CZ2014366A3 - Method of separating working fluid into two groups with different temperature and thermal source employing such method - Google Patents

Method of separating working fluid into two groups with different temperature and thermal source employing such method Download PDF

Info

Publication number
CZ2014366A3
CZ2014366A3 CZ2014-366A CZ2014366A CZ2014366A3 CZ 2014366 A3 CZ2014366 A3 CZ 2014366A3 CZ 2014366 A CZ2014366 A CZ 2014366A CZ 2014366 A3 CZ2014366 A3 CZ 2014366A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
membrane
heat
nanoparticles
membranes
heat transfer
Prior art date
Application number
CZ2014-366A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ307242B6 (en
Inventor
Michal Halada
Original Assignee
Michal Halada
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michal Halada filed Critical Michal Halada
Priority to CZ2014-366A priority Critical patent/CZ307242B6/en
Publication of CZ2014366A3 publication Critical patent/CZ2014366A3/en
Publication of CZ307242B6 publication Critical patent/CZ307242B6/en

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Vynález se týká způsobu rozdělování pracovní/teplosměnné tekutiny na dvě oblasti s odlišným tlakem nebo teplotou, u kterého se pracovní/teplosměnná tekutina v membránové komoře (1) přivede do kontaktu s alespoň jednou membránou (4) se záporným tlakovým odporem a/nebo záporným tepelným odporem, což ve výsledku způsobuje, že pracovní tekutina proudí z oblasti menšího tlaku na jedné straně membrány (4) do oblasti většího tlaku na druhé straně membrány (4) bez přivedení vnější práce, resp. že teplo teplosměnné tekutiny proudí z oblasti nižší teploty na jedné straně membrány (4) do oblasti vyšší teploty na druhé straně membrány (4). Vynález se dále týká také tepelného stroje, který obsahuje membránovou komoru (1) vyplněnou pracovní/teplosměnnou tekutinou, která je rozdělena na dvě části alespoň jednou membránou (4) se záporným tlakovým odporem a/nebo záporným tepelným odporem.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a method of distributing a working / heat transfer fluid to two regions of different pressure or temperature at which a working / heat exchange fluid in the membrane chamber (1) is brought into contact with at least one negative pressure membrane (4) and / or a negative thermal membrane (4). as a result, the working fluid flows from a region of lower pressure on one side of the diaphragm (4) to a region of greater pressure on the other side of the diaphragm (4) without applying external work, respectively. that the heat of the heat exchange fluid flows from the lower temperature region on one side of the membrane (4) to the higher temperature region on the other side of the membrane (4). The invention also relates to a heat engine comprising a diaphragm chamber (1) filled with a working / heat transfer fluid which is divided into two parts by at least one negative pressure resistance membrane (4) and / or a negative heat resistance.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu rozdělování pracovní tekutiny na dvě oblasti s odlišným tlakem.The present invention relates to a method for separating a working fluid into two regions of different pressure.

Vynález se týká také způsobu rozdělování teplosměnné tekutiny na dvě oblasti s odlišnou teplotou.The invention also relates to a method of dividing a heat transfer fluid into two regions with different temperatures.

Kromě toho se vynález týká také tepelného stroje pro výrobu mechanické či elektrické energie, nebo k výrobě tepla či chladu, který využívá některý z těchto způsobů.In addition, the invention also relates to a heat machine for the production of mechanical or electrical energy, or for the production of heat or cold, which utilizes one of these methods.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Není známo, že by byl sestrojen tepelný stroj, který by vyráběl mechanickou či elektrickou energii ochlazováním jediného zásobníku tepla (např. atmosférického vzduchu). Rovněž není známo, že by byl sestrojen tepelný stroj, který by bez přívodu vnější energie rozděloval médium jediného zásobníku tepla se stejnou teplotou na dvě média s rozdílnou teplotou, bez přívodu vnější energie.It is not known that a thermal machine is constructed which produces mechanical or electrical energy by cooling a single heat store (eg atmospheric air). It is also not known to construct a heat machine which, without supplying external energy, divides the medium of a single heat reservoir of the same temperature into two mediums of different temperatures, without supplying external energy.

Stávající tepelné stroje, které vyrábí mechanickou či elektrickou energii využívají dva zásobníky tepla s rozdílnou teplotou. Tepelné stroje využívající jediný zásobník tepla jsou známé pouze hypoteticky. Hypoteticky proto, že dosud nebylo možné je sestrojit a ověřit jejich funkčnost. Používají se v teoretických úvaháchExisting thermal machines that produce mechanical or electrical energy use two heat storage tanks with different temperatures. Thermal machines using a single heat reservoir are known only hypothetically. Hypothetically because it was not yet possible to construct them and verify their functionality. They are used in theoretical considerations

Stávající stroje, které přeměňují tepelnou energii na mechanickouExisting machines that convert thermal energy into mechanical energy

Stávající stroje přeměňují tepelnou energii na mechanickou či elektrickou pouze pokud jsou k dispozici dva zásobníky tepla s rozdílnou teplotou. Nejrozšířenější jsou tepelné stroje využívající objemovou změnu pracovní tekutiny, ^TraTŤCr lmezi vyšší a nižší teplotou. Např. tepelné stroje, které využívají parní cyklus (soustrojí tepelných elektráren) nebo plynový cyklus (spalovací motor, turbína).Existing machines convert thermal energy into mechanical or electrical energy only if two heat storage tanks with different temperatures are available. The most widespread are thermal machines utilizing the volume change of the working fluid, with higher and lower temperatures. E.g. thermal machines that use a steam cycle (a set of thermal power stations) or a gas cycle (internal combustion engine, turbine).

Existují další způsoby přeměny tepelné energie přímo na elektrickou, např. pomocí Peltiérova článku (elektrotechnický prvek tvaru desky, který, má-li jeho jedna strana vyšší teplotu než druhá, vyrábí elektrický proud). Tento, stejně jako všechny používané či známé stroje vyžadují dva zásobníky tepla.There are other ways of converting thermal energy directly into electrical energy, for example by using a Peltier cell (an electrotechnical element in the form of a plate that generates electric current if its side is higher than the other). This, like all used or known machines, requires two heat accumulators.

Účinnost přeměny stávajících strojů je daná rozdílem teplot obou zásobníků. Je-li k dispozici rozdíl teplot ve stovkách stupňů Celsia (elektrárenský cyklus, spalovací motor) dosahují účinností 30 až 40 %. Při rozdílu teplot v desítkách stupňů Celsia je účinnost v řádech jednotek procent. Z tohoto důvodu stávající stroje nelze využívat pro výrobu energie z nízkopotenciálního tepla např. atmosférického vzduchuThe conversion efficiency of existing machines is given by the temperature difference between the two tanks. If there is a temperature difference in hundreds of degrees Celsius (power cycle, internal combustion engine) they achieve an efficiency of 30 to 40%. With a temperature difference of tens of degrees Celsius, efficiency is in the range of units of percent. For this reason, existing machines cannot be used to generate energy from low-potential heat such as atmospheric air

Hypotetické tepelné strojeHypothetical thermal machines

Vrtulka s rohatkou a západkouPropeller with ratchet and latch

Zřejmě nejznámější hypotetický tepelný stroj tohoto druhu navrhl fyzik Marian Smoluchowski před cca 100 lety. Jeho základem je hypotetická miniaturní vrtulka umístěná v tekutině (viz obr. 1). Vrtulka je doplněna ozubenou rohatkou se západkou, která brání otáčení v jednom směru. Rozměry vrtulky jsou tak malé, že nárazy molekul tekutiny do jejích lopatek způsobují to, že vrtulka se pootáčí. Rohatka se západkou zajišťuje to, že se vrtulka otáčí jen jedním směrem a může konat mechanickou práci.Probably the most famous hypothetical thermal machine of this kind was designed by physicist Marian Smoluchowski about 100 years ago. It is based on a hypothetical miniature propeller placed in a fluid (see Figure 1). The propeller is complemented by a ratchet with a latch that prevents rotation in one direction. The propeller dimensions are so small that the impact of the liquid molecules on its blades causes the propeller to rotate. The ratchet ratchet ensures that the propeller only rotates in one direction and can perform mechanical work.

Smoluchowského vrtulku proslavil fyzik Richard Feynman (ve svých teoretických pracích se pokoušel dokázat její nefunkčnost, avšak později byly tyto důkazy vyvráceny).Smoluchowski's propeller was made famous by physicist Richard Feynman (in his theoretical works he tried to prove its malfunction, but later this evidence was refuted).

Membrána jednosměrně propouštějící tekutinuOne-way liquid-permeable membrane

Jiný tepelný stroj je založen na principu jednosměrně propustné membrány s dvířky (viz obr. 2). Byl mnohokrát publikován, např. německým fyzikem prof.Another thermal machine is based on the principle of a one-way permeable membrane with a door (see Fig. 2). It has been published many times, eg by the German physicist prof.

Wilhelmem Brenigem, např. v článku Wilhem Brenig, W.: Statistical Theory of • · • · · · · * • · · · · · • · · · · ·Wilhelm Brenig, eg in Wilhem Brenig, W.: Statistical Theory of · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Heat. Nonequilibrium Phenomena. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New YorkLondon-Paris-Tokyo-Hong Kong 1989. Jeho základem je nádoba s tekutinou (v tomto příkladu jí tvoří plyn) rozdělená hypotetickou membránou, která má v sobě miniaturní otvory. Každý z těchto otvorů je opatřen miniaturními dvířky, která jsou např. tažnou pružinkou držena v zavřené poloze.Heat. Nonequilibrium Phenomena. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New YorkLondon-Paris-Tokyo-Hong Kong 1989. It is based on a fluid vessel (gas in this example) divided by a hypothetical membrane with miniature openings. Each of these openings is provided with a miniature door which is held, for example, by a tension spring in the closed position.

Předpoklad je, že pokud budou mít dvířka vhodné parametry (budou dostatečně malá, lehká atd.), bude membrána propouštět molekuly plynu přednostně v jednom směru a způsobí to, že tlak plynu nad membránou bude vyšší než pod ní - plyn tedy bude proudit z místa menšího tlaku pod membránou do místa s větším tlakem nad membránou, aniž by se k tomu používala vnější mechanická práce.The assumption is that if the door has appropriate parameters (sufficiently small, light, etc.), the membrane will pass gas molecules preferentially in one direction and cause the gas pressure above the membrane to be higher than below it - the gas will flow out of lower pressure below the diaphragm to a higher pressure above the diaphragm without the need for external mechanical work.

Rozdílu tlaků nad a pod membránou lze využít k činnosti klasického tepelného stroje, např. s plynovým cyklem: Stlačený plyn, z prostoru nad membránou expanduje např. v turbíně a koná mechanickou práci. Expanzí v turbíně se plyn ochladí pod teplotu okolního prostředí (např. atmosférického vzduchu). Následně prochází tepelným výměníkem, kde ohřevem od okolního prostředí získá energii, kterou odevzdal v turbíně. Poté se vrací opět do prostoru pod membránou a cyklus se opakuje.The pressure difference above and below the diaphragm can be used for the operation of a conventional thermal machine, eg with a gas cycle: Compressed gas, expands from the space above the diaphragm, eg in a turbine and performs mechanical work. By expansion in a turbine, the gas is cooled below ambient temperature (eg atmospheric air). Subsequently, it passes through a heat exchanger, where it is heated from the environment to obtain the energy it has given in the turbine. It then returns to the space below the membrane and repeats the cycle.

Membrána bude fungovat, i když dvířka budou tak těžká, že je náraz jedné molekuly nebude schopen otevřít, a k jejich otevření bude nutný náraz více molekul najednou v rychlém sledu - shluku molekul. Existence takovýchto shluků je statisticky zákonitá - způsobuje fluktuace tlaku v plynu, které se projevují např. Brownovým pohybem. Četnost zmíněných shluků klesá s jejich velikostí. S rostoucí hmotností dvířek proto dvířka nepřestanou fungovat, ale bude se snižovat jejich efekt (rozdíl tlaku či průtoku, kterého jsou schopny docílit).The membrane will work even if the door is so heavy that it will not be able to open the impact of one molecule, and will need to be struck by multiple molecules at once in rapid succession - a cluster of molecules. The existence of such clusters is statistically inherent - it causes fluctuations in pressure in the gas, which are manifested, for example, by Brown's motion. The frequency of said clusters decreases with their size. Therefore, as the door weight increases, the door will not stop functioning, but will reduce its effect (the difference in pressure or flow they are able to achieve).

Zásadním nedostatkem hypotetických tepelných strojů obou typů je nemožnost jejich sestrojení stávajícími technologiemi a tyto stroje tak slouží pouze jako teoretické modely.The fundamental drawback of hypothetical thermal machines of both types is the impossibility of their construction by existing technologies and these machines serve only as theoretical models.

PatentyPatents

Strana- 4Na výše popsané řešení - tepelný stroj využívající popsané membrány jednosměrně propouštějící tekutinu s dvířky, byl 20.6.1972 udělen US patent č. 3670500 a dále pak 8.11.2005 US patent č. 6962052. Oba tyto patenty popisují v podstatě totéž řešení - membránu opatřenou miniaturními otvory s dvířky. Dále pak popisuji a nárokují i další typy tepelných strojů.On the above-described solution - a thermal machine using the described liquid-permeable membrane with a door, on June 20, 1972, US Patent No. 3670500 was granted, followed by US Patent No. 6962052. Both of these patents describe essentially the same solution - a membrane. provided with miniature holes with doors. I also describe and claim other types of heat machines.

Zásadním nedostatkem obou zmíněných patentovaných řešeni je nemožnost jejich sestrojení stávajícími technologiemi.A major drawback of both the above-mentioned patented solutions is the impossibility of constructing them with existing technologies.

Laboratorní experimentyLaboratory experiments

V některých nanotechnologických pracovištích probíhají pokusy sestrojit obdobu známých hypotetických tepelných strojů na úrovni nanorozměrů. V současné době však není známo, že by bylo sestrojeno zařízení fungující jako popsaný tepelný stroj, například proto, že pro jeho funkci bylo vždy nutné k nim přivádět informaci z vnějšku.In some nanotechnology workplaces, attempts are being made to construct analogous known hypothetical thermal machines at the nanoscale level. At present, however, it is not known that a device functioning as the described thermal machine has been constructed, for example because it has always been necessary to supply information from outside to its operation.

Nedostatkem popsaných řešení je i to, že pro praktické využití nejsou využitelné. Jejich účel je pouze vědecký.A disadvantage of the described solutions is that they are not usable for practical use. Their purpose is purely scientific.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou vynálezu je způsob rozdělování pracovní tekutiny na dvě oblasti s odlišným tlakem, který spočívá v tom, že pracovní tekutina se v membránové komoře přivede do kontaktu s alespoň jednou membránou opatřenou průchozími otvory, na jejímž jednom povrchu jsou volně uloženy nanočástice o rozměru větším, než je rozměr otvorů membrány/membrán, které tyto otvory překrývají, přičemž nanočástice se přitlačují k povrchu membrány/membrán působením alespoň jednoho silového pole. Díky tomu tvoří tyto nanočástice nepohyblivé překážky pro shluky molekul pracovní tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro shluky molekul pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole, které při vzájemném kontaktu uvádí nanočástice do pohybu ve směru proti působení silového pole, čímž dočasně uvolňují průchozí otvory membrány pro průnik shluků molekulSUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for separating working fluid into two regions of different pressure by contacting the working fluid in a diaphragm chamber with at least one diaphragm provided with through holes in which nanoparticles larger than is the dimension of the membrane openings / membranes that overlap the openings, wherein the nanoparticles are pressed against the membrane / membrane surface by applying at least one force field. As a result, these nanoparticles form non-movable obstacles for agglomerates of working fluid molecules moving in the direction of the force field, and movable obstacles for agglomerates of working fluid molecules moving upstream of the force field, which in contact with each other move the nanoparticles in the counter-direction force fields, thereby temporarily releasing the through holes of the membrane to penetrate the clusters of molecules

..... · ::...... · ::.

··· · ···· ······ · ···· ···

..........................

♦ ·* * * * a a · · • · · · ·· ·· ··· ··· * •Strana 5pracovní tekutiny. V důsledku toho se shluky molekul pracovní tekutiny pohybují přes průchozí otvory membrány přednostně ve směru proti směru působení silového pole, takže se shromažďují na jedné straně membrány/membrán, kde tak roste tlak pracovní tekutiny, přičemž nanočástice uvedené do pohybu se následně působením alespoň jednoho silového pole vrací zpět na povrch původní membrány.Strana * * * a a a 5 5 Strana 5 5 5 5 5 5 Page 5 working fluids. As a result, the clusters of working fluid molecules move through the diaphragm through holes preferably upstream of the force field, so that they accumulate on one side of the membrane / membranes where the pressure of the working fluid increases, with the nanoparticles set in motion by at least one force. the field returns to the surface of the original membrane.

Podstatou vynálezu je dále také způsob rozdělování teplosměnné tekutiny na dvě oblasti s odlišnou teplotou, který spočívá v tom, že teplosměnná tekutina se v membránové komoře přivede do kontaktu s alespoň jednou membránou opatřenou průchozími otvory, ve kterých jsou pohyblivě uzavřeny nanočástice, které tyto průchozí otvory uzavírají a brání tak průniku shluků molekul teplosměnné tekutiny, přičemž nanočástice se přitlačují k jednomu konci průchozích otvorů membrány/membrán působením alespoň jednoho silového pole. Díky tomu tyto nanočástice tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul teplosměnné tekutiny pohybující se ve směru působení silového pole, a tyto shluky molekul se od nanočástic odráží, aniž by přitom ztratily svou rychlost, resp. kinetickou energii, a pohyblivé překážky pro shluky molekul teplosměnné tekutiny pohybující se proti směru působení silového pole, které dané nanočástice při vzájemném kontaktu uvádí do pohybu ve směru proti působení silového pole. Přitom jim předávají část své kinetické energie, v důsledku čehož klesá teplota teplosměnné tekutiny na straně membrány, na které se tyto shluky molekul nachází, resp. na kterou se po kontaktu s nanočásticemi vrací, zatímco pohybující se nanočástice se sráží s molekulami a shluky molekul teplosměnné tekutiny v průchozích otvorech membrány/membrán, kterým předávají část své kinetické energie, a které vytlačují z těchto otvorů na opačnou stranu membrány/membrán. Přitom se zvyšuje teplota teplosměnné tekutiny na této straně membrány. Nanočástice uvedené do pohybu se působením alespoň jednoho silového pole se poté vrací zpět k původnímu konci průchozích otvorů membrány/membrán.The present invention further provides a method of dividing a heat transfer fluid into two regions of different temperature by contacting the heat transfer fluid in a diaphragm chamber with at least one membrane provided with orifices in which nanoparticles are movably sealed to pass through the orifices. they close and prevent the penetration of clusters of heat transfer fluid molecules, wherein the nanoparticles are pressed to one end of the membrane or membrane through holes by the action of at least one force field. As a result, these nanoparticles form non-movable obstacles for clusters of heat transfer fluid molecules moving in the direction of the force field, and these clusters of molecules reflect from the nanoparticles without losing their velocity, respectively. kinetic energy, and movable obstacles for clusters of heat transfer fluid molecules moving upstream of the force field that move the nanoparticles in contact against the force field when contacted. In doing so, they transmit to them a part of their kinetic energy, as a result of which the temperature of the heat exchange fluid on the side of the membrane on which these clusters of molecules are located, respectively, decreases. to which it returns after contact with the nanoparticles, while the moving nanoparticles collide with the molecules and clusters of heat transfer fluid molecules in the membrane or membrane through-holes, to which they transfer some of their kinetic energy, and push them from the holes to the opposite side of the membrane / membranes. The temperature of the heat transfer fluid on this side of the membrane increases. The nanoparticles moved under the action of at least one force field then return to the original end of the membrane or membrane through holes.

Kromě toho spočívá podstata vynálezu také v tepelném stroji, který využívá některý z výše popsaných způsobů. Jeho podstatou přitom je, že obsahujeIn addition, the present invention also resides in a heat machine using one of the methods described above. Its essence is that it contains

MM4MM4

Strana 6membránovou komoru vyplněnou pracovni/teplosměnnou tekutinou, která je rozdělena na dvě části alespoň jednou membránou, která je opatřena průchozími otvory, nebo více paralelně uspořádanými membránami, které jsou opatřeny průchozími otvory, a mezi kterými je uspořádán vymezovací rastr, který mezi nimi vymezuje prostor, přičemž, v první variantě jsou na jednom povrchu membrány/membrán volně uloženy nanočástice o rozměru větším než je rozměr otvorů membrány/membrán, které tyto otvory překrývají, díky čemuž má tato membrána/membrány záporný tlakový odpor a/nebo záporný tepelný odpor, a v druhé variantě jsou v otvorech membrány/membrán pohyblivě uzavřeny nanočástice, které uzavírají jeden konec těchto otvorů, díky čemuž má tato membrána/membrány záporný tepelný odpor. Jedna část membránové komory je přitom propojená s alespoň jedním tepelným výměníkem pro ohřev pracovní/teplosměnné tekutiny, nebo je v ní takový tepelný výměník veden nebo uložen, a jedna její část je propojená buď s agregátem pro přeměnu tepelné energie teplosměnné tekutiny nebo tlakové energie pracovní tekutiny na mechanickou nebo elektrickou energii, nebo s alespoň jedním tepelným výměníkem pro ochlazování pracovní/teplosměnné tekutiny, nebo je v ní takový tepelný výměník veden nebo uložen.A 6-diaphragm chamber filled with working / heat transfer fluid, which is divided into two parts by at least one membrane provided with through holes, or by multiple parallel arranged membranes provided with through holes, and between which a spacer grid is provided to define space between them wherein, in a first variant, nanoparticles of a size larger than that of the diaphragm orifices overlapping the apertures are loosely deposited on one membrane / diaphragm surface, thereby providing the diaphragm (s) with a negative pressure resistance and / or a negative thermal resistance, and in a second variant, nanoparticles are movably encapsulated in the membrane / membrane openings, which enclose one end of the orifices, thereby providing a negative thermal resistance. One part of the diaphragm chamber is connected to at least one heat exchanger for heating the working / heat transfer fluid, or such a heat exchanger is connected or stored therein, and one part thereof is connected to either the heat exchanger heat energy or working fluid pressure energy aggregate. to mechanical or electrical energy, or with at least one heat exchanger for cooling the working / heat exchange fluid, or such heat exchanger is guided or stored therein.

Ve výhodné variantě provedení je pak alespoň jeden tepelný výměník pro ohřev pracovní/teplosměnné tekutiny propojen nebo veden nebo uložen v části membránové komory odvrácené od povrchů membrány/membrán s volně uloženými nanočásticemi, resp. přivrácené ke koncům otvorů membrány/membrán uzavřených nanočásticemi, a alespoň jeden tepelný výměník pro ochlazování pracovní/teplosměnné tekutiny je propojen nebo veden nebo uložen, nebo agregát pro přeměnu tepelné energie teplosměnné tekutiny nebo tlakové energie pracovní tekutiny na mechanickou nebo elektrickou energii je propojen s opačnou částí membránové komory.In a preferred embodiment, the at least one heat exchanger for heating the working / heat transfer fluid is connected or guided or housed in a portion of the membrane chamber facing away from the surfaces of the membrane / membranes with loosely deposited nanoparticles, respectively. facing the ends of the membrane / membrane closed apertures, and the at least one heat exchanger for cooling the working / heat transfer fluid is coupled or routed or stored, or the aggregate for converting the heat energy of the heat transfer fluid or working fluid pressure to mechanical or electrical energy is coupled to the opposite parts of the membrane chamber.

Pokud jako silové pole neslouží gravitační pole nebo odstředivé pole, obsahuje tepelný stroj podle vynálezu alespoň jeden generátor alespoň jednoho silového pole pro přitlačení nanočástic k povrchu membrány/membrán, nebo •· ······ ♦ * • « · · ·. · • · ♦ ···· ··· ··« · ·· *···· • · · · · · •· ·· ··· ··· ·If a gravitational field or a centrifugal field is not used as a force field, the thermal machine according to the invention comprises at least one force field generator for urging the nanoparticles to the membrane / membranes surface, or. • ♦ ♦ · · · · · · · · · · · · · · · · • • • • · • •

-Strana 7k jejich přitlačení k jednomu konci průchozích otvorů membrány/membrán, který je uložený mimo membránovou komoru nebo ve stěně této komory nebo ve vnitřním prostoru této komory.A side 7 to press them against one end of the diaphragm (s) through holes, which is located outside or in the wall of the chamber or in the interior of the chamber.

Ve variantě, kdy má jako silové pole sloužit odstředivé pole, je membránová komora tepelného stroje uložena rotačně okolo své podélné osy a je spřažena s pohonem pro tuto rotaci, přičemž membrána/membrány jsou uspořádány okolo její podélné osy. Pohonem pro rotaci membránové komory přitom může být např. turbína, která je s ní propojená a která zpracovává tlakový spát pracovní tekutiny.In a variant where a centrifugal field is to be used as a force field, the membrane chamber of the heat engine is rotatably mounted about its longitudinal axis and coupled to a drive for this rotation, the membrane (s) being arranged around its longitudinal axis. The drive for the rotation of the diaphragm chamber can be, for example, a turbine which is connected to it and which processes the pressure sleep of the working fluid.

Tepelný výměník pro ohřev pracovní/teplosměnné tekutiny je přitom ve všech variantách s výhodou propojen se zdrojem nízkopotenciálního tepla.The heat exchanger for heating the working / heat transfer fluid is preferably in all variants connected to a source of low-potential heat.

V případě, že v membránové komoře je uspořádáno více membrán, musí být mezi nimi uspořádán vymezovací rastr, který mezi nimi vytváří volný prostor. Tento rastr přitom může být tvořen např. rastrem výztužných a vymezovacích žeber uspořádaným alespoň na jednom povrchu membrány/membrán, nebo částicemi a/nebo vlákny uloženými mezi membránami.If several membranes are arranged in the membrane chamber, a spacer grid must be arranged between them, which creates a free space between them. In this case, the grid may consist, for example, of a grid of reinforcing and spacer ribs arranged on at least one surface of the membrane (s), or of particles and / or fibers interposed between the membranes.

Ve specifické variantě provedení pak může být membrána tvořena vrstvou nanovláken uloženou na nosné vrstvě, přičemž tato nosná vrstva může současně tvořit vymezovací rastr.In a specific variant of embodiment, the membrane can be formed by a layer of nanofibres deposited on the carrier layer, which carrier layer can at the same time form a spacer grid.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Na přiložených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněn hypotetický tepelný stroj Mariana Smoluchowskiho známý ze stavu techniky a jeho princip, na obr. 2 schematicky znázorněn tepelný stroj založeny na principu jednosměrně propustné membrány s dvířky známý ze stavu techniky a jeho princip, na obr. 3a schéma tepelného stroje podle vynálezu v první variantě provedení, na obr. 3b detail membrány dle první varianty provedení využité v tomto tepelném stroji, na obr. 3c pracovní cyklus tepelného stroje dle obr. 3a znázorněný v diagramu tlakobjem, na obr. 3d prostorový řez vrstvou membrán využitou v tomto tepelném stroji, na obr. 4a schéma tepelného stroje podle vynálezu ve druhé variantě provedení, na obr. 4b pracovní cyklus tohoto tepelného stroje znázorněnýIn the accompanying drawings, FIG. 1 schematically illustrates a prior art hypothetical thermal engine of Marian Smoluchowski and its principle; FIG. 2 schematically illustrates a heat engine based on the principle of a one-way permeable membrane with a prior art door and its principle; Fig. 3a shows a diagram of the heat engine according to the invention in the first variant, Fig. 3b a detail of the membrane according to the first variant used in this heat engine, Fig. 3c working cycle of the heat engine according to Fig. 3a shown in the pressure diagram; 4a is a diagram of a heat machine according to the invention in a second embodiment, FIG. 4b shows the operating cycle of the heat machine shown in FIG.

\Jll <3I IQ o v diagramu tlak-objem, na obr. 5a schéma tepelného stroje podle vynálezu ve třetí variantě provedení s Peltiérovým článkem, na obr. 5b detail membrány dle druhé varianty provedení využité v tomto tepelném stroji, na obr. 5c prostorový řez vrstvou membrán využitou v tomto tepelném stroji, na obr. 6 schéma tepelného stroje podle vynálezu ve čtvrté variantě provedení, na obr. 7a řez membránou dle třetí varianty provedení, na obr. 7b prostorový řez vrstvou těchto membrán uložených na sobě, na obr. 8a schéma tepelného stroje podle vynálezu v páté variantě provedení, na obr. 8b pracovní cyklus tohoto zařízení znázorněný v diagramu tlak-objem, a na obr. 9 řez membránou dle čtvrté varianty provedení.Fig. 5a shows a diagram of a thermal machine according to the invention in a third variant of the embodiment with a Peltier cell; Fig. 5b shows a detail of a membrane according to a second variant used in this thermal machine; Fig. 6 is a cross-sectional view of the membrane of the stacked membranes in Fig. 7a; FIG. 8b shows the operating cycle of the apparatus in the pressure-volume diagram, and FIG. 9 shows a section through a membrane according to the fourth embodiment.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Tepelný stroj podle vynálezu a jeho princip jsou založeny na použití membrány s otvory, na jejímž jednom povrchu je volně uložena vrstva nanočástic, nebo v jejíchž otvorech jsou pohyblivě uzavřeny nanočástice, přičemž tyto nanočástice jsou alespoň jedním silovým polem, např. odstředivým silovým polem a/nebo magnetickým a/nebo elektrostatickým a/nebo gravitačním polem, případně jiným typem silového pole, nebo kombinací různých silových polí, přitlačovány k povrchu membrány, resp. k jednomu konci otvorů membrány. Díky tomuto uspořádání má tato membrána unikátní vlastnost - záporný tlakový odpor a/nebo záporný tepelný odpor, díky čemuž je propustná pro danou pracovní tekutinu a/nebo pro teplo přednostně pouze v jednom směru, čehož využívá, jak bude popsáno dále, tepelný stroj podle vynálezu.The thermal machine according to the invention and its principle are based on the use of a membrane with apertures on which a surface of nanoparticles is loosely deposited on one surface or nanoparticles are movably enclosed in the apertures, these nanoparticles being at least one force field, eg centrifugal force field and / or by a magnetic and / or electrostatic and / or gravitational field, optionally by another type of force field, or a combination of different force fields, pressed against the membrane surface, respectively. to one end of the membrane openings. Due to this arrangement, the membrane has a unique property - negative pressure resistance and / or negative thermal resistance, making it permeable to a given working fluid and / or heat preferably in only one direction, which utilizes, as will be described hereinafter, a thermal machine according to the invention. .

Příklad 1 - Provedení tepelného stroje podle vynálezu na přeměnu tepelné energie na mechanickou energii s membránou se záporným tlakovým odporemExample 1 - Embodiment of a thermal machine according to the invention for converting thermal energy into mechanical energy with a membrane having a negative pressure resistance

Tepelný stroj dle tohoto provedení (viz obr. 3a) obsahuje membránovou komoru 1 s pracovní tekutinou, turbínu 2 a tepelný výměník 3 pro ohřev pracovní tekutiny, které jsou vzájemně propojeny vedením pracovní tekutiny následovně: jedna část membránové komory 1 (ve znázorněné variantě provedení její horní * · · • · · • · • · · · The heat engine according to this embodiment (see Fig. 3a) comprises a diaphragm chamber 1 with working fluid, a turbine 2 and a heat exchanger 3 for heating the working fluid, which are interconnected by conducting the working fluid as follows: one part of the diaphragm chamber 1 upper * · · · · · · · · · · · · · · ·

• ·• ·

Strana 9část) je propojena se vstupem do turbíny 2. Výstup z turbíny 2 je propojen se vstupem do tepelného výměníku 3 pro ohřev pracovní tekutiny. Výstup z tepelného výměníku 3 pro ohřev pracovní tekutiny je propojen s opačnou částí membránové komory 1 (ve znázorněné variantě provedení s její dolní částí) než která je propojena se vstupem do turbíny 2. Zmíněné prvky tak tvoří uzavřený okruh, který je naplněn pracovní tekutinou, v daném případě např. plynem (např. stlačený dusík či argon). Membránová komora 1 je vodorovně předělena 5 000 až 10 000 membránami 4 paralelně řazenými vedle sebe, resp. nad sebou. Membrány 4 obsahují průchozí otvory 41, v daném variantě provedení s kruhovým příčným průřezem o průměru 20 nanometrů (viz obr. 3b a 3d). Tloušťka každé z membrán 4 je 100 nanometrů. Každá membrána 4 obsahuje alespoň na jednom svém povrchu rastr výztužných a vymezovacích žeber 42 (viz obr. 3d), v dané variantě provedení o výšce 1000 nanometrů. Membrány 4 jsou umístěny těsně jedna na druhé tak, že horní část žeber 42 membrány 4 se dotýká přivráceného povrchu sousední membrány 4. Materiálem membrán 4 je s výhodou např. polyamid či jiný materiál umožňující nanotechnologické zpracování. V prostrou mezi membránami 4 jsou uloženy nanočástice 5 vdané variantě provedení ve tvaru kruhových vloček o průměru 30 nanometrů a tloušťce 10 nanometrů. Materiálem nanočástic 5 je polyamid, či jiný materiál, který svými vlastnostmi brání vzájemnému shlukování nanočástic 5 nebo jejich ulpívání na membránách 4. Průměr nanočástic 5 je přitom větší než průměr průchozích otvorů 41 membrán 4. Nanočástice 5 jsou k povrchu membrány 4, na kterém jsou uloženy, přitlačovány silovým působením, v daném případě např. elektrostatickým polem vytvořeným generátorem 6 elektrostatického pole umístěným mimo membránovou komoru 1. Díky tomuto uspořádání mají membrány 4 záporný tlakový odpor a jsou průchozí pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny přednostně v jednom směru - ve znázorněné variantě provedení ve směru proti směru působení elektrostatického silového pole.The outlet from the turbine 2 is connected to the inlet to the heat exchanger 3 for heating the working fluid. The outlet of the heat exchanger 3 for heating the working fluid is connected to the opposite part of the diaphragm chamber 1 (in the illustrated embodiment with its lower part) than the one connected to the inlet of the turbine 2. The elements thus form a closed circuit filled with the working fluid. in this case, eg by gas (eg compressed nitrogen or argon). The diaphragm chamber 1 is horizontally divided by 5,000 to 10,000 membranes 4 parallel to each other, respectively. above each other. The membranes 4 comprise through holes 41, in a variant embodiment with a circular cross-section of 20 nanometer diameter (see Figures 3b and 3d). The thickness of each membrane 4 is 100 nanometers. Each membrane 4 comprises at least one surface thereof a grid of reinforcing and spacer ribs 42 (see FIG. 3d), in a given embodiment variant at a height of 1000 nanometers. The membranes 4 are positioned close to one another such that the upper portion of the ribs 42 of the membrane 4 contacts the facing surface of the adjacent membrane 4. The membrane material 4 is preferably, for example, polyamide or other material allowing nanotechnological processing. In the space between the membranes 4 are deposited nanoparticles 5 in a variant of the form of circular flakes with a diameter of 30 nanometers and a thickness of 10 nanometers. The nanoparticle material 5 is a polyamide or other material which, by its properties, prevents the nanoparticles 5 from sticking together or sticking to the membranes 4. The diameter of the nanoparticles 5 is greater than the diameter of the through holes 41 of the membranes 4. The nanoparticles 5 are By this arrangement, the membranes 4 have a negative pressure resistance and are passable for clusters of working fluid molecules 7 preferably in one direction - in the variant shown design in the direction opposite to the electrostatic force field.

Funkce tepelného stroje v popsaném příkladu provedení je následující:The function of the heat engine in the described embodiment is as follows:

•Sfrono 1 ον celém objemu pracovní tekutiny a v jejích mikroskopických objemech uzavřených mezi membránami 4 dochází k mikroskopickým fluktuacím tlaku. Ty jsou způsobeny statisticky zákonitým vznikem shluků molekul 7 pracovní tekutiny.Sfrono 1 ον of the entire working fluid volume and its microscopic volumes enclosed between the membranes 4 cause microscopic pressure fluctuations. These are due to statistically inherent formation of clusters of working fluid molecules 7.

Silové pole generátoru 6 elektrostatického pole, přitlačuje nanočástice 5 k tomu povrchu membrán 4, na kterém jsou uloženy (ve znázorněné variantě provedení k jejich hornímu povrchu). Současně na nanočástice 5 působí nárazy shluků molekul 7 pracovní tekutiny, přičemž Tyto nanočástice 5 tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole.The force field of the electrostatic field generator 6 presses the nanoparticles 5 to the surface of the membranes 4 on which they are deposited (in the embodiment shown to their upper surface). At the same time, the nanoparticles 5 are impacted by clusters of working fluid molecules 7, these nanoparticles 5 are immovable obstacles for clusters of working fluid molecules 7 moving in the direction of this force field, and movable obstacles for clusters of working fluid molecules 7 moving upstream. field.

Pokud shluk molekul 7 pracovní tekutiny směřuje směrem k vrstvě nanočástic 5 na povrchu membrány 4 (ve znázorněné variantě provedení směřuje směrem dolů), narazí pravděpodobně na některou z nanočástic 5, která mu tak zabrání proniknout otvorem 41 v membráně 4.If the cluster of working fluid molecules 7 is directed towards the layer of nanoparticles 5 on the surface of the membrane 4 (in the embodiment shown pointing downwards), it is likely to encounter one of the nanoparticles 5, thereby preventing it from penetrating through the opening 41 in the membrane 4.

Pokud však shluk molekul 7 pracovní tekutiny směřuje k membráně 4 na opačné straně daného prostoru (ve znázorněné variantě provedení směrem vzhůru) a pronikne do otvoru 41 v membráně 4, pravděpodobně se srazí s nanočásticí 5 překrývající tento otvor 41 z opačné strany membrány 4 a strhne ji s sebou, v důsledku čehož daný shluk molekul 7 pronikne na opačnou stranu membrány 4. Vyvržená nanočástice 5 je následně silovým působením/polem přitažena opět na povrch příslušné membrány 4.However, if the cluster of working fluid molecules 7 faces the membrane 4 on the opposite side of the space (upwardly shown in the embodiment shown) and penetrates into the aperture 41 in the membrane 4, it is likely to collide with the nanoparticle 5 overlying the aperture 41 from the opposite side of the membrane 4. The ejected nanoparticle 5 is then again pulled by force / field onto the surface of the respective membrane 4.

Nanočástice 5 uložené na povrchu membrán 4, spolu se silovým působením, které je k tomuto povrchu přitlačuje, způsobují, výše popsaným mechanismem že, fluktuace tlaků v pracovní tekutině snadněji prochází membránami 4 v jednom směru. Jinými slovy - propustnost membrán 4 v jednom směru (ve znázorněné variantě provedení ve směru dolů), je větší než v opačném směru (ve znázorněné variantě provedení ve směru vzhůru), resp. membrány 4 mají záporný tlakový odpor a propouští shluky molekul 7 pracovní tekutiny přednostně v jednom směru. To způsobuje, že pracovní tekutina proudí z místa • · · · 1 Strana 11menšího tlaku na jedné straně membrány 4 do místa většího tlaku na opačné straně membrány 4, pouze s využitím termického pohybu jejích molekul 7.The nanoparticles 5 deposited on the surface of the membranes 4, together with the force acting to press them against the surface, cause, by the above-described mechanism, fluctuations of pressures in the working fluid more easily pass through the membranes 4 in one direction. In other words, the permeability of the membranes 4 in one direction (in the shown embodiment variant downwards) is greater than in the opposite direction (in the shown variant embodiment upwards), respectively. the membranes 4 have a negative pressure resistance and permeate clusters of working fluid molecules 7 preferably in one direction. This causes the working fluid flows from a position • · · · 1 Page 11menšího pressure on one side of the membrane 4 to the place of higher pressure on the opposite side of the membrane 4, using only the thermal motion of its molecules 7th

Nárůst tlaku na jedné membráně 4 je relativně nízký (v desetinách procent). Protože je však membrán 4 velké množství (obvykle desítky až tisíce) za sebou a jejich vliv se sčítá, je výsledný rozdíl tlaků pracovní tekutiny schopen konat mechanickou práci.The pressure increase on one membrane 4 is relatively low (in tenths of percent). However, since the membranes 4 are large in number (usually tens to thousands) in succession and their effects add up, the resulting pressure difference of the working fluid is capable of performing mechanical work.

Stlačená pracovní tekutina z části membránové komory 1 ve směru pohybu pracovní tekutiny za membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení nad membránami 4) potom expanduje v turbíně 2, koná mechanickou práci, čímž se sníží její teplota a tlak. Ochlazená pracovní tekutina proudí tepelným výměníkem 3 pro ohřev pracovní tekutiny, kde získává energii, s výhodou od atmosférického vzduchu nebo jiného zdroje nízkopotenciálního tepla (použít však lze i libovolný zdroj vysokopotenciálního tepla). Následně vstupuje zpátky do membránové komory 1, kde postupně prochází přes všechny membrány 4, čímž se opět stlačuje, a znovu proudí do turbíny 2 a celý cyklus se opakuje.The pressurized working fluid from a portion of the membrane chamber 1 in the direction of movement of the working fluid behind the membranes 4 (in the embodiment shown above the membranes 4) then expands in the turbine 2, performing mechanical work thereby reducing its temperature and pressure. The cooled working fluid flows through the heat exchanger 3 to heat the working fluid where it receives energy, preferably from atmospheric air or another source of low-potential heat (however, any source of high-potential heat may also be used). Subsequently, it enters the membrane chamber 1, where it gradually passes through all the membranes 4, thereby compressing again, and again flows into the turbine 2 and the whole cycle is repeated.

Tepelný výkon odebíraný atmosférickému vzduchu nebo jinému zdroji nízkopotenciálního/vysokopotenciálního tepla tepelným výměníkem 3 pro ohřev pracovní tekutiny se shoduje s mechanickým výkonem vyráběným turbínou 2.The heat output taken from atmospheric air or another source of low / high potential heat by the heat exchanger 3 for heating the working fluid coincides with the mechanical output produced by the turbine 2.

Na obr. 3c je pak znázorněn pracovní cyklus této varianty tepelného stroje podle vynálezu v diagramu tlak-objem mezi vstupem pracovní tekutiny do turbíny 2 (bod T - tlak p2), výstupem pracovní tekutiny z turbíny 2 (bod TV - tlak p-ι) a výstupem z tepelného výměníku 3 pro ohřev pracovní tekutiny (bod VV - tlak p-i).Fig. 3c shows the working cycle of this variant of the heat machine according to the invention in a pressure-volume diagram between the inlet of working fluid into the turbine 2 (point T - pressure p 2 ) and the outlet of the working fluid from turbine 2 (point TV - pressure p-ι) ) and the outlet of the heat exchanger 3 for heating the working fluid (point VV - pressure pi).

Předností této varianty tepelného stroje podle vynálezu je jeho konstrukční i provozní jednoduchost, a to, že na rozdíl od tepelných strojů dle US 3670500 a US 6962052 je reálně sestavitelný, a tím i průmyslově využitelný.The advantage of this variant of the thermal machine according to the invention is its constructional and operational simplicity, and that, unlike the thermal machines according to US 3670500 and US 6962052, it is realistically assembled and thus industrially usable.

Příklad 2 - Provedení tepelného stroje podle vynálezu na přeměnu tepelné energie na mechanickou energii s membránou se záporným tepelným odporemExample 2 - Embodiment of a thermal machine according to the invention for converting thermal energy into mechanical energy with a membrane having a negative thermal resistance

Strano-12 J Strano-12 J

Tepelný stroj dle tohoto provedení (viz obr. 4a) obsahuje membránovou komoru 1 s teplosměnnou tekutinou (např. inertní kapalina či plyn, např. argonu či dusíku). Membránová komora 1 obsahuje v jedné své části (ve znázorněné variantě provedení ve své horní části) tepelný výměník 33 pro ohřev pracovního plynu, a v druhé své části (ve znázorněné variantě provedení ve své spodní části) 2 tepelný výměník 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny a tepelný výměník 32 pro ochlazováni pracovního plynu.The heat engine of this embodiment (see Fig. 4a) comprises a membrane chamber 1 with a heat transfer fluid (eg, an inert liquid or gas, eg, argon or nitrogen). The diaphragm chamber 1 comprises a heat exchanger 33 for heating the working gas in one of its parts (in the illustrated embodiment) and a heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid in its second part (in the illustrated embodiment). a heat exchanger 32 for cooling the working gas.

Membránová komora 1 je ve znázorněné variantě provedení cca ve 2/3 své výšky vodorovně předělena 5 000 až 10 000 membránami 4 paralelně řazenými vedle sebe, resp. nad sebou. Membrány 4 obsahují průchozí otvory 41, v dané variantě provedení s kruhovým příčným průřezem o průměru 50 nanometrů. Tloušťka každé z membrán 4 je 100 nanometrů. Každá membrána 4 obsahuje alespoň na jednom svém povrchu rastr výztužných a vymezovacích žeber 42, vdané variantě provedení o výšce 1000 nanometrů. Membrány 4 jsou umístěny těsně jedna na druhé tak, že horní část žeber 42 membrány 4 se dotýká přivráceného povrchu sousední membrány 4. Materiálem membrán 4 je s výhodou např. polyamid, nebo jiný materiál umožňující nanotechnologické zpracování. V prostrou mezi membránami 4 jsou uloženy nanočástice 5, v dané variantě provedení tvaru kruhových vloček o průměru 70 nanometrů a tloušťce 20 nanometrů. Průměr nanočástic 5 je větší než průměr průchozích otvorů 41 membrán 4. Nanočástice 5 jsou k povrchu membrán 4, na kterém jsou uloženy, přitlačovány silovým působením, v daném případě např. elektrostatickým polem vytvořeným generátorem 6 elektrostatického pole umístěným mimo membránovou komoru 1. Díky tomuto uspořádání mají membrány 4 záporný tepelný odpor, takže přenáší teplo přednostně v jednom směru - ve znázorněné variantě provedení ve směru proti směru působení elektrostatického silového pole.The diaphragm chamber 1 is in the embodiment shown approximately 2/3 of its height divided horizontally by 5,000 to 10,000 membranes 4 parallel to each other, respectively. above each other. The membranes 4 comprise through holes 41, in a variant embodiment with a circular cross-section of 50 nanometer diameter. The thickness of each membrane 4 is 100 nanometers. Each membrane 4 comprises at least one surface thereof a grid of reinforcing and spacer ribs 42, given a variant of 1000 nanometer height. The membranes 4 are positioned close to each other such that the upper portion of the ribs 42 of the membrane 4 contacts the facing surface of the adjacent membrane 4. The membrane material 4 is preferably, for example, polyamide or another material allowing nanotechnological processing. In the space between the membranes 4 are deposited nanoparticles 5, in a given embodiment of the form of circular flakes with a diameter of 70 nanometers and a thickness of 20 nanometers. The diameter of the nanoparticles 5 is greater than the diameter of the through holes 41 of the membranes 4. The nanoparticles 5 are pressed against the surface of the membranes 4 on which they are deposited by a force action, in this case eg electrostatic field produced by an electrostatic field generator 6 located outside the membrane chamber 1. In the arrangement, the membranes 4 have a negative thermal resistance, so that they transfer heat preferably in one direction - in the embodiment shown, in the direction opposite to the direction of the electrostatic force field.

Tepelný stroj dle tohoto provedení dále obsahuje turbínu 2 a kompresor 21., které jsou vzájemně propojeny vedením pracovního plynu a tvoří tak uzavřenou soustavu naplněnou pracovním plynem (např. dusíkem, argonem, nebo jiným inertním plynem). Výstup z kompresoru 21 a vstup do turbíny 7 jsou propojeny s • · · ·The heat engine according to this embodiment further comprises a turbine 2 and a compressor 21, which are interconnected by a working gas line to form a closed system filled with working gas (eg nitrogen, argon, or other inert gas). The compressor outlet 21 and the turbine inlet 7 are coupled to

Ol------A Q _Ol ------

Ull αΠα I O tepelným výměníkem 33 pro ohřev pracovního plynu uloženým nebo vedeným v membránové komoře 1. v prostoru ve směru pohybu tepla za membránami 4. Výstup z turbíny 2 a vstup do kompresoru 21 jsou propojeny s tepelným výměníkem 32 pro chlazení pracovního plynu.The heat exchanger 33 for heating the working gas stored or guided in the diaphragm chamber 1 in the space in the direction of heat movement behind the diaphragms 4. The outlet of the turbine 2 and the inlet to the compressor 21 are connected to the heat exchanger 32 for cooling the working gas.

Funkce tepelného stroje v popsaném příkladu provedení je následující:The function of the heat engine in the described embodiment is as follows:

V celém objemu teplosměnné tekutiny a v jejích mikroskopických objemech uzavřených mezi membránami 4 dochází k mikroskopickým fluktuacím tlaku. Ty jsou způsobeny statisticky zákonitým vznikem shluků molekul 7.Microscopic pressure fluctuations occur throughout the volume of the heat transfer fluid and its microscopic volumes enclosed between the membranes. These are caused by statistically inherent formation of clusters of molecules 7.

Silové pole generátoru 6 elektrostatického pole, přitlačuje nanočástice 5 k tomu povrchu membrán 4, na kterém jsou uloženy (ve znázorněné variantě provedeni k jejich hornímu povrchu). Současně na nanočástice 5 působí nárazy zmíněných shluků molekul 7 teplosměnné tekutiny, přičemž tyto nanočástice 5 tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole.The force field of the electrostatic field generator 6 presses the nanoparticles 5 to the surface of the membranes 4 on which they are deposited (in the embodiment shown to their upper surface). At the same time, the nanoparticles 5 are impacted by the clusters of the heat transfer fluid molecules 7, the nanoparticles 5 forming immovable obstacles for the clusters of the working fluid molecules 7 moving in the direction of the force field and moving obstacles for the clusters of the working fluid molecules 7 force field.

Pokud shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny směřuje směrem k vrstvě nanočástic 5 na povrchu membrány 4 (ve znázorněné variantě provedení směrem dolů), narazí pravděpodobně do některé z nanočástic 5. Ta, protože je přitlačována k povrchu membrány 4, tvoří nepohyblivou překážku, a zmíněný shluk molekul 7 se od ní odrazí, aniž by ztratil svou rychlost, a tím i kinetickou energii.If the cluster of heat transfer fluid molecules 7 is directed towards the layer of nanoparticles 5 on the surface of the membrane 4 (downwardly shown in the variant shown), it is likely to hit some of the nanoparticles 5. This, being pressed against the surface of the membrane 4, constitutes a stationary obstacle, and of molecules 7 will be reflected from it without losing its velocity and thus kinetic energy.

Pokud však shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny směřuje k membráně 4 na opačné straně daného prostoru (ve znázorněné variantě provedení směrem vzhůru) a pronikne do průchozího otvoru 41 v této membráně 4, narazí pravděpodobně do nanočástice 5 překrývající tento otvor 41 z opačné strany membrány 4 a vrhne ji směrem od membrány 4, zatímco sám se od ní odrazí zpět do prostoru na té straně membrány 4, odkud vyšel. Zmíněný shluk molekul 7 srážkou předal nanočástici 5 část své kinetické energie - jeho molekuly 7 snížili svou rychlost. Tím došlo ke snížení teploty teplosměnné tekutiny vdaném prostoru.However, if the cluster of heat transfer fluid molecules 7 faces the membrane 4 on the opposite side of the space (upwardly shown in the embodiment shown) and penetrates the through-hole 41 in the membrane 4, it will probably hit the nanoparticle 5 overlying the hole 41 from the opposite side of the membrane 4 and it throws it away from the membrane 4, while it bounces itself back into the space on the side of the membrane from which it exits. The collision of molecules 7 by collision gave nanoparticle 5 some of its kinetic energy - its molecules 7 reduced their speed. This reduced the temperature of the heat transfer fluid in the room.

TL 05 ATL 05 A

Strana 14Page 14

Nanočástice 5 vržená od membrány 4 se přednostně sráží s molekulami 7 teplosměnné tekutiny v prostoru za membránou 4 (ve znázorněné variantě provedení nad membránou 4), které se pohybují směrem proti ní. Srážkami jim předává část své kinetické energie - zvyšuje rychlost těchto molekul 7 zatímco sama se zpomaluje. Tím dochází k zvýšení teploty teplosměnné tekutiny na dané straně membrány 4. Nanočástice 5 je poté přitažena silovým polem zpět na povrch příslušné membrány 4. Její zbylá kinetická energie se změní dopadem na teplo, které zvýší její teplotu a teplotu membrány 4. Toto teplo je následně odebráno nárazy molekul 7 teplosměnné tekutiny na obou stranách membrány 4.The nanoparticle 5 thrown away from the membrane 4 preferably collides with the heat transfer fluid molecules 7 in the space behind the membrane 4 (in the embodiment shown above the membrane 4), which move against it. By colliding them some of its kinetic energy - it increases the speed of these molecules 7 while slowing itself. This increases the temperature of the heat transfer fluid on a given side of the membrane 4. The nanoparticle 5 is then attracted by a force field back to the surface of the membrane 4. Its residual kinetic energy is changed by the impact on heat which increases its temperature and temperature of the membrane 4. the impacts of the heat transfer fluid molecules 7 on both sides of the membrane 4 were taken.

Nanočástice 5 uložené na povrchu membrán 4 spolu se silovým polem způsobují výše popsaným mechanismem to, že membrány 4 přijímají tepelnou energii teplosměnné tekutiny jedním svým povrchem intenzivněji než svým druhým povrchem (ve znázorněné variantě provedení svým spodním povrchem intenzivněji než svým horním povrchem). Tepelná propustnost membrán 4 je proto v tomto směru větší než v opačném směru, resp. membrány 4 mají záporný tepelný odpor a přenáší teplo přednostně v tomto směru. To způsobuje, že teplo proudí z místa nižší teploty na jedné straně membrány 4 do místa vyšší teploty na opačné straně membrány 4, pouze s využitím termického pohybu molekul 7 teplosměnné tekutiny.The nanoparticles 5 deposited on the surface of the membranes 4, together with the force field, cause the membranes 4 to receive the heat energy of the heat transfer fluid more intensively than their other surface (in the illustrated embodiment with their lower surface more intensively than their upper surface). The heat permeability of the membranes 4 is therefore greater in this direction than in the opposite direction, respectively. the membranes 4 have a negative thermal resistance and transfer heat preferably in this direction. This causes the heat to flow from the lower temperature location on one side of the membrane 4 to the higher temperature location on the opposite side of the membrane 4, only by using the thermal movement of the heat transfer fluid molecules 7.

Nárůst teploty je na jedné membráně 4 relativně nízký (v desetinách stupňů Celsia). Protože je však membrán 4 velké množství (obvykle stovky až tisíce) za sebou a jejich vliv se sčítá, je výsledný rozdíl teploty teplosměnné tekutiny v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla za membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení nad membránami 4) a v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla před membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení pod membránami) tak velký (několik set stupňů) že může efektivně pohánět tepelný stroj a konat mechanickou práci.The temperature rise on one membrane 4 is relatively low (in tenths of degrees Celsius). However, since there are a large number of membranes 4 (usually hundreds to thousands) in succession and their effect adds up, the resulting temperature difference of the heat transfer fluid in the portion of the membrane chamber 1 is downstream of the membranes 4 (shown above the membranes 4). parts of the diaphragm chamber 1 in the direction of heat movement upstream of the diaphragms 4 (in the embodiment shown below the diaphragms) so large (several hundred degrees) that it can effectively drive the heat machine and do mechanical work.

Teplo procházející membránami 4 pak ohřívá teplosměnnou tekutinu, která prostřednictvím tepelného výměníku 33 pro ohřev pracovního plynu ohřívá stlačený pracovní plyn z kompresoru 21, čímž zvětšuje jeho objem. Pracovní plyn • · • ·The heat passing through the membranes 4 then heats the heat transfer fluid, which heats the compressed working gas from the compressor 21 by means of the working gas heat exchanger 33, thereby increasing its volume. Working gas • · • ·

-Střena· 15následně expanduje v turbíně 2, koná mechanickou práci, čímž se sníží jeho teplota a tlak. Ochlazený pracovní plyn pak proudí tepelným výměníkem 32 pro ochlazování pracovního plynu, kde se ochlazuje teplosměnnou tekutinou v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla před membránami 4. Dále proudí do kompresoru 21, kde se zvýší jeho tlak i teplota. Odtud opět do tepelného výměníku 33 pro ohřev pracovního plynu a celý cyklus se opakuje.The shear 15 expands in the turbine 2, doing mechanical work, thereby reducing its temperature and pressure. The cooled working gas then flows through the working gas cooling heat exchanger 32 where it is cooled by the heat transfer fluid in a portion of the diaphragm chamber 1 in the direction of movement of heat upstream of the membranes 4. It further flows into the compressor 21 where its pressure and temperature increase. From there again to the heat exchanger 33 for heating the working gas and the whole cycle repeated.

Tepelným výměníkem 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla před membránami 4 proudí např. atmosférický vzduch, nebo je tento výměník propojen s jiným zdrojem nízkopotenciálního tepla (použít však lze i libovolný zdroj vysokopotenciálního tepla) který, tím že se ochlazuje, předává teplosměnné tekutině své teplo.For example, atmospheric air flows through the heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid in the part of the membrane chamber 1 in the direction of heat movement upstream of the membranes 4, or the exchanger is connected to another low-potential heat source (however any high-potential heat source). cools, transmits heat to the heat transfer fluid.

Tepelný výkon odebíraný atmosférickému vzduchu nebo jinému zdroji nízkopotenciálního/vysokopotenciálního tepla tepelným výměníkem 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny se shoduje s mechanickým výkonem vyráběným turbínou 2.The heat output taken from the atmospheric air or other low-potential / high-potential heat source by the heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid coincides with the mechanical power produced by the turbine 2.

Na obr. 4b je pak znázorněn pracovní cyklus této varianty zařízení podle vynálezu v diagramu tlak-objem mezi vstupem pracovního plynu do kompresoru 21 (bod K - tlak p-ι), výstupem pracovního plynu z kompresoru 21 (bod VK - tlak p2), vstupem pracovního plynu do turbíny 2 (bod T - tlak p2) a výstupem pracovního plynu z turbíny 2 (bod VT - tlak pí).Fig. 4b shows the working cycle of this variant of the device according to the invention in the pressure-volume diagram between the working gas inlet to the compressor 21 (point K - pressure p-ι), the working gas outlet from the compressor 21 (point VK - pressure p 2 ) , by inlet of working gas into turbine 2 (point T - pressure p 2 ) and outlet of working gas from turbine 2 (point VT - pressure pi).

Předností tohoto provedeni je to, že nanočástice 5 a otvory 2 membrán 1 mohou být větší než u předchozí varianty provedení, neboť pro jednosměrnou propustnost tepla mohou být nanočástice 5 těžší, než pro jednosměrnou propustnost samotné teplosměnné tekutiny, což snižuje technologickou náročnost výroby těchto nanočástic 5 i membrán 1. To je způsobeno zejména tím, že pro tepelnou propustnost, na rozdíl od propustnosti pro teplosměnnou tekutinu není nutné aby shluky molekul 7 nanočástici 5 strhly s sebou, stačí, když jí pouze předají část své kinetické energie, zatímco se sami od ni odrazí zpět.The advantage of this embodiment is that the nanoparticles 5 and the apertures 2 of the membranes 1 may be larger than in the previous variant, since the nanoparticles 5 may be heavier for the unidirectional heat permeability than the unidirectional permeability of the heat transfer fluid alone. This is mainly due to the fact that because of the thermal permeability, unlike the permeability to the heat transfer fluid, it is not necessary for the molecules of the molecules 7 to entrain the nanoparticle 5 with them, it is sufficient if they only transmit some of their kinetic energy to it. Bounce back.

Příklad 3 - Provedení tepelného stroje podle vynálezu na přeměnu tepelné energie na elektrickou energii s membránou se záporným tepelným odporemExample 3 - Embodiment of a thermal machine according to the invention for converting thermal energy into electrical energy with a membrane having a negative thermal resistance

Strana· 16Tepelný stroj dle tohoto provedení (viz obr. 5a) obsahuje membránovou komoru 1 s teplosměnnou tekutinou, v daném případě např. inertní kapalinou či plynem (např. argon či dusík). Jedna část membránové komory 1 (ve znázorněné variantě provedení její horní část) je samotížným okruhem propojena s ohřívačem 81 Peltiérova článku 8. V druhé části membránové komory 1 (ve znázorněné variantě provedení v její spodní část) je umístěn tepelný výměník 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny. Membránová komora 1. je vodorovně předělena 500 až 1000 membránami 4 paralelně řazených vedle sebe, resp. nad sebou. Tloušťka každé membrány 4 je 200 nanometrů. Každá membrána 4 obsahuje alespoň na jednom svém povrchu rastr výztužných a vymezovacích žeber 42 o výšce 500 nanometrů. Membrány 4 jsou umístěny těsně jedna na druhé tak, že horní část žeber 42 membrány 4 se dotýká přivráceného povrchu sousední membrány 4. Materiálem membrán 4 je s výhodou nemagnetický materiál umožňující nanotechnologické zpracování, jako např. oxid křemíku či hliníku, apod. Každá membrána 4 je opatřena průchozími otvory 41, v dané variantě provedení s kruhovým příčným průřezem o průměru 50 nanometrů, přičemž v každém z těchto otvorů 41 je umístěna nanočástice 5 z feromagnetického materiálu (např. sloučenina železa či niklu, apod.) - viz obr. 5b a 5c. Průchozí otvory 42 jsou přitom opatřeny na obou koncích zúžením o velikosti menší, než je rozměr uložených nanočástic 5. Nanočástice 5 jsou tak v těchto otvorech 41 uzavřeny, avšak mohou se v nich pohybovat přímočarým pohybem (ve znázorněné variantě provedení nahoru a dolů). Přitom jsou přitlačovány k jednomu konci otvorů 41 (ve znázorněné variantě provedení k jejich dolnímu konci) silovým působením, v daném případě např. magnetickým polem vytvořeným generátorem 6 magnetického pole (magnetem) umístěným mimo membránovou komoru 1.. Díky tomuto uspořádání mají membrány 4 záporný tepelný odpor, takže přenáší teplo přednostně v jednom směru - ve znázorněné variantě provedení ve směru proti směru působení elektrostatického silového pole.The heat machine according to this embodiment (see Fig. 5a) comprises a membrane chamber 1 with a heat transfer fluid, in this case eg an inert liquid or a gas (eg argon or nitrogen). One part of the diaphragm chamber 1 (its upper part in the shown embodiment) is connected by gravity circuit to the heater 81 of the Peltier cell 8. In the other part of the diaphragm chamber 1 (its lower part in the shown embodiment) is a heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid. . The diaphragm chamber 1 is horizontally divided by 500 to 1000 membranes 4 arranged parallel to each other, respectively. above each other. The thickness of each membrane 4 is 200 nanometers. Each membrane 4 comprises at least one surface thereof a grid of reinforcing and spacer ribs 42 at a height of 500 nanometers. The membranes 4 are positioned close to one another such that the top of the ribs 42 of the membrane 4 contacts the facing surface of the adjacent membrane 4. The membrane material 4 is preferably a non-magnetic material allowing nanotechnological processing such as silicon or aluminum oxide, etc. Each membrane 4 it is provided with through holes 41, in a variant embodiment with a circular cross-section of 50 nanometer diameter, and each of these holes 41 houses nanoparticles 5 of ferromagnetic material (eg iron or nickel compound, etc.) - see Fig. 5b, and 5c. The through holes 42 are provided at both ends with a constriction smaller than the size of the deposited nanoparticles 5. The nanoparticles 5 are thus enclosed in these openings 41, but can be moved in a linear movement (up and down in the embodiment shown). In doing so, they are pressed against one end of the apertures 41 (in the embodiment shown to their lower end) by a force action, in this case e.g. a magnetic field created by a magnetic field generator 6 located outside the membrane chamber. thermal resistance, so that it transmits the heat preferably in one direction - in the illustrated embodiment in the direction opposite to the direction of the electrostatic force field.

Tepelný stroj dle tohoto provedení dále obsahuje chladič 82 Peltiérova článku 8, se vstupem atmosférického vzduchu či jiného zdroje nízkopotenciálního • · · · ·The heat engine according to this embodiment further comprises a cooler 82 of the Peltier cell 8, with the inlet of atmospheric air or other low-potential source.

• ·• ·

Strana 17tepla. Výstup z chladiče 82 Peltiérova článku 8 je propojen s tepelným výměníkem 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny, který je uspořádán v, nebo prochází membránovou komorou 1 ve směru pohybu tepla před membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení v jeho spodní části).Strana 17tepla. The outlet of the cooler 82 of the Peltier element 8 is connected to a heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid, which is arranged in or passes through the membrane chamber 1 in the direction of heat movement upstream of the membranes 4 (shown in the variant below).

Funkce tepelného stroje v popsaném příkladu provedení je následující:The function of the heat engine in the described embodiment is as follows:

V celém objemu teplosměnné tekutiny a v jejích mikroskopických objemech uzavřených mezi membránami 4 dochází k mikroskopickým fluktuacím tlaku. Ty jsou způsobeny statisticky zákonitým vznikem shluků molekul 7 teplosměnné tekutiny.Microscopic pressure fluctuations occur throughout the volume of the heat transfer fluid and its microscopic volumes enclosed between the membranes. These are caused by statistically inherent formation of clusters of molecules 7 of the heat transfer fluid.

Silové pole generátoru 6 magnetického pole, přitlačuje nanočástice 5 k dolním koncům otvorů 41 membrán 4. Nanočástice 5 jsou zároveň vystaveny účinkům zmíněných nárazů shluků molekul 7 (fluktuacím tlaku), přičemž tyto nanočástice 5 tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul 7 teplosměnné tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole.The force field of the magnetic field generator 6 presses the nanoparticles 5 towards the lower ends of the apertures 41 of the membranes 4. The nanoparticles 5 are also exposed to the impacts of said clusters of molecules 7 (fluctuating pressure). direction of application of this force field, and movable obstacles for agglomerates of working fluid molecules 7 moving upstream of this force field.

Pokud shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny směřuje směrem k povrchu membrány 4 s volnými konci jejích průchozích otvorů 41 (ve znázorněné variantě provedení směrem dolů), pronikne do průchozího otvoru 41 a na jeho opačném konci narazí do nanočástice 5, která ho uzavírá. Ta, protože je přitlačena k dolnímu konci průchozího otvoru 41, tvoří nepohyblivou překážku, a zmíněný shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny se od ní odrazí, aniž by ztratil svou rychlost, a tím i kinetickou energii.If the cluster of heat transfer fluid molecules 7 is directed towards the surface of the membrane 4 with the free ends of its through holes 41 (downwardly shown in the embodiment shown), it penetrates into the through hole 41 and strikes the nanoparticle 5 at its opposite end. As it is pressed against the lower end of the through-hole 41, it constitutes an immovable obstacle, and said cluster of heat transfer fluid molecules 7 bounces therefrom without losing its velocity and thus kinetic energy.

Pokud však shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny směřuje k povrchu membrány 4 s koncem jejich otvorů 41 uzavřených nanočástic! 5 (ve znázorněné variantě provedení směrem vzhůru), narazí do této nanočástice 5 a vrhne ji směrem vzhůru, zatímco sám se od ni odrazí zpět do prostoru na té straně membrány 4, odkud vyšel. Tím jí předá část své kinetické energie. Odrazem klesne jeho rychlost - a tím se sníží teplota v daném mikroskopickém objemuHowever, if the cluster of heat transfer fluid molecules 7 is directed to the surface of the membrane 4 with the end of their openings 41 of closed nanoparticles! 5 (in the illustrated embodiment), hits the nanoparticle 5 and plunges it upward while bouncing itself back into the space on the side of the membrane 4 from which it exits. In this way, she gives her some of her kinetic energy. Reflection will decrease its speed - and thus reduce the temperature in the given microscopic volume

Strana 18~~ teplosměnné tekutiny na té straně membrány, ve které se daný shluk molekul 7 pohybuje.The heat transfer fluid on the side of the membrane in which the cluster of molecules 7 moves.

Nanočástice 5 vržená vzhůru se přednostně sráží s molekulami 7 teplosměnné tekutiny na opačné straně membrány 4 pohybujícími se směrem proti 5 ní, a tím jim předává část své kinetické energie. Vzhledem ktomu, že větší pravděpodobnost srážek je dána směrem pohybu nanočástice 5, předá nanočástice 5 větší část kinetické energie teplosměnné tekutině na té straně membrány 4, ke které se pohybuje (ve znázorněné variantě provedení nad membránou 4), to znamená, že na této straně membrány 4 zvýší rychlost molekul 10 7 teplosměnné tekutiny, a tím i její teplotu. Nanočástice 5 je poté přitažena silovým polem zpět k původnímu konci otvoru 41 membrány 4. Její zbylá kinetická energie se změní dopadem na teplo, které zvýší její teplotu a teplotu membrány 4. Toto zvýšení teploty je následně odebráno nárazy molekul 7 teplosměnné tekutiny na obou stranách membrány 4.The upwardly displaced nanoparticle 5 collides with the heat transfer fluid molecules 7 on the opposite side of the membrane 4 moving against it, thereby imparting some of its kinetic energy to them. Since the likelihood of precipitation is due to the direction of movement of the nanoparticle 5, the nanoparticle 5 imparts a greater amount of kinetic energy to the heat exchange fluid on the side of the membrane 4 to which it moves (in the embodiment shown above membrane 4). The membrane 4 will increase the velocity of the molecules 10 and the temperature of the heat transfer fluid. The nanoparticle 5 is then pulled back by the force field back to the original end of the aperture 41 of the membrane 4. Its residual kinetic energy is changed by the impact on heat, which increases its temperature and the temperature of the membrane 4. This temperature increase is subsequently removed. 4.

Nanočástice 5 v otvorech 41 membrán 4 spolu se silovým polem způsobují výše popsaným mechanismem to, že membrány 4 přijímají tepelnou energii teplosměnné tekutiny jedním svým povrchem intenzivněji než svým druhým povrchem (ve znázorněné variantě provedení svým spodním povrchem intenzivněji než svým horním povrchem). Tepelná propustnost membrán 4 je proto 20 v tomto směru větší než v opačném směru, resp. membrány 4 mají záporný tepelný odpor a přenáší teplo přednostně v tomto směru.The nanoparticles 5 in the apertures 41 of the membranes 4, together with the force field, cause the membranes 4 to receive the heat energy of the heat exchange fluid more intensively than their other surface (in the illustrated embodiment with their lower surface more intensively than their upper surface). The thermal transmittance of the membranes 4 is therefore greater in this direction than in the opposite direction, respectively. the membranes 4 have a negative thermal resistance and transfer heat preferably in this direction.

To způsobuje, že teplo proudí z místa nižší teploty na jedné straně membrány 4 do místa vyšší teploty na opačné straně membrány 4, pouze s využitím termického pohybu molekul 7 teplosměnné tekutiny.This causes the heat to flow from the lower temperature location on one side of the membrane 4 to the higher temperature location on the opposite side of the membrane 4, only by using the thermal movement of the heat transfer fluid molecules 7.

Nárůst teploty je na jedné membráně 4 relativně nízký (v desetinách stupňůThe temperature rise on one membrane 4 is relatively low (in tenths of degrees)

Celsia). Protože je však membrán 4 velké množství (obvykle desítky až tisíce) za sebou a jejich vliv se sčítá, je výsledný rozdíl teploty teplosměnné tekutiny v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla za membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení nad membránami 4) a v části membránové komory 1 30 teplosměnné tekutiny ve směru pohybu tepla před membránami 4 (ve znázorněnéCelsius). However, since the membranes 4 are large (usually tens to thousands) in succession and their effects add up, the resulting difference in temperature of the heat transfer fluid in the portion of the membrane chamber 1 is downstream of the membranes 4 (shown above the membranes 4) and a portion of the diaphragm chamber 30 of the heat transfer fluid in the direction of heat travel upstream of the membranes 4 (shown in FIG

......... · , • · * · · * ... ...........

• · · · ·· ·· ···• · · · ···

Strana 19 variantě provedení pod membránami 4) tak velký (až několik set stupňů), že může efektivně pohánět tepelný stroj a vyrábět n např. elektrický proud.It is possible to drive the thermal machine efficiently and to produce n eg electric current.

Teplo procházející membránami 4 pak ohřívá teplosměnnou tekutinu, která prostřednictvím ohřívače 81 Peltiérova článku 8 předává teplo jedné stěně Peltiérova článku 8. Ochlazená teplosměnné tekutina se pak vrací do stejné části zásobníku 1 teplosměnné tekutiny, kde se opět ohřívá.The heat passing through the membranes 4 then heats the heat transfer fluid which, via the heater 81 of the Peltier cell 8, transfers heat to one wall of the Peltier cell 8. The cooled heat transfer fluid is then returned to the same portion of the heat transfer fluid reservoir 1.

Druhá strana Peltiérova článku 8 se ochlazuje chladičem 82 Peltiérova článku 8, kterým proudí atmosférický vzduch, nebo který je propojen s jiným zdrojem nízkopotenciálního tepla (použít však lze i libovolný zdroj vysokopotenciálniho tepla). Tento atmosférický vzduch nebo jiný zdroj nízkopotenciálního/vysokopotenciálního tepla se přitom průchodem chladičem 82 ohřívá a proudí dál do tepelného výměníku 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny, kde ohřívá teplosměnnou tekutinu v části membránové komory 1. ve směru pohybu tepla před membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení pod membránami 4). Rozdíl tepelného výkonu, který Peltiérův článek 8 přijímá jednou stranou a tepelného výkonu, který předává druhou stranou, se rovná elektrickému výkonu, který Peltiérův článek 8 vyrábí. Tento elektrický výkon je přitom shodný s hodnotou tepelného výkonu, který se odebírá procházejícímu atmosférickému vzduchu nebo jinému zdroji nízkopotenciálního/vysokopotenciálního tepla.The other side of the Peltier cell 8 is cooled by a Peltier cell 8 cooler through which atmospheric air flows or which is connected to another source of low-potential heat (however, any source of high-potential heat may also be used). The atmospheric air or other source of low / high potential heat is heated through the condenser 82 and flows further into the heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid, where it heats the heat transfer fluid in a portion of the membrane chamber 1 in the direction of heat travel upstream of the membranes 4 (in the illustrated embodiment) under the membranes 4). The difference between the thermal power that the Peltier 8 receives by one side and the thermal power that the other hand transmits is equal to the electrical power that the Peltier 8 produces. This electrical power is the same as the value of the thermal power which is taken from the passing atmospheric air or other source of low / high potential heat.

Předností tohoto provedení je několikanásobně vyšší efektivita membrán 4 než u předchozího provedení s nanočásticemi 5 uloženými na povrchu membránThe advantage of this embodiment is several times higher efficiency of membranes 4 than in the previous embodiment with nanoparticles 5 deposited on the membrane surface

4.4.

Příklad 4 - Provedení tepelného stroje podle vynálezu na výrobu tepa či chladu s membránou se záporným tepelným odporemExample 4 - Embodiment of a heat machine according to the invention for producing a pulse or a cold with a membrane having a negative thermal resistance

Tepelný stroj dle tohoto provedení (viz obr. 6) obsahuje membránovou komoru 1 s teplosměnnou tekutinou, v daném případě např. inertní kapalinou či plynem (např. argon či dusík). V jedné části membránové komory 1 (ve znázorněné variantě provedení v její horní části) je umístěn nebo veden tepelný výměník 31 pro ochlazování teplosměnné tekutiny. Ve druhé části membránovéThe heat engine according to this embodiment (see Fig. 6) comprises a membrane chamber 1 with a heat transfer fluid, in this case eg an inert liquid or a gas (eg argon or nitrogen). In one part of the diaphragm chamber 1 (in the embodiment shown in its upper part) a heat exchanger 31 is located or guided for cooling the heat transfer fluid. In the second part membrane

Strana· 20komory 1 (ve znázorněné variantě provedení v její dolní části) je umístěn nebo veden tepelný výměník 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny. Membránová komora 1 je vodorovně předělena 200 až 500 paralelně řazenými membránami 4 uloženými vedle sebe, resp. nad sebou. Tloušťka každé membrány 4 je 200 nanometrů. Každá membrána 4 obsahuje alespoň na jednom svém povrchu rastr výztužných a vymezovacích žeber 42, v dané variantě provedení o výšce 500 nanometrů. Membrány 4 jsou umístěny těsně jedna na druhé tak, že horní část žeber 42 membrány 4 se dotýká přivráceného povrchu sousední membrány 4. Materiálem membrán 4 je s výhodou nemagnetický materiál umožňující nanotechnologické zpracování, např. jako např. oxid křemíku či hliníku, apod. Každá membrána 4 je opatřena průchozími otvory 41, v dané variantě provedení s kruhovým příčným průřezem o průměru 50 nanometrů, přičemž v každém z těchto otvorů 41 je umístěna nanočástice 5 z feromagnetického materiálu (např. sloučenina železa či niklu, apod.). Průchozí otvory 41 jsou přitom opatřeny na obou koncích zúžením o velikosti menší, než je rozměr uložených nanočástic 5. Nanočástice 5 jsou tak v těchto otvorech 41 uzavřeny, avšak mohou se pohybovat pouze přímočarým pohybem (ve znázorněné variantě provedení nahoru a dolů) uvnitř otvorů 41. Přitom jsou přitlačovány k jednomu konci otvorů 41 (ve znázorněné variantě provedení kjejich dolnímu konci) silovým působením, vdaném případě např. magnetickým polem vytvořeným generátorem 6 magnetického pole (magnetem) umístěným mimo membránovou komoru £. Díky tomuto uspořádání mají membrány 4 záporný tepelný odpor, takže přenáší teplo přednostně v jednom směru - ve znázorněné variantě provedení ve směru proti směru působení elektrostatického silového pole.The side of the chamber 1 (in the illustrated embodiment variant at the bottom thereof) is located or guided by a heat exchanger 3 for heating the heat transfer fluid. The diaphragm chamber 1 is horizontally divided by 200 to 500 parallel-arranged membranes 4 arranged side by side, respectively. above each other. The thickness of each membrane 4 is 200 nanometers. Each membrane 4 comprises, on at least one surface thereof, a grid of reinforcing and spacer ribs 42, in a given embodiment variant having a height of 500 nanometers. The membranes 4 are disposed close to each other such that the top of the ribs 42 of the membrane 4 contacts the facing surface of the adjacent membrane 4. The membrane material 4 is preferably a non-magnetic material allowing nanotechnological processing, such as silicon or aluminum oxide, etc. the membrane 4 is provided with through holes 41, in a variant embodiment with a circular cross-section of 50 nanometers in diameter, each of these holes 41 with nanoparticles 5 of ferromagnetic material (eg an iron or nickel compound, etc.). The through holes 41 are provided at both ends with a constriction smaller than the size of the deposited nanoparticles 5. The nanoparticles 5 are thus closed in these holes 41, but can only be moved in a linear motion (up and down in the illustrated embodiment) within the holes 41 They are pressed against one end of the apertures 41 (in the embodiment shown at their lower end) by a force action, in this case e.g. a magnetic field created by a magnetic field generator 6 (magnet) located outside the membrane chamber 6. Due to this arrangement, the membranes 4 have a negative thermal resistance, so that they transfer heat preferably in one direction - in the embodiment shown, in the direction opposite to the electrostatic force field.

Funkce tepelného stroje v popsaném příkladu provedení je následující:The function of the heat engine in the described embodiment is as follows:

V celém objemu teplosměnné tekutiny a v jejích mikroskopických objemech uzavřených mezi membránami 4 dochází k mikroskopickým fluktuacím tlaku. Ty jsou způsobeny statisticky zákonitým vznikem shluků molekul 7 teplosměnné tekutiny.Microscopic pressure fluctuations occur throughout the volume of the heat transfer fluid and its microscopic volumes enclosed between the membranes. These are caused by statistically inherent formation of clusters of molecules 7 of the heat transfer fluid.

• » • · • · · ♦ · ♦ <• • •. <

Strana 21Silové pole generátoru 6 magnetického pole přitlačuje nanočástice 5 k dolním koncům otvorů 41 membrán 4. Nanočástice 5 jsou zároveň vystaveny účinkům zmíněných nárazů shluků molekul 7 (fluktuacím tlaku), přičemž tyto nanočástice 5 tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul 7 teplosměnné tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole.The force field of the magnetic field generator 6 forces the nanoparticles 5 to the lower ends of the apertures 41 of the membranes 4. The nanoparticles 5 are also exposed to the impacts of said clusters of molecules 7 (fluctuating pressure). direction of application of this force field, and movable obstacles for agglomerates of working fluid molecules 7 moving upstream of this force field.

Pokud shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny směřuje směrem k povrchu membrány 4 s volnými konci jejích průchozích otvorů 41 (ve znázorněné variantě provedení směrem dolů), pronikne do průchozího otvoru 41 a na jeho opačném konci narazí do nanočástice 5, která ho uzavírá. Ta, protože je přitlačována k dolnímu konci otvoru 41, tvoří nepohyblivou překážku a zmíněný shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny se od ní odrazí, aniž by ztratil svou rychlost, a tím i kinetickou energii.If the cluster of heat transfer fluid molecules 7 is directed towards the surface of the membrane 4 with the free ends of its through holes 41 (downwardly shown in the embodiment shown), it penetrates into the through hole 41 and strikes the nanoparticle 5 at its opposite end. As it is pressed against the lower end of the opening 41, it constitutes an immovable obstacle and the cluster of heat transfer fluid molecules 7 bounces therefrom without losing its velocity and thus the kinetic energy.

Pokud však shluk molekul 7 teplosměnné tekutiny směřuje k povrchu membrány 4 s koncem průchozích otvorů 41 uzavřených nanočásticemi 5 (ve znázorněné variantě provedení směrem vzhůru), narazí do této nanočástice 5 a vrhne ji směrem vzhůru, zatímco sám se od ní odrazí zpět do prostoru na té straně membrány 4, odkud vyšel. Tím jí předá část své kinetické energie. Odrazem klesne jeho rychlost - a tím se sníží teplota v daném mikroskopickém objemu teplosměnné tekutiny na té straně membrány 4, ve které se daný shluk molekul 7 pohybuje.However, if the cluster of heat transfer fluid molecules 7 faces the surface of the membrane 4 with the end of the through holes 41 closed by the nanoparticles 5 (in the embodiment shown upwards), it hits the nanoparticle 5 and throws it upward while bouncing itself back into the space. the side of membrane 4 where it came from. In this way, she gives her some of her kinetic energy. Reflection will decrease its velocity - and thus reduce the temperature in a given microscopic volume of the heat transfer fluid on the side of the membrane 4 in which the cluster of molecules 7 moves.

Nanočástice 5 vržená vzhůru se přednostně sráží s molekulami 7 teplosměnné tekutiny na opačné straně membrány 4 pohybujícími se směrem proti ní, a tím jim předává část své kinetické energie. Vzhledem ktomu, že větší pravděpodobnost srážek je dána směrem pohybu nanočástice 5, předá nanočástice 5 větší část kinetické energie teplosměnné tekutině na té straně membrány 4, ke které se pohybuje (ve znázorněné variantě provedení nad membránou 4), to znamená, že na této straně membrány 4 zvýší rychlost molekul 7 teplosměnné tekutiny, a tím i její teplotu. Nanočástice 5 je poté přitažena silovýmThe nanoparticle 5 thrown upwards preferably collides with the heat transfer fluid molecules 7 on the opposite side of the membrane 4 moving against it, thereby imparting some of its kinetic energy to them. Since the likelihood of precipitation is due to the direction of movement of the nanoparticle 5, the nanoparticle 5 imparts a greater amount of kinetic energy to the heat transfer fluid on the side of the membrane 4 to which it moves (in the embodiment shown above membrane 4). the membrane 4 will increase the velocity of the molecules 7 of the heat transfer fluid and hence its temperature. The nanoparticle 5 is then attracted by force

-Strana 22polem zpět k původnímu konci otvoru 41 membrány 4. Její zbylá kinetická energie se změní dopadem na teplo, které zvýší její teplotu a teplotu membrány 4. Toto zvýšení teploty je následně odebráno nárazy molekul 7 teplosměnné tekutiny na obou stranách membrány 4.The side 22 half back to the original end of the aperture 41 of the membrane 4. Its residual kinetic energy is changed by the impact on heat, which increases its temperature and the temperature of the membrane 4. This temperature increase is subsequently removed by impacts of the heat transfer fluid molecules 7 on both sides of the membrane 4.

Nanočástice 5 v průchozích otvorech 41 membrán 4 spolu se silovým polem způsobují výše popsaným mechanismem to, že membrány 4 přijímají tepelnou energii teplosměnné tekutiny jedním svým povrchem intenzivněji než svým druhým povrchem (ve znázorněné variantě provedení svým spodním povrchem intenzivněji než svým horním povrchem). Tepelná propustnost membrán 4 je proto v tomto směru větší než v opačném směru, resp. membrány 4 mají záporný tepelný odpor a přenáší teplo přednostně v tomto směru.The nanoparticles 5 in the through holes 41 of the membranes 4, together with the force field, cause the membranes 4 to receive the heat energy of the heat transfer fluid more intensively than their other surface (in the illustrated embodiment with their lower surface more intensively than their upper surface). The heat permeability of the membranes 4 is therefore greater in this direction than in the opposite direction, respectively. the membranes 4 have a negative thermal resistance and transfer heat preferably in this direction.

To způsobuje, že teplo proudí z místa nižší teploty na jedné straně membrány 4 do místa vyšší teploty na opačné straně membrány 4, pouze s využitím termického pohybu molekul 7 teplosměnné tekutiny.This causes the heat to flow from the lower temperature location on one side of the membrane 4 to the higher temperature location on the opposite side of the membrane 4, only by using the thermal movement of the heat transfer fluid molecules 7.

Nárůst teploty je na jedné membráně relativně nízký (v desetinách stupňů Celsia). Protože je však membrán 4 velké množství (obvykle desítky až tisíce) za sebou a jejich vliv se sčítá, je výsledný rozdíl teploty teplosměnné tekutiny (ve znázorněné variantě provedení nad membránami 4) a v části zásobníku 1 teplosměnné tekutiny ve směru pohybu tepla před membránami 4 (ve znázorněné variantě provedení pod membránami 4) až několik desítek stupňů.The temperature rise on one membrane is relatively low (in tenths of degrees Celsius). However, since the membranes 4 are large (usually tens to thousands) in succession and their effects add up, the resulting temperature difference of the heat transfer fluid (in the illustrated embodiment above the membranes 4) and in the portion of the heat transfer fluid container 1 (in the embodiment shown below the membranes 4) up to several tens of degrees.

Teplosměnná tekutina v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla za membránami 4 tak může prostřednictvím tepelného výměníku 31 pro ochlazování teplosměnné tekutiny ohřívat libovolné médium - např. vodu otopné soustavy pro vytápění. Zatímco teplosměnná tekutina v části membránové komory 1 ve směru pohybu tepla před membránami 4 může prostřednictvím tepelného výměníku 3 pro ohřev teplosměnné tekutiny ochlazovat libovolné médium, např. vodu otopné soustavy pro chlazení.Thus, the heat transfer fluid in the portion of the diaphragm chamber 1 in the direction of heat movement behind the membranes 4 can heat any medium - for example, the heating system water - via the heat exchanger 31 for cooling the heat transfer fluid. While the heat transfer fluid in the portion of the diaphragm chamber 1 in the direction of heat movement upstream of the membranes 4, it is possible to cool any medium, e.g.

« · • · · ·«· · · · ·

-Strana 23Příklad 5 - Provedení tepelného stroje podle vynálezu na výrobu tepa či chladu s membránou se záporným tepelným odporem z nanovlákenných struktur-Page 23Example 5 - Embodiment of the thermal machine according to the invention for the production of pulse or cold with a membrane with negative thermal resistance from nanofiber structures

Tepelný stroj dle tohoto provedení je téměř identický s tepelným strojem popsaným v příkladu 4. Rozdílem je větší počet membrán 4, kterých je v tomto případě 1000 až 10 000, jejich konstrukce a typ silového působení na nanočásticeThe thermal machine according to this embodiment is almost identical to the thermal machine described in Example 4. The difference is a larger number of membranes 4, in this case 1000 to 10 000, their construction and the type of force acting on the nanoparticles

5. Každá membrána 4 je v tomto příkladu provedení tvořena podkladovou vrstvou vytvořenou např. z textilie libovolného typu, např. tkané, netkané, pletené (viz obr. 7a) či textilní nebo jiné mřížky, na jejímž jednom povrchu je nanesena vrstva nanovláken. Mezi jednotlivými membránami 4 jsou pak umístěny vymezovací rastry, tvořené v dané variantě provedení např. vlákennými sítěmi 9 (viz obr. 7b) o tloušťce (průměru vláken), cca 10 mikrometrů. Vlákna nanovlákenné vrstvy 44 jsou přitom uspřádána tak, že jsou mezi nimi průchozí otvory 41/póry o velikosti do 50 nanometrů.5. In this embodiment, each membrane 4 is formed by a backing layer made, for example, of a fabric of any type, eg woven, non-woven, knitted (see Fig. 7a) or a textile or other grid, on which one nanofiber layer is applied. Between the individual membranes 4 there are placed spacer raster, formed in the given variant of embodiment, for example by fiber meshes 9 (see Fig. 7b) with a thickness (fiber diameter) of about 10 micrometers. The fibers of the nanofibrous layer 44 are arranged so that there are through holes 41 / pores of up to 50 nanometers in size.

V prostoru mezi membránami 4 jsou volně rozptýleny nanočástice 5, v dané variantě provedení kulového či oválného tvaru o průměru cca 100 nanometrů. Tyto nanočástice 5 jsou potlačovány k povrchu membrán 4 gravitačním polem Země.In the space between the membranes 4, nanoparticles 5, in a given variant of a spherical or oval shape with a diameter of about 100 nanometers, are freely dispersed. These nanoparticles 5 are suppressed to the surface of the membranes 4 by the gravitational field of the Earth.

Funkce tepelného stroje v popsaném příkladu provedení je analogická funkci tepelného stroje v předcházejícím příkladu provedení, a proto zde nebude dále popisována.The function of the heat machine in the described exemplary embodiment is analogous to the function of the heat machine in the preceding exemplary embodiment and will therefore not be further described herein.

V dalších neznázorněných variantách provedení mohou jako vymezovací rastr mezi vrstvami nanovláken 44 sloužit jejich podkladové vrstvy 43, případně další dodatečné vrstvy tvořené porézní textilií nebi mřížkou.In other variants not shown, their underlying layers 43 or other additional layers formed by a porous fabric or a grid can serve as a spacer grid between the layers of nanofibres 44.

Příklad 6 - Provedení tepelného stroje podle vynálezu na přeměnu tepelné energie na mechanickou energii s membránou se záporným tlakovým odporemExample 6 - Embodiment of a thermal machine according to the invention for converting thermal energy into mechanical energy with a membrane having a negative pressure resistance

Tepelný stroj dle tohoto provedení (viz obr. 8a) obsahuje membránovou komoru 1 s pracovní tekutinou, turbínu 2 a dvojici tepelných výměníků 3 pro ohřev pracovní tekutiny, které jsou vzájemně propojeny vedením pracovní tekutinyThe heat engine according to this embodiment (see Fig. 8a) comprises a diaphragm chamber 1 with working fluid, a turbine 2 and a pair of heat exchangers 3 for heating the working fluid, which are interconnected by conducting the working fluid

-Stene 24 následovně: Střed membránové komory 1 je propojen se vstupem do turbíny 2. Dva výstupy z turbíny 2 (ve znázorněné variantě provedení vzájemně protilehlé) jsou propojeny se vstupy do tepelných výměníků 3 pro ohřev pracovní tekutiny. Výstupy z tepelných výměníků 3 pro ohřev pracovní tekutiny jsou propojeny s membránovou komorou 1 v prostoru ve směru pohybu tepla před membránami24 as follows: The center of the diaphragm chamber 1 is connected to the inlet of the turbine 2. The two outlets of the turbine 2 (opposite to each other) are connected to the inlets of the heat exchangers 3 for heating the working fluid. Outputs from the heat exchangers 3 for heating the working fluid are connected to the membrane chamber 1 in the space in the direction of heat movement in front of the membranes

4. Zmíněné prvky tak tvoří uzavřený okruh, který je naplněn pracovním tekutinou, v daném případě např. inertním plynem (např. stlačeným dusíkem či argonem).4. The elements thus form a closed circuit, which is filled with a working fluid, in this case eg an inert gas (eg compressed nitrogen or argon).

Zmíněné prvky jsou vzájemně pevně spojeny v jedno soustrojí tak, že turbína 2 a zásobník 1 pracovní tekutiny leží na jedné ose 12.Said elements are fixedly connected to one another in such a manner that the turbine 2 and the working fluid reservoir 1 lie on one axis 12.

Soustrojí je uloženo v nosném rámu 10 ve dvojici ložisek 11 tak, že je umožněna jeho rotace kolem zmíněné osy 12.The assembly is mounted in the support frame 10 in a pair of bearings 11 so as to allow its rotation about said axis 12.

Turbína 2 se přitom vyznačuje tou zvláštností, že její středová část (lopatková hřídel), která obvykle rotuje, je stacionární, pevně spojená s nosným rámem 10, zatímco její obvodová část (lopatkové věnce s pláštěm) rotuje spolu se zmíněným soustrojím a pohání ho.The turbine 2 is distinguished by the fact that its central part (vane shaft), which usually rotates, is stationary, fixedly connected to the support frame 10, while its peripheral part (vane shrouds with jacket) rotates together with said assembly and drives it.

Soustrojí s rámem 10 je obklopeno atmosférickým vzduchem.The frame assembly 10 is surrounded by atmospheric air.

Zásobník 1. pracovní tekutiny obsahuje okolo své osy 12 paralelně řazené membrány 4, v daném případě 1000 takových membrán 4, které tvoří ekvidistanty kjeho válcovému povrchu. Tyto membrány 4 sahají od jedné podstavy membránové komory 1 ke druhé a rozdělují tak její prostor na středovou část a obvodovou část.The working fluid reservoir 1 comprises membranes 4 arranged parallel to its axis 12, in the present case 1000 membranes 4 which form equidistants to its cylindrical surface. These membranes 4 extend from one base of the membrane chamber 1 to the other and thus divide its space into a central part and a peripheral part.

Membrány 4 obsahují průchozí otvory 41, v dané variantě provedení s kruhovým příčeným průřezem o průměru cca 20 nanometrů. Tloušťka každé z membrán 4 je ve znázorněné variantě provedení 100 nanometrů. Každá membrána 4 obsahuje alespoň na jednom svém povrchu rastr výztužných a vymezovacích žeber 42, v dané variantě provedení o výšce 1000 nanometrů.The membranes 4 comprise through holes 41, in a given embodiment with a circular cross-section of about 20 nanometers in diameter. The thickness of each of the membranes 4 in the embodiment shown is 100 nanometers. Each membrane 4 comprises, on at least one surface thereof, a grid of reinforcing and spacer ribs 42, in a given embodiment variant at a height of 1000 nanometers.

Membrány 4 jsou umístěny těsně jedna vedle druhé, resp. na druhé tak, že horní část žeber 42 membrány 4 se dotýká přivráceného povrchu sousední membrány 4. Materiálem membrán 4 je s výhodou např. polyamid či jiný materiál umožňující nanotechnologické zpracování. V prostrou mezi membránami 4 jsou • · • ·The membranes 4 are positioned adjacent to each other and to each other. on the other, such that the upper portion of the ribs 42 of the membrane 4 contacts the facing surface of the adjacent membrane 4. The material of the membranes 4 is preferably, for example, polyamide or other material allowing nanotechnological processing. In the space between the membranes 4 there are

Strana 25volně rozptýleny nanočástice 5, v dané variantě provedení ve tvaru kruhových vloček o průměru 30 nanometrů a tloušťce 10 nanometrů. Materiálem nanočástic 5 je polyamid, či jiný materiál, který svými vlastnostmi brání jejich vzájemnému shlukování a jejich přilnutí k membránám 4. Průměr nanočástic 5 je větší než průměr otvorů 41 membrán 4. Nanočástice 5 jsou k povrchu membrán 4, na kterém jsou uloženy, přitlačovány silovým působením, v daném případě odstředivým silovým polem vznikající rotací soustrojí okolo osy 12.The nanoparticles 5 are freely dispersed in the embodiment, in the form of circular flakes having a diameter of 30 nanometers and a thickness of 10 nanometers. The material of the nanoparticles 5 is a polyamide or other material that by their properties prevents their mutual agglomeration and their adhesion to the membranes 4. The diameter of the nanoparticles 5 is larger than the diameter of the apertures 41 of the membranes 4. The nanoparticles 5 are pressed against the surface of the membranes a force action, in this case a centrifugal force field, resulting from the rotation of the machine set about the axis 12.

Funkce tepelného stroje v popsaném příkladu provedeni je následující:The function of the heat engine in the described embodiment is as follows:

Celé soustrojí se neznázorněným pohonem uvede do rotace. V celém objemu pracovní tekutiny a v jejích mikroskopických objemech uzavřených mezi membránami 4 dochází k mikroskopickým fluktuacím tlaku. Ty jsou způsobeny statisticky zákonitým vznikem shluků molekul 7.The entire set with the drive (not shown) is rotated. Microscopic pressure fluctuations occur throughout the working fluid volume and its microscopic volumes enclosed between the membranes. These are caused by statistically inherent formation of clusters of molecules 7.

Odstředivé silové pole přitlačuje nanočástice 5 k těm povrchům membrán 4, které jsou přivráceny k ose membránové nádoby 1 pracovní tekutiny. Současně na nanočástice 5 působí zmíněné nárazy shluků molekul 7 pracovní tekutiny, přičemž tyto nanočástice 5 tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro sluky molekul 7 pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole.The centrifugal force field forces the nanoparticles 5 to those surfaces of the membranes 4 that face the axis of the working fluid membrane container 1. At the same time, the nanoparticles 5 are subjected to the impact of the clusters of the working fluid molecules 7, the nanoparticles 5 forming immovable obstacles for the clusters of the working fluid molecules 7 moving in the direction of the force field. force field.

Pokud shluk molekul 7 pracovní tekutiny směřuje směrem od osy 12 k membráně 4, srazí se pravděpodobně s některou z nanočástic 5, které uzavírají průchozí otvory 41 membrán 4. Takto se zabrání proniknutí sluku molekul 7 průchozím otvorem 41 v membráně 4 ve směru od osy 12 zásobníku 1 pracovní tekutiny.If the cluster of working fluid molecules 7 points away from the axis 12 towards the membrane 4, it is likely to collide with one of the nanoparticles 5 that close the through holes 41 of the membranes 4. This prevents the loop of molecules 7 from passing through the hole 41 in the membrane 4 the working fluid reservoir 1.

Pokud však shluk molekul 7 pracovní tekutiny směřuje k povrchu membrány na opačné straně daného prostoru, pronikne průchozím otvorem 41 membrányHowever, if the cluster of working fluid molecules 7 is directed to the membrane surface on the opposite side of the space, it penetrates through the membrane opening 41

4, pravděpodobně se srazí s nanočásticí 5 překrývající tento otvor z opačné strany membrány 4 a strhne ji s sebou. Shluk molekul 7 tak tedy pronikne na opačnou stranu membrány 4 a přiblíží se k ose 12 membránové komory 1. Vyvržená um4, it is likely to collide with the nanoparticle 5 overlapping this opening from the opposite side of the membrane 4 and entrain it with it. The cluster of molecules 7 thus penetrates to the opposite side of the membrane 4 and approaches the axis 12 of the membrane chamber 1. The ejected um

-Strano 26nanočástice 5 je následně silovým působením/polem přitažena opět na povrch příslušné membrány 4.The side 26 of the particle 5 is then again pulled by force / field onto the surface of the respective membrane 4.

Nanočástice 5 uložené na povrchu membrán 4 spolu se silovým působením, které je k tomuto povrchu přitlačuje, způsobuji, výše popsaným mechanismem to, že fluktuace tlaků v pracovní tekutině, snadněji procházejí membránou 4 směrem k ose 12, než naopak. Jinými slovy - propustnost membrán 4 je v tomto směru větší než v opačném směru, resp. membrány 4 mají záporný tlakový odpor a propouští shluky molekul 7 pracovní tekutiny přednostně v jednom směru. To způsobuje, že pracovní tekutina proudí z místa menšího tlaku na jedné straně membrány 4 do místa většího tlaku na opačné straně membrány 4, pouze s využitím termického pohybu jejích molekul 7.The nanoparticles 5 deposited on the surface of the membranes 4 together with the force exerting them on this surface cause, by the above-described mechanism, that pressure fluctuations in the working fluid more easily pass through the membrane 4 towards the axis 12 than vice versa. In other words, the permeability of the membranes 4 in this direction is greater than in the opposite direction, respectively. the membranes 4 have a negative pressure resistance and permeate clusters of working fluid molecules 7 preferably in one direction. This causes the working fluid to flow from the lower pressure point on one side of the membrane 4 to the higher pressure point on the opposite side of the membrane 4 only by using the thermal movement of its molecules 7.

Nárůst tlaku na jedné membráně 4 je relativně nízký (v desetinách procent). Protože je však membrán 4 velké množství (obvykle desítky až tisíce) za sebou a jejich vliv se sčítá, vzniká ve střední části membránové komory 1 tlak několikrát vyšší než v jeho obvodové části.The pressure increase on one membrane 4 is relatively low (in tenths of percent). However, since the membranes 4 are large (usually tens to thousands) in succession and their effects add up, the pressure in the central part of the membrane chamber 1 is several times higher than in its peripheral part.

Stlačená pracovní tekutina ze střední části membránové komory 1 proudí propojovacím potrubím do vstupu turbíny 2, expanduje v turbíně 2, koná mechanickou práci, čímž se sníží její teplota a tlak. Ochlazená pracovní tekutina proudí tepelnými výměníky 3 pro ohřev pracovní tekutiny, kde získává energii, s výhodou od atmosférického vzduchu nebo jiného zdroje nízkopotenciálního tepla (použít však lze i libovolný zdroj vysokopotenciálního tepla). Následně vstupuje zpátky do membránové komory 1, kde postupně prochází přes všechny membrány 4, čímž se opět stlačuje a znovu proudí do turbíny 2 a cyklus se opakuje.The pressurized working fluid from the central part of the diaphragm chamber 1 flows through the interconnecting pipeline to the inlet of the turbine 2, expands in the turbine 2, performing mechanical work, thereby reducing its temperature and pressure. The cooled working fluid flows through the heat exchangers 3 to heat the working fluid where it receives energy, preferably from atmospheric air or another source of low-potential heat (however, any source of high-potential heat may also be used). Subsequently, it enters back into the membrane chamber 1, where it gradually passes through all the membranes 4, whereby it is again compressed and again flows into the turbine 2 and the cycle is repeated.

Tepelný výkon odebíraný ochlazováním atmosférického vzduchu nebo jiného zdroje nízkopotenciálního nebo vysokopotenciálního tepla tepelným, výměníkem 3 pro ohřev pracovní tekutiny odpovídá mechanickému výkonu předávanému výstupnímu hřídeli 13 (je však větší o odpor vzduchu a tření v ložiscích H).The heat output taken by cooling the atmospheric air or other source of low or high potential heat by the heat exchanger 3 for heating the working fluid corresponds to the mechanical power transmitted to the output shaft 13 (however, it is greater by the air resistance and friction in the bearings H).

Na obr. 8b je pak znázorněn pracovní cyklus této varianty tepelného stroje podle vynálezu v diagramu tlak-objem mezi výstupem z turbíny 2 (bod VT - tlak •Straně 27p-i), vstupem do turbíny 2 (bod T - tlak p2) a výstupem z jednoho z tepelných výměníků 3 pro ohřev pracovní tekutiny (bod VV - tlak pí).Fig. 8b shows the operating cycle of this variant of the heat machine according to the invention in a pressure-volume diagram between the turbine outlet 2 (VT point - pressure 27p-i), the turbine inlet 2 (point T - pressure p 2 ) and outlet of one of the heat exchangers 3 for heating the working fluid (point VV - pressure pi).

Předností tohoto provedení tepelného stroje podle vynálezu je, že rotace soustrojí generuje odstředivé silové pole, a současně zajišťuje intenzivní proudění atmosférického vzduchu kolem povrchu tepelných výměníků 3 pro ohřev pracovní tekutiny, díky čemuž je ohřev pracovní tekutiny, resp. ochlazování vzduchu intenzivnější.An advantage of this embodiment of the heat machine according to the invention is that the rotation of the unit generates a centrifugal force field, while at the same time providing an intense flow of atmospheric air around the surface of the heat exchangers 3 for heating the working fluid. cooling air intensified.

Příklad 7 - Provedení membrány 4 s nanočásticemi 5 uloženými pohyblivě v průchozích otvorech membrány 4 se záporným tlakovým odporemExample 7 - Embodiment of membrane 4 with nanoparticles 5 movably mounted in through holes of membrane 4 with negative pressure resistance

Na obr. 9 je znázorněna čtvrtá varianta provedení membrány 4 se záporným tlakovým odporem využitelná v příslušných variantách tepelného stroje podle vynálezu. Konstrukce této membrány 4 je v podstatě stejná jako konstrukce membrány 4 popsané v příkladu 3 a znázorněné na obr. 5b a 5c, s tím rozdílem, že průchozí otvory 41 membrány 4 jsou ve své střední části opatřeny rozšířením 410, resp. obtokem/obtoky, ve kterém je průměr tohoto otvoru 41 větší než průměr nanočástice 5. Nanočástice 5 jsou tak v průchozích otvorech 41 membrány 4 uzavřeny, avšak mohou se v nich pohybovat přímočarým pohybem (ve znázorněné variantě provedení nahoru a dolů), přičemž v oblasti středního rozšíření 410 nebo v oblasti obtoku/obtoků nevyplňují zcela průřez průchozích otvorů 41.FIG. 9 shows a fourth variant of the negative pressure resistance diaphragm 4 usable in the respective variants of the heat engine according to the invention. The construction of this membrane 4 is substantially the same as that of the membrane 4 described in Example 3 and shown in Figures 5b and 5c, except that the through-holes 41 of the membrane 4 are provided with a widening 410 and 40b in their central part, respectively. bypass (s) in which the diameter of the aperture 41 is greater than the diameter of the nanoparticle 5. The nanoparticles 5 are thus closed in the through holes 41 of the membrane 4 but can be moved in a linear movement (up and down in the illustrated embodiment). The central extension 410 or in the bypass area (s) do not completely fill the cross-section of the through holes 41.

Pokud potom shluk molekul 7 pracovní tekutiny směřuje směrem k povrchu membrány 4 s volnými konci jejích průchozích otvorů 41 (ve znázorněné variantě provedení směrem dolů), pronikne do průchozího otvoru 41 a na jeho opačném konci narazí do nanočástice 5, která ho uzavírá. Ta, protože je působením alespoň jednoho silového pole přitlačena k dolnímu konci průchozího otvoru 41, tvoří nepohyblivou překážku, a zmíněný shluk molekul 7 pracovní tekutiny se od ní odrazí, aniž by ztratil svou rychlost, a tím i kinetickou energii.Then, if the cluster of working fluid molecules 7 is directed towards the surface of the membrane 4 with the free ends of its through holes 41 (in the illustrated embodiment), it penetrates into the through hole 41 and hits the nanoparticle 5 at its opposite end. This, because it is pressed by the at least one force field to the lower end of the through-hole 41, constitutes a stationary obstacle, and the cluster of working fluid molecules 7 bounces therefrom without losing its velocity and thus kinetic energy.

Pokud však shluk molekul 7 pracovní tekutiny směřuje k povrchu membrány s koncem jejích otvorů 41 uzavřených nanočásticí 5 (ve znázorněné variantěHowever, if the cluster of working fluid molecules 7 is directed towards the membrane surface with the end of its apertures 41 closed by the nanoparticle 5 (in the variant shown)

-Strana 28 ~ provedení směrem vzhůru), narazí do této nanočástice 5 a vrhne ji směrem vzhůru, přičemž po přesunu této nanočástice 5 do oblasti středního rozšíření 410 nebo do oblasti obtoku/obtoků se průchozí otvor 41 otevře pro prostup neznázorněných molekul 7 a shluků molekul 7 pracovní tekutiny. Tato konstrukce membrány 4 spolu se silovým působením, které přitlačuje nanočástice 5 k jednomu konci průchozích otvorů 41, způsobují že, fluktuace tlaků v pracovní tekutině snadněji prochází danou membránou/membránami 4 v jednom směru. Jinými slovy - propustnost této membrány 4 v jednom směru (ve znázorněné variantě provedení ve směru dolů), je větší než v opačném směru (ve znázorněné variantě provedení ve směru vzhůru), resp. tato membrána 4 má záporný tlakový odpor a propouští shluky molekul 7 pracovní tekutiny přednostně v jednom směru. To způsobuje, že pracovní tekutina proudí z místa menšího tlaku na jedné straně membrány 4 do místa většího tlaku na opačné straně membrány 4, pouze s využitím termického pohybu jejích molekul 7.Upside-down side 28), hits and plunges up the nanoparticle 5, and after moving the nanoparticle 5 to the middle extension region 410 or to the bypass / bypass region, the through opening 41 opens for the passage of molecules (not shown) and clusters of molecules 7 working fluids. This construction of the membrane 4, together with the force applied to the nanoparticles 5 to one end of the through holes 41, makes fluctuations in pressures in the working fluid more easily pass through the membrane (s) 4 in one direction. In other words, the permeability of the diaphragm 4 in one direction (in the embodiment shown in the downward direction) is greater than in the opposite direction (in the embodiment shown in the upward direction), respectively. this membrane 4 has a negative pressure resistance and permits clumps of working fluid molecules 7 preferably in one direction. This causes the working fluid to flow from the lower pressure point on one side of the membrane 4 to the higher pressure point on the opposite side of the membrane 4 only by using the thermal movement of its molecules 7.

Membrána 4 s nanočásticemi uloženými ve svých průchozích otvorech 41 tak může mít záporný tepelný odpor a současně i záporný tlakový odpor, přičemž při provozu tepelného stroje podle vynálezu se použije jedna tato její vlastnost, případně kombinace obou.Thus, the membrane 4 with the nanoparticles embedded in its through holes 41 can have both a negative thermal resistance and a negative pressure resistance, and one or more of its properties, or a combination of both, is used in the operation of the thermal machine according to the invention.

Výše popsané varianty jsou pouze příkladnými provedeními tepelného stroje podle vynálezu, přičemž jak je odborníkovi v oboru zřejmé, je možné tyto varianty dále modifikovat řadou způsobů, případně vzájemně kombinovat jejich prvky.The above-described variants are only exemplary embodiments of the thermal machine according to the invention, and as will be apparent to one skilled in the art, these variants can be further modified in a number of ways or combined with each other.

K takovým modifikacím patří zejména změna počtu membrán 4 a/nebo jejich konstrukce a/nebo jejich umístění. Počet membrán 4 se přitom dle potřeby a použitého materiálu či principu může pohybovat zejména v intervalu 10 až 10 000, přičemž obecně je však minimem jedna membrána 4.Such modifications include, in particular, a change in the number of membranes 4 and / or their construction and / or their location. The number of membranes 4 can vary according to the need and the material or principle used, in particular in the interval from 10 to 10 000, however, generally one membrane 4 is a minimum.

• · • · · ·• • •

-Strana 29Tloušťka membrán 4 pak může dosahovat 100 až 10000 nanometrů, dle pokročilosti technologie použité pro jejich výrobu. Průměr průchozích otvorů 41 v membránách může být v intervalu 20 až 200 nanometrů, přičemž v případě, že použité nanočástice 5 mají být uloženy na povrchu membrán 4, musí být vždy menší než průměr těchto nanočástic 5. Každá z membrán 4 (pokud jich je více než jedna) je přitom alespoň na jednom svém povrchu opatřena pravidelným nebo nepravidelným rastrem výztužných a vymezovacích žeber 42, jejichž smyslem je vytvořit mezi sousedními membránami 4 prostor, ve kterém se pohybují nanočástice 5 Brownovým pohybem. Výška tohoto prostoru, a tedy žeber 42 rastru by měla s výhodou dosahovat minimálně 10 až 100násobku průměru použitých nanočástic 5. Vymezovací rastr přitom nemusí být integrální součástí membrán 4, ale může být vytvořen jako samostatný a pouze vložen mezi jednotlivé membrányThe thickness of the membranes 4 can then be 100 to 10000 nanometers, depending on the state of the art used in their manufacture. The diameter of the through holes 41 in the membranes can be in the range of 20 to 200 nanometers, and if the nanoparticles 5 are to be deposited on the surface of the membranes 4, they must always be smaller than the diameter of the nanoparticles 5. than one) is provided on at least one surface thereof with a regular or irregular grid of stiffening and spacer ribs 42, the purpose of which is to create a space between adjacent membranes 4 in which the nanoparticles 5 move by Brown's movement. The height of this space, and thus the ribs 42 of the grid, should preferably be at least 10 to 100 times the diameter of the nanoparticles used 5. The spacer grid does not have to be an integral part of the membranes 4,

4. Namísto popsaného rastru žeber 42 lze použít i jiné útvary, jako např. samostatné výstupky a/nebo částice a/nebo vlákna pravidelně či náhodně rozmístěné na povrchu jednotlivých membrán 4.4. Other shapes such as separate protrusions and / or particles and / or fibers regularly or randomly distributed on the surface of the individual membranes 4 may be used in place of the rib pattern 42 described above.

Materiál membrán 4 a nanočástic 5 přitom musí vykazovat co nejmenší vzájemnou adhezi, aby nedocházelo k ulpívání nanočástic na povrchu membrán 4. Z tohoto hlediska je výhodné, pokud se membrány 4, případně jejich vymezovací rastr, a nanočástice 5 mírně odpuzují.The material of the membranes 4 and the nanoparticles 5 must have as little adhesion to each other as possible in order to prevent the nanoparticles from adhering to the surface of the membranes 4. From this point of view it is advantageous if the membranes 4 or their spacer grid are slightly repelled.

Membrány 4 lze přitom vyrobit různými technologiemi z různých materiálů epitaxní litografií, či obdobnými způsoby opticky řízeného vrstvení. Je však možné použit i např. nanovlákenné struktury.The membranes 4 can be produced by various technologies from different materials by epitaxial lithography or similar methods of optically controlled layering. However, it is also possible to use eg nanofibrous structures.

Další možná modifikace pak spočívá např. v uložení membrán 4, které mohou být v zásobníku 1 pracovní tekutiny uloženy šikmo, případně vertikálně, apod., případně mohou zásobník 1 rozdělovat na části různé velikosti a tvaru, čemuž případně odpovídá i jiné umístěné generátoru 6 silového pole, a případně i dalších součástí tepelného stroje podle vynálezu.Another possible modification is, for example, the placement of membranes 4, which can be disposed obliquely or vertically in the working fluid reservoir 1, or can be divided into parts of different size and shape, which possibly corresponds to other placed power generator 6 field, and possibly other components of the thermal machine according to the invention.

Různými způsoby lze řešit také nutnost zabránění vzájemnému aglomerování nanočástic 5 či jejich adhezi k membránám 4. K tomuto lze využít znalostí koloidních roztoků, je možné použití např. dvouvrstvých materiálů, kde oři uiiu svrchní vrstva zajišťuje vzájemnou odpudivost. Je možné i rozrušování aglomerovaných nanočástic 5 vnějším vlivem, např. ultrazvukem.It is also possible in various ways to avoid the agglomeration of the nanoparticles 5 or their adhesion to the membranes 4. To this end, the knowledge of colloidal solutions can be used, for example two-layer materials, where the topsheet ensures mutual repulsion. It is also possible to disrupt agglomerated nanoparticles 5 by external influence, for example by ultrasound.

Rovněž tak silové působeni na nanočástice 5 lze zajistit různými způsoby: Buď alespoň jedním vnějším generátorem 6, jako např. permanentním magnetem, elektromagnetem, generátorem 6 elektrostatického pole, případně využitím gravitačního pole či odstředivé síly. Přitom je možné, aby silové pole (např. elektrostatické či magnetické) bylo generováno i samotným materiálem membrán 4 či nanočástic 5). Jednotlivé typy silového působení přitom lze vzájemně kombinovat či doplňovat dle potřeby.Likewise, the force acting on the nanoparticles 5 can be provided in various ways: Either by at least one external generator 6, such as a permanent magnet, an electromagnet, an electrostatic field generator 6, or by using a gravitational field or centrifugal force. At the same time, it is possible that the force field (eg electrostatic or magnetic) is also generated by the material of the membranes 4 or nanoparticles 5). Individual types of force action can be combined or complemented as needed.

Generátor 6 silového pole je ve všech výše popsaných variantách provedení uložen mimo zásobník 1 pracovní/teplosměnné tekutiny, avšak v dalších variantách může být uložen např. v jeho stěně a/nebo v jeho vnitřním prostoru.The force field generator 6 is, in all the above-described embodiments, located outside the working / heat transfer fluid reservoir 1, but in other variants it can be stored, for example, in its wall and / or in its interior.

Jako pracovní, resp. teplosměnnou tekutinu pak lze použít v podstatě libovolnou tekutinu (kapalinu nebo plyn), která je inertní vůči materiálům se kterými je v kontaktu. Přitom je výhodné, aby měla co nejvyšši tepelnou kapacitu. Dále je výhodné, pokud je pracovní/teplosměnná tekutina stlačená, což zejména v případech, kdy je pracovní/teplosměnnou tekutinou plyn zvýší efektivitu membrán 4, neboť se zvýší počet fluktuací tlaku.As working, respectively. the heat transfer fluid can then be used in virtually any fluid (liquid or gas) that is inert to the materials with which it is in contact. In this connection, it is advantageous to have the highest heat capacity. Furthermore, it is advantageous if the working / heat transfer fluid is compressed, which in particular in cases where the working / heat transfer fluid is a gas increases the efficiency of the membranes 4 as the number of pressure fluctuations increases.

Vytvořený rozdíl tlaků či teplot pracovní/teplosměnné tekutiny lze pak využít s pomocí nejrůznějších agregátů pro přeměnu tepelné energie teplosměnné tekutiny nebo tlakové energie pracovní tekutiny na mechanickou nebo elektrickou energii, jako např. turbíny (parní, plynové), pístových či membránových strojů, Sterlingova motoru, Peltiérova článku, atd. Přitom je možné aplikovat různé známé způsoby zvyšující efekt tepelných motorů, jako např. rekuperátory tepla (jako u tepelných elektráren), přídavné kompresní chladiče (jako u dmychadel dieselových motorů), atd.The pressure / temperature difference of the working / heat transfer fluid can then be used with a variety of units to convert the heat energy of the heat transfer fluid or the pressure energy of the working fluid to mechanical or electrical energy such as turbines (steam, gas), piston or diaphragm machines. In this case, it is possible to apply various known methods for increasing the effect of heat engines, such as heat recuperators (as in thermal power stations), additional compression coolers (as in diesel engine blowers), etc.

Dále lze pro přenos tepelné energie využívat větší počet tepelných výměníků tepla - jeden tepelný výměník v každém výše uvedeném příkladu provedeni je pouze ilustrační.Furthermore, a plurality of heat exchangers can be used to transfer heat energy - one heat exchanger in each of the above embodiments is illustrative only.

• · • · • ·• • •

......... ·· ···♦· ·......... ·· ··· ♦ · ·

...... ..... ··· —----Q...... ..... ··· —---- Q

Cl Cil IQ O ICl Cil IQ O I

Další varianty provedení tepelných strojů podle vynálezu pak spočívají v odlišném uspořádání jednotlivých součástí těchto strojů, přičemž např. výměník tepla 3 pro ohřev pracovní tekutiny může být zařazen až za výstupem pracovní tekutiny se zvýšeným tlakem z membránové komory 1, takže nejprve dochází ke zvýšení tlaku pracovní tekutiny přiváděné do membránové komory 1 z turbíny 7 a až poté k jejímu ohřevu. Toto lze pak analogicky použít i u ostatních výměníku tepla.Further variants of the thermal machines according to the invention consist in different arrangement of the individual components of these machines, for example a heat exchanger 3 for heating the working fluid can be placed downstream of the working fluid outlet with increased pressure from the membrane chamber 1. fluid supplied to the diaphragm chamber 1 from the turbine 7 and only thereafter to heat it. This can then be applied analogously to other heat exchangers.

Různé varianty tepelného stroje podle vynálezu mají velmi široké uplatnění. Lze je použít k výrobě energie všude tam, kde je k dispozici zdroj nízkopotenciálního tepla. Prakticky nevyčerpatelným a všem dostupným zdrojem tohoto tepla je např. atmosférický vzduch, ale lze tak využívat i tepla vody či horniny, přičemž tepelný stroj podle vynálezu toto teplo přeměňuje na elektrickou či mechanickou energii, vyrábí teplo pro vytápění, chlad pro chlazení atd. Díky tomu může přinést řešení problémů v mnoha oblastech. Zbavit závislosti na stávajících zdrojích energie (zejména fosilních, jaderných). Toto může zásadně přispět i k řešeni mnoha problémů ekologických, sociálních a společenských. Tepelných strojů na tomto principu lze pak využít v nejrůznějších aplikacích - pro pohon dopravních prostředků, zemědělských a stavebních strojů, prakticky všechny zdroje elektrické energie, napájení domácích spotřebičů, ohřev užitkové vody, jako zdroj tepla a chladu v průmyslu i domácnosti, pro odsolování vody, atd. Tohoto principu nelze použít pouze tam, kde není k dispozici zásobník tepelné energie - např. v kosmickém prostoru.The various variants of the heat machine according to the invention have a very wide application. They can be used to generate energy wherever a low-potential heat source is available. Practically inexhaustible and all available source of this heat is for example atmospheric air, but it is also possible to use heat of water or rock, the heat machine according to the invention converts this heat into electrical or mechanical energy, produces heat for heating, cooling for cooling etc. can bring solutions to problems in many areas. Get rid of dependence on existing energy sources (especially fossil, nuclear). This can also make a major contribution to solving many environmental, social and social problems. Heat machines based on this principle can then be used in various applications - for driving vehicles, agricultural and construction machines, virtually all power sources, supplying domestic appliances, domestic hot water, as a source of heat and cold in industry and households, for water desalination, etc. This principle cannot be applied only where there is no thermal energy storage - eg in outer space.

Předností tohoto zdroje je, že jeho sebevětší používání je klimaticky neutrální. To proto, že naprostá většina technologií využívající energii (vytápění, výroba, doprava, atd.) teplo nebo mechanickou a elektrickou energii nespotřebovává, ale přeměňuje na nízkopotenciální teplo, které prakticky vždy přechází do atmosféry. Sebevětší využívání atmosférického tepla touto technologií proto nemůže způsobit globální ochlazení.The advantage of this source is that its most use is climate neutral. This is because the vast majority of energy-using technologies (heating, production, transport, etc.) do not consume heat or mechanical and electrical energy, but convert it into low-potential heat, which almost always passes into the atmosphere. Therefore, the greatest use of atmospheric heat by this technology cannot cause global cooling.

Je poctivé zmínit, že některé problémy, ostatně jako každý vynález, naopak může prohloubit: Vynález lze použít i pro vojenské účely. Bombardér s takovýmIt is fair to mention that some problems, like any invention, on the contrary, can deepen: The invention can also be used for military purposes. A bomber with such

Strana 32pohonem nebude potřebovat doplňovat palivo a donekonečna může kroužit po obloze. Masového využívání tohoto vynálezu by nepochybně přineslo civilizační skok na naši Zemi.The propulsion system does not need to be refueled and can endlessly circle the sky. A massive use of this invention would undoubtedly bring a civilization leap on our Earth.

Claims (11)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob rozdělování pracovní tekutiny na dvě oblasti s odlišným tlakem, vyznačující se tím, že pracovní tekutina se v membránové komoře (1) přivede do kontaktu s alespoň jednou membránou (4) opatřenou průchozími otvory (41), na jejímž jednom povrchu jsou volně uloženy nanočástice (5) o rozměru větším, než je rozměr otvorů (41) membrány/membrán (4), které tyto otvory (41) překrývají, nebo ve kterých jsou pohyblivě uloženy nanočástice (5), které tyto průchozí otvory uzavírají, přičemž nanočástice (5) se přitlačují k povrchu membrány/membrán (4) nebo k jednomu konci průchozích otvorů (41) membrány/membrán (4) působením alespoň jednoho silového pole, díky čemuž tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul (7) pracovní tekutiny pohybující se ve směru působení tohoto silového pole, a pohyblivé překážky pro shluky molekul (7) pracovní tekutiny pohybující se proti směru působení tohoto silového pole, které při vzájemném kontaktu uvádí nanočástice (5) do pohybu ve směru proti působení silového pole, čímž dočasně uvolňují průchozí otvory (41) membrány (4) pro průnik shluků molekul (7) pracovní tekutiny, v důsledku čehož se shluky molekul (7) pracovní tekutiny pohybují přes průchozí otvory (41) membrány (4) přednostně ve směru proti směru působení silového pole, díky čemuž se shromažďují na jedné straně membrány/membrán (4), kde tak roste tlak pracovní tekutiny, přičemž nanočástice (5) uvedené do pohybu se následně působením alespoň jednoho silového pole vrací zpět na povrch původní membrány (4), resp. zpět k původnímu konci průchozích otvorů membrány/membrán (4).Method for dividing the working fluid into two regions of different pressure, characterized in that the working fluid in the membrane chamber (1) is brought into contact with at least one membrane (4) provided with through holes (41), on one surface of which are free deposited nanoparticles (5) with a dimension larger than that of the diaphragm orifices (4) overlapping the apertures (41) or in which the nanoparticles (5) that enclose the through holes are movably mounted, the nanoparticles (5) are pressed against the surface of the membrane (s) (4) or at one end of the diaphragm / membrane (4) through holes (41) under the action of at least one force field, thereby forming immovable obstacles to clusters of molecules (7) direction of application of this force field, and movable obstacles for agglomerates of working fluid molecules (7) moving upstream of this force field a field which, when in contact with each other, moves the nanoparticles (5) in a direction counteracting the force field, thereby temporarily releasing the through holes (41) of the membrane (4) for penetrating the clusters of working fluid molecules (7); ) working fluids move through the apertures (41) of the membrane (4) preferably upstream of the force field, thereby collecting on one side of the membrane / membranes (4) where the pressure of the working fluid is increased, the nanoparticles (5) it then moves back to the surface of the original diaphragm (4), respectively, under the action of at least one force field. back to the original end of the diaphragm through holes (4). 2. Způsob rozdělování teplosměnné tekutiny na dvě oblasti s odlišnou teplotou, vyznačující se tím, že teplosměnná tekutina se v membránové komoře (1) přivede do kontaktu s alespoň jednou membránou (4) opatřenou průchozími otvory (41) na jejímž jednom povrchu jsou volně uloženy nanočástice (5) o rozměru větším, než je rozměr otvorů (41) membrány/membrán (4), které tyto otvory (41) překrývají, nebo ve kterých jsou pohyblivě uzavřeny nanočástice (5), které tyto průchozí otvory uzavírají (41) a brání tak průniku shluků molekul (7)Method for dividing the heat transfer fluid into two regions with different temperatures, characterized in that the heat transfer fluid in the membrane chamber (1) is brought into contact with at least one membrane (4) provided with through holes (41) on one surface of which are loosely mounted nanoparticles (5) having a dimension larger than that of the diaphragm orifices (4) overlapping the apertures (41) or in which nanoparticles (5) that enclose the through holes (41) are movably enclosed; and it prevents the penetration of clusters of molecules (7) Strana 34 teplosměnné tekutiny, přičemž nanočástice (5) se přitlačují k povrchu membrány/membrán (4) nebo k jednomu konci průchozích otvorů (41) membrány/membrán (4) působením alespoň jednoho silového pole, díky čemuž tvoří nepohyblivé překážky pro shluky molekul (7) teplosměnné tekutiny pohybující se ve směru působení silového pole, a tyto shluky molekul (7) se od nanočástic (5) odráží, aniž by přitom ztratily svou rychlost, resp. kinetickou energii, a pohyblivé překážky pro shluky molekul (7) teplosměnné tekutiny pohybující se proti směru působení silového pole, které dané nanočástice (5) při vzájemném kontaktu uvádí do pohybu ve směru proti působení silového pole, přičemž jim předávají část své kinetické energie, v důsledku čehož klesá teplota teplosměnné tekutiny na straně membrány (4), na které se tyto shluky molekul (7) nachází, resp. na kterou se po kontaktu s nanočásticemi (5) vrací, zatímco pohybující se nanočástice (5) se sráží s molekulami (7) a shluky molekul (7) teplosměnné tekutiny na opačné straně membrány/membrán (4) nebo v průchozích otvorech (41) membrány/membrán (4), kterým předávají část své kinetické energie, a které vytlačují z těchto otvorů (41) na opačnou stranu membrány/membrán (4), v důsledku čehož se zvyšuje teplota teplosměnné tekutiny na této straně membrány (4), přičemž nanočástice (5) uvedené do pohybu se působením alespoň jednoho silového pole vrací zpět na povrch původní membrány (4), resp. k původnímu konci průchozích otvorů membrány/membrán (4).The nanoparticles (5) are pressed against the surface of the membrane (s) (4) or at one end of the through-holes (41) of the membrane (s) (4) under the action of at least one force field, thereby forming immovable obstacles to clusters of molecules. 7) heat transfer fluids moving in the direction of the force field, and these clusters of molecules (7) are reflected from the nanoparticles (5) without losing their velocity, respectively. kinetic energy, and movable obstacles for agglomerates of heat transfer fluid molecules (7) moving upstream of the nanoparticles (5) in contact with each other upstream of the force field, transmitting a portion of their kinetic energy, as a result, the temperature of the heat transfer fluid on the side of the membrane (4) on which these clusters of molecules (7) are located, respectively, decreases. to which it returns after contact with the nanoparticles (5), while the moving nanoparticles (5) collide with molecules (7) and clusters of molecules (7) of the heat transfer fluid on the opposite side of the membrane (s) (4) or through holes (41) membranes / membranes (4) to which they transmit some of their kinetic energy and push out of these holes (41) to the opposite side of the membrane (s) (4), thereby increasing the temperature of the heat transfer fluid on that side of the membrane (4); the nanoparticles (5) set in motion are returned to the surface of the original membrane (4), respectively, by the action of at least one force field. to the original end of the diaphragm through holes (4). 3. Tepelný stroj, vyznačující se tím, že obsahuje membránovou komoru (1) vyplněnou pracovní/teplosměnnou tekutinou, která je rozdělena na dvě části alespoň jednou membránou (4), která je opatřena průchozími otvory (41), nebo více paralelně uspořádanými membránami (4), které jsou opatřeny průchozími otvory (41), a mezi kterými je uspořádán vymezovací rastr, který mezi nimi vymezuje prostor, přičemž:A heat machine, characterized in that it comprises a diaphragm chamber (1) filled with working / heat transfer fluid, which is divided into two parts by at least one diaphragm (4) provided with through holes (41) or multiple membranes arranged in parallel ( 4), which are provided with through holes (41), and between which a spacer grid is arranged which defines a space between them, wherein: a) na jednom povrchu membrány/membrán (4) jsou volně uloženy nanočástice (5) o rozměru větším než je rozměr otvorů (41) membrány/membrán (4), které tyto otvory (41) překrývají, diky čemuž má tato membrána/membrány (4) záporný tlakový odpor a/nebo záporný tepelný odpor, nebo • · · ·a) on one surface of the membrane / membranes (4) there are loosely deposited nanoparticles (5) larger than the dimensions of the holes (41) of the membrane / membranes (4), which overlap these holes (41), thanks to the membrane / membranes (4) negative pressure resistance and / or negative thermal resistance, or -Strana 35 --Page 35 - b) v otvorech (41) membrány/membrán (4) jsou pohyblivě uzavřeny nanočástice (5), které uzavírají jeden konec těchto otvorů (41), díky čemuž má tato membrána/membrány (4) záporný tepelný odpor a/nebo záporný tlakový odpor, přičemž jedna část membránové komory (1) je propojená s alespoň jedním tepelným výměníkem (3) pro ohřev pracovní/teplosměnné tekutiny, nebo je v ní takový tepelný výměník (3) veden nebo uložen, a jedna její část je propojená s:b) nanoparticles (5) are movably enclosed in the apertures (41) of the membrane / membranes (4), which close one end of the apertures (41), thereby causing the membrane (s) (4) to have a negative thermal resistance and / or negative pressure resistance wherein one part of the diaphragm chamber (1) communicates with or is guided or stored in at least one heat exchanger (3) for heating the working / heat exchange fluid (3) and one part thereof is connected with: a1) agregátem pro přeměnu tepelné energie teplosměnné tekutiny nebo tlakové energie pracovní tekutiny na mechanickou nebo elektrickou energii, nebo b1) alespoň jedním tepelným výměníkem (31) pro ochlazování pracovní/teplosměnné tekutiny, nebo je v ní takový tepelný výměník (31) veden nebo uložen.a1) an aggregate for converting the heat energy of the heat transfer fluid or the pressurized energy of the working fluid into mechanical or electrical energy, or b1) at least one heat exchanger (31) for cooling the working / heat transfer fluid. . 4. Tepelný stroj podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jeden tepelný výměník (3) pro ohřev pracovní/teplosměnné tekutiny je propojen nebo veden nebo uložen v části membránové komory (1) odvrácené od povrchů membrány/membrán (4) s volně uloženými nanočásticemi (5), resp. přivrácené ke koncům otvorů (41) membrány/membrán (4) uzavřených nanočásticemi (5), a alespoň jeden tepelný výměník (31) pro ochlazování pracovní/teplosměnné tekutiny je propojen nebo veden nebo uložen, nebo agregát pro přeměnu tepelné energie teplosměnné tekutiny nebo tlakové energie pracovní tekutiny na mechanickou nebo elektrickou energii je propojen s opačnou částí membránové komory (1).The heat machine according to claim 3, characterized in that the at least one heat exchanger (3) for heating the working / heat transfer fluid is connected or guided or housed in a portion of the membrane chamber (1) facing away from the membrane / membranes (4) surfaces. deposited nanoparticles (5) resp. facing the ends of the diaphragm (s) orifices (4) enclosed by the nanoparticles (5), and at least one heat exchanger (31) for cooling the working / heat transfer fluid is interconnected or routed or stored, or an aggregate for converting heat energy of the heat transfer fluid or pressure the energy of the working fluid to mechanical or electrical energy is connected to the opposite part of the membrane chamber (1). 5. Tepelný stroj podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden generátor (6) alespoň jednoho silového pole pro přitlačení nanočástic (5) k povrchu membrány/membrán (4), nebo k jejich přitlačení k jednomu konci průchozích otvorů (41) membrány/membrán (4), který je uložený mimo membránovou komoru (1) nebo ve stěně této komory (1) nebo ve vnitřním prostoru této komory (1).Thermal machine according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises at least one generator (6) of at least one force field for pressing the nanoparticles (5) against the surface of the membrane (s) (4) or for pressing them towards one end of the through holes. (41) a diaphragm (s) (4), which is mounted outside or in the wall of the chamber (1) or inside the chamber (1). 6. Tepelný stroj podle libovolného z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že membránová komora (1) je uložena rotačně okolo své podélné osy (12) a jeThermal machine according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the membrane chamber (1) is rotatably mounted about its longitudinal axis (12) and is Stfeňe-36spřažena s pohonem pro tuto rotaci, přičemž membrána/membrány (4) jsou uspořádány okolo její podélné osy (12).The diaphragms 36 are coupled with a drive for this rotation, the diaphragm (s) (4) being arranged around its longitudinal axis (12). 7. Tepelný stroj podle libovolného z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že tepelný výměník (3) pro ohřev pracovní/teplosměnné tekutiny je propojen seHeat machine according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the heat exchanger (3) for heating the working / heat transfer fluid is connected to 5 zdrojem nízkopotenciálního tepla.5 source of low-potential heat. 8. Tepelný stroj podle libovolného z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že vymezovací rastr je tvořen rastrem výztužných a vymezovacích žeber (42) uspořádaným alespoň na jednom povrchu membrány/membrán (4).Thermal machine according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the spacer grid is formed by a grid of reinforcing and spacer ribs (42) arranged on at least one surface of the membrane (s) (4). 9. Tepelný stroj podle libovolného z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, žeThermal machine according to any one of claims 3 to 7, characterized in that: 10 vymezovací rastr je tvořen částicemi a/nebo vlákny (9) uloženými mezi membránami (4).10, the spacer grid consists of particles and / or fibers (9) interposed between the membranes (4). 10. Tepelný stroj podle libovolného z nároků 3 až 7, nebo 9, vyznačující se tím, že alespoň jedna membrána (4) je tvořena vrstvou nanovláken (44) uloženou na nosné vrstvě (43).Thermal machine according to any of claims 3 to 7, or 9, characterized in that at least one membrane (4) is formed by a layer of nanofibres (44) deposited on the supporting layer (43). 15 11. Tepelný stroj podle nároku 10, vyznačující se tím, že vymezovací rastr je tvořen nosnou vrstvou (43), na které je vrstva nanovláken (44) uložena.Thermal machine according to claim 10, characterized in that the spacer grid is formed by a supporting layer (43) on which the layer of nanofibres (44) is deposited.
CZ2014-366A 2014-05-28 2014-05-28 A method of distributing a working liquid to two different pressure zones, a method of distributing a heat-exchange liquid to two different temperature zones, and a device for implementing these methods CZ307242B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-366A CZ307242B6 (en) 2014-05-28 2014-05-28 A method of distributing a working liquid to two different pressure zones, a method of distributing a heat-exchange liquid to two different temperature zones, and a device for implementing these methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-366A CZ307242B6 (en) 2014-05-28 2014-05-28 A method of distributing a working liquid to two different pressure zones, a method of distributing a heat-exchange liquid to two different temperature zones, and a device for implementing these methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2014366A3 true CZ2014366A3 (en) 2015-12-09
CZ307242B6 CZ307242B6 (en) 2018-04-25

Family

ID=54771426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-366A CZ307242B6 (en) 2014-05-28 2014-05-28 A method of distributing a working liquid to two different pressure zones, a method of distributing a heat-exchange liquid to two different temperature zones, and a device for implementing these methods

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ307242B6 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3670500A (en) * 1970-06-22 1972-06-20 Arthur H Schultz Thermodynamic power system and methods
AU4030497A (en) * 1996-09-08 1998-04-14 Haim Goldenblum Method, device and system for converting environmental heat into usable energy
CA2668720A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-22 Yale University Osmotic heat engine

Also Published As

Publication number Publication date
CZ307242B6 (en) 2018-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Fog harvesting devices inspired from single to multiple creatures: current progress and future perspective
Wang et al. Laser direct writing of tree-shaped hierarchical cones on a superhydrophobic film for high-efficiency water collection
Peng et al. Magnetically induced fog harvesting via flexible conical arrays
Zhang et al. Bioinspired smart peristome surface for temperature-controlled unidirectional water spreading
US20200277939A1 (en) Method and apparatus for harvesting energy based on the random occurrence of common direction molecules
CN102269539B (en) Control method and device for dropwise condensation heat-transferring property of super-hydrophobic surface
Zhang et al. High-efficient fog harvest from a synergistic effect of coupling hierarchical structures
Zhang et al. Marangoni effect-driven motion of miniature robots and generation of electricity on water
CN102985217A (en) Method of making a heat exchange component using wire mesh screens
EP2409093A1 (en) Magnetocaloric heat generator, and heat exchange method for same
US20220134266A1 (en) Filtration apparatus and method
CN103370866A (en) Actuator, micropump, and electronic apparatus
JP2018523807A (en) High energy efficient apparatus, plant and method for utilizing solar derived thermal energy
JP2012506529A (en) Heat generator with magnetocaloric effect
Shi et al. Superhydrophobic/superhydrophilic Janus evaporator for extreme high salt-resistance solar desalination by an integrated 3D printing method
CZ2014366A3 (en) Method of separating working fluid into two groups with different temperature and thermal source employing such method
Yu et al. Durable super-repellent surfaces: From solid–liquid interaction to applications
CN108979942B (en) Complex motion fluid energy absorber and water making device thereof
US8974200B2 (en) Device for creating fluid flow
US20070138875A1 (en) Concept E
Su et al. A “nanofiber membrane-microarray hydrogel” dual-module structure for thermal-solar-electric energy conversion
Huh et al. Laminar flow assisted anisotropic bacteria absorption for chemotaxis delivery of bacteria-attached microparticle
Gure et al. Hybrid energy harvesters (HEHs)—A review
KR101248975B1 (en) Device for generating electricity
CN205370666U (en) Heat pipe formula vacuum power conversion device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20140528