風力タービンおよび風力タービンブレードアッセンブリ
【課題】変換効率が改善された関節式のブレードを有する風力タービンを提供する。
【解決手段】風力タービン１０Ａは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、ハブ１６、ウインチ１８、駆動装置２０、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、プーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、エルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを有する。枢動可能に内側ブレードに接続された外側ブレードはケーブルにより内側ブレードに対して枢動し、後退角Ψa、Ψb、Ψcが変更される。これより、風の条件等に応じた風力タービンの変換効率が最適化される。弱風状態では、外側ブレードは、後退角がブレード間で１８０°となる位置まで展開して最大変換効率を実現する。強風状態では、外側ブレードは、内側ブレードに対して１８０°以下の後退角まで枢動し、これにより強風状態でも風力タービン１０Ａを停止する必要がなくなる。
【解決手段】風力タービン１０Ａは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、ハブ１６、ウインチ１８、駆動装置２０、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、プーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、エルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを有する。枢動可能に内側ブレードに接続された外側ブレードはケーブルにより内側ブレードに対して枢動し、後退角Ψa、Ψb、Ψcが変更される。これより、風の条件等に応じた風力タービンの変換効率が最適化される。弱風状態では、外側ブレードは、後退角がブレード間で１８０°となる位置まで展開して最大変換効率を実現する。強風状態では、外側ブレードは、内側ブレードに対して１８０°以下の後退角まで枢動し、これにより強風状態でも風力タービン１０Ａを停止する必要がなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンに関し、特に、関節式のブレードを有する風力タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際的な化石燃料の供給を減少させるため、風力タービンにより生成される電力等の再生可能なエネルギー源が電力市場においてシェアを拡大させている。したがって、風力タービンを利用してより効率的に電力を生成して、電力のコストを低下させることが非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
風力によって生じる運動エネルギーの電力への変換効率は、風力タービンのブレードの長さの二乗に比例する。したがって、ブレードの長さを延ばすことによって、風力タービンがより効率的に電力を生成することが可能となる。近年、非常に長いブレードは、風力タービンの実施に悪影響を及ぼす３つの重大な問題に直面している。第１の問題は、非常に長いブレード（近年のブレードの長さは約５０メートルであり、長さが約８０メートルのブレードも意図されている）の移送や設置が困難なことである。ブレードを製造場所から所定のルートに沿ってオンショアの実施場所に移送するため、特別に大きなトラックが要求される。さらに、大きなトラックやカーゴを利用可能なルートを入念に計画しなければならない。また、ブレードを取付けるため、特別に設計された長いクレーンによってブレードを風力タービンタワーまで巻き上げなければならない。上記および他の問題点を考慮すると、移動／設置に要するコストは、ブレードの製造コストの約１／３となる。
【０００４】
非常に長いブレードは、ブレードの根元から先端まで高い速度勾配を有する。高速度勾配により、風力タービンおよびブレードの設計および製造が複雑化する。例えば、ブレード（特に高速度勾配を伴うブレード）は、設置場所で生じることが予測される最も一般的な風速に対するブレード性能を最適化するため、根元から先端に亘ってある程度のねじれ（通常、ピッチと呼ぶ）を有するように設計しなければならない。しかし、ブレードにねじれを加えることにより、ブレードの製造が複雑となるとともにコストも増加する。設置後、通常、ブレードのねじれは固定されたままであるため、予期しない（最適化されていない）速度の風が吹いた場合、風力タービンの変換効率は低下することとなる。
【０００５】
さらに、強風時においても、短いブレードを用いる風力タービンは、停止させる必要がなく作動可能である一方で、非常に長いブレードを有する風力タービンの場合、強風時には、ブレード、ベアリング、ギア又は支持タワーなど風力タービンの構成部品に対するダメージを避けるため、風力タービンを停止しなければならない。
【０００６】
さらに、非常に長いブレードは曲げ剛性が低いため、ブレードの変形および固有振動数の変化により風力タービンの変換効率および作動期間（寿命）に悪影響が及ぶ。ブレードの変形および固有振動数の変化を減少させるために、特別な材料強化等の手段が必要となる。しかし、そのような手段を講じることにより、ブレードの重量が増加するとともに、製造コストが増加してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の風力タービンのブレードアッセンブリは、ハブと、複数の内側ブレードと、複数の外側ブレードと、複数のケーブルと、を備える。内側ブレードは、互いに離間してハブに取り付けられる。各外側ブレードは、内側ブレードにそれぞれ枢動可能に接続され、内側ブレードに対して所望の後退角まで回転する。ケーブルは、外側ブレードと内側ブレードとの間に延び、外側ブレードを内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】外側ブレードおよび内側ブレードを有し、外側ブレードが第１の完全展開位置に配置されている風力タービンの第１の実施例を概略的に示す図。
【図１Ｂ】図１Ａの風力タービンの外側ブレードが第２の位置へと枢動した状態を概略的に示す図。
【図２】外側ブレードと第１のケーブルの接続を示す図１Ａ，１Ｂの風力タービンの外側ブレードの断面図。
【図３Ａ】外側ブレードおよび内側ブレードを有し、外側ブレードが第１の完全展開位置に配置されている風力タービンの他の実施例を概略的に示す図。
【図３Ｂ】図３Ａの風力タービンの外側ブレードが第２の位置へと枢動した状態を概略的に示す図。
【図４】外側ブレードと第１および第２のケーブルの接続を示す図３Ａ，３Ｂの風力タービンの外側ブレードの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａ，１Ｂに示すように、本発明は、複数の関節式のブレードを有する風力タービン１０Ａに関する。関節式ブレードは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを含む。風力タービン１０Ａは、ハブ１６、ウインチ１８、駆動装置２０およびケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを備える。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、プーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを有する。外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、エルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを有し、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃにより、図１Ａに示す第１の完全に展開した位置（以下、完全展開位置という）まで付勢される。
【００１０】
外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、枢動（回転）可能に内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに接続される。したがって、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、該外側ブレードが接続される内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して、所定の後退角（ｓｗｅｐｔ ａｎｇｌｅ）Ψa、Ψb、Ψcまで回転する。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは（実施例では互いに対して１２０°の間隔で）互いに離間して、風力タービン１０Ａのハブ１６に固定される。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ハブ１６から外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの枢動接続部まで半径方向外側に向かって延びている。図１Ａ，１Ｂに示すように、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ハブ１６の回転軸Ａから離間して整列する軸を中心として枢動する。
【００１１】
ハブ１６は、風力タービン１０Ａのギアボックスなどの駆動装置２０（破線で示す）やジェネレータなどの構成要素を収容する。駆動装置２０は、所定の要件に応じて決まる所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを回転させることに専ら従事する電気モータなどの装置とし得る。駆動装置２０は、ハブ１６に配設されたウインチ１８（又は同様の装置）を回転させるように接続される。
【００１２】
ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、高強度のナイロン、スチールケーブル、ワイヤロープ又は同様の連結機構を含む。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、ウインチ１８の周囲に巻き付けられ、ウインチ１８から、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの構造部分内または該構造部分上に取付けられたプーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃへと延びている。したがって、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、ハブ１６から、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの外板（スキン）の下側又は外側に沿って延びる。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、プーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃから、（ハブ１６の回転方向によって画定される）直前に位置する外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのエルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃまで延びている。例えば、図１Ａ，１Ｂに示すように、反時計回りに回転する風力タービン１０Ａでは、ケーブル２２Ｂは、直前に位置する外側ブレード１４Ａのエルボ２６Ａに接続され、内側ブレード１２Ｂに取付けられたプーリ２４Ｂまで延びている。ケーブル２２Ｂはプーリ２４Ｂから内側ブレード１２Ｂに沿ってハブ１６へと延び、ウインチ１８に巻き付いている。
【００１３】
図１Ａ，１Ｂに示す実施例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃとの間の枢動接続部には、該ブレードに隣接してばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが配されている。ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、最大ブレードスウィープ（ｓｗｅｅｐ）を有する完全展開位置（図１Ａ）まで外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを付勢することができる。
【００１４】
風力タービン１０Ａのブレードの枢動可能な配置により、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対する後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更することが可能となる。後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更することにより、風力タービン１０Ａは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの全長を変えることなく、内側および外側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのスウィープを変更することができる。後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更することにより、風の条件や抗力又は設置場所における他の力に応じた風力タービン１０Ａの変換効率が最適化される。
【００１５】
後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更するため、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して枢動するように、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃによって駆動される。駆動装置２０により駆動されるウインチ１８の回転又は逆回転（解放）によって、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、きつく張られ、又はゆるめられて所望の張力（テンション）となる。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの張力（又は張力不足）、慣性力および抗力は、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの付勢力に対抗して、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcへと移動させる。例えば、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに加わる張力が減少つまり解放されると、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの付勢力によって外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが、最大ブレードスウィープを有する完全展開位置（図１Ａ）まで戻る。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに加わる張力が、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃによる付勢力を越えると、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、図１Ｂに示す所定の位置まで回転する。
【００１６】
図１Ａに示す弱風状態の例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、最大ブレードスウィープを有する完全展開位置（図１Ａ）まで完全に展開（延長）して、最大変換効率を実現する。完全展開位置では、各後退角Ψa、Ψb、Ψcは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの間で、概ね１８０°まで展開している。図１Ｂに示す強風状態の例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、接続された内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して１８０°以下の所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで枢動する。このような構成によって風力タービン１０Ａに加わる抗力や他の力を減少させることにより、強風状態において風力タービン１０Ａを停止する必要がなくなる。
【００１７】
本発明の風力タービン１０Ａにより輸送や設置のコストが減少する。これは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを有する各ブレードアッセンブリにおける各ブレードの長さが短いため（組み立てられるまで）、従来の風力タービンと比較した場合、輸送や設置に要する特別なトラックやクレーン又は特別なルートの必要性が減少するためである。
【００１８】
さらに、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、相当量の付加的な重量を加えることなく、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを安定化させ、固定する。したがって、本発明の風力タービン１０Ａにおいて曲げ剛性が向上して、ブレードの変形やブレード１２Ａ〜１２Ｃ，１４Ａ〜１４Ｃの固有振動数の変化が生じ得る可能性が減少する。
【００１９】
図２は、図１Ａに示した外側ブレード１４Ｂのエルボ２６Ｂの断面図である。ケーブル２２Ｃは、ケーブル２２Ｃを外側ブレード１４Ｂに接続するループ３０など従来の手段によりエルボ２６Ｂにおいて終端をなす。ケーブルやワイヤの終端部又は接続に関する従来の手段や方法には、スウェージング（ｓｗａｇｇｉｎｇ）、クランピング、クリッピング、スプライシング、フック、アイ、ねじ付きロッド、スタッド、フォーク又は均等物が含まれる。ループ３０によりケーブル２２Ｃがフック３２に取付けられる。フック３２又は適切な代替物は、外側ブレード１４Ｂ内の構造部材に取り付けられる。
【００２０】
図３Ａ，３Ｂは、風力タービン１０Ｂの他の実施例を図示する。風力タービン１０Ｂは、風力タービン１０Ａと概ね同様の構成要素を有し、風力タービン１０Ａと概ね同様に作動する。しかし、風力タービン１０Ｂは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃおよびプーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに加えて、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣおよびプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣを有する点において風力タービン１０Ａと異なる。
【００２１】
風力タービン１０Ｂは、風力タービン１０Ａと同様に、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに枢動可能に接続される外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを有する。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは（実施例では互いに対して１２０°の間隔で）互いに離間して、風力タービン１０Ｂのハブ１６に固定される。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ハブ１６から外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの枢動接続部まで外側に向かって延びている。各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して、所定の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで回転する。
【００２２】
しかし、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、該ブレードの構造部分内または該部分上に取付けられる付加的なプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣを備える。延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと反対方向にウインチ１８の周囲に巻かれる。延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ウインチ１８からプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣへと延びている。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと同様に、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ハブ１６から、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの外板の下側又は外側に沿って延びている。しかし、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとは反対方向にプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣから延びている。このため、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、（ハブ１６の回転方向によって画定される）直後に位置する外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのエルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃまで延在する。したがって、図３Ａ，３Ｂに示すように、反時計回りに回転する風力タービン１０Ｂでは、ケーブル２２Ｂは、直前に位置する外側ブレード１４Ａのエルボ２６Ａに接続され、内側ブレード１２Ｂに取付けられたプーリ２４Ｂへと延び、ケーブル２２Ｂは、直後に位置する外側ブレード１４Ｃのエルボ２６Ｃに接続され、プーリ２４ＢＢへと延びる。ケーブル２２ＢＢは、プーリ２４ＢＢから内側ブレード１２Ｂに沿ってハブ１６へと延び、ケーブル２２Ｂとは反対方向でウインチ１８に巻き付いている。
【００２３】
図３Ａ，３Ｂの実施例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃおよび延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣによって内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して枢動する。風力タービン１０Ａに用いられていたばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、風力タービン１０Ｂからは排除されている。
【００２４】
外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを図３Ａに示す最大ブレードスウィープを有する完全展開位置まで展開するために、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを作動させて内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して枢動させる。特に、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、駆動装置２０により駆動されるウインチ１８の回転によりきつく張られて所望の張力（テンション）となる。このウインチの回転は、後退角Ψa、Ψb、Ψcを概ね１８０°まで拡大させることによって外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを展開させる。一実施例では、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣを巻き付けることにより、後退角Ψa、Ψb、Ψcを１８０°以上とすることができる。延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣの張力が、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを移動させるように、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの力（並びに慣性力および抗力）に対抗することで、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを展開する（後退角Ψa、Ψb、Ψcを拡大する）ように機能している。
【００２５】
図３Ａに示す完全展開位置から後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更するため、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃによって枢動する。ウインチ１８によってケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに張力が加えられる。このウインチの回転は、また、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣを緩める（該ケーブルに加わる張力を低下させる）。このように、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの張力、慣性力および抗力が延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣによる力に対抗して、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで移動させる。
【００２６】
図４は、図３Ａに示した外側ブレード１４Ｂのエルボ２６Ｂの断面図である。ケーブル２２Ｃ，２２ＡＡは、ケーブル２２Ｃ，２２ＡＡを外側ブレード１４Ｂに接続するループ３０Ａ，３０Ｂなど従来の手段によりエルボ２６Ｂにおいて終端をなす。他の実施例では、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣと異なるエルボ位置において終端をなしていてもよい。ケーブルやワイヤの終端部又は接続に関する従来の手段や方法には、スウェージング、クランピング、クリッピング、スプライシング、フック、アイ、ねじ付きロッド、スタッド、フォーク又は均等物が含まれる。ループ３０Ａ，３０Ｂによりケーブル２２Ｃ，２２ＡＡがフック３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ取付けられる。フック３２Ａ，３２Ｂ又は適切な代替物は、外側ブレード１４Ｂ上又は該ブレード内の構造部材に取り付けられる。
【００２７】
例示的な実施例を参照して本発明について説明してきたが、当業者であれば本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構成要素を均等物に置換すること並びに構成要素を変更することが可能であることを理解されるであろう。例えば、ブレーキアッセンブリは、関節式の内側ブレードおよび外側ブレードを備えるが、他の実施例として、ブレーキアッセンブリが３つまたは複数のブレード、つまり、内側ブレード、中間ブレードおよび外側ブレードを有していてもよいことを理解されるであろう。さらに、特定の状況や特定材料に適合するように種々の変更が本発明の範囲から逸脱することなくなされる。したがって、本発明は、特定の実施例に限定されることなく、以下の特許請求の範囲の範囲内にある全ての実施例を含むものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０Ａ 風力タービン
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 内側ブレード
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 外側ブレード
１６ ハブ
１８ ウインチ
２０ 駆動装置
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ ケーブル
２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣ 延長ケーブル
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ プーリ
２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣ プーリ
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ エルボ
２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ ばね式ヒンジ
３０，３０Ａ，３０Ｂ ループ
３２，３２Ａ，３２Ｂ フック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンに関し、特に、関節式のブレードを有する風力タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際的な化石燃料の供給を減少させるため、風力タービンにより生成される電力等の再生可能なエネルギー源が電力市場においてシェアを拡大させている。したがって、風力タービンを利用してより効率的に電力を生成して、電力のコストを低下させることが非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
風力によって生じる運動エネルギーの電力への変換効率は、風力タービンのブレードの長さの二乗に比例する。したがって、ブレードの長さを延ばすことによって、風力タービンがより効率的に電力を生成することが可能となる。近年、非常に長いブレードは、風力タービンの実施に悪影響を及ぼす３つの重大な問題に直面している。第１の問題は、非常に長いブレード（近年のブレードの長さは約５０メートルであり、長さが約８０メートルのブレードも意図されている）の移送や設置が困難なことである。ブレードを製造場所から所定のルートに沿ってオンショアの実施場所に移送するため、特別に大きなトラックが要求される。さらに、大きなトラックやカーゴを利用可能なルートを入念に計画しなければならない。また、ブレードを取付けるため、特別に設計された長いクレーンによってブレードを風力タービンタワーまで巻き上げなければならない。上記および他の問題点を考慮すると、移動／設置に要するコストは、ブレードの製造コストの約１／３となる。
【０００４】
非常に長いブレードは、ブレードの根元から先端まで高い速度勾配を有する。高速度勾配により、風力タービンおよびブレードの設計および製造が複雑化する。例えば、ブレード（特に高速度勾配を伴うブレード）は、設置場所で生じることが予測される最も一般的な風速に対するブレード性能を最適化するため、根元から先端に亘ってある程度のねじれ（通常、ピッチと呼ぶ）を有するように設計しなければならない。しかし、ブレードにねじれを加えることにより、ブレードの製造が複雑となるとともにコストも増加する。設置後、通常、ブレードのねじれは固定されたままであるため、予期しない（最適化されていない）速度の風が吹いた場合、風力タービンの変換効率は低下することとなる。
【０００５】
さらに、強風時においても、短いブレードを用いる風力タービンは、停止させる必要がなく作動可能である一方で、非常に長いブレードを有する風力タービンの場合、強風時には、ブレード、ベアリング、ギア又は支持タワーなど風力タービンの構成部品に対するダメージを避けるため、風力タービンを停止しなければならない。
【０００６】
さらに、非常に長いブレードは曲げ剛性が低いため、ブレードの変形および固有振動数の変化により風力タービンの変換効率および作動期間（寿命）に悪影響が及ぶ。ブレードの変形および固有振動数の変化を減少させるために、特別な材料強化等の手段が必要となる。しかし、そのような手段を講じることにより、ブレードの重量が増加するとともに、製造コストが増加してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の風力タービンのブレードアッセンブリは、ハブと、複数の内側ブレードと、複数の外側ブレードと、複数のケーブルと、を備える。内側ブレードは、互いに離間してハブに取り付けられる。各外側ブレードは、内側ブレードにそれぞれ枢動可能に接続され、内側ブレードに対して所望の後退角まで回転する。ケーブルは、外側ブレードと内側ブレードとの間に延び、外側ブレードを内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】外側ブレードおよび内側ブレードを有し、外側ブレードが第１の完全展開位置に配置されている風力タービンの第１の実施例を概略的に示す図。
【図１Ｂ】図１Ａの風力タービンの外側ブレードが第２の位置へと枢動した状態を概略的に示す図。
【図２】外側ブレードと第１のケーブルの接続を示す図１Ａ，１Ｂの風力タービンの外側ブレードの断面図。
【図３Ａ】外側ブレードおよび内側ブレードを有し、外側ブレードが第１の完全展開位置に配置されている風力タービンの他の実施例を概略的に示す図。
【図３Ｂ】図３Ａの風力タービンの外側ブレードが第２の位置へと枢動した状態を概略的に示す図。
【図４】外側ブレードと第１および第２のケーブルの接続を示す図３Ａ，３Ｂの風力タービンの外側ブレードの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａ，１Ｂに示すように、本発明は、複数の関節式のブレードを有する風力タービン１０Ａに関する。関節式ブレードは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを含む。風力タービン１０Ａは、ハブ１６、ウインチ１８、駆動装置２０およびケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを備える。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、プーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを有する。外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、エルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを有し、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃにより、図１Ａに示す第１の完全に展開した位置（以下、完全展開位置という）まで付勢される。
【００１０】
外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、枢動（回転）可能に内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに接続される。したがって、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、該外側ブレードが接続される内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して、所定の後退角（ｓｗｅｐｔ ａｎｇｌｅ）Ψa、Ψb、Ψcまで回転する。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは（実施例では互いに対して１２０°の間隔で）互いに離間して、風力タービン１０Ａのハブ１６に固定される。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ハブ１６から外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの枢動接続部まで半径方向外側に向かって延びている。図１Ａ，１Ｂに示すように、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ハブ１６の回転軸Ａから離間して整列する軸を中心として枢動する。
【００１１】
ハブ１６は、風力タービン１０Ａのギアボックスなどの駆動装置２０（破線で示す）やジェネレータなどの構成要素を収容する。駆動装置２０は、所定の要件に応じて決まる所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを回転させることに専ら従事する電気モータなどの装置とし得る。駆動装置２０は、ハブ１６に配設されたウインチ１８（又は同様の装置）を回転させるように接続される。
【００１２】
ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、高強度のナイロン、スチールケーブル、ワイヤロープ又は同様の連結機構を含む。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、ウインチ１８の周囲に巻き付けられ、ウインチ１８から、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの構造部分内または該構造部分上に取付けられたプーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃへと延びている。したがって、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、ハブ１６から、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの外板（スキン）の下側又は外側に沿って延びる。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、プーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃから、（ハブ１６の回転方向によって画定される）直前に位置する外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのエルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃまで延びている。例えば、図１Ａ，１Ｂに示すように、反時計回りに回転する風力タービン１０Ａでは、ケーブル２２Ｂは、直前に位置する外側ブレード１４Ａのエルボ２６Ａに接続され、内側ブレード１２Ｂに取付けられたプーリ２４Ｂまで延びている。ケーブル２２Ｂはプーリ２４Ｂから内側ブレード１２Ｂに沿ってハブ１６へと延び、ウインチ１８に巻き付いている。
【００１３】
図１Ａ，１Ｂに示す実施例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃとの間の枢動接続部には、該ブレードに隣接してばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが配されている。ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、最大ブレードスウィープ（ｓｗｅｅｐ）を有する完全展開位置（図１Ａ）まで外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを付勢することができる。
【００１４】
風力タービン１０Ａのブレードの枢動可能な配置により、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対する後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更することが可能となる。後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更することにより、風力タービン１０Ａは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの全長を変えることなく、内側および外側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのスウィープを変更することができる。後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更することにより、風の条件や抗力又は設置場所における他の力に応じた風力タービン１０Ａの変換効率が最適化される。
【００１５】
後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更するため、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して枢動するように、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃによって駆動される。駆動装置２０により駆動されるウインチ１８の回転又は逆回転（解放）によって、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、きつく張られ、又はゆるめられて所望の張力（テンション）となる。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの張力（又は張力不足）、慣性力および抗力は、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの付勢力に対抗して、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcへと移動させる。例えば、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに加わる張力が減少つまり解放されると、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの付勢力によって外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが、最大ブレードスウィープを有する完全展開位置（図１Ａ）まで戻る。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに加わる張力が、ばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃによる付勢力を越えると、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、図１Ｂに示す所定の位置まで回転する。
【００１６】
図１Ａに示す弱風状態の例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、最大ブレードスウィープを有する完全展開位置（図１Ａ）まで完全に展開（延長）して、最大変換効率を実現する。完全展開位置では、各後退角Ψa、Ψb、Ψcは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの間で、概ね１８０°まで展開している。図１Ｂに示す強風状態の例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、接続された内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して１８０°以下の所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで枢動する。このような構成によって風力タービン１０Ａに加わる抗力や他の力を減少させることにより、強風状態において風力タービン１０Ａを停止する必要がなくなる。
【００１７】
本発明の風力タービン１０Ａにより輸送や設置のコストが減少する。これは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを有する各ブレードアッセンブリにおける各ブレードの長さが短いため（組み立てられるまで）、従来の風力タービンと比較した場合、輸送や設置に要する特別なトラックやクレーン又は特別なルートの必要性が減少するためである。
【００１８】
さらに、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、相当量の付加的な重量を加えることなく、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを安定化させ、固定する。したがって、本発明の風力タービン１０Ａにおいて曲げ剛性が向上して、ブレードの変形やブレード１２Ａ〜１２Ｃ，１４Ａ〜１４Ｃの固有振動数の変化が生じ得る可能性が減少する。
【００１９】
図２は、図１Ａに示した外側ブレード１４Ｂのエルボ２６Ｂの断面図である。ケーブル２２Ｃは、ケーブル２２Ｃを外側ブレード１４Ｂに接続するループ３０など従来の手段によりエルボ２６Ｂにおいて終端をなす。ケーブルやワイヤの終端部又は接続に関する従来の手段や方法には、スウェージング（ｓｗａｇｇｉｎｇ）、クランピング、クリッピング、スプライシング、フック、アイ、ねじ付きロッド、スタッド、フォーク又は均等物が含まれる。ループ３０によりケーブル２２Ｃがフック３２に取付けられる。フック３２又は適切な代替物は、外側ブレード１４Ｂ内の構造部材に取り付けられる。
【００２０】
図３Ａ，３Ｂは、風力タービン１０Ｂの他の実施例を図示する。風力タービン１０Ｂは、風力タービン１０Ａと概ね同様の構成要素を有し、風力タービン１０Ａと概ね同様に作動する。しかし、風力タービン１０Ｂは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃおよびプーリ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに加えて、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣおよびプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣを有する点において風力タービン１０Ａと異なる。
【００２１】
風力タービン１０Ｂは、風力タービン１０Ａと同様に、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに枢動可能に接続される外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを有する。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは（実施例では互いに対して１２０°の間隔で）互いに離間して、風力タービン１０Ｂのハブ１６に固定される。内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ハブ１６から外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの枢動接続部まで外側に向かって延びている。各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して、所定の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで回転する。
【００２２】
しかし、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、該ブレードの構造部分内または該部分上に取付けられる付加的なプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣを備える。延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと反対方向にウインチ１８の周囲に巻かれる。延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ウインチ１８からプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣへと延びている。ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと同様に、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ハブ１６から、内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの外板の下側又は外側に沿って延びている。しかし、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとは反対方向にプーリ２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣから延びている。このため、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、（ハブ１６の回転方向によって画定される）直後に位置する外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのエルボ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃまで延在する。したがって、図３Ａ，３Ｂに示すように、反時計回りに回転する風力タービン１０Ｂでは、ケーブル２２Ｂは、直前に位置する外側ブレード１４Ａのエルボ２６Ａに接続され、内側ブレード１２Ｂに取付けられたプーリ２４Ｂへと延び、ケーブル２２Ｂは、直後に位置する外側ブレード１４Ｃのエルボ２６Ｃに接続され、プーリ２４ＢＢへと延びる。ケーブル２２ＢＢは、プーリ２４ＢＢから内側ブレード１２Ｂに沿ってハブ１６へと延び、ケーブル２２Ｂとは反対方向でウインチ１８に巻き付いている。
【００２３】
図３Ａ，３Ｂの実施例では、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃおよび延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣによって内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して枢動する。風力タービン１０Ａに用いられていたばね式ヒンジ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、風力タービン１０Ｂからは排除されている。
【００２４】
外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを図３Ａに示す最大ブレードスウィープを有する完全展開位置まで展開するために、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを作動させて内側ブレード１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して枢動させる。特に、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、駆動装置２０により駆動されるウインチ１８の回転によりきつく張られて所望の張力（テンション）となる。このウインチの回転は、後退角Ψa、Ψb、Ψcを概ね１８０°まで拡大させることによって外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを展開させる。一実施例では、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣを巻き付けることにより、後退角Ψa、Ψb、Ψcを１８０°以上とすることができる。延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣの張力が、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを移動させるように、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの力（並びに慣性力および抗力）に対抗することで、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣは、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを展開する（後退角Ψa、Ψb、Ψcを拡大する）ように機能している。
【００２５】
図３Ａに示す完全展開位置から後退角Ψa、Ψb、Ψcを変更するため、外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃによって枢動する。ウインチ１８によってケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに張力が加えられる。このウインチの回転は、また、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣを緩める（該ケーブルに加わる張力を低下させる）。このように、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの張力、慣性力および抗力が延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣによる力に対抗して、各外側ブレード１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを所望の後退角Ψa、Ψb、Ψcまで移動させる。
【００２６】
図４は、図３Ａに示した外側ブレード１４Ｂのエルボ２６Ｂの断面図である。ケーブル２２Ｃ，２２ＡＡは、ケーブル２２Ｃ，２２ＡＡを外側ブレード１４Ｂに接続するループ３０Ａ，３０Ｂなど従来の手段によりエルボ２６Ｂにおいて終端をなす。他の実施例では、ケーブル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、延長ケーブル２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣと異なるエルボ位置において終端をなしていてもよい。ケーブルやワイヤの終端部又は接続に関する従来の手段や方法には、スウェージング、クランピング、クリッピング、スプライシング、フック、アイ、ねじ付きロッド、スタッド、フォーク又は均等物が含まれる。ループ３０Ａ，３０Ｂによりケーブル２２Ｃ，２２ＡＡがフック３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ取付けられる。フック３２Ａ，３２Ｂ又は適切な代替物は、外側ブレード１４Ｂ上又は該ブレード内の構造部材に取り付けられる。
【００２７】
例示的な実施例を参照して本発明について説明してきたが、当業者であれば本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構成要素を均等物に置換すること並びに構成要素を変更することが可能であることを理解されるであろう。例えば、ブレーキアッセンブリは、関節式の内側ブレードおよび外側ブレードを備えるが、他の実施例として、ブレーキアッセンブリが３つまたは複数のブレード、つまり、内側ブレード、中間ブレードおよび外側ブレードを有していてもよいことを理解されるであろう。さらに、特定の状況や特定材料に適合するように種々の変更が本発明の範囲から逸脱することなくなされる。したがって、本発明は、特定の実施例に限定されることなく、以下の特許請求の範囲の範囲内にある全ての実施例を含むものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０Ａ 風力タービン
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 内側ブレード
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 外側ブレード
１６ ハブ
１８ ウインチ
２０ 駆動装置
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ ケーブル
２２ＡＡ，２２ＢＢ，２２ＣＣ 延長ケーブル
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ プーリ
２４ＡＡ，２４ＢＢ，２４ＣＣ プーリ
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ エルボ
２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ ばね式ヒンジ
３０，３０Ａ，３０Ｂ ループ
３２，３２Ａ，３２Ｂ フック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと、
互いに離間してハブに取り付けられた第１の内側ブレードおよび第２の内側ブレードと、
第１の内側ブレードおよび第２の内側ブレードにそれぞれ枢動可能に接続された第１の外側ブレードおよび第２の外側ブレードと、
第１の外側ブレードと第２の内側ブレードとの間に延びる第１のケーブルと、
を備えることを特徴とする風力タービン。
【請求項２】
第１のケーブルは、第１の外側ブレードを第１の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
第１および第２の内側ブレードから離間してハブに取り付けられた第３の内側ブレードと、
第３の内側ブレードに枢動可能に接続された第３の外側ブレードと、
第１のケーブルに加えて設けられた少なくとも２つのケーブルと、
をさらに備え、
前記少なくとも２つのケーブルは、第２のケーブルおよび第３のケーブルを含み、第２のケーブルは、第２の外側ブレードと第３の内側ブレードとの間に延び、第３のケーブルは、第３の外側ブレードと第１の内側ブレードとの間に延びることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項４】
第２のケーブルは、第２の外側ブレードを第２の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させ、
第３のケーブルは、第３の外側ブレードを第３の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項３に記載の風力タービン。
【請求項５】
第１および第２の外側ブレードは、ばね式ヒンジによって第１の位置へと付勢されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項６】
前記第１の位置は、互いに接続された第１の内側ブレードおよび第１の外側ブレード、並びに互いに接続された第２の内側ブレードおよび第２の外側ブレードがそれぞれ最大ブレードスウィープを有する完全展開位置であり、第１の外側ブレードは、第１の内側ブレードに対して概ね１８０°の後退角を有し、第２の外側ブレードは、第２の内側ブレードに対して概ね１８０°の後退角を有することを特徴とする請求項５に記載の風力タービン。
【請求項７】
第２の外側ブレードと第１の内側ブレードとの間に延びる少なくとも１つの延長ケーブルをさらに備え、
延長ケーブルは、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められて、第２の外側ブレードを第２の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転させることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項８】
所望の後退角は、接続された内側ブレードおよび外側ブレードが最大ブレードスウィープを有する完全展開位置に対応し、第２の外側ブレードは、第２の内側ブレードに対して概ね１８０°の後退角を有することを特徴とする請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
第１のケーブルは、風力タービンのハブ内のウインチに接続され、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項１０】
専用の駆動装置は電気モータであることを特徴とする請求項９に記載の風力タービン。
【請求項１１】
第１のケーブルは、第２の内側ブレード内または該ブレード上に配設されたプーリに接続されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項１２】
第１のケーブルは、プーリから第２の内側ブレードの外板の下側を通って風力タービンのハブへと延びることを特徴とする請求項１１に記載の風力タービン。
【請求項１３】
ハブと、
互いに離間してハブに取り付けられた複数の内側ブレードと、
各内側ブレードにそれぞれ枢動可能に接続された複数の外側ブレードと、
各外側ブレードと各内側ブレードとの間にそれぞれ延びる複数のケーブルと、
を備えることを特徴とする風力タービンのブレードアッセンブリ。
【請求項１４】
複数のケーブルの各々は、１つの外側ブレードを該外側ブレードが接続された内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１５】
複数のケーブルの各々は、風力タービンのハブ内のウインチに接続され、各ケーブルは、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められて、各外側ブレードを所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項１４に記載のアッセンブリ。
【請求項１６】
専用の駆動装置は電気モータであることを特徴とする請求項１５に記載のアッセンブリ。
【請求項１７】
複数のケーブルの各々は、各内側ブレード内または該ブレード上に配設されたプーリに接続されることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１８】
複数の外側ブレードの各々は、ばね式ヒンジによって第１の位置へと付勢されることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１９】
各外側ブレードは、２つまたは複数のケーブルによって２つまたは複数の内側ブレードに接続され、
１つのケーブルは、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められて、完全展開位置に対応する所望の後退角まで各外側ブレードを回転させることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項２０】
軸を中心に回転するハブと、
互いに離間してハブに取り付けられた複数の関節式ブレードと、
複数のケーブルと、
を備え
複数の関節式ブレードは、ハブの軸から離間して整列する軸を中心に枢動する半径方向外側ブレードを含み、
各ケーブルは、複数の関節式ブレードうち第１のブレードと第２のブレードとの間でそれぞれ延びていることを特徴とする風力タービン。
【請求項１】
ハブと、
互いに離間してハブに取り付けられた第１の内側ブレードおよび第２の内側ブレードと、
第１の内側ブレードおよび第２の内側ブレードにそれぞれ枢動可能に接続された第１の外側ブレードおよび第２の外側ブレードと、
第１の外側ブレードと第２の内側ブレードとの間に延びる第１のケーブルと、
を備えることを特徴とする風力タービン。
【請求項２】
第１のケーブルは、第１の外側ブレードを第１の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
第１および第２の内側ブレードから離間してハブに取り付けられた第３の内側ブレードと、
第３の内側ブレードに枢動可能に接続された第３の外側ブレードと、
第１のケーブルに加えて設けられた少なくとも２つのケーブルと、
をさらに備え、
前記少なくとも２つのケーブルは、第２のケーブルおよび第３のケーブルを含み、第２のケーブルは、第２の外側ブレードと第３の内側ブレードとの間に延び、第３のケーブルは、第３の外側ブレードと第１の内側ブレードとの間に延びることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項４】
第２のケーブルは、第２の外側ブレードを第２の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させ、
第３のケーブルは、第３の外側ブレードを第３の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項３に記載の風力タービン。
【請求項５】
第１および第２の外側ブレードは、ばね式ヒンジによって第１の位置へと付勢されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項６】
前記第１の位置は、互いに接続された第１の内側ブレードおよび第１の外側ブレード、並びに互いに接続された第２の内側ブレードおよび第２の外側ブレードがそれぞれ最大ブレードスウィープを有する完全展開位置であり、第１の外側ブレードは、第１の内側ブレードに対して概ね１８０°の後退角を有し、第２の外側ブレードは、第２の内側ブレードに対して概ね１８０°の後退角を有することを特徴とする請求項５に記載の風力タービン。
【請求項７】
第２の外側ブレードと第１の内側ブレードとの間に延びる少なくとも１つの延長ケーブルをさらに備え、
延長ケーブルは、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められて、第２の外側ブレードを第２の内側ブレードに対して所望の後退角まで回転させることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項８】
所望の後退角は、接続された内側ブレードおよび外側ブレードが最大ブレードスウィープを有する完全展開位置に対応し、第２の外側ブレードは、第２の内側ブレードに対して概ね１８０°の後退角を有することを特徴とする請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
第１のケーブルは、風力タービンのハブ内のウインチに接続され、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項１０】
専用の駆動装置は電気モータであることを特徴とする請求項９に記載の風力タービン。
【請求項１１】
第１のケーブルは、第２の内側ブレード内または該ブレード上に配設されたプーリに接続されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン。
【請求項１２】
第１のケーブルは、プーリから第２の内側ブレードの外板の下側を通って風力タービンのハブへと延びることを特徴とする請求項１１に記載の風力タービン。
【請求項１３】
ハブと、
互いに離間してハブに取り付けられた複数の内側ブレードと、
各内側ブレードにそれぞれ枢動可能に接続された複数の外側ブレードと、
各外側ブレードと各内側ブレードとの間にそれぞれ延びる複数のケーブルと、
を備えることを特徴とする風力タービンのブレードアッセンブリ。
【請求項１４】
複数のケーブルの各々は、１つの外側ブレードを該外側ブレードが接続された内側ブレードに対して所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１５】
複数のケーブルの各々は、風力タービンのハブ内のウインチに接続され、各ケーブルは、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められて、各外側ブレードを所望の後退角まで回転駆動させることを特徴とする請求項１４に記載のアッセンブリ。
【請求項１６】
専用の駆動装置は電気モータであることを特徴とする請求項１５に記載のアッセンブリ。
【請求項１７】
複数のケーブルの各々は、各内側ブレード内または該ブレード上に配設されたプーリに接続されることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１８】
複数の外側ブレードの各々は、ばね式ヒンジによって第１の位置へと付勢されることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１９】
各外側ブレードは、２つまたは複数のケーブルによって２つまたは複数の内側ブレードに接続され、
１つのケーブルは、専用の駆動装置又は風力タービンのギアボックスによって所望の張力まできつく張られるか又は緩められて、完全展開位置に対応する所望の後退角まで各外側ブレードを回転させることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項２０】
軸を中心に回転するハブと、
互いに離間してハブに取り付けられた複数の関節式ブレードと、
複数のケーブルと、
を備え
複数の関節式ブレードは、ハブの軸から離間して整列する軸を中心に枢動する半径方向外側ブレードを含み、
各ケーブルは、複数の関節式ブレードうち第１のブレードと第２のブレードとの間でそれぞれ延びていることを特徴とする風力タービン。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５２５３９（Ｐ２０１２−５２５３９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３４８９（Ｐ２０１１−１８３４８９）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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