JP2003528441A - 熱運動電子の整流構造体及びこれを利用して熱エネルギーを電気エネルギーに転換する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 整流方向が同じ極めて微細な整流面の集合体からなる電流の電流面が物体内に存在する熱運動電子を整流する機能があることを発見し、この現像を利用して熱運動電子を整流する方式によって物体熱から直接電気エネルギーに転換することが可能な装置と方法に関する。よって、本発明を利用すれば人類は無尽蔵、無費用、無公害のエネルギー源を有するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、整流方向が一方向になった極めて微細な整流面の集合体からなる電
流の整流面が物体内に存在する熱運動電子を整流する機能があるのを発見し、こ
の現象を利用して熱運動電子を整流する方式によって物体の熱から直接電気エネ
ルギーに転換することが可能な熱運動電子整流装置、即ち整流構造体と、これを
利用して物体の熱を電気に転換する方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

我らの周囲には、いろいろな形態のエネルギーがある。位置、運動、電気、光
、熱エネルギー等である。これらのエネルギーを、我等は必要によって他の形態
に変換して使用する。このエネルギー変換技術において、いまだ成し遂げていな
いが、我等人類が渇望する一つの技術即ち、熱エネルギーから低温源無しに、他
の形態のエネルギーへの転換である。自然状態において、すべてのエネルギーの
最後の到着形態は、最下位の熱エネルギーであり、このエネルギーから他の形態
のエネルギーには転換ができないと定義したものが熱力学の第２法則である。も
し、低温源無しに、熱から直接、他の形態のエネルギーに転換する方法があれば
、我等人類は無尽蔵の、無費用の、無公害のエネルギーを有するようになる。よ
って、現在、人類が直面しているエネルギーの問題、地球温暖化問題、汚染問題
を共に解決することができ、また、熱力学第２法則の不備な部分を補完すること
により、現在科学の基礎をより一層完全にすることに寄与することもできる。 本発明はこれを可能にしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

よって、本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するために、不
規則的に運動する熱運動電子等を一方向に運動するようにする即ち、整流し得る
構造体を新たに考案することにより、別途の熱エネルギー源無しに、常温におい
て存在する熱エネルギーを電気エネルギーに直接転換することができ、熱源内で
低温源無しに直接電気エネルギーに転換することが可能な熱運動電子整流装置及
びこれを利用した熱エネルギーを電気エネルギーに転換する方法を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記の本発明の目的を達成するために本発明の装置は第１金属層と、第１金属
層表面に形成された電子移動障壁層と、電子移動障壁層上に形成された微細金属
粒子分布層と、微細金属粒子分布層上に形成された半導体層と、半導体層の表面
に形成されたオミック(Ohmic)層と、オミック層上に形成された第２金属層を具
備し、特に一方向の整流方向を有する微細な整流面、該整流面相互間は電気的絶
縁状態が成立され、微細な整流面等と集電電極とは電気的な不完全導通状態(障
壁状態)の関係を有する集合体から構成されたことを特徴とする。

【０００５】 本発明の方法は、上記の微細な整流面の集合から構成された整流面から微細な
整流面等が熱運動電子をそれぞれ整流する能力のあるのを利用して電子等の運動
方向を一方向に整流するようにすることにより、電子等の熱運動エネルギーを電
気エネルギーに変換するようにし、この方法によって物体熱から直接電気エネル
ギーに転換するようにすることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を通じて本発明をより詳細に説明
する。 現時点において、エネルギー問題、地球温暖化問題、汚染問題を解決する唯一
の可能性は本発明であると思われ、斯かる意味で本発明は人類の運命と直結され
るものと思われる。 本発明の始まりは、半導体の表面に微細な金属粒子が分布しているとき、何ら
のエネルギー源無しに電力が引き続き出る現像の観察から出発して、それが物体
内の熱運動電子が電子自身のエネルギーによって整流されて出るという事実に究
明され、その整流構造体を現在の科学知識で解釈することができ、現在の技術に
て再現できることにより完成された。

【０００７】 物体内には絶対温度以上において、原子振動があり、導体や半導体の中で原子
振動が電子の振動を誘発する事実は既に良く知られた事実である。この物体内に
整流方向が一方向であるそのサイズが直径 数nｍから10数nm程度の微細な整流面
を、整流面相互間は電気的に絶縁状態にし、整流面等と集電極とは電気的に不完
全な導通状態(障壁状態)にすると位相と周期が異なる電子等をその電流面等がそ
れぞれ整流して電子等を集電極側に整流するようにすることができ、この際、電
子等が有している熱運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、電子等の熱運
動エネルギーは物体熱によるエネルギーであるので、結局、物体熱が電気エネル
ギーに変換したことになる。

【０００８】 この方面の従来の技術は全無である。のみならず、この技術が成立できないと
いう熱力学第2法則に対して懐疑的立場を持つ学者や人もないことと知っている
。 本発明が有する効果を発明者の短い識見では挙論することもできない。 しかし、いくつかを記述すれば、熱力学第2法則的価値観から離脱することで
あろう。熱力学第2法則が不動の真理であるとすれば、この地球上のすべての生
命体の未来は余り悲観的で暗澹である。本発明が確認し発明者が提示した同時性
原理と、その理論の真理性が認定されれば地球の未来は希望的に見られるであろ
う。本発明の構造体が最適状態になる場合、その性能は内燃機関の領域まで十分
利用されるだろうと予測され、この程度の性能であれば人類はエネルギーの自給
自足とエネルギーから開放されるだろうと思われる。これによる社会的構造と個
人の欲求方向も変化するだろうと思われ、肯定的面と否定的面とがあるだろうと
思われる。

【０００９】 本発明は、現在の科学の知識では容易に理解し難く、また説明し難い発明であ
る。 人類が発明を奨励し、特許庁が存在するのもこのような真正な発明を導くため
の目的があるからであると思われる。しかし、発明をした後、それを理解する知
識もなく、発明を説明する理論もない現実に直面している。本発明はその効果が
熱力学第2法則を否定する現像に表われている。平衡を維持しておるべき整流面
から熱運動電子が整流されて出ると、エネルギー保存法則によってその面からは
必然的に温度が下降しなければならない。この現像は明らかに平衡に逆行し、自
然現像は平衡を指向する方向に進行するという熱力学第2法則と矛盾される。本
発明によれば外観上外部からエネルギーの供給無しに自然状態から電力が出て温
度差が表われるからである。

【００１０】 本発明により、半導体表面に微細な金属粒子が分布している場合、自然状態か
ら電気エネルギーが出る事実を実験的に確認したし、現存する如何なる自然科学
的法則も本発明のこのような事実を否定できないと確信する。 現存する熱力学第2法則は、発明の真偽を判別する重要な尺度中の一つであり
、その尺度を用いる特許庁に審査を一任する矛盾に直面した。本発明者は、この
問題を解決するために、現在の熱力学第2法則を収容しながらも本発明を理解し
説明できる新しい原理を定立し、その原理と理論を立証する実験事例を提示する
。実験内容が本発明の内容である。

【００１１】 実験は簡単であり、この方面に従事する者は何人でもたやすく行ってみること
ができるであろう。しかし、現在の科学知識ではたやすく理解するとか説明する
ことができないであろう。たとえ簡単な実験ではあるが、この実験が有する内容
は人類の運命を変えることができ、現在科学の基礎を正しく直す内容である。こ
の実験は机の上で現在の科学知識で解釈してからできないときに廃棄できるその
ようなものではない。現時点では、本発明者が定立した同時性原理という概念と
、その理論だけでこの実験を理解し説明することができる。

【００１２】 以下、本発明の理解を助けるために、これを下記に詳細に記述する。 半導体の表面に、微細な金属粒子が分布している場合、其処に、自然酸化膜で
表面が覆われたアルミニウムの針を接触すると、その針と半導体の間で起電力が
発生し、その電流値が20Ampere／ｃｍ^２以上に計算され、電圧値が150mV以上と
いう、特異な事実を観察した。出願人は電解液もない状態で、理論的にも説明が
できない現像を経験した後、原因究明と実験値の再現を目標として実験を継続し
たが、始めの実験値は再現されなかった。ただ殆どのすべての半導体から同じ実
験条件下で起電力が発生されるとのことと、その測定値は1mV以下であった。観
察された事実の中で、注目を引いたことは、消耗されるエネルギー源無しに継続
エネルギーが出力することであった。実験を継続する間、観察された事実から、
微細な電気整流面から熱運動する電子が電子自身の運動エネルギ−によって整流
されて出るものだという結論に到達したが、それが熱力学第2法則に符合しない
という問題に逢着した。しかし、他の原因を考える実験的現像は発見されなかっ
た。そこで、半導体表面の起電力発生部分の温度を測定することにより、実験事
実が究明されるだろうと判断し、実験をしているうち、整流面から電子の熱運動
エネルギーによって、電子自身が整流されて出て、自然状態から物体熱が電気エ
ネルギーに転換されるとのことを立証することができたし、再現性も確実な実験
現像を発見した。

【００１３】 実験の方向と実験の理論的根拠として一つの独自的原理を導入し、その原理と
理論によって実験を進行したが、実験の内容を理解するのに助けになると考え、
一緒に記録する。 観察した内容を整理すれば、 1．整流機能がある半導体の表面に、微細な金属粒子が分布しているとき、起
電力が発生し、金属粒子は消耗される材料の役割をするものではない。 2．起電力の電圧値が金属粒子のサイズと密接な関係がある。 3．構造上、化学電池として消耗される材料がない構造から殆ど一定な電流が
継続流出し、面積当たりの電流値が化学電池に比べて著しく大きい。 4．半導体のＰ，Ｎ電導性によって、起電力の方向が決定される。 5．一般的に、真空中におけるのと大気中において起電力の方向が反対に変化
し、電解質や水中においても同じ種類の起電力が確認される。高真空中において
は自己固有電導性の起電力として表われる。 6．銅の表面が硫化銅(CuS)で覆われた電極と、銅を他の一つの電極にした電池
構造において、電解液を硫酸銅[CuSO４、Ｃopper(II)Sulfate]にすれば、銅電極
が陽(＋)極に表われ、外部から電力を供給しないのにも、放電時に陽(＋)極から
銅が析出され、陰極からも銅面が露出された部位で銅粒子が成長する現像が観察
される。種種の方法で確認した結果、硫化銅の表面が陽(＋)極であり、銅と接触
した内部が陰極である発電機(Generater)が設立されており、陰極の銅板はその
発電機に接触された金属板にすぎず、この発電機から出力する電力によって二つ
の電極から銅が電気分解されるものと明らかになった。出願人はこの出力エネル
ギーの原因が熱運動電子の整流現像によるものであることを確認した。この装置
を利用して起電力発生部位の温度下降を確認することができ、また熱運動電子の
整流法による物体熱から電気エネルギーに転換されるとの立証をすることができ
る。 ７．起電力と環境との関係において、相反する二つの起電力があり、環境(特
に水分)によって、一方の起電力が優勢に表われるようである。即ち、収容子(ac
ceptor)と供与子(donor)の相対的数が環境によって変わるようである。

【００１４】 以上の観察内容は上記(6)項目を除き多くの実験で確認されたものである。 実験は半導体表面で金属を摩擦するとか、半導体表面に金属を島構造(island
structure)に真空蒸着した後、酸化膜被覆検針で測定するか、若しくはアルミニ
ウム(Al)とか、タンタル(Tａ)金属の自然酸化膜上に真空蒸着法で金属粒子を形
成し、その上に半導体を蒸着する方法を使用して起電力発生部位の温度下降実験
、電圧、整流値を測定したが、本発明者が所有した装備の性能としては金属粒子
のサイズ制御と関連された再現性が不足であった。

【００１５】 実験は真空中、大気中、水中、電解液中で全部可能である。 金属粒子のサイズを加減しながら、起電力と金属粒子のサイズ関係や、電圧の
再現性問題が解決された方法は、電解液や水中における実験である。このときの
問題点は電気化学的起電力の介入である。しかし、金属微細粒子のサイズを電流
量と連繋できる長所と起電力を読みながら粒子サイズを制御する長所があり、い
ろいろな可能性を内包している。真空中や大気中での差異点は、障壁膜を水や電
解液で代えたのである。

【００１６】 ここで提示する実験は上記項目(6)に対する実験である。電気化学的起電力を
相殺するために、陰、陽二つの電極を高純度(99.9％)の銅板を使用した。 硫化銅の電極は銅板を硫化アンモニウム溶液(Ammonium Sulfide Solution)[(N
H4)₂Sx]の5倍程度の稀釈液に40秒程度入れると表面が硫化銅(CuS，Ｐ電導性半導
体)で覆われる。他の電極を純粋な銅で、電解液を硫酸銅(CuSO₄)で電池構造を作
くった場合、電気化学的理論によれば、純粋な銅板が陰極に表われなければなら
ない。また、銅板の銅は電解液でCu++イオンになって消耗され、電解液中のCu++
イオンは硫化銅と共存する過剰の硫黄と結合して消耗されながら、銅の電極が陰
極になり、硫化銅電極が陽極にならなければならない。(実際に大気や水中で長
時間保管された同じ硫酸銅極を濃度が極めて低い溶液から同じ構造に作ればその
ようになる。)しかし、本発明によれば上記観察項目(6)の結果として出る。電力
が出ながら陰陽二つの極板から銅が析出され、電力が出ながら温度が下降する現
像が表われている。この現像は平衡を指向する方向でなくその逆の方向である。
即ち、熱力学第２法則と符合しない。タンタル金属(Ta)の表面酸化膜は電解液中
でも安定されたトンネリング(tunneling)役割をする。Ta金属板の表面にCuを真
空蒸着し、それをCuSO₄水溶液中で銅(Copper)の厚さが0.02mm程度になるように
電気めっき(直接電気めっきをすれば均一性がない)をした後、水で洗浄し、(NH4
)_２Sｘ処理を5分程度して銅を完全に硫化銅に変化させた試片を硫化銅電極と交
替したとき殆ど同じ起電力と役割をすることを知ることができた。

【００１７】 硫化銅電極を陰極にし、電気めっきを比較的低電流(50ｍＡ/12ｃｍ^２、60秒)
にして硫化銅表面に金属の微細粒子を形成させれば電圧が上昇した。逆に電流を
流して金属粒子を消滅した効果、電解液の濃度と起電力の関係、電解液を純粋な
水で代替したときの起電力、電解液を純粋なアルコールにするときと水を少しず
つ添加するときの起電力の変化、試片を大気中や真空中でトンネリング検針にし
た出力電圧測定等の実験をすることができる。

【００１８】 上の硫化銅発電機を48時間程度連続放電(100Ω)しても電圧や電流の変化は殆
どなかった。このときは過剰の硫化銅が殆ど消滅されたものと仮定し、前よりも
っと大きい電流をもっと短時間に(2000ｍＡ/12ｃｍ^２、3秒程度)加えると、電圧
の変化は殆ど無いが電流は殆ど100倍に増加した。二つの電極における銅の析出
速度もまた増加した。この実験で電解液の濃度と電圧(３〜100mV)は相反し、電
圧が水分によって変化幅が大きいことを分かるし、電圧の方向が完全に反転する
ことを観察することができた。

【００１９】 この実験で上で提示した観察項目の殆どを確認することができた。 しかし、この実験の目的は、出力する電気エネルギーが電気化学的反応による
ものか、それとも硫化銅表面の微細金属粒子による熱運動電子の整流作用による
物体熱から電気エネルギーに変換したものか、を判別するためのものである。

【００２０】 先ず、上記実験が電気化学的理論と符合しない点と、二つの電極で銅が析出さ
れる現像と電流が流れるとき温度が下降する現像が注目される。上記実験中、電
気化学的理論と符合しないとの点と二つの電極から銅が析出される現像は物体熱
が電気エネルギーに転換されるという直接的証拠ではない。しかし、間接的に電
気化学的材料の消耗による電気エネルギーの出力でないことを表わす。 この実験で電気化学的エネルギー源は銅と硫黄である。文献の資料によれば銅
と硫黄が化合するときは、発熱反応である。放電をするときは内部抵抗によって
必ず発熱する。半導体に電子の出入があるときは、ペルチェ(Peltier)効果によ
る発熱と吸熱があるが、二つの量は同じであり、外部に対しては影響は与えない
。従って、物体熱が電気エネルギ−に転換されるか否かはこの起電力出力装置の
出力電流と温度下降の連繋の如何によって決定される。放電と断電とを交互に行
いながら電池極板に接触した温度センサ−の電圧の変化を観察する簡単な方法で
ある。出願人の実験では電流が流れるとき、温度下降を確認した。この実験と他
の実験から、出力する電流が微細な整流面と連関され、粒子のサイズが出力電圧
と連関され、電流の方向が関与する半導体の電導性(Ｐ、Ｎ)と密接な関係があり
、半導体の表面にはエネルギ−源がない事実と、外部にエネルギ−が出る現像即
ち、電流が流れるとき温度が下降する現像等を綜合して到達した結論は、熱運動
電子の自己エネルギ−による整流現像によって物体熱から電気エネルギ−に転換
されるという事実に帰着される。しかし、現在の科学知識では上記実験事実等を
理解するとか説明することができない。

【００２１】 出願人は観察された根拠により実験を理解し、説明するために同時性原理とい
う概念を導入した。 この同時性原理とは、 孤立された平衡状態の系(SYSTEM)において、粒子の数が有限な場合、不規則的
に系内の境界面を出入する対の粒子が、境界面上に同時に存在する確率は境界面
の面積値によって増減するという原理である。 この原理を更に詳細に説明する。 ｎ個の気体分子で充たされた一単位のチェンバ−を、中間に仮想の境界面を設
定して、Ａ，Ｂ二つのチェンバ−に分けられたものに仮想すれば、気体分子はこ
の境界面を自由に往來することができる。Ａチェンバ−からＢチェンバ−に移動
する気体分子が境界面上に存在するその瞬間に(同時に)、Ｂチェンバ−からＡチ
ェンバ−に移動する気体分子がやはり同じ境界面上に存在して対を成す場合、Ａ
，Ｂ、二つのチェンバ−は同じ圧力であり、平衡状態である。この時、出入する
気体分子が境界面上に同時に存在する対を成す確率値を同時性確率だと定義すれ
ば、平衡状態の系は同時性確率１(1/1)の空間という表現で代えることができる
。反面、同時性確率零(０)(0/1)の空間は仮想境界面から反対方向に動く粒子が
存在する可能性がない、完全な不平衡状態の空間を表現する。理解を助けるため
に、境界面の広さをｎ倍に拡大したものを仮想する。平衡状態にあるとすれば、
拡大した境界面からなったチェンバ−の同時性確率も１(1/１)である。しかし、
拡大したチェンバ−内にある1単位のチェンバ−には確率的に気体分子が1個だけ
ある状態であり、反対方向に移動する気体分子はなく、このチェンバ−は同時性
確率が零(0/1)の状態であり、完全な不平衡状態である。

【００２２】 我等が取り扱う平衡系のその系の空間とその空間内に存在する粒子数が窮極的
に有限である。しかし、我等が一般的に取り扱う平衡状態の系は有限な空間と無
数に多い粒子という仮定が前提されている。即ち、元來の空間を分割し、いくら
狭い空間を考えてもその中には、やはり、無数に多い粒子があるという前提が内
包されており、この場合、事実と符合しない場合も発生する。同時性理論はこの
ような前提を排除し、空間値とその空間の中にある粒子数の関係を明示すること
により、有限な空間と有限な粒子問題を取り扱うとするものである。 自然の中には。平衡状態の系という現像が明らかにある。ところが平衡状態の
系を構成する部分には不平衡現像が後続く場合が多い。我等が感知できない現像
まで考慮するとすれば一層多いであろう。今までは、この部分を無視して、取り
扱う方法で問題を解決した場合が多かった。同時性という観点で問題に接近する
ことにより、部分の問題が考慮される解決方法を探そうとするものである。熱力
学第2法則では平衡状態を構成する一部分はやはり、平衡状態という観点を持つ
のに反し、同時性原理では全体は平衡状態だというても構わない程度の確率値を
有する場合でも、その中には同時性確率値が零(0/1)の空間だという不平衡の部
分等で構成されているという観点を有する。そして、部分のサイズによる不連続
的または外観上連続的な多様な確率値が空間値と粒子数によって決定される。そ
の場合、気体分子に該当する概念を行動子(actor)、行動子が支配する範囲内の
空間を空間子(spacor)、その空間内に設けられた装置を機能子(funcor)と定義す
ることにより、既存のこれと同一な概念を一般化ないし同一化しようとする。こ
こで指摘しようとすることは全体は平衡を維持しているが、それを構成する部分
には原理的に不平衡状態の部分があり、不平衡の程度が(起伏はあるが)部分を小
さく取るほど大きくなり、部分を大きく取るほど小さくなるのである。この現像
を定義したものが同時性原理である。

【００２３】 上では１事例を記述したものであり、孤立した平衡状態の半導体のP-Ｎ接合面
(p-n Junction)や、金属と半導体の整流境界面の電子出入、金属や、半導体内の
仮想境界面における自由電子の出入、物体内の仮想境界面における熱の出入、液
体内の仮想境界面における液体分子の出入等に、この原理が適用されるものと予
想される。原理といえることを強調するために、いくつかの例をあげることとす
る。

【００２４】 １）孤立された湖水の水面は小さな波を立てるが、湖水の水位は全てが同じで
あると定義し、平衡状態に到達したものと認める。湖水全体において、水平面の
上にある水の容積量と、水平面下にある空間の容積は常に同じであり、この二つ
の量は平衡を成す。水の分子が水平面上に一つでも上がると同時に湖水の水平面
の他のどの位置から応分の空間が水平面下から表われるため、水位が一定に維持
される。しかし、水面の空間を分割して観察すれば、例えば、波涛一つの山空間
内では、水の固まりが上がっても、同時に空間が下がらない。波涛の山と谷が山
一つの空間に同時に共存しない。即ち、同時性確率が零(0/１)である空間である
。全体は一定な水位(平衡状態)を維持するが、局部的に不平衡(水位差)状態があ
り、局部の面積を広くして行くと平衡な状態に接近する。

【００２５】 ２）地球上の海水面は一定な平均水位を持っている。それは蒸発量と回帰量が
同じであるからである。水位が同じとは、この二つの量が同じであるとのことで
あり、平衡状態である。しかし、或る所は蒸発量がもっと多く、或る所では暴雨
が降り注ぐ。河の入口では水の流入量がもっと多い。即ち、全体は平衡を取るが
、部分では出入が同時に行われない。

【００２６】 ３)太陽から受けるエネルギーと地球が放出するエネルギーは平衡をなすが、
地球上のどの一つの所にも、太陽のエネルギー出入が同時に行われて、同じ温度
が継続される所はない。 以上は可視的で、知られた空間の例を提示したものであるが、抽象的で象徴的
な類似な概念をいくつかを羅列して理解に助けをあたえようとする。

【００２７】 ４)生命体の新陳代謝は同時に、おなじ量が出入しない。しかし、一生の間の
出入した二つの累計はだんだん同じくなり、これは不平衡状態から平衡状態に進
行することが、生から死に進行するという生命体の方向性の本質を暗示している
。また、1国家や1構成団体が、全体としては対外的に安定され、平衡が良くなっ
たにも、その構成員らには貧富の差、欲求充足の程度の差、などの葛藤が宿命的
に内在していることなどを挙げることができる。

【００２８】 次に、同時性原理と熱力学第2法則とを説明する。 熱力学第2法則を表現する方式は大変多い。そのうちの一つの方式は、「孤立さ
れた不平衡状態の系は平衡状態に進行し、系の外部からエネルギーを供給しない
と平衡状態が継続され、その逆現像は起こらない。」である。 一つの例を記述すれば、金属と半導体が接触して整流面を形成し、電圧が加え
ない場合、初期の一瞬間、電子交換が起こり、半導体と金属のフエルミ(Fermi)
準位が一致した後は平衡状態になり、整流境界面を出入する電子数は同じくなり
、電圧の変動はない。この時、境界面両端の電圧を接触電気といい、両物質の必
要によって、発生したものであって、放電ができない電気である。この電流面は
平衡状態が引き続き外部に対して何らの作用をしない。

【００２９】 まず、整流現像とは、どういうものであるかを定義し、その定義と合致如何に
て説明を明瞭で簡単する。整流現像とは「整流境界面を出入する電子が、順方向
電圧が印加されたとき表われる低い障壁と、逆方向の電圧によって表われた高い
障壁との差異による電子移動の難易度による電子移動量の差異を表現したもの」
である。 定義によれば、必須条件として、逆方向の電圧である。順、逆方向の電圧が印
加されたとき表われる障壁の高さは整流面の固有特性であるだけである。よって
、整流現像の発生如何は整流面に加えられた電圧において、逆方向の電圧の存在
如何によって決定される。

【００３０】 なれていない同時性原理という概念をもう少し解釈し、熱力学第2法則との関
係を解説しようとする。孤立な平衡状態の整流面を出入する電子が境界面に対で
同時に存在する状態は、境界面を電子が数多くそして複雑に移動しても、境界面
の両側には一瞬間にも電荷量の変化が無いという一つの必要十分条件である。こ
の条件を他の表現ですることもできる。整流面に位相が完全に反対の対の電子が
同時に存在する状態だとしても、同じ結果である。同時性原理では平衡状態をこ
のような観点で出発し、その状態の確率値が粒子数が有限であれば部分の面積値
によって増減する。と定義することにより自然現像に符合させ、真理に接近しよ
うとするものである。上の内容から部分の面積値に関わりなく一定であるとの内
容を修正すれば熱力学第2法則となる。

【００３１】 よって、空間内に無数に多い粒子が存在する場合、同時性原理と力学第2法則
の如き結果である。しかし、空間内の粒子数が少ないと同時性原理と熱力学第2
法則は完全に異なる結果を得る。この時、どの方が事実と符合するかによってそ
の真理性が決定される。整流面が広い場合、その面内には無数に多い自由キヤリ
ア(free carrier)があるため、この面は平衡状態だと二つの立場が同じ答えを下
す。今、整流面を極めて微少に作ったと前堤し、熱力学第2法則と同時性原理を
それぞれ適用したときの効果を我等が分かる知識で推論してみることにしよう。
熱力学第2法則では広い面積におけるように平衡状態を維持し外部に対して何ら
の作用もしない。しかし、同時性原理の観点から微少な整流面を推論すると、確
率的に電子一つが占有する空間内に設けられた整流面の場合ばかりでなく、面積
によって多様な数の電子が往復運動をする場合を考えることができる。電子一つ
だけの場合、境界面の出入する対になる電子は明らかにない。電子が二つである
ときを前提する場合も、電子一つが整流面を出る瞬間に他の一つが整流面を入り
ながら、整流面に同時にあるべき確率は、極めて小さい。今、電子一つだけで構
成された整流面を対象に電子の位置に従って表われる現像を検討してみることに
する。上述において平衡状態の整流面に出入する電子が境界面に対で同時に存在
する状態ということは、整流面の両側に一瞬間にも電荷量の変化が無い条件であ
るとした。

【００３２】 位相が反対である対の電子無しに電子一つだけが整流面を不規則に往復してお
れば、これにしたがって整流面の両側に電子一つの電荷量に該当する変化が継続
されるとの意味である。また、いくつかの電子からなる場合も電荷量が整流面の
両側に同じ量で存在する機会は少ない。電子数が多くなると同時性確率がだんだ
ん大きくなり、両側の電荷量の差異はなくなる。

【００３３】 半導体と金属面が接触して整流面を作っていると、二つの間には、コンデンサ
ーの現像が表われ、二つの間には、コンデンサーの関係式による電圧が表われる
。一般コンデンサーの関係式を参考に例を挙げると、二つの間の電圧をV，接触
面積をS，距離をL，電子の電荷量をq，二つの間の物質の誘電率をεとすれば、
Ｖ＝[L／(ε*Ｓ)]＊ｑであり、ここで電圧と面積は反比例する関係である。半導
体と金属で成立された実際の整流面ではこの関係式とは差異があるが、面積が小
さくなると電圧が大きくなる関数関係はおなじである。上の式の計算値をグラフ
と表で作成すれば図3、表1であり、[Ｌ＝31A、ε＝８＊８.８５５＊10^-12、q＝1
.602*10^-1９J]、表から見ると整流面が円形である場合、直径10ÅであるときＶ
＝8.9volt,直径20AであればＶ＝2.2volt、直径50ÅであればV＝0.35ｖolt程度で
ある。直径50Åの微細な整流面に電子一つが出入すれば350mVの電圧変動が表わ
れることを意味する。整流現像の定義において、逆電圧の発生如何が整流現像の
必要十分条件であるとした。平衡状態の整流面であっても、そのサイズが電子一
つが確率的に占有する程度の面積に小さくなり、その面に衝突する電子のエネル
ギーが順方向の障壁を超えることができれば、電子一つの電荷量でも逆電圧障壁
を作ことができ、よって、整流されて出る。

【００３４】 これが同時性原理による極めて微細な整流面に対する解釈である。また、整流
面に衝突する電子が物体の熱によって、エネルギーを得た場合でも、やはり整流
されて出るとの立場である。常温で電子は平均kT(0.026eV)程度のエネルギーを
有し、5kT程度は殆ど無いものと知られている(condenserのエネルギーw、電荷量
ｑ、容量c、電圧v、関係式Ｗ＝1/2＊ｑ＊ｖ＝1/2＊ｃ＊ｖ^２、図4参考、kT＝0.02
6eＶにおいて50mV、2kTにおいて100mV、3kTにおいて150mV、4kTにおいて200mV、
５kTにおいて250mV、程度の電圧を作ることができる)。

【００３５】 電流面の作動様相を正確に描写するのは無理である。上の説明は電子数が少な
い場合表わられる現像を推測したものである。 反対方向に動く粒子がある確率の無い空間とは、すべての粒子等の位相が同じ
であるとの意味にもなる。元來は微少な単一分子、単一電子または単一キャリア
(carrier)から出発した概念であるが、同じ方向に流れる水の固まり、風の固ま
り、爆発する燃焼ガス固まり、噴出する高圧蒸気、電圧が加えられて位相が一方
向になった半導体(ダイオード、トランジスター等)内の自由キャリア(free carr
ier)等、電場に置かれた電荷、磁場中で運動する電荷、等が反対方向に動く粒子
がある確率がない同時性確率零の空間であるとしても、その定義から行き違いが
無い。ここで共通的な事実は粒子等が運動エネルギーを有しているとの事実であ
る。即ち、同時性確率零の空間は粒子等が運動エネルギーを有する状態で存在す
る空間であると仮定すれば、微細な整流面の同時性確率零(0/1)の空間内におい
ては、電子が熱の形態としてなく、運動エネルギーを有する状態である攪拌電力
(不規則な交流電力)であるというエネルギーに変化されたものと仮定することが
でき、整流面に攪拌電力が加えられて直流電力が出るものということができる。
しかし、熱力学第2法則では、このような現像を否定する。

【００３６】 これを再び整理すると、同時性原理の広い面積の一事例では、熱力学第2法則
と符合している。しかし、電子一つが占有している領域程度の面積では、熱力学
第2法則と異なる結果を表わす。これの事実如何は実験によって決定するほかな
い。その理由は、熱力学第2法則が一つの慣習法であり、論理的に証明された法
則ではないからである。ところが、実験結果は、同時性原理と符合する。 粒子の役割について説明する。 前に、微細な粒子の二つの役割(微細であるので電子出入の同時性がなくなっ
て、電子の熱運動エネルギーが攪拌電位エネルギーに転換されるとのことと、微
細であるので攪拌電位のサイズが大きくなること(condenser関係式、図３のグラ
フ、表１、参考)を言及した。今から、また一つの重要な役割を説明する。

【００３７】

【表１】

【００３８】 同時性原理が成立されると仮定すれば、整流面が極めて小さくなる場合、電子
出入状態となり、攪拌電位が発生し、その原動力は、熱による電子の運動エネル
ギーからきたものである。これは、整流要件…(整流面に逆方向に、外部から加
えられた電圧によって高くなった障壁と、順方向の低い障壁による電子出入の難
易度の差異が整流現像であるが、ここで"外部から加えられた電圧が電流要件で
ある)…を備えたことになり、整流現像が起こるであろう。しかし、微細な一つ
の整流面だけ許容され、よって、その電流量は極めて微弱である。その理由は、
微細な整流面を並列に多数個配置したのは広い整流面を一つ配置したのと同じで
あり、この場合、同時性原理によって熱運動電子の整流現像が起こらない条件に
該当する。しかし、半導体表面に微細金属粒子の形態に配置する場合、粒子相互
間は電気的に絶縁された状態になり、それぞれの粒子等は独立的整流作用を維持
するようになる。多くの金属整流粒子等は、トンネリング効果膜(不完全導通状
態)…(実験ではタンタル酸化膜、またはアルミニウム酸化膜、水を使用)…を間
に置き、一つの集電金属面に接触させることにより、粒子等は並列に結合され、
よって、同時性原理の整流要件が許容された、広い整流面を具現することができ
る。金属微細粒子等の状態は、位相と周期が不規則であり、それぞれであるけれ
ども、半導体と金属粒子の整流方向は同じであるので、効率性のある整流作用を
するようになり、その電流値は 粗雑な実験装置においてもcm²当たり20アンペア
(Ampere)(半導体の体抵抗を考慮しない表面能力)以上の整流値に表われる。また
、集電金属面は金属粒子が無い部位で、半導体とトンネリング効果膜を間に置き
接触しているが、半導体とは整硫構造上、逆方向となり放電されない。

【００３９】 平衡系内に存在する不平衡部分のエネルギー発生の実例を説明する。 上で、平衡状態の電気整流面を微細な領域に分割すると、不平衡な整流面の集
合で構成されており、その不平衡部分の整流面等は同時性確率が零(0/１)の空間
であり、その空間にそれぞれ独立された整流装置を設定すれば不平衡状態からエ
ネルギーを得ることができ、不平衡状態は外部から供給される熱によって、引き
続き維持されるので、エネルギ−は引き続き得ることができるし、エネルギ−値
は電子の運動エネルギ−値で決定されるとのことが同時性原理による実験結果の
説明である。同時性理論の合理性と妥当性をもう少し明瞭にし、同時性原理と理
論が作用される可視的で明らかな例を、我等がよく分かる水力発電で指摘しよう
とする。前の説明において、海水面の平衡を言及したが、もう一度具体的に記述
すると、海水面から水の分子一つが水面を去ると同時(同じ瞬間に)に、海水面の
どこでも海水面に水の分子の一つが帰ると(これを境界面を同時に出入する対の
粒子だと表現する)、海水面は平衡状態である。この際、出入する水分子が、海
の水表面に同時に存在する確率は、海全体では1に接近する。海を分割すると仮
想する場合、分割するほど、部分の面積が小さいほど、その面積内で、海水面か
ら上に去る水の分子と、海水面に帰る水の分子が、その面積内で同時に存在する
確率が小さくなる。ある部分では蒸発だけし、河川の入口では水分子の流入だけ
する。平衡状態の系の中に存在する不平衡部分、即ち、同時性確率が低い所が、
エネルギ−を得ることができる所である。即ち、発電所が建設される位置は海に
水が流入する所と連結される。外部から供給される熱エネルギ−によって、不平
衡が引き続く限り、エネルギ−は引き続き得ることができる。この際のエネルギ
−値は水の位置エネルギ−で決定され、この際、発電施設の空間と施設は水の量
と、程度から大きく外れない。即ち、行動子とその空間子中にある設備の規模(
機能子)が適切になっている。以上の水力発電を同時性原理の観点から解釈した
ものである。本 実験装置と水力発電の二つの場合を比較してみると、全体は平
衡を維持しているとの点で符合し、その全体は不平衡の部分等から構成されてい
る点で符合し、その不平衡部分で同時性確率値が零(0/１)である空間に、相応す
るサイズの装置を備えたとの点で符合し、不平衡状態から平衡状態に進行すると
きエネルギ−が出るとの点で符合し、外部の熱によって不平衡状態が 引き続き
供給され、エネルギ−が引き続き出るとの点で符合し、電子が整流作用によって
、一方向に移動するように、海で発生した水蒸気が大気の循環によってダムの上
流方向にのみ移動するとの点で符合され、電子の不規則的な周期運動と、降雨の
周期性が符合する。また、電子の熱運動エネルギ−が電気ポテンシヤル(Potenti
al)エネルギ−に変換して表われるのが、整流面の障壁によって表われるものの
ように、水分子の熱運動が水蒸気を作り、それの集まりである水が、ダムの堤防
という障壁によって、水のポテンシヤルエネルギ−に表われるとの点で符合する
。ここで最も核心となる部分は水の落差の原因と、電圧差の原因である。エネル
ギ−保存法則が成立するには、二つの場合、原因が必ず外部から加えられたエネ
ルギ−によってならなければならない。ダムの水位差は、太陽熱から縁由する上
昇気流によってなされることを何人も認め、これは明らかに外部から加えられた
エネルギ−によってである。電子の熱運動現像を検討してみると、電子が任意方
向の運動エネルギ−を有することは、電子相互間の衝突や原子との衝突によって
得られた結果であり、電子の立場では外部から加えられたエネルギ−によってで
ある。即ち、電子が自信の能力で整流面の障壁を超えて電気ポテンシヤルエネル
ギ−を有することでなく、外部から入った熱エネルギ−による他の電子や原子が
過激なエネルギ−によって電気ポテンシヤルエネルギ−を有するようになったの
である。この場合、やはり、外部から加えられたエネルギ−によってである。

【００４０】 我等が良く分かる花粉のブラウン運動は、花粉に、反対方向の液体分子が同時
に衝突しないところに原因があることを何人も認める。花葉程度のサイズでは起
こらない現像が、水分子のサイズ領域に接近するにしたがって、同時性確率が小
さくなりながら、表わす実例である。即ち、水分子という行動子がその空間子中
に接近してくる花粉(機能子)に影響をあたえる現像である。今花粉に、棒を連結
し、その棒の振動に応じて交流発電をできる装置を作ことができれば、電気エネ
ルギ−を得ることができることを疑う余地は全くない。花粉よりもっと小さい粒
子は、一層効率性のある振動をするはずである。なぜならば、水分子の衝突同時
性確率が、一層小さくなるからである。この際、水分子の運動エネルギ−は電気
エネルギ−に転換され、その水分子は運動エネルギ−が減少するはすであり、そ
れは温度下降という現像に表われるはずであり。よって、周囲とは温度差異が生
じ、熱は流入されるであろう。また、発電された電力を、熱線に連結すれば、発
熱をするであろうし、この発熱部分と、前で記述した運動エネルギ−減少粒子部
位の冷却部分は、高温と低温の差異を有し、その状態を維持するであろう。この
構造から摩擦による熱損失は、水の分子運動で外には行く所がない。即ち、電気
エネルギ−に転換されなかった熱は、元来状態にあるため、結果的に100％のエ
ネルギ−転換効率になる。この装置が孤立された系であるとき、発電によるエン
トロピ−の減少量と、熱の流れによるエントロピ−の増加量は同じであり、よっ
てエントロピ−の変化はない。勿論熱力学第2法則も成立しない。また、系の外
部にエネルギ−を流出しない限り、系内の温度下降はなく、系の外部にエネルギ
−を流出させると系内部に相応する熱量を供給しなければならないし、そうでな
ければ、その系は温度下降が起こる。以上の花粉のブラウン運動を利用した発電
現像が実在するものではない。しかし、理論的妥当性は充分である。平衡状態の
系内には同時性確率値が零(0／１)である不平衡の空間があり、ここでエネルギ
−を得ることができるという妥当性があるにも拘わらず、熱力学第２法則に馴れ
た人は、"外部から、エネルギ−供給無しに温度差異が表われるような、平衡状
態から不平衡状態に進行することはありえない。"との信念から外れることがで
きない。出願人も前の内容を全的に確信する。そうであるにも拘わらず、花粉の
ブラウン運動を利用した発電とそれの結果から得られる系の外部からエネルギ−
の供給無しに系の内部に温度差異が発生することがあり得ることをいっしょに信
ずる。この部分に関して同時性原理と関連させてもう少し詳細に説明をする。

【００４１】 中間が水門で遮断された若干の水位差がある隣接の二つの湖水において、水門
を開放すれば、水位が高い湖水の水が低い方に流入し、時間が経過した後、両湖
水の水位が同じ高さになり、二湖水の間で水の流れが止まると平衡状態に到達し
たもので、熱力学第２法則では定義する。ほかの一つの例に、一つの物体にも、
温度が高い所の熱が、低い所に流入して、完全に同じ温度になれば平衡状態に到
達するものと見做す。上の二つの湖水において、水面に波涛があっても、平衡水
面の高さは変化がないため、二つの湖水間に水の流れはなく、やはり平衡状態だ
と定義する。この際、湖水の水面は水差がなく、物体は温度差がないので、この
ものからはエネルギ−が出る何らの根拠ないと確定し、ただ一つの方法、即ち、
湖水より低い水位があるか、物体熱では低い温度の物体がなけばエネルギ−を得
ることができず、それ以外の方法は無いと断定したものが熱力学の第２法則であ
る。しかし、同時性原理の観点では水位差や温度差を利用した方法も収容するが
、それ以外に、湖水の波涛から波涛と同じサイズ程度の浮遊物を設置すれば運動
エネルギ−を得ることができ、…(浮遊物のサイズが波涛一つの山と衝突する程
度でなければ効果がなく、そのサイズが同時に多くの山と谷が衝突する程度にな
れば、波涛の運動エネルギ−を得ることができないとのことが、同時性原理を利
用したエネルギ−転換要点である。(多くの電子が出入する広い整流面ではエネ
ルギ−を得ることができないことと同じである。)

【００４２】 浮遊物に衝突する波涛の山の数を、m、波涛の谷の数をｎとすれば、ｍ＝n＋１
に表示できるし、ｎ＝０であるとき、最も効率的運動エネルギ−を得ることがで
き、浮遊物のサイズが、ｎの値が増加した、サイズの大きいほどエネルギ−の収
率が低下する。この部分を他の表現で説明すると、「水面上の波涛の山一つを行
動子といい、波涛一つが占有する空間をその波涛の空間子とする場合、浮遊物(
機能子)のサイズは空間子の範囲内にあるとき、行動子のエネルギ−が最も機能
子に良く伝達される。」である。)…そのものから電気エネルギ−を得ることも
できるとの立場である。又、物体が熱(絶対温度の熱)を有するのは、原子振動と
いう波涛があるのと同じであり、特に金属や半導体には電子の熱運動という波涛
があり、その波涛のサイズ程度の適切な装置を設置すれば熱運動電子を整流して
電気エネルギ−を得ることができるとの立場である。湖水の水面が高いか、低い
かは波涛と関係がない。又、物体熱においても、幾度の温度が下がっても、やは
り電子は熱運動をする。

【００４３】 水門を閉め、両側湖水の波涛のエネルギ−で電力を作り、その電力で一方の湖
水の水を他の一方に移せば、水位の差を作ることができる。波涛の原因である風
が外部から加えられたエネルギ−であるので、二つの湖水の水位の差を作ること
ができるのは、当然なことである。物体熱においてもその熱が外部から加えられ
たエネルギ−であるので、物体の中で温度差を作ることができるとのことである
。前の湖水の場合は、容易に認めるが、物体熱が外部から加えられたエネルギ−
だということには、感覺的に収容が良くできないとの感じを受ける。熱力学第2
法則では、水面上の波涛や、導体内での電子の熱運動を、水面の平衡や物体の熱
平衡の問題を取り扱うとき、考慮する部分ではない。即ち、系内に既に入って存
在するエネルギ−に認めない。仮に、二つの湖水が、平衡状態であるとき、水門
を閉め風が停止された場合を考えるとき、湖水は外部と断絶された孤立系となり
、波涛はだんだん減りながら波涛の貯藏されたのこりのエネルギ−で若干の水位
差を作ることができることと考えられ、これと対応される思考方式で、物体熱は
物体系内にすでに貯藏されたエネルギ−だと考えることができ、このエネルギ−
を利用する方法即ち、熱運動する電子を整流して電力を作り、その熱で放熱をさ
せると、温度差を作ることができるのである。湖水水面の波涛からエネルギ−を
得るか、整流面を往復する電子振動という波涛からエネルギ−を得るのと異なら
ない。ただ、波涛は可視的現像であり、電子振動は我等の感覺器官で感知できな
い差異だけである。

【００４４】 どんな形態の熱でも熱がエネルギ−であることを否認できない。ただ、熱から
他のエネルギ−を得ようとするとき、低温源がないとエネルギ−を得ることがで
きなかった経験によって熱自体から他のエネルギ−に直接転換できないものと知
っている。例示の花粉運動を利用した発電は原理的に不可能な部分は全くなく、
花粉のサイズが水分子のサイズであるとき、一層能率的な作動をするとの予測が
可能である。ただ、技術的な問題である。ここでは、低温源がない。よって、効
率は100％になる。理論的に絶大温度以上では可能なことになる。電子の熱運動
エネルギ−を利用した発電と完全に符合(one to one one correspondence)され
る。水力発電、湖水の水面上の波涛、花粉のブラウン運動、の例で運動エネルギ
−を一番効率的に得ることができる所は平衡状態の系内に1部分として存在する
同時性確率値が零(0/1)であるか、それの近似値である空間であることを分かる
。その空間に相応するサイズの適当な装置を設定することにより、我等はエネル
ギ−を得ることができる。

【００４５】 隣接のＡ，Ｂ二つの空間に水位差があるとは、Ａ空間の水位がＢ空間に同時に
存在しないとの意味であり、Ａ，Ｂ二つの空間に温度差があるとは、Ａ空間の温
度がB空間に同時に存在しないとの意味である。水位差や温度差からエネルギ−
を得ることガできることを疑う人はない。これは、Ａ，Ｂ空間の水位や温度の同
時性が零(0/1)である場合、エネルギ−を得ることができることを信ずるとのこ
とである。ＡＢの状態が推時に変わる場合もやはり適用され、この場合、同時性
確率零(0/１)の空間からエネルギ−を得ることができることを信ずるとの意味で
ある。これは、熱力学第２法則において使用する概念を同時性原理から何らの無
理なしに、収容できることを意味する。今日、我等が使用する動力源の殆どは一
つの行動子と、それの空間子と、その空間内に設置された機能子が同時性確率零
(０/１)の空間内で出力するエネルギ−である。例えば、爆発した燃焼ガスとい
う行動子がシリンダ−という空間内でピストンという機能子を押し出す空間は確
率的に粒子等が一方向にのみ動く。風力、水力、水蒸気圧力、電力、電力を利用
した各種のエネルギ−出力装置等の構成を分析してみればこの範疇から外れない
。一つの例を更にあげると、交流電圧が印加された整流面は、電圧によって自由
キャリア等の位相はひとつになり、整流面は一つの自由キャリア等が占有した空
間子内に位置する機能子となっている。この形は微細な整流面と驚くべき程似て
いる。単一位相の行動子、その空間子、そして整流機能子、前のものは電圧が単
一の位相を作ってやり、後のものは空間を縮小する方法で単一位相を作ってやっ
たが、形と機能と結果は同じである。水力発電の例から、出発点と到着点を連結
すれば一つの大きい平衡系が成立され、その大きい平衡系内に原理的に存在する
一部分の不平衡部分に設置された巨大で雄大な水力発電所も、大陸が移動する長
い時間と地球表面という広い面積を考えるとその面積内に暫時表われてから去る
極めて小さい同時性確率値が零(0/1)の空間に過ぎないし、我等はその小さい空
間からエネルギ−を得ている。この事実が、普遍的な真理であるかも知らない。
始めと終わりを全部知らず、ただ質量からエネルギ−が出て、結局はあの遠く宇
宙に去る輻射エネルギ−だとのみ、あさく分かるエネルギ−が結局は質量に戻る
一つの巨大な平衡系が成立するものと仮定すれば、核分裂や、核融合度、平衡系
内に一部分として存在する同時性確率値零(0/1)の空間内の一現像となる。温度
差からエネルギ−を得るものでなく、熱自体からエネルギ−が出るとのことは熱
とエネルギ−とが同格であるとの意味であり、すでに、知られた質量とエネルギ
−とが同格であるとの事実と関連させて質量と熱とが同格になるかも知らない。
即ち、物体の温度が高くなると質量が増加するという新しい仮設を想像する。昔
から東洋では始めから終わりに、その終わりは再び始まり点になるという循環す
る宇宙観があった。

【００４６】 この時点で明らかなことは、水力発電は実用化された例であり、波涛の実用化
は研究段階であり、液体分子の運動エネルギ−を利用する段階は相応するサイズ
の装置(機能子)を構成することができないとの事実から、いまだ遼遠なことのよ
うである。しかし、半導体と金属の接触面内に存在する自由キャリアの同時性確
率が零(0／１)である空間について、検討してみると、半導体の自由キャリア密
度を制御する技術、金属粒子のサイズを制御する技術、半導体の材質の選択、半
導体と金属粒子間の整流特性の制御技術等から、現在人類が有している技術水準
で目的達成が可能な領域内にあるものと判断され、それが実験されたものが本実
験だと思われる。上の記述した内容から熱運動電子を整流する方式で熱エネルギ
−から電気エネルギ−に転換できることを理論的に可能なことを確信することに
より、実験を継続することができたし、難関に逢着したときもこの理論に根拠し
て解決方法を得た。

【００４７】 今後製作されるこの装置と太陽電池とを比較すると、電圧から1/5倍、整流か
ら20倍(実験値は面積能力としては500倍である)を計算しても面積対比4倍に計算
される。ところが、この装置は面積に拘泥されない。狭い空間に薄膜で立体的に
設置可能であり、体積当り、出力は数十倍も可能である。常温の物体熱がエネル
ギ−源であり、熱は周囲から継続流入されて供給される。勿論高温においても作
動可能に設計することができるし、エネルギ−を得ながら冷房も可能である。出
願人が提示した実験はこの方面に従事する人には簡単でたやすく確認できるもの
だある。決して夢のような主張をするものでなく事実を実感するであろう。 同時性理論による本装置の構成方法は多様に構成することができる。金属面と半
導体粒子の接触方法（材質の反転）、ＰＮ接合面(ｐ―ｎ junction)(または接触
面)に両半導体とともに接触する金属粒子を分布する方法、PＮ接合面(または接
触面)からいずれかの一方の半導体を微細な粒子にする方法、Ｐ電導性構造とＮ
電導性構造を直列に設計する方法等、多様な同時性確率0/1(零)が成立する構造
を作ることができる。

【００４８】 以上を総合して、熱運動電子を整流し得る装置の基本構造体を提示するとすれ
ば、(1)集電電極板面に障壁(水、各種の電導性溶材と電解質、抵抗体、電導性プ
ラスチック、トンネリング効果膜等)膜を形成し、(2)該障壁上に、電子エネルギ
−値によって決定される均一のサイズでありながら半導体と整流特性が良い材質
の微細な金属粒子を可能な限り、高密度と均一な間隔で配置し、(3)金属粒子密
度と同じ密度の収容子だけ存在するP電導性半導体、または、供與子だけ存在す
るＮ電導性の半導体を接触させることが同時性原理に立脚した最も好ましき選択
であるが、不如意な場合、二種類のcarrierの密度差異が多い材質を選ぶのが好
ましい。(4)該半導体にオミック(Ohmic)膜を接触し(場合によっては省略するこ
ともできる)(5)該オミック膜に金属板を接触する構造が基本となり、この基本構
造を多様に変形することもできることを前述した。

【００４９】 図1は本発明による熱運動電子整流装置の構成を表わす。 本発明の熱運動電子整流装置は第1金属層(10)の表面に電子移動障壁層(12)を
形成し、電子移動障壁層(12)上に微細金属粒子分布層(14)を各粒子等が適切に(
規則的に即ち、可能な限り、互いに一定間隔にまた一重に)配置されるように形
成し、微細金属粒子分布層(14)上に半導体層(16)を形成し、半導体層(16)の表面
にオミック層(18)を形成し、オミック層(18)上に第2金属層(20)を形成して構成
される。

【００５０】 図2は本発明による熱エネルギ−を電子エネルギ−に転換するための実験装置
を表わす。 実験装置は、真空チェンバ−内に熱運動電子電流装置を設置し、チェンバ−内
の空気を排気して内部を真空状態に作る。真空チェンバ−の外部表面は電気的に
遮蔽されシ−ルドケ−ブル(40)の接地シ−ルド線によってグラウンドされる。真
空チェンバ−(30)の外部ケ−スはキャパシタ−(C)を介してシ−ルドケ−ブル(40
)の信号線に連結されハム(hum)のような外部ノイズを除去させる。

【００５１】 実験用熱運動電子整流装置は次のとおり構成する。 半導体であるとともに、高電圧熱電物質であるCu２S−CuS−Ag2Sの共用体試片
(サイズ28mmx8mmx4mm)の廣い1面を鏡面になるように研摩して半導体層(36)を形
成する。研摩された鏡面に銅棒で若干こずった後、その面を白紙上に摩擦熱で若
干熱い程度に摩擦する。鏡面の裏面には銀電導性接着剤(いわゆるSilver paste)
(34)を塗って金属板(32)(ステンレススチ−ル)上に固定する。アルミニウム板(
厚さ0.2mm)を約20°の角を成すようにするどく鋏切りして、その先端を小さい火
炎で加熱することにより、チップ(tip)の表面にアルミニウム酸化層が形成され
るようにしてアルミニウム針(38)を形成する。以後に酸化層が形成されているア
ルミニウム板の尖った先端を鏡面(銅をこずった面)に接触固定させ、アルミニウ
ム板と銀電導性接着剤(34)で固定された金属板(3２)をシ−ルドケ−ブル(40)を
介して測定装置(50)に連結する。

【００５２】 連結初期には測定装置の電圧計に数μＶの電圧が表われたが(アルミニウム電
極が陰電位)、時間が流れながらだんだん減少した。約30分が経過したあと、極
性が変わりながら(アルミニウム電極が陽電位)電圧が再び増加する現像が表われ
たが、極性が変わる時点から2時間後、約100ｍV、3時間後、約200mV、4時間後、
約250mVになるのを観測した。 電圧計を整流計(内部抵抗1000Ω)に代替して電流を測定したが約150μＡの値
が読まれた。約90分の間は殆ど一定な電流値(150μＡ)が読まれたが、時間が継
続経過しながら電流値が徐々に減り始め、減る程度が加速的に早くなった。 この際、再び電圧計を連結して測定してみたが、電圧が数mVに低下されている
ことに表われた。この際、試片の鏡面とアルミニウム針(38)との接触点には肉眼
では何らの痕跡も残っていなかった。(大気中の実験) この実験後、実験が(以後の実験では銀ペイスト(silver paste)は使用しない)
継続されたが、このような大きい電圧は再び発見できなかった。継続された実験
結果、単純な化学電池ではないとの結論を得、起電力が試片の鏡面に微細に分布
された金属痕跡がある時だけ表われ、金属痕跡が試片中に含浸されてなくなれば
起電力がなくなることを認知した。各種の半導体で同じ方式の実験をしてみた結
果、程度の差異はあるが微細金属粒子が表面に存在するとき起電力の発生は共通
的な現像であった。

【００５３】 Si(市販の98.5％ランプ(ramp)を同じサイズで作って白金(Pt)の微細粉末をこ
ずって約2年間観察したが微細金属電極が化学電池の消費材として作用するもの
ではないとの結論と湿気によって電圧差異があるとの結論を得、時間が過ぎる程
電流値が減ることと、Si表面に酸化膜が影響を及ぼすという結論を得た。微細金
属電極とSi面の間に酸化膜があっても同じ作用をするとの結論を得た。(大気中
の実験) Cu₂S-CuS-Ag₂Sの共用体試片はその表面の微細金属粒子が半導体層(36)内に含
浸する現像があり、湿気が多い程含浸速度が大きいことを認知した後、始めの実
験様相を理解するようになった。即ち、銅棒をこずって銅の微細粒子が表面に存
在するようになったが、起電力を起こすには余り大きいかったが、そのとき、実
験環境の湿度がその微細粒子を含浸させるに適合な数値であったし、観察してい
る間、微細粒子のサイズがだんだん減りながら電圧が表われ始め、偶然に微細粒
子の分布状態が良くなって其処に表われた電圧が殆ど全部観察されたことを理解
するようになった。 微細粒子がだんだん減りながら電圧の一層適当な値になり、それにしたがって、
電圧も上昇してから微細粒子がこれ以上減ると適当値から遠くなりながら、電圧
が減ることを分かるようになり、最後の急激な電圧下降状態から微細金属の粒子
のサイズが小さいであろうとの結論を得た。

【００５４】 実験を通して電流を流した後、電圧が減少してから時間が若干経過すると電圧
が回復されたのを観察し、化学電池の特性が加味されたことを分かったし、湿気
が大きい影響を与えることを認知した。 湿気のない状態の実験をするために実験環境を真空中と空気中で交互に実施し
た結果、特異な点は同じ実験で真空と空気中の起電力の方向が変わる現像である
。試片を幾度か変える間、空気中で大きい起電力を出すのは真空中でも比例して
大きい値を有する現像である。実験を繰り返す間、試片の起電力は二つの相反さ
れた起電力を有しているが、環境にしたがって、一方側が表われるのではないか
とする方向に傾いており10-3Torr程度の起電力と10-６Torr程度の起電力の値が2
0培も大きく表われることを観察した。 真空中では、微細粒子の含浸速度が顕著に減り出力電流値は一定に維持され、
化学電池の痕跡は殆どない。 真空中における実験で真空度を一定に維持すると出力電流も幾日間も同じ値で維
持するのを観察した。

【００５５】 10-６Torrで0.8mV、0.6μＡの電流を得た(電流計の抵抗は1000Ω)半導体層(36
)とアルミニウム針(38)との接触面の広さは正確には分からないが5μｍ×5μｍ
以下だと推定し、0.6μＡが25μｍ^２の面積に流れる時、単位cm²当たり流れる電
流量を計算してみると単位cm²当たり2.4Aの電流が流れることになる。 Si太陽電池を短絡したとき単位cm²当たり0.01ないし0.02Aの電流であり、直径
11.6mm、高さ3.4mmの水銀電池は最大許容電流0.0025A、電気容量0.07Ahという値
を有しており、2.4Aの電流で放電すると仮定すると、該水銀電池は105秒間だけ
電流が流れとの計算値が出る。実験に使用した試片も該水銀電池の容積程度であ
るが、2.4Aの電流で3日間だけ放電するとしても(実際ではもっとすることができ
る)72時間に該当し、電気量を計算すると水銀電池の電気量の2568倍となる。 よって、本発明の熱運動電子整流装置は既存の化学電池とは全く異なる別個の
起電装置ということを確認できる。

【００５６】 本発明者は次のようなモデル(model)を考えてみた。 半導体が極めて微細な金属粒子と接触しているとき、挙動を現在の科学知識に
よって推定してみた。 Ｐ形半導体層と金属層とが接触しており二つの物体の間の電位値がないとすれ
ば接触面から電子の出入は障壁なしに往来し出入りする数値は同じである(電位
差がないので)。しかし、金属層や半導体層のいずれかの一方が微細粒子になる
と事情は変わる。電子一つだけ微細粒子に行けば、微細粒子は電位を呈するよう
になり、その電位は粒子が少ない程大きくなる。(この部分を詳細に説明したも
のが同時性原理とその理論である。)(グラフＡ及び表１参照) ｐ形半導体層(１６)と金属微細粒子が接触した場合、金属粒子から半導体層(1
6)側に電子一つが移動すれば、該金属の微細粒子はｐ形半導体(16)対して高い電
位を有するようになり、このときには順方向になり、電子は直ぐ金属微細粒子側
に移動することができる。しかし、Ｐ形半導体層(16)から金属微細粒子側に電子
が移動した時には金属微細粒子は低い電位となり、P形半導体層(16)とは逆方向
となって戻ることが難しい。(真空中の場合)即ち、微細な面積の整流面は熱運動
電子を1方向に行かせる。

【００５７】 N 形の時には、反対現像が起こるであろう。微粒子が大きくなれば出入する電
子数の比率が同じくなるので、電圧の差が減り、粒子が余り少ないと電子一つに
よる電圧が余り高くなって電子が有するエネルギーでは力不足であるので電子が
移り行くこともできないようになり、起電力がなくなる。 実際では、数多い粒子があり、該粒子等の行動(位相と振動周期)はそれぞれ異
なる。しかし、電子を1方向に引導するという点では共通である。そして、金属粒
子が金属面とI体となれば、斯かる効果はありえない。 金属層(10)、障壁層(12)、微細金属粒子分布層(14)、半導体層(16)の接触から
なる一つの複合構成体が不規則的な熱運動電子の運動方向を1方向に整流するこ
とができ、それを利用して物体が有する熱エネルギーを直接電気エネルギーに転
換できる。

【００５８】 産業利用可能性について説明する。 以上、説明したとおり、本発明では、微細金属粒子分布層と半導体層の間で熱
運動電子の整流作用によって熱エネルギーを電気エネルギーに転換することが可
能であるので、常温で外部の他のエネルギーの供給無しに電気エネルギーを獲得
できるので次世代のエネルギー源に技術的な革新をもたらすことができる。 特に、均一のサイズと形状の数ｎｍから十数ｎｍの程度の直径の微細電極を均
一の間隔で其処に接触された半導体の中に含浸されないように配置すればその寿
命は殆ど永久的であり、性能は現在内燃機関の動力を代替する程度になるだろう
と期待する。燃料供給無しに周囲の空気を吸入してそこで熱を得て走行する自動
車、永久電源を内臓したコンピューター等も予想できる。先ず、小形の携帯用電
源の必要性が暴増する現時点において、無公害の永久電源の導入は産業全般に莫
大な影響を与えることと思われる。 上で説明した内容によって、半導体に関する基礎的知識だけあれば、熱運動電子
を整流できる装置を容易に変形することもできる。即ち、金属面と半導体微細粒
子を接触する方法(材質の反転)、ＰＮ 接合面(Ｐ−Ｎ junction)(または接触面)
に両半導体に一緒に接触する金属粒子を分布する方法(この場合は障壁膜を省略
できる。)、ＰＮ接合面(または接触面)からいずれかの1方を粒子とする方法、Ｐ
電導性構造とＮ電導性構造を直列に設計する方法、積重構造にするか、電圧減少
を収容すればオミック層を省略する等多様な構造を構想することができ、この構
造等は電子の整流方向が同じ方向になった微細な粒子の整流面の集合体から構成
されているとの点で共通性を持っている。

【００５９】 上記では、本発明の好ましき実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟
練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から
外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解で
きるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例による熱運動電子整流装置の構成を示した図面であ
る。

【図２】 本発明による熱エネルギーを電気エネルギーに転換するための実験装
置を示した図面である。

【図３】 微細な整流面が円形であると前提し、誘電率ε＝８であるとき、距離
31Åの一般コンデンサー(condenser)と仮定し、電子一つに電苛量によって表わ
れる電圧(Ｙ軸)と微細整流面の直径(Ｘ軸、単位＝10Å)との関係を表示したグラ
フである。

【図４】 常温において、電子等が有するエネルギー(Ｘ軸、単位kT)と該エネル
ギーが作り得る電圧(Y軸)を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第1金属層、 上記第1金属層の表面と接触した電子移動障壁層、 上記電子移動障壁層上に接触された多数個の粒子等が適切に配置された微細金
   属粒子分布層、 上記微細金属粒子等と接触した半導体層、 上記半導体層と接触したオミック層、および 上記オミック層と接触した第2金属層からなる微細な整流面の集合から構成さ
   れたことを特徴とする熱運動電子の整流構造体。
2. 【請求項２】 整流方向が同じ方向である微細な整流面等を、微細な整流面相互
   間は電気的に絶縁状態にし、微細な整流面等と一つの集電極の間は電気的に不完
   全な導通状態(障壁状態)にした熱運動電子の整流構造体。
3. 【請求項３】 熱運動電子の整流構造体を使用して熱運動電子を整流する方式に
   よって熱エネルギーを電気エネルギーに転換する方法。