(57)【要約】  互いに一連に結合され、第２の流体（ｆ２）よりも低い密度を有する第１の流体（ｆ１）を充填可能な一連の中空要素に第２の流体（ｆ２）内で動きを生み出す方法であって、２つの流体は混じらない、方法。方法は、容器（１）の内部に垂直に延びるエンドレスガイド（９）に沿って移動するように、中空要素（１２）を配置するステップと、容器（１）内の異なる高さに位置決めされる少なくとも２つのチャンバ（Ｃ１、Ｃ２）を設けるステップであって、両チャンバは第１の流体（ｆ１）を含み、上記中空要素（１２）が入出する下向きの開口を有する、設けるステップと、容器（１）に第２の流体（ｆ２）を充填するステップと、各中空要素をチャンバ（Ｃ１、Ｃ２）内でまず開いてから閉じさせるステップと、一連の中空要素（１２）の動きの、容器（１）の外部のパワーテイクオフへの伝達を確立するステップとを含む。装置も記載される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに一連に結合され、流体環境を構成する第２の流体よりも低い密度を有する第１の流体を充填可能な、前記流体環境内の一連の中空要素に動きを生み出す方法であって、前記一連の中空要素は移動させられ、前記第１の流体及び前記第２の流体は互いに混じらず、該方法が、
容器内部に垂直に延びるエンドレスガイドに沿って移動するように、前記一連の中空要素を配置するステップと、
一方のチャンバが他方の上部チャンバよりも低くなるように前記容器内の異なる高さに位置決めされる少なくとも２つのチャンバを設けるステップであって、両チャンバは前記第１の流体を含み、前記エンドレスガイド上の前記一連の中空要素の入出を制限する下向きの開口を有する、設けるステップと、
前記容器に前記第２の流体を充填するステップと、
前記一連の中空要素の各中空要素を、前記チャンバのそれぞれを通過する際にまず開いてから閉じさせるステップと、
前記一連の中空要素の動きの、前記容器外部のパワーテイクオフへの伝達を確立するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記容器の内部が大気と連通することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器の内部が大気と連通しないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２つのチャンバが互いに連通することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記下部チャンバ内の前記流体の圧力値を前記上記チャンバ内の圧力値に対して調整するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記上部チャンバ内の前記流体の前記圧力が調整可能であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
低密度である前記第１の流体は空気であり、前記流体環境を構成する前記第２の流体は水であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
互いに連続して結合され、流体環境を構成する第２の流体よりも低い密度を有する第１の流体を充填可能な一連の中空要素を前記流体環境内で移動させる装置であって、前記一連の中空要素は移動させられ、前記第１の流体及び前記第２の流体は互いに混じらず、該装置が、
前記第２の流体並びに前記一連の中空要素用の垂直に延びるエンドレスガイドを含む容器と、
下向きの開口が設けられた、前記容器内部の少なくとも２つのチャンバであって、前記エンドレスガイドは開口を通して、前記一連の中空要素を前記エンドレスガイドに沿って２つの各チャンバに入出させ、一方のチャンバは他方の上部チャンバよりも低く、両チャンバには少なくとも部分的に前記第１の流体が充填される、少なくとも２つのチャンバと、
開閉に適した要素の形態の前記一連の中空要素であって、前記ガイドに沿って摺動する摺動手段が備えられる、前記一連の中空要素と、
前記中空要素を前記チャンバのそれぞれにおいて開閉する開／閉ステーションと、
前記中空要素に接続される駆動手段と、
動きを前記駆動手段から前記容器外部のパワーテイクオフに伝達する動き伝達手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記容器の内部が大気と連通することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記容器の内部が大気と連通しないことを特徴とする、請請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記チャンバが接続パイプによって互いに連通することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記接続パイプには、前記下部チャンバ内の圧力値を前記上部チャンバ内の圧力値に対して調整する圧力調整手段が備えられることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記上部チャンバが加圧低密度流体ソースに接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記中空要素がそれぞれ、互いに回転可能な２つの直径が整合する楕円形シェルを備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記シェルが、一方のシェルを他方のシェルに対して回転させるバネ負荷がかかった入れ子式要素によって相互に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記中空要素がそれぞれ、互いに対してシフト可能な、２つの直径が整合する楕円形シェルを含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記中空要素のそれぞれに摺動ローラシューが備えられることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記駆動手段が、前記中空要素が接続され、前記ガイドのサイドに沿って自由に移動可能な可撓性伝達機構をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１９】
前記動き伝達手段は、少なくとも、前記可撓性伝達手段に噛み合い、パワーテイクオフとして駆動軸に一体化されるピニオンを備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項２０】
前記チャンバのそれぞれに対応する前記中空要素の前記開／閉ステーションが、各中空要素内で各シェルを他方のシェルに対して相互に回転又はシフトさせるカムを備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体環境内の一連の中空要素に動きを生み出す方法及び装置に関する。
【０００２】
特に、本発明による方法は、流体環境に沈められた本体が自由落下中であるときに、位置エネルギーの形態であり、運動エネルギーに変換される重力エネルギーを使用する。方法は、グリーンエネルギーを、特に他のエネルギー源がないか、又は不十分であり、連続して即時に低コストエネルギーを確保できない場合に得るために有用である。したがって、日常でのニーズのために、無尽蔵な性質のものであり、再生不能であり、且つ／又は汚染及び有害な物質又は廃棄物を環境中に発生するエネルギー源に対する有効な代替である非汚染流体により、クリーンで再生可能であり、且つ容易に変換可能なエネルギーを個人及びコミュニティに低コスト且つ環境への影響が最小の状態で提供するために適当である。
【背景技術】
【０００３】
既知のように、流体を使用して、位置重力エネルギーを運動エネルギーに変換し、仕事を生み出す各種方法がある。
【０００４】
第１の方法は、例えば、水力発電プラントに使用され、移動中の流体を利用して、電気エネルギーを発生させる。
【０００５】
しかし、この方法は様々な欠点を呈する。すなわち、水を人工的に水路から逸脱させる、又は収集する際の環境への影響、水が位置エネルギー＞運動エネルギー＞機械エネルギー＞電気エネルギーに変換されると、水を送り戻して再循環させて変換の恩恵を放棄しない限り、同じ水力発電プラントが水を発電のために再利用できないこと、地球にこの種の変換に適した多くの場所がないことである。
【０００６】
別の方法は、アルキメデスの揚力に基づき、静止流体及び完全に又は部分的に静止流体内に沈められた本体を必要とし、これらの密度はそれぞれρｆｌｕ及びρｃｏｒであり、したがって、
１．ρｆｌｕ＜ρｃｏｒの場合、本体が下降する傾向を有し、
２．ρｆｌｕ＞ρｃｏｒの場合、本体が上昇する傾向を有する。
【０００７】
最新技術では、アルキメデスの揚力を利用する装置を記載する（特許文献１）がある。これは、流体、特に水中に大気に接触して置かれた特別なサック内に気体、特に空気を取り込むことに基づく。
【０００８】
提案される解決策は様々な欠点を呈する。第１の大きな欠点は、サックに気体を充填するために外部パワーソースを使用することに関する。実際、気体圧縮率により、気体を液体内に、同じ経路から液体を逃さずに入れるためには、液体が大気に接していることから、気体注入ポイントにおいて、気体の圧力が液体の圧力よりも大気圧だけ高くなければならない。
【０００９】
第２の欠点は、サックがトップレベルに達したときに気体を逃して、液体及び注入される気体の圧力並びに外部エネルギーの両方が増大し続けるのを回避させて、システムを機能させるために、液体が大気に接した状態を保たなければならないことに関する。
【００１０】
別の欠点は、サックを液体内でのみ移動させなければならず、より一般には流体内で移動させてはならないことにある。
【００１１】
実証されているように、上記（特許文献１）に記載の方法は、加圧気体をサックに供給してシステムを機能させるために、気体を注入圧力に達するまで圧縮させる外部エネルギー源を必ず使用しなければならない。
【００１２】
したがって、気体圧縮のための連続したエネルギー供給が利用できない場合、システムは機能することができない。
【００１３】
さらに、連続した外部ソースが利用可能な場合であっても、提案される手法は、利用可能なエネルギー／消費エネルギー（消費エネルギーはシステムに供給される外部エネルギー量を含む）という関係で表されるシステムの全体的な生産率（モータ機構、液体特性等）を考慮しない。
【００１４】
別の負の側面は、加圧気体が使用後に大気中に失われ、したがってそれ以降は有用でなくなることである。
【００１５】
上述した２つの方法の特徴が異なっても（最初の方法は移動中の水を使用し、第２の方法は静止した水を使用する）、位置エネルギーを運動エネルギーに変換するために使用されるシステムは、生成したすべてのエネルギーを失わない限り、同じ流体（それぞれ水及び空気）を別の変換に再利用できないため、これら２つの方法は両方とも類似する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】伊国特許第１２５３６１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、失われる生成エネルギーが一部のみで流体の再利用を可能にする方法を提供して、先行技術の問題を解決することを目標とする。
【００１８】
本発明による方法は、以下の原理を利用する。すなわち、例えば大気に接した静止流体を含む受容器内に、本体の平均密度が流体の平均密度未満であり、且つ空気の平均密度よりも大きい場合、流体内に完全に沈められた本体は浮動レベルに達することになり、摩擦はごくわずかであり得る。これに代えて、本体の平均密度が流体の平均密度よりも大きい場合、本体は受容器の底に達することになる。
【００１９】
本発明の目標は、従来技術の欠点を解消して、位置重力エネルギーを運動エネルギーに変換することによって流体内に沈められた本体から仕事を得る、グリーンで再生可能なエネルギー変換のための方法を提供することである。
【００２０】
さらに、本発明の特定の目的は、本発明の方法を実行する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
したがって、第１の態様では、本発明は、互いに一連に結合され、流体環境を構成する第２の流体よりも低い密度を有する第１の流体を充填可能な、流体環境内の一連の中空要素に動きを生み出す方法であって、一連の中空要素は移動させられ、第１の流体及び第２の流体は互いに混じらず、方法は、
容器内部に垂直に延びるエンドレスガイドに沿って移動するように、一連の中空要素を配置するステップと、
一方のチャンバが他方の上部チャンバよりも低くなるように容器内の異なる高さに位置決めされる少なくとも２つのチャンバを設けるステップであって、両チャンバは第１の流体を含み、エンドレスガイド上の上記一連の中空要素の入出を制限する下向きの開口を有する、設けるステップと、
容器に第２の流体を充填するステップと、
一連の中空要素の各中空要素を、上記チャンバのそれぞれを通過する際にまず開いてから閉じさせるステップと、
上記一連の中空要素の動きの、容器外部のパワーテイクオフへの伝達を確立するステップと、
を含む、方法を提供する。
【００２２】
第２の態様では、本発明は、互いに連続して結合され、流体環境を構成する第２の流体よりも低い密度を有する第１の流体を充填可能な一連の中空要素を流体環境内で移動させる装置であって、一連の中空要素は移動させられ、第１の流体及び第２の流体は互いに混じらず、装置は、
第２の流体並びに一連の中空要素用の垂直に延びるエンドレスガイドを含む容器と、
下向きの開口が設けられた、容器内部の少なくとも２つのチャンバであって、上記エンドレスガイドは開口を通して、一連の中空要素をエンドレスガイドに沿って２つの各チャンバに入出させ、一方のチャンバは他方の上部チャンバよりも低く、両チャンバには少なくとも部分的に第１の流体が充填される、少なくとも２つのチャンバと、
開閉に適した要素の形態の一連の中空要素であって、上記ガイドに沿って摺動する摺動手段が備えられる、一連の中空要素と、
上記中空要素を上記チャンバのそれぞれにおいて開閉する開／閉ステーションと、
上記中空要素に接続される駆動手段と、
動きを上記駆動手段から上記容器外部のパワーテイクオフに伝達する動き伝達手段と
を備える、装置を提供する。
【００２３】
添付図面内の図を参照して本発明を制限することなく例示としてこれより説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による装置の断面を示す。
【図３】図２の線Ｉ−Ｉに沿った装置の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明による方法の一部のフローチャート及び方法を実行するように適合される装置の一実施形態の断面である図１及び図２をそれぞれ参照すると、方法は、異なる平均密度を有し、上記流体内部に沈められた本体の平均密度を自動的に変更させる２つの混じらない静止流体を使用する。方法は、それぞれρｆ１及びρｆ２という名称の異なる密度を有する少なくとも２つの混じらない流体ｆ１及びｆ２を配置するステップを含む。高さｈＫを有し、流体ｆ１及びｆ２の収容に十分な大きさの容器１内には、２つのチャンバが設置される。第１のチャンバＣ１は高さｈＣ１を有し、第２のチャンバＣ２は高さｈＣ２を有する。
【００２６】
チャンバＣ１及びＣ２はそれぞれ、容器１の底から高さｈＫＣ１及びｈＫＣ２のところに配置される。
【００２７】
チャンバは、被制御開／閉装置Ａ／Ｃｃｎｄ１が備えられたパイプｃｎｄ１によって接続される。
【００２８】
被制御開／閉装置Ａ／Ｃｃｎｄ２が備えられた別のパイプｃｎｄ２が、容器Ｃ２に取り付けられる。
【００２９】
一連の中空で不浸透性の要素１２が容器１内に置かれる。要素の平均密度ρＣＲＰは流体の平均密度と比較して高く、その外部容積はＶｅＣＲＰであり、キャビティＶｉＣＲＰの容積はＶｅＣＲＰよりも小さく、容器には、被制御開／閉システムＡ／ＣＣＲＰが備えられ、それにより、必要なときに、中空要素１２は、予め封入される低密度流体と一緒に流体ｆ１又はｆ２をそれぞれのキャビティ内に封入することができる。開／閉システムＡ／ＣＣＲＰは、図２の線Ｉ−Ｉに従った図である図３において観察できる。
【００３０】
容器１にはまず、低密度流体ｆ１、例えば空気が充填されてから、高密度流体ｆ２、例えば水が充填され、それにより、低密度流体を高密度流体によってチャンバＣ１及びＣ２内に閉じ込めることができる。
【００３１】
チャンバＣ２内に封入される流体の圧力は、チャンバＣ１内に閉じ込められる流体の圧力と同じにされる。
【００３２】
各中空要素１２の動きは、位置重力エネルギーによって生成される力により、各要素が、図２中の矢印Ｆに従ってチャンバＣ２からチャンバＣ１に交互に動き得るように向けられる。
【００３３】
本発明によれば、それぞれの密度ρｆ１及びρｆ２がρｆ１＜ρｆ２の関係である２つの混じらない流体ｆ１及びｆ２を選ぶことができる。
【００３４】
本発明によれば、チャンバＣ１の高さはｈＣ１＜ｈＫであることができる。チャンバＣ１の底は、容器１の底に面する下向きの開口を使用して開くことができる。
【００３５】
チャンバＣ１は、ｈＣ１＋ｈＫＣ１＜ｈＫのように容器１の底から特定の高さに配置することができる。
【００３６】
チャンバＣ２は、高さｈＣ２＜ｈＫに配置することができる。
【００３７】
チャンバＣ２は、容器１の底に面する下向きの開口を使用して底を開くことができる。
【００３８】
チャンバＣ２は、高さが結果として、ｈＣ１＋ｈＫＣ１＜ｈＣ２＋ｈＫＣ２且つ容器１の底からｈＫ＞ｈＫＣ２となるように配置することができる。
【００３９】
本発明によれば、ρＣＲＰ≧ρｆ２であり得る。中空要素１２の、流体ｆ１を封入した場合の平均密度は、流体ｆ２の密度未満であり得る。
【００４０】
チャンバＣ１内部の流体ｆ１の圧力は、流体ｆ２の圧力であることができる。チャンバＣ２内部の流体ｆ１の圧力は、チャンバＣ１内部の流体ｆ１の圧力であることができる。
【００４１】
高さｈＫＣ２を変化させることにより、仕事に変換することができる運動エネルギーを変化させることができる。
【００４２】
好ましくは、本発明によれば、ρｆ２はρｆ１よりも少なくとも２桁、大きくあるべきである。
【００４３】
ρｆ２はρｆ１よりも３桁、大きくあることが望ましい。
【００４４】
流体ｆ１は空気であることが望ましい。
【００４５】
流体ｆ２は水であることが望ましい。
【００４６】
チャンバＣ２内の流体ｆ１と同じ圧力値が、加圧外部流体ｆ１によって得られる。
【００４７】
容積ＶｉＣＲＰは容積ＶｅＣＲＰに近い。
【００４８】
本発明は、中空要素１２は楕円形を有することが望ましく、長球であれば一層望ましい。
【００４９】
図１を参照すると、本発明の方法は、静止流体及び流体内で自由に移動可能な一連の中空要素を使用して、位置重力エネルギーを運動エネルギーに、ひいては機械エネルギーに変換できるようにする。
【００５０】
ステップ１において、容器及び不混和且つ密度が異ならなければならない２つの流体等の必要なすべての要素が利用可能でなければならない。
【００５１】
ステップ２において、２つのチャンバは容器内に異なる高さで設置される。簡単にするために、低いチャンバをＣ１と呼び、高いチャンバをＣ２と呼ぶ。これらチャンバは、各中空要素の平均密度を変えられるようにする。次に、ステップ３において、底からのチャンバＣ１及びＣ２の最小高さが調べられ、その後、ステップ４において、容器にｆ１と呼ばれる低密度流体が充填される。ステップ５において、容器にｆ２と呼ばれる高密度流体が充填され、ステップ６において、その最小高さが調べられ、ｆ１がＣ２内に完全に閉じ込められることを確認する。ステップ７において、位置重力エネルギーが、平均密度がｆ２の密度以上であり、ｆ１が先に閉じ込められた中空要素として不浸透性本体を使用して運動エネルギーに変換される。ｆ１が封入されると、本体は上昇する傾向を有するが、本体にＣ２を通過させると、本体はｆ１を解放し、重力により下がり始める。Ｃ１を通過すると、本体には再びｆ１が封入され、アルキメデスの揚力によって上昇する傾向を有し、以下同様である。
【００５２】
指摘すべき本発明による方法の別の利点は、重力エネルギーを機械エネルギーに変換可能であり、それと同時に、静止流体を使用するが、移動中の流体によって提供されるそれ自体に十分なエネルギーを生み出すことである。
【００５３】
図２は、本発明の方法を実行する装置の概略図である。
【００５４】
装置は主に、図１のステップ１からの容器１及びローラシュー１０、すなわち摺動シューが摺動する少なくとも１つのガイドを有するエンドレス構造９からなる。耐水性材料で作られるローラシュー１０は、歯付きベルト１１の形態の可撓性のある伝達機構によって適宜離間されて互いに接続されて、生み出された動きを、例えば電気エネルギーを生成する発電機に伝達する。
【００５５】
次に、軽量材料で作られる長球形の中空要素１２が、１つずつ各摺動ローラシュー１０に取り付けられる。中空要素１２は２つのシェルからなり、そのうちのシェル１３は摺動シューに取り付けられ、他方のシェル１４は第１のシェル１３に対して可動であるが、シェル１３に結合され、機械系統により回転及び／又は摺動が可能であり、長球を開き、２つのシェルを離れて移動させ、それから長球を閉じられるようにする。図２では、中空要素１２は、右側では水が一杯で下に移動し、左側では空気が一杯で上に移動して示される。
【００５６】
図２の矢印Ｉ−Ｉに沿った装置の図である図３を参照すると、図２を参照してすでに説明した中空要素がゴーストで示される。
【００５７】
図３では、中空シェルが開いたときに各中空要素１２内でシェル１４をシェル１３の上に持ち上げてから、閉じたときに下げる入れ子バネ機構１５が概略的に示される。これらフェーズは、中空要素と相互作用する制御カム（関連ステーションと同じ番号で示される）によって各チャンバＣ１及びＣ２の各開閉ステーション１６及び１７内で制御される。
【００５８】
図３には、中空要素１２用のガイド９のパターンを辿る可撓性歯付きベルト１１も示される。ベルト１１は、中空要素１２を支持すると共に、中空要素１２がガイド９上を摺動できるようにする摺動シュー１０に剛接続される。概略的に示され、１８で示されるピニオンが、容器外部にあるパワーテイクオフに接続された駆動軸１９の端部に固定される。
【００５９】
本発明の方法は、そのまま使用可能な又はさらに変換可能な機械エネルギーが必要とされるすべての業界分野及び技術分野で使用され得る。
【００６０】
本発明を好ましい実施形態に従って制限ことなく例示として説明したが、包含される特許請求の範囲において特定される本発明の範囲から逸脱することなく、追加及び／又は変更が可能なことが当業者にとっては明らかである。
【図１】
2010507751.tif 000003
【図２】
2010507751.tif 000004
【図３】
2010507751.tif 000005
【国際調査報告】
2010507751.tif 000006
2010507751.tif 000007