CN101416377A

CN101416377A - 线性加速发电装置

Info

Publication number: CN101416377A
Application number: CNA2006800541792A
Authority: CN
Inventors: 赤松则男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2009-04-22
Also published as: EP2009780A1; US20090174282A1; JPWO2007122709A1; WO2007122709A1

Abstract

本发明提供一种线性加速发电装置，可以根据与以往的发电方法不同的新概念，实现投入能量少、发电效率良好、清洁、且无需担心枯竭的稳定的发电。具备：保持有自由电子的电子供给体(20)；相对电子供给体(20)被设置成电气导通状态的电子发射端口(30)；被配置成与电子发射端口(30)电气绝缘状态，向电子发射方向对电子发射端口(30)中的电子(e)进行线性加速的电子加速电极(40)；与电子发射端口(30)隔着电气绝缘空间(F)相向配置，用于接收从电子发射端口(30)发射的电子(e)的电子接受体(50)，通过对电子加速电极(40)施加正电压而对电子发射端口(30)中的电子进行线性加速，使其作为弹道电子而向电气绝缘空间(F)发射，使用电子接受体(50)接收该发射电子而进行收集。

Description

线性加速发电装置

技术领域

本发明涉及线性加速发电装置，更详细而言涉及利用线性加速后的电子从物质向空间中发射的现象的发电装置。

背景技术

在作为取得电能的方法的发电中，除了自古以来进行的水利发电、风力发电以外，还公知太阳能发电、潮汐发电等利用自然能量的发电。另外还公知使用了化石燃料的火力发电、使用了原子能的原子能发电。

在上述使用了化石燃料的发电中，作为原料的化石燃料有限，所以存在早晚枯竭而无法应对社会的需要这样的问题。

另外在上述利用了太阳能和风能等自然能量的发电中，作为所利用的自然能量的太阳能和风能的供给依赖于自然条件，所以存在当人们需要电力时无法保障一定能够发电这样的缺点。

另外在原子能发电的情况下，存在安全性的问题和设备等问题。

另一方面，本发明者提出了如下的发电方法：将太阳光照射到物质上而变换成热能，由此从所加热的物质发射热电子，利用该热电子发射将热能变换成电能(专利文献1～4)。

另外在接下来的专利文献5中也提出了将热能变换成电能的装置。

另一方面在接下来的专利文献6中提出了使用了施加电场而发射电子的场致电子发射的装置。

专利文献1：日本特许第3449623号公报

专利文献2：日本特开2003-189646号公报

专利文献3：日本特开2003-250285号公报

专利文献4：日本特开2004-140288号公报

专利文献5：日本特开2003-258326号公报

专利文献6：日本特表平11-510307号公报

发明内容

但是在上述专利文献1～4中的任一发明中，都采用了如下方法，向物体施加热能，由此从加热的物体中发射热电子，并回收所发射的电子而进行发电。即，是从外部提供热能，并将其变换成电能的方式的发电装置，为了得到大的电能，需要投入与其相当的大的热能。

另外在上述专利文献5的发明中，公开出利用了场致发射的元件或装置。但是，其只不过是电能与热能的变换装置。另外关于发电，停留在利用由加热引起的热电子发射的发电。

另外在专利文献6的发明中，公开出场致电子发射材料、场致电子发射装置。但是在场致电子发射装置中，示出针对电子的场致发射利用了发射电子本身的装置、例如放电装置、电子枪、显示器等，而完全不存在用于发电这样的技术思想。

本发明的课题在于提供一种新的发电装置，可以根据与以往的发电方法完全不同的新概念进行投入能量少且效率充分高的发电，并可以进行清洁且无需担心枯竭的稳定的发电。

为了达成上述课题，本发明者重复进行了各种实验和研究，其结果得知如下的技术而完成了本发明：通过利用在物质中用电场对电子进行线性加速，而从物体向空间中发射该线性加速后的弹道电子(ballistic electron)这样的弹道发射，从而可以使用与伴随热电子发射等能量变换的既存的发电方式完全不同的、不伴随能量变换的新的发电方式来实现高效的发电。

另外，如果电子存在于电场中，则电子被加速。在沿着一维方向对电子进行加速的情况下，将该加速器称为线性加速装置(linearAccelerator)。

作为具有准一维的形状的物质，例如有碳纳米管。该碳纳米管(CNT)的特征之一为纵横比(aspect ratio)。即，CNT的长度远远大于其直径。例如单层碳纳米管(SWCNT)的直径为1nm左右，接近费米波长的等级。因此碳纳米管可以作为具有能够使电子实质上沿着一维方向移动的准一维形状的物质发挥功能。在准一维物质内沿着一维方向被加速的电子成为弹道电子。

特别如果单层的碳纳米管中的电子通过电场被加速，则以无散射状态进行弹道形式的电子移动。即，通过利用如碳纳米管那样的准一维导电体，可以将电子线性加速成弹道电子，从该准一维导电体的端点向空间发射。

另外碳纳米管有金属性和半导体性的管，但通过使用金属性的管可以高效地进行电子的线性加速。

只要不存在障碍物，则从作为准一维导电体的碳纳米管的前端点向空间中发射的电子在空间中飞翔。如果在所发射的弹道电子的轨道上存在导电性体，则电子向该导电性体碰撞而被吸收。将收容并吸收该飞翔弹道电子的导电性体设为电子接受体(收集器)。

如果电子被上述电子接受体吸收，则电子接受体带有负电荷。即，重复受到弹道电子的碰撞的电子接受体成为负电位。因此在电子接受体被保持成与其他部分绝缘的状态的情况下，该负电位逐渐变大。

由于电子被电子接受体吸收，所以负电位逐渐变大。最终，接近电子接受体的电子受到逆向的大的电场的作用，而无法到达电子接受体。此时的临界电位成为线性加速发电装置的电动势。

在电子被充分线性加速而被发射的情况下，上述的电动势易于成为几十～几百伏特。

通过将被电子接受体捕获的电子向外部送出(送电)，可以取出并利用电力。

在线性加速发电装置中，使用电子加速电极提供用于对准一维导电体中的电子进行线性加速的电场。在该电子加速电极相对上述准一维导电体被隔离配置成电气绝缘状态的情况下，处于上述准一维导电体内的电子不到达上述电子加速电极，而在准一维导电体内被线性加速，不久从准一维导电体的前端向电气绝缘空间发射。电子不会到达电子加速电极。即，所发射的电子不会被电子加速电极的正电荷吸收，在理论上也不会产生电子加速电极的电荷消耗(能量损失)。

如上所述在本发明中，通过对准一维导电体的自由电子进行线性加速而作为弹道电子从前端发射，并且将该发射的电子收集并积蓄到电子加速电极以外的电子接受体，从而完成可以实用的发电。此时对电子加速电极施加的正电荷的消耗、即电能的消耗被抑制成最小限度。

本发明的线性加速发电装置的第1特征在于，具备：由保持有自由电子的材料构成的电子供给体；相对该电子供给体被设置成电气导通状态的电子发射端口；被配置成与该电子发射端口电气绝缘状态，并用于向电子发射方向对电子发射端口中的电子进行线性加速的一个或多个电子加速电极；以及与上述电子发射端口隔着电气绝缘空间相向配置，并用于接收从电子发射端口发射的电子的电子接受体，通过对上述电子加速电极施加正电压而对上述电子发射端口中的电子进行线性加速，使其作为弹道电子从上述电子发射端口向上述电气绝缘空间发射，并使用上述电子接受体接收所发射的电子而进行收集。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第1特征以外，其第2特征在于，电子发射端口是在电子供给体的表面竖立设置一个或多个准一维导电体而构成的。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第2特征以外，其第3特征在于，准一维导电体是碳纳米管。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第2或第3特征以外，其第4特征在于，电子加速电极由准二维导电体构成，并且相对竖立设置准一维导电体而成的电子发射端口，在该电子发射端口的侧面周围配置成电气绝缘状态。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第1特征以外，其第5特征在于，设置有受电子位置分散单元，该受电子位置分散单元分散朝向电子接受体的电子的轨道而防止电子接受体中的受电子位置集中。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第1特征以外，其第6特征在于，相互绝缘状态地设置多个电子接受体，并设置有向上述多个电子接受体分配从电子发射端口发射的电子的电子分配单元。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第1特征以外，其第7特征在于，设置有用于防止到达电子接受体的电子被二次发射的二次发射防止单元。

另外本发明的线性加速发电装置除了上述第1特征以外，其第8特征在于，构成为电气连接电子接受体与电子供给体并在途中配置有电气负载。

根据第1方面记载的线性加速发电装置，通过对电子加速电极施加正电压，电子发射端口中的电子通过由电子加速电极产生的库伦力而沿着电子发射方向被线性加速，而成为弹道电子，电子的运动能量增加。由此如果电子具有的能量超过电子发射端口的表面的能量垒，则从电子发射端口向电气绝缘空间发射该电子。作为此时的条件，考虑材料或端口的形状以使电子发射端口处的能量垒尽可能降低变得重要。另外为了通过电子加速电极将电子加速到电子发射所需的速度，并且为了将对电子加速电极施加的正电压抑制得较低，尽可能将上述电子加速电极靠近到电子发射端口的周围变得重要。

从电子发射端口发射的电子朝向电子接受体在电气绝缘空间中飞翔，向电子接受体碰撞而被接收。由此所电子发射的电子被收集到电子接受体，电子接受体中的电子数增加。即，成为发电状态。

电子接受体的状态优选为电气中性或负状态，以防止电子与原子核结合，进行高发电效率的发电。但是另一方面，随着电子接受体的负电荷增加，排斥力也增加，而难以收容电子。为了解决该问题，增加上述电子的线性加速的程度而增加运动能量、或将电子接受体的负电荷从电子接受体的表面向其他位置移动而将表面的负电荷保持得较少等变得重要。

只要电子加速电极与电子发射端口处于电气绝缘状态，并且所发射的电子不到达电子加速电极，则对上述电子加速电极施加的正电荷理论上不会被消耗，所以可以充分抑制所需的能量(投入电力)的消耗。

如上所述根据第1方面记载的发明的线性加速发电装置，利用电子通过线性加速被发射到绝缘空间的现象，可以将电子的线性加速中所需的能量的消耗抑制得较少，并可以将发射到电气绝缘空间的电子收集到电子接受体而进行高效的发电。

另外根据第1方面记载的发明的线性加速发电装置，与附加热能而通过该热能发射出热电子并供给到发电的以往的方式、即将热能变换成电能的方式的以往的发电相比，可以进行能量效率良好的发电。

而且根据第1方面记载的发明的线性加速发电装置，可以得到运转控制容易且能够取得稳定的电力的发电，而并非使用了太阳能等自然能量时的不稳定的发电。

另外根据第2方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第1方面记载的结构引起的作用效果以外，电子发射端口是在电子供给体的表面上竖立设置一个或多个准一维导电体而构成的。

所谓准一维导电体意味着具有关于电子的发射与作为一维导电体的作用实质上同样的作用、即非常细长的形状的导电体，电子沿着一维方向移动(被加速)。

在准一维导电体的情况下，通过电子加速电极的作用电子实质上仅沿着一维方向移动、被加速，而从其前端被发射。通过使准一维导电体的长度方向与电子发射方向一致，易于发射电子。另外在使用准一维导电体的情况下，考虑为相对于来自其前端的电子发射的能量垒变低。

可以在电子供给体的表面竖立设置多个准一维导电体而设为电子发射端口。通过构成为竖立设置多个，电子供给体具有的自由电子经由多个准一维导电体而从各前端被发射，所以作为整体可以高效地线性加速、发射多个电子。

另外根据第3方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第2方面记载的结构引起的作用效果以外，准一维导电体是碳纳米管，从而可以使电子的(自由)移动性充分良好。另外通过竖立设置碳纳米管以使其长度方向与电子发射方向一致，可以高效地发射电子。碳纳米管可以通过沿着垂直于电子供给体的表面的方向植入而实现竖立设置。当然，碳纳米管使用金属性的管。另外碳纳米管使用前端部敞开的管(open carbon nanotube)，可以更高效地从前端发射电子。

另外根据第4方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第2或第3方面记载的结构引起的作用效果以外，电子加速电极由准二维导电体构成，相对竖立设置准一维导电体而成的电子发射端口，在该电子发射端口的侧面周围被配置成电气绝缘状态。电子加速电极相对电子发射端口被配置成电气绝缘状态，从而在理论上不会产生对电子加速电子施加的正电荷的消耗。

另外通过将电子加速电极设为准二维导电体，可以充分减小其厚度，因此即使在由竖立设置在电子供给体的表面上的准一维导电体构成的电子发射端口的突出尺寸短的情况下，也可以在电子发射端口的侧面周围配置厚度薄的一个或多个准二维导电体。而且，可以设为由准一维导电体构成的电子发射端口的前端从电子加速电极充分地向前方突出的状态。因此电子加速电极不会妨碍从电子发射端口的前端发射的电子。即，从电子发射端口的前端发射的电子不受到任何妨碍而朝向电子接受体飞翔，而可以到达电子接受体。

另外根据第5方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第1方面记载的结构引起的作用效果以外，设置有受电子位置分散单元，其分散朝向电子接受体的电子的轨道而防止电子接受体中的受电子位置集中，所以通过该受电子位置分散单元防止电子向电子接受体的一部分集中碰撞而导致电子接受体破损的不适合情况，可以增加装置的耐久性。

另外根据第6方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第1方面记载的结构引起的作用效果以外，相互绝缘状态地设置多个电子接受体，并设置有向上述多个电子接受体分配从电子发射端口发射的电子的电子分配单元，所以可以通过该电子分配单元将从电子发射端口发射的电子分配到多个电子接受体而接收。因此可以更容易且高效地进行各个电子接受体中的电子接收。

在仅使用一个电子接受体来接收全部发射电子的情况下，由于急剧地接收多个电子，所以电子接受体的负电荷易于激增，因此排斥飞来电子等，而有可能产生电子的接收率恶化的事态。另一方面，在使用多个电子接受体来分配接收电子的情况下，在各个电子接受体中，不会出现电子的急剧增加，所以通过使所接收到的电子向其他位置转移或供给到使用，可以恰当地防止负电荷的增加。因此可以使用电子接受体高效地接收连续飞来的电子，而不会被负电荷排斥。

另外根据第7方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第1方面记载的结构引起的作用效果以外，设置有用于防止到达电子接受体的电子被二次发射的二次发射防止单元，所以可以可靠地约束并接收向电子接受体飞来的电子。因此可以提高发电效率。

另外根据第8方面记载的线性加速发电装置，除了由上述第1方面记载的结构引起的作用效果以外，构成为电气连接电子接受体与电子供给体并在途中配置有负载，所以可以将通过电子接受体接收到的电子供给到电气负载而进行工作。经由电气负载的电子返回到电子供给体。即，可以进行电子的循环。

附图说明

图1是本发明的实施方式的线性加速发电装置的概略截面结构图。

图2是示出本发明的实施方式的线性加速发电装置的主要部分的细节截面结构图。

图3是示出在本发明的实施方式的线性加速发电装置中通过网眼状地组合准一维导电体而构成由准二维导电体组成的电子加速电极的例子的图。

图4是示出在本发明的实施方式的线性加速发电装置中通过平行地配置准一维导电体而构成由准二维导电体组成的电子加速电极的例子的图。

图5是示出在本发明的实施方式的线性加速发电装置中竖立设置多个准一维导电体而构成电子发射端口的例子的图。

图6是说明线性加速发电装置中的发电的电动势的图。

图7是说明在本发明的实施方式的线性加速发电装置中附加了受电子位置分散单元的例子的图。

图8是说明在本发明的实施方式的线性加速发电装置中附加了电子分配单元的例子的图。

图9是说明与在本发明的实施方式的线性加速发电装置中附加了电子分配单元的情况对应地构成的电力取出电路的具体结构的一个例子的图。

图10是说明在本发明的实施方式的线性加速发电装置中附加了二次发射防止单元的一个例子的图。

图11是说明在本发明的实施方式的线性加速发电装置的结构中附加了二次发射防止单元的另一个例子的图。

标号说明

10 真空容器

20 电子供给体

30 电子发射端口

30a 准一维导电体

40 电子加速电极

40a 准一维导电体

41 电子加速电源

50 电子接受体

60 电力取出电路

61 电气负载

70 电气绝缘体

90 受电子位置分散单元

100 电子分配单元

110 二次发射防止单元

F 电气绝缘空间

e 电子

具体实施方式

参照图1，对本发明的实施方式的线性加速发电装置进行说明。

在真空容器10内的电气绝缘空间F中设置有电子供给体20、电子发射端口30、电子加速电极40和电子接受体50。另外设置有二次发射防止单元110。

另外在真空容器10外设置有电子加速电源41、电力取出电路60。

上述真空容器10是其内部成为真空或被充分减压的状态的容器，材料的种类没有特别限定。真空容器10内成为真空或被减压的状态的电气绝缘空间F。

上述电子供给体20由成为供给电子的源的物质构成，由金属材料、其他丰富地保持有自由电子的材料构成。

上述电子发射端口30发挥从此处向上述电气绝缘空间F发射电子的功能，被设置成与上述电子供给体20电气导通的状态。

电子发射端口30优选由相对于从其前端的电子发射能量垒、即从电子发射端口向电子绝缘空间F发射电子所需的最小的能量即功函数E_W(work function)小的材料构成。另外电子发射端口30的形状也优选由能量垒、即功函数EW小的形状构成。

上述电子加速电极40是用于向电子发射方向对电子发射端口30中的电子进行线性加速的电极，由一个或多个电极构成。电子加速电极40被配置成与上述电子发射端口30绝缘的状态。

上述电子接受体50用于接收从电子发射端口30向电子绝缘空间F发射的电子，与上述电子发射端口30隔着电气绝缘空间F相向配置。该电子接受体50由金属材料等自由电子的保持能力大的材料构成。

上述电子加速电源41发挥对上述电子加速电极40施加正电压的功能，因此在本实施方式中负电极与上述电子供给体20连接，正电极与上述电子加速电极40连接。

上述电力取出电路60是用于向外部取出被收集到上述电子接受体50中的电子e的电路。构成为电气连接在上述电子接受体50与上述电子供给体20之间，并在其途中配置有电气负载61。

在上述实施方式的线性加速发电装置中，从电子供给体20进入到电子发射端口30的电子e由于电子加速电极40附加的正电压，在电子发射端口30中在电子发射方向上被线性加速，成为高速的电子e从电子发射端口30的前端成为弹道电子而被发射到电气绝缘空间F。

向电气绝缘空间F飞出的电子e在弹道轨道上飞翔，到达相向配置的接受体50而被碰撞吸收。

在吸收了电子e的电子接受体50与上述电子供给体20之间，连接有电力取出电路60，从吸收了电子e的电子接受体50向电子供给体20反馈电子e。此时，电子e在电气负载61中移动，从而流过电流i。即，所发电的电气作为电能而被供给到电气负载61，用作能量，而进行工作。

图2示出线性加速发电装置的电子发射端口30、电子加速电极40的细节。

对于电子发射端口30，在图1、图2中用一个准一维导电体30a表现电子发射端口30，而表现成将其竖立设置在电子供给体20上而构成的状态。在准一维的导电体的情况下，实际上是非常细的管，但在附图上示意性地放大而表现。

当然，电子发射端口30可以使多个准一维导电体30a成束而构成。

电子发射端口30与电子加速电极40之间通过电气绝缘体70电气隔离。因此，电子不会从电子发射端口30向电子加速电极40移动。当然，电子加速电极40与电子供给体20也隔着电子绝缘空间F被保持成绝缘状态。因此，电子加速电极40与周围保持电气绝缘性，从电子加速电源41供给的大部分电荷被保持，理论上不会发生功耗。因此实现了发电效率良好的发电装置。

电子发射端口30可以在电子供给体20的表面上竖立设置多个准一维导电体30a而构成。通过竖立设置多个准一维导电体30a，处于电子供给体20的自由电子经由竖立设置的各个准一维导电体30a，从其前端被发射，作为整体可以高效地发射多个电子。在该情况下，这些多个准一维导电体30a和电子加速电极40被保持成相互绝缘状态。

在图2中，电子发射端口30被描绘成管状，其表示由作为准一维导电体的碳纳米管构成电子发射端口30。

在使用碳纳米管构成电子发射端口30的情况下，在电子供给体20的表面层叠铁、钴、镍等催化物质，将气氛设定成650℃附近等，保持恰当的温度，作为气体恰当地供给甲烷、乙炔等碳类气体，并恰当地维持条件，从而在上述电子供给体20上生长碳纳米管、或与其类似的准一维物质。

在图2中，作为与使用一个或多个准一维导电体构成电子发射端口30的情况对应的电子加速电极40，由准二维导电体构成电子加速电极40。通过由准二维导电体构成电子加速电极40，可以充分地减小电子加速电极40的厚度。因此即使是从电子供给体20的突出量(突出尺寸)短的电子发射端口30，也可以在电子发射端口30的侧面周围配置电子加速电极40，而且可以配置成电子发射端口30的前端与加速电极40相比向前方充分突出。通过这样构成，电子发射端口30中的电子e通过一个或多个电子加速电极40而被充分地线性加速，并在从电子发射端口30的前端发射时已经超过电子加速电极40的位置，而电子加速电极40不会妨碍电子的发射。

图3示出通过网眼状地组合重叠准一维导电体40a而将电子加速电极40构成为准二维导电体的例子。可以由准一维导电体30a构成的电子发射端口30是贯穿由准二维导电体构成的网眼而设置的。当然，电子发射端口30与电子加速电极40成为相互电气绝缘状态。在该情况下，也可以使用绝缘物质覆盖电子发射端口30的准一维导电体30a、电子加速电极40的准一维导电体40a的表面。可以将碳纳米管用作准一维导电体。

图4示出通过平行地配置准一维导电体40a而将电子加速电极40构成为准二维导电体的例子。与上述图3已经示出的例子的情况同样地，可以由准一维导电体30a构成的电子发射端口30是贯穿由准二维导电体构成的平行的间隙而设置的。当然，电子发射端口30(30a)与电子加速电极40成为相互电气绝缘状态。在该情况下，与上述图3示出的例子的情况同样地，通过使用绝缘物质覆盖电子发射端口30的准一维导电体30a、电子加速电极40的准一维导电体40a的表面，可以确保相互的电气绝缘性。可以将碳纳米管用作准一维导电体。

参照图5，对竖立设置多个准一维导电体30a而构成电子发射端口30的例子进行说明。

在该例子中，在电子供给体20的表面宽幅地竖立设置多个准一维导电体30a而构成电子发射端口30，并且以贯穿这些准一维导电体30a的状态而沿着水平方向配置多个电子加速电极40。然后将电子加速电源41的负极侧与电子供给体20连接，将正极侧与各电子加速电极40连接。电子发射端口30的各准一维导电体30a与各电子加速电极40被保持成相互电气绝缘状态。

电子供给体20的电子通过电子发射端口30的各准一维导电体30a，通过多个电子加速电极40被线性加速，从贯穿了各电子加速电极40的其前方的前端成为弹道电子e而被发射。

上述发射的弹道电子e向电子接受体50碰撞而被吸收。

参照图6，对本发明的线性加速发电装置中的发电的电动势进行说明。

从电子发射端口30向电气绝缘空间F发射的电子e向电子接受体50碰撞，从而被其接收而被吸收。飞翔的电子e以速度v(m/s)向电子接受体50碰撞。由于吸收电子e，电子接受体50的电位成为-V(伏特)。如果电子e靠近电子接受体50，则被减速。因此，如果具有满足下述不等式(1)的速度，则电子e可以到达电子接受体50。

mv²/2>qV (1)

此处，q(库伦)是电子具有的电荷。

为了满足式(1)，需要增大飞翔电子的初始速度。由对电子加速电极40施加的电压决定电子的初始速度。因此，由对电子加速电极40施加的电压决定该线性加速发电装置的电动势。为了增大电动势，增大对电子加速电极40施加的电压即可。但是如果增大对电子加速电极40施加的电压，则处于电子加速电极40与负极之间的绝缘体中流过的漏电流也有可能变大，所以极端地增大电压并非良策。因此考虑到绝缘体的漏电流通过在不使损失增大的范围内增大加速电压来决定所发生的电动势。

参照图7，对在图1所示的本发明的实施方式的线性加速发电装置中向电子接受体50附加了受电子位置分散单元90的例子进行说明。

受电子位置分散单元90用于针对收集从电子发射端口30发射的电子e的电子接受体50，通过分散朝向电子接受体50的电子e的轨道orb，而防止电子接受体50中的受电子位置集中。

受电子位置分散单元90被配置于电子接受体50的跟前，周期或随机地变更朝向电子接受体50的电子e的轨道。

在图7中，从图1所示的状态旋转90度而示出电子接受体50。但是，其仅为了易于说明其结构而旋转示出。

受电子位置分散单元90由水平方向的2个偏转板92、92、垂直方向的2个偏转板94、94、水平方向的扫描电子电路91、垂直方向的扫描电子电路93构成，水平方向的2个偏转板92、92通过水平方向的扫描电子电路91而被施加沿着水平方向扫描的电信号，垂直方向的2个偏转板94、94通过垂直方向的扫描电子电路93被施加沿着垂直方向扫描的电信号。根据通过水平方向的扫描信号而发生的水平方向的电场变化，电子e的轨道orb在水平方向上弯曲。另外根据通过垂直方向的扫描信号而发生的垂直方向的电场变化，电子e的轨道orb在垂直方向上弯曲。通过水平方向扫描和垂直方向扫描的组合，电子e的轨道orb被周期或随机地变更，其结果电子e在电子接受体50的宽范围内分散而被受电。由此，防止由于电子e在电子接受体50的窄范围内集中受电而产生的电子接受体50的破损、破坏，可以增加耐久性。

参照图8，对向本发明的实施方式的线性加速发电装置的结构附加了电子分配单元100的例子进行说明。

考察在真空中飞翔的电子e的电荷是-q库仑、其速度是v、电子e靠近电子接受体50的情况。如果积蓄到电子接受体50的电荷是-Q库仑，则引起与两个电荷之积q×Q成比例的库仑排斥力。在电子e的速度v大的情况下，电子e有可能克服库仑排斥力而向电子接受体50碰撞。但是在速度v小的情况下，由于库仑力排斥力作用，电子e无法到达电子接受体50。因此向电子接受体50积蓄的负电荷的量被限定，由于库仑排斥力未碰撞的电子被所附加的电源的正极吸收等，从而电能的发生效率降低。因此使电子接受体50吸收在真空中飞翔的所有电子e变得重要。

电子分配单元100配置在电子接受体50的跟前，对朝向电子接受体50的电子e进行分配。即，被构成为在电子发射端口30与电子接受体50之间的电气绝缘场F中，相向配置一对分配电极101、102，使电子e通过该电极101、102之间。对上述一对分配电极101、102连接交流电源103，在向一个分配电极101(102)施加正电压的情况下，向另一个分配电极102(101)施加负电压。

在设置上述电子分配单元100的情况下，作为上述电子接受体50的结构，设置多个用于接收所分配的电子的电子接受体50。即在图8中，电子接受体50设为与绝缘部件55相互绝缘的状态，并配置第1电子接受体56和第2电子接受体57。

在以上那样的结构中，如果接通上述交流电源103，则以一定的周期向一对分配电极101、102施加正电位和负电位。

当前，在图中，在向左侧的分配电极101施加正电位，并向右侧的分配电极102施加负电位的期间，飞翔电子e的轨道向正电位的方向(向左)弯曲，向左侧的第1电子接受体56碰撞并被吸收。另外，在向右侧的分配电极102施加正电位，并向左侧的分配电极101施加负电位的期间，飞翔电子e的轨道向右弯曲，向右侧的第2电子接受体57碰撞并被吸收。这样，电子以一定的周期向左右侧的第1电子接受体56和第2电子接受体57分配而被收集。

通过由一对电子接受体56、57交替地收集电子e，在第1电子接受体56和第2电子接受体57中，分别在不接受电子e的期间，所滞留的电子e向外部流出而供给电力，并减少电子接受体56、57内的电子e量而可以准备接下来的周期中的电子接收。

参照图9，对取出由分配单元100向上述第1电子接受体56以及第2电子接受体57分配而被积蓄的电子e，而供给电力的电力取出电路60的具体的一个例子进行说明。

在电力取出电路60中，设置变压器62，将其一次绕组63的一端63a连接到第1电子接受体56，将一次绕组63的另一端63b连接到第2电子接受体57。另外构成为在一次绕组63的中央部设置中间端子63c，将该中间端子63c连接到电子供给体20。变压器62的二次绕组64的两端64a、64b之间输出电压。由此通过在该两端64a、64b之间连接电气负载65，可以对电气负载供给电力而工作。

在通过上述电子分配单元100向左侧的分配电极101施加正电位的期间，电子被第1电子接受体56收容而被积蓄。积蓄到第1电子接受体56的电子e流向电力取出电路60的一次绕组63的一端63a，并通过中间端子63c而向电子供给体20移动(循环)。此时，在变压器62的二次绕组64中发生磁通，而发生电压。通常在二次绕组64侧连接有电气负载65，所以电流流向电气负载65而发生反电动势，由于该反电动势，从第1电子接受体56通过一次绕组63向电子供给体20移动的电子的量被限制。因此直到积蓄到第1电子接受体56的电子e被充分放电为止需要时间。

另一方面，如果由于上述交流电源103的电压以规定的周期变化，而上述电子分配单元100的左侧的分配电极101成为负电位，且右侧的分配电极102成为正电位，则飞翔电子e被第2电子接受体57收容而被积蓄。积蓄到第2电子接受体57的电子e流向电力取出电路60的一次绕组63的另一端63b，因此通过中间端子63c而向电子供给体20移动(循环)。此时，在变压器62的二次绕组64中发生磁通，而发生正负相逆的电压。即，流过电气负载65的电流与上次相反。电流流向二次线圈64的电气负载65而发生反电动势，由于该反电动势，从第2电子接受体57通过一次绕组63而向电子供给体20移动的电子的量被限制。因此直到积蓄到第2电子接受体57的电子e被充分放电为止需要时间。

另一方面，在该期间，由于不存在到达上述第1电子接受体56的电子e，所以积蓄到第1电子接受体56的几乎全部电子e经由变压器62的一次绕组63而反馈到电子供给体20。即，在该期间积蓄到第1电子接受体56的几乎全部电子e被放电。由此第1电子接受体56在该期间调整下一个周期中的电子e的收容状态。

在第2电子接受体57的情况下也经由同样的经过，通过电子的收容和放电调整收容状态。

另外在上述电力取出电路60的二次绕组64侧发生交流电压。

如上所述，通过电子分配单元100，向二个电子接受体、即第1电子接受体56和第2电子接受体57交替分配而接受发射电子e，从而可以防止大量的电子e积蓄到电子接受体，由此可以避免妨碍进一步接受电子e这样的不适合情况，可以良好且高效地收容发射电子e，并且将电子e反馈到电子供给体20。

因此可以防止由于作为本发明的线性加速发电装置中的最大问题点的电荷积蓄现象而引起的电能发生效率降低，可以提供高效率的发电装置。

返回到图1，对向本发明的实施方式的线性加速发电装置的结构附加了用于防止到达电子接受体50的电子被二次发射的二次发射防止单元110的例子进行说明。

在该例子中，构成为在电子接受体50的背面隔着电气绝缘空间F配置有导电体110a，向该导电体110a施加来自电源110b的正电压。

由于积蓄到导电体110a的正电荷，在电子接受体50的上述导电体110a侧的表面(背面)感应出负电荷，在电子接受体50的前面(接收电子e的面)感应出正电荷。

由于在上述电子接受体50的前面感应出的正电荷，飞翔电子e被吸引，而可靠地到达电子接受体50的前面。到达电子接受体50而被收集的电子e经由电力取出电路60，而可以用作电能。

参照图10，对向本发明的实施方式的线性加速发电装置的结构附加了用于防止到达电子接受体50的电子被二次发射的二次发射防止单元110的例子进行说明。

在该例子中，包围电子接受体50的前面50a、即接收所飞翔来的电子e的面50a的周围而设置由绝缘部件构成的绝缘周壁111，在绝缘周壁111的开口部配置门部件112。在门部件112的中央附近设置有电子输入口113。另外电子接受体50的前面50a成为中央部高且周围低的倾斜面。

而且设置电源114，分别向被绝缘周壁111隔离的上述门部件112施加负电压，向上述电子接受体50施加正电压。

通过了门部件112的电子输入口113的电子e向电子接受体50的表面50a碰撞。所碰撞的电子e或二次飞出的电子e进入弯曲的电子轨道ord，最终被电子接受体50吸收。在门部件112与电子接受体50之间发生的电场成为使飞翔电子e向电子接受体50靠近的力而动作，所以通过门部件112的电子输入口113的所有电子e被吸收到电子接受体50。

被吸收到电子接受体50的电子e经由电力取出电路60反馈到电子供给体20，并被途中的电气负载61利用。

另外在使对上述电子接受体50施加的正电压降低或接近零时，所收集到的电子的利用效率变高。

参照图11，对向本发明的实施方式的线性加速发电装置的结构附加了用于防止到达电子接受体50的电子被二次发射的二次发射防止单元110的另一个例子进行说明。

在该例子中，在电子接受体50的前面隔着准二维绝缘体115层叠准二维导电体116。而且，构成为设置电源117a，分别向被准二维绝缘体115隔离的上述准二维导电体116施加负电压，向上述电子接受体50施加正电压。

朝向电子接受体50的飞翔电子e如果向准二维导电体116碰撞，则根据隧道现象穿透准二维导电体116，进而根据隧道现象还穿透准二维绝缘体115，向电子接受体50碰撞而被吸收。

向电子接受体50碰撞的电子e的速度降低，并且受到由积蓄到准二维导电体116中的负电荷引起的库仑力，所以从电子接受体50再次通过准二维绝缘体115或准二维导电体116向外部飞出的现象被防止。即，防止到达电子接受体50的电子e被二次发射的现象。

产业上的可利用性

利用了通过线性加速发射的电子的本发明的线性加速发电装置可以代替以往的火力发电、水利发电、原子能发电、使用了太阳能等自然能量的发电，或者作为应新附加的发电单元，可以低成本地提供投入能量少、清洁、稳定的电能，产业上的可利用性非常大。

Claims

1.一种线性加速发电装置，其特征在于，具备：

由保持有自由电子的材料构成的电子供给体；

相对该电子供给体被设置成电气导通状态的电子发射端口；

被配置为与该电子发射端口成为电气绝缘状态，并用于向电子发射方向对电子发射端口中的电子进行线性加速的一个或多个电子加速电极；以及

与上述电子发射端口隔着电气绝缘空间相向配置、并用于接收从电子发射端口发射的电子的电子接受体，

通过对上述电子加速电极施加正电压而对上述电子发射端口中的电子进行线性加速，使其作为弹道电子从上述电子发射端口向上述电气绝缘空间发射，并使用上述电子接受体接收所发射的电子而进行收集。

2.根据权利要求1所述的线性加速发电装置，其特征在于，电子发射端口是在电子供给体的表面竖立设置一个或多个准一维导电体而构成的。

3.根据权利要求2所述的线性加速发电装置，其特征在于，准一维导电体是碳纳米管。

4.根据权利要求2或3所述的线性加速发电装置，其特征在于，电子加速电极由准二维导电体构成，并且相对竖立设置准一维导电体而成的电子发射端口，在该电子发射端口的侧面周围配置成电气绝缘状态。

5.根据权利要求1所述的线性加速发电装置，其特征在于，设置有受电子位置分散单元，该受电子位置分散单元使朝向电子接受体的电子的轨道分散而防止电子接受体中的受电子位置集中。

6.根据权利要求1所述的线性加速发电装置，其特征在于，相互绝缘状态地设置多个电子接受体，并设置有向上述多个电子接受体分配从电子发射端口发射的电子的电子分配单元。

7.根据权利要求1所述的线性加速发电装置，其特征在于，设置有用于防止到达了电子接受体的电子被二次发射的二次发射防止单元。

8.根据权利要求1所述的线性加速发电装置，其特征在于，构成为电气连接电子接受体与电子供给体并在途中配置有电气负载。