JPH0436233Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は熱電子発電装置の改良に関し、特に熱
電子発電装置の発電開始を低い温度範囲で行える
ように改良した熱電子発電装置に関する。

〔従来の技術〕

熱電子発電は高温に加熱された金属から電子が
放出されるという熱電子放出現象を利用した発電
技術である。

一般に熱電子発電装置は、第１図に示すように
熱源により高温（1000〜1700℃程度）に加熱され
て電子を放出する電極であるエミツタ１と、放出
された電子を集める電極であるコレクタ２（温度
はエミツタ温度の1/2程度）と、金属セシウム蒸
気の存在する電極間空間３とから構成されてい
る。４は前記電極間空間３へセシウムCsを供給
するセシウム溜り、５はエミツタ１とコレクタ２
とを絶縁するためのセラミツクスである。

ところが、前述のように構成された従来の熱電
子発電装置は、これを起動させる際にはエミツタ
の温度が例えば1400℃以上の高温にならないと発
電しないという不便さがあつた。これはエミツタ
温度が高くないと表面電離が不充分で体積電離に
移行しないためである。そして、一旦熱電子発電
装置が圧電を開始すると、今度はエミツタ温度例
えば1400℃以下に下がつても発電がすぐには停止
せず、第３図Ａの破線のようにエミツタ温度の低
下に伴つて徐々に出力が下がつていくことも知ら
れている。

〔考案の目的〕

本考案の目的は前記従来の熱電子発電装置の有
する問題点を解消し、エミツタを1400℃以上に加
熱しなくても熱電子発電を起動又は開始させるこ
とができる優れた熱電子発電装置を提供すること
である。

〔考案の構成〕

前記目的を達成する本考案の熱電子発電装置
は、金属セシウム蒸気の存在する電極間空間を挟
んで対向するエミツタとコレクタとの備え、前記
エミツタを加熱することにより有効な電気エネル
ギーを発生する熱電子発電装置において、前記エ
ミツタから引き出した出力線の端部に切換スイツ
チを設けると共に、該切換スイツチと連動する切
換スイツチを前記コレクタから引き出した出力線
の端部に設け、更に、これら２つの切換スイツチ
間に短絡回路と交流電源とを並列に設け、熱電子
発電開始時に前記切換スイツチを前記短絡回路側
から前記交流電源側に切り換えるようにしたこと
を特徴とする。ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本考案の実施例を説明す
るが、第１図と同じ部品は同じ番号を用いて説明
する。

第２図は本考案の一実施例の熱電子発電装置の
全体の構成を示す概略図である。この実施例では
エミツタ１は凹部を有する容器状をしており、そ
の開口縁には鍔部１ａが設けられている。

一方、コレクタ２は前記エミツタ１の凹部の形
状よりも一回り小さな形状の電極であり、エミツ
タ１との間には電極間空間３が形成されている。
また、このコレクタ２は、エミツタ１の開口外に
延長されてその端部に前記鍔部１ａに対向するよ
うな鍔部２ａが突設されている。

そして、これらエミツタ１とコレクタ２とは、
前記鍔部１ａと鍔部２ａとがその間にセラミツク
５を挟んで接合されている。１ｂおよび２ｂはそ
れぞれエミツタ１およびコレクタ２の発電出力
線、４は前記電極間空間３にセシウム蒸気を供給
するセシウム溜りである。

本考案では、エミツタ１から引き出した出力線
１ｂの端部に切換スイツチ７を設けると共に、コ
レクタ２から引き出した出力線２ｂの端部に切換
スイツチ６を設け、さらに、これら２つの切換ス
イツチ６，７間に短絡回路８と交流電源１０とを
並列に配設させている。切換スイツチ６と切換ス
イツチ７とは連動して動き、同時に短絡回路８側
に切り換わつたり、或いは交流電源１０側に切り
換わつたりするようになつている。

切換スイツチ６は、切換接点６ａ，６ｂと共通
接点６ｃを有し、切換接点６ａは短絡回路８の一
端に接続し、切換接点６ｂは交流電源１０に接続
し、共通接点６ｃはコレクタ２の出力線２ｂに接
続している。一方、切換スイツチ７は、切換接点
７ａ，７ｂと共通接点７ｃを有し、切換接点７ａ
は短絡回路８の一端に接続し、切換接点７ｂは交
流電源１０に接続し、共通接点７ｃはエミツタ１
の出力線１ｂに接続している。符号Ｌは、負荷を
示している。この交流電源１０は供給電流容量の
大きなものが必要とされるが、供給電圧は±1V
程度の電圧を発生できるようなものであれば充分
である。

以上のように構成された本考案の熱電子発電装
置では、起動時に、切換スイツチ６及び７を短絡
回路８側から交流電源１０側に切り換えて熱電子
発電装置の出力線１ｂ，２ｂを交流電源１０に接
続させ、熱電子発電装置を例えば±1Vの交流で
掃引する。すると、比較的低い温度であつても電
子が多量に飛び出し、飛び出した電子が未電離の
セシウムに衝突して、いわゆる体積電離によりこ
れの電離を促進する。

このようにして、本考案の熱電子発電装置で
は、交流電圧による掃引により強制的に飛び出さ
せた電子による衝突電離によつて、比較的低い温
度であつてもセシウムの体積電離が発生する。そ
して、一度体積電離が起こると、電離したセシウ
ムイオンによつて電極間空間の空間電荷が中和さ
れるなど、熱電子発電が行われる。

このようにして熱電子発電が始動したら、切換
スイツチ６及び７を交流電源１０側から短絡回路
８側に切り換え、定常運転に移行する。

第３図Ａは起動時に交流掃引を行わない時の熱
電子発電装置の発電開始温度を示す線図であり、
同Ｂは起動時に交流掃引を行つた時の熱電子発電
装置の発電開始温度を示す線図である。このよう
に本考案の熱電子発電装置は、起動時に交流掃引
を行えばこれを行わない場合に比べて、第３図Ａ
の破線部にあたるエミツタ温度が低い範囲で発電
を開始し、かつ持続させることができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案の熱電子発電装置
は、金属セシウム蒸気の存在する電極間空間を挟
んで対向するエミツタとコレクタとの備え、前記
エミツタを加熱することにより有効な電気エネル
ギーを発生する熱電子発電装置において、前記エ
ミツタから引き出した出力線の端部に切換スイツ
チを設けると共に、該切換スイツチと連動する切
換スイツチを前記コレクタから引き出した出力線
の端部に設け、更に、これら２つの切換スイツチ
間に短絡回路と交流電源とを並列に設け、起動時
に前記切換スイツチを前記短絡回路側から前記交
流電源側に切り換えるようにしたので、低い温度
範囲においても熱電子発電を開始することができ
るようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱電子発電装置の基本構造を示す説明
図、第２図は本考案の熱電子発電装置の一実施例
の構成を示す概略図、第３図Ａは本考案の熱電子
発電装置を交流掃引しない場合の起動特性を示す
線図、同Ｂは交流掃引した場合の同装置の起動特
性を示す線図である。 １……エミツタ、２……コレクタ、１ｂ，２ｂ
……出力線、３……電極間空間、６，７……切換
スイツチ、８……短絡回路、１０……交流電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属セシウム蒸気の存在する電極間空間３を挟
   んで対向するエミツタ１とコレクタ２とを備え、
   前記エミツタ１を加熱することにより有効な電気
   エネルギーを発生する熱電子発電装置において、
   前記エミツタ１から引き出した出力線１ｂの端部
   に切換スイツチ７を設けると共に、該切換スイツ
   チ７と連動する切換スイツチ６を前記コレクタ２
   から引き出した出力線２ｂの端部に設け、更に、
   これら２つの切換スイツチ６，７間に短絡回路８
   と交流電源１０とを並列に設け、熱電子発電開始
   時に前記切換スイツチ６，７を前記短絡回路８側
   から前記交流電源１０側に切り換えるようにした
   ことを特徴とする熱電子発電装置。