JPS59500826A - タ−ビン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 タービン 本発明は特許請求の範囲第１項の上部概念に記載罷だ様なタービンに関する。こ の際一般的な概念であるタービンが選択されているのは、本発明のタービンが水 の流れの中でも同様に適合して使用し得ることを考慮したからである。しかし次 の記述においては簡単のため風力エネルギーの利用又は変換のだめの有利な使用 範囲が引用されている。

いわゆるダリウスタービン（Ｄａｒｒｌｅｕｓ−Ｔｕｒｂｉｎｅ　）として知ら れている構造は、風の方向に無関係なことと構成の高さが小さいことによシ機械 的に有利なものである。しかし作業範囲は、５〜７の僅かな速度比のため、速度 比が８〜１３０間にある軸流タービンよりも著しく小さい。ダリウスタービンは 何時も補助起動が必要であシ、その際特に付加回転子としていわゆるサボニウス 風車（５ａｖｏｎｉｕｓ−Ｒａ＆　）　が使用され、この風車がダリウスタービ ンに、必要な起動速度を与え、斯くして空気力学的揚力が発生させ、られる。起 動回転子はそれの個有の、速度を超過するとエネルギーを消費する。何故ならば 、その際風車は送風機に変化するからである。

更に動圧とＨ−タービンとの組合わせが公知であシ、この組合わせは僅かな風の 速さで自動的に起動に遠心力の操作によって空気力学的揚力を発生させるため旋 回範囲を縮少する。

上記の構成は従来のダリウスタービンに対して大なる改良をもたらすものである が、軸流タービンに比較すれば使用範囲が小さいという欠点を依然として持って いる。

冒頭に述べた種類のタービンは、例えば西ドイツ国特許第５１８７３３号公報、 フランス国特許第９２１５１８号公報、アメリカ合衆国特許第１１３９１０３号 公報により一般に公知のものである。

これらのタービンにおいては流れを捕える羽根を、流動する流れに対して最も都 合のよい位置に設定することに努力が払われている。

しかし回転位相にある時、風の方□向にさからって走行する範囲で少くとも一定 の制動効果が発生することは実技上達は影孔ない。その理由は、風の速度　′対 回転速度の割合いが従来は僅かに約１：６乃至最大値１：、８程度の値に到達可 能であったことによるものである。この理由は主として、流れを捕える複数個の 羽根が一つの円周軌道上を回転する時、同一円周軌道上にあシ、そして移動が行 われたとしても、流れを捕える羽根の前方の縁および／または後方の縁は移動に 対応して変位した円周軌道上を走行していることにある。

上記に対して対応する調整と好都合な回転軌道を考慮することは直ちに可能であ る。しかしその際次の様な事実は避けられない。即ち一回転軌道上において、流 動する空気が先づ突当たる側の前方の半分を走行する流れを捕える羽根は、後方 の半分を走行する羽根のための空気の流れを必然的に妨害する事実は避けられな い。

本発明の目的は冒頭に述べた種類のタービンを、突当たる空気の流れの速度対回 転速度に関してもつと有利な変換割合いが得られる様に改良することである。

上記の目的は冒頭に述べた種類のタービンにおいて、一本発明によシ特許請求の 範囲第１項の特徴ある構成によシ達成される。本発明の有利な形成は実施態様項 に記載されている。

従ってこの際重要なことは、嵐に対して安全にするという立場を度外視して、空 気の流れを捕える夫々の羽根が、他の羽根により妨害されない又は大して妨害さ れない空間内で回転することが可能であシ、この空間は、その都度の羽根の形態 に依存して、大体円筒の形状になっていることに注目することである。

研究の結果、上記の様にして実技的には風の速度の２３倍に等しい回転速度が得 られた。

全体の構成は空気の流れを捕える２つの羽根が配置されそいるものに限定される ものではなく、２つ以上の羽根がタービンに設けられることも可能であることは 当然である。

空気の流れを捕える夫々の羽根は当然、別゛々の（平衡重錘を有する）回転子腕 に配置可能であるけれども、回転子腕と羽根に関しては請求の範囲第２項に記載 の如く形成するのが有利である。

本発明のタービンおよび有利な形成形態は次の記述において若干の′実施例を示 す添附図により詳細に説明される。

添附図中 第１−３図は有利な実施形態のタービンを種々異なる状態で示し、 第４−５図は空気の流れを捕える羽根の特殊な実施形態を示し、 第４．７図はタービンの別の特殊な実施形態を示している。

タービンの基礎原理は第１図によシ直ちに認識可能である。回転子２の全体は回 転軸４に対して集中的に配置された回転子腕２′から成シ、回転子腕の自由端に は空気の流れを捕える羽根１が配置されている。回転子腕２′は回転軸４に対し て傾斜配置され、そして実際この傾斜によシ２つの羽根１の夫々は別々の空間３ を自由に使用し又は回転する様になっている。このことによシ、２つの羽根１は 夫々の位置で他の羽根によシはとんど妨害されない空気の流れを捕える様になっ ている。嵐の場合の安全は、この実施形態の場合には特にへ簡単に実現される。

即ち簡単に回転子腕２′を水平に位置させ（第２図）そして空気の流れを捕える 羽根を第３図に示す如く傾倒させることによシ実現される。

上記の様な処置に対しては適当な位置決め装置又は調節要素が直ちに使用可能で あシ、従って特に説明する必要はない。唯この様な調節は遠心力要素により実現 可能であることを述べて置く。到達可能な速い回転速度とそれと共に要求される 静かな回転を考慮して、回転軸４は旋回軸承４′に旋回可能な如く支承しそして 回転軸の下端に回転重錘５を配置するのが有利である。この回転電蝕は例えば円 板の形状に形成されそして速い速度で回転する際独楽の作用を持ち、この円板は タービン全体の安定に役立ちそしてその限シにおいて回転数を一定に保つために も役立っている。

第１−３図から判明する様に回転軸４の下端又は回転重錘５は関節軸９又は可撓 軸により、底部に配置されている発電機１０に連結されている。

第６図に示されている様に、タービンを柱に又は柱の上に配置する（第１−３図 ）ことは強制されることではなく、回転子２は、轟然のこととして回転接続装置 １１を中間に挟んで底部に向っては結び付ける綱を備えそして上方に向っては浮 揚物体７に担持されている担持綱８を備えることも可能である。

回転速度を増大させるため特に有利なこととして、空気の流れを捕える羽根の形 状を第４．５図の様にすることが示されている。即ち自由端１′を回転方向の前 方に位置させそして空気の流れを捕える羽根を第５図に従って、回転子腕２′に 取付けられる範囲の曲率半径が羽根１の自由端１′の所の曲率半径よシも大にな る様に彎曲させる。

タービンの基本原理は第７図において特に簡単に実現されており、この図では回 転子腕の夫々半分の２′および空気の流れを捕える羽根１が確実に空気力学的単 位を形成し、その際回転子腕と空気の流れを捕える羽根は、前同様に傾斜配置の ためそれぞれ別の空間の中を回転する。回転子腕２′を翼の断面の形状に形成す るととにより、該腕も速い速度で回転しそして、回転子腕２′に、図示の如く空 気の流れを捕える羽根が全く配置されていない場合でも速い速度で回転すること が示されている。何故ならば回転子腕２′自体はその場合成程度空気の流れを捕 える羽根になっているからである。

ｉ′ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和５９年１月９日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １％許出願の表示 ＰＯＴ／ＤＥ　８３１０００８３ ２発明の名称 タービン ３特許出願人 住所（居所）　西ドイツ、チー−６１ダルムンコータノト、５補正書の提出年月 日　１９８３年１１月２１日変更された特許請求の範囲 １、　流れを捕える羽根を有し、垂直な軸の捷わりに回転可能な回転子から成る 、自由に流動して来て突当たる流れのエネルギーを変換するタービン、特に風力 タービンにおいて、回転子（２）の流れを捕える羽根（１）のそれぞれは、それ らの回転軌道に関して、それぞれ他の羽根によって妨害されない独自の空間（３ ）の中で回転する如く回転子に配置されておりそして流れを捕える羽根（１）は 共通な１つの回転子腕（２′）の両端に配置されそして回転子腕は回転軸（４） に対して傾斜して配置されていることを特徴とするタービン。

２　回転子腕（２′）はそれの回転軸（４）に対し調節可能に配置されているこ とを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。

３　流れを捕える羽根（１）は回転子腕（２′）の端部に傾斜可能に配置されて いることを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。

４、　浅い彎曲を有する流れを捕える羽根（１）は、回転子腕の端部に取り付け られる範囲の曲率半径が羽根の自由端におけるそれよりも犬である（第５図）こ とを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。

５　流れを捕える羽根（１）の自由端（１′）は回転方向の前方に位置する如く 配置されていることを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。

６　回転子（２）の回転軸（４）は旋回可能な如く支承されそして軸の下端に回 転重錘（５）が配置されていることを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン 。

Ｚ　回転子（２）の回転子腕（２′）は断面輪郭が翼の如き流れを捕える羽根と して形成されていることを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。

８　回転子腕（２′）はそれらの端部に流れを捕える羽根（１）を備えそして腕 （２′）と羽根（１）とは空気力学的折曲は翼として形成されている（第７図） ことを特徴とする請求範囲第７項記載のタービン。

国ｉ調査報告 １１表−５８−５００８２Ｇ（５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　流れる捕える羽根を有し、垂直な軸のまわシに回転可能な回転子から成る、 自由に流動して来て突当たる流れのエネルギーを変換するタービン、特に風力タ ービンにおいて、回転子（２）の流れを捕える羽根（１）のそれぞれは、それら の回転軌道に関して、それぞれ他の羽根によって妨害されない独自の空間（３） の中で回転する如く回転子に配置されていることを特徴とするタービン。 ２、　流れを捕える羽根（１）は共通な１つの回転子腕（２′）の両端に配置さ れそして回転子腕は回転軸（４）に対して傾斜して配置されていることを特徴と する請求範囲第１項記載のタービン。 五　回転子腕（２′）はそれの回転軸（４）に対し調節可能に配置されているこ とを特徴とする請求範囲第２項記載のタービン。 ４、　流れを捕える羽根（１）は回転子腕（２′）の端部に傾斜可能に配置され ていることを特徴とする請求範囲第２および／または仝項記載のタービン。 ５、　浅い彎曲を有する流れを捕える羽根（１）は、回転子腕の端部に取シ付け られる範囲の曲率半径が羽根の自由端におけるそれよシも大である（第５図）と とを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。 ６、　流れを捕える羽根（１）の自由端（１′）は回転方向の前方に位置する如 く配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のタービン。 １　回転子（２）の回転軸（４）は旋回、可能な如く支承されそして軸の下端に 回転重錘（５）が配置されていることを特徴とする請求範囲第１項記載のタービ ン。 ａ　回−転子（２）は下方に向っては結び付ける綱（６）を備えそして上方に向 っては浮揚物体（７）に担持されている相持網（８）を備えていることを特徴と する請求範囲第１項記載のタービン。 ９　回転子（２）の回転子腕（２′）は断面輪郭が翼の如き流れを捕える羽根と して形成されていることを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。 １０、回転子腕（２′）はそれらの端部に流れを捕える羽根（１）を備えそして 腕（２′）と羽根（１）とは空気力学的折曲げ翼として形成されている（第７図 ）ことを特徴とする請求範囲第１項記載のタービン。