(57)【要約】  本発明は、支持体と、前記支持体に回転可能に接続されたベーンとを備える、風を機械エネルギに変換するための風力タービンであって、ベーンが、細長い本体と、基本的に蓋によって形成された風受けであって、風受けが、蓋が本体から離れてヒンジ結合されている開放形態、および蓋が本体に向いてヒンジ結合されている閉鎖形態を採用することができるように、蓋が本体に対してヒンジ結合できる風受けとを備え、蓋が、風受けが開放形態をとるときに風から離れる方向に向けられている表面である外面と、反対側の内面とを有し、蓋の内面には、内面から突出し、ベーンの長手方向に対して垂直な方向に延びる、１つまたは複数のプロファイルが設けられており、１つまたは複数のプロファイルが、蓋が本体にヒンジ結合されている部位に向かって末広がりになる、風力タービンに関する。本発明はまた、風を仕事に変換するための風力タービンの使用、および風力タービンに使用するためのベーンに関する。
2019508618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、前記支持体に回転可能に接続されたベーンとを備える、風を機械エネルギに変換するための風力タービンにして、ベーンが、細長い本体と、基本的に蓋によって形成された風受けであって、風受けが、蓋が本体から離れてヒンジ結合されている開放形態、および蓋が本体に向いてヒンジ結合されている閉鎖形態を採用することができるように、蓋が本体に対してヒンジ結合できる風受けとを備え、蓋が、風受けが開放形態をとるときに風から離れる方向に向けられている表面である外面と、反対側の内面とを有し、蓋の内面には、内面から突出し、ベーンの長手方向に対して垂直な方向に延びる、１つまたは複数のプロファイルが設けられている、風力タービンであって、１つまたは複数のプロファイルが、蓋が本体にヒンジ結合されている部位に向かって末広がりになることを特徴とする、風力タービン。
【請求項２】
１つまたは複数のプロファイルが円錐形であり、蓋が本体にヒンジ結合されている部位に向かって末広がりになることを特徴とする、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
１つまたは複数のプロファイルが、ベーンの長手方向の蓋の長さの少なくとも１０％に等しい、蓋の内面に対する最大高さを有することを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項４】
１つまたは複数のプロファイルが、ベーンの長手方向の蓋の長さの少なくとも１％に等しい、蓋の内面に対する最大高さを有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項５】
ベーンがエーロフォイル形状本体であり、前記本体の下流側端部に隣接する位置で、蓋が本体にヒンジ結合されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項６】
ベーンが複数の風受けを備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項７】
ベーンが、ベーンの上部部位にある第１の風受けと、ベーンの下部部位にある第２の風受けとを備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項８】
ベーンが、ベーンの長さに沿って配置された複数の別々の風受けを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項９】
複数の別々の風受けのそれぞれが、請求項１に定義される１つまたは複数のプロファイルを備えることを特徴とする、請求項８に記載の風力タービン。
【請求項１０】
タービンには、ベーンが風の方向とは逆に進むときに風受けに閉鎖形態を採用させるように動作可能な手段が設けられていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１１】
タービンには、ベーンが風の方向に進むときに風受けに閉鎖形態を採用させるように動作可能な手段が設けられていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１２】
風を仕事に変換するための、請求項１から１１のいずれか１項に記載の風力タービンの使用。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか１項に定義される風受けが設けられている、ベーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体と、前記支持体に回転可能に接続されたベーンとを備える、風を機械エネルギに変換するための風力タービンであって、ベーンが、細長い本体と、基本的に蓋によって形成された風受けであって、風受けが、蓋が本体から離れてヒンジ結合されている開放形態、および蓋が本体に向いてヒンジ結合されている閉鎖形態を採用することができるように、蓋が本体に対してヒンジ結合できる風受けとを備え、蓋が、風受けが開放形態をとるときに風から離れる方向に向けられている表面である外面と、反対側の内面とを有する、風力タービンに関し、詳細には、本発明は、蓋の内面には、内面から突出し、ベーンの長手方向に対して垂直な方向に延びる、１つまたは複数のプロファイルが設けられている、風力タービンに関する。本発明はまた、風を仕事に変換するための風力タービンの使用、および風力タービンに使用するためのベーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンは、風を仕事に変換するために、何世紀にもわたって一般に使用されている。風力タービンは、典型的には衝動タービンである。タービンは、風の流れの方向を変え、結果として生じる衝動が、タービンを回転させ、風の運動エネルギを減少させる。機械エネルギが、電気を発生させるために用いられる場合には、装置は、風力発電機または風力充電器と呼ばれてもよい。機械エネルギが、穀物をひくまたは水を汲み上げるためなどの、機械類を駆動するために用いられる場合には、装置は通常、風車または風力ポンプと呼ばれる。千年間にわたって開発され、今日の風力タービンは、垂直軸型および水平軸型の範囲内で製造されている。最も一般的で最も古いものは、水平軸タービンであり、車軸が風の方向（すなわち風が吹く方向）に沿って配置されている。最小のタービンは、帆船のバッテリ充電または補助電源などの用途に使用され、一方、大型の系統連系タービンアレイは、商用電力のますます大きな供給源になってきている。
【０００３】
ここ数十年の開発のうちの１つは、低風速（典型的には１０ｍ／ｓ、約５ビューフォート未満）に適した風力タービンを考案することである。具体的には、高さが低く、陸上で、建物の存在下では、風速が低すぎて、一般的な風力タービンからエネルギを経済的に取り出すことができないことが多い。最近の開発には、風速が５ｍ／ｓ（約３ビューフォート）未満でも機械エネルギを発生し得る、ダリウス（ジャイロミルおよびサイクロタービンを含む）ならびにサボニウス風力タービンが含まれる。サボニウス風力タービンとは異なり、ダリウス型は揚力型タービンである。タービンを引っ張るカップに風を収集する代わりに、ダリウス型は、エーロフォイルに当たる風によって発生する揚力を用いて、回転を引き起こす。これらのタービンでは、車軸は風を横切るように配置されており（風に「沿って」とは対照的に）、これには、ベーンが風に向けられる必要がないというさらなる利点がある。ほとんどの場合には、車軸は、垂直に配置される（これは、一般に使用される頭字語ＶＡＷＴ：ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｘｌｅ  ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅ（垂直軸風力タービン）を説明する）が、車軸が風を横切る限り、水平に配置されてもよく（したがって、ＴＡＷＴ−ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ａｘｌｅ  ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅ（横断軸風力タービン）がより正確な頭字語であろう）、典型的には、風が吹く方向に対して実質的に直角である。しかしながら、これらの風力タービンには、いくつかの欠点がある。第１に、運動エネルギのこれらのタービンの機械エネルギへの全変換率が、改善され得る。第２に、特にダリウス風力タービンは、自動起動式ではない。したがって、回転を始めるために小型動力モータが必要とされ、次いで、それが十分な速度を有すると、エーロフォイルを通過する風がトルクを発生し始め、ロータが風によって回転駆動される。代替構成は、ダリウスタービンのシャフトに取り付けられた１つまたは２つの小型サボニウスロータを使用して、回転を開始することである。しかしながら、これらのサボニウスロータは、動き出すときにダリウスタービンを減速させる。
【０００４】
国際公開第２００９／１５３７７２号パンフレット（Ｋｉｒｐｉｔｚｎｉｋｏｆｆ、２００８年出願）からは、プリアンブルに記載されているような風力タービン（上述の［技術分野］の項）が知られている。
【０００５】
国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットからは、蓋の内面の１つまたは複数のプロファイルは別として、プリアンブルに記載されているような風力タービンが知られている。このタービンのベーンには、複数の別々の風受けと、風の方向から独立している開放形態または閉鎖形態のいずれかをこれら風受けに採用させるように動作可能な手段とが設けられている。この既知の風力タービンの利点は、特に低風速において、エネルギ変換がより従来の風力タービンよりもかなり高いことである。また、風受けが、重力および／または風の力に逆らって、積極的に形態をとるようにされ得ることによって、タービンは、回転し始めるのに非常に低い風速しか必要としなくなる。これに次いで、２つの形態のいずれかを採用するために、風の方向から独立していることによって、タービンは、風力の運動への非常に高い最大変換を実現することを可能にする。
【０００６】
中国特許出願公開第１０１７３７２５２号明細書からも、プリアンブルに記載の風力タービンが知られている。この風力タービンは、ダリウス型のタービンを始動させるために使用される。しかしながら、他のＶＡＷＴと同様に、全エネルギ変換率が比較的低いことが欠点である。
【０００７】
米国特許第５５７０９９７号明細書は、ベーンが風の方向に進んでいるときに開き、ベーンが風の方向とは逆に進んでいるときに閉じる風受けが設けられたベーンを有する、風力タービンを開示している。このように、風力がベーンの運動に変換されなければならないとき、風受けの最大能力が使用され、一方、ベーンが風の方向とは逆に進むとき、風受けはこの変換をほとんど妨げない。風受けは、ベーンに吹く風の作用によって開き、この風の作用が低下すると重力下で閉じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５３７７２号
【特許文献２】国際公開第２０１４／００６０７５号
【特許文献３】中国特許出願公開第１０１７３７２５２号明細書
【特許文献４】米国特許第５５７０９９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、既存の風力タービンと比べて、改善されたエネルギ変換を有し得る風力タービンを考案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的を満たすために、プリアンブルに記載の風力タービンが考案され、このタービンでは、蓋の内面には、内面から突出し、（もっぱら）ベーンの長手方向に対して垂直な方向に延びる、１つまたは複数のプロファイルが設けられており、蓋が本体にヒンジ結合されている部位に向かって（高さおよび／または幅が）末広がりになる１つまたは複数のプロファイルによって、タービンがさらに改善される。
【００１１】
この種のタービンを使用すると、風は、ベーンの長手方向に対して垂直な方向に、妨げられることなく、１つまたは複数のプロファイルに沿って、蓋の内面に自由に吹くことができるが、ベーンの長手方向に平行に、蓋の内面に自由に吹くのは妨げられる。蓋の内面にこうしたプロファイルを設けることによって、すなわち、蓋の表面の全体にわたって延び、ベーンの長手方向に対して垂直な方向に延びるプロファイルを有することによって（言い換えれば、蓋の内面の全体にわたって存在するプロファイルのいずれも、ベーンの長手方向に延びない）、特に国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットから知られているタービンのエネルギ変換が、約１０〜２５％またはそれ以上改善されることができることを、本出願人は見出した。この理由は１００％明らかではないが、理論に縛られることなく、本発明によるプロファイルには二重のプラスの影響があることが期待される。最初は、これは、ベーンが完全に風の方向に進んでいる位置、すなわち風の方向に対して垂直に延びるときの位置にベーンが接近しているときに、蓋をベーンの本体から離れてヒンジ結合するのを助ける働きをし得ると考えられる。ベーンが大部分は依然として風の方向に延びるときに、風がプロファイルに横方向に吹き付けるようにすることによって、これは、蓋をベーンの本体から離れてヒンジ結合させるのを助け得る。このように、離れてヒンジ結合された位置に蓋を有することによって（風受けは、開放された、風を捉える位置にある）、エネルギ変換を積極的に増やすことがより早くに達せられる。これは、エネルギ変換全体にとってプラスである。第２に、風が蓋の幅（すなわちベーンの長手方向に延びる蓋の寸法）にわたって自由に流れるのを妨げることによって、抗力および／または揚力が増加し、これが追加のエネルギ変換を提供すると考えられる。これは、スポーツカーの上部のまたは下部に対するウインドディフューザが及ぼす影響と比較できる影響であろう。１つまたは複数のプロファイルの末広がりの形では、プロファイルに横方向に吹き付ける風による蓋の開放への影響が、さらに高まることが期待される。また、末広がりのプロファイルとは、蓋の内面を進むことによって風がわずかに妨げられ、これが抗力および／または揚力の増加につながることがあり、これがタービンの有効性をさらに高めることを意味する。
【００１２】
欧州特許出願公開第０９３１９３３号明細書からは、プロファイルを有する蓋を使用する風力タービンが知られていることに留意されたい。しかしながら、この既知の風力タービンは抗力型であり、これは、各および全ての状況におけるプロファイルが、風の方向に延びるように方向付けられていることを意味する。この原理は、回転する風車と共に採用されることはできない。国際公開第２０１２／０４１９６１号パンフレットが、ベーンに取り付けられたヒンジ結合された蓋を有し、蓋がその側縁部に直立壁を有して真のバケット形状の風受けを作り出す、風力タービンを示すことにも留意されたい。これは、本発明のように内面の全体にわたるプロファイルとは反対である。縁部の側壁は、縁部の周りに大きな乱気流を引き起こし、風による蓋の自動開放を妨げることになる。米国特許出願公開第２００８２１７９２５号明細書もまた、国際公開第２０１２／０４１９６１号パンフレットと同様に、真のバケット形状の風受けを示す。バケットが多くの乱気流を引き起こすので、エネルギ変換はマイナスの影響を受ける。これを回避するため、またエネルギ変換にプラスの影響を及ぼすためには、縁部に壁を形成することによって側方を閉じる代わりに、プロファイルが内面から延びる、すなわち、この表面の全体にわたって走っていることが重要である。
【００１３】
本発明の利点は、単なるプロファイルを使用することにより、低風速でも、エネルギ変換が著しく改善され得ることである。こうしたプロファイルには、タービュレータまたは粗度要素と同様に、これらが、定義によれば、安定した、エネルギを必要としない受動装置であるという利点がある。バルブなどの能動制御素子は、アクチュエータを必要とし、したがってエネルギを必要とする。
【００１４】
本発明はまた、風を仕事に変換するための、上述で定義された風力タービンの使用に関する。国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットから知られているように、今改善されたタービンは、有利には、ダリウス風車と組み合わされてもよい。本発明はまた、上述で定義された風受けが設けられたベーンに関する。
【００１５】
本発明による風力タービンは、典型的には、垂直方向に延びる支持体（回転軸または固定軸など）を有して、接地平面に動作可能に接続されることができるが、たとえば、垂直に延びる壁に対して支持体を取り付けることにより、（ベーンの回転軸が風を横切る限り、）その支持体が水平方向に延びた状態で配置されてもよいことに留意されたい。また、タービンは、たとえば、浮動筏に配置されることができ、または、水位より上に延びるポールに配置されることができる。
【００１６】
定義
風が吹いてくる方向に面する表面である、風に向けられている表面とは対照的に、風から離れる方向に向けられている表面とは、風が吹いていく方向に面する表面である。
【００１７】
ある方向に延びる要素とは、その要素が基本的に、前記方向と平行に走っており、その方向にその全長にわたって３０°の角度以下それる、好ましくは、前記方向に２９、２８、２７、２６、２５、２４、２３、２２、２１、２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、あるいは１０°未満それることを意味する。
【００１８】
本発明の意味での、表面から突出するプロファイルは、少なくとも２ミリメートルの巨視的高さを有する。
【００１９】
ベーンとは通常、軸に沿って取り付けられると、ベーンの全体にわたって吹くガスまたは流体によって回転される、比較的薄い、剛性の、平坦な要素である。典型的な例は、タービン内のブレードまたは風車の翼である。
【００２０】
物体の形態とは、互いに対する、また空間における物体の部品の配置について決定された形である。
【００２１】
風の方向とは、風が吹く主方向である。
【００２２】
風受けとは、風の力を風の方向の運動に変換するために、風の方向に対して垂直な方向に延び得る要素である。
【００２３】
基本的に風の方向に進むベーンとは、ベーンが風の力を積極的に運動（前進）に変換していることを意味する。
【００２４】
基本的に風の方向とは逆に進むベーンとは、ベーンを風の中を通って後ろへ進ませる（後退）ために、エネルギが必要とされることを意味する。
【００２５】
本発明の実施形態
本発明による風力タービンの第１の実施形態では、１つまたは複数のプロファイルが円錐形であり、蓋が本体にヒンジ結合されている部位に向かって末広がりになる。
【００２６】
本発明による風力タービンの別の実施形態では、１つまたは複数のプロファイルが、ベーンの長手方向の蓋の長さの少なくとも１％に等しい、蓋の内面に対する最大高さを有する。プロファイルを追加することによるタービン製作の追加コストにまさる、エネルギ変換の改善に達するためには、少なくとも最大高さが最小値を満たすべきであることが明らかである。最大高さとは、典型的には、プロファイルの全長にわたって適合される高さではない。蓋の先端（上流側端部）、すなわち、蓋がベーンの本体にヒンジ結合されている部位から最も遠く離れた部位の近傍では、蓋がベーンの本体に向いて完全にヒンジ結合することができることを確実にするために、高さがゼロに近いまたは等しいことさえあり得る。典型的には、蓋がベーンの本体にヒンジ結合されている部位の近傍では、蓋の閉鎖を妨げることなく、プロファイルの高さが最大であり得る。実施形態では、蓋の内面に対する高さは、ベーンの長手方向の蓋の長さの少なくとも２、３、４、５、６、７、８、あるいは９％に等しい。別の実施形態では、１つまたは複数のプロファイルが、ベーンの長手方向の蓋の長さの少なくとも１０％に等しい、蓋の内面に対する最大高さを有する。
【００２７】
本発明による風力タービンのさらに別の実施形態では、ベーンがエーロフォイル形状本体であり、前記本体の下流側端部に隣接する位置で、蓋が本体にヒンジ結合されている。
【００２８】
さらに別の実施形態では、ベーンが複数の風受けを備える。複数の風受けを使用すると、エネルギ変換を増加させるためにタービンを動作させる自由が、さらに改善されることができることが認められた。しかしながら、より重要なことには、複数の風受けを有することにより、ベーンの対応する長さにわたって延びる１つの（大きな）風受けを使用するときよりも、かなり大きなより長い長さのベーンを使用することが可能になることが認められた。高回転速度では、すなわち、ベーンの先端の近傍でベーンに発生する力が、支持体の近傍でベーンに発生する力よりも著しく大きい。複数の独立した風受けを有することにより、ベーンに対する機械的衝撃を軽減するために、たとえば、「外側の」風受けが、風力を運動に変換する能力がより低い形態をとることが可能になることができる。これにより、その回転時に、必ずしも非常に頑丈な機械的構造を必要とすることなく、より大きなベーンを使用することが可能になる。さらなる実施態様では、ベーンが、ベーンの上部部位にある第１の風受けと、ベーンの下部部位にある第２の風受けとを備える。この実施形態では、風受け、および風力エネルギを運動に変換するその能力が、準最適に使用されることができる。
【００２９】
代替的実施形態では、ベーンが、ベーンの長さに沿って配置された複数の別々の風受けを備える。ベーンの長さに沿った流体力学（空気の流れ）が、（タービンの中心部に隣接する）支持体の近傍の位置からベーンの先端に進むときに、大幅に変化することが認められた。ベーンの長さに沿って別々の風受けを使用することにより、風受けは、流体力学の差に適応されたベーンの長さに沿った異なる形態を有し得る。さらなる実施態様では、支持体の近傍に配置された風受けは、支持体からさらに離れて配置された風受けよりも大きな断面を有する。このように、ベーンの長さに沿った異なる部分の絶対進行速度の変化に適応させることができる。典型的には、先端に隣接して、速度が非常に高いので、この構造がベーンの剛性を維持するために非常に重い必要があるのを防止するために、風受けの小断面が必要とされ得る。この概念は、風の方向から独立している前記形態のうちの少なくとも１つを風受けに採用させる異なる手段を有するか、あるいはこうした手段を有しないタービンに、適用されることができる。具体的には、風受けが単なる風および重力の力の下で開閉するときでも、風力を運動に変換する最大能力がベーンの長さに沿って減少する複数の風受けを有するという特徴は、有利には風力タービンに使用されて、より大きなベーン長さを可能にすることができる。さらなる実施態様では、複数の別々の風受けのそれぞれが、上述で定義された１つまたは複数のプロファイルを備える。
【００３０】
また、本発明は、ベーンが風の方向とは逆に進むときに風受けに閉鎖形態を採用させるように動作可能な手段が設けられた、風力タービンにおいて具体化される。本発明を使用すると、ベーンが風の方向に進むときに風受けに開放形態をとらせるために、手段が存在する必要がない。プロファイルの存在のおかげで、いずれにしても、エネルギ変換率が著しく改善され、これは、風受けのより簡単でより早い開放によって可能となる。依然として、エネルギ変換損失を最小限にするために、風受けの強制閉鎖を有することが有利である。いかなる力学の当業者によっても理解されるであろうように、風受けにこの形態を採用させるように動作可能な手段は、様々な実施形態を有することができる。この手段は、レバー、バーおよびスプロケット、カムシャフト、レールおよびフォロアなどの単なる機械部品を使用して、任意で水力学を用いて構成されることができ、または、（電）磁石、インデューサ、コイルなどの電気機械部品を使用して構成されることができる。純機械式と純電気式との間の範囲内（あるいは外側）のどこかにある様々な他の構成が、当然使用可能である。
【００３１】
最後に、本発明は、ベーンが風の方向とは逆に進むときに風受けに閉鎖形態を採用させるように動作可能な手段が設けられた、風力タービンにおいて具体化される。この実施形態では、タービンがあまりに速く回転することになるのを防止するために、ベーンは、たとえば、風があまりにも高速で吹くときに閉じられることができる。
【００３２】
例
次に、以下の図面および例を用いて、本発明がさらに説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】当技術分野から知られている風力タービンを示す。
【図２】本発明によるプロファイルを有する蓋を概略的に示す。
【図３】図２の蓋の側面図である。
【図４】本発明による２つの蓋を組み込んだエーロフォイルベーンを概略的に示す。
【図５】ベーン上の複数の別々の蓋の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
例１は、本発明による風力タービンを使用したエネルギ変換に関するデータを提供する。
【００３５】
図１
図１は、国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットから知られている風力タービンを示す。タービンは、ロータ１６６の一部である２つのベーン６および１６を備える。図１は、（左側のベーン１６について示されているように）ベーンが風Ｖの方向とは逆に進んでいるときでも、風受け７（それぞれ蓋１０〜１４、１０’〜１４’、１１０〜１１４、および１１０’〜１１４’を備える）に閉鎖形態を採用させるように動作可能な手段（２００，２００’）を示す。この図では、風力タービン１は、国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットの図２に示されるベーン６と実質的に同じ構成である、２つのベーン６および１６を備えて示されている。各ベーンは、１０の風受けを備える（ベーン６：蓋１０〜１４およびベーンの対応する下部によって形成された風受け７、ならびに蓋１０’〜１４’およびベーン６の上面の対応する部分によって形成された風受け；ベーン１６：蓋１１０〜１１４およびベーンの対応する下部によって形成された風受け、ならびに蓋１１０’〜１１４’およびベーン１６の上面の対応する部分によって形成された風受け）。タービン１は、第１の手段２００からなり、これは、蓋１１０〜１１４を備える風受けが、前記手段の動作によって、基本的に閉鎖形態を採用するように動作可能である。これらの手段２００は、第１のレバー２０１を備え、これは、蓋１０を押し下げる重力および風によって下向きに移動した副蓋１２０の押圧力によって、下向きに押される。レバー２０１への下向きの力は、レバー２０２を上向きに押すために用いられる。このように、蓋１１０（ベーン１６の後方にある；図示せず）は、その対応する副蓋１１２０（図示せず）に作用するレバー２０２のおかげで、蓋１１０を備える風受けが（事実上の）閉鎖形態をとるように上向きに押される。レバー２０１からレバー２０２への動きを正確に変換するために、手段２００は変換装置２０４を備える。手段２００は、ベーンと共に移動するように、軸受２０３を使用して支持体５の周りを回転し得る。変換装置２０４は、レバーに作用して、風受けが、ベーンが風Ｖの方向に移動するときに開放形態を採用し（図１のベーン６参照）、またベーンが風Ｖとは逆に移動するときに閉鎖形態を採用する（図１のベーン１６参照）ことを確実にする。このために、変換装置は、電子的に風の方向に位置合わせされる（電子機器は図示せず）。代替的実施形態では、変換装置は、自動的に風に位置合わせされる一般に知られているベーンを使用して、風に位置合わせされ、このベーンは、その回転時に変換装置に動作可能に接続されている。
【００３６】
手段２００に関連して上述で説明されたのと同じように、レバー２０１’および２０２’、ならびに変換装置２０４’および軸受２０３’を備える、対応する手段２００’が設けられて、ベーンが風の方向に進むときに、蓋１０’〜１４’および蓋１１０’〜１１４’（蓋１０’および１１０’には、それぞれ副蓋１２０’および１１２０’が設けられている）を備えるベーンの上部の風受けに開放形態を採用させる。これに対応して、重力および風の作用時に蓋１１０’〜１１４’が閉じるときに解放されるエネルギが、変換装置２０４’を介して伝達されて、レバー２０１’を作動させて、対応する風受けが第１の形態をとるように蓋１０’〜１４’を上向きに移動させる。
【００３７】
図２
図２は、本発明によるプロファイル５００および５０１を有する蓋１０を概略的に示す。蓋１０は、この蓋がベーン（図示せず）の本体にヒンジ結合されている部位４０５に隣接する、下流側縁部４０１を有する。この蓋は、側縁部４０２および４０３を有する。蓋の内面は、符号４００で示される。この面から、２つの末広がりのプロファイル５００および５０１が突出している。これらのプロファイルは、蓋の表面から突出するだけでなく、ベーンの長手方向、すなわち蓋１０の下流側縁部４０１に平行な方向に対して、垂直な方向にだけ延びる。これらのプロファイルは、この場合、丸みを帯びた上面を有する円錐形である。別の実施形態（図示せず）では、この円錐は、角度が付けられた２つの平らな側面を有する三角形状である。
【００３８】
図３
図３は、図２の蓋１０の側面図である。この図では、円錐形のプロファイルが、蓋の下流側縁部４０１に隣接してその最大高さを有することがわかる。この高さは、この場合、蓋の幅（縁部４０１に沿って測定）の１６％である。蓋の上流側端部では、プロファイルの高さは、図３に示すようにゼロである。
【００３９】
図４
図４は、本発明による２つの蓋を組み込んだエーロフォイルベーンを概略的に示す。ベーン６は、国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットから知られているエーロフォイル形状を有する。蓋１０および１０’は、ベーンの本体の前部（下流側先端）でヒンジ結合されている。これらの蓋は、これらがベーンの本体から離れてヒンジ結合され、したがって風受け７をその開放形態に形成する形態で示されている。
【００４０】
図５
図５は、１つのベーンを形成する複数の別々の蓋の形態を示す。蓋１０〜１２および１０’〜１２’は、図１に示されるのと同じように配置されている。これらは、一方がベーン６の上部にあり、他方が下部にある、２列の連続した蓋で構成されている。各蓋には、図２および図３のプロファイルに形状が対応する、三角形状の断面を有する１つのプロファイル５００（５０１，５０２，５００’，５０１’，５０２’）が設けられている。こうした構成では、風速に応じて、国際公開第２０１４／００６０７５号パンフレットから知られている風力タービンに対して、最大２５％またはそれ以上の改善されたエネルギ変換が得られることができる。
【００４１】
例１
例１は、本発明による風力タービンのモデルを使用したエネルギ変換に関するデータを提供する。この例では、タービンの３つの異なるモデルが使用される。各モデルは、支持体を備え、そこに長さが９２０ｃｍのエーロフォイル本体を有するベーンが接続されている。本体には、５つの別々の連続した上部蓋および５つの別々の連続した下部蓋の列が接続されており、蓋の長さは約２０ｃｍである。この形態は、図４に示されるベーンの形態に対応している。
【００４２】
第１のモデル（モデル「０」）は、１０のヒンジ結合された蓋の内面から突出するプロファイルを有しない。第２のモデル（モデル「１」）は、蓋の内面にわたって均一に分布された６つのプロファイルを有する（３つが上部列にあり、３つが下部列の対応する位置にある）。これらのプロファイルは、断面が三角形であり、末広がりではなく（その全長にわたって均一な断面を有する）、約３ｃｍの均一な高さを有する。これらのプロファイルは、蓋の上流側端部から、蓋が本体に対してヒンジ結合している部位に隣接する下流側端部に延び、ベーンの長手方向に対してちょうど垂直な方向に走っている。第３のモデル（モデル「２」）は、モデル「１」の形態と同じ形態の、１０の蓋の内面にわたってやはり均一に分布された、１０のプロファイルを有する（各蓋が１つのプロファイルを有する）。
【００４３】
比較実験では、モデルは静的に配置され、３、４、５、６、および７ｍ／ｓの様々な速度の風が、蓋が開放位置にある状態のベーンに吹き付けられる。各風速で、ベーンが与えるトルク（単位はＮｍ）が支持体において測定される。このトルクは、５つの異なる風速の平均である。この数字は、実際のタービンに適用されたときの、ベーンのエネルギ変換能力に対応する。この平均トルクは、ベーンを風に対して異なる角度に配置して、モデルごとに測定される。０°の角度とは、ベーンが風とちょうど平行であることを意味し、９０°の角度とは、ベーンが風の方向に対して垂直であることを意味する。結果は、以下表１に示されている。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
蓋の内面の全体にわたるプロファイルでは、平均１４％のトルクの増大が得られることができることが明らかである。風に対する角度が１２０°のとき、１０のプロファイルを有する蓋で最高の増大（２３％）が得られることができる。
【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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【国際調査報告】
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