特許ウォッチ

公開番号2024084793
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-25
出願番号2024059519,2019522793
出願日2024-04-02,2017-10-25
発明の名称翼およびタービン装置
出願人カレンメイクニックテオランタ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F01D 1/32 20060101AFI20240618BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】本発明は、周囲流体内で相対的に動くためのタービン翼と、少なくとも1つの翼を含むタービン装置とを提供する。
【解決手段】翼は、2つの丘構造を有する主桁と、蒸発および凝縮流体を外に向かって、主桁の上を流れる周囲流体へ排出できる排出手段とを含む。これらの丘構造の1つめは、周囲流体の流れを音速に達するまで加速する。第一丘構造の後でマッハ数は増加し続け、蒸発流体が外気に排出されて空気を冷却させ、これは周囲の流れをさらに加速させ、圧力を低減させる。第二丘構造において、より低い圧力は推力を発生させる。マッハ数は、流れが第二丘構造に対して動くにつれて、減少し、第二領域に沿って下るにつれて増加する。凝縮流体が排出され、空気中の水分を放熱しながら凝縮させ、結果としてマッハ数を低下させ、圧力を増加させる。第二丘構造における圧力増加は、ロータを回転するのに使用される推力を生み出す。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
周囲流体内で相対的に動くためのタービン翼であって、前記タービン翼は主桁および排出手段を含み、
前記主桁は上部側壁および下部側壁、前縁、後縁、および前記前縁から前記後縁に延びるキャンバーラインを備えた翼の断面形状を有し、前記翼は前記周囲流体に対して、前記周囲流体が前記主桁の上を前記前縁から前記後縁へ下流方向に流れるように動き、
前記排出手段は流体を外に向かって、前記主桁の上を流れる前記周囲流体へ排出でき、
前記主桁の前記側壁は前記前縁から前記後縁に連続して、第一丘構造および第二丘構造を含み、各丘構造は、前記キャンバーラインからの距離が次第に増加する第一領域と、前記キャンバーラインからの距離が次第に減少する第二領域と、前記第一および第二領域との間の接合部分にある頂上とを含み、
前記第一丘構造の前記第一領域は、前記周囲流体と相互作用するように作動可能で、前記周囲流体を高亜音速の相対速度から、前記第一丘構造の頂上で音速の相対速度に、そして前記第一丘構造の頂上の後で超音速に加速させ、
前記排出手段は、前記第一丘構造の前記第二領域で凝縮が開始する前に前記周囲流体へ蒸発させるために、蒸発流体を排出し、前記第一丘構造の前記第二領域が前記周囲流体と相互作用して、前記周囲流体を超音速の相対速度から高超音速の相対速度に加速させ、
前記第二丘構造の前記第一領域は、前記周囲流体と相互作用可能であって、前記周囲流体を前記第二丘構造の頂上で超音速の相対速度に減速および維持し、
前記排出手段はさらに凝縮流体を排出して前記第二丘構造の前記第二領域の上を流れる前記周囲流体における凝縮衝撃を有核化するように作動可能であって、これは、前記周囲流体を超音速の相対速度から亜音速の相対速度に減速させ、前記側壁に圧力を発生させそれにより前記翼に推力を加えることを特徴とする、
タービン翼。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記第一丘構造の上を流れる前記周囲流体に初期凝縮衝撃が発生する前に、蒸発流体が排出される、請求項１に記載のタービン翼。
【請求項３】
前記凝縮流体は、前記第二丘構造の上を流れる前記周囲流体で凝縮衝撃が発生する前に排出される、請求項１または２に記載のタービン翼。
【請求項４】
前記排出手段は少なくとも１つのノズルを含み、前記蒸発流体および前記凝縮流体は、前記翼にある導管の配列を介して、供給源から前記各ノズルに運ばれる、請求項１～３のいずれか一項に記載のタービン翼。
【請求項５】
前記主桁は作動流体を含有する中空の空洞を含み、前記空洞は複数の相互接続したチャンバに分けられている、請求項１～４のいずれか一項に記載のタービン翼。
【請求項６】
前記各チャンバはバルブ手段を含み、前記バルブ手段は前記チャンバ間の前記作動流体の流れを制御して、前記各チャンバにおける前記作動流体の圧力および／または温度を独立して調整する、請求項５に記載のタービン翼。
【請求項７】
前記蒸発流体は、水、液体窒素、およびメタノールなどの炭化水素のうちの１つまたは組み合わせである、請求項１～６のいずれか一項に記載のタービン翼。
【請求項８】
前記蒸発流体は、タービンの設計寸法の規模において蒸発できる直径の流体粒子を含む、請求項７に記載のタービン翼。
【請求項９】
前記凝縮流体は、水、塩水、または氷粒子の小滴などの、冷却され静電気を帯びた流体粒子を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のタービン翼。
【請求項１０】
前記周囲流体は湿った空気である、請求項１～９のいずれか一項に記載のタービン翼。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲流体内で相対的に動くための翼と、翼を有するタービン装置とに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
原子力もしくは潮力の作用を除いて、地球上の全てのエネルギは、直接またはかなりの期間にわたって蓄えられた、太陽そのものに由来するものと言える。太陽が地球を照らすとき、エネルギが多くの作用を引き起こし、気候への影響が最も顕著で、植物および動物の両方がこれを源として維持されることが周知である。太陽のエネルギの多くが、太陽を取り囲む広大な系統を熱するのに使用されるが、太陽のエネルギの大部分が、広範な水域からなどの水を蒸発させる。このような蒸発は、降雨をもたらし、膨大な量の水蒸気を維持し、その小さな部分は蓄積して凝縮した雲を形成することがある。従来の電力源は、太陽エネルギの１％未満を使用する、葉緑素および他の有機的な作用に由来する。
【０００３】
再生可能エネルギの風車は、蒸発および凝縮作用を利用して仕事および電力を生成することが知られている。最近開発されたのは、バートン（Ｂａｒｔｏｎ）の予熱膨脹エンジンおよびＥＯＬＡ風力タービンである。これらの機械は、限られた状況で、エネルギ（Ｂａｒｔｏｎ製）および水（ＥＯＬＡタービン）を供給するように使用される。Ｂａｒｔｏｎエンジンは、非常に程度の低いエネルギ効率に対して、予熱された乾燥した空気と蒸発している水とを必要とし、ソーラアレイなどのタービン排出または予熱乾燥空気に制限される。ＥＯＬＡは、従来の空調ユニットに取り付けられる従来の空気タービンである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周知の装置は、電力を生成するために、断続的な風速および／または、太陽光発電などの、予備の従来の発電機を必要とする補助的なエネルギ源に頼っている。本発明の目的は、上記の課題を少なくともいくらか克服し、および／または、公共および／または産業に有益な選択肢をもたらす、翼とタービン装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のさらなる態様は、例示のみによって与えられる以下の説明によって、明らかになるであろう。
【０００６】
本発明に従って、周囲流体内で相対的に動くためのタービン翼がもたらされ、タービン翼は主桁および排出手段を含む。主桁は上部側壁および下部側壁、前縁、後縁、および前縁から後縁に延びるキャンバーラインを備えた翼の断面形状を有し、翼は周囲流体に対して、周囲流体が主桁の上を前縁から後縁へ下流方向に流れるように動く。排出手段は流体を外に向かって、主桁の上を流れる周囲流体へ排出できる。本発明は、次のことを特徴とする。主桁の側壁は前縁から後縁に連続して、第一丘構造および第二丘構造を含む。各丘構造は、キャンバーラインからの距離が次第に増加する第一領域と、キャンバーラインからの距離が次第に減少する第二領域と、第一および第二領域との間の接合部分にある頂上とを含む。第一丘構造の第一領域は、周囲流体と相互作用するように作動可能で、周囲流体を、高亜音速の相対速度から、第一丘構造の頂上で音速の相対速度に、そして第一丘構造の頂上の後で超音速に加速させる。排出手段は、第一丘構造の第二領域で凝縮が開始する前に周囲流体へ蒸発させるように、蒸発流体を排出し、第一丘構造の該第二領域が周囲流体と相互作用して、周囲流体を超音速の相対速度から高超音速の相対速度に加速させる。第二丘構造の第一領域は、周囲流体と相互作用可能であって、周囲流体を第二丘構造の頂上で超音速の相対速度に減速および維持する。排出手段はさらに凝縮流体を排出して第二丘構造の第二領域の上を流れる周囲流体における凝縮衝撃を捉えまたは有核化するように作動可能である。これは、周囲流体を超音速の相対速度から亜音速の相対速度に減速させ、側壁に圧力を発生させそれゆえに翼に推力を加える。
【０００７】
本発明は空気中の水分から直接、仕事および電力を生み出すための翼を提供する。この翼は、風速に頼らず、そのエネルギ源は常に入手可能な周囲の空気から直接生成される。さらに、凝縮された水分は豊富な水であり、使用中に、冷却、空調、および低温の超電導を許容する。最終的に、余熱が即時の局地的な要求に対して使用され得る。
【０００８】
翼の特徴的な設計は、その長さ方向に備えられる２つの丘構造をもたらす。これらの丘構造の１つ目は、周囲流体の流れを、音速に達するまで加速させる。第一丘構成の後、面積が増加するにつれて、マッハ数が超音速に増加し続ける。水滴の噴霧などの、蒸発流体は、第一丘構造の下り坂または底部のいずれかに沿って、周囲に排出される。これらの蒸発は空気を冷却させる。これは、次に、周囲流体をさらに加速させ、圧力を低下させる。第二丘構造において、より低い圧力が推力を発生させる。流れが第二丘構造に対して動くにつれて、マッハ数は第一領域に沿って減少し、第二領域に沿って下るにつれて増加する。この第二丘構造に沿った点において、マッハ数は凝縮マッハ数に達する。この点においてもしくはその前に、凝縮流体が排出され、空気中の含水量を放熱しながら凝縮させる。これはマッハ数を低下させ、圧力を増加させる。第二丘の第二領域で増加した圧力は、ロータを回転させるのに使用できる推力を生み出す。
【０００９】
本発明は、周囲空気の凝縮および蒸発を制御して、放出された熱が仕事を生み出すのに利用できるようにする、翼およびタービン装置に関係する。そのため、本発明は従来技術の上記の限定によって制限されず、ｐｒｉｍａｒｙ再生可能エネルギおよび集水装置をもたらす。
【００１０】
本発明の他の実施形態では、初期凝縮衝撃が発生する前に、蒸発流体が排出され、第一丘構造の上を流れる周囲流体における初期凝縮衝撃を防ぐ／相殺する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許