(57)【要約】  タービンが説明される。タービンは、（ｉ）自身の長手軸に沿って回転可能とされるととともに発電機に接続可能とされたシャフトであって、少なくとも１つのシャフトヒンジが配置されてなる、シャフトと、（ｉｉ）第１端部を有し、第１端部上に少なくとも１つの第１ヒンジを配置された放射状アームと、シャフトの少なくとも１つのシャフトヒンジが放射状アームの少なくとも１つの第１ヒンジとの係合状態にあるときに形成されるキャビティの内部に嵌合するヒンジピンであって、係合状態においてヒンジピンが放射状アームをシャフトに接続させることが可能である、ヒンジピンと、を含む。
2013515209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の長手軸に沿って回転可能とされるとともに発電機に接続可能とされたシャフトであって、少なくとも１つのシャフトヒンジが配置されてなる、シャフトと、
第１端部を有し、該第１端部上に少なくとも１つの第１ヒンジを配置された放射状アームと、
前記シャフトの少なくとも１つの前記シャフトヒンジが前記放射状アームの少なくとも１つの前記第１ヒンジとの係合状態にあるときに形成されるキャビティの内部に嵌合するヒンジピンであって、前記係合状態において、該ヒンジピンが前記放射状アームを前記シャフトに接続させることが可能である、ヒンジピンと、
を備えることを特徴とするタービン。
【請求項２】
前記ヒンジピンが前記キャビティの内部に嵌合するときに、前記ヒンジピンを不動にするための固定機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
前記ヒンジピンは、第１端部でヘッド部を有し且つ第２端部で開口部を画成された円筒状体であり、前記開口部が前記ヒンジピンの直径に沿って前記第２端部で延在し、
前記固定機構は固定ピンを含み、該固定ピンが、前記ヒンジピンが前記係合状態において前記キャビティの内部にあるときに前記開口部に挿通されることが可能であることを特徴とする請求項２に記載のタービン。
【請求項４】
前記固定機構は、ワッシャをさらに備え、且つ、前記係合状態において、前記ヒンジピンは、前記固定ピンが前記開口部に挿し込まれる前に、前記ワッシャを通過することが可能であることを特徴とする請求項３に記載のタービン。
【請求項５】
クランプ部及びヒンジ部を含む締結組立体をさらに備え、
前記クランプ部は、前記タービンのブレード構成要素と係合するか、または接続されることが可能であり、前記ヒンジ部は、前記放射状アームの第２端部に配置された少なくとも１つのヒンジと係合することを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項６】
前記ブレードは、らせん形状を有することを特徴とする請求項５に記載のタービン。
【請求項７】
第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部でシャフトに接続することが可能とされた放射状アームであって、前記シャフトは自身の長手軸に沿って回転可能であるとともに発電機に接続可能であり、前記放射状アームの前記第２端部上に少なくとも１つの第２ヒンジを配置された、放射状アームと、
前記ブレードヒンジを含むか、または前記ブレードヒンジに接続されたブレードと、
前記ブレードヒンジが前記放射状アームの少なくとも１つの前記第２ヒンジとの係合状態にあるときに形成されるキャビティの内部に嵌合するヒンジピンであって、前記係合状態において前記ヒンジピンが前記放射状アームを前記シャフトに接続させることが可能である、ヒンジピンと、
を備えることを特徴とするタービン。
【請求項８】
前記ブレードは、らせん形状を有することを特徴とする請求項７に記載のタービン。
【請求項９】
前記ヒンジピンが前記キャビティの内部に嵌合するときに前記ヒンジピンを不動にするための固定機構をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のタービン。
【請求項１０】
前記ヒンジピンは、第１端部でヘッド部を有し且つ第２端部で開口部を画成された円筒状体であり、前記開口部が、前記第２端部で前記ヒンジピンの直径に沿って延在し、
前記固定機構は、固定ピンを含み、該固定ピンが、前記ヒンジピンが前記係合状態において前記キャビティの内部にあるときに前記開口部に挿通させることが可能であることを特徴とする請求項９に記載のタービン。
【請求項１１】
前記固定機構は、ワッシャをさらに備え、
前記係合状態において、前記ヒンジピンは、前記固定ピンが前記開口部に挿通される前に、前記ワッシャを通過することが可能であることを特徴とする請求項１０に記載のタービン。
【請求項１２】
前記ブレードは、クランプ部及びヒンジ部を含む締結組立体によって前記ブレードヒンジに接続され、
前記クランプ部は、前記ブレードと係合すること及び前記ブレードに固定されることが可能であり、前記ヒンジ部は、前記放射状アームの前記第１端部に配置された少なくとも１つの第１ヒンジと係合するブレードヒンジを含むことを特徴とする請求項７に記載のタービン。
【請求項１３】
前記クランプ部は、２つの脚部を有し、前記クランプ部が前記ブレードと係合すると、２つの前記脚部は、Ｕ字状ボルトを使用して不動にされることを特徴とする請求項１２に記載のタービン。
【請求項１４】
自身の長手軸に沿って回転することが可能であり、且つ第１端部及び第２端部を含むシャフトであって、
前記第１端部は、発電機に接続することが可能であり、前記第２端部は、放射状アームに配置された少なくとも１つのヒンジに接続するように構成されている少なくとも１つのシャフトヒンジを有することを特徴とするシャフト。
【請求項１５】
前記第２端部は、前記第２端部上に３つのシャフトヒンジを含み、それぞれの前記シャフトヒンジは、前記放射状アームに配置された少なくとも１つの前記ヒンジに接続することを特徴とする請求項１４に記載のシャフト。
【請求項１６】
第１端部及び第２端部を含む放射状アームであって、
前記第１端部は第１ヒンジを含み、前記第２端部は第２ヒンジを含み、前記第１ヒンジは、シャフトの一部であるか、または前記シャフトに接続されたシャフトヒンジに接続することが可能であり、前記第２ヒンジは、ブレードの一部であるか、または前記ブレードに接続されたブレードヒンジに接続することが可能であることを特徴とする放射状アーム。
【請求項１７】
前記放射状アームは、アルミニウム、ガラス繊維、炭素繊維または繊維強化プラスチックからなるグループから選択される少なくとも１つの材料から作られることを特徴とする請求項１６に記載の放射状アーム。
【請求項１８】
クランプ部と、
ヒンジ部と、
を備える締結組立体であって、
前記クランプ部は、ブレードと係合するか、または接続することが可能であり、前記ヒンジ部は、放射状アームの一端部に配置された少なくとも１つのヒンジと係合することが可能であることを特徴とする締結組立体。
【請求項１９】
Ｕ字状ボルトをさらに備え、
前記クランプ部は、前記Ｕ字状ボルトを使用して不動にされる２つの脚部を含むことを特徴とする請求項１８に記載の締結組立体。
【請求項２０】
タービンを組み立てる方法であって、
ブレードと係合することが可能なクランプ部とブレードヒンジを含むヒンジ部を有する締結具とを準備する工程と、
前記クランプ部を前記ブレード周りに係合させることによって、前記クランプ部を前記ブレード周りに固定する工程と、
前記ブレードヒンジを放射状アームに配置された少なくとも１つの第２ヒンジと係合させる工程と、
前記ブレードヒンジが前記放射状アームに配置された少なくとも１つの前記第２ヒンジと係合するときに形成されるキャビティにヒンジピンを挿通させる工程であって、それによって前記ブレードを前記放射状アームに接続する、工程と、
を含むことを特徴とするタービンを組み立てる方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの前記第２ヒンジは、前記放射状アームの一部であるか、または前記放射状アームに接続されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記固定する工程は、前記ブレードを２つの脚部を有するＵ字状クランプを通じて挿入する工程と、前記ブレード上で前記締結具を不動にするために前記２つの脚部を締め付ける工程と、を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記締め付ける工程は、前記２つの脚部をクランプするためにＵ字状ボルトを使用する工程を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ヒンジピンを前記キャビティに挿通する工程の後に、前記キャビティの内部にある前記ヒンジピンを不動にする工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記放射状アーム上の少なくとも１つの第１ヒンジをシャフトに接続する工程であって、前記シャフトが自身の長手軸回りに回転することが可能であり、且つ発電機に接続することが可能である、工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
タービンを組み立てるための方法であって、
少なくとも１つのシャフトヒンジを有したシャフトを準備する工程と、
少なくとも１つの前記シャフトヒンジを、放射状アームに配置された少なくとも１つの第１ヒンジと係合させる工程と、
ヒンジピンを、前記シャフトヒンジが前記放射状アームに配置された少なくとも１つの前記第１ヒンジと係合するときに形成されるキャビティに挿通する工程であって、それによって前記シャフトを前記放射状アームに接続する、工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
少なくとも１つの前記第１ヒンジは、前記放射状アームの一部であるか、または前記放射状アームに接続されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ヒンジピンを前記キャビティを通じて前記挿入する工程の後に、前記キャビティの内部にある前記ヒンジピンを不動にする工程をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、風及び流体エネルギーを利用するために役立つタービン組立体に関する。さらに具体的には、本発明は、組み立てること及び補修することが容易であり、且つ風及び流体エネルギーを利用するために使用される改良型タービン組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、風力発電のために使用される従来型のタービン組立体１０を示す。組立体１０は、縦シャフト１６に取り付けられているハブ１４にボルト接続された一体型構造の放射状アーム及びブレード１２を含む。風は、ブレードに作用し、且つそれらを動かして発電する。
【０００３】
あいにく、従来型のタービン組立体はいくつかの欠点を有する。例として、従来型のタービン組立体を設置するには時間がかかり、また困難を伴う。とりわけ、ブレード及び放射状アーム一体型構造をハブに設置することに時間を要する。別の例として、このような設置は専用の機材を必要とする。
【０００４】
さらに別の例として、従来型の一体型構造を輸送することは、部品が大きく、特殊な形状であり且つ密に梱包することが困難なので、難しい。さらに、従来型構造の建造は複雑なので、部品を交換するコストが高い。その上、従来型構造は、疲労の問題により、従来より使用されていない材料を利用することを阻む。
【０００５】
従って、従来型構造が有する欠点を克服したタービン組立体を組み立てる改良型システム及び方法が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したことを考慮して、本発明は、組み立て及び補修することが容易な改良型タービン組立体構造を有する、風及び流体エネルギーを利用するための新規のシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、本発明は、タービンを提供する。タービンは、（ｉ）自身がその長手軸に沿って回転することが可能であり、且つ発電機に接続することが可能であるシャフトであって、シャフトがシャフト上に少なくとも１つのシャフトヒンジを配置された、シャフトと、（ｉｉ）第１端部を含む放射状アームであって、第１端部の上に少なくとも１つの第１ヒンジを配置された、放射状アームと、（ｉｉｉ）シャフトの少なくとも１つのシャフトヒンジが放射状アームの少なくとも１つの第１ヒンジとの係合状態にあるときに形成されるキャビティの内部に嵌合するヒンジピンであって、係合状態において、ヒンジピンが放射状アームをシャフトに接続させることが可能である、ヒンジピンと、を含む。
【０００８】
本発明のある実施形態では、タービンは、ヒンジピンがキャビティの内部に嵌合するときにヒンジピンを不動にするための固定機構を含む。ヒンジピンは、好ましくは、第１端部にヘッド部を有し且つ第２端部に開口部を画成された円筒状体であり、この開口部は、第２端部でヒンジピンの直径に沿って延在し、固定機構は、ヒンジピンが係合状態においてキャビティの内部にあるときに開口部に挿通させることが可能である固定ピンを含む。また、固定機構はワッシャを含んでもよく、係合状態において、ヒンジピンは、固定ピンが開口部に挿通される前に、ワッシャを通過することが可能である。
【０００９】
また、本発明のタービンは、クランプ部及びヒンジ部を含む締結組立体を含んでもよく、クランプ部は、タービンのブレード構成要素と係合するか、または接続されることが可能であり、ヒンジ部は、放射状アームの第２端部に配置された少なくとも１つのヒンジと係合する。好ましくは、ブレードは、らせん形状を有する。
【００１０】
別の態様において、本発明は別のタービンを提供する。タービンは、（ｉ）第１端部及び第２端部を含む放射状アームであって、前記第１端部をシャフトに接続することが可能であり、該シャフトが、その長手軸に沿って回転することが可能であり且つ発電機に接続することが可能であり、前記第２端部には少なくとも１つの第２ヒンジを配置された、放射状アームと、（ｉｉ）ブレードヒンジを含むか、またはブレードヒンジが接続されたブレードと、（ｉｉｉ）ブレードヒンジが放射状アームの少なくとも１つの第２ヒンジとの係合状態にあるときに形成されるキャビティの内部に嵌合するヒンジピンであって、係合状態において、ヒンジピンが放射状アームをシャフトに接続させることが可能である、ヒンジピンと、を含む。好ましくは、ブレードはらせん形状を有する。
【００１１】
ある実施形態において、本発明は、ヒンジピンがキャビティの内部に嵌合するときにヒンジピンを不動にするための固定機構をさらに含む。好ましくは、ヒンジピンは、第１端部にヘッド部を有し且つ第２端部に開口部を画成された円筒状体であり、この開口部は、第２端部でヒンジピンの直径に沿って延在し、固定機構は、ヒンジピンが係合状態においてキャビティの内部にあるときに開口部に挿通されることが可能である固定ピンを含む。固定機構は、ワッシャを含んでもよく、係合状態において、ヒンジピンは、固定ピンが開口部に挿通される前にワッシャを通過することが可能である。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、ブレードは、クランプ部及びヒンジ部を含む締結組立体によってブレードヒンジに接続されており、クランプ部は、ブレードと係合すること及びブレードに固定されることが可能であり、ヒンジ部は、放射状アームの第１端部に配置された少なくとも１つの第１ヒンジと係合するブレードヒンジを含む。好ましくは、クランプ部は２つの脚部を有し、クランプ部がブレードと係合するときに、２つの脚部はＵ字状ボルトを使用して不動にされる。
【００１３】
さらに別の態様では、本発明はシャフトを提供する。シャフトは、その長手軸に沿って回転することが可能であり、且つ第１端部及び第２端部を含む。第１端部は、発電機に接続することが可能であり、第２端部は、放射状アームに配置された少なくとも１つのヒンジに接続するように構成されている少なくとも１つのシャフトヒンジを有する。シャフトは、シャフト上に３つのシャフトヒンジを含む第２端部を含んでもよく、それぞれのシャフトヒンジは、放射状アームに配置された少なくとも１つのヒンジに接続する。放射状アームは、第１端部及び第２端部を含んでいてもよく、第１端部は第１ヒンジを含み、第２端部は第２ヒンジを含み、第１ヒンジは、シャフトの一部であるか、またはシャフトに接続されたシャフトヒンジに接続することが可能であり、第２ヒンジは、ブレードの一部であるか、またはブレードに接続されたブレードヒンジに接続することが可能である。好ましくは、放射状アームは、アルミニウム、ガラス繊維、炭素繊維または繊維強化プラスチックからなるグループから選択される少なくとも１つの材料から作られる。
【００１４】
さらに別の態様において、本発明は、締結組立体を開示する。締結組立体は、（ｉ）クランプ部と、（ｉｉ）ヒンジ部と、を含み、（ｉｉｉ）クランプ部がブレードと係合するか、または接続されることが可能であり、ヒンジ部が放射状アームの一端部に配置された少なくとも１つのヒンジと係合することが可能である。締結組立体は、Ｕ字状ボルトを同様に含んでもよく、クランプ部は、Ｕ字状ボルトを使用して不動にされる２つの脚部を含む。
【００１５】
さらに別の態様において、本発明は、タービンを組み立てる方法を開示する。該方法は、（ｉ）クランプ部及びヒンジ部を有する締結具を設ける工程であって、クランプ部がブレードと係合することが可能であり、ヒンジ部がブレードヒンジを含む、工程と、（ｉｉ）ブレード周りにクランプ部を係合することによってブレード周りにクランプ部を固定する工程と、（ｉｉｉ）ブレードヒンジを放射状アームに配置された少なくとも１つの第２ヒンジと係合させる工程と、（ｉｖ）ヒンジピンを、ブレードヒンジが放射状アームに配置された少なくとも１つの第２ヒンジと係合するときに形成されるキャビティに挿通する工程であって、それによってブレードを放射状アームに接続させる、工程と、を含む。好ましくは、少なくとも１つの第２ヒンジは、放射状アームの一部であるか、または放射状アームに接続される。固定する工程は、（ｉ）ブレードを２つの脚部を有するＵ字状クランプに挿通する工程と、（ｉｉ）ブレード上の締結具を不動にするために２つの脚部を締め付ける工程と、を含んでもよい。好ましくは、締め付ける工程は、２つの脚部をクランプするためにｕ字状ボルトを使用する工程を含む。本発明の好ましい実施形態は、ヒンジピンをキャビティに挿通する工程の後に、キャビティの内部のヒンジピンを不動にする工程をさらに含んでもよい。本発明の好ましい実施形態は、放射状アーム上の少なくとも１つの第１ヒンジをシャフトに接続する工程をさらに含んでもよく、このシャフトは、その長手軸回りに回転することが可能であり、且つ発電機に接続することが可能である。
【００１６】
さらに別の態様では、本発明は、タービンを組み立てるための別の方法を開示する。該方法は、（ｉ）シャフト上に少なくとも１つのシャフトヒンジを有するシャフトを得る工程と、（ｉｉ）少なくとも１つのシャフトヒンジを放射状アームに配置された少なくとも１つの第１ヒンジと係合させる工程と、（ｉｉｉ）前記シャフトヒンジが前記放射状アームに配置された少なくとも１つの第１ヒンジと係合するときに形成されるキャビティを通じてヒンジピンを挿入し、それによってシャフトを放射状アームに接続する工程と、を含む。好ましくは、少なくとも１つの第１ヒンジは、放射状アームの一部であるか、または放射状アームに接続される。本発明の好ましい実施形態は、ヒンジピンをキャビティに挿通する工程の後に、キャビティの内部のヒンジピンを不動にするさらなる工程を含んでもよい。
【００１７】
本発明の構成及び操作方法、並びにその付加的な目的及び利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な実施形態の説明から最もよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来型のタービン組立体を示す。
【図２】本発明の一実施形態による、エネルギーを作り出すための改良型タービン組立体構造の斜視図を示す。
【図３】図２の改良型タービン組立体構造の平面図を示す。
【図４】本発明の一実施形態によるタービン組立体の分解斜視図を示す。
【図５】本発明の一実施形態による、放射状アーム構成要素に接続されているらせん状ブレード構成要素を含むタービン部分組立体を示す。
【図６】本発明の一実施形態による放射状アーム構成要素の詳細な斜視図を示す。
【図７Ａ】図５に示される接続部の詳細な斜視図を示す。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態による、第１端部でらせん状ブレード構成要素に適合され、且つ第２端部で放射状アーム構成要素に配置されたヒンジと係合するクランプ構造を示す。
【図８Ａ】本発明の一実施形態による、本発明のタービン組立体における放射状アーム構成要素とシャフトとの間の接続部の詳細な斜視図を示す。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態によるシャフトと係合されている放射状アーム構成要素を示す。
【図９】図３のタービン組立体構造の詳細な平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明においては、本発明が十分に理解されるよう、多くの特定な詳細を記載する。しかしながら、当業者には、本発明がこれらの特定な詳細のいくつかまたはすべてに限定されることなく実施されることは明らかである。別の実施例においては、十分に公知な工程段階は、本発明を不必要に分かりにくくすることのないよう、詳細には説明しない。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態による、風または流体エネルギーを電力を作り出すことに利用するために使用されるタービン１００の斜視図を示す。タービン１００は、シャフト１０２、放射状アーム１０４及びブレード１０６を含む。以下でより詳細に説明されるように、シャフト１０２に放射状アーム１０４が接続され、さらに、該放射状アーム１０４にブレード１０６が接続されている。このために、図２において符号“Ｂ”で示されるシャフト１０２と放射状アーム１０４との間の接続部は、図８Ａ及び図８Ｂでより詳細に示される。同様に、図２において符号“Ａ”で示される放射状アーム１０４とブレード１０６との間の接続部は、図７Ａ及び図７Ｂでより詳細に示される。図２は、シャフト１０２の長さに沿って２つの異なる位置それぞれに、３つの放射状アームの一組（参照符号１０４で示されるそれぞれのアーム）が配置されていることを示す。しかしながら、この正確な構成が必要でなく、且つシャフト１０２の長さに沿ってそれぞれの位置に３つよりも少ないかまたは多い放射状アームが配置してもよいことは、注目すべきである。図２から明らかなように、放射状アームは、シャフト１０２をブレード１０６に接続させる働きをし、従って、タービン構造に３つよりも少ないかまたは多いブレードを使用することを必要とする場合、対応する数の放射状アームが配備され、ブレードとシャフトとの間の接続を容易にする。
【００２１】
さらに、シャフト上において２つよりも少ないかまたは多い位置で放射状アームを支持するように構成することが可能である。ブレードの寸法は、稼働下でブレードを安定させるために必要とされる放射状アームをいくつ駆動するかに関する１つの重要な要素である。しかしながら、本発明の好ましい実施形態において、２つの放射状アームは、それぞれのブレード１０６をシャフト１０２に効果的に固定する。
【００２２】
タービン１００は流体力学的利用に適合するが、好ましくは、風力エネルギーを利用するために使用される。このために、タービン１００に使用されるブレード１０６は、好ましくはらせん形状とされている。本発明は、らせん形状のブレードが、風または流体エネルギーを利用するために従来型のブレード形状よりもはるかに効果的であることを認識する。
【００２３】
図２によると、稼働下において、シャフト１０２は回転することが可能であり、且つハブ１１２の内部に収納された（図を簡素化するために図示しない）発電機に接続されている。結果として、図２に示されるように、タービンと発電機との組み合わせは、機械的エネルギーを電気的エネルギーに効果的に変換する。発電機は、機械的エネルギーを電力に変換することが可能である、当業者に公知な任意の発電機である。一例として、No. 305 Penglai Road, Xiangshan Industrial Estate, Dancheng, Xiangshan Ningbo Zhejiang 315700 China を居所とするNingbo Ginglon Technologies 社から市販されている発電機は、良好に動作する。
【００２４】
シャフト１０２は、任意の剛性材料、例えばスチールまたはアルミニウムなどからなり、この剛性材料は、稼働中にさまざまなタービン構成要素（例えば放射状アーム１０４及びブレード１０６など）の支持を効果的に提供し、さまざまなタービン構成要素を安定化させる。しかしながら、シャフト１０２は、好ましくは、アルミニウムから作られる。アルミニウムは、金属疲労性のために、従来型構造では使用されない。しかしながら、本発明のヒンジ及びクランプ方式は、アルミニウムを適切に使用することで応力レベルを低下させることを可能にする。アルミニウムは、高い剛性及び低い製造コストゆえに好ましい。さらに、アルミニウムは、溶かして他の用途に再利用できるため、タービンの寿命後価値を増大させる。
【００２５】
シャフト１０２は、さまざまなタービン構成要素を支持するのに必要な任意の寸法を有することが可能であるが、シャフト１０２の直径は、発電機を収納するハブ１１２と係合できる寸法であることが好ましい。それゆえに、シャフト１０２の直径は、約３インチから約６インチの間に設定される。シャフトの長さは、好ましくは、約９６インチから約１６９インチの間に設定される。
【００２６】
放射状アーム１０４は、シャフト１０２とブレード１０６とを効果的に結合して、稼動下での接続を維持することができる任意の材料から作られる。好ましくは、放射状アーム１０４は、アルミニウム、繊維強化プラスチック、ガラス繊維及び炭素繊維からなるグループから選択される少なくとも１つの部材から作られる。より好ましくは、放射状アームは、アルミニウムから作られる。放射状アーム１０４は、約４８インチから約７２インチの間である長さと、約１インチから約３インチの間である厚さと、を有する。
【００２７】
ブレード１０６は、それに作用する力に耐えるために十分に硬い任意の材料からなる。好ましくは、ブレード１０６は、アルミニウムから作られる。本発明の一実施形態によれば、ブレード１０６は、約１．０ｍから約３．０ｍの間である曲率半径を有するらせん形状を有する。ブレード１０６の長さは、好ましくは約３．０ｍから約６．０ｍの間であり、ブレード１０６の厚さは、好ましくは約１．０インチから約３．０インチの間である。
【００２８】
図３は、本発明における図２のタービン１００の平面図を示す。図３に示される実施形態において、シャフト１０２は、６つの放射状アーム１０４に接続されている。２組の放射状アームそれぞれは、ブレード上の異なる位置でブレード１０６に接続する。シャフト１０２の長さ位置及び半径位置によって異なる放射状アーム１０４の相対的な配置は、符号“Ｃ”で示され、且つ図９においてより詳細に示される。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態によるタービン１００’の分解斜視図を示す。図２に示される構造と同様に、図４のタービン１００’は、同様の構成要素、例えばシャフト１０２、放射状アーム１０４及びブレード１０６などの組立体を示す。さらに、図４は、シャフト１０２と発電機１１４との間の接続部をより詳細に示し、この発電機１１４は、カプラー１１６と、ベアリング１１８と、スタブシャフト１２０と、カバープレート１２２と、さまざまな締結具１２４，１２６，１２８及び１３０と、を含む接続部分組立体を用いてハブ１１２’内に収納されている。
【００３０】
シャフト１０２の長さに沿って異なる位置で接続することに関して、図４は、ブレード接続金具または締結具１０８を介してブレード１０６に接続されている放射状アーム１０４を有する（図５を参照して以下でより詳細に説明される）タービン部分組立体５００を示す。図４は、放射状アーム１０４及びさまざまな接続構成要素を含む（図６を参照して以下でより詳細に説明される）部分組立体６００の分解図を同様に示し、これら構成要素は、放射状アーム１０４を一端部でシャフト１０２に接続し、且つ他端部でブレード１０６に接続する。
【００３１】
図５は、部分組立体５００を示し、この部分組立体５００は、ブレード接続金具または締結具１０８を介して放射状アーム１０４の一端部に接続されたブレード１０６を含む。図７Ａ及び図７Ｂは、より詳細にブレード接続金具または締結具１０８を示す。これらの図によると、ブレード接続金具または締結具は、放射状アーム１０４の一端部に接続し、且つ２つの部分、すなわちクランプ部７０４及びヒンジ部７０８を有する。図７Ａ及び図７Ｂに明確に示されるように、図Ｂのクランプ部７０４は、ブレード１０６上で滑動する。金具１０８のこの係合状態において、ヒンジ部７０８は、ブレード１０６から外側に向かって突出し、且つ放射状アーム１０４に配置されたヒンジ７０６との接続を可能とするように露出されている。金具１０８のヒンジ部７０８が放射状アーム１０４のヒンジ７０６に接続すると、ヒンジピン７１０が、２つのヒンジが係合することによって作り出されるキャビティを塞いで“ヒンジ−ピン接続部”を作り出す。本発明による“ヒンジ−ピン接続部”の好ましい一実施形態では、２つのヒンジそれぞれが、少なくとも１つのナックル (knuckle) を有する。ナックルは、その中にキャビティを画成された円筒状物体を形成するように係合し、このキャビティは、ピン、例えば参照符号７１０で示されるピンなどを収容することが可能である。“ヒンジ−ピン接続部”が、本発明の好ましい一実施形態を示すことと、別の同様の実施形態が、本発明のタービン組立体のさまざまな構成要素の間で接続を行うことにうまく使用してもよいことと、は注目すべきである。
【００３２】
本発明のある別の実施形態において、ピン７１０は、追加的な構成要素を使用して、ヒンジ部７０８及びヒンジ７０６の係合状態によって作り出されるキャビティの内部に効果的に固定されている。例として、開口部が、ヒンジピン７１０の一端部に近接して規定されている。ヒンジピン７１０と異なる固定ピン７１４は、ヒンジピン７１０がヒンジ部７０８及びヒンジ７０６の係合状態によって作り出されるキャビティを塞ぐと、開口部に挿通される。ヒンジピン７１０の開口部の内部に位置決めされる固定ピン７１４は、キャビティの内部のヒンジピンを不動にし、さらに、ヒンジ７０６とヒンジ部７０８との間の接続を固定する。
【００３３】
本発明の別の一実施形態において、ワッシャが、固定ピン７１４が開口部に挿通される前に使用される。具体的に、ヒンジピン７１０がヒンジ部７０８及びヒンジ７０６の係合状態によって作り出されるキャビティを塞ぐと、ヒンジピン７１０は、固定ピン７１４が開口部内に挿入される前に、ワッシャ７１２を同様に通過する。ワッシャは、ヒンジ７０６及びヒンジ部７０８の間の接続を絶つヒンジピン７１０のキャビティから動くことまたは取り外すことに対する付加的な保護をもたらす。
【００３４】
放射状アーム１０４に配置されたヒンジ７０６が放射状アーム１０４の一部であるか、あるいは放射状アームに接続されるかどちらでもよいことは、注目すべきである。具体的に、本発明の一実施形態では、放射状アームは、製造されるときに少なくとも１つのヒンジを含む。しかしながら、本発明の別の一実施形態では、プレートはヒンジを含むように製造され、且つこのプレートは放射状アーム１０４の一端部に取り付けられているか、または接続されている。
【００３５】
図６は、本発明の一実施形態による放射状アーム部分組立体の分解図を示し、この放射状アーム部分組立体は、一端部でブレード接続金具または締結具１０８に接続するように構成されている放射状アーム１０４を含む。第２端部では、放射状アーム１０４は、シャフト接続金具１１０を介してシャフト１０２に接続し、このシャフト接続金具１１０は、以下で説明される図８Ａ及び図８Ｂにより詳細に示される。
【００３６】
図８Ａは、タービン部分組立体の一部の分解図に注目し、このタービン部分組立体は、図２及び図４に示されるように、放射状アーム１０４と、放射状アーム１０４及びシャフト１０２の間の接続部と、を含む。図８Ａに示される接続部は、上述したように“ヒンジ−ピン接続部”である。図８Ｂに示されるように、ヒンジ８０６は、放射状アームの一端部に配置されている。ヒンジ８０６は、放射状アーム１０４の他端部でのヒンジ７０６と類似する。シャフトプレートは、放射状アームのヒンジ８０６と係合するためにヒンジ８０８をそこに取り付けるか、またはシャフトプレート上にヒンジ８０８を製造する。すでに“ヒンジ−ピン接続部”で説明したように、ヒンジピン８１０は、２つのヒンジ（すなわち符号８０６及び８０８）が係合状態にあるときに作り出されるキャビティを塞ぐ。固定ピン８１４及びワッシャ８１２は、組み立てられて、図７Ｂの固定ピン７１４及びワッシャ７１２と同様にヒンジピン８１０を固定するために機能する。
【００３７】
放射状アームに最後に取り付けるシャフトプレート８１６は、フランジ８０２を使用してシャフト１０２に取り付ける。図８Ｂに明確に示されるように、ピン接続部は、シャフトプレート８１６をフランジ８０２に締結させる。
【００３８】
図９は、図２に示される本発明のタービン（すなわち符号“Ｃ”として示される図３の一部）の詳細な平面図を示す。この図によると、シャフト１０２は、第１位置で３つの放射状アームの頂層と接続し、且つ第２位置で３つの放射状アームの底層と接続する。それぞれの層において、放射状アームは、およそ１２０°間隔とされている。好ましい実施形態において、底層における１つの放射状アーム（例えば放射状アーム１０４（１）など）と、頂層における１つの放射状アーム（例えば放射状アーム１０４（２）など）と、は、同一のブレードに取り付ける。好ましくは、同一のブレードに取り付ける放射状アームは、同じ長さである。
【００３９】
本発明の実例となる実施形態を示し且つ説明したが、別の修正、変更及び置換が考えられる。ゆえに、添付される特許請求の範囲は、以下の特許請求の範囲に記載するように広く、且つ開示の範囲に一致するよう解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４０】
１０２  シャフト、１０４  放射状アーム、１０６  ブレード、１０８  締結具、１１０  シャフト接続金具、１１２  ハブ、１２４，１２６，１２８，１３０  締結具、７０４  クランプ部、７０６  ヒンジ、７０８  ヒンジ部、７１０  ヒンジピン、７１２  ワッシャ、７１４  固定ピン、８０６  ヒンジ、８０８  ヒンジ、８１０  ヒンジピン、８１２  ワッシャ、８１４  固定ピン、８１６  シャフトプレート
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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