TWI357952B - Fluid powered energy generator - Google Patents

Description

1^57952 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於自機械源產生電能之裝置及方法。更 特疋。之，本發明自流體源產生電能且收穫電能作為功率 源。 此為主張2007年4月17日申請且名為「流體驅動之能量 產生器（Fluid Powered Energy Generat〇r)」之美國臨時申

請案第6,2,23_之中請日期之權利的非臨時實用專利 申請案。 【先前技術】 化石燃料為主要呈煤、燃油及天然氣形式之烴。此等燃 料由死亡的植物及動物之遺體經數千年之過程而形成。因 而，得自化石燃料源之燃料供給為有限的。供求之經濟原 理暗示了隨著烴供應量之減少，此供給之成本將上升。因 此，基於經濟法則，存在搜尋替代能量燃料之刺激。 在此項技術中已知化石燃料之燃燒產生空氣污染物，諸 如氧化氮、三氧化硫及重金屬。另外，化^燃料之燃燒已 知會產生諸及㈣式之放射性材料1境法規使用多種 方法來限·放。然而，最好的解決方案為減輕或消除化 石燃料之燃燒的替代能源。 呈精製汽油形式之化石燃料 電裝置。在最近幾年中，在建 置以將能量供應至居住及商業 電裝置所需之化石燃料之量方 用以驅動習知陸地車輛及發 立不需要化石燃料之發電裝 消費者，或至少減少操作發 面已進行研究及開發。舉例 J30635.doc 1357952 而言，在接近Cape Cod、Massachusetts之海岸線上，存在 計劃包括風車之大陣列以利用海洋中之自然風流及將風流 轉換為電能的風能農場。據計劃，風力農場之完成可向 Cape Cod供應約四分之三的所需電能。歸因於存在於該區 域中之自然風流，此地理區域被選作安裝風力農場的目 標。然而，對在此位置中建造風力農場存在反對者，因為 其鄰近於主要富裕顧客常去的度假勝地，他們並不希望自 其住處見到風力農場。因此，需要利用流體流動以產生可 供應至居住及商業消費者之乾淨電能，但不限定於基於自 然風流之地理位置的技術。 【發明内容】 本發明係關於用於自機械能產生電能之裝置及方法。 在本發明之一態樣中，一裝置具備具有近端及遠端之垂 直支撐構件。該近端緊固至平坦平台。旋轉元件具備近端 及遠端，其中旋轉元件之近端附著至垂直支撐構件之遠 端。旋轉元件經調適以環繞垂直支撐構件之軸線旋轉。連 接元件具備遠端及近端。近端與旋轉元件連通，具遠端與 發電機單元連通。與馬達連通之外部能量用以起始旋轉元 件之旋轉運動。流體流動由初始旋轉運動產生且藉由使 發電機單元曝露於流體流動而產生電能。 在本發明之另一態樣中，一裝置具備具有近端及遠端之 第垂直支樓構件。該近端緊固至平坦平台。第一垂直支 撐構件保持固定的。第二垂直支撐構件具備近端及遠端。 近端與第一垂直支撐構件之遠端連通。旋轉元件具備近端 130635.doc , 1357952 及遠端。旋轉元件之近端附著至第二垂直支撐構件，且旋 轉元件經調適以環繞第二垂直支撐構件之軸線旋轉。第二 垂直支撐構件環繞其垂直軸線與旋轉元件之旋轉一起旋 轉。提供第一機殼以收容第一發電機單元。機殼附著至旋 轉元件之遠端。與馬達連通之外部能量用以提供旋轉元件 之旋轉運動。流體流動由初始旋轉運動產生，且藉由使第 一發電機單元曝露於流體流動而產生電能。 本發明之其他特徵及優勢將自結合隨附圖式呈現之本發 明之目前較佳實施例的以下詳細描述而變得顯而易見。 【實施方式】 概述 本發明係關於用於基於流體流動及能源而產生電之裝置 及方法。提供自機械能流體流動產生電能之發電裝置。該 發電裝置經組態以具有複數個渦輪機，該等渦輪機與馬連 及電能儲存器件及/或電力網連通。渦輪機之運動係基於 提供至與發電裝置連通之馬達的外部能量。在渦輪機已在 流體環境中形成運動後，流體引起渦輪機之旋轉。渦輪機 之旋轉元件藉由磁鐵之存在及磁鐵與導電材料之鄰近而產 生電能。渦輪機藉由在流體流動中旋轉元件之運動而產生 電能。所產生之電能可儲存於電池及/或外部電能儲存器 件中。在一實施例中，可將由發電裝置所產生之電能傳達 至電力網。傳達至電力網之能量被供應至電力網以供消費 且不將其儲存於其中。 技術細節 130635.doc 1357952 圖1為具有一或多個發電機單元之發電裝置（100)之一實 施例的正視圖。如圖所示，發電裝置（1 〇〇)包括中心垂直構 件（102)及與垂直構件（1〇2)連通之複數個發電機單元 (114)、（116)、（118)、（124)、（126)及（128)。更特定言 • 之’垂直構件（1〇2)包括近端（1〇4)及遠端（1〇6) »垂直構件 - (102)之近端（丨〇4)為固定的且固定至平坦平台（1〇8)。垂直 • 構件（102)之遠端（1〇6)遠離近端（1〇4)且與下文稱作轉子臂 之旋轉臂（110)連通。在一實施例中，旋轉臂可呈剛性或可 Φ 撓性之旋轉元件的形式。因此’本發明之範疇不應限於剛 性旋轉臂。轉子臂（110)經組態以在操作期間環繞垂直構件 (102)之軸線旋轉。一或多個連接元件（12〇)具備轉子臂 (110)。每一連接元件（12〇)具有近端〇22)及遠端（132)。連 接元件（120)之近端（122)與轉子臂（11〇)連通，且連接元件 (120)之遠端（132)與發電機單元（114) - (11 8)及（124) -(128)中之一者連通。在一實施例中，連接元件（丨2〇)之遠 端（13 2)可與具有一定大小以收容一或多個發電機單元之機 • 殼連通。發電機單元（114)- (11 8)及（124)- (128)為回應於 流體流動而產生電能之發電機。在一實施例中，發電機單 、 元（114)- (128)為具有與一或多個磁鐵及導電材料連通之 一或多個葉片的整合單元。葉片回應於流體流動而環繞轴 線旋轉且產生電能。在一實施例中，替代材料可取代磁 鐵’其中在被置放於接近導電材料處時，替代材料產生電 能。 如圖1中所示，在升高位置（15〇)中屐示發電裝置（1〇〇)之 130635.doc 1357952 及/或電連通之次級單元（218b)及（218c)，初級發電機單元 (224)具有與初級單元（224)機械及/或電連通之次級單元 (224b)及（224c)，初級發電機單元（226)具有與初級單元 (226)機械及/或電連通之次級單元（226b)及（226c)，且初級 發電機單元（228)具有與初級單元（228)機械及/或電連通之 次級單元（228b)及（228c)。在一實施例中，發電機單元至 轉子臂（110)之直接電及/或機械連接限於初級單元，次級 單元具有至初級發電機單元之直接電及/或機械連接。類

似地，在一實施例中，連接元件（220)之遠端（232)可與具 有一定大小以收容一或多個發電機單元之機殼連通。因 此，可藉由將一或多個次級發電機單元附著至初級發電機 單元中之一或多者而增加發電裝置之容量。 圖3為處於固定位置之圖！之發電裝置單元（3〇〇)的側視 圖。如圖所示，發電裝置具有收容設備以操作發電裝置之 中心垂直構件（302)。本文中所示之設備包括泵（3〇4)、馬

達（306)及電能儲存器件（则）。然而，可視特定發電裝置 及其相關聯元件之需要而定來修改該設備。" , W 你 貫施例 中，輪箱可被用來代替泵。類似地，在— ^ I苑例中，蓋 子（未圖示）可用以封閉馬達與齒輪箱組合，或馬達鱼 合。蓋子有助於保護儲存於其中之物品不 边泵組 a另夕卜叮配0蓋子使用一或多個感測^^ 與馬 侵擾。因此，果（304)與馬達（3〇6)之組合，或齒_之 達（306)之組合用以操作發電裝置（3〇〇)。 1 在—實施例 將中心垂直構件（302)展示為單一元 130635.doc -10- 1357952 中’中心垂直構件（302)可包括若干垂直結構，該等垂直結 構包含對發電裝置單元（300)之垂直支撐物。垂直構件 (302)之近端（3 12)為固定的且鄰近於平坦平台（3 16)。在一 實施例中，垂直構件（302)之近端（3 12)與一或多個輪（3 18) 及一或多個錨定元件（320)連通。錨定元件（320)與垂直構 件（3 02)之近端（312)連通且經組態以垂直地置放。如圖3中 所示’錫定元件（3 20)為固定的且與水平平台（3 16)連通。 錨定元件（320)之延伸使發電裝置（3〇〇)之結構能夠相對於 固定平台（316)升高或降低。儘管在本文中僅展示兩個錯定 元件（320)，但在一實施例中，發電裝置單元（3〇〇)可包括 更多錨定元件（320)以將發電裝置單元（300)緊固於固定位 置中。類似地’在一實施例中’發電裝置單元（3〇〇)可僅需 要單一錨定元件（320)以防止輪（3 18)旋轉及使發電裝置 (300)能夠移動。此外’如本文中所示，存在兩個輪 (3 18)，每一個輪鄰近於錨定元件中之一者。在一實施例 中，發電裝置單元（300)可包括額外輪（3 18)以輔助發電裝 置單元（300)自固定位置之運動。類似地，在一實施例中， 發電裝置單元（300)可僅需要單一輪（3 18)以支援發電裝置 單元（3 00)自固定位置之運動。 此外，如圖3中所示，錨定元件（32〇)中之每一者可伸縮 地安裝於中心垂直構件（302)中。在一實施例中，中心垂直 兀件可包括鎖定機構（未圖示）以將錨定元件（32〇)緊固至相 對於中〜垂直構件(3〇2)之設定位置。此位置可包括升高位 置、降低位置或兩者之間的任何位置。鎖定機構(未圖示） 130635.doc 1357952 使得能夠調整發電裝置單元（300)之高度。在一實施例中， 由於各種原因（包括與用於操作之發電裝置單元（3〇〇)之置 放相關聯的實體高度限制），發電裝置單元（3 00)可能需要 焉度調整。因此’可基於錯定元件（320)及相關聯鎖定機構 (未圖示）之長度而修改發電裝置單元（3 00)之垂直延伸及高 度。 如上文所述’在一實施例中，發電裝置單元（3 00)包含 第一泵（304a)、馬達（306)、電能儲存器件（3〇8)、第二系 (304b)、運動傳送元件（340)及用以產生電能之一或多個發 電機單元（380)。如圖所示，中心垂直構件（3〇2)與旋轉臂 (350)連通。提供機構（340)以傳輸能量以有助於旋轉臂 (350)環繞中心垂直構件（3〇2)之轴線的運動。在一實施例 中且如圖3中所示，機構（340)呈鄰近於中心垂直構件（3〇2) 之遠端（3 1 0)安裝之齒輪的形式。類似地，在一實施例中， 栗（304a)及（304b)為液壓泵，且藉由經由自第一泵（3〇4a)至 第二泵（304b)之軟管（338)為齒輪（340)提供液壓流體而輔助 齒輪（340)旋轉。第二泵經由機械轴（348)與機構（340)連通 以將旋轉運動提供至機構（34〇)。然而，本發明不應限於經 由齒輪（340)將旋轉力傳達至旋轉臂（350)之液壓泵。在一 實施例中’可使用可引起旋轉臂之運動的任何機械或電器 件。舉例而言，可使用皮帶系統或直接驅動系統。因此， 本發明之範疇不應限於與旋轉臂（350)連通之液壓泵及馬 達。 齒輪（340)具有後側（344a)及前侧（344b)。後侧（344a)安 J30635.doc 12 1357952 裝為鄰近於垂直構件（302)之遠端（310)，且前側（344b)安裝 為鄰近於旋轉臂（350)。類似地，旋轉臂（350)之後側（352) 安裝為鄰近於齒輪（340)之前側（344b)，且旋轉臂（350)之前 側（354)與次級垂直構件（360)及一或多個支撐構件（362)連 通。旋轉臂（350)具有第一端（356)及第二端（358)。旋轉臂 (3 50)之第一端（356)及第二端（358)與延伸至發電機單元 (380)之連接元件（370)連通。每一發電機單元（380)具有電 線（382)以將電能傳送至電儲存器件（308)或電力網（未圖 示）。如圖所示，電線（382)具有與發電機單元（380)連通之 遠端（384)及與電儲存器件（308)連通之近端（386)。在本文 中電線（382)經展示為自儲存器件（308)延伸，穿過中心垂 直構件（302)至次級垂直構件（360)且穿過與旋轉臂（350)之 第一端（356)連通的支撐構件（362)。類似地，電線（382)可 自儲存器件（308)延伸，穿過中心垂直構件（302)至次級垂 直構件（360)，且穿過與旋轉臂（3 5 0)之第二端（3 5 8)連通的 支撐構件（362)。導線（382)將發電機單元（380)連接至電儲 存器件（308)。 在一實施例中，導線（382)可遵循自發電機單元（380)至 儲存器件（308)之替代路徑。如圖所示，將滑環（342)用作 發電機單元（380)與儲存器件（308)之間的電介面。將電連 接自旋轉發電機單元（3 80)提供至滑環（342)。一或多個固 定接點（342a)經提供且與滑環接觸且充當旋轉發電機單元 (380)與系統（308)之靜態部分之間的電傳送機構。導線在 此處經展示為經由滑環（342)在發電機單元（380)與儲存器 130635.doc -13 - 1357952 件（3 08)之間傳達電能。在一實施例中，替代連接可經由滑 環（342)而實施於發電機單元（380)與儲存器件（308)之間， 該滑環（342)有助於在旋轉發電機單元（3 80)與靜態電儲存 器件（308)之間傳達及傳輸電能。因此，滑環（342)及固定 接點（342a)用以有助於電儲存器件（308)與每一發電機單元 (380)之間的電連接。 提供連接元件（388)以將每一發電機單元（380)緊固至旋 轉臂（350)。連接元件（3 88)將垂直提昇及支撐提供至發電 機單元（380)。連接元件（388)具有與發電機單元（380)連通 之第一端（392)及與次級垂直構件（360)連通之第二端 (3 94)。在一實施例中，發電機單元可需要兩個或兩個以上 連接元件（388)，該等連接元件（388)連接至發電機單元 (380)之不同部分以提供對發電機單元（380)的適當提昇及 支撐。提供發電機單元之提昇及支撐所需之連接元件的量 可取決於發電機單元（380)之大小及重量、連接元件（388) 之大小及長度，及旋轉臂（350)、支撐臂（362)及垂直構件 (3 02)及（3 62)之組態。類似地，在一實施例中，支撐臂 (3 62)具有内部部分（364)，其充當自第二垂直構件（360)至 旋轉臂（350)之分別第一端（356)及第二端（358)的管道以用 於在發電機單元（3 80)、電儲存器（308)及/或連接元件（3 88) 之間連通電線（382)。此減少連接元件（388)及/或導線（382) 曝露於外部惡劣天氣。另外，支撐臂（362)之内部外殼防止 連接元件（388)及導線（382)形成可影響發電機單元（380)之 完整性及效能的扭接或另一障礙。 130635.doc 1357952 連接元件（3 88)及電線（382)同時與發電機單元（380)與垂 直構件（302)及（360)中之一者或兩者連通。在一實施例 中，將旋轉導線傳送系統（394)提供於次級垂直構件（360) 與中心垂直構件（302)之介面處。導線傳送系統（394)充當 用以調整連接元件（388)之長度及電線（382)之長度的機 構。在一實施例中，控制系統（未圖示）與導線傳送系統 (394)通信以相對於旋轉臂（350)之旋轉速度，動態地調整 導線（382)及/或連接元件（388)之位置及/或長度。藉由增加 導線（382)及/或連接元件（388)之長度（亦即，添加發電機單 元之旋轉臂之間的距離），流體流動增加。流體流動之增 加可引起在流體流動之路徑中由發電機所產生之能量的增 加。在圖8_詳細地展示與連接元件（388)及導線（382)之調 整相關聯之控制系統的細節。 如上文在圖1至圖3中所示，在一實施例中，操作發電裝 置單元（300)之馬達（306)及泵（304)定位為與一或多個錨定 元件（320)在一個平面上。然而，發電裝置單元（300)之組 態不應限於圖2及圖3中所說明之發電裝置單元的組態。圖 4為共用圖3中所示之發電裝置單元（3 00)之某些元件及結構 的發電裝置單元（400)之替代布局及置放的正視圖。如圖所 示，發電裝置單元（400)具有與緊固至初級平坦表面（410) 之馬達（406)連通的第一泵（404a)。第一泵（404a)亦與第二 泵（404b)連通。在一實施例中，泵（404a)及（404b)及馬達 (406)可經組態以使得其共同地緊固至初級平坦表面 (410)。一或多個緊固元件（408)用以將泵（404a)及（404b)及 130635.doc 15 馬達（406)緊固至初級平坦表面（彻）。在’實施例中緊 固元件可呈予鉤、錯或替代機械附著元件之形式。發電裝 置單/0 (400)之結構類似於圖3中所示之發電裝置單元的結 構然而’發電裝置之元件被倒轉，因為本文中所說明之 70件與圖3中所示之自平坦表面升起相反而自初級平坦表 面（410)下降。 現將詳細地論述發電裝置單元（400)之元件。孔隙（414) 提供於初級平坦表面（41〇)中以自發電機單元（48〇)收納電 線（490)。次級平坦表面（412)具有緊固至初級平坦表面 (4 10)之孔隙（416) »次級平坦表面（412)之孔隙（414)經設定 以與初級平坦表面（410)之孔隙（414)對準以容納發電機單 元（480)與電儲存器件（未圖示）之間的電線中之一者的收 納。第二垂直延伸（420)緊固至次級平坦表面（4丨〇)，垂直 於或接近垂直於次級平坦表面（41〇) 〇第二垂直延伸（420) 具有使延伸（420)之長度延伸的管道（426)。管道（426)經定 位以與各別平坦表面之孔隙（404)及（4 14)對準。在此時， 當第二垂直延伸（420)與次級平坦表面（41 2) —起經定位 時’近端（422)鄰近於次級平坦表面（412)且遠端鄰近於齒 輪（430)之前側（432)。齒輪（430)之後側（434)鄰近於第一垂 直延伸（440)之近端（442)。第一垂直延伸（44〇)與一或多個 支撐臂（460)及一或多個旋轉臂（470)連通。每一支撐臂 (460)具有近端（462)及遠端（464)。近端（462)安裝為鄰近於 第一垂直延伸（440)之近端（442)。在一實施例中，支標臂 (460)中之一或多者具有延伸穿過其中心部分之管道（466) 130635.doc 16 1357952 且其收納與一或多個發電機單元（480)及一或多個連接元件 (488)連通之一或多個電線以相對於旋轉臂（470)來支撐發 電機單元（480)。支撐臂（460)之遠端（464)鄰近於旋轉臂 (470)。每一旋轉臂（470)具有第一端（472)及第二端（474)。 一支撐臂（460)之遠端（464)鄰近於旋轉臂（470)之第一端 (472)，且第二支撐臂（460)之遠端（464)鄰近於旋轉臂（470) 之第二端（474)。 一或多個連接元件（488)延伸穿過支撐臂（460)至旋轉臂 (470)之各別端。孔隙（476)提供於旋轉臂之末端處，在支 撐臂（460)鄰近於旋轉臂之末端的點處。旋轉臂之孔隙 (476)在支撐臂（460)之遠端（464)處與孔隙（468)對準，且具 有一定大小以容納一或多個連接元件（488)及一或多個電線 (490)之通過。如圖4中所示，連接元件之遠端（482)支撐發 電機單元（480)，且導線（490)之遠端（492)與發電機單元 (480)連通。導線（490)之近端（496)與電儲存器件（未圖示） 連通。因此，當發電機單元（480)產生電能時，導線（490) 將能量傳輸至電儲存器件。 如同在發電裝置（300)之結構中，經修改之發電裝置 (400)包括經由一或多個軟管（436)與第二泵（404b)連通之第 一泵（404a)。第二泵（404b)經由機械軸（438)與旋轉機構 (43 0)連通以將旋轉運動提供至旋轉機構（430)。 圖4之發電裝置單元（400)包括在第二垂直延伸（420)與齒 輪（430)之前側（432)之介面處的導線傳送系統（428)。導線 傳送系統（428)為用以調整連接元件（488)及電線（490)之位 130635.doc 置的機構。因此，電续 电踝（490)與連接元件（488)皆與導線傳 送系統（428)連通。 刀別的圖3之發電裝置單元(3〇〇)與圖4之發電裝置單元 (4〇〇)的—主要差異為倒轉的布局。關於任-結構，可在堆 疊環境中配置發電裝置。更特定言之，如圖4中所示，初 級平坦表面(4 1 〇)具有前表面(476)及後表面㈣)。如本文

中所示’前表面（476)與次級平坦表面（412)連通H 施例中’第二初級表面（未圖示）可與初級平坦表面（410)之 後表面(478)間隔開以容納第二發電裝置。類似地，圖3之 發電裝置(300)可包括以垂直方式之堆疊發電裝置的配置， 其中發電裝置由操作發電裝置所需之;i夠量的垂直空間間 隔開》 圖5為圖3之發電裝置單元（5〇〇)的俯視圖。如圖所示， 存在與一或多個支撐臂（未圖示）及-或多個旋轉臂（520)連 通之中心垂直延伸（41〇)。每一旋轉臂（52〇)具有第一端 (522)及第二端（524)。電線（540)及連接元件（542)自旋轉臂 (520)延伸至各別發電機單元（56〇)。在一實施例中，兩個 單獨電線（54G)及/或連接元件（542)可自每―旋轉臂（52〇)之 每一端延伸至兩個鄰近但單獨的發電機單元（56〇)。此實施 例向每一發電機單元（56〇)提供額外垂直支撐及壽命以及提 供鄰近發電機單元（560)之間的分離。 圖6為與圖5之發電裝置單元（5〇〇)相比，擴大的發電裝 置之發電裝置單元（600)的俯視圖。如圖所示，存在與複數 個旋轉臂及支撐臂（未圖示）連通之中心垂直延伸（61〇)。存 130635.doc •18· 1357952 在兩個種類之旋轉臂。第一種類之旋轉臂（620)與中心垂直 構件（610)連通且具有短的長度。每一旋轉臂（620)具有第 一端（622)及第二端（624)。導線（640)及連接元件（642)自旋 轉臂（620)延伸至各別發電機單元（660)。在一實施例中， 複數個導線（640)及連接元件（642)可自每一旋轉臂（620)之 每一端（622)、（624)延伸至一或多個發電機單元（660)。此 將額外垂直支撐提供至每一發電機單元（660)以及鄰近發電 機單元（660)之間的分離。第二種類之旋轉臂（670)與中心 垂直構件（610)連通且具有大於第一種類中之旋轉臂（620) 的長度。每一旋轉臂（670)具有第一端（672)及第二端 (674)。導線（640)及連接元件（642)自旋轉臂（670)延伸至各 別發電機單元（660)。在一實施例中，複數個導線（640)及 連接元件（642)可自每一旋轉臂（670)之每一端延伸至一或 多個發電機單元（660)。此向每一發電機單元（660)提供額 外垂直支撐以及提供鄰近發電機單元（660)之間的分離。另 外，因為第二種類之旋轉臂（670)的長度不同於第一種類之 旋轉臂（620)的長度，所以與第一種類之旋轉臂（620)連通 的發電機單元（660)在與第二種類之旋轉臂（670)連通的發 電機單元（660)不同的風帶中。因此，藉由將發電機單元置 放於不同風帶中，每一發電機單元接收較大量之流體流 動。 上文所描述之實施例為利用一或多個連接元件以將發電 機單元附著至旋轉臂之發電裝置單元。圖7為減少或消除 自旋轉臂延伸之連接元件之長度之發電裝置單元（700)的側 130635.doc -19- 1357952 垂直構件（802)連通》類似地，第二垂直構件（810)經提供 與垂直構件（802)連通以為旋轉臂（820)及一或多個支撐臂 (862)提供結構支撐。旋轉臂（820)之一端具有相鄰地安裝 至其之一或多個發電機單元（830)、（840)、（850)、（860)及 (870)。發電機單元中之每一者包括電線（892)以自各別發 電機單元傳達電能。在一實施例中，發電機單元與旋轉臂 (82〇)直接連通，或其可以類似於單元（73〇)、（74〇)、 (75 0)、（760)及（770)之方式進行配置。電線（892)與電能儲 存器件（未圖示）連通。在一實施例中，與旋轉臂（820)連通 之發電機單元可和與旋轉臂（720)連通之發電機單元相同或 不同的儲存單元連通。類似地，在一實施例中，額外組垂 直構件可經提供以與垂直構件（802)及（8 10)連通以延續發 電裝置（700)之垂直延伸。 如上文所述，該發電裝置包括一或多個流體回應發電機 以自發電機曝露於流體流動產生電能。圖8為與發電機單 元聯合使用以監視及管理電輸出之控制系統的方塊圖 (900)。每一發電機單元具有監視器以追蹤由該單元所產生 且儲存於與單元連通之電池中及/或傳達至電力網的電 能。本文中所示之實例針對具有與旋轉臂連通之四個發電 機單元（902)、（904)、（906)及（908)的發電裝置。每一單元 具有能量監視器以追蹤由單元所產生之電能。更特定言 之，單元（902)具有能量監視器（912)，單元（904)具有能量 監視器（914)，單元（906)具有能量監視器（916)，且單元 (908)具有能量監視器（918)。能量監視器中之每一者連接 130635.doc -23 - 1357952 至管理相關聯發電機單元之操作的控制系統（92〇)。更特定 言之，該控制系統追蹤及監視所有單元之集合電輸出，以 及每一單元之個別電輸出。在一實施例中，可提供機殼以 收容複數個發電機且可提供一或多個監視器以追蹤機=中 之個別發電機的電輸出，及/或追蹤機殼單元之累積的電 輸出。若該等S元中之任-者被確定為產生小於最佳量的 電能（亦即，不滿足電能輸出之臨限值），則此資訊由控制 系統傳送至第三方或第三方器件（未圖示）。在一實施例 中，控制系統與輸出器件通信。當確定一或多個單元未達 到電輸出之臨限值位準時，輸出器件提供視覺、聽覺或觸 覺信號。舉例而言，在一實施例中，視覺輸出（932)、 (934)、（936)及（938)可分別與每一單元（9〇2)、（9〇4)、 (906)及（908)相關聯。在一實施例中，該視覺輸出為直接 附著至單元，或定位於遠端位置處以識別特定單元之 LED。當該等單元中之一者未達到輸出之臨限值位準時， 控制系統可照明適當LED以傳達關於該單元的問題。類似 地，在一實施例中，每一單元可具有與其相關聯之一個以 上LED，其中每一 LED具有不同照明色彩，或每一者具有 相同色彩》可照明不同色彩LED以傳送不同控制資料，或 可照明或不照明LED之圖案以傳送不同控制資料。因此， 控制系統監視相關聯單元之操作且傳送單元之操作資料。 可外推上文在圖8中所描述之控制系統以包括用以追蹤 及管理旋轉臂與發電機單元之間的導線及/或連接元件之 長度的監視器。更特定言之，發電機單元與旋轉臂之間的 130635.doc •24- 1357952 (距導響:電機單元之電能輸出。藉由將長度添加至繫栓 繫检ρ,Λ連接兀件），至單元之流體流動可增加。可提供 。。-皿視盗，與每一交流發電機單元連通。更特定言之， =4(:Γ)具有繫栓監視器(942)，單元(9〇4)具有繫栓監視 ° ，單元（9G6)具有繫栓監視器（946)，且單元（9〇8)且 =繫检監視器（948)。繫栓監視器中之每-者連接至管理相 聯發電機單元之操作及/或相關聯視覺顯示的控制系統 (920)。更特定言之，控制系統追蹤及監視所有單元之集a 電輸出’以及每一單元之個別電輸出，連同自旋轉臂延； 至各別單元之繫栓的長度。因此，控制系統可用以修改發 電裝置之操作設定以調整發電機單元之電能輸出。 如^中所示，控制單元可用以監視與發電裝置連通之 每-単元的電輸出及/或修改發電裝置之初始設定以調整 電輸出。此外’如上文所描述’發電裝置使用馬達以將功 率提供至旋轉臂。在一實施例中，控制系統可使用一或多 個監視器以管理旋轉臂之速度。類似地在—實施例中， 控制系統可使用—或多個監視器以管理馬達之速度。因 此，控制系統可用以監視及管理發電裝置之各種可修改態 樣。 本文中所不之發電裝置實施例中的每一者需要初始量之 倉匕$以起始旋轉’及與旋轉臂連通之相關聯發電機單元的 運動。初始量之能暑· 匕置了呈機械、電、生物柴油能量，或馬 達厶、.且態以接又為能源之任何能量的形式。以類似方式， 上文所描述之馬達可經組態以接收呈電、機械、生物柴油 I30635.doc -25· 1357952 5 =r其他適田ι源之形式的能量。馬達經設計以用連 流接收能量輸入以使得其可提供發電裝置之旋轉臂的連續 運動纟實把例中，初始能量輸入可呈生物柴油形式且 隨後能量輸入可呈替代性形式。 發電裝置不依賴於風帶。更特定言之，在缺乏自然風帶 之清況下，發電裝置形成其自身風帶且藉此形成用於藉由 將所形成之機械流體流動轉換為電能而產生能量的環境。 因此’發電裝置為多用途的，因為其可被置放於任何地 方。 、應理解以上兀件中之每一者亦可用於不同於上文所描 述之類n不脫離本發明之精神及範_的替代應用或構造 中。特定育之，在一實施例中，發電機單元產生直流電。 ，而:發電機單元不應限於直流。在-實施例中，發電機 單兀可呈產生父流電之交流發電機的形式。本文中所描述 之術°。f電機可與直流或交流單元互換。類似地，在一 實施例中’單一材料可用以服務於連接元件與導線之功能 性。此藉由消除發電機單元與導線傳送系統之間的外部長 4'而簡化發電裝置之結構。所產生之電能可儲存於相關聯 電’也或任何其他電儲存器件中，包括（但不限於）電容器或 具有儲存電能或傳達電能至次級器件之能力的任何其他器 件，或所產生之電能可用料《電與整合單元連通之電池 或將電能提供至遠端位置。 類似地，以與轉子臂連通之一或多個發電機單元來說明 本文中所7F之發電裝置。在一實施例中，個別發電機翠元 130635.doc -26- 可用在其中收容一或多個流體流動回應發電機單元之機殼 來替代。機殼中之發電機單元中的每一者可為具有旋轉元 件、磁鐵及導電材料之模組式發電機組件。由轉子臂之運 動引起的機殼之旋轉將發電機單元之旋轉元件曝露於流體 流動，此產生流體流動。在單一機殼中具有多個發電機單 元的實施例中’鄰近安裝之單元的旋轉元件在相反方向上 旋轉以增加機殼中之流體流動。 關於磁鐵及導電材料，一或多個磁鐵與發電機之旋轉元 件一起旋轉且緊密鄰近於導電材料，藉此產生電能。在一 實施例中’替代材料可取代磁鐵，其中在被置放於接近導 電材料處時，替代材料產生電能。 本文中所說明之發電裝置可用於其可形成其自身之流體 流動之各種環境中。舉例而言，發電裝置可收容於機殼 (諸如建築物或車庫），或具有一定大小以容納發電裝置之 任何場所中。上文所描述之元件可用於其t施加於流體回 應發電機單元上之流體力可用以使旋轉元件旋轉的任何應 用中。流體流動可呈支援旋轉元件之旋轉的氣流、水流或 替代流體源之形式。在一實施例中，由發電機單元所產生 之功率被儲存於電池或電池組中且用以驅動與電池連通之 本端或遠端馬達。類似地，在一實施例中，可將所產生之 電能直接自發電機單元傳達至需要能量作為輸入功率源之 外部馬達或器件，或將能量提供至外部能量消費者或消費 設備的電力網。另外，發電裝置之垂直構件及水平臂不應 限定於本文中所揭示之角度。實情為，其可處於將使發電 H0635.doc -27- 1357952 機單元能夠旋轉之任何角度以形成流體流動及將流體流動 轉換為電能。因此，本發明之保護範疇僅受申請專利範圍 及其等效物的限制。 【圖式簡單說明】 圖1為具有流體發電機之發電裝置之一實施例的正視 圖。 圖2為具有流體操作之發電機之發電裝置之另一實施例 的正視圖。 圖3為圖2之發電裝置的側視圖。 圖4為與圖3中所示之結構颠倒之發電裝置之另一實施例 的侧視圖。 圖5為圖2中所示之發電裝置的俯視圖。 圖6為具有不同大小轉子元件之圖4中所示之發電裝置的 俯視圖。 圖7為具有流體操作之發電機單元之發電裝置之另一實 施例的側視圖。 圖8為與發電裝置相關聯之控制系統的方塊圖。 【主要元件符號說明】 100 發電裝置 102 中心垂直構件 104 近端 106 遠端 108 平坦平台 110 旋轉臂/轉子臂 J30635.doc -28· 1357952

114 發電機單元 116 發電機單元 118 發電機單元 120 連接元件 122 近端 124 發電機單元 126 發電機單元 128 發電機單元 132 遠端 150 升高位置 200 發電裝置 202 中心垂直構件 204 近端 206 遠端 208 平坦平台 210 發電機單元 210 旋轉臂/轉子臂 214 初級發電機單元 214b 次級單元 214c 次級單元 216 初級發電機單元 216b 次級單元 216c 次級單元 218 初級發電機單元 130635.doc -29- 1357952

218b 次級單元 218c 次級單元 220 連接元件 222 近端 224 初級發電機單元 224b 次級單元 224c 次級單元 226 初級發電機單元 226b 次級單元 226c 次級單元 228 初級發電機單元 228b 次級單元 228c 次級單元 232 遠端 300 發電裝置單元 302 中心垂直構件 304 泵 304a 第一泵 304b 第二泵 306 馬達 308 電能儲存器件 310 遠端 312 近端 316 平坦平台/水平平台 130635.doc -30- 1357952

318 輪 320 錨定元件 338 軟管 340 運動傳送元件/齒輪 342 · 滑環 342a 固定接點 344a 後側 344b 前側 348 機械轴 350 旋轉臂 352 後側 354 前側 356 第一端 358 第二端 360 次級垂直構件 362 支撐構件/支撐臂 364 内部部分 370 連接元件 380 發電機單元 382 電線 384 遠端 386 近端 388 連接元件 392 第一端 130635.doc •31 1357952 394 第二端/旋轉導線傳送系統 400 發電裝置單元 404a 第一泵 404b 第二泵 406 馬達 408 緊固元件 410 初級平坦表面 412 次級平坦表面 414 孔隙 416 孔隙 420 第二垂直延伸 422 近端 426 管道 428 導線傳送系統 430 齒輪 430 旋轉機構 432 前側 434 後側 436 軟管 438 機械軸 440 第一垂直延伸 442 近端 460 支撐臂 462 近端 130635.doc -32· 1357952 464 遠端 466 管道 468 孔隙 470 旋轉臂 472 第一端 474 第二端 476 孔隙/前表面 478 後表面 480 發電機單元 482 遠端 488 連接元件 490 電線 492 遠端 496 近端 500 發電裝置單元 510 中心垂直延伸 520 旋轉臂 522 第一端 524 第二端 540 電線 542 連接元件 560 發電機單元 600 發電裝置單元 610 中心垂直延伸/中心垂直構件 130635.doc 33-

Claims (1)

1357952 十、申請專利範圍： L 一種裝置，其包含： 第097113796號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100 ^>»^···'· · Μ·,·. ‘丨丨_·Μ 一垂直支撐構件，其具有一近端及一遠端，該近端緊 固至一平坦平台； 一旋轉元件，其具有一近端及一遠端，該旋轉元件之 該近端附著至該垂直支撐構件之該遠端，且該旋轉元件 適於在垂直於該垂直支撐構件之一平面上旋轉； 一連接元件，其具有一遠端及一近端，該近端與該旋 轉元件連通，且該遠端與一發電機單元連通； 在該發電，機單元之外部且與一馬達連通的能量，用以 起始及維持該旋轉元件之旋轉運動；及 由該初始旋轉運動產生的流體流；及 該發電機單元用於藉由將該發電機單元曝露於該流體 流在一水平面上旋轉而產生電能。 2·如响求項1之裝置，其中該所產生之電能經由該連接元 件而傳達至一電能儲存裝置。 如叫求項2之裝置，其進一步包含藉由將該發電機單元 曝露於該流體流而產生之電能，其中該所產生之電能被 傳達至迗離該電能儲存裝置之外部電儲存裝置。 如π求項1之裝置，其進一步包含一用以收容該等發電 機單7L中之至少兩者的機殼，其巾該機殼與該連接元件 及該等發電機單7C中之每一者機械及電連通。 如π求項4之裝置’其進一步包含一調整結構，該調整 結構用以㈣m連接元件自該旋轉元件至該機殼之一長 130635-1000927.doc 8. 如咱求項丨之裝置，其中該旋轉 件之該初始旋轉運動 將該發電機單元自一靜止位置升高至— 1円王升南位皇。 如請求項6之裝置，其進一步包合兮双 ^ 匕3該發電機單元相對於 該旋轉元件之速度的垂直提昇的—變化。 如請求項1之裝置，其進-步包含-與該旋轉元件連通 之第-中心構件，該第-中心構件具有該旋轉元件所環 繞移動之一軸線。 9 如請求項8之裝置’其中該第一中心構件為一用以環繞 一軸線轉動該旋轉元件之齒輪。 求項9之裝置’其進一步包含一能量傳送系統，該 月匕里傳送系統與該齒輪及該旋轉元件連通以將該齒輪之 運動傳送至該旋轉元件之運動。 11. 如請求項丨之裝置，其中該連接元件為一滑環 12. —種裝置，其包含： 第垂直支撐構件，其具有一近端及一遠端，該近 端緊固至一水平平台； 該第一垂直支撐構件將保持固定； 第一垂直支撐構件，其具有一近端及一遠端，該近 端與該第一垂直支撐構件之該遠端連通； 一旋轉7C件，其具有一近端及一遠端，該旋轉元件之 該近端附著至該第二垂直支撐構件，且該旋轉元件適於 在垂直於該第二垂直支撐構件之一平面上旋轉； 忒第—垂直支撐構件環繞其垂直軸線與該旋轉元件之 130635-1000927.doc -2 - fyjz 旋轉—起旋轉； 第機殼，其用以收容一第一發啻 附'至該旋轉元件之一遠端；％機早％ ’該機殼 運’其與—馬達連通以提供該旋轉元件之旋轉 =由該初始旋轉運動產生的流體流；及 长體機早7用於藉由將該第一發電機單元曝露於該 :能:—水平面上旋轉而將該所產生之流體流轉換為 ::求項12之裝置，其進一步包含該電能將被傳輸至一 外部位置。 4_如叫求項13之裝置’其中該外部位置係選自由下列各物 組成之群：—電儲存單元及-電力網。 15.:請求項Μ之裝置，其進一步包含一電連接元件，該電 、接兀件用以將由該第一機殼中之該發電機單元所產生 的電此傳送至一靜態電儲存裝置。 求項15之裝置，其進_步包含該旋轉元件之一内部 區域中的一孔隙，該孔隙自該旋轉元件之該遠端延伸至 錢轉7L件之該近端’其中該内部區域收納該電連接元 件以相對於該發電機單元傳達電能之傳輸。 17.如請求項15之裝置’其進-步包含-具有-近端及一遠 端之次級支撑物，其中該次級支撐物之該近端連接至該 第二垂直支撐構件之該遠端且該次級支撐物之該遠端連 接至該旋轉元件之該遠端。 130635-1000927.doc 18,如請求項17之裝置，其進一步包含該次級支撐物之一内 部區域中的一孔隙，該孔隙自該近端延伸至該遠端，其 中該孔隙適於收納該電連接元件以在該第一機殼與一電 儲存構件之間傳輸電能。 19·如明求項12之裝置，其中該第一機殼收容多個發電機單 元。 20. 如δ月求項19之|置，其進一步包含該第一發電機單元係 收容於該第一機殼中鄰近於—收容於該第一機殼中之第 一發電機單儿，該第一發電機單元具有一適於依—第一 奴轉方向旋轉之第一旋轉元件且該第二發電機單元具有 適於依一第二旋轉方向旋轉之第二旋轉元件，其中該 第一旋轉方向與該第二旋轉方向不同。 21. 如明求項12之裝置，其進一步包含定位為鄰近於該旋轉 元件之該遠端的多個次級機殼’其令該等次級機殼緊固 至一選自由下列各物組成之群的元件：該第一次級機 殼、該旋轉元件之該遠端、及以上之組合。 22·如請求項12之農置，其進一步包含一具有一近端及一遠 端之第二垂直支撐構件，該近端與該第二垂直支撐構件 之該遠端連通，該遠端與一第四垂直支撐構件之一近端 連通，一第二旋轉元件具有一近端及一遠端，該旋轉元 件之該近端附著至該第四垂直支撐構件，該第二旋轉元 件適於環繞該第四垂直支撐構件之一軸線旋轉，及一用 以收今一發電機單元之次級機殼，該機殼附著至該第二 旋轉元件之一遠端；及藉由將收容於該次級機殼内之該 I30635-1000927.doc -4- 1357952 發電機單元曝露於該流體流而產生的電能。 23·如請求項21之裝置，其進一步包含—定位於該第四垂直 支揮構件與該第三垂直支撐構件之間的第二滑環以將動 力自該第四垂直支撐構件之旋轉傳送至該第三垂直支撐 構件》 24.如請求項12之裝置，其進一步包含一定位於該第一垂直 支撐構件與該第二垂直支撐構件之間的第一滑環以將動 力自該第二垂直支撐構件之該旋轉傳送至該第一垂直支 樓構件。 130635-1000927.doc