專利名稱：通過改變流體密度發(fā)電的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本文所公開的內(nèi)容涉及發(fā)電的方法和系統(tǒng)。具體而言，本文所公開的內(nèi)容涉及基于利用氣體改變流體密度而實現(xiàn)流體內(nèi)密度改變的發(fā)電系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
鑒于生態(tài)、經(jīng)濟和政治原因，新的發(fā)電方法是必要的。風能、太陽能和潮汐能等各種可再生能源技術(shù)還無法解決世界目前的能源挑戰(zhàn)，因為這些技術(shù)具有先天劣勢。目前使用礦物燃料的能源生產(chǎn)形式具有記錄上的限制，包括有限的供給源和釋放影響環(huán)境的溫室氣體。核能、地熱和水力技術(shù)等非礦物燃料源能源生產(chǎn)技術(shù)具有各種限制，如這些技術(shù)在物理位置上的限制、高資本投資成本以及對環(huán)境的負面影響。眾所周知，一種物質(zhì)形式(固體、液體、氣體或等離子體)的運動產(chǎn)生的機械能通過發(fā)電機或磁感應系統(tǒng)等適當?shù)姆椒赊D(zhuǎn)換為電能。機械源能通常來自I)自然產(chǎn)生礦物燃料或人造生物燃料中的化學能通過燃燒而進行的轉(zhuǎn)化2)核反應過程產(chǎn)生的熱或3)水因重力、波動或潮汐力而產(chǎn)生的自然運動。通常所知的能源生產(chǎn)源的例子包括煤炭、石油、天然氣和頁巖等礦物燃料、人造生物燃料、水力壩，包括潮汐設計、太陽能、風能、地熱能和核能源。總之，這些能源生產(chǎn)方法的每一種均具有各種優(yōu)點和缺點。因此，需要一種能夠克服這些缺點，同時能保持與此相關(guān)優(yōu)點的能源生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容簡要地介紹了一些概念，這些概念在以下具體實施方式
中也有進一步的描述，本發(fā)明內(nèi)容并非旨在確定所主張的發(fā)明物的主要特征或基本特征，也不是用于限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明公開了一種裝置，其包括被置于具有第一密度的流體中的物體。與所述物體相連并并使得當所述物體移動時產(chǎn)生能量的能量發(fā)生器。氣體噴射器，用于將氣體注入所述流體中，以降低所述的流體密度降低至第二密度，所述第二密度低于所述物體的密度從而促使所述的物體產(chǎn)生浮力移動而使能量發(fā)生器發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種裝置，其包括與樞軸連接并用于置于流體中的物體。與所述物體相連的發(fā)電機，用于在物體發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動時發(fā)電。氣體噴射器，用于將氣體注入所述流體中，以降低所述的流體密度至低于所述物體的密度從而促使物體發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動而使發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種裝置，所述裝置包括連接至樞軸并用于置于流體第一部分中的第一物體。與所述的樞軸連接的置于流體第二部分的第二物體。所述的第二物體連接至所述的第一物體，使第一物體的運動時將相應的運動傳遞給第二物體。與所述樞軸連接的發(fā)電機，用于在第一物體和第二物體發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動時發(fā)電。與所述流體的第一部分連通的氣體噴射器，用于將氣體注入所述流體的第一部分中，使流體第一部分的密度降低到低于所述的第一物體的密度而促使第一物體發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動，使發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種裝置，其包括多個等距間隔物。各個物體設置于延伸自中軸的支架上，并與所述的支架相連，使至少一個物體運動時將相應的運動傳遞到至少另一個物體上。所述的至少一個物體最初位于流體的一部分中，所述流體至少被分出一第二部分，至少一個另一個物體最初位置置于所述第二部分中。發(fā)電機與所述的樞軸相連，用于在多個等距間隔物發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動時發(fā)電。氣體噴射器用于將氣體注入所述流體的第一部分，使所述流體第一部分的密度降低到低于所述至少一個物體的密度， 從而促使所述的至少一個物體發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動，使發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，所述的裝置還可包括用于將流體的第一部分與流體的第二部分分離的隔離器壁。根據(jù)另一個實施例，所述的隔離器璧可形成允許物體從中通過的小孔。根據(jù)另一個實施例，所述的能量發(fā)生器在樞軸發(fā)生往復運動時產(chǎn)生能量。根據(jù)另一個實施例，所述的能量發(fā)生器是發(fā)電機。根據(jù)另一個實施例，所述的裝置還包括與低密度流體噴射器相互連通的流量計。根據(jù)另一個實施例，所述的低密度流體噴射器是氣體噴射器。根據(jù)另一個實施例，所述的氣體噴射器注入二氧化碳。根據(jù)另一個實施例，所述的低密度流體噴射器形成了用于分散和分離所噴射流體的隔離器璧。根據(jù)另一個實施例，所述的能量發(fā)生器與用于存儲產(chǎn)生的能量的儲能裝置相互連通。根據(jù)另一個實施例，所述的能量發(fā)生器與能量分布板相互連通。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種裝置，所述的裝置包括多個等距間隔物。各物體設置于延伸自且連接至中軸的支架上，使至少一個物體運動時將相應的運動傳遞到至少另一個物體上。所述的至少一個物體最初位于流體的第一部分中，所述流體至少被分出一第二部分，至少一個另一個物體最初位置于所述第二部分中。與所述的樞軸相連的發(fā)電機，用于在多個等距間隔物發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動時發(fā)電。本發(fā)明提供了一種構(gòu)件，用于將所述流體第一部分的密度降低到低于所述物體的密度，從而促使所述的物體發(fā)生繞樞軸旋轉(zhuǎn)移動，使發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，用于降低所述流體密度的構(gòu)件包括低密度流體噴射器、氣體噴射器和熱流體噴射器。根據(jù)另一個實施例，用于降低所述流體的密度的構(gòu)件包括將振動傳遞到表面，在流體內(nèi)形成空氣包覆分散。
根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種裝置，其包括連接至樞軸并用于置于流體中的第一物體。發(fā)電機與所述的樞軸相連，用于在所述第一物體發(fā)生繞軸旋轉(zhuǎn)移動時發(fā)電。氣體噴射器與所述的流體相互連通，用于將氣體注入所述的流體，使所述流體中的密度降低到低于所述的第一物體的密度，從而促使第一物體發(fā)生繞軸旋轉(zhuǎn)移動，使發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，流體形成第一部分和第二部分，所述第一物體位于所述流體第一部分。根據(jù)另一個實施例，所述的第一物體設置于一樞接在一樞軸上的控制桿的第一端。根據(jù)另一個實施例，所述裝置包括設置于所述控制桿第二端的第二物體。所述的第二物體置于所述流體的第二部分。
根據(jù)另一個實施例，所述的第一部分和所述的第二部分由隔離器壁分離。根據(jù)另一個實施例，所述的樞軸設置于隔離器壁上。根據(jù)另一個實施例，所述的氣體噴射器將二氧化碳氣體注入所述的流體中。根據(jù)另一個實施例，所述的氣體噴射器將氣體注入所述流體的第一部分。根據(jù)另一個實施例，空氣分離器設置于所述的第一部分，用于對氣體進行分離。根據(jù)另一個實施例，所述的第一物體和第二物體通常近似長球。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種裝置。所述裝置包括溶液腔，用于承載流體和置于所述流體中的物體。發(fā)電機用于在所述物體發(fā)生移動時進行發(fā)電。本發(fā)明還提供了與所述溶液腔相互連通的噴射器，用于將其它注入所述流體，使流體密度降低到低于所述物體的密度，從而促使所述的物體在浮力作用下發(fā)生移動，使發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)另一個實施例，所述的發(fā)電機通過電纜連接至所述的物體上。根據(jù)另一個實施例，所述的發(fā)電機位于所述的溶液腔外面。根據(jù)另一個實施例，任何所述裝置均可是發(fā)電系統(tǒng)的一部分，包括流體源、儲能裝置或耗能設備。根據(jù)另一個實施例，所述的物體具有低于所述流體自然密度的密度。根據(jù)另一個實施例，所述的發(fā)電機通過軸連接至所述的物體上，用于在所述的物體在浮力作用下發(fā)生移動時進行旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)另一個實施例，所述的軸在其外部形成螺紋部分，所述的物體形成內(nèi)部螺紋空隙，用于容納所述軸的螺紋部分。根據(jù)另一個實施例，所述的裝置包括連接至所述軸的齒輪裝置，用于將旋轉(zhuǎn)運動傳遞到所述的發(fā)電機。根據(jù)另一個實施例，所述的發(fā)電機包括至少一個設置于所述物體上的磁鐵和至少一個設置于溶液腔上的感應線圈。根據(jù)另一個實施例，所述的至少一個磁鐵包括多個磁鐵，其中，所述的多個磁鐵置于所述的物體間隔序列中。根據(jù)另一個實施例，所述的至少一個感應線圈設置于所述的整個溶液腔上。根據(jù)另一個實施例，所述的發(fā)電機包括至少一個設置于所述溶液腔上的磁鐵和至少一個設置于所述物體上的感應線圈。
根據(jù)另一個實施例，所述的至少一個磁鐵包括多個磁鐵，其中，所述的多個磁鐵置于所述的溶液腔間隔序列中。根據(jù)另一個實施例，所述的至少一個感應線圈設置于所述的整個物體上。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于在流體中產(chǎn)生能量的裝置。所述的裝置包括多個通常呈拋物線狀且通過面板而相互連接的徑向間隔槳狀物，所述面板用于樞軸的樞轉(zhuǎn)運動。各槳狀物通常形成前凹部和后凸部。連續(xù)間隔槳狀物中間形成用于向其間噴射低密度流體的低密度流體噴射器，以便低密度流體在占所述槳狀物一半的前凹部上注入，從而降低各槳狀物前凹部的流體密度，使所述桿繞樞軸在浮力作用下發(fā)生移動，得到傳遞。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生能量的方法。所述的方法包括設置一個處于一具有第一密度的流體中的物體，在具有第一密度的流體中提供物體。所述的物體與一在所述物體發(fā)生移動時產(chǎn)生能量的能量發(fā)生器相連接。所述的方法還包括降低所述流體的密度，以便傳遞所述流體中物體在浮力作用下發(fā)生移動并使能量發(fā)生器產(chǎn)生能 量，以及捕捉所述能量發(fā)生器產(chǎn)生的能量。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生能量的方法。所述的方法包括在具有第一密度的流體第一部分中設置第一物體，將低密度流體注入所述的流體第一部分，以便將流體第一部分的密度降低到低于所述第一物體的密度，從而促使所述的第一物體在浮力作用下發(fā)生移動，以及基于所述的第一物體在浮力作用下發(fā)生的移動產(chǎn)生能量。根據(jù)另一個實施例，將第一物體置于流體的第一部分，包括將第一位置處的所述第一物體置于所述流體的第一部分。根據(jù)另一個實施例，將所述低密度流體注入所述流體的第一部分，包括將用于促使所述第一物體在浮力作用下發(fā)生移動的低密度流體注入所述流體第一部分的第二位置。根據(jù)另一個實施例，所述的方法還可包括允許流體第一部分的密度恢復到所述的第一密度，從而促使所述第一物體在浮力作用下發(fā)生移動而從所述的第二位置移動到所述的第一位置，此外，還包括在所述第一物體從所述的第二位置移動到所述的第一位置時產(chǎn)生能量。


結(jié)合附圖能更好地理解上述發(fā)明內(nèi)容和以下優(yōu)選實施方式。為了便于說明，附圖中顯示了實施例；但是，目前公開的發(fā)明不限于所公開的具體方法和手段。在附圖中
圖I描述了流程圖，其闡明了根據(jù)此處所公開的方法可能進行的一個或多個步驟。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例將所述系統(tǒng)用于產(chǎn)生能量的示意圖。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的系統(tǒng)。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的系統(tǒng)。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置。圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置。圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置。
具體實施例方式目前公開的發(fā)明說明專用于符合法定要求。但是，說明本身并不旨在限制本專利的范圍。相反，發(fā)明人期望結(jié)合其它當前或?qū)淼募夹g(shù)，所主張的發(fā)明也可通過其它方式實現(xiàn)補充，以包含不同步驟或與本文件中所述構(gòu)件類似的構(gòu)件。此外，雖然“步驟”一詞在此處可意指所用方法的不同方面，但該詞不得解釋為暗示本文件中公開的各步驟的任何特殊順序，除非各個步驟順序得到明確描述。本文件提供了通過浮力作用發(fā)生移動轉(zhuǎn)化為能量的方法、裝置和系統(tǒng)。在一個或多個實施例中，當前公開的發(fā)明方法、裝置和系統(tǒng)用于將流體內(nèi)物體通過浮力作用發(fā)生移動轉(zhuǎn)化成能量。描述用于將物體通過浮力作用發(fā)生移動轉(zhuǎn)化成能量100的方法的一個或多個步驟的流程圖如圖I所示。方法100包括改變流體密度，以便傳遞所述流體110中物體在浮力作用下發(fā)生移動，其中，所述流體的密度變?yōu)榈陀谒鑫矬w的密度，使所述物體開始朝著大體向下的方向移動。所述的物體可以是多個物體中的第一物體或是獨立物體，且可置于流體的第一部分。本文中所公開的方法的實施將在涉及本文所公開的各種系統(tǒng)和裝置 時進行討論，其中，可能需引用低密度流體噴射，作為改變流體密度的一種方式，以便物體通過浮力作用發(fā)生移動進行傳遞。低密度流體注入所述流體的第一部分是一個改變流體密度的方式示例，但其它方法和方式同樣適用，且有望納入本文所公開的各種系統(tǒng)和裝置中。例如，改變流體密度可包括將溫度變化傳遞到流體部分、將固體或半固體物質(zhì)注入流體中，或?qū)⒄駝舆\動傳遞到流體部分。當所述流體120中的所述物體在浮力作用下發(fā)生移動時，能量便會產(chǎn)生。所述流體密度便允許恢復到其自然密度130。這種自然密度的恢復可通過各種方法實現(xiàn)，例如，通過氣體泡沫等低密度流體泡沫逃逸到周圍環(huán)境中，或通過另一系統(tǒng)或裝置的某些動作而實現(xiàn)。隨著所述流體恢復到自然密度140，當所述物體在浮力作用下發(fā)生移動時，便可產(chǎn)生能量。通過這種方式，所述物體可具有其在所述流體中懸浮、乳化或漂浮的第一位置和第二位置，所述第二位置通常對應于為傳遞流體110中物體在浮力作用下發(fā)生移動而改變自然密度這一步驟后所述物體位置。在通常對應于允許所述流體恢復到自然密度130以及在流體140中的所述物體在浮力作用下發(fā)生移動時產(chǎn)生能量的步驟中，所述的物體會返回所述的第一位置。如本文所述，改變流體的自然密度可包括通過向所述流體中注入低密度流體而降低密度，或可(在備用實施例中)包括提供可在所述流體中形成低密度流體空隙以降低所述流體密度的超聲波法或其它振動法。仍然是在其它實施例中，這可通過利用來自海底等天然源的天然氣排放而實現(xiàn)。這些用于降低所述物體所在流體密度的每一種方法均可結(jié)合本文公布的系統(tǒng)或裝置加以使用。雖然可以想象到本說明包含了實現(xiàn)相同發(fā)明的其它方式，但這些實施方式屬非限制性實施例?！拔矬w”一詞是指包括但不限于按照下述方式在一流體中移動的一個物體、多個物體、一個裝置或多個裝置。物體移動也是指包括但不限于所述流體和承載所述流體的容器得到固定，例如緊固到表面，且所述物體移動通過所述的周圍流體的實施例，以及通過上一實施例中所述周圍流體的物體得到固定(例如，緊固到表面且所述流體和容器繞著所述物體移動)的實施例。為了非限制性描述和說明起見，本文描述的實施例將對物體通過裝在容器中的流體的實施例進行說明。
所屬領域的技術(shù)人員應了解，對所述物體的自然密度低于或等于所述周圍流體自然密度的實施例以及所述物體的自然密度高于所述周圍流體自然密度的實施例均進行了設想。為了非限制性描述和說明起見，本文描述的實施例將假設所述的物體具有低于或等于所述周圍流體的自然密度。 除了改變所述周 圍流體的密度外，也可通過改變在流體移動的物體的密度，使所述流體和物體形成相對密度差。通過非限制性示例，氣體或其它流體可注入所述物體的內(nèi)部，以增加其浮力，也可將非氣態(tài)物質(zhì)(例如所述的周圍流體)注入所述物體的內(nèi)部，以減小其浮力。在某些實施例中，所述流體的自然密度可能比所述物體的大，在其它實施例中，所述流體的初始密度可能比所述物體的小。在一些實施例中，形成最大密度差是有利的，因為這可形成可能的最大潛在勢能，隨后在本文所公開的發(fā)明進行實踐時，還可形成可能的最大動能。通過改變所述物體和周圍流體的相對密度,使所述物體的密度交替小于和大于所述流體的密度，可形成所述物體通過所述周圍流體的運動循環(huán)模式?？刹捎眠m合的方法和/或系統(tǒng)，將所述物體的動能轉(zhuǎn)化成電能。用于將物體在浮力作用下發(fā)生移動時轉(zhuǎn)換成能量的系統(tǒng)如圖2所示。所述的系統(tǒng)200通常包括用于配予低密度流體源220的控制系統(tǒng)210。能量發(fā)生裝置與控制系統(tǒng)210和低密度流體源220相互連通，能量發(fā)生裝置的各種實施例在整個附圖中進行描述。耗能設備或系統(tǒng)也可與所述的能量發(fā)生裝置相互連通，以便消耗所述的能量發(fā)生裝置產(chǎn)生的能量。此外，可提供儲能裝置250，以便對所述的能量發(fā)生裝置產(chǎn)生的能量進行存儲，儲能裝置250可用于任何適合的儲能形式，可包括電池或其它化學存儲裝置、電容器、超級電容器或磁能存儲、機械方式、熱或類似形式。當前公開的發(fā)明方法、裝置和系統(tǒng)用于與所述的低密度流體源220 —同使用，在一個或多個實施例中，所述的低密度流體源是來自生產(chǎn)設備或工業(yè)設備的流體源。這些設備可包括將某些低密度流體作為副產(chǎn)品而出產(chǎn)的任何設備。低密度流體的示例可包括從各種工業(yè)生產(chǎn)過程排出的二氧化碳等廢氣，或熱水等低密度流體。如本文所使用，“低密度”是指密度低于物體所在的與任一能量發(fā)生裝置一起使用的流體本體密度的流體。雖然任何適合的流體均可使用，如氣體或氣體混合物，可以使用的氣體示例包括二氧化碳、空氣、氮氣以及礦物燃料、生物燃料或其它含碳物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。根據(jù)當前公開的發(fā)明的一個或多個實施例的能量發(fā)生裝置的一個實施例如圖3所示，在圖3中，生產(chǎn)設施I可結(jié)合當前公開發(fā)明的方法、裝置和系統(tǒng)一起使用。所述的生產(chǎn)設施I可以是火力發(fā)電站、核電站或其它發(fā)電站，也可以是將低密度流體作為副產(chǎn)品出產(chǎn)的任何適合的工業(yè)設備。所述的設施I可包括外部儲能裝置250。所述的儲能裝置250可通過電源線6等供能管路連接至電源線支架3。所述的設施I可置于附近的接地結(jié)構(gòu)4上。管路5或其它適合的設備可用于將低密度流體從設施I傳輸?shù)搅黧w第一部分320，泵340可用于提供泵送力，將所述的低密度流體從設施I泵入流體320本體中。流量計342可與管路5相互連通，以便對流經(jīng)所述管路的低密度流體的流量進行監(jiān)控。低密度流體噴射器332可與所述的管路5相互連通，安裝于流體第一部320分的鄰近之處。在一個或多個實施例中，所述的流體可以是流體，例如水，但可以是任何其它適合的流體，噴射器332可以是任何適合的噴射器，用于將低密度流體釋放入流體第一部分320，擋板344或?qū)⒌兔芏攘黧w分離成更細致分散的流體的其它方式，可用于提高所述低密度流體與流體第一部分320的混合速度。在這種方式中，隨著低密度流體與流體第一部分320混合，流體第一部分320的相對密度將減小。換言之，流體第一部分320經(jīng)改變的密度將減小到小于其自然密度。如本文所用，流體自然密度是指在選定溫度和壓力下的密度。例如，水在22攝氏度左右時的自然密度約為998千克/立方米。含有大量其它物質(zhì)(例如鹽)的水可能具有不同的自然密度。與如本文描述的所述設施I 一同使用的裝置通常在圖3中指定為310。所述的裝置310包括多個間隔物312，各物體312可以是長球形，在一個或多個實施例中，可確定體積，以便各物體312的各部分呈空心，各物體312也可以是同質(zhì)或異型結(jié)構(gòu)，各物體312設置于延伸自中軸314的支架316上，各物體312可如附圖所示與各連續(xù)物體312等距間隔，連續(xù)物體312之間的間距也可以根據(jù)一個或多個實施例進行改變?？梢詫λ龅闹休S314進行設置，以便任何一個物體312的旋轉(zhuǎn)運動將同等或相應運動傳遞到各其它物體312。中軸314可設置于用于對流體第一部分320和流體第二部分322進行分離的固體密度隔離器璧334上，固體密度隔離器璧334在本文中也可指隔離器壁。各物體312可置于流體第一 部分320或流體第二部分322中。在這種方式中，固體密度隔離器璧334用于對流體第一部分320和流體第二部分322進行分離，以便各部分具有與其它部分不同的密度。固體密度隔離器璧334還可包括允許所述物體312和支架316通過的開口部分，隨著低密度流體從氣體噴射器332注入到流體的第一部分320，流體第一部分320的密度與流體的自然密度相比將減小，而流體第二部分322的密度保持與流體的自然密度相對不變，因為固體密度隔離器璧334使流體第一部分320與流體第二部分322保持分離。隨著流體第一部分320的密度因從噴射器332注入低密度流體而減小，傳遞到流體第一部分320中各物體312的所述浮力相關(guān)性作用力將減小。如果流體第一部分320的密度小于各物體312的密度，則各物體312將開始向下移動或在流體的第一部分320中“下沉”。整個附圖中用虛線來表示因所述物體所在的所述流體密度減小而發(fā)生移動的物體312，由于各物體312連接至樞軸314上，各物體312開始繞所述樞軸旋轉(zhuǎn)，多個物體312整體開始進行如圖3所示的逆時針旋轉(zhuǎn)，多個物體312的旋轉(zhuǎn)將持續(xù)，直至低密度流體停止向流體第一部分320注入，流體第一部分320的密度恢復到其自然密度。所述的樞軸314可連接至可與所述輸電線6和所述設施I相互連通的發(fā)電機330上，或者連接至儲能裝置250上，所述的發(fā)電機330可用于將樞軸314的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成電能。所屬領域技術(shù)人員可通過已知的任何方法加以實現(xiàn)。雖然圖3中只能顯示一個裝置310，但可能具有多個串聯(lián)或平行對齊的裝置，用于增加的能量產(chǎn)生。例如，可提供多個設置于延伸自中軸314的支架316上的物體312，同樣，對于增加的能量產(chǎn)生，如本發(fā)明公開的任一個或多個實施例中所示的多個裝置可串聯(lián)或平行對齊。圖4顯示了當前公開發(fā)明的一個或多個實施例，在圖4中，設施I與裝置410—起制造能量。所述的設施I同樣通過輸電線6連接至儲能裝置250和輸電線支架3。泵440可提供泵送力，將低密度流體通過管路5而泵入，流量計442可與所述的管路5相互連通，以改變低密度流體的流量，流體噴射器422可置于管路5的一端，以便將低密度流體注入流體的第一部分416。擋板或其它類型的液分離器436可置于流體噴射器422的出口附近，以便分散低密度流體。所述的裝置410包括位于流體第一部分416且設置于延伸自樞軸414的支架430上的第一物體412，其可由用于隔離流體第一部分416與流體第二部分424的密度隔離器璧434進行支撐，在流體的第二部分中，第二物體432設置于延伸自樞軸414的支架430上。樞軸414連接至類似于如圖3中描述的發(fā)電機330的發(fā)電機420上。所述的裝置410用于進行前后往復運動，在該運動過程中，當?shù)兔芏攘黧w注入流體第一部分416且其中的密度降低到小于第一物體412的密度時，第一物體412將向下移動。可對裝置410進行配置，使低密度流體的間歇性應用注入到流體的第一部分416，以便足夠的低密度流體先注入到流體的第一部分416，直至第一物體412進行直至觸及密度隔離器璧434時才停止的逆時針旋轉(zhuǎn)。在這一點，低密度流體不再注入到流體第一部分416，所述的密度開始恢復到其自然密度。隨著這一現(xiàn)象的發(fā)生，第一物體412將進行順時針旋轉(zhuǎn)，直至相對垂直位置與第二物體432大體相同。在一個或多個實施例中，低密度噴射器可安裝于所述的流體第一部分416和所述的流體第二部分424處，以便在各流體部分可交替間歇注入低密度流體。
如圖4所示，本文所公開的用于產(chǎn)生能量的所述裝置可自包含于獨立容器460中，也可以是自然環(huán)境的一部分，例如海洋、湖泊或如圖3所示的其它水體。如與基于所述流體140中所述物體在浮力作用下發(fā)生移動的能量產(chǎn)生步驟大體有關(guān)的框圖所示，所述的裝置410可包含這種步驟。例如，隨著流體第一部分416恢復到自然密度，第一物體412將開始朝著大體向上的方向進行浮力相關(guān)性移動，直至物體412與第二物體432大體對齊。在這種方式中，在裝置410隨著流體第一部分416恢復到其自然密度而進行大體向上的移動過程中，可實現(xiàn)能量產(chǎn)生。根據(jù)所公開的發(fā)明的一個或多個實施例用于發(fā)電的裝置，如圖5所示，通常指定為510。所述的裝置510可跟與所述的低密度流體源220相互連通的低密度流體噴射器518相互連通。所述的裝置510包括用于收納流體515的溶液腔512。物體514置于流體515內(nèi)，并進一步連接至用于在所述物體514發(fā)生移動時產(chǎn)生電能的發(fā)電機516上，所述的物體514通過電纜、支撐桿或類似結(jié)構(gòu)等連接件520連接至所述的發(fā)電機516上，發(fā)電機516可連接至用于對由此產(chǎn)生的能量進行存儲的儲能裝置250上。在其它實施例中，發(fā)電機516可直接連接至耗能設備或裝置上。可以對所述的裝置510進行配置，使物體514的密度低于或等于溶液腔512內(nèi)流體515的自然密度。在這種方式中，當流體515處于自然密度時，物體514通常漂浮或懸浮在流體515中。隨著低密度流體由噴射器518注入溶液腔512，一旦流體515的密度低于物體514的密度，物體514將開始向下移動。隨著物體514向下移動，連接件520將把運動傳遞至發(fā)電機516，從而產(chǎn)生電能。低密度流體可繼續(xù)注入到溶液腔512中，直至物體514到達所需的向下位置。在這一點，低密度流體不再注入，流體515開始恢復到其自然密度。隨著這一切的發(fā)生，物體514將開始向上移動到其初始位置，一旦物體514返回到其初始位置，低密度流體噴射過程可再次啟動。根據(jù)公開發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生電能的裝置，如圖6所示，通常指定為610。所述的裝置610可與所述的低密度流體源220相互連通的低密度流體噴射器618相互連通。所述的裝置610包括用于收納流體615的溶液腔612。物體614置于所述的流體615內(nèi)，螺紋裝于軸620內(nèi)。所述的軸620進一步連接至用于在所述軸620旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生電能的發(fā)電機616上。所述的軸620用于隨著所述物體614在浮力作用下發(fā)生移動而向上、向下移動時進行旋轉(zhuǎn)運動。將所述的物體614固定于所述溶液腔612的壁上，使所述物體614的旋轉(zhuǎn)裝置隨著所述物體614的垂直移動而保持不變，便可實現(xiàn)這一過程。所述的發(fā)電機616可連接至對能量進行存儲的儲能裝置250上。在其它實施例中，所述的發(fā)電機616可直接連接至耗能設備或裝置上。可以對所述的裝置610進行配置，使所述的物體614的密度低于或等于所述溶液腔612內(nèi)所述流體615的自然密度。隨著低密度流體注入到所述的溶液腔612，一旦所述流體615的密度低于所述物體614的密度，所述的物體614將開始向下移動。隨著所述的物體614向下移動，所述的軸620將旋轉(zhuǎn)并把相應的旋轉(zhuǎn)運動傳遞到所述的發(fā)電機616，從而產(chǎn)生電能。低密度流體可繼續(xù)注入到所述的溶液腔612中，直至所述的物體614到達所需的向下位置。在這一點，低密度流體不再注入，所述的流體615開始恢復到其自然密度。隨著這一切的發(fā)生，所述的物體614將開始向上移動到其初始位置。一旦所述的物體614返回到其初始位置，所述的低密度流體噴射過程可再次啟動。
根據(jù)所公開的發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生電能的裝置，如圖7所示，通常指定為710。所述的裝置710可跟與所述的低密度流體源220相互連通的低密度流體噴射器718相互連通。所述的裝置710包括用于收納流體715的溶液腔712。物體714置于所述的流體715內(nèi)，用于進行浮力相關(guān)性垂直移動。所述的物體714在其表面上確定了至少一個磁鐵720。各所述的磁鐵720用于在所述溶液腔712表面的感應線圈722附近發(fā)生移動時產(chǎn)生感應能量。可以對變壓器716進行配置，用于將感應電荷轉(zhuǎn)換成可用的電能形式。所述的變壓器716可連接至用于對由此產(chǎn)生的能量進行存儲的所述儲能裝置250上。在其它實施例中，所述的變壓器716可直接連接至耗能設備或裝置上?？梢詫λ龅难b置710進行配置，使所述的物體714的密度低于或等于所述溶液腔712內(nèi)所述流體715的自然密度。隨著低密度流體注入到所述的溶液腔712，一旦所述流體715的密度低于所述物體714的密度，所述的物體714將開始向下移動。隨著所述的物體714向下移動，所述的線圈722將通過傳遞所述的磁鐵720而產(chǎn)生感應能量。低密度流體可繼續(xù)注入到所述的溶液腔712中，直至所述的物體714到達所需的向下位置。在這一點，低密度流體不再注入，所述的流體715開始恢復到其自然密度。隨著這一切的發(fā)生，所述的物體714將開始向上移動到其初始位置。一旦所述的物體714返回到其初始位置，所述的低密度流體噴射過程可再次啟動。根據(jù)所公開的發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生電能的裝置，如圖8所示，通常指定為810。所述的裝置810可跟與所述的低密度流體源220相互連通的低密度流體噴射器818相互連通，所述的裝置810包括用于收納流體815的溶液腔812。物體814置于流體815內(nèi)，用于進行浮力相關(guān)性垂直移動，物體814在其表面上確定了至少一個感應線圈822，各感應線圈822用于在溶液腔812表面的磁鐵820附近發(fā)生移動時產(chǎn)生感應能量?？梢詫ψ儔浩?16進行配置，用于將感應電荷轉(zhuǎn)換成可用的電能形式。所述的變壓器816可連接至用于對由此產(chǎn)生的能量進行存儲的所述儲能裝置250上。在其它實施例中，所述的變壓器816可直接連接至耗能設備或裝置上?？梢詫λ龅难b置810進行配置，使物體814的密度低于或等于所述溶液腔812內(nèi)流體815的自然密度。隨著低密度流體注入到溶液腔812內(nèi)，一旦流體815的密度低于物體814的密度，物體814將開始向下移動，隨著物體814向下移動，線圈822將通過傳遞磁鐵820而產(chǎn)生感應能量。低密度流體可繼續(xù)注入到溶液腔812中，直至物體814到達所需的向下位置。在這一點上，低密度流體不再注入，流體815開始恢復到其自然密度。隨著這一切的發(fā)生，物體814將開始向上移動至其初始位置，一旦物體814返回至其初始位置，所述的低密度流體噴射過程可再次啟動。根據(jù)所公開的發(fā)明的一個或多個實施例用于和裝置910 —起產(chǎn)生電能的系統(tǒng)，如圖9所示。裝置910可與低密度 流體源220相互連通的低密度流體噴射器918相互連通，所述的裝置910包括用于收納流體915的溶液腔912，滑閘914置于所述的流體915內(nèi)，用于進行浮力相關(guān)性垂直移動，所述的滑閘914確定了磁鐵922圈，所述的磁鐵在溶液腔912內(nèi)徑附近外圍延伸，磁鐵922圈可與從溶液腔912內(nèi)的最低位置延伸至最高位置的中軸920分離，可通過從中軸920延伸至磁鐵922圈的多個葉片916連接在一起，各磁鐵922均用于在溶液腔912表面的感應線圈924附近發(fā)生移動時產(chǎn)生感應能量。這種感應可通過感應線圈924附近的磁鐵922的大體垂直移動而產(chǎn)生，或者可因相對于所述中軸920的葉片916的角度關(guān)系，通過感應線圈924附近的磁鐵922的旋轉(zhuǎn)移動而產(chǎn)生。可以對能量發(fā)生器928進行配置，用于將感應能量轉(zhuǎn)換成其它形式的能量。如圖9中以燈泡表示的耗能設備930可與所述的能量發(fā)生器918相互連通，以使用產(chǎn)生的能量?？梢詫λ龅难b置910進行配置，使滑閘914的密度低于或等于溶液腔912內(nèi)流體915的自然密度。隨著低密度流體注入到溶液腔912內(nèi)，一旦流體915的密度低于滑閘914的密度，滑閘914將開始向下移動。隨著滑閘914向下移動，磁鐵922相對于線圈924的移動產(chǎn)生感應能量。中軸920可配備螺紋部分，以便在其垂直移動時將旋轉(zhuǎn)運動傳遞到滑閘914。低密度流體可繼續(xù)注入到溶液腔912中，直至滑閘914到達所需的向下位置。在這一點上，低密度流體不再注入，流體915開始恢復到其自然密度。隨著這一切的發(fā)生，滑閘914將開始向上移動至其初始位置。一旦滑閘914返回至其初始位置，所述的低密度流體噴射過程可再次啟動。根據(jù)所公開的發(fā)明的一個或多個實施例用于產(chǎn)生能量的裝置，如圖10所示，通常指定為1010。所述的裝置用于置于溶液腔1017內(nèi)的流體本體1015內(nèi)，裝置1010包括多個大體呈拋物線形的間隔槳狀物1012，槳狀物1012通過面板1014相互連接，所述的面板1014用于繞樞軸1016進行旋轉(zhuǎn)運動。各槳狀物1012大致確定了前凹部1020和后凸部1022。低密度流體噴射器1024位于連續(xù)間隔槳狀物1012的中間，用于向其間注入低密度流體。從低密度流體噴射器1024注入的低密度流體1026在注入時將上升。在這一點上，低密度流體1026位于各槳狀物1012的前凹部1020或后凸部1022的附近。如圖10所示，所述裝置1010的槳狀物1012的一半在前凹部1020上具有低密度流體1026，以便這些桿1022周圍的密度的減小將沿著逆時針方向傳遞浮力相關(guān)性移動。所述裝置的槳狀物1012的另一半在各槳狀物1012的后凸部上具有用于傳遞壓力的低密度流體1026，從而沿著逆時針方向?qū)獱钗?022的移動產(chǎn)生的壓力進行傳遞。裝置1010可根據(jù)本文所公開的以及所屬領域的技術(shù)人員已知的原理進一步連接至用于產(chǎn)生能量的能量發(fā)生器。另外，在一個或多個實施例中，地下存儲場可作為存儲設備來儲存如圖3和4所示的發(fā)電站在類似于壓縮空氣蓄能(CAES)的流程中排出的低密度壓縮流體。當與本文所公開的其中一個能量發(fā)生系統(tǒng)或裝置一起使用時，壓縮氣體和其它流體可儲存在地下，在需要時再轉(zhuǎn)作適合的用途。在連續(xù)或選擇的基礎上，也可使用本文所公開的其中一個系統(tǒng)或裝置。例如，如果采用低密度流體噴射，則可連續(xù)操作本文所公開的其中一個系統(tǒng)或裝置。在其它情況下，最好僅在耗能高峰其間使用其中一個系統(tǒng)或裝置，以便在這些高峰時段增加現(xiàn)貨供應。為此，可用控制系統(tǒng)來監(jiān)控能量網(wǎng)格的能量使用，然后根據(jù)監(jiān)控來控制本文所公開的其中一個系統(tǒng)或裝置的操作。在其它實施例中，再循環(huán)與存儲系統(tǒng)可跟本文所公開的任何裝置一起用于在能量產(chǎn)生后收集余下的低密度流體。對于使用二氧化碳或其它潛在的危險低密度流體的情況，這可能特別有利。收集到的低密度流體可存儲在外部儲罐中，或者對其進行壓縮，以便再次注入本文所公開的其中一個裝置中。雖然所述的實施例在各種附圖的優(yōu)選實施例相關(guān)內(nèi)容中已經(jīng)進行了說明，但應了解，也可能會使用其它類似實施例或可能會對所述的實施例進行修改和補充，以便在無背離的情況下執(zhí)行相同的功能。因此，所公開的實施例應不限于任何單個實施例，而應根 據(jù)隨 附的權(quán)利要求書在廣度和范圍上進行解釋。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括 一置于具有第一密度的流體中的第一物體； 一與第一物體相連并使得當?shù)谝晃矬w移動時產(chǎn)生能量的能量發(fā)生器；以及 一與所述流體連通的低密度流體噴射器；所述低密度流體噴射器向所述流體噴射低密度流體以降低所述流體的密度至第二密度，所述第二密度低于所述物體的密度導致第一物體產(chǎn)生浮力移動而使能量發(fā)生器發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述的流體形成第一部分和第二部分，進一步的，所述的第一物體置于所述流體的第一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的第一物體支撐于一樞接在一樞軸上的控制桿的第一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的能量發(fā)生器與所述的樞軸相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括支撐于所述控制桿第二端的第二物體，所述的第二物體置于所述流體的第二部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述流體的第一部分和第二部分由它們之間的隔離器壁分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的樞軸支撐于隔離器壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述的能量發(fā)生器與用于儲存產(chǎn)生的能量的儲能裝置相互連通。
9.一種系統(tǒng)，其包括 (a)能量產(chǎn)生裝置，所述的能量產(chǎn)生裝置包括 (i)一置于具有第一密度的流體中的第一物體； (ii)一與第一物體相連并使得當?shù)谝晃矬w移動時產(chǎn)生能量的能量發(fā)生器；和 (iii)一與所述流體連通的低密度流體噴射器；所述低密度流體噴射器向所述流體噴射低密度流體以降低所述流體的密度至第二密度，所述第二密度低于所述物體的密度導致第一物體產(chǎn)生浮力移動而使能量發(fā)生器發(fā)電； (b)與能量發(fā)生器連通的儲能裝置；和 (c)與所述的低密度流體噴射器連通的低密度流體源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的流體形成第一部分和第二部分，進一步的，所述的第一物體置于所述流體的第一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一物體支撐于一樞接在一樞軸上的控制桿的第一端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的能量發(fā)生器與所述的樞軸相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括支撐于所述控制桿第二端的第二物體，所述的第二物體置于所述流體的第二部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一部分和第二部分由它們之間的隔離器壁分離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的樞軸支撐于隔離器壁上。
16.—種方法,其包括將第一物體置于具有第一密度的流體的第一部分中； 向所述流體的第一部分噴射低密度流體以降低其密度，使其低于所述第一物體的密度，從而促使所述的第一物體在浮力作用下發(fā)生浮力移動； 基于第一物體在浮力作用下的移動而發(fā)電。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述將第一物體置于具有第一密度的流體的第一部分中包括將所述的第一物體置于所述流體的第一部分的第一位置上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述向流體的第一部分噴射低密度流體包括噴射低密度流體，促使第一物體在浮力作用下移動至所述流體的第一部分的第二位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括允許流體的第一部分的密度恢復至第一密度以促使所述的第一物體在浮力作用下自所述的第二位置移動至所述的第一位置；所述方法還包括基于所述的第一物體自所述的第二位置至所述的第一位置的移動而發(fā)電。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能量產(chǎn)生裝置，所述裝置包括置于流體中的物體，一發(fā)電機連接所述物體，當物體發(fā)生平移時用于發(fā)電，所述裝置設有氣體噴射器，用于向流體中噴射氣體，降低所述流體的密度，使其密度低于物體密度，從而促使物體平移使發(fā)電機發(fā)電。
文檔編號F03B17/02GK102753816SQ201080060194
公開日2012年10月24日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者利昂·昊普, 斯蒂文·達諾亨斯基, 杰弗里·巴奈特 申請人:昊普能源系統(tǒng)公司