[发明专利]场致发射发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用了场致发射(辐射)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或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的方法。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和装置。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：通过巧妙地利用电场对物质作用而从物质的表面发射出物质中的电子的场致发射现象，可以实现与通过热电子发射而进行的发电不同的效率高的新的发电。

如果电场例如集中于自由电子多的物质的狭窄区域，则电子从物质表面被发射到真空中等。该现象被公知为场致发射。在该情况下即使不从外部施加热能，也可以通过电场而发射电子。通过巧妙地收集所发射的电子，可以向外部取出基于电子的电能。

关于向物质施加的电场，通过提高上述电场的集中度，可以较低地抑制所施加的正电荷的强度。

另外被施加电场的材料通过增加自由电子并降低发射电子的发射区域的能量垒，可以易于进行场致发射。

另一方面，对于产生电场的电场发生源，只要仅向材料施加电场而不流过电流，则理论上不会产生电荷的消耗即能量消耗。换言之，只要从材料场致发射的电子不到达电场发生源而被吸收，则不会在电场发生源中产生能量消耗。

如上所述在本发明中，通过高效地场致发射材料中的自由电子，并且将该场致发射的电子恰当地收集并积蓄到电场发生源以外的受电子材料，从而完成可以实用的发电。此时向电子发射材料施加电场的电场发生源中的能量消耗被抑制成最小限度。

本发明的场致发射发电装置的第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；与该电子发射端口隔着电气绝缘场相向配置，并用于施加电场而吸引发射电子的电子吸引发射电极；用于接收由于该电子吸引发射电极而被发射的电子的电子接受体；以及用于防止从上述电子发射端口发射的电子被吸收到上述电子吸引发射电极的电子吸收防止单元，通过向上述电子吸引发射电极施加正电压而从上述电子发射端口场致发射电子，并不使该场致发射的电子被吸收到上述电子吸引发射电极，而使用另外配置的上述电子接受体接收该场致发射的电子而进行收集。