[发明专利]线性加速发电装置

说明书

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。