(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーと放電電極と粒子加速器を備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電し、イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度が所定レベルに達したらイオンバーナーを一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はイオン濃度を維持し、温度又はイオン濃度が所定レベル以下となったらイオンバーナーを再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンバーナーの一時停止−放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動−イオンバーナーの再始動の繰返しによって加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びイオン濃度にする発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の発電システムにおいて、前記イオンバーナーはイオン火炎発生装置にイオン増殖部が付加されたものであり、イオン増殖部はイオン火炎発生装置から発生するイオン火炎中のイオンを振動させると共に、陽イオン、陰イオンを加速し、両イオンを他の粒子に弾性衝突させながら両イオンの数を増大させる発電システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の発電システムにおいて、イオンバーナーは燃料装置から供給される灯油、金属粉末混合油、水を含む燃料を煙霧化する燃料煙霧化器を備え、前記燃料装置は金属燃料供給器を備え、金属燃料供給器はプラス電極とマイナス電極を備え、両電極間の放電により一方の電極から生ずる微粒子状の金属粉末が灯油中に放出され、灯油中で炭化水素の炭素が析出され、析出された炭素に前記金属粉末が付着して、前記金属粉末混合油が製造されるものである発電システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電システムにおいて、金属粉末の放出により短くなるプラス電極は自動送込機により灯油タンク内に自動的に送り込まれるようにしたことを特徴とする発電システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発電システムにおいて、通路内に軸流ファンが二以上設けられ、通路の外に軸流ファンと連動する発電機が二以上設けられ、軸流ファンは動翼が静翼内で回転するものである発電システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発電システムにおいて、通路の上部に、通路内を上昇する気体を再加熱して気体流出口からの流出を促進するための補助イオンバーナーを設けた発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工的に作り出して継続させた上昇渦気流のエネルギーによって発電を行う発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発電システムには火力発電システム、原子力発電システム、水力発電システムといった各種発電システムが存在する。これらは何れも発電機のタービンを回転させて発電することにおいて共通しているが、タービンを回転させるエネルギー源が異なる。火力発電システムは重油その他の燃料を燃やして発生した熱によって水蒸気を作り出し、この水蒸気のエネルギーによってタービンを回転させている。原子力発電システムも水蒸気のエネルギーでタービンを回転させることは火力発電システムと同じであるが、核分裂に伴って発生する熱によって水蒸気を作り出す点が火力発電システムとは異なる。水力発電システムは高所から落下する水のエネルギーでタービンを回転させている。これら以外にも風の力を利用した風力発電システムや水素と酸素とを化学反応させて電気を発生させる発電システム等もある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来の発電システムとは全く異なるエネルギーによって発電を行うシステムであり、人工的に作り出して継続させた上昇渦気流（人工トルネード）によって回転翼を回転させ、その回転力によって発電機を駆動して発電を行うものである。
【０００４】
自然のトルネードは太陽熱その他によって熱せられて比重が軽くなった空気（イオン化している）が上昇を始めて上昇気流が発生すると、その部分の気圧が低下して低気圧が発生するため、この気圧差を平衡しようとして上昇気流に向けて空気が流れ込む。このとき冷たい空気は暖かい空気にその周囲から流入する性質を有するため、太陽熱その他によって熱せられて上昇する空気より冷たい周囲の空気は上昇気流にその周囲から流入し、渦気流が発生する。一度、渦気流が発生すると周囲からはさらに空気が渦を巻きながら流入するため次第に回転力が高まりついにはトルネードが発生する。
【０００５】
また、上昇気流とそこに流れ込む周囲の空気の温度差が少ない場合には、渦気流が比較的低い高度で発生するため、渦気流は増大してその中心付近は低気圧となり台風が発生する。
【０００６】
本発明の発電システムは上記の様なトルネードや台風発生の原理を応用して人工トルネードを作り、このエネルギーによって発電するものである。具体的には次の様に構成されている。
【０００７】
本件出願の請求項１記載の発電システムは、下に気体流入口があり、上に気体流出口がある縦向きの筒状の通路の途中に、イオンバーナーと放電電極と粒子加速器を備えた加熱炉を設け、通路内に軸流ファンを設け、通路の外に軸流ファンと連動する発電機を設け、前記イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上昇させて、気体流入口から流入した気体が上昇渦気流となって通路内を上昇し、この上昇渦気流により前記軸流ファンが回転し、その回転により発電機が駆動されて発電し、イオンバーナーによって加熱炉内の温度及びイオン濃度が所定レベルに達したらイオンバーナーを一時停止させ、その後は前記放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動によって加熱炉内の温度又はイオン濃度を維持し、温度又はイオン濃度が所定レベル以下となったらイオンバーナーを再始動させて加熱炉内の温度及びイオン濃度を所定レベルに上げ、以後、イオンバーナーの一時停止−放電電極と粒子加速器の双方又は一方の可動−イオンバーナーの再始動の繰返しによって加熱炉内を上昇渦気流の発生に適した温度及びイオン濃度にする発電システムである。
【０００８】
本件出願の請求項２記載の発電システムは、請求項１記載の発電システムにおいて、前記イオンバーナーはイオン火炎発生装置にイオン増殖部が付加され、イオン増殖部のイオン増殖作用によって、イオン増殖部から発生するイオン火炎中のイオンが振動すると共に、陽イオン、陰イオンを加速し、両イオンの数が増大する発電システムである。
【０００９】
本件出願の請求項３記載の発電システムは、請求項１又は請求項２記載の発電システムにおいて、イオンバーナーは燃料装置から供給される灯油、金属粉末混合油、水を含む燃料を煙霧化する燃料煙霧化器を備え、前記燃料装置は金属燃料供給器を備え、金属燃料供給器はプラス電極とマイナス電極を備え、両電極間の放電により一方の電極から生ずる微粒子状の金属粉末が灯油中に放出され、灯油中で炭化水素の炭素が析出され、析出された炭素に前記金属粉末が付着して、前記金属粉末混合油が製造されるものである発電システムである。
【００１０】
本件出願の請求項４記載の発電システムは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電システムにおいて、金属粉末の放出により短くなるプラス電極は自動送込機により灯油タンク内に自動的に送りこまれるようにしたことを特徴とする発電システムである。
【００１１】
本件出願の請求項５記載の発電システムは、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発電システムにおいて、通路内に軸流ファンが二以上設けられ、通路の外に軸流ファンと連動する発電機が二以上設けられ、軸流ファンは動翼が静翼内で回転するものである発電システムである。
【００１２】
本件出願の請求項６記載の発電システムは、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発電システムにおいて、通路の上部に、通路内を上昇する気体を再加熱して気体流出口からの流出を促進するための補助イオンバーナーを設けた発電システムである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の発電システムは図１に示すように内径約３ｍ、高さ約３００ｍの円筒１の中間部に、イオンバーナー２と放電電極３と粒子加速器４を備えている加熱炉５を装着し、その円筒１と加熱炉５を櫓６により縦向きに垂直に支持してある。この場合、円筒１のうち加熱炉５より上の上筒７の上部は櫓６より上方に突出させてある。
【００１３】
円筒１のうち加熱炉５より下の下筒８の下端には気体流入口９が形成され、その内部に軸流ファン１０が収容されている。円筒１のうち加熱炉５より上の上筒７には上端に気体流出口１１が形成され、内部に２つの軸流ファン１２、１３が収容され、上筒７の上部にイオンバーナー２が装着されている。前記３つの軸流ファン１０、１２、１３の回転軸１４、１５、１６には高圧型の発電機１７、１８、１９の回転軸２０、２１、２２が夫々連結されている。
【００１４】
前記櫓６は太さ３００ｍｍ×３００ｍｍ、肉厚１０ｍｍの金属製角パイプを所望本数連結した４本の支柱２３をコンクリート製の基礎によって立設して、上方が細くなる方形枠状に形成し、その４本の支柱２３の縦方向５箇所を金属製連結具２４により連結し、更に、支柱２３の下端と最下段の金属製連結具２４との間に金属製補強具２５を斜めに連結し、加熱炉５と下から３番目の金属製連結具２４との間をも金属製補強具２５により斜めに連結して補強してある。この櫓６の高さは円筒１の高さに合わせて約３２０ｍとしてある。円筒１は内径を３ｍ以上、高さを３００ｍ以上とすることができ、そのようにしたときは、それに合わせて櫓６の高さも高くする。
【００１５】
本発明の発電システムは図１のイオンバーナー２、放電電極３、粒子加速器４の全部又は一部を作動させて加熱炉５内の温度及びイオン濃度を上昇させることによって円筒１の内部（通路）に人工的な上昇渦気流を発生させ、この上昇渦気流を加熱炉５より下方の軸流ファン１０と加熱炉５より上方の軸流ファン１２、１３に当てて、それら軸流ファン１０、１２、１３を回転させ、その回転力によって夫々の軸流ファン１０、１２、１３に連結されている発電機１７、１８、１９を駆動して発電を行うものである。
【００１６】
図１に示す加熱炉５の周壁にはキャスターブル耐火物（例えば、耐火性骨材とアルミナセメント又はリン酸等の水硬剤を混合したもの）を使用し、その周壁に約１００万ｋｃａｌの発熱量を有するイオンバーナー２を、周方向に等間隔で３基設置してある（図１には２基しか図示されない）。３基のイオンバーナー２は先端を加熱炉５の中心に向けて配置することで、各イオンバーナー２から発生する爆発的な燃焼（１３〜１５ｍ／ｓｅｃの燃焼）による高燃焼音が互いに衝突して、音波の打ち消し作用や、音波の衝突により生じるドップラー効果により減音されるようにしてある。
【００１７】
夫々のイオンバーナー２は図２に示すようにターボファン２６と、モータ２７と、同モータ２７により駆動される軸流圧縮機（タービン）２８と、イオン火炎発生部２９とからなるイオン火炎発生装置３０に、図３に示すイオン増殖器３１を付加したものである。前記ターボファン２６は空気を取り込んでタービン２８に送り出す。このターボファン２６は図２に示すようにエア調整弁３２を備え、同エア調整弁３２の開度を調整することにより空気吸入量を調整して、タービン２８に供給される空気量を制御可能としてある。タービン２８はモータ２７で回転駆動されるシャフト３３に動翼３４、圧縮翼３５、分配翼３６を取り付けてあり、これら翼３４、３５が固定された静翼３７の内側で回転されると、ターボファン２６から送り込まれた空気がイオン火炎発生部２９側に圧縮されて噴射される。ここで噴射されるエアは分配翼３６で攪拌され、均圧化されてイオン火炎発生部２９の５本の燃料煙霧化器３８に送り出される。
【００１８】
前記イオン火炎発生部２９は図２に示すように、筒状本体３９を強磁性金属（鉄、ニッケル、コバルト等）で製作し、同筒状本体３９内に５本の燃料煙霧化器３８を図４のように配置し、夫々の燃料煙霧化器３８の先方に略筒状の火炎接触電離材４０（図２）を取り付けてある。また筒状本体３９の外周には鉄芯入の電磁コイル４１を取り付けてある。なお、燃料煙霧化器３８は図４に示した金属板４２により筒状本体３９内に固定してある。
【００１９】
前記燃料煙霧化器３８は図５に示すように、非磁性金属製（真鍮製、ステンレス製等）の筒状本体４５の後端部内側に、約１５ｋａｔｍの高圧空気を噴射する非磁性金属製の空気噴射ノズル（ノズル内径１〜２ｍｍφ）４６と、燃料（灯油、金属粉末混合油、水）を滴下する非磁性金属製の燃料滴下ノズル４７を挿入・固定してある。筒状本体４５の先端部４８の内面は図示されているごとく外広がりにテーパー加工され、テーパー面の角度（θ）は４０〜６０度、テーパー部長（ｄ）は１０〜１５ｍｍとしてある。筒状本体４５の後端部の外周面は、その周方向に間隔を空けて幅１．５〜２ｍｍのスリット４９を１５〜２０個程度設け、これらスリット４９の先方部分の角度（φ）を４５度としてある。前記燃料滴下ノズル４７はこれらスリット４９の一つから筒状本体４５の内側に差し込んである。筒状本体４５の内径（ｃ）は３５〜４５ｍｍ、全長（ａ＋ｂ＋ｄ）は１７０〜２１５ｍｍである。ちなみに（ａ）は１６０〜２００ｍｍ、（ｂ）は５０〜６０ｍｍである。また、前記燃料滴下ノズル４７は供給される燃料を攪拌するための攪拌器５０を備えている。この攪拌器５０はスパイラル状の回転翼５１をモータ５２で回転させて燃料を攪拌するようにしたものである。
【００２０】
前記燃料煙霧化器３８では、燃料滴下ノズル４７から滴下される燃料が、その後方のタービン２８から送風される高速の空気と、空気噴射ノズル４６から噴射される高圧の空気で０．０１μ以下の微粒子状に煙霧化されて、先端部４８から噴射される。この燃料煙霧化器３８では、先端部４８のテーパーにより、一度煙霧化した燃料が再液化されることなくスムーズに噴出され、高い煙霧化効率が達成される。
【００２１】
前記火炎接触電離材４０は、光活性物質に磁性体を配合してなる組成物を酸化雰囲気中で結晶化させて製造したものである。前記光活性物質は、セレン、カドミウム、チタニウム、リチウム、バリウム、タリウム等の単体や、その酸化物、硫化物、ハロゲン化物等の化合物であり、磁性体は、強磁性体（鉄、ニッケル、コバルト及びその化合物等）や常磁性体（マンガン、アルミニウム、スズ及びその化合物）、反磁性体（ビスマス、リン、銅、カルシウム、及びその化合物）である。
【００２２】
前記電磁コイル４１は、図２に示すように鉄芯５３に銅線コイル５４を取り付けたものであり、銅線コイル５４には図示されていない電源装置を接続してある。この電磁コイル４１は、電源装置からパルス電流が印加されると同コイル内側に強力な高周波磁場を発生し、イオン火炎発生部２９の筒状本体３９を強力に磁化する。前記高周波磁場は、例えば磁束密度１０，０００Ｔ以上、周波数２０〜５０ＭＨｚ程度のものである。電磁コイル４１で磁化された筒状本体３９はその内側に高周波磁場を発生し、火炎接触電離材４０を活性化し、火炎接触電離材４０に触れる炭化水素火炎を陽イオン（炭素イオン、水素イオン、鉄イオン等）と陰イオン（酸素イオン）とを多数有するイオン火炎にする。なお、高周波磁場で活性化された火炎接触電離材４０では煙霧化された燃料が触れるだけで発火が誘発されるが、火炎接触電離材４０に着火電極５５を設けて着火の確実性を高めてある。
【００２３】
前記イオン増殖器３１は、図３に示すように筒状本体６０を非磁性金属（真鍮、ステンレス等）のリング６１と強磁性金属（鉄、ニッケル、コバルト等）のリング６２を交互につないで筒状にし、各強磁性金属リング６２の外周に電磁コイル６３を取り付けてある。強磁性金属リング６２は３段有り、電磁コイル６３も３段ある。各電磁コイル６３は強磁性金属リング６２の外周に絶縁紙６４を挟んでホルマル銅線６５を巻き付け、その外周に絶縁紙６４を挟んで冷却用銅パイプ６６を巻き付け、その外周に絶縁紙６４を挟んで金属カバー６７を巻き付けたものである。なお、個々の電磁コイル６３は発生した磁力やイオンバーナー２の振動で位置ずれ等を起こさないよう、筒状本体６０の外周のフランジ６８に強固に固定してある。
【００２４】
前記各電磁コイル６３のホルマル銅線６５は図示されていない電源装置に接続し、同電源装置から大パルス電流を印加できるようにしてある。この電磁コイル６３は、大パルス電流を流すとコイル内側に強力な高周波磁場を発生し、この高周波磁場で内側の強磁性金属リング６２を強力に磁化し、磁化された各強磁性金属リング６２はその内側に強力な高周波磁場を形成する。この強磁性金属リング６２の内側の高周波磁場はイオン火炎発生部２９で発生されるイオン火炎中のイオンを振動させると共に陽イオンを火炎噴射口側に加速し、陰イオンをイオン火炎発生部２９側に加速し、また陽イオンや陰イオンを他の粒子（イオン化された粒子やされていない粒子）に弾性衝突させながら陽イオン及び陰イオンの数を増大させる。また、交互に配した強磁性金属リング６２及び非磁性金属リング６１により、イオン火炎に段階的な磁気絞りをかけて圧縮し（ピンチ効果）、圧縮した陽イオン火炎を加熱炉５内に噴射する。なお、陰イオン火炎はイオン火炎発生部２９側に噴射される。
【００２５】
前記各電磁コイル６３の冷却用銅パイプ６６は図示されていない冷却装置と配管し、冷却用銅パイプ６６に冷却水を流して電磁コイル６３を冷却することができるようにしてある。電磁コイル６３は、大電流が流れるホルマル銅線６５の熱と、内側のイオン火炎による熱を受けて高温になるが、前記冷却水により過熱防止を達成している。電磁コイル６３の冷却には、水、その他の各種冷媒を用いる他、強制空冷方式を採用することもできる。
【００２６】
以上説明したイオン火炎発生装置３０において、イオン増殖器３１は多段式の電磁コイル６３による高周波磁場を用いたが、イオン増殖器３１の筒状本体６０内にイオンを振動させ、加速させることのできる強電場を形成するようにしてもよい。
【００２７】
図５に示すように前記イオン火炎発生装置３０の燃料滴下ノズル４７にはパイプを介して燃料装置７０から燃料が供給されるようにしてある。この燃料装置７０は、灯油、金属粉末混合油、水を供給するための灯油供給器７１、水供給器７２、金属燃料供給器７３の３つからなる。このうち灯油供給器７１は灯油を溜めるタンク、水供給器７２は水を溜めるタンクである。
【００２８】
前記金属燃料供給器７３は図６に示すように、絶縁物質で製作した灯油タンク７４の底中央に導電性金属を円柱状に成形してなるマイナス電極７５を垂直に立てた状態で固定し、このマイナス電極７５の近傍に鉄を長尺な丸棒状に成形したプラス電極棒７６と、アルミを長尺な丸棒状に成形したプラス電極棒７６を夫々配置し、両電極７５、７６を高圧電源装置７８に接続して、両電極７５、７６間に例えば３０，０００〜１００，０００Ｖの電圧を印加可能としたものである。この金属燃料供給器７３では、マイナス電極７５と鉄又はアルミ製のプラス電極棒７６との間に前記電圧を印加して両電極７５、７６間に放電を起こすと、プラス電極棒７６の表面から微粒子（０．５ｍｍ以下の粉末）状の鉄粉末、アルミ粉末が剥ぎ取られて灯油中に放出される。このとき灯油中で炭化水素の炭素が折出され、その折出された炭素に鉄やアルミの金属粉末が付着して金属粉末と灯油が混合した金属粉末混合油が製造される。この金属粉末混合油には必要に応じて界面活性剤を加えることができ、このようにすれば金属粉末混合油を比較的長時間貯蔵しておくことも可能となる。但し、使用する界面活性剤は燃焼を妨げないものであることとする。
【００２９】
前記２本のプラス電極棒７６は、タンク７４の両側壁に開設された差し込み部からタンク７４内に水平に差し込まれている。差し込み部には差し込んだプラス電極棒７６を抜き差し可能に保持すると共に液漏れを防止するグランドパッキン７９を取り付けてある。夫々のプラス電極棒７６は自動送込機（電極可動装置）８０により、タンク７４内への差込長を調節可能としてあり、プラス電極棒７６の先端とマイナス電極７５の先端との間隔が両先端間で放電が起こりやすい間隔となるように調整してある。自動送込機８０は、プラス電極棒７６の先端が減って短くなると、その短くなった分だけプラス電極棒７６をマイナス電極７５側に自動的に送り出して、両電極７５、７６間の距離を常時一定に保持することができる。ちなみに、前記自動送込機８０によるプラス電極棒７６の送り出し量制御は、例えばタンク７４の外側から光学センサで両電極７５、７６間の距離を測定する、電極間の電位や電流をモニタして適切な放電が起こるようにする、放電による電極棒の減り具合を単位時間当りの減少量として予め求めておく、等の各種方法により実現することができる。
【００３０】
マイナス電極７５及びプラス電極棒７６は両電極の間で効率の良い放電が実現されれば前記以外の形状であってもよく、例えばマイナス電極７５及びプラス電極棒７６の双方又は一方を角棒状にすることもできる。また、両電極７５、７６間に印加される電圧や電流はマイナス電極７５やプラス電極棒７６の形状や極間距離、電極素材に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
前記タンク７４には、タンク内の燃料量を計測する燃料量監視装置（図示されていない）が設けてあり、タンク７４内のマイナス電極７５及びプラス電極棒７６が液面から露出するのを防止できるようにしてある。この燃料量監視装置は例えば、燃料が所定量減るとその分を追加供給する、或いは管理者に報知するものである。この燃料量監視装置により、液面から電極が露出された状態で放電が起こることがなくなり、燃料である灯油に着火してタンク７４が火災、爆発することを防止できる。
【００３２】
タンク７４の上部には攪拌装置８１を設けてある。この攪拌装置８１は、モータ８２と同モータ８２により駆動されて回転するプロペラ８３とからなり、タンク７４内の灯油をプロペラ８３により攪拌することができる。プロペラ８３の回転数は適宜設定することができる。
【００３３】
図５に示す灯油供給器７１には、クラッキング装置を設けることもできる。クラッキング装置は、沸点の高い重質石油を分解して沸点の低い軽質石油（ガソリン等）を製造するものである。このクラッキング装置は、例えばシリカ−アルミナ触媒を用いる接触分解方式のものや、触媒を用いずに高温（８００〜８５０度）で分解を行なう熱分解方式のものがある。また、ニッケル、タングステン等をシリカ−アルミナに担持させた触媒を用い、高圧の水素を利用して分解を行なう水素化分解方式のものもある。このクラッキング装置は、灯油に替わり重油等の沸点の高い燃料を用いる場合に特に有効である。
【００３４】
図５に示す供給器７１、７２、７３からは燃料切替器等により必要な燃料だけを一つ或いは２つ以上を組み合わせて燃料滴下ノズル４７に供給することができる。例えば、イオン火炎発生装置３０の点火開始から１，８００度程度までは灯油のみを供給し、その後２，５００度程度までは金属粉末混合油を供給し、その後は金属粉末混合油と水とを供給することができ、燃焼温度に応じて適切な燃料を選択して供給することができるようにしてある。
【００３５】
前記加熱炉５の周壁のうち、イオンバーナー２の上方には図１に示すように放電電極３が対向するように配置されている。この放電電極３は図示されていない電源装置に接続されており、両電極に電圧を印加して両電極間で放電を起こすことにより、イオンバーナー２によって加熱された加熱炉５内の温度を維持するものである。
【００３６】
また、加熱炉５の周壁には４つの粒子加速器４が設けられている。この粒子加速器４は加熱炉５内のイオン濃度を維持したり、さらにイオンを増殖させてイオン濃度を高めるためのものである。粒子加速器４にはベータトロン、サイクロトロン、シンクロトロンを使用することができる。ベータトロンとはドーナツ形の真空容器内に電子を入れ、外部から交流磁場を加えて電子を加速するものであり、加速された電子を加熱炉５内に放出することによって同加熱炉５内のイオン濃度を高めることができる。サイクロトロンとは荷電粒子が直流磁場中でローレンツ力により行う一定周期の円運動に同期するサイクロトロン振動数の高周波電場で繰り返し加速を行って高エネルギー粒子を得るものであり、この高エネルギー粒子を加熱炉５内に放出することによって同加熱炉５内のイオン濃度を高めることができる。シンクロトロンとは前記サイクロトロンのエネルギー上限を超えるようにした加速器であり、粒子速度の増加に対して磁束密度が増加されるように一定半径の円形軌道上に電磁石を配置した加速器である。
【００３７】
円筒１の気体流入口９にはダンパーが設けられており、前記加熱炉５内の温度及びイオン濃度が所定レベル（例えば温度：１，８００℃〜３，５００℃、空気に対するイオン濃度３０％〜８０％）に達した時点でダンパーを開くことによって円筒１内に気体（外気）を導入することができるようにしてある。また、ダンパーの開閉量を変えることによって、円筒１内に流入する気体の量を調節することができる。さらに、気体流入口９の下端は当該ダンパーより下方に突出するようにして、ダンパーを開けたときに外気が円筒１内にスムーズに流入するようにしてある。尚、この気体流入口９の下端には金網等を設けて、円筒１内に異物が侵入するのを防止するようにしてある。
【００３８】
前記軸流ファン１０、１２、１３は図１に示すように回転軸１４、１５、１６の周囲にその長手方向に沿って複数の動翼９０を設けたものであり、円筒１内を下方から上方に向かう上昇渦気流が当該動翼９０に当たるとその気流のエネルギーによって回転軸１４、１５、１６が回転するようにしてある。夫々の軸流ファン１０、１２、１３の回転軸１４、１５、１６はギヤを介して高圧型の発電機（１万Ｖ〜２万Ｖ）１７、１８、１９の回転軸２０、２１、２２に連結されており、夫々の軸流ファン１０、１２、１３が回転すると夫々の発電機１７、１８、１９が駆動されて発電が行われるようにしてある。図１では１つの軸流ファンによって２つの発電機を駆動するようにして、合計６基の発電機を駆動可能としてある。３基の軸流ファン１０、１２、１３のうち、中段の軸流ファン１２は動翼９０の数が他の軸流ファン１０、１３に比べて少ないが、これは円筒１の中央付近では上昇渦気流が安定するため、動翼９０の数が少なくても十分な回転力を得ることができるからである。これら軸流ファンは流速１５０ｍ／secの上昇渦気流に耐え得るようにしてある。
【００３９】
図１に示すように円筒１の内側であって、夫々の軸流ファン１０、１２、１３の周囲には静翼９１が突設されており、軸流ファン１０、１２、１３の動翼９０は当該静翼９１の内側で回転するようにしてある。これによって上昇渦気流がムラなく動翼９０に当たり、当該軸流ファン１０、１２、１３を効率良く回転させることができる。
【００４０】
図１に示すように上段の軸流ファン１３よりも上方には上昇渦気流が外部に排気される気体流出口１１が開設されている。この気体流出口１１の上端は櫓６より上方に突出させて、気体がスムーズに排気されるようにしてある。また、気体流出口１１の近傍には、補助用のイオンバーナー（発熱量約１２０万ＫＣ）２を設けて、円筒１内を上昇してきた気体を再加熱して当該気体の排気が促進されるようにしてある。この補助イオンバーナー２の構造は加熱炉５に設置されているイオンバーナー２と同一である。
【００４１】
（使用例）
前記図１に示す本発明の発電システムを使用して発電を行うには例えば次のようにする。
１．気体流入口９のダンパーを閉じた状態でイオンバーナー２を作動させて加熱炉５内の空気を加熱し、イオン化させる。加熱炉５内で加熱されてイオン濃度が高められた空気は円筒１内を上昇して気体流出口１１から外部に排気されるので、円筒１内は高温になると共に、外部より気圧が低い状態となる。
２．加熱炉５内の温度及びイオン濃度が所定レベル（例えば温度１６００℃、イオン濃度３０％）になったら気体流入口９のダンパーを開ける。円筒１内は外部より気圧が低いため、ダンパーを開けるとその気圧を平衡しようとして気体流入口９から円筒１内に外気が流入する。このとき温度の低い空気は温度の高い空気にその周囲から流入するという性質を有するため、円筒１内の空気より温度の低い外気は渦を巻きながら気体流入口９から円筒１内へ流入し、下段の軸流ファン１０に当たって同軸流ファン１０を回転させる。下段の軸流ファン１０が回転すると、これに連結されている２基の発電機１７、１７が夫々駆動されて発電が行われる。
３．下段の軸流ファン１０を通過した気体は同軸流ファン１０の回転によって渦速度が加速されながら加熱炉５に流入し、同加熱炉５で瞬時に加熱されて上昇渦気流となって円筒１内を上昇する。この上昇渦気流の流速は加熱炉５の温度及びイオン濃度に比例する。具体的には表１の通りである。
４．次に上昇渦気流は中段の軸流ファン１２に当たって同軸流ファン１２を回転させる。さらに上段の軸流ファン１３に当たって同軸流ファン１３を回転させる。２つの軸流ファン１２、１３が回転すると、夫々の軸流ファンに連結されている発電機１８、１９が駆動されて発電が行われる。
５．中段及び上段の軸流ファン１２、１３を通過した上昇渦気流は気体流出口１１の手前で補助イオンバーナー２によって再度加熱され、気体流出口１１から外部に排気される。排気される上昇渦気流中の空気（イオン化されている）には、外気（中性）が外側から流入するため、中和されて中性となる。
６．以上によって、下段、中段、上段の夫々の軸流ファンが回転され、夫々の軸流ファンに連結された発電機が駆動されて発電が行われる。発電された電気は必要に応じて降圧させて送電したり、使用したりする。
【００４２】
前記イオンバーナー２は加熱炉５内の温度及びイオン濃度が所定レベルに達したら一時停止し、その後は放電電極３による放電で加熱炉５内の温度を維持すると共に、粒子加速器４によって加熱炉５内のイオン濃度を維持する。加熱炉５内の温度及びイオン濃度が所定レベルを下回ったらイオンバーナー２を再始動させる。このように間欠駆動するとイオンバーナー２の燃料を節約できると共に、二酸化炭素の発生量を低減することもできる。
【００４３】
（他の実施形態）
前記使用例では本発明の発電システムを１基のみ使用する場合を示したが、本発明の発電システムは図７に示すように２基以上併設して使用することもできる。加熱炉に設置するイオンバーナーの数は３基に限られずこれより少なくても、多くてもよい。通路に設置する軸流ファンの数、発電機の数は前記したものに限られずこれより少なくても、多くてもよい、また、発電機は高圧型の発電機でなくてもよい。前記実施形態に示した櫓の高さ、支柱の太さ、円筒の長さ及び径に関する数値やその他の数値は全て一例である。
【００４４】
【発明の効果】
１．本発明の発電システムは、火力発電システムに比べて非常に少ない燃料で十分な電気を発電することができる。また、二酸化炭素の発生量も少ない。
２．原子力発電システムのように放射能等の危険物質が漏洩する危険がない。また、使用済みの燃料の処理に困窮することもない。
３．水力発電システムのようにダムを建設する必要もない。
４．構造が簡潔であり、設備費を低く抑えることができる。
５．総じて、従来の各種発電システムに比べて簡易且つ低コストで十分な発電を行うことができ、環境への悪影響もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発電システムの一実施形態を示す概略図。
【図２】図１の発電システムに使用されるイオンバーナーのイオン火災発生装置を示す説明図。
【図３】イオンバーナーのイオン増殖器を示す説明図。
【図４】イオン火災発生装置における燃料煙霧化器の配置状態を示す説明図。
【図５】燃料煙霧化器の構造を示す説明図。
【図６】金属燃料供給器を示す説明図。
【図７】本発明の発電システムの一使用例を示す概略図。
【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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【図７】
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