(57)【要約】  従来よりも安定的に熱を生成し得る反応体、発熱装置及び発熱方法を提供する。表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）が形成されている水素吸蔵金属からなる反応体（２６）を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置するようにしたことにより、水素原子が反応体（２６）の金属ナノ粒子内に吸蔵されると、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
2015008859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重水素ガス雰囲気、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気の反応炉内に設置される反応体であって、
水素吸蔵金属により形成され、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ凸部が表面に形成されている
ことを特徴とする反応体。
【請求項２】
前記表面には、幅が３００［ｎｍ］以下の前記金属ナノ凸部が複数形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の反応体。
【請求項３】
前記金属ナノ凸部は、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が前記表面に埋め込まれ、湾曲表面を有する金属ナノ粒子である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の反応体。
【請求項４】
前記水素吸蔵金属からなる細線により網目状に形成され、前記細線の表面に前記金属ナノ凸部が形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反応体。
【請求項５】
前記水素吸蔵金属からなる細線と、
前記細線が巻き付けられる支持部と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反応体。
【請求項６】
電源と電気的に接続され、前記反応炉内でプラズマを発生させるための電極として機能する
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の反応体。
【請求項７】
前記金属ナノ凸部の表面には、前記金属ナノ凸部よりも小さく、水素吸蔵金属からなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着しており、
前記金属ナノ粒子の表面が前記水素吸蔵金属微粒子により凹凸状に形成されている
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の反応体。
【請求項８】
前記水素吸蔵金属微粒子は、前記金属ナノ凸部の前記水素吸蔵金属とは異なる水素吸蔵金属により形成されている
ことを特徴とする請求項７記載の反応体。
【請求項９】
前記金属ナノ凸部がＮｉ、Ｐｔ及びＰｄのうちいずれかの水素吸蔵金属で形成され、前記水素吸蔵金属微粒子体がＮｉ、Ｐｔ及びＰｄのうち前記金属ナノ凸部とは異なる水素吸蔵金属で形成されている
ことを特徴とする請求項８記載の反応体。
【請求項１０】
重水素ガス、重水ガス、軽水素ガス、又は軽水ガスのうちいずれかが、真空状態に保持された炉内に供給される反応炉と、
前記反応炉内に設置されるとともに、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ凸部が表面に形成されている水素吸蔵金属からなる反応体とを備え、
前記反応炉内にプラズマを発生させるか、又は前記反応体を加熱させるかして、前記金属ナノ凸部に水素原子を吸蔵させる
ことを特徴とする発熱装置。
【請求項１１】
前記反応体が、前記プラズマを発生させる電極として機能する
ことを特徴とする請求項１０記載の発熱装置。
【請求項１２】
前記反応体は、前記水素吸蔵金属からなる細線により網目状に形成されているとともに、前記反応炉内の内壁に沿って配置され、該内壁を覆うように設置されている
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の発熱装置。
【請求項１３】
前記反応体の中空領域には、
前記水素吸蔵金属により形成され、表面にナノサイズからなる複数の金属ナノ凸部が形成されている内側反応体が設けられている
ことを特徴とする請求項１２記載の発熱装置。
【請求項１４】
前記金属ナノ凸部の表面には、前記金属ナノ凸部よりも小さく、水素吸蔵金属からなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着しており、
前記金属ナノ粒子の表面が前記水素吸蔵金属微粒子により凹凸状に形成されている
ことを特徴とする１０〜１３のうちいずれか１項記載の発熱装置。
【請求項１５】
水素吸蔵金属からなる反応体が設置された反応炉内にプラズマを発生させるか、又は前記反応体を加熱させるかして、ガス供給手段によって、重水素ガス、重水ガス、軽水素ガス、又は軽水ガスのうちいずれかを、真空状態の前記反応炉内に供給する供給ステップと、
前記反応体の表面に形成されている、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ凸部に、水素原子を吸蔵させ、前記反応体が中性子を発生しながら熱を発する発熱ステップと
を備えることを特徴とする発熱方法。
【請求項１６】
前記供給ステップで前記反応体を加熱している場合には、重水素ガス雰囲気、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気の前記反応炉内にプラズマを発生させ、発熱を促進させて発熱温度を上昇させる発熱促進ステップを、前記発熱ステップの後に備える
ことを特徴とする請求項１５記載の発熱方法。
【請求項１７】
前記反応炉内に設けた電極対によりプラズマを発生させて、前記反応体の表面に複数の前記金属ナノ凸部を形成する形成ステップを、前記供給ステップの前に備える
ことを特徴とする請求項１５又は１６記載の発熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応体、発熱装置及び発熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１９８９年、フライッシュマン教授とポンズ教授らの共同研究チームによって、室温で核融合反応を起こすことに成功したとの発表がなされた（例えば、非特許文献１参照）。この発表によると、室温にて核融合反応を起こす常温核融合反応は、陰極としてＰｄ電極やＴｉ電極を用い、陽極としてＰｔ電極を用いて重水を電気分解すると、電気分解に伴い発生する熱以上の熱が発生し、これと同時にγ線や中性子が観測され得るというものであった。このような常温核融合反応は、反応時に異常な過剰熱が発生することから、この発熱現象を制御することができれば、この発熱現象を発熱装置の熱源として利用することも可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】M.Fleischmann and S.Pons, J.Electroanalytical Chem., 261,P301(1989)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際、このような常温核融合反応は、そのメカニズムが解明されておらず、再現性にも乏しいことから、その発熱現象が安定して発現し得ない。そのため、このような常温核融合反応を発熱装置の熱源として利用しようとした場合には、発熱現象の発生確率が極めて低く、安定的に熱を生成し得ないという問題があった。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、従来よりも安定的に熱を生成し得る反応体、発熱装置及び発熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するため本発明の請求項１に示す反応体は、重水素ガス雰囲気、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気の反応炉内に設置される反応体であって、水素吸蔵金属により形成され、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ凸部が表面に形成されていることを特徴とする。【０００６】
また、本発明の請求項１０に示す発熱装置は、重水素ガス、重水ガス、軽水素ガス、又は軽水ガスのうちいずれかが、真空状態に保持された炉内に供給される反応炉と、前記反応炉内に設置されるとともに、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ凸部が表面に形成されている水素吸蔵金属からなる反応体とを備え、前記反応炉内にプラズマを発生させるか、又は前記反応体を加熱させるかして、前記金属ナノ凸部に水素原子を吸蔵させることを特徴とする。【０００７】
また、本発明の請求項１５に示す発熱方法は、水素吸蔵金属からなる反応体が設置された反応炉内にプラズマを発生させるか、又は前記反応体を加熱させるかして、ガス供給手段によって、重水素ガス、重水ガス、軽水素ガス、又は軽水ガスのうちいずれかを、真空状態の前記反応炉内に供給する供給ステップと、前記反応体の表面に形成されている、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ凸部に、水素原子を吸蔵させ、前記反応体が中性子を発生しながら熱を発する発熱ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１、請求項１０及び請求項１５によれば、水素原子が反応体の金属ナノ凸部内に吸蔵され、当該金属ナノ凸部内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ凸部内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による第１の実施の形態の発熱装置の構成を示す概略図である。
【図２】反応炉内の断面構成を示す概略図である。
【図３】第１の実施の形態による発熱装置の中性子の測定結果を示すグラフである。
【図４】第１の実施の形態による発熱装置の温度測定結果を示すグラフである。
【図５】本発明による第２の実施の形態による発熱装置の構成を示す概略図である。
【図６】第２の実施の形態における発熱装置において、図６Ａは、プラズマ処理前の反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真であり、図６Ｂは、プラズマ処理前の巻回型反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図７】プラズマ処理後の反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図８】プラズマ処理後の巻回型反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、巻回型反応体の表面を拡大したＳＥＭ写真である。
【図１０】第２の実施の形態による発熱装置を用いた検証試験において巻回型反応体に印加した電圧を示すグラフである。
【図１１】第２の実施の形態による発熱装置を用いた検証試験において巻回型反応体の温度測定結果を示すグラフである。
【図１２】第３の実施の形態による発熱装置の構成を示す概略図である。
【図１３】他の実施の形態による反応体の構成を示す概略図である。
【図１４】図１４Ａは、重水素ガスの質量分布を示すグラフであり、図１４Ｂは、検証試験後１０[ｋｓ]での反応炉内のガス成分を示すグラフである。
【図１５】時間経過に伴うガス成分の増減量を示すグラフである。
【図１６】図１５のグラフを一部拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態による発熱装置の全体構成
図１において、１は第１の実施の形態による発熱装置を示し、巻回型反応体２５及び反応体２６が電極対として反応炉２内に設けられており、当該反応炉２内で室温にて核融合反応を起こし、これにより発熱し得るようになされている。この実施の形態の場合、反応炉２には、管状の熱輸送パイプ３２が反応炉２の外壁に沿って螺旋状に巻きつけられている。熱輸送パイプ３２は、供給口３２ａから排出口３２ｂに向けて内部に水等の流体が流れており、炉内で発生した熱により、熱輸送パイプ３２内に流れる流体が加熱され、加熱された流体をそのまま排出口３２ｂから排出し、例えば図示しない発電装置等に送って流体の熱を発電等に利用させ得る。
【００１２】
ここで、反応炉２には、ガス供給手段３が設けられており、当該ガス供給手段３からガス供給管８を介して炉内に反応ガスとして重水素ガス（純度９９．９９％）が供給され得る。なお、ガス供給手段３は、重水素ガスボンベ５とガス溜６とを有し、重水素ガスボンベ５から排出された高圧の重水素ガスをガス溜６に蓄えた後、重水素ガスを１気圧程度に減圧して反応炉２内に供給し得る。ここで、ガス供給管８には、開閉バルブ７が設けられているとともに、分岐部１６を介して圧力測定手段１５が設けられている。反応炉２は、開閉バルブ７の開閉及び開閉量が調整されることにより、炉内への重水素ガスの供給量が調整され得る。なお、ガス供給管８に設けた圧力測定手段１５は、ガス供給管８内の圧力を測定し得、これにより得られた圧力測定データを、反応炉２内の圧力としてロガー１７に送出し得る。
【００１３】
また、反応炉２には、真空排気管１３を介して真空排気手段１０が設けられている。反応炉２は、真空排気手段１０によって炉内の気体が外部に排気され、炉内が真空雰囲気となり得、真空排気管１３に設けた開閉バルブ１１が閉められ、炉内が真空状態に保持され得る。この際、反応炉２は、ガス供給手段３から炉内に重水素ガスが供給されることで、真空状態に保持された炉内に重水素ガスが充満した状態となり得る。
【００１４】
因みに、この反応炉２には、反応炉２の温度を測定するための熱電対１８が反応炉２の外壁表面に設けられている。また、反応炉２の外部には、反応炉２から放射される中性子を測定する中性子測定手段１９が配置されている。これら熱電対１８及び中性子測定手段１９はロガー１７に接続されており、ロガー１７は、熱電対１８から得られた温度測定データや、中性子測定手段１９から得られた中性子測定データの他、上述した圧力測定手段１５から得られた圧力測定データを収集し、これらデータをコンピュータ２１に送出し得る。コンピュータ２１は、例えばロガー１７を介して収集されたこれらデータを表示部に表示させ、当該データを基に作業者に対して反応炉２内の状態を把握させ得るようになされている。
【００１５】
ここで、反応炉２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等で形成された筒状部２ａと、同じくステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等で形成された壁部２ｂ,２ｃとを備え、筒状部２ａの両端開口部が、ガスケット（図示せず）を介して壁部２ｂ,２ｃにより閉塞されており、筒状部２ａ及び壁部２ｂ,２ｃで密閉空間を形成し得る。なお、この実施の形態の場合、筒状部２ａには、側面部に開口部２９が穿設されており、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等でなる筒状の開口視認部３０の中空領域と開口部２９とが連通するように、当該開口視認部３０の一端が側面部に接合されている。この開口視認部３０は、コバールガラス等の透明部材で形成された窓部３１が他端に嵌め込まれており、炉内の密封状態を維持しつつ、窓部３１から中空領域、及び開口部２９を介して反応炉２内の様子を作業者が直接目視確認し得るようになされている。因みに、この実施の形態の場合、反応炉２は、例えば筒状部２ａが円筒状に形成されており、全長（壁部２ｂ,２ｃ間）が３００［ｍｍ］、筒状部２ａの外径が１１０［ｍｍ］に選定されている。
【００１６】
かかる構成に加えて、この反応炉２の炉内には、巻回型反応体２５と反応体２６とからなる電極対が配置されており、電極対により発生するグロー放電によりプラズマが発生し得るようになされている。実際上、反応炉２には、一方の壁部２ｂに開口部２８が穿設されており、当該開口部２８に棒状の巻回型反応体２５が挿通され、巻回型反応体２５が炉内に配置され得る。実際上、壁部２ｂは、開口部２８に設けた絶縁部材２７により当該開口部２８が閉塞されているとともに、巻回型反応体２５が開口部２８に非接触となるように絶縁部材２７で当該巻回型反応体２５を保持しており、反応炉２内の密閉状態を維持しつつ、巻回型反応体２５と反応炉２とを電気的に絶縁させている。
【００１７】
この実施の形態の場合、巻回型反応体２５は、壁部２ｂの開口部２８から反応炉２の外部に一端が露出しており、当該一端に配線２２ａを介して電源２０が接続され、当該電源２０から電圧が印加され得る。この電源２０は、さらに他の配線２２ｂを有しており、当該配線２２ｂが反応炉２の壁部２ｂに接続されており、反応炉２に対しても電圧を印加し得る。なお、この電源２０は、ロガー１７を介してコンピュータ２１に接続されており、出力電圧等がロガー１７で収集され、これがコンピュータ２１に送出されて、当該コンピュータ２１により出力電圧等が管理されている。
【００１８】
かかる構成に加えて、反応炉２は、筒状部２ａの内壁表面に反応体２６が接触するように配置された構成を有し、電源２０からの電圧を、筒状部２ａを介して反応体２６に印加し得る。これにより、巻回型反応体２５と反応体２６は、電源２０から印加される電圧によって、反応炉２内においてグロー放電を発生させ得る。
【００１９】
実際上、この実施の形態の場合、反応体２６は、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属により筒状に形成されており、反応炉２の内壁に沿って配置され、外面が反応炉２の筒状部２ａの内壁を覆うように設置され得る。反応体２６は、反応炉２における筒状部２ａの内壁を覆うことにより、電極対によるプラズマ発生時、筒状部２ａへの電子照射により、当該筒状部２ａ内から元素（例えばステンレスの筒状部２ａの場合、鉄や、軽元素、酸素、窒素、炭素等の元素）が炉内に放出されることを抑制し得るようになされている。
【００２０】
かかる構成に加えて、この反応体２６は、その表面が細線で網目状に形成されており、さらに幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子（図示せず）が細線の表面に形成され、当該表面が凹凸状に形成されている。なお、この反応体２６は、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６により炉内にグロー放電によるプラズマを発生させる際（後述する発熱反応処理時）、プラズマ処理等によって、予め水素原子（重水素原子）が当該金属ナノ粒子内に吸蔵し得るように表面の酸化被膜が除去され、表面の金属ナノ粒子が活性化した状態になっていることが望ましい。
【００２１】
ここで本発明では、電極として機能する反応体２６の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成することで、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６によりグロー放電を発生させた際、金属ナノ粒子中に水素原子が吸蔵され、ナノサイズの金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、反応炉２内において中性子を放出しながら熱を発生させる核融合反応を起こさせることができる。
【００２２】
因みに、この実施の形態においては、後述するプラズマ処理を行うことにより、反応体２６を反応炉２内に設置した後に、当該反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するが、本発明はこれに限らず、反応体２６を反応炉２内に設置する前に、反応体２６に対してスパッタ処理や、エッチング処理等を行い、当該反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を予め形成しておき、当該金属ナノ粒子が表面に形成されている反応体２６を反応炉２内に設置するようにしてもよい。但し、この場合であっても、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６により炉内にグロー放電によるプラズマが発生した際に、水素原子が金属ナノ粒子内に吸蔵し得るように、後述するプラズマ処理を行い、反応体２６の表面の酸化被膜を除去し、表面の金属ナノ粒子を活性化した状態にする必要がある。
【００２３】
実際上、反応体２６の表面には、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が当該表面に埋め込まれたような形状（例えば、半球状や、半楕円状、又は半卵状）でなる湾曲表面を有した複数の金属ナノ粒子が形成されている。また、この実施の形態の場合、反応体２６には、表面に金属ナノ粒子同士が接触するように形成されており、複数の金属ナノ粒子が密集するように形成されている。また、金属ナノ粒子の中には、当該金属ナノ粒子の湾曲表面に、幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］の微小な金属ナノ粒子がさらに形成された金属ナノ粒子もあり、複数の金属ナノ粒子でなる凹凸状の表面に、幅が１〜１０［ｎｍ］の微小な金属ナノ粒子が点在するように形成され得る。
【００２４】
このような金属ナノ粒子は、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズに形成され、好ましくは３００［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下、さらには５［ｎｍ］以下に形成されていることが望ましく、金属ナノ粒子の幅を小さくすることで、少ない重水素ガスの供給量で反応炉２内において核融合反応が起こり易くなり得る。
【００２５】
ここで、このような金属ナノ粒子のサイズについて、核融合反応発生確率を示す理論計算を利用して、さらに理論的に解析すると、最も好ましくは、金属ナノ粒子の幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］で、これら微小な金属ナノ粒子の互いの距離が熱運動によって接触しない距離、好ましくは粒径の３倍以上の距離を空けて形成されていることが望ましい。この場合、反応体２６の表面には、微小な金属ナノ粒子が点在するように形成されつつ、幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］の微小な金属ナノ粒子が、例えば１［ｃｍ２］あたり、４×１０８個形成されていることが好ましい。
【００２６】
なお、この実施の形態の場合、反応体２６は、厚さが１．０［ｍｍ］を超えると、表面にナノサイズの細かな金属ナノ粒子が形成され難くなることから、表面にナノサイズの金属ナノ粒子を形成するためには厚さが１．０［ｍｍ］以下であることが好ましく、より好ましくは０．３［ｍｍ］以下、さらに好ましくは０．１［ｍｍ］以下であること望ましい。また、この実施の形態の場合、反応体２６は、細線により網目状に形成されていることから、直径が小さい細線を用いることで容易にその厚みを薄く形成し得、また金属ナノ粒子が形成される表面の表面積を大きくすることもできる。なお、反応体２６の表面は、１つの網目の幅が１０〜３０［ｍｍ］に選定されていることが望ましい。
【００２７】
図２に示すように、反応体２６と電極対を構成する巻回型反応体２５は、例えばＰｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる支持部たる軸部３５の周辺に、同じくＰｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる細線３６が螺旋状に巻きつけられた構成を有し、筒状部２aの中心軸上に軸部３５が配置されている。また、巻回型反応体２５と反応体２６との距離は、１０〜５０［ｍｍ］に選定され得る。なお、この実施の形態の場合、巻回型反応体２５は、直径３［ｍｍ］、長さ２００［ｍｍ］の軸部３５をＮｉで形成するとともに、直径１．０［ｍｍ］の細線３６をＰｔで形成しており、細線３６から反応体２６までの距離を５０［ｍｍ］に選定している。
【００２８】
因みに、上述した実施の形態では、反応体２６の表面に着目し、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が、反応体２６の表面に形成されている場合について述べているが、このようなナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子は、巻回型反応体２５の細線３６にも形成されている。実際上、この実施の形態の場合、巻回型反応体２５は、水素吸蔵金属により形成されていることから、細線３６の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されていることで、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６によりプラズマを発生させた際、巻回反応体２５の金属ナノ粒子中にも水素原子が吸蔵され、ナノサイズの金属ナノ粒子内の電子（自由電子）が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、反応炉２内において中性子を放出しながら熱を発生させる核融合反応を起こさせることができる。
【００２９】
（１−２）プラズマ処理
ここで本発明の発熱装置１は、上述した反応体２６や巻回型反応体２５の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するとともに、当該反応体２６や巻回型反応体２５の表面を活性化するプラズマ処理を行え得るようになされている。実際上、発熱装置１は、例えば、表面に金属ナノ粒子が形成されていない反応体や巻回型反応体が反応炉２内に設置された場合、プラズマ処理として、先ず始めに密閉空間とした反応炉２内の気体を真空排気し、炉内の圧力を１０〜５００［Ｐａ］（例えば100［Ｐａ］程度）とする。
【００３０】
この状態で発熱装置１は、例えば巻回型反応体２５を陽極とし、反応体２６を陰極として、電極対に６００〜１０００［Ｖ］（例えば１０００［Ｖ］程度）の電圧を印加してグロー放電を起こさせ、反応炉２内にプラズマを発生させる。なおこの際、陰極とした反応体２６の温度は例えば５００〜６００［℃］まで上昇し得る。発熱装置１は、このような真空雰囲気中でグロー放電を６００秒〜１００時間（好ましくは１０時間以上）継続して起こさせることにより、反応体２６や巻回型反応体２５の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成し得るとともに、これら反応体２６や巻回型反応体２５の表面の酸化被膜を除去して活性化し得る。
【００３１】
因みに、プラズマ処理では、上述したように巻回型反応体２５を陽極とし、反応体２６を陰極としてプラズマを発生させるだけでなく、その後、続けて巻回型反応体２５及び反応体２６の極性を逆にして、巻回型反応体２５を陰極とし、反応体２６を陽極としてプラズマを発生させてもよい。このように、巻回型反応体２５を陰極とし、反応体２６を陽極としてグロー放電を起こさせる場合も、電極対に６００〜１０００［Ｖ］（例えば１０００［Ｖ］程度）の電圧を印加してグロー放電を６００秒〜１００時間（好ましくは、１０時間以上）継続して起こさせることが望ましい。これにより、陰極とした巻回型反応体２５と、陽極とした反応体２６の両方は、例えば５００〜６００［℃］まで温度が上昇して表面を確実に活性化し得る。
【００３２】
なお、発熱装置１は上述したプラズマ処理を行った後、巻回型反応体２５及び反応体２６に対して加熱処理を行うことが望ましい。この加熱処理は、例えば巻回型反応体２５及び反応体２６をヒータにより直接加熱し、巻回型反応体２５及び反応体２６から軽水素や、Ｈ２Ｏ、炭化水素系ガスを放出させ、水素原子を吸蔵し易くさせることができる。なお、このような加熱処理は、巻回型反応体２５及び反応体２６から軽水素や、Ｈ２Ｏ、炭化水素系ガスが放出されなくなるまで行うことが望ましく、例えば１００〜２００［℃］で３時間以上を行うことが望ましい。
【００３３】
ここで、反応体２６は、金属ナノ粒子が形成される前に、室温の王水や、混酸中で数分間浸けて、表面を予め酸洗処理しておくことにより、プラズマ処理時、その表面に一段と細かな金属ナノ粒子を形成させることができる。
【００３４】
（１−３）発熱反応処理
続いて、発熱装置１では、このようなナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された反応体２６を用い、反応炉２内において核融合反応を起こさせる発熱反応処理を行え得る。この実施の形態の場合、発熱装置１では、上述したプラズマ処理に続き、発熱反応処理として、反応炉２内を真空状態に保持しつつ、ガス供給手段３によって反応炉２内に重水素ガスが供給され得る。
【００３５】
次いで、発熱装置１では、重水素ガス雰囲気となった反応炉２内において、巻回型反応体２５及び反応体２６に、４００〜１５００［Ｖ］、好ましくは６００〜１０００［Ｖ］、さらに好ましくは７００〜８００［Ｖ］の電圧を印加し、電極対にグロー放電を起こさせて反応炉２内にプラズマを発生させ得る。これにより、発熱装置１では、反応炉２内にプラズマを発生させている間、巻回型反応体２５や反応体２６の表面にある金属ナノ粒子に水素原子が吸蔵され、核融合反応が起こり得る。
【００３６】
ここで、本発明の発熱装置１では、発熱反応処理時、反応炉２内にプラズマを発生させると、反応炉２内において核融合反応が起こるが、その際、反応体２６や巻回型反応体２５の表面に微細な金属ナノ粒子が新たに形成されてゆき、新たに形成された金属ナノ粒子にも水素原子が吸蔵され、核融合反応が起こり得る。
【００３７】
（１−４）本発明による発熱装置における核融合反応の概要
ここで、反応体２６に着目し、その表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成したことにより核融合反応が起こり易くなる概要について以下簡単に説明する。一般的には金属への電子照射によって中性子等の放射や熱は発生しない。しかしながら、ナノサイズのように一定サイズ以下の金属ナノ粒子中では、電子が重フェルミオン（重電子）として作用し、水素原子同士を接近させ核融合反応を起こす。通常、核融合反応を起こさせるには重水素の場合、１０７Ｋ＝１ｋｅＶ以上のエネルギーが必要である。そのような大きなエネルギーを温度で与えようとすると、例えば、重水素の場合、約１０７Ｋ以上、軽水素の場合、約１．５×１０７Ｋ以上の高温が必要であり、核融合発生確率が１０-３１/ｓ/atom pairと極めて低い。
【００３８】
しかしながら、本発明のように反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）を形成した場合、金属ナノ粒子内において電子は、周囲の金属原子や他の電子の影響を強く受ける。すなわち、金属ナノ粒子中に水素原子が導入することによって、金属ナノ粒子中の水素濃度が上がり、当該水素濃度が上がるとさらに金属ナノ粒子中の電子の性質が変化し質量が大きな値となる。重い電子は水素原子核と原子を形成し、重い電子が核外電子になると、電子軌道半径が縮み、重電子水素原子間の核間距離も縮む。その結果、反応体２６では、トンネル効果による重電子水素原子間の核融合反応発生確率が上がり、核融合反応が起こり易くなる。例えば、Ｐｄからなる金属ナノ粒子中の場合、電子質量が２倍に増えると、トンネル効果による核融合反応発生確率は１０桁増加し、核融合反応が起こり易くなり得る。
【００３９】
なお、反応体２６は、重電子水素原子間の核融合反応発生確率を増やすために、例えばアルカリ類や、アルカリ土類原子（例として水素原子構造を持つ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ等）を金属ナノ粒子の表面に添附してもよく、これにより金属ナノ粒子中での電子の受け渡し作用を大幅に増加させることができ、一段と核融合反応発生確率を上げることができる。本発明の発熱装置１では、このようにして核融合反応を安定的に起こさせ、核融合反応時に生成される大きなエネルギーによって、安定的に発熱し得る。
【００４０】
（１−５）検証試験
次に、図１に示すような発熱装置１を用意し、上述したプラズマ処理及び発熱反応処理を実行し、反応炉２周辺での中性子の測定と、反応炉２の温度測定とを行った。ここでは、先ず始めに、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されていないＮｉ（純度９９．９％）でなる反応体を用意し、これを反応炉２内に設置した。次いで、プラズマ処理を行うため、真空排気手段１０によって反応炉２内を真空排気し、反応炉２内を１０−６気圧程度とした。
【００４１】
続いて、この状態で巻回型反応体２５及び反応体２６に１［ｋＶ］の電圧を印加してグロー放電を発生させ、反応炉２内に当該グロー放電を３０時間発生させ続けた。その後、この時点で反応体２６を反応炉２から取り出して、反応体２６の表面状態をＳＥＭ写真等により確認したところ、粒径が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が密集するように形成され、表面が凹凸状になっていることが確認できた。
【００４２】
これとは別に、発熱反応処理を行うため、反応体２６を反応炉２から取り出すことなく、上述したように電極対に１［ｋＶ］を印加してグロー放電を発生させ続け、反応炉２内を１０−６気圧程度とし、ガス供給手段３により反応炉２内に重水素ガスをガス圧１０-２気圧で供給した。これにより発熱装置１では、１〜２分後に中性子測定手段１９によって中性子が測定された。
【００４３】
次いで一旦、グロー放電を中止し、反応炉２内に重水素ガスを補給した後、十分に電極対を冷却し、再び電極対に１［ｋＶ］の電圧を印加してグロー放電を発生させた。これにより中性子測定手段１９によって、再び中性子を測定し始め、この後、中性子を数時間継続して測定した。ここで、中性子の測定結果を図３に示す。図３に示すように、この発熱装置１では、グロー放電を起こさせるために電極対に電圧を供給した後から急激に中性子が発生していることから、反応炉２内で中性子発生を伴う核融合反応が起こっていることが推測できた。また、このような中性子の発生数は、電極対の放電電圧によって制御でき、電圧の指数関数で発生中性子数が増加することが確認できた。なお、安定的な中性子の発生は、電圧の供給により、１０６個が得られた。発熱反応を２００秒間継続させたときの反応体２６の単位面積あたりの中性子発生量を計算したところ１０５個であった。
【００４４】
また、中性子の測定と同時に、反応炉２の温度を熱電対１８で測定したところ、図４に示すような結果が得られた。図４から、中性子が発生した後、反応炉２の温度が上昇していることが確認でき、これによりこの発熱装置１は反応炉２から熱を生成できることが確認できた。なお、中性子の発生に遅れて温度上昇が測定されたのは、発熱箇所と熱電対１８の設置場所がずれているためであり、温度上昇に熱伝導に要する時間分だけ遅れが生じたからである。なお、図４中、△Ｔ１〜△Ｔ５は、反応炉２の筒状部２aに沿って所定間隔を空けて設けられた箇所を示している。因みに、このとき電極対間に流れた電流は３０［ｍＡ］であった。すなわち、電力としては３０［Ｗ］となる。これから熱発生量は１［ｋＷ］となり、入力に対する発熱量は３３倍に達した。
【００４５】
（１−６）作用及び効果
以上の構成において、本発明に係る発熱装置１では、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズでなり、水素吸蔵金属からなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された反応体２６を反応炉２内に設け、重水素ガス雰囲気となった反応炉２内で巻回型反応体２５及び反応体２６でプラズマを発生させてエネルギーを与える発熱反応処理を行うようにした。これにより発熱装置１では、水素原子が反応体２６の金属ナノ粒子内に吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができる。
【００４６】
また、この発熱装置１では、表面に金属ナノ粒子が形成されていない反応体を反応炉２内に設けた場合でも、発熱反応処理を行う前に、反応炉２内を真空雰囲気とし、巻回型反応体２５及び反応体により起こるグロー放電により反応炉２内にプラズマを発生させるプラズマ処理を行うことにより、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を反応体２６の表面に形成できる。さらに、発熱装置１では、発熱反応処理前にプラズマ処理を行うことで、反応体２６の表面にある酸化被膜を除去でき、かくして、発熱反応処理時に、反応体２６の表面を、水素原子が反応体２６の金属ナノ粒子内に吸蔵可能な活性状態にでき、核融合反応を起こさせることができる。
【００４７】
また、この実施の形態の場合、反応体２６は、表面が細線により網目状に形成されていることから、細線の直径を小さくするだけで表面の厚さを容易に薄くでき、表面の厚さを、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成し易い最適な薄さにできる。さらに、反応体２６では、表面を網目状に形成したことにより、表面積を増やすことができ、その分、水素原子を吸蔵させる金属ナノ粒子の形成領域を広くでき、発熱が生じる反応箇所を増やすことができる。
【００４８】
また、この発熱装置１では、電源２０から配線２２ｂを介して反応炉２に電圧を印加するとともに、反応体２６を反応炉２の内壁に接するようにして当該反応体２６で反応炉２の内壁を覆うようにしたことにより、反応体２６を電極として機能させつつ、それと同時に反応体２６によって反応炉２の内壁がグロー放電による電子照射によって削られるのを防ぐことができる。
【００４９】
さらに、発熱装置１では、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体２５の細線３６の表面にもナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するようにした。これにより発熱装置１では、巻回型反応体２５の細線３６表面の金属ナノ粒子内にも水素原子が吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができる。
【００５０】
以上の構成によれば、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズでなり水素吸蔵金属でなる複数の金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）が表面に形成された反応体２６を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置するようにしたことにより、水素原子が反応体２６の金属ナノ粒子内に吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００５１】
（２）第２の実施の形態
（２−１）第２の実施の形態による発熱装置の構成
図１との対応部分に同一符号を付して示す図５において、４１は第２の実施の形態に係る発熱装置を示し、反応炉４２の構成と、電極対の構成とが第１の実施の形態とは相違している。また、この第２の実施の形態による発熱装置４１では、発熱反応処理時、電極対によりプラズマを発生させずに、ヒータにより反応炉４２内を加熱し、加熱した反応炉４２内に重水素ガスを供給することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させている点で、上述した第１の実施の形態による発熱装置とは異なっている。さらに、この発熱装置４１では、過剰熱が発生した後に、電極対によりプラズマを発生させることで、発熱温度がさらに上昇し、プラズマを停止させても、重水素ガスを反応炉４２内に供給し続ける限り、温度上昇した高温の熱を生成し続けることができる点でも、第１の実施の形態とは相違している。
【００５２】
なお、この発熱装置４１は、その他の構成については上述した第１の実施の形態と同じであることから、ガス供給手段３や真空排気手段１０、電源２０等の図示や、その説明は省略する。実際上、この実施の形態の場合、反応炉４２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等で形成された筒状部４３ａ及び壁部４３ｂ,４３ｃを備え、筒状部４３ａの両端開口部が、ガスケット（図示しない）を介して壁部４３ｂ,４３ｃにより閉塞されており、筒状部４３ａ及び壁部４３ｂ,４３ｃで密閉空間を形成し得る。
【００５３】
この場合、筒状部４３ａには、開口視認部３０が設けられた開口部２９と対向するように他の開口部４５が側面部に穿設されており、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等でなる筒状の配管連通部４６の中空領域と開口部４５とが連通するように、当該配管連通部４６の一端が側面部に接合されている。配管連通部４６の他端には、壁部４７が設けられており、ガス供給管８、真空排気管１３及び圧力測定用配管４８の管内部と、反応炉４２内とが連通するように、これらガス供給管８、真空排気管１３及び圧力測定用配管４８が壁部４７に設けられている。なお、圧力測定手段１５は、圧力測定用配管４８に設けられており、圧力測定用配管４８を介して反応炉４２内の圧力を測定し得る。
【００５４】
かかる構成に加えて、反応炉４２には、炉内に巻回型反応体５０,５１からなる電極対が設けられており、さらに反応炉４２の筒状部４３ａの内壁を覆うように反応体２６が設けられている。なお、この実施の形態の場合には、筒状部４３ａに穿設された開口部２９,４５と対向するように巻回型反応体５０,５１が炉内に配置されており、開口部４５に設けた配管連通部４６からの重水素ガスが巻回型反応体５０,５１に直接吹き付けることができるとともに、開口部２９に設けた開口視認部３０の中空領域から巻回型反応体５０,５１の様子を作業者が直接目視確認し得るようになされている。
【００５５】
ここで、この実施の形態の場合、発熱装置４１では、上述した第１の実施の形態とは異なり反応体２６を電極として機能させずに、これとは別に反応炉４２内に設けた巻回型反応体５０,５１を陰極及び陽極として機能させ、プラズマ処理等を行う際、これら巻回型反応体５０,５１を電極対としてグロー放電を起こさせ、炉内にプラズマを発生させ得るようになされている。反応体２６は、上述した第１の実施の形態と同様の構成を有しており、電極として機能しないものの、巻回型反応体５０,５１を電極対としたプラズマ処理（ここで、プラズマ処理とは、密閉空間とした反応炉４２内の気体を真空排気し、炉内の圧力を１０〜５００［Ｐａ］として、電極対に６００〜１０００［Ｖ］の電圧を印加して６００〜１００時間、グロー放電を起こさせて反応体２６の温度を５００〜６００［℃］まで上昇させることを言う）によりナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成され、これにより真空状態が保持された反応炉４２内でヒータにより加熱された後、重水素ガスが供給されると、これら金属ナノ粒子内に水素原子を吸蔵し得、核融合反応が起こり得る。
【００５６】
巻回型反応体５０は、電極保持部５４の先端に設けられており、当該電極保持部５４により反応炉４２内の中央に配置され得る。電極保持部５４は、電極導入部５７を介して図示しない電源に接続され、当該電源からの電圧を巻回型反応体５０に印加し得る。なお、電極保持部５４は、壁部４３ｂに穿設された開口部５５から反応炉４２内に挿通され、当該開口部５５に設けた絶縁部材５６により保持されているとともに、開口部５５において当該絶縁部材５６により壁部４３ｂと非接触となるように配置され、反応炉４２と電気的に絶縁されている。巻回型反応体５０は、例えばＰｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる細線５３が、Ａｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）等の導通部材でなる支持部５２に螺旋状に巻き付けられた構成を有し、プラズマ処理によって細線５３の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成させることができる。これにより巻回型反応体５０でも、真空状態が保持された反応炉４２内でヒータにより加熱されるとともに、重水素ガスが供給されると、これら金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、核融合反応が起こり得る。
【００５７】
なお、巻回型反応体５０における細線５３の表面に形成される金属ナノ粒子のサイズや形状は、反応体２６の表面に形成される金属ナノ粒子と同様である。すなわち、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が当該表面に埋め込まれたような形状（例えば、半球状や、半楕円状、又は半卵状）でなる湾曲表面を有した複数の金属ナノ粒子が形成され得る。
【００５８】
因みに、反応体２６をＮｉにより形成し、巻回型反応体５０における細線５３をＰｂにより形成したところ、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、Ｎｉで形成した反応体２６ほどではないが、表面に金属ナノ粒子同士が接触するようにして形成され、複数の金属ナノ粒子が密集する領域も形成された（後述する図８に示す）。また、巻回型反応体５０における細線５３の表面に形成される金属ナノ粒子は、反応体２６の表面に形成される金属ナノ粒子と同様に、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズに形成され、好ましくは３００［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下、さらには５［ｎｍ］以下に形成されていることが望ましく、金属ナノ粒子の幅を小さくすることで、少ない重水素ガスの供給量で核融合反応が起こり易くなり得る。
【００５９】
なお、この場合であっても、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、反応体２６の表面と同様に、金属ナノ粒子の幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］で、これら微小な金属ナノ粒子の互いの距離が熱運動によって接触しない距離、好ましくは粒径の３倍以上の距離を設けて形成されていることが望ましい。この場合、反応体の表面には、金属ナノ粒子が、例えば１［ｃｍ２］あたり、４×１０８個形成されていることが好ましく、さらに微小な金属ナノ粒子が点在するように形成されていることが望ましい。
【００６０】
なお、反応炉４２には、巻回型反応体５０の支持部５２に熱電対５８が接触するように配置されている。これにより巻回型反応体５０は、熱電対５８によって温度が測定され、熱電対５８に接続されたコンピュータ等により作業者が温度確認し得るようになされている。この場合、熱電対５８は、アルミナ管の内部にＫ型の熱電対素子が挿入された構成を有し、壁部４３ｂにおいて絶縁部材５９により保持され、反応炉４２と絶縁されている。
【００６１】
巻回型反応体５０と対をなす他方の巻回型反応体５１は、電極保持部６２の先端に設けられており、当該電極保持部６２によって、一方の巻回型反応体５０と対向するように炉内に配置されている。なお、電極保持部６２は、壁部４３ｂに設けた絶縁部材６３により保持された電極導入部６４に接続されている。電極導入部６４は、図示しない電源に接続されており、当該電源からの電圧を、電極保持部６２を介して巻回型反応体５１に印加し得る。これにより巻回型反応体５１は電源から電圧が印加されて陰極又は陽極として機能し得る。
【００６２】
巻回型反応体５１は、例えばＰｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属で形成された軸部６０に、同じくＰｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属で形成された細線６１が螺旋状に巻き付けられた構成を有し、軸部６０の根本が電極保持部６２の先端に取り付けられている。この巻回型反応体５１も、上述した巻回型反応体５０と同様に、プラズマ処理によって、軸部６０や細線６１の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成させることができる。かくして、巻回型反応体５１でも、真空状態が保持された反応炉４２内に重水素ガスが供給されると、軸部６０や細線６１の表面に形成された金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、核融合反応が起こり得る。なお、巻回型反応体５１の軸部６０や細線６１の表面に形成される金属ナノ粒子は、上述した巻回型反応体５０の細線５３の表面に形成される金属ナノ粒子と同様の構成を有することから、ここではその説明は省略する。
【００６３】
かくして、第２の実施の形態による発熱装置４１は、プラズマ処理によって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成し得、続けて、図示しないヒータにより巻回型反応体５０,５１や反応体２６が加熱された状態で、真空状態が保持された反応炉４２内に重水素ガスが供給されると、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の表面にある金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、その結果、反応炉４２内で核融合反応を起こさせ、発熱し得るようになされている。ここで、ヒータにより巻回型反応体５０,５１や反応体２６を加熱する際の加熱温度は、２００[℃]以上、さらに好ましくは２５０[℃]以上であることが望ましい。
【００６４】
また、この第２の実施の形態による発熱装置４１では、このような反応炉４２内で発熱している際に、電極対によりグロー放電を起こさせてプラズマを発生させると、発熱温度がさらに上昇し、当該プラズマを停止させても、反応炉４２内を水素ガス雰囲気に維持し続ける限り、そのまま温度上昇した状態を維持し続けることができる。
【００６５】
（２−２）検証試験
次に、図５に示した発熱装置４１を用い、反応炉４２が発熱するか否かについて検証試験を行った。ここでは、体積１５［ｌ］、重量５０［ｋｇ］の反応炉４２をステンレス（ＳＵＳ３０６）で形成した。また、この検証試験では、縦横３０［ｍｍ］、厚さ２［ｍｍ］のＡｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）で形成された支持部５２に、直径０．１［ｍｍ］、長さ１０００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線５３を１５回巻き付けた巻回型反応体５０を用い、また、直径３［ｍｍ］、長さ５０［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる軸部６０に、直径１［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線６１を隙間なく螺旋状に巻き付けた巻回型反応体５１を用いた。また、この検証試験では、直径０．１［ｍｍ］のＮｉ（純度９９．９％）でなる細線で表面が網目状に形成されている筒状の反応体２６を用いた。
【００６６】
次いで、これら巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をアルコールとアセトンで超音波洗浄を行い、油脂の汚染が起きないように洗浄状態を保って反応炉４２内に設置した。なお、この反応炉４２は全体が接地電位となっている。また、巻回型反応体５０の温度を直接計るための熱電対５８は直径１．６［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＫ型でステンレス被覆型のものを用い、さらにステンレス外皮の外側を直径３［ｍｍ］、長さ１００［ｍｍ］のアルミナ管で絶縁し、先端部分を巻回型反応体５０表面に接触させた。
【００６７】
そして、先ず始めにプラズマ処理として、反応炉４２内の気体を真空排気してゆき、反応炉４２内を数Ｐａの真空雰囲気とした後、巻回型反応体５０を陽極とし、６００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０［ｍＡ］程度で６００秒程度放電させた。次に、電極電圧を変えて巻回型反応体５０を陰極とし、６００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０［ｍＡ］程度で１２００秒程度放電させた。この過程を５回繰り返した後、反応炉４２から反応体２６と巻回型反応体５０を取り出してその表面をＳＥＭ写真により観察した。
【００６８】
ここで、図６Ａは、上述したプラズマ処理を行う前の反応体２６の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面には形成されておらず、平坦な表面であることが確認できた。一方、図７は、上述したプラズマ処理を行った後の反応体２６の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面に形成され、表面が凹凸状になっていることが確認できた。また、これら金属ナノ粒子は、半球状、半楕円状等、湾曲表面になっていることが確認できた。
【００６９】
また、図６Ｂは、上述したプラズマ処理を行う前の巻回型反応体５０における細線５３の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、当該巻回型反応体５０でも幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面には形成されておらず、平坦な表面であることが確認できた。一方、図８は、上述したプラズマ処理を行った後の巻回型反応体５０における細線５３の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面に形成され、表面が凹凸状になっていることが確認できた。また、この場合も金属ナノ粒子は、半球状、半楕円状等、湾曲表面になっていることが確認できた。なお、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、反応体２６ほどではないが、表面に金属ナノ粒子同士が接触するようにして形成され、複数の金属ナノ粒子が密集する領域も形成されることが確認できた。
【００７０】
ここで、巻回型反応体５０について、プラズマ処理後の細線５３の表面をさらに拡大して観察したところ、図９Ａ及び図９Ｂに示すようなＳＥＭ写真が得られた。この図９Ａ及び図９Ｂから、幅が１００［ｎｍ］以下の金属ナノ粒子が形成されており、金属ナノ粒子の表面にさらに幅が小さい微小な金属ナノ粒子が形成される等、表面が凹凸状に形成されていることが確認できた。因みに、この検証試験では、直径０．１［ｍｍ］のＰｄの細線５３を支持部５２に巻き付けた巻回型反応体５０を用いたが、直径１［ｍｍ］のＰｄの細線を支持部５２に巻き付けた巻回型反応体を用いて検証試験を行ったところ、放電を１０［ｋｓ］継続し、これを１０回繰り返すことにより、当該細線の表面に十分活性な金属ナノ粒子を形成できることが確認できた。
【００７１】
次いで、この検証試験では、反応炉４２内の真空状態を保持し、図示しないヒータによって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を１００〜２００［℃］で３時間程度、加熱活性化し、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６から、軽水素、Ｈ２Ｏ、さらに炭化水素系のガスを放出させて不純物を取り除いた。
【００７２】
次いで、発熱反応処理として、第２の実施の形態による発熱装置４１の検証試験では、図１０及び図１１に示すように、反応炉４２内の真空状態を保持したまま段階的に巻回型反応体５０を加熱してゆき、室温差１４０[℃]のとき、ガス供給管８から反応炉４２内に重水素ガスを１００［Ｐａ］で導入した。ここで、図１０は、電極対に印加した電圧を示し、図１１は、ヒータにより巻回型反応体５０を段階的に加熱していったときからの巻回型反応体５０の温度を示す。なお、図１１に示す温度は、巻回型反応体５０の温度と、室温との差（室温差）である。
【００７３】
この検証試験では、図１１に示すように、巻回型反応体５０を段階的に室温差１４０［℃］まで加熱した後、反応炉４２内に重水素ガスを１００［Ｐａ］（すなわち１００［ｍｌ］）で供給すると、電極対によってプラズマを発生させなくても、直ぐに室温差が２２０［℃］まで上昇した。その後、図１０及び図１１に示すように、巻回型反応体５０の細線５３（図１０中ではＰｄ細線と呼ぶ）の表面を活性化させるため、電極対に印加する電圧値を４５［Ｖ］まで上昇させて４０００秒間プラズマによる活性化処理を行ったところ、さらに３０［℃］温度上昇して２５０℃となった。その後、電極対に印加する電圧値を３２［Ｖ］まで下げてプラズマを停止させても、重水素ガスを反応炉４２から排出するまで、温度上昇した状態がそのまま安定して継続した。
【００７４】
また、この際、中性子測定手段によって反応炉４２の周囲の中性子を測定したところ、重水素ガスを反応炉４２内に導入し巻回型反応体５０が発熱し始めてから、中性子測定手段において中性子が測定された。このように巻回型反応体５０における発熱と、中性子の測定とから、反応炉４２内では核融合反応が起こっていると推測できる。因みに、図１０及び図１１に示すように、２５０［℃］で安定して発熱している状態になった後、再び巻回型反応体５０の細線５３の表面を活性化させるため、電極対に電圧を印加しグロー放電を起こさせ、プラズマによる活性化処理を行ったが、さらなる温度上昇は確認できなかった。以上の検証試験により、第２の実施の形態に係る発熱装置４１では、巻回型反応体５０，５１や反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成し、当該表面を活性化させた後、反応炉４２内に重水素ガスを供給することにより核融合反応を起こさせて熱を生成できることが確認できた。
【００７５】
（２−３）作用及び効果
以上の構成において、本発明に係る発熱装置４１でも、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６を反応炉４２内に設け、反応体２６をヒータにより加熱してエネルギーを与え、真空状態に保持された反応炉４２内に重水素ガスを供給し、反応炉４２内を重水素ガス雰囲気とした。また、発熱装置４１では、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体５０の細線５３や巻回型反応体５１の表面にもナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するようにした。これにより発熱装置４１では、ヒータの加熱によりエネルギーが与えられることにより、巻回型反応体５０，５１や反応体２６の金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして加熱温度以上の熱を従来よりも安定的に生成し得る。
【００７６】
また、この発熱装置４１では、重水素ガス雰囲気となる反応炉内で、電極対によりプラズマを発生させると、発熱が促進して発熱温度がさらに上昇し、当該プラズマを停止させても、反応炉４２内を重水素ガス雰囲気に維持し続ける限り、そのまま温度上昇した状態を維持し続けることができる。
【００７７】
また、発熱装置４１では、反応体２６及び巻回型反応体５０に加え、さらに巻回型反応体５１を設け、この巻回型反応体５１にも複数の金属ナノ粒子が形成されることから、当該金属ナノ粒子が形成されている領域が増え、その分、水素原子が金属ナノ粒子内に吸蔵され易くなり、核融合反応が起こる確率を高くできる。
【００７８】
（３）第３の実施の形態
図１との対応部分に同一符号を付して示す図１２において、６５は第３の実施の形態による発熱装置を示し、上述した第１の実施の形態とは、反応炉２内に設置される電極対の構成が相違している。実際上、この発熱装置６５における反応炉２には、反応炉２の中心軸上に、例えば陽極として機能する巻回型反応体６６と、陰極として機能する内側反応体７２とが直列に配置されており、同じく陰極として機能する筒状の反応体２６の中空領域内に、これら巻回型反応体６６及び内側反応体７２が配置されている。
【００７９】
この実施の形態の場合、反応炉２には、筒状部２ａの内壁に反応体２６が接するように設けられているとともに、一方の壁部２ｃに対して内側反応体７２が立設されている。反応炉２は、図示しない電源に接続された配線が外壁に接続された構成を有し、電源から配線を介して反応炉２に電圧が印加されると、当該反応炉２に接した反応体２６及び内側反応体７２にも電圧を印加し得るようになされている。
【００８０】
この実施の形態の場合、壁部２ｂの開口部２８には、絶縁部材２７が設けられており、アルミナ絶縁管で覆われた棒状の電極導入部７１が当該絶縁部材２７により保持されている。電極導入部７１は、絶縁部材２７によって反応炉２と絶縁状態が保たれた状態で反応炉２内にその先端が配置され、当該先端に巻回型反応体６６を有する。巻回型反応体６６は、電極導入部７１の先端に接続された軸部６９を有し、軸部６９に細線７０が螺旋状に巻き付けられている。また、巻回型反応体６６は、軸部６９の先端に拡径状の支持部６７が設けられており、当該支持部６７にも細線６８が巻き付けられている。巻回型反応体６６は、図示しない電源に接続された配線が電極導入部７１に接続されており、当該配線及び電極導入部７１を介して電源から電圧が印加され得る。
【００８１】
ここで巻回型反応体６６を構成する軸部６９及び細線６８,７０は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属により形成されている。これにより巻回型反応体６６は、上述した反応体２６と同様に、プラズマ処理が行われることにより、軸部６９及び細線６８,７０の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されるとともに、表面の酸化被膜が除去されて水素原子を吸蔵可能な活性状態となり得る。なお、支持部６７は例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）等の導通部材で形成され得る。
【００８２】
かかる構成に加えて、内側反応体７２は、内部が中空状の四角柱状に形成されており、その表面が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる細線により網目状に形成されている。この内側反応体７２は、底面部が壁部２ｃに固着されて反応炉２と導通状態となっており、電源から反応炉２を介して電圧が印加されることで電極として機能し得る。また、この内側反応体７２は、底面部と対向する天面部が、巻回型反応体６６の支持部６７と所定距離を設けて対向するように配置されており、当該巻回型反応体６６と電極対を構成しグロー放電を起こしてプラズマを発生させ得る。
【００８３】
ここで、この内側反応体７２も、反応体２６や巻回型反応体６６と同様に、プラズマ処理が行われることにより、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成されるとともに、当該表面の酸化被膜が除去され、水素原子を吸蔵可能な活性状態となり得る。また、この発熱装置６５では、内側反応体７２に加えて反応炉２の内壁に設けた反応体２６も電極として機能し得、当該反応体２６と巻回型反応体６６とでも電極対を構成し、これら反応体２６及び巻回型反応体６６でもグロー放電を起こしてプラズマを発生させ得る。
【００８４】
以上の構成において、この発熱装置６５でも上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば発熱装置６５では、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６及び内側反応体７２を反応炉２内に設け、反応体２６及び内側反応体７２をヒータにより加熱してエネルギーを与え、真空状態に保持された反応炉４２内に重水素ガスを供給し、反応炉４２内を重水素ガス雰囲気とした。これにより発熱装置６５では、水素原子が反応体２６及び内側反応体７２の金属ナノ粒子内に吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００８５】
また、この発熱装置６５では、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体６６の軸部６９及び細線６８,７０の表面にもナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するようにした。これにより発熱装置６５では、ヒータの加熱によりエネルギーが与えられることにより、軸部６９及び細線６８,７０の表面にある金属ナノ粒子内にも水素原子が吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００８６】
（４）他の実施の形態
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態においては、金属ナノ凸部として、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が当該表面に埋め込まれたような形状でなる湾曲表面を有した金属ナノ粒子について述べたが、本発明はこれに限らず、図１３Ａに示すように、幅がナノサイズでなる帯状の金属ナノ凸部８３を適用してもよく、また、図１３Ａに示すように、板状の反応体８０としてもよい。
【００８７】
この場合、反応体８０は、例えば水素吸蔵金属で形成された厚さ０．５[ｍｍ]の基板８２上に、水素吸蔵金属で形成された幅が１０００［ｎｍ］以下の帯状の金属ナノ凸部８３と、帯状の凹部８４とを一定の間隔で交互に配置した構成を有している。このような帯状の金属ナノ凸部８３は、エッチング技術等を用いれば、例えば幅が５［ｎｍ］のナノサイズでなる帯状に容易に形成し得る。このように金属ナノ凸部８３は、反応炉内に反応体を設置する前に予めエッチング技術等を用いて反応体の表面に形成しておいてもよい。
【００８８】
そして、このように、表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ凸部８３が形成されている水素吸蔵金属からなる反応体８０を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置することにより、水素原子が反応体８０の金属ナノ凸部８３内に吸蔵され、当該金属ナノ凸部８３内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ凸部８３内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００８９】
また、その他の実施の形態として、図１３Ｂに示すように、水素吸蔵金属からなる基板８２上に、格子状に形成された凹部８４を形成し、幅が１０００［ｎｍ］以下の立方体状の水素吸蔵金属でなる金属ナノ凸部８５がマトリクス状に配置された反応体８１を適用してもよい。この場合でも、表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ凸部８５が形成されている水素吸蔵金属からなる反応体８１を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置することにより、水素原子が反応体８１の金属ナノ凸部８５内に吸蔵され、当該金属ナノ凸部８５内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ凸部８５内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００９０】
このように金属ナノ凸部は、幅が１０００［ｎｍ］以下、好ましくは３００［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下、さらには５［ｎｍ］以下に形成されていることが望ましく、その形状は帯状や、直方体状等その他種々の形状であってもよい。
【００９１】
（４−１）重水ガス、軽水素ガス、及び軽水ガスの利用について
上述した実施の形態による発熱装置１，４１，６５では、重水素（Ｄ２）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を重水素ガス雰囲気とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、重水（Ｄ２Ｏ）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を重水ガス雰囲気としてもよく、また軽水素（Ｈ２）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を軽水素ガス雰囲気としてもよく、さらには軽水（Ｈ２Ｏ）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を軽水ガス雰囲気としてもよい。
【００９２】
すなわち、重水素ガスの替わりに、重水ガスや、軽水素ガス、又は軽水ガスを用いた第１の実施の形態による発熱装置１（図１）でも、重水素ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気となった反応炉２内で巻回型反応体２５及び反応体２６でプラズマを発生させてエネルギーを与える発熱反応処理を行うことで、水素原子が反応体２６や巻回型反応体２５の金属ナノ粒子内に吸蔵され得る。これにより発熱装置１では、金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができる。
【００９３】
また、第２の実施の形態による発熱装置４１（図５）でも、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６及び巻回型反応体５０，５１を反応炉４２内に設け、これら反応体２６及び巻回型反応体５０，５１をヒータにより加熱してエネルギーを与え、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを、真空状態に保持された反応炉４２内に供給する。これにより発熱装置４１でも、巻回型反応体５０，５１や反応体２６の金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして加熱温度以上の熱を従来よりも安定的に生成し得る。
【００９４】
さらに、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いた第２の実施の形態による発熱装置４１でも、上述と同様に、過剰熱発生後、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気とした反応炉４２内で、電極対によりプラズマを発生させると、発熱が促進して発熱温度がさらに上昇し、当該プラズマを停止させても、反応炉４２内を重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気に維持し続ける限り、そのまま温度上昇した状態を維持し続けることができる。
【００９５】
さらに、第３の実施の形態による発熱装置６５（図１２）でも、重水素ガスの替わりに、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いることができ、これら重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いても、上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、図１２に示す発熱装置６５でも、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６及び内側反応体７２を反応炉２内に設け、反応体２６及び内側反応体７２をヒータにより加熱してエネルギーを与え、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを、真空状態に保持された反応炉４２内に供給する。
【００９６】
重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気の反応炉４２内では、水素原子が反応体２６及び内側反応体７２の金属ナノ粒子内に吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００９７】
また、このような重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いた発熱装置６５でも、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体６６の軸部６９及び細線６８,７０の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成することもでき、ヒータの加熱によりエネルギーが与えられると、軸部６９及び細線６８,７０の表面にある金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、当該金属ナノ粒子内の電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、金属ナノ粒子内での水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００９８】
（４−２）重水素ガス、重水ガス、軽水ガス、及び軽水素ガスを用いた検証試験について
次に、図５に示した構成の発熱装置４１を用いて、重水素ガス、重水ガス、軽水ガス、及び軽水素ガスを用いたときの出力総エネルギー等について調べる検証試験を行った。ここで、検証試験に用いる発熱装置４１は、直径０．０５［ｍｍ］のＮｉ（純度９９．９％）でなる細線により、１００メッシュの網目が形成され、高さ３０［ｃｍ］、幅３０［ｃｍ］の反応体２６を用意し、この反応体２６の外周面が反応炉４２内の内壁に沿って密着するように設置した。なお、この段階では、円筒状の反応体２６の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されていない。
【００９９】
また、この検証試験では、縦横３０［ｍｍ］、厚さ２［ｍｍ］のＡｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）で形成された支持部５２に、直径０．２［ｍｍ］、長さ１０００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線５３を１５回巻き付けた巻回型反応体５０を用いた。さらに、この検証試験では、直径３［ｍｍ］、長さ５０［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる軸部６０に、直径１［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線６１を隙間なく螺旋状に巻き付けた巻回型反応体５１を用いた。
【０１００】
次いで、これら巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をアルコールとアセトンで超音波洗浄を行い、油脂の汚染が起きないように洗浄状態を保って反応炉４２内に設置した。なお、この反応炉４２は全体が接地電位となっている。また、巻回型反応体５０の温度を直接計るための熱電対５８は直径１．６［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＫ型でステンレス被覆型のものを用い、さらにステンレス外皮の外側を直径３［ｍｍ］、長さ１００［ｍｍ］のアルミナ管で絶縁し、先端部分を巻回型反応体５０表面に接触させた。なお、電極対となる巻回型反応体５０,５１は、陽極及び陰極の極性を変えることができる。
【０１０１】
次いで、先ず始めにプラズマ処理として、反応炉４２内の気体を真空排気してゆき、反応炉４２内を数Ｐａの真空雰囲気とした後、巻回型反応体５０を陽極、他方の巻回型反応体５１を陰極とし、６００〜８００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０［ｍＡ］程度で６００秒程度放電させた。次に、電極電圧を変えて巻回型反応体５０を陰極、他方の巻回型反応体５１を陽極とし、６００〜８００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０〜３０［ｍＡ］程度で１０３〜１０４秒程度放電させた。
【０１０２】
次いで、この検証試験では、プラズマ処理として、反応炉４２内の真空状態を保持し、図示しないヒータによって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を加熱して活性化させた。巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の加熱は、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６から、軽水素、Ｈ２Ｏ、さらに炭化水素系のガスが放出されなくなるまで行った。具体的には、ヒータによって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を１００〜２００［℃］で３時間程度、加熱活性化し、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６から、軽水素、Ｈ２Ｏ、さらに炭化水素系のガスを放出させて不純物を取り除いた。
【０１０３】
さらに、この検証試験では、プラズマ処理として、巻回型反応体５０を陽極とし、６００〜８００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０〜３０［ｍＡ］程度で１０［ｋｓ］秒程度放電させた。このようにして巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成した。なお、このようなプラズマ処理後、重水素ガスを反応炉４２内に供給し、反応炉４２内のガス圧力を調べたところ、当該ガス圧力が１７０［Ｐａ］から４０［Ｐａ］に低下することが確認できた。このことから、試料金属たる巻回型反応体５０,５１及び反応体２６が６．５［ｃｍ３］の重水素ガスを吸収したことが確認できた。
【０１０４】
また、このようなナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を用い、反応炉４２内において核融合反応を起こさせる発熱反応処理を行った。この検証試験では、発熱反応処理として、反応炉４２内を真空状態に保持しつつ、ガス供給手段３によって反応炉４２内に供給されるガスの種類や、ガス供給時のガス圧力、電極対を加熱するヒータの入力加熱ワット数を変え、反応炉４２の温度等の各種数値を調べた。ここでは先ず始めに、反応炉４２内に供給するガスとして重水素ガスを用いたときの結果を、下記の表１に示す。
【０１０５】
【表１】
2015008859.tif 000003
【０１０６】
表１において、１列目の「Ｎｏ.」は試験番号であり、２列目の「Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐａ」は重水素ガスのガス圧力（Ｐａ）であり、３列目の「Ｉｎｐｕｔ Ｗａｔｔ」はヒータの入力加熱ワット数（Ｗ）であり、４列目の「Ｏｕｔ ｐｕｔ／Ｗ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」は電極（巻回型反応体５０）の温度から計算した熱出力(Ｗ)であり、５列目の「Ｏｕｔ ｐｕｔ／Ｗ Ｒｅａｃｔｏｒ」は反応炉４２の温度から計算した熱出力(Ｗ)である。
【０１０７】
また、表１において、６列目の「Ｔｉｍｅ ｋｓ」は過剰熱継続時間(ｋｓ)であり、７列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」は電極（巻回型反応体５０）の温度から求めた出力/入力比値であり、８列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｒｅａｃｔｏｒ」は反応炉４２の外壁温度から求めた出力/入力比であり、９列目の「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」は試験中における電極（巻回型反応体５０）の定常温度(℃)であり、１０列目の「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｃ Ｒｅａｃｔｏｒ」は試験中における反応炉４２の定常温度(℃)であり、１１列目の「Ｉｎｐｕｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｋＪ」は入力総エネルギー(ｋＪ)であり、１２列目の「Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｋＪ」は電極（巻回型反応体５０）の温度から計算した出力総エネルギー(ｋＪ)であり、１３列目の「Ｏｕｔｐｕｔ Ｒｅａｃｔｏｒ ｋＪ」は反応炉４２の外壁温度から計算した出力総エネルギー(ｋＪ)である。
【０１０８】
なお、試験番号Ｎｏ.６〜Ｎｏ.１３までは連続した一連の試験結果を示す。表１から、重水素ガスを用いた、いずれの場合でも、入力総エネルギー（１１列目）よりも大きな出力総エネルギー（１２列目及び１３列目）が得られており、過剰熱発生が観察でき、発熱装置４１により発熱可能であることが確認できた。
【０１０９】
次に、発熱装置４１において、重水素ガスを用いたときの発熱前後におけるガス成分について調べた。図１４Ａは、原料ガスである重水素ガスの質量分析結果であり、横軸にガスＭ／ｅの質量数を示し、縦軸に反応炉４２内のガス成分を分圧により示したものである。分圧値と、反応炉４２の体積５［ｌ］と、温度と、圧力とから、図１４Ａに示すような重水素ガスの標準状態のガス量を得た。図１４Ａに示すように、原料ガスである重水素ガスは、重水素が主であり、質量数４が２０２［Ｐａ］であった。また、その他に質量数３のＨＤ＋が４２［Ｐａ］、質量数２のＨ２＋が５［Ｐａ］であった。不純物としては、Ｈ２Ｏ＋あるいはＯＤ＋と推測される質量数１８が含まれていた。なお、質量数１７はＯＨ＋、質量数１９はＯＨＤ＋、質量数２０はＯＤ２＋と推定される。
【０１１０】
次に、発熱装置４１において発熱反応処理を行い、発熱反応処理後の反応炉４２内におけるガス成分を調べた。ここで、発熱反応処理としては、真空排気状態で重水素ガスを反応炉４２内に供給しつつ、ヒータにより電極（巻回型反応体５０）を約８４［ｋｓ］間加熱した。この際、初めの７［ｋｓ］はヒータへの入力を４６［Ｗ］とし、それ以後は８１［Ｗ］とした。なお、その間、反応炉４２内のガス排気を数回行ったが、過剰熱は継続して発生していた。
【０１１１】
図１４Ｂは、上述した発熱反応処理を行った後（すなわち、ヒータによる電極加熱を終了した後のことであり、以下、試験終了後とも呼ぶ）、１０［ｋｓ］間の反応炉４２内のガス成分を調べた結果を示す。図１４Ｂから、試験終了後では、質量数３であるＨＤ＋が多くなり、次に、質量数２であるＨ２＋と、質量数１９であるＯＨＤ＋とが多くなっていた。
【０１１２】
そして、さらに正確にガス成分の同定を行うために、発熱装置４１において重水素ガスを用いた熱発生試験を３０日間行った。図１５及び図１６は、このときのガス成分の増減を試験時間経過に沿って表した測定結果である。図１５及び図１６は、横軸が時間経過であり、縦軸がガス量を示しており、図１６は、図１５においてガス量１５［ｃｍ３］以下の領域を拡大したグラフである。図１５及び図１６中、「Ｔｏｔａｌ ｅｘｃｌｕｄｅ２」とは全ガス量を示す。なお、過剰熱は、入力８０［Ｗ］に対して、最低値で１５［Ｗ］となっていた。経過時間に１５［Ｗ］を乗すると発熱エネルギー、すなわちジュールとなる。このことからすると経過時間２．７［Ｍｓ］で４０［ＭＪ］と計算できる。
【０１１３】
図１５及び図１６から、検証試験の開始直後、重水素（Ｄ２＋）が主である質量数４が減少し、その後減少速度は落ちるが、時間経過に伴い直線的に減っていった。これに対して、重水素原子（Ｄ＋）と推測される質量数２が、質量数４（Ｄ２＋））とは逆に増加していった。このような水素分子の解離エネルギーは２５［℃］で４３６［ｋＪ／ｍｏｌ］、解離度は１０００［℃］で１．０×１０−７程度であった。また、ニッケルでなる反応体２６のヒータによる加熱を停止しても、この質量ガスは安定に存在していた。
【０１１４】
質量数３は、検証試験開始後、質量数２の質量減少に対し逆相関で増加していったが、その後は質量数４の挙動と対応して減っていった。また、質量数２８も時間とともに増加してゆき、その量は３０日で２．３［ｃｍ３］であった。それ以外の成分は殆ど変化しなかった。なお、質量数２以外の成分の総計は初めの変化以後、殆ど一定であった。そして、質量数３（ＨＤ＋）と、質量数４（Ｄ＋）は、ともにガス圧力と出力総エネルギーとに依存していたが、その傾向は逆であり、質量数３はガス圧力や出力総エネルギーが増えると増加するが、質量数４はガス圧力や出力総エネルギーが増えると減少した。このことは質量数４が質量数２や質量数３の生成に寄与していることを示している。なお、検証試験によって、質量数２（Ｈ２＋）は、出力総エネルギーが大きいほど発生量が増えるが、重水素ガスのガス圧力には依存せず、一方、質量数３（ＨＤ＋）は、重水素ガスのガス圧力と発熱量の増大によって増えることが分かった。
【０１１５】
また、重水素ガスに替えて重水ガスを用いて発熱装置４１における出力エネルギー等について調べたところ、下記の表２に示すような結果が得られた。
【０１１６】
【表２】
2015008859.tif 000004
【０１１７】
なお、この検証試験に用いる発熱装置４１では、上述の検証試験ではＰｄで形成していた他方の巻回型反応体５１をＮｉで形成し、Ｐｄでなる巻回型反応体５０を陽極とし、Ｎｉでなる巻回型反応体５１を陰極として反応炉４２内に重水ガスを供給し、これら巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱を行った。また、必要に応じて反応炉４２内にグロー放電によりプラズマを発生させた。そして、このときの発熱装置４１における出力エネルギー等を測定した。
【０１１８】
なお、表２中、Ｐｄ極とは巻回型反応体５０を示し、Ｎｉ極とは巻回型反応体５１を示す。表２から、発熱装置４１では、重水ガスを用いたいずれの場合でも、重水ガス雰囲気下の反応炉４２内で巻回型反応体５０，５１及び反応体２６をヒータにより加熱する発熱反応処理を行うことで、入力エネルギーを上回る出力エネルギーが得られており、発熱することが確認できた。なお、これら発熱装置４１では、表２の７行目及び８行目の「水素発生量」で示すように、発熱反応処理を行った際、水素が発生することも確認できた。
【０１１９】
ここで、発熱装置４１において、電極対となる巻回型反応体５０，５１をＰｄにより形成し、反応炉４２内に供給する原料ガスとして、重水素ガス、重水ガス、又は軽水ガスを用いたときの検証試験の結果を下記の表３に示す。
【０１２０】
【表３】
2015008859.tif 000005
【０１２１】
なお、表３において、２列目の「Ｇａｓ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ」は、用いたガスの種類を示し、３列目の「Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐａ」は、反応炉４２内にガスを供給する際のガス圧力を示し、４列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｈｅａｔ Ｗａｔｔ Ｗ」は、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を加熱する際のヒータの入力加熱ワット数（Ｗ）を示し、５列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｐｌａｓｍａ Ｖ」は、電極となる巻回型反応体５０,５１によりプラズマ放電を発生させる際の入力電圧値を示し、６列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｐｌａｓｍａ Ｗ」は、電極対となる巻回型反応体５０,５１によりプラズマ放電を発生させる際の入力ワット数を示し、７列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｔｏｔａｌ」は、ヒータによる入力加熱ワット数と、プラズマ放電時における電極対への入力ワット数とを合わせた全入力ワットを示す。
【０１２２】
また、表３において、８列目の「Ｔｉｍｅ ｋｓ」は、過剰熱継続時間を示し、９列目の「Ｈｅａｔ ｏｕｔ／Ｗ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｔｅｍｐ」は、電極（巻回型反応体５０）の温度から計算した発熱量を示し、１０列目の「Ｈｅａｔ ｏｕｔ／Ｗ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｏｒ ｔｅｍｐ」は、反応炉４２の外壁温度から計算した発熱量を示し、１１列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｔｅｍｐ」は、電極（巻回型反応体５０）の温度を基に計算した出力／入力比を示し、１２列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｏｒ ｔｅｍｐ」は、反応炉４２の外壁温度を基に計算した出力／入力比を示す。
【０１２３】
なお、重水素ガスを用いた試料Ｎｏ.３３では、プラズマ放電を行わず、かつヒータによる電極対の加熱も行っておらず、この場合、１１列目及び１２列目の出力／入力比から過剰熱が発生しないことが確認できた。
【０１２４】
一方、それ以外の試料では、１１列目及び１２列目の出力／入力比から過剰熱が発生していることが確認できた。発熱装置４１では、発熱反応処理時、重水素ガスだけでなく、重水ガスや軽水ガスを反応炉４２内に供給し、反応炉４２内を重水ガス雰囲気や軽水ガス雰囲気としても、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱することで過剰熱が発生することが確認できた。
【０１２５】
次に、発熱装置４１において、軽水素（Ｈ２）ガスを用いたときの検証試験の結果を表４に示す。この場合、巻回型反応体５０,５１をＮｉにより形成し、これら巻回型反応体５０,５１を電極対とし、上述した表１の結果を得たときと同じ条件にてプラズマ処理を行った。続いて、発熱装置４１において発熱反応処理を行った結果、表４のような結果を得た。
【０１２６】
【表４】
2015008859.tif 000006
【０１２７】
表４において、３列目の「圧力」は、反応炉４２内に軽水素ガスを供給する際のガス圧力（Ｐａ）を示し、４列目の「入力／Ｗ」は、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を加熱する際のヒータの入力加熱ワット数（Ｗ）を示し、５列目の「時間／ｋｓ」は過剰熱継続時間を示し、６列目の「内部温度計算」は、反応炉４２内の温度（℃）から計算した発熱量を示し、７列目の「炉温度計算」は、反応炉４２自体の温度（℃）から計算した発熱量を示す。また、表４において、８列目の「内部温度計算」は、反応炉４２内の温度から計算した発熱量を基に求めた出力／入力比を示し、９列目の「炉温度計算」は、反応炉４２自体の温度から計算した発熱量を基に求めた出力／入力比を示す。
【０１２８】
表４からも、８列目の「内部温度計算」及び９列目の「炉温度計算」の出力／入力比の少なくとも一方が１以上となることから、反応炉４２内を軽水素ガス雰囲気とし、この状態で反応炉４２内の巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱することにより、過剰熱が発生することが確認できた。
【０１２９】
以上、表１〜表４から、発熱装置４１では、プラズマ処理によってナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を反応炉４２内に設け、真空状態に保持された反応炉４２内を重水素ガス雰囲気や、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、軽水ガス雰囲気とし、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱してエネルギーを与えることで、加熱温度以上の熱を生成できることが確認できた。
【０１３０】
（４−３）他の実施の形態による反応体
図１に示した発熱装置１や、図５に示した発熱装置４１、図１２に示した発熱装置６５では、細線により網目状に形成された反応体２６,８０,８１の表面に、金属ナノ凸部としてナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されているが、例えば金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）よりも小さい微細な粒子状でなる、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ、Ｔｉの水素吸蔵金属（以下、水素吸蔵金属微粒子体と呼ぶ）を、反応体２６,８０,８１の表面にある金属ナノ粒子表面に付着させ、水素吸蔵金属微粒子体により金属ナノ粒子の表面を凹凸状に形成するようにしてもよい。
【０１３１】
例えば、上述した「（１−２）プラズマ処理」により金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）を形成した後に、水素ガス雰囲気中、１〜５０［Ｐａ］の圧力の条件下、プラズマを発生させることにより、水素吸蔵金属でなる他の電極の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子体として反応炉２,４２内に飛散し得る。飛散した水素吸蔵金属微粒子体は、反応体２６,８０,８１の表面にある金属ナノ粒子表面に付着し、金属ナノ粒子の表面を微細な凹凸状に形成し得る。そして、上述した発熱装置１,４１,６５では、このような金属ナノ粒子の表面に水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成とすることで、水素原子が水素吸蔵金属微粒子体内にも吸蔵され得る。水素吸蔵金属微粒子体が表面に付着した金属ナノ粒子では、当該水素吸蔵金属微粒子体内でも電子が周囲の金属原子や他の電子から強く影響を受けて重電子として作用し、その結果、水素吸蔵金属微粒子体内でも水素原子間の核間距離が縮み、トンネル核融合反応の起こる確率を更に一段と上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３２】
例えば、図１に示した発熱装置１では、一の電極となる反応体２６をＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成し、他の電極となる巻回型反応体２５の軸部３５及び細線３６（図２）を、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成した構成とする。このような図１に示した発熱装置１では、反応炉２内にてプラズマを発生させることにより、例えば電極対の一方の巻回型反応体２５の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子体として反応炉２内に飛散し、ＮｉやＰｄ等でなる微細な水素吸蔵金属微粒子体を反応体２６表面の金属ナノ粒子表面に付着させることができる。これにより発熱装置１では、例えばＮｉ等でなる金属ナノ粒子の表面に、同じＮｉや、異種のＰｄ等でなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成となり、反応体２６表面で更に一段と微細凹凸化が進み、その後の発熱反応処理の際におけるトンネル核融合反応の起こる確率が更に一段と上がり、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３３】
また、図５に示した発熱装置４１では、例えば、反応体２６をＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成し、巻回型反応体５０,５１の細線５３,６１を、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成した構成とする。このような図５に示した発熱装置４１では、反応炉４２内にてプラズマを発生させることにより、電極対となる巻回型反応体５０,５１の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子として反応炉４２内に飛散し、Ｐｄでなる微細な水素吸蔵金属微粒子体が、反応体２６表面にある金属ナノ粒子表面に付着し得る。これにより発熱装置４１では、Ｎｉ等でなる金属ナノ粒子の表面に、同じくＮｉや、異種のＰｄ等でなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成となり、反応体２６表面で更に一段と微細凹凸化が進み、その後の発熱反応処理の際におけるトンネル核融合反応の起こる確率を更に一段と上げることができ、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３４】
さらに、図１２に示した発熱装置６５では、一の電極となる反応体２６をＮｉやＰｄ、Ｐｔ等で形成し、他の電極となる巻回型反応体６６の軸部６９、支持部６７及び細線６８，７０を、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等の水素吸蔵金属により形成した構成とする。なお、発熱装置６５における内側反応体７２は、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等の水素吸蔵金属のうち反応体２６と同じ水素吸蔵金属により形成したり、巻回型反応体６６と同じ水素吸蔵金属により形成したり、或いは、これら反応体２６及び巻回型反応体６６とは異なる水素吸蔵金属により形成してもよい。
【０１３５】
このような図１２に示した発熱装置６５では、反応炉２内にてプラズマを発生させることにより、例えば反応体２６や、巻回型反応体６６、内側反応体７２の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子体として反応炉２内に飛散し、ＮｉやＰｄ等でなる微細な水素吸蔵金属微粒子体を反応体２６や、巻回型反応体６６、内側反応体７２の各金属ナノ粒子表面に付着させることができる。これにより発熱装置６５では、例えばＮｉ等でなる金属ナノ粒子の表面に、同じＮｉや、異種のＰｄ等でなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成となり、反応体２６や、巻回型反応体６６、内側反応体７２の各表面で更に一段と微細凹凸化が進み、その後の発熱反応処理の際におけるトンネル核融合反応の起こる確率が更に一段と上がり、かくして従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３６】
なお、金属ナノ粒子よりも微細な水素吸蔵金属微粒子体が表面に形成された金属ナノ粒子は、反応体２６,８０,８１や、巻回型反応体２５,５０,５１,６６、内側反応体７２を反応炉内に設置する前に予めＣＶＤ（chemical vapor deposition）法やスパッタ法を用いて、これら反応体２６,８０,８１や、巻回型反応体２５,５０,５１,６６、内側反応体７２の表面に形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１、４１、６５  発熱装置
２、４２  反応炉
３  ガス供給手段
２６、８０、８１  反応体
７２  内側反応体（反応体）
２５、５０、５１、６６  巻回型反応体（反応体）
【図１】
2015008859.tif 000007
【図２】
2015008859.tif 000008
【図３】
2015008859.tif 000009
【図４】
2015008859.tif 000010
【図５】
2015008859.tif 000011
【図６】
2015008859.tif 000012
【図７】
2015008859.tif 000013
【図８】
2015008859.tif 000014
【図９】
2015008859.tif 000015
【図１０】
2015008859.tif 000016
【図１１】
2015008859.tif 000017
【図１２】
2015008859.tif 000018
【図１３】
2015008859.tif 000019
【図１４】
2015008859.tif 000020
【図１５】
2015008859.tif 000021
【図１６】
2015008859.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月23日(2016.9.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重水素ガス又は軽水素ガスが、真空状態に保持された炉内に供給される反応炉と、
前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が支持部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する一方の巻回型反応体と、
前記一方の巻回型反応体と対向するように前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が軸部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する他方の巻回型反応体と、
前記細線のＰｄとは異種のＮｉからなる細線により網目状に形成されており、前記反応炉内の内壁を覆うように該内壁に沿って配置され、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体を囲う筒状の反応体と、
前記重水素ガス又は軽水素ガスを前記反応炉内に供給するガス供給管と、
前記反応炉内を加熱するヒータと、を備え、
前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体は、電極として機能し、気体が真空排気されて圧力が１０〜５００［Ｐａ］となった密閉空間の前記反応炉内で、６００〜１０００［Ｖ］の電圧が印加されることで、６００秒〜１００時間、グロー放電を起こさせるプラズマ処理を実行し、
前記一方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記他方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記反応体の表面と、は、それぞれ酸化被膜が除去された状態にあり、かつ１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ粒子が設けられた構成を有しており、
真空状態が保持された前記反応炉は、前記ヒータによる加熱と、前記反応炉内への、前記重水素ガス又は軽水素ガスの供給と、が実行されることにより、加熱温度以上の過剰熱を発生させる
ことを特徴とする発熱装置。
【請求項２】
前記反応炉内で発熱している際に、前記一方の巻回型反応体又は前記他方の巻回型反応体によってグロー放電を起こさせて前記反応炉内にプラズマを発生させる
ことを特徴とする請求項１記載の発熱装置。
【請求項３】
重水素ガス又は軽水素ガスが、真空状態に保持された炉内に供給される反応炉と、
前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が支持部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する一方の巻回型反応体と、
前記一方の巻回型反応体と対向するように前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が軸部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する他方の巻回型反応体と、
前記細線のＰｄとは異種のＮｉからなる細線により網目状に形成されており、前記反応炉内の内壁を覆うように該内壁に沿って配置され、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体を囲う筒状の反応体と、
前記重水素ガス又は軽水素ガスを前記反応炉内に供給するガス供給管と、
前記反応炉内を加熱するヒータと、を備えた発熱装置を用いて、
密閉空間とした前記反応炉内の気体を真空排気し、該反応炉内の圧力を１０〜５００［Ｐａ］として、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体を電極として機能させ、６００〜１０００［Ｖ］の電圧を印加して６００秒〜１００時間、グロー放電を起こさせるプラズマ処理を実行し、
前記プラズマ処理によって、前記一方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記他方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記反応体の表面と、における酸化被膜を除去してそれぞれ１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ粒子を形成させた後に、
真空状態が保持された前記反応炉内の、前記ヒータによる加熱と、前記反応炉内への、前記重水素ガス又は軽水素ガスの供給と、を実行することにより、加熱温度以上の過剰熱を発生させる
ことを特徴とする発熱方法。
【請求項４】
前記反応炉内で発熱している際に、前記一方の巻回型反応体又は前記他方の巻回型反応体によってグロー放電を起こさせて前記反応炉内にプラズマを発生させる
ことを特徴とする請求項３記載の発熱方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱装置及び発熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１９８９年、フライッシュマン教授とポンズ教授らの共同研究チームによって、室温で核融合反応を起こすことに成功したとの発表がなされた（例えば、非特許文献１参照）。この発表によると、室温にて核融合反応を起こす常温核融合反応は、陰極としてＰｄ電極やＴｉ電極を用い、陽極としてＰｔ電極を用いて重水を電気分解すると、電気分解に伴い発生する熱以上の熱が発生し、これと同時にγ線や中性子が観測され得るというものであった。このような常温核融合反応は、反応時に異常な過剰熱が発生することから、この発熱現象を制御することができれば、この発熱現象を発熱装置の熱源として利用することも可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】M.Fleischmann and S.Pons, J.Electroanalytical Chem., 261,P301(1989)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際、このような常温核融合反応は、そのメカニズムが解明されておらず、再現性にも乏しいことから、その発熱現象が安定して発現し得ない。そのため、このような常温核融合反応を発熱装置の熱源として利用しようとした場合には、発熱現象の発生確率が極めて低く、安定的に熱を生成し得ないという問題があった。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、従来よりも安定的に熱を生成し得る反応体、発熱装置及び発熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
【０００６】
本発明の請求項１に示す発熱装置は、重水素ガス又は軽水素ガスが、真空状態に保持された炉内に供給される反応炉と、前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が支持部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する一方の巻回型反応体と、前記一方の巻回型反応体と対向するように前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が軸部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する他方の巻回型反応体と、前記細線のＰｄとは異種のＮｉからなる細線により網目状に形成されており、前記反応炉内の内壁を覆うように該内壁に沿って配置され、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体を囲う筒状の反応体と、前記重水素ガス又は軽水素ガスを前記反応炉内に供給するガス供給管と、前記反応炉内を加熱するヒータと、を備え、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体は、電極として機能し、気体が真空排気されて圧力が１０〜５００［Ｐａ］となった密閉空間の前記反応炉内で、６００〜１０００［Ｖ］の電圧が印加されることで、６００秒〜１００時間、グロー放電を起こさせるプラズマ処理を実行し、前記一方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記他方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記反応体の表面と、は、それぞれ酸化被膜が除去された状態にあり、かつ１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ粒子が設けられた構成を有しており、真空状態が保持された前記反応炉は、前記ヒータによる加熱と、前記反応炉内への、前記重水素ガス又は軽水素ガスの供給と、が実行されることにより、加熱温度以上の過剰熱を発生させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項３に示す発熱方法は、重水素ガス又は軽水素ガスが、真空状態に保持された炉内に供給される反応炉と、前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が支持部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する一方の巻回型反応体と、前記一方の巻回型反応体と対向するように前記反応炉内に配置され、Ｐｄからなる細線が軸部に螺旋状に巻き付けられた構成を有する他方の巻回型反応体と、前記細線のＰｄとは異種のＮｉからなる細線により網目状に形成されており、前記反応炉内の内壁を覆うように該内壁に沿って配置され、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体を囲う筒状の反応体と、前記重水素ガス又は軽水素ガスを前記反応炉内に供給するガス供給管と、前記反応炉内を加熱するヒータと、を備えた発熱装置を用いて、  密閉空間とした前記反応炉内の気体を真空排気し、該反応炉内の圧力を１０〜５００［Ｐａ］として、前記一方の巻回型反応体及び前記他方の巻回型反応体を電極として機能させ、６００〜１０００［Ｖ］の電圧を印加して６００秒〜１００時間、グロー放電を起こさせるプラズマ処理を実行し、前記プラズマ処理によって、前記一方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記他方の巻回型反応体における前記細線の表面と、前記反応体の表面と、における酸化被膜を除去してそれぞれ１０００[ｎｍ]以下のナノサイズからなる複数の金属ナノ粒子を形成させた後に、真空状態が保持された前記反応炉内の、前記ヒータによる加熱と、前記反応炉内への、前記重水素ガス又は軽水素ガスの供給と、を実行することにより、加熱温度以上の過剰熱を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１及び請求項３によれば、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による第１の実施の形態の発熱装置の構成を示す概略図である。
【図２】反応炉内の断面構成を示す概略図である。
【図３】第１の実施の形態による発熱装置の中性子の測定結果を示すグラフである。
【図４】第１の実施の形態による発熱装置の温度測定結果を示すグラフである。
【図５】本発明による第２の実施の形態による発熱装置の構成を示す概略図である。
【図６】第２の実施の形態における発熱装置において、図６Ａは、プラズマ処理前の反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真であり、図６Ｂは、プラズマ処理前の巻回型反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図７】プラズマ処理後の反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図８】プラズマ処理後の巻回型反応体の表面の様子を示すＳＥＭ写真である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、巻回型反応体の表面を拡大したＳＥＭ写真である。
【図１０】第２の実施の形態による発熱装置を用いた検証試験において巻回型反応体に印加した電圧を示すグラフである。
【図１１】第２の実施の形態による発熱装置を用いた検証試験において巻回型反応体の温度測定結果を示すグラフである。
【図１２】第３の実施の形態による発熱装置の構成を示す概略図である。
【図１３】他の実施の形態による反応体の構成を示す概略図である。
【図１４】図１４Ａは、重水素ガスの質量分布を示すグラフであり、図１４Ｂは、検証試験後１０[ｋｓ]での反応炉内のガス成分を示すグラフである。
【図１５】時間経過に伴うガス成分の増減量を示すグラフである。
【図１６】図１５のグラフを一部拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態による発熱装置の全体構成
図１において、１は第１の実施の形態による発熱装置を示し、巻回型反応体２５及び反応体２６が電極対として反応炉２内に設けられており、当該反応炉２内で発熱し得るようになされている。この実施の形態の場合、反応炉２には、管状の熱輸送パイプ３２が反応炉２の外壁に沿って螺旋状に巻きつけられている。熱輸送パイプ３２は、供給口３２ａから排出口３２ｂに向けて内部に水等の流体が流れており、炉内で発生した熱により、熱輸送パイプ３２内に流れる流体が加熱され、加熱された流体をそのまま排出口３２ｂから排出し、例えば図示しない発電装置等に送って流体の熱を発電等に利用させ得る。
【００１２】
ここで、反応炉２には、ガス供給手段３が設けられており、当該ガス供給手段３からガス供給管８を介して炉内に反応ガスとして重水素ガス（純度９９．９９％）が供給され得る。なお、ガス供給手段３は、重水素ガスボンベ５とガス溜６とを有し、重水素ガスボンベ５から排出された高圧の重水素ガスをガス溜６に蓄えた後、重水素ガスを１気圧程度に減圧して反応炉２内に供給し得る。ここで、ガス供給管８には、開閉バルブ７が設けられているとともに、分岐部１６を介して圧力測定手段１５が設けられている。反応炉２は、開閉バルブ７の開閉及び開閉量が調整されることにより、炉内への重水素ガスの供給量が調整され得る。なお、ガス供給管８に設けた圧力測定手段１５は、ガス供給管８内の圧力を測定し得、これにより得られた圧力測定データを、反応炉２内の圧力としてロガー１７に送出し得る。
【００１３】
また、反応炉２には、真空排気管１３を介して真空排気手段１０が設けられている。反応炉２は、真空排気手段１０によって炉内の気体が外部に排気され、炉内が真空雰囲気となり得、真空排気管１３に設けた開閉バルブ１１が閉められ、炉内が真空状態に保持され得る。この際、反応炉２は、ガス供給手段３から炉内に重水素ガスが供給されることで、真空状態に保持された炉内に重水素ガスが充満した状態となり得る。
【００１４】
因みに、この反応炉２には、反応炉２の温度を測定するための熱電対１８が反応炉２の外壁表面に設けられている。また、反応炉２の外部には、反応炉２から放射される中性子を測定する中性子測定手段１９が配置されている。これら熱電対１８及び中性子測定手段１９はロガー１７に接続されており、ロガー１７は、熱電対１８から得られた温度測定データや、中性子測定手段１９から得られた中性子測定データの他、上述した圧力測定手段１５から得られた圧力測定データを収集し、これらデータをコンピュータ２１に送出し得る。コンピュータ２１は、例えばロガー１７を介して収集されたこれらデータを表示部に表示させ、当該データを基に作業者に対して反応炉２内の状態を把握させ得るようになされている。
【００１５】
ここで、反応炉２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等で形成された筒状部２ａと、同じくステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等で形成された壁部２ｂ,２ｃとを備え、筒状部２ａの両端開口部が、ガスケット（図示せず）を介して壁部２ｂ,２ｃにより閉塞されており、筒状部２ａ及び壁部２ｂ,２ｃで密閉空間を形成し得る。なお、この実施の形態の場合、筒状部２ａには、側面部に開口部２９が穿設されており、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等でなる筒状の開口視認部３０の中空領域と開口部２９とが連通するように、当該開口視認部３０の一端が側面部に接合されている。この開口視認部３０は、コバールガラス等の透明部材で形成された窓部３１が他端に嵌め込まれており、炉内の密封状態を維持しつつ、窓部３１から中空領域、及び開口部２９を介して反応炉２内の様子を作業者が直接目視確認し得るようになされている。因みに、この実施の形態の場合、反応炉２は、例えば筒状部２ａが円筒状に形成されており、全長（壁部２ｂ,２ｃ間）が３００［ｍｍ］、筒状部２ａの外径が１１０［ｍｍ］に選定されている。
【００１６】
かかる構成に加えて、この反応炉２の炉内には、巻回型反応体２５と反応体２６とからなる電極対が配置されており、電極対により発生するグロー放電によりプラズマが発生し得るようになされている。実際上、反応炉２には、一方の壁部２ｂに開口部２８が穿設されており、当該開口部２８に棒状の巻回型反応体２５が挿通され、巻回型反応体２５が炉内に配置され得る。実際上、壁部２ｂは、開口部２８に設けた絶縁部材２７により当該開口部２８が閉塞されているとともに、巻回型反応体２５が開口部２８に非接触となるように絶縁部材２７で当該巻回型反応体２５を保持しており、反応炉２内の密閉状態を維持しつつ、巻回型反応体２５と反応炉２とを電気的に絶縁させている。
【００１７】
この実施の形態の場合、巻回型反応体２５は、壁部２ｂの開口部２８から反応炉２の外部に一端が露出しており、当該一端に配線２２ａを介して電源２０が接続され、当該電源２０から電圧が印加され得る。この電源２０は、さらに他の配線２２ｂを有しており、当該配線２２ｂが反応炉２の壁部２ｂに接続されており、反応炉２に対しても電圧を印加し得る。なお、この電源２０は、ロガー１７を介してコンピュータ２１に接続されており、出力電圧等がロガー１７で収集され、これがコンピュータ２１に送出されて、当該コンピュータ２１により出力電圧等が管理されている。
【００１８】
かかる構成に加えて、反応炉２は、筒状部２ａの内壁表面に反応体２６が接触するように配置された構成を有し、電源２０からの電圧を、筒状部２ａを介して反応体２６に印加し得る。これにより、巻回型反応体２５と反応体２６は、電源２０から印加される電圧によって、反応炉２内においてグロー放電を発生させ得る。
【００１９】
実際上、この実施の形態の場合、反応体２６は、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属により筒状に形成されており、反応炉２の内壁に沿って配置され、外面が反応炉２の筒状部２ａの内壁を覆うように設置され得る。反応体２６は、反応炉２における筒状部２ａの内壁を覆うことにより、電極対によるプラズマ発生時、筒状部２ａへの電子照射により、当該筒状部２ａ内から元素（例えばステンレスの筒状部２ａの場合、鉄や、軽元素、酸素、窒素、炭素等の元素）が炉内に放出されることを抑制し得るようになされている。
【００２０】
かかる構成に加えて、この反応体２６は、その表面が細線で網目状に形成されており、さらに幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子（図示せず）が細線の表面に形成され、当該表面が凹凸状に形成されている。なお、この反応体２６は、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６により炉内にグロー放電によるプラズマを発生させる際（後述する発熱反応処理時）、プラズマ処理等によって、予め水素原子（重水素原子）が当該金属ナノ粒子内に吸蔵し得るように表面の酸化被膜が除去され、表面の金属ナノ粒子が活性化した状態になっていることが望ましい。
【００２１】
ここで本発明では、電極として機能する反応体２６の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成することで、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６によりグロー放電を発生させた際、金属ナノ粒子中に水素原子が吸蔵され、反応炉２内において中性子を放出しながら熱を発生させることができる。
【００２２】
因みに、この実施の形態においては、後述するプラズマ処理を行うことにより、反応体２６を反応炉２内に設置した後に、当該反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するが、本発明はこれに限らず、反応体２６を反応炉２内に設置する前に、反応体２６に対してスパッタ処理や、エッチング処理等を行い、当該反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を予め形成しておき、当該金属ナノ粒子が表面に形成されている反応体２６を反応炉２内に設置するようにしてもよい。但し、この場合であっても、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６により炉内にグロー放電によるプラズマが発生した際に、水素原子が金属ナノ粒子内に吸蔵し得るように、後述するプラズマ処理を行い、反応体２６の表面の酸化被膜を除去し、表面の金属ナノ粒子を活性化した状態にする必要がある。
【００２３】
実際上、反応体２６の表面には、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が当該表面に埋め込まれたような形状（例えば、半球状や、半楕円状、又は半卵状）でなる湾曲表面を有した複数の金属ナノ粒子が形成されている。また、この実施の形態の場合、反応体２６には、表面に金属ナノ粒子同士が接触するように形成されており、複数の金属ナノ粒子が密集するように形成されている。また、金属ナノ粒子の中には、当該金属ナノ粒子の湾曲表面に、幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］の微小な金属ナノ粒子がさらに形成された金属ナノ粒子もあり、複数の金属ナノ粒子でなる凹凸状の表面に、幅が１〜１０［ｎｍ］の微小な金属ナノ粒子が点在するように形成され得る。
【００２４】
このような金属ナノ粒子は、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズに形成され、好ましくは３００［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下、さらには５［ｎｍ］以下に形成されていることが望ましく、金属ナノ粒子の幅を小さくすることで、少ない重水素ガスの供給量で反応炉２内において発熱の反応が起こり易くなり得る。
【００２５】
ここで、このような金属ナノ粒子のサイズについて、最も好ましくは、金属ナノ粒子の幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］で、これら微小な金属ナノ粒子の互いの距離が熱運動によって接触しない距離、好ましくは粒径の３倍以上の距離を空けて形成されていることが望ましい。この場合、反応体２６の表面には、微小な金属ナノ粒子が点在するように形成されつつ、幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］の微小な金属ナノ粒子が、例えば１［ｃｍ２］あたり、４×１０８個形成されていることが好ましい。
【００２６】
なお、この実施の形態の場合、反応体２６は、厚さが１．０［ｍｍ］を超えると、表面にナノサイズの細かな金属ナノ粒子が形成され難くなることから、表面にナノサイズの金属ナノ粒子を形成するためには厚さが１．０［ｍｍ］以下であることが好ましく、より好ましくは０．３［ｍｍ］以下、さらに好ましくは０．１［ｍｍ］以下であること望ましい。また、この実施の形態の場合、反応体２６は、細線により網目状に形成されていることから、直径が小さい細線を用いることで容易にその厚みを薄く形成し得、また金属ナノ粒子が形成される表面の表面積を大きくすることもできる。なお、反応体２６の表面は、１つの網目の幅が１０〜３０［ｍｍ］に選定されていることが望ましい。
【００２７】
図２に示すように、反応体２６と電極対を構成する巻回型反応体２５は、例えばＰｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる支持部たる軸部３５の周辺に、同じくＰｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる細線３６が螺旋状に巻きつけられた構成を有し、筒状部２aの中心軸上に軸部３５が配置されている。また、巻回型反応体２５と反応体２６との距離は、１０〜５０［ｍｍ］に選定され得る。なお、この実施の形態の場合、巻回型反応体２５は、直径３［ｍｍ］、長さ２００［ｍｍ］の軸部３５をＮｉで形成するとともに、直径１．０［ｍｍ］の細線３６をＰｔで形成しており、細線３６から反応体２６までの距離を５０［ｍｍ］に選定している。
【００２８】
因みに、上述した実施の形態では、反応体２６の表面に着目し、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が、反応体２６の表面に形成されている場合について述べているが、このようなナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子は、巻回型反応体２５の細線３６にも形成されている。実際上、この実施の形態の場合、巻回型反応体２５は、水素吸蔵金属により形成されていることから、細線３６の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されていることで、重水素ガス雰囲気中で巻回型反応体２５及び反応体２６によりプラズマを発生させた際、巻回反応体２５の金属ナノ粒子中にも水素原子が吸蔵され、反応炉２内において中性子を放出しながら熱を発生させることができる。
【００２９】
（１−２）プラズマ処理
ここで本発明の発熱装置１は、上述した反応体２６や巻回型反応体２５の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するとともに、当該反応体２６や巻回型反応体２５の表面を活性化するプラズマ処理を行え得るようになされている。実際上、発熱装置１は、例えば、表面に金属ナノ粒子が形成されていない反応体や巻回型反応体が反応炉２内に設置された場合、プラズマ処理として、先ず始めに密閉空間とした反応炉２内の気体を真空排気し、炉内の圧力を１０〜５００［Ｐａ］（例えば100［Ｐａ］程度）とする。
【００３０】
この状態で発熱装置１は、例えば巻回型反応体２５を陽極とし、反応体２６を陰極として、電極対に６００〜１０００［Ｖ］（例えば１０００［Ｖ］程度）の電圧を印加してグロー放電を起こさせ、反応炉２内にプラズマを発生させる。なおこの際、陰極とした反応体２６の温度は例えば５００〜６００［℃］まで上昇し得る。発熱装置１は、このような真空雰囲気中でグロー放電を６００秒〜１００時間（好ましくは１０時間以上）継続して起こさせることにより、反応体２６や巻回型反応体２５の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成し得るとともに、これら反応体２６や巻回型反応体２５の表面の酸化被膜を除去して活性化し得る。
【００３１】
因みに、プラズマ処理では、上述したように巻回型反応体２５を陽極とし、反応体２６を陰極としてプラズマを発生させるだけでなく、その後、続けて巻回型反応体２５及び反応体２６の極性を逆にして、巻回型反応体２５を陰極とし、反応体２６を陽極としてプラズマを発生させてもよい。このように、巻回型反応体２５を陰極とし、反応体２６を陽極としてグロー放電を起こさせる場合も、電極対に６００〜１０００［Ｖ］（例えば１０００［Ｖ］程度）の電圧を印加してグロー放電を６００秒〜１００時間（好ましくは、１０時間以上）継続して起こさせることが望ましい。これにより、陰極とした巻回型反応体２５と、陽極とした反応体２６の両方は、例えば５００〜６００［℃］まで温度が上昇して表面を確実に活性化し得る。
【００３２】
なお、発熱装置１は上述したプラズマ処理を行った後、巻回型反応体２５及び反応体２６に対して加熱処理を行うことが望ましい。この加熱処理は、例えば巻回型反応体２５及び反応体２６をヒータにより直接加熱し、巻回型反応体２５及び反応体２６から軽水素や、Ｈ２Ｏ、炭化水素系ガスを放出させ、水素原子を吸蔵し易くさせることができる。なお、このような加熱処理は、巻回型反応体２５及び反応体２６から軽水素や、Ｈ２Ｏ、炭化水素系ガスが放出されなくなるまで行うことが望ましく、例えば１００〜２００［℃］で３時間以上を行うことが望ましい。
【００３３】
ここで、反応体２６は、金属ナノ粒子が形成される前に、室温の王水や、混酸中で数分間浸けて、表面を予め酸洗処理しておくことにより、プラズマ処理時、その表面に一段と細かな金属ナノ粒子を形成させることができる。
【００３４】
（１−３）発熱反応処理
続いて、発熱装置１では、このようなナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された反応体２６を用い、反応炉２内において発熱反応処理を行え得る。この実施の形態の場合、発熱装置１では、上述したプラズマ処理に続き、発熱反応処理として、反応炉２内を真空状態に保持しつつ、ガス供給手段３によって反応炉２内に重水素ガスが供給され得る。
【００３５】
次いで、発熱装置１では、重水素ガス雰囲気となった反応炉２内において、巻回型反応体２５及び反応体２６に、４００〜１５００［Ｖ］、好ましくは６００〜１０００［Ｖ］、さらに好ましくは７００〜８００［Ｖ］の電圧を印加し、電極対にグロー放電を起こさせて反応炉２内にプラズマを発生させ得る。これにより、発熱装置１では、反応炉２内にプラズマを発生させている間、巻回型反応体２５や反応体２６の表面にある金属ナノ粒子に水素原子が吸蔵され、発熱する反応が起こり得る。
【００３６】
ここで、本発明の発熱装置１では、発熱反応処理時、反応炉２内にプラズマを発生させると、反応炉２内において発熱する反応が起こるが、その際、反応体２６や巻回型反応体２５の表面に微細な金属ナノ粒子が新たに形成されてゆき、新たに形成された金属ナノ粒子にも水素原子が吸蔵され、発熱する反応が起こり得る。
【００３７】
（１−４）本発明による発熱装置における発熱する反応の概要
ここで、反応体２６に着目し、その表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成したことによる概要について以下簡単に説明する。一般的には金属への電子照射によって中性子等の放射や熱は発生しない。
【００３８】
本発明のように反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）を形成した場合、金属ナノ粒子内において電子は、周囲の金属原子や他の電子の影響を強く受ける。すなわち、金属ナノ粒子中に水素原子が導入することによって、金属ナノ粒子中の水素濃度が上がり、当該水素濃度が上がるとさらに金属ナノ粒子中の電子の性質が変化し質量が大きな値となる。
【００３９】
なお、反応体２６は、例えばアルカリ類や、アルカリ土類原子（例として水素原子構造を持つ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ等）を金属ナノ粒子の表面に添附してもよく、これにより金属ナノ粒子中での電子の受け渡し作用を大幅に増加させることができる。
【００４０】
（１−５）検証試験
次に、図１に示すような発熱装置１を用意し、上述したプラズマ処理及び発熱反応処理を実行し、反応炉２周辺での中性子の測定と、反応炉２の温度測定とを行った。ここでは、先ず始めに、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されていないＮｉ（純度９９．９％）でなる反応体を用意し、これを反応炉２内に設置した。次いで、プラズマ処理を行うため、真空排気手段１０によって反応炉２内を真空排気し、反応炉２内を１０−６気圧程度とした。
【００４１】
続いて、この状態で巻回型反応体２５及び反応体２６に１［ｋＶ］の電圧を印加してグロー放電を発生させ、反応炉２内に当該グロー放電を３０時間発生させ続けた。その後、この時点で反応体２６を反応炉２から取り出して、反応体２６の表面状態をＳＥＭ写真等により確認したところ、粒径が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が密集するように形成され、表面が凹凸状になっていることが確認できた。
【００４２】
これとは別に、発熱反応処理を行うため、反応体２６を反応炉２から取り出すことなく、上述したように電極対に１［ｋＶ］を印加してグロー放電を発生させ続け、反応炉２内を１０−６気圧程度とし、ガス供給手段３により反応炉２内に重水素ガスをガス圧１０-２気圧で供給した。これにより発熱装置１では、１〜２分後に中性子測定手段１９によって中性子が測定された。
【００４３】
次いで一旦、グロー放電を中止し、反応炉２内に重水素ガスを補給した後、十分に電極対を冷却し、再び電極対に１［ｋＶ］の電圧を印加してグロー放電を発生させた。これにより中性子測定手段１９によって、再び中性子を測定し始め、この後、中性子を数時間継続して測定した。ここで、中性子の測定結果を図３に示す。図３に示すように、この発熱装置１では、グロー放電を起こさせるために電極対に電圧を供給した後から急激に中性子が発生していた。また、このような中性子の発生数は、電極対の放電電圧によって制御でき、電圧の指数関数で発生中性子数が増加することが確認できた。なお、安定的な中性子の発生は、電圧の供給により、１０６個が得られた。発熱反応を２００秒間継続させたときの反応体２６の単位面積あたりの中性子発生量を計算したところ１０５個であった。
【００４４】
また、中性子の測定と同時に、反応炉２の温度を熱電対１８で測定したところ、図４に示すような結果が得られた。図４から、中性子が発生した後、反応炉２の温度が上昇していることが確認でき、これによりこの発熱装置１は反応炉２から熱を生成できることが確認できた。なお、中性子の発生に遅れて温度上昇が測定されたのは、発熱箇所と熱電対１８の設置場所がずれているためであり、温度上昇に熱伝導に要する時間分だけ遅れが生じたからである。なお、図４中、△Ｔ１〜△Ｔ５は、反応炉２の筒状部２aに沿って所定間隔を空けて設けられた箇所を示している。因みに、このとき電極対間に流れた電流は３０［ｍＡ］であった。すなわち、電力としては３０［Ｗ］となる。これから熱発生量は１［ｋＷ］となり、入力に対する発熱量は３３倍に達した。
【００４５】
（１−６）作用及び効果
以上の構成において、本発明に係る発熱装置１では、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズでなり、水素吸蔵金属からなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された反応体２６を反応炉２内に設け、重水素ガス雰囲気となった反応炉２内で巻回型反応体２５及び反応体２６でプラズマを発生させてエネルギーを与える発熱反応処理を行うようにした。
【００４６】
また、この発熱装置１では、表面に金属ナノ粒子が形成されていない反応体を反応炉２内に設けた場合でも、発熱反応処理を行う前に、反応炉２内を真空雰囲気とし、巻回型反応体２５及び反応体により起こるグロー放電により反応炉２内にプラズマを発生させるプラズマ処理を行うことにより、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を反応体２６の表面に形成できる。さらに、発熱装置１では、発熱反応処理前にプラズマ処理を行うことで、反応体２６の表面にある酸化被膜を除去でき、かくして、発熱反応処理時に、反応体２６の表面を、水素原子が反応体２６の金属ナノ粒子内に吸蔵可能な活性状態にできる。
【００４７】
また、この実施の形態の場合、反応体２６は、表面が細線により網目状に形成されていることから、細線の直径を小さくするだけで表面の厚さを容易に薄くでき、表面の厚さを、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成し易い最適な薄さにできる。さらに、反応体２６では、表面を網目状に形成したことにより、表面積を増やすことができ、その分、水素原子を吸蔵させる金属ナノ粒子の形成領域を広くでき、発熱が生じる反応箇所を増やすことができる。
【００４８】
また、この発熱装置１では、電源２０から配線２２ｂを介して反応炉２に電圧を印加するとともに、反応体２６を反応炉２の内壁に接するようにして当該反応体２６で反応炉２の内壁を覆うようにしたことにより、反応体２６を電極として機能させつつ、それと同時に反応体２６によって反応炉２の内壁がグロー放電による電子照射によって削られるのを防ぐことができる。
【００４９】
さらに、発熱装置１では、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体２５の細線３６の表面にもナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するようにした。これにより発熱装置１では、巻回型反応体２５の細線３６表面の金属ナノ粒子内にも水素原子が吸蔵される。
【００５０】
以上の構成によれば、１０００[ｎｍ]以下のナノサイズでなり水素吸蔵金属でなる複数の金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）が表面に形成された反応体２６を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置するようにしたことにより、水素原子が反応体２６の金属ナノ粒子内に吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００５１】
（２）第２の実施の形態
（２−１）第２の実施の形態による発熱装置の構成
図１との対応部分に同一符号を付して示す図５において、４１は第２の実施の形態に係る発熱装置を示し、反応炉４２の構成と、電極対の構成とが第１の実施の形態とは相違している。また、この第２の実施の形態による発熱装置４１では、発熱反応処理時、電極対によりプラズマを発生させずに、ヒータにより反応炉４２内を加熱し、加熱した反応炉４２内に重水素ガスを供給することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させている点で、上述した第１の実施の形態による発熱装置とは異なっている。さらに、この発熱装置４１では、過剰熱が発生した後に、電極対によりプラズマを発生させることで、発熱温度がさらに上昇し、プラズマを停止させても、重水素ガスを反応炉４２内に供給し続ける限り、温度上昇した高温の熱を生成し続けることができる点でも、第１の実施の形態とは相違している。
【００５２】
なお、この発熱装置４１は、その他の構成については上述した第１の実施の形態と同じであることから、ガス供給手段３や真空排気手段１０、電源２０等の図示や、その説明は省略する。実際上、この実施の形態の場合、反応炉４２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等で形成された筒状部４３ａ及び壁部４３ｂ,４３ｃを備え、筒状部４３ａの両端開口部が、ガスケット（図示しない）を介して壁部４３ｂ,４３ｃにより閉塞されており、筒状部４３ａ及び壁部４３ｂ,４３ｃで密閉空間を形成し得る。
【００５３】
この場合、筒状部４３ａには、開口視認部３０が設けられた開口部２９と対向するように他の開口部４５が側面部に穿設されており、例えばステンレス（ＳＵＳ３０６やＳＵＳ３１６）等でなる筒状の配管連通部４６の中空領域と開口部４５とが連通するように、当該配管連通部４６の一端が側面部に接合されている。配管連通部４６の他端には、壁部４７が設けられており、ガス供給管８、真空排気管１３及び圧力測定用配管４８の管内部と、反応炉４２内とが連通するように、これらガス供給管８、真空排気管１３及び圧力測定用配管４８が壁部４７に設けられている。なお、圧力測定手段１５は、圧力測定用配管４８に設けられており、圧力測定用配管４８を介して反応炉４２内の圧力を測定し得る。
【００５４】
かかる構成に加えて、反応炉４２には、炉内に巻回型反応体５０,５１からなる電極対が設けられており、さらに反応炉４２の筒状部４３ａの内壁を覆うように反応体２６が設けられている。なお、この実施の形態の場合には、筒状部４３ａに穿設された開口部２９,４５と対向するように巻回型反応体５０,５１が炉内に配置されており、開口部４５に設けた配管連通部４６からの重水素ガスが巻回型反応体５０,５１に直接吹き付けることができるとともに、開口部２９に設けた開口視認部３０の中空領域から巻回型反応体５０,５１の様子を作業者が直接目視確認し得るようになされている。
【００５５】
ここで、この実施の形態の場合、発熱装置４１では、上述した第１の実施の形態とは異なり反応体２６を電極として機能させずに、これとは別に反応炉４２内に設けた巻回型反応体５０,５１を陰極及び陽極として機能させ、プラズマ処理等を行う際、これら巻回型反応体５０,５１を電極対としてグロー放電を起こさせ、炉内にプラズマを発生させ得るようになされている。反応体２６は、上述した第１の実施の形態と同様の構成を有しており、電極として機能しないものの、巻回型反応体５０,５１を電極対としたプラズマ処理（ここで、プラズマ処理とは、密閉空間とした反応炉４２内の気体を真空排気し、炉内の圧力を１０〜５００［Ｐａ］として、電極対に６００〜１０００［Ｖ］の電圧を印加して６００秒〜１００時間、グロー放電を起こさせて反応体２６の温度を５００〜６００［℃］まで上昇させることを言う）によりナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成され、これにより真空状態が保持された反応炉４２内でヒータにより加熱された後、重水素ガスが供給されると、これら金属ナノ粒子内に水素原子を吸蔵し得る。
【００５６】
巻回型反応体５０は、電極保持部５４の先端に設けられており、当該電極保持部５４により反応炉４２内の中央に配置され得る。電極保持部５４は、電極導入部５７を介して図示しない電源に接続され、当該電源からの電圧を巻回型反応体５０に印加し得る。なお、電極保持部５４は、壁部４３ｂに穿設された開口部５５から反応炉４２内に挿通され、当該開口部５５に設けた絶縁部材５６により保持されているとともに、開口部５５において当該絶縁部材５６により壁部４３ｂと非接触となるように配置され、反応炉４２と電気的に絶縁されている。巻回型反応体５０は、例えばＰｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる細線５３が、Ａｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）等の導通部材でなる支持部５２に螺旋状に巻き付けられた構成を有し、プラズマ処理によって細線５３の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成させることができる。これにより巻回型反応体５０でも、真空状態が保持された反応炉４２内でヒータにより加熱されるとともに、重水素ガスが供給されると、これら金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され得る。
【００５７】
なお、巻回型反応体５０における細線５３の表面に形成される金属ナノ粒子のサイズや形状は、反応体２６の表面に形成される金属ナノ粒子と同様である。すなわち、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が当該表面に埋め込まれたような形状（例えば、半球状や、半楕円状、又は半卵状）でなる湾曲表面を有した複数の金属ナノ粒子が形成され得る。
【００５８】
因みに、反応体２６をＮｉにより形成し、巻回型反応体５０における細線５３をＰｄにより形成したところ、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、Ｎｉで形成した反応体２６ほどではないが、表面に金属ナノ粒子同士が接触するようにして形成され、複数の金属ナノ粒子が密集する領域も形成された（後述する図８に示す）。また、巻回型反応体５０における細線５３の表面に形成される金属ナノ粒子は、反応体２６の表面に形成される金属ナノ粒子と同様に、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズに形成され、好ましくは３００［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下、さらには５［ｎｍ］以下に形成されていることが望ましく、金属ナノ粒子の幅を小さくすることで、少ない重水素ガスの供給量で、発熱する反応が起こり易くなり得る。
【００５９】
なお、この場合であっても、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、反応体２６の表面と同様に、金属ナノ粒子の幅（粒径）が１〜１０［ｎｍ］で、これら微小な金属ナノ粒子の互いの距離が熱運動によって接触しない距離、好ましくは粒径の３倍以上の距離を設けて形成されていることが望ましい。この場合、反応体の表面には、金属ナノ粒子が、例えば１［ｃｍ２］あたり、４×１０８個形成されていることが好ましく、さらに微小な金属ナノ粒子が点在するように形成されていることが望ましい。
【００６０】
なお、反応炉４２には、巻回型反応体５０の支持部５２に熱電対５８が接触するように配置されている。これにより巻回型反応体５０は、熱電対５８によって温度が測定され、熱電対５８に接続されたコンピュータ等により作業者が温度確認し得るようになされている。この場合、熱電対５８は、アルミナ管の内部にＫ型の熱電対素子が挿入された構成を有し、壁部４３ｂにおいて絶縁部材５９により保持され、反応炉４２と絶縁されている。
【００６１】
巻回型反応体５０と対をなす他方の巻回型反応体５１は、電極保持部６２の先端に設けられており、当該電極保持部６２によって、一方の巻回型反応体５０と対向するように炉内に配置されている。なお、電極保持部６２は、壁部４３ｂに設けた絶縁部材６３により保持された電極導入部６４に接続されている。電極導入部６４は、図示しない電源に接続されており、当該電源からの電圧を、電極保持部６２を介して巻回型反応体５１に印加し得る。これにより巻回型反応体５１は電源から電圧が印加されて陰極又は陽極として機能し得る。
【００６２】
巻回型反応体５１は、例えばＰｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属で形成された軸部６０に、同じくＰｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属で形成された細線６１が螺旋状に巻き付けられた構成を有し、軸部６０の根本が電極保持部６２の先端に取り付けられている。この巻回型反応体５１も、上述した巻回型反応体５０と同様に、プラズマ処理によって、軸部６０や細線６１の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成させることができる。かくして、巻回型反応体５１でも、真空状態が保持された反応炉４２内に重水素ガスが供給されると、軸部６０や細線６１の表面に形成された金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、発熱する反応が起こり得る。なお、巻回型反応体５１の軸部６０や細線６１の表面に形成される金属ナノ粒子は、上述した巻回型反応体５０の細線５３の表面に形成される金属ナノ粒子と同様の構成を有することから、ここではその説明は省略する。
【００６３】
かくして、第２の実施の形態による発熱装置４１は、プラズマ処理によって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成し得、続けて、図示しないヒータにより巻回型反応体５０,５１や反応体２６が加熱された状態で、真空状態が保持された反応炉４２内に重水素ガスが供給されると、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の表面にある金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、その結果、反応炉４２内で発熱し得るようになされている。ここで、ヒータにより巻回型反応体５０,５１や反応体２６を加熱する際の加熱温度は、２００[℃]以上、さらに好ましくは２５０[℃]以上であることが望ましい。
【００６４】
また、この第２の実施の形態による発熱装置４１では、このような反応炉４２内で発熱している際に、電極対によりグロー放電を起こさせてプラズマを発生させると、発熱温度がさらに上昇し、当該プラズマを停止させても、反応炉４２内を水素ガス雰囲気に維持し続ける限り、そのまま温度上昇した状態を維持し続けることができる。
【００６５】
（２−２）検証試験
次に、図５に示した発熱装置４１を用い、反応炉４２が発熱するか否かについて検証試験を行った。ここでは、体積１５［ｌ］、重量５０［ｋｇ］の反応炉４２をステンレス（ＳＵＳ３０６）で形成した。また、この検証試験では、縦横３０［ｍｍ］、厚さ２［ｍｍ］のＡｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）で形成された支持部５２に、直径０．１［ｍｍ］、長さ１０００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線５３を１５回巻き付けた巻回型反応体５０を用い、また、直径３［ｍｍ］、長さ５０［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる軸部６０に、直径１［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線６１を隙間なく螺旋状に巻き付けた巻回型反応体５１を用いた。また、この検証試験では、直径０．１［ｍｍ］のＮｉ（純度９９．９％）でなる細線で表面が網目状に形成されている筒状の反応体２６を用いた。
【００６６】
次いで、これら巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をアルコールとアセトンで超音波洗浄を行い、油脂の汚染が起きないように洗浄状態を保って反応炉４２内に設置した。なお、この反応炉４２は全体が接地電位となっている。また、巻回型反応体５０の温度を直接計るための熱電対５８は直径１．６［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＫ型でステンレス被覆型のものを用い、さらにステンレス外皮の外側を直径３［ｍｍ］、長さ１００［ｍｍ］のアルミナ管で絶縁し、先端部分を巻回型反応体５０表面に接触させた。
【００６７】
そして、先ず始めにプラズマ処理として、反応炉４２内の気体を真空排気してゆき、反応炉４２内を数Ｐａの真空雰囲気とした後、巻回型反応体５０を陽極とし、６００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０［ｍＡ］程度で６００秒程度放電させた。次に、電極電圧を変えて巻回型反応体５０を陰極とし、６００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０［ｍＡ］程度で１２００秒程度放電させた。この過程を５回繰り返した後、反応炉４２から反応体２６と巻回型反応体５０を取り出してその表面をＳＥＭ写真により観察した。
【００６８】
ここで、図６Ａは、上述したプラズマ処理を行う前の反応体２６の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面には形成されておらず、平坦な表面であることが確認できた。一方、図７は、上述したプラズマ処理を行った後の反応体２６の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面に形成され、表面が凹凸状になっていることが確認できた。また、これら金属ナノ粒子は、半球状、半楕円状等、湾曲表面になっていることが確認できた。
【００６９】
また、図６Ｂは、上述したプラズマ処理を行う前の巻回型反応体５０における細線５３の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、当該巻回型反応体５０でも幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面には形成されておらず、平坦な表面であることが確認できた。一方、図８は、上述したプラズマ処理を行った後の巻回型反応体５０における細線５３の表面を撮像したＳＥＭ写真であり、幅が１０００［ｎｍ］以下のナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子がその表面に形成され、表面が凹凸状になっていることが確認できた。また、この場合も金属ナノ粒子は、半球状、半楕円状等、湾曲表面になっていることが確認できた。なお、巻回型反応体５０における細線５３の表面には、反応体２６ほどではないが、表面に金属ナノ粒子同士が接触するようにして形成され、複数の金属ナノ粒子が密集する領域も形成されることが確認できた。
【００７０】
ここで、巻回型反応体５０について、プラズマ処理後の細線５３の表面をさらに拡大して観察したところ、図９Ａ及び図９Ｂに示すようなＳＥＭ写真が得られた。この図９Ａ及び図９Ｂから、幅が１００［ｎｍ］以下の金属ナノ粒子が形成されており、金属ナノ粒子の表面にさらに幅が小さい微小な金属ナノ粒子が形成される等、表面が凹凸状に形成されていることが確認できた。因みに、この検証試験では、直径０．１［ｍｍ］のＰｄの細線５３を支持部５２に巻き付けた巻回型反応体５０を用いたが、直径１［ｍｍ］のＰｄの細線を支持部５２に巻き付けた巻回型反応体を用いて検証試験を行ったところ、放電を１０［ｋｓ］継続し、これを１０回繰り返すことにより、当該細線の表面に十分活性な金属ナノ粒子を形成できることが確認できた。
【００７１】
次いで、この検証試験では、反応炉４２内の真空状態を保持し、図示しないヒータによって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を１００〜２００［℃］で３時間程度、加熱活性化し、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６から、軽水素、Ｈ２Ｏ、さらに炭化水素系のガスを放出させて不純物を取り除いた。
【００７２】
次いで、発熱反応処理として、第２の実施の形態による発熱装置４１の検証試験では、図１０及び図１１に示すように、反応炉４２内の真空状態を保持したまま段階的に巻回型反応体５０を加熱してゆき、室温差１４０[℃]のとき、ガス供給管８から反応炉４２内に重水素ガスを１００［Ｐａ］で導入した。ここで、図１０は、電極対に印加した電圧を示し、図１１は、ヒータにより巻回型反応体５０を段階的に加熱していったときからの巻回型反応体５０の温度を示す。なお、図１１に示す温度は、巻回型反応体５０の温度と、室温との差（室温差）である。
【００７３】
この検証試験では、図１１に示すように、巻回型反応体５０を段階的に室温差１４０［℃］まで加熱した後、反応炉４２内に重水素ガスを１００［Ｐａ］（すなわち１００［ｍｌ］）で供給すると、電極対によってプラズマを発生させなくても、直ぐに室温差が２２０［℃］まで上昇した。その後、図１０及び図１１に示すように、巻回型反応体５０の細線５３（図１０中ではＰｄ細線と呼ぶ）の表面を活性化させるため、電極対に印加する電圧値を４５［Ｖ］まで上昇させて４０００秒間プラズマによる活性化処理を行ったところ、さらに３０［℃］温度上昇して２５０℃となった。その後、電極対に印加する電圧値を３２［Ｖ］まで下げてプラズマを停止させても、重水素ガスを反応炉４２から排出するまで、温度上昇した状態がそのまま安定して継続した。
【００７４】
また、この際、中性子測定手段によって反応炉４２の周囲の中性子を測定したところ、重水素ガスを反応炉４２内に導入し巻回型反応体５０が発熱し始めてから、中性子測定手段において中性子が測定された。因みに、図１０及び図１１に示すように、２５０［℃］で安定して発熱している状態になった後、再び巻回型反応体５０の細線５３の表面を活性化させるため、電極対に電圧を印加しグロー放電を起こさせ、プラズマによる活性化処理を行ったが、さらなる温度上昇は確認できなかった。以上の検証試験により、第２の実施の形態に係る発熱装置４１では、巻回型反応体５０，５１や反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成し、当該表面を活性化させた後、反応炉４２内に重水素ガスを供給することにより熱を生成できることが確認できた。
【００７５】
（２−３）作用及び効果
以上の構成において、本発明に係る発熱装置４１でも、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６を反応炉４２内に設け、反応体２６をヒータにより加熱してエネルギーを与え、真空状態に保持された反応炉４２内に重水素ガスを供給し、反応炉４２内を重水素ガス雰囲気とした。また、発熱装置４１では、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体５０の細線５３や巻回型反応体５１の表面にもナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するようにした。これにより発熱装置４１では、ヒータの加熱によりエネルギーが与えられることにより、巻回型反応体５０，５１や反応体２６の金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、加熱温度以上の熱を従来よりも安定的に生成し得る。
【００７６】
また、この発熱装置４１では、重水素ガス雰囲気となる反応炉内で、電極対によりプラズマを発生させると、発熱が促進して発熱温度がさらに上昇し、当該プラズマを停止させても、反応炉４２内を重水素ガス雰囲気に維持し続ける限り、そのまま温度上昇した状態を維持し続けることができる。
【００７７】
また、発熱装置４１では、反応体２６及び巻回型反応体５０に加え、さらに巻回型反応体５１を設け、この巻回型反応体５１にも複数の金属ナノ粒子が形成されることから、当該金属ナノ粒子が形成されている領域が増え、発熱する反応が起こる確率を高くできる。
【００７８】
（３）第３の実施の形態
図１との対応部分に同一符号を付して示す図１２において、６５は第３の実施の形態による発熱装置を示し、上述した第１の実施の形態とは、反応炉２内に設置される電極対の構成が相違している。実際上、この発熱装置６５における反応炉２には、反応炉２の中心軸上に、例えば陽極として機能する巻回型反応体６６と、陰極として機能する内側反応体７２とが直列に配置されており、同じく陰極として機能する筒状の反応体２６の中空領域内に、これら巻回型反応体６６及び内側反応体７２が配置されている。
【００７９】
この実施の形態の場合、反応炉２には、筒状部２ａの内壁に反応体２６が接するように設けられているとともに、一方の壁部２ｃに対して内側反応体７２が立設されている。反応炉２は、図示しない電源に接続された配線が外壁に接続された構成を有し、電源から配線を介して反応炉２に電圧が印加されると、当該反応炉２に接した反応体２６及び内側反応体７２にも電圧を印加し得るようになされている。
【００８０】
この実施の形態の場合、壁部２ｂの開口部２８には、絶縁部材２７が設けられており、アルミナ絶縁管で覆われた棒状の電極導入部７１が当該絶縁部材２７により保持されている。電極導入部７１は、絶縁部材２７によって反応炉２と絶縁状態が保たれた状態で反応炉２内にその先端が配置され、当該先端に巻回型反応体６６を有する。巻回型反応体６６は、電極導入部７１の先端に接続された軸部６９を有し、軸部６９に細線７０が螺旋状に巻き付けられている。また、巻回型反応体６６は、軸部６９の先端に拡径状の支持部６７が設けられており、当該支持部６７にも細線６８が巻き付けられている。巻回型反応体６６は、図示しない電源に接続された配線が電極導入部７１に接続されており、当該配線及び電極導入部７１を介して電源から電圧が印加され得る。
【００８１】
ここで巻回型反応体６６を構成する軸部６９及び細線６８,７０は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属により形成されている。これにより巻回型反応体６６は、上述した反応体２６と同様に、プラズマ処理が行われることにより、軸部６９及び細線６８,７０の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されるとともに、表面の酸化被膜が除去されて水素原子を吸蔵可能な活性状態となり得る。なお、支持部６７は例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）等の導通部材で形成され得る。
【００８２】
かかる構成に加えて、内側反応体７２は、内部が中空状の四角柱状に形成されており、その表面が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｐｔ、或いはこれら元素のうち少なくともいずれか１種を含有した合金を含む水素吸蔵金属からなる細線により網目状に形成されている。この内側反応体７２は、底面部が壁部２ｃに固着されて反応炉２と導通状態となっており、電源から反応炉２を介して電圧が印加されることで電極として機能し得る。また、この内側反応体７２は、底面部と対向する天面部が、巻回型反応体６６の支持部６７と所定距離を設けて対向するように配置されており、当該巻回型反応体６６と電極対を構成しグロー放電を起こしてプラズマを発生させ得る。
【００８３】
ここで、この内側反応体７２も、反応体２６や巻回型反応体６６と同様に、プラズマ処理が行われることにより、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成されるとともに、当該表面の酸化被膜が除去され、水素原子を吸蔵可能な活性状態となり得る。また、この発熱装置６５では、内側反応体７２に加えて反応炉２の内壁に設けた反応体２６も電極として機能し得、当該反応体２６と巻回型反応体６６とでも電極対を構成し、これら反応体２６及び巻回型反応体６６でもグロー放電を起こしてプラズマを発生させ得る。
【００８４】
以上の構成において、この発熱装置６５でも上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば発熱装置６５では、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６及び内側反応体７２を反応炉２内に設け、反応体２６及び内側反応体７２をヒータにより加熱してエネルギーを与え、真空状態に保持された反応炉４２内に重水素ガスを供給し、反応炉４２内を重水素ガス雰囲気とした。これにより発熱装置６５では、水素原子が反応体２６及び内側反応体７２の金属ナノ粒子内に吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００８５】
また、この発熱装置６５では、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体６６の軸部６９及び細線６８,７０の表面にもナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成するようにした。これにより発熱装置６５では、ヒータの加熱によりエネルギーが与えられることにより、軸部６９及び細線６８,７０の表面にある金属ナノ粒子内にも水素原子が吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００８６】
（４）他の実施の形態
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態においては、金属ナノ凸部として、球状粒子、楕円状粒子、又は卵状粒子の一部が当該表面に埋め込まれたような形状でなる湾曲表面を有した金属ナノ粒子について述べたが、本発明はこれに限らず、図１３Ａに示すように、幅がナノサイズでなる帯状の金属ナノ凸部８３を適用してもよく、また、図１３Ａに示すように、板状の反応体８０としてもよい。
【００８７】
この場合、反応体８０は、例えば水素吸蔵金属で形成された厚さ０．５[ｍｍ]の基板８２上に、水素吸蔵金属で形成された幅が１０００［ｎｍ］以下の帯状の金属ナノ凸部８３と、帯状の凹部８４とを一定の間隔で交互に配置した構成を有している。このような帯状の金属ナノ凸部８３は、エッチング技術等を用いれば、例えば幅が５［ｎｍ］のナノサイズでなる帯状に容易に形成し得る。このように金属ナノ凸部８３は、反応炉内に反応体を設置する前に予めエッチング技術等を用いて反応体の表面に形成しておいてもよい。
【００８８】
そして、このように、表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ凸部８３が形成されている水素吸蔵金属からなる反応体８０を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置することにより、水素原子が反応体８０の金属ナノ凸部８３内に吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００８９】
また、その他の実施の形態として、図１３Ｂに示すように、水素吸蔵金属からなる基板８２上に、格子状に形成された凹部８４を形成し、幅が１０００［ｎｍ］以下の立方体状の水素吸蔵金属でなる金属ナノ凸部８５がマトリクス状に配置された反応体８１を適用してもよい。この場合でも、表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ凸部８５が形成されている水素吸蔵金属からなる反応体８１を、重水素ガス雰囲気となる反応炉内に設置することにより、水素原子が反応体８１の金属ナノ凸部８５内に吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００９０】
このように金属ナノ凸部は、幅が１０００［ｎｍ］以下、好ましくは３００［ｎｍ］以下、さらに好ましくは１０［ｎｍ］以下、さらには５［ｎｍ］以下に形成されていることが望ましく、その形状は帯状や、直方体状等その他種々の形状であってもよい。
【００９１】
（４−１）重水ガス、軽水素ガス、及び軽水ガスの利用について
上述した実施の形態による発熱装置１，４１，６５では、重水素（Ｄ２）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を重水素ガス雰囲気とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、重水（Ｄ２Ｏ）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を重水ガス雰囲気としてもよく、また軽水素（Ｈ２）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を軽水素ガス雰囲気としてもよく、さらには軽水（Ｈ２Ｏ）ガスを反応炉２，４２内に供給し、当該反応炉２，４２内を軽水ガス雰囲気としてもよい。
【００９２】
すなわち、重水素ガスの替わりに、重水ガスや、軽水素ガス、又は軽水ガスを用いた第１の実施の形態による発熱装置１（図１）でも、重水素ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気となった反応炉２内で巻回型反応体２５及び反応体２６でプラズマを発生させてエネルギーを与える発熱反応処理を行うことで、水素原子が反応体２６や巻回型反応体２５の金属ナノ粒子内に吸蔵され得る。
【００９３】
また、第２の実施の形態による発熱装置４１（図５）でも、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６及び巻回型反応体５０，５１を反応炉４２内に設け、これら反応体２６及び巻回型反応体５０，５１をヒータにより加熱してエネルギーを与え、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを、真空状態に保持された反応炉４２内に供給する。これにより発熱装置４１でも、巻回型反応体５０，５１や反応体２６の金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、加熱温度以上の熱を従来よりも安定的に生成し得る。
【００９４】
さらに、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いた第２の実施の形態による発熱装置４１でも、上述と同様に、過剰熱発生後、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気とした反応炉４２内で、電極対によりプラズマを発生させると、発熱が促進して発熱温度がさらに上昇し、当該プラズマを停止させても、反応炉４２内を重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気に維持し続ける限り、そのまま温度上昇した状態を維持し続けることができる。
【００９５】
さらに、第３の実施の形態による発熱装置６５（図１２）でも、重水素ガスの替わりに、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いることができ、これら重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いても、上述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、図１２に示す発熱装置６５でも、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる反応体２６及び内側反応体７２を反応炉２内に設け、反応体２６及び内側反応体７２をヒータにより加熱してエネルギーを与え、重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを、真空状態に保持された反応炉４２内に供給する。
【００９６】
重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、又は軽水ガス雰囲気の反応炉４２内では、水素原子が反応体２６及び内側反応体７２の金属ナノ粒子内に吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００９７】
また、このような重水ガスや、軽水素ガス、軽水ガスを用いた発熱装置６５でも、水素吸蔵金属からなる巻回型反応体６６の軸部６９及び細線６８,７０の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成することもでき、ヒータの加熱によりエネルギーが与えられると、軸部６９及び細線６８,７０の表面にある金属ナノ粒子内に水素原子が吸蔵され、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【００９８】
（４−２）重水素ガス、重水ガス、軽水ガス、及び軽水素ガスを用いた検証試験について
次に、図５に示した構成の発熱装置４１を用いて、重水素ガス、重水ガス、軽水ガス、及び軽水素ガスを用いたときの出力総エネルギー等について調べる検証試験を行った。ここで、検証試験に用いる発熱装置４１は、直径０．０５［ｍｍ］のＮｉ（純度９９．９％）でなる細線により、１００メッシュの網目が形成され、高さ３０［ｃｍ］、幅３０［ｃｍ］の反応体２６を用意し、この反応体２６の外周面が反応炉４２内の内壁に沿って密着するように設置した。なお、この段階では、円筒状の反応体２６の表面に、ナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されていない。
【００９９】
また、この検証試験では、縦横３０［ｍｍ］、厚さ２［ｍｍ］のＡｌ２Ｏ３（アルミナセラミックス）で形成された支持部５２に、直径０．２［ｍｍ］、長さ１０００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線５３を１５回巻き付けた巻回型反応体５０を用いた。さらに、この検証試験では、直径３［ｍｍ］、長さ５０［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる軸部６０に、直径１［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＰｄ（純度９９．９％）でなる細線６１を隙間なく螺旋状に巻き付けた巻回型反応体５１を用いた。
【０１００】
次いで、これら巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をアルコールとアセトンで超音波洗浄を行い、油脂の汚染が起きないように洗浄状態を保って反応炉４２内に設置した。なお、この反応炉４２は全体が接地電位となっている。また、巻回型反応体５０の温度を直接計るための熱電対５８は直径１．６［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］のＫ型でステンレス被覆型のものを用い、さらにステンレス外皮の外側を直径３［ｍｍ］、長さ１００［ｍｍ］のアルミナ管で絶縁し、先端部分を巻回型反応体５０表面に接触させた。なお、電極対となる巻回型反応体５０,５１は、陽極及び陰極の極性を変えることができる。
【０１０１】
次いで、先ず始めにプラズマ処理として、反応炉４２内の気体を真空排気してゆき、反応炉４２内を数Ｐａの真空雰囲気とした後、巻回型反応体５０を陽極、他方の巻回型反応体５１を陰極とし、６００〜８００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０［ｍＡ］程度で６００秒程度放電させた。次に、電極電圧を変えて巻回型反応体５０を陰極、他方の巻回型反応体５１を陽極とし、６００〜８００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０〜３０［ｍＡ］程度で１０３〜１０４秒程度放電させた。
【０１０２】
次いで、この検証試験では、プラズマ処理として、反応炉４２内の真空状態を保持し、図示しないヒータによって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を加熱して活性化させた。巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の加熱は、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６から、軽水素、Ｈ２Ｏ、さらに炭化水素系のガスが放出されなくなるまで行った。具体的には、ヒータによって巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を１００〜２００［℃］で３時間程度、加熱活性化し、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６から、軽水素、Ｈ２Ｏ、さらに炭化水素系のガスを放出させて不純物を取り除いた。
【０１０３】
さらに、この検証試験では、プラズマ処理として、巻回型反応体５０を陽極とし、６００〜８００［Ｖ］の直流電圧を加え、２０〜３０［ｍＡ］程度で１０［ｋｓ］秒程度放電させた。このようにして巻回型反応体５０,５１及び反応体２６の表面にナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子を形成した。なお、このようなプラズマ処理後、重水素ガスを反応炉４２内に供給し、反応炉４２内のガス圧力を調べたところ、当該ガス圧力が１７０［Ｐａ］から４０［Ｐａ］に低下することが確認できた。このことから、試料金属たる巻回型反応体５０,５１及び反応体２６が６．５［ｃｍ３］の重水素ガスを吸収したことが確認できた。
【０１０４】
また、このようなナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を用い、反応炉４２内において発熱反応処理を行った。この検証試験では、発熱反応処理として、反応炉４２内を真空状態に保持しつつ、ガス供給手段３によって反応炉４２内に供給されるガスの種類や、ガス供給時のガス圧力、電極対を加熱するヒータの入力加熱ワット数を変え、反応炉４２の温度等の各種数値を調べた。ここでは先ず始めに、反応炉４２内に供給するガスとして重水素ガスを用いたときの結果を、下記の表１に示す。
【０１０５】
【表１】
2015008859.tif 000023
【０１０６】
表１において、１列目の「Ｎｏ.」は試験番号であり、２列目の「Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐａ」は重水素ガスのガス圧力（Ｐａ）であり、３列目の「Ｉｎｐｕｔ Ｗａｔｔ」はヒータの入力加熱ワット数（Ｗ）であり、４列目の「Ｏｕｔ ｐｕｔ／Ｗ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」は電極（巻回型反応体５０）の温度から計算した熱出力(Ｗ)であり、５列目の「Ｏｕｔ ｐｕｔ／Ｗ Ｒｅａｃｔｏｒ」は反応炉４２の温度から計算した熱出力(Ｗ)である。
【０１０７】
また、表１において、６列目の「Ｔｉｍｅ ｋｓ」は過剰熱継続時間(ｋｓ)であり、７列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」は電極（巻回型反応体５０）の温度から求めた出力/入力比値であり、８列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｒｅａｃｔｏｒ」は反応炉４２の外壁温度から求めた出力/入力比であり、９列目の「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」は試験中における電極（巻回型反応体５０）の定常温度(℃)であり、１０列目の「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｃ Ｒｅａｃｔｏｒ」は試験中における反応炉４２の定常温度(℃)であり、１１列目の「Ｉｎｐｕｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｋＪ」は入力総エネルギー(ｋＪ)であり、１２列目の「Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｋＪ」は電極（巻回型反応体５０）の温度から計算した出力総エネルギー(ｋＪ)であり、１３列目の「Ｏｕｔｐｕｔ Ｒｅａｃｔｏｒ ｋＪ」は反応炉４２の外壁温度から計算した出力総エネルギー(ｋＪ)である。
【０１０８】
なお、試験番号Ｎｏ.６〜Ｎｏ.１３までは連続した一連の試験結果を示す。表１から、重水素ガスを用いた、いずれの場合でも、入力総エネルギー（１１列目）よりも大きな出力総エネルギー（１２列目及び１３列目）が得られており、過剰熱発生が観察でき、発熱装置４１により発熱可能であることが確認できた。
【０１０９】
次に、発熱装置４１において、重水素ガスを用いたときの発熱前後におけるガス成分について調べた。図１４Ａは、原料ガスである重水素ガスの質量分析結果であり、横軸にガスＭ／ｅの質量数を示し、縦軸に反応炉４２内のガス成分を分圧により示したものである。分圧値と、反応炉４２の体積５［ｌ］と、温度と、圧力とから、図１４Ａに示すような重水素ガスの標準状態のガス量を得た。図１４Ａに示すように、原料ガスである重水素ガスは、重水素が主であり、質量数４が２０２［Ｐａ］であった。また、その他に質量数３のＨＤ＋が４２［Ｐａ］、質量数２のＨ２＋が５［Ｐａ］であった。不純物としては、Ｈ２Ｏ＋あるいはＯＤ＋と推測される質量数１８が含まれていた。なお、質量数１７はＯＨ＋、質量数１９はＯＨＤ＋、質量数２０はＯＤ２＋と推定される。
【０１１０】
次に、発熱装置４１において発熱反応処理を行い、発熱反応処理後の反応炉４２内におけるガス成分を調べた。ここで、発熱反応処理としては、真空排気状態で重水素ガスを反応炉４２内に供給しつつ、ヒータにより電極（巻回型反応体５０）を約８４［ｋｓ］間加熱した。この際、初めの７［ｋｓ］はヒータへの入力を４６［Ｗ］とし、それ以後は８１［Ｗ］とした。なお、その間、反応炉４２内のガス排気を数回行ったが、過剰熱は継続して発生していた。
【０１１１】
図１４Ｂは、上述した発熱反応処理を行った後（すなわち、ヒータによる電極加熱を終了した後のことであり、以下、試験終了後とも呼ぶ）、１０［ｋｓ］間の反応炉４２内のガス成分を調べた結果を示す。図１４Ｂから、試験終了後では、質量数３であるＨＤ＋が多くなり、次に、質量数２であるＨ２＋と、質量数１９であるＯＨＤ＋とが多くなっていた。
【０１１２】
そして、さらに正確にガス成分の同定を行うために、発熱装置４１において重水素ガスを用いた熱発生試験を３０日間行った。図１５及び図１６は、このときのガス成分の増減を試験時間経過に沿って表した測定結果である。図１５及び図１６は、横軸が時間経過であり、縦軸がガス量を示しており、図１６は、図１５においてガス量１５［ｃｍ３］以下の領域を拡大したグラフである。図１５及び図１６中、「Ｔｏｔａｌ ｅｘｃｌｕｄｅ２」とは全ガス量を示す。なお、過剰熱は、入力８０［Ｗ］に対して、最低値で１５［Ｗ］となっていた。経過時間に１５［Ｗ］を乗すると発熱エネルギー、すなわちジュールとなる。このことからすると経過時間２．７［Ｍｓ］で４０［ＭＪ］と計算できる。
【０１１３】
図１５及び図１６から、検証試験の開始直後、重水素（Ｄ２＋）が主である質量数４が減少し、その後減少速度は落ちるが、時間経過に伴い直線的に減っていった。これに対して、重水素原子（Ｄ＋）と推測される質量数２が、質量数４（Ｄ２＋））とは逆に増加していった。このような水素分子の解離エネルギーは２５［℃］で４３６［ｋＪ／ｍｏｌ］、解離度は１０００［℃］で１．０×１０−７程度であった。また、ニッケルでなる反応体２６のヒータによる加熱を停止しても、この質量ガスは安定に存在していた。
【０１１４】
質量数３は、検証試験開始後、質量数２の質量減少に対し逆相関で増加していったが、その後は質量数４の挙動と対応して減っていった。また、質量数２８も時間とともに増加してゆき、その量は３０日で２．３［ｃｍ３］であった。それ以外の成分は殆ど変化しなかった。なお、質量数２以外の成分の総計は初めの変化以後、殆ど一定であった。そして、質量数３（ＨＤ＋）と、質量数４（Ｄ＋）は、ともにガス圧力と出力総エネルギーとに依存していたが、その傾向は逆であり、質量数３はガス圧力や出力総エネルギーが増えると増加するが、質量数４はガス圧力や出力総エネルギーが増えると減少した。このことは質量数４が質量数２や質量数３の生成に寄与していることを示している。なお、検証試験によって、質量数２（Ｈ２＋）は、出力総エネルギーが大きいほど発生量が増えるが、重水素ガスのガス圧力には依存せず、一方、質量数３（ＨＤ＋）は、重水素ガスのガス圧力と発熱量の増大によって増えることが分かった。
【０１１５】
また、重水素ガスに替えて重水ガスを用いて発熱装置４１における出力エネルギー等について調べたところ、下記の表２に示すような結果が得られた。
【０１１６】
【表２】
2015008859.tif 000024
【０１１７】
なお、この検証試験に用いる発熱装置４１では、上述の検証試験ではＰｄで形成していた他方の巻回型反応体５１をＮｉで形成し、Ｐｄでなる巻回型反応体５０を陽極とし、Ｎｉでなる巻回型反応体５１を陰極として反応炉４２内に重水ガスを供給し、これら巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱を行った。また、必要に応じて反応炉４２内にグロー放電によりプラズマを発生させた。そして、このときの発熱装置４１における出力エネルギー等を測定した。
【０１１８】
なお、表２中、Ｐｄ極とは巻回型反応体５０を示し、Ｎｉ極とは巻回型反応体５１を示す。表２から、発熱装置４１では、重水ガスを用いたいずれの場合でも、重水ガス雰囲気下の反応炉４２内で巻回型反応体５０，５１及び反応体２６をヒータにより加熱する発熱反応処理を行うことで、入力エネルギーを上回る出力エネルギーが得られており、発熱することが確認できた。なお、これら発熱装置４１では、表２の７行目及び８行目の「水素発生量」で示すように、発熱反応処理を行った際、水素が発生することも確認できた。
【０１１９】
ここで、発熱装置４１において、電極対となる巻回型反応体５０，５１をＰｄにより形成し、反応炉４２内に供給する原料ガスとして、重水素ガス、重水ガス、又は軽水ガスを用いたときの検証試験の結果を下記の表３に示す。
【０１２０】
【表３】
2015008859.tif 000025
【０１２１】
なお、表３において、２列目の「Ｇａｓ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ」は、用いたガスの種類を示し、３列目の「Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐａ」は、反応炉４２内にガスを供給する際のガス圧力を示し、４列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｈｅａｔ Ｗａｔｔ Ｗ」は、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を加熱する際のヒータの入力加熱ワット数（Ｗ）を示し、５列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｐｌａｓｍａ Ｖ」は、電極となる巻回型反応体５０,５１によりプラズマ放電を発生させる際の入力電圧値を示し、６列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｐｌａｓｍａ Ｗ」は、電極対となる巻回型反応体５０,５１によりプラズマ放電を発生させる際の入力ワット数を示し、７列目の「Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ／Ｗ Ｔｏｔａｌ」は、ヒータによる入力加熱ワット数と、プラズマ放電時における電極対への入力ワット数とを合わせた全入力ワットを示す。
【０１２２】
また、表３において、８列目の「Ｔｉｍｅ ｋｓ」は、過剰熱継続時間を示し、９列目の「Ｈｅａｔ ｏｕｔ／Ｗ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｔｅｍｐ」は、電極（巻回型反応体５０）の温度から計算した発熱量を示し、１０列目の「Ｈｅａｔ ｏｕｔ／Ｗ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｏｒ ｔｅｍｐ」は、反応炉４２の外壁温度から計算した発熱量を示し、１１列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｔｅｍｐ」は、電極（巻回型反応体５０）の温度を基に計算した出力／入力比を示し、１２列目の「Ｈｏｕｔ／Ｈｉｎ Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｏｒ ｔｅｍｐ」は、反応炉４２の外壁温度を基に計算した出力／入力比を示す。
【０１２３】
なお、重水素ガスを用いた試料Ｎｏ.３３では、プラズマ放電を行わず、かつヒータによる電極対の加熱も行っておらず、この場合、１１列目及び１２列目の出力／入力比から過剰熱が発生しないことが確認できた。
【０１２４】
一方、それ以外の試料では、１１列目及び１２列目の出力／入力比から過剰熱が発生していることが確認できた。発熱装置４１では、発熱反応処理時、重水素ガスだけでなく、重水ガスや軽水ガスを反応炉４２内に供給し、反応炉４２内を重水ガス雰囲気や軽水ガス雰囲気としても、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱することで過剰熱が発生することが確認できた。
【０１２５】
次に、発熱装置４１において、軽水素（Ｈ２）ガスを用いたときの検証試験の結果を表４に示す。この場合、巻回型反応体５０,５１をＮｉにより形成し、これら巻回型反応体５０,５１を電極対とし、上述した表１の結果を得たときと同じ条件にてプラズマ処理を行った。続いて、発熱装置４１において発熱反応処理を行った結果、表４のような結果を得た。
【０１２６】
【表４】
2015008859.tif 000026
【０１２７】
表４において、３列目の「圧力」は、反応炉４２内に軽水素ガスを供給する際のガス圧力（Ｐａ）を示し、４列目の「入力／Ｗ」は、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を加熱する際のヒータの入力加熱ワット数（Ｗ）を示し、５列目の「時間／ｋｓ」は過剰熱継続時間を示し、６列目の「内部温度計算」は、反応炉４２内の温度（℃）から計算した発熱量を示し、７列目の「炉温度計算」は、反応炉４２自体の温度（℃）から計算した発熱量を示す。また、表４において、８列目の「内部温度計算」は、反応炉４２内の温度から計算した発熱量を基に求めた出力／入力比を示し、９列目の「炉温度計算」は、反応炉４２自体の温度から計算した発熱量を基に求めた出力／入力比を示す。
【０１２８】
表４からも、８列目の「内部温度計算」及び９列目の「炉温度計算」の出力／入力比の少なくとも一方が１以上となることから、反応炉４２内を軽水素ガス雰囲気とし、この状態で反応炉４２内の巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱することにより、過剰熱が発生することが確認できた。
【０１２９】
以上、表１〜表４から、発熱装置４１では、プラズマ処理によってナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が表面に形成された水素吸蔵金属からなる巻回型反応体５０,５１及び反応体２６を反応炉４２内に設け、真空状態に保持された反応炉４２内を重水素ガス雰囲気や、重水ガス雰囲気、軽水素ガス雰囲気、軽水ガス雰囲気とし、巻回型反応体５０,５１及び反応体２６をヒータにより加熱してエネルギーを与えることで、加熱温度以上の熱を生成できることが確認できた。
【０１３０】
（４−３）他の実施の形態による反応体
図１に示した発熱装置１や、図５に示した発熱装置４１、図１２に示した発熱装置６５では、細線により網目状に形成された反応体２６,８０,８１の表面に、金属ナノ凸部としてナノサイズでなる複数の金属ナノ粒子が形成されているが、例えば金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）よりも小さい微細な粒子状でなる、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ、Ｔｉの水素吸蔵金属（以下、水素吸蔵金属微粒子体と呼ぶ）を、反応体２６,８０,８１の表面にある金属ナノ粒子表面に付着させ、水素吸蔵金属微粒子体により金属ナノ粒子の表面を凹凸状に形成するようにしてもよい。
【０１３１】
例えば、上述した「（１−２）プラズマ処理」により金属ナノ粒子（金属ナノ凸部）を形成した後に、水素ガス雰囲気中、１〜５０［Ｐａ］の圧力の条件下、プラズマを発生させることにより、水素吸蔵金属でなる他の電極の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子体として反応炉２,４２内に飛散し得る。飛散した水素吸蔵金属微粒子体は、反応体２６,８０,８１の表面にある金属ナノ粒子表面に付着し、金属ナノ粒子の表面を微細な凹凸状に形成し得る。そして、上述した発熱装置１,４１,６５では、このような金属ナノ粒子の表面に水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成とすることで、水素原子が水素吸蔵金属微粒子体内にも吸蔵され得る。水素吸蔵金属微粒子体が表面に付着した金属ナノ粒子では、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３２】
例えば、図１に示した発熱装置１では、一の電極となる反応体２６をＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成し、他の電極となる巻回型反応体２５の軸部３５及び細線３６（図２）を、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成した構成とする。このような図１に示した発熱装置１では、反応炉２内にてプラズマを発生させることにより、例えば電極対の一方の巻回型反応体２５の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子体として反応炉２内に飛散し、ＮｉやＰｄ等でなる微細な水素吸蔵金属微粒子体を反応体２６表面の金属ナノ粒子表面に付着させることができる。これにより発熱装置１では、例えばＮｉ等でなる金属ナノ粒子の表面に、同じＮｉや、異種のＰｄ等でなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成となり、反応体２６表面で更に一段と微細凹凸化が進み、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３３】
また、図５に示した発熱装置４１では、例えば、反応体２６をＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成し、巻回型反応体５０,５１の細線５３,６１を、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等により形成した構成とする。このような図５に示した発熱装置４１では、反応炉４２内にてプラズマを発生させることにより、電極対となる巻回型反応体５０,５１の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子として反応炉４２内に飛散し、Ｐｄでなる微細な水素吸蔵金属微粒子体が、反応体２６表面にある金属ナノ粒子表面に付着し得る。これにより発熱装置４１では、Ｎｉ等でなる金属ナノ粒子の表面に、同じくＮｉや、異種のＰｄ等でなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成となり、反応体２６表面で更に一段と微細凹凸化が進み、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３４】
さらに、図１２に示した発熱装置６５では、一の電極となる反応体２６をＮｉやＰｄ、Ｐｔ等で形成し、他の電極となる巻回型反応体６６の軸部６９、支持部６７及び細線６８，７０を、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等の水素吸蔵金属により形成した構成とする。なお、発熱装置６５における内側反応体７２は、ＮｉやＰｄ、Ｐｔ等の水素吸蔵金属のうち反応体２６と同じ水素吸蔵金属により形成したり、巻回型反応体６６と同じ水素吸蔵金属により形成したり、或いは、これら反応体２６及び巻回型反応体６６とは異なる水素吸蔵金属により形成してもよい。
【０１３５】
このような図１２に示した発熱装置６５では、反応炉２内にてプラズマを発生させることにより、例えば反応体２６や、巻回型反応体６６、内側反応体７２の一部が削られて水素吸蔵金属微粒子体として反応炉２内に飛散し、ＮｉやＰｄ等でなる微細な水素吸蔵金属微粒子体を反応体２６や、巻回型反応体６６、内側反応体７２の各金属ナノ粒子表面に付着させることができる。これにより発熱装置６５では、例えばＮｉ等でなる金属ナノ粒子の表面に、同じＮｉや、異種のＰｄ等でなる複数の水素吸蔵金属微粒子体が付着した構成となり、反応体２６や、巻回型反応体６６、内側反応体７２の各表面で更に一段と微細凹凸化が進み、従来よりも安定的に熱を生成し得る。
【０１３６】
なお、金属ナノ粒子よりも微細な水素吸蔵金属微粒子体が表面に形成された金属ナノ粒子は、反応体２６,８０,８１や、巻回型反応体２５,５０,５１,６６、内側反応体７２を反応炉内に設置する前に予めＣＶＤ（chemical vapor deposition）法やスパッタ法を用いて、これら反応体２６,８０,８１や、巻回型反応体２５,５０,５１,６６、内側反応体７２の表面に形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１、４１、６５  発熱装置
２、４２  反応炉
３  ガス供給手段
２６、８０、８１  反応体
７２  内側反応体（反応体）
２５、５０、５１、６６  巻回型反応体（反応体）
【国際調査報告】
2015008859.tif 000027
2015008859.tif 000028
2015008859.tif 000029
2015008859.tif 000030