具有空氣凈化器的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及風(fēng)能轉(zhuǎn)換，并且具體來說，本發(fā)明涉及具有空氣凈化器的風(fēng)能 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣污染是各城市中關(guān)注的問題，例如在中國、俄羅斯、日本、韓國、歐洲、墨西哥、 巴西、美國、中東等。由于這些國家已經(jīng)工業(yè)化，因此各種形式的空氣污染已經(jīng)增加，這已經(jīng) 導(dǎo)致廣泛的環(huán)境以及健康問題。兩個主要空氣污染源涉及人口過密的地面運輸以及化石燃 料發(fā)電。轉(zhuǎn)移的熱量以及風(fēng)型也會影響空氣中的污染物的濃度。
[0003] 風(fēng)能是可再生能源，所述風(fēng)能可以減少從化石燃料產(chǎn)生的功率的量并且因此減少 與化石燃料相關(guān)的空氣污染。例如，一些風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括風(fēng)，所述風(fēng)導(dǎo)致位于塔頂上的渦 輪機使發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致電力的產(chǎn)生。
[0004] 出于上文陳述的原因，并且出于下文所陳述的在閱讀并且理解本說明書之后將對 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見的其它原因，在所屬領(lǐng)域中存在對現(xiàn)有風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的 替代方案的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實例包含送風(fēng)系統(tǒng)，所述送風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)配置以使風(fēng)加速；能量提取 器，所述能量提取器經(jīng)配置以響應(yīng)于接收來自所述送風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)加速的風(fēng)而輸出能量；以 及空氣凈化器，所述空氣凈化器經(jīng)配置以凈化所述風(fēng)，例如，使得經(jīng)凈化的風(fēng)離開所述風(fēng)能 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0006]圖1是根據(jù)實施例的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)的實例的剖面透視圖；
[0007]圖2圖示了根據(jù)另一實施例的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的能量提取部分；
[0008]圖3是根據(jù)另一實施例的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的噴嘴組合件的剖視圖；
[0009] 圖4圖示了空氣凈化系統(tǒng)的實例；
[0010]圖5圖示了根據(jù)另一實施例的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的能量提取部分，其中所述能量提取 部分具有一個或多個非旋轉(zhuǎn)發(fā)電機；
[0011] 圖6圖示了根據(jù)另一實施例的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的能量提取部分，其中所述能量提取 部分具有一個或多個渦輪機以及一個或多個非旋轉(zhuǎn)發(fā)電機；
[0012] 圖7是根據(jù)另一實施例的具有多個非旋轉(zhuǎn)振動式發(fā)電機的能量提取器的實例；
[0013]圖8是根據(jù)實施例的包含風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的建筑物的剖面透視圖；
[0014]圖9是根據(jù)另一實施例的具有多個風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的建筑物的實例；
[0015]圖10圖示了根據(jù)另一實施例的具有含有空氣凈化器的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的建筑物；
[0016]圖11圖示了根據(jù)另一實施例的具有風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的建筑物的剖視圖，所述風(fēng)能 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含所述建筑物的至少一個空間并且包含空氣凈化器。
【具體實施方式】
[0017] 在以下【具體實施方式】中，參考形成其一部分且其中借助于說明示出特定實施例的 附圖。在圖式中，若干視圖中的相同標(biāo)號始終描述大體上相似的組件?？梢岳闷渌鼘嵤?例，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出結(jié)構(gòu)改變。因此，不應(yīng)將以下詳細(xì)描述視 為具有限制意義。
[0018] 在一些實例中，風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以包含空氣凈化器或空氣凈化系統(tǒng)，所述空氣凈 化系統(tǒng)可以包含空氣凈化器。例如，空氣凈化器可以經(jīng)配置以通過離開風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之前 從經(jīng)污染的空氣中清除污染物（例如化學(xué)品、微粒、生物材料和/或煙霧）來凈化被污染的 空氣（例如，以風(fēng)的形式），使得風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以輸出經(jīng)凈化的空氣以及電力。
[0019] 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以包含送風(fēng)（例如，進風(fēng)）系統(tǒng)，所述送風(fēng)系統(tǒng)接收風(fēng)（例如，含 有污染物）、使風(fēng)加速以及將經(jīng)加速的風(fēng)輸送到能量提取部分，所述能量提取部分可以包含 經(jīng)配置以響應(yīng)于接收來自送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)而輸出能量的能量提取器。例如，風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可 以經(jīng)配置以基于以下幾者中的至少一者調(diào)節(jié)送風(fēng)系統(tǒng)以及能量提取部分中的至少一者的 大小和/或形狀：風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)外部的主風(fēng)速度、風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)內(nèi)的流速、以及由風(fēng)能轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)輸出的功率。
[0020] 出于發(fā)電的目的，能量提取器可以從風(fēng)中提取能量。對于一些實施例，空氣凈化器 可以在送風(fēng)系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)與能量提取器之間的管道、或能量提取器下游（例如，在能量提 取器后方）的排氣管道中。例如，可以定位空氣凈化器，使得可以在使風(fēng)加速之前或之后或 者在從風(fēng)中提取能量之前或之后凈化經(jīng)污染的風(fēng)，使得風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以輸出經(jīng)凈化的空 氣。
[0021] 能量提取器可以包含將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換成機械（例如，旋轉(zhuǎn)）能的一個或多個渦輪 機。渦輪機可以使產(chǎn)生電力的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)。對于一些實施例，能量提取器可以包含以流體 方式串聯(lián)耦合到送風(fēng)系統(tǒng)上的多個渦輪機。
[0022] 對于其它實施例，能量提取器可以包含可以產(chǎn)生電力的一個或多個非旋轉(zhuǎn)發(fā)電 機。例如，非旋轉(zhuǎn)發(fā)電機可以是振動式發(fā)電機，例如，所述振動式發(fā)電機經(jīng)配置以將風(fēng)的動 能轉(zhuǎn)換成振動能量。非旋轉(zhuǎn)發(fā)電機可以包含電荷產(chǎn)生材料，例如壓電材料，當(dāng)發(fā)電機響應(yīng)于 風(fēng)流過發(fā)電機而振動時，所述電荷產(chǎn)生材料可以產(chǎn)生電荷（例如，可以輸出電壓）。電力可 以被輸送到蓄電池、被直接輸送到電力負(fù)載、和/或電力網(wǎng)。對于一些實施例，能量提取器 可以包含以流體方式串聯(lián)耦合到送風(fēng)系統(tǒng)上的多個非旋轉(zhuǎn)發(fā)電機。對于其它實施例，能量 提取器可以包含一個或多個渦輪機和/或一個或多個非旋轉(zhuǎn)發(fā)電機。
[0023] 圖1是風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)110的實例的剖面透視圖。在圖1的實例中，送風(fēng) 系統(tǒng)110包含可以包含水平漸縮噴嘴122的噴嘴組合件120,所述水平漸縮噴嘴在操作期間 在流動穿過其的風(fēng)的方向上會聚。噴嘴組合件120可以以流體方式耦合到管道125上。對 于一些實施例，管道125可以包含豎直漸縮噴嘴127,所述豎直漸縮噴嘴在操作期間在流動 穿過其的風(fēng)的方向上會聚，如圖1中示出。對于其它實施例，管道125可能不包含噴嘴127。 噴嘴122可以（例如）通過軸承152以可旋轉(zhuǎn)方式耦合到管道125上并且因此耦合到噴嘴 127上，使得噴嘴122可以相對于管道125旋轉(zhuǎn)。噴嘴122可以具有圓形、正方形、矩形、或 任何多邊形橫截面形狀。
[0024] 如本文中所使用，"以流體方式耦合"意指允許流體（例如，空氣/風(fēng)）的流動。例 如，允許流體在以流體方式親合的元件之間流動，即，從以流體方式親合的元件中的一者流 向另一者。例如，當(dāng)管道以流體方式耦合時，這些管道內(nèi)的流道以流體方式耦合。應(yīng)認(rèn)識 到，術(shù)語"豎直的或水平的"考慮由于常規(guī)生產(chǎn)和/或組裝變化導(dǎo)致的從"精確地"豎直方 向或"精確地"水平方向發(fā)生的變化，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道如本文中所使用的術(shù) 語"豎直的以及水平的"所表示的含義。
[0025] 空氣凈化器130可以位于噴嘴122的入口處并且因此位于噴嘴組合件120的入口 處、在噴嘴122內(nèi)、或在管道125并且因此在噴嘴127內(nèi)。空氣凈化器130可以經(jīng)配置以通過 從空氣中清除污染物（例如化學(xué)品、微粒、生物材料、和/或煙霧）來凈化經(jīng)污染的空氣。空 氣凈化器130可以包含機械過濾器以及電過濾器中的至少一者。機械過濾器的非限制性實 例可以包含ffiPA(高效率微?？諝猓┻^濾器、活性碳過濾器等，所述HEPA過濾器（例如）經(jīng) 設(shè)計以清除99. 97%的經(jīng)過其的直徑為0. 3微米或更大的懸浮顆粒。電過濾器的非限制性 實例可以包含靜電過濾器和/或電子過濾器，例如來自研宄產(chǎn)品公司（Research Products Corporation)(美國威斯康星州麥迪遜（Madison))的APR丨LAIRE?模型5000。
[0026] 管道125以及因此噴嘴127以流體方式耦合到能量提取部分115上，例如，如圖2 中示出。例如，管道125以流體方式將噴嘴組合件120耦合到能量提取部分115上（例如） 以形成風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。由此，噴嘴122使風(fēng)加速并且將經(jīng)加速風(fēng)引導(dǎo)至噴嘴127。噴嘴127 進一步使來自噴嘴122的風(fēng)加速并且將經(jīng)進一步加速的風(fēng)引導(dǎo)至能量提取部分115。
[0027] 圖2圖示了對于一些實施例能量提取部分115中的能量提取器可以包含一個或多 個渦輪機210。在一個實例中，渦輪機210可以串聯(lián)，如圖2中示出。例如，串聯(lián)的渦輪機 210可以通過軸230以機械方式耦合到發(fā)電機220 (例如，旋轉(zhuǎn)發(fā)電機）上，如圖2中示出。 在操作期間，來自管道125的風(fēng)流過渦輪機210的葉片，導(dǎo)致渦輪機210使軸230旋轉(zhuǎn)，進 而使發(fā)電機220旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機220可以是（例如）有時用于天然氣應(yīng)用的類型的齒輪或無 齒輪發(fā)電機、高速發(fā)電機等。能量提取部分115可以是水平的或豎直的。
[0028] 對于一些實施例，能量提取部分115可以包含漸縮噴嘴240,所述漸縮噴嘴在管道 125下游并且以流體方式耦合到所述管道125上。漸縮噴嘴240在噴嘴240中的風(fēng)流動的 方向上會聚。能量提取部分115可以包含擴散器245,所述擴散器在一個或多個渦輪機210 下游并且以流體方式耦合到所述一個或多個渦輪機210上。擴散器245在擴散器245中的 風(fēng)流動的方向上發(fā)散。例如，對于一些實施例，能量提取部分115可以是文丘里管，其中所 述文丘里管包含漸縮噴嘴240、擴散器245、以及在漸縮噴嘴240與擴散器245之間并且以 流體方式耦合到漸縮噴嘴以及擴散器上的管道（例如，喉部247)，其中一個或多個渦輪機 210可以在喉部247中。
[0029] 噴嘴240可以在管道125與一個或多個渦輪機210之間。所述一個或多個渦輪機 210可以在噴嘴240與擴散器245之間。對于一些實施例，排氣管道212可以在擴散器245 下游并且可以以流體方式耦合到其上?？諝鈨艋?30可以（例如）在噴嘴240、擴散器 245、或排氣管道212中，而非在噴嘴122的入口處、在噴嘴122內(nèi)、或在管道125內(nèi)，并且因 此在噴嘴127中。
[0030] 如圖1中最佳可見，致動器186 (例如壓電致動器）可以以物理方式耦合到噴嘴 122的外表面中的至少一個外表面上并且耦合到管道125/噴嘴127的外表面上。例如，致 動器186可以經(jīng)耦合以與噴嘴122的外表面和/或管道125/噴嘴127的外表面進行直接 物理接觸。致動器186可以以通信方式耦合（例如，電氣耦合、無線耦合等）到控制器190 上以用于接收來自控制器190的信號（例如，經(jīng)過導(dǎo)線的電信號、無線信號等）。
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