(57)【要約】  第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、それぞれが、貯蔵容器と流体連通する第１の部分と、第２の流体の供給源と流体連通する第２の部分とに分割される１または複数の排出容器と、エネルギー発生手段とを備え、貯蔵容器から排出容器の第１の部分への第１の流体の流れにより、排出容器の第２の部分から第２の流体が排出されて、排出容器の第２の部分からの第２の流体の流れによりエネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
2013525663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
前記貯蔵容器と流体連通する１または複数の均等化チャンバと、
それぞれが、前記貯蔵容器と流体連通する第１の部分と、第２の流体の供給源と流体連通する第２の部分とに分割される１または複数の排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記排出容器の前記第１の部分への前記第１の流体の流れにより、前記排出容器の前記第２の部分から前記第２の流体が排出されて、前記排出容器の前記第２の部分からの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【請求項２】
前記排出容器の前記第１の部分が、前記装置の動作サイクルのある部分の間、ある量の前記第１の流体を保持するように構成されたチャンバを備える、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項３】
前記排出容器の前記第２の部分が、前記装置の前記動作サイクルのある部分の間、ある量の前記第２の流体を保持するように構成されたチャンバを備える、請求項１または２に記載のエネルギー発生装置。
【請求項４】
前記第１および第２の流体が互いに異なる流体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項５】
前記第２の流体がガスまたはガスの混合物である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項６】
前記排出容器の前記第１および第２の部分が可動バリアにより互いに分離される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項７】
前記排出容器の前記第１の部分への前記第１の流体の流れによって前記可動バリアが第１の方向に移動し、これにより前記第２の流体が前記排出容器の前記第２の部分から排出され、
前記排出容器の前記第２の部分への前記第２の流体の流れによって前記可動バリアが第２の方向に移動し、これにより前記第１の流体が前記排出容器から排出される、請求項６に記載のエネルギー発生装置。
【請求項８】
前記エネルギー発生手段が、発電機と関連付けられた回転手段を備え、前記回転手段の回転により、前記発電機内で動力を発生するようになっている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項９】
前記エネルギー発生手段が、発電機と関連付けられた重力手段を備え、前記回転手段の回転により、前記発電機内で動力を発生するようになっている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１０】
前記装置が複数の排出容器を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１１】
前記排出容器のそれぞれの前記第１および第２の部分が、可動バリアにより互いに分離される、請求項１０に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１２】
前記排出容器の少なくとも一方の前記可動バリアが、他方の排出容器の前記可動バリアと異なる直径を有する、請求項１１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１３】
１または複数の均等化チャンバの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの均等化チャンバの上端部に関連付けられた均等化リザーバを備える、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１４】
前記均等化リザーバが、前記貯蔵容器および前記少なくとも１つの均等化チャンバの両方に流体連通する、請求項１３に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１５】
前記均等化リザーバが、前記１または複数の排出容器の少なくとも１つの可動バリアと関連付けられた可動バリアを備える、請求項１３または１４に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１６】
前記１または複数の均等化チャンバが、管、導管等を備え、前記管、導管等が、前記貯蔵容器の外面に取り付けられ、前記貯蔵容器の上部に位置する第１の入口と、前記貯蔵容器の下部に位置する第２の入口とを通って前記貯蔵容器の内部と流体連通する、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１７】
前記１または複数の中間容器が、内部に位置する可動バリアを備える、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１８】
前記１または複数の中間容器の前記可動バリアが、前記１または複数の排出容器の可動バリアと関連付けられて、前記１または複数の排出容器の可動バリアの移動により、前記中間チャンバの前記可動バリアが対応して移動する、請求項１７に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１９】
複数の排出容器が、前記貯蔵容器に対して異なる高さで設けられる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項２０】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
前記貯蔵容器と流体連通する１または複数の均等化チャンバと、
１または複数の排出容器であって、それぞれが、前記排出容器を、前記貯蔵容器と流体連通する第１のチャンバと、第２の流体の供給源と流体連通する第２のチャンバとに分割するピストンを備えた排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記第１のチャンバへの前記第１の流体の流れにより前記ピストンが移動して、前記第２のチャンバから前記第２の流体が排出され、前記第２のチャンバからの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【請求項２１】
前記１または複数の排出容器の寸法が、前記貯蔵容器の寸法と異なる、請求項２０に記載のエネルギー発生装置。
【請求項２２】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
それぞれが、前記貯蔵容器と流体連通する第１の部分と、第２の流体の供給源と流体連通する第２の部分とに分割される１または複数の排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記排出容器の前記第１の部分への前記第１の流体の流れにより、前記排出容器の前記第２の部分から前記第２の流体が排出されて、前記排出容器の前記第２の部分からの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【請求項２３】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
１または複数の排出容器であって、それぞれが、前記排出容器を、前記貯蔵容器と流体連通する第１のチャンバと、第２の流体の供給源と流体連通する第２のチャンバとに分割するピストンを備えた排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記第１のチャンバへの前記第１の流体の流れにより、前記ピストンが移動して、前記第２のチャンバから前記第２の流体が排出され、前記第２のチャンバからの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー発生装置に関する。詳細には、本発明は、流体の静水圧勾配を使用してエネルギーを発生するエネルギー発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力等の動力の発生は、石炭、天然ガス、および石油等の化石燃料を使用して実現されている。しかし、最近、化石燃料の埋蔵量の減少、および動力発生の際に化石燃料を使用することによる環境への影響により、動力発生のための、よりクリーンな代替技術が一般的になってきている。
【０００３】
これらの代替動力発生技術（太陽、風力、波力、地熱等）はかなり環境に配慮したものであるにもかかわらず、動力発生が非効率的であり、既存の化石燃料技術と比較して構築に費用が掛かり、健康への懸念を含めて美的魅力に欠けるため、なかなか広く受け入れられない（ウィンド・ファーム等）。
【０００４】
したがって、環境に有害な影響を与えることなく効率的に動力を発生する、動力発生のための装置を提供することができれば有利であろう。
【０００５】
本明細書中で先行技術文献に言及する場合、その言及が、文献がオーストラリアまたは他の国における技術常識の一部を形成することを認めるものではないことを明確に理解されたい。
【０００６】
本明細書を通じて、「備える」という用語、およびこれと文法的に等価な用語は、これを使用する文脈で他の指定がなければ、包括的な意味を有するものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際特許出願第ＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１８８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、前述した欠点の少なくとも一部を克服することができるか、あるいは有用な選択または商業上の選択を行うことのできる、エネルギー発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、本発明が、第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、それぞれが、貯蔵容器と流体連通する第１の部分と、第２の流体の供給源と流体連通する第２の部分とに分割される１または複数の排出容器と、エネルギー発生手段とを備え、貯蔵容器から排出容器の第１の部分への第１の流体の流れにより、排出容器の第２の部分から第２の流体が排出されて、排出容器の第２の部分からの第２の流体の流れによりエネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置に広く属する。
【００１０】
適切な貯蔵容器をエネルギー発生装置で使用することができる。しかし、好ましくは、貯蔵容器は、流体を保持可能なタンクまたは同様の容器である。本発明の一部の実施形態では、複数の貯蔵容器が存在してもよい。
【００１１】
貯蔵容器は、いかなる大きさ、形状、または構成であってもよい。しかし、本発明の好ましい実施形態では、貯蔵容器内に十分な水頭を形成して装置の効率的な動作を確実にするために、貯蔵容器は比較的背が高くなっている。複数の貯蔵容器が存在する本発明の実施形態では、貯蔵容器が互いに同一の高さであっても、異なる高さであってもよい。これらの容器を、垂直方向または水平方向を含む種々の形で互いに連通するように配置または構成することができる。
【００１２】
好ましくは、貯蔵容器が、その下端部で支持体に取り付けられる。適切な支持体を使用することができる。例えば、貯蔵容器を、地面、基部（コンクリート・スラブ等）、土台、プラットフォーム等に取り付けることができる。本発明の一部の実施形態では、貯蔵容器を、輸送可能なプラットフォーム、車両等の運搬可能な支持体に取り付けることができ、または、必要に応じて装置を異なる位置に輸送可能なように、コンテナ、クレート等の内部に装着することができる。
【００１３】
貯蔵容器は、適切な横断面形状とすることができる。例えば、貯蔵容器は、円形、正方形、矩形、楕円形、または他の横断面形状とすることができる。
【００１４】
第１の流体は、限定されないが、水（海水、原水、真水、再利用水等を含む）、油、油の混合物、または他の適切な液体等の適切な流体とすることができる。装置を寒冷地で使用する場合、グリコール（または他の適切な低凝固点流体）等の流体を第１の流体として使用することができる。
【００１５】
貯蔵容器内の流体レベルが各サイクルで比較的安定していることが想定されているが、蒸発、流出、漏出等の複数の理由により、流体レベルの変動が生じる可能性がある。したがって、本発明の一部の実施形態では、貯蔵容器内の流体を補給するための手段を設けることができる。第１の流体のリザーバまたは予備ストックを、栓、弁等を介して貯蔵容器と流体連通させて維持する等の適切な手段を使用することができる。あるいは、第１の流体の一定レベルを維持するために、一定の供給量の新しい第１の流体を貯蔵容器に供給することができる。他の実施形態では、必要なときに、バレル等からさらなる第１の流体を追加することができる。
【００１６】
前述したように、１または複数の排出容器の第１の部分が、貯蔵容器と流体連通する。第１の流体は、適切な技術を使用して、貯蔵容器から第１の部分へ流れることができる。例えば、第１の流体を重力下で排出容器の第１の部分へ供給することができる。あるいは、排出容器と貯蔵容器との間で、第１の流体をポンプで汲み上げるか、サイフォンで吸い出すことができる。
【００１７】
複数の排出容器が存在する本発明の実施形態では、貯蔵容器が、各排出容器の各第１の部分と流体連通することが想定される。
【００１８】
一部の実施形態では、装置が、第１の流体の一部を貯蔵可能な貯蔵容器と流体連通する均等化チャンバを備えることができる。均等化チャンバ内の流体レベルは貯蔵容器内の流体レベルとほぼ同一であることが想定される。これを達成するために、均等化チャンバが、貯蔵容器の高さの少なくとも一部に沿って延びることが好ましい。均等化チャンバを、貯蔵容器の内側に位置決めしても外側に位置決めしてもよい。本発明の一部の実施形態、特に複数の排出容器が存在する実施形態では、複数の均等化チャンバを設けることができる。
【００１９】
一部の実施形態では、均等化チャンバの少なくとも１つが、その上部領域と関連付けられた均等化リザーバを備えることができる。均等化リザーバは、適切な大きさ、形状、または構成とすることができ、適切な量の流体を内部に保持するように構成することができる。
【００２０】
好ましくは、均等化リザーバは、均等化チャンバおよび貯蔵容器の両方と流体連通する。
【００２１】
本発明の一部の実施形態では、複数の均等化チャンバがそれぞれ均等化リザーバを備えることができると想定される。あるいは、単一の均等化リザーバを複数の均等化チャンバに関連付けることができる。他の実施形態では、各均等化チャンバが、独自の均等化リザーバを備えることができる。
【００２２】
好ましくは、均等化リザーバは、１または複数の可動バリアを内部に備える。適切な可動バリアを使用することができるが、本発明の一部の実施形態では、可動バリアをピストンとすることができる。ピストンの移動は、重力、流体圧、機械的手段、油圧手段、空気圧手段、またはこれらの組合せ等の適切な技術を使用して達成することができる。可動バリアの目的は、流体を貯蔵容器に戻すとともに、可動バリアの下方から（すなわち均等化チャンバから）力が加えられたときに、均等圧を与えることである。
【００２３】
本発明の一部の実施形態では、均等化リザーバ内の可動バリアを、排気チャンバ内の可動バリアに関連付けることができる。このようにして、可動バリアを実質的に往復動するようにしてもよい。
【００２４】
可動バリアは、１または複数の開口を備えることができ、この開口を通して、貯蔵容器と均等化チャンバとの間に流体を流すことができる。好ましくは、１または複数の開口が、流体の望ましくない流れを防止し、流体の流れの量およびタイミングを制御するための制御手段を備える。限定されないが、１または複数のキャップ、スクリーン、弁等の適切な制御手段を設けることができる。好ましくは、１または複数の開口のそれぞれが、流体の流れを制御するための弁を備える。
【００２５】
好ましい実施形態では、均等化チャンバが、管、導管等を備え、これらの管、導管等は、貯蔵容器の外面に取り付けられ、貯蔵容器の上部に位置する第１の入口と、貯蔵容器の下部に位置する第２の入口とを通って貯蔵容器の内部と流体連通する。このようにして、均等化チャンバ内の流体レベルが、貯蔵容器内の流体レベルとほぼ同一になる。好ましくは、均等化チャンバが、貯蔵容器から排出容器へ、およびその逆へ第１の流体を移送するように構成された少なくとも１つの移送導管を備える。移送導管は、適切な大きさ、形状、および構成とすることができるが、本発明の好ましい実施形態では、第１の流体を貯蔵容器内で比較的低レベルから確実に移送できるようにするために、移送導管は、均等化チャンバの下部に設けられる。
【００２６】
本発明の一部の実施形態では、複数の移送導管を、均等化チャンバから排出容器へ設けることができる。他の実施形態では、単一の均等化チャンバを使用して、第１の流体を２以上の排出容器へ移送することができる。本発明の本実施形態では、１または複数の移送導管が、均等化チャンバと各排出容器との間に延びることができる。
【００２７】
好ましい実施形態では、第１の流体が、貯蔵容器から排出容器へ均等化チャンバを通って流れる。第１の流体を排気チャンバへ移送するために適切な技術を使用することができるが、好ましい実施形態では、均等化チャンバが、貯蔵容器と排出容器との間で第１の流体を移動させるのを助けるように構成されたポンプ手段を上部に備える。貯蔵容器内の流体レベルが、均等化チャンバ内の流体レベルとほぼ同一であるため、ポンプ手段（ポンプまたは他の適切な装置とすることができる）が最小の電力使用で動作する。ポンプ手段を、必要に応じて連続的または断続的に動作させることができる。
【００２８】
ポンプ手段の最小の電力使用は、Ｕ型管内の水レベルが均等であろうとする特性を使用することにより達成することができる。この結果、１または複数の移送導管から貯蔵容器への流体移動が、一般に、最小の静水頭のみを克服するために必要となる。この動作原理は、最小の電力使用の利点を損なうことなく、１または複数の均等化チャンバを貯蔵容器に異なる高さで設けることができるが、動力に変換されるポテンシャル・エネルギーとして利用可能な静水圧は、より背の高い貯蔵容器によって上昇することを意味する。
【００２９】
１または複数の移送導管を通って排出容器に入る流体の流れは、ポンプ手段を使用することによってのみ達成することができる。あるいは、さらなる手段を設けて、貯蔵容器と排気チャンバとの間の第１の流体の流れを助けるようにしてもよい。限定されないが、ベンチュリ効果を生み出すように構成された１または複数のエダクタ等の適切な手段を設けて、貯蔵容器と排出容器との間の第１の流体の移送を助けるようにしてもよい。
【００３０】
代替形態では、均等化チャンバが、貯蔵チャンバと排気チャンバとの間の流体の移送を助けるためにピストン等を備えることができる。本発明の本実施形態では、均等化チャンバが、貯蔵容器と流体連通する複数の入口と、排出容器（例えば、移送導管を介して）および／または貯蔵容器と流体連通する複数の出口とを備えることができると想定される。好ましくは、複数の入口が、貯蔵容器に異なる高さで設けられる。本発明の好ましい実施形態では、複数の入口および複数の出口のそれぞれが弁等を備える。均等化チャンバが、等しい数の入口および出口を備えることができると想定される。
【００３１】
本発明の一実施形態では、均等化チャンバが、貯蔵容器と連通する２つの入口を備えることができる。好ましくは、ピストンが、２つの入口間の高さに位置決めされることにより、均等化チャンバを（ピストン上方に位置決めされ第１の入口と連通する）第１のチャンバと、（ピストン下方に位置決めされ第２の入口と連通する）第２のチャンバとに分割する。流体が複数の入口および出口を通って均等化チャンバに出入りすると、ピストンは流体の流れに応じて移動することができる。ピストンの移動を使用して、ピストンを発電機等の動力発生手段に関連付けることにより、動力を発生することができる。
【００３２】
本発明の一部の実施形態では、第１の流体を、移送導管を通して排出容器に移送し、同様にして貯蔵容器に戻すことができる。あるいは、装置は、１または複数の戻り導管を備えることができ、これを通って第１の流体が排出容器から貯蔵容器へ流れることができる。本発明の本実施形態では、１または複数の移送導管および／または１または複数の戻り導管が、逆止め弁を備えることができ、第１の流体がこれらの導管を通って単一の方向のみに確実に流れることができるようにする。
【００３３】
本発明の代替形態では、１または複数の中間チャンバを、貯蔵容器と１または複数の排出容器との間に位置決めすることができる。１または複数の中間チャンバを使用して、排出容器内の流体を排出し、貯蔵容器に戻すことができる。したがって、中間チャンバは、貯蔵容器および排出容器の両方と流体連通する。
【００３４】
１または複数の中間チャンバは、適切な大きさ、形状、または構成とすることができる。好ましい実施形態では、１または複数の中間チャンバのそれぞれが、内部に位置する可動バリアを備えることができる。適切な可動バリアを設けることができるが、本発明の好ましい実施形態では、可動バリアがピストンを備える。しかし、可動バリアは、螺旋状シャフト、プーリ、スクリューコンベヤ、ブラダ、ダイヤフラム、ギア構成、ポンプ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、磁石等、またはこれらの組合せを備えることもできると想定される。
【００３５】
中間チャンバ内での可動バリアの移動は、適切な手段により行うことができる。例えば、可動バリアの移動は、手動または自動（例えば、モータ等の使用による）とすることができる。代替形態では、中間チャンバ内の可動バリアを、１または複数の排出容器内の可動バリアに関連付けることができ、１または複数の排出容器内の可動バリアの移動により、中間チャンバ内の可動バリアが対応して移動するようになっている。
【００３６】
排出容器内の可動バリアを、限定されないが、各可動バリア、電子作動手段等の間に延びるライン部材（ロープ、チェーン、ワイヤ、コード、螺旋状シャフト、プーリ、スクリューコンベヤ、ブラダ、ダイヤフラム、ギア、ポンプ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、磁石等、またはこれらの組合せ）の形の接続手段等の適切な技術を使用して、中間チャンバ内の可動バリアに関連付けることができる。
【００３７】
排出容器は、適切な大きさ、形状、または構成とすることができる。例えば、排出容器が、正方形、円形、六角形等の適切な横断面形状を有していてもよい。本発明の一部の実施形態では、装置が、複数の排出容器を備えることができる。本実施形態では、複数の排出容器のそれぞれが、同一の寸法であっても異なる寸法であってもよい。同様に、排出容器を貯蔵容器に対して同一の高さに設けても、異なる高さに設けてもよい。しかし、好ましくは、複数の排出容器を貯蔵容器に対して異なる高さに設けて積重ね効果を生み出すことにより、装置をある範囲の条件下で動作可能にすることができる。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態では、１または複数の排出容器が貯蔵容器に対して異なる寸法（直径、高さ等）を有する。
【００３９】
前述したように、１または複数の排出容器を設けることができる。複数の排出容器が設けられる本発明の実施形態では、排出容器を互いに同一の向きに設けても、異なる向きに設けてもよい。
【００４０】
排出容器の第１の部分が、装置の動作サイクルのある部分の間、ある量の第１の流体を保持するように構成されたチャンバであり、排出容器の第２の部分が、装置の動作サイクルのある部分の間、ある量の第２の流体を保持するように構成されたチャンバであってもよい。
【００４１】
第２の流体も適切な流体とすることができ、第１の流体と同一の流体であっても、異なる流体であってもよい。好ましい実施形態では、最も効率的な方法で（すなわち、エネルギー発生手段へのエネルギー伝達が最大かつ摩擦損失等が最小で）エネルギー発生手段を作動させるように、第２の流体が選択される。したがって、第２の流体が比較的低粘性流体であることが好ましい。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態では、第２の流体がガスである。適切なガス（またはガスの混合物）を使用することができるが、本発明の一部の実施形態では、ガスを空気とすることができる。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態では、排出チャンバの第１の部分と第２の部分とがバリアにより互いに分離されることにより、第１および第２の流体が互いに接触することを防止する。バリアを適切な形状とすることができるが、好ましい実施形態では、バリアを可動バリアとすることができる。したがって、排出容器内のバリアの位置に応じて第１および第２の部分の容積が変化する。本発明の一部の実施形態では、複数の可動バリアを設けることができる。例えば、第１の部分が第１のバリアを備え、第２の部分が第２のバリアを備えることができる。複数のバリアが存在する本発明の実施形態では、バリアが互いに独立して移動可能であってもよい。しかし、好ましい実施形態では、バリアが互いに協働して移動可能であってもよい。バリアは、互いに同一の寸法（直径等）であっても異なる寸法であってもよい。複数の排出容器が存在する本発明の実施形態では、排出容器内のバリアが互いに同一の寸法であっても異なる寸法であってもよい。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態では、バリアがピストンを備え、排出容器の第１の部分への第１の流体の流れによってバリアが第１の方向に移動し、これにより第２の流体が排出容器から排出されるようになっている。同様に、排出容器の第２の部分への第２の流体の流れによってバリアが第２の方向に移動し、これにより第１の流体が排出容器から排出される。
【００４５】
一部の実施形態では、バリアの（特に第２の方向への）移動を、限定されないが、１または複数のモータ等の適切な駆動手段を使用することにより少なくとも部分的に助けることができる。本実施形態では、駆動手段を使用するバリアの移動が、排出容器の第２の部分へある量の第２の流体を引き込むのを助けることができる。
【００４６】
好ましくは、排出容器の第１の部分が、第１の部分内の空気または他のガスを大気中に排出するように構成された１または複数の通気口を備えて、第１の部分内に真空が形成されるのを防止することができる。
【００４７】
あるいは、排出された空気またはガスを、１または複数のタービン上を通過させて、空気またはガスの流れから動力を発生することができる。
【００４８】
好ましい実施形態では、排出容器の第２の部分が、第２の流体入口を備える。第２の流体入口を、リザーバ等の、第２の流体の適切な供給源に接続することができる。あるいは、第２の流体が空気である本発明の実施形態では、空気を大気から直接第２の流体入口を通して第２の部分に引き込むことができる。一部の実施形態では、第２の流体入口が、排気チャンバから第２の流体入口を通って第２の流体が流出するのを防止するための、逆止め弁等の手段を備える。
【００４９】
本発明の一部の実施形態では、排出容器の第２の部分が比較的拡張可能な材料から形成されて、第２の部分が膨張式になっている。あるいは、膨張式装置（ブラダ等）が排出容器の第２の部分内に位置決めされて、第２の部分への第２の流体の流れにより膨張式装置が膨張するようになっている。代替形態では、第２の部分がシリンダ、貯蔵セル等内に気密ピストンを備えることができる。
【００５０】
好ましい実施形態では、第１の部分を空にするバリアの移動により、第２の流体を膨張式装置に引き込むように、膨張式装置をバリアと関連付ける。例えば、膨張式装置をバリアに取り付けることができる。膨張式装置が所望の膨張レベルに到達すると、第１の流体が第１の部分に入ることができ、これによりバリアが移動して、第２の部分からの排出または第２の部分内に位置決めされた膨張式装置からの排出が行われる。
【００５１】
適切な排出手段を使用して、第２の流体を第２の部分から放出することができる。しかし、一部の実施形態では、第２の流体を、１または複数の管、導管、マニホルド、ノズル等、またはこれらの組合せを通して放出することができる。好ましい実施形態では、放出手段が、第２の流体が放出手段を通って第２の部分に戻るのを防止するための手段を備えることができる。限定されないが、逆止め弁等の適切な手段を設けることができる。
【００５２】
前述したように、第２の部分に存在する第２の流体の流れにより、エネルギー発生手段が作動する。エネルギー発生手段は、限定されないが、発電機等と関連付けられた１または複数のファン、タービン、プロペラ等の形の回転手段等の適切な形状とすることができ、回転手段の回転により、発電機内で動力を発生するようになっている。あるいは、エネルギー発生手段は、発電機と関連付けられた重力手段を備え、重力手段の移動により、発電機内で動力を発生するようになっている。１または複数の重り等の適切な発生手段を設けることができる。
【００５３】
複数の排出容器が存在する本発明の実施形態では、複数の排出容器のそれぞれを同時に動作させるか、または排出容器の少なくとも１つを、他の排出容器のサイクルとは異なるサイクルで動作させることができる。一部の実施形態では、複数の排出容器を、サイクルタイミングの変化とともに動作させて、動力を発生しない「不動」時間（「空き時間」としても知られる）を最小にすることができる。
【００５４】
装置に必要な排出容器の数は、動力サイクルによって決まる。例えば、動力工程を各排出容器で行うための動力サイクルが１０秒であり、空き時間を避けるためには合計１０個の排出容器が必要となる。本発明の装置は、装置の大きさおよび仕様に応じて、ｋＷｈまたはＭＷｈ範囲の動力を発生することができることが想定される。
【００５５】
エネルギー発生手段を、周囲状況に晒されるように位置決めすることができる。あるいは、エネルギー発生手段を、放出手段を介して第２のチャンバと流体連通する発生チャンバ内に位置決めすることができる。このようにして、エネルギー発生手段を外部干渉（風等）から保護することができ、可能な最大のエネルギー伝達を行うように、回転手段を横切る第２の流体の流れを制御することができる。第２の流体は、回転手段を通り過ぎると、捕捉されて第２のチャンバへ再利用されるか、大気中に放出される。
【００５６】
本発明の一部の実施形態では、各発生チャンバが複数の回転手段を備えることができる。あるいは、複数の排出容器から放出された第２の流体を組み合わせて、１または複数の回転手段の方に向けることができる。
【００５７】
別の態様では、本発明が、第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、１または複数の排出容器であって、それぞれが、排出容器を、貯蔵容器と流体連通する第１のチャンバと、第２の流体の供給源と流体連通する第２のチャンバとに分割するピストンを備えた排出容器と、エネルギー発生手段とを備え、貯蔵容器から第１のチャンバへの第１の流体の流れによりピストンが移動して、第２のチャンバから第２の流体が排出されて、第２のチャンバからの第２の流体の流れにより、エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置に広く属する。
【００５８】
本発明の装置を使用して動力、例えば適切な適用において使用される電力を発生することができると想定される。しかし、本発明の装置を使用して、車両、特に公道走行可能車両または海上車両のための推力を発生することもできると想定される。
【００５９】
本発明を、参照によりその内容が本明細書に組み込まれている、国際特許出願第ＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１８８８号のエネルギー発生装置と組み合わせて使用することもできると想定される。
【００６０】
以下の表１は、本発明のエネルギー発生装置についての、第１、第２段階での動力計算を説明する。表２は本発明のエネルギー発生装置についての、第３段階での動力計算を説明する。
表１  第１、第２段階での動力計算
表２  第３段階での動力計算
【００６１】
【表１】
2013525663.tif 000003
【００６２】
【表２】
2013525663.tif 000004
【００６３】
以下の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の側面図である。
【図２】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の平面図である。
【図３】本発明の代替形態によるエネルギー発生装置の平面図である。
【図４】本発明の代替形態によるエネルギー発生装置の断面図である。
【図５】本発明の代替形態による排出容器を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による貯蔵容器の側面図である。
【図７】本発明の実施形態による均等化チャンバの横断面図である。
【図８】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の部分詳細図である。
【図９】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の部分詳細図である。
【図１０】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の部分詳細側面図である。
【図１１】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の平面図である。
【図１２Ａ】従来の石炭火力発電所におけるエネルギーと質量とのバランスを示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態によるエネルギー発生装置におけるエネルギーと質量とのバランスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図面は本発明の好ましい実施形態を示すために提示されたものであり、本発明を図面に示された特徴のみに限定されるものと考えるべきではないことを理解されたい。
【００６６】
図１は、本発明の実施形態によるエネルギー発生装置１０を示す。装置１０は、地表面１３にある基部１２に取り付けられた水タンクの形の貯蔵容器１１を備える。貯蔵容器１１は第１の流体（水）でほぼ満たされ、貯蔵容器１１の上に蓋１４が配置されて、蒸発による水損失または貯蔵容器１１内の水の汚染を防止する。
【００６７】
管１５の形の均等化チャンバが、貯蔵容器の外面に取り付けられ、上部入口１６および下部入口１７を通って貯蔵容器１１と流体連通する。ポンプ１８が管１５の上部に位置決めされ、貯蔵容器から排出容器１９へ移送導管２０を通して第１の流体を汲み上げるように構成される。
【００６８】
流体の移送を助けるために、エダクタ２１が管１５の下部に設置されて、ベンチュリ効果を生み出すようにする。
【００６９】
排出容器１９は、第１の部分２２（または水チャンバ）と第２の部分２３（または空気チャンバ）とに分割される。第１の部分２２と第２の部分２３とは、ピストン状の第１の部分の可動バリア２４および第２の部分の可動バリア２５により互いに分割される。ピストン２４、２５は、シャフト２６により互いに接続されて、一方のピストンが移動すると他方のピストンが対応して移動するようになっている。シャフト２６の移動を、ギア・アンド・ラック構成２８上のモータ２７により助けることができる。
【００７０】
動作サイクル中、モータ２７が作動されてピストン２４、２５を下方に移動させ、水チャンバ２２を空にする。水が、水チャンバ２２から戻り導管２９を通って貯蔵容器１１内へ排出される。ピストン２４、２５が移動すると、空気が空気入口３０を通って空気チャンバ２３内へ引き込まれる。空気入口３０には、空気が入口３０を通って逃げるのを防止するために、逆止め弁３１が装着される。
【００７１】
空気は、入口３０を通って入ると、膨張可能なブラダ３２を膨張させる。膨張可能なブラダ３２は、空気チャンバ２３内に位置決めされ、ピストン２５の下方への移動により膨張可能なブラダ３２の体積が増加するように、ピストン２５に取り付けられる。
【００７２】
膨張可能なブラダ３２が所望の膨張レベルになると、貯蔵容器１１からの水を、入口３３を通して水チャンバ２２内に汲み上げることができる。水が水チャンバ２２に入ると、水チャンバ２２内の空気を、空気通気口３４を通して排出することができる。水チャンバ２２への水流によってピストン２４、２５が排出容器１９内で上方に移動することにより、膨張可能なブラダ３２内の空気を、放出管３５を通して発生チャンバ３６内へ放出する。放出管３５は、空気流が空気チャンバ２３内へ戻るのを防止するための逆止め弁４６を備える。
【００７３】
発生チャンバ３６に入る空気は、発電機３８と関連付けられたタービン３７を通過して、タービン３７の回転により動力を発生する。その後、空気は発生チャンバ３６から大気中へ流出する。
【００７４】
図２は、本発明の実施形態によるエネルギー発生装置１０の平面図を示す。この図では、貯蔵容器１１からの流体が、均等化チャンバ１５および移送導管２０を介して排出容器１９へ汲み上げられることがわかる。水が排出容器１９から戻り導管２９を通って戻る。移送導管２０および戻り導管２９の両方が、排出容器１９を貯蔵容器１１から分離できるようにする弁３９を備える。
【００７５】
各排出容器１９と関連付けられたタービン３７も、この図に明確に示される。
【００７６】
図３は、本発明の代替形態によるエネルギー発生装置４０の平面図を示す。この図では、装置４０が、貯蔵容器１１と、その周りに位置決めされた１２個の排出容器１９とを備える。６個の均等化チャンバ１５も設けられ、各均等化チャンバ１５が排出容器１９の２つと流体連通する。
【００７７】
複数のタービン・ブレード４１を有する単一のタービン３７が設けられる。ロータ４２およびステータ４３のアセンブリが設けられ、ステータ４３が貯蔵容器１１に取り付けられる。
【００７８】
図３に示す本発明の実施形態では、必要に応じてユーザが（メンテナンス等のために）装置４０を観察し、装置４０に接近できるようにするための通路４４および手すり４５が設けられる。
【００７９】
図４は、本発明の代替形態によるエネルギー発生装置４０の断面図を示す。図４に示す構成は、ロータ４２およびステータ４３のアセンブリが、タービン３７とともに、貯蔵容器１１の２つのレベルのそれぞれに設けられた「積重ね」装置４０の構成である。上部アセンブリ（図の上部に示す）および下部アセンブリ（図の下部に示す）のそれぞれに、排出容器１９が見られる。空気が空気入口３０を通って排出容器１９に入り、排出容器１９から放出管３５を通ってロータ４２に直接放出される。
【００８０】
ロータ４２およびステータ４３は、少なくとも一部が発生チャンバ３６内に収納され、空気が大気に戻るように排気ポート４７が設けられる。
【００８１】
上部アセンブリは、貯蔵容器１１に取り付けられたブラケットまたはプラットフォーム４８により支持される。
【００８２】
アクセス通路４４も、この図にさらに明確に見られる。
【００８３】
次に図５を参照すると、本発明の代替形態による排出容器５０の図が示される。水チャンバ２２は、入口３３を介して貯蔵容器（図示せず）と流体連通する。ピストン２４は、水チャンバ２２と空気チャンバ２３との間に可動バリアを形成する。本発明の本実施形態では、空気チャンバ２３内に第２のピストンは存在しない。
【００８４】
シャフト２６が排出容器５０内で移動すると、シャフト２６がラックとして動作してピニオン・ギア５１を動作させ、フライホイール５２および発電機プーリ５３の回転により電気を発生する。
【００８５】
あるいは、シャフト２６を、流体入口ポート５５を備えた油圧または空気圧シリンダおよびラムとして使用することができ、圧縮された流体が調節ポート５７を介して圧力貯蔵セル５６に貯蔵される。貯蔵セル５６内の高圧流体を、必要に応じて空気中または空気圧エキスパンダ・タービン５８に放出して、発電機５９を作動させ、電気を発生する。
【００８６】
排出容器５０を、垂直に位置決めしても水平に位置決めしてもよく、中央水チャンバとその両側の空気チャンバとを有するタンデム構成として設けてもよいことが想定される。
【００８７】
図６Ａおよび６Ｂは、本発明の実施形態による貯蔵容器１１の側面図である。図６Ａでは、貯蔵容器１１が、貯蔵容器１１と流体連通する均等化チャンバ１５を備えて、それぞれの内部の流体レベルが等しくなるようにする。均等化チャンバ１５の表面の気圧は、貯蔵容器１１に比べて比較的低い（直径が小さいため）。ポンプ１８を使用して、流体を貯蔵容器１１から均等化チャンバ１５内へ汲み上げて、流体を、例えば排出容器（図示せず）へ移動させる。
【００８８】
図６Ｂでは、代わりの貯蔵容器１１が示されており、この実施形態は本発明の装置でより一般的に使用されるものであることが想定される。貯蔵容器１１と容器１１上部の均等化チャンバ１５との間でのポンプ（図示せず）による水の網状化を、最小の水頭およびしたがって最小の電力使用で達成することができる。
【００８９】
図７は、本発明の代替形態による均等化チャンバ７０の横断面図を示す。この図では、均等化チャンバ１５が第１の入口７１および第２の入口７２を備え、これらの両方が、貯蔵容器内の異なる高さで貯蔵容器（図示せず）と流体連通する。ピストン７３が、均等化チャンバ７０内で第１の入口７１と第２の入口７２との間の点に位置決めされて、第１のチャンバ７４および第２のチャンバ７５を形成するようにする。第１の出口７６および第２の出口７７が、第１のチャンバ７４および第２のチャンバ７５のそれぞれから、水を貯蔵容器（図示せず）に戻す。入口および出口はそれぞれ、弁７８、７９、８０、８１を備える。
【００９０】
ピストン７３は、固定シャフト支持体８３を貫通するシャフト８２と関連付けられる。
【００９１】
使用時に、弁７９が開き、弁７８、８１が閉じる。弁８０が開いて、第１のチャンバ７４内の流体を第１のチャンバ７４から出口７６を通して流出させることができる。貯蔵容器（図示せず）からの静水圧により、矢印８４によって示された方向に圧力が生じ、ピストン７３を上方へ移動させて、エネルギー変換（ガス、液体、ラック・アンド・ピニオン構造等を使用することによる）のために利用可能な推力を生み出す。弁７８、８１が閉じることにより、最適な静水圧力が利用される。
【００９２】
弁７８が開くと、弁７９、８０が閉じる。弁８１も開くと、矢印８５により示される圧力によって、モータを使用せずにピストン７３を下方に移動させ、流体が出口７７を通ってチャンバ７５から排出される。弁７９、８０を閉じることは、対抗する圧力が存在しないことを意味し、ピストン７３の移動が、サイクル全体において最小の電力使用で最適化され達成され得る。このプロセスを連続して、または必要なときに繰り返すことができる。
【００９３】
図８は、本発明の実施形態によるエネルギー発生装置１０の部分詳細図である。この図では、均等化リザーバ９０が均等化チャンバ１５の上端部に位置決めされる。均等化リザーバ９０は、均等化リザーバ９０内の水を、上部ポート１６を通して貯蔵容器１１に流すように構成されたピストン９１を備える。加えて、ピストン９１は、力が下方から均等化チャンバ１５を介して加えられるときに、均等化リザーバ９０内の圧力を均等化するように作用する。
【００９４】
均等化リザーバ９０は、水がピストン９１より上方の点で均等化リザーバ９０に入り、実質的に上部ポート１６を通って流出するように構成された弁９２を備える。均等化リザーバ９０内でのピストン９１の上方への移動は、均等化リザーバ９０上方に位置決めされたモータ９７を使用することにより達成される。一般に、弁９２を閉じると、ピストン９１は、下方の均等化チャンバ１５から加えられる力により上方へ移動することができる。
【００９５】
このピストン９１の上方への移動により、複数のプーリ９４と関連付けられたケーブル９３を作動させ、シャフト２６を下方へ移動させる。このシャフト２６の移動により、排出チャンバ１９内の圧力が均等化されて、シャフト２６および可動バリア２４（ピストン）を下方に移動させ、水を可動バリア２４下方の排出チャンバ１９からポート３３を通して排出する。この作用により、ポート３３と均等化チャンバ１５との間に位置決めされた弁（図示せず）が開くときに、静水圧をピストン２４に加えることができるため、サイクルを繰り返すことができる。
【００９６】
弁９５が閉じると、ピストン９１下方の水が弁９２を通って均等化リザーバ９０の上部９６に流入する。モータ９７が作動してピストン９２を上方に移動させ、上部９６の水を、ポート１６を通して貯蔵容器１１へ排出する。これが行われると、貯蔵容器１１内の水レベル９８が均等化リザーバ９０内の水レベル９９よりも高くなる。
【００９７】
弁９５が開くと、貯蔵容器１１内の水レベル９８と均等化リザーバ９０内の水レベル９９とが均等化される。この均等化力はピストン９１に加えられ、シャフト２６およびピストン２４に伝達されて、排出チャンバ１９から水を排出する。したがって、システムは、ポート３３と均等化チャンバ１５との間に位置決めされた弁（図示せず）が開くときにピストン２４が静水圧を受ける繰返しサイクルの準備ができる。
【００９８】
ピストン９１下方の均等化リザーバ９０内の水を、ポンプ１００を介して貯蔵容器１１に戻すことができる。本発明のこの実施形態では、ピストン９１を移動するためにモータ９７を使用する必要はない。
【００９９】
圧力均等化原理について、以下の計算値を用いて説明することができる。
【０１００】
貯蔵容器１１の直径が１０００ｍｍで高さが１０ｍの場合、均等化リザーバの直径は１０００ｍｍで面積は０．８ｍ２である。排出チャンバ１９およびピストン２４の直径は３５０ｍｍであり、面積は０．０９６ｍ２である。
【０１０１】
ポート３３と均等化チャンバ１５との間に位置決めされた弁（図示せず）に加えられる静水圧は、約１００ｋＰａ（深さ１０ｋＰａ／ｍ）であり、貯蔵容器１１内の水レベル９８と均等化リザーバ９０内の水レベル９９との距離は１３００ｍｍである。
【０１０２】
ピストン２４に加えられる力は９．６ｋＮ（圧力×面積）である。したがって、ピストン２４およびシャフト２６が排出チャンバ１９を空にするためには、９．６ｋＮの力に打ち勝たなければならない。したがって、ピストン２４は、下方に、例えば１０００ｍｍ移動しなければならない。
【０１０３】
均等化リザーバ９０内のピストン９１は、弁９５が開くと水の力を受け、水頭は、均等化リザーバ９０内の水レベルの差（すなわち１３００ｍｍ）と等しくなる。これに基づき、ピストン９１下方の力は１０．４ｋＮ（圧力×面積）である。したがって、ピストン９１は、９．６ｋＮのピストン２４による力に打ち勝つことができるため、ピストン２４を均等化圧力で下方に移動させることができ、排出チャンバ１９を空にすることができる。これにより、システムは、ポート３３と均等化チャンバ１５との間に位置決めされた弁（図示せず）が開くときに静水圧が導入される繰返しサイクルの準備ができる。
【０１０４】
図９は、本発明の実施形態によるエネルギー発生装置１０の部分詳細図を示す。この図では、中間チャンバ１１０が、管１１１を介して貯蔵容器１１と流体連通して位置決めされる。中間チャンバ１１０はピストン１１２を備え、このピストン１１２は、矢印Ｆ３で示す方向に移動するときに、中間チャンバ１１０内の流体を、管１１１を通して貯蔵容器１１に流入させるように構成される。ポンプ１００を使用して、必要な場合に、流体を貯蔵容器１１に戻すのを助けることができる。
【０１０５】
弁１１３が、中間チャンバ１１０の出口に隣接して設けられる。使用時には、弁１１３が開いて、流体を中間チャンバ１１０から貯蔵容器１１へ流し、中間チャンバ１１０が空になると弁１１３が閉じる。
【０１０６】
図９に示す本発明の実施形態では、一対の排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂが設けられ、排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは互いに異なる向きになっている。各排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは、シャフト２６に取り付けられたピストン２４を備える。このシャフト２６は、複数のプーリ９４上を通り、かつシャフト２６と関連付けられた駆動プーリ１１５（あるいは、スクリュー・インペラ、ポンプ、膨張可能なブラダ等を使用することができる）に最終的に接続されるライン部材１１４を介して、中間チャンバ１１０内のピストン１１２に関連付けられる。各排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは、ばね１１６（モータ、釣合い重り等を使用してもよい）状の偏倚手段を備える。この偏倚手段は、排出チャンバ１９Ａの場合にはピストン２４を下方に偏倚し、排出チャンバ１９Ｂの場合にはピストン２４を右に偏倚するように機能する。
【０１０７】
動作時に、弁９５が開くと、液体静水圧がピストン２４に加えられる。ピストン２４は上方（排出チャンバ１９Ａの場合）および左（排出チャンバ１９Ｂの場合）に移動する。シャフト２６も移動することにより、駆動プーリ１１５を回転させて、中間チャンバ１１０内でライン部材１１４がピストン１１２を上方に引く。駆動プーリ１１５は、ラック・アンド・ピニオン・ギア構成または他の適切な構成とすることができる。
【０１０８】
弁１１３が開くと、ピストン１１２の移動により、中間チャンバ１１０内の液体が管１１１を通って上方に流れる。中間チャンバ１１０が空になると、弁１１３が閉じる。ポンプ１００を使用して、必要な場合に流体が中間チャンバ１１０から貯蔵容器１１へ戻るのを助けることができる。
【０１０９】
他の時には、弁１１３が開くと、流体は、重力下で貯蔵容器１１から中間チャンバ１１０へ管１１１を介して流れることができる。
【０１１０】
各排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは、入口ポートを通して空気を排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂに導入する空気入口キャニスタ１１７を備える。ピストン２４の移動（すなわち、排出チャンバ１９Ａ内での下方への移動および排出チャンバ１９Ｂ内での右への移動）に応じて、空気がキャニスタ１１７から引き込まれる。高圧出口ポート１１８および低圧液体戻し弁１１９も設けられる。
【０１１１】
ピストン２４が移動すると、貯蔵容器１１からの流体に対してピストン２４の反対側の高圧空気が、出口ポート１１８からダクト１２０を通ってタービン・チャンバ１２１内に送り込まれる。タービン・チャンバ１２１内の空気は、タービン１２２上を流れ、タービン１２２の回転を使用して、発電機１２３で電気エネルギーを発生することができる。タービン・チャンバ１２１は、一方弁１２４を備えて、空気の戻り流を防止する。
【０１１２】
弁９５が閉じると、弁１１９が開くため、ばね１１６の偏倚作用により低圧流体が排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂから押し出される。必要であれば、モータまたはポンプ（図示せず）を使用して、弁１１９を通る流体の移動を助けることができるが、好ましくは、これが重力により達成される（この場合、排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂの少なくとも一方が中間チャンバ１１０上方に位置決めされる）。排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂが空になると、弁１１９が閉じる。この一連のステップを必要に応じて繰り返すことができる。
【０１１３】
システムを、複数の異なる構成で配置することができる。例えば、排出チャンバ１９Ａは、タービン・チャンバ１２１に供給する高圧空気発電機として単独で作用することができ、排出チャンバ１９Ｂは、中間チャンバ１１０内のピストン１１２を動作させるのに必要な力を発生するよう作用することができる。本実施形態では、中間チャンバ１１０が排出チャンバ１９Ａおよび排出チャンバ１９Ｂから低圧力流体を受ける。
【０１１４】
代替構成では、単一の貯蔵容器１１を複数の排出チャンバとともに使用して、高圧空気を発生することができる。複数の中間チャンバおよび複数の排出チャンバを設けて、中間チャンバ内のピストンを動作させるのに必要な力を発生することができる。
【０１１５】
この構成の機能を示す工学計算を以下で説明する。
【０１１６】
貯蔵容器が１０ｍの高さである場合、点Ｐ１またはＰ２の圧力は１００ｋＰａである。直径６００ｍｍおよび長さ１ｍの排出チャンバの場合、面積は０．２８ｍ２である。力Ｆ１＝圧力×面積であるため、力Ｆ１は２８ｋＮである。
【０１１７】
中間チャンバ・ピストンの直径は３００ｍｍであり、面積は０．０７ｍ２である。力Ｆ２は、中間チャンバと管１１１との容積に重力および高さを掛けたものである。したがって、力Ｆ２＝７００ｋｇ×９．８×１０＝６．８６ｋＮである。これは、中間チャンバ内の液体を空にするために打ち勝つべき力である。Ｆ１とＦ２との差は、力勾配（２１．１４ｋＮ）である。
【０１１８】
タービン・チャンバ内で変換されたときの高圧空気のポテンシャル・エネルギーは、容積×圧力である。したがって、使用可能な動力は、０．２８ｍ３／ｓ×１００ｋＮ／ｍ２、または２１．１４ｋＮの力勾配に基づく等価動力である。これは、圧力＝力／面積または７５．５ｋＰａに等しい。使用可能な動力は、したがって、０．２８×７５．５＝２１．１４ｋＷに等しい。
【０１１９】
別の排出チャンバを使用して中間チャンバを動作させる工学計算を以下で説明する。
【０１２０】
排出チャンバ１９Ａを使用して高圧空気を発生する場合、Ｐ＝１００ｋＰａ、Ａ＝０．２８ｍ２、Ｖ＝０．２８ｍ３、およびＦ＝２８ｋＮである。動力に変換するために使用可能なポテンシャル・エネルギーは、０．２８×１００＝２８ｋＷである。
【０１２１】
排出チャンバ１９Ｂを使用して力を発生し、中間チャンバ１１０内でピストン１１２を動作させる。したがって、直径４００ｍｍの排出チャンバでは、Ａ＝０．１２５ｍ２、Ｖ＝０．１２５ｍ３である。１ｍの排出チャンバ動作長さを使用すると、排出チャンバが動作する圧力は１００ｋＰａである。したがって、ピストンに作用する力は、１００×０．１２５＝１２．５ｋＮである。
【０１２２】
中間チャンバへの全液体流は、Ｑ＝０．２８＋０．１２５＝０．４０５ｍ３である。中間チャンバの構成は、直径７００ｍｍ（Ａ＝０．３８５ｍ２）および長さ約１ｍの構成である。したがって、容積は約４００リットルである。中間チャンバは、約９ｍの高さで、塔の上部に接続される。管１１１の直径は２５０ｍｍ（Ａ＝０．０５ｍ２）である。  したがって、管１１１内の容積は０．４５ｍ３である。
【０１２３】
中間チャンバおよび管１１１内の液体の総量は、０．４０５＋０．４５＝０．８５５ｍ３（８５５リットルまたは８．３７９ｋＮ）である。
【０１２４】
ピストン１１２を移動させ、これにより中間チャンバ内の液体を上方に移動させるために、８．３７９ｋＮより大きい力が必要となる。上で計算したように、排出チャンバ１９Ｂで発生する力は１２．５ｋＮである。これは、中間チャンバ内のピストンで、４９．１％の安全域を有して打ち勝つのに必要な力よりも大きい。
【０１２５】
複数の排出チャンバ、中間チャンバ、および高圧空気シリンダの配置は、貯蔵容器の適切な高さで位置決めすることができると想定される。このようにして、複数のレベルを提供できるように、チャンバおよび空気シリンダのさらなる配置を、第１の構成よりも上または下に位置決めすることができる。
【０１２６】
図１０は、本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の詳細側面図を示す。図１０の装置は、図９に示す装置と多くの点で非常に類似している。例えば、排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは、ピストン２４が流体移送圧力を受ける場合に、ライン部材１１４およびプーリ１１５が作動されることにより、ピストン１１２に機械的動作を行わせる、図９に示すものと同様の方法で作用する。
【０１２７】
図１０の管１１１には、弁１２５（逆止め弁等）、および弁１２５を動作させる弁アクチュエータが装着される。図１０に示す本発明の実施形態では、弁１１９が適切なタイプの止め弁であり、逆止め弁が隣接して装着される。主弁９５も適切なタイプの弁とすることができる。
【０１２８】
装置は、低圧流体が貯蔵されチャンバ１１０に移送される中間チャンバ１２６を備える。流体移送は、機械的手段、電気動作システム等の適切な技術により、または重力の影響下で行うことができる。
【０１２９】
噴出口の形の出口１２９が、容器１１の上部領域に設けられ、容器１１の上部領域内の流体が、出口１２９を通って容器から流出するようになっている。タービン発電機１２２を駆動して電気を発生するために、流体が導管１２８およびジェット・ノズル１２７を通過する。導管１２８は種々のタイプ、形状、および構成とすることができ、重力の影響下で液体を移送することができる。
【０１３０】
出口１２９で放出される流体のポテンシャル・エネルギーは、ＰＥ＝ｍｇｈ（Ｎｍ）、ここで、ｍは流体の質量、ｇは重力、ｈは容器の高さである。タービン発電機１２２で使用可能な動力は、流体放出率または流速（Ｎ／ｓ）に水頭高さ（ｍ）を掛けたものの関数であるため、Ｎｍ／ｓまたはＪ／ｓまたはｋＷで表される。
【０１３１】
図１１は、４組の排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂが示される本発明の実施形態によるエネルギー発生装置の平面図を示す。単一の中間チャンバ１２６およびタービン発電機１２２が設けられるが、装置は、排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂおよび／または中間チャンバ１２６の数が必要に応じて変化するものであってもよいことを理解されたい。排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂを所望通りに１または複数の平面に設置することができる。これらのチャンバおよび容器を、水平面または垂直面を横切るピストンを内部に備える種々の方法で配置し構成することができる。
【０１３２】
排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは、連続して動力を出力するように構成される。各対の排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂは、繰返しサイクルを完了する時間を必要とするため、各対の排出チャンバ１９Ａ、１９Ｂの動作をずらして、連続して動力を出力することができる。動力の出力をｋＷｈまたはＭＷｈで表すことができると想定される。
【０１３３】
図１２Ａは、従来の石炭火力発電所におけるエネルギーと質量とのバランスを示す。これは、比較のために示されたものである。この図中の変数は以下のとおりである。
Ｅｉ＝エネルギー入力（熱エネルギーの石炭発熱量の形）。
Ｅｃ＝熱エネルギーから運動エネルギーおよび機械エネルギーに変換されたエネルギー。
ＥＬａ＝動作を行うための寄生負荷、摩擦およびエネルギー変換（Ｅｃ）による損失。
Ｅｏ＝電気エネルギーにおけるエネルギー出力。
ＥＬｂ＝変圧器、伝達、および分散によるエネルギー損失。
【０１３４】
このシステムのためのエネルギー・バランスを以下で説明する。
エネルギーと質力とのバランス式：Ｅｉ−ＥＬａ＝Ｅｏ
正味エネルギー利得（ＮＥＧ）＝Ｅｉ−Ｅｌａ。
エネルギー境界＝媒体としての温度勾配（ΔＴ）からの熱エネルギー。石炭焼却により温度が周囲温度から６００℃まで上昇し、圧力は４０バールである。ΔＴは、Ｅｉ（＋Ｅｉａ）＝０のときに時間とともに消散する可変媒体である。
Ｅｉａ（自力起動でのエネルギー入力補助）＝ＬＰＧ／ＬＮＧ、プラズマ等の形のガス。
【０１３５】
図１２Ｂは、本発明の実施形態によるエネルギー発生装置におけるエネルギーと質量とのバランスを示す。この図中の変数は以下のとおりである。
Ｅｉａ＝エネルギー入力（予め充電された電池からの電気エネルギーの形）。
ＥｉＧ＝流体力学サイクル中のような、エネルギー入力（重力ポテンシャル・エネルギーの形）。
Ｅｃ＝静水圧エネルギーから運動エネルギーおよび機械エネルギーに変換されたエネルギー。
ＥＬａ＝動作を行うための寄生負荷、摩擦およびエネルギー変換（Ｅｃ）による損失。
Ｅｏ＝電気エネルギーにおけるエネルギー出力。
ＥＬｂ＝本発明が分散システムであるため、伝達および分散によるエネルギー損失は０である。
【０１３６】
このシステムのためのエネルギー・バランスについて以下で説明する。
エネルギーと質量とのバランス式
正味エネルギー利得（ＮＥＧ）＝Ｅｉ−Ｅｌａ。
エネルギー境界＝液体（非熱的）中の媒体としての静水圧勾配（ΔＰ）。流体力学サイクルにより重量が大きくなるため、重力ポテンシャル・エネルギーが生じる。ΔＰは、Ｅｉ（＋ＥｉＧ）＝０のときに時間とともに消散しない不変媒体である。浮力、液体／ガス濃度、重力は、したがって、不変媒体である。液体がない場合、Ｅｉａが有効電力であってもＥｉＧ、Ｅｃ、ＥＬａ、Ｅｏ、Ｅｌｂ＝０である。圧力は液体により伝達される。力は固体伝達により伝達される。圧縮空気システムは、静水圧により動作される。
【０１３７】
当業者は、本発明に、明記したもの以外の変更および修正を行うことができることを理解するだろう。本発明は、その精神および範囲に属するこのようなすべての変更および修正を含むことを理解されたい。
【図１】
2013525663.tif 000005
【図２】
2013525663.tif 000006
【図３】
2013525663.tif 000007
【図４】
2013525663.tif 000008
【図５】
2013525663.tif 000009
【図６】
2013525663.tif 000010
【図７】
2013525663.tif 000011
【図８】
2013525663.tif 000012
【図９】
2013525663.tif 000013
【図１０】
2013525663.tif 000014
【図１１】
2013525663.tif 000015
【図１２Ａ】
2013525663.tif 000016
【図１２Ｂ】
2013525663.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月16日(2011.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
前記貯蔵容器と流体連通する１または複数の均等化チャンバと、
それぞれが、前記貯蔵容器と流体連通する第１の部分と、第２の流体の供給源と流体連通する第２の部分とに分割される１または複数の排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記排出容器の前記第１の部分への前記第１の流体の流れにより、前記排出容器の前記第２の部分から前記第２の流体が排出されて、前記排出容器の前記第２の部分からの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【請求項２】
前記排出容器の前記第１の部分が、前記装置の動作サイクルのある部分の間、ある量の前記第１の流体を保持するように構成されたチャンバを備える、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項３】
前記排出容器の前記第２の部分が、前記装置の前記動作サイクルのある部分の間、ある量の前記第２の流体を保持するように構成されたチャンバを備える、請求項１または２に記載のエネルギー発生装置。
【請求項４】
前記第１および第２の流体が互いに異なる流体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項５】
前記第２の流体がガスまたはガスの混合物である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項６】
前記排出容器の前記第１および第２の部分が可動バリアにより互いに分離される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項７】
前記排出容器の前記第１の部分への前記第１の流体の流れによって前記可動バリアが第１の方向に移動し、これにより前記第２の流体が前記排出容器の前記第２の部分から排出され、
前記排出容器の前記第２の部分への前記第２の流体の流れによって前記可動バリアが第２の方向に移動し、これにより前記第１の流体が前記排出容器から排出される、請求項６に記載のエネルギー発生装置。
【請求項８】
前記エネルギー発生手段が、発電機と関連付けられた回転手段を備え、前記回転手段の回転により、前記発電機内で動力を発生するようになっている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項９】
前記エネルギー発生手段が、発電機と関連付けられた重力手段を備え、前記回転手段の回転により、前記発電機内で動力を発生するようになっている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１０】
前記装置が複数の排出容器を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１１】
前記排出容器のそれぞれの前記第１および第２の部分が、可動バリアにより互いに分離される、請求項１０に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１２】
前記排出容器の少なくとも一方の前記可動バリアが、他方の排出容器の前記可動バリアと異なる直径を有する、請求項１１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１３】
１または複数の均等化チャンバの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの均等化チャンバの上端部に関連付けられた均等化リザーバを備える、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１４】
前記均等化リザーバが、前記貯蔵容器および前記少なくとも１つの均等化チャンバの両方に流体連通する、請求項１３に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１５】
前記均等化リザーバが、前記１または複数の排出容器の少なくとも１つの可動バリアと関連付けられた可動バリアを備える、請求項１３または１４に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１６】
前記１または複数の均等化チャンバが、管、導管等を備え、前記管、導管等が、前記貯蔵容器の外面に取り付けられ、前記貯蔵容器の上部に位置する第１の入口と、前記貯蔵容器の下部に位置する第２の入口とを通って前記貯蔵容器の内部と流体連通する、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１７】
前記１または複数の中間容器が、内部に位置する可動バリアを備える、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１８】
前記１または複数の中間容器の前記可動バリアが、前記１または複数の排出容器の可動バリアと関連付けられて、前記１または複数の排出容器の可動バリアの移動により、前記中間チャンバの前記可動バリアが対応して移動する、請求項１７に記載のエネルギー発生装置。
【請求項１９】
前記１または複数の中間容器の前記可動バリアが、ピストンを備える、請求項１７または請求項１８に記載のエネルギー発生装置。
【請求項２０】
複数の排出容器が、前記貯蔵容器に対して異なる高さで設けられる、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のエネルギー発生装置。
【請求項２１】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
前記貯蔵容器と流体連通する１または複数の均等化チャンバと、
１または複数の排出容器であって、それぞれが、前記排出容器を、前記貯蔵容器と流体連通する第１のチャンバと、第２の流体の供給源と流体連通する第２のチャンバとに分割するピストンを備えた排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記第１のチャンバへの前記第１の流体の流れにより前記ピストンが移動して、前記第２のチャンバから前記第２の流体が排出され、前記第２のチャンバからの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【請求項２２】
前記１または複数の排出容器の寸法が、前記貯蔵容器の寸法と異なる、請求項２１に記載のエネルギー発生装置。
【請求項２３】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
それぞれが、前記貯蔵容器と流体連通する第１の部分と、第２の流体の供給源と流体連通する第２の部分とに分割される１または複数の排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記排出容器の前記第１の部分への前記第１の流体の流れにより、前記排出容器の前記第２の部分から前記第２の流体が排出されて、前記排出容器の前記第２の部分からの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【請求項２４】
第１の流体を含むように構成された貯蔵容器と、
１または複数の排出容器であって、それぞれが、前記排出容器を、前記貯蔵容器と流体連通する第１のチャンバと、第２の流体の供給源と流体連通する第２のチャンバとに分割するピストンを備えた排出容器と、
前記貯蔵容器と前記１または複数の排出容器との間に位置する１または複数の中間チャンバと、
エネルギー発生手段とを備え、
前記貯蔵容器から前記第１のチャンバへの前記第１の流体の流れにより、前記ピストンが移動して、前記第２のチャンバから前記第２の流体が排出され、前記第２のチャンバからの前記第２の流体の流れにより前記エネルギー発生手段が作動する、エネルギー発生装置。
【国際調査報告】
2013525663.tif 000018
2013525663.tif 000019