주위 열 에너지를 유용한 에너지로 전환시키기 위해 설계된 설비{INSTALLATION DESIGNED TO CONVERT ENVIRONMENTAL THERMAL ENERGY INTO USEFUL ENERGY}
본 발명은 정해진 환경에서 이용 가능한 열 에너지를 유용한 에너지로 전환시키기 위해 설계된 설비에 관한 것이다. 본 발명은 또한 정해진 환경에서 이용 가능한 열 에너지를 유용한 에너지로 전환시키기 위한 이러한 설비의 구현 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 설비는 제1항에 정의되어 있다. 다른 구체예는 제2항 내지 제4항에 정의되어 있다. 본 발명에 따른 설비의 구현 방법은 제5항 내지 제8항에 정의되어 있다.
도시하는 바와 같이, 공정 및 설비는 주위 환경으로부터 열 에너지를 수용하여 이를 유용한 형태로 전환시키기 위해 통과시키는 대행체로서 이의 공동에 가압 유체를 사용한다. 원심 조건에 있는 유체는 이것이 변환 및 유익한 이용을 위해 이의 저장된 에너지의 일부를 외부로 통과시키는 공정의 적어도 일부에 대해 가스 상태로 존재한다. 각각의 사이클에서, 사이클은 시스템의 유체 질량 m의 일부가 사이클의 시작에서 이의 원래 위치로 되돌아가기 위해 전체 시스템의 지정된 유로를 통과하는 공정이며, 유체는 시스템의 외부 작업인 에너지 출력의 손실에 의해 냉각되고, 주위 환경으로부터 열을 수용하여 재가열되어 주위의 냉각을 일으킨다. 공정 및 설비는 매우 작은 것에서 매우 큰 것에 이르기까지 다양한 치수 및 에너지 제조 수준의 것일 수 있으며, 이에 따라 환경 및 사용 다양성을 넓힌다. 또한, 공정 및 설비는 각각의 특별한 선택 용도에 맞추기 위해 다수의 방식으로 구성할 수 있다. 이러한 이유로, 본 출원에 나타내는 재료, 구조, 치수, 부품 및 구성은 절대적인 선택이 아니라, 공정 및 설비를 작동시키는 데에 필요한 대표적인 요건이다. 상세는 실질적인 공정 및 설비의 타당성을 나타내는 충분한 요지를 제공하기 위한 예이다.
본 발명의 설비 및 공정을 첨부 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명할 것인데,
도 1은 본 발명의 제1 구체예의 내부 회전자의 축 단면도이고;
도 2는 전반적인 설비의 개략적인 축 단면도이며;
도 3은 내부 회전자의 사시도이고;
도 4 및 5는 설비의 부분 개략적인 사시도 및 단면도이며;
도 6은 밀봉부 덮개(seal skirt)의 사시도이고;
도 7은 밀봉부 덮개와 이의 제어 모터의 전면도이며;
도 8은 슬라이딩 전기 연결기(sliding electric connector)의 부분 사시도이고;
도 9는 프로펠러-발생기(generator)-부하 연결부의 개략 설명이며;
도 10은 본 발명의 제2 구체예의 내부 회전자 및 외부 쉘의 축 단면도이고;
도 11은 더 차가운/더 따뜻한 주위 영역으로의 실질적인 연결의 개략적인 예를 도시한다.
본 발명의 설비는 3개의 주요 부재로 구성된다: - 이하, IR로도 지칭되는 내부 회전자, - 이하 OS로도 지칭되는, 추가 케이싱이 있거나 없는 외부 쉘. 외부 유닛은 다양한 외부 유닛, 본 출원의 목적인 설비 및 공정이 부품인 대형 어셈블리의 부분을 나타낸다. 외부 유닛(들)은 전기 부하, 모니터링 및 제어 부품을 포함하며, 이하 EU로도 지칭한다. 내부 회전자 IR은 진공에 의해 OS로부터 분리되며 2개의 지지 표면(19, 38)에서 OS에 의해 지지되는 OS 내부의 회전 구조이다(도 1). IR의 주요 구조는 3개 부분으로 구성되는데, 다른 것 내부에 있는 하나가 공통 회전 축 주위에서 서로에 대해 고정된다. IR의 외부 스킨을 구성하는 외부 원통(1)은 중공 폐쇄 원통이다. 이는 그 자체와 OS 사이에서 그것 외부의 진공의 조건에 대해 이의 공동(4, 5, 6) 내 이의 내부의 유체에 의해 인가된 압력을 유지하기에 충분히 두꺼운 열 전도성 재료, 통상적으로 알루미늄 또는 강철과 같은 금속으로 제조된다. 외부 원통(1)의 전자기 흡수/상호 작용 거동(이하 "컬러")은 전자기 방사의 가장 넓은 스펙트럼의 흡수를 가능한 한 많게 하여, 진공을 통해 OS로부터 나오는 열 방사를 수용하고 이를 공동(4, 5)[공동(6)은 단열됨]에 위치한 유체에 통과시키는 것이다. 외부 원통(1) 주위에, 이의 외부에 동일한 재료 및 컬러로 되어 있고 열 전도 방식으로 외부 원통(1)에 고정된, 원형 열 교환 핀(23)이 고정된다. 외부 원통(1)의 표면 및 이의 축에 대해 수직인 이들 핀의 역할은 OS의 방사된 전자기 에너지가 통과하는 교환 면적을 증가시켜, 이에 따라 OS 주위로부터의 열 에너지가 항상 이의 열 에너지의 공급원만큼 가능한 한 효율적으로 그리고 최소로 폐색되고 최소로 굴절되는 방식으로, 비절연 공동(4, 5)에 위치한 유체로 운반되도록 하는 것이다. 이들 핀(23) 반대쪽에, 외부 원통(1)의 내면에 이의 표면에 수직이고 이의 축에 평행한 열 교환 핀(23)이 부착된다. 이들 핀은 외부 원통(1)의 길이 방향을 따라 구동하며, 흐름에 대해 가능한 한 최소의 저항으로, 규칙적인 작동 동안 공동(4, 5) 내에서 기저에서 기저로 흐를 수 있는 유체 내부에 이것이 침지되는 방식으로 이의 기저 위에서 중심을 향해 모인다. 공동(4, 5) 내 유체의 흐름 패턴에 평행한 이들 핀(21)은 외부 원통(1)과 동일한 재료로 제조되고, 동일한 컬러이며, 열 전도 방식으로 이에 부착된다. 이의 목적은 외부 원통(1)과 그 내부의 유체 사이의 열 교환 면적을 증가시키는 것이다. 외부 원통(1)의 축 위에 집중적으로, 이의 비절연 기저 위에, 외부 쉘의 지지 표면(19)에 고정된 슬리브(20)에 구비된, 회전자(18)를 갖는 전기 모터(17)가 구비된다. 이 전기 모터는 OS에 대해 IR을 회전시키고 절대적인 조건에서 원심기로서 작용하는 것을 목적으로 한다. 모터(17)는 (마찰 및 전기 저항 손실로 인한) 이의 내부의 열 손실이 공동(5) 내부의 유체로 가능한 한 효율적으로 복귀하도록 하기 위해, 열 전도 방식으로 외부 원통(1)에 맞춘다. 슬리브(20)는 축을 따르는 운동으로 온도 관련 팽창/수축을 가능하게 하지만, 이의 내부의 회전자(8)를 회전시키지 않는다. 이는 회전자가 회전을 일으킬 수 있도록 하기 위해 필요한 대항력(counter force)을 갖게 한다. 외부 원통(1) 위에, 이의 축 위에 있고 이에 평행한 다른 기저에 지지 로드(support rod)가 고정된다. 지지 로드(34)는 자유 최소 마찰 회전 이동을 가능하게 하지만 이에 따른 이동은 없는 방식으로 OS의 지지 표면(38)에 고정된 베어링(37) 내부에 유지된다. 중공인 지지 로드(34) 주위에, 전기 절연 원통(45)이 고정되고, 지지 로드(34)가 이를 통과한다. 이 원통(45)은 이의 표면에 몇 개의 원형의 전기 전도성 트랙(47)이 놓여 있다. 이들 트랙 각각은 외부 원통(1)의 내부와 외부 사이의 임의의 흐름에 대해 밀폐 밀봉되는 방식으로, 지지 로드(34)를 통해 외부 원통(1)으로 통과하는 다른 절연 도체에 전기 연결된다. 또한 중공이고 전기 절연 재료로 제조된 제2 원통(54)을 원통(45) 주위에 놓고, 지지체/도체 통과 밀폐 채널(36)에 의해 OS에 고정시킨다. 이 원통(35) 내부에, 해당 전도성 고리에 각각 압착된 전기 전도성 브러쉬(46)가 고정된다. 이는 IR이 OS 내부에서 회전하는 방식으로 수행되며, IR로부터의 고리에 연결된 전도성 케이블과 브러쉬에 연결된 전기 도체 사이의 전기 전도성은 계속 유지된다. 전도성을 개선시키기 위해, 몇 개의 전기 연결된 브러쉬를 각각의 고리에 압착하도록 할당할 수 있다. 각각의 브러쉬(또는 동일한 고리에 할당된 브러쉬의 군)을 OS의 내부를 향해 채널(36)을 통해 구동하는 하나의 전기 도체(이는 절연됨)에 전기 연결시킨다. 이로서 (통상적인 전기 모터/교류기 전력 공급기와 유사한) 회전 조건에서조차 OS의 외부와 IR의 내부 사이의 각각의 케이블에 대해 연속적인 전기 전도를 이루면서 유체 흐름에 대한 밀폐 조건을 유지할 수 있다. 이 슬라이딩 연결로 하기에 설명하게 될 전력, 모니터링 신호 및 제어 신호의 3가지 유형의 전류의 통과가 가능해진다. 설비의 비용, 치수, 복잡성 등과 관련된 고려에 따라, 전자기 커플링 또는 전달과 같은 전력 및/또는 신호 전달의 다른 형태를 이용할 수 있다. 공동(6) 가까이의 외부 원통(1)의 2개의 기저 중 하나 위에, 2개의 밸브(32, 33)를 구비시킨다. 밸브(32)는 유체를 IR의 공동(6)으로 흐르게 하지만 유체를 외부로는 흐르게 하지 않는 원웨이 1 방향 유통 밸브(one-way non-return valve)이다. 이는 보통 폐쇄되어 있는데, 왜냐하면 표준 작동 중에 IR의 공동은 압력 하에서 유체에 맞도록 설계되고, IR과 OS 사이에 있는 IR 외부의 간극은 실질적으로 진공이기 때문이다. 밸브(33)는 보통 폐쇄되어 있는 수동 투웨이 밸브(two-way valve)이다. OS와 IR 사이의 간극을 가압한 후 IR 내부의 압력을 잃지 않으면서 간극으로부터 유체를 배기함으로써, IR의 공동을 유체로 가압하는 데에 밸브(32)를 이용할 수 있다. 밸브(33)는 필요할 경우 IR 내부의 압력의 수동 가압/방출을 가능하게 한다. 실제 설비에서 시간 경과에 따른 압력 손실 및 진공 분해를 회피/감소시키기 위해, 이들 밸브를 용접 커버 패치(welded cover patch)로 대체/대신할 수 있다. 축 지점 위의 외부 원통(1)의 각각의 기저 위에, 원뿔 유사 구조인 원뿔(8, 9)이 고정된다. 원뿔 각각은 이의 기저에서 외부 원통(1)의 기저에 열 전도 방식으로 그리고 외부 원통(1)과의 공통 축으로 고정된다. 이 원뿔의 주요 기능은 최소의 난류로 공동(5, 6)을 통한 공동(4)(수직으로 이동) 및 중심 공동(7) 사이의 유체의 흐름을 촉진하여, 가능한 한 많은 평활한 층류를 증가시키는 것이다. 이 흐름 원뿔은 완전한 원뿔이 아니며, 선단에 기저를 연결하는 이의 벽은 평활한 흐름 방향 변화를 위해 측면에서 관찰시 직선이기 보다는 포물선 프로필의 것이다. 이 흐름 원뿔은 외부 원통(1)과 동일한 재료로 제조된다. 또한 흐름 원뿔(8)의 축 위에 있고 이의 내부에 지지 구조(11)를 확고히 유지시키는 슬리브(16)가 이에 고정된다. 흐름 원뿔(9)은 지지체(10)에 고정된다. 지지 구조(10, 11)는 각각 60° 각도로 서로에 부착되고 내부 원통(3)의 주변의 이의 대향 말단에 부착된 6개의 동일한 길이의 로드로 구성된 로드 구조이다. 지지 구조(10, 11) 각각에는, 외부 원통(1)의 축 위에 있도록 위치시킨 추가의 로드가 중심에 연결된다. 이 로드는 각각의 지지 구조를 흐름 원뿔(9)에 고정시키고, 슬리브(16) 내부의 공동(5)에서 흐름 원뿔(8)에 부착된다. 이러한 2개의 로드를 기초로 하는 지지 구조는 IR의 3개의 주요 부분인 외부 원통(1), 중간 원통(2) 및 내부 원통(3)을 연결하는 기능을 한다. 이는 이것들이 공통 축을 갖게 하고 공동(4, 5, 6, 7)에 존재하는 유체가 지지체(10, 11)로부터 최소의 흐름 저항으로 흐르도록 하면서 수행된다. 중간 원통(2)은 2개의 평행한 기저를 갖는 폐쇄된 중공 원통 구조를 형성하는 외부 원통(1)과 동일한 재료의 원통형 폐쇄 구조이다. 중간 원통(2)은 외부 원통(1)과 동일한 축을 가지며, 각각 흐름 원뿔(9)의 선단에 확고히 부착되고 슬리브(16) 내부에 고정된 지지 구조(10, 11)에 의해 축 지점 주위에서 이의 2개의 기저에 의해 외부 원통(1) 내부에 걸린다. 중간 원통(2) 내부에 중간 원통(2)과 동일한 재료 및 컬러의 원통인 개방 말단 원통(3)이 고정된다. 내부 원통(3)은 중간 원통(2) 및 외부 원통(1)과 동일한 축을 가지며, 중간 원통(2)의 기저에 이의 주변 주위가 연결되어 있고, 내부 원통(3)의 기저와 중첩되는 중간 원통(2)의 기저의 부분은 제거된다. 이들 2개의 원통(2, 3)의 조합은 중공 관을 갖는 폐쇄 원통이 이의 기저를 통해 통과하게 한다. 중간 원통(2) 및 내부 원통(3)은 유체가 (서로 자유롭게 연결된) 공동(4, 5, 6, 7)과 중간 원통(2) 내부의 공동(40) 사이를 흐르도록 하지 않는 밀폐 방식으로 내부 원통(3)의 주변에 연결된다. 중간 원통(2) 위에는, 공동(4)과 공동(40) 사이의 압력 평형을 가능하게 하는 작은 구멍(48)이 있다. 중간 원통(2)의 표면에는, 내부 벽 및 주변에, 이에 열적으로 부착된 추가의 열 교환 핀(23)이 존재한다. 이들 핀은 동일한 재료 및 컬러의 것이며, 각각 이것이 부착된 표면에 수직이다. 이들 핀의 구성은 변할 수 있으며, 이의 목적은 열 교환 면적을 증가시켜 공동(40) 내부에 있는 발생기(15)에 의한 전류 및 마찰로 인한 손실에 의해 생성되는 열의 수집을 가능하게 하는 것이다. 발생기 커버(49) 위에 놓인 열 교환 핀(24)은 동일한 재료 및 컬러로 제조되며, 발생기로부터의 열의 최대 배기 및 회복을 위한 열 교환 면적을 증가시키기 위해 설계된다. 핀의 이 시스템[수용 팬(22)과 연결된 방출 팬(24)]은 OS 외부로부터의 주요한 본래의(이는 모든 이의 에너지 출력의 시스템을 보충하는 공급원이기 때문에 "본래임") 열 에너지와 함께 공동(4, 5)을 통해 흐르는 유체를 재가열하는 데에 기여한다. 내부 원통(3) 내부에는 지지 로드(12)에 의해 프로펠러(13)의 어레이가 고정된다. 지지 로드(12)는 공동(7) 내 유체의 흐름에 대한 이의 저항을 최소화하는 프로필의 것이다. 프로펠러 각각은 그 위의 유체 흐름을 출력 작업물(속도, 밀도 등과 같은 변수)로 전환시키는 이의 효율을 최대화하기 위해, 이것 주위의 유체 흐름 환경에 맞도록 된 윙(블레이드) 앵글의 것이다. 프로펠러(13)는 통상적으로 단열성 강성 재료로 제조된다. 어레이 내 프로펠러의 최소 수는 하나이며, 최대 수는 변할 수 있고 n 이하일 수 있다. 각각의 프로펠러의 회전 나사 방향은, 선행 프로펠러의 흐름에 대한 저항에 의해 생성되는 이것 주위의 유체의 각진 흐름 운동 에너지 성분을 회복하도록 그 전 것과 반대이다. 각각의 프로펠러의 날개 폭은 프로펠러 주위의 자유 공동(7)의 직경과 거의 같다. 각각의 프로펠러는, 각각의 프로펠러(13)가 이를 통한 유체 흐름에 의해 회전하여 이에 연결된 발생기의 회전자를 가동시키기는 방식으로, 로드-샤프트(shaft) 연결부(14)에 의해 이의 중심에서 이의 각각의 전기 발생기(15)(교류기 또는 발전기와 같은 전기 발생기)의 회전자에 연결된다. 로드(14)는 구멍(43)을 통해 내부 원통(3)의 스킨을 통과한다. 표준 작동에서는, 유체가 공동(7)에서 [공동(5)으로부터 나와 공동(6)을 향하는] 프로펠러 어레이 위를 흐르면서 유체의 압력이 하강하기 때문에, 차단되지 않으면, 구멍(43), 공동(7) 및 공동(40) 사이에 유체가 흐를 수 있다. 이를 회피하기 위해, 구멍을 실질적으로 기밀성이 되게 하거나, 모든 샤프트를 하나의 구멍에서 하나가 다른 것을 통과하도록 하는 등의 몇 가지 해결 구성을 이용할 수 있다. 설비에 적용된 해결책은 발생기의 본체에 열적으로 연결되고 언급한 바의 방사 핀(24)을 구비한, 열 전도성 재료 및 컬러로 제조된 밀폐 밀봉 개별 박스(49)로 각각의 구멍-샤프트-발생기 어셈블리의 전체 영역을 덮는 것이다. 이는 공동(40)과 압력 평형을 위한 구멍(48)인 다른 공동 사이에 유체 통과 지점만을 갖는 공동(40)으로부터의 공동(7)의 밀폐 분리를 가능하게 한다. 각각의 발생기의 출력은 내부 원통(3), 지지 로드(10), 지지 로드(34), 고리(47), 브러쉬(46), 채널(36)의 벽을 따라 고정된 절연 도체를 통해 OS 외부로 IR 외부로 각각 통과한다. 이들 도체의 벽을 통한 모든 통과는 유체 흐름에 대해 밀폐되도록 한다. 이 발생기-프로펠러 어레이-샤프트-커버 박스 배열에 대한 가능한 임의의 유용한 대안은 프로펠러, 및 내부 원통의 외부에 고정된 프로펠러 주위의 고정자와 함께(그리고 심지어 이것으로 구체화되어) 이동하는 통합 부분이 되도록, 각각의 프로펠러에 각각의 발생기의 회전자를 고정하는 것일 수 있다. 내부 원통(3)이 제조되는 재료는 회전자와 고정자 사이의 전자기 상호 작용을 방해하지 않도록 이 대안에 대해 이에 따라 조정된다. 이 대안은 공동(7)과 공동(40) 사이의 직접적인 유체 통과가 없고, 공동(40) 내부의 이동 부분이 없는 등의 몇 가지 장점이 있다. 독립적인 프로펠러-발생기-부하 어레이에 대한 추가의 임의의 대안은 일부 또는 모든 프로펠러를 동일한 발생기-부하 어셈블리에 부착하고, (각각의 프로펠러를 정해진 반경 비의 톱니바퀴를 통해 발생기의 회전자에 연결하여) 각각의 프로펠러의 프로필 및 회전 속도 비를 조정하여, 이것과 유체의 상호 작용을 부하에 대한 최대의 추가의 전력 출력에 기여하도록 조정하는 것이다. 이러한 조정은 수동 시험에 의해 실시할 수 있다. 이 해결책은 경비, 중량, 공간 요건 감소 등과 같은 몇 가지 이점이 있지만, 이는 광범위한 작업 조건에 적용하기에는 유연성이 적을 수 있다. 회전과 관련된 진동, 추가의 마찰 및 재료 응력을 회피하기 위해 발생기가 회전 축 주위에서 대칭적인 중량 분포를 확보할 수 있는 방식으로 발생기를 공동(7) 주위에 분포시킬 수 있다. 동일한 원리를 설비의 모든 부품에 적용하며, 필요할 경우 반대 중량을 부가하여 가능한 한 많이 회전 축에 대해 전체 설비의 질량 중심의 위치를 정한다. 내부 원통(3)의 2개의 맨 끝 각각에 압력 게이지(52, 55); 온도 게이지(50, 53); 및 유체 속도 게이지(51, 54)의 3개가 고정된다. 정적, 동적 및 정체(전체) 압력을 측정하는 피토관과 같은 기구를 사용하여 압력 및 유체 속도 게이지를 합할 수 있다. 이들 게이지는 모두 전기 신호(전압, 전기 저항 편차 또는 상업적으로 용이하게 입수 가능한 임의의 다른 방법)와 같은 이의 측정 변수에 관한 데이터를 제공한다. 신호는 EU 내 상대 판독 장비 상에서 판독되도록 항상 OS 외부로의 슬라이딩 연결에서 전용 고리(47), 브러쉬(46) 커플링을 통해 전력 출력 도체와 동일한 채널을 통과하여, 이 전기 데이터를 판독 가능한 것(또는 다른 사용 가능한 출력 형태)으로 전환시킨다. IR 및 OS 외부로의 신호의 통과는 유체 흐름에 대해 밀폐된 채널에 담긴 절연 도체에 의해 수행된다. IR에서, 원통 내부와 원통 사이에는, 표준 작동시 (통상적으로 가스 상태의) 유체로 가압될 수 있는 공동이 존재한다. 공동(40)은 내부 원통(3)의 외부 및 중간 원통(2) 내부에 있고, 흡입 구멍(48)을 통한 압력 평형을 제외하고는 다른 공동으로부터 실질적으로 분리된 자유 공간이다. 이 공동 내부에 [구멍(48)을 통한] 내부 원통(3)과 공동(40) 사이의 유체 통과를 방지하는 발생기 어셈블리의 커버 박스(49)가 존재한다. 이 공동은 발생기로부터의 열 에너지 및 그 내부의 유체를 공동(4, 5) 내부의 유체에 전달하는 것을 개선하기 위해, 열 전도성 재료로 제조된 밀폐 또는 기밀 맞춤 플레이트에 의해 구획화될 수 있다. 또한, 기저 중 하나로부터 볼 때 원형 기저의 구획인 이들 분리기는 유체가 축 주위에서 각 운동으로 이동하는 것을 방지한다. 내부 원통(3) 내부의 공동(3)은 유체의 자유 유동을 위해 이의 2개의 맨 끝을 통해 공동(5, 6)에 연결된다. 이 공동 내 유체는 표준 작동시 프로펠러 어레이 상부의 공동(5)으로부터 공동(6)에 자유롭게 흐르도록 설계된다. 이 공동 주위의 내부 원통(3)의 주변 벽 내부에는, 발생기 또는 공동(40)을 통과하는 임의의 다른 공급원의 열에 의해 공동(7) 내부의 유체의 가열을 최소로 감소시키기 위해, 통상적으로 고무, 암석 또는 유리솜으로 제조된 단열층(27)이 구비된다. 공동(6)은 중간 원통(2)의 기저와 외부 원통(1)[및 원뿔(9)]의 기저 사이의 자유 공간이다. 이 원통형 공동은 공동(7)과 공동(4) 사이를 연결하여, 유체의 자유 흐름을 가능하게 한다. 이 공동 주위에는, 외부 원통(1)의 기저의 내부 및 원뿔(9)을 덮고 중간 원통(2)의 기저의 외부를 덮는 단열층(25, 26)이 구비된다. 이 절연물은 절연물(27)과 동일한 재료로 제조되며, 벽을 통한 열 전도를 방지하는 역할을 한다. 공동(6)을 통과하는 유체는 주위 온도보다 실질적으로 더 낮은 온도가 되도록 설계되며, 유체가 공동(4)을 향해 배출될 때까지 그대로 남아 있을 필요가 있다. 이 공동(4)은 중간 원통(2)의 외부 주변과 외부 원통(1)의 주변 내부 사이의 공간이다. 이 공동에서, 공동(6)으로부터 공동(5)으로 흐르는 유체는 IR의 외부로부터의 열 및 공동(40)의 내부로부터 나오는 열에 노출된다. 이 공동 내 유체는 저온에서 공동(6)으로부터 유입되어 더 높은 온도에서 공동(5)을 향해 배출된다. 공동(5)은 중간 원통(2)의 기저와 외부 원통(1)[및 이의 원뿔(8)]의 기저 사이의 자유 공간이다. 이 원통형 공동은 공동(4)과 공동(7) 사이를 연결하여, [표준 작업 조건에서 공동(4)으로부터 공동(5, 7)으로] 유체의 자유 흐름을 가능하게 한다. 유체 흐름을 위해 상호 연결되고 중앙 공동(7)에 연결된 3개의 공동(6, 4, 5)은 (축 선을 통과하는) 1 이상의 이론적 평면에 의해 구획화된다. 이 이론적 평면 위에, 유체가 공동에 대한 회전 축 주위의 각 운동으로 자유롭게 이동하는 것을 방지하는 공동 내 실제 플레이트가 위치한다. 이 플레이트는 (반경 선에 따르는) 공동(5, 6) 및 회전 축에 평행한 공동(4)에서 공동에서 흐르는 유체의 운동을 제한한다. 이들 플레이트는 유체 통과에 대해 (거의 또는 완전히) 밀폐 상태이며, 덮개 밀봉부(30)(또는 밸브의 어레이) 및 모터(28), 지지 로드(10, 11) 및 원뿔(9, 8)과 같은 다른 부재를 갖도록 설계된 공간에 존재하지 않는다(방해하지 않도록 절단됨). 공동은 또한 (기저 중 하나로부터 볼 때 "파이 조각"처럼 보이는) 2 이상의 동일 각 평면 상에 위치하는 플레이트에 의해 구획화될 수 있다. IR에는 3개의 조정 가능한 밸브 또는 밀봉부가 존재하는데, 제어 모터(44)가 구비된 이들 중 두 개(41, 42)는 공동(7)에 위치한다. 이들 2개의 밀봉부는 원형이며, 개방 및 밀폐된 2개의 극단 위치로 변할 수 있다. 개방 위치에서, 밀봉부는 이를 통한 유체의 흐름에 대한 최소 저항 프로필을 가지며, 폐쇄 위치에서는 이를 통한 흐름의 통과를 밀폐 밀봉한다. 이들 2개의 밀봉부는 OS 외부에 위치하는 EU에 의해 서로 독립적으로 제어된다. 밀봉부의 모터(44)는 개별 고리(47), 브러쉬(46) 커플링에 의해 슬라이딩 연결기를 통해 연결된 절연 도체를 통해 동력이 공급되고 활성화된다. 이의 절연 도체는 통과 지점을 통해 밀폐 밀봉된 방식으로 이의 통로 상의 원통의 벽을 통과하여 고리(47)로 간다. 이들 밀봉부(41, 42)에 대해, 유사한 기능 변수를 갖는 임의의 적당한 상업적으로 입수 가능한 밀봉부를 사용할 수 있다. 제3 밀봉부(30)는 절연층(26)에 대해 중간 원통(2)의 기저의 외부 주위에 밀폐 고정된 고무 덮개 유사 탄성 밴드(이하, "고무 덮개" 또는 "덮개"라 함)로 제조된다. 고무 덮개 내부에는 규칙적인 간격으로 탄성이 강하고 보통 직선형인 편평한 강성 스트립이 배치된다. 이들 스트립은 고무 덮개 위에서 이의 주변 주위의 모든 외부 원통(1)의 내면을 밀폐 압착하여, 원형 개스킷(31)에 대해 밀폐 압착한다. 고무 덮개 주위에는, 덮개 직경 제어 모터(28)의 회전자(29)에 연결된 연장된 반복 패턴[또는 "티스(teeth)"]을 갖는 벨트가 고정된다. 회전자(29)에는 또한 상대 티스가 구비되며, 다른 밀봉부와 동일한 방식으로 외부로부터 제어된다. 정해진 위치에서 모터(28)의 회전자의 회전 및 고정에 의해 모터(28)는 이의 티스에 대해 밀어서 덮개의 외부 직경을 확보함으로써 벨트를 개폐하여, 완전한 밀봉부가 되게 하거나, 유체 역류 제한기(limitator)가 되게 하거나, 또는 중간 원통(2)의 외부 주변 표면에 대해 완전히 가압되도록 벨트를 폐쇄하여 흐름을 방해하지 않게 하는 등 이의 기능을 다양화시킨다. 임의의 다른 이용 가능한 밸브 해결책을 덮개 밸브 대신에 사용할 수 있다. 외부 쉘(61)은 IR이 구비된 밀폐 폐쇄 박스이다. 이 박스는 알루미늄 또는 강철과 같은 열 전도성 재료 및 컬러로 제조되고, 표준 작업 조건에서 그 자체와 공동(60) 내 IR 사이에 존재하는 진공 조건에 대해 이의 외부로부터의 주위 압력에 견딜만큼 충분한 강도의 것이다(도 2). OS에는 유체가 밀려 들어오고 나올 수 있는 수동 밸브(63)가 고정되어 있어, [1 방향 유통 밸브(32)를 통한] IR 내부의 공동의 가압, 및 그 후 공동(60)으로부터 가능한 한 많은 유체의 배기를 가능하게 한다. 이 밸브는 표준 작업 조건에서 폐쇄된다. 핀(62)은 본체(61) 및 IR과 동일하게 흡광 컬러이고, 알루미늄 또는 강철과 같은 열 전도성 재료의 것이다. 이들 핀은 열 전도 방식으로 본체(61)에 연결되며, OS가 주위로부터 에너지를 수용하여 이를 전자기 방사에 의해 공동(60)을 통해 IR 내부의 공동에 위치한 가압 유체로 통과시키는 열 교환 표면을 최대로 증가시키는 목적이 있다. 핀의 수, 이의 형태 및 패턴은 사용 환경에 따라 크게 변경되고 달라진다. 이러한 패턴의 예는 OS 주위의 유체가 최대 열 및 흐름으로 자유롭게 통과하도록 하는 몇 개 층의 "케이지(cage)" 유사 구조일 수 있다. 이러한 문맥에서, OS의 본체의 형태는 또한 사용 환경에 따라 원통, 박스, 공 또는 임의의 다른 형상으로 크게 변경될 수 있다. OS 내부의 핀(65)은 IR의 핀(23)과 동일한 재료 및 컬러로 제조되며, OS와 IR 사이의 방사 표면의 방출/수용을 증가시키기 위해 이의 상대로서 작용한다. 케이블(66)은 EU와 IR 사이에서 전력 모니터링 및 제어 전류를 운반하는 절연 도체이다. 이들 케이블은 OS의 본체의 외부와 내부 사이의 임의의 유체 흐름에 대해 밀폐 상태인 방식으로 고정된다. 지지체(64)는 지지 플랫폼에 걸린/부착된 OS를 유지하기 위해 강성 재료로 제조된다. 베이슨(basin; 67)은 임의적인 수집기이고, 유익한 사용을 위해 물과 같은 응축액을 수집하는 역할을 한다. 작업 조건 하에서, OS 내부의 온도가 하강하기 때문에, IR 상의 핀(65) 및 핀(23)은 (IR이 OS 내부에서 회전하기 때문에) 임의의 설계 작업 온도 구배 하에서 접촉하지 않도록 간격을 두고 있다. OS의 본체(61) 상에, 전기 모터(68)가 열 전도 방식으로 고정될 수 있고, 이것에는 계속적으로 새로 도착하는 주위 유체의 분자에 대한 OS의 노출을 증가시켜 정해진 기간에 걸쳐 시스템에 의해 받은 순 열(net heat)을 증가시키기 위해 프로펠러(69)가 구비될 수 있다. 모터는 흐름을 생성하는 프로펠러를 구동시킨다. 모터에 대한 전력은 절연 도체(66)를 통해 도착하고, 공정의 설명에서 분류된 시스템의 생성된 효율적인 전체 출력 전력의 일부가 되도록 한정된다. 이 모터는 추진력, 운동 또는 유익한 유체 순환의 생성에 이용될 수 있다. 예컨대, 공정의 전력 출력의 최대화를 필요로 하는 구성에서 이러한 시스템이 물에 침지될 경우, 이의 플렛폼(용기)을 추진시켜 냉 공기 순환을 제공할 수 있고, 이 모터를 향해 이동하는 이용 가능한 출력 전력의 일부가 남은 최대 순 전력을 수용하도록 조정된다. EU는 다수의 형태 및 구성으로 구체화될 수 있으며, 따라서 이의 기능성에 대해서만 여기에 기술한다. EU는 설비 부품과 상호 작용하는 유닛이며, 전력을 수용하고, 모터 및 밸브(또한 밀봉부)를 제어하며, 압력, 온도, 유체 속도 뿐 아니라, 모터 및 밸브(또한 밀봉부) 속도 및 위치와 같은 제어 부품으로부터의 피드백 각각을 모니터링한다. IR의 발생기로부터 받은 전력을 절연 도체를 통해 EU에 채널링한다. 프로펠러 어레이 구획에 대해 상세화된 요건에 따라 조정 가능한 전기 부하에 맞도록, EU를 통해 각각의 발생기 출력이 분배된다. 사용자 외부의 부하 외에, EU는 설비의 모터 및 밸브(또는 밀봉부)에 각각의 상업적으로 용이하게 입수 가능한 부품의 명세에 따라 조정 가능한 전기 부하, 회로 보호부, 스위치 및/또는 제어부를 통해 전력의 일부를 다시 향하게 한다. 이는 아날로그 또는 디지털이 전원으로부터 분리되거나 이에 삽입될 수 있는지에 따라 회전 속도 및 밸브 위치의 확립을 제어한다. 다양한 부품에 의해 방출되는 출력 신호는 이들 외부의 변수(예컨대 온도, 압력, 유체, 속도)에 대한 이의 판독 또는 이의 고유의 기능(예컨대 모터 속도, 밸브 위치)에 대한 피드백을 제공한다. 이 데이터는 아날로그이던지 디지털이던지 간에, 절연 도체에 의해 운반되던지 임의의 다른 방식(예컨대 무선 전송)으로 운반되던지 간에, 출력되어 판독 가능한 형태(인간 또는 기계에 의해 판독 가능한 형태)로 전환될 필요가 있고, 이 기능은 EU 부품을 통해 실시된다. 가장 간단한 사용 가능한 형태는 예컨대 조작자가 판독 가능한 아날로그 미터이지만, 편차가 많아서 종종 설비가 부품만인 더 큰 어셈블리 및 설비의 전반적인 구성에 따라 달라진다. 본 출원의 목적인 공정은 매우 다양한 치수, 변수, 형태 및 구성의 설비로서 구현될 수 있으며, 이하 표준화되고 간단화된 형태 및 배열을 설명할 것이다. 이는 적용 가능한 주요 물리적 원리를 이의 가장 직접적인 형태로 표현 가능하게 하기 위해 수행한다. 이렇게 하기 위해, 도 4, 5에 대해 IR을 개략 표준화된 형태로 설명한다. 유체가 흐르면서, 실질적으로 동일한 거동을 갖는 2개의 대칭 대향 경로에서, 동일한 도면의 도 5에 도시된 바와 같이 경로 중 하나는 폐쇄되어 있고, 무시되어 있다[중심 공동(7)은 분석된 남은 유로에 대해서만 사용됨]. 개략적인 형태에서 다양한 부품에 대한 참조 부호는 비교 및 상호 참조를 위해 다른 도면의 것과 가능한 한 동일하게 유지하였다. 공동의 단면적은 전체에 걸쳐 동일하고 치수가 대칭이다. 유체는 OS와 IR 사이의 공동(60)에 가압된다. 유체는 직접적인 1 방향 유통 밸브(32)를 통과하여 IR의 공동으로 간다. 이는 공동(4, 5, 6,7)을 비롯한 IR의 모든 공동에, 그리고 작은 흡입 구멍(48)을 통해 공동(40)에도 균일하게 가압된 유체를 충전한다. 일단 원하는 압력에 도달하면, IR 주위의 유체 압력이 하강하여, 1 방향 유통 밸브(32)가 폐쇄 상태로 잠겨서, 가압된 IR 내부의 공동을 피크 압력 주위의 수준으로 유지시킨다. 유체를 펌핑하여 OS와 IR 사이의 공동(60)으로부터 유체를 배기하여, 거의 절대 진공 조건에 도달하게 한다. 일단 이 단계가 완료되면, OS는 표준 작업 환경 온도(주: 실제 조건에서, 표적 온도는 상 변화 바로 위의 온도에 유체가 도달하게 할 수 있는 온도임)에 비해 (외부 수단에 의해) 매우 상당히 냉각된 환경에 놓인다. 절연 부분을 비롯한 IR 내부의 모든 부분 및 유체를 균질하게 냉각시키기 위해 충분한 시간을 경과시킨다. 일단 IR 전체가 원하는 냉온에 도달하면, 밀봉부(42)를 폐쇄하며, 밀봉부(41, 30)는 거의 완전하게 폐쇄되어, 적은 유체 흐름의 통과만으로 압력 평형이 가능하게 한다. 여전히 저온으로 모터(17)를 구동시켜, IR을 원하는 회전 각 주파수(rotation angular frequency; ω)로 회전시켜 원심기로서 작용시킨다. 온도가 회전 조건 하에서도 안정화될 때까지, OS를 동일한 냉환경에 유지시킨다. 이 시점에서, OS는 통상적인 작표준 업 환경(이는 냉각 후보다 훨씬 높은 온도임)에 놓인다. IR의 공동 내부의 온도가 OS와 IR 사이의 진공 공동(60)을 통해 OS로부터 받은 주위 열 에너지의 결과 방출된 방사로 인해 상승하기 시작한다. 절연 영역의 온도는 비절연 영역의 온도보다 훨씬 낮은데, 왜냐하면, 시간 경과에 따른 이의 온도 기울기 증가가 훨씬 더 편평하여, 비절연 부분과 동일한 온도에 도달하는 데에 더 긴 시간이 필요하기 때문이다. 절연 및 비절연 구획의 온도를 모니터링하여, 노출 시간을 최대 차이에 도달하도록 조절한다. 더 차가운 영역 내 유체와 더 따뜻한 영역에 위치하는 유체 사이의 상당하는 밀도 차이를 일으키는 IR의 다양한 공동 내부의 유체의 이러한 온도 차이는 회전으로 인해 유체가 받는 원심기 조건과 연결되어, 더 따뜻한 유체와 더 차가운 유체 사이의 압력 차이를 생성시킨다. 이러한 압력 차이는 압력 평형에 도달하기 위해 고압 영역으로부터 저압 영역으로 유체의 흐름을 일으킨다[주: 공동(7)의 양 말단 사이에서 피크 압력 차이가 관찰되도록 각 주파수를 조정함]. 일단 이 흐름이 정지하고 공동 내 유체가 흐름이 없거나 무의미한 흐름이 있는 실질적인 휴지 조건에 있으면, 공동은 하기와 같이 표시될 수 있는 이것 내부의 유체를 갖는다: 더 차가운 유체를 담은 공동(6)은 "저온 컬럼"으로도 지칭될 것이다. 이 시점에서 저온 컬럼 내 유체는 하기 상대 에너지를 갖는다. 저온 컬럼 유체 에너지 = 엔탈피 + (원심기로 인한) 전위 에너지 표준화된 공정에 대한 작업 가설은 중력이 존재하지 않거나 공정 작업 변수에 비해 무의미하다는 것이다. 지구의 수평선에 평행한 회전 축에 대해, 고온 컬럼/저온 컬럼 내 유체에 대한 중력은 항상 회전함을 알아야 한다. 원심 전위 에너지는 선택된 기준 표면에 대한 것이므로, 0의 유체 유속에서의 전체 에너지는 하기와 같이 표시할 수 있다: 회전 축에 대한 것: 공동(4) 내부의 유체의 질량 중심에 대한 것: 주: 여기서, E c : 저온 컬럼 내 유체의 상대적인 에너지. γ: 비열의 비. C p : 상압 하에서의 가스의 비열. C v : 일정 부피 하에서의 가스의 비열. H: 엔탈피. U: 시스템의 유체의 내부 에너지. P: 압력. V: 부피. R: 보편적인 가스 상수. p C : (유체의 질량 중심에서의) 저온 컬럼 내 유체의 압력. v c : 저온 컬럼의 부피. m c : 저온 컬럼 내 유체의 질량. ω: 각 주파수. r: 회전 축과 공동(4) 내부에 있는 유체의 질량 중심 사이의 반경 또는 거리. h c : 회전 축과 저온 컬럼 내부의 유체의 질량(m c ) 중심 사이의 반경 또는 거리. 더 따뜻한 유체를 담은 공동(5)을 "고온 컬럼"으로도 지칭할 수 있다. 고온 컬럼 내 유체는 하기의 상대적인 에너지를 갖는다: 고온 컬럼 유체 에너지 = 엔탈피 + (원심기로 인한) 전위 에너지 0의 유체 유속에서의 고온 컬럼 내 유체에 대한 전체적인 상대 에너지는 하기와 같이 표시할 수 있다: 회전 축에 대한 것: 공동(4) 내 유체의 질량 중심에 대한 것: 여기서, E H : 고온 컬럼 내 유체의 상대적인 에너지. γ: 비열의 비. p H : (유체의 질량 중심에서의) 고온 컬럼 내 유체의 압력. v H : 고온 컬럼의 부피. m H : 고온 컬럼 내 유체의 질량. ω: 각 주파수. r: 회전 축과 공동(4) 내부에 있는 유체의 질량 중심 사이의 반경 또는 거리. h H : 회전 축과 고온 컬럼 컬럼 내부의 유체의 질량 중심(m H ) 사이의 반경 또는 거리. 상 제조시, 밀봉부(42)는 저온 컬럼 및 고온 컬럼 내 유체에 대해 폐쇄되고 밀봉부(30)는 약간 개방되어 있기 때문에, 일단 휴지(또는 무의미한 흐름) 조건에 도달하면, 실질적으로 이의 "바닥"[공동(4)]과 동일한 압력에 있다. 표준 설비에서, 조건은 전체 반경(r)에 대한 유체의 질량 중심의 차이가 무의미한 유사한 질량 분포 및 양쪽 컬럼에 대한 동일한 부피를 가지며, 이에 따라 하기와 같은 근사치를 갖는 것으로 추정된다: 유체는 이상적인 가스처럼 거동한다. 예컨대 공정 전체에서 가스 상태로 남는 1 원자의 것이다(상 변화가 없고, 상 변화보다 훨씬 높은 온도에서 이에 따라 에너지 편차와 관련된 잠열을 무시함). 따라서, 흐름이 존재하지 않으므로, 이에 따라, 주: 여기서, P H b : [공동(4)의 말단에서의] 고온 컬럼의 바닥에서의 정압. P cb : [공동(4)의 다른 말단에서의] 저온 컬럼의 바닥에서의 정압. ρ H : 고온 컬럼 유체 평균 밀도. ρ c : 저온 컬럼 유체 평균 밀도. 따라서, 주: ρ c 는 ρ H 보다 더 차가운 가스의 밀도이기 때문에, ρ H <ρ c 이다. 이는, 식 15를 기초로 하면, ρ c <ρ H 임을 의미한다(주: 이는 ω가 더 빨리 확립된 작업 범위 내에 있다면 사실임). 고온 컬럼의 정상부에서, (회전 축 위에서) 정압은 하기와 같다: 저온 컬럼의 최상부에서, 정압은 하기와 같다: 정상부에서의 초기 정압 차이는 따라서 하기와 같다: 여기서, P H t : [공동(7)의 말단에서의] 고온 컬럼의 정상부에서의 정압. P ct : [공동(7)의 다른 말단에서의] 저온 컬럼의 정상부에서의 정압. Δp t : 공동(7)의 양쪽 말단 사이의 정압 차이. 이의 결과, 상 제조가 완료된 후 처음으로, 공동(7)의 양쪽 말단 상의 고온 컬럼 및 저온 컬럼의 정상부에 압력 차이가 존재한다. 밀봉부의 개구부에서의 이 압력 차이는 고온 컬럼으로부터 저온 컬럼을 향해 공동(7)을 통한 유체 흐름을 생성시킬 수 있다. 밀봉부의 개구부 위에서 공동 내에서 흐름이 발생할 수 있도록, 고온 컬럼의 정상부에서의 압력은 저온 컬럼의 정상부에서의 압력보다 높다. 따라서, 이는 유체가 공동(7)을 통해 저온 컬럼으로 흐르게 한다. (최소 1개의 프로펠러인) 프로펠러 어레이는 이에 따라, (이의 회전자를 회전시키는) 전기 발생기(들)로의 샤프트를 통한, 공동 외부에서의[이에 따른 유체의 폐쇄 시스템(이하, "시스템")의 외부에서의] 작업 수행인 유체 흐름에 의해 구동된다. (교류기 또는 발전기와 같은) 이들 발생기 각각은 회전자 구동의 결과로 전기 출력으로서 전기 전압을 생성시킨다. 간단히 표현하면, 이 전압은 렌츠(Lenz)의 법칙에 의해 하기로서 표시할 수 있다: 여기서, E: 기전력. B: 자기장의 밀도. u: 자기장에서의 도체의 속도. l: 자기장에서의 도체의 길이. N: 도체 회전 수. 기전력이 일단 [슬라이딩 연결기(35)를 통해 연결된 설비의 IR 외부에 있는] 전기 부하에 인가되면(간단히 부하는 직접 전류 조건 하에서 실제 저항이라고 가정함), 전류를 생성시킨다. 이 전류는 하기와 같이 표시할 수 있다: 여기서, Z: 부하의 전기 저항. I: 각각의 발생기의 전기 출력 회로 및 이의 상당하는 외부 부하를 통과하는 전류(개략적인 전기 연결 도면 참조). 이번에는 이 전류가 (자기장에 대해) 도체의 운동에 저항하는 대항력을 일으켜, 이에 따라 발생기 회전자가 회전하고, 그 결과 상당하는 프로펠러의 회전에 저항하는 힘이 샤프트를 통해 적용된다. 결과적으로, 이 힘이 공동(7) 내 프로펠러 어레이를 통한 유체 흐름에 저항한다. 각각의 발생기에서 자기장 내를 이동하는 도체에 대한 힘은 간단히 표현하면 하기와 같이 표시할 수 있다: F: 도체를 통한 전류(및 상당하는 조정 가능한 부하)에 의해 생성되고 원래 운동을 일으키는 힘의 반대 방향인 (도체와 이의 자기장 사이의) 대항력. (샤프트를 통해 프로펠러의 회전에 저항하고 이에 따라 유체의 흐름에 저항하는) 저항력은 전기 저항을 조정하여 조절할 수 있다. 이 상호 작용을 통해, 프로펠러 어레이를 통해 흐르는 유체는 발생기를 통해 부하(뿐 아니라 발생기에서의 다른 손실 및 시스템 외부의 샤프트 마찰)로 시스템 외부의 에너지의 일부를 출력한다. 가스 형태인 유체는 이 작업을 수행함으로써 공동(시스템) 외부로 이의 분자 운동 에너지의 일부를 운반한다. 블레이드 중 하나와의 충돌을 통한 각각의 프로펠러의 회전의 원인이 되는 가스 상태 유체의 분자 각각은 블레이드에 도달하는 속도보다 더 느린 속도로 이로부터 튀어 나온다. 블레이드로부터 튀어 나온 이러한 분자 각각은 그 다음 다른 분자와 충돌하여, 프로펠러와 상호 작용하는 유체의 분자의 제곱 평균 속도의 저하를 증가시킨다(또는 다른 말로는 유체를 냉각시킴). 시스템 외부의 유체에 의해 수행되는 이 작업(발생기의 전력 및 손실로의 출력)은, 이것이 저온 컬럼을 향한 공동(7)의 출구를 향해 전진하므로, 가스 상태 유체의 냉각을 일으킨다. 프로펠러는, 이의 각각의 전기 부하와 연결되어 에너지 흡수를 최대화하여 전류 및 공동 외부로의 손실로서 운반하도록, 저항값 및 이것 주위의 유체 속도가 조정되는 프로필의 것이다. 실제 경우, 전체로서 프로펠러 어레이의 의한 이 에너지 추출의 최대화를 입증하기 위해, 전기 저항을 개별적으로 조정할 수 있다. (시스템 외부의 손실을 비롯한) 외부의 시간 경과 t에 따른 출력인 총 에너지를 이하 E e(t) 및/또는 "전기 에너지"로 지칭할 것이다. 주: 1 이상의 프로펠러의 프로펠러 어레이에서, 각각의 프로펠러의 회전 나사 방향은 그 앞의 프로펠러의 방향과 반대여서, 그 앞의 프로펠러의 힘을 견딤으로써 생기는 유체 분자의 각 속도의 회복을 가능하게 할 것이다. 이는 공동(7) 내 코리올리의 힘(Coriolis force)에 의해 생길 수 있는 각 속도와 혼동되어서는 안 된다. 출력 에너지로 인해, 공동(7)에서 배출되는 유체는 이에 유입되는 유체보다 차갑다. 안정한 정상 조건(steady condition)에서, 각각의 기간 t에 걸쳐 공동(7)으로부터 저온 컬럼의 정상부에 유입되는 유체의 온도 및 질량은 저온 컬럼의 정상부로부터 하향 배기된 유체의 질량 및 온도와 동등할 수 있다. 이러한 정상 조건에서는, 주위[뿐 아니라 공동(40) 내 발생기로부터 그리고 원심기 모터의 손실로부터 받은 회복된 열 손실과 같은 시스템 외부에서 고려되는 모든 다른 공급원]로부터 받은 순 열 에너지가 동일한 기간에 걸친 출력 전기 에너지와 동등해야 한다는 조건이 있다. 표준화된 버전에서는, 일정 기간 t에 걸친 공동(4) 내 유체를 통한 순 열 통과를 고려하며, 이를 "열" 또는 Q T(t) 로 지칭하는데, 이는 증명되는 바와 같이 이의 온도가 주위보다 낮다는 사실로 인한 것이다. 이 열은 공동(4)의 벽을 통한 전도 및 유체의 대류에 의해 (OS와 IR 사이의 진공을 통한) 방사 수단에 의해 외부 환경으로부터 받는다. 저온 컬럼의 바닥으로부터 공동(4)으로 흐르는 유체는 주위 온도보다 상당히 차갑다. 이는 공동(4)을 통해 고온 컬럼의 바닥을 향해 흐르기 때문에, (OS의 외부 뿐 아니라 시스템 외부의 손실인) 주위로부터 얻은 순 열 에너지의 일부를 흡수한다. 유체에 의해 흡수된 열 에너지는, 유체[이에 따라 핀(21, 22, 23)]와의 열 교환 표면, 공동 벽 재료의 전도성, 전자기파의 최대 스펙트럼을 효율적으로 흡수하는 공동 벽의 능력, 공동(4) 내 유체의 속도(이는 노출 시간을 결정함. 주: 표준화된 버전에서는 비교적 느리게 흐름. 이는 또한 가능한 한 층상으로 흐르게 함), 환경에 대한 이의 온도 차이, 공동(4)의 길이 및 공동(4) 내부의 유체의 난류 수준(더 거친 흐름이 대류를 증가시키고, 이에 따라 유체 내부의 온도의 더 균질한 분포를 촉진함)과 같은 몇 개의 요인에 의해 영향을 받는다. 더 차가운 유체는 더 고밀도이므로, 벽(OS를 향하는 주변 벽) 외부의 IR의 공동(4)에 대해 가압하여 주위로부터의 에너지의 수용에 기여하는 경향이 있을 수 있다. 정상 작업 공정에서 공동(4)의 출구에 있는 유체는 공동(4)에 유입되는 순간 이의 온도보다 더 높은 온도에 있지만, 주위 외부의 온도보다는 여전히 상당히 낮다. 이는 동일한 기간에 걸쳐 이의 정상부(회전 축)를 향해 고온 컬럼의 바닥으로부터 배기된 유체와 온도 및 질량이 동일하다. OS 주위의 인접 환경은 (전도, 방사 및 대류의 조합에 의해) 유체로 운반된 열로 인해 온도를 잃는다. 이 수용된 에너지는 그 다음 프로펠러, 발생기 및 전기 출력 회로를 통해 다양하게 사용하기 위한 출력 수준에 있다. 중간 요약하자면, 규칙적인 정상 작업 공정은 하기와 같다: 고온 컬럼의 정상부의 더 따뜻한 유체는 저온 컬럼의 정상부의 더 차가운 유체보다 압력이 높아서, 공동(7) 내 유체 흐름을 일으키고, 이에 따라 프로펠러를 구동시켜, 유체가 전력 및 손실을 생성시키는 작업을 통해 손실된 등가의 E e(t) 에너지를 갖는 출력 전기 에너지, E e(t) 로서 생성시키며, 유체는 냉각되어 더 차가운 유체의 질량 m (t) 를 저온 컬럼의 정상부에 추가한다. 이 추가된 냉각 유체 질량은 저온 컬럼의 밀도를 증가시켜, 저온 컬럼 내 압력을 증가시킨다. 이는 그 결과 바닥에서의 압력 평형을 탈안정화시키고, 공동(4)을 향한 저온 컬럼의 바닥과 동일 질량 m (t) 흐름을 만든다. 공동(4)에서, 유체는 저온 컬럼의 바닥으로부터 고온 컬럼의 바닥으로 흐르면서, 공동(4) 주위의 환경에 의해 점점 승온하여, 고온 컬럼을 온도 및 질량 m (t) 의 유체로 보충하여, 공동(7)을 향한 이의 정상부로부터의 질량 m (t) 손실에도 불구하고, 이의 압력, 온도 및 질량이 하강하지 않는다. 이 공정은 이하 다양한 변수에 적용 가능한, 필요한 확립 조건이 충족되는 한 계속된다. 표준화된 형태의 정상 공정에 관한 추가의 고려점 표준 정상 작업 조건에서, 고온 컬럼 내부의 유체를 하기와 같이 회전 축에 대한 상대적인 에너지로서 표시할 수 있다: 동일한 정상 작업 조건에서, 저온 컬럼 내부의 유체는 하기와 같이 회전 축에 대한 상대적인 에너지로서 표시할 수 있다: 여기서, E H : 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 축에 대한 고온 컬럼 내 유체의 상대적인 에너지. E C : 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 축에 대한 저온 컬럼 내 유체의 상대적인 에너지. γ: 비열의 비. p H : (유체의 질량 중심에서의) 고온 컬럼 내 유체의 압력. P C : (유체의 질량 중심에서의) 저온 컬럼 내 유체의 압력. v: 고온 컬럼 및 또한 저온 컬럼의 부피. m H : 고온 컬럼 내 유체의 질량. m C : 저온 컬럼 내 유체의 질량. ω: 각 주파수. r: 회전 축과 공동(4) 내부에 있는 유체의 질량 중심 사이의 반경 또는 거리. h: 각각 회전 축과 고온 컬럼 및 저온 컬럼 내부의 유체의 질량(m H 및 m C ) 중심 사이의 반경 또는 거리. U H : 고온 컬럼 내 유체의 속도. U C : 저온 컬럼 내 유체의 속도. 정상 조건에서, 고온 컬럼 내 유체는 공동(7)으로 흐르고, 저온 컬럼 내 유체는 공동(7)으로부터 받기 때문에, 정상 조건에서, 공동(7) 내 일정 기간(t) 동안 받은 질량 m (t) 는 동일한 기간에 걸쳐 공동(7)으로부터 저온 컬럼을 향해 통과한 질량과 동일하기 때문에, 그리고 정상 조건에서, E H 및 E C 를 비롯한 시스템의 전체 에너지 수준은 시간 경과에도 변하지 않기 때문에, 결과적으로 하기와 같이 된다: 일정 시간(t)에 걸친 작업 출력인 전기 에너지 E e(t) 는 동일한 시간에 걸쳐 저온 컬럼으로부터 배출되는 동일한 질량의 유체의 에너지보다 적은 시간에 걸쳐 고온 컬럼으로부터 받은 유체의 에너지와 동일하게 정량된다(주: 핵 또는 화학 에너지와 같은 표준화된 공정에 의해 영향을 받지 않는 에너지 형태는 무시됨). 여기서, E e(t) : 전기 에너지 뿐 아니라, 시스템에 의해 수행된 작업의 결과에 의해 일정 기간(t)에 걸쳐 받은 (마찰 등으로 인해 시스템 외부의) 모든 다른 손실된 에너지. E H(t) : 일정 기간(t)에 걸쳐 고온 컬럼부터 프로펠러 어레이로 유입되는 더 따뜻한 유체의 회전 축에 대한 에너지. E C(t) : 동일한 기간(t)에 걸쳐 저온 컬럼을 향하여 프로펠러 어레이로부터 배출되는 더 차가운 유체의 회전 축에 대한 에너지. 또한, 결과적으로, 일정 기간(t)에 걸쳐 고온 컬럼으로부터 프로펠러 어레이로 유입되는 유체의 에너지, E H(t) 와 고온 컬럼 내 유체의 전체 에너지, E H 사이의 비는, 그 시간(t)에 걸쳐 이를 통과하는 질량 m (t) 와 고온 컬럼 내 유체의 전체 질량 m (t) 의 비와 동등하다. 또한, 동일한 방식으로, 일정 기간(t)에 걸쳐 프로펠러 어레이로부터 저온 컬럼에 도달하는 유입되는 유체의 에너지, E C(t) 와 저온 컬럼 내 유체의 전체 에너지, E C 사이의 비는, 그 시간(t)에 걸쳐 저온 컬럼에 유입되는 질량 m (t) 와 저온 컬럼 내 유체의 전체 질량, m C 의 비와 동등하다. 따라서, 상기 식을 조합하면, 동일한 시간에 걸쳐 고온 컬럼으로부터 배출되는 질량 및 저온 컬럼에 유입되는 질량은 정상 작업 조건에서 동일하다: 따라서, 따라서, 다른 한 편, 에너지 평형에 있는, 일정 기간(t)에 걸쳐 받은 순 열 에너지, Q T(t) 를 분석하면, 출력 작업량 미만의 시스템의 전체 엔탈피, E e(t) 를 증가시키는 일정 시간에 걸쳐 받은 순 열 에너지, Q T(t) 는 에너지 수준을 변화시키지 않고 시스템에서 배출된다: 여기서, E 4 : 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 축에 대한 공동(4) 내 유체의 상대적인 에너지. E 7 : 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 축에 대한 공동(7) 내 유체의 상대적인 에너지. 그리고, 따라서, 정상 작업 조건에서 P H 와 P C 사이의 관계를 표시하기 위해, 하기가 고려된다: 정상 작업 조건에서, E H 는 시간 경과에 따라 변화하지 않으며, E C 에 동일하게 적용된다. 이는, 공동(7, 4)을 통해 흐르는 고온 컬럼 내 유체 및 저온 컬럼 내 유체가, 컬럼을 통해 순환하여 모든 기간(t)에 걸쳐 연속적으로 순 열 에너지, Q T(t) 및 열 에너지와 동등한 수행 작업량, E e(t) 를 수용하여 평형 상태에 있음을 의미한다. 에너지 값 E H 와 E C 사이의 비는 변하지 않는다. 또한, 열인 Q T(t) 는 시스템의 혼란한 분자 운동 에너지를 증가시킴을 아는 것이 중요하다. 다른 한 편, E e(t) 는 실질적으로 고온 컬럼의 정상부로부터 저온 컬럼의 정상부로 (압력 차이에 의해) 프로펠러 어레이에 인가되는 힘에 관한 출력 작업량, 이를 통한 유체 속도 및 시간(t)이다. 이러한 동적 조건에서, E H 와 E C 사이의 비는, 고온 컬럼으로부터의 공동(4)에 대한 압력이 저온 컬럼으로부터의 다른 말단에 대한 압력과 실질적으로 동일하다는 사실에 의해 일정하게 유지된다. 이는, 공동(4)을 통한 유체 흐름이 충분히 느리고 층상이며 공동(4)이 충분히 짧은 경우, 대략 그러하다[즉, 공동(4)의 양 말단 사이의 압력 차이를 계산에 넣을 필요가 있음]. 상기를 고려시, 하기 식이 암시된다: 따라서, 이를 E e(t) 를 나타내는 식 (32)와 조합하면, 주: 여기서, T H : 고온 컬럼 내 유체의 절대 평균 온도. M: 시스템 내 유체의 몰 질량. 그리고, 따라서, 29, 37, 38과 조합하거나, 또는, 6, 3과 조합한다. 이 식 39는 간단화된 표준화 설비 버전의 환경에서, 정상 상태에서 외부에서의 수행 작업량으로서의 시스템에 의한 출력인 (시스템 외부에서 일어나는 손실을 포함하는) 전기 에너지의 값을 정량화한다. 이는 ω ≠ 0 각 주파수에 적용 가능하다. 낮은 유속에서 동적 성분은 다른 에너지 성분에 비해 전기 에너지에 대한 비율적인 기여에 있어서 2차적(또는 심지어 무시할 정도)이 됨을 알아야 한다. 상기 식에서, 질량 m (t) 를 하기와 같이 괄호로 옮길 수 있다: 식 41의 초점을 변경하여, 시스템의 변수 및 출력 전기 에너지의 결과로 부과되는 고온 컬럼의 밀도와 저온 컬럼의 밀도 사이의 비를 하기와 같이 계산할 수 있다: 이 식 42의 결과, 외부 환경으로 향하는 시스템에 의한 출력인 임의의 전진하는 전기 에너지는 반드시 하기와 같이 부과됨을 의미한다: 여기서, T C : 저온 컬럼 내 절대 평균 온도. 출력 작업량, E e(t) 를 생성하는 시스템의 효율 프로펠러 어레이를 통해 작업 출력량을 생성하는 시스템의 효율을 계산하기 위해, 이 효율을 우선 정의할 필요가 있다. 모든 기간 t에 걸쳐, 시스템은 하기의 등가물을 이용 가능하게 한다: 또한, 동일한 공정에 의해, 하기가 회복된다. 출력 에너지, E e(t) 와 식 45에 따라 이용 가능해진 총 에너지 사이의 관계로서의 이 효율의 정의에 기초하여, 효율은 하기와 같이 표시할 수 있다: 따라서, 이는 시스템의 정상 상태에 대한 기준을 확립하며, 규칙적인 작업 공정에서, 이의 작업 출력 효율 η와 이의 밀도 비 사이의 평형이 존재하지 않을 경우 시스템이 안정하지 않을 수 있음을 의미한다(치수, 유체 압력, 고온/저온 컬럼의 유체 온도 차이, 각 주파수 등과 같은 이의 다양한 작업 변수 고려). 또한, 규칙적인 작업 공정의 이 연속성은, 환경으로부터 시스템으로의 열 전달 속도 용량이 출력 에너지와 적어도 동등하여 Q T(t) = E e(t) 에서 안정화될 것을 요구한다. 공정의 정상 상태에 대한 코리올리의 힘 및 이의 주요 관련성 고온 컬럼 및 저온 컬럼 내 유체는 회전 반경에 평행한 반대 방향으로 흐른다. 정상 유체 흐름에 있어서, 축으로부터 떨어져 흐르는 분자의 각 속도는 반경이 증가하면서 증가한다. 축을 향해 흐르는 분자에게는 반대 현상이 일어난다. 정상 상태에서, 모든 기간 t에 걸쳐, 동일한 질량 m (t) 가 컬럼 각각에 유입되고 이로부터 배출된다. 따라서, 여기서, F H : 회전하는 IR에서 고온 컬럼 내 유체의 흐름에 의한 생기는 코리올리의 힘. F C : 회전하는 IR에서 저온 컬럼 내 유체의 흐름에 의해 생기는 코리올리의 힘. 고온 컬럼 및 저온 컬럼에서 흐름 방향은 반대이기 때문에, 고온 컬럼에서는 유체가 회전 축을 향해 흐르고, 저온 컬럼에서는 이 축으로부터 떨어져 흐른다. 회전 주파수에 대한 코리올리의 힘의 전체적인 효과는 0이다. 이는 즉, 각각의 컬럼에서 흐르는 유체는 이 힘으로 인해 벽에 대해 불균일하게 가압될 것이라는 것이다. 이는 컬럼을 따른 분자의 흐름 패턴에 영향을 미치고, 마찰 및 난류를 추가시킬 수 있다. 이는 (느린 유속로 인해) 표준화된 설비에서는 무의미한 것으로서 무시된다. 또한, 코리올리의 힘은 균일하지 않게 냉각된 유체로 인해 공동(7) 내 흐름 패턴에 영향을 미칠 수 있고, 이것도 역시 표준화된 버전에서는 무시된다. 컬럼 내 유체의 압축 및 압축 복원(decompression)(추가 고려 사항) 정상 공정에서 회전하는 IR에서 각각의 컬럼 내 유체는 회전 축과는 상이한 거리에서 상이한 압력을 받는다. 이들 압력은 각각의 회전 반경 수준에서 가스 상태 유체의 밀도에 영향을 미친다. 질량의 모든 부분에 대해, 운동, 전위 및 엔탈피사이의 유체 에너지의 내부 분포는 이것이 흐르면서 이동한다. 저온 컬럼 내 유체는 (회전 축으로부터 떨어져) 계속적으로 "하향" 유동하기 때문에, 전체 컬럼의 분자는 압축을 받는다. 그리고, 고온 컬럼에서는: 고온 컬럼 내 유체는 계속적으로 (회전 축을 향해) "상향" 유동하기 때문에, 전체 컬럼의 분자는 압축 복원을 받는다. (절연이 잘 된 단열 공정에서) 저온 컬럼의 유체의 가열인 압축, 및 고온 컬럼의 유체의 냉각인 압축 복원은, 가장 낮은 가능한 온도에서의 재가열을 위해, 그리고 고온 컬럼의 유체와 저온 컬럼의 유체 사이의 최대 온도 차이를 갖기 위해, 유입되는 공동(4)의 시스템 설계 요건에 대항하여 작용한다. 모든 질량 m (t) 에 대한 이러한 압축의 영향의 분석에서; 이것이 공동(7)(및 프로펠러 어레이)에서 배출되고 이의 정상부에서 저온 컬럼으로부터 배출되는 순간으로부터, 시간 t c 후, 공동(4)을 향해 이의 바닥을 통해 저온 컬럼으로부터 배출되는 순간까지, 정상부 및 바닥에서의 회전 축에 대한 이의 에너지는 하기와 같다: 질량 m (t) 가 잘 절연되고 에너지의 추가의 입력/출력이 없는 조건에서, 회전 축에 대한 유입 및 배출 시점에서의 질량의 전체 에너지는 변하지 않는다. 또한, 질량은 동일하기 때문에, 컬럼에 존재하는 총 시간 t c 에 걸쳐 (정상부로부터 바닥으로 하향 유동하는) 이 이론적 질량 m (t) 의 온도 차이(단, 이는 가스 상태에 있고 상 변화 온도와는 떨어져 있는 온도에 있음)는 이에 따라, 여기서, E c(t)1 : 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 회전 축에 대한 저온 컬럼의 정상부에서의 질량 m (t) 의 유체의 상대적인 에너지. E c(t)2 : 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 회전 축에 대한 저온 컬럼의 바닥에서의 동일한 질량 m (t) 의 유체의 상대적인 에너지. T c1 : 저온 컬럼의 정상부에서의 유입 시점에서의 질량 m (t) 의 절대 온도. T c2 : 저온 컬럼의 바닥에서의 배출 시점에서의 질량 m (t) 의 절대 온도. ΔT mc(t) : 저온 컬럼에 존재하는 총 시간 t c 에 걸친 질량 m (t) 의 온도 차이. t c : 진입 순간으로부터 배출 순간까지 저온 컬럼에 질량 m (t) 가 존재하는 기간. ρ c1 : 진입 시점에서의 질량 m (t) 밀도. ρ c2 : 배출 시점에서의 질량 m (t) 밀도. U C1 : 진입 시점에서의 질량 m (t) 속도. U C2 : 배출 시점에서의 질량 m (t) 속도. 동일한 원리가 역으로 시간 t H 후 바닥에서 유입되고 정상부에서 배출되는 (단열 공정에서의) 고온 컬럼 내 유체에 대한 하강 온도에 적용된다. 고온 컬럼에 대해, 진입 시점에서, 배출 시점에서, 고온 컬럼에서, 단열 조건에서, 따라서, 또한, 여기서, E H(t)1 : (진입 시점에서) 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 회전축에 대한 고온 컬럼의 바닥에서의 질량 m (t) 의 유체의 상대적인 에너지. E H(t)2 : (진입 시점에서) 엔탈피, 전위 에너지 및 방향 운동 에너지로 구성된 회전 축에 대한 고온 컬럼의 정상부에서의 질량 m (t) 의 유체의 상대적인 에너지. T H1 : 진입 시점에서 고온 컬럼의 바닥에서의 질량 m (t) 의 절대 온도. T H2 : 배출 시점에서 고온 컬럼의 정상부에서의 질량 m (t) 의 절대 온도. ΔT mH(t) : 고온 컬럼에 존재하는 총 시간 t H 에 걸친 질량 m (t) 의 온도 차이. t H : 진입 순간으로부터 배출 순간까지 질량 m (t) 가 고온 컬럼에 존재하는 기간. ρ H1 : 진입 시점에서의 질량 m (t) 밀도. ρ H2 : 배출 시점에서의 질량 m (t) 밀도. U H1 : 진입 시점에서의 질량 m (t) 속도. U H2 : 배출 시점에서의 질량 m (t) 속도. 압축/압축 복원 효과는 낮은 유체 유속에 의해 최소화될 수 있으며, 또한 하기와같다: 압축 복원 냉각 효과는 고온 컬럼 내 유체를 회전 축에 더 가까운 구획 내 컬럼을 비롯한 컬럼과 함께 환경으로부터의 추가의 가열에 노출시켜(점진적으로 탈압축 복원하는 유체를 재가열함) 최소화시킬 수 있다. 재가열은 공정의 이 부분이 단열보다는 등온 강압과 더욱 유사하게 거동하게 한다. 압축 가열 효과는 (프로펠러 어레이로부터 배출된 후) 진입 시점에서 저온 컬럼의 정상부에서의 유체 온도를 상 변화(응축) 온도에 매우 가깝게 설정함으로써 최소화시킬 수 있고, 잠열 후 시스템으로부터의 출력 및 프로펠러 어레이에 의해 부분적으로 흡수된다. 이는 유체가 잠열을 회복하면서 "하향" 유동 재가열이 감소되게 한다. 이러한 문맥에서, 공정에 참여하는 잠열이 다른 상대적인 유체 에너지 성분에 추가되며, 이는 하기와 같이 표시할 수 있다: 여기서, Q L : 유체의 상의 변화 동안 방출 또는 흡수되는 에너지의 양. L: 유체의 비잠열. 또한, 연속 질량 부분은 실질적으로 컬럼을 따라 서로 단리되어 있지 않아서, 이에 따라 대부분 방사 및 대류에 의해 컬럼 내 열 흐름이 존재하고, 이에 따라 내부 온도 분포에 영향을 미친다. 흐름이 느릴수록, (입구에서 출구로) 컬럼 내 각각의 질량 부분에 대한 평균 에너지 교환 노출 시간이 길어지고, 각각의 컬럼 내 온도 차이가 균일해진다. 또한, 상이한 상 변화 온도의 유체의 혼합물을 공동에 사용하여, 다른 유체 중 1 이상에서 이 상 변화 원리(응축)의 이점을 취하면서, 혼합물 중 유체 중 1 이상의 (프로펠러 어레이를 통한 에너지 출력의 일부에서의) 가스 거동을 유지시킬 수 있다. 상기 설명한 설비 및 공정은 열 에너지의 단일 공급원을 사용하여 이의 일부를 유용한 에너지로 전환시킨다. 이 공정으로 공동(6)("저온 컬럼"으로도 지칭됨)에 유입되는 유체가 시스템을 통한 유체의 모든 사이클 후 지속적인 방식으로 원래의 저온에서 유지될 수 있을 것으로 추정된다. 공동(5)(고온 컬럼) 내 유체는, 히트 싱크(heat sink)가 모든 사이클 전 저온 컬럼으로부터의 과잉의 열 에너지를 원래의 저온으로 되돌리기 위해 이를 배기할 필요 없이, [공동(7) 내] 프로펠러 어레이만을 통한 에너지 출력에 의해 생기는 유체 냉각 효과와 연결된, 따뜻한 주위 환경으로부터의 열 에너지 입력의 결과로서 저온 컬럼 내 유체보다 따뜻하게 유지되는 것으로 추정된다. 본 발명자들은, 고온 컬럼 내 유체 부분의 온도 및 저온 컬럼 내 유체 부분의 온도가 시간 경과에 따라 이들의 차이를 지속적으로 유지하는 것을 보장하는 히트 싱크를 포함시키기 위한 상기 기재된 설비 및 공정의 개선 및 조정을 제안한다. 프로펠러 어레이와의 상호 작용을 통한 유체로부터의 에너지 출력이 원래의 정해진 저온으로 유체를 되돌릴 정도로 충분한 유체를 냉각시키지 않는 임의의 그리고 모든 사건에서, 히트 싱크는 흐름 및 에너지 출력의 시작을 일으키는 온도 차이의 원래 조건을 유지시키기 위해 저온 컬럼 내 유체로부터 과잉 열을 배기해야 할 것이다. 상기 기재한 설비에 대한 조절에 관한 설명은 하기에 있다(도 10). 열 전도성 재료로 제조된 중공의 밀폐 폐쇄 원통인 내부 회전자 IR의 외부 스킨을 구성하는 외부 원통(1)에는 단열 재료의 고리 형상 구획층(70)이 제공된다. 이 고리 형상 절연층(70)은 IR 내부의 가압 유체의 압력에 대해 외부 원통(1)과 외부 쉘(61)의 내부 사이의 공동(60)에 존재하는 진공 조건에 견딜 수 있도록 강하게 부착되어, 외부 원통(1)의 열 전도성 재료에 밀폐 부착된다. 이 고리 형상 층(70)은 외부 원통(1)의 부분으로서 공동(6)(저온 컬럼)의 측면의 폐쇄된 기저 가까이에 위치한다. 단열층(70)에, 이의 외부 주위에 2개의 고리 형상의 편평한 표면(71, 72)이 부착된다. 이들 고리 형상 부착물은 또한 (진공 조건으로 유지되는) 외부 원통(1)과 외부 쉘(61)의 내부 사이의 공간에서 이들 부착물(71, 72)을 통해 방사되는 열을 가능한 한 많이 감소시키도록, 전자기 열 방사에 반사성인 컬러의 단열 재료로 제조된다. 이는 양측(71, 72)에서 더 따뜻한 주위 영역(이하, 또한 "더 따뜻한 주위")에 노출된 공간과 더 차가운 주위 영역(이하, 또한 "더 차가운 주위")에 노출된 공간 사이의 열 전달을 가능한 한 많이 감소시켜, 공동(6)(저온 컬럼)에 존재하는 유체 부분의 원하지 않는 재가열을 감소시키기 위한 것이다. 공동(60) 내 외부 쉘(61) 내부에 존재하는 진공 조건에 대한 외부 주위 압력을 견딜 수 있는 강한 밀폐 방식으로, 구획과 동일한 형상이고 외부 쉘(61)에 부착된 단열 재료층(73)을 열 전도성 재료의 환상 구획 주위 모두에 제공하도록, 외부 원통(1)과 유사한 방식으로 외부 쉘(61)을 조정한다. 단열층(73)은 외부 원통(1) 위의 상대 절연 재료층(70)을 향하고 이에 평행하다. 이 구획(73)에는 외부 쉘(61)의 내측 위에 단열 재료로 제조되고 또한 [구획(73, 70)과 같이] 열 방사에 반사성이 있는 컬러의 것인 [모두 구획(73)에 따르는] 2개의 단열성 고리 유사 편평 표면(74, 75)이 부착된다. 이들 부착물은 부착물(71, 72)과 동일한 역할을 하며, 열 전달을 추가로 감소시키 위해 함께 작용한다. 절연 구획(70, 73) 위 또는 이의 단열 부착물 중 임의의 것 위에는 열 교환 핀이 존재하지 않는다. 단열층(73)에 이의 외부에 이를 따라 단열 구획(76)이 부착된다. 이 구획은 외부 쉘(61)의 외부에서 설비가 노출되는 더 따뜻한 환경과 더 차가운 환경 사이를 분리하는 목적이 있다. 설비는 하기와 같이 이들 2 가지 환경에 노출된다: 공동(4, 5)이 위치한 곳 외부의 구획(76)으로부터 전방의 외부 쉘(61) 주위의 모든 공간은 더 따뜻한 환경에 노출된다. 공동(6) 외부의 다른 쪽을 향해 구획(76)으로부터 전방의 외부 쉘(61) 주위의 모든 공간은 (더 따뜻한 환경보다 더 차가운) 더 차가운 환경에 노출된다. 공동(6)과 외부 원통(1)의 기저 사이에 위치한 단열층(25)(도 1)은 공동(60)의 상당하는 부분에서 진공을 거쳐 외부 쉘(61) 외부의 더 차가운 환경에서 이의 열 노출을 통해 공동(6)(저온 컬럼) 내 유체 부분의 냉각을 가능하게 한다. 이러한 냉각을 개선시키기 위해, 다수의 열 전도성 열 교환 핀(77)이 공동(6) 내부의 외부 원통(1)의 기저의 내부에 열 전도 방식으로 부착된다. 이들 열 교환 핀(77)의 방향은, 파괴 및 난류를 최소화하기 위해 공동(6) 내부의 유체의 흐름 패턴을 따르도록 한다. 외부 원통(1)의 기저의 외부 표면 위에 그리고 해당하는 벽[또는 외부 쉘(61)이 원통 형상일 경우 기저)의 내면 위에, 다수의 원형 열 전도성 열 교환 핀인 각각 핀(78, 79) 및 핀(80, 81)이 회전 축 주위에 가변 반경으로 열 전도 방식으로 부착된다. 핀(78, 79)은 진공 공동(60) 내부의 열 방사 영역을 증가시켜, 외부의 더 차가운 환경에 의해 공동(6) 내부의 유체의 냉각 속도를 개선시킨다. 핀(80, 81)은 진공 공동(60) 내부의 열 방사 영역을 증가시켜, 외부의 더 따뜻한 환경에 의해 공동(5) 내부의 유체의 가열 속도를 개선시킨다. 핀의 원 형상 및 다양한 반경으로, 내부 회전자가 외부 쉘(61) 내부에서 회전하면서, 해당 핀(78, 79, 80, 81)이 파괴 없이 서로 계속 대면하게 된다. 개선된 설비의 구현 방법을 하기에 설명한다: 모터(17)가 구동된 후, 온도가 회전 조건 하에서 안정화될 때까지 외부 쉘 OS를 동일한 저온 환경으로 유지시키면서, 내부 회전자 IR을 원하는 회전 각 주파수 ω로 회전시키고, 설비의 외부 쉘(61)을 단열 구획(76)에 의해 분리된 2개의 상이한 온도 영역의 작업 환경에 노출시킨다. 가스 상태의 공동(4, 5) 내부의 유체 부분을 유체 주위의 외부 쉘(61) 외부에 존재하는 (더 차가운 주위 영역에 비해) 더 따뜻한 환경에 노출시킨다. 가스 상태의(액체 상태로도 존재할 수 있음) 공동(6) 내부의 유체 부분을 이를 향하는 외부 쉘(61) 외부에 존재하는 (더 따뜻한 주위 영역에 비해) 더 차가운 환경에 노출시킨다. 공동 내 그리고 주위 영역 외부의 유체는 열 전도성 재료 및 진공에 의해 분리되기 때문에, 공동 내 유체 부분과 이의 각각의 주위 영역 사이의 열 교환이 (유체에서) 대류를 통해, (열 전도성 스킨 및 핀 재료에서) 전도를 통해, 그리고 [진공에서는 공동(60)을 통한] 방사를 통해 그리고 이의 조합에 의해 일어난다. 단열 구획(70, 73) 및 각각의 절연 부착물(71, 72, 74, 75, 76)은 2개의 주위 영역, 내부 회전자 내부의 각각의 공동과 이들 내의 유체 부분 사이의 온도 간섭 및 가열 영향을 최소로 감소시킨다. 2개 주위 영역의 결과로, 내부 회전자의 공동 내부에서 가압되는 유체는 가변 온도의 것이며; 공동(4, 5) 내부의 유체는 공동(6) 내부의 유체 부분보다 따뜻하다. 이러한 이유로, 원심기 모터(17)가 활성화되기 전에, 가스 상태의 유체의 밀도는 온도가 더 낮은 공동에서 더 높다. 공동(6)(저온 컬럼) 내 유체 부분이 더 밀도가 높고, 이에 따라 공동(5)(고온 컬럼) 내 더 따뜻한 유체 부분보다 부피당 질량이 더 높다(주: 컬럼은 표준화된 버전의 동일한 부피의 것임). 원심기 모터(17)를 정해진 회전 속도로 활성화시킨 후, 고온 컬럼 및 저온 컬럼 내 유체 부분에 이의 질량 및 회전 속도의 결과인 구심력을 가하며, 이들 부분은 공동(4)을 거쳐 이의 바닥을 통해 서로에 대해 대항 압력을 나타낸다. 저온 컬럼 내 더 차갑고 질량이 더 큰 유체 부분은 고온 컬럼 내 질량이 더 적고 더 따뜻한 유체 부분에 대해 공동(4)의 양 말단에 대한 압력을 평형화시키기 위해 전진한다. 이 전진의 결과로, 저온 컬럼의 정상부에 부착된 공동(7)의 말단에서의 압력은 고온 컬럼의 정상부에 부착된 이의 다른 말단에 대한 이 공동(7)의 다른 말단에서의 압력에 비해 하강한다. 이 압력 차이로 이를 구동시키는 프로펠러 어레이의 프로펠러(13)를 통해 공동(7)을 통한 유체의 전진이 일어나서, 시스템 외부에서 전기 또는 다른 유용한 에너지의 출력이 일어난다. 이 에너지 출력은 유체의 분자간 운동 에너지의 부분이며(사실상, 상당하는 유체의 온도에 비례함), 저온 컬럼의 정상부를 향해 공동(7)을 통해 전진하면서 유체를 냉각시킨다. 저온 컬럼에 방금 도착한 이 유체는 고온 컬럼의 정상부에서 공동(7)으로의 유입 지점에서의 온도에 비해 더 낮다. 저온 컬럼 외부의 더 차가운 주위 영역은 저온 컬럼 내 유체 온도를 추가로 감소시켜, 이 더 차가운 주위 영역으로 열을 잃는다. 평형 조건에서, 더 차가운 주위 영역과 더 따뜻한 주위 영역 사이의 온도 차이의 결과인 고온 컬럼 및 저온 컬럼 내 유체 부분 사이의 온도 차이는, 내부 회전자의 회전에 의해 발생하는 원심기 조건과 연결되어 공동(7, 6, 4, 5)을 통한 지속적인 유체 흐름과 지속적인 유용한 에너지 출력을 가능하게 한다. 이 공정은 그 결과 더 따뜻한 주위 영역에 대한 냉각 효과 및 더 차가운 주위 영역에 대한 가열 효과를 가져온다. 내부 회전자의 공동 내부의 유체의 압력 수준, 원심기 모터(17)의 회전 속도, 및 출력 전기 회로의 저항 수준[및 결과적으로 각각의 상당하는 회전자(13)의 흐름 수준에 대한 저항]은 임의의 2개의 주위 영역 변수로부터의 에너지 회복을 최적화하기 위해 조정될 필요가 있다. 이 공정을 통해 회복된 에너지는 외부 쉘(61)이 노출되는 2개의 주위 영역 사이의 열 에너지 차이의 부분이다. 원심기 모터(17) 및 출력 발생기(15)의 손실에 의해 생성되는 열 에너지 및 이들 기전의 마찰이 역채널링되어, 공동(4, 5)을 통해 더 따뜻한 유체에서 유의적인 정도로 회복된다. (진공 조건에서 가능한 한 많도록 설계되는) 공동(60) 내 잔류 가스에 의해 생기는 난류 및 마찰은 더 따뜻한 주위 영역의 가열 작용에 기여하며, 이는 더 차가운 주위 영역의 냉각 작용을 파괴하므로, 외부 쉘(61) 및 이의 부착물 내부의 외부 원통(1)의 외부 형상을 최대한 공기 역학적으로 만들고 진공을 최적화하여 이를 최소화할 필요가 있다. (더 따뜻한 유체를 통해 회복된 열 손실을 차감한 후) 원심기 모터(17)에 의해 회전을 일으키는 데에 필요한 에너지는 0보다 큰 전체 유용 출력을 가지게 하기 위해 필요한 최소의 유용 출력이다. 고온 및 저온 주위 영역에 대한 공급원 및 수집 수단 물리적으로 가까운 고온 및 저온 외부 주위 영역의 공급원은 다수 존재한다. 예로서, 이하에 주위 영역 및 수집 수단에 대한 몇몇 옵션을 설명한다: 최대 열 교환 용량을 위한 2개의 각각의 열 전도성 파이프라인/핀의 사용. 하나는 더 차가운 주위 영역을 위한 것이고, 다른 하나는 더 따뜻한 주위 영역을 위한 것이며, 인라인 펌프에 의해 순환되는 유체(액체 또는 가스 상태)를 각각 담고 있거나 담고 있지 않다. 하나의 세트는 냉각을 필요로 하는 유체 부분으로부터 더 차가운 주위 영역으로 열을 배기하고, 다른 하나는 가열을 필요로 하는 유체 부분을 향해 더 따뜻한 주위 영역으로부터 열을 수집한다. 바다의 이동선, 하늘의 항공기와 같은 이미 이동하는 열 교환 표면의 환경을 이용할 수 있다. 바람부는 상태도 이러한 표면의 교환 용적을 증가시킨다. 고온/저온 공급원 조합으로서 예컨대 하기 조합 사이의 온도 차이를 이용할 수 있다: 깊은 바다 및 표면 바다 수준, 바다 및 공기, 지하 온도 및 주위 공기, 더 높은 공기 및 더 낮은 공기, 햇빛 드는 쪽 및 그늘진 쪽, 건조한 공기 및 증발에 의한 분무수(또는 다른 액체) 냉각 효과(주로 습도가 낮은 환경에서 유용함). 다른 공급원 조합은 손실에서 나온 가열 사이의 온도 차이(예컨대 전기/전자 기구, 발전소 발생기, 운송 수단 엔진 등)를, 더 차가운 주위 영역으로서 작용하는 가까운 주위의 공기/물과 함께 사용할 수 있다. 연료를 연소시켜 필요한 열 공급원을 생성시켜 이 설비를 열 효율적 발생기로 작용하도록 하는 더 따뜻한 주위 영역의 활성 공급원도 가능하다. 또한, 시스템에 의해 생성된 유용한 에너지의 일부가 차가운 주위 영역의 냉각 및/또는 따뜻한 주위 영역의 가열에 기여하도록 선택되는 경우, 이를 피드백시킬 수 있다. 도 11은 더 차가운/더 따뜻한 주위 영역에 대한 실질적인 연결의 개략적인 예를 도시하는데; 외부 쉘(61)의 열 전도성 외부가 단열층(76)에 의해 분할된다. 2개의 열 전도성 부분에 열 전도성 열 교환 핀(88, 89)이 부착된다. 이들 외부 쉘(61)의 2개 부분에는 밀폐 상태로 단열 구획(76)에 부착된 밀폐 상태의 단열 커버(82, 83)가 부착된다. 이들 커버(82, 83) 각각에는 각각 밀폐 상태의 열 전도성 파이프라인(86, 87)이 부착된다. 이들 파이프라인(86, 87) 각각은 열 유체를 담고 있으며, 각각 펌프(84, 85)가 구비된다. 펌프는 외부 쉘(61)의 외부와 공정에 필요한 2개의 주위 영역을 구성하는 고온/저온의 공급원 사이에서 유체를 순환시킨다. 공정 및 설비의 추가의 결론/결과 중에서, 선택된 구성에 따라 냉각, 응축 및 운동 생성이 존재한다. 공정 및 설비는 다양한 공정 및 설비에 그리고 광범위한 사용에 대해 직간접적으로 참여할 수 있다. 이들 중 일부는 제시 시점에 존재하고, 다른 것들은 결과로서 실행 가능해 질 것이다. |
