(57)【要約】【課題】【解決手段】流体流れからエネルギーを得るタービンシステム(10)は、トルクアーム(12)を有する。上側半体(16)及び下側半体(18)を有する少なくとも一対の対称形の貝殻状のタービンブレード(14)が、対向してトルクアーム(12)に接続されるのが好ましい。調整システム(46)が、対称形の貝殻状のタービンブレード(14)に接続される。調整システム(46)は更に、第１システム(48)及び第２システム(52)を具える。第１システム(48)は、各貝殻状のタービンブレード(14)の上側半体(16)及び下側半体(18)の開閉を制御し調節するように接続される。第２システム(52)は、各一対の対称形の貝殻状のタービンブレード(14)の間に接続されて、１つの貝殻状のタービンブレード(14)が閉じると、反対側の貝殻状のタービンブレード(14)が強制的に開く。
2005535824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流れからエネルギーを捉えるタービン装置であって、
(a) トルクアームと、
(b) 第１及び第２の半体を具え、対向してトルクアームに接続された少なくとも一対のタービンブレードと、
(c) タービンブレードに接続された連繋システムとを具え、該連繋システムは更に第１のシステムと第２のシステムを具え、第１のシステムは各個々のタービンブレードの第１及び第２半体の開閉を制御する為に接続され、第２のシステムはタービンブレードの対の間に接続されて、対向するタービンブレードが開いている間は一方のタービンブレードを閉じ、連繋システムは、タービンブレードが閉じた後に形成される空間内に収納されるタービン装置。
【請求項２】
第１及び第２の半体は、トルクアームの両側に動作可能に接続された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１及び第２の半体は、流線形の対称的な貝殻状のブレードである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
流線形は、翼である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
翼は、より大きな前縁部と傾いた後縁部を有する涙粒形である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
更に、連繋システムに接続されて連繋システムの動作を調節する調節システムを具えた、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
調節システムは更に、機械的な制御バルブを有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
調節システムは更に、遠隔制御バルブを有する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
遠隔制御バルブは、遠隔操作可能な電子ソレノイドバルブを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
第１のシステムは、少なくとも１つのリニア動作軸受を具え、第２のシステムは閉ループ油圧システムを具える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
更に、連繋システム及びトルクアームに接続されて、トルクアームが適切な範囲内で回転するように、トルクアームに加えられる負荷を流速の関数として変えるＲＰＭ調速機を具える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
更に、トルクアームに接続された駆動シャフト及び駆動シャフトに接続された容量型ポンプを具える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
更に、容量型ポンプに接続されて、容量型ポンプの出力を調節するマニホールドを具える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
流体流れは、風及び水を含むグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
(a) トルク伝達シャフトに接続された少なくとも１つのトルクアームと、
(b) トルクアームに接続された上側及び下側半体を具え、対向して位置する対称的な少なくとも一対の貝殻状ブレードと、
(c) 対称的な貝殻状ブレードに接続された連繋システムとを具え、
(d) 連繋システムは、更に第１のシステム及び第２のシステムを具え、第１のシステムは各貝殻状のブレードの上側及び下側半体の開閉を制御する為に接続され、第２のシステムは対称的な貝殻状ブレードの各対の間に接続された閉ループ油圧システムを具えて、一方の貝殻状ブレードが開くと同時に、対向して位置する貝殻状ブレードを閉じ、連繋システムは、対称的な貝殻状ブレードが閉じた後に形成される空間内に収納される風タービン装置。
【請求項１６】
第１のシステムは、少なくとも１つのリニア動作軸受を具えている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
対称的な貝殻状ブレードは、空気内を移動するのに抵抗が最小である流線形である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
流線形は、より大きな前縁部と傾いた後縁部を有する翼形である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
更に、閉ループ油圧システムに接続されて、閉ループ油圧システムを調節する調整可能な貝殻状ブレード調節システムを具える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
調節システムは更に、制御バルブを具え、該制御バルブは機械的且つ遠隔操作可能な制御バルブを含むグループから選択される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
更に、トルクアーム及び閉ループ油圧システムに接続されて、トルクアームが適切な範囲内で回転するように、トルクアームに加えられる負荷を流速の関数として変えるＲＰＭ調速機を具える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
更に、トルク伝達駆動シャフトに接続された容量型ポンプを具える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
更に、容量型ポンプに接続されたマニホールドを具える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
２本のトルクアーム及び対向して位置する対称的な２対の貝殻状ブレードを具え、１対は各トルクアームに接続された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２５】
対称的な貝殻状ブレードは、水平面内を向き、垂直軸の周りで対称的に位置する、請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも１つのトルク伝達アームは、垂直軸の周りでトルク伝達駆動シャフトにトルクを与える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２７】
対称的な貝殻状ブレードは、地面効果乱流の外であって地面上に位置する、請求項１５に記載の装置。
【請求項２８】
対称的な貝殻状ブレードは、地面から１００メートル以上の高さで空気中に位置する、請求項１５に記載の装置。
【請求項２９】
タービンを用いて流体流れからエネルギーを捉える方法であって、
(a) 少なくとも１つのトルクアームをトルク伝達駆動シャフトに接続する工程：
(b) 上側及び下側半体を具えて、対向して位置する少なくとも一対の対称的な貝殻状ブレードをトルクアームに接続し、対称的な貝殻状ブレードがトルク伝達駆動シャフトの周りで平面内を回転するようにする工程：及び
(c) 制御システムを対称的な貝殻状ブレードに接続する工程であって、制御システムを接続する工程は更に、第１のシステム及び第２のシステムを接続する工程を有し、第１のシステムは各個々の貝殻状ブレードの上側及び下側半体に接続されて上側及び下側半体の開閉を制御し、第２のシステムは対称的な貝殻状ブレードの各対の間に接続された閉ループ油圧システムを具えて、対向して位置する貝殻状ブレードが開いている間は、一方の貝殻状ブレードを閉じ、制御システムは、対称的な貝殻状ブレードが閉じた後に形成される空間内に収納される工程を有する方法。
【請求項３０】
更に、対称的な貝殻状ブレードを、より大きな前縁部と傾いた後縁部を有する涙粒形に形成する工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
更に、調節システムを閉ループ油圧システムに接続する工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
更に、トルクアームが適切な範囲内で回転するように、トルクアームに加えられる負荷を流速の関数として変えるＲＰＭ調速機を、トルクアーム及び閉ループ油圧システムに接続する工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
更に、地面上にて地面効果乱流の外の風に、対称的な貝殻状ブレードを位置させる工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
更に、対称的な貝殻状ブレードを、地面から１００メートル以上の高さで空気中に位置させる工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
更に、容量型ポンプをトルク伝達駆動シャフトに接続する工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
更に、容量型ポンプの出力を調節するマニホールドを容量型ポンプに接続する工程を有する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
更に、対称的な貝殻状ブレードを水中に位置させる工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
(a) 垂直トルク伝達駆動シャフトを配備する工程：(b) 対称的な貝殻状ブレードをトルクアームに接続し、且つ貝殻状ブレードが垂直トルク伝達駆動シャフトの周りで平面内を回転するように、トルクアームを垂直トルク伝達駆動シャフトに接続する工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
(b) 上側及び下側半体をトルクアームの両側に動作可能に接続する工程を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
更に、機械的な制御バルブを調節システムに付加する工程を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
更に、遠隔制御バルブを調節システムに付加する工程を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項４２】
更に、遠隔操作可能な電子ソレノイドバルブを付加する工程を有する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
タービンアセンブリの動作を調節する方法であって、タービンアセンブリは、
(a) 第１端部と第２端部を有するトルクアームと、
(b) 夫々トルクアームの第１端部と第２端部に配備された第１及び第２のタービンブレードと、
(c) 夫々第１及び第２のタービンブレード及びトルクアームの第１端部と第２端部に取り付けられる第１及び第２の軸受アセンブリと、
(d) 第１の軸受アセンブリ及び第２の軸受アセンブリに取り付けられて、両軸受アセンブリの相対的な動きを制御し、第１のタービンブレードが開いたときは、第２のターブンブレードを閉じるタービンブレード制御手段を具え、
タービンアセンブリの動作を調節する方法は、第１及び第２のタービンブレードを夫々開閉する速度を調節する工程を有する。
【請求項４４】
第１及び第２のタービンブレードが開閉する速度は、油圧シリンダ内の油圧流体流れを制御することにより調節される、請求項４３に記載のタービンアセンブリの動作を調節する方法。
【請求項４５】
油圧流体の流れは手動で制御される、請求項４４に記載のタービンアセンブリの動作を調節する方法。
【請求項４６】
油圧流体の流れは遠隔制御される、請求項４４に記載のタービンアセンブリの動作を調節する方法。
【請求項４７】
タービン装置であって、
(a) 第１端部及び第２端部を有する略線形なトルクアームと、
(b) トルクアームの第１端部にて、略同一線上に結合された第１のブレード半体及び第２のブレード半体を具えた第１のタービンブレードと、
(c) トルクアームの第２端部にて、略同一線上に結合された第１のブレード半体及び第２のブレード半体を具えた第２のタービンブレードと、
(d) 第１のタービンブレード及び第２のタービンブレードに連結されて、第２のタービンブレードが閉じているときは、同時に第１のタービンブレードを開く連繋手段を具えているタービン装置。
【請求項４８】
連繋手段は、
(a) トルクアームの第１端部、及び第１のタービンブレードの第１のブレード半体及び第２のブレード半体の各内面に取り付けられた第１のアセンブリと、
(b) トルクアームの第２端部、及び第２のタービンブレードの第１のブレード半体及び第２のブレード半体の各内面に取り付けられた第２のアセンブリであって、第２のタービンブレードの第２のブレード半体は、タービンブレードの閉じ動作に続いて閉じ、各アセンブリは、タービンブレードの第１のブレード半体及び第２のブレード半体によって形成される空間に収納されて、流体内でのタービンブレードの動きに対する抵抗を減じる、請求項４７に記載のタービン装置。
【請求項４９】
(a) 第１のアセンブリ及び第２のアセンブリに連結されて、第１のタービンブレードが開いたときは、第２のタービンブレードが閉じるように両アセンブリの動作を制御するタービンブレード制御手段を具える、請求項４８に記載のタービン装置。
【請求項５０】
タービンブレード制御手段は、
(a) 第１のアセンブリに連結された第１の油圧シリンダと、
(b) 第２のアセンブリに連結された第２の油圧シリンダと、
(c) 第１の油圧シリンダを第２の油圧シリンダに連結させる油圧ラインを具えた、請求項４９に記載のタービン装置。
【請求項５１】
タービンブレード制御手段は、更に第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダの間にて、油圧ラインに挿入されたバルブを具える、請求項５０に記載のタービン装置。
【請求項５２】
バルブは手動で操作可能な、請求項５１に記載のタービン装置。
【請求項５３】
バルブは遠隔操作可能な、請求項５２に記載のタービン装置。
【請求項５４】
バルブは、タービンブレードに当たる流体流れの大きさに反応して、油圧ライン内の油圧流体の流れを調節するように制御可能である、請求項５３に記載のタービン装置。
【請求項５５】
各アセンブリは、
(a) 軸受支持手段によって、トルクアームの端部に取り付けられるリニア軸受と、
(b) リニア軸受によって決められる方向に移動可能な搬送手段と、
(c) 搬送手段とタービンブレードの第１のブレード半体の間に連結される制御ロッドと、
(d) 搬送手段とタービンブレードの第２のブレード半体の間に連結される制御ロッドとを具える、請求項４９に記載のタービン装置。
【請求項５６】
タービンブレード制御手段は、
(a) 第１の軸受アセンブリに連結される第１の油圧シリンダと、
(b) 第２の軸受アセンブリに連結される第２の油圧シリンダと、
(c) 第１の油圧シリンダを第２の油圧シリンダに連結させる油圧ラインを具えた、請求項５５に記載のタービン装置。
【請求項５７】
タービンブレード制御手段は、更に第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダの間に挿入されるバルブを具える、請求項５６に記載のタービン装置。
【請求項５８】
更に、タービンブレード制御手段に連結されて、タービンブレードの開閉を調節する調節システムを具えている、請求項４９に記載のタービン装置。
【請求項５９】
調節システムは、手動で操作可能なバルブを具える、請求項５８に記載のタービン装置。
【請求項６０】
調節システムは、遠隔操作可能なバルブを具える、請求項５８に記載のタービン装置。
【請求項６１】
タービンアセンブリの動作を調節する方法であって、タービンアセンブリは、
(a) 第１端部と第２端部を有するトルクアームと、
(b) 夫々トルクアームの第１端部と第２端部に配備された第１及び第２のタービンブレードと、
(c) 第１及び第２のタービンブレード、及びトルクアームの第１端部及び第２端部に夫々取り付けられる第１及び第２の軸受アセンブリと、
(d) 第１の軸受アセンブリ及び第２の軸受アセンブリに連結されて、第１のタービンブレードが開くと、第２のタービンブレードを閉じるように、軸受アセンブリの相対的な動きを制御するタービンブレード制御手段とを具え、
タービンアセンブリの動作を調節する方法は、第１及び第２のタービンブレードを夫々開閉する速度を調節する工程を有する。
【請求項６２】
第１及び第２のタービンブレードが開閉する速度は、油圧シリンダ内の油圧流体の流れを制御することにより調節される、請求項６１に記載のタービンアセンブリの動作を調節する方法。
【請求項６３】
油圧流体の流れは、手動で制御される、請求項６２に記載のタービンアセンブリの動作を調節する方法。
【請求項６４】
油圧流体の流れは、遠隔制御される、請求項６２に記載のタービンアセンブリの動作を調節する方法。
【請求項６５】
第１のタービンブレードは、流体環境に対して流線形を呈するように、閉じた形状に構成されている、請求項４７に記載のタービン装置。
【請求項６６】
連繋手段は、
(a) トルクアームの第１端部、及び第１のタービンブレードの第１のブレード半体及び第２のブレード半体の各内面に取り付けられた第１のアセンブリと、
(b) トルクアームの第２端部、及び第２のタービンブレードの第１のブレード半体及び第２のブレード半体の各内面に取り付けられた第２のアセンブリであって、第２のタービンブレードの第２のブレード半体は、タービンブレードの閉じ動作に続いて閉じ、各アセンブリは、タービンブレードの第１のブレード半体及び第２のブレード半体によって形成される空間に収納されて、流体内のタービンブレードの動きに対する抵抗を減じる、請求項６５に記載のタービン装置。
【請求項６７】
(a) 第１のアセンブリ及び第２のアセンブリに連結されて、第１のタービンブレードが開いたときは、第２のタービンブレードが閉じるように両アセンブリの動作を制御するタービンブレード制御手段を具える、請求項６６に記載のタービン装置。
【請求項６８】
各アセンブリは夫々、
(a) 軸受支持手段によって、トルクアームの端部に取り付けられるリニア軸受と、
(b) リニア軸受によって決められる方向に移動可能な搬送手段と、
(c) 搬送手段とタービンブレードの第１のブレード半体の間に連結される制御ロッドと、
(d) 搬送手段とタービンブレードの第２のブレード半体の間に連結される制御ロッドとを具える、請求項６６に記載のタービン装置。
【請求項６９】
タービンブレード制御手段は、
(a) 第１の軸受アセンブリに連結される第１の油圧シリンダと、
(b) 第２の軸受アセンブリに連結される第２の油圧シリンダと、
(c) 第１の油圧シリンダを第２の油圧シリンダに連結させる油圧ラインを具えた、請求項６８に記載のタービン装置。
【請求項７０】
タービンブレード制御手段は更に、第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダの間に挿入されるバルブを具える、請求項６９に記載のタービン装置。
【請求項７１】
更に、タービンブレード制御手段に連結されて、タービンブレードの開閉を調節する調節システムを具えている、請求項６６に記載のタービン装置。
【請求項７２】
調節システムは、手動で操作可能なバルブを具える、請求項７１に記載のタービン装置。
【請求項７３】
調節システムは、遠隔操作可能なバルブを具える、請求項７２に記載のタービン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善されたタービン装置及び方法に関する。特に、本発明は流体流れからエネルギーを得るタービン装置に関する。更に、本発明は風力タービン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体流れからエネルギーを取り出すべく、広範囲のタービン装置が開発されてきた。古代の水力挽き器及び風力挽き器は、流れる流体から動力を得ることによって、長年の人間の要求に応えて(attest)、肉体労働の負荷を楽にする。風及び水から有用なエネルギーを得る試みが、広い範囲の方法及び応用に亘って行われてきた。例示の目的であり、これに限定されないが、帆船に関する経験の結果として、歴史的に、多くの試みが成されてきた。早くから、繊維から成る帆を用いて、これを木製の枠に亘って延ばして、より大きく軽い面を、流れる空気に対して置き、陸上で風エネルギーを捉える試みが成されている。２つの基本的な風タービンの分野が発展してきており、空気のような流れる流体から動力を回収する今日までの全ての努力は該２つの分野に区別される。
【０００３】
第１の且つ古い方の分野は、単に風の流れの中に場所を取り、その表面に空気分子を衝突させることにより、エネルギーを得る装置を特徴とする。これらは、”ドラッグ”タイプの装置と呼ばれる。ドラッグとは、風を邪魔することによって風を減速させるタービンブレードの動きから生じる力である。空気分子が質量と速度の両方を有することにより、空気分子が持つ動的エネルギーの幾らかは、空気分子が風タービンブレードに衝突することにより風タービンブレードに伝えられ、空気分子は遅くなり、タービンブレードは加速される。
歴史的にドラッグタイプの風タービンには、固定式(fixed configulation)のタービンブレードが用いられており、それは風に対して何れの方向を向くかにより、風流れに対して２つの異なる形状を示す。タービンのトルクモーメント又は回転力は、２つの異なる形状に作用するドラッグ力の差の値によって決まる。従来技術のドラッグタイプのタービンに於いて、ドラッグ力の差は小さい。何故なら風に対する断面積は両方向とも同じであり、構成(凹面又は凸面)のみが大きく変わるからである。大部分の従来技術のドラッグタイプの他の典型的な特徴は、各タービンブレードについて、モーメントアームが短いことである。回転速度は常に評価される値であり、モーメントアームが延びると、トルクが増加する故に、この値は減る。
【０００４】
従来技術の一般的なドラッグタイプ装置の一例は、風速を測定するのに用いられる風速計である。大部分の風速計に於いて、中空の半球がシャフトに接続した円材に取り付けられ、シャフトは風流れが回転軸の各側の半球に作用すると回転する。半球が風流れに対して反対側を向いているから、その周りで半球が回転自由であるシャフトについて、片側のドラッグ力と反対側のドラッグ力との間には、差がある。このドラッグ力の差により、シャフト周りのトルクが生じ、カップはこのトルク故にシャフトの周りで回転する。殆ど全てのドラッグタイプ装置は、型どおりの構成を用いており、それは風によって一方向に自由に回転するが、空気流れ内で回転する時は風を捉える形状を用いて、このドラッグ力の差を最適にすることを求める。
タービン装置の第２の且つ新しい方の分野は、”リフト”力に基づく装置を有するタービン装置であり、”リフト”力は風が、帆又はタービンブレードの特殊な形状又は幾何学的に特有の形状に作用することにより得られる。リフト力は、望ましくは凹凸のない、即ち構造的に邪魔物がない翼が、風流れを２つの部分に分けるときに得られ、２つの部分は翼の形状故に異なる速度で流れる。風流れが遅い部分に比して速い部分は、低圧となる。翼の他の側に比して翼の低圧側は、翼の高圧側に対して、風流れに法線方向の(直交した)力を受ける。
【０００５】
リフトタイプのタービン装置は、帆又はタービンブレードの表面に空気分子が衝突することは必要でないから、風流れのエネルギーをより大きく引き出せる可能性があり、エネルギーを生成するタービンを設計する最近の大部分の試みは、この原理を特徴とする。リフト力が翼に生じる幾何学的構造により、現在の風タービンは一般的に、風流れに直交した円面内で回転し、風流れに平行な軸の周りで回転する。地球表面近傍の大部分の風流れは水平であるから、風タービンの回転面は、垂直位置を向いていなければ成らないことを意味し、得られるエネルギーは風タービンの中心から延びる水平軸の端部にて生成されることを意味する。風流れの方向は変わるから、このタイプの風タービンの動作面もまた、絶えず風に対向することができるように変えることができなくてはならない。
【０００６】
更に、風タービンの回転面が垂直であるから、風タービンはある種のタワーによって地球表面上に支持されねばならず、タワーの高さは少なくとも風タービンの円面の回転半径よりも高くなければならない。更に、支えワイヤが風タービンブレードの回転を邪魔するので、このタワーは構造的に、垂直な片持ち梁構成に制約される。更に、風タービンの回転円面が垂直であり、それを支持するタワーも垂直であるから、風タービンとタワーの一方は他方から離れて、両者の衝突を避けなければならない。これらのタービンはまた、タワーに並々ならぬ負荷を与え、タワーの構成を更に複雑にしている。並々ならぬ負荷と支持タワーの頂部に位置する水平シャフトの基端部にて利用可能なエネルギーの効率的な使用のバランスを取るべく、大部分の現行／従来技術の風タービンは、動力伝達手段及び電気発生器が必要であり、これらはタワーの頂部に取り付けられ、風タービンからの水平駆動シャフトの反対側端部に取り付けられる。これらの構成はタワーによって支持されて、バランスを保ち、風が方向を変えると回転できなければならないから、かなり重くなる結果となる。更に、タワーはまた、風タービン、ハブアセンブリ及びタワー自体の風抵抗によって生じる転覆モーメントの総量に耐えるように構成されねばならない。タワーはこれらの負荷に耐える必要があるだけでなく、それらの負荷が周囲の地面に伝わる故に、タワーの土台が最終的にはそのような負荷に耐えなければならない。これらの必要性により、風タービンが作動できる地表上の高さは厳しく制限される。
【０００７】
他に、現在のタービン技術の大きな制約となっているのは、個々のタービンブレードに要求される形状である。そのようなブレードは、翼形であり、風がその周りを通過すると、その形状によってリフト力を受ける。その最適な形状は、長さは長いが、断面が小さいことが要求される。最大加速に必要な軽い質量(重量)を維持するのに、Ｌ／Ｄ比が高いことが要求されるが、これは風タービン自体の設計限界と相反する。現在ではこれらの相反する変数を最適にすべく、ブレードの設計には各カテゴリの変数の値が極限、又は極限に近くなっており、現行のタービンが安全である動作環境の範囲を厳しく制限する結果となっている。即ち、現行の風タービンは、突風、風向き、風速及び(これらの間の)風剪断のような環境的な変数を監視するように作られており、これらの何れかの変数が設計の動作範囲を越えると、タービン全体のフェザー、即ち停止動作となるように設定されている。
ドラッグ及びリフトタイプの装置の両方について、従来技術の参考特許は数多くある。３つの特許が代表的である。米国特許第4,264,279号はリフトタイプのタービンを記載している。これはリフトタイプの構成であるが、垂直軸に水平に取り付けられた翼を用いる。明らかなように、それはセルフスタート機構に言及しているから、オートジャイロのように作動する。米国特許第4,377,372号は従来技術のドラッグタイプの特許を示している。この装置は、中央部がヒンジ接続された平板を用いており、風に対向するように形状を変える。ヒンジ接続された平板は、重力によって開き、風の力のみによって閉じる。米国特許第5,823,749号はまた、ドラッグタイプの装置である。この装置は、重量に鑑みて、布製の翼を用いており、従って風が高速な環境では不適切である。それにも拘わらず、この発明は改善された装置を示しており、対向する翼がコードによって連結されている。このようにして、１つの翼が重力によって開けば、付随したコードは対向する翼を引っ張って閉じる。
【０００８】
要するに、公知技術のタービンの欠点、及び特に公知技術の風タービンの欠点は、軽量化が要求され、従って壊れやすい構成であり、及び結果としてより風が高速な環境を大いに利用することができないことである。更に、初歩的な紐／コード装置を除いては、あらゆる風の状態で翼の開閉を制御することができるように風翼間を連繋するものがなく、多数の翼を連繋するものは全くない。更に尚、従来技術の装置は、風が設計限界を超え、又は突風条件があるときには、停止されなければならない。
このようにして、当該技術分野には、極端な条件で使用でき、頑丈に構成され、設計上効率的且つ安価なタービンを求める要求があり、該タービンにあっては個々のタービンブレードは他のタービンブレードに接続され、それらの動きが連繋している。従って、本発明の目的は、流体流れからエネルギーを捉える改善されたタービンシステムを提供することにある。特に、本発明の目的は、高速な空気条件及び突風条件で作動する改善された風タービン装置及び方法を提供することにある。
【発明の開示】
【０００９】
発明の短い説明
従って、本発明の一実施例による流体流れからエネルギーを捉えるタービン装置は、トルクアームを有する。好ましくは対称的な貝殻状である、第１の半体と第２の半体を具えた少なくとも一対のタービンブレードは、トルクアームに対して、互いに対向して接続される。連繋システムが、対称的な貝殻状のタービンブレードに接続される。連繋システムは、第１のシステム及び第２のシステムを有する。第１のシステムは、各個々の貝殻状のタービンブレードの第１及び第２の半体の開閉を制御するように接続される。第２のシステムは、対称的な貝殻状のタービンブレードの各対の間に接続され、対向するタービンブレードが開いている間は、一方のタービンブレードを閉じる。
好ましい実施例に於いて、対称的な貝殻状のタービンブレードは、流線形に形成されて、流体流れ中の動きに対する抵抗を最小にする。更なる実施例に於いて、流線形の形状は、より大きな前縁部と傾いた後縁部を具えた涙粒形である。他の実施例に於いて、調整可能な貝殻状のタービンブレード調節システムが、連繋システムの動作を調節すべく配備される。尚、他の実施例に於いて、回転速度調速機が配備されて、課せられる負荷はタービン装置の要求に合致し、タービン装置の回転速度を適切な範囲に制限するように調速機として作動する。
タービン装置を用いて流体流れからエネルギーを捉える方法は、以下にもより十分に開示され、権利を請求している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の他の目的、特徴、利点は、以下の好ましい実施例の詳細な記載、添付した請求の範囲、添付の図面から、より十分に明らかになるだろう。
本発明の好ましい実施例は、図１−図７の例によって図示される。図１に於いて、本発明の実施例に従ったタービン装置(10)は、トルクアーム(12)及び対称形の貝殻状であることが好ましい一対のタービンブレード(14)を有する。タービンブレード(14)は、上側半体(16)及び下側半体(18)を有し、閉位置にあるときは流体に対して流線形の空力学的形状を呈する。即ち、半体(16)(18)は、内側がトルクアーム(12)に取り付けられ、以下により詳細に記載するように、閉じたときに接続部分が空力学的形状に覆われて、外側が覆われてなく囲われていない。更に好ましい実施例に於いて、貝殻状のタービンブレード(14)の上側半体(16)及び下側半体(18)は対称形で、各々が互いに鏡映しとなっている。
本発明の実施例によれば、図１に示すように、一対のトルクアーム(12)は、互いに対向して位置する２対のタービンブレード(14)を支持する。トルクアーム(12)は、トルクアーム(12)の中心にある回転ハブ(20)に接続され、回転ハブ(20)によって垂直なトルク伝達駆動シャフト(22)に接続されている。駆動シャフト(22)は、オープンウエブトラスタワー(24)内に支持されている。タワー(24)は支えワイヤ(26)によって支持され、該支えワイヤ(26)は地面アンカー(30)によって地面(28)に取り付けられる。
【００１１】
駆動シャフト(22)は、タワー(24)の頂点(32)から、タワー(24)の基端部(34)まで延びている。基端部(34)にて、動力取出手段(36)は駆動シャフト(22)を駆動装置(38)に接続する。本発明の実施例によれば、駆動装置(38)は容量型ポンプである。他の実施例によれば、駆動装置である容量型ポンプは、マニホールド(40)に接続されて、容量型ポンプから一定の出力を供給する。
図１は、開位置(42)及び閉位置(44)にあるタービンブレード(14)を示す。タービンブレード(14)の各対について、一つのタービンブレードは開位置及び／又は開位置に移行中であり、一方、反対側のタービンブレード(14)は閉位置及び／又は閉位置に移行中である。
連繋システム(46)はまた、図１に略示され、以下により詳細に記載する。本発明の実施例によれば、連繋システム(46)は各タービンブレード(14)の上側半体(16)及び下側半体(18)の開閉動作を制御する第１のシステム(48)を有する。一実施例によれば、第１のシステム(48)は、図２−図５について十分に記載されるように、タービンブレード(14)の上側半体(16)及び下側半体(18)及びトルクアーム(12)に接続された一対のリニア軸受(50)を有する。
【００１２】
連繋システム(46)は、第２のシステム(52)を有する。第２のシステム(52)は、対向して位置する貝殻状のタービンブレード(14)の対を接続し、一方の貝殻状のタービンブレード(14)が閉じると、反対側の貝殻状のタービンブレード(14)が開く。本発明の一実施例によれば、第２のシステム(52)は図７について後で十分に述べられるように、閉ループ油圧システムを有する。
好ましい実施例によれば、本発明のタービン装置(10)は、従来の大部分の装置に影響を及ぼす地面効果乱気流よりも上方で作動する。好ましい実施例に於いて、本発明のタービン装置(10)は、地面(28)よりも１００メートル以上の高い大気内にて、貝殻状のタービンブレード(14)を支持する。
図２について、矢印(54)によって、風が左から来て右へ流れることが示される。タービン装置(10)は、矢印(56)の方向に回転する。２対のタービンブレード(14)が示され、各対が夫々トルクアーム(12)に接続される。離れた各タービンブレード(14)は、他方のタービンブレード(14)に対向してトルクアーム(12)に接続される。即ち、タービンブレード(14)の対Ａ１−Ａ２は、トルクアーム(12)Ａ３に接続され、一方タービンブレード(14)の対Ｂ１−Ｂ２は、トルクアーム(12)Ｂ３に接続される。風、即ち向かい風内へ動くタービンブレード(14)は、閉位置(44)にある。これらは、タービンブレード(14)Ａ１及びＢ１である。この“向かい風”構成にて、貝殻状のタービンブレード(14)は、対称形に形成されているから、一緒に完全に閉じる。換言すれば、上側半体(16)は下側半体(18)と鏡映しである。結果として、向かい風条件にて、不要なドラッグを生成する突起又は隆起はない。実際、好ましい実施例に於いて、タービンブレード(14)は流線形の構成であり、閉位置では接続は露出せず、空気又は水その他の流体流れの中で動作抵抗を最小にする。更なる好ましい実施例に於いて、流線形構成は図２に示すように、略涙粒形の翼であり、図２では貝殻状のタービンブレード(14)は閉位置(44)である。この涙粒形の翼は、より大きな前縁部(58)及び傾いた後縁部(60)を有する。
【００１３】
本発明の実施例によれば、一対のタービンブレード(14)の１つが閉位置(44)にあるときは、反対側のタービンブレード(14)は開位置(42)にある。図２に示すように、これはタービンブレード(14)Ａ１及びＢ１が閉位置(44)にあるときは、タービンブレード(14)Ａ２及びＢ２は開位置(42)にあることを意味する。
連繋システム(46)は、なお図２に詳細に示される。第１のシステム(48)は、リニア運動軸受支持フレーム(62)に接続された一対のリニア軸受(linear motion bearing)(50)を有する。リニア運動軸受支持フレーム(62)はトルクアーム(12)に接続される。図示の如く、一対の制御ロッド(64)が各リニア軸受(50)の一端部及び上側半体(16)と下側半体(18)の他端部に接続される。第２のシステム(52)の一部が、油圧シリンダ(66)に関して示されている。第２のシステム(52)及び油圧シリンダ(66)は、図７にて、より十分に記載されている。図３は、これらの要素をより詳しく示している。
図４(a)及び図４(b)について、図４(a)は本発明の実施例に従った開位置(42)のタービンブレード(14)を示している。タービンブレード(14)は接続手段(70)によりトルクアーム(12)に接続された前縁部(58)を有する。この開位置(42)に於いて、前縁部(58)は流体である風の風下方向にあり、これは風が左から右へ動く矢印(54)の方向である。上側半体(16)及び下側半体(18)は示されるように、接続手段(72)によってトルクアーム(12)の両側に接続される。一実施例では、接続手段(72)は動作可能で、回転可能なヒンジである。
【００１４】
制御ロッド(64)は、上側半体(16)及び下側半体(18)を搬送手段(74)に接続する。ヒンジ接続(76)によって制御ロッド(64)はタービンブレード(14)に接続され、ヒンジ接続(78)によって制御ロッド(64)は搬送手段(74)に接続される。本発明の実施例によれば、図２及び図３に明確に示されるように、一対の制御ロッド(64)が丁度記載したように、２つのリニア軸受(50)の各々に取り付けられる。
リニア軸受(50)はトルクアーム(12)に接続される。リニア軸受(50)は、現在公知の又は今後開発されるあらゆるリニア軸受である。搬送手段(74)はリニア動作軸受ロッド(80)に取り付けられる。リニア動作軸受ロッド(80)は、リニア動作軸受支持フレーム(62)に接続される。一実施例によれば、図５に示すように、油圧シリンダ(66)は、リニア動作軸受(50)間にてトルクアーム(12)に接続される。図７に一層明らかに示されるように、油圧シリンダ(66)は、ケーシング(84)及び延伸可能な油圧ロッド(86)を有する。搬送手段(74)はまた、延伸可能な油圧ロッド(86)に接続される。
構造フレーム(82)は、タービンブレード(14)の空力学的な翼形状内にて、タービンブレード(14)を支持する。図４(a)に示すように、対称的な半体(16)(18)は開位置にあって、矢印(54)の方向である左から右へ動く風、水その他の流体を捉える。再び、図１及び図２に於いて、一対のタービンブレード(14)の１つが、開位置(42)にあるときは、トルクアーム(12)の反対側端部に接続されたタービンブレード(14)は、図４(b)に示すように閉位置(44)にある。
好ましい実施例によれば、タービンブレード(14)が閉位置にあるときは、支持構造は流体流れに晒されない。図４(b)に於いて、流体が矢印(54)の方向である右から左に流れると、円滑な途切れない空力学的な表面が露出する。この構造により、ドラッグが大きく減り、出願人のタービン装置(10)の効率が高まる。
【００１５】
図４(b)及び図７は、第１のシステム(48)の動作を示し、油圧シリンダ(66)の延伸可能な油圧ロッド(86)が延びて、搬送手段(74)がリニア動作軸受ロッド(80)に沿って動き、制御ロッド(64)を一緒に引く。制御ロッド(64)は、畳まれた(collapsed)タービンブレード(14)の内側に折り畳まれる。閉位置(44)にあるときは、図４(a)について述べられた全ての要素は、タービンブレード(14)の上側半体(16)及び下側半体(18)によって覆われる。第１のシステム(48)は、制御ロッド(64)が搬送手段(74)に対応してリニア動作軸受ロッド(80)を進退させるときは、上側半体(16)及び下側半体(18)が円滑且つ正確に開閉するように、上側半体(16)及び下側半体(18)の動きを制御する。タービンブレード(14)の動作速度は、第２のシステム(52)及び回転速度調速機について以下により十分に記載される他の方法で制御される一方、第１のシステム(48)は、例示の目的のみであるが、搬送手段(74)が自由にリニア動作軸受ロッド(80)を移動する容易さを変えることによって制御され得る。更に、好ましい実施例によれば、２対の制御ロッド(64)は上下の半体(16)(18)が流体流れ内での左右の動き及び／又は捻れ動作することを効果的に止める。
図５に於いて、開位置(42)にある１つのタービンブレード(14)が示され、タービンブレード(14)の内側内への風を見下ろす図が示されている。本発明の実施例によるレイアウトが示されており、２対の制御ロッド(64)が搬送手段(74)によって２つのリニア動作軸受(50)にヒンジ接続(76)されている。２つのリニア動作軸受(50)は、油圧シリンダ(66)の何れか片側に接続されている。上側半体(16)及び下側半体(18)の内側に位置する補強リブ(88)がまた示され、タービンブレード(14)が閉位置(44)にあるときは、リブ(88)は流体流れに晒されない。
【００１６】
図６は図５の平面図であり、タービンブレード(14)及び制御ロッド(64)を省いている。リニア動作支持フレーム(62)を有する本発明の実施例によるレイアウトが示されている。示されるように、支持フレーム(62)はトルクアーム(12)及びリニア動作軸受(50)に接続され、油圧シリンダ(66)は支持フレーム(62)の２つのアーム(90)(92)間に位置する。支持フレーム(62)のキャップ(94)は、前記の如く、リニア動作軸受ロッド(80)の端部を止める。
図７に於いて、本発明の実施例による第２のシステム(52)は、トルクアーム(12)の両端部に接続される油圧シリンダ(66)を有する。トルクアーム(12)は回転中心(96)の周りにて矢印(54)の方向からの風によって、矢印(98)の方向に回転し、これは例示の目的のみである。各油圧シリンダ(66)は、上記の如く、タービンブレード(14)の上側半体(16)及び下側半体(18)の間で、トルクアーム(12)に接続される。更に、油圧ライン(100)は、油圧シリンダ(66)Ａ１を油圧シリンダ(66)Ａ２に接続する。油圧ライン(100)は、油圧シリンダ(66)Ａ１と油圧シリンダ(66)Ａ２の間の閉ループ内に、油圧流体を搬送する。
図７は、拡張位置(102)にある延伸可能な油圧ロッド(86)を具えた油圧シリンダ(66)Ａ１、及び引き込み位置(104)にある延伸可能な油圧ロッド(86)を具えた油圧シリンダ(66)Ａ２を示している。油圧ライン(100)が油圧シリンダ(66)Ａ１、Ａ２間で閉ループを形成しているから、１の延伸可能な油圧ロッド(86)が動くと、他方の油圧ロッド(86)が動く。即ち、油圧シリンダ(66)Ａ１にて、延伸可能な油圧ロッド(86)が拡張位置(102)から引き込み位置(104)に動くと、油圧シリンダ(66)Ａ２の延伸可能な油圧ロッド(86)は引き込み位置(104)から拡張位置(102)及び両位置間の全ての位置に動く。搬送手段(74)が一対のタービンブレード(14)の各延伸可能な油圧ロッド(86)に接続されているから、タービンブレード(14)は第１のシステム(48)及び第２のシステム(52)を有する連繋システム(46)によって、連繋し、開閉を制御される。
【００１７】
図７はまた、調節システム(106)を示している。調節システム(106)は第２のシステム(52)に接続されて、タービンブレード(14)の開閉を調節する。一実施例によれば、調節システムは手動バルブ(108)を有する。示されるように、手動バルブ(108)は油圧ライン(100)に接続されて、作動レバー(110)を有する。当該技術分野で公知の如く、作動レバー(110)を動かすことにより、油圧ライン(100)内の油圧流体の流れは減じられるか、又は完全に止まる。このようにして、本実施例による調節システム(106)によって、使用者は油圧流体の流れを完全に止め、例示の目的のみであるが、タービン装置(10)がタワー(24)の先端部に取り付けられる間は、タービンブレード(14)の回転を止める。
他の実施例によれば、調節システム(106)は遠隔操作可能なバルブ(112)を有する。遠隔操作可能なバルブ(112)は、現在公知の又は今後開発されるあらゆるタイプのバルブであり、例示の目的のみであるが、電子ソレノイドバルブである。遠隔操作可能なバルブ(112)は、手動バルブ(108)と同じ機能を果たす。更に、遠隔操作可能なバルブ(112)は、なお回転速度調速機として役立つ。このキャパシティにより、使用者はバルブ(112)を遠隔操作して、タービンブレード(14)の開閉が流体流れの速度に適するまで、油圧ライン(100)内の油圧流体の流れを減じる。例えば、高速又は突風状況下にて、遠隔操作可能なバルブ(112)によって、使用者はタービンブレード(14)の開閉に要する時間を延ばすことができ、それによってタービンブレード(14)が回転する速度を効果的に遅くする。遠隔操作可能なバルブ(112)を駆動し作動する機構は、当該技術分野の通常の技術レベルを有する者にはよく理解される。
【００１８】
再び図１に於いて、本発明の実施例による他の回転速度調速機は、垂直トルク伝達駆動シャフト(22)へ接続される動力取出手段(PTO)(36)を有する。使用者は、次に適切なサイズの駆動装置(38)を選択し、それをPTO(36)に接続する。ここで用いられる“適切なサイズ”の語は、駆動装置(38)によって駆動シャフト(22)に与えられる負荷が、駆動シャフト(22)によって駆動装置(38)に与えられる負荷と一致することを意味する。このように、タービン装置(10)の回転速度は制御され得る。適切な負荷は、種々の流体環境を受け入れるように当業者が最小限の計算をすることによって得られる。
他の実施例によれば、駆動装置(38)は、水を汲み上げる容量型ポンプである。他の実施例によれば、マニホールド(40)は容量型ポンプに接続されて、ポンプの出力を調節し、動力生成装置(図示せず)に一定の入力源を供給する。
更に説明すると、貝殻状のタービンブレード(14)が風内にて回転すると、上側半体(16)及び下側半体(18)は一緒に押される。油圧流体は油圧ライン(100)を通って動き、一方の貝殻状のタービンブレード(14)が強制的に開く一方、他方の貝殻状のタービンブレード(14)は引かれて閉じる。重要なことは、閉ループ油圧システムは、貝殻状のタービンブレード(14)の開閉動作を緩やかにすることである。即ち、開閉時には、工程は上記の如く、作業者が望むように、より素早く又はより遅く動くように調節される。勿論、動作速度は現在公知の又は今後開発されるあらゆる手段によって、作業者に制御される。例えば、動作速度はまた、単に粘性が異なる油圧流体を選択することによって、調節される。
【００１９】
好ましい実施例によれば、例えば図１に示す４枚のタービンブレード(14)が配備される。本実施例に於いて、油圧シリンダ(66)は各貝殻状のタービンブレード(14)に接続され、それによって両側の貝殻状のタービンブレード(14)の開閉を調節し、円滑に制御する２つの別個の油圧ライン(100)を提供する。また、第２のシステム(52)は、一方の貝殻状のタービンブレード(14)が完全に開いたときは、直に対向して位置する他方の貝殻状のタービンブレード(14)は完全に閉じることを確実にする。重要なことに、完全に閉じた位置から完全に開いた位置までの全ての位置はまた、第２のシステム(52)によって制御されて調整される。即ち、一方の貝殻状のタービンブレード(14)が完全に開いた状態に対してどれだけの割合で開いていようとも、反対側に位置する貝殻状のタービンブレード(14)は完全に閉じた状態に対して同じ割合で閉じている。
図１はまた、本発明の好ましい実施例を示しており、貝殻状のタービンブレード(14)はトルクアーム(12)を挟んで反対側に位置し、回転ハブ(20)の周りに対称的に位置する。更に、図から、好ましい実施例に於いて、貝殻状のタービンブレード(14)は水平面内を向き、垂直軸の周りに対称的に位置することが明らかである。これにより、重量の軽いタワー(24)の使用が可能となり、効果的な支えワイヤ(26)が風により起こる倒れモーメントに耐える。地表面近傍では風速は水平層内で変わり易いから、変わり易い地面効果大気上に位置するタービン装置(10)は、大気内にて最適に設定された高さにて、十分に作動する。
【００２０】
更に説明すると、タービン装置(10)からの動力は、垂直駆動シャフト(28)周りのトルクモーメントとして伝達される。これにより、力はタワー(24)の先端部(32)よりもむしろ基端部(34)に伝達される。実際、あらゆる全ての適切な伝達ギア、発電機、ポンプ、コンプレッサが、出願人の発明に拘わるタワーの上部よりも基端部(34)に位置し、タワー(24)が支持すべき荷重を更に小さくしている。
前記の如く、タービン装置(10)に課せられる負荷をタービン装置(10)の必要条件に合わせることにより、“回転速度調速機”が配備される。強風条件では、より大きな負荷が加わり、弱風条件では、より小さな負荷が要求される。変化する負荷を加えるのに、現在公知の又は今後開発されるあらゆる手段が、本発明の目的に適切であり、当業者の可能性の範囲内である。
ポイントは、タービン装置(10)は、タービンブレード(14)の表面に衝突する風に対応して作動するから、タービンブレード(14)の回転速度は０から風又は他の動作流体の現在の速度の如何なる値をも有することにある。最適な動力は、タービン装置(10)／タービンブレード(14)の速度が、風速の約１／３に等しい値に維持されるときに引き出されることが判っている。最大開始トルクは、タービンブレード(14)が停止状態にて得られるが、動かない限り、動作しないし、エネルギーも引き出されない。従って、タービンブレード(14)の面積と拡大状態を注意深く設計し、例えば動力曲線がタービン装置(10)の構成の動力曲線に一致する駆動装置(38)のような適切な負荷と結合させることによって、タービン装置(10)の効率は、如何なる動作条件でも最適なレベルに維持されて、トルクアームは適切な範囲で回転する。
要するに、本発明の実施例によれば、タービン装置(10)は、水平面内にて作動する起伏する(articulated)タービンブレード(14)を用いる垂直軸タービン装置であって、タービンブレード(14)が、風上である畳まれた流線形の形状から風下である開いたカップ状の形状に繰り返して代わる(cycle)際に、タービンブレード(14)によって生成されるドラッグ力の差を最適にする。
【００２１】
風下の動力工程にて、タービンブレード(14)は開いて、風が対向する表面積を最大にして、垂直軸の回りにトルク力を生じる結果となる。風上の動力工程にて、タービンブレード(14)は流線形に畳まれてリフト力を生じ、ドラッグ力と対応するエネルギー損失を最小にする。実際に、出願人のタービン装置は、ここで述べられたように“ドラッグ”と翼の“リフト”構成の両利点を有する。
更に、タービン装置(10)は、垂直軸に対して対称的であり、偶数個のタービンブレード(14)を有して、各ブレードの重力負荷は反対側のブレードと正確に釣り合うのが好ましい。しかし、奇数個のタービンブレードも同様に発明内に含まれることは当業者には明らかである。
対向する貝殻状のタービンブレード(14)は、一方のタービンブレードが開いている間は、他方は畳まれていることを確実にする閉ループ油圧システムにより連結されて調節される。即ち、閉ループ油圧システムは一方のブレードが開くと他方は畳まれ、一方のブレードが畳むと他方は開くように、一対のタービンブレード(14)間で双方向の力を伝達する。タービンブレード(14)の形状を変える要因は、連結された一対のタービンブレード(14)に働く力の差である。この変化は、タービンブレード(14)の回転期間中に起こり、一方、他の十分に開いたタービンブレード(14)は繰り返しの為の動力工程を生じ、風流れの違う部分を利用する。
【００２２】
更に、出願人のタービン装置(10)は、本質的に風向きの変化に敏感である。タービンブレード(14)の形状を変え、垂直トルク伝達駆動シャフト(28)に伝わる力の要因は、一対の貝殻状のタービンブレード(14)の２つの形状に作用する力の差である。風向きが変わると、単に風に当たる一対のタービンブレード(14)の形状が変わる期間が生じる。再び、タービンブレード(14)を開閉する原因となる風流れの部分が、開いたタービンブレード(14)に実際に力を与える風流れの部分とは別個であることは注意すべきである。
更に、調節システム(106)は、タービンブレード(14)の形状を変え、対応して遅延させることができることに加えて、同様に風速に応じてタービンブレード(14)の回転速度の上限を設定する点で、多機能である。
【００２３】
好ましい実施例に於いて、各貝殻状のタービンブレード(14)は、略同一な２つの半体(16)(18)から構成され、それらの前縁部は動作可能に接続／ヒンジ接続され、貝殻状の状態にて作動し、トルクアーム(12)によって構造的に支持される。上側半体(16)及び下側半体(18)は互いに連結されて、相手側の重力に抗して動作が“釣り合う”ように第１のシステム(48)によって制御される。即ち、下側半体(18)が重力により下降すると、対応する力は上側半体(16)の頂部に伝えられて、上側半体(16)を持ち上げる。一対の半体を動かすのに要求される力は、システムの慣性力及びシステムの摩擦損失を越える力のみである。
第１のシステム(48)は半体を左右に制御し、半体の捻り動きを制御する一方、第２のシステム(52)と調節システム(106)は協働して、タービン装置(10)を突然且つ損害を与える不規則な素早い動きに抗して、制御し調節する。
好ましい実施例は、風タービンについてであるが、当業者にはタービンが水のようなあらゆる流体に用いられることが明らかである。出願人が設計したタービン装置は、例えば海中に固定されて、カリブ海流からエネルギーを効率的に捉える。
本発明は、その好ましい実施例に関連して開示されているが、以下の請求の範囲によって定められる本発明の精神及び範囲内にて他の実施例があることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のタービン装置の好ましい実施例の斜視図である。
【図２】本発明の実施例の貝殻状のタービンブレードを拡大した側面斜視図であり、２本のトルクアームに取り付けられた２対の対向して位置するタービンブレードを示す。
【図３】１枚のタービンブレードの斜視図である。
【図４】図４(a)は、本発明の実施例の開位置にある貝殻状のタービンブレードの側面図であり、図４(b)は、図４(a)の貝殻状のタービンブレードの側面図であり、貝殻状のタービンブレードは閉位置にある。
【図５】タービンブレード機構を下から仰ぎ見た図である。
【図６】本発明の実施例のトルクアームの平面図であり、リニア軸受及び油圧シリンダを示すべく、タービンブレード半体を省いている。
【図７】本発明の実施例の閉ループ油圧システムの断面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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