(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで、量産化が可能で、ＣＯ２やＰＭ２．５等を発生させず、社会貢献度の高い高濃度水素液の燃焼加工法を提供する。【解決手段】直流微弱電流の永久電極を有し、遠赤外線電磁波並びに多量のマイナスイオンを放射する天然の電気石を使用して酸化還元電位（ＯＲＰ）−７００ｍｖ以下の高濃度水素液を加工し、地球温暖化軽減燃料助剤燃焼液とする。石炭火力発電所、木質バイオマス発電所、製鉄所、大型ボイラー等の燃焼助剤液として使用できる。高濃度水素液は、量産化、長期にわたる安定供給が可能で危険性の無い低コストの燃焼剤で、新しい発想の材料である。ＣＯ２の出ない、しかも厄介な焼却灰を排出しない電気石といった長期にわたり供給可能で国内未利用材による画期的高濃度水素水架構の燃焼剤となり得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素含有液を酸化還元電位（ＯＲＰ）を−７００ｍｖ以下の高濃度に加工し、ＣＯ２発生防止エネルギー燃焼剤とし、燃焼炉へ噴霧し燃焼剤として利用することを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項２】
請求項１記載の高濃度水素液燃焼方法において、前記燃焼炉は火力発電所、木質バイオマス発電所、製鉄所、または大型ボイラー等の高熱燃焼炉であることを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項３】
請求項２記載の高濃度水素液燃焼方法において、前記酸化還元電位（ＯＲＰ）−７００ｍｖ以下の高濃度水素液を、燃焼炉へ高圧ノズルを使用して噴射し、燃焼させることを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の高濃度水素液燃焼方法において、高濃度水素液は、基礎となる水素液を天然電気石に水を作用させて得られる水素飽和液、水を電気分解して得られる水素飽和液、または水にアルミニウム、マグネシウム等の金属を混合して得られる水素飽和液を加圧・高温加工し、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−１００ｍｖ〜−３００ｍｖの高濃度とし、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−１００ｍｖ〜−３００ｍｖに加工した高濃度水素液に、水酸化ナトリウム、アルミニウム、または塩化マグネシウム等の水素発生剤または水素発生助剤を加圧、加熱缶を使用し、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−７００ｍｖ以下の超高濃度水素液としたものであることを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の高濃度水素液燃焼方法において、前記高濃度水素液が燃焼炉内燃焼にあってＣＯ２及びＰＭ２．５を発生せず、石炭等混合燃焼剤の燃焼効率を高め、地球温暖化削減、並びに燃焼コスト削減を図ることを特徴とした高濃度水素液燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで、量産化が可能で危険度の低い材料である水素水を燃焼させることを特徴とする貢献度の高い高濃度水素液燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境に優しい水素社会を目指し、世界中の企業が研究・開発している。例えば、トヨタ自動車株式会社は既に燃料電池車「ＭＩＲＡＩ（ＭＩＲＡＩはトヨタ自動車株式会社の登録商標）」を開発・販売し、世界を驚かせた。また、ドイツの水素実用化研究所「ｈ２ヘルラル応用研究センター」は風車で余った電気を使って水を分解し、水素水を作ることによって、再生エネルギーを水素に変換し活用する技術実証の研究をしている。
【０００３】
水素の製造装置や製造方法に関する発明として、例えば特許文献１〜３に記載の発明がある。
【０００４】
特許文献１には、有機ハイドライドを脱水素反応により水素と脱水素物質とに分解する脱水素反応器と、脱水素反応器での前記脱水素反応により生成された脱水素反応物を脱水素反応器で生成された脱水素反応物よりも水素濃度の高い脱水素反応物と凝縮された液化不純物とに気液分離する気液分離系と、気液分離系にて気液分離された脱水素反応物を第１水素含有物と、第１水素含有物よりも水素濃度の高い第２水素含有物とに精製する水素精製器と、水素精製器で分離された第1水素含有物を脱水素反応器における有機ハイドライドの入口側に供給可能な第１水素含有物供給ラインと、第１水素含有物の一部または全部を熱エネルギーとして利用する水素利用系と、を備え、水素利用系は、第１水素含有物内の水素ガスを燃焼させる触媒燃焼器を備え、触媒燃焼器で発生した熱エネルギーを装置内で用いることを特徴とする水素製造装置が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、水素および電気を生成する方法が記載されており、液体水素および／または電気を生成するのに適したシステムを設けるステップを備えている。そのシステムが、少なくとも、ａ）天然ガス供給を受け、天然ガスを改質して水素含有ガスを生成するように構成されるガス改質ユニットと、ｂ）水素含有ガスにおける水素の少なくとも一部を受け、水素を変換して電気を生成するように構成される発電ユニットと、ｃ）水素含有ガスにおける水素の一部を受け、水素を液化して液体水素を生成するように構成される水素液化ユニットであって、動作の間、発電ユニットによって生成される電気の少なくとも一部によって、給電される、水素液化ユニットと、を備えており、システムが、液体水素および／または電気を移出するように構成される動作の間、ｉ）第１期間において、天然ガスをガス改質ユニットに供給し、液体水素を移出するようにシステムを動作させ、ｉｉ）第２期間において、天然ガスをガス改質ユニットに供給し、電気を移出するようにシステムを動作させ、第１期間は、外部電力需要が低いオフピーク時間に関係し、第２期間は、外部電力需要が高いピーク時間に関係する、方法が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱工程と、加熱工程で得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化工程と、転化工程後の生成ガスを冷却した後、一酸化炭素選択的酸化触媒と接触させ改質ガスとする改質工程と、改質ガスからガス分離装置によって水素を分離する水素分離工程と、を有する水素製造方法が記載されている。一酸化炭素選択的酸化触媒は冷却水によって冷却されており、一酸化炭素選択的酸化触媒を冷却した冷却水が回収した熱エネルギーは、転化工程へ供給する水蒸気の製造に利用される、水素製造方法であって、ガス分離装置が、アルカリ吸収法によって二酸化炭素を吸収するアルカリ吸収装置であり、アルカリ吸収装置においては、吸収塔から再生塔へと吸収液が加圧されて送られることによって、再生塔内が二酸化炭素の臨界圧付近又は臨界圧以上に維持されており、再生塔から吸収塔へと吸収液が送液される際、圧力調整装置によって減圧させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７-０６５９３７号公報
【特許文献２】特許第５８９９２３１号公報
【特許文献３】特許第５６２９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような背景のもとに開発されたものであり、低コストで、量産化が可能で、ＣＯ２やＰＭ２．５等を発生させず、社会貢献度の高い高濃度水素液燃焼方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高濃度水素液燃焼方法は、水素含有液を酸化還元電位（ＯＲＰ）を−７００ｍｖ以下の高濃度に加工し、ＣＯ２発生防止エネルギー燃焼剤とし、燃焼炉へ噴霧し燃焼剤として利用することを特徴とするものである。
【００１０】
例えば、永久電極を有するイオン帯電電気石に水を作用させて水素水を作り、あるいは水を電気分解して水素水を作り、物理的加圧、化学触媒混合により超高濃度水素水を加工し、高圧ノズルなどを使用して燃焼炉内に噴霧し燃焼させ、エネルギーとして利用することができる。
【００１１】
対象となる燃焼炉としては、例えば火力発電所、木質バイオマス発電所、製鉄所、または大型ボイラー等の高熱燃焼炉などを挙げることができる。
【００１２】
燃焼炉へ噴霧し燃焼させる方法としては、酸化還元電位（ＯＲＰ）−７００ｍｖ以下の高濃度水素液を、例えば高圧ノズルを使用して燃焼炉へ噴射し、燃焼させることができる。
【００１３】
−７００ｍｖ以下の高濃度水素液に関しては、例えば基礎となる水素液を天然電気石に水を作用させて得られる水素飽和液、水を電気分解して得られる水素飽和液、または水にアルミニウム、マグネシウム等の金属を混合して得られる水素飽和液を加圧・高温加工し、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−１００ｍｖ〜−３００ｍｖの高濃度とし、この酸化還元電位（ＯＲＰ）を−１００ｍｖ〜−３００ｍｖに加工した高濃度水素液に、水酸化ナトリウム、アルミニウム、または塩化マグネシウム等の水素発生剤または水素発生助剤を加圧、加熱缶を使用することで、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−７００ｍｖ以下の超高濃度水素液を製造することができる。
【００１４】
本発明の高濃度水素液燃焼方法では、高濃度水素液が燃焼炉内燃焼にあってＣＯ２及びＰＭ２．５を発生せず、石炭等混合燃焼剤の燃焼効率を高め、地球温暖化削減、並びに燃焼コスト削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上のような構成からなり、次のような効果が得られる。
【００１６】
(1) コストが小さく、量産化が可能で、危険度が低く、ＣＯ２やＰＭ２．５、焼却灰などが発生しない。
【００１７】
(2) 本発明の超高濃度水素水は、従来、実施されたことがない独自発想のものであり、例えば天然石のマイナスイオン帯電電気石を使用し、電気石に水を作用させ、水をマイナスイオン飽和水、水素飽和水に変換し、物理的圧力化学触媒を使用して超高濃度水素水に加工、石炭火力発電所、製鉄所木質バイオマス発電所燃焼炉に噴霧し、燃焼させる内容のものである。従来にないユニークな発想の発明であり、社会貢献が広く、効果が高い水素水利用技術である。
【００１８】
(3) 本発明における高濃度加工水素液の燃焼技術は、天然の電気石に水を作用させて生ずる飽和水素水を原材料として使用することができ、原材料費をほとんど必要としない。
【００１９】
水を電気分解して水素水を加工する場合は、コスト的な問題もあるが、天然石・電気石は自然資源として大量に未利用で存在しており、経済性は極めて高い。特に低価格の他に、ＣＯ２・ＰＭ２．５が発生せず、焼却灰も出ない特質と、大量の安定供給が図れるというメリットは極めて大きい。
【００２０】
高濃度水素液は、高熱燃焼炉の中へ噴射して燃焼する燃焼助剤であり、燃焼水素ガスと異なり安全性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】水素液を燃焼剤として加工することを説明した図である。
【図２】石炭火力発電・木質バイオマス発電に利用するための概念と燃焼剤としての水素液の加工などを示した説明図である。
【図３】図１、図２の内容をグラフ化した図である。
【図４】表１の簡易試験（実証試験Ｉ）に関する写真である。
【図５】表１の簡易試験に用いたＯＲＰメーターの写真である。
【図６】表１の簡易試験における燃焼の様子を示す写真である。
【図７】実証実験IIにおける高濃度水素液燃焼検証缶の構造と、試験方法を示す説明図である。
【図８】実証実験IIIの試験方法の説明図である。
【図９】実証実験IIIの写真である。
【図１０】実証試験IVの試験計画の説明図である。
【図１１】実証試験IVで用いた試験機の写真である。
【図１２】実証試験IVにおける燃焼試験の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を添付した図面などに基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、水素液を燃焼剤として加工することを説明した図である。
水素の発生量は、酸化還元電位ＯＲＰという単位で表される。水素の発生量は、酸化還元電位ＯＲＰという単位で表される。ＯＲＰの数値は、水素の発生量→水素の燃焼性と連動して表される数値と一致して表示されることを確認している。図１の丸付き数字を(1)〜(14)に置き換えて説明すると、水素液の数値と燃焼性を実現するに至る数値が一致して得られる。
【００２４】
(1)は天然石の石英斑岩・電気石に水を作用して得られる飽和水素水であり、ＯＲＰは＋２００ｍｖ〜＋２３０ｍｖの範囲である。電気石に水が作用した水素水は水を電気分解して生ずる水素水と異なり、マイナスイオンを帯電しており、電気石の組成元素である珪素８４〜８５％、アルミニウム７〜８％という鉱石の中にあって燃焼性を発揮する特殊な性質の石材である。
【００２５】
(1)の段階の水素水は植物育成、健康飲用材として使用される。(2)〜(7)の変化は、(1)で得られた飽和水素を加圧・加熱した時間経過のＯＲＰ変化である。(8)〜(14)は、(7)の水素水を燃焼用に幾つかの条件を与えて変性した完全燃焼に至る移行のＯＲＰ数値である。
【００２６】
(8)〜(10)の−４００〜−６００ｍｖの主としてアルミニウム材を加えて得られる。(1)〜(6)の水素水は電気石と加圧・加熱が連続して行われており、(8)〜(10)の段階はアルミニウムを混在させて得られる高濃度の水素液である。
【００２７】
(11)〜(14)→は燃焼用の超高濃度を目的として特殊な水酸化ナトリウム材を均質撹拌材として投入して得られるＯＲＰ数値で−７００〜−１０００ｍｖに加工した燃焼用液剤である。
【００２８】
この−７００〜−１０００ｍｖのＯＲＰ数値によって表現される水素液は、石炭火力発電所、製鉄所、大型ボイラー等の燃焼剤（正確には燃焼助剤）として使用可能な性質のものである。
【００２９】
従って、図１における(1)〜(14)の電気石に作用して生ずる水素液は本件発明の技術の全体の流れを示したものである。
【００３０】
図２は、石炭火力発電・木質バイオマス発電に利用するための概念と燃焼剤としての水素液の加工などを示した説明図である。目的とする濃度は、ＯＲＰ数値の加工方法は、図１を実施する加工内容→加工技術の概要を成すものである。
【００３１】
図３は、図１、図２の内容をグラフにしたものであり、図１、図２の内容を簡単に説明した図である。表１は、図２によって加工された水素液を段階ごとに燃焼性をチェックした簡易試験内容（実証試験Ｉ）である。図４〜図６は簡易試験に関する写真である。この試験により、ＯＲＰ数値で示された水素液の燃焼性能が実証された。なお、表１における写真−１は図４の写真に相当するものである。 
【００３２】
【表１】
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【００３３】
〔実証試験II〕
実証実験II（検証予備試験）として、図７に示すような構造の高濃度水素液燃焼検証缶を設計し、屋外での実証試験を行い、ＯＲＰ−８４０ｍｖ水素液が燃焼することを確認した。
【００３４】
〔実証試験III〕
実証試験IIIとして、上述の実証実験IIの検証缶及びＯＲＰ−８４０ｍｖ水素液を使用し、図８に示す実証試験を行った。
【００３５】
図９は実証実験IIIにおいて、種火上のストーブで激しく燃焼している様子を示した写真である。
【００３６】
〔実証試験IV〕
続いて、実証試験IVとして、図１０に示す試験計画を策定し、超高濃度水素液の加工・現場使用検証を行った。
【００３７】
図１１実証試験IVで用いた試験機の写真、図１２は燃焼試験の様子を示す写真である。
【００３８】
これら実証試験Ｉ〜IVにより、本発明の高濃度水素液燃焼方法の火力発電所、木質バイオマス発電所、製鉄所、または大型ボイラー等への適用の可能性を確認した。
【００３９】
例えば、石炭火力発電所に於ける採用利点を踏まえ、事業化するための考え方は以下の通りである。
【００４０】
１．石炭火力発電所燃焼炉における燃焼性の確認。
２．燃焼における発熱性能（石炭との比較）。
【００４１】
３．ＣＯ２の排出量。
４．この場合の石炭火力発電所全体のＣＯ２排出に対する単位当たりの貢献度。
５．例えば、５０トン／日燃焼した場合のＣＯ２減少率（％）。
【００４２】
６．石炭燃焼トン当たりの燃焼価格と水素液の燃焼価格トン当たりを比較し、発電所の経営効率を図る。
７．石炭火力発電所の場合、使用する石炭品質、燃焼方法によって内容が異なるため、使用企業現場で効果のテストをする必要がある。
８．水素液は、設備をすれば１００トン／日も可能である。
【００４３】
９．水素液は飲用可能なものまで、発電所燃焼炉で散布、燃焼前は着火も、公害的安全性は普通の水と同じ内容であり、安全である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月31日(2018.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然電気石に水を作用させて得られる水素飽和液を加圧・高温加工することで、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−１００ｍｖ〜−３００ｍｖの高濃度水素液を作成し、前記高濃度水素液に水酸化ナトリウム、アルミニウム、または塩化マグネシウム等の水素発生剤または水素発生助剤を加え、加圧・加熱缶を使用して加圧および加熱することにより、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−７００ｍｖ以下の超高濃度水素液を作成し、前記超高濃度水素液をＣＯ２を発生しない燃焼剤として燃焼炉へ噴霧し、燃焼剤として利用することを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項２】
請求項１記載の高濃度水素液燃焼方法において、前記燃焼炉は火力発電所、木質バイオマス発電所、製鉄所、または大型ボイラー等の高熱燃焼炉であることを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項３】
請求項２記載の高濃度水素液燃焼方法において、前記酸化還元電位（ＯＲＰ）が−７００ｍｖ以下の超高濃度水素液を、燃焼炉へ高圧ノズルを使用して噴射し、燃焼させることを特徴とする高濃度水素液燃焼方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の高濃度水素液燃焼方法において、前記超高濃度水素液が燃焼炉内燃焼にあってＣＯ２及びＰＭ２．５を発生せず、石炭等混合燃焼剤の燃焼効率を高め、地球温暖化削減、並びに燃焼コスト削減を図ることを特徴とした高濃度水素液燃焼方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の高濃度水素液燃焼方法は、天然電気石に水を作用させて得られる水素飽和液を加圧・高温加工することで、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−１００ｍｖ〜−３００ｍｖの高濃度水素液を作成し、前記高濃度水素液に水酸化ナトリウム、アルミニウム、または塩化マグネシウム等の水素発生剤または水素発生助剤を加え、加圧・加熱缶を使用して加圧および加熱することにより、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−７００ｍｖ以下の超高濃度水素液を作成し、前記超高濃度水素液をＣＯ２を発生しない燃焼剤として燃焼炉へ噴霧し、燃焼剤として利用することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
永久電極を有するイオン帯電電気石に水を作用させて水素水を作り、物理的加圧、化学触媒混合により超高濃度水素水を加工し、高圧ノズルなどを使用して燃焼炉内に噴霧し燃焼させ、エネルギーとして利用することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
−７００ｍｖ以下の高濃度水素液に関しては、基礎となる水素液を天然電気石に水を作用させて得られる水素飽和液を加圧・高温加工し、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−１００ｍｖ〜−３００ｍｖの高濃度とし、この酸化還元電位（ＯＲＰ）を−１００ｍｖ〜−３００ｍｖに加工した高濃度水素液に、水酸化ナトリウム、アルミニウム、または塩化マグネシウム等の水素発生剤または水素発生助剤を加圧、加熱缶を使用することで、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−７００ｍｖ以下の超高濃度水素液を製造することができる。