(57)【要約】本発明は、電力産業に関し、熱や電気エネルギーの製造、液体流やガス流の温度の測定に利用できる。本発明の目的は、ランケ効果に基いてボルテックスチューブの性能を増大し、その機能を拡大して電気エネルギーを製造することである。本発明の方法は、ランケ効果を用いてボルテックスチューブ内を移動する液体流またはガス流のエネルギーを変換するものであり、液体またはガスをボルテックスチューブの高温部でさらに加熱するか、および／または電気エネルギーをボルテックスチューブの管体（１）上に配置された巻線（１０）から取出すことで実施される。該ケースは誘電物質からなる。本方法を実施するための本発明のボルテックスチューブは、サイクロン（３）を端部に有した管上のケース（１）を有する。該サイクロンは、その端部側でケースと接続される。ケースは接地されておらず、静電特性を有する非導電物質からなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランケ（Ｒａｎｋｅ）効果に基いてボルテックスチューブの内側を移動する液体流またはガス流からエネルギーを変換する方法であって、該ボルテックスチューブの高温部において液体またはガスのさらなる加熱がなされることを特徴とするエネルギー変換方法。
【請求項２】
前記のさらなる加熱が、分岐装置を加熱することによってなされることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換方法。
【請求項３】
前記さらなる加熱が、火花放電によってなされることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換方法。
【請求項４】
前記火花放電が、分岐装置とボルテックスチューブの高温部における内表面との間の空隙内で発生されることを特徴とする請求項３に記載のエネルギー変換方法。
【請求項５】
ランケ効果に基いてボルテックスチューブの内側を移動する液体流またはガス流からエネルギーを変換する方法であって、電気エネルギーが誘電物質からなるボルテックスチューブケースに設けられた電磁巻線から抽出されることを特徴とするエネルギー変換方法。
【請求項６】
前記ケースは、接地されていないことを特徴とする請求項５に記載のエネルギー変換方法。
【請求項７】
前記液体流またはガス流が、レーザーで照射されることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー変換方法。
【請求項８】
前記液体流が、紫外線光のレーザーで照射されることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー変換方法。
【請求項９】
前記レーザーが、ボルテックスチューブの軸方向に照射されることを特徴とする請求項８に記載のエネルギー変換方法。
【請求項１０】
前記レーザーが、ボルテックスチューブの低温部からその高温部に向かって照射されることを特徴とする請求項９に記載のエネルギー変換方法。
【請求項１１】
前記のさらなる加熱が、ケースの電磁巻線から得られる電力によってなされることを特徴とする請求項１および５に記載のエネルギー変換方法。
【請求項１２】
管状のケースと、ケースの一端に一方の端部側が接続されたサイクロンとを有するボルテックスチューブであり、ケースは接地されておらず、かつ静電的特徴を有する非導電物質からなることを特徴とするボルテックスチューブ。
【請求項１３】
前記ケースが、サイクロンの接続側から離れるにつれて断面がより大きくなる回転放物面であることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項１４】
前記ケースは鉛直に配置され、前記サイクロンの接続側が鉛直下方に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項１５】
前記ケースが、ボルテックスチューブに用いられる液体またはガスより大きな誘電透過係数の物質からなることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項１６】
前記サイクロンが、ケースと接続している端部と対向する端部に絞りを有し、絞りはその軸方向が前記ケースの軸方向と一致し、ケースの内径より小さく開口していることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項１７】
前記ケースの内表面の少なくとも一部分が、ボルテックスチューブに用いられる液体またはガスより大きな誘電透過係数を有する物質によって被覆されていることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項１８】
開口端を有し、ボルテックスチューブに用いられる液体またはガスより大きな誘電透過係数の物質からなる少なくとも１つの内管が、前記ケースの内側に軸方向に離れて空隙を有して配置されており、内管の長さはケースの長さよりも短いことを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項１９】
分岐装置が、前記ケースの内側であって、前記サイクロンが接続されている端部と反対の端部に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２０】
電磁巻線が、前記ケースに設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２１】
前記ケースの外側であって前記サイクロン側に光量子発生器が付加され、そのビームの軸は該ケースの軸に一致していることを特徴とする請求項１６に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２２】
セグネト電気物質が被覆材として用いられていることを特徴とする請求項１７に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２３】
前記内管が、磁気的特徴を有する誘電物質からなり、そのため磁力方向が、内管の軸方向に一致することを特徴とする請求項１８に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２４】
前記分岐装置が、ケースの内表面との空隙を調整する円錐形状の調整コーンであって、その軸は前記ケースの軸と一致しており、その尖端部は前記サイクロンの方向に向いていることを特徴とする請求項１９に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２５】
前記分岐装置が、ヒータを具備していることを特徴とする請求項１９に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２６】
紫外線領域の光量子発生器が用いられることを特徴とする請求項２１に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２７】
前記ケースの内表面の少なくとも一部分が、前記光量子発生器によって発生される光を反射する機能を有することを特徴とする請求項２１に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２８】
前記調整コーンが、空孔を有することを特徴とする請求項２４に記載のボルテックスチューブ。
【請求項２９】
前記調整コーンの表面が、凹状であることを特徴とする請求項２４に記載のボルテックスチューブ。
【請求項３０】
前記ヒータが電気ヒータであることを特徴とする請求項２５に記載のボルテックスチューブ。
【請求項３１】
前記ヒータが、少なくとも一対の電極からなり、一方の電極は前記分岐装置上に設けられ、他方の電極は前記ケース上に対向して設けられていることを特徴とする請求項３０に記載のボルテックスチューブ。
【請求項３２】
前記ヒータが、電磁巻線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２０および３０に記載のボルテックスチューブ。
【請求項３３】
前記ヒータが、液体又はガス燃料を燃焼するためのバーナであって、バーナのノズルが調整コーンが設けられている空洞の内部に向いていることを特徴とする請求項２５および２８に記載のボルテックスチューブ。
【請求項３４】
前記調整コーンと前記ケースの内表面との間の空隙に配置されている複数対の電極を有することを特徴とする請求項２４および３１に記載のボルテックスチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力産業に関する。また、液体流またはガス流の内部温度を変換し、熱エネルギーや電気エネルギーの製造に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
フランス人技術者ジェー．ランケ（Ｊ．Ｒａｎｋｅ）がボルテックスチューブを用いて、エネルギーを変換し、抽出したことは周知である。先ず、ボルテックスチューブは、ガス流を高温流れと低温流れに分割するのに用いられた。典型的なランケ（Ｒａｎｋｅ）のボルテックスチューブ［特許文献１、非特許文献１：第１０８頁］は、円筒形状のケースと、その管の一端（低温部）に設けられたサイクロンと、その管の他端（高温部）に設けられた分岐装置を有している。サイクロンは一端がケースに接続され、他端には絞りを有している。分岐装置はケースの円錐形状の空洞に設けられた調整可能な円錐形状の調整コーンを有している。圧縮ガスは、サイクロンを介して、ケース内部にその周壁の接線方向に噴出して導入される。ケース内部のボルテックス流の内部では、低温（中心）成分と高温（周縁）成分とに分割される。低温ガス流は絞りを通って外部に排出され、高温ガス流は、ケースの内面と調整コーンとの間の環状空隙を通って外部に排出される。
【０００３】
その後、ランケのボルテックスチューブの効果を増大する研究は、構成要素のパラメーターを最適化することを目的とされた。例えば、円錐形状のケースを用いること［特許文献２］、寸法の相互関係を最適化すること［特許文献３］、薄層および乱流モードを系統的にまとめ、それを保持する要素を流れ部分に持込むこと［特許文献４］、要素間の相互関係を求めること（例えば高温流を低温の流出流に接続すること）［特許文献５］による。
【０００４】
ランケのガスボルテックスチューブの使用は建設業で知られているが、その使用形態は十分に効果的でない。これは、特に供給された気体粒子の運動エネルギー（ボルテックス流の運動過程で生じる）や、異なる流れ部分における熱力学パラメーターの相関の特異性は利用されないためである。
【０００５】
さらにその後、液体（特に水）の分離が、ランケのボルテックスチューブで行われた。しかし、それは、低温流と高温流に分割されるのではなく、低温流と温暖流に分離された［非特許文献１：第１７１頁］。このように分離して水を加熱するための最も簡単なボルテックスチューブは、管状のケースと、その一端にサイクロンを有しており、サイクロンは端部側でケースに接続されている［特許文献６］。
【０００６】
標準的な熱力学則に基いて計算された場合、このようなボルテックスチューブによって水を加熱する効率は１００％を超えた。ケースの内側に直線的な分岐物（特に放射状のリブ）を配置することにより、１５０〜２００％の効率の増大がもたらされた。さらに、さらなるエネルギーが発生すること（実際に証明された）が、低温核融合反応（例えば、キャビテ−ションの結果として生じる）、ボルテックス運動の放射、すなわち水の内部エネルギー（分子間の相関エネルギー、同様に核間、核内および外部核の相関エネルギー）が熱に変換されるということで説明された［非特許文献１：第１９３頁］。しかし、供給された流体粒子の運動エネルギー（上記反応の結果として生じる）は、周知のランケのボルテックスチューブの応用では利用されなかった。さらに、異なる流れ部分における熱力学パラメーターの相関の特異性は、外側流の水の温度を６０℃超に上昇する［非特許文献１：第１６６頁］（外部加熱）という点でボルテックスチューブの機能の効果的な増大が認められたものの、十分に利用されなかった。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第１，９５２，２８１号明細書（１９３４年）
【特許文献２】
ロシア発明者証１３０４５２６号（１９７６年）
【特許文献３】
米国特許第３，２７７，２８号明細書（１９９４年）
【特許文献４】
特許出願ＲＵ５０６７９２１号明細書（発行日：１９９５年１月９日）
【特許文献５】
特許出願ＲＵ９５１１０３３８号明細書（発行日：１９９７年６月２０日）
【特許文献６】
特許ＲＵ２０４５７１５号明細書（１９９５年）（プロトタイプ）
【非特許文献１】
ジュ．Ｓ．ポタポフおよびＬ．Ｐ．フォミスキー（Ｊｕ．Ｓ．Ｐｏｔａｐｏｖ，Ｌ．Ｐ．Ｆｏｍｉｓｋｉｙ）著「Ｖｏｒｔｅｘ  ｐｏｗｅｒ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｌｄ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｔｈｅｏｒｙ（運動理論の見地からみたボルテックス動力工学および低温核合成）」Ｋｉｓｈｉｎｅｗ−Ｃｈｅｒｋａｓｓｙ：「ＯＫＯ−Ｐｌｕｓ」、２０００年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開示される技術課題は、ランケ効果を用いてボルテックスチューブの効率を増大すること、ならびにその機能的可能性を拡大して、それを用いて電気エネルギーを製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ランケ効果に基いてボルテックスチューブ内を移動する液体またはガス流からエネルギーを変換する第一の方法は、ボルテックスチューブの高温部において液体またはガスをさらに加熱することによって達成される。このとき、この加熱による効果は、元の液体またはガスを加熱することによる効果よりも高い。
【００１０】
例えば、分岐装置とボルテックスチューブの高温部の内表面（つまり高温流れの内側）との間の空隙において火花放電をすることによって加熱を行うことができる。または、分岐装置自体を加熱してもよい。
【００１１】
第二の方法は、電気エネルギーの取出しを可能にする。これは、誘電物質から製作されるボルテックスチューブケースに設けられた電磁巻線から得られる。ボルテックスチューブケースを地面から絶縁することが好ましい。
【００１２】
レーザーによって、液体またはガス流れを照射してもよい。レーザーとしては、好ましくは紫外線領域のレーザーを用いるとよい。レーザービームをボルテックスチューブの軸に沿って低温部から高温部に発することが好ましい。
【００１３】
上記の第一の方法と第二の方法を方法をあわせた方法でもよい。それにより、液体またはガスのさらなる加熱を、ケースの巻線から発生される電力によって行うことができる。
【００１４】
上記のエネルギー変換方法に用いられるボルテックスチューブとして、管状のケースと、ケースの一端に一方の端部側が接続されたサイクロンとを有するボルテックスチューブを用いることができる。このボルテックスチューブでは、ケースは接地されず、かつ静電的特徴を有する非導電物質からなることを特徴とする。
【００１５】
ケースは、サイクロンの接続側から離れるにつれて断面がより大きくなる回転放物面で形成されることができる。
【００１６】
ケースは鉛直に配置され、前記サイクロンの接続側が鉛直下方に配置されていることが好ましい。またケースは、ボルテックスチューブに用いられる液体またはガスより大きな誘電透過係数の物質からなることが好ましい。
【００１７】
サイクロンは、ケースと接続している端部と対向する端部に絞りを有している。絞りはその軸方向が前記ケースの軸方向と一致し、ケースの内径より小さく開口する。また、光量子発生器が、ケースの外側のサイクロン側に装備されてもよい。光量子発生器により発生されるビームの軸はケースの軸に一致する。このとき、紫外線領域の光量子発生器を用いることが好ましい。光量子発生器により発生されるビームを反射する機能を有する物質を、ケースの内表面の少なくとも一部分に用いることが好ましい。
【００１８】
ケースの内表面の少なくとも一部分は、ボルテックスチューブに用いられる液体またはガスより大きな誘電透過係数を有する物質によって被覆されていることが好ましい。この被覆する物質としては、セグネト電気物質を好適に用いることができる。
【００１９】
開口端を有し、ボルテックスチューブに用いられる液体またはガスより大きな誘電透過係数の物質からなる少なくとも１つの内管が、前記ケースの内側に軸方向に離れて空隙を有して配置してもよい。このとき、内管の長さはケースの長さよりも短い。
【００２０】
内管は、磁気的特徴を有する誘電物質からなることができる。それにより、磁力方向は内管の軸方向に一致する。
【００２１】
分岐装置は、ケースの内側であってサイクロンが接続されている端部と反対の端部に設けることができる。分岐装置は、例えばケースの内表面との空隙を調整する円錐形状の調整コーンでもよい。このとき、その軸は前記ケースの軸と一致しており、その尖端部を前記サイクロンの方向に向けて設けられる。さらに、調整コーンが空孔を有してもよいし、凹状表面を有してもよい。
【００２２】
ケースに電磁巻線が設けられていることが好ましい。
【００２３】
分岐装置が、ヒータ、好ましくは電気ヒータを有してもよい。
【００２４】
さらにヒータは、少なくとも一対の電極からなり、一方の電極は前記分岐装置上に設けられ、他方は前記ケース上に対向して設けられていることが好ましい。あるいは、調整コーンとケースの内表面との間の空隙内に複数対の電極が配置されてもよい。電磁巻線に電気ヒータを電気的に接続されることが好ましい。
【００２５】
ヒータは、電気的なヒータに限定されない。したがって、例えば液体またはガス燃料を燃焼するためのバーナでもよい。このとき、バーナのノズルは、調整コーンが設けられている空洞の内部に向いている。
【００２６】
本発明を、熱−電水発生機器の図面によって説明する。
【実施例】
【００２７】
本発明を実施するための実施例
本発明は、グリツケヴィッチのボルテックスチューブ（Ｇｒｉｔｓｋｅｖｉｃｈ’ｓ  Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ）に基く熱−電発生器（水用）の実施例について説明される。
【００２８】
円筒形状の熱−電発生器は、図１に示されるように鉛直に配置され、低温部を有する管状のケース１を有している。低温部は、注入ノズル３を有する渦形サイクロン２と、開口４を有する絞りを有している。高温部は、出口ノズル５と、軸方向の位置調整装置７を有する調整コーン６と、一対の電極８を有している。電極８は、ケース１と調整コーン６との間の空隙の円周に沿って均等に延びている。ケース１は、内部をチタン酸バリウム（ＴｉＢａ）の薄層で被覆され、外側に電磁巻線１０を有している。ケース１、渦形サイクロン２、調整コーン６、ならびに注入ノズル３および出口ノズル５は、プラスチック製であり、地面から絶縁されている。
【００２９】
ノズル２を通って低温部に入る冷水流れは、渦形サイクロン２によってケース１内に生成されるボルテックス運動の内部において、温暖部分（中央）および高温部分（周縁）に分離される。流れの高温部分は回転しながら内部層９に従って、ケース１の高温部に移動し、ケースの端部１と調整コーン２との間の環状空隙を通って、それから流出する。流れの温暖部分は回転しながら調整コーン４で反射されて、開口４の方向に移動し、そこを通って流出する。水は、内部層９に対する摩擦、および低温核融合のキャビテーション過程等により一部分がイオン化され、電極８の高電圧放電によりさらにイオン化される。また電極８の放電によって、さらなる水の加熱がなされる。
【００３０】
電気的なエネルギーは、巻線１０における電磁誘導により生じる。巻線１０の電気エネルギーの一部は、電極８間の放電に用いられる。水流が温暖部分と高温部分に分離されるのを向上するために、ならびに水のイオン化比率を増大するために、プラスチック製の内管１１を、図２に示されるようにケース１の内側に配置することができる。このプラスチックは、磁気的特徴を有さなければならない。管１１の磁力の方向は、その軸に沿って方向付けられなければならない。これにより、熱−電発生器の運転の際に、管１１を正確にセンタリングすることが可能となる。
【００３１】
図３は、円錐形状の熱−電発生器（電磁巻線は図示されない）の実施例を示す。その構造および詳細は、円筒形状の熱−電発生器の上記の構造と同様である。
【００３２】
円錐形状の熱−電発生器も鉛直に配置され、低温部を有する円錐形状の管ケース１２を有している。低温部は、接線方向供給ノズル１３として構成されたサイクロン、開口１４を有する絞り、および紫外線領域の光量子発生器（図示せず）を有している。高温部は調整コーン１５を有している。放物面により、管ケース１２の内部および調整コーン１５の外部の円錐形状の表面が形成される。円錐形状の熱−電発生器は、開口１４を通って送られる紫外線光のレーザービームがさらなる水のイオン化をもたらす一方で、高温部においてさらなる水の加熱がないことを除いて、前記の円筒形状の熱−電発生器と同様に作動する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】円筒形状の熱−電発生器の全体的な外観を示す（水流方向は矢印で示される）。
【図２】その中間部の断面図を示す。
【図３】円錐形状の熱−電発生器の全体的な外観を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１  管状のケース
２  渦形サイクロン
３  注入ノズル
４  開口
５  出口ノズル
６  調整コーン
７  軸方向の位置調整装置
８  一対の電極
９  内側層
１０  電磁巻線
１１  内管
１２  円錐形状の管ケース
１３  ノズル
１４  開口
１５  調整コーン
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004528793.tif 000011
2004528793.tif 000012
2004528793.tif 000013
2004528793.tif 000014
2004528793.tif 000015
【国際調査報告】
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2004528793.tif 000017