JP2011518287A - 流体からエネルギーを発生させる装置のブレードおよびこのブレードを利用するローターを備える装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのブレードを備える、流体からエネルギーを発生させる装置用のローターを提供する。

Description

本発明は、空気または水である可能性がある流体のフローからエネルギーを発生させるブレードに関する。

過去数年に亘って、化石燃料源の環境問題および増大するコストは、代替的なエネルギー形式、特に、風力タービンの分野に新たな関心を引き起こしている。

最新の風力タービンの解決法は、風の向きと垂直に延在し、マストに搭載された水平軸にローターが付いている風力タービンで構成されている。

このテクノロジーは多くの場合に大規模設備のため使用される。

より小型の解決法は、特に、電気エネルギーを消費する建物に近接した設備のためさらに提案されている。仏国特許出願公開第２８７２８６７（Ａ）号明細書はこの分類に属し、ローターのブレードが半円錐形状であり、回転軸とほぼ平行であるローターを有する風力発電機で構成されている、風からエネルギーを発生させる装置を開示する。基本的に水平方向回転軸と共に使用されると、このタイプのエネルギー発生装置は、主として建物の屋上の複数の設置場所と適合するために十分に小型である。

風力発電機の効率は一般に満足できるが、風力発電機の出力の改善は非常に望ましい。

仏国特許出願公開第２８７２８６７（Ａ）号明細書

本発明はこのタイプのエネルギー発生装置の出力を改善することを目指している。

このために、本発明は、軸

と一体になって直交座標系

を定義する回転軸

の周りで回転するブレードを駆動するために、内部に流体を流すことが意図されている駆動面を備える、流体からエネルギーを発生させるブレードを提供する。ブレードは、前縁部および後縁部によって画定され、前縁部と後縁部との間で狭くなる。ブレードは、

平面への投影が第１の湾曲を有する中立軸に沿って延び、

平面は前縁の近くに中立軸を含むように画定されている。
よって、発明は、ブレードが流体のエネルギーの実質的な部分を捕捉することを可能にする非常に特有のブレード形状を提供する。
場合によっては、発明は、以下の特徴のうちの少なくとも１つを有することができる。
第１の湾曲は、

平面内で、中立軸が前縁部から後縁部まで回転軸

から離れるように配置されている。別の実施形態では、第１の湾曲は、

平面内で、中立軸が前縁部から後縁部まで回転軸

に近づくように配置されている。
好ましくは、ブレードは、前縁部から後縁部まで延在し、回転軸

と平行であると認められる第１の部分を有する。ブレードは、第１の部分から後縁部まで延在し、湾曲している第２の部分を有する。この湾曲は、軸

の後縁部から離れ、または、代替的かつ特に有利な実施形態では、後縁部に近づく傾向がある。この湾曲の向きは、

平面と垂直であると認められる。
中立軸の

平面への投影は第２の湾曲を示す。
中立軸は、平面Ｐに含まれ、

に対して角度ｄで傾いている。
角度ｄは５０°と１００°との間に含まれ、好ましくは、６０°と９０°との間に含まれる。
有利な点として、角度ｄは５５°と６５°との間に含まれる。
平面Ｐは

軸と平行であると認められる。
平面Ｐ内で、中立軸は一様な主曲率を示す。
上記主曲率は、Ｌが中立軸の長さであるとき、Ｌ／２と１０Ｌとの間、好ましくは、０．７ＬとＬとの間に含まれる曲率半径Ｒρを有する。
後縁部での平面Ｐと

との交点は中立軸に属している点Ａを定義する。
中立軸は、前縁部の点Ａと、

に含まれている点Ｂと、後縁部の点Ｃとを含むので、点Ａおよび点Ｂと、点Ｂおよび点Ｃとによってそれぞれ画定された中立軸の部分ＡＢおよび部分ＢＣは、

平面の両側に位置している。
中立軸の湾曲は、０％と２０％との間、好ましくは、１０％と１５％との間に含まれる空洞部を画定する。
点Ａにおける中立軸への接線は、

と約１３°の角度αをなす。
ＡＢ部分の長さはＡＣ部分の長さの約３分の１に等しい。
駆動面は中立軸の周りでねじれている。
ねじれはブレードの少なくとも一部分に沿って連続している。
駆動面は部分ＢＣに沿って中立軸の周りでねじれているが、ＡＢ部分に沿ってねじれていない。
ＢＣ部分のねじれは４０°と８０°との間に含まれ、好ましくは、およそ６０°程度である。
ＢＣ部分のねじれは連続している。
ＡＢ部分はねじれがないと認められる。
駆動面は、中立軸と平行に延在すると認められる開口部を含む。
中立軸のすべての点ｐ_ｉで、平面Ｐと垂直である平面

に含まれる駆動面の断面は、平面

に関して対称であり、ここで、平面

および

は直交座標系

によって定義され、この直交座標系の原点はこの点と一致し、

軸は点ｐ_ｉにおける中立軸（１０）への接線と一致し、後縁部（５）の方へ方向付けられ、

軸は上記ねじれに沿っている。
駆動面の断面は、円の一部分の形状を有すると認められる。
円部分の中心は中立軸に位置している。
前縁部に沿って測定された駆動面の断面の径Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}に対し、後縁部に沿って測定された駆動面の断面の径_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}は、
Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／３．５≦Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／２．５
となるようにされる。
前縁部と後縁部との間の中立軸の長さＬは、
Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・３．５≦Ｌ≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・４．５
となるようにされる。
中立軸のすべての点ｐ_ｉで、

平面は、

平面に含まれる開口部を画定する２つの縁部から等距離であると認められる。

さらに、本発明は、上述の特徴のいずれかによる少なくとも１つのブレードを備える、流体からエネルギーを発生させる装置用のローターを提供する。

本発明は、このようなローターに連結された発電機を備える、流体からエネルギーを発生させる装置をさらに提供する。

ローターは、流体の方向を向くように配置されている垂直マストに搭載される。好ましくは、この自動定位は、流体のフローによって誘起される抗力以外の外部システムまたは付属システムの補助を必要としない。

本発明の他の特徴、目的および利点は、非限定的な実施例として提示された添付図面と共に以下の詳細な説明を検討すると理解されたい。

発明の実施形態による平面

に沿ったブレードの２次元図である。

平面における図１のブレードの２次元図である。
直交座標系

における図１のブレードの３次元図である。
発明の別の実施形態によるブレード段階の３次元図である。 図４に示された実施例による３つのブレードを装備したローターの実施例の縦方向の図である。 図５に示されたローターの

軸に沿った図である。
発明の変形実施形態によるブレードを装備したローターの実施形態の図である。 発明の変形実施形態によるブレードを装備したローターの実施形態の図である。

図１〜８を参照して、発明によるブレードの実施形態が次に提示される。図は、流体フローの効果によって回転軸

の周りに回転することが意図されたブレード２を示す。回転軸

は、エネルギー発生装置に含まれているときには常にブレード２が回転的に関連付けられることが意図されたシャフト１によって実体化される。図１〜８に示されたブレード２は、回転軸

の周りで、直交座標系

によって定義されるように、時計回り方向に回転するように設計されている。流体フローの方位および方向は、図１〜３において矢印によって示される。

ブレード２は、前縁部４によって上流側で、後縁部５によって下流側で画定された駆動面３を有する。駆動面３は、運転中にブレード２を回転的に駆動するため、流体が流れることが意図されている内部容積部を画定する。

駆動面３は中立軸１０に沿って延在する。中立軸１０は、主に、回転軸

と平行であると認められる方向、したがって、風向きと平行であると認められる方向に延在する。本発明の目的であるブレード２は、よって、ローターを装備するため設計され、ローター軸と垂直に延在する多くのブレードとは異なる。

中立軸１０のすべての点ｐ_ｉで、直交座標系

を定義可能であり、この直交座標系の原点は点ｐ_ｉと一致し、

軸は点ｐ_ｉでの中立軸１０への接線と一致し、後縁部５の方へ方向付けられている。よって、すべての点ｐ_ｉで、

平面は駆動面３の断面を画定する。

駆動面３の断面の寸法は前縁部４から後縁部５まで減少する。この減少は連続的でも不連続的であることができる。図示された実施例では、駆動面の断面の寸法の変化は、前縁部４から後縁部５まで連続的かつ直線的に減少する。断面の縮小は、流体が駆動面の内部を流れるとき、流体の加速を促進する。

中立軸１０は、

平面への中立軸の投影が第１の湾曲を示すように配置される。

後縁部４で、中立軸１０は、

軸に沿って、

平面を切断する。

この湾曲は、流体が駆動面３に沿って流れるとき、主に、より低い抵抗を示すゾーンへ向かって逃げる傾向がある流体に追従することにより、流体のエネルギーの捕捉を改善させることができる。

中立軸１０は、

平面へのこの中立軸の投影が第２の湾曲を示すように適切に配置される。

流体の運動エネルギーは、このようにして、より効率的に捕捉できるので、主に回転軸と平行な方向に沿って延在する既知のブレードと比べて、出力の適切な改善をもたらす。

駆動面は、中立軸１０と平行であると認められる開口部６を有する。

図示された実施例では、開口部６は前縁部４から後縁部５まで延在する。この開口部６は、同様に中立軸１０と平行に延在することが認められる２つの縁部を画定する。よって、平面

において見られる駆動面のすべての断面は、上記縁部の一方にそれぞれに対応する第１および第２の先端部を有する外形を画定する。

駆動面３は、中立軸１０が上記第１の先端部を上記第２の先端部に接続するセグメントの中心の集合によって形成された線と実質的に一致するように成形される。

図示された実施形態では、上記中立軸１０の断面のそれぞれにおいて、上記外形は、

軸と平行である対称軸に関して対称であると認められ、上記第１の先端部を上記第２の先端部に接続するセグメントの中心を通る。

適切な点として、外形は円の一部分を画定する。より詳細には、図示された実施例では、外形は半円の形状をしている。よって、駆動面３は、湾曲した軸をもつ半円錐形状を有する。

好ましくは、駆動面３は中立軸１０の周りにねじれる。このねじれは、図１〜６における実施形態のブレードで理解できる。駆動面３は、ブレード２が時計回りに回転することが意図されているとき、後縁部５が前縁部４に対して時計回り方向へ角度的にオフセットされるように成形されている。このねじれは、流体と駆動面３との間のエネルギー伝達を増加させるため、駆動面３が流体ストリームに追従するように設計されている。

ねじれは連続的でも不連続的であることができる。ねじれは、中立軸１０の全体に亘って延在することができ、または、中立軸の一部分だけに延在することができる。図示された実施例では、前縁部４から点Ｂを含む断面まで延在するブレード２の左部分は、前縁部４の２つの先端部を接続するセグメントに対するねじれを示さない。このましくは、このセグメントは、

軸とほぼ一致する。第１の部分から後縁部５まで延在するブレード２の第２の部分はねじれている。有利な点として、ブレード２の第１の部分は、ブレードの長さのおよそ３分の１に亘って延在する。

ブレードの凹形状は、ブレードの長さの０％と２５％との間、好ましくは、１０％と１５％との間に含まれることができる空洞部を決定する。

この形状は、ローターに駆動トルクを生じる第１の空気力を助長する凹部をブレードの裏側に作り出すことに役立つ。

ブレードの断面の連続的な縮小は流体を加速させ、一方、中心線の湾曲は、外側に方向付けられたより大きい入射角を流体に与える傾向があるので、この方向に案内された流体を捕捉し、より低い抵抗を示す部分に向けて逃がすことができる。

駆動面３の特殊な配置は、流れる流体のエネルギーの回復を最適化する。その結果、これは、主に回転軸と平行に延在するブレードの出力の非常に有意な改善を可能にする。

要約すると，ブレード構造は２タイプの空気力を含む。
第１の空気力は、内側の圧縮と外側の陥没との結果であり、ブレードの湾曲によって助長される力であり、窪みを生じる（機械が設置された場所の流体速度の条件に適合している可能性がある）。まさにブレードの形状によって方向付けられた流体は可変入射角を有する。入射角毎に、ブレードは、全体として、ブレードを構成する基本の窪みのそれぞれが発生させることになるこのタイプのすべての力の結果である空気力を発生させる窪みを常に示す。
第２の力は、流体が中を流れる通路の断面が減少するときに流体が加速されるベルヌーイ現象の結果として生じる。断面の縮小、湾曲、および、ねじれは、それによって、この現象から生じるエネルギーを捕捉する。

最終的な結果はこれらの効果の組み合わせである。

図４〜６に示されたブレード２の実施例は次により詳細に説明される。

このようなブレード２は上述されたブレードの特徴を利用する。ブレードは、中立軸１０が平面Ｐに含まれるように配置される。

軸は、中立軸１０と、

平面との交点が中立軸１０上で前縁部４に位置していると認められる点Ａを画定するようにされる。

この平面Ｐは、

平面に対し角度ｄで傾斜している。

角度ｄは、５０°と９０°との間に含まれるのが有利であり、好ましくは、５５°と６５°との間に含まれる。より有利な点として、この角度は６０°に等しいと認められる。

平面Ｐ内での中立軸１０の湾曲は、以下では主曲率と称される。好ましくは、主曲率は一定であると認められる。この主曲率は、Ｌ／２と１０Ｌとの間、好ましくは、０．７ＬとＬとの間に含まれる曲率半径Ｒρを有する。

よって、ブレード２の本実施例では、図１〜３および７〜８に示されているようなブレードに関して、

平面への中立軸の投影は第１の湾曲を示し、

平面への中立軸の投影は第２の湾曲を示す。

図１〜６に示された実施形態によって明らかにされているように、主曲率は、中立軸１０が、前縁部４から後縁部５まで、回転軸

から離れるように成形される。図７および８に示された別の実施形態によれば、主曲率は、中立軸が、前縁部４から後縁部５まで、回転軸

に近づくように成形される。本実施形態は出力の点で特に有利である。

有利な点として、点Ａは

軸に位置し、平面Ｐは

と平行であると認められる。

図１〜６に示された実施例では、前縁部４と後縁部５との間で、中立軸１０は、

平面に含まれている点Ｂを含む。付加的に、中立軸１０は後縁部５に点Ｃを画定する。中立軸１０は、このように、点ＡおよびＢと、点ＢおよびＣとによってそれぞれ画定され、部分ＢＡと部分ＢＣとしてそれぞれ称される２つの部分を有する。

ブレード２は、部分ＡＢおよび部分ＢＣが平面

の両側に位置するように配置される。図示された実施例では、

軸上の点Ａの座標は正である。

軸に部分ＡＢを形成する中心線上の点の座標は負であり、

軸に部分ＢＣを形成する中心線の座標は正である。

点Ａにおける中立軸１０への接線は、

平面と約１３°の角度をなす。

有利な点として、部分ＡＢの長さは部分ＡＣの長さの約３分の１に等しい。

駆動面３は中立軸１０の周りでねじれている。このねじれは、前縁部４から後縁部５へ向かって時計回りに起こる。

有利な点として、駆動面３は部分ＢＣに沿って中立軸の周りでねじれているが、ＡＢ部分に沿ってねじれていない。

好ましくは、ねじれは部分ＢＣに沿って連続的である。ねじれは、４０°と８０°との間に含まれ、好ましくは、およそ６０°程度である。

よって、ブレードは、特に、ブレード２に沿って作り出された圧縮および陥没から生じる空気力と、ベルヌーイ効果によって発生された流体加速とを組み合わせることができる。さらに、ブレード２によって引き起こされる効果は、流体を２次元空間内で導く既知のブレードと違って、３次元的に発生させられる。

部分ＡＢおよび部分ＢＣと関連付けられた空気力は、図１〜３を参照して上述されたブレードの第１の部分およびブレードの第２の部分とそれぞれに関連付けられた効果と類似していると認められる。

図１〜３および７〜８に図示されたブレード２と同様に、駆動面３は、中立軸１０と平行に延在すると認められる開口部６を含み、駆動面３の断面は半円の形状を有すると認められる。

駆動面３は単一部品として成形されることができる。図４は、幾何学的なブレードの段階を示している。この幾何学的なブレードは、ブレードが得られる金型を作成するため使用される。

以下の比率に従う寸法をもつ発明によるブレード２は特に高出力を有することがわかる。
Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／４≦Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／２
かつ
Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・３≦Ｌ≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・５
より詳細には、
Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／３．５≦Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／２．５
かつ
Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・３．５≦Ｌ≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・４．５
より詳細には、
Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}＝Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／３
かつ
Ｌ＝４・Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}
ここで、Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}は前縁部における駆動面の断面の特徴的な寸法である。半円形断面の場合、Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}は前縁部での上記断面の径に対応する。
Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}は後縁部における駆動面の断面の特徴的な寸法である。半円形断面の場合、Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}は後縁部での上記断面の径に対応する。
Ｌは前縁部と後縁部との間の中立軸１０の弦長である。
一実施例として、図４〜６に示されたブレード２は以下の寸法、
中立軸の長さＬ＝２ｍ、Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}＝０．５０ｍ、Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}＝０．１７ｍ、主曲率半径Ｒρ＝１．６０ｍ、角度ｄ＝６０°、中立軸の弧を切る角度Ｏ＝７２°、
を有する。

中立軸の長さは、望ましいエネルギー生産に適合し、メガワットの次数の大量のエネルギーに対し一様に保たれる。

上述されているように、発明の別の目的は、流体フローからエネルギーを発生させる装置用のローターである。

このようなローターは、図１および２に示されたシャフト１と、少なくとも１つのブレード２とを備える。図５および６に示されているように、ローターは、シャフトの周りに配置され、角度１２０°で互いに離間している３つのブレードを装備している。ブレードの数は増減してもよい。

ブレード２は、図示されていないが、駆動面３をローターシャフト１に接続する固定手段を備える。接続手段は、仏国特許第２１７２８６７号明細書に示されているように、当業者にとって周知である。

ブレードがシャフトに搭載されたとき、前縁部は、シャフト

と一緒に、

平面に入射角として知られている角度ａを画定する。ブレード２が周りを回転することが意図されている

軸は風の向きと平行であると認められることを指摘しておく。

入射角は、−２０°と４０°との間、より有利な点として、−１５°と３０°との間に含まれる。より一層有利な点として、入射角は−１５°と１０°との間に含まれる。

ローターは、ローターを構成する部品への機械的負荷を削減するため、シャフト１と駆動面３との間の距離をできる限り制限するように配置される。よって、図５および６に示されているように、駆動面３はシャフト１と並列にされる。

ＸＹ平面内での平面Ｐの軌跡は、Ｘ軸と平行な直線であるが、傾斜角として知られている角度βをこの軸と形成することもできる。

傾斜角βは、０°と３０°との間、より有利な点として、０°と２０°との間に含まれる。より一層有利な点として、入射角βは０°と１２°との間に含まれる。

好ましくは、接続手段は、入射角および／または傾斜角βが風速の関数であるように配置される。よって、ローターの回転速度が風速とは無関係に一定に維持さえることが認められるように入射角を調節することができる。

図７および８に示された変形実施形態では、ローターは４つのブレードを備える。これらのブレードのそれぞれの中立軸は平面Ｐに含まれ、開口部６によって画定された２つのそれぞれの縁部もまたこの平面に含まれる。この最後の特徴は図７のブレードの２つにおいて明瞭に見ることができる。このブレードは、図１〜６を参照して上述されたブレードの特徴を組み込んでいる。しかし、ブレードは必ずしも中立軸の周りでねじれなくてもよい。中立軸は湾曲している。この湾曲は、後縁部５と回転軸

を互いに接近させる傾向がある。

発明は、

軸周りに自由に回転するローターが搭載される吊りかごと、ローターに接続されたエネルギー発生器とを有するエネルギー発生装置にさらに関係する。

有利な点として、この装置は、風向きと平行にローターシャフト１を方向付けることが認められる回転手段を備える。

吊りかごは、流体の方向が水平であるときに、垂直方向に延在することが認められるマストに回転式に搭載されることもできる。さらに、この装置は、付加的な回転手段を用いることなく、抗力がシステムを流体に向かうように方向付けるために配置されることもできる。

本発明の目的であるブレードは、既知のエネルギー発生装置より実質的に高い収率をもつエネルギー発生装置を製造するため使用されている。

発明によるブレードは、ブレードを製造するため使用することができる方法のうちの１つによっても定義することができる。このような方法は、回転軸

の周りにブレードを回転させるため、流体が内部を流れることが意図されている駆動面を備え、ブレードが前縁部および後縁部によって画定され、駆動面が前縁部と後縁部との間で狭くなる、ブレードを利用するステップを含む。付加的に、この方法は、駆動面が平面Ｐに含まれている中立軸に沿って延在するようにブレードが配置されるステップを含む。さらに、駆動面は、平面Ｐが、前縁部で中立軸が交差するようにされている直交平面

に対して角度ｄで傾斜するように配置されている。

中立軸が平面Ｐ内で湾曲するように付加的なステップを含めることができる。

この湾曲は、図１〜６に示されているように、後方軸が

から離れる傾向をもつようにされることができる。本実施形態は風力タービンの収率を著しく改善する。

駆動面は中立軸の周りでねじれるようにされることが可能である。

別の実施形態によれば、駆動面は、
第１の湾曲の方向と呼ばれる湾曲の方向が回転軸

と平行であると認められる第１の湾曲と、第２の湾曲方向と呼ばれる湾曲の方向が第１の湾曲方向に対して傾斜していると認められる第２の湾曲とを有する。適切な点として、第２の湾曲方向は第１の湾曲方向と垂直であると認められる。より詳細には、第２の湾曲方向は、

平面と垂直であると認められる。

有利な点として、ブレードは、前縁部から後縁部まで延在し、第１の湾曲方向に沿った曲率が零であると認められる第１の部分を備える。ブレードは、第１の部分から後縁部まで延在し、曲率が第１の湾曲方向に沿っている第２の部分を備える。この第１の湾曲は、後縁部と回転軸

が収束する傾向があるようにされる。

この２重曲率は、流体とブレードとの間のエネルギー伝達を改善するために役立つ。この２重曲率はブレードの出力を高める。

湾曲方向は、軸方向であるか、または、互いに平行な軸の方向であり、軸の周りで望ましい曲率を得るようにブレードが変形される。同じブレード部分はいくつかの湾曲方向を有することができる。

ブレードは、同じ湾曲方向に沿って、または、半径が変化し、および／または、この同じ湾曲方向と平行であるいくつかの曲率の軸を有する湾曲方向に沿って、一定の曲率（同じ軸、同じ半径）を有することができる。適切である点は、第１の曲率および第２の曲率のそれぞれが湾曲したブレード部分に沿って一定である。

上述の実施形態によるブレードは、ブレードを取得する方法のうちの１つによって画定することも可能である。このような方法は、回転軸

の周りにブレードを回転式に駆動するため、流体が内部を流れることが意図されている駆動面を備え、ブレードが前縁部および後縁部によって画定され、駆動面が前縁部と後縁部との間で狭くなる、ブレードを使用することで構成される。

第１の湾曲方向に沿って、少なくとも後縁部から前縁部まで延在する部分に沿ってブレードを湾曲させる１つのステップが含まれている。

第１の湾曲方向に対し傾斜していることが認められる第２の湾曲方向に沿って、少なくともこの同じ部分に沿ってブレードを湾曲させる別のステップがさらに含まれている。第２の湾曲方向は第１の湾曲方向と垂直であると認められる。

好ましくは、第１の湾曲方向は、

平面と垂直であると認められ、第２の湾曲方向は、

平面と垂直であると認められる。

これらの２つのブレード湾曲ステップは、上述されているように、中立軸が直交平面

に対して角度ｄで傾斜した平面Ｐ内に維持されるように実行することができる。

中立軸の周りで駆動面をねじるステップがさらに設けられることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されることはないが、本発明の意図と整合したすべての実施形態にまで及ぶ。

さらに、前縁部４および後縁部５の外形は、中立軸が、中立軸の長手の本質的な部分に沿って、上述の特徴を含まない場合でも調節することができる。

さらに、このタイプのブレードは、あらゆるタイプの流体と共に、特に、空気または水と共に使用されることができる。

１ シャフト
２ ブレード
３ 駆動面
４ 前縁部
５ 後縁部
６ 開口部
７ Ｄ前縁
８ Ｄ後縁
９ 弦長
１０ 中立軸

Claims (15)

1. 軸
   [数１]
   

   

   と一体になって直交座標系
   [数２]
   

   

   を定義する回転軸
   [数３]
   

   

   の周りで回転式にブレード（２）を駆動するために、内部に流体を流すことが意図され、
   前縁部（４）および後縁部（５）によって画定され、
   前記前縁部（４）と前記後縁部（５）との間で狭くなり、
   中立軸（１０）に沿って延在する駆動面（３）を備える、流体からエネルギーを発生させる装置用のブレード（２）であって、
   [数４]
   

   

   平面への前記中立軸（１０）の投影は、前記
   [数５]
   

   

   平面において、前記中立軸が前記前縁部から前記後縁部まで回転軸
   [数６]
   

   

   から離れる、または、近づくように配置され、前記
   [数７]
   

   

   平面は、前記前縁部（４）に沿って前記中立軸（１０）を含むように画定されていることを特徴とするブレード（２）。
2. [数８]
   

   

   平面への前記中立軸（１０）の投影は第２の湾曲を示す、請求項１に記載のブレード（２）。
3. 前記中立軸（１０）は、前記
   [数９]
   

   

   平面に対して角度ｄで傾斜している平面Ｐに含まれている、請求項１または２に記載のブレード（２）。
4. 前記角度ｄは５０°と９０°との間に、好ましくは、５５°と６５°との間に含まれる、請求項３に記載のブレード（２）。
5. 前記平面Ｐは前記
   [数１０]
   

   

   軸と平行であると認められる、請求項３または４のいずれかに記載のブレード（２）。
6. 前記中立軸は、前記平面Ｐ内に、一定の主曲率半径を示す、請求項３〜５のうちのいずれかに記載のブレード（２）。
7. 前記中立軸（１０）は、前記前縁部上の点Ａと、平面
   [数１１]
   

   

   に含まれている点Ｂと、前記後縁部（５）上の点Ｃとを含み、前記中立軸の点Ａおよび点Ｂによって画定された部分ＡＢと、点Ｂおよび点Ｃによって画定された部分ＢＣとは、前記
   [数１２]
   

   

   平面の両側に位置し、前記中立軸（１０）の前記ＡＢ部分が、前記
   [数１３]
   

   

   平面に対して、１０％と１５％との間に含まれる空洞部を画定する、前記請求項のうちのいずれかに記載のブレード（２）。
8. 前記駆動面（３）は前記中立軸（１０）の周りでねじれている、請求項７に記載のブレード（２）。
9. 前記駆動面（３）は、部分ＢＣに沿って、４０°と８０°との間に含まれ、好ましくは、およそ６０°程度のねじれを前記中立軸（１０）の周りに有し、部分ＡＢに沿ったねじれがない、請求項７と組み合わされた請求項８に記載のブレード（２）。
10. 前記駆動面（３）は、前記中立軸（１０）と平行に延在していると認められる開口部（６）を備える、前記請求項のうちのいずれかに記載のブレード（２）。
11. 前記中立軸（１０）のすべての点ｐ_ｉで、平面Ｐと垂直である平面
    [数１４]
    

    

    に含まれる前記駆動面（３）の断面は、平面
    [数１５]
    

    

    に関して対称であり、ここで、平面
    [数１６]
    

    

    および
    [数１７]
    

    

    は直交座標系
    [数１８]
    

    

    によって定義され、この直交座標系の原点は点ｐ_ｉと一致し、この直交座標系の
    [数１９]
    

    

    軸は点ｐ_ｉにおける前記中立軸（１０）への接線と一致し、前記後縁部（５）の方へ方向付けられ、この直交座標系の
    [数２０]
    

    

    軸は上記ねじれに沿っている、請求項８に記載のブレード（２）。
12. 前記駆動面（３）の断面は円の一部分の形状を有していると認められる、請求項１１に記載のブレード（２）。
13. 前記前縁部（４）で取得された前記駆動面（３）の断面の径Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}（７）に対し、前記後縁部で取得された前記駆動面（３）の断面の径_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}（８）が、
    Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／３．５≦Ｄ_{ｔｒａｉｌｉｎｇ}≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}／２．５
    となるようにされている、請求項１２に記載のブレード（２）。
14. 前記前縁部（４）で取得された前記駆動面（３）の断面の径Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}（７）に対し、前記前縁部（４）と前記後縁部（５）との間の弦長Ｌ（９）が、
    Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・３．５≦Ｌ≦Ｄ_{ｌｅａｄｉｎｇ}・４．５
    となるようにされる、請求項１２または１３に記載のブレード（２）。
15. 前記請求項のうちのいずれかに記載の少なくとも１つのブレード（２）を有するローターを備える、流体からエネルギーを発生させる装置。
    

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