TWI626372B - 一種具摺層構造之可浮性儲水袋 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種具摺層構造之可浮性儲水袋，此種儲水袋包含一較小的出入水口，它是由兩個不同口徑的具摺層構造的可浮性儲水袋連接在一起，它的特性是：(1)不論出入水口是處於水平位置的最高或最低處，儲水袋的容積可隨著流入的水的重力或浮力而自行展開；(2)當出入水口處於最底端時，儲水袋之容積會隨著水的排出而成摺層式的自行縮小；本發明為帕斯卡定律的一種應用，它可使用於一種利用萬有引力來發電的系統中。

Description

一種具摺層構造之可浮性儲水袋

本發明係關於一種具摺層構造之可浮性儲水袋，此種儲水袋包含一較小的出入水口，它是由兩個不同口徑的具摺層構造的可浮性儲水袋連接在一起，它的特性是不論出入水口是處於水平位置的最高或最低處，儲水袋的容積可隨著流入的水的重力及浮力而自行展開；當出入水口處於最底端時，儲水袋之容積會隨著水的排出而自行壓縮其摺層；本發明為帕斯卡定律的一種應用，它可使用於一種利用萬有引力來發電的系統中。

美國專利第8,661,807 B2號，公告於2014年3月4日，揭露了位能再生系統與方法以及電力再生系統與方法。這個電力再生系統是建立在一個位能再生系統上。這個位能再生系統一旦被起動，它便會不斷的與萬有引力互動，利用“水”來當能量載體(Energy Carrier)，透過機械機制產生了一個人造的水循環系統。這個人造水循環系統具有水位差的特性，因此可以利用這個水位差的特性來發電。

這個系統包括了一個翹翹板架構，翹翹板的 左右板子上分別放置了對稱的可壓縮的儲水袋，讓這對稱的儲水袋輪流的進行儲水與排水的動作，來造成翹翹板左右兩邊的力矩不平衡，而翹翹板又一直在尋求兩邊的力矩平衡，可是翹翹板被設計成力矩的平衡永遠不會達成，因此它形成了一個人造的水循環系統。

人造水循環系統須利用到一個可壓縮的儲水袋來進行能量的轉移。儲水時，儲水袋的出入水口會處於儲水袋的最上端，水會從上方儲水槽中流入儲水袋；排水時，儲水袋的出入水口會處於儲水袋的最底端，利用重物對儲水袋上端進行擠壓，便可將袋中的水輸送到位於上方的儲水槽中。

在上述的人造水循環系統中，儲水袋是被置放於一中空的柱型容器中，容器壁用來防止水袋受到擠壓而過度膨脹而而導致破裂。儲水袋只有一端有一個開口(出入水口)。當進行儲水時，它是入水口；當進行排水時，它是出水口。當進行儲水時，這個儲水袋被斜放於翹翹板一邊的平板上，出入水口在翹翹板的邊端，也是水袋最上端；儲水時，上方儲水槽中的水會流入儲水袋中；當進行排水時，這個儲水袋是斜放於翹翹板一邊的平板上，出入水口在邊端，也是儲水袋的最下端；排水時，翹翹板上的重力物會經由滑動對儲水袋進行壓擠，而讓袋中之水受到擠壓而輸送到上方的儲水槽中。

這種儲水袋，習知的設計是將它設計成柱形的、具摺層構造；這種習知的技藝並沒有考慮到利用環境來產生更多的力；例如，大家所熟知的帕斯卡定律的 範例設計，就是利用特殊的設計來增加向上推舉的力，習知的設計並沒有將這個定律應用在儲水袋的設計上。

進一步考慮儲水袋的改進，一個更理想的儲水袋是，能夠利用特別設計的儲水袋，應用帕斯卡定律來放大萬有引力的效力。

維基百科：”帕斯卡定律，又稱帕斯卡原理(Pascal's principle)，是物理學的一個定律，意指加在一個密閉容器中流體任一部分的壓強，必然會按照原來的大小由流體向各個方向傳遞。”

注意到帕斯卡定律並沒有限定容器的形狀，而已知的帕斯卡定律的應用範例設計，是將這些力引導到大活塞上，而形成了向上的推力，也就是在小活塞端施予一向下的小力，而在大活塞端產生一大的向上推力。起重機是相當成功的應用。

圖1為帕斯卡定律的範例設計，根據帕斯卡定律，在液壓系統中的一個活塞上施加一定的壓力，必將在另一個活塞上產生相同的壓力增量。假如第二個活塞的面積是第一個活塞面積的100倍，那麼作用於第二個活塞上的力，將增大為原來的100倍，而兩個活塞上的壓強仍然相等。

帕斯卡定律的另一種應用是在範例設計中，對大活塞端施予一大的向下力，然後在小活塞端產生較長距離的向上位移。這種應用的第一個印象是這似乎並不符合成本效益；但是如果注意到對大活塞端所施的力，是來自於免費的萬有引力(將重物置放於大活塞 上)，那麼它的經濟效益就值得重新思考。上述的想法開始了利用萬有引力的一個動機，適當地的修改習知的應用設計，可以更有效率的引導萬有引力，來做有用的功。

在大活塞上向下施力，讓小活塞端產生向上壓強，使的水產生向上的位移，水所能到達的最高位置，將受限於流體靜力壓(hydrostatic pressure)。在起重機的應用上，大小活塞的面積比，都非常的大，如果直接將這種面積比直接用在位能的增加上，那麼在大活塞上需要施予相當大的力。

在介紹本發明的具摺層構造的可壓縮儲水袋之前，先介紹傳統燈籠的構造。圖3及圖4為傳統的燈籠分別被展開及壓縮的情形。這種可壓縮式的傳統燈籠，必須利用外力，才能將摺層展開；也必須要施予外力，才能將摺層壓縮。本發明的靈感是來自於燈籠的構造，但是本發明跟傳統燈籠的最大不同是，它具有可浮性，並且不須外力便可隨著水的流入或流出而自行將摺層展開或收縮。

要應用帕斯卡定律來跟萬有引力互動，並進而引導萬有引力，將它用在增加水的位能上，整個技術是建立在一種包含兩個不同口徑而連接在一起的具摺層構造的可浮性儲水袋，這種儲水袋具有一較小之出入水口，當儲水時，不管它的出入水口的水平位置是處於水平位置的最高點或最低點，儲水袋之摺層構造可隨著流入的水的重力及浮力而自行展開；另外，當出入水口的 水平高度是處於最低點時，儲水袋會隨著水的排出而自行壓縮其摺層。

將兩個不同口徑的具摺層構造的可浮性儲水袋連接在一起，它的優點是利用小口徑的接觸面，來產生較大的壓強；另外，下方的大口徑的儲水袋的構造，是用來儲存較多的水；而大小兩個儲水袋都具有可浮性，讓小口徑的儲水袋可以較長時間的存在著；也就是讓壓強可以更長時間的被維持著，因為下方大口徑的儲水袋會隨著水量的減少而自行壓縮其摺層；因此更多的水可以被輸送到上方的儲水槽中。

本發明一種具摺層構造的可浮性儲水袋，一種具摺層構造的可浮性儲水袋，其由大小口徑不一的二個具摺層構造的可壓縮儲水袋子連接所組成；其中，口徑較大的可壓縮儲水袋子的一端具一出入水口，另一端連接較小口徑的可壓縮儲水袋子，而出入水口的截面積小於較小口徑的可壓縮儲水袋子的口徑截面積；且該二可壓縮儲水袋子具有可浮性；其中，當出入水口高於該等可壓縮儲水袋子之最高水位時，如果此時讓水流入該等可壓縮儲水袋子，則透過水的重力及該等可壓縮儲水袋子之浮力，便可將該等可壓縮儲水袋子的摺層展開；其中，當出入水口低於該等可壓縮儲水袋子之最低水位時，當該等可壓縮儲水袋子上方的重物置放面受外力擠壓時，該等可壓縮儲水袋子的容積會隨著水的流出而自行壓縮其摺層；其中，在該等可壓縮儲水袋子的最上方重物置放面上置放一固定重物，而產生一固定值的向下 壓強時，該等可壓縮儲水袋子並不會因為本身材料的伸長率而改變此一壓強數值(小口徑儲水袋被完全壓縮)。

這個條件的必要是考慮到，當小口徑儲水袋上方受一向下擠壓力時，由於袋壁材質的伸長率及抗張力因素，儲水袋的體積會適當的膨脹，如果所增加的體積大於小口徑儲水袋的體積，則上方的小口徑的儲水袋有可能會呈現完全壓縮的狀態，此時小口徑的儲存袋已經消失了，因此，接觸面會變成大口徑儲存袋的大小，導致壓強會變小；因為，此時下壓的力不變，但是接觸面變成大口徑的儲水袋的口徑面積。

較佳的是，發明之該等可壓縮儲水袋子的橫切面是圓形或多邊形。

再者，本發明之可浮性儲水袋的構造是除了結構上的接縫之外，全部都是硬式的結構。

另外，本發明之該等可壓縮儲水袋子包括複數個可浮性材料所製成的框架以及伸長率低、抗張強度大的可浮性不透水布，該可浮性不透水布係覆蓋並固定於該等框架上。

又，本發明之該等可壓縮儲水袋子中較大口徑可壓縮儲水袋子之材質的單位重量大於較小口徑可壓縮儲水袋子之單位重量。

此外，本發明之該等可壓縮儲水袋子中較小口徑可壓縮儲水袋子的第一個摺層內設置一小型彈簧墊。

10‧‧‧大活塞

11‧‧‧小活塞

12‧‧‧容器缸

13‧‧‧第一活塞

14‧‧‧第二活塞

20‧‧‧較小口徑的儲水袋子

21‧‧‧重物置放面

22‧‧‧摺層

24‧‧‧出入水口

25‧‧‧框架

26‧‧‧小型彈簧墊

30‧‧‧較大口徑的儲水袋子

32‧‧‧袋壁

40‧‧‧外框

50‧‧‧管線

60‧‧‧儲水槽

圖1係帕斯卡定律應用的一種設計。

圖2係帕斯卡定律的另一種設計。

圖3係被展開的傳統燈籠。

圖4係被壓縮的傳統燈籠。

圖5係本發明之可浮性具摺層構造的儲水袋的示意圖。

圖6係於容器缸中置放可浮性具摺層構造的儲水袋的示意圖。

圖7係利用本發明來產生位能的系統的示意圖。

已知的帕斯卡定律的一個應用，是用來放大所施予的力，是否帕斯卡定律也可以用在增加水的位能上？答案是肯定的，但是它所使用的解決方法，並非我們所熟知的能夠直接放大所施予的力，而是讓容器缸成一大一小相連的儲水袋設計，並讓儲水袋具有摺層構造，並要求儲水袋具可浮性。儲水袋是浮動的，用儲水袋來取代固定式的容器缸的角色，小口徑儲水袋的目的，是要減少大小活塞的面積比，如此的設計，讓大活塞端只需較少的力便可達到所需的壓強；另外，浮動的特性讓壓強被維持著。接下來將說明如何一步步設計這種儲水袋，並說明它如何達到這個目的。

要應用帕斯卡定律來增加水的位能，必須對圖1的設計，作一步步的修改。圖2為帕斯卡定律的第 一步修改，它跟圖1的差異在於：原大活塞及其下方之容器缸12，被修改成一大容器缸以及位於其上方，具較短的柱型構造及較小面積的活塞；在此，稱這一個活塞為第一活塞13，而先前所熟悉的另一邊的小活塞稱為第二活塞14；在此，讓第一活塞13面積仍舊大於第二活塞14面積。

圖2的設計，構成了一個密閉的容器，因此帕斯卡定律適用於這個系統。從表面看來，圖2的設計並沒有有甚麼特別，然而這卻是一個非常重要的修正，因為這種設計開啟了一個新的思維方向：我們希望用較小的向下力，將下方的儲水全部輸送到上方的儲水槽。

圖2的設計並沒有辦法達成目的，因為下壓的壓強並不能一直被保持著。解決方法是讓容器能夠在輸送到上方的儲水槽的過程中，都能夠維持足夠的壓強；所以，進一步修改圖2的設計，我們利用會隨著內儲水的減少而自動縮小其容積的可浮式儲水袋，來取代習知的固定式的容器缸；所以接下來的改進是，將一種包含大小口徑不一但相互連接的具兩個摺層構造的可壓縮儲水袋子，放置在空的容器缸中，然後透過這種設計，我們就可以更有效率的利用萬有引力做有用的功。本發明就是這種儲水袋。

請參考圖5，其係本發明之可浮性具摺層構造的儲水袋的示意圖。本發明的具大小不同口徑的摺層構造的可浮性儲水袋，它是由兩個大小口徑不一的具摺層構造的可浮性、可壓縮儲水的袋子20,30連接所組成， 這種設計的主要目的，是用較小的下壓力，作用於較小的接觸面21，便能夠產生較大的壓強；另外，較大口徑的儲水袋30是用來儲存水的；除此之外，儲水袋子20,30之容積會隨著水的流出，而自行壓縮其摺層構造22的這個特性，讓上方的壓力接觸面盡量維持在較小口徑的儲水袋子20上，因此，當使用於圖7的位能在生系統中，壓強能夠被較長時間的維持著，如此便可將更多的水輸送到上方的儲水槽60中。

除此之外，較大口徑的儲水袋子30具有一較小的出入水口24；當儲水時，不管儲水袋子30的出入水口24的水平位置是處於水平位置的最高點或最低點，儲水袋子20,30會隨著流入的水的重力及浮力而自行展開其摺層22；當出入水口24的水平高度是處於最低點時，儲水袋子20,30之容積可隨著水的流出而自行壓縮其摺層。

要滿足本發明的具摺層構造的可壓縮儲水袋，一種可能的選擇是除了結構上的接縫之外，全部都是硬式的結構。

一種製作這種儲水袋的方法是，利用軟性的、伸長率低、抗張力強度大的可浮性的材料製作儲水袋，然後在其內部的袋壁32，適當的位置黏貼環形且具可浮性的框架25，其比重小於1，可採用如木片或塑膠硬片。

除了結構上的接縫之外，全部都是硬式的結構的條件，是可以稍微放寬的，並不具必要性，所需要 考慮的是，在輸送水的過程中，小口徑儲水袋子20的壓強可以一直被保持著；因此，另外一種可能的選擇是讓儲水袋壁32是伸長率低、抗張強度大的不透水布。要求儲水袋子20,30的袋壁32的材料具伸長率低、抗張強度大的特性，主要原因是要求當儲水袋子20,30的袋壁32受力時，它的容積的增加(膨脹)是在控制範圍內，如此的話，才能保證在排水時，它的壓力的接觸面21維持在較小口徑的儲水袋子20，而不是變成較大口徑的儲水袋子30，如此才能保證受力壓強足以將水輸送到上方的儲水槽60中。

製作上述的具摺層構造的可壓縮儲水袋的方法，是利用可浮性的材料製作儲水袋子20,30的框架25，然後在其上覆蓋伸長率低、抗張強度大的可浮性不透水布，並將框架25與不透水布牢固的黏結在一起。

為了要讓小口徑的儲水袋子20能更容易維持期壓強，可以讓小口徑的儲水袋20的材質的單位重量小於大口徑的儲水袋30的材質的單位重量。

在較小口徑儲水袋子20的第一層摺層，裝置一小型彈簧墊26，會延遲較小口徑儲水袋子20被完全壓縮的時間，也就是在其上的壓強會被較長間維持著。

大小儲水袋20,30的橫切面可以是圓形或多邊形，本實施例則採用圓形的橫切面。

圖6為圖2的修正設計，它與圖2設計的差異在於：拿掉第一活塞，外框40的內部空間置放一大一小成燈籠狀而內部連通之具摺層構造的可浮性、可壓縮 的儲水袋，出入水口24在最下方，並連接到另一邊的較小向上管線50，原來的第一活塞13位置，是一具相同面積的硬式的重物置放面21。

在圖6的實施例中，系統構成了一個密閉的容器，因此帕斯卡定律適用於這個系統。現假設在重物置放面21上施予一向下的力，則在第二活塞14會產生一向上相同壓強的力。

圖7所示的實施例是將圖6實施例中的第二活塞移除，並將管線50向上延伸到適當一高度，然後向旁邊延伸，讓其出水口在一儲水槽60上。適當的選定重物置放面21的面積與第二活塞的面積比，便可讓施予重物置放面上的力，足以讓儲水流到上方儲水槽60中。

當利用重物置放於重物置放面21上方時，所產生的壓強，會讓儲水袋中的水被輸送到上方之儲水槽60。注意到可壓縮儲水袋在進行排水時，儲水袋之容積會隨著水的流出而自行壓縮其摺層構造；也就是施予重物置放面21的壓強被一直維持著，因此水可以持續被輸送到上方的儲水槽60中。

Claims (6)

1. 一種具摺層構造的可浮性儲水袋，其由大小口徑不一的二個具摺層構造的可壓縮儲水袋子連接所組成；其中，較大口徑的可壓縮儲水袋子的一端具一出入水口，另一端連接較小口徑的可壓縮儲水袋子，該出入水口的截面積小於較小口徑的可壓縮儲水袋子的口徑截面積；該二儲水袋子具有可浮性；其中，當該出入水口高於該等可壓縮儲水袋子之最高水位時，如果此時讓水流入該等可壓縮儲水袋子，則透過水的重力及該等可壓縮儲水袋子之浮力，便可將該等可壓縮儲水袋子的摺層展開；其中，當該出入水口低於該等可壓縮儲水袋子之最低水位時，當該等可壓縮儲水袋子上方的重物置放面受外力擠壓時，該等可壓縮儲水袋子的容積會隨著水的流出而自行壓縮其摺層；其中，在該等可壓縮儲水袋子的最上方重物置放面上置放一固定重物，而產生一固定值的向下壓強時，該等可壓縮儲水袋子並不會因為本身材料的伸長率而改變此一壓強數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具摺層構造之可浮性儲水袋，其中該等可壓縮儲水袋子的橫切面是圓形或多邊形。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具摺層構造之可浮性儲水袋，其中該可浮性儲水袋的構造是除了結構上的接縫之外，全部都是硬式的結構。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具摺層構造之可浮性儲水袋，其中該等可壓縮儲水袋子包括複數個可浮性材料所製成的框架以及伸長率低、抗張強度大的可浮性不透水布，該可浮性不透水布係覆蓋並固定於該等框架上。
5. 如申請專利範圍第3項所述之具摺層構造之可浮性儲水袋，其中的較大口徑可壓縮儲水袋子之材質的單位重量大於較小口徑可壓縮儲水袋子之單位重量。
6. 如申請專利範圍第3項所述之具摺層構造之可浮性儲水袋，其中較小口徑可壓縮儲水袋子的第一個摺層內設置一小型彈簧墊。