(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラッシュ水素製造用液体水素容器内に磁性体の上下動によって磁気冷凍サイクルを構成する磁気冷凍装置を設置し、これにより寒冷を発生した前記磁性体を前記スラッシュ水素製造用液体水素容器内の液体水素中に下降して浸漬し、その表面で凝縮生成された固体水素を削り落とすことによってスラッシュ水素を製造することを特徴とするスラッシュ水素製造方法。
【請求項２】
スラッシュ水素製造用液体水素容器と、同スラッシュ水素製造用液体水素容器内のガス領域に設置された補助寒冷用の円筒状液体水素容器と、同補助寒冷用の円筒状液体水素容器の下部に設置された円筒状ガイドと、前記補助寒冷用の円筒状液体水素容器及び円筒状ガイドの外周に沿って上下動可能に設置された円筒状磁性体と、同円筒状磁性体に磁場を与える超伝導マグネットと、前記円筒状ガイドの下部に前記スラッシュ水素製造用液体水素容器内の液体水素中に浸漬して設置され、前記円筒状磁性体内面に生成した固体水素を削る回転刃物とからなることを特徴とするスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置。
【請求項３】
前記補助寒冷用の円筒状液体水素容器の下部を伝熱面となし、同伝熱面を介して前記円筒状磁性体から熱を奪い、それを同補助寒冷用の円筒状液体水素容器内の液体水素の蒸発潜熱として排熱するように構成した請求項２記載のスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体水素と液体水素が混合しているスラッシュ水素の製造方法及びそれに使用される磁気冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スラッシュ水素は固体水素と液体水素がシャーベット状に混合したものであり、液体水素に比べて密度が大きく、保有する寒冷量が大きいことからスペースプレーンの燃料やエネルギーの輸送、貯蔵媒体として利用されようとしている。
【０００３】
従来スラッシュ水素の製造方法としては、液体ヘリウムを間欠的に減圧する方法（間欠減圧法）や極低温のヘリウムと熱交換して伝熱面に凝縮した固体水素をオーガと呼ばれる回転する錐状の刃物で削り落とす方法（ヘリウム冷凍法）などが提案されている。
【０００４】
図３により従来のヘリウム冷凍法によるスラッシュ水素製造装置を説明する。図３は従来のヘリウム冷凍法によるスラッシュ水素製造装置の断面図である。１は液体水素容器であり、２は液体水素、３は固体水素の粒、４は液体水素２と固体水素の粒３が混合したスラッシュ水素である。５は熱交換器であり、極低温のヘリウムガス６と液体水素２が熱交換し、伝熱面７に固体水素８が生成する。
【０００５】
９はオーガと呼ばれる錐状の刃物であり、駆動用モータ１０により回転し、伝熱面７に生成した固体水素８を削り落とす。１１は極低温ヘリウムの供給配管、１２は液体水素と熱交換した極低温ヘリウムの逃気管である。１３は極低温ヘリウム発生装置である。
【０００６】
１４は、液体水素容器１および極低温ヘリウム供給配管１１などへの侵入熱を低減するための断熱真空容器である。極低温ヘリウム発生装置１３で発生した極低温ヘリウム６は極低温ヘリウム供給配管１１を通って熱交換器５に供給され、液体水素２と熱交換して伝熱面７に固体水素８が生成する。
【０００７】
伝熱面７に生成した固体水素８はオーガ９が回転することによって削り落とされ、固体水素の粒３となって、液体水素容器１の下部へ落下しスラッシュ水素を形成する。以上のように極低温ヘリウムおよび原料となる液体水素をそれぞれ連続的に供給することにより、連続的にスラッシュ水素を製造する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来のスラッシュ水素製造装置では、スラッシュ水素を連続的に製造するためには極低温ヘリウムを連続的に供給する必要があり、極低温ヘリウムの発生に大きな動力を必要とすると共に極低温ヘリウム発生装置が必要なため、装置全体の大きさが大きくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、液体ヘリウムや極低温ヘリウムを用いることなく連続的にスラッシュ水素を製造可能なスラッシュ水素製造方法及びそのための安価でコンパクトなスラッシュ水素製造装置を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、スラッシュ水素製造用液体水素容器内に磁性体の上下動によって磁気冷凍サイクルを構成する磁気冷凍装置を設置し、寒冷を発生した前記磁性体を前記スラッシュ水素製造用液体水素容器内の液体水素中に下降して浸漬し、その表面で凝縮生成された固体水素を削り落とすことによってスラッシュ水素を製造するスラッシュ水素製造方法を提供する。
【００１１】
本発明のスラッシュ水素製造方法で採用する磁気冷凍装置においては、磁性体が超伝導マグネットの磁場空間から下降されるとその磁性体に引加される磁場が減少して磁性体の温度が下がる。こうして低温となった磁性体が液体水素中に入ることによって、磁性体表面に固体水素が生成するので、それをオーガ等により削り落とすことでスラッシュ水素が製造される。
【００１２】
また、本発明は前記課題を解決するため、スラッシュ水素製造用液体水素容器と、同スラッシュ水素製造用液体水素容器内のガス領域に設置された補助寒冷用の円筒状液体水素容器と、同補助寒冷用の円筒状液体水素容器の下部に設置された円筒状ガイドと、前記補助寒冷用の円筒状液体水素容器及び円筒状ガイドの外周に沿って上下動可能に設置された円筒状磁性体と、同円筒状磁性体に磁場を与える超伝導マグネットと、前記円筒状ガイドの下部に前記スラッシュ水素製造用液体水素容器内の液体水素中に浸漬して設置され、前記円筒状磁性体内面に生成した固体水素を削る回転刃物とからなるスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置を提供する。
【００１３】
本発明のスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置で用いる円筒状磁性体としては、例えば、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）やＤＡＧ（ディスプロシウム・アルミニウム・ガーネット）等がある。
【００１４】
また、本発明のこのスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置においては、前記した補助寒冷用の円筒状液体水素容器の下部を伝熱面となし、その伝熱面を介して前記円筒状磁性体から熱を奪い、それを同補助寒冷用の円筒状液体水素容器内の液体水素の蒸発潜熱として排熱するように構成するのが好ましい。
【００１５】
このように構成された本発明のスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置によれば、円筒状磁性体が上昇して超伝導マグネットにより発生した磁場空間に入り、磁性体に引加される磁場が増加すると磁性体が発熱するが、その発熱は補助寒冷用の円筒状液体水素容器内の液体水素の蒸発潜熱として磁性体から奪われる。
【００１６】
この後、円筒状磁性体を下降させると円筒状磁性体に引加される磁場が減少して円筒状磁性体の温度が下がり、低温となった円筒状磁性体がスラッシュ水素製造用液体水素容器内の液体水素中に入ることによって、円筒状磁性体表面に固体水素が生成するとともに、液体水素中に浸漬して設置されている回転刃物により該固体水素が削り落とされ、スラッシュ水素が製造される。
【００１７】
このように、本発明の磁気冷凍装置においては、極液体ヘリウムを用いることなく、連続的にスラッシュ水素を製造可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるスラッシュ水素製造方法及びその為の磁気冷凍装置について図１，図２に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図３に示した従来の技術と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【００１９】
図１及び図２において、１００は伝熱面１１１をもつ補助寒冷用の円筒状液体水素槽であり、補助寒冷として例えば温度２０Ｋの液体水素１０１が満たされている。１０２は円筒状磁性体であり、例えばＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）やＤＡＧ（ディスプロシウム・アルミニウム・ガーネット）等が使用される。１０３は円筒状磁性体１０２を保持するための真空断熱容器であり、空間１０４は真空となっている。
【００２０】
１０５は補助寒冷用の円筒状液体水素容器１００の下部に取り付けられた円筒状ガイドであり、この円筒状ガイド１０５の下部にオーガ１０６が設置されている。１０７は超伝導マグネット、１０８は超伝導マグネット１０７を冷却するための液体ヘリウム容器、１０９は磁性体１０２を上下動するためのロッドであり、ベローズ１１０を介して、常温部で図示しない上下動駆動部に接続されている。
【００２１】
円筒状磁性体１０２が超伝導マグネット１０７の磁場空間に入ると円筒状磁性体１０２の温度が上昇する。
このとき、円筒状磁性体１０２は補助寒冷用の円筒状液体水素槽１００の伝熱面（銅製など）１１１を介して約２０Ｋに冷却される。このとき円筒状磁性体１０２の熱は補助寒冷用の円筒状液体水素槽１００の液体水素１０１の蒸発潜熱として排熱される。
【００２２】
この後、円筒状磁性体１０２を下部へ移動すると円筒状磁性体１０２は磁場空間より出るため温度が低下する。温度低下した円筒状磁性体１０２は、例えば温度１３．８Ｋの液体水素２中に浸漬され、液体水素２が磁性体１０２の表面に凝縮し、固体水素８が生成する。
【００２３】
円筒状磁性体１０２表面に生成した固体水素８は回転しているオーガ９によって削り落とされ、固体水素の粒３となって下方へ落下し、スラッシュ水素が製造される。この後、円筒状磁性体１０２は再び上方へ移動され磁場空間に入り温度が上昇する。以上の過程を繰り返して、円筒状磁性体１０２は寒冷を発生し、液体水素を固化させ、スラッシュ水素を製造する。
【００２４】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２５】
例えば、上記実施形態では円筒状磁性体１０２に生成した固体水素を削るのにオーガ１０６を使用しているが、オーガに限らず、適宜の回転刃物等を用いてよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によるスラッシュ水素製造方法では磁性体の上下動により磁気冷凍サイクルを構成する磁気冷凍装置を用いて、液体水素を固化するための寒冷を発生するので、極低温ヘリウムを供給することなく連続的にスラッシュ水素を製造することができる。
【００２７】
また、本発明による磁気冷凍装置によれば、前記した本発明のスラッシュ水素製造方法を実施するための安価で、コンパクトなスラッシュ水素製造装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るスラッシュ水素製造用磁気冷凍装置の断面図。
【図２】図１におけるＡ部の詳細を拡大して示す断面図。
【図３】従来のヘリウム冷凍法によるスラッシュ水素製造装置の断面図。
【符号の説明】
１        液体水素容器
２        液体水素
３        固体水素の粒
８        固体水素
１４      断熱真空容器
１００    補助寒冷用の円筒状液体水素槽
１０１    液体水素
１０２    円筒状磁性体
１０３    真空断熱容器
１０４    空間
１０５    円筒状ガイド
１０６    オーガ（錐状の刃物）
１０７    超伝導マグネット
１０８    液体ヘリウム容器
１０９    ロッド
１１０    ベローズ
１１１    伝熱面
【図１】
0003600386.tif 000002
【図２】
0003600386.tif 000003
【図３】
0003600386.tif 000004