WO2018230447A1 - 発熱装置および発熱方法 - Google Patents

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岩村　康弘
伊藤　岳彦
治郎太 笠木
英樹 吉野
真尚 服部
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株式会社クリーンプラネット
国立大学法人東北大学
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    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Definitions

  • the present invention relates to a heat generating device and a heat generating method.
  • Non-Patent Document 1 a heat generation phenomenon that generates heat using a hydrogen storage alloy such as a palladium alloy. If a heat generation phenomenon using a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy can be controlled, it can be used as an effective heat source. In recent years, from the viewpoint of environmental problems, the arrival of a hydrogen society is expected, and it is desired to obtain hydrogen energy that is safe and has a high energy density.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to propose a heat generating device and a heat generating method capable of generating excessive heat.
  • the heat generating device of the present invention includes a container into which a hydrogen-based gas contributing to heat generation is introduced into the container, a heating element provided in the container, a heater for heating the heating element,
  • the heating element includes a pedestal made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and a multilayer film formed on a surface of the pedestal, wherein the multilayer film is a hydrogen storage metal or hydrogen.
  • a layered first layer made of a storage alloy and having a thickness of less than 1000 nm, and the first layer is made of a different kind of hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or ceramics and has a thickness of less than 1000 nm
  • the second layer is laminated.
  • the heat generating device of the present invention has a plurality of heat generating structures including a container into which a hydrogen-based gas contributing to heat generation is introduced into the container, and a heat generating element provided in the container and a heater for heating the heat generating element.
  • the heating element includes a pedestal made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and a multilayer film formed on a surface of the pedestal, wherein the multilayer film is a hydrogen storage metal or A layered first layer made of a hydrogen storage alloy and having a thickness of less than 1000 nm, and the first layer is made of a different kind of hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or ceramics and has a thickness of less than 1000 nm A layered second layer is laminated.
  • the heat generation method of the present invention includes a multilayer film on a surface of a pedestal made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and the multilayer film is made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy and has a thickness.
  • a preparation step of preparing a heating element having the above-described configuration a preparation step of preparing a container in which the heating element is installed inside the container, a hydrogen-based gas contributing to heat generation is introduced into the container, and the heating element A hydrogen occlusion process for occlusion of hydrogen, and a heating process for generating excess heat equal to or higher than the heating temperature by heating the heating element occluded with hydrogen.
  • excessive heat can be generated by allowing hydrogen to permeate through the first and second layers of the multilayer film.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the heating element
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining excess heat generated in the multilayer film.
  • unit. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a heating element of Example 1 used in a verification test.
  • FIG. 7A is a graph showing the transition of excess heat in Example 1, and FIG.
  • FIG. 7B is a graph showing the temperature dependence of excess heat in Example 1. It is the graph which extracted a part of Drawing 7B.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing a configuration of a heating element provided with a third layer
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing a configuration of a heating element provided with a third layer and a fourth layer.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the heating element of Example 2
  • FIG. 10B is a graph showing the temperature dependence of excess heat calculated from the measurement results using the heating element of FIG. 10A.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the heating element of Example 3, and FIG.
  • FIG. 11B is a graph showing the temperature dependence of excess heat calculated from the measurement results using the heating element of FIG. 11A.
  • 12A is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration of the heating element of Example 4
  • FIG. 12B is a graph illustrating the temperature dependence of excess heat calculated from the measurement result using the heating element of FIG. 12A.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the heating element of Example 5
  • FIG. 13B is a graph showing the temperature dependence of excess heat calculated from the measurement results using the heating element of FIG. 13A. It is the graph put together about the temperature dependence of excess heat. It is the schematic which shows the structure of a transmissive
  • FIG. 16A is a schematic diagram illustrating a configuration of a transmissive heating element
  • FIG. 16B is a sectional view illustrating a horizontal sectional configuration of the heating element.
  • It is sectional drawing which shows the cross-sectional structure of a heat generating body.
  • It is the schematic which shows the structure of the heat generating apparatus using electrolyte solution.
  • It is a graph which shows the ratio of the thickness of each layer of a multilayer film, and the relationship of excess heat.
  • the heat generating device 1 of the present invention has a container 2 into which hydrogen-based gas contributing to heat generation is introduced into the container, and has a built-in heater.
  • a mold heat generating structure 3 is provided inside the container.
  • the heating device 1 is configured such that after the hydrogen-based gas is introduced into the container, a heating element 5 (described later) is heated by a heater (not shown) in the heating structure 3, so that the heating element 5 has a heating temperature. The above excessive heat is generated.
  • deuterium gas and / or natural hydrogen gas can be applied as the hydrogen-based gas introduced into the container.
  • Natural hydrogen gas refers to hydrogen gas containing 99.985% or more of light hydrogen gas.
  • the container 2 is made of, for example, stainless steel (SUS306 or SUS316), and the inside of the container can be a sealed space.
  • 2a is a window portion formed of a transparent member such as Kovar glass, and the operator can directly check the state in the container 2 while maintaining the sealed state in the container 2.
  • the container 2 is provided with a hydrogen-based gas introduction path 16 from which hydrogen-based gas is introduced into the container through the regulating valves 17a and 17b. Thereafter, the introduction of the hydrogen-based gas from the hydrogen-based gas introduction path 16 is stopped by the regulating valves 17a and 17b in the container 2, and a certain amount of the hydrogen-based gas is stored inside the container.
  • Reference numeral 19 denotes a dry pump, which can exhaust the gas in the container 2 to the outside of the container 2 through the exhaust path 18 and the regulating valve 17c as necessary, and can perform vacuum exhaust, pressure adjustment, and the like.
  • the container 2 is provided with a plurality of temperature measuring portions 11a, 11b, 12a, 12b, 12c at predetermined positions inside.
  • the temperature measuring units 11a and 11b are provided along the inner wall of the container 2 and can measure the temperature of the inner wall.
  • the other temperature measuring units 12a, 12b, and 12c are provided in the holder 4 that holds the heating element 5 in the heating structure 3, and the temperature in the holder 4 can be measured.
  • the temperature measuring units 12a, 12b, and 12c have different lengths.For example, in the holder 4, the lower stage close to the heating element 5, the upper stage away from the heating element 5, the lower stage, and the middle stage in the middle of the upper stage. The temperature at each site can be measured.
  • the holder 4 has a heater (described later) with a built-in thermocouple inside the region where the heating element 5 is disposed.
  • the heater is connected to an external heating power source 13 via wirings 10a and 10b, and can heat the heating element 5 to a predetermined temperature and can measure the temperature with a thermocouple.
  • Reference numeral 14 denotes a current voltmeter provided in the wirings 10a and 10b, and can measure an input current and an input power applied to the heater when the heater is heated.
  • the heating temperature when heating the heating element 5 with a heater varies depending on the type of the hydrogen storage metal constituting the heating element 5, but is at least 300 ° C or higher, preferably 500 ° C or higher, more preferably 600 ° C or higher. It is desirable.
  • the heat generation structure 3 has a holder 4 composed of a pair of holder halves 4a and 4b, and the heat generating body 5, the substrate 7 and the heater 6 include the holder halves 4a and 4b. It has the structure inserted
  • the heater 6 is, for example, a plate-shaped ceramic heater, and the outer shape is formed in a quadrilateral shape.
  • a plurality of wires 10a and 10b (two shown in FIG. 1 but four shown in FIG. 2) connected to the heater 6 are in grooves (not shown) formed in the holder halves 4a and 4b. Arranged between the holder halves 4a and 4b.
  • the heater 6 is provided with a thermocouple (not shown) inside, and the temperature can be measured by the thermocouple.
  • the heaters 6 are each provided with a substrate 7 made of, for example, SiO 2 or the like on opposing planes, and further, a plate-like heating element 5 is provided on the surface of the substrate 7.
  • the heat generating structure 3 has a configuration in which the heater 6 is sandwiched between the heat generating elements 5 via the substrate 7.
  • the substrate 7 and the heating element 5 are formed in the same outline as the outline of the heater 6. When the substrate 7 and the heating element 5 are superimposed on the heater 6, the heater 6, the substrate 7 and the heating element 5 The contours can coincide and be integrated.
  • One holder half 4a is formed in a rectangular shape from ceramics, and an opening 9a is formed at a predetermined position.
  • the heating element 5 is disposed in the opening 9a, and the heating element 5 is exposed from the region of the opening 9a.
  • the other holder half 4b is formed in a rectangular shape from ceramics, like the one holder half 4a.
  • the other holder half 4b is provided with an opening 9b at a position where it overlaps with the opening 9a of one holder half 4a when integrated with one holder half 4a.
  • the other holder half 4b is provided with a step 9c at the periphery of the opening 9b of the contact surface 9d that contacts the one holder half 4a.
  • the heating element 5, the substrate 7, and the heater 6 are fitted and positioned in the stepped portion 9c.
  • the heating element 5 is fitted into the stepped portion 9c, so that the heating element 5 is disposed in the opening 9b, and the heating element 5 is exposed from the region of the opening 9b.
  • the heating element 5, the substrate 7 and the heater 6 fitted in the stepped portion 9c are suppressed by the contact surface of the peripheral edge of the opening 9a in one of the holder halves 4a. Are accommodated in the stepped portion 9c and incorporated in the holder 4.
  • the heating element 5 includes a pedestal 22 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and a multilayer film 25 is provided on the surface of the pedestal 22.
  • the pedestal 22 has a multilayer film 25 formed on the surface thereof, and can support the multilayer film 25.
  • the hydrogen storage metal as a base 22 can be applied Ni, Pd, V, Nb, Ta, and Ti, also, as the hydrogen storage alloy as the base 22, LaNi 5, CaCu 5, MgZn 2, ZrNi 2, ZrCr 2 , TiFe, TiCo, Mg 2 Ni, Mg 2 Cu can be applied.
  • proton conductors examples include BaCeO 3 systems (for example, Ba (Ce 0.95 Y 0.05 ) O 3-6 ), SrCeO 3 systems (for example, Sr (Ce 0.95 Y 0.05 ) O 3-6 ), and CaZrO 3 systems (for example, CaZr 0.95 Y 0.05 O 3- ⁇ ), SrZrO 3 system (for example, SrZr 0.9 Y 0.1 O 3- ⁇ ), ⁇ Al 2 O 3 , ⁇ Ga 2 O 3 can be applied.
  • BaCeO 3 systems for example, Ba (Ce 0.95 Y 0.05 ) O 3-6
  • SrCeO 3 systems for example, Sr (Ce 0.95 Y 0.05 ) O 3-6
  • CaZrO 3 systems for example, CaZr 0.95 Y 0.05 O 3- ⁇
  • SrZrO 3 system for example, SrZr 0.9 Y 0.1 O 3- ⁇
  • ⁇ Al 2 O 3 , ⁇ Ga 2 O 3 can be applied
  • the multilayer film 25 is formed by alternately laminating a first layer 23 made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy and a second layer 24 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy or ceramics different from the first layer 23.
  • a foreign material interface may be formed between the first layer 23 and the second layer 24.
  • the first layer 23 is preferably made of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, or an alloy thereof.
  • the alloy of the first layer 23 may be an alloy obtained by adding an additive element to Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, but particularly preferably Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, An alloy composed of two or more of Co is desirable.
  • the second layer 24 is preferably made of any one of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, alloys thereof, and SiC.
  • the alloy of the second layer 24 may be an alloy obtained by adding an additive element to Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, but particularly preferably Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, An alloy composed of two or more of Co is desirable.
  • first layer 23-second layer 24 (second layer 24-first layer 23)
  • Pd—Ni Ni-Cu, Ni-Cr, Ni-Fe, Ni-Mg, and Ni-Co are desirable.
  • the second layer 24 is made of ceramics, it is desirable that “the first layer 23-the second layer 24” be Ni—SiC.
  • the multilayer film 25 composed of the first layer 23 and the second layer 24 will be described, and further, other forms of the multilayer film provided with the third layer and the fourth layer will be described later.
  • the thickness of the first layer 23 and the second layer 24 is preferably less than 1000 nm. Further, it is more desirable that the thickness of the first layer 23 and the second layer 24 is less than 500 nm in order to maintain a nanostructure that does not exhibit completely bulk properties.
  • the heating element 5 has a structure in which the first layer 23 and the second layer 24 have a nano-sized film thickness (less than 1000 nm), and the first layer 23 and the second layer 24 are alternately formed, As shown in FIG. 3A, hydrogen (hydrogen atoms) is allowed to permeate through each of the dissimilar material interfaces 26 between the first layer 23 and the second layer 24.
  • FIG. 3B shows, for example, when the first layer 23 and the second layer 24 made of a hydrogen storage metal having a face-centered cubic structure are occluded and then the first layer 23 and the second layer 24 are heated.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing how hydrogen in the metal lattice in the first layer 23 passes through the dissimilar material interface 26 and moves into the metal lattice in the second layer 24.
  • the heating element 5 hydrogen (deuterium or light hydrogen) is occluded by the multilayer film 25 and the pedestal 22 by introducing hydrogen-based gas into the container. In the heating element 5, even when the introduction of the hydrogen-based gas into the container is stopped, the state in which hydrogen is occluded by the multilayer film 25 and the pedestal 22 can be maintained. In the heating element 5, when heating by the heater 6 is started, hydrogen stored in the multilayer film 25 and the pedestal 22 is released, and quantum diffusion is performed while hopping the multilayer film 25.
  • first layers 23 and second layers 24 when a plurality of first layers 23 and second layers 24 are provided, and these first layers 23 and second layers 24 are alternately stacked to have two or more different material interfaces 26.
  • the present invention is not limited to this, and it is sufficient that at least one first layer 23 and at least one second layer 24 are provided and at least one dissimilar substance interface 26 is provided.
  • the heating element 5 shown in FIGS. 3A and 3B can be manufactured as follows. First, after preparing the plate-like pedestal 22, the hydrogen storage metal or the hydrogen storage alloy to be the first layer 23 and the second layer 24 is made into a gas phase state by using a vapor deposition device, and the pedestal 22 is agglomerated and adsorbed on the pedestal 22 by adsorption. In addition, the first layer 23 and the second layer 24 are alternately formed. Thereby, the heating element 5 can be manufactured. In addition, it is preferable to form unevenness on the surface of the base 22 by chemical etching, for example.
  • a physical vapor deposition apparatus for depositing a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy by a physical method can be applied.
  • a physical vapor deposition apparatus a sputtering apparatus in which a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy is deposited on the pedestal 22 by sputtering, a vacuum evaporation apparatus, or a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus is preferable.
  • the first layer 23 and the second layer 24 may be alternately formed by depositing a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy on the pedestal 22 by electroplating.
  • thermocouple built-in type (1000 ° C compatible, 25 mm square) micro ceramic heater (MS-1000R) manufactured by Sakaguchi Electric Heat Co., Ltd. was used as the heater 6.
  • the substrate 7 had a thickness of 0.3 mm and was set on the surface of the heater 6. Further, the Ni plate was placed on the surface of the substrate 7.
  • the Ni plate was formed in accordance with the outline of the heater 6 and had a length and width of 25 mm and a thickness of 0.1 mm.
  • the Ni plate structure described above is provided instead of the heat generating structure 3, and the hydrogen-containing gas is not introduced into the container, and the container 2 in the sealed space is provided.
  • the Ni plate was heated by the heater 6 inside. At that time, the temperature was measured by a thermocouple in the heater 6. Then, as shown in FIG. 4, the input power (W) of the heater 6 set when the simple Ni plate not having the multilayer film is heated by the heater 6, and the temperature of the Ni plate at the time of the input power (that is, the heater)
  • a calibration curve showing the relationship between the temperature (° C.) and the temperature was prepared by the method of least squares. 4
  • Y represents a function representing a calibration curve
  • M0 represents a constant term
  • M1 represents a first-order coefficient
  • M2 represents a second-order coefficient
  • R represents a correlation coefficient.
  • a multilayer film composed of a first layer made of Pd and a second layer made of Ni (Example 1)
  • a first layer 27a made of Pd and a second layer 27b made of Ni are alternately stacked on a pedestal 22a made of Ni, and a heating element having a multilayer film 25c. 5c was produced.
  • a heating structure 3 as shown in FIG. 2 was produced using the heating element 5c.
  • the heat generating structure 3 was installed in the container 2 to examine the presence or absence of excessive heat.
  • the heating element 5c was produced as follows. First, a Ni base 22a having a length and width of 25 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared. A pedestal 22a was placed inside the sputtering apparatus, and a Pd first layer 27a was formed using Ar gas and a Pd target. The second layer 27b of Ni was formed using an Ar gas and a Ni target in a sputtering apparatus. Note that the sputtering apparatus is manufactured using an ion source manufactured by Miratron.
  • the second layer 27b was formed on the first layer 27a.
  • the first layer 27a has six layers, the second layer 27b has five layers, and the first layer 27a and the second layer 27b are alternately formed.
  • the first layer 27a was 2 nm thick, and the second layer 27b was 20 nm thick.
  • the first layer 27a and the second layer 27b were continuously formed in a sputtering apparatus while maintaining a vacuum state. As a result, a foreign substance interface was formed between the first layer 27a and the second layer 27b without forming a natural oxide film.
  • the heating device 1 provided with the heating element 5c inside the container, as shown in FIG. 6, occlusion of hydrogen and heating by the heater 6 were performed. Specifically, first, the inside of the container was heated by the heater 6 and baked at 200 ° C. or more for about 36 hours to blow off water or the like attached to the surface of the heating element 5c. Next, after the heating with the heater 6 was stopped, natural hydrogen gas (grade 2, purity 99.999 vol% or more manufactured by Numata Oxygen Co., Ltd.) was introduced into the container at about 250 Pa, and the heating element 5c was allowed to occlude hydrogen for about 64 hours.
  • natural hydrogen gas grade 2, purity 99.999 vol% or more manufactured by Numata Oxygen Co., Ltd.
  • heating by the heater 6 is started at an input power of 20 W, evacuation is started, and the temperature at the time of heating by the heater 6 is measured (in FIG. Thermal measurement ").
  • the temperature was measured by a thermocouple built in the heater 6.
  • the hydrogen occlusion process for introducing natural hydrogen gas into the container to occlude hydrogen in the heating element 5c and the heating process for heating the heating element 5c in a vacuum state by the heater 6 were repeated.
  • the temperature during the heating process was measured by a thermocouple built in the heater 6.
  • the input power of the heater 6 was set to 1 W during baking, and then set to 20 W, 20 W, 10 W, 10 W, 16 W, 5 W, 24 W, 25 W, and 20 W across the hydrogen storage process. Then, the temperature of the heating element 5c during the heating process in which heating was performed with each input power was measured.
  • the input power of the heater 6 and the measured temperature are compared with the calibration curve of the blank run (Ni simple substance) shown in FIG. 4, and the heat generated excessively than the heat at the input power in FIG. Heat) was calculated. Specifically, first, the input power set in the heater 6 when the heating element 5c was heated was recorded, and the temperature of the heating element 5c at this time was measured with a thermocouple provided in the heater 6 (hereinafter referred to as measurement). The temperature of the heating element is called the measured temperature). Next, power corresponding to the measured temperature (hereinafter referred to as converted power) was obtained from the calibration curve of the blank run (Ni simple substance) shown in FIG.
  • FIG. 7A the elapsed time is shown on the horizontal axis, and the excess heat power is shown on the vertical axis. From FIG. 7A, it was confirmed that in the heating element 5c provided with the multilayer film 25c, the temperature was higher than that in the case of the Ni plate, and excessive heat higher than the heating temperature was generated. For example, when the input power of the heater 6 is 25 W and the heating element 5c is heated, the excess heat power is “EX1” in FIG. 7A. When the input power of the heater 6 was 25 W, it was confirmed that excessive heat of 3 W or more and 4 W or less was generated.
  • FIG. 7B and FIG. 8 show a part of the data extracted by changing the horizontal axis of FIG. 7B. From FIG. 7B and FIG. 8, it has confirmed that excess heat had a positive correlation with temperature.
  • the heat generating device 1 has a heating element including a base 22 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and a multilayer film 25 provided on the surface of the base 22. 5 was provided inside the container. Further, the heating element 5 is made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy and has a layered first layer 23 having a thickness of less than 1000 nm, and the first layer 23 is a different kind of hydrogen storage metal, hydrogen storage alloy, Alternatively, a multilayer film 25 is provided in which a layered second layer 24 made of ceramics and having a thickness of less than 1000 nm is laminated.
  • the heating device 1 a hydrogen-based gas was introduced into the container from the hydrogen-based gas introduction path 16, and after the hydrogen was stored in the heating element 5, the heating element 5 was heated by the heater 6 and evacuated. .
  • hydrogen was allowed to pass through the dissimilar substance interface 26 between the first layer 23 and the second layer 24 by quantum diffusion, thereby generating excess heat above the heating temperature (FIG. 7A, FIG. 7B, and FIG. 8).
  • the heat generating device 1 can generate excessive heat by allowing hydrogen to pass through the first layer 23 and the second layer 24 of the multilayer film 25.
  • the first layer 23 made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy is formed on the surface of the pedestal 22, and is different from the first layer 23.
  • the second layer 24 made of a storage metal, a hydrogen storage alloy, or ceramics is formed on the first layer 23.
  • the present invention is not limited to this, and the first layer 23 and the second layer 24 are reversed. It may be laminated. That is, the second layer 24 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or ceramics is formed on the surface of the base 22, and the first layer 23 made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy that is different from the second layer 24 is formed. A configuration in which a film is formed on the second layer 24 may be adopted.
  • the multilayer film 25 in which the first layer 23 and the second layer 24 are alternately stacked has been described.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 9A, in addition to the first layer 23 and the second layer 24, the first layer 23 and the second layer 24 are different from each other in hydrogen storage metal, hydrogen storage alloy, or A multilayer film in which layered third layers 24a made of ceramics are stacked may be used.
  • the third layer 24a preferably has a thickness of less than 1000 nm.
  • the heating element 5f provided with such a third layer 24a is laminated on the base 22 in the order of the first layer 23, the second layer 24, the first layer 23, and the third layer 24a, and the second layer 24 and It has a laminated structure in which the first layer 23 is interposed between the third layers 24a, and this four-layered laminated structure is repeatedly provided. Even in such a configuration, the hydrogen passes through the dissimilar material interface between the first layer 23 and the second layer 24 and the dissimilar material interface between the first layer 23 and the third layer 24a by quantum diffusion, so that the heating temperature The above excessive heat can be generated.
  • the third layer 24a is preferably made of any one of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, alloys thereof, SiC, CaO, Y 2 O 3 and TiC.
  • the alloy of the third layer 24a may be an alloy obtained by adding an additive element to Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, but particularly preferably Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, An alloy composed of two or more of Co is desirable.
  • the third layer 24a made of any one of CaO, Y 2 O 3 and TiC is provided, the amount of occlusion of hydrogen in the heating element 5f increases, and the amount of hydrogen that permeates the interface between different substances is reduced. It can be increased and high excess heat can be obtained accordingly.
  • the third layer 24a made of any one of these CaO, Y 2 O 3 and TiC has a thickness of less than 1000 nm, particularly 10 nm or less. It is desirable to form it extremely thin.
  • the third layer 24a made of any one of CaO, Y 2 O 3 , and TiC may be formed in an island shape instead of being formed in a complete film shape.
  • the first layer 23 and the third layer 24a are continuously formed while maintaining a vacuum state, and an interface between different materials is formed without forming a natural oxide film between the first layer 23 and the third layer 24a. It is desirable to do.
  • the second layer 24 and the third layer 24a are laminated in any order, for example, by changing the order of the second layer 24 and the third layer 24a in FIG. 9A, and Alternatively, a laminated structure in which the first layer 23 is interposed between the second layer 24 and the third layer 24a, and a structure in which the laminated structure of these four layers is repeatedly provided may be employed. Further, the third layer 24a may be formed in one or more layers on the heating element.
  • first layer 23 when the kind of element is expressed as “first layer—third layer—second layer”, Pd—CaO—Ni, Pd— Y 2 O 3 -Ni, Pd-TiC-Ni, Ni-CaO-Cu, Ni-Y 2 O 3 -Cu, Ni-TiC-Cu, Ni-CaO-Cr, Ni-Y 2 O 3 -Cr, Ni -TiC-Cr, Ni-CaO-Fe, Ni-Y 2 O 3 -Fe, Ni-TiC-Fe, Ni-CaO-Mg, Ni-Y 2 O 3 -Mg, Ni-TiC-Mg, Ni-CaO -Co, Ni-Y 2 O 3 -Co, Ni-TiC-Co, Ni-Cr-Fe, Ni-CaO-SiC, Ni-Y 2 O 3 -SiC, be a Ni-TiC-S
  • (6-2) Heating element provided with third layer and fourth layer In addition to the first layer 23, the second layer 24, and the third layer 24a, other multilayer films are provided as shown in FIG. 9B. Further, the first layer 23, the second layer 24, and the third layer 24a may be configured such that a layered fourth layer 24b made of a different kind of hydrogen storage metal, hydrogen storage alloy, or ceramic is laminated. As with the first layer 23, the second layer 24, and the third layer 24a, the fourth layer 24b preferably has a thickness of less than 1000 nm.
  • the fourth layer 24b may be any one of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, alloys thereof, SiC, CaO, Y 2 O 3 , and TiC.
  • the alloy of the fourth layer 24b may be an alloy obtained by adding an additive element to Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, but particularly preferably, Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, An alloy composed of two or more of Co is desirable.
  • the second layer 24, the third layer 24a, and the fourth layer 24b are laminated in any order, and the second layer 24, the third layer 24a, and the fourth layer 24b.
  • a laminated structure in which the first layer 23 is provided between each of these is desirable, and a structure in which the laminated structure of these six layers is repeatedly provided is desirable. That is, the first layer 23, the second layer 24, the first layer 23, the third layer 24a, the first layer 23, and the fourth layer 24b as shown in FIG. It is desirable that the heating element is formed by laminating 23, the fourth layer 24b, the first layer 23, the third layer 24a, the first layer 23, and the second layer 24 in this order. Further, the fourth layer 24b may be formed in one or more layers on the heating element.
  • the element type is expressed as “first layer—fourth layer—third layer—second layer”.
  • Ni—CaO—Cr—Fe, Ni—Y 2 O 3 —Cr—Fe, and Ni—TiC—Cr—Fe are desirable.
  • the fourth layer 24b made of CaO, Y 2 O 3 , or TiC is desirably formed extremely thin with a thickness of less than 1000 nm, particularly 10 nm or less.
  • the fourth layer 24b made of any one of CaO, Y 2 O 3 , and TiC may be formed in an island shape instead of being formed in a complete film shape.
  • the first layer 23 and the fourth layer 24b are continuously formed while maintaining a vacuum state, and a heterogeneous material interface is formed without forming a natural oxide film between the first layer 23 and the fourth layer 24b. It is desirable to do.
  • Example 7-1) A multilayer film in which the first layer made of Pd is thicker than the second layer made of Ni (Example 2)
  • a first layer 27a made of Pd and a second layer 27b made of Ni are alternately stacked on a pedestal 22a made of Ni to produce a heating element 5a having a multilayer film 25a.
  • the heating element 5c shown in FIG. 5 described above the first layer 27a is formed thinner than the second layer 27b.
  • the first layer 27a is thicker than the second layer 27b.
  • a film was formed.
  • the heating element 5a was produced as follows. First, a Ni pedestal 22a having a length and width of 25 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared and installed inside the sputtering apparatus described above. In the sputtering apparatus, the first layer 27a of Pd was formed using Ar gas and a Pd target, and the second layer 27b of Ni was formed using Ar gas and a Ni target.
  • the second layer 27b was formed on the first layer 27a.
  • the first layer 27a has six layers, the second layer 27b has five layers, and the first layer 27a and the second layer 27b are alternately formed.
  • the first layer 27a was 20 nm thick, and the second layer 27b was 2 nm thick.
  • the first layer 27a and the second layer 27b were continuously formed in a sputtering apparatus while maintaining a vacuum state. As a result, a foreign substance interface was formed between the first layer 27a and the second layer 27b without forming a natural oxide film.
  • a conversion voltage corresponding to the measured temperature of the heating element 5a is obtained from the calibration curve of the blank run (Ni simple substance) shown in FIG. 4, and the difference between the obtained converted power and the input power when the heating element 5a is heated. was calculated as excess heat power (W). As a result, a result as shown in FIG. 10B was obtained.
  • the vertical axis in FIG. 10B is represented as excess heat power (W). From FIG. 10B, even when the multilayer film 25a in which the first layer made of Pd is thicker than the second layer made of Ni, the temperature is higher than that of the Ni plate, and excessive heat exceeding the heating temperature is generated. It was confirmed that Moreover, from FIG. 10B, it has confirmed that excess heat had a positive correlation with temperature.
  • a multilayer film composed of a first layer made of Pd, a second layer made of Ni, and a third layer made of CaO (Example 3) As shown in FIG. 11A, a first layer 27a made of Pd, a second layer 27b made of Ni, and a third layer 27c made of CaO are laminated on a pedestal 22a made of Ni, and a multilayer film 25b A heating element 5b having the above was produced. A heating structure 3 as shown in FIG. 2 was produced using the heating element 5b. Then, as shown in FIG. 1, the heat generating structure 3 was installed in the container 2 to examine the presence or absence of excessive heat.
  • the heating element 5b was produced as follows. First, a Ni pedestal 22a having a length and width of 25 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared and installed inside the sputtering apparatus described above. In the sputtering apparatus, a Pd first layer 27a is formed using an Ar gas and a Pd target, and a Ni second layer 27b is formed using an Ar gas and a Ni target. A CaO third layer 27c was formed using a CaO target.
  • the third layer 27c of CaO is formed on the first layer 27a, and the first layer 27a is formed again on the third layer 27c.
  • a second layer 27b of Ni was formed on the first layer 27a.
  • the first layer 27a is formed again on the second layer 27b, and the first layer 27a, the third layer 27c, the first layer 27a, and the second layer 27b are stacked in this order to manufacture the multilayer film 25b. did.
  • the first layer 27a has 12 layers
  • the third layer 27c has 6 layers
  • the second layer 27b has 5 layers.
  • the first layer 27a was 9 nm thick
  • the second layer 27b and the third layer 27c were 2 nm thick.
  • the third layer 27c made of CaO is formed to be extremely thin with a thickness of 2 nm so that CaO is formed in an island shape without being formed into a complete film shape.
  • the first layer 27a, the third layer 27c, and the second layer 27b were continuously formed in a sputtering apparatus while maintaining a vacuum state. As a result, dissimilar substance interfaces were formed between the first layer 27a and the third layer 27c and between the first layer 27a and the second layer 27b without forming a natural oxide film, respectively.
  • the conversion voltage corresponding to the measured temperature of the heating element 5b is obtained from the calibration curve of the blank run (Ni simple substance) shown in FIG. 4, and the difference between the obtained converted power and the input power when the heating element 5b is heated. was calculated as excess heat power (W). As a result, a result as shown in FIG. 11B was obtained.
  • Multilayer film composed of a first layer made of Cu and a second layer made of Ni (Example 4) As shown in FIG. 12A, a first layer 27d made of Cu and a second layer 27b made of Ni were laminated on a pedestal 22a made of Ni to produce a heating element 5d having a multilayer film 25d. A heating structure 3 as shown in FIG. 2 was produced using the heating element 5d. Then, as shown in FIG. 1, the heat generating structure 3 was installed in the container 2 to examine the presence or absence of excessive heat.
  • the heating element 5d was produced as follows. First, a Ni pedestal 22a having a length and width of 25 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared and installed inside the sputtering apparatus described above. In the sputtering apparatus, a first layer 27d of Cu was formed using an Ar gas and a Cu target, and a second layer 27b of Ni was formed using an Ar gas and a Ni target.
  • the second layer 27b was formed on the first layer 27d. Then, the first layer 27d and the second layer 27b were alternately formed to produce a multilayer film 25d.
  • the first layer 27d has five layers, and the second layer 27b has five layers.
  • the first layer 27d was 2 nm thick, and the second layer 27b was 14 nm thick.
  • the first layer 27d and the second layer 27b were continuously formed in a sputtering apparatus while maintaining a vacuum state. As a result, a heterogeneous material interface was formed between the first layer 27d and the second layer 27b without forming a natural oxide film.
  • the conversion voltage corresponding to the measured temperature of the heating element 5d is obtained from the calibration curve of the blank run (Ni simple substance) shown in FIG. 4, and the difference between the obtained converted power and the input power when the heating element 5b is heated. Was calculated as excess heat power (W).
  • W excess heat power
  • FIG. 12B a result as shown in FIG. 12B was obtained. From FIG. 12B, it was confirmed that even in the multilayer film 25d composed of the first layer of Cu and the second layer of Ni, the temperature was higher than that in the case of the Ni plate, and excessive heat exceeding the heating temperature was generated. Moreover, from FIG. 12B, it has confirmed that excess heat had a positive correlation with temperature.
  • Example 4 a calibration curve below 300 ° C. is obtained based on FIG.
  • the electric power (W) of heat was calculated
  • a multilayer film composed of a first layer made of Ni, a second layer made of Cu, and a third layer made of CaO (Example 5) As shown in FIG. 13A, a first layer 27e made of Ni, a second layer 27f made of Cu, and a third layer 27c made of CaO are laminated on a pedestal 22a made of Ni, and a multilayer film 25e A heating element 5e having was produced. A heating structure 3 as shown in FIG. 2 was produced using the heating element 5e. Then, as shown in FIG. 1, the heat generating structure 3 was installed in the container 2 to examine the presence or absence of excessive heat.
  • the heating element 5e was produced as follows. First, a Ni pedestal 22a having a length and width of 25 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared and installed inside the sputtering apparatus described above. In the sputtering apparatus, a first layer 27e of Ni is formed using Ar gas and a Ni target, and a second layer 27f of Cu is formed using Ar gas and a Cu target. A CaO third layer 27c was formed using a CaO target.
  • the third layer 27c of CaO is formed on the first layer 27e, and the first layer 27e is formed again on the third layer 27c.
  • a second layer 27f of Cu was formed on the first layer 27e.
  • the first layer 27e is formed again on the second layer 27f, and the first layer 27e, the third layer 27c, the first layer 27e, and the second layer 27f are stacked in this order to manufacture the multilayer film 25e. did.
  • the first layer 27e has 12 layers
  • the third layer 27c has 6 layers
  • the second layer 27f has 5 layers.
  • the first layer 27e was 7 nm thick
  • the second layer 27f and the third layer 27c were 2 nm thick.
  • the third layer 27c made of CaO was formed to be extremely thin with a thickness of 2 nm so that CaO was formed in an island shape without forming a complete film shape.
  • the first layer 27e, the third layer 27c, and the second layer 27f were continuously formed in a sputtering apparatus while maintaining a vacuum state. As a result, dissimilar substance interfaces were formed between the first layer 27e and the third layer 27c and between the first layer 27e and the second layer 27f without forming a natural oxide film, respectively.
  • the conversion voltage corresponding to the measured temperature of the heating element 5e is obtained from the calibration curve of the blank run (Ni simple substance) shown in FIG. 4, and the difference between the obtained converted power and the input power when the heating element 5e is heated. was calculated as excess heat power (W). As a result, a result as shown in FIG. 13B was obtained.
  • FIG. 14 shows the excess heat of Example 1, FIG. 8B showing the excess heat of Example 1, FIG. 10B showing the excess heat of Example 2, and the excess heat of Example 3.
  • FIG. 11B is a graph summarizing FIG. 11B, FIG. 12B showing excess heat of Example 4, and FIG. 13B showing excess heat of Example 5.
  • Example 1 is “Ni 0.9 Pd 0.1 ”
  • Example 2 is “Ni 0.1 Pd 0.9 ”
  • Example 3 is “Ni 0.1 Pd (CaO) 0.9 ”
  • Example 4 was expressed as “Ni 0.875 Cu 0.125
  • Example 5 was expressed as “Ni 0.875 (CaO) Cu 0.125 ”.
  • Examples 3 and 5 provided with the CaO third layer 27c had a larger excess heat than other Examples 1, 2 and 4 not containing CaO. Further, from FIG. 14, in some of Examples 2, 4, and 5, there is a case where excessive heat is not generated when the heating temperature by the heater 6 is low. It was confirmed that heat was generated.
  • the heat generating device 31 includes a container 37 in which a heating element 38 is provided inside the container, and a heat recovery container 32 in which the container 37 is accommodated.
  • the heat recovery container 32 is provided with a recovery port 33a and an introduction port 33b, and a circulation path 33 that connects the recovery port 33a and the introduction port 33b is provided.
  • the fluid in the heat recovery container 32 is recovered from the recovery port 33a by a circulation device (not shown), passes through the circulation path 33, and is again introduced into the heat recovery container 32 from the introduction port 33b.
  • the fluid in the heat recovery container 32 is water or the like, for example, and is heated by heat generated from the container 37.
  • the circulation path 33 has a configuration in which a thermoelectric converter 34 is provided, and heat of the fluid heated in the heat recovery container 32 is thermoelectrically converted by the thermoelectric converter 34.
  • the thermoelectric converter 34 has a thermoelectric conversion element 36 in which an n-type semiconductor 36a and a p-type semiconductor 36b adjacent to each other are connected by an electrode 36c along the outer periphery of the circulation path 33, and surrounds the thermoelectric conversion element 36.
  • the cooling body 35 is provided.
  • the thermoelectric converter 34 can convert the heat of the fluid into electricity by the thermoelectric conversion element 36 using the Seebeck effect.
  • the heating device 31 is provided with a plurality of heating elements 38 in a container 37, and the heating element 38 is provided with a heater 39.
  • the heating device 31 heats the heating element 38 with a heater (not shown) while allowing the hydrogen-based gas introduced into the container 37 to pass through the heating element 38 (described later). It generates excessive heat above the heating temperature.
  • deuterium gas and / or natural hydrogen gas can be applied as the hydrogen-based gas introduced into the container 37.
  • the container 37 is made of, for example, stainless steel (SUS306 or SUS316), and the inside of the container can be a sealed space.
  • the container 37 is provided with a recovery port 37b and an introduction port 37c, and a hydrogen-based gas circulation path 37a that connects the recovery port 37b and the introduction port 37c is provided.
  • the hydrogen-based gas circulation path 37a guides the hydrogen-based gas in the container 37 from the recovery port 37b to the hydrogen-based gas circulation path 37a by the circulation pump 46, and passes through the reservoir tank 45 and the circulation pump 46 from the introduction port 37c. Again, hydrogen gas is introduced into the container 37.
  • FIG. 15 shows a cross-sectional configuration of one heating element 38 among the three heating elements 38.
  • the heating element 38 is formed in a cylindrical shape with a bottom, and a hollow portion 40 is formed therein.
  • a heater 39 is wound around the outer peripheral surface of the heating element 38 and can be heated by the heater 39.
  • the heating element 38 is provided with a permeate gas recovery path 42 communicating with the hollow portion 40 at one end.
  • the permeate gas recovery path 42 is connected to each heating element 38, communicates with the hollow portion 40 of each heating element 38, and the other end is connected to the reservoir tank 45.
  • the permeate gas recovery path 42 is provided with a vacuum pump 43 and a booster pump 44.
  • the permeate gas recovery path 42 sucks the gas in the hollow portion 40 of each heating element 38 by the vacuum pump 43 and sends the gas to the reservoir tank 45 by the booster pump 44.
  • the hydrogen-based gas in the container 37 passes through the outer peripheral surface of the heating element 38 and is guided to the hollow portion 40 in the heating element 38, and from the hollow portion 40 via the permeate gas recovery path 42, the reservoir tank It is collected in 45 and returned to the container 37 again.
  • the hydrogen-based gas when the hydrogen-based gas is circulated in the hydrogen-based gas circulation path 37a, the hydrogen-based gas is also introduced into the hollow portion 40 in the heating element 38, and the hydrogen is stored in the heating element 38 while being transmitted. Hydrogen gas is circulated in the gas recovery path.
  • the heat generating body 38 is heated by the heater 39 while allowing the hydrogen-based gas to pass through the heat generating body 38 (described later), thereby generating excessive heat that is equal to or higher than the heating temperature. be able to.
  • the heating element 38 is formed in a bottomed cylindrical shape and includes a hollow portion 40 surrounded by an inner peripheral surface 51a. And the multilayer film 52 provided on the surface 51b of the pedestal 51.
  • the base 51 is made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and is formed in a porous shape.
  • the pedestal 51 has a mechanical strength capable of supporting the multilayer film 52 on the surface and is porous, so that the hydrogen-based gas that has permeated the multilayer film 52 can penetrate to the hollow portion 40.
  • the bottomed cylindrical pedestal 51 is used, but a bottomed square cylindrical shape, a bottomed polygonal cylindrical shape, or the like may be used. Further, although a net-like pedestal may be used, by using the porous pedestal 51, hydrogen can be reliably permeated into the pedestal 51, and the occlusion of hydrogen in the pedestal 51 can be promoted.
  • the multilayer film 52 has the same configuration as the multilayer film 25 described above.
  • the multilayer film 52 includes a first layer 23 made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy, and a second layer made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or ceramics different from the first layer 23. 24 are alternately stacked, and a foreign substance interface 26 can be formed between the first layer 23 and the second layer 24.
  • the first layer 23 is preferably made of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, or an alloy thereof.
  • the second layer 24 is preferably made of any one of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, alloys thereof, and SiC. Since the first layer 23 and the second layer 24 are less than 1000 nm in thickness and the multilayer film 52 is thin, hydrogen-based gas can pass through the multilayer film 52.
  • the multilayer film according to another embodiment in addition to the first layer and the second layer, the multilayer film in which the third layer is laminated, and the fourth layer in addition to the first layer, the second layer, and the third layer.
  • the multilayer film may be a multilayer film, and other than that, since it is the same as the above-mentioned “(6) Multilayer film of other embodiment”, detailed description is omitted here.
  • the heat generating device 31 includes a pedestal 51 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor and having a hollow portion 40 inside, and the surface of the pedestal 51
  • the heating element 38 composed of the multilayer film 52 provided in 51b is provided inside the container.
  • the layered first layer 23 made of hydrogen storage metal or hydrogen storage alloy and having a thickness of less than 1000 nm, and the first layer 23 are made of different kinds of hydrogen storage metal, hydrogen storage alloy or ceramics.
  • a multilayer film 52 in which a layer-like second layer 24 having a thickness of less than 1000 nm is stacked is provided.
  • the hydrogen-based gas inside the container is permeated into the heating element 38 so that the hydrogen-based gas is guided to the hollow portion 40 in the heating element 38, so that the heating element 38 stores hydrogen. .
  • the heating element 38 is heated by the heater 39 while allowing the hydrogen-based gas inside the container to pass through the heating element 38.
  • hydrogen passes through the dissimilar substance interface 26 between the first layer 23 and the second layer 24 by quantum diffusion, so that excess heat higher than the heating temperature can be generated.
  • the heat generating device 31 can generate excess heat by allowing hydrogen to pass through the first layer 23 and the second layer 24 of the multilayer film 52.
  • FIG. 18 shows a heating device 61 using the electrolytic solution 70.
  • the heat generating device 61 includes a container 62 in which an electrolytic solution 70 that contributes to heat generation is stored inside the container, and has a configuration in which a heating element 60 is provided as a bottom portion of the container 62.
  • an electrode 69 is immersed in the electrolytic solution.
  • the heating device 61 includes an electrode control unit (not shown). The electrode control unit electrolyzes the electrolytic solution 70 using the electrode 69 in the electrolytic solution 70 as an anode and the heating element 60 as a cathode to generate hydrogen. Can do.
  • the electrolytic solution 70 is, for example, a solution in which NaOH, C S NO 3 or the like is contained in heavy water and / or light water.
  • the container 62 includes a cylindrical wall portion 62a and a support base 62b provided at the lower end of the wall portion 62a.
  • the support base 62b is formed, for example, in a thick cylindrical shape, has a spacer 62c on the upper surface protruding from the inner peripheral surface of the wall 62a, and has a configuration in which the heating element 60 is provided via the spacer 62c.
  • the heating element 60 has an outer shape that matches the shape of the inner peripheral surface of the wall 62a, and is provided on the inner peripheral surface of the wall 62a as the bottom of the container 62.
  • the electrolytic solution 70 can be stored in a region surrounded by the wall 62a and the heating element 60 with the wall 62a as a side surface and the heating element 60 as a bottom surface.
  • the heating element 60 includes a pedestal 63 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor, and a multilayer film 64 formed on the surface of the pedestal 63 and immersed in the electrolytic solution 70. .
  • the heat generating device 61 since the hollow region of the support base 62b is in a vacuum state, the back surface of the base 63 is exposed to the vacuum space.
  • the multilayer film 64 has the same configuration as the multilayer film 25 described above.
  • the multilayer film 64 is formed by alternately stacking first layers 65 made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy and second layers 66 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy or ceramics different from the first layer 65.
  • a foreign substance interface 67 can be formed between the first layer 65 and the second layer 66.
  • the first layer 65 is desirably made of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, or an alloy thereof.
  • the second layer 66 is preferably made of any one of Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, alloys thereof, and SiC.
  • first layer 65 and the second layer 66 are the same as the above-mentioned “(3) Heating element”, detailed description is omitted here.
  • the multilayer film according to other embodiments in addition to the first layer and the second layer, the multilayer film in which the third layer is laminated, and the fourth layer in addition to the first layer, the second layer, and the third layer.
  • a laminated multilayer film may be used, which is the same as the above-mentioned “(7) Multilayer film of other embodiment”, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • a pedestal 63 made of a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or a proton conductor and provided as the bottom of the container 62 with the back surface exposed to the vacuum space, and the surface of the pedestal 63
  • the heating element 60 formed of the multilayer film 64 formed and immersed in the electrolytic solution 70 was provided.
  • the layered first layer 65 made of a hydrogen storage metal or a hydrogen storage alloy and having a thickness of less than 1000 nm, and the first layer 65 are made of different kinds of hydrogen storage metals, hydrogen storage alloys, or ceramics.
  • the electrode 69 immersed in the electrolytic solution 70 is used as an anode
  • the heating element 60 is used as a cathode
  • the electrolytic solution 70 is electrolyzed (hydrogen generation step), so that water contained in the electrolytic solution 70 is obtained. Is separated into hydrogen and oxygen, and a part of the generated hydrogen permeates the heating element 60. That is, in the heating element 60, hydrogen (deuterium or light hydrogen) permeates from the multilayer film 64 on the high-density hydrogen side where the electrolytic solution 70 is present toward the pedestal 63 side whose back surface is in the vacuum space.
  • the heat generating device 61 can generate excessive heat by allowing hydrogen to pass through the first layer 65 and the second layer 66 of the multilayer film 64.
  • FIG. 19 is a graph obtained by fitting measured data using a predetermined method.
  • the heater temperature is shown on the horizontal axis, and the power of excess heat is shown on the vertical axis.
  • Example 4 Comparing the heating elements of Examples 4 and 6 to 12 at a heater temperature of 700 ° C. or higher, it can be seen that Example 4 generates the largest excess heat. It can be seen that the heating element of Example 7 generates excessive heat over a wide range of heater temperatures of 300 ° C. or more and 1000 ° C. or less as compared with the heating elements of Examples 4, 6, and 8-12. In Examples 4 and 7 to 12 where Ni: Cu of the multilayer film is 3: 1 to 8: 1, it can be seen that the excess heat increases as the heater temperature increases.
  • Ni: Cu of the multilayer film is 14: 1, it can be seen that the excess heat decreases when the heater temperature is 800 ° C. or higher. Thus, it is thought that the reason why the excess heat does not simply increase with respect to the ratio of Ni and Cu is due to the quantum effect of hydrogen in the multilayer film. From the above, Ni: Cu of the multilayer film is preferably in the range of 3: 1 to 14: 1, more preferably in the range of 3: 1 to 8: 1.
  • each heat generating structure was installed in the container 2 of the heat generating device 1.
  • FIG. 20 is a graph obtained by fitting measured data by a predetermined method.
  • the heater temperature is shown on the horizontal axis, and the power of excess heat is shown on the vertical axis.
  • Example 4 is “Ni 0.875 Cu 0.125 5 layers”
  • Example 13 is “Ni 0.875 Cu 0.125 3 layers”
  • Example 14 is “Ni 0.875 Cu 0.125 7 layers”.
  • Example 15 is “Ni 0.875 Cu 0.125 6 layers”
  • Example 16 is “Ni 0.875 Cu 0.125 8 layers”
  • Example 17 is “Ni 0.875 Cu 0.125 9 layers”
  • Example 18 is “Ni 0.875 Cu 0.125 12 layers”.
  • Layer ” Example 19 was expressed as“ Ni 0.875 Cu 0.125 4 layers
  • Example 20 was expressed as“ Ni 0.875 Cu 0.125 2 layers ”.
  • Example 16 in which the number of laminations is 8 and Example 16 in which the number of laminations is 8 is the largest. Is the smallest.
  • the excess heat does not simply increase with respect to the number of stacked multilayer films because the wavelength of the behavior of the hydrogen wave in the multilayer film is on the order of nanometers and interferes with the multilayer film. It is thought that it is because.
  • the number of laminated multilayer films is preferably in the range of 2 to 12, and more preferably in the range of 4 to 7.
  • the first layer made of Ni, the second layer made of Cu, and the first and second layers are made of different kinds of hydrogen storage metals, hydrogen storage alloys or ceramics.
  • the relationship between the type of material forming the third layer and excess heat was investigated.
  • Examples 21 to 28 Eight types of heating elements having a multilayer film manufactured under the same conditions except for the type of material forming the multilayer film 25e of Example 5 and the third layer shown in FIG. 13A were prepared as Examples 21 to 28.
  • the types of materials forming the third layer in Examples 5, 21 to 28 are CaO, SiC, Y 2 O 3 , TiC, Co, LaB 6 , ZrC, TiB 2 and CaOZrO.
  • Using the heating element 5e of Example 5 and the heating elements of Examples 21 to 28 nine types of heating structures as shown in FIG. 2 were produced. And as shown in FIG. 1, each heat generating structure was installed in the container 2 of the heat generating device 1.
  • FIG. 21 is a graph obtained by fitting measured data using a predetermined method.
  • the heater temperature is shown on the horizontal axis, and the power of excess heat is shown on the vertical axis.
  • Example 5 is “Ni 0.793 CaO 0.113 Cu 0.094 ”
  • Example 21 is “Ni 0.793 SiC 0.113 Cu 0.094 ”
  • Example 22 is “Ni 0.793 Y 2 O 30.113 Cu”.
  • Example 23 ⁇ ⁇ Ni 0.793 TiC 0.113 Cu 0.094 ''
  • Example 24 ⁇ ⁇ Ni 0.793 Co 0.113 Cu 0.094 ''
  • Example 25 ⁇ ⁇ Ni 0.793 LaB 60.113 Cu 0.094 ''
  • Example 26 ⁇ ⁇ Ni 0.793 ZrC '' 0.113 Cu 0.094
  • Example 27 as“ Ni 0.793 TiB 20.113 Cu 0.094 ”
  • Example 28 as“ Ni 0.793 CaOZrO 0.113 Cu 0.094 ”.
  • Example 5 in which the material forming the third layer is CaO
  • Example 23 in which TiC is used in which LaB 6 is used
  • LaB 6 LaB 6 is used
  • the material forming the third layer of Examples 5, 23, and 25 has a work function smaller than those of the other Examples 21, 22, 24, and 26-28. From this, it can be seen that the material for forming the third layer is preferably a material having a small work function. From these results, there is a possibility that the electron density in the multilayer film contributes to the reaction that generates excessive heat.
  • the heat generating module 80 includes a plurality of heat generating structures 83 having a heat generating body 81 and a heater 82.
  • the heat generating module 80 includes 20 heat generating structures 83.
  • one heat generating unit 84 is constituted by four heat generating structures 83.
  • the heat generating module 80 has five heat generating units 84.
  • the heat generating module 80 includes a plurality of heat generating structures 83, a power supply 85 that supplies power to the heater 82, a temperature measuring unit 86 that measures the temperature of the heater 82, and heat that reflects heat generated by the heat generating element 81. And a reflection portion 87.
  • the heat generating module 80 is provided with five heat generating units 84 inside a cylindrical heat reflecting portion 87, and the inner surface of the heat reflecting portion 87 and the outer surface of each heat generating unit 84 face each other.
  • the heat generating structure 83 is formed in a plate shape, and a heat generating body 81 is provided on both sides.
  • the heat generating unit 84 is formed in a cylindrical shape, and a side surface is configured by a heat generating structure 83. For this reason, the plurality of heat generating structures 83 are disposed so that one surfaces thereof face each other. Further, the plurality of heat generating structures 83 are arranged so that the other surface faces the heat reflecting portion 87.
  • the heat generating members 81 provided on one surface of the heat generating structure 83 face each other, and the heat generating member 81 provided on the other surface of the heat generating structure 83 is connected to the heat reflecting portion 87. opposite.
  • the heating element 81 is a heating element including a multilayer film having various configurations, such as the heating elements 5a to 5e described above.
  • the heater 82 is a ceramic heater, for example, and is provided inside the heat generating structure 83.
  • the heater 82 is connected to a power source 85 provided outside the heat reflecting portion 87 via a wiring 85a.
  • a power supply 85 is provided for each heat generating unit 84.
  • One power supply 85 is connected in parallel with four heaters 82 provided in one heat generating unit 84.
  • the wiring 85a is provided with a current voltmeter 88 for measuring the power supplied to the heater 82. In FIG.
  • the wiring 85a is taken out in the right direction of the drawing in consideration of the visibility of the drawing, but actually, the wiring 85a is taken out from the opening below the heat reflecting portion 87.
  • the wiring 85 a is indicated by a number of lines corresponding to the number of heaters 82, that is, four lines for one heat generating unit 84.
  • the heat generating module 80 further includes a temperature measuring unit 89 that measures the temperature of the heat generating unit 84 in addition to the temperature measuring unit 86.
  • a temperature measuring unit 89 that measures the temperature of the heat generating unit 84 in addition to the temperature measuring unit 86.
  • one temperature measuring unit 89 is provided above the uppermost heating unit 84, one at the lower part of the lowermost heating unit 84, and one between the heating units 84.
  • the temperature measurement unit 86 and the temperature measurement unit 89 are, for example, thermocouples.
  • the temperature measuring unit 86 and the temperature measuring unit 89 are taken out in the left direction of the drawing in consideration of the visibility of the drawing, but actually, they are taken out from the opening below the heat reflecting unit 87.
  • the temperature measuring unit 86 is shown by a number of lines corresponding to the number of heaters 82, that is, four lines for one heat generating unit 84.
  • the heat reflecting portion 87 is formed of a material that reflects heat generated by the heating element 81.
  • the material of the heat reflecting portion 87 is, for example, molybdenum, aluminum, zirconium, platinum or the like.
  • the heat reflecting portion 87 is formed in a square cylinder shape by four reflecting plates.
  • the heat reflecting portion 87 may be one in which each reflecting plate is integrally formed, or may be one in which each reflecting plate is formed separately.
  • the shape of the heat reflecting portion 87 is not limited to a rectangular tube shape, and may be appropriately designed such as a polygonal tube shape, a cylindrical shape, or an elliptical tube shape.
  • the heat generating structure 83 includes, in addition to the heat generating body 81 and the heater 82, a substrate 90 provided between the heat generating body 81 and the heater 82, and a holder 91 that holds the heat generating body 81, the heater 82, and the substrate 90.
  • the heat generating structure 83 has a configuration in which a substrate 90, a heat generating body 81, and a holder 91 are sequentially arranged on both surfaces of a heater 82, and the holder 91 is formed by screwing, for example.
  • the wiring 85a and the temperature measurement unit 86 are each shown by two lines.
  • the substrate 90 is formed in a plate shape with, for example, SiO 2 or the like.
  • the substrate 90 is a spacer that is provided on both surfaces of the heater 82 and prevents contact between the heating element 81 and the heater 82.
  • the holder 91 is formed in a plate shape with ceramics or the like, for example.
  • the holder 91 has an opening 93 provided in the center of the flat plate 92 and a stepped portion 94 provided in the opening 93.
  • the flat plate 92 is formed in a substantially square shape in a plan view, and a notch is provided at an end portion facing the opening portion 93.
  • the flat plate 92 is provided with a screw hole 96.
  • a heating element 81 is disposed in the opening 93.
  • the heating element 81 disposed in the opening 93 is positioned by the stepped portion 94 and is prevented from falling off. Thereby, the holder 91 holds the heating element 81 in a state where it is exposed from the opening 93.
  • the heating device 101 evacuates the heat generating module 80, the container 102 containing the heat generating module 80, and the inside of the container 102.
  • a vacuum evacuation unit 103, a gas supply unit 104 that supplies a hydrogen-based gas into the container 102, and a control unit 105 that controls output of excess heat are provided.
  • the heat generating device 101 will be described, the heat generating device 101 is an example of a heat generating device using the heat generating module 80, and arrangement of each member, extraction of wiring, and the like are not limited.
  • the power supply 85, the wiring 85a, the current voltmeter 88, the temperature measuring unit 86, and the temperature measuring unit 89 are simplified in consideration of the visibility of the drawing.
  • the container 102 is made of, for example, stainless steel.
  • the container 102 includes a cylindrical first container main body 107, a cylindrical second container main body 108 communicating with the first container main body 107, a lid portion 109 provided on the first container main body 107, And a bottom portion 110 provided on the second container body 108.
  • a tubular circulation path 33 is provided on the outer periphery of the container 102.
  • a fluid heated by heat generated by the heat generating module 80 circulates inside the circulation path 33.
  • the circulation path 33 is provided with a thermoelectric converter 34 for thermoelectrically converting the heat of the heated fluid.
  • the first container body 107 accommodates the heat generating module 80 inside.
  • a lid 109 is provided at one end of the first container body 107 via a seal material (not shown).
  • the other end of the first container body 107 is connected to one end of the second container body 108.
  • a sealing material (not shown) is provided at a connection portion between the first container body 107 and the second container body 108.
  • a bottom 110 is provided at the other end of the second container main body 108 via a sealing material (not shown).
  • the first connection part 111 and the second connection part 112 are provided on the side surface of the second container body 108.
  • the first connection unit 111 connects the inside of the container 102 and the gas supply unit 104 via the hydrogen-based gas introduction path 116.
  • the hydrogen-based gas introduction path 116 is provided with regulating valves 117a and 117b.
  • the gas supply unit 104 includes, for example, a tank that stores a hydrogen-based gas, a pump that sends the hydrogen-based gas stored in the tank to the hydrogen-based gas introduction path 116, and the like.
  • the first connection unit 111 connects the inside of the container 102 and the vacuum exhaust unit 103 via the exhaust path 118.
  • the exhaust path 118 is provided with a regulating valve 117c.
  • the vacuum exhaust unit 103 includes, for example, a dry pump.
  • the second connecting portion 112 is for taking out the wiring 85a, the temperature measuring portion 86, and the temperature measuring portion 89 to the outside of the container 102 through a sealing material (not shown).
  • the wiring 85a taken out from the second connection unit 112 is connected to the power supply 85 via the current voltmeter 88.
  • the temperature measurement unit 86 and the temperature measurement unit 89 extracted from the second connection unit 112 are electrically connected to the control unit 105.
  • the control unit 105 is electrically connected to the power source 85, the current voltmeter 88, the vacuum exhaust unit 103, the gas supply unit 104, and the thermoelectric converter 34.
  • the control unit 105 controls the output of excess heat by adjusting the input power of the heater 82, the supply amount of the hydrogen-based gas, the pressure in the container 102, and the like. For example, the control unit 105 increases or decreases the output of excess heat by selectively turning on and off the five power supplies 85. Further, the control unit 105 displays the measurement results such as the temperature measured by the temperature measurement unit 86 or the temperature measurement unit 89, the power measured by the ampere voltmeter 88, the power converted by the thermoelectric converter 34, etc. The output may be fed back to the control.
  • the support part 120 includes a support part main body 121 having one end fixed to the bottom part 110, a top plate 122 provided at the other end of the support part main body 121, a fixing base 123 provided in the middle of the support part main body 121, And a support post 124 fixed to the fixed base 123.
  • the support part main body 121 extends from the bottom part 110 to the vicinity of the cover part 109.
  • the fixing base 123 is disposed in the vicinity of the connection portion between the first container body 107 and the second container body 108 in the support body 121.
  • FIG. 25 shows a portion of one heat generating unit 84 of the heat generating module 80.
  • the support post 124 includes a first support post 124a, a second support post 124b, and a third support post 124c.
  • Four first to third columns 124a to 124c are provided.
  • the four first columns 124a are arranged at equal intervals.
  • the four second columns 124b are equally spaced from each other and are arranged outside the first column 124a.
  • the four third pillars 124c are equally spaced from each other and are arranged outside the second pillar 124b.
  • the heat generating structure 83 is fixed to the first support post 124a. For example, in a state where the screw hole 96 of the heat generating structure 83 is aligned with the screw hole 127 provided in the first column 124a, the heat generating structure 83 is fixed to the column 124a using the screw 126.
  • the fixing between the first support column 124a and the heat generating structure 83 is reinforced using the pressing member 128.
  • the pressing member 128 is provided on the second support column 124b and reliably prevents the heat generating structure 83 from falling off.
  • the heat reflecting portion 87 is fixed to the third support column 124c.
  • the heat reflecting portion 87 is fixed to the third support column 124c by screwing, for example.
  • the heat generating device 101 uses the heat generating module 80 including a plurality of heat generating structures 83. Since the heat generating module 80 is arranged so that the heat generating members 81 provided on one surface of each heat generating structure 83 face each other, the heat generating member 81 separates the heat of the heater 82 from another heat generated. Heated by the heat generated by the body 81. As a result, the heating device 101 can reduce the input power necessary to maintain a desired temperature.
  • the heat generating module 80 is disposed so that the heat generating member 81 provided on the other surface of each heat generating structure 83 and the heat reflecting portion 87 face each other, the heat generating member 81 is connected to the heat of the heater 82. The heat is reflected by the heat reflected by the heat reflecting portion 87. As a result, the heat generating device 101 can further reduce the input power necessary to maintain a desired temperature.
  • the horizontal axis represents elapsed time (H)
  • the first vertical axis on the left represents input power (W)
  • the second vertical axis on the right represents heater temperature (° C.).
  • the input power (W) is an average value of the power supplied to the four heaters 82 of the heat generating unit 84 at the third stage.
  • the heater temperature (° C.) is an average value of the temperatures of the four heaters 82 of the heat generating unit 84 at the third stage.
  • a period in which all of the five power supplies 85 are turned on is referred to as “first to fifth heaters ON”, and a period in which only the power supply 85 corresponding to the third heating unit 84 is turned on is referred to as “third.
  • the heating device of each of the above embodiments is an example of a heating device including a heating element having the multilayer film having the above-described various configurations, and is not limited thereto.
  • the heating device 1 is not limited to including two heating elements 5, but may include one heating element 5 or three or more heating elements 5.
  • the heat reflecting portion 87 is provided inside the container 2 and is disposed to face the heating element 5.
  • the heating element 5 is heated by the heat of the heater 6 and the heat reflected by the heat reflecting portion 87. As a result, in the heating device 1, the input power necessary to maintain a desired temperature is reduced.
  • the arrangement of the heating element 5 and the arrangement of the heater 6 are not particularly limited.
  • the two heating elements 5 may be arranged to face each other with a gap, and the heater 6 may be arranged along the direction in which the heating elements 5 are arranged.
  • the heat generating device 1 may include a plurality of heat generating elements 5 arranged with a gap therebetween and a heater 6 provided along the arrangement direction of the heat generating elements 5.
  • the arrangement direction of the heating elements 5 is, for example, a direction orthogonal to the surface of the heating elements 5.
  • the heating element 5 is heated by the heat of the heater 6 and the heat generated by another opposing heating element 5.
  • the input power necessary to maintain a desired temperature is reduced.
  • three or more heating elements 5 are arranged facing each other with a gap between them, by arranging the heaters 6 along the arrangement direction of the heating elements 5, three or more heating elements 5 can be formed by one heater 6.
  • the heating element 5 can be heated.
  • the heat generating device 31 may further include a heat reflecting portion 87.
  • the heat reflecting portion 87 is provided inside the container 37 and is disposed to face the heating element 38.
  • the heat reflecting portion 87 may be provided for each heating element 38, or arranged along the inner surface of the container 37 so as to cover the plurality of heating elements 38. May be.
  • the heating element 38 is heated by the heat of the heater 39 and the heat reflected by the heat reflecting portion 87. As a result, in the heat generating device 31, the input power necessary to maintain a desired temperature is reduced.
  • the number of heat generating units 84 constituting the heat generating module 80 and the number of heat generating structures 83 forming the heat generating unit 84 are not particularly limited.
  • the heat generating unit 84 is not limited to being formed in a cylindrical shape, and may be formed by, for example, arranging a plurality of heat generating structures 83 radially.

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Abstract

過剰熱を発することができる発熱装置および発熱方法を提案する。発熱装置では、水素系ガス導入路から容器内部に水素系ガスを導入し、発熱体5に水素を吸蔵させた後、ヒータにより発熱体5を加熱するとともに、真空引きするようにした。これにより、発熱装置では、第1層23および第2層24間の異種物質界面26を、水素が量子拡散により透過することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させることができた。かくして、発熱装置は、多層膜25の第1層23および第2層24に水素を透過させることで、過剰熱を発することができる。

Description

発熱装置および発熱方法
　本発明は、発熱装置および発熱方法に関する。
　近年、パラジウム合金等の水素吸蔵合金を利用して熱を発生させる発熱現象について注目されている（例えば、非特許文献１参照）。水素吸蔵金属や水素吸蔵合金等を利用した発熱現象について制御することができれば、有効な熱源として利用することも可能である。そして、近年では、環境問題の観点から、水素社会の到来が期待されており、安全で、高いエネルギー密度の水素エネルギーを得ることも望まれている。
　しかしながら、現状では入力電力に対して過剰な熱が数％から数十％程度と少ない上に、発生する熱量の絶対値が不足している。そのため、過剰熱を発する、従来にない新たな発熱装置や発熱方法について開発が望まれている。
　そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、過剰熱を発することができる発熱装置および発熱方法を提案することを目的とする。
　かかる課題を解決するため本発明の発熱装置は、発熱に寄与する水素系ガスが容器内部に導入される容器と、前記容器内部に設けられた発熱体と、前記発熱体を加熱するヒータと、を備え、前記発熱体は、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座と、前記台座の表面に形成された多層膜と、を備え、前記多層膜は、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層と、前記第1層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層と、が積層された構成を有する。
　また、本発明の発熱装置は、発熱に寄与する水素系ガスが容器内部に導入される容器と、前記容器内部に設けられ、発熱体と前記発熱体を加熱するヒータとを有する複数の発熱構造体を備え、前記発熱体は、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座と、前記台座の表面に形成された多層膜と、を備え、前記多層膜は、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層と、前記第1層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層と、が積層された構成を有する。
　また、本発明の発熱方法は、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座の表面に多層膜を備え、前記多層膜が、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層と、前記第1層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層と、が積層された構成を有する発熱体を用意する用意工程と、前記発熱体が容器内部に設置された容器を準備する準備工程と、発熱に寄与する水素系ガスを前記容器内部に導入し、前記発熱体に水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、前記水素を吸蔵させた前記発熱体を加熱することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させる加熱工程と、を備える。
　本発明によれば、多層膜の第1層および第2層に水素を透過させることで、過剰熱を発することができる。
本発明による発熱装置の構成を示す概略図である。 発熱構造体の構成を示す分解図である。 図３Ａは、発熱体の断面構成を示す断面図であり、図３Ｂは、多層膜において生じる過剰熱の説明に供する概略図である。 Ni板単体での入力電力とヒータ温度の関係を示したグラフである。 検証試験に用いた実施例1の発熱体の断面構成を示す断面図である。 検証試験を行った際における入力電力とヒータ温度と水素導入圧力の推移を示したグラフである。 図７Ａは、実施例1における過剰熱の推移を示すグラフであり、図７Ｂは、実施例1における過剰熱の温度依存性を示すグラフである。 図７Ｂの一部を抜き出したグラフである。 図９Ａは、第3層を設けた発熱体の構成を示す断面図であり、図９Ｂは、第3層および第4層を設けた発熱体の構成を示す断面図である。 図１０Ａは、実施例2の発熱体の断面構成を示す断面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの発熱体を用いた測定結果から算出した過剰熱の温度依存性を示すグラフである。 図１１Ａは、実施例3の発熱体の断面構成を示す断面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの発熱体を用いた測定結果から算出した過剰熱の温度依存性を示すグラフである。 図１２Ａは、実施例4の発熱体の断面構成を示す断面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの発熱体を用いた測定結果から算出した過剰熱の温度依存性を示すグラフである。 図１３Ａは、実施例5の発熱体の断面構成を示す断面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａの発熱体を用いた測定結果から算出した過剰熱の温度依存性を示すグラフである。 過剰熱の温度依存性についてまとめたグラフである。 透過型の発熱装置の構成を示す概略図である。 図１６Ａは、透過型の発熱体の構成を示す概略図であり、図１６Ｂは、発熱体の水平断面構成を示す断面図である。 発熱体の断面構成を示す断面図である。 電解液を用いた発熱装置の構成を示す概略図である。 多層膜の各層の厚さの比率と過剰熱の関係を示すグラフである。 多層膜の積層数と過剰熱の関係を示すグラフである。 多層膜の材料と過剰熱の関係を示すグラフである。 発熱モジュールの構成を示す概略図である。 発熱モジュールに用いた発熱構造体の構成を示す分解図である。 発熱モジュールを用いた発熱装置の構成を示す概略図である。 発熱モジュールを用いた発熱装置の要部の構成を示す拡大分解図である。 発熱モジュールを用いた発熱装置における入力電力低減効果の検証試験の結果を示すグラフである。
　以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。
　（１）本発明の発熱装置の全体構成
　図１に示すように、本発明の発熱装置1は、発熱に寄与する水素系ガスが容器内部に導入される容器2を有しており、ヒータ内蔵型の発熱構造体3が容器内部に設けられた構成を有する。発熱装置1は、水素系ガスが容器内部に導入された後に、発熱構造体3において発熱体5（後述する）がヒータ（図示せず）で加熱されることで、当該発熱体5で加熱温度以上の過剰熱を発するものである。容器内部に導入される水素系ガスとしては、重水素ガスおよび／または天然水素ガスを適用することができる。なお、天然水素ガスとは、軽水素ガスが99.985％以上含まれている、水素系ガスをいう。
　容器2は、例えばステンレス（SUS306やSUS316）等で形成されており、容器内部を密閉空間とし得る。なお、2aは、コバールガラス等の透明部材で形成された窓部であり、容器2内の密封状態を維持しつつ、容器2内の様子を作業者が直接目視確認し得るようになされている。容器2には、水素系ガス導入路16が設けられており、当該水素系ガス導入路16から調整弁17a,17bを介して容器内部に水素系ガスが導入される。その後、容器2は、調整弁17a,17bにより水素系ガス導入路16からの水素系ガスの導入が停止され、容器内部に一定量の水素系ガスが貯留される。なお、19はドライポンプであり、必要に応じて排気経路18および調整弁17cを介して容器2内のガスを容器2外へ排出し、真空排気や圧力調整等を行え得る。
　容器2には、複数の温度測定部11a,11b,12a,12b,12cが内部の所定位置に設けられている。この実施形態の場合、温度測定部11a,11bは、容器2の内壁に沿って設けられており、当該内壁の温度を測定し得る。他の温度測定部12a,12b,12cは、発熱構造体3において発熱体5を保持するホルダー4に設けられており、当該ホルダー4における温度を測定し得る。なお、温度測定部12a,12b,12cは、それぞれ長さが異なっており、例えば、ホルダー4において、発熱体5に近い下段、発熱体5から離れた上段、下段および上段の中間にある中段の各部位の温度を測定し得る。
　ホルダー4には、発熱体5が配置された領域内部に、熱電対を内蔵したヒータ（後述する）を備えている。ヒータは、外部の加熱電源13に配線10a,10bを介して接続されており、発熱体5を所定温度に加熱するとともに、熱電対により温度測定を行い得る。14は、配線10a,10bに設けられた電流電圧計であり、ヒータを加熱する際に当該ヒータに対して印加する入力電流・入力電力を測定し得る。ヒータにより発熱体5を加熱する際の加熱温度は、発熱体5を構成する水素吸蔵金属の種類により異なってくるが、少なくとも300℃以上、好ましくは500℃以上、さらに好ましくは600℃以上であることが望ましい。
　（２）発熱構造体の構成
　次に発熱構造体3について説明する。図２に示すように、発熱構造体3は、一対のホルダー半体4a，4bで構成されたホルダー4を有しており、発熱体5と基板7とヒータ6とがホルダー半体4a，4bにより挟み込まれた構成を有する。ヒータ6は、例えば板状のセラミックヒータであり、外郭が四辺状に形成されている。ヒータ6に接続された複数の配線10a,10b（図１では2本示したが、図２では4本示している）は、ホルダー半体4a，4bに形成された溝部（図示せず）内に配置され、ホルダー半体4a，4bにより挟み込まれる。
　ヒータ6には、内部に熱電対（図示せず）が設けられており、当該熱電対により温度を測定し得る。ヒータ6は、対向する平面に、例えばSiO2等でなる基板7がそれぞれ設けられており、さらに、これら基板7表面に板状の発熱体5がそれぞれ設けられている。これにより、発熱構造体3は、ヒータ6が基板7を介して発熱体5で挟み込まれた構成を有する。なお、基板7および発熱体5は、ヒータ6の外郭と同じ外郭に形成されており、基板7および発熱体5をヒータ6に重ね合わせた際には、ヒータ6、基板7および発熱体5の外郭が一致して一体化し得る。
　一方のホルダー半体4aは、セラミックスにより長方形状に形成されており、所定位置に開口部9aが形成されている。一方のホルダー半体4aでは、開口部9aに発熱体5が配置され、当該開口部9aの領域から当該発熱体5を露出させる。他方のホルダー半体4bは、一方のホルダー半体4aと同様、セラミックスにより長方形状に形成されている。他方のホルダー半体4bには、一方のホルダー半体4aと重ねて一体化した際に、一方のホルダー半体4aの開口部9aと重なる位置に開口部9bが設けられている。
　他方のホルダー半体4bには、一方のホルダー半体4aと当接する当接面9dの開口部9b周縁に段差部9cが設けられている。段差部9cには、発熱体5と基板7とヒータ6とが嵌め込まれて位置決めされる。これにより、他方のホルダー半体4bでは、段差部9cに発熱体5が嵌め込まれることで、開口部9bに発熱体5が配置され、当該開口部9bの領域から当該発熱体5が露出する。段差部9cに嵌め込まれた発熱体5と基板7とヒータ6は、ホルダー半体4a，4b同士を重ね合わせた際に、一方のホルダー半体4aにおける開口部9a周縁の当接面により抑えられ、当該段差部9c内に収容され、ホルダー4に内蔵される。
　（３）発熱体について
　次に、発熱体5について説明する。図３Ａに示すように、発熱体5は、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金またはプロトン導電体からなる台座22を有し、台座22の表面に多層膜25が設けられた構成を有する。台座22は、表面に多層膜25が成膜されており、当該多層膜25を支持し得る。台座22となる水素吸蔵金属としては、Ni、Pd、V、Nb、Ta、Tiを適用でき、また、台座22となる水素吸蔵合金としては、LaNi5、CaCu5、MgZn2、ZrNi2、ZrCr2、TiFe、TiCo、Mg2Ni、Mg2Cuを適用できる。プロトン導電体としては、例えば、BaCeO3系（例えばBa(Ce0.95Y0.05)O3-6）、SrCeO3系（例えばSr(Ce0.95Y0.05)O3-6）、CaZrO3系（例えばCaZr0.95Y0.05O3-α）、SrZrO3系（例えばSrZr0.9Y0.1O3-α）、β Al2O3、β Ga2O3を適用できる。
　多層膜25は、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなる第1層23と、第1層23とは異なる水素吸蔵金属、水素吸蔵合金またはセラミックスからなる第2層24とが交互に積層されており、第1層23と第2層24との間に異種物質界面を形成し得る。例えば、第1層23としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金のうち、いずれかからなることが望ましい。第1層23の合金としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coに添加元素を添加させた合金でもよいが、特に好ましくは、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coのうち2種以上からなる合金であることが望ましい。
　第2層24は、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiCのうち、いずれかからなることが望ましい。第2層24の合金としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coに添加元素を添加させた合金でもよいが、特に好ましくは、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coのうち2種以上からなる合金であることが望ましい。
　特に、第1層23と第2層24との組み合わせとしては、元素の種類を「第1層23－第2層24（第2層24－第1層23）」として表すと、Pd-Ni、Ni-Cu、Ni-Cr、Ni-Fe、Ni-Mg、Ni-Coであることが望ましい。また、第2層24をセラミックスとしたときには、「第1層23－第2層24」が、Ni-SiCであることが望ましい。なお、ここでは、第1層23および第2層24からなる多層膜25について説明し、さらに、第3層および第4層を設けた、その他の形態の多層膜については後述する。
　第1層23および第2層24は、バルクの特性を示さないナノ構造を維持することが望ましいため、第1層23および第2層24の厚さは1000nm未満が好ましい。さらに、完全にバルクの特性を示さないナノ構造を維持するために、第1層23および第2層24の厚さは、500nm未満であることが、より望ましい。
　発熱体5は、第1層23および第2層24がナノサイズ（1000nm未満）の膜厚でなり、これら第1層23および第2層24が交互に成膜された構成とすることで、図３Ａに示すように、第1層23および第2層24間の各異種物質界面26に水素（水素原子）を透過させる。ここで、図３Ｂは、例えば面心立法構造の水素吸蔵金属からなる第1層23および第2層24に水素を吸蔵させた後、第1層23および第2層24を加熱したときに、第1層23における金属格子中の水素が、異種物質界面26を透過して第2層24の金属格子中に移動する様子を示した概略図である。
　発熱体5では、容器内部に水素系ガスが導入されることで、多層膜25および台座22により水素（重水素または軽水素）を吸蔵する。発熱体5では、容器内部への水素系ガスの導入が停止されても、多層膜25および台座22で水素を吸蔵した状態を維持できる。発熱体5では、ヒータ6による加熱が開始されると、多層膜25および台座22に吸蔵されている水素が放出され、多層膜25内をホッピングしながら量子拡散する。
　水素は軽く、ある物質Aと物質Bの水素が占めるサイト（オクトヘドラルやテトラヘドラルサイト）をホッピングしながら量子拡散していくことが分かっている。発熱体5では、真空状態でヒータ6による加熱が行われることで、第1層23および第2層24間の異種物質界面26を、水素が量子拡散により透過し、或いは、異種物質界面26を水素が拡散して、加熱温度以上の過剰熱を発生させることができる。第1層23および第2層24間には、製造時に第1層23および第2層24が真空状態で連続的に成膜され、自然酸化膜が形成されずに異種物質界面26のみが形成されることが望ましい。
　この実施形態では、第1層23および第2層24を複数層設け、これら第1層23および第2層24を交互に積層させていき2つ以上の異種物質界面26を有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第1層23および第2層24が少なくとも1層ずつ設けられ、異種物質界面26が1つ以上有していればよい。
　図３Ａおよび図３Ｂに示した発熱体5は以下のようにして製造できる。先ず、板状の台座22を用意した後、蒸着装置を用いて、第1層23や第2層24となる水素吸蔵金属または水素吸蔵合金を気相状態にして、凝集や吸着によって台座22上に、第1層23および第2層24を交互に成膜していく。これにより発熱体5を製造できる。なお、台座22の表面には、例えばケミカルエッチングによって凹凸を形成することが好ましい。
　第1層23および第2層24を成膜する蒸着装置としては、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金を物理的な方法で蒸着させる物理蒸着装置を適用できる。物理蒸着装置としては、台座22上に、スパッタリングにより水素吸蔵金属または水素吸蔵合金を堆積させていくスパッタリング装置、あるいは真空蒸着装置、CVD（Chemical Vapor Deposition）装置が好ましい。また、電気めっき法により台座22上に水素吸蔵金属または水素吸蔵合金を析出させていき、第1層23および第2層24を交互に成膜していってもよい。
　（４）検証試験
　（４－１）比較例となるNi板
　図１に示した発熱装置1を作製し、発熱体5において加熱温度以上の過剰熱が発生するか否かについて検証試験を行った。ここでは、先ず始めに、発熱体5における過剰熱の評価を行うため、発熱体5の替わりにNi板のみを用いて、ヒータ6の入力電力と発熱温度との関係を調べた。具体的には、図２に示した構成としつつ、発熱体5の替わりにNi板（Ni単体とも呼ぶ）を用い、ヒータ6の両面にそれぞれSiO2でなる基板7を介してNi板を設け、これらをセラミックスのホルダー半体4a，4bで挟み、Ni板構造体を作製した。
　ヒータ6は、坂口電熱株式会社製の熱電対内蔵型（1000℃対応　25mm角）マイクロセラミックヒーター（MS-1000R）を用いた。基板7は、厚さ0.3mmであり、ヒータ6の表面に設置した。さらに、Ni板は、基板7の表面に設置した。Ni板は、ヒータ6の外郭に合わせて形成されており、縦横25mm、厚み0.1mmとした。
　図１に示したように、ステンレスからなる容器2内に、発熱構造体3の替わりに、上述したNi板構造体を設け、水素系ガスを容器内部に導入せずに、密閉空間の容器2内においてヒータ6でNi板を加熱した。その際、ヒータ6内の熱電対により温度を測定した。そして、図４に示すように、多層膜を有しない単なるNi板をヒータ6で加熱する際に設定したヒータ6の入力電力（W）と、当該入力電力時におけるNi板の温度（すなわち、ヒータ温度（℃））と、の関係を示したキャリブレーションカーブを、最小二乗法により作製した。図４中、Yはキャリブレーションカーブを表す関数を示し、M0は定数項を示し、M1は1次の係数を示し、M2は2次の係数を示し、Rは相関係数を示す。
　（４－２）Pdからなる第1層とNiからなる第2層とでなる多層膜（実施例1）
　次に、図５に示すように、Pdからなる第1層27aと、Niからなる第2層27bとを、Niからなる台座22a上に交互に積層していき、多層膜25cを有する発熱体5cを作製した。次いで、この発熱体5cを用いて、図２に示したような発熱構造体3を作製した。そして、図１に示したように、容器2内に、この発熱構造体3を設置して過剰熱の発現の有無について調べた。
　発熱体5cは、下記のようにして作製した。先ず、縦横25mm、厚さ0.1mmでなるNiの台座22aを用意した。スパッタリング装置内部に台座22aを設置し、Arガスと、Pdのターゲットとを用いてPdの第1層27aを成膜した。また、Niの第2層27bは、スパッタリング装置において、Arガスと、Niのターゲットとを用いて成膜した。なお、スパッタリング装置は、ミラトロン社製のイオンソースを用いて作製したものである。
　始めに台座22a上に第1層27aを成膜した後、第1層27a上に第2層27bを成膜した。第1層27aは6層、第2層27bは5層とし、第1層27aおよび第2層27bを交互に成膜した。第1層27aは厚さ2nmとし、第2層27bは厚さ20nmとした。第1層27aおよび第2層27bは、スパッタリング装置において真空状態を維持したまま連続的に成膜した。これにより、第1層27aおよび第2層27b間に、それぞれ自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製した。
　そして、発熱体5cを容器内部に設けた発熱装置1において、図６に示すように、水素の吸蔵と、ヒータ6による加熱とを行った。具体的には、先ず始めに、ヒータ6により容器内部を加熱し、36時間程度200℃以上でベーキングし、発熱体5c表面についた水等を飛ばした。次いで、ヒータ6による加熱を停止した後、天然水素ガス（沼田酸素社製　grade２　純度99.999vol%以上）を250Pa程度で容器内部に導入し、64時間程度、発熱体5cに水素を吸蔵させた。
　次いで、天然水素ガスの容器内部への導入を停止した後、入力電力20Wでヒータ6による加熱を開始するとともに、真空引きを開始し、ヒータ6による加熱時の温度を測定（図５中、「熱計測」）した。なお、温度の計測は、ヒータ6に内蔵した熱電対により行った。このように、天然水素ガスを容器内部へ導入して発熱体5cに水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、ヒータ6により発熱体5cを真空状態で加熱する加熱工程と、を繰り返し行った。そして、ヒータ6に内蔵した熱電対により、加熱工程時における温度を測定していった。
　ヒータ6の入力電力は、図６に示すように、ベーキング時は1Wとし、その後、水素吸蔵工程を挟んで20W、20W、10W、10W、16W、5W、24W、25W、20Wとした。そして、各入力電力で加熱を行った加熱工程時における発熱体5cの温度を測定した。
　ヒータ6の入力電力と、測定した温度とを、図４に示すブランクラン（Ni単体）のキャリブレーションカーブと比較し、図４における入力電力時の熱よりも過剰に発生している熱（過剰熱）を算出した。具体的には、先ず、発熱体5cを加熱したときにヒータ6に設定した入力電力を記録し、このときの発熱体5cの温度を、ヒータ6に設けた熱電対で測定した（以下、測定した発熱体の温度を測定温度と呼ぶ）。次いで、図４に示すブランクラン（Ni単体）のキャリブレーションカーブから、測定温度に対応した電力（以下、換算電力と呼ぶ）を求めた。
　次いで、求めた換算電力と、発熱体5cを加熱したときの入力電力との差分を算出し、これを過剰熱の電力とした。その結果、図７Ａに示すような結果を得た。なお、図７Ａには、ヒータ6の入力電力を5Wとしたときの過剰熱の電力は示していない。
　図７Ａでは、経過時間を横軸に示し、過剰熱の電力を縦軸に示した。図７Ａから、多層膜25cが設けられた発熱体5cでは、Ni板のときよりも温度が上昇しており、加熱温度以上の過剰熱が発していることが確認できた。例えば、ヒータ6の入力電力を25Wとし、発熱体5cを加熱したときにおける過剰熱の電力は、図７Ａの「EX1」である。ヒータ6の入力電力を25Wとしたときには、3W以上4W以下の過剰熱が発することが確認できた。
　また、過剰熱の温度依存性について調べたところ、図７Ｂおよび図８に示すような結果が得られた。図７Ｂおよび図８では、ヒータ6に内蔵した熱電対により測定した温度（測定温度）を横軸に示し、過剰熱の電力を縦軸に示した。図８は、図７Ｂの横軸を変え、一部データを抜き出したものである。図７Ｂおよび図８から、過剰熱は、温度と正の相関があることが確認できた。
　（５）作用および効果
　以上の構成において、発熱装置1では、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座22と、台座22の表面に設けられた多層膜25とからなる発熱体5を、容器内部に設けるようにした。また、発熱体5には、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層23と、第1層23とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層24と、が積層された多層膜25を設けた。
　発熱装置1では、水素系ガス導入路16から容器内部に水素系ガスを導入し、発熱体5に水素を吸蔵させた後、ヒータ6により発熱体5を加熱するとともに、真空引きするようにした。これにより、発熱装置1では、第1層23および第2層24間の異種物質界面26を、水素が量子拡散により透過することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させることができた（図７Ａ、図７Ｂ、および図８）。かくして、発熱装置1は、多層膜25の第１層23および第２層24に水素を透過させることで、過剰熱を発することができる。
　（６）他の実施形態の多層膜
　上述した実施形態においては、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなる第1層23を台座22の表面に成膜し、かつ第1層23とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなる第2層24を第1層23上に成膜した構成としたが、本発明はこれに限らず、第1層23および第2層24を逆に積層させてもよい。すなわち、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなる第2層24を台座22の表面に成膜し、第2層24とは異種の水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなる第1層23を第2層24上に成膜した構成としてもよい。
　（６－１）第3層を設けた発熱体について
　また、上述した「（３）発熱体について」では、第1層23および第2層24を交互に積層した多層膜25について説明したが、本発明はこれに限らず、図９Ａに示すように、第1層23および第2層24に加え、これら第1層23および第2層24とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなる層状の第3層24aを積層した多層膜としてもよい。第3層24aとしては、第1層23および第2層24と同様に、厚さが1000nm未満でなることが望ましい。
　このような第3層24aを設けた発熱体5fは、台座22上に第1層23、第2層24、第1層23、および第3層24aの順番で積層し、第2層24および第3層24a間に第1層23を介在させた積層構成とし、この4層の積層構成を繰り返し設けた構成を有する。このような構成でも、第1層23および第2層24間の異種物質界面や、第1層23および第3層24a間の異種物質界面を、水素が量子拡散により透過することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させることができる。
　例えば、第3層24aとしては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiC、CaO、Y2O3、TiCのうちいずれかであることが望ましい。第3層24aの合金としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coに添加元素を添加させた合金でもよいが、特に好ましくは、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coのうち2種以上からなる合金であることが望ましい。これらのうちCaO、Y2O3、TiCのいずれかからなる第3層24aを設けた場合には、発熱体5fでの水素の吸蔵量が増加し、異種物質界面を透過する水素の量を増加でき、その分、高い過剰熱を得ることができる。
　ただし、CaO、Y2O3、TiCは、水素を透過し難いことから、これらCaO、Y2O3、TiCのいずれかからなる第3層24aでは、厚さを1000nm未満、特に10nm以下として極めて薄く形成することが望ましい。CaO、Y2O3、TiCのいずれかからなる第3層24aは、完全な膜状に形成せずに、アイランド状に形成されていても良い。また、第1層23および第3層24aも、真空状態を維持したまま連続的に成膜し、第1層23および第3層24a間に自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製することが望ましい。
　なお、第3層24aを設けた発熱体5fとしては、図９Ａの第2層24および第3層24aの順番を換える等、第2層24および第3層24aを任意の順に積層し、かつ、第2層24および第3層24a間に第1層23を介在させた積層構成とし、この4層の積層構成を繰り返し設けた構成であってもよい。また、第3層24aは、発熱体に1層以上形成されていればよい。
　特に、第1層23、第2層24および第3層24aの組み合わせとしては、元素の種類を「第1層－第3層－第2層」として表すと、Pd-CaO-Ni、Pd-Y2O3-Ni、Pd-TiC-Ni、Ni-CaO-Cu、Ni-Y2O3-Cu、Ni-TiC-Cu、Ni-CaO-Cr、Ni-Y2O3-Cr、Ni-TiC-Cr、Ni-CaO-Fe、Ni-Y2O3-Fe、Ni-TiC-Fe、Ni-CaO-Mg、Ni-Y2O3-Mg、Ni-TiC-Mg、Ni-CaO-Co、Ni-Y2O3-Co、Ni-TiC-Co、Ni-Cr-Fe、Ni-CaO-SiC、Ni-Y2O3-SiC、Ni-TiC-SiCであることが望ましい。
　（６－２）第3層および第4層を設けた発熱体について
　また、その他の多層膜としては、図９Ｂに示すように、第1層23、第2層24および第3層24aに加えて、さらに、第1層23、第2層24および第3層24aとは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなる層状の第4層24bが積層された構成としてもよい。第4層24bは、第1層23や第2層24、第3層24aと同様に厚さが1000nm未満でなることが望ましい。
　例えば、第4層24bとしては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiC、CaO、Y2O3、TiCのうちいずれかであってもよい。第4層24bの合金としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coに添加元素を添加させた合金でもよいが、特に好ましくは、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Coのうち2種以上からなる合金であることが望ましい。
　第4層24bを設けた発熱体5gは、第2層24、第3層24a、第4層24bが任意の順に積層し、かつ、これら第2層24、第3層24a、第4層24bのそれぞれの間に第1層23が設けられた積層構成とし、これら6層の積層構成が繰り返し設けた構成が望ましい。すなわち、図９Ｂに示すような第1層23、第2層24、第1層23、第3層24a、第1層23、第4層24bの順や、その他、図示しないが、第1層23、第4層24b、第1層23、第3層24a、第1層23、第2層24の順等に積層させた発熱体であることが望ましい。また、第4層24bは、発熱体に1層以上形成されていればよい。
　特に、第1層23、第2層24、第3層24a、および第4層24bの組み合わせとしては、元素の種類を「第1層－第4層－第3層－第2層」として表すと、Ni-CaO-Cr-Fe、Ni-Y2O3-Cr-Fe、Ni-TiC-Cr-Feであることが望ましい。
　CaO、Y2O3、TiCのいずれかからなる第4層24bを設けた場合、発熱体5gでの水素の吸蔵量が増加し、異種物質界面を透過する水素の量を増加でき、その分、高い過剰熱を得ることができる。これらCaO、Y2O3、TiCのいずれかからなる第4層24bでは、厚さを1000nm未満、特に10nm以下として極めて薄く形成することが望ましい。CaO、Y2O3、TiCのいずれかからなる第4層24bは、完全な膜状に形成せずに、アイランド状に形成されていても良い。また、第1層23および第4層24bでも、真空状態を維持したまま連続的に成膜し、第1層23および第4層24b間に自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製することが望ましい。
　（７）他の構成の多層膜を用いた検証試験
　ここでは、種々の構成の多層膜を備えた発熱体を作製し、上述した「（４）検証試験」と同様に、図１に示した発熱装置1において加熱温度以上の過剰熱が発生するか否かについて検証試験を行った。
　（７－１）Pdからなる第1層がNiからなる第2層よりも厚い多層膜（実施例2）
　図１０Ａに示すように、Pdからなる第1層27aと、Niからなる第2層27bとを、Niからなる台座22a上に交互に積層していき、多層膜25aを有する発熱体5aを作製した（以下、実施例2とも呼ぶ）。上述した図５に示した発熱体5cでは、第1層27aを第2層27bよりも薄く成膜したが、図１０Ａに示す発熱体5aでは、第1層27aを第2層27bよりも厚く成膜した。
　次いで、この発熱体5aを用いて、図２に示したような発熱構造体3を作製した。そして、図１に示したように、容器2内に、この発熱構造体3を設置して過剰熱の発現の有無について調べた。発熱体5aは、下記のようにして作製した。先ず、縦横25mm、厚さ0.1mmでなるNiの台座22aを用意して、これを上述したスパッタリング装置内部に設置した。スパッタリング装置では、Arガスと、Pdのターゲットとを用いてPdの第1層27aを成膜し、Arガスと、Niのターゲットとを用いてNiの第2層27bを成膜した。
　始めに台座22a上に第1層27aを成膜した後、第1層27a上に第2層27bを成膜した。第1層27aは6層、第2層27bは5層とし、第1層27aおよび第2層27bを交互に成膜した。第1層27aは厚さ20nmとし、第2層27bは厚さ2nmとした。第1層27aおよび第2層27bは、スパッタリング装置において真空状態を維持したまま連続的に成膜した。これにより、第1層27aおよび第2層27b間に、それぞれ自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製した。
　発熱体5aを容器内部に設けた発熱装置1において、上述した「（４－２）Pdからなる第1層とNiからなる第2層とでなる多層膜（実施例1）」と同様、図６に示すように、水素の吸蔵と、ヒータ6による加熱とを行った。そして、図６に従って、天然水素ガスを容器内部へ導入して発熱体5aに水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、ヒータ6の入力電力を変えてヒータ6により発熱体5aを真空状態で加熱する加熱工程と、を繰り返し行いつつ、加熱工程時に設定した入力電力を記録し、そのときの温度を測定していった。なお、この検証試験における詳細な条件については、「（４）検証試験」と同じであり、ここでは説明が重複するため、以下その説明は省略する。
　図４に示すブランクラン（Ni単体）のキャリブレーションカーブから、発熱体5aの測定温度に対応する換算電圧を求め、この求めた換算電力と、発熱体5aを加熱したときの入力電力との差分を算出し、これを過剰熱の電力（W）とした。その結果、図１０Ｂに示すような結果を得た。
　図１０Ｂにおける縦軸を過剰熱の電力（W）と表す。図１０Ｂから、Pdからなる第1層をNiからなる第2層よりも厚くした多層膜25aを設けても、Ni板のときよりも温度が上昇しており、加熱温度以上の過剰熱が発していることが確認できた。また、図１０Ｂから、過剰熱は、温度と正の相関があることが確認できた。
　（７－２）Pdからなる第1層と、Niからなる第2層と、CaOからなる第3層とでなる多層膜（実施例3）
　図１１Ａに示すように、Pdからなる第1層27aと、Niからなる第2層27bと、CaOからなる第3層27cとを、Niからなる台座22a上に積層していき、多層膜25bを有する発熱体5bを作製した。この発熱体5bを用いて、図２に示したような発熱構造体3を作製した。そして、図１に示したように、容器2内に、この発熱構造体3を設置して過剰熱の発現の有無について調べた。
　発熱体5bは、下記のようにして作製した。先ず、縦横25mm、厚さ0.1mmでなるNiの台座22aを用意して、これを上述したスパッタリング装置内部に設置した。スパッタリング装置では、Arガスと、Pdのターゲットとを用いてPdの第1層27aを成膜し、Arガスと、Niのターゲットとを用いてNiの第2層27bを成膜し、Arガスと、CaOのターゲットとを用いてCaOの第3層27cを成膜した。
　始めに台座22a上に第1層27aを成膜した後、第1層27a上にCaOの第3層27cを成膜し、第3層27c上に再び第1層27aを成膜し、さらに、この第1層27a上にNiの第2層27bを成膜した。そして、第2層27b上に再び第1層27aを成膜して、第1層27a、第3層27c、第1層27aおよび第2層27bの順番で積層していき多層膜25bを製造した。第1層27aは12層、第3層27cは6層、第2層27bは5層とした。第1層27aは厚さ9nmとし、第2層27bおよび第3層27cは厚さ2nmとした。
　ここで、CaOは非金属材料であり水素を透過しない。そこで、CaOからなる第3層27cは、厚さを2nmとして極めて薄く形成して、完全な膜状に形成せずに、CaOがアイランド状に形成されるようにした。第1層27a、第3層27cおよび第2層27bは、スパッタリング装置において真空状態を維持したまま連続的に成膜した。これにより、第1層27aおよび第3層27c間、第1層27aおよび第2層27b間に、それぞれ自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製した。
　発熱体5bを容器内部に設けた発熱装置1において、上述と同様、図６に示すように、水素の吸蔵と、ヒータ6による加熱とを行った。そして、図６に従って、天然水素ガスを容器内部へ導入して発熱体5bに水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、ヒータ6の入力電力を変えてヒータ6により発熱体5bを真空状態で加熱する加熱工程と、を繰り返し行いつつ、加熱工程時に設定した入力電力を記録し、そのときの温度を測定していった。
　図４に示すブランクラン（Ni単体）のキャリブレーションカーブから、発熱体5bの測定温度に対応する換算電圧を求め、この求めた換算電力と、発熱体5bを加熱したときの入力電力との差分を算出し、これを過剰熱の電力（W）とした。その結果、図１１Ｂに示すような結果を得た。
　図１１Ｂから、CaOの第3層27cを設けた多層膜25bでも、Ni板のときよりも温度が上昇し、加熱温度以上の過剰熱が発していることが確認できた。また、CaOの第3層27cを設けた多層膜25bでは、PdおよびNiのみを用いた実施例1や実施例2よりも過剰熱の電力が高くなったことを確認した。CaOの第3層27cを設けた多層膜25bでは、水素の吸蔵量が増加し、異種物質界面を透過する水素の量が増加するため、過剰熱の電力が高くなる。また、図１１Ｂから、過剰熱は、温度と正の相関があることが確認できた。
　（７－３）Cuからなる第1層と、Niからなる第2層とでなる多層膜（実施例4）
　図１２Ａに示すように、Cuからなる第1層27dと、Niからなる第2層27bとを、Niからなる台座22a上に積層していき、多層膜25dを有する発熱体5dを作製した。この発熱体5dを用いて、図２に示したような発熱構造体3を作製した。そして、図１に示したように、容器2内に、この発熱構造体3を設置して過剰熱の発現の有無について調べた。
　発熱体5dは、下記のようにして作製した。先ず、縦横25mm、厚さ0.1mmでなるNiの台座22aを用意して、これを上述したスパッタリング装置内部に設置した。スパッタリング装置では、Arガスと、Cuのターゲットとを用いてCuの第1層27dを成膜し、Arガスと、Niのターゲットとを用いてNiの第2層27bを成膜した。
　始めに台座22a上に第1層27dを成膜した後、第1層27d上に第2層27bを成膜した。そして、第1層27dおよび第2層27bを交互に成膜していき多層膜25dを製造した。第1層27dは5層、第2層27bは5層とした。第1層27dは厚さ2nmとし、第2層27bは厚さ14nmとした。第1層27dおよび第2層27bは、スパッタリング装置において真空状態を維持したまま連続的に成膜した。これにより、第1層27dおよび第2層27b間に、それぞれ自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製した。
　発熱体5dを容器内部に設けた発熱装置1において、上述と同様、図６に示すように、水素の吸蔵と、ヒータ6による加熱とを行った。そして、図６に従って、天然水素ガスを容器内部へ導入して発熱体5dに水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、ヒータ6の入力電力を変えてヒータ6により発熱体5dを真空状態で加熱する加熱工程と、を繰り返し行いつつ、加熱工程時に設定した入力電力を記録し、そのときの温度を測定していった。ただし、この実施例4で作成した試料は、室温では水素を吸蔵しないため、水素吸蔵工程時、ヒータ6によって、200～300℃程度、加熱を行い、水素を吸蔵させた。
　図４に示すブランクラン（Ni単体）のキャリブレーションカーブから、発熱体5dの測定温度に対応する換算電圧を求め、この求めた換算電力と、発熱体5bを加熱したときの入力電力との差分を算出し、これを過剰熱の電力（W）とした。その結果、図１２Ｂに示すような結果を得た。図１２Ｂから、Cuの第1層とNiの第2層とでなる多層膜25dでも、Ni板のときよりも温度が上昇し、加熱温度以上の過剰熱が発していることが確認できた。また、図１２Ｂから、過剰熱は、温度と正の相関があることが確認できた。
　なお、図４に示したキャリブレーションカーブには、300℃以下のデータが示されていないが、実施例４では、図４を基に300℃以下のキャリブレーションカーブを求め、これに基づいて過剰熱の電力（W）を求め、図１２Ｂに示すような結果を得た。
　（７－４）Niからなる第1層と、Cuからなる第2層と、CaOからなる第3層とでなる多層膜（実施例5）
　図１３Ａに示すように、Niからなる第1層27eと、Cuからなる第2層27fと、CaOからなる第3層27cとを、Niからなる台座22a上に積層していき、多層膜25eを有する発熱体5eを作製した。この発熱体5eを用いて、図２に示したような発熱構造体3を作製した。そして、図１に示したように、容器2内に、この発熱構造体3を設置して過剰熱の発現の有無について調べた。
　発熱体5eは、下記のようにして作製した。先ず、縦横25mm、厚さ0.1mmでなるNiの台座22aを用意して、これを上述したスパッタリング装置内部に設置した。スパッタリング装置では、Arガスと、Niのターゲットとを用いてNiの第1層27eを成膜し、Arガスと、Cuのターゲットとを用いてCuの第2層27fを成膜し、Arガスと、CaOのターゲットとを用いてCaOの第3層27cを成膜した。
　始めに台座22a上に第1層27eを成膜した後、第1層27e上にCaOの第3層27cを成膜し、第3層27c上に再び第1層27eを成膜し、さらに、この第1層27e上にCuの第2層27fを成膜した。そして、第2層27f上に再び第1層27eを成膜して、第1層27e、第3層27c、第1層27eおよび第2層27fの順番で積層していき多層膜25eを製造した。第1層27eは12層、第3層27cは6層、第2層27fは5層とした。第1層27eは厚さ7nmとし、第2層27fおよび第3層27cは厚さ2nmとした。
　上述した実施例3と同様に、CaOからなる第3層27cは、厚さを2nmとして極めて薄く形成して、完全な膜状に形成せずに、CaOがアイランド状に形成されるようにした。第1層27e、第3層27cおよび第2層27fは、スパッタリング装置において真空状態を維持したまま連続的に成膜した。これにより、第1層27eおよび第3層27c間、第1層27eおよび第2層27f間に、それぞれ自然酸化膜を形成せずに異種物質界面を作製した。
　発熱体5eを容器内部に設けた発熱装置1において、上述と同様、図６に示すように、水素の吸蔵と、ヒータ6による加熱とを行った。そして、図６に従って、天然水素ガスを容器内部へ導入して発熱体5eに水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、ヒータ6の入力電力を変えてヒータ6により発熱体5eを真空状態で加熱する加熱工程と、を繰り返し行いつつ、加熱工程時に設定した入力電力を記録し、そのときの温度を測定していった。ただし、この実施例5では、水素吸蔵工程時、ヒータ6によって、200～300℃程度、加熱を行い、水素を吸蔵させた。
　図４に示すブランクラン（Ni単体）のキャリブレーションカーブから、発熱体5eの測定温度に対応する換算電圧を求め、この求めた換算電力と、発熱体5eを加熱したときの入力電力との差分を算出し、これを過剰熱の電力（W）とした。その結果、図１３Ｂに示すような結果を得た。
　図１３Ｂから、このような多層膜25eでも、Ni板のときよりも温度が上昇し、加熱温度以上の過剰熱が発していることが確認できた。また、CaOの第3層27cを設けた多層膜25bでは、NiおよびCuのみを用いた実施例4よりも過剰熱の電力が高くなったことを確認した。CaOの第3層27cを設けた多層膜25eでは、水素の吸蔵量が増加し、異種物質界面を透過する水素の量が増加するため、過剰熱の電力が高くなる。また、図１３Ｂから、過剰熱は、温度と正の相関があることが確認できた。
　（７－５）実施例1～5の比較
　図１４は、実施例1の過剰熱を示した図８と、実施例2の過剰熱を示した図１０Ｂと、実施例3の過剰熱を示した図１１Ｂと、実施例4の過剰熱を示した図１２Ｂと、実施例5の過剰熱を示した図１３Ｂと、をまとめたグラフである。図１４では、各層の厚さを基に、実施例1を「Ni0.9Pd0.1」、実施例2を「Ni0.1Pd0.9」、実施例3を「Ni0.1Pd（CaO）0.9」、実施例4を「Ni0.875Cu0.125」、実施例5を「Ni0.875（CaO）Cu0.125」と表記した。
　図１４から、CaOの第3層27cを設けた実施例3,5が、CaOを含まない他の実施例1,2,4に比べて過剰熱が大きいことが確認できた。また、図１４から、実施例2,4,5の一部において、ヒータ6による加熱温度が低いときに過剰熱が発生していないときもあるものの、ヒータ6による加熱温度を上げることで、過剰熱が発生することが確認できた。
　（８）透過型の発熱装置について
　（８－１）透過型の発熱装置の全体構成
　次に他の実施形態における透過型の発熱装置について以下説明する。図１５に示すように、発熱装置31は、発熱体38が容器内部に設けられた容器37と、この容器37を内部に収容した熱回収容器32とを備える。熱回収容器32には、回収口33aと導入口33bとが設けられており、これら回収口33aと導入口33bとを連通する循環経路33が設けられている。循環経路33は、図示しない循環装置により、熱回収容器32内の流体を回収口33aから回収して循環経路33内を通過させて導入口33bから再び熱回収容器32内に導入する。熱回収容器32内の流体は、例えば水等であり、容器37から発する熱により加熱される。
　循環経路33は、熱電変換機34が設けられた構成を有し、熱回収容器32内で加熱された流体の熱を、熱電変換機34により熱電変換させる。なお、熱電変換機34は、循環経路33の管外周に沿って、隣接したn型半導体36aおよびp型半導体36bが電極36cで接続された熱電変換素子36を有し、熱電変換素子36を囲うように冷却体35が設けられた構成を有する。熱電変換機34は、ゼーベック効果を利用して熱電変換素子36により流体の熱を電気に変換し得る。
　発熱装置31には、容器37内に複数の発熱体38が設けられ、当該発熱体38にヒータ39が設けられている。発熱装置31は、容器37内に導入された水素系ガスを、発熱体38（後述する）内に透過させつつ、発熱体38をヒータ（図示せず）で加熱することで、当該発熱体38で加熱温度以上の過剰熱を発するものである。容器37の容器内部に導入される水素系ガスとしては、重水素ガスおよび／または天然水素ガスを適用することができる。
　容器37は、例えばステンレス（SUS306やSUS316）等で形成されており、容器内部を密閉空間とし得る。容器37には、回収口37bと導入口37cとが設けられており、これら回収口37bと導入口37cとを連通する水素系ガス循環経路37aが設けられている。水素系ガス循環経路37aは、循環ポンプ46により、容器37内の水素系ガスを回収口37bから水素系ガス循環経路37a内に導き、リザーバータンク45および循環ポンプ46を経由して導入口37cから再び容器37内に水素系ガスを導入する。
　この実施形態の場合、容器内部には、同一構成を有した3つの発熱体38が設けられている。図１５では、3つの発熱体38のうち、1本の発熱体38について断面構成を示している。発熱体38は、有底の筒状に形成されており、内部に中空部40が形成されている。発熱体38は、外周面にヒータ39が巻き付けられており、当該ヒータ39により加熱され得る。発熱体38には、中空部40と連通した透過ガス回収経路42が一端に設けられている。
　透過ガス回収経路42は、一端が各発熱体38に接続され、各発熱体38の中空部40と連通しており、他端がリザーバータンク45に接続されている。また、透過ガス回収経路42には、真空ポンプ43および昇圧ポンプ44が設けられている。これにより、透過ガス回収経路42は、真空ポンプ43により各発熱体38の中空部40内の気体を吸引し、昇圧ポンプ44により当該気体をリザーバータンク45に送出する。これにより、容器37内の水素系ガスは、発熱体38の外周面を透過して発熱体38内の中空部40にまで導かれ、中空部40から透過ガス回収経路42を経由してリザーバータンク45に回収され、再び容器37内に戻される。
　かくして、発熱装置31では、水素系ガス循環経路37aで水素系ガスを循環させる際に、発熱体38内の中空部40にも水素系ガスを導き、発熱体38で水素を吸蔵させつつ、透過ガス回収経路42で水素系ガスを循環させる。そして、発熱装置31では、水素系ガスを発熱体38（後述する）内に透過させつつ、発熱体38をヒータ39で加熱することで、当該発熱体38で加熱温度以上の過剰熱を発生させることができる。
　（８－２）透過型の発熱体の構成
　図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、発熱体38は、有底の筒状に形成され、かつ内周面51aで囲まれた中空部40を内部に有する台座51と、台座51の表面51bに設けられた多層膜52とで構成されている。台座51は、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなり、多孔質状に形成されている。台座51は、多層膜52を表面で支持し得る機械的強度を有するとともに、多孔質状であるため、多層膜52を透過した水素系ガスを中空部40にまで透過させ得る。
　なお、図１６Ａおよび図１６Ｂでは、有底円筒状の台座51としたが、有底角筒状、有底多角筒状等の台座でもよい。また、網目状の台座としてもよいが、多孔質状の台座51を用いることで、台座51内部に対して水素を確実に透過させることができ、台座51における水素の吸蔵を促進し得る。
　多層膜52は、上述した多層膜25と同様の構成からなる。例えば、図１７に示すように、多層膜52は、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなる第1層23と、第1層23とは異なる水素吸蔵金属、水素吸蔵合金またはセラミックスからなる第2層24とが交互に積層されており、第1層23と第2層24との間に異種物質界面26を形成し得る。例えば、第1層23としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金のうち、いずれかからなることが望ましい。第2層24は、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiCのうち、いずれかからなることが望ましい。第1層23および第2層24は厚さが1000nm未満であり、多層膜52の厚さが薄いことから、水素系ガスが多層膜52を透過し得る。
　第1層23および第2層24については、上述の「（３）発熱体について」と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。また、他の実施形態による多層膜については、第1層および第2層に加え、第3層を積層した多層膜や、第1層、第2層および第3層に加え、第4層を積層した多層膜であってもよく、その他、上述の「（６）他の実施形態の多層膜」と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
　（８－３）作用および効果
　以上の構成において、発熱装置31では、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなり、かつ内部に中空部40を有する台座51と、この台座51の表面51bに設けられた多層膜52とからなる発熱体38を、容器内部に設けるようにした。発熱体38では、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層23と、第1層23とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層24と、が積層された多層膜52を設けた。
　発熱装置31では、容器内部の水素系ガスを発熱体38内に透過させて発熱体38内の中空部40に水素系ガスが導かれるようにして、発熱体38に水素を吸蔵させるようにした。また、発熱装置31では、容器内部の水素系ガスを発熱体38に透過させつつ、ヒータ39により発熱体38を加熱するようにした。これにより、発熱装置31では、第1層23および第2層24間の異種物質界面26を、水素が量子拡散により透過することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させることができる。かくして、発熱装置31は、多層膜52の第1層23および第2層24に水素を透過させることで、過剰熱を発することができる。
　（９）電解液を用いた発熱装置について
　図１８は、電解液70を用いた発熱装置61を示す。発熱装置61は、発熱に寄与する電解液70が容器内部に貯留された容器62を有しており、容器62の底部として発熱体60が設けられた構成を有する。発熱装置61には、電解液70内に電極69が浸漬されている。発熱装置61は、図示しない電極制御部を備えており、当該電極制御部によって、電解液70内の電極69を陽極とし、発熱体60を陰極として、電解液70を電気分解し、水素を生成し得る。電解液70は、例えば重水および／または軽水にNaOH、CSNO3等を含有させたものである。
　ここで、容器62は、筒状の壁部62aと、壁部62aの下端に設けられた支持台62bとを備えている。支持台62bは、例えば肉厚の筒状に形成されており、壁部62aの内周面から突出した上部面にスペーサ62cを有し、スペーサ62cを介して発熱体60が設けられた構成を有する。発熱体60は、壁部62aの内周面の形状に合わせて外郭が形成されており、容器62の底部として壁部62aの内周面に設けられている。これにより、電解液70は、壁部62aを側面とし、発熱体60を底面として、これら壁部62aおよび発熱体60で囲まれた領域に貯留され得る。
　発熱体60は、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座63と、台座63の表面に形成され、かつ電解液70内に浸漬される多層膜64と、から構成されている。ここで、発熱装置61では、支持台62bの中空領域が真空状態とされることから、台座63の裏面が真空空間に露出した状態となる。
　多層膜64は、上述した多層膜25と同様の構成からなる。例えば、多層膜64は、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなる第1層65と、第1層65とは異なる水素吸蔵金属、水素吸蔵合金またはセラミックスからなる第2層66とが交互に積層されており、第1層65と第2層66との間に異種物質界面67を形成し得る。例えば、第1層65としては、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金のうち、いずれかからなることが望ましい。第2層66は、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiCのうち、いずれかからなることが望ましい。
　第1層65および第2層66については、上述の「（３）発熱体について」と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。また、その他の実施形態による多層膜については、第1層および第2層に加え、第3層を積層した多層膜や、第1層、第2層および第3層に加え、第4層を積層した多層膜であってもよく、上述の「（７）他の実施形態の多層膜」と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
　以上の構成において、発熱装置61では、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなり、かつ容器62の底部として設けて裏面を真空空間に露出させた台座63と、台座63の表面に形成し、電解液70内に浸漬させた多層膜64とからなる発熱体60を設けるようした。発熱体60では、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層65と、第1層65とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層66と、が積層された多層膜64を設けた。
　発熱装置61では、電解液70に浸漬させた電極69を陽極とし、発熱体60を陰極として、電解液70を電気分解するようにしたことで（水素生成工程）、電解液70に含まれる水が水素と酸素とに分離し、発生した水素の一部が発熱体60を透過する。すなわち、発熱体60では、電解液70がある高密度水素側となる多層膜64から、裏面が真空空間にある台座63側に向けて水素（重水素または軽水素）が透過する。これにより、発熱装置61では、第1層65および第2層66間の異種物質界面67を、水素が量子拡散により透過することで、過剰熱を発生させることができる。かくして、発熱装置61は、多層膜64の第1層65および第2層66に水素を透過させることで、過剰熱を発することができる。
　（１０）多層膜の各層の厚さの比率と過剰熱の関係
　Niからなる台座上に、Cuからなる第1層とNiからなる第2層とを積層して製造した多層膜を用いて、第1層と第2層の厚さの比率と過剰熱の関係を調べた。以下、多層膜の各層の厚さの比率をNi:Cuと記載する。
　図１２Ａに示した実施例4の多層膜25dとNi:Cu以外は同じ条件で製造した多層膜を有する7種の発熱体を作製し、実施例6～12とした。実施例4,6～12の各Ni:Cuは、7:1、14:1、4.33:1、3:1、5:1、8:1、6:1、6.5:1である。実施例4,6～12は多層膜全体の厚さをほぼ同じとした。実施例4,6～12の各多層膜は、第1層および第2層の積層構成が繰り返し積層されている。実施例4,6～12の各多層膜の積層構成の数（以下、多層膜の積層数と称する）は5とした。実施例4,6～12の各発熱体を用いて、図２に示したような8種の発熱構造体を作製した。そして、図１に示すように、発熱装置1の容器2内に各発熱構造体を設置した。
　上記8種の発熱構造体を容器2内部に設けた発熱装置1において、水素吸蔵工程と加熱工程とを繰り返し行った。入力電力は、水素吸蔵工程を挟んで9W、18W、27Wとした。そして、発熱構造体のヒータに内蔵した熱電対により、各加熱工程時の発熱体の温度を測定した。その結果を図１９に示す。図１９は、測定したデータを所定の手法でフィッティングしたグラフである。図１９では、ヒータ温度を横軸に示し、過剰熱の電力を縦軸に示した。図１９では、実施例4を「Ni:Cu = 7:1」、実施例6を「Ni:Cu = 14:1」、実施例7を「Ni:Cu = 4.33:1」、実施例8を「Ni:Cu = 3:1」、実施例9を「Ni:Cu = 5:1」、実施例10を「Ni:Cu = 8:1」、実施例11を「Ni:Cu = 6:1」、実施例12を「Ni:Cu = 6.5:1」と表記した。
　図１９より、実施例4,6～12の発熱体の全てにおいて過剰熱を発することが確認できた。ヒータ温度が700℃以上で実施例4,6～12の発熱体を比較すると、実施例4が最も大きな過剰熱を発することがわかる。実施例7の発熱体は、実施例4,6,8-12の発熱体に比べて、ヒータ温度が300℃以上1000℃以下の広範囲にわたり過剰熱を発することがわかる。多層膜のNi:Cuが3:1～8:1である実施例4,7～12の場合は、ヒータ温度が高くなるほど過剰熱が増大することがわかる。多層膜のNi:Cuが14:1である実施例6の場合は、ヒータ温度が800℃以上で過剰熱が減少することがわかる。このように、NiとCuの比率に対して過剰熱が単純に増加していないのは、多層膜中の水素の量子効果に起因しているものと考えられる。以上から、多層膜のNi:Cuは、3:1以上14:1以下の範囲内が好ましく、3:1以上8:1以下の範囲内がより好ましい。
　（１１）多層膜の積層数と過剰熱の関係
　Niからなる台座上に、Cuからなる第1層とNiからなる第2層とを積層して製造した多層膜を用いて、多層膜の積層数と過剰熱の関係を調べた。
　図１２Ａに示した実施例4の多層膜25dと積層数以外は同じ条件で製造した多層膜を有する8種の発熱体を作製し、実施例13～20とした。実施例4,13～20の多層膜の積層数は、5、3、7、6、8、9、12、4、2である。実施例4の発熱体5bと実施例13～20の発熱体を用いて、図２に示したような9種の発熱構造体を作製した。そして、図１に示したように、発熱装置1の容器2内に各発熱構造体を設置した。
　上記9種の発熱構造体を容器2内部に設けた発熱装置1において、上記の「（１０）多層膜の各層の厚さの比率と過剰熱の関係」と同様の方法により、加熱工程時の発熱体の温度を測定した。その結果を図２０に示す。図２０は、測定したデータを所定の手法でフィッティングしたグラフである。図２０では、ヒータ温度を横軸に示し、過剰熱の電力を縦軸に示した。図２０では、各層の厚さを基に、実施例4を「Ni0.875Cu0.125 5層」、実施例13を「Ni0.875Cu0.125 3層」、実施例14を「Ni0.875Cu0.125 7層」、実施例15を「Ni0.875Cu0.125 6層」、実施例16を「Ni0.875Cu0.125 8層」、実施例17を「Ni0.875Cu0.125 9層」、実施例18を「Ni0.875Cu0.125 12層」、実施例19を「Ni0.875Cu0.125 4層」、実施例20を「Ni0.875Cu0.125 2層」と表記した。
　図２０より、実施例4,13～20の発熱体の全てにおいて過剰熱を発することが確認できた。ヒータ温度が840℃以上で実施例4,13～20の発熱体を比較すると、過剰熱は、多層膜の積層数が6である実施例15が最も大きく、積層数が8である実施例16が最も小さいことがわかる。このように、多層膜の積層数に対して過剰熱が単純に増加していないのは、多層膜中の水素の波動としての挙動の波長が、ナノメートルオーダーであり、多層膜と干渉しているためと考えられる。以上から、多層膜の積層数は、2以上12以下の範囲内が好ましく、4以上7以下の範囲内がより好ましい。
　（１２）多層膜の材料と過剰熱の関係
　Niからなる第1層と、Cuからなる第2層と、第1層および第2層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金またはセラミックスからなる第3層とを積層して製造した多層膜を用いて、第3層を形成する材料の種類と過剰熱の関係を調べた。
　図１３Ａに示した実施例5の多層膜25eと第3層を形成する材料の種類以外は同じ条件で製造した多層膜を有する8種の発熱体を作製し、実施例21～28とした。実施例5,21～28の第3層を形成する材料の種類は、CaO、SiC、Y2O3、TiC、Co、LaB6、ZrC、TiB2、CaOZrOである。実施例5の発熱体5eと実施例21～28の発熱体を用いて、図２に示したような9種の発熱構造体を作製した。そして、図１に示したように、発熱装置1の容器2内に各発熱構造体を設置した。
　上記9種の発熱構造体を容器2内部に設けた発熱装置1において、上記の「（１０）多層膜の各層の厚さの比率と過剰熱の関係」と同様の方法により、加熱工程時の発熱体の温度を測定した。その結果を図２１に示す。図２１は、測定したデータを所定の手法でフィッティングしたグラフである。図２１では、ヒータ温度を横軸に示し、過剰熱の電力を縦軸に示した。図２１では、各層の厚さを基に、実施例5を「Ni0.793CaO0.113Cu0.094」、実施例21を「Ni0.793SiC0.113Cu0.094」、実施例22を「Ni0.793Y2O30.113Cu0.094」、実施例23を「Ni0.793TiC0.113Cu0.094」、実施例24を「Ni0.793Co0.113Cu0.094」、実施例25を「Ni0.793LaB60.113Cu0.094」、実施例26を「Ni0.793ZrC0.113Cu0.094」、実施例27を「Ni0.793TiB20.113Cu0.094」、実施例28を「Ni0.793CaOZrO0.113Cu0.094」と表記した。
　図２１より、実施例5,21～28の全てにおいて過剰熱を発することが確認できた。特に、第3層を形成する材料がCaOである実施例5、TiCである実施例23、LaB6である実施例25は、他の実施例21,22,24,26-28と比べて、ヒータ温度が400℃以上1000℃以下の広範囲にわたり過剰熱がほぼ線形的に増大することがわかる。実施例5,23,25の第3層を形成する材料は、他の実施例21,22,24,26-28の材料よりも仕事関数が小さい。このことから、第3層を形成する材料の種類は、仕事関数が小さいものが好ましいことがわかる。これらの結果から、多層膜内の電子密度が過剰熱を発生する反応に寄与している可能性がある。
　（１３）発熱モジュールを用いた発熱装置について
　（１３－１）発熱モジュール
　図２２を用いて、発熱モジュール80の概要を説明する。発熱モジュール80は、発熱体81とヒータ82とを有する複数の発熱構造体83を備える。この例では、発熱モジュール80は、20個の発熱構造体83を備える。発熱モジュール80は、4個の発熱構造体83で1個の発熱ユニット84を構成する。すなわち、発熱モジュール80は、5個の発熱ユニット84を有する。また、発熱モジュール80は、複数の発熱構造体83の他、ヒータ82に電力を供給する電源85と、ヒータ82の温度を測定する温度測定部86と、発熱体81が発する熱を反射する熱反射部87とを備える。
　発熱モジュール80は、筒状の熱反射部87の内部に5個の発熱ユニット84が設けられており、熱反射部87の内面と各発熱ユニット84の外面とが対向する。発熱構造体83は、板状に形成されており、両面に発熱体81が設けられている。発熱ユニット84は、筒状に形成されており、側面が発熱構造体83で構成されている。このため、複数の発熱構造体83は、一方の面同士が対向して配置されている。また、複数の発熱構造体83は、他方の面が熱反射部87と対向して配置されている。したがって、発熱モジュール80は、発熱構造体83の一方の面に設けられた発熱体81同士が対向し、かつ、発熱構造体83の他方の面に設けられた発熱体81が熱反射部87と対向する。
　発熱体81は、種々の構成の多層膜を備えた発熱体、例えば上記の発熱体5a～5e等である。ヒータ82は、例えばセラミックヒータであり、発熱構造体83の内部に設けられている。ヒータ82は、配線85aを介して、熱反射部87の外部に設けられた電源85と接続している。電源85は発熱ユニット84ごとに設けられている。1個の電源85は、1個の発熱ユニット84に設けられている4個のヒータ82と並列に接続する。配線85aには、ヒータ82に供給する電力を測定するための電流電圧計88が設けられている。なお、配線85aは、図２２では図面の見やすさを考慮して紙面右方向に取り出されているが、実際には、熱反射部87の下部の開口から取り出される。図２２では、配線85aは、ヒータ82の数に合わせた本数の線、すなわち1個の発熱ユニット84につき4本の線で示している。
　発熱モジュール80は、温度測定部86の他、発熱ユニット84の温度を測定する温度測定部89をさらに備える。この例では、温度測定部89は、最上段の発熱ユニット84の上部に1個、最下段の発熱ユニット84の下部に1個、および発熱ユニット84同士の間に1個ずつ設けられている。温度測定部86と温度測定部89は、例えば熱電対である。なお、温度測定部86と温度測定部89は、図２２では図面の見やすさを考慮して紙面左方向に取り出されているが、実際には、熱反射部87の下部の開口から取り出される。図２２では、温度測定部86は、ヒータ82の数に合わせた本数の線、すなわち1個の発熱ユニット84につき4本の線で示している。
　熱反射部87は、発熱体81が発する熱を反射する材料により形成される。熱反射部87の材料は、例えば、モリブデン、アルミニウム、ジルコニウム、白金等である。図２２では、熱反射部87は、4枚の反射板により四角筒状に形成されている。熱反射部87は、各反射板が一体に形成されたものでもよいし、各反射板が別体に形成されたものでもよい。熱反射部87の形状は、四角筒状に限られず、多角筒状、円筒状、楕円筒状等、適宜設計してもよい。
　図２３を用いて、発熱構造体83の構造について詳細に説明する。発熱構造体83は、発熱体81とヒータ82の他、発熱体81とヒータ82の間に設けられた基板90と、発熱体81とヒータ82と基板90を保持するホルダー91を有する。図２３では、発熱構造体83は、ヒータ82の両面に基板90と発熱体81とホルダー91が順に配置された構成を有し、ホルダー91同士が例えばねじ止めされることにより形成される。なお、図２３では、配線85aと温度測定部86は、それぞれ2本の線で示している。
　基板90は、例えばSiO2等により板状に形成されている。基板90は、ヒータ82の両面に設けられ、発熱体81とヒータ82の接触を防止するスペーサである。
　ホルダー91は、例えばセラミックス等により板状に形成されている。ホルダー91は、平板92の中央に設けられた開口部93と、開口部93に設けられた段差部94とを有する。平板92は、平面視でほぼ四角形に形成されており、開口部93を挟んで対向する端部に切欠きが設けられている。平板92にはねじ穴96が設けられている。開口部93には発熱体81が配置される。開口部93に配置された発熱体81は、段差部94により位置決めされ、脱落が防止される。これにより、ホルダー91は、発熱体81を開口部93から露出させた状態で保持する。
　（１３－２）発熱モジュールを用いた発熱装置の全体構成
　図２４に示すように、発熱装置101は、発熱モジュール80と、発熱モジュール80を収容する容器102と、容器102の内部を真空排気する真空排気部103と、容器102の内部に水素系ガスを供給するガス供給部104と、過剰熱の出力の制御を行う制御部105とを備える。以下、発熱装置101について説明するが、この発熱装置101は、発熱モジュール80を用いた発熱装置の一例であり、各部材の配置、配線の取り出し等は限定されない。なお、図２４では、図面の見やすさを考慮して、電源85、配線85a、電流電圧計88、温度測定部86、および温度測定部89の図示を簡略化している。
　容器102は、例えばステンレス等で形成される。容器102は、筒状の第1の容器本体107と、第1の容器本体107と連通する筒状の第2の容器本体108と、第1の容器本体107に設けられた蓋部109と、第2の容器本体108に設けられた底部110とを有する。
　容器102の外周には管状の循環経路33が設けられている。循環経路33の内部には、発熱モジュール80が発する熱により加熱される流体が流通する。循環経路33には、加熱された流体の熱を熱電変換する熱電変換機34が設けられている。
　第1の容器本体107は、内部に発熱モジュール80を収容する。第1の容器本体107の一端には、図示しないシール材を介して、蓋部109が設けられている。第1の容器本体107の他端は、第2の容器本体108の一端と接続する。第1の容器本体107と第2の容器本体108の接続部分には図示しないシール材が設けられている。第2の容器本体108の他端には、図示しないシール材を介して、底部110が設けられる。
　第2の容器本体108の側面には、第1接続部111と第2接続部112が設けられている。第1接続部111は、水素系ガス導入路116を介して、容器102の内部とガス供給部104とを接続する。水素系ガス導入路116には調整弁117a,117bが設けられている。ガス供給部104は、図示しないが、例えば水素系ガスを収容するタンクと、タンクに収容された水素系ガスを水素系ガス導入路116に送り出すポンプ等を有する。また、第1接続部111は、排気経路118を介して、容器102の内部と真空排気部103と接続する。排気経路118には調整弁117cが設けられている。真空排気部103は、例えばドライポンプを有する。
　第2接続部112は、図示しないシール材を介して、配線85aと温度測定部86と温度測定部89を容器102の外部に取り出すためのものである。第2接続部112から取り出された配線85aは、電流電圧計88を介して電源85と接続する。第2接続部112から取り出された温度測定部86と温度測定部89は、制御部105と電気的に接続する。
　制御部105は、電源85、電流電圧計88、真空排気部103、ガス供給部104、および熱電変換機34と電気的に接続する。制御部105は、ヒータ82の入力電力、水素系ガスの供給量、および容器102内の圧力等を調整することにより、過剰熱の出力の制御を行う。例えば、制御部105は、5個の電源85のＯＮとＯＦＦとを選択的に行うことにより、過剰熱の出力を増減させる。また、制御部105は、温度測定部86または温度測定部89により測定された温度、電流電圧計88により測定された電力、熱電変換機34により変換された電力等の測定結果を、過剰熱の出力を制御にフィードバックさせてもよい。
　容器102の内部には、発熱モジュール80を支持する支持部120が設けられている。支持部120は、一端が底部110に固定された支持部本体121と、支持部本体121の他端に設けられた天板122と、支持部本体121の途中に設けられた固定台123と、固定台123に固定された支柱部124とを有する。支持部本体121は、底部110から蓋部109付近まで延びている。固定台123は、支持部本体121のうち、第1の容器本体107と第2の容器本体108との接続部分近傍に配置されている。
　図２５に示すように、発熱モジュール80は支柱部124に支持される。図２５は、発熱モジュール80の1個の発熱ユニット84の部分を示している。支柱部124は、第1の支柱124aと、第2の支柱124bと、第3の支柱124cとにより構成されている。第1～第3の支柱124a～124cは、それぞれ4本設けられている。4本の第1の支柱124aは、互いに等間隔に配置されている。4本の第2の支柱124bは、互いに等間隔であり、第1の支柱124aよりも外側に配置されている。4本の第3の支柱124cは、互いに等間隔であり、第2の支柱124bよりも外側に配置されている。
　第1の支柱124aには発熱構造体83が固定される。例えば、発熱構造体83のねじ穴96を第1の支柱124aに設けられたねじ穴127に位置合わせした状態で、ねじ126を用いて、発熱構造体83を支柱124aに固定させる。第1の支柱124aと発熱構造体83との固定は、押さえ部材128を用いて補強される。押さえ部材128は、第2の支柱124bに設けられ、発熱構造体83の脱落を確実に防止する。第3の支柱124cには熱反射部87が固定される。熱反射部87は、例えばねじ止めにより第3の支柱124cに固定される。
　（１３－３）作用および効果
　以上の構成において、発熱装置101では、複数の発熱構造体83により構成された発熱モジュール80が用いられている。この発熱モジュール80は、各発熱構造体83の一方の面に設けられた発熱体81同士が対向するように配置されているので、発熱体81が、ヒータ82の熱と、対向する別の発熱体81が発する熱とにより加熱される。この結果、発熱装置101では、所望の温度を保つのに必要な入力電力を低減させることができる。
　また、発熱モジュール80は、各発熱構造体83の他方の面に設けられた発熱体81と熱反射部87とが対向するように配置されているので、発熱体81が、ヒータ82の熱と、熱反射部87で反射された熱とにより加熱される。この結果、発熱装置101では、所望の温度を保つのに必要な入力電力をより低減させることができる。
　（１３－４）検証試験
　上記の入力電力低減効果について検証試験を行った。検証試験では、実施例5の多層膜25eを有する発熱体5eを用いて発熱構造体83を作製した。この発熱構造体83により構成された5個の発熱ユニット84を用いて発熱モジュール80を作製し、容器102に収容した。
　検証試験は、まず、5個の発熱ユニット84に対応する5個の電源85を全てＯＮとし、温度を測定しながら、入力電力を段階的に上げていった。電源85をＯＮとしてから所定時間経過後に、5個の発熱ユニット84のうち、3段目の発熱ユニット84に対応する電源85のみＯＮのままとし、他の4個の電源85をＯＦＦとした。そして、5個の電源85を全てＯＮとした場合と、3段目の発熱ユニット84に対応する電源85のみＯＮとした場合とで、所望の温度を保つのに必要な入力電力を比較した。
　その結果を図２６に示す。図２６は、横軸が経過時間（Ｈ）、左側の第1縦軸が入力電力（Ｗ）、右側の第2縦軸がヒータ温度（℃）を示す。入力電力（Ｗ）は、3段目の発熱ユニット84の4個のヒータ82に供給した電力の平均値である。ヒータ温度（℃）は、3段目の発熱ユニット84の4個のヒータ82の温度の平均値である。図２６では、5個の電源85を全てＯＮとした期間を「第１～第５ヒータＯＮ」と表記し、3段目の発熱ユニット84に対応する電源85のみＯＮとした期間を「第３ヒータのみＯＮ」と表記した。図２６から、ヒータ温度を650℃に保つためには、1個の電源85のみＯＮとしている場合は44.1Wの入力電力が必要であり、5個の電源85を全てＯＮにしている場合は27.8Wの入力電力が必要であることがわかった。このことから、5個の電源85を全てＯＮにしている場合では、1個の電源85のみＯＮとしている場合と比べて、0.63倍の入力電力で同じ温度を保つことができることが確認できた。
　（１４）変形例
　上記の各実施形態の発熱装置は、上記の種々の構成の多層膜を有する発熱体を備える発熱装置の一例であり、これに限定されない。
　発熱装置1は、2個の発熱体5を備えることに限られず、1個の発熱体5または3個以上の発熱体5を備えてもよい。1個の発熱体5を備える発熱装置1の場合は、熱反射部87を更に備えることが好ましい。熱反射部87は、容器2内部に設けられ、発熱体5と対向して配置される。発熱体5は、ヒータ6の熱と、熱反射部87により反射された熱とにより加熱される。この結果、発熱装置1では、所望の温度を保つのに必要な入力電力が低減する。
　発熱装置1において、発熱体5の配置とヒータ6の配置は特に限定されない。例えば、2個の発熱体5が隙間を空けて互いに対向して配置されており、ヒータ6が発熱体5の配列方向に沿って配置されてもよい。すなわち、発熱装置1は、互いに隙間を空けて配列された複数の発熱体5と、発熱体5の配列方向に沿って設けられたヒータ6とを備えるものでもよい。発熱体5の配列方向は、例えば、発熱体5の表面に対して直交する方向とされる。この例では、発熱体5が、ヒータ6の熱と、対向する別の発熱体5が発する熱とにより加熱される。この結果、発熱装置1では、所望の温度を保つのに必要な入力電力が低減する。なお、3個以上の発熱体5が隙間を空けて互いに対向して配置される場合でも、ヒータ6を発熱体5の配列方向に沿って配置することにより、1個のヒータ6で3個以上の発熱体5を加熱することができる。
　発熱装置31は、熱反射部87を更に備えてもよい。熱反射部87は、容器37内部に設けられ、発熱体38と対向して配置される。発熱装置31が複数の発熱体38を備える場合は、熱反射部87は、発熱体38ごとに設けられてもよいし、複数の発熱体38を覆うように容器37の内面に沿って配置されてもよい。発熱体38は、ヒータ39の熱と、熱反射部87により反射された熱とにより加熱される。この結果、発熱装置31では、所望の温度を保つのに必要な入力電力が低減する。
　発熱装置101において、発熱モジュール80を構成する発熱ユニット84の数、発熱ユニット84を構成する発熱構造体83の数は、特に限定されない。また、発熱ユニット84は、筒状に形成される場合に限られず、例えば、複数の発熱構造体83を放射状に配置して形成してもよい。
　1,31,61,101　発熱装置
　5,38,60,81　発熱体
　6,39,82　ヒータ
　22,51,63　台座
　23,65　第1層
　24,66　第2層

Claims (19)

  1. 　発熱に寄与する水素系ガスが容器内部に導入される容器と、
    　前記容器内部に設けられた発熱体と、
    　前記発熱体を加熱するヒータと、を備え、
    　前記発熱体は、
    　水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座と、
    　前記台座の表面に形成された多層膜と、を備え、
    　前記多層膜は、
    　水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層と、
    　前記第1層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層と、が積層された構成を有する発熱装置。
  2. 　前記第1層が、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金のうちいずれかからなり、
    　前記第2層が、Ni、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiCのうちいずれかからなる
    　請求項1に記載の発熱装置。
  3. 　前記多層膜は、前記第1層および前記第2層の積層構成が繰り返し積層されている
    　請求項1または2に記載の発熱装置。
  4. 　前記多層膜は、前記第1層および前記第2層に加え、前記第1層および前記第2層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第3層が積層された構成を有する
    　請求項1または2に記載の発熱装置。
  5. 　前記第3層は、CaO、Y2O3、TiCのうちいずれかからなる
    　請求項4に記載の発熱装置。
  6. 　前記多層膜は、前記第2層と前記第3層とが任意の順に積層され、かつ前記第2層と前記第3層との間に前記第1層が介在した積層構成が、繰り返し積層されている
    　請求項4または5に記載の発熱装置。
  7. 　前記多層膜は、前記第1層、前記第2層および前記第3層に加え、前記第1層、前記第2層および前記第3層とは異種の水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第4層が積層された構成を有する
    　請求項4または5に記載の発熱装置。
  8. 　前記多層膜は、前記第4層がNi、Pd、Cu、Cr、Fe、Mg、Co、これらの合金、SiC、CaO、Y2O3、TiCのうちいずれかからなる
    　請求項7に記載の発熱装置。
  9. 　前記多層膜は、前記第2層、前記第3層および前記第4層が任意の順に積層され、かつ前記第2層、前記第3層および前記第4層のそれぞれの間に前記第1層が介在した積層構成が、繰り返し積層されている
    　請求項7または8に記載の発熱装置。
  10. 　前記発熱体は前記容器内部に複数設けられており、これら複数の前記発熱体が隙間を空けて互いに対向して配置されている
    　請求項1～9のいずれか1項に記載の発熱装置。
  11. 　前記台座は、多孔質状または網目状からなり、内周面に囲まれた中空部を内部に有し、
    　前記容器内部の前記水素系ガスを、前記多層膜および前記台座を順次透過させて前記中空部内にまで導くポンプを備える
    　請求項1に記載の発熱装置。
  12. 　前記ポンプにより前記中空部内に導いた前記水素系ガスを、前記容器内部に再び戻す透過ガス回収経路を備える
    　請求項11に記載の発熱装置。
  13. 　前記容器内部に設けられ、前記発熱体と対向して配置された熱反射部を備える
    　請求項1～12のいずれか1項に記載の発熱装置。
  14. 　発熱に寄与する水素系ガスが容器内部に導入される容器と、
    　前記容器内部に設けられ、発熱体と前記発熱体を加熱するヒータとを有する複数の発熱構造体を備え、
    　前記発熱体は、
    　水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座と、
    　前記台座の表面に形成された多層膜と、を備え、
    　前記多層膜は、
    　水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層と、
    　前記第1層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層と、が積層された構成を有する発熱装置。
  15. 　複数の前記発熱構造体は、一方の面同士が対向して配置されており、
    　前記発熱体は、前記発熱構造体の一方の面に設けられている
    　請求項14に記載の発熱装置。
  16. 　前記容器内部に設けられた熱反射部を備え、
    　複数の前記発熱構造体は、一方の面同士が対向し、かつ、他方の面が前記熱反射部と対向して配置されており、
    　前記発熱体は、前記発熱構造体の他方の面に設けられている
    　請求項14または15に記載の発熱装置。
  17. 　水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはプロトン導電体からなる台座の表面に多層膜を備え、前記多層膜が、水素吸蔵金属または水素吸蔵合金からなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第1層と、前記第1層とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなり、かつ厚さが1000nm未満でなる層状の第2層と、が積層された構成を有する発熱体を用意する用意工程と、
    　前記発熱体が容器内部に設置された容器を準備する準備工程と、
    　発熱に寄与する水素系ガスを前記容器内部に導入し、前記発熱体に水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、
    　前記水素を吸蔵させた前記発熱体を加熱することで、加熱温度以上の過剰熱を発生させる加熱工程と、を備える発熱方法。
  18. 　前記加熱工程は、前記水素吸蔵工程における前記容器内部への前記水素系ガスの導入を停止した後に、前記発熱体を加熱する請求項17に記載の発熱方法。
  19. 　前記発熱体は、前記台座が多孔質状からなり、内周面に囲まれた中空部を内部に有し、
    　前記水素吸蔵工程は、ポンプによって、前記容器内部の前記水素系ガスを、前記発熱体における前記多層膜および前記台座を順次透過させて前記中空部内にまで導き、
    　前記加熱工程は、前記水素系ガスを前記発熱体の前記中空部内に導きつつ、前記発熱体を加熱する請求項17に記載の発熱方法。
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