(57)【要約】      （修正有）【課題】２バイメタル間の温度差の平均化および分散化の過程で、バイメタルの特性を利用して、力学的エネルギーを増殖する。【解決手段】相互に異なる温度の熱をもつバイメタルＡ１およびバイメタルＢ２の２熱源のそれぞれと、バイメタルＣ３との間で交互に熱の移動を行うものとなし、まず、バイメタルＣ３と２熱源の一方のバイメタルとの間で熱の移動を行い、次に他方側のバイメタルとの間で熱の移動を行い、それが一方のバイメタルには温度の平均化であり、かつ、他方のバイメタルに対しては温度の分散化となることを利用し、または、バイメタルＡ１およびバイメタルＢ２の間で温度差の平均化および分散化を行う過程で、バイメタルの特性を利用して、その正負双方の形状変化による仕事を力学的エネルギーに変換することによって力学的エネルギーを増殖する。【選択図】図１
2005290988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
別々の断熱環境（７、８）にあり、かつ、相互に異なる温度の熱をもつバイメタルＡ（１）およびバイメタルＢ（２）のそれぞれと、その二つの温度の範囲以内の温度をもち、かつ、別の断熱環境（９）にあるバイメタルＣ（３）との間で交互に熱の移動を行うものとなし、まず、前記バイメタルＣ（３）の温度の変化がいったん高低いずれかの方向になるようにバイメタルＡ（１）またはバイメタルＢ（２）のいずれかの一方とバイメタルＣ（３）との間で熱の移動を行い、次に前記バイメタルＣにその逆方向に温度の変化が起こるように前記バイメタルＡ（１）またはバイメタルＢ（２）のいずれかの他方とバイメタルＣ（３）との間で熱の移動を行うことにより、該バイメタルＣ（３）に元の温度に復帰するために必要な量を越える量の力学的エネルギーが生ずる結果を得ることを特徴とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法。
【請求項２】
請求項１に記載の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、バイメタルＣ（３）が別の断熱環境（９）にあるものとする替わりに、バイメタルＡ（１）およびバイメタルＢ（２）のそれぞれの断熱環境（７、８）を往復異動することによって、別の断熱環境（９）にある場合と同じ結果を得ることを特徴とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、各バイメタル（１、２、３）の湾曲が変化する力を利用して例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーとして蓄積し、その力学的エネルギーを充当して、平均化されたバイメタルＡ（１）、バイメタルＢ（１）およびバイメタルＣ（１）の温度を、再度、分散化させるために必要な冷熱または温熱を生産し、それによって前記各バイメタル（１、２、３）を元の温度に復帰させるか、または温度を分散化させるとき、各バイメタル（１、２、３）が温度変化に感応してそれぞれの湾曲が変化する力を利用して、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積し、その手順を繰り返すことを特徴とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法。
【請求項４】
別々の断熱環境（７、８）にあり、かつ、相互に異なる温度の熱をもつバイメタルＡ（１）およびバイメタルＢ（１）の間で、その断熱環境（７、８）を合体して熱の移動を行い、両バイメタル（１、２）間の温度が平均化するときの温度変化に感応して両バイメタル（１、２）の湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したのち、バイメタルＡ（１）およびバイメタルＢ（２）の断熱環境を分離し、前記の蓄積した力学的エネルギーを充当することによって、再度、前記両バイメタル（１、２）の温度を分散化させるときに、該両バイメタル（１、２）の湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積し、はじめに戻って、前記の手順を繰り返すことを特徴とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法。
【請求項５】
断熱環境にあるバイメタルＡ（１）との間で熱の移動を行うため、該バイメタルＡ（１）と大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中など比較的安定した温度を維持している熱環境との接続、およびクーラーまたはヒーター（１１）との間の熱移動のための接続とを、必要に応じて切替えできるものとなし、かつ、該バイメタルＡ（１）の温度が前記の大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中などの温度とは異なる温度であるものとなし、初めに、該バイメタルＡ（１）と大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中など比較的安定した温度を維持している熱環境とを接続して相互に熱の移動を行い、該バイメタルＡ（１）が温度変化に感応してその湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したのち、前記バイメタル（１）の熱の移動の接続を前記クーラーまたはヒーター（１１）との接続に切替え、先に蓄積した力学的エネルギーを充当して該クーラーまたはヒーター（１１）を運転することによって、冷熱または温熱を生産し、その熱を前記バイメタルＡ（１）に移動させ、そのときの温度変化に感応して該バイメタルＡ（１）の湾曲が変化する力を利用して、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したのち、初めの手順に戻るというサイクルを繰り返すことを特徴とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法。
【請求項６】
請求項５に記載の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中など比較的安定した温度を維持している熱環境を室内冷気または暖気に置き換えて、それを比較的安定した温度を維持している熱環境として用いることによって、該力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法を暖冷房機を構成する手段となすことを特徴とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイメタルが温度変化に感応してその湾曲を変化させる特性を利用して、力学的エネルギーを増殖するための力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エネルギー保存の法則の下では、エネルギー増殖の方法は有り得ないとされている。
【０００３】
そのため、人類は膨大なエネルギー資源を消費しなければならず、地球環境に重大な悪影響を与えているとともに、国家間レベルでエネルギー資源の恩恵を受けるものと受けないものとの間の格差の問題を生じているが、風力・太陽光線などのクリーンエネルギーの活用にも費用対効果の課題などがあり、諸問題を解決できていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、２バイメタル間の温度差の平均化および分散化の過程で、バイメタルの特性を利用して、力学的エネルギーを増殖することを可能とする力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一つの力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、別々の断熱環境にあり、かつ、相互に異なる温度の熱をもつバイメタルＡおよびバイメタルＢのそれぞれと、その二つの温度の範囲以内の温度をもち、かつ、別の断熱環境にあるバイメタルＣとの間で交互に熱の移動を行うものとなし、まず、前記バイメタルＣの温度の変化がいったん高低いずれかの方向になるようにバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれかの一方とバイメタルＣとの間で熱の移動を行い、次に前記バイメタルＣにその逆方向に温度の変化が起こるように前記バイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれかの他方とバイメタルＣとの間で熱の移動を行うことにより、該バイメタルＣに元の温度に復帰するために必要な量を越える量の力学的エネルギーが生ずる結果を得ることを特徴とするものである。
【０００６】
該力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、バイメタルＡまたはバイメタルＢとバイメタルＣとの間で熱の異動を行う時は、相互の断熱環境を合体するのは当然である。したがって、バイメタルＣの断熱環境はバイメタルＣのための独立したものでなくてもよく、バイメタルＣをバイメタルＡの断熱環境とバイメタルＢの断熱環境との間を往復異動させる方法を取ることで、事実上、バイメタルＣが断熱環境にあると見なし得るものであってもよい。また、断熱が不完全な場合は熱の損失があり、それだけ、エネルギーをロスするが、そのロス分が少なければ、力学的エネルギーの増殖は可能である。
【０００７】
なお、バイメタルＣの温度が、初めはバイメタルＡおよびバイメタルＢの温度の範囲外にある場合でも、そのいずれかのバイメタルとの間で熱移動を行うことによって、バイメタルＣの温度をバイメタルＡおよびバイメタルＢの二つの温度の範囲以内の温度をもつようにすることができる。その結果を得た時に、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度が異なっていれば、本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法における構成要件に合致することになる。
【０００８】
本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、まず、バイメタルＣの断熱環境とバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方の断熱環境との合体のもとに、バイメタルＣと該バイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方との間で熱の移動を行うことによって双方の温度を平均化させ、その温度変化に感応して該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方のそれぞれの湾曲を変化させる。その湾曲が変化する力によって例えばそれぞれの断熱環境の外にある例えばぜんまいを巻く方法により、温度の平均化の前に存在した２バイメタル間の温度差エネルギーは、力学的エネルギーに変換されてぜんまいに蓄積される。バイメタルの特性により、温度変化による熱の運動エネルギーの増減による形状変化は、ほぼ、その湾曲の変化のみとして表れ、その他の変化は無視してよいから、エネルギー保存の法則により、失われた温度差エネルギーとぜんまいに蓄積された力学的エネルギーは等価である。
【０００９】
いうまでもなく、熱と力学的エネルギーとの変換は、原理的には
Ｗ＝ＪＱ・・・（Ｗ＝仕事、Ｊ＝仕事当量、Ｑ＝熱量）
の関係式の下において行われる。
【００１０】
本発明において、温度差エネルギーとは２物質間で熱が平均化されるときの２物質の温度の変化に伴う形状変化として現れる位置エネルギーを指している。この場合、異なる金属を張り合わせたバイメタルは全体として一つの物質であると見なしている。温度差が平均化されるときのエネルギーを本体とする温度差エネルギーに着眼していることが、一般の熱力学における熱エネルギーが、その場合の物質が絶対温度零度との対比において持つ熱を一定範囲で放出するときのエネルギーを基礎概念においているだけで、それによって温められる側の物質の形状変化のエネルギーに着眼するものではないことと相違する点である。
【００１１】
次に、上記バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方の断熱環境を切り離し、バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方の間の熱の移動を行うため、該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方の断熱環境を合体する。ただし、バイメタルＣをバイメタルＡおよびバイメタルＢの断熱環境の間で往復させる場合は、その往復異動そのものが断熱環境の合体および切り離しにあたると考えればよい。いずれの場合も、バイメタルＡおよびバイメタルＢの断熱環境は相互に切り離されていなければならない。
【００１２】
そして、上記バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方の断熱環境が合体された状態でバイメタルＣと該バイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方との間の熱の移動が行われると、上記のバイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方との間の熱の移動とは逆方向の温度の変化が起こり、その温度変化に感応して該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方のそれぞれの湾曲が変化する。その湾曲の変化の力によって例えばそれぞれの断熱環境の外にあるぜんまいを巻く方法により、熱の移動を行う前に存在した２バイメタル間の温度差エネルギーが力学的エネルギーに変換されてぜんまいに蓄積されることは、上記の場合と同じであり、かつ、エネルギー保存の法則により、温度の平均化前に存在した温度差エネルギーが失われた分と、ぜんまいに蓄積された力学的エネルギーは等価である。
【００１３】
ただし、この場合、上記バイメタルＣは上記のバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方との間の熱の移動のときとは逆方向に熱の移動を受けているから、元の温度に復帰させるためには、その熱の双方向の移動にともなう湾曲の変化から得たそれぞれの力学的エネルギーの差だけを必要とするのに対し、実際には、その熱の双方向の移動にともなう湾曲の変化から得た力学的エネルギーを和の態様でぜんまいに蓄積できる。
したがって、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度を元の温度に復帰させるためには、ぜんまいに蓄積した力学的エネルギーで丁度過不足がないが、バイメタルＣの温度を元の温度に復帰させるためには、蓄積した力学的エネルギーを消費しても残余分が残る。よって、この動作を繰り返せば、無限に力学的エネルギーを増殖できることになる。なお、その時、バイメタルＣの温度は、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度の中間にあるから必ずしも原状復帰をする必要がない。
【００１４】
なお、バイメタルＡおよびバイメタルＢのそれぞれとバイメタルＣとの間の熱の移動による力学的エネルギーの獲得するためには、バイメタルＡとバイメタルＢの温度に差がある間は有効であるから、必ずしも、毎回の１サイクルの熱移動ごとに各バイメタルの温度の原状復帰をする必要はなく、実際上の効率の観点から適宜のタイミングでその原状復帰をすればよい。例えば、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度がほぼ一致するまでバイメタルＣを介して熱の移動を繰り返すこととし、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度のみ原状復帰し、または、有効なレベルで温度の分散化を行い、バイメタルＣの温度はそのままの状態で、次回の熱の移動サイクルに入るのも一つの方法である。
【００１５】
さらに、上記の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、バイメタルＡ、バイメタルＢおよびバイメタルＣの温度を原状復帰させ、または温度を分散化させるときには、それぞれの温度変化に対応して湾曲を変化させるので、その力を利用して例えばぜんまいを巻く方法によって、力学的エネルギーを蓄積できる。このエネルギーは初めの状態からは余分に発生したエネルギーであり、増殖されたエネルギーということができる。したがって、この手順を繰り返すことによって、力学的エネルギーを増殖することができる。
【００１６】
上記の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法を単純化した方法として、別々の断熱環境にあり、かつ、相互に異なる温度の熱をもつバイメタルＡおよびバイメタルＢの間で、その断熱環境を合体して熱の移動を行い、両バイメタル間の温度が平均化するときの温度変化に感応して両バイメタルの湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したのち、バイメタルＡおよびバイメタルＢの断熱環境を分離し、前記の蓄積した力学的エネルギーを充当することによって前記両バイメタルの温度を原状復帰させ、または温度の分散化をなすときに、該両バイメタルの湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積し、はじめに戻って、前記の手順を繰り返すことを特徴とする形態によることができる。
【００１７】
この方法によれば、前記両バイメタル間の温度が平均化するときの温度変化に感応して両バイメタルの湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したとき、エネルギー保存の法則によって、前記両バイメタル間の温度の平均化によって失われた温度差エネルギーとぜんまいを巻くなどの方法により蓄積された力学的エネルギーとは等価であり、かつ、その力学的エネルギーを充当して熱量（温熱および冷熱）に替え、その熱量をそれぞれ前記両バイメタルに戻せば、該両バイメタルの温度の原状復帰が実現し、あるいは適宜の割合と配分でその熱量をそれぞれ前記両バイメタルに戻せば、該両バイメタルの温度の分散化が実現する。このとき、その温度変化に感応して該両バイメタルの湾曲が変化するから、その力によって例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積すれば、その分は余分に生まれた力学的エネルギーということになるから、この手順を繰り返すことによって、力学的エネルギーを増殖することができる。
【００１８】
さらにまた、断熱環境にあるバイメタルＡとの間で熱の移動を行うため、該バイメタルＡと大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中など比較的安定した温度を維持している自然界の熱環境との接続、およびクーラーまたはヒーターとの間の熱移動のための接続とを、必要に応じて切替えできるものとなし、かつ、該バイメタルＡの温度が前記の大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中などの温度とは異なる温度であるものとなし、初めに、該バイメタルＡと大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中など比較的安定した温度を維持している熱環境とを接続して相互に熱の移動を行い、該バイメタルＡが温度変化に感応してその湾曲が変化する力によって、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したのち、前記バイメタルの熱の移動の接続を前記クーラーまたはヒーターとの接続に切替え、先に蓄積した力学的エネルギーを充当して該クーラーまたはヒーターを運転することによって、冷熱または温熱を生産し、その熱を前記バイメタルＡに移動させ、そのときの温度変化に感応して該バイメタルＡの湾曲が変化する力を利用して、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積したのち、初めの手順に戻るというサイクルを繰り返すことによって、力学的エネルギーを増殖することができる。
【００１９】
上記自然界の熱環境を熱源として利用して力学的エネルギーを増殖する方法において、大気あるいは海水などの替わりに、室内冷気または暖気あるいは蓄熱水槽などを熱源として利用すれば、温度差エネルギーを変換した力学的エネルギーによって冷熱または温熱を生産し、その熱を室内あるいは蓄熱水槽内に移動するための暖冷房機を構成することができるだけでなく、増殖された力学的エネルギーを冷熱または温熱の生産に回せば、より効果的な暖冷房機を構成することができる。
【００２０】
上記の各力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、バイメタルを一つの熱機関としてみる場合、その熱効率が極めて高いことを利用し、かつ、熱の放出をエネルギーに変えるのではなく、熱の平均化と分散化の双方向の変化によるバイメタルの形状変化から力学的エネルギーを得ているため、熱力学のトムソンの原理を否定する結果になっている。熱の平均化と分散化の双方向ともエネルギーに変えるということは、正の仕事も負の仕事も正の力学的エネルギーに変えていることであると理解することができる。
【発明の効果】
【００２１】
バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度を平均化する過程でバイメタルＣに力学的エネルギーを増殖する形態およびそれら各バイメタルの温度を元の温度に復帰させるか、または分散化させることによって力学的エネルギーを増殖する形態の本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、エネルギー保存の法則を越えた現象として、力学的エネルギーを増殖させている。
【００２２】
また、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度の平均化と元の温度への復帰、または温度の分散化により力学的エネルギーを生じさせる力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、効率よく、最も明瞭にバイメタルの正負の仕事を双方とも正の力学的エネルギーに変換することによって、力学的エネルギーの増殖を実現できる。
【００２３】
さらにまた、上記のバイメタルＢを大気中または地底の冷気中、あるいは湖水・海水中などに置き換える形態の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、自然界の熱源を利用することを可能とし、また、自然界の熱源の替わりに、室内冷気または暖気あるいは蓄熱水槽を熱源として利用すれば、該力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法を暖冷房機を構成する手段とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法においては、バイメタルが温度の変化に感応してその湾曲を変化させるとき、温度の平均化と分散化に対応して正負の仕事をなさしめ、その双方とも正の力学的エネルギーに変換することにより、力学的エネルギーを増殖することを実現している。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、２バイメタルを用いる２熱源のそれぞれと、バイメタルＣとの間で交互に熱の移動を行う場合のバイメタルの湾曲の変化によって力学的エネルギーの増殖を可能とする１実施例を示すものである。
図１においては、１、２、３はそれぞれバイメタルＡ、バイメタルＢ、バイメタルＣであり、４、５、６はそれぞれのバイメタルが他のバイメタルと接して熱の異動を行うための各接点である。本実施例においては、この接点４、５、６を通して熱が移動するとき、各バイメタル１、２、３それぞれの断熱環境７、８、９が相互に合体しているものとしている。ただし、バイメタル間の熱の移動を早めるためには、図の様に一点の接触だけでなく様々な対策を取ることが可能である。断熱環境としては真空で周囲が反射板で囲まれていることが望ましいが、断熱効果が有効であれば、特にその構造を限定するものではない。なお、説明を簡単にするために、各バイメタルの質量と比熱は同じ値でそれぞれｍ、ｃであるとする。
【００２６】
図１（イ）において、バイメタルＡ１、バイメタルＢ２、バイメタルＣ３はそれぞれ温度がｔａ、ｔｂ、（ｔａ＋ｔｂ）／２であり、それぞれの温度の状態で各バイメタル（１、２、３）は直線状をなしているものとする。ただし、この場合、ｔａ＞ｔｂとする。バイメタルＣ３の温度をバイメタルＡ１およびバイメタルＢ２の温度のちょうど中間点にしたのは説明を簡単にするためである。本図１（イ）は、バイメタルＡ接点４とバイメタルＣ接点６が接し、バイメタルＡ用断熱環境７とバイメタルＣ用断熱環境９が合体した瞬間で、いま、まさに、バイメタルＡ１とバイメタルＣ３の間で熱の移動が始まった瞬間を表すものとする。
【００２７】
図１（ロ）は、バイメタルＡ１とバイメタルＣ３の間で熱が完全に移動し、双方の温度が同じになった状態を表す。実際には熱が完全に移動するのを待たなくても、力学的エネルギーの増殖は可能であるが、本例では説明を簡単にするために熱が完全に移動した結果を示すものとし、バイメタルＡ１とバイメタルＣ３の温度は（３ｔａ＋ｔｂ）／４になっており、初めのバイメタルＣ３の温度（ｔａ＋ｔｂ）／２との差は（ｔａ−ｔｂ）／４である。この温度変化に感応して、この場合、バイメタルＡ１は上方に湾曲を強め、その先端は点ａ１からａ２に移動し、バイメタルＣ３は下方に湾曲を強め、その先端は点ｃ１からｃ２に移動したものとしている。この両バイメタル（１、３）の先端の動きの力を、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーとして蓄積すれば、図１（イ）から図１（ロ）への変化において、エネルギー保存の法則によりエネルギーが保存される。  
【００２８】
次に、図１（ハ）は、図１（ロ）の状態からバイメタルＣ３をその断熱環境ごと反転させ、バイメタルＣ接点６とバイメタルＢ接点５とを接続させた状態になった瞬間で、いま、まさに、バイメタルＢ２とバイメタルＣ３の間で熱の移動が始まった瞬間を表すものとする。本図１（ハ）において、バイメタルＡ用断熱環境７は閉鎖・維持され、バイメタルＢ用断熱環境８とバイメタルＣ用断熱環境９は合体している。
【００２９】
図１（ニ）は、バイメタルＢ２とバイメタルＣ３の間で熱が完全に移動し、双方の温度が同一になった状態を表す。実際には熱が完全に移動するのを待たなくても、力学的エネルギーの増殖は可能であるが、本例では説明を簡単にするために熱が完全に移動した結果を示すものとし、バイメタルＢ２とバイメタルＣ３の温度は｛（３ｔａ＋ｔｂ）／４＋ｔｂ｝／２となり、バイメタルＣ３の初めの温度（ｔａ＋ｔｂ）／２との差は（ｔａ−ｔｂ）／８である。この温度変化に感応して、この場合、バイメタルＢ２は下方に湾曲を強め、その先端は点ｂ１からｂ２に移動し、バイメタルＣ３は上方に湾曲を強め、その先端は点ｃ２からｃ１を通過してｃ３に移動したものとしている。バイメタルＣ３の先端が上方に移動したのはバイメタルＢ２との間の熱の移動方向がバイメタルＡ１の場合とは逆であるからである。この各バイメタルの先端の動きの力を、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーとして蓄積すれば、図１（ハ）から図１（ニ）への変化において、エネルギー保存の法則によりエネルギーが保存される。
【００３０】
図１（ニ）に示す状態から図１（イ）に示す状態に復帰させるためには、蓄積されている力学的エネルギーを消費して冷熱および温熱を生産し、その熱を各バイメタル（１、２、３）に移動すればよい。その場合、バイメタルＣ３からはその先端がｃ１からｃ２に移り、さらに、ｃ３に移ったことによる力学的エネルギーが蓄積されているが、復帰する距離はｃ３からｃ１までであるから、ｃ１とｃ２間の往復分は余剰エネルギーとなり、これが増殖分の力学的エネルギーとなる。
【００３１】
図１（ニ）に示す状態からさらに、バイメタルＣ３を介してバイメタルＡ１とバイメタルＢ１との温度がほぼ同じになるまで熱移動を繰り返してから図１（イ）への復帰処理を行えば、力学的エネルギーによる冷熱および温熱生産の効率もよくなるし、また、バイメタルＣ３とバイメタルＡ１およびバイメタルＢ１との間の熱伝導効率を高める工夫をすれば、この力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法の実用化の可能性が高まる。
【００３２】
また、図１（ニ）の状態の各バイメタル（１、２、３）が熱の移動を受けて図１（イ）の状態に復帰するとき、各バイメタル（１、２、３）の先端が動く力によって力学的エネルギーを得ることができる。その分が増殖された力学的エネルギーである。
【実施例２】
【００３３】
図２は、２バイメタル間で温度の平均化と分散化とを繰り返す過程で力学的エネルギーの増殖を可能とする形態の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法の１実施例を示すものである。図２において、バイメタルＡ１およびバイメタルＢ２ならびにそれぞれの断熱環境７、８の条件は図１におけるものと同じである。
【００３４】
図２（イ）において、バイメタルＡ１およびバイメタルＢ２の温度は、図１におけると同じでそれぞれｔａ、ｔｂ（ｔａ＞ｔｂ）である。本図２（イ）は、バイメタルＡ接点４とバイメタルＢ接点５が接続し、バイメタルＡ用断熱環境７とバイメタルＢ用断熱環境８が合体した瞬間で、いま、まさに、バイメタルＡ１とバイメタルＢ２の間で熱の移動が始まった瞬間を表すものとする。
【００３５】
図２（ロ）は、バイメタルＡ１とバイメタルＢ２の間で熱が完全に移動し、双方の温度が同じになった状態を表す。実際には熱が完全に移動するのを待たなくても、力学的エネルギーの増殖は可能であるが、本例では説明を簡単にするために熱が完全に移動した結果を示すものとし、バイメタルＡ１とバイメタルＢ２の温度は（ｔａ＋ｔｂ）／２である。この温度変化に感応して、バイメタルＡ１は上方に湾曲を強め、その先端は点ａ１からａ２に移動し、バイメタルＢ２は下方に湾曲を強め、その先端は点ｂ１からｂ２に移動している。この各バイメタルの先端の動きの力を、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーとして蓄積すれば、図２（イ）から図２（ロ）への変化において、エネルギー保存の法則によりエネルギーが保存される。
【００３６】
両バイメタルの質量・比熱は同じとしているから両バイメタルの温度の変化量は同じであるが、バイメタルＡ１側の力学的エネルギーへの変換量とバイメタルＢ２側の力学的エネルギーへの変換量は同じではない。その差は、バイメタルＡ１側の力学的エネルギーへの変換量をＵａ、バイメタルＢ２側の力学的エネルギーへの変換量をＵｂと置き、両バイメタルの温度の変化量は等しいからそれをΔｔと置き、比例定数をｋと置くと
Ｕａ−Ｕｂ＝｛ｋ・ｍ・ｃ・ｔａ２／２−ｋ・ｍ・ｃ（ｔａ−Δｔ）２／２｝
−｛ｋ・ｍ・ｃ（ｔｂ＋Δｔ）２／２−ｋ・ｍ・ｃ・ｔｂ２／２｝
＝ｋ・ｍ・ｃ（２Δｔ・ｔａ−Δｔ２）／２−ｋ・ｍ・ｃ（２Δｔ・ｔｂ                ＋Δｔ２）／２
＝ｋ・ｍ・ｃ・Δｔ（ｔａ−ｔｂ−Δｔ）
の式で表される。この場合、ｔｂ＝ｔａ−２Δｔであるから、これを上式に代入すると
Ｕａ−Ｕｂ＝ｋ・ｍ・ｃ・Δｔ２
となる。
【００３７】
図２（ロ）の状態から図２（イ）の状態に復帰させるためには、バイメタルＡ用断熱環境７とバイメタルＢ用断熱環境８とをいったん切り離し、先に、図２（イ）の状態から図２（ロ）の状態に移る過程で蓄積した力学的エネルギーを充当して冷熱および温熱を生産し、その熱を両バイメタルに移動すればよい。蓄積されている力学的エネルギーは、そのためには原理的に過不足がない。その手段により、両バイメタルの温度が元に復帰するとき、その過程で該両バイメタルの先端が点ａ２からａ１ならびに点ｂ２からｂ１へ戻る動きの力で、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーとして蓄積することができる。その蓄積した力学的エネルギーが増殖分の力学的エネルギーである。したがって、以上の手順を繰り返すことによって、力学的エネルギーを無限に増殖することができる。
【００３８】
図３は、大気または海水など質量が無限大であると見なし得る物質をひとつの熱源として利用する場合のバイメタルの湾曲の変化から力学的エネルギーの増殖を可能とする形態の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法の１実施例を示すものである。図３におけるバイメタルＡ１は図１および図２におけるバイメタルＡ１と同じであるが、バイメタルＡ接点４´は、クーラーまたはヒーター１０側あるいは大気または海水など自然界側との熱の受け渡しの切替えを可能にするために、図１および図２におけるバイメタルＡ接点４とは異なるものとしている。
【００３９】
図３（イ）において、バイメタルＡ１の温度は、図１および図２におけると同じでｔａであり、大気または海水などの自然界の温度はここでは、図１および図２におけるバイメタルＢ２の温度と同じｔｂとするが、温度についてはｔａ≠ｔｂで、かつ、その差が有効レベル以上であればなんでもよい。本図３（イ）は、バイメタルＡ接点４´が大気または海水など自然界側と接続し、バイメタルＡ用断熱環境７と自然界側とが合体した瞬間で、いま、まさに、バイメタルＡ１と大気または海水などとの間で熱の移動が始まった瞬間を表すものとする。
【００４０】
図３（ロ）は、バイメタルＡ１と大気または海水などとの間で熱が完全に移動し、双方の温度が同じになった状態になり、さらにバイメタルＡ用断熱環境７と自然界側との接続をいったん切り離し、バイメタルＡ接点４´をクーラーまたはヒーター側熱伝導用接点１１とつないだ瞬間を表す。実際には熱が完全に移動するのを待たなくても、力学的エネルギーの増殖は可能であるが、本例では説明を簡単にするために熱が完全に移動した結果を示すものとし、バイメタルＡ１の温度が大気または海水などの温度と同じｔｂになっている。この温度変化に感応して、バイメタルＡ１は上方に湾曲を強め、その先端は点ａ１からａ２に移動している。このバイメタルＡ１の先端の動きの力を、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーとして蓄積すれば、図３（イ）から図３（ロ）への変化において、エネルギー保存の法則によりエネルギーが保存される。
【００４１】
図３（ロ）の状態から図３（イ）の状態に復帰させるためには、先に、図３（イ）の状態から図３（ロ）の状態に移る過程で蓄積した力学的エネルギーを充当してクーラーまたはヒーター１０で冷熱または温熱を生産し、その熱をバイメタルＡ１に移動すればよい。蓄積されている力学的エネルギーは、そのためには原理的に過不足がない。その手段により、バイメタルＡ１の温度が元に復帰するとき、その過程でバイメタルＡ１の先端が点ａ２からａ１へ戻る動きの力で、例えばぜんまいを巻くなどの方法により力学的エネルギーを蓄積することができる。その蓄積した力学的エネルギーが増殖分の力学的エネルギーである。したがって、以上の手順を繰り返すことによって、力学的エネルギーを無限に増殖することができる。
【００４２】
この形態の方法において、大気または海水などとしている側を、室内の空気に置き換え、バイメタル側からはヒーターで温熱を生産して、その熱をバイメタルを介して室内に移動する手順を繰り返せば、バイメタルが暖房熱源になり、クーラーで冷熱を生産して、その熱をバイメタルを介して室内に移動する手順を繰り返せば、バイメタルが冷房熱源になり、さらに、増殖した力学的エネルギーをその温熱または冷熱の生産に振り向ければ、一層、暖冷房効果を高めることができる。
【００４３】
なお、上記各実施例の説明では、力学的エネルギーを蓄積する方法としてぜんまいを巻くなどの方法をあげたが、それに限るものではなく、他に簡単な方法としては低位置にある水を高位置に汲み上げることによる方法も考えられよう。それらの方法により蓄積した力学的エネルギーが増殖分の力学的エネルギーである。したがって、上記のそれぞれの方法における手順を繰り返すことによって、力学的エネルギーを無限に増殖し、蓄積することができる。
【００４４】
また、上記各実施例においては、直線状のバイメタルを用いているが、それは図示説明を簡単にするためであって、他に渦巻状のもの、螺旋状のものなど様々な形状のバイメタルを用いても同様の効果が得られることは当然である。
【００４５】
それらのバイメタルの応力が弱い場合にはその湾曲の変化を力学的エネルギーに変換しづらいが、二種類ではなく三種類以上の金属材料を組み合わせて張り合わせることによって厚みを増したバイメタルを用いれば、その問題を緩和できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法を実施することによって蓄積した力学的エネルギーを、風力・太陽光線などの他にもクリーンエネルギー源として実用化できる可能性がある。
【００４７】
また、該力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、温度差エネルギーと力学的エネルギーとの循環過程で力学的エネルギーを増殖できることは、熱力学におけるトムソンの原理を否定する結果になる。
【００４８】
なお、該力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法によって、力学的エネルギーを増殖できるのは、バイメタルの湾曲の変化が正負の仕事をなすとき、その双方を正の力学的エネルギーに変換しているためであるので、理論的にはエネルギー保存の法則を全面否定することにはならない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】２バイメタルを用いる２熱源のそれぞれと、バイメタルＣとの間で交互に熱の移動を行う場合のバイメタルの湾曲の変化によって力学的エネルギーの増殖を可能とする実施例の説明図である。（実施例１）
【図２】２バイメタル間で温度の平均化と分散化とを繰り返す過程で力学的エネルギーの増殖を可能とする実施例の説明図である。（実施例２）
【図３】大気または海水など質量が無限大であると見なし得る物質をひとつの熱源として利用する場合のバイメタルの湾曲の変化によって力学的エネルギーの増殖を可能とする実施例の説明図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００５０】
１        バイメタルＡ
２        バイメタルＢ
３        バイメタルＣ
４、４´  バイメタルＡ接点
５        バイメタルＢ接点
６        バイメタルＣ接点
７        バイメタルＡ用断熱環境
８        バイメタルＢ用断熱環境
９        バイメタルＣ用断熱環境
１０      クーラーまたはヒーター
１１      クーラーまたはヒーター側熱伝導用接点
【図１】
2005290988.tif 000003
【図２】
2005290988.tif 000004
【図３】
2005290988.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月21日(2004.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、まず、バイメタルＣの断熱環境と、該バイメタルＣとは異なる温度のバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方の断熱環境との合体のもとに、該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢの行うことによって双方の温度を平均化させ、その温度変化に感応して該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方のそれぞれの湾曲を変化させる。その湾曲が変化する力によって例えばそれぞれの断熱環境の外にある例えばぜんまいを巻く方法により、温度の平均化の前に存在した２バイメタル間の温度差エネルギーは、力学的エネルギーに変換されてぜんまいに蓄積される。バイメタルの特性により、温度変化による熱の運動エネルギーの増減による形状変化は、ほぼ、その湾曲の変化のみとして表れ、その他の変化は無視してよいから、エネルギー保存の法則により、失われた温度差エネルギーとぜんまいに蓄積された力学的エネルギーは等価である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
そして、上記バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方の断熱環境が合体された状態で該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方との間の熱の移動が行われると、上記のバイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方との間の熱の移動とは逆方向の温度の変化が起こり、その温度変化に感応して該バイメタルＣとバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか他方のそれぞれの湾曲が変化する。その湾曲の変化の力によって例えばそれぞれの断熱環境の外にあるぜんまいを巻く方法により、熱の移動を行う前に存在した２バイメタル間の温度差エネルギーが力学的エネルギーに変換されてぜんまいに蓄積されることは、上記の場合と同じであり、かつ、エネルギー保存の法則により、温度の平均化前に存在した温度差エネルギーが失われた分と、ぜんまいに蓄積された力学的エネルギーは等価である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ただし、この場合、バイメタルＣは上記のバイメタルＡまたはバイメタルＢのいずれか一方との間の熱の移動のときとは逆方向に熱の移動を受けているから、元の温度に復帰させるためには、その熱の双方向の移動にともなう湾曲の変化から得たそれぞれの力学的エネルギーの差だけを必要とするのに対し、実際には、その熱の双方向の移動にともなう湾曲の変化から得た力学的エネルギーを和の態様でぜんまいに蓄積できる。
したがって、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度を元の温度に復帰させるためには、ぜんまいに蓄積した力学的エネルギーで丁度過不足がないが、バイメタルＣの温度を元の温度に復帰させるためには、蓄積した力学的エネルギーを充当しても残余分が残る。よって、この動作を繰り返せば、無限に力学的エネルギーを増殖できることになる。
なお、実際に、力学的エネルギーを増殖する方法としては、毎回のサイクルにおいて、元の温度に復帰させるのはバイメタルＡおよびバイメタルＢに対してのみとし、その時、バイメタルＣの温度は、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度の中間にあるから必ずしも原状復帰をする必要がなく、バイメタルＣの湾曲の変化から得た力学的エネルギーは消費しないで、システムの動力として提供し、この力学的エネルギーを増殖する手順を繰り返すことができる。さらにまた、前記バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度も、毎回、必ずしも原状復帰をするのではなく、それぞれの湾曲の変化から得た力学的エネルギーを適宜の割合と配分で冷熱および温熱の生産に充当し、その熱によって、該両バイメタルの熱の分散化を実施すれば、本方法の力学的エネルギーを増殖する方法を実施するための条件を毎回のサイクルで満たすことになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
なお、バイメタルＡおよびバイメタルＢのそれぞれとバイメタルＣとの間の熱の移動による力学的エネルギーの獲得するためには、バイメタルＡとバイメタルＢの温度に差がある間は有効であるから、必ずしも、毎回の１サイクルの熱移動ごとに各バイメタルの温度の原状復帰または温度の分散化をする必要はなく、実際上の効率の観点から適宜のタイミングでその原状復帰をすればよい。例えば、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度がほぼ一致するまでバイメタルＣを介して熱の移動を繰り返し、かつ、力学的エネルギーの蓄積を繰り返すこととし、前記各バイメタルの温度がほぼ、同じになったところで、バイメタルＡおよびバイメタルＢの温度のみ原状復帰し、または、有効なレベルで温度の分散化を行い、バイメタルＣの温度はそのままの状態で、次回の熱の移動サイクルに入るのも一つの方法である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図１は、本発明の力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法において、２バイメタルを用いる２熱源のそれぞれと、バイメタルＣとの間で交互に熱の移動を行う場合のバイメタルの湾曲の変化によって力学的エネルギーの増殖を可能とする１実施例を示すものである。
図１においては、１、２、３はそれぞれバイメタルＡ、バイメタルＢ、バイメタルＣであり、４、５、６はそれぞれのバイメタルが他のバイメタルと接して熱の異動を行うための各接点である。本実施例においては、この接点４、５、６を通して熱が移動するとき、各バイメタル１、２、３それぞれの断熱環境７、８、９が相互に合体しているものとしている。ただし、バイメタル間の熱の移動を早めるためには、図の様に一点の接触だけでなく様々な対策を取ることが可能である。断熱環境としては真空で周囲が反射板で囲まれていることが望ましいが、断熱効果が有効であれば、特にその構造を限定するものではない。なお、説明を簡単にするために、各バイメタルのトータルとしての質量と比熱は同じ値でそれぞれｍ、ｃであるとする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図１（ニ）に示す状態から図１（イ）に示す状態に復帰させるためには、蓄積されている力学的エネルギーを消費して冷熱および温熱を生産し、その熱を各バイメタル（１、２、３）に移動すればよい。その場合、バイメタルＣ３からはその先端がｃ１からｃ２に移り、さらに、ｃ３に移ったことによる力学的エネルギーが蓄積されているが、復帰する距離はｃ３からｃ１までであるから、ｃ１とｃ２間の往復分は余剰エネルギーとなり、これが増殖分の力学的エネルギーとなる。この関係をバイメタルＣ３の温度の変化量で表すこととし、バイメタルＣ３の先端の動きにより蓄積された力学的エネルギー量に対応する温度の全変化量をＴｃ´、増殖された力学的エネルギー量に対応する温度の変化量をＴｃと置けば、
ｔｃ´＝（ｔａ−ｔｂ）／４＋（ｔａ−ｔｂ）／４＋（ｔａ−ｔｂ）／８
＝５（ｔａ−ｔｂ）／８
ｔｃ＝（ｔａ−ｔｂ）／２
である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図１（ニ）に示す状態からさらに適宜の回数、バイメタルＣ３を介してバイメタルＡ１とバイメタルＢ１との温度を平均化するように熱移動を繰り返してから図１（イ）への復帰処理を行えば、力学的エネルギーによる冷熱および温熱生産の効率もよくなるし、また、バイメタルＣ３とバイメタルＡ１およびバイメタルＢ１との間の熱伝導効率を高める工夫をすれば、この力学的エネルギー増殖の基礎手段を得る方法の実用化の可能性が高まる。なお、熱移動を無限回、繰り返せば、バイメタルＡ１、バイメタルＢ２およびバイメタルＣ３の温度は、それぞれ同じで（ｔａ＋ｔｂ）／２になるから、その時、すでにバイメタルＣ３は元の温度に復帰していることになる。また、その場合、バイメタルＣ３による増殖分の力学的エネルギーに対応する温度の変化量をＴｃとすると、
Ｔｃ＝（ｔａ−ｔｂ）／４＋｛（ｔａ−ｔｂ）／４＋（ｔａ−ｔｂ）／８｝＋｛（ｔ ａ−ｔｂ）／８＋（ｔａ−ｔｂ）／１６｝＋・・・
＝（ｔａ−ｔｂ）
であるから、バイメタルＣ３は、バイメタルＡ１とバイメタルＢ１の温度差に等しい温度の変化量に対応して力学的エネルギーを増殖することが分かる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、図１（ニ）の状態の各バイメタル（１、２、３）が熱の移動を受けて図１（イ）の状態に復帰するとき、各バイメタル（１、２、３）の先端が動く力によって力学的エネルギーを得ることができる。その分がさらにまた、増殖された力学的エネルギーである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005290988.tif 000006