(57)【要約】【課題】水から水素を採集するための水素発生装置の水又は水蒸気供給装置を安価で小型のものとする。【解決手段】多数の反応セル２を水素発生装置Ｍの加熱釜１に水平方向に多数個設置し、この多数の反応セル２をグループ毎に区分けし、このグループの各反応セル２に分岐体１３を複数段設け、この最終段と各反応セル２間に逆止弁２０を設置し、一つのチュービングポンプ１２からの水、又は蒸気圧力調整器４１からの水蒸気を均等に安価に各反応セル２０に送ることができる。【選択図】図１
2014028712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応剤を収納した反応セルを複数設置し、この各反応セルに所定量の水を供給して各反応セル内に水素を発生させるようにした水素発生装置の水供給装置であって、この水供給装置は、水を貯留しておくための水タンクと、この水タンクからの水を一定圧で送り出す少なくとも１つのポンプと、前記ポンプから送り出された水を分岐する少なくとも１つの分岐体と、この分岐体を出た水が逆流しないように、前記反応セルの水入口と分岐体間に設置した逆止弁とを備えた水素発生装置の水供給装置。
【請求項２】
反応剤を収納した反応セルを複数設置し、この各反応セルに所定量の水蒸気を供給して各反応セル内に水素を発生させるようにした水素発生装置の水蒸気供給装置であって、この水蒸気供給装置は、水蒸気を発生させるための水蒸気発生装置と、この水蒸気発生装置からの水蒸気の圧力を調整するための水蒸気圧調整装置と、この水蒸気圧調整装置から送り出される水蒸気を分岐送給するための少なくとも一つの分岐体と、この分岐体を出た水蒸気が逆流しないように分岐体と水入口間に設置した逆止弁とを備えた水素発生装置の水蒸気供給装置。
【請求項３】
前記分岐体は２又をなし、第一段目に一個、二段目に二個設け、この二段目の分岐体とこれら二段目の分岐体に接続される４個の反応セル間に逆止弁が各々設けられる請求項１又は２記載の水素発生装置の水又は水蒸気供給装置。
【請求項４】
前記水蒸気供給装置は、各反応セル内に水蒸気を供給する第１水蒸気系路に加えて、各反応セルをその外周面から加熱するための第２水蒸気系路を有し、この第２水蒸気系路は、水蒸気発生装置により発生した水蒸気を過熱水蒸気とする過熱水蒸気発生装置と、前記各反応セルの外周面に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給体とを備えている請求項２記載の水素発生装置の水蒸気供給装置。
【請求項５】
前記水素発生装置は、水平方向の同一高さ位置に複数の反応セルが配置されて一つの組をなし、この一つの組に同一のポンプから水が供給される請求項１記載の水供給装置。
【請求項６】
前記反応セルの水又は水蒸気入口に対応して反応セル内には、ニッケル材からなる水又は水蒸気受けが設置されてなる請求項１又は２記載の水蒸気発生装置の水又は水蒸気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水から水素を採集する水素発生装置の反応セルに水又は水蒸気を供給する水素発生装置の水又は水蒸気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本件出願人は、ステンレス製の円筒状反応セル内にＮａＯＨ又はＫＯＨのようなアルカリ金属水酸化物の反応剤を収納し、この反応セルを複数個加熱釜内に設置し、前記反応セルの一端部に水又は水蒸気を供給し、反応セル内で水蒸気と、反応剤が溶融してその表面から飛散する微細粒子とをステンレス成分雰囲気内で反応せしめ、反応セルの他端部から発生した水素ガスを発生せしめるようにした水素発生装置を開示している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２０１２−１１８６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の水素発生装置には、多数の反応セルが設けられ、各セルには、反応を安定させるために一定量の水又は水蒸気が送給される必要があるが、各セル毎にチュービングポンプを設け、各セル毎に独立に水又は水蒸気供給系路を設けると、水素発生装置が著しく高価なものとなるばかりでなく、チュービングポンプの設置場所が広くなり装置が大型化する。また、各反応セル内のセル内圧力が不規則に変動するので、一つのチュービングポンプで多くの反応セルに水又は水蒸気を供給しようとすると、チュービングポンプから各セルの水又は水蒸気入口間の送給パイプに逆流が生じてスムースな送給が不可能であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明は反応剤を収納した反応セルを複数設置し、この各反応セルに所定量の水を供給して各反応セル内に水素を発生させるようにした水素発生装置の水供給装置であって、この水供給装置は、水を貯留しておくための水タンクと、この水タンクからの水を一定圧で送り出す少なくとも１つのポンプと、前記ポンプから送り出された水を分岐する少なくとも１つの分岐体と、この分岐体を出た水が逆流しないように、前記反応セルの水入口と分岐体間に設置した逆止弁とを備えた。また、本発明は反応剤を収納した反応セルを複数設置し、この各反応セルに所定量の水蒸気を供給して各反応セル内に水素を発生させるようにした水素発生装置の水蒸気供給装置であって、この水蒸気供給装置は、水蒸気を発生させるための水蒸気発生装置と、この水蒸気発生装置からの水蒸気の圧力を調整するための水蒸気圧調整装置と、この水蒸気圧調整装置から送り出される水蒸気を分岐送給するための少なくとも一つの分岐体と、この分岐体を出た水蒸気が逆流しないように分岐体と水入口間に設置した逆止弁とを備えた。また、前記分岐体は２又をなし、第一段目に一個、二段目に二個設け、この二段目の分岐体とこれら二段目の分岐体に接続される４個の反応セル間に逆止弁が各々設けられる事が好ましい。更に、また、前記水蒸気供給装置は、各反応セル内に水蒸気を供給する第１水蒸気系路に加えて、各反応セルをその外周面から加熱するための第２水蒸気系路を有し、この第２水蒸気系路は、水蒸気発生装置により発生した水蒸気を過熱水蒸気とする過熱水蒸気発生装置と、前記各反応セルの外周面に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給体とを備えていることが好ましい。更に、また、前記水素発生装置は、水平方向の同一高さ位置に複数の反応セルが配置されて一つの組をなし、この一つの組に同一のポンプから水が供給されることが好ましい。更に、また、前記反応セルの水又は水蒸気入口に対応して反応セル内には、ニッケル材からなる水又は水蒸気受けが設置されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
一つのポンプからの水又は水蒸気を分岐体を介して分岐せしめ、逆止弁により各セルの圧力変動に対処して逆流を防止すれば、一つのポンプで複数の反応セルに所定量の水又は水蒸気を送りこむことができ、これにより水素発生装置を小型で安価とすることができる。
【０００７】
また、偶数個の反応セルを一組とし、分岐体を２又分岐体とし、最終段の分岐体と各反応セルの入口間に逆止弁を設ければ、最終段からの水又は水蒸気の送り出し圧力が均等となり、しかも逆止弁により逆流を防止できるので、各反のセルへの水又は水蒸気供給量が均等となる。
【０００８】
更に、また、水蒸気供給装置の場合、発生した水蒸気を過熱水蒸気とするとともに、この過熱水蒸気の一部を各反応セル内に分岐体逆止弁を介して送るとともに、残部を過熱水蒸気供給体に送って多数の反応セルの外周面を加熱するようにすれば、水蒸気供給系路によって反応セルの加熱と反応セル内への水蒸気の供給とを同時に行うことができ、水素発生装置の効率よい作動が可能となる。
【０００９】
更に、また、一つのポンプから同一高さ位置の反応セルの各々に水又は水蒸気を送るようにすれば、重力による送給圧の変動を考慮する必要がなくなり平均的に水又は水蒸気を送ることが可能になる。
【００１０】
更に、また、水又は水蒸気供給装置の先端部品として水又は水蒸気を高温（３００〜６００℃）のニッケル材に衝突させれば、水蒸気の分解がより活発になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の水供給装置が組込まれる水素発生装置の斜視図である。
【図２】図１の水素発生装置の反応セル配置状態説明図である。
【図３】本発明の水供給装置の概略構成図である。
【図４】逆止弁の縦断面図である。
【図５】反応セルの水又は水蒸気入口の側面図である。
【図６】水蒸気供給装置の一部構成図である。
【図７】水蒸気供給装置の他の実施例を示す第１水蒸気系路と第２水蒸気系路との関係説明図である。
【図８】反応セル内に設けた水又は水蒸気受けの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１において、水から水素を発生せしめるための水素発生装置Ｍは、牛乳パック形の加熱釜１を備え、この加熱釜１の側面には、水平方向に多数の円筒形の反応セル２が多数段配置され、これら反応セル２の前面突出部２ａの上面には、水又は水蒸気供給装置３の先端部分が接続されている。前記反応セル２は、図２に示すように、偶数が好ましい。例えば、４本が水平方向に一組となり、ｇ１〜ｇ４グループの４組と、３本のセルからなるｇ５グループと２本のセルからなるｇ６グループと１本のセルからなるｇ７グループからなっている。前記加熱釜１の底面には、加熱装置としてのガスバーナ４が設けられ、ここでの熱風は、千鳥状に配設された各反応セル２の中央部を加熱しながら上昇して加熱釜１の上面に形成された排気筒５から外部に排出される。各反応セル２は、前面突出部２ａと、後面突出部２ｂと、加熱釜内１に位置する中央加熱部２ｃとからなり（図７参照）、各反応セル２内の加熱部２に対応して反応剤受け２ｄが収納され、この反応剤受け２ｄ内に反応剤としてのＮａＯＨ又はＫＯＨが収納され、反応剤が５００〜６００℃に加熱されたときに溶融して溶融塩をなし、その液面から微細粒子を飛散させて反応空間を形成し、この反応空間内に水受け３０を介して水又は水蒸気が供給される。こうして、水が分解して水素ガス(H2)が発生し、この水素ガスは、後面突出部２ｂに接続される水素管２ｅを介して採集される。なお、反応空間を区画するために後面突出部２ｂ内に閉塞筒２１が設けられている。
【００１４】
したがって、反応セル２内の水素発生に応じて圧力変動が生じ、しかも各セルの水の供給タイミングが同時ではないので、一組のグループ内のセルにおいてもセル内の圧力のアンバランスが存在する。なお、反応セル２の反応は水蒸気と反応剤との間で行われるが、反応セル２は５００℃以上に加熱されているので、水で供給してセル内で水蒸気としてもよく、予め水蒸気を生成して水蒸気を供給してもよい。水で供給すると送り量のコントロールは容易であるが蒸発時にセル内の熱が奪われるという欠点がある。これらの事情を考慮して、図３に示すような水供給装置３ａが提供される。
【００１５】
前記水供給装置３ａは、水を貯留しておくための水タンク１０及びバルブ１１を介して連なるチュービングポンプ１２を有し、このチュービングポンプ１２は、所定量の水を供給でき、前記チュービングポンプ１２には、第１段の２つの２又の分岐体１３が接続され、この分岐体１３の２又分岐路１３ａ、１３ａには、第３段の２つの分岐体１３がそれぞれ接続され、これら２つの分岐体１３の２又分岐路１３ａ、１３ａ、…１３ａには、４つの逆止弁２０、２０…２０が接続され、これら逆止弁２０の下流側に４本のセル２、２…２の水入口が接続される。各分岐体の２又分岐路１３ａ、１３ａに等しい水圧又は水蒸気圧が加わるようにするためには、最終段の分岐体１３に連なるセルの数は偶数が好ましい。
【００１６】
実験によれば、４本の反応セル２を一組として、１つのチュービングポンプ１２で水を送るのが好ましく、第１段、第２段に加えて第３段の７個の分岐体１３を設け、８本の反応セル２に対して均等に水をおくるには微調整を必要とした。また、水平方向に配置されている反応セルの４本を一つの組として一つのチュービングポンプ１２でコントロールするのが好ましい。段の異なる４本のセルを一組とすると、高さ位置が異なるため位置ポテンシャルが異なり、少量の水（例えば、５分間に２ｃｃ等）を均一に各セルに送ることが難しい。
【００１７】
すなわち、各分岐体１３の２又分岐路１３ａ、１３ｂには、分圧が等しくなるように、同一高さ位置の同一数のセル２が接続されることが好ましい。なお、各反応セル２の水入口の水供給管１５、１５…１５は、同一傾斜となるように設けられ（図５）、各反応セル２における前面突出部２ａは後面突出部２ｂよりも、やや高くなるように傾斜して設けられて少量の水でもセル内にスムースに送られるようになっており、反応セル２の傾斜は加熱釜１の底面に設けられたたねじ式脚１６、１６によって調節される。
【００１８】
前記逆止弁２０は、例えば、図４に示すように、ケーシング２１内の弁室２２内に弁本体２３を収納したものでよい。この弁本体２３は円錐体状の弁体２４を備え、この弁体２４を弁軸２５で支持し、この弁軸２５をコイルばね２６で弁体２４が弁口２７を防ぐ方向に付勢し、矢印Ａ方向のみの水の流れを許容し、Ｂ方向の流れを停止させるような構造を有するものである。また、逆止弁の構造は、図４に示したものに限定されない。
【００１９】
次に、水蒸気を供給するための水蒸気供給装置１０について説明する。
【００２０】
図３に示す水供給装置３ａの代りに設けられる水蒸気供給装置３ｂにおいては、水供給装置３ａの水タンク１０とチュービングポンプ１２の代りに、ボイラ等の水蒸気発生装置４０およびこれに接続される蒸気圧力調整器４１と圧力調整弁４２が設けられ、ここでコントロールされた水蒸気が、前記分岐体１３、逆止弁２０を介して各セル２に送られる（図６）。
【００２１】
なお、水蒸気供給装置３の他の実施例である図７に示す水蒸気供給装置３ｃは、反応セル２に生成した過熱水蒸気の一部を供給する第１水蒸気系路５０と残りの過熱水蒸気を各セル２の周面を加熱するために各セルに対応して設けられた過熱水蒸気供給体５２に送る第２水蒸気系路５１とを有している。これら両系路５０、５１は、ボイラ等の蒸気発生装置５３で発生した１００〜１２０℃の水蒸気を高周波誘導加熱によって５００℃以上に過熱するための過熱装置５４に接続されている。
【００２２】
前記両系路５０、５１は、分配装置５５によって適宜の過熱水蒸気の量に分配され、両系路５０、５１においては、適宜に図３に示すような分岐体１３が設けられ、過熱水蒸気が適宜分岐されるが、第２系路５１には、圧力変動が余り生じないので特に逆止弁は必要としない。
【００２３】
なお、水供給装置３ａおよび水蒸気供給装置３ｂ、３ｃの第１水蒸気系路５０は、各セル２の端部内に設けた水又は水蒸気受け３０において終端し、この水蒸気受け３０は樋形状をなして水又は水蒸気を受ける。水の場合には、ここで水が水蒸気とされる。この水蒸気受け３０をニッケル材で形成するか、又は、この水蒸気受け３０をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）で形成し、この中に小さなニッケル片を入れておくと、水蒸気受け３０に水又は水蒸気が当たると反応空間内での反応剤からなる微粒子と水蒸気との反応が活発となり水素収量が増大する。
【符号の説明】
【００２４】
１…加熱釜
２…反応セル
３ａ…水供給装置
３ｂ、３ｃ…水蒸気供給装置
４…ガスバーナ
１２…チュービングポンプ
１３…分岐体
２０…逆止弁
【図１】
2014028712.tif 000003
【図２】
2014028712.tif 000004
【図３】
2014028712.tif 000005
【図４】
2014028712.tif 000006
【図５】
2014028712.tif 000007
【図６】
2014028712.tif 000008
【図７】
2014028712.tif 000009
【図８】
2014028712.tif 000010