(57)【要約】      （修正有）【課題】化合物の生成という視点を転換し、新たな方法を採用して、電気抵抗を生じない電流回路装置およびこれを用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法を提供する。【解決手段】電気抵抗を生じない電流回路装置１は、第一極板３２と第二極板３４とを有し、第一極板３２と第二極板３４間に電位差を付与されたコンデンサーと、一端と他端とを有し、第一極板３２側に一端側を、第二極板３４側に他端側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて第一極板３２と第二極板３４間に挿入する半導体２０と、半導体２０に、前記コンデンサーにより第一極板３２から第二極板３４へ印加される電圧と逆方向に他端から一端へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流を流し得る定電流源１０と、を含み、前記コンデンサーにより半導体２０に印加される臨界電界Ｅｃ以上の電界による電圧と、定電流源１０より流れる臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流による電圧降下を相殺させる。【選択図】図１
2012033743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一極板と第二極板とを有し、該第一極板と第二極板間に電位差を付与されたコンデンサーと、
一端と他端とを有し、前記第一極板側に該一端側を、前記第二極板側に該他端側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて該第一極板と該第二極板間に挿入する半導体と、
前記半導体に、前記コンデンサーにより前記第一極板から前記第二極板へ印加される電圧と逆方向に前記他端から前記一端へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流を流し得る定電流源と、
を含み、
前記コンデンサーにより前記半導体に印加される臨界電界Ｅｃ以上の電界による電圧と、前記定電流源より該半導体に流れる臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流による電圧降下とを相殺させることを特徴とした、電気抵抗を生じない電流回路装置。
【請求項２】
前記半導体は、ｎ型半導体またはｐ型半導体である請求項１に記載の電気抵抗を生じない電流回路装置。
【請求項３】
前記コンデンサーを構成する前記第一極板と前記第二極板間に挿入した前記半導体の前記一端と前記他端との間に、それぞれ誘電体を挿入した請求項１または２に記載の電気抵抗を生じない電流回路装置。
【請求項４】
第一極板と第二極板とを有し該第一極板と第二極板間に電位差を付与されたコンデンサーを準備するステップと、
一端と他端とを有し、前記第一極板側に該一端側を、前記第二極板側に該他端側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて該第一極板と該第二極板間に挿入する半導体を準備するステップと、
前記半導体に、前記コンデンサーにより前記第一極板から前記第二極板へ印加される電圧と逆方向に前記他端から前記一端へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流を流し得る定電流源を準備するステップと、
前記コンデンサーにより前記半導体に臨界電界Ｅｃ以上の電界による電圧を印加するステップと、
前記定電流源により、前記半導体に、前記コンデンサーにより印加される電圧と逆方向に電圧降下を生じるように臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流Ｊを流して、該電圧と該電圧降下とを相殺させるステップと、
を含む、電気抵抗を生じない電流を流す方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気抵抗を生じない電流回路装置およびこれを用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの金属やある種の半導体では、低温でその直流電気抵抗が０になってしまうことが知られている。この現象は超伝導と呼ばれ、１９１１年Kamerlingh Onnesにより水銀等で発見された（非特許文献１参照）。超伝導体はマイスナー効果など、様々な物理現象を示し、現在に至るまで物性物理学の最大の興味ある分野の一つであり続けている。
【０００３】
理論的には、非特許文献２に記載のBCS理論（1957年）によって、いったん超伝導現象のメカニズムは解明された。しかし、1986年にBednorz-MullerがLa-Ba-Cu-O系で高温超伝導を発見して以来（非特許文献３参照）、BCS理論に依らない超伝導現象発現のメカニズムが多数提唱されるようになった。
【０００４】
その後も、金属系、非金属系を問わず、化合物の生成によって新たな超伝導体を得ようと、数多くの研究がなされている（例えば非特許文献４）。
【０００５】
【非特許文献１】M.ティンカム,超伝導現象（産業図書）１(1991年6月20日)
【非特許文献２】J.Bardeen,L.Cooper,andJ.R.Schrieffer,Phys.Rev.108,1175(1957)
【非特許文献３】J.G.Bednorz,K.A.Muller,Zeitschrift fur Physik B Condensed Matter(Springer Berlin/Heidelberg) Volume64,Number 2,189-193(1986年6月)
【非特許文献４】O.Matsumoto,et al.,Physica C468,1148-1151(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これら従前の研究アプローチの意義を認識しつつも、本発明は従来とは全く異なる発想に基づいて、新しいタイプの超伝導体を得ようと試行する。すなわち本発明は、化合物の生成という視点を転換し、新たな方法を採用して、電気抵抗を生じない電流回路装置およびこれを用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置は、第一極板と第二極板とを有し、該第一極板と第二極板間に電位差を付与されたコンデンサーと、一端と他端とを有し、前記第一極板側に該一端側を、前記第二極板側に該他端側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて該第一極板と該第二極板間に挿入する半導体と、前記半導体に、前記コンデンサーにより前記第一極板から前記第二極板へ印加される電圧と逆方向に前記他端から前記一端へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流を流し得る定電流源と、を含み、前記コンデンサーにより前記半導体に印加される臨界電界Ｅｃ以上の電界による電圧と、前記定電流源より該半導体に流れる臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流による電圧降下とを相殺させることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置は、前記半導体は、ｎ型半導体またはｐ型半導体であり得る。
【０００９】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置は、前記コンデンサーを構成する前記第一極板と前記第二極板間に挿入した前記半導体の前記一端と前記他端との間に、それぞれ誘電体を挿入した請求項１または２に記載の電気抵抗を生じない電流回路装置。
【００１０】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置は、前記誘電体は一般的な誘電体であってよい。
【００１１】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流を流す方法は、第一極板と第二極板とを有し該第一極板と第二極板間に電位差を付与されたコンデンサーを準備するステップと、一端と他端とを有し、前記第一極板側に該一端側を、前記第二極板側に該他端側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて該第一極板と該第二極板間に挿入する半導体を準備するステップと、前記半導体に、前記コンデンサーにより前記第一極板から前記第二極板へ印加される電圧と逆方向に前記他端から前記一端へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流を流し得る定電流源を準備するステップと、前記コンデンサーにより前記第一極板と前記第二極板間に挿入した前記半導体に臨界電界Ｅｃ以上の電界による電圧を印加するステップと、前記定電流源により、前記半導体に、前記コンデンサーにより印加される電圧と逆方向に電圧降下を生じるように臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流を流して、該電圧と該電圧降下とを相殺させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置は、半導体の両端（上記一端と他端）間の電位差が０となるにも拘わらず、定電流源より供給される一定の拡散電流が上記半導体の他端から一端へ流れ続ける。この一定の拡散電流は常温（約３００Ｋ）においても半永久的に流れ続け、上記半導体にはジュール熱が発生しないため、様々な用途に応用することが可能である。
【００１３】
本発明の電気抵抗を生じない電流回路装置は、いずれも一般に入手可能なコンデンサー、半導体、定電流源により構成されるため、極めて容易かつ安価に製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置の平面回路図。
【図２】（ａ）本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置を構成するコンデンサーに電荷をチャージする平面回路図、（ｂ）コンデンサーに本電流回路装置を構成する定電流源と半導体の成す回路の半導体を挿入する様子を示す平面回路図。
【図３】本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置の断面図。
【図４】本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置の１の実施形態における、時間に対する半導体両端間の電位差を表すグラフ図。
【図５】本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置の他の実施形態における、時間に対する半導体両端間の電位差を表すグラフ図。
【図６】本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置の更に他の実施形態における、時間に対する半導体両端間の電位差を表すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置およびこれを用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法の実施形態について説明する。なお、以下各図面を通して同一の構成要素には同一の符号を使用するものとする。
【００１６】
図１を参照して、本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置１は、第一極板３２と第二極板３４とを有し、第一極板３２と第二極板３４間に電位差を付与されたコンデンサー３０（図２（ａ）参照）と、一端２２と他端２４とを有し、第一極板３２側に一端２２側を、第二極板３４側に他端２４側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて第一極板３２と第二極板３４間に挿入する半導体２０と、半導体２０にコンデンサー３０により第一極板３２から第二極板３４へ印加される電圧と逆方向に他端２４から一端２２へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流を流し得る定電流源１０と、を含む。
【００１７】
本発明の電気抵抗を生じない電流回路装置１は、図２（ａ）に示すようなコンデンサー３０により半導体２０に印加される臨界電界Ｅｃ以上の電界Ｅによる電圧と、図２(ｂ）のような定電流源１０より半導体２０に流れる臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流Ｊによる電圧降下とを相殺させることを特徴とする。
【００１８】
一般に電流は、ドリフト電流と拡散電流に分類される。ドリフト電流とは、電池の電界
によりキャリア電子が仕事を受け運動し、これが電流となるものであり、拡散電流とは、
キャリアの電子の濃度の大きい箇所と小さい箇所を作り出し（つまり、濃度の不均一を作
り出し）、電子が濃度の大きいところから小さいところに移動する拡散現象を利用して電
子を運動させ、電流を作り出すものである。したがって、定電流源１０は、接続している
素子（半導体２０）のトータルの電界がゼロでも通電が可能である。
【００１９】
定電流源１０は、トランジスタなどを用いて、回路的に構成される。トランジスタのコレクタ電流がその定電流源１０の出力となるため、必然的にその出力電流は拡散電流となる。定電流源１０に接続されている素子（半導体１０）の抵抗値にかかわらず、一定の電流を強制的に流す。
【００２０】
また、本発明の電気抵抗を生じない電流回路装置１において半導体２０は、ｎ型半導体であってもｐ型半導体であってもよい。例えば半導体２０は、市販のＳｉウエハーから絶縁層を取り除いたｎ型半導体であってもよい。半導体２０は、特にその材料物質は限定されない。
【００２１】
さらに、第一極板３２と第二極板３４により構成されるコンデンサー３０は、通常入手可能な一般のコンデンサーであってよい。第一極板３２と第二極板３４の材料は、特に限定されない。
【００２２】
電流回路装置１は、図３に示すように、コンデンサー３０を構成する第一極板３２と第二極板３４間に挿入した半導体２０の一端２２と他端２４との間に、それぞれ誘電体４０、４０’を挿入してもよい。誘電体４０、４０’は一般的な誘電体であってよく、例えば木片や空気であってもよい。
【００２３】
さらに、図２等において、導線１１２、１１４は、例えば銅線などの、通常の導線であってよく、その材質は特に限定されない。
【００２４】
次に、本発明に係る電気抵抗を生じない電流を流す方法について、主として図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００２５】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流を流す方法は、
（１）第一極板３２と第二極板３４とを有し第一極板３２と第二極板３４間に電位差を付与されたコンデンサー３０を準備するステップ、
（２）一端２２と他端２４とを有し、第一極板３２側に一端２２側を、第二極板３４側に他端２４側を符合させ、それぞれ電気的に絶縁させて第一極板３２と第二極板３４間に挿入する半導体２０を準備するステップ、
（３）半導体２０に、コンデンサー３０により第一極板３２から第二極板３４へ印加される電圧と逆方向に他端２４から一端２２へ電圧降下を生じるように一定の拡散電流Ｊを流し得る定電流源１０と、を準備するステップ、
（４）コンデンサー３０により第一極板３２と第二極板３４間に挿入した半導体２０に臨界電界Ｅｃ以上の電界Ｅによる電圧を印加するステップ、
（５）定電流源１０により、半導体２０に、コンデンサー３０により印加される電圧と逆方向に電圧降下を生じるように臨界電流Ｊｃ以下の一定の拡散電流Ｊを流して、当該電圧と当該電圧降下とを相殺させるステップ、
を含む。
【００２６】
ステップ（１）において、コンデンサー３０の第一極板３２と第二極板３４間に電位差を付与する工程は、図２（ａ）のようにコンデンサー３０を導線１１２を介して定電圧源１１０に接続し、定常状態となるまで両極版に電荷をチャージした後、コンデンサー３０を定電圧源１１０から開放する。定電圧源１１０は特に限定されず、市販の電池であってもよい。
【００２７】
ステップ（２）において、図１を参照すると、第一極板３２と一端２２間と、第二極板３４と他端２４に、それぞれ誘電体４０、４０’を挿入してもよい。上述のように、誘電体４０、４０’は一般的な誘電体であってよい。
【００２８】
ステップ（３）、（４）において、コンデンサー３０により半導体２０に印加される電圧が臨界電界Ｅｃ以上の電界Ｅによる電圧であり、ステップ（５）において、この半導体２０に生じる電界Ｅによる電圧が一定の拡散電流Ｊによる半導体２０における電圧降下と相殺する。
【００２９】
以上、本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置１および電気抵抗を生じない電流を流す方法について説明したが、以下にその実施例について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図２（ａ）のようにコンデンサー３０を導線１１２を介して定電圧源１１０に接続し、銅極板である第一極板３２と第二極板３４間の電位差が１Ｖとなるよう充電した。一方、図２（ｂ）のように、コンデンサー３０の第一極板３２と一端２２間に、Ｓｉのディスク状ｎ型半導体２０を間に挟支して誘電体４０、４０’を挿入した。誘電体４０、４０’は薄い木片とした。ディスク状ｎ型半導体２０の抵抗値、半径、厚さは、それぞれ３５０Ω、６２．５ｍｍ、０．６ｍｍであった。
【００３１】
次に、定電流源１０より半導体２０の他端２４から一端２２へ、コンデンサー３０から半導体２０に印加される電界Ｅによる電圧と逆方向に電圧降下を生じるように、一定の拡散電流Ｊ＝１（μＡ）を流すと定常状態が得られ、この定常状態において定電圧源１１０とコンデンサー３０との接続を絶縁した（図３）。
【００３２】
図１のように電圧計１２０を接続して、半導体２０の一端２２と他端２４間の電位差Ｖを計測すると、図４のグラフを得た。図４より解るように、時刻ｔ＝１．９（ｍｉｎ）で０．５（ｍＶ）であった過度状態の電位差Ｖは時間の経過と共に減少し、時刻ｔ＝２．０２５（ｍｉｎ）付近で０（ｍＶ）となった。なお、本実験は室温（約３００Ｋ）下で行われ、図４では省略したが、発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置は測定した約１０分の間電位差Ｖ＝０（ｍＶ）を保持した。
【実施例２】
【００３３】
上記実施例１と略同一の電流回路装置１と実験環境で、再度半導体２０の一端２２と他端２４間の電位差Ｖを計測し、図５のグラフを得た。今回の実験では、時刻ｔ＝１２．４（ｍｉｎ）付近で電位差０（ｍＶ）となることが解る。
【実施例３】
【００３４】
次に、定電流源１０より半導体２０の他端２４から一端２２へ流す一定の拡散電流を、Ｊ＝１０μＡとすると、図６を得た。その他の実験方法、材料、実験環境等は、上記実施例１、２と同様である。
【００３５】
実験結果の一部を示す図６では、半導体２０の一端２２と他端２４間の電位差Ｖは、電位差Ｖ＝０（ｍＶ）に近づくと急に立ち上がり、略一定の周期を持ったＳＩＮカーブに似た関数となる。一定の拡散電流がＪ＝１０（μＡ）の場合は、電位差Ｖ＝０（ｍＶ）の電気抵抗を生じない状態は得られなかった。
【００３６】
上記一連の実施例１〜３の結果より、定電流源１０より半導体２０の他端２４から一端２２へ流す一定の拡散電流Ｊには、臨界電流Ｊｃが存在することが強く示唆される。臨界電流Ｊｃ（＜１０（μＡ））以下の一定の拡散電流Ｊを、コンデンサー３０から半導体２０に印加される電圧が臨界電界Ｅｃ以上の電界Ｅによる電位差Ｖと逆方向に電圧降下を生じるように流すと、半導体２０の一端２２と他端２４間の電位差Ｖは過度状態を経て電位差Ｖ＝０（ｍＶ）となる電気抵抗を生じない一定の拡散電流が流れ続ける状態を得ることが出来る。なお、上記臨界電界Ｅｃはある視点によった理論により導出可能であるが、ここでは割愛することとする。
【００３７】
以上、本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置およびこれを用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法について、実施形態、実施例を用いて説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではない。本発明の電流回路装置を構成する半導体、定電流源、コンデンサーの種類、材料、大きさ等は特に限定されず、その他誘電体や導線等もあらゆる限定を受けない。また、本発明の電流回路装置を用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法についても、温度（室温程度）、湿度、地磁気等の実験環境の影響を殆ど受けない。
【００３８】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る電気抵抗を生じない電流回路装置およびこれを用いた電気抵抗を生じない電流を流す方法は、広く送電線や電子・電気機器等の導線を用いるあらゆる機器に利用することが出来る。
【符号の説明】
【００４０】
１：本発明に係る電流回路装置（電気抵抗を生じない電流回路装置）
２：充電回路
３：電流回路装置
１０：定電流源
２０：半導体
２２：一端
２４：他端
３０：コンデンサー
３２：第一極板
３４：第二極板
４０：誘電体
１１０：定電圧源
１１２、１１４：導線
１２０：電圧計
【図１】
2012033743.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012033743.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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