JP2013510981A - 低差温回転エンジン - Google Patents

Abstract

エンジンは、以下のように、熱源からエネルギーを抽出するように構成される。軸が、支持体に回転可能に結合されるように適合され、第１の方向に回転可能である。複数の容器が軸に結合され、軸周りに配置される。複数の容器のうちの少なくとも第１の容器が、断熱部および伝熱部を含む。複数の導管が、複数の容器を共に接続する。複数の容器のそれぞれが、導管のうちの少なくとも１本を介して、複数の容器のうちの少なくとも１つの他の容器と連通する。複数の容器が、第１の容器の伝熱部が熱源と遭遇できるように配置される。伝熱部は、第１の容器内の揮発性流体を少なくとも部分的に蒸発させ、質量体を、第１の容器の上方に配置された、接続された容器に向かって少なくとも部分的に移動させるように、熱を伝達することが可能である。このことが、軸および複数の容器の、第１の方向への回転を助成する重力モーメントを生み出す。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれた、２００９年１１月１５日に出願した米国仮出願第６１／２６１，３６２号および２０１０年１０月３１日に出願した米国仮出願第６１／４０８，６４９号の利益を主張するものである。

[0001]本明細書で説明される実施形態は、低差温源からエネルギーを抽出することに関し、より詳細には、低差温源からエネルギーを生成するためのシステム、装置および方法に関する。

[0002]太陽、地熱または工業工程によって加熱された水など、低差温源からエネルギーを抽出すること、およびこのエネルギーを回転または他の形態のエネルギーに変換することは、多くの場合、非効率または非実用的である。

[0003]エネルギー抽出をより実用的にさせる装置を提供するために、数多くの試みがなされてきた。例えば、Ｇｏｕｌｄ（米国特許第４，５７０，４４４号）は、車輪状の回転子が、複数の中空室に分離されたリムを有する、太陽エネルギーを動力源とする原動機を記載する。回転子は、そのリム室のいくつかの中に揮発性液体を含有しながら、水平軸周りで回転するように設計される。回転子は、同様に、個々の室を有するハブと、ハブをリム室と相互接続する中空のスポークとを有する。回転子の内部は、そのハブの中に圧縮ガスを受け、圧縮ガスを、中空スポークを通して回転子軸の片側のリム室に順次送るように設計される。圧縮ガスが、リムのその部分において液面と接触すると、圧縮ガスは、その面に圧力を与える。液面上の圧力は、その元のレベルより高いレベルで、液体を、回転子の反対側に向けて、スポークおよびハブの中で相互接続される一連の連結通路を通してリム内に押し込む。このことが、回転子の片側に重量不均衡をもたらし、回転子を、引力の影響の下でその重量バランスを復元するに至る方向に回動または回転させる。回転子は、圧縮ガスがそのハブの中に供給される限り、回転を継続する。圧縮ガスは、回転子内の揮発性液体の気相であってよい。

[0004]一方で、Ｙｏｏら（米国特許第６，２４０，７２９号）は、熱源の上で心棒に装着された枠を含む、熱エネルギーを機械的運動に変換するための装置を記載する。流体の導管で接続された少なくとも３つの細長い室を含む流れ回路が、枠上に装着され、流れ回路内に設けられた一方向弁が、流れ回路内で、一方向の流体の流れを許容する。熱源が、室内に含有される原動液を、その沸点を超えて加熱し、そのことが、加熱された室内の蒸気圧を増加させ、それにより、流体を室外に押出し、流れ回路のすぐ下流側の室に押し込む。下流側の室の増加した重量は、心棒周りの回転力を発生し、枠を上流方向に回転させる。

[0005]さらに、Ｉｓｋｅ（米国特許第２４３，９０９号）は、原動機内の、各端部に受容器を有し、包含された揮発性液体が一方の受容器から他方の受容器に、熱の作用の下で移動するのを可能にする直管を記載する。

[0006]低差温源からエネルギーを抽出するための改良された装置に対する必要性が残されている。

[0007]エンジンは、以下のように、熱源からエネルギーを抽出するように構成される。軸が、支持体と回転可能に結合され、第１の方向に回転可能である。複数の容器が軸に結合され、軸周りに配置される。複数の容器のうちの少なくとも第１の容器は、断熱部および伝熱部を含む。複数の導管が、複数の容器を共に接続する。複数の容器のそれぞれは、導管のうちの少なくとも１本を介して、複数の容器のうちの少なくとも１つの他の容器と連通する。揮発性流体が、少なくとも第１の容器内に供給される。揮発性流体は、熱源によって少なくとも部分的に蒸発されるように選択される。質量体が、少なくとも第１の容器内に供給される。複数の容器は、第１の容器の伝熱部が熱源と遭遇できるように配置される。伝熱部は、第１の容器内の揮発性流体を少なくとも部分的に蒸発させるように熱を伝達することが可能であり、そして、質量体を、第１の容器から、第１の容器の上方に配置された、接続された容器内に少なくとも部分的に移動させる。このことが、軸および複数の容器の第１の方向への回転を助成する重力モーメントを生み出す。

[0008]本開示の一実施形態による、熱源からエネルギーを抽出するように構成されたエンジンの概略図である。 [0009]図２ａは運動中の分離された導管および容器対（vessel pair）の断面図である。図２ｂは運動中の分離された導管および容器対の断面図である。 [0010]円筒容器（drum）および回転位置検出器の概略図である。 [0011]図４ａはエンジンの回転部の概略図である。[0012]図４ｂはエンジンを制御するための制御器のプログラムの表である。 [0013]エンジンを制御するための制御器の別のプログラムの表である。 [0014]エンジンを制御するための制御器のさらに別のプログラムの表である。 [0015]容器、および接続された導管の一部の断面図である。 [0016]別の実施形態による容器の断面図である。 [0017]別の実施形態による容器の断面図である。 [0018]図１０ａは別の実施形態による、自己調節容器を有するエンジンの部分断面図である。図１０ｂは別の実施形態による、自己調節容器を有するエンジンの部分断面図である。 [0019]別の実施形態による容器の断面図である。 [0020]別の実施形態による容器の断面図である。 [0021]図１３ａは別の実施形態による多段エンジンの概略図である。図１３ｂは別の実施形態による多段エンジンの概略図である。 [0022]別の実施形態による、分離した導管および容器対の断面図である。 [0023]別の実施形態による、エンジンの容器、導管および弁の配置の概略図である。 [0024]別の実施形態による容器の断面図である。 [0025]別の実施形態による容器の断面図である。 [0026]別の実施形態による、容器、および接続された導管の一部の断面図である。 [0027]図１８の容器を使用するエンジンの概略図である。 [0028]別の実施形態による、図１８の容器を使用するエンジンの概略図である。 [0029]本開示の実施形態の理解を助けるための、理想化された熱力学サイクルのＰ−Ｖ線図である。

[0030]図１は、本開示の一実施形態による、熱源からエネルギーを抽出するように構成されたエンジン１００の概略図を示す。エンジン１００は、支持体１０２、支持体１０２に回転可能に結合された軸１０４、軸１０４周りに配置された複数の容器１０６、複数の容器１０６を共に接続する複数の導管１０８、導管１０８上に据えられた複数の弁１１０、および導管１０８が固定される円筒容器１１２を含む。円筒容器１１２は、軸１０４に固定され、容器１０６および導管１０８の車輪状の配置を、第１の方向Ｒに回転可能にする。シュラウド（shroud）１１３が、容器１０６および導管１０８の配置を取り囲む。エンジン１００は、エンジン１００の動作を制御するために、制御器１５０を含む。

[0031]支持体１０２は、コンクリート製の溝１１４など、土台に固定される枠、または類似の剛性構造である。支持体１０２は、熱源１１６の上にエンジンを保持し、この場合の熱源は、矢印Ｄで表示される方向に流れる水である。支持体１０２は、ゴムまたはエラストマーなどの材料で作製されてよい防振脚（vibration-dampening feet）１１７を含む。他の熱源および土台構造が、以下に説明される。

[0032]軸１０４は、支持体１０２に回転可能に接続される。軸１０４は、回転摩擦を低減するために、軸受で支持体１０２に接続されてよい。エンジン１００の本体（bulk）は、軸１０４に接続され、軸１０４と共にＲの方向に回転する。そのような接続は、エンジンの本体を軸１０４に緊密に固定することによって、または、例えば楕円軸受などを使用することによって、一方向にだけ回転を可能にする一方向性カップリングを使用することによってなされてよい。機械力は軸１０４から取得されてよく、必要に応じて、発電機の使用によって電気に変換されてよい。

[0033]各容器１０６は、導管１０８のうちの１本を介して、少なくとも１つの他の容器１０６と連通する。この実施形態では、容器１０６の対が、導管１０８の両端に接続され、それにより、流体または他の質量体の流れに対して、容器１０６の対の間の連通が可能になる。導管１０８は、外周に沿った容器１０６と共にスポーク状の配置を形成するために、互いに角度的にオフセットする。導管１０８は、軸１０４に接続される円筒容器１１２を通って延び、円筒容器１１２に固定される。容器１０６、導管１０８、弁１１０、円筒容器１１２、および軸１０４の組立体が、単一体として軸１０４の軸周りで回転する。その結果、各容器１０６は、次々と、熱源１１６と熱的に接触し、その後、熱源１１６を離れて、例示されるような比較的冷たい周囲の空気など、熱吸収源１１８の影響下に至る。エンジン１００は、以下により詳細に論じられるように、熱源１１６と熱吸収源１１８との間の温度差を利用して回転し、それにより力を生成する。

[0034]この実施形態では、導管１０８は、容器１０６を互いに関連する位置に保持するための構造要素として働く。他の実施形態では、個々の構造要素（構造的溝、山形鋼、構造的管系、他など）が、容器１０６を保持するために設けられ、導管１０８は寸法を縮小されてよく、主として質量体を搬送するために働く。

[0035]シュラウド１１３（または筐体）は、支持体１０２に接続され、全体的に円筒形の中空体を含む。シュラウド１１３は、エンジン１００の可動部品を安全のために取り囲み、破片もしくは外れた可動部品を堅固に封じ込めるか、またはつぶれて破片もしくは外れた可動部品の運動エネルギーを吸収することによって、破壊的な故障を安全に封じ込めるように設計されてよい。一実施形態では、シュラウド１１３は、単に、運転者がエンジン１００可動部品に近づきすぎるのを防ぐ。制御器１５０を包含するために、箱が、シュラウド１１３の側面に装着されてよい。また、シュラウド１１３は、熱吸収源１１８として働く空気の移動を可能にするように、開口を有してよい。また、シュラウド１１３は、運転者によるエンジン１００の安全観察を可能にするように、窓を有してよい。シュラウド１１３を作製するための材料の例は、大きく変形可能な金属（ＡＲＭＣＯ３３など）またはケブラー（Kevlar）を含む複合材料を含む。

[0036]熱源１１６の例は、例えば、産業工程もしくは居住工程（residential process）（例えば、温廃水）、直接太陽光および／または合焦された太陽光、地熱源、海洋熱源、分解するバイオマス、人（もしくは他の生きているほ乳類）の体熱、電子機器の動作により生み出される熱、および類似の熱源によって温められる水（もしくは他の液体）を含む。他の例は、熱い排ガスまたは他のガス流を含む。熱吸収源１１８の例は、容器１０６の外面上の水（もしくは他の液体）の蒸発冷却効果で補助された、もしくは補助されない周囲の空気、冷却貯留槽から配管で送り込まれる冷却液、自由対流もしくは強制対流（例えば、容器１０６が空気中を通って移動することによる）、またはこれらのうちのいくつかの組合せを含む。

[0037]土台構造１１４の例は、溝、冷却池（発電所で使用される冷却池など）、および金属タンクなど、固定土台を含む。移動式土台もまた適しており、船、はしけ、鉄道車両、トラック、および車などの輸送手段を含む。他の土台は、浮揚土台を含む。

[0038]図２ａおよび図２ｂは、例示を目的として、分離した導管１０８および接続された容器対（すなわち、第１の容器１０６および接続された容器１０６）を示し、導管１０８の弁１１０は、接続された容器１０６対の間を質量体２０２が移動することを制御するために開閉されてよい。この実施形態では、質量体は、容器１０６の対のそれぞれおよび相互接続導管１０８によって含有される流体である。各容器１０６は、質量体２０２を、揮発性材料２０６を含有する容器１０６の部分から離隔する柔軟な膜２０４を含有する。

[0039]膜２０４は、シリコンゴム、他など、柔軟で断熱性の材料で作製される。別の実施形態では、膜２０４は、シリコンゴムなどの封止材料と、Ｎｅｘｔｅｌなど、セラミックから作製された断熱生地（thermally insulative fabric）との組合せである。別の実施形態では、膜は、セラミック絶縁材料または他の絶縁繊維もしくは絶縁ノジュール（nodule）の複合混合物を有する成形シリコンゴムである。

[0040]特定の容器内の揮発性材料２０６が加熱されると、少なくともいくぶんかの揮発性材料２０６が蒸発し、膨脹して、膜２０４を押して膜２０４を変形させる。したがって、膜２０４は、質量体２０２を押し、弁１１０が開くと、質量体２０２は、加熱されている特定の容器１０６から導管１０８を通って別のより高い容器１０６に向かって移動し、その中に入るように強制される。より高い容器１０６に向かって移動され、その中に入れられた流体の質量体２０２が、第１の方向（図１のＲ）における軸の回転を助成する重力モーメントを生み出す。

[0041]例えば、図２ａは、重力の影響下にある、導管および接続された容器対の質量の中心を、重量Ｗを表示して示す。重量Ｗは、軸の中心軸からモーメントアームＬだけずれる。したがって、重力モーメントＭは、エンジン１００を回転させる結果につながる。エンジン１００の回転は、下方の容器１０６を熱源１１６の影響下に至らせ、そのことが、容器１０６を加熱することを開始し、それにより揮発性材料２０６を蒸発させ始める。加熱される容器の上方に位置する他方の容器１０６内の揮発性材料２０６の蒸気が、冷却によって少なくとも部分的に凝縮し、それにより、不完全真空を膜２０４に作用させ、弁１１０が開かれると同時に流体の質量体２０２を引き上げることを補助する。

[0042]図２ｂは、エンジンの回転中の後の方の時間において、流体の質量体２０２の大部分が上方の容器１０６に移動した後の、導管および接続された容器対を示す。上で説明されたサイクルは、導管と、接続された容器のそれぞれに対して繰り返し、それにより、途切れることなくエンジンを回動させる。エンジン１００は、熱源１１６が十分に暖かい間、および接続された容器内の揮発性物質が冷却されうる間、このやり方で動作を継続する。

[0043]揮発性材料２０６は、熱源１１６の温度以下の温度で少なくとも部分的に蒸発するように選択される。揮発性材料の例は、アルコール（例えば、エタノールまたはメタノール）、アンモニア、水、石油エーテル、ベンジン、ペンタン−ｎ、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、酢酸メチル、ヨー化メチル、エーテル、臭化エチル、メタノール、ヘキサン、アセトン、ブタン−ｎ、二硫化炭素、臭素、クロロフォルム、アセトアルデヒド、およびフレオンの冷媒を含む。揮発性材料は、流体、蒸気、またはそれらの組合せとして供給されてよい。揮発性材料の例のこの表は、網羅するものではなく、適切な蒸発点を有し、使用中に容器１０６内に安全に含有されうる他の揮発性材料が、同様に使用されてよいことが、理解されよう。

[0044]質量体２０２は、十分な重量Ｗをもたらすように選択される。質量体の例は、液体、ゲル、懸濁液、コロイド、チキソトロピックペースト、微粒子（例えば、タングステン微粒子）、砂、ボールベアリングなどの固体、および類似の流動性材料を含む。そのような液体は、水、油、ヨード、水銀、および他の高密度の液体を含んでよい。固体または微粒子の流動性材料は、それらの流動性を、液体もしくは潤滑剤の添加によって、または低摩擦被覆で被覆されることによって補助される。質量体の例のこの表は、網羅するものではなく、導管１０８および容器１０６内で十分な流動性を有する他の適切な質量体が、同様に使用されてよい。

[0045]導管１０８および容器１０６は、摩擦を低減して質量体の移動を改良するために、テフロン（登録商標）などの低摩擦被覆で被覆されたそれらの内面を有してよい。
[0046]弁１１０は、質量体２０２の移動を制限するためであり、ソレノイド閉止弁など、任意の種類の適切な弁であってよい。可変流量弁など、他の種類の弁が使用されてよい。他の実施形態では、複数の弁が、導管および容器対のそれぞれに対して設けられる。例えば、弁は、容器の入口または出口近くの、導管の各端部に設置されてよい。

[0047]図１に戻って参照すると、制御器１５０は、弁１１０を開閉するように構成される。制御器１５０は、中に揮発性の流体を有する特定の容器１０６が、熱源に遭遇したかどうかを検出し、それに応答して、関連する弁１１０を開くように構成されてよい。

[0048]制御器１５０は、プロセッサ１５２、プロセッサ１５２に接続されたメモリ１５４、プロセッサ１５２に接続された送受信機１５６、送受信機１５６に接続されたアンテナ１５８、およびプロセッサ１５２に接続されたユーザインターフェース（ＵＩ）１６０を含む。バス（図示されず）が、これらの構成要素を共に接続するためにもうけられてよい。エンジン１００を制御するためのプログラムが、メモリ１５４内に記憶される。電源１６２が、制御器１５０の構成要素、ならびに電力を必要とする、エンジン１００の他の構成要素に給電するために設けられる。いくつかの実施形態では、制御器１５０は、デスクトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、サーバ、他などのコンピュータであってよい。他の実施形態では、制御器１５０は、市販の産業用制御器であってよい。さらに他の実施形態では、制御器１５０は、特別製のデバイスであってよい。

[0049]プロセッサ１５２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、命令を実行することができ、かつメモリ１５４、送受信機１５６およびＵＩ １６０の間で情報を通信することができる類似のデバイスであってよい。

[0050]メモリ１５４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ハードディスク、他など、揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリを含んでよい。

[0051]ＵＩ １６０は、運転者が制御器１５０を制御し、監視し、かつ／またはプログラムするための入力／出力デバイスを含んでよい。そのようなデバイスは、モニタ、キーボード、マウス、タッチスクリーン、他を含んでよい。例えば、ＵＩ １６０のモニタは、エンジン１００およびその種々の構成要素の回転位置、速度、出力、温度、および圧力など、種々の動作条件を表示することができる。

[0052]送受信機１５６は、有線および／または無線のネットワークアダプタなど、双方向通信デバイスであってよい。この実施形態では、送受信機１５６は、有線および無線の両方の通信モードをサポートする。無線通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１またはブルーツースなどのプロトコルを介してなされてよい。他の実施形態では、有線および無線の各モードに対して異なる送受信機が設けられる。アンテナ１５８が、送受信機１５６による無線通信を可能にするために設けられる。さらに、送受信機１５６は、エンジン１００の出力および性能を遠隔監視し、かつ／または遠隔制御するために、インターネットまたはイントラネットに連結されてよい。制御器１５０が、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイスを設けられるとき、このインターネット／イントラネットリンクは、さらに、（エンジン１００が輸送手段内に装着される場合などには）エンジン１００の位置を監視するために使用されてよい。

[0053]一実施形態では、土台構造１１４は、適切な熱源１１６および／または対応する熱吸収源１１８への曝露を増加させるために、エンジン１００の位置または向きのうちの少なくとも一方を設定するために、制御器１５０を介して制御可能であるように構成されてよい。例えば、エンジン１００が、熱源として合焦された太陽光を使用するように構成されるならば、土台構造１１４は、１日の流れの中で太陽が空を移動するにつれて、エンジン１００の太陽光への曝露を増加させるために、自動的に制御されてよく、または制御器１５０に送られる遠隔命令を介して制御されてよい。土台構造１１４が浮揚土台を含む一実施形態では、制御器１５０が、液面上のエンジン１００の位置または向きを設定するために使用されてよい。土台構造１１４はまた、必要に応じて別個の制御器（図示されず）を使用して独立に制御されてよいことが理解されよう。

[0054]弁１１０は、制御器１５０との無線通信のために、類似の送受信機およびアンテナを有する。送受信機およびアンテナは、ＣＡＮバス（CAN-bus）など、市販の産業用ネットワークシステムによる送受信機およびアンテナと同じものでよい。

[0055]回転位置検出器１６４は、エンジン１００の回転部の回転位置を測定するために設けられる。回転位置検出器１６４は、１本または複数本の線で送受信機１５６に接続される。別の実施形態では、回転位置検出器１６４は、弁１１０と同じやり方で送受信機１５６に無線接続される。

[0056]電源１６２は、固定デバイスと回転デバイスとの間で電力および／または信号を伝達するために、市販のデバイスである回転式電気カップリングを使用して、電力を弁１１０に供給する。別の実施形態では、弁１１０は、弁１１０の近くに配されてエンジンと共に回転し、それゆえ回転式カップリングによって電力を弁１１０に配送する必要が回避される、Ｌｉ−ｉｏｎ、ＮｉＭＨ、またはＮｉ−Ｃｄなどの再充電可能な蓄電池であってよい、１つまたは複数の蓄電池で給電される。さらに、電源１６２は、回転位置検出器１６４に電力を供給する。エンジン１００が、回転エネルギーを生成するので、他の実施形態では、電源１６２は、エンジン１００および制御器１５０の電力を必要とする構成要素に給電するために、その回転エネルギーのいくぶんかを電気に変換するための発電機を含んでよい。例えば、回転エネルギーで生成された電気は、エンジン１００の回転が、一時的にまたはより長い時間の間に中断されるときでさえ、一定の電源を供給するために、１つまたは複数の再充電可能な蓄電池内に蓄積されてよい。

[0057]図３は、円筒容器１１２および回転位置検出器１６４の概略図である。
[0058]この実施形態では、回転位置検出器１６４は、光源および光検出器を含む。発光ダイオードであってよい光源は、円筒容器１１２の模様付き領域（patterned area）３０２の上を照らす。模様付き領域３０２は、高反射部（例えば、白）および高光吸収部（例えば、黒）を含む。光検出器は、模様付き領域３０２から反射する光の強度を記録し、それを閾値と比較する。したがって、閾値を超える反射（例えば、白い部分）のカウントが、度で表現されてよいエンジン１００の回転位置を導出するために使用されうる。他の実施形態では、回転位置検出器１６４は、加速度計、水銀スイッチ、ホール効果センサ、または電気接点パターンを含んでよい。回転位置検出器１６４が、本質的に速度を測定するときは、位置が導出されうる。一方で、回転位置検出器１６４が、本質的に位置を測定するときは、必要に応じて速度が導出されうる。別の実施形態では、回転位置検出器１６４は、土台１１４が浮揚する輸送手段または構造の一部であり、波の作用の影響下にあるときなどに、制御器１５０が、土台１１４の向きにおける変化を補償するために使用するレベルセンサを含む。

[0059]また、図３には、電力を弁１１０に供給するために使用される回転式カップリングが示される。回転式カップリングは、支持体１０２の上を伸びる固定線３０４、ならびに回転する軸１０４に固定された円周接点３０６を含む。また、円周接点３０６に隣接する、線３０４の端部は、軸１０４の連続回転にもかかわらず、完全な導電経路を形成するために、円周接点３０６と接触する導電性のブーツまたはブラシを有する。線（図示されず）が、円周接点３０６から弁１１０（図示されず）まで伸び、線３０４は、電源１６２（図示されず）まで延びる。

[0060]図４ａは、エンジン１００の回転部の一般化された概略図を示す。図４ｂは、エンジン１００を制御するための制御器１５０のプログラムを例示する表を示す。表は、プログラミングおよび／または監視のために、制御器１５０のＵＩ １６０上に示されてよい。

[0061]図４ｂのプログラムは、制御器１５０のメモリ１５４内に記憶されてよい。プログラムは、プロセッサ１５２で実行可能な命令を含む。命令が、アプリケーションプログラム自体を修正する必要なく修正可能なように、命令は、アプリケーションプログラムと関連するデータファイル内に記憶されてよい。あるいは、命令は、アプリケーションプログラムを形成する実行コードの一部であってよい。他のプログラミング技術が、使用されてよい。

[0062]図４ｂのプログラムは、指令される弁１１０の開閉を、回転位置検出器１６４によって測定されたエンジン１００の回転位置に関連させる。このプログラムによれば、６０度毎に１つの弁が開かれ、その一方で他の２つの弁が閉じられる。各弁１１０は、目標の容器１０６が上死点にあるとき、つまり質量体２０２を含有する容器が、真下で熱源１１６の影響下にあるときに、開かれる。例えば、エンジン１００の回転部が６０度の角度（すなわち、１２時の位置から時計回りに測定された６０度の相対角度）にあるとき、弁１および弁２が閉じられ、その一方で弁３が開かれる。したがって、質量体２０２は、弁３の下方の容器１０６から弁３の上方の容器に押し出される。この実施形態では、任意の所与の時間において、弁１１０のうちの１つが開いている。

[0063]つぎに、エンジン１００の総合的に制御される動作が、図１〜図３を参照して説明される。
[0064]熱源１１６が導入され、付近の容器１０６内の揮発性材料２０６が蒸発し始める。回転位置検出器１６４から発生し、送受信機１５６を介してプロセッサ１５２において受信された信号で起動されて、プロセッサ１５２が、メモリ１５４内に記憶されるプログラムを参照しながら、容器１０６に関連する弁１１０を開く。弁１１０は、プロセッサ１５２から送受信機１５６およびアンテナ１５８を介して弁１１０に送られた命令によって開かれる。弁１１０を開くことで、揮発性材料２０６が膨脹して膜２０４を押し、その膜が、質量体２０２を、導管１０８の他端にある、より高い容器１０６に向かって押して、その中に押し入れることが可能になる。同時に、より高い容器１０６にもたらされた冷却が、その容器内の揮発性材料を凝縮して膜２０４上に引っ張り、吸引効果を発生して質量体２０２をより高い容器１０６に引き入れる。この時点で、エンジン１００は、より高い容器１０６によってバランスが失われ、その結果、回転する。同じことが、すべての導管および接続された容器対に対して、次々に繰り返される。

[0065]エンジン１００を停止するために、制御器１５０が、すべての弁１１０を閉じるように指令するために使用されてよい。このことが、質量体２０２が容器１０６の間を移動することを妨げ、それによりエンジン１１０は、最終的に、静的均衡に到達する。さらに、制御器１５０は、停止時にどれだけの質量体２０２が、各容器１０６の中に落ち着くかを制御するために使用されてよく、そのことが、始動を容易にすることができる。例えば、３つの隣り合わない容器内に質量体２０２を有して停止を終わらせることが有益である。熱源１１６が流れているならば、エンジン１００を停止することは、熱源１１６の流れを止めることによって、同様に達成されうる（このことは、図１３を参照してより詳細に論じられる）。

[0066]図５は、エンジン１００を制御するための別のプログラムの表を示す。この例では、各弁１１０は、目標の容器１０６が上死点に到達するより５度手前で開かれ、目標の容器１０６が上死点を過ぎてから５度後で閉じられる。上死点に到達する前に弁１１０を開くことで、質量体２０２が目標の容器１０６に到達するために十分な時間を与えることができ、それにより、もたらされる目標の容器１０６の位置エネルギーおよび質量体２０２が最大化され、すなわち、目標の容器１０６がちょうど上死点に到達する時点で、質量体２０２が目標の容器１０６を満たす。この実施形態では、各弁は、１０度の間、開かれる。

[0067]図６は、エンジン１００を制御するための、さらに別のプログラムの表を示す。このプログラムは、すべての弁１１０が、同じ回転位置で開かれる必要があるわけではないことを例示する。このプログラムは、最後の３つの弁の開きが、最初の３つより５度早く指令されること以外は、図４に例示されるプログラムと同じである。これは、エンジン１００が、異なる弁タイミングの間を、どのように推移することができるかの一例である。より一般的には、弁１１０が開閉される角度位置が、例えば、質量体２０２の流動性、揮発性材料２０６が熱源１１６に曝露されるときに膨脹する速度、およびエンジン１００の現在の回転速度を含む多数の要因に応答して変更されてよいことが理解されよう。弁１１０を開閉することは、エンジン１００の回転速度が、必要に応じて、最大速度より低くなるように減速されてよい角度位置で、弁１１０のうちの１つまたは複数の弁を開閉することによって、所望の回転速度を制御するために使用されてよいことも理解されよう。一実施形態では、制御器１５０は、回転位置検出器１６４から受信されまたは計算された回転速度データならびに温度および圧力を測定する種々の他のセンサに応答して弁１１０の開閉を調整するために、負帰還ループを使用してよい。そのようなセンサは、以下により詳細に説明される。

[0068]図７は、容器１０６および接続された導管１０８の一部の拡大図を示す。
[0069]弁７０２は、下方の室７０４内に揮発性材料を満たすことおよびそこから流し出すことを可能にするために、容器１０６の壁に設けられる。また、弁７０２は、下方の室７０４内で真空圧力を達成し、それにより揮発性材料の温度特性を調整すること（例えば、沸点を下げること）を可能にするために使用されてよい。別の弁７０６が、導管１０８および容器１０６の上方の室７０８の中に質量体を満たすことおよびそこから流し出すことを可能にするために、導管１０８の壁に設けられる。上方の室７０８および下方の室７０４は、膜２０４で離隔され、その膜は、この実施形態では、止め輪７１０および容器の内壁上の噛み合い溝（mating groove）によって適所に保持される。他の実施形態では、膜２０４は、フランジを使用して容器１０６内にボルトで固定されるか、または熱接合技術もしくは接着剤を使用して容器１０６の壁に接合される。弁７０２、７０６の一方または両方が、容器１０６内の揮発性材料の量および／または状態を自動的に制御するために、弁１１０と類似のやり方で制御器１５０によって制御されてよい。弁７０２、７０６は、それぞれの材料を満たすことおよび流し出すことを可能にするために、別の位置に配置されてよい。

[0070]加えて、温度センサ７１２（熱電対、サーミスタ、または抵抗性温度デバイス−ＲＴＤなど）が、下方の室７０４の近くの容器１０６の壁に接触して設けられてよい。したがって、制御器１５０をエンジン１００の動作中に使用するために、温度信号が、温度センサ７１２に接続された送受信機およびアンテナ７１４を介して制御器１５０に送られてよい。例えば、下方の室７０４内の揮発性材料の温度が、揮発性材料の実際の状態を確定するために監視されてよい。

[0071]送受信機およびアンテナ７１４に接続された圧力センサ７１６が、容器１０６の下方の室７０４内の圧力を測定するために設けられてよい。容器の圧力は、揮発性材料が十分に圧縮されて、弁１１０を開くのに望ましいかどうかを確定するために、制御器１５０によって使用されてよい。それゆえ、制御器１５０のプログラムは、容器１０６内の揮発性材料の圧力を、測定されたエンジン１００の回転位置を補完して、弁１１０の開閉を制御するために使用することができる。別の実施形態では、圧力センサ７１６が、回転位置検出器１６４の代わりに使用され、エンジンの回転位置は、必要に応じて圧力の測定値から推量されてよい。また、圧力センサ７１６は、揮発性材料の漏れを検査するために使用されてよい。

[0072]図８は、別の実施形態による容器８０２を示す。
[0073]この実施形態では、容器８０２は、滑動可能ピストン８０８によって上方の室８０４と下方の室８０６とに分割される。ピストン８０８は、Ｏリングなどの封止体８１０によって、容器８０２の内壁に対して封止する。ピストン８０８の上面は円錐形であり、あわせ面８１２が、容器８０２の頂壁に設けられる。下方の室８０６内の揮発性材料が加熱されると、ピストン８０８が、上方の室８０４内の質量体を、導管１０８および接続された容器８０２の中に押し込む。ピストン８０８および容器の壁８１２の円錐形状は、段階的な変化を設けることによって、質量体が、比較的狭い導管１０８に向かって容器８０２を出るのを補助することができる。このことは、質量体が、ゲル、微粒子、固体、または流動するように強制される他の非液体である場合に、特に有用でありうる。リップ８１４が、揮発性材料を過度に圧縮しないように、ピストン８０８を停止させるために設けられてよい。

[0074]図９は、別の実施形態による容器９０２を示す。
[0075]この実施形態では、容器９０２は、滑動可能ピストン９０８によって上方の室９０４と下方の室９０６とに分割される。ピストン９０８は、Ｏリングなどの封止体９１０によって、容器９０２の内壁に対して封止する。１つまたは複数の熱伝達装置が、ピストン９０８から下方に延びる。この実施形態では、熱伝達装置９１２はヒートパイプである。他の実施形態では、熱伝達装置は、１つまたは複数の熱伝導性金属の棒またはロッドであってよい。いくつかの並列の熱伝達装置が、容器９０２内のピストン９０８の移動の案内を向上させることができる。ヒートパイプ９１２は、Ｏリングなどの封止体９１４によって、容器９０２に対して封止される。リップ９１６は、揮発性材料を圧縮しないように、ピストン９０８を停止させるために設けられてよい。容器９０２および導管１０８は、断熱材料で作製されてよく、またはこの実施形態におけるように、ポリウレタンフォーム、シリコンゴム、他など、絶縁材料９１８で、内部または外部から被覆されてよく、または覆われてよい。

[0076]図１０ａおよび図１０ｂは、図９に示されるような容器構造を有する別の実施形態によるエンジンの一部を示す。図１０ａは、ヒートパイプ９１２（または他の熱伝達装置）が、熱源１１６（すなわち、水）に入り、ほぼ完全に熱源１１６の中に沈められるように、その軌跡における最低点にある容器９０２を示す。次いで、図１０ｂに示されるように、ヒートパイプ９１２は、容器９０２内の揮発性材料にいくぶんかの熱を伝達し、揮発性材料を膨脹させてピストン９０８を上方に（エンジンの中央に向けて）移動させる。ピストン９０８が移動した結果、ヒートパイプ９１２が、熱源の外に引き出され、そのことが、容器９０２内の揮発性材料に伝達される熱の量を減少させる結果をもたらす。膨脹させてピストン９０８を移動させるのに必要とする以上の熱を、揮発性材料が熱源１１６から受けないように、自己調節効果が実現される。

[0077]図１１は、別の実施形態による容器１１０２を示す。
[0078]２つの膜１１０４、１１０６が、容器１１０２内に固定され、２つの膜のそれぞれは、上で説明された膜２０４に類似する。上方の膜１１０４は、上方の室１１０８を中間の室１１１０から離隔する。下方の膜１１０６は、中間の室１１１０を下方の室１１１２から離隔する。上方の室１１０８は、上で説明されたように、液体などの質量体を含有する。下方の室１１１２は、上で説明されたように、揮発性材料を含有する。中間の室１１００は、１つまたは複数の開いた通気穴１１１４（液体の熱源の中に沈められるのを回避するように配置される）を介して、周囲の空気に対して開いている。下方の室１１１２内の揮発性材料の膨脹は、下方の膜１１０６が上方の膜１１０４を押すことを引き起こし、それにより上方の室１１０８内の質量体を上方の目標の室に押し入れる。しかし、このモードでは、２つの膜は通気穴１１１４で切り離されるため、すなわち、質量体の代わりに空気が通気穴１１１４を通って中間の室１１１０内に吸い込まれるので、下方の膜１１０６は、質量体が容器１１０２の中に吸い戻されることを引き起こせないため、揮発性材料の（例えば、凝縮による）収縮は、下方の膜１１０６に影響を与えるだけである。したがって、質量体の移動は、揮発性材料の膨脹には結びつけられるが、揮発性材料の収縮には結びつけられない。

[0079]図１２は、別の実施形態による容器１２０２を示す。
[0080]容器１２０２は、開いた通気穴の代わりに弁１２０４を有する制御可能な通気孔が、中間の室１１１０を出入りする周囲の空気の流れを制御するために設けられること以外は、容器１１０２に類似する。弁１２０４は、送受信機およびアンテナを含み、それゆえ、制御器１５０で制御されうる。別の違いは、容器１２０２が、２つの材料で作製されることである。上方の室１１０８を主として画定する材料は、質量体が不必要に加熱されるのを防ぐために、高度に断熱性（例えば、樹脂、被覆金属、他）であり、一方、下方の室１１１２を主として画定する材料は、下方の室１１１２内の揮発性材料の速やかな加熱および冷却を可能にするために、高度に伝熱性の材料（例えば、銅、鋼、他）で作成される。

[0081]図１３ａおよび図１３ｂは、別の実施形態による多段エンジンの概略図を示す。図１３ａは、１エンジン段を正面から示す。図１３ｂは、多段を側面から、分かりやすくするために想像線で示す。この実施形態では、液体熱源１１６が、図１の流れの方向Ｄに垂直な方向Ｄ’に全体として流れ、それにより、多段エンジンのうちのそれぞれ次の段が、前の段によって取り込まれなかった熱を取り込むように構成されてよい。

[0082]エンジン段１３０２のそれぞれは、すべてのエンジン段を制御する制御器１３０８と共に、エンジン１００に対して上で論じられたものと同じまたは類似の構成要素を有してよい。エンジン段１３０２のそれぞれは、共通軸、または例えば、参照により本明細書に含まれる国際公開第２００９／１４０７５２号において同様に論じられるような複数の軸に接続されてよい。この実施形態における１つの追加は、複数の翼板１３０４が、エンジン段１３０２のそれぞれに固定されることである。この実施形態では、各翼板１３０４は、容器１０６および導管１０８に取り付けられる。翼板１３０４のそれぞれは、ファンの羽根、他に類似してよい。エンジン段１３０２が回転するのにつれて、翼板１３０４は、容器１０６の周囲に対流空気流を誘導し、容器１０６の冷却を強化する。それぞれ次のエンジン段１３０２は、空気の移動、それゆえ容器１０６への対流による冷却効果を累積的に増加させることができる。固定の翼板組立体である固定子１３０６が、追加の乱流、それゆえ空気流（全体的に矢で表示される）に対する冷却特性を付加するために、エンジン段１３０２の間に設けられてよい。

[0083]制御器１３０８が、上で説明されたエンジン１００の制御と類似のやり方で、エンジン段１３０２のそれぞれを制御する。１つのエンジン段１３０２が、期待または所望されるより速く作動している場合に、他のエンジン段１３０２の速度が自動的に調整されるように、エンジン段１３０２のそれぞれに対するプログラムが、相互に関連づけられてよい。エンジン段１３０２のそれぞれの速度、回転方向、および／または回転力は、他のエンジン段１３０２とは独立に、制御器１３０８によって制御されてよい。

[0084]この実施形態では、制御器１３０８はまた、熱源１１６の流れを調節する弁１３１０を制御する。弁１３１０は、制御可能な仕切り弁または類似の装置であってよい。制御器１３０８のプログラムは、多段エンジンの出力を調整するために、熱源１１６の流速を調整するように構成されてよい。弁１３１０は、制御器１３０８にフィードバックされる出力を有する温度センサおよび流量計を含んでよく、それにより制御器１３０８は、例えば、どれだけのエネルギーがシステムに入っているかを確定することができる。多段エンジンを停止させる１つの方法は、制御器１３０８が弁１３１０を完全に締めることである。

[0085]図１４は、別の実施形態による、離隔された導管および接続された容器対を示す。この実施形態は、図２ａおよび図２ｂに示される実施形態と類似しており、主たる違いは、２つの弁１１０が、導管１０８の両端に設けられることである。弁１１０の両方が、制御器１５０によって独立に制御可能である。

[0086]図１５は、別の実施形態によるエンジンの容器、導管、および弁の配置を示す。容器、導管、および弁の配置は、図１の実施形態など、本明細書で説明される他の実施形態と共に使用されてよい。

[0087]容器１５０２が、導管１５０４によって接続される。容器１５０２および導管１５０４は、本明細書の他の所で説明されたように設計されてよい。しかし、１つの違いは、各容器１５０２が入口導管と出口導管とを有し、それにより、質量体（例えば、液体）が連続回路の中を推進され、矢で表示されるように、また上述の国際公開の文献の中で説明されるように、各容器１５０２から各導管１５０４に、次々と進むことである。各導管１５０４は、本明細書の他の所で説明された弁など、制御可能な弁１５０６を与えられる。所与の容器１５０２に対して、入口および出口の導管１５０４の弁１５０６を開くこと／閉じることが同期されてよく、それにより質量体は、正しい目標の容器１５０２の中に案内される。弁１５０６は、制御器１５０によって制御されてよい。膜またはピストン構造が、揮発性材料を質量体から離隔するために使用されてよく、容器１５０２は、図７における容器のように構築されるが、例えば、１つではなく２つの導管で容器に接続される。示されたような球形容器が、ピストンが使用されるときの円筒形容器と置き換えられてよい。容器１５０２および導管１５０４の組立体が、導管１５０４が取り付けられるハブ１５０８周りで回転し、（矢印で表示されるように）出力を生成する。

[0088]図１６は、図９に示される容器の変化を示す。膜１６０２が、上方の室９０４を下方の室９０６からさらに離隔するために設けられる。膜１６０２は、止め輪１６０４および容器の内壁上の噛み合い溝によって適所に保持される。ピストン９０８が上方に移動すると、膜１６０２は折りたたまれ、上方の室９０４の体積を縮小するに至る。ピストン９０８が下方に移動すると、膜１６０２は広がって、上方の室９０４の体積を増加するに至る。膜１６０２と封止体９１０との間の空間は、通気孔を付けられてよい。

[0089]図１７は、図９に示される容器の別の変化を示す。封止体が省略され、柔軟な蛇腹１７０２が、上方の室９０４を下方の室９０６から離隔するために設けられる。柔軟な蛇腹１７０２は、薄い金属で作製されてよく、バネのように挙動し、ピストン９０８の移動と共に伸び縮みする。

[0090]図１８は、別の実施形態による、容器１８００および接続された導管１８０２の一部の拡大図を示す。
[0091]容器１８００は、例えば、ボルト締めフランジ１８０６によって共に固定された、２つの半体１８０４を含む。また、フランジ１８０６は、容器１８００の内部を２つの室１８１０および１８１２に分離する柔軟な膜１８０８を挟む。示される容器の向きにおいて、室１８１０および１８１２は、横に並んでいる。容器の半体１８０４は、同じ形状および寸法であってよく、同一に製造されてよい。容器の半体１８０４は、樹脂（例えば、ポリプロピレン）など、断熱材料で作製されてよい。容器の半体１８０４に断熱材料を使用することで、容器の内容物と環境との間の熱伝達が低減されうる。

[0092]柔軟な膜１８０８は、ポリエチレン膜もしくはポリプロピレン膜、シリコンゴム、高分子被覆された布もしくは含浸布などの材料、または本明細書の他の所で説明されたような他の材料で作製されてよい。柔軟な膜１８０８は、変形可能であるが、伸縮性または弾力性である必要はない。しかし、他の実施形態では、膜は、伸縮性または弾力性であってよい。柔軟な膜１８０８の材料は、断熱性であるように選択されてよく、それによって、室１８１０と１８１２との内容物の間の熱伝達の防止が補助されうる。

[0093]導管１８０２は、カップリング１８１４を使用して容器の半体１８０４のうちの一方に接続されて、室１８１２と連通する。この実施形態では、導管１８０２は、管材料またはホースで作製され、結合器１８１４に（例えば、ホース締め具を使用して）機械的に、または（例えば、接着剤または接合剤を使用して）化学的に保持されてよい。結合器１８１４は、容器の半体１８０４の壁の一部に、ねじ切りまたは他の技術で取り付けられてよい。他方の容器の半体１８０４における同じ穴は、ねじ切りされた栓１８１６または類似物によって栓をされてよい。

[0094]室１８１０を画定する容器の半体１８０４は、そこから突出する１つまたは複数のコイル１８１８を有する。コイル１８１８は、２つの端部１８２０および１８２２を有し、端部のそれぞれは、容器の半体１８０４の壁の穴に接続される。コイル１８１８の内部は、室１８１０と連通する。コイル１８１８は、銅、他の金属、またはコイル１８１８内の揮発性流体と外部の加熱源もしくは冷却源との間で速やかな熱伝達を可能にする別の材料など、伝熱材料で作製されてよい。コイル１８１８は、１つまたは複数の巻き（winding）を有してよく、巻きは、（図示のように）環状であってよく、または別の経路（例えば、ジグザグ）をたどってよい。コイル１８１８の断面形状は、円形、長方形、または他の形状であってよい。導管１８０２が接続された容器の半体１８０４内のコイルの穴は、栓１８２４または類似物で栓をされてよい。

[0095]揮発性流体が、室１８１０内に配されるが、室１８１０を満たす必要はない。水などの質量体が、室１８１２内に配される。図２ａおよび図２ｂを参照すると、容器１８００が熱源１１６の近くを移動するとき、（重力および／または前の冷却による凝縮によって）コイル１８１８内に集められていた揮発性流体が、少なくとも一部分は蒸発する。揮発性流体の蒸発は、室１８１０内の圧力を増加させるに至り、そのことが、膜１８０８を変形させ（図１８にて想像線で示される）、室１８１２内の質量体を導管１８０２に押し出して、接続された容器１８００の室１８１２に押し入れる。接続された容器１８００のコイル１８１８が、同時に冷却されてよく、それにより、さらに、質量体を、接続された容器１８００の室１８１２に引き入れるに至る、不完全真空効果を発生することが理解されうる。

[0096]図１９は、容器１８００を使用するエンジン１９００の概略図を示す。８つの容器１８００は、枠１９０２に固定され、導管１８０２によって相互接続される。容器１８００は、枠１９０２に装着された中心の軸１９０４周りに、枠１９０２上に配置される。枠１９０２は、図示のような円板であってよく、または構造部材または剛性の管で作製された枠など、他の構造を有してよい。軸１９０４は、基礎に取り付けられてよい支持体１９０６で、回転可能に支持される。それゆえ、軸１９０４、枠１９０２、容器１８００および導管１８０２は、単一体として、軸１９０４の中心周りを矢印Ｒで表示されるように回転することができる。

[0097]各容器１８００は、導管１８０２のうちの１本を介して反対側の容器１８００に接続される。この実施形態では、８つの容器１８００が、軸周りに均等に４５度の間隔をおいて配置される。容器１８００は、突出するコイル１８１８が熱源１１６に遭遇できる位置で、枠１９０２上に放射状に位置決めされる。この例では、熱源１１６は温水であり、コイル１８１８は、温水中に浸る。

[0098]エンジン１９００の回転は、本明細書の他の所で説明されたものと同じ原理にならう。加えて、容器の室１８１０および１８１２は、横に並んでいるので、質量体は、最も高い容器１８００に入り、エンジン１９００の中心１９１０の片側（例えば、１９０８における左側）に至る。そして、室１８１０およびコイル１８１８の中の揮発性流体の重量は、比較的小さいので、（１９０８において）到来する中心を外れた質量体が、エンジン１９００をＲの方向にさらに回転させるに至る、付加的な重力モーメントを引き起こす。

[0099]図２０は、別の実施形態による、容器１８００を使用するエンジン２０００の概略図を示す。図１９の実施形態におけるように、導管１８０２が、対向する容器１８００を接続するが、導管１８０２の全長は、分かりやすくするために、示されていない。

[00100]この実施形態では、コイル１８１８は、枠１９０２に固定され、枠１９０２を通って伸びる、中央の管２００２の中に経路を定められる。
[00101]管２００２は、この例では、管の長手方向に（紙面の中に入る方向に）流れる温水である熱源１１６を含有する。管２００２内の温水の水位は、１つまたは複数のコイル１８１８が温水中に浸漬されうる一方で、他のコイル１８１８が、温水の外で冷えることができるように、予め定められる。コイル１８１８の引き出し部（lead）が管２００２の壁を通して延びる場所は、封止剤または機械的固定具による防水を施される。

[00102]軸１９０４は、管２００２を通って伸び、各端部で支持体１９０６によって回転可能に支持される。それゆえ、枠１９０２、軸１９０４、容器１８００、導管１８０２および管２００２の組立体の全体が、単一体としてＲの方向に回転する。液体である熱源１１６は、管２００２が回転するにもかかわらず、重力によってその自然水位近くにある。エンジン２０００の他の動作原理は、本明細書の他の所で説明されたものに類似する。

[00103]本明細書の他の所で説明されたそれらのセンサに加えて、他のセンサが、エンジンのさらなる監視および／または制御のために含められ、制御器に結合されてよい。そのような他のセンサは、熱吸収源の状態を測定するためのセンサ（例えば、周囲温度センサ）、膜の位置を確定するための位置センサ、質量体および／または揮発性材料を観察するための容器上の点検窓、および安全のために種々のエンジン構成要素の振動および／または応力を測定するための加速度計もしくはストレーンゲージを含む。

[00104]図２１は、本開示の実施形態の理解を助けるための、理想化された熱力学サイクルのＰ−Ｖ線図である。水平軸は体積であり、垂直軸は圧力である。
[00105]サイクルの部分４において、容器の揮発性流体が熱源で加熱される（熱流入）。部分１において、揮発性流体が膨脹し、重力に逆らって質量体をより高い容器に押し入れる（仕事出力（work out））。部分２において、揮発性流体が冷却される（熱流出））。そして、部分３において、揮発性流体が凝縮され、質量体を引き上げるのを補助する（仕事出力）。部分３において仕事入力（work input）が必要とされる他のサイクル（例えば、ランキン（Rankine）またはスターリング（Stirling））とは違って、図２１に示されるサイクルは、冷却中に生成される容器内の相対的真空によって、部分３において仕事を発生することができる。相対的真空、または「負の圧縮」が、膨脹に相当し、それゆえ正味仕事の出力の方にみなされてよい。

[00106]したがって、一態様では、熱源からエネルギーを抽出するように構成されるエンジンが提供され、エンジンは、支持体に回転可能に結合されるように結合され、第１の方向に回転可能な軸と、軸に結合され、軸周りに配置された複数の容器であって、複数の容器のうちの少なくとも第１の容器が断熱部および伝熱部を備える、複数の容器と、複数の容器を共に接続する複数の導管であって、複数の容器のそれぞれが、導管のうちの少なくとも１本を介して、複数の容器のうちの少なくとも１つの他の容器と連通する、複数の導管とを備え、複数の容器が、第１の容器の伝熱部が熱源と遭遇できるように配置され、伝熱部は、第１の容器内の揮発性流体を少なくとも部分的に蒸発させるように熱を伝達することが可能であり、そして、質量体を、第１の容器の上方に配置された、接続された容器に向かって少なくとも部分的に移動させて、軸および複数の容器の、第１の方向への回転を助成する重力モーメントを生み出す。

[00107]別の実施形態では、少なくとも第１の容器が、揮発性流体を質量体から分離するための分離器を備える。
[00108]別の実施形態では、質量体が、液体以外の流動性質量体を含む。

[00109]別の実施形態では、質量体が、ゲル、懸濁液、コロイド、チキソトロピックペースト、固体、微粒子、砂、およびボールベアリングのうちの１つまたは複数を含む。
[00110]別の実施形態では、質量体が、固体または微粒子を含み、固体または微粒子の流動性が、液体、潤滑剤、または低摩擦被覆の付加によって補助される。

[00111]別の実施形態では、質量体が、高密度液体を含む。
[00112]別の実施形態では、高密度液体が、油、ヨードおよび水銀のうちの１つを含む。

[00113]別の実施形態では、分離器が膜を備える。
[00114]別の実施形態では、膜は、伸縮性または弾力性である。
[00115]別の実施形態では、分離器が複数の膜を備える。

[00116]別の実施形態では、第１の容器が、膜の間に通気穴を備える。
[00117]別の実施形態では、第１の容器が、通気穴における弁をさらに備える。
[00118]別の実施形態では、分離器がピストンを備える。

[00119]別の実施形態では、分離器が蛇腹を備える。
[00120]別の実施形態では、エンジンが、少なくとも１つの容器内に設けられた弁をさらに備え、弁は、容器内の揮発性材料の少なくとも一部を満たすことおよび流し出すことを可能にするように構成される。

[00121]別の実施形態では、弁が、容器内の真空圧力を調整するように構成され、それにより、熱源および周囲条件のうちの少なくとも一方に応答して、容器内の揮発性材料の温度特性の調整を可能にする。

[00122]別の実施形態では、弁が、容器内の揮発性材料の量を自動的に制御するために、制御器によって制御可能に構成される。
[00123]別の実施形態では、弁が、容器内の揮発性材料の状態を自動的に制御するために、制御器によって制御可能に構成される。

[00124]別の実施形態では、伝熱部が、第１の容器の壁の一部を含む。
[00125]別の実施形態では、伝熱部が、第１の容器の壁から延びる。
[00126]別の実施形態では、伝熱部が、第１の容器の壁から延びるコイルを備える。

[00127]別の実施形態では、伝熱部がヒートパイプを備える。
[00128]別の実施形態では、エンジンが、第１の容器に設けられたセンサをさらに備える。

[00129]別の実施形態では、センサが温度センサである。
[00130]別の実施形態では、センサが圧力センサである。
[00131]別の実施形態では、エンジンが、少なくとも第１の容器の第１の方向の回転位置を測定するための回転位置検出器をさらに備える。

[00132]別の実施形態では、エンジンが、第１の容器と、接続された容器との間に結合された、質量体の移動を制限するための弁をさらに備える。
[00133]別の実施形態では、エンジンが、所定の角度位置で弁を開閉するように構成された制御器をさらに備える。

[00134]別の実施形態では、エンジンが、質量体の流動性、揮発性材料が熱源に曝露されるときに膨脹する速度、およびエンジンの現在の回転速度のうちの少なくとも１つに応じて、弁を開閉するように構成された制御器をさらに備える。

[00135]別の実施形態では、エンジンが、弁に給電するための電源をさらに備える。
[00136]別の実施形態では、エンジンが、複数の容器および複数の導管を取り囲むシュラウドをさらに備える。

[00137]別の実施形態では、エンジンが、質量体を満たすためまたは流し出すために、第１の容器においてまたは第１の容器に接続された導管において弁をさらに備える。
[00138]別の実施形態では、エンジンが、第１の容器と共に第１の方向に回転可能な翼板をさらに備える。

[00139]別の実施形態では、エンジンが、多段の容器および導管をさらに備える。
[00140]別の実施形態では、エンジンが、少なくとも１段の速度、回転方向、および／または回転力を、段のうちの少なくとも別の１段とは独立に制御するように構成された制御器をさらに備える。

[00141]別の実施形態では、第１の容器および接続された容器のそれぞれが、揮発性流体を質量体から分離する分離器を備え、それにより、接続された容器内の揮発性材料の蒸気が、冷却によって少なくとも部分的に凝縮するとき、不完全真空が、接続された容器の分離器に作用して、質量体が接続された容器内に移動するのを補助する。

[00142]別の実施形態では、エンジンが、軸に接続され、軸と共に回転可能な、熱源を含有するための管をさらに備え、少なくとも第１の容器の伝熱部が、第１の容器の壁から筒内に延びるコイルを備える。

[00143]別の実施形態では、エンジンが、遠隔で監視および制御されうるように、有線または無線の通信プロトコルを介して通信するように適合された送受信機を備える制御器をさらに備える。

[00144]別の実施形態では、エンジンが、エンジンの位置を監視するために、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイスをさらに備える。
[00145]別の実施形態では、エンジンが、エンジンの位置または向きのうちの少なくとも一方を設定するために、制御可能に構成される土台構造に装着される。

[00146]別の実施形態では、エンジンが、電力を必要とするエンジンの構成要素に給電するために、その回転エネルギーのいくぶんかを電気に変換するための発電機をさらに備える。

[00147]別の実施形態では、エンジンが、電力を必要とするエンジンおよび制御器の構成要素に給電するために、電気を蓄え、供給するための１つまたは複数の再充電可能な蓄電池をさらに備える。

[00148]上の説明は、１つまたは複数の方法および／または装置の例を提供するが、他の方法および／または装置が、当業者によって解釈されるような、本説明の範囲内にあってよいことが理解されよう。

Claims (40)

1. 熱源からエネルギーを抽出するように構成されるエンジンであって、
   支持体に回転可能に結合されるように適合され、第１の方向に回転可能な軸と、
   前記軸に結合され、前記軸周りに配置された複数の容器であって、前記複数の容器のうちの少なくとも第１の容器が、断熱性の容器の壁または被膜、および前記容器の壁から延びる伝熱部を備える、複数の容器と、
   前記複数の容器を共に接続する複数の導管であって、前記複数の容器のそれぞれが、前記導管のうちの少なくとも１本を介して、前記複数の容器のうちの少なくとも１つの他の容器と連通する、複数の導管とを備え、
   前記複数の容器が、前記第１の容器の前記伝熱部が前記熱源と遭遇できるように配置され、前記伝熱部が、前記第１の容器内の揮発性流体を少なくとも部分的に蒸発させるように熱を伝達することが可能であり、そして質量体を、前記第１の容器の上方に配置された、接続された容器に向かって少なくとも部分的に移動させて、前記軸および前記複数の容器の、前記第１の方向への回転を助成する重力モーメントを生み出す、エンジン。
2. 少なくとも前記第１の容器が、前記揮発性流体を前記質量体から分離するための分離器を備える、請求項１に記載のエンジン。
3. 前記質量体が、液体以外の流動性質量体を含む、請求項２に記載のエンジン。
4. 前記質量体が、ゲル、懸濁液、コロイド、チキソトロピックペースト、固体、微粒子、砂、およびボールベアリングのうちの１つまたは複数を含む、請求項３に記載のエンジン。
5. 前記質量体が固体または微粒子を含み、前記固体または微粒子の流動性が、液体、潤滑剤、または低摩擦被覆の付加によって補助される、請求項３に記載のエンジン。
6. 前記質量体が高密度液体を含む、請求項２に記載のエンジン。
7. 前記高密度液体が、油、ヨードおよび水銀のうちの１つを含む、請求項６に記載のエンジン。
8. 前記分離器が膜を備える、請求項２に記載のエンジン。
9. 前記膜が伸縮性または弾力性である、請求項８に記載のエンジン。
10. 前記分離器が複数の膜を備える、請求項２に記載のエンジン。
11. 前記第１の容器が、前記膜の間に通気穴を備える、請求項１０に記載のエンジン。
12. 前記通気穴における弁をさらに備える、請求項１１に記載のエンジン。
13. 前記分離器がピストンを備える、請求項２に記載のエンジン。
14. 前記分離器が蛇腹を備える、請求項２に記載のエンジン。
15. 少なくとも１つの容器内に設けられた弁をさらに備え、前記弁が、前記容器内に前記揮発性材料の少なくとも一部を満たすことおよびそこから流し出すことを可能にするように構成される、請求項１に記載のエンジン。
16. 前記弁が、前記容器内の真空圧力を調整するように構成され、それにより、前記熱源および周囲条件のうちの少なくとも一方に応答して、前記容器内の前記揮発性材料の温度特性の調整を可能にする、請求項１５に記載のエンジン。
17. 前記弁が、前記容器内の揮発性材料の量を自動的に制御するために、制御器によって制御可能に構成される、請求項１６に記載のエンジン。
18. 前記弁が、前記容器内の揮発性材料の状態を自動的に制御するために、制御器によって制御可能に構成される、請求項１６に記載のエンジン。
19. 前記伝熱部が、前記第１の容器の壁から延びるコイルを備える、請求項１に記載のエンジン。
20. 前記伝熱部がヒートパイプを備える、請求項１に記載のエンジン。
21. 前記第１の容器に設けられたセンサをさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
22. 前記センサが温度センサである、請求項２１に記載のエンジン。
23. 前記センサが圧力センサである、請求項２１に記載のエンジン。
24. 少なくとも前記第１の容器の前記第１の方向の回転位置を測定するための回転位置検出器をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
25. 前記第１の容器と、前記接続された容器との間に結合された、前記質量体の移動を制限するための弁をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
26. 所定の角度位置で前記弁を開閉するように構成された制御器をさらに備える、請求項２５に記載のエンジン。
27. 前記質量体の前記流動性、前記揮発性材料が前記熱源に曝露されるときに膨脹する速度、および前記エンジンの現在の回転速度のうちの少なくとも１つに応じて、前記弁を開閉するように構成された制御器をさらに備える、請求項２５に記載のエンジン。
28. 前記弁に給電するための電源をさらに備える、請求項２５に記載のエンジン。
29. 前記複数の容器および前記複数の導管を取り囲むシュラウドをさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
30. 前記質量体を満たすためまたは流し出すために、前記第１の容器においてまたは前記第１の容器に接続された導管において弁をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
31. 前記第１の容器と共に前記第１の方向に回転可能な翼板をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
32. 多段の容器および導管をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
33. 少なくとも１段の速度、回転方向、および／または回転力を、前記段のうちの少なくとも別の段とは独立に制御するように構成された制御器をさらに備える、請求項３２に記載のエンジン。
34. 前記第１の容器および前記接続された容器のそれぞれが、前記揮発性流体を前記質量体から分離する分離器を備え、それにより、前記接続された容器内の揮発性材料の蒸気が、冷却によって少なくとも部分的に凝縮するとき、不完全真空が、前記接続された容器の前記分離器に作用して、前記質量体が前記接続された容器内に移動するのを補助する、請求項１に記載のエンジン。
35. 前記軸に接続され、前記軸と共に回転可能な、前記熱源を含有するための管をさらに備え、前記少なくとも第１の容器の前記伝熱部が、前記第１の容器の壁から前記管内に延びるコイルを備える、請求項１に記載のエンジン。
36. 前記エンジンが遠隔で監視および制御されうるように、有線または無線の通信プロトコルを介して通信するように適合された送受信機を備える制御器をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
37. 前記エンジンの位置を監視するために、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイスをさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
38. 前記エンジンの位置または向きのうちの少なくとも一方を設定するために、制御可能に構成される土台構造に装着される、請求項１に記載のエンジン。
39. 電力を必要とする前記エンジンの構成要素に給電するために、その回転エネルギーのいくぶんかを電気に変換するための発電機をさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
40. 前記電力を必要とする前記エンジンおよび制御器の構成要素に給電するために、前記電気を蓄え、供給するための１つまたは複数の再充電可能な電池をさらに備える、請求項３９に記載のエンジン。

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