專利名稱：發(fā)電蒙皮結(jié)構(gòu)及用于其的發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及發(fā)電，且更明確地說(shuō)，本發(fā)明涉及發(fā)電蒙皮結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
將例如空氣(風(fēng))或水的流動(dòng)流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力是一種用于產(chǎn)生電力的具吸引力方法。此通常涉及引導(dǎo)流動(dòng)流體穿過(guò)渦輪機(jī)。流動(dòng)流體致使渦輪機(jī)使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而致使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。將流動(dòng)流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力的系統(tǒng)的實(shí)例包含風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及移動(dòng)水利發(fā)電系統(tǒng)。移動(dòng)水利發(fā)電系統(tǒng)通常涉及將渦輪機(jī)浸沒在水下且引導(dǎo)流動(dòng)水流(例如，由于波浪、 潮汐等所致)穿過(guò)渦輪機(jī)。風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常包含安裝在塔頂部上且通常大且有噪音的風(fēng)力渦輪機(jī)及發(fā)電機(jī)。此些系統(tǒng)并不很適合于(尤其是在住宅中)產(chǎn)生用于個(gè)別住宅的電力，例如，補(bǔ)充電力。 一些風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)涉及將風(fēng)力渦輪機(jī)置于住宅或商業(yè)建筑物的屋頂上。然而，這些渦輪機(jī)易受風(fēng)暴損壞且可需要將添加到建筑物的額外支撐結(jié)構(gòu)以支撐渦輪機(jī)的重量。還可將流體流相對(duì)于移動(dòng)穿過(guò)流體環(huán)境的主體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力。舉例來(lái)說(shuō)，空氣相對(duì)于移動(dòng)的地面及航空(載人或不載人)機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具以及水相對(duì)于移動(dòng)的水上及水下(載人或不載人)機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的動(dòng)能可用于產(chǎn)生供由相應(yīng)運(yùn)載工具使用的電力。然而， 將渦輪機(jī)安裝在機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的外部因渦輪機(jī)產(chǎn)生噪音、振動(dòng)及添加的拖曳力而是不切實(shí)際的，且不具有深?yuàn)W的吸引力。然而，使用在機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的前面具有相對(duì)大開口的導(dǎo)管以將流體流引導(dǎo)到機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的內(nèi)部?jī)?nèi)的一個(gè)或一個(gè)以上渦輪機(jī)可在所述運(yùn)載工具上產(chǎn)生額外拖曳力。針對(duì)上述原因，及針對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀及理解本說(shuō)明書后將即可明了的下述其它原因，所屬領(lǐng)域中需要對(duì)用于將流動(dòng)流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力的現(xiàn)有系統(tǒng)的替代系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種蒙皮結(jié)構(gòu)。所述蒙皮結(jié)構(gòu)具有蒙皮及附接到所述蒙皮的發(fā)電系統(tǒng)。所述發(fā)電系統(tǒng)具有渦輪機(jī)；一個(gè)或一個(gè)以上管，其流體耦合到所述渦輪機(jī)；及發(fā)電機(jī)，其經(jīng)配置以響應(yīng)于所述渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)電。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的外部的透視圖。圖2是圖1的蒙皮結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的透視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)的實(shí)施例的一部分的截面視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)的另一實(shí)施例的一部分的截面視圖。圖5圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)的實(shí)施例。圖6圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)的另一實(shí)施例。圖7圖解說(shuō)明圖6的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)的實(shí)施例。圖8是根據(jù)本發(fā)明的蒙皮結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的內(nèi)部的透視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖8的蒙皮結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)的一部分的截面視圖。
具體實(shí)施例方式在以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考形成本發(fā)明一部分且其中以圖解說(shuō)明方式展示可實(shí)踐特定實(shí)施例的附圖。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`所揭示的標(biāo)的物，但應(yīng)了解，可利用其它實(shí)施例，且可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下做出過(guò)程、電或機(jī)械改變。因此，不應(yīng)在限制意義上考慮以下詳細(xì)描述，且所主張標(biāo)的物的范圍僅由所附權(quán)利要求書及其等效物界定。圖1是根據(jù)實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部的透視圖。圖2是蒙皮結(jié)構(gòu)100的內(nèi)部的透視圖。蒙皮結(jié)構(gòu)100可包含蒙皮102。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100 可形成固定結(jié)構(gòu)的外覆蓋物的一部分(例如，建筑物的屋頂及/或側(cè)面)。如此，蒙皮102 且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100的內(nèi)部表面107(圖2)可形成固定結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面的一部分，且蒙皮 102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部表面108(圖1)可形成固定結(jié)構(gòu)的外部表面的一部分。對(duì)于另一實(shí)施例，蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100可形成運(yùn)載工具的外覆蓋物的一部分，所述運(yùn)載工具例如是地面或航空(載人或不載人)機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具(例如，汽車、飛機(jī)等)或水上或水下(載人或不載人)機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具(例如，船、潛水艇等)。如此，蒙皮102 且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100的內(nèi)部表面107可形成運(yùn)載工具的內(nèi)部表面的一部分，且蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部表面108可形成運(yùn)載工具的外部表面的一部分。蒙皮結(jié)構(gòu)100包含附接到蒙皮且位于蒙皮102的內(nèi)部側(cè)上的發(fā)電系統(tǒng)104。發(fā)電系統(tǒng)104轉(zhuǎn)換流體流110 (水流或氣流)相對(duì)于蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部表面 108且在其上方移動(dòng)的動(dòng)能，如圖1中所展示。舉例來(lái)說(shuō)，流體流可大致平行于外部表面 108。應(yīng)注意，發(fā)電系統(tǒng)104的位于蒙皮結(jié)構(gòu)100的內(nèi)部側(cè)上的部分在圖1中無(wú)法觀看到， 且因此在圖1中使用虛線來(lái)展示。
流體流110可以是在蒙皮結(jié)構(gòu)100為固定時(shí)(例如，當(dāng)蒙皮結(jié)構(gòu)100形成固定結(jié)構(gòu)的外覆蓋物時(shí))移動(dòng)過(guò)蒙皮結(jié)構(gòu)100的風(fēng)。另一選擇是，流體流110可以是相對(duì)于移動(dòng)穿過(guò)空氣或水的運(yùn)載工具的氣流或水流。如此，流體流110可稱為強(qiáng)制流體流。發(fā)電系統(tǒng)104在蒙皮102的內(nèi)部側(cè)上具有一個(gè)或一個(gè)以上管120，其連通地(例如，流體地)耦合到形成于蒙皮102的內(nèi)部側(cè)上的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)。舉例來(lái)說(shuō)，發(fā)電系統(tǒng)104可包含歧管130，歧管130間置于渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125與多個(gè)管120之間且將多個(gè)管120連通地耦合到渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)，如圖1及2中所展示。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，可將成對(duì)的管120耦合到間置于歧管130與管120之間的歧管140。每一歧管 140將其一對(duì)管120連通地耦合到歧管130。管120中的每一者具有通到蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部側(cè)上的進(jìn)口 135。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)口 135可具有圓形橫截面，其具有約為一微米或一納米的直徑。如此，管120可稱為微型管或納米管，且發(fā)電系統(tǒng)104可稱為微型發(fā)電系統(tǒng)或納米發(fā)電系統(tǒng)。應(yīng)注意，微型管或納米管的大小在圖1及2中被放大，且對(duì)于一些實(shí)施例可比蒙皮102的厚度小數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。在操作期間，流體流110經(jīng)由進(jìn)口 135進(jìn)入管120。相應(yīng)管120將其相應(yīng)流引導(dǎo)到渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)。舉例來(lái)說(shuō)，成對(duì)的管120將其相應(yīng)流引導(dǎo)到相應(yīng)歧管140。 每一歧管140組合來(lái)自相應(yīng)一對(duì)管120的流且將所組合的流引導(dǎo)到歧管130。歧管130組合來(lái)自相應(yīng)歧管140的流且將所組合的流引導(dǎo)到渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)。如此，渦輪機(jī)接收流動(dòng)穿過(guò)管120中的每一者的流。所述流隨后流動(dòng)穿過(guò)渦輪機(jī)，從而致使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的發(fā)電機(jī)響應(yīng)于渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。也就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)將渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電力。所述流經(jīng)由出口 150排出渦輪機(jī)且因此電力系統(tǒng)104。也就是說(shuō)，渦輪機(jī)的出口流體耦合到出口 150。出口 150可位于且可通到蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部側(cè)上，且經(jīng)由出口 150 排出電力系統(tǒng)104的流152可返回到流110，如圖1中所展示。另一選擇是，出口 150可位于且通到蒙皮結(jié)構(gòu)100的內(nèi)部側(cè)上，使得經(jīng)由出口 150排出電力系統(tǒng)104的流152經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離蒙皮結(jié)構(gòu)100。對(duì)于另一實(shí)施例，出口 150可位于固定結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具的未暴露于流體流110的一部分中。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，固定結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具可具有多個(gè)電力系統(tǒng)104。對(duì)于此實(shí)施例， 舉例來(lái)說(shuō)，可將來(lái)自每一電力系統(tǒng)104的電力引導(dǎo)到蓄電池以供儲(chǔ)存(例如，用于輔助電力)以減小機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的發(fā)動(dòng)機(jī)的電力需求或減小需要購(gòu)買以為例如建筑物的固定結(jié)構(gòu)供電的電力。圖3是根據(jù)另一實(shí)施例的電力系統(tǒng)104的一部分的截面視圖。如圖所展示，每一管120內(nèi)的流道可為漸縮的且可從進(jìn)口 135到渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125沿著管的長(zhǎng)度會(huì)聚。也就是說(shuō)，每一管120內(nèi)的流道的橫截面積(垂直于流動(dòng)方向)從進(jìn)口 135到渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125降低。使所述流穿過(guò)管120致使所述流會(huì)聚且因此加速。也就是說(shuō)，每一管120接收流體流Iio且使流體流110加速。對(duì)于其中使用歧管130及140的實(shí)施例，歧管130及140 還可具有用于使所接收的流在那兒加速的會(huì)聚流道。經(jīng)加速的流傳遞到渦輪機(jī)。應(yīng)注意， 可通過(guò)可發(fā)生在蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部側(cè)與內(nèi)部側(cè)之間(例如，進(jìn)口 135與到渦輪機(jī)的進(jìn)口之間)的溫度差來(lái)進(jìn)一步增加(例如，熱輔助)管120、歧管130及歧管140內(nèi)的流速。
到渦輪機(jī)的進(jìn)ロ處的増加的流速允許較短的渦輪機(jī)葉片。舉例來(lái)說(shuō)，ー些渦輪機(jī)的電カ輸出與渦輪機(jī)進(jìn)ロ速度的立方階成比例且通常與葉片長(zhǎng)度的平方成比例。此意味著由于渦輪機(jī)的電カ輸出與渦輪機(jī)進(jìn)ロ速度的立方階成比例且與葉片長(zhǎng)度的平方成比例，因此渦輪機(jī)可具有較短葉片而仍具有較高電カ輸出。較短葉片比較長(zhǎng)葉片產(chǎn)生較少拖曳力且因此比較長(zhǎng)葉片產(chǎn)生較少能量損失。與較長(zhǎng)葉片相比，較短葉片產(chǎn)生較低的材料成本、安裝成本及維修成本。較短葉片比較長(zhǎng)葉片較不易受缺陷及故障，占據(jù)較小空間且產(chǎn)生較小噪音及振動(dòng)。如圖1及3中所展示，每一管120的進(jìn)ロ 135可延伸高出蒙皮102的外部表面108， 例如，與外部表面108成一角度。每一管120的進(jìn)ロ 135延伸高出外部表面108的距離d 可約為ー微米或ー納米，以便不顯著地増加拖曳力。如圖1及3中所展示，使每一管120的進(jìn)ロ 135成角度使得進(jìn)ロ 135能夠俘獲流體流110的一部分且將流體流110的所述部分引導(dǎo)到相應(yīng)管120中。每一管的出口 150還可延伸高出蒙皮102的外部表面108(例如，與外部表面108成一角度)約為ー微米或一納米的距離，以便不顯著增加拖曳力。另ー選擇是，進(jìn)ロ 135及出口 150可與外部表面108齊平(例如，大致齊平)，如圖 4的截面視圖中所展示。在圖4的配置中，流體流110可平行(例如，大致平行)于外部表面108或可垂直(例如，大致垂直)于外部表面108，如圖4中所展示。應(yīng)注意，在圖4的配置中，出口 150可位于固定結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具的未暴露于流體流110的一部分中，例如由圖4 中的斷面所指示。微型致動(dòng)器或納米致動(dòng)器160可與每一管120的外表面物理接觸地耦合(如圖3 中所展示)且與歧管130及歧管140的外表面物理接觸地耦合。致動(dòng)器160電耦合到控制器(未展示)以用于從其接收電信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，例如蒙皮結(jié)構(gòu)100、運(yùn)載工具或固定結(jié)構(gòu)的流速傳感器(未展示)可檢測(cè)流體流110的流速且將指示流速的信號(hào)發(fā)送到控制器。對(duì)于ー些實(shí)施例，流速傳感器可感測(cè)流體流110相對(duì)于蒙皮結(jié)構(gòu)100的外部表面108的速度。舉例來(lái)說(shuō)，流體流110的速度可以是風(fēng)速或包含蒙皮結(jié)構(gòu)100的運(yùn)載工具的速度。流速傳感器可以是微型或納米傳感
-Htr ο控制器可向致動(dòng)器160施加電壓，從而致使致動(dòng)器調(diào)整管120的形狀(例如，管 120的直徑)及/或歧管130的形狀(例如，歧管130的直徑)及/或歧管140的形狀(例如，歧管140的直徑)以在到渦輪機(jī)的進(jìn)ロ處產(chǎn)生某一流速?？刂破鬟€可基于流體流110 的所檢測(cè)流速而致使致動(dòng)器調(diào)整管120及/或歧管130及/或歧管140的直徑以減小流損失。此類似于序號(hào)為12/466,840的美國(guó)專利申請(qǐng)案及序號(hào)為12/369,949的美國(guó)專利申請(qǐng)案中的致動(dòng)器的控制及操作，所述兩個(gè)申請(qǐng)案展示及描述致動(dòng)器、流速傳感器及控制器。圖5圖解說(shuō)明針對(duì)ー個(gè)實(shí)施例可用于電カ系統(tǒng)104的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)525。舉例來(lái)說(shuō)，渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)525可包含具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸線515旋轉(zhuǎn)的葉片的軸流式渦輪機(jī)510，旋轉(zhuǎn)軸線515平行(例如，大致平行)于例如在到渦輪機(jī)510的進(jìn) ロ處排出歧管130的流體流517。在所述流流過(guò)渦輪機(jī)510之后，經(jīng)由出口 150(圖1及3) 將其引導(dǎo)出電カ系統(tǒng)104。發(fā)電機(jī)520(例如60Hz AC發(fā)電機(jī))經(jīng)由軸及適合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)耦合(例如，機(jī)械耦合)到渦輪機(jī)120。對(duì)于水應(yīng)用，發(fā)電機(jī)520經(jīng)適當(dāng)防水處理以防止電短路及腐蝕。另ー
7選擇是，發(fā)電機(jī)520位于流體流之外，且所述軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將旋轉(zhuǎn)輸送到發(fā)電機(jī)520的位置。對(duì)于ー個(gè)實(shí)施例，渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)525可約為ー微米或ー納米，且可稱為微型或納米渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)。舉例來(lái)說(shuō)，渦輪機(jī)510可以是微型或納米渦輪機(jī)且具有約為ー微米或 ー納米的轉(zhuǎn)子直徑(例如，葉片尖部間的距離)，且發(fā)電機(jī)520可以是微型或納米發(fā)電機(jī)且具有約為ー微米或一納米的大小。在操作期間，流體流517致使渦輪機(jī)510旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)經(jīng)由軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送到發(fā)電機(jī)520，借此致使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并發(fā)電。圖6及7圖解說(shuō)明針對(duì)另一實(shí)施例可用于電カ系統(tǒng)104的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)625。舉例來(lái)說(shuō)，渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)625可包含圍繞旋轉(zhuǎn)軸線615(圖7)旋轉(zhuǎn)的徑流式渦輪機(jī)610，旋轉(zhuǎn)軸線615平行(例如，大致平行)于例如在到渦輪機(jī)610的進(jìn)ロ 處排出歧管130的流體流617(圖6及7)。在進(jìn)入渦輪機(jī)610之后，流體流617轉(zhuǎn)動(dòng)約90 度且在渦輪機(jī)葉片619上方遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線615且朝向渦輪機(jī)610的外圍622以離心分量流動(dòng)，如圖7中所展示。在外圍622處，所述流轉(zhuǎn)動(dòng)約90度且平行(例如，大致平行)于軸線 615流動(dòng)。所述流經(jīng)由出口 6M在平行(例如，大致平行)于軸線615的方向上排出渦輪機(jī) 610，出ロ 6M形成于裝納渦輪機(jī)610的固定外殼擬6中且位于外圍622周圍，如圖6及7中所展示。接著經(jīng)由出口 150(圖1及3)將所述流引導(dǎo)出電カ系統(tǒng)104。應(yīng)注意，渦輪機(jī)610 位于外殼626內(nèi)且在圖7中無(wú)法觀看到，且因此在圖7中使用虛線來(lái)展示。對(duì)于ー個(gè)實(shí)施例，固定外殼6 可包含固定發(fā)電機(jī)(未展示)，所述固定發(fā)電機(jī)從渦輪機(jī)610的葉片619的尖部的運(yùn)動(dòng)或渦輪機(jī)610的外圍622的運(yùn)動(dòng)來(lái)發(fā)電，其方式類似于位于美國(guó)新澤西州莫里森鎮(zhèn)(Morristown，NJ)的霍尼韋爾國(guó)際有限公司(HONEYWELL International, Inc.)開發(fā)的WT6000風(fēng)カ渦輪機(jī)無(wú)齒輪葉尖電カ系統(tǒng)。對(duì)于水應(yīng)用，發(fā)電機(jī)經(jīng)適當(dāng)防水處理以防止電短路及腐蝕。另ー選擇是，渦輪機(jī)610可通過(guò)軸及適合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以類似于上文結(jié)合發(fā)電機(jī)520描述的方式耦合到發(fā)電機(jī)。對(duì)于ー個(gè)實(shí)施例，渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)625的大小可約為ー微米或ー納米，且可稱為微型或納米渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)。舉例來(lái)說(shuō)，渦輪機(jī)610可具有約為ー微米或一納米的直徑且可稱為微型或納米渦輪機(jī)。圖8是根據(jù)另ー實(shí)施例的蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部的透視圖。在圖8及圖1_3中使用共用參考編號(hào)以識(shí)別相同或大致類似的組件。蒙皮結(jié)構(gòu)800可包含上文結(jié)合圖1-3描述的蒙皮102。上文結(jié)合圖1-3描述的發(fā)電系統(tǒng)104位于蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部側(cè)上，其中管120 的進(jìn)ロ 135位于蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部側(cè)上。蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部側(cè)上的流體(例如，水或空氣)的溫度大于蒙皮結(jié)構(gòu)800的外部側(cè)上的流體的溫度。舉例來(lái)說(shuō)，蒙皮結(jié)構(gòu)800可形成固定結(jié)構(gòu)的外覆蓋物的一部分，例如建筑物的屋頂，其中建筑物的內(nèi)部處于比外部高的溫度下。如此，蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部表面107(圖8及9)可形成固定結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面的一部分，且蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)800的外部表面108(圖9)可形成固定結(jié)構(gòu)的外部表面的一部分。蒙皮結(jié)構(gòu)800可形成機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的發(fā)動(dòng)機(jī)隔艙的覆蓋物(例如，外罩)的一部分，其中發(fā)動(dòng)機(jī)隔艙的內(nèi)部處于比機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的外部高的溫度下。舉例來(lái)說(shuō)，蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部表面107可形成發(fā)動(dòng)機(jī)隔艙的內(nèi)部表面的一部分，且蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)800的外部表面108可形成發(fā)動(dòng)機(jī)隔艙的外部表面的一部分。內(nèi)部與外部的溫度差在蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部側(cè)上產(chǎn)生流體流810，流體流810經(jīng)由其相應(yīng)進(jìn)ロ 135進(jìn)入管120，如圖9 (電カ系統(tǒng)104的一部分的截面視圖)中所展示。也就是說(shuō)，流810為熱驅(qū)動(dòng)的流。應(yīng)注意，進(jìn)ロ 135通到蒙皮結(jié)構(gòu)800的內(nèi)部側(cè)上且因此通到固定結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具的內(nèi)部。所述流體流動(dòng)穿過(guò)每一管120，進(jìn)入到相應(yīng)歧管140(圖8)中且進(jìn)入到歧管130 中，如上文結(jié)合圖1及2所描述。所述流隨后流動(dòng)穿過(guò)渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)125的渦輪機(jī)，從而致使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125的發(fā)電機(jī)響應(yīng)于渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。所述流經(jīng)由蒙皮102且因此蒙皮結(jié)構(gòu)800的外部側(cè)上的出ロ 150排出渦輪機(jī)且因此電カ系統(tǒng)104。也就是說(shuō)，渦輪機(jī)的出口可流體耦合到蒙皮102的外部側(cè)。應(yīng)注意，渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125可與上文結(jié)合圖5描述的渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)525相同 (例如，大致相同)。另ー選擇是，渦輪機(jī)/發(fā)電機(jī)125可與上文結(jié)合圖6-7描述的渦輪機(jī) /發(fā)電機(jī)625相同(例如，大致相同)。應(yīng)注意，電カ系統(tǒng)104且因此蒙皮結(jié)構(gòu)800將相對(duì)曖的流從內(nèi)部側(cè)引導(dǎo)到外部側(cè)同時(shí)發(fā)電。此用于使固定結(jié)構(gòu)的內(nèi)部(例如，在夏季期間屋頂下的溫曖樓頂)或機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的內(nèi)部(例如，機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的發(fā)動(dòng)機(jī)隔艙)通風(fēng)。也就是說(shuō)，蒙皮結(jié)構(gòu)800在產(chǎn)生電力的同時(shí)提供冷卻。對(duì)于ー個(gè)實(shí)施例，蒙皮結(jié)構(gòu)100及蒙皮結(jié)構(gòu)800可一起用于固定結(jié)構(gòu)或機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具上。結(jié)論盡管本文中已圖解說(shuō)明及描述了特定實(shí)施例，但明確地打算所主張標(biāo)的物的范圍僅由所附權(quán)利要求書及其等效物限定。
權(quán)利要求
1.一種蒙皮結(jié)構(gòu)，其包括 蒙皮；及發(fā)電系統(tǒng)，其附接到所述蒙皮，所述發(fā)電系統(tǒng)包括 渦輪機(jī)；一個(gè)或一個(gè)以上管，其流體耦合到所述渦輪機(jī)； 發(fā)電機(jī)，其經(jīng)配置以響應(yīng)于所述渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)電；及致動(dòng)器，其耦合到所述一個(gè)或一個(gè)以上管中的至少一者，可調(diào)整所述一個(gè)或一個(gè)以上管中的所述至少一者的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述發(fā)電系統(tǒng)為微型發(fā)電系統(tǒng)或納米發(fā)電系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述渦輪機(jī)及發(fā)電機(jī)位于所述蒙皮的內(nèi)部側(cè)上，且到所述一個(gè)或一個(gè)以上管中的每一者的進(jìn)口通到所述蒙皮的外部側(cè)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中每一進(jìn)口經(jīng)配置以俘獲在所述蒙皮的所述外部側(cè)上相對(duì)于所述蒙皮流動(dòng)的流體流的一部分，且將所述流體流的所述所俘獲部分引導(dǎo)到所述渦輪機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中每一進(jìn)口與所述蒙皮的外部表面齊平，或延伸高出所述蒙皮的所述外部表面某一距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)或一個(gè)以上管包括多個(gè)第一管，且所述蒙皮結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括歧管，其流體耦合到所述多個(gè)第一管；及第二管，其將所述歧管流體耦合到所述渦輪機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述蒙皮經(jīng)配置以形成固定結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具的外覆蓋物的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上管中的每一者內(nèi)的流道從所述相應(yīng)管的進(jìn)口沿著所述管的長(zhǎng)度會(huì)聚。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括 控制器，其電耦合到所述致動(dòng)器；其中所述控制器經(jīng)配置以向所述致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，所述信號(hào)致使所述致動(dòng)器基于流體流相對(duì)于所述蒙皮結(jié)構(gòu)的速度來(lái)調(diào)整所述一個(gè)或一個(gè)以上管中的所述至少一者的所述形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上管經(jīng)配置以俘獲熱驅(qū)動(dòng)的流且將所述熱驅(qū)動(dòng)的流引導(dǎo)到所述渦輪機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述渦輪機(jī)為軸流式渦輪機(jī)或徑流式渦輪機(jī)。
12.一種蒙皮結(jié)構(gòu)，其包括蒙皮，其經(jīng)配置以形成固定結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具的外覆蓋物的一部分；及發(fā)電系統(tǒng)，其附接到所述蒙皮，所述發(fā)電系統(tǒng)包括 渦輪機(jī)，其具有流體耦合到所述蒙皮的外部側(cè)的出口 ；多個(gè)管，其流體耦合到所述渦輪機(jī)，所述管具有通到所述蒙皮的內(nèi)部側(cè)上的進(jìn)口，其中所述蒙皮的所述內(nèi)部側(cè)上的溫度高于所述蒙皮的所述外部側(cè)上的溫度；及發(fā)電機(jī)，其經(jīng)配置以響應(yīng)于所述渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)電；其中所述管的所述進(jìn)口經(jīng)配置以俘獲通過(guò)所述蒙皮的所述內(nèi)部側(cè)上的所述溫度與所述蒙皮的所述外部側(cè)上的所述溫度之間的差驅(qū)動(dòng)的流體流，且將所述所俘獲流體流引導(dǎo)到所述渦輪機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中所述蒙皮的所述內(nèi)部側(cè)對(duì)應(yīng)于機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具的內(nèi)部或固定結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
14.一種使用蒙皮結(jié)構(gòu)發(fā)電的方法，所述方法包括在所述蒙皮結(jié)構(gòu)的管附接到所述蒙皮結(jié)構(gòu)的蒙皮的進(jìn)口處接收流體流，所述進(jìn)口通到所述管的外部；經(jīng)由所述管的會(huì)聚流道將來(lái)自所述進(jìn)口穿過(guò)所述管的所述流體流會(huì)聚到所述蒙皮結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)，所述會(huì)聚流道從所述進(jìn)口延伸到所述渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)附接到所述蒙皮且具有流體耦合到所述蒙皮的外部側(cè)的出口，其中所述流體流致使所述渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)；及使用所述蒙皮結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)將所述渦輪機(jī)的所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電力，所述發(fā)電機(jī)附接到所述蒙皮結(jié)構(gòu)的所述蒙皮。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所述流體流相對(duì)于所述蒙皮結(jié)構(gòu)的速度，使用附接到所述管的致動(dòng)器來(lái)調(diào)整所述管的形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述管的所述進(jìn)口處接收所述流體流包括俘獲正在所述蒙皮結(jié)構(gòu)的所述蒙皮的外部側(cè)上流動(dòng)的流體流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述蒙皮形成固定結(jié)構(gòu)的外覆蓋物的一部分， 且所述流體流為風(fēng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述蒙皮形成運(yùn)載工具的外覆蓋物的一部分， 且所述流體流為在所述運(yùn)載工具移動(dòng)穿過(guò)空氣或水時(shí)相對(duì)于所述運(yùn)載工具的氣流或水流。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在于所述管的所述進(jìn)口處接收所述流體流之前，所述流體流大致垂直于所述蒙皮。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述管的所述進(jìn)口處接收所述流體流包括俘獲正在所述蒙皮結(jié)構(gòu)的所述蒙皮的內(nèi)部側(cè)上流動(dòng)的熱驅(qū)動(dòng)的流體流。
全文摘要
一蒙皮結(jié)構(gòu)具有蒙皮及附接到所述蒙皮的發(fā)電系統(tǒng)。所述發(fā)電系統(tǒng)具有渦輪機(jī)；一個(gè)或一個(gè)以上管，其流體耦合到所述渦輪機(jī)；及發(fā)電機(jī)，其經(jīng)配置以響應(yīng)于所述渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)電。所述蒙皮結(jié)構(gòu)可形成固定結(jié)構(gòu)(例如，建筑物)的外覆蓋物或者載人或不載人運(yùn)載工具(例如，地面或航空機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具或者水上或水下機(jī)動(dòng)運(yùn)載工具)的外覆蓋物的一部分。
文檔編號(hào)F03D1/02GK102575647SQ201080037741
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
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