(57)【要約】【課題】      互いに組成の異なる２種類の炭素を接続し、一方の炭素を正極、他方の炭素を負極として、これを摂氏度正又は負の熱源により同温で同時に熱すると、２種類の炭素の間に起電力が生ずる炭素発電の方法を探る。【解決手段】    ２種類の炭素（試行例として、ＰＡＮ系炭素繊維３束とピッチ系炭素繊維１束）を図２の様に接続して、ＰＡＮ系炭素繊維を負極、ピッチ系炭素繊維を正極とする。  この２種類の炭素を７８℃で同時に熱すると、正負両極の負荷接続端子のａ１とｂ１の間に０．６５ｍＶの起電力が生じ、０℃で同時に冷却するとａ１とｂ１の間に−０．１６ｍＶの起電力が生じ、−７０℃で同時に冷却すると−０．８３ｍＶの起電力が生ずる炭素だけで発電する現象を開示する事で構成した。【選択図】      図２
2006262684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類の炭素（グラファイト及びナノカーボン等の炭素同素体を含む。以下同）を接続して一方を正極、他方を負極とし、正極と負極を摂氏度正又は負（０℃を含む。以下同）の熱源で同時に同温で加熱又は冷却する事により、正負両極間に正又は負の起電力が生ずる炭素発電（本発明で、正極と負極の両方に炭素を用いる事による仮称）を行なう方法。
【請求項２】
任意の１種類の炭素で、互いに重量に差がある２組の集合体を作って接続し、一方の集合体を正極、他方を負極として、正極と負極を摂氏度正又は負の熱源で同時に同温で加熱又は冷却する事により、正負両極間に正又は負の起電力が生ずる炭素発電を行なう方法。
【請求項３】
３種類以上（３種類を含む）の炭素により、任意の組合せで２組の集合体を作って接続し、一方の集合体を正極、他方を負極として、正極と負極を摂氏度正又は負の熱源で同時に同温で加熱又は冷却する事により、正負両極間に正又は負の起電力が生ずる炭素発電を行なう方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３の方法を原理として製作する、様々な熱源に相応の形状をした炭素発電装置。
【請求項５】
太陽熱を熱源とした請求項４の炭素発電装置と、太陽光発電装置を連動させた発電システム。
【請求項６】
摂氏度負の温度で冷却して起電力を生ずる請求項４の炭素発電装置と、太陽光発電装置を連動させた発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、組成の異なる２種類の炭素を接続して一方を正極、他方を負極とし、正極と負極を摂氏度正又は負の同温を熱源として同時に加熱又は冷却すると、正極と負極の間に起電力が生ずる（この現象を、本発明では炭素熱効果と仮称する）、即ち炭素熱効果を応用した炭素発電の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  熱エネルギーを、直接電気エネルギーに変換する熱発電の方法として、従来、ゼーベック効果を応用して、摂氏度正と正又は正と負の熱源で温度勾配をつけた熱電対や、特許公開２００３−２５０２８５による摂氏度正の熱源で熱した電子放出部（正極）から放出された電子が、一定の距離（真空或いは不活性ガスが満たされている空間）を通過して電子収集部材（負極）で収集するものが知られている。
しかし、２種類の物質を接続して摂氏度正又は負の同温で同時に熱したり、冷却して、２種類の物質間に温度勾配をつけないで発電する炭素熱効果を応用した炭素発電の方法は知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  特願２００５−５１９１０で、炭素と金属、又は、炭素と導電性樹脂、又は、互いに組成の異なる２種類の炭素、の、それぞれの一方を正極、他方を負極として接続し、これを同時に同温で加熱、又は、氷点以下に同時に同温で冷却すると、正負両極間に正、又は、負の起電力が生ずる事を示した。
これらに使われる材料のうち、金属は資源が有限で重く、導電性樹脂は低温と高温に弱点があるが、炭素は宇宙にも存在して資源が無限で軽く低温と高温にも耐える。
従って、炭素だけを用いて発電する方法を開発する事が、本発明が解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  特願２００５−５１９１０の請求項３と［０００７］で、ＰＡＮ系炭素繊維とグラファイト棒を接続して、同温で同時に加熱する炭素だけでの熱発電が可能である事を開示したが、以下に課題を解決するための手段としての試行を［０００６］［０００７］［０００８］で記す。
試行には、微細なグラファイト結晶構造をもつ繊維状の炭素物質であるＰＡＮ系炭素繊維（以下、ＰＡＮ系ＣＦと略記）とピッチ系炭素繊維（以下、ピッチ系ＣＦと略記）、及びグラファイト棒を電極に用いる。
又、本発明ではゼーベック効果によらないで、炭素熱効果を応用して作る発電装置をカーボンセルと仮称し、以下ではＣＣと略記する。
電極に用いる炭素は、種類と温度によって電気の極性が変化する事を、特願２００５−５１９１０で示したので、これを前提に試行を進める。
なお、電極とするＰＡＮ系ＣＦは三菱レイヨン社のＴＲ５０Ｓ  １５Ｌ（以下、Ｍと略記）と東邦テナックス社のＨＴＡ−１２Ｋ  Ｅ３０（以下、Ｔと略記）、ピッチ系ＣＦは三菱化学産資社のＫ６３７６Ｕ（以下、Ｐと略記）で、グラファイト棒はＧと略記する。【０００５】  図１は、本発明の試行で図２に示す検体ＣＣを加熱する熱源の縦断面図である。
２枚のセラミック板１の空間２に検体となるＣＣを密着して挟み、ビーカー３に注いだ水５を熱して沸騰させる。水蒸気はビーカーの液体注ぎ口４から排出する。水が沸騰して十数分で２の温度は７８℃の最高温度に達するので、検体ＣＣの負荷接続端子に生ずる起電力と発生電流を測定する。
図２は、２枚のセラミック板の空間に検体ＣＣを挟んだ状態を示す平面図で、正極用炭素１０５ｍｍと負極用炭素１０５ｍｍの一端各５ｍｍを、負荷接続端子としてセラミック板の外に出してある。
図３は、負極用ＰＡＮ系ＣＦ１０５ｍｍと、正極用グラファイト棒１０５ｍｍの一端各５ｍｍを負荷接続端子として残して接続した状態を示す斜視図である。そして［０００６］［０００７］の（ｇ）（ｈ）の正極と［０００８］の（ｇ）の負極では、共にピッチ系ＣＦをグラファイト棒と一体化してある。【０００６】  この様にして７８℃で検体ＣＣの負荷接続端子に生じた起電力と発生電流は、次の通りである（数値は試行測定の代表値で決定値ではない。以下同）。
但し、テスター接続直後の起電力は大きな数値を示すが、経時によって減少し、３分で下げ止まるので、テスター接続３分後の数値を示してある。
検体ＣＣ                                  起電力（ｍＶ）    電流（ｍＡ）
（ａ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｔ１束            ０．０５        ０．００
（ｂ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｐ１束            ０．３６        ０．０６
（ｃ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｍ３束            ０．０３        ０．００
（ｄ）負極  Ｐ３束  −  正極  Ｐ１束            ０．２２        ０．０６
（ｅ）負極  Ｍ３束  −  正極  Ｐ１束            ０．６５        ０．１５
（ｆ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｇ１本            ０．３１        ０．０３
（ｇ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｇ１本＋Ｐ１束    ０．２５        ０．０３
（ｈ）負極  Ｍ２束  −  正極  Ｇ１本＋Ｐ１束    ０．２８        ０．０８
以上のデータのうち（ａ）（ｂ）（ｅ）（ｆ）は請求項１を表わす現象、（ｃ）（ｄ）は請求項２を表わす現象、（ｇ）（ｈ）は請求項３を表わす現象を示している。【０００７】  ［０００６］の検体ＣＣを氷の間に挟んで、０℃での起電力と発生電流を計測した。
検体ＣＣ                                  起電力（ｍＶ）    電流（ｍＡ）
（ａ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｔ１束            −０．０２        −０．０１
（ｂ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｐ１束            −０．１２        −０．０２
（ｃ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｍ３束            −０．０２        −０．０１
（ｄ）負極  Ｐ３束  −  正極  Ｐ１束            −０．０２        −０．０１
（ｅ）負極  Ｍ３束  −  正極  Ｐ１束            −０．１６        −０．０３
（ｆ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｇ１本            −０．１０        −０．０３
（ｇ）負極  Ｍ１束  −  正極  Ｇ１本＋Ｐ１束    −０．１２        −０．０３
（ｈ）負極  Ｍ２束  −  正極  Ｇ１本＋Ｐ１束    −０．１０        −０．０２
以上のデータから、［０００６］の現象と対比して、電極が逆転している事が観察される。そして、（ａ）（ｂ）（ｅ）（ｆ）は請求項１を表わす現象、（ｃ）（ｄ）は請求項２を表わす現象、（ｇ）（ｈ）は請求項３を表わす現象を示している。【０００８】  ［０００６］の検体ＣＣのうち、（ｄ）（ｅ）（ｇ）をドライアイスのブロック２個の間に挟んで、−７０℃における起電力と発生電流を計測した。
この場合、［０００６］の現象と比べて正極と負極は逆転している。
検体ＣＣ                                  起電力（ｍＶ）    電流（ｍＡ）
（ｄ）正極  Ｐ３束  −  負極  Ｐ１束            ０．１２          ０．０２
（ｅ）正極  Ｍ３束  −  負極  Ｐ１束            ０．８３          ０．０９
（ｇ）正極  Ｍ１束  −  負極  Ｇ１本＋Ｐ１束    ０．５４          ０．１０
以上のデータと［０００７］のデータは、氷点と氷点以下の熱が全く無い環境でＣＣは発電する事を示した。そして、（ｅ）は請求項１を表わす現象、（ｄ）は請求項２を表わす現象、（ｇ）は請求項３を表わす現象を示している。【０００９】  課題を解決するための手段として、炭素熱効果を応用した炭素だけによる発電の方法を「０００６］［０００７］［０００８］の試行によって開示した。
これによると、互いに組成の異なる２種類の炭素を作って接続し、一方の炭素を正極、他方の炭素を負極として、２種類の炭素を摂氏度正又は負の同温で同時に熱すると、正極と負極の間に起電力が生ずる事が分かる。
更に、同一のＣＣでも温度によって、正極と負極の極性が正反対になり、特願２００５−５１９１０の［０００７］で示した様に、ＰＡＮ系ＣＦと反対の極性を表わすピッチ系ＣＦが、この試行では金属又は導電性樹脂と同じ極性の働きをする事が観察された。
【発明の効果】
【００１０】  本発明者が発見した炭素熱効果は本発明の根本原理である。
炭素熱効果を応用したＣＣは、ゼーベック効果による熱電対の様に温度勾配をつける必要が無く、ＣＣが置かれている摂氏度正から負の全ての温度帯で発電が可能である事を、［０００６］［０００７］［０００８］の試行が示している。
従って、本発明の効果は、次の様な摂氏度正又は負の熱源に適したＣＣを製作できる事である。
（１）  太陽熱によって、外気温より２０℃〜３０℃高い事が知られている太陽光発電パネルの温度。
（２）  各種暖房用設備に使われる熱源。
（３）  発電所でのボイラー熱及び廃熱。
（４）  製鉄所で発生する熱。
（５）  ゴミ焼却熱。
（６）  発酵熱。
（７）  温泉熱及び地下熱。
（８）  調理用の熱源及び風呂の湯沸しの熱源。
（９）  熱帯地方の昼間の高温と夜間の寒冷温度。
（１０）  冷却装置で発生する廃熱。
（１１）  暗黒の海底及び湖底の冷温。
（１２）  雪原及び寒冷地の氷点以下の低温。
（１３）  冷蔵庫内の冷却温度。
（１４）  冷凍倉庫内の冷却温度。
（１５）  人工衛星が飛行する宇宙空間の極寒温度。
（１６）  天体上の極寒温度。
（１７）  体温。
以上のうち、（１）（７）（９）（１２）（１５）（１６）によるＣＣの発生電流と太陽光発電パネルに発生する電流を合成する事により、太陽エネルギーを効率よく利用できる。
又、（１５）（１６）によってＣＣに電流を発生させる事により、太陽光発電パネルに使われている稀少金属の地球外への放出を止められると共に、人工衛星の重量を軽減する事ができる。【００１１】  本発明の試行で明らかになった炭素熱効果の機能と起因は、学術的解明を待たなければならないが、試行に用いた炭素繊維は、微細なグラファイト結晶構造をもつ炭素物質で、炭素繊維中には、大量の電流を通し熱伝導性に優れているナノカーボンの存在も知られている。
これら炭素同素体が単独又は複数で、導電性物質或いは導電性接着剤によって加工されたものであっても、更に新規の炭素物質が創られても、これは本発明の範囲内にあるものである。
又、炭素熱効果は炭素の性質を決める現象であると考察し、本発明の効果と考える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  ［００１０］で示した様に、摂氏度正又は負の熱源は、地球上と宇宙に数多く存在している。
従って、多岐に亘る用途が考えられる本発明は、実施例を特定できないので、［０００６］の試行で用いたＭ３束−Ｐ１束のＣＣを直列又は並列に接続した場合と、Ｍ３束−Ｐ１束のＣＣの寸法を長くして起電力と電流を測定した試行例を、実施例として示した。
【実施例１】
【００１３】  ［０００６］の試行で用いたＭ３束−Ｐ１束のＣＣ２個を並列又は直列に接続して加熱した場合と、同じＣＣ４個を直列に接続して加熱した場合の、起電力と発生電流の測定値は下記の通りである（加熱温度は７８℃）。
但し、Ｍ３束は負極、Ｐ１束は正極である。
２個並列              ０．５５  ｍＶ            ０  １３  ｍＡ
２個直列              ０．９９  ｍＶ            ０．１２  ｍＡ
４個直列              ２．０１  ｍＶ            ０．１１  ｍＡ
【実施例２】
【００１４】  ［００１３］と同じＣＣの接続で、２個のドライアイスの間に挟んでＣＣを冷却した場合の、起電力と発生電流の測定値は下記の通りである（冷却温度は−７０℃）。
但し、［０００８］で示した様に、この場合は加熱時と正極と負極が逆転して、Ｍ３束は正極、Ｐ１束は負極となる。
２個並列              ０．８９  ｍＶ            ０．１３  ｍＡ
２個直列              １．７８  ｍＶ            ０．０９  ｍＡ
４個直列              ３．４８  ｍＶ            ０．０９  ｍＡ
【実施例３】
【００１５】  図４は、２個のドライアイスの間に、２４０ｍｍのＭ３束と２４０ｍｍのＰ１束を接続したＣＣを挟んだ状態を示す平面図で、Ｍ３束の一端とＰ１束の一端各５ｍｍを負荷接続端子として、ドライアイスの外に出してある。
但し、この場合も［０００８］で示した様に、加熱時と正極と負極は逆転して、Ｍ３束は正極、Ｐ１は負極となる。
起電力と発生電流の測定値は下記の通りである（冷却温度は−７０℃）。
１個                  １．１０  ｍＶ            ０．０９  ｍＡ
２個並列              １．１４  ｍＶ            ０．２２  ｍＡ
２個直列              ２．２８  ｍＶ            ０．１３  ｍＡ
４個直列              ４．２６  ｍＶ            ０．１２  ｍＡ
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】  本発明の試行に用いたＣＣを熱する熱源の縦断面図である。
【図２】  正極用炭素と負極用炭素を接続した形状のＣＣを、熱源の上に置いた状態を示す平面図である。
【図３】  ＰＡＮ系ＣＦとグラファイト棒を接続した形状のＣＣを示す斜視図である。
【図４】  ［００１４］のＣＣを、２個のドライアイスの間に挟んだ状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１７】  １    セラミック板：１００ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍ厚
２    ＣＣを挟む空間
３    ２００ｍｌ用ビーカー
４    ビーカーの液体注ぎ口
５    水
６    加熱時の負極用炭素：１０５ｍｍ長（冷却時は正極）
７    加熱時の正極用炭素：１０５ｍｍ長（冷却時は負極）
ａ１  ６の負荷接続端子
ｂ１  ７の負荷接続端子
８    ＰＡＮ系ＣＦ（Ｍ）：１０５ｍｍ長×１束
９    グラファイト棒（Ｇ）：１０５ｍｍ長×直径５ｍｍの相対する両面を削って厚さを３ｍｍとしたものを１本
ａ２  ８の負荷接続端子
ｂ２  ９の負荷接続端子
１０  ＰＡＮ系ＣＦ（Ｍ）：２４０ｍｍ長×３束
１１  ピッチ系ＣＦ（Ｐ）：２４０ｍｍ長×１束
１２  ドライアイスブロック
ａ３  １０の負荷接続端子
ｂ３  １１の負荷接続端子
【図１】
2006262684.tif 000003
【図２】
2006262684.tif 000004
【図３】
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【図４】
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