(57)【要約】  本開示は、水中に浮上する任意量の空気によって生成されるエネルギーを捕捉および利用することによりエネルギーを生成する装置およびその関連方法に関する。例示の実施形態では、該装置は、液状媒体中で低密度の気体を圧縮し、気体を液状媒体の表面に自然に上昇させ、次に、浮上する気体によって生成されるエネルギーを捕捉することを備える。水中で空気を圧縮する低エネルギー技術を提供する装置および方法が開示される。例示の実施形態では、液状媒体に低圧領域を設けると同時に、低圧領域で空気を圧縮することによって空気を水中に導入する。低圧領域で空気を圧縮することによって、空気の圧縮に必要なエネルギーが大幅に低減される。空気を上昇させることによって生成されるエネルギーの量は、水中の空気を圧縮するのに必要なエネルギーの量より少ない。
2010525239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを生成する方法であって、
液状媒体の表面下において液状媒体中に気体を導入することと、
前記液状媒体中の気体を前記表面にまで上昇させることと、
前記浮上する気体の運動エネルギーを利用可能なエネルギーに変換することと
を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
水の表面下において水中に空気を導入することは、更に、前記液状媒体に低圧領域を設けることと、それと同時に前記低圧領域内で前記空気を圧縮させることとを含む方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法は、更に
水中に円形ロータを設けることを含み、前記ロータは、前記ロータの外縁上に複数の歯と、空気を導入するため前記ロータ内に形成される空隙とを有し、前記空隙は、前記外縁に向けて延びる複数の刃を有し、前記刃は、前記ロータの前記歯の穴で終わる方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法は、更に、
前記ロータを回転させて前記外縁上の各歯に低圧領域を生成し、空気導入のための真空を提供することを含む方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法は、更に、
水中にシリンダを備え、前記シリンダは、前記シリンダの周囲に沿って複数のすじと、各シリンダ内の複数の穴と、前記シリンダの各すじに向けて延び、かつ穴で終わる複数の刃を有する前記シリンダに形成される空隙とを有する方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法は、更に、
前記シリンダを回転させて前記シリンダの前記外縁上の各すじに低圧領域を生成し、空気導入のための真空を提供することを含む方法。
【請求項７】
請求項２記載の方法は、更に、
螺旋状にて側面ダクトにより軸を包囲するパイプを備え、刃で終わる前記ダクトは水中へと延びている方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法は、更に、
前記パイプ内で前記軸を回転させて前記軸の端部にて各刃で低圧領域を生成し、空気導入のための真空を提供することを含む方法。
【請求項９】
請求項２記載の方法において、
生成された前記利用可能なエネルギーが、水中に空気を導入するのに要するエネルギーよりも大きい方法。
【請求項１０】
液状媒体中に気体を圧縮する方法であって、
液状媒体に低圧領域を設けることと、
それと同時に前記低圧領域で気体を圧縮することと
を含む方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法は、更に、
液状媒体に円形ロータを設けることを含み、前記ロータは、前記ロータの外縁上に複数の歯と、空気導入のため前記ロータ内に形成される空隙とを有し、前記空隙は、前記外縁に向けて延びる複数の刃を有し、前記刃は、前記ロータの前記歯の穴で終わる方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法は、更に、
前記ロータを回転させて前記穴で低圧領域を生成することを含む方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の方法は、更に、
前記液状媒体中にシリンダを備え、前記シリンダは、前記シリンダの周囲に沿って複数のすじと、各シリンダ内の複数の穴と、前記シリンダの各すじに向けて延び、かつ穴で終わる複数の刃を有する前記シリンダに形成される空隙とを有する方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法は、更に、
前記シリンダを回転させて前記シリンダの前記外縁上の各すじに低圧領域を生成し、前記気体の導入のための真空を提供することを含む方法。
【請求項１５】
請求項１０記載の方法は、更に、
螺旋状に側面ダクトで軸を包囲するパイプを備え、刃で終わる前記ダクトが前記液状媒体中に延びている方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法は、更に、
前記パイプ内で前記軸を回転させて前記軸の端部において各刃で低圧領域を生成し、空気導入のための真空を提供することを含む方法。
【請求項１７】
請求項１０記載の方法において、
生成された前記利用可能なエネルギーが、前記気体を前記液状媒体に導入するのに要するエネルギーよりも大きい方法。
【請求項１８】
利用可能な電気エネルギーの生成装置であって、
液状媒体で満たされるタンクと、
前記液状媒体よりも密度の低い気体を前記液状媒体に導入する圧縮機と、
前記気体の低エネルギー圧縮のため、前記液状媒体に低圧領域を設ける空気導入機器と、
エネルギー変換軸に装着され、前記浮上する気体を捕捉することのできるエネルギー変換機構と、
前記エネルギー変換軸に装着され、前記浮上する気体の運動エネルギーを利用可能なエネルギーに変換する発電機と
を備える利用可能な電気エネルギーの生成装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置において、
前記エネルギー変換機構は、一対の鋸歯状ホイールと、前記ホイール間に延び、かつ前記ホイールを中心に回転可能なチェーンまたはベルトと、前記ホイールに装着され、前記浮上する気体を捕捉する複数のカップとを備える装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、
前記カップが円柱状本体部を備え、前記円柱状本体部の一端が一対のドアで終わり、前記ドアは液状媒体よりも低い密度を有し、他端で広げられた開口部により終わる装置。
【請求項２１】
請求項１８記載の装置において、
前記空気導入機器は、前記液状媒体の軸に装着される円形ロータを備え、前記ロータは、前記ロータの外縁上に複数の歯と、空気導入のため前記ロータ内に形成される空隙とを有し、前記空隙は、前記外縁に向けて延びる複数の刃を有し、前記刃は、前記ロータの前記歯の穴で終わる装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の装置において、
前記ロータを前記液状媒体中で回転させて前記穴で低圧領域を生成する装置。
【請求項２３】
請求項１８記載の装置において、
前記空気導入機器は、前記液状媒体の軸に装着されるシリンダを備え、前記シリンダは、前記シリンダの周囲に沿って複数のすじと、各シリンダ内の複数の穴と、前記シリンダの各すじに向けて延び、かつ穴で終わる複数の刃を有する前記シリンダに形成される空隙とを有する装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置は、更に
前記シリンダを回転させて、前記シリンダの前記外縁上の各すじで低圧領域を生成し、前記気体の導入のための真空を提供することを備える装置。
【請求項２５】
請求項１８記載の装置において、
前記空気導入機器は、螺旋状に側面ダクトで軸を包囲するパイプを備え、刃で終わる前記ダクトが前記液状媒体中へと延びている装置。
【請求項２６】
請求項２５記載の装置において、
前記パイプ内で前記軸を回転させて、前記軸の端部にて各刃で低圧領域を生成し、空気導入のための真空を提供することを備える装置。
【請求項２７】
請求項１８記載の装置において、
生成された前記利用可能なエネルギーが、前記液状媒体中に前記気体を導入するのに要するエネルギーよりも大きい装置。
【請求項２８】
請求項１８記載の装置において、
前記空気導入機器が第２の水タンク内に配置され、前記第２の水タンクは、水中を通って前記タンク内に前記気体を移動させる上昇パイプによって前記タンクに装着されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気エネルギーの生成、特に、水を通って気泡が上昇するときの運動エネルギーの利用可能な電気エネルギーへの変換に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーのコストおよび問題によって、代替の再生可能なエネルギー源の必要性が明らかにされてきた。近年、風力、水力、太陽エネルギーなどの従来からの利用法を含め、エネルギーを生成するための様々な方法に関する研究が広まりつつまる。このことは、汚染による環境変動、化石燃料の枯渇、化石燃料の環境的、社会的、および政治的リスクなどの著しく危険な兆候を反映している。
【０００３】
考えられる再生可能エネルギー源の１つとして、水中で空気を上昇させることによって生成される運動エネルギーがある。空気は水よりも密度が低く、すなわち、所与の体積の空気の重量は同体積の水よりも小さいため、空気は水中で上昇する。水の密度は、空気の密度の約１０００倍である。それ自体が移動する流体の量よりも重量の小さい物体や物質であれば、それらはその流体上に浮くであろう。
【０００４】
浮力は、全体又は一部が浸されている物体の周囲の流体（すなわち、液体または気体）により、物体の上部と下部との間の流体の圧力差によって、物体に生じる上向きの力である。正味の上向きの浮力は、物体によって移動させられる流体の重量の大きさと等しい。この正味の力によって、物体を浮かせたり、あるいは少なくとも軽くしたりすることができる。
【０００５】
浮力は、物体に上向きの力を提供する。この力の大きさは、移動させられた流体の重量に等しい。したがって、物体の浮力は、２つの要素、つまり物体の体積と周囲の流体の密度とにのみ依存する。物体の体積と周囲の流体の密度とが大きいほど、物体はより大きな浮力を受ける。拘束されずに、かつ力が与えられていない物体の浮力がその物体の重量を超えると、物体は上昇する傾向にある。物体の重量がその浮力を超えると、物体は沈む傾向にある。水中の気泡に作用するこのような浮力によって、気泡は水面へと上昇させられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって、低いエネルギーで水中にて空気が圧縮され、浮上する空気によって生じる運動エネルギーを利用可能なエネルギーに生成することのできる装置およびその方法を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様では、エネルギーを生成する方法及び装置を開示する。基本的方法は、まず、水面下の水中に空気を導入することを含む。その後、水中の気泡を水面に上昇させる。エネルギーを生成するため、気泡を上方に移動させ、次に浮上させる運動エネルギーが捕捉されて、利用可能なかたちのエネルギーへと変換される。
【０００８】
別の態様では、最小限のエネルギー消費で空気を水中に圧縮する装置及び方法を開示する。例示の実施形態では、液状媒体中に低圧領域を設けると同時に、低圧領域に導入される際に空気を圧縮することによって、空気を水中に導入する。低圧領域で水中に導入された空気を圧縮することによって、空気の圧縮に必要なエネルギーが大幅に低減される。同時に、水中内の空気が外方向の周辺位置へと追いやられ、そこで空気は気泡の形状で解放されて水面へと浮上する。
【０００９】
本開示にかかる水中での空気の圧縮方法はいくつかある。水中で空気を圧縮することのできる装置は、水中で軸上に設けられた円形ロータを備える。ロータは、ロータの外縁上に設けられた複数の歯と、空気を水中に導入するためにロータ内に形成された空隙とを備えてもよい。例示の実施形態では、空隙を形成するロータは、外縁に向けて延びる複数の刃を備え、各刃はロータの歯内の穴で終わる。
【００１０】
空気を導入するため、ロータは、例えば、反時計回りに回転され、各歯または刃の外縁の周辺端に隣接する低圧領域を生成して、低エネルギーで空気を水中で圧縮するための低圧領域または真空を生成する。その後、空気がその領域に導入される。この端部領域は低圧であるため、圧縮された体積の空気を最小限のエネルギー消費で容易に導入することができる。
【００１１】
別の実施形態では、軸に装着されるシリンダが水中に配置される。シリンダは、シリンダの周囲に沿った複数のすじまたは溝と、各シリンダ内の複数の穴とを備えてもよい。シリンダに形成された空隙は、穴で終わるシリンダ内の各すじへと延びる複数の刃を有する。空気を導入するため、シリンダが回転され、シリンダの外縁上の各すじに低圧領域を生成して、空気導入のための真空を生成する。
【００１２】
さらに別の実施形態では、螺旋状に側面ダクトで軸を包囲するパイプが設けられ、刃で終わるダクトは水中へと延びている。軸は、パイプ内で回転させられて軸の端部において各刃で低圧領域を生成し、空気導入のための真空を生成する。
【００１３】
本開示の別の態様では、水またはその他の流体内で圧縮される空気またはその他の気体から利用可能なエネルギーを生成する装置が設けられる。該装置は、好ましくは、液状媒体で満たされた縦型タンクと、液状媒体よりも密度が低い気体を液状媒体に導入する圧縮機とを含んでもよい。空気導入機器は、低エネルギーの気体圧縮のため、液状媒体に低圧領域を設けるために利用される。
【００１４】
本実施形態では、液状媒体中で圧縮された気体は自然に上昇し、エネルギー変換軸に装着されたエネルギー変換機構が、上昇し浮上する気体を捕捉することができる。最後に、発電機がエネルギー変換軸に装着されて、浮上する気体の運動エネルギーを利用可能なエネルギーに変換する。
【００１５】
例示の実施形態では、エネルギー変換機構は、一対のギアまたはプーリホイールと、ホイール間に延び、かつホイールを回転させることのできるチェーンまたはベルトと、タンクまたは柱の底部で浮上する気体を捕捉するためにチェーンまたはベルトに装着される複数の上下逆のカップとを備える。カップは、逃散する空気または気体を捕捉し、上下逆のカップ内にある水またはその他の流体を移動させ、その結果、ベルトまたはチェーンに装着されるカップに印加される上向きの浮力によって、カップを含め気体が上向きに移動する。カップがプーリホイールの最も上のギアに到達すると、カップは、それぞれ横軸を中心に回転して空気または気体を解放し、その後、表を上にして最下部のプーリホイールまで戻り、逆さまになると再び逃散する気体または空気を収集する。上側のプーリホイールが別のプーリホイールを駆動し、次に、発電機ロータを駆動して利用可能な電気エネルギーを生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本開示の以下の態様および利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参考にすれば、より容易に自明となり理解されるであろう。
【図１】気体を液状媒体中で圧縮するロータ円板の例示の実施形態の上透視図。
【図２】気体を液状媒体中で圧縮するための低圧領域を生成するロータ円板の別の例示の実施形態を示す図１と同様の透視図。
【図３】中央軸と円板中央部への空気侵入のための管状経路とを有する図２に示すロータ円板の透視図。
【図４】反回転中央インペラを含む別のロータ円板の透視図。
【図５】図５の中央インペラ駆動軸と管状空気路とを適所に示す別のロータ円板の透視図。
【図６ａ】本開示に係る別のロータ設計の上平面図。
【図６ｂ】本開示に係るさらに別のロータ設計の平面図。
【図７ａ】本開示に係る管状ロータ設計の透視図。
【図７ｂ】図７ａに示す管状ロータ設計の端部の逆透視図。
【図８】図１４で完全に組み立てられた状態を示すスクリューロータアセンブリのフランジ付き円錐部の分離透視図。
【図９】図８に示すフランジ付き円錐体に固定される管状シリンダの分離後面透視図。
【図１０】図９に示される管状シリンダの分離前面透視図。
【図１１】一緒に組み立てられた図８〜図１０に示される部分の透視図。
【図１２】図１４に示されるように、図８に示す円錐部の円錐状空隙に挿入される円錐部の分離上面透視図。
【図１３】図１２に示す円錐部の分離底面透視図。
【図１４】完全に組み立てられた別のスクリューロータ円板実施形態の透視図。
【図１５】図１８に示す組み立てられたエネルギー生成装置の底部の透視図。
【図１６】図１８に示すものとは別のエネルギー生成装置の底部の透視図。
【図１７】エネルギー変換機構の一部の例示の一実施形態の詳細を示す、図１８に示す装置の上部拡大図。
【図１８】本開示に係るエネルギー変換システムの一実施形態の透視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示は、新しくクリーンなエネルギーを生み出す目的で、このエネルギーを捕捉し、一般的に利用可能にするためのシステムまたはプロセスに関する。この開示は、本件で一体化される作業の２つの段階によって構成される。ただし、各段階は完結した技術を備え、個々に、あるいは一緒に使用することができる。
【００１８】
第一段階は、水柱の底部で「空気」を導入してエネルギーを生み出すことから成る。いったん導入されれば、空気は水面の方向へ移動する際に適切なエネルギーを生み出す。
この技術は、十分既知であり、通常、いくつかの目的で、たとえば、川または海の底から船や潜水艦などの物体を表面まで上昇させるために適用されている。それらの物体上にタンクを装着して、空気を導入すると、物体は水面へと浮上させられる。この動作とこの種の空気導入は、本開示の目的を達成するような結果を導き出さない。
【００１９】
本開示では、空気導入は、非常に低コストのエネルギーで空気を導入させることが可能な、新たな方法、新たな概念および構想によって実行されるべきである。まず、本開示は、共通のタンクによって形成される水柱の底に空気を導入することに関し、下部に導入された空気は単に水中に放たれるだけで、水面に向けて自由に移動しながらそれ自身がエネルギーを有する気泡を形成する。
【００２０】
水中での空気導入は、本開示のこの第一の部分の主要点である。極めて少量のエネルギーを消費または利用するように、非常に具体的な機能と効果をもたらす方法と構想が創造された。２つは円板またはシリンダ状、もう１つはスクリュー状の３つのモデルのロータを作製した。これらのケースのいずれにおいても、添付の図１〜図１８に示すように、特定の箇所には、歯または突出部が設けられている。ロータを水中で回すと、これらの突出部または歯は、歯の内部から水を移動させる（遠ざける）ことで、この箇所で空気を導入するという効果をもたらす。これらの歯の概念および水中で回すときのその機能としては、その地点に存在する圧力を破壊する効果をもたらし、空気を導入する真空を形成することである。
【００２１】
図１は、赤い円板を示す。この部分は円板の一側面である。中央部には、内側ロータ軸を支持する穴がある。図１に示す赤い円板上において、緑色の円板中心部の部分は、円板内に空気を捕捉し、その空気を外側の歯によって保護される穴を通じて押し出す機能を有する。円板を反時計回りに回すと、外歯は水を移動させ（遠ざけ）、空気が押し出された歯の内側部分での圧力を破壊する。十分な理解には、空気導入と共役し、および同期して内側部分から水を遠ざける（移動させる）という歯の機能を想像する必要がある。円板を反時計回りに回すと、両方のことが同時に継続的に起こる。それらは持続するため、自動的に同期化し、１つの機能が他方の機能を発生させ、その逆も生じる。したがって、空気が同じ瞬間に同じ地点へ導入されているため、歯は単に内側部分から水を遠ざける（移動させる）ことができる。空気導入がなければ、水は遠ざけられず、圧力は破られない。同様に、歯の内側部分と空気導入点で水を遠ざけることによって圧力が破られれば、低エネルギーコストで空気を導入することができる。この機能では、歯と空気導入によって生み出される効果が、本開示の概念と構想を含む。
【００２２】
空気が歯の内側部分へ導入された瞬間に、新しくクリーンなエネルギーが生成される。空気は、水面に向かう自身のエネルギーによって、歯の内側から自然に解放され、別の量の空気が以前に空気があった空間を満たす。したがって、空気侵入の連続的な運動が歯の内側部分で形成され、連続的運動により空気はこの場を去り、水面へと向かう。
【００２３】
図２は、シリンダ状に延長することのできる歯と空気を普及する円錐体とを示す。図３は、透明な青の別の側面を有する円板を示し、中央の穴では円板が軸に固定され、空気がこの軸の中心に侵入させられる。水柱の下部での円板の回転は、水中に空気を導入するのに既に十分である。円板の回転で、空気は、軸の内側部分を通って引き込まれ、歯の内側部分に押し出され、自身のエネルギーを得て、水面に向けて移動する。このシステムは、非常に低いエネルギーしか消費しない。このエネルギーは、歯の内側部分から水面に向かう空気によって生成されるエネルギーよりもかなり小さく、この差が、本開示の目的であるクリーンで新しいエネルギーの生成をもたらす。
【００２４】
円板の内側には、場合によって、図４のような刃付きのファンロータを配置することができる。このロータは、大きい方の軸内部にある軸によって始動され、図１及び図５に示すように側面にあり、外で付勢される内部ローラ軸受けに支持される。時計回り、したがって円板の外側部分から逆方向に回されると、ロータは、水中に導入され、水面へと向かう空気の運動を加速させる機能を有する。
【００２５】
我々は、歯の形状を変更する円板状の歯の第２モデルを有する。この場合、円板は円形で、平坦で、歯の無い面を有する。内側部分は先の円板と同一で、円板外の空気出口箇所に、空気出口のアライメントと、および外側部分でシリンダ周囲のアライメントと一致する小さな曲線を有する小さな円形管を配置する。この小管の縁部には、壁の拡張部を有する。図６は、空気出口箇所にこの管状フォーマットを適用して、円板の回転で真空を作りやすくし、円板内部から外部へ、およびそこから水面への空気の移動を増加させるという概念を示す。
【００２６】
この場合、円板の回転で、水を管内で移動させて、空気が管の縁部で真空地帯へ、およびそこから水面へと移動する（運ばれる）のを助ける、小径の別の管を追加する選択肢もあり、それを図７に示す。
【００２７】
第３のモデルは、図８〜図１４に示されるスクリューに類似する。組み立てられたスクリューロータを図１４に示す。図８〜図１０は、スクリューアセンブリの一部の分離透視図である。図８は、スクリューロータアセンブリのフランジ付き円錐部８００を示す。図９は、図８に示すフランジ付き円錐体８００に固定される管状スリーブ９００の内部透視図を示す。図１０は、反対の透視図で同じ部分９００を示し、図１１は、一緒に組み立てられた２つの部分８００および９００を示す。円錐状のインペラ１０００の上面および下面が図１２および１３でそれぞれ示される。インペラ１０００は、図１１に示す円錐体８００内に組み立てられる。この円錐体１０００は、円錐体８００に嵌合する補完的円錐部１４０４を有する。インペラ１０００は、入口穴１４０６から水中へ、および底の一部を成す外側部分の歯１４０２へ空気を送る。図１４は、組み立てられ、中央部に歯１４０２を含むセット１４００を示す。中央部のこれらの歯１４０２は、最終的には歯の数を増やして他の中央面または他の水平面を作製できることを示す。
【００２８】
いったんスクリューロータが水柱の下部で回転（スピン）させられると、同じ概念および同じ構想の円板ロータの歯または小管によって形成される歯でもすべてが発生する。このスクリュー１４００のスピンによって、水が歯１４０２の内部から遠ざけられる（移動させられる）。この移動は、同じ瞬間および同じ地点で空気が導入されて圧力を破壊し、歯の内側部分に空気を導入させるために可能となる。空気は自身のエネルギーを生成し、歯の内側から水面に向けて解放され、連続的な運動を形成する。
【００２９】
この場合、図１４に示す歯１４０２を、空気出口箇所と一致させ、ロータ周囲に沿った曲線を有する図７ａ及び図７ｂに示すような小管７２と置換することもできる。
空気を水中に導入するため、ロータ構造の多くの変形を使用することができる。よって、水などの液体内の特定個所の圧力を破り、空気導入を促進すると同時に水を遠ざける、任意の種類の歯または突出部を使用してよい。水が移動するのは空気が引き込まれるためであり、水はこの空気を水面に向かうように移動させる。ここでは、所望の効果をもたらす具体的な機能がある。結果的に、空気は低エネルギーコストで水柱の底部で導入される。このコストは、空気が水面に移動する進路上で自然に発生するエネルギーのコストよりも低い。
【００３０】
出口に歯または小管を有する円板状の、あるいは、出口に歯または小管を有するスクリュー状のこのロータの回転運動によって上述の機能および効果がすべて可能となり、空気が、最初に述べた第二段階で生成されるエネルギーコストもよりも低い低エネルギーコストで水柱に導入される。
【００３１】
任意の種類の液体で満たされた水柱またはタンクの下部への空気導入は、たとえば、任意の液体を含むタンクへの空気または任意の種類の気体の導入、タンク内の任意の液体の均一化または固定、およびその他多数の機能／使用など、他の多数の目的で利用することができる。
【００３２】
水柱の下部で任意の種類のロータをスピンさせるため、２つの軸でベルトによって接続される２つのエンジンを有するシステムを利用することができる。大きい方の軸では、円板ロータまたはスクリューロータの外側部分が接続され、その場合、小さい方の軸では、円板の内側のベンチレータが接続される。図１５に示すこのシステムでは、２つの軸を任意の方向に高速回転させ、軸毎に異なる回転を選択することもできる。任意数のロータが、水柱の外壁にある小さなタンク内に配置される。いずれかのロータから出る空気は、自然に小タンクの上部を通って水柱へと移動する。そのファン小軸を使用していない場合、水柱の横にあるエンジンと軸受けのセットを単に使用することができる。
【００３３】
円板ロータモデルまたはスクリューロータが高速回転を必要としない場合の、２つのエンジンのみを有する図１６のモデルを考案した。大きい方の軸は、タンクの横のエンジンの軸と同じである。この場合、空気は管状エンジン軸の内部を通過し、ロータに至る。これが利用可能な場合、小さい方の軸が支持される第２のエンジンが、他方のエンジン軸内を通過するこの軸を始動させ、内部ファンをスピンさせる。これは非常に単純なシステムであるが、最大の回転がエンジン回転に制限される。図１６では、空気がいずれかのロータから解放されつつ、自然と水柱内を移動することが明確に示される。
水面に向けて移動する水中の空気エネルギーを捕捉し利用可能とする
本開示のこの部分は、内部、すなわち、水柱またはタンクの下部に導入され、水面へと移動する空気を捕捉することを目的としたシステムに関する。これは、個別の方法での計画全体の第二の段階である。というのは、様々な種類の産業では、上述したようにプロセス全体の第一の段階で水柱底部に導入された空気に加えて、低圧により大気中に解放されるその他のソースや空気または気体があるからである。これらの低圧の空気または気体を、本開示に適用して、エネルギー生成に利用することができる。このため、セットの第二段階ではあるものの、本開示は適切な利用法である。
【００３４】
近年、水中の空気を捕捉する目的の技術が、そのエネルギーを使用して、一般的用途に利用可能とすることは知られていない。
本開示の目的は、概して水柱またはタンク、川、およびダム内に何らかのかたちで存在する任意量の空気を捕捉し、水面に向けて移動する空気のエネルギーを利用することである。
【００３５】
図１５〜図１８は「水柱」２０１０と称する例示のタンクを示し、タンクの底部には、水中に空気を導入するための上述の機器が示されている。本開示ではタンク内部の液体を水と称しているが、潤滑を良くし、錆を防止するために、極薄の鉱油を使用する、あるいは水に溶解可能な鉱油を混合することもできる。
【００３６】
本開示は、チェーンに固定されたバケットの内部に空気を追いやることから成る。このチェーンは、軸受け上の２つの軸によって支持されて移動する。図１５及び図１６に示すこれらのバケット２０３０は、空気で満たされる際に上方に移動する。図１５及び図１６では、水柱の下部のシステム全体を見ることができる。バケット２０３０はチェーン２０２０の下降側で並んで降下し、下位軸２０１４で回転し、チェーンの上昇側で再び並ぶ。下位軸を中心にした回転の後、バケット２０３０は気流を受ける。チェーン２０２０を支持し誘導する鋸歯状ホイール２０１２、チェーン２０２０、軸受け、およびバケット２０３０内に空気を追いやる機能を有する湾曲板も図示される。
【００３７】
図１７は、水タンク２０１０の上部で、バケット２０３０が空気で満たされる上昇点に上昇し、上位軸２０１８を中心に回転し、その点で水面に空気を解放して下降側に入り、下位軸へと戻り、再び空気を負荷されるシステムを示す。軸２０１８、バケット２０３０、軸受けおよび（透明）タンク本体２０１０が図示される。図１７では、１２０ｒｐｍで推定回転する主軸２０１８が矢印によって指摘される。水面の真上である。水柱またはタンク、ダム、川などの下部に存在する空気中に捕捉されるエネルギーは、主軸で利用可能となる。本開示は、主軸２０１８でのエネルギーの生成によって終わる。
【００３８】
図１７は、このエネルギーの水柱の頂部の軸までの移送を示し、ここには、３００ｒｐｍ回転の発電機２０５０と、６００ｒｐｍ回転の別の発電機に接続されるエンジンとが配置される。図１７のこの部分は、１２０ｒｐｍで、主軸でエネルギーを生成する、あるいはより便利な回転数への任意の種類の変速を利用することを示すためだけに図示されている。
【００３９】
水面に向けて移動する際の水中の空気のエネルギーを捕捉するために、別の種類の機構を考案することも可能である。しかしながら、このエネルギーを捕捉するという概念の生成および構想から成り、このエネルギーを結合する効果を生み出し、軸または利用可能なその他のかたちでエネルギーを利用可能とする機能を有する、この計画の第二部の特許登録を要求および請求する。別のかたちで、およびシステムの第一段階とともに、本特許を要求し請求する。再度繰り返すが、第一段階の方法に採用され、第二段階で使用可能なものは空気または気体だけではない。小さな圧力が大気下で失われるあらゆる形状の空気または気体が、水柱に適用されて、提示する開示に従いエネルギーを生成することが可能である。
（さらに詳細な説明）
本開示は、水中内で浮上する任意量の空気によって生成されるエネルギーを捕捉および利用するエネルギー生成装置およびその関連方法に関する。例示の実施形態では、該装置は、水などの液状媒体中で空気などの低密度気体を圧縮することによって、気体を液状媒体の表面に自然に浮上させ、気体を上方に移動および浮上させることで生成される運動エネルギーを捕捉および利用することを含む。
【００４０】
図示の簡潔化と明瞭化のため、図示および後述される構成要素は必ずしも等縮尺されていないと了解すべきである。たとえば、一部の構成要素の寸法は、明瞭化のため他の構成要素に対して誇張して描かれている。
【００４１】
図１８は、本開示に係る装置全体の例示の実施形態を示す。装置２０００は、運動エネルギーから電気エネルギーへの変換部と、垂直柱２０１０の形状のタンクの底部に配置された低エネルギー消費の空気または気体圧縮部とを備える。低エネルギー消費の空気圧縮部について、以下さらに説明する。
【００４２】
柱２０１０の底近傍には、固定横軸２０１４に支持されるチェーンまたはプーリホイール２０１２軸受けがある。柱２０１０の頂部近傍には、別の鋸歯状チェーンホイールまたはプーリ２０１６が、固定横軸２０１８に支持される軸受けに装着される。チェーンまたはベルト２０２０は、２つの鋸歯状ホイール２０１２および２０１６を接続する。ホイールおよびチェーンは、水またはその他の流体内で移動する際に最少量の摩擦を生成する。最上部の鋸歯状ホイールは、最上部のホイールの中央で軸を中心に回転する。無端チェーンまたは上下逆のカップの山２０３０は、チェーン２０２０がプーリ２０１２および２０１６の周囲を移動すると、カップが上下逆に柱２０１０の底部から頂部に移動し、反転して、柱２０１０の頂部から底部に移動するように、ベルトまたはチェーン２０２０によって支持される。カップの移動、ひいてはチェーンまたはベルト２０２０の移動のための駆動力は、カップ内の水またはその他の流体の移動によりカップに印加される浮力を通じて、柱２０１０の底部から頂部に移動する際に上下逆のカップ２０３０内で捕捉および運搬される空気または気泡によって提供される。
【００４３】
柱２０１０の最上部では、詳細に後述するように、ホイール２０１６から発電機２０５０のロータへの機械的連結が提供される。ただし、説明のこの時点では、図１７及び図１８に示すこの部分は、装置の運動エネルギーから電気エネルギーへの変換部を提供すると留意すべきである。
【００４４】
エネルギー生成装置が有益かつ効率的な生成システムであるため、エネルギー入力の要求量は、理想的には出力要求量よりも小さくなければならない。本開示では、簡単に、最小限のエネルギー消費で、移送液体内で気体を圧縮する装置が提供される。そのプロセスは基本的に、圧力破壊領域として知られるほど低い液体内の極低圧箇所で、空気または気体を液体内に導入することを含む。
【００４５】
本開示によると、気体圧縮のために非常に低いエネルギーを用いて、水などの液体中で気体を圧縮した後、圧縮された空気などの気体を解放する特有の装置が提示される。この装置全体を、図１５及び図１６に示す柱２０１０の拡大端部底面図で示す。特に、気体を液体内で圧縮する実際の機構を、図１〜図１４を参照して示す。
【００４６】
図１は、本開示に係るインペラ円板１０の第一の実施形態の上部透視図である。インペラ円板１０は、一連の周囲翼１４を有する円形の平坦な円板である。円板１０は、ローラ軸受け１３によって囲まれる中央穴１２を有する。ロータまたはインペラ円板１０の回転は矢印１６によって示されるように反時計回りである。各翼１４の後端は歯１８を形成する。翼１４の前端２０は、円板１０の外周に非常に小さな間隙２２を導く。円板１０が液体に浸漬されている間に空気または気体は円板１０の中央領域に導入される。動作中、円板１０が矢印１６の方向にスピンされると、水と空気は一緒に狭小化していく経路へと引き寄せられ、間隙２２に向かう圧力を増大させる。しかしながら、この経路の最狭小部分を越えた地点で、歯１８は急激に角度を変える。円板１０がスピンするにつれ、歯または先端１８に隣接するこの領域には非常に低い圧力がかかり、液体内で圧縮されていた空気を解放させる。スピンするインペラが液体で圧縮されるように気体を導入させるため、この効果を生み出すにはほんのわずかなエネルギーしか消費されない。正味の結果としては、わずかな費用で液体内の気体が圧縮される。加えて、気体の排出は、有益に、たとえば、本開示では、先に概説したように、上下逆のカップ２０３０内に捕捉されるように柱２０１０の底部領域に向けられる。
【００４７】
図２は、本開示に係るインペラ円板４０の別の実施形態を示す。円板４０はここでも、間隔をおいて配置された一連の翼１４を有する平坦な円板状本体４２である。ただし、円板４０では、翼１４は、たとえば軸方向に、４つまとめて群として積み重ねられる。この積載によって、インペラ空隙の体積が増加する。また、中心軸の円錐体４４が設けられる。円錐体４４は、基本的に図１を参照して上述したように、回転中の気体と液体のインペラ円板４０への分配を助ける。
【００４８】
図３は、円錐体４４上に軸方向に配置される円柱状スリーブ４６を示す。この円柱状スリーブ４６は、インペラ４０の中央部への空気の侵入および分配のためにインペラ４０の翼１４によって形成される空隙に空気を方向づける。
【００４９】
図４は、平坦なインペラ円板５２の周囲に配置され、かつ積み重ねられた翼１４を有する強化インペラ５０を示す。ただし、ここでは、中央円錐体の寸法が小さくなり、逆回転インペラ５４が、中央分配円錐体５８の周囲に間隔をおいて配置された湾曲刃５６を有する。インペラ５４は時計回りに回転する一方、円板５０は反時計回りに回転する。この構造の利点は、逆回転インペラ５４が流体内の圧力を増加させることによって、液体内に閉じ込められる気体の量を増加させ、ひいては、インペラ５０が生成し柱２０１０の底部に供給する気泡の量を増加させることである。
【００５０】
図５は、強化インペラ５０と円錐体５８上に配置された気体分配スリーブ４６との組み合わせを示す。同心駆動軸６０が円板５０に固定され、内側駆動軸が円板５４の時計回りの回転を駆動する一方で、円板の反時計回りの回転を駆動する。
【００５１】
図１〜図４に示すインペラ円板の別の構成を図６ａ及び図６ｂに示す。ここで、インペラ円板６０は時計回りに回転する。図１〜図５において歯が存在する箇所に対応する最大圧縮地点では、管６２がインペラ円板外側の流体内に垂れ下がることにより、圧力を弱め、インペラ６０が浸される周囲の流体への圧縮気体の排出を促進する。図６ａ及び図６ｂは、さらなる変形例を提示する。図６ｂでは、各管６２には、真空または圧力破断地点を通過する水または液体流を増加させることによって、閉じ込められた気体と液体との分離をヴェンチュリ効果と同様にさらに促進させるように逆方向に向いた小管６４が設けられる。図６ｂでは、各管６２はフレア端６６を設けてさらに改善される。
【００５２】
図７ａおよび図７ｂは、インペラ機能が管７０から単に放射方向に延びる周囲管７２によって主に達成される管状インペラ構成を示す。各管７２は、回転する管７０が水などの液体内で回転する際の真空形成効果を促進する終端フレア７４を有する。本実施形態では、気体は管７０を通って軸方向に導入される。
【００５３】
第３のインペラ構成は、図８〜図１４に示されるようなスクリュー構成１４００の形状であってもよい。図１４に示すように、組み立てられたスクリュー１４００はこの第３のモデルでは、アセンブリ全体が一体として回転するように中心シャフトによって回転させられる。歯１４０２は、図１２及び図１４で最もよく図示されている。スクリュー１４００の構成部品８００、９００、および１０００は、図８〜図１０にそれぞれ示される。図９及び図１０は同じ部品９００の前面図と後面図であり、図１１は、組み立てられ、図１１で他端部から見た２つの部品８００および９００を示す。図１２及び図１３は、図１１の最上部で組み立てられ、入口穴１４０６から水中に空気を送る円錐体１４０４と、底部の一部を成す外側部分に、歯１４０２とを有するインペラ１０００を示す。図１４は、組み立てられており、部品８００の中央フランジに歯１４０２を有するスクリューセットを示す。中央フランジ上のこれらの歯１４０２は、他の中央面または他の面で最終的に歯１４０２の数を増やすことができることを示す。
【００５４】
いったんスクリューロータ１４００を水柱２０１０の底部で回転（スピン）させると、スクリューロータ１４００は、図１〜図５を参照して上述したように、または図６ａ、図６ｂの小管によって形成された歯のように動作する。このスクリューのスピンによって、歯の内部から水が遠ざけられる（移動させられる）。このことが起きると、空気を導入させる低圧領域が生成される。同じ瞬間に同じ地点で空気が導入されて圧力を破り、歯の内側部分で空気を導入させるため、この移動が可能になる。その空気は自身のエネルギーを生成し、歯の内側から水面に向けて解放されて、連続的な運動を形成する。
【００５５】
スクリューロータ１４００は、図６ａ及び図６ｂに示されるように歯１４０２のいくつかを湾曲管で置き換える構造に変更してもよい。この代替の構成では、管の出口における流れの動力により、気泡の流れがわずかに異なる。
【００５６】
上記の説明は多くの詳細を含むが、これらは本開示の範囲の限定ではなく、その実施形態の実証とみなすべきである。本文書に開示されるプロセスおよび方法は、開示される様々な種類または実施形態のいかなる組み合わせも含む。したがって、いかなるかたちでの本開示の範囲も、上記説明によって限定されないと意図される。請求項の各種構成要素および請求項自体は、請求項を含む本開示の教示に応じて、いかなる組み合わせでも組み合わせることができる。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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