具有空气净化器的风能转换系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及风能转换，并且具体来说，本发明涉及具有空气净化器的风能 转换系统。
【背景技术】
[0002] 空气污染是各城市中关注的问题，例如在中国、俄罗斯、日本、韩国、欧洲、墨西哥、 巴西、美国、中东等。由于这些国家已经工业化，因此各种形式的空气污染已经增加，这已经 导致广泛的环境以及健康问题。两个主要空气污染源涉及人口过密的地面运输以及化石燃 料发电。转移的热量以及风型也会影响空气中的污染物的浓度。
[0003] 风能是可再生能源，所述风能可以减少从化石燃料产生的功率的量并且因此减少 与化石燃料相关的空气污染。例如，一些风能转换系统包括风，所述风导致位于塔顶上的涡 轮机使发电机旋转，从而导致电力的产生。
[0004] 出于上文陈述的原因，并且出于下文所陈述的在阅读并且理解本说明书之后将对 所属领域的技术人员变得显而易见的其它原因，在所属领域中存在对现有风能转换系统的 替代方案的需要。
【发明内容】
[0005] 风能转换系统的实例包含送风系统，所述送风系统经配置以使风加速；能量提取 器，所述能量提取器经配置以响应于接收来自所述送风系统的经加速的风而输出能量；以 及空气净化器，所述空气净化器经配置以净化所述风，例如，使得经净化的风离开所述风能 转换系统。
【附图说明】
[0006]图1是根据实施例的风能转换系统的送风系统的实例的剖面透视图；
[0007]图2图示了根据另一实施例的风能转换系统的能量提取部分；
[0008]图3是根据另一实施例的风能转换系统的喷嘴组合件的剖视图；
[0009] 图4图示了空气净化系统的实例；
[0010]图5图示了根据另一实施例的风能转换系统的能量提取部分，其中所述能量提取 部分具有一个或多个非旋转发电机；
[0011] 图6图示了根据另一实施例的风能转换系统的能量提取部分，其中所述能量提取 部分具有一个或多个涡轮机以及一个或多个非旋转发电机；
[0012] 图7是根据另一实施例的具有多个非旋转振动式发电机的能量提取器的实例；
[0013]图8是根据实施例的包含风能转换系统的建筑物的剖面透视图；
[0014]图9是根据另一实施例的具有多个风能转换系统的建筑物的实例；
[0015]图10图示了根据另一实施例的具有含有空气净化器的风能转换系统的建筑物；
[0016]图11图示了根据另一实施例的具有风能转换系统的建筑物的剖视图，所述风能 转换系统包含所述建筑物的至少一个空间并且包含空气净化器。
【具体实施方式】
[0017] 在以下【具体实施方式】中，参考形成其一部分且其中借助于说明示出特定实施例的 附图。在图式中，若干视图中的相同标号始终描述大体上相似的组件。可以利用其它实施 例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下做出结构改变。因此，不应将以下详细描述视 为具有限制意义。
[0018] 在一些实例中，风能转换系统可以包含空气净化器或空气净化系统，所述空气净 化系统可以包含空气净化器。例如，空气净化器可以经配置以通过离开风能转换系统之前 从经污染的空气中清除污染物（例如化学品、微粒、生物材料和/或烟雾）来净化被污染的 空气（例如，以风的形式），使得风能转换系统可以输出经净化的空气以及电力。
[0019] 风能转换系统可以包含送风（例如，进风）系统，所述送风系统接收风（例如，含 有污染物）、使风加速以及将经加速的风输送到能量提取部分，所述能量提取部分可以包含 经配置以响应于接收来自送风系统的风而输出能量的能量提取器。例如，风能转换系统可 以经配置以基于以下几者中的至少一者调节送风系统以及能量提取部分中的至少一者的 大小和/或形状：风能转换系统外部的主风速度、风能转换系统内的流速、以及由风能转换 系统输出的功率。
[0020] 出于发电的目的，能量提取器可以从风中提取能量。对于一些实施例，空气净化器 可以在送风系统、送风系统与能量提取器之间的管道、或能量提取器下游（例如，在能量提 取器后方）的排气管道中。例如，可以定位空气净化器，使得可以在使风加速之前或之后或 者在从风中提取能量之前或之后净化经污染的风，使得风能转换系统可以输出经净化的空 气。
[0021] 能量提取器可以包含将风的动能转换成机械（例如，旋转）能的一个或多个涡轮 机。涡轮机可以使产生电力的发电机旋转。对于一些实施例，能量提取器可以包含以流体 方式串联耦合到送风系统上的多个涡轮机。
[0022] 对于其它实施例，能量提取器可以包含可以产生电力的一个或多个非旋转发电 机。例如，非旋转发电机可以是振动式发电机，例如，所述振动式发电机经配置以将风的动 能转换成振动能量。非旋转发电机可以包含电荷产生材料，例如压电材料，当发电机响应于 风流过发电机而振动时，所述电荷产生材料可以产生电荷（例如，可以输出电压）。电力可 以被输送到蓄电池、被直接输送到电力负载、和/或电力网。对于一些实施例，能量提取器 可以包含以流体方式串联耦合到送风系统上的多个非旋转发电机。对于其它实施例，能量 提取器可以包含一个或多个涡轮机和/或一个或多个非旋转发电机。
[0023] 图1是风能转换系统的送风系统110的实例的剖面透视图。在图1的实例中，送风 系统110包含可以包含水平渐缩喷嘴122的喷嘴组合件120,所述水平渐缩喷嘴在操作期间 在流动穿过其的风的方向上会聚。喷嘴组合件120可以以流体方式耦合到管道125上。对 于一些实施例，管道125可以包含竖直渐缩喷嘴127,所述竖直渐缩喷嘴在操作期间在流动 穿过其的风的方向上会聚，如图1中示出。对于其它实施例，管道125可能不包含喷嘴127。 喷嘴122可以（例如）通过轴承152以可旋转方式耦合到管道125上并且因此耦合到喷嘴 127上，使得喷嘴122可以相对于管道125旋转。喷嘴122可以具有圆形、正方形、矩形、或 任何多边形横截面形状。
[0024] 如本文中所使用，"以流体方式耦合"意指允许流体（例如，空气/风）的流动。例 如，允许流体在以流体方式親合的元件之间流动，即，从以流体方式親合的元件中的一者流 向另一者。例如，当管道以流体方式耦合时，这些管道内的流道以流体方式耦合。应认识 到，术语"竖直的或水平的"考虑由于常规生产和/或组装变化导致的从"精确地"竖直方 向或"精确地"水平方向发生的变化，并且所属领域的技术人员将知道如本文中所使用的术 语"竖直的以及水平的"所表示的含义。
[0025] 空气净化器130可以位于喷嘴122的入口处并且因此位于喷嘴组合件120的入口 处、在喷嘴122内、或在管道125并且因此在喷嘴127内。空气净化器130可以经配置以通过 从空气中清除污染物（例如化学品、微粒、生物材料、和/或烟雾）来净化经污染的空气。空 气净化器130可以包含机械过滤器以及电过滤器中的至少一者。机械过滤器的非限制性实 例可以包含ffiPA(高效率微粒空气）过滤器、活性碳过滤器等，所述HEPA过滤器（例如）经 设计以清除99. 97%的经过其的直径为0. 3微米或更大的悬浮颗粒。电过滤器的非限制性 实例可以包含静电过滤器和/或电子过滤器，例如来自研宄产品公司（Research Products Corporation)(美国威斯康星州麦迪逊（Madison))的APR丨LAIRE?模型5000。
[0026] 管道125以及因此喷嘴127以流体方式耦合到能量提取部分115上，例如，如图2 中示出。例如，管道125以流体方式将喷嘴组合件120耦合到能量提取部分115上（例如） 以形成风能转换系统。由此，喷嘴122使风加速并且将经加速风引导至喷嘴127。喷嘴127 进一步使来自喷嘴122的风加速并且将经进一步加速的风引导至能量提取部分115。
[0027] 图2图示了对于一些实施例能量提取部分115中的能量提取器可以包含一个或多 个涡轮机210。在一个实例中，涡轮机210可以串联，如图2中示出。例如，串联的涡轮机 210可以通过轴230以机械方式耦合到发电机220 (例如，旋转发电机）上，如图2中示出。 在操作期间，来自管道125的风流过涡轮机210的叶片，导致涡轮机210使轴230旋转，进 而使发电机220旋转。发电机220可以是（例如）有时用于天然气应用的类型的齿轮或无 齿轮发电机、高速发电机等。能量提取部分115可以是水平的或竖直的。
[0028] 对于一些实施例，能量提取部分115可以包含渐缩喷嘴240,所述渐缩喷嘴在管道 125下游并且以流体方式耦合到所述管道125上。渐缩喷嘴240在喷嘴240中的风流动的 方向上会聚。能量提取部分115可以包含扩散器245,所述扩散器在一个或多个涡轮机210 下游并且以流体方式耦合到所述一个或多个涡轮机210上。扩散器245在扩散器245中的 风流动的方向上发散。例如，对于一些实施例，能量提取部分115可以是文丘里管，其中所 述文丘里管包含渐缩喷嘴240、扩散器245、以及在渐缩喷嘴240与扩散器245之间并且以 流体方式耦合到渐缩喷嘴以及扩散器上的管道（例如，喉部247)，其中一个或多个涡轮机 210可以在喉部247中。
[0029] 喷嘴240可以在管道125与一个或多个涡轮机210之间。所述一个或多个涡轮机 210可以在喷嘴240与扩散器245之间。对于一些实施例，排气管道212可以在扩散器245 下游并且可以以流体方式耦合到其上。空气净化器130可以（例如）在喷嘴240、扩散器 245、或排气管道212中，而非在喷嘴122的入口处、在喷嘴122内、或在管道125内，并且因 此在喷嘴127中。
[0030] 如图1中最佳可见，致动器186 (例如压电致动器）可以以物理方式耦合到喷嘴 122的外表面中的至少一个外表面上并且耦合到管道125/喷嘴127的外表面上。例如，致 动器186可以经耦合以与喷嘴122的外表面和/或管道125/喷嘴127的外表面进行直接 物理接触。致动器186可以以通信方式耦合（例如，电气耦合、无线耦合等）到控制器190 上以用于接收来自控制器190的信号（例如，经过导线的电信号、无线信号等）。
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