(57)【要約】【課題】安全、安価に、大量の熱発生をする事の出来る凝縮集系核反応炉で使用する多層膜構造を持つ反応体と、それを用いた発熱方法を提供すること。【解決手段】ニッケルと、前記ニッケルに固定されたパラジウム及び白金と、で構成されており、水素同位体、ニッケル、白金及びパラジウムを主要構成材とする凝縮集系核反応炉で使用されること、を特徴とする凝縮集系核反応炉用反応体、並びに、これを用いた発熱方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケルと、前記ニッケルに固定されたパラジウム及び白金と、で構成されており、
水素同位体、ニッケル、白金及びパラジウムを主要構成材とする凝縮集系核反応炉で使用されること、
を特徴とする凝縮集系核反応炉用反応体。
【請求項２】
前記パラジウム及び白金は、表面を研磨紙で研磨して熱湯で洗浄したニッケルにこすり付けて付着されて固定されていること、
を特徴とする請求項１に記載の凝縮集系核反応炉用反応体。
【請求項３】
前記パラジウム及び白金と前記ニッケルとが、合金化、メッキ又は焼結体により固定されていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の凝縮集系核反応炉用反応体。
【請求項４】
前記ニッケル、白金及びパラジウムのうちの少なくとも１種に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ及びＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含むこと、
を特徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載の凝縮集系核反応炉用反応体。
【請求項５】
さらにＬｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含むこと、
を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の凝縮集系核反応炉用反応体。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれかに記載の凝縮集系核反応炉用反応体を、凝縮集系核反応炉に入れる工程（１）と、
前記反応炉内を真空排気する工程（２）と、
前記反応炉内を段階的に昇温して前記反応炉から不純物ガスを排出する工程（３）と、
水素及び重水素のうちの少なくとも１種のガスを前記反応炉に入れる工程（４）と、
前記反応炉内を室温に下げる工程（５）と、
を実施して、前記反応体に前記反応炉内の前記ガスを吸収させて発熱させること、
を特徴とする凝縮集系核反応炉用反応体の発熱方法。
【請求項７】
前記工程（３）において、前記反応炉内を１００℃、２００℃及び３００℃に段階的に昇温すること、
を特徴とする請求項６に記載の凝縮集系核反応炉用反応体の発熱方法。
【請求項８】
前記工程（４）において、前記ガスを１００〜７００Ｐａで前記反応炉に入れること、
を特徴とする請求項６又は７に記載の凝縮集系核反応炉用反応体の発熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝縮集系核反応炉で使用する反応体とその製造方法及びこれを用いた発熱方法に関する。詳しくは、水素同位体とニッケルと白金とパラジウムを主要構成材とする凝縮集系核反応炉で使用する反応体とその製造方法及びこれを用いた発熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９８９年３月にイギリス・サウサンプトン大学のマーチン・フライシュマン教授とアメリカ・ユタ大学のスタンレー・ポンズ教授の２人によって発表された常温核融合（Cold Fusion）は、エネルギー問題と地球温暖化問題の双方を同時に解決するものと期待され、世界中で２７年間にわたり研究が行われてきたが、それらの殆どが再現性に乏しく出力データも過剰熱が出る頻度が安定せず、これまで詳しく分からないことが多かった。多くの研究者から報告される情報は、確実性に乏しく、詳しい実験条件、実験内容、解析方法、結果解析等に問題が多かった。なお、現在、常温核融合という名称は反応機構に相応しくないために低温エネルギー（ＬＥＮＲ）あるいは、凝縮集系核反応（ＣＭＮＳ）と総称される。
【０００３】
ここで、本発明者が行った実験でも、反応の確実性が低いために、制御因子を明らかに出来ず、実験結果に信頼を持つのは困難であった。多くのＣＭＮＳ研究者は経験から様々な装置を設計し、組み立て、色々な因子を変えて実験してきた。しかし、多くの場合、望む現象は起きなかった。稀に異常現象が起きたとしても、再現性が低い特性がCMNS研究の課題であった。当然、ＣＭＮＳ研究では、他の研究テーマ以上の精度や確度を持って当たらねば、結果が信頼されない。また、過去に異常な結果を得たという報告の多くは装置、測定方法、解析に問題があった。大量の発熱、多量の放射線、異常な生成物といった報告例はこれまでは安定的には全て再現不可能であった。
【０００４】
しかし、近年、ＣＭＮＳ研究者が使用する装置は、精密、好感度な装置に十分な資金を費やしている。数年前よりの報告は信頼に値すると考えられる。地道に実験を続けている研究者の場合は、発熱、放射線、生成物いずれも大きな値ではないが、再現性が高くなってきている。もちろん今でも異常現象は目に見えるほど明瞭ではない制御因子を確認して、大量のエネルギー、生成物を生産出来ると考えられている。本願で提案するテーマはこのＣＭＮＳ反応を応用したものである。
【０００５】
本発明者は、長年、常温核融合現象の再現を目指してきた。特に初期は反応を通常の核融合反応と捉え、電解中の中性子発生の確認を行った。その後、電解試験中に生じた同位体変化の起こった生成物の解析に注力した。熱発生はその過程で、極稀に、突発的に起きる現象であった。そのために熱心に追跡することはなかった。
【０００６】
しかし、２０１１年３月に起きた東日本大震災時の福島原発事故以来、原子力発電の限界を感じ、その後は熱を中心に研究を進め、廃棄物の出ない、核変換反応が将来のエネルギー源として有望であると考えた。世界的にも、ニッケル水素系での熱発生反応の報告が多くなってきた。この系は、初期のＰｄ−Ｄ２系と比較する場合、校正試験として捉えられていた。
【０００７】
また、電解系でも過剰熱発生が良く報告されていた。この数年、世界の研究者からの報告では、ニッケルを用いた反応体で過剰熱の発生が報告されている。また、初期の電解試験でも極めて清浄な系でも、過剰熱が報告されていたが、相変わらず従来のエネルギーにとって代われるものではなく、計測された値は非常に小さなものであった。こうした状況の中にあって、この改善策として、特許文献１〜４の先行技術が開発されている。
【０００８】
特許文献１は、重水素脆化させたパラジウム陰極の重水電解により異常熱を発生させようとする技術に関するものであり、特許文献２は、パラジウム表面層にリチウムを溶解した電解液を入れた上部に触媒を設けた密閉セルの中の電解で発生した重水素と酸素を再結合して重水に戻し、パラジウム表面層にリチウムを合金化させる技術を開示されている。また、特許文献３は、金属酸化物の混合粉末焼結体からなるプロトン導電体の両側に白金又はパラジウムからなる電極層を形成した反応体に交番電流を流す技術を開示しており、特許文献４は、高融点金属とその表面に形成された水素に対し活性金属とからなり軽水又は重水溶液中で電解反応によりエネルギーを発生させることを開示している。
【０００９】
しかし、これらの先行技術のいずれもが安定性、発熱量、発熱温度が不安定であり、小さな値であることには変わりなく、これまで人類が使用してきた化石エネルギー等に取って代われるものでは到底なく、実用には至ってはいなかった。
【００１０】
これまで２７年間にも及ぶ常温核融合から凝縮集系核反応に至るまでの研究の積み重ねから、ようやく発明者自身も確信を持てる入力に対する過剰熱発生を行うことの出来るデータを得て本出願となったものであり、エネルギーの未来を明るく照らすことの出来る技術を獲得するに至った。
【００１１】
即ち、本発明者は極めて清浄な系で、入力エネルギーを上回る過剰熱発生を実現する反応体とその製造方法及びこれを用いた発熱方法を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２７０６２号公報
【特許文献２】特開平７−１０４０８０号公報
【特許文献３】特開平１１−２７１４８４号公報
【特許文献４】特開２０１４−３７９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、安全、安価に、大量の熱発生をする事の出来る凝縮集系核反応炉で使用する反応体とその製造方法及びこれを用いた発熱方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、
ニッケルと、前記ニッケルに固定されたパラジウム及び白金と、で構成されており、
水素同位体、ニッケル、白金及びパラジウムを主要構成材とする凝縮集系核反応炉で使用されること、
を特徴とする凝縮集系核反応炉用反応体、を提供する。
【００１５】
上記本発明の凝縮集系核反応炉用反応体においては、前記パラジウム及び白金は、表面を研磨紙で研磨して熱湯で洗浄したニッケルにこすり付けて付着されて固定されていること、が好ましい。
【００１６】
また、上記本発明の凝縮集系核反応炉用反応体においては、前記パラジウム及び白金と前記ニッケルとが、合金化、メッキ又は焼結体により固定されていること、が好ましい。
【００１７】
上記本発明の凝縮集系核反応炉用反応体は、前記ニッケル、白金及びパラジウムのうちの少なくとも１種に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ及びＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含むこと、が好ましい。
【００１８】
上記本発明の凝縮集系核反応炉用反応体は、さらにＬｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含むこと、が好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上記本発明の凝縮集系核反応炉用反応体の製造方法にも関する。その製造方法においては、ニッケルに固定手段によりパラジウムと白金を設けて生産する。固定方法は、表面を研磨紙で研磨して熱湯で洗浄したニッケルに、パラジウムと白金をこすり付けて付着させて固定するか、又は、ニッケルと白金とパラジウムを、合金、メッキ、焼結体のうちから選択される一により固定するのが好ましい。
【００２０】
当該製造方法においても、前記反応体には、前記ニッケル、白金及びパラジウムのうちの少なくとも１種に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ及びＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属を使用してもよく、また、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属を添加してもよい。
【００２１】
また、本発明は、
上記の本発明の凝縮集系核反応炉用反応体を凝縮集系核反応炉に入れる工程（１）と、
前記反応炉内を真空排気する工程（２）と、
前記反応炉内を段階的に昇温して前記反応炉から不純物ガスを排出する工程（３）と、
水素及び重水素のうちの少なくとも１種のガスを前記反応炉に入れる工程（４）と、
前記反応炉内を室温に下げる工程（５）と、
を実施して、前記反応体に前記反応炉内の前記ガスを吸収させて発熱させること、
を特徴とする凝縮集系核反応炉用反応体の発熱方法、
をも提供する。
【００２２】
上記の発熱方法では、前記工程（３）において、前記反応炉内を１００℃、２００℃及び２００℃に段階的に昇温すること、が好ましい。
【００２３】
また、前記工程（４）において、前記ガスを１００〜７００Ｐａで前記反応炉に入れること、が好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、安全、安価で、大量の熱発生をする事の出来る反応体とその製造方法及びこれを用いた発熱方法を提供することで前記課題は全て解決することが出来ることから、世界的なエネルギー問題を解決し、更には、本発明によって化石燃料を使用する必要がなくなり、地球温暖化防止に役立つという非常に大きなメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】反応炉概略断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面概略図
【図３】図２のニッケル網交差部の概略拡大図
【図４】反応炉外観(写真)
【図５】反応炉の部品で、反応炉とガス注入パイプ（写真）
【図６】反応炉に巻き付けたヒーター（写真）
【図７】図４の反応炉外観から覗き窓を外した状態の図（写真）
【図８】反応炉に設けた反応体を示す図（写真）
【図９】反応熱測定系概略図（写真）
【図１０】図９の反応熱測定系概略図
【図１１】校正試験概略図
【図１２】入力電力１００Ｗの時の反応炉内ガス圧力、断熱箱空気出口、空気入口及びその温度差の時間変化図
【図１３】１００Ｗの入力電力に対する出力変化図
【図１４】反応炉各部の温度変化図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、水素同位体とニッケル、白金、パラジウムを主要構成材とする凝縮集系核反応炉で使用する反応体であって、該反応体が、ニッケルに固定手段により白金とパラジウムとを設けてなることを特徴とする。その固定手段としては、その表面を研磨紙で研磨して熱湯で洗浄したニッケルに、パラジウムと白金をこすり付けて付着させて固定してなるもの、あるいは、ニッケルと白金とパラジウムを、合金、メッキ、焼結体のうちから選択される一により固定してなるもの、さらには、ニッケルと白金とパラジウムのうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ及びＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の金属としてなるもの、あるいは、前記該反応体に加えて、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａからなる群より選択される少なくとも一の金属を添加してなるもの等がある。
【００２７】
また、前記反応体の製造方法としては、該反応体の製造方法が、ニッケルに固定手段によりパラジウムと白金を設けて生産することを特徴とし、その固定手段としては、その表面を研磨紙で研磨して熱湯で洗浄したニッケルに、パラジウムと白金をこすり付けて付着させて固定して生産する製造方法、又は、ニッケルと白金とパラジウムを、合金、メッキ、焼結体のうちから選択される一により固定して生産する製造方法、さらには、さらには、ニッケルと白金とパラジウムのうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ及びＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の金属として生産する製造方法、あるいは、前記反応体に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａからなる群より選択される少なくとも一の金属を添加して生産する製造方法等がある。
【００２８】
また、水素同位体とニッケル、白金、パラジウムを主要構成材とする凝縮集系核反応炉で使用する反応体を使用する発熱方法であって、前記反応体を該反応炉に入れ、該反応炉内を真空排気し、１００℃、２００℃、３００℃に段階的に昇温して不純物ガスを排出した後に、水素と重水素のうち少なくとも一のガスを１００〜７００Paで該反応炉内に入れた後、室温に下げ、該反応体に該反応炉内の前記該ガスを吸収させて発熱させることを特徴とする凝縮集系核反応炉で使用する反応体の発熱方法がある。
【００２９】
前記の反応体の凝縮集系核反応炉の中での働きについて述べる。反応物質は、ナノサイズに微粒子化した水素活性金属と、水素同位体である水素と重水素である。反応物質の水素、重水素の分子をそれぞれの原子に解離し、一部の原子を該金属内に取り込む。該金属は高温でも水素、重水素の溶解度、移動度が大きな特性を持っている材料が望ましい。前記反応体の反応体金属としてＰｄ、Ｎｉが使われるが、Ｐｄは３００℃を超えると水素、重水素が該金属中から出てしまうために、温度があげられないが、水素、重水素に対し極めて活性である。一方、Ｎｉは高温になるほど水素、重水素の溶解度が大きくなるので、高温での熱発生が容易になる。
【００３０】
また、前記のニッケルは、板状、薄膜状、網状、溶射膜、電着膜、メッキ膜のいずれか一として用いたもので良い。また、前記構造を持つ反応体の製造方法において、ニッケルと白金とパラジウムのうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ、ＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の合金を用いても良い。
【００３１】
なお、本発明の凝縮集系核反応炉で使用する反応体をナノ構造にするのは、反応物の水素分子、重水素分子を水素原子イオン、重水素原子状態にして、触媒ナノ金属内に導入するためである。このような構造にすると、ナノ粒子内の自由電子によって水素原子核、重水素原子核の斥力ポテンシャルを遮蔽し、水素原子核間、重水素原子核間のトンネル確率を増大させて、核反応を起こす。この反応は水素及び重水素間の核融合反応を起こし、最終的にヘリウムを生成する反応となる。水素、重水素とヘリウム原子の質量差がエネルギーとして得られる反応である。
【００３２】
この反応は直接水素からヘリウムに行く反応ではなく、中間生成物の炭素、窒素を生成し、それらの原子がまた触媒として機能し、最終的にヘリウムが生成されていく反応である。ナノ金属反応体中では次のような反応が進行していると推定する。この反応は室温付近では極めてゆっくりと進行するが、温度上昇に伴って、加速される。
【００３３】
本願出願時点における凝縮集系核反応は次のようなＣＮＯサイクルと呼ばれる反応機構が推定されている。ここで、反応中にＰｄやＰｔが荷電する現象について考察する。推定する反応は遅い核融合反応としている。
【数１】
2019086291.tif 000003
【００３４】
過程２と５の電子放出反応、即ちベータープラス崩壊は他の水素と起こす融合反応と比べて１０１２〜１０１５倍も早く起こる。最も時間のかかる４過程が律速になる。炭素、窒素経由のＣＮＯサイクルでは１サイクルごとに約２５ＭｅＶのエネルギーが生成される。この反応は太陽より大きな質量を持つ恒星で起きている反応である。ＣＮＯサイクルの1サイクルが完結するまでの時間は約 ３．８×１０８年で、陽子-陽子連鎖反応の時間尺度（約１０９年）よりも短い。
【００３５】
【数２】
2019086291.tif 000004
【００３６】
水素１モル数、６．０２３×１０２３では５×１０９回の反応が起こっている。
この反応にトンネル効果を適用する。実際の陽子がｘ＝δ (即ち陽子同士が接触する距離) まで接近した場合は、陽子同士の反発静電ポテンシャルに比べて、５桁以上大きな核力相互作用ポテンシャル(引力ポテンシャル)が働く。すると陽子同士が核融合反応を起こす。
【００３７】
核間距離ｘ≧δの領域の確率密度関数は次の通りである。
【数３】
2019086291.tif 000005
【００３８】
但し、Ｅは陽子同士の正面衝突時の運動エネルギーである。
【００３９】
温度依存性を考えるが、例として太陽の中心温度の場合で計算してみる。なお、太陽の中心温度は、１５００万Ｋである。
【数４】
2019086291.tif 000006
【００４０】
以上の計算から、トンネル効果による核融合確率の値γが（１５）と（１６）式から得られる。Ｕ、Ｍ、δはすでに決定しているので、Ｅの値のみで計算できる。ここでは運動エネルギーとなっているが、金属試料中の陽子の温度は通常、数１０〜数１００℃の値である。陽子間静電ポテンシャルＵに対し、自由電子の遮蔽効果が働く。金属中の自由電子による核ポテンシャル遮蔽が起こる場合のトンネル反応を計算すると、ポテンシャルが５０％遮蔽されると、反応確率は、１０−３０から１０−２０に１０桁増加する。１０％遮蔽では３桁増加することになる。
【００４１】
ナノ粒子中の電子と水素原子について波動関数と近似式を使用してニッケルについて理論計算した結果、粒子が小さいほどポテンシャルが減少する。１００原子数では０．９、１０原子数では０．７とバルクに比べて水素原子核ポテンシャルが低くなる。さらにナノ粒子中では原子の格子構造は無く、殆ど表面と考えて良い。より小さいナノ構造と考えることも可能である。
【００４２】
典型的な実験条件の圧力１ｋＰａでは反応試料単位表面積当たり水素原子数は下記の通りとなる。
【数５】
2019086291.tif 000007
【００４３】
ナノ粒子中には平均して金属原子と同じ数である。この水素原子が存在すると考える。また活性化が十分進んでいる場合の金属表面はほぼ全体的にナノ粒子が形成されている。第１近似として極表面層が全てナノ粒子と仮定できる。この層の厚さは１００原子程度なので、その中の水素原子数は１０１９／ｃｍ２となる。また水素は一定量ずつ供給されている。すると反応が生ずる確率は、
【数６】
2019086291.tif 000008
【００４４】
核融合反応による発生熱量は、
【数７】
2019086291.tif 000009
として、反応のエネルギー発生量は２５．１ＭｅＶとなる。発熱量は、４．０２×１０−１２Jとなる。この値に前記のトンネル核融合反応数である３×１０３／ｓ／ｃｍ２をかけると、
【数８】
2019086291.tif 000010
となる。
【００４５】
これでは実際の発熱量、１〜１０Ｗ／ｃｍ２と比較すると１０桁低いことになる。もし静電遮蔽効果が５０％に高まると計算値と実測値はほぼ一致する。
【００４６】
以上の議論から、反応体面積当たりのトンネル核融合による発熱量をかけると、
【数９】
2019086291.tif 000011
【００４７】
この発熱量は実測値と近似的に対応している。
【００４８】
さらに反応に伴って（2）と（5）の反応による電子放出反応が起こっている。１モル原子あたりでは毎秒1010個の電子が放出されている。これは
【数１０】
2019086291.tif 000012
クーロンとすると、１．６×１０−９クーロンの電気量になる。これは即ち１．６ナノアンペアと計算される。 
【００４９】
ＣＮＯサイクルを主なエネルギー源とする大質量星では単位時間当たりのエネルギー生成率が小質量星よりも大きい。また、ＣＮＯサイクルは温度に非常に敏感な反応である。ＣＮＯサイクルのエネルギー生成率は温度の１５乗に比例する。従って温度が５％上昇するとエネルギーの放出は１０８％増加することになる。ちなみに室温での反応速度を１とすると１５℃の上昇で反応速度は約２倍になる。この反応を使ったのが本エネルギー生成方法である。即ち外部の温度の変化よって容易にエネルギー生成が制御できる安全で、効率の良い方法である。
【００５０】
前記ＣＮＯサイクルで起こるトンネル効果は次の過程が推定できる。
１  ナノ粒子中に水素を入れる。
２  ナノ粒子中の水素濃度が上がり、またナノ粒子中の電子の遮蔽により水原子核外の電気ポテンシャルが下がる。
３  核外電子は、自由電子となりナノ金属中に存在する。
４  核のクーロンポテンシャルは遮蔽され水素原子の軌道半径が小さくなる。
５  水素原子間の核間距離が小さくなる。
６  核間距離が縮むとトンネル効果による水素原子核間の核融合反応確率が増える。
７  核のポテンシャルが５０％遮蔽されると、トンネル核融合反応確率は１０桁増加する。
８  トンネル核反応が増えると、観測可能な熱が発生する。
９  核反応でヘリウム等の生成物が出来る。 
１０  自由電子の遮蔽効果を増やす添加元素は電子が離れやすい、アルカリ、アルカリ土類原子（水素原子構造を持つ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ等）である。
【００５１】
前記のことから、本発明者は、水素-金属系の異常発熱を精密に確認するために、複雑な熱的因子を簡単な３因子に絞り解析した。その結果、異常な熱発生反応があることを確認している。熱解析に必要な因子は、入力電力と、送風量、その入出口温度差によって、精密に熱量が求められる。この熱解析と今回の結果によって、異常な熱発生に必要な方法は次の通りと推定する。
１：試料表面の活性化と微粒子化と表面修飾金属の添加
２：ガス中不純物の排除
３：反応温度とガス圧力の制御
【００５２】
特に金属表面の活性化処理、即ち酸化物、窒化物、炭化物層の除去が重要である。この手段として、水素ガス中の加熱と放電処理が有効であった。使用ガスは不純物が少ないことと、表面処理中の放出ガスの徹底的な除去も重要である。
【００５３】
前記反応体を製造後、活性化処理、水素ガス中で、高温で保持すると、金属表面で水素分子が水素原子に解離し、その量が増加していく。この原子状水素の存在が過剰熱発生に必要な条件と推定できる。発生過剰熱は温度に依存し最低でもｋＷオーダーになる。反応体をニッケルと仮定して計算すると、数１０W/gであり、面積当たりでも、１〜１０Ｗ／ｃｍ２となる。
【００５４】
従って、本発明の反応体を用いた凝縮集系核反応炉では、入力電気エネルギー数百ワットで、出力熱エネルギーはその２倍に達する。発生熱エネルギーは温度の指数関数に従うことを見出し、制御に使うことが可能である。温度が３００℃で、発生エネルギーは１ｋＷになる。出力は絶対温度の逆数の指数関数で表されることが明らかとなった。
【００５５】
尚、常温核融合と呼ばれた時代から凝縮集系核反応と呼ばれるようになった今日まで実に２７年間にわたり世界中で理論研究されてきたが、そのメカニズムは正確には解明されていない。これに対し、本発明の凝縮集系核反応の理論は、上記で説明をしてきたように、水素―ニッケル間の発熱に関しては大規模な熱発生が実際の実験データに基づくものである。かかる実験データが確実に得られたことで、本願における凝縮集系核反応のメカニズムが高い蓋然性をもって推定されるのである。
【実施例】
【００５６】
本発明の実施例を図１〜図１４によって説明する。
図１は、反応炉概略断面図である。図１において、１は反応体、２は反応炉、３は熱電対、４はヒーター、５はデータ解析装置へ接続、６は真空排気装置へ接続、７はガス注入管、８は覗き窓である。
図１において、反応炉２の中に反応体1を設ける。図１においては、該反応体１を３枚設けてあるが、本発明の使用目的、あるいは目標獲得エネルギー量によりこの枚数を適宜変更しても良いのはもちろんのことである。また、この反応体１の設置については、図１にあるような縦でなく、複数の反応体１を横にして積み上げても良く、最も効率的な形態で設置すべきである。
また、熱電対３は、ここでは４か所で計測をしており、本願においては、左上から便宜的にＲＴＤ４、ＲＴＤ５、ＲＴＤ６、右中の熱電対はＲＴＤ２とそれぞれ呼称する。これらの熱電対３の測定値は図１４に示しているので後述する。
また、ヒーター４により反応炉２をコントロールしながら加熱出来るように配置し、４個の熱電対３の測定値をデータ解析装置へ接続５とする。また、反応炉２内の気体を真空装置で排出する真空排気装置へ接続６とする。
また、水素ガス、重水素ガスを反応炉２内に注入するためのガス注入管７と、反応炉内を観察する覗き窓８を設けてある。
なお、ここでは、記載省略しているが、本反応炉２で発熱反応が起きた際のエネルギーの取り出し方法としては、反応炉２内外に熱交換器や電力発生用の熱電対等の既存技術を設けることによって、凝縮集系核反応炉で得られたエネルギーを取り出すことが出来る。
【００５７】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面概略図である。図２において、９はニッケル網、２は図１と同様である。本発明の一実施例で、反応体１としてニッケル網９を反応炉２に設けたことを示す図１のＡ−Ａ線断面概略図である。
【００５８】
図３は、図２の反応体１のニッケル網交差部の概略拡大図である。図３において、９はニッケル網、１０は白金、１１はパラジウムで、１は図１と同様である。
反応体１は、ニッケル網９に白金とパラジウムを固定手段で固定してなるものとする。ここでは、ニッケル網９に白金１０とパラジウム１１をこすり付けて付着して固定してなるものとしている。このニッケルの形状は前記のニッケルは、網状、棒状、細線、板状、薄膜状、網状、溶射膜、電着膜、メッキからなる群より選択されるいずれか一として用いてなるものでも良い。
また、前記構造を持つ反応体の製造方法において、ニッケル９と白金１０とパラジウム１１のうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ、ＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の合金を用いてなるものでも良い。
また、固定手段としては、ニッケル、白金、パラジウムを、合金、メッキ、焼結体のうちから選択される一により固定してなるものでも良い。また、ニッケルと白金とパラジウムのうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ、ＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の金属としてなるものでも良い。
まず、該ニッケル網９表面は、本図においては模式的に概略拡大図としているが、実際には、このような粗い目ではなく、研磨紙が５００＃〜１０００＃のエメリー紙を使用して研磨してなるものとしても良い。この時に、研磨紙によりニッケルの表面にナノレベルのクラックが生じることから表面積が大きくなる。
また、前記反応体１の金属に自由電子の遮蔽効果を増やす添加元素は電子が離れやすい、アルカリ、アルカリ土類原子（水素原子構造を持つ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａからなる群より選択される少なくとも一の金属を加えて添加してなるものでも良い。
【００５９】
また、本願の反応体の製造方法としては、反応体１は、ニッケル網９に白金とパラジウムを固定手段で固定して生産する製造方法とする。ここでは、ニッケル網９に白金１０とパラジウム１１をこすり付けて付着して固定させる。より具体的には、ニッケル網９の表面をエメリー紙400＃〜2000＃まで順次変えて研磨し、微細（幅、深さとも数μｍ〜数１０μｍの溝を形成し、その中にＰｄの棒材や板材を使って、Ｐｄを固着させる。Ｐｄの厚さは、数μｍ〜数１０μｍとする。
また、このニッケルの形状は前記のニッケルは、網状、棒状、細線、板状、薄膜状、網状、溶射膜、電着膜、メッキからなる群より選択されるいずれか一として用いて生産することを特徴とする製造方法でも良い。
また、該反応体の製造方法において、ニッケル９と白金１０とパラジウム１１のうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ、ＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の合金を用いて生産することを特徴とする製造方法でも良い。
また、該反応体の製造方法における固定手段としては、ニッケル、白金、パラジウムを、合金、メッキ、焼結体のうちから選択される一により固定して生産することを特徴とする製造方法でも良い。
また、ニッケルと白金とパラジウムのうち少なくとも一に代えて、ＬａＮｉ５、ＹＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＴｉＦｅ、Ｍｇ、ＮｉＡｌ、ＬｉＡｌからなる群より選択される少なくとも一の金属として生産することを特徴とする製造方法でも良い。
また、該ニッケル網９表面は、本図においては模式的に概略拡大図としているが、実際には、このような粗い目ではなく、研磨紙が５００＃〜１０００＃のエメリー紙を使用して研磨して生産することを特徴とする製造方法でも良い。
また、前記反応体１の金属に自由電子の遮蔽効果を増やす添加元素は電子が離れやすい、アルカリ、アルカリ土類原子（水素原子構造を持つ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａからなる群より選択される少なくとも一の金属を加えて添加して生産することを特徴とする製造方法でも良い。
その後に白金１０とパラジウム１１を当該ニッケル９網にこすり付ける方法によりニッケル９網に白金１０とパラジウム１１のナノレベルの微粒子を設けてなることにより、活性化した状態のニッケル９、白金１０、パラジウム１１の金属同士がくっつき合って反応体１が得られる。この時に、研磨紙によりニッケルの表面にナノレベルのクラックが生じることから表面積が大きく出来るという利点もある。
なお、前述のように、反応体の材料であるニッケル網９を熱湯で洗浄するが、この時に他の洗剤等を使用すると汚染の可能性があるため、注意が必要である。
【００６０】
また、本願の凝縮集系核反応炉で使用する反応体を用いた発熱方法としては、前述の方法により得た反応体１を反応炉２に入れて該反応炉２内を真空排気し、１００℃、２００℃、３００℃に昇温して不純物ガスを排出し、水素と重水素のうち少なくとも一のガスを１００〜７００Ｐａで反応炉２内に入れた後、室温に下げて、該反応体に前記ガスを吸収させることで、反応体１内には水素ガス又は重水素ガスが残りさらに活性化され、この段階において反応炉２内で反応体１の発熱が観測されることとなる。
なお、前記の水素と重水素の少なくとも一のガスを反応体１に吸収させるには、水素ガスのみを該反応体１に吸収させる方法、重水素のみを該反応体１に吸収させる方法、あるいは水素を最初に一定量だけ反応体１に吸収させた後に反応炉２内を減圧排気した後に重水素を該反応体１に吸収させる方法等がある。最も効率的、効果的な方法としては、後者による方法である。これは、最初に吸収させた水素により反応体１を構成するニッケル、白金、パラジウムに吸収された際に該各金属に対して水素脆性を起こすためで、内部にクラックを生じさせ、更にその後に重水素を吸収させると該重水素による凝縮集系核反応が一層進むと推測される。
【００６１】
また、図４〜図８は、反応炉２の図（写真）である。
図４は、本願で使用する実施例の一つで反応炉外観を示す図（写真）である。図４中、中央にヒーター４が巻かれた反応炉２本体が見える。また、その左側には覗き窓８を格納した接続具が見える。また、反応炉２右側にはデータ解析装置へ接続５及び真空排気装置へ接続６とガス注入管７が見える。
【００６２】
図５は、反応炉２の部品で、反応炉２とガス注入管７である。なお、ここでは、真空にして気体を排気するための真空排気装置へ接続６も見える。図６は、反応炉２にヒーター４を巻き付けた様子を示す図である。本願の発明は、該ヒーター４による加熱により反応体１にエネルギーを供給して該反応炉２を稼働するものである。
また、図７は、図４の反応炉外観図から、覗き窓８を格納した接続具は外した状態の図（写真）であり、図８は、反応炉に設けた反応体を示す図であり、本願の一実施例で、ニッケル網９に、白金１０とパラジウム１１をこすり付けて反応体１としてなるものであり、同様にして生産する製造方法となる。
【００６３】
図９は、反応熱測定系概略図（写真）である。中央にヒーター４が反応炉２に巻かれており、該反応炉２に覗き窓８を格納した接続具とデータ解析装置へ接続５及び真空排気装置へ接続６とガス注入管７が設置されている。
また、図１０は、図９の概略図で反応熱測定系概略図である。図１０において、１２は空気入口、１３は空気出口、１４は送風機、１５は断熱箱、１６は入口温度測定、１７は出口温度測定、１８は校正ヒーター、１９は送風機電源、２０はコンピューター、２１はデータ集積器、２２は電力測定器、２３はヒーター電源である。また、２、３は図１と同様である。
【００６４】
反応炉２と校正ヒーター１８をアクリル製の断熱箱１５に設置する。アクリル製の断熱箱１５は幅４００ｍｍ、奥行き７５０ｍｍ高さ７００ｍｍで、側面の底近くに空気入口１２と上面に５０ｍｍの空気出口１３が開いている。上面の空気出口１３の上には１５Ｖ、１０ＷのＤＣフアンの送風機１４が付いている。下の空気入口１２中央と上の空気出口１３の中央でＤＣフアンの送風機１４のすぐ下には熱電対３を設置した。送風機１４は定電圧の送風機電源１９から一定電圧１５．５Ｖ、一定電流０．４２Ａ、即ち６．５１Ｗの電力を供給した。ＤＣファンの送風機１４の空気流量はデジタル風速計で校正した。これは熱電式風速計で、０．２−２０ｍ／ｓのレンジを持ち、分解能は０．１ｍ／ｓ、測定温度範囲は０〜５０℃である。
また、図１０の左下から、ヒーター電源２３、電力入力分析器として電力測定器２２、データ集積器であるデータロガー２１、データ集積用パソコンとしてコンピューター２０、送風機電源１９となっている。反応炉圧力測定器はバラトロンを使用した。反応炉温度６か所、電流、電圧、更に空気入口、出口温度2箇所のデータをデータロガー２１に集め、５秒毎に前記データ集積用パソコンであるコンピューター２０に集積した。
【００６５】
図１１は校正試験概略図である。図１１中、２４は校正ヒーター入力、２５は反応炉入力、２、３は図１と同様で、１２、１３、１５〜１７は図１０と同様である。断熱箱１５に反応炉２と校正ヒーター１８を同じ位置に設置している。一定量の空気を反応炉下部空気入口１２から流入させる。ここの空気入口１２の温度を入口温度測定１６として白金測温体の熱電対３で測定する。上部の空気出口１３にはＤＣファンの送風機１４があり、同空気出口１３とファン下部空気入口１２にも白金測温体の熱電対３が取り付けてある。ＤＣファンの送風機１４下部にも熱電対３を取り付けた理由はファンから発生する熱の影響を熱電対３が受けないためである。
【００６６】
熱測定の計算は次の通りである。
電力入力Input powerは、式で求められる。ここでΔＷは時々の電力で、Δtはデータの集積時間間隔である。
【数１１】
2019086291.tif 000013
【００６７】
熱出力Output powerは下記式で求める。
【数１２】
2019086291.tif 000014
【００６８】
ここで Ｖ＝風速 (ｍ／ｓ)、Ｓ＝空気出口断面積 (ｍ２) ：８．２×１０−３、ρ＝空気密度（ｋｇ／ｍ３）：１．２９３ｋｇ／ｍ３、Ｈｃ＝空気熱容量＝１．００６ｋＪ／ｋｇ／ｄｅｇ、Ｖ；風速測定器による風速、近似的に(3)式で実験的に求められる式。
【数１３】
2019086291.tif 000015
【００６９】
ここで、Ａは定数で、−３．７、Ｂも定数で４ 、ｗも定数で１．３７５、更にＷｂ はブロワー入力(watt)であり、ｄＴは空気入口と出口の温度差; (Tout-Tin)で表される。
【００７０】
図１２〜図１４は、本発明の反応体１を使用した凝縮集系核反応炉における実験結果であり、本発明の効果の大きさが示されている。
図１２は、入力電力１００Ｗの時の反応炉内ガス圧力、断熱箱の空気出口と空気入口及びその温度差の時間変化図である。一番上のグラフは、ガス圧力を右軸に対応している。また、真ん中の二本のグラフは下側に空気入口の温度を示し、上側が空気出口の温度が左軸の数値に対応している。この上下の温度差は下のグラフに過剰熱発生していることを如実に表しているグラフとなって示されている。
【００７１】
図１３は、１００Ｗの入力電力に対する出力変化図である。反応炉２に巻いたヒーター４により１００Ｗの入力電力を７５，０００秒間だけ与えた後に入力電源を切った際の出力変化を見た。すると、反応体の温度は、急激に上昇し、５，０００秒後には入力電力の１００Ｗを出力電力が抜き去り２００Ｗに到達し、７５，０００秒までは常に過剰熱が発生している状態が継続し、入力電力切断とともに過剰熱発生を停止した。入力熱７,５８１,４５２Jに対して総出力熱は１３,８００,８０４Jとなっている。このOut/In比は1.82となり、入力の2倍近くの熱出力が認められた。
【００７２】
図１４は、反応炉各部の温度変化図であり、本図中、凡例にあるＲＴＤ２、ＲＴＤ４、ＲＴＤ５、ＲＴＤ６は図１にある４か所の熱電対３の測定場所を示しており、図１の左側上からＲＴＤ４、ＲＴＤ５、ＲＴＤ６、右中の熱電対はＲＴＤ２のそれぞれの熱電対３で得た測定値を示している。
このようにして入力を変化させて、校正試験と熱発生試験を行ったものである。
図１２〜１４のグラフにおいて７５，０００秒過ぎてからいずれのデータも急落しているのは、それまでの時間で充分にデータが取れていることと、入力を切った後の変化を見るために敢えて入力を中断させているためである。図１２〜１４ のグラフから本発明の入力電力に対する過剰熱は極めて簡単な装置であるにもかかわらず、大きな過剰熱を簡単に得られることが分かる。
なお、上記の実施例で使用した反応体１に使用したニッケル、白金、パラジウムはそれぞれ６０ｇ、１０ｇ、１０ｇである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、地球温暖化防止のために現在、世界中で再生可能エネルギーの研究が行われているが、当該エネルギーは稀薄であるため、これらに取って代わることが出来ることから、エネルギー問題と地球温暖化防止の両方を一挙に解決出来ることから、グローバルな規模での大量生産が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  反応体
２  反応炉
３  熱電対
４  ヒーター
５  データ解析装置へ接続
６  真空排気装置へ接続
７  ガス注入管
８  覗き窓
９  ニッケル網
１０  白金
１１  パラジウム
１２  空気入口
１３  空気出口
１４  送風機
１５  断熱箱
１６  入口温度測定
１７  出口温度測定
１８  校正ヒーター
１９  送風機電源
２０  コンピューター
２１  データ集積器、
２２  電力測定器
２３  ヒーター電源(反応炉入力)
２４  校正ヒーター入力
２５  反応炉入力
【図１】
2019086291.tif 000016
【図２】
2019086291.tif 000017
【図３】
2019086291.tif 000018
【図４】
2019086291.tif 000019
【図５】
2019086291.tif 000020
【図６】
2019086291.tif 000021
【図７】
2019086291.tif 000022
【図８】
2019086291.tif 000023
【図９】
2019086291.tif 000024
【図１０】
2019086291.tif 000025
【図１１】
2019086291.tif 000026
【図１２】
2019086291.tif 000027
【図１３】
2019086291.tif 000028
【図１４】
2019086291.tif 000029