(57)【要約】  本発明は、画面上に表示されるタービンの躯体を用いることで、その設計と、その後のあらゆる寸法、あらゆる材料及びあらゆる数量における製造とが可能になり、またその形成が、いわゆる５パラメータの演算原理に従って設計されたブレードで実行されていることを特徴とする、必要に応じて、噴射を較正する動翼を備えるタービンの設計及び製造方法に関し、本タービンの躯体は、後にある材料で覆われる「仮想の中性繊維」によって画面に表示され、本タービンは、その全長にわたって円形の外層内に含まれており、この円形の外層は概ねわずかに丸みを帯び、その外層の内容に応じて、その長さにわたって変動する直径を有し、当該単一構成部品の外層の長さを図面に示し、また一時的な仮想円盤が交差する４つの領域へと分割しているが、これらの仮想円盤はそれぞれ、当該領域で実行される機能によってこれらの領域を分割しており、当該外層の前縁部は薄刃状になっているか、又は設置先に接続できるようにするフランジＢｒが必要に応じて設けられており、これら４つの領域は、空所又はらせん状のバルブ若しくはインデューサを含む空間である、流体を導入するための第１の領域（１）であって、これらのバルブ若しくはインデューサは、第２の領域（２）へと進入していく流体を必要に応じて予旋回させるものであり、先尖状シールドが流体流を中心においてその流入点で放散させ、その放散の際にこの流体を第２の領域（２）へと押しやっている、第１の領域（１）、らせん状に巻回され、且つ流体を回転させているその後部で開放される流路内で、流体の回転が形成される第２の領域（２）、第２の領域（２）を離れる流体の噴射によって供給されるエネルギーを利用する、噴射を較正する動翼を備える回転ホイールを含む第３の領域（３）、及び本タービンの固定ケーシングに装着され、且つ回転ホイールの後方に配置されたハウジングを含む第４の領域（４）であって、当該ハウジングは、本タービンの背面にある出口に向かって流体を方向付ける流路を含む、第４の領域（４）を含み、この流体は、本タービンの全長にわたって連続的に対向配置されたチューブに含まれる流路によって、第２の領域（２）に到達した時点で誘導される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面上に表示されるタービンの躯体を用いることで、前記タービンを設計し、その後あらゆる寸法、あらゆる材料及びあらゆる数量において製造できるようになり、また前記タービンが、いわゆる５パラメータの演算原理に従って設計されたブレードで形成されていることを特徴とする、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法であって、
前記タービンの前記躯体は、後にある材料で覆われる「仮想の中性繊維」によって画面に表示され、前記タービンは、その全長にわたって円形の外層内に含まれており、前記円形の外層は概ねわずかに丸みを帯び、前記外層の内容に応じて、その長さにわたって変動する直径を有し、
この単一構成部品の外層の長さを図面に示し、また一時的な仮想円盤が交差する４つの領域へと分割しているが、前記仮想円盤はそれぞれ、そのような領域で実行される機能によって前記領域を分割しており、前記外層の前縁部は非常に鋭くなっているか、又は設置先に接続できるようにするフランジＢｒがオンデマンドで設けられており、
前記４つの領域は、
空所又はらせん状のバルブ若しくはインデューサを含む空間である、流体を噴射するための第１の領域（１）であって、前記バルブ若しくはインデューサは、第２の領域（２）へと進入していく前記流体を必要に応じて予旋回させるものであり、先尖状シールドが前記流体流を到達時に中心から遠ざけ、前記流体流を前記第２の領域（２）へと押しやっている、第１の領域（１）、
らせん状に巻回され、且つ前記流体を回転させているその後部で開放される流路内で、前記流体の回転が形成される第２の領域（２）、
前記第２の領域（２）を離れる前記流体の噴射によって供給されるエネルギーを利用する、噴射を較正する動翼を備える回転ホイールを含む第３の領域（３）、及び
前記タービンの固定ケーシングに装着され、且つ前記回転ホイールの後方に配置されたハウジングを含む第４の領域（４）であって、前記ハウジングは、前記タービンの背面にある出口に向かって前記流体を方向付ける流路を含む、第４の領域（４）
を含み、
前記流体が、前記タービンの全長にわたって連続的に対向配置されたチューブに含まれる流路によって、前記第２の領域（２）に到達した時点で誘導される、
噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項２】
前記第２の領域（２）の前記入口及び前記第４の領域（４）にある前記チューブの前記出口の縁部が、フランジが設けられている場合を除いて非常に鋭くなっていることを特徴とし、また前記第３の領域（３）にある前記動翼の縁部も非常に鋭く、前記動翼ホイールの前記チューブの縁部、及び前記動翼ホイールを包囲している前記チューブの縁部の直径が同じであり、また前記縁部が平坦であり、互いに反対方向に回転していることを特徴とする、請求項１に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項３】
直径の異なる円形の固定チューブから前記流路が形成されており、前記チューブが互いの内側に組み込まれ、鋭い縁部を伴って前記第２の領域（２）の前面から始まっており（図４の３）、また前記チューブの直径が拡張可能であり、また前記チューブが、前記動翼を含んでいる回転ハウジングに含まれている同一のチューブに一直線に対向して連なっており、また前記回転チューブが、前記第４の領域（４）にある前記タービンの前記固定ケーシングに装着された前記ハウジング内に含まれている前記固定チューブに、ここでも一直線に対向して連なっていることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか一項に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項４】
前記第２の領域（２）の前面から始まっている、鋭い縁部を備える直線又は傾斜した放射状ブレードが、設計者が選択した方向に巻回され、前記チューブ内を後方にらせん状に移動し、前記流体を回転させる流路を形成し、次いで前記鋭い縁部によって、前記出口で前記流体を前記動翼内に向かって射出させており、前記直線又は傾斜した放射状ブレードの縁部が鋭く、また同様に、前記第４の領域（４）における前記固定ハウジングの前記チューブ間に含まれていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項５】
前記第３の領域（３）にある回転する前記ホイールが、そのチューブ間の前記ホイール内に配置された動翼で形成され、前記動翼が円の開口部であり、前記設計者によって決定された回転方向に従って、前記ホイールの供給を方向付けられており、前記ホイールの幅、前記ホイールの傾斜、及び前記ホイールの深さの値を変更することで、前記動翼を修正することができ、またここで得られる結果が、前記設計者が決定する前記ホイールの直径や前記動翼の数によって変わってくることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項６】
前記動翼の前記２つの縁部間に仮想直線が描画され、中心が前記線の中央に位置付けられることを特徴とし、前記中心に対して、前記設計者の要求どおりにΔ、Δ、αの距離差をもって、前記円の部分の中心が配置され、前記中心には前記動翼の内側噴射を抑制する対向隆起部が配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項７】
前記設計者が描画した曲線が前記隆起部の縁部から始まっており、前記曲線が、前記縁部の前にある各動翼の背面に接線方向に接していることを特徴とする、請求項６に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項８】
前記チャンバの高さ全体にわたって、前記隆起部の中心が穿孔されていることを特徴とする、請求項６に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項９】
前記動翼ホイールの前記回転チャンバが、前記タービンシャフトに機械的に接続され、前記第２の領域（２）内で、前記シャフト上に発電機が配置され、前記発電機のステータが、前記流体を回転させるために全ての前記流路の内部に装着され、前記発電機のロータが前記タービンシャフトに装着され、なお且つ滑り軸受若しくは転がり軸受又はスラスト軸受によって前記ステータに機械的に接続され、ここで前記シャフトの他方端が前記ホイール後方の反対側に出て、発生する機械的エネルギーを、前記タービンの外層に接続された支持体によって保持されているプーリ又は発電機で使用できるようにしていることを特徴とする、請求項８に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項１０】
ブラシレスモータの原理に基づいた装置により、前記回転する動翼ホイールの周囲一面に磁石を装着することによって、なお且つ前記磁石の磁場を受容し、残留磁気の少ない磁気要素と非磁気要素とを使用して、前記タービンの前記外層の周縁に沿って配置されるコイルを装着することによって発電が行われることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンを設計し、且つ製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体によって供給されるエネルギーを生成するために使用するタービンは、本質的には全サイズのプロペラブレードの表面に対して流体が衝撃を与えることによって供給される、運動エネルギーに基づいて製造されている。
【０００３】
これらは、たとえば風力タービン、ファン、若しくは航空機エンジンやヘリコプターのファン・タービンなどの大きな寸法のもの、又はターボ分子真空ポンプ、若しくは小さなブレードが何段も組み込まれたヘリコプタータービンや航空機エンジンにおけるより小型のタービンや積層型のタービンである可能性がある。遠心力は、ヘリコプタータービンの遠心式ホイールを例とする、開放型又は閉鎖型遠心式ホイールによっても使用されている。ロケットのタービンなど、反動力によってはるかに大きな力を生成することもできる。周囲流体への反動力によってホイールを回転させ、このホイールの周辺に配置される動翼に対し、連続的に衝突する流体噴射を使用するという点で、ペルトンタービンは例外となる。ターゴタービンも同様に、ホイールに横方向に衝突する動翼を使用している。
【０００４】
たとえば、プロペラは流体からエネルギーを取り込むために長年にわたって使用されており、たとえば砂漠の国では、井戸から水を抽出するために適正な寸法の風力タービンが使用されており、またこれはヨーロッパでは、牧草地にいる牛に飲料水を与えたり、風車で小麦粉を作成したりするときにも使用されている。
【０００５】
ここで後者が年月を経ても使用され続けている場合、これらが濡れ表面と呼ばれる大きな空気交換面を有しているからに他ならず、このことは、ほぼ全円周を覆い、したがって、最小直径で風に含まれるエネルギーを最大量取り込むことができる、幅の広いブレードをこれらのタービンが数多く有していることに起因する。景観を台無しにしている非常に大きな新型の風力タービンには有意な濡れ表面がなく、その上、その平均歩留まりは約２０％となっている。
【０００６】
過去数十年に直面してきた主な課題点としては、最新の高性能チップ除去機を使用しても、複雑な形状に製造することが非常に困難であったことが挙げられる。８軸数値制御機に関するＰｉｅｒｒｅ  ＣＡＲＲＯＵＳＥＴによる１９９０年の特許では、１９８５年からすでにベジエ曲線を備えるコンピュータ使用していた。Ｐｉｅｒｒｅ  ＣＡＲＲＯＵＳＥＴらは、工作物がその周りを移動する制御機の中心点に配置された、円筒形フライスの接線における刃部に取り組んでいた。
【０００７】
デジタル技術、コンピュータ、数学的パラメータ化ソフトウェア、及び三次元積層造形機の登場により、ＣＡＲＰＹＺはベジエ曲線を用いて１９９６年から、個々に技工を施す形式で、従前は製造不可能であった非常に複雑な単一構成部品のポンプタービンの製造を、まずベジエ曲線を用いて画面上にこれらを作成し、次いでステレオリソグラフィーを用いて製造することによって開始している。
【０００８】
変わらず研究を続け、２００６年に５パラメータの演算原理として知られているＣＡＲＰＹＺの演算原理（特許文献１）を発見したことにより、２０１７年に創設されたＣＡＲＰＹＺ  ＳＡＳ  Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉｅ社は１０年以上にわたってその研究を続けている。
【０００９】
特許文献１では、いわゆる５パラメータの演算原理について詳述されており、世界的な技術革新に通じている当業者には、この演算原理は周知であるが、この原理についていまだ十分に通じていない場合でも、この特許文献１によって直ちに認識することになる。
【００１０】
いわゆる５パラメータの演算原理により、５つの数値、すなわち１）前縁部、２）後縁部、３）本体、４）長さ、及び５）キャンバーそれぞれの数値選択のみを同時に用いることで、両面ブレードを製造することができる。
【００１１】
これにより、当初は直感的に、ペルトンタービンの原理に基づいたいくつかのサンプルを見出して、製造することができた。たとえば、２０１２年１０月２９日の特許文献２及び特許文献３には、タービンがまず中空の静止ホイール周辺の流路を通じて流体を接線方向に方向付け、次いで、ペルトンタービンのホイールの原理に従って、動翼において、静止ホイールを包囲している回転ホイール内で噴射が受容される様子について、記載されている。この方法により、風力タービンや潮力タービンを例とする移動流体からエネルギーを回収できるタービンアセンブリを、最小の捕捉面で最大の効率を得る形態で形成することができる。
【００１２】
特許文献３には、具体的には、互いに入れ子になった少なくとも２つの三次元中空ホイールを備えるタービンに適用された、５パラメータの演算原理と呼ばれるＣＡＲＰＹＺの演算原理を使用した、このタイプの既知の方法について記載されており、この中空ホイールにおいては一方で、中空の静止ホイールの前面が、その最大直径となる位置において、流体の入口で開放されており、また湾曲している一連の円形ワッシャーで構成されており、これらの円形ワッシャーは、それぞれが前面から中心に向かって縮小していく内径を有し、前面に向かって方向付けられている内縁部を有し、且つブレードと交差しており、これらのブレードは、好ましくはらせん状に巻回されて、前面から中心まで及び、またワッシャー流路が当該ホイールの周辺に向かって接線方向に方向付けられている状態で形成され、その一方で、静止ホイールを包囲している少なくとも１つの回転ホイールが、好ましくはらせん状に巻回されて、大径から中心に向かって及び、且つ中空動翼の形態で湾曲しているブレードで構成されており、これらの動翼の噴出口の１つは、当該ホイールの内側に対して接線方向に方向付けられており、またこれらの動翼ブレードは、内側から外側まで及び、これらの動翼を仕切っている円形ワッシャーと交差しており、また前記ワッシャーの内縁部は、静止ホイールのワッシャーとかろうじて接続されている。
【００１３】
このいわゆる５パラメータの産業用コンピュータツールを使用すると、非常に複雑な形状のらせん状ブレードをオンデマンドで無制限に、且つ容易に作製することが可能になり、またこれを形成するためのコンピュータファイルを作成できるようになる。この場合当業者は、別々に記載している各構成要素について、いわゆる「５パラメータ」の原理に必要となる全ての数値を与えなければならない。当業者は、記載しているように、これらの構成要素を互いに関連付けることができる。
【００１４】
このいわゆる「５パラメータ」の原理は、数値参照なしで計算原理を明らかにする希少な産業用ＩＴツールである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０１２４２５号パンフレット（ＰＣＴ／ＦＲ２００７／００１１２６７号明細書）
【特許文献２】仏国特許第２９９７４６０号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１４／０６７８２３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、軸方向推力を改善することを目的として、先行技術において直面していた欠点を大幅に克服するような、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンを設計し、且つ製造する方法が必要であることは明らかである。本発明の１つの目的は、全ての構成要素が完全にデジタル化されており、またあらゆる流体、あらゆる用途、及びあらゆるサイズにオンデマンドで適合するような、ＣＡＲＰＹＺの原理で噴射を較正する動翼ホイールを備えるタービンを設計し、形成し、且つ製造できるようにする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的のために、本発明に係る、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法は、画面上に表示される本タービンの躯体を用いることで、これらのタービンを設計し、その後あらゆる寸法、あらゆる材料及びあらゆる数量において製造できるようになり、またこれらのタービンが、いわゆる５パラメータの演算原理に従って設計されたブレードで形成されていることを特徴とする。本タービンの躯体は、後にある材料で覆われる「仮想の中性繊維」によって画面に表示され、これらのタービンは、その全長にわたって円形の外層内に含まれており、この円形の外層は概ねわずかに丸みを帯び、当該外層の内容に応じて、その長さにわたって変動する直径を有する。この単一構成部品の外層の長さを図面に示し、また一時的な仮想円盤が交差する４つの領域へと分割しているが、これらの仮想円盤はそれぞれ、そのような領域で実行される機能によってこれらの領域を分割しており、前記外層の前縁部は非常に鋭くなっているか、又は設置先に接続できるようにするフランジＢｒがオンデマンドで設けられる。これら４つの領域は、
空所又はらせん状のバルブ若しくはインデューサを含む空間である、流体を噴射するための第１の領域（１）であって、これらのバルブ若しくはインデューサは、第２の領域（２）へと進入していく流体を必要に応じて予旋回させるものであり、先尖状シールドが流体流を到達時に中心から遠ざけ、これを第２の領域（２）へと押しやっている、第１の領域（１）、
らせん状に巻回され、且つ流体を回転させているその後部で開放される流路内で、流体の回転が形成される第２の領域（２）、
第２の領域（２）を離れる流体の噴射によって供給されるエネルギーを利用する、噴射を較正する動翼を備える回転ホイールを含む第３の領域（３）、及び
本タービンの固定ケーシングに装着され、且つ回転ホイールの後方に配置されたハウジングを含む第４の領域（４）であって、前記ハウジングは、本タービンの背面にある出口に向かって流体を方向付ける流路を含む、第４の領域（４）
を含み、
この流体は、本タービンの全長にわたって連続的に対向配置されたチューブに含まれる流路によって、第２の領域（２）に到達した時点で誘導される。
【００１８】
したがって、いわゆる５パラメータの演算原理により、５つの数値、すなわち１）前縁部、２）後縁部、３）本体、４）長さ、及び５）キャンバーそれぞれの数値選択のみを同時に用いることで、両面ブレードを製造することができる。
【００１９】
ＣＡＲＰＹＺの産業用コンピュータツールを使用すると、非常に複雑な形状のらせん状ブレードをオンデマンドで無制限に、且つ容易に作製することが可能になり、またこれを形成するためのコンピュータファイルを作成できるようになる。
【００２０】
本出願に記載していることを段階的に実行することにより、当業者は、出願人が行うように、選択したタービンを画面上で具体的に作製することができ、世界中いたる所で積層造形によって、物理的にこれらのタービンを形成できるファイルを作成できるようになる。
【００２１】
この場合当業者は、本特許出願で別々に記載している各構成要素について、いわゆる「５パラメータ」の原理に必要となる全ての数値を与えなければならない。
【００２２】
当業者は、本出願に記載しているように、これらの構成要素を互いに関連付けることができる。
【００２３】
新規性のある本発明は、本発明に係る、噴射を較正する動翼を備えるタービンの全ての構成要素を、新規の方法でより系統的に作製することができるようにする前述の５パラメータの原理をあらゆる場所で使用することにより、この方法の無駄を排除している。
【００２４】
本発明によれば、「いわゆる５パラメータの演算原理」が使用されている。この特徴は、本出願の出願人によって開発された、コンピュータ支援設計及び製造のための産業用コンピュータツールを指す。ただし、この原理そのものは広く受け入れられており、特定の標準操作シーケンスとして国際的に受け入れられている標準原理又は手順を定義している。
【００２５】
本発明に係る、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法による利益は、タービンを設計し、且つ製造でき、「いわゆる５パラメータの原理」を使用することにあり、この５パラメータの原理により、５つの数値のみに基づいて、必要に応じて膨張させることができるくぼみ曲線を作成することが可能となり、これら５つの数値とは、
−ブレードの前縁部における円の直径の値、
−ブレードの後縁部における円の直径の値、
−タービン本体のブレードの中心に位置する円の直径の値、
−上記の３つの円における相互間の相対位置によって取得される、キャンバーの値
−及びブレードの長さ
の値である。
【００２６】
新規性のある本発明は、既知の幾何学的且つ数学的原理及び法則を使用して、動翼を備えるＣＡＲＰＹＺのタービンを形成する方法を示しているが、これらの原理及び法則は関連付けられており、同時に又は単独で、補完的に使用される。各原理については、あらゆる場所ですでに個別に知られていることが想定されるが、単一構成部品のホイールの構成要素は全て相互に依存しているため、これらの原理を全体的な背景から取り出される十分な対立事項と見なすことはできない。
【００２７】
いわゆるＣＡＲＰＹＺの５パラメータの演算原理を使用することにより、噴射を較正する動翼ホイールを備えるタービンを設計し、形成し、且つ製造することができるようになり、その構成要素は全てが完全にデジタル化され、またあらゆる流体、あらゆる用途、及びあらゆるサイズにオンデマンドで適合するものである。本装置が注目に値するのは、画面上に表示される本タービンの躯体を用いることで、これらのタービンを設計し、その後あらゆる寸法、あらゆる材料及びあらゆる数量において製造できるようになり、またこれらのタービンが、ＣＡＲＰＹＺの５パラメータの演算原理に従って設計されたブレードで形成されているという点においてである（国際公開第２００８／０１２４２５号パンフレット、ＰＣＴ／ＦＲ２００７／００１１２６７号明細書を参照のこと）。
【００２８】
したがって、当業者は、「５パラメータ」の演算原理を参照することにより、利用可能な情報を全て入手できるが、この原理は一般的に知られている記述用語ではない。ここでは既知である「５パラメータ」の演算原理により、当業者は、特許請求の範囲に記載している本発明に係る、噴射を較正する動翼を備えるタービンをオンデマンドで設計し、且つ製造するために、第１、第２、第３及び第４の領域を有する本タービンの設計と製造とをいかに効果的に実行すべきかについて正確に知ることができる。本明細書及びこの産業用コンピュータツールに関する特定の知識を含む彼らの一般的な技術知識を取り入れることにより、当業者は本発明を容易に再現する、すなわち本発明から導出され得る指示及び情報を用いて、特許請求しているタービンを容易に製造することができる。
【００２９】
好ましくは、第２の領域（２）の入口及び第４の領域（４）にあるチューブの出口の縁部は、フランジが設けられている場合を除いて非常に鋭く、また第３の領域（３）にある動翼の縁部も非常に鋭く、動翼ホイールのチューブの縁部、及びこの動翼ホイールを包囲しているチューブの縁部の直径は同じであり、またこれらの縁部は平坦であり、互いに反対方向に回転している。
【００３０】
本発明の好ましい一実施形態では、直径の異なる円形の固定チューブから流路が形成されており、これらのチューブは互いの内側に組み込まれ、鋭い縁部を伴って第２の領域（２）の前面から始まっており（図４の３）、またこれらのチューブの直径は拡張可能であり、またこれらのチューブは、動翼を含んでいる回転ハウジングに含まれている同一のチューブに一直線に対向して連なっており、またこれらの回転チューブは、第４の領域（４）にある本タービンの固定ケーシングに装着されたハウジング内に含まれている固定チューブに、ここでも一直線に対向して連なっている。
【００３１】
本発明の好ましい一実施形態では、第２の領域（２）の前面から始まっている、鋭い縁部を備える直線又は傾斜した放射状ブレードが、設計者が選択した方向に巻回され、チューブ内を後方にらせん状に移動し、流体を回転させる流路を形成し、次いでそれらの鋭い縁部によって、出口でその流体を動翼内に向かって射出させており、直線又は傾斜した放射状ブレードの縁部は鋭く、また同様に、第４の領域（４）における固定ハウジングのチューブ間に含まれている。
【００３２】
本発明の好ましい一実施形態では、第３の領域（３）にある回転するホイールは、そのチューブ間のホイール内に配置された動翼で形成され、これらの動翼は円の開口部であり、設計者によって決定された回転方向に従って、それらの供給を方向付けられており、ホイールの幅、それらの傾斜、及びそれらの深さの値を変更することで、これらの動翼を修正することができ、またここで得られる結果は、設計者が決定するホイールの直径や動翼の数によって変わってくる。
【００３３】
好ましくは、この動翼の２つの縁部間に仮想直線が描画され、中心がこの線の中央に位置付けられ、この中心に対して、設計者の要求どおりにΔ、Δ、αの距離差をもって、円の部分の中心が配置され、この中心には、動翼の内側噴射を抑制する対向隆起部が配置されている。
【００３４】
本発明の好ましい一実施形態では、設計者が描画した曲線が隆起部の縁部から始まっており、これらの曲線は、これらの縁部の前にある各動翼の背面に接線方向に接している。
【００３５】
好ましくは、チャンバの高さ全体にわたって、これらの隆起部の中心が穿孔されている。
【００３６】
本発明の好ましい一実施形態では、動翼ホイールの回転チャンバは、タービンシャフトに機械的に接続されている。第２の領域（２）内で、シャフト上に発電機が配置され、その発電機のステータは、流体を回転させるために全ての流路の内部に装着され、この発電機のロータはタービンシャフトに装着され、なお且つ滑り軸受若しくは転がり軸受又はスラスト軸受によってステータに機械的に接続され、ここでシャフトの他方端がホイール後方の反対側に出て、発生する機械的エネルギーを、本タービンの外層に接続された支持体によって保持されているプーリ又は発電機で使用できるようにしている。
【００３７】
好ましくは、ここではブラシレスモータの原理に基づいた装置により、回転する動翼ホイールの周囲一面に磁石を装着することによって、なお且つこれらの磁石の磁場を受容し、残留磁気の少ない磁気要素と非磁気要素とを使用して、本タービンの外層の周縁に沿って配置されるコイルを装着することによって発電が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
これらの図は情報提供のために示すものであり、またこれらは、本明細書及び特許請求の範囲の本文を最良に示すために概略的となり、且つ簡略化されている。
【図１】ホイールの幅、それらの傾斜、及びそれらの深さの値を変更することによって修正できる、動翼の一例として示した図である。
【図２】設計者が描画した曲線が隆起部の縁部から始まっており、これらの曲線が、これらの縁部の前にある各動翼の背面にそれらの接線上で接している様子を示した図である。
【図３】４つの領域に分割された、シャフトの軸に沿って切断されたタービンの半体を示した断面図である。
【図４】動翼に適用される、いわゆる５パラメータの原理を示した図である。
【図５】必要に応じて流体の噴射を調整する動翼の流路を修正できるようにするために、中心の位置をΔ、Δ、αだけ移動させることによる、オンデマンドでの隆起部の生成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
噴射を較正する動翼を備えるタービンの作製原理を一例として概略的に示すために図１〜図５を提供しているが、このことは、提示している図面を決して限定するものではない。図４はＣＡＲＰＹＺの５パラメータの演算原理を示しており、また動翼の縁部（３）が非常に鋭くなっている可能性を示唆しており、これはなぜなら、コンピュータで使用され、なお且つ三次元積層造形機で得られる直径は極めて薄く、実質的に視認できないほど鋭いためである。同図面では、チューブの端の縁部が平坦であってもよいことも示している。
【００４０】
図１は、動翼の中空の深さとその角度とを、必要に応じて修正できることを示している。
【００４１】
図５は、中心の位置をΔ、Δ、αだけ移動させることにより、オンデマンドで隆起部が生成され、また流体の噴射を調整する動翼の流路を必要に応じて修正できることを示している。図３は、シャフトの軸に沿って切断されたタービンの半体の断面図を示している。流体入口は図の左側に矢印で示しており、また円形の外層を太く示しているが、この円形の外層の縁部は、流体取入口が周囲にある場合は鋭くなっている可能性があるか、又は設置先に接続するためのフランジ（Ｂｒ）を設けている場合もある。同心チューブと放射状ブレードとで構成された流路を示している。同図面はさらに回転チャンバを示しており、このチャンバの円形チューブは動翼を含み、これらのチューブは、流体を供給している流路のチューブに対応する。同図面はさらに、回転チャンバの後方で、タービンケーシングにハウジングが装着されている様子を示しており、動翼ホイールのチューブに連続的に対向しており、また矢印を付した出口に向かって流体を方向付けるようにプロファイルされた放射状スペーサをさらに含むチューブで、このハウジングは形成されている。回転チャンバは、本タービン内に含まれる発電機のロータを回転させるシャフトに固定されている（ＰｏｗＥ）。右側にある外側出口を介して、機械エネルギーを使用することができる（ＰｏｗＭ）。
【００４２】
図１は、５つのパラメータを使用することで、動翼を方向付けし、且つそれらの寸法を変更できることを示している。
【００４３】
図５は、動翼内に隆起部を配置し、またこの隆起部の中心を、動翼の縁部間に描画された軸の中心からオンデマンドで移動させ、これによって動翼の隆起部と底部との間にある流路のサイズを修正できることを示している。図２は、隆起部の前縁部を、その前縁部の前方にある動翼の接線に接続している曲線の部分を示している。同図面は、チャンバを貫通する長円形の中央孔をさらに示している。
【００４４】
図４は、いわゆる５パラメータの原理を示している。
【００４５】
図３に示すように、本タービンの躯体が、「仮想の中性繊維」を使用して画面上に表示され、この仮想の中性繊維は、その後ある材料で覆われることになる。これらのタービンは、その全長にわたって円形の外層内に含まれており、この円形の外層は概ねわずかに丸みを帯び、当該外層の内容に応じて、その長さにわたって変動する直径を有する。前記単一構成部品の外層の長さを図面に示しており、これを一時的な仮想円盤が交差する４つの領域へと分割しているが、これらの仮想円盤はそれぞれ、そのような領域で実行される機能によってこれらの領域を分割している。
【００４６】
前記外層の前縁部は非常に鋭くなっているか、又は設置先に接続できるようにするフランジＢｒがオンデマンドで設けられる。
【００４７】
これら４つの領域は、
空所又はらせん状のバルブ若しくはインデューサを含む空間である、流体を噴射するための領域１であって、これらのバルブ若しくはインデューサは、領域２へと進入していく流体を必要に応じて予旋回させるものである、領域１。図３先尖状シールドが流体流を到達時に中心から遠ざけ、これを領域２へと押しやっている。
らせん状に巻回され、且つ流体を回転させているその後部で開放される流路内で、流体の回転が形成される領域２、
領域２を離れる流体の噴射によって供給されるエネルギーを利用する、噴射を較正する動翼を備える回転ホイールを含む領域３、及び
本タービンの固定ケーシングに装着され、且つ回転ホイールの後方に配置されたハウジングを含む領域４であって、このハウジングは、本タービンの背面にある出口に向かって流体を方向付ける流路を含む、領域４
を含む。この流体は、本タービンの全長にわたって連続的に対向配置されたチューブに含まれる流路によって、領域２に到達した時点で誘導される。領域２への入口及び領域４からのチューブの出口の縁部は、それらにフランジが設けられている場合を除いて非常に鋭くなっている。領域３にある動翼の縁部は非常に鋭くなっている。
【００４８】
動翼ホイールのチューブの縁部、及びこの動翼ホイールを包囲しているチューブの縁部の直径は同じであり、またこれらの縁部は平坦であり（図４）、互いに反対方向に回転している。直径の異なる円形の固定チューブから流路が形成されており、これらのチューブは互いの内側に組み込まれ、鋭い縁部を伴って領域２の前面から始まっており（図４の３）、またこれらのチューブの直径は拡張可能である。これらのチューブは、動翼を含んでいる回転チャンバに含まれている同一のチューブに一直線に対向して連なっている。これらの回転チューブは、本タービンの固定ケーシング（領域４）に接続されたハウジング内に含まれている固定チューブに、ここでも一直線に対向して連なっている。
【００４９】
図３は、領域２の前面から始まっている直線又は傾斜した放射状ブレードでは、その鋭い縁部が、設計者が選択した方向に巻回され、チューブ内を後方にらせん状に移動し、流体を回転させる流路を形成して、それらの鋭い縁部によって、出口でその流体を動翼内に向かって射出させている様子を示している。
【００５０】
直線又は傾斜した放射状ブレードの縁部は鋭く、またこれらも同様に、領域４における固定ハウジングのチューブ間に含まれている。領域３にある回転するホイールは、そのチューブ間のホイール内に配置された動翼で形成されている。これらの動翼は開口円の一部であり、設計者によって決定された回転方向に従って、それらの供給を方向付けられている。
【００５１】
図１に示すように、ホイールの幅、それらの傾斜、及びそれらの深さの値を変更することで、これらの動翼を修正している。またここで得られる結果は、設計者が決定するホイールの直径や動翼の数によって変わってくる。この動翼の２つの縁部間に仮想直線が描画され、中心がこの線の中央に位置付けされる。
【００５２】
図５に示すように、この中心に対して、設計者の要求どおりにΔ、Δ、αの距離差をもって、円の部分の中心が配置され、この中心には、動翼の内側噴射を抑制する対向隆起部が配置されている。
【００５３】
図２は、設計者が描画した曲線が隆起部の縁部から始まっており、これらの曲線が、これらの縁部の前にある各動翼の背面に接線方向に接している様子を示している。
【００５４】
チャンバの高さ全体にわたって、これらの隆起部の中心が穿孔されている。動翼ホイールの回転チャンバは、タービンシャフトに機械的に接続されている（図３）。
【００５５】
領域２内で、シャフト上に発電機が配置され、その発電機のステータは、流体を回転させるために全ての流路の内部に装着されている。この発電機のロータはタービンシャフトに装着され、なお且つ滑り軸受若しくは転がり軸受又はスラスト軸受によってステータに機械的に接続されている。ここでシャフトの他方端がホイール後方の反対側に出て、発生する機械的エネルギーを、本タービンの外層に接続された支持体によって保持されているプーリ又は発電機で使用できるようにしている（図３）。
【００５６】
ここではブラシレスモータの原理に基づいた装置により、回転する動翼ホイールの周囲一面に磁石を装着することによって、なお且つこれらの磁石の磁場を受容し、残留磁気の少ない磁気要素と非磁気要素とを使用して、本タービンの外層の周縁に沿って配置されるコイルを装着することによって発電が行われる。
【００５７】
本発明は、例示として記載し、且つ図面に示している実施形態に決して限定されるものではない。細部、形状及び寸法に関する多くの修正を、本発明の範囲から逸脱することなくなすことができる。本発明について特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、これらは単に例示的なものであるため、限定的であると見なすべきではない。特許請求の範囲における参照番号は、その範囲を限定するものではない。
【図１】
2021519881.tif 000003
【図２】
2021519881.tif 000004
【図３】
2021519881.tif 000005
【図４】
2021519881.tif 000006
【図５】
2021519881.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月22日(2020.1.22)
【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】
画面上に表示されるタービンの躯体を用いることで、前記タービンを設計し、その後あらゆる寸法、あらゆる材料及びあらゆる数量において製造できるようになり、また前記タービンが、５つの数値のみから始まる、必要に応じて膨張させることができるくぼみ曲線を作成することが可能になる、いわゆる５パラメータの演算原理に従って設計されたブレードで形成されている、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法であって、前記５つの数値は、
−前記ブレードの前縁部における円の直径の値、
−前記ブレードの後縁部における円の直径の値、
−前記タービン本体の前記ブレードの中心に位置する円の直径の値、
−前記３つの円における相互間の相対位置によって取得される、キャンバーの値、
−及び前記ブレードの長さの値
であり、
前記タービンの前記躯体は、後にある材料で覆われる「仮想の中性繊維」によって画面に表示され、前記タービンは、その全長にわたって円形の外層内に含まれており、前記円形の外層は概ねわずかに丸みを帯び、前記外層の内容に応じて、その長さにわたって変動する直径を有し、
この単一構成部品の外層の長さを図面に示し、また一時的な仮想円盤が交差する４つの領域へと分割しているが、前記仮想円盤はそれぞれ、そのような領域で実行される機能によって前記領域を分割しており、前記外層の前縁部は非常に鋭くなっているか、又は設置先に接続できるようにするフランジＢｒがオンデマンドで設けられており、
前記４つの領域は、
空所又はらせん状のバルブ若しくはインデューサを含む空間である、流体を噴射するための第１の領域（１）であって、前記バルブ若しくはインデューサは、第２の領域（２）へと進入していく前記流体を必要に応じて予旋回させるものであり、先尖状シールドが前記流体流を到達時に中心から遠ざけ、前記流体流を前記第２の領域（２）へと押しやっている、第１の領域（１）、
らせん状に巻回され、且つ前記流体を回転させているその後部で開放される流路内で、前記流体の回転が形成される第２の領域（２）、
前記第２の領域（２）を離れる前記流体の噴射によって供給されるエネルギーを利用する、噴射を較正する動翼を備える回転ホイールを含む第３の領域（３）、及び
前記タービンの固定ケーシングに装着され、且つ前記回転ホイールの後方に配置されたハウジングを含む第４の領域（４）であって、前記ハウジングが、前記タービンの背面にある出口に向かって前記流体を方向付ける流路を含む、第４の領域（４）
を含み、
前記流体が、前記タービンの全長にわたって連続的に対向配置されたチューブに含まれる流路によって、前記第２の領域（２）に到達した時点で誘導されることを特徴とし、また、
前記第３の領域（３）にある回転する前記ホイールが、そのチューブ間の前記ホイール内に配置された動翼で形成され、前記動翼が円の開口部であり、設計者によって決定された回転方向に従って、前記ホイールの供給を方向付けられており、前記ホイールの幅、前記ホイールの傾斜、及び前記ホイールの深さの値を変更することで、前記動翼を修正することができ、またここで得られる結果が、前記設計者が決定する前記ホイールの直径や前記動翼の数によって変わってくることを特徴とする、
噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項２】
前記第２の領域（２）の前記入口及び前記第４の領域（４）にある前記チューブの前記出口の縁部が、フランジが設けられている場合を除いて非常に鋭くなっていることを特徴とし、また前記第３の領域（３）にある前記動翼の縁部も非常に鋭く、前記動翼ホイールの前記チューブの縁部、及び前記動翼ホイールを包囲している前記チューブの縁部の直径が同じであり、また前記縁部が平坦であり、互いに反対方向に回転していることを特徴とする、請求項１に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項３】
直径の異なる円形の固定チューブから前記流路が形成されており、前記チューブが互いの内側に組み込まれ、鋭い縁部を伴って前記第２の領域（２）の前面から始まっており（図４の３）、また前記チューブの直径が拡張可能であり、また前記チューブが、前記動翼を含んでいる回転ハウジングに含まれている同一のチューブに一直線に対向して連なっており、また前記回転チューブが、前記第４の領域（４）にある前記タービンの前記固定ケーシングに装着された前記ハウジング内に含まれている前記固定チューブに、ここでも一直線に対向して連なっていることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか一項に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項４】
前記第２の領域（２）の前面から始まっている、鋭い縁部を備える直線又は傾斜した放射状ブレードが、設計者が選択した方向に巻回され、前記チューブ内を後方にらせん状に移動し、前記流体を回転させる流路を形成し、次いで前記鋭い縁部によって、前記出口で前記流体を前記動翼内に向かって射出させており、前記直線又は傾斜した放射状ブレードの縁部が鋭く、また同様に、前記第４の領域（４）における前記固定ハウジングの前記チューブ間に含まれていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項５】
前記動翼の前記２つの縁部間に仮想直線が描画され、中心が前記線の中央に向けられていることを特徴とし、また前記中心に対して、前記設計者の要求どおりにΔ、Δ、αの距離差をもって、前記円の部分の中心が配置され、前記中心には、前記動翼の内側噴射を抑制する対向隆起部が配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項６】
前記設計者が描画した曲線が前記隆起部の縁部から始まっており、前記曲線が、前記縁部の前にある各動翼の背面に接線方向に接していることを特徴とする、請求項５に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項７】
前記チャンバの高さ全体にわたって、前記隆起部の中心が穿孔されていることを特徴とする、請求項６に従って形成される、噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項８】
前記動翼ホイールの前記回転チャンバが、前記タービンシャフトに機械的に接続され、前記第２の領域（２）内で、前記シャフト上に発電機が配置され、前記発電機のステータが、前記流体を回転させるために全ての前記流路の内部に装着され、前記発電機のロータが前記タービンシャフトに固定され、なお且つ滑り軸受若しくは転がり軸受又はスラスト軸受によって前記ステータに機械的に接続され、ここで前記シャフトの他方端が前記ホイール後方の反対側に出て、発生する機械的エネルギーを、前記タービンの外層に接続された支持体によって保持されているプーリ又は発電機で使用できるようにしていることを特徴とする、請求項７に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【請求項９】
ブラシレスモータの原理に基づいた装置により、前記回転する動翼ホイールの周囲一面に磁石を装着することによって、なお且つ前記磁石の磁場を受容し、残留磁気の少ない磁気要素と非磁気要素とを使用して、前記タービンの前記外層の周縁に沿って配置されるコイルを装着することによって発電が行われることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の噴射を較正する動翼を備えるオンデマンド型タービンの設計及び製造方法。
【国際調査報告】
2021519881.tif 000008
2021519881.tif 000009
2021519881.tif 000010
2021519881.tif 000011
2021519881.tif 000012
2021519881.tif 000013