(57)【要約】エネルギー発生システムであって、少なくとも１本のシャフトと、少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつこの少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる浮力手段であって、浮力手段が少なくとも１本のシャフトに対して移動することに起因して少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する、浮力手段と、浮力手段を移動させるため、浮力手段に流体を加える、もしくは、浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、を備えている、エネルギー発生システム。【選択図】図１
2011506829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも１本のシャフトと、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつ前記少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる浮力手段であって、前記浮力手段が前記少なくとも１本のシャフトに対して移動することに起因して前記少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する、前記浮力手段と、
前記浮力手段を移動させるため、前記浮力手段に流体を加える、もしくは、前記浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、
を備えている、エネルギー発生システム。
【請求項２】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、
前記容器の中に配置されている少なくとも１本のシャフトと、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつ前記少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる浮力手段であって、前記浮力手段が前記少なくとも１本のシャフトに対して移動することに起因して前記少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する、前記浮力手段と、
前記浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、前記浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、前記第２の流体が前記第１の流体の密度とは異なる密度を有する、前記手段と、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、
を備えている、エネルギー発生システム。
【請求項３】
前記少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する結果として、前記パワー発生手段によってパワーが発生する、
請求項１または請求項２に記載のエネルギー発生システム。
【請求項４】
前記第２の流体の前記密度が前記第１の流体の前記密度より小さい、
請求項２または請求項３に記載のエネルギー発生システム。
【請求項５】
前記第１の流体が水であり、前記第２の流体が空気である、
請求項２から請求項４のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項６】
前記浮力手段に前記流体が加わることに起因して前記浮力手段が前記容器の中で上昇し、前記浮力手段から前記流体が排出されることに起因して前記浮力手段が前記容器の中で沈む、
請求項１から請求項５のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項７】
前記浮力手段が、
前記シャフトが貫通するようにされている中央の中空通路、
を備えている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項８】
前記少なくとも１本のシャフトが、その外面に１本または複数の螺旋溝を備えている、
請求項１から請求項７のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項９】
前記浮力手段が、
前記少なくとも１本のシャフトの前記外面上の前記１本または複数の螺旋溝と係合するようにされている１つまたは複数の突起、
を備えている、
請求項８に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１０】
前記（１つまたは複数の）流体が１つまたは複数のリザーバに蓄えられている、
請求項１から請求項９のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１１】
前記１つまたは複数のリザーバが前記浮力手段と流体連通している、
請求項１０に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１２】
２つまたはそれ以上の浮力手段を備えている、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１３】
エネルギー発生システムであって、
ガイド手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、
前記浮力手段を移動させるため、前記浮力手段に流体を加える、もしくは、前記浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、
を備えており、
前記少なくとも１本の作動シャフトの回転が、前記浮力手段が前記少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、
エネルギー発生システム。
【請求項１４】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、
ガイド手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、
前記浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、前記浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、前記第２の流体が前記第１の流体の密度とは異なる密度を有する、前記手段と、
を備えており、
前記少なくとも１本の作動シャフトの回転が、前記浮力手段が前記少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、
エネルギー発生システム。
【請求項１５】
前記浮力手段が、
前記ガイド手段が貫通するようにされている中央の中空通路、
を備えている、
請求項１３または請求項１４に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１６】
前記ガイド手段が細長い部材を備えている、
請求項１３から請求項１５のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１７】
前記細長い部材が、チェーン、ケーブル、ワイヤ、または類似する要素である、
請求項１６に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１８】
前記浮力手段が移動する結果として、前記ガイド手段がそれに対応して動く、
請求項１３から請求項１７のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１９】
前記浮力手段が第１の方向に移動する結果として、前記ガイド手段がそれに対応して動くが、前記浮力手段が第２の方向に移動するときには、前記ガイド手段がそれに対応して動かない、
請求項１８に記載のエネルギー発生システム。
【請求項２０】
前記ガイド手段が、１つまたは複数の回転可能な軌道手段に関連付けられており、前記ガイド手段が動く結果として、前記１つまたは複数の回転可能な軌道手段が回転する、
請求項１３から請求項１９のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項２１】
前記回転可能な軌道手段が、前記作動シャフトに結合されるようにされており、前記回転可能な軌道手段が回転する結果として、前記作動シャフトが回転する、
請求項２０に記載のエネルギー発生システム。
【請求項２２】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、
前記容器の中に配置されている１つまたは複数の区画であって、前記第１の流体が前記１つまたは複数の区画に入ることが防止されている、前記１つまたは複数の区画と、
ガイド手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段であって、前記少なくとも１本の作動シャフトが少なくとも部分的に前記１つまたは複数の区画の中に配置されている、前記パワー発生手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、
前記浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、前記浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、前記第２の流体が前記第１の流体の密度とは異なる密度を有する、前記手段と、
を備えており、
前記少なくとも１本の作動シャフトの回転が、前記浮力手段が前記少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、
エネルギー発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体力学的なエネルギー発生システムに関する。より詳細には、本発明は、液体媒体中の気体の浮力特性を利用する、流体力学的なエネルギー発生システム（または水圧エネルギー変換システム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力などのパワーの生成は、化石燃料（例えば、石炭、天然ガス、石油）を使用することによって達成されてきた。しかしながら、近年、化石燃料の埋蔵量が減少しており、さらには、パワーの生成に化石燃料を使用することが環境に影響を及ぼすため、パワーを生成するための、よりクリーンな代替方法が、ますます注目されるようになっている。
【０００３】
これら代替のパワー発生技術（太陽光、風、波、地熱など）は、環境には相当に優しいが、パワー発生の効率が低い、既存の化石燃料技術と比較して設備建設コストが高い、外観的な魅力に欠ける（例えば風力発電地帯）ことに起因して、広く普及するには至っていない。
【０００４】
したがって、環境に悪影響を及ぼすことなく効率的にパワーを生成するパワー発生装置を提供することが可能ならば、有利であろう。
【０００５】
本明細書において従来技術の文献を参照している場合、当然ながら、その参照は、その文献が豪州または他の国における共通の一般的知識であることを認めるものではないことを理解されたい。
【０００６】
本明細書全体を通じて、用語「備えている」およびその活用形は、特に明記していない限りは、記載されている以外の要素・ステップも含まれるものと解釈されたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述した欠点の少なくともいくつかを克服するエネルギー発生システムを提供すること、もしくは、有用あるいは商業的な選択肢を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広義の態様においては、エネルギー発生システムであって、少なくとも１本のシャフトと、少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつ少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる浮力手段（buoyant means）であって、自身が少なくとも１本のシャフトに対して移動することによって少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する、浮力手段と、浮力手段を移動させるため、浮力手段に流体を加える、もしくは、浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、を備えている、エネルギー発生システム、を提供する。
【０００９】
本発明の一態様においては、エネルギー発生システムであって、少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、容器の中に配置されている少なくとも１本のシャフトと、少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつ少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる浮力手段であって、自身が少なくとも１本のシャフトに対して移動することによって少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する、浮力手段と、浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、第２の流体が第１の流体の密度とは異なる密度を有する、手段と、少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、を備えている、エネルギー発生システム、を提供する。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態においては、少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する結果として、パワー発生手段によってパワーが発生する。
【００１１】
第２の流体の密度が第１の流体の密度とは異なるならば、第１の流体および第２の流体は任意の適切な流体とすることができる。一般的には、第２の流体の密度が第１の流体の密度より小さく、しかしながら、流体の各密度の差を利用して浮力手段を移動させることを理解されたい。第１の流体および第２の流体は、液体、気体、溶液、またはこれらの組合せとすることができる。本発明の好ましい実施形態においては、第１の流体が水（真水または塩水）であり、第２の流体が空気である。
【００１２】
浮力手段はシャフトに対して移動し、シャフトが所定位置において回転することが好ましい。浮力手段に第２の流体が加わると、密度が高い方の第１の流体の中の浮力手段の浮力が増大し、浮力手段が容器の中で上向きに移動する。第２の流体が浮力手段から排出されると、浮力手段の浮力が減少し、浮力手段が容器の中で下向きに移動する。浮力手段は、任意の適切な手段を備えていることができるが、浮力手段は、膨張可能な容器を備えていることが好ましい。本発明の好ましい実施形態においては、第２の流体が容器内に漏れることと、第１の流体が浮力手段の中に漏れることとを防止するため、浮力手段は防水性かつ気密性である。
【００１３】
前述したように、浮力手段は少なくとも１本のシャフトに関連付けられている。浮力手段は、任意の適切な技術を使用してシャフトに結合することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、浮力手段は、実質的に円筒状、トロイド状、または、中央の中空通路を有する任意のその他の類似する形状として構築されている。この実施形態においては、シャフトは、浮力手段の中央の中空通路を貫通するようにされている。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態においては、１本または複数のシャフトに関連付けられている複数の浮力手段を存在させることができる。
【００１５】
浮力手段が少なくとも１本のシャフトに対していずれかの方向に移動することによって、少なくとも１本のシャフトが回転する。浮力手段もしくは少なくとも１本のシャフト、またはその両方は、少なくとも１本のシャフトの回転を増大させるようにされていることが好ましい。本発明の一実施形態においては、浮力手段は、１つまたは複数の係合手段を備えており、この係合手段は、少なくとも１本のシャフトと係合しており、浮力手段が少なくとも１本のシャフトに対して移動するとき、それに起因して少なくとも１本のシャフトが回転するようにされている。この係合手段は、任意の適切な形態とすることができるが、本発明の好ましい実施形態においては、係合手段は、シャフトの表面と係合するようにされている１つまたは複数の突起を備えている。１つまたは複数の突起は、浮力手段がシャフトに対して移動するときにそれに起因してシャフトが回転するような形状であることが好ましい。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態においては、１つまたは複数の突起は、シャフトの外面の相補部分と係合することができる。シャフトの外面の相補部分は、浮力手段がシャフトに対して移動するときにシャフトの回転を増大させる任意の適切な形態とすることができる。本発明のいくつかの実施形態においては、シャフトの外面に、溝や施条などを設けることができる。本発明の代替実施形態においては、シャフトの外面に、シャフトの全長の少なくとも一部分に沿って延びている１つまたは複数の連続的な螺旋溝を設けることができる。本発明のこの実施形態においては、浮力手段の１つまたは複数の突起がシャフトの１つまたは複数の螺旋溝と係合する。浮力手段がシャフトに対して移動するとシャフトが回転する。少なくとも１本のシャフトのそれぞれは、自身に関連付けられている１つまたは複数の浮力手段を有することができる。
【００１７】
浮力手段は、任意の適切な構造とすることができる。しかしながら、浮力手段は、少なくとも部分的に第２の流体によって満たされているときに浮力を有し、第２の流体が排出されたときに第１の流体よりも密度が高くなるように構築されていることが好ましい。このようにすることで、浮力手段を、中に含まれている第２の流体の量に応じて重力下において容器の中で上向きおよび下向きの両方に移動させることができる。浮力手段は、フレキシブルな膨張可能なカプセルとして構築する、または剛性の容器とする、またはこれらの組合せとすることができる。浮力手段は、自身が容器内で第１の流体の中を移動するときに抗力が小さい形状であることが好ましい。容器の中での浮力手段の移動を制御することによって、必要時にシャフトの回転を実質的に連続的に維持することができ、このことは、本パワー発生手段によってパワーを連続的に発生させ得ることを意味する。本発明の好ましい実施形態においては、浮力手段のサイズは、例えば、表面積と第１の流体の密度に基づく浮力の式に従って決定される。
【００１８】
容器内での浮力手段の下向きの移動は、重力下で達成することができる。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態においては、容器の中での浮力手段の下向きの移動を発生させることを支援する重り（例えばバラスト）が、浮力手段に設けられている。この重りは任意の適切なタイプとすることができるが、本発明のいくつかの実施形態においては、重りは、容器の中に含まれている第１の流体に露出されるため、ステンレス鋼または類似する耐食性材料から構築されている。重りの質量は、交流発電機を作動させる、したがって電気を発生させるために要求されるトルクによって決めることができる。
【００１９】
本発明の別の実施形態においては、シャフトに対する浮力手段の移動を利用して、パワーを発生させることができる。本発明のこれらの実施形態においては、重りが回転子として機能し、シャフトが固定子として機能する、またはその逆とすることができる。回転子および固定子は任意の適切な配置構造とすることができ、例えば、シャフトを永久磁石として設ける、またはシャフトに磁気部分を設け、重り／浮力手段を１つまたは複数の電磁コイルとして設ける、または重り／浮力手段に１つまたは複数の電磁コイルを設ける（ただしこれらに限定されない）。このようにすることで、重りがシャフトに対して移動するとき、電流を発生させることができる。
【００２０】
代替形態として、浮力手段に磁気手段を設け、浮力手段がその往復運動時に中を動くことができる１つまたは複数のコイルを設けることができる。一般に、コイルはシャフトと同軸に取り付ける。
【００２１】
この電流は、本エネルギー発生システム内で使用する、または、本エネルギー発生システムの外側の１つまたは複数の別の用途において使用することができる。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態においては、浮力手段がシャフトに対してなめらかに移動することを支援するガイド手段が、浮力手段に設けられている。このガイド手段は、任意の適切な手段、例えば、シャフトに平行に配置されているガイドポール）とすることができる。好ましくは、ガイド手段と係合し、浮力手段がなめらかに移動することを支援するようにされている、任意の適切な形態の係合手段が、浮力手段に設けられている。ガイド手段と、浮力手段およびガイド手段の係合とによって、浮力手段が回転することが防止され、これによって、少なくとも１本のシャフトの強制的な回転が支援されることが好ましい。
【００２３】
シャフトの一方の端部はパワー発生手段に関連付けられていることが好ましい。シャフトの他方の端部は、容器の天井または床に適切に結合できるが、このシャフトの他方の端部が、移動しないように容器の表面に取り付けられていることは絶対的な条件ではない。しかしながら、シャフトが結合されている場合、シャフトが容器の中で縦軸線を中心に自由に回転できることは絶対的な条件である。本発明の最も好ましい実施形態においては、シャフトが容器の基部において支持体（例えばベアリング）に連結されており、シャフトの他方の端部は、容器の上部に配置されているパワー発生手段に関連付けられている。
【００２４】
容器は、任意の適切な形態、例えば槽（ただしこれに限定されない）とすることができる。容器の正確な寸法は、本発明の動作において特に重要ではない。あるいは、容器は、給水塔、鉱坑、水体（例えば湖や海）に浸されている管または円筒、または流体を中に含めることのできる任意のその他の場所または装置とすることもできることが理解されるであろう。
【００２５】
浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段は、任意の適切な形態とすることができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、本パワー発生システムには、第２の流体を蓄えておくことのできる少なくとも１つのリザーバが設けられている。この少なくとも１つのリザーバは、第２の流体の必要な体積を含んでいることができるならば、任意の適切な構造、形状、またはサイズとすることができる。本発明の好ましい実施形態においては、本パワー発生システムには２つのリザーバが設けられている。この実施形態においては、第１のリザーバが容器の下部に配置されており、第２のリザーバが容器の上部に配置されている。より好ましくは、第２のリザーバは、容器内の第１の流体の表面のすぐ上、またはすぐ下の高さに配置されている。本発明の少なくとも１つのリザーバは、容器の内側または外側のいずれかに設けることができる。
【００２６】
２つのリザーバが存在する本発明の実施形態においては、第１のリザーバは、容器の外側の供給源から第２の流体を取り込むようにすることができる。例えば、第２の流体が気体である場合、気体発生システム、ガスシリンダ、ガスブロワ、またはファンから気体を取り込むことができる。第２の流体が空気である場合、大気から直接取り込むことができる。
【００２７】
浮力手段は、第１のリザーバおよび第２のリザーバの両方と流体連通していることが好ましい。本発明のさらなる実施形態においては、第１のリザーバおよび第２のリザーバが、互いに直接的に流体連通していることもできる。リザーバの間の流体連通と、リザーバと浮力手段との間の流体連通は、適切な方法（例えば、供給管、ホース、導管、または第２の流体が中を流れることのできる任意の他の適切な装置）を使用して、達成することができる。本エネルギー発生システムには、第２の流体が中を流れることのできるフレキシブルなホースが設けられていることが好ましい。このホースは、任意の適切な材料から作製することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、耐久性のある耐食性材料からホースを作製することができる。このような材料としては、プラスチック、例えば、ポリプロピレン（ただしこれに限定されない）が挙げられる。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態においては、本エネルギー発生システムに、管、ホース、または導管等のための１つまたは複数のハウジング手段を設けることができる。ハウジング手段は、任意の適切なタイプとすることができる。ハウジング手段は、管、ホース、または導管等が、シャフトもしくは移動する浮力手段、またはその両方と絡み合うことが確実に防止されるようにされていることが好ましい。
【００２９】
本発明の代替実施形態においては、エネルギー発生システムに、１つまたは複数のドッキング手段を設けることができる。このドッキング手段は、第１のリザーバおよび第２のリザーバの少なくとも一方に関連付けることができる。ドッキング手段は、容器の中で浮力手段が移動するときに浮力手段と係合するようにすることができる。浮力手段とドッキング手段とが接触しているとき、第２の流体を浮力手段からリザーバに、またはリザーバから浮力手段に直接送り込むことができ、第２の流体が中を流れる管あるいはホースを不要とすることができる。ドッキング手段は、浮力手段がドッキング手段に接触しているときにのみ作動するようにされているならば、任意の適切な構造とすることができる。
【００３０】
第１のリザーバと浮力手段との間では、任意の適切な方法を使用して第２の流体を流すことができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、第２の流体を浮力手段の中に送り込む手段が、第１のリザーバに設けられている。第２の流体を浮力手段の中に送り込む手段は、１つまたは複数のピストンを備えていることが好ましい。第２の流体が浮力手段の中に送り込まれると、浮力手段に浮力が生じて容器の中を上昇する。移動範囲の上限において、浮力手段から第２の流体を排出することができる。浮力手段から排出された流体は第２のリザーバに流れ込むことが好ましいが、この流体を大気中に直接送り出すこともできる（例えば、容器の上部から放出することによる）。浮力手段から流体を排出することによって、浮力手段が重力下で容器の中を下向きに移動する。
【００３１】
浮力手段から排出される流体は、第２のリザーバに蓄えておくことができる。本発明のさまざまな実施形態においては、第２のリザーバの中の流体を大気に放出して第２のリザーバ内の流体圧力を下げることができ、または、浮力手段の次の膨張のための準備として、圧力を等化させ、容器の外側から取り込まなければならない流体量を減少させる目的で、第２のリザーバの中の流体を第１のリザーバに戻すことができる。
【００３２】
本発明の代替実施形態においては、リザーバの間の流体の流れ、あるいはリザーバと浮力手段との間の流体の流れは、容器内におけるリザーバや浮力手段の相対的な位置に起因してリザーバの間に生じる圧力差を利用することによって、達成される。例えば、第１のリザーバの中の流体は、第１のリザーバが容器の底部に位置しているため、浮力手段の圧力よりも高い圧力を有する。したがって、第１のリザーバと浮力手段との間の弁が作動すると、相対的に高い圧力の第１のリザーバと相対的に低い圧力の浮力手段との間での流体の流れが自然に生じる。同様に、相対的に高い圧力の浮力手段から、相対的に低い圧力の第２のリザーバに第２の流体を送り込むときには、浮力手段と第２のリザーバとの間の弁を作動させることによって、相対的に高い圧力の浮力手段と相対的に低い圧力の第２のリザーバとの間での流体の流れが自然に生じる。このようにすることで、流体力学的なエネルギー発生システムに外部のエネルギー源から加える必要のあるエネルギーが最小限である。
【００３３】
リザーバにおける弁の作動は、任意の適切な技術を使用して、例えば、外部の電源（例：バッテリー、商用電源、発電機、太陽電池、フライホイールシステム等、またはこれらの任意の組合せ）を設けることによって、達成することができる。しかしながら、弁を作動させるために使用される電源は、外部エネルギー（すなわち本システム以外によって生成されるエネルギー）を使用する必要性が最小になるように、または内部発生エネルギー（parasitic energy）として選択されることが好ましい。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態においては、第１のリザーバおよび第２のリザーバの少なくとも一方に、１つまたは複数のピストンが設けられている。本発明のこの実施形態においては、１つまたは複数のピストンが第１の方向に作動すると、流体がリザーバから浮力手段に送り込まれ、１つまたは複数のピストンが第２の方向に動くと、流体が浮力手段からリザーバに取り込まれる。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態においては、リザーバの両方に１つまたは複数のピストンが設けられている。リザーバのそれぞれに対して個別のアクチュエータを設ける、または、両方のリザーバに共通のアクチュエータを使用することができる。本発明のいくつかの実施形態においては、一方のリザーバに関連付けられているピストンが作動して、そのリザーバから液体が強制的に排出されると、それと同時に、他方のリザーバに関連付けられているピストンが作動してそのリザーバの中に液体が取り込まれる。本発明のこの実施形態においては、往復ラム（reciprocating ram）（または「リバーススラスタ（reverse thruster）」）を使用して、ピストンを同時に作動させることができるが、任意の別の適切な技術も使用できることが当業者には理解されるであろう。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態においては、リザーバ同士を相互に接続している、もしくは、リザーバと浮力手段とを相互に接続している、またはその両方である、管、ホース、または導管のすべてに、流体が一方向のみに流れるようにする１つまたは複数の手段が設けられている。この手段は、任意の適切なタイプ、例えば一方向弁または逆止弁とすることができる。
【００３７】
パワー発生手段は、任意の適切な形態とすることができる。シャフトが回転することによってパワー発生手段が作動するように、シャフトがパワー発生手段に結合されていることが好ましい。このパワー発生手段は、任意の適切な形態、例えば、１つまたは複数の発電機、タービン、またはフライホイールシステムとすることができる（ただしこれらに限定されない）。シャフトの回転エネルギーをパワー発生手段に伝達する目的には、任意の適切な装置または技術を使用することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、ラチェット歯車システムを使用してシャフトの回転エネルギーをパワー発生手段に伝達する。ラチェット歯車システムは、通常、少なくとも一方向のシャフトの回転を防止する。
【００３８】
第１のリザーバの１つまたは複数のピストンを駆動する、もしくは、リザーバ同士あるいはリザーバと浮力手段とを相互に接続している流体ラインにおける逆止弁を作動させる、またはその両方を行うために要求されるエネルギーは、任意の適切なエネルギー源、例えば、商用電源、バッテリー、または発電機から提供することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、本パワー発生システムには、少なくとも１つの太陽エネルギー収集装置が設けられている。本発明のこの実施形態においては、太陽エネルギー収集装置は、１つまたは複数のピストン、もしくは１つまたは複数の弁、またはその両方を駆動するために要求されるエネルギーの少なくとも一部を提供することができる。このようにすることで、要求されるエネルギーが内部発生エネルギーによってまかなわれる。
【００３９】
１つまたは複数のピストンの表面積は、変数として、移動させる第２の流体の体積、第１の流体の密度、リザーバと第１の流体の表面との間の距離、のうちの１つまたは複数の関数として決定することができる。
【００４０】
次の表１および表２は、本発明の実施形態によるエネルギー発生システムを設計するための計算（エネルギー発生システムによって発生するパワー出力の要約を含む）を示している。
【００４１】
【表１】
2011506829.tif 000003
【００４２】
【表２】
2011506829.tif 000004
次の表３は、本発明の実施形態によるエネルギー発生システムにおけるエネルギーおよび質量のバランスの計算を示している。
【００４３】
【表３】
2011506829.tif 000005
さらなる態様においては、本発明は、広義には、エネルギー発生システムであって、ガイド手段と、ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段と、ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、浮力手段を移動させるため、浮力手段に流体を加える、もしくは、浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、を備えており、少なくとも１本の作動シャフトの回転が、浮力手段が少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、エネルギー発生システム、に関する。
【００４４】
本発明の別の態様においては、エネルギー発生システムであって、少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、ガイド手段と、ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段と、ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、第２の流体が第１の流体の密度とは異なる密度を有する、手段と、を備えており、少なくとも１本の作動シャフトの回転が、浮力手段が少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、エネルギー発生システム、が提供される。
【００４５】
上述したように、浮力手段はガイド手段に関連付けられている。浮力手段は、任意の適切な方法によってガイド手段を関連付けることができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、浮力手段は、実質的に円筒状、トロイド状、または、中央の中空通路を有する任意のその他の類似する形状として構築されている。この実施形態においては、ガイド手段は、浮力手段における中央の中空通路を貫通するようにすることができる。あるいは、浮力手段をガイド手段に結合するようにされている１つまたは複数の結合手段を、浮力手段に設けることができる。結合手段は、浮力手段もしくはガイド手段、またはその両方に、固定的に取り付けることができる。しかしながら、結合手段は、ガイド手段と浮力手段とが少なくとも一方向において互いに対して動くことができるようにされていることが好ましい。結合手段は、任意の適切な構造とすることができる。例えば、結合手段は、実質的に円筒状、トロイド状、または、ガイド手段が中を通ることのできる中央の中空通路を有する類似する形状を備えていることができる。あるいは、結合手段は、浮力手段をガイド手段に少なくとも一時的に着脱自在に固定する、あるいは留めるための任意の適切な形態を備えていることができる。
【００４６】
ガイド手段は、任意の適切なタイプまたは構造とすることができる。例えば、ガイド手段は、固定された手段、可動手段、またはこれらの組合せを備えていることができる。本発明のいくつかの実施形態においては、ガイド手段は、浮力手段の移動範囲の上限位置またはその近傍から、浮力手段の移動範囲の下限位置またはその近傍まで延びている少なくとも１本の細長い部材、を備えていることができる。この細長い部材は任意の適切な形態、例えば、チェーン、ケーブル、またはワイヤとすることができる（ただしこれらに限定されない）。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態においては、ガイド手段を巻き付けるもしくは繰り出す、またはその両方を行うことのできる１つまたは複数の格納装置（例えば、ドラム、スプール、スピンドル）を、ガイド手段に関連付けることができる。あるいは、ガイド手段を、無限ループの形において設けることができる。本発明のこの実施形態においては、ガイド手段がループに沿って確実にたどるようにされている１つまたは複数の軌道装置に、ガイド手段を関連付けることができる。この軌道装置は、任意の適切な形態、例えば、プーリーとすることができる（ただしこれに限定されない）。本発明の好ましい実施形態においては、ガイド手段の下端部に１つの軌道装置が設けられており、ガイド手段の上端部に第２の軌道装置が設けられている。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態においては、軌道装置の少なくとも一方は、自身の軸線を中心として動く（例えば回転する）ようにされている。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態においては、少なくとも１本の作動シャフトを、少なくとも１つの回転可能な軌道装置に関連付けることができる。本発明のこの実施形態においては、軌道装置が回転することによって、少なくとも１本の作動シャフトが回転する。少なくとも１本の作動シャフトは、パワー発生手段に結合されていることが好ましく、したがって、少なくとも１本の作動シャフトが回転する結果としてパワー発生手段によってパワーが発生する。
【００５０】
少なくとも１本の作動シャフトは、浮力手段の移動方向に対して実質的に垂直な角度に配置されていることが好ましい。浮力手段の移動方向は実質的に垂直方向にあることが好ましく、したがって、少なくとも１本の作動シャフトは実質的に水平方向に配置されていることが好ましい。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態においては、浮力手段は、ガイド手段に対して少なくとも一方向に移動するようにされている。本発明の別の実施形態においては、浮力手段が少なくとも一方向に移動すると、それに対応してガイド手段が動く。好ましくは、浮力手段が移動すると、それに対応してガイド手段が一方向のみに動く。本発明のこの実施形態においては、浮力手段が第２の方向に移動するとき、ガイド手段は静止したままである。ガイド手段の対応する動きにつながる浮力手段の移動の方向は重要ではないが、本発明の好ましい実施形態においては、浮力手段が下向きに移動するとガイド手段が対応して動き、浮力手段が上向きに移動するときにはガイド手段は静止したままである。
【００５２】
ガイド手段の対応する動きは、任意の適切な技術を使用して達成することができる。浮力手段が一方向に移動するときにガイド手段と係合するようにされている係合手段が、浮力手段（または結合手段（存在時））に設けられていることが好ましい。任意の適切な係合手段、例えば、１つまたは複数の締め付け具、挟み具、ラチェット、またはこれらの任意の組合せを使用することができる（ただしこれらに限定されない）。係合手段は、浮力手段が一方向に移動するときのみにガイド手段と係合するようにされていることが好ましい。したがって、係合手段は１つまたは複数のラチェットを備えていることが好ましい。
【００５３】
浮力手段が移動する結果としてガイド手段が対応して動くとき、ガイド手段がそのループに沿って動くように強制することができる。ガイド手段がそのループに沿って動くとき、ガイド手段の動きによって軌道装置の少なくとも一方が回転する。この回転可能な軌道装置は、少なくとも１本の作動シャフトに関連付けられていることが好ましく、すなわち、軌道装置が回転することによって少なくとも１本の作動シャフトが回転し、これによって、動きがパワー発生装置に伝達され、結果としてパワーが発生する。回転可能な軌道装置に保持手段（gripping means）が設けられていることが好ましく、この保持手段は、軌道装置とガイド手段との間の保持特性を向上させることにより、ガイド手段が動くと軌道装置が確実に回転するようにする。
【００５４】
第１の流体および第２の流体は、第２の流体の密度が第１の流体の密度とは異なっているならば、任意の適切な流体とすることができる。一般には、第２の流体の密度が第１の流体の密度より小さいが、流体の各密度の差を利用して浮力手段を移動させることを理解されたい。第１の流体および第２の流体は、液体、気体、溶液、またはこれらの組合せとすることができる。本発明の好ましい実施形態においては、第１の流体が水（真水または塩水）であり、第２の流体が空気である。
【００５５】
浮力手段は、任意の適切な構造とすることができる。しかしながら、浮力手段は、少なくとも部分的に第２の流体によって満たされているときに浮力を有し、第２の流体が排出されたときに第１の流体よりも密度が高くなるように構築されていることが好ましい。このようにすることで、浮力手段を、中に含まれている第２の流体の量に応じて重力下において容器の中で上向きおよび下向きの両方に移動させることができる。浮力手段は、フレキシブルな膨張可能なカプセルとして構築する、または剛性の容器とする、またはこれらの組合せとすることができる。浮力手段は、自身が容器内で第１の流体の中を移動するときに抗力が小さい形状であることが好ましい。容器の中での浮力手段の移動を制御することによって、必要時にシャフトの回転を実質的に連続的に維持することができ、このことは、本パワー発生手段によってパワーを連続的に発生させ得ることを意味する。本発明の好ましい実施形態においては、浮力手段のサイズは、例えば、表面積と第１の流体の密度に基づく浮力の式に従って決定される。
【００５６】
容器内での浮力手段の下向きの移動は、重力下で達成することができる。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態においては、容器の中での浮力手段の下向きの移動を発生させることを支援する重り（例えばバラスト）が、浮力手段に設けられている。この重りは任意の適切なタイプとすることができるが、本発明のいくつかの実施形態においては、重りは、容器の中に含まれている第１の流体に露出されるため、ステンレス鋼または類似する耐食性材料から構築されている。本発明のいくつかの実施形態においては、重りは、浮力手段の基部の一部（または全体）を形成していることができる。重りの質量は、交流発電機を作動させる、したがって電気を発生させるために要求されるトルクによって決めることができる。したがって、エネルギーの発生または獲得は、少なくとも１本の作動シャフトが両方向に回転することによって行われる。したがって、浮力手段が上向きまたは下向きのいずれかに移動する結果として、少なくとも１本の作動シャフトによってエネルギーを発生させる、または獲得することができる。
【００５７】
本発明のいくつかの実施形態においては、浮力手段がガイド手段に対してなめらかに移動することを支援する位置決め（locating means）手段が、浮力手段に設けられている。この位置決め手段は、任意の適切な手段、例えば、ガイド手段に平行に配置されているポール、ケーブル、またはチェーンとすることができる。浮力手段には、位置決め手段と係合して、浮力手段がなめらかに移動することを支援するようにされている任意の適切な形態の係合手段、が設けられていることが好ましい。この係合手段は、任意の適切な材料から構築することができる。しかしながら、係合手段は、耐食性であるようにされていることが好ましい。さらには、係合手段は、注油型または自己潤滑性（self-lubricating）であることが好ましい。したがって、本発明の好ましい実施形態においては、係合手段は、海洋環境に適している高密度のプラスチックから作製することができる。本発明の好ましい実施形態においては、位置決め手段は、耐食性材料から構築されている。任意の適切な材料、例えばステンレス鋼を使用することができる（ただしこれに限定されない）。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態においては、１つまたは複数のガイド手段に関連付けられている複数の浮力手段を存在させることができる。
【００５９】
本エネルギー発生システムの動作の制御は、任意の適切な技術を使用して達成することができる。例えば、本エネルギー発生システムの動作を、手動で制御することができる。本発明の好ましい実施形態においては、本エネルギー発生システムの動作を、適切な自動手段を使用して制御することができる。本発明のいくつかの実施形態においては、本エネルギー発生システムに、電子制御システム、例えば、分散制御システム（ＤＣＳ）を設けることができる。本発明のこの実施形態においては、電子制御システムに１つまたは複数のユーザインタフェースが設けられていることが好ましい。このユーザインタフェースは任意の適切な形態、例えば、１つまたは複数の画面、制御盤、計器盤、キーボード、またはこれらの任意の組合せとすることができる（ただしこれらに限定されない）。ユーザインタフェースは、使用者がシステムの自動制御を無効にすることと、特定の機能、例えば、システムの始動、停止、またはリセット（ただしこれらに限定されない）を実行できるようにする手段（例えば、ボタン、スイッチ、またはレバー）、を含んでいることが好ましい。
【００６０】
自動制御システムが使用される本発明の実施形態においては、自動制御モードと手動制御モードとの間でシステムを切り換えることが可能であることが好ましい。
【００６１】
自動制御システムには、任意の適切な電源、例えば、商用電源、発電機、バッテリー、またはこれらの任意の組合せ（ただしこれらに限定されない）を使用して給電することができる。本発明のいくつかの実施形態においては、自動制御システムを制御するために使用される電力の少なくとも一部分を、本エネルギー発生システムによって発生させることができる。
【００６２】
制御システムが使用される本発明の実施形態においては、容器の外側から容器の内側に延びているケーブル（例えば電気配線）を設けることが必要である。本発明のこの実施形態においては、装置の防水性が維持され、容器の中または容器の外に流体が漏れないようにするため、ケーブルが、容器の壁もしくは容器の基部、またはその両方に埋め込まれていることが好ましい。
【００６３】
さらに別の態様においては、本発明は、広義には、エネルギー発生システムであって、少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、容器の中に配置されている１つまたは複数の区画であって、第１の流体が１つまたは複数の区画に入ることが防止されている、１つまたは複数の区画と、ガイド手段と、ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段であって、少なくとも１本の作動シャフトが少なくとも部分的に１つまたは複数の区画の中に配置されている、パワー発生手段と、ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、第２の流体が第１の流体の密度とは異なる密度を有する、手段と、を備えており、少なくとも１本の作動シャフトの回転が、浮力手段が少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、エネルギー発生システム、に関する。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態においては、作動シャフトの回転速度を増大させる１つまたは複数の手段を、ガイド手段に設けることができる。任意の適切な手段を使用することができる。本発明の好ましい実施形態においては、ガイド手段に１つまたは複数の重りが設けられている。１つまたは複数の重りは、１つまたは複数の区画の中に配置されていることが好ましい。したがって、ガイド手段が動くとき、１つまたは複数の重りの質量によってガイド手段の動きの速度が増大し、これによって作動シャフトの回転速度が高まる。１つまたは複数の重りの移動は、制御する、または自由落下（浮力手段が第１の流体の中を移動するときの抗力を考慮する場合にはほぼ自由落下）とすることができる。しかしながら、一般的には、第１の流体の圧力下で第２の流体が浮力手段から排出されるため、浮力手段の抗力は最小化される。
【００６５】
さらには、１つまたは複数の重りが移動することによって、１つまたは複数の装置、例えばコンプレッサを作動させることもできる。任意の適切なコンプレッサを使用することができる。１つまたは複数の装置によって発生する圧力を蓄えておき、任意の適切な回転装置または発電装置（例：タービン）に適切なタイミングにおいて解放することができる。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態においては、複数の浮力手段を設けることができる。
【００６７】
本明細書に記載した本発明のすべての態様および実施形態において、パワー発生手段は、システム内の任意の適切な位置に配置することができる。本発明のいくつかの実施形態においては、パワー発生手段は、システムの上部領域に（例えば、容器の上端部、場合によっては容器の上に）配置することができる。あるいは、パワー発生手段をシステムの下部領域に（例えば、容器の下端部、場合によっては容器の下に）配置することができる。パワー発生手段を容器の下部領域（すなわち地面の高さ）に配置するメリットは、パワー発生手段に要求される支持構造が軽減することと、保守目的などの場合にパワー発生手段へのアクセスの容易性が高まることである。
【００６８】
以下では、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態によるエネルギー発生システムの断面図を示している。
【図２】本発明の実施形態による浮力手段の詳細図を示している。
【図３】本発明の実施形態による第１のリザーバの詳細図を示している。
【図４】本発明の代替実施形態による第１のリザーバの詳細図を示している。
【図５】本発明の実施形態によるエネルギー発生システムの断面図を示している。
【図６】本発明の代替実施形態によるエネルギー発生システムの断面図を示している。
【図７】本発明の実施形態による作動シャフトおよび歯車を示している。
【図８】本発明の実施形態による作動シャフトおよび歯車を示している。
【図９】本発明の代替実施形態によるパワー発生システムを示している。
【図１０】本発明の実施形態による往復ラムアセンブリを示している。
【図１１】本発明の実施形態による往復ラムアセンブリを示している。
【図１２】本発明の実施形態による往復ラムアセンブリを示している。
【図１３】本発明の実施形態による回転子／固定子アセンブリを示している。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
図面は、本発明の好ましい実施形態を図解することを目的として提供するものであり、本発明は図面に示した特徴のみに制限されないことを理解されたい。
【００７１】
図１には、本発明の実施形態によるエネルギー発生システム１０を示してある。このエネルギー発生システム１０は、水槽（water tank）の形における容器１１と、縦軸線を中心に回転可能なシャフト１２とを備えている。シャフト１２には、螺旋ねじ形状１３（helical screw shape）が設けられている。シャフトは、その下端部においてベアリング１６に結合されており、ベアリング１６は、シャフト１２がその縦軸線を中心に自由に回転できるようにしている。シャフト１２は、その上端部において、フライホイールシステムの形におけるパワー発生手段１７に結合されている。シャフト１２の回転エネルギーは、ラチェット歯車システム２０を使用することによってパワー発生手段１７に伝達することができる。
【００７２】
膨張可能なカプセルの形における浮力手段１４が設けられており、シャフト１２に関連付けられている。浮力手段１４には、浮力手段１４がシャフト１２に対してなめらかに移動することを支援するワイヤまたはポールの形におけるガイド手段１５が設けられている。
【００７３】
システム１０には、容器１１の下部に配置されている第１のリザーバ１８と、容器１１の上部に配置されている第２のリザーバ１９とが設けられている。第１のリザーバ１８は、空気取入口２１を通じて大気から空気を取り込む。第１のリザーバ内の圧力が所定の値に達するとピストン２２が作動し、空気が第１のホース２３を通じて浮力手段１４に送り込まれる。第１のリザーバ１８からの空気によって浮力手段１４が膨張すると、空気の密度によって浮力手段１４の密度が容器１１内の流体２５（例えば真水または塩水）よりも小さくなるため、浮力手段１４が容器１１の中を上向きに移動し始める。これによって、シャフト１２が回転してパワー発生手段が作動することにより、パワーが発生する。
【００７４】
浮力手段１４がその移動範囲の上限に達すると、浮力手段１４の中の空気が第２のホース２４を通じて第２のリザーバ１９に流れ込む。浮力手段１４から空気が排出されると、浮力手段１４は、バラスト（隠れて見えない）の支援によって重力下で容器１１の中を下向きに移動する。浮力手段１４から空気が排出されることによって、浮力手段１４は容器１１の中の流体２５よりも密度が高くなり、したがって、浮力手段が流体２５の中で沈む。浮力手段１４が下向きに移動することによって、シャフト１２が回転してパワー発生手段１７が作動することにより、パワーが発生する。
【００７５】
第２のリザーバ１９に蓄えられる空気は、第２のリザーバ１９の中の圧力が高くなりすぎた場合、通気口２６を通じて空気を大気に放出することができる。あるいは、空気を第２のリザーバ１９から第３のホース２７を通じて第１のリザーバ１８に送り込むことができ、この場合、浮力手段１４がその移動範囲の下限に達して第１のリザーバ１８からの空気によって再び膨張しなければならないとき、第１のリザーバ１８に取り込まなければならない空気が少なくてすむ。
【００７６】
すべてのホース２３，２４，２７には、システム１０の中を一方向のみに空気が流れるようにする逆止弁２８が設けられている。
【００７７】
容器１１には、必要に応じて換気装置２９を設けることができる。さらに、必要に応じてシステム１０における保守を行うことができるように、階段３０の形におけるアクセス手段とアクセス用構台３１とを容器１１に設けることもできる。
【００７８】
さらには、ピストン２２および逆止弁２８を駆動するのに要求されるエネルギーの少なくとも一部分を発生させるための太陽エネルギー収集装置３２をシステム１０に設けることができる。太陽エネルギー収集装置３２によって生成されるエネルギーは、システム１０の位置を示すためのライトまたはビーコン３３に給電する目的に使用することもできる。
【００７９】
図２には、本発明の実施形態による浮力手段１４を示してある。この浮力手段１４は、膨張可能なカプセル３４を備えている。この図は、膨張可能なカプセル３４の壁の形状として、膨張したとき（３５）および収縮したとき（３６）を示している。空気は、ホース２３を通じてカプセル３４に入り、ホース２４を通じてカプセルから出る。
【００８０】
さらに、浮力手段１４は、カプセル３４に取り付けられているスリーブ３７を備えており、このスリーブ３７には突起（隠れて見えない）が設けられており、突起は、シャフト１２の螺旋ねじ１３と係合し、これによって、浮力手段１４がシャフト１２に対して移動するときシャフト１２が回転する。スリーブ３７には、カプセル３４が収縮するときに浮力手段１４が下向きに移動することを支援するバラスト３８、例えばステンレス鋼の重りが設けられている。
【００８１】
浮力手段１４は、ポールの形におけるガイド手段１５に関連付けられている。浮力手段１４は一対の係合手段３９を備えており、この係合手段３９は、ガイド手段１５と係合し、浮力手段１４がシャフト１２に対してなめらかに移動することを支援する。
【００８２】
図３には、本発明の一実施形態による第１のリザーバ１８を示してある。このリザーバ１８には空気取入口２１を通じて空気が取り込まれる。リザーバ１８は、ばね４０に関連付けられているピストン２２を含んでおり、ピストン２２には、流体の漏れを防止するシール４１が設けられている。
【００８３】
矢印４２の方向に圧力、例えば静水圧がかかると、ピストンがリザーバ１８の左の方に動いてばね４０を圧縮し、流体が流体排出口４３から送り出される。ピストン２２の動きを戻すためのモーター４４が設けられている。
【００８４】
リザーバ１８は、容器の床（図示していない）に固定手段４５を使用して固定することができる。
【００８５】
図４には、第１のリザーバ１８の代替構造を示してある。本発明のこの実施形態においては、リザーバ１８は、第１の流体２５を含んでいる容器１１の中に収容されている。空気取入口２１を通じて空気がリザーバ１８に入り、リザーバ１８の中のチャンバ４６内に保持される。リザーバはピストン２２を含んでおり、このピストン２２がリザーバ１８の左の方に動くことによって、チャンバ４６内の空気が空気排出口４３を通じて送り出される。
【００８６】
ピストン２２の動きはモーター４７の作動によって達成され、モーター４７は、外面に螺旋ねじが設けられているシャフト４８の回転を駆動する。モーター４７は、ラチェット歯車機構４９を通じて回転エネルギーをシャフト４８に伝達する。機構４９には、容器１１の内面におけるばね荷重式シール５０が設けられている。
【００８７】
逆止弁２８の開閉と、モーター４７の作動とを制御する目的には、アクチュエータ５１を使用することができる。
【００８８】
図５には、本発明の実施形態による、一対の浮力手段１４が存在するエネルギー発生システム１０を示してある。浮力手段１４のそれぞれは、自身のシャフト１２に関連付けられており、互いに独立して容器１１の中で上向きおよび下向きに移動することができる。
【００８９】
図６には、本発明の代替実施形態を示してある。本発明のこの実施形態においては、浮力手段６０は、円筒スリーブの形における結合手段６１を備えており、チェーンの形におけるガイド手段６２が結合手段６１の中を通っている。チェーン６２は無限ループとして設けられており、上側の軌道装置６３と下側の軌道装置６４とに掛けられている。上側の軌道装置６３と下側の軌道装置６４は、いずれもプーリーの形である。上側の軌道装置６３は、容器（図示していない）の上壁（図示していない）にブラケット６５を介して固定することができ、下側の軌道装置６４は、容器（図示していない）の下壁（図示していない）にブラケット６６を介して固定することができる。
【００９０】
結合手段６１には、ラチェットの形における係合手段（隠れて見えない）が設けられており、この係合手段は、浮力手段６０が下向きに移動するときにチェーン６２の爪と係合する。したがって、浮力手段６０が下向きに移動するとチェーン６２も動き、これによって、上側軌道装置６３および下側軌道装置６４の両方が右回りに回転する。上側軌道装置６３および下側軌道装置６４には、チェーン６２の爪の形状に対応する一連の凹凸（indentations）が設けられている。このようにすることで、チェーン６２が凹凸６７に着座して軌道装置（６３，６４）が保持され、これによって軌道装置（６３，６４）が確実に回転する。
【００９１】
図６に示した本発明の実施形態においては、作動シャフト６８は上側軌道装置６３に関連付けられており、したがって、上側軌道装置６３が回転することによって作動シャフト６８が回転する。作動シャフト６８は、浮力手段６０の移動方向に実質的に垂直に配置されている。作動シャフト６８はパワー発生手段（図示していない）に関連付けられており、したがって、作動シャフト６８の回転がパワー発生手段（図示していない）に伝達され、結果としてパワーが発生する。
【００９２】
本発明のこの実施形態においては、ケーブルの形における位置決め手段６９を設けることができる。位置決め手段６９は、ケーブル６９が中を通る第２の結合手段７０によって、浮力手段６０に関連付けることができる。ケーブル６９は、浮力手段６０のなめらかな移動を確保する役割を果たす。
【００９３】
図７および図８には、シャフト１２と歯車７１とを示してある。シャフト１２には螺旋ねじ形状１３が設けられており、歯車７１には複数の突起７３を有する内径部７２が設けられており、これらの突起７３は、シャフト１２の表面の螺旋溝に整列するようにされている。使用時、（図８に示したように）シャフト１２は内径部７２から突き出しており、歯車７１は浮力手段（図示していない）に結合されるようにされており、したがって、浮力手段がシャフト１２に対して移動するとき、浮力手段の移動に起因して突起７３が螺旋溝と係合し、これによってシャフト１２が回転する。
【００９４】
図９は、本発明の代替実施形態によるエネルギー発生システム７４を示している。このシステム７４は、「ウェット」区画（すなわち流体によって満たされている）７６と、中に流体が存在しない１つまたは複数の「ドライ」区画（この場合には一対のドライ区画７７，７８）とを有する容器７５を備えている。ドライ区画は、容器７５と一体に形成する、または個別に形成して容器７５に固定することができる。ドライ区画は、任意の適切な材料、例えば、コンクリート、鋼、ガラス繊維、プラスチック、またはこれらの任意の組合せ（ただしこれらに限定されない）から作製することができる。
【００９５】
さらに、システム７４は、収縮可能な浮袋状構造を有する一対の浮力手段７９を備えている。浮力手段７９はガイド手段８９に関連付けられており、このガイド手段８９は、容器７５の中で浮力手段７９が上向きおよび下向きになめらかに移動するようにする。
【００９６】
図９に示した本発明の実施形態においては、流体のリザーバ８６が容器７５の基部に配置されている。空気の形での流体が取入口８７を通じてリザーバ８６に入り、その一方で、浮力手段７９から出る流体は弁８８を通じて放出される。放出された流体は、大気に吐き出す、またはリザーバ８６に再循環させることができる。
【００９７】
浮力手段７９のそれぞれは、チェーンまたはロープ８０の一方の端部に結合されるようにされている。チェーンまたはロープ８０の他方の端部には重り８２が結合されている。チェーンまたはロープ８０は一連のプーリー８１に関連付けられており、したがって、浮力手段７９が膨張して気体によって満たされると、浮力手段７９の浮力が重り８２の質量よりも大きく、浮力手段７９が容器の中で上昇する。浮力手段７９が収縮すると、浮力手段７９の浮力よりも重り８２の質量が大きく、浮力手段７９が容器７５内で沈む。
【００９８】
図９に示した本発明の実施形態においては、重り８２はドライ区画７７，７８の中に配置されている。この理由はいくつかあり、その１つとして、重り８２をドライ区画７７，７８の中に配置することによって下向きの重り８２の速度が増大し、したがって、システム７４によって発生するエネルギーが増大するためである。
【００９９】
重り８２は第２のロープまたはチェーン８３に関連付けられており、したがって、重り８２が垂直に移動する結果として、第２のロープまたはチェーン８３が一対のスプロケット８４の周囲を回転する。パワー（例：電力）を発生させる目的で、第２のロープまたはチェーン８３の回転によって発生する回転エネルギーがパワー発生装置８５（例えばタービン）に伝達される。
【０１００】
図１０には、本発明の実施形態による往復ラムアセンブリ９０を示してある。往復ラムアセンブリ９０は、ベアリング９２によって所定の位置に保持されている共通のシャフト９１を備えている。シャフト９１の一方の端部９３は、回転を付与する装置、例えばモーター（図示していない）に結合されるようにされている。シャフト９１は、支持体９４および基部９５によって所定の位置に保持されている。シャフト９１にはキー９７を介して駆動ホイール９６が固定されている。駆動ホイール９６は、中間ホイール１００の歯車に合致する歯車９８を有する。駆動ホイール９６の歯車に合致する歯車１０２を有する送出ホイール１０１も設けられており、送出ホイール１０１および駆動ホイール９６は、回転可能である、またはシャフト９１に固定されている。
【０１０１】
中間ホイール１００は第２のシャフト１０３に配置されており、第２のシャフト１０３は、中間ホイールを所定の位置に保持するクリップ１０４と、ストッパー１０５とを有する。シャフト１０３には、凹部９９と係合するラチェットアセンブリピン１０６が取り付けられている。シャフト１０３は、自身が左回りに回転するとき中間ホイールと係合する。同様に、シャフト１０３は、自身が右回りに回転するとき凹部９９から解放される。中間ホイールの動きは、駆動ホイール９６が回転することによって生じる。負荷が存在しないとき、送出ホイール１０１は中間ホイール１００を介して駆動ホイール９６とともに自由に回転する。しかしながら、駆動ホイール９６にトルクがかかると、中間ホイール１００が係合し、送出ホイール１０１と係合して駆動ホイール９６と同じ方向に回転する。アセンブリ９０を駆動するためのパワーは内部発生パワーであることが好ましい。
【０１０２】
図１１には、容器１０７の外側（容器の基部）に取り付けられているときのリザーバ１０６を示してある。このリザーバ１０６は、リザーバ１０６の中で自由に動くピストンディスク１０８を備えている。ピストンディスク１０８は一連のベローズ１０９に取り付けられており、これらのベローズ１０９が圧縮されると、空気が加圧されて排出口１１０を通じてリザーバから排出され、ピストンディスク１０８が駆動ロッド１１２によって戻されると、一方向弁１１１を通じて空気が入ることができる。駆動ロッド１１２は、図１０に示した往復ラムに位置１１３において結合されている、または往復ラムによって駆動される。
【０１０３】
図１２には、第１のリザーバ１１４および第２のリザーバ１１５を示してある。これらのリザーバ１１４，１１５は、容器（図示していない）の基部に配置されている。リザーバ１１４，１１５のそれぞれには、駆動ロッド１１７に結合されている一対のピストンディスク１１６，１１６Ａが設けられている。これらの駆動ロッド１１７は、往復ラム１１８に結合されている。一対のピストンディスク１１６，１１６Ａは、リザーバ１１４，１１５のそれぞれを実質的に２つのチャンバに分割しており、２つのチャンバのそれぞれは、同じ流体または異なる流体を保持するようにすることができる。
【０１０４】
往復ラム１１８が作動して第１のリザーバ１１４の中でピストンディスク１１６，１１６Ａが強制的に下向きに動かされると、第１の取入口１１９を通じて流体が取り込まれると同時に、第２の排出口１２０を通じて流体が追い出され、ピストンディスク１１６，１１６Ａが強制的に上向きに動かされると、第１の排出口１２１を通じて流体がリザーバ１１４から追い出されると同時に、第２の取入口１２２を通じて流体がリザーバ１１４に取り込まれる。同様の配置構造は、第２のリザーバ１１５にも存在している。
【０１０５】
往復ラム１１８には、油圧ラム１２３（hydraulic ram）によって動力供給することができる。油圧ラム１２３は、往復ラム１１８に動力の一部を提供するのみであることが好ましい。往復ラム１１８には、内部発生パワーを使用して動力供給することが好ましい。
【０１０６】
図１３には、本発明の実施形態による回転子／固定子アセンブリを示してある。本発明のこの実施形態においては、浮力手段（図示していない）がケーブル１２５を介して回転子１２４に結合されている。回転子１２４はバラストとして機能し、したがって、浮力手段（図示していない）から流体が排出されると、回転子１２４の重さによって浮力手段が沈む。したがって、回転子１２４が固定子シャフト１２６に対して下向きに移動すると、電流が発生する。
【０１０７】
同様に、浮力手段（図示していない）が膨張すると、浮力手段（図示していない）の浮力が回転子１２４の重さよりも大きくなり、浮力手段（図示していない）が上昇する。回転子１２４が固定子シャフト１２６に対して上向きに移動すると、電流が発生する。
【０１０８】
具体的に記載した以外に、本発明のバリエーションおよび修正形態を創案できることが、当業者には理解されるであろう。本発明は、その概念および範囲に含まれるそのようなバリエーションおよび修正形態のすべてを包含することを理解されたい。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【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】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも１本のシャフトと、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつ前記少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる膨張可能な浮力手段であって、前記浮力手段が前記少なくとも１本のシャフトの縦軸線に沿って移動することに起因して前記少なくとも１本のシャフトが前記縦軸線を中心に回転する、前記膨張可能な浮力手段と、
前記膨張可能な浮力手段を移動させるため、前記膨張可能な浮力手段に流体を加える、もしくは、前記膨張可能な浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、
を備えている、エネルギー発生システム。
【請求項２】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、
前記容器の中に実質的に垂直に配置されている少なくとも１本のシャフトと、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられており、かつ前記少なくとも１本のシャフトに対して移動することができる膨張可能な浮力手段であって、前記膨張可能な浮力手段が前記少なくとも１本のシャフトの縦軸線に沿って移動することに起因して前記少なくとも１本のシャフトが前記縦軸線を中心に回転する、前記膨張可能な浮力手段と、
前記膨張可能な浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、前記膨張可能な浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、前記第２の流体が前記第１の流体の密度とは異なる密度を有する、前記手段と、
前記少なくとも１本のシャフトに関連付けられているパワー発生手段と、
を備えている、エネルギー発生システム。
【請求項３】
前記少なくとも１本のシャフトが縦軸線を中心に回転する結果として、前記パワー発生手段によってパワーが発生する、
請求項１または請求項２に記載のエネルギー発生システム。
【請求項４】
前記第２の流体の前記密度が前記第１の流体の前記密度より小さい、
請求項２または請求項３に記載のエネルギー発生システム。
【請求項５】
前記第１の流体が水であり、前記第２の流体が空気である、
請求項２から請求項４のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項６】
前記膨張可能な浮力手段に前記流体が加わることに起因して前記膨張可能な浮力手段が前記容器の中で上昇し、前記膨張可能な浮力手段から前記流体が排出されることに起因して前記膨張可能な浮力手段が前記容器の中で沈む、
請求項１から請求項５のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項７】
前記膨張可能な浮力手段が、
前記シャフトが貫通するようにされている中央の中空通路、
を備えている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項８】
前記少なくとも１本のシャフトが、その外面に１本または複数の螺旋溝を備えている、
請求項１から請求項７のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項９】
前記膨張可能な浮力手段が、
前記少なくとも１本のシャフトの前記外面上の前記１本または複数の螺旋溝と係合するようにされている１つまたは複数の突起、
を備えている、
請求項８に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１０】
前記（１つまたは複数の）流体が１つまたは複数のリザーバに蓄えられている、
請求項１から請求項９のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１１】
前記１つまたは複数のリザーバが前記膨張可能な浮力手段と流体連通している、
請求項１０に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１２】
２つまたはそれ以上の膨張可能な浮力手段を備えている、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１３】
エネルギー発生システムであって、
ガイド手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている膨張可能な浮力手段と、
前記浮力手段を移動させるため、前記膨張可能な浮力手段に流体を加える、もしくは、前記膨張可能な浮力手段から流体を排出する、またはその両方を行う手段と、
を備えており、
前記少なくとも１本の作動シャフトの回転が、前記膨張可能な浮力手段が前記少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じ、
前記膨張可能な浮力手段が第１の方向に移動する結果として、前記ガイド手段がそれに対応して動くが、前記膨張可能な浮力手段が第２の方向に移動するときには、前記ガイド手段がそれに対応して動かない、
エネルギー発生システム。
【請求項１４】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、
ガイド手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている膨張可能な浮力手段と、
前記膨張可能な浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、前記膨張可能な浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、前記第２の流体が前記第１の流体の密度とは異なる密度を有する、前記手段と、
を備えており、
前記少なくとも１本の作動シャフトの回転が、前記膨張可能な浮力手段が前記少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じ、
前記膨張可能な浮力手段が第１の方向に移動する結果として、前記ガイド手段がそれに対応して動くが、前記膨張可能な浮力手段が第２の方向に移動するときには、前記ガイド手段がそれに対応して動かない、
エネルギー発生システム。
【請求項１５】
前記浮力手段が、
前記ガイド手段が貫通するようにされている中央の中空通路、
を備えている、
請求項１３または請求項１４に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１６】
前記ガイド手段が細長い部材を備えている、
請求項１３から請求項１５のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１７】
前記細長い部材が、チェーン、ケーブル、ワイヤ、または類似する要素である、
請求項１６に記載のエネルギー発生システム。
【請求項１８】
前記ガイド手段が、１つまたは複数の回転可能な軌道手段に関連付けられており、前記ガイド手段が動く結果として、前記１つまたは複数の回転可能な軌道手段が回転する、
請求項１３から請求項１７のいずれかに記載のエネルギー発生システム。
【請求項１９】
前記回転可能な軌道手段が、前記作動シャフトに結合されるようにされており、前記回転可能な軌道手段が回転する結果として、前記作動シャフトが回転する、
請求項１８に記載のエネルギー発生システム。
【請求項２０】
エネルギー発生システムであって、
少なくとも部分的に第１の流体によって満たされている容器と、
前記容器の中に配置されている１つまたは複数の区画であって、前記第１の流体が前記１つまたは複数の区画に入ることが防止されている、前記１つまたは複数の区画と、
ガイド手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている少なくとも１本の作動シャフトを含んでいるパワー発生手段であって、前記少なくとも１本の作動シャフトが少なくとも部分的に前記１つまたは複数の区画の中に配置されている、前記パワー発生手段と、
前記ガイド手段に関連付けられている浮力手段と、
前記浮力手段に第２の流体を加える、もしくは、前記浮力手段から第２の流体を排出する、またはその両方を行う手段であって、前記第２の流体が前記第１の流体の密度とは異なる密度を有する、前記手段と、
を備えており、
前記少なくとも１本の作動シャフトの回転が、前記浮力手段が前記少なくとも１本の作動シャフトに実質的に垂直な方向に移動することによって生じる、
エネルギー発生システム。
【請求項２１】
前記ガイド手段は前記作動シャフトの前記回転速度を増加させる１つまたは複数の手段を具備する、
請求項２０記載のエネルギー発生システム。
【請求項２２】
前記作動シャフトの前記回転速度を増加させる１つまたは複数の手段は、おもりを具備する、
請求項２１記載のエネルギー発生システム。
【請求項２３】
前記作動シャフトの前記回転速度を増加させる１つまたは複数の手段は、１つまたは複数の区画の中に配置されている、
請求項２１または請求項２２記載のエネルギー発生システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの作動シャフトの前記回転速度を増加させる１つまたは複数の手段の１つまたは複数の区画の中での移動は自由落下に近づく、
請求項２３記載のエネルギー発生システム。
【国際調査報告】
2011506829.tif 000019
2011506829.tif 000020
2011506829.tif 000021