JPH0634776A - 常温核融合発熱装置、蒸気発生装置および発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】常温核融合の分野において電解用電源と励起用
電源を分離独立し、効率よく発熱できる常温核融合発熱
装置、蒸気発生ができる常温核融合蒸気発生装置、それ
を利用した常温核融合発電プラントを提供する。 【構成】重水２中に浸した陽極３および陰極４間に電解
用電源回路５を接続し、電圧印加により発生する重水素
を陰極４に吸収させて余剰熱を発生させる。電解用電源
回路５から独立させて、陰極４の電流密度を高め重水素
の吸収効果を促進させる励起用電源回路８を設けて常温
核融合発熱装置Ａを構成する。密閉容器１１内に電解室
１２と蒸気発生室１３とを隔壁１４により画成し、電解
室１２は密閉形で内部に重水２を収容し、蒸気発生室１
３は軽水を収容するものとして常温核融合蒸気発生装置
Ｂを構成する。この常温核融合蒸気発生装置Ｂに蒸気タ
ービン２０を接続し、発電機２１を回転させる常温核融
合発電プラントＣを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、常温核融合発熱装置、
蒸気発生装置および発電プラントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】常温核融合は近年（1980年代後半以降）
になって着目され始めた技術であり、その概要は、パラ
ジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）等の金属に高密度で重
水素（Ｄ）を吸蔵させることにより（パラジウムについ
ては、重水素対パラジウムの元素比（Ｄ／Ｐｄ）を０．
９〜１以上にした状態で、電流供給、電流のＯＮ・ＯＦ
Ｆ、重水素放出等の外乱を与えることにより）、入力電
力以上のエネルギをもつ余剰熱を発生させるというもの
である。

【０００３】この余剰熱発生の際、トリチウムや中性子
の生成が認められることから「核融合」とされ、またプ
ラズマ核融合が１億℃という高温下での現象であるのに
対し、前記現象は室温から数百℃の範囲の日常産業界で
使用されている温度で認められることから「常温（Ｃｏ
ｌｄ）」が付され、「常温核融合（Cold Fusion ）」と
称されるに至った。

【０００４】なお、「常温核融合」は、発見者等の名に
因んで「フライシュマン・ポンズ効果」とも呼ばれる。
本明細書においても場合に応じて両名称を使用する。

【０００５】常温核融合を行う具体的な手法としては、
これまでに（１）高圧の重水素気体中にパラジウム等を
置く、（２）重水を電気分解して発生する重水素を電極
（陰極にパラジウム等を使用）に直接吸収させる、
（３）高温で溶融した塩の中に重水素化リチウムを入
れ、溶融中で電解し、生成した重水素を電極に吸収させ
る等の手法が行われている。

【０００６】ただ、このような常温核融合は現時点にお
いては、現象の再現性が悪いこと、現象の生起を左右す
るパラメータが特定されていないこと、現象のメカニズ
ムが解明されていないこと、また従来の物理学によれば
発生確立が極めて低く、実際上発生し得ないと考えられ
ること等の理由により、存在自体について科学者の間で
見解が別れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、重水素
を高い密度で吸蔵した金属において、電気分解等のため
に外部から加えたエネルギを超過する余剰熱の発生した
実験例は多数報告されている。

【０００８】そして、余剰熱発生のメカニズムは解明さ
れていないものの、これらの実験例に基づき、実用化に
あたっての技術上の課題、研究課題の予測は可能であ
る。

【０００９】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たもので、その目的は、重水の電気分解を用いる常温核
融合の技術において電気入力の低減を図り、これにより
効率よく発熱を行うことができる常温核融合発熱装置を
提供すること、また同様に効率よく蒸気を発生すること
ができる常温核融合蒸気発生装置を提供すること、さら
にその蒸気を利用して効率よく発電が行える常温核融合
発電プラントを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】発明者の検討
によると、重水の電気分解を用いる常温核融合技術にお
いて、例えばパラジウム電極中に一定密度の重水素を吸
収保持させるには、電極と電解液との間の電圧を一定値
以上に維持しておく必要がある。このため常に電流を供
給し続けるのであるが、その電流密度は低い値で十分で
ある。

【００１１】一方、余剰熱（余剰発熱＝発熱量−電気入
力）は電流密度が高い程大きい。すなわち、電源電圧を
高くして電極の電流密度を高くしていくと、余剰発熱量
は増大していく。ところが従来では、この余剰熱を大き
くするために電流密度を高くする手段として、装置全体
の電極電圧、つまり電解用電源電圧を高めているだけで
ある。

【００１２】しかるに、単に電解用電源回路からの電気
入力を高めるだけでは、その電気入力が必要以上の電気
分解とジュール発熱とに消費され、また電気分解で生成
した重水素も気体となって無駄に失われ、実用的な運用
および経済性確保が図れない。

【００１３】そこで、発明者において研究の結果、電解
電圧およびその電流密度は一定にしたまま、陰極のみに
別途励起電源を供給し、その部位の電流密度のみを高め
ることによって、フライシュマン・ポンズ効果の発生を
促進させれば、前記の問題点が解決され、効率よく熱回
収が図れるとの着想に至った。

【００１４】請求項１に係る常温核融合発熱装置は前記
の着想に基づいてなされたもので、重水中に浸した陽極
および陰極間に電解用電源回路を接続し、電圧印加によ
り発生する重水素を前記陰極に吸収させて余剰熱を発生
させるものにおいて、前記電解用電源回路から独立させ
て、前記陰極の電流密度を高め重水素の吸収効果を促進
させる励起用電源回路を設けたことを特徴とする。

【００１５】すなわち、本発明においては、陰極が重水
素を吸収するに必要な程度の電流を電解用電源回路に供
給し、十分吸収した後は、重水素の放出を抑止するに必
要な電流密度を維持する程度の電流供給に留める。

【００１６】一方、電極中の重水素の密度が十分高い値
に達したら、励起用電源回路に電流を供給し、あるいは
ＯＮ・ＯＦＦして、陰極内を電流によって刺激する。励
起用電源回路では、電解用電源回路と異なり有線上での
通電のみで電気抵抗が小さいので、電気的損失が小さ
い。

【００１７】したがって、本発明によれば、出力／入力
比（余剰熱／電気入力）を大きくすることができ、効率
よく発熱を行わせることができる。

【００１８】ところで、常温各融合装置を利用した熱交
換装置、すなわち蒸気発生装置およびそれを用いた発電
プラントを想定した場合、重水の蒸気を直接タービンに
送ることには問題があり、中間に蒸気発生器を置くこと
等が考えられる。

【００１９】しかし、その場合には発熱装置および熱交
換装置として２つの容器が必要となるので、構成が大掛
かりになるとともに、発熱装置から重水が失われるため
熱効率が悪くなり、さらに重水中に不純物が増加するこ
と等、種々の不具合が生じる。 そこで、常温各融合を
利用した蒸気発生のコンセプトを踏襲しながら、発熱装
置および蒸気発生装置を一つの装置にまとめ、かつ発電
プラントへの実用化を図ったのが請求項２，３の発明で
ある。

【００２０】すなわち、請求項２の発明に係る常温核融
合蒸気発生装置は、同一容器内に電解室と蒸気発生室と
を隔壁により画成し、前記電解室は密閉形で内部に重水
を収容し、その重水には電解用電源回路に接続した陽極
および陰極を浸す一方、前記蒸気発生室は軽水を収容す
るものとして下部に給水口、上部に蒸気出口をそれぞれ
有する構成とし、かつ前記隔壁は、その少なくとも一部
を前記陰極を含めた構成として前記両室間の熱交換壁と
するとともに、その陰極には、前記電解用電源回路から
独立した励起用電源回路を接続したことを特徴とする。

【００２１】本発明によれば、励起用電源回路によって
効率よく陰極の発熱を行いつつ、その陰極によって構成
される隔壁の熱交換壁部分を利用して蒸気発生室で軽水
を加熱し、蒸気発生を行なわせることができる。したが
って、同一容器内で常温核融合と蒸気発生とを行なわせ
るので、外部に特別の蒸気発生器を設けて重水と軽水と
の熱交換を行う必要がなく、熱損失も少なく効率よい熱
回収が行え、しかも構成も簡単で実用性に優れたものと
なる。

【００２２】さらに請求項３に係る常温核融合発電プラ
ントは、請求項２に記載した常温核融合蒸気発生装置
と、この蒸気発生装置の蒸気発生室に設けた蒸気出口お
よび給水口にそれぞれ蒸気配管および復水配管を介して
接続された蒸気タービンと、この蒸気タービンによって
駆動される発電機とを備えたことを特徴とする。

【００２３】本発明によれば、常温核融合を利用して発
生した蒸気を、途中に熱交換器を配置する必要なく、直
接的に蒸気タービンに供給して、熱効率よく、かつ比較
的簡単な設備によって発電を行うことができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２５】（第１実施例：常温核融合発熱装置Ａ）図
１ 本実施例の常温核融合発熱装置Ａでは、容器１内に重水
２が収容され、その重水２中に一定の間隔で陽極３およ
び陰極４が浸されている。なお、陽極３は白金等によっ
て構成され、陰極４はパラジウム等によって構成されて
いる。

【００２６】そして、陽極３および陰極４に電解用電源
回路５が接続され、この電解用電源回路５は、電解用直
流電源６およびＯＮ・ＯＦＦスイッチ７を有するものと
されている。

【００２７】一方、電解用電源回路５から分離独立し
て、陰極４の電流密度を高め重水素の吸収効果を促進さ
せる励起用電源回路８が設けられている。この励起用電
源回路８は、励起用直流電源９およびＯＮ・ＯＦＦスイ
ッチ１０を有するものとされている。

【００２８】しかして運転時には、まず電解用電源回路
５での電圧印加により、陽極３および陰極４間で重水２
に電気分解を起させる。これにより発生する重水素が陰
極４に吸収され、余剰熱が発生する。この場合、電解用
電源回路５では、陰極４への重水素吸収に必要な程度の
電流を供給するとともに、重水素吸収が十分に行われた
後は、重水素の放出が抑止されるのに必要な電流密度に
維持する。

【００２９】一方、陰極４中の重水素の密度が十分高い
値に達したら、励起用電源回路８をスイッチＯＮとし
て、陰極４内を電流によって刺激する。なお、電流は連
続供給あるいはＯＮ・ＯＦＦ切換えとして、陰極４内の
刺激が効果的に行われるようにする。この励起用電源回
路８では、電解用電源回路５と異なり有線上での通電の
みで、電気抵抗が小さいので、電気的損失が小さい。

【００３０】したがって、本実施例に係る常温核融合発
熱装置によれば、出力／入力比（余剰熱／電気入力）を
大きくすることができ、効率よく発熱を行わせることが
できる。

【００３１】（第２実施例：常温核融合蒸気発生装置
Ｂ）図２ 本実施例の常温核融合蒸気発生装置Ｂでは、一つの密閉
容器１１内に、電解室１２と蒸気発生室１３とが、中央
の垂直な隔壁１４により左右に画成されている。

【００３２】電解室１２は密閉形で、内部に重水２が収
容され、その重水２には電解用電源回路５に接続した陽
極３および陰極４が浸されている。また、蒸気発生室１
３には軽水１５が収容され、この蒸気発生室１３の下部
に給水口１６、上部に蒸気出口１７がそれぞれ設けられ
ている。

【００３３】隔壁１４の上下部は、電気的絶縁材からな
る絶縁壁１４ａとされる一方、中間部分は陰極４を含め
た構成の導電壁１４ｂとされている。つまり、この導電
壁１４ｂは例えば３層構造をなし、中央の芯となる部分
が熱良導体かつ導電性材料、例えば銅、ステンレス等に
よって構成され、また重水２に接する部分つまり電界室
１２側の表面部分が、常温核融合を起すパラジウム等の
金属コーティング層とされ、さらに反対側つまり軽水側
の表面部分が、重水素を透過しないが熱良導体である材
料のコーティング層とされている。なお、コーティング
層は、メッキあるいはイオンプレイーティングその他の
手段によって形成される。

【００３４】このように、隔壁１４の一部は、加熱され
る陰極４を含むとともに、反対側の面が軽水に接する構
成とされ、この部分が重水２と軽水１５との熱交換を行
う熱交換壁とされている。そして陰極４には、電解用電
源回路５から独立した励起用電源回路８が接続されてい
る。これら各回路５，８の構成は第１実施例と同様であ
るから、該当部分に図１と同一符号を付して説明を省略
する。

【００３５】以上の本実施例に係る常温核融合蒸気発生
装置によれば、励起用電源回路８によって効率よく陰極
４の発熱を行いつつ、その陰極４によって構成される隔
壁１４の熱交換壁部分を利用して蒸気発生室１３で軽水
１５を加熱し、蒸気発生を行なわせることができる。し
たがって、同一容器内で常温核融合と蒸気発生とを行な
わせるので、外部に特別の蒸気発生器を設けて重水と軽
水との熱交換を行う必要がなく、熱損失も少なく効率よ
い熱回収が行え、しかも構成も簡単で実用性に優れたも
のとなる。

【００３６】（第３実施例：常温核融合発電プラント
Ｃ）図３ 本実施例の常温核融合発電プラントＣでは、第２実施例
の常温核融合蒸気発生装置Ｂと、この常温核融合蒸気発
生装置Ｂの蒸気発生室１３に設けられた蒸気出口１７お
よび給水口１６にそれぞれ蒸気配管１８および復水配管
１９を介して接続された蒸気タービン２０と、この蒸気
タービン２０によって駆動される発電機２１とを備えた
構成とされている。

【００３７】このような本実施例に係る常温核融合発電
プラントＣによれば、常温核融合蒸気発生装置Ｂで発生
した蒸気を、途中に熱交換器を配置する必要なく、直接
的に蒸気タービン２０に供給して、熱効率よく、かつ比
較的簡単な設備によって発電を行うことができる。

【００３８】（第４実施例：常温核融合蒸気発生装置Ｂ
１）図４ 本実施例の常温核融合蒸気発生装置Ｂ１では、第２実施
例の常温核融合蒸気発生装置Ｂと異り、密閉容器１１が
縦長タンク状で上下に区画され、下部室が電解室１２、
上部室が蒸気発生室１３とされている。

【００３９】電解室１２と蒸気発生室１３とを区画する
隔壁１４は、水平な管板としてのディスク２２と、この
ディスク２２から蒸気発生室１３側に閉ループ状に突出
する曲管２３とによって構成されている。ディスク２２
は、一対の半円状の導電壁１４ｂを、電気的絶縁材から
なる中央の帯状絶縁壁１４ａで絶縁した状態で一体に組
立てた構成とされ、密閉容器１１の周壁に絶縁材製フラ
ンジ２４を介して固定支持されている。

【００４０】曲管２３は、その各端部が半円状の各導電
壁１４ｂに接続されて電解室１２側に開口し、これによ
り内部に重水２が流通するようになっている。この曲管
２３の内周面に陰極４が形成されている。すなわち、曲
管２３の管壁構造は第２実施例における導電壁１４ｂと
同様に、中央の芯となる部分が熱良導体かつ導電性材料
によって構成され、また重水２に接する内周面部分つま
り電界室１２側の表面部分が、常温核融合を起すパラジ
ウム等の金属コーティング層とされ、さらに外周面部分
つまり軽水側の表面部分が、重水素を透過しないが熱良
導体である材料のコーティング層とされている。

【００４１】また陽極３は、曲管２３の内面である陰極
４の両端開口部内に挿入されている。そして、電解用電
源回路５は、陽極３に対して直接に、また陰極４に対し
ては一方の半円状の導電壁１４ｂを介して、それぞれ接
続されている。さらに、励起用電源回路８は、半円状の
各導電壁１４ｂを介して陰極４に接続されている。な
お、図４には陽極３および陰極４を１組だけ実線で示し
たが、仮想線で複数の曲管２３を示したように、実際に
は陽極３および陰極４が複数組設けられる。

【００４２】しかして本実施例によれば、密閉容器１の
ディスク２２下部および曲管２３内の電解室１２で常温
各融合反応が行われ、ディスク２２の上部および曲管２
３の外周面の蒸発室１３で熱交換による蒸気発生が行わ
れる。したがって、前記第２実施例と同様に、同一容器
内で効率よい蒸気発生が行えるのは勿論であるが、曲管
２３によって熱交換面積を拡大したことにより、熱効率
を一層高めることができる。

【００４３】（第５実施例：常温核融合蒸気発生装置Ｂ
２）図５ 本実施例の常温核融合蒸気発生装置Ｂ２は、縦長な密閉
容器１１の上下部に垂直な複数本の連通管３１で連通さ
れた蒸気発生室１３を形成するとともに、連通管３１の
位置する中間部に、その連通管３１の外側で常温核融合
を行なわせるための電解室１２を形成したものである。

【００４４】すなわち、本実施例では、密閉容器１１の
周壁に絶縁材製フランジ３０を介して上下一対の管板３
２，３３が固定支持され、この各管板３２，３３がそれ
ぞれ導電製材料で構成されている。また、各管板３２，
３３に上下端部が接続された連通管３１は、前記第４実
施例における曲管と同様に、中央の芯となる部分が熱良
導体かつ導電性材料によって構成されている。

【００４５】ただし、連通管３１の内外周の構造は第４
実施例と逆に、重水２に接する外周面部分つまり電界室
１２側の表面部分が常温核融合を起すパラジウム等の金
属コーティング層とされて陰極４が形成され、また内周
面部分つまり軽水側の表面部分が、重水素を透過しない
が熱良導体である材料のコーティング層とされている。
なお、陽極３は、連通管３１の外周側に配置されてい
る。その他の構成は第４実施例と略同様である。

【００４６】このような本実施例に係る常温核融合蒸気
発生装置によっても、密閉容器１の中央部の電解室１２
で常温各融合反応が行われ、上部の蒸発室１３で熱交換
による蒸気発生が行われ、同一容器内で効率よい蒸気発
生が行える。そして、連通管３１で熱交換面積を拡大し
たことによって、熱効率を高めることができる。

【００４７】なお、第４および第５実施例においても、
第３実施例と同様に発生蒸気を蒸気タービンに供給する
構成として、発電プラントに適用できることは勿論であ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、重水の
電気分解による常温核融合技術において、電解用電源と
励起用電源とを分離独立した構成として電気入力を低減
することにより、効率よく発熱を行うことができる常温
核融合発熱装置が実現でき、また同様に効率よく蒸気を
発生することができる常温核融合蒸気発生装置が実現で
き、さらにその蒸気を利用した効率よい常温核融合発電
プラントが提供できる等の優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例（常温核融合発熱装置）を
示す図（原理図）。

【図２】本発明の第２実施例（常温核融合蒸気発生装
置）を示す構成図。

【図３】本発明の第３実施例（常温核融合発電プラン
ト）を示す構成図。

【図４】本発明の第４実施例（常温核融合蒸気発生装
置）を示す構成図。

【図５】本発明の第５実施例（常温核融合蒸気発生装
置）を示す構成図。

【符号の説明】

Ａ 常温核融合発熱装置 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 常温核融合蒸気発生装置 Ｃ 常温核融合発電プラント ２ 重水 ３ 陽極 ４ 陰極 ５ 電解用電源回路 ８ 励起用電源回路 １１ 密閉容器 １２ 電解室 １３ 蒸気発生室 １４ 隔壁 １６ 給水口 １７ 蒸気出口 １８ 蒸気配管 １９ 復水配管 ２０ 蒸気タービン ２１ 発電機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重水中に浸した陽極および陰極間に電解
   用電源回路を接続し、電圧印加により発生する重水素を
   前記陰極に吸収させて余剰熱を発生させる常温核融合発
   熱装置において、前記電解用電源回路から独立させて、
   前記陰極の電流密度を高め重水素の吸収効果を促進させ
   る励起用電源回路を設けたことを特徴とする常温核融合
   発熱装置。
2. 【請求項２】 同一容器内に電解室と蒸気発生室とを隔
   壁により画成し、前記電解室は密閉形で内部に重水を収
   容し、その重水には電解用電源回路に接続した陽極およ
   び陰極を浸す一方、前記蒸気発生室は軽水を収容するも
   のとして下部に給水口、上部に蒸気出口をそれぞれ有す
   る構成とし、かつ前記隔壁は、その少なくとも一部を前
   記陰極を含めた構成として前記両室間の熱交換壁とする
   とともに、その陰極には、前記電解用電源回路から独立
   した励起用電源回路を接続したことを特徴とする常温核
   融合蒸気発生装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した常温核融合蒸気発生
   装置と、この蒸気発生装置の蒸気発生室に設けた蒸気出
   口および給水口にそれぞれ蒸気配管および復水配管を介
   して接続された蒸気タービンと、この蒸気タービンによ
   って駆動される発電機とを備えたことを特徴とする常温
   核融合発電プラント。