(57)【要約】  熱エネルギーの発生効率に優れた実用的な熱エネルギー発生方法および熱エネルギー発生装置を提供する。  重水素透過性を有する第１の容器によって隔てられた第１の空間および第２の空間を有する熱エネルギー発生装置を用いて、熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生方法である。前記第２の空間には、重水素吸収性を有する物質が真空状態で封入されている。前記熱エネルギー発生方法は、重水素ガスを前記第１の空間に供給する工程と、前記第１の空間内の前記重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして前記第１の容器を透過するように、前記第１の空間内の前記重水素ガスの温度を所定の温度範囲内に保持する工程とを包含する。
2007061019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重水素透過性を有する第１の容器によって隔てられた第１の空間および第２の空間を有する熱エネルギー発生装置を用いて、熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生方法であって、前記第２の空間には、重水素吸収性を有する物質が真空状態で封入されており、
前記熱エネルギー発生方法は、
重水素ガスを前記第１の空間に供給する工程と、
前記第１の空間内の前記重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして前記第１の容器を透過するように、前記第１の空間内の前記重水素ガスの温度を所定の温度範囲内に保持する工程と
を包含する、熱エネルギー発生方法。
【請求項２】
前記第１の空間は、前記第１の容器と前記第１の容器の外側に配置された第２の容器との間に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間である、請求項１に記載の熱エネルギー発生方法。
【請求項３】
前記第１の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器と前記第１の容器の外側に配置された第２の容器との間に形成された空間である、請求項１に記載の熱エネルギー発生方法。
【請求項４】
熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生装置であって、
重水素透過性を有する第１の容器と、前記第１の容器によって隔てられた第１の空間および第２の空間とを備え、
前記第２の空間には、重水素吸収性を有する物質が真空状態で封入されており、
前記熱エネルギー発生装置は、
重水素ガスを前記第１の空間に供給する手段と、
前記第１の空間内の前記重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして前記第１の容器を透過するように、前記第１の空間内の前記重水素ガスの温度を所定の温度範囲内に保持する手段と
をさらに備えた、熱エネルギー発生装置。
【請求項５】
前記熱エネルギー発生装置は、前記第１の容器の外側に配置された第２の容器をさらに備え、
前記第１の空間は、前記第１の容器と前記第２の容器との間に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間である、請求項４に記載の熱エネルギー発生装置。
【請求項６】
前記熱エネルギー発生装置は、前記第１の容器の外側に配置された第２の容器をさらに備え、
前記第１の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器と前記第２の容器との間に形成された空間である、請求項４に記載の熱エネルギー発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーの発生効率に優れた実用的な熱エネルギー発生方法および熱エネルギー発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気分解を利用して超高圧の重水素ガスを生成する方法が知られている（例えば、本願発明者による特許文献１を参照）。この方法は、「超高温核融合」と「常温核融合」の開拓者として本願発明者を紹介した米国科学技術誌”２１ｓｔＣＥＮＴＵＲＹ  ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ”（１９９５）においても紹介されている。この方法に用いる重水素ジュネレータの構造は、本願発明者によって後に”ＤＳ−カソード”（”Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｃａｔｈｏｄ”）と命名される熱エネルギー発生装置の構造と実質的に同等であり、本願発明者の長年にわたる熱核反応に関する研究の源流となっている。【０００３】
本願発明者によって開発されたＤＳ−カソードは、固体内核融合（常温核融合）が存在することを立証したものとして世界的に有名である。現在では、固体内核融合（常温核融合）の研究者でこれを知らない者はいないほどである。例えば、本願発明者による特許文献２には、ＤＳ−カソードを用いて固体内核融合（常温核融合）を生じさせることにより、熱エネルギーを発生させる方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許第５，６４７，９７０号
【特許文献２】国際公開第９５／３５５７４号
【０００４】
図１１は、ＤＳ−カソードと同等の構造を有するＤＳ−セル（ＤＳ−Ｃｅｌｌ）１００の構造を示す。【０００５】
ＤＳ−セル１００は、電解槽１０１と、電解槽１０１の内側に配置された円筒状の白金電極１０２と、白金電極１０２の内側に配置されたパラジウムＰｄの金属容器１０３とを含む。電解槽１０１には、電解質としてＬｉＯＨを含む重水（Ｄ２Ｏ）溶液が注入されている。金属容器１０３の内部には、空間１０４が形成されている。この空間１０４には、Ｐｄブラックと呼ばれるパラジウムＰｄの超微粒粉末がサンプルとして真空状態で封入されている。金属容器１０３は、その空間１０４において発生したガスを外部に取り出すことができるように構成されている。【０００６】
白金電極１０２をアノード、金属容器１０３をカソードとしてＤＳ−セル１００に電界が与えられると、電解槽１０１内の電解質としてＬｉＯＨを含む重水（Ｄ２Ｏ）溶液が電気分解されて、重水素イオンＤ＋が発生する。重水素イオンＤ＋は、パラジウムＰｄの金属容器１０３を透過し、金属容器１０３を透過した重水素イオンＤ＋は重水素原子Ｄとして金属容器１０３内に導入される。その結果、電気分解が進むにつれて、金属容器１０３は、重水素原子Ｄと重水素ガスＤ２とが混在したガスで満たされる。その結果、電気分解が進むにつれて、金属容器１０３内の圧力は、金属容器１０３において発生する重水素ガスＤ２によって数千気圧から数万気圧に達することになる。このような高圧下で、重水素原子Ｄは、パラジウムＰｄの超微粒粉末に吸収される。このような重水素原子Ｄの吸収は、パラジウムＰｄの超微粒粉末の結晶格子の無数のＯｃｔａｈｅｄｒｏｎ（八面体）の中に重水素原子Ｄが２〜４個凝集されることによって起こる。このように、パラジウムＰｄの超微粒粉末内に重水素原子Ｄが凝集された構造体は、本願発明者によって”重水素凝結体”（”Ｐｙｃｎｏｄｅｕｔｅｒｉｕｍ”）と命名されている。これは、数億気圧の重水素ガスに相当する高密度状態になっている。【０００７】
この重水素凝結体において、複数の重水素原子Ｄが核融合反応することにより、熱エネルギーに加えてヘリウムガスが発生する。その反応式を以下に示す。【０００８】
２Ｄ＋２Ｄ＝４Ｈｅ＋格子エネルギー（２３．８ＭｅＶ）
この核融合反応は、中性子を生じることなく穏やかに進行するため、重水素原子の超過激な衝突によりトリチウムＴと中性子とが生成される周知の超高温状態でのＤＤ熱核融合反応に比べて、産業上利用および環境保全の観点からきわめて望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の方法では、１００Ｗの入力エネルギーに対して１１０Ｗ程度の出力エネルギーしか得ることができず、熱エネルギーの発生効率が悪いため、実用的でないという問題点があった。【００１０】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、熱エネルギーの発生効率に優れた実用的な熱エネルギー発生方法および熱エネルギー発生装置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】
【００１１】
本発明の熱エネルギー発生方法は、重水素透過性を有する第１の容器によって隔てられた第１の空間および第２の空間を有する熱エネルギー発生装置を用いて、熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生方法であって、前記第２の空間には、重水素吸収性を有する物質が真空状態で封入されており、前記熱エネルギー発生方法は、重水素ガスを前記第１の空間に供給する工程と、前記第１の空間内の前記重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして前記第１の容器を透過するように、前記第１の空間内の前記重水素ガスの温度を所定の温度範囲内に保持する工程とを包含し、これにより、上記目的が達成される。【００１２】
本発明の１つの実施形態では、前記第１の空間は、前記第１の容器と前記第１の容器の外側に配置された第２の容器との間に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間である。【００１３】
本発明の他の実施形態では、前記第１の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器と前記第１の容器の外側に配置された第２の容器との間に形成された空間である。【００１４】
本発明の熱エネルギー発生装置は、熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生装置であって、重水素透過性を有する第１の容器と、前記第１の容器によって隔てられた第１の空間および第２の空間とを備えている。前記第２の空間には、重水素吸収性を有する物質が真空状態で封入されている。前記熱エネルギー発生装置は、重水素ガスを前記第１の空間に供給する手段と、前記第１の空間内の前記重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして前記第１の容器を透過するように、前記第１の空間内の前記重水素ガスの温度を所定の温度範囲内に保持する手段とをさらに備えている。【００１５】
本発明の１つの実施形態では、前記熱エネルギー発生装置は、前記第１の容器の外側に配置された第２の容器をさらに備え、前記第１の空間は、前記第１の容器と前記第２の容器との間に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間である。【００１６】
本発明の他の実施形態では、前記熱エネルギー発生装置は、前記第１の容器の外側に配置された第２の容器をさらに備え、前記第１の空間は、前記第１の容器の内部に形成された空間であり、前記第２の空間は、前記第１の容器と前記第２の容器との間に形成された空間である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱エネルギーの発生効率に優れた実用的な熱エネルギー発生方法および熱エネルギー発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態の熱エネルギー発生装置の構造の一例を示す図である。
【図２】図２は、熱エネルギー発生装置を用いた実験結果の一例を示す図である。
【図３】図３は、図２の実験結果と比較するための比較実験の結果の一例を示す図である。
【図４】図４は、図２の実験結果と比較するための比較実験の結果の一例を示す図である。
【図５】図５は、熱エネルギー発生装置１の内側空間４において生成されるガスのスペクトル解析結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、ヒーター制御システムを示す図である。
【図７】図７は、温度Ｔｏｕｔを一定に保つように図６に示されるヒーター制御システムを設定した上で、ヒーター８を流れる電流Ｉを計測した結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、熱エネルギー発生装置を用いた実験結果の一例を示す図である。
【図９】図９は、熱エネルギー発生装置１を用いた実験結果の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施形態の熱エネルギー発生装置の構造の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、従来のＤＳ−セルの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１、１０  熱エネルギー発生装置
２、１２  容器
３、１３  容器
４、１４  空間（内側空間）
５、１５  空間（外側空間）
６、１６  開閉弁
７、１７  開閉弁
８、１８  ヒーター
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。【００２１】
図１は、本発明の１つの実施形態の熱エネルギー発生装置１の構造の一例を示す。熱エネルギー発生装置１は、従来のＤＳ−セルを改良したものであり、従来のＤＳ−セルと同一の原理を利用して熱エネルギーを発生させるものである。熱エネルギー発生装置１は、ＤＳ−反応炉（ＤＳ−Ｒｅａｃｔｏｒ）とも呼ばれる。【００２２】
熱エネルギー発生装置１は、重水素透過性を有する物質で作成された容器２と、容器２の外側に配置された容器３とを含む。容器２は、例えば、パラジウム製である。容器３は、例えば、ステンレス鋼製である。【００２３】
容器２の内部には、空間４が形成されている。その空間４には、重水素吸収性を有する物質（例えば、パラジウムの超微粒粉末）がサンプルとして真空状態で封入されている。容器２は、その空間４において発生したガスを開閉弁６を介して熱エネルギー発生装置１の外部に取り出すことができるように構成されている。【００２４】
容器２と容器３との間には、容器２を囲むように空間５が形成されている。その空間５には、重水素ガスＤ２が供給される。容器３は、熱エネルギー発生装置１の外部から開閉弁７を介して空間５に重水素ガスＤ２を供給することができるように構成されている。【００２５】
重水素透過性を有する物質としては、パラジウム、ニッケル、チタン、ジルコニウム、バナジウムなどの金属や、ＬａＮｉ５、Ｎａ２ＷＯ２、Ｚｒ３ＮｉＯなどの合金を用いることができる。重水素透過性を有する物質としては、重水素透過性ができるだけ大きい物質を用いることが望ましい。【００２６】
重水素吸収性を有する物質としては、例えば、上述した重水素透過性を有する金属の超微粒粉末や、Ｚｒ３ＮｉＯなどの合金を用いることができる。ただし、容器２の材料として用いられる物質（例えば、金属）と空間４に封入されている物質（例えば、超微粒粉末の金属）とは必ずしも同じ物質である必要はない。容器２の材料として用いられる物質（例えば、金属）と空間４に封入されている物質（例えば、超微粒粉末の金属）とは異なる物質であってもよい。重水素吸収性を有する物質としては、重水素吸収性ができるだけ大きい物質を用いることが望ましい。【００２７】
ここで、金属の「超微粒粉末」とは、その粉末の直径が数１００オングストローム以下である金属の粉末をいう。例えば、”Ｐｄブラック”と呼ばれるパラジウムの粉末や、”ナノＰｄ”と呼ばれるパラジウムの粉末は、パラジウムの「超微粒粉末」の一例である。【００２８】
”Ｐｄブラック”は、１５０オングストローム〜４００オングストロームの直径を有しており、少なくともその粉末の表面において２次元的に重水素吸収性を有している。パラジウムの粉末のうちこのような微細な直径を有する粉末は、肉眼で観察すると「黒く」見えることから、”Ｐｄブラック”と呼ばれているのである。【００２９】
”ナノＰｄ”は、”Ｐｄブラック”よりもさらに微細なパラジウムの粉末である。”ナノＰｄ”には、１５０オングストロームより小さい直径を有する”孤立タイプ”のナノＰｄと、５０オングストロームより小さい直径を有する”埋め込みタイプ”のナノＰｄとが存在する。いずれのタイプのナノＰｄも、その粉末の全体において３次元的に重水素吸収性を有している。【００３０】
熱エネルギー発生装置１は、空間５内の重水素ガスＤ２の温度を所定の温度範囲内に保持するための手段としてのヒーター８をさらに含む。図１に示される例では、ヒーター８は、容器３の周囲にコイル状に設けられており、容器３の温度を制御することによって空間５内の重水素ガスＤ２の温度を制御するように構成されている。【００３１】
ヒーター８による加熱により、空間５内の重水素ガスＤ２の温度と容器２の温度とが７０℃〜１００℃に達すると、空間５内の重水素ガスＤ２の重水素分子Ｄ２が重水素イオンＤ＋として容器２を透過し、容器２を透過した重水素イオンＤ＋は重水素原子Ｄとして空間４に導入される。その結果、時間が経過するにつれて、空間４は、重水素原子Ｄと重水素ガスＤ２とが混在したガスで満たされる。その結果、空間４内の圧力は、空間５内の重水素ガスＤ２の圧力とほぼ同じになる。従って、空間５内の重水素ガスＤ２の圧力を数千気圧から数万気圧にすれば、空間４内の圧力もほぼ同様の圧力状態に達することになる。このような圧力下で、重水素原子Ｄは、空間４に封入されている重水素吸収性を有する物質に吸収される。このような重水素原子Ｄの吸収は、空間４に封入されている重水素吸収性を有する物質の結晶格子の無数のＯｃｔａｈｅｄｒｏｎ（八面体）の中に数個の重水素原子Ｄが凝集されることによって起こる。このようにして、空間４において”重水素結合体”が生成され、この重水素凝結体において、複数の重水素原子Ｄが核融合反応することにより、熱エネルギーに加えてヘリウムガスが発生する。その反応式を以下に示す。【００３２】
２Ｄ＋２Ｄ＝４Ｈｅ＋格子エネルギー（２３．８ＭｅＶ）
この熱エネルギーの発生原理は、上述したＤＳ−セル１００における熱エネルギーの発生原理と同一である。この核融合反応は、中性子を生じることなく穏やかに進行するため、重水素原子の超過激な衝突によりトリチウムＴと中性子とが生成される周知の超高温状態でのＤＤ熱核融合反応に比べて、産業上利用および環境保全の観点からきわめて望ましい。【００３３】
以下の説明では、重水素透過性を有する容器２の内側にある空間４のことを「内側空間４」といい、内側空間４の温度をＴｉｎ、内側空間４の圧力をＰｉｎとする。また、重水素透過性を有する容器２の外側にある空間５のことを「外側空間５」といい、外側空間５の温度をＴｏｕｔ、外側空間５の圧力をＰｏｕｔとする。【００３４】
図２は、熱エネルギー発生装置１を用いた実験結果の一例を示す。図２において、横軸は経過時間（分）を示し、左側の縦軸は温度（℃）を示し、右側の縦軸は圧力（ａｔｍ）を示す。この例では、サンプルとして２．１４ｇのＰｄブラックを用い、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた。重水素ガスＤ２を外側空間５に供給することにより、外側空間５の圧力を４０ａｔｍとし（Ｐｏｕｔ＝４０ａｔｍ）、所与の温度である１４０℃（Ｔｏｕｔ＝１４０℃）になるまで外側空間５内の重水素ガスＤ２を加熱した。その結果、Ｔｏｕｔ＜Ｔｉｎとなる出力が得られた。【００３５】
なお、Ｐｏｕｔ＝４０ａｔｍ、Ｔｏｕｔ＝１４０℃という条件を満たす重水素ガスＤ２を外側空間５に供給するようにしてもよい。この場合には、外側空間５内の重水素ガスＤ２を加熱する必要がない。この場合にも、図２の実験と同様、Ｔｏｕｔ＜Ｔｉｎとなる出力が得られる。【００３６】
図３は、図２の実験結果と比較するための比較実験の結果の一例を示す。図３の横軸、縦軸は、図２のものと同じである。この例では、サンプルとして２．１４ｇのＰｄブラックを用い、封入ガスとして水素ガスＨ２を用いた。図２の実験と同様、Ｐｏｕｔ＝４０ａｔｍ、Ｔｏｕｔ＝１４０℃とした。その結果、Ｔｏｕｔ＞Ｔｉｎとなる出力が得られた。【００３７】
図４は、図２の実験結果と比較するための比較実験の結果の一例を示す。図４の横軸、縦軸は、図２のものと同じである。この例では、サンプルとして何も用いず、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた。図２の実験と同様、Ｐｏｕｔ＝４０ａｔｍ、Ｔｏｕｔ＝１４０℃とした。その結果、Ｔｏｕｔ＞Ｔｉｎとなる出力が得られた。【００３８】
なお、Ｐｏｕｔ＝４０ａｔｍ、Ｔｏｕｔ＝１４０℃は、実験条件の一例であって、実験条件がこれらに限定されるわけではない。例えば、４０ａｔｍより高い圧力にＰｏｕｔを設定してもよいし、１４０℃より高い温度にＴｏｕｔを設定してもよい。【００３９】
これらの実験結果から、サンプルとしてＰｄブラックを用い、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた場合（図２の場合）には、入力エネルギーより大きな出力エネルギーが得られることがわかる。この場合の熱エネルギーの発生効率は、おおよそ、２〜３Ｗの入力エネルギーに対して１０Ｗ以上の出力エネルギーに相当する。その一方で、サンプルとしてＰｄブラックを用い、封入ガスとして水素ガスＨ２を用いた場合（図３の場合）や、サンプルとして何も用いず、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた場合（図４の場合）には、入力エネルギーより小さな出力エネルギーしか得られない（すなわち、エネルギーが吸収される）ことがわかる。【００４０】
また、図３の場合と図４の場合とを比較すると、図３の場合の方が図４の場合よりもわずかながら出力エネルギーが大きいことがわかる。これは、熱エネルギーが化学反応によって生じたからであると考えられる。【００４１】
しかし、図２の場合のように、Ｔｏｕｔ＜Ｔｉｎという温度の”逆転現象”を生じさせるほどの熱エネルギーは、化学反応によるものであるとは考えられず、物理的反応（核融合反応）によるものであると考えられている。このような核融合反応が生じたことの証拠として、容器２の内側空間４においてヘリウムガスが検出されたことが挙げられる。上述した重水素原子Ｄの核融合反応が生じることなく、ヘリウムガスが発生することはあり得ないからである。
図５は、サンプルとしてＰｄブラックを用い、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた場合（図２の場合）において、熱エネルギー発生装置１の内側空間４において生成されるガスのスペクトル解析結果の一例を示す。このスペクトル解析結果から、熱エネルギー発生装置１の内側空間４においてヘリウムガス４Ｈｅが生成されたことが分かる。
図５において「Ａ」は、熱エネルギー発生装置１の内側空間４において生成されたガス（以下、反応ガスという）が”ＱＭＳ”に注入される前の”ＱＭＳ”の開始基準状態を示す。図５において「Ｂ」と「Ｃ」との間の期間は、反応ガスのＭ４−スペクトルの一部を示す。反応ガスの体積は、５［ｔｏｒｒ・ｃｃ］であり、Ｇｅｔｔｅｒポンプを用いて高真空１０−８［ｔｏｒｒ］状態で専用ガスタンク（体積２０００［ｃｃ］）に注入され、反応ガスはそのタンクの中に３分間保持され、その後、反応ガスは、”閉ＱＭＳ”に注入される（このような手法は、１９９５年に発明者によって開発され、発表された）。図５において「Ｃ」と「Ｄ」との間には、図５において「Ｂ」と「Ｃ」との間の期間に示されるＭ４（４Ｈｅ，Ｄ２）の複数の対のスペクトルのうちの一対のスペクトルが拡大してより正確に示されている。図５において「Ｄ」と「Ｅ」との間の期間は、実験開始から１５分以上経過した場合のスペクトルを示す。この場合には、ほとんど４Ｈｅのみであることが分かる。  
図６は、熱エネルギー発生装置１の外側空間５の温度Ｔｏｕｔを一定に保つために、常に一定の抵抗値を有するヒーター８を流れる電流を自動的に変化させるヒーター制御システムを示す。
図７は、温度Ｔｏｕｔを一定に保つように図６に示されるヒーター制御システムを設定した上で、ヒーター８を流れる電流Ｉを計測した結果の一例を示す。入力電力Ｗｉｎは、公式Ｗｉｎ＝ＲＩ２によって求められる。ここで、Ｒは、ヒーター８の一定の抵抗値（例えば、５０Ω）を示し、Ｉは、計測された電流（Ａｍｐ）を示す。
Ｔｏｕｔ＝１４０［℃］の場合には、入力電力Ｗｉｎは、１〜２［Ｗａｔｔ］である。熱エネルギー発生装置１（ＤＳ−反応炉）に必要とされる入力電力Ｗｉｎは、従来のＤＳカソードに必要とされる入力電力Ｗｉｎの約１〜２［％］にすぎない。このように、空気への放射損失が起こらないようにした場合には、従来のＤＳカソードに比較してＤＳ−反応炉に必要とされる入力電力Ｗｉｎを非常に小さい値「％」にすることができる。ＤＳ−反応炉の出力電力は、従来のＤＳ−カソードの出力電力とほぼ同等であると考えられる。従って、ＤＳ−反応炉は、従来のＤＳ−カソードに比べて、入力電力に対する出力電力の効率がよく、実用的であることが分かる。【００４２】
図８は、熱エネルギー発生装置１を用いた実験結果の一例を示す。図８の横軸、縦軸は、図２のものと同じである。この例では、サンプルとしてナノＰｄ（ＺｒＯ２・Ｐｄ）を用い、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた。その結果、図２の実験と同様に、Ｔｏｕｔ＜Ｔｉｎとなる出力が得られた。図８の場合には、図２の場合に比べて、Ｔｏｕｔ＜Ｔｉｎという温度の”逆転現象”の程度が大きくなっていることがわかる。このような温度の”逆転現象”を生じさせるほどの熱エネルギーは、化学反応によるものであるとは考えられず、物理的反応（核融合反応）によるものであると考えられている。このことは、図２の場合に比べて多量のヘリウムガスが容器２の内側空間４において検出されたことによって裏付けられている。
図９は、熱エネルギー発生装置１を用いた実験結果の他の例を示す。この例では、図８の場合と同様、サンプルとしてナノＰｄ（ＺｒＯ２・Ｐｄ）を用い、封入ガスとして重水素ガスＤ２を用いた。この例では、図１に示される容器２としてパラジウムベッセルを用い、図１に示される容器３としてステンレスベッセルを用いた。ただし、図９に示されるように、図１に示されるヒーター８と容器３との間に空気を充填した空間を設けた。図９から、パラジウムベッセルの内部で強い”Ｃｏｌｄ  Ｆｕｓｉｏｎ”が起こっていることを容易に理解することができる。
図９において、ＴＨｅａｔｅｒは、ヒーター８の温度を示し、Ｔｉｎは、サンプルありの場合のパラジウムベッセルの温度を示し、Ｔ○ｉｎは、サンプルなしの場合のパラジウムベッセルの温度を示し、Ｔｓは、サンプルありの場合のステンレスベッセルの温度を示し、Ｔ○ｓは、サンプルなしの場合のステンレスベッセル３の温度を示す。
サンプルなしの場合では、熱エネルギー発生装置１が外部から加熱される場合（ＴＨｅａｔｅｒ＝１８５℃）、パラジウムベッセルの温度Ｔ○ｉｎは、ＴＨｅａｔｅｒ、Ｔ○ｓよりも低くなる（すなわち、Ｔ○ｉｎ＝１６７℃；  ＴＨｅａｔｅｒ＞Ｔ○ｓ＞Ｔ○ｉｎ）。しかしながら、サンプルありの場合では、パラジウムベッセルの温度Ｔｉｎは、ＴＨｅａｔｅｒ、Ｔｓよりも高くなる（すなわち、Ｔｉｎ＝２１０℃；  Ｔｉｎ＞Ｔｓ＞ＴＨｅａｔｅｒ）。このように、サンプルありの場合には、パラジウムベッセルの温度Ｔｉｎは、与えられる温度であるＴＨｅａｔｅｒよりもかなり高くなり、ステンレスベッセルの温度Ｔｓでさえも与えられる温度であるＴＨｅａｔｅｒより高くなることが分かる。これは、パラジウムベッセルの内部で”Ｃｏｌｄ  Ｆｕｓｉｏｎ”が起こるためにパラジウムベッセルが強い熱源として機能するからである。【００４３】
図１０は、本発明の他の実施形態の熱エネルギー発生装置１０の構造の一例を示す。熱エネルギー発生装置１０は、従来のＤＳ−セルを改良したものであり、従来のＤＳ−セルと同一の原理を利用して熱エネルギーを発生させるものである。熱エネルギー発生装置１０は、ＤＳ−反応炉（ＤＳ−Ｒｅａｃｔｏｒ）とも呼ばれる。【００４４】
熱エネルギー発生装置１０は、重水素透過性を有する物質で作成された容器１２と、容器１２の外側に配置された容器１３とを含む。容器１２は、例えば、パラジウム製である。容器１３は、例えば、ステンレス鋼製である。【００４５】
容器１２の内部には、空間１４が形成されている。その空間１４には、重水素ガスＤ２が供給される。容器１２は、熱エネルギー発生装置１０の外部から開閉弁１６を介して空間１４に重水素ガスＤ２を供給することができるように構成されている。【００４６】
容器１２と容器１３との間には、容器１２を囲むように空間１５が形成されている。その空間１５には、重水素吸収性を有する物質（例えば、パラジウムの超微粒粉末）がサンプルとして真空状態で封入されている。容器１３は、その空間１５において発生したガスを開閉弁１７を介して熱エネルギー発生装置１０の外部に取り出すことができるように構成されている。【００４７】
ここで、重水素透過性を有する物質および重水素吸収性を有する物質としては、上述した物質を用いることができる。【００４８】
熱エネルギー発生装置１０は、空間１４内の重水素ガスＤ２の温度を所定の温度範囲内に保持するための手段としてのヒーター１８をさらに含む。図１０に示される例では、ヒーター１８は、容器１３の周囲にコイル状に設けられており、容器１３の温度を制御することによって空間１４内の重水素ガスＤ２の温度を制御するように構成されている。【００４９】
ヒーター１８による加熱により、空間１４内の重水素ガスＤ２の温度と容器１２の温度とが７０℃〜１００℃に達すると、空間１４内の重水素ガスＤ２の重水素分子Ｄ２が重水素イオンＤ＋として容器１２を透過し、容器１２を透過した重水素イオンＤ＋は重水素原子Ｄとして空間１５に導入される。その結果、時間が経過するにつれて、空間１５は、重水素原子Ｄと重水素ガスＤ２とが混在したガスで満たされる。その結果、空間１５内の圧力は、空間１４内の重水素ガスＤ２の圧力とほぼ同じになる。従って、空間１４内の重水素ガスＤ２の圧力を数千気圧から数万気圧にすれば、空間１５内の圧力もほぼ同様の圧力状態に達することになる。このような圧力下で、重水素原子Ｄは、空間１５に封入されている重水素吸収性を有する物質に吸収される。このような重水素原子Ｄの吸収は、空間１５に封入されている重水素吸収性を有する物質の結晶格子の無数のＯｃｔａｈｅｄｒｏｎ（八面体）の中に数個の重水素原子Ｄが凝集されることによって起こる。このようにして、空間１５において”重水素結合体”が生成され、この重水素凝結体において、複数の重水素原子Ｄが核融合反応することにより、熱エネルギーに加えてヘリウムガスが発生する。その反応式を以下に示す。【００５０】
２Ｄ＋２Ｄ＝４Ｈｅ＋格子エネルギー（２３．８ＭｅＶ）
この熱エネルギーの発生原理は、上述したＤＳ−セル１００における熱エネルギーの発生原理と同一である。この核融合反応は、中性子を生じることなく穏やかに進行するため、重水素原子の超過激な衝突によりトリチウムＴと中性子とが生成される周知の超高温状態でのＤＤ熱核融合反応に比べて、産業上利用および環境保全の観点からきわめて望ましい。【００５１】
以下の説明では、重水素透過性を有する容器１２の内側にある空間１４のことを「内側空間１４」といい、内側空間１４の温度をＴｉｎ、内側空間１４の圧力をＰｉｎとする。また、重水素透過性を有する容器１２の外側にある空間１５のことを「外側空間１５」といい、外側空間１５の温度をＴｏｕｔ、外側空間１５の圧力をＰｏｕｔとする。【００５２】
熱エネルギー発生装置１では、外側空間５から内側空間４に向かって重水素が移動するが、熱エネルギー発生装置１０では、内側空間１４から外側空間１５に向かって重水素が移動する。このように、熱エネルギー発生装置１における重水素の移動方向と熱エネルギー発生装置１０における重水素の移動方向とは異なるものの、熱エネルギー発生装置１における熱エネルギー発生方法と熱エネルギー発生装置１０における熱エネルギー発生方法とは共通である。【００５３】
すなわち、その共通な熱エネルギー発生方法は、重水素透過性を有する容器（例えば、パラジウム製の容器）によって隔てられた「第１の空間」および「第２の空間」を有する熱エネルギー発生装置を用いて、熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生方法である。その第２の空間には、重水素吸収性を有する物質が真空状態で封入されている。【００５４】
その共通な熱エネルギー発生方法は、重水素ガスをその第１の空間に供給する工程と、その第１の空間内の重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして容器を透過するように、その第１の空間内の重水素ガスの温度を所定の温度範囲内に保持する工程とを包含する。【００５５】
ここで、「所定の温度範囲」とは、その第１の空間内の重水素ガスの重水素分子が重水素イオンとして容器を透過するという現象を生じさせるのに必要とされる温度の範囲をいう。この「所定の温度範囲」内にその第１の空間内の重水素ガスの温度を保持する手段としては、例えば、加熱手段としてのヒーターを用いることができるが、その他の手段を用いてもよい。【００５６】
ここで、「第１の空間」が外側空間５であり、かつ、「第２の空間」が内側空間４である場合が、熱エネルギー発生装置１（図１）を用いた熱エネルギー発生方法に相当する。また、「第１の空間」が内側空間１４であり、かつ、「第２の空間」が外側空間１５である場合が、熱エネルギー発生装置１０（図１０）を用いた熱エネルギー発生方法に相当する。【００５７】
熱エネルギー発生装置１０を用いた場合にも、熱エネルギー発生装置１を用いた場合と同様にして、入力エネルギーより大きな出力エネルギーを得ることができる。【００５８】
なお、熱エネルギー発生装置１０において、容器１３の周囲にコイル状に設けられたヒーター１８の代わりに、内部空間１４にヒーター１８ａ（図示せず）を挿入し、ヒーター１８ａによる加熱により内部空間１４内の重水素ガスの温度を制御するようにしてもよい。ヒーター１８ａは、例えば、棒状のヒーターであり得る。この場合には、ヒーター１８ａにより内部空間１４内の重水素ガスを直接的に加熱することができるので、ヒーター１８により内部空間１４内の重水素ガスを間接的に加熱する場合に比較して、温度の制御を容易に行うことができる。【００５９】
さらに、この場合において、容器１３の周囲にコイル状の冷却管１９（図示せず）を設け、容器１３内で発生した熱エネルギーを冷却管１９内を流通する冷媒（例えば、水）に伝達することによって、熱エネルギー発生装置１０の内部で発生した熱エネルギーを熱エネルギー発生装置１０の外部に取り出すようにしてもよい。このような構成により、容器１２内で発生した熱エネルギーを”回収”することができるので、熱エネルギーの発生効率をさらに向上させることが可能になる。【００６０】
なお、熱エネルギー発生装置１０において、コイル状の金属管（例えば、パラジウム製の直径数ｍｍの管）として容器１２を形成し、外側空間１５に封入された重水素吸収性を有する物質（例えば、パラジウムの超微粒粉末）に、そのコイル状の金属管を埋め込むようにしてもよい。このような構成において、その金属管内を重水素ガスが流通することにより熱が発生する（容器１２がヒーターの機能を兼ねる）ため、上述したヒーター１８（ヒーター１８ａ）が不要とすることができるというメリットがある。【００６１】
なお、熱エネルギー発生装置１において、開閉弁６を介して熱エネルギー発生装置１の外部に取り出されたガスの熱を利用して、空間５内の重水素ガスＤ２の温度を所定の温度範囲内に保持するようにしてもよい。このように、熱エネルギー発生装置１の外部に取り出されたガスの熱を空間５内の重水素ガスＤ２を加熱するために再利用することにより、上述したヒーター８の出力を小さくすることができる、もしくは、上述したヒーター８を不要とすることができるというメリットがある。【００６２】
このように、本発明によれば、熱エネルギーの発生効率に優れた実用的な熱エネルギー発生方法および熱エネルギー発生装置を提供することができる。【００６３】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、熱エネルギーの発生効率に優れた実用的な熱エネルギー発生方法および熱エネルギー発生装置等を提供するものとして有用である。
【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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【国際調査報告】
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