(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内で、貯蔵対象ガスおよび吸着材を該貯蔵対象ガスの液化温度より低温に維持することにより、該貯蔵対象ガスを液化させ且つ該吸着材に吸着させる工程、
上記低温に維持されている上記容器内に、上記貯蔵対象ガスの上記液化温度より高い凍結温度を有するガス状または液状の媒体を導入して該媒体を凍結させることにより、上記液化され上記吸着材に吸着されている上記貯蔵対象ガスを、上記凍結した上記媒体で封じ込める工程、および
上記容器内を、上記液化温度より高く上記凍結温度より低い温度に維持する工程、
を含むガス貯蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガス等のガスを吸着により貯蔵する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガス等のガスを貯蔵する際には、常温常圧下では密度の低いガスをいかにして高密度で効率良く貯蔵するかが重要なポイントになる。天然ガス成分のうちでも、ブタン等は比較的低圧で加圧して常温で液化できるが（ＣＮＧ：ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ）、メタン等は常温での加圧液化が困難である。
【０００３】
従来、このように常温付近での加圧液化が困難なガスの貯蔵方法として、ＬＮＧ（ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ）  等のように極低温に維持して液化する方法が用いられている。このガス液化方式では、常温常圧の６００倍の体積を貯蔵できる。しかし、例えばＬＮＧの場合、−１６３℃以下というように極低温に維持する必要があり、設備費および運転費共に高くならざるを得ない。
【０００４】
これに対して、特別な加圧も極低温も用いずに、吸着によりガスを貯蔵する方法（ＡＮＧ：ａｄｓｏｒｂｅｄ  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ）が検討されている。
特開平９−２１０２９５号公報には、水等のホスト化合物の存在下で、常温付近で活性炭等の多孔質材料にメタン、エタン等のガスを吸着させる貯蔵方法が提案されており、多孔質材料の吸着能力および擬高圧効果とホスト化合物による包接化合物の形成との相乗効果により大量のガス貯蔵が可能になる旨の説明がなされている。
【０００５】
しかし上記提案された方法でも、ＬＮＧのような極低温化による貯蔵方法に代替できる貯蔵密度を実現するには到っていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、極低温化を用いず、吸着により極めて高い貯蔵密度を実現できるガス貯蔵方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明によれば、容器内で、貯蔵対象ガスおよび吸着材を該貯蔵対象ガスの液化温度より低温に維持することにより、該貯蔵対象ガスを液化させ且つ該吸着材に吸着させる工程、
上記低温に維持されている上記容器内に、上記貯蔵対象ガスの上記液化温度より高い凍結温度を有するガス状または液状の媒体を導入して該媒体を凍結させることにより、上記液化され上記吸着材に吸着されている上記貯蔵対象ガスを、上記凍結した上記媒体で封じ込める工程、および
上記容器内を、上記液化温度より高く上記凍結温度より低い温度に維持する工程、
を含むガス貯蔵方法によって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、一旦は極低温化により液化するが、液化したガスを凍結媒体で封じ込めることにより、上記液化に必要な極低温よりも高い温度で凍結貯蔵することができる。
凍結媒体としては、ガス状または液状であって、貯蔵対象ガスの液化温度より高い凍結温度を有し、貯蔵温度において貯蔵対象ガス、吸着材、容器等と反応しないものを用いる。
【０００９】
室温に近い凍結温度（融点、昇華点）を有する媒体を用いることにより、極低温での高密度を室温付近で維持した貯蔵を実現できる。
そのような媒体のうち、例えば凍結温度（一般には「融点」）が−２０℃〜＋２０℃の範囲にあるものとしては、水（Ｔｍ＝０℃）、ドデカン（−９．６℃）、フタル酸ジメチル（０℃）、フタル酸ジエチル（−３℃）、シクロヘキサン（６．５℃）、炭酸ジメチル（０．５℃）等が代表的である。
【００１０】
吸着材としては従来のガス吸着材を用いることができ、典型的には活性炭、ゼオライト、シリカゲル等の無機あるいは有機吸着材のいずれを用いてもよい。
貯蔵対象ガスは、従来のＬＮＧ程度あるいは液体窒素程度の極低温で液化および吸着できるガスであればよく、水素、ヘリウム、窒素、炭化水素等のガスに適用できる。炭化水素ガスの典型例としては、メタン、エタン、プロパン等が挙げられる。
【００１１】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に示した構成の装置を用いて、下記手順で本発明によるメタンガスの貯蔵を行った。
まず、気密構造のサンプルカプセル（容量１０ｃｃ）に活性炭粉末（粒径約３〜５ｍｍ）を５ｇ装入し、ロータリーポンプによりカプセル内を１×１０−６ＭＰａに減圧した。
【００１２】
その後、メタンボンベからメタンをカプセル内に導入してカプセル内の圧力を０．５ＭＰａにした。
この状態のカプセルを、デュワービン内に満たした液体窒素中に浸漬して、液体窒素温度（−１９６℃）に２０分間保持した。これにより、カプセル内のメタンガスは全て液化し且つ活性炭に吸着される。
【００１３】
引き続きカプセルを液体窒素中に浸漬した状態に維持し、水溜めから発生させた水蒸気（温度２０〜６０℃）をこのカプセル中に導入した。これにより、液体窒素温度で水蒸気は直ちに凍結して氷となり、上記液化且つ吸着されたメタンガスはこの氷内に凍結され封じ込められる。
比較例として、メタンの液化および吸着までの工程は上記実施例１と同様の手順で行ったが、その後に水蒸気は導入しなかった。
【００１４】
図２に、上記実施例１および比較例によるメタン貯蔵状態から、それぞれカプセル温度を室温まで自然昇温させたときの、メタンの脱離挙動を示す。図中、横軸の温度および縦軸の圧力は、図１の熱電対および圧力計でそれぞれ測定したカプセル内の温度および圧力である。
＜吸着と液化の過程：実施例１、比較例共通（図２中●印）＞
メタン導入後のカプセルを液体窒素中に浸漬すると、カプセル内の温度降下に伴い吸着が進行してカプセル内圧力が直線的に低下し、液化が始まると急激にカプセル内圧力が低下して実測圧力０ＭＰａとなり、そのまま液体窒素温度−１９６℃に到る。
＜脱離過程：実施例１と比較例との比較＞
液体窒素温度に到った後に水蒸気を導入しなかった比較例（図２中○印）の場合は、カプセルを液体窒素から取り出し昇温すると、僅かに昇温して−１８０℃台になると既にメタンの脱離が開始し圧力が上昇し始める。
【００１５】
これに対して、液体窒素温度到達後に本発明により水蒸気を導入して凍結封じ込めを行った実施例（図２中◇）の場合は、圧力値の上昇として検出される脱離は、−５０℃まで昇温が進んでからであり、０℃直下でもメタンのかなりの部分が脱離せずに吸着状態で維持されていることが分かる。
〔実施例２〕
液体窒素温度到達後に、水蒸気の代わりに、水溜めから液体の水をカプセル内に導入した以外は実施例１と同様な手順により本発明によるガス貯蔵を行った。
【００１６】
その結果、図２に示した実施例１と同様の脱離挙動が認められ、０℃近傍まで低圧が維持された。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、極低温化を用いず、吸着により極めて高い貯蔵密度を実現できるガス貯蔵方法が提供される。
本発明の方法によれば、貯蔵温度は極低温である必要がないので、−１０〜２０℃程度で運転される通常の冷凍機でも十分に貯蔵が可能となり、貯蔵用の設備費および運転費をコスト低減できる。
【００１８】
また、貯蔵容器その他の設備についても、極低温用の特殊な材料で作製する必要がないので、設備材料費の面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるガス貯蔵方法を行うための装置の構成例を示す配置図である。
【図２】図２は、極低温で吸着および液化したメタンガスの昇温による脱離挙動を本発明例と比較例について比較して示すグラフである。
【図１】
0003546704.tif 000002
【図２】
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