(57)【要約】ガス膨張機によってワーク抽出又は空気冷却を行うためのテーパー形指数スパイラル。このようなテーパー形指数スパイラルは、ガス圧縮機に用いられて空気の圧力と温度を増加してもよい。前記圧縮機−膨張機が単一で簡単な構造を形成し、製造に便利である。空気の断熱膨張についてのテーパー形指数スパイラルの温度降下の簡単な式を得た。空気の等温圧縮についての、空気が外から内へ圧縮されると圧力が増加することを得た。エネルギー変換にとって、スパイラルが有効であると証明した。ファラデー単極直流発電機の幾何形状と技術を変更することによってそれを改良した。電力変換効率と高圧電力生産の面で多くの作業が成される。同じ発電機構造は単極直流モータとして利用できる。電圧を制御することによって、モータ又は発電機の速度は制御される。電流を制御することによって、利用又は生成されるトルク力も制御される。単極発電機とモータは、容易にスパイラル圧縮機及び膨張機と一体に集積できる。これらの基本的な発明を利用する３つの用途が提出された。まずはフォーカスされる太陽エネルギー又はガス燃料の燃焼により動力を供給する熱力タービンである。次は電力により動力を供給して水の冷却、クーリングと加熱に用いられるヒートポンプである。第３は太陽エネルギーの動力によって水を脱塩する方法であり、太陽を追跡するテーパー形反射表面によって、太陽光を塩水柱に集め、太陽エネルギー光起電力による動力を利用してスパイラル圧縮機に動力を提供して低圧蒸気を冷却する。Ｆｉｒｅｆｌｙ技術によって小規模、現地的で且つ簡単な多種のエネルギー生産を提供し、必要な場合、太陽エネルギーの動力を人にフィードバックする。【選択図】なし
2019512058.tif 000002
【特許請求の範囲】
テーパー形スパイラルタービンについての請求項：
【請求項１】
圧力エネルギーを運動に変換するための加圧ガスの膨張機であって、
複数の同軸ディスクを含み、同軸ディスク毎は、各ディスクの中心から周辺へのスパイラル気流のための複数の密閉通路を有し、各スパイラル通路には、
通路内のガス転向の角度に従って直線的に又は指数的に増加している、角度を有する逓増半径と、スパイラル通路の回動角度に従って減少する穴の面積と、を有し、
ガスは、回動角度に従って次第に減少している圧力で流動していて、その中、前記外部スパイラル通路壁には、比較的に小さい壁面積と半径を有する内部スパイラル通路壁よりも大きいトルク力の圧力が生じる膨張機。
【請求項２】
運動を利用してガスを圧縮しガス圧力を増加させる圧縮機であって、
複数の同軸ディスクを含み、同軸ディスク毎は、各ディスクの中心から周辺へのスパイラル気流のための複数の密閉通路を有し、各スパイラル通路には、
通路内のガス転向の角度に従って直線的に又は指数的に減少している逓減半径と、スパイラル通路の回動角度に従って増加する穴の面積と、を有し、
その中、ガスは、圧力に伴って流動していて、前記外部スパイラル通路壁は比較的に小さい壁面積と半径を有する内部スパイラル通路壁よりも大きいトルク力でガスを押すことにより、前記圧力は外部スパイラル通路壁の転向角度に従って増加する圧縮機。
【請求項３】
多段配置によってディスク中心の圧縮ガスを次の段のディスクの周辺入力端にガイドし、ガス圧力を１つの段階からもう１つの段階へ増加させる複数の圧縮機ディスクと、
膨張するガスをディスクの周辺部分から次の段のディスクの中心にガイドして導入し、ガスの圧力を消費して稼働する複数の膨張ディスクと、
を含み、
圧縮機群から膨張機群までの圧縮ガスパイプは、接続される圧縮機と膨張機との間の開口として、その中に前記パイプは外部のものであり、かつ圧縮機と膨張機との間の圧縮ガス蓄積器を含む請求項２に記載の圧縮機と請求項１に記載の膨張機の圧縮機−膨張機の組み合わせ。
単極直流発電機についての請求項：
【請求項４】
運動を電気エネルギーに転化する発電機であって、ロータディスクの平坦表面の片側又は両側にあるステータディスクと同軸のロータディスクを含み、そのため、
ロータディスクは、リング形永久磁性体であり、その極性が垂直方向に沿って軸方向に配向され、
ステータディスクは、同軸のリング形ソレノイドであり、ソレノイドの両端は、他の電極と互いに接続される正極と負極を含み、
その中、発電機は、右手の法則に基づいて電力を生成し、ロータの回転及び垂直に配向される磁界の運動によって径方向に沿って電界を誘導し、誘導される電圧と電流の積である電力を生成する発電機。
【請求項５】
電力を運動に変換する電動機であって、ロータディスクの平坦表面の片側又は両側にステータディスクと同軸であるロータディスクを含み、そのため、
ロータディスクは、リング形永久磁性体であり、その極性が垂直方向に沿って軸方向に配向され、
ステータディスクは、同軸のリング形ソレノイドであり、ソレノイドの両端は、他の電極と互いに接続される正極と負極を含み、
その中、モータは、ローレンツ力の右手の法則に基づいて回転運動を生じ、
永久磁性体の垂直方向の磁界と、ステータディスクにおける径方向電流により生成される磁界とは、互いに作用し、ロータ磁性体円周方向に沿って作用するローレンツ磁気力を生じる電動機。
【請求項６】
請求項４に記載の発電機は、請求項４に記載の同一の発電機を駆動して請求項５に記載の電動機として運転させるように、電気をもう１つの電力蓄積装置に蓄積し、後ほど取り戻す請求項４に記載の発電機及び請求項５に記載の電動機。
熱力発動機についての請求項：
【請求項７】
加圧ガスにより駆動されるディスク形タービンであって、
ポジティブノズルによって加圧ガスが注がれ、ガスが燃料の燃焼又はフォーカスされる太陽エネルギーによって室内で加熱される中央チャンバと、
前記中央チャンバから放射し、前記複数のスパイラル線が拡張する半径とテーパー形穴を含む複数のスパイラル通路と、
を含み、
前記テーパー形穴は、前記スパイラルの長さで圧力を次第に解放することに好適であり、前記タービンの周辺から離れ、
前記タービンは、前記周辺に作用するように圧力を維持することに好適であり、前記周辺は、前記テーパー形穴の内表面領域よりも大きい外表面積を有し、前記ガス圧力によって前記タービンを前記気流と反対する方向に回転させることが許容されるディスク形タービン。
【請求項８】
前記ディスク形タービンは、組み合わせたタービンと発電機を更に含み、その中、前記ディスク形タービンと発電機が合わせて前記発電機のロータとして好適であり、
前記ディスク形タービンを回し、請求項７に記載のディスク形タービンと同軸のステータコイルで直流通電するリング形電気磁性体を更に含むことを特徴とする請求項７に記載のディスク形タービン。
【請求項９】
熱力発動機と発電機を更に含み、その中、前記ディスク形タービンと発電機が合わせて前記発電機のロータとして好適であり、
前記ディスク形タービンを回し、タービンハウジングの外周に位置するステータコイルで通電する電気磁性体リングを更に含み、
また、外部トルクによって回転するディスク形圧縮機を更に含み、前記圧縮機は、
圧縮ガスの排出が許容されることに好適である中央チャンバと、
前記中央チャンバから放射し、前記複数の圧縮機スパイラル体は、拡張する半径とテーパー形穴を含む複数のスパイラル圧縮機通路と、
を含み、
前記圧縮機の外部から圧縮されるガスは、これらの圧縮機スパイラル通路の比較的に大きい外表面領域の圧縮力に対応するように、迫られて前記スパイラル通路の内部を通り、
前記タービンは、トルク力の圧力により前記圧縮機を駆動することに好適であることを特徴とする請求項８に記載のディスク形タービン。
【請求項１０】
前記ディスク形タービンと前記ディスク形圧縮機は、テーパー形の形状を含み、その中、前記複数のスパイラルと前記複数の圧縮機スパイラルは、それぞれ直線的テーパー形であり、前記直線的テーパー形は、通路深さとスパイラル半径との間の直線関係を含む請求項９に記載のディスク形タービン。
【請求項１１】
前記ディスク形圧縮機は、電動機により駆動されるアルキメデス渦構造圧縮機を含む請求項９に記載のディスク形タービン。
【請求項１２】
前記複数のスパイラル通路は、転向の角度に従って指数的に増加している半径を有する請求項７に記載のディスク形タービン。
【請求項１３】
前記複数のスパイラル通路は、前記転向の角度に従って指数的に減少している穴サイズを有する請求項７に記載のディスク形タービン。
ヒートポンプについての請求項：
【請求項１４】
圧縮ガスを利用してタービンを駆動する方法であって、
ガスを迫って圧縮機を通って回転タービンの中央チャンバに入らせるステップを含み、これによって、前記回転タービンのチャンバは、
ガスを各ディスクの中心から各ディスクの周辺にスパイラル流動させる複数の密閉通路を含み、その中、各スパイラル通路は、
通路におけるガス転向の角度に従って、直線的に又は指数的に増加している逓増半径と、
前記スパイラル通路の転向角度に従って減少可能な穴面積とを含み、
気流は、外スパイラル通路壁に圧力を与えることに伴って転向の角度が次第に減少している圧力を有し、前記外スパイラル通路壁は、比較的に小さい壁面積と半径を有する内スパイラル通路壁よりも大きいトルク力を生じる方法。
【請求項１５】
圧縮機を経由して、前記回転タービンのスパイラルにおける圧縮空気を膨張させることによって冷気を生成するステップを更に含み、
前記冷気を生成するステップは、燃焼又はフォーカスされる太陽エネルギーにより熱量を注ぐことなく完成される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧縮ガスは、パイプによって、外部トルクにより回転するディスク形圧縮機から輸送され、前記ディスク形圧縮機は、
圧縮ガスが中央チャンバから放射する複数のスパイラル通路から離れることに好適である前記中央チャンバを含み、前記複数のスパイラルは、膨張する半径とテーパー形穴を含み、
前記圧縮機の外部から圧縮されるガスは、これらのスパイラル通路の比較的大きい外表面面積の圧縮力に対応して、迫られて前記スパイラル通路を通って内部に入る請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
電動機を更に含み、前記電動機は、前記ディスク形圧縮機を、前記圧縮機を駆動することに好適である電動機の磁気ロータとして使用することに好適であり、直流電流は複数のソレノイドに流動していて、軸方向磁気ロータを有するロータ磁性体を駆動する請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
【請求項１８】
加熱される液体を更に含み、前記液体は、空気の圧縮熱により加熱される請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
【請求項１９】
飲用水を更に含み、前記飲用水は、湿潤空気を含む前記ガスにより得られ、また、前記飲用水は、圧縮された後の前記湿潤空気における水分から取り出される請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
【請求項２０】
前記圧縮機から空気を受け取ることに好適である容器を含み、前記容器は、除湿された空気を冷却、加圧、除湿のための空気として蓄積することに好適であり、前記容器から供給される加圧空気により動力を供給するディスク形タービンを更に含み、前記ディスク形タービンは、
雄ネジ付きノズルによって前記加圧ガスが注入され、前記ガスが燃料の燃焼又はフォーカスされる太陽エネルギーにより加熱される中央チャンバと、
前記中央チャンバから放射し、膨張半径とテーパー形穴を含む複数のスパイラル通路と、
を含み、
前記テーパー形穴は、前記スパイラルの長さを通ると共に前記タービンの周辺から離れるように、圧力を徐々に解放することに好適であり、
前記タービンは、前記周辺に作用するように圧力を維持することに好適であり、前記周辺は、前記テーパー形穴の内表面面積より大きい外表面面積を有し、そのため、ガス圧力によって前記タービンを前記気流と反対する方向に回転させることができる請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
【請求項２１】
前記複数のスパイラル通路は、転向の角度に従って指数的に増加している半径を有する請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
【請求項２２】
前記複数のスパイラル通路は、前記転向の角度に従って指数的に減少している穴サイズを有する請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
【請求項２４】
前記複数のスパイラルは、一定の幅を有するが、スパイラル通路の深さは、前記転向の角度に従って指数的に減少している請求項１６に記載のディスク形圧縮機。
太陽エネルギーによる水脱塩についての請求項：
【請求項２５】
太陽エネルギーを集め、太陽の方位角位置の中央頂線を追跡する反射放物面テーパー形表面と、
浄化しようとする水を収容する反射放物面テーパー形表面の焦線での垂直柱と、
前記垂直柱内に、水柱ヘッド部の低圧蒸気を圧縮するための圧縮機と、
水柱に圧縮蒸気の冷却熱を利用する熱交換パイプと、
冷却蒸気を飲用水として収集する冷却器チャンバと
を含む太陽エネルギーによる水浄化装置。
【請求項２６】
太陽の地平線以上での高さ位置を追跡するように、高さが増加する前記中央頂線を有する請求項２５に記載の反射放物面テーパー形表面。
【請求項２７】
前記圧縮機は、複数のディスク形圧縮機を含み、各ディスク形圧縮機は、複数のスパイラルガス通路を有し、前記スパイラルガス通路は、ガスが前記スパイラルの外部通路により圧縮されるように、逓減半径と逓増通路穴面積を有し、前記スパイラルは、ガスを前記ディスク形圧縮機の中心へ押す方向に沿って回動し、前記ガスの圧力と温度を高める請求項２５に記載の太陽エネルギー水浄化装置。
【請求項２８】
前記圧縮機は、ガスを圧縮するための回転運動が生じるように、軸方向磁化を有する磁気ロータと直流により駆動されるソレノイドステータのディスク形電動機により動力が提供される請求項２５に記載の太陽エネルギー水浄化装置。
【請求項２９】
低下している蒸発温度にとって、前記垂直柱は、生じる低温度と低圧力の蒸気が圧縮されて冷却水と冷却熱を生成し、浄化しようとする水を更に蒸発するように、水柱のヘッド部に低下している水圧を生成することに好適である請求項２５に記載の太陽エネルギー水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本願は、２０１６年２月２日付けに提出された「冷却、加熱、パワー、圧力、ワーク及び水を組み合わせるためのテーパー形スパイラルガスタービン（Ａ  Ｔａｐｅｒｉｎｇ  Ｓｐｉｒａｌ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｏｏｌｉｎｇ，Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｐｏｗｅｒ，Ｐｒｅｓｓｕｒｅ，Ｗｏｒｋ，ａｎｄ  Ｗａｔｅｒ）」というテーマで６２／２９０，３９３という配列番号が配られた米国仮出願に開示されその優先権を請求する主旨を含み、上記仮出願には本出願者による発明が記述された。
【背景技術】
【０００２】  世界には、清潔な空気、水、フーズ、エネルギー及び交通が必要であり、これらは先進国だけでなく、すべての人間にとって取得できる且つ公平的である。これらの便利な施設の普通なサプライは、現地及びエネルギー（例えば、太陽エネルギー、ビン詰め液化石油ガス）供給を負担できる地方における人たちのこれらに対する要求を満たす技術進歩に鍵がある。【０００３】  地球温暖化及び海平面上昇を引き起こす化石燃料の燃焼のため、我々は全世界の気候変化に直面している。石炭の燃焼は空気汚染を招く。地下水は迅速に枯渇している。地球温暖化が極熱を招き、空気調節のニーズが増え、従って地球温暖化を起こす化石燃料をもっと多く利用する必要があるる。その輸送は高価の石油製品を要し、長期間のペレット汚染を引き起こす。【０００４】  エネルギーの不足と気候変化を緩和するために、３回の焦点移転を強調する。１回目の焦点移転は、エネルギー生産からエネルギー適用への移転である。エネルギー生産は、清潔な空気、水、フーズ及び輸送のための最も快適な手段である。省エネは、常にもっと多い快適さを起こす。【０００５】  ２回目の焦点移転は、電力から熱量への移転である。熱量は、空間と水加熱に直接的に利用されると共に、間接に利用されて冷却、水、調理、運動、そしてその後運動から誘起される電力を生成ことができる。生成される電力は、照明、通信、計算及び電気輸送に用いられる。【０００６】  エネルギーは、その用途に近い形式、例えば、熱浴における熱エネルギー、ガスを加圧するための圧力エネルギー、冷却の凍結剤又は物質を凍結するための冷気、及び化学電池における電気エネルギーとして蓄積されるべきである。小型で高効率のタービンに利用可能の場合、化学エネルギーを燃料として蓄積するべきである。【０００７】  ３回目の焦点移転は、エネルギーの現地生成、蓄積、変換及び利用である。メッシュ分布を利用して集中生産（Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＣＧ）電力を逆転するというＥｄｉｓｏｎ応用モデルが期待される。【０００８】  Ｆｉｒｅｆｌｙ技術と称され、マイクロタービンとマイクロＤＣ発電機を集積する技術が発明された。個人的なものであるが、大型の発電プラントと同様に高効率である。ＣＧは必要なくようになり、エネルギーを移動収集、蓄積、変換、利用するための個人エネルギー（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ，ＰＥ）に置き換えられる。【０００９】  ４段階の産業革命において、ＰＥがＣＧに代わって完備な循環を齎した。１回目の革命は、大型蒸気発動機の作業・生産に集中し、２回目の革命は、蒸気発動機により駆動される大型ＡＣ発電機を利用して世界を電気化させ、マイクロ電子素子による３回目の革命は、グローバルの計算・通信のネットを提供し、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，マイクロ電子機械システム）による４回目の革命は、ＣＧによる１回目及び２回目の革命を逆転し、ＰＥを齎し、すべてのものを現地化、小型化及び個人化させる。【００１０】  Ｆｉｒｅｆｌｙは、１０のＳが含まれる。スマート（Ｓｍａｒｔ）、スモール（Ｓｍａｌｌ）、シンプル（Ｓｉｍｐｌｅ）、スケーラブル（Ｓｃａｌａｂｌｅ）、ストロング（Ｓｔｒｏｎｇ）、サイレント（Ｓｉｌｅｎｔ）、セーフ（Ｓａｆｅ）、ストア（Ｓｔｏｒｅｓ）、スタイリッシュ（Ｓｔｙｌｉｓｈ）。Ｆｉｒｅｆｌｙによって、冷却、加熱、パワー、圧力、ワーク及び水の組み合わせ（初めての字母の略語ＣＣＨＰ２Ｗ２）が提供される。【００１１】  Ｆｉｒｅｆｌｙは、貧乏国の産業化を寄与でき、送電網又は水網がない地方でも生産ができるようになる。世界では、半分の人は、電力又は水道水が確実に供給されない状況で生きている。【００１２】  ＣＣＨＰ２Ｗ２において、鍵になる部分は、集中される太陽エネルギー又はガス燃料の内部燃焼により動力を供給する高効率のマイクロタービンである。マイクロタービンと集積されるのは、高効率のマイクロＤＣ電動機−発電機である。【００１３】  熱力発動機と発電機の歴史を調べる。２０００年前に、アレクサンドリアハーバーのＨｅｒｏは世界初の熱力タービンを発明した。ボイラに生じる蒸気をノズルによって反方向へジェットすることによって、ヒンジ接続されるボイラを回転させる。Ｈｅｒｏタービンは、アレクサンドリの図書館において珍しいものとして陳列されていた。【００１４】  Ｈｅｒｏと１回目の産業革命との間に、タービン（実際には回転装置、例えば風によるミル又は水によるミル）によって風と水の運動エネルギーを得るようになる。ベーン又はパドルが風又は流れている水を阻害し、タービンを回転させて機械ワークを取り出す。【００１５】  １７６９年に、Ｊａｍｅｓ  Ｗａｔｔは世界初の強くて実用的な蒸気発動機の特許を取得した。コールを燃焼するボイラからの蒸気によってシリンダーにおけるピストンを駆動し、ポンプでの送水、織物織り及び列車駆動に極めて大きい力を供給した。人々は、蒸気により駆動される機関車に導かれて都市へ来た。集中で製造する装置は、蒸気発動機によって駆動される。これらのランキンサイクル熱力発動機は、液体を沸騰させて圧力を発生してワークする。【００１６】  １８１６年に、牧師Ｓｔｉｒｌｉｎｇは、Ｓｔｉｒｌｉｎｇ発動機の特許を取得した。蒸気ボイラの致命的な圧力に関心を寄せていた。Ｓｔｉｒｌｉｎｇ発動機は、２つのシリンダーを利用し、その１つは空気を加熱するためのものであり、もう１つは空気を冷却するためのものである。膨張している空気はワークする。これらのＣａｒｎｏｔサイクル熱力発動機は、高温で稼働される。【００１７】  １８３０年前後、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｆａｒａｄａｙは、単極ディスク形発電機を発明した。Ｔｙｐｅ−Ｃ磁性体の磁極の間に挟まれる回転ディスクの周辺から電流を収集する。損傷される渦電流は、回転ディスクにおいて流れている。このような発電機は、例えば、Ｎｉｋｏｌａ  Ｔｅｓｌａにより改良されるが、効率と電圧が低いため、公益事業発電に適用されなかった。【００１８】  ２０世紀の初、ＥｄｉｓｏｎとＴｅｓｌａによる発明によって電力企業が創造された。コールを燃焼する蒸気発動機は、ＴｅｓｌａのＡＣ発電機によって電力を生じる。蒸気発動機は大きくて効率が低下している。これらは強いが遅いである。大きな電流を生じるために、ＡＣ発電機には大きな電気磁性体が必要である。【００１９】  Ｎｉｋｏｌａ  Ｔｅｓｌａは、ステータ���ロータコイルに電流を相互誘導する３相発電機を発明した。電圧変換が容易になることによって、長距離の送電網で高圧電力を有効に伝送することができ、オームパワー損失が大幅に低減された。電力企業は、ＤＣの代わりにＡＣを採用する。【００２０】  Ｎｉｋｏｌａ  Ｔｅｓｌａはまた、Ｔｅｓｌａタービンを発明した。上記タービンは、密接に離間しているディスクのスタックを含む。蒸気は、接線の方向にタービンの外周へ注入される。蒸気は、各ディスクの間にスタックの中心へ向かって内へスパイラルする。蒸気は、気体粘性によってディスクを引っ張る。Ｔｅｓｌａは、理論的にＣａｒｎｏｔサイクル効率の９０％等エントロピー効率が実現されると称するが、今までの技術によっても検証できない。【００２１】  １９５０年以来、電力企業は、ガスタービンと蒸気タービンによって更なる高効率を達成した。コールを燃焼して生成される蒸気によって動力を供給する蒸気タービンは、約４０％の効率を有する。蒸気タービンからの低圧蒸気を冷却するために、大量の水が必要である。サイクルガスタービン（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ，ＣＣＧＴ）と協同して６０％以上の効率を実現した。ＣＣＧＴは、天然ガスを利用してＢｒａｙｔｏｎサイクルガスタービンを駆動する。熱気を排出して蒸気を生じ、ランキンサイクル蒸気タービンへ動力を供給する。【００２２】  ２１世紀以来、世界は、化石燃料の燃焼による汚染に直面している。これによって生じる気候変化は、人間の生存を脅かしている。しかし、世界での大部分の人は、サプライされる水、熱、冷気、フーズの輸送のため、依然として貧乏である。ＣＧは、電力基本施設が乏しい貧乏国を退化させる。しかし、貧乏な人が地球温暖化、海平面上昇及び長期間の空気汚染から受ける影響は最も大きいである。【００２３】  人々に快適な生活を与えるために、より多いコールを燃焼するのは正しくない。高価で、汚染されて無駄使いエネルギー源の収集、生産と分配の基本施設を建てることは、我々にとって受けられない。天然ガスと太陽エネルギーは、ＰＥに対して選択されるエネルギー源である。両者ともは大量に個人的なエネルギー生産と利用に適用できる。ＰＥは高効率で清潔的であり、現地的で小型で有用的であり、そのため美観である。【００２４】  エネルギーと環境危機を解決するために、エネルギーの生産、蓄積、変換と利用を個人化させる必要がある。我々のエネルギー源として、熱量に集中するようになる。熱量は、太陽熱、地熱、又はパイプ天然ガスと缶で輸送されるプロパンの燃焼に由来してもよい。【００２５】  我々の目的は、小型ガスタービンが大型ガスタービンと同様に高効率になり、パワーのワットあたりに掛るコストがただ小さい一部を占めることにある。電力以外の熱量、冷気、水とワークの熱電連合生産が望まれる。【００２６】  ワークを生成するようにガス圧力を次第に解放することが許容される適当な開放気流の幾何形状を見出すことが望まれる。圧力が急にガスの運動エネルギーに変換されることを回避することが望まれる。【００２７】  現在の磁性体と固体電子デバイスを利用して発電機を改めて発明することが望まれる。電力を生成する同極直流発電機の新規な幾���形状が既に発見された。【００２８】  我々のマイクロタービンとマイクロ発電機の発明に基づいて、３つの用途が提出される。まず、スパイラル圧縮機、スパイラル膨張機と我々の発電機を集積して成る熱力タービンが提出される。このようなＦｉｒｅｆｌｙ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃと称する熱力発動機は、ワークと電力を生成する。【００２９】  このマイクロタービンは、自動車の駆動に適用されてもよく、直接的に動力伝達系へ動力を供給し、又は生成される電力を利用して間接的に動力伝達系へ動力を供給する。上記タービンは、自動車ピストン発動機のためのターボチャージャーに変更されてもよく、テールパイプからの排ガスを利用してスパイラル膨張機を回動させ、そしてスパイラル膨張機によりスパイラル圧縮機を駆動して発動機圧力を増加させる。Ｆｉｒｅｆｌｙ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃは、無人機の飛行に適用されてもよい。送電停止時に太陽エネルギーとガスエネルギーによって家庭へ給電できる。【００３０】  ２つ目の用途は、我々の電動機の駆動によって空気を圧縮する空気スパイラル圧縮機のヒートポンプである。圧縮熱は、水の加熱に適用される。冷却されている時の圧縮空気は水を放出する。膨張している時の圧縮空気はドライで冷たい空気を生成し、空気調節とクーリングに適用される。【００３１】  ３つ目の用途は、太陽エネルギーによって動力を供給する水脱塩システムである。太陽の位置を追跡し、テーパー形反射表面によって太陽光を円柱形の水タンクに集める。太陽エネルギーによって塩水を減圧で沸騰させる。太陽エネルギーによって我々のスパイラル圧縮機を駆動して蒸気を冷却する。当該脱塩システムは、圧縮熱と冷却熱が繰り返してもっと多い塩水の蒸発に利用されるため、高効率を有する。
【発明の概要】
【００３２】  テーパー形指数スパイラルは、加圧・加熱ガスの内部エネルギーを運動エネルギーに変換するための気流の有効な幾何形状として発見された。外へ向かうスパイラルにおける断熱気流の温度と圧力の低下を解決し、運動エネルギーを生成するようにタービンを推進する。
【００３３】  反対の回転方向に沿って回動する場合、同じ指数スパイラルは、ガス圧縮、運動エネルギーから加圧・加熱ガスへの変換に適用される有効な幾何形状であってもよい。ガスを中心へ押すスパイラル壁により等温圧縮されるガスの圧力ゲインを解決した。
【００３４】  ファラデー単極直流磁気ディスク発生器は、改良されることによって、磁気ディスク内部における電流循環の損害と低電圧誘起という問題を解決した。新しい直流発電機は、ロータとして１つの永久磁気リングを利用する。磁気リングは、同じ磁極（そのため、同極という用語）を有し、ステータコイルとしてのリング形ソレノイドで電流を誘導する。誘導電圧は、磁界強度、ロータの輪縁の速度、ステータコイルにおける巻き数とステータコイルの高さの積である。
【００３５】  スパイラル圧縮機及びスパイラル膨張機、と発電機及び電動機を集積して３つの用途に適用される。
１つ目の用途は、太陽エネルギー又はガス燃焼熱をワークと電力に変換できる熱力タービンである。このような熱力タービンと電動機は、車、例えば自動車、バス、トラック、列車及び小型飛行機を駆動できる。家庭への給電と加熱にも適用できる。
【００３６】  ２つ目の用途は、電動機により動力が供給され、湿潤空気を比較的に高い温度と圧力に圧縮するヒートポンプである。圧縮空気は室温で冷却され熱量と湿気が除去され、熱水と水分が冷却されてなる飲用水が生成される。冷たくて乾燥な圧縮空気は、スパイラル膨張機に膨張し、空気調節のためのワークと冷空気を生成することができる。
【００３７】  ３つ目の用途は、太陽エネルギーによる水脱塩システムである。太陽を追跡するテーパー形表面からの集められる太陽光によって、塩水が減圧で加熱され、１００℃以下の時に沸騰する。太陽エネルギーを利用し、スパイラル圧縮機によって、加熱される水柱のヘッド部での低圧蒸気を圧縮する。圧力が比較的に高い蒸気を冷却してその圧縮熱と冷却熱を交換し、塩水柱を更に加熱し、もっと多い飲用水のためにもっと多い低圧蒸気を生成する。蒸発する塩水柱の下面の底部で飲用水を収集する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】テーパー形指数スパイラルを示す。
【図２】ガス温度低下比Ｔ／Ｔ０と半径ｒ、Ｂｒａｙｔｏｎサイクルを示す。
【図３】ガス圧縮比ｐ０／ｐと半径ｒ、Ｈｕｉサイクルを示す。
【図４】直流単極発電機とモータの幾何形状を示す。
【図５】タービンと発電機の横断面（中心）の垂直面図、及び膨張機（頂部スパイラルディスク）と圧縮機（底部スパイラルディスク）の水平横断面図。
【図６】水加熱と空気調節に適用されるヒートポンプの横断面図を示す。
【図７】スパイラル圧縮機を利用して太陽エネルギーにより動力を供給する脱塩システムの横断面図を示す。
【図８】焦線で太陽光を水柱に集めるテーパー形反射ミラーを示す。
【図９】オープン位置（スパイラルが最も近接している場合、上方の画像）とクローズド位置（スパイラルが最も離間している場合、下方の画像）にある渦構造圧縮機を示す。ガス穴は、各スパイラルの間にある。
【発明を実施するための形態】
【００３９】テーパー形指数スパイラル
ガスを圧縮又は膨張させる伝統的な方式としては、主にピストン又はファンベーンの２つの装置が利用される。ガスは、圧縮される又は膨張するように、移動可能なピストンを有するシリンダーに閉じ込められる。ガスは、ガス運動エネルギーが付与される又はガス運動エネルギーを収集するために、高速回転のベーンにより衝撃されてもよい。
【００４０】  スパイラル気流通路の適当な幾何形状を見出すために、タービンを３Ｄプリントした。スパイラルのサイズと形状を変更した。半径がｒ＝ａθ＋ｂであるＡｒｃｈｉｍｅｄｅｓスパイラルを試したが、上記半径は転向角度θに従って直線的に増加している。加圧ガステストによって明らかになるように、Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓスパイラルはあまり適切でない。
【００４１】  その発明者で名づけ、Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉスパイラルとも称される指数スパイラルも試した。スパイラル半径ｒ＝ａｅｂθは、角度θに従って指数的に増加している。複数の輪を有する長くて細い指数スパイラルを３Ｄプリントした。回転が良好であるが、生じるトルクは極めて小さい。図１に示す比較的に短い長さの指数スパイラル線をテーパー形にすることによって、顕著なトルクを生じる。
【００４２】  自然界には、指数スパイラル、例えば貝殻と植物が常に出現される。流体動力学のため、ハリケーンは指数スパイラル形状を呈する。星系の星アームは指数スパイラルである。指数スパイラルは、成長物理学によるものである。成長は常に自己生成され自己類似的である。
【００４３】  指数スパイラルは、自己類似的であり、スパイラルの中心を拡大する場合、スパイラルは類似的であるように見える。回転しているＢｅｒｎｏｕｌｌｉスパイラルは、視覚的な収縮又は膨張が生じない。
【００４４】  このような自己類似性は、スパイラル接線とスパイラル半径が一定の角度を成すというＢｅｒｎｏｕｌｌｉスパイラル線の重要な性質に起因する。Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉスパイラルに流れているガスは、一定の角度でスパイラル壁を押す。反対的に、Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓスパイラルは、減少している角度でスパイラル壁を押す。
【００４５】  鷹は、類似な方式で獲物を囲んでそれへ飛ぶ。鷹は、獲物に目を指す。鷹の獲物への視線は一定の角度にある。鷹と獲物の距離は、鷹の回転に従って対数的に減少している。このような対数スパイラル線は、指数スパイラル線の反転である。
【００４６】  指数スパイラル線は半径ｒ＝ａｅｂθを有し、その中、θは弧度で表す極角である。対数ス
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【００４７】  図１は、外壁を有するスパイラルを示し、指数スパイラルである。外壁と内壁との間の幅は、テーパー形として表示される。スパイラル通路の幅は、角度θに従って指数的に減少している。このようなテーパー形は、ガスを速やかに加速することなくガス圧力を維持する鍵であることが示される。
【００４８】テーパー形スパイラルにおけるガスの断熱膨張による温度変化
テーパー形指数スパイラルにおけるガスは断熱膨張するため（周囲と熱交換しないことを意味する）、我々は簡単な解決方案を提出した。この簡単な解決方案は我々の発明の鍵である。我々は理論によりテーパー形指数スパイラルの効果を証明できる。現代タービンのガス温度の閉鎖式解決方案はひどく欠如している。
【００４９】  早期で、加圧空気テストを利用して、細くて一定の幅の長いスパイラルを駆動する。タービンは速やかに回転しているが、生じるトルクは小さいである。トルク力はワーク生成にとって重要である。
【００５０】  圧力によってトルクを生成する。圧力解放に対してより良い制御を保つために、幅ｗとスパイラルの深さｄとの積である穴面積Ａ＝ｗｄを変更することが考えられる。Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓの方程式で示すような内部圧力勾配のため、ガスが加速する。テーパー形によって、ガスがガス収縮で加速することを防止する。このようなテーパー形は、圧力解放を遅延することが示される。
【００５１】  テーパー形スパイラルにより、爆発ガスが外スパイラル壁にさらに大きいトルクを付加することが許容され、それは内壁より長い。比較的に大きな表面面積以外に、前記外スパイラル壁は内スパイラル壁より大きな半径を有する。外スパイラル壁の大きな表面面積と壁半径は、内スパイラル壁に作用する反対的なトルクよりもっと大きなトルクを生じる。
【００５２】  スパイラル内に移動している高圧で熱いガスは、主に２つのエネルギー分を有する。第１のエネルギー分は、熱量に起因するガス内部エネルギーであって、ガス分子の不規則な運動である。
【００５３】  第２のエネルギー分は、ガス運動エネルギーであって、ガスのシステム速度である。高圧ガスにより加熱されるスパイラルの中心で、ガス内部の熱エネルギーが高い。ガス速度が低い。
【００５４】  多くのマイクロタービンの設計は、ノズルを利用してガス圧力を即座に解放し、ガスの内部エネルギーを瞬間に運動エネルギーに変換する。ガスが速やかに冷却される。ノズルの後、高速ガスが速やかに乱気流になる。高速ガスはタービンベーンを衝撃し、極めて小さいトルク力を生じる。ガスの大部分の運動エネルギーは、ワークでなくて熱量へ戻して変換される。
【００５５】  ガス圧力を急に低下させないように努力する。維持圧力を有する高温ガスの圧力を利用して、タービンの比較的に低い角速度で顕著なトルク力を生成する。ノズルにより駆動されるタービンは僅かなトルクしか提供できず、高速回転タービンが必要になる。
【００５６】  我々のタービンにおけるエネルギー転換において、ガス運動エネルギーはＢｅｒｎｏｕｌｌｉ定則の解釈のように、ただの目立たない役である。Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ定則はガスエネルギー密度の二つの分量を釈明した。一つ目の分量は単位面積におけるエネルギー単位を有する圧力である。圧力はガスの内部熱のエネルギー密度である。理想気体の状態方程式に基づいて、圧力
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その速度である。突然の圧力解放とガス加速を防ぐため、我々はこの分量を極小のレベルに保持する。
【００５７】
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我々のタービンにとって、我々はその圧力を極大値に保持させ、即ち１０ｂａｒまたは１００万パスカルである。ρ〜１ｋｇ／ｍ３のガス密度を有しかつν＝１００ｍ／ｓのハイスピードで移動
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力をいきなり１ｂａｒまで解放すると、ガス速度は超音速に達し、１０００ｍ／ｓを超える。
【００５８】  我々の設計の中に、我々はスパイラル通路の幅よりも、深さをテーパー形にするのが好ましい。図５はタービンの頂部における膨張機を示し、テーパー形を呈する。前記膨張機の断面図に示すように、我々は深さｄを減らし、幅ｗを一定に保持することにより穴の面積Ａ＝ｗｄを減らす。
【００５９】  タービン壁に作用する圧力により生成されるトルクを考える。トルクは、圧力ｐと、ス
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である。ネットトルクは、通路外壁でのより大きいトルク力とその内壁でのトルク力との間の差である。我々はスパイラルの比較的に狭い幅に一定の圧力を有することを仮設する。
【００６０】  トルク外壁と内壁との間のネットトルクは、
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る。
【００６１】  角速度ωで回転しているタービンにとって、この差動トルクによって差動パワー：
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【００６２】  この推論は、以下のように仮設する。ガス運動エネルギーとガス流動の粘性を無視する。圧力はワークとして消費され、ガスを加速するためのものでないと仮設する。薄いスパイラル通路の径方向の幅の両端ガスの圧力と速度が一定であると仮設する。
【００６３】  今、スパイラル内のガスのパワー流動を考える。気流の圧力エネルギー分Ｐｆを考える。速度ｕで流動しているガスの面積Ａを通る圧力パワー流動は、Ｐｆ＝Ａｕｐである。
【００６４】  エネルギー保存によって、パワー損失Ｐｆは、タービンのパワーゲインである。そのため、
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である。
【００６５】  質量流動保存は、一定のＡｕρを意味する。上記方程式をＡｕρで割ると、
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を得、
理想気体の状態方程式ｐＶ＝ｎＲＴから、
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モル質量ｍｗは、モルあたりのガスの重量である。そのため、ｐ／ρによってガスの温度Ｔを計測。
【００６６】    これらの取替えによって、非常に簡単な微分方程式：
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を得、
この方程式は使用されるガスの性質によるものである。第１項は、半径両端のガスの熱エネルギー損失である。第２項は、タービンのワークゲインである。
【００６７】    気流が断熱されると仮設し、即ち、ＴＶγ−１は一定的であると意味する。ガス体積Ｖと面積Ａでのガス流動速度ｕであるＡｕとが比例する。そのため、Ｔ（Ａｕ）γ−１＝Ｔ０（Ａ０ｕ０）γ−１であり、
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を得る。
【００６８】
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径ｒは直線的なテーパー形を呈する。ｒ＝ｒ０にとっては、ｄ＝ｄ０を留意する。スパイラル通路の半径と長さは角度θに従って指数的に増加しているため、通路深さｄは通路長さ
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【００６９】  この通路幾何形状を利用して、微分方程式：
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【００７０】  ｒ＝ｒ０の場合、初期条件はＴ＝Ｔ０である。微分方程式の解は、
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である。
【００７１】
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ｄ０＝２ｃｍ、最大のスパイラル半径ｒ１＝４ｃｍ、ｃ＝０．２、ｗ＝０．３ｃｍ、及びγ＝１．４を選択する。
【００７２】
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ｚ）の場合、ｕ０＝３７７ｃｍ／ｓであり、風速度は（１５ｋｍ／時間より小さい）。ガスは１０００Ｋから４００Ｋまで冷却される。
【００７３】指数スパイラルにおけるガスの等温圧縮による圧力変化
前述において断熱膨張ではなくガスの等温圧縮に対して以上の解析を繰り返す。この解析はヒートポンプの性能を理解することにとって非常に重要であり、等温過程は熱量もしくは冷量の生成効率を向上させた。
熱エネルギーは、作業ガスと環境との間に交換できる。等温過程において、一定のガス温度Ｔで、ガスの内部エネルギーは変化しなくてＱｇａｓ＝ａｎＲＴである。空気にとって、ａ＝２．５、即ちガス分子の自由度（即ち５）を２で割る。
【００７４】
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に約まる。
【００７５】  等温過程において、常数Ｔでは、ｐＶ＝ｎＲＴは一定的である。速度ｕは、所定の値Ａ０・ｕ０・ｐ０で、Ａｕｐ＝Ａ０ｕ０ｐ０が常数であるという条件を満たす。上記微分方程式は、
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【００７６】  類似的なテーパー形ファクターｃを利用して、上記微分方程式の解を求めると、圧力比：
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を得る。
【００７７】
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ｗ＝１ｃｍである。
【００７８】  未知の排出速度ｕ０は、スパイラル両端での圧力（即ち、ｐ０とｐ１）により決められる。所
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【００７９】  圧力は、角速度ωと圧縮機半径に従って直線的に増加している。比較的に小さい体積の気流によって同じワークを達成する場合、圧縮は、流動速度ｕ０の減速に従って増加している。
【００８０】
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に代入し、
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減速に従って増加する。
【００８１】  テーパー形の穴は、圧縮比を増加できる。高圧縮比を実現するもう１つの方法は、多段で空気を圧縮することである。スパイラル圧縮機の各段は、３Ｄプリントによって製造できる。高効率の熱力発動機には、２０を超える高圧縮比が必要である。
【００８２】  空気調節と太陽エネルギー脱塩には、２まで小さい圧縮比を利用でき、この圧縮比にとって、我々のスパイラル圧縮機は有効的であり、スパイラルテーパー形又は複数のスパイラル段を利用する必要はない。
【００８３】新規な単極発電機と電動機
ヒートポンプはワークをすることにより熱を低温から高温に移転する。パワーは電機により提供される。熱機関は熱をワークに転化する。発電機により動力を電力に転化することができる。我々は発電機と電機とを新たに設計することを着手する。。Ｅｄｉｓｏｎ、Ｔｅｓｌａ及びＳｔｅｉｎｍｅｔｚのような前駆者は、当時の利用可能な技術に打ち負かせる。今、現在の技術を利用してより良い発電機を改めて設計し、小型且つ高効率を達成することができる。
【００８４】  世界初の発電機は、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｆａｒａｄａｙにより１８３１年に実演された。Ｆａｒａｄａｙ同極ＤＣ発電機は効率が低下する。ここで、Ｆａｒａｄａｙ発電機の３つの問題を指摘する。Ｆａｒａｄａｙの発明の幾何寸法にも不足がある。
１つ目の問題は、強い永久磁性体が乏しいことである。強い永久磁性体が乏しいため、ＦａｒａｄａｙとＨｅｎｒｙは、大きい電気磁性体を利用して電力を誘導しなければならない。２つ目の問題は、高速な熱力発動機、例えば現在のガスタービンが乏しいことである。磁性体が強いでなければ、蒸気発動機の遅くても大きいトルクを変換することはできない。３つ目の問題は、電圧と電流のデジタル・固体制御のための固体電子デバイスが乏しいことである。誘導コイルと変圧器による電圧制御はかなり面倒である。
【００８５】  現在の技術は、このような問題を解決した。希土類磁性体は強い磁界を生成する。ピストン蒸気発動機よりも、高速タービンの稼働は、大幅に速いである。固体でハイパワーの電子デバイスは、電圧と電流に対する敏捷な制御を提供する。我々は、我々のタービンを整合していた単極直流発電機を改めて発明した。Ｆａｒａｄａｙ又はＴｅｓｌａの発電機より、この発電機はもっと簡単だがパワーと電圧がもっと高い。ブラシもしくはコミュテータはいらない。効率が高く、渦電流とヒステリシス損もない。
【００８６】  Ｆｉｒｅｆｌｙ技術の一部として新しい直流ＤＣ発電機を採用する。ＬＥＤ照明、電動車及び電池充電にとって、ＤＣはＡＣよりも有用的であると認められる。デジタル制御と固体電子デバイスは、経時的に直流の電圧と電流を容易に変更できる。ＤＣをＡＣに変換する必要はなく、例えば、送電網に接続される太陽エネルギー電池パネルによって、太陽エネルギーにより発電されるＤＣを送電網ＡＣに必要であるＤＣに変換する。
【００８７】  １９９６年にスペースシャトルで行われるスペース紐繋がりテストで我々の発電機を釈明する。長さ２ｋｍの金属コアの紐によって、スペースシャトルを低赤道軌道で東へもっと遠い小衛星まで飛ばせる。ポリテトラフルオロエチレンでコーティングされる繋がり紐は、電流がイオン化層へ漏れる前に、１Ａの電流を生じ、繋がり紐が融化されて衛星損失を招く。
【００８８】  地球上で、赤道の約２５ＵＴの磁界は、北方へ指し、１０ｋｍ／ｓの軌道速度で紐を通る。電子は、航天飛行機に流れ入り、そこのイオン化層に漏れる。生じる電圧はＶ＝Ｅ．ｄ＝｜ν｜｜Ｂ｜ｄ＝１０，０００ｍ／ｓ×０．００００２５Ｔ×２０００ｍ＝５０００Ｖである。繋がり紐が切られ、衛星端の電圧３５００Ｖよりも、シャトル端にもっと近い。３５００Ｖの高電圧はテフロンバリアを経過し、電子はイオン化層をジャンプし、航天飛行機に入って更に周囲のイオン化層へ消散する。
【００８９】  スペース紐繋がりテストは、電動機であってもよく、駆動電流が硬直の紐を通ることによって、もっと高い軌道に入るように航天飛行機を推進し、電気動力を生成して航天飛行機を前へ推進する。このように前へ推進するによって、航天飛行機はもっと高い軌道に上昇することができる。発電機に比べると、電動機は、もっと短くて強固のプッシャ、もっと高い電流と複数のロッドを要する。回路の閉路は、２本の平行ロッドの端部の間での数字８のような繋がり線を要する。
【００９０】  我々の単極直流発電機は、類似的な幾何形状を有する。回転している地球に対して、航天飛行機は静止的であり、即ち、地球はロータであり、且つ航天飛行機はステータとなる。南極指向軸方向下方の回転磁気ディスクの磁性体を利用する。回転している磁界によって、磁気ディスクの磁性体の下方に置かれるステータ線で電界が生じる。巻き線によって、電流は、電流が返還する長いステータ導線を通ることなく、ステータ導線の次の回路に戻すようになる。軌道全体を１つのリング形ソレノイドとし、磁界全体を採用することができる。
【００９１】  新しい単極発生器を図４に示す。２つの模擬を利用して我々の発生器を記述する。図４における上方の図は、ファラデー単極直流発電機に基づく模擬である。図４における下方の図は、スペース紐繋がりテストに基づく模擬である。磁気ロータは、回転している地球に類似的である。ステータコイルは、電流回路付きスペース繋がり紐に類似的である。
【００９２】  ファラデーの同極ディスク発生器は、円周速度ｖで磁気ディスクの周辺に移動している回転ディスクを有する。周辺では、強度がＢである単一の磁気隙間を通る。径方向電界Ｅ＝ν×Ｂが引き起こされ、電流は磁気ディスクの中心から周辺へ流れる。
【００９３】  生成される電流は、磁気ディスク周辺のブラシにより収集される。収集される電流は、外部回路を通ってディスクの中心に戻し、オームヒーターなどの電気機器へ給電する。
【００９４】  ファラデーに類似的である我々の新しい幾何形状は、図４の上方の図に示すとおりである。１つの永久磁性体の円柱体を利用し、円柱体の外表面に北極があり、円柱体の内側は南極である。永久磁性体の円柱体は、発電機のロータを形成する。
【００９５】  我々の幾何は、ファラデーの幾何と異なる。我々のロータは、円形の磁性体である。ファラデーロータは、磁極の間に回転している金属ディスクである。渦電流は、磁極周囲の磁気ディスクを流れ、損失を招く。
【００９６】  我々のステータは、ロータと同心である外シリンダーである。ステータとロータとの間の空気隙間は、約１ｍｍで極めて小さいである。径方向磁界Ｂに従って速度ｖで運動し、上向きの電界を誘導して生成し、ステータ円柱体の長さに沿って電界Ｅ＝ｖ×Ｂを生成する。金属ステータ円柱体の両端は、反対の電荷の電極を含む。
【００９７】電圧は、電界Ｅとエアシリンダの長さベクトルｄとのスカラ積である。磁気ロータ円柱体の深さがｄ＝｜ｄ｜であると、生じる電圧はＶ＝Ｅ．ｄ＝｜ν｜｜Ｂ｜ｄである。
【００９８】  発電機稼働としては、この円柱形の単極直流発電機が生じる電流Ｉ．によって生成される電力は、ＰＥ＝ＩＶ＝Ｉ｜ν｜｜Ｂ｜ｄである。
【００９９】  電流Ｉが磁力で消費された機械ワークにより電力を生成する。アンペアの法則に基づいて、磁界Ｂで距離ｄを流れる電流Ｉにより引き起こされる力Ｆは、Ｆ＝Ｉ｜Ｂ｜ｄであり、エッジ効果を無視する。この力は、タービンを抵抗して生じる機械動力に作用する。
この磁力と機械ワークはワークをし、ＰＭ＝Ｆ｜ν｜＝Ｉ｜Ｂ｜ｄ｜ν｜＝ＩＶ＝ＰＥ、電力ＰＥに転化される。エネルギーは保留され、消費された機械エネルギーにより生成される電気エネルギーと完全に一致になる。
【０１００】  我々の発電機は、エアシリンダにおいて、電流回路を消耗しない。これは、電流の唯一の返還経路がステータシリンダの外部にあるからである。
【０１０１】  電圧を制限することなく電圧を直列に接続することによって電圧を増加できる円柱体Ｖ＝Ｅ．ｄ＝｜ν｜｜Ｂ｜ｄ。図４に示すような方法は、ステータ円柱体でなくｎ回のステータソレノイドを利用する。電気磁性体における誘導電圧は、今、Ｖ＝ｎ｜｜Ｅ．ｄ｜｜＝ｎ｜ν｜｜Ｂ｜ｄである。
【０１０２】  図４の下方には、スペース紐繋がりテストに類似的である発電機のもう１つの配置を示す。ステータソレノイドは、シリンダー軸線に沿う磁気軸を有する磁気ロータシリンダーの下に置かれる。もう１つのステータソレノイドは、磁気ロータの上方に置かれてもよい。電磁コイルは、独立な電圧源として作動してもよく、２倍の電圧になるように直列的に接続されてもよい。ステータとロータとの間の誘導力は、磁気力として重力を抵抗してロータを浮遊させる。
【０１０３】  １つの例として、半径ｒ＝１６ｃｍのＨｕｉターボのｆ＝１００Ｈｚでの回動を考える。希土類磁性体の磁界強度はＢ＝１Ｔであり、磁性体の高さはｄ＝１ｃｍである。ステータの巻き線は、ｎ＝１００である。電界強度は、｜Ｅ｜＝｜ν×Ｂ｜＝２πｒｆ×１Ｔ＝１００．５Ｖ／ｍである。誘導電圧は、Ｖ＝ｎ｜Ｅ｜ｄ＝１００．５Ｖである。発電機のパワーはＰ＝ＩＶであり、その中、外部回路により引き出される電流Ｉは、タービンのトルク力に対して逆トルクを生成する。
【０１０４】  このＨｕｉ発電機は、Ｈｕｉモータとしてもよい。アンペアの法則に基づいて、電流Ｉが磁界Ｂで距離ｄを流れる力ＦはＦ＝Ｉ｜Ｂ｜ｄであり、エッジ効果を無視した。そのため、ロータが回転しない場合、ゼロ速度ベクトルｖ＝０に対して、電界Ｅ＝ν×Ｂは存在しない。
【０１０５】  Ｈｕｉ発電機をＨｕｉモータとして稼働させるために、Ｉの電流コントローラにＦ＝Ｉ｜Ｂ｜ｄの力を与える必要がある。モータの端電圧Ｖに関わらず、電流コントローラは電流を固定する。もっと高い速度で、誘導電界が強くなり、もっと大きい誘導電圧Ｖ．を生成する。
【０１０６】  電力Ｐ＝ＩＶを機械パワーに変換するレートは、電流コントローラによって決められる。現在の固体電子は、有効な電流と電圧の制御を提供し、生産と速度維持を促進する。
【０１０７】  Ｈｕｉモータは、多い利点がある。トルクと速度の制御が簡単である。１００％に近い効率を達成できる。誘導モータは、渦電流とヒステリシスで１０％以上のエネルギーを損失する。我々のモータには渦電流がない。重くてロスがある磁気コアを利用しない。我々の新規な幾何は、モータを小さくすることができる。我々の直流モータは、直流電源、例えば化学電池、スーパーコンデンサー、太陽エネルギー電池パネル、又は我々の直流発電機を直接的に利用できる。ロスがあるＤＣ−ＡＣの繰り返し変換を回避する。
【０１０８】テーパー形スパイラルタービンの第１種の用途：単極発電機付きガスタービン
【０１０９】  我々の熱力タービンは、Ｂｒａｙｔｏｎ熱動力サイクルを利用して熱量をワークに変換する。図２の下方には、Ｂｒａｙｔｏｎサイクルの圧力と体積のグラフを示す。Ｂｒａｙｔｏｎサイクルは、空気の断熱と等エントロピー圧縮１→２、ガスの等圧加熱と膨張２→３、ガスの断熱と等エントロピー膨張３→４、及びタービンの後のガスの等圧冷却４→１の４つの段階を含む。
【０１１０】  以下のように、Ｂｒａｙｔｏｎサイクル熱力発動機の効率を分析する。Ｂｒａｙｔｏｎサイクルにおけるガスの温度Ｔと圧力ｐを考える。ガスの断熱圧縮（１→２）は、一定のｐＶγとＴＶγ−１を維持している。２原子ガスの場合、断熱係数はγ＝１．４である。空気と燃料が１ｂａｒの圧力と３００Ｋ（２７℃）の温度にあると仮定する。断熱圧縮体積に８倍をかけると、圧力が１８．３８ｂａｒに高められると共に、温度が６８９．２Ｋ（３４３．３℃）に高められる。
【０１１１】  燃料−空気の混合物が一定の圧力で燃焼している場合、燃焼している混合物の体積は燃焼熱によって増加し、体積膨張に伴ってワークを提供する。等圧膨張の後、燃焼している空気は、圧力に伴ってスパイラルの出口へ降りて更に膨張、燃料−空気の混合物の断熱圧縮と逆になる。スパイラル内のガスの断熱膨張によって更にワークを提供する。
【０１１２】  ワークＷは、Ｂｒａｙｔｏｎサイクルの圧力と体積図における面積である。断熱膨張の場合、ｐＶγは一定的である。圧力ＰＬとＰＨは、圧縮機の前の低圧と後の高圧である。体積ＶＬとＶＨは、圧縮機の前の低圧体積と後の高圧体積である。Ｂｒａｙｔｏｎサイクルによるワークは、
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である。
【０１１３】  常数Ｃ、Ｃ′は、ガス体積の初期条件による。サイクル毎に対して、燃焼熱Ｑで再標準化すると、このＢｒａｙｔｏｎサイクル熱力発動機の効率は、
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である。
【０１１４】  Ｂｒａｙｔｏｎサイクルは、サイクルにおける２つのステップにおいて一定の圧力（等
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【０１１５】  圧縮機を通る体積圧縮として８を仮定すると、常数ｐＶγに基づいて、圧力は１８．３８倍増加する。Ｂｒａｙｔｏｎサイクル効率は、
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【０１１６】  図５には、Ｈｕｉ熱力発動機の実施態様を示す。熱力発動機の底部は、圧縮機シリンダーである。利用可能な好ましい圧縮機は、図９に示すＡｒｃｈｉｍｅｄｅｓ渦構造圧縮機である。頂部は、一定の幅のスパイラルを有する膨張機テーパー体であり、上記スパイラルがテーパー形深さを有する。圧縮空気は、圧縮機の頂部中心から膨張機の底部中心へ流れる。燃料は、圧縮機の底部中心から小さいパイプを経由し、膨張機の中心燃焼チャンバで点火される。膨張燃焼した後の空気の圧力は、単一の圧縮機−膨張機部品を回動させ、原動力を供給する。電力は、部品底部の単極発電機により生成される。
【０１１７】テーパー形スパイラルタービンの第２種の用途：ＤＣ電機駆動のヒートポンプ／除湿機
【０１１８】  ヒートポンプとクーラーには、通常にクーリング剤、例えばハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）を利用される。ＨＦＣガスを圧縮し、熱量をポンプして加圧されるＨＦＣに伝送し、上記加圧されるＨＦＣは、冷却の時に液化する。減圧で液体ＨＦＣを蒸発させて熱量を環境から取り除く。この液化−蒸発サイクルは、ランキンサイクルヒートポンプ過程を構成する。しかし、クーリング剤（例えばＨＦＣ）が大気に放出されると、有効な地球温暖化ガスになる。ＨＦＣが捕獲する熱量は、二酸化炭素よりも１０００倍多い。最近のキガリ協議に基づいて、ＨＦＣを速やかに置き換えるようになる。
【０１１９】  飛行機には、好ましい空気調節方法が利用され、上記の好ましい空気調節方法には、代わりにＢｒａｙｔｏｎサイクルヒートポンプ過程が利用される。空気は、ジェット発動機の圧縮機から排出される。空気圧力の軽微な低下は、排出される空気を速やかに冷却する。キャビンのベントからの冷空気は、通常にミストがある。ミストは、ミストの蒸発に伴って空気を更に冷却する。圧縮される時の湿潤空気は、ミストを引き起こす又はミストになる。圧縮される湿潤空気を冷却すれば、空気における湿気を除去すると共に、水を生成して消費に供することができる。冷却空気における水分は、空気における水の蒸発熱を除去する。
【０１２０】  この観察によって、Ｈｕｉスパイラル圧縮機によって冷気と水冷却物を生成することが示唆される。ここで、熱動力学の利点を釈明する。ここで、新しい熱動力学ヒートポンプ過程を紹介し、図３の下方に示すようなＨｕｉサイクルと名づける。Ｈｕｉサイクルは、等温段階及び断熱段階を有するＣａｒｎｏｔサイクルと、等圧段階及び断熱段階を有するＢｒａｙｔｏｎサイクルの２つの熱動力サイクルを合併する。Ｂｒａｙｔｏｎサイクルの断熱過程の代わりに等温過程を利用する。等温圧縮は、必要であるワーク量を減少させた。等温膨張は、環境からの環境熱量によって生じるワークを増加させた。
【０１２１】  Ｈｕｉサイクルは、インターナル熱交換器を有する圧縮機と膨張機を要する。熱交換は、スパイラル通路の間の環境空気流動により実現されてもよい。図３には、Ｈｕｉサイクルの各段階を示す。環境温度Ｔａ、熱量を抽出する高温度ＴＨ、及び冷気を生成する低温度ＴＬの３つの温度がある。
【０１２２】  段階１→２は、ガスのＴＨでの等温圧縮段階であり、圧縮ワークＷｃ＝ｎＲＴＨｌｎｐＨ／ｐＬを要し、その中、ｐＨ、ｐＬは等圧段階の高圧力と低圧力である。ガスの温度を高めない場合、このワークは、消散する圧縮熱量Ｑｃに完全に変更される。
【０１２３】  段階２→２αは、ガスの高ＴＨから環境Ｔａまでの等圧冷却である。段階２ａ→３は、ガスの環境Ｔａから低ＴＬまでの更なる等圧冷却である。
【０１２４】  段階３→４は、ガスの低ＴＬでの等温膨張段階であり、吸収される熱量Ｑｅによって膨張ワークＷｅを生成し、その中、Ｑｅ＝Ｗｅ＝ｎＲＴＬｌｎｐＨ／ｐＬである。
【０１２５】  段階４→４ｂは、ガスの低ＴＬから環境Ｔａまでの等圧加熱である。段階４ｂ→１は、ガスの環境Ｔａから高ＴＨまでの更なる等圧加熱である。
【０１２６】  逆流式熱交換器を利用して熱量を繰り返して利用する。段階２→２ａにとっては、放出される熱量がちょうど段階４ｂ→１により吸収される。段階２ａ→３にとっては、放出される熱量がちょうど段階４→４ｂにより吸収される。
【０１２７】  以下、加熱と凍結の性能を纏める。加熱性能係数ＣＯＰｈは、生成される熱量Ｑｈを成されるネットワークＷｎｅｔ＝Ｗｃ−Ｗｅで割るものである。そのため、
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である。
【０１２８】  冷却性能係数ＣＯＰｃは、等温膨張により生成される冷気Ｑｅを成されるネットワークＷｎｅｔ＝Ｗｃ−Ｗｅで割るものである。そのため、
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である。
【０１２９】  水がＴａ＝２７℃（３００Ｋ）からＴＨ＝７７℃（３５０Ｋ）に加熱されると共に空気がＴａ＝２７℃
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【０１３０】  なぜ圧縮クーリング剤は必要になるか、私は聞いた。例えば直接に空気を圧縮するのではなく、オゾンを消費し又は熱量を滞留するＣＦＣもしくはＨＦＣである。Ｈｕｉサイクルは、理想なヒートポンプ効率を実現できる。膨張したガスから再びワークを取得する。反対的に、クーリング剤の蒸発は、ワークを成さない。液化を優先選択することにより、我々は高効率のクーリング剤の液化方面にうまくやったと私は推測する。有効かつコンパクトのスパイラルタービンを利用すれば、空気を有効的に圧縮でき、クーリング剤の利用を回避できる。
【０１３１】  より好ましくは、湿潤空気を圧縮して圧縮熱を除去する時に、空気における水分を冷却する。冷却熱が分散される。伝統的な空気調節は、クーリング剤ガスの蒸発により生成される冷気を利用して湿気とその冷却熱を除去する必要がある。同じ空気温度降下にとって、空気の湿潤除去は、エアコンディショナーの稼働負荷を向上させた。
【０１３２】  冷却器が建物の外部にある都市高層ビルにとって、通常は湿気を冷却すると液体の粒が人体に滴下し、通行人に対して刺激を与える。我々は、冷却水を密閉の冷却器内に含ませることによりこのような刺激を解消した。収集される水分は、パイプで空になるまで排出され、又は収集して人と植物の消費に供されることができる。
【０１３３】  蒸発水は、蒸気圧力を付与し、上記蒸気圧力は温度だけによる。この蒸気圧力は、湿潤空気により付与される圧力の一部である。空気における各組成ガスは、その自身の蒸気圧力を付与する。空気組成は、酸素ガス（１９体積％）、窒素ガス（８０％）、アルゴンガス（１％）及び水（湿気レベルのパーセントによる）を含み、大気圧は、各空気組成の蒸気圧力の総和であり、全蒸気圧力は海平面で約１ｂａｒである。
【０１３４】  空気の湿度は、空気における水含有量を１００％湿潤空気における水含有量で割ると定義される。露点は、水が１００％湿潤空気において冷却し始める点に空気が冷却される時の温度と定義される。露点と空気温度は同じ、１００％湿度を有する。例えば、２５℃と１４℃での１００％の湿潤空気にとって、１００ｇの空気にはそれぞれ２ｇの水と１ｇの水が含まれる。そのため、２５℃での５０％湿潤空気の露点は１４℃である。
【０１３５】  ２５℃での１００％湿潤空気の圧力を２倍にすると、空気水分はどのようになるか？最初に、全ての空気組成の蒸気圧力が２倍になる。圧縮によって加熱される湿潤空気は、また２５℃まで冷却される。水蒸気圧力が温度だけによるため、圧縮により増加される水蒸気圧力によって、水が冷却される。２５℃での水と同じ蒸気圧力に回復ように、半分の空気水蒸気は、冷却されなければならない。
【０１３６】  高湿度空気にとって、空気体積を２〜３倍に圧縮すれば、空気における大部分の水分は冷却される。この冷却は、大量の冷却熱を放出する。２５℃での８０％湿潤空気の圧力を２倍増加することを考える。この空気は、１．６ｇの水／１００ｇの湿潤空気を有する。圧力を増加してから湿潤空気を冷却すれば、０．６ｇの水が生成される。蒸発される水１ｇあたりの蒸発熱が２２００Ｊを超える場合、冷却される０．６ｇ水分にとって、圧力は、１３２０Ｊのエネルギーを除く。
【０１３７】  この熱量は、１００ｇの空気を２０℃冷却に比べて、顕著的である。１００ｇ空気を２
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冷却で除去される熱量に比べる２５℃での８０％湿潤空気の４倍圧力では、１．２ｇの水蒸気が生成される。空気から除去される水は、人又は植物が消費するための水を生成する。
【０１３８】  図６には、熱水、冷空気と冷却水を生成するためのヒートポンプを示す。我々の電動機により駆動される頂部の圧縮機によって、空気を圧縮機の底部の中心から熱交換パイプに圧縮する。パイプは、水タンクの中心を通り、その空気圧縮熱と水冷却熱を得て水タンクにおける水を加熱する。冷却水と冷却される圧縮空気は、底部のタンクに収集される。圧縮空気によって頂部で膨張機を駆動し、冷空気を得て空間冷却に用いる。圧縮空気は、ナイロンパイプを通して室内の膨張機へ分布され、凍結及びワーク生成、照明と電気機器が消費するための電力に用いられてもよい。
【０１３９】テーパー形スパイラルタービンの第３種の適用：太陽エネルギーによる水脱塩
【０１４０】  スパイラル圧縮機を利用して水の太陽エネルギーによる脱塩に適用されてもよい。圧縮機を駆動するための電力は、太陽エネルギー熱動力又は光起電力による動力により生成されてもよい。太陽エネルギーは、熱量として集めて収集され、低下する空気圧力で海水を沸騰させることができる。我々のスパイラル圧縮機を利用して太陽エネルギーで蒸発される塩水からの蒸気を冷却してもよい。低圧蒸気を圧縮することで蒸気の温度を高めてそれを凝縮させる。凝縮の熱量は低減される圧力のままでもっと多い塩水を蒸発させることができる。
【０１４１】  中国のチベットを歩いた時、太陽エネルギーによる脱塩が示唆される。大きなすうすうという音を聞いて蒸気が太陽エネルギー熱水器から出るのを見た。大気圧力が半分までに低減する場合、水は８０℃で沸騰する。私は汽車に乗り青海とチベットとの間に位置する世界中一番高い鉄道でご飯を食べたとき、食器がすぐに微温になった。私は電子レンジで食器を改めて加熱するよう要求したが、役に立たず、私の中華風茶碗蒸しは、食物の水分が希薄空気の中に蒸発したことですぐに冷めた。
【０１４２】  高水柱のヘッド部でこのような低圧環境を再建できる。水は、８０℃で、５ｍの水柱の頂部で沸騰し、そこで圧力が半分までに低減する。１０ｍの水柱は、頂部での圧力がゼロであり、水は頂部で大量に蒸発する。生成される蒸気圧力によって水柱が低下する。頂部で類似的な真空を生成するように、ポンプで蒸気を除去する必要がある。
【０１４３】  図７は、Ｈｕｉ太陽エネルギーによる水脱塩装置を示す。通常の太陽エネルギー熱水器では、太陽エネルギー熱量を捕獲してガラスパイプにおける水を加熱する。このガラスパイプは、もう１つの真空ガラスパイプに含まれる。外ガラスパイプは、太陽光を内水加熱パイプへ反射する反射半表面を有する。太陽エネルギー熱水器に類似的に、もっと大きい光リフレクターを利用する。リフレクターによって、図８に示すようなテーパー形表面を成形し、太陽光を垂直に設置される水管に集める。リフレクターは、方位角位置αで太陽を追跡している。真北の太陽はα＝０を有する。リフレクターはまた、高さ又は海抜で太陽を追跡し、太陽光と地平線が成す角度βと定義される。天頂での頭頂の真上の太陽はβ＝９０°を有する。
【０１４４】  図８は、放物線テーパー形リフレクターを示す。テーパー形表面の中心線を頂線と称する。頂線は、太陽の方位角位置に追随すべき、地平線に太陽を指す。その高さで太陽を追跡するために、頂線の傾斜角度δは反射光を焦点の垂直線に照射させ、その中に塩水は焦点で加熱される。
【０１４４】  テーパー形表面の水平横断面は、垂直ｚ軸にフォーカスする放物線である。放物線断面の焦点の垂直位置は太陽の海抜と円錐の勾配による。天頂での頭頂の真上の太陽がβ＝９０°を有することを考える。頂線がδ＝４５°で傾くと、頭頂の太陽光は塩水柱に水平に反射される。リフレクターはテーパー形であり、即ち、テーパー体は、原点（０，０，０）からの射線から形成される。円錐の表面は、炭素繊維棒にカット済のポリエステル薄膜の織物を掛けることにより構成されてもよく、その中に前記炭素繊維棒は円錐の半直線である。前記ポリエステル薄膜片は放物線円錐体の曲線表面とフィットする。
【０１４５】  図８に示すようなテーパー形表面のδ＝４５°での海抜を考える。テーパー体の先端を原点（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）に位置させる。水平ｚでの放物線横断面は、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，ｚ，ｚ）にある頂点（放物線の最小値）を有する。太陽が頭頂の真上β＝９０°であると、図８に示すように、光は、焦点距離ｐ＝ｚを有する（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，ｚ）にフォーカスする。
【０１４６】  より一般的な場合であるβ＞０を考える。所定の垂直水平ｚにとって、放物線表面はｘ２＝４ｐ（ｙ＋ｐ）である。太陽光を反射して垂直柱に水平に衝撃することが望まれる。得られ
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の太陽β＝０°、δ＝９０°を検証した。頂線は、ｙ−ｚ平面での方程式ｙ＝ｚｔａｎδである。そしてテーパー形表面はｘ２＝４ｚｔａｎδ（ｙ−ｚｔａｎδ）である。
【０１４７】  リフレクターが方位角位置で太陽を追跡することは重要であるが、高さで太陽を正確に追跡できることはあまり重要でない。得られる焦線は、ｚ軸で維持されるが、太陽の高さに基づいてこの軸で上又は下へシフトしてもよい。そのため、リフレクターに対してδの傾きを予め設定することは、十分である可能性があり、例えば、太陽の高さδ＝６０°及びδ＝７５°。δ＝６０°からδ＝７５°までの変化は放物線円錐の折り紙を展開することにより実現できる。
【０１４８】  水のヘッド部での減圧によって、水が比較的に低い温度で沸騰する。水の蒸気圧力が環境圧力に等しい場合、水は沸騰する。蒸気圧力は温度だけによる。図７に示すように、水脱塩のために鍵になるステップは、低圧水蒸気を圧縮して比較的に高い圧力で冷却することである。スパイラル圧縮機は、水のヘッド部の上方に置かれて蒸気を除去する。
【０１４９】  圧縮・加熱される水蒸気は、スパイラル圧縮機の中心から現れ、水柱中心に沿って下へ向かう細長のパイプに入る。水が水蒸気に冷却され、熱量を生成し、周囲の沸水と交換する。図７に示すように、冷却水は柱底部の密閉容器に収集される。淡水はポンプによって冷却チャンバから送り出されてもよい。
【０１５０】  水蒸気冷却に伴って、大量の冷却熱が生成される。このような冷却熱を捕獲することによって、水蒸留の効率を顕著に向上させた。
【０１５１】  水のヘッド部において、蒸発して塩度が濃縮される。このような重くて熱い塩水溶液は、逆流式熱交換器によって熱量が進入している塩含有水に取り込まれ、そして排出される。
【０１５２】  脱塩の効率は、熱動力学に制限される。塩含有水を蒸発するために必要である熱量は、蒸気を冷却することによって放出される熱量よりも多い。太陽から提供される熱量は十分である。
不完全の熱交換は低下の効率をもたらす。対流による熱損失は絶縁により実現できる。良好な絶縁と熱交換を利用して、高い脱塩効率が期待される。
電気エネルギーは太陽から太陽エネルギー光起電力発電もしくは太陽エネルギーの熱エネルギーにより生成して供給できる。
【０１５３】  電力は、低圧水蒸気の圧縮に用いられる。運動エネルギーは圧縮熱に変換される。圧縮熱と冷却熱は、塩含有水をより多くに蒸発することに用いられる。
【０１５４】  我々は、これが非常に経済的かつ持続可能的な方式になれるのを信じ、人類及び植物消費のために海水を浄化する。
【０１５５】  塩含有水を飲むのは、インド亜大陸の健康問題になる。太平洋の島民は、飲用と清潔の目的で太陽エネルギーによる脱塩を利用できる。
集積熱力タービンと発電機の詳述
【０１８１】  図５は、熱力タービンと発電機の横断面図を示す。熱力タービンは、圧縮機５０１、加熱チャンバ５０２、及び膨張機５０３を含み、その中、図５の水平横断面図の上方と下方に、２つの４−スパイラルディスクとして示される。
【０１８２】  外部空気が圧縮されて入るように、４つの圧縮機スパイラル通路５０４、５０５、５０６、５０７が回動している。そして、圧縮空気は、圧縮機５０１の中心から加熱チャンバ５０２に入る。圧縮機が１つの方向に沿って回動している場合（図において時計回りように）、ガスは、圧縮機スパイラル通路において反対方向に（図において反時計回りように）流動していることによって圧縮される。
【０１８３】  ガス燃焼により熱量を生成することにとっては、燃焼可能なガスは、燃料ノズル５０８を通って加熱チャンバ５０２に入り、そこで、燃料−空気混合物が点火される。
【０１８４】  集められる太陽エネルギー熱動力により熱量を生成することにとっては、太陽光は、膨張機５１３の頂部中心にフォーカスして集められ、フォーカスして集められる太陽光がチャンバに入ることが許容されるように、ガラス頂部を有してもよい。
【０１８５】  単一のタービンが１つの方向に沿って回動している場合、圧縮機５０１と膨張機５０３は、同じ時計回りの方向に回動している。ガスは、４つの膨張機通路５０９、５１０、５１１、５１２において膨張している。ガスは、これらの通路において、タービン回転と反対する方向に沿って（反時計回りに）回転している。図に示すように、ガス圧力によって、タービンが時計回りに回動している。圧力が消費されるガスは、膨張機の外囲で排出される。
ガスは同じ方向（反時計回り）に沿って流れるが、スパイラルは圧縮機（時計回り）と膨張機（反時計回り）に対して反対の方向に膨張している。
【０１８６】  膨張機スパイラルは、中心に近い比較的に大きい深さ５１３から出口に近い比較的に小さい深さ５１４までの次第に減少している深さによって、テーパー形を呈する。このようなテーパー形によって、スパイラルにおける圧力が徐々に解放されることが許容される。
【０１８７】  圧縮機スパイラルは、もっと高い圧縮比を誘導するために、テーパー形を呈してもよい。好ましくは、段階的に複数の圧縮機によるスタックを採用する。圧縮段の中心からの圧縮空気は、遠心中心を通って、次の段の圧縮機のエッジにガイドされる。我々は、テーパー形スパイラル圧縮機の代わりに、２つのＡｒｃｈｉｍｅｄｅｓスパイラルを含む渦構造圧縮機を利用してもよい。
【０１８９】  タービンは、タービンケースに固定される回転軸線での２つの端部５１５、５１６を回して回転している。ボールベアリング、空気ベアリング、又は磁気ベアリングを利用して滑らかに回転させてもよい。
【０１９０】  発電機５１７は、タービン−発電機の外囲にあるとして示される。磁性体５１８をロータディスクのエッジに置き、その場合、反対する磁極は、図に示すように、磁気ディスクの頂部と底部にある。
【０１９１】  磁性体の頂部と底部に、２つのリング形ソレノイド５１９、５２０を利用する。この２つのソレノイドは、直列的に倍電圧出力に接続されてもよい。この２つのソレノイドは、タービンの磁気ベアリングとして使用されてもよい。永久磁性体５１８は、ソレノイド５１９、５２０からの磁気力によって浮遊している。
【０１９２】  ２つの端部５２１、５２２により、ＤＣ発電機の端子を形成する。外部負荷５２３は、生成される電力を消費する。その中、負荷コントローラは、タービンの回転速度を制御することに用いられてもよい。高電圧によって、回転速度が増加される。外部負荷の低抵抗によって、電流の流動が増加される。大電流の流動は、熱力タービンにより供給されるワークに、強いトルク抵抗を与える。
【０１９３】  熱力タービンは、直接的に外部機械負荷（例えば、自動車のギアボックス又は飛行機のターボプロップエンジン）にワークを与えることができる。生成される電力は、化学電池又はスーパーコンデンサーで蓄積されてもよい。生成されるＤＣ電力は蓄積され、ＤＣからＡＣへの反転はない。蓄積されるＤＣ電力は、電動機を駆動するように、ＤＣとして取り戻されてもよい。電動機とは、図５に示す組成の圧縮機−膨張機−発電機−電動機と同じ発電機である。もう１つの電動機は必要でない可能性がある。
【０１９４】エアコンディショナーと除湿機の詳述
図６は、エアコンディショナーと除湿機の実施態様を示す。
実施態様の一つは、圧縮機６０１と膨張機６０２を組み合わせてなる単一のロータと同じ構造を使用した。熱を吸収するためのヒートチャンバーはいらない。熱量はスパイラル通路における強制的に流されるガスによって十分に発散できる。圧縮され、及び部分的に冷却される空気は直接に膨張機６０２に入ってさらに冷却されるように供する。前記膨張機はファンとして、個人の冷却を獲得するよう、冷たい空気を直接に人の体に吹き付ける。
【０１９５】  部分冷却の圧縮空気を圧縮機から直接に膨張機に導くのに代えて、圧縮空気を下へ向かって熱交換器６０３に移転させ、この熱交換器６０３は、水加熱タンク６０４へのガス熱量を生成する。圧縮空気の冷却によって、その水分がチャンバ６０５に冷却されて６１８により収集される。冷水は、６１６で入り、水タンク６０４において加熱される。６１７でお湯を取り出す。
【０１９６】  そして、冷却される圧縮空気は、膨張機６０２へのガイドパイプ６０６を通る環境空気によって更に冷却される。膨張機６０２からの圧力が消費される空気は、ガイドされて通気口６０７を通る。膨張機はまた、冷却・乾燥される空気を建物におけるルームへ輸送するブロワとして用いられる。
【０１９７】  圧縮機は、その動力が熱力タービンに用いられるＤＣ発電機と同じ構造のＤＣ電動機６０８により供給される。ロータ磁性体６０９は、ロータ回転軸線に合わせる磁気軸を有するリングである。ステータコイル６１０、６１１は、その動力がＤＣ電源６１２により供給される。
【０１９８】  電動機制御装置６１３により電動機の電圧と電流を制御する。電圧によって回転速度を制御する。圧縮機、電動機は、必要な圧縮速度まで次第に斜めに上昇している。電流によって、圧縮に必要であるトルク力を制御する。圧縮機は、６１４、６１５でベアリングとヒンジ接続される。
【０１９９】  好ましい実施態様において、圧縮機６０１と膨張機をデカップリングする。圧縮空気は、薄いナイロンパイプによって、単独のルームへ輸送されてもよい。膨張機は各ルームに位置し、冷気と膨張機の回転により生じ得る電力を輸送する。
【０２００】  この好ましい態様は、集中式圧縮機と発電機を有する村に適用されてもよい。圧縮機の動力は、太陽エネルギー電池パネル、又は太陽エネルギー熱量やガス燃焼により駆動される熱力タービンに由来してもよい。我々は金属導体によるエネルギー提供ではなく圧縮空気を小屋へ輸送する。ＬＥＤ照明、テレビ及び電池充電のため、圧縮空気によって各家庭に冷気と低電圧ＤＣを供給する。圧縮空気は、大量に蓄積されて夜に適用されてもよい。
【０２０２】太陽エネルギーによる水脱塩の詳述
図７は、太陽エネルギーを利用して減圧で塩水を蒸発する水脱塩システムを示す。光起電力による動力７１４は、圧縮機７０４の駆動に適用されてもよい。
【０２０２】  脱塩システムは、除湿を有する空気調節と類似的である水加熱・蒸気冷却サブシステムを有する。湿潤空気ではなく低圧蒸気を圧縮する。
【０２０３】  高水柱７０１は、水ヘッド部７０２で、減少される圧力を有する。塩水タンク７０３は、塩水腐食に耐える強化ガラス、鉄筋コンクリート又はセラミック材から製造してもよい。
【０２０４】  水ヘッド部の上方と水タンク７０３の内部において、電動機７０５により駆動される圧縮機７０４は、入口７１５から低圧蒸気を吸い込む。圧縮される蒸気は７１２、７１３でヒンジ接続される圧縮機を離れてから凝縮する。凝縮の水はタンク７０３に塩水を加熱して更に蒸発させる。
【０２０６】  塩水の循環は、以下のように示す。塩含有水は、入口７１０を通って水チャンバ７０３に入る前に、予備加熱されてもよい。塩含有塩水の廃液と熱交換して予備加熱を実現してもよい。真空ガラス水加熱パイプによって太陽エネルギー熱水器における塩含有水を予備加熱してもよい。
【０２０７】  放物面太陽エネルギー収集器７０９によって、太陽エネルギーを塩水柱７０３にフォーカスさせる。図８は、上記収集器の幾何形状を示す。フォーカスされる太陽光によって塩含有水を加熱し、上記塩含有水は、頂部７１６まで上昇すると共に、水の熱量で減圧に伴って大量に蒸発する。水も、熱交換器７０６における冷却蒸気により加熱される。
【０２０８】  濃い塩水は７１７に移転し、更に蒸発するため冷却され、底部まで沈む。塩水廃液は７１１で排出される。熱交換は、熱塩水廃液と進入している塩含有水との間に生じてもよい。
【０２０９】  便利に入口７１０から頂部位置７１６、７１７を通って出口７１１までに循環するために、塩水タンクの垂直体積を複数の区間に分けてもよい。もし塩水タンクが透明ガラスにより作成されると、区間の境界でフォーカスされる太陽光を吸収してもよい。
水はチャンバ７０７に凝縮してから、７０８によって抽出される。
【０２１０】  太陽エネルギーは、集められる太陽エネルギーにより駆動されるタービンにより提供されることもできる。タービンから排出される熱空気は、フォーカスミラー７０９に代えて、水柱を加熱することができる。組み合わせる熱力発動機と太陽エネルギーによる水脱塩装置は、遠洋船舶と滞在島民の真の救命者になってもよい。
【０２１１】  終わり
人類の生存は、空気、水及び太陽光の３つの基本的な要素がある。このような３つの要素によって、もしかするとガス燃料を備えとする補助下で、冷却、加熱、フーズ、飲用水、清潔な用水、及び通信・計算・輸送に必要であるエネルギーという全ての人類の快適さを獲得する。記載される発明は、集中生産ではなく個人エネルギーの範例によって、必要な場合、これらの人類の快適さを提供すると信じられる。
【０２１２】  感謝：Ｍｏｎａｒｃｈ  ＰｏｗｅｒのＪｉｍ  Ｈｕｓｓｅｙ，Ａｎｋｕｒ  Ｇｈｏｓｈ，Ｆｏｒｅｓｔ  Ｂｌａｉｒ及びＪｅｒｒｙ  Ｊｉｎは、タービンの早期バージョンを実施してテストした。アリゾナ州立大学のＤａｎｉｅｌ  Ｂｌｉｓｓ教授、ラトガーズ大学のＹＣ  Ｃｈｉｅｗと国立台湾大学のＦａｌｉｎ  Ｃｈｅｎは、スパイラルタービン流体動力学の討論を開いた。ＡＳＵのＫｅｎｇ  Ｈｓｕ教授は、金属タービンモデルを３Ｄレーザプリントした。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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