフューザ（ステータ）により生ぜしめられた流れの収縮に基づき、ロータにおけるロータの面積よりも大きい。ステータがロータの上流側の位置と下流側の位置との間で差圧を維持し、かつステータが、ステータの延在方向に沿った差圧を維持するので、流れの収縮が生ぜしめられる。このことは、流れを加速させかつ収縮させる吸引力を生ぜしめる。より下流の位置のステータの端部における流れの最終的な膨張は避けることができないが、より下流側へと遅延させられる。
【００１９】
ディフューザにより拡散される従来の風力タービンでは、ディフューザ（ステータ）もしくはシュラウドは、該ディフューザまたはシュラウドがロータの風上側からロータの風下側に流体を案内するようにロータ全体を覆っていた。したがって、ステータもしくはディフューザは、流入する流体を、既にロータの風上側にある流体の上流側で、ロータの風下側へ案内する。これにより、ロータ羽根がステータ内に組み付けられている領域内で、ロータからの影響なく、最も高い速度と最も高い圧力が提供される。言い換えると、ロータを通る流速の加速は、まずディフューザの内側に流入する流体に関連する。さらに、従来のディフューザは既に、ロータの風上側（上流側）の手前で流体の案内を開始するので、このようなディフューザの機能はロータの存在から独立しており、ひいてはロータを通る流速の加速は、たとえばタービンのカットアウト風速を上回る風力において、たとえば高い構造負荷に基づき加速することが不都合な場合にも、常に行われる。
【００２０】
本発明では、ロータ羽根は、幾何学的な連続部、特にステータの板への幾何学的に連続した移行部を提供するために形成されている。すなわち、ロータ羽根の、幾何学的に調整された区分は、幾何学的に連続した移行部が提供されるように、すなわち流体の流れがロータ羽根から案内板までの延在方向に沿って一定に流れるように形成されている。すなわち、案内板がロータの風下側に設置されている場合、ステータはタービンの機能の一体的な部分となり、従来のディフューザのように、ロータから独立した流体の案内を生ぜしめる別個の装置にはならない。言い換えると、ステータとロータとによる流量の増大は、第１には、完全に制御可能なロータの回転速度に依存する。したがって、構造負荷制御は、ロータ羽根の回転を制御することによって流量の増大を制御した時に提供される。
【００２１】
本発明の別の実施例によれば、幾何学的に調整された区分は、水平軸風力タービンのステータの案内板への幾何学的に連続した移行部を形成するために、幾何学的に調整可能なので、ロータ羽根の回転により生ぜしめられる束縛渦は、案内板に沿って移動可能である。
【００２２】
「幾何学的に連続した移行部」という用語は、ロータ羽根の根元端部から案内板への流体の流れ、特に束縛渦の連続した移行を規定する。言い換えると、流体はロータ羽根の根元端部からさらに案内板に流れ、流体の流れにおける乱流は、幾何学的に調整された区分が幾何学的に連続した移行部を形成している場合に阻止される。すなわち、乱れた流れが生ぜしめられて、流体の一部が上流、つまりロータ羽根の風上側に流れるように、流体がロータ羽根から案内板に流れると、非連続的な移行が生ぜしめられ、このことは効率の損失を生ぜしめる。
【００２３】
幾何学的に連続した移行部は、根元端部の区分の平面と、案内板の平面との間の角度を９０°以外にすることにより得られる。連続角は、幾何学的に調整された区分の根元端部における平面と、案内板の根元端部に最も近い区分における案内板の平面との間の角度により規定される。言い換えると、根元端部の区分の平面が案内板に対して平行かつ同一平面上にある場合、連続角は、特に０°（度）である。さらに、幾何学的な連続は、根元端部と、根元端部に最も近い案内板の縁部との回転軸からの距離が等しい場合に特に改善される。従来の風力タービンと比較してみると、ロータ羽根の根元端部は、ディフューザの内側の表面との９０度の幾何学的な連続角を提供している。それというのは、ロータ羽根の延在方向に沿った平面が、ディフューザの延在方向に沿った平面に対して垂直であるからである。
【００２４】
特に、前記角度は、幾何学的に連続した移行部を形成するために、０°〜±１０°または±１０〜±２０°（度）の範囲である。
【００２５】
さらに別の実施形態によれば、ロータ羽根はさらに、固定区分と幾何学的に調整された区分との間に位置した羽根区分を有しており、羽根区分の平面は、案内板の平面に対して垂直である。幾何学的に調整された区分は、ロータ羽根の羽根区分に取り付けられており、ロータ羽根の根元端部に向かって延びている。幾何学的に調整された区分は、ウィングレット（翼端板）がエアフォイルのウィングに取り付けられているように、ロータ羽根の羽根区分に取り付けられている。
【００２６】
さらに別の実施形態によれば、羽根区分と幾何学的に調整された区分とは、互いに異なる弾性材料から成る。したがって、ロータ羽根が風にさらされると、羽根区分か、幾何学的に調整された区分のどちらかが、規定された形で湾曲可能であるので、幾何学的に連続した移行部が提供される。
【００２７】
さらに別の実施形態によれば、幾何学的に調整された区分は弾性である。したがって、幾何学的に連続した移行部および／または角度が、規定された風（流体）の力に応じて調整される。すなわち、所定の特定の風力がロータ羽根に作用した場合に、幾何学的に調整された区分の所定の変形が提供される。
【００２８】
さらに別の実施形態によれば、ロータ羽根の幅は、固定区分から根元端部に向かって増大している。したがって、羽根の表面は、固定区分の領域で、幾何学的な移行領域の領域、つまり根元端部の領域、したがって幾何学的に調整された区分よりも小さく形成されている。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態によれば、水平軸風力タービンが記載されている。水平軸風力タービンは、上記のロータ羽根と、案内板を有するステータと、回転軸とを有している。ロータ羽根は、回転軸の回転軸線を中心として回転可能なように、回転軸に取り付けられている。ロータ羽根の幾何学的に調整された区分は、根元端部を有している。この根元端部は、回転軸から半径方向に距離を置いている。案内板は、回転軸から同じ半径方向の距離を置いている。幾何学的に調整された区分の根元端部の区分と、案内板の、該根元端部に最も近い区分とは実質的に同一平面上にある。
【００３０】
水平軸風力タービンの別の実施形態によれば、案内板は回転軸線に対して平行な延在方向を有している。
【００３１】
さらに別の実施形態によれば、案内板は、延在方向を有しており、該延在方向に沿って案内板から回転軸線までの半径方向の距離が増大している。
【００３２】
案内板の延在方向とは、たとえばロータ羽根の根元端部から水平方向に沿って向けられた方向であると理解される。延在方向に沿った回転軸線に対する案内板の半径方向の距離の変化により、ステータ内の流体の圧力が調整されて、たとえばステータの吸気作用が調整される。
【００３３】
水平軸風力タービンのさらに別の実施例によれば、案内板は、延在方向に沿ってロータ羽根に関して最も離れて位置する端部区分を有している。この端部区分は、先細りにされた形状を提供する。つまり、ステータの外側への流体の排出が制御されて、それによりロータ羽根の回転に不都合な影響を与え得る流体の乱れが生じる。案内板の先細りにされた端部区分により、流体の、制御された一定の排出が提供される。
【００３４】
水平軸風力タービンのさらに別の実施形態では、固定区分は、軸に沿って上流側の方向でステータの外側において回転軸に固定されている。したがって、ステータではなく、まずロータ羽根の回転が流体の流れに影響を与えることが保証されている。したがって、ロータ羽根の回転は、ディフューザの外側の上流側で固定された位置に基づいて、ディフューザに流入する流体の流れを制御する。したがって、流体の流量増大はロータの回転により制御可能であるので、ディフューザによる制御されていない流量の増大が阻止される。
【００３５】
さらに別の実施形態によれば、水平軸風力タービンは、さらに組付け構造体を有している。回転軸とステータとは、組付け構造体に取り付けられている。組付け構造体は、回転軸とステータとを保持しているので、回転軸とステータとは、垂直方向の回転軸線を中心として回動可能である。したがって、ステータとロータとを有する水平軸風力タービンは、効率を増加させるために特定の風向きに調整される。
【００３６】
本発明の各実施例が種々の要旨に即して記載されていることに留意されたい。特に、いくつかの実施例は装置発明の請求項に関するのに対し、いくつかの実施例は方法発明の請求項に関して記述されている。しかしながら当分野の技術者であれば、上記および下記の説明から、特にことわりのない限り、１つの要旨に属する特徴の組合せに加えて、異なる要旨に関する特徴の組合せ、特に装置発明に属する特徴と方法発明に属する特徴の組合せが本出願に開示されているものとして考慮されていることが判るであろう。
【００３７】
本発明の上記の実施形態および別の実施形態は以下の実施例から明らかにされ、実施例に関連して説明される。以下に本発明を実施例につき詳しく説明するが、実施例は本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例によるロータ羽根を有する水平軸風力タービンの実施例の概略図である。
【図２】図１に示した実施例の斜視図である。
【図３】本発明の別の実施例による水平軸風力タービンの概略図である。
【図４】図３に示した実施例の斜視図である。
【図５】１つの実施例によるロータ羽根の概略図である。
【図６】本発明の別の実施例によるロータ羽根の実施例である。
【図７】従来の水平軸風力タービンを示す図である。
【図８】ディフューザを有する従来の水平軸風力タービンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図面に示した図は概略的である。異なる図面でも、類似または同様の構成要素には同一の参照記号または対応する参照番号と上１桁でのみ異なる参照記号が付与されている。
【００４０】
図１は、水平軸風力タービンに用いられるロータ羽根１００を示している。ロータ羽根１００は、当該ロータ羽根１００を、水平軸風力タービンのロータもしくはロータ１１０の回転軸１０５に固定するための固定区分１０７を有している。さらに、ロータ羽根１００は、幾何学的に調整された区分１０１と根元端部（root end）１０８とを有している。ロータ羽根１００は、固定区分１０７から根元端部１０８に向かって延びている。この場合、幾何学的に調整された区分１０１の根元端部１０８の区分と、水平軸風力タービンのステータもしくはステータ１２０の案内板１０２の、根元端部１０８に最も近い区分とは、実質的に同一平面上にある。
【００４１】
図１に示した実施例では、（連続的な）角度αが、０°（度）の値で示されている。すなわち、幾何学的に調整された区分１０１の根元端部１０８の区分は、案内板１０２の、根元端部１０８に最も近い区分の平面と同じ（同一平面であり平行な）平面内に設置されていて、案内板１０２のこの区分に対して平行である。さらに、案内板１０２は、ロータ羽根１００の風下側１１２に設置されているので、ロータ羽根１００の風上側１１１において、案内板１０２は流体の流れ（たとえば流線ｗ）に影響を及ぼさない。つまり、ステータ１２０は、ロータ羽根１００の風下側１２２（ロータ羽根１００の下流）における流体の流れにだけ影響を与える。
【００４２】
ロータ１１０は、回転軸１０５を中心として回転するために適合される。回転軸１０５には、ロータ羽根１００が取り付けられている。ステータ１２０は、複数の案内板１０２を有していて、これらの案内板１０２は、回転軸１０５の周囲に規定された半径方向の距離を置いて設置されている。
【００４３】
風が、流線ｗに沿って実質的に水平方向または回転軸１０５に対して実質的に平行に流れると、風はロータ羽根１００に衝突して流れる。風力の一部は、機械的なエネルギに変換されて、この機械的なエネルギが、ロータ１１０を回転軸１０５を中心として回転させる。風の別の部分は、ロータ１００を通ってステータ１２０の方向に流れる。
【００４４】
ロータ羽根１００の根元端部１０８と、案内板１０２の別の根元端部（たとえば案内板の、根元端部に最も近い区分は、実質的に同一平面上にある）との間には、間隙１０３が提供されるので、ロータ１１０は、摩擦を起こすことなくステータ１２０に関して回転する。運転時に、ロータ１１０およびステータ１２０の両方は、弾性変形のような撓みを起こす風にさらされる。それゆえに間隙１０３が、ロータ１１０とステータ１２０との間に提供されていて、これにより接触が阻止される。間隙１０３が小さな隙間サイズを有していると、幾何学的に調整された区分１０１から案内板１０２へ移行時における風の流れｆの乱流が阻止される。
【００４５】
さらに、各ロータ羽根１００は、特定の幅ａを提供する。実施例では、幅ａは、ロータ羽根１００の、固定区分１０７を起点として幾何学的に調整された区分１０１の根元端部１０８に向かう延在方向に沿って増大している。したがって、流体の流れは、より効果的に曲げられるので、ロータ羽根１００からの風の失速は阻止される。
【００４６】
さらに図１は、回転軸１０５を中心に環状に配置された複数のロータ羽根１００を示している。各ロータ羽根１００は、幅ａを提供し、各ロータ羽根１００は周方向で重なり合っている。
【００４７】
さらに図１は、ロータ１１０とステータ１２０とを保持する組付け構造体１０４を示している。組付け構造体１０４は、垂直方向の回転軸線１０６を中心として回動可能であり、これにより水平軸風力タービンは、風向き、つまり流線ｗの方向に合わせられる。さらに、固定区分１０３が、回転軸１０５に沿った上流の方向のステータ１２０の外側で、回転軸１０５に取り付けられている。したがって、ロータ１１０の回転により、流量増大が制御される。
【００４８】
さらに、案内板１０２は、ロータ羽根１００に関して最も離れた位置に先細りにされた端部を提供する。したがって、風の流れは、乱流を生ぜしめることなく排出される。
【００４９】
図２は、図１に示した実施例の斜視図である。
【００５０】
図３は、本発明の別の実施例を示している。ロータ羽根１００はさらに、回転軸１０５に対して垂直に延びた羽根区分３０１を有している。この羽根区分３０１は、固定区分１０７と、幾何学的に調整された区分１０１との間に取り付けられている。幾何学的に調整された区分１０１の根元端部１０８は、ステータ１２０の案内板１０２への幾何学的に連続的な移行部を提供するために、幾何学的に調整されている。幾何学的に調整された区分１０１は、エアフォイルのウィングレット（翼端板）のように羽根区分３０１に取り付けられる。さらに、羽根区分３０１は、幾何学的に調整された区分１０１と比べて異なる弾性特性を提供する。したがって、羽根区分３０１は、たとえば硬く形成されていて、この場合、幾何学的に調整された区分１０１は、弾性かつ変形可能である。幾何学的に調整された区分１０１が弾性である場合、幾何学的に調整された区分１０１の形成は、風力の特定の強さに関連する。したがって、幾何学的に調整された弾性の区分１０１を使用することにより、幾何学的に連続した移行部および／または角度αは、特定の風力により調整される。
【００５１】
さらに、ステータ１２０は、周方向で重なり合った案内板１０２を提供する。案内板１０２は、その延在方向に沿って、または流線ｗに沿って、回転軸１０５に対する半径方向の距離を増大させている。したがって、ロータ１１０とステータ１２０とを通って流れる風は、延在方向に沿って徐々に案内板１０２の半径方向の距離が増すことによって連続的に膨張される。したがって、ステータ１２０の端部における乱流および衝撃は阻止される。
【００５２】
図４は、図３に示した実施例の斜視図である。
【００５３】
図５は、単独のロータ羽根１００を示している。このロータ羽根１００は、図１および図２の実施例に示したようなロータ１１０に取り付けられる。ロータ羽根１００は、幾何学的に調整された区分１０１を有していて、この幾何学的に調整された区分１０１は、固定区分１０７を起点として羽根１００の根元端部１０８に向かって連続的に変化された形状を提供している。幾何学的に調整された区分１０１は、弾性であり、したがって流線ｗに沿って流れる、所定の風の流れにより変形可能である。
【００５４】
図６は、図３または図４の実施例に示されたようなロータ１１０に取り付けられるロータ羽根１００を示している。ロータ羽根１００は、固定区分１０７と幾何学的に調整された区分１０１との間で羽根区分３０１を有している。羽根区分３０１は、フレキシブルで弾性の、幾何学的に調整された区分１０１に比べて硬い部分である。
【００５５】
図７は、３つのロータ羽根１００を有する従来の水平軸風力タービンを示している。ロータ羽根１００は、回転軸１０５に取り付けられている。
【００５６】
図８は、ステータ１２０（ディフューザ）を有する従来の水平軸風力タービンを示している。ロータ１１０は、回転軸１０５を中心として回転可能な３つのロータ羽根１００を有している。ステータ１２０の案内板の平面は、回転軸１０５に対して平行である。羽根１００の根元端部１０８の延在方向に沿った平面が、ステータ１２０の延在方向に沿った平面に対して垂直方向を指していることが判る。換言すれば、ロータ羽根１００の平面は、ロータ１２０の平面に対して９０°の角度αを提供している。したがって、ロータ羽根１００からステータ１２０の案内板への流れの移行部は、幾何学的に連続しておらず、幾何学的に連続した移行が不可能なので、乱流が発生する。さらに、ステータ１２０は、既にロータ羽根１００の風上側で風の流れに影響を与える。したがって、ステータ１２０を通る風の流れは、たとえロータが運転中でなくても、ロータを通る流速を加速させてしまう。
【００５７】
本明細書中で、「〜を有する、〜が設けられている」という用語はそれ以外の要素を有することを排除するものではなく、「１つの」という用語は当該の要素が複数個設けられることを排除しない。また、各実施例について説明した要素は相互に組み合わせることもできる。また、特許請求の範囲の記載に添えられている参照番号はそれぞれの要素を限定するものでないことに注意されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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