(57)【要約】【課題】電界の方向が反転すると帯電した電荷搬送体に作用する静電気力が大きく変わる非対称静電力を利用して、当該電荷搬送体をより電位の高いところへ搬送して電荷を回収し発電する電界駆動型静電発電機は、電荷回収電極の電位が発電時間とともに高くなっていくので、固定電圧を必要とする電気機器の電源としては使用できなかった。【解決手段】長期的に一定の小電力を必要とする監視カメラ等に電力を供給する場合は、バリスタを使って回収電極の電位を電荷搬送体の速度が一定になる等価電位に固定することで、当該静電発電機の出力を定電圧電源とするる。【選択図】図１３
2018029425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷を注入され電界を移動する導体であってその移動方向の垂線に対し略非対称な形状を有する少なくとも一の電荷搬送体と、当該電荷搬送体を支持する電荷搬送体支持体と、当該電荷搬送体に前記電荷を注入する少なくとも一の電荷注入電極と、少なくとも一の高圧源と、電荷回収コンデンサーと、前記電荷を回収して当該電荷回収コンデンサーに蓄積する少なくとも一の電荷回収電極とを有し、前記電荷注入電極と前記高圧源との間、及び当該高圧源と前記電荷回収電極の間において、夫々方向が異なる前記電荷搬送体を導く電界を形成し、電界の方向によって静電力が変わり前記電荷注入電極と前記高圧源との間での静電力がより大きい非対称静電力を前記電荷搬送体に作用させ、注入電荷を有する当該電荷搬送体を、前記電荷注入電極から前記高圧源を経由して、前記電荷回収電極に到達させ、当該電荷回収電極にて前記注入電荷を回収し前記電荷回収コンデンサーに蓄積して、外部機器のコンデンサーを充電する電界駆動型静電発電機であって、
前記注入電極により電荷を注入され前記電荷回収電極方向へ移動する前記電荷搬送体が、当該電荷注入電極と前記高圧源の間で獲得する力学エネルギーと、前記高圧源と前記電荷回収電極間で受ける逆方向の静電力によって消失する第一の消失力学エネルギーと当該電荷搬送体に作用する動摩擦力および空気抵抗力によって消失する第二の消失力学エネルギーの合計との差を力学余剰エネルギーとし、且つ当該力学余剰エネルギーがゼロとなる前記電荷回収電極の電位を等価電位とするとき、前記電荷回収電極の電位が前記等価電位を越えない範囲で前記外部機器のコンデンサーを充電するよう制御する制御手段を有することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項２】
請求項１の電界駆動型静電発電機において、制御手段は前記電荷回収電極コンデンサーに並列に接続され等価電位を有するバリスタであって、当該バリスタが前記電荷回収電極コンデンサーの電位が等価電位を越えないようにすることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項３】
請求項１の電界駆動型静電発電機において、前記電荷搬送体の搬送路は気体または絶縁性流体を満たした容器内に配置され、当該気体または絶縁性流体の流体抵抗力を使用することで前記電荷搬送体の速度の増加を制限することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項４】
請求項１の電界駆動型静電発電機において、前記制御手段は、前記電荷回収電極コンデンサーの電位が等価電位を越えた時、前記電荷回収電極コンデンサーと前記外部機器のコンデンサーとの接続を解除し、前記電荷回収電極コンデンサーを等価電位以下の未充電のコンデンサーに接続するか又は接地することで前記電荷回収電極コンデンサーの電位を等価電位以下にするものであることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項５】
電荷を注入され電界を移動する導体であってその移動方向の垂線に対し非対称な形状を有する少なくとも一の電荷搬送体と、当該電荷搬送体を支持する電荷搬送体支持体と、当該電荷搬送体に前記電荷を注入する少なくとも一の電荷注入電極と、少なくとも一の高圧源と、電荷回収コンデンサーと、前記電荷を回収して当該電荷回収コンデンサーに蓄積する少なくとも一の電荷回収電極とを有し、前記電荷注入電極と前記高圧源との間、及び当該高圧源と前記電荷回収電極の間において、夫々方向が異なる前記電荷搬送体を導く電界を形成し、電界の方向によって静電力が変わり前記前記電荷注入電極と前記高圧源との間での静電力がより大きい非対称静電力を前記電荷搬送体に作用させ、注入電荷を有する当該電荷搬送体を、前記電荷注入電極から前記高圧源を経由して、前記電荷回収電極に到達させ、当該電荷回収電極にて前記注入電荷を回収し前記電荷回収コンデンサーに蓄積して、当該電荷回収コンデンサーに生じた電位に基づいて継続的に定電圧で外部負荷を駆動する電界駆動型静電発電機であって、
前記注入電極により電荷を注入され前記電荷回収電極方向へ移動する前記電荷搬送体が、当該電荷注入電極と前記高圧源の間で獲得する力学エネルギーと、前記高圧源と前記電荷回収電極間で受ける逆方向の静電力によって消失する第一の消失力学エネルギーと当該電荷搬送体に作用する動摩擦力および空気抵抗力によって消失する第二の消失力学エネルギーの合計との差を力学余剰エネルギーとし、且つ当該力学余剰エネルギーがゼロとなる前記電荷回収電極の電位を等価電位とするとき、前記電荷回収電極の電位が等価電位になることによって等価電位になった前記電荷回収電極コンデンサーの電位を当該等価電位に維持する等価電位維持手段を有することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項６】
請求項５の電界駆動型静電発電機において、前記等価電位維持手段は、前記外部負荷に並列に接続されたバリスタであることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項７】
請求項６の電界駆動型静電発電機において、前記バリスタは、前記高圧源の表面電荷密度や、前記電荷搬送体の動摩擦力の変化による等価電位の変化に対応した電位を設定可能なものであることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項８】
請求項５の電界駆動型静電発電機において、当該電界駆動型静電発電機は外部負荷との間に設けられたスイッチに接続され、前記外部負荷が電力供給を要しない場合は当該スイッチのオフ動作によって電力供給が遮断されその駆動が停止し、当該電界駆動型静電発電機における発電は停止しないよう制御することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項９】
請求項５の電界駆動型静電発電機において、当該電界駆動型静電発電機を停止して前記外部負荷に電力を供給しない場合は、前記電荷搬送体を前記電荷注入電極の近傍であって静電誘導で電荷注入される位置で停止するよう前記電荷搬送体の停止位置を制御することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項１０】
請求項９の電界駆動型静電発電機において、前記電荷搬送体の停止位置の制御は、前記電荷回収電極に高電圧を加え、高圧源と当該電荷回収電極間の逆方向電界を強めることで、当該電荷搬送体を前記静電誘導で電荷注入される位置で急速に停止することで行われることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項１１】
請求項９又は１０の電界駆動型静電発電機において、前記電荷搬送体を前記電荷注入電極の近傍であって静電誘導で電荷注入される位置で停止した後、前記電荷注入電極に高電圧を加え、当該電荷注入電極と高圧源間の順方向の電界を強めることで当該静電発電機を急速に再起動するよう制御することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項１２】
請求項５の電界駆動型静電発電機は更に変圧器を有し、前記回収電極コンデンサーを当該変圧器の一次コイルに接続し、当該変圧器の二次コイルに前記外部負荷を接続して、当該外部負荷に印加する電圧を変更することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項１３】
請求項１又は５の電界駆動型静電発電機において、前記電荷搬送体支持体は二以上の電荷搬送体を支持すると共に、二以上の電荷回収電極を支持する電極支持体を設け、これらの支持体上において、当該複数の電荷回収電極の間隔と当該複数の電荷搬送体の間隔を同一にして各電荷回収電極が各電荷搬送体から同時に注入電荷を受け取り、所定の出力電流波形を有する脈流を得ることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項１４】
請求項１又は５の電界駆動型静電発電機において、前記電荷搬送体支持体は二以上の電荷搬送体を支持すると共に、二以上の電荷回収電極を支持する電極支持体を設け、これら支持体上における当該二以上の電荷回収電極の間隔と当該二以上の電荷搬送体の間隔を異なるものとし、各電荷回収電極が二以上の電荷搬送体から順次注入電荷を受け取れるようにして所定の出力電流波形を有する疑似直流を得ることを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【請求項１５】
電荷を注入され電界を移動する導体であってその移動方向の垂線に対し非対称な形状を有する少なくとも一の電荷搬送体と、当該電荷搬送体を支持する電荷搬送体支持体と、当該電荷搬送体に前記電荷を注入する少なくとも一の電荷注入電極と、少なくとも一の高圧源と、第一及び第二の電荷回収コンデンサーと、前記電荷を回収して当該電荷回収コンデンサーに蓄積する少なくとも一の電荷回収電極とを有し、前記電荷注入電極と前記高圧源との間、及び当該高圧源と前記電荷回収電極の間において、夫々方向が異なる前記電荷搬送体を導く電界を形成し、電界の方向によって静電力が変わり前記前記電荷注入電極と前記高圧源との間での静電力がより大きい非対称静電力を前記電荷搬送体に作用させ、注入電荷を有する当該電荷搬送体を、前記電荷注入電極から前記高圧源を経由して、前記電荷回収電極に到達させ、当該電荷回収電極にて前記注入電荷を回収し前記電荷回収コンデンサーに蓄積した電位を、電源の供給能力以上の電力を短時間供給できるコンンデンサーと長期的に定電圧で駆動される負荷とを有する電気機器に供給する電界駆動型静電発電機であって、
前記注入電極により電荷を注入され前記電荷回収電極方向へ移動する前記電荷搬送体が、当該電荷注入電極と前記高圧源の間で獲得する力学エネルギーと、前記高圧源と前記電荷回収電極間で受ける逆方向の静電力によって消失する第一の消失力学エネルギーと当該電荷搬送体に作用する動摩擦力および空気抵抗力によって消失する第二の消失力学エネルギーの合計との差を力学余剰エネルギーとし、且つ当該力学余剰エネルギーがゼロとなる前記電荷回収電極の電位を等価電位とするとき、前記電荷回収電極の電位が等価電位を越えない範囲で第一の電荷回収コンデンサーを充電し且つ当該電荷回収コンデンサーに生じた電位で電源の供給能力以上の電力を短時間供給できる電気機器のコンンデンサーを充電し、及び前記電荷回収電極の等価（等速）電位まで第二の電荷回収コンデンサーを充電し、当該充電により得た電位を維持し、当該電位で長期的に定電圧で駆動される負荷を駆動することを特徴とする電界駆動型静電発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非対称静電気力を電荷搬送体の駆動力として使用する静電発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非対称静電力とは、非対称形状の帯電導体に作用する静電力の強さが、電界の方向が反転した時、大きく変わる現象である(特許文献[1]乃至[11]及び非特許文献[1])。
【０００３】
新方式の静電発電機の基本原理は、従来の静電発電機(例えばバンデグラーフ型)と同じである。即ち、低電位(0V)で電荷(例えば、マイナス電荷を有する電子)を電荷搬送体に乗せ、それに作用する静電気力に逆らって、該電荷搬送体を高電位(例えば-1000V)まで搬送し、そこで搬送してきた電荷を下ろすだけである。両者の違いはその搬送力にあり、前者は機械力を使用するのに対して、後者新方式では非対称静電力を利用する(以下、新方式静電発電機を電界駆動型静電発電機と呼ぶ)。
【０００４】
具体的には、バンデグラーフ型静電発電機では、絶縁性のベルトに、コロナ放電で電荷を載せ、該ベルトを、１００万ボルトの球形電極内にモーターで搬送する。これに対して、電界駆動型静電発電機では、図４に示すように、第一電位0Vにおける静電誘導によって帯電させた非対称形状の導電性電荷搬送体を、先ず順電界中（例えば第二電位+2500Vとの間）で強い静電力で十分加速させたのち、逆電界に入れる。
このとき、逆電界中で働く静電力は、導電性電荷搬送体の形状に起因してより弱いので、順電界中で（第二電位まで）下降した導電性電荷搬送体の電位が0Vに戻ったとき、余剰の運動エネルギーが残っている。この結果、当該エネルギ−によって導電性電荷搬送体は更に高い電位まで上ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−００５６９０号公報
【特許文献２】特開２００９−２３２６６７号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９８９２５号公報
【特許文献４】特開２０１２−０３９８４２号公報
【特許文献５】特開２０１２−０７０６０７号公報
【特許文献６】特開２０１３−２３６５３０号公報
【特許文献７】特開２０１４−１７６２８６号公報
【特許文献８】特開２０１５−０３５９３８号公報
【特許文献９】特開２０１５−０５７０３３号公報
【特許文献１０】特開２０１５−２１６８２３号公報
【特許文献１１】特開２０１６−０８２８５６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Asymmetric Electrostatic Forces and a New Electrostatic Generator" Nova Science Publishers, New York, 2010
【非特許文献２】「物理学の基礎[3] 電磁気学」, ハリディ, レスニック, ウォーカー共著, 野崎光昭  監訳, 培風館
【非特許文献３】“Asymmetric Electrostatic Force", K. Sakai, Journal of Electromagnetic Analysis and Applications, Scientific Research
【非特許文献４】「「場」とはなんだろう」,  竹内薫,  講談社
【非特許文献５】“The Electric Field Energy of an Electret", K. Sakai, Global Journal of Science Frontier Research A, Global Journals Inc.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電界駆動型静電発電機では、その電荷回収電極に接続されたコンデンサーの電位は時々刻々と変化する。従って、該コンデンサーに負荷をつないだとき、該負荷に加わる電圧もその時々で変化する。又、電界の変化に伴い電荷搬送体円板の回転速度も変化するので、流れる電流も変化する。これでは、安定した電源として使用することができない。又、時間とともに、回収電極の電位が、あとに述べる等価(等速)電位以上となり、逆電界が強くなり、電荷搬送体に加わる減速力が増加して、ついには停止してしまう場合がある。逆に、等価(等速)電位以下の時間が長いと、加速され続けるので電荷搬送体の速度は上限を越えて壊れてしまう可能性が有る。
【０００８】
そこで、本発明の第一の目的は、電界駆動型静電発電機において、あらゆる種類の電荷製品に適応できるようにその使い方及びその出力方法を工夫することである。又、第二の目的は、時間が経過すると電荷搬送体円板が自動的に停止してしまうことや、限りなく加速されて電界駆動型静電発電機が破壊されることの防止である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記本発明の第一の目的は、使用する電荷製品群をその電力消費パターン毎に分類し、それに応じて使用方法及び出力方法(回路構成)を変えることで達成する。
具体的には、コンデンサーを充電する場合をパターンＡ、抵抗等の負荷に継続的に定電圧を加える場合をパターンＢとし、その組み合わせをパターンＣとする。パターンＡの場合は、現状の装置のまま外部の大容量のコンデンサーに長時間充電を続ける。パターンＢの場合は、回収電極コンデンサーにバリスタをつなぎ、その電圧と電流を一定にしてつながれた負荷に供給する。パターンＣの場合は、複数の回収電極を設け、分割し、その一方をコンデンサーにつなぎ、他方をバリスタを介して負荷につなぐようにする。
又、上記第二の目的の内、電荷搬送体の減速停止の目的は、回収電極の電位を等価(等速)電位に維持することで達成できる。具体的には、回収電極コンデンサーに等価(等速)電位と同一電圧のバリスタを接続する。又、長時間加速による速度の異常上昇は、電荷搬送体の搬送路を流体で満たし、その流体抵抗を利用することで回避できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、パターンＡの電気製品に対しては、時々刻々と発電電圧が変動しても、そのまま使える。又、パターンＢの電気製品に対しては、回収電極コンデンサーにバリスタを加えるだけで、定電圧、定電流の電源になる。更に、パターンＣの電気製品に対しては、複数の回収電極の出力を分割し、コンデンサーへの直接接続と、バリスタ経由での負荷接続に分けるだけで使用できる。又、本発明によれば、回収電極の電位が等価(等速)電位で維持されるので、搬送体円板（又は搬送体）は等速で回転し続け、停止することはない。更に電荷搬送体の搬送路における流体抵抗が大きいため、電荷搬送体速度の異常上昇は起こらない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１はクーロンの法則を説明する模式図である。
【図２】図２は非対称静電力を説明する模式図である。
【図３】図３は非対称静電力を、シミュレーションと実験で求めた場合を比較するグラフである。
【図４】図４はバンデグラーフ型静電発電機と非対称静電力を駆動力とする新型静電発電機の原理を示す模式図である。
【図５】図５は非対称静電力を駆動力とする電界駆動型静電発電機の１ユニットの動作を示す模式図である。
【図６】図６は電界駆動型静電発電機の実験機の断面図である。
【図７】図７は実験機において高圧電極印加電圧と、電荷搬送体の到達点の関係を示すグラフである。
【図８】図８は上部固定電極円板、中間回転搬送体円板、下部固定電極円板から構成される電界駆動型静電発電機を示す鳥瞰図である。
【図９】図９は非対称静電力を駆動力とする電界駆動型静電発電機の１ユニットの断面図である。
【図１０】図１０は電荷搬送体に注入される電荷量及びそこに作用する静電力をシミュレーションで求めるための２次元差分法のメッシュ図である。
【図１１】図１１は回収電極電位が0Vのとき、電荷搬送体が20μm進むごとに作用する静電力を示すグラフである。
【図１２】図１２は回収電極電位が0Vと260Vと600Vのとき、電荷搬送体が20μm進むごとに作用する静電力を示すグラフである。
【図１３】図１３は回収電極電位が0Vと260Vと600Vのとき、電荷搬送体に作用する加速エネルギーと減速エネルギーとその差分の余剰エネルギーを示すグラフである。
【図１４】図１４は電界駆動型静電発電機を瞬時に大電力を消費する負荷に接続する回路図である。（実施例１）。
【図１５】図１５は電界駆動型静電発電機を継続的に一定の小電力を消費する負荷に接続する回路図である。（実施例２）
【図１６】図１６は電界駆動型静電発電機を瞬時に大電力を消費する負荷と、継続的に一定の小電力を消費する負荷の両方を有する電気装置に接続する回路図である。（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施例に基づいて本件発明を説明する。先ず、本発明で利用する非対称静電力を、２次元差分法を用いたシミュレーション及び実験結果に基づいて説明する。  従来、電界(E)中に置かれた電荷(q)に作用する静電力(F)はすべて、図１に示すクーロンの法則(F＝qE)で計算されている。即ち、図１において、番号１は、上電極、番号２は、下電極、番号３は点電荷、番号４はそれに作用する静電力の向きと大きさ、番号５は、電界(電気力線)、番号６は、電界の方向の反転を示している。電界の強さが、106V/mで、点電荷の電荷量が、10-7Cの時、作用する静電力は、0.100Nになる。電界の方向が反転した時、静電力の方向も反転するが、その絶対値は、0.100Nで変わらない。
クーロンの法則は、点電荷か又は点電荷とみなせる球形の帯電体にのみ適用できる(非特許文献[2])が、電子写真や静電塗装分野においては、使用される着色帯電粉体は点電荷とみなせるので、同法則を適用できる。
【００１３】
従って、出願人は、非球形の帯電導体を採用する新型静電発電機の研究において、当該非球形の帯電導体に作用する静電力を求めるに際し、クーロンの法則では計算できないので２次元差分法を使って求めた。
即ち、図２に示すように、番号７で示す帯電体の形状を、樋型とし、その帯電量と電界の強さは図１と同じとした。その結果、電界が反転すると、静電力の絶対値は、0.083Nから、0.038Nと大きく変わることが判明した。そこで、従来報告されていない新現象と思われたので、「非対称静電力」と定義した。又、相対的に静電力が大きくなる図２の左側の電界を「順電界」、静電力が小さくなる右側の電界を「逆電界」と定義した。
尚、この新現象は、シミュレーションのみならず、実験でも確認されている(非特許文献[3])。その一例を図３にしめす。この図において、シミュレーション結果と実験結果が若干異なるのは、手作りの実験装置の機械的精度の誤差によると思われる。
【００１４】
図５は、電界駆動型静電発電機の基本ユニットの断面図である。図中番号８は電荷注入電極を、番号９はエレクトレットを、番号１１は電荷搬送体を、番号１０は電荷回収電極を、番号１２は電荷回収電極に接続されたコンデンサーを、番号１３は電極８，１０及びエレクトレット９を支持する絶縁性支持体を示している。尚、番号４、５は、図１、図２と同じく、電荷搬送体に加わる静電力と電界(電気力線)を示している。
エレクトレット９は、例えば、0.1mC/m2 の表面電荷密度を有し、その電位は、例えば+2000Vである。一方、注入電極８の電位は0Vで、回収電極の電位は、例えば-200Vである。この結果、注入電極８とエレクトレット９の間には、負帯電状態の非対称形電荷搬送体１１に対して順電界が形成される。逆に、エレクトレット９と回収電界１０の間には逆電界が形成される。
【００１５】
電荷搬送体１１は、図の様に横向きのT字型であって電界の方向（電荷搬送体１１の移動方向）に対して左右非対称形である。電荷搬送体１１は、軽い導体、例えばアルミで形成されていて、図６に示す絶縁性の電荷搬送体円板１４等に支持されている。その結果、電荷搬送体１１は（各電極８,10及びエレクトレット9から）電気的にフロートである。該電荷搬送体１１は非対称静電力４で駆動され、図中左から右に、つまり注入電極８、エレクトレット９、及び回収電極１０をこの順に通り抜ける。誘導電荷注入用接地導線２３が注入電極対８の何れか又は両者に設けられ、電荷搬送体１１が注入電極対８を抜ける時、誘導電荷注入用接地導線２３に接触し、静電誘導によって電荷注入を受ける。
【００１６】
該電荷搬送体１１が受ける静電力の強さは、順電界では大きく逆電界では、小さい。電界駆動型静電発電機では、この順電界と逆電界の静電力の差を電荷搬送体１１の駆動力として使用する。即ち、順電界中では強い静電力で電荷搬送体１１を加速運動させ、逆電界に入り減速運動になっても、逆電界に於いては弱い静電力なので、十分な速度で回収電極１０に到達させるのである。
尚、当該電荷搬送体１１のこれら挙動は、以下に示す実験で確認されている。
【００１７】
使用した実験装置は図６に示す通りである。
図中、番号８，９，１０，及び１１は、図５と同じく、夫々電荷注入電極、高圧(電)源、電荷回収電極、及び電荷搬送体を示している。実験装置の回収電極は、上下の前電極１０Fと後ろ電極１０Bで構成されている。番号２５は、電荷注入電極８の中央に設けられ、電荷搬送体１１を一時的に保持するカタパルトである。番号２６は、電荷搬送体１１の到達位置を測定するためのスケールである。番号２７は、背の高い４本の絶縁性支柱である。番号２８は、電荷搬送体１１を吊り下げる絶縁性の長い糸である。図では簡略化し、１本の糸で表示されているが、実際には電荷搬送体１１の絶縁性支持体の４隅に４本の糸がつながれている。番号２９は、電荷注入電極８と高圧電源９と電荷回収電源１０を搭載した絶縁性基板である。番号３０は、該絶縁性基板２９を電気的に地上から分離するための補助支柱である。
【００１８】
電荷注入電極８と電荷回収電極１０は、夫々、電荷の移動がスムーズとなるように、片面を金メッキしたアルミ板を使用した。高圧電源９は、厚さ0.2mmのアルミ板を鋭利な部分が残らないように折り曲げて作成した。電荷搬送体１１は、保持する電荷がスムーズに移動し、且つ、その表面に電気力線が垂直に入るように、厚さを0.1mmとし、片面に金メッキを施したアルミ板を折り曲げて作成した。金メッキを施したのは、アルミ板のままでは、その表面に、絶縁性の酸化膜ができて電気力線が斜めに入り、非対称静電気力の効果が小さくなってしまうからである。吊り下げ糸２８は、表面未加工の生の絹糸で作成した。支柱２７、３０および基板２９はいずれもPET材を使用した。
【００１９】
横向きT字形電荷搬送体１１の、高さと横幅は各10mm、厚さは公称0.2mm、実測で0.4mmである。その長さは50mmである。電荷注入電極８と高圧電源９の間隔は60mm、高圧電源９と電荷回収電極１０の前電極１０Fとの間隔は50mm、前電極１０Fと後ろ電極１０Bの間隔は20mmである。背の高い支柱２７の高さは500mmで、補助支柱３０の高さは100mm、絶縁糸２８の長さは370mmである。
高圧電源として、エレメント社のELSL-30KIN、を使用し、又、ソニー社製デジタルカメラDSC-P2により、電荷搬送体１１の動きを撮影し、その到達位置を求めた。0
【００２０】
先ず、無電界、即ち、高圧電極９に電圧を印加せず、電荷搬送体１１をカタパルト２５に乗せ、カタパルトのおもりを外して自動的に発進させた。すると、電荷搬送体１１は、(センターの)高圧電極９を抜けて回収電極１０に入り、そこから引き返した。その時の回収電極１０における到達点は、前電極１０Fを基準として後ろ電極１０Ｂ側へ3mmの位置であった。即ち、高圧電極９から53mmであって、空気抵抗等で7mm短くなっていた。高圧電極９に-10kVを印加して、同様の実験を行ったが、電荷搬送体１１の到達点は、やはり3mmだった。
以下、印加電圧を2kV間隔で高め、夫々の場合において電荷搬送体１１の各到達点を測定し、図７の結果を得た。図示するように、電圧が高くなるとともに到達点は徐々に伸びて、-22kVが印加されたとき、電荷搬送体１１は回収電極の後ろ電極１０Bに到達した。
【００２１】
その際に撮影した動画から、電荷搬送体１１は、まだ運動エネルギーを残していることを確認した。電荷搬送体１１は、その後電荷注入電極８に引き返し、再度電荷を注入され、その後回収電極後ろ面１０Bに飛来した。この動きは何回も繰り返された。
尚、電荷搬送体１１が、回収電極１０にて電荷を放出した後に、回収電極後ろ面１０Bから電荷注入電極８に戻れたのは、回収電極後ろ面１０Bから、高圧電極(センター)９までの距離70mmが、高圧電極(センター)９と注入電極８間の距離60mmより長かったためである。
よって、電荷搬送体１１が、回収電極後ろ面１０Bに到達したときに残されていた運動エネルギー(余剰エネルギー)を使って(即ち、分配して)電荷搬送体１１を機械的に搬送すると共に、その帯電電荷を電気的により高い電位まで搬送できる。これが電界駆動型静電発電機の原理である。
尚、対称形の電荷搬送体１１、即ち、対称な静電力が作用する条件では、上記挙動は確認できなかった。
【００２２】
図５に於いて、上記電荷搬送体１１によって、接地電位の注入電極８からより高電位の回収電極１０まで搬送された電荷の大部分は、電荷搬送体１１が回収電極１０に設けた搬送電荷回収用導線２４に電気的に接続されることで当該回収電極に移行する。即ち、回収される。これは、回収電極の幅（図中横方向）が広く、図５に模擬的に図示されるように、エレクトレット９から発した電気力線５がその横方向奥まで入らないからである。本実施例では、搬送した電荷の大部分を回収電極１０に放出した電荷搬送体１１は、回収電極１０を抜けて更に右方向に移動し、次の注入電極８に入る構成になっている。そして、同様に非対称静電力により電界駆動型発電を行う。
【００２３】
該電界発電工程をエンドレス且つスムーズに行うために、図８の構造を採用する。以下、この構造を、１セットと呼ぶ。図８において、番号１４は電荷搬送体円板で、番号１３と１５は、夫々上下固定電極円板である。その中間に、電荷搬送体円板１４が回転軸１６に固定されている。上下の固定電極円板１３、１５には、注入電極８、エレクトレット９、及び回収電極１０が、上固定電極円板１３の裏面と下固定電極円板１５の表面に、対向して放射状に多数配置されている。尚、電荷搬送体円板１４には横向きT字型の非対称形状の電荷搬送体１１が放射状に多数配置されている。よって、電荷搬送体円板１４が等速度で回転することで、電界移動型発電がスムーズ且つエンドレスに行われる。
【００２４】
上記構成では、一つのエレクトレット９が構成する電界を多数の電荷搬送体１１が次々に通り抜けていく。このとき、エレクトレット９の構成する電界のエネルギーがそこに静止して蓄えられていれば、電荷搬送体１１に静電力を働かせてこれを移動させることで、そのエネルギーは次々に消費され、すぐに枯渇する。即ち、発電は止まる。しかしながら、電界のエネルギーは静止して蓄えられているのではなく、その空間を光速度で移動しているので、そのエネルギーは枯渇せず発電は止まらない。尚、電子がその全周囲に絶えることなく光子(電気エネルギー)を放射し続けて電界を形成していることは、量子電気力学に記載されている(非特許文献[4])。又、電界のエネルギーを連続的に使用できることは実験的にも確認されている(非特許文献[5])。
【００２５】
以下、電界駆動型静電発電機の原理を定量的に説明する。
電界駆動型静電発電機の１ユニットにおいて、１個の電荷搬送体が、一度、注入電極から回収電極まで移動するときに獲得する力学エネルギーと消失する力学エネルギーを具体的に計算する。
先ず、１ユニットの各部分の寸法を図９に示す値と仮定する。尚、番号８、９、１０、１１、及び１３は、図５、６と同じく、夫々、注入電極、エレクトレット、回収電極、電荷搬送体、および基板である。即ち、エレクトレット９の幅は160μm、注入電極８の幅は80μm、及び回収電極１０の幅は240μmである。両電極８、１０とエレクトレット９の各長さは38.0mmである。電荷搬送体円板１４の半径は60mmである。注入電極８とエレクトレット９、及びエレクトレット９と回収電極１０の間隔は、夫々320μmである。上下の支持体１３の間隔は240μmである。
【００２６】
エレクトレット９の電荷密度は-0.1mC/m2とした。実際のエレクトレットの極性は負なので、ここでは図５の極性と逆になる。エレクトレット９の電位は、回収電極１０の電位と電荷搬送体１１の位置により変動するが、2000V前後である。注入電極８は接地されている。回収電極１０の電位は、最初0Vであるが、電荷が搬送され回収される毎に高くなる。
電荷搬送体の幅は80μmで、高さは160μm、奥行きは38.0mm、板厚は20μmである。電荷搬送体１１と上下の支持体１３とのギャップは40μmである。容器内は真空と仮定し、空気抵抗はゼロとした。
【００２７】
以上の条件で、最初、回収電極１０の電位が0Vの状態で、電荷搬送体１１が注入電極８を抜け出る位置(図５、７の左側の電荷搬送体の位置)にある時、静電誘導により注入電極８から電荷搬送体１１へ注入される電荷量Qを、下記に記すシミュレーションで求めた。求められた注入電荷量Qは、+0.586nCであった。そして、この電荷量を保持する電荷搬送体１１が右方向(正方向とする)に20μm進む毎に、電荷搬送体１１に働く静電力を同様にシミュレーションした。
【００２８】
シミュレーションは2次元差分法で行い、そのメッシュは、図９に示す空間の全領域において20μm＊20μmに切った。電荷搬送体１１と電荷注入電極８を含む部分を図１０に示す。差分法では、各格子点に図のように通し番号を付し、各格子点の電位をその左右上下の格子点の電位の平均値として計算する。例えば、格子点１０５の電位V105は、その上下左右の格子点１０４、１０６、８８、１２２の電位V104,V106,V88,V122に基づいて次式1で計算される。
【数１】
2018029425.tif 000003
通常２０００個程度ある格子点にこの式が適用され、この多元連立一次方程式を解くことで全格子点の電位が求められる。尚、電荷注入電極８と電荷搬送体１１に含まれる格子点の電位は、それらが接地されているので0Vとする。又、図示しないエレクトレット９に含まれる格子点には、0.1mC/m2  の電荷密度が与えられ、電荷回収電極１０の電位は0Vとする。
電荷搬送体１１の表面には、太い小文字の数字で示される、幅20μm、奥行38mmの３０個の長方形の面（領域）がある。その第５面の表面の電界は次式２で計算される。式において、hはメッシュの高さであり20μmである。格子点１４０、１４１の電位は、接地された電荷搬送体表面なので0Vである。
【数２】
2018029425.tif 000004
次に、第５面の表面電荷密度σは次式３で計算される。式において、ε０は真空の誘電率である。
【数３】
2018029425.tif 000005
次に、第５面の電荷量qは次式４で計算される。式において、S５  は第５面の面積である。
【数４】
2018029425.tif 000006
電荷搬送体８に静電誘導で注入された電荷の総量は、第１面から第３０面までの電荷量を合算して求められ、0.586nCであった。
次に、第５面に働く静電力F５は次式５で計算される。
【数５】
2018029425.tif 000007
電荷搬送体１１に右方向に作用する静電力FR は次式６で求められる。
【数６】
2018029425.tif 000008
一方、電荷搬送体１１に左方向に作用する静電力FL は次式７で求められる。
【数７】
2018029425.tif 000009
ここで、上下方向に働く静電力は、電荷搬送体１１の形状が上下対称で、かつ、注入電極対とエレクトレット対と回収電極対の真ん中に置かれているため上下等しく、相殺されゼロになる。よって、電荷搬送体１１に作用するトータルの静電力FTは次式８で計算され、1.828mNを得た。
【数８】
2018029425.tif 000010
以下、電荷搬送体１１を右に20μmづつ移動させて、同様にしてトータル静電力FT  を求めた。その結果を図１１に表示する。尚、電荷注入電極８から抜けて電気的にフロートになった電荷搬送体１１の電位は、電荷搬送体１１が導体なので、すべて等しいと置き、又電荷搬送体１１の帯電量は、0.586nCで変わらない、とした。
【００２９】
図１１において、静電力を示す曲線と静電力がゼロを示す横軸との間の面積は、横軸より上側の方が、横軸より下側より大きいことが分かる。
これらの面積は力学エネルギーを示すので、該電荷搬送体１１が注入電極８とエレクットレット９の間、即ち順電界中で、より多くの力学エネルギーを与えられ、エレクトレット９と回収電極１０の間、即ち逆電界中では、それより少ない力学エネレギーを失ったことが分かる。具体的には、順電界で得られた獲得力学エネルギーW1は0.570μJで、逆電界で失われた消失力学エネルギーW2は-0.417μJである。
【００３０】
これらのエネルギー差、即ち余剰力学エネルギーW3、詰り0.153μJは、該電荷搬送体(円板)に加わる運動摩擦力で消費される以外には、該電荷搬送体(円板)を加速するためだけ、即ちその運動エネルギーを増加させるためだけに使われたことになる。この場合、注入電極８の電位は0Vで、回収電極１０の電位も0Vなので、電気エネルギーの増加は無い。即ち、発電していない。但し、この状態で回転軸に機械的な負荷をつなげれば静電モーターになり、無負荷であれば、静電加速器になる。
一方、搬送され、例えば回収率９０％で回収された電荷は、回収電極１０に接続されているコンデンサー１２に蓄えられる。コンデンサーの容量が1000pFの時、コンデンサー１２の電位、即ち回収電極１０の電位は、回収電荷量が、0.586nC×0.90＝0.53nCで、コンデンサーの容量が、1000pF＝1nFなので、0.53Vになる。このとき、0.53nCの電荷の電位が、0Vから+0.53Vに上がったので、発電量は、0.53V×0.53nC＝0.28nJになる。即ち、発電する。
【００３１】
この様に、コンデンサー１２の電位、即ち回収電極１０の電位が高くなると、エレクトレット９と回収電極１０間の電位差が増えて、逆電界が強くなる。その結果、余剰エネルギーW3は次第に小さくなり、動摩擦力で失われるエネルギーと等しくなると、もう加速はしなくなる。即ち、電荷搬送体１１の速度は、注入電極８を出るときと回収電極に入った時とで同じになる。このときの回収電極１０の電位を、以下、等価(等速)電位と呼ぶ。このとき、電荷搬送体の運動エネルギーの増加はなく、電気エネルギーのみが生成される。
等価(等速)電位以上に、回収電極１０の電位が高くなると、減速運動に変わり、電荷搬送体１１はついには止まってしまう。逆に、回収電極１０の電位が等価(等速)電位以下の状態が長く続くと、電荷搬送体１１はその間加速され続けるため、電荷搬送体１１の速度は、制御可能範囲の上限を越えてしまう恐れがある。
【００３２】
そこで、この等価(等速)電位を次のようにシミュレーションで求めた。即ち、回収電位が0Vの時と、回収電極１０の電位が時間（発電）とともに上昇し+260V、及び+600Vになった各場合の、注入電荷量と各地点で電荷搬送体１１に加わる静電力とを前記同様に2次元差分法でシミュレーションして求め、その結果を、図１２に表示した。
【００３３】
図１２において、回収電極１０の電位が+260V、+600となる場合に、順電界中の静電力が下がったのは、回収電位が0Vから+260V、+600Vになったことで、順電界が少し弱くなったのと、注入電荷量は電界の強さに比例するので、0.586nCから0.557nC、0.518nCに減ったことの相乗的な結果である。逆に、逆電界で、静電力が少し強くなったのは、電荷量は減ったが、それ以上に電界が強くなったためである。
この結果、図１３に示す様に、順電界で受け取る力学エネルギーは、0.570μJから0.505μJ、0.443μJに減り、逆電界で失う力学エネルギーは、-0.417μJから-0.441μJ、-0.463μJに増えた。そのため、余剰力学エネルギーは、0.153μJから、0.064μJ,-0.02μJに減った(図１３)。
【００３４】
よって、図１３から、回収電極１０の電位が+500Vの時、余剰力学エネルギーはゼロとなり、電荷搬送体１１は等速で移動することが分かる。即ち、この構成での等価(等速)電位は+500Vである。
尚、動摩擦力で失われるエネルギーは非常に小さいので、ほぼ無視できる。これは、試作の搬送体円板の質量は3.8grと軽く、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン）軸とPTFE板間の動摩擦係数が0.04と小さく、搬送体円板１４に加わる動摩擦力は僅か1.5mNであり、これを搬送体円板１４上の５５４個の電荷搬送体１１で分割して負担するため、その値は、0.003mNでしかないからである。
又、以上の考察で、容器内は真空と仮定して、電荷搬送体１１に加わる空気抵抗は考慮しなかったが、空気抵抗がある場合は、電界で獲得するエネルギー＝電界で消失するエネルギー＋動摩擦で失う力エネルギー＋空気抵抗で失うエネルギーになるときの回収電極電位が、上記等価(等速)電位である。
以上の静電発電機おいては、回収電極１０に接続されたコンデンサー１２の電位は時々刻々と変化し、上記問題が生じるが、以下の各実施例を採用することによりその問題を解消できる。
【実施例１】
【００３５】
パターンＡの電荷製品、例えば、家庭用電気自動車の場合、１日に8時間、自動車搭載の大容量コンデンサー２０と本発明の回収電極コンデンサー１２とを並列に接続し、充電する。その間、回収電極１０で回収された電荷により該大容量コンデンサー２０は徐々に充電されることになるが、その間の電位や電流の変動は、家庭用電気自動車にとって全く問題無い。但し、図１４に示すように、その電位が前記した等価(等速)電位を越えて、搬送体円板１４（又は搬送体１１）が減速を始めないように、回収電極コンデンサー１２に対し、接地したバリスタ１７を並列に加えて、それ以上の電位の下で回収電極コンデンサー１２に流れ込む電荷はアースに戻すのが良い(図１４)。この場合、等価(等速)電位が、例えば500Vのように高い場合は、酸化亜鉛バリスタが適当である。
尚、回収電極コンデンサー１２を介さずに、回収電極１０と大容量コンデンサー２０を直接接続し充電することもできる。
【００３６】
この場合、８時間の間、余剰エネルギーは正の値なので、電荷搬送体円板１４（又は搬送体１１）は加速され続ける。その結果、あまりにも高回転となって機械的にダメージを受ける恐れがある。電荷搬送体円板１４の場合、回転数のリミッタを付ければよいのだが、装置も複雑になりコストも上がる。そこで、電荷搬送体円板１４を覆う容器を設置し、該容器内を真空ではなく同内に空気を封入する。この結果、電荷搬送体円板１４（又は搬送体１１）の速度に比例する空気抵抗力が働き、高速になると、電界で生じる余剰エネルギーとバランスし、定速度にすることもできる。
尚、前記のシミュレーション結果では、それらのギャップが40μmであり、電位差375Vなので、空気を入れ、正帯電した電荷搬送体１１が負極性のエレクトレット９を抜けるときであっても、両者間でコロナ放電が発生することは無い。  
又、空気の密度によっては、必要な抵抗力が得られない場合は、前記容器内を絶縁性の液体で満たし、その流体抵抗力を使うこともできる。
【００３７】
ここで、必要となる電界駆動型静電発電機のセット数を計算してみる。
電気自動車の電池(大容量コンデンサー２０)容量を50kWhとする。図８に示す電界駆動型静電発電器の電荷搬送体円板１４に、１ユニットとして、図９にその配置を示す５５４個の電荷搬送体１１が放射状に配置されたとする。電荷搬送体１１の速度を1000mm/secとし、その搬送電荷量を0.5nCとする。電荷搬送体１１の間隔は0.044mmなので、1個の回収電極には、0.00044sec毎に0.5nCの電荷が搬送されてくる。従って、１秒間では1136nCとなる。上下固定電極円板１３、１５の上には１８５個の電荷回収電極１０が配置されているので、電界駆動型静電発電機１セット全体では209872ｎC、即ち、0.21Cの電荷が１秒間に搬送される。よって、電流値としては0.21Aである。
【００３８】
回収電極の電圧は、最終的には+500Vになるが、0Vから始まったとして、その中間の値+250Vとする。電力は、両者の掛け算なので、52.5Wとなる。1時間あたりの電力量は、この3600倍であり189000Jである。８時間充電すると電力量は1512000Jとなる。必要とされる電力量は50kWh、即ち180000000Jなので、必要とされる電界駆動型静電発電機セットの数は１１９個になる。
尚、このように、自動車の大容量コンデンサー２０を直接８時間で充電するためには１１９個の電界駆動型静電発電機セットが必要であるが、残りの１６時間は、家庭内で消費される電力用の大容量コンデンサーを充電することができる。
更に、該静電発電機を自動車に乗せて、コンデンサーを介さずに直接駆動するとすれば、必要とされる電力が100kWであるとして、２千個のセットが必要となる。電界駆動型静電発電機セットを小型化することによって実現可能となる。
【実施例２】
【００３９】
次に、パターンBの場合を説明する。例えば、監視カメラや体内埋め込み型人工心臓である。この場合は、図１５に示すように、回収電極コンデンサー１２に、各接地したバリスタ１７と負荷１８を並列に接続する。例えば、前記した等価(等速)電圧が500Vのときは、500Vのバリスタを使用する。具体的には、先ず、監視カメラ等の負荷１８を静電発電機に接続せずに該静電発電機を立ち上げて、回収電極コンデンサー１２の電位が+500Vになったときに、図示していないスイッチをオンにして、該静電発電機と負荷１８を接続する。
ここで、回収電極コンデンサー１２の電圧が+500Vの場合、バリスタ１７は高抵抗なので、負荷１８にその電圧が加わる。回収電極１０の電圧が500Vを越えるとバリスタ１７は低抵抗となり、バリスタ１７に電流が流れて、回収電極コンデンサー１２の電位は瞬時に500Vに戻る。即ち、負荷１８には、継続的に500Vの定電圧が印加される。
【００４０】
この場合、必要となる電界駆動型静電発電機セットの数を求めてみる。計算方法は実施例１と同じであるが、今回は、回収電極１０の電位は+500Vになり、１回の搬送電荷量は0.45nCとなり、少し減る。このときの、電界駆動型静電発電機１セットの出力電力は93.5Wになる。一方、監視カメラの消費電力は、カメラとレコーダー合わせて23Wなので、もっと小型の１セットでも十分賄える。又、体内埋め込み型人工心臓に必要とされる電力は、例えば約60Wなので、これもより小型の１セットで使用できる。
尚、500V以外の電圧が必要になった場合は、エレクトレット９の表面電荷密度を変えることでその表面電位を変え、回収電極１０の等価(等速)電圧を目的の電圧に合わせることができる。
【００４１】
パターンBの変形として、連続運転するが、時々休んで又再開する機器もある。例えば、街路灯である。終夜運転するが、朝になると消し夜になると点灯させる。この場合、電源をON／OFFするよりも、電源と負荷の間に設けられたスイッチをON／OFFした方がよい。これは、電源をOFFしてもエレクトレットの寿命は変わらず、電界駆動型静電発電機の損耗を防ぐ効果もあまり無いからである。電界駆動型静電発電機の連続運転中は、回転軸１６に軽い動摩擦力が加わっているだけだが、停止させるためには強いブレーキをかけなければならない。よって、停止による経済的効果よりも、寧ろブレーキによる摩耗による損失の方が大きい場合もあるからである。
【００４２】
更には、電界駆動型静電発電機を自動的に再起動させるためには、図５、９に示すように、電荷搬送体１１が注入電極８の出口に止まるようにする必要がある。この位置ならば、例え数年停止したのちでも、静電誘導で電荷搬送体１１に電荷は注入されているので、自動的に動き出すことができる。他の位置では、電荷搬送体１１上の電荷は順次飛散して動かなくなる。
このように、電荷搬送体１１を指定位置に機械的にピン止めするわけであるが、高速回転中は難しい。そこで、先ず減速させる必要がある。前記バリスタ１７を外せば自動的に減速するのだが、素早く行うためには、回収電極１０に高電圧、例えば+1kV又は+2kVを印加して、上記逆電界を強くすればよい。更に素早く再起動させるためには、注入電極８に高電圧を印加して一時的に上記順電界を強くすればよい。
但し、電界駆動型静電発電機やその制御効率等を考慮すると、電荷搬送体円板１４を回し続けた方がよい場合も多い。
【００４３】
尚、上記の通り、回収電極１０の電位はバリスタを使って等価(等速)電位に固定しておけばよい、これを変更しなければならない場合もある。例えば、太陽系圏外を数十年に亘って飛行し続ける宇宙船の場合である。エレクトレットの寿命は１００年とも言われているが、数十年継続使用された場合には、エレクトレットの表面電荷密度は、宇宙線の影響で徐々に小さくなる。従って、この変化に応じて新しい等価(等速)電圧に見合うバリスタに変えなければならない。
バリスタに変えるには、電荷搬送体円板１４の回転速度の変化を検出して行うことができるが、表面電荷密度の低下は予測可能なのでプログラム制御ですることもできる。
【実施例３】
【００４４】
以下パターンCの場合を説明する。
パターンCは、パターンAとパターンBの組み合わせである。即ち、常時連続的に低電力で駆動続け、時々、大電力も必要になる場合である。例えば、気象観測用衛星である。該気象観測用衛星は、常時連続的に雲の写真等を撮影し、地表の基地局へその情報を送信している。しかし、宇宙には多数の宇宙ゴミが高速度で移動している。よって、それとの衝突を避けるためには、イオンエンジンをふかして該気象観測用衛星の軌道を変える必要がある。そのとき、高電圧の大電力が必要になる。
本実施例によれば、該電界駆動型静電発電機で蓄えられた電気エネルギーは、この用途に十分適応できるものである。
詰り、この場合には、図１６に示すように、多数の回収電極を２分割し、その一群を上記実施例１に示したように、大容量コンデンサーにつなぎ、他の群を上記実施例２に示したように、負荷につなぐのである。
このパターンの電荷製品は種々あり、たとえば、パソコンや、スマートフォン等もここに入る。通常は、画面維持等の小電力が消費され、高速の動画ゲームが始まると、電源から供給される以上の大電力が消費される。この場合、コンデンサーに蓄えられた電気エネルギーがなくなると高速動画ゲームは中断するが、通常の機能は別電源系統で、いつでも利用できる。
【００４５】
以上、すべての実施例について、複数の電荷搬送体を放射状に回転円板に乗せた構造で電界駆動型静電発電機を説明したが、複数の電荷搬送体を、回転するベルトに乗せた構造や、複数の電荷搬送体の左右をばねにつながれた基板に乗せて、注入電極と回収電極の間を往復させる構造の場合でも本件発明を適用でき、その場合は、前記同様に、回収電極の電位を等価(等速)電位で制御することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１    上部平行平板電極
２    下部平行平板電極
３    点電荷
４    電荷(帯電体)に作用する静電力の方向と大きさを示す矢印
５    電界の方向を示す矢印
６    電界の方向が反転されたことを示す矢印
７    電界の方向で非対称形状の帯電体
８    電界駆動型静電発電機の電荷注入電極
９    電界駆動型静電発電機の高圧源(エレクトレット)
１０  電界駆動型静電発電機の電荷回収電極
１１  電界駆動型静電発電機の電荷搬送体
１２  電荷回収電極に接続されたコンデンサー
１３  注入電極、エレクトレット、回収電極を放射状に配置した上部固定電極円板
１４  電荷搬送体を放射状に配置した中間回転搬送体円板
１５  注入電極、エレクトレット、回収電極を放射状に配置した下部固定電極円板
１６  回転搬送体円板の回転軸
１７  バリスタ
１８  負荷
１９  スイッチ
２０  大容量コンデンサー
２３  誘導電荷注入用接地導線
２４  搬送電荷回収用導線
２５  電荷搬送体射出用カタパルト
２６  電荷搬送体の到達点を測定するためのスケール
２７  背の高い支柱
２８  電荷搬送体を吊り下げる絶縁性の糸
２９  注入、高圧、回収３電極が設置される絶縁性基板
３０  絶縁性基板を地上から隔離する補助支柱
【図１】
2018029425.tif 000011
【図２】
2018029425.tif 000012
【図３】
2018029425.tif 000013
【図４】
2018029425.tif 000014
【図５】
2018029425.tif 000015
【図６】
2018029425.tif 000016
【図７】
2018029425.tif 000017
【図８】
2018029425.tif 000018
【図９】
2018029425.tif 000019
【図１０】
2018029425.tif 000020
【図１１】
2018029425.tif 000021
【図１２】
2018029425.tif 000022
【図１３】
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【図１４】
2018029425.tif 000024
【図１５】
2018029425.tif 000025
【図１６】
2018029425.tif 000026