TW202316604A - 發熱裝置及發熱元件之冷卻方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠快速地冷卻發熱元件之發熱裝置及發熱元件之冷卻方法。發熱裝置1具備：發熱元件5，其形成為能夠吸藏氫，利用氫之量子擴散過程中發生之發熱反應而發熱；加熱器6，其加熱發熱元件5而使發熱元件5中發生氫之量子擴散；容器2，其收容發熱元件5與加熱器6；排熱介質流通部35，其使排熱介質於設置在容器2之外周之循環路徑33中流通；惰性氣體供給部41，其將冷卻發熱元件5之惰性氣體供給至容器2內；冷卻液供給部51，其將冷卻發熱元件5之冷卻液供給至容器2內；及容器打開部61，其將容器2打開。

Description

發熱裝置及發熱元件之冷卻方法

本發明係關於一種發熱裝置及發熱元件之冷卻方法。

提出使氫吸藏於鈀合金等氫吸藏合金，利用氫進行量子擴散之過程中發生之發熱反應而獲得熱能。於專利文獻1中揭示有藉由利用加熱器加熱吸藏有氫之發熱元件並且進行抽真空，而使氫量子擴散，產生加熱器之加熱溫度以上之過剩熱。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2019-168221號公報

[發明所欲解決之問題]

於專利文獻1揭示之發熱裝置中，於穩定運轉時，重複加熱器之作動與停止，藉此，控制發熱元件中之發熱反應而於預先規定之範圍內控制發熱元件之溫度。

然而，有時發熱元件之發熱量會因各種因素而變得過大。於該情形時，擔心僅藉由使加熱器停止並不能使發熱元件中之發熱反應停止，發熱元件之溫度繼續上升而導致發熱元件熔解。

因此，本發明之目的在於提供一種能夠快速地冷卻發熱元件之發熱裝置及發熱元件之冷卻方法。 [解決問題之技術手段]

本發明之發熱裝置具備：發熱元件，其形成為能夠吸藏氫，利用上述氫之量子擴散過程中發生之發熱反應而發熱；加熱器，其加熱上述發熱元件而使上述發熱元件中發生上述氫之量子擴散；容器，其收容上述發熱元件與上述加熱器；排熱介質流通部，其使排熱介質於設置在上述容器之外周之循環路徑中流通；惰性氣體供給部，其將冷卻上述發熱元件之惰性氣體供給至上述容器內；冷卻液供給部，其將冷卻上述發熱元件之冷卻液供給至上述容器內；及容器打開部，其將上述容器打開。

又，本發明係一種方法，其冷卻發熱元件，上述發熱元件形成為能夠吸藏氫，利用藉由加熱器之熱實現之上述氫之量子擴散過程中發生之發熱反應而發熱，該方法係使於設置在收容上述發熱元件之容器之外周的循環路徑中流通之排熱介質之流量增加，使上述排熱介質之流量增加後，將冷卻上述發熱元件之惰性氣體供給至上述容器內，將上述惰性氣體供給至上述容器內之後，將上述容器打開，並且將冷卻上述發熱元件之冷卻液供給至上述容器內。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種能夠快速地冷卻發熱元件之發熱裝置及發熱元件之冷卻方法。

以下，基於圖式對本發明之實施方式進行詳細敍述。

(1)本發明之發熱裝置之整體構成 圖1係表示本發明之發熱裝置1之構成之概略圖。如圖1所示，發熱裝置1具有被導入有助於發熱之氫系氣體之容器2、及設置於容器2之內部之發熱構造體3。發熱裝置1係於氫系氣體被導入至容器2之後，於發熱構造體3中利用加熱器6加熱發熱元件5(下述)，藉此，發熱元件5產生加熱溫度以上之過剩熱。作為導入至容器2之氫系氣體，可應用氘氣及/或天然氫氣。再者，天然氫氣係指含有99.985%以上之氕氣之氫系氣體。

容器2例如由不鏽鋼(SUS306或SUS316)等形成。容器2具有筒狀之容器本體2a、及能夠將容器本體2a之開口開閉地設置於容器本體2a之蓋部2b。於蓋部2b將容器本體2a之開口關閉之狀態下，能夠使容器2之內部成為密閉空間。於蓋部2b將容器本體2a之開口打開之狀態下，容器2打開。容器本體2a具有由科伐玻璃(Kovar Glass)等透明構件形成之窗部2c，能夠維持容器2內之密封狀態，並且作業人員能夠直接目視確認容器2內之情況。

容器本體2a經由氫系氣體導入路徑16而與氫系氣體供給部15連接。雖未圖示，但氫系氣體供給部15例如具有收容氫系氣體之罐、及將收容於罐中之氫系氣體送出至氫系氣體導入路徑16之泵等。藉由氫系氣體供給部15，將氫系氣體通過氫系氣體導入路徑16導入至容器2之內部。當固定量之氫系氣體貯存於容器2之內部時，將設置於氫系氣體導入路徑16之調整閥17a、17b關閉，停止自氫系氣體導入路徑16向容器2之內部導入氫系氣體。

又，容器本體2a經由排氣路徑18而與真空排氣部19連接。雖未圖示，但真空排氣部19例如具有乾式泵。藉由真空排氣部19之驅動，將容器2內之氣體通過排氣路徑18排出至容器2外。如此，於發熱裝置1中能夠進行容器2之真空排氣及壓力調整等。於排氣路徑18設置有調整閥17c，當關閉調整閥17c時，停止自容器2排出氣體。

於容器2中設置有複數個溫度測定部11a、11b、12，能夠藉由溫度測定部11a、11b、12測定容器2內之溫度。於該實施方式之情形時，溫度測定部11a、11b沿著容器本體2a之內壁設置，能夠測定該內壁之溫度。溫度測定部12設置於發熱構造體3中保持發熱元件5之保持器4，能夠測定保持器4處之溫度。

加熱器6例如係板狀之陶瓷加熱器。加熱器6經由配線10a、10b而連接於外部之加熱電源13，將發熱元件5加熱至特定溫度。加熱器6內置有熱電偶，能夠藉由熱電偶進行溫度測定。加熱器6係於對向之平面分別設置有例如由SiO ₂等形成之基板7，進而，於該等基板7之表面分別設置有板狀之發熱體5。藉此，發熱構造體3具有加熱器6介隔基板7被發熱體5夾住之構成。於配線10a、10b設置有電流電壓計14，施加至加熱器6之輸入電流、輸入電力由電流電壓計14測定。藉由加熱器6加熱發熱元件5時之加熱溫度根據構成發熱元件5之氫吸藏金屬之種類而不同，但至少為300℃以上，較佳為500℃以上，進而較佳為600℃以上。

於容器本體2a之外周呈螺旋狀設置有循環路徑33。被發熱元件5產生之熱加熱之排熱介質於循環路徑33中流通。循環路徑33可包含與容器本體2a鄰接設置之高溫側路徑、及設置於高溫側路徑之外側之低溫側路徑。

於循環路徑33設置有對經加熱之排熱介質之熱進行熱電轉換之熱電轉換器34。又，於循環路徑33設置有使排熱介質於循環路徑33中流通之排熱介質流通部35。雖未圖示，但排熱介質流通部35例如具有將排熱介質送出至循環路徑33之泵。於循環路徑33中流通之排熱介質之流量可藉由排熱介質流通部35而變更。作為排熱介質，可使用氣體或液體，較佳為熱導率優異且具有化學穩定性者。作為氣體，例如可使用氦氣、氬氣、氫氣、氮氣、水蒸氣、空氣、二氧化碳等。作為液體，例如可使用水、熔鹽(KNO ₃(40%)-NaNO ₃(60%)等)、液體金屬(Pb等)等。又，作為排熱介質，亦可使用使固體粒子分散於氣體或液體中所得之混相之排熱介質。固體粒子係金屬、金屬化合物、合金、陶瓷等。作為金屬，可使用銅、鎳、鈦、鈷等。作為金屬化合物，可使用上述金屬之氧化物、氮化物、矽化物等。作為合金，可使用不鏽鋼、鉻鉬鋼等。作為陶瓷，可使用氧化鋁等。再者，於循環路徑33包含高溫側路徑與低溫側路徑之情形時，亦可於高溫側路徑與低溫側路徑中流通不同之排熱介質。

(2)關於發熱元件 接下來，參照圖2對發熱元件5進行說明。圖2(a)係表示發熱元件5之剖面構成之剖視圖，圖2(b)係供說明多層膜25中產生之過剩熱之概略圖。

如圖2(a)所示，發熱元件5具有包含氫吸藏金屬、氫吸藏合金或質子導電體之基座22、及成膜於基座22之表面之多層膜25。多層膜25由基座22支持。作為成為基座22之氫吸藏金屬，可應用Ni、Pd、V、Nb、Ta、Ti，又，作為成為基座22之氫吸藏合金，可應用LaNi ₅、CaCu ₅、MgZn ₂、ZrNi ₂、ZrCr ₂、TiFe、TiCo、Mg ₂Ni、Mg ₂Cu。作為質子導電體，例如可應用BaCeO ₃系(例如Ba(Ce _0.95Y _0.05)O _{3 － 6})、SrCeO ₃系(例如Sr(Ce _0.95Y _0.05)O _{3 － 6})、CaZrO ₃系(例如CaZr _0.95Y _0.05O _{3 － α})、SrZrO ₃系(例如SrZr _0.9Y _0.1O _{3 － α})、βAl ₂O ₃、βGa ₂O ₃。

多層膜25包含含有氫吸藏金屬或氫吸藏合金之第1層23、及含有與第1層23不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷之第2層24。第1層23與第2層24係交替地積層，於第1層23與第2層24之間形成有異種物質界面26。

第1層23例如較理想為包含Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、及其等之合金中之任一者。作為第1層23之合金，可為於Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中添加有添加元素之合金，特理想為包含Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金。

第2層24例如較理想為包含Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、及SiC中之任一者。作為第2層24之合金，可為於Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中添加有添加元素之合金，特理想為包含Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金。

作為第1層23與第2層24之組合，將元素之種類表示為「第1層23-第2層24」時，較理想為Pd-Ni、Ni-Cu、Ni-Cr、Ni-Fe、Ni-Mg、Ni-Co。又，將第2層24設為陶瓷時，「第1層23-第2層24」較理想為Ni-SiC。

第1層23及第2層24較理想為維持不表現塊體特性之奈米構造，因此，第1層23及第2層24之厚度較佳為未達1000 nm。進而，為了維持完全不表現塊體特性之奈米構造，第1層23及第2層24之厚度更理想為未達500 nm。

發熱元件5設為如下構成，即，第1層23及第2層24以奈米大小(未達1000 nm)之膜厚形成，且該等第1層23及第2層24交替地成膜，藉此，氫(氫原子)能夠透過第1層23及第2層24間之各異種物質界面26。

圖2(b)係示出如下情況之概略圖，即，將第1層23及第2層24設為面心立方構造之氫吸藏金屬，第1層23中之金屬晶格中之氫透過異種物質界面26而移動至第2層24之金屬晶格中。

當氫系氣體被導入至容器2(參照圖1)之內部時，氫(氘或氕)被發熱元件5之多層膜25及基座22吸藏。即便停止向容器2之內部導入氫系氣體，多層膜25及基座22亦維持吸藏有氫之狀態。當開始利用加熱器6(參照圖1)加熱發熱元件5時，多層膜25及基座22中吸藏之氫被釋放，一面於多層膜25內跳躍(hopping)，一面進行量子擴散。

已知氫較輕，一面於某物質A與物質B中之氫所佔據之位置(八面體或四面體位置)跳躍，一面逐漸進行量子擴散。藉由在真空狀態下利用加熱器6對發熱元件5進行加熱，從而氫利用量子擴散而透過第1層23及第2層24間之異種物質界面26，或者，氫於異種物質界面26擴散而於發熱元件5中產生加熱溫度以上之過剩熱。換言之，發熱元件5利用氫之量子擴散過程中發生之發熱反應而發熱。

於圖2所示之例中，複數個第1層23及複數個第2層24交替地積層，多層膜25具有2個以上之異種物質界面26。本發明不限於此，亦可為第1層23及第2層24各設置有至少1層，且異種物質界面26為1個。即，多層膜25只要具有1個以上之異種物質界面26即可。

圖2(a)及圖2(b)所示之發熱元件5能夠以如下方式製造。首先，準備板狀之基座22，然後，使用蒸鍍裝置，使成為第1層23及第2層24之氫吸藏金屬或氫吸藏合金為氣相狀態，藉由凝聚或吸附而於基座22上逐漸交替地成膜第1層23及第2層24。藉此，能夠製造發熱元件5。

作為成膜第1層23及第2層24之蒸鍍裝置，可應用利用物理方法使氫吸藏金屬或氫吸藏合金蒸鍍之物理蒸鍍裝置。作為物理蒸鍍裝置，較佳為藉由濺鍍使氫吸藏金屬或氫吸藏合金逐漸沈積於基座22上之濺鍍裝置、或真空蒸鍍裝置、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置。又，亦可藉由電鍍法使氫吸藏金屬或氫吸藏合金逐漸析出至基座22上，而交替地成膜第1層23及第2層24。

再者，較理想為於製造發熱元件5時於真空狀態下連續地成膜第1層23及第2層24，使得於第1層23及第2層24間不形成自然氧化膜而僅形成異種物質界面26。

(3)關於發熱元件之冷卻 於發熱裝置1中，於穩定運轉時，重複加熱器6之作動與停止，藉此，控制發熱元件5中之發熱反應而於預先規定之範圍內控制發熱元件5之溫度。然而，有時發熱元件5之發熱量會因各種因素而變得過大。於該情形時，僅藉由使加熱器6停止並不能使發熱元件5中之發熱反應停止，而無法降低發熱元件5之溫度。

於發熱裝置1中，藉由以下所示之構成，能夠快速地冷卻發熱元件5。以下，對冷卻發熱元件5之構成進行詳細敍述。

如圖1所示，發熱裝置1具備：惰性氣體供給部41，其經由惰性氣體導入路徑42而連接於容器本體2a；冷卻液供給部51，其經由冷卻液導入路徑52而連接於容器本體2a；及容器打開部61，其連結於蓋部2b。

雖未圖示，但惰性氣體供給部41例如具有收容將發熱元件5冷卻之惰性氣體之罐、及將收容於罐中之惰性氣體送出至惰性氣體導入路徑42之泵等。藉由惰性氣體供給部41，將惰性氣體通過惰性氣體導入路徑42導入至容器2之內部。

當惰性氣體被導入至容器2之內部時，形成自發熱元件5朝向惰性氣體之散熱路徑。即，追加發熱元件5之散熱路徑。其結果，來自發熱元件5之輻射熱釋放量增加，而冷卻發熱元件5。惰性氣體係指反應性遠低於氧氣之氣體，例如指氮氣、二氧化碳氣體、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣。

雖未圖示，但冷卻液供給部51例如具有收容將發熱元件5冷卻之冷卻液之罐、及將收容於罐中之冷卻液送出至冷卻液導入路徑52之泵等。藉由冷卻液供給部51，將冷卻液通過冷卻液導入路徑52導入至容器2之內部。

當冷卻液被導入至容器2之內部時，形成自發熱元件5朝向冷卻液之散熱路徑。即，追加發熱元件5之散熱路徑。其結果，來自發熱元件5之輻射熱釋放量增加，而冷卻發熱元件5。冷卻液之熱容量較惰性氣體大，因此，冷卻效果高於惰性氣體。因此，能夠更快速地冷卻發熱元件5。

冷卻液較佳為包含1E-3 mol/dm ³以上之鋅離子(Zn ⁺)之含鋅溶液。由於鋅具有阻礙氫之量子擴散之性質，故藉由將含鋅溶液導入至容器2，而鋅離子吸附於發熱元件5之表面，能夠使氫之量子擴散停止，從而能夠使發熱元件5之發熱反應停止。因此，能夠更快速地冷卻發熱元件5。

冷卻液有時於發熱元件5之冷卻時被加熱，發生相變而變成蒸氣。於該情形時，若繼續將容器2保持為密閉狀態，則有容器2之內壓急遽上升而容器2產生破裂之虞。

容器打開部61係為了防止容器2之內壓急遽上升而設置。雖未圖示，但容器打開部61例如具有將蓋部2b開閉之致動器。當藉由容器打開部61將蓋部2b打開時，容器2打開。藉由將容器2打開，即便冷卻液變成蒸氣，亦能夠防止容器2之內壓急遽上升。因此，能夠於容器2不產生破損之情況下冷卻發熱元件5。

再者，藉由利用排熱介質流通部35使於循環路徑33中流通之排熱介質之流量增加，亦能夠冷卻發熱元件5。具體而言，藉由使排熱介質之流量增加而將容器2之外壁冷卻，因此，來自發熱元件5之輻射熱釋放量增加。其結果，將發熱元件5冷卻。

如此，發熱裝置1具備排熱介質流通部35、惰性氣體供給部41、冷卻液供給部51及容器打開部61。因此，當發熱元件5中之發熱量變得過大時，亦能夠使來自發熱元件5之輻射熱釋放量增加。因此，能夠快速地冷卻發熱元件5。

發熱裝置1進而具備控制排熱介質流通部35、惰性氣體供給部41、冷卻液供給部51及容器打開部61之控制部70。控制部70例如係具備執行控制程式等之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、記憶由CPU執行之控制程式之ROM(Read-Only Memory，唯讀記憶體)、記憶CPU之運算結果等之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)的微電腦。控制部70可由1個微電腦構成，亦可包括複數個微電腦。

控制部70根據由溫度測定部12測量之溫度，階段性地控制排熱介質流通部35、惰性氣體供給部41、冷卻液供給部51及容器打開部61。

具體而言，控制部70於由溫度測定部12測量之溫度已達到預先規定之第1閾值時，藉由排熱介質流通部35使排熱介質之流量增加。藉此，將容器2冷卻，來自發熱元件5之輻射熱釋放量增加。因此，能夠減緩已超過第1閾值之發熱元件5之溫度上升。

控制部70於由溫度測定部12測量之溫度已達到大於第1閾值之第2閾值時，藉由惰性氣體供給部41將惰性氣體供給至容器2內。藉此，追加發熱元件5之散熱路徑，來自發熱元件5之輻射熱釋放量進一步增加。因此，能夠進一步減緩已超過第2閾值之發熱元件5之溫度上升。

控制部70於由溫度測定部12測量之溫度已達到大於第2閾值之第3閾值時，藉由容器打開部61將容器2打開，並且藉由冷卻液供給部51將冷卻液供給至容器2內。由於冷卻液之熱容量較惰性氣體大，故來自發熱元件5之輻射熱釋放量進一步增加。因此，能夠快速地冷卻發熱元件5。

又，於導入冷卻液之前，藉由排熱介質流通部35及惰性氣體供給部41減緩了發熱元件5之溫度上升。因此，能夠於利用冷卻液冷卻發熱元件5時防止冷卻液之急遽加熱。因此，能夠抑制冷卻液之蒸氣化。

進而，於導入冷卻液時，藉由容器打開部61將容器2打開。因此，能夠防止伴隨冷卻液之蒸氣化而產生之容器2之內壓之急遽上升。因此，能夠於不使容器2產生破損之情況下冷卻發熱元件5。

於蒸氣之控制下，由溫度測定部12測量之溫度在達到第2閾值之前開始降低時，即，僅藉由使排熱介質之流量增加便使發熱元件5停止發熱時，無需供給惰性氣體。同樣地，由溫度測定部12測量之溫度在達到第3閾值之前開始降低時，即，僅藉由將惰性氣體供給至容器2內便使發熱元件5停止發熱時，無需供給冷卻液。

再者，控制部70不限於根據由溫度測定部12測量之溫度而階段性地控制排熱介質流通部35、惰性氣體供給部41、冷卻液供給部51及容器打開部61的形態，亦可為隨著時間經過而階段性地控制排熱介質流通部35、惰性氣體供給部41、冷卻液供給部51及容器打開部61的形態。具體而言，亦可使排熱介質之流量增加，於經過特定時間後，將惰性氣體供給至容器2內。同樣地，亦可將惰性氣體供給至容器2內，於經過特定時間後，將冷卻液供給至容器2內。

又，於循環路徑33包含高溫側路徑與低溫側路徑之情形時，於穩定運轉時，藉由排熱介質流通部35使流經高溫側路徑之排熱介質之流量固定，並增減流經低溫側路徑之排熱介質之流量，藉此，能夠使來自發熱元件5之輻射熱釋放量增減而於預先規定之範圍內控制發熱元件5之溫度。

於由溫度測定部12測量之溫度已達到預先規定之第1閾值時，將流經高溫側路徑之排熱介質與流經低溫側路徑之排熱介質之各流量設為最大(步驟1)。藉此，將容器2冷卻，來自發熱元件5之輻射熱釋放量增加，從而能夠減緩發熱元件5之溫度上升。

於由溫度測定部12測量之溫度已達到大於第1閾值且小於第2閾值之第4閾值時，將流經高溫側路徑及低溫側路徑之排熱介質切換成熱容量較大且冷卻效果較高之排熱介質(例如水)(步驟2)。藉此，來自發熱元件5之輻射熱釋放量進一步增加，從而能夠進一步減緩已超過第4閾值之發熱元件5之溫度上升。

於由溫度測定部12測量之溫度已達到大於第4閾值之第2閾值時，如上所述，藉由惰性氣體供給部41將惰性氣體供給至容器2內(步驟3)。藉此，來自發熱元件5之輻射熱釋放量進一步增加，從而能夠進一步減緩已超過第2閾值之發熱元件5之溫度上升。

於由溫度測定部12測量之溫度已達到大於第2閾值之第3閾值時，如上所述，藉由容器打開部61將容器2打開，並且藉由冷卻液供給部51將冷卻液供給至容器2內(步驟4)。藉此，來自發熱元件5之輻射熱釋放量進一步增加，從而能夠快速地冷卻發熱元件5。

以上，對本發明之實施方式及實施例進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式及實施例，能夠於本發明之主旨之範圍內適當變更。

[第1變化例] 於上述實施方式中，對發熱元件5具有將第1層23及第2層24交替地積層而成之多層膜25之例進行了說明，但本發明不限於此，亦可為圖3所示之發熱元件5A。發熱元件5A除了積層第1層23及第2層24以外，還具有多層膜25A，該多層膜25A係藉由積層包含與該等第1層23及第2層24不同種類之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷之第3層24a而形成。作為第3層24a，較理想為與第1層23及第2層24同樣地，厚度未達1000 nm。

此種設置有第3層24a之發熱元件5A具有如下構成，即，設為於基座22上依序積層第1層23、第2層24、第1層23、及第3層24a並使第1層23介置於第2層24與第3層24a間的積層構成，且重複設置有該4層之積層構成。於此種構成中，氫亦藉由量子擴散而透過第1層23與第2層24間之異種物質界面26及第1層23與第3層24a間之異種物質界面，藉此，能夠產生加熱溫度以上之過剩熱。

例如，作為第3層24a，較理想為Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、SiC、CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者。作為第3層24a之合金，可為於Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中添加有添加元素之合金，但理想的是以包含Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金尤佳。其中，設置有包含CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者之第3層24a之情形時，發熱元件5中之氫之吸藏量增加，能夠增加透過異種物質界面之氫之量，相應地，能夠獲得較高之過剩熱。

但是，由於CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO難以使氫透過，故包含該等CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者之第3層24a較理想為將厚度設為未達1000 nm、尤其10 nm以下而形成得極薄。包含CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者之第3層24a亦可不形成為完整之膜狀而形成為島嶼狀。又，第1層23及第3層24a亦較理想為於維持真空狀態之情況下連續地成膜，於第1層23與第3層24a間不形成自然氧化膜而製作異種物質界面。

再者，作為設置有第3層24a之發熱元件5A，亦可為如下構成，即，改變圖3之第2層24及第3層24a之順序等，設為以任意順序積層第2層24及第3層24a且使第1層23介置於第2層24與第3層24a間的積層構成，且重複設置有該4層之積層構成。又，第3層24a只要於發熱元件5A形成1層以上即可。

尤其是，作為第1層23、第2層24及第3層24a之組合，將元素之種類表示為「第1層23-第3層24a-第2層24」時，較理想為Pd-CaO-Ni、Pd-Y ₂O ₃-Ni、Pd-TiC-Ni、Pd-LaB ₆-Ni、Ni-CaO-Cu、Ni-Y ₂O ₃-Cu、Ni-TiC-Cu、Ni-LaB ₆-Cu、Ni-Co-Cu、Ni-CaO-Cr、Ni-Y ₂O ₃-Cr、Ni-TiC-Cr、Ni-LaB ₆-Cr、Ni-CaO-Fe、Ni-Y ₂O ₃-Fe、Ni-TiC-Fe、Ni-LaB ₆-Fe、Ni-Cr-Fe、Ni-CaO-Mg、Ni-Y ₂O ₃-Mg、Ni-TiC-Mg、Ni-LaB ₆-Mg、Ni-CaO-Co、Ni-Y ₂O ₃-Co、Ni-TiC-Co、Ni-LaB ₆-Co、Ni-CaO-SiC、Ni-Y ₂O ₃-SiC、Ni-TiC-SiC、Ni-LaB ₆-SiC。

[第2變化例] 亦可使用圖4所示之發熱元件5B。發熱元件5B具有多層膜25B，該多層膜25B係藉由除了積層第1層23、第2層24及第3層24a以外，進而積層包含與第1層23、第2層24及第3層24a不同種類之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷之第4層24b而形成。第4層24b較理想為與第1層23或第2層24、第3層24a同樣地，厚度未達1000 nm。

例如，作為第4層24b，可為Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、CO、其等之合金、SiC、CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者。作為第4層24b之合金，可為於Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中添加有添加元素之合金，但理想的是以包含Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金尤佳。

設置有第4層24b之發熱元件5B較理想為如下構成，即，設為第2層24、第3層24a、第4層24b以任意順序積層且於該等第2層24、第3層24a、第4層24b各自之間設置有第1層23的積層構成，且重複設置有該等6層之積層構成。即，較理想為按照如圖4所示之第1層23、第2層24、第1層23、第3層24a、第1層23、第4層24b之順序或其他並未圖示之第1層23、第4層24b、第1層23、第3層24a、第1層23、第2層24之順序等積層而成的發熱元件5B。又，第4層24b只要於發熱元件5B形成1層以上即可。

尤其是，作為第1層23、第2層24、第3層24a、及第4層24b之組合，將元素之種類表示為「第1層23-第4層24b-第3層24a-第2層24」時，較理想為Ni-CaO-Cr-Fe、Ni-Y ₂O ₃-Cr-Fe、Ni-TiC-Cr-Fe、Ni-LaB ₆-Cr-Fe。

於設置有包含CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者之第4層24b時，發熱元件5B中之氫之吸藏量增加，而能夠增加透過異種物質界面之氫之量，相應地，能夠獲得較高之過剩熱。包含該等CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者之第4層24b較理想為將厚度設為未達1000 nm、尤其10 nm以下而形成得極薄。包含CaO、Y ₂O ₃、TiC、LaB ₆、SrO、BaO中之任一者之第4層24b亦可不形成為完整之膜狀而形成為島嶼狀。又，第1層23及第4層24b亦較理想為於維持真空狀態之情況下連續地成膜，於第1層23與第4層24b間不形成自然氧化膜而製作異種物質界面。

1:發熱裝置 2:容器 2a:容器本體 2b:蓋部 2c:窗部 3:發熱構造體 4:保持器 5,5A,5B:發熱元件 6:加熱器 7:基板 10a:配線 10b:配線 11a,11b,12:溫度測定部 13:加熱電源 14:電流電壓計 15:氫系氣體供給部 16:氫系氣體導入路徑 17a:調整閥 17b:調整閥 17c:調整閥 18:排氣路徑 19:真空排氣部 22:基座 23:第1層 24:第2層 24a:第3層 24b:第4層 25:多層膜 25A:多層膜 25B:多層膜 26:異種物質界面 33:循環路徑 34:熱電轉換器 35:排熱介質流通部 41:惰性氣體供給部 42:惰性氣體導入路徑 51:冷卻液供給部 52:冷卻液導入路徑 61:容器打開部 70:控制部

圖1係表示本發明之發熱裝置之構成之概略圖。 圖2(a)係表示發熱元件之剖面構成之剖視圖，(b)係供說明多層膜中產生之過剩熱之概略圖。 圖3係用以對具有第1層、第2層及第3層之第1變化例之發熱元件進行說明之說明圖。 圖4係用以對具有第1層、第2層、第3層及第4層之第2變化例之發熱元件進行說明之說明圖。

1:發熱裝置

2:容器

2a:容器本體

2b:蓋部

2c:窗部

3:發熱構造體

4:保持器

5:發熱元件

6:加熱器

7:基板

10a:配線

10b:配線

11a:溫度測定部

11b:溫度測定部

12:溫度測定部

13:加熱電源

14:電流電壓計

15:氫系氣體供給部

16:氫系氣體導入路徑

17a:調整閥

17b:調整閥

17c:調整閥

18:排氣路徑

19:真空排氣部

33:循環路徑

34:熱電轉換器

35:排熱介質流通部

41:惰性氣體供給部

42:惰性氣體導入路徑

51:冷卻液供給部

52:冷卻液導入路徑

61:容器打開部

70:控制部

Claims (6)

1. 一種發熱裝置，其具備： 發熱元件，其形成為能夠吸藏氫，利用上述氫之量子擴散過程中發生之發熱反應而發熱； 加熱器，其加熱上述發熱元件而使上述發熱元件中發生上述氫之量子擴散； 容器，其收容上述發熱元件與上述加熱器； 排熱介質流通部，其使排熱介質於設置在上述容器之外周之循環路徑中流通； 惰性氣體供給部，其將冷卻上述發熱元件之惰性氣體供給至上述容器內； 冷卻液供給部，其將冷卻上述發熱元件之冷卻液供給至上述容器內；及 容器打開部，其將上述容器打開。
2. 如請求項1之發熱裝置，其中 上述冷卻液供給部向上述容器內供給含鋅溶液作為上述冷卻液。
3. 如請求項1或2之發熱裝置，其進而具備控制上述排熱介質流通部、上述惰性氣體供給部、上述冷卻液供給部及上述容器打開部之控制部， 上述控制部係藉由上述排熱介質流通部使上述排熱介質之流量增加，繼而，藉由上述惰性氣體供給部將上述惰性氣體供給至上述容器內，其後，藉由上述容器打開部將上述容器打開，並且藉由上述冷卻液供給部將上述冷卻液供給至上述容器內。
4. 如請求項3之發熱裝置，其進而具備測定上述容器內部之溫度之溫度測定部， 上述控制部係於由上述溫度測定部測量之溫度已達到預先規定之第1閾值時，藉由上述排熱介質流通部使上述排熱介質之流量增加，於由上述溫度測定部測量之溫度已達到大於上述第1閾值之第2閾值時，藉由上述惰性氣體供給部將上述惰性氣體供給至上述容器內，於由上述溫度測定部測量之溫度已達到大於上述第2閾值之第3閾值時，藉由上述容器打開部將上述容器打開，並且藉由上述冷卻液供給部將上述冷卻液供給至上述容器內。
5. 一種發熱元件之冷卻方法，其係冷卻發熱元件之方法，上述發熱元件形成為能夠吸藏氫，利用藉由加熱器之熱實現之上述氫之量子擴散過程中發生之發熱反應而發熱， 該發熱元件之冷卻方法係使於設置在收容上述發熱元件之容器之外周的循環路徑中流通之排熱介質之流量增加， 使上述排熱介質之流量增加後，將冷卻上述發熱元件之惰性氣體供給至上述容器內， 將上述惰性氣體供給至上述容器內之後，將上述容器打開，並且將冷卻上述發熱元件之冷卻液供給至上述容器內。
6. 如請求項5之發熱元件之冷卻方法，其中 使用含鋅溶液作為上述冷卻液。

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