JPWO2020053266A5

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Publication number: JPWO2020053266A5
Application number: JP2021513812A
Authority: JP
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2039-09-11

Description

第４の態様では、流体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する方法は、フローチェンバを通る流れ方向に沿った流体の流れを発生させるステップを備える。流体は加圧流体であってよい。流体の流れを発生させるステップは、加圧流体のポテンシャルエネルギーを流体の流れの運動エネルギーに変換してよい。フローチェンバを流れる流体に電場が与えられる。電場は、流れ方向に沿う成分を有する電場の方向を持つ。これにより、流体の正及び負の荷電種が電場の方向に沿って分離され、正及び負に帯電した荷電種の一方は、流れ方向の成分を有する方向に運動するようにバイアスされ、正及び負に帯電した荷電種の他方は、流れ方向と逆方向の成分を有する方向に運動するようにバイアスされる。正及び負の荷電種の各々は、それぞれの電流収集器で収集される。そして、電流収集器の１つから負荷に電流が流れる。

第５の態様では、流体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する方法は、圧力容器内の圧力を維持するために、加圧流体を発生させるステップを備える。圧力容器内の流体に電場が与えられる。その結果、流体の正及び負の荷電種が前記電場の方向に沿って分離する。正及び負に帯電した荷電種の１つ又は各々の少なくとも一部は、それぞれの電流収集器で収集される。負荷に電気エネルギーを与えるために、電流収集器の１つから電流が引き出される。

ステップダウンコンバータ２６が、いくつかの実施の形態では電荷収集電極１５のポテンシャルの低い方に、別の実施の形態では電荷収集電極１５のポテンシャルの高い方に（図示されるように）、接続される。これにより、ステップダウンコンバータ２６から（すなわち装置４から）電流を流すために、電極１５の間のポテンシャル差が、ステップダウンコンバータ２６に接続された負荷２８に必要な動作電圧までステップダウンされる。負荷２８は、電荷収集電極１５に接続される。いくつかの実施の形態では、負荷の一端とこれに対応する電荷収集電極とは接地される。別の実施の形態では、負荷２８は、フローティング配置で２つの電荷収集電極１５の間に接続される。いくつかの実施の形態では、負荷２８はグランドと電荷収集電極１５の一端との間に接続され、電荷収集電極１５の他端もまた接地される。

チェンバ８を通して流体が流れると、加えられた電場により当該流体がイオン化される。それとともに、電荷収集電極１０、１４間のポテンシャル差が、さらなるチェンバ５２内の火花間隙での不活性ガスの降伏電圧を超えるまで、電荷収集電極１０、１４上に電荷が蓄積する。この火花間隙で放電が発生し、放電が持続する限りさらなる電極５６を通して電流が流れる。このように、放電を発生させるのに十分な電荷が電荷収集電極１０、１４上に蓄積されるまでの間、電流の発生が遅延することが分かる。もちろん、他の任意の電流発生遅延手段（火花間隙の代わりに、例えば、電圧トリガー型リレー、スイッチ、ダイオード、時間スイッチなどを用いたもの）を使ってもよいことを理解されたい。

Claims

流体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であって、
圧力容器と、
一対の電荷収集電極と、
電場生成器と、を備え、
前記圧力容器は、流体の入口ポートを備え、前記入口ポートから流入した加圧された流体を当該圧力容器内に保持するように構成され、
前記一対の電荷収集電極は、収集方向に沿って互いに間隔を空けて、前記圧力容器内に配置され、
前記電場生成器は、前記流体内の荷電種を分離するために、前記圧力容器内に電場の方向に沿った電場を生成するように構成されることを特徴とする装置。
前記電場は、前記流体をイオン化するためのイオン化電場であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記電場生成器は、一対の電場生成電極を備え、
前記一対の電場生成電極は、前記電場の方向に沿って間隔を空けて、前記圧力容器の両側に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
前記電場生成電極は、前記圧力容器から電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記電荷収集電極上に所定の電荷が蓄積されるまで前記電荷収集電極で電流が発生するのを遅延させ電流発生遅延手段を備え、
前記電流発生遅延手段は、前記圧力容器から突出した前記電荷収集電極の一部の周囲を密封するさらなる圧力容器と、前記さらなる圧力容器内に配置されるさらなる電極と、
前記電荷収集電極及び前記さらなる電極のそれぞれの自由端は、それぞれの電極間に火花間隙を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
一対の電荷収集電極に代えて、単一の電荷収集電極を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
前記圧力容器内の加圧された流体を照射するための電磁放射源を備え
前記電磁放射源は、波長が１２０ｎｍ以上８２０ｎｍ以下の電磁放射を生成するように構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
加圧流体のポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換する方法であって、
圧力容器内の圧力を維持するために、加圧流体を発生させるステップと、
前記圧力容器を流れる前記加圧流体に電場を与えるステップと、
前記電場により、前記流体の正及び負の荷電種を前記電場の方向に沿って分離するステップと、
正及び負の荷電種の１つ又は各々の少なくとも一部を、それぞれの電流収集器で収集するステップと、
負荷に電気エネルギーを与えるために、前記電流収集器の１つから電流を引き出すステップと、を備えることを特徴とする方法。
正及び負の荷電種を含むイオン化された流体を生成するために、流れる前記流体に前記電場を与えることにより、前記流体をイオン化するステップを備え、
前記流体をイオン化するステップは、プラズマを生成するステップまたは暗放電もしくはコロナ放電などの放電を発生させるステップを備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
電荷収集電極上に所定の電荷が蓄積されるまで前記電荷収集電極で電流が発生するのを遅延させるステップを備え、
前記電流が発生するのを遅延させるステップは、前記圧力容器外に突出した前記電荷収集電極の自由端とそれぞれの電荷収集電極との間にある火花間隙で火花が発生するまで、電流が発生するのを遅延させるステップを備えることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
前記圧力容器内の圧力を維持するために前記加圧流体を発生させている間、前記加圧流体を電磁放射で照射するステップを備え、
前記電磁放射の波長が１２０ｎｍ以上８２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の方法。
前記流体は、空気、アルゴン又はネオンなどのガスであることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の方法。
流体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムであって、
請求項１から７のいずれかに記載の装置と、
電場を生成するための、電流制限電圧供給装置と、
一対の電荷収集電極の１つに接続された負荷と、を備えることを特徴とするシステム。
前記負荷は、電気モータであり、
前記電気モータは、例えば、電気又はハイブリッドの自動車、自転車、三輪車、船、列車又は飛行機などの電気式輸送機関に搭載されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記負荷は、電力会社サブステーションなどの電力供給ネットワーク又は１つ以上の民間会社もしくは住宅ユニットの電力供給ネットワークを備えることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。