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KR20150068950A - Engine for energy conversion - Google Patents

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Publication number
KR20150068950A
KR20150068950A KR1020157006735A KR20157006735A KR20150068950A KR 20150068950 A KR20150068950 A KR 20150068950A KR 1020157006735 A KR1020157006735 A KR 1020157006735A KR 20157006735 A KR20157006735 A KR 20157006735A KR 20150068950 A KR20150068950 A KR 20150068950A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinders
zone
cylinder
housing
working fluid
Prior art date
Application number
KR1020157006735A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
성 웅 김
Original Assignee
성 웅 김
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
Priority claimed from US13/841,137 external-priority patent/US9267489B2/en
Application filed by 성 웅 김 filed Critical 성 웅 김
Publication of KR20150068950A publication Critical patent/KR20150068950A/en

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Abstract

열 에너지를 운동 에너지로 변환하기 위한 엔진(3010)이 제공된다. 엔진(3010)은 제1 구역(3045), 제2 구역(3043), 및 제1 구역(3045)과 제2 구역(3043) 사이에서 연장되는 이동 가능한 루프(3055, 3057)를 포함한다. 루프(3055, 3057)와 실린더(3011)가 함께 제1 구역(3045)과 제2 구역(3043) 사이에 이동 가능하도록 실린더(3011)가 루프(3055, 3057)에 부착된다. 각 실린더(3011)는 가지각색의 양의 작동 유체를 내부에 받아들이도록 되어 있고, 제1 양의 작동 유체를 수용하는 제1 상태와, 제2 양의 작동 유체를 수용하는 제2 상태를 비롯하여 복수 개의 상태에 있도록 되어 있으며, 제1 양은 제2 양보다 크다. 각 실린더(3011)는 제1 구역(3045)을 통과하여 이동할 때에 제1 상태에 있고 제2 구역(3043)을 통과하여 이동할 때에 제2 상태에 있게 되어 루프(3055, 3057)에 움직임을 부여한다.An engine 3010 is provided for converting thermal energy into kinetic energy. The engine 3010 includes a first section 3045, a second section 3043 and movable loops 3055 and 3057 extending between the first section 3045 and the second section 3043. The cylinder 3011 is attached to the loops 3055 and 3057 such that the loops 3055 and 3057 and the cylinder 3011 are movable together between the first zone 3045 and the second zone 3043. [ Each cylinder 3011 is adapted to receive therein a plurality of positive working fluids and includes a first state for receiving a first amount of working fluid and a second state for receiving a second amount of working fluid, State, and the first amount is greater than the second amount. Each cylinder 3011 is in a first state when moving through the first zone 3045 and in a second state when moving through the second zone 3043 to impart motion to the loops 3055 and 3057 .

Description

에너지 변환용 엔진{ENGINE FOR ENERGY CONVERSION}[0001] ENGINE FOR ENERGY CONVERSION [0002]

관련 출원의 상호 참조Cross reference of related application

본 출원은 2013년 3월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/841,137호 및 2012년 8월 17일자로 출원된 미국 가출원 제61/684,206호를 우선권 주장하는 국제(PCT) 출원이다. 본 출원은 또한 2010년 10월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/909,114호(현재는 미국 특허 제8,453,443호)에 관한 것으로서, 상기 출원은 2009년 7월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/533,031호(현재 포기됨), 2009년 10월 21일자로 출원된 제61/253,656호(현재 포기됨), 및 2008년 8월 4일자로 출원된 61/085,978호(현재 포기됨)를 우선권 주장하는 출원이다. 전술한 특허 출원 및 특허 전부의 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
This application is an international application (PCT) filed on March 15, 2013, which claims priority to U.S. Patent Application No. 13 / 841,137, and U.S. Provisional Application No. 61 / 684,206, filed August 17, This application is also related to U.S. Patent Application No. 12 / 909,114, now U.S. Patent No. 8,453,443, filed on October 21, 2010, which is filed on July 31, 2009, 12 / 533,031 (now abandoned), 61 / 253,656 (now abandoned) filed on October 21, 2009, and 61 / 085,978 (now abandoned) filed on August 4, 2008 It is an application claiming priority. The disclosures of all of the foregoing patent applications and patents are incorporated herein by reference in their entirety.

기술 분야Technical field

본 발명은 열 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine for converting thermal energy into kinetic energy.

열 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 것은 일의 생성에 있어서 오랫동안 이용되었다. 많은 변환은 바람직하지 않은 연소 부산물(예컨대, 이산화탄소)에 의해 환경을 오염시키는 석유, 석탄, 및/또는 천연 가스 등의 비-재생 가능한 열 에너지 소스를 이용하고 있다. 따라서, 운동 에너지를 생성하기 위해 지열 등의 재생 가능한 에너지 소스를 이용하는 것이 바람직하다. The conversion of thermal energy into kinetic energy has long been used in the production of work. Many transformations utilize non-renewable sources of heat energy such as petroleum, coal, and / or natural gas that pollute the environment by undesirable combustion byproducts (e.g., carbon dioxide). Therefore, it is preferable to use a renewable energy source such as geothermal heat to generate kinetic energy.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 경감 및 제거하는 것이다. It is an object of the present invention to alleviate and eliminate the disadvantages of the prior art.

열 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 엔진이 제공된다. 엔진은 제1 구역, 제2 구역, 및 제1 구역과 제2 구역 사이에서 연장되는 이동 가능한 루프를 포함한다. 루프와 실린더가 함께 제1 구역과 제2 구역 사이에서 이동 가능하도록 컨테이너가 루프에 부착된다. 각 실린더는 가지각색의 양의 작동 유체를 내부에 받아들이도록 되어 있고, 제1 양의 작동 유체를 수용하는 제1 상태와, 제2 양의 작동 유체를 수용하는 제2 상태를 비롯하여 복수 개의 상태에 있도록 되어 있으며, 제1 양은 제2 양보다 크다. 각 컨테이너는 제1 구역을 통과하여 이동할 때에 제1 상태에 있고 제2 구역을 통과하여 이동할 때에 제2 상태에 있게 되어 루프에 움직임을 부여한다.An engine for converting thermal energy into kinetic energy is provided. The engine includes a first zone, a second zone, and a movable loop extending between the first zone and the second zone. A container is attached to the loop so that the loop and the cylinder can be moved together between the first zone and the second zone. Each cylinder being adapted to receive a plurality of positive working fluids therein and to be in a plurality of states including a first state for receiving a first amount of working fluid and a second state for receiving a second amount of working fluid, And the first amount is larger than the second amount. Each container is in a first state when moving through the first zone and in a second state when moving through the second zone to impart movement to the loop.

본 발명의 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 고려되는 예시적인 실시예의 아래의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 구성되는 엔진의 개략적인 측단면도로서, 엔진은 명확도를 위해 단면도로 도시된 복수 개의 유밀식 컨테이너를 구비한다;
도 2는 도 1에 도시된 기밀식 컨테이너들 중 하나의 확대 단면도로서, 컨테이너는 그 팽창 위치에서 도시되어 있다;
도 3은 도 1에 도시된 컨테이너들 중 하나의 확대 단면도로서, 컨테이너는 그 수축 위치에서 도시되어 있다;
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 구성된 엔진의 개략적인 부분 측단면도이다;
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따라 구성된 엔진의 개략적인 부분 측단면도이다;
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따라 구성된 엔진의 개략적인 측단면도이다;
도 7은 도 6에 도시된 엔진의 이동 컨테이너 메카니즘의 부분 사시도이다;
도 8a 및 도 8b는 도 6 및 도 7에 도시된 컨테이너들 중 하나의 확대 단면도로서, 컨테이너는 그 수축 및 팽창 위치에서 각각 도시되어 있다;
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제5 실시예에 따라 구성된 엔진의 컨테이너들 중 하나의 확대 단면도이다;
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따라 구성된 엔진의 개략적인 측단면도이다;
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따라 구성된 엔진의 개략적인 단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of an exemplary embodiment taken in conjunction with the accompanying drawings.
1 is a schematic side cross-sectional view of an engine constructed in accordance with a first embodiment of the present invention, the engine having a plurality of fluid-tight containers shown in cross-section for clarity;
Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of one of the airtight containers shown in Figure 1, wherein the container is shown in its inflated position;
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of one of the containers shown in Figure 1, wherein the container is shown in its retracted position;
4 is a schematic partial side cross-sectional view of an engine constructed in accordance with a second embodiment of the present invention;
5 is a schematic partial side cross-sectional view of an engine constructed in accordance with a third embodiment of the present invention;
Figure 6 is a schematic side cross-sectional view of an engine constructed in accordance with a fourth embodiment of the present invention;
Figure 7 is a partial perspective view of the mobile container mechanism of the engine shown in Figure 6;
Figures 8A and 8B are enlarged cross-sectional views of one of the containers shown in Figures 6 and 7, wherein the container is shown in its retracted and inflated positions, respectively;
9A and 9B are enlarged cross-sectional views of one of the containers of an engine constructed in accordance with a fifth embodiment of the present invention;
10 is a schematic side cross-sectional view of an engine constructed in accordance with a sixth embodiment of the present invention;
11 is a schematic cross-sectional view of an engine constructed in accordance with a seventh embodiment of the present invention.

도 1은 열 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구성되는 엔진(10)을 예시한다. 엔진(10)은 상부 영역(14)과 하부 영역(16)을 갖는 하우징(12)을 구비한다. 상부 샤프트(18) 및 하부 샤프트(20)가 상부 영역(14)과 하부 영역(16)에서 하우징(12)에 의해 각각 회전 가능하게 지지되고, 고정 장착되는 상부 스프로켓(22) 및 하부 스프로켓(24)을 각각 포함하며, 각각의 스프로켓은 치형부(26)를 구비한다. 복수 개의 링크(30)를 갖는 체인(28)의 루프(예컨대, 롤러-체인, 벨트, 케이블 등의 루프)가 제공되어 상부 및 하부 스프로켓(22, 24) 위에서 롤링한다. 보다 구체적으로, 체인(28)의 링크(30)가 상부 및 하부 스프로켓(22, 24)의 치형부(26)와 맞물리도록 되어 있어, 체인(28)에서의 종방향 운동이 스프로켓(22, 24), 및 이에 따라 상부 및 하부 샤프트(18, 20)에서 회전 운동을 각각 생성한다. Figure 1 illustrates an engine 10 constructed in accordance with an exemplary embodiment of the present invention for converting thermal energy into kinetic energy. The engine 10 has a housing 12 having an upper region 14 and a lower region 16. The upper shaft 18 and the lower shaft 20 are rotatably supported by the housing 12 in the upper region 14 and the lower region 16 respectively and the upper sprocket 22 and the lower sprocket 24 And each sprocket is provided with a tooth 26. A loop (e.g., a loop of a roller-chain, a belt, a cable, etc.) of the chain 28 having a plurality of links 30 is provided and rolled over the upper and lower sprockets 22 and 24. More specifically, the link 30 of the chain 28 is adapted to engage with the teeth 26 of the upper and lower sprockets 22, 24 so that longitudinal movement in the chain 28 is transmitted to the sprockets 22, 24 ), And thus rotational motion in the upper and lower shafts 18, 20, respectively.

액체(32; 예컨대, 물 또는 임의의 다른 적절한 유체)가 하우징(12) 내에 수용되고 고온 액체 구역(34)과 저온 액체 구역(36)을 갖는다. 열 에너지 소스(38)와 열 에너지 싱크(40)가 고온 및 저온 액체 구역(34, 36)에 각각 연결되고 액밀식 시일(42, 44)에 의해 각각 유지된다. 열 에너지 소스(38)는 파이프 또는 튜브(46a, 46b)와, 열 에너지를 고온 액체 구역(34)으로 제공하기 위해 파이프(46a, 46b)에 연결되는 열 교환기(46c)를 포함한다. 보다 구체적으로, 재생 가능한 에너지 소스(106; 예컨대, 태양, 지열, 해열 등)에 의해 가열되는 고온 액체 또는 기체(도시 생략)는 파이프(46a)를 통해 (도 1의 화살표 H1에 의해 지시되는 바와 같이) 고온 액체 구역(34) 내로 유입된다. 이어서, 고온 액체 또는 기체는 열 교환기(46c)를 통해 유동하고, 열 에너지는 고온 액체 구역(34)으로 전달되고, 파이프(46b)를 통해 (도 1의 화살표 H2에 의해 지시되는 바와 같이) 고온 액체 구역(34) 밖으로 유동한다. 유사하게, 열 에너지 싱크(40)는 파이프 또는 튜브(48a, 48b)와, 열 에너지를 저온 액체 구역(36)으로부터 제거하기 위해 파이프(48a, 48b)에 연결되는 열 교환기(48c)를 포함한다. 보다 구체적으로, 재생 가능한 에너지 싱크(108)(108; 예컨대, 지열, 해열 등)에 의해 냉각되는 저온 액체 또는 기체(도시 생략)는 파이프(48a)를 통해 (도 1의 화살표 C1에 의해 지시되는 바와 같이) 저온 액체 구역(36) 내로 유입된다. 이어서, 저온 액체 또는 기체는 열 교환기(48c)를 통해 유동하고, 열 에너지는 저온 액체 구역(36)으로부터 제거되고, 그리고 파이프(48b)를 통해 (도 1에 화살표 C2로 지시된 바와 같이) 저온 액체 구역(36) 밖으로 제거된다. 열 교환기(46c)와 열 교환기(48c)에는 고온 및 저온 액체 구역(34, 36) 각각의 내외로 열의 전달을 용이하게 하는 종래의 열 전달 메카니즘(예컨대, 핀)이 마련될 수 있다. 더욱이, 열 교환을 효율적으로 촉진시키기 위해, 에너지 소스(38)가 하우징(12)의 하부 영역(16)에 근접하게 위치 설정되고, 에너지 싱크(40)가 하우징(12)의 상부 영역(14)에 근접하게[예컨대, 상부 스프로켓(22)에 근접하게] 위치 설정된다. A liquid 32 (e.g., water or any other suitable fluid) is received in the housing 12 and has a hot liquid zone 34 and a cold liquid zone 36. A thermal energy source 38 and a thermal energy sink 40 are connected to the hot and cold liquid areas 34 and 36 respectively and are respectively held by liquid tight seals 42 and 44. The thermal energy source 38 includes a pipe or tube 46a and 46b and a heat exchanger 46c connected to the pipes 46a and 46b to provide thermal energy to the hot liquid zone 34. [ More specifically, a hot liquid or gas (not shown) that is heated by a renewable energy source 106 (e.g., sun, geothermal, de-heat, etc.) flows through pipe 46a (As well) into the hot liquid zone 34. The hot liquid or gas then flows through the heat exchanger 46c and the heat energy is transferred to the hot liquid section 34 and passes through the pipe 46b at a high temperature (as indicated by the arrow H2 in Figure 1) And flows out of the liquid zone 34. Similarly, the thermal energy sink 40 includes a pipe or tube 48a, 48b and a heat exchanger 48c connected to the pipes 48a, 48b to remove heat energy from the cold liquid zone 36 . More specifically, the cold liquid or gas (not shown) that is cooled by the renewable energy sink 108 (e. G., Geothermal, heat dissipative, etc.) Temperature liquid zone 36). The cold liquid or gas then flows through the heat exchanger 48c and the heat energy is removed from the cold liquid section 36 and passed through the pipe 48b (as indicated by arrow C2 in Figure 1) Is removed out of the liquid zone 36. The heat exchanger 46c and the heat exchanger 48c may be provided with conventional heat transfer mechanisms (e. G., Fins) that facilitate the transfer of heat to and from each of the hot and cold liquid areas 34,36. The energy source 38 is positioned proximate the lower region 16 of the housing 12 and the energy sink 40 is positioned within the upper region 14 of the housing 12. In addition, (E.g., close to the upper sprocket 22).

고온 및 저온 액체 구역(34, 36) 간에 열 에너지의 직접적인 혼합을 줄이도록 배플(50)이 하우징(12) 내에[예컨대, 체인(28)에 의해 형성되는 내부 루프의 감금부 내에] 위치 설정된다. 하우징(12)의 하부 영역(16)에 근접하게[예컨대, 배플(50) 아래에 그리고 체인(28)의 감금부 외측에] 배치될 수 있는 순환 수류(54)를 생성하도록 물 펌프(52)가 또한 제공된다. 순환 수류(54)는 하부 영역(16)에서 고온 액체 구역(34)과 저온 액체 구역(36) 간에 열 에너지의 혼합을 추가 억제시키도록 물 커튼을 형성한다. The baffle 50 is positioned within the housing 12 (e.g., within the confinement of the inner loop formed by the chain 28) to reduce direct mixing of thermal energy between the hot and cold liquid areas 34,36 . A water pump 52 is provided to create a circulating water stream 54 that can be disposed proximate to the lower region 16 of the housing 12 (e.g., below the baffle 50 and outside the confinement portion of the chain 28) Is also provided. The circulating water stream 54 forms a water curtain to further suppress the mixing of thermal energy between the hot liquid zone 34 and the cold liquid zone 36 in the lower region 16. [

도 1을 계속 참조하면, 기밀식 또는 유밀식 컨테이너(56, 58, 60, 62)가 브라켓(64)에 의해 체인(28)에 부착되어 액체(32) 내에 침지된다. 컨테이너(56, 58, 60, 62)는 고온 및 저온 구역(34, 36)을 연속적으로 통과하여 이동하도록 되어 있어 체인(28) 및 스프로켓(22, 24)이 회전하게 한다. 그러한 회전을 유발하기 위하여, 각각의 컨테이너(56, 58, 60, 62)에는 공기, 이산화탄소, 냉매 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 유체일 수 있는 작동 유체(66)가 제공된다. 작동 유체(66)는 컨테이너(56, 58, 60, 62)의 체적이 증가 또는 감소하게 하기 위하여 팽창 및 수축도록 되어 있다. 컨테이너(56, 58, 60, 62)의 구성 및 작동은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. 1, a gas-tight or fluid-tight container 56, 58, 60, 62 is attached to the chain 28 by a bracket 64 and is immersed in the liquid 32. As shown in Fig. Containers 56, 58, 60 and 62 are adapted to move continuously through hot and cold zones 34 and 36 to allow chain 28 and sprockets 22 and 24 to rotate. To cause such rotation, each container 56, 58, 60, 62 is provided with a working fluid 66 which may be air, carbon dioxide, refrigerant or any other fluid known in the art. The working fluid 66 is intended to expand and contract to increase or decrease the volume of the containers 56, 58, 60, 62. The construction and operation of the containers 56, 58, 60, 62 will be described in more detail below.

도 2 및 도 3을 참조하면, 컨테이너(58)는 내측 실린더(76)를 포함하고, 내측 실린더는 개방 단부(78) 및 폐쇄 단부(80)와, 내표면(82) 및 외표면(84)을 갖는다. 컨테이너(58)는 또한 개방 단부(90)와 폐쇄 단부(92) 뿐만 아니라 내표면(94) 및 외표면(96)을 갖는 외측 실린더(88)를 포함한다. 외측 실린더(88)는 내측 실린더(76)가 외측 실린더(88) 내에 위치 설정되는 접힘 위치(도 3 참조)와, 내측 실린더(76)가 외측 실린더(88)로부터 외측을 향해 연장되는 확장 위치 사이에서 내측 실린더(76)에 대해 이동 가능하도록 내측 실린더(76)에 활주 가능하게 부착된다. 내측 실린더(76)의 외표면(84)과 외측 실린더(88)의 내표면(94) 사이에서 개방 단부(78)에 근접하게 밀봉 링(86)이 위치 설정되어 컨테이너(58)가 유밀식이 되게 한다. 적어도 하나의 유지 링(98)이 개방 단부(90)에 근접하게 외측 실린더(88)에 부착되어 외측 실린더(88)가 내측 실린더(76)로부터 미끄러져 빠지는 것을 방지한다. 코일 스프링 또는 다른 적절한 엘라스토머 어징(urging) 요소가 또한 내측 실린더(76)의 폐쇄 단부(80) 및 외측 실린더(88)의 폐쇄 단부(92)에 부착되어 외측 실린더(88)를 그 접힘 위치를 향해 이동시키게 한다. 컨테이너(58)를 작동 유체(66)로 충전시키도록 밸브(102)가 제공된다. 핀(104)이 내측 실린더(76) 및 외측 실린더(88)의 외표면(84, 96) 상에 각각 배치되어 실린더 내에 수용된 작동 유체(66) 내외로 열의 전달을 용이하게 한다. 내측 및 외측 실린더(76, 88)는 임의의 적절한 내부식성, 열 전도성 재료(예컨대, 플라스틱 또는 금속)으로 제조될 수 있다. 2 and 3, the container 58 includes an inner cylinder 76 having an open end 78 and a closed end 80, an inner surface 82 and an outer surface 84, Respectively. Container 58 also includes an outer cylinder 88 having an inner surface 94 and an outer surface 96 as well as an open end 90 and a closed end 92. 3) in which the inner cylinder 76 is positioned within the outer cylinder 88 and an extended position where the inner cylinder 76 extends outward from the outer cylinder 88 To the inner cylinder (76) so as to be movable relative to the inner cylinder (76). The seal ring 86 is positioned proximate the open end 78 between the outer surface 84 of the inner cylinder 76 and the inner surface 94 of the outer cylinder 88 such that the container 58 is oil- do. At least one retaining ring 98 is attached to the outer cylinder 88 proximate the open end 90 to prevent the outer cylinder 88 from slipping out of the inner cylinder 76. A coil spring or other suitable elastomeric urging element is also attached to the closed end 80 of the inner cylinder 76 and the closed end 92 of the outer cylinder 88 to urge the outer cylinder 88 toward its folded position . Valve 102 is provided to fill container 58 with working fluid 66. A pin 104 is disposed on the outer surfaces 84 and 96 of the inner cylinder 76 and the outer cylinder 88 respectively to facilitate the transfer of heat to and from the working fluid 66 received in the cylinder. The inner and outer cylinders 76, 88 can be made of any suitable corrosion resistant, thermally conductive material (e.g., plastic or metal).

각각의 컨테이너(56, 60, 62)는 도 2 및 도 3에 예시된 컨테이너(58)와 동일한 구성 및 작동을 갖는다. 그러한 사정으로, 컨테이너(56, 60, 62)의 특정한 구성은 본 명세서에서 설명하지 않기로 한다. Each of the containers 56, 60, 62 has the same configuration and operation as the container 58 illustrated in Figures 2 and 3. For that reason, the specific configuration of the containers 56, 60, 62 will not be described herein.

이하, 도 1을 참조하여 엔진(10)의 작동을 설명한다. 도 1에서, 컨테이너(56, 58)는 고온 액체 구역(34)에 배치되고, 컨테이너(60, 62)는 저온 액체 구역(36)에 배치된다. 각각의 컨테이너(56, 58) 내의 작동 유체(66)는 고온 액체 구역(34)으로부터 열 에너지를 흡수하고 팽창하여, 외측 실린더(88)가 그 수축 위치(도 3 참조)로부터 팽창 위치(도 2 참조)로 이동하게 함으로써 컨테이너(56, 58)의 체적을 증가시킨다[즉, 컨테이너(56, 58)가 팽창된 체적으로 팽창됨]. 컨테이너(56, 58) 내의 작동 유체(66)는 체적이 증가되지만 질량은 동일하기 때문에, 컨테이너(56, 58)에 각각 작용하는 부력을 증가시킨다. 이와 달리, 각각의 컨테이너(60, 62) 내의 작동 유체(66)는 그 열 에너지를 저온 액체 구역(36)으로 방출하여 외측 실린더(88)가 그 팽창 위치(예컨대, 도 2 참조)로부터 그 수축 위치(예컨대, 도 3 참조)로 이동하게 함으로써 컨테이너(60, 62)의 체적을 감소시킨다[즉, 컨테이너(60, 62)는 감소된 체적으로 수축됨]. 컨테이너(60, 62) 내의 작동 유체(66)가 체적이 감소되지만 질량은 동일하기 때문에, 컨테이너(60, 62)에 각각 작용하는 부력(72, 74)을 감소시킨다. 그 결과, 컨테이너(56, 58)에 작용하는 부력(68, 70)의 합이 컨테이너(60, 62)에 작용하는 부력(72, 74)의 합보다 커짐으로써, 체인(28)을 (도 1의 화살표 R에 의해 지시되는 바와 같이) 시계 방향으로 회전시키는 합력(F)이 생긴다. 고온 및 저온 액체 구역(34, 36) 각각의 내외로 열 에너지의 연속적인 유동의 결과로서, 컨테이너(56, 58, 60, 62)가 고온 및 저온 액체 구역(34, 36) 사이에서 연속적으로 이동함으로써, 체인(28)에 연속적인 운동을 부여한다. 체인(28)의 운동은 상부 및 하부 스프로켓(22, 24)과, 이에 따라 샤프트(18, 20)에 회전 운동 에너지를 부여한다. 샤프트(18, 20)의 회전 운동 에너지를 저장 및/또는 이용하도록 적절한 메카니즘이 채용될 수 있다. 예컨대, (도 1에 점선으로 도시된) 발전기(G)가 벨트(B)를 통해 샤프트(18)에 의해 구동되어 운동 에너지를 전기 에너지를 변환시킬 수 있다. Hereinafter, the operation of the engine 10 will be described with reference to Fig. 1, containers 56 and 58 are disposed in a hot liquid zone 34 and containers 60 and 62 are disposed in a cold liquid zone 36. The working fluid 66 in each of the containers 56 and 58 absorbs and expands thermal energy from the hot liquid zone 34 such that the outer cylinder 88 is displaced from its retracted position To increase the volume of the containers 56, 58 (i.e., the containers 56, 58 are inflated into the expanded volume). The working fluid 66 in the containers 56 and 58 increases the volume but increases the buoyancy acting on the containers 56 and 58, respectively, because the masses are the same. Alternatively, the working fluid 66 in each of the containers 60, 62 may discharge its thermal energy into the cold liquid zone 36 such that the outer cylinder 88 is displaced from its expanded position (e.g., (E. G., Containers 60 and 62 are contracted in a reduced volume) by causing them to move to a position (e. G., See FIG. The working fluid 66 in the containers 60 and 62 is reduced in volume but the buoyancy 72 and 74 acting on the containers 60 and 62 respectively are reduced because the masses are the same. As a result, the sum of the buoyancy forces 68, 70 acting on the containers 56, 58 is greater than the sum of the buoyancy forces 72, 74 acting on the containers 60, 62, (As indicated by the arrow R in Fig. The containers 56, 58, 60, 62 are continuously moved between the hot and cold liquid areas 34, 36 as a result of the continuous flow of thermal energy into and out of each of the hot and cold liquid areas 34, Thereby imparting a continuous motion to the chain 28. As shown in Fig. The movement of the chain 28 imparts rotational kinetic energy to the upper and lower sprockets 22, 24 and thus the shafts 18, 20. Appropriate mechanisms may be employed to store and / or utilize the rotational kinetic energy of the shafts 18,20. For example, a generator G (shown in phantom in FIG. 1) may be driven by the shaft 18 via belt B to convert kinetic energy into electrical energy.

본 발명은 많은 이익 및 이점을 제공한다. 예컨대, 재생 가능한 열 에너지의 운동 에너지로의 변환은 환경 친화적 그리고 비용 효율적 방식으로 수행된다. 운동 에너지의 생성은 기계적으로 단순한 방식으로 제공된다[즉, 힘(F)이 체인(28)에서의 움직임을 만들고, 이러한 움직임이 스프로켓(22, 24) 및 이에 따라 샤프트(18, 20)에 회전 운동 에너지를 부여한다].The present invention provides many benefits and advantages. For example, the conversion of renewable thermal energy into kinetic energy is performed in an environmentally friendly and cost effective manner. The generation of kinetic energy is provided in a mechanically simple manner (i. E. Force F creates a movement in the chain 28 and this movement is transmitted to the sprockets 22, 24 and thus to the shafts 18, Kinetic energy].

본 발명은 많은 수정예 및 변형예를 가질 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예컨대, 컨테이너(56, 58, 60, 62)는 엘라스토머 재료의 단일 부재로 제조되는 풍선형 블레이더와 같이 상이한 크기 및 형상으로 형성되는 팽창 가능하고 수축 가능한 구성요소로 제조될 수 있다. 개별적인 엔진들이 상이한 크기 및 형상의 컨테이너들의 조합으로 제조될 수 있다. 유지 링(98)은 또한 백업 밀봉 링으로서 기능하도록 크기 및 형상이 정해질 수 있다[즉, 유지 링은 밀봉 링(86)이 누출되면 작동 유체(66)를 컨테이너(56, 58, 60, 62) 내에 수용하는 이차 시일로서 기능할 수 있다]. 액체(32)의 표면은 상부 스프로켓(22)이 액체(32) 내에 침지되고 컨테이너(56, 58, 60, 62)가 고온 및 저온 액체 구역(34, 36) 사이에서 운동을 통해 액체 내에 침지되도록 하우징(12) 내의 높이(도시 생략)로 설정될 수 있다. It should be noted that the present invention may have many modifications and variations. For example, the containers 56, 58, 60, 62 may be made of an inflatable, retractable component formed in different sizes and shapes, such as a balloon-shaped bladder made of a single piece of elastomeric material. Individual engines can be manufactured with a combination of containers of different sizes and shapes. The retaining ring 98 may also be sized and shaped to function as a back-up seal ring (i. E., The retaining ring is configured such that when the seal ring 86 leaks, ) As a secondary seal. The surface of the liquid 32 is such that the upper sprocket 22 is immersed in the liquid 32 and the container 56, 58, 60, 62 is immersed in the liquid through movement between the hot and cold liquid areas 34, And may be set to a height (not shown) in the housing 12.

도 4, 도 5, 도 6-도 8a, 도 9a-도 9b, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 내지 제8 실시예를 각각 예시한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예를 참조하여 전술한 요소들에 동일하게 또는 실질적으로 대응하는, 도 4, 도 5, 도 6-도 8a, 도 9a-도 9b, 도 10 및 도 11에 예시된 요소들은 일천 내지 칠천 만큼 각각 늘어난 대응하는 참조 번호에 의해 지시하였다. 새로운 요소들은 일천 내지 칠천의 홀수 참조 번호로 각각 지시되어 있다. 이들 실시예와 함께 대응하는 참조 번호 또는 홀수의 사용은 오직 예시 목적을 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. Figs. 4, 5, 6, 8A, 9A, 9B, 10 and 11 illustrate the second to eighth embodiments of the present invention, respectively. 4, 5, 6, 8A, 9A-9B, 10, and 11, which correspond equally or substantially to the elements described above with reference to the embodiment shown in Figs. The illustrated elements are indicated by corresponding reference numerals which are each increased by one to seven thousand. The new elements are each indicated by an odd number reference number from one to seven thousand. The use of corresponding reference numerals or odd numbers in conjunction with these examples is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the invention.

도 4를 참조하면, 브라켓(1064)에 의해 체인(1028)에 부착되는 기밀식 또는 액밀식 컨테이너(1007, 1009)를 갖는 엔진(1010)이 예시되어 있다. 도 4는 엔진(1010)의 일부만을 예시하고 있는데, 엔진에는 구성 및 작동이 컨테이너(1007, 1009)와 동일한 추가의 컨테이너(도시 생략)가 마련될 수 있다. 엔진(1010)은 컨테이너(56, 58, 60, 62)에 상이한 구성이 제공된다는 점을 제외하고는 모든 면에서 엔진(10)과 동일하다. 컨테이너(1007, 1009)의 구성은 아래에서 설명된다. Referring to Fig. 4, an engine 1010 having an airtight or liquid-tight container 1007, 1009 attached to a chain 1028 by a bracket 1064 is illustrated. 4 illustrates only a portion of the engine 1010, wherein the engine may be provided with additional containers (not shown) whose configuration and operation are the same as those of the containers 1007, 1009. Engine 1010 is identical to engine 10 in all respects except that the containers 56, 58, 60, 62 are provided with different configurations. The configurations of the containers 1007 and 1009 are described below.

각각의 컨테이너(1007, 1009)는 시일(1017)에 의해 벨로우즈부(1015)에 부착되는 한쌍의 강성 캡(1011, 1013)을 구비한다. 벨로우즈부(1015)는 고무 등의 가요성 재료로 제조된다. 벨로우즈부(1015)는 수축 위치[도 4의 컨테이너(1009) 참조]로부터 팽창 위치[도 4의 컨테이너(1007) 참조]로 그리고 그 반대로 컨테이너(1007, 1009)의 이동을 용이하게 한다. 각각의 컨테이너(1007, 1009)는 또한 밸브(1019)를 구비하고, 이 밸브를 통해 기체 또는 액체가 초기에 컨테이너(1007, 1009)로 공급된다. Each of the containers 1007 and 1009 has a pair of rigid caps 1011 and 1013 attached to the bellows portion 1015 by a seal 1017. [ The bellows portion 1015 is made of a flexible material such as rubber. The bellows portion 1015 facilitates movement of the containers 1007 and 1009 from the retracted position (see container 1009 in FIG. 4) to the expanded position (see container 1007 in FIG. 4) and vice versa. Each container 1007,1009 also has a valve 1019 through which gas or liquid is initially supplied to the containers 1007,1009.

이하, 도 5를 참조하면, 엔진(2010)은 브라켓(2015a, 2015b)을 통해 체인(2028)에 각각 부착되는 복수 개의 기체 또는 액체 충전된 컨테이너(2011, 2013)를 구비한다. 도 5는 엔진(2010)의 일부만을 예시하는데, 엔진에는 구성 및 작동이 컨테이너(2011, 2013)와 동일한 추가의 컨테이너(도시 생략)가 마련될 수 있다. 또한, 엔진(2010)은 아래에 설명되는 것을 제외하고 도 1에 도시된 엔진(10) 및/또는 도 4에 도시된 엔진(1010)과 기본적으로 동일한 구성 및 작동을 갖는다. 5, the engine 2010 includes a plurality of gas or liquid-filled containers 2011 and 2013 attached to a chain 2028 through brackets 2015a and 2015b, respectively. 5 illustrates only a portion of the engine 2010, wherein the engine may be provided with additional containers (not shown) whose configuration and operation are the same as the containers 2011 and 2013. In addition, engine 2010 has essentially the same configuration and operation as engine 10 shown in Fig. 1 and / or engine 1010 shown in Fig. 4, except as described below.

도 5를 참조하면, 컨테이너(2011)는 단부 또는 캡(2017, 2019)과, 유밀식 방식으로 서로 단부(2017, 2019)에 대해 접하는 벨로우즈부(2021)를 구비한다. 단부(2017, 2019)와 벨로우즈부(2021)는 도 4에 도시된 강성 캡(1011, 1013)과 벨로우즈부(1015)가 구성되는 방식과 유사한 방식으로 구성 및 조립된다. 벨로우즈부(2021)는 팽창 위치[도 5의 컨테이너(2011) 참조]로부터 압축 위치[예컨대, 도 5의 컨테이너(2013) 참조]로 그리고 그 반대로 컨테이너(2011)의 이동을 용이하게 한다. 단부(2017)는 밸브(2041)를 구비하고, 이 밸브를 통해 기체 또는 액체가 초기에 컨테이너(2011)로 공급된다. Referring to Fig. 5, the container 2011 includes an end portion or caps 2017 and 2019, and a bellows portion 2021 that abuts against the end portions 2017 and 2019 in a fluid-tight manner. The end portions 2017 and 2019 and the bellows portion 2021 are constructed and assembled in a manner similar to the manner in which the rigid caps 1011 and 1013 and the bellows portion 1015 shown in Fig. The bellows portion 2021 facilitates movement of the container 2011 from the inflated position (see container 2011 in FIG. 5) to the compressed position (e.g., see container 2013 in FIG. 5) and vice versa. The end 2017 has a valve 2041 through which gas or liquid is initially supplied to the container 2011. [

브라켓(2015a)은 한쌍의 버팀대(2023, 2025)를 구비하고, 이들 버팀대 사이에 컨테이너(2011)가 개재된다. 컨테이너(2011)의 각각의 단부(2017, 2019)에 고정되는 지지 바아(2027, 2029)가 버팀대(2023, 2025)에 의해 각각 활주 가능하게 지지되어, 지지 바아는 버팀대(2023, 2025)에 대해 각각 종방향으로 이동될 수 있다. 보다 구체적으로, 지지 바아(2027, 2029)는 컨테이너(2011)를 브라켓(2015a) 상에 이동 가능하게 지지하여, 컨테이너(2011)는 엔진(2010)의 작동 중에 팽창 및 수축될 수 있다. The bracket 2015a has a pair of braces 2023 and 2025, and the container 2011 is interposed between the braces. Support bars 2027 and 2029 fixed to the respective ends 2017 and 2019 of the container 2011 are slidably supported by the braces 2023 and 2025 respectively so that the support bar is supported on the braces 2023 and 2025 Respectively. More specifically, the support bars 2027 and 2029 movably support the container 2011 on the bracket 2015a so that the container 2011 can expand and contract during the operation of the engine 2010. Fig.

지지 바아(2027, 2029) 상에는 온도 민감성 스프링(2031, 2033)이 배치된다. 보다 구체적으로, 스프링(2031)은 버팀대(2023)와 컨테이너(2011)의 단부(2017) 사이에 위치 설정되어 부착되며, 스프링(2033)은 버팀대(2025)와 컨테이너(2011)의 단부(2019) 사이에 위치 설정되어 부착된다. 종래의 형상 기억 합금으로 제조될 수 있는 각각의 스프링(2031, 2033)은 고온 형상과 저온 형상 사이에서 이동하도록 가열 및 냉각을 이용한다. 보다 구체적으로, 각각의 스프링(2031, 2033)은 이들이 노출되는 주위의 액체 또는 유체의 온도를 기초로 하여 팽창 및 수축되어, 컨테이너(2011)가 그 팽창 위치와 압축 위치 사이에서 이동하게 한다. On the support bars 2027 and 2029, temperature sensitive springs 2031 and 2033 are disposed. More specifically, the spring 2031 is positioned and attached between the brace 2023 and the end 2017 of the container 2011, and the spring 2033 is attached between the brace 2025 and the end 2019 of the container 2011, As shown in FIG. Each of the springs 2031 and 2033, which may be made of a conventional shape memory alloy, uses heating and cooling to move between a hot shape and a low temperature shape. More specifically, each spring 2031, 2033 expands and contracts based on the temperature of the surrounding liquid or fluid to which they are exposed, causing the container 2011 to move between its expanded and compressed positions.

컨테이너(2013)는 기본적으로 컨테이너(2011)와 동일한 구성 및 작동을 갖는다. 그러한 사정으로, 컨테이너(2013)의 구체적인 구성은 여기에서 설명하지 않는다. The container 2013 basically has the same configuration and operation as the container 2011. Fig. For that reason, the specific configuration of the container 2013 is not described here.

배출 호스(2037a, 2037b)를 통해 유체 호스(2035)가 컨테이너(2011, 2013)에 각각 연결된다. 유체 호스(2035)는 복수 개의 호스 브라켓(2039)을 통해 체인(2028)에 고정되어, 유체 호스(2035)는 체인(2028) 및 이에 따라 컨테이너(2011, 2013)와 함께 이동될 수 있다. 체인(2028) 둘레에 루프를 형성하는 유체 호스(2035)는 도관으로서 기능하고, 이 도관을 통해 기체 또는 액체가 컨테이너(2011)로부터 컨테이너(2013)로 그리고 그 반대로 유동될 수 있어, 아래에 또한 설명되는 방식으로 컨테이너(2011, 2013)의 팽창 및 수축을 용이하게 한다. 유체 호스(2035), 배출 호스(2037a, 2037b), 및 컨테이너(2011, 2013)는 시스템 내에 수용된 유체의 양이 실질적으로 일정하게 유지되도록(즉, 유체가 시스템으로부터 빠져나가지 못하도록) 폐쇄(즉, 유밀식) 시스템을 형성한다. Fluid hose 2035 is connected to containers 2011 and 2013 via discharge hoses 2037a and 2037b, respectively. The fluid hose 2035 is secured to the chain 2028 via a plurality of hose brackets 2039 so that the fluid hose 2035 can be moved with the chain 2028 and thus the containers 2011 and 2013. The fluid hose 2035 that forms a loop around the chain 2028 functions as a conduit through which gas or liquid can flow from the container 2011 to the container 2013 and vice versa, Facilitates the expansion and contraction of the container 2011, 2013 in the manner described. The fluid hose 2035, the discharge hoses 2037a and 2037b and the containers 2011 and 2013 are closed (i.e., closed) so that the amount of fluid received in the system remains substantially constant (i.e., Hydraulic system).

작동 시에, 엔진(2010)은 열 에너지 싱크(도시 생략)에 연결되는 저온 액체 구역(2043)과, 열 에너지 소스(도시 생략)에 연결되는 고온 액체 구역(2045)을 갖는 액체 내에 침지된다. 컨테이너(2011, 2013)와 유체 호스(2035)에는 밸브(2041)를 통해 작동 유체(2066)(예컨대, 기체)가 충전된다. 작동 유체(2066)는 컨테이너(2011, 2013) 둘레의 액체보다 낮은 밀도를 갖는다. In operation, the engine 2010 is immersed in a liquid having a cold liquid zone 2043 connected to a thermal energy sink (not shown) and a hot liquid zone 2045 connected to a thermal energy source (not shown). The containers 2011 and 2013 and the fluid hose 2035 are filled with a working fluid 2066 (for example, gas) through a valve 2041. The working fluid 2066 has a lower density than the liquid around the containers 2011 and 2013.

컨테이너(2011)가 저온 액체 구역(2043)에 있을 때에, 스프링(2031, 2033)은 각자의 저온 형상으로 수축된다. 각 스프링(2031, 2033)의 저온 형상이 그 고온 형상보다 작은 길이를 갖기 때문에, 스프링(2031, 2033)은 컨테이너(2011)의 각각의 단부(2017, 2019)를 서로 멀어지게[즉, 각각 버팀대(2023, 2025)를 향해] 당김으로써, 컨테이너(2011)가 그 팽창 위치[도 5의 컨테이너(2011) 참조]로 팽창되게 한다. 전술한 바와 같이, 컨테이너(2011)는 유체 호스(2035)와 유체 연통되고, 유체 호스는 컨테이너(2013)와 유체 연통된다. 그러한 사정으로, 컨테이너(2011)가 팽창할 때에, 작동 유체(2066)는 유체 호스(2035), 컨테이너(2013) 및/또는 엔진(2010)의 다른 용기들로부터 컨테이너(2011) 내로 유동함으로써, 컨테이너(2011) 내에 존재하는 작동 유체(2066)의 체적 또는 양을 증가시킨다. 증가된 체적/양으로 인해, 컨테이너(2011) 내의 작동 유체(2066)는 컨테이너(2011)에 작용하는 부력(2070)을 증가시킨다. When the container 2011 is in the low-temperature liquid zone 2043, the springs 2031 and 2033 contract to their respective low-temperature shapes. The springs 2031 and 2033 are arranged so that the respective ends 2017 and 2019 of the container 2011 are spaced apart from each other (Toward containers 2023 and 2025), causing container 2011 to expand to its expanded position (see container 2011 in Fig. 5). As described above, the container 2011 is in fluid communication with the fluid hose 2035, and the fluid hose is in fluid communication with the container 2013. In such a situation, when the container 2011 expands, the working fluid 2066 flows into the container 2011 from the fluid hose 2035, the container 2013, and / or other containers of the engine 2010, Increases the volume or amount of working fluid 2066 present in the workpiece 2011. Due to the increased volume / volume, the working fluid 2066 in the container 2011 increases buoyancy 2070 acting on the container 2011.

이와 달리, 컨테이너(2013)가 고온 액체 구역(2045)에 있을 때에, 그 온도 민감성 스프링은 저온 형상보다 큰 길이를 갖는 각각의 고온 형상(도 5 참조)으로 팽창한다. 그 결과, 스프링이 컨테이너(2013)의 단부(즉, 단부 캡)를 서로를 향해 압박함으로써, 컨테이너(2013)가 그 압축 위치[도 5의 컨테이너(2013) 참조]로 수축되게 한다. 컨테이너(2013)는 유체 호스(2035)와 유체 연통하기 때문에, 적어도 일부의 작동 유체(2066)가 컨테이너(2013)로부터 유체 호스(2035), 컨테이너(2011) 및/또는 엔진(2010)의 다른 컨테이너로 유출됨으로써, 컨테이너(2013) 내의 작동 유체(2066)의 체적 또는 양을 감소시킨다. 그 감소된 체적/양으로 인해, 컨테이너(2013) 내에 남아 있는 작동 유체(2066)는 컨테이너(2013)에 작용하는 부력(2072)을 감소시킨다. 컨테이너(2013)에 작용하는 감소된 부력(2072)은 컨테이너(2011)에 작용하는 부력(2070)보다 작다. 그 결과, 합력(F)이 체인(2028)에 작용하여 체인을 시계 방향으로 이동시킨다. 고온 및 저온 액체 구역(2045, 2043) 각각의 내외로 열 에너지의 연속적인 유동 때문에, 컨테이너(2011, 2013)는 저온 및 고온 액체 구역(2043, 2045) 사이에서 연속적으로 이동함으로써 연속적인 움직임을 체인(2028)에 부여한다. Alternatively, when the container 2013 is in the hot liquid section 2045, its temperature sensitive spring expands to each high temperature shape (see FIG. 5) having a length greater than the low temperature shape. As a result, the spring urges the ends (that is, the end caps) of the container 2013 toward each other, causing the container 2013 to contract to its compression position (see the container 2013 in Fig. 5). Because the container 2013 is in fluid communication with the fluid hose 2035, at least some of the working fluid 2066 may be dispensed from the container 2013 to the fluid hose 2035, the container 2011, and / Thereby reducing the volume or amount of the working fluid 2066 in the container 2013. Due to its reduced volume / volume, the working fluid 2066 remaining in the container 2013 reduces the buoyancy 2072 acting on the container 2013. The reduced buoyancy 2072 acting on the container 2013 is less than the buoyancy 2070 acting on the container 2011. [ As a result, the resultant force F acts on the chain 2028 to move the chain clockwise. Because of the continuous flow of heat energy into and out of each of the hot and cold liquid areas 2045 and 2043, the containers 2011 and 2013 move continuously between the cold and hot liquid areas 2043 and 2045, (2028).

도 6 및 도 7은 열 에너지를 운동 에너지로 변환시키기 위한 본 발명의 제4 예시적인 실시예에 따라 구성되는 엔진(3010)을 예시한다. 엔진(3010)은 달리 지적되지 않는다면 전술한 실시예들(특히, 도 5에 도시된 실시예)과 유사한 구성 및 작동을 갖는다. 엔진(3010)은 하우징(3012)을 포함하고, 하우징은 내부에 공기(3032)(또는 다른 적절한 유체 또는 기체)의 바디를 포함하며 상부 고온 구역(3045), 중간 구역(3051) 및 바닥 저온 구역(3043)을 포함한다. 단열 유리 패널(3053)은 아래에서 설명되는 하우징(3012)의 상단부 및 상부면에 설치된다. 상부 샤프트(3018) 및 하부 샤프트(3020)는 상부 고온 구역(3045)와 바닥 저온 구역(3043) 각각에서 하우징(3012)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 고정 장착되는 상부 스프로켓(3022)과 하부 스프로켓(3024)을 각각 포함하며, 각 스프로켓은 치형부(3026)를 구비한다. 복수 개의 링크(3030)를 갖는 체인(3055, 3057)의 루프(예컨대, 롤러-체인, 벨트, 케이블 등의 루프)는 대응하는 상부 및 하부 스프로켓(3022, 3024)의 쌍 위에서 롤링하도록 제공된다. 보다 구체적으로, 각 체인(3055, 3057)의 링크(3030)가 대응하는 상부 및 하부 스프로켓(3022, 3024)의 상의 치형부(3026)와 맞물리도록 되어 있어, 체인(3055, 3057)의 종방향 운동이 스프로켓(3022, 3024), 및 이에 따라 상부 및 하부 샤프트(3018, 3020)의 회전 운동을 각각 생성한다. Figures 6 and 7 illustrate an engine 3010 constructed in accordance with a fourth exemplary embodiment of the present invention for converting thermal energy into kinetic energy. The engine 3010 has a configuration and operation similar to those of the above-described embodiments (particularly, the embodiment shown in Fig. 5), unless otherwise indicated. Engine 3010 includes a housing 3012 that includes a body of air 3032 (or other suitable fluid or gas) therein and includes an upper hot zone 3045, a middle zone 3051, (3043). The insulating glass panel 3053 is installed on the upper and upper surfaces of the housing 3012 described below. The upper shaft 3018 and the lower shaft 3020 are rotatably supported by the housing 3012 in the upper and lower temperature zones 3045 and 3043 respectively and are rotatably supported by the upper sprocket 3022 and the lower sprocket 3022, (3024), each sprocket having a tooth (3026). A loop of chains 3055 and 3057 having a plurality of links 3030 is provided to roll over a pair of corresponding upper and lower sprockets 3022 and 3024. More specifically, the links 3030 of the chains 3055 and 3057 are adapted to engage with the teeth 3026 of the corresponding upper and lower sprockets 3022 and 3024 so that the longitudinal direction of the chains 3055 and 3057 Motion creates sprockets 3022 and 3024, and thus rotational movement of upper and lower shafts 3018 and 3020, respectively.

엔진(3010)의 상부 고온 구역(3045)에 고온 열 에너지를 제공하도록 재생 가능한 에너지 소스가 사용된다. 예컨대, (도 6에서 화살표 S로 지시되는) 태양 에너지는 (반투명하거나 투명한) 단열 유리 패널(3053)을 통해 전달되어 하우징(3012) 내에 수용된 공기(3032)를 가열시킨다. 이와 관련하여, 유리 패널(3053)은 열을 상부 고온 구역(3045) 내에 유지하도록 되어 있다. 일 실시예에서, 유리 패널(3053)은 (금속 패널 등과 같은) 다른 적절한 패널 또는 태양 에너지 또는 다른 재생 가능한 열 에너지를 상부 고온 구역(3045)에 제공할 수 있는 메카니즘으로 대체될 수 있다.A renewable energy source is used to provide high temperature thermal energy to the upper hot zone 3045 of the engine 3010. [ For example, the solar energy (indicated by arrow S in Fig. 6) is transmitted through a (translucent or transparent) insulating glass panel 3053 to heat the air 3032 received in the housing 3012. [ In this regard, the glass panel 3053 is adapted to hold heat in the upper hot zone 3045. In one embodiment, the glass panel 3053 can be replaced by another suitable panel (such as a metal panel or the like) or a mechanism capable of providing solar energy or other renewable thermal energy to the upper hot zone 3045.

도 6에 도시된 바와 같이, 여분의 열 에너지를 저장하도록 태양 에너지 저장 탱크(3059)가 제공됨으로써, 그러한 에너지가 필요에 따라 상부 고온 구역(3045)으로 공급될 수 있다. 히트 펌프(3061)가 또한 제공되어 불필요한 열 에너지를 중간 구역(3051)으로부터 인출한다. 히트 펌프(3061)는 또한 임의의 종류의 외부 열 에너지(예컨대, 태양, 지열, 해열 등)를 수집하도록 구성될 수 있다. 히트 펌프(3061)에 의해 인출된 임의의 여분의 고온 또는 저온 열 에너지는 고온 또는 저온 열 에너지 저장 탱크(3063, 3065) 내에 각각 저장될 수 있고 필요에 따라 상부 고온 구역(3045) 또는 바닥 저온 구역(3043)으로 각각 선택적으로 공급될 수 있다.As shown in FIG. 6, a solar energy storage tank 3059 is provided to store extra thermal energy, so that such energy can be supplied to the upper high temperature zone 3045 as needed. A heat pump 3061 is also provided to draw unwanted thermal energy from the middle zone 3051. The heat pump 3061 may also be configured to collect any kind of external thermal energy (e.g., solar, geothermal, heat dissipation, etc.). Any extra high or low temperature thermal energy drawn by the heat pump 3061 can be stored in each of the high temperature or low temperature thermal energy storage tanks 3063 and 3065 and can be stored in the upper high temperature zone 3045 or the bottom low temperature zone, (3043), respectively.

바닥 저온 구역(3043)은 지하에 배치되어 태양 에너지(S)의 입력부로부터 바닥 저온 구역(3043)으로 단열 및 보호를 제공할 수 있다. 저온 열 에너지 소스(3067)는 또한 저온 열 에너지를 바닥 저온 구역(3043)에 공급하도록 하우징(3012)의 바닥에 근접하게 제공된다. 저온 열 에너지 소스(3067)는 냉수, 지열 에너지, 또는 임의의 다른 적절한 열 에너지 입력부를 이용할 수 있다. 대류와 고온 및 저온 열 에너지 입력부로 인해, 하우징(3012) 내에 온도 구배가 형성되는데, 상부 고온 구역(3045)이 바닥 저온 구역(3043)보다 높은 온도를 갖는다. The floor low temperature zone 3043 may be placed underground to provide insulation and protection from the input of the solar energy S to the floor low temperature zone 3043. The low temperature heat energy source 3067 is also provided close to the bottom of the housing 3012 to supply low temperature heat energy to the bottom low temperature zone 3043. The low temperature thermal energy source 3067 may utilize cold water, geothermal energy, or any other suitable heat energy input. Due to the convection and the high and low temperature thermal energy inputs, a temperature gradient is formed in the housing 3012, wherein the upper hot zone 3045 has a temperature higher than the bottom cold zone 3043.

상부 고온 구역(3045)과 바닥 저온 구역(3043) 간에 고온 유체 및 저온 유체의 혼합을 억제하도록 상부 고온 구역(3045)과 중간 구역(3051) 사이에 상부 L형 칸막이(3069)가 제공된다. 상부 L형 칸막이(3069) 중 하나는 하우징(3012)의 일측부에 부착되고, 다른 상부 L형 칸막이(3069)는 하우징(3012)의 대향 측부에 부착된다. 상부 L형 칸막이(3069) 중 하나에 상부 커튼 팬(3071)이 장착되어 상부 고온 구역(3045)과 중간 구역(3051) 간에 열 에너지의 전달을 더욱 억제하도록 공기 커튼을 생성한다. An upper L-shaped partition 3069 is provided between the upper hot zone 3045 and the middle zone 3051 to suppress mixing of the hot fluid and the low temperature fluid between the upper hot zone 3045 and the floor cold zone 3043. [ One of the upper L-shaped partition 3069 is attached to one side of the housing 3012 and the other upper L-shaped partition 3069 is attached to the opposite side of the housing 3012. [ An upper curtain pan 3071 is mounted in one of the upper L-shaped partitions 3069 to create an air curtain to further inhibit the transfer of thermal energy between the upper hot zone 3045 and the middle zone 3051.

유사하게, 하부 L형 칸막이(3073)가 상부 고온 구역(3045)과 바닥 저온 구역(3043) 사이에서 고온 및 저온 유체의 혼합을 억제하도록 바닥 저온 구역(3043)과 중간 구역(3051) 사이에 제공된다. 하부 L형 칸막이(3073) 중 하나는 하우징(3012)의 일측부에 부착되고, 다른 하부 L형 칸막이(3073)는 하우징(3012)의 대향 측부에 부착된다. 하부 커튼 팬(3075)이 하부 L형 칸막이(3073) 중 하나에 위치 설정되어 바닥 저온 구역(3043)과 중간 구역(3051) 간에 열 에너지의 전달을 더욱 억제하도록 공기 커튼을 생성한다. Similarly, a lower L-shaped partition 3073 is provided between the bottom cold zone 3043 and the middle zone 3051 to suppress mixing of hot and cold fluids between the upper hot zone 3045 and the lower cold zone 3043 do. One of the lower L-shaped partition 3073 is attached to one side of the housing 3012 and the other lower L-shaped partition 3073 is attached to the opposite side of the housing 3012. [ The lower curtain pan 3075 is positioned in one of the lower L-shaped partitions 3073 to create an air curtain to further inhibit the transfer of thermal energy between the floor low temperature zone 3043 and the middle zone 3051. [

도 6 및 도 7을 또한 참조하면, 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)는 브라켓(3081, 3083; 또한 도 8a 참조)에 의해 체인(3055, 3057)에 부착된다. 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)는 고온 구역(3045), 중간 구역(3051), 및 저온 구역(3043)을 통해 순차적으로 이동하도록 되어 있어, 체인(3055, 3057) 및 스프로켓(3022, 3024)이 회전하게 한다. 그러한 회전을 유발하기 위하여, 각 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)는 실질적으로 비압축성 작동 유체(3085)(즉, 물 또는 다른 적절한 액체와 같이 압력 변화에 의해 큰 영향을 받지 않는 유체)가 충전되도록 되어 있다. 작동 유체(3085)는 부동액, 염, 또는 유체(3085)의 결빙을 억제하도록 당업계에 공지된 임의의 다른 물질을 함유할 수 있다. 유체 호스(3035)는 연통 호스(3037)에 의해 각 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)에 연결되고 작동 유체(3085)가 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079) 사이에서 통과하여 유동할 수 있는 도관으로서 기능하고, 이에 따라 아래에서 더 설명되는 방식으로 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)의 팽창 및 수축을 허용한다. 유체 호스(3035)는 샤프트(3018, 3020) 상에 각각 장착되는 휠(3087, 3089) 또는 다른 안내 돌출부에 의해 측방향 움직임이 저지되고, 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079) 및 체인(3055, 3057)과 함께 이동한다. 유체 호스(3035)와 각 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079) 사이에서 작동 유체(3085)의 유동을 제어하도록 각 연통 호스(3037)에 밸브(3091; 도 8a 및 도 8b에만 도시됨)가 마련된다. 밸브(3091)는 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)가 상부 고온 구역(3045)과 바닥 저온 구역(3043)을 통해 이동할 때에 터치, 중량, 액츄에이터, 자기장, 또는 임의의 다른 적절한 방법을 통해 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 유체 호스(3035)와 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)는 작동 유체(3085)가 시스템을 탈출하는 일 없이 유체 호스(3035)와 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079) 사이에서 이동하게 하는 폐쇄(즉, 유밀식) 시스템을 형성한다. 6 and 7, containers 3011, 3013, 3077 and 3079 are attached to chains 3055 and 3057 by brackets 3081 and 3083 (see also Fig. 8A). The containers 3011, 3013, 3077 and 3079 are sequentially moved through the high temperature zone 3045, the intermediate zone 3051 and the low temperature zone 3043 so that the chains 3055 and 3057 and the sprockets 3022 and 3024 ). In order to cause such rotation, each container 3011, 3013, 3077, 3079 is substantially filled with an incompressible working fluid 3085 (i.e., a fluid that is not significantly affected by pressure changes, such as water or other suitable liquid) . The working fluid 3085 may contain antifreeze, salt, or any other material known in the art to inhibit freezing of fluid 3085. The fluid hose 3035 is connected to the respective containers 3011, 3013, 3077 and 3079 by the communication hose 3037 and the working fluid 3085 can flow through the containers 3011, 3013, 3077 and 3079 3013, 3077, 3079 to allow expansion and contraction of the containers 3011, 3013, 3077, 3079 in a manner to be described further below. The fluid hose 3035 is prevented from lateral movement by the wheels 3087 and 3089 or other guide protrusions respectively mounted on the shafts 3018 and 3020 and the containers 3011, 3013, 3077 and 3079 and the chain 3055 , 3057). A valve 3091 (shown only in Figs. 8A and 8B) is provided in each communication hose 3037 so as to control the flow of the working fluid 3085 between the fluid hose 3035 and each of the containers 3011, 3013, 3077, . Valve 3091 may be opened by touch, weight, actuator, magnetic field, or any other suitable method when containers 3011, 3013, 3077, 3079 move through upper and lower temperature zones 3045, Or closed. The fluid hose 3035 and the containers 3011,3013,3077 and 3079 allow the working fluid 3085 to move between the fluid hose 3035 and the containers 3011,3013,3077 and 3079 without escaping the system To form a closed (i.e., fluid-tight) system.

이하, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 컨테이너(3011)는 대향 단부 플레이트(3095, 3097)를 갖는 실린더(3093)를 포함한다. 단부 플레이트(3095)는 브라켓(3081)을 통해 체인(3055)에 부착되고, 작동 유체(3095)가 폐쇄 유체 시스템을 탈출하는 일 없이 실린더(3093) 내외로의 작동 유체(3085)의 유동이 제어되도록 유밀식 방식으로 유체 호스(3035)에 연결된다. 폐쇄 단부(3101)와 개방 단부(3013)를 갖는 스프링 유지 프레임(3099)가 폐쇄 단부(3101)에서 브레켓(3083)을 통해 체인(3057)에 연결되고, 개방 단부(3103)에서 실린더(3093)에 연결된다. 실린더(3093) 내측에 실린더 피스톤(3105)이 이동 가능하게 장착되고, 실린더 피스톤은 아래에 설명되도록 스템 부재(3111)에 의해 연결되는 대향된 피스톤 부재(3107, 3109)를 포함한다. 8A and 8B, the container 3011 includes a cylinder 3093 having opposite end plates 3095 and 3097. [ The end plate 3095 is attached to the chain 3055 via the bracket 3081 and the flow of the working fluid 3085 into and out of the cylinder 3093 is controlled without the working fluid 3095 escaping the closed fluid system And is connected to the fluid hose 3035 in a fluid-tight manner. A spring retaining frame 3099 having a closed end 3101 and an open end 3013 is connected to the chain 3057 via the bracket 3083 at the closed end 3101 and is connected to the chain 3057 at the open end 3103, . A cylinder piston 3105 is movably mounted inside the cylinder 3093 and the cylinder piston includes opposed piston members 3107 and 3109 connected by a stem member 3111 as described below.

컨테이너(3011)는 또한 가열 또는 냉각을 이용하여 고온 형상과 저온 형상 사이에서 이동시키는 형상 기억 스프링(3113) 또는 다른 적절한 엘라스토머 온도 민감성 어징 요소(도 8a 및 도 8b 참조)를 포함한다. 보다 구체적으로, 각각의 형상 기억 스프링(3113)은 차가운 또는 저온 온도 상태에 있을 때에 팽창 형태(도 8a 참조)를 취하고 따뜻한 또는 고온 온도 상태에 있을 때에 수축 형태(도 8b 참조)를 취하도록 되어 있다. 각각의 형상 기억 스프링(3113)은 피스톤(3105)이 형상 기억 스프링(3113)의 형태 변화에 응답하여 "업(up)" 위치와 "다운(down)" 위치 사이에서 이동 가능하도록 스프링 유지 프레임(3099)의 폐쇄 단부(3101) 및 피스톤 부재(3109)에 고정 부착되어 있다. 즉, 형상 기억 스프링(3113)이 그 팽창 형태에 있을 때에, 피스톤(3105)은 "업" 위치(도 8a 참조)로 이동하여 작동 유체(3085)가 실린더(3093)로부터 유체 호스(3035) 및 다른 컨테이너(3013, 3077, 3079) 중 하나 이상의 컨테이너 내로 유동하게 한다. 컨테이너(3011)는 감소된 양의 작동 유체(3085)를 갖기 때문에, 그 전체 중량은 피스톤(3105)이 "업" 위치에 있을 때에 감소된다(즉, 가볍다). 이와 달리, 형상 기억 스프링(3113)이 그 수축 형태에 있을 때에, 피스톤(3105)은 "다운" 위치(도 8b 참조)로 이동하여 작동 유체(3085)가 유체 호스(3035) 및 다른 컨테이너(3013, 3077, 3079) 중 하나 이상의 컨테이너로부터 실린더(3093)로 유동하게 한다. 컨테이너(3011)는 증가된 양의 작동 유체(3085)를 갖기 때문에, 그 전체 중량은 피스톤(3105)이 그 "다운" 위치에 있을 때에 증가된다. Container 3011 also includes shape memory spring 3113 or other suitable elastomeric temperature sensitive sizing element (see Figs. 8a and 8b) that moves between hot and cold shapes using heating or cooling. More specifically, each shape memory spring 3113 is configured to take an inflated shape (see Fig. 8A) when in a cold or cold temperature state and a shrunk shape (see Fig. 8B) when in a warm or hot temperature state . Each shape memory spring 3113 is configured to move the spring retaining frame 3113 such that the piston 3105 is movable between an "up" position and a " 3099 and the piston member 3109. The piston member 3109 is fixedly attached to the closed end 3101 of the piston member 3109. [ That is, when the shape memory spring 3113 is in its expanded state, the piston 3105 moves to the "up" position (see FIG. 8A), and the working fluid 3085 moves from the cylinder 3093 to the fluid hose 3035 and 3077, and 3079 into one or more containers. Since the container 3011 has a reduced amount of working fluid 3085, its total weight is reduced (i.e., light) when the piston 3105 is in the "up" position. Alternatively, when the shape memory spring 3113 is in its retracted configuration, the piston 3105 moves to the "down" position (see FIG. 8B) to allow the working fluid 3085 to flow through the fluid hose 3035 and other containers 3013 , 3077, 3079) to the cylinder (3093). Since the container 3011 has an increased amount of working fluid 3085, its total weight is increased when the piston 3105 is in its "down" position.

형상 기억 스프링(3113)의 민감도를 컨테이너(3011)를 둘러싸는 공기의 온도로 증가시키기 위해, 실린더(3093) 및 스프링 유지 프레임(3099)은 임의의 적절한 열 전도성 재료(예컨대, 플라스틱 또는 금속)로 구성될 수 있다. 더욱이, 스프링 유지 프레임(3099)은 주위 공기의 온도를 형상 기억 스프링(3113)으로 쉽게 전달하기 위하여 개구 또는 다른 메카니즘을 구비할 수 있다. The cylinder 3093 and the spring retaining frame 3099 may be formed of any suitable thermally conductive material (e.g., plastic or metal) to increase the sensitivity of the shape memory spring 3113 to the temperature of the air surrounding the container 3011 Lt; / RTI > Further, the spring holding frame 3099 may have an opening or other mechanism to easily transfer the temperature of ambient air to the shape memory spring 3113. [

작동 시에, 컨테이너(3011)가 상부 고온 구역(3045)으로 이동함에 따라, 그 관련된 밸브(3091)가 개방되어 작동 유체(3085)가 피스톤 실린더(3093) 내외로 유동하게 한다. 형상 기억 스프링(3113)이 상부 고온 구역(3045)으로부터 열 에너지를 흡수하기 시작하면, 형상 기억 스프링은 그 수축 형태(도 8b 참조)로 이동하기 시작하여 실린더 피스톤(3111)이 "업" 위치(도 8a 참조)로부터 "다운" 위치(도 8b 참조)로 이동하게 한다. 유체 호스(3035)와 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)가 폐쇄 유체 시스템을 형성하기 때문에, 실린더 피스톤(3105)의 이러한 운동은 흡인력을 생성하여 작동 유체(3085)가 컨테이너(3011) 내로 들어가게 한다. 작동 유체(3085)의 유입으로 인해, 컨테이너(3011)는 고온 구역(3045)에 진입했을 때의 중량에 비해 훨씬 무거운 중량을 갖게 된다. 컨테이너(3011)가 도 8b에 도시된 팽창 상태에 도달하면 및/또는 컨테이너가 상부 고온 구역(3045) 밖으로 이동하면, 밸브(3091)가 폐쇄되도록 구동되어 작동 유체(3085)가 컨테이너(3011) 밖으로 유동하지 못한다. In operation, as the container 3011 moves into the upper hot zone 3045, its associated valve 3091 is opened to allow the working fluid 3085 to flow into and out of the piston cylinder 3093. When the shape memory spring 3113 begins to absorb heat energy from the upper high temperature zone 3045, the shape memory spring starts to move in its shrunk form (see FIG. 8B) and the cylinder piston 3111 moves to the " (See FIG. 8A) to the "down" position (see FIG. 8B). This movement of the cylinder piston 3105 creates a suction force so that the working fluid 3085 enters the container 3011 as the fluid hose 3035 and the containers 3011, 3013, 3077, 3079 form a closed fluid system do. Due to the inflow of the working fluid 3085, the container 3011 has a much heavier weight than the weight when it enters the hot zone 3045. When the container 3011 reaches the expansion state shown in FIG. 8B and / or the container moves out of the upper hot zone 3045, the valve 3091 is driven to close so that the working fluid 3085 flows out of the container 3011 It does not flow.

바닥 저온 구역(3043)에 진입하면, 컨테이너(3011)의 밸브(3091)는 개방되도록 구동되어, 작동 유체(3085)가 컨테이너(3011) 내외로 유동하게 한다. 형상 기억 스프링(3113)이 주위의 저온 구역(3043)으로 열 에너지를 빼앗기기 시작함에 따라, 형상 기억 스프링은 피스톤(3105)이 그 "다운" 위치(도 8b 참조)로부터 그 "업" 위치(도 8a 참조)로 이동하게 하는 팽창 형태를 취한다. 그 결과, 실린더(3093) 내에 존재하는 작동 유체(3085)는 그 실린더로부터 유체 호스(3035) 및 컨테이너(3013, 3077, 3079) 중 하나 이상의 컨테이너로 방출된다. 이전 문단에서 컨테이너(3011)와 관련하여 전술한 흡인력과 유사하게 컨테이너(3013, 3077, 3079) 중 하나 이상의 컨테이너에 의해 생성되는 흡인력이 또한 피스톤(3093) 내의 작동 유체(3085)가 컨테이너(3011)로부터 방출되게 할 수 있다. 컨테이너(3011) 내의 감소된 양의 작동 유체(3085)를 고려하면, 컨테이너(3011)는 상부 고온 구역(3035)을 떠났을 때의 중량에 비해 훨씬 가벼운 중량을 갖는다. 컨테이너(3011)가 도 8a에 도시된 수축 상태에 도달하면 및/또는 컨테이너(3011)가 바닥 저온 구역(3043) 밖으로 이동하면, 밸브(3091)는 폐쇄되도록 구동되어 작동 유체(3085)가 컨테이너(3011) 밖으로 유동하지 못한다. When entering the floor low temperature zone 3043, the valve 3091 of the container 3011 is driven to open, causing the working fluid 3085 to flow into and out of the container 3011. The shape memory spring causes the piston 3105 to move from its "down" position (see FIG. 8b) to its "up" position (see also FIG. 8b) as the shape memory spring 3113 begins to pull heat energy into the surrounding low temperature zone 3043 8a). As a result, the working fluid 3085 existing in the cylinder 3093 is discharged from the cylinder to one or more containers of the fluid hose 3035 and the containers 3013, 3077, 3079. The suction force generated by one or more of the containers 3013, 3077 and 3079 similar to the suction force described above with respect to the container 3011 in the previous paragraph is also such that the working fluid 3085 in the piston 3093 flows into the container 3011, As shown in FIG. Considering the reduced amount of working fluid 3085 in the container 3011, the container 3011 has a much lighter weight compared to the weight when leaving the upper hot zone 3035. When the container 3011 reaches the contraction state shown in FIG. 8A and / or the container 3011 moves out of the bottom low temperature zone 3043, the valve 3091 is driven to close so that the working fluid 3085 is supplied to the container 3011).

각각의 다른 컨테이너(3013, 3077, 3079)는 도 8a 및 도 8b에 예시된 컨테이너(3011)와 동일한 구성 및 작동을 갖는다. 그러한 사정으로, 컨테이너(3013, 3077, 3079)의 특정한 구성은 여기에서 설명하지 않는다. 엔진(3010)은 또한 추가의 컨테이너를 구비할 수 있다. Each of the other containers 3013, 3077, 3079 has the same configuration and operation as the container 3011 illustrated in Figs. 8A and 8B. For that reason, the specific configuration of the containers 3013, 3077, 3079 is not described here. Engine 3010 may also have additional containers.

다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 컨테이너(3011, 3079)는 중간 구역(3051)과 바닥 저온 구역(3042)을 각각 통과했고, 이에 따라 도 8a에 도시된 컨테이너 상태와 유사한 상태에 있다. 이와 달리, 컨테이너(3013, 3077)는 상부 고온 구역(3045)과 중간 구역(3051)을 각각 통과하였고, 이에 따라 도 8b에 예시된 컨테이너 상태와 유사한 상태에 있다. 그 결과, 도 6에서 체인(3055, 3057)의 좌측에 위치 설정된 각 컨테이너[즉, 컨테이너(3011, 3079)]의 중량은 도 6에서 체인(3055, 3057)의 우측에 위치 설정된 각 컨테이너[즉, 컨테이너(3013, 3077)]의 중량보다 작다. 그 결과, 컨테이너(3013, 3077)에 각각 작용하는 중력(3115, 3117)의 합은 컨테이너(3011, 3079)에 각각 작용하는 중력(3119, 3201)의 합보다 큼으로써, 체인(3055, 3057)이 (도 6 및 도 7에서 화살표 R에 의해 지시되는 바와 같이) 시계 방향으로 회전하게 하는 합력(F)을 생성한다. 상부 고온 구역(3045)과 바닥 저온 구역(3043) 각각의 내외로 열 에너지의 연속적인 유동의 결과로서, 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)는 상부 고온 구역(3045)과 바닥 저온 구역(3043) 사이에서 연속적으로 이동함으로써, 체인(3055, 3057)에 연속적인 움직임을 부여한다. 체인(3055, 3057)의 운동은 스프로켓(3022, 3024), 및 이에 따라 샤프트(3018, 3020)에 회전 운동 에너지를 부여한다. 적절한 메카니즘이 샤프트(3018, 3020)의 회전 운동 에너지를 저장 및/또는 이용하도록 채용될 수 있다. 예컨대, (도 7에 점선으로 도시된) 발전기(G)는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키도록 벨트(B)를 통해 샤프트(3020)에 의해 구동될 수 있다. 6 and 7, containers 3011 and 3079 have passed through intermediate zone 3051 and bottom low temperature zone 3042, respectively, and thus are in a state similar to the container condition shown in FIG. 8A. Alternatively, the containers 3013 and 3077 have passed through the upper hot zone 3045 and the middle zone 3051, respectively, and thus are in a state similar to the container condition illustrated in FIG. 8B. As a result, the weight of each container (i.e., containers 3011 and 3079) positioned on the left side of the chains 3055 and 3057 in Fig. 6 is equal to the weight of each container positioned on the right side of the chains 3055 and 3057 , The containers 3013 and 3077). As a result, the sum of the gravities 3115 and 3117 acting on the containers 3013 and 3077 is greater than the sum of the gravities 3119 and 3201 acting on the containers 3011 and 3079, (As indicated by the arrow R in Figs. 6 and 7) in the clockwise direction. As a result of the continuous flow of heat energy into and out of each of the upper and lower temperature zones 3045 and 3043, the containers 3011, 3013, 3077 and 3079 are connected to the upper and lower temperature zones 3045 and 3043 , Thereby giving continuous movement to the chains 3055 and 3057. [ The movement of the chains 3055 and 3057 imparts rotational kinetic energy to the sprockets 3022 and 3024, and thus to the shafts 3018 and 3020. Suitable mechanisms may be employed to store and / or utilize the rotational kinetic energy of the shafts 3018 and 3020. [ For example, generator G (shown in phantom in FIG. 7) may be driven by shaft 3020 through belt B to convert kinetic energy into electrical energy.

일 실시예에서, 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)의 밸브(3091)는 제거될 수 있다. 다른 실시예에서, 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079) 중 적어도 2개의 밸브(3091)가 동시에 개방 상태에 있다. 또 다른 실시예에서, 샤프트(3018, 3020) 중 한쪽 또는 양쪽이 구동 메카니즘(예컨대, 수동 크랭크, 전기 모터 등)에 연결될 수 있어, 컨테이너들이 정지되어 있을 때에 컨테이너(3011, 3013, 3077, 3079)에 최초 운동을 부여하도록 구동될 수 있다. In one embodiment, valve 3091 of containers 3011, 3013, 3077, 3079 can be removed. In another embodiment, at least two of the containers 3011, 3013, 3077, 3079 are in the open state at the same time. In yet another embodiment, one or both of the shafts 3018 and 3020 may be connected to a drive mechanism (e.g., a hand crank, an electric motor, etc.) so that the containers 3011, 3013, 3077, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

본 발명의 다른 실시예에서, 엔진(3010)은 컨테이너(3011)(도 9a 및 도 9b 참조)와 유사한 컨테이너를 구비할 수 있다. 컨테이너(4011)는 아래에서 달리 지시하지 않는다면 도 8a 및 도 8b에 도시된 컨테이너(3011)와 유사한 구성 및 작동을 갖는다. 컨테이너(4011)는 대향 단부(4125, 4127)가 브라켓(4081, 4083)에 의해 체인(4055, 4057)에 연결되는 실린더 프레임(4123)을 포함한다. 실린더 프레임(4123)은 단부(4125)에 인접한 측부에 고정 장착되는 실린더 프레임 후크(4129)를 포함한다. 컨테이너(4011)는 또한 유체 호스(4035)에 연결되는 벨로우즈형 유체 실린더(4131)를 포함한다. 유체 실린더(4131)는 가요성 재료(예컨대, 고무)로 제조될 수 있어, 컨테이너(4011)가 수축 형태(도 9a 참조)로부터 팽창 형태(도 9b 참조)로 그리고 그 반대로 이동될 수 있다. 측면 플레이트(4133, 4135)가 대향 단부에서 유체 실린더(4131)에 부착된다. 측면 플레이트(4133)는 단부(4125)에 고정 부착되고, 측면 플레이트(4135)는 실린더 프레임(4123)에 이동 가능하게 장착되는 슬라이드 브라켓(4137)에 고정 부착되어, 유체 실린더(4131)의 수축 및 팽창을 허용한다. 슬라이드 브라켓 후크(4139)는 슬라이드 브라켓(4137)에 고정 장착되고, 형상 기억 스프링(4113)은 슬라이드 브라켓 후크(4139) 및 실린더 프레임 후크(4129)에 부착된다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 형상 기억 스프링(3113)과 달리, 형상 기억 스프링(4113)은 열 에너지가 이 스프링에 의해 흡수될 때에(예컨대, 고온 구역에 있을 때에) 팽창하고, 열 에너지가 스프링으로부터 제거될 때에(예컨대, 저온 구역에 위치될 때에) 수축하도록 되어 있다. 도 9a는 압축되고 가벼운 중량에 대응하는 "업" 위치에 있는 유체 실린더(4131)를 도시하고, 도 9b는 팽창되고 무거운 중량에 대응하는 "다운" 위치에 있는 유체 실린더(4131)를 도시한다. 형상 기억 스프링(4113)은 완전히 컨테이너(4011)의 외측에 위치 설정되기 때문에, 주위 환경에서의 온도 변화에 쉽게 반응할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the engine 3010 may include a container similar to the container 3011 (see Figs. 9A and 9B). The container 4011 has a configuration and operation similar to the container 3011 shown in Figs. 8A and 8B unless otherwise indicated below. Container 4011 includes a cylinder frame 4123 whose opposite ends 4125 and 4127 are connected to chains 4055 and 4057 by brackets 4081 and 4083. The cylinder frame 4123 includes a cylinder frame hook 4129 which is fixedly mounted on a side adjacent to the end 4125. Container 4011 also includes a bellows-like fluid cylinder 4131 connected to fluid hose 4035. The fluid cylinder 4131 can be made of a flexible material (e.g., rubber) so that the container 4011 can be moved from the retracted configuration (see FIG. 9A) to the expanded configuration (see FIG. 9B) and vice versa. The side plates 4133 and 4135 are attached to the fluid cylinder 4131 at the opposite ends. The side plate 4135 is fixedly attached to the slide bracket 4137 which is movably mounted on the cylinder frame 4123 so that the fluid cylinder 4131 is contracted and / Allows expansion. The slide bracket hook 4139 is fixedly attached to the slide bracket 4137 and the shape memory spring 4113 is attached to the slide bracket hook 4139 and the cylinder frame hook 4129. Unlike shape memory spring 3113 shown in Figs. 8A and 8B, shape memory spring 4113 expands when thermal energy is absorbed by this spring (for example, when it is in a high temperature zone) (E.g., when it is located in a low temperature zone). 9A shows a fluid cylinder 4131 in an "up" position corresponding to a compressed and light weight, and Fig. 9B shows a fluid cylinder 4131 in a "down" position corresponding to an expanded and heavy weight. Since the shape memory spring 4113 is completely positioned outside the container 4011, the shape memory spring 4113 can easily respond to the temperature change in the surrounding environment.

도 10을 참조하면, 본 발명의 예시적인 제6 실시예에 따라 구성된 엔진(5010)이 예시되어 있다. 엔진(5010)은 달리 지시하지 않는다면 도 6 내지 도 8b에 도시된 실시예와 기본적으로 동일한 구성 및 작동을 갖는다. 엔진(5010)은 유체 호스(5035)에 커플링되고 체인(5055, 5057)에 부착되는 컨테이너(5011, 5013, 5077, 5079)를 구비하고, 컨테이너는 샤프트(5018, 5020) 상에 장착된 스프로켓(5020, 5022)에 맞물리도록 되어 있다. Referring to FIG. 10, an engine 5010 constructed in accordance with an exemplary sixth embodiment of the present invention is illustrated. Engine 5010 has essentially the same configuration and operation as the embodiment shown in Figures 6 to 8B unless otherwise indicated. The engine 5010 has a container 5011, 5013, 5077, 5079 which is coupled to the fluid hose 5035 and attached to the chains 5055, 5057. The container has sprockets 5011, (5020, 5022).

엔진(5010)은 또한 상부 저온 구역(5043), 중간 구역(5051) 및 바닥 고온 구역(5045)을 갖는 공기 바디(5032)를 포함하는 하우징(5012)을 구비한다. 기류가 통과하게 하도록 하우징(5012)의 상부측에 그릴(5141) 또는 다른 적절한 개구 형태를 구비한다. 그릴(5141) 근처(5141)의 하우징(5012) 내부에 팬(5143)이 위치 설정되어 상부 저온 구역(5043)을 통한 공기의 이동을 용이하게 한다. The engine 5010 also includes a housing 5012 that includes an air body 5032 having an upper low temperature zone 5043, a middle zone 5051 and a bottom high temperature zone 5045. And has a grill 5141 or other suitable opening shape on the upper side of the housing 5012 to allow airflow to pass through it. The fan 5143 is positioned within the housing 5012 near the grill 5141 to facilitate the movement of air through the upper cold zone 5043.

재생 가능한 에너지 소스가 사용되어 저온 열 에너지를 엔진(5010)의 상부 저온 구역(5043)에 제공한다. 예컨대, 외부 환경으로부터의 저온 공기가 그릴(5141)을 통과하여 상부 저온 구역(5043)에서 저온 상태를 유지한다. 태양 에너지를 흡수하도록 하우징(5012) 위에 태양 패널(5145)이 마련되는데, 태양 에너지는 태양 에너지 저장 탱크(5059)에 저장될 수 있고/있거나 추가의 열 에너지를 필요에 따라 바닥 고온 구역(5045)에 제공하도록 사용될 수 있다. 불필요한 열 에너지를 중간 구역(5051)으로부터 인출하도록 히트 펌프(5061)가 또한 마련된다. 히트 펌프(5061)는 또한 임의의 종류의 외부 열 에너지(예컨대, 태양, 지열, 해열 등)를 수집하도록 구성될 수 있다. 히트 펌프(5061)에 의해 인출된 임의의 여분의 고온 또는 저온 열 에너지가 고온 및 저온 열 에너지 저장 탱크(5063, 5065) 내에 저장될 수 있고, 필요에 따라 열 에너지를 바닥 고온 구역(5045) 또는 상부 저온 구역(5043)에 제공하도록 사용될 수 있다. 공기의 혼합을 부분적으로 차단하도록 중간 구역(5051)과 바닥 고온 구역(5045) 사이에 L형 칸막이(5069)가 위치 설정된다. 중간 구역(5051)과 바닥 고온 구역(5045) 사이에 단열 공기 커튼을 형성하도록 커튼 팬(5071)이 또한 L형 칸막이(5069) 중 하나에 위치 설정된다. A renewable energy source is used to provide low temperature heat energy to the upper low temperature zone 5043 of engine 5010. [ For example, the low temperature air from the external environment passes through the grill 5141 and maintains a low temperature state in the upper low temperature zone 5043. Solar panels 5145 are provided on housing 5012 to absorb solar energy, which may be stored in solar energy storage tank 5059 and / or additional thermal energy may be stored in bottom hot zone 5045 as needed, Lt; / RTI > A heat pump 5061 is also provided to draw unwanted heat energy from the intermediate zone 5051. [ The heat pump 5061 may also be configured to collect any kind of external thermal energy (e.g., solar, geothermal, heat dissipation, etc.). Any extra high or low temperature thermal energy drawn by the heat pump 5061 may be stored in the high temperature and low temperature thermal energy storage tanks 5063 and 5065 and the heat energy may be stored in the bottom high temperature zone 5045 or To the upper low temperature zone 5043. An L-shaped partition 5069 is positioned between the intermediate zone 5051 and the bottom hot zone 5045 to partially block the mixing of air. Curtain pan 5071 is also positioned in one of L-shaped partitions 5069 to form an adiabatic air curtain between intermediate zone 5051 and bottom hot zone 5045.

바닥 고온 구역(5045)은 지하에 배치되어 외부 환경으로부터 단열 및 보호를 제공한다. 고온 열 에너지 소스는 고온 열 에너지를 바닥 고온 구역(5045)에 제공하고, 상기 고온 열 에너지 소스는 지열 에너지, 태양 에너지, 고온 유체, 또는 임의의 다른 적절한 재생 가능한 에너지 입력부를 포함한다. 고온 및 저온 열 에너지 소스로 인해, 바닥 고온 구역(5045)이 상부 저온 구역(5043)보다 높은 온도를 갖는 온도 구배가 하우징(5012) 내에 형성된다. The bottom hot zone 5045 is disposed underneath to provide insulation and protection from the outside environment. The high temperature thermal energy source provides high temperature heat energy to the bottom hot zone 5045, which includes geothermal energy, solar energy, hot fluid, or any other suitable renewable energy input. Due to the high temperature and low temperature thermal energy sources, a temperature gradient in which the bottom hot zone 5045 has a temperature higher than the upper low temperature zone 5043 is formed in the housing 5012.

엔진(5010)은 고온 구역(5045)과 저온 구역(5043)의 위치가 뒤바뀐 점을 제외하고 도 6 내지 도 8b에 예시된 실시예와 유사한 방식으로 작동한다. 즉, 도 6에 도시된 고온 및 저온 구역(3045, 3043)과 달리, 도 10의 고온 및 저온 구역(5045, 5043)은 하우징(5012)의 하단부와 상단부에 각각 배치된다. 따라서, 엔진(5010)에 사용된 형상 기억 스프링은 바닥 고온 구역(5045)에서 수축하고 상부 저온 구역(5043)에서 팽창하도록 되어 있다. 엔진(5010)은 또한 컨테이너(5011, 5013, 5077, 5079)로 그리고 컨테이너로부터의 작동 유체의 유동을 제어하는 임의의 밸브가 있거나 없이 작동할 수 있다. Engine 5010 operates in a manner similar to the embodiment illustrated in Figures 6 to 8B except that the locations of hot zone 5045 and cold zone 5043 are reversed. That is, unlike the hot and cold zones 3045 and 3043 shown in FIG. 6, the hot and cold zones 5045 and 5043 of FIG. 10 are disposed at the lower and upper ends of the housing 5012, respectively. Thus, the shape memory spring used in the engine 5010 is adapted to contract in the bottom hot zone 5045 and to expand in the upper low temperature zone 5043. Engine 5010 can also operate with or without any valves to control the flow of working fluid from and to containers 5011, 5013, 5077, 5079.

도 11은 본 발명의 예시적인 제7 실시예에 따라 구성된 엔진(6010)을 개략적으로 예시한다. 엔진(6010)은 달리 아래에서 지시하지 않는다면 도 6 내지 도 10에 도시된 실시예와 기본적으로 동일한 구성 및 작동을 갖는다. 엔진(6010)은 예시를 위해 도 11의 개략적인 측면도에 도시된 복수 개의 컨테이너(6011, 6013, 6077, 6079)를 갖는다. 각 컨테이너(6011, 6013, 6077, 6079)는 팽창 가능한 실린더(6131)와, 대응하는 실린더(6131)를 구동하는 복수 개의 형상 기억 스프링(6113)을 구비한다. 엔진(6010)은 형상 기억 스프링(6113) 및 이에 따라 실린더(6131)를 구동하도록 자기력을 이용하고, 따라서 도 6 내지 도 8a의 실시예에 포함된 것과 유사한 고온 및 저온 구역을 필요로 하지 않는다(단, 포함할 수도 있다). 보다 구체적으로, 엔진(6010)은 엔진(6010)의 하부 근처에 하부 자기장(6149)을 생성하기 위한 하부 전기 공급원(6147)과, 하부 자기장(6149)과 상이한 자기 특징(예컨대, 더 강하거나 약한 자기장)을 갖는 상부 자기장(6153)을 생성하기 위한 상부 전기 공급원(6151)을 포함한다. 전기 공급원(6147, 6151)은 무선 전기 공급원 또는 당업계에 공지된 유사한 장치를 비롯하여 자기장(6149, 6153)을 생성할 수 있는 임의의 타입의 장치일 수 있다. 자기장(6149)은 통과하는 컨테이너의 형상 기억 스프링(6113)이 수축하게 하도록 되어 있고, 자기장(6143)은 그러한 형상 기억 스프링이 팽창하게 하도록 되어 있다. 자기장(6149, 6153)은 또한 작동 유체가 컨테이너 내외로 유동하게 하도록 [도 8a에 도시된 밸브(3091)와 유사한] 컨테이너(6011, 6013, 6077, 6079)에 사용되는 임의의 밸브를 구동시킬 수 있다. 11 schematically illustrates an engine 6010 constructed in accordance with an exemplary seventh embodiment of the present invention. Engine 6010 has essentially the same configuration and operation as the embodiment shown in Figures 6-10 except otherwise indicated below. Engine 6010 has a plurality of containers 6011, 6013, 6077, 6079 shown in the schematic side view of Fig. 11 for illustration. Each of the containers 6011, 6013, 6077, and 6079 includes an expandable cylinder 6131 and a plurality of shape memory springs 6113 for driving corresponding cylinders 6131. The engine 6010 uses magnetic force to drive the shape memory spring 6113 and thus the cylinder 6131 and thus does not require a high temperature and low temperature zone similar to those included in the embodiment of Figures 6 to 8A However, it may be included). More specifically, the engine 6010 includes a lower electrical supply 6147 for generating a lower magnetic field 6149 near the lower portion of the engine 6010, and a magnetic characteristic (e.g., a stronger or weaker And an upper electrical source 6151 for generating an upper magnetic field 6153 having a magnetic field. Electricity sources 6147 and 6151 may be any type of device capable of generating magnetic fields 6149 and 6153, including a wireless electricity source or similar devices known in the art. The magnetic field 6149 allows the shape memory spring 6113 of the container through which it is to contract, and the magnetic field 6143 allows the shape memory spring to expand. The magnetic fields 6149 and 6153 can also drive any valves used in the containers 6011, 6013, 6077 and 6079 (similar to the valve 3091 shown in Fig. 8A) to allow the working fluid to flow into and out of the container have.

일 실시예에서, 엔진(6010)의 전기 공급원(6151)이 제거될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 메카니즘이 사용되어 그 팽창 상태와 수축 상태 사이에서 실린더(6011, 6013, 6077, 6079)를 구동시킬 수 있다. In one embodiment, the electrical source 6151 of engine 6010 may be removed. In another embodiment, other mechanisms may be used to drive the cylinders 6011, 6013, 6077, 6079 between its expanded and contracted states.

본 발명은 다수의 이점 및 이익을 제공한다. 예컨대, 재생 가능한 열 에너지의 운동 에너지로의 변환은 환경 친화적이고 비용 효율적인 방식으로 수행된다. 운동 에너지의 생성은 기계적으로 간단한 방식으로 제공된다[예컨대, 힘(F)이 회전 운동 에너지를 스프로켓(3022, 3024 또는 5022, 5024) 각각, 및 이에 따라 샤프트(3018, 3020 또는 5018, 5020) 각각에 부여하는 체인(3055, 3057 또는 5055, 5057)에 움직임을 생성한다]. 태양, 지열 또는 전기 에너지가 본 발명의 엔진을 작동시키기에 충분하지 않은 경우에, 도시 폐열, 고온 폐유체, 연료 전지, 및 당업계에 공지된 임의의 다른 적절한 열 에너지와 같은 다른 열 에너지 소스가 채용될 수 있다. The present invention provides numerous advantages and benefits. For example, the conversion of renewable thermal energy into kinetic energy is performed in an environmentally friendly and cost-effective manner. The generation of kinetic energy is provided in a mechanically simple manner (e. G., Force F generates rotational kinetic energy in each of sprockets 3022,3024 or 5022,5024, and thus shaft 3018,3020 or 5018,5020 respectively) (3055, 3057, or 5055, 5057) assigned to the chain (3055, 3057 or 5055, 5057). Other sources of thermal energy, such as city waste heat, hot waste fluid, fuel cell, and any other suitable thermal energy known in the art Can be employed.

본 명세서에 설명되는 실시예는 단순히 예시적이고 당업계의 숙련자가 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 많은 변경 및 수정을 가할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 모든 변경 및 수정은 첨부된 청구범위에 한정되는 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. It is to be understood that the embodiments described herein are merely illustrative and that those skilled in the art can make many changes and modifications without departing from the spirit and scope of the invention. All such changes and modifications are intended to be included within the scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (30)

에너지 변환 장치로서,
제1 높이에 배치되는 상단부와, 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이에 배치되는 하단부를 갖는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 상단부에 인접하게 배치되는 제1 구역과 상기 하단부에 인접하게 배치되는 제2 구역을 갖는 것인 하우징;
상기 상단부와 하단부 사이에서 연장되고 상기 제1 및 제2 구역을 통과하는 이동 가능한 루프; 및
상기 루프에 부착되는 복수 개의 실린더
를 포함하고, 상기 각각의 실린더는 상기 루프와 함께 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역을 통해 이동될 수 있으며, 상기 각 실린더는 가지각색의 양의 작동 유체를 수용하고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 구역 및 제2 구역을 각각 통과할 때에 팽창 및 수축 형태를 취하는 크기 및 형상을 갖고, 상기 각 실린더는 상기 팽창 위치를 취할 때에 제1 중량을 갖도록 내부에 상기 작동 유체를 수용하며 상기 수축 위치를 취할 때에 제2 중량을 갖도록 실린더로부터 상기 작동 유체를 방출시키고, 상기 각 실린더의 제1 중량은 상기 제2 중량보다 크며, 상기 실린더는 상기 루프 상에 배치됨으로써, 상기 실린더들 중 적어도 하나의 실린더가 상기 제1 구역을 통과한 후에 상기 팽창 형태로 상기 루프의 일 측부에 위치 설정되고, 상기 실린더들 중 적어도 다른 하나의 실린더가 상기 제2 구역을 통과한 후에 상기 수축 형태로 상기 루프의 대향 측부에 위치 설정되며, 상기 루프의 상기 일 측부 상에 있는 상기 실린더들 중 적어도 하나의 실린더는 상기 루프의 상기 대향 측부 상에 있는 상기 실린더들 중 적어도 다른 하나의 실린더의 중량보다 큰 중량을 가짐으로써, 중력으로 인해 상기 실린더들 중 적어도 하나의 실린더가 상기 하우징의 상기 하단부를 향해 하방으로 이동하게 되고 상기 실린더들 중 적어도 다른 하나의 실린더가 상기 하우징의 상기 상단부를 향해 상방으로 이동하게 되어 상기 루프에 움직임을 부여하는 것인 에너지 변환 장치.
As an energy conversion device,
A housing having a top portion disposed at a first height and a bottom portion disposed at a second height lower than the first height, the housing having a first region disposed adjacent the top portion and a second region disposed adjacent the bottom portion, A housing having a region;
A movable loop extending between the top and bottom and passing through the first and second zones; And
A plurality of cylinders
Wherein each cylinder can be moved through the first zone and the second zone together with the loop, each cylinder receiving a variable amount of working fluid and a corresponding one of the cylinders Each of the cylinders having a size and shape that takes an expanded and contracted configuration when passing through the first and second sections, each cylinder receiving the working fluid therein so as to have a first weight when taking the expanded position, Wherein the first weight of each cylinder is greater than the second weight and the cylinder is disposed on the loop so that at least one of the cylinders A cylinder is positioned at one side of the loop in the inflated form after passing through the first zone, at least one of the cylinders Wherein at least one of the cylinders on the one side of the loop is positioned on the opposite side of the loop in the contraction form after the other cylinder passes through the second zone, The weight of the at least one of the cylinders on the side is greater than the weight of the other one of the cylinders so that gravity causes at least one cylinder of the cylinders to move downward toward the lower end of the housing, And at least another cylinder moves upward toward the upper end of the housing to impart movement to the loop.
제1항에 있어서, 상기 작동 유체는 액체를 포함하는 것인 에너지 변환 장치.The energy conversion apparatus according to claim 1, wherein the working fluid comprises a liquid. 제2항에 있어서, 상기 액체는 상기 액체가 결빙되는 것을 억제하도록 결빙 방지 물질을 포함하는 것인 에너지 변환 장치.3. The energy conversion device according to claim 2, wherein the liquid includes an anti-freezing material to suppress freezing of the liquid. 제1항에 있어서,
상기 실린더들이 호스를 통해 서로 유체 연통되도록 상기 실린더들 모두에 대해 연결되는 호스를 더 포함하고, 상기 실린더들이 상기 제1 및 제2 구역을 통해 이동할 때에 상기 작동 유체는 상기 실린더들 중 하나의 실린더로부터 상기 실린더들 중 다른 하나의 실린더로 유동하는 것인 에너지 변환 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a hose connected to all of the cylinders such that the cylinders are in fluid communication with each other through a hose, wherein when the cylinders move through the first and second zones, the working fluid is drawn from one of the cylinders And flows to the other one of the cylinders.
제4항에 있어서, 상기 호스와 상기 실린더는 상기 작동 유체를 수용하는 폐쇄 유체 시스템을 형성하고, 상기 각 실린더가 상기 제1 구역을 통해 이동할 때에 상기 각 실린더는 상기 호스를 통해 상기 실린더들 중 적어도 다른 하나의 실린더로부터 상기 작동 유체를 받아들이고, 상기 각 실린더가 상기 제2 구역을 통해 이동할 때에 상기 각 실린더는 상기 작동 유체를 상기 호스를 통해 상기 실린더들 중 적어도 다른 하나의 실린더로 방출하는 것인 에너지 변환 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the hose and the cylinder form a closed fluid system that receives the working fluid, and each cylinder moves through the hose to the at least one of the cylinders Wherein each cylinder receives the working fluid from the other cylinder and each of the cylinders discharges the working fluid through the hose to a cylinder of at least one of the cylinders when the cylinder moves through the second zone, Conversion device. 제5항에 있어서, 상기 호스는 복수 개의 밸브를 포함하고, 각 밸브는 상기 실린더들 중 대응하는 실린더에 연결되어, 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 구역에 진입할 때에 상기 각 밸브는 상기 작동 유체의 유동이 상기 실린더들 중 대응하는 실린더 내로 유동하게 하도록 개방되고, 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 구역에서 떠날 때에 상기 각 밸브는 상기 실린더들 중 대응하는 실린더로부터 상기 작동 유체의 방출을 억제하도록 폐쇄되며, 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제2 구역에 진입할 때에 상기 각 밸브는 상기 실린더들 중 대응하는 실린더로부터 상기 작동 유체의 방출을 허용하도록 개방되고, 그리고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제2 구역을 떠날 때에 상기 각 밸브는 상기 실린더들 중 대응하는 실린더 내로 상기 작동 유체의 유동을 억제하도록 폐쇄되는 것인 에너지 변환 장치.6. The apparatus of claim 5, wherein the hose comprises a plurality of valves, each valve coupled to a corresponding one of the cylinders such that when a corresponding one of the cylinders enters the first zone, Wherein when the corresponding one of the cylinders leaves the first zone, the valve is moved from a corresponding one of the cylinders to the corresponding one of the cylinders, Wherein each valve is opened to allow release of the working fluid from a corresponding one of the cylinders when a corresponding one of the cylinders enters the second zone, When the corresponding one of the cylinders leaves the second zone, Is closed to inhibit the flow of the working fluid into the cylinder. 제1항에 있어서, 상기 각 실린더는, 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 구역을 통과할 때에 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 팽창 형태를 취하게 하고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제2 구역을 통과할 때에 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 수축 형태를 취하게 하도록 각 실린더에 부착되는 구동 부재를 포함하는 것인 에너지 변환 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein each cylinder is adapted to cause a corresponding one of the cylinders to assume the expanded configuration when a corresponding one of the cylinders passes through the first zone, And a driving member attached to each of the cylinders such that a corresponding one of the cylinders takes the contraction shape when passing through the second region. 제7항에 있어서, 상기 각 실린더의 구동 부재는 상기 실린더들 중 대응하는 실린더에 커플링되는 형상 기억 스프링을 포함하고, 상기 각 실린더의 상기 형상 기억 스프링은 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 및 제2 구역 중 하나의 구역을 통과할 때에 수축 형상을 취하고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 및 제2 구역 중 다른 구역을 통과할 때에 팽창 형상을 취하도록 구성되는 것인 에너지 변환 장치.8. The apparatus according to claim 7, wherein the driving member of each cylinder includes a shape memory spring coupled to a corresponding one of the cylinders, and the shape memory spring of each cylinder has a corresponding cylinder of the cylinder Is configured to assume a constricted shape when passing through one of the first and second zones and to assume an expanded configuration when a corresponding one of the cylinders passes through the other of the first and second zones. Device. 제8항에 있어서, 상기 각 실린더의 상기 형상 기억 스프링은 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 구역을 통과할 때에 상기 수축 형상을 취하고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제2 구역을 통과할 때에 상기 팽창 형상을 취하도록 구성되는 것인 에너지 변환 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the shape memory spring of each cylinder takes the shrinkage shape when a corresponding one of the cylinders passes through the first section and a corresponding one of the cylinders passes through the second section The energy conversion device is configured to take the inflated shape when the energy conversion device is turned on. 제9항에 있어서, 상기 각 실린더의 상기 형상 기억 스프링은 상기 작동 유체를 안으로 끌어당기기 위해 상기 실린더들 중 대응하는 실린더 내에 흡인력을 생성하도록 상기 수축 형상을 취하고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더로부터 상기 작동 유체의 방출을 허용하도록 상기 팽창 형상을 취하는 것인 에너지 변환 장치.10. The apparatus of claim 9, wherein the shape memory spring of each cylinder takes the contraction shape to produce a suction force in a corresponding one of the cylinders to draw the working fluid inward, And said inflation shape is taken to allow release of fluid. 제8항에 있어서, 상기 각 실린더의 상기 형상 기억 스프링은 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제1 구역을 통과할 때에 상기 팽창 형상을 취하고 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 제2 구역을 통과할 때에 상기 수축 형상을 취하도록 구성되는 것인 에너지 변환 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the shape memory spring of each cylinder takes the inflated shape when a corresponding one of the cylinders passes through the first section and a corresponding one of the cylinders passes through the second section Wherein the energy conversion device is configured to take the shrinkage shape when the energy conversion device is used. 제11항에 있어서, 상기 각 실린더의 상기 형상 기억 스프링은 실린더로부터 상기 작동 유체를 방출하도록 상기 수축 형상을 취하고 실린더 내로 상기 작동 유체의 유동을 허용하도록 상기 팽창 형상을 취하는 것인 에너지 변환 장치.12. The energy conversion apparatus according to claim 11, wherein the shape memory spring of each cylinder takes the contraction shape to release the working fluid from the cylinder and takes the expansion shape to allow the working fluid to flow into the cylinder. 제8항에 있어서, 상기 각 실린더는 상기 각 실린더 중 대응하는 실린더로부터 연장되는 연장 위치와, 상기 실린더들 중 대응하는 실린더로 후퇴되는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 피스톤을 포함하고, 상기 각 실린더는 상기 피스톤이 상기 연장 위치에 있을 때에 상기 팽창 형태를 취하고 상기 피스톤이 상기 후퇴 위치에 있을 때에 상기 수축 형태를 취하며, 상기 각 실린더의 상기 형상 기억 스프링은 상기 피스톤을 상기 연장 위치와 후퇴 위치 사이에서 이동시키도록 상기 실린더들 중 대응하는 실린더의 상기 피스톤에 커플링되는 것인 에너지 변환 장치.9. The apparatus of claim 8 wherein each cylinder comprises a piston movable between an extended position extending from a corresponding one of the cylinders and a second position retracted into a corresponding one of the cylinders, Wherein said shape memory spring of each cylinder receives said expansion when said piston is in said extended position and assumes said contraction when said piston is in said retracted position, And is coupled to the piston of a corresponding one of the cylinders to move the piston. 제8항에 있어서, 상기 각 실린더는 벨로우즈형 컨테이너, 상기 벨로우즈형 컨테이너의 일단부에 연결되는 이동 가능한 브라켓, 및 상기 벨로우즈형 컨테이너의 대향 단부에 연결되는 플레이트를 포함하고, 상기 형상 기억 스프링은 상기 이동 가능한 브라켓에 부착되며 상기 플레이트는 상기 실린더들 중 대응하는 실린더가 상기 팽창 및 수축 형태들 중 하나의 형태를 취하게 하는 것인 에너지 변환 장치.9. The bellows type container according to claim 8, wherein each of the cylinders includes a bellows-type container, a movable bracket connected to one end of the bellows-type container, and a plate connected to opposite ends of the bellows-type container, Wherein the plate is attached to a moveable bracket such that a corresponding one of the cylinders takes the form of one of the inflated and deflated forms. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 제1 및 제2 구역을 획정하는 공기의 바디를 포함하고, 상기 제1 구역의 공기는 제1 온도를 가지며 상기 제2 구역의 공기는 상기 제1 온도와 상이한 제2 온도를 가짐으로써, 상기 각 실린더가 상기 제1 및 제2 구역을 각각 통과할 때에 그 팽창 형태 및 수축 형태 중 하나의 형태를 취하게 하는 것인 에너지 변환 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the housing comprises a body of air defining the first and second zones, wherein the air in the first zone has a first temperature and the air in the second zone has a second temperature And having a different second temperature such that each cylinder takes one of its expanded and contracted forms as it passes through the first and second sections, respectively. 제15항에 있어서, 상기 제1 구역의 제1 온도는 적어도 부분적으로 상기 하우징 내측에서 공기의 대류로 인해 상기 제2 구역의 제2 온도보다 큰 것인 에너지 변환 장치.16. The energy conversion apparatus of claim 15, wherein the first temperature of the first zone is at least partially greater than the second temperature of the second zone due to convection of air inside the housing. 제16항에 있어서, 상기 하우징의 상단부는 상기 제1 구역의 공기가 태양 에너지에 의해 가열되어 열 에너지를 상기 제1 구역에 제공하도록 구성되는 것인 에너지 변환 장치.17. The energy conversion apparatus according to claim 16, wherein the upper end of the housing is configured such that the air in the first zone is heated by solar energy to provide thermal energy to the first zone. 제17항에 있어서, 상기 하우징의 상단부는 태양 에너지를 상기 제1 구역에 전달하고 상기 제1 구역의 공기에 대해 단열을 제공하도록 유리 패널을 포함하는 것인 에너지 변환 장치.18. The energy conversion apparatus according to claim 17, wherein the upper end of the housing comprises a glass panel to transfer solar energy to the first zone and to provide insulation against air in the first zone. 제18항에 있어서,
상기 제2 구역에서 저온 상태를 유지하도록 상기 제2 구역에 인접하게 상기 하우징에 연결되는 저온 열 에너지 소스
를 더 포함하는 에너지 변환 장치.
19. The method of claim 18,
A low temperature thermal energy source coupled to the housing adjacent the second zone to maintain a low temperature state in the second zone;
Further comprising:
제19항에 있어서, 상기 저온 열 에너지 소스는 냉수 입력부와 지열 에너지 입력부 중 하나를 포함하는 것인 에너지 변환 장치.20. The energy conversion apparatus of claim 19, wherein the low temperature thermal energy source comprises one of a cold water input and a geothermal energy input. 제17항에 있어서, 상기 하우징은 상기 제1 구역 내의 공기와 상기 제2 구역 내의 공기의 혼합을 억제하도록 상기 제1 구역과 제2 구역 사이에 배치되는 적어도 하나의 칸막이를 포함하는 것인 에너지 변환 장치.18. The apparatus of claim 17, wherein the housing comprises at least one partition disposed between the first and second sections to inhibit mixing of air in the first section and air in the second section, Device. 제21항에 있어서, 상기 하우징은 상기 제1 구역 내의 공기와 상기 제2 구역 내의 공기의 혼합을 억제하기 위해 상기 적어도 하나의 칸막이와 협동하도록 상기 제1 구역과 제2 구역 사이에 배치되는 공기 커튼을 포함하는 것인 에너지 변환 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein the housing comprises an air curtain disposed between the first and second zones to cooperate with the at least one partition to suppress mixing of air in the first zone and air in the second zone, And the energy conversion device. 제15항에 있어서, 상기 제2 구역의 제2 온도는 상기 제1 구역의 제1 온도보다 크고, 상기 하우징은 상기 제1 구역에 저온 조건을 제공하는 냉각 수단과 상기 제2 구역에 고온 조건을 제공하는 가열 수단을 포함하는 것인 에너지 변환 장치.16. The method of claim 15, wherein the second temperature of the second zone is greater than the first temperature of the first zone and the housing includes cooling means providing a low temperature condition to the first zone, Wherein the heating means comprises a heating means. 제23항에 있어서, 상기 냉각 수단은 외측의 저온 공기가 상기 제1 구역을 통과하게 하도록 상기 하우징의 상단부에 제공되는 복수 개의 그릴을 포함하고, 상기 가열 수단은 지열 에너지 입력부, 태양 에너지 입력부, 고온 유체 입력부 및 재생 가능한 에너지 입력부 중 하나를 포함하는 것인 에너지 변환 장치.24. The apparatus of claim 23, wherein the cooling means comprises a plurality of grills provided at an upper end of the housing to allow low temperature air outside the housing to pass through the first zone, wherein the heating means comprises a geothermal energy input, A fluid input portion and a renewable energy input portion. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 저장 탱크에 여분의 열 에너지를 저장하도록 상기 하우징에 연결되는 히트 펌프
를 더 포함하는 에너지 변환 장치.
The method according to claim 1,
A heat pump connected to said housing for storing extra thermal energy in at least one storage tank,
Further comprising:
제25항에 있어서, 상기 적어도 하나의 저장 탱크는 높은 열 에너지를 저장하기 위한 제1 탱크와 낮은 열 에너지를 저장하기 위한 제2 탱크를 포함하고, 상기 제1 탱크 내에 저장된 높은 열 에너지와 상기 제2 탱크 내에 저장된 낮은 열 에너지는 상기 제1 및 제2 구역으로 각각 선택적으로 공급되는 것인 에너지 변환 장치.26. The method of claim 25, wherein the at least one storage tank comprises a first tank for storing high thermal energy and a second tank for storing low thermal energy, 2 < / RTI > tank is selectively supplied to said first and second zones, respectively. 제1항에 있어서, 상기 루프는 제1 및 제2 이동 가능한 루프를 포함하고, 상기 각 실린더는 일단부가 상기 제1 루프에 고정되고 대향 단부가 상기 제2 루프에 고정되는 것인 에너지 변환 장치.2. The energy conversion apparatus of claim 1, wherein the loop includes a first and a second movable loop, each cylinder having one end fixed to the first loop and an opposite end fixed to the second loop. 제27항에 있어서,
하나는 상기 제1 루프에 커플링되고 다른 하나는 상기 제2 루프에 커플링되는 한쌍의 상부 스프로켓과, 하나는 상기 제1 루프에 커플링되고 다른 하나는 상기 제2 루프에 커플링되는 한쌍의 하부 스프로켓을 더 포함하고, 상기 한쌍의 상부 스프로켓과 상기 한쌍의 하부 스프로켓은 상기 제1 및 제2 루프의 회전 운동을 가능하게 하는 것인 에너지 변환 장치.
28. The method of claim 27,
A pair of upper sprockets, one coupled to the first loop and the other coupled to the second loop, and a pair of upper sprockets, one coupled to the first loop and the other coupled to the second loop Further comprising a lower sprocket, wherein said pair of upper sprockets and said pair of lower sprockets enable rotational movement of said first and second loops.
제1항에 있어서, 상기 하우징의 상기 하단부는 지하에 위치 설정되어 상기 하단부에 단열을 제공하는 것인 에너지 변환 장치.2. The energy conversion apparatus of claim 1, wherein the lower end of the housing is positioned underneath to provide insulation at the lower end. 제1항에 있어서, 상기 각 실린더는 상기 제1 및 제2 구역에 각각 인가되는 자기장에 의해 팽창 및 수축 배향을 취하게 되는 것인 에너지 변환 장치.2. The energy conversion device according to claim 1, wherein each of the cylinders has an expansion and contraction orientation by a magnetic field applied to the first and second zones, respectively.
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