CN102132043A - 高压空气的产生和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种产生高压空气的装置。该装置包括具有外表面和内表面的块体，所述内表面在所述块体中限定内腔。位于所述腔内的转子能够在风能的作用下旋转。块体能够相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置。延伸自转子的多个叶片如此联接至转子以使得：在块体能够相对于转子采用的每个位置上，转子都能够在腔内旋转并使各叶片与块体内表面之间保持密封。存在气体入口通道以及位于块体的与气体入口通道相对的那侧上的气体出口通道。该装置还包括使块体相对于转子移动以改变转子在腔内的位置的位置控制器。

Description

高压空气的产生和用途

技术领域

本发明涉及产生高压空气的装置，还涉及使用高压空气的方法。

背景技术

由于下列原因，在提取足够的能量时总会遇到困难：

●由于天气和温度变化，风速通常在延续的时间段内显著变化——在24小时的时间段内的变化可能是巨大的，随季节的变化也是一样可能是巨大的。

●已经证明，在延续的时间段内在这些变化的条件下从风中高效地收集能量是很困难的。

●对于用来自风车的能量泵送水来说，在过去不可能以足够的压力产生水以允许高压存储。

即便在上述可变的时间段内已经从风中提取能量，当前也没有经济的技术可用于存储能量并将其有效地重新利用。

因此需要一种从风中提取能量的装置来解决上述困难。

发明目的

本发明的目的是基本克服或至少改善上述缺点中的一个或多个。更进一步的目的是至少部分地满足上述需要。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种产生高压空气的装置，所述装置包括：

●转子，能够在风能的作用下绕旋转轴线旋转；

●块体，具有外表面和内表面，所述内表面在所述块体中限定内腔，由此转子位于所述腔内并且能够在腔内旋转，并且所述块体能够相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置。

●多个叶片，延伸自所述转子，所述叶片被联接至转子使得：在块体能够相对于转子采用的每个位置上，转子都能够在腔内旋转并使各叶片与块体内表面之间保持持续接触以使内表面与叶片之间保持密封；

●气体入口通道，从块体的外表面延伸至内腔以允许气体进入腔；

●气体出口通道，处于块体上且位于与气体入口通道相对的一侧，所述气体出口通道从内腔延伸至块体的外表面以允许气体离开腔；以及

●位置控制器，使块体相对于转子移动以改变转子在腔内的位置。

下列选项可用来或者单独地或者以任何合适组合的方式与第一方面结合。

位置控制器可适于使块体相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上旋转。

腔和转子二者都可以为圆柱形。腔的轴线可平行于转子的旋转轴线。腔的轴线可以不与转子的旋转轴线重合。转子可以不对称地或非居中地设置于腔中。转子可以被设置以使得转子的旋转促使空气通过气体入口通道被抽入。转子可以被设置以使得转子的旋转促使空气通过气体出口通道被排出。转子可部分地设置于腔内，即转子的一部分可以位于腔内。转子可以从腔内延伸至腔外的某个位置。

叶片能够至少部分地缩回转子内。叶片可包括弹性材料。叶片可弹性地联接至转子。

转子可联接至风车以使转子绕旋转轴线旋转。转子可通过轴向地联接至转子的驱动轴与风车联接。

位置控制器可包括第一位置调节器，第一位置调节器用于移动块体以改变转子在腔内的位置，从而当出口通道中的压力低于预定的最大值时，转子的旋转轴线与腔的中心之间的距离随着出口通道中的所述压力的增加而增加。该装置可以是如此的装置以使得：第一位置调节器在第一方向上推动块体以使转子的旋转轴线与腔的中心之间的距离增加，位置控制器还包括第二位置调节器，第二位置调节器在与第一方向相反的第二方向上推动块体以使第一位置调节器和第二位置调节器彼此相反地进行操作，从而当出口中的压力低于预定的最大值时，转子的旋转轴线与腔的中心之间的距离随着出口中的所述压力的增加而增加。

位置控制器可包括管，管将出口通道联接至第一位置调节器以向第一位置调节器提供气压，从而对第一位置调节器进行控制。

出口通道可包括对来自装置的最大出口气压进行设置的调压器。

入口和出口通道可各自独立地包括一个或多个槽以允许叶片经过所述通道，并且它们的移动不会受到所述通道的限制。该一个或多个槽可以沿圆周(circumferentially)定向。

该装置可包括在气体进入腔之前对所述气体进行脱水的脱水装置。脱水装置可包括颗粒过滤器以防止颗粒物随着气体进入腔内。

块体可联接至引导器。引导器能够将块体的移动限制在与转子的旋转轴线正交的方向上。引导器可位于相对于转子的旋转轴线固定的位置。引导器可包括壳体。壳体可具有外表面和内表面，所述内表面限定室，块体位于室内。室具有如此的形状以使得内表面将块体的移动限制在与转子的旋转轴线正交的方向上。壳体可具有从块体的外表面延伸至室的壳体入口通道以及位于壳体的与壳体入口通道相对的那侧的壳体出口通道，所述壳体出口通道从室延伸至外表面，从而在块体能够相对于转子采用的每个位置上，所述壳体入口通道都至少部分地对齐气体入口通道以允许气体进入腔并且所述壳体出口通道都至少部分地对齐气体出口通道以允许气体离开腔。壳体入口通道和壳体出口通道可各自独立地通过狭槽向室开放以实现该目的。

该装置可包括入口管道和出口管道。入口管道可与气体入口通道气体联通。出口管道可与气体出口通道气体联通。

该装置所能产生的压力至少为约5至约50个大气压，或约5至25、5至20、5至15、5至10、10至50、20至50、10至30、10至20或2至40个大气压，例如约5、10、15、20、25、30、35、40、45或50个大气压。压力可以取决于该装置的大小。

在一个实施方式中，提供一种产生高压空气的装置，所述装置包括：

●圆柱形转子，能够在风能的作用下绕旋转轴线旋转；

●块体，具有外表面和内表面，所述内表面在所述块体中限定圆柱形内腔，由此转子位于所述腔内并且能够在腔内旋转，并且所述块体能够相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置。

●多个叶片，延伸自所述转子，所述叶片如此联接至转子以使得：在块体能够相对于转子采用的每个位置上，转子都能够在腔内旋转并使各叶片与块体内表面之间保持持续接触以使内表面与叶片之间保持密封；

●气体入口通道，从块体的外表面延伸至内腔以允许气体进入腔；

●气体出口通道，位于块体的、与气体入口通道相对的一侧，所述气体出口通道从内腔延伸至块体的外表面以允许气体离开腔；以及

●位置控制器，用于使块体相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置，所述位置控制器包括第一位置调节器，第一位置调节器用于移动块体以改变转子在腔内的位置，从而当出口通道中的压力低于预定的最大值时，转子的旋转轴线与腔的中心之间的距离随着出口通道中的所述压力的增加而增加。

在另一个实施方式中，提供一种产生高压空气的装置，所述装置包括：

●圆柱形转子，能够在风能的作用下绕旋转轴线旋转；

●块体，具有外表面和内表面，所述内表面在所述块体中限定圆柱形内腔，由此转子位于所述腔内并且能够在腔内旋转，并且所述块体能够相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置。

●多个叶片，延伸自所述转子，所述叶片如此联接至转子以使得：在块体能够相对于转子采用的每个位置上，转子都能够在腔内旋转并使各叶片与块体内表面之间保持持续接触以使内表面与叶片之间保持密封；

●气体入口通道，从块体的外表面延伸至内腔以允许气体进入腔；

●气体出口通道，位于块体的、与气体入口通道相对的一侧，所述气体出口通道从内腔延伸至块体的外表面以允许气体离开腔；

●位置控制器，用于使块体相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置，所述位置控制器包括第一位置调节器，第一位置调节器用于移动块体以改变转子在腔内的位置，从而当出口通道中的压力低于预定的最大值时，转子的旋转轴线与腔的中心之间的距离随着出口通道中的所述压力的增加而增加；以及

●壳体，具有外表面和内表面，所述内表面限定室，块体位于室内，其中室具有如此的形状以使得内表面将块体的移动限制在与转子的旋转轴线正交的方向上，并且其中壳体具有从块体的外表面延伸至室的壳体入口通道以及位于壳体的与壳体入口通道相对一侧的壳体出口通道，所述壳体出口通道从室延伸至外表面，从而在块体能够相对于转子采用的每个位置上，所述壳体入口通道都至少部分地对齐气体入口通道以允许气体进入腔并且所述壳体出口通道都至少部分地对齐气体出口通道以允许气体离开腔。

在另一个实施方式中，提供一种产生高压空气的装置，所述装置包括：

●圆柱形转子，能够在风能的作用下绕旋转轴线旋转；

●风车，通过轴向地联接至转子的驱动轴与所述转子联接以使得能够转子绕旋转轴线旋转；

●块体，具有外表面和内表面，所述内表面在所述块体中限定圆柱形内腔，由此转子位于所述腔内并且能够在腔内旋转，并且所述块体能够相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置。

●多个叶片，延伸自所述转子，所述叶片如此联接至转子以使得：在块体能够相对于转子采用的每个位置上，转子都能够在腔内旋转并使各叶片与块体内表面之间保持持续接触以使内表面与叶片之间保持密封；

●气体入口通道，从块体的外表面延伸至内腔以允许气体进入腔；

●气体出口通道，位于块体的、与气体入口通道相对的一侧，所述气体出口通道从内腔延伸至块体的外表面以允许气体离开腔；

●位置控制器，用于使块体相对于转子在与转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变转子在腔内的位置，所述位置控制器包括第一位置调节器，第一位置调节器用于移动块体以改变转子在腔内的位置，从而当出口通道中的压力低于预定的最大值时，转子的旋转轴线与腔的中心之间的距离随着出口通道中的所述压力的增加而增加；以及

●壳体，具有外表面和内表面，所述内表面限定室，块体位于室内，其中室的形状可以是这样的：内表面将块体的移动限制在与转子的旋转轴线正交的方向上，并且其中壳体具有从块体的外表面延伸至室的壳体入口通道以及位于壳体的与壳体入口通道相对的一侧的壳体出口通道，所述壳体出口通道从室延伸至外表面，从而在块体能够相对于转子采用的每个位置上，所述壳体入口通道都至少部分地对齐气体入口通道以允许气体进入腔并且所述壳体出口通道都至少部分地对齐气体出口通道以允许气体离开腔。

在本发明的第二方面中，提供一种增压流体源，包括根据第一方面的装置、以及压力容器，由此所述装置的气体出口通道联接至所述压力容器的内部空间以允许来自该装置的增压气体进入内部空间。

下列选项可用来或者单独地或者以任意合适组合的方式与第二方面结合。

压力容器可包括向压力容器的内部空间供给液体的液体入口、允许液体离开压力容器的液体出口以及对流体(例如液体)从压力容器的离开进行控制的至少一个阀，从而增压流体源是压力下的液体的源。

增压流体源可包括第一压力容器和第二压力容器，由此所述装置的气体出口通道经由阀联接至各所述压力容器的内部空间以允许来自该装置的增压气体根据阀的设置或者进入第一压力容器或者进入第二压力容器。各压力容器可包括向所述压力容器的内部空间供给液体的液体入口、允许液体离开所述压力容器的液体出口以及对流体(例如液体)从压力容器的离开进行控制的至少一个阀，从而增压流体源可以是压力下的液体的源。

增压流体源还可包括对所述压力容器的内部空间进行加热或对多个所述压力容器的内部空间中的至少一个进行加热的加热器。

增压流体源还可包括在液体或气体已经离开压力容器之后对所述液体或气体进行加热的加热器。

在本发明的第三方面中，提供一种马达，包括能够通过增压流体运转的发动机以及根据第二方面的增压流体源，增压流体源联接至所述发动机以向发动机提供增压流体。发动机可以是汽缸式发动机。发动机可以是往复式发动机。发动机可以是转式发动机。发动机可以是转换的柴油机(converted diesel engine)。

在本发明的第四方面中，提供一种给水系统，包括根据第二方面的增压流体源、以及压力驱动净水装置，其中液体出口联接至压力驱动净水装置。

净水系统可包括活性碳过滤器、活性硅过滤器、反渗透装置、超过滤装置、微过滤装置或其中两者或两者以上的组合。

在本发明的第五方面中，提供一种冷却装置，包括第二方面所述的增压流体源、以及从压力容器中的压缩气体的去除热量的热量去除装置，冷却装置还可包括允许被冷却的压缩气体离开压力容器并膨胀的一个或多个气体出口。

在本发明的第六方面中，提供一种操作根据本发明第一方面所述的装置的方法，所述方法包括让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体。

让风能促使转子旋转的步骤可包括将设备暴露给风，所述设备能够在风的作用下旋转并且将所述设备联接至转子以促使转子旋转。该设备可以是风车或可包括风车。该装置可以联接至风车以使得所述转子能够绕旋转轴线旋转，其中让风能促使转子旋转的步骤可包括将所述风车暴露给风，从而促使转子绕旋转轴线旋转。

在本发明的第七方面中，提供一种操作根据本发明第二方面所述的增压流体源的方法，所述方法包括：

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；以及

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间。

该方法还可包括对压缩气体进行加热。

让风能促使转子旋转的步骤可包括将设备暴露给风，所述设备能够在风的作用下旋转并且将所述设备联接至转子以促使转子旋转。该设备可以是风车或可包括风车。该方法可用于供应增压液体，由此液体位于压力容器的内部空间中并且将压缩气体传送至内部空间的步骤包括将气压施加至液体以使液体增压。对易燃液体使用该方法的优点在于在该方法中无需与液体及其蒸汽接触的点火源。

在本发明的第八方面中，提供一种操作根据本发明第三方面的马达的方法，所述方法包括：

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间；以及

●将压缩气体从压力容器传送至马达以操作所述马达。

让风能促使转子旋转的步骤可包括将设备暴露给风，所述设备能够在风的作用下旋转并且将所述设备联接至转子以促使转子旋转。该设备可以是风车或可包括风车。

在本发明的第九方面中，提供一种供水方法，所述方法包括：

●提供根据第四方面的给水系统；

●让水进入所述系统的压力容器；

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间以使所述压力容器中的水增压；以及

●允许增压水离开压力容器并穿过压力驱动净水装置。

应理解，第九方面的方法可应用于除了水之外的其他液体并且该方面等同地应用于那些液体。因此该方面还提供一种提供液体的方法，所述方法包括：

●提供根据第四方面的液体供给系统；

●让液体进入所述系统的压力容器；

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间以使所述压力容器中的液体增压；以及

●允许增压液体离开压力容器并穿过压力驱动净水装置。

在本发明的第十方面中，提供一种提供凉爽空气的方法，所述方法包括：

●提供根据第五方面的冷却装置；

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间；

●使用热量去除装置从所述压缩空气去除热量；

●允许被冷却的压缩气体通过一个或多个气体出口离开压力容器，从而使气体能够膨胀并冷却。

让风能促使转子旋转的步骤可包括将设备暴露给风，所述设备能够在风的作用下旋转并且将所述设备联接至转子以促使转子旋转。该设备可以是风车或可包括风车。允许被冷却的压缩气体离开压力容器的步骤可包括打开一个或多个气体出口中的至少一个以允许被冷却的压缩气体通过所述被打开的出口离开压力容器。

在本发明的第十一方面中，提供根据第一方面的产生高压空气的装置的用途，用于提供高压空气、或用于提供高压水、或用于净化水或用于冷却。

在本发明的第十二方面中，提供一种收集风能的风车，包括可旋转的轴以及叶片组件，叶片组件沿圆周设置在所述轴周围并联接至所述轴，从而叶片组件的旋转促使轴旋转，其中叶片组件包括：

●至少一个叶片，该或各叶片具有从轴向外延伸的轴线；以及

●旋转机构，其为如此的机构以使得当叶片组件的叶片旋转通过第一位置时，所述叶片绕其轴线旋转使得叶片位于基本竖直的平面中，并且当所述叶片旋转通过第二位置时，所述叶片绕其轴线旋转90°，其中第一位置和第二位置绕轴间隔180°。

下列选项可用来或者单独地或者以任意合适组合的方式与第十二方面结合。

可将轴固定至叶片组件以使二者重合。

该叶片或各叶片的轴线可与轴基本正交。

旋转机构可在所述叶片的近端处或近端附近与各叶片的部位联接。旋转机构可包括凸轮。

在使用中，叶片组件可在基本平行于风向的平面中旋转，即风向的矢量可位于叶片组件的旋转平面中。在本文中，风力组件的旋转平面可认为是叶片远端(或多个叶片的远端)的旋转所处的平面。在叶片(或多个叶片)与轴正交的情况下，这将是全部叶片的旋转所处的平面，然而在叶片不与轴正交的情况下，当其(它们)旋转时，旋转的叶片将描绘出圆锥表面而不是平面，并且当其(它们)旋转时，旋转平面然后被认为是叶片所描绘的圆所处的平面。叶片组件的旋转平面可以是基本水平的。

风车还可包括方向单元，方向单元能够检测风向并使能够风车的至少一部分旋转，从而各叶片当在背风方向(即在风的方向中)行进时位于基本竖直的平面中并且当在顶风方向(迎风)行进时位于与所述基本竖直的平面基本正交的平面中。方向单元可包括风向标。可选地，方向单元可包括风向检测器，风向检测器联接至马达，马达进一步联接至风车以能够使风车的至少一部分旋转。

风车可包括第二叶片组件，第二叶片组件联接至以上所述的叶片组件(下文称为“第一叶片组件”)。第二叶片组件包括至少一个第二组件叶片，第二组件叶片具有从所述第二叶片组件的旋转轴线向外延伸的轴线，第二叶片组件还包括旋转机构。旋转机构是如此的机构以使得当第二叶片组件的叶片旋转通过第三位置时所述叶片绕其轴线旋转以使叶片位于基本竖直的平面中，并且当所述叶片旋转通过第四位置时所述叶片绕其轴线旋转90°，其中第三位置和第四位置绕轴间隔180°。第二叶片组件与第一叶片组件如此联接以使得在使用中第二叶片组件的旋转将能量传递至轴。

第二叶片组件可与第一叶片组件基本平行。第二叶片组件可与第一叶片组件同轴设置。在这种情况下，第一叶片组件和第二叶片组件的旋转轴线可以重合。叶片组件的旋转轴线还可以与轴的旋转轴线重合。

第一叶片组件和第二叶片组件的旋转平面可以基本平行。第二叶片组件可以位于第一叶片组件上方。在某些实施方式中，第二叶片组件位于第一叶片组件下方。

第二叶片组件通过联接器与第一叶片组件联接以将旋转能量从第二叶片组件传递至第一叶片组件。第二叶片组件能够以与第一叶片组件相反的方向旋转，并且在使用中可以这样做。联接器可包括一个或多个辊和/或一个或多个嵌齿轮。

第一叶片组件的叶片可具有呈机翼(aerofoil)形状的横截面。在这种情况下，第一叶片组件的旋转可将空气朝着第二叶片组件(尤其朝着第二叶片组件的叶片)向上引导。第二叶片组件的叶片可具有呈倒机翼形状的横截面。在这种情况下，第二叶片组件的旋转将空气朝着第一叶片组件(尤其朝着第一叶片组件的叶片)向下引导。

第二叶片组件的旋转机构可包括凸轮。

第一叶片组件可具有至少两个叶片。该至少两个叶片可绕轴对称地分布。第二叶片组件可具有至少两个叶片。该至少两个叶片可绕其旋转轴线对称地分布。

风车的轴可联接至用于发电的发电机。

在本发明的第十三方面中，提供联接至上述风车的第一方面的装置。因此，本发明提供根据第一方面的装置，其中转子联接至上述风车使得转子的旋转能够引起轴的旋转。风车的轴可以与装置的转子相同，或可以是转子的延伸，或可以联接至转子上，例如通过齿轮箱、互锁嵌齿轮或其它合适的联接器。先前所述的与第一方面结合的选项中的任意一个或多个也可以用于该装置。

在本发明的第十四方面中，提供一种增压液体源，包括根据第十三方面的装置以及压力容器，由此所述装置的气体出口通道联接至所述压力容器的内部空间以允许来自该装置的增压气体进入内部空间。

在本发明的第十五方面中，提供一种马达，包括能够通过增压流体运转的发动机以及根据第十四方面的增压流体源，增压流体源联接至所述发动机以向发动机提供增压流体。

在本发明的第十六方面中，提供一种给水系统，包括根据第十四方面的增压流体源以及压力驱动净水装置，其中液体出口联接至压力驱动净水装置。

在本发明的第十七方面中，提供一种冷却装置，包括根据第十四方面的增压流体源以及从压力容器中的压缩气体去除热量的热量去除装置，冷却装置还包括允许被冷却的压缩气体离开压力容器并膨胀的一个或多个气体出口。

在本发明的第十八方面中，提供一种操作根据第十三方面的装置的方法，所述方法包括让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体。让风能促使转子旋转的步骤可包括让风能促使风车的叶片组件绕风车的轴旋转，从而促使转子旋转。该步骤可包括将叶片组件暴露给风以促使风车的叶片组件绕轴旋转。转子因轴的旋转而旋转可以归功于转子与轴之间的联接器，或可以归功于作为轴的附加部分的转子。

在本发明的第十九方面中，提供一种操作根据第十四方面的增压流体源的方法，包括：

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；以及

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间。

让风能促使转子旋转的步骤可包括让风能促使风车的叶片组件绕风车的轴旋转，从而促使转子旋转。该步骤可包括将叶片组件暴露给风以促使风车的叶片组件绕轴旋转。转子因轴的旋转而旋转可以归功于于转子与轴之间的联接器，或可以归功于作为轴的附加部分的转子。

在本发明的第二十方面中，提供一种操作根据第十五方面的马达的方法，所述方法包括：

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间；以及

●将压缩气体从压力容器传送至发动机以操作马达。

让风能促使转子旋转的步骤可包括让风能促使风车的叶片组件绕风车的轴旋转，从而促使转子旋转。该步骤可包括将叶片组件暴露给风以促使风车的叶片组件绕轴旋转。转子因轴的旋转而旋转可以归功于转子与轴之间的联接器，或可以归功于作为轴的附加部分的转子。

在本发明的第二十一方面中，提供一种供水的方法，所述方法包括：

●提供根据第十六方面的给水系统；

●让水进入所述系统的压力容器；

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间以使所述压力容器中的水增压；以及

●允许增压水离开压力容器并穿过压力驱动净水装置。

让风能促使转子旋转的步骤可包括允许风能促使风车的叶片组件绕风车的轴旋转，从而促使转子旋转。该步骤可包括将叶片组件暴露给风以促使风车的叶片组件绕轴旋转。转子因轴的旋转而旋转可以归功于转子与轴之间的联接器，或可以归功于作为轴的附加部分的转子。

在本发明的第二十二方面中，提供一种提供凉爽空气的方法，包括：

●提供根据第十七方面的冷却装置；

●让风能促使转子旋转，从而促使叶片将气体从气体入口通道推送至气体出口通道，从而压缩所述气体；

●将压缩气体传送至压力容器的内部空间；

●使用热量去除装置从所述压缩空气去除热量；

●打开一个或多个气体出口的至少一个以允许被冷却的压缩气体通过所述打开的出口离开压力容器，从而使气体能够膨胀并冷却。

让风能促使转子旋转的步骤可包括允许风能促使风车的叶片组件绕风车的轴旋转，从而促使转子旋转。该步骤可包括将叶片组件暴露给风以促使风车的叶片组件绕轴旋转。转子因轴的旋转而旋转可以归功于转子与轴之间的联接器，或可以归功于作为轴的附加部分的转子。

在本发明的第二十三方面中，提供根据第十三方面的产生高压空气的装置的用途，用于提供高压空气、或用于提供高压水、或用于净化水或用于冷却。

发明详细描述

本发明提供一种装置，该装置由在任何具体时刻在风中可用的能量控制。本文公开的旋转叶片的压缩系统能够自动调节以根据例如由风车的驱动轴提供给转子的可用能量压缩一些空气。该装置的设计，例如腔的直径和体积、转子的直径以及转子与腔的直径比、转子的质量、叶片的数量、叶片间距等能够被构建以实现期望的压力输出。

本发明的一个重要方面是其解决在长时间段内存储能量从而可以根据需要或当需要时使用能量的问题的能力。标准高压加强及橡胶衬里管在全世界被商业使用，并且可被用于大量压缩空气的存储。该存储意味着相应的大量能量的存储。

可以使用各种形式的能量来对空气进行压缩。气体涡轮发电机(电力系统)使用其大量的能量来对空气进行压缩。如果压缩空气由从本文所述的可用的风能制造，则能够对气体涡轮发电进行存储以向城镇和城市经济地提供能量而不需要高昂的能量传输成本。

下面将详细描述第一方面的装置的整体。

转子：转子联接至能够促使转子旋转的能量源。容易理解，虽然本发明主要针对由风能驱动的转子，但也可以使用其它能量源。本发明的优点在于从可变的能量输入提供恒定的压力输出的能力。因此该能量源可以是可变的能量源，例如风、水、潮汐等。由于风速在短时间段内，例如在数秒至数分钟的时间段内，可能显著浮动并且不可预知，故本发明特别适于配合风能使用。

转子可以构成驱动轴的一部分或可以联接至驱动轴的一部分，其中驱动轴联接至能量源。因此例如可将驱动轴联接至转子，并可以将风车的叶片附接至驱动轴，从而风促使驱动轴旋转，并因此促使转子旋转。风车是合适的风能源。该联接可以是直接的(即风力涡轮机的桨叶等可附接至固定于转子的轴)或者该联接可以通过联接器非直接地联接。该联接可以通过传动装置联接。传动装置可以被设计为提高动力、或降低动力、或者使动力提高或降低。传动比可以是固定的或者传动比可以是可变的。转子可包括多个凹槽，装置的叶片(见下文)设置在这些凹槽内，所述凹槽的每一个均安装有一个所述叶片。

可将转子不对称地或非居中地设置在腔中。通过这种方法，转子的旋转促使位于任意两个连续叶片之间的腔区域扩张和收缩。具体地，当所述区域之一对出口通道开放时，由于转子位置的不对称，该区域的体积随着转子的旋转而收缩，促使该区域中的一部分气体通过出口通道被排出。类似地，当所述区域之一对入口通道开放时，该区域的体积随着转子的旋转而扩张，从而促使气体从入口通道被抽入腔。图1和2中可看出转子在腔中的不对称位置。因此，观察如图1和2所示装置的横截面，转子相对于将入口通道和出口通道相连的轴线不对称地设置，虽然转子可以相对于与将入口通道和出口通道相连的轴线正交的轴线对称地设置。在许多实施方式中，入口通道和出口通道在直径上彼此相对地设置，然而在其它实施方式中，情况可能并非如此。在某些实施方式中，入口通道在任意两个叶片之间的腔的体积为最大的位置与腔联通，出口通道在任意两个叶片之间的腔的体积为最小的位置与腔联通。这确保气体通过入口通道的最大摄取以及在出口通道处的最大压缩。

在运行中，转子可以以位于约100与约10000rpm之间的速率转动，或者以约100至5000、100至1000、100至500、500至10000、1000至10000、2000至10000、5000至10000、500至5000、500至2000或1000至5000rpm的速率转动，例如约100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、3000、3500、4000、450、5000、6000、7000、8000、9000或10000rpm的速率，然而在某些情况下，转子可以以小于100或以大于10000rpm的速率旋转。

叶片：多个叶片自转子径向地延伸。可具有数量位于2与10之间的叶片，或者可具有多于10个叶片。可以具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个叶片。叶片可等距地设置在转子的圆周周围或不等距地设置在转子的圆周周围。各叶片可弹性地联接至转子。叶片可依靠弹性联接器联接至转子。叶片可设置在转子中的凹槽内。在这种情况下，弹性联接器可位于所述凹槽中。在本说明书中，术语“有弹性的”可被定义为“在被压缩之后，能够返回至初始形状或位置”(http://www.thefreedictionary.com/resilient)，并且“有弹性地”可被定义为“以有弹性的方式”。联接器的弹性可由机械弹簧提供、或由包括可压缩气体的腔提供、或由某些其它合适的弹性器件提供。在某些实施方式中，弹性联接器从转子向外推动叶片以使叶片接触块体表面。附加地或可选地，叶片可以是弹性叶片。它们可以是可压缩叶片。例如，叶片能够扩张和收缩，例如通过手风琴式(concertina-like)机构，以持续接触块体内表面。叶片被如此地加工形状以使叶片密封所述表面。叶片被加工形状和被设置使得叶片远端接触块体内表面并对齐进行密封。通过这种方式，当转子不与腔共轴时，转子能够以叶片持续接触例如密封块体内表面的方式在腔内旋转。在转子不与腔共轴的情况下，优选地转子的轴线平行于腔的轴线。转子可具有圆形横截面或某些其它形状的横截面(例如正方形、五边形、六边形、八边形、椭圆形、星形等)。转子可具有沿着其长度恒定的直径或沿着其长度可变的直径。转子可以是例如圆柱形，或可以是筒状、圆锥形、截锥形、椭圆体、球状体(例如扁长球体)或某些其它合适形状。

图1示出了多种器件，通过这些器件，可以使叶片与块体内表面保持恒久接触。在图1A中，装置1具有分别设置在转子18的凹槽14和16内的叶片10和12。包括弹簧的弹性联接器20和22分别设置在凹槽14和16内以将叶片10和12联接至转子18。在图1A的上部示图中，叶片10自转子18最大地延伸并抵住块体26的内表面24。叶片12最小地延伸并抵住块体26的内表面24。当转子18在块体26内顺时针旋转时，装置1通过图1A的下部示图所示的方位。这样一来，叶片10需要部分地缩入转子18内，并且叶片12需要从转子18部分地伸出，以保持这些叶片的远端与内表面24之间的接触。这通过联接器20和22的弹性性质实现，其中联接器20和22分别向外推动叶片10和12以持续地接触表面24。

图1B示出了可选的系统。在图1B中，装置2具有非弹性地联接至转子38的叶片30和32。叶片30和32为弹性叶片从而它们将径向地扩张以接触块体46的内表面44。在图1B的上部示图中，叶片30从转子38最大地延伸并抵住块体46的内表面44。叶片32从转子最小地延伸并抵住块体46的内表面44。当转子38在块体46中顺时针旋转时，装置2通过图1B的下部示图所示的方位。这样一来，叶片30需要径向地收缩，并且叶片32需要径向地延伸，以保持这些叶片的远端与内表面44之间的接触。这通过叶片30和32的弹性性质实现，其中叶片30和32根据需要径向地扩张和收缩以持续地接触表面44。

图1C示出了可选的系统。在图1C中，装置3具有非弹性地联接至转子58的叶片50和52。叶片50和52为弹性叶片从而它们能够弯曲和伸直以持续地接触块体66的内表面64。在图1C的上部示图中，当转子58与内表面64之间的距离最大时，叶片50几乎与转子58正交。叶片50抵住块体66的内表面64。叶片52被最大地弯曲以适应在那一点从转子58到内表面64的最小距离。叶片52抵住块体66的内表面64。当转子58在块体66中顺时针旋转时，装置3通过图1C的下部示图所示的方位。这样一来，叶片50需要伸直以适应在那一点从转子58到内表面64的增加的距离，并且叶片52需要弯曲以适应在那一点从转子58到内表面64的减少的距离。通过这种方法，那些叶片远端与内表面64之间的接触被保持。这通过叶片50和52的弹性性质实现，其中叶片50和52根据需要弯曲或伸直以持续地接触表面64。

块体：块体中具有腔，腔中设置有叶片从而当转子旋转时，叶片，通常是叶片的远端(即离转子最远的末端)接触腔的表面以密封所述表面。腔可由块体中的管限定，例如不锈钢管。腔通常具有大于转子的最大直径的圆形横截面。然而在某些情况下，腔可具有可变的直径。腔可以例如为筒状、圆锥形、截锥形、椭圆体、球状体(例如扁长球体)或某些其它合适形状。优选地，腔的轴线平行于转子的轴线，或平行于转子的旋转轴。块体可由任何合适的材料制成。其可以是刚性材料例如金属(例如钢、铝、钛等)或刚性塑料(例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯醚(PPO)、聚砜(PSU)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺等)或陶瓷。块体可具有低摩擦表面。块体可以镶衬有低摩擦材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)之类的含氟聚合物，或非润滑陶瓷。块体可设置在对块体的运动进行限制的引导器上。引导器可例如包括穿过一部分块体的轴，块体能够沿着该轴滑动，或者引导器可包括一个或多个导轨，块体能够沿着导轨滑动，或者引导器可包括壳体，块体能在壳体内运动。在位置控制器的影响下，块体能够在所述壳体内运动。引导器(或壳体)可包括阻挡器以限制块体运动的范围。通常，如果引导器或壳体存在，则其将位于相对于转子的固定的方位上，从而块体相对于转子的运动也将意味着块体相对于引导器或壳体的运动。

入口通道：入口通道穿过块体以允许气体进入腔。入口通道可具有适当大的直径使得入口通道基本不会阻碍气体的流动。该直径将取决于装置的大小，尤其取决于转子和腔的大小。入口通道可装配有入口阀。入口阀可允许气体进入腔并防止气体通过入口从腔离开。入口阀可以是单向阀。入口通道可以连接至气源。在气体是空气的情况下，入口通道可连接至大气。入口通道可联接至在气体进入腔之前对所述气体进行脱水的脱水装置。脱水装置可包括使气体冷却以降低其含水量的冷却器，或者脱水装置可包括将水从气体移除的水吸附剂或水吸收剂(例如干燥剂)，或者脱水装置可包括这二者。入口通道可包括狭槽以允许空气通过该狭槽进入而不阻碍叶片的运动。

出口通道：出口通道穿过块体以允许气体离开腔。出口可具有适当大的直径使得它基本不会阻碍气体的流动。该直径将取决于装置的大小，尤其取决于转子和腔的大小。出口通道可装配有出口阀。出口阀可允许气体离开腔并避免气体穿过出口进入腔。出口阀可以是单向阀。出口阀可以是开/闭(打开/关闭)阀。出口通道可以包括调压器。调压器能够以预定压力输送气体使得通过调压器离开装置的气体在预定压力下被输送(假如离开腔的气体处于至少与预定压力一样高的压力)。出口通道可包括狭槽以允许空气通过该狭槽离开而不阻碍叶片的运动。

在许多实施方式中，入口通道和出口通道在直径上彼此相对设置，然而在其它实施方式中，情况可能并非如此。在某些实施方式中，入口通道与位于任意两个叶片之间的腔的体积为最大位置处的腔联通，并且出口通道与位于任意两个叶片之间的腔的体积为最小位置处的腔联通。这确保气体通过入口通道的最大摄取以及在出口通道处的最大压缩。这在图1D中被示出。因此在图1D中，转子105和块体120连同叶片110a和110b限定与入口通道130联通的区域160a，并且转子105和块体120连同叶片110c和110d限定与出口通道135联通的区域160b。转子105(以及因此叶片110a至110d)具有如此的位置以使得区域106b处于最小(相对于转子105处于其他旋转位置时区域106的大小而言)并且区域160a最大。通过这种方式，最大量的空气通过出口通道135被排出并且最大量的空气通过入口通道130被抽入。当转子105旋转时，区域106b将扩张并还将与入口通道130联通。这样一来，一旦转子采用图1D中所示的用于区域160a的位置，区域160a中的压力将会下降，以通过入口通道130将空气抽入。类似地，区域160a将收缩并将与出口通道135联通。这样一来，一旦采用图1D中所示的用于区域160b的位置，区域160b中的压力将会增加，以通过出口通道130将气体排出。

位置控制器：位置控制器联接至出口以改变转子在腔内的位置。风能源所提供的能量越大，转子的轴线就将设置得离腔的轴线越远。这当然是有限制的，因为设置在腔内的转子远离腔的轴线不可能比转子与腔表面接触所允许的更远。

这可以参照图2进行理解，图2示意性地示出了本发明的实施方式。在图2(a和b二者)中，装置100包括联接至风能源(未示出)的转子105。多个叶片110自转子105径向地延伸并与转子105弹性地联接。转子105和叶片110设置在块体120的腔115内。当转子105在腔115内旋转时，叶片110的远端持续地接触腔115的表面125以便密封表面125。入口通道130穿过块体120以允许空气进入腔115，并且出口通道135穿过块体120以允许空气离开腔115。依靠联接器145联接至出口通道135的位置控制器140能够改变转子105在腔内115的位置。在操作中，风能促使转子105按照箭头150的方向旋转。这促使叶片110以箭头155的方向从入口通道130摄取空气并在压力下通过出口通道135将空气推出。当转子105旋转时，转子105在腔115中的不对称位置导致位于两个连续叶片之间并与出口通道135联通的空气的体积减小。这促使一部分空气通过出口通道135离开。一些空气将以箭头160的方向返回。一旦105已经旋转使得那两个叶片之间的空气与入口通道130联通，压力将因空气通过出口通道135的损失而较低。这促使另外的空气通过入口通道130被抽入。随着转子105继续旋转，空气的体积增加(再次由于转子105在腔114中的不对称位置)以将另外的空气抽入腔115。在图2的示图a中，转子105接近腔115的表面，并因此以箭头160的方向返回的空气的量小于朝着箭头155的方向运动的量。因此较大量的空气将被抽入腔115并且大多数通过入口通道130摄取的空气将通过出口135排出。这将是当大量风能对该装置可用时的情况。在图2的示图b中，转子105接近腔115的中心。因此以箭头160的方向返回的空气的量与朝着箭头155的方向运动的量几乎相同，并且因此仅有少量空气将通过出口通道135离开，并且仅有少量气体将被抽入入口通道130内。在示图a中，少量能量聚集在离开腔的少量空气中，而在示图b中，大量能量聚集在离开腔的大量空气中。这使得空气具有待输出的基本恒定能量，虽然空气的体积会随着来自风能源的可用能量变化。因此，位置控制器140需要根据可用能量的量来改变转子105与腔115的相对位置。可以对可用能量进行检测并由联接器145发送相应的信号以对位置控制器140进行控制。因此通过改变块体120在腔115中的位置，可以根据可用能量的量改变由装置100所泵送的空气的量。

在某些实施方式中，转子位于固定位置并且位置控制器控制块体的位置(并因此控制腔的位置)以改变转子相对于腔的位置。在其他实施方式中，块体位于固定位置并且位置控制器控制转子的位置以改变转子相对于腔的位置。

位置控制器可包括第一位置调节器，第一位置调节器用于移动块体以改变转子在腔内的位置，从而当出口中的压力低于预定的最大值时，转子旋转轴线与腔的中心之间的距离随着出口中的所述压力的增加而增加。第一位置调节器可包括马达。在这种情况下，出口中可存在向马达提供信号(例如电气信号或电子信号)的压力检测器。因此当出口压力下降时，向马达发送信号以将转子移向腔的中心，从而增加出口压力而减小出口体积。相应地，当出口压力增加时，压力检测器向马达发送信号以移向腔的表面，从而降低出口压力而增大出口体积。因此通过来自压力检测器的反馈，位置控制器对转子在腔中的相对位置进行控制，以在输出体积根据可用能量变化的情况下保持相对恒定的输出压力。在另一个实施例中，第一位置调节器可以是气动调节器并且可存在从出口通道通向第一位置调节器的气体管。如果第一位置调节器位于块体下方，并且块体是可移动的，则然后出口处的压力增加将促使第一位置调节器竖直向上推动块体，从而促使转子靠近腔的表面。当出口处(并且因此第一位置调节器处)的压力降低时，块体能够在重力的作用下下降，从而促使转子靠近腔的中心。如上所述，对于第一位置调节器是马达的情况，该反馈提供相对恒定的输出气体压力。位置控制器可包括放气阀，放气阀用于将气体从气体管排放至大气，或者排放至入口或者排放至某些其它位置。当放气阀进一步关闭时，位置调节器处因来自气体管的气体而产生的压力将在出口通道中增加具体的气压，因此块体将进一步升高，导致泵送体积的增加。因此放气阀可用来控制位置控制器对出口压力的响应。

在某些实例中，可设置第二位置调节器，第二位置调节器的操作与第一位置调节器相反。例如这可以是弹簧、或可压缩气体活塞或类似的弹性装置。在这种情况下，当第一位置调节器所提供的力不足时，第二位置调节器可以使转子朝着腔的中心返回。因此第二位置调节器用于与先前描述中的重力相同的目的。然而，当设置第二位置调节器时，不再需要腔的垂直定向。

该装置的出口通道可以联接至压力容器以提供增压流体源。出口联接至压力容器的内部空间以允许来自该装置的增压气体进入该内部空间。因此应当将该装置的调压器(如果存在)设置为压力容器的期望压力，并且在任何情况下都处于低于压力容器的安全工作限制压力的压力。可选地或附加地，压力容器可包括卸压阀以防止超过该容器的安全工作压力。通常在工作期间，压力容器中的压力将为约500至约1500kPa、或约500至1200、500至1000、500至800、700至1500、1000至1500、1200至1500、700至1000、700至900或800至1000kPa，例如约500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400或1500kPa。安全工作限制压力可至少高于压力容器的期望工作压力100kPa。例如它可以位于约1000与约2000kPa之间或高于2000kPa，或位于约1500与2000、1800与2000或1200与1600kPa之间。该装置应被设计以使得其最大输出压力至少与压力容器中的目标压力一样大。

压力容器可具有允许增压气体离开压力容器的出口阀。这样，增压流体源当作增压气体源。这可用作能量存储装置用于存储风能，该风能被提供给该装置用于提供增压气体，因为该增压气体包含可根据需要释放的潜在能量。这可被用来为发动机提供动力，例如车辆、发电机、空调、水泵或某些其它类型的发动机。当增压气体离开压力容器或位于压力容器内时可被加热。这将为增压气体提供额外的能量，并因此向供应有该增压气体的发动机提供更多动力。可通过任何合适的加热系统对增压气体进行加热。加热系统可以是电的、燃烧、地热的、利用阳光的或某些其它合适类型的加热系统。具体地，加热系统可包括热量存储块体。热存储块体可包括石墨作为热存储材料。可通过太阳能进行加热。通过这种方法，太阳能在可用时能够被存储，并可根据需要用来对增压气体进行加热。加热系统还可包括将热能传递至压缩气体的热交换器。加热系统可包括温度控制器以确保将被压缩气体加热至合适的温度。

压力容器可被设计为将气体压力施加至压力容器中的液体。因此可向位于压力容器的内部空间中的液体上方的顶部空间供给增压气体。然后该增压气体可用来在压力下提供液体，从而使得增压流体源充当增压液体源，即液体泵。压力容器可包括向压力容器的内部空间供给液体的液体入口。因此在操作中，液体填入压力容器的内部空间中，于是其被密封。液体上方的顶部空间然后连接至该装置，从而通过气体使顶部空间增压。然后液体出口的打开允许液体在增压气体的压力作用下离开压力容器。在某些实例中，可以通过薄膜，优选为具有弹性或可移动的薄膜，将气体与顶部空间隔开。这在气体可溶于液体的情况下为了防止气体溶于水将是有益的。如果气体在压力的作用下溶于液体中，则这可能产生溶液，在压力随着液体离开压力容器而被释放时将导致冒泡，它们可能是并不希望出现的。在这种情况下，容易理解，应优选液体和气体二者均基本不能透过的薄膜。

在某些实施方式中，增压流体源连接至两个或更多压力容器(例如2、3、4、5、6、7、8、9或10个或多于10个压力容器)。在这种情况下，当一个或多个其它压力容器被提供增压气体的装置增压，或者被液体填充时，压力容器中的一个或多个可同时排出气体或液体。在这种情况下，该装置可以与向压力容器中的一个或多个供给增压气体的歧管相连。各压力容器于是可具有对增压气体进入压力容器的内部空间进行控制的入口阀。在某些实施方式中，可通过控制器对阀进行控制，例如可编程逻辑控制器(PLC)。

在一个实施方式中，该装置连接至两个压力容器。这些压力容器例如可以设置在河流、湖泊或某些其它水源中。在操作中，关闭通向第一压力容器的第一气体阀，并打开入水阀，从而允许第一压力容器充满水。然后关闭入水阀并且打开第一气体阀，允许通过气体使第一压力容器中的水上方的顶部空间增压。然后关闭第一气体阀并且打开排液阀允许水在压力的作用下被泵出第一压力容器，例如用于灌溉相邻土地。当水从第一压力容器排出时，打开第二压力容器中的入水阀，允许第二压力容器充满水。当足够的水已经被充入第二压力容器时，关闭第二压力容器的入水阀并打开第二气体阀(通向第二压力容器)，允许通过气体使第二压力容器中的水上方的顶部空间增压。等到第一压力容器中的水已经被充分排放时，对第二压力容器进行填充并增压并且准备排放。打开第二压力容器的出液阀，允许水从第二压力容器中排放。可以重复该过程，从而当将第二压力容器中的水充分排放时，再次使第一压力容器增压并且填充水并准备排放。

在上述提供增压水的实施方式中，可使增压水在压力的作用下经历净化过程，以将其净化以供使用，例如用于饮用。净化过程可包括已知的净化元素诸如反渗透、活性炭吸附、过滤、微过滤、超过滤或其中的任意两者或两者以上的组合。

在本发明的装置的另一种应用中，可以冷却压力容器。压力容器例如可以设置在地下，并通过周围的土壤、岩石等自然地冷却。可以通过热交换器进行冷却。可以依靠施加于压力容器外表面的水的蒸发来进行冷却。当通过本发明的装置压缩气体(例如空气)时，气体会自然地变热。如上所述，如果热压缩气体被冷却，然后被允许扩展，则其可进一步冷却以提供冷却源。气体可被允许扩展至膨胀室或开放的大气。冷却可被用于例如空调、冰箱或某些其它合适的目的。因此，适当地，压力容器可以呈现地下储罐的形式。它可由能够承受压力容器中的压力的合适材料制成，例如混凝土、金属(钢、不锈钢等)或聚合物。

从前文中可以看出，本发明可用作存储风能(或某些其它形式的能量)的器件。因此由风提供的能量能够以压缩气体的形式存储在压力容器中并且然后可以根据需要稍后使用。应理解，压力容器的体积越大，压力容器内可达到的压力就越高，使用本发明可存储的能量的量就越大。

本发明的多种实施方式可以包括一个或多个下列特征：

a)风车系统，在风车系统中，轴承和/或驱动系统包括非润滑的陶瓷；

b)具有自动压力控制的新型泵系统。

c)在压力下泵送空气、油、水或其它流体的能力。

d)风车中的密封系统以适应风车头部的旋转。

e)当压缩并泵送空气时使用的脱水系统。

f)在压力下输送并存储空气。

g)马达的转换以在环境温度下依靠高压空气运转。

h)马达的转换以依靠被加热的高压空气运转，以及相关冷却系统。

i)双储水罐和压力泵送系统。

j)具有系统再生的净水系统。

k)通过在双罐系统之间流动的水发电。

l)通过空气压力直接泵送水。

本发明提供收集风能的风车，如图11至14所示。叶片组件圆周地设置在可旋转的轴周围并联接至所述轴，从而叶片组件的旋转促使轴的旋转。风车被设计以在使用中使风向位于叶片组件的平面中。这与桨叶迎风的传统风车形成对比。传统情况在零部件上施加的应力比本风车更大。在优选的情况下，叶片组件的平面是水平的，即桨叶面朝上方。然而其他定向也是可能的。例如，叶片组件可竖直地定向从而以约90°迎风。这些极端条件之间的任何定向都是可能的。因此叶片组件的平面与水平面之间的角度可以为约0至约90°，或约0至45、45至90或30至60°，例如约0、10、20、30、40、50、60、70、80或90°。如上所述，风车可包括两个叶片组件，或可包括两个以上的叶片组件，例如3、4、5、6、7、8、9或10个叶片组件，在这种情况下，各叶片组件可独立地采用上述定向，假设各叶片组件位于在使用中平行于风向的平面中。在优选实施方式中，当存在多于一个叶片组件时，它们均是平行的，然而如果在组件之间使用合适的联接器，就没有必要一定这样。在叶片组件全部彼此平行的情况下，它们可成对排列，各对具有被配置为以相反方向旋转的上部和下部叶片组件。在某些实施方式中，各对叶片组件中的一个叶片组件(通常虽然不一定是两个中的下面那个)刚性地联接至轴以将其能量直接传递至轴，并且该对叶片组件中的另一个组件通过联接器(例如辊、嵌齿轮等)联接至刚性附接的叶片组件以将其能量经由刚性附接的叶片组件传递至轴。在这些实施方式中，可将各刚性附接的叶片组件配置为以相同方向旋转，并且可将各非直接联接的组件配置为以与刚性附接的叶片组件相反的方向旋转。在其它实施方式中，仅一个叶片组件刚性地附接至轴以将其能量直接传递至轴，其余的叶片组件非直接地(通过一个或多个联接器)联接至同一个刚性附接的轴以将它们的能量经由刚性附接的叶片组件传递至轴。

风车的叶片组件(或各组件独立地)包括至少一个叶片，虽然通常叶片组件会包括多于一个叶片以提高风能收集的效率。叶片组件(各自)可包括1至8个叶片、或1至6、1至4、2至8、4至8、或3至6个叶片，例如1、2、3、4、5、6、7或8个叶片。当超过8个叶片时，增加的叶片所带来的附加益处减少。叶片通常围绕旋转轴线(通常虽然不一定围绕中心轴)对称地分布。因此如果组件具有3个叶片，则可将它们设置为彼此间隔120°的角度，如果组件具有5个叶片，则可将任意两个相邻叶片之间的角度设置为72°，等等。在风车具有两个或两个以上叶片组件的情况下，它们可具有相同数量的叶片或不同数量的叶片。虽然可以使用其它形状，但叶片通常具有细长形状，例如矩形或近似矩形的形状，或椭圆形或近似椭圆形的形状。各叶片具有从轴向外延伸的轴线，其中叶片围绕该轴旋转。该轴线可以是叶片的几何轴线，然而在某些实施方式中可能并非如此。该轴线可从作为叶片组件的部件的轴、或叶片组件的旋转轴线正交地延伸。因此，如果轴是竖直的，则叶片的轴线可以是水平的。在某些情况下，情况并非如此，叶片可能不与叶片组件的旋转轴线正交。叶片可以与旋转轴线呈约0至约75°的角度，或约0至60、0至45、0至30、30至75、30至60、30至45、45至75或45至60°，例如与旋转轴线呈约0、15、30、45、60或75°。这可以使围绕轴的叶片具有“冷杉树”效果。在存在两个叶片组件的情况下，可对这两个叶片组件进行配置使得通过旋转该组件中的一个或另一个或二者可使该两个组件的第一个的任意叶片的轴线与该两个组件的第二个的任意叶片的轴线平行。

风车包括旋转机构使得当叶片组件的叶片旋转通过第一位置时，所述叶片围绕其轴线旋转以使叶片位于基本竖直的平面中，并且当所述叶片旋转并通过第二位置时，叶片围绕其轴旋转90°。第一和第二位置可环绕轴分开180°。在使用中，第一位置将直接迎风并且第二位置将直接背风。通过这种方式，当叶片组件旋转时，迎风的叶片将被定向使得它们的横轴基本水平以使风的阻力最小化，并且背风的叶片将被定向为基本竖直以使叶片暴露于风的面积最大化并因此使那些叶片所收集的风能最大化。在本文中，术语“竖直的”不涉及叶片的轴线(其在风车的运行过程中相对于水平面保持恒定的角度)，而是涉及叶片所在的平面。相应地，“水平的”涉及某个定向，在该定向中，叶片的横轴(即与叶片的轴线正交的轴线)与竖直面正交。

可以将轴固定至叶片组件以使二者共同旋转。轴可以与叶片组件(或与叶片组件中的至少一个，如果存在多个叶片组件)成为一个整体。可选地，可以通过某些其它器件对它进行联接，例如通过传动系统。这在具有极低或极高的风速的位置是有益的。传动装置有利于在低风速区域中提高效率，并有利于在高风速区域中降低风车所受的应力。传动装置可以是可变的传动装置以便适应不同的风速。可以存在风速检测器(风速计)，风速检测器联接至可变的传动装置从而可以根据主风速对传动装置进行调节。

旋转机构可以在所述叶片近端处或近端附近与各叶片的部位联接。旋转机构可包括凸轮。凸轮可包括套管结构，套管结构包围轴并具有提升和放低部位，提升和放低部位与叶片的一部分联通，通常为叶片的近端或自叶片延伸的轴，从而当叶片组件旋转时，使叶片围绕其轴线旋转。可以使用其他旋转机构，例如可以对各叶片进行配置以使其能够稳定地停留在水平或竖直方向而不是某个中间角度。在这种情况下，旋转机构可以为障碍物(或多个障碍物，设置在第一和第二位置处或与第一和第二位置相关)，当叶片遭遇障碍物时，即当叶片通过或者第一位置或者第二位置时，障碍物促使叶片绕其轴线旋转(翻动)。

在使用中，叶片组件可在基本平行于风向的平面中旋转，通常在平行于风向的基本水平的平面中旋转。这可以通过使用方向单元来实现。方向单元能够检测风向并能够使风车的至少一部分以适当的方向旋转。当风车已被旋转时，在下风方向(即在风的方向)行进的各叶片位于基本竖直的平面中以使由风提供的推力最大化，并且当在上风方向行进时(即迎风)位于与基本竖直的平面基本正交的平面中以使风的阻力最小化，并因此使因正在返回的叶片所导致的减速最小化。方向单元可包括风向标，就像通常用于传统风车上的那样以旋转风车头部以迎风。可选地，方向单元可包括风向检测器，风向检测器联接至马达，马达进一步联接至风车。在这种情况下，检测器能够检测风向并将与该方向有关的信号发送至马达以根据需要旋转风车的一部分。在这种情况下，检测器还可以检测风力或风速，以对位于叶片组件与轴之间的传动机构进行控制。在水平叶片组件排列的情况下需要旋转的风车的关键部分是旋转机构，从而确保叶片以恰当的旋转点(即第一和第二位置被正确设置)绕它们的轴线旋转。如果叶片组件在竖直面中旋转，则可能必须旋转叶片组件本身以确保旋转平面与风向平行。

如先前所述，类似于第一组件，风车可包括联接至第一叶片组件的第二叶片组件。旋转机构是如此的机构以使得当第二叶片组件的叶片旋转通过第三位置时，所述叶片绕其轴线旋转以使叶片位于基本竖直的平面中，并且当所述叶片旋转通过第四位置时，叶片围绕其轴线旋转90°，其中第三和第四位置在环绕轴分开180°。在第一和第二叶片组件彼此平行的情况下，它们可相对于彼此反向旋转。在这些情况下，第二叶片组件的第三位置与第一组件的第一位置关联(例如直接位于其上方或下方)，并且第二叶片组件的第四位置与第一组件的第二位置关联(例如直接位于其上方或下方)。因此在使用中，当第一组件或第二组件的叶片经过其旋转的最下风点时，其将远离竖直位置旋转，并且当其经过其旋转的最上风点时，其将旋转至竖直位置。

如上所述，可将第二叶片组件设置为与第一叶片组件基本平行，通常与第一组件同轴，使得第一和第二叶片组件的旋转轴线重合。然而，在某些情况下也可以使用其它的相关定向。因此例如第一叶片组件可以是水平的并且第二叶片组件是竖直的，第二组件的旋转与第一组件的旋转通过旋转轴和齿轮的合适布置联接。其它可能的布置包括一对平行且水平的第一和第二叶片组件联接至第二对平行但竖直的第三和第四叶片组件。其它合适的布置将是显而易见的。

第二叶片组件可通过联接器与第一叶片组件联接。联接器可包括一个或多个辊和/或一个或多个嵌齿轮。为了高效地传递能量，联接器应具有最小的滑动。因此辊可以是高摩擦辊。它们可以是通过互锁轮齿防止滑动的嵌齿轮。

上述风车的效率可大大超过传统风车的效率。传统风车的效率通常为约9％。本发明的风车的效率可以是至少约50％，或至少约60、70、72、75或80％。本发明的风车的优点在于能够在低于传统风车所能够运行的风速下运行。这在某种程度上源自于这样一个事实，即当收获风能时，各叶片直接迎风，然而在传统风车中，所有叶片中仅有一部分迎风。本发明的风车例如能够在约0.2m/s、或0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5m/s的低风速下工作。本发明的风车例如在叶片组件之间转移能量辊中可利用非润滑陶瓷以有效运行。

风车的轴可联接至发电机以产生电力，或联接至某些其它器件以对风车从风所收集的能量进行利用、收获或转换。本说明书的前部分讨论了用来这样做的多种器件，下面将对这些内容进行概括。

上述第一方面的装置旨在使用来自可用资源或间歇性资源的能量来压缩空气。风是典型的可用资源，因此上述风车十分适于配合这种装置使用。风车的轴可联接至装置的转子以将能量传递至装置以提供压缩气体，通常为压缩空气。该联接可以是齿轮联接或直接联接。因此轴和转子可表示单个细长部件的不同部分，即转子可以是轴的延伸，从而轴的旋转意味着转子的旋转。

又如上所述，通过第一方面的装置与风车的组合所提供的气体压缩机可用来在压力容器中压缩气体。这意味着以压缩气体的形式对来自风的能量进行存储的器件，该器件能够以受控的方式随意使用。该组合能够产生大量压缩气体，该压缩气体的压力超过约100psi、或超过约150、200或250psi、或位于约100至400、100至300、200至300、300至400或250至350psi之间，例如约100、150、200、250、300、350或400psi。这意味着相当大的能量存储。

例如，压力容器可与能够依靠压缩气体运转的发动机联接。内燃机依靠由发动机的一个或多个汽缸内的爆燃所导致的气体膨胀进行工作。这些内燃机，例如柴油发电机，可通过使气体在汽缸内膨胀而转换为直接依靠压缩空气运转。

在其它实施例中，压力容器可联接至给水系统。因此风能被用来在压力容器中压缩空气，压缩空气将压力施加至水。这可以随意释放，并且压力可以用于净化过程，例如过滤或反渗透或活性炭净化。

在又一个实施例中，压缩气体可用作冷却剂。当气体被压缩时(如上所述)，其将自然地发热。如果该热能被消除，例如通过热交换器，或简单地通过从辐射性容器自然辐射冷却，则可使压缩气体回到环境温度或环境温度附近。允许这种气体膨胀(通过释放压力)提供可用于冰箱、空调等的冷却气体。该应用潜在地意味着没有温室气体产生的空调和冰箱的廉价资源。

附图说明

现在将仅通过例子并参照附图对本发明的优选实施方式进行描述，其中：

图1至3是根据本发明的装置的示意图；

图3A示出从上方观察该装置的视图；

图3B示出装置中的块体的空气入口中的狭槽以及空气通过出口流动的图示；

图4是包含根据本发明的装置的风车头部的图示；

图5是根据本发明联接至增压气体源的发动机的图示；

图6是一个系统的图示，在该系统中，根据本发明的装置和太阳能收集器提供使马达运转的能量；

图7是可用来对增压气体进行加热的加热系统的图示；

图8是可用来对增压气体进行加热的太阳能收集与存储系统的图示；

图9是提供净化水的泵送系统的图示；

图10是示出本发明的装置如何可用来为气体涡轮机提供动力的图示；

图11是示出如本文所述的风车的机械运行的照片；

图12示出图11所示的风车的头部的近照；

图13示出本文所述风车的照片并且图13A示出风车的简图；

图14示出适用于风车中使用的桨叶的框架。

具体实施方式

图3示出本发明的装置的又一图示。图3所示装置的元件和特征包括：

1.转子：装置直接连接至由风力叶片提供动力的驱动轴，即转子1直接由风能提供动力。转子末端覆盖有非润滑陶瓷。转子具有对应于非润滑叶片切割的狭槽。这将使腔具有所需的密封以防止气体泄漏并将摩擦损害降至最小。

2.壳体：壳体收容特别设计的块体，块体具有形成其内表面的不锈钢管。块体放置在密封的壳体中，并能够在壳体中移动以对穿过该装置流动的气体的体积进行调节。块体的不锈钢管的内表面形成腔，转子在腔中旋转。块体具有带槽的入口和出口(稍后描述)以允许空气进出腔。管具有粗糙的内表面以容纳非润滑叶片。在不锈钢管每端的表面设置有非润滑陶瓷以防止空气泄漏或至少使空气的泄漏最小化。壳体自身将块体保持在恰当位置并创建枢轴点以通过非润滑轴承移动块体。壳体支撑两个压力控制单元，压力控制单元控制块体的移动，并因此控制不锈钢管的移动。壳体在前部和后部具有粗糙的内表面以密封不锈钢管的非润滑陶瓷。小型轴(未示出)自支撑框架延伸并附接至不锈钢管的每端，从而使不锈钢管能够被压力控制系统移动。

3.腔：泵送体积被创建并通过块体的移动改变。根据来自风的可用能量经由驱动轴移动块体。

4.第二位置调节器：弹簧加载的调节装置平衡块体上的压力。

5.第一位置调节器：提供反向压力系统以根据风能移动块体并由装置的出口压力驱动。这是用于控制块体位置的活塞系统。

6.压力阀：这提供压力控制系统，压力控制系统是可调整的以控制装置的出口压力。因此在使用中，空气经过被设置在固定压力下的压力控制单向阀。

7.放气阀：为了装置的特定出口压力，提供放气阀以控制块体位置的改变。通过放气阀的调节，可以对移动控制器为特定出口压力所提供的移动程度进行控制。经过放气阀的气体可以回到入口或可以被允许排放到大气。

8.入口：用于让气体进入装置。如果装置被用来泵送空气，则可以增加脱水装置以在空气进入装置之前从空气中移除水分、雨水等。狭槽可以设置在块体和壳体中并位于装置的入口和出口处。对狭槽进行机械加工以允许被泵送气体的进入和离开。它们还被设计使得通过为叶片留出空间当转子旋转时它们不阻碍转子的旋转。这些狭槽在图3A和3B中示出。

9.叶片：弹簧加载的叶片例如由非润滑陶瓷制成以避免磨损，并在装置的运转期间旋转并将气体从入口吹扫至出口。这些叶片被设计为装配在转子的狭槽内并由非润滑材料制成。它们由弹簧加载以保持与不锈钢管内表面接触。

在图3中，还应用下列标识：

A3-空气过滤器

B3-非润滑材料

C3-压力控制

D3-高压软管

E3-进行压力控制的空气，单向阀：固定压力

F3-用于控制的压力空气

G3-压力位置控制(pressure positioning)

H3-块体的移动

图3A示出图3所示装置的俯视图。在图3A中，空气入口的狭槽清晰可见。要求这些狭槽允许空气进入腔并允许转子的弹簧加载的叶片持续旋转。图3A还示出了用于提供低摩擦旋转并且还提供空气密封的非润滑陶瓷表面的位置。因此对应于叶片使用非润滑衬里以消除或减少磨损并减少或消除泄漏。

在图3A中，还应用下列标识：

A3A-用于移动的枢轴点

B3A-栓接在空气入口和出口的管上的入口或出口斜道(shut)

C3A-压力调节装置

D3A-顶部的空气入口狭槽、底部的空气出口狭槽

E3A-用于压力移动的枢轴点

F3A-非润滑轴承

G3A-非润滑衬里。与叶片相对应以消除磨损并防止泄漏

H3A-压力调节装置

I3A-不锈钢管

J3A-非润滑轴承

图3B示出位于如上面图3A中所述的腔的入口和出口处的狭槽的进一步的细节。在图3B中，应用下列标识：

A3B-被整体支撑(in unit supported)的叶片

B3B-空气经过

C3B-在不锈钢插入物顶部和底部的切割的狭槽

D3B-插入物厚度

E3B-插入物直径

F3B-在插入物顶部和底部切割以允许空气流动且支撑叶片的狭槽

图3B的左手部分示出腔体的截取图，示出由旋转的叶片推送而离开腔体的空气的运动。因此图3B示出在插入物顶部和底部切割以允许空气流动且支撑叶片的狭槽。如右手部分所示，狭槽可形成于插入物中，例如不锈钢插入物。插入物可装配于腔内部。

图4示出包含上述装置的风车20头部的图示。风车可用来将风能传递至能量存储元件。图4的风车的元件和特征包括：

21.泵：之前已经对此进行过描述，具体参照图2和3。泵可以构成压缩系统的一部分，压缩系统能够依靠来自泵的压缩空气对空气、水、油或其它流体进行压缩。

22.水分离系统：脱水装置被提供用于在空气进入泵21的入口之前从空气中将水移除。

23.风车轴承：绕风车的驱动轴旋转并对其施加推力的传统风车轴承可由非润滑轴承替代，诸如非润滑陶瓷轴承或覆盖有氟碳聚合物(例如PTFE)的轴承。

24.非润滑轴承：风车头部的传统轴承可由非润滑轴承替代，诸如非润滑陶瓷轴承或覆盖有氟碳聚合物(例如PTFE)的轴承。

25.密封系统：密封系统被提供以允许传递来自风车中的泵的增压空气并允许风车的上部旋转。

26.非润滑轴承：压力交换系统可使用如上所述的非润滑轴承。

27.空气流动管：这被提供以将来自泵的压缩空气移送到可以存储或使用压缩空气的地方，例如压力容器或压缩空气驱动的马达。

28.风车尾部：这也可以具有如上所述的非润滑轴承。

29.风车头部联接器：风车(图4未示出)桨叶与泵21之间的联接器相对于传统风车已被加强以允许风车20头部在所有风速下旋转。

图5是根据本发明联接至增压气体源的马达。因此图5示出多个风车40，每个风车包括如上面参照图2和4所述的泵。图4更详细地示出风车的头部并且在上文已经进行了描述。每个风车具有空气入口A。被引入风车40的泵的空气被泵压缩并向下穿过管道41到达压力容器42。压力容器42可呈从风车通向马达45的长空气压力管道的形式。每个管道41装配有去除水的脱水装置B。这在向下穿过管道41的压缩空气包含水的情况下是有用的，因为优选的是没有水进入压力容器42。然后将来自风车40的压缩空气存储在压力容器42中，这意味着存储由风车40从风收获的能量。装配有压力控制阀44的管道43将压力容器42连接至马达45。马达45适合于使用压缩空气进行运转，从而压缩空气在汽缸中的膨胀以与传统内燃机中因燃料在汽缸中燃烧所引起的膨胀相同的方式驱动马达的活塞。可选地，马达45可以是旋转式发动机，或某些其它能够被压缩空气驱动的发动机。来自马达(例如来自汽缸)的空气能够穿过空气出口46离开马达45。压力控制阀44确保从压力容器42输送马达45用的正确压力的空气。

图6是与图5所示类似的系统的图示，在该系统中，风车所提供的风能由太阳能补充以使马达运转。在图6中，风车40具有空气入口A并且连接至装配有脱水装置B的管道41，如上面参照图5所述。虽然图6仅示出单个风车40，然而应理解，如上所述可以使用多个风车。如先前所述，管道41将压缩空气运送至压力容器42。来自图6中的压力容器42的压缩空气被运送至与太阳能加热系统49联接的热交换器48。以下将参照图7和8对此进行更加详细的描述。简要地，在太阳能加热系统49中，来自太阳的太阳能刺射(impinge)至将太阳能传递至热量存储块体的一个透镜或一系列透镜上，热量存储块体位于与外界绝缘的真空腔中。该绝缘将降低热量损失，并且包围热量存储块体的真空将减少对流性和传导性的热量损失。供存储块体使用的合适材料是高纯度石墨。存储块体能够将热能存储高达12个月，或甚至更长，从而能够在需要时使用能量。通常热量存储块体的温度保持在约1000℃。热传递棒用来将来自热存储块体的热能传递至热交换器48。热交换器48用来对来自压力容器的压缩气体进行加热，从而进一步增加其压力。调压器(未示出)向如上面参照图5所述的马达45提供被加热的压缩空气。然后来自马达45的废气通过气体出口46排出。

图5和6中所示的系统使得能够使用随意可用能源来运转马达45而不需要能量成本并且不产生环境污染物，诸如通常由燃料驱动的马达所产生的二氧化碳。

图7示出加热系统的图示，该加热系统可用于图6的系统以对来自风车40的增压气体进行加热。加热系统的元件如下所述：

热量传递桥(61)：其由热传导性高的材料制成。合适的材料是铜和无烟煤的组合，该组合具有高的热量传递能力。

热量存储块体(62)：其由高热容量材料诸如无烟煤填充，优选高纯度(例如＞99％w/w，或＞99.5或＞99.0％)。热量存储块体安装在真空中(压力小于约1mbar，或小于约0.5或0.1mbar)。由于是黑色，从而无烟煤具有良好的热辐射性质。

收集块体(63)：其由具有热传导性高的材料制成，例如铜和无烟煤的组合。收集块体被设计为收集来自热量存储块体62的热量并将其传递至传递桥61。因此收集块体63的上表面的一部分能够接触热量传递桥。

温度控制系统(64)：其通过升起和降下热量传递桥61以在收集块体63与传递块体74之间断开或形成热接触来对从收集块体63传递至传递块体74(即从热量存储块体62传递至从属块体68(见下文))的热能进行控制。

热绝缘体(65)：热传递桥61的非接触式表面良好绝缘以确保热量损失最小。

温度调节系统(66)：其控制温度控制系统64的运行，从而控制从属块体68的温度。

热反馈系统(67)：其包括测量从属块体68温度的热量测量装置，例如热电偶。热反馈系统还包括将温度的相关信号发送至温度控制系统64的信号联接器。

从属块体(68)：其热联接至传递块体74以接收来自热量存储块体62的热能。从属块体热联接至热量交换管道系统69，从而对该系统中的热量传递流体进行加热。从属块体通常位于具有金属外壳的真空腔中，优选为绝缘的金属外壳。从属块体包括高热容量物质，例如如上所述的高纯度无烟煤。

热量交换管道系统(69)：其允许将来自从属块体68的热量传递至系统中的热量传递流体。通常系统69的管道被嵌入从属块体68。热交换管道系统被设计以避免出现膨胀差异问题。

热量传递流体入口(70)：其允许热量传递流体(气体或液体)进入热量交换管道系统。被加热的流体可如图6所述用于加热压缩空气以用于能量的传递和/或存储，或者被加热的流体可直接用于空间加热或用于空调冷却系统。

热量传递流体出口(71)：被加热的热量传递流体通过出口71离开热量交换管道系统69。

绝缘体(72)：包围从属块体68的真空收容在绝缘壳体内。为入口70和出口71提供穿孔以允许热量交换流体进出热量交换管道系统69。

内部绝缘体(73)：从属块体68可包括额外的绝缘体，该绝缘体位于真空腔内部以进一步减少从属块体的不需要的能量损失。

传递块体(74)：其被设计为接收来自桥65的热量并将其传递至从属块体68。传递块体通常由热传导性高的材料制成，例如铜、银或结合有它们中一者或二者的碳(例如无烟煤)。传递块体可至少部分地嵌入从属块体68以有助于热量传递。

在图7所示的加热系统的操作中，来自热量存储块体62的热量被传递至通常部分地嵌入块体62的收集块体63。热量流过收集块体63并通过热量传递桥61传递至块体74。传递块体74将热能传递至从属块体68。当从属块体68超过预定温度(其通过温度调节系统66预先设定)时，热反馈系统67的热量测量装置向温度控制系统64发送信号，以使温度控制系统64升起热量传递桥，从而断开连接块体63与传递块体74之间的热连接。一旦从属块体68的温度降至预定温度之下，热反馈系统67的热量测量装置向温度控制系统64发送信号，以使温度控制系统64降下热量传递桥，从而重新形成连接块体63与传递块体74之间的热连接。通过这种方式，从属块体68被保持在预定温度附近的窄范围内。热量传递流体通过入口70进入热量交换管道系统69，并当其穿过从属块体68时被加热，通过出口71离开。

图8是可用来对增压气体进行加热的太阳能收集与存储系统的图示。其包含上文图7中所述的加热系统。

图8的系统包括透镜80，其被设置为将太阳能聚焦于热量存储块体81的表面上或附近。如上文参照图7所述，热量存储块体81安装在绝缘安装件82上，并包括高热容量材料，诸如碳、或石墨。安装件82由高强度绝缘材料制成。合适的材料包括陶瓷，诸如熔融氧化铝。热量存储块体81具有包括铜/碳复合物或其他类似材料的外壳。热量存储块体81具有接收太阳能的太阳能接收器83(透镜80聚焦于该接收器的表面之上或附近)。接收器83通常由纯透明石墨制成，纯度以w/w为基础至少为约＞99，任选地＞99.5或99.9％。如上文参照图7所述，热量传递桥84被设置为将来自热量存储块体的热量传递至从属块体85。如上文参照图7所述，热量传递管道系统86设置在从属块体85内。从属块体85安装在绝缘装配件87上以使从属块体87的传导性热量损失最小。如上文参照图7所述，温度控制系统88被设置为对热量从存储块体81传递至从属块体85进行控制。热量存储块体81、从属块体85和热量传递桥84全部位于真空腔89内，真空腔由绝缘体90包围以使这些组件不需要的热量传递最小化。

图8的系统的操作大部分如联系图7所述。太阳能由透镜80收集，透镜将被聚集的太阳能输送至块体81的太阳能接收器83。热能在块体81中积累，从而提高其温度。块体81的热能通过桥84传递至从属块体85。通过温度控制系统88使从属块体85保持在期望温度处或期望温度附近，其中当从属块体85的温度升高至期望的温度之上时，温度控制系统88升起桥84以断开存储块体81与从属块体85之间的热联接，当从属块体85的温度下降至期望的温度之下时，温度控制系统88降下桥84以重新建立存储块体81与从属块体85之间的热联接。从属块体85将热量传递至穿过热量传递管道系统86的热量传递流体以对热量传递流体进行加热。热量传递流体例如可以是图6中用于使马达45运转的压缩空气。

图9示出根据本发明的供水系统。在图9中，A表示当罐空时控制水进入并且当罐满时控制空气处于70psi的双作用阀门系统。注意，当罐空时关闭空气阀并打开水阀—首先空罐中的高压空气被释放并且这样一来清洁进水管状筛(water entry tube screen)。在图9中，压缩空气由如先前所述的装置提供(图9中未示出)。将压缩空气供给至位于水体(例如水库、湖泊、河流等)表面下方的两个压力容器。在图9所示的情况下，打开通向左侧罐的空气阀以允许压缩空气进入该罐。该阀联接至进水阀，从而当空气阀被打开时，进水阀被关闭以防止水进入该罐。在压缩空气的压力作用下，左侧罐中的水然后通过止回阀被压出罐并到达过滤系统。该水然后作为高压净化水离开过滤系统。当这发生时，关闭通向右侧罐的空气阀并打开进水阀。这使得来自水体的水能够进入并充满右侧罐。一旦右侧管被充满并且左侧罐被基本清空(如罐中的浮阀所示)，通向左侧罐的空气阀将关闭且通向左侧罐的进水阀将打开，同时通向右侧罐的空气阀将打开且通向右侧罐的进水阀将关闭。这使得通过止回阀从右侧罐泵送的水能够通过过滤器产生如上所述的净化水以供左侧罐使用，同时允许左侧罐重新充满水。可以重复这个循环以提供净化水的持续供给。由本发明提供的压缩空气所产生的被存储的风力的可用性使得使用高压空气在压力下泵送水而不需要电或柴油的能量成为可能。可用性的方面包括对为空气两倍重的水罐施加重量使得当充满空气时水罐保持在水下，并且水罐安装有阀系统，阀系统允许来自水库或河流的水通过特殊的浮阀系统和双阀(bi-valve)系统流入罐以允许水入口阀关闭并允许高压空气阀打开。这使通过止回阀到达活性煤或活性硅过滤器的水增压，从而向住户、村庄、农场等提供高压水。这对农场灌溉来说具有特殊的重要性，在农场灌溉中，未受污染的水是不可或缺的，也是供应不足的。因此图9的系统的特征尤其在于双作用阀系统。这些双作用阀系统安装至罐并且当罐空时允许水进入罐，当罐满时允许空气进入以达到预定压力(例如约70psi)。因此当罐空时，空气阀关闭且水阀打开。首先空罐中的增压空气被释放并且这样一来增压空气对进水管状筛进行清洁。

图10示出根据本发明用于操作涡轮机的系统。在图10中，风车A驱动装置B，装置B向与该装置连接的压力容器提供增压空气。增压空气然后被传递至预热器单元，在预热器单元处，由该过程中稍后产生的被加热空气对增压空气进行加热。增压气体然后被传递至加热器单元。在加热器单元中，清洁的煤或其它合适燃料被燃烧以提供热量和富含二氧化碳的空气。这用来对来自装置B的被压缩和预热的空气进行加热。这样一来，富含二氧化碳的空气被冷却并可以被排放，或可以用来促进植物的生长。被加热的高压空气然后被传递至涡轮机，在涡轮机处，空气的压力使涡轮机旋转。所产生的多余的被加热空气从而返回至预热器单元以对如上所述的压缩空气进行预热。通过这种方法，由风车收获的风能被用来对涡轮机进行操作，涡轮机然后能够做有用功。

图11示出如本文所述的风车的机械运行。风车被设计为在0.4米/秒的风速下运行归功于叶片在驱动时因风车尾部所创建的定位而以90°迎风。

参照图11：

●项目110是由非润滑轴承定心于中心轴的顶部旋转桨叶部件(叶片组件)。这允许顶部叶片组件将其能量传递至下部桨叶驱动部件(叶片组件)。

●项目120是附接至主驱动轴的下部桨叶部件，主驱动轴允许下部桨叶部件从右转至左而允许编号为110的部件从左转至右。与主轴的这种连接允许来自下部和上部桨叶部件的能量传递至主轴以供使用。

●项目130是由凸轮系统(未示出)而正转过90度的涡轮叶片驱动轴，其中凸轮系统附接至尾部部件并由非润滑轴承保持在恰当位置。

●项目140是附接至凸轮系统的风尾(wind tail)方向单元，风尾方向单元能够根据将风车控制为迎风的尾部控制通过凸轮系统独立地将叶片系统的转动控制为迎风。

●项目150是附接至风车尾部铸件主体的特殊非润滑辊，非润滑辊允许由上部桨叶部件产生的能量被传递至下部桨叶部件。

●项目160是通过非润滑轴承定位于中心轴的风车尾部铸件。它内部在上部和下部主体中包括凸轮系统，凸轮系统通过控制上部和下部主体的位置的风车尾部部件140迎风设置。

●项目170是能够安装在顶风设置的风车框架顶部的旋转轴承系统。

●项目180是封盖系统，封盖系统附接至尾部铸件140以保护内部操作组件并允许桨叶部件向左右自由旋转。

●为了控制目的，制动系统190可附接至允许控制风车运行的驱动轴。

图12示出图11所示的风车的头部的近照。图12具体示出非润滑辊，非润滑辊将来自上部桨叶组件的旋转能量传递至下部桨叶组件。因此当上部桨叶组件以顺时针方向(从上方观察)旋转时辊将以逆时针方向(朝着轴观察)旋转，从而以逆时针方向(从上方观察)驱动下部桨叶组件。当风车在使用中例如向马达、发电机或类似物提供能量时，能量通过联接至下部桨叶组件的轴从下部桨叶组件提取，并且该能量然后由来自上部桨叶组件的能量补充。

图13示出本文所述的风车的照片。在下面的讨论中，术语“上部”、“下部”、“左侧”、“右侧”和“中心”(以及“中央”)是相对于所观察的照片而言的。风车具有被配置为以相反方向旋转的上部和下部两个叶片组件。因此上部组件被配置为从上方观察以顺时针方向旋转，并且下部组件被配置为从上方观察以逆时针方向旋转。因此上部左侧叶片(上部桨叶组件的一部分)被示出为竖直的，并且当其行进至照片平面时能够从吹进照片平面(即远离观察者)的风收集能量。上部右侧叶片(同样是上部桨叶组件的一部分)行进并离开照片平面并且被水平地定向以将最小的面积呈现给风(朝着其吹)并因此使对风的阻碍最小化。以相对于竖直方向约45°角示出的上部中央桨叶绕其轴线从水平旋转至竖直，从而当其朝着照片左侧移动时，该叶片将能够收集风能。上部组件的第四个桨叶(图13中不可见)位于风车后面，并且也相对于竖直方向成45°角，该叶片从竖直旋转至水平，从而当其回到迎风时，其将最小的面积呈现给风。下部组件以类似方式运行但方向相反。因此该组件被配置为当从上方观察时以逆时针方式旋转。下部右侧桨叶被示出为竖直的，从而当其行进至照片平面内时将最大的面积呈现给风，从而使从风收集的能量最大化。所示下部左侧桨叶是水平的，从而当其离开照片平面返回时使其对风的阻力最小化。所示下部中央桨叶在水平与竖直之间变换，从而一旦其进一步旋转以行进至纸面内，其将把大的表面积呈现给风，并且第四个下部桨叶(该照片中不可见)在竖直与水平之间变换，从而一旦其进一步旋转以离开纸面，其呈现最小的对风阻力。图12中的联接器将能量从上部组件传递至下部组件，从而下部组件能够使用其自身从风收集的能量与上部组件的能量的组合来使风车的轴旋转(轴收容在桨叶下方并且在图13中不可见，然而在图11中被示出)。这可以例如被用来使涡轮机运转以进行发电。

图13A示出图13的照片中所示的风车的简图。参照图13A：

W1是面向风车前方的左侧桨叶(叶片)，之后如果尾部W5以90°迎风受到此作用W1经过前方的右侧桨叶，因此以接近风速行进；

W2是重复W1的右侧桨叶，然而由于主体单元(叶片组件)之间的驱动系统而以相反方向行进；

W3和W4由尾部W5保持使得风车迎风：左侧和右侧旋转桨叶快速地经过彼此以恢复它们的与风成90度的位置；

W6和W7：当右侧和左侧驱动桨叶到达风车后方，其位于尾部位置，每个旋转90度，以允许它们以相反方向经过，以被驱动至风车前方并迎风，在该位置处上，它们如上述W3/W4那样旋转。

应注意，桨叶被设计有锋利边缘，锋利边缘在回程时迎风并切割风，从而依靠背面的角度，任何风都将被引导至90度的桨叶W1和W2。由于两个叶片组件反向旋转，当两个桨叶位于合适角度时(由于一个将迎风行进，一个将随风行进)，顶部组件的桨叶将经过底部组件的桨叶。这能够使两个组件紧靠在一起设置并提升风车桨叶的紧密度。

图14示出适用于风车中使用的桨叶的框架。该框架可覆盖有重量轻的材料(纤维、聚合物强化纸、聚合膜或类似物)以形成桨叶。这能够使桨叶的重量最小化，从而降低启动风车的运行的所需的最小风能。图14还示出近似于机翼的桨叶的形状。这通常被使用以将风从返回的桨叶(图13中示为水平)指向前进的桨叶，从而增加风车的效率。因此例如参照图13，上部右侧桨叶从照片平面出来。其倒机翼形状将空气向下引以增加撞击正行进至照片平面内的下部右侧桨叶的空气量。类似地，同样从照片平面出来的下部左侧桨叶的机翼形状将空气朝着上部左侧桨叶向上引导以向上部桨叶组件提供额外的能量。这使得撞击返回(水平)桨叶的空气能够得到有效利用而不是提供阻碍。

Claims (64)

1.一种产生高压空气的装置，所述装置包括：

转子，所述转子能够在风能的作用下绕旋转轴线旋转；

块体，所述块体具有外表面和内表面，所述内表面在所述块体中限定内腔，由此所述转子位于所述腔内并且能够在所述腔内旋转，并且所述块体能够相对于所述转子在与所述转子的旋转轴线正交的方向上移动以改变所述转子在所述腔内的位置。

多个叶片，所述叶片延伸自所述转子，所述叶片被联接至所述转子使得：在所述块体能够相对于所述转子采用的每个位置上，所述转子都能够在所述腔内旋转并使每个叶片与所述块体内表面之间保持持续接触以使所述内表面与所述叶片之间保持密封；

气体入口通道，所述气体入口通道从所述块体的外表面延伸至所述内腔以允许气体进入所述腔；

气体出口通道，所述气体出口通道位于所述块体的、与所述气体入口通道相对的一侧，所述气体出口通道从所述内腔延伸至所述块体的外表面以允许所述气体离开所述腔；以及

位置控制器，所述位置控制器使所述块体相对于所述转子移动以改变所述转子在所述腔内的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述腔和所述转子二者都为圆柱形并且所述腔的轴线平行于所述转子的旋转轴线。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述叶片能够至少部分地缩回转子内。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述叶片包括弹性材料。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述叶片弹性地联接至所述转子。

6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其中所述转子联接至风车以使得所述转子能够绕所述旋转轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述转子通过驱动轴与所述风车联接，所述驱动轴轴向地联接至所述转子。

8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其中所述位置控制器包括第一位置调节器，所述第一位置调节器用于移动所述块体以改变所述转子在所述腔内的位置，使得当所述出口通道中的压力低于预定的最大值时，所述转子的旋转轴线与所述腔的中心之间的距离随着所述出口通道中的所述压力的增加而增加。

9.根据权利要求8所述的装置，由此所述第一位置调节器在第一方向上推动所述块体使得所述转子的旋转轴线与所述腔的中心之间的距离增加，所述位置控制器还包括第二位置调节器，所述第二位置调节器在与所述第一方向相反的第二方向上推动所述块体，使得所述第一位置调节器和所述第二位置调节器彼此相反地进行操作，从而当所述出口中的压力低于预定的最大值时，所述转子的旋转轴线与所述腔的中心之间的距离随着所述出口中的所述压力的增加而增加。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述位置控制器包括管，所述管将所述出口通道联接至所述第一位置调节器以向所述第一位置调节器提供气压，从而对所述第一位置调节器进行控制。

11.根据权利要求1至10任一项所述的装置，其中所述出口通道包括对来自所述装置的最大出口气压进行设置的调压器。

12.根据权利要求1至11任一项所述的装置，包括在所述气体进入所述腔之前对所述气体进行脱水的脱水装置。

13.根据权利要求1至12任一项所述的装置，其中所述块体联接至引导器，所述引导器将所述块体的移动限制在与所述转子的旋转轴线正交的方向上。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述引导器位于相对于所述转子的旋转轴线固定的位置。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其中所述引导器包括壳体。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述壳体具有外表面和内表面，所述内表面限定室，所述块体位于所述室内，其中所述室具有如此的形状以使得所述内表面将所述块体的移动限制在与所述转子的旋转轴线正交的方向上，所述壳体具有壳体入口通道以及壳体出口通道，壳体入口通道从所述块体的外表面延伸至所述室，壳体出口通道位于所述壳体的、与所述壳体入口通道相对的一侧，所述壳体出口通道从所述室延伸至所述外表面，使得在所述块体能够相对于所述转子采用的每个位置上，所述壳体入口通道都至少部分地对齐所述气体入口通道以允许气体进入所述腔并且所述壳体出口通道都至少部分地对齐所述气体出口通道以允许所述气体离开所述腔。

17.根据权利要求1至16任一项所述的装置，包括入口管道和出口管道，所述入口管道与所述气体入口通道气体联通并且所述出口管道与所述气体出口通道气体联通。

18.一种增压流体源，所述增压流体源包括压力容器以及根据权利要求1至17任一项所述的装置，由此所述装置的气体出口通道联接至所述压力容器的内部空间以允许来自所述装置的增压气体进入所述内部空间。

19.根据权利要求18所述的增压流体源，其中所述压力容器包括：向所述压力容器的内部空间供给液体的液体入口、允许所述液体离开所述压力容器的液体出口以及对流体从所述压力容器的离开进行控制的至少一个阀，使得所述增压流体源是压力下的所述液体的源。

20.根据权利要求18所述的增压流体源，包括第一压力容器和第二压力容器，由此所述装置的气体出口通道经由阀联接至每个所述压力容器的内部空间以允许来自所述装置的增压气体根据所述阀的设置或者进入所述第一压力容器或者进入所述第二压力容器。

21.根据权利要求20所述的增压流体源，其中每个压力容器包括：向所述压力容器的内部空间供给液体的液体入口、允许所述液体离开所述压力容器的液体出口以及对流体从所述压力容器的离开进行控制的至少一个阀，使得所述增压流体源是压力下的所述液体的源。

22.根据权利要求18至20任一项所述的增压流体源，还包括对所述压力容器的内部空间进行加热或对多个所述压力容器的内部空间中的至少一个进行加热的加热器。

23.根据权利要求18至22任一项所述的增压流体源，还包括在液体或气体已经离开所述压力容器之后对所述液体或气体进行加热的加热器。

24.一种马达，所述马达包括能够依靠增压流体运转的发动机以及根据权利要求18至23任一项所述的增压流体源，所述增压流体源联接至所述发动机以向所述发动机提供增压流体。

25.一种给水系统，所述给水系统包括根据权利要求19或21所述的增压流体源以及压力驱动净水装置，其中所述液体出口联接至所述压力驱动净水装置。

26.根据权利要求25所述的给水系统，其中所述净水系统包括活性碳过滤器、活性硅过滤器、反渗透装置、超过滤装置、微过滤装置或其中两者或两者以上的组合。

27.一种冷却装置，所述冷却装置包括根据权利要求18或20所述的增压流体源以及从所述压力容器中的压缩气体去除热量的热量去除装置，所述冷却装置还包括允许被冷却的压缩气体离开所述压力容器并膨胀的一个或多个气体出口。

28.一种操作根据权利要求1至17任一项所述的装置的方法，所述方法包括：让风能促使所述转子旋转，从而促使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述装置的转子联接至风车以使得所述转子能够绕所述旋转轴线旋转，其中让风能促使所述转子旋转的步骤包括将所述风车暴露给风，从而使所述转子绕所述旋转轴线旋转。

30.一种操作根据权利要求18至23任一项所述的增压流体源的方法包括：

让风能促使所述转子旋转，从而促使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；以及

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间。

31.根据权利要求30所述的方法还包括对所述压缩气体进行加热。

32.一种操作根据权利要求24所述的马达的方法包括：

让风能促使所述转子旋转，从而促使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间；以及

将所述压缩气体从所述压力容器传送至所述发动机以操作所述马达。

33.一种供水的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求25或26所述的给水系统；

让水进入所述系统的压力容器；

让风能促使所述转子旋转，从而促使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间以使所述压力容器中的水增压；以及

让所述增压水离开所述压力容器并穿过所述压力驱动净水装置。

34.一种提供凉爽空气的方法包括：

提供根据权利要求27所述的冷却装置；

让风能促使所述转子旋转，从而促使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间；

使用热量去除装置从所述压缩空气去除热量；

让所述被冷却的压缩气体通过所述一个或多个气体出口离开所述压力容器，从而允许所述气体膨胀并冷却。

35.根据权利要求1至17任一项所述的产生高压空气的装置的用途，用于提供高压空气、或用于提供高压水、或用于净化水或用于冷却。

36.一种收集风能的风车，包括可旋转的轴以及叶片组件，所述叶片组件沿圆周设置在所述轴周围并联接至所述轴，从而所述叶片组件的旋转促使所述轴旋转，其中所述叶片组件包括：

至少一个叶片，所述或每个叶片具有从所述轴向外延伸的轴线；以及

旋转机构，使得当所述叶片组件的叶片旋转通过第一位置时，所述叶片绕其轴线旋转以使得所述叶片位于基本竖直的平面中，并且当所述叶片旋转通过第二位置时，所述叶片绕其轴线旋转90°，其中所述第一位置和所述第二位置绕所述轴间隔约180°。

37.根据权利要求36所述的风车，其中所述或每个叶片的轴线与所述轴基本正交。

38.根据权利要求36或37所述的风车，其中所述旋转机构在所述叶片的近端处或近端附近与每个叶片的部位联接。

39.根据权利要求36至38任一项所述的风车，其中所述旋转机构包括凸轮。

40.根据权利要求36至39任一项所述的风车，其中，在使用中，所述叶片组件在与风向基本平行的平面中旋转。

41.根据权利要求37所述的风车，其中所述叶片组件的旋转平面基本水平。

42.根据权利要求36至40任一项所述的风车，还包括方向单元，所述方向单元能够检测风向并能够使所述风车的至少一部分旋转，使得每个叶片当在背风方向行进时位于基本竖直的平面中并且当在顶风方向行进时位于与所述基本竖直的平面基本正交的平面中。

43.根据权利要求42所述的风车，其中所述方向单元包括风向标。

44.根据权利要求36至45任一项所述的风车，包括第二叶片组件，所述第二叶片组件联接至权利要求36所述的叶片组件(下文称其为“第一叶片组件”)，

所述第二叶片组件包括至少一个第二组件叶片，所述第二组件叶片具有从所述第二叶片组件的旋转轴线向外延伸的轴线，所述第二叶片组件还包括旋转机构，使得当所述第二叶片组件的叶片旋转通过第三位置时，所述叶片绕其轴线旋转以使得所述叶片位于基本竖直的平面中，并且当所述叶片旋转通过第四位置时，所述叶片绕其轴线旋转90°，其中所述第三位置和所述第四位置绕所述轴间隔约180°，

其中所述第二叶片组件与所述第一叶片组件如此联接以使得所述第二叶片组件的旋转将能量传递至所述轴。

45.根据权利要求44所述的风车，其中所述第二叶片组件与所述第一叶片组件基本平行并且同轴。

46.根据权利要求45所述的风车，其中所述第一叶片组件和所述第二叶片组件的旋转平面基本平行。

47.根据权利要求44至46任一项所述的风车，其中所述第二叶片组件通过联接器与所述第一叶片组件联接以将旋转能量从所述第二叶片组件传递至所述第一叶片组件，并且所述第二叶片组件能够以与所述第一叶片组件相反的方向旋转。

48.根据权利要求47所述的风车，其中所述联接器包括一个或多个辊和/或一个或多个嵌齿轮。

49.根据权利要求44至48任一项所述的风车，其中所述第一叶片组件的叶片具有呈机翼形状的横截面和/或所述第二叶片组件的叶片具有呈倒机翼形状的横截面，使得所述第一叶片组件的旋转将空气朝着所述第二叶片组件向上引导和/或所述第二叶片组件的旋转将空气朝着所述第一叶片组件向下引导。

50.根据权利要求44至49任一项所述的风车，其中所述第二叶片组件的旋转机构包括凸轮。

51.根据权利要求36至50任一项所述的风车，其中所述第一叶片组件具有至少两个叶片，所述至少两个叶片绕所述轴对称地分布。

52.根据权利要求44至51任一项所述的风车，其中所述第二叶片组件具有至少两个叶片，所述至少两个叶片绕其旋转轴线对称地分布。

53.根据权利要求36至52任一项所述的风车，其中所述轴联接至用于发电的发电机。

54.根据权利要求1至17任一项所述的装置，其中所述转子联接至根据权利要求36至52任一项所述的风车，使得所述轴的旋转引起所述转子的旋转。

55.一种增压液体源，所述增压液体源包括根据权利要求54所述的装置以及压力容器，由此所述装置的气体出口通道联接至所述压力容器的内部空间以允许来自所述装置的增压气体进入所述内部空间。

56.一种马达，所述马达包括能够通过增压流体运转的发动机以及根据权利要求55所述的增压流体源，所述增压流体源联接至所述发动机以向所述发动机提供增压流体。

57.一种给水系统，所述给水系统包括根据权利要求55所述的增压流体源以及压力驱动净水装置，其中所述液体出口联接至所述压力驱动净水装置。

58.一种冷却装置，所述冷却装置包括根据权利要求55所述的增压流体源以及从所述压力容器中的压缩气体去除热量的热量去除装置，所述冷却装置还包括允许被冷却的压缩气体离开所述压力容器并膨胀的一个或多个气体出口。

59.一种操作根据权利要求54所述的装置的方法，所述方法包括将所述装置的风车的叶片组件暴露给风以使所述叶片组件绕所述轴旋转，从而使所述转子旋转并使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体。

60.一种操作根据权利要求55所述的增压流体源的方法，包括：

将所述增压流体源的风车的叶片组件暴露给风以使所述叶片组件绕所述轴旋转，从而使所述转子旋转并使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；以及

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间。

61.一种操作根据权利要求56所述的马达的方法，所述方法包括：

将所述马达的风车的叶片组件暴露给风以使所述叶片组件绕所述轴旋转，从而使所述转子旋转并使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间；以及

将所述压缩气体从所述压力容器传送至所述发动机以操作所述马达。

62.一种供水的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求57所述的给水系统；

让水进入所述系统的压力容器；

将所述给水系统的风车的叶片组件暴露给风以使所述叶片组件绕所述轴旋转，从而使所述转子旋转并使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间以使所述压力容器中的水增压；以及

让所述增压水离开所述压力容器并穿过所述压力驱动净水装置。

63.一种提供凉爽空气的方法，包括：

提供根据权利要求58所述的冷却装置；

将所述装置的风车的叶片组件暴露给风以使所述叶片组件绕所述轴旋转，从而使所述转子旋转并使所述叶片将气体从所述气体入口通道推送至所述气体出口通道，从而压缩所述气体；

将所述压缩气体传送至所述压力容器的内部空间；

使用热量去除装置从所述压缩空气去除热量；

打开所述一个或多个气体出口的至少一个以允许所述被冷却的压缩气体通过该打开的出口离开所述压力容器，从而使所述气体膨胀并冷却。

64.根据权利要求54所述的产生高压空气的装置的用途，用于提供高压空气、或用于提供高压水、或用于净化水或用于冷却。

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