(57)【要約】【課題】天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を効率よく回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止する。【解決手段】Ｎａ１０１と水の化学反応が行われる反応室３を備える反応容器２と、反応室３に発生した水素を取出す水素抽出管５と、反応室３に発生した酸素を取出す酸素抽出管６と、反応室３に水を注入する水注入管７とがそれぞれ接続されると共に、反応室３内部にてそれぞれ終端開口され、反応容器３に、加熱源としての加熱用伝熱管８が接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属と水の化学反応が行われる反応室を備える反応容器と、
前記反応室から水素を取出す水素抽出管と、
前記反応室から酸素を取出す酸素抽出管と、
前記反応室に水を注入する水注入管と、
前記反応室を加熱する加熱源とを有することを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記反応室は、冷却ガスダクトが接続された冷却ガスチャンバによって覆設されたことを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
複数の前記反応容器の反応室どうしを連絡する連結管が架設されたことを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項４】
金属と水の化学反応が行われる反応室を備える反応容器と、
前記反応室から水素を取出す水素抽出管と、
前記反応室から酸素を取出す酸素抽出管と、
前記反応室に水を注入する水注入管と、
前記反応室を加熱する加熱源と、
前記反応室内部の酸素濃度を低下させる不活性ガスタンクと、
前記不活性ガスタンクと前記反応室とを接続する不活性ガス注入管とを有することを特徴とする水素製造装置。
【請求項５】
金属と水の化学反応が行われる反応容器と、
前記反応容器に並列に接続され、前記反応容器との循環回路の一部を形成する複数のコールドトラップと、
前記循環回路中に設けられる循環ポンプと、
前記複数のコールドトラップに接続され酸素を取出すと共に、金属を前記反応容器に供給する酸素抽出管を備えるベーパートラップとを有することを特徴とする水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属と水の化学反応により水素を発生させる水素製造装置に係り、特に燃料電池の燃料源である水素を供給するのに適した水素製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新エネルギー技術として注目されている燃料電池は、水素と酸素を化学的に反応させることにより、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。
【０００３】
水素源は、天然資源である天然ガス（ＣｎＨ２ｎ＋２）等であり、ＣｎＨ２ｎ＋２を適当な改質器によって改質することによって水素を得る（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
改質装置器では、
【化１】
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の触媒反応を進行させることによって生成される。
【０００５】
また、実験室では、例えば、
【化２】
Ｚｎ＋Ｈ２ＳＯ４→Ｈ２＋ＺｎＳＯ４
【化３】
２ｎＮａ＋ｎＨ２Ｏ→ｎＨ２＋ｎＮａ２Ｏ
【化４】
２ｎＮａ＋２Ｈ２Ｏ→ｎＨ２＋２ｎＮａＯＨ
の反応を進行させることによって、金属Ｚｎ（亜鉛）とＨ２ＳＯ４（希硫酸）から、または、金属Ｎａ（ナトリウム）からＨ２を生成する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３２０４号公報（第５頁〜第８頁、図１〜図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
昨今、水素はクリーンエネルギーとして世界的に注目されており、例えば、サンシャイン計画の下で、自動車用水素エンジン、発電用高効率無公害ガスタービンといった水素利用動力の研究開発が進んでいる。今後も、水素は動力の燃料源としてますます需要が増えることが予想される。
【０００８】
現在の水素の製造方法では、特開２００２−３２０４号公報の燃料改質器に開示されるように、反応式（１）を進行させる。この方法によると、原料であるＣｎＨ２ｎ＋２から水素が生成される。
【０００９】
ただし、反応式（１）を利用して水素を製造しようとすると、貯蔵量が有限である天然資源が必要となる。さらに、我が国に至っては、国内において天然ガス等の天然資源を産出できず、天然ガス等を輸入に頼っているのが実状である。
【００１０】
また、反応式（１）を利用して水素を製造しようとすると、反応式（１）の副生成物として二酸化炭素（ＣＯ２）が発生する。二酸化炭素は、温室効果ガスとして地球温暖化の一因とされる。よって、地球温暖化防止の観点からも二酸化炭素の発生を低減または防止することが望まれる。
【００１１】
よって、資源、コスト、環境の見地からみても、従来の水素の製造方法である反応式（１）を利用することに頼らず、水素を生成できる技術の開発が進められている。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するために提案されたものであり、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を効率よく回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる水素製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水素製造装置は、上述した課題を解決するために請求項１に記載したように、金属と水の化学反応が行われる反応室を備える反応容器と、前記反応室から水素を取出す水素抽出管と、前記反応室から酸素を取出す酸素抽出管と、前記反応室に水を注入する水注入管と、前記反応室を加熱する加熱源とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の水素製造装置は、請求項２に記載したように、前記反応室は、冷却ガスダクトが接続された冷却ガスチャンバによって覆設されたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の水素製造装置は、請求項３に記載したように、複数の前記反応容器の反応室どうしを連絡する連結管が架設されたことを特徴とする。
【００１６】
加えて、本発明の水素製造装置は、請求項４に記載したように、金属と水の化学反応が行われる反応室を備える反応容器と、前記反応室から水素を取出す水素抽出管と、前記反応室から酸素を取出す酸素抽出管と、前記反応室に水を注入する水注入管と、前記反応室を加熱する加熱源と、前記反応室内部の酸素濃度を低下させる不活性ガスタンクと、前記不活性ガスタンクと前記反応室とを接続する不活性ガス注入管とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の水素製造装置は、請求項５に記載したように、金属と水の化学反応が行われる反応容器と、前記反応容器に並列に接続され、前記反応容器との循環回路の一部を形成する複数のコールドトラップと、前記循環回路中に設けられる循環ポンプと、前記複数のコールドトラップに接続され酸素を取出すと共に、金属を前記反応容器に供給する酸素抽出管を備えるベーパートラップとを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る水素製造装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
なお、添付図面中、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明に係る水素製造装置の第１実施の形態を示す概略図である。
【００２１】
図１（ａ）は、水素製造装置１を示し、この水素製造装置１に備えられる反応容器２は、反応室３と断熱材４とからなり、反応室３は断熱材４によって覆設される。加えて、反応容器２には、水素抽出管５と、酸素抽出管６と、水注入管７とがそれぞれ接続され、それぞれ反応室３内部にて終端開口される。加熱用伝熱管８は、反応容器２の底部において貫通設置される。
【００２２】
さらに、反応室３内部にはヘッダ配管９が備えられ、ヘッダ配管９は、水注入管７と接続される。なお、ヘッダ配管９は、水注入管７からのＨ２Ｏを、反応室３下部方向に散水できるような構造を有する。
【００２３】
また、水素抽出管５の途中には水素抽出バルブ１５が、酸素抽出管６の途中には酸素抽出バルブ１６が、水注入管７の途中には水注入バルブ１７が、加熱用伝熱管８の途中には伝熱バルブ１８がそれぞれ設置される。なお、図１（ａ）に示された水素製造装置１のように、水素製造装置１の停止時には、水素抽出バルブ１５、酸素抽出バルブ１６、水注入バルブ１７、伝熱バルブ１８はそれぞれ閉じられている。
【００２４】
さらに、水素抽出管５の水素入口端部にはベーパートラップ２１が備えられ、加えて、水素抽出管５に備えるベーパートラップ２１より水素回収側には水素透過膜２２が備えられる。また、酸素抽出管６には酸素透過膜２４が備えられ、水注入管７の端部には水タンク２６が備えられる。
【００２５】
続いて、水素製造装置１の動作について図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００２６】
図１（ａ）に示された水素製造装置１において、反応容器２内部に形成される反応室３に金属を装入する。例えば、金属としてＮａ（ナトリウム）１０１を選択することができ、その場合、Ｎａ１０１は固体状態であるか液体状態であるかを問わない。また、Ｎａ１０１の空気酸化性の性質から、反応室３内部は真空状態にすることが望ましい。
【００２７】
Ｎａ１０１は反応性に富み、Ｈ２Ｏと激しく反応する。ｎをｍｏｌ数とすると、
【化５】
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【化６】
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の反応式によりＮａ１０１とＨ２Ｏとの反応が進行して、Ｈ２を発生させる。
【００２８】
Ｎａ１０１とＨ２Ｏとを接触させた場合、反応式（２）の反応と反応式（３）の反応の内どちらが進行するかは、反応室３に装入されるＮａ１０１の温度等の環境条件によって決まる。例えば、Ｎａ１０１の温度が室温から６００℃付近までの領域では反応式（２）が進行する一方、Ｎａ１０１の温度が６００℃付近から１０００℃付近までの領域では反応式（３）が進行する。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）に示された水素製造装置１のように、Ｈ２を回収する工程と、Ｎａ２Ｏ１０２を生成させる工程とを行う。
【００３０】
まず、水素製造装置１は、図１（ａ）に示された状態から、図１（ｂ）に示された状態となり、水素抽出バルブ１５および水注入バルブ１７をそれぞれ開く。
Ｎａ１０１を備える反応室３において、水タンク２６から水注入管７を介して、ヘッダ配管９からＨ２Ｏ（水・水蒸気）が散水される。
【００３１】
散水によって反応室３内部で起こるＮａ１０１とＨ２Ｏの反応は、Ｎａ１０１が６００℃以下の状態で行われるので、反応式（２）の酸化反応による。そして、反応式（２）の酸化反応によって、反応室３に主生成物としてＨ２（水素）が発生し、副生成物としてＮａ２Ｏ１０２（酸化ナトリウム）が生成される。
【００３２】
反応式（２）の酸化反応が進行することにより反応室３に発生したＨ２は、水素抽出管５を介して回収される。また、Ｈ２以外のベーパーは、ベーパートラップ２１および水素透過膜２２で吸収される。
【００３３】
この時、反応室３の溶液は、反応式（２）の酸化反応が進行することによって、Ｎａ２Ｏ１０２の濃度が漸次上昇し、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液となる。
【００３４】
すなわち、反応室３内部にＨ２Ｏの散水を継続すると、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水することになる。Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水しても、反応式（２）によるＮａ１０１の酸化反応が優先的に進行するが、反応室３内部のＮａ１０１の濃度が一定値以下になると、
【化７】
2004182496.tif 000006
の反応が進行し、ＮａＯＨを生成する。そして、反応室３内部に生成されたＮａＯＨは電離して、Ｎａ水和物として反応室３内部に蓄積される。よって、Ｎａ水和物の除去の工程等が必要となり、水素製造装置１における水素回収効率が悪化する。
【００３５】
したがって、Ｎａ水和物を生成させないために、反応室３内部のＨ２Ｏの散水は、反応室３内部の混合溶液中のＮａ１０１の濃度が充分なとき、所要時間経過をもって終了する。
【００３６】
次いで、図１（ｃ）に示された水素製造装置１のように、Ｏ２を回収する工程と、Ｎａ１０１を生成させる工程とを行う。
【００３７】
まず、水素製造装置１は、図１（ｂ）に示された状態で所要時間経過後、図１（ｃ）に示された状態となり、水注入バルブ１７および水素抽出バルブ１５を閉じる。加えて、酸素抽出バルブ１６を開く。
【００３８】
さらに、伝熱バルブ１８を開き、加熱用伝熱管８内部に高温物質、例えば、高温の水・水蒸気を通気させて、Ｎａ２Ｏ１０２の温度を１０００℃以上に昇温させる。そして、反応式（２）の酸化反応で副生成物として生成されたＮａ２Ｏ１０２の還元反応（分解反応）を行う。
【００３９】
そして、
【化８】
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の反応式を進行させることによって、Ｎａ２Ｏ１０２の分解によりＮａ１０１が生成される。加えて、反応室３に発生したＯ２は、酸素抽出管６を介して回収される。なお、水素製造装置１は、図１（ｃ）に示された状態を続けると、反応室３の溶液は、理想的に純粋なＮａ１０１となる。
【００４０】
さらに、水素製造装置１は、図１（ｃ）に示された状態で所要時間経過後、酸素抽出バルブ１６および伝熱バルブ１８を閉じると、図１（ａ）に示された状態に戻る。そして、反応室３内部のＮａ１０１の温度が、反応式（２）を進行させるのに充分な温度に冷却された時点で、再び水素製造装置１は、図１（ｂ）に示された状態からＮａ１０１の酸化反応を繰返す。
【００４１】
この時点での反応室３内部のＮａ１０１の温度は６００℃を超えている。もし、Ｎａ１０１が６００℃以上の状態で、図１（ｂ）に示された状態からＨ２Ｏを散水すれば、反応式（３）が進行する。
【００４２】
また、反応式（２）の酸化反応と、反応式（５）の分解反応のＮａ１０１の物質収支を考える。酸化反応のＮａ１０１を２ｍｏｌ（ｎ＝１）と仮定すると、反応式（２）の酸化反応と、反応式（５）の分解反応は、
【化９】
2004182496.tif 000008
となる。よって、２ｍｏｌのＮａ１０１から１ｍｏｌのＮａ２Ｏ１０２が生成され、その１ｍｏｌのＮａ２Ｏを原料として、２ｍｏｌのＮａ１０１が生成される。
【００４３】
したがって、分解反応によって生成されるＮａ１０１をそのまま酸化反応の原料として使用できるので、必要なＮａ１０１を初期に供給すれば、水素製造の過程において、Ｎａ１０１が不足することはない。よって、理想的にはＨ２の製造中、反応室３にＮａ１０１を付加する必要がなく、断続的にＨ２の回収ができる。
【００４４】
また、反応容器２外部に排出されるのは回収目的成分であるＨ２と、環境的に無害なＯ２のみである。よって、Ｏ２は回収してもよいし、そのまま大気放出してもよい。
【００４５】
図１に示された水素製造装置１を用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を断続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【００４６】
図２は、本発明に係る水素製造装置の第２実施の形態を示す概略図である。
【００４７】
図２（ａ）は、水素製造装置１Ａを示し、この水素製造装置１Ａに備えられる反応容器２は、反応室３と、冷却ガスチャンバ４１と、断熱材４とからなり、反応室３は冷却ガスチャンバ４１によって覆設され、さらに、冷却ガスチャンバ４１は断熱材４によって覆設される。また、冷却ガスチャンバ４１は冷却ガスダクト４２が接続され、冷却ガスダクト４２にはダンパ４３が設置される。
【００４８】
続いて、水素製造装置１Ａの動作について図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００４９】
図２（ａ）に示された水素製造装置１Ａにおいて、反応容器２内部に形成される反応室３に金属を装入する。例えば、金属としてＮａ１０１を選択することができ、その場合、Ｎａ１０１は固体状態であるか液体状態であるかを問わない。
【００５０】
次いで、図２（ｂ）に示された水素製造装置１Ａのように、Ｈ２を回収する工程と、Ｎａ２Ｏ１０２を生成させる工程とを行う。
【００５１】
まず、水素製造装置１Ａは、図２（ａ）に示された状態から、図２（ｂ）に示された状態となり、水素抽出バルブ１５および水注入バルブ１７をそれぞれ開く。Ｎａ１０１を備える反応室３において、水タンク２６から水注入管７を介して、ヘッダ配管９からＨ２Ｏ（水・水蒸気）が散水される。
【００５２】
散水によって反応室３内部で起こるＮａ１０１とＨ２Ｏの反応は、Ｎａ１０１が６００℃以下の状態で行われるので、反応式（２）の酸化反応による。そして、反応式（２）の酸化反応によって、反応室３に主生成物としてＨ２（水素）が発生し、副生成物としてＮａ２Ｏ１０２（酸化ナトリウム）が生成される。
【００５３】
反応式（２）の酸化反応が進行することにより反応室３に発生したＨ２は、水素抽出管５を介して回収される。また、Ｈ２以外のベーパーは、ベーパートラップ２１および水素透過膜２２で吸収される。
【００５４】
この時、反応室３の溶液は、反応式（２）の酸化反応が進行することよって、Ｎａ２Ｏ１０２の濃度が漸次上昇し、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液となる。
【００５５】
すなわち、反応室３内部にＨ２Ｏの散水を継続すると、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水することになる。Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水しても、反応式（２）によるＮａ１０１の酸化反応が優先的に進行するが、反応室３内部のＮａ１０１の濃度が一定値以下になると、反応式（４）の反応が進行し、ＮａＯＨを生成する。
【００５６】
そして、反応室３内部に生成されたＮａＯＨは電離して、Ｎａ水和物として反応室３内部に蓄積されるので、Ｎａ水和物の除去の工程が必要となる。よって、Ｎａ水和物を生成させないために、反応室３内部のＨ２Ｏの散水は、反応室３内部の混合溶液中のＮａ１０１の濃度が充分なとき、所要時間経過をもって終了する。
【００５７】
次いで、図２（ｃ）に示された水素製造装置１Ａのように、Ｏ２を回収する工程と、Ｎａ１０１を生成させる工程とを行う。
【００５８】
まず、水素製造装置１Ａは、図２（ｂ）に示された状態で所要時間経過後、図２（ｃ）に示された状態となり、水注入バルブ１７および水素抽出バルブ１５を閉じる。加えて、酸素抽出バルブ１６を開く。
【００５９】
さらに、伝熱バルブ１８を開き、加熱用伝熱管８内部に高温物質、例えば、高温の水・水蒸気を通気させて、Ｎａ２Ｏ１０２の温度を１０００℃以上に昇温させることによって、反応式（２）の酸化反応で副生成物として生成されたＮａ２Ｏ１０２の還元反応（分解反応）を行う。
【００６０】
そして、反応式（５）を進行させる。Ｎａ２Ｏ１０２の分解によりＮａ１０１が生成され、加えて、反応室３に発生したＯ２は、酸素抽出管６を介して回収される。なお、水素製造装置１Ａは、図２（ｃ）に示された状態を続けると、反応室３の溶液は、理想的に純粋なＮａ１０１となる。
【００６１】
さらに、水素製造装置１Ａは、図２（ｃ）に示された状態で所要時間経過後、酸素抽出バルブ１６および伝熱バルブ１８を閉じると、図２（ａ）に示された状態に戻る。加えて、冷却ガスダクト４２に備えるダンパ４３を開き、冷却ガスチャンバ４１内に冷却物質、例えば、冷却水を通水させる。そして、反応室３内部のＮａ１０１の温度が、反応式（２）を進行させるのに充分な温度に冷却された時点で、再び水素製造装置１Ａは、図２（ｂ）に示された状態からＮａ１０１の酸化反応を繰返す。
【００６２】
ここで、もし、Ｎａ１０１の温度が６００℃以上の状態においてＨ２Ｏを散水すれば、反応式（２）ではなく、反応式（３）が進行するので、反応室３にＮａＯＨが生成されてしまい、水素製造装置１Ａにおける水素回収効率が悪化する。
【００６３】
よって、Ｎａ１０１の温度を降下させるために、冷却ガスダクト４２に備えるダンパ４３を開き、冷却ガスチャンバ４１内部に冷却水を通水させることで、反応室３およびＮａ１０１の温度を急速に冷却できる。
【００６４】
図２に示された水素製造装置１Ａを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を断続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【００６５】
図３は、本発明に係る水素製造装置の第３実施の形態を示す概略図である。
【００６６】
図３は、水素製造装置１Ｂを示し、この水素製造装置１Ｂに備えられる反応容器２は、反応室３と、冷却ガスチャンバ４１と、断熱材４とからなり、反応室３の側部および上部は冷却ガスチャンバ４１によって覆設され、さらに、冷却ガスチャンバ４１の側部および上部は断熱材４によって覆設される。また、冷却ガスチャンバ４１は冷却ガスダクト４２が接続され、冷却ガスダクト４２にはダンパ４３が設置される。
【００６７】
加えて、反応容器２の下部に加熱源としてのバーナ４５が設置され、燃料設備（図示しない）に接続された燃料配管４６がバーナ４５に接続される。
【００６８】
なお、図３に示された水素製造装置１Ｂの動作については、図２（ａ）〜（ｃ）に示された水素製造装置１Ａの動作と同一の動作については説明を省略する。
【００６９】
図３に示された水素製造装置１Ｂの動作では、反応容器２内部に形成される反応室３にて反応式（５）の分解反応を進行させる場合、バーナ４５を点火させ、反応室３内部のＮａ１０１の温度を１０００℃以上に昇温させることによって、反応式（２）の酸化反応で副生成物として生成されたＮａ２Ｏ１０２の還元反応を行う。
【００７０】
図１（ａ）に示された水素製造装置１Ａのように、加熱用伝熱管８によって反応室３のＮａ２Ｏ１０２を加熱する場合と比較して、水素製造装置１Ｂのように、バーナ４５によって反応室３のＮａ２Ｏ１０２を加熱する場合は、急速にＮａ２Ｏ１０２の温度を１０００℃に到達させることができる。
【００７１】
なお、図３に示された水素製造装置１Ｂでは、Ｎａ２Ｏ１０２の加熱源として、反応容器２外部にバーナ４５を備えたが、加熱源であれば加熱用伝熱管８やバーナ４５に限ることなく、例えば、反応容器２にヒータを備えてもよい。
【００７２】
図３に示された水素製造装置１Ｂを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を断続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【００７３】
図４は、本発明に係る水素製造装置の第４実施の形態を示す概略図である。
【００７４】
図４（ａ）は、水素製造装置１Ｃを示し、この水素製造装置１Ｃは、反応容器２ａ，２ｂから構成される。
【００７５】
水素製造装置１Ｃに備えられる反応容器２ａは、反応室３ａと、冷却ガスチャンバ４１ａと、断熱材４ａとからなり、反応室３ａは冷却ガスチャンバ４１ａによって覆設され、さらに、冷却ガスチャンバ４１ａは、断熱材４ａによって覆設される。また、冷却ガスチャンバ４１ａは冷却ガスダクト４２ａが接続され、冷却ガスダクト４２ａにはダンパ４３ａが設置される。
【００７６】
加えて、反応容器２ａには、水素抽出管５ａと、酸素抽出管６ａと、水注入管７ａとがそれぞれ接続され、それぞれ反応室３ａ内部にて終端開口される。加熱用伝熱管８ａは、反応容器２ａの底部において貫通設置される。
【００７７】
さらに、反応室３ａ内部にはヘッダ配管９ａが備えられ、ヘッダ配管９ａは、水注入管７ａと接続される。なお、ヘッダ配管９ａは、水注入管７ａからのＨ２Ｏを、反応室３ａ下部方向に散水できるような構造を有する。
【００７８】
また、反応容器２ａ，２ｂには、分離弁５１を付帯する連結管５２が架設され、連結管５２の両端部は、それぞれ反応室３ａ，３ｂ内部どうしを連結しており、反応室３ａ，３ｂ内部にて終端開口する。
【００７９】
また、水素抽出管５ａの途中には水素抽出バルブ１５ａが、酸素抽出管６ａの途中には酸素抽出バルブ１６ａが、水注入管７ａの途中には水注入バルブ１７ａが、加熱用伝熱管８ａの途中には伝熱バルブ１８ａがそれぞれ設置される。なお、図４（ａ）に示された水素製造装置１Ｃのように、水素製造装置１Ｃの停止時には、水素抽出バルブ１５ａ、酸素抽出バルブ１６ａ、水注入バルブ１７ａ、伝熱バルブ１８ａはそれぞれ閉じられている。
【００８０】
さらに、水素抽出管５ａの水素入口端部にはベーパートラップ２１ａが備えられ、加えて、水素抽出管５ａに備えるベーパートラップ２１ａより水素回収側には水素透過膜２２ａが備えられる。また、酸素抽出管６ａには酸素透過膜２４ａが備えられ、水注入管７ａの端部には水タンク２６ａが備えられる。
【００８１】
また、水素製造装置１Ｃに備えられる反応容器２ｂについても、反応容器２ａと同様の構成とし、反応容器２ａにおける符号ａを、符号ｂに置き換えたものである。
【００８２】
続いて、図４（ａ）〜（ｅ）に示された水素製造装置１Ｃの動作について説明する。
【００８３】
図４（ａ）に示された水素製造装置１において、反応容器２ａ内部に形成される反応室３ａに金属を装入する。例えば、金属としてＮａ１０１を選択することができ、その場合、Ｎａ１０１は固体状態であるか液体状態であるかを問わない。
【００８４】
次いで、図４（ｂ）に示された水素製造装置１Ｃのように、反応容器２ａからＨ２を回収する工程と、Ｎａ２Ｏ１０２を生成させる工程とを行う。
【００８５】
まず、水素製造装置１Ｃは、図４（ａ）に示された状態から、図４（ｂ）に示された状態となり、水素抽出バルブ１５ａおよび水注入バルブ１７ａをそれぞれ開く。Ｎａ１０１を備える反応室３ａにおいて、水タンク２６ａから水注入管７ａを介して、ヘッダ配管９ａからＨ２Ｏ（水・水蒸気）が散水される。
【００８６】
散水によって反応室３ａ内部で起こるＮａ１０１とＨ２Ｏの反応は、Ｎａ１０１が６００℃以下の状態で行われるので、反応式（２）の酸化反応による。そして、反応室３ａに主生成物としてＨ２（水素）が発生し、副生成物としてＮａ２Ｏ１０２（酸化ナトリウム）が生成される。
【００８７】
反応式（２）の酸化反応が進行することにより反応容器２ａ内部に形成される反応室３ａに発生したＨ２は、水素抽出管５ａを介して回収される。また、Ｈ２以外のベーパーは、ベーパートラップ２１ａおよび水素透過膜２２ａで吸収される。
【００８８】
この時、反応室３ａの溶液は、反応式（２）の酸化反応が進行することによって、Ｎａ２Ｏ１０２の濃度が漸次上昇し、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液となる。
【００８９】
すなわち、反応室３ａ内部にＨ２Ｏの散水を継続すると、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水することになる。Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水しても、反応式（２）によるＮａ１０１の酸化反応が優先的に進行するが、反応室３ａ内部のＮａ１０１の濃度が一定値以下になると、反応式（４）の反応が進行し、ＮａＯＨを生成する。
【００９０】
そして、反応室３ａ内部に生成されたＮａＯＨは電離して、Ｎａ水和物として反応室３ａ内部に蓄積される。よって、Ｎａ水和物の除去の工程等が必要となり、水素製造装置１Ｃにおける水素回収効率が悪化する。
【００９１】
したがって、Ｎａ水和物を生成させないために、反応室３ａ内部のＨ２Ｏの散水は、反応室３ａ内部の混合溶液中のＮａ１０１の濃度が充分なとき、所要時間経過をもって終了する。すなわち、図４（ｃ）に示された水素製造装置１Ｃのように、水注入バルブ１７ａおよび水素抽出バルブ１５ａを閉じる。
【００９２】
次いで、図４（ｄ）に示された水素製造装置１Ｃのように、Ｏ２を回収する工程と、Ｎａ１０１を生成させる工程とを行う。
【００９３】
まず、水素製造装置１Ｃは、図４（ｃ）に示された状態から、図４（ｄ）に示された状態となり、酸素抽出バルブ１６ａと、伝熱バルブ１８ａと、連結管５１をそれぞれ開き、加熱用伝熱管８ａ内部に高温物質、例えば、高温の水・水蒸気を流動させて、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の温度を１０００℃以上に昇温させる。そして、反応式（２）の酸化反応で副生成物として生成されたＮａ２Ｏ１０２の還元反応（分解反応）を行う。
【００９４】
そして、反応式（２）の分解反応を進行させることによって、Ｎａ２Ｏ１０２の分解によりＮａ１０１が生成され、加えて、反応室３ａに発生したＯ２は、酸素抽出管６ａを介して回収される。
【００９５】
さらに、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液を、Ｎａ１０１の沸点（８８２．９℃）以上の温度に昇温させ、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液中のＮａ１０１と、Ｎａ２Ｏ１０２の分解反応によって生成したＮａ１０１とを気化させる。そして、気化された気体金属のＮａ（ｇ）１０３は、反応室３ａから連結管５２を介して反応容器２ｂ内部に形成される反応室３ｂに流入する。
【００９６】
なお、反応室３ｂに流入したＮａ（ｇ）１０３は、反応室３ｂで沸点以下に冷却され、液体金属のＮａ１０１に状態変化する。また、水素製造装置１Ｃは、図４（ｄ）に示された状態を続けると、反応室３ｂの溶液は、理想的に純粋なＮａ２１０１となる。
【００９７】
さらに、水素製造装置１Ｃは、図４（ｄ）に示された状態で所要時間経過後、図４（ｅ）に示された状態となり、酸素抽出バルブ１６ａと、伝熱バルブ１８ａと、分離弁５１とを閉じる。
【００９８】
ここで、図４（ｅ）に示された水素製造装置１Ｃは、図４（ａ）に示された水素製造装置１Ｃと比較して、反応容器２ａ，２ｂを入替えた状態となる。
【００９９】
ここで、もし、Ｎａ１０１の温度が６００℃以上の状態においてＨ２Ｏを散水すれば、反応式（２）ではなく、反応式（３）が進行してしまい、反応室３ｂにＮａＯＨが生成されてしまい、水素製造装置１Ｃにおける水素回収効率が悪化する。
【０１００】
よって、Ｎａ１０１の温度を降下させるために、冷却ガスダクト４２ｂに備えるダンパ４３ｂを開き、冷却ガスチャンバ４１ｂ内部に冷却水を通水させることで、反応室３ｂおよびＮａ１０１の温度を急速に冷却できる。
【０１０１】
そして、再び、図４（ｂ）に示された状態からＮａ１０１の酸化反応を繰返し、図４（ｂ）に示された水素製造装置１Ｃの反応容器２ａに代わって、反応容器２ｂからＨ２を回収する工程と、Ｎａ２Ｏ１０２を生成させる工程とを行う。
【０１０２】
なお、図４（ａ）〜（ｅ）に示された水素製造装置１Ｃにおいて、反応容器３ａに備える水素抽出管２２ａのＨ２回収側と、反応容器３ｂに備える水素抽出管２２ｂのＨ２回収側とを接続配管によって接続させてもよい。その場合、接続配管にＨ２回収口を設けると、Ｈ２の回収箇所を１箇所に集約できる。
【０１０３】
図４に示された水素製造装置１Ｃを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を断続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【０１０４】
図５は、本発明に係る水素製造装置の第５実施の形態を示す概略図である。
【０１０５】
図５は、水素製造装置１Ｄを示し、この水素製造装置１Ｄに備えられる反応容器２ａは、反応室３ａと、冷却ガスチャンバ４１ａと、断熱材４ａとからなり、反応室３ａの側部および上部は冷却ガスチャンバ４１ａによって覆設され、さらに、冷却ガスチャンバ４１ａの側部および上部は断熱材４ａによって覆設される。また、冷却ガスチャンバ４１ａは冷却ガスダクト４２ａが接続され、冷却ガスダクト４２ａにはダンパ４３ａが設置される。
【０１０６】
加えて、反応容器２ａの下部に加熱源としてのバーナ４５ａが設置され、燃料設備（図示しない）に接続された燃料配管４６ａがバーナ４５ａに接続される。
【０１０７】
また、水素製造装置１Ｄに備えられる反応容器２ｂについても、反応容器２ａと同様の構成とし、反応容器２ａにおける符号ａを、符号ｂに置き換えたものである。
【０１０８】
なお、図５に示された水素製造装置１Ｄの動作については、図４（ａ）〜（ｅ）に示された水素製造装置１Ｄの動作と同一の動作については説明を省略する。
【０１０９】
図５に示された水素製造装置１Ｄでは、反応容器２ａ内部に形成される反応室３ａにて反応式（５）の分解反応を進行させる場合、バーナ４５ａを点火させ、反応室３ａ内部のＮａ１０１の温度を１０００℃以上に昇温させることによって、反応式（２）の酸化反応で副生成物として生成されたＮａ２Ｏ１０２の還元反応を行う。
【０１１０】
一方、反応容器２ｂ内部に形成される反応室３ｂにて反応式（５）の分解反応を進行させる場合、バーナ４５ｂを点火させ、反応室３ｂ内部のＮａ１０１の温度を１０００℃以上に昇温させることによって、反応式（２）の酸化反応で副生成物として生成されたＮａ２Ｏ１０２の還元反応を行う。
【０１１１】
図４（ａ）に示された水素製造装置１Ｄのように、加熱用伝熱管８ａ，８ｂによって反応室３ａ，３ｂのＮａ２Ｏ１０２を加熱する場合と比較して、水素製造装置１Ｂのように、バーナ４５ａ，４５ｂによって反応室３ａ，３ｂのＮａ２Ｏ１０２を加熱する場合は、急速にＮａ２Ｏ１０２の温度を１０００℃に到達させることができる。
【０１１２】
なお、図５に示された水素製造装置１Ｄでは、Ｎａ２Ｏ１０２の加熱源として、反応容器２ａ，２ｂ外部にバーナ４５ａ，４５ｂを備えたが、加熱源であればバーナ４５ａ，４５ｂに限ることなく、例えば、反応容器２ａ，２ｂがヒータを備える構成でもよい。
【０１１３】
図５に示された水素製造装置１Ｄを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を断続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【０１１４】
図６は、本発明に係る水素製造装置の第６実施の形態を示す概略図である。
【０１１５】
図６は、水素製造装置１Ｅを示し、この水素製造装置１Ｅには不活性ガスタンク５５が備えられ、不活性ガスタンク５５に接続される不活性ガス注入管５６は、不活性ガス注入管５６の途中で分岐される。反応容器２ａ側に分岐された不活性ガス注入管５６が反応容器２ａに接続される一方、反応容器２ｂ側に分岐された不活性ガス注入管５６が反応容器２ｂに接続される。さらに、反応容器２ａ，２ｂにそれぞれ接続された不活性ガス注入管５６は、反応容器２ａ，２ｂ内部に形成される反応室３ａ，３ｂにてそれぞれ終端開口する。
【０１１６】
また、反応容器２ａ側に分岐された不活性ガス注入管５６の途中には不活性ガス注入バルブ６６ａが、反応容器２ｂ側に分岐された不活性ガス注入管５６の途中には不活性ガス注入バルブ６６ｂがそれぞれ設置される。
【０１１７】
なお、図６に示された水素製造装置１Ｅの動作については、図４（ａ）〜（ｅ）に示された水素製造装置１Ｄの動作と同一の動作については説明を省略する。
【０１１８】
図６に示された水素製造装置１Ｅでは、反応容器２ａ内部に形成される反応室３ａにて反応式（５）の分解反応を進行させる場合、不活性ガス注入バルブ６６ａを開き、不活性ガスタンク５５から不活性ガス注入管５６を介して供給される不活性ガスを反応室３ａに流入させる。
【０１１９】
一方、反応容器２ｂ内部に形成される反応室３ａにて反応式（５）の分解反応を進行させる場合、不活性ガス注入バルブ６６ｂを開き、不活性ガスを反応容器２ｂ内部に形成される反応室３ｂに流入させる。
【０１２０】
Ｎａ２Ｏ１０２の還元反応を行う反応室３ａ，３ｂ内部に不活性ガスを供給すると、反応室３ａ，３ｂ内部のＯ２濃度が低下する。よって、Ｏ２の発生が促進されるので、反応式（５）の分解反応の平衡が右側に移動する。すなわち、反応式（５）によるＮａ２Ｏ１０２の還元反応を助成する。
【０１２１】
図６に示された水素製造装置１Ｅを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を断続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【０１２２】
図７は、本発明に係る水素製造装置の第７実施の形態を示す概略図である。
【０１２３】
図７（ａ）は、水素製造装置１Ｆを示し、この水素製造装置１Ｆは、反応容器７０に対して２基のコールドトラップ（以下「ＣＴ」という。）７１ａ，７１ｂが並列に設置される。
【０１２４】
反応容器７０には排出側循環配管７２が接続され、排出側循環配管７２は途中で分岐され、分岐された一方を排出側循環配管７２ａとすると、排出側循環配管７２ａはＣＴ７１ａと接続される。また、分岐された他方を排出側循環配管７２ｂとすると、排出側循環配管７２ｂはＣＴ７１ｂと接続される。
【０１２５】
ＣＴ７１ａ，７２ｂには、還流側循環配管７３ａ，７３ｂがそれぞれ接続され、還流側循環配管７３ａ，７３ｂは合流される。合流された還流側循環配管７３は、循環ポンプ７４を介して、反応容器７０に接続される。
【０１２６】
すなわち、水素製造装置１Ｆは、反応容器７０と、排出側循環配管７２，７２ａ，７２ｂ、ＣＴ７１ａ，７１ｂ、還流側循環配管７３ａ，７３ｂ，７３、循環ポンプ７４によって循環回路が形成される。
【０１２７】
加えて、反応容器７０には、水タンク７５からの水注入配管７６が接続され、水注入配管７６は、反応容器７０内部にて終端開口する。また、反応容器７０には、水素抽出管７７が接続される。
【０１２８】
さらに、反応容器７０内部にはヘッダ配管７８が備えられ、ヘッダ配管７８は、水注入管７７と接続される。なお、ヘッダ配管７８は、水注入管７７からのＨ２Ｏを、反応容器７０の下部方向に散水できるような構造を有する。
【０１２９】
さらに、ＣＴ７１ａ，７１ｂには、加熱用伝熱管７９ａ，７９ｂがそれぞれ接続される。
【０１３０】
また、ＣＴ７１ａ，７１ｂにそれぞれ接続されるガス出口配管８０ａ，８０ｂは合流され、合流されたガス合流配管８０は、ベーパートラップ８２に接続される。
【０１３１】
ベーパートラップ８２には、酸素抽出配管８３が接続される。なお、ベーパートラップ８２には、Ｎａ回収管８４が接続され、Ｎａ回収管８４は、還流側循環配管７３に接続されるが、その接続点は、循環ポンプ７４の上流側とする。
【０１３２】
なお、ＣＴ７１ａ，７１ｂにそれぞれ接続される排出側循環配管７２ａ，７２ｂに、ＣＴ入口バルブ８５ａ，８５ｂがそれぞれ備えられる一方、循環配管７３ａ，７３ｂに、ＣＴ出口バルブ８６ａ，８６ｂがそれぞれ備えられる。
【０１３３】
また、ガス出口配管８０ａ，８０ｂにはそれぞれガス出口バルブ８７ａ，８７ｂが備えられる。
【０１３４】
さらに、水注入配管７６に水注入バルブ８８が、加熱用伝熱管７９ａ，７９ｂに伝熱バルブ８９ａ，８９ｂがそれぞれ備えられる。
【０１３５】
ここで、図７（ａ）に示された水素製造装置１Ｆのように、水素製造装置１の停止時には、ＣＴ入口バルブ８５ａ，８５ｂ、ＣＴ出口バルブ８６ａ，８６ｂ、ＣＴ出口バルブ８６ａ，８６ｂ、水注入バルブ８８、伝熱バルブ８９ａ，８９ｂはそれぞれ閉じられている。
【０１３６】
続いて、図７（ａ）〜図７（ｄ）水素製造装置１Ｆの動作について説明する。
【０１３７】
図７（ａ）に示された水素製造装置１Ｆにおいて、反応容器７０内部に金属を装入する。例えば、金属としてＮａ１０１を選択することができ、その場合、Ｎａ１０１は固体状態であるか液体状態であるかを問わない。
【０１３８】
次いで、図７（ｂ）に示された水素製造装置１Ｆのように、Ｈ２を回収する工程と、Ｎａ２Ｏ１０２を生成させる工程とを行う。
【０１３９】
まず、水素製造装置１Ｆは、図７（ａ）に示された状態から、図７（ｂ）に示された状態となり、ＣＴ入口バルブ８５ａと、ＣＴ出口バルブ８６ａと、水注入バルブ８８をそれぞれ開く。Ｎａ１０１を備える反応容器７０において、水タンク７５から水注入管７６を介して、ヘッダ配管７８からＨ２Ｏ（水・水蒸気）が散水される。さらに、循環ポンプ７４を稼動させる。
【０１４０】
散水によって反応容器７０内部で起こるＮａ１０１とＨ２Ｏとの反応は、Ｎａ１０１が６００℃以下の状態で行われるので、反応式（２）の酸化反応による。
そして、反応式（２）の酸化反応によって、反応容器７０に主生成物としてＨ２が発生し、加えて、副生成物としてＮａ２Ｏ１０２が生成される。
【０１４１】
反応式（２）の酸化反応が進行することにより反応容器７０内部に発生したＨ２は、水素抽出管７７を介して回収される。
【０１４２】
この時、反応容器７０の溶液は、反応式（２）の酸化反応が進行することによって、Ｎａ２Ｏ１０２の濃度が漸次上昇し、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液となる。
【０１４３】
次いで、反応容器７０内部のＮａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の一部は、反応容器７０から排出側循環配管７２を介して実線矢印方向に従い、排出側循環配管７２ａを介してＣＴ７１ａへ流入する。そして、ＣＴ７１ａにて、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の内、Ｎａ２Ｏ１０２がトラップされる。一方、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の内、Ｎａ１０１は、還流側循環配管７３ａ，７３から循環ポンプ７４を経由し、反応容器７０に還流される。
【０１４４】
さらに、水素製造装置１Ｆは、図７（ｂ）に示された状態で所要時間経過後、図７（ｃ）に示された状態となり、ＣＴ入口バルブ８５ａと、ＣＴ出口バルブ８６ａをそれぞれ閉じ、ＣＴ入口バルブ８５ｂと、ＣＴ出口バルブ８６ｂをそれぞれ開く。
【０１４５】
すなわち、この時点から反応容器７０内部のＮａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の一部は、排出側循環配管７２，７２ｂを介してＣＴ７１ｂへ流入する。
そして、ＣＴ７１ｂにて、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の内、Ｎａ２Ｏ１０２がトラップされる。一方、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の内、Ｎａ１０１は、還流側循環配管７３ｂ，７３から循環ポンプ７４を経由し、反応容器７０に還流される。
【０１４６】
次いで、水素製造装置１Ｆは、図７（ｃ）に示された状態のように、ＣＴ７１ａからＯ２を回収する工程と、ＣＴ７１ａにトラップされたＮａ２Ｏ１０２からＮａ１０１を生成する工程とを行う。
【０１４７】
まず、水素製造装置１Ｆは、図７（ｃ）に示された状態のように、ＣＴ７１ｂにて、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の循環が行われている間、ガス出口バルブ８７ａおよび伝熱バルブ８９ａを開き、ＣＴ７１ａ内部の温度を１０００℃以上に昇温させる。そして、ＣＴ７１ａ内部にトラップされたＮａ２Ｏ１０２の分解反応を行う。
【０１４８】
次いで、反応式（５）の反応式を進行させることによって、Ｎａ２Ｏ１０２の分解によりＮａ１０１が生成され、加えて、ＣＴ７１ａ内部にＯ２が発生する。
さらに、Ｎａ１０１を沸点（８８２．９℃）以上にするために、ＣＴ７１内部を昇温させる。そして、気化された気体金属のＮａ（ｇ）１０３と、Ｏ２の混合ガスは、ガス出口配管８０ａから合流ガス出口配管８０を介して、ベーパートラップ８２に進入する。
【０１４９】
Ｏ２およびＮａ（ｇ）１０３の混合ガスの内、Ｎａ（ｇ）１０３は、ベーパートラップ８２にてトラップされる一方、Ｏ２は酸素抽出管８３を介して回収される。トラップされたＮａ（ｇ）１０３はベーパートラップ８２内部で冷却されるので、液体金属のＮａ１０１に状態変化し、Ｎａ回収管８４から還流側循環配管７３に戻る。
【０１５０】
次いで、水素製造装置１Ｆは、図７（ｃ）に示された状態で所要時間経過後、図７（ｄ）に示された状態となり、ＣＴ入口バルブ８５ｂと、ＣＴ出口バルブ８６ｂと、伝熱バルブ８９ａをそれぞれ閉じ、ＣＴ入口バルブ８５ａと、ＣＴ出口バルブ８６ａをそれぞれ開く。
【０１５１】
次いで、反応容器７０内部のＮａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の一部は、排出側循環配管７２，７２ａを介してＣＴ７１ａへ流入する。そして、ＣＴ７１ａにて、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の内、Ｎａ２Ｏ１０２がトラップされる。一方、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の内、Ｎａ１０１は、還流側循環配管７２ｂ，７２から循環ポンプ７４を経由し、反応容器７０に還流される。
【０１５２】
次いで、水素製造装置１Ｆは、図７（ｄ）に示された状態のように、ＣＴ７１ｂからＯ２を回収する工程と、ＣＴ７１ｂにトラップされたＮａ２Ｏ１０２からＮａ１０１を生成する工程とを行う。
【０１５３】
まず、水素製造装置１Ｆは、図７（ｄ）に示された状態となり、ＣＴ７１ａにて、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液の循環が行われている間、出口配管バルブ８７ｂおよび伝熱バルブ８９ｂを開き、ＣＴ７１ｂ内部の温度を１０００℃以上に昇温させる。そして、ＣＴ７１ｂ内部にトラップされたＮａ２Ｏ１０２の分解反応を行う。
【０１５４】
次いで、反応式（５）の分解反応を進行させることによって、Ｎａ２Ｏ１０２の分解によりＮａ１０１が生成され、加えて、ＣＴ７１ｂ内部にＯ２が発生する。気化されたＮａ（ｇ）１０３と、Ｏ２の混合ガスは、ガス出口配管８０ｂからガス合流配管８０を介して、ベーパートラップ８２に進入する。
【０１５５】
ベーパートラップ８２にて、Ｏ２は酸素抽出管６を介して回収される。一方、Ｎａ（ｇ）１０３は、液体金属のＮａ１０１として、Ｎａ回収管８４から還流側循環配管７３に戻る。
【０１５６】
さらに、水素製造装置１Ｆは、図７（ｄ）に示された状態で所要時間経過後、出口配管バルブ８７ｂおよび伝熱バルブ８９ｂを閉じ、再び水素製造装置１Ｆは、図７（ｂ）に示された状態を繰返す。
【０１５７】
図７に示された水素製造装置１Ｆを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を効率よく回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【０１５８】
なお、図７（ａ）に示された水素製造装置１Ｆにて、１基のＣＴ７１を使用した場合でもＨ２の回収ができる。その場合、ＣＴ７１では、溶液のトラップ工程と反応式（５）の分解反応工程を交互に行わなければならないので、断続的なＨ２の回収となる。
【０１５９】
図８は、本発明に係る水素製造装置の第８実施の形態を示す概略図である。
【０１６０】
図８は、水素製造装置１Ｇを示し、この水素製造装置１Ｇは、循環ポンプ７４の下流側に水注入部９１を設置する。そして、水注入部９１と水タンク７５とを、水タンク配管９２を介して接続する。
【０１６１】
なお、図８に示された水素製造装置１Ｇの動作については、図７（ａ）〜（ｃ）に示された水素製造装置１Ｆの動作と同一の動作については説明を省略する。
【０１６２】
図８に示された水素製造装置１Ｇは、図７（ａ）に示された水素製造装置１Ｆに対する他の形態である。図８に示された水素製造装置１Ｇでは、還流側循環配管７３から反応容器７０に還流する液体が、ＣＴ７１からのＮａ１０１およびベーパートラップ８２からの純粋なＮａ１０１であることに着目し、還流側循環配管７３に備える水注入部９１において、還流するＮａ１０１にＨ２Ｏを注入するものである。
【０１６３】
図７に示された水素製造装置１Ｆのように、反応容器７０内部にＨ２Ｏの散水を継続すると、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水することになる。
Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液に散水しても、反応式（２）によるＮａ１０１の酸化反応が優先的に進行するが、反応容器７０内部のＮａ１０１の濃度が一定値以下になると、反応式（４）の反応が進行し、ＮａＯＨを生成する。
【０１６４】
そして、反応室３内部に生成されたＮａＯＨは電離して、Ｎａ水和物として水素製造装置１Ｇの系内に蓄積される。よって、Ｎａ水和物の除去の工程等が必要となり、水素製造装置１Ｇにおける水素回収効率が悪化する可能性がある。
【０１６５】
よって、Ｎａ水和物の生成を防止するためには、Ｈ２Ｏの注入を、Ｎａ１０１とＮａ２Ｏ１０２の混合溶液である反応容器７０にて実施するよりも、純粋なＮａ１０１である水注入部９１にて実施する方が有利である。
【０１６６】
また、水素製造装置１Ｇの場合でも、反応式（２）によって発生するＨ２は、反応容器７０に備える水素抽出管７７によって回収される。
【０１６７】
図８に示された水素製造装置１Ｇを用いると、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を連続的に回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明によれば、天然資源以外の産物を利用する化学反応によってクリーンエネルギー源である水素を発生させ、水素を効率よく回収し、さらに、化学反応による有害物質の発生を防止できる水素製造装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る水素製造装置の第１実施の形態を示す概略図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る水素製造装置の第２実施の形態を示す概略図。
【図３】本発明に係る水素製造装置の第３実施の形態を示す概略図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は本発明に係る水素製造装置の第４実施の形態を示す概略図。
【図５】本発明に係る水素製造装置の第５実施の形態を示す概略図。
【図６】本発明に係る水素製造装置の第６実施の形態を示す概略図。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明に係る水素製造装置の第７実施の形態を示す概略図。
【図８】本発明に係る水素製造装置の第８実施の形態を示す概略図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ  水素製造装置
２，２ａ，２ｂ，７０  反応容器
３  反応室
４，４ａ，４ｂ  断熱材
５  水素抽出管
６  酸素抽出管
７，７６  水注入管
８，７９ａ，７９ｂ  加熱用伝熱管
９，７８  ヘッダ配管
２１，８２  ベーパートラップ
２６，７５  水タンク
４１  冷却ガスチャンバ
４２  冷却ガスダクト
４６  燃料配管
５２  連結管
５５  不活性ガスタンク
５６  不活性ガス注入管
６６ａ，６６ｂ  不活性ガス注入バルブ
７１，７１ａ，７１ｂ  コールドトラップ
７４  循環ポンプ
【図１】
2004182496.tif 000009
【図２】
2004182496.tif 000010
【図３】
2004182496.tif 000011
【図４】
2004182496.tif 000012
【図５】
2004182496.tif 000013
【図６】
2004182496.tif 000014
【図７】
2004182496.tif 000015
【図８】
2004182496.tif 000016