【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于发电和对海水进行脱盐以获得饮用水的持续7天24小时运行的多系统锥体结构，其中电能是利用气轮机以及来自太阳电池板的太阳能来使热空气流过风力涡轮机而生成，脱盐过程是利用在主热量存储器中聚集的热量以及来自锥体结构顶部的锅炉的蒸汽而完成的。 专利技术背景利用各种系统例如光付阵列、太阳能被动吸收器、太阳能炉，通过带有太阳光跟踪器的集光器来将太阳能转化为热能或电能的技术已经在现有技术中广泛公开。 也已经提出了多种将太阳能同时转化为热能和电能的系统。 还已提出了其它试图优化电能转化以及提供太阳能到热能的转化的系统。 还提出了多种脱盐的系统。 然而，采用热能的现有专利和专利技术不是满足大规模的商业发电就是满足小规模。不像本专利技术，现有专利技术不能变级，本专利技术可以满足大规模的发电或者变级为只为单个建筑或者建筑单元供能。现有专利技术也不能采用多个系统来最大限度的使用可获得的热能和太阳能。一些现有专利技术仅仅依靠太阳来提供太阳能，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总能见到太阳。因此就需要一种专利技术，它可以最大限度的利用太阳的热能来发电并且同时制造饮用水。还需要这样一种专利技术，它要具有大规模的商业系统，以便连续不断地发电并加工海水将它转化为可以饮用的水。同时，还需要一种发动机，它利用多个系统来最大限度地从太阳获得太阳能和热能。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是由基座和三个或更多个侧部框架构成的锥体结构，每个侧部框架与基座之间都形成角度，该锥体结构内部具有封闭的空间，该锥体结构具有太阳能收集器；热能储存-传...
【技术保护点】
一种由基座和三个或更多个侧部框架构成的锥体结构，每个侧部框架与基座之间都形成角度，该锥体结构内部具有封闭的空间，该锥体结构具有：太阳能收集器；热能储存－传导器；将周围空气吸入到封闭空间的空气吸入装置；多个风力涡轮机；用于从主热量存储器向上到锥体结构顶部附近的多个日间箱并接着向下流过热能储存和传导器从而对热量传输介质进行存储、循环和加热的系统；锅炉系统；以及用于锥体结构运转的控制器系统其特征在于：热能通过热能储存－传导器收集，所述通过热能储存－传导器传输的用于加热热量传输介质并加热锥体结构的密封空间内的空气和加热空气吸入装置中的空气的热能，使得在周围空气和锥体的密封空间内的经加热的空气之间产生温度差，引起经加热的空气的持续流动，用于转动风力涡轮机从而生成用于分配／销售的电能，脱盐系统可以利用该热量和太阳能来将海水转化为饮用水。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】的范围内，因此脱盐系统的细节不在此描述。 锥形结构1的设计使得三个分开的空气加热的方法(此处称为“空气加热的第一种方法”、“空气加热的第二种方法”以及“空气加热的第三种方法”)可在锥体结构1的封闭空间34内运行，并且相互独立。 空气加热的第一种方法利用锥体结构的封闭空间34内的经日间加热的上升到主空气轴3的顶部的热空气和吸入锥体结构1的冷空气之间的压力差(这种压力差形成了驱动风力涡轮机的风)来发电。 空气加热的第二种方法利用来自主热量存储器的热量以及上升穿过主空气轴的热空气。 由于进入到侧部空气轴的新鲜冷空气的自然吸入将减慢，空气加热的第三种方法是对空气加热的第一种方法的补充。 所有这三种空气加热的方法的运行是相互独立的。 除了这三种空气加热的方法外，通过第一加热层40利用太阳光的热量来激活太阳能电池板来补充加热，利用对光线的放大而产生的热能加热第三热量吸收和传输层42中的金属板来生成电流。 在从拂晓到太阳升起的过渡期间，补充热能还来源于第二层中的管道36的网状结构。它们这样运转热量传输介质44从主热量箱20和预热侧箱2 1被泵送到日间箱26，从日间箱26流出并流过管道36的网状结构返回到位于锥体结构底部的主热量箱20。然而由于管道的Z形布置方式，将减缓传输介质44的流动。随着热量传输介质44穿过侧部框架2中的管道36的网状结构，热量传输介质44利用热能的传输对侧部框架2进行加热。为了将从主热量箱取得的热能进行再一次的循环和传输，热量传输介质44接着流回到主热量箱20和侧箱21，接下来再次向上进入日间箱26。 取决于外部周围的温度以及来自第三层(热量吸收和传输层42)的传输热量，热量传输介质44预热到45-80℃。经预热的热量传输介质44或者热量传输流体接着流入它们各自地下的存储箱用于进一步的加热。 锥体结构1的底部的主调节器对热量传输介质44最后的流动和速度进行控制。 第三层(热量吸收和传输层42)的主要目的是吸收并传输尽可能多的热量。参照图3以及下面的描述，在图5中示出a.在每一个斜向的侧部框架2中，从第一层40到第二层41再到第三层42以及第四层43吸收并传输热量。随着热量上升到金属侧部框架2的顶端，封闭空间34内的热量向上流动，锥体结构1将逐渐变得越来越热。当日间的阳光越来越强烈时，热量传输增大并且热量流动加快。随着位于锥体结构顶部的经加热的侧部框架2的面积成比例的减小，热量逐渐聚集并且温度逐渐提升。 b.侧部框架2的顶端设计为热板30形式的陡然结束的外形，此处称为“热点”，锅炉系统设置其上。锅炉系统包括锅炉31和一连串的抛物线型的反光镜33。锅炉31建造在热板30上。热板的主要目的是加热用作热板30顶上的锅炉31中的热量传输介质的热量传输介质44，例如水或者其它热量传输流体。热板30的用途是在日间加热，因此在夜间不工作。 c.位于锥体结构1的外部周边上的外部抛物线型的反光镜33将所集中的太阳光“辐射”在热板30上以进一步加热热板30。该辐射的预期温度将超过100℃。这将使热量传输介质44(在此为锅炉31中的水)的温度上升超过100℃并沸腾。 d.超出100℃的水将沸腾并产生蒸汽。蒸汽将用于两种处理方式——用于脱盐或者用于驱动蒸汽轮机进行补充发电。 e.在脱盐加工中，锅炉31可用于产生蒸汽，但是蒸汽向下流动到蒸汽热交换器和脱盐系统(图中未示)来使海水脱盐。由于脱盐系统是非常基础的并且是易于构建的，此处不对该系统做描述。然而，由于脱盐系统是一个辅助系统，它可以利用本发明生成的热能并且还因为锅炉系统产生的蒸汽可以用在脱盐加工中，因此此处涉及了脱盐系统。 f.用于补充发电时，蒸汽可用于驱动位于锥体结构底部的蒸汽轮机。可以想到的是所生成的蒸汽的强度不足以驱动大尺寸的蒸汽轮机，还要添加额外的处理方式来对蒸汽进行增压。典型的设备是气体燃烧炉。 现在将参照图6对引起空气加热的第一种方法的锥体结构1中的空气流动做说明。 1.锥体结构1的斜向侧部框架2的第三热量吸收和传输层42是钢质和/或铝质板或者其它合适的金属。在炎热晴朗的白天，阳光将加热钢质板。热量将通过辐射或者对流进入到锥体结构的封闭空间内。所有的热量将被第一加热层40吸收，并传送到第二热量传输层41、第三热量吸收和传输层42以及最后的第四热量保持层43中。 2.锥体结构1设计为吸收锥体结构1的封闭空间34内尽可能多的热量。当封闭空间34内的周围温度升高时，封闭空间34内的空气被加热。从所进行的试验来看，该温度可上升到70℃或者更高。 3.热空气上升并向上流动到锥体结构1的尖端的顶部。位于锥体结构1顶部的主空气出口5调节空气流动而流出到大气中。热空气流出的调节通过控制系统而被控制。 4.位于锥体结构1的四个侧部框架2的下端的是冷空气吸入口6。这些冷气吸入口6通向位于侧部空气轴4中的冷气通道8。侧部空气轴4的四个或者多个装置设置在这四个侧部框架2中。位于锥体结构1顶部的是热空气吸入口7。这些吸入口通向侧部空气轴4中的热气通道9。侧部空气轴4具有基于微处理器而控制的百叶窗54，用来调节通过锥体结构1的顶部附近的热气入口7的空气的吸入。 5.垂向主空气轴3和侧部空气轴4建造为由钢或者混凝土构造的封闭空气通道轴8、9。多个风力驱动的小型涡轮机50沿着空气通道8、9间隔布置。 6.在位于锥体结构顶部的垂向主空气轴3中，带有交流发电机53的空气驱动的涡轮机或者风力叶片比侧部吸入空气轴4内的小型涡轮机50大好几倍。每个风力驱动的涡轮机叶片的端部是多个转子或者发电机，涡轮叶片的每一次转动都将使这些转子或者发电机产生电能。 7.外部空气要比锥体结构1的密封空间34内的空气冷，由此当热空气从锥体结构1内部释放时，将在密封空间34内产生空气压力差。通过对锥体结构顶部以及侧部空气轴4的基座处的百叶窗54进行调节，可以通过监控系统监控和控制该气流。 8.在每一个侧部空气轴4中的冷气通道8和热气通道9具有不同的目的。新鲜空气从锥体结构1顶部的开口7吸入。由于锥体结构1的顶部也是最热的地方，随着空气吸入到空气通道8、9内，空气被逐渐加热。其主要目的是当被气轮机吸入时随着空气流过通道8、9而加热空气。 9.一旦到达每个侧部空气轴4的热气通道9的底部，来自锥体结构1的顶部的热气进一步被主热量箱20加热，升高了空气温度。当热气变轻时，它将自动向上升到锥体结构1的内部的封闭空间34中，由此确保生成空气压力所需的热气的连续流动。 10.新鲜的冷空气也通过冷气通道8底部的冷气开口6吸入，向上流动到主空气开口5。在此，仍然将垂向空气轴3的顶端13处的热空气出口设计为成一定角度。排出的空气将推动垂向主空气轴3顶端处的主空气增压风机15转动。接着主空气增压风机15驱动另一个交流发电机发电。 11.控制流过主空气开口5的热气的流出的主要目的有两方面。第一个原因是确保有足够多的热气保持在锥体结构内，并具有足够多的加热空气量来维持一个工组日。第二个原因是不需要释放全部的热空气，而只需要调节涡轮机和发电机的速度。根据厂商要求的不同，标准发电机将在500-1500rpm之间发电。 现在将参照图7A和图7B介绍利用来自主热量存储器的空气流来实现空气加热的第二种方法的锥体结构1中的空气流动。 1.冷空气通过锥体结构的基座处的冷气吸入口6吸入。冷气首先通过位于锥体结构外侧的预热侧箱21，接着穿过其中坐落有主热量箱20的钢板24的通道。 2.为了在空气连续的流过主热量箱20之前加热空气，预热侧箱21上装有加热翅片23。 3.当空气流过通向垂向主空气轴3的钢板24的通道时，为了相同的加热空气的目的，主热量箱20上也装有加热翅片23。 4.如图7B所示，钢板24的通道的设置的战略目的是为了确保热气流沿着该通道以半圆运动的形式并产生类似飓风的向上的运动，从预热箱21移动进入垂向主轴3的放大的基座11内。 5.在垂向主空气轴3的底部，由主热量箱20的加热翅片23加热的热气被强制汇合进入到在垂向主空气轴3的放大的基座11处形成的圆锥形出口。为了使热气进入垂向主空气轴3时生成空气湍流，该圆锥结构设计成反转的螺旋梯。 6.在垂向主空气轴3的中段12内设有不少于四个带有交流发电机的风机，其中第一个风机设计为涡轮叶片型的风机。 7.位于垂向主空气轴3的底部的放大基座11的反转螺旋梯的设计确保热气与涡轮叶片成30-45度进入或者垂直其进入。可以设想为了利用流过反转螺旋梯的移动热空气的力，垂向主空气轴3的底部也可装有风力涡轮机。 8.侧部气流将转动第一涡轮风机的涡轮叶片。在叶片风机的顶部，一个特殊设计的装置将随着涡轮叶片的移动而产生空气湍流。 9.这将产生移动风机53或者在中段12中的其它附加的风力叶片的反作用力。 10.所有的涡轮机或者风机或者碾磨机(mill)连接到发电装置11.在流过自动百叶窗54后，热气将通过主空气开口5排出锥体结构。然而，热气必须首先被强制通过小孔，由此产生气流喷射。这将驱动位于锥体结构顶部的风力涡轮机52产生附加电力。 12.位于垂向主空气轴3顶部的主增压风机15设计为从垂向主空气轴3的底部吸收空气，由此确保主空气轴3内用于空气加热的第二种方法的连续空气流。 图8A显示了锥体结构1的顶部侧视图。图8B是锥体结构1的顶部平面图。锅炉系统设置在热板30的顶部。热板30的中心处是垂向主空气轴的敞开的顶部13。在空气加热的第二种方法下，吸入到锥体结构的基座的通过主热量箱20的加热翅片23加热的冷气将快速通过垂向主空气轴3，在排出主空气开口5之前，使设置在垂向主空气轴3内的带有交流发电机/涡轮机51的各种风力叶片发生转动。热板30的底部也设有通向侧部空气轴4的热气通道9的热气开口7，其中来自大气的温暖空气被吸入进来。吸入到侧部空气轴4的温暖空气通道9中的温暖空气是空气加热第一种方法的第一步。所述温暖空气在锥体结构1的封闭空间34内进一步加热，上升到锥体结构1的齐整顶部的热板30处。为了在温暖空气退离主空气开口5之前进一步产生能量，特殊的主增压风机15安装在自动百叶窗54上。为了使温暖空气离开锥体结构1时生成的能量最大化，还在主空气开口5打开之前，安装带有交流发电机52的顶部风力涡轮机。 用于加热热量传输介质44(例如水)的热量吸收自主热量箱20、存储在热板30中的热量、和来自位于锥体结构外侧并设置用于将热能集中在锅炉系统中的抛物线形的反光镜33的热能。 通过沸腾的热量传输介质44产生的蒸汽将用于两种处理方式——用于脱盐或者用于驱动蒸汽轮机以生成额外的电力。在脱盐过程中，锅炉可用于产生蒸汽，但是蒸汽向下流动到蒸汽热交换器和脱盐系统(图中未示)来使海水脱盐。用于额外发电时，蒸汽可用于驱动位于锥体结构1底部的蒸汽轮机。可以想到的是所生成的蒸汽不足以驱动大尺寸的蒸汽轮机，还要添加额外的处理方式来对蒸汽进行增压。典型的设备是气体燃烧炉。 图9给出了流过侧部空气轴4并位于垂向主空气轴3内的热气和冷气的运动的示意图，与图8相关地进行描述。通过侧部空气轴4吸入的冷气以三角形示出。吸入到锥体结构1内的热气通过箭头表示。此处示出的第二层41的金属管的配置是为了显示热能如何从热量传输介质或者流体被传输、以及热能如何穿过布置在侧部框架2上的以Z形方式展开的管道36的网状结构。 图10给出了空气加热的第三种方法的锥体结构中的空气流动的示意图，该第三种方法将在此做说明。 来自周围的新鲜冷空气通过冷气开口6进入到锥体结构1内。冷气接着向下流动到沿主热量存储器设置的冷气通道8中。当冷气沿着冷气通道8流动时，它由主热量存储器的加热翅片23加热。热气接着向上上升到位于热板30正下方的气室29。该气流非常短，并且该过程是用于冷却位于热板上的关键位置处的开口。这种冷却方法将引发更多的热量以更快的速度向上行进，为锥体结构1内部和外部的加热过程带来更多的热量。 在热气排出的开口28处，设有装配有交流发电机57以用于发电的涡轮机。在另一端，吸力风机装配在侧部空气轴4的热气吸入口7的入口处。这将促使外部的空气被吸入到侧部空气轴4中以及锥体结构1内部。由于热气入口设计得很长，这种方法将增强吸入到锥体结构1中的空气。 锥体结构的夜间发电即使是阳光不充足的白天或者太阳落下的时候以及很快变得非常凉爽或者非常冷的夜间，锥体结构1仍能确保连续地发电。这将通过下述方法实现1.在锥体结构1的下方，主热量箱20和预热侧箱21形成用于热量吸收和保持的巨大的液体热量存储器。该液体热量存储器的容量是基于要产生的电能。根据计算，该存储器大小可以保持在与该锥体结构的体积相等或者大于它。 2.在锥体结构1的斜向侧部框架2的第三热量吸收和传输层42中，设置在第二热量传输层41内的管道36的网状结构设置在第三热量吸收和传输层42的钢或铝板或者其它合适的金属的顶部。热量传输介质44或者热量传输流体从主热量存储器被缓慢向上泵送到锥体结构1的顶部，热量传输介质44接着通过设置在第二热量传输层41内的管道36的网状结构流回到巨大的热量存储器20、21内。在白天，热量传输介质44在管道36内向下流动，热量被吸收到主热量箱20中，该过程持续贯穿全天。 3.液体热量存储器中的温度全天一直被保持并控制在特定温度。 4.如果光照不足够，可能需要一些附加的设备来加热液体存储器中的水。典型的例子是由通过对水电解得到的H2O2运行的气体燃烧炉。热量还可由位于侧部空气轴4中的小型涡轮机50自由生成。 5.另外，为了将脱盐过程(此处不做说明)或者蒸汽发生器所释放的热量的热传输最大化，来自锥体结构1顶部的锅炉系统的副产蒸汽和废蒸汽将被转移并释放到主热量箱20内。 6.在外界气温开始下降的夜晚，可以想到锥体结构1的内部温度也开始下降。只要锥体结构1的内部温度高于外界温度，温度差将持续。该温度差将产生引起人造风气流的压力差。该人造风气流驱使风轮机发电。 7.监控系统将计算并调节锥体结构和外界温度之间的温度差。 8.除了围绕主热量箱20和预热侧箱21的那些热交换器或翅片之外，热交换器或翅片23构造并设置在锥体结构1内侧。这些翅片将保持位于锥体结构内部的密封空间34内的“热量”，与外界温度比较，产生了温度差。这与日间加热锥体结构1内空气的空气加热的第一种方法相似。 9.另外，在夜间，当冷空气流过设置在主热量箱20顶部的带有多个加热翅片23的空气通道8时，冷空气将在预热侧箱21内被加热。 10.高压和低压将导致生成人造风气流，风将流入侧部空气轴4中的空气通道8、9来驱动小型涡轮机50并发电。 11.对于与日间的空气加热的第二种方法相似的过程而言，将非常凉或者非常冷的外界空气引入到预热侧箱21中加热，接着导入到沿主热量箱20的空气通道内。 12.为了将来自主热量箱20的热量传递给流过其中的外部空气，主热量箱20装配有位于主热量箱顶部的加热翅片23形式的热交换器。 13.经加热的外界空气接着流入通向垂向主空气轴3的放大基座11的圆锥形入口。为了生成空气湍流，以便热空气在进入到垂向主空气轴3内时带有相当大的力，从而驱动垂向主空气轴3中的风力涡轮机或者带有交流发电机53的风力叶片，圆锥形入口11设计为反转的螺旋梯。 14.侧部空气喷射流将转动第一风力涡轮机的涡轮叶片。随着涡轮叶片的转动，在叶片风扇的顶部，一个特殊设计的装置将产生空气湍流。 15.这将产生用于移动风力叶片或者带有交流发电机53的风扇或者其它附加的风力叶片的风反作用力。 16.带有交流发电机53的所有的风力叶片都连接到发电装置上。 17.从垂向主空气轴3排出的热气也被迫进入到一个小孔中，由此生成气流喷射。这将驱动位于锥体结构顶部的带有交流发电机52的顶部风力涡轮机。 供清晨使用的预热在从拂晓(即凌晨)到太阳开始升起之间的过渡期间，存储在主热量箱内的温热的热传输介质44被泵送到位于锥体结构1的顶部的日间箱26中，开始加热由钢和/或铝或者其它合适的金属制成的第三热量吸收和传输层。这个过程将缩短太阳加热锥体结构1的时间并提高锥体结构1的多系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫雄策，
申请(专利权)人：MSC能量私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]
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