发热装置及发热方法与流程

本发明涉及一种发热装置和发热方法。

背景技术：

近年来，关于利用诸如钯合金的储氢合金来产生热量的发热现象受到了人们的关注(例如，参见非专利文献1)。如果能够对利用储氢金属或储氢合金等的发热现象进行控制，就能够作为有效热源来利用。并且，近年来，从环境问题的角度出发，期待氢时代的到来，期望获得安全且高能量密度的氢能。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：a.kitamura，et.al“briefsummaryoflatestexperimentalresultswithamass-flowcalorimetrysystemforanomalousheateffectofnano-compositemetalsunderd(h)-gascharging”currentscience，vol.108，no.4，p.589－593，2015

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，目前，相对于输入功率，过剩热量少至百分之几到百分之几十，并且所产生的热量的绝对值不足。因此，期望开发一种产生过剩热量的、以往没有的新的发热装置和发热方法。

因此，本发明是鉴于以上情况而做出的，其目的在于提出一种能够产生过剩热量的发热装置和发热方法。

用于解决课题的技术手段

本发明的用于解决相关课题的发热装置包括：容器，在容器内部导入有贡献于发热的氢系气体；发热体，所述发热体设置于所述容器内部；以及加热器，所述加热器对所述发热体进行加热，所述发热体包括：基座，其由储氢金属、储氢合金或质子导体构成；以及多层膜，形成于所述基座的表面，所述多层膜具有由层状的第一层和层状的第二层层叠而成的结构，其中，所述第一层由储氢金属或储氢合金构成且厚度小于1000nm，所述第二层由与所述第一层不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成且厚度小于1000nm。

此外，本发明的发热装置包括：容器，在容器内部导入有贡献于发热的氢系气体；以及多个发热结构体，所述发热结构体设置在所述容器内部并具有发热体和加热所述发热体的加热器，所述发热体包括：基座，其由储氢金属、储氢合金或质子导体构成；以及多层膜，其形成于所述基座的表面，所述多层膜具有由层状的第一层和层状的第二层层叠而成的结构，其中，所述第一层由储氢金属或储氢合金构成且厚度小于1000nm，所述第二层由与所述第一层不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成且厚度小于1000nm。

此外，本发明的发热方法包括：制备发热体的制备步骤，所述发热体具有形成于由储氢金属、储氢合金或质子导体构成的基座表面的多层膜，所述多层膜具有由层状的第一层和层状的第二层层叠而成的结构，其中，所述第一层由储氢金属或储氢合金构成且厚度小于1000nm，所述第二层由与所述第一层不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成且厚度小于1000nm；准备容器的准备步骤，其中，所述发热体设置在容器内部；储氢步骤，将贡献于发热的氢系气体导入到所述容器内部，并使氢吸留于所述发热体；以及加热步骤，通过对吸留有所述氢的所述发热体进行加热来产生加热温度以上的过剩热量。

发明的效果

根据本发明，可通过使氢透过多层膜的第一层和第二层来产生过剩热量。

附图说明

图1是表示根据本发明的发热装置的结构的示意图。

图2是表示发热结构体的配置的分解图。

图3a是表示发热体的截面构造的剖视图，图3b是用于说明在多层膜中产生过剩热量的示意图。

图4是表示ni板单体的输入功率与加热器温度之间的关系的曲线图。

图5是表示用于验证试验的实施例1的发热体的截面结构的剖视图。

图6是表示进行验证试验时的输入功率、加热器温度和氢导入压力的变化的曲线图。

图7a是表示实施例1中的过剩热量的变化的曲线图，图7b是表示实施例1中的过剩热量的温度依赖性的曲线图。

图8是表示抽取图7b的一部分的图。

图9a是表示设置有第三层的发热体的配置的剖视图，图9b是表示设置有第三层和第四层的发热体的配置的剖视图。

图10a是表示实施例2的发热体的截面构造的剖视图，图10b是表示从使用图10a的发热体而得到的测量结果计算出的过剩热量的温度依赖性的曲线图。

图11a是表示实施例3的发热体的截面构造的剖视图，图11b是表示从使用了图11a的发热体而得到的测量结果计算出的过剩热量的温度依赖性的曲线图。

图12a是表示实施例4的发热体的截面构造的剖视图，图12b是表示从使用了图12a的发热体而得到的测量结果计算出的过剩热量的温度依赖性的曲线图。

图13a是表示实施例5的发热体的截面构造的剖视图，图13b是示出从使用图13a的发热体而得到的测量结果计算出的过剩热量的温度依赖性的曲线图。

图14是汇总了过剩热量的温度依赖性的曲线图。

图15是表示透过型发热装置的配置的示意图。

图16a是表示透过型发热体的配置的示意图，图16b是表示发热体的水平截面配置的剖视图。

图17是表示发热体的截面配置的剖视图。

图18是表示使用了电解液的发热装置的配置的示意图。

图19是表示多层膜的各层厚度之比与过剩热量之间的关系的曲线图。

图20是表示多层膜的层叠数量与过剩热量之间的关系的曲线图。

图21是表示多层膜的材料与过剩热量之间的关系的曲线图。

图22是表示发热模块的配置的示意图。

图23是表示在发热模块中使用的发热结构体的配置的分解图。

图24是表示使用发热模块的发热装置的配置的示意图。

图25是表示使用发热模块的发热装置的主要部分的配置的放大分解图。

图26是表示使用发热模块的发热装置中输入功率降低效果的验证试验结果的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

(1)本发明的发热装置的整体配置

如图1所示，本发明的发热装置1具有下述配置：具有容器2，其中容器内部导入有贡献于发热的氢系气体，且在容器内部设有加热器内置型发热结构体3。发热装置1是在将氢系气体导入到容器内部之后在发热结构体3中通过用加热器(未示出)加热发热体5(稍后描述)来在该发热体5产生加热温度以上的过剩热量的装置。作为导入于容器内部的氢系气体，可使用重氢气和/或天然氢气。值得注意的是，天然氢气是指轻氢气含量为99.985％以上的氢系气体。

容器2例如由不锈钢(sus306或sus316)等形成，并且容器内部可以是封闭空间。注意，附图标记2a是由诸如可伐玻璃等透明构件形成的窗口部，操作者可在保持容器2内的密封状态的同时直接在视觉上确认容器2中的状态。容器2设置有氢系气体导入路16，氢系气体从该氢系气体导入路16通过调节阀17a和17b导入到容器内部。此后，容器2通过调节阀17a和17b停止从氢系气体导入路16导入氢系气体，在容器内部存储定量的氢系气体。再者，附图标记19表示干式泵，其可以根据需要通过排气路径18和调节阀17c将容器2中的气体排出到容器2的外部，并且可以进行真空排气和压力调节等。

在容器2中，于内部的预定位置处设置有多个温度测量部11a、11b、12a、12b和12c。在本实施方式的情况下，温度测量部11a和11b沿着容器2的内壁设置，并且可以测量该内壁的温度。其他温度测量部12a、12b和12c设置在将发热体5保持在发热结构体3中的保持件4中，并且可以测量该保持件4中的温度。注意，温度测量部12a、12b和12c分别具有不同的长度，例如，在保持件4中，可以测量各部位(靠近发热体5的下部、远离发热体5的上部、位于下部和上部中间的中间部)的温度。

保持件4中，在配置有发热体5的区域内部具有内置热电偶的加热器(稍后描述)。加热器经由配线10a和10b连接到外部的加热电源13，并且可以将发热体5加热到预定温度并且可利用热电偶测量温度。附图标记14表示设置于配线10a和10b的电流电压表，并且可以测量当加热器被加热时施加到该加热器的输入电流和输入功率。通过加热器加热发热体5时的加热温度根据构成发热体5的储氢金属的类型而不同，但是期望至少为300℃以上，优选为500℃以上，更优选为600℃以上。

(2)发热结构体的配置

接下来，对发热结构体3进行说明。如图2所示，发热结构体3具有下述配置：具有由一对保持件半体4a、4b构成的保持件4，且发热体5、基板7以及加热器6由保持件半体4a、4b夹持。加热器6例如是板状的陶瓷加热器，其轮廓形成为四边形。连接于加热器6的多根配线10a和10b(图1中示出了两根，而图2中示出了四根)配置在形成于保持件半体4a和4b的槽部(未示出)内，由保持件半体4a和4b夹持。

加热器6中，于内部设置有热电偶(未示出)，并且可以通过该热电偶来测量温度。加热器6在相对的平面上分别设有例如由sio2等构成的基板7，进而在这些基板7的表面上分别设置有板状的发热体5。由此，发热结构体3具有加热器6隔着基板7被发热体5夹持的结构。再者，基板7和发热体5形成为与加热器6的轮廓相同的轮廓，当基板7和发热体5重合于加热器6时，加热器6、基板7和发热体5的轮廓一致可以一体化。

一个保持件半体4a由陶瓷形成为矩形形状，并且在预定位置形成有开口部9a。在一个保持件半体4a中，发热体5配置于开口部9a，并且使该发热体5从该开口部9a的区域露出。另一个保持件半体4b与该一个保持件半体4a一样，由陶瓷形成为矩形形状。另一个保持件半体4b在与该一个保持件半体4a重合成一体时，在与该一个保持件半体4a的开口部9a重合的位置处设置有开口部9b。

在另一个保持件半体4b，在与一个保持件半体4a抵靠的接触面9d的开口部9b的周缘处设有台阶部9c。发热体5、基板7和加热器6嵌入并定位于台阶部9c。因此，在另一个保持件半体4b中，发热体5被嵌入于台阶部9c，从而发热体5被配置在开口部9b，并且该发热体5从该开口部9b的区域露出。当使保持件半体4a和4b彼此重合时，嵌入于台阶部9c中的发热体5、基板7和加热器6被一个保持件半体4a中的开口部9a周缘的接触面抑制，从而容纳在该台阶部9c内并内置于保持件4中。

(3)关于发热体

接下来，对发热体5进行说明。如图3a所示，发热体5具有以下配置：具有由储氢金属、储氢合金或质子导体构成的基座22，并且在基座22的表面上设置有多层膜25。基座22在表面上形成有多层膜25，并且可以支撑该多层膜25。作为构成基座22的储氢金属可以使用ni、pd、v、nb、ta、ti，此外，作为构成基座22的储氢合金可以使用lani5、cacu5、mgzn2、zrni2、zrcr2、tife、tico、mg2ni、mg2cu。作为质子导体，例如可以使用baceo3系(例如，ba(ce0.95y0.05)o3-6)、srceo3系(例如，sr(ce0.95y0.05)o3-6)、cazro3系(例如，cazr0.95y0.05o3-α)、srzro3系(例如srzr0.9y0.1o3-α)、βal2o3、βga2o3。

多层膜25中交替层叠有由储氢金属或储氢合金构成的第一层23和由与第一层23不同的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的第二层24，在第一层23和第二层24之间可以形成异种物质界面。例如，作为第一层23，优选由选自ni、pd、cu、cr、fe、mg、co及其合金中的任一种构成。作为第一层23的合金，虽然可以是通过向ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中添加添加元素而获得的合金，但是特别优选地，期望是由ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中的两种以上组成的合金。

作为第二层24，优选由选自ni、pd、cu、cr、fe、mg、co、其合金、以及sic中的任一种构成。作为第二层24的合金，虽然可以是通过向ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中添加添加元素而获得的合金，但是特别优选地，期望是由ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中的两种以上组成的合金。

特别地，作为第一层23和第二层24的组合，当将元素的种类表示为“第一层23-第二层24(第二层24-第一层23)”时，期望为pd-ni、ni-cu、ni-cr、ni-fe、ni-mg、ni-co。此外，当第二层24设定为陶瓷时，期望“第一层23-第二层24”为ni-sic。请注意，这里，将对由第一层23和第二层24构成的多层膜25进行说明，稍后将进一步描述设置有第三层和第四层的其他形式的多层膜。

由于期望第一层23和第二层24保持不表现块体性质的纳米结构，因此第一层23和第二层24的厚度优选小于1000nm。此外，更期望的是第一层23和第二层24的厚度小于500nm，以维持完全不表现块体性质的纳米结构。

发热体5通过第一层23和第二层24具有纳米尺寸(小于1000nm)的膜厚度且该等第一层23和第二层24交替成膜的结构，如图3a所示，使氢(氢原子)透过第一层23和第二层24之间的各异种物质界面26。这里，图3b示出了例如当氢被吸留于由具有面心立方结构的储氢金属构成的第一层23和第二层24之后，第一层23中的金属晶格中的氢在加热第一层23和第二层24时透过异种物质界面26并移动到第二层24的金属晶格中的状态的示意图。

在发热体5中，通过将氢系气体导入到容器内部，从而通过多层膜25和基座22吸留氢(重氢或轻氢)。在发热体5中，即使在停止向容器内部导入氢系气体的情况下，也能够维持通过多层膜25和基座22吸留氢的状态。在发热体5中，当开始通过加热器6进行加热时，吸留在多层膜25和基座22中的氢被释放，并且在多层膜25内跳跃的同时进行量子扩散。

已知氢很轻，在某物质a和物质b的由氢占据的位点(八面体和四面体位点)上跳跃的同时进行量子扩散。在发热体5中，通过在真空状态下利用加热器6进行加热，从而氢通过量子扩散透过第一层23和第二层24之间的异种物质界面26或氢在异种物质界面26扩散并能够产生加热温度以上的过剩热量。在第一层23和第二层24之间，在制造时第一层23和第二层24在真空状态下连续成膜，并且期望不形成自然氧化膜而仅形成异种物质界面26。

在该实施方式中，对设置多个第一层23和第二层24并使这些第一层23和第二层24交替地层叠以具有两个或更多个异种物质界面26的情况进行了说明，然而，本发明不限于此，只要第一层23和第二层24各设置至少一层并且异种物质界面26具有一个以上即可。

图3a和图3b所示的发热体5可以按照如下方式制造。首先，在准备板状的基座22之后，使用沉积装置使构成第一层23和第二层24的储氢金属或储氢合金成为气相状态，通过凝聚和吸附使第一层23和第二层24在座22上交替成膜。由此，可以制造发热体5。另外，例如优选通过化学蚀刻在基座22的表面上形成凹凸。

作为用于对第一层23和第二层24进行成膜的沉积装置，可以应用通过物理方法沉积储氢金属或储氢合金的物理沉积装置。作为物理沉积装置，优选通过溅射将储氢金属或储氢合金沉积在基座22上的溅射装置或者真空沉积装置或cvd(化学气相沉积)装置。此外也可以通过电镀法使储氢金属或储氢合金在基座22上沉析来使第一层23和第二层24交替地成膜。

(4)验证试验

(4-1)作为比较例的ni板

制作图1所示的发热装置1，并且针对在发热体5中是否产生加热温度以上的过剩热量进行验证试验。这里，首先，为了评估发热体5中的过剩热量，仅使用ni板代替发热体5，研究加热器6的输入功率与加热温度之间的关系。具体地，设置为图2所示的配置并使用ni板(也称为ni单体)代替发热体5，并且在加热器6的两个表面上分别隔着由sio2制成的基板7设置ni板，将它们夹在陶瓷的保持件半体4a和4b之间以制成ni板结构。

加热器6使用由日本坂口电热株式会社制造的热电偶内置型(兼容1000℃，25mm方形)微型陶瓷加热器(ms-1000r)。基板7的厚度为0.3mm，并且设置在加热器6的表面上。此外，将ni板设置在基板7的表面上。ni板根据加热器6的轮廓形成，其长度和宽度为25mm，厚度为0.1mm。

如图1所示，在由不锈钢制成的容器2中，设置上述的ni板结构来代替发热结构体3，并且不将氢系气体导入到容器内部，在密封空间的容器2内由加热器6对ni板进行加热。此时，通过加热器6内的热电偶测量温度。然后，如图4所示，通过最小二乘法绘制校准曲线，该校准曲线表示当由加热器6对不具有多层膜的单纯ni板进行加热时设定的加热器6的输入功率(w)和该输入功率时ni板的温度(即加热器温度(℃))之间的关系。在图4中，y表示用来表征校准曲线的函数，m0表示常数项，m1表示一阶系数，m2表示二阶系数，并且r表示相关系数。

(4-2)由pd构成的第一层和ni构成的第二层形成的多层膜(实施例1)

接下来，如图5所示，将由pd构成的第一层27a和由ni构成的第二层27b交替地层叠在由ni构成的基座22a上，制作具有多层膜25c的发热体5c。接下来，使用该发热体5c制作如图2所示的发热结构体3。然后，如图1所示，将该发热结构体3设置在容器2内以检查是否存在过剩热量。

发热体5c如下所述进行制作。首先，准备长度和宽度为25mm、厚度为0.1mm的ni基座22a。将基座22a设置在溅射装置内部，并且使用ar气体和pd靶材来成膜pd的第一层27a。此外，在溅射装置中使用ar气体和ni靶材来成膜ni的第二层27b。注意，溅射装置是使用miratron(ミラトロン)公司制造的离子源制造的。

首先，在基座22a上成膜第一层27a，然后在第一层27a上成膜第二层27b。使第一层27a成为六层，使第二层27b成为五层，并且使第一层27a和第二层27b交替成膜。第一层27a厚度为2nm，第二层27b厚度为20nm。在溅射装置中保持真空状态的情况下使第一层27a和第二层27b连续地成膜。由此，在第一层27a和第二层27b之间分别产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

然后，在容器内部设置有发热体5c的发热装置1中，如图6所示，进行氢的吸留以及由加热器6进行的加热。具体地，首先，通过加热器6加热容器内部，并在200℃以上烘烤约36小时，以吹掉附着在发热体5c的表面上的水等。接着，在停止用加热器6加热之后，将天然氢气(沼田氧气公司(numataoxygenco.，ltd)制造的等级为2、纯度为99.999vol％以上)在约250pa下导入容器内部，并使发热体5c吸留氢约64小时。

接着，在停止向容器内部导入天然氢气后，开始由加热器6以20w的输入功率进行加热，同时开始抽真空，并测量由加热器6进行加热时的温度(图5中，“热测量”)。注意，通过加热器6中内置的热电偶进行温度测量。如上所述，重复进行了以下步骤：储氢步骤，将天然氢气引入容器内部以将氢吸留在发热体5c中；和加热步骤，通过加热器6在真空状态下加热发热体5c。然后，通过加热器6中内置的热电偶测量加热步骤时的温度。

如图6所示，加热器6的输入功率在烘烤时设置为1w，然后隔着储氢步骤设置为20w、20w、10w、10w、16w、5w、24w、25w、20w。然后，测量在以各输入功率进行加热的加热步骤时发热体5c的温度。

将加热器6的输入功率和所测量的温度与图4所示的空白运行(ni单体)的校准曲线进行比较，并且计算出与图4中的输入功率时的热量相比产生过量的热量(过剩热量)。具体地，首先，记录加热发热体5c时在加热器6设定的输入功率，并且利用加热器6中设置的热电偶来测量此时发热体5c的温度(以下，所测量的发热体的温度称为测量温度)。接下来，从图4所示的空白运行(ni单体)的校准曲线求得与测量温度相对应的功率(以下，称为换算功率)。

接下来，计算所求出的换算功率与在加热发热体5c时的输入功率之间的差分，并将其设定为过剩热量的功率。由此，获得如图7a所示的结果。注意，图7a中未示出当加热器6的输入功率为5w时的过剩热量的功率。

在图7a中，在横轴上示出了经过时间，在纵轴上示出了过剩热量的功率。从图7a可以确认，在设置有多层膜25c的发热体5c中，与ni板时相比温度上升，并且产生了加热温度以上的过剩热量。例如，当使加热器6的输入功率为25w来对发热体5c进行加热时的过剩热量的功率在图7a中为“ex1”。当使加热器6的输入功率为25w时，可以确认产生了3w以上且4w以下的过剩热量。

此外，当对过剩热量的温度依赖性进行研究时，获得了如图7b和图8所示的结果。在图7b和图8中，在横轴上示出了由加热器6中内置的热电偶测量的温度(测量温度)，在纵轴上示出了过剩热量的功率。图8是改变图7b的横轴的提取出一部分数据的图。从图7b和图8，可以确认过剩热量与温度具有正相关。

(5)作用和效果

在上述配置中，在发热装置1中，将发热体5设置在容器内部，发热体5由基座22和设置在基座22的表面上的多层膜25构成，其中，基座22由储氢金属、储氢合金或质子导体构成。此外，发热体5设置有多层膜25，其中，多层膜25由层状的第一层23和层状的第二层24层叠而成，其中，第一层23由储氢金属或储氢合金构成且厚度小于1000nm，第二层24由与第一层23不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成且厚度小于1000nm。

在发热装置1中，从氢系气体导入路16向容器内部导入氢系气体，使氢吸留在发热体5中后，利用加热器6对发热体5进行加热并抽真空。由此，在发热装置1中，氢通过量子扩散透过第一层23和第二层24之间的异种物质界面26，从而产生加热温度以上的过剩热量(图7a、图7b和图8)。因此，发热装置1能够通过使氢透过多层膜25的第一层23和第二层24而产生过剩热量。

(6)其他实施方式的多层膜

在上述实施方式中，虽然配置为在基座22的表面上成膜由储氢金属或储氢合金构成的第一层23，并且在第一层23上成膜由与第一层23不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的第二层24，然而，本发明不限于此，可以使第一层23和第二层24以相反的顺序层叠。即，也可以配置为在基座22的表面上成膜由储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的第二层24，在第二层24上成膜由与第二层24不同种类的储氢金属或储氢合金构成的第一层23。

(6-1)关于设置有第三层的发热体

此外，在上述“(3)关于发热体”中，对由第一层23和第二层24交替层叠而成的多层膜25进行了说明，但是本发明不限于此，如图9a所示，也可以是除了第一层23和第二层24之外，层叠由与这些第一层23和第二层24不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的层状的第三层24a而成的多层膜。与第一层23和第二层24同样，第三层24a的厚度优选小于1000nm。

设置有这种第三层24a的发热体5f配置为重复设置四层层叠结构的结构，其中，该四层层叠结构按照第一层23、第二层24、第一层23和第三层24a的顺序层叠在基座22上，且第一层23介于第二层24和第三层24a之间。即使在这种配置中，也能够通过量子扩散使氢透过第一层23和第二层24之间的异种物质界面以及第一层23和第三层24a之间的异种物质界面，从而产生加热温度以上的过剩热量。

例如，作为第三层24a，优选为ni、pd、cu、cr、fe、mg、co、它们的合金、sic、cao、y2o3、tic中的任一种。作为第三层24a的合金，虽然可以是通过向ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中添加添加元素而获得的合金，但是特别优选地，期望是由ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中的两种以上组成的合金。其中，当设置由这些物质中的cao、y2o3或tic中的任一者构成的第三层24a时，吸留在发热体5f中的氢的量增加，并且透过异种物质界面的氢的量增加，因此，相应地可以获得较高的过剩热量。

然而，由于cao、y2o3和tic难以使氢透过，因此由这些cao、y2o3和tic中的任何一种构成的第三层24a中，希望将厚度设为小于1000nm，特别是设为10nm以下，从而形成为非常薄。由cao、y2o3和tic中的任一种构成的第三层24a可以形成为岛状而不是形成为完全的膜状。另外，优选第一层23和第三层24a也在保持真空状态的同时连续成膜，并且在第一层23和第三层24a之间产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

再者，设置有第三层24a的发热体5f可以是重复设置四层层叠结构的结构，其中，该四层层叠结构中，例如改变图9a中的第二层24和第三层24a的顺序等，使第二层24和第三层24a以任一顺序层叠，且第一层23介于第二层24和第三层24a之间。此外，只要第三层24a在发热体上形成一层以上即可。

特别地，作为第一层23、第二层24和第三层24a的组合，当将元素的种类表示为“第一层-第三层-第二层”时，优选为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。

(6-2)关于设置有第三层和第四层的发热体

此外，其他多层膜也可以如图9b所示配置为除了第一层23、第二层24和第三层24a之外，进一步层叠由与第一层23、第二层24和第三层24a不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的层状的第四层24b而成的结构。与第一层23、第二层24和第三层24a同样，第四层24b的厚度优选小于1000nm。

例如，作为第四层24b，可以是ni、pd、cu、cr、fe、mg、co、它们的合金、sic、cao、y2o3、tic中的任一种。作为第四层24b的合金，虽然可以是通过向ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中添加添加元素而获得的合金，但是特别优选地，期望是由ni、pd、cu、cr、fe、mg、co中的两种以上组成的合金。

设置有第四层24b的发热体5g优选重复地设置六层的层叠结构的结构，其中，六层的层叠结构为第二层24、第三层24a和第四层24b以任意顺序层叠，并且这些第二层24、第三层24a和第四层24b相互之间设置有第一层23。即，优选为如图9b所示按照第一层23、第二层24、第一层23、第三层24a、第一层23和第四层24b的顺序层叠而成的发热体，或者按照其他的顺序(未示出)例如第一层23、第四层24b、第一层23、第三层24a、第一层23和第二层24的顺序层叠而成的发热体。此外，只要第四层24b在发热体上形成一层以上即可。

特别地，作为第一层23、第二层24、第三层24a和第四层24b的组合，当将元素的种类表示为“第一层-第四层-第三层-第二层”时，优选为ni-cao-cr-fe、ni-y2o3-cr-fe、ni-tic-cr-fe。

其中，当设置由cao、y2o3和tic中的任一者构成的第四层24b时，发热体5g中的氢的吸留量增加，并且能够使透过异种物质界面的氢的量增加，因此，与其相应的可以获得较高的过剩热量。由这些cao、y2o3和tic中的任何一种构成的第四层24b优选将其厚度设为小于1000nm，特别是设为10nm以下，从而形成为非常薄。由cao、y2o3和tic中的任一种构成的第四层24b可以形成为岛状而不是形成为完全的膜状。另外，优选第一层23和第四层24b也在保持真空状态的同时连续成膜，并且在第一层23和第四层24b之间产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

(7)使用其他配置的多层膜的验证试验

在此，制造具有各种配置的多层膜的发热体，与上述“(4)验证试验”同样地，在图1所示的发热装置1中，针对是否产生加热温度以上的过剩热量进行了验证试验。

(7-1)由pd构成的第一层比由ni构成的第二层厚的多层膜(实施例2)

如图10a所示，将由pd构成的第一层27a和由ni构成的第二层27b交替地层叠在由ni构成的基座22a上，制作具有多层膜25a的发热体5a(以下称为实施例2)。在上述图5所示的发热体5c中，第一层27a成膜为比第二层27b薄，但是在图10a所示的发热体5a中，第一层27a成膜为比第二层27b厚。

接下来，使用该发热体5a制作如图2所示的发热结构体3。然后，如图1所示，将该发热结构体3设置在容器2内检查是否存在过剩热量。发热体5a如下所述进行制作。首先，准备长度和宽度为25mm、厚度为0.1mm的ni基座22a，将其设置在上述溅射装置内部。在溅射装置中，使用ar气体和pd靶材成膜pd的第一层27a，使用ar气体和ni靶材成膜ni的第二层27b。

首先，在基座22a上成膜第一层27a，然后在第一层27a上成膜第二层27b。将第一层27a设为六层，将第二层27b设为五层，并且使第一层27a和第二层27b交替成膜。将第一层27a厚度设为20nm，将第二层27b厚度设为2nm。第一层27a和第二层27b在溅射装置中保持真空状态的同时连续地成膜。由此，在第一层27a和第二层27b之间分别产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

在将发热体5a设置在容器内部的发热装置1中，与上述“(4-2)由pd构成的第一层和ni构成的第二层形成的多层膜(实施例1)”同样地，如图6所示，进行了氢的吸留和由加热器6进行的加热。然后，根据图6，重复进行储氢步骤和加热步骤，同时记录加热步骤中设定的输入功率，并对该时刻的温度进行测量，其中，在储氢步骤中，将天然氢气导入到容器内部，使氢吸留在发热体5a中，在加热步骤中，改变加热器6的输入功率，在真空状态下通过加热器6对发热体5a进行加热。注意，该验证测试的详细条件与“(4)验证测试”相同，因此在此省略其说明以避免重复。

从图4所示的空白运行(ni单体)的校准曲线求得与发热体5a的测量温度相对应的换算功率，计算所求出的换算功率与对发热体5a进行加热时的输入功率之间的差分，并将其设定为过剩热量的功率(w)。由此，获得如图10b所示的结果。

图10b中的纵轴表示过剩热量的功率(w)。根据图10b，即使设置由pd构成的第一层比由ni构成的第二层厚的多层膜25a，也能够确认温度与ni板时相比有所上升，并且产生了加热温度以上的过剩热量。此外，从图10b可以确认过剩热量与温度具有正相关。

(7-2)由pd构成的第一层、ni构成的第二层和cao构成的第三层形成的多层膜(实施例3)

如图11a所示，将由pd构成的第一层27a、由ni构成的第二层27b和由cao构成的第三层27c层叠在由ni构成的基座22a上，制作具有多层膜25b的发热体5b。使用该发热体5b制作如图2所示的发热结构体3。然后，如图1所示，将该发热结构体3设置在容器2内检查是否存在过剩热量。

发热体5b如下所述进行制作。首先，准备长度和宽度为25mm、厚度为0.1mm的ni基座22a，将其设置在上述溅射装置内部。在溅射装置中，使用ar气体和pd靶材成膜pd的第一层27a，使用ar气体和ni靶材成膜ni的第二层27b，使用ar气体和cao靶材成膜cao的第三层27c。

首先，在基座22a上成膜第一层27a之后，在第一层27a上成膜cao的第三层27c，在第三层27c上再次成膜第一层27a，进而在该第一层27a上成膜形成ni的第二层27b。然后，在第二层27b上再次形成第一层27a，并且依次层叠第一层27a、第三层27c、第一层27a和第二层27b以制造多层膜25b。将第一层27a设为12层，将第三层27c设为6层，将第二层27b设为5层。将第一层27a的厚度设为9nm，将第二层27b和第三层27c的厚度设为2nm。

此处，cao是非金属材料并且不渗透氢。因此，由cao构成的第三层27c厚度设为2nm而形成为非常薄，cao形成为岛状而非形成完全的膜状。第一层27a、第三层27c和第二层27b在溅射装置中保持真空状态的同时连续地成膜。由此，在第一层27a和第三层27c之间以及在第一层27a和第二层27b之间分别产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

在容器内部设置有发热体5b的发热装置1中，与上述同样地，如图6所示，进行氢的吸留和由加热器6进行的加热。然后，根据图6，重复进行储氢步骤和加热步骤，同时记录加热步骤中设定的输入功率，并对该时刻的温度进行测量，其中，在储氢步骤中，将天然氢气导入到容器内部，使氢吸留在发热体5b中，在加热步骤中，改变加热器6的输入功率，在真空状态下通过加热器6对发热体5b进行加热。

从图4所示的空白运行(ni单体)的校准曲线求得与发热体5b的测量温度相对应的换算功率，计算所求出的换算功率与对发热体5b进行加热时的输入功率之间的差分，并将其设定为过剩热量的功率(w)。由此，获得了如图11b所示的结果。

从图11b可以确认，即使是在设置有cao的第三层27c的多层膜25b中，也能够确认温度与ni板时相比升高，并且产生了加热温度以上的过剩热量。另外，可以确认，在设有cao的第三层27c的多层膜25b中，与仅使用pd和ni的实施例1或实施例2相比，过剩热量的功率提高。在设置有cao的第三层27c的多层膜25b中，氢的吸留量增加，并且通过异种物质界面的氢的量增加，因此过剩热量的功率提高。此外，从图11b能够确认过剩热量与温度具有正相关。

(7-3)由cu构成的第一层和ni构成的第二层形成的多层膜(实施例4)

如图12a所示，将由cu构成的第一层27d和由ni构成的第二层27b层叠在由ni构成的基座22a上，制造具有多层膜25d的发热体5d。使用该发热体5d制作如图2所示的发热结构体3。然后，如图1所示，将该发热结构体3设置在容器2内检查是否存在过剩热量。

如下所述制作发热体5d。首先，准备长度和宽度为25mm、厚度为0.1mm的ni基座22a，将其设置在上述溅射装置内部。在溅射装置中，使用ar气体和cu靶材，成膜cu的第一层27d，使用ar气体和ni靶材，成膜ni的第二层27b。

首先，在基座22a上成膜第一层27d之后，在第一层27d上成膜第二层27b。然后，交替地成膜第一层27d和第二层27b以制造多层膜25d。将第一层27d设为5层，将第二层27b设为5层。将第一层27d厚度设为2nm，将第二层27b厚度设为14nm。第一层27d和第二层27b在溅射装置中保持真空状态的同时连续地成膜。由此，在第一层27d和第二层27b之间分别产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

在容器内部设置有发热体5d的发热装置1中，与上述同样地，如图6所示，进行氢的吸留和由加热器6进行的加热。然后，根据图6，重复进行储氢步骤和加热步骤，同时记录加热步骤中设定的输入功率，并对该时刻的温度进行测量，其中，在储氢步骤中，将天然氢气导入到容器内部，使氢吸留在发热体5d中，在加热步骤中，改变加热器6的输入功率，在真空状态下通过加热器6对发热体5d进行加热。然而，由于在该实施例4中制备的样品在室温下不会吸留氢，因此在储氢步骤中通过用加热器6在约200至300℃下加热来储氢。

从图4所示的空白运行(ni单体)的校准曲线求得与发热体5d的测量温度相对应的换算功率，计算所求出的换算功率与对发热体5b进行加热时的输入功率之间的差分，并将其设定为过剩热量的功率(w)。由此，获得了如图12b所示的结果。从图12b可以确认，即使是在由cu的第一层和ni的第二层形成的多层膜25d中，也能够确认：温度与ni板时相比升高，并且产生了加热温度以上的过剩热量。此外，从图12b能够确认过剩热量与温度具有正相关。

尽管在图4所示的校准曲线中未示出300℃以下的数据，但是在实施例4中，基于图4求出300℃以下的校准曲线，基于此求出过剩热量的功率(w)，得到如图12b所示的结果。

(7-4)由ni构成的第一层、cu构成的第二层和cao构成的第三层形成的多层膜(实施例5)

如图13a所示，将由ni构成的第一层27e、由cu构成的第二层27f和由cao构成的第三层27c层叠在由ni构成的基座22a上，制作具有多层膜25e的发热体5e。使用该发热体5e制作如图2所示的发热结构体3。然后，如图1所示，将该发热结构体3设置在容器2内检查是否存在过剩热量。

如下所述制作发热体5e。首先，准备长度和宽度为25mm、厚度为0.1mm的ni基座22a，将其设置在上述溅射装置内部。在溅射装置中，使用ar气体和ni靶材成膜ni的第一层27e，使用ar气体和cu靶材成膜cu的第二层27f，使用ar气体和cao靶材成膜cao的第三层27c。

首先，在基座22a上成膜第一层27e之后，在第一层27e上成膜cao的第三层27c，在第三层27c上再次成膜第一层27e，进而在该第一层27e上成膜cu的第二层27f。然后，在第二层27f上再次成膜第一层27e，并且依次层叠第一层27e、第三层27c、第一层27e和第二层27f以制造多层膜25e。将第一层27e设为12层，将第三层27c设为6层，将第二层27f设为5层。将第一层27e的厚度设为7nm，将第二层27f和第三层27c的厚度设为2nm。

与上述实施例3同样地，由cao构成的第三层27c厚度设定为2nm而形成为非常薄，cao形成为岛状而非形成完全的膜状。第一层27e、第三层27c和第二层27f在溅射装置中保持真空状态的同时连续地成膜。由此，在第一层27e和第三层27c之间以及在第一层27e和第二层27f之间分别产生异种物质界面而不形成自然氧化膜。

在容器内部设置有发热体5e的发热装置1中，与上述同样地，如图6所示，进行氢的吸留和由加热器6进行的加热。然后，根据图6，重复进行储氢步骤和加热步骤，同时记录加热步骤中设定的输入功率，并对该时刻的温度进行测量，其中，在储氢步骤中，将天然氢气导入到容器内部，使氢吸留在发热体5e中，在加热步骤中，改变加热器6的输入功率，在真空状态下通过加热器6对发热体5e进行加热。然而，在该实施例5中进行储氢步骤时，通过加热器6在约200至300℃下进行加热来储氢。

从图4所示的空白运行(ni单体)的校准曲线求得与发热体5e的测量温度相对应的换算功率，计算所求出的换算功率与对发热体5e进行加热时的输入功率之间的差分，并将其设定为过剩热量的功率(w)。由此，获得了如图13b所示的结果。

从图13b可以确认，即使是在这样的多层膜25e中，也能够确认温度与ni板时相比升高，并且产生了加热温度以上的过剩热量。另外，确认了在设置有cao的第三层27c的多层膜25b中，与仅使用ni和cu的实施例4相比，过剩热量的功率提高。在设置有cao的第三层27c的多层膜25e中，氢的吸留量增加，并且通过异种物质界面的氢的量增加，因此过剩热量的功率提高。此外，从图13b能够确认过剩热量与温度具有正相关。

(7-5)实施例1～5的比较

图14是对示出实施例1的过剩热量的图8、示出实施例2的过剩热量的图10b、示出实施例3的过剩热量的图11b、示出实施例4的过剩热量的图12b和示出实施例5的过剩热量的图13b进行汇总的曲线图。在图14中，基于各层的厚度，将实施例1标记为“ni0.9pd0.1”、将实施例2标记为“ni0.1pd0.9”、将实施例3标记为“ni0.1pd(cao)0.9”、将实施例4标记为“ni0.875cu0.125”、将实施例5标记为“ni0.875(cao)cu0.125”。

从图14可以确认，与不含有cao的其他实施例1、2、4相比，设有cao的第三层27c的实施例3和5的过剩热量较大。另外，从图14可确认，在实施例2、4、5的一部分中，当加热器6的加热温度较低时，尽管有时不会发生过剩热量，但是通过提高加热器6的加热温度会产生过剩热量。

(8)关于透过型发热装置

(8-1)透过型发热装置的整体配置

接下来，对另一实施方式中的透过型发热装置进行说明。如图15所示，发热装置31包括：容器37，在容器内部设有发热体38；以及将该容器37容纳在内部的热回收容器32。热回收容器32设置有回收口33a和导入口33b，并且设置有连通这些回收口33a和导入口33b的循环路径33。循环路径33通过未图示的循环装置将热回收容器32内的流体从回收口33a进行回收，使其通过循环路径33内部，再次从导入口33b导入到热回收容器32内。热回收容器32内的流体例如是水等，并且由从容器37产生的热量进行加热。

循环路径33具有设置有热电转换器34的配置，并且将在热回收容器32中加热的流体的热量通过热电转换器34进行热电转换。再者，热电转换器34具有下述配置：沿着循环路径33的配管外周具有相邻的n型半导体36a和p型半导体36b通过电极36c连接而成的热电转换元件36，并且围绕热电转换元件36设置有冷却体35。热电转换器34可以利用塞贝克效应通过热电转换元件36将流体的热量转换为电力。

发热装置31中，在容器37内设置有多个发热体38，在该发热体38设置有加热器39。发热装置31是通过使导入到容器37内的氢系气体渗入发热体38(后述)内的同时利用加热器(未图示)对发热体38进行加热以在该发热体38产生加热温度以上的过剩热量的装置。作为导入于容器37的容器内部的氢系气体，可使用重氢气体和/或天然氢气。

容器37例如由不锈钢(sus306或sus316)等形成，并且容器内部可设为封闭空间。容器37设置有回收口37b和导入口37c，并且设置有连通这些回收口37b和导入口37c的氢系气体循环路径37a。氢系气体循环路径37a通过循环泵46将容器37内的氢系气体从回收口37b引导至氢系气体循环路径37a内，并通过储罐45和循环泵46将氢系气体从导入口37c再次引导到容器37内。

在该实施方式的情况下，在容器内部设有三个具有相同配置的发热体38。图15示出了三个发热体38中的一个发热体38的截面配置。发热体38形成为具有底部的筒状，并且内部形成有中空部40。发热体38在外周面上卷绕有加热器39，并且发热体38可以由该加热器39加热。发热体38的一端设置有与中空部40连通的透过气体回收路径42。

透过气体回收路径42的一端与各发热体38连接，并且与各发热体38的中空部40连通，另一端与储罐45连接。此外，透过气体回收路径42设置有真空泵43和增压泵44。因此，透过气体回收路径42通过真空泵43抽吸各发热体38的中空部40内的气体，并通过增压泵44将该气体输送到储罐45。由此，容器37内的氢系气体透过发热体38的外周面被引导至发热体38内的中空部40，并且从中空部40经由透过气体回收路径42回收到储罐45，并再次返回到容器37内。

因此，在发热装置31中，当使氢系气体在氢系气体循环路径37a中循环时，氢系气体也被引导到发热体38内的中空部40，使氢吸留于发热体38中，同时使氢气在透过气体回收路径42内循环。而且，在发热装置31中，通过使氢系气体渗透于发热体38(后述)内的同时利用加热器39对发热体38进行加热，从而能够在该发热体38产生加热温度以上的过剩热量。

(8-2)透过型发热体的配置

如图16a和图16b所示，发热体38由下述部件构成：基座51，其形成为有底的圆状，并且内部具有由内周面51a包围的中空部40；以及多层膜52，其设置在基座51的表面51b上。基座51由储氢金属、储氢合金或质子导体构成，并形成为多孔状。由于基座51具有能够在表面上支撑多层膜52的机械强度并且是多孔状的，因此可以使得透过多层膜52的氢系气体渗透至中空部40。

注意，虽然在图16a和图16b中，设置了有底圆筒形基座51，但是也可设置有底方筒形、有底多棱筒形等。此外，虽然可设置网状的基座，但是通过使用多孔状的基座51，能够可靠地使氢渗透到基座51的内部，并且可以促进氢在基座51中的吸留。

多层膜52具有与上述多层膜25相同的配置。例如，如图17所示，多层膜52交替层叠有由储氢金属或储氢合金构成的第一层23和由与第一层23不同的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的第二层24，在第一层23和第二层24之间可以形成异种物质界面26。例如，作为第一层23，优选由选自ni、pd、cu、cr、fe、mg、co、以及它们的合金中的任一种构成。作为第二层24，优选由选自ni、pd、cu、cr、fe、mg、co、它们合金、以及sic中的任一种构成。由于第一层23和第二层24的厚度小于1000nm，并且多层膜52的厚度较薄，所以氢系气体可以透过多层膜52。

关于第一层23和第二层24，由于与上述“(3)关于发热体”相同，因此在此省略详细说明。此外，对于根据另一实施方式的多层膜，也可以为除了第一层和第二层之外，还层叠有第三层而成的多层膜，或者也可以为除了第一层、第二层和第三层之外还层叠有第四层而成的多层膜，除此之外，由于与上述“(6)其他实施方式的多层膜”相同，因此在此省略详细说明。

(8-3)作用和效果

在上述配置中，在发热装置31中，配置为将发热体38设置在容器内部，其中发热体38由基座51和设置在该基座51的表面51b上的多层膜52构成，其中，基座51由储氢金属、储氢合金或质子导体构成，且内部具有中空部40。发热体38设置有多层膜52，其中，多层膜52由层状的第一层23和层状的第二层24层叠而成，其中，第一层23由储氢金属或储氢合金构成且厚度小于1000nm，第二层24由与第一层23不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成且厚度小于1000nm。

在发热装置31中，通过使容器内部的氢系气体渗透到发热体38内并将氢系气体引导至发热体38内的中空部40，来使氢吸留于发热体38。此外，在发热装置31中，使容器内部的氢系气体透过发热体38的同时，利用加热器39对发热体38进行加热。由此，在发热装置31中，可通过量子扩散使氢透过第一层23和第二层24之间的异种物质界面26来产生加热温度以上的过剩热量。因此，发热装置31可通过使氢透过多层膜52的第一层23和第二层24而产生过剩热量。

(9)关于使用电解液的发热装置

图18示出了使用电解液70的发热装置61。发热装置61具有如下结构：具有容器62且设置有作为容器62的底部的发热体60，在容器62内部存储有贡献于发热的电解液70。在发热装置61中，电极69浸入电解液70中。发热装置61具有未图示的电极控制部，通过该电极控制部，将电解液70中的电极69设为阳极，将发热体60设为阴极，可以通过对电解液70进行电解而产生氢。电解液70例如使重水和/或轻水含有naoh、csno3等而获得。

在此，容器62包括筒状的壁部62a和设置在壁部62a的下端的支撑台62b。支撑台62b具有如下结构：形成为例如厚筒状，并且在从壁部62a的内周面突出的上表面上具有间隔件62c，并且经由间隔件62c设置有发热体60。发热体60的轮廓形成为与壁部62a的内周面的形状匹配，并且作为容器62的底部设置在壁部62a的内周面上。因此，电解液70可以储存在以壁部62a为侧面、以发热体60为底面而被这些壁部62a和发热体60包围的区域中。

发热体60由下述部件构成：基座63，由储氢金属、储氢合金或质子导体构成；和多层膜64，形成于基座63的表面并浸渍在电解液70中。在此，在发热装置61中，由于支撑台62b的中空区域处于真空状态，因此基座63的背面处于暴露于真空空间的状态。

多层膜64由与上述多层膜25相同的配置构成。例如，多层膜64交替层叠有由储氢金属或储氢合金构成的第一层65和由与第一层65不同的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的第二层66，在第一层65和第二层66之间可以形成异种物质界面67。例如，作为第一层65，优选由选自ni、pd、cu、cr、fe、mg、co及它们的合金中的任一种构成。作为第二层66，优选由选自ni、pd、cu、cr、fe、mg、co、它们的合金以及sic中的任一种构成。

关于第一层65和第二层66，由于与上述“(3)关于发热体”相同，因此在此省略详细说明。此外，对于根据其他实施方式的多层膜，也可以为除了第一层和第二层之外还层叠有第三层而成的多层膜，或者也可以为除了第一层、第二层和第三层之外还层叠有第四层而成的多层膜，由于与上述“(7)其他实施方式的多层膜”相同，因此在此省略详细说明。

在上述配置中，发热装置61中设置有由基座63和多层膜64构成的发热体60，其中，基座63由储氢金属、储氢合金或质子导体构成，且形成为容器62的底部，该基座63的背面暴露于真空空间，多层膜64形成于基座63的表面并浸渍于电解液70内。发热体60设置有由层状的第一层65和层状的第二层66层叠而成的多层膜64，其中，第一层65由储氢金属或储氢合金构成且厚度小于1000nm，第二层66由与第一层65不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成且厚度小于1000nm。

在发热装置61中，将浸入电解液70中的电极69设为阳极，将发热体60设为阴极，并对电解液70进行电解(氢生成步骤)，从而包含于电解液70中的水被分离成氢和氧，所产生的氢的一部分透过发热体60。即，在发热体60中，氢(重氢或轻氢)从存在电解液70的高密度氢侧的多层膜64向背面位于真空空间的基底63侧渗透。由此，在发热装置61中，通过量子扩散使氢透过第一层65和第二层66之间的异种物质界面67，从而能够产生过剩热量。因此，发热装置61能够通过使氢透过多层膜64的第一层65和第二层66而产生过剩热量。

(10)多层膜的各层的厚度比与过剩热量之间的关系

使用通过在由ni构成的基座上层叠由cu构成的第一层和由ni构成的第二层而制造的多层膜，研究第一层和第二层的厚度比与过剩热量之间的关系。以下，将多层膜的各层的厚度比记载为ni：cu。

制造具有图12a所示的实施例4的多层膜25d和除了ni：cu比率外均在相同条件下制造的多层膜的七种发热体作为实施例6～12。在实施例4和6至12中，各ni：cu比率为7：1、14：1、4.33：1、3：1、5：1、8：1、6：1、6.5：1。在实施例4、6～12中，多层膜整体的厚度大致相同。在实施例4和6～12的各多层膜中，第一层和第二层的层叠结构被重复层叠。实施例4和6～12的各多层膜的层叠结构的数量(以下称为多层膜的层叠数)设定为5。使用实施例4和6～12的各发热体，制造了如图2所示的八种发热结构体。并且，如图1所示，各发热结构体设置在发热装置1的容器2内。

在将上述八种发热结构体设置在容器2内部的发热装置1中，重复进行储氢步骤和加热工序。隔着储氢步骤，输入功率设为9w、18w和27w。并且，通过内置在发热结构体的加热器中的热电偶来测量各加热步骤时发热体的温度。其结果示于图19。图19是通过使用预定方法拟合测量数据而获得的曲线图。在图19中，加热器温度示于横轴，过剩热量的功率示于纵轴。在图19中，实施例4表示为“ni：cu＝7：1”，实施例6表示为“ni：cu＝14：1”，实施例7表示为“ni：cu＝4.33：1”，实施例8表示为“ni：cu＝3：1”，实施例9表示为“ni：cu＝5：1”，实施例10表示为“ni：cu＝8：1”，实施例11表示为“ni：cu＝6：1”，实施例12表示为“ni：cu＝6.5：1”。

从图19可以确认，实施例4和6～12的所有发热体都能产生过剩热量。在加热器温度为700℃以上的情况下对实施例4和6～12的发热体进行比较，可以看出实施例4产生的过剩热量最大。可以看出，与实施例4、6和8～12的发热体相比，实施例7的发热体在加热器温度为300℃以上且1000℃以下的较宽范围内产生过剩热量。在多层膜的ni：cu比率为3：1～8：1的实施例4和7～12的情况中，可以看出加热器温度越高过剩热量越大。在多层膜的ni：cu比率为14：1的实施例6的情况下，可以看出，当加热器温度为800℃以上时过剩热量减少。因此，认为相对于ni和cu的比率，过剩热量没有单纯增加的原因是由于多层膜中的氢的量子效应引起的。根据以上所述，多层膜的ni：cu比率优选在3：1以上且14：1以下的范围内，更优选在3：1以上且8：1以下的范围内。

(11)多层膜的层叠数与过剩热量之间的关系

使用通过在由ni构成的基座上层叠由cu构成的第一层和由ni构成的第二层而制造的多层膜，研究多层膜的层叠数与过剩热量之间的关系。

制造具有图12a所示的实施例4的多层膜25d和除了层叠数外均在相同条件下制造的多层膜的八种发热体作为实施例13～20。实施例4和13～20中多层膜的层叠数为5、3、7、6、8、9、12、4、2。使用实施例4的发热体5b和实施例13～20的发热体，制造如图2所示的九种发热结构体。并且，如图1所示，各发热结构体设置在发热装置1的容器2内。

在容器2的内部设有上述九种发热结构体的发热装置1中，通过与上述“(10)多层膜的各层的厚度比与过剩热量之间的关系”相同的方法测量加热步骤中发热体的温度。其结果示于图20。图20是通过使用预定方法拟合测量数据而获得的曲线图。在图20中，加热器温度示于横轴，过剩热量的功率示于纵轴。在图20中，基于各层的厚度，将实施例4表示为“ni0.875cu0.1255层”，将实施例13表示为“ni0.875cu0.1253层”，将实施例14表示为“ni0.875cu0.1257层”，将实施例15表示为“ni0.875cu0.1256层”，将实施例16表示为“ni0.875cu0.1258层”，将实施例17表示为“ni0.875cu0.1259层”，将实施例18表示为“ni0.875cu0.12512层”，将实施例19表示为“ni0.875cu0.1254层”，将实施例20表示为“ni0.875cu0.1252层”。

从图20可以确认，实施例4和13～20的全部发热体都产生了过剩热量。在加热器温度为840℃以上的情况下对实施例4和13～20的发热体进行比较，可以看出多层膜的层叠数为6的实施例15中产生的过剩热量最大和层叠数为8的实施例16中产生的过剩热量最小。这样，可认为过剩热量没有单纯地相对于多层膜的层叠数增加的原因是多层膜中氢的作为波动的行为的波长为纳米量级且与多层膜发生干扰。根据以上所述，多层膜的层叠数优选在2以上且12以下的范围内，更优选在4以上且7以下的范围内。

(12)多层膜的材料与过剩热量之间的关系

使用通过层叠由ni构成的第一层、由cu构成的第二层以及由与第一层和第二层不同种类的储氢金属、储氢合金或陶瓷构成的第三层而制造的多层膜，研究形成第三层的材料的种类与过剩热量之间的关系。

制造具有图13a所示的实施例5的多层膜25e和除形成第三层的材料种类外均在相同条件下制造的多层膜的八种发热体作为实施例21～28。形成实施例5、21～28的第三层的材料的种类为cao、sic、y2o3、tic、co、lab6、zrc、tib2和caozro。使用实施例5的发热体5e和实施例21～28的发热体，制造如图2所示的九种发热结构体。并且，如图1所示，各发热结构体设置在发热装置1的容器2内。

在容器2内部设有上述九种发热结构体的发热装置1中，通过与上述“(10)多层膜的各层的厚度比与过剩热量之间的关系”相同的方法测量加热步骤时发热体的温度。其结果示于图21。图21是以预定方法拟合测量数据而获得的曲线图。在图21中，加热器温度示于横轴，过剩热量的功率示于纵轴。在图21中，基于各层的厚度，将实施例5表示为“ni0.793cao0.113cu0.094”，将实施例21表示为“ni0.793sic0.113cu0.094”，将实施例22表示为“ni0.793y2o30.113cu0.094”，将实施例23表示为“ni0.793tic0.113cu0.094”，将实施例24表示为“ni0.793co0.113cu0.094”，将实施例25表示为“ni0.793lab60.113cu0.094”，将实施例26表示为“ni0.793zrc0.113cu0.094”，将实施例27表示为“ni0.793ti20.113cu0.094”，将实施例28表示为“ni0.793caozro0.113cu0.094”。

从图21可以确认，实施例5和21～28全部都产生了过剩热量。特别是，形成第三层的材料为cao的实施例5、形成第三层的材料为tic的实施例23和形成第三层的材料为lab6的实施例25，与其他实施例21、22、24、26～28相比，可以看出，加热器温度在400℃以上且1000℃以下的较宽范围内过剩热量几乎线性增加。形成实施例5、23和25的第三层的材料与其他实施例21、22、24和26～28的材料相比，功函数较小。由此可见，用于形成第三层的材料的种类优选为功函数较小的材料。根据这些结果，多层膜中的电子密度可能贡献于产生过剩热量的反应。

(13)关于使用发热模块的发热装置

(13-1)发热模块

使用图22对发热模块80的概要进行说明。发热模块80包括具有发热体81和加热器82的多个发热结构体83。在该示例中，发热模块80包括20个发热结构体83。发热模块80中，一个发热单元84由四个发热结构体83构成。换句话说，发热模块80具有五个发热单元84。此外，发热模块80除了多个发热结构体83外还包括向加热器82供电的电源85、测量加热器82的温度的温度测量部86以及反射由发热体81产生的热量的热反射部87。

在发热模块80中，在圆筒状的热反射部87的内部设有5个发热单元84，热反射部87的内表面与各发热单元84的外表面相对。发热结构体83形成为板状，在其两面设有发热体81。发热单元84形成为筒状，并且侧面由发热结构体83构成。因此，多个发热结构体83以其一个表面彼此相对的方式配置。此外，多个发热结构体83以另一表面与热反射部87相对的方式配置。因此，在发热模块80中，设置在发热结构体83的一个表面上的发热体81彼此面对，并且设置在发热结构体83的另一表面上的发热体81与热反射部87相对。

发热体81是具有各种配置的多层膜的发热体，例如上述的发热体5a～5e等。加热器82例如是陶瓷加热器，并且设置在发热结构体83的内部。加热器82经由配线85a与设置在热反射部87的外部的电源85连接。电源85设置于每个发热单元84。一个电源85与设置于一个发热单元84的四个加热器82并联连接。配线85a设置有用于测量提供给加热器82的功率的电流电压表88。再者，在图22中，考虑到便于观察附图，配线85a沿图的右方向引出，但是实际上，配线85a从热反射部87下部的开口引出。在图22中，配线85a由与加热器82的数量相对应的条数的线表示，即，每一个发热单元84以四条线表示。

除温度测量部86之外，发热模块80还包括测量发热单元84的温度的温度测量部89。在该示例中，一个温度测量部89设置在最上部的发热单元84的上部，一个设置在最下部的发热单元84的下部，并且在发热单元84彼此之间各设置一个。温度测量部86和温度测量部89例如是热电偶。再者，在图22中，考虑到便于观察附图，温度测量部86和温度测量部89沿附图的左方向引出，但是实际上，温度测量部86和温度测量部89从热反射部87下部的开口中引出。在图22中，温度测量部86由与加热器82的数量相对应的条数的线表示，即，每一个发热单元84以四条线表示。

热反射部87由反射由发热体81产生的热的材料形成。热反射部87的材料例如是钼、铝、锆、铂等。在图22中，热反射部87由四枚反射板形成为四角筒状。热反射部87的各反射板可形成为一个整体，或者各反射板也可独立地形成。热反射部87的形状不限于四角筒状，也可以适当地设计为诸如多角筒状、圆筒状或椭圆筒状等。

使用图23对发热结构体83的结构进行详细说明。除发热体81和加热器82之外，发热结构体83还包括设置在发热体81和加热器82之间的基板90以及用于保持发热体81、加热器82和基板90的保持件91。在图23中，发热结构体83具有在加热器82的两面依次配置有基板90、发热体81以及保持件91的配置，保持件91彼此例如通过螺钉紧固而形成。再者，在图23中，配线85a和温度测量部86分别以两条线示出。

基板90例如由sio2等形成为板状。基板90是设置在加热器82的两个表面上、防止发热体81和加热器82之间的接触的隔离件。

保持件91例如由陶瓷等形成为板状。保持件91具有设置在平板92的中央的开口部93和设置在开口部93的台阶部94。平板92在俯视图中形成为大致四边形，并且在中间隔着开口部93相对的端部设置有切口。平板92设置有螺纹孔96。发热体81设置在开口部93中。配置于开口部93的发热体81由台阶部94定位并且防止脱落。由此，保持件91使发热体81保持为从开口部93露出的状态。

(13-2)使用发热模块的发热装置的整体配置

如图24所示，发热装置101包括发热模块80、容纳发热模块80的容器102、对容器102内部进行真空排气的真空排气单元103、向容器102的内部提供氢系气体的气体供给单元104和用于控制过剩热量的输出的控制单元105。在下文中，尽管将对发热装置101进行说明，但是该发热装置101是使用发热模块80的发热装置的一个示例，对各部件的配置、配线的引出等不做限定。再者，在图24中，考虑到便于观察附图，简化了电源85、配线85a、电流电压表88、温度测量部86和温度测量部89的图示。

容器102例如由不锈钢等形成。容器102具有筒状的第一容器主体107、与第一容器主体107连通的筒状的第二容器主体108、设置于第一容器主体107的盖部109、以及设置于第二容器主体108的底部110。

管状循环路径33设置于容器102的外周。由发热模块80产生的热量加热的流体在循环路径33的内部循环。循环路径33设置有对被加热的流体的热量进行热电转换的热电转换器34。

第一容器主体107内部容纳有发热模块80。在第一容器主体107的一端，经由密封材料(未示出)设置有盖部109。第一容器主体107的另一端连接于第二容器主体108的一端。在第一容器主体107与第二容器主体108之间的连接部分处设置有密封材料(未示出)。在第二容器主体108的另一端，经由密封材料(未示出)设置有底部110。

在第二容器主体108的侧面设置有第一连接部111和第二连接部112。第一连接部111经由氢系气体导入路116对容器102的内部和气体供给单元104进行连接。在氢系气体导入路116设置有调节阀117a和117b。尽管未示出，但是气体供给单元104例如具有容纳氢系气体的罐和将容纳在罐中的氢系气体送出到氢系气体导入路116的泵等。此外，第一连接部111经由排气路径118对容器102的内部和真空排气单元103进行连接。排气路径118设置有调节阀117c。真空排气单元103例如具有干式泵。

第二连接部112是用于通过密封材料(未示出)将配线85a、温度测量部86和温度测量部89引出到容器102的外部的部件。从第二连接部112引出的配线85a经由电流电压表88连接至电源85。从第二连接部112引出的温度测量部86和温度测量部89电连接于控制单元105。

控制单元105与电源85、电流电压表88、真空排气单元103、气体供给单元104和热电转换器34电连接。控制单元105通过调节加热器82的输入功率、氢系气体的供给量以及容器102内的压力等来控制过剩热量的输出。例如，控制单元105通过选择性地打开和关闭五个电源85来增加或减少过剩热量的输出。此外，控制单元105还可以将由温度测量部86或温度测量部89所测量的温度、由电流电压表88所测量的功率、由热电转换器34所转换的功率等测量结果反馈到对过剩热量的输出的控制。

在容器102的内部设置有支撑发热模块80的支撑部120。支撑部120包括：一端固定在底部110上的支撑部主体121；设置在支撑部主体121的另一端的顶板122；设置在支撑部主体121的途中的固定台123；和固定于固定座123的支柱部124。支撑部主体121从底部110延伸至盖部109附近。固定座123在支撑部主体121中设置在第一容器主体107和第二容器主体108的连接部分附近。

如图25所示，发热模块80由支柱部124支撑。图25示出了发热模块80的一个发热单元84的一部分。支柱部124由第一支柱124a、第二支柱124b和第三支柱124c构成。第一支柱至第三支柱124a至124c分别设置有四个。四个第一支柱124a彼此等间距配置。四个第二支柱124b彼此等间距且配置在第一支柱124a的外侧。四个第三支柱124c彼此等间距且配置在第二支柱124b的外侧。

发热结构体83固定在第一支柱124a上。例如，在发热结构体83的螺纹孔96与设置在第一支柱124a上的螺纹孔127对齐的状态下，使用螺钉126将发热结构体83固定于支柱124a上。第一支柱124a与发热结构体83的固定通过按压构件128被加强。按压构件128设置于第二支柱124b，可靠地防止发热结构体83的脱落。热反射部87固定于第三支柱124c。热反射部87例如以螺钉紧固的方式固定于第三支柱124c。

(13-3)作用和效果

在以上配置中，发热装置101使用由多个发热结构体83构成的发热模块80。由于该发热模块80配置成使得设置于各发热结构体83的一个表面的发热体81彼此相对，因此发热体81通过加热器82的热量和相对的另一个发热体81所产生的热量被加热。因而，发热装置101中，能够降低为维持期望温度所需的输入功率。

此外，由于发热模块80配置为使得设置于各发热结构体83的另一表面的发热体81与热反射部87相对，因此发热体81通过加热器82的热量和由热反射部87所反射的热量被加热。因而，发热装置101中，能够进一步降低为维持期望温度所需的输入功率。

(13-4)验证试验

对上述输入功率降低效果进行了验证试验。在验证试验中，使用实施例5的具有多层膜25e的发热体5e来制造发热结构体83。使用由该发热结构体83构成的五个发热单元84来制造发热模块80，并容纳在容器102中。

在验证试验中，首先，将对应于五个发热单元84的五个电源85全部接通，并且在测量温度的同时逐步提高输入功率。从电源85被接通开始经过预定时间之后，五个发热单元84中仅与第三级发热单元84相对应的电源85被保持接通，而其他四个电源85被断开。并且，对于在五个电源85全部接通的情况和仅与第三级发热单元84对应的电源85接通的情况，就为维持期望温度所需的输入功率进行比较。

其结果示于图26。在图26中，横轴表示经过时间(h)，左侧的第一纵轴表示输入功率(w)，右侧的第二纵轴表示加热器温度(℃)。输入功率(w)为提供给第三级发热单元84的四个加热器82的功率平均值。加热器温度(℃)为第三级发热单元84的四个加热器82的温度平均值。在图26中，将五个电源85全部接通的期间标记为“第一加热器至第五加热器接通”，将仅与第三级加热单元84对应的电源85接通的期间标记为“仅第三加热器接通”。从图26可知，为了将加热器温度保持在650℃，仅一个电源85接通的情况需要44.1w的输入功率，五个电源85全部接通的情况需要27.8w的输入功率。由此能够确认，在五个电源85全部接通的情况下，与仅一个电源85接通的情况相比，能够以0.63倍的输入功率保持相同的温度。

(14)变形例

上述各实施方式的发热装置为包括具有上述各种结构的多层膜的发热体的发热装置的一个示例，但并不限于此。

发热装置1不限于包括两个发热体5，还可以包括一个发热体5或三个以上的发热体5。在包括一个发热体5的发热装置1的情况下，优选还包括热反射部87。热反射部87设置在容器2的内部，并且与发热体5相对配置。发热体5通过加热器6的热量和由热反射部87反射的热量被加热。因此，在发热装置1中，降低了为维持期望温度所需的输入功率。

在发热装置1中，发热体5的配置和加热器6的配置没有特别限制。例如，两个发热体5配置为隔开间隙彼此相对，并且加热器6可以沿着发热体5的排列方向配置。即，发热装置1可包括互相隔开间隙排列的多个发热体5以及沿着发热体5的排列方向设置的加热器6。发热体5的排列方向例如设为与发热体5的表面正交的方向。该示例中，发热体5通过加热器6的热量和相对的另一发热体5所产生的热量被加热。因此，在发热装置1中，降低了为维持期望温度所需的输入功率。再者，即使是三个以上的发热体5配置为隔开间隙彼此相对的情况下，通过将加热器6沿着发热体5的排列方向进行配置而能够用一个加热器6对三个以上的发热体5进行加热。

发热装置31可以进一步包括热反射部87。热反射部87设置在容器37的内部，并且与发热体38相对配置。在发热装置31包括多个发热体38的情况下，热反射部87可以设置于每个发热体38，且可沿着容器37的内表面以覆盖多个发热体38的方式进行配置。发热体38通过加热器39的热量和由热反射部87反射的热量被加热。因此，在发热装置31中，降低了为维持期望温度所需的输入功率。

在发热装置101中，构成发热模块80的发热单元84的数量和构成发热单元84的发热结构体83的数量不受特别限制。此外，发热单元84不限于形成为筒状的情况，例如也可以形成为使多个发热结构体83以辐射状配置。

符号说明

1、31、61、101：发热装置；

5、38、60、81：发热体；

6、39、82：加热器；

22、51、63：基座；

23、65：第一层；

24、66：第二层。