TWI765198B - 熱利用系統及發熱裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種利用廉價、清潔且安全之熱能源之新穎之熱利用系統及發熱裝置。熱利用系統10具備：發熱體14，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱；密閉容器15，其具有由發熱體14分隔之第1室21及第2室22；及溫度調節部16，其調節發熱體14之溫度。第1室21與第2室22氫之壓力不同。發熱體14具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於支持體之多層膜。多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。

Description

熱利用系統及發熱裝置
本發明係關於一種熱利用系統及發熱裝置。
近年來，已報告有藉由使用氫吸藏金屬等進行氫之吸藏與釋放而產生熱之發熱現象(例如參照非專利文獻1)。氫由於可自水中生成，故作為資源取之不盡且廉價，且不會產生二氧化碳等溫室效應氣體，因此，被視為清潔之能源。又，使用氫吸藏金屬等之發熱現象不同於核分裂反應，由於沒有連鎖反應，因此被認為安全。藉由氫之吸藏與釋放而產生之熱直接以熱之形式加以利用，除此以外，亦可轉換為電力加以利用，因此，作為有效之熱能源而被期待。 [先前技術文獻] [非專利文獻]
[非專利文獻1] A. Kitamura. et. al “Brief summary of latest experimental results with a mass-flow calorimetry system for anomalous heat effect of nano-composite metals under D(H)-gas charging” CURRENT SCIENCE, VOL. 108, NO. 4, p.589-593, 2015.
[發明所欲解決之問題]
然而，熱能源之主流依然為火力發電或核動力發電。因此，就環境問題或能源問題之觀點而言，期望利用廉價、清潔且安全之熱能源且先前不存在之新穎之熱利用系統及發熱裝置。
因此，本發明之目的在於提供一種利用廉價、清潔、安全之熱能源之新穎之熱利用系統及發熱裝置。 [解決問題之技術手段]
本發明之熱利用系統具備：發熱體，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱；密閉容器，其具有由上述發熱體分隔之第1室及第2室；溫度調節部，其調節上述發熱體之溫度；及熱利用裝置，其利用藉由上述發熱體之熱而被加熱之熱介質作為熱源；上述第1室與上述第2室係上述氫之壓力不同，上述發熱體具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於上述支持體之多層膜，且上述多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與上述第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。
本發明之另一熱利用系統具備：發熱單位，其具有藉由氫之吸藏與釋放而產生熱之發熱體、收容上述發熱體之密閉容器、向上述密閉容器之內部導入氫系氣體之氣體導入部、將上述密閉容器之內部之上述氫系氣體向上述密閉容器之外部排出之氣體排出部、檢測上述發熱體之溫度之溫度感測器、及設置於上述氣體導入部且藉由將沿上述氣體導入部流通之上述氫系氣體加熱而將上述發熱體加熱之加熱器；及控制部，其藉由基於上述溫度感測器檢測出之溫度控制上述加熱器而調節上述發熱體之溫度；上述密閉容器具有由上述發熱體分隔之第1室及第2室，上述第1室與上述第2室係上述氫之壓力不同，上述發熱體具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於上述支持體之多層膜，且上述多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與上述第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。
本發明之發熱裝置具備：發熱體，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱；密閉容器，其具有由上述發熱體分隔之第1室及第2室；及溫度調節部，其調節上述發熱體之溫度；上述第1室與上述第2室係上述氫之壓力不同，上述發熱體具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於上述支持體之多層膜，且上述多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與上述第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。 [發明之效果]
根據本發明，利用藉由氫之吸藏與釋放而產生熱之發熱體作為熱能源，因此，可廉價、清潔且安全地供給能源。
[第1實施形態] 如圖1所示，熱利用系統10具備發熱裝置11與熱利用裝置12。熱利用系統10係藉由發熱裝置11產生之熱將下述熱介質加熱，將經加熱之熱介質作為熱源而使熱利用裝置12作動。
發熱裝置11具備發熱體14、密閉容器15、溫度調節部16、氫循環管線17及控制部18。
發熱體14收容於密閉容器15，且藉由下述之溫度調節部16之加熱器16b而加熱。發熱體14係藉由氫之吸藏與釋放而產生加熱器16b之加熱溫度以上之熱(以下，稱為過剩熱)。發熱體14藉由產生過剩熱而將熱介質加熱至例如50℃以上1500℃以下之範圍內之溫度。於該例中，發熱體14形成為具有正面及背面之板狀。關於發熱體14之詳細構成，將利用其他圖式於下文進行敍述。
密閉容器15係中空之容器，於內部收容發熱體14。密閉容器15例如由不鏽鋼等形成。於該例中，密閉容器15設為具有和與發熱體14之正面或背面正交之方向平行之長度方向之形狀。於密閉容器15之內部設置有用以設置發熱體14之設置部20。
密閉容器15具有由發熱體14分隔之第1室21及第2室22。第1室21係由作為發熱體14之一面之正面與密閉容器15之內表面所形成。第1室21具有與下述之氫循環管線17連接之導入口23。對於第1室21，經由導入口23導入沿氫循環管線17流通之氫系氣體。第2室22係由作為發熱體14之另一面之背面與密閉容器15之內表面所形成。第2室22具有與氫循環管線17連接之回收口24。第2室22之氫系氣體經由回收口24回收至氫循環管線17。
第1室21藉由導入氫系氣體而升壓。第2室22藉由回收氫系氣體而減壓。藉此，第1室21之氫之壓力高於第2室22之氫之壓力。第1室21之氫之壓力例如設為100[kPa]。第2室22之氫之壓力例如設為1×10-4 [Pa]以下。第2室22亦可設為真空狀態。如此，第1室21與第2室22係氫之壓力不同。因此，密閉容器15之內部設為於發熱體14之兩側產生壓力差之狀態。
若於發熱體14之兩側產生壓力差，則於發熱體14中配置於高壓側之一面(正面)，氫系氣體中所含之氫分子吸附，該氫分子解離成2個氫原子。解離後之氫原子滲入至發熱體14之內部。即，於發熱體14吸藏氫。氫原子擴散並通過發熱體14之內部。於發熱體14中配置於低壓側之另一面(背面)，已通過發熱體14之氫原子再鍵結而成為氫分子並釋放。即，自發熱體14釋放氫。如此，發熱體14使氫自高壓側向低壓側透過。「透過」係指於發熱體之一面吸藏氫，並自發熱體之另一面釋放氫。發熱體14將於下文進行詳細敍述，藉由吸藏氫而發熱，又，藉由釋放氫亦發熱。因此，發熱體14藉由氫透過而產生熱。再者，於以下之說明中，關於發熱體，有時將「氫透過」記載為「氫系氣體透過」。
於第1室21之內部設置有檢測該第1室21之內部之壓力之壓力感測器(未圖示)。於第2室22之內部設置有檢測該第2室22之內部之壓力之壓力感測器(未圖示)。設置於第1室21與第2室22之各壓力感測器係與控制部18電性連接，將與檢測出之壓力對應之信號輸出至控制部18。
溫度調節部16調節發熱體14之溫度，並維持為對發熱而言適當的溫度。發熱體14中對發熱而言適當的溫度例如為50℃以上1500℃以下之範圍內。
溫度調節部16具有溫度感測器16a與加熱器16b。溫度感測器16a檢測發熱體14之溫度。溫度感測器16a例如為熱電偶，且設置於密閉容器15之設置部20。溫度感測器16a係與控制部18電性連接，將與檢測出之溫度對應之信號輸出至控制部18。
加熱器16b將發熱體14加熱。加熱器16b例如係電阻發熱式之電熱線，捲繞於密閉容器15之外周。加熱器16b係與電源26電性連接，藉由自電源26輸入電力而發熱。加熱器16b亦可為以覆蓋密閉容器15之外周之方式配置之電爐。
氫循環管線17設置於密閉容器15之外部，連接第1室21與第2室22，使包含氫之氫系氣體於密閉容器15之內部與外部之間循環。氫循環管線17具有緩衝罐28、導入管線29、回收管線30及過濾器31。雖於圖1中未圖示，但熱利用系統10具備用以對氫循環管線17供給氫系氣體之供給管線、及用以自氫循環管線17將氫系氣體排出之排氣管線，例如於熱利用系統10開始作動時自供給管線向氫循環管線17供給氫系氣體，於熱利用系統10停止作動時將氫循環管線17之氫系氣體向排氣管線排出。
緩衝罐28貯存氫系氣體。氫系氣體係包含氫之同位素之氣體。作為氫系氣體，使用氘氣與氕氣之至少任一者。氕氣包含天然存在之氕與氘之混合物、即氕之豐度比為99.985%且氘之豐度比為0.015%之混合物。氫系氣體之流量之變動係由緩衝罐28吸收。
導入管線29連接緩衝罐28與第1室21之導入口23，將緩衝罐28中貯存之氫系氣體向第1室21導入。導入管線29具有壓力調整閥32。壓力調整閥32將自緩衝罐28輸送之氫系氣體減壓至特定之壓力。壓力調整閥32與控制部18電性連接。
回收管線30連接第2室22之回收口24與緩衝罐28，將經由發熱體14自第1室21向第2室22透過之氫系氣體回收並送回至緩衝罐28。回收管線30具有循環泵33。循環泵33將第2室22之氫系氣體向回收管線30回收，升壓至特定之壓力並輸送至緩衝罐28。作為循環泵33，例如使用金屬伸縮泵。循環泵33與控制部18電性連接。
過濾器31係用以將氫系氣體中所含之雜質去除者。此處，氫透過發熱體14之透過量(以下，稱為氫透過量)係由發熱體14之溫度、發熱體14之兩面側之壓力差及發熱體14之正面狀態而定。於氫系氣體中包含雜質之情形時，有雜質附著於發熱體14之正面而發熱體14之正面狀態變差之情況。於發熱體14之正面附著有雜質之情形時，發熱體14之正面之氫分子之吸附及解離受到阻礙，而氫透過量減少。作為阻礙發熱體14之正面之氫分子之吸附及解離者，例如考慮水(包含水蒸氣)、烴(甲烷、乙烷、甲醇、乙醇等)、C、S、及Si。認為水係自密閉容器15之內壁等釋放、或設置於密閉容器15之內部之構件中所含之氧化皮膜由氫還原所得者。認為烴、C、S及Si自設置於密閉容器15之內部之各種構件釋放。因此，過濾器31至少將作為雜質之水(包含水蒸氣)、烴、C、S及Si去除。過濾器31藉由將氫系氣體中所含之雜質去除，而抑制發熱體14中之氫透過量之減少。
控制部18控制熱利用系統10之各部之動作。控制部18例如主要具備運算裝置(Central Processing Unit，中央處理單元)、讀出專用記憶體(Read Only Memory，唯讀記憶體)或隨機存取記憶體(Random Access Memory)等記憶部等。於運算裝置，例如使用記憶部中儲存之程式或資料等執行各種運算處理。
控制部18係與溫度感測器16a、電源26、壓力調整閥32及循環泵33電性連接。控制部18藉由調整加熱器16b之輸入電力、密閉容器15之壓力等，而進行發熱體14產生之過剩熱之輸出之控制。
控制部18具有作為基於溫度感測器16a檢測出之溫度進行加熱器16b之輸出之控制之輸出控制部的功能。控制部18藉由控制電源26並調節對加熱器16b之輸入電力而將發熱體14維持為對發熱而言適當的溫度。
控制部18係基於藉由設置於第1室21與第2室22之各壓力感測器(未圖示)檢測出之壓力，控制壓力調整閥32及循環泵33，藉此，調整於第1室21與第2室22之間產生之氫之壓力差。
控制部18進行使氫吸藏於發熱體14之氫吸藏步驟、及使氫自發熱體14釋放之氫釋放步驟。於本實施形態中，控制部18藉由在第1室21與第2室22之間產生氫之壓力差，而同時進行氫吸藏步驟與氫釋放步驟。控制部18係使氫系氣體自導入管線29導入至第1室21，且使第2室22之氫系氣體回收至回收管線30，藉此，將第1室21設為較第2室22高之壓力，維持同時進行發熱體14之正面之氫之吸藏與發熱體14之背面之氫之釋放之狀態。於本發明中，同時係指完全同時、或少至可視為實質上同時之程度之時間以內。藉由同時進行氫吸藏步驟與氫釋放步驟，而氫連續地透過發熱體14，因此，可於發熱體14有效率地產生過剩熱。再者，控制部18亦可交替地反覆進行氫吸藏步驟與氫釋放步驟。即，控制部18亦可首先藉由進行氫吸藏步驟而使氫吸藏於發熱體14，然後，藉由進行氫釋放步驟而使發熱體14中吸藏之氫釋放。藉由如此交替地反覆進行氫吸藏步驟與氫釋放步驟，亦可自發熱體14產生過剩熱。
發熱裝置11係因在隔著發熱體14而配置之第1室21與第2室22之間產生氫之壓力差，而氫透過發熱體14，產生過剩熱。
熱利用裝置12利用藉由發熱體14之熱而被加熱之熱介質作為熱源。作為熱介質，可使用氣體或液體，較佳為熱導率優異且化學性穩定者。作為氣體，例如可使用氦氣或氬氣等稀有氣體、氫氣、氮氣、水蒸氣、空氣、二氧化碳、形成氫化物之氣體等。作為液體，例如可使用水、熔鹽(KNO3 (40%)-NaNO3 (60%)等)、液體金屬(Pb等)等。又，作為熱介質，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。於該例中，使用氦氣作為熱介質。
熱利用裝置12具有收納容器41、熱介質流通部42、燃氣渦輪機43、蒸汽發生器44、蒸汽渦輪機45、史特林引擎46及熱電轉換器47。於圖1中，熱利用裝置12具有燃氣渦輪機43、蒸汽發生器44、蒸汽渦輪機45、史特林引擎46及熱電轉換器47，亦可將其等任意地組合而構成。
收納容器41係中空之容器，於內部收納發熱裝置11之密閉容器15。收納容器41例如由陶瓷、不鏽鋼等形成。於該例中，收納容器41設為具有與密閉容器15之長度方向平行之長度方向之形狀。收納容器41之材料較佳為隔熱性優異者。收納容器41係由隔熱材料51覆蓋，以將與外部之熱之授受更確實地遮斷。
收納容器41具有與作為下述之熱介質循環管線之熱介質流通部42連接之流入口41a及流出口41b，使熱介質於與密閉容器15之間所形成之間隙54流通。流入口41a設置於收納容器41之長度方向之一端。流出口41b設置於收納容器41之長度方向之另一端。間隙54係由收納容器41之內表面與密閉容器15之外表面形成。
熱介質流通部42使熱介質於收納容器41之內部與外部之間流通。於本實施形態中，熱介質流通部42具有：第1配管42a，其連接收納容器41與燃氣渦輪機43；第2配管42b，其連接燃氣渦輪機43與蒸汽發生器44；第3配管42c，其連接蒸汽發生器44與史特林引擎46；第4配管42d，其連接史特林引擎46與收納容器41；泵42e，其使熱介質自收納容器41向第1配管42a流出；及熱介質流量控制部42f，其調整自收納容器41向第1配管42a流出之熱介質之流量。泵42e與熱介質流量控制部42f設置於第1配管42a。作為泵42e，例如可使用金屬伸縮泵。
自收納容器41流出之熱介質依次流經第1配管42a、第2配管42b、第3配管42c、第4配管42d，並返回至收納容器41。因此，熱介質流通部42作為供熱介質於收納容器41之內部與外部之間循環之熱介質循環管線發揮功能。於收納容器41之內部由發熱裝置11加熱之熱介質流經作為熱介質循環管線之熱介質流通部42，並依次經由燃氣渦輪機43、蒸汽發生器44、史特林引擎46、熱電轉換器47進行冷卻。經冷卻之熱介質流入至收納容器41，由發熱裝置11再次加熱。即，熱利用裝置12使於收納容器41之內部藉由發熱體14之熱而加熱之熱介質向熱介質循環管線排出，並使沿熱介質循環管線流通而冷卻之熱介質導入至收納容器41之內部。
熱介質流量控制部42f基於溫度感測器16a檢測出之溫度，進行熱介質之流量之控制。熱介質流量控制部42f具有例如可變漏洩閥作為調整閥。例如，熱介質流量控制部42f係於藉由溫度感測器16a檢測出之發熱體14之溫度超過對發熱體14之發熱而言適當的溫度範圍之上限溫度之情形時，增加熱介質之循環流量。藉由熱介質之循環流量增加而促進發熱體14之冷卻。另一方面，熱介質流量控制部42f係於藉由溫度感測器16a檢測出之發熱體14之溫度未達對發熱體14之發熱而言適當的溫度範圍之下限溫度之情形時，減少熱介質之循環流量。藉由熱介質之循環流量減少而可抑制發熱體14之冷卻。如此，熱介質流量控制部42f藉由使熱介質之循環流量增減而將發熱體14維持為對發熱而言適當的溫度。
燃氣渦輪機43藉由自收納容器41流出之熱介質而驅動。供給至燃氣渦輪機43之熱介質之溫度例如較佳為600℃以上1500℃以下之範圍內。燃氣渦輪機43具有壓縮機43a與渦輪機43b。壓縮機43a與渦輪機43b藉由未圖示之旋轉軸而連結。壓縮機43a藉由將經發熱裝置11加熱之氦氣壓縮而生成高溫且高壓之熱介質。渦輪機43b藉由通過壓縮機43a之熱介質而以旋轉軸為中心進行旋轉。
燃氣渦輪機43與發電機48連接。發電機48與燃氣渦輪機43之旋轉軸連結，藉由渦輪機43b旋轉而進行發電。
蒸汽發生器44藉由自燃氣渦輪機43流出之熱介質之熱而產生蒸汽。蒸汽發生器44具有內部配管44a與熱交換部44b。內部配管44a連接第2配管42b與第3配管42c，使熱介質流通。熱交換部44b係由供鍋爐水流通之配管形成，於沿該配管流通之鍋爐水與沿內部配管44a流通之熱介質之間進行熱交換。藉由該熱交換將鍋爐水加熱而產生蒸汽。
蒸汽發生器44經由蒸汽配管44c及供水配管44d而與蒸汽渦輪機45連接。蒸汽配管44c將利用熱交換部44b產生之蒸汽向蒸汽渦輪機45供給。供水配管44d具有未圖示之冷凝器與供水泵，將自蒸汽渦輪機45排出之蒸汽利用冷凝器冷卻而使之恢復為鍋爐水，並將該鍋爐水藉由供水泵輸送至熱交換部44b。
蒸汽渦輪機45藉由利用蒸汽發生器44產生之蒸汽而驅動。供給至蒸汽渦輪機45之蒸汽之溫度例如較佳為300℃以上700℃以下之範圍內。蒸汽渦輪機45具有未圖示之旋轉軸，以該旋轉軸為中心進行旋轉。
蒸汽渦輪機45與發電機49連接。發電機49係與蒸汽渦輪機45之旋轉軸連結，藉由蒸汽渦輪機45旋轉而進行發電。
史特林引擎46藉由自蒸汽發生器44流出之熱介質而驅動。供給至史特林引擎46之熱介質之溫度例如較佳為300℃以上1000℃以下之範圍內。於該例中，史特林引擎46係移氣型之史特林引擎。史特林引擎46具有汽缸部46a、移氣活塞46b、動力活塞46c、流路46d及曲柄部46e。
汽缸部46a形成為筒狀，且一端封閉，另一端開口。移氣活塞46b配置於汽缸部46a之內部。動力活塞46c係於汽缸部46a之內部配置於較移氣活塞46b更靠另一端側。移氣活塞46b與動力活塞46c設置成可於汽缸部46a之軸向上往返移動。
於汽缸部46a之內部設置有由移氣活塞46b分隔之膨脹空間52與壓縮空間53。膨脹空間52設置於較壓縮空間53更靠汽缸部46a之一端側。於膨脹空間52與壓縮空間53封入有作動流體。作為作動流體，可使用氦氣、氫系氣體、空氣等。於該例中，使用氦氣作為作動流體。
流路46d設置於汽缸部46a之外部，連接膨脹空間52與壓縮空間53。流路46d使作動流體於膨脹空間52與壓縮空間53之間流通。
流路46d具有高溫部55、低溫部56及再生器57。膨脹空間52之作動流體依次通過高溫部55、再生器57、低溫部56，並流入至壓縮空間53。壓縮空間53之作動流體依次通過低溫部56、再生器57、高溫部55，並流入至膨脹空間52。
高溫部55係用以將作動流體加熱之熱交換器。於高溫部55之外部設置有傳熱管58。傳熱管58連接第3配管42c與第4配管42d，使熱介質自第3配管42c向第4配管42d流通。藉由熱介質自第3配管42c向傳熱管58流動，熱介質之熱向高溫部55傳遞，將通過高溫部55之作動流體加熱。
低溫部56係用以將作動流體冷卻之熱交換器。於低溫部56之外部設置有冷卻管59。冷卻管59與未圖示之冷卻介質供給部連接。冷卻管59使自冷卻介質供給部供給之冷卻介質流通。藉由冷卻介質沿冷卻管59流動，通過低溫部56之作動流體之熱被冷卻介質奪走，而將作動流體冷卻。冷卻介質例如為水。
再生器57係蓄熱用之熱交換器。再生器57設置於高溫部55與低溫部56之間。再生器57係於作動流體自膨脹空間52向壓縮空間53移動時，自已通過高溫部55之作動流體接收熱並進行蓄積。又，再生器57係於作動流體自壓縮空間53向膨脹空間52移動時，對已通過低溫部56之作動流體賦予所蓄積之熱。
曲柄部46e設置於汽缸部46a之另一端。曲柄部46e例如具有可旋轉地支持於曲軸箱之曲柄軸、與移氣活塞46b連接之桿、與動力活塞46c連接之桿、將各桿與曲柄軸連結之連結構件等，將移氣活塞46b與動力活塞46c之往返運動轉換為曲柄軸之旋轉運動。
史特林引擎46與發電機50連接。發電機50係與史特林引擎46之曲柄軸連結，藉由曲柄軸旋轉而進行發電。
熱電轉換器47利用賽貝克效應，將沿第4配管42d流通之熱介質之熱轉換為電力。熱電轉換器47例如藉由300℃以下之熱介質產生電力。熱電轉換器47形成為筒狀，且以覆蓋第4配管42d之外周之方式設置。
熱電轉換器47具有設置於內表面之熱電轉換模組47a、及設置於外表面之冷卻部47b。熱電轉換模組47a具有與第4配管42d對向之受熱基板、設置於受熱基板之受熱側電極、與冷卻部47b對向之散熱基板、設置於散熱基板之散熱側電極、由p型半導體形成之p型熱電元件、由n型半導體形成之n型熱電元件等。於該例中，熱電轉換模組47a中，p型熱電元件與n型熱電元件交替地排列，鄰接之p型熱電元件與n型熱電元件藉由受熱側電極及散熱側電極而電性連接。又，熱電轉換模組47a針對配置於一端之p型熱電元件與配置於另一端之n型熱電元件，經由散熱側電極而電性連接有引線。冷卻部47b例如由供冷卻水流通之配管形成。藉此，熱電轉換器47產生與內表面和外表面之間所產生之溫度差對應之電力。
利用圖2對發熱體14之詳細構造進行說明。如圖2所示，發熱體14具有支持體61與多層膜62。
支持體61係由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成。於該例中，支持體61形成為具有正面及背面之板狀。多孔質體具有能夠使氫系氣體通過之尺寸之孔。多孔質體例如由金屬、非金屬、陶瓷等形成。多孔質體較佳為由不妨礙氫系氣體與多層膜62之反應(以下，稱為發熱反應)之材料形成。氫透過膜例如由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成。作為氫吸藏金屬，可使用Ni、Pd、V、Nb、Ta、Ti等。作為氫吸藏合金，可使用LaNi5 、CaCu5 、MgZn2 、ZrNi2 、ZrCr2 、TiFe、TiCo、Mg2 Ni、Mg2 Cu等。氫透過膜包含具有網狀之片材者。作為質子導電體，可使用BaCeO3 系(例如Ba(Ce0.95 Y0.05 )O3-6 )、SrCeO3 系(例如Sr(Ce0.95 Y0.05 )O3-6 )、CaZrO3 系(例如CaZr0.95 Y0.05 O3- α )、SrZrO3 系(例如SrZr0.9 Y0.1 O3- α )、β Al2 O3 、β Ga2 O3 等。
多層膜62設置於支持體61。多層膜62係由第1層71與第2層72形成，第1層71由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，第2層72由與第1層71不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成。於支持體61與第1層71及第2層72之間形成下述之異種物質界面73。於圖2中，多層膜62係於支持體61之一面(例如正面)依次交替地積層有第1層71與第2層72。第1層71與第2層72分別設為5層。再者，第1層71與第2層72之各層之層數亦可適當變更。多層膜62亦可為於支持體61之正面依次交替地積層有第2層72與第1層71者。多層膜62分別具有1層以上之第1層71與第2層72，且異種物質界面73形成1個以上即可。
第1層71例如由Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金中之任一種形成。形成第1層71之合金較佳為包含Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金。作為形成第1層71之合金，亦可使用使添加元素添加於Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中所得之合金。
第2層72例如由Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、SiC中之任一種形成。形成第2層72之合金較佳為包含Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金。作為形成第2層72之合金，亦可使用使添加元素添加於Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co中所得之合金。
作為第1層71與第2層72之組合，將元素之種類表示為「第1層71－第2層72(第2層72－第1層71)」時，較佳為Pd-Ni、Ni-Cu、Ni-Cr、Ni-Fe、Ni-Mg、Ni-Co。將第2層72設為陶瓷之情形時，「第1層71－第2層72」較佳為Ni-SiC。
如圖3所示，異種物質界面73使氫原子透過。圖3係表示如下情況之概略圖，即，於由面心立方結構之氫吸藏金屬形成之第1層71及第2層72中，第1層71之金屬晶格中之氫原子透過異種物質界面73並移動至第2層72之金屬晶格中。已知氫較輕，於某物質A與物質B之氫所占之位置(八面體或四面體位置)一面跳躍一面進行量子擴散。因此，發熱體14中吸藏之氫於多層膜62之內部一面跳躍一面進行量子擴散。於發熱體14，氫藉由量子擴散而透過第1層71、異種物質界面73、第2層72。
第1層71之厚度與第2層72之厚度較佳為分別未達1000 nm。若第1層71與第2層72之各厚度成為1000 nm以上，則氫難以透過多層膜62。又，藉由第1層71與第2層72之各厚度未達1000 nm，可維持不展現塊體之特性之奈米結構。第1層71與第2層72之各厚度更佳為未達500 nm。藉由第1層71與第2層72之各厚度未達500 nm，可維持完全不展現塊體之特性之奈米結構。
對發熱體14之製造方法之一例進行說明。發熱體14藉由如下步驟而製造，即，準備板狀之支持體61，使用蒸鍍裝置，使成為第1層71或第2層72之氫吸藏金屬或氫吸藏合金為氣相狀態，藉由凝集或吸附而於支持體61之正面交替地膜狀形成第1層71及第2層72。較佳為於真空狀態下連續地膜狀形成第1層71及第2層72。藉此，於第1層71及第2層72之間不形成自然氧化膜，而僅形成異種物質界面73。作為蒸鍍裝置，可使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，較佳為濺鍍裝置、真空蒸鍍裝置、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置。又，亦可利用電鍍法使氫吸藏金屬或氫吸藏合金析出至支持體61之正面而交替地膜狀形成第1層71及第2層72。
如圖4所示，發熱體14係於第1室21側(高壓側)配置支持體61，於第2室22側(低壓側)配置多層膜62。藉由第1室21與第2室22之間所產生之氫之壓力差而導入至第1室21之氫係按照支持體61、多層膜62之順序透過發熱體14之內部，並向第2室22移動。發熱體14係於氫透過多層膜62時，即藉由氫向多層膜62之吸藏與氫自多層膜62之釋放而產生過剩熱。再者，發熱體14亦可將支持體61配置於第2室22側(低壓側)，且將多層膜62配置於第1室21側(高壓側)。
發熱體14由於使用氫而發熱，故不產生二氧化碳等溫室效應氣體。又，使用之氫由於可利用水生成，故廉價。進而，發熱體14之發熱不同於核分裂反應，不存在連鎖反應，因此，被認為安全。因此，熱利用系統10及發熱裝置11利用發熱體14作為熱能源，故可廉價、清潔且安全地供給能源。
本發明並不限定於上述第1實施形態，可於不脫離本發明之主旨之範圍內適當變更。以下，對第1實施形態之變化例進行說明。於變化例之圖式及說明中，對與上述第1實施形態相同或同等之構成要素及構件標註相同符號。適當省略與上述第1實施形態重複之說明，對與上述第1實施形態不同之構成重點進行說明。
[第1變化例] 如圖5所示，發熱裝置11使用於支持體61之兩面設置有多層膜62之發熱體74而代替僅於支持體61之正面設置有多層膜62之發熱體14。發熱體74藉由氫之吸藏與釋放而產生過剩熱。藉由使用發熱體74而可謀求過剩熱之高輸出化。
[第2變化例] 發熱裝置11具備圖6所示之發熱體75代替發熱體14。如圖6所示，發熱體75之多層膜62除了具有第1層71與第2層72以外，進而具有第3層77。第3層77係由與第1層71及第2層72不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成。第3層77之厚度較佳為未達1000 nm。於圖6中，第1層71、第2層72及第3層77係按照第1層71、第2層72、第1層71、第3層77之順序積層於支持體61之正面。再者，第1層71、第2層72及第3層77亦可按照第1層71、第3層77、第1層71、第2層72之順序積層於支持體61之正面。即，多層膜62設為於第2層72與第3層77之間設置有第1層71之積層構造。多層膜62只要具有1層以上之第3層77即可。形成於第1層71與第3層77之間之異種物質界面78係與異種物質界面73同樣地，使氫原子透過。
第3層77例如由Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、SiC、CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成。形成第3層77之合金較佳為包含Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金。作為形成第3層77之合金，亦可使用使添加元素添加於Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中所得之合金。
尤其是，第3層77較佳為由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成。具有由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO之任一種形成之第3層77之發熱體75係氫之吸藏量增加，透過異種物質界面73及異種物質界面78之氫之量增加，可謀求過剩熱之高輸出化。由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO之任一種形成之第3層77較佳為厚度為10 nm以下。藉此，多層膜62使氫原子容易透過。由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO之任一種形成之第3層77亦可不形成為完全之膜狀，而形成為島狀。又，第1層71及第3層77較佳為於真空狀態下連續地膜狀形成。藉此，於第1層71及第3層77之間不形成自然氧化膜，而僅形成異種物質界面78。
作為第1層71、第2層72及第3層77之組合，將元素之種類表示為「第1層71－第3層77－第2層72」時，較佳為Pd-CaO-Ni、Pd-Y2 O3 -Ni、Pd-TiC-Ni、Pd-LaB6 -Ni、Ni-CaO-Cu、Ni-Y2 O3 -Cu、Ni-TiC-Cu、Ni-LaB6 -Cu、Ni-Co-Cu、Ni-CaO-Cr、Ni-Y2 O3 -Cr、Ni-TiC-Cr、Ni-LaB6 -Cr、Ni-CaO-Fe、Ni-Y2 O3 -Fe、Ni-TiC-Fe、Ni-LaB6 -Fe、Ni-Cr-Fe、Ni-CaO-Mg、Ni-Y2 O3 -Mg、Ni-TiC-Mg、Ni-LaB6 -Mg、Ni-CaO-Co、Ni-Y2 O3 -Co、Ni-TiC-Co、Ni-LaB6 -Co、Ni-CaO-SiC、Ni-Y2 O3 -SiC、Ni-TiC-SiC、Ni-LaB6 -SiC。
[第3變化例] 發熱裝置11具備圖7所示之發熱體80代替發熱體14。如圖7所示，發熱體80之多層膜62除了具有第1層71、第2層72及第3層77以外，進而具有第4層82。第4層82係由與第1層71、第2層72及第3層77不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成。第4層82之厚度較佳為未達1000 nm。於圖7中，第1層71、第2層72、第3層77及第4層82係按照第1層71、第2層72、第1層71、第3層77、第1層71、第4層82之順序積層於支持體61之正面。再者，第1層71、第2層72、第3層77及第4層82亦可按照第1層71、第4層82、第1層71、第3層77、第1層71、第2層72之順序積層於支持體61之正面。即，多層膜62設為將第2層72、第3層77、第4層82按照任意之順序積層且於第2層72、第3層77、第4層82之各者之間設置有第1層71的積層構造。多層膜62只要具有1層以上之第4層82即可。形成於第1層71與第4層82之間之異種物質界面83係與異種物質界面73及異種物質界面78同樣地，使氫原子透過。
第4層82例如由Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、SiC、CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成。形成第4層82之合金較佳為包含Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中之2種以上之合金。作為形成第4層82之合金，亦可使用使添加元素添加於Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co中所得之合金。
尤其是，第4層82較佳為由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成。具有由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成之第4層82之發熱體80係氫之吸藏量增加，透過異種物質界面73、異種物質界面78及異種物質界面83之氫之量增加，可謀求過剩熱之高輸出化。由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成之第4層82較佳為厚度為10 nm以下。藉此，多層膜62使氫原子容易透過。由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成之第4層82亦可不形成為完全之膜狀，而形成為島狀。又，第1層71及第4層82較佳為於真空狀態下連續地膜狀形成。藉此，於第1層71及第4層82之間不形成自然氧化膜，而僅形成異種物質界面83。
作為第1層71、第2層72、第3層77及第4層82之組合，將元素之種類表示為「第1層71－第4層82－第3層77－第2層72」時，較佳為Ni-CaO-Cr-Fe、Ni-Y2 O3 -Cr-Fe、Ni-TiC-Cr-Fe、Ni-LaB6 -Cr-Fe。
再者，多層膜62之構成、例如各層之厚度之比率、各層之層數、材料亦可根據使用之溫度而適當變更。以下，對「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」、「多層膜之積層數與過剩熱之關係」及「多層膜之材料與過剩熱之關係」進行說明之後，對與溫度對應之多層膜62之構成之一例進行說明。
「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」、「多層膜之積層數與過剩熱之關係」及「多層膜之材料與過剩熱之關係」係藉由準備實驗用之發熱裝置(未圖示)，使用該實驗用發熱裝置進行發熱體是否產生過剩熱之實驗而調查。實驗用發熱裝置具備密閉容器、配置於密閉容器之內部之2個發熱體、及將各發熱體加熱之加熱器。發熱體形成為板狀。加熱器係形成為板狀之陶瓷加熱器，內置熱電偶。加熱器設置於2個發熱體之間。密閉容器連接於氫系氣體供給路徑與排氣路徑。氫系氣體供給路徑將貯存有氫系氣體之儲氣瓶與密閉容器連接。於氫系氣體供給路徑設置有用以調整將儲氣瓶中貯存之氫系氣體供給至密閉容器之供給量之調整閥等。排氣路徑將用以對密閉容器之內部進行真空排氣之乾式泵與密閉容器連接。於排氣路徑設置有用以調整氣體之排氣量之調整閥等。
實驗用發熱裝置係藉由交替地反覆進行氫吸藏步驟與氫釋放步驟，而自發熱體產生過剩熱。即，實驗用發熱裝置藉由進行氫吸藏步驟而使氫吸藏於發熱體14，然後，藉由進行氫釋放步驟而使發熱體14中吸藏之氫釋放。於氫吸藏步驟中，向密閉容器之內部供給氫系氣體。於氫釋放步驟中，進行密閉容器之內部之真空排氣與發熱體之加熱。
對「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」進行說明。使用具有包含Ni之支持體61、及由包含Cu之第1層71與包含Ni之第2層72形成之多層膜62的發熱體14，調查第1層71與第2層72之厚度之比率與過剩熱之關係。以下，將多層膜62之各層之厚度之比率記載為Ni：Cu。
製作除了Ni：Cu以外以相同條件形成多層膜62之8種發熱體14，並設為實驗例1～8。再者，多層膜62僅設置於支持體61之正面。實驗例1～8之各發熱體14之Ni：Cu係7：1、14：1、4.33：1、3：1、5：1、8：1、6：1、6.5：1。於實驗例1～8之各發熱體14中，多層膜62係重複地設置有第1層71與第2層72之積層構成。實驗例1～8之各發熱體14將多層膜62之積層構成之數量(以下，稱為多層膜之積層數)設為5。實驗例1～8之各發熱體14將多層膜62整體之厚度設為大致相同。
將實驗例1～8之發熱體14設置於實驗用發熱裝置之密閉容器之內部，交替地反覆進行氫吸藏步驟與氫釋放步驟。作為氫系氣體，使用氕氣(沼田氧公司製造 二級 純度99.999 vol%以上)。於氫吸藏步驟中，將氫系氣體以50 Pa左右供給至密閉容器之內部。使氫吸藏於發熱體14之時間設為64小時左右。再者，於氫吸藏步驟之前，預先藉由加熱器將密閉容器之內部以200℃以上烘烤36小時左右，將附著於發熱體14之表面之水等去除。於氫釋放步驟中，將加熱器之輸入電力隔著氫吸藏步驟設為9 W、18 W、27 W。並且，藉由內置於加熱器之熱電偶，測定各氫釋放步驟時之發熱體14之溫度。將其結果示於圖8中。圖8係對測定所得之資料利用特定之方法進行擬合所得之曲線圖。於圖8中，於橫軸表示加熱器溫度，於縱軸表示過剩熱之電力。加熱器溫度係特定之輸入電力下之發熱體14之溫度。於圖8中，將實驗例1記述為「Ni：Cu＝7：1」，將實驗例2記述為「Ni：Cu＝14：1」，將實驗例3記述為「Ni：Cu＝4.33：1」，將實驗例4記述為「Ni：Cu＝3：1」，將實驗例5記述為「Ni：Cu＝5：1」，將實驗例6記述為「Ni：Cu＝8：1」，將實驗例7記述為「Ni：Cu＝6：1」，將實驗例8記述為「Ni：Cu＝6.5：1」。
根據圖8可確認於實驗例1～8之所有發熱體14中均產生過剩熱。於加熱器溫度為700℃以上時將實驗例1～8之發熱體14加以比較可知，實驗例1產生最大之過剩熱。實驗例3之發熱體與實驗例1、2、4～8之發熱體14相比可知，加熱器溫度為300℃以上1000℃以下之較大範圍內時產生過剩熱。可知多層膜62之Ni：Cu為3：1～8：1之實驗例1、3～8之發熱體14係加熱器溫度越高則過剩熱越是增大。可知多層膜62之Ni：Cu為14：1之實驗例2之發熱體14係加熱器溫度為800℃以上時過剩熱減少。認為如此過剩熱相對於Ni與Cu之比率不單純地增加係由多層膜62中之氫之量子效應所引起。
接下來，對「多層膜之積層數與過剩熱之關係」進行說明。使用具有包含Ni之支持體61、及由包含Cu之第1層71與包含Ni之第2層72形成之多層膜62之發熱體14，調查多層膜62之積層數與過剩熱之關係。
製作具有與實驗例1之發熱體14相比除了積層數以外以相同條件製造之多層膜62之8種發熱體14，並設為實驗例9～16。實驗例1、9～16之各發熱體14之多層膜62之積層數係5、3、7、6、8、9、12、4、2。
將實驗例1、9～16之各發熱體14設置於實驗用發熱裝置之密閉容器之內部。實驗用發熱裝置係與調查上述之「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」所使用之裝置相同。於實驗用發熱裝置中，利用與上述之「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」同樣之方法，測定氫釋放步驟時之發熱體14之溫度。將其結果示於圖9中。圖9係對測定所得之資料利用特定之方法進行擬合所得之曲線圖。於圖9中，於橫軸表示加熱器溫度，於縱軸表示過剩熱之電力。於圖9中，根據各層之厚度，將實驗例1記述為「Ni0.875 Cu0.125 5層」，將實驗例9記述為「Ni0.875 Cu0.125 3層」，將實驗例10記述為「Ni0.875 Cu0.125 7層」，將實驗例11記述為「Ni0.875 Cu0.125 6層」，將實驗例12記述為「Ni0.875 Cu0.125 8層」，將實驗例13記述為「Ni0.875 Cu0.125 9層」，將實驗例14記述為「Ni0.875 Cu0.125 12層」，將實驗例15記述為「Ni0.875 Cu0.125 4層」，將實驗例16記述為「Ni0.875 Cu0.125 2層」。
根據圖9可確認於實驗例1、9～16之所有發熱體14中均產生過剩熱。於加熱器溫度為840℃以上時將實驗例1、9～16之發熱體14加以比較可知，過剩熱係多層膜62之積層數為6之實驗例11最大，多層膜62之積層數為8之實驗例12最小。認為如此過剩熱相對於多層膜62之積層數不單純地增加之原因在於，作為多層膜62中之氫之波動之行為之波長為奈米級，與多層膜62產生干涉。
接下來，對「多層膜之材料與過剩熱之關係」進行說明。使用具有由包含Ni之第1層71、包含Cu之第2層72及包含與第1層71及第2層72不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷之第3層77形成之多層膜62的發熱體75，調查形成第3層77之材料之種類與過剩熱之關係。
製作除了形成第3層77之材料之種類以外以相同條件形成多層膜62之9種發熱體75，並設為實驗例17～25。於實驗例17～25之各發熱體75中，形成第3層77之材料之種類係CaO、SiC、Y2 O3 、TiC、Co、LaB6 、ZrC、TiB2 、CaOZrO。
將實驗例17～25之各發熱體75設置於實驗用發熱裝置之密閉容器之內部。實驗用發熱裝置係與調查上述之「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」所使用之裝置相同。於實驗用發熱裝置中，利用與上述之「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」同樣之方法，測定氫釋放步驟時之發熱體75之溫度。將其結果示於圖10中。圖10係對測定所得之資料利用特定之方法進行擬合所得之曲線圖。於圖10中，於橫軸表示加熱器溫度，於縱軸表示過剩熱之電力。於圖10中，根據各層之厚度，將實驗例17記述為「Ni0.793 CaO0.113 Cu0.094 」，將實驗例18記述為「Ni0.793 SiC0.113 Cu0.094 」，將實驗例19記述為「Ni0.793 Y2 O30.113 Cu0.094 」，將實驗例20記述為「Ni0.793 TiC0.113 Cu0.094 」，將實驗例21記述為「Ni0.793 Co0.113 Cu0.094 」，將實驗例22記述為「Ni0.793 LaB60.113 Cu0.094 」，將實驗例23記述為「Ni0.793 ZrC0.113 Cu0.094 」，將實驗例24記述為「Ni0.793 TiB20.113 Cu0.094 」，將實驗例25記述為「Ni0.793 CaOZrO0.113 Cu0.094 」。
根據圖10可確認於實驗例17～25之所有發熱體75中均產生過剩熱。尤其是，形成第3層77之材料為CaO之實驗例17、為TiC之實驗例20、為LaB6 之實驗例22與其他實驗例18、19、21、23～25相比可知，加熱器溫度為400℃以上1000℃以下之較大範圍內時過剩熱大致線性地增大。實驗例17、20、22之形成第3層77之材料與其他實驗例18、19、21、23～25之材料相比，功函數較小。據此可知，形成第3層77之材料之種類較佳為功函數較小者。根據該等結果，多層膜62內之電子密度有可能有助於發熱反應。
對與發熱體14之溫度對應之多層膜62之構成之一例進行說明。若對發熱體14考慮上述之「多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係」，則於發熱體14之溫度為低溫(例如50℃以上500℃以下之範圍內)之情形時，較佳為多層膜62之各層之厚度之比率為2：1以上5：1以下之範圍內。於發熱體14之溫度為中溫(例如500℃以上800℃以下之範圍內)之情形時，較佳為多層膜62之各層之厚度之比率為5：1以上6：1以下之範圍內。於發熱體14之溫度為高溫(例如800℃以上1500℃以下之範圍內)之情形時，較佳為多層膜62之各層之厚度之比率為6：1以上12：1以下之範圍內。
若考慮上述之「多層膜之積層數與過剩熱之關係」，則於發熱體14之溫度為低溫、中溫、高溫之任一者之情形時，較佳為多層膜62之第1層71為2層以上18層以下之範圍內，且第2層72為2層以上18層以下之範圍內。
若對發熱體75考慮上述之「多層膜之材料與過剩熱之關係」，則於發熱體75之溫度為低溫之情形時，較佳為第1層71為Ni，第2層72為Cu，且第3層77為Y2 O3 。於發熱體75之溫度為中溫之情形時，較佳為第1層71為Ni，第2層72為Cu，且第3層77為TiC。於發熱體75之溫度為高溫之情形時，較佳為第1層71為Ni，第2層72為Cu，且第3層77為CaO或LaB6 。
[第4變化例] 圖11係形成為一端開口且另一端封閉之有底筒狀之發熱體90之剖視圖。發熱體90具有支持體91與多層膜92。支持體91係由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成。多層膜92具有：第1層(未圖示)，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層(未圖示)，其由與第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。再者，於圖11中，發熱體90形成為有底圓筒狀，但亦可形成為有底角筒狀。
對發熱體90之製造方法之一例進行說明。發熱體90係準備形成為有底筒狀之支持體91，使用濕式膜狀形成法於支持體91形成多層膜92。於該例中，於支持體91之外表面形成多層膜92。藉此，形成有底筒狀之發熱體90。作為濕式膜狀形成法，可使用旋轉塗佈法、噴塗法、浸漬法等。又，多層膜92既可使用ALD法(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)而形成，亦可使用具備使支持體91旋轉之旋轉機構之濺鍍裝置，一面使支持體91旋轉，一面於支持體91形成多層膜92。再者，多層膜92不限於僅設置於支持體91之外表面之情形，亦可僅設置於支持體91之內表面或設置於支持體91之兩面。
如圖12所示，熱利用系統95具備發熱裝置96與熱利用裝置12。發熱裝置96具備發熱體90代替發熱體14係與上述實施形態之發熱裝置11不同。發熱體90使用安裝管97而安裝於密閉容器15。雖於圖12中省略，但熱利用系統95具備檢測發熱體90之溫度之溫度感測器、對加熱器16b輸入電力之電源、作為基於溫度感測器檢測出之溫度進行加熱器16b之輸出之控制之輸出控制部之控制部等。溫度感測器例如設置於發熱體90之外表面。
安裝管97例如由不鏽鋼等形成。安裝管97係貫通密閉容器15，一端配置於收納容器41之內表面與密閉容器15之外表面之間所形成之間隙54，且另一端配置於密閉容器15之內部。安裝管97之一端與氫循環管線17之導入管線29連接。於安裝管97之另一端設置有發熱體90。
於第4變化例中，第1室21由發熱體90之內表面形成。第2室22由密閉容器15之內表面與發熱體90之外表面形成。因此，發熱體90係於第1室21側(高壓側)配置支持體91，於第2室22側(低壓側)配置多層膜92(參照圖11)。藉由第1室21與第2室22之間產生之壓力差而導入至第1室21之氫係按照支持體91、多層膜92之順序透過發熱體90之內部，並向第2室22移動。即，氫自發熱體90之內表面朝向外表面透過。藉此，發熱體90係於氫自多層膜92釋放時產生過剩熱。因此，熱利用系統95具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。
再者，熱利用系統95亦可為具備圖13所示之發熱體98代替發熱體90者。發熱體98具有形成為柱狀之支持體99係與發熱體90不同。支持體99係與支持體61同樣地，由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成。支持體99能夠使氫系氣體通過並且使發熱體98之機械強度提高。再者，於圖13中，支持體99形成為圓柱狀，但亦可形成為角柱狀。
[第5變化例] 如圖14所示，熱利用系統100具備發熱裝置101與熱利用裝置12。發熱裝置101具有氫循環管線102代替氫循環管線17係與上述實施形態之發熱裝置11不同。
氫循環管線102具有緩衝罐28、導入管線29、回收管線103及過濾器31。回收管線103連接第2室22之回收口24與緩衝罐28，將經由發熱體14自第1室21向第2室22透過之氫系氣體回收並送回至緩衝罐28。又，回收管線103具有循環泵33。
回收管線103穿過收納容器41之內表面與密閉容器15之外表面之間所形成之間隙54。具體而言，回收管線103具有在間隙54於與密閉容器15之長度方向平行之方向上延伸之部分。配置於間隙54之回收管線103之一部分配置於藉由發熱體14之熱而加熱之熱介質中。在密閉容器15之內部藉由發熱體14之熱而加熱之氫系氣體流入至回收管線103。流入至回收管線103之氫系氣體係於沿回收管線103中配置於熱介質中之一部分流通時被熱介質奪取熱，而以冷卻狀態返回至緩衝罐28。即，回收管線103使被沿間隙54流通之熱介質奪取熱之氫系氣體返回至緩衝罐28。
如上所述，熱利用系統100不僅發熱體14之熱移動至熱介質，而且透過發熱體14並加熱之氫系氣體之熱亦移動至熱介質，因此能源效率優異。
[第6變化例] 如圖15所示，熱利用系統105具備發熱裝置106與熱利用裝置12。發熱裝置106具備發熱體90代替發熱體14係與上述第5變化例之發熱裝置101不同。
熱利用系統105係與上述第5變化例之熱利用系統100同樣地，不僅發熱體90之熱移動至熱介質，而且透過發熱體90並加熱之氫系氣體之熱亦移動至熱介質，因此能源效率優異。
[第7變化例] 如圖16所示，熱利用系統110具備發熱裝置111與熱利用裝置12。發熱裝置111具有氫循環管線112代替氫循環管線17係與上述實施形態之發熱裝置11不同。
氫循環管線112具有緩衝罐28、導入管線113、回收管線30及過濾器31。導入管線113連接緩衝罐28與第1室21之導入口23，將緩衝罐28中貯存之氫系氣體向第1室21導入。導入管線113具有壓力調整閥32。
導入管線113穿過在收納容器41之內表面與密閉容器15之外表面之間所形成之間隙54。具體而言，導入管線113具有在間隙54於與密閉容器15之長度方向平行之方向上延伸之部分。配置於間隙54之導入管線113之一部分配置於藉由發熱體14之熱而加熱之熱介質中。自緩衝罐28輸送之氫系氣體係於沿導入管線113中配置於熱介質中之一部分流通時由熱介質加熱。因此，經預熱之氫系氣體導入至第1室21。即，導入管線113將藉由沿間隙54流通之熱介質而預熱之氫系氣體導入至第1室21。
如上所述，熱利用系統110將氫系氣體預熱，因此，可抑制發熱體14之溫度變化，而更確實地維持發熱體14之溫度。
[第8變化例] 如圖17所示，熱利用系統115具備發熱裝置116與熱利用裝置12。發熱裝置116具備發熱體90代替發熱體14係與上述第7變化例之發熱裝置111不同。
熱利用系統115係與上述第7變化例之熱利用系統110同樣地，將氫系氣體預熱，因此，可抑制發熱體90之溫度變化，而更確實地維持發熱體90之溫度。
[第9變化例] 如圖18所示，熱利用系統120具備發熱裝置121與熱利用裝置122。發熱裝置121具有密閉容器123代替密閉容器15係與上述實施形態之發熱裝置11不同。熱利用裝置122不具有收納容器41而具有熱介質流通部124代替熱介質流通部42係與上述實施形態之熱利用裝置12不同。
密閉容器123係中空之容器，於內部收容發熱體14。密閉容器123由隔熱材料51覆蓋。於密閉容器123設置有用以安裝發熱體14之安裝管125。
安裝管125例如由不鏽鋼等形成。安裝管125貫通密閉容器123，一端配置於密閉容器123之外部，且另一端配置於密閉容器123之內部。於該例中，安裝管125之一端配置於隔熱材料51內。安裝管125之一端與氫循環管線17之導入管線29連接。於安裝管125之另一端設置有發熱體14。於安裝管125之外周捲繞有溫度調節部(未圖示)之加熱器16b。
密閉容器123具有由安裝管125與發熱體14分隔之第1室126及第2室127。第1室126由發熱體14之正面與安裝管125之內表面形成。第1室126具有與導入管線29連接之導入口23。第2室127由密閉容器123之內表面、發熱體14之背面及安裝管125之外表面形成。第2室127具有與回收管線30連接之回收口24。於圖18中，回收口24設置於密閉容器123之長度方向之大致中央之位置。第1室126藉由導入氫系氣體而升壓。第2室127藉由排出氫系氣體而減壓。藉此，第1室126之氫之壓力高於第2室127之氫之壓力。第1室126與第2室127係氫之壓力互不相同。因此，密閉容器123之內部設為於發熱體14之兩側產生壓力差之狀態。
熱介質流通部124具有連接第1配管42a與第4配管42d之第5配管128。再者，雖於圖18中省略，但熱介質流通部124係與熱介質流通部42同樣地，具有第2配管42b、第3配管42c、泵42e及熱介質流量控制部42f。熱介質流通部124藉由利用第5配管128將第1配管42a與第4配管42d連接，而作為熱介質循環管線發揮功能。
第5配管128係沿著密閉容器123之外周設置之傳熱管。沿第5配管128流通之熱介質係藉由設置於密閉容器123之內部之發熱體14之熱而加熱。即，作為熱介質循環管線之熱介質流通部124藉由與發熱體14之熱交換將沿第5配管128流通之熱介質加熱。
熱利用裝置122具有設置於回收管線30之第1熱交換器129。第1熱交換器129係與藉由發熱體14之熱而加熱並沿回收管線30流通之氫系氣體之間進行熱交換。第1熱交換器129例如由供水流通之配管形成，對水與氫系氣體進行熱交換。沿配管流通之水藉由沿回收管線30流通之氫系氣體之熱而加熱，作為溫水或蒸汽以供暖等各種用途加以利用。即，透過發熱體14之氫系氣體具有作為藉由發熱體14加熱之熱介質之功能，用作用以獲得熱能之熱源。再者，熱利用裝置122亦可藉由設置熱電轉換器47代替第1熱交換器129，而將沿回收管線30流通之氫系氣體之熱轉換為電力。
如上所述，熱利用系統120藉由具有沿著密閉容器123之外周設置之作為傳熱管之第5配管128，而發熱體14之熱移動至沿第5配管128流通之熱介質，因此，具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。
熱利用系統120藉由具有第1熱交換器129而將熱介質用作熱源，除此以外，將藉由發熱體14之熱而加熱之氫系氣體用作熱源，因此，能源效率優異。
[第10變化例] 如圖19所示，熱利用系統130具備發熱裝置131與熱利用裝置122。發熱裝置131具備發熱體90代替發熱體14係與上述第9變化例之發熱裝置121不同。
熱利用系統130藉由具有沿著密閉容器123之外周設置之作為傳熱管之第5配管128，而發熱體90之熱移動至沿第5配管128流通之熱介質，因此，具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。
熱利用系統130藉由具有第1熱交換器129而將熱介質用作熱源，除此以外，將藉由發熱體90之熱而加熱之氫系氣體用作熱源，因此，能源效率優異。
[第11變化例] 如圖20所示，熱利用系統135具備發熱裝置136與熱利用裝置12。發熱裝置136係溫度調節部(未圖示)之加熱器137之配置與上述實施形態之發熱裝置11不同。溫度調節部(未圖示)係由溫度感測器16a、加熱器137、及作為輸出控制部之控制部18所形成。
加熱器137設置於導入管線29，藉由將沿導入管線29流通之氫系氣體加熱而將發熱體14加熱。加熱器137係與電源26電性連接，藉由自電源26輸入電力而發熱。電源26由控制部18控制輸入電力。控制部18藉由基於溫度感測器16a檢測出之溫度調節對加熱器137之輸入電力，而將發熱體14維持為對發熱而言適當的溫度。
熱利用系統135藉由具有設置於導入管線29之加熱器137，可利用經加熱之氫系氣體將發熱體14加熱而將發熱體14維持為對發熱而言適當的溫度，因此，具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。
[第12變化例] 如圖21所示，熱利用系統140具備發熱裝置141與熱利用裝置12。發熱裝置141具備發熱體90代替發熱體14係與上述第11變化例之發熱裝置136不同。溫度感測器16a例如設置於發熱體90之外表面。於圖21中，溫度感測器16a設置於發熱體90之另一端，但亦可設置於發熱體90之一端，還可適當設置於發熱體90之一端與另一端之間。
熱利用系統140藉由具有設置於導入管線29之加熱器137，可利用經加熱之氫系氣體將發熱體90加熱而將發熱體90維持為對發熱而言適當的溫度，因此，具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。
[第13變化例] 如圖22所示，熱利用系統145具備發熱裝置146與熱利用裝置147。發熱裝置146係於導入管線29設置加熱器137，且於密閉容器15之內部配置有噴嘴部148。
噴嘴部148設置於導入口23與發熱體14之間。噴嘴部148經由導入口23與導入管線29連接。噴嘴部148將沿導入管線29流通並藉由過濾器31去除雜質後之氫系氣體自設置於噴嘴前端之噴射口噴射。噴嘴前端與發熱體14之正面之間之距離例如設為1～2 cm。噴嘴前端之方向設為相對於發熱體14之正面垂直之方向。藉此，噴嘴部148向作為發熱體14之一面之正面整個區域噴射氫系氣體。再者，噴嘴前端與發熱體14之正面之間之距離或噴嘴前端之方向較佳為設為自噴嘴前端噴出之氫系氣體吹送至發熱體14之正面整個區域之距離或方向。
熱利用裝置147具有第1熱交換器129、非透過氣體回收管線149及第2熱交換器150。省略第1熱交換器129之說明，對非透過氣體回收管線149與第2熱交換器150進行說明。
非透過氣體回收管線149係與設置於第1室21之非透過氣體回收口151連接，將導入至第1室21之氫系氣體中未透過發熱體14之非透過氣體回收。非透過氣體回收管線149係與緩衝罐28連接，使所回收之非透過氣體返回至緩衝罐28。非透過氣體回收口151係與導入口23並排設置。
導入至第1室21之氫系氣體藉由發熱體14之熱而加熱。經加熱之氫系氣體之一部分透過發熱體14，並被回收管線30回收。回收至回收管線30之氫系氣體係與第1熱交換器129之間進行熱交換，並經由緩衝罐154、壓力調整閥32而返回至緩衝罐28。
導入至第1室21並藉由發熱體14之熱而加熱之氫系氣體中，未透過發熱體14之其餘一部分係作為非透過氣體被非透過氣體回收管線149回收。非透過氣體係沿非透過氣體回收管線149流通而返回至緩衝罐28，並沿導入管線29流通，作為氫系氣體再次導入至第1室21。即，非透過氣體回收管線149連接第1室21與導入管線29，將自導入管線29導入至第1室21之氫系氣體中未透過發熱體14之非透過氣體回收並送回至導入管線29。
非透過氣體回收管線149具有非透過氣體流量控制部152與循環泵153。非透過氣體流量控制部152具有例如可變漏洩閥作為調整閥。非透過氣體流量控制部152基於溫度感測器16a檢測出之溫度進行非透過氣體之流量之控制。例如，非透過氣體流量控制部152係於藉由溫度感測器16a檢測出之發熱體14之溫度超過對發熱體14之發熱而言適當的溫度範圍之上限溫度之情形時，增加非透過氣體之循環流量。非透過氣體流量控制部152係於藉由溫度感測器16a檢測出之發熱體14之溫度未達對發熱體14之發熱而言適當的溫度範圍之下限溫度之情形時，減少非透過氣體之流量。如此，非透過氣體流量控制部152藉由使非透過氣體之循環流量增減而將發熱體14維持為對發熱而言適當的溫度。
循環泵153將第1室21之非透過氣體自非透過氣體回收口151回收並送回至緩衝罐28。作為循環泵153，例如使用金屬伸縮泵。循環泵153與控制部18電性連接。
第2熱交換器150係設置於非透過氣體回收管線149，與藉由發熱體14之熱而加熱之非透過氣體之間進行熱交換。第2熱交換器150例如與第1熱交換器129同樣地，由供水流通之配管形成，將水與氫系氣體進行熱交換。沿配管流通之水藉由沿非透過氣體回收管線149流通之非透過氣體之熱而加熱，作為溫水或蒸汽以供暖等各種用途加以利用。即，未透過發熱體14之非透過氣體具有作為藉由發熱體14加熱之熱介質之功能，用作用以獲得熱能之熱源。亦可藉由設置熱電轉換器47代替第2熱交換器150而將氫系氣體之熱轉換為電力。
熱利用系統145藉由具有非透過氣體回收管線149而將利用發熱體14之熱而加熱之非透過氣體用作熱源，因此，具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。尤其是，熱利用系統145藉由具有第1熱交換器129與第2熱交換器150而將已透過發熱體14之氫系氣體與未透過發熱體14之非透過氣體用作熱源，因此，能源效率優異。
熱利用系統145藉由具有噴嘴部148而將去除雜質後之氫系氣體直接吹送至發熱體14之正面。藉此，於熱利用系統145，發熱體14之正面及周邊之雜質被吹散，且發熱體14之正面配置於由利用過濾器31去除雜質後之清新之氫系氣體所形成之氛圍下，因此，可謀求過剩熱之高輸出化。
[第14變化例] 如圖23所示，熱利用系統155具備發熱裝置156與熱利用裝置147。發熱裝置156具備發熱體90代替發熱體14，且於密閉容器15之內部配置有噴嘴部158。於該例中，相對於安裝管97，導入口23與非透過氣體回收口151並排設置。
噴嘴部158設置於導入口23與發熱體90之間，一端與導入口23連接，且另一端延伸至發熱體90之另一端。噴嘴部158經由導入口23與導入管線29連接。
如圖24所示，噴嘴部158具有沿發熱體90之軸向排列之複數個噴射口159。噴嘴部158自複數個噴射口159向發熱體90之內表面整個區域噴射氫系氣體。複數個噴射口159較佳為等間隔地排列。藉由將複數個噴射口159等間隔地排列，而向發熱體90之內表面整個區域均勻地噴射氫系氣體。噴射口159之數量或直徑可適當變更。
熱利用系統155藉由具有非透過氣體回收管線149而將藉由發熱體90之熱而加熱之非透過氣體用作熱源，因此，具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。尤其是，熱利用系統155藉由具有第1熱交換器129與第2熱交換器150而將已透過發熱體90之氫系氣體與未透過發熱體90之非透過氣體用作熱源，因此，能源效率優異。
熱利用系統155藉由具有噴嘴部158，而發熱體90之內表面及周邊之雜質被吹散，且發熱體90之內部設為由利用過濾器31去除雜質後之清新之氫系氣體所形成之氛圍，因此，可謀求過剩熱之高輸出化。
[第15變化例] 圖25係兩端開口之筒狀之發熱體160之剖視圖。發熱體160具有支持體161與多層膜162。支持體161係由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一種形成。多層膜162具有：第1層(未圖示)，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層(未圖示)，其由與第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。發熱體160之製造方法除了具備兩端開口之筒狀之支持體161以外，與發熱體90之製造方法相同，因此省略說明。再者，於圖25中，發熱體160形成為兩端開口之圓筒狀，但亦可形成為兩端開口之角筒狀。
如圖26所示，熱利用系統165具備發熱裝置166與熱利用裝置147。發熱裝置166具備發熱體160代替發熱體90係與上述第14變化例之發熱裝置156不同。
發熱體160係於兩端設置有安裝管97。設置於發熱體160之一端之安裝管97與導入管線29連接。設置於發熱體160之另一端之安裝管97與非透過氣體回收管線149連接。即，發熱體160係一端與導入管線29連接，另一端與非透過氣體回收管線149連接。因此，熱利用系統165具有與上述第14變化例之熱利用系統155同樣之作用效果。
[第16變化例] 於上述實施形態及上述各變化例中，藉由氫循環管線將氫系氣體導入至第1室並自第2室回收氫系氣體，藉此，於第1室與第2室之間產生氫之壓力差，但於第16變化例中，代替使用氫循環管線，而使用氫吸藏金屬或氫吸藏合金，利用氫之吸藏及釋放於第1室與第2室之間產生氫之壓力差。
如圖27所示，熱利用系統170具備發熱裝置171與熱利用裝置122。發熱裝置171具備發熱體14、密閉容器173、第1氫吸藏釋放部174、第2氫吸藏釋放部175、第1溫度感測器176、第2溫度感測器177、第1加熱器178、第2加熱器179、第1壓力計180、第2壓力計181及氫壓力控制部182。對發熱體14省略說明。再者，熱利用系統170進而具備未圖示之作為輸出控制部之控制部。由該作為輸出控制部之控制部、第1溫度感測器176、第2溫度感測器177、第1加熱器178及第2加熱器179形成溫度調節部(未圖示)。溫度調節部調節發熱體14之溫度並維持為對發熱而言適當的溫度。
密閉容器173具有由發熱體14分隔之第1室184及第2室185。第1室184與第2室185係藉由利用下述之氫壓力控制部182進行切換控制而氫之壓力不同。第1室184係由發熱體14之正面與密閉容器173之內表面形成。第2室185係由發熱體14之背面與密閉容器173之內表面形成。雖於圖27中未圖示，但於密閉容器173例如連接有用以於熱利用系統170之作動時將氫系氣體導入之導入管線、及用以於熱利用系統170之停止時將氫系氣體排出之排氣管線等。
第1氫吸藏釋放部174設置於第1室184。第1氫吸藏釋放部174由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成。第1氫吸藏釋放部174進行氫之吸藏及釋放。第1氫吸藏釋放部174之氫之吸藏及釋放係藉由下述之氫壓力控制部182依次切換。
第2氫吸藏釋放部175設置於第2室185。第2氫吸藏釋放部175由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成。第2氫吸藏釋放部175進行氫之吸藏及釋放。第2氫吸藏釋放部175之氫之吸藏及釋放係藉由下述之氫壓力控制部182依次切換。
第1溫度感測器176設置於第1氫吸藏釋放部174，檢測第1氫吸藏釋放部174之溫度。第2溫度感測器177設置於第2氫吸藏釋放部175，檢測第2氫吸藏釋放部175之溫度。
第1加熱器178設置於第1氫吸藏釋放部174，將第1氫吸藏釋放部174加熱。第1加熱器178與電源187電性連接，藉由自電源187輸入電力而發熱。第2加熱器179設置於第2氫吸藏釋放部175，將第2氫吸藏釋放部175加熱。第2加熱器179與電源188電性連接，藉由自電源188輸入電力而發熱。
第1壓力計180設置於第1室184之內部，檢測第1室184之氫之壓力。第2壓力計181設置於第2室185之內部，檢測第2室185之氫之壓力。
氫壓力控制部182係與第1溫度感測器176、第2溫度感測器177、第1壓力計180、第2壓力計181、電源187及電源188電性連接。
氫壓力控制部182基於第1溫度感測器176檢測出之溫度，進行第1氫吸藏釋放部174之溫度之控制。氫壓力控制部182藉由將電源187接通並調節對第1加熱器178之輸入電力，而將第1氫吸藏釋放部174加熱至特定之溫度。又，氫壓力控制部182藉由將電源187斷開而將第1氫吸藏釋放部174冷卻。再者，亦可使用未圖示之冷卻裝置將第1氫吸藏釋放部174冷卻。
氫壓力控制部182基於第2溫度感測器177檢測出之溫度，進行第2氫吸藏釋放部175之溫度之控制。氫壓力控制部182藉由將電源188接通並調節對第2加熱器179之輸入電力，而將第2氫吸藏釋放部175加熱至特定之溫度。又，氫壓力控制部182藉由將電源188斷開而將第2氫吸藏釋放部175冷卻。再者，亦可使用未圖示之冷卻裝置將第2氫吸藏釋放部175冷卻。
氫壓力控制部182具有使第1室184之氫之壓力高於第2室185之氫之壓力之第1模式、及使第2室185之氫之壓力高於第1室184之氫之壓力之第2模式。
如圖28所示，氫壓力控制部182係於第1模式下，藉由第1加熱器178將第1氫吸藏釋放部174加熱，且將第2氫吸藏釋放部175冷卻。第1氫吸藏釋放部174藉由加熱而釋放氫。第1室184藉由自第1氫吸藏釋放部174釋放氫而升壓。另一方面，第2氫吸藏釋放部175藉由冷卻而吸藏氫。第2室185藉由氫吸藏於第2氫吸藏釋放部175而減壓。其結果，第1室184之氫之壓力高於第2室185之氫之壓力。藉由第1室184與第2室185之間所產生之氫之壓力差，而第1室184之氫透過發熱體14，並向第2室185移動。發熱體14藉由氫透過而產生過剩熱。
如圖29所示，氫壓力控制部182係於第2模式下，將第1氫吸藏釋放部174冷卻，且藉由第2加熱器179將第2氫吸藏釋放部175加熱。第1氫吸藏釋放部174藉由冷卻而吸藏氫。第1室184藉由氫吸藏於第1氫吸藏釋放部174而減壓。另一方面，第2氫吸藏釋放部175藉由加熱而釋放氫。第2室185藉由自第2氫吸藏釋放部175釋放氫而升壓。其結果，第2室185之氫之壓力高於第1室184之氫之壓力。藉由第1室184與第2室185之間所產生之氫之壓力差，而第2室185之氫透過發熱體14，並向第1室184移動。發熱體14藉由氫透過而產生過剩熱。
氫壓力控制部182進行切換第1模式與第2模式之切換控制。對切換控制之一例進行說明。氫壓力控制部182係於第1模式中，由第1壓力計180檢測出之壓力成為特定之閾值以下之情形時，自第1模式切換為第2模式。氫壓力控制部182係於第2模式中，由第2壓力計181檢測出之壓力成為特定之壓力以下之情形時，自第2模式切換為第1模式。氫壓力控制部182藉由進行第1模式與第2模式之切換控制，而切換氫透過發熱體14之方向，使發熱體14之過剩熱之產生間斷地持續。因此，熱利用系統170具有與上述實施形態之熱利用系統10同樣之作用效果。又，熱利用系統170及發熱裝置171可不使用氫循環管線而於第1室與第2室之間產生氫之壓力差，因此，可謀求小型化。
[第17變化例] 於上述實施形態及上述各變化例之熱利用系統中使用1個發熱體，但發熱體亦可使用複數個。
如圖30所示，熱利用系統190具備發熱裝置191與熱利用裝置192。熱利用裝置192具有收納容器41、熱介質流通部42及非透過氣體回收管線149。
發熱裝置191具備複數個發熱體14、及收容複數個發熱體14之密閉容器193等。複數個發熱體14形成為板狀。複數個發熱體14係以面彼此相面對之方式相互設置間隙而排列。於該例中，於密閉容器193之內部排列有6個發熱體14(參照圖30及圖31)。於密閉容器193之外周設置有溫度調節部(未圖示)之加熱器16b。加熱器16b藉由自未圖示之電源輸入電力而將複數個發熱體14加熱。
於密閉容器193設置有複數個導入口23、複數個回收口24及複數個非透過氣體回收口151。導入口23配置於與非透過氣體回收口151對向之位置。回收口24與非透過氣體回收口151係交替地配置於複數個發熱體14之排列方向上。複數個導入口23例如使用氣體導入用分支管(未圖示)與導入管線29連接。複數個回收口24例如使用氣體導入用分支管(未圖示)與回收管線30連接。
密閉容器193具有由複數個發熱體14分隔之複數個第1室194及複數個第2室195。第1室194與第2室195係交替地配置於複數個發熱體14之排列方向上。第1室194具有導入口23與非透過氣體回收口151。第2室195具有回收口24。第1室194藉由導入氫系氣體而升壓。第2室195藉由回收氫系氣體而減壓。藉此，第1室194之氫之壓力高於第2室195之氫之壓力。
如圖31所示，藉由第1室194與第2室195之間所產生之氫之壓力差而導入至第1室194之氫系氣體之一部分透過發熱體14，向第2室195移動，並被回收管線30回收。另一方面，導入至第1室194之氫系氣體中，未透過發熱體14之非透過氣體被非透過氣體回收管線149回收。各發熱體14藉由氫系氣體透過而分別產生過剩熱。因此，熱利用系統190藉由具備複數個發熱體14而可謀求過剩熱之輸出之增大。
[第18變化例] 於上述第17變化例中，利用非透過氣體回收管線149將未透過發熱體14之非透過氣體回收並送回至導入管線29，藉此進行非透過氣體之循環，但於第18變化例中，不進行非透過氣體之循環。
如圖32所示，熱利用系統200具備發熱裝置201與熱利用裝置12。發熱裝置201具備複數個發熱體14、及收容複數個發熱體14之密閉容器202等。密閉容器202設置有複數個導入口23與複數個回收口24，未設置非透過氣體回收口151係與上述第17變化例之密閉容器193不同。
導入至第1室194之氫系氣體透過發熱體14，向第2室195移動，並被回收管線30回收。各發熱體14藉由氫系氣體透過而分別產生過剩熱。因此，熱利用系統200係與上述第17變化例同樣地，藉由具備複數個發熱體14而可謀求過剩熱之輸出之增大。
[第19變化例] 如圖33所示，熱利用系統205具備發熱裝置206與熱利用裝置12。發熱裝置206具備複數個發熱體90、及收容複數個發熱體90之密閉容器207等。於該例中，於密閉容器207之內部配置有形成為有底筒狀之9個發熱體90(參照圖34)。發熱體90經由安裝管97而安裝於密閉容器207。於密閉容器207設置有複數個導入口23與1個回收口24。於密閉容器207之外周設置有溫度調節部(未圖示)之加熱器16b。加熱器16b藉由自未圖示之電源輸入電力而將複數個發熱體90加熱。
如圖34所示，發熱裝置206進而具備氣體導入用分支管208。氣體導入用分支管208係一端與導入管線29連接，另一端分支並與複數個導入口23連接。氣體導入用分支管208與複數個導入口23裝卸自如。氣體導入用分支管208將沿導入管線29流通之氫系氣體引導至複數個導入口23。氣體導入用分支管208之分支數可根據使用之發熱體90之數量適當設計。
密閉容器207具有複數個第1室209與1個第2室210(參照圖33)。複數個第1室209藉由導入氫系氣體而升壓。第2室210藉由回收氫系氣體而減壓。藉此，複數個第1室209之氫之壓力高於第2室210之氫之壓力。藉由第1室209與第2室210之間所產生之氫之壓力差而導入至第1室209之氫系氣體透過發熱體14，向第2室210移動，並被回收管線30回收。各發熱體90藉由氫系氣體透過而分別產生過剩熱。因此，熱利用系統205藉由具備複數個發熱體90而可謀求過剩熱之輸出之增大。
[第20變化例] 於上述第19變化例中，使用設置於密閉容器207之外周之加熱器16b一次性進行複數個發熱體90之溫度之調節，但於第20變化例中，對每一個發熱體90獨立地進行溫度之調節。
如圖35所示，熱利用系統215具備發熱裝置216與熱利用裝置12。發熱裝置216具備複數個發熱體90、密閉容器207、氣體導入用分支管208、複數個溫度感測器217、複數個加熱器218、控制部18及電源(未圖示)。
溫度感測器217設置於發熱體90。於1個發熱體90設置1個溫度感測器217。即，藉由1個溫度感測器217檢測1個發熱體90之溫度。複數個溫度感測器217係與控制部18電性連接，將與檢測出之各發熱體90之溫度對應之信號輸出至控制部18。
加熱器218設置於氣體導入用分支管208分支之另一端。複數個加熱器218與電源(未圖示)電性連接。加熱器218藉由自電源輸入電力而發熱。
控制部18基於各溫度感測器217檢測出之溫度，獨立地進行各加熱器218之輸出之控制。因此，熱利用系統215對每一個發熱體90獨立地進行溫度之調節，將複數個發熱體90維持為對發熱而言適當的溫度，因此，可謀求過剩熱之輸出之穩定化。
[第21變化例] 如圖36所示，熱利用系統220具備發熱裝置221與熱利用裝置12。發熱裝置221具備複數個發熱單位222、氣體導入用分支管208、氣體回收用分支管224、氫循環管線17、控制部(未圖示)及電源(未圖示)等。發熱單位222係由發熱體90、密閉容器225、氣體導入部226、氣體排出部227、溫度感測器228及加熱器229作為1個單元模組化而成者。控制部(未圖示)係與溫度感測器228、加熱器229、電源(未圖示)電性連接，基於溫度感測器228檢測出之溫度，進行加熱器229之輸出之控制。控制部藉由針對每一個發熱單位222調節對加熱器229之輸入電力，而將各發熱體90維持為對發熱而言適當的溫度。
如圖37所示，氣體導入用分支管208係一端與氫循環管線17之導入管線29連接，另一端分支並與複數個發熱單位222之氣體導入部226連接。氣體導入用分支管208與氣體導入部226裝卸自如。氣體回收用分支管224係一端與氫循環管線17之回收管線30連接，另一端分支並與複數個發熱單位222之氣體排出部227連接。氣體回收用分支管224與氣體排出部227裝卸自如。氣體導入用分支管208之分支數與氣體回收用分支管224之分支數可根據使用之發熱單位222之數量適當設計。
利用圖36及圖37對發熱單位222之各構成進行說明。密閉容器225係形成為筒狀之中空之容器，收容發熱體90。氣體導入部226設置於密閉容器225之軸向之一端。氣體導入部226經由氣體導入用分支管208與導入管線29連接。氣體導入部226將沿導入管線29流通之氫系氣體導入至密閉容器225之內部。氣體排出部227設置於密閉容器225之軸向之另一端。氣體排出部227經由氣體回收用分支管224與回收管線30連接。氣體排出部227將密閉容器225之內部之氫系氣體自回收管線30向密閉容器225之外部排出。溫度感測器228設置於密閉容器225之內部，檢測發熱體90之溫度。加熱器229設置於氣體導入部226，藉由將沿氣體導入部226流通之氫系氣體加熱而將發熱體90加熱。
密閉容器225具有由發熱體90分隔之第1室231及第2室232(參照圖36)。第1室231具有導入口(未圖示)，藉由導入氫系氣體而升壓。第2室232具有回收口(未圖示)，藉由回收氫系氣體而減壓。藉此，第1室231之氫之壓力高於第2室232之氫之壓力。藉由第1室231與第2室232之間所產生之氫之壓力差而導入至第1室231之氫系氣體透過發熱體90，並向第2室232移動。發熱體90藉由氫系氣體透過而產生過剩熱。
發熱單位222係由密閉容器225、氣體導入部226、氣體排出部227、溫度感測器228及加熱器229作為1個單元模組化而成者，可經由氣體導入用分支管208及氣體回收用分支管224而與氫循環管線17裝卸自如地連接。因此，熱利用系統220及發熱裝置221可根據用途而變更發熱單位222之數量，因此，設計之自由度優異。
[第22變化例] 圖38所示之發熱裝置236除了具備上述第21變化例之發熱裝置221之各構件以外，進而具備複數個流量調整閥237。複數個流量調整閥237設置於氣體導入用分支管208。流量調整閥237例如為可變漏洩閥。發熱裝置236藉由針對1個發熱單位222具有1個流量調整閥237，可對每一個發熱單位222控制氫系氣體之循環流量。
控制部18進行藉由對每一個發熱單位222調整氫系氣體之循環流量而將發熱體90之溫度維持為對發熱而言適當的溫度的發熱控制。以下，對控制部18進行之發熱控制之一例進行說明。
對基於藉由溫度感測器228檢測出之溫度進行發熱控制之例進行說明。若發熱裝置236開始作動，則控制部18將對加熱器229之輸入電力與流量調整閥237之開度設為預先規定之初始設定值。藉此，發熱體90之溫度上升至對發熱而言適當的溫度。
控制部18獲取溫度感測器228檢測出之溫度，並將所獲取之溫度與基準溫度進行比較。基準溫度係能夠推定發熱體90未產生過剩熱之溫度，預先記憶於控制部18。例如，於控制部18記憶有加熱器229之加熱溫度作為基準溫度。
控制部18於自溫度感測器228獲取之溫度為基準溫度以下之情形時，判定為未產生過剩熱。控制部18於判定為未產生過剩熱之情形時，將對加熱器229之輸入電力與流量調整閥237之開度維持為初始設定值。藉此，可促使未產生過剩熱之發熱體90產生過剩熱。
另一方面，控制部18於自溫度感測器228獲取之溫度超過基準溫度之情形時，判定為產生過剩熱。控制部18於判定為產生過剩熱之情形時，藉由增大流量調整閥237之開度而使向發熱單位222導入之氫系氣體之循環流量增大。發熱體90之溫度藉由產生過剩熱而高於對發熱而言適當的溫度。發熱體90藉由氫系氣體之循環流量增大而冷卻，恢復為對發熱而言適當的溫度。藉此，可針對產生過剩熱之發熱體90使過剩熱之輸出增大。
發熱裝置236對每一個發熱單位222進行發熱控制，藉此，當存在未產生過剩熱之發熱單位222與產生過剩熱之其他發熱單位222時，可促進產生過剩熱之發熱單位222之發熱反應，因此，可確實且容易地實現裝置整體之過剩熱之輸出之穩定化。
再者，於上述第22變化例中，當存在未產生過剩熱之發熱單位222與產生過剩熱之發熱單位222時，對產生過剩熱之發熱單位222進行發熱控制。但，存在如下情況，即，未產生過剩熱之發熱單位222中，除了包含完全未發生發熱反應者以外，還包含發熱反應不充分者，關於發熱反應不充分而未產生過剩熱之發熱單位222，有藉由進行發熱控制而促進發熱反應，從而能夠產生過剩熱之情形。因此，發熱裝置236亦可對未產生過剩熱之發熱單位222與產生過剩熱之發熱單位222中的未產生過剩熱之發熱單位222進行發熱控制。藉此，可增加產生過剩熱之發熱單位222之數量，因此，可使裝置整體之過剩熱之輸出增大。
[第23變化例] 於第23變化例中，對已透過發熱體90之氫系氣體進行取樣，對取樣之氫系氣體進行分析，根據其分析結果進行發熱控制。
圖39所示之發熱裝置241除了具備上述第21變化例之發熱裝置221之各構件以外，進而具備複數個取樣用配管242、複數個調整閥243、渦輪分子泵244、乾式泵245及分析部246。
複數個取樣用配管242將複數個發熱單位222之第2室232與分析部246連接。已透過發熱體90之氫系氣體流入至取樣用配管242。於取樣用配管242，自與第2室232之連接側起依次設置有調整閥243、分析部246、渦輪分子泵244及乾式泵245。調整閥243調整流入至取樣用配管242之氫系氣體之流量。渦輪分子泵244與乾式泵245藉由將取樣用配管242之內部之氣體排出而使第2室232之氫系氣體流入至取樣用配管242。
分析部246對每一個發熱單位222，對已透過發熱體90之氫系氣體進行取樣，並進行所取樣之氫系氣體之分析。分析部246藉由分析，例如特定出藉由發熱體90之發熱反應產生之特有之產生氣體是否包含於氫系氣體。分析部246係與控制部18電性連接，並將分析結果輸出至控制部18。藉由分析部246進行分析之時序可適當設定。
控制部18進行發熱控制，該發熱控制係基於分析部246之分析結果，對每一個發熱單位222調整氫系氣體之循環流量，藉此，將發熱體90之溫度維持為對發熱而言適當的溫度。
對基於分析部246之分析結果進行發熱控制之例進行說明。若發熱裝置241開始作動，則控制部18將對加熱器229之輸入電力與流量調整閥237之開度設為預先規定之初始設定值。藉此，發熱體90之溫度上升至對發熱而言適當的溫度。
控制部18獲取分析部246之分析結果、即特定出產生氣體是否包含於氫系氣體之結果。控制部18係於產生氣體不包含於氫系氣體之情形時，判定為未產生過剩熱。控制部18係於判定為未產生過剩熱之情形時，將對加熱器229之輸入電力與流量調整閥237之開度維持為初始設定值。藉此，可促使未產生過剩熱之發熱體90產生過剩熱。
另一方面，控制部18係於產生氣體包含於氫系氣體之情形時，判定為產生過剩熱。控制部18係於判定為產生過剩熱之情形時，藉由增大流量調整閥237之開度而使向發熱單位222導入之氫系氣體之循環流量增大。藉由產生過剩熱而上升之發熱體90之溫度藉由氫系氣體之循環流量增大而恢復為對發熱而言適當的溫度。藉此，可針對產生過剩熱之發熱體90使過剩熱之輸出增大。因此，發熱裝置241對每一個發熱單位222進行發熱控制，故而可謀求裝置整體之發熱量之穩定化。
再者，發熱裝置241亦可對未產生過剩熱之發熱單位222與產生過剩熱之發熱單位222中未產生過剩熱之發熱單位222進行發熱控制。藉此，可增加產生過剩熱之發熱單位222之數量，因此，可使裝置整體之過剩熱之輸出增大。
分析部246亦可對氫系氣體中所含之阻礙物質進行分析。阻礙物質係阻礙發熱體90之發熱反應之氣體(以下，稱為阻礙氣體)，例如為水(包含水蒸氣)、烴等。對阻礙物質進行分析之情形時，作為分析部246，例如可使用四極質譜儀等質量分析器。分析部246進行阻礙氣體之質量分析，例如輸出阻礙氣體之離子電流或氣體分壓作為分析結果。控制部18基於阻礙物質之分析結果進行發熱控制。控制部18例如基於阻礙氣體之離子電流使氫系氣體之循環流量增減。藉此，自密閉容器225之內部將阻礙氣體確實地排出，而可使密閉容器225之內部保持清潔，因此，可使過剩熱之輸出增大。又，控制部18使加熱器229之加熱溫度上升，以抑制因氫系氣體之循環流量增加所引起之發熱體90之溫度降低。藉此，發熱體90之溫度維持為對發熱而言適當的溫度，因此，可使過剩熱之輸出進一步增大。
分析部246亦可進行氫系氣體中所含之吸附性之雜質氣體之質量分析。分析部246例如輸出雜質氣體之濃度作為分析結果。於該情形時，控制部18係雜質氣體之濃度越低，越是使氫系氣體之循環流量增加。又，控制部18係雜質氣體之濃度越低，越是使加熱器229之加熱溫度上升。藉此，發熱體90之溫度維持為對發熱而言適當的溫度，可使過剩熱之輸出增大。
[第24變化例] 於第24變化例中，測定氫吸藏金屬或氫吸藏合金之電阻，基於測定出之電阻之值進行發熱控制。
圖40所示之發熱裝置251除了具備上述第21變化例之發熱裝置221之各構件以外，進而具備複數個電阻測定部252。再者，於圖40中，省略溫度感測器228。電阻測定部252係於各發熱體90各設置有1個。電阻測定部252測定發熱體90之氫吸藏金屬或氫吸藏合金之電阻。此處，發熱體90設為如下狀態，即，氫吸藏金屬或氫吸藏合金之氫吸藏量越多，越容易發生發熱反應。又，發熱體90係氫吸藏金屬或氫吸藏合金之氫吸藏量越多，電阻越小。因此，藉由測定發熱體90之氫吸藏金屬或氫吸藏合金之電阻，可推定氫吸藏量。複數個電阻測定部252係與控制部18電性連接，將電阻之測定結果輸出至控制部18。
控制部18進行發熱控制，該發熱控制係基於電阻測定部252測定出之電阻之值，對每一個發熱單位222調整氫系氣體之循環流量，藉此，將發熱體90之溫度維持為對發熱而言適當的溫度。
對基於電阻測定部252測定出之電阻之值進行發熱控制之例進行說明。若發熱裝置251開始作動，則控制部18將對加熱器229之輸入電力與流量調整閥237之開度設為預先規定之初始設定值。藉此，發熱體90之溫度上升至對發熱而言適當的溫度。
控制部18獲取電阻測定部252之測定結果、即電阻之值，並將所獲取之電阻之值與預先規定之閾值進行比較。
控制部18係於自電阻測定部252獲取之電阻之值為閾值以上之情形時，判定為未產生過剩熱。其原因在於，於電阻之值較高之情形時，發熱體90中之氫吸藏量較少，因此，可推定為未產生過剩熱。控制部18係於判定為未產生過剩熱之情形時，將對加熱器229之輸入電力與流量調整閥237之開度維持為初始設定值。藉此，可促進未產生過剩熱之發熱體90產生過剩熱。
另一方面，控制部18係於自電阻測定部252獲取之電阻之值未達閾值之情形時，判定為產生過剩熱。其原因在於，於電阻之值較低之情形時，發熱體90中之氫吸藏量較多，因此，可推定為產生過剩熱。控制部18係於判定為產生過剩熱之情形時，藉由增大流量調整閥237之開度而使向發熱單位222導入之氫系氣體之循環流量增大。藉由產生過剩熱而上升之發熱體90之溫度藉由氫系氣體之循環流量增大而恢復為對發熱而言適當的溫度。藉由將發熱體90維持為對發熱而言適當的溫度，氫吸藏金屬或氫吸藏合金之氫吸藏量變多而促進發熱反應。藉此，可針對產生過剩熱之發熱體90使過剩熱之輸出增大。因此，發熱裝置251對每一個發熱單位222進行發熱控制，故而可謀求裝置整體之發熱量之穩定化。
再者，發熱裝置251亦可對未產生過剩熱之發熱單位222與產生過剩熱之發熱單位222中未產生過剩熱之發熱單位222進行發熱控制。藉此，可增加產生過剩熱之發熱單位222之數量，因此，可使裝置整體之過剩熱之輸出增大。
[第25變化例] 如圖41所示，發熱裝置256具備發熱體14、檢測發熱體14之溫度之複數個溫度感測器257a～257i、及向發熱體14之正面噴射氫系氣體之複數個噴嘴部258a～258i。於該例中，對1個發熱體14自複數個噴嘴部258a～258i噴射氫系氣體。於圖41中，省略密閉容器15之圖示。
複數個溫度感測器257a～257i配置成陣列狀。於圖41中，9個溫度感測器257a～257i等間隔地呈二維狀配置於發熱體14之背面。複數個溫度感測器257a～257i檢測劃分發熱體14而成之複數個溫度測定對象區域R1～R9之各溫度。例如，溫度感測器257a檢測溫度測定對象區域R1之溫度。各溫度測定對象區域R1～R9以邊界線劃分。邊界線係以通過溫度感測器257a～257i中鄰接之溫度感測器之中間之方式設定。邊界線係概念上之線。於以下之說明中，於不區分溫度感測器257a～257i之情形時，記載為溫度感測器257。又，於不區分溫度測定對象區域R1～R9之情形時，記載為溫度測定對象區域R。
複數個噴嘴部258a～258i係針對溫度測定對象區域R1～R9中之每一個而配置。於圖41中，以與溫度測定對象區域R1～R9對應之方式配置有9個噴嘴部258a～258i。於以下之說明中，於不區分噴嘴部258a～258i之情形時，記載為噴嘴部258。
圖42係通過圖41中之發熱體14之中心之縱剖視圖。於圖42中圖示溫度感測器257a～257i中之溫度感測器257b、257e、257h，且圖示噴嘴部258a～258i中之噴嘴部258b、258e、258h。如圖42所示，溫度感測器257係與控制部18電性連接，將與溫度測定對象區域R之溫度對應之信號輸出至控制部18。噴嘴部258安裝於設置於密閉容器15之導入口23之安裝板259。噴嘴部258經由導入口23與導入管線29連接，向發熱體14之正面噴射氫系氣體。
發熱裝置256進而具備控制部18、氣體導入用分支管208及複數個流量調整閥237。氣體導入用分支管208係一端與導入管線29連接，另一端分支且與複數個噴嘴部258連接。氣體導入用分支管208與複數個噴嘴部258裝卸自如。複數個流量調整閥237設置於氣體導入用分支管208。發熱裝置256藉由針對1個噴嘴部258具有1個流量調整閥237，而可對每一個噴嘴部258控制氫系氣體之循環流量。
控制部18進行基於複數個溫度感測器257檢測出之溫度而變更使氫系氣體噴射之噴嘴部258的變更控制。以下，對變更控制進行說明。
若發熱裝置256開始作動，則控制部18將對加熱器(未圖示)之輸入電力與所有流量調整閥237之開度設為預先規定之初始設定值。藉此，發熱體14之溫度上升至對發熱而言適當的溫度。於初始設定值下，自所有噴嘴部258噴射氫系氣體。再者，加熱器(未圖示)例如如上述實施形態之發熱裝置11般設置於密閉容器15之外周。
控制部18獲取各溫度感測器257檢測出之溫度，並將所獲取之各溫度與基準溫度分別進行比較。基準溫度例如係能夠推定於溫度測定對象區域R中未產生過剩熱之溫度。基準溫度係針對每一個溫度測定對象區域R預先記憶於控制部18。
控制部18係於自溫度感測器257獲取之溫度為基準溫度以下之情形時，判定為於溫度被獲取之溫度測定對象區域R中未產生過剩熱。控制部18將對加熱器(未圖示)之輸入電力、及與判定為未產生過剩熱之溫度測定對象區域R對應之流量調整閥237之開度維持為初始設定值。藉此，可促進發熱體14中未產生過剩熱之溫度測定對象區域R中之過剩熱之產生。
另一方面，控制部18係於自溫度感測器257獲取之溫度超過基準溫度之情形時，判定為於溫度被獲取之溫度測定對象區域R中產生過剩熱。控制部18藉由使判定為產生過剩熱之溫度測定對象區域R所對應之流量調整閥237之開度增大，而使自噴嘴部258向溫度測定對象區域R噴射之氫系氣體之流量增大。藉由產生過剩熱而上升之溫度測定對象區域R之溫度藉由氫系氣體之流量增大而恢復為對發熱而言適當的溫度。藉此，可針對產生過剩熱之溫度測定對象區域R使過剩熱之輸出增大。
發熱裝置256藉由針對複數個溫度測定對象區域R中之每一個進行變更控制，根據隨時間經過而變化之發熱體14之發熱狀況變更噴射氫系氣體之噴嘴部258，因此，可謀求發熱體14之過剩熱之輸出之穩定化。
再者，發熱裝置256亦可對未產生過剩熱之溫度測定對象區域R與產生過剩熱之溫度測定對象區域R中未產生過剩熱之溫度測定對象區域R進行發熱控制。藉此，可增加產生過剩熱之溫度測定對象區域R之數量，因此，可使發熱體14整體及裝置整體之過剩熱之輸出增大。
發熱裝置256亦可為具備複數個發熱體14者。藉由對每一個發熱體14進行變更控制，而可使裝置整體之過剩熱之輸出進一步增大。
[第26變化例] 如圖43所示，熱利用系統260具備發熱裝置11與熱利用裝置261。於圖43中，省略發熱裝置11之溫度調節部、氫循環管線及控制部等之圖示。於第26變化例中，使用水作為熱介質。
熱利用裝置261具備收納容器41、熱介質流通部42及蒸汽渦輪機45。收納容器41向內部供給水。於收納容器41之內部，於水面之上方形成有空間。收納容器41藉由在水與發熱體14之間進行熱交換，使水沸騰而生成蒸汽。熱介質流通部42具有蒸汽配管42g與供水配管42h而代替第1配管42a、第2配管42b、第3配管42c、第4配管42d、泵42e、熱介質流量控制部42f。蒸汽配管42g將收納容器41中所生成之蒸汽向蒸汽渦輪機45供給。供水配管42h具有未圖示之冷凝器與供水泵，藉由冷凝器將自蒸汽渦輪機45排出之蒸汽冷卻而使之恢復成水，並藉由供水泵將該水供給至收納容器41。蒸汽渦輪機45經由旋轉軸與發電機49連接。藉由蒸汽渦輪機45旋轉而進行發電。
[實驗] 將上述第9變化例之發熱裝置121(參照圖18)之構成變更一部分而準備實驗用發熱裝置。使用實驗用發熱裝置進行評價發熱體之過剩熱之實驗。首先，對實驗用發熱裝置進行說明，然後，對實驗方法及實驗結果進行說明。
於上述第9變化例之發熱裝置121中，構成為使用氫循環管線17使氫系氣體循環，但於實驗用發熱裝置中，構成為代替使用氫循環管線17，而分別設置導入管線與回收管線，不使氫系氣體循環。
於上述第9變化例之發熱裝置121中，於安裝管125之外周捲繞有作為加熱器16b之電熱線，但於實驗用發熱裝置中，以覆蓋密閉容器之外周之方式配置電爐。
於上述第9變化例之發熱裝置121中，使用僅於支持體61之正面設置有多層膜62之發熱體14，但於實驗用發熱裝置中，使用於支持體之兩面設置有多層膜之發熱體而代替使用發熱體14。
對實驗用發熱裝置具體地進行說明。實驗用發熱裝置具備：發熱體，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱；密閉容器，其具有由發熱體分隔之第1室及第2室；及溫度調節部，其調節發熱體之溫度。
對發熱體進行說明。發熱體係與上述第1變化例之發熱體74(參照圖5)同樣地，於支持體之兩面設置有多層膜。製作多層膜之構成不同之2種發熱體，並設為實驗例26及實驗例27。作為支持體，使用包含Ni且直徑20 mm、厚度0.1 mm之基板。關於支持體，準備於真空中以900°進行72小時之真空退火之後利用濃硝酸對兩面進行蝕刻所得者。
使用離子束濺鍍裝置，於支持體之兩面形成多層膜。實驗例26之多層膜具有包含Cu之第1層及包含Ni之第2層。實驗例26之第1層與第2層之積層構成之數量(積層數)設為6。實驗例27之多層膜具有包含Cu之第1層、包含Ni之第2層及包含CaO之第3層。實驗例27之第1層、第2層及第3層之積層構成之數量(積層數)設為6。
對密閉容器進行說明。密閉容器包括石英玻璃管、用以對石英玻璃管之內部進行真空排氣之真空配管、用以於石英玻璃管之內部設置發熱體之安裝管等。石英玻璃管之前端封閉，且基端開口。
真空配管與石英玻璃管之基端連接。於真空配管連接有用以將石英玻璃管之內部之氣體回收之回收管線。於回收管線設置有具有渦輪分子泵及乾式泵之真空排氣部、檢測石英玻璃管之內部之壓力之壓力感測器、及用以測定氫透過發熱體之透過量(氫透過量)之真空計。再者，真空排氣部與安裝管不連接。因此，安裝管之內部未進行真空排氣。
安裝管通過真空配管插入至石英玻璃管之內部，一端配置於真空配管之外部(石英玻璃管之外部)，另一端配置於石英玻璃管之內部。安裝管由SUS形成。
於安裝管之一端連接有用以將氫系氣體導入至該安裝管之內部之導入管線。於導入管線設置有貯存氫系氣體之氫吸藏瓶、檢測安裝管之內部之壓力之壓力感測器、用以進行對安裝管之氫系氣體之供給及停止之氫供給閥、及用以調整壓力之調節閥。
於安裝管之另一端設置有使發熱體能夠裝卸之VCR(Vacuum Coupling Radius Seal，真空連接徑向密封)接頭。VCR接頭係於配置發熱體之位置具有貫通該VCR接頭之內周面與外周面之2個漏孔。發熱體係以由2片SUS製墊片夾住之狀態配置於VCR接頭之內部。
於密閉容器，由發熱體分隔出安裝管之內部空間與石英玻璃管之內部空間。安裝管之內部空間藉由氫系氣體之導入而升壓。石英玻璃管之內部空間藉由氣體之真空排氣而減壓。藉此，安裝管之內部空間之氫之壓力高於石英玻璃管之內部空間之氫之壓力。安裝管之內部空間作為第1室發揮功能，石英玻璃管之內部空間作為第2室發揮功能。
藉由在發熱體之兩側產生壓力差，而氫自作為高壓側之安裝管之內部空間向作為低壓側之石英玻璃管之內部空間透過。如上所述，發熱體係於使氫透過之過程中，藉由自配置於高壓側之一面(正面)吸藏氫而發熱，藉由自配置於低壓側之另一面(背面)釋放氫而產生過剩熱。
對溫度調節部進行說明。溫度調節部具有檢測發熱體之溫度之溫度感測器、將發熱體加熱之加熱器、及基於溫度感測器檢測出之溫度進行加熱器之輸出之控制的輸出控制部。使用熱電偶(K型護套熱電偶)作為溫度感測器。於實驗中準備2個熱電偶(第1熱電偶及第2熱電偶)，並插入至VCR接頭之2個漏孔之各者。使2個熱電偶接觸發熱體，進行發熱體之溫度之測定。使用電爐作為加熱器。電爐係以覆蓋石英玻璃管之外周之方式配置。於電爐設置有控制用熱電偶。輸出控制部係與控制用熱電偶及電爐電性連接，基於利用控制用熱電偶檢測出之溫度以特定之電壓驅動電爐。電爐由100 V之交流電源驅動。使用電力計進行對電爐之輸入電力之測定。
對實驗方法及實驗結果進行說明。將發熱體夾於2片SUS製墊片間，使用VCR接頭固定於安裝管之另一端，並配置於石英玻璃管之內部。開始實驗之前，以300°進行發熱體之烘烤3天。
實驗於上述烘烤後開始。打開氫供給閥而向安裝管供給氫系氣體，並使用調節閥將第1室(安裝管之內部空間)之壓力(亦稱為氫供給壓力)調整為100 kPa。進行石英玻璃管之真空排氣，將第2室(石英玻璃管之內部空間)之壓力調整為1×10-4 [Pa]。驅動電爐，以特定之設定溫度進行發熱體之加熱。設定溫度每隔大約半天進行變更，於300℃至900℃之範圍內階段性地上升。
於實驗例26及實驗例27之實驗之前進行參照實驗。於參照實驗中，製作僅支持體(直徑20 mm、厚度0.1 mm之Ni基板)之參照實驗用樣品，並使用該參照實驗用樣品。參照實驗係改變參照實驗用樣品而實施2次。
圖44係表示參照實驗中之氫透過量、氫供給壓力及樣品溫度之關係之曲線圖。於圖44中，橫軸表示時間(h)，左側之第1縱軸表示氫透過量(SCCM)，右側之第2縱軸表示氫供給壓力(kPa)、第1樣品溫度(℃)、第2樣品溫度(℃)。氫透過量根據已完成流量校正之真空計之值而計算。第1樣品溫度係第1熱電偶之檢測溫度，第2樣品溫度係第2熱電偶之檢測溫度。根據圖44可確認，第1樣品溫度與第2樣品溫度大致一致，能夠正確地測定參照實驗用樣品之溫度。又，亦可確認到氫透過量根據參照實驗用樣品之溫度上升而增加。再者，圖44係第1次參照實驗之結果。第2次參照實驗之結果由於與第1次參照實驗之結果大致相同，故省略說明。
圖45係表示參照實驗中之樣品溫度與輸入電力之關係之曲線圖。於圖45中，橫軸表示樣品溫度(℃)，縱軸表示輸入電力(W)。輸入電力係對電爐之輸入電力。藉由交流電源之接通/斷開控制而電力計之測定值大幅度變動，因此，對每一設定溫度累計測定值，並根據其斜率計算出輸入電力。輸入電力之計算係於設定溫度變更後，對經過充分之時間後電力計之測定值穩定之區域進行。對上述區域中之每一個求出第1熱電偶之檢測溫度之平均值與第2熱電偶之檢測溫度之平均值，將該等2個平均值之平均設為樣品溫度。圖45係對2次參照實驗之結果進行繪圖所得者，係使用最小平方法製作之校準曲線。於圖45中，Y表示表現校準曲線之函數，M0表示常數項，M1表示1次之係數，M2表示2次之係數，R表示相關係數。以該參照實驗之結果為基準，進行實驗例26及實驗例27之過剩熱之評價。
圖46係表示實驗例26中之發熱體溫度與過剩熱之關係之曲線圖。於圖46中，橫軸表示發熱體溫度(℃)，縱軸表示過剩熱(W)。利用與參照實驗之樣品溫度之計算方法相同之方法求出第1熱電偶之檢測溫度之平均值與第2熱電偶之檢測溫度之平均值，將該等2個平均值之平均設為發熱體溫度。對過剩熱之求法進行說明。首先，測定特定之輸入電力下之發熱體溫度(稱為測定溫度)。其次，使用圖45所示之校準曲線，求出與測定溫度對應之參照實驗之輸入電力(稱為換算電力)。然後，求出換算電力與特定之輸入電力之差量，將此設為過剩熱之電力。再者，特定之輸入電力之計算方法與參照實驗中之輸入電力之計算方法相同。於圖46中，將過剩熱之電力記述為「過剩熱(W)」。根據圖46可確認到發熱體溫度為300℃至900℃之範圍內時產生過剩熱。可確認到過剩熱於600℃以下時最大為2 W左右，於700℃以上時增大，於800℃附近時成為約10 W左右。
圖47係表示實驗例27中之發熱體溫度與過剩熱之關係之曲線圖。於圖47中，橫軸表示發熱體溫度(℃)，縱軸表示過剩熱(W)。根據圖47可確認到發熱體溫度為200℃至900℃之範圍內時產生過剩熱。可確認到過剩熱在200℃至600℃之範圍內時最大為4 W左右，於700℃以上時增大，於800℃附近時超過20 W。
將實驗例26與實驗例27進行比較可知，有於600℃以下時實驗例27之過剩熱之產生量更多之傾向。可知實驗例26與實驗例27均有在700℃以上時過剩熱增大之傾向。可知於700℃以上時，實驗例27之過剩熱增大至實驗例26之過剩熱之約2倍。
若求出實驗例11(參照圖9)、實驗例26(參照圖46)及實驗例27(參照圖47)之800℃附近之每單位面積之過剩熱，則於實驗例11中為約0.5 W/cm2 ，於實驗例26中為約5 W/cm2 ，於實驗例27中為約10 W/cm2 。根據該結果可知，相對於實驗例11而言，實驗例26產生約10倍之過剩熱，實驗例27產生約20倍之過剩熱。
[第2實施形態] 第2實施形態係以導入至第1室之氣體中之氫之分壓與導入至第2室之氣體中之氫之分壓不同之方式構成，利用第1室與第2室之氫分壓之差，使氫透過發熱體。於第2實施形態中，「氫之壓力」指「氫分壓」。
如圖48所示，熱利用系統265具備發熱裝置266與熱利用裝置267。
發熱裝置266具備：發熱體268，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱；密閉容器271，其具有由發熱體268分隔之第1室269及第2室270；及溫度調節部272，其調節發熱體268之溫度。再者，作為將第1室269與第2室270分隔之構造，不限於僅由發熱體268構成之情形，亦可為一部分為發熱體268且其他一部分為金屬或氧化物等將氫遮蔽之壁構造。
發熱體268形成為有底圓筒狀。發熱體268例如可設為與發熱體90(參照圖11)同樣之構成。即，發熱體268係於形成為有底筒狀之支持體之外表面設置多層膜而成者。再者，既可於支持體之內表面設置多層膜，亦可於支持體之內表面與外表面之兩者設置多層膜。支持體不限於有底圓筒狀，亦可設為有底角筒狀或平板狀等。支持體較佳為使氫透過且具有耐熱性及耐壓性之材料，例如可由與支持體61相同之材料形成。多層膜例如可設為與多層膜62相同之構成。於該例中，發熱體268之數量為1個，但亦可設為2個以上。
對發熱體268之製造方法之一例進行說明。準備能夠彎曲加工之板狀之支持體。使用濺鍍法於支持體之一面形成多層膜。然後，對支持體進行彎曲加工而形成為筒狀。於以使支持體之一面(形成有多層膜之面)為內表面之方式實施彎曲加工之情形時，較佳為於支持體之另一面(即外表面)設置鰭片。鰭片例如設置成螺旋狀。藉由設置鰭片，發熱體268與熱介質之接觸面積增大，而能夠使發熱體268與熱介質之熱交換效率提高。再者，形成多層膜時，不限於濺鍍法，亦可使用蒸鍍法、濕式法、熔射法、電鍍法等。亦可僅於支持體之外表面或於兩面形成多層膜。
密閉容器271係中空之容器，於內部收容發熱體268。密閉容器271較佳為由具有耐熱性及耐壓性之材料形成。作為密閉容器271之材料，例如可使用金屬或陶瓷等。作為金屬，可列舉Ni、Cu、Ti、碳鋼、沃斯田鐵系不鏽鋼、耐熱性非鐵合金鋼、陶瓷等。作為陶瓷，可列舉Al2 O3 、SiO2 、SiC、ZnO2 等。理想的是利用隔熱材料覆蓋密閉容器271之外周。於該例中，收容發熱體268之密閉容器271之數量為1個，但亦可設為2個以上。
第1室269由發熱體268之內表面形成。第1室269具有與氫導入管線273連接之導入口274。於氫導入管線273設置有貯存氫系氣體之氫罐275。對第1室269經由導入口274導入沿氫導入管線273流通之氫系氣體。
第2室270係由發熱體268之外表面與密閉容器271之內表面形成。第2室270具有與熱介質循環管線276連接之流入口277及流出口278。熱介質循環管線276藉由循環鼓風機279使熱介質於第2室270(密閉容器271)之內部與外部之間循環。於第2實施形態之情形時，作為熱介質，特佳為使用上述者中之稀有氣體。於圖48中，於紙面左側設置流入口277，於紙面右側設置流出口278，但流入口277與流出口278之位置亦可適當變更。
導入至第1室269之氫系氣體之氫分壓與導入至第2室270之熱介質之氫分壓藉由未圖示之氫感測器而測定。第1室269之氫分壓理想的是設為第2室270之氫分壓之例如10～10000倍。作為一例，將第1室269之氫分壓設為10 kPa～1 MPa，並將第2室270之氫分壓設為1 Pa～10 kPa。藉此，第1室269之氫透過發熱體268並向第2室270移動。發熱體268藉由氫透過而產生過剩熱。藉由熱介質流通至第2室270，能夠使發熱體268之過剩熱傳遞至熱介質，且能夠使第2室270之氫分壓低於第1室269之氫分壓。
熱介質循環管線276與熱利用裝置267連接。藉由發熱體268之過剩熱而加熱之熱介質可於熱利用裝置267中有效地利用。熱利用裝置267例如係熱交換機、動力單元、熱電元件等。作為熱交換機，例如可列舉於熱介質與氣體之間進行熱交換之裝置、於熱介質與液體之間進行熱交換之裝置、於熱介質與固體之間進行熱交換之裝置。於熱介質與氣體之間進行熱交換之裝置用於空調、鍋爐或燃燒爐之空氣預熱、乾燥或加熱用熱風之生成等。於熱介質與液體之間進行熱交換之裝置用於鍋爐之熱源、油加熱、化學反應槽等。於熱介質與固體之間進行熱交換之裝置用於套管式旋轉加熱機、套管內粒子狀物質之加熱等。作為動力單元，可列舉史特林引擎、ORCS(Organic Rankine Cycle System，有機朗肯循環系統)、熱電元件等。
於熱介質循環管線276設置有自熱介質去除氫之氫去除部280。氫去除部280防止熱介質中之氫濃度上升。氫去除部280例如可由利用氫吸藏金屬、氫吸藏合金、氫透過材料等形成之管或氫透過膜構成。作為氫透過材料，例如可列舉橡膠、塑膠、Ti、Ni等。藉由氫去除部280自熱介質去除之氫理想的是如圖48所示，被引導至氫罐275。氫去除部280可連續運轉或間斷運轉。再者，氫去除部280亦可不設置於熱介質循環管線276，而從自熱介質循環管線276抽出之熱介質去除氫。
溫度調節部272具有：溫度感測器281，其檢測發熱體268之溫度；加熱器282，其將發熱體268加熱；及輸出控制部283，其基於溫度感測器281檢測出之溫度進行加熱器282之輸出之控制。於圖48中，溫度感測器281設置於發熱體268之外表面，但亦可檢測能夠推定發熱體268之溫度之部分之溫度。加熱器282係於發熱裝置266之作動開始時或發熱體268之溫度降低時作動。再者，於圖48中，加熱器282設置於熱介質循環管線276，但亦可代替此而設置於例如為了對熱介質循環管線276供給熱介質而另外設置之配管(未圖示)。藉由沿該配管流通之熱介質由加熱器282加熱，而經加熱之熱介質經由熱介質循環管線276引導至第2室270，從而將發熱體268加熱。
發熱裝置266構成為具有未圖示之控制部，藉由該控制部控制第1室269之氫分壓與第2室270之氫分壓。例如，藉由使第1室269之氫分壓上升而增大第1室269與第2室270之氫分壓之差，可使氫透過量增加而促進發熱體268之過剩熱之產生。又，藉由使第1室269之氫分壓降低而減小第1室269與第2室270之氫分壓之差，可使氫透過量減少而抑制發熱體268之過剩熱之產生。亦可使第2室270之氫分壓降低或上升來代替使第1室269之氫分壓變化，藉此，促進或抑制發熱體268之過剩熱之產生。亦可使第1室269之氫分壓與第2室270之氫分壓之兩者變化。再者，亦可藉由使流入口277處之熱介質之流量或溫度變化而調整發熱體268之過剩熱之產生。
如上所述，發熱裝置266構成為利用第1室內269與第2室內270之氫分壓之差而使氫透過發熱體268。因此，於發熱裝置266，例如無須將第2室內270設為真空狀態等而於第1室內269與第2室內270之間產生能夠利用壓力感測器獲得之表觀之壓力之差。因此，發熱裝置266產生變形或破損之危險性得到降低。
又，熱利用系統265及發熱裝置266利用發熱體268作為熱能源，因此，可廉價、清潔且安全地供給能源。
[第1變化例] 如圖49所示，發熱裝置286係於密閉容器271之內部具有包括複數個發熱體268之發熱體單元287。於圖49中，發熱體單元287包括6個發熱體268，但發熱體單元287之數量並無特別限定。於圖49中，複數個發熱體268經由集管部288與氫導入管線273連接，但亦可準備複數個氫導入管線273，並將複數個發熱體268與複數個氫導入管線273分別連接。發熱裝置286利用複數個發熱體268構成發熱體單元287，並將複數個發熱體268利用集管部288連接，除此以外，可設為與發熱裝置266相同之構成。如此，發熱裝置286具有包括複數個發熱體268之發熱體單元287，因此，可謀求過剩熱之高輸出化。
發熱裝置286較佳為於複數個發熱體268之各者設置鰭片。藉由在複數個發熱體268之各者設置鰭片，而複數個發熱體268與熱介質之熱交換效率提高。
於圖49中，發熱裝置286係以熱介質沿著發熱體268之長度方向流通之方式構成，但亦可變更流入口277及流出口278，使熱介質沿與發熱體268之長度方向正交之方向流通。
亦可準備包括密閉容器271與發熱體單元287之複數個發熱模組，並將複數個發熱模組串聯或並聯地連接。發熱模組之數量並無特別限定，可根據所需之輸出適當變更。
[第2變化例] 如圖50所示，發熱體單元290形成為內部具有空間之平板型。發熱體單元290例如縱向之長度設為800 mm，橫向之長度設為600 mm，且厚度設為15 mm。於圖50中，紙面上側表示發熱體單元290之前視圖，紙面下側表示發熱體單元290之俯視圖。發熱體單元290與氫導入管線273連接。於該例中，發熱體單元290之俯視下之外形為四邊形，但並不限定於此，可為多邊形或圓形等進行適當變更。
發熱體單元290具有鰭片291。鰭片291設置於發熱體單元290之外表面。於圖50中，於發熱體單元290之外表面中相互對向之2個面(平面及底面)設置有鰭片291。鰭片291包括複數個肋292。複數個肋292自發熱體單元290之外表面突出。鰭片291之材料例如使用熔點或居里溫度為800℃以上之金屬。作為鰭片291之材料之一例，可列舉Ni、Cu、W等。
如圖51所示，發熱體單元290具有複數個發熱體293。圖51係發熱體單元290之剖視圖，表示發熱體單元290之內部之構造。發熱體293具有形成為箱型之支持體294、及設置於該支持體294之內表面之複數個多層膜295。發熱體293包括多層膜295、及與多層膜295對應之支持體294之一部分。支持體294例如由與支持體61相同之材料形成。多層膜295例如可設為與多層膜62相同之構成。於支持體294設置有與氫導入管線273連接之導入口274。
對發熱體單元290之製造方法之一例進行說明。準備2個板構件，對各板構件之緣部分實施彎曲加工。於彎曲加工時，使板構件之緣部分相對於該板構件之平面方向彎曲成大致直角。於各板構件之緣部分相向之側之面，例如利用濺鍍法等形成多層膜295。然後，例如藉由熔接等將各板構件之緣部分彼此接合。藉由2個板構件之接合而形成支持體294。由多層膜295、及與多層膜295對應之支持體294之一部分構成發熱體293。然後，藉由在支持體294之外表面設置鰭片291而獲得發熱體單元290。再者，板構件之緣部分不限於如上述般藉由彎曲加工而形成之情形，亦可使用其他板狀之構件而形成。又，多層膜295不限於如上述般利用濺鍍法等直接形成於板構件之情形，亦可另外準備並貼於板構件。
發熱體單元290容易製造，可抑制製造成本。又，發熱體單元290藉由具有鰭片291，而可使發熱體293與熱介質之熱交換效率提高，且可防止熱變形。
再者，亦可準備如發熱體14(參照圖4)或發熱體74(參照圖5)般於支持體之正面或背面之至少一者設置有多層膜之複數個發熱體，並將該等複數個發熱體貼於形成為箱型之容器，藉此，形成發熱體單元。該情形時之容器較佳為利用與支持體294相同之材料形成。
[第3變化例] 如圖52所示，發熱裝置300係於密閉容器271之內部設置有複數個發熱體單元290者。於圖52中，發熱體單元290之數量為2個，但可適當變更。於圖52中，表示紙面左側之發熱體單元290之剖視圖。各發熱體單元290之內部空間為第1室302。第1室302具有與氫導入管線273連接之導入口274。密閉容器271與發熱體單元290之間之空間為第2室303。第2室303具有與熱介質循環管線276連接之流入口277及流出口278。藉由對第1室302導入氫系氣體，並對第2室303導入熱介質，而於第1室302與第2室303之間產生氫分壓之差，從而第1室302之氫透過發熱體293向第2室303移動。發熱體293藉由氫透過而產生過剩熱。發熱裝置300藉由具有複數個發熱體單元290，而可謀求過剩熱之高輸出化。
[其他變化例] 熱利用裝置12亦可僅具備收納容器41與熱介質流通部42。沿熱介質流通部42流動之熱介質用於各種用途、例如家庭用供暖設備、家庭用熱水器、汽車用加熱器、農業用供暖機、路面加熱器、海水淡水化用熱源、地熱發電輔助熱源等。
燃氣渦輪機43亦可不與發電機48連接而用作馬達。蒸汽渦輪機45亦可不與發電機49連接而用作馬達。史特林引擎46亦可不與發電機50連接而用作馬達。
發熱體不限於形成為板狀、筒狀者。例如，發熱體亦可為將由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成之粉體收容於由使氫透過之材料(例如多孔質體、氫透過膜及質子導電體)形成之容器而成者。
熱利用系統並不限定於上述各實施形態及上述各變化例中所說明者，亦可藉由將上述各實施形態及上述各變化例之發熱裝置與熱利用裝置適當組合而構成。
10:熱利用系統 11:發熱裝置 12:熱利用裝置 14:發熱體 15:密閉容器 16:溫度調節部 16a:溫度感測器 16b:加熱器 17:氫循環管線 18:控制部 20:設置部 21:第1室 22:第2室 23:導入口 24:回收口 26:電源 28:緩衝罐 29:導入管線 30:回收管線 31:過濾器 32:壓力調整閥 33:循環泵 41:收納容器 41a:流入口 41b:流出口 42:熱介質流通部 42a:第1配管 42b:第2配管 42c:第3配管 42d:第4配管 42e:泵 42f:熱介質流量控制部 42g:蒸汽配管 42h:供水配管 43:燃氣渦輪機 43a:壓縮機 43b:渦輪機 44:蒸汽發生器 44a:內部配管 44b:熱交換部 44c:蒸汽配管 44d:供水配管 45:蒸汽渦輪機 46:史特林引擎 46a:汽缸部 46b:移氣活塞 46c:動力活塞 46d:流路 46e:曲柄部 47:熱電轉換器 47a:熱電轉換模組 47b:冷卻部 48:發電機 49:發電機 50:發電機 51:隔熱材料 52:膨脹空間 53:壓縮空間 54:間隙 55:高溫部 56:低溫部 57:再生器 58:傳熱管 59:冷卻管 61:支持體 62:多層膜 71:第1層 72:第2層 73:異種物質界面 74:發熱體 75:發熱體 77:第3層 78:異種物質界面 80:發熱體 82:第4層 83:異種物質界面 90:發熱體 91:支持體 92:多層膜 95:熱利用系統 96:發熱裝置 97:安裝管 98:發熱體 99:支持體 100:熱利用系統 101:發熱裝置 102:氫循環管線 103:回收管線 105:熱利用系統 106:發熱裝置 110:熱利用系統 111:發熱裝置 112:氫循環管線 113:導入管線 115:熱利用系統 116:發熱裝置 120:熱利用系統 121:發熱裝置 122:熱利用裝置 123:密閉容器 124:熱介質流通部 125:安裝管 126:第1室 127:第2室 128:第5配管 129:第1熱交換器 130:熱利用系統 131:發熱裝置 135:熱利用系統 136:發熱裝置 137:加熱器 140:熱利用系統 141:發熱裝置 145:熱利用系統 146:發熱裝置 147:熱利用裝置 148:噴嘴部 149:非透過氣體回收管線 150:第2熱交換器 151:非透過氣體回收口 152:非透過氣體流量控制部 153:循環泵 154:緩衝罐 155:熱利用系統 156:發熱裝置 158:噴嘴部 159:噴射口 160:發熱體 161:支持體 162:多層膜 165:熱利用系統 166:發熱裝置 170:熱利用系統 171:發熱裝置 173:密閉容器 174:第1氫吸藏釋放部 175:第2氫吸藏釋放部 176:第1溫度感測器 177:第2溫度感測器 178:第1加熱器 179:第2加熱器 180:第1壓力計 181:第2壓力計 182:氫壓力控制部 184:第1室 185:第2室 187:電源 188:電源 190:熱利用系統 191:發熱裝置 192:熱利用裝置 193:密閉容器 194:第1室 195:第2室 200:熱利用系統 201:發熱裝置 202:密閉容器 205:熱利用系統 206:發熱裝置 207:密閉容器 208:氣體導入用分支管 209:第1室 210:第2室 215:熱利用系統 216:發熱裝置 217:溫度感測器 218:加熱器 220:熱利用系統 221:發熱裝置 222:發熱單位 224:氣體回收用分支管 225:密閉容器 226:氣體導入部 227:氣體排出部 228:溫度感測器 229:加熱器 231:第1室 232:第2室 236:發熱裝置 237:流量調整閥 241:發熱裝置 242:取樣用配管 243:調整閥 244:渦輪分子泵 245:乾式泵 246:分析部 251:發熱裝置 252:電阻測定部 256:發熱裝置 257a～257i:溫度感測器 258a～258i:噴嘴部 259:安裝板 260:熱利用系統 261:熱利用裝置 265:熱利用系統 266:發熱裝置 267:熱利用裝置 268:發熱體 269:第1室 270:第2室 271:密閉容器 272:溫度調節部 273:氫導入管線 274:導入口 275:氫罐 276:熱介質循環管線 277:流入口 278:流出口 279:循環鼓風機 280:氫去除部 281:溫度感測器 282:加熱器 283:輸出控制部 286:發熱裝置 287:發熱體單元 288:集管部 290:發熱體單元 291:鰭片 292:肋 293:發熱體 294:支持體 295:多層膜 300:發熱裝置 302:第1室 303:第2室 R1～R9:溫度測定對象區域
圖1係第1實施形態之熱利用系統之概略圖。 圖2係表示具有第1層與第2層之發熱體之構造之剖視圖。 圖3係用以說明過剩熱之產生之說明圖。 圖4係用以說明發熱裝置之作用之說明圖。 圖5係用以說明於兩面具有多層膜之第1變化例之發熱體之說明圖。 圖6係用以說明具有第1層、第2層及第3層之第2變化例之發熱體之說明圖。 圖7係用以說明具有第1層、第2層、第3層及第4層之第3變化例之發熱體之說明圖。 圖8係表示多層膜之各層之厚度之比率與過剩熱之關係之曲線圖。 圖9係表示多層膜之積層數與過剩熱之關係之曲線圖。 圖10係表示多層膜之材料與過剩熱之關係之曲線圖。 圖11係形成為有底筒狀之發熱體之剖視圖。 圖12係第4變化例之熱利用系統之概略圖。 圖13係具有形成為柱狀之支持體之發熱體之剖視圖。 圖14係第5變化例之熱利用系統之概略圖。 圖15係第6變化例之熱利用系統之概略圖。 圖16係第7變化例之熱利用系統之概略圖。 圖17係第8變化例之熱利用系統之概略圖。 圖18係第9變化例之熱利用系統之概略圖。 圖19係第10變化例之熱利用系統之概略圖。 圖20係第11變化例之熱利用系統之概略圖。 圖21係第12變化例之熱利用系統之概略圖。 圖22係第13變化例之熱利用系統之概略圖。 圖23係第14變化例之熱利用系統之概略圖。 圖24係用以說明具有複數個噴射口之噴嘴部之說明圖。 圖25係兩端開口之筒狀之發熱體之剖視圖。 圖26係第15變化例之熱利用系統之概略圖。 圖27係第16變化例之熱利用系統之概略圖。 圖28係用以說明氫壓力控制部之第1模式之說明圖。 圖29係用以說明氫壓力控制部之第2模式之說明圖。 圖30係第17變化例之熱利用系統之概略圖。 圖31係用以說明第17變化例中之發熱裝置之作用之說明圖。 圖32係第18變化例之熱利用系統之概略圖。 圖33係第19變化例之熱利用系統之概略圖。 圖34係用以說明氣體導入用分支管之說明圖。 圖35係第20變化例之熱利用系統之概略圖。 圖36係第21變化例之熱利用系統之概略圖。 圖37係用以說明發熱單位與氫循環管線之連接之說明圖。 圖38係第22變化例之發熱裝置之概略圖。 圖39係第23變化例之發熱裝置之概略圖。 圖40係第24變化例之發熱裝置之概略圖。 圖41係第25變化例之發熱裝置之概略圖。 圖42係第25變化例之發熱裝置之剖視圖。 圖43係第26變化例之熱利用系統之概略圖。 圖44係表示參照實驗中之氫透過量、氫供給壓力及樣品溫度之關係之曲線圖。 圖45係表示參照實驗中之樣品溫度與輸入電力之關係之曲線圖。 圖46係表示實驗例26中之發熱體溫度與過剩熱之關係之曲線圖。 圖47係表示實驗例27中之發熱體溫度與過剩熱之關係之曲線圖。 圖48係第2實施形態之熱利用系統之概略圖。 圖49係第2實施形態之第1變化例中之發熱裝置之概略圖。 圖50係第2實施形態之第2變化例中之發熱體單元之前視圖及俯視圖。 圖51係第2實施形態之第2變化例中之發熱體單元之剖視圖。 圖52係第2實施形態之第3變化例中之發熱裝置之概略圖。
10:熱利用系統
11:發熱裝置
12:熱利用裝置
14:發熱體
15:密閉容器
16:溫度調節部
16a:溫度感測器
16b:加熱器
17:氫循環管線
18:控制部
20:設置部
21:第1室
22:第2室
23:導入口
24:回收口
26:電源
28:緩衝罐
29:導入管線
30:回收管線
31:過濾器
32:壓力調整閥
33:循環泵
41:收納容器
41a:流入口
41b:流出口
42:熱介質流通部
42a:第1配管
42b:第2配管
42c:第3配管
42d:第4配管
42e:泵
42f:熱介質流量控制部
43:燃氣渦輪機
43a:壓縮機
43b:渦輪機
44:蒸汽發生器
44a:內部配管
44b:熱交換部
44c:蒸汽配管
44d:供水配管
45:蒸汽渦輪機
46:史特林引擎
46a:汽缸部
46b:移氣活塞
46c:動力活塞
46d:流路
46e:曲柄部
47:熱電轉換器
47a:熱電轉換模組
47b:冷卻部
48:發電機
49:發電機
50:發電機
51:隔熱材料
52:膨脹空間
53:壓縮空間
54:間隙
55:高溫部
56:低溫部
57:再生器
58:傳熱管
59:冷卻管

Claims (33)

  1. 一種熱利用系統，其具備： 發熱體，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱； 密閉容器，其具有由上述發熱體分隔之第1室及第2室； 溫度調節部，其調節上述發熱體之溫度；及 熱利用裝置，其利用藉由上述發熱體之熱而被加熱之熱介質作為熱源； 上述第1室與上述第2室，上述氫之壓力不同， 上述發熱體具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於上述支持體之多層膜，且 上述多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與上述第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。
  2. 如請求項1之熱利用系統，其具備氫循環管線，該氫循環管線設置於上述密閉容器之外部，連接上述第1室與上述第2室，使包含上述氫之氫系氣體於上述密閉容器之內部與外部之間循環， 上述第1室具有與上述氫循環管線連接且導入上述氫系氣體之導入口， 上述第2室具有與上述氫循環管線連接且回收上述氫系氣體之回收口，且 上述第1室之上述氫之壓力高於上述第2室之上述氫之壓力。
  3. 如請求項2之熱利用系統，其中上述氫循環管線具有將上述氫系氣體中所含之雜質去除之過濾器。
  4. 如請求項2之熱利用系統，其中上述氫循環管線具有： 緩衝罐，其貯存上述氫系氣體； 導入管線，其連接上述緩衝罐與上述導入口，將上述緩衝罐中貯存之上述氫系氣體導入至上述第1室；及 回收管線，其連接上述回收口與上述緩衝罐，將經由上述發熱體自上述第1室向上述第2室透過之上述氫系氣體回收並送回至上述緩衝罐。
  5. 如請求項4之熱利用系統，其中上述溫度調節部具有： 溫度感測器，其檢測上述發熱體之溫度； 加熱器，其將上述發熱體加熱；及 輸出控制部，其基於上述溫度感測器檢測出之溫度進行上述加熱器之輸出之控制。
  6. 如請求項5之熱利用系統，其中上述熱利用裝置具有供上述熱介質循環之熱介質循環管線。
  7. 如請求項6之熱利用系統，其中上述熱介質循環管線具有基於上述溫度感測器檢測出之溫度進行上述熱介質之流量之控制的熱介質流量控制部。
  8. 如請求項6之熱利用系統，其中上述熱利用裝置係 具有收納容器，其收納上述密閉容器，與上述熱介質循環管線連接，使上述熱介質於與上述密閉容器之間所形成之間隙流通，且 將沿上述間隙流通並藉由上述發熱體之熱而被加熱之上述熱介質向上述熱介質循環管線排出，將沿上述熱介質循環管線流通並被冷卻之上述熱介質導入至上述收納容器。
  9. 如請求項8之熱利用系統，其中上述回收管線穿過上述間隙，使被沿上述間隙流通之上述熱介質奪取熱之上述氫系氣體返回至上述緩衝罐。
  10. 如請求項8之熱利用系統，其中上述導入管線穿過上述間隙，並導入已藉由沿上述間隙流通之上述熱介質預熱之上述氫系氣體。
  11. 如請求項6之熱利用系統，其中上述熱介質循環管線具有沿著上述密閉容器之外周設置之傳熱管，且 將沿上述傳熱管流通之上述熱介質藉由與上述發熱體之熱交換而加熱。
  12. 如請求項5之熱利用系統，其中上述加熱器設置於上述導入管線，藉由將沿上述導入管線流通之上述氫系氣體加熱而將上述發熱體加熱。
  13. 如請求項5之熱利用系統，其中上述熱利用裝置具有第1熱交換器，該第1熱交換器設置於上述回收管線，於與藉由上述發熱體之熱而被加熱並沿上述回收管線流通之上述氫系氣體之間進行熱交換。
  14. 如請求項5之熱利用系統，其中上述熱利用裝置具有： 非透過氣體回收管線，其連接上述第1室與上述導入管線，將自上述導入管線導入至上述第1室之上述氫系氣體中未透過上述發熱體之非透過氣體回收並送回至上述導入管線；及 第2熱交換器，其設置於上述非透過氣體回收管線，於與藉由上述發熱體之熱而被加熱之上述非透過氣體之間進行熱交換。
  15. 如請求項14之熱利用系統，其中上述非透過氣體回收管線具有非透過氣體流量控制部，該非透過氣體流量控制部基於上述溫度感測器檢測出之溫度進行上述非透過氣體之流量之控制。
  16. 如請求項14之熱利用系統，其具備噴嘴部，該噴嘴部設置於上述導入口與上述發熱體之間，與上述導入管線連接，將沿上述導入管線流通之上述氫系氣體向上述發熱體噴射。
  17. 如請求項16之熱利用系統，其中上述發熱體形成為有底筒狀，且 上述噴嘴部具有沿上述發熱體之軸向排列之複數個噴射口，自上述複數個噴射口向上述發熱體之內表面整個區域噴射上述氫系氣體。
  18. 如請求項16之熱利用系統，其中上述發熱體形成為板狀，且 上述噴嘴部向上述發熱體之一面整個區域噴射上述氫系氣體。
  19. 如請求項16之熱利用系統，其中上述發熱體形成為兩端開口之筒狀，一端與上述導入管線連接，且另一端與上述非透過氣體回收管線連接。
  20. 如請求項1之熱利用系統，其具備： 第1氫吸藏釋放部，其設置於上述第1室，由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成且進行上述氫之吸藏及釋放； 第2氫吸藏釋放部，其設置於上述第2室，由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成且進行上述氫之吸藏及釋放；及 氫壓力控制部，其進行如下控制，即，切換使上述第1室之上述氫之壓力高於上述第2室之上述氫之壓力之第1模式與使上述第2室之上述氫之壓力高於上述第1室之上述氫之壓力之第2模式。
  21. 如請求項20之熱利用系統，其中上述氫壓力控制部係 於上述第1模式下，加熱上述第1氫吸藏釋放部且冷卻上述第2氫吸藏釋放部， 於上述第2模式下，加熱上述第2氫吸藏釋放部並冷卻上述第1氫吸藏釋放部。
  22. 如請求項1至21中任一項之熱利用系統，其中上述第1層係由Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金中之任一種形成，且 上述第2層係由Ni、Pd、Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、SiC中之任一種形成。
  23. 如請求項1至21中任一項之熱利用系統，其中上述多層膜除了具有上述第1層及上述第2層以外，還具有由與上述第1層及上述第2層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成且厚度未達1000 nm的第3層。
  24. 如請求項23之熱利用系統，其中上述第3層係由CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成。
  25. 如請求項23之熱利用系統，其中上述多層膜除了具有上述第1層、上述第2層及上述第3層以外，還具有由與上述第1層、上述第2層及上述第3層不同之氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成且厚度未達1000 nm的第4層。
  26. 如請求項25之熱利用系統，其中上述第4層係由Ni、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、其等之合金、SiC、CaO、Y2 O3 、TiC、LaB6 、SrO、BaO中之任一種形成。
  27. 如請求項5之熱利用系統，其具備一端與上述導入管線連接且另一端分支之氣體導入用分支管， 上述密閉容器收容複數個上述發熱體， 上述第1室係於上述密閉容器之內部設置複數個，且 上述氣體導入用分支管分支之另一端係與複數個上述第1室中設置之上述導入口分別連接。
  28. 如請求項27之熱利用系統，其中複數個上述發熱體形成為板狀，且以面彼此相面對之方式相互設置間隙而排列， 上述第2室係於上述密閉容器之內部設置複數個，且 上述第1室與上述第2室係交替地配置於複數個上述發熱體之排列方向上。
  29. 如請求項27之熱利用系統，其中複數個上述發熱體形成為有底筒狀， 上述第1室係由上述發熱體之內表面形成，且 上述第2室係由複數個上述發熱體之外表面與上述密閉容器之內表面形成。
  30. 如請求項29之熱利用系統，其中上述加熱器分別設置於上述氣體導入用分支管分支之另一端。
  31. 一種熱利用系統，其具備： 發熱單位，其具有藉由氫之吸藏與釋放而產生熱之發熱體、收容上述發熱體之密閉容器、向上述密閉容器之內部導入氫系氣體之氣體導入部、將上述密閉容器之內部之上述氫系氣體向上述密閉容器之外部排出之氣體排出部、檢測上述發熱體之溫度之溫度感測器、及設置於上述氣體導入部且藉由將沿上述氣體導入部流通之上述氫系氣體加熱而將上述發熱體加熱之加熱器；以及 控制部，其藉由基於上述溫度感測器檢測出之溫度控制上述加熱器而調節上述發熱體之溫度； 上述密閉容器具有由上述發熱體分隔之第1室及第2室， 上述第1室與上述第2室，上述氫之壓力不同， 上述發熱體具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於上述支持體之多層膜，且 上述多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與上述第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。
  32. 一種發熱裝置，其具備： 發熱體，其藉由氫之吸藏與釋放而產生熱； 密閉容器，其具有由上述發熱體分隔之第1室及第2室；及 溫度調節部，其調節上述發熱體之溫度； 上述第1室與上述第2室，上述氫之壓力不同， 上述發熱體具有由多孔質體、氫透過膜及質子導電體中之至少任一者形成之支持體、及支持於上述支持體之多層膜，且 上述多層膜具有：第1層，其由氫吸藏金屬或氫吸藏合金形成，且厚度未達1000 nm；及第2層，其由與上述第1層不同之氫吸藏金屬、氫吸藏合金或陶瓷形成，且厚度未達1000 nm。
  33. 如請求項32之發熱裝置，其中上述氫之壓力係氫分壓，且 利用上述第1室與上述第2室之上述氫分壓之差，使上述氫透過上述發熱體。
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