WO2001014703A1

WO2001014703A1 - Systeme de generation d'energie

Info

Publication number: WO2001014703A1
Application number: PCT/JP1999/004531
Authority: WO
Inventors: Masaichi Kikuchi
Original assignee: Nakajima, Shigeto; Moriwaki, Yukiko
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2001-03-01
Also published as: PT1128038E; AU5304799A; DK1128038T3; BR9915091A; ES2267279T3; CZ20011423A3; CA2347954C; EP1128038A4; KR100649458B1; EP1128038A1; ATE332438T1; KR20010107925A; JP3771494B2; PL347473A1; AU767257B2; NO20011974D0; EP1128038B1; DE69932254T2; CN1202354C; CN1324432A

Description

明細 ΐ

技術分野

本発明は人工的に作り出して継続させた上昇渦気流のエネルギによつて発電を行う発電システムに関するものである。背景技術

発電システムには火力発電システム、原子力発電システム、水力発電システムといつた各種発電システムが存在する。これらは何れも発電機の夕一ビンを回転させて発電することにおいて共通しているが、タービンを回転させるエネルギー源が異なる。火力発電システムは重油その他の燃料を燃やして発生した熱によつて水蒸気を作り出し、この水蒸気のエネルギーによってタービンを回転させている。原子力発電システムも水蒸気のエネルギーでタービンを回転させることは火力発電システムと同じであるカ^ 核分裂に伴って発生する熱によって水蒸気を作り出す点が火力発電システムとは異なる。水力発電システムは高所から落下する水のエネルギーでタービンを回転させている。これら以外にも風の力を利用した風力発電システムや水素と酸素とを化学反応させて電気を発生させる発電システム等もある。発明の開示

本発明は従来の発電システムとは全く異なるエネルギーによって発電を行うシステムであり、人工的に作り出して継続させた上昇渦気流（人工トルネード）によって回転翼を回転させ、その回転力によって発電機を駆動して発電を行うものである。

自然のトルネードは太陽熱その他によって熱せられて比重が軽くなった空気（イオン化している:）が上昇を始めて上昇気流が発生すると、その部分の気圧が低下して低気圧が発生するため、この気圧差を平衡しょうとして上昇気流に向けて空気が流れ込む。このとき冷たい空気は暖かい空気にその周囲から流入する性質を有するため、太陽熱その他によって熱せられて上昇する空気より冷たい周囲の空気は上昇気流にその周囲から流入し、渦気流が発生する。一度、渦気流が発生すると周囲からはさらに空気が渦を巻きながら流入するため次第に回転力が高まりついにはトルネードが発生する。

また、上昇気流とそこに流れ込む周囲の空気の温度差が少ない場合には、渦気流が比較的低い高度で発生するため、渦気流は増大してその中心付近は低気圧となり台風が発生する。

本発明の発電システムは上記の様な卜ルネードゃ台風発生の原理を応用して人ェトルネードを作り、このエネルギーによって発電するものである。具体的には次の様に構成されている。

本件出願の第 1の発電システムは、下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーを備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記ィオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電するようにしたものである。

本件出願の第 2の発電システムは前記第 1の発電システムにおいて、加熱炉にイオンバーナーの他に、加熱炉内の温度を維持するための放電電極と、イオン濃度を維持或は高めるための粒子加速器をも設け、イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びィォン濃度が所定レベルに達したらイオンパーナ一を一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はィ才ン濃度を維持し、温度又はィ才ン濃度が所定レベル以下となったらイオンバーナーを再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンバーナーの一時停止-放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動ーィ才ンバーナーの再始動の繰返しによつて加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びイオン濃度にするものである。

本件出願の第 3の発電システは、前記第 1又は第 2の発電システにおいて、車由流ファンを通路内に二以上設け、それら軸流ファンと連動する発電機をも二以上設けたものである。

本件出願の第 4の発電システは、前記第 1乃至第 3の発電システにおいて、車由

、：

OILファンを動翼が静翼内で回転

本件出願の第 5の発電システは、前記第 1乃至第 4の発電システにおいて、通路の上部に、通路内を上昇する気体を再加熱して気体流出口からの流出を促進するための補助イオンバーナーを設けたものである。図面の簡単な説明

図 1は本発明の発電システムの一実施形態を示す概略図。図 2は図 1の発電システムに使用されるイオンバーナーのイオン火災発生装置を示す説明図。図 3はイオンバーナーのイオン増殖器を示す説明図。図 4はイオン火災発生装置における燃料煙霧化器の配置状態を示す説明図。図 5は燃料煙霧化器の構造を示す説明図。図 6は金属燃料供給器を示す説明図。図 7は本発明の発電システムの一使用例を示す概略図。発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 )

本発明の発電システムは図 1に示すように内径約 3 m、高さ約 3 0 O mの円筒 1の中間部に、イオンバーナー 2と放電電極 3と粒子加速器 4を備えている加熱炉 5を装着し、その円筒 1と加熱炉 5を櫓 6により縦向きに垂直に支持してある。この場合、円筒 1のうち加熱炉 5より上の上筒 7の上部は櫓 6より上方に突出させてある。

円筒 1のうち加熱炉 5より下の下筒 8の下端には気体流入口 9が形成され、その内部に軸流ファン 1 0が収容されている。円筒 1のうち加熱炉 5より上の上筒 7には上端に気体流出口 1 1が形成され、内部に 2つの軸流フアン 1 2、 1 3が収容され、上筒 7の上部にイオンバーナー 2力 s装着されている。前記 3つの軸流ファン 1 0、 1 2、 1 3の回転車由 1 4、 1 5、 1 6には高圧型の発電機 1 7、 1 8、 1 9の回転軸 2 0、 2 1、 2 2が夫々連結されている。

前記櫓 6は太さ 3 0 O m m X 3 0 0 m m , 肉厚 1 0 m mの金属製角パイプを所望本数連結した 4本の支柱 2 3をコンクリート製の基礎によって立設して、上方が細くなる方形枠状に形成し、その 4本の支柱 2 3の縦方向 5箇所を金属製連結具 2 4により連結し、更に、支柱 2 3の下端と最下段の金属製連結具 2 4との間に金属製補強具 2 5を斜めに連結し、加熱炉 5と下から 3番目の金属製連結具 2 4との間をも金属製補強具 2 5により斜めに連結して補強してある。この櫓 6の高さは円筒 1の高さに合わせて約 3 2 O mとしてある。円筒 1は内径を 3 m以上、高さを 3 0〇m以上とすることができ、そのようにしたときは、それに合わせて櫓 6の高さも高くする。

本発明の発電システムは図 1のイオンバーナー 2、放電電極 3、粒子加速器 4 の全部又は一部を作動させて加熱炉 5内の温度及びィォン濃度を上昇させることによって円筒 1の内部（通路）に人工的な上昇渦気流を発生させ、この上昇渦気流を加熱炉 5より下方の軸流ファン 1 0と加熱炉 5より上方の軸流ファン 1 2、 1 3に当てて、それら軸流ファン 1 0、 1 2、 1 3を回転させ、その回転力によつて夫々の軸流ファン 1 0、 1 2、 1 3に連結されている発電機 1 7、 1 8、 1 9を駆動して発電を行うものである。

図 1に示す加熱炉 5の周壁にはキャスターブル耐火物（例えば、耐火性骨材とァルミナセメント又はリン酸等の水硬剤を混合したもの：）を使用し、その周壁に約 1 0 0万 K Cの発熱量を有するイオンバーナー 2を、周方向に等間隔で 3基設置してある（図 1には 2基しか図示されない）。 3基のイオンバーナー 2は先端を加熱炉 5の中心に向けて配置することで、各イオンバーナー 2から発生する爆発的な燃焼（ 1 3〜 1 5 mZ sの燃焼）による高燃焼音力互いに衝突して、音波の打ち消し作用や、音波の衝突により生じるドップラー効果により減音されるようにしてある。

夫々のイオンバーナー 2は図 2に示すようにターボファン 2 6と、モータ 2 7 と、同モータ 2 7により駆動される軸流圧縮機（タービン） 2 8と、イオン火炎発生部 2 9とからなるイオン火炎発生装置 3 0に、図 3に示すイオン増殖器 3 1 を付加したものである。前記ターボファン 2 6は空気を取り込んでタービン 2 8 に送り出す。このターボファン 2 6は図 2に示すようにエア調整弁 3 2を備え、同エア調整弁 3 2の開度を調整することにより空気吸入量を調整して、タービン

2 8に供給される空気量を制御可能としてある。タービン 2 8はモータ 2 7で回転駆動されるシャフト 3 3に動翼 3 4、圧縮翼 3 5、分配翼 3 6を取り付けてあり、これら翼 3 4、 3 5が固定された静翼 3 7の内側で回転されると、夕一ボフアン 2 6から送り込まれた空気がイオン火炎発生部 2 9側に圧縮されて噴射される。ここで噴射されるエアは分配翼 3 6で攪拌され、均圧化されてイオン火炎発生部 2 9の 5本の燃料煙霧化器 3 8に送り出される。

前記ィォン火炎発生部 2 9は図 2に示すように、筒状本体 3 9を強磁性金属（鉄、ニッケル、コバルト等）で製作し、同筒状本体 3 9内に 5本の燃料煙霧化器

3 8を図 4のように配置し、夫々の燃料煙霧化器 3 8の先方に略筒状の火炎接触電離材 4 0 (図 2 ) を取り付けてある。また筒状本体 3 9の外周には鉄芯入の電磁コイル 4 1を取り付けてある。なお、燃料煙霧化器 3 8は図 4に示した金属板

4 2により筒状本体 3 9内に固定してある。

前記燃料煙霧化器 3 8は図 5に示すように、非磁性金属製（真鍮製、ステンレス製等〕の筒状本体 4 5の後端部内側に、約 1 5 k圧の高圧空気を噴射する非磁性金属製の空気噴射ノズル（ノズル内径 1〜 2 ΙΏ Φ ) 46と、燃料（灯油、金属粉末混合油、水）を滴下する非磁性金属製の燃料滴下ノズル 47を挿入 ·固定してある。筒状本体 45の先端部 48の内面は図示されているごとく外広がりにテ一パー加工され、テーパー面の角度（Θ) は 40〜60度、テーパー部長（d:) は 1 0〜1 5mmとしてある。筒状本体 45の後端部の外周面は、その周方向に間隔を空けて幅 1. 5〜2mmのスリット 49を 1 5〜20個程度設け、これらスリット 49の先方部分の角度（Φ) を 45度としてある。前記燃料滴下ノズル

47はこれらスリット 49の一つから筒状本体 45の内側に差し込んである。筒状本体 45の内径（c) は 35〜45mm、全長（a + b + d) は 1 70〜2 1

5 mmである。ちなみに（a) は 1 60〜200mm、 (b) は 50〜60mm である。また、前記燃料滴下ノズル 47は供給される燃料を攪拌するための攪拌器 50を備えている。この攪拌器 50はスパイラル状の回転翼 51をモータ 52 で回転させて燃料を攪拌するようにしたものである。

前記燃料煙霧化器 38では、燃料滴下ノズル 47から滴下される燃料が、その後方のタービン 28から送風される高速の空気と、空気噴射ノズル 46から噴射される高圧の空気で 0. 01 w以下の微粒子状に煙霧化されて、先端部 48から噴射される。この燃料煙霧化器 38では、先端部 48のテーパーにより、一度煙霧化した燃料が再液化されることなくスムーズに噴出され、高い煙霧化効率が達成される。

前記火炎接触電離材 40は、光活性物質に磁性体を配合してなる組成物を酸化雰囲気中で結晶化させて製造したものである。前記光活性物質は、セレン、カドミゥム、チタニウム、リチウム、ノリウム、タリウム等の単体や、その酸化物、硫化物、ハロゲン化物等の化合物であり、磁性体は、強磁性体（鉄、ニッケル、コバルト及びその化合物等）や常磁性体（マンガン、アルミニウム、スズ及びその化合物）、反磁性体（ビスマス、リン、銅、カルシウム、及びその化合物）でめ。前記電磁コイル 4 1は、図 2に示すように鉄芯 5 3に銅線コィル 5 4を取り付けたものであり、銅線コイル 5 4には図示されていない電源装置を接続してある。この電磁コイル 4 1は、電源装置からパルス電流が印加されると同コイル内側に強力な高周波磁場を発生し、イオン火炎発生部 2 9の筒状本体 3 9を強力に磁化する。前記高周波磁場は、例えば磁束密度 1 0 0 0 0以上、周波数 2 0〜5 0 M H z程度のものである。電磁コイル 4 1で磁化された筒状本体 3 9はその内側に高周波磁場を発生し、火炎接触電離材 4 0を活性化し、火炎接触電離材 4 0に触れる炭化水素火炎を陽イオン（炭素イオン、水素イオン、鉄イオン等）と陰ィオン（酸素イオン）とを多数有するイオン火炎にする。なお、高周波磁場で活性化された火炎接触電離材 4 0では煙霧化された燃料力 s触れるだけで発火が誘発されるが、火炎接触電離材 4 0に着火電極 5 5を設けて着火の確実性を高めてある前記イオン増殖器 3 1は、図 3に示すように筒状本体 6 0を非磁性金属（真鍮、ステンレス等）のリング 6 1と強磁性金属（鉄、ニッケル、コバルト等）のリング 6 2を交互につないで筒状にし、各強磁性金属リング 6 2の外周に電磁コィル 6 3を取り付けてある。強磁性金属リング 6 2は 3段有り、電磁コイル 6 3も 3段ある。各電磁コイル 6 3は強磁性金属リング 6 2の外周に絶縁紙 6 4を挟んでホルマル銅線 6 5を巻き付け、その外周に絶縁紙 6 4を挟んで冷却用銅パイプ 6 6を巻き付け、その外周に絶縁紙 6 4を挟んで金属カバー 6 7を巻き付けたものである。なお、個々の電磁コイル 6 3は発生した磁力やイオンバーナー 2の振動で位置ずれ等を起こさないよう、筒状本体 6 0の外周のフランジ 6 8に強固に固定してある。

前記各電磁コイル 6 3のホルマル銅線 6 5は図示されてし'、なし、電源装置に接続し、同電源装置から大パルス電流を印加できるようにしてある。この電磁コイル 6 3は、大パルス電流を流すとコイル内側に強力な高周波磁場を発生し、この高周波磁場で内側の強磁性金属リング 6 2を強力に磁化し、磁化された各強磁性金属リング 6 2はその内側に強力な高周波磁場を形成する。この強磁性金属リング 6 2の内側の高周波磁場はイオン火炎発生部 2 9で発生されるイオン火炎中のィオンを振動させると共に陽イオンを火炎噴射口側に加速し、陰イオンをィ才ン火炎発生部 2 9側に加速し、また陽イオンや陰イオンを他の粒子（イオン化された粒子やされていない粒子）に弾性衝突させながら陽イオン及び陰イオンの数を増大させる。また、交互に配した強磁性金属リング 6 2及び非磁性金属リング 6 1 により、イオン火炎に段階的な磁気絞りをかけて圧縮し（ピンチ効果）、圧縮した陽イオン火炎を加熱炉 5内に噴射する。なお、陰イオン火炎はイオン火炎発生部 2 9側に噴射される。

前記各電磁コイル 6 3の冷却用銅パイプ 6 6は図示されていない冷却装置と配管し、冷却用銅パイプ 6 6に冷却水を流して電磁コイル 6 3を冷却することができるようにしてある。電磁コィル 6 3は、大電流が流れるホルマル銅線 6 5の熱と、内側のイオン火炎による熱を受けて高温になるが、前記冷却水により過熱防止を達成している。電磁コイル 6 3の冷却には、水、その他の各種冷媒を用いる他、強制空冷方式を採用することもできる。

以上説明したイオン火炎発生装置 3 0において、イオン増殖器 3 1は多段式の電磁コイル 6 3による高周波磁場を用いたが、イオン増殖器 3 1の筒状本体 6 0 内にイオンを振動させ、加速させることのできる強電場を形成するようにしてもよい。

図 5に示すように前記イオン火炎発生装置 3 0の燃料滴下ノズル 4 7にはパイプを介して燃料装置 7 0から燃料が供給されるようにしてある。この燃料装置 7 0は、灯油、金属粉末混合油、水を供給するための灯油供給器 7 1、水供給器 7 2、金属燃料供給器 7 3の 3つからなる。このうち灯油供給器 7 1は灯油を溜めるタンク、水供給器 7 2は水を溜めるタンクである。

前記金属燃料供給器 7 3は図 6に示すように、絶縁物質で製作した灯油タンク 7 4の底中央に導電性金属を円柱状に成形してなるマイナス電極 7 5を垂直に立てた状態で固定し、ご、電極 7 5の近傍に鉄を長尺な丸棒状に成形ブラス電極棒 7 6と、を長尺な丸棒状に成形したプラス電極棒 7 6を夫々配置し、両電極 7 5、 7 6を高圧電源装置 7 8に接続して、両電極 7 5、 7 6間に例えば 3 0 0 0 0〜 0 0 0 0 0 Vの電圧を印加可能としたものである。この金属燃料供給器 7 3では、マイナス電極 7 5と鉄又はアルミ製のプラス電極棒 7 6との間に前記電圧を印加して両電極 7 5、 7 6間に放電を起こすと、プラス電極棒 7 6の表面から微粒子（0 . 5 m m以下の粉末）状の鉄粉末、アルミ粉末が剥ぎ取られて灯油中に放出される。このとき灯油中で炭化水素の炭素が折出され、その折出された炭素に鉄やアルミの金属粉末が付着して金属粉末と灯油が混合した金属粉末混合油が製造される。この金属粉末混合油には必要に応じて界面活性剤を加えること力 sでき、このようにすれば金属粉末混合油を比較的長時間貯蔵しておくことも可能となる。但し、使用する界面活性剤は燃焼を妨げないものであることとする。

前記 2本のプラス電極棒 7 6は、タンク 7 4の両側壁に開設された差し込み部からタンク 7 4内に水平に差し込まれている。差し込み部には差し込んだプラス電極棒 7 6を抜き差し可能に保持すると共に液漏れを防止するグランドパッキン

7 9を取り付けてある。夫々のプラス電極棒 7 6は自動送込機（電極可動装置）

8 0により、タンク 7 4内への差込長を調節可能としてあり、プラス電極棒 7 6 の先端とマイナス電極 7 5の先端との間隔が両先端間で放電が起こりやすい間隔となるように調整してある。自動送込機 8 0は、プラス電極棒 7 6の先端が減つて短くなると、その短くなつた分だけプラス電極棒 7 6をマイナス電極 7 5側に自動的に送り出して、両電極 7 5、 7 6間の距離を常時一定に保持することができる。ちなみに、前記自動送込機 8 0によるプラス電極棒 7 6の送り出し量制御は、例えばタンク 7 4の外側から光学センサで両電極 7 5、 7 6間の距離を測定する、電極間の電位や電流をモニタして適切な放電が起こるようにする、放電による電極棒の減り具合を単位時間当りの減少量として予め求めておく、等の各種方法により実現することができる。

マイナス電極 7 5及びプラス電極棒 7 6は両電極の間で効率の良い放電が実現されれば前記以外の形状であってもよく、例えばマイナス電極 7 5及びプラス電極棒 7 6の双方又は一方を角棒状にすることもできる。また、両電極 7 5、 7 6 間に印加される電圧や電流はマイナス電極 7 5やプラス電極棒 7 6の形状や極間距離、電極素材に応じて適宜設定することができる。

前言己タンク 7 4には、タンク内の燃料量を計測する燃料量監視装置（図示されていない）力 s'設けてあり、タンク 7 4内のマイナス電極 7 5及びプラス電極棒 7 6力夜面から露出するのを防止できるようにしてある。この燃料量監視装置は例えば、燃料が所定量減るとその分を追加供紿する、或いは管理者に報知するものである。この燃料量監視装置により、液面から電極カ壩出された状態で放電力起こること力なくなり、燃料である灯油に着火してタンク 7 4が火災、爆発することを防止できる。

タンク 7 4の上部には攪拌装置 8 1を設けてある。この攪拌装置 8 1は、モータ 8 2と同モータ 8 2により駆動されて回転するプロペラ 8 3と力らなり、タンク 7 4内の灯油をプロペラ 8 3により攪拌することができる。プロペラ 8 3の回転数は適宜設定することができる。

図 5に示す灯油供給器 7 1には、クラッキング装置を設けることもできる。クラッキング装置は、沸点の高い重質石油を分解して沸点の低い軽質石油（ガソリン等）を製造するものである。このクラッキング装置は、例えばシリカ一アルミナ触媒を用いる接触分解方式のものや、触媒を用いずに高温（8 0 0〜8 5 0度 ) で分解を行なう熱分解方式のものがある。また、ニッケル、タングステン等をシリカーアルミナに担持させた触媒を用い、高圧の水素を利用して分解を行なう水素化分解方式のものもある。このクラッキング装置は、灯油に替わり重油等の沸点の高い燃料を用いる場合に特に有効である。

図 5に示す供給器 7 1、 7 2、 7 3からは燃料切替器等により必要な燃料だけを一つ或いは 2つ以上を組み合わせて燃料滴下ノズル 4 7に供給することができる。例えば、イオン火炎発生装置 3 0の点火開始から 1 8 0 0度程度までは灯油のみを供給し、その後 2 5 0 0度程度までは金属粉末混合油を供給し、その後は金属粉末混合油と水とを供給することができ、燃焼温度に応じて適切な燃料を選択して供紿することができるようにしてある。

前記加熱炉 5の周壁のうち、イオンバーナー 2の上方には図 1に示すように放電電極 3が対向するように配置されている。この放電電極 3は図示されていない電源装置に接続されており、両電極に電圧を印加して両電極間で放電を起こすことにより、イオンバーナー 2によって加熱された力 Π熱炉 5内の温度を維持するものである。

また、カロ熱炉 5の周壁には 4つの粒子加速器 4力設けられている。この粒子加速器 4は加熱炉 5内のイオン濃度を維持したり、さらにイオンを増殖させてィォン濃度を高めるためのものである。粒子カロ速器 4にはベータ卜ロン、サイクロトロン、シンクロトロンを使用することができる。ベータトロンとはドーナツ形の真空容器内に電子を入れ、外部から交流磁場を加えて電子を加速するものであり、カロ速された電子をカロ熱炬 5内に放出することによって同加熱炉 5内のイオン濃度を高めることができる。サイクロトロンとは荷電粒子が直流磁場中でローレンッカにより行う一定周期の円運動に同期するサイクロトロン振動数の高周波電場で繰り返し加速を行って高エネルギー粒子を得るものであり、この高エネルギー粒子を加熱炉 5内に放出することによつて同加熱炉 5内のィォン濃度を高めることができる。シンクロ卜ロンとは前記サイクロトロンのエネルギー上限を超えるようにした加速器であり、粒子速度の増加に対して磁束密度力曽加されるように一定半径の円形軌道上に電磁石を配置した加速器である。

円筒 1の気体流入ロ9にはダンパー力 s設けられており、前記加熱炉 5内の温度及びイオン濃度が定レベル（例えば温度： 1 8 0 0 °C〜3 5 0 0 °C、イオン濃度 3 0 %〜 8 0 % ) に達した時点でダンパーを開くことによって円筒 1内に気体 (外気）を導入することができるようにしてある。また、ダンパーの開閉量を変えることによって、円筒 1内に流入する気体の量を調節することができる。さらに、気体流入ロ9の下端は当該タンパ一より下方に突出するようにして、ダンパ一を開けたときに外気が円筒 1内にスムーズに流入するようにしてある。尚、この気体流入□ 9の下端には金網等を設けて、円筒 1内に異物力 s侵入するのを防止するようにしてある。

前記軸流ファン 10、 12、 13は図 1に示すように回転軸 14、 15、 16 の周囲にその長手方向に沿って複数の動翼 90を設けたものであり、円筒 1内を下方から上方に向かう上昇渦気流が当該動翼 90に当たるとその気流のエネルギ一によつて回転軸 14、 15、 16が回転するようにしてある。夫々の軸流ファン 10、 12、 13の回転軸 14、 15、 16はギヤを介して高圧型の発電機（ 1万 V〜2万 V) 17、 18、 19の回転軸 20、 21、 22に連結されており、夫々の軸流ファン 10、 12、 13が回転すると夫々の発電機 17、 18、 1 9力駆動されて発電力³'行われるようにしてある。図 1では 1つの軸流フアンによつて 2つの発電機を駆動するようにして、合計 6基の発電機を駆動可能としてある。 3基の軸流ファン 10、 12、 13のうち、中段の軸流ファン 12は動翼 9 0の数が他の軸流フアン 10、 13に比べて少ないが、これは円筒 1の中央付近では上昇渦気流が安定するため、動翼 90の数力 s少なくても十分な回転力を得ることができるからである。これら軸流ファンは流速 15 OmZsの上昇渦気流に耐え得るようにしてある。

図 1に示すように円筒 1の内側であって、夫々の軸流ファン 10、 12、 13 の周囲には静翼 91力突設されており、軸流ファン 10、 12、 13の動翼 90 は当該静翼 91の内側で回転するようにしてある。これによつて上昇渦気流がムラなく動翼 90に当たり、当該軸流ファン 10、 12、 13を効率良く回転させることができる。

図 1に示すように上段の軸流フアン 13よりも上方には上昇渦気流が外部に排気される気体流出ロ1 1カ櫊設されている。この気体流出口 1 1の上端は櫓 6より上方に突出させて、気体がスムーズに排気されるようにしてある。また、気体流出口 1 1の近傍には、補助用のイオンバーナー（発熱量約 1 2 0万 K C ) 2を設けて、円筒 1内を上昇してきた気体を再加熱して当該気体の排気力 S促進されるようにしてある。この補助イオンバーナー 2の構造は加熱炉 5に設置されているイオンバーナー 2と同一である。

(使用例）

前記図 1に示す本発明の発電システムを使用して発電を行うには例えば次のようにする。

1 気体流入口 9のダンパーを閉じた tt態でィォンバーナー 2を作動させてカロ熱炉 5内の空気を加熱し、イオンィヒさせる。加熱炉 5内で加熱されてイオン濃度力 s高められた空気は円筒 1内を上昇して気体流出口 1 1力外部に排気されるので、円筒 1内は高温になると共に、外部より気圧力 s低い状態となる。

2 . 加熱炉 5内の温度及びイオン濃度が所定レベル（例えば温度 1 6 0 0 ° イオン濃度 3 0 % ) になったら気体流入ロ9のダンパーを開ける。円筒 1内は外部より気圧が低いため、タンパ一を開けるとその気圧を平衡しょうとして気体流入口 9から円筒 1内に外気が流入する。このとき温度の低い空気は温度の高い空気にその周囲から流入するという性質を有するため、円筒 1内の空気より温度の低い外気は渦を巻きながら気体流入口 9から円筒 1内へ流入し、下段の軸流ファン 1 0に当たって同軸流ファン 1 0を回転させる。下段の軸流ファン 1 0が回転すると、これに連結されている 2基の発電機 1 7、 1 7が夫々駆動されて発電が行われる。

3 . 下段の軸流ファン 1 0を通過した気体は同軸流ファン 1◦の回転によって渦速度力枷速されながら力 Π熱炉 5に流入し、同加熱炉 5で瞬時に加熱されて上昇渦気流となって円筒 1内を上昇する。この上昇渦気流の流速は加熱炉 5の温度及ぴィォン濃度に比例する。具体的には表 1の通りである。

4 . 次に上昇渦気流は中段の軸流フアン 1 2に当たって同軸流フアン 1 2を回転させる。さらに上段の軸流フアン 1 3に当たって同軸流フアン 1 3を回転させる。 2つの軸流ファン 1 2、 1 3が回転すると、夫々の軸流ファンに連結されている発電機 1 8、 1 9が駆動されて発電が行われる。

5 . 中段及び上段の軸流フアン 1 2、 1 3を通過した上昇渦気流は気体流出口 1 1の手前で補助イオンバーナー 2によって再度加熱され、気体流出ロ1 1から外部に排気される。排気される上昇渦気流中の空気（イオン化されている）には、外気（中性）力外側から流入するため、中和されて中性となる。尚、気体流出 □ 1 1から排気される上昇渦気流の温度は表 1に示す通りである。

6 . 以上によって、下段、中段、上段の夫々の軸流ファンが回転され、夫々の軸流ファンに連結された発電機力 S駆動されて発電力 S行われる。発電された電気は必要に応じて降圧させて送電したり、使用したりする。

前記ィォンパーナ一 2は加熱炉 5内の温度及びィォン濃度が所定レベルに達したら一時停止し、その後は放電電極 3による放電で加熱炉 5内の温度を維持すると共に、粒子加速器 4によって加熱炉 5内のイオン濃度を維持する。加熱炉 5内の温度及びィォン濃度が所定レベルを下回つたらィォンバーナー 2を再始動させる。このように間欠駆動するとイオンバーナー 2の燃料を節約できると共に、二酸化炭素の発生量を低減することもできる。

当該発電システムの 1時間当たりの発電量とイオンバーナー 2 (補助イオンバーナ一 2を含む）の燃料消費量及び消費電力量との関係は次の表 2に示す通りである。

(他の実施形態）

前記使用例では本発明の発電システムを 1基のみ使用する場合を示したが、本発明の発電システムは図 7に示すように 2基以上併設して使用することもできる。加熱炉に設置するイオンバーナーの数は 3基に限られずこれより少なくても、多くてもよレ、。通路に設置する軸流ファンの数、発電機の数は前記したものに限られずこれより少なくても、多くてもよい、また、発電機は高圧型の発電機でなくてもよい。前記実施形態に示した櫓の高さ、支柱の太さ、円筒の長さ及び径に関する数値やその他の数値は全て一例である。産業上の利用可能性

1 . 本発明の発電システムは、火力発電システムに比べて非常に少ない燃料で十分な電気を発電することができる。また、二酸化炭素の発生量も少ない。

2 . 原子力発電システムのように放射能等の危険物質が漏洩する危険がない。また、使用済みの燃料の処理に困窮することもない。

3. 水力発電システムのようにダムを建設する必要もない。

4. 構造が簡潔であり、設備費を低く抑えることができる。

5. 総じて、従来の各種発電システムに比べて簡易且つ低コストで十分な発電を行うことができ、環境への悪影響もない。

Claims

請求の範囲

1 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーを備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電するようにした発電：

2 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーと、加熱炉内の温度を維持するための放電電極と、イオン濃度を維持或は高めるための粒子加速器を備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記イオンバーナーによつて加熱炉内の温度及びィォン濃度を所定レベルに上昇させて、気体流入口から流入した気体力 ^s上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電するようにし、イオンバーナーによつて加熱炉内の温度及びィォン濃度力 s所定レベルに達したらイオンバーナーを一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はイオン濃度を維持し、温度又はイオン濃度が所定レベル以下となったらイオンバーナーを再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンバーナーの一時停止一放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動一イオンバーナーの再始動の繰返しによつて加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びイオン濃度にする発電：

3 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーを備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを二以上設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を二以上設け、前記イオンバーナーによつて加熱炉内の温度及びイオン濃度を上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により夫々の軸流ファンが回転し、その回転により夫々の発電機力駆動されて発電するようにした発電システム。

4 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーと、加熱炉内の温度を維持するための放電電極と、イオン濃度を維持或は高めるための粒子加速器を備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンをニ以上設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を二以上設け、前記ィォンバーナーによつて加熱炉内の温度及びィォン濃度を所定レベルに上昇させて、気体流入口から流入した気体力 '上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により夫々の軸流ファンが回転し、その回転により夫々の発電機が駆動されて発電するようにし、イオンバーナーによつて加熱炉内の温度及びィォン濃度が所定レベルに達したらイオンバーナーを一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はイオン濃度を維持し、温度又はィォン濃度が所定レベル以下となったらィォンバーナーを再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンパーナ一の一時停止-放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動 -イオンバーナーの再始動の繰返しによつて加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びィォン濃度にする発電システム。

5 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーを備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電するように、前記軸流ファンは、動翼を静翼内で回転可能としたものである発電システム。

6 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーと、加熱炉内の温度を維持するための放電電極と、イオン濃度を維持或は高めるための粒子加速器を備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電するようにし、ィォンバーナーによつて加熱炉内の温度及びィォン濃度が所定レベルに達したらイオンバーナーを一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はイオン濃度を維持し、温度又はイオン濃度が所定レベル以下となったらィォンバーナーを再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンバーナーの一時停止—放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動一イオンバーナーの再始動の繰返しによつて加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びイオン濃度にするものであり、前記軸流ファンは、動翼を静翼内で回転可能としたものである発電システム。

7 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーを備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを二以上設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を二以上設け、前記ィオンバーナーによつて加熱炉内の温度及びイオン濃度を上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により夫々の軸流ファンが回転し、その回転により夫々の発電機力駆動されて発電するようにし、前記夫々の軸流ファンは、動翼を静翼内で回転可能としたものである発電：

8 . 下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーと、加熱炉内の温度を維持するための放電電極と、イオン濃度を維持或は高めるための粒子加速器を備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンをニ以上設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を二以上設け、前記ィオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上昇させて

、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により夫々の軸流ファンが回転し、その回転により夫々の発電機が駆動されて発電するようにし、ィ才ンバーナーによつて加熱炉内の温度及びィォン濃度が所定レベルに達したらイオンバーナーを一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はイオン濃度を維持し、温度又はィォン濃度が所定レベル以下となったらイオンパーナ一を再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンパーナ一の一時停止—放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動一イオンバーナーの再始動の繰返しによつて加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びィォン濃度にするものであり、前記軸流ファンは、動翼を静翼内で回転可能としたものでめる発：

9 . 請求の範囲第 1項乃至第 8項のいずれかに記載の発電システムにおいて、通路の上部に、通路内を上昇する気体を再加熱して気体流出口からの流出を促進するための補助イオンバーナーを設けた発電：