(57)【要約】【課題】  遠隔位置において水素を生成するシステムを提供すること。【解決手段】  遠隔位置において、遠隔位置と異なる中央位置におけるシステムへのエネルギー入力を用いて、水素を生成するシステムが、中央位置における高強度電磁放射線源と、少なくとも入力端と出力端とを有する光ケーブルのネットワークであって、入力端が源からの電磁放射線に接続されるネットワークと、遠隔位置に配置され、ネットワークの他端から発せられる放射線を受信する入力端子を有する水素生成装置であって、使用時に該装置内の触媒が光ケーブルネットワークによって供給される源からの放射線にさらされると、装置が水を水素と酸素に分解する水素生成装置と、水素生成装置によって生成される水素を貯蔵する貯蔵チャンバと、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔位置において、前記遠隔位置と異なる中央位置でのシステムへのエネルギー入力を用いて水素を生成するシステムであって、
前記中央位置における高強度電磁放射線源と、
少なくとも入力端と出力端とを有する光ケーブルのネットワークであって、前記入力端が前記源からの前記電磁放射線に接続される前記ネットワークと、
遠隔位置に配置され、ネットワークの他端から発せられる光を受信する入力端子を有する水素生成装置であって、使用時に前記装置内の触媒が前記光ケーブルネットワークによって供給される前記源からの放射線にさらされると、前記装置が水を水素と酸素に分解する前記装置と、
前記水素生成装置によって生成される水素を貯蔵する貯蔵チャンバと、
不正確または不十分な接続が前記ネットワークにおいて行われる場合、光などの前記電磁放射線が前記ネットワーク伝いに前記水素生成装置まで送られるのを防止する手段と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記源が光源を含み、前記源によって生成された前記電磁放射線が、可視スペクトルと非可視スペクトルの少なくとも一方の光を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光源が１つのレーザまたは複数のレーザを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光源が、核分裂または核融合反応を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記光ケーブルのネットワークが、前記源の近傍で終端し、前記源から光を前記ファイバに入射させることのできる少なくとも１つの入力光ファイバを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
使用時の前記光ケーブルが、前記ネットワークを介して前記遠隔位置までデータを搬送する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記水素生成装置が、チャンバ用ハウジングと、前記チャンバ内の触媒と、前記チャンバを保水タンクまたは蛇口などの給水設備に接続するのに適した入口と、を備え、前記チャンバが、水が分解される際に生成されるガスが通過することのできる頂部近傍に少なくとも１つの出口をさらに有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記水素生成装置によって生成される水素を受け取って、水素を燃焼させて発熱するヒータをさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ヒータが、１つ以上のラジエータを用いて、入浴用の水の加熱および住居の暖房の少なくとも一方に使用する集中暖房ボイラーを形成する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ケーブルネットワークに接続されるデータポートを含み、前記データポートが、ケーブルネットワークからデータを受信する手段と、データを前記ネットワークに送信する手段と、を含み、前記データポートが、遠隔位置からデータを受信する１つ以上の入口と、前記ケーブルネットワークから受信したデータを出力する１つ以上の出口とを含んで、前記遠隔位置でモデム、ルータ、ケーブルテレビボックス、ゲームコンソール、または音声映像通信装置として機能することができる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
放射線が送信されるのを防止する前記手段が、水素生成ユニットが接続されたとき、前記遠隔位置において前記ネットワークケーブル伝いに信号を返信するプロセッサを備え、前記システムが、前記信号が存在している場合にのみ、放射線を前記ケーブルに沿って前記遠隔位置まで送信することができる手段を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
放射線が前記ネットワークを介して送信されるのを防止する前記手段が、前記ケーブルネットワークに沿った任意の場所に配置することのできるコネクタに少なくとも部分的に組み込まれ、前記手段が、前記コネクタの一方の部分に含まれる第１の部分と、他方の部分に含まれる第２の部分とを備え、前記手段の前記２つの部分が、接続されたときにデータをやり取りし、前記手段が、前記やり取りされたデータが安全な接続を示す場合にのみ、コネクタに放射線を通過させる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
複数の水素生成ユニットを含み、前記各ユニットが異なる遠隔位置に配置され、前記ケーブルネットワークが、前記ネットワークを介して前記各水素生成装置を前記源に接続する少なくとも１つのケーブルを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記水素生成装置のうちの少なくとも１つが、家庭用住居を含む遠隔位置に配置される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記遠隔位置が、工場または休日の複合施設内、産業用地または建物、あるいは、自動車、トラック、衛星、（宇宙）船または潜水艦内の異なる位置を含み、ケーブルネットワークが、各位置の水素生成装置を前記共通源に接続する、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
複数の水素生成ユニットが、ケーブルによって前記放射線源に接続される建物の周囲に分布され、前記ユニットの前記出力が、電気プラグを収容するのに適したソケットに接続される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記水素生成ユニットが、電気エネルギーを貯蔵するバッテリ、コンデンサ、または超コンデンサを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の前記ネットワークのケーブルを水素生成ユニットに接続する、あるいは前記ネットワークの別のケーブルに接続するコネクタであって、前記接続が正確に行われない場合、前記源からの放射線が前記コネクタを通過するのを防止する手段を含む、コネクタ。
【請求項１９】
水素エコノミーにおいて使用する、住居または商業用建物に水素を供給する方法であって、
遠隔位置において、異なる中央位置でのシステムへのエネルギー入力を用いて水素を生成するシステムを設けることと、
前記中央位置で光などの電磁放射線を生成することと、
少なくとも入力端と出力端とを有する光ケーブルのネットワークを介して放射線を移送することであって、前記入力端が前記放射線源に接続されて、ネットワークを介して移送される放射線を、前記ネットワークの他端から発せられる放射線を受け取る入力端子を有して遠隔位置に配置される水素生成装置に当て、使用時に前記装置が、前記装置内の触媒が前記ケーブルネットワークによって供給される前記源からの放射線にさらされる際、水を水素と酸素に分解することと、を含み、前記ネットワークは、不正確または不十分な接続が前記ネットワークにおいて行われる場合、前記放射線が前記ネットワーク伝いに前記水素生成装置まで送られるのを防止する手段を含む方法。
【請求項２０】
使用前にチャンバに水素を貯蔵することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
複数の遠隔位置に放射線を移送することと、各位置で水素を生成することと、を含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
データを搬送する前記ネットワークの部分を介して安全情報を送信することをさらに備え、前記信号が、前記ネットワークを介して前記源からの放射線を搬送することが安全であるか否かを示す、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中央で生成される電力を用いて遠隔位置で水素を生成する装置の改良に関する。また、本発明は、このようなシステムで使用される各種装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大半の気候では、家庭用住居や商業用建物に暖房を供給して、快適な室温を維持し、湿気が建物内に広がるのを防止することが必須である。この暖房は、主に２つの方法で提供することができる。第１に、建物に保管される高発熱燃料を燃焼させることによって提供することができる。この形式の暖房の例は、家庭用および商業用ボイラーまたはストーブで、木材、石炭、または石油を燃焼させることである。あるいは、エネルギー供給業者から配管網を通じて建物に継続的に供給される燃料を燃焼させることによって、暖房を提供することもできる。この１例が、パイプで送られるガスを用いる建物の暖房である。こうしたケースのいずれにおいても、化石燃料は最も一般的な形の高熱量燃料であり、化石燃料の燃焼は環境に良くないと広く考えられている。化石燃料資源が尽きるまでの時間は有限であるため、化石燃料の供給量を低減したいという要望は高まりつつある。
【０００３】
建物内の部屋はそれぞれ個々に温めることができる。比較的よくある手法は、ボイラー室などの１箇所で燃料を燃焼させる集中暖房であり、建物の周囲に注入される空気や水を加熱して、各部屋を暖めるために使用される。この仕組みの延長が、１群の建物に供給する共有ボイラー室を設けることであり、加熱された空気または水が、絶縁配管または導管網を通じて、ボイラーと建物間に送られる。これは地域暖房として知られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
新たに出現した技術が、エネルギー源としての水素の使用である。水素を用いて車両に動力を供給することが知られている。水素は、車両において化石燃料に代わるクリーンな燃料である。車両は、補給ステーションで水素を充填されるタンクを携帯する。水素はこれらの中央補給ステーションで供給されるため、補給所に提供されるタンク車を用いて補充することができる。いわゆる水素エコノミーにおいて代替燃料としての水素使用のさらなる延長は、必要とされる地点まで大量の水素を輸送する困難さによって阻まれてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によると、本発明は、遠隔位置で水素を生成するシステムを提供し、異なる中央位置におけるシステムへのエネルギー入力を用い、該システムは、中央位置における高強度電磁放射線源と、少なくとも入力端と出力端とを有する光ケーブルのネットワークであって、入力端が源からの電磁放射線に接続されるネットワークと、遠隔位置に配置され、ネットワークの他端から発せられる放射線を受信する入力端子を有する水素生成装置であって、使用時に該装置内の触媒が光ケーブルネットワークによって供給される源からの放射線にさらされるとき、装置が水を水素と酸素に分解する水素生成装置と、水素生成装置によって生成される水素を貯蔵する貯蔵チャンバと、を備える。
【０００６】
電磁放射線は、可視スペクトルと非可視スペクトルのうちの少なくとも一方の光を含んでいてもよい。単波長または複数の波長の光を含んでいてもよい。
光源は好ましくは、１つのレーザまたは複数のレーザを含む。レーザ光は、既存の低減衰光ファイバの送信特性と選択される触媒とに適合する、確定波長で生成することのできる高出力として好ましい。
【０００７】
レーザ源は、１ｍＷａｔｔ以上、１ｋＷａｔｔ以上、または１Ｍｗａｔｔ以上の平均出力電力を有する高出力レーザを含んでいてもよい。レーザはパルス出力してもよく、その場合、光の各パルスは、この平均出力を超過してもよい。レーザは、光カップラまたはレンズの適切な配置を通じて、ファイバケーブルネットワークの端部に接続してもよい。
【０００８】
レーザ源は、１つのレーザまたは複数のレーザを備えていてもよい。複数のレーザを使用する場合、それらのレーザは、適切な光学素子を用いて単独の光線に結合してもよく、あるいは、複数の別々の光線としてケーブルネットワークに適用してもよい。
【０００９】
光ケーブルのネットワークは、レーザ源などの源の近傍を終端とし、レーザ源からの光をファイバに入射する少なくとも１つの入力光ファイバを含んでいてもよい。複数のファイバを並列して配置してもよい。送信損失を最小化するため、ファイバは、ごくわずかな不純物しか含まず、レーザによって発せられる波長で光を完全に内反射してもよい。ファイバは、単モードまたは多モードファイバであってもよい。レーザ光を搬送する主ファイバは必ずしも情報を搬送する必要はないため、主機能は、できる限り最小の電力損失で光を搬送することであるが、ファイバ伝いに進む際に光線が歪む場合、損失はさほど大きくない。
【００１０】
ネットワークのケーブルは、ネットワークを介して遠隔位置までデータを搬送するように構成してもよい。
複数の遠隔ユニットに光を供給するため、ネットワークケーブルは、入力力光ファイバ、または該ファイバに直列に接続されるファイバが接続される入力端子と、それぞれが入力側でスプリッタに入射する光の一部を搬送する２つ以上の出力端子と、を有する１つ以上のスプリッタを備えていてもよい。
【００１１】
スプリッタに入射する光は、出力端子をわたって均等に分割されるが、不均等に分割させてもよい。
少なくとも１つの光ファイバを備える追加の中間ケーブルをスプリッタの出力端子に接続してもよい。
【００１２】
スプリッタは、たとえば、家庭用住居または産業用建物（例えば店舗や工場）内に配置して、光を建物の各所に位置する複数の水素生成ユニットに分割してもよい。水素生成ユニットは、従来の環状主回路とソケットの形式で該ユニットに局所的に電力を供給することができ、水素生成ユニットが従来のソケットの代わりに配置される。
【００１３】
各水素生成ユニットは、電気ソケットに供給される電力を生成して、トースタ、やかん、コピー機、コンピュータなどの装置をソケットにプラグ接続させてもよい。
水素生成装置は、チャンバ用ハウジングと、チャンバ内の触媒と、チャンバを保水タンクまたは蛇口などの給水設備に接続する入口と、を備え、チャンバは、水が分解される際に生成されるガスが通過することのできる頂部近傍に少なくとも１つの出口をさらに有していてもよい。
【００１４】
分解プロセスにより、消イオン化されたＨ２Ｏは２Ｈ＋とＯ−２に分解され、（要望に応じて）２Ｈ２Ｏ＝２Ｈ２＋Ｏ２となる。水素が一方の出口を通過し、酸素が他方の出口を通過するように構成される。水素貯蔵タンクが、出口のうちの１つに接続され、放出される水素を貯蔵する。
【００１５】
入口には、開閉させて、チャンバに入る水量を計測することのできるバルブを設けることができる。該装置は、バルブの動作を制御して、チャンバに入る水量を調節するプロセッサを含んでいてもよい。チャンバ内の水位を示す信号をプロセッサに出力する水位センサを設けてもよく、プロセッサはこれに応答してチャンバに入る水量を調節する。
【００１６】
光の存在するときに水を分解するいくつかの適切な触媒が存在し、当業者であれば、レーザ光の波長に適合する適切な触媒を容易に選択するであろう。例えば、適切な触媒の１つはＮａＴａＯ３：Ｌａである。
【００１７】
該システムは、水素生成装置によって生成される水素を受け取り、水素を燃焼させて発熱するヒータを含んでいてもよい。ヒータは、熱にさらされて、液体を通過させることによって液体を加熱する熱交換器と結合してもよい。
【００１８】
ヒータと任意の熱交換器は、１つ以上のラジエータを用いて、入浴用の水の加熱および／または住居の暖房に使用する集中暖房ボイラーを形成してもよい。ボイラーは、ボイラーとラジエータの周りに水を循環させるポンプに接続してもよい。
【００１９】
水素生成ユニットの出力に接続される、あるいは水素生成ユニットの必須部品を形成するバッテリ、コンデンサ、または超コンデンサを設けてもよい。例えば、水素生成ユニットのハウジング内に配置してもよい。
【００２０】
バッテリ、コンデンサ、または超コンデンサは、光が該ユニットに送信されていないとき、あるいは、光が無効である、または単に所与の時点で解放させることのできるエネルギー量のさらなる追加を助ける場合に、適時使用される電気エネルギーを貯蔵してもよい。
【００２１】
ケーブルネットワークは、遠隔位置において、コネクタを終端としてもよい。コネクタは、ネットワークを介して搬送される放射線が出射される主出力ポートを含んでいてもよい。コネクタは、放射線の一部を出射することのできる追加の出力ポートを含んでいてもよく、水素生成ユニットを一方のポートに接続し、第２の装置を追加ポートに接続させることができる。コネクタは、２つの出力ポート間で放射線を分割するスプリッタを含んでいてもよい。追加のポートは、主出力ポートよりも低い割合の放射線を出射してもよい。
【００２２】
コネクタは、ケーブルネットワークに接続されるデータポートも含んでいてもよい。ただし、このデータポートは、別のコネクタに作製することもできる。
データポートは、ケーブルネットワークからデータを受信する手段を含み、データをネットワークに移送する手段をさらに含んでもよい。データポートは、遠隔位置からデータを受信する１つ以上の入口と、ケーブルネットワークから受信したデータを出力する１つ以上の出口とを含んで、モデム、ルータ（ワイヤレスルータなど）、４Ｇブースタ、ケーブルテレビボックス、ゲームコンソール、または音声映像通信装置として機能することができる。
【００２３】
データポートは、水素生成ユニットの必須部品であってもよい。データポートは、モデム、ルータ、ケーブルテレビボックス、またはそれらのうちの少なくとも１つを含む任意の組み合わせとして機能してもよい。
【００２４】
ケーブルが光ファイバ伝いにデータを搬送する場合、データポートは、受信した光信号を電子信号に変換する手段を含んでいてもよい。同様に、データポートは、遠隔位置から入射する電子信号を、ネットワークに射出することのできる光信号に変換する手段を含んでいてもよい。このような光電気／電気光変換装置は当該業界において既知である。
【００２５】
該システムは、不正確または不完全な接続が行われる場合、光などの電磁放射線が、ケーブルネットワークを介して水素生成装置まで送られるのを防止する手段を含んでいてもよい。これにより、システムの安全性が提供され、レーザ光がシステムから脱出できないことが保証される。
【００２６】
放射線がネットワークを介して遠隔位置まで送信されるのを防止する手段が、水素生成ユニットが接続されたとき、遠隔位置においてネットワークケーブルに沿って信号を返すプロセッサを備えていてもよく、システムは、信号が存在していても、レーザ光をケーブルに沿って送らせることができる手段を含む。この手段は、ケーブルネットワーク沿いの中央位置または中間点に設けてもよい。
【００２７】
この手段は、放射線が故障した、あるいは不正確に組み付けられた接続部に達するのを防止しつつ、放射線をケーブルネットワークの他の部分に通過させることができる。
放射線が通過するのを防止するとは、いかなる放射線もケーブル伝いに通過するのを防止する、あるいは、高出力であり、水素生成に使用される放射線のみを防止することを意味しうる。ケーブルのデータ搬送部伝いに通過し、データの搬送に使用されるような低出力の放射線も、ネットワークを介して通過させてもよい。
【００２８】
システムは、不十分な接続または未接続が示される場合に、レーザを切断するように適応させてもよい。
放射線がネットワークを介して遠隔位置まで送られるのを防止する手段は、ケーブル伝いに遠隔位置までデータを送信する手段と、応答を検出する手段とをさらに含んでいてもよい。したがって、ハンドシェイクなどの二方向チェックを実行することができる。正しい応答が受信された場合にのみ、システムは、高出力光をケーブル伝いに遠隔ユニットへ送ることが安全であると考える。
【００２９】
放射線がネットワーク伝いに遠隔位置まで通過するのを防止する手段は、ローカルメモリに記憶されるプログラムを実行することのできる１つ以上の処理装置を用いて実現してもよい。プロセッサは、ケーブルネットワークから、もしくは、バッテリ、あるいは分散給電装置またはその他の外部出力源への接続部などの内部または外部供給源から電力を引き込んでもよい。
【００３０】
不完全な接続が行われた場合に、光が損傷を招くのを防止する手段は、ケーブルネットワーク沿いのいずれの場所にも配置することのできるコネクタに加えて、あるいは該コネクタの代わりに組み込んでもよい。コネクタは、接合されて接続を成す２つの部分を備える。損傷を防止する手段は、コネクタの第１の部分に含まれる第１のセクションと、第２の部分に含まれる第２のセクションとを備えていてもよく、２つのセクションは、接続されたときにデータをやり取りし、やり取りされたデータが安全な接続を示す場合のみ光をコネクタに通過させる。
【００３１】
やり取りされたデータは、一方のセクションから他方のセクションへ、あるいは二方向ハンドシェイクの一部として両セクション間で送信してもよい。
コネクタは、通常は閉鎖され、やり取りされたデータが正しい接続が行われたことを示すときのみ開放されるシャッタを含んでいてもよい。代替的にまたは追加的に、上記手段はレーザ源に送信される信号を生成してもよく、レーザ源は、安全でない場合に、ケーブル内へ光を送るのを停止する。この送信は、ネットワークケーブル、または無線などのその他の手段を介して行うことができる。
【００３２】
システムは複数の水素生成ユニットを含んでいてもよく、水素生成ユニットはそれぞれ異なる遠隔位置に配置され、ケーブルネットワークは、ネットワークを介して各水素生成装置を源に接続する少なくとも１つのケーブルを含んでいてもよい。上述したように、これらのユニットは、複数の住居や建物を含む地域毎、ブロック毎、通り毎、住居毎、に配分してもよく、建物毎に複数のユニットに配分してもよい。
【００３３】
したがって、該システムは、水素を複数の家庭用住居に供給するように構成することができる。よって、各遠隔位置は、住宅や共同住宅などの家庭用住居を含んでいてもよい。源は、中央位置で住居からいくらか離れて設けられる。たとえば、住居は町または村の一部を形成してもよく、源は、ケーブルネットワークによって村に接続するための簡便な位置に配置することができる。各住居が共同住宅である場合、１つの源は、ブロック内の各共同住宅に、またはサブセットの共同住宅のみに水素を供給するために使用してもよい。源は、ブロック内、またはブロックからいくらか離れて配置することができる。源は、２つ以上のブロック、または１ブロックとその他のいくつかの住居に水素を供給してもよい。
【００３４】
ネットワークケーブルは、住居につながる通りや舗道に埋めこんでもよい。ネットワークケーブルは数十または数百メートル、または数キロメートル延在させて、源と遠隔位置との間隔を、システムの仕様に応じて数メートルから数キロメートル変動させることができる。
【００３５】
現在、すべてでなくても大部分の住居は既に給水設備を有する。システムを実現するため、必要となるのは、各住居をケーブルネットワークのケーブルに接続することである。世界の多くの場所で、これは、電気通信信号を搬送するのに使用する既存の銅製ケーブルを、本発明のシステムのケーブルと交換することによって比較的容易に実現することができる。多くの場合、ケーブルが敷設される配管は既に適所に配置されており、この作業は極めて容易である。
【００３６】
１つの中央源から供給することのできる住居の数は、レーザ源の出力と、各住居で必要な水素生成速度とに左右される。必要な水素の生成速度は、水素が何の用途で使用されるかに左右される。たとえば、水素は住居の暖房に使用することもでき、全住居の標準的な断熱レベルを仮定して、住居が大きいほど、多くの熱を必要とする。発電または水素自動車への燃料供給に水素を使用する場合は、より速い速度でより多くの水素を生成する必要がある。
【００３７】
２以上、１０以上、またはおそらく１０００以上の住居が、源を有する１つの中央位置から供給を受けると企図される。
源は、レーザ源である場合、それ自体、給電を必要とする。発電は、太陽熱発電、風力発電、または波力発電などの新生環境保護技術のいずれかを用いて、クリーンかつ安全に行うことができる。原子力を使用することも可能である。原子力は、化石燃料を消費しないし、直接集光型の太陽光（おそらくは、太陽光パネルから凝集点まで集束され、光ファイバネットワークを介して分配され、おそらくは遠隔位置に分配される前に、このプロセスのいずれかの時点で最適レベルに変更される波長を有する光）も消費しないという利点を備える。また、核融合または核反応によって直接生成される光は、ネットワークに入り、要求に応じて最適波長に変調され（波長シフタおよび／またはフィルタを使用）、その後、遠隔位置に分配される。これにより、核反応から生じる中性子は、水を加熱して蒸気、次いで電気などに代える代わりに、地域暖房型シナリオのためだけに使用することができる。
【００３８】
別の用途では、該システムは、小規模では、工場または休日複合施設内、産業用地または建物内、あるいは自動車、トラック、衛星、（宇宙）船または潜水艦内の異なる位置、さらに小規模では、微小または小型ロボットを含むコンピュータや小型電気／光装置などの機械内の異なる位置で、水素を供給するために実現することができる。光の形状でエネルギーを送信し、必要とされる場所では局所的に水素を生成し、および／または、燃料電池を介して水素と酸素を結合して発電するという利点がある。
【００３９】
小型の場合、システムのこれらのネットワーク素子は、量子コンピュータが相互に対話できるように配置され、遠隔位置にユニットがある場所ではどこでも、２ＴＢ／ｓまで、および２ＴＢ／ｓ超の転送速度で光ファイバを通じて光を移送することができる。したがって、該システムは、システム周囲の光量を制御する１つ以上の量子スイッチを含んでいてもよく、ケーブルを通じて送信される光によって電力を供給される量子コンピュータのベースを形成してもよい。
【００４０】
第２の態様によると、本発明は、第１の態様のシステムにおいて使用される水素生成装置を提供する。
水素生成装置は、上記システム全体に関連して記載される特徴のいずれを有していてもよい。
【００４１】
第３の態様によると、本発明は、第１の態様のネットワークケーブルを水素生成ユニットまたは別のネットワークケーブルに接続するコネクタを提供し、コネクタは、接続が正確に行われない場合、源からの放射線がコネクタを通過するのを防止する手段を含む。
【００４２】
コネクタは、システム全体に関連して上述した特徴のいずれを含んでいてもよい。
第４の態様によると、本発明は、水素エコノミーにおいて使用する、住居または商業用建物に水素を供給する方法を提供し、該方法は、遠隔位置において、遠隔位置と異なる中央位置でのシステムへのエネルギー入力を用いて水素を生成するシステムを設けることと、中央位置に設けられるレーザ光源を用いてレーザ光を生成することと、少なくとも入力端と出力端とを有する光ケーブルのネットワークを介して光を移送することであって、入力端がレーザ光源に接続されて、ネットワークを介して移送される光を、ネットワークの他端から発せられる光を受け取る入力端子を有して遠隔位置に配置される水素生成装置に照射し、使用時に装置が、装置内の触媒が光ケーブルネットワークによって供給されるレーザ源からの光にさらされる際、水を水素と酸素に分解するように適応されることと、を含む。
【００４３】
該方法は、使用前にチャンバに水素を貯蔵することを含んでいてもよい。
該方法は、複数の遠隔位置に光を移送することと、各位置で水素を生成することと、を含んでいてもよい。
【００４４】
該方法は、ケーブルネットワークを介して遠隔位置までデータを移送することをさらに含んでいてもよい。該方法は、共通ネットワークを介して光とデータを移送してもよい。
該方法は、データを搬送するネットワークの部分を介して安全情報を送信することをさらに含んでいてもよく、信号は、ネットワークを介して光を搬送するのが安全であるか否かを示す。
【００４５】
該方法は、ネットワークの１つのケーブルと別のケーブルとの接続毎、および／またはケーブルネットワークと遠隔位置との接続毎に、安全信号を生成することをさらに含んでいてもよい。
【００４６】
本発明の態様のうち１つ以上の範囲に属するいくつかの実施形態を、例示のためにのみ、添付図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、第１の態様の範囲に属する特徴を組み込んだ水素生成システムの概略図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、ケーブルネットワークを形成するのに使用される、ある長さのケーブル６の平面図と断面図である。
【図３】図３は、図１のネットワークにおいて、ケーブル同士、およびケーブルと水素生成ユニットを接合するのに使用されるコネクタの概略図である。
【図４】図４は、各遠隔位置に配置することのできる水素生成ユニットの主要部品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、中央位置から１セットの遠隔位置までの電力およびデータの複合分配用のシステムを示す。本例では、遠隔位置は、町または村に点在する一戸建て住宅、半一戸建て住宅、テラスハウス、共同住宅またはアパートなどの家庭用住居である。これらは、中央位置から何百メートルまたは何千メートル離れて配置されてもよい。中央位置とは、地理的に遠隔位置の中心であることを意味するものではなく、単に各遠隔位置に供する共通の位置を意味する。
【００４９】
本例では、源は、レーザなどの光源を含む。本発明は、レーザ源に限定すべきではなく、他の放射源も提供することができる。
該システムは、いくつかの主要部品、すなわち中央位置２に位置するレーザなどの光源１と、中央位置を各遠隔位置と接続し、データ信号も搬送する光ファイバケーブルネットワーク３と、各遠隔位置５における遠隔配置熱／電力データユニット、「水素生成」装置４と、を含む。
【００５０】
システムの動作原理は、レーザ光の形状のエネルギーが、中央位置２で生成され、ケーブルネットワーク３を介して遠隔位置５まで搬送されるというものである。光エネルギーを使用して水を水素と酸素に分解する水素生成ユニット４が示される。その後、このガスは、装置の外部だが遠隔位置の近傍に位置する電気（電力需要）網に接続された装置からの需要に応じて、内蔵コンデンサへの貯蔵、遠隔位置内の該ユニットの内外での即時使用、あるいは、貯蔵と即時使用の組み合わせのために、後の時点で燃焼させて熱を生成する、あるいは、システムに含まれる燃料電池素子内でＨ２Ｏに再結合して発電することができる。その後、この熱は、遠隔位置を加熱するために使用し、電気は、金属ワイヤ、セラミック複合物、または遠隔位置内での電気の移送および生成用のその他の媒体を通る電子に依存する電子装置に電力を供給するために使用することができる。
【００５１】
したがって、本発明は、少なくとも３つの部分を備えるシステムから成ることによって、電力、熱、データが、システムの状態監視のための少なくとも１つの信号搬送波光ファイバ束を含む光ファイバ束を備えた、熱、電力、データの複合ケーブルを介して移送される。重要な点として、光出力を搬送する同じケーブルネットワークが、遠隔位置との間でデータも搬送する。これは、音声映像通信用の電気通信信号、デジタルテレビ用のテレビ信号、さらには、家庭用住居をインターネット、ワールドワイドウェブ、量子／生物学的コンピュータを含むコンピュータのネットワークに接続するためのインターネットデータ信号を供給するために使用できる。単独のケーブルネットワークで両機能を果たす能力は、本発明の本実施形態の特に望ましい特徴と考えられる。
【００５２】
図２は、ネットワークにおいて使用することのできる典型的なケーブル６の部分を示す。ケーブルは、保護外装８によって覆われる主光ファイバまたはファイバ束７を備える。この主ファイバは、遠隔位置まで高出力レーザ光を搬送する。外装８は、ファイバ周囲に巻き回される細長鋼ケーブル９で補強される。また、データを遠隔位置との間で搬送するのに使用される第２のファイバ１０も外装内にある。いくつかの構成では、この第２のファイバは代わりに金属製導電ワイヤであってもよい。適切な光波長または適切な光信号変調を用いて、（後述するように）水素を生成するのに使用される高出力光と同じファイバ伝いにデータを搬送することさえ可能である。
【００５３】
実際的なネットワークでは、ネットワークから分岐して、たとえば図１に示すように複数の遠隔位置に供給される複数のケーブル６が設けられる。ケーブルネットワークは２つの分岐アームを備え、第１のアームは遠隔位置の第１の住居に供給され、第２のアームは第２の位置の第２の住居に供給される。これらのアームは、中央位置に接続される単独ケーブル上の光学スプリッタを用いて、共に接合される。
【００５４】
図３は、２つの長のケーブル６を接続するのに使用されるコネクタ（ポート）１１を示す。安全機能として、コネクタはツイストクリック型機構を有する。そのため、一方のみを差し込んで、電力やデータなどをケーブルを通じて送ることができ、システムは信号ケーブル列の周囲のほぼ中心に位置しており、差し込みが両端で行われていてレーザ光を安全に送信できることが分かっている。
【００５５】
コネクタは２つの片割れ１２、１３を有し、一方が１つのファイバ長に接続され、他方が他のファイバ長に接続される。これらの片割れのうちの１つは、遠隔位置に設けられた水素生成ユニットに組み込んで、ネットワークを水素生成ユニットに接続させることもできる。
【００５６】
コネクタの各片割れは、マイクロプロセッサによって実行可能なプログラムを記憶するマイクロプロセッサ１２ａおよび１３ａ、メモリ１２ｂおよび１３ｂを含んでいてもよい。コネクタの各片割れ内のマイクロプロセッサは、任意の無線送受信機を用いて無線で、あるいは接続部間のケーブルネットワークを介して信号を送受信することによって、コネクタの他の片割れとデータをやり取りする。各プロセッサは、他プロセッサからの信号の有無についてチェックし、信号が、接続が安全に行われたことを示す場合、コネクタは、ケーブルネットワークを通じて（または無線で）中央位置まで追加の信号を送信する。中央位置の追加プロセッサはこの受信信号をチェックする。受信信号が、正確な接続が行われたことを示す場合のみ、レーザ光はケーブル伝いにコネクタまで通過する。
【００５７】
図４は、光がファイバを出て、チャンバ１５内の触媒１４に衝突するように、コネクタ片割れ１３を終端とする、使用されるレーザ光束またはファイバ光ケーブル束を備える遠隔ユニット自体を示す。チャンバ１５は、保水タンク（図示せず）または蛇口などの給水設備に接続される入口１６を有する。入口１６には、チャンバへの水流を計測するように開閉することができるバルブ１７が設けられる。チャンバ１５は、水が分解される際に生成されるガスが通過することのできる頂部近傍に２つの出口１８、１９も有する。この分解プロセスは、消イオン化されたＨ２Ｏを２Ｈ＋とＯ−２に分解させる。水素が一方の出口を通過し、酸素が他方の出口を通過するように構成される。水素貯蔵タンク２０は、出口のうちの１つに接続され、放出される水素を貯蔵する。
【００５８】
貯蔵タンク２０内の水素は、別の出口を通じて排出されて水素自動車の燃料補給に使用することができる。もしくは、水素はタンクから燃焼チャンバに供給されて、そこで裸火にさらされて、発熱のため（たとえば家屋に暖房を提供するためだが、家庭用用途に限定されない）、ユニット内で燃焼させてもよい。あるいは、料理を行うオーブンまたはストーブ用の燃料として使用してもよい。ここでも、家庭内で使用される。このシステムは、少なくとも１つの構成では、従来のガスボイラーの代替とみなされ、１つのコンパクトで安全なユニットでこれをすべて行うことができる。他の構成では、該ユニットは、酸素と水素の再結合を通じて、電気と水を生成するのに使用してもよい。後のピーク需要時に使用する、あるいは遠隔位置で即時使用するため、電気をコンデンサ、バッテリ、またはその他のエネルギー貯蔵装置に貯蔵することができる。
【００５９】
上述したように、ケーブルネットワーク４は、遠隔位置まで、および逆に中央位置までデータを搬送することもできる。遠隔位置に入るケーブル６はコネクタ１１を終端とするため、水素生成ユニット４に対してデータ連絡がなされる。次いで、該ユニット内でケーブルからケーブルに連絡されるデータ列は、家庭光ファイバデータ送信用の標準的ファイバとして使用される。ユニット４は、信号を処理するためモデム２１を内部に備え、ＲＪ４５、イーサネット（登録商標）接続、またはその他の標準的コネクタを介して、信号を該ユニットの外部に出力する。この接続を使用して、光ファイバブロードバンド、テレビストリーミング、電話線通信、その他家庭へおよび家庭からデータを送信するのに必要となるその他すべて、たとえば、スマートグリッドに接続されるスマートホームの状態監視などを含め、家庭での全通信に対処することができる。
【００６０】
酸素貯蔵タンク２２を設けてもよい。内部の２つの別個のタンクに貯蔵された水素と酸素は、従来の燃料電池のように再結合させて、家庭内の電力用途の需要に応じて電気を生成することもできるが、家庭用用途には限定されない。（衛星は１例である）。該ユニットは、満杯であるとシステムに告げるまで、常時緩やかに水素を生成し続ける。燃料電池からの電気の生成が低速かつ一定である場合の電力需要の急騰に対処するため、電気の貯蔵用にコンデンサをユニットに含める必要がある。次に、燃料電池反応あるいは燃焼プロセスのいずれかにより、該ユニット内の水素と酸素の再結合から生じるＨ２Ｏは、内部でリサイクルされて、貯蔵され、レーザ光を用いて水素と酸素に再度分解される。よって、該システムは継続する。該ユニット／コネクタを通じて送信される光および／またはデータの量が監視されて、使用量に応じて正確な請求書を発行することができる。該ユニットは、システムが使用にともない何らかの理由で不足に陥った場合に、消イオン化された水を補給できるノズルを、製造時に設置しておく。このシステムは、高圧下または標準的状況下で、該ユニットの入口を用いて、消イオン化水を容易に補給することができる、あるいは、内部純水アタッチメントを追加して通常水を補給することができる。
【００６１】
図面に示す例は、水素エコノミーに使用される水素の主に家庭での生成および貯蔵のためのシステムである。ただし、産業用途では、該システムが普及するのに必要な、グリッドインフラの設計を拡大し、エネルギーおよびデータの送信量を増大させることは自明である。衛星、宇宙産業（該ユニットに焦点の合った太陽光電池を利用して、熱／電力を供給する、あるいは衛星または宇宙ステーションの空間を通じてデータを送信する）。
【００６２】
中央位置と遠隔位置間の間隔が、たとえば数メートルまたは数センチメートルなど非常に近い小型システムを設けることができる。例えば、小型バージョンは、電磁放射線を放射する光源またはエネルギー源によって電力を供給される、あるいは該光源またはエネルギー源からデータを取得する計算装置を含め、標準的コンピュータ、単独のバイオコンピュータを含む、あるいは単独のバイオコンピュータのみから成る計算ネットワーク、量子コンピュータのネットワーク、または上記の組み合わせのネットワークなどの電子装置を組み込むことができ、意図する計算を実行する、あるいはこのような源、または光源に至る電源から電力を得るという目的の下、この電力は、ネットワークまたは単独の計算装置、たとえば貯蔵プラズマを含むがそれに限定されない一時エネルギーの貯蔵装置に送られる。
【００６３】
やや大型の規模であれば、該システムは自動車、船舶、または潜水艦に組み込むことができる。ケーブルネットワークを介して車両に送られる光を用いて、おそらくはマイクロプロセッサおよび／または量子算出システムを含む装置にデータおよび電力を移送するため、車両および電子装置内に位置する複数の遠隔ユニットにおいて水素が生成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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