Energy generator |
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申请号 | JP2011520545 | 申请日 | 2009-07-24 | 公开(公告)号 | JP2011530030A | 公开(公告)日 | 2011-12-15 |
申请人 | ドルベ,ジャン−バプティスト; | 发明人 | バプティスト ドルベ,ジャン; | ||||
摘要 | 移動 流体 から電気を発生させる発電器は、2つの端部板(1)によって境界決めされたダクトを具備し、これら2つの端部板の間に膜(5)が配置されていて、それにより膜(5)が2つの端部板の間に進入する流体流の作用を受けうるようになっている発電器において、2つの端部板が発散していて、前記膜の前縁(6)から後縁(7)に向かって移動する進行波の形態をなす流体流の作用を受けて前記膜を変形させるようになっており、それにより前記膜の後縁に横振動が与えられ、この横振動を利用する振動利用手段(11,12)が前記後縁に装着されている。 | ||||||
权利要求 | 移動流体からエネルギを発生させるエネルギ発生器であって、2つの面板(1)を含む壁部からなるダクトを具備し、ダイアフラム(5;15)が前記2つの面板(1)の間に配置されていて前記2つの面板の間を通過する流体流の作用を受けるエネルギ発生器において、 前記2つの面板が発散していて、前記ダイアフラムの前縁(6)から後縁(7)に向かって移動する進行波の形態をなす流体流の作用を受けて前記ダイアフラムを変形させるようになっており、それにより前記ダイアフラムの後縁が横振動を伴って駆動され、前記横振動を利用する振動利用手段(11,12)が前記後縁に接続されていることを特徴とする、エネルギ発生器。 前記ダイアフラム(5)が変形可能な材料により構成される、請求項1に記載のエネルギ発生器。 前記ダイアフラム(5)が弾性変形可能な材料からなるシートにより構成される、請求項1に記載のエネルギ発生器。 前記ダイアフラム(15)が、互いにヒンジ留めされた複数のスラット(16)を含む、請求項1に記載のエネルギ発生器。 前記ダイアフラム(15)が、進行波の支持部である変形可能な構造体に固定された複数のスラット(16)を含む、請求項1に記載のエネルギ発生器。 前記変形可能な構造体が弾性的である、請求項5に記載のエネルギ発生器。 前記変形可能な構造体が軸線周りに振動する、請求項5に記載のエネルギ発生器。 前記ダクトの上流および/または下流に取り付けられ、前記流体によって供給される動力を増大させる偏向器(19)を具備する、請求項1に記載のエネルギ発生器。 |
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说明书全文 | 本発明は、移動流体から電気などのエネルギを発生させるエネルギ発生器、例えば空気圧式発電器(すなわち風力発電器)または水力発電器、すなわち移動流体のエネルギを特に電気エネルギに変換できるエネルギ変換デバイスに関する。 種々の空気圧式発電器が提案されている。 大部分の空気圧式発電器は、風力によって回転するように設定され、発電デバイスを駆動する回転式プロペラを具備している。 本発明の目的は、効率を改善したダイアフラム付発電器を提供することである。 この目的を達成するために、本発明は、移動流体からエネルギを発生させるエネルギ発生器を提供する。 エネルギ発生器は、2つの面板を含む壁部からなるダクトを具備し、ダイアフラムが前記2つの面板の間に配置されていて前記2つの面板の間を通過する流体流の作用を受けるエネルギ発生器において、前記2つの面板が発散していて、前記ダイアフラムの前縁から後縁に向かって移動する進行波の形態をなす流体流の作用を受けて前記ダイアフラムを変形させるようになっており、それにより前記ダイアフラムの後縁が横振動を伴って駆動され、前記横振動を利用する振動利用手段が前記後縁に接続されていることを特徴とする。 流体の作用は、流体が進行するに従って、ダクトの入口に位置決めされたダイアフラムの前縁からダクトの出口に位置決めされたダイアフラムの後縁に向かって移動する進行波を増幅させる。 このとき、ダイアフラムの後縁が横振動を伴って駆動されて、この横振動が振動利用手段、例えば発電手段を作動させる。 流体と波状に起伏するダイアフラムとの間のカップリングにより、進行波とともに移動する圧力場と、ダイアフラムに付与され、進行波とともに移動する合成圧力場とを形成する。 面板は、これらの圧力差から生じる力を増強する。 進行波の伝播速度の関数としての圧力によって仕事がされるので、流体の機械的エネルギがダイアフラムに伝達される。 このとき、風力発電器本体における流体の平均圧力の低下を伴う。 進行波の伝播速度は、流体からのエネルギの回収量を最大化するために調整され、最適化される。 このことは、ダイアフラムに張力を付与する張力付与手段によってなされる。 進行波は、機械的エネルギ、変形エネルギおよびダイアフラムにわたって移動する運動エネルギに相当する。 これらの進行波は、流体からダイアフラムに移動した機械的エネルギの結果として、進行波が進行するに従って互いを機械的に増幅させる。 それにより、ダイアフラムの機械的特性がその長さに沿ってほとんど変化しない場合には変形の振幅を増大させることになり、また、ダイアフラムの機械的特性がその長さに沿って変化する場合には、振幅の変化はより小さいものになりうる。 流体からダイアフラムへのエネルギ移動の結果は、ダクトの入口と出口との圧力差にみられることになる。 ここで、移動された動力は、流体の流量によって乗算された圧力差との積である。 ダイアフラムの両側を進行する圧力場は、ダクトの入口圧力を出口圧力までつないでいる。 後縁において、後縁まで到達した進行波は、進行波の経路に沿って流体からダイアフラムに移動された機械的エネルギのすべてを蓄積しており、ダイアフラムの後縁は、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電手段を作動させる。 このエネルギ発生器の技術は、流量と無関係に良好な閉塞性を呈するので、小さい流体流量においてもなお種々の利点、例えば高効率の空気流若しくは水流または高効率の即時起動を提供する。 また、エネルギ発生器は、その小さい慣性および短い応答時間がゆえに低速であっても流体流からのエネルギ回収が可能であるとともに、速い風速にも適応し、かつ突風の際の速度変化にも追従するので、利用時間にわたって良好な効率を提供する。 本発明に係る発電器は、移動流体から電気を発生させるように配列されている。 以下の説明において考慮される流体は空気であり、そのため発電器は空気圧式発電器である。 しかしながら、他の流体、例えば水から電気を発生する発電器にも本発明を応用できることはいうまでもない。 本発明の原理について図1を参照して説明する。 ダイアフラム5の前縁6は張力T1を受け、後縁7は張力T2を受けるため、通路に沿って流れる空気流の作用によりダイアフムは波状に動くようになっている。 張力T1および張力T2は、ダイアフラム5における波にとって望ましい伝播速度の関数として定まる。 ここで、張力値の差は、風の方向に対して平行な長手方向の軸線に投影される圧力の結果として空気流に対するダイアフラムの抵抗を定める。 以下、本発明の発電器についてより詳細に説明する。 面板1の間にはダイアフラム5が延在しており、ダイアフラム5は、発電器の入口2の近傍に前縁6を、発電器の出口3の近傍に後縁7をそれぞれ有している。 この実施例において、ダイアフラム5は、少なくとも鉛直軸線周りに湾曲する変形可能な材料からなるシートであると考えられる。 ダイアフラム5は、織布、複合材料または実にエラストマであってもよい。 図2の矢印8により示される張力付与手段は、ダイアフラム5の前縁6および後縁7に作用して、ダイアフラム5を鉛直面において張力を受けた状態に維持している。 面板1によって導かれた風の作用を受けて、ダイアフラム5は振動を開始し、ダイアフラムに沿ってその前縁6と後縁7との間を伝播する進行波の支持部となる。 前縁6における横方向の運動(両矢印で図示される)は比較的小さいままであるが、後縁7における横方向の運動は大きく、発電手段を作動させるのに適している。 後縁7は、永久磁石を有する芯体11に接続されていて、この芯体11をコイル12内部で移動させる役割を果たし、それによりコイル12の端子間に電気を発生させる効果をもたらす。 図3に示される発電器は、図1および図2に示されたものと同様のものであるが、この実施例におけるダイアフラム15は、鉛直軸線周りに互いにヒンジ留めされたスラット(slat)16によって構成される点が異なっている。 ダイアフラム15は全体としてダイアフラム5と同様の挙動を示し、ダイアフラムの前縁から後縁まで移動する進行波を伝達する。 図5に示される発電器において、スラット16は、それらの中央部において弾性要素に固定されている。 この実施例において、弾性要素は、進行波の振動振幅が角振幅となるように角振動の形態をなす進行波の支持部である弾性のトーションバー18によって形成されている。 本発明は前述した記載に限定されず、反対に、特許請求の範囲に含まれるいかなる変更例をも含む。 発電手段は、ダイアフラムの動きを利用する他の利用手段、例えば機械的利用手段によって置き換えられてもよい。 |