TW201407108A - 用於冷卻及加熱應用之系統及方法 - Google Patents

Abstract

在至少一實施例中之系統及方法提供冷卻及/或加熱至一封閉空間。一溫度調節系統具有：具有第一排出埠之外罩；具有第二排出埠之至少一饋送入口；與至少一饋送入口流體連通且位於外罩內之複數波形轉子及/或碟片，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口，從而形成軸向置中的膨脹腔室；以及連接至複數波形轉子及/或碟片之驅動系統，且其中第一排出埠及第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。在另一實施例中，該系統更具有一壓縮機。在又另一實施例中，該系統具有一分配系統。

Description

用於冷卻及加熱應用之系統及方法 【優先權之主張】

本申請案主張於2012年2月26日所申請之美國專利臨時申請案第61/603,367號的權利，其藉此併入作為參考。

本發明在一或更多實施例中涉及用於提供冷卻及/或加熱至建築物內之一或更多位置的系統及方法。尤其，本發明之至少一實施例的系統及方法提供可用以提供在至少二排出之間的壓力及空氣溫度差之旋轉雙曲線波形結構及動力。

通常，空氣調節系統包括一封閉系統，該封閉系統包括用於溫度轉換的一對線圈組(一者用於蒸發，並且一者用於凝結)、一壓縮機、以及一膨脹閥。

在至少一實施例中，本發明提供一種溫度調節系統，該系統包括：具有第一排出埠之外罩；具有第二排出埠之至少一饋送入口；與至少一饋送入口流體連通並且位於外罩內之複數波形轉子及/或碟片，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口從而形成軸向置中的膨脹腔室；以及連接至複數波形轉子及/或碟片之驅動系統，且其中第一排出埠及第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。

在至少一實施例中，本發明提供一系統，該系統包括：具有第一排出埠之外罩；具有第二排出埠之引入腔室；設置在外罩內之碟片組渦輪，該碟片組渦輪包括其中心具有與引入腔室流體連通之開口的至少一碟片；以及連接至碟片組渦輪之驅動系統。

在至少一實施例中，本發明提供一系統，該系統包括：具有第一排出埠之外罩；具有第二排出埠及渦流引發腔室之至少一饋送入口；與該外罩旋轉接合之一對轉子，轉子至少形成膨脹腔室的一部分，碟片安裝在各轉子上，碟片之間存在至少一碟片腔室，並且一馬達連接至轉子；以及存在於自渦流引發腔室進入膨脹腔室、經由至少一碟片腔室而至外罩腔室以及第一排出埠之流體通道。

在至少一實施例中，本發明提供一溫度調節系統，該系統包括：具有第一排出埠之外罩；具有第二排出埠之至少一饋送入口；各自具有與至少一饋送入口流體連通之複數波形轉子及/或碟片並且位於該外罩內之複數碟片組渦輪，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口、從而形成軸向置中的膨脹腔室，各碟片組渦輪中的上轉子及/或碟片實質上將該外罩密封；以及連接至該複數碟片組渦輪之驅動系統，且其中第一排出埠及第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。

在關於任一先前實施例之另一實施例中，該系統更包括與至少一饋送入口流體連通之壓縮機。在關於任一先前實施例之另一實施例中，該系統更包括與第一排出埠及第二排出埠其中至少一者流體連通之分配系統。在關於先前實施例之另一實施例中，該系統更包括下列其中至少一者：(1)控制從第一排出埠及第二排出埠至分配系統之流量的至少一閥、以及(2)一附加引入口以及控制從第一排出埠、第二排出埠、及附加引入口其中至少二者至分配系統之流量的至少一閥。在關於任一先前實施例之另一實施例中，該系統更包括：具有第三排出埠之第二外罩；具有第四排出埠之第二饋送入口，該第二饋送入口與第一排出埠及第二排出埠其中至少一者流體連通；以及與至少一饋送入口流體連通並且位於外罩內之第二複數波形轉子及/或碟片，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口、從而形成軸向置中的膨脹腔室。在關於任一先前實施例之另一實施例 中，該系統更包括：與複數波形碟片磁性連通之至少一線圈陣列；以及可繞著饋送入口旋轉之至少一磁鐵板，其中該碟片包括磁鐵的陣列，其中該至少一線圈陣列其中一者係介於至少一磁鐵板其中一者與複數波形轉子及/或碟片之間。在關於先前實施例之另一實施例中，該系統更包括與至少一線圈陣列連通之能量收集裝置。在關於任一先前實施例之另一實施例中，複數波形轉子及/或碟片包括至少一組配對碟片。在關於任一先前實施例之另一實施例中，複數波形轉子及/或碟片包括形成在至少一表面上之波形。在關於先前實施例之另一實施例中，波形為雙曲線形，並且在另一實施例中為選自包括雙軸及多軸正弦曲線波形的群組。在關於任一先前實施例之另一實施例中，膨脹腔室包括漸縮部份及漸擴部份。在關於任一先前實施例之另一實施例中，複數波形轉子及/或碟片為碟片組渦輪的一部分。

在至少一實施例中，本發明提供一種壓縮渦輪，該壓縮渦輪包括：具有第一排出埠之外罩；至少一饋送入口；具有以一開口為軸向中心之複數圓形波形的上波形碟片，而最外側波形具有通過其中之複數溝渠；具有以一凹面特徵部為軸向中心之複數圓形波形的下波形碟片，而最內側波形及最外側波形具有通過其中之複數溝渠；以及連接至複數波形轉子及/或碟片之驅動系統，且其中第一排出埠及第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。在另一實施例中，通過上及下波形碟片之最外側波形的溝渠定義了葉輪。在關於前面二實施例其中任一者之另一實施例中，溝渠自各別碟片的中心向外螺旋。在另一實施例中，通過上碟片之開口係與至少一饋送入口流體連通。在關於先前段落中所討論的任一實施例之另一實施例中，壓縮渦輪作為壓縮機。

在至少一實施例中，本發明提供一種用以提供溫度調節之空氣的方法，其中該方法包括：驅動具有配對波形之複數碟片；將空氣饋送進入膨脹腔室，該膨脹腔室由通過多數之複數碟片之開口所定義，流體流入形成在碟片之間的空間而使流體分解成各別成份；以及從複數碟片的周圍及/或軸心排出比饋送空氣較為涼爽或溫暖的空氣至分配系統。在另一實施例中，該方法包括準備供饋送進入膨脹腔室之氣體。在關於先前實施例之另一實施例中，準備步驟包括加壓該空氣。在關於任一先前實施例之另 一實施例中，該方法更包括將從複數碟片的周圍所排出之空氣與從複數碟片的中心所排出之空氣及環境空氣其中至少一者混合，其中混合步驟發生在分配步驟之前。在關於本段落中之其他實施例的另一實施例中，複數碟片為碟片組渦輪的一部分。

80‧‧‧壓縮機

85‧‧‧閥

90‧‧‧分配系統

92T‧‧‧導管

93T‧‧‧壓力腔室

100、100B‧‧‧引入模組

120‧‧‧外罩

125‧‧‧軸環

125E‧‧‧軸環外罩

126E‧‧‧饋送外罩

130、130B、130T‧‧‧引入腔室

132‧‧‧入口

133‧‧‧排出埠

138‧‧‧開口

200‧‧‧碟片組模組

210、210T‧‧‧外罩

220、220B‧‧‧外罩

222‧‧‧上部外殼

223、225‧‧‧流量抑制器

224‧‧‧周圍外殼

226‧‧‧下部外殼

230‧‧‧外罩腔室

232、232B、232T、232’‧‧‧排出埠

234‧‧‧拋物面特徵部

250、250A、250B、250B’、250C、250D、250D’‧‧‧碟片組渦輪

250E、250H、250I、250J‧‧‧碟片組渦輪

252、252B、252D、252E、252G、252H‧‧‧膨脹腔室

252J‧‧‧膨脹腔室

253B、253C、253D‧‧‧排出溝渠

260、260B、260C、260E、260I、260G‧‧‧碟片

261‧‧‧波形圖案

262、262E、262G‧‧‧碟片腔室

264、264A、264B、264C、264D、264E、264I、264J‧‧‧轉子

264H、266H‧‧‧碟片

266、266A、266B、266C、266D、266E、266I、266J‧‧‧轉子

270‧‧‧葉輪

280‧‧‧軸承

300‧‧‧驅動系統

314‧‧‧傳動軸

312B‧‧‧傳動軸

314E‧‧‧傳動軸

502、504‧‧‧磁鐵板

510、510’‧‧‧線圈平台

512、512’‧‧‧線圈碟片

600‧‧‧支撐架

602‧‧‧支撐臂

604‧‧‧支撐構件

2222、2262‧‧‧開口

2224、2264‧‧‧凸緣

2322’‧‧‧排出口

2502A、2502I‧‧‧安裝孔

2522‧‧‧剛性特徵部

2522B、2522C、2522D、2522H、2522J‧‧‧凹面特徵部

2522E‧‧‧膨脹腔室

2524‧‧‧頂部

2602G‧‧‧安裝孔

2622H‧‧‧馬達安裝座

2629G‧‧‧組裝凸緣

2642、2662‧‧‧肩部

2642A、2646A、2668A‧‧‧脊部

2642G、2646G‧‧‧波形

2642I、2646I‧‧‧波形

2646‧‧‧端緣

2648J‧‧‧背部溝渠

2662A、2644A‧‧‧脊部

3122B、3124B‧‧‧凹面特徵部

5022‧‧‧螺栓

5124‧‧‧左盒

5126‧‧‧右盒

C250‧‧‧壓縮渦輪

C252‧‧‧膨脹腔室

C264、C266‧‧‧波形碟片

C2522‧‧‧凹面特徵部

C2662、C2666‧‧‧溝渠

C2664‧‧‧波形

本發明係參考附圖而加以敘述。在圖式中，相似的參考數字表示相同或功能類似的元件。圖式內之交叉線和陰影線的使用並非意圖限制可用以製造本發明之材料的類型。

圖1A及1B顯示根據本發明之方塊圖。

圖2A及2B顯示根據本發明之壓縮機實施例。

圖3顯示根據本發明之實施例的俯視圖。圖4顯示於圖3所示之系統在4-4處所取得之橫剖面圖。圖5顯示於圖3所示之系統的分解圖及部份橫剖面圖。圖6顯示於圖3所示之系統的部份橫剖面圖。

圖7A顯示根據本發明之另一實施例的側視圖。圖7B顯示於圖7A所示之系統的俯視圖。圖7C顯示於圖7B之7C-7C處所取得之根據本發明之實施例的部份橫剖面圖。圖8A顯示於圖7B之8A-8A處所取得之實施例的橫剖面圖。圖8B顯示於圖7B之8B-8B處所取得之實施例的橫剖面圖。

圖9A-9C顯示根據本發明之另一範例碟片組渦輪。

圖10A-10D顯示根據本發明之另一範例碟片組渦輪。

圖11A-11E顯示根據本發明之另一範例碟片組渦輪

圖12顯示根據本發明之另一範例碟片的立體圖。

圖13A-13D顯示根據本發明之另一範例碟片組渦輪。

圖14顯示根據本發明之另一範例碟片組渦輪。

圖15A-15C顯示根據本發明之另一範例碟片組渦輪，包括立體圖及橫剖面圖。

圖16顯示根據本發明之另一實施例的側視圖。

圖17A及17B顯示根據本發明之修改波形。

圖18顯示根據本發明之封閉迴路系統。

圖19-24係實驗數據的表格。

在以下圖式的實施敘述下，本發明對於本領域中具有通常技術者而言應變得顯而易見。

A. 定義

在本揭露內容中，波形包括但不限於圓形、正弦波形、雙軸形、雙軸環弦形、一系列互連扇形、一系列互連弧形、雙曲線形、及/或包括這些組合的多軸形，使得當該等波形實質上以碟片及/或膨脹腔室之軸心為中心的情況下旋轉時提供漸展的碟片溝渠。該波形係由例如但不限於在波形表面中之複數脊部(或凸出部、或上升波形)、溝槽、及凹部(或下降波形)所形成，該波形表面包括具有與其他特徵部相比及/或沿著個別特徵部之不同高度及/或深度的特徵部。在一些實施例中，垂直軸上之高度及/或沿碟片腔室的半徑所量測之深度如同例如圖10D所示般沿著一半徑變化。在一些實施例中，波形係製作成脊部，該脊部的每一側(或面)具有不同波形。在本揭露內容中，波形圖案(或幾何結構)係一碟片表面上的一組波形。相鄰轉子及/或碟片表面具有配對波形圖案，該配對波形圖案形成從膨脹腔室行進至碟片周圍之溝渠。在本揭露內容中，配對波形包括互補波形、包括凹部的鏡像幾何結構、以及其他有益的幾何特徵部。圖3-5、6C-8、9B、9C、10B-15C、及17繪示這些波形的各種範例。

在本揭露內容中，只要使元件之間的摩擦力最小化則可採取各種形式的軸承，用於軸承之材料的例子包括但不限於陶瓷、尼龍、酚醛樹脂、青銅、及類似者。軸承的例子包括但不限於軸襯及滾珠軸承。在至少一替代實施例中，軸承功能利用磁場以使系統內的旋轉元件置中並對準，而非機械軸承。

在本揭露內容中，用於電性隔離之非導電材料的例子包括但不限於非導電陶瓷、塑膠、塑膠玻璃(Plexiglass)、酚醛樹脂、尼龍、或類似的電惰性材料。在一些實施例中，非導電材料係一元件上的塗層以提供 電性隔離。

在本揭露內容中，用於外罩、板、碟片、轉子、及框架之非磁性(或非常低磁性)材料的例子包括但不限於鋁、鋁合金、黃銅、黃銅合金、不銹鋼(如奧氏體(austenitic)等級不銹鋼)、銅、鈹銅合金、鉍、鉍合金、鎂合金、銀、銀合金、及惰性塑膠。雖然非磁性材料用於旋轉元件，但在一些實施例中已發現旋轉元件為導體。用於軸承、間隔件、及導管之非磁性材料的例子包括但不限於惰性塑膠、非導電陶瓷、尼龍、及酚醛樹脂。

在本揭露內容中，反磁性材料的例子包括但不限於鋁、黃銅、不銹鋼、碳纖維、銅、鎂、鉍、及其它非鐵材料合金(其中一些相對於其他金屬含有高量的鉍)。

B. 概要

在至少一實施例中，本發明提供用於直接或間接對例如在建築物/結構或車輛內部之一或更多空間的封閉環境冷卻及/或加熱之系統及方法。圖1A繪示一範例實施例，該實施例包括選擇性壓縮機80、具有至少一排出埠232之外罩210、具有至少一入口132(亦顯示選擇性引入腔室130)和至少一第二排出埠133之引入模組100、具有提供其上存在波形且該波形定義一分散且膨脹腔室(或膨脹腔室)252之至少二表面的轉子264、266及/或碟片260之碟片組渦輪250(例如圖4所示)、以及驅動系統300。圖示實施例中之壓縮機80提供加壓空氣供應至引入模組100、並隨後至碟片組渦輪250。引入模組100包括用於系統之至少一第二排出埠133，該至少一第二排出埠133用於收集及/或釋放既輕且壓力高於經由第一排出埠232所釋放之材料的材料。第一排出埠232提供較重材料及較低壓空氣的出口處。在至少一實施例中，排出埠133、232的流動依碟片組渦輪250旋轉的速度而相反。雖然選擇性地排出埠其中一者直接排入室內環境，而另一排出埠排至室內環境外部，但在至少一實施例中的排出埠之一或二者饋送至分配系統90(參見例如圖1B)以冷卻/加熱室內環境。驅動系統300提供碟片組渦輪的旋轉。

至少一個實施例中之引入模組100包括例如圖1A所示之與 膨脹腔室252流體連通的引入腔室130。在另一實施例中，引入腔室為渦流腔室、或至少包括作為渦流腔室之腔室的一部分。

在至少一實施例中，碟片組渦輪250包括膨脹腔室252，該膨脹腔室252係由形成碟片組渦輪250之轉子264、266及/或碟片260中之軸向置中的開口所形成。見例如圖4及5。可旋轉的轉子及/或碟片係彼此相鄰堆疊或設置，使得相鄰構件之間保持一分隔的小空間以形成碟片腔室262。在包括波形的轉子264、266及/或碟片260之間至少有二表面。在至少一實施例中，轉子264、266係接附至各別的碟片260而實質上沒有間隙存在於所接附之轉子及碟片之間，例如圖10D所示。

驅動系統300係連接至碟片組渦輪250以提供碟片組渦輪250的旋轉運動。至少一實施例中之驅動系統300係經由傳動軸314(見例如圖4及5)或其他如傳動帶之機械式聯動裝置連接至碟片組渦輪250，並且在另一實施例中驅動系統300係直接連接至碟片組渦輪250。在使用中，驅動系統300使碟片組渦輪250中的複數轉子及/或碟片旋轉。

膨脹腔室可包括範圍從水平實質圓柱形到不同程度的漸縮及漸擴結構之各種形狀。然而，在至少一實施例中，膨脹腔室包括設計成當介質流經膨脹腔室時先使介質壓縮、然後膨脹之漸縮結構及漸擴結構。

在一些實施例中，引入腔室可形成為使充添介質(其在大多數實施例中為包括液體及/或氣體之流體)產生垂直渦流之渦流引發腔室，以賦予流體所期望之物理特性。提供充添介質的例子包括周遭空氣、外來(或外部)空氣、如壓縮機80所供給之加壓供應(周遭或外部)、以及計量流量。垂直渦流用於使充添介質成形、集中、並加速成為貫流渦流(through-flowing vortex)，從而導致充添介質的溫度降低及熱能轉換成動能。當首先使充添介質壓縮、然後隨其被動力旋轉及碟片的漸展幾何結構所產生之離心吸力/真空吸入膨脹腔室而迅速膨脹時，便產生這些效果。渦流也幫助流體通過系統，亦即從渦流引發腔室進入膨脹腔室、通過波形(如碟片上的雙曲線波形)所產生之圖案及溝渠而形成的碟片腔室、並流出系統。在一些實施例中，在系統內也可能有流體的逆流，其中分離之流體成份從碟片腔室流至膨脹腔室、向上返回通過渦流腔室(即同時軸向地且周 圍地流動)，並且在一些實施例中從入口流出。介質(或材料)趨向相對於質量/比重而分離，較輕的材料向上通過渦流眼而排出，而同時較大質量的氣體/流體在周圍排出。當通過波形幾何結構時，充添介質受到多重的動力作用與反作用力以及影響力，例如當流體越過凹處和頂峰以及高變動之雙曲線及/或非雙曲線幾何結構時的交替壓力區域和流體之變換環形渦流及多軸流動、以及結合同時的離心和向心動力之正弦曲線、扭轉、及往復運動。參見例如圖6。至少一實施例中的這些動力包括多重的多軸高壓離心流動區域及低壓向心流動區域，其大多數本質上為渦流。

碟片的數目及排列可依特定實施例而不同。各種碟片排列的例子包括配對碟片、多數配對碟片、堆疊碟片、複數堆疊碟片、多階段碟片陣列、以及例如圖4、7C-9C、10D、11E、14、及15A-15C所示的這些碟片排列之各種組合。另外的範例增加一或更多轉子至碟片中。碟片組渦輪係一完整組件，而碟片組渦輪內具有轉子及/或碟片作為元件。在至少一實施例中，下轉子(或碟片)包括形成膨脹腔室的底部之拋物形/凹面剛性特徵部。

圖1B提供另一根據本發明之系統之範例的概要。如圖1B所示之系統包括有關圖1A所討論之元件，加上與排出埠133、232及分配系統90其中至少一者流體連通的閥85。在至少一實施例中的閥85係與排出埠二者皆流體連通以混合輸出，以便獲得待經由分配系統90來分配之空氣的期望溫度。在另一實施例中，閥85係與排出埠其中一者流體連通，並且經由附加入口(或輸入)87而與室外空氣流體連通，以調整將經由分配系統90來分配之空氣的溫度。在另一實施例中，閥85係連接至排出埠133、232以及室外。分配系統90提供了使調節之空氣移動進入接收調節之空氣的期望位置之路徑。可用作分配系統90的一部分之元件的例子包括輸送管、通風孔、導管、調節閘、及其他可發現使用在建築物、其他結構、及車輛中之HVAC和空調分配系統中的類似元件。在至少一實施例中，該系統係位於一空間，其中溫度係藉由使用輸送管從該空間提供一排放路徑及/或從外部吸入來源空氣至該空間而加以控制。

圖示之壓縮機80對於上述實施例中的系統為一選擇性元 件。在另一實施例中，壓縮機80接收來自接收系統的輸出之內部位置的空氣作為輸入。在另一實施例中，進入壓縮機80的輸入為室外空氣及內部調節空氣的混合物。圖2A及2B顯示可用作壓縮機渦輪C250的一對範例波形碟片C264、C266。圖2A顯示具有一開口穿過其軸心以定義膨脹腔室C252之上碟片C264的底面。圖2B(亦參見圖17B)顯示下碟片C266的頂面，該下碟片C266包括凹面特徵部C2522，該凹面特徵部C2522提供壓縮渦輪C250中之膨脹腔室C252的底部。圖示之波形C2664實質上為圓形，但如同將在本揭露內容中所討論般，包括雙曲線波形之各種波形可取代圖示之圓形波形。下碟片C266包括從凹面特徵部C2522朝圓形波形C2664向外螺旋之複數溝渠C2662(其切過最內側的圓形波形)。二碟片皆包括切過外側圓形波形之複數溝渠C2666，並且這些溝渠亦顯示為從碟片的內部朝外側周圍向外螺旋。在至少一實施例中，外側溝渠C2666係葉輪溝渠。利用此壓縮渦輪之測試產生使用周遭空氣作為輸入之112PSI的周圍排出壓力。在至少一實施例中，壓縮渦輪將包圍在一外罩中，該外罩將收集排出之空氣並將該排出之空氣饋送至入口132中(在至少一實施例中將經由管道或輸送管而發生)。至少一實施例中之壓縮渦輪係利用上述的驅動系統300經由例如各自傳動軸之間的傳動帶或滑輪連接、或轉動碟片組渦輪250之傳動軸上的共同位置而轉動。在至少一實施例中，壓縮渦輪係用作碟片組渦輪。

在至少一實施例中，引入腔室130集中(壓縮)並傳遞充添介質至膨脹腔室252中。膨脹腔室252使壓縮的充添介質迅速膨脹，並且散佈在碟片腔室262各處，以及經由碟片腔室262而在碟片組渦輪構件的表面上朝向周圍散佈，並且在一些實施例中回到膨脹腔室252。在至少一實施例中，流體的成份反向通過系統，例如流體中的較輕成份與流體中的較重成份分離。在至少一實施例中，系統包括用於一或更多分離的流體成份之捕捉系統。當介質從中心通過旋轉碟片之間朝向碟片的周圍時，該介質受到調節。在至少一實施例中，省略引入腔室130。

當碟片組渦輪250使膨脹腔室252內的充添介質旋轉時，充添介質從碟片組渦輪250的中心通過碟片腔室262流向碟片組渦輪250的周圍。當充添介質通過碟片腔室262時，該介質受到調節、分離、解離、及/ 或轉變。空氣分解成較輕和較重的成份，較輕的成份倒流並往上回流通過引入腔室130而在第二排出埠處排出，而較重的材料往外流至碟片組渦輪的周圍而收集在外罩中並且在第一排出埠處排出。使用空氣作為範例，則較輕的材料會是氫且較重的材料會是氧。隨著材料的流動，在與輸入空氣壓力不同壓力下進行排出，使得較輕的材料在比較重的材料排出之更高壓力下進行排出。例如，在使用實質上如圖9A-9C所示之轉子組以及一渦流腔室的情況下，若輸入空氣在60PSI下為約華氏85度，則在第一排出埠之排出在約25PSI下可為華氏42度的數量級程度，而在第二排出埠之排出在約90PSI下可為華氏117度的數量級程度。已發現到對於低壓和高壓與輸入壓力之壓力差係大致相同。已觀察到之另一引人關注的現象為甚至在排出埠處有流入系統及流出系統之振動流量。基於本揭露內容，應瞭解到基於旋轉速度的變化以及如本揭露內容之其他部分中討論的所產生之諧波變化，該等流量將與此段落中敘述者有所改變。

在另一實施例中，設有多階段，而各階段具有引入模組、外罩、及碟片組渦輪。多階段提供串聯以便在空氣通過各階段時降低或增加壓力及/或溫度，其中第一階段的相關排出埠係與第二階段的入口流體連通，依階段的數目以此類推，而最後階段自相關排出埠提供輸出以供使用。

以下的揭露內容為根據本發明之可用以提供引入模組及碟片組渦輪的不同系統之範例。此外，這些範例提供用於系統中的一些不同波形之圖例。

C. 引入口及碟片組渦輪範例實施例

圖3-5提供根據本發明之流體引入模組100及碟片組模組200之範例實施例的各種視圖，雖然自圖示實施例省略了第二排出埠，但在至少一實施例中其將軸向置中在渦流腔室130的頂部處。本實施例為可併入圖1A及1B所示並且在以上討論之系統中的次系統之範例。依據此實施例，該系統包括具有渦流引發腔室(或渦流腔室)130的流體引入模組100和具有外罩220的碟片組模組200、以及具有膨脹散佈腔室(或膨脹腔室)252的碟片組渦輪250。流體引入模組100作為供給至碟片組模組200之充添介質的來源。

充添介質經由流體入口132進入渦流腔室130。亦可調整流體入口132的尺寸及角度以幫助在例如圖3所示之渦流腔室130內的充添介質之中產生渦流。渦流腔室130提供流體處理的初始階段。圖4及5所示之外罩220係圍繞碟片組渦輪250，並且為如何收集自碟片腔室262的周圍流出之流體成份範例。在一替代實施例中，以一收縮橫截面區域之沙漏形腔室取代渦流腔室130，空氣在該橫截面區域外膨脹之前向下流過該橫截面區域。

圖4及5分別繪示依據圖3所示之實施例之流體調節系統的橫剖面圖和分解橫剖面圖。圍繞碟片組渦輪250之外罩220提供碟片260及轉子264、266可於其中旋轉之封閉體。以下揭露內容提供可如何建構並組裝這些模組的範例。

流體引入模組100包括在具有流體入口132之外罩120內的渦流腔室(或引入腔室)130，在至少一實施例中調整流體入口132的尺寸及角度以幫助在渦流腔室130內的充添介質之中產生渦流。渦流腔室130係圖示為包括具有開口138之環狀安裝軸環125。該軸環125允許引入腔室130以流體連通方式與膨脹腔室252連接。流體引入模組100位於碟片組模組200上方，並提供流體處理的初始階段。在至少一實施例中，渦流腔室130在系統中是固定的，而通過渦流腔室130的充添介質之流動係至少部分由存在於外罩220中之碟片組渦輪250的旋轉所驅動。在另一實施例中，在充添介質中不產生渦流，而是由渦流腔室130作為通道以便將充添介質從其來源移至膨脹腔室252。

碟片組模組200包括定義與渦流腔室130流體連通之至少一膨脹腔室252的至少一碟片組渦輪250。流體離開渦流腔室130而進入膨脹腔室252。如圖示之膨脹腔室252係由併入碟片組渦輪250中之下轉子(或下碟片)266的剛性特徵部2522所形成，而其容積區域由堆疊碟片260及上轉子264中的中心孔所定義。在至少一實施例中，碟片組渦輪內具有多數膨脹腔室，各碟片組渦輪具有下碟片266，該下碟片266具有剛性特徵部2522。參見例如圖7A-8B及本揭露內容的下一部份。

如圖示般，碟片組渦輪250包括上轉子264、中間碟片260、 及下轉子266，上述各構件具有至少一表面，該至少一表面具有存在於其上之波形圖案261。圖示之至少一可旋轉碟片260及轉子264、266係彼此相鄰堆疊或設置，使得相鄰碟片/轉子之間保持一分隔的小空間以形成碟片腔室262，充添介質將從膨脹腔室252進入此碟片腔室262。碟片腔室262沿著例如圖9A-11E及14所示之相鄰轉子/碟片之間的互補波形261排列。在至少一實施例中，該波形沿著任一半徑方向從波形圖案的起點延伸至波形圖案的終點皆無轉角。在圖5中，圖示之波形圖案261為一系列之同心圓，但基於本揭露內容應瞭解到可用本揭示內容中所討論且繪示在圖式中的其他圖案取代該等同心圓。圖示之轉子264、266及碟片260係彼此分隔以在其間形成與膨脹腔室252流體連通之碟片腔室262。圖4及5繪示將其隔開的方法，其中例如陶瓷間隔件之葉輪(或翼墊片)270係用以將其隔開並且也將其彼此互連以使其一起轉動。除了陶瓷以外的有效替代材料包括不傳導電流之材料以使圖示之轉子及碟片彼此電性隔離且使其與系統電性隔離。在另一實施例中，一或更多上轉子264、中間碟片260、及下轉子266係電性連接。將其隔開的另一方法為使用固定地接附在穿過上及下轉子264、266之間的支撐螺栓之支撐件。圖示之下轉子266包含一形成膨脹腔室252之底部的拋物面/凹面剛性特徵部2522。在一替代實施例中，轉子264、266及碟片260係接附在其周圍上。

上轉子264及下轉子266包括從其各自之無波形面延伸的肩部2642、2662。上轉子264包括一凸出肩部2642，該凸出肩部2642通過碟片組模組200之上部外殼222中的開口2222以與引入腔室130建立流體路徑連接。在圖示之實施例中，軸承280環繞在上轉子肩部2642周圍，該軸承280係置於上部外殼222之凸緣2224上並靠在引入腔室外罩120之軸環125內部。下轉子肩部2662通過於下部外殼226中的開口2262以與傳動軸314嚙合。軸承280圍繞下轉子肩部2662，該軸承280靠在下部外殼226之凸緣2264。在一替代實施例中，上轉子264及下轉子266包括用以容納波形碟片之套疊孔，其中該套疊孔由具有用以容納波形碟片之連接構件的間隙之周圍壁所定義。參見例如圖10D。

在至少一實施例中，於使用期間當中間碟片260繞著系統之 中心垂直軸旋轉且流體通過其表面上方時，中間碟片260將開始共振。當中間碟片260在上及下轉子264、266之間共振時，碟片腔室262將不斷變化，使得中間碟片在上及下轉子264、266之間共振時，碟片腔室262中產生額外且易變的膨脹區及壓縮區(在至少一實施例中其導致各種奇特的運動)。在至少一實施例中，在頻率定為處理中之材料的分子/原子頻率以經由材料之諧波/非諧振來進行操作的情況下，所導致之運動為在進行過程之不同階段的預定之諧振、共鳴、及/或非諧振。

外罩220包含碟片組渦輪250於其中旋轉之腔室230。如圖4及5所示，至少一實施例中之外罩腔室230及碟片組渦輪250之外表面具有互補表面。圖示之外罩220包括上部外殼222、下部外殼226、及周圍外殼224。圖示之外罩220亦包括分別接附至上部外殼222及下部外殼226的一對流量抑制器223、225。基於本揭示內容，應瞭解到外罩220的部份元件可一體成型為單一構件。圖4亦繪示外罩220可如何包括碟片組渦輪250於其中旋轉之腔室230的拋物面特徵部234。在至少一實施例中，當轉子264、266及碟片260在腔室230中旋轉時，碟片組渦輪250之外表面的拋物面形狀幫助達到轉子264、266及碟片260本身的諧波頻率，因此增強了通過系統之流體的分離處理。在至少一實施例中，轉子264、266具有與腔室230之形狀互補的外表面。

上部外殼222包括穿過其頂部而與軸承280中的開口對齊之開口2222。如圖4及5所示，軸承280係用以使任何可能存在於上轉子264的肩部2642與外罩軸環125與上部外殼222之間的摩擦降到最低。在至少一實施例中，該軸承280亦幫助膨脹腔室252的頂部2524與渦流腔室130的出口138對齊。同樣地，下部外殼226包括穿過其底而與環繞下碟片266之肩部(或馬達輪轂)2662的軸承280對齊之開口2262。

周圍外殼224包含間隔地設於其邊緣的複數排出埠232。排出埠232係與碟片腔室262流體連通。在至少一實施例中，圖示之系統中的流量抑制器223、225幫助從碟片組渦輪250之周圍流出的流體流向外罩220中之排出埠(或匯集點)132。在至少一實施例中，具有一環繞外罩220的包圍容器以收集來自系統之排出氣體。替代性地，各種排出埠232可與歧 管或其他類似結構連接在一起，以使其各自的輸出互相結合。

電性隔離元件的額外範例包括以下方式。驅動系統/心軸/軸係經由使用以非導電材料所製成之大隔離環而電性隔離，該隔離環在傳動軸與接地之間產生不連續性。在至少一實施例中，所有碟片組渦輪元件係利用例如非導電管、墊片、軸襯、隔離環、及墊圈而彼此電性隔離。主要饋送管(或引入腔室)亦經由使用一額外隔離環而與上轉子電性隔離。饋送管和環繞系統之支撐結構經由使用如尼龍螺栓之額外隔離元件而電性隔離。在多數情況下，從傳動軸往上經過所有轉動元件至渦流腔室頂部的任何元件與支撐結構之間無電性連續。然而，有時如先前所述般需要電性連續。

圖6顯示在藉由反映環流之C(順時鐘)和倒C(逆時鐘)從區域的上部至下部所繪示之流量環流的情況下，階梯狀波形諧波如何使高及低壓力區域形成在溝渠中。在至少一實施例中，這些壓力區域和扭轉的往復運動允許充添介質及材料在溝渠內部流動並打斷原子之間的鍵結。

D. 多階段之範例實施例

圖7A-8B繪示一多階段系統的不同實施例，該多階段系統包括在一外罩220B內部之用於系統各階段的碟片組渦輪250B-250D。基於本揭露內容，應瞭解到取決於是否需要加熱或冷卻而可能有一系列的膨脹階段或壓縮階段。因為在至少一實施例中波形碟片為具有圓形波形圖案之圓錐形狀，所以圖示之碟片組渦輪與先前所示之碟片組渦輪不同。圖7A及7B繪示一共用外罩220B、引入模組100B、及排出埠232B。各碟片組渦輪包括將流體導入碟片組渦輪250B-250D之至少一碟片腔室262中的至少一膨脹腔室252B-252D。於圖示之範例中，各碟片組渦輪250B至250D包括上轉子264B-264D，該上轉子264B-264D實質上提供一障礙以防止從周圍流出之流體向上流動而超過碟片組渦輪，以幫助將流出之流體導向下一階段或至少一排出埠。在另一實施例中，該至少一排出埠係沿著最後的碟片組渦輪之周圍而設置，以代替或外加至圖8A及8B所示之底部排出埠232B。這些圖式顯示僅具有一顯示成表示饋送這些圖示系統之渦流腔室(或者實質上為圓柱形之引入腔室)的代表性入口之碟片組模組外罩220B。

當排出埠在外罩的底部時，傳動軸(未顯示)向上通過排出埠以與最下方之轉子接合。在個別碟片組渦輪之間具有如圖7C所示之通過下方碟片組渦輪的上旋轉轉子/碟片延伸至上方碟片組渦輪的下轉子之傳動軸、或者具有在不安裝於外罩的各對碟片之間的複數葉輪。傳動軸312B將藉由支撐構件而連接至旋轉碟片以允許流體流過膨脹腔室。圖7C繪示具有碟片組渦輪250D’及第二碟片組渦輪250B’之多階段系統的部分橫剖面，除了在上轉子上未顯示凸緣、以及膨脹腔室的底部係由結合傳動軸312B之凹面特徵部3122B及3124B所提供以外，碟片組渦輪250D’及第二碟片組渦輪250B’類似於有關圖8A及8B所討論之碟片組渦輪。各碟片組渦輪下方係一排出模組，該排出模組包括在上表面中的排出埠232’，以使所捕獲之氣體經由排出口2322’注入到下一階段或系統的排出埠。

圖8A繪示依據本發明之實施例之多階段堆疊波形碟片系統之範例的橫剖面及概念圖。圖示之多階段系統包括設計成經由膨脹腔室以及各碟片組渦輪中之碟片腔室而首先膨脹/分離充添介質並隨後壓縮/集中該充添介質之複數堆疊碟片組渦輪250B-250D。在一替代實施例中，於一或更多階段在周圍各處增加額外的埠以允許添加材料(或流體)、或允許自系統回收/移除材料。

碟片組渦輪250B為一擴張的波形碟片組渦輪，並包括多數波形溝渠。碟片組渦輪250C為第二階段集中/壓縮波形碟片組渦輪(因為相較於系統中的第一碟片組渦輪250B具有較少的可用腔室)。碟片組渦輪250D為第三階段集中/壓縮波形碟片組渦輪，其提供僅有一對轉子的範例，該對轉子之間具有一腔室，從而導致對比於先前碟片組渦輪250C之壓縮。圖示之系統包括與膨脹腔室252B流體連通之引入腔室130B。膨脹腔室252B係由在形成碟片組渦輪250B之複數轉子264B、266B及碟片260B的中心之開口所形成。分別在碟片組渦輪250B-250D中的下轉子266B-266D為實心且其中心不具有開口，而是包括形成膨脹腔室252B的底部之底部凹面特徵部2522B、2522C、2522D。該實心下轉子266B-266D防止流體完全流過碟片組渦輪250B-250D的中心，並促使流體散佈在碟片組渦輪250B-250D內部之不同的碟片腔室中，使得流體從中心流至周圍。碟片組渦輪250B- 250D中的上轉子264B-264D之每一者包括實質上將上碟片的邊緣與外罩220密封之端緣2646。端緣2646從而促使流體於排出溝渠253B-253D內部流動。排出溝渠253B以流體連通方式將碟片組渦輪250B和碟片組渦輪250C之膨脹腔室連接。排出溝渠253C以流體連通方式將碟片組渦輪250C和碟片組渦輪250B的膨脹腔室252B連接。排出溝渠253D以流體連通方式將碟片組渦輪250D和流體出口232B連接。在一替代實施例中，上轉子不旋轉並接附至外罩以形成密封。

圖8顯示依據本發明之實施例的多階段堆疊波形碟片系統之另一範例的橫剖面圖。本實施例的多階段系統包含複數碟片組渦輪。圖示之碟片組渦輪250D、250C、250B係採用自圖8A所示之前一實施例，並且已重新安排以便為本發明之至少一實施例提出的靈活性提供另一範例。由於碟片組渦輪250D、250C、250B的安排而提供當材料通過系統時壓力的擴張及降低之串聯。致冷能力大約正比於大氣壓力減去降壓之空氣的壓力值之間的壓力差，並且等於冷卻差(cooling differential)。

在另一實施例中，碟片組渦輪可設計成具有完全壓縮的幾何結構以完成系統轉變所需的致冷氣體壓縮成液體狀態，而經由液體循環再膨脹成氣體而達到冷卻。

在針對以上多階段實施例的另一實施例中，可經由系統及/或經由額外單元以使所處理的空氣再循環，以提供由「焦耳湯普森效應」(Joule Thompson Effect)所實現之額外冷卻益處，該效應提出當空氣逐漸冷卻且空氣入口溫度持續下降時，冷卻效果擴大。

在針對以上多階段實施例的另一實施例中，波形的壓縮幾何結構將合併向周圍逐漸變細/變窄且/或減小波形幅度及碟片間允差的更大波形入口幾何結構。在另一實施例中，這個概念用在以下所討論的波形碟片範例。

E. 波形碟片範例

圖9A-9C繪示碟片組渦輪250A之轉子264A、266A的範例。圖9A繪示碟片組渦輪250A之頂部，圖9B繪示上轉子264A之底面，且9C繪示下轉子266A之頂面。圖示之波形圖案包括正弦曲線形脊部2642A 及圓形脊部2646A。下轉子266A包括圓形外面脊部2668A。又，所圖示者為用以組裝碟片組渦輪250A之安裝孔2502A的範例。在一替代實施例中，於上轉子264A與下轉子266A之間調換波形圖案。

前述之波形以及圖式於圖9B和9C之波形為其可能結構的範例。波形圖案增加了於系統操作期間其中充添介質和磁場越過與通過之表面面積。相信先前在本揭示內容中間接提到之增加的表面面積提供了一區域，其中以如此方式屏蔽大氣中的環境場，以便在磁鐵存在的情況下提供一磁場。甚至當波形碟片不動且磁鐵越過其表面(無論波形碟片的波形面或背面)時仍為正確，並且磁場的衰退及流動跟隨碟片上的波形圖案，從而在至少一實施例中顯現強大的幾何渦電流/幾何糖蜜狀流動。

如上述，波形碟片包含複數輻射狀部分、溝槽、及脊部(在大部分實施例中，當出現在相對表面時為互補)。在至少一實施例中，垂直軸的高度及/或沿著碟片腔室之半徑所量測的深度沿著例如圖10D所示之半徑而改變。在至少一實施例中，當朝向波形觀看其上具有波形之碟片表面時，該等波形具有從通過該碟片之開口(或在該碟片上之脊狀特徵部)向各方伸展的各種形狀。在至少一實施例中，從中心延展出的各層波形之波峰數目增加，其在另一實施例中包含選自範圍2到8之倍數，且尤其在至少一實施例中為2。在至少一實施例中，從中心延展出的各層波形之波峰數目保持相同、或按一倍數增加。在至少一實施例中，選擇倍數以放大並增加內部及外部能量交互作用及產生。

圖10A-10D繪示可與一對轉子互相配對的一對波形碟片。圖10A繪示碟片組渦輪250E之頂部，其中上轉子264E具有進入膨脹腔室252E的開口。圖10B及10C繪示根據本發明之用於電力產生的一對配對碟片。因為該等碟片如圖10D所示般彼此配合，故認為該等碟片是配對的；因為碟片溝渠(或腔室)262E形成在它們之間，而允許流體通過碟片260E之間。圖10D繪示設置在上轉子264E與下轉子266E之間的配對碟片260E之範例，其中用螺栓環繞著周圍將該等元件接附在一起。在至少一實施例中之螺栓穿過一尼龍(或類似材料)導管，且間隔件為尼龍環。基於本揭露內容，應瞭解到至少一轉子可與至少一波形碟片一體製造。

圖11A-11E顯示各種額外的波形範例。圖示之碟片260G包括兩種不同波形。第一波形為位於中心與環繞周圍的圓形波形2646G。第二波形2642G為介於上述二組圓形波形之間的雙軸環弦漸展波形。圖式之碟片彼此配對以形成自前述膨脹腔室252G向外延伸之碟片溝渠262G。碟片260G之每一者包括用於在碟片之間安裝葉輪的複數組裝凸緣2629G。

圖11A顯示根據本發明之在碟片260G上的雙軸環弦漸展波形及同心正弦漸展波形幾何結構之示範性組合。圖11B及11C分別顯示中間碟片260G的相反面。圖11D顯示下碟片260G之頂面。圖11E顯示三個碟片如何彼此配合以形成碟片組渦輪之碟片腔室262G及膨脹腔室252G。在一替代實施例中，一或更多圓形波形被修改成包括複數雙軸部分。

圖12顯示一中心碟片的範例，該中心碟片包含根據本發明之介於二組圓形波形之間的各種雙軸幾何結構。

圖13A-13D顯示二碟片之碟片組渦輪250H。圖13A顯示具有膨脹腔室252H之碟片組渦輪250H的頂面。圖13B顯示上碟片264H之底面。圖13C顯示下碟片266H之頂面，該下碟片266H包括提供碟片組渦輪250H中的膨脹腔室252H之底部的凹面特徵部2522H。圖13D顯示碟片組渦輪250H之底部，碟片組渦輪250H包括一馬達安裝座2622H的範例。圖示之波形為圓形，但如先前所述，可用包括雙曲線波形之各種波形來代替圖示之圓形波形。

圖14繪示具有上轉子264I、碟片260I、及下轉子266I之碟片組渦輪250I的另一範例。上轉子264I和碟片260以其平面通過該等元件的中間之橫剖面顯示。圖14亦顯示其中元件係藉由安裝孔2502I而接附環繞在定義膨脹腔室之開口的周圍之實施例。在上轉子264I、碟片260I、及下轉子266I上之每一波形圖案皆包括二組圓形波形2646I及一組雙曲線波形2642I。

圖15A-15C繪示具有上轉子264J及下轉子266J之碟片組渦輪250J的另一範例。圖15A及15B繪示彼此分隔之轉子的立體圖。圖15C繪示沿一直徑之轉子的橫剖面圖，而該等轉子彼此分隔。圖示之在轉子264J、266J上的波形圖案提供了漸展壓縮同心的波形幾何結構的範例。下轉 子266J顯示關於膨脹腔室252J的底部之凹面特徵部2522J的另一範例。

圖17A及17B顯示圖2C所示之下碟片的一部分的一組立體圖及放大圖。在至少一實施例中，至少一脊部包括例如圖17A及17B所示之形成在該脊部外側中之背部溝渠2648J，該背部溝渠2648J連同在鄰接碟片上之互補溝槽形成(或定義)一具有垂直橢圓形橫剖面的區域(或腔)。在至少一實施例中之背部溝渠2648J作為一檢查標準並限制材料的軸向逆流通過碟片組，從而提供流出碟片組渦輪周圍之材料的額外壓縮。

在另一實施例中，碟片組渦輪包括例如圖4所示之其上具有互補波形圖案的上轉子及下轉子。在另一實施例中，碟片組渦輪的直徑大約在3英尺的等級。在又另一實施例中，轉子及/或碟片係以塑膠製造而成。

在至少一實施例中，其上具有波形之碟片表面幾乎自該表面消除所有直角及平坦表面，使得該表面包括一連續彎面。

在至少一實施例中，使用於系統中的一或更多波形碟片除了該等波形以外還包括其他表面特徵部。

基於本揭露內容，應瞭解到所描述之馬達安裝座可修改成與具有軸向置中之開口的轉子一起運作。圖示之波形可用在圖示之不同轉子及/或碟片上。在至少一實施例中，波形係併入一或更多轉子中，而非使轉子套疊碟片。

在另一實施例中，將系統的方向反轉，其中馬達及傳動軸在碟片組渦輪上方或是水平對齊。基於此揭露內容，應瞭解到在例如軸心相對於水平(或水平面)成角度的情況下，其他方向是有可能的。

F. 間接冷卻實施例

本範例實施例以一線圈取代圖1B所示之分配系統，使得從系統排出的空氣通過該線圈並返回壓縮機及/或引入模組。從經調節之內部空間所吸引之空氣越過及/或通過線圈，以提供線圈中的空氣與內部空間的空氣之間的熱交換。在又另一實施例中，分配系統90係存在於加熱或冷卻裝置中的一組線圈。加熱裝置的例子包括但不限於烤箱(例如線圈可圍繞在腔的外部)、烤爐(例如線圈可為元件)、熱水加熱器(例如線圈可為是目前熱水加熱器的加熱元件)、泳池或浴池加熱器(例如線圈將對通過 該線圈的水加熱)，其中系統的熱端將傳送至分配系統。冷卻裝置的範例包括但不限定於冰箱及/或冷凍器，其中系統的冷卻端將被傳送至供應存在於冰箱及/或冷凍器中的線圈之分配系統。在另一實施例中，將圖1B所示之閥自此間接冷卻實施例中省略。

G. 額外電力產生

在關於前述實施例的另一實施例中，該系統包括與碟片組渦輪互相作用的至少一線圈碟片及一磁鐵板。線圈碟片於操作期間由於旋轉的碟片組渦輪及磁鐵板之間所產生的磁場而將產生電流，所產生的電流進而可用以使前述實施例之驅動系統及選擇性壓縮機運轉。在另一實施例中，所產生的電力可用以使其他電力裝置運轉而非系統、或者除了系統以外還使其他電力裝置運轉。在其中線圈碟片及磁鐵板位於碟片組渦輪上方的至少一實施例中，外罩採用線圈碟片作為該外罩的頂部。

圖16提供其中具有二磁鐵板502、504及二線圈碟片512、512’之實施例的範例；然而，為了簡化圖式，故已將外罩省略，並且入口及第二排出埠沒有獨立的元件。基於本揭露內容，應瞭解到可省略磁鐵板及線圈碟片其中一者。基於本揭露內容，應瞭解到磁鐵板及線圈碟片範例皆可應用至各組合。至少一實施例中的外罩將包含圖示之支撐架600。圖16繪示使用例如圖10A-10D所示之磁盤組渦輪的實施例。

尤其，圖16繪示具有穿過軸環外罩125E之饋送外罩126E、以及位於軸環外罩125E並且與軸環外罩125E旋轉接合之磁鐵板502的引入模組。饋送外罩126E經由軸承而與軸環外罩125E旋轉接合。軸環外罩125E由軸承支撐，該軸承由碟片組渦輪250E支撐。

磁鐵板502包括圖示之實施例所示之接附至或嵌入該磁鐵板502之六個磁鐵的第一陣列(未顯示)。在另一實施例中，基於相位的數目及線圈的數目來決定磁鐵的數量，使得相同極性的磁鐵在精確的通行瞬間幾何地越過相位組合中的各線圈。在至少一替代實施例中的磁鐵板502包括在其內部之複數磁性區域/地區。該磁性區域及/或磁鐵係彼此分隔。或者，磁鐵板502包括(或被取代以)其上具有多數極性區域之磁鐵環，以使北極-南極交替區域或北極/南極區域其中至少一者分隔。在至少一實施 例中之磁鐵板502係經由例如電性絕緣/非導電之軸承(未顯示)而與饋送外罩126E及系統的其他部份電性隔離。上部磁鐵板502能經由以例如鋁製成之軸環外罩125C而自由地繞著碟片組渦輪250C的中心軸旋轉，該軸環外罩125C係以螺栓固定在上部磁鐵板502的頂部，並且具有滑過作為支承軸的中央饋送外罩126C之位於中央的二滾珠軸承組件(上軸承282C及下軸承283C)。磁鐵板502與碟片組渦輪250E的頂部之間的分隔距離例如藉由機械固定軸環、墊片、或間隔件而維持不變。在一替代實施例中，磁鐵板502(或504)包括具有北極-南極交替區域或北極/南極區域其中至少一者分隔之磁鐵環。

於操作期間，磁鐵之第一陣列與存在於固定的非導電碟片(或平台)510之上或之中的複數線圈512磁性及/或通量連通。線圈平台510由支撐構件604支撐，該支撐構件604在介於磁鐵之陣列與碟片組渦輪250E之間的位置接附至框架600。圖示之實施例中的平台510與系統的其他部份電性隔離電性隔離。在至少一實施例中，平台510係由塑膠玻璃(Plexiglas)、塑膠、酚醛樹脂或類似的電惰性材料或碳纖維所製成。

碟片組渦輪250E與饋送腔室旋轉接合。如同其他實施例，碟片組渦輪250E包括膨脹腔室，該膨脹腔室與引入腔室流體連通以建立從入口到至少一碟片腔室的流體路徑，但圖示之碟片組渦輪250E包括各自在各對配對碟片260E之間的一對碟片腔室。圖示之實施例包括夾在一對轉子264E、266E中間的二對配對碟片260E，其中碟片260E及上轉子264E各自包括通過其中之開口，並且下轉子266E包括一剛性特徵部，該開口及該特徵部共同定義了膨脹腔室252E。圖示之實施例中的碟片腔室262係存在於各配對中的二碟片260C之間，而相鄰碟片之間存在稍微具有拋物面形之表面(雖然其可為錐形或平面)，其中上配對碟片對的下碟片及下配對碟片對的上碟片為該相鄰碟片。配對碟片的每一碟片260E係由依分類為互補非磁性材料所形成，使得包含內部雙曲線關係的波形幾何結構之配對產生一碟片，該碟片導致磁通量線環繞成一強大反磁性環面(tori)且被該碟片排斥。置於配對碟片對之間的材料的一個例子為裁切成與碟片形狀配對之環形的酚類。

在圖示之實施例中，下轉子266E與傳動軸314E設有接面。在至少一實施例中，轉子將直接連接至各別碟片，而不將轉子與套疊之碟片電性隔離。在另一實施例中，碟片與套疊該碟片之轉子電性隔離。圖示之配置提供了將磁盤260E換入及換出碟片組渦輪250E、及/或重新排列碟片260E的靈活性。

亦可用複數支撐構件604將下線圈平台510’接附至框架600。下平台510’包括鄰近碟片組渦輪250E且在碟片組渦輪250E下方之線圈512’的第二陣列。存在於磁鐵板504中之選擇性六個磁鐵的第二陣列(未顯示)係繪示成與驅動碟片組渦輪250E旋轉之傳動軸314E旋轉接合，但在至少一實施例中之下磁鐵板504係利用例如一軸承而繞著傳動軸314E自由旋轉。傳動軸314E係藉由馬達而例如直接、或經由機械式或磁性耦合驅動。

線圈512的第一陣列及線圈512’的第二陣列之每一者係互相連接以形成例如分別用9和12個線圈之三相或四相配置之相位陣列。各線圈組包括提供給所有存在於線圈碟片510上之線圈中性/公共線以及地端/接地的接線盒。雖然未圖示，但應瞭解到基於本揭露內容而有各種互連線圈的方式以形成Y形或三角形之多相、或甚至藉由串聯或並聯連接線圈之單相。如圖示般，各線圈有一對用於連接至公共線及正極線的接點，並且如圖示般左盒5124附接至電力輸出而右盒5126連接至中性線/公共線。

在具有三相配置之至少一實施例中，各相的線圈分隔120度，而磁鐵板中的磁鐵以每60度之間隔圍繞該磁鐵板。磁鐵的第一陣列、線圈512的第一陣列，線圈512’的第二陣列、以及磁鐵的第二陣列應各自配置成實質上在碟片組渦輪250E的垂直周邊內之圖案，例如實質上與碟片160E的直徑相似之圓形圖案或交錯圓形圖案。在另一實施例中，碟片組渦輪與磁鐵板之間有多數線圈平台及/或線圈陣列。

圖示之下磁鐵板504具有用螺栓與其固定之中心輪轂，該中心輪轂亦包覆二滾珠軸承組件，在接附碟片組渦輪250E前將該二滾珠軸承組件放置在主軸傳動軸314E上。這允許下磁鐵板504自由地繞著系統的中心軸旋轉，並且例如藉由機械固定軸環、間隔件、及/或墊片、或傳動軸314E 的高度來維持下磁鐵板504與碟片組渦輪250E之間的分隔距離。

用於本發明之至少一實施例中的合適磁鐵為稀土及/或電磁鐵。一範例為使用額定140磅的三吋碟片式稀土磁鐵，並且在另一實施例中使用額定400磅的磁鐵；但基於本揭露內容應瞭解到可使用各種磁場強度。取決於所使用之結構，所有磁鐵可為北磁極、南磁極、或如交替磁極的組合。在至少一實施例中，所有金屬製系統元件(例如框架600、磁鐵板502、504)皆由非磁性或非常低磁性的材料形成，而其他系統元件(例如軸承、間隔件、導管等等)係較佳地由非磁性材料製成。在至少一實施例中之系統(包括框架600及下平台504)係電性接地(接地端)。在另一實施例中，所有可動元件(尤其包括腔室外罩及碟片組渦輪250E的個別元件)皆藉由如非導電陶瓷或酚醛樹脂軸承、及/或間隔件之絕緣體而完全電性隔離。

H. 原型測試

繪示在圖15A-15C之轉子264J、266J係用以研究有關冷卻及/或加熱周遭大氣之理論。立刻便確定這些轉子能產生同時的離心及向心/軸向氣流，這也造成了可被稱為高側/熱以及低側/冷差別流。一開始周圍空氣溫度為86度，觀察到微小溫度差：在高側為84.5度而相對在低側為79度。為了觀察流量、體積、壓力、及溫度變化的相關結果之差異而調整碟片分隔允差並建立變化速度範圍。在不變更轉子設計的情況下，在熱端及冷端之間的壓力差為12PSI的情況下所觀測到的最大溫度差為華氏20度。

將如圖17所示之微小背部溝渠/波形2648J增加至各同心波形環內側的概念為此可增強軸向/向心流量特性(期望在軸向排出的情況下增加低側/冷流量)。此改變導致溫度差的實質增加以及將近一倍的可獲得之操作壓力差。這樣的一個範例為將溫度在華氏84.5度之周遭空氣瞬間處理成二個各別流量：溫度在華氏66度下的周圍排出、以及溫度在華氏48度下的軸向排出。在其他測試中，周圍排出已達到約華氏145度之高側溫度。周圍排出發生在通過例如圖18所示之周圍外殼中的開口(以及向外通過容器的連接點)，而軸向排出則是往後、向外通過渦流引發腔室及充添介質入口。

接著，在採用市售壓縮空氣作為擬致冷劑之封閉迴路系統中使用略作修改的相同轉子。額外設備包括如圖18所示之銅線圈、閥、歧管、以及由PVC所構成之腔室等等，圖18顯示具有由不銹鋼所製成之外罩210T的測試系統，該外罩210T具有環繞其周圍之複數可能的排出埠232T以及一引入腔室130T。圖示之系統具有經由導管92T及壓力腔室93T而連接至引入腔室130T之一排出埠232T。基於本揭露內容，應瞭解到排出埠232T可連接至分配系統作為替代。運作在介於20與80PSI之間的壓縮空氣壓力下之圖示系統達成大約為20至40PSI的額外壓力差。使用大約在60PSI的壓縮空氣之範例造成約80PSI的周圍排出壓力、以及約40PSI的軸向排出壓力；而在周圍排出的空氣溫度為約華氏110度，並且在軸向的空氣溫度為約華氏44度。

在壓力下操作的情況下，此過程極為速度敏感。在特定的操作速度下，壓力和溫度實質上可反轉，有時實質上導致系統的一側為低壓而相對於相反側為較高壓。這樣一個例子為在3600rpm的轉子速度下產生22PSI的容器壓力以及14PSI的軸向壓力；但是將轉子速度修改至3640rpm時，在容器中壓力突然下降到4PSI，並且在系統的軸向(之前為低)側上升到24PSI。

圖19-24所示之表格包括以PSI表示之壓力讀數和華氏溫度。

顯示在圖19中所示的數據係來自接收經由在引入腔室之入口處的閥而供應之壓縮空氣的系統，該引入腔室包括位於碟片組渦輪上方的渦流腔室。排出之氣體溫度由沿著外罩的周圍而設置之埠進行量測(參見例如圖18中的排出埠232T)。該系統具有張開至得以維持系統內部壓力、同時持續自操作出口閥兩者排出的程度之三排出埠。系統側將被認為是操作在顯著高於低/冷側之累積的壓力下之高/熱側。壓力差可從幾磅的空氣壓力變化至非常顯著的差異。這樣一個例子為在壓縮空氣供應在20PSI與碟片組渦輪以4180RPM旋轉的況下，外罩(或渦輪)壓力為2PSI、引入腔壓力為34PSI、通過系統的上部而在排出埠的氣體溫度為華氏145度、而在排出埠的氣體溫度為華氏42.5度。依操作速度而引入埠(第二排出埠)或 外罩排出埠將是系統的高側，並且可在很窄的3-4RPM範圍之內調換，從而使主導流動方向變成離心朝向周圍或向心朝向軸。除了運作3為5分鐘的靜態運作以外，圖19所示之數據係基於10分鐘的運作時間。

圖20為具有從一順時針方向測試運作所收集的數據之表格，測試運作中使系統包括在從外罩之第一排出埠、經由具有排出容器之1/2”銅管、至引入腔室的入口之間的返回迴路；該排出容器係由3”直徑乘12”長度的PVC管所構成，該PVC管從中央分裂而產生二個6英吋部分，其經由使用3”乘3”乘1/2”之PVC-T形接頭重新接合，而該1/2”的中央出口提供1/2”球形閥排出口的連接。在3”管帽的末端鑽孔並安裝接頭以連接1/2”銅管及接頭，該1/2”銅管及接頭係連接至位於二腔室上的次要出口。這用以混合系統兩側的產物。除了第二測試運作(其為排出之前的5分鐘靜態測試)以外，再次測試運作10分鐘。圖21為具有來自連通混合順時針方向測試在10分鐘時所量取之數據的表格。圖22為具有來自逆時針方向測試之數據的表格。

圖23為具有來自逆時針方向旋轉之數據的表格，並且饋送進入系統係經由在外罩側之排出埠232，第四測試運作為5分鐘的靜態測試，並且所提供之壓縮空氣溫度為約華氏77度。圖24為具有來自順時針方向旋轉之數據的表格，並注意到差異僅為3RPM以及在第二排出埠之溫度的影響。

為了使系統自然吸氣運作，故將入口開放至周遭環境以接收周遭空氣，並且將埠口環裝設在引入腔室的基部上。這導致引入空氣通過埠口環而強勢直接進入碟片組渦輪。從第一排放埠的流出限制越多(藉由例如將反壓維持在12至20PSI)，則在第一排出埠的排出溫度越高。在至少一情況下，溫度已接近華氏145度，而冷卻產物在一低壓下經由第二排出埠離開並且溫度達到約華氏45度。

該系統亦已在順暢的流通下運作，其導致引入側或外罩排出側完全取決於旋轉速度而產生熱或冷的流動。該系統將從主導離心切換至向心，並切換回來。在這些情況下，流量強力振動且可能變得極度大聲。在周遭溫度為華氏80幾度範圍中的較低部份之情況下，所產生之排出溫度 為華氏90幾度範圍中的較高部份，而低溫為華氏50幾度範圍中的中間部份。通常，在大部分速度範圍內溫暖的流量經由引入口(即第二排出埠)排出，而涼爽的過膨脹氣體經由外罩腔室(即第一排出埠)流出。

I. 結論

雖然已參考一些實施例對本發明加以敘述，但在不離開如定義在隨附之專利申請範圍及其均等者之本發明的精神及範圍的情況下仍可對所述實施例進行許多變化、替代、及修改。以上所敘述並圖示之碟片及/或轉子的數目、位置、及結構僅作為範例及用於說明。此外，在不背離本發明的情況下，與碟片組渦輪有關之用語「碟片」及「轉子」在整個詳細說明中可交換使用。

在不背離本發明的情況下，以上所述之範例及替代實施例可以各種方式互相結合。

如以上所使用之「實質上」、「通常」、及其他程度之用語係意表格示所修改之特性的可容許差異之相對修飾語。不欲使其限制所修飾之絕對值或特性，而是相反地具有更多物理或功能特性，並且較佳地，接近或近似這樣的物理或功能特性。

前述之說明描述實施例的不同元件「連接」至其他元件。這些連接包括物理連接、流體連接、磁性連接、通量連接、以及能傳送及感測元件之間的物理現象之其他類型的連接。

前述之說明描述實施例的不同元件與其他元件「流體連通」。「流體連通」包括流體從一元件/腔室行進至另一元件/腔室的能力。

雖然本發明已就特定實施例加以描述，惟其不應限制於那些實施例。本領域中具有通常技術者尤其可按照前述技術而製作出仍將被本發明涵蓋之替代實施例、範例、及修改。

本領域中具有通常技術者將瞭解在不離開本發明之精神及範圍內的情況下可對上述實施例配置各種改變及修改。因此，應瞭解到在附加申請專利範圍的範圍內，除了如於此所特別敘述者亦可實施本發明。

100‧‧‧引入模組

130‧‧‧引入腔室

132‧‧‧入口

138‧‧‧開口

200‧‧‧碟片組模組

220‧‧‧外罩

222‧‧‧上部外殼

223、225‧‧‧流量抑制器

224‧‧‧周圍外殼

226‧‧‧下部外殼

230‧‧‧外罩腔室

234‧‧‧拋物面特徵部

250‧‧‧碟片組渦輪

252‧‧‧膨脹腔室

260‧‧‧碟片

261‧‧‧波形圖案

262‧‧‧碟片腔室

264‧‧‧轉子

266‧‧‧轉子

270‧‧‧葉輪

280‧‧‧軸承

300‧‧‧驅動系統

314‧‧‧傳動軸

2522‧‧‧剛性特徵部

Claims (44)

1. 一種溫度調節系統，包含：一外罩，具有第一排出埠；至少一饋送入口，具有第二排出埠；複數波形轉子及/或碟片，與該至少一饋送入口流體連通並且位於該外罩內，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口從而形成軸向置中的膨脹腔室；以及一驅動系統，連接至該複數波形轉子及/或碟片，且其中該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。
2. 如申請專利範圍第1項之溫度調節系統，更包含：一壓縮機，與該至少一饋送入口流體連通。
3. 如申請專利範圍第1項之溫度調節系統，更包含：一分配系統，與該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者流體連通。
4. 如申請專利範圍第3項之溫度調節系統，更包含：至少一閥，控制從該第一排出埠以及該第二排出埠至該分配系統之流量。
5. 如申請專利範圍第3項之溫度調節系統，更包含：一附加引入口；以及至少一閥，控制從該第一排出埠、該第二排出埠、以及該附加引入口其中至少二者至該分配系統之流量。
6. 如申請專利範圍第1-5項其中任一項之溫度調節系統，更包含：一第二外罩，具有第三排出埠；一第二饋送入口，具有第四排出埠，該第二饋送入口與該第一排出埠及 該第二排出埠其中至少一者流體連通；以及第二複數波形轉子及/或碟片，與該至少一饋送入口流體連通並且位於該外罩內，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口從而形成軸向置中的膨脹腔室。
7. 如申請專利範圍第1-5項其中任一項之溫度調節系統，更包含：至少一線圈陣列，與該複數波形碟片磁性連通；以及至少一磁鐵板，可繞著該饋送入口旋轉，其中該碟片包括磁鐵的陣列，其中該至少一線圈陣列其中一者係介於該至少一磁鐵板其中一者與該複數波形轉子及/或碟片之間。
8. 如申請專利範圍第7項之溫度調節系統，更包含：一能量收集裝置，與該至少一線圈陣列連通。
9. 如申請專利範圍第1-5項其中任一項之溫度調節系統，其中該複數波形轉子及/或碟片包括至少一組配對碟片。
10. 如申請專利範圍第1-5項其中任一項之溫度調節系統，其中該複數波形轉子及/或碟片包括形成在至少一表面上的波形。
11. 如申請專利範圍第10項之溫度調節系統，其中該波形為雙曲線形。
12. 如申請專利範圍第11項之溫度調節系統，其中該雙曲線波形係選自包括雙軸及多軸正弦曲線波形之群組。
13. 如申請專利範圍第1-5項其中任一項之溫度調節系統，其中該膨脹腔室包括漸縮部份及漸擴部份。
14. 如申請專利範圍第1-5項其中任一項之溫度調節系統，其中該複數波 形轉子及/或碟片為碟片組渦輪的一部分。
15. 一種溫度調節系統，包含：一外罩，具有第一排出埠；一引入腔室，具有第二排出埠；一碟片組渦輪，設置在該外罩內，該碟片組渦輪包括其中心具有與該引入腔室流體連通之開口的至少一碟片；以及一驅動系統，連接至該碟片組渦輪。
16. 如申請專利範圍第15項之溫度調節系統，更包含：一壓縮機，與至少一饋送入口流體連通。
17. 如申請專利範圍第15項或第16項之溫度調節系統，更包含：一分配系統，與該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者流體連通。
18. 如申請專利範圍第17項之溫度調節系統，更包含：至少一閥，控制從該第一排出埠以及該第二排出埠至該分配系統之流量。
19. 如申請專利範圍第17項之溫度調節系統，更包含：一附加引入口；以及至少一閥，控制從該第一排出埠、該第二排出埠、以及該附加引入口其中至少二者至該分配系統之流量。
20. 如申請專利範圍第15項或第16項之溫度調節系統，其中該碟片組渦輪包括上轉子、下轉子、以及設置在該上轉子與該下轉子之間的至少一中央碟片。
21. 如申請專利範圍第15項或第16項之溫度調節系統，其中該上轉子及該 下轉子其中至少一者包括形成在朝向該至少一中央碟片之至少一表面上的波形；上碟片腔室形成在該上轉子與該至少一中央碟片之間；並且下碟片腔室形成在該下轉子與該至少一中央碟片之間。
22. 如申請專利範圍第21項之溫度調節系統，其中該波形為雙曲線形。
23. 一種溫度調節系統，包含：一外罩，具有第一排出埠；至少一饋送入口，具有第二排出埠及渦流引發腔室；一對轉子，與該外罩旋轉接合，該等轉子至少形成膨脹腔室的一部分；一碟片，安裝在該等轉子之每一者上，該等碟片之間存在至少一碟片腔室；以及一馬達，連接至該等轉子；以及一流體通道，存在於自該渦流引發腔室進入該膨脹腔室、經由該至少一碟片腔室而至該外罩腔室以及該第一排出埠。
24. 如申請專利範圍第23項之溫度調節系統，更包含：至少一碟片，該碟片的每一面上具有波形圖案，並且該碟片具有通過其中之軸向置中的開口，該開口與通過上轉子之開口對準，該等波形圖案在相鄰碟片其中至少一者以及該對轉子其中一者上為互補波形。
25. 如申請專利範圍第23項或第24項之溫度調節系統，更包含：一壓縮機，與該饋送入口流體連通。
26. 如申請專利範圍第25項之溫度調節系統，更包含：一分配系統，與該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者流體連通。
27. 如申請專利範圍第26項之溫度調節系統，更包含：至少一閥，控制從該第一排出埠以及該第二排出埠至該分配系統之流 量。
28. 如申請專利範圍第26項之溫度調節系統，更包含：一附加引入口；以及至少一閥，控制從該第一排出埠、該第二排出埠、以及該附加引入口其中至少二者至該分配系統之流量。
29. 如申請專利範圍第23項或第24項之溫度調節系統，其中該系統係配置成經由將各別排出埠連接至下一階段系統的入口而具有多階段之冷卻及/或加熱。
30. 一種溫度調節系統，包含：一外罩，具有第一排出埠；至少一饋送入口，具有第二排出埠；複數碟片組渦輪，各自具有與該至少一饋送入口流體連通之複數波形轉子及/或碟片並且位於該外罩內，該複數波形轉子及/或碟片各自具有通過其中之開口從而形成軸向置中的膨脹腔室，各碟片組渦輪中的該上轉子及/或碟片實質上將該外罩密封；以及一驅動系統，連接至該複數碟片組渦輪，且其中該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。
31. 如申請專利範圍第30項之溫度調節系統，更包含：一壓縮機，與該至少一饋送入口流體連通。
32. 如申請專利範圍第30項之溫度調節系統，更包含：一分配系統，與該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者流體連通。
33. 如申請專利範圍第32項之溫度調節系統，更包含： 至少一閥，控制從該第一排出埠及該第二排出埠至該分配系統之流量。
34. 如申請專利範圍第32項之溫度調節系統，更包含：一附加引入口；以及至少一閥，控制從該第一排出埠、該第二排出埠、以及該附加引入口其中至少二者至該分配系統之流量。
35. 如申請專利範圍第30-34項其中任一項之溫度調節系統，其中各轉子及/或碟片具有實質上圓錐形狀。
36. 如申請專利範圍第30-34項其中任一項之溫度調節系統，其中各碟片組渦輪下方係一腔室，該腔室能允許在該碟片組渦輪與另外碟片組渦輪其中至少一者或該第一排出埠之間的空氣流動。
37. 一種壓縮渦輪，包含：一外罩，具有第一排出埠；至少一饋送入口；一上波形碟片，具有以一開口為軸向中心之複數圓形波形，而該最外側波形具有通過其中之複數溝渠，其中該開口與該至少一饋送入口流體連通；一下波形碟片，具有以一凹面特徵部為軸向中心之複數圓形波形，而該最內側波形與該最外側波形具有通過其中之複數溝渠；以及一驅動系統，連接至該複數波形轉子及/或碟片，且其中該第一排出埠及該第二排出埠其中至少一者能和分配系統流體連通。
38. 如申請專利範圍第37項之壓縮渦輪，其中通過該上及下波形碟片之該最外側波形的該等溝渠定義了葉輪。
39. 如申請專利範圍第37項或第38項之壓縮渦輪，其中該等溝渠自各別碟 片的中心向外螺旋。
40. 一種用以控制溫度的方法，包含：驅動具有配對波形之複數碟片；將空氣饋送進入膨脹腔室，該膨脹腔室由通過大多數該複數碟片之開口所定義，流體流入形成在該等碟片之間的空間而使流體分解成各別成份；以及排出較饋送空氣較為涼爽或溫暖的空氣，其中該空氣係從該複數碟片的周圍及/或軸心其中至少一者排出至分配系統。
41. 如申請專利範圍第40項之用以控制溫度的方法，更包含準備供饋送至該膨脹腔室的空氣。
42. 如申請專利範圍第41項之用以控制溫度的方法，其中該準備步驟包括加壓該空氣。
43. 如申請專利範圍第40-42項其中任一項之用以控制溫度的方法，更包含將從該複數碟片的周圍所排出之空氣與從該複數碟片的中心所排出之空氣及環境空氣其中至少一者混合，其中該混合步驟發生在分配步驟之前。
44. 如申請專利範圍第40-42項其中任一項之用以控制溫度的方法，其中該複數碟片為碟片組渦輪的一部分。