(57)【要約】      （修正有）【課題】安全性と安定供給能を備えた水素ガス供給装置を提供する。【解決手段】アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出すのに際し、先ず水を密閉され外部と完全に遮断された反応タンク３０内に満水になるように注入し、次に一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって水素ガスを作り出す。【選択図】図１
2014136674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、また水素ガスを供給することが出来る水素ガス供給装置を流量計を経由して接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記給水装置から前記反応タンク内に水を満水になるように注入し、次に前記水素ガス供給装置から前記反応タンクに一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクにアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ前記反応タンク内に水素ガスを作り出すことを特徴とする水素ガスの製造装置。
【請求項２】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、また窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを供給することが出来る不活性ガス供給装置を流量計を経由して接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記給水装置から前記反応タンク内に水を満水になるように注入し、次に前記不活性ガス供給装置から前記反応タンクに一定量の窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクにアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ前記反応タンク内に水素ガスを中心とする気体を作り出すことを特徴とする水素ガスの製造装置。
【請求項３】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出すのに際し、先ず水を密閉され外部と完全に遮断された反応タンク内に満水になるように注入し、次に一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって水素ガスを作り出すことを特徴とする水素ガスの製造方法。
【請求項４】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出すのに際し、先ず水を密閉され外部と完全に遮断された反応タンク内に満水になるように注入し、次に一定量の窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって水素ガスを中心とする気体を作り出すことを特徴とする水素ガスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水素ガスの製造装置および製造方法に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、また水素ガスを供給することが出来る水素ガス供給装置を流量計を経由して接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず給水装置から反応タンク内に水を満水になるように注入し、次に水素ガス供給装置から反応タンクに一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に固体粒子貯留装置から反応タンクにアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ反応タンク内に水素ガスを作り出す技術について述べたものなのである。
【背景技術】
【０００２】  従来、水素ガスの製造装置および製造方法に類似する、高圧水素ガスの製造方法および製造装置、水素ガスの製造方法および製造装置に関する技術はあった（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】  ここで、高圧水素ガスの製造方法および製造装置に関する技術について、特許文献１によって説明する。【０００４】  この場合、特許文献１には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、窒素ガスを含む不活性ガスを供給することが出来る不活性ガス供給装置を接続し、また水を送り込むことが出来る給水装置を接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、前記反応タンク内を水と窒素ガスを含む不活性ガスによって完全に満たされた状態から、前記反応タンク内の当初の窒素ガスを含む丕活性ガスの占める空間と前記反応タンク内の反応によって水が減量することによる空間の和に対して、反応することで発生した水素ガスの占める割合によって高圧水素ガスにし、その高圧水素ガスを前記反応タンクの上部から水素ボンベに充填するようにした技術と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を送り込むことが出来る給水装置を接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、前記反応タンク内を水によって完全に満たされた状態から、前記反応タンク内の反応によって水が減量することによる空間に対して、反応することで発生した水素ガスの占める割合によって高圧水素ガスとし、その高圧水素ガスを前記反応タンクの上部から水素ボンベに充填するようにした技術が示されている。
【特許文献１】特開２００９−１４９４８４
【０００５】  次に、従来の水素ガスの製造方法および製造装置に関する技術について、特許文献２によって説明する。【０００６】  この場合、特許文献２には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを供給することが出来る不活性ガス供給装置を接続し、また水を滴下することが出来る給水装置を接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクに、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込み、次に前記不活性ガス供給装置から前記反応タンクに、窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを送り込むことによって内部の空気を排出して充満させ、最後に前記給水装置から前記反応タンクに、水を滴下して反応を開始させ、前記反応タンク内の窒素ガスを含む不活性ガスの何れかの占める空間に対して、反応することで発生した水素ガスが加わることによって高圧水素ガスを作り出す技術と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクに、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込み、最後に前記給水装置から前記反応タンクに、水を滴下して反応を開始させ、前記反応タンク内の空間に対して、反応することで発生した水素ガスが加わることによって高圧水素ガスを作り出す技術と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水素ガスを供給することが出来る水素ガス供給装置を接続し、また水を滴下することが出来る給水装置を接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクに、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込み、次に前記水素ガス供給装置から前記反応タンクに、水素ガスを送り込むことによって内部の空気を排出して充満させ、最後に前記給水装置から前記反応タンクに、水を滴下して反応を開始させ、前記反応タンク内の水素ガスの占める空間に対して、反応することで発生した水素ガスが加わることによって高圧水素ガスを作り出す技術が示されている。
【特許文献２】特開２００９−２７４９４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、このような従来の技術に見られる高圧水素ガスの製造方法および製造装置、そして水素ガスの製造方法および製造装置に関しては、以下に示すような課題があった。【０００８】  この場合、高圧水素ガスの製造方法および製造装置に於いては、先ず高圧の水素ガスを製造するということで、水素ガスを製造する空間の大きさを具体的に提示していなかったので、安全性を考えて反応タンクの耐圧に配慮する必要が有り、更に反応タンク内を水によって完全に満たす際に、反応タンクから各種の開閉弁に接続しているそれぞれの管に空気が残留する場合が有り、加えて水を単独または窒素ガスを含む不活性ガスと共に完全に満たされている反応タンクの中に固体粒子を投入する際に、固体粒子貯留装置の側に流体が流出することに対応しなければならなかった。【０００９】  また、水素ガスの製造方法および製造装置に於いては、最後に水を滴下する際に、特に途中で反応タンクに窒素ガスを含む不活性ガスや水素ガス等の気体が送り込まれている場合には、給水装置の側に気体が流出することに対応しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、また水素ガスを供給することが出来る水素ガス供給装置を流量計を経由して接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記給水装置から前記反応タンク内に水を満水になるように注入し、次に前記水素ガス供給装置から前記反応タンクに一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクにアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ前記反応タンク内に水素ガスを作り出すことを特徴とし、更には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、また窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを供給することが出来る不活性ガス供給装置を流量計を経由して接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず前記給水装置から前記反応タンク内に水を満水になるように注入し、次に前記不活性ガス供給装置から前記反応タンクに一定量の窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に前記固体粒子貯留装置から前記反応タンクにアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ前記反応タンク内に水素ガスを中心とする気体を作り出すことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。【００１１】  また、本発明は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出すのに際し、先ず水を密閉され外部と完全に遮断された反応タンク内に満水になるように注入し、次に一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって水素ガスを作り出すことを特徴とし、更には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出すのに際し、先ず水を密閉され外部と完全に遮断された反応タンク内に満水になるように注入し、次に一定量の窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって水素ガスを中心とする気体を作り出すことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。
【発明の効果】
【００１２】  以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。【００１３】  第一に、水素ガスを製造する空間の大きさを水素ガスや窒素ガスを含む不活性ガスを中心として具体的に提示することによって、反応タンクの耐圧を過剰に大きい値にすることが不要となったのである。【００１４】  第二に、予想される各部に残留気体排出手段を設けることによって、反応タンク内を水によって完全に満たす際に、反応タンクから各種の開閉弁に接続しているそれぞれの管に空気が残留することが無くなったのである。【００１５】  第三に、固体粒子貯留装置に気体流出防止手段を設けることによって、水を窒素ガスを含む不活性ガスや水素ガスと共に完全に満たされている反応タンクの中に固体粒子を投入する際に、固体粒子貯留装置の側に気体が流出することに対応することが不要となったのである。【００１６】  第四に、最初に水を満水になるように注入し、次に気体を送り込み、最後にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、ガスの流出することに対応することが可能となったのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  本願発明の実施例を示した図
【図２】  本願発明の気体流出防止手段を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明の実施例を示した図であり、図２は、本願発明の気体流出防止手段を示した図である。
【実施例１】
【００１９】  図１に見られるように、１０は水素ガス供給装置であって、市販の水素ガスボンベを使用することが考えられる。  また、本願装置が稼動した時点では、製造した水素ガスを使用することも考えられる。【００２０】  所で、水素ガス供給装置１０からの水素ガスは、ガス供給配管１００と、流体の流量を測定する流量計２１５と、ガス供給配管１０１と、手動によって開閉の動作を行うガス供給開閉弁２０１と、ガス供給配管１０２を経由して、水素ガスを作り出す反応を行う反応タンク３０に送り込まれるようになっているのである。  そして、水素ガス供給装置１０には、水素ガスを供給する際に、必要とする濃度の水素ガスが確実に供給されているかどうかを確認する目的で、内部の濃度を測定する事が出来る水素ガス濃度計２０２を接続している。【００２１】  この場合、反応タンク３０には、固体粒子貯留装置２０より、必要な定まった量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかの小片や粉末にしたものを送り込むことが出来るようになっている。  更に、詳細に述べるならば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかの小片や粉末にしたものを、固体粒子投入口３０１から、固体粒子貯留配管１１１と、手動によって開閉の動作を行う固体粒子貯留開閉弁２０５と、固体粒子貯留配管１１２と、固体粒子貯留装置２０と、固体粒子投入配管１１３と、手動によって開閉の動作を行う固体粒子投入開閉弁２０４と、固体粒子投入配管１１４を経由して、反応タンク３０に送り込まれるようになっているのである。【００２２】  即ち、固体粒子貯留装置２０には、固体粒子投入口３０１から、必要な定まった量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかの小片や粉末にしたものを投入することで、それ等を貯留している。  そして、貯留した後には固体粒子投入開閉弁２０４を開放することによって反応タンク３０に貯留されたアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかの小片や粉末の投入を行うことが出来るのである。【００２３】  更に、反応タンク３０には、給水装置４０より水を滴下することが出来るようになっている。  即ち、水注入口３０４から送り込まれた水は、貯水配管１３１と、手動によって開閉の動作を行う貯水開閉弁２０９と、貯水配管１３２を経由して、給水装置４０に貯留されるようになっている。  そして、給水装置４０に貯留された水は、給水配管１３３と、手動によって開閉の動作を行う給水開閉弁２１０と、給水配管１３４を経由して反応タンク３０に滴下することが出来るようになっているのである。【００２４】  この場合、水を滴下するということは、粉末や固体を投入することに較べて、数量の管理を多量の場合でも少量の場合でも、際立って正確に行なうことが出来るということである。【００２５】  ここで、反応タンク３０に於いては、加熱冷却手段５０によって内部を必要とする温度に加熱したり冷却することが可能となっている。  尚、この加熱冷却手段５０を設置する場所に関しては、図１に於いては、反応タンク３０の周囲に位置させているが、この場所に限定される必要はなく、給水配管１３３、１３４や、給水装置４０に位置させ��も構わない。  特に、反応タンク３０に位置させた場合には、反応を行なった際に発生する熱を冷却するのに非常に有効であるとも言えるし、発生した熱を加熱に使用するということも考えられる。【００２６】  そして、加熱冷却手段５０に関しては、具体的にその内容を図示していないが、一つの例として、ニクロム線を構成した加熱手段と、フレオンガス等の各種冷媒を使用した冷却手段を、両者混合したような装置や、温水や冷水の両方を通るようにした配管を外側に位置させた装置等が考えられる。  また、冷却が円滑に行なうことが出来るように、即ち放熱が円滑に成されるように、加熱冷却手段５０そのものに、また加熱冷却手段５０を位置させた周囲にフィンを付加するのも有効な手段である。【００２７】  従って、反応タンク３０では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと水を反応させて水素ガスを作り出すのであるが、その為に反応タンク３０には固体粒子貯留装置２０と給水装置４０の両者を接続していて、反応に必要とする物質を供給可能としているのである。  また、反応に際して、必要に応じて熱水や常温水や冷水を使用する必要性から、必要とする温度の水に加熱することが可能なように加熱冷却手段５０を設置しているのである。【００２８】  更に、反応に際して、その反応を水と反応させる際に水素ガスの中で行うことによって、少しでも純度の高い水素ガスを製造することを可能にしているのである。  また、給水装置４０から反応タンク３０内に水を満水になるように注入し、その後水素ガス供給装置１０から反応タンク３０に一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、それによって最終的に水素ガスを作り出す空間を概ね確定し、それによって水素ガスの圧力を制御可能にしているのである。  そして、水素ガスを製造するのに際して、必要に応じて圧力の高い水素ガスを製造することも可能であり、その際水素吸蔵合金に吸蔵させることも容易であると言える。【００２９】  尚、反応タンク３０には、このような反応を円滑に行うことが容易に出来るように、特に水素ガスを注入するのに際して、反応タンク３０内の空気を排出することが出来るように、気体排出口３０３に通じる管路をその上部に形成している。  即ち、反応タンク３０の上部から、気体排出配管１２１と、手動によって開閉の動作を行う気体排出開閉弁２０６と、気体排出配管１２２を経由させて、気体排出口３０３に接続するように形成されている。  また、反応が確実にされているかを確認する意味で、内部の圧力を測定出来るようにした圧力計２０３を接続している。【００３０】  更に、底部に沈殿したりした不要滓を取り出すための、不要滓取出口３０２に通じる管路を、反応タンク３０の底部に、不用滓取出配管１１５と、手動によって開閉の動作を行う不用滓取出開閉弁２０７と、不用滓取出配管１１６を経由させて、不用滓取出口３０２に接続するように形成されている。【００３１】  しかしながら、これまで述べたような配慮を行ったとしても、本願発明の装置を作動させるのに際して反応タンク３０内に給水装置４０より水を送り込んで満水にしようとすると、ガス供給配管１０２と、圧力計２０３と、給水配管１３４と、固体粒子投入配管１１４と、水素ガス配管１０３と、気体排出配管１２１と、不用滓取出配管１１５の合計七個所の配管部には、空気が残留する可能性は残る。【００３２】  そこで、圧力計２０３に於いては、圧力計２０３と反応タンク３０を接続する配管を太く短くし、更に接続する配管の圧力計２０３側の接続部を反応タンク３０側の接続部より少し低くして空気が残留しにくくする。  また、給水配管１３４に於いては、配管を太く短くしながら、給水の速度を、特に満水に近付いた最終段階で供給する給水の速度を遅くして水の中に気泡が発生しにくいようにすることで対応が可能となるのである。  更に、気体排出配管１２１に於いては、配管を太く短くしながら、気体排出開閉弁２０６側を水平にするのではなく、高くなるように傾斜を付けたり、水平部を無くして垂直部だけにすることも考えられる。  加えて、不用滓取出配管１１５に於いては、配管を太く短くすることで、空気が残留しにくくする事が可能となるのである。【００３３】  一方、ガス供給配管１０２と、固体粒子投入配管１１４と、水素ガス配管１０３に関しても、配管を太く短くすることで空気の残留に対応することが可能であるとも言えるが、各配管の反応タンク３０と接続している反対側の端部ぎりぎりの位置に、手動式の開閉弁を位置させることによって残留気体排出手段２２１、２２２、２２３として設置することも一つの方法である。  尚、これ等の残留気体排出手段２２１、２２２、２２３の使用法としては、反応タンク３０内が満水になったと思われる段階で、そのまま給水を行いながら残留気体排出手段２２１、２２２、２２３である開閉弁を手動によってほんの少しだけ開放し、それによって開閉弁の近くに滞留している空気や気泡を排出しようとするのである。【００３４】  この場合、これまでの説明では開閉弁を使用した残留気体排出手段２２１、２２２、２２３に関しては、三箇所の配管に位置させることで述べているが、三箇所以上でも、二箇所でも、一箇所でも、設置しないということも考えられる。  但し、空気が水より軽いという関係から、空気が反応タンク３０の上部に滞留することになり、この二箇所の残留気体排出手段２２２、２２３の設置に関しては、特に有効であるという事が出来る。  また、残留気体排出手段２２１に関しては、図１に見られるようにガス供給配管１０２が水平に位置している場合には、開閉弁を使用するのでは無く、圧力計２０３と同じ発想で対応することでも充分であると言える。  当然のことながら、ガス供給配管１０２を反応タンク３０の上部に接続するという事も考えられる。  また、ガス供給配管１０２と、圧力計２０３と、給水配管１３４と、固体粒子投入配管１１４と、水素ガス配管１０３と、気体排出配管１２１と、不用滓取出配管１１５の合計七個所の配管部を、全部または一部を削除するということも考えられる。【００３５】  尚、残留気体排出手段に関しては、開閉弁だけに限定されるものではなく、配管の太さや長さや傾斜・・・等、時には七箇所の一部または全ての個所の配管を削除することも含めて、残留空気や気泡を排出する事を意図した技術であれば、その他の技術も含まれる。従って、前述の七個所の配管部の全てに、残留気体排出手段を配慮しているとも言えるのである。【００３６】  ところで、本願発明の装置を作動させるのに際して、反応タンク３０内に給水装置４０より水を送り込んで満水にし、水素ガス供給装置１０から反応タンク３０内に一定量の水素ガスを送り込んだ後に、固体粒子貯留装置２０から固体粒子投入開閉弁２０４を開放してアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかを送り込むのであるが、その際に固体粒子貯留装置２０の側に水素ガスが流出するという課題が有った。そこで、固体粒子貯留装置２０にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかを貯留した時点で、固体粒子貯留装置２０内を反応タンク３０内と同一の水素ガスの雰囲気にして、同一の圧力で管理することが可能としたことで課題に対応したのである。【００３７】  即ち、固体粒子貯留装置２０に水素ガスを送り込む事が出来るように、水素ガス濃度計２３１を接続した水素ガス供給装置２３０から、ガス供給配管２３２と、手動によって開閉の動作を行うガス供給開閉弁２３３と、ガス供給配管２３４を経由して、固体粒子貯留装置２０に接続するようになっているのである。  同時に、固体粒子貯留装置２０には、内部の状態を把握して管理することが可能なように、圧力計２３５を接続しているのである。  当然、内部の空気を排出する目的で、固体粒子貯留装置２０に接続して、気体排出配管２３６と、手動によって開閉の動作を行う気体排出開閉弁２３７と、気体排出配管２３８を経由して、気体排出口２３９に至るように形成しているのである。  この場合、空気の排出をより完全なものとする為に、固体粒子貯留装置２０に真空ポンプを接続し、真空ポンプによって空気を完全に排出して後に、水素ガスを送り込むという方法も、別の手段として考えられる。【００３８】  別の言い方で述べると、固体粒子貯留装置２０から反応タンク３０内にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかを投入する際に、固体粒子貯留装置２０の側に水素ガスが流出するのを防止する目的で、気体流出防止手段２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９を構成しているとも言えるのである。  尚、気体流出防止手段に関しては、前述の技術に限定する必要は無く、固体粒子貯留装置２０にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかを貯留し、その後固体粒子貯留装置２０内を真空にした状態で固体粒子投入開閉弁２０４を開放してアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかを投入し、固体粒子貯留装置２０内も反応タンク３０内と同じに水素ガスを流入させる方式も考えられる。【００３９】  これまで説明したように、反応タンク３０で作り出された水素ガスは、水素吸蔵合金を内蔵した水素貯蔵容器７０に水素ガスだけを貯留することが可能となっている。  更に、詳細に述べるならば、反応タンク３０から、水素ガス配管１０３と、手動によって開閉の動作を行う水素ガス開閉弁２０８と、水素ガス配管１０４と、水素ガスを必要とする圧力に減圧することが出来る減圧弁２１１と、水素ガス配管１０５を経由して、水素貯蔵容器７０に一定の圧力を持った水素ガスを送り込むことが出来るようになっていて、水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させることが可能となっているのである。【００４０】  この場合、水素貯蔵容器７０からは、水素ガス放出管１４１と、手動によって開閉の動作を行う水素ガス放出開閉弁２１２と、水素ガス放出管１４２を経由させることで、ある時には吸蔵出来なかった水素ガスを使用することが可能となっていて、別の時には水素ガス放出管１４２の端部に位置させた別の水素吸蔵合金を含む水素貯蔵容器によって吸蔵または貯蔵した水素ガスを使用することが可能となっているのである。【００４１】  一方、水素貯蔵容器７０に関しては、水素吸蔵合金の場合には、吸蔵する時には熱を発生するし、吸蔵した水素ガスを使用する際には加熱する必要が有るので、冷却と加熱の両方の目的を容易にかなえる為に、一つの例として水素吸蔵合金の入った長いチューブ型容器を使用する中で、フィンを形成するようなことで熱の移動を容易にすることも考えられる。  従って、水素貯蔵容器７０には、必要に応じて周囲に温風や冷風を送ったり、外周に蛇管を位置させて温水や冷水を水素貯蔵容器７０の周囲に送ったりすることも考えられる。【００４２】  また、本願発明装置の水素貯蔵容器７０に関しては、図１を含めて水素を吸蔵させる水素吸蔵合金を主体に記載している。  しかし、当然のことながら水素を吸蔵した後に水素貯蔵容器７０を水素ガス配管１０５から分離して吸蔵した水素ガスを使用することは可能であり、その際に配管を分離しても水素貯蔵容器７０より水素ガスが排出しないように配慮した、継手や開閉弁を配設する等の工夫はされていると考えて良い。  また、水素貯蔵容器７０に関しては、水素吸蔵合金を使用するのでは無く、水素ボンベを使用するということも考えられる。【００４３】  ところで、これまでの記載では各種の開閉弁２０１、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１２に関しては、全て手動によって開閉の動作を行うように述べているが、一部または全てを、全自動によってまたは半自動によって開閉することも可能である。【００４４】  本発明による、水素ガスの製造装置および製造方法は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。【００４５】  先ず、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと水を反応させることで水素ガスを作り出すのに際しての反応式と、反応に際して一般的に言われている内容を示す。【００４６】  この場合、アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの全てが、常温の水と反応して水素を発生し、水酸化物になる。  特に、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓに関しては、激しく反応する。  従って、反応に際してはかなりの熱を発生すると言える。  尚、一つの例としてＮａと水が反応する場合には、〔数１〕に見られるような形で水素ガスを発生するのである。【００４７】  また、アルカリ土類金属としては、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの全てが、冷水と反応して水素を発生し、水酸化物になる。  尚、一つの例としてＣａと水が反応する場合には、〔数２〕に見られるような形で水素ガスを発生する。【００４８】  更に、Ｍｇは、熱水と反応して水素を発生し、水酸化物になる。  尚、Ｍｇと水が反応する場合には、��数３〕に見られるような形で水素ガスを発生する。【００４９】
【数１】
2014136674.tif 000003
【００５０】
【数２】
2014136674.tif 000004
【００５１】
【数３】
2014136674.tif 000005
【００５２】  例えば、〔数１〕の反応式に関して具体的に述べると、３６ｇの水が、即ち３６ｃｃの水が、４６ｇのナトリウムと反応することで、１モルの、即ち２２４００ｃｃの水素ガスが発生することになる。  この場合、本願発明に於いては、反応タンク３０を給水装置４０より水を供給して満水にした状態で、水素ガス供給装置１０より一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出するのである。  従って、この一定量の水素ガスの空間部と水で満たされた反応タンク３０に、固体粒子貯留装置２０よりナトリウムを投入することで反応すると、結果として反応した水の容積の部分が空間として形成されることで空間部に加わり、発生した水酸化ナトリウムは水に溶解し、最終的に水素ガスの存在する一定量の空間部に反応した水の容積の部分の空間部が加わることで全空間部を形成し、その全空間部に発生した水素ガスが加わることになるのである。【００５３】  即ち、概略の状態を述べると、水素ガスの存在する一定量の空間部を２２４０ｃｃとすると、４．６ｇのナトリウムを投入すると反応によって２２４０ｃｃの水素ガスが発生し、同時に反応によって３．６ｃｃの水が減少することで２２４３．６ｃｃの全空間部を形成し、それによって既に存在している水素ガスと合わせて、約二倍の圧力の水素ガスが貯留されることになるのである。【００５４】  そして、一定量の水素ガスを送り込むことによって発生する空間の容積が狭ければ狭いほど、高圧の水素ガスとなるのである。  尚、この事は、〔数２〕や〔数３〕に於いても同じことが言えるし、他の物質に於いても具体的に反応式を記載してはいないが、類似の様なことは言える。  しかしながら、金属の種類によっては、金属の表面に何等かの膜等が出来ることによって全量反応しない場合も有り、その場合には残った金属の容積が、全空間部に影響を与えるのである。  また、金属の種類によっては、水酸化物は水に一部しか、または全く溶解しない場合も有り得るので、その場合には全空間部が減少するものとして配慮しなければならない。【００５５】  ここで、本願発明についての具体的な動作を述べるが、反応開始の準備段階として、固体粒子貯留装置２０に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかの物質を、必要とする所定量を準備し、その物質と反応するのに必要な水を給水装置４０に準備する。  当然のことながら、水素ガス供給装置１０からは、ガス供給開閉弁２０１の所まで、必要とする純度の水素ガスが送り込むことが出来る状態になっていると考えても良い。【００５６】  更に、先ずガス供給開閉弁２０１と固体粒子投入開閉弁２０４と水素ガス開閉弁２０８と給水開閉弁２１０と不用滓取出開閉弁２０７と残留気体排出手段２２１、２２２、２２３を閉鎖した状態にして、また気体排出開閉弁２０６を開放した状態にして、次に給水開閉弁２１０を開放することで、水を反応タンク３０に送り込む事を開始する。  その際、当然のことながら反応タンク３０の中の空気は、気体排出口３０３より排出されることになる。【００５７】  その様な状況の中で、気体排出口３０３より水が排出される状況を確認した時点で、気体排出開閉弁２０６を閉鎖する。  一方、個々に��留気体排出手段２２１、２２２、２２３をほんの少しだけ開放しながら気泡の排出が終了して水の排出だけになった事を確認したら、個々に残留気体排出手段２２１、２２２、２２３を閉鎖していく。  そして、給水開閉弁２１０を閉鎖する。【００５８】  次に、ガス供給開閉弁２０１と気体排出開閉弁２０６の順序で開放することで、水素ガスを反応タンク３０の中に送り込む。  そして、気体排出口３０３より排出される水の量を測定することで、反応タンク３０の中に一定量の水素ガスが送られていることを確認することが出来るのである。  そこで、ガス供給開閉弁２０１を閉鎖して、そして気体排出開閉弁２０６を閉鎖する。  尚、流量計２１５でも反応タンク３０の中に送り込まれた水素ガスの量を測定することが出来る。【００５９】  更に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかの物質を貯留している固体粒子貯留装置２０に於いては、固体粒子投入開閉弁２０４に加えて固体粒子貯留開閉弁２０５と気体排出開閉弁２３７を閉鎖した状態で、その上でガス供給開閉弁２３３を開放しながら水素ガス供給装置２３０から固体粒子貯留装置２０に水素ガスを送り込む。  その後、気体排出開閉弁２３７を何度か開閉することによって、最終的には固体粒子貯留装置２０内を純度の高い水素ガスで満たすことが出来るようになるのである。  その際には、固体粒子貯留装置２０内の圧力を、反応タンク３０内の圧力と一致させる事が大切な事である。【００６０】  最後に、ガス供給開閉弁２３３と気体排出開閉弁２３７を閉鎖した状態で、固体粒子投入開閉弁２０４を開放してアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの中の何れかの物質を反応タンク３０の中に全量投入し、その上で固体粒子投入開閉弁２０４を閉鎖する。  そこで、反応タンク３０内で、水素ガスを作り出す反応が成されるのである。【００６１】  一方、反応が終結した時点で発生した水素ガスは、水素ガス開閉弁２０８を開放することで、水素貯蔵装置７０に貯蔵する事が可能となっている。  但し、本願発明に於いては、水素ガスを水素貯蔵装置７０に送り込まないで、反応タンク３０から直接使用するという事も可能である。  尚、直接使用する際には、各開閉弁の反応タンク３０から遠い部分の継手部で離脱させることで、反応タンク３０を水素貯蔵装置として運搬可能に使用することも可能である。  ここで、水素貯蔵装置７０が水素吸蔵合金を使用している場合には、水素ガスを吸蔵させ貯留するのに際しては、発熱をするので冷却の対応をするのも大切な考え方の一つであるし、加熱することによって吸蔵された水素ガスを使用する事が出来るのである。【００６２】  尚、反応タンク３０内の反応によって発生した水素ガスは、水素貯蔵装置７０に送り込んで貯蔵するか、または反応タンク３０より直接使用することが考えられるが、空の状態になった場合には、再度水素ガスを発生させる必要が出て来る。  その場合には、先ず反応タンク３０内の水を中心とする物質を不用滓取出開閉弁２０７を開放することで排出し、次に反応タンク３０内を水によって洗浄し、その上で当初の反応開始の準備段階からの動作を、再度繰り返すと良い。
【実施例２】
【００６３】  図１に見られるように、実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１では、水素ガス供給装置１０と、それに接続していた水素ガス濃度計２０２と、水素ガス供給装置２３０と、それに接続していた水素ガス濃度計２３１を配設していたのに対して、実施例２では、不活性ガス供給装置１０Ａと、それに接続していた窒素ガス濃度計２０２Ａと、不活性ガス供給装置２３０Ａと、それに接続していた窒素ガス濃度計２３１Ａを配設していることである。  即ち、実施例１に於いては、水素ガスを作り出すのに水素ガスの雰囲気の中で反応させるのに対して、実施例２に於いては、窒素ガスを含む不活性ガスの雰囲気の中で反応させようとしていることである。【００６４】  そして、不活性ガス供給装置１０Ａとしては、窒素や、ヘリウムや、ネオンや、アルゴンや、クリプトンや、キセノンや、ラドンの、窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスを充填した高圧ボンベや、圧縮空気から膜分離方式またはＰＳＡ方式によって作り出す窒素ガスの製造装置が考えられる。  但し、窒素ガスの製造装置に関しては、膜分離方式またはＰＳＡ方式に限定する必要はなく、空気を冷却して分離する深冷分離方式等も考えられる。【００６５】  ところで、ＰＳＡ方式は、Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ、の略称を意味していて、圧縮空気を活性炭の一種である吸着材に通し、高圧力下で特定のガスを吸着し、低圧力下で特定のガスを吐き出す、という吸着材の特性を利用して、圧縮空気から酸素等を吸着することで窒素を分離する方式である。  この場合、ヒートレス・ドライヤと同様の原理をもっていて、装置は２筒式で膜分離式よりも大型となり、電磁弁などのメンテナンス負荷もかかる。  尚、窒素純度で見た場合には通常９９〜９９．９９９９％程度であった。【００６６】  一方、膜分離方式は、圧縮空気を中空糸状の高分子膜である中空糸膜内に送り込んで、圧縮空気に含まれている各ガス成分の膜への透過量の差を利用して窒素を分離する方式である。  この場合、ＰＳＡ方式よりも小型でメンテナンス負荷も小さい反面、窒素純度で見た場合には９５〜９９．９％程度であるため、高純度のニーズには適しなかった。【００６７】  尚、中空糸膜は、ポリエステル製で何千ものストロー状の中空糸が束ねられたものより形成され、中空糸の内部に圧縮空気を通すことで、それぞれのガスが固有に持っている中空糸の膜の透過スピードの違いを利用し、空気中に最も多く含まれている窒素ガスを残存させている。【００６８】  そして、圧縮空気を構成しているガスが中空糸の膜を透過するスピードとしては、速く放出するガスと放出しにくいガスがあり、残ったガスが窒素ガスということになるのである。  特に、中空糸の膜がポリエステル製の場合には、水蒸気が一番透過しやすく、以下水素やヘリウムが続き、更に炭酸ガスと一酸化炭素が続き、最後に酸素とアルゴンと窒素が一番透過しにくく、その中でも窒素ガスが一番透過しにくいガスということで残存するのである。【００６９】  ここで、温度が変化しない場合には、圧縮空気の圧力と時間、即ち流量によって、発生する窒素ガスの純度は左右される。  尚、中空糸の膜としては、ポリエステルの他に、ポリオレフィンやポリプ���ピレン等の樹脂も考えられる。【００７０】  一方、不活性ガス供給装置１０Ａからの窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスは、実施例１の水素ガスの場合と同じく、水素ガスを作り出す反応を行う反応タンク３０に送り込まれるようになっているのである。  そして、不活性ガス供給装置１０Ａには、窒素ガスを供給した場合に、窒素ガスの供給が確実にされているかどうかを確認する意味で内部の濃度を測定出来る窒素ガス濃度計２０２Ａを接続している。【００７１】  同様に、不活性ガス供給装置２３０Ａからの窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスは、実施例１の水素ガスの場合と同じく、窒素ガスを含む不活性ガスガスの何れかのガスを、必要な定まった量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを貯留している固体粒子貯留装置２０に送り込まれるようになっているのである。
そして、不活性ガス供給装置２３０Ａには、窒素ガスを供給した場合に、窒素ガスの供給が確実にされているかどうかを確認する意味で内部の濃度を測定出来る窒素ガス濃度計２３１Ａを接続している。【００７２】  尚、窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスが窒素ガスで有る場合には、不活性ガス供給装置１０Ａに接続している窒素ガス濃度計２０２Ａによって窒素ガスの濃度を測定することで、窒素ガスの純度が完全であるかを判断することが出来る。  また、不活性ガスで有る場合でも、酸素ガスの濃度を測定することで、不活性ガスの純度が完全であるかを目安として判断をすることは出来る。【００７３】  ところで、実施例２の本願発明装置の構成としては、これまで述べてきた構成以外は、残留気体排出手段２２１、２２２、２２３や気体流出防止手段２３０Ａ、２３１Ａ、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９を含めて、実施例１と同じ内容になるので省略する。【００７４】  本発明による、水素ガスの製造装置および製造方法は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。【００７５】  この場合、実施例２が実施例１と異なる点は、反応に先立って反応タンク３０内に水素ガスを送り込む代わりに、窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスを送り込むことである。  従って、実施例１と大きく異なる点は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出すのに際し、先ず給水装置４０から反応タンク３０内に水を満水になるように注入し、次に不活性ガス供給装置１０Ａから反応タンク３０に一定量の窒素ガスを含む不活性ガスの何れかを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に固体粒子貯留装置２０から反応タンク３０にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ反応タンク３０内に水素ガスを中心とする気体を作り出していたのである。【００７６】  尚、実施例１の水素ガスの代わりに、実施例２の場合には窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスを使用することによって、固体粒子貯留装置２０に存在している固体粒子と反応タンク３０に存在している水との間に窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスの緩衝部が存在することになり、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを反応タンク３０に投入した際に、反応タンク３０内の水が固体粒子貯留装置２０に侵入し難くなり、この場合水素ガスも効果は見られるのであるが、更に水素ガスに較べて格段に安全性が向上すると言うことが出来るのである。【００７７】  ここで、反応に際して、その反応を水と反応させる際に窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスの雰囲気の中で行うことによって、少しでも安全性を確保することが出来るのであるが、その反面作り出されたガスは、水素ガスと窒素ガスを含む不活性ガスの何れかのガスとの混合ガスとなる。  しかしながら、圧力を高くすることが出来るということもあって、水素ガスだけを水素吸蔵合金に吸蔵させることも容易であり、また水素ガスとして使用する場合に、状況によっては全く問題の無い状態で使用することが出来る水素ガスを中心とする混合ガスを開発したとも言えるのである。  更に、混合ガス自体も水素ガスと窒素ガスを含む不活性ガスの混合ガスであるので、そのまま直接使用することも可能であり、特に窒素ガスを含む不活性ガスの割合が少なければ少ないほど、使用の可能性は拡大されるものと思う。
【産業上の利用可能性】
【００７８】  この発明は、水素ガスの製造装置および製造方法に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかと所定の温度の水を反応させて水素ガスを作り出す密閉され外部と完全に遮断された反応タンクに、水を滴下することが出来る給水装置を接続し、また水素ガスを供給することが出来る水素ガス供給装置を流量計を経由して接続し、更にアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを落下可能に貯留した固体粒子貯留装置を接続し、先ず給水装置から反応タンク内に水を満水になるように注入し、次に水素ガス供給装置から反応タンクに一定量の水素ガスを送り込むことによって一部の一定量の水を排出し、最後に固体粒子貯留装置から反応タンクにアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはマグネシュウムの何れかを送り込むことによって、反応を開始させ反応タンク内に水素ガスを作り出すことによって、水素製造装置と水素貯蔵容器と水素精製装置と水素運搬装置を提供する技術について述べたものである。
【符号の説明】
【００７９】１０・・・・・・水素ガス供給装置
１０Ａ・・・・・不活性ガス供給装置
２０・・・・・・固体粒子貯留装置
３０・・・・・・反応タンク
４０・・・・・・給水装置
５０・・・・・・加熱冷却手段
７０・・・・・・水素貯蔵容器
１００・・・・・ガス供給配管
１０１・・・・・ガス供給配管
１０２・・・・・ガス供給配管
１０３・・・・・水素ガス配管
１０４・・・・・水素ガス配管
１０５・・・・・水素ガス配管
１１１・・・・・固体粒子貯留配管
１１２・・・・・固体粒子貯留配管
１１３・・・・・固体粒子投入配管
１１４・・・・・固体粒子投入配管
１１５・・・・・不用滓取出配管
１１６・・・・・不用滓取出配管
１２１・・・・・気体排出配管
１２２・・・・・気体排出配管
１３１・・・・・貯水配管
１３２・・・・・貯水配管
１３３・・・・・給水配管
１３４・・・・・給水配管
１４１・・・・・水素ガス放出管
１４２・・・・・水素ガス放出管
２０１・・・・・ガス供給開閉弁
２０２・・・・・水素ガス濃度計
２０２Ａ・・・・窒素ガス濃度計
２０３・・・・・圧力計
２０４・・・・・固体粒子投入開閉弁
２０５・・・・・固体粒子貯留開閉弁
２０６・・・・・気体排出開閉弁
２０７・・・・・不用滓取出開閉弁
２０８・・・・・水素ガス開閉弁
２０９・・・・・貯水開閉弁
２１０・・・・・給水開閉弁
２１１・・・・・減圧弁
２１２・・・・・水素ガス放出開閉弁
２１５・・・・・流量計
２２１・・・・・残留気体排出手段
２２２・・・・・残留気体排出手段
２２３・・・・・残留気体排出手段
２３０・・・・・水素ガス供給装置（気体流出防止手段）
２３０Ａ・・・・不活性ガス供給装置（気体流出防止手段）
２３１・・・・・水素ガス濃度計（気体流出防止手段）
２３１Ａ・・・・窒素ガス濃度計（気体流出防止手段）
２３２・・・・・ガス供給配管（気体流出防止手段）
２３３・・・・・ガス供給開閉弁（気体流出防止手段）
２３４・・・・・ガス供給配管（気体流出防止手段）
２３５・・・・・圧力計（気体流出防止手段）
２３６・・・・・気体排出配管（気体流出防止手段）
２３７・・・・・気体排出開閉弁（気体流出防止手段）
２３８・・・・・気体排出配管（気体流出防止手段）
２３９・・・・・気体排出口（気体流出防止手段）
３０１・・・・・固体粒子投入口
３０２・・・・・不用滓取出口
３０３・・・・・気体排出口
３０４・・・・・水注入口
【図１】
2014136674.tif 000006
【図２】
2014136674.tif 000007