(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀ゼオライトの触媒反応熱を利用した熱源装置であって、
通気性を確保した状態で前記銀ゼオライトを収容する収容容器を備え、
前記収容容器に、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスが通気され、前記収容容器に前記混合ガスが通気されてから１分経過後の当該収容容器に収容されている前記銀ゼオライトの温度が４００℃以上となるように構成されている熱源装置。
【請求項２】
銀ゼオライトの触媒反応熱を利用した熱源装置であって、
通気性を確保した状態で前記銀ゼオライトを収容する収容容器を備え、
前記収容容器に、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスが通気され、前記収納容器は、通気方向下流側に前記銀ゼオライトの粒子径より細かい網目を有する金属製の通気構造を備えた金属製の筒状部材として構成され、前記筒状部材は、内管と外管とを備えた二重管構造を有する熱源装置。
【請求項３】
前記内管と前記外管との離間距離を前記銀ゼオライトの粒子径に応じて設定してある請求項２に記載の熱源装置。
【請求項４】
前記混合ガスは、水素濃度が１〜２０容量％であり、水蒸気濃度が１〜９５容量％であり、空気濃度が１〜９５容量％であり、温度が１００℃以上である請求項１〜３の何れか一項に記載の熱源装置。
【請求項５】
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種である請求項１〜４の何れか一項に記載の熱源装置。
【請求項６】
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種である請求項１〜４の何れか一項に記載の熱源装置。
【請求項７】
前記銀以外の金属は、鉛、ニッケル、及び銅からなる群から選択される少なくとも一種の金属である請求項６に記載の熱源装置。
【請求項８】
銀ゼオライトに、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスを通気することにより発生する触媒反応熱を、熱源として利用する銀ゼオライトの使用方法であって、
前記銀ゼオライトに前記混合ガスが通気されてから１分経過後の当該銀ゼオライトの温度が４００℃以上となるように、前記混合ガスを通気する銀ゼオライトの使用方法。
【請求項９】
前記混合ガスは、水素濃度が１〜２０容量％であり、水蒸気濃度が１〜９５容量％であり、空気濃度が１〜９５容量％であり、温度が１００℃以上である請求項８に記載の銀ゼオライトの使用方法。
【請求項１０】
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種である請求項８又は９に記載の銀ゼオライトの使用方法。
【請求項１１】
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種である請求項８又は９に記載の銀ゼオライトの使用方法。
【請求項１２】
前記銀以外の金属は、鉛、ニッケル、及び銅からなる群から選択される少なくとも一種の金属である請求項１１に記載の銀ゼオライトの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀ゼオライトの触媒反応熱を利用した熱源装置、及び銀ゼオライトの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種装置の熱源として、ガスバーナーや石油バーナー等の燃焼式熱源が従来から広く使用されている。しかしながら、最近では、より安全性や環境に配慮した熱源が求められる傾向がある。例えば、特許文献１に記載されている触媒の反応熱を利用した触媒反応ヒータは、火炎の発生を伴わないため失火などの心配がなく、燃焼式熱源と比べれば安全性が高い熱源となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５５０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に代表される触媒反応ヒータにおいては、十分な熱量を発生するためには、触媒として十分な活性を有するものを選択する必要がある。また、実用的な熱源であるためには、ある程度の耐久性も備えている必要がある。しかしながら、これまでに知られている触媒は、産業使用に耐え得る程度の十分な活性及び耐久性を有しているとは言えなかった。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、産業用の熱源として利用可能な触媒の反応熱を利用した新たな熱源装置を提供することを目的とする。さらには、触媒としての銀ゼオライトの新たな使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明に係る熱源装置の特徴構成は、
銀ゼオライトの触媒反応熱を利用した熱源装置であって、
通気性を確保した状態で前記銀ゼオライトを収容する収容容器を備え、
前記収容容器に、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスが通気されるように構成されていることにある。【０００７】
本構成の熱源装置によれば、収容容器に、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスが通気されることで、水素が銀ゼオライトに吸着されるとともに、吸着された水素が銀ゼオライトを介して空気中の酸素と反応し、その際に多量の触媒反応熱が発生する。この水素と空気中の酸素との触媒反応は、水蒸気の存在下で進行するため、触媒反応熱が連続的に発生して高温状態となっても水素爆発が起こらず、高い安全性を確保することができる。従って、この触媒反応熱を熱源として利用することができる。【０００８】
本発明に係る熱源装置において、
前記混合ガスは、水素濃度が１〜２０容量％であり、水蒸気濃度が１〜９５容量％であり、空気濃度が１〜９５容量％であり、温度が１００℃以上であることが好ましい。【０００９】
本構成の熱源装置によれば、収容容器に通気させる混合ガスの組成及び温度が適切な範囲に設定されているため、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００１０】
本発明に係る熱源装置において、
前記収容容器に前記混合ガスが通気されてから１分経過後の当該収容容器に収容されている前記銀ゼオライトの温度が４００℃以上となることが好ましい。【００１１】
本構成の熱源装置によれば、収容容器に混合ガスを通気すると、短時間で銀ゼオライトが十分に発熱するため、熱源として好適に利用することができる。【００１２】
本発明に係る熱源装置において、
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。【００１３】
本構成の熱源装置によれば、銀ゼオライトとして、ＡｇＸ型ゼオライト、ＡｇＡ型ゼオライト、ＡｇＹ型ゼオライト、ＡｇＬ型ゼオライト、及びＡｇモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種を採用しており、この場合、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００１４】
本発明に係る熱源装置において、
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。【００１５】
本構成の熱源装置によれば、銀ゼオライトとして、ＡｇＭＸ型ゼオライト、ＡｇＭＡ型ゼオライト、ＡｇＭＹ型ゼオライト、ＡｇＭＬ型ゼオライト、及びＡｇＭモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種を採用しており、この場合も銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００１６】
本発明に係る熱源装置において、
前記銀以外の金属は、鉛、ニッケル、及び銅からなる群から選択される少なくとも一種の金属であることが好ましい。【００１７】
本構成の熱源装置によれば、ＡｇＭＸ型ゼオライト、ＡｇＭＡ型ゼオライト、ＡｇＭＹ型ゼオライト、ＡｇＭＬ型ゼオライト、及びＡｇＭモルデナイト型ゼオライトにおいて、銀以外の金属として適切な金属を採用しているため、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００１８】
本発明に係る熱源装置において、
前記収納容器は、通気方向下流側に前記銀ゼオライトの粒子径より細かい網目を有する金属製の通気構造を備えた金属製の筒状部材として構成されていることが好ましい。【００１９】
本構成の熱源装置によれば、収納容器を、通気方向下流側に銀ゼオライトの粒子径より細かい網目を有する金属製の通気構造を備えた金属製の筒状部材として構成することで、銀ゼオライトが収容容器から漏れ出ることなく、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が収容容器内でより効率よく進行し、熱源として好適に利用することができる。【００２０】
本発明に係る熱源装置において、
前記筒状部材は、内管と外管とを備えた二重管構造を有することが好ましい。【００２１】
本構成の熱源装置によれば、筒状部材を内管と外管とを備えた二重管構造とすることにより、内管と外管との間に形成される環状空間に熱媒体を通流させることができるため、熱効率がより向上し、使い勝手も良好なものとなる。【００２２】
本発明に係る熱源装置において、
前記内管と前記外管との離間距離を前記銀ゼオライトの粒子径に応じて設定してあることが好ましい。【００２３】
本構成の熱源装置によれば、内管と外管との離間距離を銀ゼオライトの粒子径に応じて設定することで、銀ゼオライトの表面で発生した触媒反応熱が内管から外管に少ないロスで伝達し、しかも内管と外管との間の環状空間に熱媒体を通流させた場合にも通流抵抗が過度に大きくならないため、結果として、当該熱源装置に使用する銀ゼオライトの特性が最も活かされた熱源装置を実現することができる。【００２４】
上記課題を解決するための本発明に係る銀ゼオライトの使用方法の特徴構成は、
銀ゼオライトに、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスを通気することにより発生する触媒反応熱を、熱源として利用することにある。【００２５】
本構成の銀ゼオライトの使用方法によれば、銀ゼオライトに、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスが通気されることで、水素が銀ゼオライトに吸着されるとともに、吸着された水素が銀ゼオライトを介して空気中の酸素と反応し、その際に多量の触媒反応熱が発生する。この水素と空気中の酸素との触媒反応は、水蒸気の存在下で進行するため、触媒反応熱が連続的に発生して高温状態となっても水素爆発が起こらず、高い安全性を確保することができる。従って、この触媒反応熱を熱源として利用することができる。【００２６】
本発明に係る銀ゼオライトの使用方法において、
前記混合ガスは、水素濃度が１〜２０容量％であり、水蒸気濃度が１〜９５容量％であり、空気濃度が１〜９５容量％であり、温度が１００℃以上であることが好ましい。【００２７】
本構成の銀ゼオライトの使用方法によれば、銀ゼオライトに通気させる混合ガスの組成及び温度が適切な範囲に設定されているため、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００２８】
本発明に係る銀ゼオライトの使用方法において、
前記銀ゼオライトに前記混合ガスが通気されてから１分経過後の当該銀ゼオライトの温度が４００℃以上となるように、前記混合ガスを通気することが好ましい。【００２９】
本構成の銀ゼオライトの使用方法によれば、混合ガスの通気により、短時間で銀ゼオライトが十分に発熱するため、熱源として好適に利用することができる。【００３０】
本発明に係る銀ゼオライトの使用方法において、
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。【００３１】
本構成の銀ゼオライトの使用方法によれば、銀ゼオライトとして、ＡｇＸ型ゼオライト、ＡｇＡ型ゼオライト、ＡｇＹ型ゼオライト、ＡｇＬ型ゼオライト、及びＡｇモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種を採用しており、この場合、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００３２】
本発明に係る銀ゼオライトの使用方法において、
前記銀ゼオライトは、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。【００３３】
本構成の銀ゼオライトの使用方法によれば、銀ゼオライトとして、ＡｇＭＸ型ゼオライト、ＡｇＭＡ型ゼオライト、ＡｇＭＹ型ゼオライト、ＡｇＭＬ型ゼオライト、及びＡｇＭモルデナイト型ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一種を採用しており、この場合も銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。【００３４】
本発明に係る銀ゼオライトの使用方法において、
前記銀以外の金属は、鉛、ニッケル、及び銅からなる群から選択される少なくとも一種の金属であることが好ましい。【００３５】
本構成の銀ゼオライトの使用方法によれば、ＡｇＭＸ型ゼオライト、ＡｇＭＡ型ゼオライト、ＡｇＭＹ型ゼオライト、ＡｇＭＬ型ゼオライト、及びＡｇＭモルデナイト型ゼオライトにおいて、銀以外の金属として適切な金属を採用しているため、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、熱源として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の熱源装置の概略構成図である。
【図２】図２は、ＡｇＸ型ゼオライトに関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に関する実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に示された構成に限定されることは意図しない。
【００３８】
初めに、本発明に関連する技術の経緯について説明する。本発明者らは、銀ゼオライトの一種であるＮａサイトの少なくとも一部をＡｇで置換したＸ型ゼオライト（ＡｇＸ型ゼオライト）が高いヨウ素吸着能を有することを発見し、原子炉におけるシビアアクシデントに備えた放射性ヨウ素吸着剤として特許出願を行い、２０１４年３月２０日に特許権（特許第５５０４３６８号）を取得した。当該特許の明細書によれば、ＡｇＸ型ゼオライトは、放射性ヨウ素の吸着能だけでなく、優れた水素の吸着能も有することが明らかとなっている。
【００３９】
本発明者らは、上記のＡｇＸ型ゼオライトについて、さらなる検討を行ったところ、ＡｇＸ型ゼオライトに水素を吸着させる際、水素に水蒸気及び空気を加えた混合ガスの状態でＡｇＸ型ゼオライトに通気させると、ＡｇＸ型ゼオライトはさらに良好な水素吸着能を示すとともに、混合ガスが水蒸気を含んでいるため、高温状態になっても水素爆発が起こらずに安全に触媒反応（水素の消費）が進行し、さらには発生した触媒反応熱を効率よく取り出すことが可能であることを新たに知見した。本発明は、ＡｇＸ型ゼオライトを含む銀ゼオライトについて、水蒸気の存在下で水素と空気（酸素）との触媒反応が進行する際に発生する熱を、各種産業用の熱源として利用するものである。
【００４０】
図１は、本発明の熱源装置１００の概略構成図である。図１（ａ）は、第一実施形態にかかる熱源装置１００を示し、図１（ｂ）は、第二実施形態にかかる熱源装置１００を示す。各実施形態に共通する主要な構成として、熱源装置１００は、銀ゼオライト１を収容する収容容器１０を備えている。
【００４１】
銀ゼオライト１は、各種のゼオライトをベースとし、当該ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部が銀で置換されたものである。そのような銀ゼオライト１として、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀で置換したＡｇモルデナイト型ゼオライトなどが挙げられる。
【００４２】
また、銀ゼオライト１として、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＡ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＹ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭＬ型ゼオライト、及びモルデナイト型ゼオライトが有するイオン交換サイトの少なくとも一部を銀及び銀以外の金属で置換したＡｇＭモルデナイト型ゼオライトなども挙げられる。この場合、銀以外の金属として、鉛、ニッケル、及び銅などが挙げられる。
【００４３】
本発明では、特に、水素分子吸着能が高いＡｇＸ型ゼオライトが好適に使用される。
【００４４】
ここで、ＡｇＸ型ゼオライトについて説明する。図２は、ＡｇＸ型ゼオライトに関する説明図である。図２（ａ）は、ゼオライトの結晶構造の模式図であり、図２（ｂ）は、１３Ｘ型ゼオライトのナトリウムサイトが銀で置換される反応の説明図である。図２（ｃ）は、１３Ｘ型ゼオライトのナトリウムサイトを銀で置換した結果、細孔径のサイズが小さくなることの説明図である。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、ゼオライトはケイ酸塩の一種で、構造の基本単位は四面体構造の（ＳｉＯ４）４−及び（ＡｌＯ４）５−であり、この基本単位が次々と三次元的に連結して結晶構造を形成する。基本単位の連結の形式によって種々の結晶構造が形成され、形成される結晶構造ごとに固有の均一な細孔径を有する。この均一な細孔径を有するため、ゼオライトには分子篩や吸着、イオン交換能といった特性が備わることとなる。
【００４６】
例えば、１３Ｘ型ゼオライトは工業的に広く用いられているＸ型ゼオライトであり、その組成は、Ｎａ８６［（ＡｌＯ２）８６（ＳｉＯ２）１０６］・２７６Ｈ２Ｏである。図２（ｂ）に示すように、１３Ｘ型ゼオライトのイオン交換サイトであるナトリウムサイトを銀でイオン交換することにより、本発明の熱源装置１００に使用可能なＡｇＸ型ゼオライトが得られる。ＡｇＸ型ゼオライトの銀イオン交換率は９０％以上、好ましくは９５％以上とする。
【００４７】
また、ＡｇＸ型ゼオライトは、銀以外の物質ではイオン交換されていないことが好ましい。すなわち、ＡｇＸ型ゼオライトは、実質的に１３Ｘ型ゼオライト中の略全てのナトリウムサイトが銀とイオン交換されることが好ましい。このような高いイオン交換率であれば、非常に優れた水素分子吸着能を有するものとなる。これは、図２（ｃ）に示すように、銀でイオン交換される前のナトリウムサイトを有する１３Ｘ型ゼオライトの細孔径（約０．４ｎｍ）は、水素分子（分子径：約０．２９ｎｍ）を捕捉するには大き過ぎるサイズであるが、ナトリウムサイトを銀でイオン交換すると、水素分子がぴったりと収まる最適な細孔径（約０．２９ｎｍ）となり、その結果、銀でイオン交換された１３Ｘ型ゼオライトは、水素分子を高効率で効果的に吸着することが可能となるからである。
【００４８】
実際に使用する場面では、ＡｇＸ型ゼオライトは、粒状に加工されていることが好ましい。その場合の粒子サイズは、８×１２ｍｅｓｈないし１０×２０ｍｅｓｈ（ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−４−６）であることが好ましい。なお、粒子サイズのｍｅｓｈ表記について、例えば、「１０×２０ｍｅｓｈ」とは、粒子が１０ｍｅｓｈの篩を通過するが２０ｍｅｓｈの篩は通過しないこと、すなわち、粒子サイズが１０〜２０ｍｅｓｈであることを意味する。１０ｍｅｓｈとは、１インチ（約２．５４ｃｍ）の間に１０個の格子があること、すなわち、一つの格子のサイズが約２．５４ｍｍであることを示す。
【００４９】
上記の銀ゼオライト１は、収容容器１０に収容される。収容容器１０としては、例えば、図１（ａ）に示すように、筒状部材である金属管１０で構成され、その両端に銀ゼオライト１の粒子径より細かい金属製のメッシュ１１を設けて通気性を確保できる状態に構成される（第一実施形態）。金属管１０は、図１（ｂ）に示すように、内管１０ａと外管１０ｂとを備えた二重管構造であってもよい（第二実施形態）。この場合、内管１０ａと外管１０ｂとは、図示しないリブ又はピラーによって接続固定され、内管１０ａと外管１０ｂとの間に形成される環状空間に熱媒体を通流させる。そうすることにより、熱源装置１００の熱効率がより向上し、使い勝手も良好なものとなる。熱媒体としては、水、オイル、溶融状態の錫等を使用することができる。
【００５０】
熱源装置１００として、図１（ｂ）に示した第二実施形態の構成を採用する場合、内管１０ａと外管１０ｂとの間に形成される環状空間のサイズ（内管１０ａと外管１０ｂとの離間距離）を銀ゼオライト１のサイズ（粒子径）に応じて適切に設定することが好ましい。例えば、内管１０ａと外管１０ｂとの離間距離を銀ゼオライト１の粒子径の０．５〜１０倍、好ましくは１〜５倍の距離に設定すれば、銀ゼオライト１の表面で発生した触媒反応熱（詳細は後述する）が内管１０ａから外管１０ｂに少ないロスで伝達し、しかも熱交換の役割を担う環状空間を通流する熱媒体の通流抵抗は過度に大きくならないため、結果として、当該熱源装置１００に使用する銀ゼオライト１の特性が最も活かされた熱源装置１００を実現することができる。
【００５１】
金属管１０及び金属製のメッシュ１１の素材としては、鉄、銅、銀、ニッケル、アルミニウム、チタン、ステンレス等の各種金属素材又はそれらを含む合金を使用することができるが、金属管１０及び金属製のメッシュ１１にはウェットの混合ガスＧ（詳細は後述する）が触れるため、耐食性のあるアルミニウム、チタン、ステンレスを使用することが好ましい。耐食性のある金属で構成された通気構造（メッシュ１１）を備えた金属管１０を使用すれば、銀ゼオライトが金属管１０から漏れ出ることなく、銀ゼオライトを介した水素と空気中の酸素との触媒反応が金属管１０内でより効率よく進行し、熱源として好適に利用することができる。
【００５２】
金属管１０の端部に設けるメッシュ１１のサイズは、通気方向下流側で銀ゼオライトの粒子径より細かい網目（例えば、２０ｍｅｓｈより細かい網目）を有するものが好ましい。銀ゼオライト１は、８×１２ｍｅｓｈないし１０×２０ｍｅｓｈに調整されたものが使い勝手が良いため、通気方向下流側に２０ｍｅｓｈより細かい網目を有するメッシュ１１を設けることで、金属管１０内への銀ゼオライト１の保持と、金属管１０の通気性とを両立することができる。なお、通気方向上流側のメッシュ１１のサイズについては特に制限はないが、通気方向下流側と同様に２０ｍｅｓｈより細かい網目を有するものを採用すれば、万が一混合ガスＧが逆流しても銀ゼオライト１は金属管１０内に留まるため、安全な状態を維持することができる。
【００５３】
上記の収容容器１０には、水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスＧが通気される。混合ガスＧは水蒸気を含むためウェットのガスであるが、混合ガスＧが収容容器１０の内部の銀ゼオライト１に接触すると、混合ガスＧに含まれる水素が銀ゼオライト１に吸着されるとともに、吸着された水素が銀ゼオライト１を介して混合ガスＧに含まれる空気中の酸素と反応し、その際に多量の触媒反応熱が発生する。このとき、両端に金属製のメッシュ１１を設けた収容容器（金属管）１０は、通気性が良好であるとともに熱効率に優れているため、銀ゼオライト１を介した水素と酸素との触媒反応熱を受けて比較的迅速に温度が上昇する。特に、銀ゼオライト１としてＡｇＸ型ゼオライトを採用した場合、常温（１５〜２５℃）にある収容容器１０に混合ガスＧを通気すると、１分経過後の当該収容容器１０に収容されているＡｇＸ型ゼオライトの温度は４００℃以上となる。その結果、収容容器１０の温度も常温から約４００℃まで急激に上昇する。一方、この水素と空気中の酸素との触媒反応は、水蒸気の存在下で進行するため、触媒反応熱が連続的に発生して高温状態となっても水素爆発が起こらず、高い安全性を確保することができる。
【００５４】
混合ガスＧの好ましい組成は、水素濃度が１〜２０容量％、水蒸気濃度が１〜９５容量％、空気濃度が１〜９５容量％である。より好ましい混合ガスＧの組成は、水素濃度が１〜１５容量％、水蒸気濃度が１０〜９０容量％、空気濃度が５〜８０容量％である。また、混合ガスＧの好ましい温度は、１００℃以上であり、より好ましい温度は、１２０℃以上であり、最も好ましい温度は、１３０℃以上である。
【００５５】
このような混合ガスＧを銀ゼオライト１に接触させれば、銀ゼオライト１を介した水素と空気中の酸素との触媒反応が、高い安全性を維持しながら効率よく継続的に進行し、収容容器１０が温度上昇することで熱として回収可能である。回収された熱は、各種装置の熱源として利用することができる。
【００５６】
このように、本発明によれば、両端に金属製のメッシュ１１を設けた収容容器（金属管）１０の内部に銀ゼオライト１（ＡｇＸ型ゼオライトが好ましい）を充填し、当該収容容器１０に水素、水蒸気、及び空気を含む混合ガスＧを通気させるという比較的簡単な構成で、従来には無かった全く新しいコンセプトに基づいた熱源装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の熱源装置は、産業用の各種熱源として利用することが可能である。例えば、燃料電池や発電素材と組み合わせた熱源システムとして利用可能である。また、一般家庭用の熱源として、暖房、調理器具などにも利用可能である。本発明の銀ゼオライトの使用方法も、上記例示した各分野で利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１        銀ゼオライト
１０      収納容器（金属管）
１０ａ    内管
１０ｂ    外管
１１      通気構造（メッシュ）
１００    熱源装置
Ｇ        混合ガス
【図１】
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【図２】
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