(57)【要約】本明細書で開示されるのは、タービンと構成可能であり、その末端を形成する内側部分および外側部分を有する、リグ構造と、帆と、アクチュエータアセンブリとを備える、ガイド羽根アセンブリである。帆は、リグ構造に連結され、衝打する流体の流動に対して谷を提示するために成形され、谷は、リグ平面から画定される深度を有する。帆は、リグ構造の外側部分から内側部分に向かって延在し、通気口が画定される内側縁で終端する。帆に衝打する流体は、谷に集中され、タービンに向かって通気口から再指向される。
2018519463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド羽根アセンブリであって、
タービンと構成可能であり、その末端を形成する内側部分および外側部分を有する、リグ構造であって、前記リグ構造は、リグ平面を画定し、前記内側部分は、前記外側部分より前記タービンの近傍に位置付けられている、リグ構造と、
前記リグ構造に結合され、衝打する流体の流動に対して谷を提示するために成形されている、帆であって、前記谷は、前記リグ平面から画定された深度を有し、前記帆は、前記リグ構造の前記外側部分から前記内側部分に向かって延在し、通気口が画定される内側縁で終端し、前記帆上に衝打する前記流体は、前記谷に集中され、前記タービンに向かって前記通気口から再指向される、帆と、
前記リグ構造に結合され、前記通気口における前記帆の部分が係留されている、アクチュエータアセンブリであって、前記アクチュエータアセンブリは、前記通気口における前記谷の深度を変動させるために、前記リグ平面に向かってと、そこから離れるようにとのうちの１つであるように、前記帆の内側縁を位置付けるために動作可能である、アクチュエータアセンブリと
を備える、ガイド羽根アセンブリ。
【請求項２】
前記帆は、前記衝打する流体によって前記リグ平面を横断する前記谷の変位を可能にするために、可撓性材料から形成されている、請求項１に記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項３】
前記谷の深度は、前記帆が前記リグ構造の前記外側部分から前記内側部分に向かって延在するにつれて増加する、前記請求項のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項４】
前記アクチュエータアセンブリは、前記帆の内側縁が結合されている、ウィンチおよび制御ラインを備え、前記ウィンチは、前記制御ラインにおけるたるみを取ることと、緩めることとのうちの１つのためのものであり、それによって、前記リグ平面に向かってと、そこから離れるようにとのうちの１つであるように、前記帆の内側縁を変位させる、前記請求項のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項５】
前記リグ構造は、
前記リグ構造の前記内側部分に構成されている支柱と、
前記支柱から延在する一対のブームと
を備える、前記請求項のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項６】
前記谷を成形するための、帆とともに形成されている、複数の補剛材をさらに備える、前記請求項のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項７】
前記複数の補剛材のそれぞれは、前記リグ構造の前記外側部分から前記内側部分に向かって前記帆の中間区画に沿って伸長であり、空間の内側で変位され、前記複数の補剛材のそれぞれは、前記対のブームに対して実質的に垂直である、請求項６に記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項８】
前記対のブームのそれぞれは、そこに結合されたマストを有し、前記帆は、前記リグ構造の前記内側部分に向かって圧潰するために摺動可能に変位可能であるために、前記対のブームのそれぞれの前記マストに摺動可能に結合されている、請求項５−７のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項９】
前記対のマストのそれぞれは、前記リグ平面に対して斜めにそこから延在し、前記谷からそこに向かう流体の逃散を低減させる、一対のフランジを備える、請求項５−８のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項１０】
前記対のブームのそれぞれ、および前記支柱は、トラス構造である、請求項５−９のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項１１】
前記対のブームは、前記支柱と回転可能に結合され、前記リグ構造の前記内側部分に隣接して画定された第１の軸を中心として、前記リグ平面の角度を前記タービンとともに変動させることを可能にする、請求項５−１０のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項１２】
前記リグ構造は、アクチュエータと、プーリ、平行移動連結器、および前記第１の軸を中心としてそこに変位を伝達するために前記アクチュエータおよび前記対のブームに介在する複数の歯車のうちの少なくとも１つとを備える、請求項５−１１のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項１３】
回転式ガイドをさらに備え、その上に前記支柱が結合され、前記回転式ガイドは、前記リグ構造を第２の軸を中心として枢動させるためのものである、請求項５−１２のいずれかに記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項１４】
前記回転式ガイドは、前記第２の軸を中心とした前記回転式ガイドに沿った前記リグ構造の変位のための円形アクチュエータを備える、請求項１３に記載のガイド羽根アセンブリ。
【請求項１５】
ガイド羽根構造であって、
円筒形中空を画定し、構造軸がその経線に沿って延在する、支持構造であって、タービンを受容するための前記円筒形中空は、複数のロータブレードをその中に備え、前記複数のロータブレードの回転軸は、前記構造軸と実質的に一致する、支持構造と、
前記支持構造の外側部分に、かつそれに沿って結合され、前記構造軸を中心として空間上分布されている、複数のガイド羽根アセンブリであって、前記複数のガイド羽根のそれぞれは、
その末端を形成する内側部分および外側部分を有するリグ構造であって、前記リグ構造は、リグ平面を画定し、前記内側部分は、前記外側部分より前記タービンの近傍に位置付けられている、リグ構造と、
前記リグ構造に結合され、衝打する流体の流動に対して谷を提示するために成形されている、帆であって、前記谷は、前記リグ平面から画定された深度を有し、前記帆は、前記リグ構造の前記外側部分から前記内側部分に向かって延在し、通気口が画定される内側縁で終端し、前記帆上に衝打する前記流体は、前記谷に集中され、前記タービンに向かって前記通気口から再指向される、帆と、
前記リグ構造に結合され、前記通気口における前記帆の部分が係留されている、アクチュエータアセンブリであって、前記アクチュエータアセンブリは、前記通気口における前記谷の深度を変動させるために、前記リグ平面に向かってと、そこから離れるようにとのうちの１つであるように、前記帆の内側縁を位置付けるために動作可能である、アクチュエータアセンブリと
を備える、複数のガイド羽根アセンブリと
を備える、ガイド羽根構造。
【請求項１６】
前記タービンは、前記支持構造と一体型に形成されている、請求項１５に記載のガイド羽根構造。
【請求項１７】
前記支持構造は、
上側環状構造と、
下側環状構造と、
前記上側環状構造と前記下側環状構造との間に延在し、それらを相互結合する、複数の柱と
を備える、請求項１５および１６のいずれかに記載のガイド羽根構造。
【請求項１８】
前記上側環状構造、前記下側環状構造、および前記複数の柱のうちの少なくとも１つは、トラス構造から形成されている、請求項１７に記載のガイド羽根構造。
【請求項１９】
前記構造軸を中心として前記支持構造の回転変位を可能にするための、その上に前記支持構造が着座する、ガイドレールをさらに備える、請求項１５−１８のいずれかに記載のガイド羽根構造。
【請求項２０】
前記支持構造およびケージを相互結合する摩擦プレートをさらに備え、前記ケージは、前記タービン内の前記構造軸を中心とした回転変位のために、前記複数のロータブレードを支持するためのものである、請求項１５に記載のガイド羽根構造。
【請求項２１】
前記摩擦プレートは、前記ケージに結合されたホイール対のアレイのそれぞれ間に配置されている、環状突出部を備え、前記ホイール対のそれぞれは、前記摩擦プレートの環状突出部の内側面および外側面上に乗設され、前記ケージの回転および前記構造軸を中心とした具体的経路への前記複数のロータブレードの進行を隔離し、前記ケージの変位進行における揺れを低減させるためのものである、請求項１５−２０のいずれかに記載のガイド羽根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、垂直風力タービンを含む、タービンと使用するためのガイド羽根アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
風力エネルギーは、古代から機械類に動力を供給するために使用されている。それ以降、風のようなよりエコかつ再生可能な源から動力を発生させる必要性が、ますます逼迫しており、風力タービンが、電力の生産１０のために開発されている。これにもかかわらず、風動力は、時間および地理にわたる風の供給の変動性のため、商業的観点から成功しにくい。典型的には、一貫して強い風速を伴う地域で動作する風力タービンは、最も商業的に実行可能である傾向があるが、そのような現場は、稀である。
【０００３】
異なる風力タービン設計が、異なるシナリオおよび用途における使用のために開発されている。例えば、それらは、風力羽根のブレードが、水平または垂直に配置されるシャフトの軸を中心として回転するかどうかに従って分類され得る。水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）は、それらがより効率的である傾向にあるため、より一般的に展開されている。これは、それらが回転の間にサイクル全体を通してエネルギーを受容するように、風流の方向と垂直方向にある、ブレードの回転の結果である。しかしながら、それらは、とりわけ、据付、動作、保守を非常に高価にする、塔およびブレードの剪断高さ、サイズ、ならびに重量において、種々の不利点に悩まされる。それらはまた、風の中に慎重に位置付ける必要があり、速度および方向において風２５が変動する条件では、良好に機能しない可能性がある。そのような風力タービンはまた、潜在的に、情景だけではなく、自然からのあらゆるもの、無線信号の伝送に対して悪影響を及ぼす。
【０００４】
垂直軸風力タービン（ＶＡＷＴ）は、ブレードが、順方向に「吹送」される、その回転サイクルの部分の間のみ、風からエネルギーを受容するため、本質的に、あまり効率的ではない。サイクルの残りの部分の多くの間、ブレードは、風流の方向と実質的に対抗する方向に回転する。風流をより良好にブレードに誘導し、ＶＡＷＴの効率を改良するためのガイド羽根の使用の開示が存在する。しかしながら、平面表面を伴うガイド羽根の使用は、多くの場合、ガイド羽根の平面表面上に衝打する風の量がブレードに向かって流動の意図される方向から離れて分散される結果をもたらす。したがって、前述の問題に対処するためのガイド羽根の必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要約）
本発明の側面によると、タービンと構成可能であり、その末端を形成する内側部分および外側部分を有する、リグ構造と、帆と、アクチュエータアセンブリとを備える、ガイド羽根アセンブリが、開示される。リグ構造は、リグ平面を画定し、その内側部分は、外側部分よりタービンの近傍に位置付けられる。帆は、リグ構造に結合され、衝打する流体の流動に対して谷を提示するために成形され、谷は、リグ平面から画定された深度を有する。帆は、リグ構造の外側部分から内側部分に向かって延在し、通気口が画定される内側縁で終端する。帆上に衝打する流体は、谷に集中され、タービンに向かって通気口から再指向される。アクチュエータアセンブリは、リグ構造に結合され、そこに通気口における帆の部分が係留される。アクチュエータアセンブリは、通気口における谷の深度を変動させるために、リグ平面に向かって、かつそこから離れるように、帆の内側縁を往復動させるために動作可能である。
【０００６】
本発明の第２の側面によると、支持構造と、複数のガイド羽根アセンブリとを備える、ガイド羽根構造が、開示される。支持構造は、円筒形中空を画定し、構造軸が、その経線に沿って延在する。円筒形中空は、タービンを受容するためのものであり、複数のロータブレードをその中に備え、複数のロータブレードの回転軸は、構造軸と実質的に一致する。複数のガイド羽根アセンブリは、支持構造の外側部分に、かつそれに沿って結合され、構造軸を中心として空間上分布される。複数のガイド羽根のそれぞれは、リグ構造と、帆と、アクチュエータアセンブリとを備える。リグ構造は、その末端を形成する内側部分および外側部分を有し、リグ構造は、リグ平面を画定し、内側部分は、外側部分よりタービンの近傍に位置付けられる。帆は、リグ構造に結合され、衝打する流体の流動に対して谷を提示するために成形される。谷は、リグ平面から画定された深度を有し、帆は、リグ構造の外側部分から内側部分に向かって延在し、通気口が画定される内側縁で終端する。帆上に衝打する流体は、谷に集中され、タービンに向かって通気口から再指向される。アクチュエータアセンブリは、リグ構造に結合され、そこに通気口における帆の部分が係留される。アクチュエータアセンブリは、通気口における谷の深度を変動させるために、リグ平面に向かってと、そこから離れるようにとのうちの１つであるように、帆の内側縁を位置付けるために動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、機関と併用するための本発明の側面によるガイド羽根アセンブリの例示的部分正面図を示す。
【図２】図２は、図１のガイド羽根アセンブリの斜視図を示す。
【図３】図３は、視点Ａによる、図１のガイド羽根アセンブリの部分側面断面図を示す。
【図４】図４は、図３のガイド羽根アセンブリの上部ブームに結合される、帆の部分側面断面図を示す。
【図５】図５は、図３の視点Ｂ−Ｂによる、図１のガイド羽根アセンブリの部分平面図を示す。
【図６】図６は、図３の視点Ｂ−Ｂによる、図１のガイド羽根アセンブリの部分平面図を示し、風流は、タービンのロータブレードに向かって再指向される。
【図７】図７は、タービンと併用するためのガイド羽根構造を形成するために構成される、図１の複数のガイド羽根アセンブリの斜視図を示す。
【図８】図８は、図７のガイド羽根構造内の複数のガイド羽根アセンブリを支持するための支持構造を示す。
【図９】図９は、図７のガイド羽根構造と構成されるためにケージ内に配列される、ロータブレードのアレイを示す。
【図１０】図１０は、タービンと構成されるときの図７のガイド羽根構造の部分平面図表現を示す。
【図１１】図１１は、図７のガイド羽根構造と構成されるときの複数のガイド羽根アセンブリのうちの２つの平面図を示し、タービンのロータブレードに再指向される風の例証を伴う。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の例示的実施形態である、ガイド羽根アセンブリ２０が、図１から図１１を参照して、本明細書に後述される。ガイド羽根アセンブリ２０は、好ましくは、流体流からのエネルギーを機械的移動に変換するためのタービン２２と併用するためのものである。タービン２２は、エネルギーを流体流、例えば、風流から回収するための複数のロータブレード２４を備える。流体流からのエネルギーが効率的に回収されるために、流体は、流動の実質的に正しい方向において複数のロータブレード２４のそれぞれに提示される必要がある。
【０００９】
好ましくは、ガイド羽根アセンブリ２０は、タービン２２と構成可能なリグ構造２６と、帆２８とを備える。リグ構造２６は、その末端を形成する、内側部分３０と、外側部分３２とを有する。リグ構造２６は、リグ平面３４を画定し、内側部分３０は、その外側部分３２よりタービン２２の近傍に位置付けられる。帆２８は、リグ構造２６に結合され、衝打する流体の流動に対して谷３６を提示するために成形される。衝打する流体は、風、水、または任意のタイプの液体のうちの１つもしくはその組み合わせであることができる。谷３６は、リグ平面３４から画定された深度４０を有する。帆２８は、リグ構造２６の外側部分３２から内側部分３０に向かって延在し、通気口４４が画定される内側縁４２で終端する。帆２８上に衝打する流体は、谷３６に集中され、タービン２２に向かって通気口４４から再指向される。ガイド羽根アセンブリ２０はさらに、リグ構造２６に結合され、その上に通気口４４における帆２２の部分が係留される、アクチュエータアセンブリを備える。アクチュエータアセンブリは、通気口における谷３６の深度４４を変動させるために、リグ平面３４に向かって、かつそこから離れるように、帆２２の内側縁４２を往復動させるために動作可能である。
【００１０】
リグ構造２６は、リグ構造２６の内側部分３０に構成される、支柱４８と、一対のブームとを備え、具体的には、第１のブーム５０および第２のブーム５２は、支柱４８から延在する。支柱４８は、直立かつ実質的に垂直な配向を有し、好ましくは、少なくともその一端において、支持構造に結合される。第１のブーム５０および第２のブーム５２は、支柱４８に沿って離間され、そのそれぞれは、リグ構造２６の外側部分に向かって支柱４８と実質的に垂直に延在する。第１のブーム５０および第２のブーム５２のそれぞれは、相互から離れるように角度付けられ、そのそれぞれは、支柱４８と第１のブーム５０および第２のブーム５２のそれぞれとの間に延在する支持ラインによって支持されることが好ましい。
【００１１】
支柱４８、第１のブーム５０、および第２のブーム５２のそれぞれは、トラス構造から形成される。しかしながら、中実コア、中空コア、またはフレームベースの構造体を伴う、他のタイプの伸長構造の使用も、支柱４８、第１のブーム５０、および第２のブーム５２を形成または構築する際の使用から除外されない。例えば、第１のブーム５０および第２のブームのそれぞれは、三角形断面形状を伴うトラス構造から形成され、第１のブーム５０および第２のブーム５２の一方のトラス構造の三角形断面の角は、第１のブーム５０および第２のブーム５２の他方のトラス構造の三角形断面の角に向かって内向きに向けられる。
【００１２】
帆２８は、それぞれ、第１のブーム５０および第２のブーム５２に結合される、上側縁５６と、下側縁５８とを有する。帆２８は、直接、第１のブーム５０および第２のブーム５２に結合されることができる。代替として、リグ構造２６はさらに、第１のブーム５０に結合され、その上に帆２８の上側縁５６が摺動可能に結合する、第１のマスト６０と、そこに帆２８の下側縁５８が摺動可能に結合する、第２のマスト６２とを備える。これは、帆２８が、延在状態からリグ構造２６の内側部分３０に向かって後退状態に圧潰可能となることを可能にする。好ましくは、第１のブーム５０および第２のブーム５２のそれぞれは、撓曲を可能にするように構築される。故に、トラス構造の代替として、第１のブーム５０および第２のブームは、金属Ｈ／Ｉビーム、複合伸長体、または同等物構造から構築可能であり、第１のマスト６０および第２のマスト６２が揺動することを可能にする。
【００１３】
上側マスト６０および下側マスト６２のそれぞれは、プーリラインアセンブリを備え、かつそれを採用し、延在状態と圧潰状態との間の帆２８の展開を制御することができる。プーリ−ラインアセンブリは、独立上側および下側クランク、または運動を個別のプーリラインアセンブリに伝達するために動作可能な共通クランクに結合されることができる。クランクは、手動動作され、またはその動作のためのモータと見なされることができる。
【００１４】
帆２８は、可撓性材料、例えば、布地、デニム地、ポリマー、セルロース系、金属メッシュ、または任意のそれらの組み合わせから形成される。帆２８が延在状態にあるとき、谷３６の谷の深度４０は、リグ構造２６の内側部分３０に近づくほど、増加する。
【００１５】
アクチュエータアセンブリは、ウィンチ６４と、そこに帆２８の内側縁４２が結合される、制御ライン６６とを備える。ウィンチ６４は、制御ライン６６におけるたるみを取ることと、緩めることとのうちの１つのためのものであり、それによって、帆２８の内側縁４２をリグ平面３４に向かってと、そこから離れるようにとのうちの１つであるように変位させる。制御ライン６６は、高引張強度を伴う、編組ケーブル、テープ、複合ケーブル、または同等物ラインであることができる。通気口４４における谷深度４０の制御は、通気口４４の断面積を制御するだけではなく、また、谷３６の展開可能体積と、リグ平面３４に対して帆２８の内側縁４２と実質的に垂直に延在する中間軸６７ｂに沿った帆２８の排気角度６７とを変動させる役割を果たす。
【００１６】
ガイド羽根アセンブリ２０はさらに、谷４０を成形するために、帆２８とともに形成される複数の補剛材を備える。複数の補剛材のそれぞれは、リグ構造２６の外側部分３２から内側部分３０に向かって帆２８の中間区画７０に沿って伸長であり、空間の内側で変位され、複数の補剛材のそれぞれは、一対のブームと実質的に垂直である。複数の補剛材のそれぞれは、弾力性に付勢されるように成形および形成され、帆２８の中間区画７０を収容し、撓曲を付与する。
【００１７】
第１のマスト６０および第２のマスト６２のそれぞれは、リグ平面３４に対して斜めの帆２８の一部にわたって第１のマスト６０および第２のマスト６２の個別の１つから外向きに延在する、一対のフランジ７２を備える。第１のマスト６０および第２のマスト６２のそれぞれにおける一対のフランジ７２は、谷３６からそこに向かう流体の逃散を低減させるためのものである。
【００１８】
第１のブーム５０および第２のブーム５２は、支柱４８と回転可能に結合され、リグ構造２６の内側部分３０に隣接して画定された第１の軸７６を中心として、タービン２２に対してリグ平面３４の羽根角度７４の変動を可能にする。具体的には、羽根角度７４は、タービン２２の周縁を包囲する、参照円形の接線から参照される。リグ構造２６は、アクチュエータ、例えば、線形モータおよび回転式モータと、第１の軸７６を中心として変位を第１のブーム５０および第２のブーム５２に伝達するための結合アセンブリとを備える。結合アセンブリは、プーリアセンブリと、平行移動連結器と、アクチュエータならびに第１のブーム５０および第２のブーム５２に介在する複数の歯車とのうちの少なくとも１つである。
【００１９】
ガイド羽根アセンブリ２０はさらに、回転式ガイドを備え、その上に支柱４８が結合される。回転式ガイドは、第２の軸を中心としてリグ構造２６を枢動可能に誘導し、位置付けるためのものである。好ましくは、回転式ガイドは、第２の軸を中心とした回転式ガイドに沿ったリグ構造２６の変位のための円形アクチュエータを備える。
【００２０】
ガイド羽根アセンブリ２０は、ガイド羽根構造１００との実装のためのものであり、前述のように、支持構造１０２と、複数のガイド羽根アセンブリ２０とを備える。支持構造１０２は、円筒形中空１０４を画定し、構造軸１０６が、その経線に沿って延在する。円筒形中空１０４は、タービン２２を受容するためのものであり、複数のロータブレード２４をその中に伴う。複数のロータブレード２４の回転軸は、構造軸１０６と実質的に一致する。複数のガイド羽根アセンブリ２０は、支持構造１０２の外側部分１０８に、かつそれに沿って結合され、構造軸１０６を中心として空間上分布される。
【００２１】
支持構造１０２は、上側環状構造１０８と、下側環状構造１１０と、上側環状構造１０８と下側環状構造１１０との間に延在し、それらを相互結合する、複数の柱１１２とを備える。いくつかの実装では、支持構造１０２は、円形ガイドレール上に着座し、構造軸１０６を中心とした支持構造１０２の回転変位を可能にする。
【００２２】
使用されるガイド羽根アセンブリ２０の量および風向に基づいて、構造軸１０６を中心とした支持構造１０２の変位は、帆２８を風に対して最良提示し、流動死角を回避するために、微調整が行われることを可能にする。
【００２３】
好ましくは、タービン２２は、支持構造１０２と一体型に形成される。タービン２２は、複数のロータブレード２４を支持するための円筒形状のケージ１１４を備える。ケージ１１４は、複数のロータブレード２４のそれぞれが、その長さを中心として回転することを可能にし、ロータブレード２４のそれぞれの配向を制御するために適合される。ケージ１１４は、支持構造１０２に移動可能に結合され、支持構造１０２に伴う回転台として機能する。移動可能な結合は、ケージ１１４および支持構造１０２に介在する摩擦プレートを含む、種々の結合装置を通して達成されることができる。摩擦プレートは、ケージ１１４に結合されるホイール対のアレイのそれぞれ間に配置される、環状突出部を備える。各ホイール対は、摩擦プレートの環状突出部の内側面および外側面上に乗設され、構造軸１０６を中心とした具体的経路へのケージ１１４の回転、その結果、複数のロータブレード２４の進行を隔離し、ケージ１１４の変位進行における揺れを低減させる。ホイール対のアレイのホイールのそれぞれは、好ましくは、ポリマー材料から形成され、中実コアまたは空気充填コアのいずれかを有する。ケージ１１４は、汎用継手を介して、タービン２２から伝達される運動をエネルギー、例えば、電気エネルギーに変換するための発電機に結合される。
【００２４】
好ましくは、６つから８つのガイド羽根アセンブリ２０のアレイが、ガイド羽根構造１００内に採用されてもよく、好ましくは、構造軸１０６を中心として等角間隔において配列され、タービン２２に対して外側ガイド羽根（ＯＧＶ）として機能するために構造軸と実質的に平行である、第１の軸７６を伴う。入風の方向に基づいて、ガイド羽根アセンブリ２０のアレイのそれぞれは、タービン２２を駆動するための複数のロータブレード２４に排気するために、タービンの風上側で受容された空気を誘導および成形する役割を果たしてもよい。
【００２５】
複数のロータブレード２４のそれぞれは、最良ブレード配向を風上突出ガイド羽根アセンブリから排気される空気に提示するために、その縦軸を中心として回転可能である。タービン２２の風下側では、風下突出ガイド羽根アセンブリ２０は、タービン２２から退出する空気をそこから離れるように誘導し、ロータブレード２４上に衝打する乱流を低減させるように機能する。
【００２６】
６つのガイド羽根アセンブリ２０を利用する例示的構成では、ガイド羽根アセンブリは、構造軸１０６を中心とする支持構造１０２上の１２時、２時、４時、６時、８時、および１０時の時計角基準点において、支持構造１０２から外向きに延在する。風が９時から３時方向におけるタービンの方向に進行すると、風は、１２時、６時、８時、および１０時の位置において、ガイド羽根アセンブリ２０の帆２８に衝打する。平面表面を伴う典型的外側ガイド羽根の使用では、風は、外側ガイド羽根の表面上に衝打するとき、最も少ない抵抗の経路を辿り、また、ロータブレード２４に向かって流動の意図される方向から離れるように分散される可能性が高い。しかしながら、ガイド羽根アセンブリ２０が利用される場合、風は、特定の事例では、谷３６内およびそれに沿って収集ならびに集中され、排気の間、通気口４４から個別のガイド羽根アセンブリ２０の近位のロータブレード２４の前縁に向かって再指向される。
【００２７】
谷３６はまた、その中に空気圧の蓄積を可能にし、通気口４４から排気されている空気の質量流量を増加させる。さらなる補助が、第１のマスト６０および第２のマスト６２のそれぞれにおける一対のフランジ７２によって提供され、帆２８の上側縁５６および下側縁５８から空気の溢流を低減させ、これは、ひいては、谷３６からの圧力損失を緩和する。ロータブレード２４のそれぞれは、その弦に沿ってその前縁から後縁に延在する、低圧表面および高圧表面を有するように成形される。風または流体が、ロータブレード２４の前縁においてその後縁に向かって指向されると、低圧域が、低圧表面に沿って生成され、揚力をロータブレード２４に提供する。
【００２８】
故に、１２時、６時、８時、および１０時の位置におけるガイド羽根アセンブリによって個別のロータブレード２４に指向される空気の質量流量の増加は、個別のロータブレード２４に揚力を発生させ、これは、ひいては、タービン２２を回転させる。１２時および６時の位置でも、そこに位置付けられるガイド羽根アセンブリ２０は、リグ平面３４と垂直の帆２８に衝打する風をタービン２２および近位ロータブレード２４の前縁に向かって再指向することが可能である。これは、風またはガイド羽根アセンブリ２０から排気される空気から利益を享受し得る、ロータブレード２４の数を増加させる。
【００２９】
通気口４４における谷３６の谷深度４０は、通気口４４における流出面積を変動させるように制御可能である。流出面積が、谷３６の中への空気の流入のために小さすぎる場合、圧力蓄積は、通気口４４からの流出を制限および妨害する。しかしながら、通気口４４における谷３６の谷深度４０が、深すぎる場合、帆２８の内側縁４２は、そこに隣接して変位されるロータブレード２４と衝突し得る。さらなる考慮点は、通気口の領域における帆２８の排気角度６６ａであり、これは、失速を防止し、最良可能揚力係数を得るために、タービン２２に対するリグ平面３４の羽根角度７４、およびロータブレード２４の配向で構成される必要がある。さらに、ガイド羽根アセンブリ２０のそれぞれの羽根角度７４に対する調節は、風の方向における隣接するガイド羽根アセンブリ２０間の重複を低減させることになる。
【００３０】
タービン２２はさらに、ガイド羽根アセンブリ２０と内側ガイド羽根１２０との間のロータブレード４４に同心状に介在するための内側ガイド羽根１２０を備える。風が個別のロータブレード４４を横断してガイド羽根アセンブリ２０から１２時、６時、８時および１０時の位置に進行するにつれて、風は、内側ガイド羽根１２０の第２の部分を横断して流動し、２時の位置と４時の位置との間のロータブレード４４に向かって指向される前に、内側ガイド羽根１２０の第１の部分によって、中心空間の中に誘導される。２時の位置と４時の位置との間のロータブレードの前縁は、風がガイド羽根アセンブリ２０に向かって２時および４時位置から退出する前に、内側ガイド羽根１２０に提示され、残りの風力エネルギーをそこから回収する。
【００３１】
２時および４時の位置における各ガイド羽根アセンブリ２０の通気口４４における谷３６の谷深度４０は、風がそのリグ構造２６の内側部分３０から外側部分３２に向かってその帆２８に接近するにつれて、抗力を低減させるように実質的に低減される。２時および４時の位置における各ガイド羽根アセンブリ２０のリグ平面３４の羽根角度７４はさらに、ロータブレード４４から退出する風の流動を誘導し、抗力をロータブレード４４に導入し得る、乱流または渦流旋回を低減させるように最適化されてもよい。
【００３２】
本開示の特定の実施形態の側面は、既存のガイド羽根と関連付けられた少なくとも１つの側面、問題、限界、および／または不利点に対処する。ある実施形態と関連付けられた特徴、側面、および／または利点が、本開示に説明されるが、他の実施形態もまた、そのような特徴、側面、および／または利点を呈し得、全実施形態が、本開示の範囲内であるために、そのような特徴、側面、および／または利点を呈することを必ずしも必要とするわけではない。前述の開示される構造、構成要素、またはその代替のうちのいくつかは、望ましくは、代替構造、構成要素、および／または用途に組み合わせられることができることは、当業者によって理解されるであろう。加えて、種々の修正、改変、および／または改良が、以下の請求項によってのみ限定される本開示の範囲内において、当業者によって開示される種々の実施形態に成されてもよい。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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