(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギーの必要性が高まり続けていることに対応するため、ウインドミル自体の効率はもとより、風力エネルギー使用係数を向上させる。【解決手段】同軸ローターウインドミルは、その構造が簡単であるのみならず、他の全ての同様のデバイスとは異なるものであって、外部エネルギーを用いることなくその構造の特異性にのみ起因して、初期風速を増大させ、その結果、その運動エネルギーを増大させると共に、高変換効率でこの種の全ての既知のデバイスの類似の比率をかなり超えて運動エネルギーを機械回転エネルギーに変換する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対数螺旋形ロードベアリングエレメントの基部に縦軸を備えた、ローター同軸ウインドミルにおいて、
そのウインドミルのワーキングボディは、２つの自立した同軸ローターを備え、その一方のローターは、小さな直径を有するものであって、大きな直径を有する外側ローターの内側に配置され、それら自身のベアリングアセンブリを介してウインドミルの共通軸に装着されている、ことを特徴とする、ローター同軸ウインドミル。
【請求項２】
請求項1に記載の同軸ローターウインドミル構造と相互に作用する空気の流れの運動エネルギーを増大させる方法において、
運動エネルギー要素である流れの速度を、均等に収束する湾曲状の複数のエアーコレクターを気団が通過する際に、その流れを前記ローターの中心、すなわち高速回転する内側ローターによって生成された減圧ゾーンに向かわせて、大きく上昇させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
同軸ローターウインドミル及び流れの運動エネルギーを増大させる方法は、風力工学に関するものであり、機械的回転エネルギーに変換される流れの運動エネルギーを増大させるものである。
【背景技術】
【０００２】
ウインドミル（風車）の品質は、風の流れからエネルギーを抽出する能力で評価されるものとして知られている。そのスタンダードレートは、流れから得られるエネルギーと、ウインドミルと相互に作用する流れの全エネルギーとの関係を示す風力エネルギー使用係数である。最も広く普及しているプロペラ式ウインドミルは、流れから、最も好ましい最適比の空気の流れがその機械構造に与えられている場合の０．４パーツ未満のエネルギーを得ることができる。しかしながら、実際には、風の流れがウインドミルに対する空気流の速度と空気流の方向の双方に持続的な変化をもたらす場合には、実際の風力エネルギー使用係数は、最適値よりも大幅に低いものである（非特許文献1、第78-87頁参照）。
【０００３】
また、ローター垂直軸ウインドミルも知られている（特許文献２参照）。このウインドミルでは、その作動媒体は、ローターの中心に向かって均等に集束する複数の湾曲エアーコレクタである、複数の対数螺旋形ロードベアリングエレメントで構成されている。空気が均等に集束する複数の湾曲エアーコレクタを通過する際に、その空気は、ベルヌーイの法則に従って、空気エネルギー使用係数を増大させる追加の運動エネルギーを得てその運動速度が増大する。
【０００４】
しかしながら、このような結果が達成されているにもかかわらず、エネルギーの必要性が高まり続けているため、ウインドミル自体の効率はもとより、風力エネルギー使用係数を向上させる問題は、解決していない。
【非特許文献１】Peter, Moretti, Louis V. Divone, Moder Windmills.  In the Worldof Science.  1986/8
【特許文献２】Patent of the Republic of Belaus BY 8019
【非特許文献３】The Great Soviet Encyclopedia, 3rd edition., V.2, 1970
【非特許文献４】L. Couper. Physics for Everyone.  Translated from English, Mir,1973
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、これらの問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ウインドミルは、ウインドミルの構造プロフィールに落ちかかる空気の流れによる圧力から空気流運動エネルギーを得るものであることが知られている。すなわち、流れ圧力(flow
pressure)は、速度の二乗に比例し、数学的には、次の方程式で表される。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
但し、上式において、ρは気団の密度、Ｖは風の流れの速度、Ｓは流れと相互作用する正方形の面積、Ｃｘは無次元の係数である（非特許文献１の第７８〜８７頁参照、非特許文献３の第４８４-４８５頁参照）。
【０００９】
この方程式によると、風の流れの速度を変更させることが、風の流れの圧力を変更させる最も効果的な方法であるということになる。この依存関係が、本方法発明の基礎となっており、プロトタイプとしてのローター式ウインドミルを更に発展することを目指す（特許文献２参照）。
【００１０】
その目的の達成を可能にし、本発明の本質でもある技術的判断は、ローターウインドミルに同軸に設けられた、実質的に直径の小さな追加の自立ローターを使用することにある（特許文献２参照）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
その結果、同軸ローターウインドミルと定義された、当時まだ知られていなかった新しいウインドミルができた。その平面図は図１に示され、その断面図が図２に示されている。
【００１２】
符号１は外側ローター、２は内側ローター、３は縦軸、４はエアーコレクター、５はサポートを示す。
【００１３】
風の流れの気団は、外側ローター１の複数の対数螺旋形ロードベアリングエレメントによって形成された均一に収束した湾曲状のエアーコレクター４を通過する際に、加速されてかなりの量の運動エネルギーを得て、内側ローター２の複数のロードベアリングエレメントに入り込んで、そのローターを外側ローターの複数のエアーコレクターから出てくる空気の流れの速度に正比例する角速度で連動させる。
【００１４】
また、回転の角速度は、半径/直径/回転構造に反比例する、即ち、風の流れの速度が同一である場合、直径が小さい方のローターの方が、常に角速度が大きいことが知られている（非特許文献４の第１９４頁〜１９６頁参照）。
【００１５】
小さな直径の内側ローターにおける高速流の組み合わせ効果により、当該構造が高い回転角速度で回転し、それがウインドミルの中心でベルヌーイの法則による低い気圧で特徴付けられるスワールモーションを引き起こす。発生する気圧の変化により、強い力が生じ、流れを減圧ゾーンに導くと同時に、その流れに実質的な速度上昇、結果的には運動エネルギーの実質的な上昇をもたらし、ウインドミルにより力学的エネルギーに変換されたエネルギー量によってその質が決定される。
【００１６】
風の流れの運動エネルギーを増大させる提案に係るこの方法は、風力工学の分野においてその方法に類似するものが、特許および技術情報を分析しても明らかにされていないうえ、その方法を実現化する技術的判断は、既知の技術的及び技術工学上の機能の範囲を超えるものではなく、発明者は、入手可能な素材と部品を使用し、最も簡素な作業環境において当該同軸ローター式ウインドミルを組み立ててテストを行うことができた。そのテストの結果は、高い風力エネルギー使用ファクターと、全ての既知の風力タービンの同類の比率よりも数倍も高く、当該機器の全体的な高効率性を明確に証明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】同軸ローターウインドミルの正面図である。
【図２】上記同軸ローターウインドミルの断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    外側ローター
２    内側ローター
３    縦軸
４    エアーコレクター
５    サポート
【図１】
2009216082.tif 000004
【図２】
2009216082.tif 000005
【外国語明細書】
2009216082000001.pdf
2009216082000002.pdf
2009216082000003.pdf
2009216082000004.pdf