专利名称：用于住所支持的能量系统的制作方法
用于住所支持的能量系统相关串请的交叉引用本申请要求以下申请的优先权和权益2010年2月13日提交的名称为全光谱能量和资源独立性(FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCE INDEPENDENCE)的美国临时申请 No. 61/304, 403 ;2010年2月17日提交的名称为电解池及其使用方法(ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF)的美国专利申请No. 12/707, 651 ;2010年 2 月 17 日提交的名称为电解池及其使用方法(ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF)的PCT申请 No. PCT/US10/24497 ；2010年2月17日提交的名称为用于在电解期间控制成核的设备和方法(APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATI0N DURING ELECTROLYSIS)的美国专利申请No. 12/707,653 ;2010年2月17日提交的名称为用于在电解期间控制成核的设备和方法(APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATI0N DURING ELECTROLYSIS)的 PCT申请No. PCT/US10/24498 ；2010年2月17日提交的名称为用于在电解期间控制气体捕集的设备和方法(APPARATUS AND METHOD FOR GAS CAPTURE DURING ELECTROLYSIS)的美国专利申请No. 12/707,656 ;2010年2月17日提交的名称为用于在电解期间控制成核的设备和方法(APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATI0N DURING ELECTROLYSIS) 的PCT申请No. PCT/US10/24499 ;以及2009年8月27日提交的名称为电解槽和能量独立性技术(ELECTROLYZER AND ENERGY INDEPENDENCE TECHNOLOGIES)的美国临时专利申请 No. 61/237，476。这些申请均通过参考而整体地并入本文中。
背景技术：
世界经济依赖于超过一百万年的化石积聚(例如煤、天然气和油)的年燃烧所产生的能量。当前用于从化石和核燃料中心电站产生电力的实践是非常低效的。大多数电力是通过以热机驱动发电机而生产的，该热机比如为蒸汽涡轮机或燃气涡轮机，通过煤以及在较小范围内通过天然气、油或核燃料向热机供给燃料。诸如煤、油和天然气的化石碳氢化合物的最初生成始于在6千万至5亿年前的遥远过去的光合作用。由光合作用生成的生物质的效率低于I %，并且仅仅少量的生物质在能够保存化石燃料的地理环境中无氧地生成。从而，在宣称效率达到40%至60%的发电厂中燃烧化石燃料实际上将远小于0. 5%的太阳能转换为电力。庞大的化石燃料消耗已经使得美国引领了世界经济的发展。已经燃烧了大约2000 亿桶国产石油和或多或少地如天然气和煤的相等能量等效物。美国的占世界六十亿人口的大约5%的人口消耗了世界石油产品的大约25%，但是美国储量仅占世界总储量的2%。天然气已经不能跟上从石油转移的需求。煤现在通过轨道车辆和煤浆管道从较清洁的矿山沉积物运输很远的距离，以努力满足环境保护标准。老化的美国发电站引入了核燃料，并且可裂变燃料的世界供应与化石碳氢化合物燃料紧密相关地下降。将需要超过1，600个核电站来生产如今每年被美国消耗的95夸特 (Quads)的能量。核电力不是个可行的选择。
诸如住宅、办公室建筑和制造工厂的住所通常购买来自于化石燃料中心电站的电力，并且使用诸如天然气或丙烷的流体燃料以用于空间加热和水加热。通常，中心电站废弃化石燃料燃烧所释放的热的大约50-70%，这是电力设施所利用的热动力循环的可接受的要求。如果住所能够利用远距离中心电站废弃的能量，那么实际上所有的空间和水加热都可以实现，而不发生如今在住所燃烧化石燃料以满足这些需要而发生的费用、污染和资源消耗。世界上大多数人群不会拥有美国的典型生活标准，原因是由中心电站、液化石油或燃烧石油的水加热器以及用电提供动力的空调器所提供的发电、水加热和空气调节的高成本。随着易于开采的化石燃料源被耗尽，对于所有国家而言能量的节约变得日益重要。世界上许多人群由于空气和水生病原体而遭受偶然的或不断的疾病困扰，并且在其它情况下遭受无机有毒物质，例如氡、砷和其它重金属。食物价值的显著损失或污染来自于啮齿动物、小虫的侵袭和不合适的食物保存实践，并且引起疾病和营养不良。已经证明这些问题是极难解决的。在接下来十年内，全球经济必须快速地开发可持续能量供应或者接受严峻的生产力损失。接受在没有可持续经济的情况下随后带来的困难是不道德的。
发明内容
本发明涉及用于住所的能量系统，其包括内罐和内罐内的发电机。内罐包含围绕发电机的至少一部分的第 一流体，并且发电机被构造成产生用于住所的电力。在一些实施例中，能量系统包括包含至少部分地浸没在第二流体内的内罐的至少一部分的外罐，以及可操作地联接到发电机以接收来自发电机的废气的排气端口。排气端口可以穿过第二流体，以将来自废气热交换至第二流体。能量系统还包括流体出口，流体出口可操作地联接到外罐，以输送来自外罐的加热的第二流体，从而用于住所。本发明还涉及用于向住所提供能量的方法。该方法包括操作定位在包含第一流体的第一罐内的发动机。第一流体被构造成以声能、振动能和热能中的至少一种的形式吸收来自发动机的能量。该方法还包括使来自发动机的废气穿过排气端口，并且将来自废气的热传递至保持在第二罐内的第二流体。第一罐的至少一部分浸没在第二罐内的第二流体中。在一些实施例中，第二流体被构造成吸收来自第一罐内的第一流体的能量。本发明还涉及能量系统，其包括用于产生电力和热的发动机和发电机，以及构造成接收来自发动机的排气的排气线路。该系统还包括流体存储罐，排气线路穿过该流体存储罐，以与流体存储罐中的流体交换热。该系统还包括冷凝物收集器，其用于收集在排气线路中冷凝的水；以及热交换器，其可操作地连接到流体存储罐并且构造成接收来自流体存储罐的流体并将来自该流体的热传递至住所。
图I为根据本发明的若干实施例的用于住所的能量系统的局部示意性回路图。图2为根据本发明的若干实施例的排气管的截面图。图3为根据本发明的若干实施例的用于住所的能量系统的局部示意性回路图。图4为根据本发明的用于能量系统的罐的截面图。图5为根据本发明的若干实施例的能量系统的局部示意图。
具体实施例方式以下申请的主题全文通过参考并入本申请2004年11月9日提交的名称为多燃料存储、计量和点火系统(MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM)的美国临时专利申请No. 60/626，021(代理案号吣.69545-8013”)以及2009年2月17日提交的名称为全光谱能量(FULL SPECTRUM ENERGY)的美国临时专利申请No. 61/153，253 (代理案号No. 69545-8001US)。于2010年8月16日同时提交的名称为以下名称的美国专利申请中的每一个的主题全文通过参考并入本申请用于检测流体输送系统的特性的方法和设备(METHODS AND APPARATUSES FOR DETECTION OF PROPERTIES OF FLUID CONVEYANCE SYSTEMS)(代理案号69545-8003US);用于产生能量、材料源和营养物质状况的自生系统和方法的综合成本建模(COMPREHENSIVE COST MODELING OF AUTOGENOUS SYSTEMS AND PROCESSES FOR PRODUCTION OF ENERGY, MATERIAL RESOURCES AND NUTRIENT REGIMES) (代理案号 No. 69545-8025US);电解池及其使用方法(ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF)(代理案号No. 69545-8026US);通过可再生能量、材料源和营养物质状况的一体化生产的可持续经济发展(SUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENT THROUGH INTEGRATED PRODUCTION OF RENEWABLE ENERGY, MATERIALS RESOURCES, AND NUTRIENT REGMES)(代理案号No. 69545-8040US);用于通过可再生能量的一体化全光谱生产的可持续经济发展的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR SUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENT THROUGH INTEGRATED FULL SPECTRUM PRODUCTION OF RENEWABLE ENERGY) (代理案号No. 69545-8041US);用于通过可再生材料源的一体化全光谱生产的可持续经济发展(SUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENT THROUGH INTEGRATED FULL SPECTRUM PRODUCTION OF RENEWABLE MATERIAL RESOURCES)(代理案号 No. 69545-8042US);用于提高补充海洋热能转换(SOTEC)的效率的方法和系统(METHOD AND SYSTEM FOR INCREASING EFFICIENCY OF SUPPLEMENTED OCEAN THERMAL ENERGY CONVERSION (SOTEC))(代理案号No. 69545-8044US);用于收获烃基水合物沉积的气体水合物转换系统(GAS HYDRATE CONVERSION SYSTEM FOR HARVESTING HYDROCARBON HYDRATE DEPOSITS)(代理案号 No. 69545-8045US);用于存储和/或过滤物质的设备和方法(APPARATUSES AND METHODS FOR STORING AND/OR FILTERING A SUBSTANCE)(代理案号 No. 69545-8046US);能量转换组件以及相关的使用和制造方法(ENERGY CONVERSION ASSEMBLIES AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE)(代理案号No. 69545-8048US);以及内部增强的结构合成物以及相关的制造方法(INTERNALLY REINFORCED STRUCTURAL COMPOSITES AND ASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURING)(69545-8049US)。图中所示的许多细节、尺寸、角度、形状和其它特征仅仅是本发明特定实施例的示意性表示。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，其它的实施例可以具有其它的细节、尺寸、角度和特征。此外，本领域技术人员将会理解，在没有以下所述细节中的若干个细节的情况下也可以实施本发明的其它实施例。在贯穿本说明书提及的“一个实施例”或“实施例”意指将结合该实施例描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整篇说明书中的多处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全部指的是同一实施例。另外，特定的特征、结构或特点可以以任何适合的方式结合到一个或多个实施例中。另外，本文提供的标题仅仅是为了方便起见，而不是解释所要求保护的发明的范围或意义。图I示出了根据本发明的若干实施例的能量系统100。能量系统100包括保持在内罐114内的发动机110和发电机112。发动机110可以包括燃料线路118和进气部120， 燃料线路118和进气部120从内罐114向外延伸，以将例如燃料和空气的所需材料提供给发动机110。燃料线路118可以包括合适的阀118a和流量调节器118b，以及其它合适的燃料管理设备。名称为“能量转换系统(ENERGY CONVERSION SYSTEM) ”的共同待审的美国专利申请No. 09/128，673中公开了关于燃料输送和管理设备的额外细节，该专利申请全文并入本文中。进气部120可以包括向上延伸的管120a和位于管120a的端部处的空气过滤器 120b。在一些实施例中，发动机110包括内燃机110。发动机110和发电机114可以包括飞轮，以启动和稳定发动机110的旋转，并且在发动机110到达期望操作速度之后提供电力。 发动机110和发电机112可以提供电力形式的能量，以用于住所或其它小型或适度规模的消耗单元，例如商店或前哨。逆变器115可以接收来自发电机112的电力并将电力转换为由住所使用的合适的形式。内罐114可以包括在发动机110上方向上延伸的管状壁114a。 内罐114可以包括位于内罐114顶部上的通风口 114b，通风口 114b可以包括通风口 114上的顶板(未示出)或其它封闭件。内罐114可以填充(或基本上填充)有流体116，例如合适的低蒸发压力流体。例如，流体116可以是高温硅树脂、碳氟化合物或合适的共晶溶液(或它们的混合物)，其能够提供声音衰减和热传递。在一些实施例中，流体116可以包括自熄灭流体或防火流体，以便使来自发动机HO的排出流体或泄漏燃料或润滑剂漂浮到将从系统100排出的流体116的表面上。流体116还可以包括介电流体，以提供来自发电机112的高压引线的附加绝缘以及附带电路和电缆的附加绝缘。流体116还可以包括六氟化硫、砂石、铝或钢珠、氢氧化钾或者其它介质，其通过泄漏蒸汽的强制位移、通过空 气或其它氧化剂的位移进行闷熄、以及通过提供骤冷容量，而提供组件的噪声衰减和增强的防火能力。本文所使用的术语“流体” 包括液体和粒状固体，例如砂石或金属珠。在包括粒状固体的实施例中，各种尺寸的颗粒的混合物可以用于安装在内罐114中的各种尺寸的空间和开口内。内罐114可以位于外罐150内，外罐150可以填充有流体152。在一些实施例中， 流体152是饮用水。外罐150可以由带聚合物衬里的复合材料制成，该复合材料通过高强度纤维玻璃、碳或聚合物绕线进行增强。这种构造使得罐150能够固有地绝缘并且具有耐腐蚀性，从而具有极长的使用寿命。外罐150可以包括位于外罐150的基部处的入口 154 和位于罐150的顶部处的出口 156。发动机114可以包括排气端口 158，排气端口 158连接到热交换管160。管160可以在整个外罐150上以螺旋或其它合适的方式缠绕，以便将来自管160内的排气的热传递至外罐150内的流体152。在图I所示的实施例中，热交换管160 在大致圆柱形的外罐150内围绕大致竖直的轴线螺旋地缠绕。在其它实施例中，可以采用其它布置方式来实现管160中的排气与罐150中的流体152之间的适当水平的热交换。外罐150还可以包括位于管160的出口处的冷凝物收集器162，以便从排气中收集冷凝物161。在发动机110使用氢作为燃料的实施例中，从在发动机110中用作燃料的每磅氢中产生大约九磅蒸馏品质的水。在一些实施例中，发动机110可以根据以下的公式I和 2产生水和热
H2+1/202——> H20+ 热 I 公式 IIlb 氢+81bs 氧> 91bs 水公式 2在其它实施例中，使用烃类燃料，例如燃料醇、液化石油、燃料油、或由污水、垃圾、 农场废弃物和其它来源制备的甲烷。水可以由燃烧产品冷凝而成，如公式3和4中概括的过程所示。HxCy+y02> xH20+yC02+ 热 3 公式 3CH4+202— > 2H20+C02+ 热 4 公式 4在世界上许多区域中，严重的生产力损失和贫困起因于由于劣质水导致的慢性病和缩短的寿命。对于帮助受水生病原体困扰的群体或者地下水由于砷、铅、氡或其它无机有毒物而不适合的情况而言，从能量转换过程的排放产品中收集水是极为重要的。系统100 提供安全且清洁的收集，在燃料电池或发动机中用作燃料的每磅氢收集大约一加仑的水， 并且在能量利用事件分级的情况下进行收集，这在保存能量供给的同时极大地改善生活质量。
内罐114和外罐150的布置有利地封住来自发动机110的能量并且将该能量传递至罐114、150中的流体116、152。外罐150可以是容器，例如圆筒，或具有阻流板的圆通，或在内侧和/或外侧具有热传递翅片的容器，或用于抑制罐150中的加热的流体的对流的容器。因此，热、声音和振动基本上不会传出系统100之外，而可以用来加热和/或加压外罐 150内的流体152。在一些实施例中，流体152是可以用于住所的热的饮用水。出口 156可以连接到住所中合适的水管端口。出口 156可以包括传感器(未示出)，如果压力或温度达到阈值压力，那么传感器触发出口 156以便从外罐150释放压力。系统100提供了若干特别地协同和有利的效果。例如，脉冲燃烧引起的热和振动能量，以及噪声，基本上被捕集为用于生产用途的流体152中的热。另外，一些燃烧过程可以在排气中产生大量的水。系统100可以捕集这种水以用于生产用途，这种水通常是清洁和可用的。这些优点适用于几乎任何发动机类型，包括燃烧发动机和燃料电池。发动机110 可以是产生水和噪声的燃料电池，水和噪声同样分别被捕集为流体152中的清洁水和能量。图2示出了热交换管160的截面图。在一些实施例中，管160可以是变平的管160。 在一些实施例中，外罐150可以包含翅片或通道，翅片或通道大致沿着穿过罐150的管160 的路径。因此，从入口 154到出口 156的流体流可以与管160内的排气的路径相反地行进。 因此，宽度和高度尺寸，w和h，可以根据需要而变化，以便确保进入的水不会沿对流或其它路径行进，而是以逆流热交换布置运动。 在一些实施例中，管160可以是具有大致整体新月形截面形状的弓形管，其中中间部分向上弯曲，以通过浮力辅助将加热的并由此膨胀的水的水流引导保持在管160的弓形下侧内。管160可以安装在外罐150内，其中管160在整个罐150上螺旋地缠绕，同时保留穿过罐150的逆流路径，流体152可以沿着该逆流路径从入口 154通过到出口 156。这种布置提高了系统的效率，并且允许流体152在出口 156处达到可靠的一致温度。图3不出了根据本发明的若干实施例的系统200。系统200包括发动机210和发电机212。发动机210可以是内燃机、燃料电池或任何其它合适的发动机类型。发动机210 包括输入线路210a，以向发动机210提供用于发动机210的材料，例如燃料、空气、氢或任何其它合适的材料。燃料可以通过输入线路210a进行输送，如以上参考的名称为“全光谱能量和资源独立性”的共同待审的专利申请所述，该专利申请全文通过参考并入本文。发电机 212可以联接到发动机210，以将来自发动机210的能量转换为电力。系统200可以包括逆变器212a和其它合适的电气设备212b，例如电缆、电解槽、电池、电容器等等，以便将来自发电机212的电力输送至住所。系统200还可以包括排气线路214、热交换器215和炉216。热交换器215可以将来自排气的热传递至炉216。炉216可以包括分级热水平的若干炉，其通过热交换器的网络连接。例如，炉216可以包括第一炉216a，其首先接收排气热；第二炉216b，其接收来自第一炉216b的热；以及第三炉216c，其接收来自第二炉216c的热。炉216中的空气可以通过一系列阀和调节器217分布在若干个炉216a、216b和216c之间。第一炉216a可以用来以最高期望温度进行烹调，例如用于比萨炉。第二炉216b可以用来以稍稍较低的温度进行烹调，第三炉216c可以用来以甚至更低的温度进行烹调，例如干燥或保藏食物。炉216中的至少一个可以包括微波炉。炉216可以包括干燥剂过滤器(未示出)，以干燥炉216内的空气。干燥剂过滤器可以利用来自发动机210的热的排气周期性地更新。水果、肉和蔬菜的干燥为食物保藏和紧凑存储提供健康、节省能量且有利的可选形式。系统200提供食物的快速且无病菌媒介的干燥和保藏。系统200还包括罐220，排器线路214可以穿过罐220以在排气穿过炉216之后加热罐220中的流体，例如水。在一些实施例中，例如为不锈钢的合适的耐腐蚀材料可以用于热交换器215和管214的构造。用于热交换器215的可选材料包括高温聚合物，其提供节省成本的防腐蚀有益效果。管214可以由聚酯、硅树脂和/或含氟聚合物制成。排气线路 214和罐220的布置可以与以上参考上面的图I所述的系统100基本上类似。系统200可以包括位于排气端口附近的冷凝物收集器221。在一些实施例中，例如在声音、热和振动衰减优先的实施例中，发动机210和发电机212可以定 位在内罐(未示出)内，该内罐又以与参照图I所述的系统100大致类似的方式位于罐220内。罐220中的流体可以是饮用水， 并且可以在住所内用于饮用、沐浴、洗涤等等。在一些实施例中，水(或其它流体)同样可以用来加热住所。罐220可以包括与热交换器224连接的出口 222，热交换器224包括穿过住所的墙壁、天花板和地板缠绕的一系列管。住所可以包括位于热交换器224与住所的外表面之间的绝缘件，但是能够将热传递至住所的内部。水可以从热交换器224返回至罐 220，或者水可以在住所中用作饮用水。罐220可以被构造成通过抑制或防止由于进入的水动量和/或对流导致的混合而在罐220的顶部处产生且保持最热的水并且在罐220的底部处产生且保持最冷的水。始于内部燃烧或高温燃料电池操作，然后是对更多能量产生燃料种类的一次燃料的热化学再生，用于烹调食物的热交换，干燥食物，加热水以及在风机盘管或地板加热系统中利用加热的水，这样以分级温度提供的一系列热利用极大地改善了常规的住所支持实践。与当前的实践相比，整体能量利用效率得到提高。能量安全以及确保的水生产和巴氏灭菌或消毒成为固有的有益效果。图4示出了根据本发明的实施例的罐300的截面图。罐300可以由金属或者例如为聚偏二氟乙烯或全氟烷氧基的聚合物制成。罐300可以包括中心轴310，中心轴310可以是中空的或实心的，并可以包括轴向管状构件314。在一些实施例中，轴310的孔可以用作用于连接合适输送管的中心管道，以泵送至能量系统100和200内的各个位置和从各个位置进行泵送，以及泵送至外部目的地。螺旋管312可以在罐300内围绕轴310延伸。图 4概念性地示出了管312作为线路；然而，应当理解管312可以在罐300内具有任何合适的尺寸。管312的螺旋形状可以从内部增强罐300。可以通过形成如图4所示的螺旋形式的聚合物管(其可以或不可以包括围绕轴310形成和粘接到轴310上)而快速地制造罐300。 不可渗透的衬里316可以热成形在管312的外侧表面上并且粘接到管312的外侧表面上。 罐300可以包括外包裹物318，外包裹物318由处于例如为环氧树脂的合适的热固材料中的玻璃纤维、定向聚烯烃、定向聚酯和/或石墨纤维制成。在结合有中心轴310的实施例中， 例如为保角形隔壁320和322的端部增强件可与安装措施一起提供轴向载荷扩散和增强。 因此，将轴310粘接至隔壁320和322或者通过螺纹紧固件或类似附接件提供载荷传递，提供对罐300中的压应力的轴向抑制。图5示出了根据本发明的实施例的用于住所或其它消耗单元的能量系统400。系统400包括太阳能电池板(solar panel)402,太阳能电池板402接收太阳能并将太阳能转换为用于住所的热和电力。借助诸如空气和/或水的工作流体、通过使流体从第一歧管 404a通过到第二歧管404b，可以从太阳能电池板402去除热。系统400还可以包括发动机 410和发电机412，与上述系统100和200类似。来自发动机410和发电机412的排气可以被传递至容器416内的热交换器414。容器416可以是在其中能够使用来自排气的热的任何隔室，包括炉或用于住所的加热单元。如箭头414a所示，通过使两个流体相对于彼此运动，热交换器414可以使用逆流空气。可替代地，排气可以穿过热存储罐418。热存储罐418 可以容纳高比热介质419和/或相变物质，例如Glaber盐(Na2S04 · 10H20)或石蜡，以便适应性地加热或冷却循环通过热存储罐418的流体。歧管404a、404b可以将热从太阳能电池板402引导至热存储罐418，以便以后用在别处。与以上参考图I和3所述的系统100、200类似，系统400可以包括罐430、穿过罐 430的排气管432、以 及冷凝物收集器434。罐430中的流体可以由来自发动机410的排气进行加热，或者按照需要由热存储罐418进行加热。罐430可以包括围绕罐430的热存储盘管431。罐430中热的流体可以循环至住所的地板或墙壁中的热交换器440，以便在返回至罐430之前加热住所。系统400可以包括控制器420和传感器，控制器420提供发动机410和/或发电机412的控制，传感器接收温度和/或湿度信息。控制器420可以适应性地控制工作流体在系统400的各个部分中的循环。系统400还可以包括地热存储回弯管 (return bend) 442,该回弯管442在地表面下方延伸,地表面下方的温度通常比在地表面处更加适中。回弯管442中的流体可以通过泵444或其它合适的加压设备进行运动。热交换器440可以将热交换至回弯管442，回弯管442可以将热传递至地表面以下的地热层。系统400可以循环井水或已在热交换器(未示出)中冷却了的水，热交换器被埋在土壤中足够深度处以允许水在热交换器440中循环，从而实现平均的全年空气温度。在大多数陆地中，地下水蓄水层的饱和区域保持非常接近平均全年空气温度加上对于到表面的每80'的表土层增加的一度。在冷天气的月份里，这种地下水的温度比周围环境空气温度高。在温暖天气的月份里，地下水通常比周围环境空气温度冷20° F至40° F，并且易于起到用于冷却住所的散热器的作用。相似地，在接近深海水的区域中，通常发现可以从深海获取充分冷的水以易于冷却住所。
在整个说明书和权利要求书中，除非文中以其它方式清楚地要求，否则词语“包括”、“包含”以及类似词语解释为与排他性或穷举性意义相反的包括的意思；也就是说，为 “包括，但不限于”的意思。使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。当权利要求参考两个或更多个项目的列表的词语“或”时，该词语覆盖词语的以下所有解释列表中任何项目、列表中所有项目以及列表中项目的任何组合。上述各个实施例可以组合以提供进一步的实施例。本说明书中所涉及的和/或申请数据表中所列的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公开均通过参考而全文并入本文中。本发明的各个方面在需要时可以进行修改，以采用具有各种构造的燃料喷射器和点火装置以及各个专利、申请和公开的概念，以提供本发明的进一步的实施例。
可以参考上述详细说明书对本发明作出这些和其它改变。通常，在以下的权利要求中，所使用的术语不应该被认为是将本发明限制为说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应当被认为包括根据权利要求书操作的所有的系统和方法。因此，本发明不限于所述公开，而本发明的范围由以下的权利要求宽泛地确定。
权利要求
1.一种用于住所的能量系统，其包括 内罐； 发电机，所述发电机位于所述内罐内，其中，所述内罐包含围绕所述发电机的至少一部分的第一流体，所述发电机被构造成产生用于住所的电力； 外罐，所述外罐包含至少部分地浸没在第二流体内的所述内罐的至少一部分； 排气端口，所述排气端口可操作地联接到所述发电机，以接收来自所述发电机的废气，所述排气端口穿过所述第二流体，以将来自所述废气的热交换至所述第二流体；以及 流体出口，所述流体出口可操作地联接到所述外罐，以输送来自所述外罐的加热的第二流体，从而用于住所。
2.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述外罐中的流体包括饮用水。
3.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述第一流体包括高温硅树脂、碳氟化合物、共晶溶液、自熄灭流体、介电流体、六氟化硫、砂石、氢氧化钾或金属珠中的至少一种。
4.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述排气端口包括出口端口和流体收集器，所述流体收集器构造成收集来自所述废气的水。
5.根据权利要求I所述的能量系统，其还包括 燃料线路，所述燃料线路构造成将燃料输送至所述发电机； 进气部，所述进气部构造成将空气输送至所述发电机，其中，所述发电机包括燃烧发动机；以及 所述外罐的入口，所述入口定位在所述外罐的底部处。
6.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述排气端口包括穿过所述外罐的螺旋管。
7.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述排气端口包括长形管，所述长形管具有新月形截面，以改善从所述废气到所述第二流体的热传递。
8.根据权利要求I所述的能量系统，其中 所述外罐包括大致圆筒形的直立的罐； 所述内罐大致定位在所述外罐内的中心处，靠近所述外罐的顶部； 所述排气端口包括长形管，所述长形管围绕与所述圆筒形的直立的外罐至少大致平行的轴线螺旋地延伸。
9.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述内罐包括上部通风口，来自所述第一流体的蒸汽朝向所述第一流体的表面移动并且移动到所述上部通风口的外部。
10.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述流体出口还包括压力传感器，所述压力传感器构造成如果所述外罐内的压力达到阈值压力，则从所述外罐释放所述第二流体的一部分。
11.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述内罐构造成吸收来自所述发电机的热、振动和声能，并且将能量作为热传递至所述第二流体。
12.根据权利要求I所述的能量系统,其中,所述发电机接收来自发动机的能量,并将所述能量的至少一部分存储在飞轮中。
13.根据权利要求I所述的能量系统，其还包括太阳能电池板和热交换器，所述热交换器构造成转移来自所述太阳能电池板的热并将热传递至所述第二流体。
14.根据权利要求I所述的能量系统，其还包括热交换器，所述热交换器构造成接收所述第二流体并将热从所述第二流体传递至住所。
15.根据权利要求14所述的能量系统，其中，所述热交换器包括一系列管，所述第二流体穿过所述一系列管，并且所述一系列管定位在住所的内表面中。
16.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述排气端口包括形成为螺旋形的管，并且所述外罐包括包裹在所述螺旋形的外周上的覆盖件。
17.根据权利要求16所述的能量系统，其中，所述覆盖件由位于合适热固环氧树脂中的玻璃纤维、定向聚烯烃、定向聚酯和石墨纤维中的至少一种制成。
18.根据权利要求I所述的能量系统，其还包括热存储罐，所述热存储罐构造成接收来自所述废气的热并存储所述热，其中，所述热存储罐由Glaber盐(Na2S04 10H20)或石蜡中的至少一种制成。
19.根据权利要求I所述的能量系统，其中，所述排气端口构造成将来自所述排气的热传递至炉。
20.根据权利要求19所述的能量系统，其中，所述炉包括多个炉，并且所述炉通过热交换器网络连接，所述热交换器网络构造成在所述多个炉之间交换热。
21.一种用于向住所提供能量的方法，其包括 操作发动机，所述发动机定位在包含第一流体的第一罐内，其中，所述第一流体被构造成以声能、振动能和热能中的至少一种的形式从所述发动机吸收能量； 使来自所述发动机的废气穿过排气端口 ；以及 将来自所述废气的热交换至保持在第二罐内的第二流体，其中，所述第一罐的至少一部分浸没在所述第二罐内的所述第二流体中，并且所述第二流体构造成吸收来自所述第一罐内的所述第一流体的能量。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第二流体包括饮用水，所述方法还包括在将来自所述废气的热交换至所述饮用水之后，分配来自所述第二罐的所述饮用水。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，操作所述发动机包括使构造成向住所提供电力的发电机运转。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述发动机包括内燃机。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述发动机包括太阳能电池板。
26.根据权利要求21所述的方法，其还包括将来自所述第二流体的热传递至住所。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，将来自所述第二流体的热传递至住所包括 将来自所述第二罐的加热的第二流体泵送通过住所的内表面附近的一系列管，使得来自所述第二流体的热被传递到住所；以及 在所述第二流体已通过住所的内表面将热传递到住所之后，使所述第二流体返回到所述第二罐。
28.根据权利要求21所述的方法，其还包括使所述第二流体从所述第二罐循环至地热层。
29.根据权利要求21所述的方法，其还包括使来自所述第一罐的蒸汽排出到外部环境。
30.根据权利要求21所述的方法，其还包括收集来自所述废气的冷凝的水。
31.根据权利要求21所述的方法，其还包括通过所述发动机向外部装置提供动力；以及 将来自所述外部装置的热传递至所述第二罐中的所述第二流体。
32.根据权利要求21所述的方法，其还包括将来自所述废气的热传递至外部装置，以向所述外部装置提供动力。
33.一种能量系统，其包括 用于产生电力和热的装置； 排气线路，所述排气线路构造成接收来自所述用于产生电力和热的装置的排气； 流体存储罐，所述流体存储罐构造成存储流体，其中，所述排气线路穿过所述流体存储罐，以便与所述流体存储罐中的流体交换热； 用于收集在所述排气线路中冷凝的水的装置；以及 热交换器，所述热交换器可操作地连接到所述流体存储罐并且构造成接收来自所述流体存储罐的流体并将来自所述流体的热输送至住所。
34.根据权利要求33所述的能量系统，其中，所述热交换器位于住所的内表面内。
35.根据权利要求33所述的能量系统，其还包括逆变器，所述逆变器可操作地联接到所述用于产生电力的装置，所述逆变器被构造成向住所输送电力。
36.根据权利要求33所述的能量系统，其中，所述热交换器包括地热存储回弯管，所述地热存储回弯管延伸到地面中并被构造成通过所述地热存储回弯管将来自住所的热传递至地面。
37.根据权利要求33所述的能量系统，其中，所述用于产生电力和热的装置保持在所述流体存储罐中，并且所述流体存储罐被构造成吸收来自所述用于产生电力和热的装置的热和振动能。
全文摘要
本发明涉及向住所提供能量的系统和方法。发动机容置在内罐内，而内罐又容置在外罐内。发动机提供用于住所的电力。来自发动机的废气通过外罐内的一系列热交换管进行输送，以加热外罐内的饮用水。水进入罐的底部处的饮水罐，并且随着水通过外罐朝向外罐顶部附近的出口上升而变热。热的饮用水从外罐的顶部提供至住所。来自排气的冷凝物被捕集并用作饮用水。来自发动机的热、振动和声能被内罐内的流体捕集并被传递至外罐。
文档编号F03G7/04GK102713281SQ201080037896
公开日2012年10月3日 申请日期2010年8月16日 优先权日2009年8月27日
发明者罗伊·E·麦卡利斯特 申请人:麦卡利斯特技术有限责任公司