(57)【要約】タービンは、複数の積層ディスクを含み、各ディスクはディスク中央内の開口部を含み、中央流体チャンバを形成する。タービンは、更に、複数の積層ディスクの下部に結合される第１のディスクを含む。第１のディスクは、積層ディスクのような中央の開口部を有していない。複数の積層ディスクのうち１つ以上の間に配置される複数のディスクスペーサがあり、それによりディスク間に流路を作り出す。流路は、積層ディスクの外周から中央流体チャンバまで拡張される。テーパ状電機子は、第１のディスクに結合されるとともに中央流体チャンバ内に配置され、流体収集ユニットは、積層ディスクの外周と連通している。【選択図】図３
2013510267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ディスクがディスク中央に開口部を含むことより中央流体チャンバを形成する複数の積層ディスクと、
前記複数の積層ディスクの下部に結合される第１のディスクであって、第１のディスク中央には開口部を持たない第１のディスクと、
前記複数の積層ディスクのうち１つ以上の間に配置されることにより前記ディスク間に流路を作り出し、該流路は前記積層ディスクの外周から前記中央流体チャンバまで伸びている複数のディスクスペーサと、
前記第１のディスクに結合するとともに前記中央流体チャンバ内に配置されるテーパ状電機子と、
前記積層ディスクの外周と連通する流体収集ユニットと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記テーパ状電機子は、第１のディスクから離れ且つ前記積層ディスクの上部における前記中央流体チャンバの開口部に向かうテーパ状であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の積層ディスクをエネルギー変換ユニットに結合するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記エネルギー変換ユニットを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記結合するための手段が、
前記第１のディスクに結合される第１のシャフトと、
前記第１のディスクの反対側の前記第１のシャフトの端に結合される第１の金属板と、
第２の金属シャフトに結合され、前記第１の金属板に近接して調節可能に配置された第２の金属板と、
を含み、
前記第２の金属シャフトは、前記エネルギー変換ユニットに結合するために設定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の金属板及び前記第２の金属板のうち１以上が、導体板及び磁性板のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、流体が前記流体収集ユニットに入るとともに前記積層ディスク上で衝突し、それによって前記複数の積層ディスクをその軸の周りで回転させるように構成され、
前記流体は、前記ディスク間の前記流路に浸透するとともに、前記複数のディスクスペーサと接触するようになり、前記複数のディスクスペーサによって前記中央流体チャンバに向けられ、かつ、
前記流体は、前記中央流体チャンバに入るとともに、前記テーパ状電機子によって前記中央流体チャンバの外に向けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置が、風力タービン、地熱タービン、蒸気タービン、流体タービン、ポンプのうちの１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記流体収集ユニットはファンネル型開口部を備えており、該ファンネル型開口部の壁は可動パネルで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ディスクは複合材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ディスクスペーサが、第１のディスクの外周縁に結合され、かつ、第２のディスクの外周縁に結合されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
ディスク表面が、前記中央流体チャンバに近接する位置から該ディスクの外周に近い位置までテーパ状であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
ディスクが複合材料の第１及び第２の外層と、該第１及び第２の外層間に配置される剛構造と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の積層ディスクの外側に配置され、かつ、前記第１のディスクに近接した反対の極の磁石の対を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の積層ディスクに入る流体の量を制御するための前記流体収集ユニットに結合されるバルブを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービンの分野に関し、実施形態では、限定されるものではないが、複合境界層のタービンに関する。
【０００２】
（関連出願）
本出願は、２００９年１１月４日付で出願された米国仮特許出願番号第６１／２５７，９８８号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
境界層タービンは、ニコラ・テスラによって出願された最初の特許とともに１９１３年にさかのぼる。しかしながら、成功した大型タービンは、一つには材料の制約のために、その材料とは金属であるが、ほぼ百年間建設されず市販されていない。技術は経済的かつ商業的に実現可能な境界層タービンを必要としている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、タービンディスク及びディスクスペーサの積層の実施形態例の部分断面図を示す。
【図２】図２は、タービンディスク及びそれらのディスクで作成された流体の流路についてのいくつかの異なるプロファイルの実施形態例を示す。
【図３】図３は、タービン及びタービンに結合された流体収集ユニットの実施形態例の上部平面断面図を示す。
【図４】図４は、タービンディスクの積層と、ディスク上に配置されたディスクスペーサとを含み、かつ、中央流体チャンバとテーパ状電機子とを含むタービンの実施形態例の断面図を示す。
【図５】図５は、図４のタービンの他の断面を示し、更に、エネルギー変換ユニットに結合されたタービンを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、タービンに結合された作動流体収集ユニットの斜視図及び上部平面図をそれぞれ示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、タービンに結合された作動流体収集ユニットの斜視図及び上部平面図をそれぞれ示す。
【図７】図７は、粘着点及びディスクスペーサを含むディスクの半分の上面斜視図を示す。
【図８】図８は、その上に配置されたディスクスペーサを有するタービンディスクの実施形態例の上面平面図を示す。
【図９】図９は、タービンディスクの積層の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
以下の説明では、本明細書の一部を形成するものであり、かつ、実施されることができる特定の実施形態を説明することによって示される、添付図面への参照が行われる。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように十分に詳細に記載されており、他の実施形態が利用され得ることと、構造的、論理的及びその他の変更が、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができることとが理解されるべきである。実施形態例についての以下の説明は、従って、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【０００６】
これまで、大型ディスクタービン及びコンプレッサーは、タービンの建設に用いられる金属材料特性が部分的な原因で達成されていない。現代の航空機技術の出現により、複合材料は、高強度及び時には等価な鋼構造の六パーセントに相当するまで低減する低重量特性を提供することのおかげで市場の最前線に進展した。更に、近代的な複合材料及び樹脂により、大規模なディスクアセンブリは、例えば、実行可能な風力タービンのソリューションを提供するために、低慣性の要件で行うことができる。更なる適用は、同様に光地熱、蒸気及び流体の適用まで推し進める。
【０００７】
現代の技術により、複合材料は高強度及び低重量特性を提供することのおかげで市場の最前線に進展した。近代的な複合材料、樹脂及び高度な硬化システムにより、大規模なディスクアセンブリは、軽量かつ頑丈なタービンを提供するために、低慣性の要件で行うことができる。
【０００８】
本開示の１つ以上の実施形態は、積層ディスク型境界層タービンデザインを含む複合風力タービンに関する。実施形態では、動力部を囲むハウジングのシャフトを備えた又はシャフトレス電機子内部に、縦軸上にディスクの積層された列を組み込む。流体（空気）の流れは、風の方向に向けられている大型開放性収集拡散体領域（ｏｐｅｎ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｄｉｆｆｕｓｅｒ  ａｒｅａ）（作動流体収集ユニット）を介して供給される。実施形態では、収集拡散体はファンネル型であり、それによって動力部に向かって変動可能領域の入口の拡散体内に軸方向に沿って風量を抑える。流体の流れは、拡散体によってディスクの積層された列間に、かつディスク間の中央流路内へ向けられている。ディスク間の流路は、ディスク間でディスクスペーサ（ブラケット）によって作成される。ディスクスペーサは、以前の幾何学的形状の改善であり、それによって流体の流れと、機械的特性、幾何学的形状、ディスク自体の表面積との間のエネルギー抽出効率を高める。タービンの動力部で抽出された電力の大部分は、ディスクの表面上を移動する流体からのものである。流体は、流体の境界層の粘性及び密着性によってディスク上に引きずられ、流体が遅くなるとディスクにエネルギーを転送する。流体の流れは、ディスク外縁から始まり、中央流体チャンバに向かって移動し、スワールコーン又はテーパ状電機子と接触し、螺旋を形成してタービンに向けられる。
【０００９】
図１は、本開示の１つ以上の実施形態で使用できる、ディスク１００及びディスクスペーサ１１０の積層を示す。図１のディスク１００の外周は、テーパ状である。ディスク１００は、ディスクの半分ずつを結合している部分１０７と、フリーエアスペース部１０８とを含む。図２は、楕円形２０５、凹面テーパ２１０、半楕円形２１５、長方形２２０、拡張テーパ２２５、ハーフポイント２３０、フルポイント２３５、平滑化ハーフポイント２４０、丸みを帯びた先端２４５及び２５０を含む、ディスク１００に使用されることができる他のプロファイルを示す。図２の各プロファイル及びこれらのプロファイルの異なる組み合わせは、異なる実施形態では異なる流体力学を与える。例えば、２１０のように、ディスクの中心に向かって先細りする実施形態では、ディスク上で衝突する作動流体は、ベンチュリ効果に起因する速度で増加する。同様に、ディスク２１０及び２１５の一対が、流路２１６Ａ及び２１６Ｂを形成する場合、２１６Ａでディスク積層に入る流体は、ディスク中間点に近づくにつれて速度が増加し、２１６Ｂに入るにつれて速度が低下する。これらの異なるプロファイル及びプロファイルの組み合わせは、ここで説明されるように、ディスク回転速度の増加及び出力の増加を引き起こす可能性がある。
【００１０】
図４は、他のディスク１１５上に配置された、積層ディスク１００及びディスクスペーサ１１０の実施形態を示す。ディスク１１０の中央開口部は、タービンの中央流体チャンバ１２５を形成する。ディスク１１５は、その中心の開口部が無いか、テーパ状電機子１２０がディスク１１５に結合されることを可能にする小さな開口部だけを持つ。作動流体は、ディスク１００の外周でタービンに入ることができ、流体は、ディスク間及びディスクスペーサ１１０の両腕間のスペースによって形成される流路を通過する。前述のように、作動流体は、ディスク１００の表面に入射し、それによってディスクを回転させる。作動流体は、中央流体チャンバ１２５に入るとともに、テーパ状電機子１２０に接触する。テーパ状電機子１２０は、電機子ベース及びディスク１１５から離れてタービン１０５の外に作動流体を向ける。タービン１０５のこのリダイレクションは、入ってくる作動流体の連続媒体を作り、どのような背圧の蓄積も防ぐ。
【００１１】
図３は、タービン１０５及び作動流体収集ユニット１２５の一実施形態の上面平面図を示す。作動流体は、ユニット１２５に入り、ユニット１２５のネック１２３に近づくにつれて速度が増加し、タービン１０５のハウジング１３０によって囲まれている動力部１２２に入る。作動流体は、ディスク１００に衝突し、それによってディスクを回転させる。作動流体は、更に、ディスクスペーサ１１０上で衝突し、作動流体を中央流体チャンバ１２５に向ける。上述したように、テーパ状電機子１２０は、作動流体をタービン１０５の外に向ける。バルブ１２４は、動力部１２２に入る、風量又は他の流体を制御するために調整することができる。
【００１２】
図５は、タービン１０５がエネルギー変換ユニット５００に結合される実施形態を示す。図５は、積層ディスク１００、スペーサ１１０、テーパ状電機子１２０、及び、中央流体チャンバ１２５を示し、それらは全てディスク１１５上に配置されている。シャフト５０５はディスク１１５に取り付けられ、金属板５１０に結合されている。第２の板５１５は第２のシャフト５２０に結合され、第２のシャフト５２０は発電機５２５に結合されている。ディスク１００及び１１５が回転するにつれ、シャフト５０５及び５１０も回転する。金属板５１０及び５１５は、導体板又は電磁化板にすることができる。板５１０及び５１５間の起電力は、板５１５を板５１０と一体になって回転させる。板５１５の回転は、シャフト５１０を回転させ、回転は、発電機５２５によって電流に変換される。このように、エネルギーは、２つの導体板５１０、５１５（又は磁石アレイ）との間のエアギャップを越えて発生する、接触摩擦のない導電起電力トルクの伝達なしに転送される。電流の発生の他に、シャフト５２０の回転は他のタスクを実行するために使用される可能性がある。例えば、風力タービンとしての使用の他に、タービン１０５は、地熱タービン、蒸気タービン、流体タービン、及びポンプとして使用されることができる。図５は、更に磁石の対５３０を示している。磁石の対５３０は反対の極性であり、タービン１０５を支持するために使用されている。他の実施形態では、１つの軸受又は複数の軸受がタービン１０５を支持するために使用されることができる。
【００１３】
図６Ａ及び図６Ｂは、タービン１０５に結合された流体収集ユニット１２５の一実施形態を示す。作動流体は、流体収集ユニット１２５のファンネル型開口部に入り、ベンチュリ効果によって速度が増加して、タービン１０５の動力部１２２に入る。過度な強風が流体収集ユニット及び／又はタービン１０５を損傷する虞がある暴風又は他の強風の条件の場合には、パネル１２７は、風又は他の作動流体がユニット１２５を通過できるようにするために開くことができ、かつ、実質的にタービン１０５の動力部１２２に入らないように設計されている。排気管１２８は、タービンの上部１２８に取り付けられている。
【００１４】
図７及び図８は、ディスク及びディスクスペーサの実施例を示している。特に、図７は、ディスクスペーサ１１０と、ディスクの残りの半分に取り付けるための密着点１０７とを含む、ディスク１００の半分の部分を示す。参照番号１０８は、フリーエアスペースを示す。同様に、図８は、ディスク１００及びスペーサ１１０の実施形態を示す。図８は、更に、リブ設計１０９の例を示す。実施形態では、ディスクは複合材料の第１及び第２の外層と、第１及び第２の外層の間に配置された剛構造１０９を含む。図９は、ディスク１００、テーパ状電機子１２０、及び中央の流路１２５を含む、ディスク積層の斜視図を示す。
【００１５】
ディスク間の流路領域は、タービンの作業面が作動流体と相互作用するように流体を受け取る。実施形態では、斜角端を有するフラットディスクは、図１に示すように、２つのディスクコンポーネントを外縁で一緒に結合形成するための表面に実装されている。他の実施形態では、図２に示されるように、ディスクの表面は、同様に外縁で生じる結合形成を有する流路まで曲げられる。この実施形態では、ディスクは、単一ユニットに一緒に結合することができるような形をしている。ディスクアセンブリの他の選択肢は、グラスファイバーからディスクを構築することと、最終ユニットに構造的な整合性を提供するために、内部のリブ、泡、プラスチック、又は他のタイプの軽量の潜在的にリサイクルされる充填材でディスクを充填することとを含む。
【００１６】
実施形態では、シャフトレス設計である。ほとんどのタービンは、ロータアセンブリを作成するためにシャフトに装備されているが、このタービン設計は、中央流体チャンバ内の材料を除去し、シャフトの必要性を取り払った。代わりに、最初（上）と最後（下）のディスクは、ベアリング、エネルギー伝達シャフト等の取り付け面として使用される。現在の実施形態では、２つの複合ディスクは、ディスク及びブラケット／スペーサの両方を形成するような形状をしている。
【００１７】
ディスク間のスペース又はフラットディスクアセンブリ内のギャップ幅は、ディスク上の境界層の流れの大きさに依存している。これは、風速の関数としてのディスクの直径によって異なる。例えば、直径１メートルのタービンで約半インチのギャップは大き過ぎることが判明したが、直径６メートルのタービンでは、これではギャップが小さ過ぎることを証明する場合がある。
【００１８】
単純な２‐ディスク設計が十分ではない大規模なモデルでは、リブは、構造的な支持及び補強用のディスク間に配置されることができる。リブは、金属又は複合材料、又は複合材料の任意の変形から構造的に形成されることができる。
【００１９】
実施形態では、並置している極性磁石が、タービンを安定させて真の動作を維持するために使用される、セラミックコーティングされたスラスト軸受を有するディスク部分を浮上させる（ＭＡＧ−ＬＥＶ）。更なる実施形態では、ローラ軸受が、磁気浮上軸受の代わりに使用される。
【００２０】
１つ以上の実施形態では、トルク伝達に使用される誘導起電力のために特に有用である。２つの導体要素の物理的な分離、及び／又は、磁石と誘起導電板との組み合わせを使用することができる。トルクは、タービンからエアギャップを介してロードに転送される。板間の距離を変えると、風力タービンからロードへの入力速度を制御する抵抗を変化させる。利点は、摩擦から構築する熱によるトルクの損失がないということである。
【００２１】
大型拡散体、あるいは風又は他の流体収集に使用される流体収集ユニットは、流体（風）を漏斗に通して入れるために使用され、それによって、流体の流れが動力部に入る入口を形成するように拡散体に近づくにつれて収縮する。拡散体は、タービンの大きさに応じて非常に大きくなることがある。この大きな表面積は、標準的な工法の平らな剛性パネル（材料が何であっても）を使用して形成される場合、極端な重量問題の対象になりがちである。拡散体の現在の実施形態は、開いた格子で形成された構成フレームである。実施形態では、ディスクが２次元の複合梁構造で構成されている。この構造体は、フレームを作成するために機械的又は化学的に一緒に接合されている複合梁を使用している。ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）、ミラー（Ｍｉｌａｒ）、又は他の様々な材料から作られた織物は、その後フレームをカバーするために使用され、それが熱又は放射線エネルギーを用いて仕込まれるまで縮小される。フレーム固有の設計、及び縮小された織物をフレーム上にプレロードすることは、フレームの一層の強化に適している。
【００２２】
耐用寿命に役立ち、暴風系に関連する高速風の構造への影響を軽減するために、現在の実施形態では、拡散体収集フレーム内の空気圧ダンプパネルを装備している。抵抗性ロードの又は“ギルの”連続は、収集拡散体の長さに沿って、異なる点で開放する。バネ、空気、液圧、圧力、又は他の抵抗性圧力手段は、低風速状態の間にパネルを閉鎖し続け、それによって、そのパネル領域を強制的に流体が動力部に向かうようにする。強風が収集拡散体内の空気圧を増加させるように、連続したパネルは、拡散体のストレスを排除するために空気圧を放出するように開く。
【００２３】
リブは、様々な様式で作ることができる。最初に、それらはＴ字型、Ｉ字型、又は２つの表面薄層間の距離を支持する任意の他の硬い構造として複合織物から形成されることができる。それらはまた、硬い“タブ”がユニットの強度及び幾何学的な連続性を確保するために戦略的な位置に配置される、ピース単位を使用することができる。上記の間隔構造又はリブは、テープ又はトウで接続することができる。それらはまた、テープ又はトウ又は複合材料の任意の組み合わせだけで構成されてもよい。リブにおける制限要因は、全体の構造が、トウ、テープ、又は、他の物質の１つの鎖から作られることができないということである。図８は、織物、トウ、又は樹脂を含浸させたテープ複合材料のリブ構造の実施形態例を示している。二次元のディスク設計として、リブ構造の概念は完全に新規である。これらは、上部と下部に接するラッピング工具を介して、又は両側で圧縮され、あるいはそれらの全ての組み合わせで作成されることができる。堅い工具は、固く保持される耐性を可能にするためにリブを作成することに推奨される。
【００２４】
大型ディスク（直径が１２インチより大きい）は、タービンを作成するために構成されることができる。少なくとも１つのディスクスペーサ又はブラケットと、流路の無いディスクとを含む、２つ以上のディスク集合は、設計者の選択と同じ高さに積層されることができるユニットで構成されている。ディスクの流体チャンバが流体の流れのための単一通路を提供するために接続されている限り、単一のタービンユニットが作成される。実施形態では、ギャップを作成するスペーサ又はブラケットを有する実施形態とは対照的に、ディスクは、間に材料を挟まずに積層されることができる。
【００２５】
境界層タービンは、ディスクがソリッドディスクを構築するための積層布以外の方法で構築される、１２インチよりも大きい直径を有する複合材料から正常に製造されていない。ここに開示される１つ以上の実施態様では、ディスクは、任意の所定の構成の複合リブ上に置かれた複合表面薄膜を有する中空である。図１は、外縁に接着されているディスクを示す。この様式では、ディスクの直径が様々なモデルにわたって増加するときに、それ自体を支持するとともに剛性を維持する、構造強度を有する大径の軽量ディスクを構築することが可能である。これは重量を減らすとともに剛性強度を維持するための標準的で密な層状の布で利点がある。重量及び直径の制限が克服される境界層タービンを構築するために複合材料を使用することは、従来の方法によって達成することは現在できない。このタービンは更に、ポリマー、プラスチック、複合材料、ガラス、又は、懸濁液中の若しくは樹脂を含浸させたアラミド微紛から形成されることができる。
【００２６】
ディスクの構築に使用される表面薄膜は、更に別途作製されたリブがエポキシ樹脂で接着された及び／又は機械的に取り付けることができるシートとして別々に作製することができる。上部表面薄膜も同様の方法で取り付けられる。これらは、部品の一部が組み立て前に製造され硬化される二次硬化処理で組み立てることができる。その後、ユニットは組み立てられ、二度目の硬化が行われる。更に、それらは作成されて共硬化処理で直ちに硬化させることができる。タービンアセンブリは次に組み立てられるセクションで硬化させることが推奨される。これらのセクションでは、リブ‐表面薄膜‐スペーサ‐表面薄膜のシステムを構成することができる。このようなシステムは、その後、積層され、相互にエポキシ樹脂で接着され及び／又は機械的に固定される。他のシステムは、ディスク、及びスペーサ／ブラケットが別々に構築されるであろう。それらはその後、タービンにピース単位で組み立てられる。上記の任意の組み合わせが可能である。
【００２７】
他の可能な方法は、射出成形することである。このような場合には、繊維は樹脂懸濁液に混合され、所期の形状を生成するために開いた又は閉じた金型に注入することができる。更に、プラスチック系の複合材料又は他の材料が、１つ以上の実施形態を製造するために用いられることができる。
【００２８】
ユニットの直径が大きいほど、ディスク自体の断面形状の変動からより利益を得る。これは、一定の断面上の斜角の又は丸みを帯びた縁から、ディスク上の半径方向位置の関数として線形又は非線形の厚さのばらつきまで、範囲を変えることができる。実施形態では、フラットディスク又は半径方向位置によって直線的に変わるもののいずれかを実装することが好ましい場合がある。それは、設計者の技術レベルの範囲内で、図２の形状又は類似した形状を最大の流体力学的利点まで使用することである。この目的のために、斜角の又は丸みを帯びた外縁は、任意のディスク形状で有益である。このような縁は、流体を圧縮させるか又は速度を増加させて、ほんの少しでさえ、ディスク間のギャップに入り込ませる。つまり、ディスクが大きいほど、ディスクの縁の形状が重要になる。
【００２９】
ハウジングは、気流が軸方向に出る点で独特である。可変領域拡散体又は収集ユニットは、気流をより良く制御するための出口ノズルと同様に、このハウジングに含まれる。風が主に単一方向から来る領域では、流体収集ユニットは、単一の位置又は方向に固定されることができる。他の実施形態では、流体収集ユニットは、風又はその他の流体が様々な方向から来るときに従う旋回ベアリング上にマウントすることができる。実施形態では、空気又は他の流体は、好ましくは垂直に下（又は垂直に上）方向で軸方向に流出するが、出口方向（上方又は下方）はタービンの性能には関係ない。軸流出口を有することで、ハウジングは、拡散体又は可変注入口と同様の設計の全ての従来技術にわたって固有のものである。
【００３０】
実施形態では、２つ以上の流体収集ユニット又は他の注入口は、出口が軸方向であるが、タービンを囲むことができる。従って、準無指向性の注入口は、様々な可変領域の注入口及び拡散体の追加により達成することができる。他の無指向性の設計又は擬似無指向性とは対照的に、本発明は、風又は流体の流れを摂取していない場合は完全に閉じることができる様式で可変領域の注入口を用いる。これは、ハウジングを介して流体の流れを集中させ、それによって流体からタービンへのエネルギー伝達を最大限に活用することを提供する。実際の流体は、この構成で除外することができる方向に流れる。この型のハウジングは、審美的な目的のために、円蓋又は他の建築構造下に上手に隠すことができることに注意されたい。格子、ふるい、又は、流体の流れを正して野生動物又は不要な物体が流路に入ることから防ぐための他の材料で、拡散体を覆うための選択肢も明白である。
【００３１】
このように、例示的な複合境界層風力タービンが記載されている。特定の実施形態例が記載されているが、本発明のより広い趣旨及び範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変形及び変更が行われることができることは明らかである。従って、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的にみなされるべきである。本明細書の一部を形成する添付図面は、例示によって、かつ、限定されるものではなく、主題が実施され得る特定の実施形態を示す。例示される実施形態は、当業者がここに開示される教示を実施することが可能であるように十分に詳細に記載されている。他の実施形態は、構造的及び論理的な置換及び変更がこの開示の範囲から逸脱することなく行われることができるように、利用され、かつ、派生してもよい。この詳細な説明は、従って、限定的な意味で解釈されるべきではなく、様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ、このような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の完全な範囲とともに定義される。
【００３２】
本発明の主題のこのような実施形態は、１つ以上が実際に開示される場合、ここで個別に及び／又は総称して、単に便宜のために用語“発明”によって、本出願の範囲を任意の単一の発明又は発明概念に自発的に制限しようとすることなく参照されてもよい。このように、特定の実施形態がここに例示され記載されているが、同じ目的を達成するために計算される任意の構成が、図示された特定の実施形態のために置換され得ることを理解すべきである。この開示は、様々な実施形態のあらゆる適応又は変化を包含することを意図している。上記の実施形態の組み合わせ、及び特にここに記載されていない他の実施形態は、上記の記載を確認するにあたり当業者に明らかである。
【００３３】
要約は、米国特許法施行規則第１条第７２項ｂ（３７ＣＦＲ§１．７２（ｂ））に準拠するために提供され、読者は技術的開示の性質や要点を速やかに把握することができる。それは特許請求の範囲又は意味を解釈する又は制限するために使用されるものではないことを理解した上で提示される。
【００３４】
実施形態の前述の記載では、様々な特徴が、開示を合理化する目的のために単一の実施形態に一緒にまとめられている。この開示方法は、主張した実施形態が、各請求項に記載されているよりも多くの特徴を有することを反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、単一の開示された実施形態の全ての特徴に横たわる。従って、以下の特許請求の範囲は、これによって実施形態の説明に組み込まれ、各請求はそれぞれ別々な実施形態例として主張している。
【図１】
2013510267.tif 000003
【図２】
2013510267.tif 000004
【図３】
2013510267.tif 000005
【図４】
2013510267.tif 000006
【図６Ａ】
2013510267.tif 000007
【図６Ｂ】
2013510267.tif 000008
【図７】
2013510267.tif 000009
【図８】
2013510267.tif 000010
【図９】
2013510267.tif 000011
【図５】
2013510267.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月2日(2011.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ディスクがディスク中央に開口部を含むことより中央流体チャンバを形成し、かつ、各ディスクは複合材料を含む、複数の回転可能な積層ディスクと、
前記複数の積層ディスクの下部に結合される第１の回転可能なディスクであって、第１の回転可能なディスク中央には開口部を持たない第１の回転可能なディスクと、
前記複数の積層ディスクのうち１つ以上の間に配置されることにより前記ディスク間に流路を作り出し、該流路は前記積層ディスクの外周から前記中央流体チャンバまで伸びている複数のディスクスペーサと、
前記第１の回転可能なディスクに結合するとともに前記中央流体チャンバ内に配置されるテーパ状電機子と、
前記積層ディスクの外周と連通する流体収集ユニットと、
を含む境界層風力タービンを含み、
前記複合材料は、ポリマー、プラスティック、懸濁液中のガラス微紛、樹脂を含浸させた懸濁液中のガラス微紛、懸濁液中のアラミド微紛、及び、樹脂を含浸させた懸濁液中のアラミド微紛のうち１つ以上を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記テーパ状電機子は、第１のディスクから離れ且つ前記積層ディスクの上部における前記中央流体チャンバの開口部に向かうテーパ状であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の積層ディスクをエネルギー変換ユニットに結合するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記エネルギー変換ユニットを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記結合するための手段が、
前記第１の回転可能なディスクに結合される第１のシャフトと、
前記第１のディスクの反対側の前記第１のシャフトの端に結合される第１の金属板と、
第２の金属シャフトに結合され、第１の金属板に近接して調節可能に配置された第２の金属板と、
を含み、
前記第２の金属シャフトは、前記エネルギー変換ユニットに結合するために設定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の金属板及び前記第２の金属板のうち１以上が、導体板及び磁性板のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、流体が前記流体収集ユニットに入るとともに前記積層ディスク上で衝突し、それによって前記複数の積層ディスクをその軸の周りで回転させるように構成され、
前記流体は、前記ディスク間の前記流路に浸透するとともに、前記複数のディスクスペーサと接触するようになり、前記複数のディスクスペーサによって前記中央流体チャンバに向けられ、かつ、
前記流体は、前記中央流体チャンバに入るとともに、前記テーパ状電機子によって前記中央流体チャンバの外に向けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置が、地熱タービン、蒸気タービン、流体タービン、ポンプのうちの１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記流体収集ユニットはファンネル型開口部を備えており、該ファンネル型開口部の壁は可動パネルで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ディスクスペーサが、前記複数の積層ディスクの第１のディスクの外周縁に結合され、かつ、前記複数の積層ディスクの第２のディスクの外周縁に結合され、前記複数の積層ディスクの前記第１のディスク及び前記複数の積層ディスクの前記第２のディスクは互いに隣接する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ディスク表面が、前記中央流体チャンバに近接する位置から該ディスクの外周に近い位置までテーパ状であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
ディスクが複合材料の第１及び第２の外層と、該第１及び第２の外層間に配置される剛構造と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の積層ディスクの外側に配置され、かつ、前記第１の回転可能なディスクに近接した反対の極の磁石の対を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の積層ディスクに入る流体の量を制御するための前記流体収集ユニットに結合されるバルブを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の回転可能な積層ディスクが、前記複数の回転可能な積層ディスクを通る硬質中央シャフトを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2013510267.tif 000013