JPH06257864A - 発熱装置 - Google Patents
発熱装置Info
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- JPH06257864A JPH06257864A JP5039987A JP3998793A JPH06257864A JP H06257864 A JPH06257864 A JP H06257864A JP 5039987 A JP5039987 A JP 5039987A JP 3998793 A JP3998793 A JP 3998793A JP H06257864 A JPH06257864 A JP H06257864A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に１０００℃以下の温度において、固体
（発熱体）中に水素を取り込ませ局部的に水素濃度を高
めることにより該発熱体を発熱させる新規な発熱装置を
提供する。 【構成】 本発明の発熱装置は、パラジウムおよびチタ
ンから選択される物質からなる第一の薄層と、この第一
の薄層を構成する物質よりも水素同位体の原子拡散係数
が小さい物質からなり、かつ第一の薄層の一方の表面を
覆う第二の薄層と、第一の薄層の他方の表面を覆いかつ
発熱反応に有効な触媒からなる第三の薄層とからなる発
熱体と；発熱体の第三の薄層側に水素同位体と水素同位
体および第三の薄層上で発熱反応を起こさせるための反
応ガスからなる混合ガスとから選択されるガスを供給循
環させるための供給循環手段と；発熱反応によって生じ
る生成物を除去するための生成物除去手段と；ガスの循
環によって生じる熱を回収する熱回収手段とからなるこ
とを特徴とする。
（発熱体）中に水素を取り込ませ局部的に水素濃度を高
めることにより該発熱体を発熱させる新規な発熱装置を
提供する。 【構成】 本発明の発熱装置は、パラジウムおよびチタ
ンから選択される物質からなる第一の薄層と、この第一
の薄層を構成する物質よりも水素同位体の原子拡散係数
が小さい物質からなり、かつ第一の薄層の一方の表面を
覆う第二の薄層と、第一の薄層の他方の表面を覆いかつ
発熱反応に有効な触媒からなる第三の薄層とからなる発
熱体と；発熱体の第三の薄層側に水素同位体と水素同位
体および第三の薄層上で発熱反応を起こさせるための反
応ガスからなる混合ガスとから選択されるガスを供給循
環させるための供給循環手段と；発熱反応によって生じ
る生成物を除去するための生成物除去手段と；ガスの循
環によって生じる熱を回収する熱回収手段とからなるこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に１０００℃以下の
温度において、固体中に水素を取り込ませ局部的に水素
濃度を高めることにより該固体を発熱させる発熱装置に
関するものである。
温度において、固体中に水素を取り込ませ局部的に水素
濃度を高めることにより該固体を発熱させる発熱装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１０００℃以下の温度において、固体
（発熱体）中で水素の関与した発熱反応を行わせる方法
としては、電気分解法と真空法とが従来から知られてい
る。
（発熱体）中で水素の関与した発熱反応を行わせる方法
としては、電気分解法と真空法とが従来から知られてい
る。
【０００３】まず電気分解法について説明する。この方
法は、重水（Ｄ2 Ｏ）の電気分解により発生した重水素
（Ｄ）をパラジウム（Ｐｄ）またはチタン（Ｔｉ）から
なる電極（発熱体）中に吸蔵させることによってこのＰ
ｄまたはＴｉからなる発熱体中の重水素濃度を上げて発
熱反応を起こさせるものである。しかし、電気分解法は
長時間の電気分解によるＰｄ電極等への重水素の自然蓄
積を行うものなので、重水素の蓄積速度を制御して高効
率の発熱反応を起こさせることが困難である。これに対
して真空法は、重水素の蓄積速度を制御することが可能
であり、重水素を積極的に蓄積させて高効率の発熱反応
を達成しようとするものである。具体的には、Ｐｄまた
はＴｉ板を発熱体とし、この発熱体に温度勾配、電位勾
配、圧力勾配等を施すことにより、軽水素または重水素
を吸蔵させて水素蓄積層を形成させることによって発熱
反応を起こさせるもので、電気分解法と同様に軽水素ま
たは重水素の充分な蓄積が発熱反応を効率的に行わせる
ための重要な要素となっている。
法は、重水（Ｄ2 Ｏ）の電気分解により発生した重水素
（Ｄ）をパラジウム（Ｐｄ）またはチタン（Ｔｉ）から
なる電極（発熱体）中に吸蔵させることによってこのＰ
ｄまたはＴｉからなる発熱体中の重水素濃度を上げて発
熱反応を起こさせるものである。しかし、電気分解法は
長時間の電気分解によるＰｄ電極等への重水素の自然蓄
積を行うものなので、重水素の蓄積速度を制御して高効
率の発熱反応を起こさせることが困難である。これに対
して真空法は、重水素の蓄積速度を制御することが可能
であり、重水素を積極的に蓄積させて高効率の発熱反応
を達成しようとするものである。具体的には、Ｐｄまた
はＴｉ板を発熱体とし、この発熱体に温度勾配、電位勾
配、圧力勾配等を施すことにより、軽水素または重水素
を吸蔵させて水素蓄積層を形成させることによって発熱
反応を起こさせるもので、電気分解法と同様に軽水素ま
たは重水素の充分な蓄積が発熱反応を効率的に行わせる
ための重要な要素となっている。
【０００４】図面を参照して従来の真空法を詳細に説明
する。
する。
【０００５】図２は、従来の真空法にもとづく発熱装置
の一例を概略的に説明するためのものである。図中、参
照符号１はＰｄ板、２は重水素原子の移動方向を示す矢
印、３はＭｎ酸化膜、４は酸化膜／Ｐｄ界面、５はＡｕ
薄膜カバー、６はヒータ、７は冷却装置、８は真空チェ
ンバー、９は排気装置、１０は高温側チェンバー（重水
素）、そして１１は低温側チェンバー（真空）である。
の一例を概略的に説明するためのものである。図中、参
照符号１はＰｄ板、２は重水素原子の移動方向を示す矢
印、３はＭｎ酸化膜、４は酸化膜／Ｐｄ界面、５はＡｕ
薄膜カバー、６はヒータ、７は冷却装置、８は真空チェ
ンバー、９は排気装置、１０は高温側チェンバー（重水
素）、そして１１は低温側チェンバー（真空）である。
【０００６】重水素の蓄積は以下のようにして行われ
る。すなわち、Ｐｄ板からなる発熱体１に重水素（Ｄ）
原子を吸蔵させた後、ヒータ６によって発熱体１の一端
部を熱し、一方でこの発熱体１の他端部を冷却装置７に
よって冷却する。また、発熱体１の高温となった端部に
連設された高温側チェンバー（重水素ガスチェンバー）
１０に重水素を充填し、また発熱体１の低温となった端
部に連設された低温側チェンバー（真空チェンバー）１
１を真空とする。こうして発熱体１内に温度勾配および
圧力勾配を形成することにより発熱体１の低温側端部表
面に向けて、すなわち矢印２方向へ重水素原子が移動拡
散する。重水素（Ｄ）原子は、発熱体１の低温側端部と
低温側チェンバー１１との境界面上に形成されたマンガ
ン（Ｍｎ）酸化膜３（Ｐｄより重水素の原子拡散係数の
小さい）によって発熱体１外方へのさらなる拡散の進行
が阻止される。そのため、酸化膜／Ｐｄ界面４近傍に蓄
積層が形成される。すなわち、吸蔵された重水素はこの
界面へ向って（矢印２方向）へ拡散して発熱体１内に局
在かつ濃縮化する。
る。すなわち、Ｐｄ板からなる発熱体１に重水素（Ｄ）
原子を吸蔵させた後、ヒータ６によって発熱体１の一端
部を熱し、一方でこの発熱体１の他端部を冷却装置７に
よって冷却する。また、発熱体１の高温となった端部に
連設された高温側チェンバー（重水素ガスチェンバー）
１０に重水素を充填し、また発熱体１の低温となった端
部に連設された低温側チェンバー（真空チェンバー）１
１を真空とする。こうして発熱体１内に温度勾配および
圧力勾配を形成することにより発熱体１の低温側端部表
面に向けて、すなわち矢印２方向へ重水素原子が移動拡
散する。重水素（Ｄ）原子は、発熱体１の低温側端部と
低温側チェンバー１１との境界面上に形成されたマンガ
ン（Ｍｎ）酸化膜３（Ｐｄより重水素の原子拡散係数の
小さい）によって発熱体１外方へのさらなる拡散の進行
が阻止される。そのため、酸化膜／Ｐｄ界面４近傍に蓄
積層が形成される。すなわち、吸蔵された重水素はこの
界面へ向って（矢印２方向）へ拡散して発熱体１内に局
在かつ濃縮化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図２に示した
従来の発熱装置では、重水素を蓄積するためにＰｄ１内
に温度勾配と圧力勾配を形成させる際に、冷却装置７、
ヒータ６および排気装置（ターボ分子ポンプ等）９など
の複雑かつ高価な設備が必要とされ、またこれらの装置
を動かすためのエネルギーが必要であり、さらに生成し
た熱の回収のために熱回収装置を別個に設ける必要があ
った。
従来の発熱装置では、重水素を蓄積するためにＰｄ１内
に温度勾配と圧力勾配を形成させる際に、冷却装置７、
ヒータ６および排気装置（ターボ分子ポンプ等）９など
の複雑かつ高価な設備が必要とされ、またこれらの装置
を動かすためのエネルギーが必要であり、さらに生成し
た熱の回収のために熱回収装置を別個に設ける必要があ
った。
【０００８】したがって、本発明の目的は、冷却機、ヒ
ータ、およびターボ分子ポンプなどの排気装置を設ける
ことなしにＰｄあるいはＴｉの薄層内に温度勾配と圧力
勾配を形成させ、この勾配を利用して軽水素あるいは重
水素あるいは三重水素が蓄積した層を形成させることに
よって発熱反応を起こさせるとともに、発生した熱を有
効に回収することが可能な発熱装置を提供することにあ
る。
ータ、およびターボ分子ポンプなどの排気装置を設ける
ことなしにＰｄあるいはＴｉの薄層内に温度勾配と圧力
勾配を形成させ、この勾配を利用して軽水素あるいは重
水素あるいは三重水素が蓄積した層を形成させることに
よって発熱反応を起こさせるとともに、発生した熱を有
効に回収することが可能な発熱装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の発熱装置は、パラジウムおよびチタンから選
択される物質からなる第一の薄層と、この第一の薄層を
構成する物質よりも水素同位体の原子拡散係数が小さい
物質からなり、かつ第一の薄層の一方の表面を覆う第二
の薄層と、第一の薄層の他方の表面を覆いかつ発熱反応
に有効な触媒からなる第三の薄層とからなる発熱体と；
発熱体の第三の薄層側に水素同位体と水素同位体および
第三の薄層上で発熱反応を起こさせるための反応ガスか
らなる混合ガスとから選択されるガスを供給循環させる
ための供給循環手段と；発熱反応によって生じる生成物
を除去するための生成物除去手段と；ガスの循環によっ
て生じる熱を回収する熱回収手段とからなることを特徴
とする。好ましくは、反応ガスは酸素および水素からな
る混合気体と酸素とからなる群から選択される物質であ
り、さらに第三の薄層はパラジウム−アルミナ触媒から
なることを特徴とする。また、好ましくは上述の発熱体
はチューブ状であることを特徴とする。
に本発明の発熱装置は、パラジウムおよびチタンから選
択される物質からなる第一の薄層と、この第一の薄層を
構成する物質よりも水素同位体の原子拡散係数が小さい
物質からなり、かつ第一の薄層の一方の表面を覆う第二
の薄層と、第一の薄層の他方の表面を覆いかつ発熱反応
に有効な触媒からなる第三の薄層とからなる発熱体と；
発熱体の第三の薄層側に水素同位体と水素同位体および
第三の薄層上で発熱反応を起こさせるための反応ガスか
らなる混合ガスとから選択されるガスを供給循環させる
ための供給循環手段と；発熱反応によって生じる生成物
を除去するための生成物除去手段と；ガスの循環によっ
て生じる熱を回収する熱回収手段とからなることを特徴
とする。好ましくは、反応ガスは酸素および水素からな
る混合気体と酸素とからなる群から選択される物質であ
り、さらに第三の薄層はパラジウム−アルミナ触媒から
なることを特徴とする。また、好ましくは上述の発熱体
はチューブ状であることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明にもとづく装置は、水素同位体（軽水
素、重水素あるいは三重水素、もしくはそれらの混合
物）に、反応によって発熱を生じる反応ガスを混合して
ＰｄあるいはＴｉの薄層の片側の表面に設けられた前記
発熱反応を促進する触媒層に供給し、そこで表面の前記
触媒の作用により発熱反応を行わせ、一方、前記Ｐｄあ
るいはＴｉの薄層の前記触媒層とは反対側の表面に設け
られたＰｄあるいはＴｉより軽水素あるいは重水素ある
いは三重水素の拡散係数が小さい層の側に熱媒を供給し
発生した熱を回収し、前記ＰｄあるいはＴｉ薄層に温度
勾配を形成させる。また、前記熱媒に比べて前記軽水素
あるいは重水素あるいは三重水素と反応ガスの混合ガス
の圧力を高く設定することによって、前記Ｐｄあるいは
Ｔｉ薄層内に圧力勾配を形成させる。その際、温度は前
記反応ガス供給量、前記軽水素あるいは重水素あるいは
三重水素供給量、および前記熱媒供給量で制御し、圧力
は供給ガスの圧力で制御する。前記熱媒、および前記軽
水素あるいは重水素あるいは三重水素と反応ガスとの混
合ガスを循環させることにより、重水素あるいは軽水素
あるいは三重水素の蓄積層が前記ＰｄあるいはＴｉ層と
前記これらの層より軽水素あるいは重水素あるいは三重
水素の拡散係数が小さい層との界面に形成され発熱反応
がおこる。この発熱反応によって生じた熱を循環された
前記熱媒と前記反応ガスを含む軽水素または重水素また
は三重水素を熱交換器で熱交換させることにより連続的
に回収する。従来の技術とは、温度勾配をつけるため
に、ヒータの代わりに反応ガスによる発熱反応を、冷却
器の代わりに熱媒を利用する点が異なる。また、循環さ
せた熱媒と軽水素あるいは重水素あるいは三重水素と反
応ガスとの混合ガスを熱交換器で熱交換させて熱回収を
行う点も異なる。なお、反応ガスは最初に温度勾配を生
じさせるために使用するが、重水素または三重水素によ
る発熱反応が生じた場合にはその影響はほとんどなくな
るのでその供給は停止する。
素、重水素あるいは三重水素、もしくはそれらの混合
物）に、反応によって発熱を生じる反応ガスを混合して
ＰｄあるいはＴｉの薄層の片側の表面に設けられた前記
発熱反応を促進する触媒層に供給し、そこで表面の前記
触媒の作用により発熱反応を行わせ、一方、前記Ｐｄあ
るいはＴｉの薄層の前記触媒層とは反対側の表面に設け
られたＰｄあるいはＴｉより軽水素あるいは重水素ある
いは三重水素の拡散係数が小さい層の側に熱媒を供給し
発生した熱を回収し、前記ＰｄあるいはＴｉ薄層に温度
勾配を形成させる。また、前記熱媒に比べて前記軽水素
あるいは重水素あるいは三重水素と反応ガスの混合ガス
の圧力を高く設定することによって、前記Ｐｄあるいは
Ｔｉ薄層内に圧力勾配を形成させる。その際、温度は前
記反応ガス供給量、前記軽水素あるいは重水素あるいは
三重水素供給量、および前記熱媒供給量で制御し、圧力
は供給ガスの圧力で制御する。前記熱媒、および前記軽
水素あるいは重水素あるいは三重水素と反応ガスとの混
合ガスを循環させることにより、重水素あるいは軽水素
あるいは三重水素の蓄積層が前記ＰｄあるいはＴｉ層と
前記これらの層より軽水素あるいは重水素あるいは三重
水素の拡散係数が小さい層との界面に形成され発熱反応
がおこる。この発熱反応によって生じた熱を循環された
前記熱媒と前記反応ガスを含む軽水素または重水素また
は三重水素を熱交換器で熱交換させることにより連続的
に回収する。従来の技術とは、温度勾配をつけるため
に、ヒータの代わりに反応ガスによる発熱反応を、冷却
器の代わりに熱媒を利用する点が異なる。また、循環さ
せた熱媒と軽水素あるいは重水素あるいは三重水素と反
応ガスとの混合ガスを熱交換器で熱交換させて熱回収を
行う点も異なる。なお、反応ガスは最初に温度勾配を生
じさせるために使用するが、重水素または三重水素によ
る発熱反応が生じた場合にはその影響はほとんどなくな
るのでその供給は停止する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明にもとづく発熱装置の一実施例
の概略的構成をするための模式図である。
の概略的構成をするための模式図である。
【００１２】本発明による発熱装置は、容器３０と、こ
の容器３０内に収納された発熱体３１と、この発熱体３
１の外側に、重水素と、酸素および軽水素からなる反応
ガスとを供給するための配管３２と、反応ガスの貯蔵タ
ンク３３と、重水素の貯蔵タンク３４と、重水素および
反応ガスの供給量と供給圧力とを制御するための制御装
置３５と、重水素および反応ガスの供給を行うポンプ３
６と、重水素と反応ガスとからなる混合ガスの熱交換を
行う熱交換器３７と、反応生成物である水蒸気を除去す
るための凝縮器３８と、金属ナトリウム、水蒸気、空気
等の熱媒を発熱体３１の内側に供給するための配管３９
と、熱媒タンク４０と、熱媒の供給量および供給圧力を
制御するための制御装置４１と、熱媒の供給を行うポン
プ４２と、熱媒の熱交換を行う熱交換器４３とから構成
される。
の容器３０内に収納された発熱体３１と、この発熱体３
１の外側に、重水素と、酸素および軽水素からなる反応
ガスとを供給するための配管３２と、反応ガスの貯蔵タ
ンク３３と、重水素の貯蔵タンク３４と、重水素および
反応ガスの供給量と供給圧力とを制御するための制御装
置３５と、重水素および反応ガスの供給を行うポンプ３
６と、重水素と反応ガスとからなる混合ガスの熱交換を
行う熱交換器３７と、反応生成物である水蒸気を除去す
るための凝縮器３８と、金属ナトリウム、水蒸気、空気
等の熱媒を発熱体３１の内側に供給するための配管３９
と、熱媒タンク４０と、熱媒の供給量および供給圧力を
制御するための制御装置４１と、熱媒の供給を行うポン
プ４２と、熱媒の熱交換を行う熱交換器４３とから構成
される。
【００１３】本実施例で用いられる発熱体３１は以下の
ようにして製造される。すなわち、パラジウム（Ｐｄ）
チューブ４４の内表面に、Ｐｄに比べて重水素の拡散係
数が小さいＡｕの薄膜を蒸着、スパッタ、イオンプレー
ティング、メッキ等によって被覆し、また同様にしてパ
ラジウムのバイブの外表面にＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 薄膜を蒸
着、スパッタ、イオンプレーティング、メッキ等によっ
て被覆する。
ようにして製造される。すなわち、パラジウム（Ｐｄ）
チューブ４４の内表面に、Ｐｄに比べて重水素の拡散係
数が小さいＡｕの薄膜を蒸着、スパッタ、イオンプレー
ティング、メッキ等によって被覆し、また同様にしてパ
ラジウムのバイブの外表面にＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 薄膜を蒸
着、スパッタ、イオンプレーティング、メッキ等によっ
て被覆する。
【００１４】次に上述の構成からなる発熱装置の使用方
法について説明する。
法について説明する。
【００１５】発熱体３１を容器３０内に配置し、発熱体
３１の外側の容器３０内を重水素、または重水素、酸素
および水素からなる混合ガスが流れるように、重水素
と、酸素および軽水素からなる反応ガスとの混合ガスの
配管３２を容器３０に接続する。また、熱媒が発熱体３
１の内部に流れるように熱媒の配管３９を接続する。熱
媒と重水素あるいは重水素と酸素および軽水素からなる
反応ガスとの混合ガスが容器内で混じりあわないように
熱媒の配管３９と発熱体３１の接続部は完全にシールす
る。重水素の貯蔵タンク３４と酸素と軽水素からなる反
応ガスの貯蔵タンク３３を配管３２によって制御装置３
５と接続する。制御装置３５を配管３２によってポンプ
３６と接続する。ポンプ３６は発熱体３１が内部に置か
れた容器３０と配管３２によって接続する。容器３０を
熱交換器３７と配管３２によって接続する。熱交換器３
７を凝縮器３８と配管３２によって接続する。凝縮器３
８を配管３２によって制御装置３５と接続する。一方、
熱媒の貯蔵タンク４０と制御装置４１とは配管３９で互
いに接続される。制御装置４１をポンプ４２と配管３９
によって接続される。ポンプ４２を容器３０を通して発
熱体３１と配管３９で接続する。発熱体３１を容器３０
を通して熱交換器４３と配管３９で接続する。熱交換器
４３を制御装置４１と配管３９で接続する。
３１の外側の容器３０内を重水素、または重水素、酸素
および水素からなる混合ガスが流れるように、重水素
と、酸素および軽水素からなる反応ガスとの混合ガスの
配管３２を容器３０に接続する。また、熱媒が発熱体３
１の内部に流れるように熱媒の配管３９を接続する。熱
媒と重水素あるいは重水素と酸素および軽水素からなる
反応ガスとの混合ガスが容器内で混じりあわないように
熱媒の配管３９と発熱体３１の接続部は完全にシールす
る。重水素の貯蔵タンク３４と酸素と軽水素からなる反
応ガスの貯蔵タンク３３を配管３２によって制御装置３
５と接続する。制御装置３５を配管３２によってポンプ
３６と接続する。ポンプ３６は発熱体３１が内部に置か
れた容器３０と配管３２によって接続する。容器３０を
熱交換器３７と配管３２によって接続する。熱交換器３
７を凝縮器３８と配管３２によって接続する。凝縮器３
８を配管３２によって制御装置３５と接続する。一方、
熱媒の貯蔵タンク４０と制御装置４１とは配管３９で互
いに接続される。制御装置４１をポンプ４２と配管３９
によって接続される。ポンプ４２を容器３０を通して発
熱体３１と配管３９で接続する。発熱体３１を容器３０
を通して熱交換器４３と配管３９で接続する。熱交換器
４３を制御装置４１と配管３９で接続する。
【００１６】発熱体３１の外側の容器に重水素、酸素お
よび軽水素からなる反応ガスをポンプ３６で供給し、触
媒表面で酸素と軽水素から水ができる発熱反応をおこさ
せ３００℃程度まで加熱する。その後反応ガスの供給を
止め、重水素だけを供給し、室温まで冷却する過程で発
熱体のＰｄチューブ４４内に重水素を吸蔵させる。その
際、触媒層４５は多孔性であるので、重水素の吸蔵には
支障にならない。発熱体３１の内側には、金属ナトリウ
ム、水、空気等の熱媒を流すことによって冷却を行う。
Ｐｄチューブ４４に重水素を吸蔵させた後、再び重水素
に反応ガスを混合して供給し、Ｐｄチューブ４４の外表
面の触媒層４５で発熱反応を起こさせることによって昇
温するとともに、熱媒を流すことによりＰｄチューブ４
４の内側の冷却を行う。そこで、発熱体３１の外側と内
側で温度勾配が生じる。軽水素と酸素の発熱反応生成部
である水蒸気は凝縮器で除去する。水蒸気を除去した反
応ガスと重水素の混合ガスは、制御装置３５でその供給
量と供給圧力を制御し、不足分を反応ガスの貯蔵タンク
３３と重水素の貯蔵タンク３４から補給しながら、ポン
プ３６によって再び容器３０に供給される。熱媒も制御
装置４１で供給量と供給圧力を制御しながら循環され
る。また、熱媒に比べて、重水素と反応ガスの混合ガス
の供給圧力を高めてやることにより発熱体３１の外側と
内側で圧力勾配が生じる。この温度勾配と圧力勾配を駆
動力として、Ｐｄチューブ４４内に蓄積された重水素が
内側に向って拡散する。しかし、Ｐｄチューブ４４の内
表面はＰｄよりも重水素の原子拡散係数が小さいＡｕ層
４６で覆われているので、Ｐｄチューブ４４とＡｕ層４
６の界面に重水素が蓄積しそこでこれらの反応による発
熱が起こる。発生した熱は、熱交換器４３で熱媒の熱交
換を行うことにより回収される。熱媒はポンプ３６で循
環される。また、重水素の発熱反応により生成した熱
は、重水素または重水素と反応ガスの混合ガスもポンプ
３６で循環させ、熱交換器３７で熱交換を行うことによ
っても回収される。重水素の発熱反応は、酸素と軽水素
の発熱反応に比べて発熱量が大きいので、重水素の発熱
反応が起こった場合には、反応ガスの供給を制御装置３
５で停止する。すなわち、反応ガスの酸素と軽水素によ
る発熱反応は、重水素の発熱反応を起こさせるためのト
リガーとして使用される。本装置は、重水素のＰｄ中へ
の吸蔵と水素蓄積による発熱反応を前述した方法で繰り
返すことによって、熱源として何回も使用することがで
きる。なお、水素の爆発限界は４〜７５％であるので、
重水素と反応ガスを混合する場合には、爆発の危険性を
避けるため重水素と軽水素合計の全体に対する割合は４
〜７５％の範囲内に入らないようにする。
よび軽水素からなる反応ガスをポンプ３６で供給し、触
媒表面で酸素と軽水素から水ができる発熱反応をおこさ
せ３００℃程度まで加熱する。その後反応ガスの供給を
止め、重水素だけを供給し、室温まで冷却する過程で発
熱体のＰｄチューブ４４内に重水素を吸蔵させる。その
際、触媒層４５は多孔性であるので、重水素の吸蔵には
支障にならない。発熱体３１の内側には、金属ナトリウ
ム、水、空気等の熱媒を流すことによって冷却を行う。
Ｐｄチューブ４４に重水素を吸蔵させた後、再び重水素
に反応ガスを混合して供給し、Ｐｄチューブ４４の外表
面の触媒層４５で発熱反応を起こさせることによって昇
温するとともに、熱媒を流すことによりＰｄチューブ４
４の内側の冷却を行う。そこで、発熱体３１の外側と内
側で温度勾配が生じる。軽水素と酸素の発熱反応生成部
である水蒸気は凝縮器で除去する。水蒸気を除去した反
応ガスと重水素の混合ガスは、制御装置３５でその供給
量と供給圧力を制御し、不足分を反応ガスの貯蔵タンク
３３と重水素の貯蔵タンク３４から補給しながら、ポン
プ３６によって再び容器３０に供給される。熱媒も制御
装置４１で供給量と供給圧力を制御しながら循環され
る。また、熱媒に比べて、重水素と反応ガスの混合ガス
の供給圧力を高めてやることにより発熱体３１の外側と
内側で圧力勾配が生じる。この温度勾配と圧力勾配を駆
動力として、Ｐｄチューブ４４内に蓄積された重水素が
内側に向って拡散する。しかし、Ｐｄチューブ４４の内
表面はＰｄよりも重水素の原子拡散係数が小さいＡｕ層
４６で覆われているので、Ｐｄチューブ４４とＡｕ層４
６の界面に重水素が蓄積しそこでこれらの反応による発
熱が起こる。発生した熱は、熱交換器４３で熱媒の熱交
換を行うことにより回収される。熱媒はポンプ３６で循
環される。また、重水素の発熱反応により生成した熱
は、重水素または重水素と反応ガスの混合ガスもポンプ
３６で循環させ、熱交換器３７で熱交換を行うことによ
っても回収される。重水素の発熱反応は、酸素と軽水素
の発熱反応に比べて発熱量が大きいので、重水素の発熱
反応が起こった場合には、反応ガスの供給を制御装置３
５で停止する。すなわち、反応ガスの酸素と軽水素によ
る発熱反応は、重水素の発熱反応を起こさせるためのト
リガーとして使用される。本装置は、重水素のＰｄ中へ
の吸蔵と水素蓄積による発熱反応を前述した方法で繰り
返すことによって、熱源として何回も使用することがで
きる。なお、水素の爆発限界は４〜７５％であるので、
重水素と反応ガスを混合する場合には、爆発の危険性を
避けるため重水素と軽水素合計の全体に対する割合は４
〜７５％の範囲内に入らないようにする。
【００１７】なお、熱交換器で回収した熱は、例えば吸
収式冷凍機を介して空調に利用することが可能である。
収式冷凍機を介して空調に利用することが可能である。
【００１８】本実施例では重水素について述べたが、軽
水素あるいは三重水素を用いても同様の効果が得られ
る。また、Ｐｄの代わりにＴｉを用いても同様な効果が
得られる。さらに、反応ガスとして酸素ガスだけを用い
ても、重水素と間での発熱反応が生じるので、同様な効
果が得られる。これは、重水素は軽水素の同位体であ
り、軽水素とは中性子数が違うだけで化学的性質に最も
関係の深い核外電子数は同じであるので、軽水素と重水
素の化学的性質は同じと見てよいためである。発熱反応
には水素と酸素の反応以外の反応を用いてもよい。ただ
し、触媒層には固有の発熱反応に有効な触媒を用いなけ
ればならない。本実施例の発熱体は、Ｐｄチューブの内
表面にＰｄよりも重水素の拡散係数の小さいＡｕ薄膜を
形成させ、Ｐｄチューブの外表面にＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触
媒層を設けたが、逆でもよい。ただし、その場合にはＰ
ｄチューブの内側に重水素、酸素、および軽水素の混合
ガスを流し、Ｐｄチューブの外側に熱媒を流す。
水素あるいは三重水素を用いても同様の効果が得られ
る。また、Ｐｄの代わりにＴｉを用いても同様な効果が
得られる。さらに、反応ガスとして酸素ガスだけを用い
ても、重水素と間での発熱反応が生じるので、同様な効
果が得られる。これは、重水素は軽水素の同位体であ
り、軽水素とは中性子数が違うだけで化学的性質に最も
関係の深い核外電子数は同じであるので、軽水素と重水
素の化学的性質は同じと見てよいためである。発熱反応
には水素と酸素の反応以外の反応を用いてもよい。ただ
し、触媒層には固有の発熱反応に有効な触媒を用いなけ
ればならない。本実施例の発熱体は、Ｐｄチューブの内
表面にＰｄよりも重水素の拡散係数の小さいＡｕ薄膜を
形成させ、Ｐｄチューブの外表面にＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触
媒層を設けたが、逆でもよい。ただし、その場合にはＰ
ｄチューブの内側に重水素、酸素、および軽水素の混合
ガスを流し、Ｐｄチューブの外側に熱媒を流す。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
循環させる熱媒と、反応ガスを含む水素同位体（軽水
素，重水素または三重水素）の供給量、供給圧力、反応
ガス量を制御することによって、簡単にＰｄあるいはＴ
ｉの薄層内に所定の温度勾配と圧力勾配を形成させ、水
素同位体の該薄層内における局部的な蓄積による発熱を
起こさせるとともに、この発生した熱を循環させた熱媒
と水素同位体を用いて効率的に回収し利用することが可
能であり、専用のヒータ、冷却器、排気装置が不要な発
熱と熱回収を一体化したコンパクトな発熱装置を実現す
ることができる。
循環させる熱媒と、反応ガスを含む水素同位体（軽水
素，重水素または三重水素）の供給量、供給圧力、反応
ガス量を制御することによって、簡単にＰｄあるいはＴ
ｉの薄層内に所定の温度勾配と圧力勾配を形成させ、水
素同位体の該薄層内における局部的な蓄積による発熱を
起こさせるとともに、この発生した熱を循環させた熱媒
と水素同位体を用いて効率的に回収し利用することが可
能であり、専用のヒータ、冷却器、排気装置が不要な発
熱と熱回収を一体化したコンパクトな発熱装置を実現す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例を説明する図である。
【図２】従来の真空法における重水素の蓄積を模式的に
説明する図である。
説明する図である。
１ Ｐｄ板（発熱体） ２ 重水素原子の移動方向を示す矢印 ３ Ｍｎ酸化膜 ４ 酸化膜／Ｐｄ界面 ５ Ａｕ薄膜カバー ６ ヒータ ７ 冷却装置 ８ 真空チェンバー ９ 排気装置 １０ 高温側チェンバー（重水素） １１ 低温側チェンバー（真空） ３０ 容器 ３１ 発熱体 ３２ 配管 ３３ 反応ガスの貯蔵タンク ３４ 重水素の貯蔵タンク ３５ 制御装置 ３６ ポンプ ３７ 熱交換器 ３８ 凝縮器 ３９ 配管 ４０ 熱媒タンク ４１ 制御装置 ４２ ポンプ ４３ 熱交換器 ４４ Ｐｄチューブ ４５ Ｐｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層 ４６ Ａｕ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石沢 真樹 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 竹野 和彦 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 正代 尊久 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 パラジウムおよびチタンから選択される
物質からなる第一の薄層と、前記第一の薄層を構成する
物質よりも水素同位体の原子拡散係数が小さい物質から
なり、かつ前記第一の薄層の一方の表面を覆う第二の薄
層と、前記第一の薄層の他方の表面を覆い、かつ発熱反
応に有効な触媒からなる第三の薄層とからなる発熱体
と、 前記発熱体の第三の薄層側に水素同位体と前記水素同位
体および前記第三の薄層上で発熱反応を起こさせるため
の反応ガスからなる混合ガスとから選択されるガスを供
給循環させるための供給循環手段と、 前記発熱反応によって生じる生成物を除去するための生
成物除去手段と、 前記ガスの循環によって生じる熱を回収する熱回収手段
とからなることを特徴とする発熱装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記反応
ガスは酸素および水素からなる混合気体と酸素とからな
る群から選択される物質であり、さらに前記第三の薄層
はパラジウム−アルミナ触媒からなることを特徴とする
発熱装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記発熱
体はチューブ状であることを特徴とする発熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039987A JP2920860B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 発熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039987A JP2920860B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 発熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257864A true JPH06257864A (ja) | 1994-09-16 |
| JP2920860B2 JP2920860B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=12568299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5039987A Expired - Fee Related JP2920860B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 発熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920860B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103328906A (zh) * | 2010-10-19 | 2013-09-25 | 麦克罗斯卡尔第二有限公司 | 一种产生热能的方法 |
| WO2018062115A1 (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱システム |
| CN110440471A (zh) * | 2015-12-15 | 2019-11-12 | 绿净星球股份有限公司 | 发热系统 |
| WO2021100784A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱装置、熱利用システムおよびフィルム状発熱体 |
| WO2021187286A1 (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-23 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| WO2021187284A1 (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-23 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| JP2021148304A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| JP2021148307A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| WO2021200843A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱装置 |
| WO2022234797A1 (ja) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱装置 |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP5039987A patent/JP2920860B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| RU2756166C2 (ru) * | 2016-09-28 | 2021-09-28 | Клин Плэнет Инк. | Тепловыделяющая система |
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| CN109716040A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-05-03 | 绿净星球股份有限公司 | 发热系统 |
| WO2018062115A1 (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱システム |
| WO2021100784A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱装置、熱利用システムおよびフィルム状発熱体 |
| EP4063319A4 (en) * | 2019-11-19 | 2023-12-20 | Clean Planet Inc. | HEAT GENERATING DEVICE, HEAT UTILIZATION SYSTEM AND FILM-TYPE HEAT GENERATING ELEMENT |
| WO2021187284A1 (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-23 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| JP2021148304A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| JP2021148307A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| WO2021187286A1 (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-23 | 三浦工業株式会社 | ボイラ |
| US11326772B2 (en) | 2020-03-16 | 2022-05-10 | Miura Co., Ltd. | Boiler with a heat generation body that stores hydrogen |
| WO2021200843A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱装置 |
| EP4130605A4 (en) * | 2020-03-31 | 2024-04-17 | Clean Planet Inc | HEAT PRODUCTION DEVICE |
| WO2022234797A1 (ja) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 株式会社クリーンプラネット | 発熱装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2920860B2 (ja) | 1999-07-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |