(57)【要約】熱を加えることにより電子（ｅ）を放出する電子放出部材（２）と、電子放出部材から放出された電子を収集する電子収集部材（３）と、を有し、電子収集部材を負極とし、電子放出部材を正極とすることにより、電子収集部材から電子を移動させて発電を行う熱発電装置（１００）を、熱発電装置装備自動車（２００、３００）のエンジン（５０）の発熱に基づく熱が伝達される位置に配設し、熱発電装置が発電した電力を熱発電装置装備自動車に供給する構成にした。
2005008073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を加えることにより電子を放出する電子放出部材と、前記電子放出部材との間で電界をかけて前記電子放出部材から放出された電子を加速する電子加速部材と、前記電子放出部材から放出され、前記電子加速部材により加速された電子を収集する電子収集部材と、前記電子収集部材と前記電子加速部材とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を有し、
前記電子収集部材を負極とし、前記電子放出部材を正極とすることにより、前記電子収集部材から電子を移動させて発電を行う熱発電装置を備える熱発電装置装備自動車であって、
当該熱発電装置装備自動車のエンジンの発熱に基づく熱が伝達される位置に配設された前記熱発電装置により発電した電気エネルギーを、前記エンジンを駆動するための駆動エネルギーの少なくとも一部として利用することを特徴とする熱発電装置装備自動車。
【請求項２】
熱を加えることにより電子を放出する電子放出部材と、前記電子放出部材との間で電界をかけて前記電子放出部材から放出された電子を加速する電子加速部材と、前記電子放出部材から放出され、前記電子加速部材により加速された電子を収集する電子収集部材と、前記電子収集部材と前記電子加速部材とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を有し、
前記電子収集部材を負極とし、前記電子放出部材を正極とすることにより、前記電子収集部材から電子を移動させて発電を行う熱発電装置を備える熱発電装置装備自動車であって、
当該熱発電装置装備自動車のエンジンの発熱に基づく熱が伝達される位置に配設された前記熱発電装置により発電した電気エネルギーを、当該熱発電装置装備自動車の電気系統を動作させるための電気エネルギーの少なくとも一部として利用することを特徴とする熱発電装置装備自動車。
【請求項３】
前記熱発電装置は、前記エンジンに接した状態で配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱発電装置装備自動車。
【請求項４】
前記エンジンはロータリーエンジンであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱発電装置装備自動車。
【請求項５】
前記エンジンは、水素を燃料として燃焼させて動力を出力する水素エンジンであるとともに、
水を電気分解する電気分解装置を備え、前記熱発電装置が発電する電力を前記電気分解装置に供給することにより発生する水素と酸素を前記水素エンジンに供給することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱発電装置装備自動車。
【請求項６】
前記電子放出部材は、導電性基板に、略垂直に複数のカーボンナノチューブが植設されてなる電極であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の熱発電装置装備自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、熱発電装置を備える熱発電装置装備自動車に関する。
【背景技術】  従来より、環境に配慮した自動車が生産されている。このような自動車として、例えば、自動車の電気系統を動作させるための電力として、自動車のエンジンの駆動に基づき発電する発電量を補うために、発電装置として太陽光に基づき発電を行い電力の供給を行う太陽電池を搭載する自動車が知られている（例えば、特許文献、特開２０００−２５３５０４号公報参照。）。
しかしながら、上記特許文献の場合、太陽電池における発電量は太陽（太陽光）に依存するため、日照時間や天候などの状態によりばらつくので、安定した電力の供給を行いにくいという問題があった。
本発明の課題は、環境に配慮しつつ、より安定した電力の供給を可能にする発電装置を備える熱発電装置装備自動車を提供することである。
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の形態の熱発電装置装備自動車は、熱を加えることにより電子（ｅ）を放出する電子放出部材（２）と、前記電子放出部材との間で電界をかけて前記電子放出部材から放出された電子を加速する電子加速部材（４）と、前記電子放出部材から放出され、前記電子加速部材により加速された電子を収集する電子収集部材（３）と、前記電子収集部材と前記電子加速部材とを電気的に絶縁する絶縁部材（４１）と、を有し、
前記電子収集部材を負極とし、前記電子放出部材を正極とすることにより、前記電子収集部材から電子を移動させて発電を行う熱発電装置（１００）を備える熱発電装置装備自動車（２００、３００）であって、
当該熱発電装置装備自動車のエンジン（５０）の発熱に基づく熱が伝達される位置に配設された前記熱発電装置により発電した電気エネルギーを、前記エンジンを駆動するための駆動エネルギーの少なくとも一部として利用することを特徴とする。
本発明の第１の形態の熱発電装置装備自動車によれば、熱発電装置において、熱が加えられることにより電子放出部材から放出された電子は、電子加速部材により加速されて電子収集部材に収集されるので、その電子収集部材において過剰となった電子を、電子が不足した電子放出部材へ移動させる際に電気を発生させることができる。つまり、熱発電装置装備自動車は、熱のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電を行うことができる熱発電装置を備えている。
そして、熱発電装置装備自動車が内燃機関として備えているエンジンは、その駆動に基づき発熱するので、エンジンの周囲や、エンジンからの排気を行う排気系統の周囲などは高温になる。
よって、熱発電装置装備自動車において、エンジンの周囲や排気系統の発熱に基づく熱が伝達される位置に熱発電装置を配設することにより、熱発電装置に熱を加えることができ、熱発電装置は発電を行うことができる。そして、熱発電装置は発電した電力を熱発電装置装備自動車に供給し、その電力の電気エネルギーを熱発電装置装備自動車はエンジンを駆動するための駆動エネルギーの少なくとも一部として利用することができる。このように、熱エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行うので、環境に配慮したものとなるとともに、常に高温となる個所に熱発電装置を配設しているため、安定した電力の供給が可能となる。
また、本発明の第２の形態の熱発電装置装備自動車は、熱を加えることにより電子（ｅ）を放出する電子放出部材（２）と、前記電子放出部材との間で電界をかけて前記電子放出部材から放出された電子を加速する電子加速部材（４）と、前記電子放出部材から放出され、前記電子加速部材により加速された電子を収集する電子収集部材（３）と、前記電子収集部材と前記電子加速部材とを電気的に絶縁する絶縁部材（４１）と、を有し、
前記電子収集部材を負極とし、前記電子放出部材を正極とすることにより、前記電子収集部材から電子を移動させて発電を行う熱発電装置（１００）を備える熱発電装置装備自動車（２００、３００）であって、
当該熱発電装置装備自動車のエンジン（５０）の発熱に基づく熱が伝達される位置に配設された前記熱発電装置により発電した電気エネルギーを、当該熱発電装置装備自動車の電気系統を動作させるための電気エネルギーの少なくとも一部として利用することを特徴とする。
本発明の第２の形態の熱発電装置装備自動車によれば、熱発電装置において、熱が加えられることにより電子放出部材から放出された電子は、電子加速部材により加速されて電子収集部材に収集されるので、その電子収集部材において過剰となった電子を、電子が不足した電子放出部材へ移動させる際に電気を発生させることができる。つまり、熱発電装置装備自動車は、熱のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電を行うことができる熱発電装置を備えている。
そして、熱発電装置装備自動車が内燃機関として備えているエンジンは、その駆動に基づき発熱するので、エンジンの周囲や、エンジンからの排気を行う排気系統の周囲などは高温になる。
よって、熱発電装置装備自動車において、エンジンの周囲や排気系統の発熱に基づく熱が伝達される位置に熱発電装置を配設することにより、熱発電装置に熱を加えることができ、熱発電装置は発電を行うことができる。そして、熱発電装置は発電した電力を熱発電装置装備自動車に供給し、その電力の電気エネルギーを熱発電装置装備自動車は電気系統を動作させるための電気エネルギーの少なくとも一部として利用することができる。このように、熱エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行うので、環境に配慮したものとなるとともに、常に高温となる個所に熱発電装置を配設しているため、安定した電力の供給が可能となる。
また、本発明の熱発電装置装備自動車において、前記熱発電装置は、前記エンジンに接した状態で配設されることが好ましい。熱発電装置が、熱発電装置装備自動車において最も高温になるエンジンに接した状態で配設されることによって、より効率的に発電を行うことができる。
また、本発明の熱発電装置装備自動車において、前記エンジンはロータリーエンジンであることが好ましい。熱発電装置装備自動車のエンジンがロータリーエンジンであれば、そのエンジンの発熱はより高温であるとともに、エンジンが駆動する際の振動が少ないので、熱発電装置はより効率的に発電を行うことができる。
また、本発明の熱発電装置装備自動車において、前記エンジンは、水素を燃料として燃焼させて動力を出力する水素エンジンであるとともに、水を電気分解する電気分解装置（６０）を備え、前記熱発電装置が発電する電力を前記電気分解装置に供給することにより発生する水素と酸素を前記水素エンジンに供給するようにしてもよい。熱発電装置装備自動車のエンジンが、水素を燃料として燃焼させて動力を出力する水素エンジンであって、熱発電装置装備自動車が、水を電気分解する電気分解装置を備えれば、熱発電装置が発電する電力を電気分解装置に供給することにより発生する水素と酸素を水素エンジンに供給することができる。よって、熱発電装置装備自動車は、熱発電装置が発電した電力を用いて、電気分解装置が水を電気分解することにより得られる水素と酸素をエンジンの燃料として使用することができ、効率のよいエネルギー変換を行うことができる。
また、本発明の熱発電装置装備自動車において、前記電子放出部材は、導電性基板（２１）に、略垂直に複数のカーボンナノチューブ（２２）が植設されてなる電極（２０）であることが好ましい。熱発電装置装備自動車の熱発電装置が、電子放出部材として、導電性基板に略垂直に複数のカーボンナノチューブが植設されてなる電極を用いる場合、導電性基板に植設された複数のカーボンナノチューブは、配向性よく並んでいるので、殆ど全てのカーボンナノチューブの長さ方向に電界を加えることが可能になり、電界がカーボンナノチューブの先端に集中し、そこに電子が局所的に集中する。それによって抵抗値が低く、電流が流れやすくなり、カーボンナノチューブの先端から高効率に電子を放出することができるので、電子の放出効率を向上させることができ、更にエネルギー変換効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明にかかる熱発電装置装備自動車のエンジンの周辺を示す説明図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態における熱発電装置装備自動車のエンジンの周辺を示すブロック図である。
図３は、本発明の第１の実施の形態における熱発電装置の概略構成を示す縦断面図である。
図４は、電子放出部材としての電極を示す説明図であり、図４（ａ）は、一方の面にカーボンナノチューブが配設された電極であり、図４（ｂ）は、両方の面にカーボンナノチューブが貫通するように配設された電極である。
図５は、図４（ｂ）のカーボンナノチューブ含有部材の利用についての説明図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態における熱発電装置装備自動車のエンジンの周辺を示すブロック図である。
図７は、本発明の第２の実施の形態における熱発電装置の概略構成を示す縦断面図である。
図８は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる熱発電装置と電気分解装置とを、熱発電装置と電気分解装置を組み合わせた水素発生装置として説明する第１の変形例を示す断面図である。
図９は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第２の変形例を示す断面図である。
図１０は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第３の変形例を示す断面図である。
図１１は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第４の変形例を示す断面図である。
図１２は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第５の変形例を示す断面図である。
図１３は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第６の変形例を示す断面図である。
図１４は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第７の変形例を示す断面図である。
図１５は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第８の変形例を示す断面図である。
図１６は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第９の変形例を示す断面図である。
図１７は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１０の変形例を示す断面図である。
図１８は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１１の変形例を示す断面図である。
図１９は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１２の変形例を示す断面図である。
図２０は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１３の変形例を示す断面図である。
図２１は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１４の変形例を示す断面図である。
図２２は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１５の変形例を示す断面図である。
図２３は、交流電源の電圧周期およびその電圧周期に対応する発電電流を示す説明図である。
図２４は、水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１５の変形例における熱発電現象の説明図である。
図２５は、水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１５の変形例における熱発電現象の説明図である。
図２６は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１６の変形例を示す断面図である。
図２７は、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる水素発生装置（熱発電装置と電気分解装置）の第１７の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態を図１から図２７に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明にかかる熱発電装置装備自動車における内燃機関であるエンジンの周辺を示す説明図であり、図２は、そのエンジンの周辺を示すブロック図である。
図１、図２に示されるように、熱発電装置装備自動車２００は、熱発電装置装備自動車２００の図示しない車輪駆動部に動力を出力するエンジン５０と、エンジン５０の外壁面に着設される熱発電装置１００と、熱発電装置１００が発電した電力により水の電気分解を行う電気分解装置６０と、熱発電装置装備自動車２００の図示しない電気系統を動作させるための電力を貯える蓄電池５と、エンジン５０で燃焼させる燃料である水素が貯えられている水素貯蔵部７０と、水素を燃焼させるための酸素が貯えられている酸素貯蔵部８０と、エンジン内で発生した水を精製する水油分離装置９０等を備えている。
エンジン５０は、例えば、ロータリーエンジンであり、特に、水素を燃焼させて動力を出力する水素エンジンである。
エンジン５０は、水素貯蔵部７０と酸素貯蔵部８０とからそれぞれエンジン内部に供給されて充填された水素と酸素にプラグ５１が点火し、水素を燃焼することにより駆動し、動力を出力する。プラグ５１は蓄電池５から電気が供給されることにより点火を行う。
エンジン５０が出力する動力は、図示しない車輪駆動部と、モータ５５に伝達される。図示しない車輪駆動部は、図示しない車軸や車輪を駆動することにより熱発電装置装備自動車２００を走行させる。
モータ５５は、図示しない発電機に備えられており、モータ５５がエンジン５０の動力に基づき回転することにより発電を行い、発電した電力を蓄電池５に蓄電（充電）する。
また、エンジン５０内で水素が燃焼した際に、水（Ｈ２Ｏ）が発生する。
（２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ）
この発生した水は、後述する水油分離装置９０に送られる。そして、水は、その水に混合したエンジンオイル等を分離し精製された後、後述する電気分解装置６０の反応容器６１に送られる。
熱発電装置１００は、加熱され、温度が高くなるほど発電効率があがる発電装置であり、エンジン５０に接した状態で配設されて、エンジン５０が水素を燃焼することにより発熱する熱を利用し、発電を行う。
ここで、エンジン５０はロータリーエンジンであるので、一般的にその発熱はより高いものとなる。例えば、エンジン５０の内部は１０００〜３０００℃にまで達し、そのエンジン５０の外部（外壁面）は１００〜３００℃に達する。このように、エンジン５０は、熱発電装置１００が発電を行うための十分な温度に発熱する。
図３に示されるように、熱発電装置１００は、真空容器１と、この真空容器１内に配置され、加熱されて温度上昇すると内部の電子ｅを放出する電子放出部材２（電極２０）と、この電子放出部材２から放出された電子ｅを収集する電子収集部材３と、を備えている。
また、電子収集部材３の電子放出部材２側と反対の面に離間して、電子加速部材４が配置されており、電子放出部材２と電子加速部材４は、それぞれ電界発生電源としての蓄電池５に接続されている。
真空容器１は、内部空間を有する外枠部材１１と、この外枠部材１１の一面に設けられる熱伝導性部材１２と、を有し、内部空間が真空状態に維持されている。外枠部材１１は、断熱性及び絶縁性材料により構成され、熱伝導性部材１２は、熱伝導率の高い物質などにより構成されている。
熱発電装置１００は、この熱伝導性部材１２をエンジン５０の外壁面に当接させて、着設されている。
電子放出部材２は、電界中において電子ｅを放出するものである。電子放出部材２として具体的には、図４（ａ）に示されるような、導電性基板２１に複数のカーボンナノチューブ２２・・・が略垂直に植設された電極２０を用いる。
この電子を放出する現象は、一般に電界放出と呼ばれる現象であり、固体表面に強い電界がかかると、電子を固体内に閉じこめている表面のポテンシャル障壁が低く且つ薄くなり、電子がトンネル効果により真空中に放出される現象である。特に、曲率半径が小さい物質が電界中に置かれると、曲率半径が小さい尖った領域に電荷が集中し、電子の放出が容易になる。これは、電荷の先端集中現象といわれる放電工学ではよく知られた現象である。特に、ダイヤモンド構造（ｄｉａｍｏｎｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の物質は負性電子親和力（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ａｆｆｉｎｉｔｙ）があり、伝導電子が容易に放出される性質を有する。
このようなダイヤモンド構造的物質には、カーボンナノチューブ２２のように、主に炭素原子より構成されるものが挙げられる。このカーボンナノチューブ２２は直径が小さい細い物質なので電荷の先端集中現象によりカーボンナノチューブ２２内の電子はクーロン力により最もプラス電位に近い領域に集中する。ここで、カーボンナノチューブ２２に加えられる電界が電子放出のしきい値よりも大きい場合には、カーボンナノチューブ２２の曲率半径が小さい先端部に集中した電子の一部が空間に放出される。また、このカーボンナノチューブ２２は直径が数ナノメートルの極めて細いチューブ状物質であり、弱い電界でも電子の放出が起こる。
特に、エンジン５０が発熱した熱による電子放出部材２（電極２０）の熱エネルギーの上昇に伴い、カーボンナノチューブ２２の電子の運動エネルギーが増加しているので、運動エネルギーを充分に持った電子ｅが真空容器１内に放出される。
また、電子放出部材２として、図４（ｂ）に示されるような、導電性基板２１の両面側に複数のカーボンナノチューブ２２・・・が、略垂直に露出する電極２０ａを用いてもよい。この電極２０ａは、導電性基板２１を貫通するように複数のカーボンナノチューブ２２・・・が配向性よく配設されているものである。
カーボンナノチューブ２２の電子放出量はカーボンナノチューブ２２の温度に比例して指数関数的に増加する。従って、カーボンナノチューブ２２から多量に電子を放出させるには、図５に示すように熱源Ｈを用いてカーボンナノチューブ２２の温度を上昇させることによりカーボンナノチューブ２２の内部の電子が持つエネルギーを増加する必要がある。カーボンナノチューブ２２の中を熱は非常に高速に伝導するので、熱源Ｈからの熱エネルギーが導電性基板２１を介して間接的にカーボンナノチューブ２２に伝えられる場合よりも、カーボンナノチューブ２２に直接的に熱が伝導される場合の方が電子放出の効率を向上させることができる。従って、電子放出部材２としての最適な構造は、図４（ｂ）に示すように、電極（導電性基板２１）を貫通するようにその電極の両面にカーボンナノチューブ２２が露出する構造である。
図５に示すように、導電性基板２１の両面に突出して配置されるカーボンナノチューブ２２の一方の端部側を熱源Ｈにより直接的に加熱し、電子収集部材３が配置される側の面に露出して配置されたカーボンナノチューブ２２の他方の端部から電子ｅを放出する場合、熱エネルギーが効率よく電子ｅの運動エネルギーに変換される。カーボンナノチューブ２２の先端（他方の端部）から電子ｅを持続的に放出するためには、導電性基板２１等を経由して電子ｅをカーボンナノチューブ２２に供給する必要がある。供給される電子ｅは、カーボンナノチューブ２２から放出された電子ｅが、電子収集部材３や負荷抵抗等を経由して電子放出部材２（導電性基板２１）に再び帰還したものである。図５に示す電子放出と電子供給が持続的に繰り返すならば、電子ｅは循環することとなり消費されない。この電子ｅが負荷抵抗を通過する際に電子ｅの運動エネルギーが熱エネルギーとして外部に放出されるが、この放出エネルギーに相当する熱エネルギーは熱源Ｈから供給されるので、エネルギーの保存則は成立する。
例えば、熱源として自動車のエンジンから発生する熱エネルギーや、焼却炉においてゴミなどが燃焼される際に発生する熱エネルギーなど、排熱のエネルギーを有効に利用することができる。このような排熱のエネルギーを有効に利用する技術は、持続的に地球環境を保持するためには必要な技術である。
電子収集部材３は、真空容器１内で電子加速部材４に向かって飛翔する電子ｅを吸収し、収集する部材である。電子収集部材３は、導電性物質により構成されており、例えば、金、銀、ニッケル等の電気抵抗の低い金属が好適である。また、電子収集部材３は、導電性有機化合物で構成してもよい。導電性の有機化合物により構成することにより、例えば、金属などに比べて、薄膜化、軽量化、加工性、高融点化などが図れる。
更に、電子収集部材３は、透明な導電性物質を用いることも可能である。透明或いは半透明の導電性物質を用いることにより、透明感のあるデザイン性に優れた熱発電装置を提供できる。
電子加速部材４は、電子収集部材３と同様な導電性物質で構成されている。電子加速部材４は、真空容器１の外枠部材１１と一体化して設置され、該電子加速部材４の周囲は絶縁部材４１で覆われ、蓄電池５を除く各部と電気的に絶縁されている。従って、電子放出部材２と電子加速部材４とは電気的に絶縁されているので、電子放出部材２と電子加速部材４間で消費される電力量はほぼ零となっている。
このような熱発電装置１００において、電子収集部材３が収集した電子ｅによって定常状態よりも電子ｅが増えて電子過剰状態となるとともに、電子放出部材２が電子ｅを放出したことにより、電子ｅが不足した状態となった場合に、電子放出部材２を正部材（正極）とし、電子収集部材３を負部材（負極）とし、両部材の間に電気的な負荷である負荷抵抗等を電気的に接続すると、電子収集部材３に収集され、過剰となった電子ｅは負荷抵抗を経由して移動し、電子ｅが不足する電子放出部材２に復帰する。この電子ｅの循環現象により電気エネルギーを得ることが可能になる。
蓄電池５は、熱発電装置装備自動車２００の図示しない電気系統を動作させるための電力を貯える直流電圧発生装置である。
蓄電池５は、プラス端子５ａとマイナス端子５ｂを備えており、熱発電装置１００の電子加速部材４にはプラス端子５ａが接続され、また、電子放出部材２にはマイナス端子５ｂが接続される。これにより、電子加速部材４から電子放出部材２へ向かう電気力線（電界）が生ずる。
電気分解装置６０は、水素発生槽６１ａと酸素発生槽６１ｂを有し、内部に水が貯留される反応容器６１と、水素発生槽６１ａに挿入された陰極６２と、酸素発生槽６１ｂに挿入された陽極６３等により構成されている。陰極６２と陽極６３としては、例えば、炭素棒を用いることができる。
反応容器６１において、水素発生槽６１ａと酸素発生槽６１ｂとは、上部側を隔絶するとともに下部側が連通するように、隔壁６６により仕切られている。
つまり、反応容器６１に貯留される水は、水素発生槽６１ａと酸素発生槽６１ｂとに行き来が可能であり、水素発生槽６１ａと酸素発生槽６１ｂとで発生した水素を酸素はそれぞれの槽の上部に溜まるようになっている。
陰極６２は、熱発電装置１００の電子収集部材３に接続されており、陽極６３は熱発電装置１００の電子放出部材２に接続されている。
つまり、熱発電装置１００において発電が行われると、電子ｅを収集し、電子ｅを過剰に有する電子収集部材３から陰極６２に電子ｅが供給される。そして、陰極６２の表面において、式（１）の反応が起こり、水素（Ｈ２）が発生する。
４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２・・・・・（１）
また、陽極６３の表面においては、式（２）の反応が起こり、酸素（Ｏ２）が発生する。そして、電子ｅが電子放出部材２に送られる。
なお、式（２）は、式（２’）、式（２’’）と別記されることもある。
４ＯＨ−→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−・・・・・（２）
（  ２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−・・・・・・（２’）  ）
（  ２Ｏ２−→Ｏ２＋４ｅ−・・・・・・・・・・（２’’）  ）
このように、電気分解装置６０において、式（３）に示される水の電気分解が行われる。
２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２＋Ｏ２・・・・・（３）
そして、水素発生槽６１ａで発生した水素は水素貯蔵部７０に、酸素発生槽６１ｂで発生した酸素は酸素貯蔵部８０に、それぞれ送られて貯蔵される。
なお、反応容器６１に貯留される水には、水の電気分解を促進するように、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が溶解されている。
水素貯蔵部７０や、酸素貯蔵部８０は、それぞれ水素と酸素を貯蔵する貯蔵部であり、例えば、水素ボンベや酸素ボンベ、水素タンクや酸素タンクである。なお、水素貯蔵部７０は、水素吸蔵合金により構成される貯蔵部であることが好ましい。
水油分離装置９０は、エンジン５０内で発生し、エンジンオイルが混合した水を精製し、電気分解装置６０の反応容器６１に送る装置である。
水油分離装置９０は、例えば、エンジン５０の排気口側に備えられており、エンジン５０の排気に含まれる水（水蒸気）を収集する。そして、下層である水層の上層に溜まったエンジンオイルなどの油分を取り除くなどして、水に混合したエンジンオイルが分離され、水は精製される。
次に、本発明にかかる熱発電装置装備自動車２００の駆動動作について説明する。
まず、水素貯蔵部７０と酸素貯蔵部８０とから、それぞれ水素と酸素がエンジン５０の内部に供給され充填されるとともに、蓄電池５からの電力の供給に伴いプラグ５１が点火することにより、エンジン５０内部で水素を燃焼させて、エンジン５０を駆動させる。
エンジン５０の駆動に伴い出力される動力は、図示しない車輪駆動部と、モータ５５に伝達される。そして、図示しない車輪駆動部が、図示しない車軸や車輪を駆動することにより熱発電装置装備自動車２００を走行させる。また、モータ５５は、エンジン５０の動力に基づき回転することにより発電を行い、発電した電力を蓄電池５に蓄電する。
ここで、熱発電装置１００において、電子放出部材２には蓄電池５のマイナス端子５ｂが接続され、電子加速部材４には蓄電池５のプラス端子５ａが接続されている。そして、蓄電池５により起電力が加えられると、電子放出部材２の表面に電子ｅが移動して、電子放出部材２は負の電荷に帯電する。一方、電子加速部材４の表面には正孔が移動することにより、電子加速部材４は正の電荷に帯電する。これにより、電子放出部材２と電子加速部材４との間に電界が発生する。
この状態で、駆動したエンジン５０が発熱する熱が熱伝導性部材１２を介して真空容器１内に伝導されると、電子放出部材２の表面（電極２０のカーボンナノチューブ２２・・・）には熱エネルギーを受けて運動エネルギーが増加した電子ｅが発生する。ここで、真空容器１の外枠部材１１は、断熱性を有するので、内部に伝導した熱が外部へ再び伝導してロスしてしまうことが防止される。
次いで、エンジン５０の発熱によりさらに加熱され、電子ｅの運動エネルギーが更に大きくなると、電子ｅは電子放出部材２（電極２０）のカーボンナノチューブ２２の先端から内部空間に放出される。
放出された電子ｅは、電界によって加速され、電子加速部材４に向かって飛翔する。しかし、電子加速部材４は、電子放出部材２と絶縁されているので、電子ｅは電子加速部材４には到達できず、その間に配置された電子収集部材３に衝突して、そこで吸収、収集される。ここで、電子放出部材２と電子収集部材３との間の内部空間は真空となっているので、飛翔する電子ｅは気体分子などに衝突することなく移動することができ、エネルギーロスを低減することができる。
なお、電子ｅが電子放出部材２から内部空間に放出される際には、電子ｅが属している物質が構成するエネルギーギャップを飛び越えるだけのエネルギーを電子ｅが持っている必要がある。すなわち、電子放出部材２は放出する電子ｅにその物質から空間に飛翔するだけのエネルギーを与えなければならない。すなわち、電子ｅが内部空間に放出されると、電子放出部材２は電子ｅに与えたエネルギーを失うことになる。従って、電子放出部材２がエネルギーをわずかではあるが失うことにより、例えば、電子放出部材２の温度が低下する。そのため、失ったエネルギーを補充しなければ電子ｅを内部空間に放出し続けることはできない。そこで、熱発電装置１００は、この失ったエネルギーを、熱伝導性部材１２を介して外部から伝達されるエンジン５０が発熱する熱で補充することにより電子放出部材２からの電子放出を持続する構成となっている。つまり、この熱発電装置１００は、エンジン５０が発する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する、持続的な発電を可能にしたものである。
また、ここで、電子加速部材４が消費する電力を考察する。電子ｅを加速し飛翔させるためには電子加速部材４にプラスの電圧を加える必要があり、そのため蓄電池５による起電力が必要となる。電子加速部材４は電子ｅを加速させるためにのみ用いられるので、電子加速部材４に電子ｅが衝突することはない。すなわち、蓄電池５は、電子ｅを加速させるための電界を発生させ、電子ｅにクーロンの静電気力を作用させるだけであるので、電子加速部材４に蓄電池５から供給される電力はほとんど零に等しい。従って、蓄電池５が電子ｅを加速するために消費する電力は殆ど零に等しい。つまり、熱発電装置１００が発電を行う際に、消費される電力はほとんど零であるので、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が高く、この熱発電装置１００は極めて実用性が高いと言える。
そして、電子収集部材３は、収集した電子ｅによって定常状態よりも電子ｅが増えて電子過剰状態になり、電子収集部材３は負電位に帯電し、電池の負極と同じ状態になる。一方、電子放出部材２は電子が放出されたので、電子ｅが不足した状態になり、電子放出部材１は正電位に帯電し、電池の正極と同じ状態になる。
この状態で、電子放出部材２を正部材（正極）とし、電子収集部材３を負部材（負極）とし、両部材の間に電気的な負荷である負荷抵抗としての電気分解装置６０を電気的に接続すると、電子収集部材３に収集され、過剰となった電子ｅは電気分解装置６０を経由して移動し、電子ｅが不足する電子放出部材２に復帰する。この電子ｅの循環現象として、熱発電装置１００は発電を行うことにより、電気分解装置６０は電力を得て、水の電気分解を行うことが可能になる。
そして、電気分解装置６０が水の電気分解を行い発生した水素と酸素は、それぞれ水素貯蔵部７０と、酸素貯蔵部８０に送られて貯蔵される。そして、エンジン５０の燃料として使用される。
また、エンジン５０内部において、水素の燃焼により発生した水は、水油分離装置９０において精製された後、電気分解装置６０の反応容器６１に送られる。つまり、水素の燃焼により発生した水は、再度電気分解が行われ、燃料としての水素や酸素としてリサイクルされる。
このように、熱発電装置１００は、電子ｅを発生させるための熱エネルギー源として、熱発電装置装着自動車２００の内燃機関であるエンジン５０が駆動することによって発熱する排熱を用いることにより、そのエンジン５０が発する排熱の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電することができる。よって、熱発電装置１００は、エンジン５０が発する排熱の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し発電した電力を、熱発電装置装着自動車２００に安定して供給することができる。
特に、熱発電装置１００は、電子ｅを飛翔させ、取り出す際の電界を生じさせるために蓄電池５から供給される電力はほとんど零に等しいので、発電のためのエネルギーロスはほとんどない。
つまり、熱発電装置１００は、発電のためのエネルギーロスはほとんどないとともに、熱発電装置装着自動車２００を走行させるために駆動するエンジン５０が発する排熱を利用し発電することができるので、好適に熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、エネルギー変換効率が良好な発電を行うことができる。
また、熱発電装置１００は、エンジン５０が発熱した熱を電力に変換するので、エネルギー保存の法則からエンジン５０の温度を下げる。つまり、熱発電装置１００は、エンジン５０が必要以上の高温にならないよう維持する、ラジエーターの機能も有することになる。
また、特に、電子放出部材２として、導電性基板２１に、概垂直に複数のカーボンナノチューブ２２が植設されてなる電極２０を用いることにより、殆ど全てのカーボンナノチューブ２２・・・の長さ方向が概平行に並んでおり、殆ど全てのカーボンナノチューブ・・・の長さ方向に電界を加えることが可能になる。従って、電界がカーボンナノチューブ２２の先端に集中し、そこに電子ｅが局所的に集中するので、高効率に電子ｅを放出することができることとなって、更にエネルギー変換効率を高めることができる。
また、本発明の熱発電装置１００に用いられる材料には、特殊な材料（入手が困難な物質や製造コストのかかる物質）は必要とせず、構造は簡単であるので、その製造コストは安価であり、普及性があるといえる。
このように、熱発電装置装着自動車２００は、エンジン５０に着設された熱発電装置１００を備えているので、熱発電装置装着自動車２００は、熱発電装置装着自動車２００が走行するために駆動するエンジン５０が発熱する排熱を利用して熱発電装置１００が発電した電力の供給を受けることができる。
つまり、熱発電装置装着自動車２００が走行する際に発熱するエンジン５０の排熱は、安定して熱発電装置１００に伝導される。そして、その熱発電装置１００は、その排熱の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し発電した電力を、熱発電装置装着自動車２００に安定して供給することができる。
そして、熱発電装置１００が発電した電力を用いて、熱発電装置装着自動車２００は、電気分解装置６０が水を電気分解することにより得られる水素と酸素をエンジン５０の燃料として使用することができる。
よって、熱発電装置装着自動車２００は、エンジン５０が発熱する排熱を利用して発電した電力を熱発電装置装着自動車２００に安定して供給する熱発電装置１００を備えているといえる。
特に、熱発電装置装着自動車２００は、熱発電装置１００が発電した電力を用いて、電気分解装置６０が水を電気分解することにより得られる水素と酸素をエンジン５０の燃料として使用することができるので、効率のよいエネルギー変換を行うことができる。つまり、熱発電装置装着自動車２００は、熱発電装置１００により発電した電気エネルギーを、エンジン５０を駆動するための駆動エネルギーの少なくとも一部として、発生させたの水素と酸素を利用することができる。
また、熱発電装置装着自動車２００は、エンジン５０内部において、水素の燃焼により発生した水を精製し、電気分解装置６０の反応容器６１に送ることができるので、水素の燃焼により発生した水を、再度電気分解し、燃料としての水素や酸素としてリサイクルすることができる。よって、水をいわゆる燃料として有効活用することができる。
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明にかかる熱発電装置装着自動車の第２の実施の形態を、図６、図７に基づき説明する。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図６、図７に示されるように、熱発電装置装備自動車３００は、熱発電装置装備自動車３００の図示しない車輪駆動部に動力を出力するエンジン５０と、エンジン５０の外壁面に着設される熱発電装置１００と、熱発電装置１００に電界を発生させる電界発生電源５００と、熱発電装置１００が発電した電力を貯える蓄電池５と、蓄電池５に貯えられた電力を利用し水の電気分解を行う電気分解装置６０と、エンジン５０で燃焼させる燃料である水素が貯えられている水素貯蔵部７０と、水素を燃焼させるための酸素が貯えられている酸素貯蔵部８０と、エンジン内で発生した水を精製する水油分離装置９０等を備えている。
エンジン５０が出力する動力は、図示しない車輪駆動部と、モータ５５に伝達される。そのモータ５５は、図示しない発電機に備えられており、モータ５５がエンジン５０の動力に基づき回転することにより発電を行い、発電した電力を蓄電池５や電界発生電源５００に蓄電（充電）する。
熱発電装置１００における電子放出部材２と電子加速部材４は、それぞれ後述する電界発生電源５００に接続されている。
電界発生電源５００は、直流電圧発生装置であり、プラス端子５００ａとマイナス端子５００ｂを備える。電子加速部材４にはプラス端子５００ａが接続され、また、電子放出部材５にはマイナス端子５００ｂが接続される。これにより、電子加速部材４から電子放出部材２へ向かう電気力線（電界）が生ずる。
この電子加速部材４は、絶縁部材４１で覆われ、電界発生電源５００を除く各部と電気的に絶縁されている。従って、電子放出部材２と電子加速部材４とは電気的に絶縁されているので、電子放出部材２と電子加速部材４間で消費される電力量はほぼ零となっている。つまり、電界発生電源５００が電子ｅを加速させるために電界を発生させ、電子ｅにクーロンの静電気力を作用させることにより消費される電力はほとんど零に等しい。
蓄電池５は、熱発電装置装備自動車３００の図示しない電気系統を動作させるための電力を貯える直流電圧発生装置である。
蓄電池５は、例えば、鉛蓄電池であり、電池容器と、電池容器貯留される電解液としての希硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と、マイナス電極としての鉛（Ｐｂ）棒と、プラス電極としての酸化鉛（ＰｂＯ２）棒等により構成されている。
蓄電池５のマイナス電極は、電気分解装置６０の陰極６２に接続されており、蓄電池５のプラス電極は、電気分解装置６０の陽極６３に接続されている。
蓄電池５が、電気分解装置６０において水の電気分解を行うために電力を供給する際、蓄電池５のマイナス電極と、蓄電池５のプラス電極は、それぞれ式（４）と、式（５）の反応を起こし、放電を行う。
Ｐｂ＋ＳＯ４２−→ＰｂＳＯ４＋２ｅ−・・・・・・・・・・・・・（４）
ＰｂＯ２＋４Ｈ＋＋ＳＯ４２−＋２ｅ−→ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ・・・（５）
そして、蓄電池５が放電する電力によって、第１の実施の形態と同様に、電気分解装置６０は水の電気分解を行い、水素と酸素を発生する。
なお、蓄電池５の蓄電量（充電量）を超えるような場合には、熱発電装置１００から直接電気分解装置６０に電力の供給を行ってもよい。
また、熱発電装置１００における電子収集部材３は、蓄電池５のマイナス電極に接続されており、電子放出部材２は、蓄電池５のプラス電極に接続されており、熱発電装置１００が発電した電力を、蓄電池５に蓄電（充電）することができるようになっている。
なお、蓄電池５に充電する際には、蓄電池５のマイナス電極とプラス電極において、上述の放電の際とは逆の反応を起こすことにより、蓄電池５に充電が行われる。
このように、熱発電装置装着自動車３００は、エンジン５０に着設された熱発電装置１００を備えているので、熱発電装置装着自動車３００は、熱発電装置装着自動車３００が走行するために駆動するエンジン５０が発熱する排熱を利用して熱発電装置１００が発電した電力を蓄電池５に蓄電（充電）することができる。
つまり、熱発電装置装着自動車３００が走行する際に発熱するエンジン５０の排熱は、安定して熱発電装置１００に伝導される。そして、その熱発電装置１００は、その排熱の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し発電した電力を、熱発電装置装着自動車３００に安定して供給することができる。
そして、熱発電装置１００が発電し、蓄電池５に充電した電力を用いて、熱発電装置装備自動車３００の図示しない電気系統を動作させることができる。つまり、熱発電装置装着自動車３００は、熱発電装置１００により発電した電気エネルギーを、熱発電装置装備自動車３００の電気系統を動作させるための電気エネルギーの少なくとも一部として利用することができる。
特に、熱発電装置装着自動車３００は、蓄電池５に充電した電力を用いて電気分解装置６０を動作させて、電気分解装置６０が水を電気分解することにより得られる水素と酸素をエンジン５０の燃料として使用することができる。
次に、本発明にかかる熱発電装置装着自動車に備えられる熱発電装置（１００）と電気分解装置（６０）の変形例を、図８から図２７に基づいて説明する。
なお、以下の変形例においては、熱発電装置と電気分解装置について、熱発電装置と電気分解装置を組み合わせた水素発生装置として説明する。
〔第１の変形例〕
図８に示されるように、水素発生装置１０００は、熱発電装置１１００と、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００は、熱発電容器１０１８と、熱発電容器１０１８内に配置され、加熱されて温度上昇すると内部の電子ｅを放出する電子放出部材としての電子放出電極１００５と、この電子放出電極１００５から放出された電子ｅを収集する電子収集部材としての電子収集電極１００４と、を備えている。電子放出電極１００５と電子収集電極１００４とは、対向する面が接合して備えられている。
また、電子収集電極１００４の電子放出電極１００５側と反対の面に離間して電子加速部材としての静電界印加正電極１００２が配置され、電子放出電極１００５の電子収集電極１００４側と反対の面に離間して静電界印加負電極１００３が配置されている。静電界印加正電極１００２と静電界印加負電極１００３は、電界発生電源としての静電界発生電源１００１に接続されている。静電界印加正電極１００２は静電界発生電源１００１のプラス端子に、静電界印加負電極１００３は静電界発生電源１００１のマイナス端子にそれぞれ接続されている。
そして、熱発電容器１０１８内には、絶縁部材１０１７が充填されている。
熱発電容器１０１８は、内部空間を有する外枠部材１０１８ａと、この外枠部材１０１８ａの一面に設けられる熱伝導性部材１０１８ｂと、を有している。外枠部材１０１８ａは、断熱性及び絶縁性材料により構成され、熱伝導性部材１０１８ｂは、熱伝導率の高い物質などにより構成されている。
熱発電装置１１００は、この熱伝導性部材１０１８ｂを熱源となるエンジン５０の外壁面に当接させて、着設されている。
電子放出電極１００５は、電界中において電子ｅを放出するものである。電子放出電極１００５としては、図４（ａ）に示されるような、導電性基板２１に複数のカーボンナノチューブ２２・・・が略垂直に植設された電極２０等を用いることができる。
電子収集電極１００４は、熱発電容器１０１８内で電子放出電極１００５が放出した電子ｅを吸収し、収集する部材である。電子収集電極１００４は、導電性物質により構成されており、例えば、金、銀、ニッケル等の電気抵抗の低い金属が好適である。また、電子収集電極１００４は、導電性有機化合物で構成してもよい。導電性の有機化合物により構成することにより、例えば、金属などに比べて、薄膜化、軽量化、加工性、高融点化などが図れる。
電気分解装置１２００は、例えば、水などの水素イオン含有溶液１００６を貯留する電気分解容器１００７と、電気分解容器１００７内に配置される陽極である陰イオン収集電極１００９と、電気分解容器１００７内に配置される陰極である陽イオン収集電極１０１２と、陰イオン収集電極１００９で発生した酸素などの気体を収集する気体収集器１００８と、陽イオン収集電極１０１２で発生した水素ガスを収集する水素ガス収集器１０１５と、一端部に陰イオン収集端子１０１１が設けられ、他端部が陰イオン収集電極１００９に接続する陰イオン収集導線１０１０と、一端部に陽イオン収集端子１０１４が設けられ、他端部が陽イオン収集電極１０１２に接続する陽イオン収集導線１０１３等により構成されている。
陰イオン収集電極１００９と陽イオン収集電極１０１２としては、例えば、炭素棒を用いることができる。
そして、熱発電装置１１００の電子収集電極１００４と、電気分解装置１２００の陽イオン収集端子１０１４が、電荷中和導線１０１６ａを介して接続されている。また、熱発電装置１１００の電子放出電極１００５と、電気分解装置１２００の陰イオン収集端子１０１１が、電荷中和導線１０１６ｂを介して接続されている。
このような水素発生装置１０００において、熱発電装置１１００における静電界発生電源１００１を用いて静電界印加正電極１００２と静電界印加負電極１００３との間に電圧を加えることにより発生する静電界による静電誘導現象により、電子放出電極１００５の表面（静電界印加正電極１００２側）に電子ｅが移動する。
そして、エンジン５０が発熱した熱エネルギーが熱伝導性部材１０１８ｂを介して電子放出電極１００５に伝導されると、電子放出電極１００５に存在する電子ｅが熱エネルギーを得ることにより電界ドリフトを起こし、電子ｅは電子収集電極１００４に移動する。つまり、電子放出電極１００５は電子ｅを放出する。そして、電子収集電極１００４は放出された電子ｅを収集し、収集した電子ｅにより負電荷に帯電する。一方、電子放出電極１００５は正電荷に帯電する。
ここで、電子収集電極１００４と陽イオン収集電極１０１２は、電荷中和導線１０１６ａを介して接続されているので、電子収集電極１００４から電子ｅが電荷中和導線１０１６ａを介して陽イオン収集電極１０１２に供給される。そして、陽イオン収集電極１０１２の表面において、水素イオン含有溶液中の水素イオン（Ｈ＋）と電子ｅが反応し、水素ガスが発生する。発生した水素ガスは、水素ガス収集器１０１５により収集され、所定の貯蔵部に送られる。
また、水素イオン含有溶液中の陰イオン（例えば、酸素イオンＯ２−）が電子ｅを陰イオン収集電極１００９に供給するように反応し、陰イオン収集電極１００９の表面において、その陰イオンに基づく気体（例えば、酸素ガス）が発生する。発生した気体は、気体収集器１００８により収集され、所定の貯蔵部に送られる。そして、電子放出電極１００５と陰イオン収集電極１００９は、電荷中和導線１０１６ｂを介して接続されているので、陰イオン収集電極１００９に供給された電子ｅは電荷中和導線１０１６ｂを介して電子放出電極１００５に供給される。
このように、熱発電装置１１００と電気分解装置１２００とを、電荷中和導線１０１６ａ、１０１６ｂを介して電気的に接続することにより、電子収集電極１００４が収集した電子ｅを陽イオン収集電極１０１２に供給し、また、陰イオン収集電極１００９に供給された電子ｅを電子放出電極１００５に供給することができる。つまり、熱発電装置１１００と電気分解装置１２００とを電気的に中和することができる。
そして、発電装置１１００と電気分解装置１２００とを電気的に中和する過程で、電気分解装置１２００の陽イオン収集電極１０１２において、水素ガスを発生することができる。つまり、水素発生装置１０００は水素ガスを発生させることができる。
このように、水素発生装置１０００は、エンジン５０の発熱に基づき、熱発電装置１１００が発電（電子ｅの発生、供給）を行い、熱発電装置１１００が発電した電力により、電気分解装置１２００が水素ガスを発生させることができる。
つまり、水素発生装置１０００は、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００であっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
なお、電子放出電極１００５として、電子が過剰となるＮ型半導体からなる電極を配置し、電子収集電極１００４として、電子が不足するＰ型半導体からなる電極を配置してもよい。なお、これら半導体はシリコンにより構成されるものとは限らず、カーボンナノチューブにより構成されるものであってもよい。
〔第２の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第２の変形例を、図９に基づき説明する。なお、第１の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図９に示されるように、水素発生装置１０００ａは、熱発電装置１１００ａと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ａにおいて、電子収集電極１００４と電子放出電極１００５の間には、絶縁部材１０１７ａが備えられている。
絶縁部材１０１７ａは、電子放出電極１００５から電子収集電極１００４に到達した電子が、再び電子放出電極１００５に戻ってしまう内部放電（内部短絡）を防止する。
なお、絶縁部材１０１７ａは、極めて薄い絶縁材であるので、電子放出電極１００５から電子収集電極１００４へ向かう電子は、トンネル効果により通過するようになっている。
このような水素発生装置１０００ａにおいて、電子放出電極１００５から放出された電子ｅは、絶縁部材１０１７ａを通過して電子収集電極１００４に到達することができるので、水素発生装置１０００ａも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができる。そして、その発生した水素ガスを熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ａであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第３の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第３の変形例を、図１０に基づき説明する。なお、第１、第２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１０に示されるように、水素発生装置１０００ｂは、熱発電装置１１００ｂと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｂにおいて、電子放出電極１００５は、静電荷印加負電極１００３と電気的に接合している。そのため、静電界発生電源１００１が静電界印加正電極１００２と静電界印加負電極１００３との間につくる電界が強くなるので、電子の放出が起こりやすい。
このような水素発生装置１０００ｂも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｂであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第４の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第４の変形例を、図１１に基づき説明する。なお、第１、第２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１１に示されるように、水素発生装置１０００ｃは、熱発電装置１１００ｃと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｃにおいて、電子収集電極１００４は、静電荷印加正電極１００２と電気的に接合している。そのため、静電界発生電源１００１が静電界印加正電極１００２と静電界印加負電極１００３との間につくる電界が強くなるので、電子の放出が起こりやすい。
このような水素発生装置１０００ｃも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｃであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第５の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第５の変形例を、図１２に基づき説明する。なお、第１、第２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１２に示されるように、水素発生装置１０００ｄは、熱発電装置１１００ｄと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｄにおいて、静電荷印加正電極１００２は、光透過性を有する材料（例えば、光透過性を有する導電性樹脂）により構成されている。また、絶縁部材１０１７も光透過性を有する絶縁材料で構成されている。
このような構成の水素発生装置１０００ｄであれば、太陽光などの光エネルギーに基づく熱エネルギーを電子放出電極１００５に伝達しやすい。
このような水素発生装置１０００ｄも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｄであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第６の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第６の変形例を、図１３に基づき説明する。なお、第１、第２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１３に示されるように、水素発生装置１０００ｅは、熱発電装置１１００ｅと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｅにおいて、電子収集電極１００４は、主電子収集電極１００４ａと副電子収集電極１００４ｂとからなる。
このような構成の水素発生装置１０００ｅであれば、主電子収集電極１００４ａにおいて収集し切れなかった電子ｅを副電子収集電極１００４ｂにより収集することができるので、効率よく電子ｅの収集を行うことができる。
なお、主電子収集電極１００４ａは、例えば、Ｐ型半導体を、副電子収集電極１００４ｂは、例えば、導電性の物質（金属）を用いることができる。
このような水素発生装置１０００ｅも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｅであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第７の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第７の変形例を、図１４に基づき説明する。なお、第１、第２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１４に示されるように、水素発生装置１０００ｆは、熱発電装置１１００ｆと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｆにおいて、電子放出電極１００５は、静電界印加負電極１００３と電気的に接合している。また、電子放出電極１００５の電子収集電極１００４側には、先端部１０２０ａにカーボンナノチューブを収容する略円錐形状のカソード１０２０が配設されている。
カソード１０２０は、例えば、シリコンに不純物をドーピングして導電性とした物質により構成されている。また、先端部１０２０ａは、導電性物質にカーボンナノチューブが埋め込まれたものであり、カソード１０２０に電気的に結合している。
また、電子収集電極１００４とカソード１０２０の間には、補助静電界印加正電極１０２１が配置されており、補助静電界印加正電極１０２１は、補助静電界発生電源１００１ａのプラス端子に接続されている。補助静電界発生電源１００１ａのマイナス端子は、静電界印加負電極１００３に接続されている。
なお、補助静電界印加正電極１０２１には、カソード１０２０の先端部１０２０ａに対応する位置に、開口部１０２１ａが形成されている。
このような構成の水素発生装置１０００ｆであれば、電子放出電極１００５が放出する電子ｅに加え、カソード１０２０の先端部１０２０ａのカーボンナノチューブが放出する電子ｅが、その先端部１０２０ａから集中的に電子収集電極１００４に向けて放出されるので、効率よく電子ｅの放出を行うことができる。
また、補助静電界印加正電極１０２１による静電誘導現象により、低い静電界印加電圧でも電子ｅが放出されやすくなっている。
なお、補助静電界印加正電極１０２１は、絶縁部材１０１７ａで覆われているので、補助静電界印加正電極１０２１に到達する電子はほとんどない。
このような水素発生装置１０００ｆも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｆであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
なお、水素発生装置１０００ｆの場合、カソード１０２０の先端部１０２０ａにカーボンナノチューブが収容されているので、電子放出電極１００５は、カーボンナノチューブが植設された電極でなく、導電性物質により構成される電極であってもよい。
〔第８の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第８の変形例を、図１５に基づき説明する。なお、第１、第２、第７の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１５に示されるように、水素発生装置１０００ｇは、熱発電装置１１００ｇ、電気分解装置１２００とを備えている。
図１５に示されるように、熱発電装置１１００ｇは、電子収集電極１００４とカソード１０２０の間に、電子放出空間である内部空間１０２２を形成したものである。なお、内部空間１０２２は真空状態に保たれていることが好ましい。そして、カソード１０２０の先端部１０２０ａから放出された電子ｅは、内部空間１０２２を飛翔して電子収集電極１００４に到達する。
このような水素発生装置１０００ｇも水素発生装置１０００、１０００ｆと同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｇであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第９の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第９の変形例を、図１６に基づき説明する。なお、第１、第２、第７、第８の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１６に示されるように、水素発生装置１０００ｈは、熱発電装置１１００ｈ、電気分解装置１２００とを備えている。
図１６に示されるように、熱発電装置１１００ｈは、電子収集電極１００４とカソード１０２０の間に、内部空間１０２２を形成したものである。そして、その内部空間１０２２の内壁面において、電子放出電極１００５の近傍にまで電子収集電極１００４を延出したものである。よって、内部空間１０２２を飛翔する際に散乱した電子ｅを電子収集電極１００４は効率よく収集することができる。
なお、電子収集電極１００４の延出部は、充分に薄く形成されているので、補助静電界印加正電極１０２１に基づき発生する電界は、カソード１０２０の先端部１０２０ａのカーボンナノチューブに到達し、先端部１０２０ａから電子は良好に放出される。
このような水素発生装置１０００ｈも水素発生装置１０００、１０００ｆ、１０００ｇと同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｈであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第１０の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１０の変形例を、図１７に基づき説明する。なお、第１の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１７に示されるように、水素発生装置１０００ｉは、熱発電装置１１００ｉと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｉにおいて、電子収集電極１００４と電子放出電極１００５の間には、内部空間１０２２が形成されている。なお、内部空間１０２２は真空状態に保たれていることが好ましい。
特に、金属などで構成される熱伝導性部材１０１８ｂを介して伝導される熱が、熱伝導性部材１０１８ｂの近くに配置された電子放出電極１００５に伝導されるので、電子が良好に放出される。
このような水素発生装置１０００ｉにおいて、電子放出電極１００５から放出された電子ｅは、内部空間１０２２を飛翔して電子収集電極１００４に到達することができるので、水素発生装置１０００ｉも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができる。そして、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｉであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
特に、静電界発生電源１００１に接続される静電界印加正電極１００２と静電界印加負電極１００３は、電子収集電極１００４や電子放出電極１００５などからなる回路と完全に分離しており、静電界発生電源１００１から流れる電流は、その回路側には流れないので、静電界発生電源１００１の消費電力はほとんどゼロとなり、理想的な発電が可能となる。
〔第１１の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１１の変形例を、図１８に基づき説明する。なお、第１、第１０の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１８に示されるように、水素発生装置１０００ｊは、熱発電装置１１００ｊと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｊにおいて、電子放出電極１００５は、静電界印加負電極１００３と熱的に接合している。
そして、熱源からの熱は、熱伝導性部材１０１８ｂを介して静電界印加負電極１００３に伝導され、さらに、電子放出電極１００５に伝導される。このように、電子放出電極１００５は熱伝導性部材１０１８ｂと熱的に結合しているので、電子放出電極１００５からの電子の放出効率は向上する。
このような水素発生装置１０００ｊも水素発生装置１０００、１０００ｉと同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｊであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第１２の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１２の変形例を、図１９に基づき説明する。なお、第１、第１０の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１９に示されるように、水素発生装置１０００ｋは、熱発電装置１１００ｋと、電気分解装置１２００とを備えている。
熱発電装置１１００ｋにおいて、静電界印加負電極１００３は、電気分解装置１２００の陰イオン収集端子１０１１と電荷中和導線１０１６ｂを介して接続されている。つまり、静電界印加負電極１００３は、陰イオン収集電極１００９と接続されている。そして、静電界印加負電極１００３と電子放出電極１００５とは熱的に接合している。
そして、熱源からの熱は、熱伝導性部材１０１８ｂを介して静電界印加負電極１００３に伝導され、さらに、電子放出電極１００５に伝導される。このように、電子放出電極１００５は熱伝導性部材１０１８ｂと熱的に結合しているので、電子放出電極１００５からの電子の放出効率は向上する。
なお、電子放出電極１００５が、カーボンナノチューブである場合には、直接的に電気的結合を行っていないので、静電界印加負電極１００３から発電出力を取り出すようにする。
また、熱発電装置１１００ｋにおいて、電子収集電極１００４と電子放出電極１００５の間には、内部空間１０２２が形成されている。なお、内部空間１０２２は真空状態に保たれていることが好ましい。
このような水素発生装置１０００ｋにおいて、電子放出電極１００５から放出された電子ｅは、内部空間１０２２を飛翔して電子収集電極１００４に到達することができるので、水素発生装置１０００ｋも水素発生装置１０００、１０００ｉと同様に、水素ガスを発生させることができる。そして、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｋであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第１３の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１３の変形例を、図２０に基づき説明する。なお、第１の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図２０に示されるように、水素発生装置１０００ｌは、熱発電装置１１００ｌと、電気分解装置１２００とを備えている。
図２０に示されるように、水素発生装置１０００ｌは、図８に示される水素発生装置１０００における電荷中和導線１０１６ａにシリコンを主材料とした太陽電池１０８０が配設されたものである。
太陽電池１０８０のプラス端子は熱発電装置１１００ｌの電子収集電極１００４に、太陽電池１０８０のマイナス端子は電気分解装置１２００の陽イオン収集電極１０１２にそれぞれ接続されている。そして、太陽電池１０８０は、熱発電装置装着自動車のボンネットなど、太陽光が照射されやすい位置に配置されている。この太陽電池１０８０において発生される電力は、熱発電装置１１００ｌにおいて発電された電力とともに、電気分解装置１２００に供給される。
この方式を採用すると、低い電圧のシリコン製太陽電池１０８０を用いても、高電圧の出力が得られる。つまり、シリコン製太陽電池１０８０から取り出すことが可能な電流であっても、高電圧化により電力として大きな出力を取り出すことができる。
なお、電子放出電極１００５には、負電荷のキャリアを多く含む半導体かＮ型特性のカーボンナノチューブを用いることも可能であり、電子収集電極１００４には、導電性部材を用いることもでき、それにより発電効率を向上させることができる。
このような水素発生装置１０００ｌにおいて、熱発電装置１１００ｌにおいて発電された電力とともに、太陽電池１０８０において発生された電力は、電気分解装置１２００に供給される。そして、水素発生装置１０００ｌも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｌであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第１４の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１４の変形例を、図２１に基づき説明する。なお、第１、第２、第１３の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図２１に示されるように、水素発生装置１０００ｍは、熱発電装置１１００ｍと、電気分解装置１２００とを備えている。
図２１に示されるように、水素発生装置１０００ｍは、図９に示される水素発生装置１０００ａにおける電荷中和導線１０１６ａにシリコンを主成分とする太陽電池１０８０が配設されたものである。
太陽電池１０８０のプラス端子は熱発電装置１１００ｍの電子収集電極１００４に、太陽電池１０８０のマイナス端子は電気分解装置１２００の陽イオン収集電極１０１２にそれぞれ接続されている。そして、太陽電池１０８０は、熱発電装置装着自動車のボンネットなど、太陽光が照射されやすい位置に配置されている。この太陽電池１０８０において発生される電力は、熱発電装置１１００ｍにおいて発電された電力とともに、電気分解装置１２００に供給される。
図２１に示される水素発生装置１０００ｍにおいては、電子収集電極１００４と電子放出電極１００５との間に薄い絶縁部材１０１７ａが配置されている。
絶縁部材１０１７ａの厚みは、数ナノメートルから数百ナノメートルであり、電界の作用により電子放出電極１００５から電子がトンネル現象で電子収集電極１００４へと向かうことができる。
なお、このように絶縁部材１０１７ａを配置することにより、電子収集電極としてＰ型半導体を用い、電子放出電極としてＮ型半導体を用いることができるようになる。
このような水素発生装置１０００ｍにおいて、熱発電装置１１００ｍにおいて発電された電力とともに、太陽電池１０８０において発生された電力は、電気分解装置１２００に供給される。そして、水素発生装置１０００ｍも水素発生装置１０００、１０００ｌと同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｍであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第１５の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１５の変形例を、図２２から図２５に基づき説明する。なお、第１、第１２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図２２に示されるように、水素発生装置１０００ｎは、熱発電装置１１００ｎと、電気分解装置１２００とを備えている。
図２２に示されるように、水素発生装置１０００ｎは、図１９に示される水素発生装置１０００ｋにおける直流電源である静電界発生電源１００１を交流電源１００１ｂとしたものである。
交流電源１００１ｂは、図２３に示されるように、電圧（Ｖ）が周期的に正または負に変化する電源である。図２３の上段に示すように、交流電源１００１ｂの電圧（Ｖ）が正である期間を正の半サイクル（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｈａｌｆ−ｃｙｃｌｅ）と言い、負である期間を負の半サイクル（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｈａｌｆ−ｃｙｃｌｅ）と言う。
このような交流電源１００１ｂに基づく電界の作用により、電子放出部材１００５から放出される電子が移動することによる発生する電流（Ｉ）の電流値を図２３の下段に示す。
図２３の下段に示されるように、電流（Ｉ）は、交流電源１００１ｂの電圧（Ｖ）が正の半サイクルの期間にのみ流れ、負の半サイクルの期間には流れない。正の半サイクルの期間にのみ電流が流れ、負の半サイクルには電流が流れない現象は２極真空管のダイオード特性と同様の現象である。
正の半サイクルの期間において発生する熱発電現象について、図２４に基づき説明し、負の半サイクルの期間において発生する熱発電現象について、図２５に基づき説明する。
図２４に示される熱発電装置１１００ｎ（水素発生装置１０００ｎ）における、交流電源１００１ｂの正の半サイクル期間においては、電子加速部材の静電界印加正電極１００２に正の電圧が印加されるので、電子放出部材の電子放出電極１００５から電子が放出されて電子収集電極１００４に電子が吸収されることにより電流が流れる。そして、電気分解装置１２００において、水が電気分解されるにことにより水素が発生する。しかし、放出された電子の一部が絶縁部材１０１７に衝突し、そこにトラップされて付着する場合もある。この付着してしまった電子は電子の電界放出を妨害する作用を有する。
次いで、図２５に示される熱発電装置１１００ｎ（水素発生装置１０００ｎ）における、交流電源１００１ｂの負の半サイクルにおいては、電子加速部材の静電界印加正電極１００２に負の電圧が印加されるので、絶縁部材１０１７に付着している電子には負の電界による反発力が作用する。その負の電界による反発力によって付着していた電子は追いやられることにより、その電子は移動することとなって、絶縁部材１０１７から一掃される。そして、次の正の半サイクルには、付着した電子による電界放出への妨害が無くなり、電界による電子放出が良好に行われることとなって、熱エネルギーが水素発生のためのエネルギー源として効率よく利用される。
なお、交流電源１００１ｂの周波数が低い場合には、負の半サイクルの期間は長くなり、電子放出が停止する期間が長くなるので、エネルギー変換効率は低下してしまう。そのため、エネルギー変換効率を向上するには、交流電源１００１ｂの周波数を高く設定する必要がある。たたし、交流電源１００１ｂの周波数が高すぎると放出された電子が電子収集電極１００４に到達する前に負電界によって反発されて電子放出電極１００５に返されてしまうので、適度に高い周波数として数キロ・ヘルツ位の周波数が好ましい。このような周波数値であれば、効率よく水素を発生させることが可能になる。
このような水素発生装置１０００ｎも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｎであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
〔第１６の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１６の変形例を、図２６に基づき説明する。なお、第１、第１２の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図２６に示されるように、水素発生装置１０００ｏは、熱発電装置１１００ｏと、電気分解装置１２００とを備えている。
図２２に示されるように、水素発生装置１０００ｏは、図１９に示される水素発生装置１０００ｋにおける電子収集電極１００４の電子放出電極１００５側の面に、蛍光材１０９０が配設されたものである。
この蛍光材１０９０は、電子が衝突した際に発光する（例えば、励起光の発光）性質を有する部材である。
また、熱発電装置１１００ｏ（水素発生装置１０００ｏ）における、静電荷印加正電極１００２と電子収集電極１００４は、光透過性を有する材料（例えば、光透過性を有する導電性樹脂）により構成されている。また、絶縁部材１０１７も光透過性を有する絶縁材料（例えば、二酸化シリコン）で構成されている。
熱発電装置１１００ｏ（水素発生装置１０００ｏ）において、電子放出電極１００５から放出された電子は静電界印加正電極１００２に加えられた電圧により発生する電界によって加速されて電子収集電極１００４に向う。その電子収集電極１００４の前面には蛍光材１０９０が配置されており、内部空間１０２２の真空中を飛翔してきた電子は蛍光材１０９０に衝突する。蛍光材１０９０に電子が衝突したことに基づくエネルギーにより、蛍光材１０９０は光を発する。蛍光材１０９０が発光した光は、光透過性を有する電子収集電極１００４と静電荷印加正電極１００２と絶縁部材１０１７を透過して外部に出力される。
この発光に寄与した電子は、蛍光材１０９０を介して電子収集電極１００４に吸収されて電気分解装置１２００に電気（電流）として送られ、水を電気分解し、水素を発生させる。
なお、電子収集電極１００４に吸収された電子を、例えば、負荷キャパシタに蓄え、その負荷キャパシタに蓄えられた電子を電気エネルギーとして利用するようにしてもよい。
このように、水素発生装置１０００ｏ（熱発電装置１１００ｏ）は、電気を発生させて、水素を発生させながら光を発光することができるので、熱発電装置１１００ｏ部分において出力された発光光を、光ファイバーなどを介して車内に引き込み、車内の照明として利用することができるので、トータル・システムとして非常に効率のよい省エネルギー装置になっている。なお、熱発電装置１１００ｏを熱発電装置装備自動車以外に適用すれば、様々な個所、用途において、発電した電気と、発光した光を利用することができる。
このような水素発生装置１０００ｏも水素発生装置１０００と同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｏであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
なお、リチャードソン・ダッシュマンの法則により、電子放出電極１００５から真空中に放出される電子の数は絶対温度に比例して指数関数的に増加する。従って、熱源の温度が比較的低い場合には、本発明の熱発電装置によって発生した電気を電子放出電極１００５（カーボンナノチューブ）の温度上昇のために使用することにより、多量の電子を放出させるようにして発電を行うことも可能である。
〔第１７の変形例〕
次に、熱発電装置と電気分解装置とからなる水素発生装置の第１７の変形例を、図２７に基づき説明する。なお、第１、第１６の変形例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図２７に示されるように、水素発生装置１０００ｐは、熱発電装置１１００ｐと、電気分解装置１２００とを備えている。
図２７に示されるように、水素発生装置１０００ｐは、図２６に示される水素発生装置１０００ｏにおける直流電源である静電界発生電源１００１を交流電源１００１ｂとしたものである。
このような水素発生装置１０００ｐも水素発生装置１０００や水素発生装置１０００ｎと同様に、水素ガスを発生させることができるので、その発生した水素ガスを、熱発電装置装着自動車のエンジン５０の燃料として供給することができる。
よって、このような構成の水素発生装置１０００ｐであっても、熱発電装置装着自動車に備えることにより、熱発電及び水素の発生、供給を行うことができる。
なお、以上の実施の形態においては、熱発電装置１００は、エンジン５０の外壁面に着設されるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱発電装置１００は、より高温となるエンジン５０内部に近い、エンジン５０の内壁面に接するように、或いは熱発電装置１００の熱伝導性部材１２をエンジン５０の内壁面として配設するようにしてもよい。
また、熱発電装置１００は、直接エンジン５０に配設されなくてもよく、エンジン５０の近傍などの高温となる個所に配設されてもよい。
また、熱発電装置１００は、熱発電装置装着自動車の高温となる個所に配設されれば発電を行うことができるので、熱発電装置装着自動車の排気系統、例えば、熱発電装置装着自動車のマフラーや、ボンネットの裏面などに配設されてもよい。
また、本実施の形態においては、熱発電装置装着自動車のエンジン５０は、ロータリーエンジンとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンジン５０は、ピストンがシリンダー内を往復運動する構造のピストンエンジン、レシプロエンジンであってもよく、また、その他の構造を有するエンジンであってもよい。
また、本実施の形態においては、熱発電装置装着自動車は、水素を燃焼させて動力を出力する水素エンジンを備える水素自動車を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱発電装置装着自動車は、電気分解装置により発生される水素と酸素を原料に電気を作り出す燃料電池と、その電気により駆動する電気モータを備える電気自動車、またはエンジンの駆動と電気モータの駆動を併用するハイブリッド自動車などであってもよい。
また、本実施の形態においては、水素発生装置として、図８から図２７に示される１７パターンの構造（構成）、変形例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その構造、構成は適宜に変更可能である。なお、ここで言う変形例とは、本発明、本実施の形態に含まれる範囲内で、構造、構成についての変形、変更を行った別の実施の形態のことである。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】  本発明の熱発電装置装備自動車において、高温となる個所、例えば、エンジンの周囲や排気系統やボンネット等のエンジンの発熱に基づく熱が伝達される位置に配設された熱発電装置は、その発熱する熱の熱エネルギーを利用し発電を行うことができる。そして、熱発電装置は発電した電力を熱発電装置装備自動車に供給し、その電力の電気エネルギーを熱発電装置装備自動車はエンジンを駆動するための駆動エネルギーの少なくとも一部として利用することができる。
このように、高温となる個所を有する自動車に、熱エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う熱発電装置を備えて発電を行うことは有効である。従って、熱発電装置装備自動車は熱発電装置により安定した電力の供給を受けることができる。
つまり、熱源として自動車のエンジンから発生する熱エネルギーである排熱のエネルギーを有効に熱発電装置装備自動車の駆動エネルギーとして利用することができる。このような排熱のエネルギーを有効に利用する技術は、持続的に地球環境を保持するためには必要な技術である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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