(57)【要約】【課題】小型化を可能にするとともに、大気汚染のないクリーンな状態で、太陽光の届かない室内にも設置し得る発電装置が得られるようにする。【解決手段】炭素粒子を含む素材を、バインダとする樹脂とコンパウンドして、一対に対向する表裏の二つの面１ａ・１ｂを具備する平板状に成形し、それの一方の面に対し導通する接続口２と他方の面に対し導通する接続口３とを設けて、一方の面が陽極で他方の面が陰極となる極板１に形成し、この極板１を、それの二つの面が自由空間に曝される状態として絶縁材を介し支持部材ｄに支架し、極板１の各接続口２・３に接続するリードＬにより極板１内を流れる電流を取り出すようにする。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素粒子を含む素材を、バインダとする樹脂とコンパウンドして、一対に対向する表裏の二つの面（１ａ）・（１ｂ）を具備する平板状に成形し、それの一方の面に対し導通する接続口（２）と他方の面に対し導通する接続口（３）とを設けて、一方の面が陽極で他方の面が陰極となる極板（１）に形成し、この極板（１）を、それの二つの面が自由空間に曝される状態として絶縁材を介し支持部材（ｄ）に支架し、極板（１）の各接続口（２）・（３）に接続するリード（Ｌ）により極板（１）内を流れる電流を取り出すようにしたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
通電性を具備する金属材を、一対に対向する表裏の二つの面（１ａ）・（１ｂ）を具備する平板状に成形し、それの一方の面に対し導通する接続口（２）と他方の面に対し導通する接続口（３）とを設けて、一方の面が陽極で他方の面が陰極となる極板（１）に形成し、この極板（１）を、それの二つの面が自由空間に曝される状態として絶縁材を介し支持部材（ｄ）に支架し、極板（１）の各接続口（２）・（３）に接続するリード（Ｌ）により極板（１）内を流れる電流を取り出すようにしたことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
支持部材（ｄ）を、支持する極板（１）の周囲を囲う箱状のケース（ｄ’）に形成し、それに、囲い込む極板（１）の周囲の自由空間の空気に対流を生ぜしめる空気の流入口（ｅ）と流出口（ｆ）とを形設することを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電装置。
【請求項４】
極板（１）を複数枚互いに近接して並列するよう多連に並列させて支持部材（ｄ）に組付け支持せしめ、並列する極板（１）の相互の作用により発電能力を増巾するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、発電装置に関する。さらに具体的にいえば、空気中のイオンを極板に集めて電流として取り出す発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従前の発電システムには、核エネルギーを利用する原子力発電システム、水力発電のように水の位置のエネルギーを機械的動力に変えて取り出し、その動力により発電機を駆動して電気エネルギーに変換させるシステムのもの、火力発電のように、燃料を燃して熱エネルギーに変え、それを機械的動力に変えて発電機を駆動することで電気エネルギーに変換させるシステムのもの、燃料電池のように、燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させるシステムのもの、太陽エネルギーを利用する太陽熱エネルギーによる発電システムのもの、太陽光エネルギーによる発電システムのものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従前の発電システムは、原子力発電システムにあっては、燃料にウランを要することで、一般に使用できず、また、水力発電システムにあっては、設置する場所に制約があり、また、大規模な設備・施設を要し、小型化が困難な問題があり、また、火力発電システムにあっては、燃料を燃焼させる際に、大気を汚染させる問題があり、または燃料電池による発電システムにあっては、大気汚染はないが、燃料として純粋な酸素と水素を要する問題があり、太陽エネルギーを利用する太陽熱エネルギーまたは太陽光エネルギーによる発電システムにあっては、設置する場所が太陽光の当たる場所に限定される問題がある。
【０００４】
本発明は、従前の発電システムに生じている問題または制約を解消して、小型化を可能にするとともに、大気汚染のないクリーンな状態で、太陽光の届かない室内にも設置し得る発電装置が得られるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、小型化してクリーンな状態の発電が行える燃料電池の燃料とする純粋な水素を得るために、水を通電により分解する水素発生装置の開発を行っていたときに、それに用いる電極板が発電機能を有するものであることを偶然に見出したことによりなされたものである。
【０００６】
図１は、本願の発明者が先に開発した水素発生装置Ａを示す。この水素発生装置Ａは、分解すべき水を張込む分解槽ａ内に、電極とする極板１を配設して、その極板１に設けた正・負の接続口２・３にそれぞれリード２ａ・３ａを接続して通電することにより、分解槽ａ内に張り込んだ水を、それに電解質を加えることなく、酸素と水素とに分解して、水素ガスが得られるようにした装置であり、それの極板１は、カーボン・黒鉛・炭化カルシウムなどの炭素粒子を含む素材を、それにコンパウンドする樹脂により結合せしめて、図２および図３にあるように、一対に対向する表裏の二つの面１ａ・１ｂを具備する平板状に成形し、それに、絶縁材よりなるブッシュ４を介して一方の面１ａにだけ導通する接続口２と他方の面１ｂにだけ導通する接続口３とを設けて、一方の面１ａが陽極となり他方の面１ｂが陰極となるように形成したものである。
【０００７】
この極板１を分解槽ａに組込んで構成する水素発生装置Ａは、分解槽ａ内に水を張り込んだ状態において、極板１の接続口２・３に通電すると、極板１の陽極となる一方の面１ａの側に、酸素ガスと水素イオンが発生し、その水素イオンが極板１の内部を経て陰極となる他方の面１ｂの側に移動して、その他方の面１ｂの側において水素ガスとなって発生してくるように機能するもので、これにより、分解槽ａ内の水が分解して発生してくる酸素ガスと水素ガスとを回収器ｂで集めて、分離槽ｃに導き、そこで、酸素ガスと水素ガスとに分離することで、水素ガスを取り出すようにした装置である。
【０００８】
この水素発生装置Ａの研究・開発において、それの極板１を装置から取り外し、ダッシュボードの中に収納して、その日の試験・研究を終え、翌日に、ダッシュボードから極板１を取り出したところ、その極板１が、昇温していることに気付き、検温したところ、そのときの室温・気温よりも遙かに高い異常な温度となっていることを見出した。
【０００９】
そして、このことから、この極板１の機能について試験・検討を行ったところ、この極板１は、大気中に放置しておくことで、その周辺に存在している正・負のイオン（静電気）を誘引して一方の面１ａと他方の面１ｂとに分けて集め、それらが内部に取り込まれて蓄められることにより発熱してくること、そして、このとき、極板１の正・負の接続口２・３にリードを接続して、それにより内部を流れる電流を取り出せるようにしておけば、誘引して取り込むイオンが、そのイオンの持つ電荷により極板１の正・負の極に向け移動することで生成される電子の流れを、電流としてリードにより取り出せるようになること、の知見が得られた。すなわちこの極板１が周辺のイオン（静電気）を取り込んで発電器として機能するものであることが判ってきた。
【００１０】
このことから、本発明においては、上述の目的を達成するための手段として、請求項１に記載した炭素粒子を含む素材を、バインダとする樹脂とコンパウンドして、一対に対向する表裏の二つの面１ａ・１ｂを具備する平板状に成形し、それの一方の面に対し導通する接続口２と他方の面に対し導通する接続口３とを設けて、一方の面が陽極で他方の面が陰極となる極板１に形成し、この極板１を、それの二つの面が自由空間に曝される状態として絶縁材を介し支持部材ｄに支架し、極板１の各接続口２・３に接続するリードＬにより極板１内を流れる電流を取り出すようにしたことを特徴とする発電装置を提起するものである。
【００１１】
この本発明手段による発電システムは、極板がそれの周辺の大気中に遊泳しているイオンを誘引してそのイオンに荷電している正・負の荷電により一方の極となる表面側と他方の極となる裏面側とに分けて集め、それら集合してくるイオンが電磁波となって生成してくる電子の流れを、電流として取出すシステムであるから、大気汚染の原因となる化石燃料を用いず、かつ、水も水素も、太陽光も使用しないでよいので、設置場所に制限がなく、クリーンな状態で発電でき、しかも小型化が可能なものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の態様を説明する。
本発明による発電装置は、基本的には、図１乃至図３により説明した本発明の出願人が先に開発した水素発生装置Ａに用いる極板１が１枚と、この極板１を、それの周囲に、大気中に遊泳するイオンが存在している状態として支持する支持手段とで構成し得る。
【００１３】
極板１は、前述した水素発生装置Ａにおいて説明したように、炭素・黒鉛・炭化カルシウム・鱗状黒鉛等のカーボン粒子を含む素材を、粉砕片として、それに樹脂材をバインダとしてコンパウンドし、表裏の二面１ａ・１ｂを具備する平板状に成形し、それに、一方の面１ａにだけ導通する接続口２と他方の面１ｂにだけ導通する接続口３とを装設して、対向する表裏の二面の一方が陽極となり他方の面が陰極となる形態の極板に形成するが、その極板１を成形する素材は、炭素粒子を含むものに限らず、通電性のものであればよく、錫・亜鉛・金・銀・アルミ等の金属材を用い、それを前述した形状・構成のものに形成してもよい。
【００１４】
極板１を通電性のよい金属材で成形するとき、燐青銅を用い、これを、圧延または加圧により平板状に成形して、それの一対の極面とする表裏の両面を無数の小突起を具備する粗面に仕上げて銀メッキし、それらの両面に、それぞれ接続口を設けて極板に構成し、これを用いて発電装置を組立てたときは、炭素粒子を含む素材を樹脂で結合せしめて平板状に成形した極板１を用いて組立てたものよりも発電の性能が著しく良いものとなる。
【００１５】
極板１を支持せしめて発電装置Ｂに組立てるための支持部材は、極板１を、それの陽極となる一方の面と陰極となる他方の面とが、イオンの存在する自由空間に曝される状態に保定・支持するようになればよく、適宜の形状・構造のものに構成してよい。
【００１６】
しかし、自由空間に遊泳するイオンを極板１の周辺に閉じ込めるようにすることが有効なことから、図４にあるように、極板１の四周を囲い込む箱状のケースｄ’に形成し、これに、極板１を支持するステーを兼ねるリードＬを設けて、これの内端側を極板１の接続口２・３に接続して極板１をケースｄ’に支持せしめ、そのリードＬの外端側を電流の取出口として発電装置Ｂに組立てる。
【００１７】
このとき、ケースｄ’は金属で形成してよいが、それに支架した極板１の四周の空間に、軽い空気の対流が生成されるように、空気の流入口ｅと流出口ｆとを開設しておく。
【００１８】
この空気の対流は、自然の対流でよいが、小型のファンを組付けて強制的に生成するようにしてもよい。強制的な対流を起こすためのファンの駆動は、発電装置Ｂにより生成して取り出される電流の一部を用いるようにしてよい。
【００１９】
このように極板１とそれを支持する支持部材ｄであるケースｄ’により組立てられる発電装置Ｂは、これを放置しておくことで、燃料も、動力も用いることなく、直流の電流が取出端子とするリードＬから取出されるようになる。
【００２０】
次に、図８は、上述の極板１…を複数枚並列させて組合せた状態として、ケースｄ’内に組付けた極板多連並列型の発電装置を示す。
【００２１】
ケースｄ’は、鋼板を用いた金属板で、極板１の巾寸法より少し広い巾で、横方向に長い長方形の箱状に形成してあり、その中に、前述の極板１が、多連に並列して装入され、ケースｄ’に絶縁材ｇを介して取り付けたステーを兼ねるリードＬに、並列する各極板１の接続口２・３が導通する状態として連結支架せしめてある。
【００２２】
そして、ケースｄ’には、内部に封入した空気が、ケースｄ’内に並列して組込まれた各極板１の極面となる表裏の各面を摩擦して流動するように、このケース内の空気に軽い対流を生ぜしめるための、空気の流入口ｅと流出口ｆとが開設してある。
【００２３】
極板１は、カーボン粒子を含む素材を、バインダとする樹脂材とコンパウンドして平板状に成形したものでもよいが、この例においては、燐青銅のように燐を含む銅を板状に成形して、それの表裏の両面にそれぞれ接続口２・３を設けたものが用いられている。
【００２４】
極板１は、表裏の二面を具備する平板状に成形してあればよく、円板状または角板状などの適宜の形状に成形するが、この例においては角板状に成形してある。
【００２５】
極板１は、一枚の単体で発電器として機能するものであるが、それを近接させて並列させると、相互に作用して発電の能力を増巾するようになる。
【００２６】
この極板１を多連に並列させてケースｄ’内に設置する発電装置Ｂは、単体の極板１の発電能力に、並列させた極板１の枚数を掛けた値よりも、遙かに大きな発電能力を発揮するものとなる。
【００２７】
次に、図６は、別の実施例を示している。この例は、前述の図４で示した一枚の極板１をケースｄ’内に組込み支架して組立てた単体の発電装置Ｂを、外筐となるケースＣ内に、多連に並列させて装入し、各発電装置Ｂのイオンを封入したケースｄ’とケースｄ’との間に、絶縁体よりなる方圧ブッシュ５を介装して、固定状態に組付け、並設した各発電装置Ｂのイオンを閉じ込めたケースｄ’内に設置してある極板１に設けた接続口２・３に接続するリードＬを、同図６にあるように並列に接続して、外筐ケースＣの外面側に、電流の取出用の端子として装設することで、極板多連並列型の発電装置に組立ててある実施例である。
【００２８】
この実施例は、図４にある単位型の発電装置Ｂを並列組合せた形態のものであり、並列させた発電装置Ｂのそれぞれの極板１は、イオンを閉じ込めたケースｄ’を介して並列することで、隣接する極板１との間に作用する発電能力の増巾機能は小さく、単位型の発電装置Ｂをユニットとして並列組合せることによる組立の容易さの利益を受けるにとどまるものとなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による発電装置は、極板が、それの周辺の大気中に遊泳しているイオンを誘引して、その極板の表面側と裏面側とに分けて集め、集合してくるイオンが電磁波となって生成してくる電子の流れを、電流として取り出すシステムのものであるから、大気汚染の原因となる化石燃料を用いず、かつ、水も、水素も太陽光も使用しないでよいので、設置場所に制限がなく、クリーンな状態で発電でき、しかも小型化が可能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明手段に用いる極板が使用されている水素発生装置の縦断面図である。
【図２】同上の極板の斜視図である。
【図３】同上の極板の縦断面図である。
【図４】本発明を実施せる発電装置の一部破断した斜視図である。
【図５】本発明を実施せる極板並列型の発電装置の一部破断した斜視図である。
【図６】本発明を実施せる発電装置の別の実施例の斜視図である。
【符号の説明】
Ａ…水素発生装置、Ｂ…発電装置、Ｃ…外筐ケース、Ｌ…リード、ａ…分解槽、ｂ…回収器、ｃ…分離槽、ｄ…支持部材、ｄ’…ケース、ｅ…流入口、ｆ…流出口、ｇ…絶縁材、１…極板、１ａ…一方の面、１ｂ…他方の面、２・３…接続口、２ａ・３ａ…リード、４…ブッシュ、５…方圧ブッシュ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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