(57)【要約】  強い風の状態において風力タービンを保護するためのシステムが開示される。シュラウド付きのタービンが、タービンシュラウドに隣接してタービンシュラウドの下流に配置されたイジェクタシュラウドを有することができる。一変種においては、イジェクタシュラウドを、タービンシュラウドを囲むように動かすことができる。別の変種においては、タービンを支持塔に枢支することで、タービンの入り口端を覆い、タービンを塔の軸に対して直角な軸を中心にして回転させることができる。他の変種においては、タービンが、強風時にタービンを下降させるべく引っ込めることができる伸縮式の塔によって支持される。別の変種においては、塔の各部を枢動可能な接続部によって接続し、枢動によって塔上部を下降させるべく長さを延ばすことができる支持ワイヤによって支持することができる。【選択図】  図１
2012502223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラと、
前記インペラの周囲に配置されたタービンシュラウドと、
前記シュラウドの周囲に同心に配置されたイジェクタシュラウドと
を備えており、
前記タービンシュラウドおよびイジェクタシュラウドが、前記イジェクタシュラウドを、前記タービンシュラウドおよび前記イジェクタシュラウドの共有の回転軸に平行に動かすことができるように構成されている風力タービンアセンブリ。
【請求項２】
前記タービンシュラウドが、排気端の周囲に配置された複数のミキサローブを有している請求項１に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項３】
タービンベースおよび少なくとも１つの垂直支持具をさらに備えており、
前記少なくとも１つの垂直支持具が、前記イジェクタシュラウドへと取り付けられ、当該タービンアセンブリの入り口端を前記タービンベースに平行な平面へと回転させることができるよう、前記回転軸に概ね直角なピッチ軸を定めている請求項１に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項４】
タービンベースおよび少なくとも３本の塔脚をさらに備えており、
各々の塔脚が、上端、下端、および固定の長さを有しており、
各々の塔脚の上端が、前記タービンベースに枢動可能に接続され、前記塔脚の下端が集合的に、塔の外周を有する塔底部を定めており、当該アセンブリが、塔の外周を変化させることができるように構成されている請求項１に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項５】
複数の水平な支持具をさらに備えており、
各々の水平な支持具が、隣接する２つの塔脚を接続しており、前記塔の外周を変化させることができるように構成されている請求項４に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項６】
複数の斜めの支持具をさらに備えており、
各々の斜めの支持具が、第１の端部および第２の端部を有しており、
斜めの支持具の第１の端部が第２の端部よりも前記タービンベースのより近くに位置するように、第１の端部がある塔脚へと取り付けられ、第２の端部が別の塔脚へと取り付けられ、各々の斜めの支持具が、前記塔の外周を変化させることができるように構成されている請求項４に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項７】
シュラウド付きの風力タービンと、
前記シュラウド付きの風力タービンが作動可能に接続されたタービンベースと、
各々が上端、下端、および固定の長さを有している少なくとも３本の塔脚と
を備える風力タービンアセンブリであって、
各々の塔脚の上端が、前記タービンベースに枢動可能に接続され、前記塔脚の下端が塔の外周を有する塔底部を定めており、当該アセンブリが、塔の外周を変化させることができるように構成されている風力タービンアセンブリ。
【請求項８】
複数の水平な支持具をさらに備えており、
各々の水平な支持具が、該水平な支持具の各々の端部が前記タービンベースから同じ距離に位置するように、２本の隣接する塔脚の固定の長さに沿って配置されている請求項７に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項９】
各々の水平な支持具が、可変の長さを有している請求項８に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１０】
各々の水平な支持具が、固定の長さを有しており、隣接する２本の塔脚が、前記水平な支持具の前記タービンベースからの距離を変更できるように構成されている請求項８に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１１】
複数の斜めの支持具をさらに備えており、
各々の斜めの支持具が、第１の端部および第２の端部を有しており、
斜めの支持具の第１の端部が第２の端部よりも前記タービンベースのより近くに位置するように、第１の端部がある塔脚へと取り付けられ、第２の端部が別の塔脚へと取り付けられている請求項７に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１２】
各々の斜めの支持具が、可変の長さを有している請求項１１に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１３】
各々の斜めの支持具が、固定の長さを有しており、２本の塔脚が、前記斜めの支持具の少なくとも一端の前記タービンベースからの距離を変更できるように構成されている請求項１１に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１４】
風力タービンと、
互いに同心である第１の部材および第２の部材を備えている塔と、
前記塔部材を延長位置から下降位置へと動かすための手段と
を備えている風力タービンアセンブリ。
【請求項１５】
前記動かすための手段が、壊れやすい保持部材である請求項１４に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１６】
前記第１および第２の部材の少なくとも一方が、圧縮された流体で満たされており、前記動かすための手段の動作時に、前記圧縮された流体が、前記第１および第２の部材が互いへと向かって動く速度を低くする請求項１４に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１７】
前記動かすための手段が、放出弁を備えている加圧システムであって、圧力の放出によって前記第１および第２の部材の互いへと向かう動きが生じる請求項１４に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１および第２の部材が互いに向かって動くときに前記風力タービンを緩衝するように構成された膨張可能な物品をさらに備えている請求項１４に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項１９】
風力タービン、および
第１の部材と、枢支部と、第２の部材とを備える塔
を備えており、
前記第１の部材が、前記風力タービンを支持しており、前記枢支部が、前記第１および第２の部材の間に配置されている風力タービンアセンブリ。
【請求項２０】
前記第２の部材が前記第１の部材よりも短い請求項１９に記載の風力タービンアセンブリ。
【請求項２１】
主支持ワイヤをさらに備えており、
支持ワイヤが、前記主支持ワイヤの長さによって前記枢支部を中心とする前記第１の部材と前記第２の部材との間の角度が決定されるように、前記風力タービンの近くで前記塔へと取り付けられている請求項１９に記載の風力タービンアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年９月８日付の米国特許仮出願第６１／１９１，３５９号の優先権を主張する。この仮出願の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、風力タービンに関し、特には強風の状況において風力タービンを保護するためのシステムおよび／または方法に関する。
【０００３】
発電に使用されている従来の風力タービンは、一般に、プロペラのように配置された２〜５枚の開いた羽根を有しており、これらの羽根が、発電機を駆動するギアボックスへと取り付けられた水平軸に取り付けられている。そのようなタービンは、一般に、水平軸風力タービン（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ａｘｉｓ  ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅ）またはＨＡＷＴとして知られている。ＨＡＷＴは、すでに広く使用されているが、効率が最適化されていない。特には、ＨＡＷＴを通過する風の潜在的なエネルギーの捕捉において、５９．３％というベッツ（Ｂｅｔｚ）の効率の限界を超えることがない。
【０００４】
一般的な風力タービンは、３枚の羽根を有しており、コンピュータ制御のモータによって風へと向けられ、あるいは指向される。これらのタービンは、典型的には、６０〜９０メートルの範囲の高さの支持塔を必要とする。羽根は、一般的には、約１０〜２２ｒｐｍの回転速度で回転する。速度を発電機を駆動すべく増速させるために、通常はギアボックスが使用されるが、一部の設計においては、環状の発電機を直接的に駆動してもよい。一部のタービンは、一定の速度で動作する。しかしながら、可変速のタービンとタービンを発電機に接続するための半導体電力変換器とを使用することによって、より多くのエネルギーを集めることができる。
【０００５】
従来のＨＡＷＴが過度に高速の風にさらされる場合、余分な風力エネルギーによって、発電機を焼損させ、あるいは他のかたちでタービンを損傷させかねない力が生じる可能性がある。そのような強風の状況において、ロータの出力係数を大幅に減らすために、羽根を畳むことができ、あるいは駆動軸全体の向きを変えることができる。これらの方法は、毎時４５〜５０マイルの風速においては、タービンを保護するために上手く機能する。しかしながら、７４ｍｐｈ以上の強くて激しい風においては、それでも損傷が生じる可能性がある。
【０００６】
さらには、ＨＡＷＴの羽根は、かなり塔の近くに配置されているため、強風によって羽根が後方へと曲げられ、塔に衝突することが知られている。これは、タワーストライクとして知られる現象である。塔を安定させるために支持ワイヤが使用される場合、羽根がぶつかることがないよう、通常は、支持ワイヤを、羽根の到達範囲の最も下方よりもさらに下方の地点において、塔へと取り付けなければならない。従来のＨＡＷＴの羽根は、方位角（ヨー）の枢支点のすぐ近くに配置されているため、タービンを支持する塔を、下部が幅広い三脚型の塔にすることが通常は不可能である。加えて、ＨＡＷＴは、通常は、建物などの幅の広い構造体に取り付けることが不可能である。
【０００７】
風力タービンを過度の風速から保護することができる別の方法を提供することが、望ましいと考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明においては、シュラウド付きの風力タービンを過度の風の状況から保護するためのさまざまなシステムおよび方法が開示される。そのようなシステムおよび方法は、従来の風力タービンには適用することができない方法を使用するために、シュラウド付きの風力タービンの小さなサイズを巧みに利用する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
長い羽根を備えるＨＡＷＴに比べて小さいシュラウド付きの風力タービンの全体としての直径が、タービンを三脚式の塔または支持ワイヤ（塔の上部へと取り付けることができる）を有する塔へと取り付けることを可能にし、最大の支持を可能にする。シュラウドをタービンの羽根への風の力が小さくなるように作動させ、あるいはタービンを過度の速度または塔の応力の作用から保護するために地面に向かって動かすことができるいくつかの方法および構成が提案される。三脚式の塔の脚を、幅の広い姿勢および低いタービンの位置をもたらすために、上部を枢支しつつ、底部において広げることができる。タービンがシュラウド付きの構成であるがゆえに、長い羽根のプロペラによって駆動されるタービンにおいては不可能である方法で、システムを下降させることができる。換言すると、塔が、強い風において下方へと縮む。強風で破損するように設計された部品を備えている加圧式かつ伸縮式の塔が、緩やかな下降を可能にする。他の実施形態は、強風においてタービンを下降させるべく壊れる犠牲の取り付け具またはボルトを使用する。タービンが、塔を滑り下りることができ、下降時にタービンをバルーンなどの膨張可能な物品を展開することによって緩衝することができる。あるいは、主支持ワイヤを、塔の一部分または全体を地面へと枢動させるために延ばしてもよい。他の実施形態においては、枢支式の塔を、塔を下げるために使用することができる。
【００１０】
いくつかの実施形態においては、インペラ、プロペラ、またはロータ／ステータと、前記インペラ、プロペラ、またはロータ／ステータの周囲に配置されたシュラウドと、前記シュラウドの周囲に同心に配置されたイジェクタとを備えている風力タービンアセンブリが開示される。前記シュラウドおよびイジェクタが、前記イジェクタを、前記シュラウドおよび前記イジェクタの共有の回転軸に平行に動かすことができるように構成されている。
【００１１】
風力タービンアセンブリは、タービンベースおよび少なくとも１つの垂直支持具をさらに備えることができる。この少なくとも１つの垂直支持具が、前記イジェクタへと取り付けられ、タービンの入り口端を前記タービンベースに平行な平面へと回転させることができるよう、前記回転軸に概ね直角なピッチ軸を定めている。
【００１２】
風力タービンアセンブリは、タービンベースと、各々が上端、下端、および固定の長さを有している少なくとも３本の塔脚をさらに備えることができる。各々の塔脚の上端が、前記タービンベースに枢動可能に接続され、前記塔脚の下端が集合的に、塔の外周を有する塔底部を定めており、当該アセンブリが、塔の外周を変化させることができるように構成される。
【００１３】
塔は、複数の水平な支持具を有することができ、各々の水平な支持具が、隣接する２本の塔脚に接続しており、前記塔の外周を変化させることができるように構成されている。あるいは、塔が、複数の斜めの支持具を有することができ、各々の斜めの支持具が、第１の端部および第２の端部を有し、斜めの支持具の第１の端部が第２の端部よりも前記タービンベースのより近くに位置するように、第１の端部がある塔脚へと取り付けられ、第２の端部が別の塔脚へと取り付けられ、各々の斜めの支持具が、前記塔の外周を変化させることができるように構成されている。
【００１４】
他の実施形態においては、シュラウド付きの風力タービンと、前記シュラウド付きの風力タービンが作動可能に接続されたタービンベースと、各々が上端、下端、および固定の長さを有している少なくとも３本の塔脚と、を備える風力タービンアセンブリであって、各々の塔脚の上端が、前記タービンベースに枢動可能に接続され、前記塔脚の下端が集合的に、塔の外周を有する塔底部を定めており、当該アセンブリが、塔の外周を変化させることができるように構成されている風力タービンアセンブリが開示される。
【００１５】
やはり、水平な支持具および斜めの支持具が存在することができる。これらの支持具は、固定の長さであってもよい。あるいは、各々の水平な支持具が、固定の長さを有しており、隣接する２本の塔脚が、前記水平な支持具の前記タービンベースからの距離を変更できるように構成される。同様に、各々の斜めの支持具が、固定の長さを有することができ、２本の塔脚が、前記斜めの支持具の少なくとも一端の前記タービンベースからの距離を変更できるように構成される。
【００１６】
さらに別の実施形態においては、風力タービンと、互いに同心である第１の部材および第２の部材を備えている塔と、前記塔部材を延長位置から下降位置へと動かすための手段と、を備えている風力タービンアセンブリが開示される。
【００１７】
前記動かすための手段は、壊れやすい保持部材であってもよく、あるいは圧力の放出によって前記第１および第２の部材の互いへと向かう動きが生じるような放出弁を備えている加圧システムであってもよい。
【００１８】
前記第１および第２の部材の少なくとも一方を、圧縮された流体で満たすことができ、前記動かすための手段の動作時に、前記圧縮された流体が、前記第１および第２の部材が互いへと向かって動く速度を低くする。
【００１９】
風力タービンアセンブリは、前記第１および第２の部材が互いに向かって動くときに前記風力タービンを緩衝するように構成された膨張可能な物品をさらに備えることができる。
【００２０】
さらに別の実施形態においては、風力タービンと、第１の部材、枢支部、および第２の部材を備える塔とを備えており、前記第１の部材が、前記風力タービンを支持しており、前記枢支部が、前記第１および第２の部材の間に配置されている風力タービンアセンブリが開示される。
【００２１】
前記第２の部材は、前記第１の部材より短くてもよい。
【００２２】
主支持ワイヤを備えてもよく、支持ワイヤが、前記主支持ワイヤの長さによって前記枢支部を中心とする前記第１の部材と前記第２の部材との間の角度が決定されるように、前記風力タービンの近くで前記塔へと取り付けられる。
【００２３】
本発明のこれらの特徴または特性ならびに他の特徴または特性（ただし、本発明がこれらの特性または特徴に限定されるわけではない）を、以下でさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
以下で、図面を簡単に説明する。図面は、本明細書において説明される本発明を例示する目的で提示されており、本発明を限定しようとするものではない。
【００２５】
【図１】水平な軸を中心にして回転できるように三脚塔上に枢支された本発明の風力タービンの斜視図である。
【００２６】
【図２】本発明のミキサ−イジェクタ風力タービンを示す斜視図であり、イジェクタがシュラウドを保護している。
【００２７】
【図３】風が風力タービンの内部の羽根に衝突できないよう、ヨー軸に一致するように回転させられた風力タービンの斜視図である。
【００２８】
【図４】昇降式の三脚塔に取り付けられた風力タービンを示した斜視図である。
【００２９】
【図５】昇降式の三脚塔に取り付けられた風力タービンを示した斜視図であり、タービンの回転軸を垂直に向けるように枢支取り付け部を中心にして回転させられている。
【００３０】
【図６】伸縮式の塔に取り付けられた風力タービンの正面図および側面図であり、塔は、壊れやすい接続部によって互いに対して保持された塔部材で構成されている。
【００３１】
【図７Ａ】延伸位置に示されている伸縮式の塔上の風力タービンの斜視図である。
【００３２】
【図７Ｂ】下降位置または引き込み位置に示されている伸縮式の塔上の風力タービンの斜視図である。
【００３３】
【図８Ａ】伸縮式の塔の引き込み時にタービンの下降を緩衝すべく展開される膨張バルーンを備えている別の実施形態を示している。
【００３４】
【図８Ｂ】引き込み位置にある図８Ａの実施形態を示している。
【００３５】
【図９】風力タービンを枢動する塔によって支持して備える別の実施形態を示しており、塔の枢動運動を制御するために引っ張りケーブルが取り付けられている。
【００３６】
【図１０】下降位置にある図９の実施形態を示している。
【００３７】
【図１１Ａ】風力タービンが枢動する塔に取り付けられている本発明の別の実施形態を示している。
【００３８】
【図１１Ｂ】枢支部を中心にして下降位置へと移動した図１１Ａの実施形態を実線の輪郭で示している。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本明細書に開示されるプロセスおよび装置のさらに完全な理解を、添付の図面を参照することによって得ることができる。これらの図は、あくまでも既存の技術および／または今回の発展の説明を便利かつ容易にすることに基づいた概略図であり、アセンブリまたはアセンブリの構成部品の相対のサイズおよび寸法を示そうとするものではない。
【００４０】
以下の説明においては、分かり易さのために、具体的な用語が使用されるが、それらの用語は、図面における例示用として選択された実施形態の特定の構造を指すにとどまり、本発明の技術的範囲を定義または限定しようとするものではない。図面および以下の説明において、類似の参照番号が、類似の機能の構成要素を指し示していることを理解すべきである。
【００４１】
図１は、ミキサ−イジェクタ風力タービン（ＭＥＷＴ）としても知られる形態の本発明の風力タービンの第１の実施形態の斜視図である。ＭＥＷＴは、他の現行の種類の風力タービンと同じ面積を有するタービンにおいてより多くの力を抽出することができるよう、風力タービンの効率を改善するためにシュラウド付きのインペラ、プロペラ、またはロータ／ステータを使用する新しい種類の風力タービンである。これを、ＭＥＷＴは、最も一般的な種類の風力タービン、すなわち水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）よりも大きな面積から空気を引き込むことによって達成する。
【００４２】
風力タービンは、理論的には、風力タービンを通過する風の潜在的なエネルギーの最大で５９．３％（ベッツの限界として知られる最大値）を捕捉することができる。風力タービンによって捕捉されるエネルギーの量を、タービンの効率と称することもできる。ＭＥＷＴは、ベッツの限界を超えることが可能である。
【００４３】
図１を参照すると、タービン１００が、タービンシュラウド１０３の入り口端に位置するインペラを備えている。インペラは、通常は、羽根が軸に取り付けられて回転可能であり、羽根を回転させる風から出力またはエネルギーを生成することができる任意のアセンブリであってもよい。ここに示されているように、インペラは、ロータ−ステータアセンブリである。ステータ１０１が、シュラウド１０３に係合し、ロータ（図示されていない）が、モータ／発電機（図示されていない）に係合する。ステータ１０１は、ロータへと達する前に風の向きを変える非回転の羽根を有している。結果として、ロータの羽根が回転し、発電機において電力が生成される。シュラウド３０は、環状の翼を備えており、すなわち換言すると、ほぼ円筒形であって、翼の形状を有しており、翼が、タービンシュラウドの内側（すなわち、シュラウドの内部）に比較的低い圧力を生成し、タービンシュラウドの外側（すなわち、シュラウドの外部）に比較的高い圧力を生成するように構成されている。インペラおよびモータ／発電機は、シュラウド内に収容されている。シュラウド１０３は、シュラウドの出口端または排気端の周囲にミキサローブ１０５をさらに有することができる。ミキサローブは、排気端の外周の回りに概ね一様に分布している。ミキサローブは、一般に、空気が出て行くシュラウドの排気端の外周の回りに概ね頂点および谷の形状を持たせている。換言すると、ローブ１０５は、シュラウドの後縁に沿って配置されている。
【００４４】
さらにタービン１００は、イジェクタ１１１をシュラウドに係合させて備えている。イジェクタは、環状の翼を備えており、すなわち換言すると、ほぼ円筒形であって、翼の形状を有しており、翼が、イジェクタの内側（すなわち、シュラウド１０３とイジェクタ１１１との間）に比較的高い圧力を生成し、イジェクタ１１１の外側に比較的低い圧力を生成するように構成されている。イジェクタも、ミキサローブ１０２を有することができる。ミキサローブは、一般に、空気が出て行くイジェクタ１１１の排気端に、外周を巡って概ね頂点および谷の形状を持たせている。換言すると、ミキサローブが、イジェクタ１１１の後縁に沿って配置されている。
【００４５】
イジェクタシュラウド１１１は、タービンシュラウド１０３よりも大きい直径を有している。タービンシュラウド１０３は、イジェクタシュラウド１１１に係合している。換言すると、タービンシュラウドの排気端は、イジェクタシュラウドの入り口端にはまり込んでおり、あるいはイジェクタシュラウドの入り口端が、タービンシュラウドの排気端を囲んでいる。タービンシュラウド１０３およびイジェクタシュラウド１１１は、両者の間を空気が流れることができるように寸法付けられている。換言すると、イジェクタシュラウド１１１が、タービンシュラウド１０３の周囲に同心に配置され、タービンシュラウド１０３の下流に配置されている。インペラ（すなわち、ステータ／ロータ１０１）、タービンシュラウド１０３、およびイジェクタシュラウド１１１はすべて、共通の回転軸１０９を共有しており、すなわち互いに同軸である。
【００４６】
ミキサローブ１０２、１０５が、先進の流れの混合および制御を可能にする。タービンシュラウドおよびイジェクタシュラウドは、ＭＥＷＴにおいては流路が高エネルギーの空気をイジェクタシュラウドへともたらすため、航空機産業において使用される類似の形状から相違している。タービンシュラウドが、低エネルギーの空気をイジェクタシュラウドへともたらし、高エネルギーの空気が、低エネルギーの空気の周囲を囲み、低エネルギーの空気を吸い出し、低エネルギーの空気と混ざり合う。
【００４７】
モータ／発電機は、風がロータを駆動するときに電気を生成するために使用することができる。風がロータを駆動するには不充分である場合には、タービンの発電機を、インペラを駆動して空気をタービン１００へと引き込んで通過させるために、モータとして使用することも可能である。
【００４８】
イジェクタシュラウド１１１は、両側に枢支取り付け部１１８を有しており、ロール軸１０９に対して直角であるピッチ軸１０７を中心にして回転可能に取り付けられる。少なくとも１つの垂直支持具（ここでは、２つの支持具１１６、１１７として示されている）が、タービン１００をタービンベース１０４へと接続し、タービンベース１０４が、少なくとも３本の塔脚１１０、１１９、１２０を備える塔によって支持されている。塔は、水平な支持具１０８および斜めの支持具１０６など、内部の筋交いを有している。水平な支持具を、一般に、２本の塔脚への接続に基づいて、斜めの支持具から区別することができる。水平な支持具は、隣接する２本の塔脚へと接続され、水平な支持具の両端は、一般にタービンベース１０４から同じ距離にある。対照的に、斜めの支持具は、２本の塔脚（必ずしも隣接していなくてもよい）へと接続され、斜めの支持具の一端が、斜めの支持具の他端と比べて、タービンベースにより近くなっている。
【００４９】
図２を参照すると、タービンベース１０４が、タービン１００を風の流れを表わす矢印１１２によって示されている任意の水平方向に向けることができるよう、ヨー軸（図示されていない）を中心にして回転することができる。タービンのシュラウド１０３およびイジェクタ１１１は、イジェクタが回転軸１０９（シュラウドおよびイジェクタによって共有される共通の軸である）の方向に移動できるように構成されている。換言すると、イジェクタが、ヨー軸１０９に平行に移動し、あるいはヨー軸１０９に沿って移動する。これにより、シュラウドをイジェクタによって基本的に囲むことができる。図１のタービンを、図２のタービンと比較されたい。例えば、シュラウドおよびイジェクタを、シュラウド１０３上のローブ１０５がイジェクタ１１１上の軌道（図示されていない）に沿って移動するように互いに接続することができる。
【００５０】
次いで、図３に見られるように、タービン１００を、インペラの軸１０９が垂直に配置され、イジェクタおよびシュラウドが風に対して直角に位置し、風力タービンのインペラの回転が防止されるように、ピッチ軸１０７を中心にして回転させることができる。換言すると、タービンの入り口端を、タービンベースの平面に平行な平面へと回転させることができる。
【００５１】
図４を参照すると、タービン１００がタービンベース１０４’上に支持されている別の実施形態が示されている。タービンベース１０４’が、塔を形成する少なくとも３本の塔脚１１０’、１１９’、１２０’の上端に枢動可能に接続されている。塔脚の下端が、塔の外周を有する塔底部を定めている。水平な支持具１０８’および斜めの支持具１０６’も図示されている。この塔の構成は、風力タービンが高い構造物（背の高い建物の上端など）の上に取り付けられ、したがって三脚の背が低くてもよい場合に、有用となりうる。
【００５２】
この実施形態において、塔脚１１０’、１１９’、１２０’を、タービン１００の高さを変えるために動かすことができる。換言すると、塔の底部における塔の外周を変化させ、塔の底部の上方のタービンの高さを変えることができる。水平な支持具１０８’を、塔脚が動かされるときに長さを変えることができるように構成することができる。あるいは、塔脚を、固定の長さの水平な支持具をタービンベースに対して（すなわち、塔脚において上下に）動かすことができるように構成してもよい。同様に、水平な支持具１０６’を、塔脚が動かされるときに長さを変えることができるように構成することができ、あるいは塔脚を、斜めの支持具の少なくとも一方の端部をタービンベースに対して動かすことができるように構成することができる。
【００５３】
図５に見られるように、風力タービン１００を、風の流れがシュラウドおよびイジェクタの側面だけにぶつかるよう、タービンを回転させることができるように構成することができる。タービンの高さを下げて、高速の風から逃がすために、伸縮式の塔を使用することも可能である。
【００５４】
図６は、風力タービンと塔とのアセンブリの別の実施形態を示している。断面図に見られるように、風力タービン２００は、ステータ２０１、ロータ２０３、シュラウド２０５、およびシュラウド２０５の下流にシュラウド２０５に隣接して配置されたイジェクタ２０２を有している。タービン２００は、ここでは第１の部材２０８、第２の部材２０６、および第３の部材２０４として図示されている複数の部材で構成された塔上に支持されている。塔の各部材は、互いに概ね同心である。
【００５５】
塔は、塔部材を延長位置から下降位置または引き込み位置へと動かすための手段を備えている。例えば、拡大図に示されているように、第１の部材２０８および第２の部材２０６が、壊れやすい保持部材２１０によって接続されている。壊れやすいピン２１０が、塔が強い風に起因して所定の量だけたわんだときに、ピンが壊れて第１の部材２０８が第２の部材２０６へと下方に滑り下り、タービン２００を下降させるように設計されている。
【００５６】
塔部材２０４、２０６、２０８の内部を、空気または油圧流体などの圧縮された流体で満たし、流体の逃げ出しによって塔部材の下降の速度を制御することが可能である。換言すると、圧縮された流体が、塔部材を動かすための手段が動作または作動するときに、塔の２つの部材が互いに向かって移動する速度を低くする。
【００５７】
他の実施形態においては、塔部材を動かすための手段が、塔の内部から圧縮された流体を放出するための圧力放出弁を備えている加圧システムであってもよい。
【００５８】
図７Ａが、伸ばされた位置にある塔部材を示しており、図７Ｂが、引き込み位置または下降位置にある塔部材を示している。
【００５９】
図８Ａが、風力タービン３００の別の実施形態を示している。タービン３００が、ステータ３０１を有しており、ロータ（図示されていない）がステータの下流にすぐ隣接して配置されている。シュラウド３０３が外側に配置され、イジェクタ３０２が、シュラウド３０３の下流縁にすぐ隣接して配置されている。タービン３００は、塔下部３０６へと伸縮式の様相で受け入れられる塔上部３０８によって支持され、塔下部３０６が、塔基部３０４へと伸縮式の様相で受け入れられる。少なくとも１つの膨張可能な物品３０９が、タービン３００の下方に配置されており、ここでは３つの膨張可能な物品が、膨張済みの展開位置に図示されている。膨張可能な物品の形状は、特に重要ではない。膨張可能な物品３０９を、タービン３００と地面との間の任意の位置に配置されることができる。例えば、膨張可能な物品を、タービンの底部または塔の一部分から展開させることができる。図８Ｂにおいては、塔の各部がつぶれており、膨張可能な物品３０９が、タービン３００の下降を和らげるように配置されている。
【００６０】
図９が、本発明の風力タービンアセンブリの別の実施形態を示している。タービン４００が、ステータ４０１を有しており、ロータ（図示されていない）がステータの下流側にすぐ隣接して配置されている。ロータ−ステータアセンブリが、タービンシュラウド４０３によって囲まれている。イジェクタシュラウド４０２が、タービンシュラウド４０３の下流に、タービンシュラウド４０３に隣接して取り付けられている。タービン４００は、塔上部４０８へと取り付けられて支持され、塔上部４０８が、中間部４０６および４０４へと接続されている。枢支部４２５が、塔の部位４０４および４０７の間に配置されている。塔は、引っ張り部材または支持ワイヤ４２１、４２０、４２２によって保持されている。主支持ワイヤ４２２が、下端において主支持ワイヤ４２２の長さを変化させることができるスプールまたはリール機構４２４へと接続されている。副支持ワイヤ４２０、４２１も、長さを変えることが可能であってもよく、あるいは固定の長さであってもよい。
【００６１】
図１０を参照すると、風力タービン４００が、下降位置に示されており、リール４２４が主支持ワイヤ４２２を繰り出し、すなわち主支持ワイヤ４２２を長くすることで、塔を下降位置へと枢支部４２５を中心にして回転させることができる。換言すると、主支持ワイヤの長さを、部材４０４および４０７の間の角度を決定するために使用することができる。あるいは、部材４０４、枢支部４２５、および部材４０７を、枢支部を有する単一の部材として一まとめに考えてもよい。
【００６２】
図１１Ａおよび１１Ｂが、図１０の実施形態に類似した別の実施形態を示している。タービン５００が、ステータ５０１を有しており、ロータ（図示されていない）がステータの下流側にすぐ隣接して配置されている。ロータ−ステータアセンブリが、タービンシュラウド５０３によって囲まれており、イジェクタシュラウド５０２が、タービンシュラウド５０３の下流側においてタービンシュラウド５０３に隣接している。
【００６３】
タービン５００は、塔の上部部材５０８に取り付けられている。塔の中間部材５１２が、第１の部材５１０、枢支部５２５、および第２の部材５１４を備えている。塔の中間部材５１２の第２の部材５１４が、塔の下部部材５０４へと接続されている。
【００６４】
図１１Ｂが、過度に強い風がタービンに直接衝突するのではなくて斜めに衝突し、したがってタービンを通過する風の有効速度が低くなるよう、参照番号４３０によって示されるとおりタービン４００を垂直位置（破線の輪郭で図示されている）から下降位置（実線の輪郭で示されている）へと下げるべく枢支部５２５を中心にして回転させられた塔の上部部材５０８および第１の部材５１０を示している。塔を、例えばクレーンまたは他のリフト設備などの外部の装置（図示されていない）によって下降させてもよい。
【００６５】
これらの図に見られるように、枢支部４２５は、一般的には、塔の高さにおける任意の場所に配置されることができる。しかしながら、下降位置に配置されるときの塔の高さの減少量を最大にするために、枢支部は、通常は塔の下半分に位置する。換言すると、風力タービンアセンブリは、風力タービン、風力タービンと枢支部との間に位置する第１の部材、および第２の部材（あるいは、第１および第２の部材の間に位置する枢支部）を備えることができ、第１の部材がタービンを支持し、第２の部材が地面などの支持基礎に接続される。第２の部材は、第１の部材よりも短い。
【００６６】
本発明のシステムおよび方法を、典型的な実施形態を参照して説明した。当然ながら、以上の詳細な説明を検討および理解した者であれば、いくつかの変更および改変に想到できるであろう。上述の典型的な実施形態を、そのような変更および改変のすべてを、それらが添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲にある限りにおいて包含するものと解釈すべきである。
【図１】
2012502223.tif 000003
【図２】
2012502223.tif 000004
【図３】
2012502223.tif 000005
【図４】
2012502223.tif 000006
【図５】
2012502223.tif 000007
【図６】
2012502223.tif 000008
【図７Ａ】
2012502223.tif 000009
【図７Ｂ】
2012502223.tif 000010
【図８Ａ】
2012502223.tif 000011
【図８Ｂ】
2012502223.tif 000012
【図９】
2012502223.tif 000013
【図１０】
2012502223.tif 000014
【図１１Ａ】
2012502223.tif 000015
【図１１Ｂ】
2012502223.tif 000016
【国際調査報告】
2012502223.tif 000017
2012502223.tif 000018
2012502223.tif 000019