KR20220050158A

KR20220050158A - 전기 에너지 생산을 위한 회로

Info

Publication number: KR20220050158A
Application number: KR1020227008653A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 카버; 션 윌리엄 레이놀즈; 션 클라우디우스 홀
Original assignee: 칼라젠, 인크.
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-04-22
Also published as: US20210305916A1; MX2022013027A; US20210242811A1; US20220209688A1; JP7509863B2; US11303229B2; US20210058012A1; US20210167700A1; AU2021261404A1; JP2022545008A; AU2020332343A1; BR112022020733A2; US20220190747A1; CA3148565A1; BR112022003097A2; US11223301B2; CL2022002922A1; US10951136B1; US11671033B2; CN114424448A

Abstract

전기 에너지를 생성하기 위한 회로가 개시된다. 이 회로는 내부에 공동이 있는 튜브와 결합된 펄스 발생기를 사용한다. 상기 튜브는 내부를 통과하는 고체 물질 또는 유체와 같은 물질을 가질 수 있다. 사이리스터 또는 기타 음의 저항은 시간에 대한 전압 변화를 증가시키기 위해 상기 튜브와 직렬이다. 부하에 가해지는 결과 에너지는 상기 튜브에 의한 외부 에너지의 흡수로 인해 상기 펄스 발생기에서 공급되는 에너지보다 크다.

Description

전기 에너지 생산을 위한 회로

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 8월 20일에 출원된 미국 가출원 번호 62/889,506으로부터 우선권을 주장하며, 이 출원은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.

전기 에너지의 생성은 우리 사회의 에너지 요구를 위한 기본 기술이다. 내연 기관의 실린더와 같은 플라즈마 화염에 포함된 열 에너지의 변환은 기계적 에너지로의 변환을 제공하기 위해 열 에너지를 활용하는 예이다. 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 편리하고 직접적인 방법은 전력을 생성하기 위해 매우 필요하고 소망되는 방법이다.

본 발명은 전기 에너지 생산을 위한 회로를 제공하려고 한다.

본 발명은 에너지 생성을 위한 회로를 제공하며, 상기 회로는:

펄스들의 연속적인 스트림을 생성하기 위한 펄스 발생기;

상기 펄스 발생기에 결합된 음의 저항 (negative resistance) 디바이스;

상기 음의 저항 디바이스에 결합된, 내부에 공동 (cavity)을 갖는 튜브; 그리고

상기 튜브에서 방출되는 전기 출력을 수신하기 위한 출력을 포함한다.

본 발명은 전기 에너지 생성을 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은:

펄스들의 연속 입력 스트림을 생성하는 단계;

내부에 공동을 갖는 튜브에 펄스들의 상기 입력 스트림을 인가하는 단계;

상기 공동을 통해 유체를 펌핑하는 단계; 그리고

상기 튜브에서 전기 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명은 전기 에너지를 생성하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는:

제1 전력을 갖는 전기 펄스들의 스트림을 생성하는 펄스 발생기;

상기 펄스 발생기와 직렬로 결합된 음의 저항; 및 상기 음의 저항에 결합된 부하; 그리고

상기 음의 저항 및 부하와 직렬로 결합된, 내부에 공동을 갖는 튜브를 포함하며, 상기 튜브는 상기 부하에게 전기 에너지를 제공한다.

도 1은 전기 에너지 생성을 위해 사용되는 예시적인 회로이다.
도 2는 전기 에너지를 생성하기 위한 회로에 대한 일반적인 실시예를 도시한다.
도 3은 전기 에너지를 생성하기 위한 회로의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 내부의 공동을 통해 펌핑되고 있는 유체를 갖는 예시적인 에탈론을 도시한다.
도 5는 전기 에너지를 생성하기 위한 다른 실시예에 따른 회로이다.
도 6은 전기 에너지를 생성하기 위한 다른 실시예에 따른 흐름도이다.

여러 응용 분야에서 사용하기 위한 전기 에너지 생성 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법은 그 방법의 응용 분야에서 일반적이며, 휴대용 도구, 센서, 광학 디바이스, 조명, 가열, 냉각, 호흡 장치, 의료 디바이스, 타이밍 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 휴대 전화, 전력 냉각 또는 가열 디바이스는 물론이며 편리하고 강력한 전기 에너지 공급이 필요한 다른 유사하고 더 큰 고정 애플리케이션과 같은 많은 전기 구동 디바이스들에 적용될 수 있다. 그러한 장치와 방법의 필요성은 잘 문서화되어 있다.

CVE (Carver Voltaic Effect)는 상당한 전력을 제공하는 데 사용될 수 있는 운동 물리학적 효과이다. CVE는 전기 전도체에서 단일 전력 전송 과도 전력에서의 또는 공간을 통한 재료에서 에너지 전달에서의 미세한 과도 증가로 설명될 수 있다. "운동 (kinetic)"이라는 용어는 상기 효과의 일시적인 특성을 설명하는 데 사용된다. 이는 빠른 전압 변화 및 재료에서의 어떤 다른 위상 및 상태 변화와 같은 일시적인 이벤트 동안에 검출될 수 있다. 여기에 설명된 디바이스들의 실시예는 열 에너지의 전기 에너지로의 명백한 변환에 의해 이러한 현상(즉, CVE)을 이용하도록 구성된다. CVE의 크기는 큰 dV/dt 값(시간에 대한 전압 변화)과 연관된다.

상기 디바이스장치의 작동 및 제조를 이해하는 것은 출력 회로에서 에탈론의 존재를 인식하는 것을 포함하며 그리고 에탈론의 구현 및 제조를 위한 방법이 개시된다.

도 1에서. 열 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 회로(100)이다. 구형파 발생기(105)는 결합된 인덕터(110)의 1차측에 들어가는 구형파 펄스열(연속 펄스들)을 생성한다. 상기 결합된 인덕터의 2차측은 비선형 저항 디바이스에 연결되거나, 또는 사이리스터와 같은 음의 저항 디바이스(112)라고도 불린다. 음의 저항 디바이스(112)는 2차측으로부터의 전류를, 입력 전압에 기초한 내부 구성에 의해 결정된 특정 값으로 제한하는 디바이스의 역할을 한다. 그것은 전압이 양의 방향에서 특정 양을 초과할 때까지 의미 있는 전류를 전도하지 않을 것이며, 전압이 특정 양보다 더 음이 될 때까지 음의 전압에서 전도하지 않을 것이다. 예를 들어, 그 두 전압들은 +25V 및 -25V일 수 있다. 이러한 전압 특성 때문에, 상기 결합된 인덕터의 2차측 출력은 기생 손실을 극복할 수 있는 충분한 전력이 제공되는 경우 항상 +25V 및 -25V를 초과할 것이 확실하다.

상기 음의 저항 디바이스는 이러한 유형의 동작을 제공할 수 있는 모든 디바이스가 될 수 있다. 예시적인 디바이스들은 다음을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다:

1. 가스 방전 램프

2. 스파크 갭 (spark gaps)

3. 제너 다이오드

4. 사이리스터

5. 트라이액

6. 건 (gunn) 다이오드

7. 다이오드(모든 종류)

8. 실리콘 제어 정류기(SCR)

9. 논리 회로에 의해 제어되는 스위칭 디바이스

변압기(또는 결합된 인덕터)의 구동 전자 장치로 인해 2차측의 출력이 양에서 음으로 스윙하므로, 25V보다 큰 범위부터 -25V보다 더 음으로의 매우 빠른 전환이 발생한다. 그런 다음 이러한 높은 dV/dt 과도 현상이 활용되어, CVE가 활용되도록 하기 위해 소망되는 빠른 전압 스윙을 생성한다. 그래서, dV/dt(전압이 높을수록 시간이 짧음)가 클수록 CVE가 더 두드러진다. 음의 저항 디바이스(112)와 결합된 구형파는 이러한 목표를 달성하는 데 도움이 된다. 이 예에서, 커패시터 C1(114) 및 인덕터(116)는 C2(118)에서 유용한 출력을 생성하기 위해 전압 스윙으로 전류의 효과를 추가로 증폭하는 발진 회로를 형성한다. 상기 C2 커패시터(118)는 차례로 참조번호 120으로 일반적으로 도시된 하나 이상의 정류 다이오드에 연결되어, 양 및 음의 전압 출력 V+ 및 V-를 각각 생성한다. 상기 커패시터(114) 및 인덕터(116)에 의해 형성된 발진 회로는 구형파 입력 신호의 주파수보다 큰 주파수에서 발진하는 신호를 생성할 수 있다.

열 교환기(130)는 전기 에너지로의 변환을 위한 열 에너지의 연속적인 유입을 갖는 재료를 위한 열 전도 경로를 제공한다. 상기 열 교환기는 회로에 열을 주입하는 데 사용되는 임의 디바이스일 수 있다. 일 예에서, 소망된 유전율 및 투자율을 갖는 재료로 채워진 튜브 (예를 들어, 전도성 튜브 또는 비전도성 튜브)가 사용된다. 잠재적인 물질에는 공기, 물, 메탄올, 에탄올 및 아세트아미드 (또는 물 또는 에탄올과 같은 액체 내 용액)가 포함된다. 페라이트 슬러리 (ferrite slurry)도 사용될 수 있다. 상기 재료는 도시되지 않은 외부 펌프를 사용하여 상기 튜브를 통해 펌핑되거나 순환될 수 있다. 대안으로, 고체 재료들은 공진 공동 내에서 고정될 수 있다. 결과적으로, 액체는 튜브를 통해 펌핑되어 재료들과 튜브 자체에 열 교환을 제공할 수 있다. 상기 튜브는 원하는 길이일 수 있다. 예를 들어, 튜브의 길이는 1 피트 내지 5 피트일 수 있다. 상기 튜브는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 평평한 타원형 또는 사용자 정의 모양과 같은 임의의 원하는 단면 모양일 수 있다. 임의의 기하학적 모양이사용될 수 있다 (예: N면 다각형 또는 접힌 모양). 단면이 무엇이든, 상기 튜브는 유체가 통과할 수 있는 공동을 구비하여 연장될 수 있다. 상기 튜브는 본 명세서에 설명된 바와 같은 에탈론일 수 있다.

도 2는 회로(200)의 일반 버전을 도시한다. 옵션의 드라이버(210)는 높은 dV/dt를 갖는 펄스들의 연속 스트림을 공급하는 연속 펄스 발생기일 수 있다. 이것은 상기 디바이스에 시작 임펄스를 제공한다. 그것은 상기 디바이스를 작동시키는 온/오프 스위치 역할을 할 수 있으며 그리고 상기 디바이스가 작동되는 주파수를 제어하는 데 도움이 될 수 있다.

dV/dt 디바이스(220)가 도시되어 있다. 도 1은 높은 dV/dt 펄스 또는 일련의 펄스들을 생성하는 적어도 하나의 방식을 나타내기 위해 변압기 또는 결합된 인덕터(110)로서의 dV/dt 디바이스를 보여주었다. 이에 대한 대안은 다른 코일, 커패시터, 인덕터 또는 다른 자석이나 자기장에 근접하게 전기 (전하) 또는 자기장 (자석)을 가져오는 커패시터 또는 커패시터 어레이, 기계적 스위치 또는 기타 회전 또는 회전 디바이스들일 수 있다. 상기 CVE 디바이스는 그 안에 통합된 하나 이상의 중요한 활성 디바이스를 가질 수 있다. 예로는 사이리스터 또는 제너 다이오드와 같은 음의 저항 디바이스가 있다.

CVE 방출기(230)는 열 교환기(240)에 결합된 것으로 도시되어 있다. 상기 열 교환기는 이이서 CVE 수신기(250)에 결합될 수 있다. 상기 방출기(230) 상의 dV/dt 전하의 급속한 형성은 상기 방출기로부터의 에너지의 "파동"의 생성으로 이어진다. 이 안테나와 같은 모드에서, 상기 방출기는 진공이나 공기 이외의 물질과 접촉할 수 있다. 상기 물질은 상대적인 비유전율 또는 투자율을 특징으로 하는 다른 유전 상수 또는 투자율을 갖는 특성들을 가질 수 있다. 그것은 또한 전도성 물질과 접촉할 수도 있다. 상기 방출기(230) 및 수신기(250)는 에탈론 챔버의 단부들에서 임피던스 변화를 생성하는 매우 다양한 재료들 (예를 들어, 구리, 황동, 청동, 스테인리스강, 그래핀)일 수 있다. 실제로, 상기 방출기와 수신기 사이의 물질에 대한 유전율, 투자율 또는 둘 다를 변경하는 한, 무엇이든 사용될 수 있다. 따라서, 상기 방출기(230)는 상기 회로를 열 교환기(240)(에탈론일 수 있음)에 결합하고 신호를 상기 열 교환기에 전송한다. 수신기(250)는 상기 신호가 일단 상기 열 교환기를 통과하면 그 신호를 수신한다.

상기 열 교환기(240)는 CVE 방출기와 CVE 수신기 사이에 있는 것으로 도시되어 있다. 사실 이것은 상기 방출기 및 수신기를 둘러싸고 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 열 교환기가 내부에 공동을 갖는 튜브인 경우, 상기 방출기(230) 및 수신기(250)는 상기 튜브의 각 단부에 장착될 수 있다. 상기 열 교환기는 전기 에너지로의 변환을 위한 열 에너지의 연속적인 유입을 갖는 재료를 위한 필요한 열 전도 경로를 제공한다. 상기 재료는 또한 전기 전도성일 수 있다. 상기 열 교환기는 회로에 열을 주입하는 데 사용되는 임의의 디바이스일 수 있다. 일 예에서, 소망된 유전율 및 투자율을 갖는 재료로 채워진 튜브 (예를 들어, 전도성 튜브 또는 비전도성 튜브)가 사용된다. 잠재적인 재료에는 공기, 물, 메탄올, 에탄올 및 아세트아미드 (또는 물 또는 에탄올과 같은 액체 내 용액)가 포함된다. 페라이트 슬러리도 사용될 수 있다. 상기 재료는 도시되지 않은 외부 펌프를 사용하여 상기 열 교환기를 통해 펌핑되거나 순환될 수 있다. 대안으로, 고체 재료들은 공진 공동 내에서 고정될 수 있다. 결과적으로, 액체는 공동을 통해 펌핑되어 재료들과 그 공동 자체에 열 교환을 제공할 수 있다. 그래서, 상기 재료는 CVE 방출기와 CVE 수신기 사이의 매개체로 작용하고 열 교환기를 통해 순환되는 외부 소스를 갖는 열 교환기로 작용하는 이중 목적을 가질 수 있다. 전자 파형들이 상기 CVE 방출기 및 CVE 수신기 사이에서 전송될 수 있으며 그 안에 포함된 상기 재료의 유전율과 투자율은 공진 주파수에 영향을 미칠 수 있다.

상기 CVE 수신기(250)는 상기 열 교환기에 결합된 것으로 도시되어 있다. 이것은 열 교환기(240)와 접촉할 수 있고 또는 접촉하지 않을 수 (예를 들어, 에어 갭 또는 이격) 있다. 상기 수신기(250)는 상기 파형으로부터의 전기 유도에 의해, 열 교환기와의 전기적 접촉, 또는 방출기(230)와의 전기적 접촉에 의해, 상기 CVE에 의해 제공되는 증가된 에너지를 갖는다. 상기 수신기는 변환된 열을 전기 전도 경로로 수확하여 부하(260)에 의해 직접 사용되거나 컨디셔닝 회로(270)에 의해 조절되도록 한다. 상기 부하(260)는 임의의 원하는 부하일 수 있고 저항성 컴포넌트 (예를 들어, 전구)를 구비할 수 있다. 상기 컨디셔닝 회로(270)는 CVE 수신기(250)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 이 회로(270)는 일반적으로 AC 신호(또는 펄스 DC)를 다른 주파수 범위로 변환하거나 DC 전압 또는 전압들로 변환하는 회로이다. 상기 컨디셔닝 회로의 예는 풀 브리지 정류기와 커패시터일 수 있다.

전기 부하(280)는 상기 컨디셔닝 회로(270)의 출력을 수신한다. 상기 부하는 전기 에너지를 사용하는 임의의 것일 수 있다. 그것은 전기 에너지 부하(260)의 직접 사용과 유사하지만 모듈(270)로부터의 조절을 필요로 할 수 있다.

모듈(260)은 CVE 수신기(250)의 출력을 직접 사용한다. 이 출력은 일반적인 AC 신호 특성을 가진다. 저항성 부하는 이러한 유형의 전기적 특성에 대한 구형파 또는 사인파 중 어느 하나로 허용될 것이다.

도 3은, 음의 저항 디바이스가 컴포넌트(320)에 대한 연결에 의해 도시된 바와 같이 dV/dt 파형의 방출과 함께 사용되는 회로(300)이다. 펄스 발생기(310)는 인덕터 또는 변압기(312)에 연결된다. 결합된 인덕터 또는 변압기(312)의 2차측 출력은 V340으로 표시된 전압을 기준으로 한다. 음의 저항 디바이스(345)는 인덕터에 연결된다. 컴포넌트(320)로부터의 파형의 방출은 수신 컴포넌트(350)에 결합될 수 있다. 수신 컴포넌트(350)는 또한 부하(360)에 연결될 수 있다. 상기 수신 컴포넌트(320)와 상기 수신 컴포넌트(350) 사이의 연결은 양방향 점선 화살표로 도시되어 있으며 진공, 공기, 또는 균질하거나 이질적인 다른 유전 재료일 수 있다. 전도성 물질도 사용될 수 있다.

도 4는 증폭을 위해 에탈론을 사용하는 회로(400)이다. 상기 dV/dT 디바이스(410)는 임의의 펄스 발생기일 수 있다. 대안으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 dV/dT 디바이스는 도 4에 도시된 바와 같이 음의 저항 디바이스에 결합된 변압기일 수 있다.

상기 요소들(420, 430)의 조합은 에탈론 또는 파브리-페로 간섭계 (Fabry-Perot interferometer)와 유사한 공진 공동을 포함한다. 그것은 상기 열교환기(130)에 대한 설명과 유사할 수 있다. 그것은 부하가 없는 상태로 표시된다. 그것은 전기 유도파를 방출함으로써 또는 단순히 기준 애플리케이션을 위한 더 높은 전압 소스 기준이 됨으로써 부착된 부하 없이 활용될 수 있다. 부하(예: 저항성)를 구비하여, 에탈론은 특히 배타적이지는 않지만 공진이 발생할 때에, 상기 방출기와 수신기 사이의 열 에너지 그리고 결합 컴포넌트 자체를 포착함으로써 상기 dV/dT 디바이스로부터 증폭된 전력을 생성할 수 있다.

광학 주파수보다 훨씬 낮은 활성화 주파수가 사용될 수 있다. 대부분의 경우, 공진 공동에서 가장 낮은 기본 파장은 다른 컴포넌트들의 상대적 크기에 비해 매우 길다. 공진 공동의 크기를 줄이기 위해서, 더 높은 상대 유전율 또는 투자율 재료들이 사용되어, 관련된 에탈론의 길이를 크게 줄일 수 있다. 상기 디바이스의 이 영역은 컴포넌트들 (420 및 430) 사이에 점선 양방향 화살표로 표시된다.

고 유전율 커패시터의 경우, 3 내지 20,000 이상의 범위의 상대 유전율은 드물지 않다. 더 높은 유전율 재료들이 알려져 있다. 이러한 재료들은 상대 유전율의 역의 제곱근에 상대 투자율을 곱한 것과 같은 유사한 팩터들에 의해 크게 감소된 에탈론 길이를 제공한다.

에탈론(440)이 상기 컴포넌트들(420, 430) 사이에 도시되어 있다. 에탈론 (파형 공진 공동) 챔버는 발진기 컴포넌트들 중 하나 (또는 그 이상)로 간주될 수 있다. 이 특정 에탈론은 전도체 내 전류 진동이 아니라 방출된 전기파를 포함한다는 점에서 순수한 전기 전도성 요소와는 다르다. 중공 (hollow) 에탈론은 진공 또는 공기보다 큰 유전율 (및/또는 자기 투자율)을 갖는 재료로 공진 공동을 채우는 능력을 또한 제공한다. 이러한 증가된 유전율/투자율은 기본 진동 길이를 감소시킨다. 상기 길이를 접으면 (또는 감으면) 전체 크기를 줄이는 데 도움이 된다. 상기 에탈론 공동은 전기 에너지로의 열 변환의 대부분이 발생할 곳일 수 있다. 상기 에탈론의 공동을 통해 유체가 이동할 수 있다. 상기 유체는 dV/dt 파형들의 공진에 의해 지속적으로 냉각되는 반면 에탈론 유체의 움직임은 외부 소스로부터 열을 전달함으로써 공진 볼륨으로 효과적으로 열을 가져오는 방법을 제공한다. 또는, 가능하면 두 번째 유체(예: 물) 또는 히트 파이프를 사용하여 외부 열 소스로부터 열을 제공하기 위해, 공진 공동 볼륨으로의 단순 열 전도/대류가 사용될 수 있다.

에탈론(440)은 이 실시예에서 공동이 관통 연장되는 원통형 튜브로 도시된다. 펌프(450)는 에탈론(440)을 통해 유체를 펌핑하기 위해 사용된다. 주변 환경으로부터 열을 추출하고 열을 유체로 전달하기 위해 방열판(460)이 사용된다. 그 후에 상기 에탈론은 열을 전기 에너지로 변환할 수 있다. 상기 에탈론은 공기, 물, 메탄올, 에탄올, 및 아세트아미드 (예: 물 또는 에탄올 용액)와 같이 상이한 유전율과 투자율을 가진 재료들로 채워질 수 있다. 유전율이 높은 재료들은 더 낮은 구동 주파수를 사용하면서 여전히 공진 상태를 유지하도록 한다. 에탈론은 컴포넌트(420)와 컴포넌트(430) 사이의 전기적 결합으로서 작용하고 또한 열 교환기로서 작용하는 이중 목적을 가질 수 있다.

상기 방출기(430) 및 수신기(430)는 에탈론 챔버의 단부들에서 임피던스 변화를 생성하는 매우 다양한 재료들 (예를 들어, 구리, 황동, 청동, 스테인리스강, 그래핀)일 수 있다. 인덕터 및 커패시터와 같은 상이한 전기 소자들이 방출기(420) 및 수신기(430)로서 사용될 수도 있다. 실제로, 상기 방출기와 수신기 사이의 물질에 대한 유전율, 투자율 또는 둘 다를 변경하는 한, 무엇이든 사용될 수 있다. 레이저, 전송 및 안테나 분야에서 잘 알려진 것처럼, 소스와의 적절한 임피던스 매칭을 가지기 위해 부하가 선택되어야 한다.

도 5는 에탈론의 반사 표면들(520, 530) 사이에 있는 재료(510)의 추가적인 개략도인 회로(500)이다. 상기 열 에너지 재료(510)는 상기 방출기로부터 오는 파형 또는 상기 수신기로부터 반사된 파형의 투과 경로 및/또는 반사 경로에 있다. CVE로 인해, 상기 파형 내 전력은 상기 표면들 사이에서 상기 파형이 이동할 때마다 증가된다. 이러한 방식으로 재료(510)는 냉각되는데, 그 이유는 상기 파형에서의 에너지 증가에 필요한 에너지는 에너지 보존 법칙으로 인해 재료 그 자체에 포함된 열 에너지로부터 얻어지기 때문이다.

주어진 공동에서 공진을 달성하기 위해, 그 공동의 모양이 고려되어야만 한다. 타원체, 타원형, 다각형 및 기타 기하학적 모양들뿐만 아니라 정사각형 또는 원형 모양들이 사용될 수 있다. 또한, 공진 공동을 채우는 재료는 공진 주파수를 결정하는 역할을 한다. 주어진 공동을 채우는 재료의 유전율 또는 투자율을 증가시키면 그 공동의 공진이 더 낮은 주파수로 변경된다는 것이 알려져 있다. 전기파의 주파수의 경우, 공동의 공진 주파수는 상대 유전율의 역의 제곱근에 순수 진공에 대한 재료의 상대 투자율을 곱한 것과 관련이 있다. 그래서, 더 높은 투자율과 더 높은 유전율 재료들은 에탈론 공동의 물리적 크기를 감소시킬 수 있다.

더 높은 유전율 재료들 (열 에너지 물질)은 진공 또는 공기 충진된 공동보다 실질적으로 더 짧은 (따라서 더 작은) 에탈론 공동을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 상기 재료(510)는 환경 또는 열원으로부터 공동으로의 열 전달을 용이하게 하기 위해 열 전도성일 수 있다. 액체 물질은 열 전달을 용이하게 하기 위해 순환될 수 있다는 점에서 매력적이다. 사용될 수 있는 재료들은 파형 그 자체로 투과하는 재료들이다. 사용할 수 있지만 사용에 대한 제한은 없는 일부 재료(또는 이들의 혼합물, 현탁액 또는 슬러리)는 다음과 같다:

1. 티탄산 바륨

2. 기타 페로브스카이트 혼합 금속 티타네이트

3. 페라이트

4. 무기 산화물

5. 공기

6. 유기 알코올

7. 파형을 투과할 수 있는 유기 물질

8. 전도성 금속

9. 반도체 재료

10. 탄소 종류(예: 흑연, 그래핀, 풀러렌)

11. 고조파 생성을 통해 다른 주파수(예: 인광체, 로다민)에서 자체적으로 재공진하는 재료

12. 물 또는 용해된 염, 액체나 기타 부유하거나 균질한 종들을 구비한 물.

재료들은 에탈론 공동으로의 열 전도를 위한 경로를 제공하기 위해 상기 공동을 부분적으로 채우거나 완전히 채우기 위해 사용될 수 있다. 부하(540)는 저항성 컴포넌트를 갖는 부하와 같은 임의의 원하는 전기 부하일 수 있다. 상기 dV/dT 디바이스(550)는 위에서 설명한 것과 유사하다.

상기 디바이스의 예로 다음 컴포넌트 세트가 사용될 수 있다.

1. 변압기(결합 인덕터), 10:1 비율, 2A 정격 전류, 700uH 2차 인덕턴스

2. 0.01uF, 1000V 세라믹 커패시터

3. 254 uH 페라이트 단일 인덕터, 10A 인덕터

4. 구리 튜브 (5/8" OD X ½" ID X 24인치 길이)

5. 분말 페라이트 (125메쉬)

6. 저항 부하(110옴, 100W 금속박막 저항기)

7. 2 pc 구리 와이어(10 AWG X 1" 길이)

8. 제너 다이오드(1N5388)

도 1에 도시된 개략도를 사용하여. 구리 튜브는 먼저 페라이트 분말로 포장된다. 각각의 구리선 한 조각은 상기 튜브의 각 말단에 삽입되고 상기 회로의 나머지에 연결하기 위해 사용된다. 상기 변압기는 1Hz ~ 수 기가헤르츠의 주파수에서 펄스 전류원에 의해 구동된다. 필요한 정확한 주파수는, 상기 변압기의 1차측을 구동하기 위해 필요한 전력에 대한 생산 전력의 비율을 최대화함으로써 조정될 수 있다. 상기 변압기의 2차측은 상기 구리 튜브 내 구리선의 한 부분에 부착된다. 나머지 전선이 있는 구리 튜브의 다른 쪽 말단은 제너 다이오드와 같은 음의 저항 디바이스에 부착된다. 상기 다이오드의 다른 쪽 끝은 인덕터에 부착된다. 나머지 연결은 상기 변압기 출력의 2차측으로 다시 연결된다. 공진 회로에서 생성된 전압에 대한 탭으로서 위의 2차 회로의 거의 모든 부분에 커패시터를 부착함으로써 전기 에너지가 획득될 수 있다. 통상적인 수단에 의해 AC, 펄스 DC 또는 평활 DC 출력으로의 추가 변환을 위해, 상기 커패시터의 나머지 리드는 옵션으로 정류기 회로에 연결될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성을 위한 흐름도이다. 프로세스 블록(610)에서, 펄스 생성기와 같은 펄스들의 연속 스트림이 생성된다. 상기 펄스 발생기는 100V/μs 또는 10,000~100,000V/μs 이상의 dV/dt를 갖는 펄스들을 생성할 수 있다. 특정 사용 사례에서는 3~10V/μs가 사용된다. 경우에 따라 1V/μs가 사용될 수 있다. 프로세스 블록(620)에서, 펄스들의 연속 스트림은 관통 연장되는 공동을 갖는 튜브에 인가된다. 상기 튜브는 전도성일 수 있으며 상기 공동을 통해 연속적으로 펌핑되는 유체를 가질 수 있다 (프로세스 블록 630). 상기 유체는 방열판이나 기타 가열 요소에 의해 데워질 수 있다. 상기 유체는 CVE로 인해 튜브를 통과할 때 냉각될 수 있다. 프로세스 블록(640)에서, 유체의 열 에너지를 전기 에너지로 변환하기 때문에 펄스 발생기에 의해 출력되었던 것보다 더 큰 전력을 갖는 전기 신호가 상기 튜브로부터 출력될 수 있다. 일부 실시예에서, 발진기는 펄스 생성기보다 더 큰 주파수에서 펄스들을 생성하기 위해 사용될 수 있다.

개시된 발명의 원리가 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예의 관점에서, 상기 예시된 실시예들은 본 발명의 바람직한 예일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것이 인식되어야 한다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음 청구범위에 의해 정의된다. 우리는 그러므로 이러한 청구 범위 내에 있는 모든 것을 우리의 발명으로 주장한다.

Claims

전기 에너지 생성을 위한 회로로서, 상기 회로는:
펄스들의 연속적인 스트림을 생성하기 위한 펄스 발생기;
상기 펄스 발생기에 결합된 음의 저항 (negative resistance) 디바이스;
상기 음의 저항 디바이스에 결합된, 내부에 공동 (cavity)을 갖는 튜브; 그리고
상기 튜브에서 방출되는 전기 출력을 수신하기 위한 출력을 포함하는, 회로.
제1항에 있어서,
상기 튜브는 진공보다 큰 미리 정해진 유전율 또는 투자율을 갖는 물질로 채워지는, 회로.
제1항에 있어서,
상기 튜브를 통해 유체를 펌핑하기 위한 펌프를 더 포함하는 회로.
제3항에 있어서,
상기 유체는 상기 튜브와 열을 교환하는, 회로.
제1항에 있어서,
상기 튜브 공동은 상기 공동을 적어도 부분적으로 채우는 반도체 또는 금속을 갖는, 회로.
제1항에 있어서,
상기 튜브는: 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형 또는 타원형 중 하나인 단면을 갖는 회로.
제1항에 있어서,
상기 튜브는 전도성인, 회로.
제1항에 있어서,
상기 튜브에 결합된 적어도 하나의 발진기 컴포넌트를 더 포함하는 회로.
제8항에 있어서,
상기 발진기 컴포넌트는 상기 튜브의 한 단부에 결합된 인덕터 및 상기 튜브의 반대쪽 단부에 결합된 커패시터를 포함하는, 회로.
전기 에너지 생성을 위한 방법으로, 상기 방법은:
펄스들의 연속 입력 스트림을 생성하는 단계;
내부에 공동을 갖는 튜브에 펄스들의 상기 입력 스트림을 인가하는 단계;
상기 공동을 통해 유체를 펌핑하는 단계; 그리고
상기 튜브에서 전기 신호를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 유체에 열 에너지를 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제10항에 있어서,
펄스들의 연속 입력 스트림을 음의 저항을 통해 통과시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제10항에 있어서,
상기 튜브는: N면 다각형, 원형, 타원형 또는 타원형 중 하나인 단면을 가지는, 방법.
제10항에 있어서,
펄스들의 연속 스트림은 제1 주파수에 있으며 그리고 상기 튜브에 결합된 발진기 회로를 사용하여 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수에서 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 튜브는 기다란 실린더인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 튜브는 에탈론을 형성하는, 방법.
전기 에너지를 생성하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
제1 전력을 갖는 전기 펄스들의 스트림을 생성하는 펄스 발생기;
상기 펄스 발생기와 직렬로 결합된 음의 저항; 및 상기 음의 저항에 결합된 부하; 그리고
상기 음의 저항 및 부하와 직렬로 결합된, 내부에 공동을 갖는 튜브를 포함하며, 상기 튜브는 상기 부하에게 전기 에너지를 제공하는, 장치.
제17항에 있어서,
상기 튜브는, 상기 제1 전력보다 큰 제2 전력을 갖는 전기 에너지로 변환된, 상기 부하로의 열을 수신하도록 구성된, 장치.
제17항에 있어서,
상기 튜브와 직렬로 결합된 발진기를 더 포함하고, 상기 전기 펄스들은 제1 주파수에 있으며 상기 발진기는 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수에서 펄스들을 생성하는, 장치.
제17항에 있어서,
상기 공동은 진공 또는 공기보다 큰 유전율 또는 투자율을 갖는 물질로 채워지는, 장치.