專(zhuān)利名稱(chēng):采用多系統(tǒng)發(fā)電和水脫鹽的結(jié)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電和對(duì)海水進(jìn)行脫鹽以獲得飲用水的持續(xù)7天24小時(shí)運(yùn)行的多系統(tǒng)錐體結(jié)構(gòu)，其中電能是利用氣輪機(jī)以及來(lái)自太陽(yáng)電池板的太陽(yáng)能來(lái)使熱空氣流過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)而生成，脫鹽過(guò)程是利用在主熱量存儲(chǔ)器中聚集的熱量以及來(lái)自錐體結(jié)構(gòu)頂部的鍋爐的蒸汽而完成的。
發(fā)明背景利用各種系統(tǒng)例如光付陣列、太陽(yáng)能被動(dòng)吸收器、太陽(yáng)能爐，通過(guò)帶有太陽(yáng)光跟蹤器的集光器來(lái)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能或電能的技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛公開(kāi)。
也已經(jīng)提出了多種將太陽(yáng)能同時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能和電能的系統(tǒng)。
還已提出了其它試圖優(yōu)化電能轉(zhuǎn)化以及提供太陽(yáng)能到熱能的轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)。
還提出了多種脫鹽的系統(tǒng)。
然而，采用熱能的現(xiàn)有專(zhuān)利和發(fā)明不是滿(mǎn)足大規(guī)模的商業(yè)發(fā)電就是滿(mǎn)足小規(guī)模。不像本發(fā)明，現(xiàn)有發(fā)明不能變級(jí)，本發(fā)明可以滿(mǎn)足大規(guī)模的發(fā)電或者變級(jí)為只為單個(gè)建筑或者建筑單元供能?，F(xiàn)有發(fā)明也不能采用多個(gè)系統(tǒng)來(lái)最大限度的使用可獲得的熱能和太陽(yáng)能。一些現(xiàn)有發(fā)明僅僅依靠太陽(yáng)來(lái)提供太陽(yáng)能，因此不能在夜里工作。
世界上有很多干旱的地方靠近大海并且總能見(jiàn)到太陽(yáng)。因此就需要一種發(fā)明，它可以最大限度的利用太陽(yáng)的熱能來(lái)發(fā)電并且同時(shí)制造飲用水。還需要這樣一種發(fā)明，它要具有大規(guī)模的商業(yè)系統(tǒng)，以便連續(xù)不斷地發(fā)電并加工海水將它轉(zhuǎn)化為可以飲用的水。同時(shí)，還需要一種發(fā)動(dòng)機(jī)，它利用多個(gè)系統(tǒng)來(lái)最大限度地從太陽(yáng)獲得太陽(yáng)能和熱能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個(gè)目的是由基座和三個(gè)或更多個(gè)側(cè)部框架構(gòu)成的錐體結(jié)構(gòu)，每個(gè)側(cè)部框架與基座之間都形成角度，該錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有封閉的空間，該錐體結(jié)構(gòu)具有太陽(yáng)能收集器；熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器；將周?chē)諝馕氲椒忾]空間的空氣吸入裝置；多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)；用于從主熱量存儲(chǔ)器向上到錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的多個(gè)日間箱并接著向下流過(guò)熱能儲(chǔ)存和傳導(dǎo)器從而對(duì)熱量傳輸介質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)；鍋爐系統(tǒng)；以及控制器系統(tǒng)，用于通過(guò)熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器而收集熱能的錐體結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述通過(guò)熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器傳輸?shù)挠糜诩訜釤崃總鬏斀橘|(zhì)并加熱錐體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)的空氣和加熱空氣吸入裝置中的空氣的熱能，使得在周?chē)諝夂湾F體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)的經(jīng)加熱的空氣之間產(chǎn)生溫度差，生成加熱空氣的持續(xù)流動(dòng)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)從而生成用于分配/銷(xiāo)售的電能，脫鹽系統(tǒng)可以利用熱量和太陽(yáng)能來(lái)將海水轉(zhuǎn)化為飲用水。
有利的是，熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器包括至少三個(gè)熱量吸收材料層和熱量保持材料底層，這三個(gè)熱量吸收材料層是作為最外層的加熱層的第一層，位于第一加熱層下方的第二熱量傳輸層，位于第二熱量傳輸層下方的第三熱量吸收和傳輸層，第四熱量保持層是熱量保持材料底層。
有利的是，太陽(yáng)能收集器包括第一加熱層1并且是與太陽(yáng)能電池集成一體的玻璃板層。
有利的是，第一加熱層由與太陽(yáng)能電池集成一體玻璃板或者例如透明聚碳酸酯的其它透明材料制成。
可選擇的是，第一加熱層由與聚集光束的凸透鏡集成一體玻璃板或者例如透明聚碳酸酯的其它透明材料制成。
有利的是，第二熱量傳輸層包括金屬管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)管道用于承載熱量傳輸介質(zhì)，另一個(gè)用于承載處理過(guò)的水，并且另一個(gè)管道用于承載其它類(lèi)型的熱量傳輸流體。
有利的是，第三熱量吸收和傳輸層由具有最好的熱量吸收和傳輸性能的導(dǎo)熱金屬板制成。
有利的是，第四熱量保持層是由隔熱材料制成，用于吸收從第一加熱層、第二熱量傳輸層和第三熱量吸收和傳輸層傳遞過(guò)來(lái)的熱量。
有利的是，第一加熱層、第二熱量傳輸層、第三熱量吸收和傳輸層和第四熱量保持層形成了側(cè)部框架的橫截面的部分。
優(yōu)選的是，空氣吸入裝置包括垂向主空氣軸和位于每個(gè)側(cè)部框架上的側(cè)部空氣軸和沿主熱量存儲(chǔ)器的冷空氣通道。
優(yōu)選的是，垂向主空氣軸具有位于錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的頂端、具有多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的中段、和也具有大型風(fēng)力渦輪機(jī)的擴(kuò)大的環(huán)形基座。
優(yōu)選的是，空氣吸入裝置的垂向主空氣軸具有圓錐形頂端并具有自動(dòng)百葉窗。
優(yōu)選的是，垂向主空氣軸的頂端設(shè)置在熱板內(nèi)。
優(yōu)選的是，垂向主空氣軸的頂端穿過(guò)熱板通向主空氣開(kāi)口。
優(yōu)選的是，垂向主空氣軸的擴(kuò)大的環(huán)形基座是反轉(zhuǎn)螺旋梯的形式，反轉(zhuǎn)螺旋梯與位于基座處的大型風(fēng)力渦輪機(jī)的渦輪葉片成30-45度的角度或者與其垂直。
優(yōu)選的是，側(cè)部空氣軸具有連接到用于冷空氣流過(guò)的冷氣通道的冷氣吸入開(kāi)口和連接到用于熱空氣流過(guò)的熱氣通道的熱氣吸入開(kāi)口。
優(yōu)選的是，冷氣通道和熱氣通道具有多個(gè)當(dāng)空氣流過(guò)通道時(shí)用于發(fā)電的位于內(nèi)部的、間隔布置的風(fēng)力渦輪機(jī)。
優(yōu)選的是，空氣通道可以由混凝土或鋼構(gòu)造。
有利的是，沿用于錐體結(jié)構(gòu)的主熱量存儲(chǔ)器的冷氣通道具有用于從周?chē)肜錃獾睦錃忾_(kāi)口、沿主熱量存儲(chǔ)器布置的冷氣通道的中段，其接著又通向錐體結(jié)構(gòu)的密封空間的垂向空氣通道，所述垂向空氣通道在離開(kāi)錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的熱氣出口之前穿過(guò)熱氣室。
有利的是，用于存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱熱量傳輸介質(zhì)的系統(tǒng)包括主熱量存儲(chǔ)器，其連接到多個(gè)預(yù)熱側(cè)箱、平衡箱、用于熱量傳輸介質(zhì)的入口、管道和泵，管道和泵用于將熱量傳輸介質(zhì)向上輸送到錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的多個(gè)日間箱并從日間箱向下穿過(guò)第二熱量傳輸層的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在熱量傳輸介質(zhì)流回到主熱量存儲(chǔ)器之前，熱量傳輸介質(zhì)吸收熱能并將熱能從第一加熱層傳送到的第三熱量吸收和傳輸層。
優(yōu)選的是，主熱量存儲(chǔ)器設(shè)置在錐體結(jié)構(gòu)的底部。
優(yōu)選的是，主熱量存儲(chǔ)器設(shè)置在錐體結(jié)構(gòu)的底部并直接位于垂向主空氣軸的放大環(huán)形基座的下方。
優(yōu)選的是，主熱量存儲(chǔ)器具有特定設(shè)置的鋼板，以便流過(guò)主熱量存儲(chǔ)器并且向上通過(guò)垂向主空氣軸的空氣以半圓的運(yùn)動(dòng)形式產(chǎn)生類(lèi)似颶風(fēng)的向上朝著垂向主空氣軸擴(kuò)大的環(huán)形基座的運(yùn)動(dòng)。
有利的是，管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括用于加熱例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)的管道和用于其它熱量傳輸介質(zhì)的管道。
優(yōu)選的是，管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括用于加熱例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)的管道和用于其它熱量傳輸介質(zhì)的管道，這些管道并排設(shè)置在側(cè)部框架內(nèi)部的第一加熱層和第三熱量吸收和傳輸層內(nèi)。
優(yōu)選的是，管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括用于加熱例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)的管道和用于其它熱量傳輸介質(zhì)的管道，并排的以Z字形設(shè)置在側(cè)部框架內(nèi)部的第一加熱層和第三熱量吸收和傳輸層內(nèi)，以便使例如淡水或其它熱量傳輸流體的熱量傳輸介質(zhì)流過(guò)管道所花費(fèi)的時(shí)間最大化。
有利的是，該熱量傳輸介質(zhì)是淡水或者處理后的水。
可選擇的是，該熱量傳輸介質(zhì)可以是任意具有良好的熱量保持性能的液體。
有利的是，鍋爐系統(tǒng)包括位于熱板頂部的鍋爐和用于接收由鍋爐生成的蒸汽的蒸汽室，進(jìn)一步地由蒸汽發(fā)生器利用蒸汽產(chǎn)生能量或者由脫鹽系統(tǒng)利用蒸汽來(lái)將海水加工成飲用水。
優(yōu)選的是，鍋爐系統(tǒng)具有多個(gè)在錐體結(jié)構(gòu)基座附近設(shè)置的外部拋物線(xiàn)形的反光鏡，使得太陽(yáng)光徑直射向熱板來(lái)加熱鍋爐中的熱量傳輸介質(zhì)。
有利的是，熱板是含有鍋爐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的平坦水平區(qū)域。
有利的是，控制系統(tǒng)包括對(duì)空氣的運(yùn)動(dòng)以及熱量傳輸介質(zhì)、海水和飲用水的運(yùn)動(dòng)的控制器，和對(duì)不同系統(tǒng)的操作以及熱量傳輸介質(zhì)、周?chē)諝?、海水和其它熱量傳輸介質(zhì)的溫度的監(jiān)控控制器。
優(yōu)選的是，用于空氣運(yùn)動(dòng)的控制器包括自動(dòng)百葉窗。
優(yōu)選的是，用于熱量傳輸介質(zhì)和其它熱量傳輸流體以及水的運(yùn)動(dòng)的控制器包括泵和流量調(diào)節(jié)器。
優(yōu)選的是，控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)或者其它電子/電氣裝置發(fā)出的指令操作。
有利的是，風(fēng)力渦輪機(jī)包括在熱氣通道和冷氣通道中相間隔地安裝的多個(gè)小型渦輪機(jī)、在垂向主空氣軸的中段的不同間隔處設(shè)置的不同大小的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)和位于垂向主空氣軸的頂端的出口處的主增壓風(fēng)機(jī)。
本發(fā)明的第二目的是用于錐體結(jié)構(gòu)發(fā)電的空氣加熱的第一種方法，該方法包括通過(guò)進(jìn)入到冷氣通道的冷氣開(kāi)口從周?chē)肜淇諝?；通過(guò)進(jìn)入到熱氣通道的熱氣開(kāi)口從周?chē)肱諝猓辉诶錃馔ǖ乐欣淇諝馔ㄟ^(guò)來(lái)自第一加熱層所傳輸?shù)臒崃亢蛠?lái)自第三吸收和傳輸層的熱量而被加熱；在熱氣通道中暖空氣通過(guò)來(lái)自第一加熱層所傳輸?shù)臒崃亢蛠?lái)自第三吸收和傳輸層的熱量而被加熱；加熱后的空氣從位于錐體結(jié)構(gòu)基座處的冷氣通道和熱氣通道離開(kāi)，加熱后的空氣在錐體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)向上升起，加熱后的空氣由側(cè)部框架內(nèi)的第四熱量保持層中保持的熱量而被進(jìn)一步加熱；加熱后的空氣最終聚集在熱板附近，熱板附近的加熱后的空氣和錐體結(jié)構(gòu)外部的周?chē)諝庵g產(chǎn)生溫度差；該溫度差產(chǎn)成了熱空氣進(jìn)入到熱氣通道和冷氣通道的持續(xù)流動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)熱氣通道和冷氣通道中的小型渦輪機(jī)。
有利的是，熱空氣通過(guò)熱板上的百葉窗離開(kāi)，流過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)和主增壓風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步發(fā)電。
優(yōu)選的是，熱板上的用于熱氣排出的通道的百葉窗通過(guò)空氣運(yùn)動(dòng)的控制器控制。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是用于錐體結(jié)構(gòu)發(fā)電的空氣加熱的第二種方法，包括以下步驟通過(guò)入口將熱量傳輸介質(zhì)放入位于錐體結(jié)構(gòu)的基座處的用于保持熱量傳輸介質(zhì)的主熱量存儲(chǔ)器中；所述熱量存儲(chǔ)器具有位于它側(cè)邊上以及它頂部的加熱翅片；通過(guò)安裝在該結(jié)構(gòu)基座處的多個(gè)冷氣吸入口將冷氣從錐體結(jié)構(gòu)的外部吸入；使冷空氣流過(guò)位于錐體結(jié)構(gòu)的基座的每個(gè)側(cè)部處的多個(gè)預(yù)熱側(cè)箱上的一連串加熱翅片；所述預(yù)熱側(cè)箱連接到主熱量存儲(chǔ)器并且在它的側(cè)部和頂部具有加熱翅片；所述熱空氣聚集到垂向主空氣軸的反轉(zhuǎn)螺旋梯中，產(chǎn)生空氣湍流，熱氣從反轉(zhuǎn)螺旋梯以與垂向主空氣軸中的渦輪葉片成30-45度的角度排出，轉(zhuǎn)動(dòng)垂向主空氣軸中的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電。
熱氣流過(guò)反轉(zhuǎn)螺旋梯中的渦輪后，進(jìn)一步流過(guò)具有多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的垂向主空氣軸中的中段，在熱氣從垂向主空氣軸的頂部排出之前，進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生額外電能。
優(yōu)選的是，從垂向主空氣軸的頂部排出的熱氣進(jìn)一步通過(guò)錐體結(jié)構(gòu)頂部的主增壓風(fēng)機(jī)吸出。
本發(fā)明的第四目的是用于錐體結(jié)構(gòu)發(fā)電的第三種空氣加熱的方法，該方法包括通過(guò)冷氣開(kāi)口將冷空氣從周?chē)氲嚼錃馔ǖ乐?；冷空氣在沿主熱量存?chǔ)器設(shè)置的冷氣通道中被加熱；加熱后的空氣在錐體結(jié)構(gòu)的封閉空間內(nèi)的冷氣通道的垂直部分徑直上升，通過(guò)錐體結(jié)構(gòu)的密封空間中的加熱翅片進(jìn)一步加熱；加熱后的空氣最終聚集在熱板下方的熱空氣室內(nèi)，在排出熱氣出口之前，在熱板附近的經(jīng)加熱的空氣和錐體結(jié)構(gòu)外部的周?chē)諝庵g產(chǎn)生溫度差；該溫度差產(chǎn)生了冷空氣進(jìn)入到冷氣通道中的持續(xù)流動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)熱氣出口處的交流發(fā)電機(jī)使之發(fā)電。
有利的是，為了縮短太陽(yáng)加熱錐體結(jié)構(gòu)的時(shí)間并提高第一種空氣加熱和第二種空氣加熱方法的效率，從拂曉到太陽(yáng)開(kāi)始升起的過(guò)渡期間，來(lái)自主熱量存儲(chǔ)器的熱量傳輸介質(zhì)被泵送到錐體結(jié)構(gòu)的頂部并接著向下流過(guò)管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，開(kāi)始加熱側(cè)部框架內(nèi)的第三熱量吸收和傳輸層中的鋼和/或鋁。
有利的是，第一種空氣加熱的方法、第二種空氣加熱的方法和第三種空氣加熱的方法彼此獨(dú)立工作。
有利的是，取決于錐體結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，每個(gè)錐體結(jié)構(gòu)具有從基座算起傾斜30％到80％的側(cè)部。
優(yōu)選的是，取決于錐體結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，該錐體結(jié)構(gòu)從基座算起應(yīng)當(dāng)傾斜35％到55％。
有利的是，該錐體結(jié)構(gòu)可變級(jí)，以為從獨(dú)立的建筑到建筑單元、從市鎮(zhèn)區(qū)域到整個(gè)城市的不同大小的建筑物發(fā)電和提供飲用水。
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方案的帶有多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的錐體結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是該錐體結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3A和圖3B顯示了斜向側(cè)部框架的四個(gè)分層的兩種布置的剖視圖。
圖4是穿過(guò)整個(gè)錐體結(jié)構(gòu)的中心的側(cè)向剖視圖。
圖5是錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量流動(dòng)的示意圖。
圖6A是錐體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，顯示了空氣加熱的第一種方法的空氣運(yùn)動(dòng)。
圖6B是錐體結(jié)構(gòu)的平面圖，顯示了空氣加熱的第一種方法的空氣運(yùn)動(dòng)。
圖7A是錐體結(jié)構(gòu)的側(cè)向剖視圖，顯示了空氣加熱的第二種方法的空氣運(yùn)動(dòng)。
圖7B是錐體結(jié)構(gòu)的平面圖，顯示了空氣加熱的第二種方法的空氣運(yùn)動(dòng)。
圖8A是錐體結(jié)構(gòu)的頂部的側(cè)視圖。
圖8B是錐體結(jié)構(gòu)的頂部的剖視圖。
圖9是穿過(guò)側(cè)部空氣軸以及位于垂向主空氣軸內(nèi)部的熱氣和冷氣的運(yùn)動(dòng)的示意圖。
圖10是錐體結(jié)構(gòu)的側(cè)部和頂部的側(cè)視圖，顯示了空氣加熱的第三種方法的空氣運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施方式現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案做詳細(xì)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，出于示例的目的，此處描述的結(jié)構(gòu)是一個(gè)帶有四個(gè)側(cè)面的錐體結(jié)構(gòu)1，而四個(gè)側(cè)面形成了斜向的四個(gè)側(cè)部框架2。側(cè)部框架2的數(shù)量可以從三個(gè)到八個(gè)不等。基座的寬度和錐體結(jié)構(gòu)1的高度取決于所生成的電能的輸出量。錐體結(jié)構(gòu)1的基礎(chǔ)包括帶有鋼質(zhì)外殼的低碳鋼混凝土柱基、梁和支柱(下文中稱(chēng)為“錐體結(jié)構(gòu)”)。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，錐體結(jié)構(gòu)1的每個(gè)側(cè)部框架2具有多層橫向截面，該橫向截面具有一個(gè)太陽(yáng)能采集層和幾個(gè)熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器層。側(cè)部框架2還具有將空氣從周?chē)髿馔ㄟ^(guò)空氣通道和設(shè)置在框架內(nèi)部的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸入的空氣抽吸裝置。為此，取決于錐體結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，每個(gè)側(cè)部框架2可以從基座起設(shè)置30％到80％的角度。
然而，取決于錐體結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，錐體結(jié)構(gòu)1從基座算起應(yīng)當(dāng)優(yōu)選傾斜30％到55％。
錐體結(jié)構(gòu)1的基座處是主熱量存儲(chǔ)器，其包括主熱量箱20、預(yù)熱側(cè)箱21、平衡箱22，所有的都充有熱量傳輸介質(zhì)44，例如流過(guò)入口27的水或者其它適合的熱量傳輸液體。主熱量存儲(chǔ)器連接到多個(gè)位于錐體結(jié)構(gòu)1頂部附近的日間箱26以及管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由此形成用于存儲(chǔ)、循環(huán)并加熱熱量傳輸介質(zhì)的系統(tǒng)。主熱量箱20、預(yù)熱側(cè)箱21和平衡箱22覆蓋有金屬蓋25，以防止進(jìn)入錐體結(jié)構(gòu)的封閉空間34的熱量傳輸介質(zhì)的蒸發(fā)。
將熱量傳輸介質(zhì)44從主熱量箱20和/或預(yù)熱側(cè)箱21向上抽吸到日間箱26并通過(guò)管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)釋放，緩慢流動(dòng)以吸收第三熱量吸收層42中的熱能，并且在黎明拂曉到太陽(yáng)開(kāi)始升起的過(guò)渡期間將熱能傳輸?shù)街鳠崃肯?0和預(yù)熱側(cè)箱21，或者將熱能釋放到錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)部的封閉空間34中。
空氣抽吸裝置包括位于主熱量存儲(chǔ)器上的垂向主空氣軸3以及位于每個(gè)側(cè)部框架2上的側(cè)部空氣軸4。
垂向主空氣軸3位于錐體結(jié)構(gòu)1的中心處，具有螺旋梯設(shè)計(jì)形式的寬的環(huán)形基座11、錐形中段12以及帶有斜向順時(shí)針噴嘴14的小型頂部13。穿過(guò)位于錐體結(jié)構(gòu)基座處的冷氣入口6從周?chē)肜錃?，冷氣流過(guò)主熱量箱20并由主熱量箱的加熱翅片23加熱。接下來(lái)的熱氣穿過(guò)主熱量箱20的加熱翅片23以及預(yù)熱側(cè)箱21，接著流過(guò)垂向主空氣軸3的寬的環(huán)形基座11。寬的環(huán)形基座11具有大型風(fēng)輪機(jī)16，中段12具有至少四個(gè)帶有交流發(fā)電機(jī)(渦輪機(jī))53的風(fēng)力葉片，交流發(fā)電機(jī)一個(gè)疊放在另一上并設(shè)計(jì)成確保最大的空氣流量。位于錐體結(jié)構(gòu)1頂部的主空氣出口5確保從主熱量箱20垂直向上到達(dá)垂向主空氣軸3的連續(xù)的空氣流通。
垂向主空氣軸3的頂部是帶有鍋爐系統(tǒng)的平坦水平板(稱(chēng)為“熱板”30)，鍋爐系統(tǒng)包括鍋爐31和蒸汽室32。
圖2顯示了該結(jié)構(gòu)的平面圖。
錐體結(jié)構(gòu)1的斜向側(cè)部框架2還具有熱氣吸入口7和冷氣吸入口6。熱氣吸入口7通向熱氣通道9，冷氣吸入口6通向冷氣通道8。兩個(gè)或多個(gè)熱氣和冷氣通道8、9形成了在斜向側(cè)部框架2內(nèi)延伸的側(cè)部空氣軸4。側(cè)部空氣軸4或者沿著側(cè)部框架2的中段、或者在其內(nèi)部以其它形式延伸。每個(gè)空氣通道8、9沿著它的長(zhǎng)度方向容納多個(gè)位于內(nèi)部、隔開(kāi)的小型渦輪機(jī)50和交流發(fā)電機(jī)57。
圖3A和3B顯示了側(cè)部框架的橫剖面的兩種形式，顯示了太陽(yáng)能采集器和熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器的構(gòu)造。在圖3A中，太陽(yáng)能采集器和傳輸熱能的儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器包括多層面板，它們是構(gòu)成側(cè)部框架2的橫剖面的第一層(加熱層)40、第二層(熱傳輸層)41、第三層(熱量吸收和傳輸層)42和第四層(熱量保持層)43。側(cè)部框架的典型橫剖面將顯示至少四個(gè)面板或者層，從最高層到最低層為第一層40(“加熱層”)，第二層41(“熱傳輸層”)，第三層42(“熱量吸收和傳輸層”)，以及第四層43(“熱量保持層”)應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是層的數(shù)量以及每一層所使用的材料的類(lèi)型都不是限定性的，可以變化。
圖3A顯示了四層側(cè)部框架的剖視圖，剖視圖的構(gòu)成如下第一層40-由透明面板制成的“加熱層”；第二層41-由金屬管制成的“熱傳輸層”，金屬管內(nèi)具有流動(dòng)的液體；第三層42-由帶涂層的導(dǎo)熱金屬制成的“熱量吸收和傳輸層”，以及第四層43-帶有熱量保持材料的“熱量保持層”，其中有金屬管和不流動(dòng)的液體。
圖3B顯示了由凸透鏡制成的第一層40(加熱層)，其它的層，第二層41(熱量傳輸層)、第三層42(熱量吸收和傳輸層)和第四層43(熱量保持層)，與圖7A所示的相同。
通常，第一層40(加熱層)由一層玻璃面板或者其它透明材料(例如透明聚碳酸酯)組成，其與太陽(yáng)能電池或者凸透鏡45結(jié)合來(lái)聚集光束。
第一層(加熱層)40的目的是吸收太陽(yáng)光來(lái)利用太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電能或者通過(guò)用作熱量聚能器的凸透鏡45(通過(guò)將熱源放大到鋼質(zhì)板上)來(lái)吸收熱能。另外，第一層(加熱層)40防止風(fēng)以及微風(fēng)以常規(guī)方式將聚集的熱量帶走。
通常，第二層(“熱傳輸層”)包括由多套適當(dāng)?shù)慕饘俟苤瞥傻墓艿?6的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通常，一套可以包括一個(gè)用于熱量傳輸介質(zhì)(例如水)的管道和另外一個(gè)用于另一種熱量傳輸介質(zhì)的管道?？蛇x擇的是，一套可以包括用于淡水的管道、用于處理過(guò)的水的管道以及用于其它類(lèi)型的熱量傳輸介質(zhì)的第三管道。管道的直徑也可以變化。
位于熱量傳輸層41中的不同直徑的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在第三層42(熱量吸收和傳輸層)的表面并從錐體結(jié)構(gòu)的頂部盤(pán)旋到底部，穿過(guò)第三層42(熱量吸收和傳輸層)以Z字形方式布置，這種方式從左到右或者反之亦然。這種Z字形方式設(shè)計(jì)為將熱量傳輸介質(zhì)44從錐體結(jié)構(gòu)1的頂部流動(dòng)到底部所花費(fèi)的時(shí)間最大化。這使得來(lái)自熱量傳輸介質(zhì)44(在早晨使用的預(yù)熱過(guò)程中)或者由熱量傳輸介質(zhì)44所吸收的(在日常使用過(guò)程中)熱能被最大量地傳輸出去。第二熱量傳輸層41通常具有一或兩套管道36——一套傳送熱量傳輸介質(zhì)，另一套傳送處理過(guò)的水。管道36通向錐體結(jié)構(gòu)的底部并進(jìn)入到其中一個(gè)較小的側(cè)部箱21或者主地下熱量箱20內(nèi)，它們一起形成了主熱量存儲(chǔ)器。由此，來(lái)自第一層和第三加熱層的熱量通過(guò)熱量傳輸介質(zhì)44(例如位于第二熱量傳輸層41的金屬管內(nèi)的水)被傳送并吸收。
第三層42(“熱量吸收和傳輸層”)通常是具有導(dǎo)熱金屬板的層，例如低碳鋼或者鋁板或者這兩者的組合或者其它合適的具有最佳的熱吸收和傳輸性能的金屬。經(jīng)由第二熱量傳輸層41中的金屬管36的并包括了從第一加熱層40傳輸來(lái)的熱量的來(lái)自熱傳輸介質(zhì)44的熱量被吸收并傳輸?shù)綗崃课蘸蛡鬏攲?2，并且最終被第四熱量保持層43傳輸并吸收。來(lái)自第一、第二、第三和第四層的熱量加熱了位于錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)的封閉空間34中的空氣，空氣從位于錐體結(jié)構(gòu)底部的冷氣吸入口8以及從位于錐體結(jié)構(gòu)1的頂部附近的熱氣吸入口7吸入。
用于熱量吸收和傳輸?shù)牡谌龑?2利用(各種厚度的)導(dǎo)熱金屬板來(lái)吸收、保持并傳輸熱量，所述金屬板例如是低碳鋼板、鋁或者這兩者的組合或者其它合適的金屬。
第四層43(“熱量保持層”)通常是具有隔熱材料的層，從而吸收來(lái)自外部的熱量并將其保持在錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部。為了吸收熱量并將熱量傳輸?shù)藉F體結(jié)構(gòu)中，第四熱量保持層43具有最佳的隔熱材料。
圖4顯示了穿過(guò)整個(gè)錐體結(jié)構(gòu)1的中心的側(cè)向剖視圖?，F(xiàn)在再次通過(guò)圖示給出對(duì)位于錐體結(jié)構(gòu)1的內(nèi)包括支撐和控制系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)的說(shuō)明。本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)解釋為受到內(nèi)部機(jī)構(gòu)的位置抑或是機(jī)構(gòu)的數(shù)量和類(lèi)型等的限制。通常，錐體結(jié)構(gòu)1包括至少下述裝置主熱量存儲(chǔ)器，包括1.主熱量箱20，連接到2.不同性能的預(yù)熱側(cè)箱21，用于容納熱量傳輸介質(zhì)44，例如熱量傳輸、保持或者產(chǎn)生蒸汽所需要的水、或者其它合適的流體。
3.加熱翅片23，其固定到主熱量箱20和側(cè)部預(yù)熱箱21的頂部。
空氣吸入裝置4.垂向主空氣軸3具有帶有螺旋梯箱體的放大基座11、錐形中段12和帶有斜向噴嘴14的小的頂部13。
5.位于每個(gè)斜向側(cè)部框架2內(nèi)的側(cè)部空氣軸4。
每個(gè)側(cè)部空氣軸4具有至少一個(gè)用于冷氣8的通道和一個(gè)用于熱氣9的通道。
6.主增壓風(fēng)機(jī)15。
發(fā)電裝置7.位于垂向主空氣軸3的頂部13的特定設(shè)計(jì)的渦輪風(fēng)機(jī)51。
8.取決于生產(chǎn)量需求，位于垂向主空氣軸3和側(cè)部空氣軸4的錐形中段12的不同間隔處的各種大小的帶有交流發(fā)電機(jī)53的風(fēng)力渦輪機(jī)或者風(fēng)力葉片。
9.不同設(shè)計(jì)和速率需求的交流發(fā)電機(jī)57和發(fā)電機(jī)。
鍋爐系統(tǒng)10.位于錐體結(jié)構(gòu)1的頂部的熱板30(也稱(chēng)為“熱點(diǎn)”，是錐體結(jié)構(gòu)1上最熱的部分)11.建造在熱板30上的鍋爐系統(tǒng)31，具有從熱板30到錐體結(jié)構(gòu)的頂部的裝飾蓋10；12.鍋爐系統(tǒng)31，其由設(shè)置于頂部和主加熱箱中的H2O2氣體操作。
13.控制來(lái)自鍋爐31的蒸汽的蒸汽室32，用于向下傳送到蒸汽輪機(jī)用來(lái)發(fā)電，或者用于傳送到熱交換器再到脫鹽系統(tǒng)以將海水加工成飲用水。
用于整個(gè)錐體結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)14.用于電流的電力面板56、電力接線(xiàn)盒、同步器、轉(zhuǎn)換器和其它電力控制設(shè)備15.調(diào)節(jié)器和泵，用于控制和分配流入該結(jié)構(gòu)的不同部分的液體的流動(dòng)16.監(jiān)控系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)并控制錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部所有的操作系統(tǒng)(例如監(jiān)控錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部溫度差異的溫度傳感器)以及相關(guān)的控制(包括冷熱氣吸入的百葉窗以及用于排放熱氣的百葉窗的動(dòng)作的控制)。
17.起重電機(jī)室55圖4中示出了完整的主熱量存儲(chǔ)器。主熱量存儲(chǔ)器包括主熱量箱20和連接到平衡箱22的側(cè)部預(yù)熱側(cè)箱21，熱量傳輸介質(zhì)44(例如水)通過(guò)該平衡箱穿過(guò)熱量傳輸介質(zhì)的入口27。
錐體結(jié)構(gòu)的下部具有空氣通風(fēng)開(kāi)口、收集從錐體結(jié)構(gòu)的頂部流下來(lái)的熱量傳輸介質(zhì)44的儲(chǔ)存容器、電力輸出裝置、控制裝置、加熱裝置，所有這些都已在上文描述過(guò)。
本發(fā)明可連接到脫鹽系統(tǒng)以便利用本發(fā)明生成的熱能和蒸汽將海水加工成飲用水。由于脫鹽系統(tǒng)是基于現(xiàn)有技術(shù)的，因此不在本發(fā)明的權(quán)利要求
的范圍內(nèi)，因此脫鹽系統(tǒng)的細(xì)節(jié)不在此描述。
錐形結(jié)構(gòu)1的設(shè)計(jì)使得三個(gè)分開(kāi)的空氣加熱的方法(此處稱(chēng)為“空氣加熱的第一種方法”、“空氣加熱的第二種方法”以及“空氣加熱的第三種方法”)可在錐體結(jié)構(gòu)1的封閉空間34內(nèi)運(yùn)行，并且相互獨(dú)立。
空氣加熱的第一種方法利用錐體結(jié)構(gòu)的封閉空間34內(nèi)的經(jīng)日間加熱的上升到主空氣軸3的頂部的熱空氣和吸入錐體結(jié)構(gòu)1的冷空氣之間的壓力差(這種壓力差形成了驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng))來(lái)發(fā)電。
空氣加熱的第二種方法利用來(lái)自主熱量存儲(chǔ)器的熱量以及上升穿過(guò)主空氣軸的熱空氣。
由于進(jìn)入到側(cè)部空氣軸的新鮮冷空氣的自然吸入將減慢，空氣加熱的第三種方法是對(duì)空氣加熱的第一種方法的補(bǔ)充。
所有這三種空氣加熱的方法的運(yùn)行是相互獨(dú)立的。
除了這三種空氣加熱的方法外，通過(guò)第一加熱層40利用太陽(yáng)光的熱量來(lái)激活太陽(yáng)能電池板來(lái)補(bǔ)充加熱，利用對(duì)光線(xiàn)的放大而產(chǎn)生的熱能加熱第三熱量吸收和傳輸層42中的金屬板來(lái)生成電流。
在從拂曉到太陽(yáng)升起的過(guò)渡期間，補(bǔ)充熱能還來(lái)源于第二層中的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它們這樣運(yùn)轉(zhuǎn)熱量傳輸介質(zhì)44從主熱量箱20和預(yù)熱側(cè)箱2 1被泵送到日間箱26，從日間箱26流出并流過(guò)管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)返回到位于錐體結(jié)構(gòu)底部的主熱量箱20。然而由于管道的Z形布置方式，將減緩傳輸介質(zhì)44的流動(dòng)。隨著熱量傳輸介質(zhì)44穿過(guò)側(cè)部框架2中的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熱量傳輸介質(zhì)44利用熱能的傳輸對(duì)側(cè)部框架2進(jìn)行加熱。為了將從主熱量箱取得的熱能進(jìn)行再一次的循環(huán)和傳輸，熱量傳輸介質(zhì)44接著流回到主熱量箱20和側(cè)箱21，接下來(lái)再次向上進(jìn)入日間箱26。
取決于外部周?chē)臏囟纫约皝?lái)自第三層(熱量吸收和傳輸層42)的傳輸熱量，熱量傳輸介質(zhì)44預(yù)熱到45-80℃。經(jīng)預(yù)熱的熱量傳輸介質(zhì)44或者熱量傳輸流體接著流入它們各自地下的存儲(chǔ)箱用于進(jìn)一步的加熱。
錐體結(jié)構(gòu)1的底部的主調(diào)節(jié)器對(duì)熱量傳輸介質(zhì)44最后的流動(dòng)和速度進(jìn)行控制。
第三層(熱量吸收和傳輸層42)的主要目的是吸收并傳輸盡可能多的熱量。參照?qǐng)D3以及下面的描述，在圖5中示出a.在每一個(gè)斜向的側(cè)部框架2中，從第一層40到第二層41再到第三層42以及第四層43吸收并傳輸熱量。隨著熱量上升到金屬側(cè)部框架2的頂端，封閉空間34內(nèi)的熱量向上流動(dòng)，錐體結(jié)構(gòu)1將逐漸變得越來(lái)越熱。當(dāng)日間的陽(yáng)光越來(lái)越強(qiáng)烈時(shí)，熱量傳輸增大并且熱量流動(dòng)加快。隨著位于錐體結(jié)構(gòu)頂部的經(jīng)加熱的側(cè)部框架2的面積成比例的減小，熱量逐漸聚集并且溫度逐漸提升。
b.側(cè)部框架2的頂端設(shè)計(jì)為熱板30形式的陡然結(jié)束的外形，此處稱(chēng)為“熱點(diǎn)”，鍋爐系統(tǒng)設(shè)置其上。鍋爐系統(tǒng)包括鍋爐31和一連串的拋物線(xiàn)型的反光鏡33。鍋爐31建造在熱板30上。熱板的主要目的是加熱用作熱板30頂上的鍋爐31中的熱量傳輸介質(zhì)的熱量傳輸介質(zhì)44，例如水或者其它熱量傳輸流體。熱板30的用途是在日間加熱，因此在夜間不工作。
c.位于錐體結(jié)構(gòu)1的外部周邊上的外部拋物線(xiàn)型的反光鏡33將所集中的太陽(yáng)光“輻射”在熱板30上以進(jìn)一步加熱熱板30。該輻射的預(yù)期溫度將超過(guò)100℃。這將使熱量傳輸介質(zhì)44(在此為鍋爐31中的水)的溫度上升超過(guò)100℃并沸騰。
d.超出100℃的水將沸騰并產(chǎn)生蒸汽。蒸汽將用于兩種處理方式——用于脫鹽或者用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充發(fā)電。
e.在脫鹽加工中，鍋爐31可用于產(chǎn)生蒸汽，但是蒸汽向下流動(dòng)到蒸汽熱交換器和脫鹽系統(tǒng)(圖中未示)來(lái)使海水脫鹽。由于脫鹽系統(tǒng)是非?；A(chǔ)的并且是易于構(gòu)建的，此處不對(duì)該系統(tǒng)做描述。然而，由于脫鹽系統(tǒng)是一個(gè)輔助系統(tǒng)，它可以利用本發(fā)明生成的熱能并且還因?yàn)殄仩t系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽可以用在脫鹽加工中，因此此處涉及了脫鹽系統(tǒng)。
f.用于補(bǔ)充發(fā)電時(shí)，蒸汽可用于驅(qū)動(dòng)位于錐體結(jié)構(gòu)底部的蒸汽輪機(jī)?？梢韵氲降氖撬傻恼羝膹?qiáng)度不足以驅(qū)動(dòng)大尺寸的蒸汽輪機(jī)，還要添加額外的處理方式來(lái)對(duì)蒸汽進(jìn)行增壓。典型的設(shè)備是氣體燃燒爐。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D6對(duì)引起空氣加熱的第一種方法的錐體結(jié)構(gòu)1中的空氣流動(dòng)做說(shuō)明。
1.錐體結(jié)構(gòu)1的斜向側(cè)部框架2的第三熱量吸收和傳輸層42是鋼質(zhì)和/或鋁質(zhì)板或者其它合適的金屬。在炎熱晴朗的白天，陽(yáng)光將加熱鋼質(zhì)板。熱量將通過(guò)輻射或者對(duì)流進(jìn)入到錐體結(jié)構(gòu)的封閉空間內(nèi)。所有的熱量將被第一加熱層40吸收，并傳送到第二熱量傳輸層41、第三熱量吸收和傳輸層42以及最后的第四熱量保持層43中。
2.錐體結(jié)構(gòu)1設(shè)計(jì)為吸收錐體結(jié)構(gòu)1的封閉空間34內(nèi)盡可能多的熱量。當(dāng)封閉空間34內(nèi)的周?chē)鷾囟壬邥r(shí)，封閉空間34內(nèi)的空氣被加熱。從所進(jìn)行的試驗(yàn)來(lái)看，該溫度可上升到70℃或者更高。
3.熱空氣上升并向上流動(dòng)到錐體結(jié)構(gòu)1的尖端的頂部。位于錐體結(jié)構(gòu)1頂部的主空氣出口5調(diào)節(jié)空氣流動(dòng)而流出到大氣中。熱空氣流出的調(diào)節(jié)通過(guò)控制系統(tǒng)而被控制。
4.位于錐體結(jié)構(gòu)1的四個(gè)側(cè)部框架2的下端的是冷空氣吸入口6。這些冷氣吸入口6通向位于側(cè)部空氣軸4中的冷氣通道8。側(cè)部空氣軸4的四個(gè)或者多個(gè)裝置設(shè)置在這四個(gè)側(cè)部框架2中。位于錐體結(jié)構(gòu)1頂部的是熱空氣吸入口7。這些吸入口通向側(cè)部空氣軸4中的熱氣通道9。側(cè)部空氣軸4具有基于微處理器而控制的百葉窗54，用來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)錐體結(jié)構(gòu)1的頂部附近的熱氣入口7的空氣的吸入。
5.垂向主空氣軸3和側(cè)部空氣軸4建造為由鋼或者混凝土構(gòu)造的封閉空氣通道軸8、9。多個(gè)風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的小型渦輪機(jī)50沿著空氣通道8、9間隔布置。
6.在位于錐體結(jié)構(gòu)頂部的垂向主空氣軸3中，帶有交流發(fā)電機(jī)53的空氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)或者風(fēng)力葉片比側(cè)部吸入空氣軸4內(nèi)的小型渦輪機(jī)50大好幾倍。每個(gè)風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉片的端部是多個(gè)轉(zhuǎn)子或者發(fā)電機(jī)，渦輪葉片的每一次轉(zhuǎn)動(dòng)都將使這些轉(zhuǎn)子或者發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
7.外部空氣要比錐體結(jié)構(gòu)1的密封空間34內(nèi)的空氣冷，由此當(dāng)熱空氣從錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)部釋放時(shí)，將在密封空間34內(nèi)產(chǎn)生空氣壓力差。通過(guò)對(duì)錐體結(jié)構(gòu)頂部以及側(cè)部空氣軸4的基座處的百葉窗54進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控和控制該氣流。
8.在每一個(gè)側(cè)部空氣軸4中的冷氣通道8和熱氣通道9具有不同的目的。新鮮空氣從錐體結(jié)構(gòu)1頂部的開(kāi)口7吸入。由于錐體結(jié)構(gòu)1的頂部也是最熱的地方，隨著空氣吸入到空氣通道8、9內(nèi)，空氣被逐漸加熱。其主要目的是當(dāng)被氣輪機(jī)吸入時(shí)隨著空氣流過(guò)通道8、9而加熱空氣。
9.一旦到達(dá)每個(gè)側(cè)部空氣軸4的熱氣通道9的底部，來(lái)自錐體結(jié)構(gòu)1的頂部的熱氣進(jìn)一步被主熱量箱20加熱，升高了空氣溫度。當(dāng)熱氣變輕時(shí)，它將自動(dòng)向上升到錐體結(jié)構(gòu)1的內(nèi)部的封閉空間34中，由此確保生成空氣壓力所需的熱氣的連續(xù)流動(dòng)。
10.新鮮的冷空氣也通過(guò)冷氣通道8底部的冷氣開(kāi)口6吸入，向上流動(dòng)到主空氣開(kāi)口5。在此，仍然將垂向空氣軸3的頂端13處的熱空氣出口設(shè)計(jì)為成一定角度。排出的空氣將推動(dòng)垂向主空氣軸3頂端處的主空氣增壓風(fēng)機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)。接著主空氣增壓風(fēng)機(jī)15驅(qū)動(dòng)另一個(gè)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電。
11.控制流過(guò)主空氣開(kāi)口5的熱氣的流出的主要目的有兩方面。第一個(gè)原因是確保有足夠多的熱氣保持在錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)，并具有足夠多的加熱空氣量來(lái)維持一個(gè)工組日。第二個(gè)原因是不需要釋放全部的熱空氣，而只需要調(diào)節(jié)渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的速度。根據(jù)廠(chǎng)商要求的不同，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電機(jī)將在500-1500rpm之間發(fā)電。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D7A和圖7B介紹利用來(lái)自主熱量存儲(chǔ)器的空氣流來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣加熱的第二種方法的錐體結(jié)構(gòu)1中的空氣流動(dòng)。
1.冷空氣通過(guò)錐體結(jié)構(gòu)的基座處的冷氣吸入口6吸入。冷氣首先通過(guò)位于錐體結(jié)構(gòu)外側(cè)的預(yù)熱側(cè)箱21，接著穿過(guò)其中坐落有主熱量箱20的鋼板24的通道。
2.為了在空氣連續(xù)的流過(guò)主熱量箱20之前加熱空氣，預(yù)熱側(cè)箱21上裝有加熱翅片23。
3.當(dāng)空氣流過(guò)通向垂向主空氣軸3的鋼板24的通道時(shí)，為了相同的加熱空氣的目的，主熱量箱20上也裝有加熱翅片23。
4.如圖7B所示，鋼板24的通道的設(shè)置的戰(zhàn)略目的是為了確保熱氣流沿著該通道以半圓運(yùn)動(dòng)的形式并產(chǎn)生類(lèi)似颶風(fēng)的向上的運(yùn)動(dòng)，從預(yù)熱箱21移動(dòng)進(jìn)入垂向主軸3的放大的基座11內(nèi)。
5.在垂向主空氣軸3的底部，由主熱量箱20的加熱翅片23加熱的熱氣被強(qiáng)制匯合進(jìn)入到在垂向主空氣軸3的放大的基座11處形成的圓錐形出口。為了使熱氣進(jìn)入垂向主空氣軸3時(shí)生成空氣湍流，該圓錐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成反轉(zhuǎn)的螺旋梯。
6.在垂向主空氣軸3的中段12內(nèi)設(shè)有不少于四個(gè)帶有交流發(fā)電機(jī)的風(fēng)機(jī)，其中第一個(gè)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為渦輪葉片型的風(fēng)機(jī)。
7.位于垂向主空氣軸3的底部的放大基座11的反轉(zhuǎn)螺旋梯的設(shè)計(jì)確保熱氣與渦輪葉片成30-45度進(jìn)入或者垂直其進(jìn)入?？梢栽O(shè)想為了利用流過(guò)反轉(zhuǎn)螺旋梯的移動(dòng)熱空氣的力，垂向主空氣軸3的底部也可裝有風(fēng)力渦輪機(jī)。
8.側(cè)部氣流將轉(zhuǎn)動(dòng)第一渦輪風(fēng)機(jī)的渦輪葉片。在葉片風(fēng)機(jī)的頂部，一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的裝置將隨著渦輪葉片的移動(dòng)而產(chǎn)生空氣湍流。
9.這將產(chǎn)生移動(dòng)風(fēng)機(jī)53或者在中段12中的其它附加的風(fēng)力葉片的反作用力。
10.所有的渦輪機(jī)或者風(fēng)機(jī)或者碾磨機(jī)(mill)連接到發(fā)電裝置11.在流過(guò)自動(dòng)百葉窗54后，熱氣將通過(guò)主空氣開(kāi)口5排出錐體結(jié)構(gòu)。然而，熱氣必須首先被強(qiáng)制通過(guò)小孔，由此產(chǎn)生氣流噴射。這將驅(qū)動(dòng)位于錐體結(jié)構(gòu)頂部的風(fēng)力渦輪機(jī)52產(chǎn)生附加電力。
12.位于垂向主空氣軸3頂部的主增壓風(fēng)機(jī)15設(shè)計(jì)為從垂向主空氣軸3的底部吸收空氣，由此確保主空氣軸3內(nèi)用于空氣加熱的第二種方法的連續(xù)空氣流。
圖8A顯示了錐體結(jié)構(gòu)1的頂部側(cè)視圖。圖8B是錐體結(jié)構(gòu)1的頂部平面圖。鍋爐系統(tǒng)設(shè)置在熱板30的頂部。熱板30的中心處是垂向主空氣軸的敞開(kāi)的頂部13。在空氣加熱的第二種方法下，吸入到錐體結(jié)構(gòu)的基座的通過(guò)主熱量箱20的加熱翅片23加熱的冷氣將快速通過(guò)垂向主空氣軸3，在排出主空氣開(kāi)口5之前，使設(shè)置在垂向主空氣軸3內(nèi)的帶有交流發(fā)電機(jī)/渦輪機(jī)51的各種風(fēng)力葉片發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。熱板30的底部也設(shè)有通向側(cè)部空氣軸4的熱氣通道9的熱氣開(kāi)口7，其中來(lái)自大氣的溫暖空氣被吸入進(jìn)來(lái)。吸入到側(cè)部空氣軸4的溫暖空氣通道9中的溫暖空氣是空氣加熱第一種方法的第一步。所述溫暖空氣在錐體結(jié)構(gòu)1的封閉空間34內(nèi)進(jìn)一步加熱，上升到錐體結(jié)構(gòu)1的齊整頂部的熱板30處。為了在溫暖空氣退離主空氣開(kāi)口5之前進(jìn)一步產(chǎn)生能量，特殊的主增壓風(fēng)機(jī)15安裝在自動(dòng)百葉窗54上。為了使溫暖空氣離開(kāi)錐體結(jié)構(gòu)1時(shí)生成的能量最大化，還在主空氣開(kāi)口5打開(kāi)之前，安裝帶有交流發(fā)電機(jī)52的頂部風(fēng)力渦輪機(jī)。
用于加熱熱量傳輸介質(zhì)44(例如水)的熱量吸收自主熱量箱20、存儲(chǔ)在熱板30中的熱量、和來(lái)自位于錐體結(jié)構(gòu)外側(cè)并設(shè)置用于將熱能集中在鍋爐系統(tǒng)中的拋物線(xiàn)形的反光鏡33的熱能。
通過(guò)沸騰的熱量傳輸介質(zhì)44產(chǎn)生的蒸汽將用于兩種處理方式——用于脫鹽或者用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)以生成額外的電力。在脫鹽過(guò)程中，鍋爐可用于產(chǎn)生蒸汽，但是蒸汽向下流動(dòng)到蒸汽熱交換器和脫鹽系統(tǒng)(圖中未示)來(lái)使海水脫鹽。用于額外發(fā)電時(shí)，蒸汽可用于驅(qū)動(dòng)位于錐體結(jié)構(gòu)1底部的蒸汽輪機(jī)?？梢韵氲降氖撬傻恼羝蛔阋则?qū)動(dòng)大尺寸的蒸汽輪機(jī)，還要添加額外的處理方式來(lái)對(duì)蒸汽進(jìn)行增壓。典型的設(shè)備是氣體燃燒爐。
圖9給出了流過(guò)側(cè)部空氣軸4并位于垂向主空氣軸3內(nèi)的熱氣和冷氣的運(yùn)動(dòng)的示意圖，與圖8相關(guān)地進(jìn)行描述。通過(guò)側(cè)部空氣軸4吸入的冷氣以三角形示出。吸入到錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)的熱氣通過(guò)箭頭表示。此處示出的第二層41的金屬管的配置是為了顯示熱能如何從熱量傳輸介質(zhì)或者流體被傳輸、以及熱能如何穿過(guò)布置在側(cè)部框架2上的以Z形方式展開(kāi)的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
圖10給出了空氣加熱的第三種方法的錐體結(jié)構(gòu)中的空氣流動(dòng)的示意圖，該第三種方法將在此做說(shuō)明。
來(lái)自周?chē)男迈r冷空氣通過(guò)冷氣開(kāi)口6進(jìn)入到錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)。冷氣接著向下流動(dòng)到沿主熱量存儲(chǔ)器設(shè)置的冷氣通道8中。當(dāng)冷氣沿著冷氣通道8流動(dòng)時(shí)，它由主熱量存儲(chǔ)器的加熱翅片23加熱。熱氣接著向上上升到位于熱板30正下方的氣室29。該氣流非常短，并且該過(guò)程是用于冷卻位于熱板上的關(guān)鍵位置處的開(kāi)口。這種冷卻方法將引發(fā)更多的熱量以更快的速度向上行進(jìn)，為錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)部和外部的加熱過(guò)程帶來(lái)更多的熱量。
在熱氣排出的開(kāi)口28處，設(shè)有裝配有交流發(fā)電機(jī)57以用于發(fā)電的渦輪機(jī)。在另一端，吸力風(fēng)機(jī)裝配在側(cè)部空氣軸4的熱氣吸入口7的入口處。這將促使外部的空氣被吸入到側(cè)部空氣軸4中以及錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)部。由于熱氣入口設(shè)計(jì)得很長(zhǎng)，這種方法將增強(qiáng)吸入到錐體結(jié)構(gòu)1中的空氣。
錐體結(jié)構(gòu)的夜間發(fā)電即使是陽(yáng)光不充足的白天或者太陽(yáng)落下的時(shí)候以及很快變得非常涼爽或者非常冷的夜間，錐體結(jié)構(gòu)1仍能確保連續(xù)地發(fā)電。這將通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)1.在錐體結(jié)構(gòu)1的下方，主熱量箱20和預(yù)熱側(cè)箱21形成用于熱量吸收和保持的巨大的液體熱量存儲(chǔ)器。該液體熱量存儲(chǔ)器的容量是基于要產(chǎn)生的電能。根據(jù)計(jì)算，該存儲(chǔ)器大小可以保持在與該錐體結(jié)構(gòu)的體積相等或者大于它。
2.在錐體結(jié)構(gòu)1的斜向側(cè)部框架2的第三熱量吸收和傳輸層42中，設(shè)置在第二熱量傳輸層41內(nèi)的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在第三熱量吸收和傳輸層42的鋼或鋁板或者其它合適的金屬的頂部。熱量傳輸介質(zhì)44或者熱量傳輸流體從主熱量存儲(chǔ)器被緩慢向上泵送到錐體結(jié)構(gòu)1的頂部，熱量傳輸介質(zhì)44接著通過(guò)設(shè)置在第二熱量傳輸層41內(nèi)的管道36的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)流回到巨大的熱量存儲(chǔ)器20、21內(nèi)。在白天，熱量傳輸介質(zhì)44在管道36內(nèi)向下流動(dòng)，熱量被吸收到主熱量箱20中，該過(guò)程持續(xù)貫穿全天。
3.液體熱量存儲(chǔ)器中的溫度全天一直被保持并控制在特定溫度。
4.如果光照不足夠，可能需要一些附加的設(shè)備來(lái)加熱液體存儲(chǔ)器中的水。典型的例子是由通過(guò)對(duì)水電解得到的H2O2運(yùn)行的氣體燃燒爐。熱量還可由位于側(cè)部空氣軸4中的小型渦輪機(jī)50自由生成。
5.另外，為了將脫鹽過(guò)程(此處不做說(shuō)明)或者蒸汽發(fā)生器所釋放的熱量的熱傳輸最大化，來(lái)自錐體結(jié)構(gòu)1頂部的鍋爐系統(tǒng)的副產(chǎn)蒸汽和廢蒸汽將被轉(zhuǎn)移并釋放到主熱量箱20內(nèi)。
6.在外界氣溫開(kāi)始下降的夜晚，可以想到錐體結(jié)構(gòu)1的內(nèi)部溫度也開(kāi)始下降。只要錐體結(jié)構(gòu)1的內(nèi)部溫度高于外界溫度，溫度差將持續(xù)。該溫度差將產(chǎn)生引起人造風(fēng)氣流的壓力差。該人造風(fēng)氣流驅(qū)使風(fēng)輪機(jī)發(fā)電。
7.監(jiān)控系統(tǒng)將計(jì)算并調(diào)節(jié)錐體結(jié)構(gòu)和外界溫度之間的溫度差。
8.除了圍繞主熱量箱20和預(yù)熱側(cè)箱21的那些熱交換器或翅片之外，熱交換器或翅片23構(gòu)造并設(shè)置在錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)側(cè)。這些翅片將保持位于錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的密封空間34內(nèi)的“熱量”，與外界溫度比較，產(chǎn)生了溫度差。這與日間加熱錐體結(jié)構(gòu)1內(nèi)空氣的空氣加熱的第一種方法相似。
9.另外，在夜間，當(dāng)冷空氣流過(guò)設(shè)置在主熱量箱20頂部的帶有多個(gè)加熱翅片23的空氣通道8時(shí)，冷空氣將在預(yù)熱側(cè)箱21內(nèi)被加熱。
10.高壓和低壓將導(dǎo)致生成人造風(fēng)氣流，風(fēng)將流入側(cè)部空氣軸4中的空氣通道8、9來(lái)驅(qū)動(dòng)小型渦輪機(jī)50并發(fā)電。
11.對(duì)于與日間的空氣加熱的第二種方法相似的過(guò)程而言，將非常涼或者非常冷的外界空氣引入到預(yù)熱側(cè)箱21中加熱，接著導(dǎo)入到沿主熱量箱20的空氣通道內(nèi)。
12.為了將來(lái)自主熱量箱20的熱量傳遞給流過(guò)其中的外部空氣，主熱量箱20裝配有位于主熱量箱頂部的加熱翅片23形式的熱交換器。
13.經(jīng)加熱的外界空氣接著流入通向垂向主空氣軸3的放大基座11的圓錐形入口。為了生成空氣湍流，以便熱空氣在進(jìn)入到垂向主空氣軸3內(nèi)時(shí)帶有相當(dāng)大的力，從而驅(qū)動(dòng)垂向主空氣軸3中的風(fēng)力渦輪機(jī)或者帶有交流發(fā)電機(jī)53的風(fēng)力葉片，圓錐形入口11設(shè)計(jì)為反轉(zhuǎn)的螺旋梯。
14.側(cè)部空氣噴射流將轉(zhuǎn)動(dòng)第一風(fēng)力渦輪機(jī)的渦輪葉片。隨著渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，在葉片風(fēng)扇的頂部，一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的裝置將產(chǎn)生空氣湍流。
15.這將產(chǎn)生用于移動(dòng)風(fēng)力葉片或者帶有交流發(fā)電機(jī)53的風(fēng)扇或者其它附加的風(fēng)力葉片的風(fēng)反作用力。
16.帶有交流發(fā)電機(jī)53的所有的風(fēng)力葉片都連接到發(fā)電裝置上。
17.從垂向主空氣軸3排出的熱氣也被迫進(jìn)入到一個(gè)小孔中，由此生成氣流噴射。這將驅(qū)動(dòng)位于錐體結(jié)構(gòu)頂部的帶有交流發(fā)電機(jī)52的頂部風(fēng)力渦輪機(jī)。
供清晨使用的預(yù)熱在從拂曉(即凌晨)到太陽(yáng)開(kāi)始升起之間的過(guò)渡期間，存儲(chǔ)在主熱量箱內(nèi)的溫?zé)岬臒醾鬏斀橘|(zhì)44被泵送到位于錐體結(jié)構(gòu)1的頂部的日間箱26中，開(kāi)始加熱由鋼和/或鋁或者其它合適的金屬制成的第三熱量吸收和傳輸層。這個(gè)過(guò)程將縮短太陽(yáng)加熱錐體結(jié)構(gòu)1的時(shí)間并提高錐體結(jié)構(gòu)1的多系統(tǒng)的效率。
生成的剩余能量的使用在剩余能量沒(méi)被使用的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)將這剩余的能量轉(zhuǎn)移到兩個(gè)附加的處理步驟1.該剩余能量將存入負(fù)載組(得到另一個(gè)專(zhuān)利的許可)，用于存儲(chǔ)能量并且在稍后的需求時(shí)釋放到格柵中。
2.所述剩余能量利用獲得專(zhuān)利的電解方法(也得到另一個(gè)專(zhuān)利的許可)，用于將飲用水“分解”為氫氣和氧氣。通過(guò)該電解方法生成的空氣將存儲(chǔ)在特定的容器中，用作點(diǎn)燃鍋爐中的燃燒爐的燃料介質(zhì)，其中鍋爐用于脫鹽過(guò)程或者水容器的額外加熱。
實(shí)施方案雖然此處描述的錐體結(jié)構(gòu)具有帶有四個(gè)邊以及四個(gè)斜向側(cè)框的基座，可以想到的是本發(fā)明可以采用帶有三個(gè)或者四個(gè)或者更多個(gè)側(cè)部基座以及三個(gè)或者四個(gè)或者更多個(gè)斜向側(cè)部框架來(lái)運(yùn)行。
取決于該結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，從基座量起的側(cè)部框架與基座之間角度可以在30％到80％之間變化。
本發(fā)明描述了位于斜向側(cè)部框架內(nèi)的四個(gè)層。可以想到的是如果需要，該斜向側(cè)部框架可以具有更多層。
本發(fā)明不局限于層的順序，也不局限于太陽(yáng)能電池和第一最頂層中的熱能材料的組成。
本發(fā)明描述了水作為熱量傳輸介質(zhì)的使用。其它合適的流體也可用作熱量傳輸介質(zhì)。
本發(fā)明還描述了設(shè)置在斜向側(cè)部框架內(nèi)的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不限于管道的布置的形狀。
側(cè)部空氣軸具有至少一個(gè)用于吸入冷空氣和用于冷空氣運(yùn)動(dòng)的空氣通道，以及至少一個(gè)用于吸入暖空氣和用于暖空氣運(yùn)動(dòng)的空氣通道。可以想到的是側(cè)部空氣軸具有多于一套用于冷卻和加熱空氣的通道。
雖然本發(fā)明已經(jīng)使用了特定的傳熱材料以及熱保持材料，但是這些材料不是限定性的，其它此處沒(méi)有列出的合適的材料也可以等同使用。
基座的寬度以及結(jié)構(gòu)的高度取決于電能的輸出。
已經(jīng)參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案做了描述，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不限于這些確定的實(shí)施方案，在不偏離由附帶的權(quán)利要求
限定的本發(fā)明的范圍或者精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出不同的變化和修改。
本發(fā)明的積極效果本發(fā)明利用太陽(yáng)的熱能不僅用于發(fā)電同時(shí)還用于制造飲用水。通過(guò)采用多系統(tǒng)來(lái)利用太陽(yáng)的能量，本發(fā)明還充分利用了來(lái)自太陽(yáng)的熱能和光能。由于它采用了多個(gè)系統(tǒng)并且充分利用了來(lái)自太陽(yáng)的熱能和光能，本發(fā)明可以擁有足夠大的規(guī)模，用于持續(xù)的、一天24小時(shí)、一周7天的商業(yè)發(fā)電。同時(shí)，如果希望的話(huà)，本發(fā)明還能夠連接到脫鹽系統(tǒng)來(lái)加工海水。
本發(fā)明的新穎性在于一旦為主熱量存儲(chǔ)器供給能量以用作熱水缸，由于來(lái)自錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的加熱翅片的熱量非常容易地加熱錐體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，本發(fā)明將幾乎不中斷的在自動(dòng)模式下運(yùn)行，由此在錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生持續(xù)的人造氣流。這又驅(qū)動(dòng)垂向主空氣軸頂部的主增壓風(fēng)機(jī)并且在垂向主空氣軸內(nèi)產(chǎn)生真空，確保經(jīng)加熱的空氣在向上流入垂向主空氣軸之前流過(guò)通道中的鋼板，該過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，不受氣候或者人為干擾。
同樣，本發(fā)明每天生產(chǎn)H2O2鍋爐系統(tǒng)中燃燒使用的H2O2時(shí)僅需要50加侖左右的蒸餾水。
本發(fā)明可以設(shè)置在任何任意有充足光照以及一小池水的地方。然而，本發(fā)明可設(shè)計(jì)為構(gòu)建在建筑物的屋頂上和一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，不需要另外的礦物或者污染燃料。再者，只要在系統(tǒng)運(yùn)行之前主熱量箱可通過(guò)另外的加熱方法來(lái)獲得能量，本發(fā)明就可以使小型緊湊的動(dòng)力或者水源裝置構(gòu)建在世界上任何地方，即使那里沒(méi)有或者僅有少量的光照。由于每個(gè)動(dòng)力或水源裝置可以依照每個(gè)農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或者城市的需要而分散構(gòu)建，本發(fā)明將去除對(duì)輸送電力和水的國(guó)家傳輸網(wǎng)的需求，使得每個(gè)使用本發(fā)明用于發(fā)電和水脫鹽的國(guó)家每年可以大量節(jié)約數(shù)十億美元。
最終，本發(fā)明使得可以利用太陽(yáng)和熱能，在持續(xù)的7天24小時(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行大規(guī)模的電能和飲用水的商業(yè)生產(chǎn)，而不生成任何伴隨著其它形式的發(fā)電所帶來(lái)的有害副產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種由基座和三個(gè)或更多個(gè)側(cè)部框架構(gòu)成的錐體結(jié)構(gòu)，每個(gè)側(cè)部框架與基座之間都形成角度，該錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有封閉的空間，該錐體結(jié)構(gòu)具有太陽(yáng)能收集器；熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器；將周?chē)諝馕氲椒忾]空間的空氣吸入裝置；多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)；用于從主熱量存儲(chǔ)器向上到錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的多個(gè)日間箱并接著向下流過(guò)熱能儲(chǔ)存和傳導(dǎo)器從而對(duì)熱量傳輸介質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)；鍋爐系統(tǒng)；以及用于錐體結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器系統(tǒng)其特征在于熱能通過(guò)熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器收集，所述通過(guò)熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器傳輸?shù)挠糜诩訜釤崃總鬏斀橘|(zhì)并加熱錐體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)的空氣和加熱空氣吸入裝置中的空氣的熱能，使得在周?chē)諝夂湾F體的密封空間內(nèi)的經(jīng)加熱的空氣之間產(chǎn)生溫度差，引起經(jīng)加熱的空氣的持續(xù)流動(dòng)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)從而生成用于分配/銷(xiāo)售的電能，脫鹽系統(tǒng)可以利用該熱量和太陽(yáng)能來(lái)將海水轉(zhuǎn)化為飲用水。
2.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器，該儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器包括至少三個(gè)熱量吸收材料層和一個(gè)熱量保持材料底層，這三個(gè)熱量吸收材料層是作為最外層的第一加熱層，位于第一加熱層下方的第二熱量傳輸層，位于第二熱量傳輸層下方的第三熱量吸收和傳輸層，而熱量保持材料底層是第四熱量保持層。
3.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)中的太陽(yáng)能收集器，該收集器包括第一加熱層1，它是與太陽(yáng)能電池集成一體的玻璃板層。
4.一種用于權(quán)利要求
2所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器的第一加熱層，該第一加熱層由與太陽(yáng)能電池集成一體的玻璃板或者例如透明聚碳酸酯的其它透明材料制成。
5.一種用于權(quán)利要求
2所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器的第一加熱層，第一加熱層由與聚集光束的凸透鏡集成一體玻璃板或者例如透明聚碳酸酯的其它透明材料制成。
6.一種用于權(quán)利要求
2所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器的第二熱量傳輸層，該第二熱量傳輸層包括金屬管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)管道用于承載熱量傳輸介質(zhì)，另一個(gè)用于承載處理過(guò)的水，并且另一個(gè)管道用于承載其它類(lèi)型的熱量傳輸流體。
7.一種用于權(quán)利要求
2所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器的第三熱量吸收和傳輸層，該第三熱量吸收和傳輸層由具有最好的熱量吸收和傳輸特性的導(dǎo)熱金屬板制成。
8.一種用于權(quán)利要求
2所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器的第四熱量保持層，該第四熱量保持層是由隔熱材料制成，用于吸收從第一加熱層、第二熱量傳輸層和第三熱量吸收和傳輸層傳遞過(guò)來(lái)的熱量。
9.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱能儲(chǔ)存-傳導(dǎo)器，其中第一加熱層、第二熱量傳輸層、第三熱量吸收和傳輸層和第四熱量保持層形成了側(cè)部框架的橫截面的部分。
10.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的空氣吸入裝置，其中空氣吸入裝置包括垂向主空氣軸、位于每個(gè)側(cè)部框架上的側(cè)部空氣軸和沿主熱量存儲(chǔ)器的冷空氣通道。
11.一種如權(quán)利要求
10所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的空氣吸入裝置的垂向主空氣軸，該垂向主空氣軸具有位于錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的頂端、具有多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的中段、和也具有大型風(fēng)力渦輪機(jī)的擴(kuò)大的環(huán)形基座。
12.一種如權(quán)利要求
11所述的空氣吸入裝置的垂向主空氣軸，其中所述頂端是圓錐形的并具有自動(dòng)百葉窗。
13.一種如權(quán)利要求
11所述的空氣吸入裝置的垂向主空氣軸，其中垂向主空氣軸的頂端設(shè)置在熱板內(nèi)。
14.一種如權(quán)利要求
11所述的空氣吸入裝置的垂向主空氣軸，其中垂向主空氣軸的頂端穿過(guò)熱板，通到主空氣出口。
15.一種如權(quán)利要求
11所述的空氣吸入裝置的垂向主空氣軸的放大環(huán)形基座，該基座是反轉(zhuǎn)螺旋梯形式的，所述螺旋梯與位于基座處的大型風(fēng)力渦輪機(jī)的渦輪葉片成30-45度的角度或者與其垂直。
16.一種如權(quán)利要求
11所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的空氣吸入裝置的側(cè)部空氣軸，該側(cè)部空氣軸具有連接到用于冷空氣流過(guò)的冷氣通道的冷氣通道吸入開(kāi)口和連接到用于熱空氣流過(guò)的熱氣通道的熱氣吸入開(kāi)口。
17.如權(quán)利要求
16所述的位于側(cè)部空氣軸內(nèi)的冷氣通道和熱氣通道，其中冷氣通道和熱氣通道具有多個(gè)當(dāng)空氣流過(guò)通道時(shí)用于發(fā)電的位于內(nèi)部的、間隔的風(fēng)力渦輪機(jī)。
18.如權(quán)利要求
17所述的冷氣通道和熱氣通道，所述通道由混凝土或者鋼構(gòu)造。
19.一種如權(quán)利要求
10所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的沿主熱量存儲(chǔ)器的冷氣通道，該冷氣通道具有用于從周?chē)肜錃獾睦錃忾_(kāi)口、沿主熱量存儲(chǔ)器布置的冷氣通道的中段，其通向錐體結(jié)構(gòu)的密封空間中的垂向空氣通道，所述垂向空氣通道在離開(kāi)錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的熱氣出口之前穿過(guò)熱氣室。
20.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)，包括主熱量存儲(chǔ)器，其連接到多個(gè)預(yù)熱側(cè)箱、平衡箱、用于熱量傳輸介質(zhì)的入口、管道和泵，管道和泵用于將熱量傳輸介質(zhì)向上輸送到錐體結(jié)構(gòu)頂部附近的多個(gè)日間箱并從日間箱向下穿過(guò)第二熱量傳輸層的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在熱量傳輸介質(zhì)流回到主熱量存儲(chǔ)器之前，熱量傳輸介質(zhì)吸收熱能并將熱能從第一加熱層傳送到的第三熱量吸收和傳輸層。
21.一種如權(quán)利要求
20所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)的主熱量存儲(chǔ)器，該主熱量存儲(chǔ)器設(shè)置在錐體結(jié)構(gòu)的基座處。
22.一種如權(quán)利要求
20所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)的主熱量存儲(chǔ)器，該主熱量存儲(chǔ)器設(shè)置在錐體結(jié)構(gòu)的基座處，并且直接位于垂向主空氣軸的放大環(huán)形基座的下方。
23.一種如權(quán)利要求
20所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)的主熱量存儲(chǔ)器，該主熱量存儲(chǔ)器具有特定設(shè)置的鋼板，以便流過(guò)主熱量存儲(chǔ)器并且向上通過(guò)垂向主空氣軸的空氣以半圓的運(yùn)動(dòng)形式導(dǎo)致移動(dòng)的空氣被擾動(dòng)，產(chǎn)生向上朝著垂向主空氣軸的放大環(huán)形基座的類(lèi)似颶風(fēng)的運(yùn)動(dòng)。
24.一種如權(quán)利要求
6所述或者權(quán)利要求
20所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括用于加熱例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)的管道和用于其它熱量傳輸流體的管道。
25.一種如權(quán)利要求
6所述或者權(quán)利要求
20所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括用于加熱例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)的管道和用于其它熱量傳輸流體的管道，這些管道并排設(shè)置在側(cè)部框架內(nèi)部的第一加熱層和第三熱量吸收和傳輸層內(nèi)。
26.一種如權(quán)利要求
6所述或者權(quán)利要求
20所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱的系統(tǒng)的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括用于加熱例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)的管道和用于流體的管道，其并排地以Z字形設(shè)置在側(cè)部框架內(nèi)部的第一層和第三層內(nèi)，以使例如淡水的熱量傳輸介質(zhì)或其它熱量傳輸流體流過(guò)管道所花費(fèi)的時(shí)間最大化。
27.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱系統(tǒng)的熱量傳輸介質(zhì)，該熱量傳輸介質(zhì)是淡水或者處理后的水。
28.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的熱量傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)、循環(huán)和加熱系統(tǒng)的熱量傳輸介質(zhì)，該熱量傳輸介質(zhì)是具有良好的熱量保持性能的任意液體。
29.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)，該鍋爐系統(tǒng)包括位于熱板頂部的鍋爐和用于接收由鍋爐生成的蒸汽的蒸汽室，進(jìn)一步利用蒸汽發(fā)生器的蒸汽發(fā)電或者由脫鹽系統(tǒng)利用蒸汽來(lái)將海水加工成飲用水。
30.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)，具有多個(gè)在錐體結(jié)構(gòu)基座附近設(shè)置的拋物線(xiàn)形的外部反光鏡，使得太陽(yáng)光徑直射向熱板來(lái)加熱鍋爐中的熱量傳輸介質(zhì)。
31.一種用于如權(quán)利要求
13或者權(quán)利要求
29所述的錐體結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)的熱板，其中熱板是包含鍋爐系統(tǒng)的平坦水平區(qū)域。
32.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器系統(tǒng)，該控制器系統(tǒng)包括對(duì)空氣的運(yùn)動(dòng)以及熱量傳輸介質(zhì)、海水和飲用水的運(yùn)動(dòng)的控制器，和對(duì)不同系統(tǒng)的操作以及熱量傳輸介質(zhì)、周?chē)諝?、海水和其它熱量傳輸介質(zhì)的溫度的監(jiān)控控制器。
33.一種用于空氣的運(yùn)動(dòng)的控制器系統(tǒng)，其是權(quán)利要求
32所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器系統(tǒng)的一部分，包括自動(dòng)百葉窗。
34.一種如權(quán)利要求
32所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)的熱量傳輸介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)的控制器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括泵和流量調(diào)節(jié)器。
35.一種如權(quán)利要求
32所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣和熱量傳輸介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)的控制器系統(tǒng)，其中控制器通過(guò)計(jì)算機(jī)或者其它電子/電氣裝置發(fā)出的指令操作。
36.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)，其中該渦輪機(jī)包括在熱氣通道和冷氣通道中相間隔地安裝的多個(gè)小型渦輪機(jī)、在垂向主空氣軸的中段相間隔地布置的不同大小的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)和位于垂向主空氣軸的頂端的出口處的主增壓風(fēng)機(jī)。
37.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)發(fā)電的空氣加熱的第一種方法，該方法包括通過(guò)進(jìn)入到冷氣通道的冷氣開(kāi)口從周?chē)肜淇諝?；通過(guò)進(jìn)入到熱氣通道的熱氣開(kāi)口從周?chē)肱諝?；在冷氣通道中冷空氣通過(guò)來(lái)自第一加熱層所傳輸?shù)臒崃亢蛠?lái)自第三吸收和傳輸層的熱量而被加熱；在熱氣通道中暖空氣通過(guò)來(lái)自第一加熱層所傳輸?shù)臒崃亢蛠?lái)自第三吸收和傳輸層的熱量而被加熱；加熱后的空氣從位于錐體結(jié)構(gòu)基座處的冷氣通道和熱氣通道離開(kāi)，加熱后的空氣在錐體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)向上升起，加熱后的空氣由側(cè)部框架內(nèi)的第四熱量保持層中保持的熱量進(jìn)一步加熱；加熱后的空氣最終聚集在熱板附近，熱板附近的加熱后的空氣和錐體結(jié)構(gòu)外部的環(huán)境空氣之間產(chǎn)生溫度差；該溫度差產(chǎn)成熱空氣進(jìn)入到熱氣通道和冷氣通道的持續(xù)流動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)熱氣通道和冷氣通道中的小型渦輪機(jī)。
38.根據(jù)權(quán)利要求
37所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的空氣加熱的第一種方法，其中通過(guò)熱板上的百葉窗離開(kāi)的熱空氣流過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)和主增壓風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步發(fā)電。
39.根據(jù)權(quán)利要求
37所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的空氣加熱的第一種方法，其中熱板上的用于熱氣排出通道的百葉窗通過(guò)空氣運(yùn)動(dòng)的控制器而被控制。
40.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)發(fā)電的空氣加熱的第二種方法，包括以下步驟通過(guò)入口將熱量傳輸介質(zhì)放入位于錐體結(jié)構(gòu)的基座處的用于保持熱量傳輸介質(zhì)的主熱量存儲(chǔ)器中；所述熱量存儲(chǔ)器具有位于它側(cè)邊上以及它頂部的加熱翅片；通過(guò)安裝在該結(jié)構(gòu)基座周?chē)亩鄠€(gè)冷氣吸入口將冷氣從錐體結(jié)構(gòu)的外部吸入；使冷空氣流過(guò)位于錐體結(jié)構(gòu)的基座的每個(gè)側(cè)部處的多個(gè)預(yù)熱側(cè)箱上的一連串加熱翅片；所述預(yù)熱側(cè)箱連接到主熱量存儲(chǔ)器并且在它的側(cè)部和頂部具有加熱翅片；所述熱空氣聚集到垂向主空氣軸的反轉(zhuǎn)螺旋梯中，產(chǎn)生空氣湍流，熱氣從反轉(zhuǎn)螺旋梯以與垂向主空氣軸中的渦輪葉片成30-45度的角度排出，轉(zhuǎn)動(dòng)垂向主空氣軸中的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電；熱氣流過(guò)反轉(zhuǎn)螺旋梯中的渦輪后，進(jìn)一步流過(guò)具有多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的垂向主空氣軸中的中段，在熱氣從垂向主空氣軸的頂部排出之前，進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生額外電能。
41.根據(jù)權(quán)利要求
40所述的用于錐體結(jié)構(gòu)的空氣加熱的第二種方法，其中從垂向主空氣軸的頂部排出的熱氣進(jìn)一步通過(guò)錐體結(jié)構(gòu)頂部的主增壓風(fēng)機(jī)而被吸出。
42.一種用于權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)發(fā)電的空氣加熱的第三利方法，該方法包括通過(guò)冷氣開(kāi)口將冷空氣從周?chē)氲嚼錃馔ǖ乐?；冷空氣在沿主熱量存?chǔ)器設(shè)置的冷氣通道中被加熱；加熱后的空氣在錐體結(jié)構(gòu)的封閉空間內(nèi)的冷氣通道的垂直部分徑直上升，通過(guò)錐體結(jié)構(gòu)的密封空間中的加熱翅片進(jìn)一步加熱；加熱后的空氣最終聚集在熱板下方的熱空氣室內(nèi)，在排出熱氣出口之前，在熱板附近的經(jīng)加熱的空氣和錐體結(jié)構(gòu)外部的周?chē)諝庵g產(chǎn)生溫度差；該溫度差產(chǎn)生冷空氣進(jìn)入到冷氣通道中的持續(xù)流動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)熱氣出口處的交流發(fā)電機(jī)使之發(fā)電。
43.根據(jù)權(quán)利要求
37所述的空氣加熱的第一種方法和根據(jù)權(quán)利要求
40所述的空氣加熱的第二種方法，其中為了縮短太陽(yáng)加熱錐體結(jié)構(gòu)的時(shí)間并提高第一種空氣加熱和第二種空氣加熱方法的效率，從拂曉到太陽(yáng)開(kāi)始升起的過(guò)渡期間，來(lái)自主熱量存儲(chǔ)器的暖的熱量傳輸介質(zhì)被泵送到錐體結(jié)構(gòu)的頂部并接著向下流過(guò)管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，開(kāi)始加熱側(cè)部框架內(nèi)的第三熱量吸收和傳輸層中的鋼和/或鋁。
44.根據(jù)權(quán)利要求
37所述的空氣加熱的第一種方法和根據(jù)權(quán)利要求
40所述的空氣加熱的第二種方法和根據(jù)權(quán)利要求
42所述的空氣加熱的第三種方法，其中第一種空氣加熱的方法、第二種空氣加熱的方法和第三種空氣加熱的方法彼此獨(dú)立工作。
45.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的錐體結(jié)構(gòu)，其中取決于錐體結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，側(cè)部從基座算起傾斜30％到80％。
46.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于生成持續(xù)的加熱后空氣的流動(dòng)以發(fā)電的錐體結(jié)構(gòu)，其中取決于錐體結(jié)構(gòu)的位置以及太陽(yáng)的最大方位角，側(cè)部從基座算起優(yōu)選傾斜35％到55％。
47.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于生成持續(xù)的加熱后空氣的流動(dòng)以發(fā)電的錐體結(jié)構(gòu)，其中該錐體結(jié)構(gòu)可變級(jí)，從而為從獨(dú)立的建筑到建筑單元、從市鎮(zhèn)區(qū)域到整個(gè)城市的不同大小的建筑物發(fā)電和提供飲用水。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明的錐體結(jié)構(gòu)包括基座和三個(gè)或更多個(gè)側(cè)部框架，每個(gè)側(cè)部框架與基座之間都形成角度，該錐體結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有封閉的空間，具有收集太陽(yáng)能的裝置和從太陽(yáng)收集并傳送熱能的裝置；將周?chē)諝馕氲椒忾]空間的空氣吸入裝置；多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)；吸收并保持熱量傳輸介質(zhì)的主熱量存儲(chǔ)器，熱量傳輸介質(zhì)在其內(nèi)部加熱并被泵送到頂部的日間箱內(nèi)，熱量傳輸介質(zhì)通過(guò)流回主熱量存儲(chǔ)器的位于側(cè)部框架上的管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由熱量吸收和傳輸層加熱，其中熱能被收集、吸收并傳送到錐體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)，加熱位于密封空間和空氣吸入裝置內(nèi)的空氣，在周?chē)諝夂湾F體結(jié)構(gòu)的密封空間內(nèi)的經(jīng)加熱的空氣之間產(chǎn)生溫度差，使得生成加熱空氣的持續(xù)流動(dòng)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)。如果需要，熱能可以被脫鹽系統(tǒng)用來(lái)將海水加工為飲用水。
文檔編號(hào)F03G6/00GK1997859SQ200480043418
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年4月23日
發(fā)明者莫雄策 申請(qǐng)人:Msc能量私人有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan