JPS5987042A - 電離気体の発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ＩＩ目的 本発明は、水蒸気を利用した電離気体の発失方法に関す
る。

拓殖気体？発生させるには、一般に、　■熱電離現象乞
利用する方法、即ち、被′６３Ｉ離気体乞超高温状態丁
（例えば３．０００°ｋ）に置いてその擾乱粒子の衝突
によってプラズマケ発生させる方法が採られている。然
し乍ら、この方法にあっては、熱電離に必要な燃焼器を
上記温度に耐え得る素材によって形成しなければならな
いにも拘わらず現実にはかかる高波に耐え得る素材が存
在しないことから、通常、燃焼器外壁に冷却液ｆｆｆヲ
耐、設し、これによって冷却しつつ被％即気体を高群ガ
ス化させるようにしており、このｔめ燃蜜効遠か悪く、
例えばこれによって発生し１こプラダ””＆Ｍ、Ｈ，Ｄ
　（Ｍａｇｎｅ　ｔｏ　　−Ｈｙｄｒｏ　　Ｄｙｎａｍ
ｉｃｓ　）発電装置の作動流体として使用する場合など
、上記燃焼器と同様に電離気体の流入通路をも耐熱構造
にしなけれはならなくなって、いきおい発電効率の低Ｆ
を招き、これ￥袖うニめ発電装置全体が大型化されると
いつ二問題点ン有している。

こ０ような電離気体の高温化ン回避するたハ例えばコロ
ナ数隻、にみられるように、■被亀離気木ｌこ高エネル
ギー粒子を衝突させて電離現象ン生じさせる方法も採ら
れているが、この方法にあっては、針状電極又は釘頭状
電極等に高電ＥＥ？加えて数箱させるようにしているこ
とから電荷されるのが上記小型電極先端部分に限定され
、イオン濃度が薄くなって僅少の電流しか得られないた
め、例えばこの市１ｉ１１．気体をＥ、Ｈ，Ｄ。

（Ｅｌｅｃｔｒｏ　−Ｈｙｄｒｏ−Ｄｙｎａｍｉｅｓ）
　　発亀装筋に利用する場合など、上記■の方法と同様
に発電装置を多数組合せ、束ねて大型化しない限り、実
用的な量の電流を得らねないといつＴこ問題５へを有し
ている。

本発明は、このような点に鑑み、比較的に低温状態下で
、イオン濃度の濃い電離気体を得ることのできる電離気
体の新規な発生方法を提供し、以って電離気体の楊々な
利用分野において従来抱えていた上記問題点を解消する
ことを目的として提案され１こもので、その特徴とする
ところは、電場及び富磁波の場の少なくとも一方が形成
された領域内に、水蒸気を少なくともその成分とする被
電離気体を流入し、上記領域内において該被電離気体を
電離させるようにした点にある。

（２）構成 本発明の詳細な説明する前に、出願人が本発明をなすに
至った経緯について簡単に述べる。

出願人は電波監理局無線局検査職員として幾多の無線施
設の検査業務に従事し７てき１こが、ある時、停泊中の
スチーム船（水蒸気を動力源とするレジゾロ推進（々型
等の旧船舶）に乗船した際、安全弁を通して噴出された
水蒸気がその上方に張設されたアンテナに接触した直後
、当該アンテナと接続された無線＆置の調整の為の回路
の導体部分に直接手で触れろと、強い電気的ショックを
受ける経験をした。又、ごれと同時に上記と同様の条件
下では受信桧にノイズが入り、一時的に無線信号の受言
が妨害されることを経験した。

これに基づいて出願人は第１図に示す方法にて上記経験
の再現を試みた。

即ち、約１６ｍの距勇匂′を置いて高さ約２２．５ｍの
金属支柱Ｊ、２を南北方向に２本立設すると共に、この
支柱１．２間に２本の導線３．４を約１ｍの間隔を置い
て平行に張設し、これら導線３．４のＦ方に配設した水
蒸気用気筒５より水蒸気を導線３．４に向は噴出したと
ころ、導線３．４にそれぞれ接続したオシログラフ６．
７より、次の電圧測定値を得た。尚、水蒸気の排気量は
１５〜２０ｔ／時、水蒸気温度は３００〜４５０℃、ま
た水蒸気の上昇速度は６ｍ以上である。

（イ）水蒸気排出前及び水蒸気排出停止後（ａｌ　　導
線３対ア一ス間の絶縁−無限大（ｂｌ　　導線４対ア一
ス間の絶縁−無限大（ｃｌ　　導線３対導線４間の絶縁
−無限大１口）　水蒸気排出中 ｆａｌ　　導線３対ア一ス間　−＋４Ｖ〜−６ｖ（ｂｌ
　　導線４対ア一ス間　−＋４Ｖ〜−６Ｖ両者共に上記
値開で２〜３秒間隔にゆれるように変化した。

以Ｆ５図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（１）本発明の第１実施例 第２図はプラズマの発生法を示す説明図で、図中符号１
１は１６ｍの距離をおいて南北方向に設置された支柱で
あって、この支柱１１の上方から０．５ｒｎの位置にそ
れぞれの端が取付杆Ｊ２に固定された導線Ｊ３乃至１５
が平行に展張されており、これら導線１３乃至１５は碍
子によって取付杆１２から絶縁されている。またこれら
の導線１３乃至Ｊ５より０．５ｒｎ離れた位置には、Ｉ
Ｌｊ祿に碍子を介して導線１６が導線】３乃至１５と平
行に展張されていて、導線１３及び１５をそれぞれ直流
電源（６ＫＶ、１００μＡ）］９のプラスｆｉｌｌ電極
に、導線１６をマイナス側の電極に接続することにより
導線１３と導餓］６の空間及び導線１５と導線Ｊ６の空
間にそれぞれ市場が形成されている。更に、導線１６の
真下７．５ｍの位置には、図示しないボイラから延長さ
れた排水蒸気筒の排気口１７が設けられている。尚、プ
ラズマが発生したか否かを検知する為に、オシログラフ
１８が用いられ、このオシログラフ１８のマイナス端子
に上Ｈピ導ｆｆＭ１４を、才たプラス潮干にアース紬を
それぞれ接続しである。

而して、排水蒸気筒の排気口１７から水蒸気を排気させ
る前には、オシログラフ１８はｏｖ　・を示しており、
４００℃の水蒸気を１．５　ｍ／　ｇで排気させると、
オシログラフ］８は最大値−１６０Ｖを示す。この状態
を第３図に基づいて説明すると、第３図は第２図におけ
る左倶１面図であって、上述したように導線１３と導線
Ｊ６との空間及び導線１５と導線１６との空間には、直
流電源１９による電場が形成されており、排気口１７か
ら排気された水蒸気は、空気を伴なって上昇し、自然界
の％揚（約１．００　Ｖ／ｍ　　）と、この人工的な雷
、場を通過する。この時、水蒸気及び空気はこれらの市
場の領域内で電離される。電離された電子とイオンのう
ち、電子は、地球磁場の中において、次の様なドリフト
作用等を受けつつ上昇する。

■　上昇流による図中左方向へのドリフト作用 ■　導線１６．１３及び１４の電場カーこよろ図中左方
向へのドリフト作用 ■　ｉｌｌのローレンツ力による電極１３及び】５の吸
引作用 こｎら■〜■によって、電子は、その多くを導線１３及
び１５に捕促されて電荷を与えると共ｌこ、中性粒子と
の弾性、非弾性及び励起を起こしながら途中その一部を
導線〕４に捕促される。又、図中圧より右にドリフ）・
作用に対抗する倣虱（２−３，、）があるときは、導線
】４のＭ？荷の受は取りが増加し、検出値が一３２０ｖ
を示した。

一方、イオンは地球磁場において次のようなドリフト作
用等を受けるものと考えられる。

■　上昇流による図中右方向へのドリフト作用 ■　導線１６，１３及び】４の牝揚力による図中左方向
へのドリフト作用 ■　上昇力に逆いつつも市場のローレンツ力による電極
１６への吸引作用 こ冗ら■−〇によって、イオンは動きたし、導線１６に
電荷を与えると共に、■及び■によってドリフトして周
囲の金属支柱】１リド気口１７及び大地に電荷を与える
ものと思われる。

従って、オシログラフ１８が最大値−１６０■を示した
ことは、電場の領域内で水蒸気及び空気の少なくとも一
方が電離されたということができる。

これは、水蒸気の有する熱分子運動と高い銹箱率が■界
作用と共に働いて、電界中において゛電子と中性粒子と
の非弾性衝突か効果的に行なわれ、非弾性衝突電離を繰
り返しその倍増作用によって電離気体の発生を増巾りま
たものである。

（１１）本発明の第２実施例 続いて、本発明の第２実施例として電場及び磁場が形成
されている領域内に、水蒸気及び空気を成分とする椋電
離気体を流入し、これを電離させて電離気体を発生させ
る方法、具体的には本発明をＭ　、　Ｈ、Ｄ０発電に利
用した場合について説明する。

第１１図中、３１に図示しないボイラに接゛続され、水
蒸気を高速で上方に噴出させるノズルであって、このノ
ズル３１は本体を金属で形成−絶縁物“′蒸気管と電気
市に絶縁しである。３２は円筒状を成す発電通路で、そ
の中空部には磁石と電極とが設けられ、才たこの発雷通
路３２の上方には１５ｍｍの間隔をおいて電場発生装置
３３が設けられている。電場発生装置３３は、円筒状を
成し、その内壁に、直流電源（６ＫＶ、１００μＡ）１
９のプラス電極と接続された鋼板−３４’ｉ”Ｊ−密着
されている。一方、直流電源１９のマイナス電極は上記
したノズル３１に接続され、これによってノズル３１と
鋼板３４間に電場を形成するようにしである。

ところで、発電通路３２は第５図に見られるように、例
えばビニール等の絶縁性素材にて形成した円柱状の外筒
４１内に、伸」えはベークライト等の素材によって形成
した四角柱状の内筒４２を装填し、この内筒４２のイ目
対向する二面に、Ｎ極とＳ極とが向い合った磁石４３を
縦方向に各４個ずつ固定してあり、またこの二面と直交
する対向した残り二面には、電極４４が各４個ずつそれ
ぞれ他の電極から絶縁して固定されていて、これら電極
４４は第３図に示すように斜め方向に接続されている。

また、発電通路３２の上端の電極４４は、オシログラフ
１８及び電流計２０といった測定器のマイナス端子に、
下端の電極４４は上記測定器１８．２０のプラス端子に
それぞれ接続することにより、上端電極４４と下蝮、電
極４４間に生じる重圧値及び電流値を検知するようにし
である。

次に動作を説明する。

ノズル３】から噴出された水蒸気は周りの空気と共に発
電通路３２にその下方から流入し、ここにおいて電場発
生装置３１．３３による′山。

蟹によって電離される。そして電離された電子とイオン
は磁石４３による磁場でローレンツ力によってそれぞれ
反対の電極４４に捕捉され測定器１８，２２ζこ電圧と
電流の発生として検知される。水蒸気温度が異なる三つ
の場合について七の測定器１８．２０の値を表１に示す
。

（表　］） このことから、電場及び磁場の領域内で、流入さｎｒこ
水蒸気と空気とを成分とする被電離気体が電離している
ことが理角牙される。

尚、方法は全く同一で、水蒸気の代わりに圧縮空気のみ
を噴出させ１こ場合のオシログラフ１８の検出値を表２
に示す。

（表　２） このことから、水蒸気が電離作用に大きく貢献している
ことがわかる。

（ｌｉｔｌ　　本発明の第３実施例 本実施例は、前述した第２実施例における電場発生装置
を第６図に図中符号５１として示すように、円筒の内壁
に銅板を設けることなく、その上端に金銅状のキャップ
５２を被ぜ、このキャップ５２を直流電源１９のプラス
電極に接続することにより、被電流気体の進行方向正面
から電界をかけるようにしたもので、第２実施・例と同
一の液性には同一の符号を付すことによりその説明を省
略しである。

而して、ノズル２１から水蒸気を噴出したときのえ４１
１定ｇ７１ｓ、ｚｏの検出値を表３に、又、圧ハ空気の
みを噴出したときの測定器１８．２０の検出値を表４に
それぞれ示す。

（岩　３） （表　４） 表３に明らかなように、本実施例では第２実施例と比較
して傾向として検出電圧値は増加しているが、検出血流
値は減少している。これは、電界を生じさせるキャップ
５２が被電離気体の進行方向正面にあるため、発１通路
３２に与える電場が強められた結果と思われる。

才た表４に明らかなように、圧縮空気のみの場合には、
電離は殆んど生じない。

（１■）本発明の第４実施例 訊７図に本実施例の構成を示す。尚、前述した冥加例に
用いた装置と同一の装置には、同−Ｑｐ号を付してその
説明を省略しである。

しＩＩ中符号６１は、ノズル３１から噴出された水蒸気
が飛散しないようノズル上方に配した抜笥創偲９体の捕
集筒で、この捕四筒６】の上部には、これと近接して１
字力の電磁界発生筒６２がｔ−゛けられ、このπ（磁界
発生筒６２は、本図で一部（６）面にて示すようにその
直立部６２８の内面の手前側と向う側に、磁石６３がそ
れぞれ２箇てつ縦方向に対向して固定されていて、これ
ら対ｐする磁石６３の磁極はそれぞれ対極をなすよう６
し設されている。

；り′ハ界発生筒６２の水平部６２ｂの一端は閉鈷され
、他端（図中左方向）が開放されていて、その内側上面
には、直流電源１９のプラス電極に＆にされた銅板６４
が密着されており、直流電Ｐ１９のマイナス電極が接続
された被電離気体の噴出ノズル３１との間に電場が形成
されるよう構成されている。そして、この電磁界発生１
笥６２の開放仙１端部には、こねと約１１０１ｎの間隔
をｈいて発柘通路３２が設けられている。

次に動作を説明する。

ノズル３１より噴出された水蒸気は、周りの空気と共に
捕年筒６】の下方から流入する。この水蒸気と空気は銅
板６４とノズル３１との空間に形成されている電場を進
行することでｍ雅され、電離さねたａ子とイオンけＭ＜
’６を続けるが、磁石６３によって荏じた磁ヰに達う−
ると、電場と外力揚の作用を受けて図中左方向にドリフ
トする。この結果、一部の電子は銅仏６４に捕捉される
がそれ以外の茄子とイオンは、本実施例では手前の磁石
６；３がＮ４々であるとして（磁力線は紙面上方より紙
面裏面へ抜ける）右９１ｉｊ　ニＩ”Ｊフトし、兄゛屯
通路３２丙に流入する。

発霜通銘３２内では、茄子とイオンはローレンツ力によ
って、それぞれ反対の電極に捕捉され、ｉｌｌ、ｌ　５
￥器１８，２０において篭、圧電流の発生として検知さ
れる。このｌｊｌ！Ｉ定器１８，２０の値を表５に示す
。

（デ　　５） 本実施例では、前述の他の実施例に比べ、非常に高電圧
の電流が発生し１こ。

尚、各装置を全く同一として、水蒸気の代イっりに圧縮
空気のみをノズル３１から噴出させたときの測定器１８
．２０の検出体を表６に示す。。

（表　６） これより、圧縮空気のみの場合には、他の実施例と比較
してもあまり変化のないことがわかる。

（■）本発明の第５芙施例 第８図は電界のみの領域中に水蒸気及び空気を成分とす
る被電離気体を流入し、これを電離させて電画気体を発
生させる方法、具体的には、本発明をＥ、Ｈ，Ｄ、発電
方式あるいはＥ、Ｇ、Ｄ。

（Ｅｌｅｃｔｒｏ　−Ｇａ５５−　Ｄｙｎａｍｉｃｓ）
発電方式に利用した場合の実施例について説明する。

θ・１によって上記実ｊＪ角例と同一装置には、同一の
符号を付しである。図中符号７１け、ノズル３１の上方
に西・′した電界発生筒で、その内壁面に者ｒ　ｋ　Ｌ
　７Ｃ鉢ｉ板７２を直′ａ、％ｉ　’＄’１．　’、　
６　ＫＶ、１００μＡ）１９のプラス電極に接ｈ・する
一方、直流貨ｆｉ　９　（７）マイナス電極をノズル３
］に接続することによって、銅板７２とノズル３１間に
電場が形成されるようにしてあり、またこの電界発生筒
７】の上方には約］５η１１７１程の隔たりを置いて電
界発生筒７１と同径、同長の受筒７３が配船されており
、その上端は上記第３実施例と同様のキャップ５２が抜
せてあって、このキャップ５２と上上ノズル３１間に測
定器１８．２（’１が接続さねている。

而して、ノズル３１から噴出された水蒸気は、周りの空
気と共に電界発生筒７］内に流入し、この内部を上昇す
る同に電界作用と衝突電離の増巾作用によって電離され
る。電離された電子は、銅板７２の電極に速やかに捕捉
される一方、プラス電荷を帯びたイオンは、ノズル３１
のプラス電極に引きつけらねる作用を受けるカー、被電
離気体及び中性粒子の強力な噴出力によってその上昇作
用を受け、銅＆７２の雷、極の反発作用を受けつつも中
間部を通過しキャップ５２番こ到達し、ここで柿促さね
て辿ｌ定器１８．２０をこ算流の発生として検知される
。

即ち、発生したプラス重荷は、受筒７３ζこ流入した際
、流れ方向に唯−枠の電荷ｆＪ−存在する状態になるの
で、ポアソンの法則１よってプラス妬゛荷を引きもどす
方向に大きな矩、場カニ生じる。

このような正気力に逆ってプラス飴、荷を１ｉ１１シ流
すのは、ノズル３１より噴出する水魚２ｉ、　４こよっ
て生じ１こ混合中性粒子の流れの力であり、この力か重
荷に対して行なった仕事がとり出された電タエネルギー
となる。

従って、本実施例によれば、コロナ放電等と同様に単極
性の電荷を容易につくりだすことカーできる。このオシ
ログラフ１８の検出値を表７に、才た同一装置において
圧縮空気のみを噴出した場合の検出値を界８にそれぞれ
示す。

げ　７ン 相違の実施例と同様に圧縮空気のみでは電離気体が発生
しないことがわかる。

（ｖｌ）本発明の第６実施例 第９図に示した実施例は、水蒸気と空気の混合気体であ
る被ｉＩ４”Ｎ気体に高エネルギー、例えば紫外線（正
磁波の一利（である）を照射して、電離気体を発生させ
、これを発電通路田を通過させるようにしたもので、図
中符号８１は電離気体発生筒で、その筒壁には、紫外線
発射用の低圧水銀蒸気放雷ランプ８２が紫外線を筒内（
こ向けて放射するよう取付けられていて、ノズル３１か
ら噴出された被電、離気体はこの慴８１円を上昇通過す
る間ζこ電離される。電離気体は、発生筒８１の上方に
約ｘｏｍｍの間隔を置いて配した発電通路３２内に流入
しそこで捕捉された電荷によって、測定器１８．２０に
おいて電流、電圧として検知される。

尚、上記測定器１８．２０の検出結果（表９）を圧縮空
気だけを噴出した場合（表１０）と共に下記する。

（表　９） （表　３０） 圧縮空気のみの場合は、電流、電圧共に検知できなかつ
１こ。

第１０図は空気以外の気体（例えばアルカリ金属系のも
の）と水蒸気を混合した被ｅ”　ｌｉｉ！Ｆ気体を使用
する場合の装置の実施例を示しており、笛離気体発生筒
９１とノズル３１間の空間部を一定容積において囲繞す
る混合空９２を設け、流入口９３より上記気体を流入し
、ノズル３］から噴出した水蒸気を該混合室にて混合し
た上で、ノズル上方に位置する電離気体発生筒９１内に
被電離気体を流入させるようにしたものである。

（３）効果 以上述べたように本発明によれは、水蒸気から成る被電
離気体若しくは微量のイオンを含む気体と水蒸気を混合
した被電離気体を、電場あるいは電磁波の作用の場が形
成され１こ領域中に流入し、水蒸気の有する熱分子運動
並びに水分の持つ誘電系の高い性質と、該被電離気体が
上記領域中に進行する過程において生じる衝突電離の増
巾作用を利用し７て被電離気体を電離させるようにした
ので、電離気体を水蒸気の持つ淵度齢囲内において、即
ち比較的低温状態下で発生させることができる。しかも
本発明によれは、その抜−貯気体中には少なくとも水蒸
気が含才れているため、上記した水魚矢の持つ高い誘油
率によって被電離気体を容易に電離させることができる
ものである。又、上記領域中を通過させる該被層４離気
体はその流量を容易に変更できることから、所望量の電
離気体を簡単に得ることができ、Ｍ、Ｈ，Ｄ、　　発電
装置はじめＥ、Ｈ，Ｄ。

発電装齢等電離気体の種々の利用分野において、これら
装置の実効性向上に大きく貢献できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となる基本原理を示す説明図、第
２図及び第３図は本発明の一実施例に係る方法ケ示す訟
明図と電離された電子及びイオンの捕捉状態を示す説明
図、第４図及び第５図は本発明の他の実施例に係る方法
を示す説四回とこれに用いられる発電通路を透視して示
した斜視図、第６図乃至第９図はそれぞれ本発明の更に
別の実施例を示す説明図、第１０図は被雷陣気体の混合
装置を示す一部断面斜視図である。 １．２．１１・・・・・・支柱、　３，４．１３乃至】
６・・・・・・導線、　　】７・・−０水蒸気排気口、
】８・・・・・オシログラフ、　　２０・・・　霜、流
計、３】・・・・・・ノズル、　３２・・・・発電通路
、　３３゜１５１　・・・・市場発住装置、　　３４．
１７２・　・・銅板、　４３．１６３　　・・磁石、　
４４　・斃極、　　５２・・・・・キャップ、　　６１
・・・・・捕集偕〕、６２．７１・・・電界発生筒、　
　７３・・・・受筒、８１・・・・・電離気体発生筒、
　　８２・・・・・紫外線発射用放電ランプ。 代理人　弁理士　　植　１）茂　樹 第５図 第　７図 Ｇ２ｂ 第８図 手続補正書印発） 昭和５８年１２月２Ｈ 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第１９７３０５号 ２、発明の名称 電離気体の発生方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　所　　神奈川県海老名市国分寺台１−２２−９氏名
　阿部健重 ４、代理人 住　所　　東京都渋谷区代々木２丁目２３番１号ニュー
ステートメナ−６０２号 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の
榴６、補正の内容 （１）明細書第３頁第２行目のｒ　ＤｙｎａｍｉｅｓＪ
を、ｒＤｙｎａｍｉｃｇと補正する。 （２）同書第９頁第１８行目及び第８頁第１４行目の「
導線！６．１３及び１４」を、「導線１６，１３及び１
５」と補正アＳ。 （３）同書第８頁第２０行目から第９頁ｆ、１行目の「
金属支柱１１排気口１７及び大地に電荷を与えるものと
思われる。コそ、「金属支柱１１に電荷を与える。又図
中左より右に風力があるととは、■及び■によるドリフ
ト作用と、左より右方向への風力の作用とが重なるので
、イオンは■及び・つ共に斜め下方に向刀１ってドリフ
トし、大地及び排気口１７等に電荷を与えるものと思わ
れる。」と補正する。 （４）同書第９頁第１８行目のｒ３１に図示しない」を
、「３１は図示しない」と補正する。 （５）同舊第１１頁第１行目の「第３図」を、「第４図
」と補正する。 （６）同書第１２頁第９行目の「電場及び磁場の」を、
「電場１　　　の」と補正する。 （７）同書第１３頁下から第１行目の「被電流気体」を
、「被電離気体」と補正する。 （８）同書第１４頁第４行目の「ノズル２１から」を、
「ノズル３１から」と補正する。 （９）同書第２７頁第１０行目のｒ１５１・・・・・・
電場発生装置」を「５１・・・・・・電場発生装置」と
、同頁第１０行目の「３４．１７２Ｊをｒ３４，７：２
＋と、同頁Ｓ１１行目の「４３．１６３・・・・・・磁
石Ｊをｒ４３，６３・・・・・・磁石」とそれぞれ補正
する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 牝場及び電磁波の場の少なくとも一方が形成された領域
   内に、少なくとも水蒸気ン成分とする被電離気体を流入
   し、上記領域内において、被電離気体を電離させるよう
   にしたことケ堝・徴とするπ♀電離気体発生方法。