TW201804071A - 利用質量位移自移動中的流體擷取能量 - Google Patents

Abstract

本發明利用一轉子自不同密度的流體(如水及空氣)擷取能量。轉子係選擇性地位於一水面的上方或下方。轉子具有一管體，該管體內有空腔，管體壁中有孔隙。當轉子在一浸沒模式下時，轉子係位在水中，而空氣則被捕捉在轉子一側的管體中，該側管體的孔隙朝下。另一方面，空氣自轉子相反側的管體釋出，而該側管體的空隙則朝上。而當轉子在一上升模式下時，會發生相反的現象。此時，轉子係位在水面上方的空氣中，而水則自轉子一側的管體排出，該側管體的孔隙朝下。另一方面，水被限制在轉子相反側的管體內，而該側管體的孔隙則朝上。在各模式下，質傳作用係以自管體釋放水及空氣的型式來進行，造成管體中流體浮力或重量的不平衡，藉此促使轉子旋轉。

Description

利用質量位移自移動中的流體擷取能量

本發明係涉及擷取可用型式能量的技術，該可用型式的能量包括(但不侷限於)自移動中流體擷取之可用的機械能或電能，而該移動中之流體則包括河流、洋流、風以及潮水，並包括在重力場中垂直移動的流體，如波浪作用及潮汐變化等。可做為能源的流體種類繁多，不一一贅述。

全球暖化、化石燃料的消耗、以及其他因素導致已增加對再生能源的需求，而儘管人類已開發出各種方式以利用渦輪機自流動中的流體(如風及河流)擷取能量，仍有相當多的再生能源未被商業化地擷取。

本發明提供擷取再生能源的方式，尤其包括從重力下垂直移動的流體中擷取能量。本發明所述之垂直移動的流體並非僅指垂直流體，尚包括在兩種流體之間的邊界上垂直移動的流體，例如潮汐或波浪。其中，該兩種不同密度的流體(如水及空氣)間的介面高度會改變。

本發明進一步揭露將多種自移動中之流體擷取能量的模式做同步或循序組合等技術。

依據本發明的第一種樣態，本發明提供一種自流體擷取能量的裝置，該裝置包括一轉子及一支撐結構；該支撐結構支撐轉子以繞著一水平轉軸 在轉動方向上旋轉，而該轉軸可選擇性地位在兩種不同密度流體之間的邊界上方或下方。

在相對於轉軸的第一徑向方位上，該轉子至少定義為一第一空腔，而在相對於轉軸的第二徑向方位上則至少定義為一第二空腔。所述第一空腔及第二空腔係與轉軸分開，而所述第一徑向方位則與第二徑向方位在轉動方向上分開。

所述轉子定義為一第一尾隙與一第二尾隙，該第一尾隙在與轉動方向相反的方向上自第一空腔延伸至轉子外側，而第二尾隙則在與轉動方向相反的方向上自第二空腔延伸至轉子外側。

該兩種流體可以是水與空氣，而水面則構成兩者間的邊界。轉軸可選擇性地位於該水面的上方或下方。水面會受到波浪作用及潮汐作用的影響，因為波浪作用或潮汐作用的影響，轉軸所在的高度可使轉軸選擇性地位於水面的上方或下方。

第一徑向及第二徑向與轉軸在直徑方向上相反。轉子可定義為兩個以上的空腔，而相對於該轉軸，該多個空腔可位於在轉動方向上之不同徑向方位。

轉子可包括多個中空元件，而各空腔可定義為在其中之一內。該多個中空元件可配置在轉子內以形成葉片。各中空元件具有一圍繞著空腔的壁體，至少該壁體的一部份係定義在該中空元件內部，而該空腔的尾隙則可定義在壁體內。

該能量擷取裝置可包括多個閥體，該多個閥體可選擇性地開啟或關閉第一尾隙與第二尾隙。

轉子可定義為一第一前隙及一第二前隙。該第一前隙沿著轉動方向自第一空腔延伸至轉子外側，而該第二前隙則沿著轉動方向自第二空腔延伸 至轉子外側。該能量擷取裝置可包括多個閥體，該多個閥體可選擇性地開啟或關閉第一前隙與第二前隙。

依據本發明的另一種樣態，本發明提供一種自流體擷取能量的方法。該方法包括：提供上述的能量擷取裝置；支撐該轉子，使其轉軸循序位於二種不同密度流體間之邊界上方及下方，其中，當轉軸位在邊界下方時，轉子係處於一浸沒位置，而當轉軸位在邊界上方時，轉子則處於一上升位置；當轉子位在浸沒位置時，將轉子與位在邊界下方之第一空腔及第二空腔定位，並將轉子與方向朝上之第一尾隙及方向朝下之第二尾隙定位；將密度較低的流體限制在第二空腔內，以維持由較低密度流體在第二空腔內產生之浮力；讓較低密度流體經第一尾隙自第一空腔流出，而較高密度流體則經第一尾隙進入第一空腔，以增加第一空腔內的流體總密度，並降低第一空腔內之流體所產生的浮力；利用第二空腔內較低密度流體產生及維持的浮力，以及第一空腔流體產生之較低浮力，對轉子施以一轉動方向之力矩；當轉子位在上升位置時，將轉子與位在邊界上方之第一空腔及第二空腔定位，並將轉子與方向朝上之第一尾隙及方向朝下之第二尾隙定位；將密度較高的流體限制在第一空腔內，以維持由較高密度流體在第一空腔內產生之重力；讓較高密度流體經第二尾隙自第二空腔流出，而較低密度流體則經第二尾隙進入第二空腔，以降低第二空腔內的流體總密度，並降低第二空腔內之流體所產生的重力； 利用第一空腔內較高密度流體產生及維持的重力，以及第二空腔流體產生之較低重力，對轉子施以一轉動方向之力矩。

該方法可包括讓轉子暴露在衝擊該轉子的流體流動下，使衝擊的流體流動在衝擊方向上對轉子施以一外力，以對轉子產生一轉動方向之力矩。該方法可包括引導流體流動在衝擊方向上衝擊該轉子。

該衝擊的流體流動可為低密度流體流動，而衝擊的流體流動可在轉軸上方衝擊轉子；例如，該低密度流體可為空氣，而該衝擊的流體流動可為風。

該衝擊的流體流動可為高密度流體流動，而衝擊的流體流動可在轉軸下方衝擊轉子；例如，該高密度流體可為水，而該衝擊的流體流動可為受波浪作用、在潮水中或在重力下流動的水。

該轉子可包括多個閥體，該多個閥體可選擇性地開啟或關閉第一前隙與第二前隙，而該方法可包括：當轉子位在浸沒位置時，可選擇性地開啟第一前隙，以及當轉子位在上升位置時，選擇性地開啟第二前隙。

該轉子可包括多個閥體，該多個閥體可選擇性地開啟或關閉第一前隙與第二前隙，以及第一尾隙與第二尾隙，該方法可包括選擇性地開啟前隙及關閉尾隙，以倒置轉子的轉動方向。

依據本發明的又一種樣態，本發明提供一種自流體擷取能量的裝置，該裝置包括一轉子，以及一支撐結構。該支撐結構支撐該轉子，該轉子係浸沒在一高密度流體中，並繞著一水平轉軸在轉動方向上旋轉。

該轉子在相對於轉軸的轉動方向上，定義為多個不同徑向方位之空腔，而各空腔與轉軸分開。

各空腔至少定義為一孔隙，該孔隙係開啟給高密度流體，並具有一孔隙閥，可選擇性地關閉該孔隙。

該轉子定義為多個獨立的內通道，流體在各內通道及一空腔間，以及在各內通道及一排水道間流動。該轉子定義為多個獨立的通道閥，各通道閥可選性地關閉一內通道。

該排水道具有一入水口，可選擇性地與內通道連結，並具有一出水口以連結至低密度流體。該入水口及出水口的高度不高於轉軸。

各空腔可定義為兩個孔隙，即一前隙與一尾隙。前隙閥及尾隙閥可選擇性地關閉前隙與尾隙。

依據本發明的又另一種樣態，本發明提供一自流體擷取能量的方法。該方法包括提供上述的裝置，及讓轉子在轉動方向上旋轉。

對各空腔及與該空腔連結之排水道而言，當所述空腔自與轉軸等高的位置旋轉至轉子頂端時，將該空腔的孔隙閥關閉，並開啟該內通道之通道閥，藉此讓高密度流體經內通道與排水道自空腔排出，並讓低密度流體經排水道與內通道流進空腔；當該空腔自轉子頂端旋轉至轉子底端時，將通道閥關閉及開啟孔隙閥，藉此讓低密度流體自空腔流出，並讓高密度流體流進空腔。

對各空腔及與該空腔連結之排水通道，該方法可包括當所述空腔自轉子頂端旋轉至轉子底端時，開啟該空腔之前隙閥與尾隙閥，藉此讓低密度流體經尾隙流出空腔，並讓高密度流體經前隙流進空腔。

10‧‧‧能量擷取裝置

10.1‧‧‧能量擷取裝置

10.2‧‧‧能量擷取裝置

10.3‧‧‧能量擷取裝置

10.4‧‧‧能量擷取裝置

10.5‧‧‧能量擷取裝置

10.6‧‧‧能量擷取裝置

10.7‧‧‧能量擷取裝置

12‧‧‧轉子

14‧‧‧轉軸

16‧‧‧轉動方向

18‧‧‧管體

20‧‧‧幅輪

21‧‧‧封蓋

22‧‧‧外璧

24‧‧‧尾隙

26‧‧‧葉片

28‧‧‧輻條

30‧‧‧水面

31‧‧‧空腔

32‧‧‧空腔

34‧‧‧水

35‧‧‧浮力

36‧‧‧浮力

38‧‧‧空氣

40‧‧‧重量

41‧‧‧重量

42‧‧‧水流

44‧‧‧風

46‧‧‧前隙

48‧‧‧閘件

50‧‧‧閘隙

52‧‧‧蝶形閥

54‧‧‧推桿

56‧‧‧曲柄臂

58‧‧‧軸桿

59‧‧‧滑輪

60‧‧‧支架

62‧‧‧直向開槽

64‧‧‧交流發電機

68‧‧‧浮球

70‧‧‧交流發電機支架

72‧‧‧帶體

74‧‧‧惰輪

80‧‧‧轉子

82‧‧‧腔室

84‧‧‧輪穀

86‧‧‧中空管道

88‧‧‧空腔

88.1‧‧‧空腔

88.2‧‧‧空腔

88.4‧‧‧空腔

88.5‧‧‧空腔

88.6‧‧‧空腔

88.8‧‧‧空腔

90‧‧‧內通道

90.1‧‧‧內通道

92‧‧‧前隙

92.1‧‧‧前隙閥

92.4‧‧‧前隙閥

94‧‧‧尾隙

94.1‧‧‧尾隙閥

94.4‧‧‧尾隙閥

96‧‧‧排水道

96.1‧‧‧排水道

98‧‧‧通道閥

98.1‧‧‧通道閥

98.3‧‧‧通道閥

為使本發明，及將其付諸實施之方法更加容易理解，現以非限制性範例並配合下列附圖加以說明： 第1圖為本發明能量擷取裝置第一實施例之立體示意圖；第2圖為本發明能量擷取裝置第二實施例之立體示意圖；第3圖為第1圖之能量擷取裝置在浸沒模式下，通過中空元件之縱向剖視圖；第4圖為第1圖之能量擷取裝置在上升模式下，通過中空元件之縱向剖視圖；第5圖為第1圖之能量擷取裝置在部分浸沒模式下，接受來自流體流動之衝擊力時，通過中空元件之縱向剖視圖；第6圖為本發明能量擷取裝置第三實施例之立體示意圖；第7圖為在第1圖、第2圖、及第6圖所示本發明任一實施例之中空元件的立體示意圖，其中孔隙上閥體的第一實施例係定義在中空元件的壁體中；第8圖為在第1圖、第2圖、及第6圖所示本發明任一實施例之中空元件的立體示意圖，其中孔隙上閥體的第二實施例係定義在中空元件的壁體中；第9圖為本發明能量擷取裝置第四實施例之立體示意圖；第10圖為本發明能量擷取裝置第五實施例之立體示意圖；第11圖為本發明能量擷取裝置第六實施例之立體示意圖；第12圖為本發明能量擷取裝置第七實施例之立體示意圖；第13圖為本發明能量擷取裝置第八實施例之立體示意圖；第14圖為第12圖之能量擷取裝置在使用中的截面圖。

請參閱附圖，本發明之自流體擷取能量的裝置一般而言係以參考元件編號10來標示。本發明具有相同特色的不同實施例間係則以相同的參考元件編號來標示，於說明本發明特定實施例時，則參考元件編號的結尾加上一附編號來標示該實施例。

請參閱第1圖，一能量擷取裝置10.1包括一轉子12，該轉子12 被支撐以繞著一水平轉軸14在轉動方向上旋轉。該轉子12被一支撐結構(未顯示在第1圖中)支撐，並可繞著一沿轉軸14延伸的軸桿旋轉，該軸桿係位在凸座、軸承或類似元件上。轉子12可機械式地與不限數量的被驅動裝置連結，該些被驅動裝置可自轉子接收轉動能以執行有用的功能。熟習本技藝者自可理解轉子12的轉動能利用方式，但若僅做為一範例，該裝置則包括驅動機械，如絞車、泵等，並包括將轉子的轉動能轉換成電力的驅動發電機或類似機械。該所述機械的輸出可被立即使用(如當驅動一機械以執行機械工作時)，可被轉換成不同的能量型式(如產生電力)，以及可被累積或儲存，例如將流體泵至較高位置以便未來擷取其位能(如使用渦輪機)。

轉子12包括三十個中空元件的管體18，且隨著轉子的其餘部件轉動。管體18係安裝在二個輻輪20之間，管體18的端口以封蓋21密封。各管體18具有一圓柱形的外壁22，管體18之內部並定義一空腔。

轉子12的形狀與組態，以及其定義空腔的方式可有許多變化，例如，空腔可形成在一單一主體內，空腔的數目可以為二個以上任何數目，不同形狀的中空元件以用來形成空腔。但是，至少有些空腔必須被定義在相對於轉軸14之轉動方向16的不同徑向方位上，較佳的實施方式係，至少二個空腔應被定義在轉軸的相對側(雖為較佳實施方式但非必然者為，直徑方向上的相對那一側)。較佳的實施方式為，該轉子應定義大量空腔者，且該空腔應被均勻的分佈在轉軸14的周圍(在圓周上彼此分開)。

每一管體18(以及位於管體內的每一空腔)與轉軸14分開，但有些管體離轉軸較遠(在較大的半徑上)。

雖然定義空腔的轉子12的部件可以有不同的組態，但較佳的實施方式仍是使用管體18，因為使用市售的管體，管體在縱向的可擴充性，避免在管體之間產生「無效區」(見以下的說明)，以及易於在各管體上操作縱向分隔的閥體(見以下的說明)，這些因素可降低轉子的製造成本。

各管體18在縱向上具備一排尾隙24，該些尾隙自管體內的空腔沿著與轉動方向16相反的方向延伸至轉子12的外側。各管體18只需具備單一一個尾隙24，但依照作業參數，以多個尾隙24為較佳之實施方式。

尾隙24的尺寸係相對小於管體18內之空腔的體積。尾隙24與管體的相對大小依所用的流體而定，並取決於能量擷取裝置10.1的實際尺寸及操作參數。此處，只要尾隙24的截面尺寸遠小於管體18內之空腔的截面尺寸就足夠了。

該管體18被配置以形成六個葉片26，其中各葉片有五個管體。各葉片26在徑向方向自轉軸14延伸，而各葉片的管體18則與在各輪體20上之共用輻條28連結。葉片26的組態在管體18的數量、大小、方位上可有多種變化，只要葉片構成可自流動的流體接收衝擊負載的表面，藉此驅動轉子12繞著轉軸14旋轉即可(見以下的說明)。

較佳的實施方式係，管體18係彼此分開，以讓流體在管體之間穿越，並避免形成無效區。管體18之間的空間會潛在地降低葉片26的效率，因為某些衝擊在葉片上的流體會在管體18之間穿越，而不會完全將其衝擊力施加給葉片。但是，如管體18之間無空間存在，則自尾隙24排出的流體會被困在葉片之間，而阻止轉子的旋轉。

轉子12的大小及其部件的相對大小可依使用轉子時的作業參數而改變。

請參閱第2圖所示，能量擷取裝置10.2包括一轉子12，其轉動方向16與第1圖所示者相反。管體18被支撐在輻條28內，但輻條並不構成輻輪的一部份，而且管體的直徑在靠近轉軸14處較小，而在遠離轉軸的管體則有較大的半徑。管體直徑的變化僅用以確保在靠近轉軸14的管體18周圍有足夠的自由空間，以防止產生無效區。

請參閱第3圖至第5圖，支撐轉子12的支撐結構被配置來支撐 轉子，藉此讓該轉子可選擇性地位於二種不同密度的流體之間的邊界上方或下方。本發明並不限制流體的種類(甚至是可壓縮或不可壓縮流體)，不過在大多數情況下則是實作成以水做為高密度流體，空氣做為低密度流體，而水面則做為此二種流體間的邊界。在不限制本發明的範圍下，以下將以水34及空氣38做為高密度流體及低密度流體的範例。

較佳的實施方式係，支撐結構應被配置以支撐該轉子12，使其可選擇性地(最好是循序地)完全浸沒在水34中，及完全提升在水面上方的空氣38中。但，對某些實施例而言，較佳的方式則是在全程或部分使用該轉子時，讓轉子12保持部份浸沒。然而，對本發明的目的而言，讓轉軸16至少有時在水面30上方，有時在水面30下方仍是必要的。

本發明可用不同的方法來支撐轉子12，使其循序地位在水面30的上方及下方。這可以利用改變水位來達成，例如水位中潮汐的變化或由波浪作用產生的水位變化。不過，這也可以利用調整支撐結構(即被配置來提升及降低轉子12的支撐結構)或藉由支撐結構與水面間的相對運動來達成(例如，相對於一水載容器的殼體，轉子可被支撐以維持靜態，而當該水載容器漂浮在波浪中時，轉子則會搖動不停)。

該轉子12可在不同模式下運作，包括：浸沒模式，轉子位在一浸沒位置，而較佳的是整個轉子係浸沒在水面30下，如第3圖所示；上升模式，轉子位在一上升位置，而較佳的是整個轉子係被提升至水面上方，如第4圖所示；以及部分浸沒模式，轉子的一大部分係各別在水面的上方與下方。這些運作模式也有其他的變化，其中水面30可在轉子12的任何相對位置，但利用質量位移(如下所述)來操作轉子則需要浸沒及提升轉子，而至少在某種程度上，該轉子的轉軸14起碼必須循序地浸沒在水面下及提升至水面上。

請參閱第3圖，為便於說明，空腔31之一會係為轉子12的第一空腔，而在直徑方向上與該第一空腔相對的空腔32係稱為轉子12的第二空腔。 但，依照轉子12之任何其他空腔的位置(轉軸14的左側或右側)，該些空腔的運作方式與第一空腔及第二空腔係為相同的方式。

當轉子12初始自水面30上浸沒時，各空腔31、32會被灌入一些空氣，而較佳的實施方式則是全部被灌入空氣。為便於說明，可假設各空腔31、32被全部灌入空氣。另為便於說明，假設第一空腔31及第二空腔32具有相等的形狀與大小，而且與轉軸14的分隔距離也是相等的。這是本範例的情形，但對本發明的其他實施例而言則不一定如此。

第二空腔32的尾隙24係朝向下方，使其在第二空腔內的空氣被侷限在該第二空腔內。在第二空腔32內的空氣比轉子12周圍的水輕，因此第二空腔內的空氣會產生一向上的浮力36。

第一空腔31的尾隙24係朝向上方，使空氣可經由尾隙自第一空腔逃逸，而周圍的一些水34則可經該尾隙而進入第一空腔31。當水34的流入該第一空腔31，以及空氣的自該第一空腔31排出時會增加該第一空腔內的流體總密度。該第一空腔31內的流體可以完全由空氣組成，或完全由水組成，或為空氣與水的混和。第一空腔內流體密度的增加會降低第一空腔在周圍水34的浮力，及降低由第一空腔的流體所產生的向上浮力35。

首先，當第一空腔31被灌入空氣時，該第一空腔的流體密度與第二空腔32的流體密度相同，而這些空腔31、32內的空氣所產生的浮力35、36則彼此平衡。但是，當第一空腔31的流體密度增加時，其浮力35亦會降低，而第二空腔32的較強浮力36會佔據優勢，因此所產生的浮力差會對轉子12施以一力矩，使其繞著轉軸16旋轉。

依照空腔及其尾隙24的實際組態，在轉軸14右側的管體18內的空腔可具有一向上延伸的尾隙，並可與第一空腔31具有相同的功能，如第3圖至第5圖所示。類似地，轉軸14左側的管體18內的空腔亦可與第二空腔32具有相同的功能。

當空氣自轉軸右側的管體18內的空腔逸出時，轉子12在轉動方向16上的旋轉可以持續一周以上，直到所有的空氣都逸出，而且管體充滿了水，或直到只有一小部分的空氣殘留在管體內。在某些實施例中，當某些管體18含有的空氣比其他管體多很多，而且含有較多空氣的管體係位在轉子12的頂部時，轉子會停止旋轉。不過，較佳的實施方式係，管體與尾隙24係被配置以最大化轉子的轉動，以及在轉子12旋轉數周時盡量讓空氣自空腔排出。

自轉軸右側的管體18之尾隙24(包括第一空腔31)逸出的空氣會形成氣泡，該些氣泡因其浮力作用會向上移動至水面30。不過，如果在轉子12中原先這些氣泡被捕捉處形成無效區，則該些氣泡的浮力會驅使葉片26與管體18相對於轉動方向16向右上方移動，因而降低轉子12的效率。所以，這也是較佳實施例藉由管體18彼此分開，並在管體之間留下空間讓氣泡可經該空間移動至水面30的原因。

為便於說明，且如附圖所示，管體18及其空腔在幾何上是鏡向對稱於轉軸14。然而，在其他的實施例中，只要對所有空腔體積，轉軸14右側與左側的總力矩可以平衡，則空腔的大小、其在轉動方向16上的徑向方位、以及離轉軸的距離等，皆為可變動的，與轉子12的旋轉無關。

請參閱第4圖，當轉子12在水面30上方的上升模式下運作時，為便於說明，可假設該轉子的方位與第2圖所示相同，而當轉子初始自水面下向上提升時，各空腔31、32會被灌入一些水(較佳的實施方式是完全灌入水)，而為便於說明，係假設這些空腔完全被灌入水。

第一空腔31的尾隙24係朝向上方，因此第一空腔內的水會被侷限在第一空腔內。第一空腔31的水比轉子12周圍的空氣38重，因此第一空腔內的水會產生一向下的重力或重量40。

第二空腔32的尾隙24係朝向下方，因此水可經尾隙自第二空腔32逸出，而周圍的一些空氣38則可經該尾隙而進入第二空腔32。空氣38的流 入第二空腔32及水的自第二空腔32排出，會降低第二空腔32的總流體密度。第二空腔32的流體可完全由水組成，或完全由空氣組成，或為空氣與水的混和。第二空腔32內流體密度的減少會降低第二空腔32的流體所產生的向下重力或重量41。

首先，當第二空腔32被灌入水時，其流體的密度與第一空腔31的流體密度相同，而在該些空腔31、32內的水所產生的重量40、41則彼此平衡。不過，當第二空腔32的流體密度降低時，其重量41亦會降低，而第二空腔32的較強重量40則會佔據優勢，使產生的重量差對轉子12形成一力矩，令其在轉動方向16上旋轉。

當水自轉軸14左側管體18中的空腔排出時，轉子12在轉動方向16上的旋轉可持續一周以上，直到所有的水都排出，而管體被充入空氣，或直到只有一小部分的水殘留在管體內。在某些實施例中，當某些管體18所含的水遠多於其他的管體，而且具有較多水的管體在位於轉子12的底部時，轉子會停止旋轉。不過，較佳的實施方式係，管體與尾隙24係被配置以最大化轉子12的旋轉，以及盡量讓水自空腔排出。

自轉軸左側的管體18之尾隙24(包括第二空腔32)逸出的水會在重力作用下向下移動至水面30，而且如第3圖所示之氣泡，當被排出的水被捕捉在轉子12的無效區內時，該被排出的水會驅動葉片26與管體18相對於轉動方向16向左下方移動，因而降低轉子的效率。不過，被排出的水可通過鄰近管體18間的空間，而不嚴重影響轉子的旋轉。

如第3圖與第4圖所示之轉子12的浸沒模式與上升模式，係取決於轉子內空腔的質量位移以驅動該轉子轉動。但是，質量位移需要流體同時流出與流入尾隙24。若尾隙24太小，則流體的逆流會使流體的流出或流入其中之一或兩者受到節流，導致產生的質量位移會不足。若相對於管體18內的空腔，尾隙24太大，則質量位移會發生得太快，而轉子12則會提前停止旋轉(在排出 足夠的空氣前，或在排出足夠的水前)。

請參閱第5圖，轉子12約1/3高度係浸沒在水34中，而其上方2/3高度則凸出至水面30上的空氣38中。轉子12的驅動如第4圖(在上升模式下)所述，因之前在浸沒模式或上升模式(如第3圖及第4圖)下被驅動而具有一旋轉動量，或在上升模式與浸沒模式之間轉換。

如第5圖所示，水34因重力流(如河流)的作用、波浪作用產生的流動、或潮水作用而自右流至左。流動的水會衝擊被浸沒的管體18，以驅動轉子12，使其在轉動方向16上旋轉，而將管體18配置在葉片26中可使流動的水42更有效地衝擊在轉子12上。

類似地，空氣38可像風44一樣在水面30上方自左移動至右，並會衝擊在水位上方的管體18與葉片26，藉此驅動轉子12，使其在轉動方向16上旋轉。然而，若要讓風44能更有效地衝擊葉片26，較佳的實施方式係只讓風衝擊在水面30上方的管體18。

藉由水面30下方的水流42來衝擊管體18與葉片26，以及用水面上方的風44來衝擊管體與葉片可以同時在相反方向上進行(如第5圖所示)，或者也可以一次只讓一種流體流動。但為了簡化起見，圖中只顯示兩種流體。

如第5圖所示，利用流體的衝擊以驅動轉子12在轉動方向16上旋轉的模式，其運作方式與操作的浸沒模式及上升模式無關(此二模式乃基於質量位移)，該衝擊與質傳模式可獨立或同時運作。在理想情形下，支撐結構係被配置以使不同的轉子12操作模式都在相同的轉動方向上驅動轉子。為達此目的，水流42及風44可被重新導向，以在與質傳模式相同的轉動方向16上驅動轉子。

請參閱第6圖至第8圖，除尾隙24之外，各管體18在其相對側亦可具備前隙46，而前隙或所有的孔隙皆可用閥體來開啟或關閉。本發明可使用不同種類的閥體，而該閥體可以手動、半自動、或全自動操作。較佳的實施 方式係，閥體為全自動操作，並可遙控，而轉子12則係以機械方式來啟動，例如使用螺線管(圖中未示)。

第6圖之轉子12包括一軸桿58，及一位在軸桿端部之滑輪59，而旋轉力則可藉由一帶體來傳遞。

如第7圖所示一管體18，其上係捆繫一閘件48。該閘件可沿著管體縱向滑動，以當做一排孔隙24、46的槽閥。閘件48內定義一排閘隙50，當槽閥開啟時，該些閘隙50可與孔隙24、46互相對準。閘件亦可在縱向上滑動，使閘隙50不與管體18的孔隙24、46互相對準，藉此關閉槽閥。此槽閥機構的簡單構造與運作，以及因使用單一螺線管來開啟及關閉所有的孔隙24、46，令單一閘件48可被輕易地操作，此二項特點讓槽閥更適用於本發明。

第8圖顯示一管體18，其前隙24及尾隙46上具備蝶形閥52，而管體一側上的一排蝶形閥係與一常用的推桿54一起運作。該推桿54與各蝶形閥的曲柄臂56連結。

閥體48、52可選擇性地關閉尾隙24，及選擇性地開啟前隙46，使轉子可如第3圖與第4圖所示的在質傳模式下運作，除非轉動方向16已被倒置，且前隙48被當成尾隙使用。因此，選擇性地開啟與關閉前隙及尾隙24、46，可使轉子12在質傳模式下的運作被倒置。這可運用在水42或風44的方向改變時，例如當水42或風44對葉片26的衝擊驅動轉子12在與轉動方向16相反的方向上旋轉時，可使用此倒置功能，在質量位移模式下驅動轉子在相反方向上旋轉。

閥體48、52亦可開啟在浸沒模式下排出空氣或在上升模式下排出水之管體上的前隙46與尾隙24，以讓流體可同時從一側流入各空腔並自另一側流出，俾能增加空氣或水自空腔排出的速率，如本實施例所述。不過，當一管體18位於轉子12有發生質量位移的那一側時，這只能暫時達成；而當管體位於轉子未發生質量位移的那一側時，則尾隙24會再被關閉。故而前隙46會隨轉 子12的旋轉而週期性的開啟與關閉，而且前隙48之這種週期性運作可受到簡單的機械裝置影響，如鄰近轉子的凸輪。

因此，開啟前隙46的能力會克服流體逆流造成的困難，該逆流會對流經尾隙24的流體產生如前述的節流作用。除此之外，可選擇性地開啟與關閉前隙46的能力表示當需要較快速的質傳時，可完成此種功能，但當需要較慢速的質傳時，前隙46與尾隙24可被完全或部分關閉。

請參閱第9圖至第11圖，各圖中的能量擷取裝置10包括一轉子12，如第1圖與第2圖所示。此外，能量擷取裝置10尚包括一帶有支架60的支撐結構。各轉子12沿著其轉軸14被支撐在一軸桿上，而各軸桿的相對端部則由該支架60支撐。各支架定義直向開槽62，讓軸桿的端部可在其內垂直滑動，以推動轉子12向上與向下移動。

支撐結構的組態可支撐使用中的轉子12運作且不受限制，此外，該支撐結構可以是靜止在地表(如支架60)、被其他物件支撐、或浮動等。更進一步而言，附圖中所示的各支架60可讓轉子12沿著直向開槽62垂直位移。，但在其他實施例中，轉子可以各種其他方式來垂直移動，或者轉子的高度可以固定不變。

第9圖至第11圖中的轉子12，其管體18內皆沒有前隙。但這只是巧合，實際上在任何實施例中皆可使用具有前隙的轉子。更進一步而言，只有第11圖的轉子12之尾隙24上有閥體，但這也只是巧合，而第9圖與第10圖的轉子亦可具備閥體。

如第9圖所示，轉子的軸桿58(如第6圖所示)之一端具有一封閉式交流發電機，其係被配置以從轉子的轉動來產生電力，因此可不需自能量擷取裝置10.4傳遞原動力。浮球68係被用來提供浮力以控制轉子12的高度(如後述)，而該浮球包括在轉子任一端的浮球與在交流發電機64相對側的二個浮球，以補償交流發電機的重量。

如第10圖所示，轉子12包括多個輪體20，而各輪體之外周邊上具有一凹槽，以接納一帶體或其他彈性的傳遞元件，將原動力自輪體傳遞至被驅動的設備。轉子12的各端具有浮球68。

如第11圖所示，除了具有閥體外，轉子12及支架60與第10圖所示者相同，但除此之外，能量擷取裝置10.6尚包括一交流發電機64，該交流發電機64係由一交流發電機支架70來支撐，且用一帶體72由轉子12的一個輪體20來驅動。該帶體72上的張力由一惰輪74來維持，該惰輪74可在交流發電機支架70中水平滑動。不過在其他實施例中，不論使不使用浮球68，均可利用惰輪74的水平滑動來提升或降低轉子12。

請參閱第9圖至第11圖，各轉子12的垂直位置(高度)可採驅動(如由惰輪74的移動)或由控制浮球68的浮力來控制。在一較佳實施例中，浮球68的浮力係藉由對浮球上閥體的開啟與關閉計時來得到控制，而閥體的開啟與關閉可排出空氣並讓水進入浮球，或排出水讓空氣進入浮球，或維持浮球內的流體，亦即密度。

當轉子12的主要運作模式是來自水流42或風44的流體衝擊時，最好能維持轉子位在一相對於水面30的較佳高度，不論水位的變化是來自潮汐或波浪。尤其是當來自水流42的衝擊是轉子的主要原動力時，則較佳的實施方式係保持轉子的約三分之一高度浸沒(如第5圖所示)。在這些情況下，較佳的實施方式係在水位變化時，讓轉子沿著直向開槽62上下移動，若浮球68具有正確的浮力維持轉子12在較佳的深度時，可達成此功能。

在每次在浸沒位置與上升位置之間變動後，用質量位移來操作轉子12只能持續一段有限的時間，而當轉子循序地完全提升或完全浸沒時，轉子在質量位移模式下的效能為最佳。藉由將空氣自浮球68排出，使浮球喪失浮力而轉子下沉，可讓轉子12完全浸沒。但單靠控制浮球的浮力卻無法使轉子完全上升。相反地，或除此之外，讓轉子隨水位30的變化來上升或下沉以選擇性地 鎖定轉子的垂直位置，同時讓水位上升至超過轉子或下降至低於轉子，則可使轉子浸沒或提升。

較佳的實施方式係，用電腦來遙控能量擷取裝置10的運作，但不一定需如此。更進一步而言，能量擷取裝置10的運作可對各位置做最優化，並可調整以最優化的利用可用的能量，而在大多數情況下這會隨著時間而改變。尤其是，可被能量擷取裝置10擷取的某些能量形式是相當可被預測的，如潮水。其他的能源則較難預測，但卻可被調整，例如河流的流率可能無法預測，不過流量的主要部分可被引導以提供主要的流率，又或者風的方向是無法預測的，但可被引導自較佳的方向衝擊轉子12。然而，某些能源(例如波浪的高度與風的強度)不易被預測來對這些能源做最優化利用，故可能需要依需求調整能量擷取裝置10的運作。本發明的一項優點是能量擷取裝置10具有多樣性以在不同模式下自移動的流體擷取能量。

舉例而言，能量擷取裝置10可安裝在有波浪或潮汐的地方讓轉子暴露出來，藉此以風的作用來強化。但為簡短說明，範例中省略了風的作用。如果沒有顯著的風的作用，但有明顯的潮水時，則一部分的空氣可自浮球68排出以支撐轉子12，且其高度的三分之一係被浸沒(不論水位高低)，而轉子則會因潮水42衝擊葉片26而轉動。

當潮汐趨近低潮時，轉子12可被鎖定而無法在直向開槽62中向下滑動，而在潮汐退至低潮時，水位會更往下降。而若需要增加浮球的浮力時，這會讓來自浮球的水在重力下排出。除此之外，將轉子12鎖定使其無法向下滑動則會在潮汐退去後讓轉子上升至高於水面30，讓轉子在上升模式下運作(如第4圖所示)。因此，在低潮附近時，轉子可在上升模式下運作，而此時潮水是非常弱的。

在上升模式下，一旦水已自管體18內的空腔排出，即可釋放轉子12使其在重力下沿著直向開槽62向下滑動，而空氣則可自浮球68排出(若 需要)，因此轉子再次由浮球的浮力而被支撐在一適當的高度，藉此自潮水42擷取能量，並且在低潮與高潮之間的中途上，可擷取較強大的能量。

當潮汐趨近高潮時，轉子12可被鎖定而無法在直向開槽62中向上滑動，而水位則繼續上升至高潮，使水浸沒轉子。當轉子被浸沒時，轉子可在浸沒模式下運作(如第3圖所示)，這會發生在相對而言潮水非常弱的高潮附近。

在浸沒模式下，一旦空氣已自管體18內的空腔排出時，即可釋放轉子，使其在浮球68的浮力作用下，沿著直向開槽62向上滑動，以恢復其相對於水面30的高度，在此高度下則可自正退去的潮水中擷取能量。

若波浪作用增強到從波浪作用比從潮水可擷取更多的能量時，則相對於直向開槽62，轉子12可被鎖定在波峰與波谷之間的中段高度(這會需要臨時調整以補償在平均水位的潮汐變化)。當波浪衝過能量擷取裝置10時，轉子12會交替在浸沒於波峰內與提升至波谷上之間，並在浸沒模式與上升模式間交替運作。若有需要，有鑑於波浪的頻率遠高於潮汐的頻率，而質傳率必須跟上此增加的頻率以最優化地擷取波能，則可開啟尾隙24上的閥體以增加質傳率。如果轉子12具有前隙46，則亦可如前所述選擇性地開啟該些前隙48以增加質傳率。

請參閱第12圖與第13圖之依據本發明第七實施例及第八實施例所述之能量擷取裝置，各裝置包括一轉子80，該轉子80具有四個以中空導管86固定在輪穀84上的腔室82，其中各腔室82是中空的，並定義一內空腔，各導管86定義一內通道，該內通道與腔室82內的內空腔在該導管上連結，並與輪穀84的內部連結(該穀是中空的)。該輪穀84的內側經一排水道(圖中未示)與一低密度流體連結，排水道的入水口位於該輪穀84上，而排水道的出水口之高度則最好是低於該輪穀84(以及轉軸)，但一定不能高於穀。

轉子80由一支撐結構(圖中未示)支撐，並浸沒在一高密度流 體內繞著一水平轉軸14在轉動方向16上旋轉。能量擷取裝置10.7與10.8可用於各類不同的流體，但此處敘述的高密度流體為水，低密度流體為空氣。因為轉子80被支撐以浸沒在水中，而且排水道係自輪穀延伸至低於輪穀的空氣，故水的鄰近一定有空氣，而本實施例係適用於鄰近處有空氣的水體，如水壩或水庫。轉子80可浸沒在水壩或水庫內，而排水道則可自輪穀84經水壩壁或水庫壁而延伸至壁外的位置。

四個腔室82位在相對於轉軸14的不同徑向方位上，且在所有範例中，四個腔室以直角分隔。不過，最為優化的轉子80運作方式，一般會在轉軸14周圍配置更多個分隔的腔室。同時，在第12圖與第13圖中，中空管道86的長度都是相等的，但這並非絕對，且轉子80可包括數個離轉軸14在不同半徑上的腔室82。

如第12圖所示的腔室82一般為淚滴型的，具有圓形的前端及錐形的尾端，而第13圖所示的腔室則為碟形的。在此二種狀況下，腔室的形狀被設計在當腔室繞著轉軸14旋轉時，將其對水的阻力減至最小。

第14圖顯示一具有如第12圖之八個腔室82及八個中空管道86的轉子80。較佳的實施方式係，腔室82與中空管道86係交錯安排(類似於第12圖的轉子，其二組腔室與中空管道係以交錯並排的方式配置)。

在各腔室82內，係定義為一空腔88，而在各中空管道86內則定義為一內通道90。該內通道90與固定在該中空管道之腔室內的空腔連結。各腔室82亦定義一前隙92與一尾隙94，各自位於相對於轉動方向的前、後位置。內通道90在輪穀84會合，並自輪穀沿著共用的排水道(圖中未示，僅以一圓形96表示)延伸出去。

各通道90可選擇性地被一通道閥98關閉，該通道閥最好是鄰近空腔88。更進一步而言，各前隙92具有一前隙閥92，而各尾隙則具有一尾隙閥94，以各別開啟與關閉前隙及尾隙(前隙與前隙閥皆以數字92表示，相同的， 尾隙與尾隙閥亦皆以數字94表示，以減少第14圖的雜亂度)。即使腔室皆是相同的，第14圖所顯示者為各腔室為在其繞著轉軸14旋轉時的不同階段，因此各腔室與位置均以一副編號表示，該副編號亦用來表示某一特定腔室的特性。第14圖中所示的閥體在關閉時以”X”來標示，而在開啟時則以”O”來標示。

在使用時，當一腔室82達到82.1的位置時，其前隙閥92.1與尾隙閥94.1被關閉，而其通道閥98.1則被開啟。因此，其空腔88.1會與其內通道90.1及排水道96.1連結，使空腔88.1內存在的任何高壓被釋放，而其內壓則下降至排水道96之出水口周圍的氣壓。同時，空腔88.1內的水在重力作用下經內通道90.1與排水道96排出，並自排水道釋放至水壩壁的外側。因此，在腔室82.1向上轉動時，空腔88.1會被快速地灌入空氣，而任何被抑制在其尾端的水也會被快速地排出。

當腔室82旋轉至82.2的位置時，所有的水皆已自其空腔88.2排出，而腔室82則充滿空氣。當腔室82達到轉子80頂端82.3的位置時，前述在82.2位置的情形依然成立。此時，通道閥98.3關閉，但之後不久，當腔室82向82.4的位置旋轉時，其前隙閥92.4開啟，使水流入空腔88.4。特別是圍繞著轉子80的水最好是位於轉子上方的水頭外承受水壓，而水經由前隙92.4流入空腔88.4會增加空腔88.4內的壓力並與周圍的水壓達成平衡。更進一步而言，當水經由前隙92.4流入時，尾隙閥94.4開啟，使空氣自空腔88.4逸出至周圍的水。總而言之，這些步驟的結果是，水會相當快速地流入空腔88.4，而當腔室82向下旋轉以通過82.5、82.6、及82.7的位置時，水會持續快速地流入空腔88.4。

當轉子80的底端位置旋轉至轉子左側的位置(82.7至82.1)之間時，腔室82內的變化很少，空腔88依然充滿水，通道閥98依然關閉，直到達到82.1的位置，為止通道閥98依然關閉。

若考慮整個轉子80，特別是轉子具有數個位於轉軸14周圍不同位置的腔室82。如第14圖所示，水在轉軸14左側空腔88.8、88.1、及88.2內 的總體積是小於轉軸右側空腔88.4、88.5、及88.6內的總體積。總言之，此種不平衡的結果是，轉子80右半部水的總重量會大於轉子左半部水的總重量，這會使右半部的水產生一向下的總重力(重量)，形成一力矩以驅動轉子在轉動方向16上旋轉。

轉子80右半部的水之質量大於左半部的水之質量是因為空腔88在82.4至82.6的位置被快速灌入水，而一部分原因是於於轉子80周圍升高的水壓。轉軸14左、右側空腔中水的總體積差異取決於水在82.1及82.2的位置被快速排出，而這是肇因於內通道90與排水道96具有適當且夠大的穿孔。

如果通道閥98維持關閉，而讓腔室82實際執行管體18的功能，則除了如第14圖所述之轉子80的運作外，轉子亦可以如第1圖至第11圖之轉子10所示的方式來運作。

綜上所述，本發明自流體擷取能量之裝置，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本創作亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出創作專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本創作之較佳實施例，非為限定本創作之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本創作之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之設計範疇。

10.3‧‧‧能量擷取裝置

12‧‧‧轉子

18‧‧‧管體

24‧‧‧尾隙

26‧‧‧葉片

28‧‧‧輻條

46‧‧‧前隙

58‧‧‧軸桿

59‧‧‧滑輪

Claims (23)

1. 一種自流體擷取能量之裝置，該裝置包括：一轉子；及一支撐結構，該支撐結構支撐轉子，使其繞著一水平轉軸在一轉動方向上旋轉，支撐結構係被配置使轉軸可選擇性地位於兩種不同密度的流體間的邊界上方或下方；該轉子在相對於轉軸的第一徑向方位上至少定義為一第一空腔，以及在相對於轉軸的第二徑向方位上定義為一第二空腔，第一空腔與第二空腔皆與轉軸分開，第一徑向方位與第二徑向方位在轉動方向上分開；其中，轉子定義一第一尾隙與第二尾隙，該第一尾隙沿著與轉動方向相反的方向自第一空腔延伸至轉子的外側，而該第二尾隙則沿著與轉動方向相反的方向自第二空腔延伸至轉子的外側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該二種流體為水及空氣，二流體之間的邊界為一水面，而轉軸係選擇性地位於該水面的上方或下方。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該水面係受到波浪作用的影響，轉軸所在的高度使轉軸因波浪作用而選擇性地位於水面的上方或下方。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之裝置，其中水面的高度會因潮汐作用而改變，轉軸所在的高度使轉軸因潮汐作用而選擇性地位於水面的上方或下方。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項所述之裝置，其中第一徑向方位與第二徑向方位與轉軸在直徑上相反。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項之任一項所述之裝置，其中轉子定義為二個以上的空腔，而該些空腔在轉動方向上係位於轉軸之不同徑向方位。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項之任一項所述之裝置，其中轉子包括多個中空元件，而各空腔則定義在該中空元件內。
8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該多個中空元件係配置在轉子內以形成葉片。
9. 如申請專利範圍第7項或第8項所述之裝置，其中各中空元件具有一圍繞著空腔的壁體，至少一部份的壁體係定義在中空元件內，而空腔的尾隙則係定義在該壁體內。
10. 如申請專利範圍第1項至第9項之任一項所述之裝置，該裝置包括多個閥體，該多個閥體係被配置以選擇性地開啟與關閉第一尾隙及第二尾隙。
11. 如申請專利範圍第1項至第10項之任一項所述之裝置，其中該轉子定義為一第一前隙與一第二前隙，該第一前隙在轉動方向上自第一空腔延伸至該轉子的外側；該第二前隙在轉動方向上自第二空腔延伸至轉子的外側。
12. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，該裝置包括多個閥體，該多個閥體係被配置以選擇性地開啟與關閉第一前隙及第二前隙。
13. 一種自流體擷取能量的方法，該方法包括：提供專利範圍第1項至第10項之任一項所述的能量擷取裝置；支撐該轉子，使其轉軸循序地位於兩種不同密度流體間的邊界上方及下方，當轉軸低於該邊界時，轉子係位於一浸沒位置，而當轉軸高於邊界時，轉子則位於一上升位置； 當轉子在浸沒位置時，將轉子與位在邊界下方之第一空腔及第二空腔定位，並將轉子與方向朝上之第一尾隙及方向朝下之第二尾隙定位；將密度較低的流體限制在第二空腔內，以維持由較低密度流體在第二空腔內產生之浮力；讓較低密度流體經第一尾隙且自第一空腔流出，而較高密度流體則經第一尾隙進入第一空腔，以增加第一空腔內的流體總密度，並降低第一空腔內之流體所產生的浮力；利用第二空腔內較低密度流體產生及維持的浮力，以及第一空腔流體產生之較低浮力，對轉子施以一轉動方向之力矩；當轉子位在上升位置時，將轉子與位在邊界上方之第一空腔及第二空腔定位，並將轉子與方向朝上之第一尾隙及方向朝下之第二尾隙定位；將密度較高的流體限制在第一空腔內，以維持由較高密度流體在第一空腔內產生之重力；讓較高密度流體經第二尾隙且自第二空腔流出，而較低密度流體則經第二尾隙進入第二空腔，以降低第二空腔內的流體總密度，並降低第二空腔內之流體所產生的重力；利用第一空腔內較高密度流體產生及維持的重力，以及第二空腔流體產生之較低重力，對轉子施以一轉動方向之力矩。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，該方法包括讓轉子暴露在衝擊該轉子的流體流動下，使衝擊的流體流動在衝擊方向上對轉子施以一外力，以對轉子產生一轉動方向之力矩。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，該方法包括引導流體流動在衝擊方向上衝擊轉子。
16. 如申請專利範圍第14項或第15項所述之方法，其中衝擊的流體流動為低密度流體流動，而衝擊的流體流動在轉軸上方衝擊轉子。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中低密度流體為空氣，而該衝擊的流體流動為風。
18. 如申請專利範圍第14項或第15項所述之方法，其中衝擊的流體流動為高密度流體流動，而衝擊的流體流動在轉軸下方衝擊轉子。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中高密度流體為水，衝擊的流體流動為受波浪作用而流動的水。
20. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中高密度流體為水，衝擊的流體流動為在潮水中流動的水。
21. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中高密度流體為水，衝擊的流體流動為在重力影響下流動的水。
22. 如申請專利範圍第13項至第21項之任一項所述之方法，其中轉子定義為一第一前隙與第二前隙，該第一前隙沿著轉動方向自第一空腔延伸至轉子的外側，而該第二前隙則沿著與轉動方向自第二空腔延伸至轉子的外側，轉子另包括選擇性開啟或關閉第一前隙與第二前隙的閥體，該方法包括：當轉子位於浸沒位置時，選擇性地開啟第一前隙；而當轉子位於上升位置時，則選擇性地開啟第二前隙。
23. 如申請專利範圍第13項至第21項之任一項所述之方法，其中轉子定義一第一前隙與第二前隙，該第一前隙沿著轉動方向自第一空腔延伸至轉子的外側， 而該第二前隙則沿著與轉動方向自第二空腔延伸至轉子的外側，轉子另包括閥體，以選擇性地開啟或關閉第一前隙與第二前隙以及第一尾隙與第二尾隙，該方法包括選擇性地開啟前隙及選擇性地關閉尾隙，以倒置轉動方向。