JP2000144464A - 水素ガス製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［課題］本発明は、家庭用の燃焼器具、電気器具、照明
器具のエネルギー源としてクリーンエネルギーである水
素ガスを利用しようとするもので、外部からのエネルギ
ーの供給なしに水素ガスを省資源的に、省コスト的に、
製造する方法と装置に関することを主たる課題とする。 ［解決手段］電解液（３１）に浸漬した密接異種金属
（３２）間に発生する電位差を利用して電気化学反応に
よって水素ガスを発生させる方法と太陽電池（５）によ
って生じた電力を電解液中の＋極と−極に接続して電気
分解によって水素ガスを発生させる方法と光触媒（４
２）によって水素ガスを発生させる方法と上記２方法以
上を組み合わせて純粋水素ガスを連続的に発生させる水
素ガス製造方法と前記方法によって取り出した水素ガス
を燃料電池（１５）の−極に、＋極には空気中の酸素ガ
スを作用させて、これによって生じた電力により電解液
を電気分解して水素ガスを発生させる方法とを組み合わ
せたことを特徴とする水素ガス製造方法と装置に関する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の属する技術分野］本発明は、水素
ガスを既存の電気エネルギー、石油エネルギー、天然ガ
スエネルギーなどを使用せずに製造するもので、一般家
庭用などの小型の水素ガス製造方法と装置に関するもの
である。

【０００２】［従来の技術］従来、水素ガスの製造装置
としては、石油ガス、天然ガス、有機ガスから分質する
方法、電気分解による方法、光触媒による方法、強酸溶
液から化学反応によって発生する方法、弱酸溶液から化
学反応によって発生する方法などが挙げるられている。

【０００３】このうち石油、天然ガスなどから水素ガス
を分質して製造するものでは、極めて大型の設備となり
高価となるうえ、水素ガス以外の不純物の混入があるた
め、繊細な水素吸蔵合金に吸着貯蔵するとき水素吸蔵合
金を劣化させ品質の低下を招き長期間使用することはで
きず、耐久性に支障を来す虞れがあった。

【０００４】従来の水素ガス製造方法のうち、既存の電
気エネルギーを利用して電気分解による製造方法があ
る。しかし、使用する電気料金と発生する水素ガスから
得られる電気エネルギーでは一段と効率を低下させるの
で採算が合わず、まして、電気分解に必要な電気エネル
ギーを得るために、炭酸ガス・窒素酸化物・硫黄酸化物
などの汚染物質を大気中に放出することになるので、環
境保全の点から望ましくない。

【０００５】既知の水素ガス製造装置としては、電解液
に浸漬した異種金属間に生ずる電位差による電気化学反
応、すなわち電蝕作用により発生する水素ガスや、電気
分解で発生する水素ガスや、太陽電池による電気エネル
ギーによる電気分解によって発生する水素ガスや、光触
媒による水素ガスの発生方法などが挙げられるが、それ
ぞれは単独の水素ガス発生装置として知られているだけ
で、これらを組み合わせて効率よく低価格で連続的に純
度の高い水素ガスを製造して、水素吸蔵装置に備蓄し、
使用量の変動に対応する方法や装置は見当たらない。

【０００６】水素ガスを一般家庭用の冷暖房機、調理器
具など水素ガス利用装置・器具に利用しようとする場
合、現在はボンベに充填された比較的純度の低い水素ガ
スを使用する以外に方法はない。このようなボンベに詰
められた水素ガスを大量に保存しようとすれば法規上の
制約もあり、運送、保管場所、管理などから不便であ
る。

【０００７】一般家庭用の水素ガス発生装置と水素ガス
利用装置・器具及び水素吸蔵装置とを接続する装置につ
いては、水素ガス専用の安全で確実な接続装置は知られ
ていない。

【０００８】水素ガスは、あらゆる化学物質の中で最も
小さくしかも軽く粘度は極めて小さい。したがって、一
般のガスに比べて大変漏れ易いガスであるので、密封状
態を保つ上で構造上特別な配慮が必要である。また、他
の化学物質と容易に反応するので、空気などが混入する
とこの空気中の物質と反応して水素吸蔵合金を劣化させ
品質維持ができなくなる。

【０００９】昨今、環境の浄化が叫ばれ、石油、天然ガ
スも有限でやがて枯渇の不安もあるうえ、これらのエネ
ルギーを電気エネルギーに変換する場合効率が悪い。ま
た、これら石油、天然ガスを燃焼させて電気エネルギー
を得る場合、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物など
の汚染物質が発生することから地球の温暖化防止・環境
汚染防止のためには不適当で、大気を汚染しないクリー
ンエネルギーの開発が重要課題になっている。そこで、
水素ガスの利用はこの目的に沿うものとして研究されて
いるが、大型の装置の開発が主体で、実用的な一般家庭
用として利用できる小型のものはまだ見当たらない。 ［発明が解決しようとする課題］

【００１０】水素ガスの製造にはいろいろな方法がある
が、操作が簡単で小型の装置で、既存の電気やガスなど
の外部エネルギーを使用することなく、太陽エネルギー
を積極的に利用して、クリーンで安価に製造することが
課題である。

【００１１】しかし、一般家庭で必要とする水素ガスの
製造を、例えば、太陽エネルギーにのみ依存するような
ことでは、使用量が急に増えたとき供給量が不足するこ
とになるので、このような供給不足を生じないようにす
ることが家庭生活を維持するうえで重要な課題である。
このためには、通常の平均的必要量を常に確保しなが
ら、緊急に使用量が増えた場合に備えて備蓄できるよう
にするために、太陽エネルギー以外の方法と装置を組み
合わせて、水素ガスの製造を行うようにすることが課題
である。

【００１２】現在、一般家庭用で小型の装置で水素ガス
を製造し備蓄することに関しては知られていない。家庭
で使用するガスや電力の使用量は、１日の間でも時間帯
によって大きく変動し、まして環境や季節によってはさ
らに大幅に変化することから、常に製造しながら、最低
必要量を備蓄することが必要なことである。これには水
素吸蔵合金による水素吸蔵装置が製造量と使用量との不
均衡を調整する手段として最適であり、この材料を利用
することが課題である。。

【００１３】水素吸蔵合金は水素ガス以外のガスにも容
易に化学反応して劣化する。このため、水素吸蔵装置に
供給する水素ガスは品質維持のうえから、極めて純度が
高い水素ガスを製造する装置にすることが課題である。

【００１４】水素吸蔵合金は水素ガス以外のガスと容易
に反応して劣化することから、水素ガスの製造装置と水
素吸蔵装置及び水素ガス利用装置・器具との各通路の開
閉或いは接続装置着脱の際、大気中の炭酸ガスや酸素が
混入して、水素吸蔵合金に接触することによって劣化す
ることを避けることが重要な課題である。

【００１５】各種の水素ガス製造装置と水素ガス備蓄の
ための水素吸蔵装置と水素ガスを利用する発電用装置と
は環境保護の観点から、太陽エネルギーを積極的に利用
し、水素ガスを利用するとき十分な量を確保しておく必
要から、光センサー、圧力センサー、流量センサー、電
流・電圧センサーなどの情報を利用することが課題であ
る。

【００１６】さらに、各種の水素ガス製造装置を制御す
るに当たり、省資源評価順位、価格評価順位、使用量評
価順位などの評価順位をあらかじめ記憶させておくこと
により、省資源的で且つ環境保護、価格、緊急性に配慮
した製造装置にすることが課題である。 ［課題を解決するための手段］

【００１７】本発明は、次のような課題解決手段を備え
て構成されている。

【００１８】すなわち、本発明の水素ガス製造装置は、
電解液に浸漬した密接する異種金属間に発生する電位差
を利用して電気化学反応によって水素ガスを発生させる
方法と太陽電池によって生じた電力を電解液中の＋極と
−極に接続して電気分解によって水素ガスを発生させる
方法と光触媒によって水素ガスを発生させる方法と前記
方法によって取り出した水素ガスを燃料電池の−極に、
＋極には空気中の酸素ガスを作用させて、これによって
生じた電力により電解液を電気分解して水素ガスを発生
させる方法と前記方法によって取り出した水素ガスを発
電用タービンの燃焼エネルギーとして発電し、この電力
により電解液を電気分解して水素ガスを発生させる方法
と少なくとも上記２方法以上を組み合わせて水素ガスを
製造する方法である（請求項１）。

【００１９】また、本願発明の水素ガス製造方法は、上
記方法により水素ガスを製造する装置である（請求項
２）。

【００２０】また、本願発明の水素ガス製造装置は、上
記装置にあって、水素ガスを水素吸蔵合金に吸着貯蔵す
る水素吸蔵装置と、この水素ガスを利用する水素ガス利
用装置・器具と燃料電池とを並列或いは直列に接続し、
製造コスト順位と省資源順位と使用量順位と貯蔵量順位
で自動切り替え制御して水素ガスを製造するようにした
ものである（請求項３）。

【００２１】また、本願発明の水素ガス製造装置は、上
記装置にあって、各装置の状態を光センサー、圧力セン
サー、電圧・電流センサー、流量センサーなどで感知
し、水素ガスの通路の開閉及び電気回路の開閉を制御す
ること若しくは予め記憶させている製造コスト順位、省
資源順位、使用量順位により、水素ガスの通路の切り替
え制御装置を制御するようにしたものである（請求項
４）。

【００２２】また、本願発明の水素ガス製造装置は、上
記装置にあって、水素ガス製造装置と燃料電池と水素吸
蔵装置と水素ガス利用装置・器具との少なくともいずれ
かの間には着脱に際し、外部より水素ガス以外の空気が
流入しないよう、各接続器の逆止弁が作動した後、着脱
するようにしたものである（請求項５）。

【００２３】また、本願発明の水素ガス製造装置は、水
素ガス製造装置と水素吸蔵装置と燃料電池と水素ガス利
用装置・器具との少なくともいずれかの接続に当たり、
接続具の接触面の空気がすべて排除された後、水素ガス
通気口を閉路している逆止弁が開路して通気するように
したものである。（請求項６）

【００２４】［作用］請求項１又は２記載の本発明は、
利用する水素ガスは、現在家庭に引き込まれている電力
や都市ガス・プロパンガス・天然ガスなどに頼らない独
自の装置で化学反応及び太陽エネルギーを利用して製造
し、しかも、この水素ガスを使用する水素ガス利用装置
・器具、発電装置などから排出するのは、燃焼のとき酸
素と化学反応によってできるクリーンな水だけである。
その上、太陽電池、光触媒、燃料電池を用いて電気分解
によって水素ガスを製造する装置においても、発生する
のは水素ガスの他にはクリーンで環境上有益な酸素だけ
なので、従来の電気、ガスに代わって安全で健康的で、
しかも小型の装置で一般家庭用として電気製品、ガス器
具などにも従来同様の操作方法で利用でき、現在と変わ
らない家庭生活ができるうえ、安全健康的にしかも環境
を汚染せず従来と変わらない日常生活を営むことができ
る。

【００２５】本発明の方法によって製造した水素ガスは
極めて純度が高く、水素吸蔵装置で備蓄するときでも、
水素吸蔵合金の劣化を引き起こす悪条件物質である炭酸
ガスや酸素などを含んでいないので、水素吸蔵合金を長
い期間に亙って品質維持並びに品質保証できる効果があ
る。

【００２６】本発明による方法と装置によれば、現在各
家庭において一般的に利用されている電気とガスとを、
この装置だけで同時に得ることができるので、これまで
別々の会社から購入していたエネルギーを１つの装置か
ら得ることになり、合理的且つ効果的で便利になる。

【００２７】また、本発明の方法と装置を用いれば、常
に水素ガス利用装置・器具や電気器具の使用に必要な水
素ガス量を製迭し続けるが、水素ガス利用装置・器具の
不使用時や使用量に対し余剰がある場合は、水素ガス製
造装置と水素吸蔵装置とは直列または並列に接続されて
おり、備蓄できるので、一般家庭用として時間帯、季節
変動によって使用量が異なることがあっても、常に必要
量を確保できる効果がある。しかしもし、一般家庭でこ
の方法以外の方法で、水素ガスを用いて水素ガス利用装
置・器具や電気器具を使用しようとする場合、水素ガス
をボンベで購入して使用することになるが、この場合保
存するための安全な保管場所を確保したり、面倒な管理
が必要になるが、この水素ガス製造装置を用いれば、安
心して使用することができ小型なので便利である。

【００２８】請求項１及び２で記載の通り一般家庭にお
いては、一日の時間帯・季節・環境によって使用量は大
幅に異なる。また一方、太陽エネルギーを利用するとき
は、日照時間中は太陽電池などが作動して水素ガスを得
ることはできるが、曇ったり太陽が沈んでしまうと太陽
エネルギーは得られなくなるので、製造量が不足すると
きは太陽エネルギー以外の方法に頼らざるを得ない。そ
こで、太陽エネルギーに依存することなく、必要に応じ
ていつでも水素ガスが得られる、異種金属間に発生する
電位差によって電気化学反応による方法で水素ガスを製
造する装置と組み合わせることが実用上有効な方法であ
る。

【００２９】請求項３に記載の本発明では、各水素ガス
製造装置と水素ガスを利用する水素ガス利用装置・器具
と水素ガスを吸着して備蓄する水素吸蔵装置と水素ガス
と大気中の酸素を作用させて発電したり、この電力で電
解液を電気分解してさらに水素ガスを発生する燃料電池
と水素ガス発電用タービンとをガスとしても電力として
も自由に変換して利用できるよう、直接或いは並列に接
続して、あらかじめ記憶させている製造コスト順位・省
資源順位・使用量順位・貯蔵量順位に従って、感知制御
装置で制御して水素ガスを製造したり、備蓄したり、発
電したりするので、経済的・省資源的なうえ、水素吸蔵
装置に備蓄した水素ガスも利用できるうえ、各水素ガス
製造装置は独立して作動するので、製造量にも余裕があ
り、緊急の場合にも不便を生じることはない。

【００３０】請求項４記載の本発明では、水素ガス各製
造装置、水素吸蔵装置、燃料電池、発電用タービン、水
素ガス利用装置・器具、電気器具、の状態を光センサ
ー、圧力センサー、電圧・電流センサー、流量センサー
などで感知し、水素ガスの通路及び接続装置の開閉また
は電気回路の開閉を制御すること若しくは予め記憶させ
ている製造コスト順位、省資源順位、使用量順位に伝達
することにより、水素ガスの通路を感知制御装置で、経
済的に省資源的に自動的に調整・制御するので、経済的
で省資源的で余裕のある生活を営むことができる。

【００３１】請求項５記載の本発明では、各接続器を着
脱するとき、従来のガス接続装置以上に水素ガスの通路
及び接続装置は、常に完全に大気と遮断する構造になっ
ていなければならない。なぜなら、水素ガスの分子はあ
らゆる物質の中で最も小さく軽く粘度が小さいので、各
接続器を着脱するとき瞬時に拡散してしまうので、本発
明によれば、先に逆止弁が働いて外気を遮断して、接続
装置及び通路に水素ガス以外の空気が侵入しないように
してから着脱する構造なので、水素吸蔵装置内に外気が
侵入して水素吸蔵合金を劣化させたり、吸着効率を低下
させたり、点火に際してバックファイアーを生じさせた
りする心配がなく安全である。

【００３２】請求項６記載の本発明では、接続具（Ａ、
Ｂ）を接続するとき、接続具（Ａ、Ｂ）の接続面から大
気がすべて追い出された後、逆止弁が開路する構造なの
で、水素ガスの通路にわずかな大気ガスなどの不純物も
混入しない構造で、水素吸蔵合金を劣化して水素吸蔵装
置の寿命を長期間保持する効果がある。

【００３３】［発明の実施の形態］

【００３４】本発明の実施の形態を図面を参照しながら
説明する。

【００３５】電解溶液（３１）に浸漬した密接した異種
金属（３２）間に発生する電位差により水素ガスを発生
する方法とその装置（３）において、異種金属（３２）
間における電位差は電気化学順列表で既知である。この
順列表により二種の金属を選定すればよく、例えば、Ｋ
（カリウム）、Ｌｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウ
ム）、Ａｌ（アルミニュウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｎ
（亜鉛）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｎ
（錫）、Ｐｂ（鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロー
ム）、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）、
Ａｕ（金）などが考えられるが、このほかどの金属を選
択しても、異種金属（３２）間に密接した接合状態で電
位差が生じればよく、電位差は高いことが望ましい。
（図面２参照）

【００３６】このように異種金属（３２）間に発生する
電位差によって、電解溶液（３１）から水素ガスを発生
する方法と装置（３）において、電解溶液（３１）は取
り扱い上危険性がない弱電解溶液がふさわしいが、この
電解溶液（３１）に使用する主剤は、クエン酸、グリシ
ン、ケイ皮酸、コハク酸、サリチル酸、ギ酸、グルタミ
ン酸、アスコロビン酸、シュウ酸、リン酸、酒石酸、乳
酸、酢酸などの有機酸が挙げられるが、中でも解離定数
の高いものから毒性・価格などを評価して決められる。
（図面２参照）

【００３７】また、安定して大量の水素ガスを発生させ
るため、無機酸、例えば、塩酸、硫酸、カセイソーダ、
硝酸銀、水酸化カリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウ
ムなどを添加するとよい。

【００３８】異種金属（３２）間に発生する電位差によ
って、電解溶液（３１）から水素ガスを発生する方法と
装置（３）において、電解溶液（３１）は酸性であるの
で、電極である異種金属（３２）の表面は酸化され水素
イオンとの交換効率が低下することが生じるので、電極
である異種金属（３１）の酸化防止剤として、例えばエ
チレングリコールを添加することによって、電極である
異種金属（３２）の表面の酸化防止ができ、長時間にわ
たり均一に安定した量の水素ガスの発生を得ることがで
きる。（図２参照）

【００３９】異種金属（３２）間に発生する電位差によ
って、電解溶液（３１）から水素ガスを発生する方法と
装置（３）において、電解溶液（３１）のｐＨは、２．
５〜６．０が望ましい。実験の結果によると、主剤の有
機酸は、４０％（重量比）以下にすることで、効率よく
水素ガスを均一に安定して発生することができる。その
他無機酸は、１５（重量比）％以下添加することが効果
的である。酸化防止剤は、金属の種類にもよるが、１０
〜４０（重量比）％添加するとよい。希釈する水は、不
純物の発生を嫌うことから、精製水が望ましい。

【００４０】異種金属（３２）間に発生する電位差を利
用して水素ガスを発生する装置（３）において、異種金
属（３２）間は密接状態にする必要がある。例えば、異
種の２種の金属に、比較的安価で豊富で加工が容易な、
Ｚｎ（亜鉛）とＣｕ（銅）とを選択した場合、密接状態
にする方法として、Ｃｕ（銅）に比べて低い温度で熔解
するＺｎ（亜鉛）をＣｕ（銅）の上に流して圧延接着す
る熔融圧延接着方法、Ｃｕ（銅）の板にＺｎ（亜鉛）を
熔射する熔射接着方法、Ｃｕ（銅）の粉末とＺｎ（亜
鉛）の粉末とを一定比率で配合し、圧力と温度を加えて
成型する粉末圧接成型方法、Ｃｕ（銅）とＺｎ（亜鉛）
とを接触面が一定比率になるような顆粒状に成型し一定
比率で配合し、熔融温度の高いＣｕ（銅）顆粒を先に高
温で点熔融で接着させ、ポーラス状に成型した後、熔融
温度の低いＺｎ（亜鉛）の熔融液の中に浸してＣｕ
（銅）ポーラスの間にＺｎ（亜鉛）を浸透させて成型す
る焼結成型方法、Ｚｎ（亜鉛）板にＣｕ（銅）を又はＣ
ｕ（銅）板にＺｎ（亜鉛）を電気メッキする電気メッキ
方法、Ｃｕ（銅）またはＺｎ（亜鉛）の板に穴を穿ち、
この穴に相手の金属を打ち込む打着成型方法、異種金属
のうち低熔融金属のＺｎ（亜鉛）を坩堝で熔融し、その
中に例えば棒状に成型加工した高温熔融金属のＣｕ
（銅）を挿入して冷却し接着状態にする方法、などが考
えられ、いずれの方法も加工コスト、使用材料の特性、
使用方法などから材料と方法を選択すればよい。（図２
参照）

【００４１】選択した２種の金属の内、電界溶液の水素
分子と結合する側の金属は、金属塩となって電界溶液中
に溶け出すので減量する。一方、対する側の金属は減量
せずにそのままなので、異種の２つの金属を密接状態に
加工する場合、減量する側の金属は厚く、減量しない側
の金属は薄くてもよいので、例えば、メッキ法で作る場
合、減量しない側の金属をメッキすると経済的である。

【００４２】前項で述べたとおり、選択した２種の金属
間に発生する電流量は接触面積に比例するので、板状の
場合は例えば波形、凹凸状にして表面積を大きくした
り、焼結成型法の場合は２種の金属の顆粒の直径と配合
比で調整すると経済的でしかも製造コストを安価にする
ことができる。

【００４３】太陽光線（６０）を受けて発電する太陽電
池（５）では、一般によく知られている単結晶Ｓｉ太陽
電池や結晶Ｓｉ太陽電池や集光型ＧａＡｓ等のＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体太陽電池などが市販されており、これ
を使用して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、
水を電気分解して水素ガスを得ることができる。（図２
参照）

【００４４】また、太陽光線（４０）から酸化チタンの
合金（４２）を光触媒にして太陽光線中の紫外線で水を
触媒分解して水素ガスを得る方法も研究されており、将
来安価で、有効な水素ガス製造装置（４）になる。（図
１、２参照）

【００４５】実施例の各方法による水素ガス製造装置
（３、４、５）で製造した水素ガスを利用して、燃料電
池（１５）または発電用タービン（１６）で電気エネル
ギーに変換し、電解液を電気分解して水素ガスを製造す
る電気分解装置（６）は、水素ガスから電力を得る場合
には効果的である。（図１、２参照）

【００４６】実施例の各方法による水素ガス製造装置
（３、４、５、６）によって発生する水素ガスと水素吸
蔵合金（１２１）に吸着した水素ガスとを既知の燃料電
池（１５）の負極（１５２−２）に、大気中の酸素を正
極（１５２−１）にそれぞれ供給して電気化学的に反応
させ、両極（１５２−１、１５２−２）間に発生した電
気エネルギーを直接各種電気製品（１０）に接続して利
用したり、緊急の場合は、この電力を利用して電気分解
で水素ガスを製造（６）し水素ガス利用装置・器具（１
１）に接続して運転すると便利である。（図１、２参
照）

【００４７】また、実施例の各方法と装置（３、４、
５、６）によって製造する水素ガスと水素吸蔵合金（１
２１）に吸着備蓄した水素ガスとを発電用タービン（１
６）に供給して発電し各種電気製品（１０）に利用する
方法は、電気主体の現代の社会にあっては不可欠であ
る。（図１、２参照）

【００４８】水素ガスを燃焼して利用するガスコンロ・
ガスストーブ・ガス照明器具・ガス湯沸かし器・ガス冷
暖房器具等の水素ガス利用装置・器具（１１）を、前記
した各方法による水素ガス製造装置（３、４、５、６）
と水素吸蔵装置（１２）とに並列または直列に接続して
水素ガスを直接エネルギーとして利用するもので、用途
が広く設備や操作が簡単である。（図１、２参照）

【００４９】実施例の各種水素ガス製造装置（３、４、
５、６）の感知制御装置について、水素ガスの製造価格
の低い順に、単位時間当たりの水素ガス発生量の高い順
に、省資源評価の高い順に光センサー、圧力センサー、
流量センサー、電圧・電流センサーの情報で感知制御装
置（７）を制御して自動的に切り替え、効率的に低コス
トで水素ガス製造装置（３、４、５、６）を運転し製造
することができる。（図５参照）

【００５０】水素ガス製造装置（３、４、５、６）のう
ち、太陽電池（５）による電気分解で水素ガスを発生す
る方法と、光触媒（４）によって水素ガスを発生する方
法は光センサーが太陽光線（４０、６０）を感知してい
る間で、しかも、水素吸蔵装置（１２）に貯蔵能力が残
されていることを示す圧力センサーの指示で運転を続
け、水素吸蔵装置（１２）に備蓄し、吸蔵容量を越える
と圧力センサーの指示で自動的に運転を停止するように
したものであり、手間をかけずにつねに必要量を確保す
ることができる。（図１、５参照）

【００５１】太陽光線（４０、６０）が得られなくなっ
たときは、専ら異種金属（３２）間に発生する電位差に
よって電気化学的に製造する水素ガスと、水素吸蔵装置
（１２）に貯蔵した水素ガスと、この水素ガスを燃料電
池（１５）に供給して電気分解によって製造した水素ガ
スとを圧力センサーと流量センサーの指示で感知制御装
置（７）を操作し、水素ガス利用装置・器具（１１）及
びまたは発電装置の水素ガスタービン（１６）に供給し
て発電し、電気製品（１０）に接続して利用する構造で
ある。（図１、５参照）

【００５２】なお、水素ガスを製造する上記各方法につ
いては、少なくとも２方法以上を組み合わせたことでよ
く、各方法の組み合わせについては任意である。そし
て、この少なくとも２方法以上の組み合わせによる水素
ガス製造方法により水素ガスを製造することができる。

【００５３】前記した各方法による水素ガス製造装置
（３、４、５、６）と水素吸蔵装置（１２）と燃料電池
（１５）と各種水素ガス利用装置・器具（１１）と発電
装置である自家発電水素ガスタービン（１６）との各接
続器（３６、３６’、４６、４６’、５６、５６’、６
６、６６’、１１６、１２６、１５６、１６６、）の通
路（２８）の開閉と着脱に際し、各接続器（３６、３
６’、４６、４６’、５６、５６’、６６、６６’、１
１６、１２６、１５６、１６６、）の逆止弁（３７１、
４７１）が働き通路が閉路された後、各接続器（３６、
３６’、４６、４６’、５６、５６’、６６、６６’、
１１６、１２６、１５６、１６６、）が着脱される構造
なので、通路や接続装置に水素ガス以外の空気などが侵
入して、水素吸蔵合金を劣化させたり、バックファイア
ーの虞れがない。（図３参照）

【００５４】実施例の各方法による水素ガス製造装置
（（３、４、５、６）と水素吸蔵装置（１２）と燃料電
池（１５）と各種水素ガス利用装置・器具（１１）と自
家発電装置である水素ガスタービン（１６）との各接続
器（３６、３６’、４６、４６’、５６、５６’、６
６、６６’、１１６、１２６、１５６、１６６、）及び
通路（２８）の開閉と着脱に際し、接続具（Ａ、Ｂ）を
螺合などで接続するに当たり、接続具（Ａ）Ｂ）の密接
部のテーパー（３７２、４７２）より緩やかなテーパー
で、接続具（Ｂ）の開口部に設けた変形可能なパッキン
グ（４７７）に、接続具（Ｂ）の内方に向かうテーパー
（４７２）とのあいだの空間部（４７４）に空気の排出
口（４７５）を設け、接続具（Ａ、Ｂ）のセットに際し
ては空間部（４７４、３７４）の空気を追い出して密接
状態に螺合などで接続し、接続が終了したときはパッキ
ング（４７７）として作用するので、空気の侵入を完全
に防ぐことができる。すなわち、水素ガス以外の大気ガ
スを接続具（Ａ、Ｂ）から追い出した後、螺合などの堅
固な状態で接続する構造を示している。（図４、５、６
参照）

【００５５】実施例の接続具（Ａ、Ｂ）の接続にあた
り、接続具（Ａ）の逆止弁（３７１）の突起部（３７
６）を接続具（Ｂ）の開口部に設けたパッキング（４７
７）の中央の挿入口（４７６）を通じて挿入し、接続具
（Ａ）のテーパー（３７２）と接続具（Ｂ）の開口部の
テーパー（４７２）が、接続具（Ａ）、（Ｂ）の間の空
気（３７４、４７４）を追い出し、パッキング（４７
７）を挟んで密接した状態（図６参照）になるとき、逆
止弁（Ａ）の突起部（３７６）が、押し上げバネ（４７
８）に抗して逆止弁（４７１）を押し下げ、水素ガスの
通路になる、逆止弁（３７１、４７１）を移動させて開
路する構造を示す。（図４、５、６参照） ［発明の効果］

【００５６】以上のように、現在各家庭で利用されてい
る、石油・天然ガス・石炭などを燃焼して得ている電力
も、家庭用ガス、天然ガスを利用してガス器具で燃焼さ
せて得る熱エネルギーも、これらのガスなどの燃焼によ
って炭酸ガス・窒素酸化物・硫黄酸化物などの環境汚染
物質を排出することで種々の問題を来しているが、本発
明に係る家庭用水素ガス製造方法及び装置（１）は、地
球上に存在する物質の中で最も豊富な水を主原料とし、
地球上に降り注ぐ太陽光線を主たるエネルギー源とし、
異種金属（３２）間に発生する電位差を利用して化学反
応で製造する水素ガスで補完しようとするもので、電気
エネルギーや熱エネルギーに変換されても、またクリー
ンな元の水に戻るだけで、環境を汚染することはない。

【００５７】従来の家庭用電気製品や家庭用燃焼機器に
比べても、操作上は従来とほとんど同じ操作方法で使用
でき、特に、水素ガスを熱エネルギーとして利用しよう
とする場合は、利用装置・器具（１１）へ直接又は水素
吸蔵装置を経て導入すればよく、しかも、極めて高いエ
ネルギーであるので、一般家庭において自家製造・自家
消費する環境保全エネルギーとして大きな期待が寄せら
れているものである。

【００５８】本発明に係る水素ガス発生装置（１）は、
異種金属（３２）間に発生する電位差を利用して電気化
学反応で製造する方法と太陽電池（５）を利用して電気
分解で製造する方法と光触媒（４）で製造した水素ガス
と、これらの方法で製造した水素ガスを燃料電池（１
５）に供給して電気分解によって製造する方法とを少な
くとも２種以上組み合わせて、省資源順位（７５）で切
り替えて太陽エネルギーを優先有効利用しようとするも
のである。即ち、異種金属（３２）間に発生する電位差
を利用して電気化学反応で製造する場合は、太陽エネル
ギーが利用できない、例えば夜間・曇り・雨の場合や使
用量が大量で太陽エネルギーで生産する量では足りない
場合で、しかも水素吸蔵合金（１２１）の水素ガス備蓄
量が少なくなっているような場合である。このような方
法を組み合わせて製造するときは、太陽エネルギーを優
先して利用することにすれば、安価で地球資源を必要以
上に浪費しない効果がある。

【００５９】また、水素吸蔵装置（１２）に貯蔵された
水素ガスを燃料電池（１５）に供給して発電し、この電
力を利用して電気分解によって水素ガスを製造すること
にすれば、感知制御装置（７）に記憶させている使用量
順位（７６）により運転し、短時間に大量の水素ガスが
必要な場合に有効な方法になる。

【００６０】このように、水素ガスの製造装置（１）と
ガス及び電気利用装置・器具（１０、１１）の間に水素
吸蔵装置（１２）を介在させることによって、製造量と
使用量の均衡を保ちながら、感知制御装置（７）に記憶
している使用量順位（７６）に従って各水素ガス製造装
置（３、４、５、６）を運転し製造しているので日常生
活に不便を生じない効果がある。

【００６１】水素吸蔵合金（１２１）は水素ガス以外の
炭酸ガス、酸素などのガスに対して反応して劣化しやす
いので、そのためには製造する水素ガスの純度は高くな
ければならない。本発明による方法であれば、どの方法
を用いてもすべて極めて高い純度の水素ガスが発生する
ので、水素吸蔵装置（１２）の品質維持ができ水素吸蔵
合金の品質保持に効果があり耐久性があがる。

【００６２】光センサー（７１）によって太陽光線の光
量を感知し、圧力センサー（７４）によって水素吸蔵装
置（１２）に貯蔵されている水素ガスの量を感知し、使
用中の電力を電圧・電流センサー（７３）で感知して水
素ガスの発生量を制御し、使用中の水素ガスの量を流量
センサー（７２）で感知して必要な水素ガスの発生量を
検知することで、水素ガスの製造装置（１）を省資源順
位（７５）や使用量順位（７６）やコスト順位（７７）
に基づいて制御して運転できるので、使用中にガスの量
が不足するなどの支障を生じる事なく、効率よく水素ガ
スの製造ができるので安心して電気・ガスの器具を使用
できる効果がある。

【００６３】水素ガス利用装置・器具（１１）と水素吸
蔵装置（１２）とは、水素ガス利用装置・器具（１１）
が水素ガス製造装置（１）の製造能力以内であるとき
は、水素ガス製造装置（１）から水素吸蔵装置（１２）
への通路は水素ガス利用装置・器具（１１）と並列状態
にあるが、水素ガス利用装置・器具（１１）の使用量が
水素ガス製造装置（１）の製造能力以上の場合は、あら
かじめ水素吸蔵装置（１２）に備蓄した水素ガスから不
足する量を補充するよう水素ガス利用装置・器具（１
１）への通路が直列状態に切り替えられ、水素ガス製造
装置の製造能力の不足分を補充するので、水素ガス不足
がなくなり、使用上極めて安心である。

【００６４】水素ガス製造装置（１）と水素吸蔵装置
（１２）と水素ガス利用装置・器具（１１）との間の各
接続器（３６、３６’、４６、４６’、５６、５６’、
６６、６６’、１１６、１２６、１５６、１６６、）
は、簡単に着脱の操作ができる構造であるが、本発明の
構造では外気を遮断した後に各接続器（３６、３６’、
４６、４６’、５６、５６’、６６、６６’、１１６、
１２６、１５６、１６６、）の着脱ができる上、接続具
（Ａ、Ｂ）には逆止弁（２５、３１）が設けられている
ので、外気の侵入がなく、水素吸蔵合金（１２１）の品
質を長期間良好に保持するとともに大気が混入する虞れ
がないのでバックファイヤーなどによる不安がない。

【００６５】本願発明の方法と装置によって、水素ガス
を製造するだけで現在の家庭生活で使用しているガスと
電気エネルギーの両方が同一装置で得られ利用できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る概略構想図であ
る。

【図２】本願発明の実施の形態に係る他の概略構造図で
ある。

【図３】本願発明の実施の形態に係る接続器の構造断面
図である。

【図４】本願発明の実施の形態に係る接続器の構想断面
の詳細図である。

【図５】本願発明の実施の形態に係る接続器の断面拡大
構想図である。

【図６】本願発明の実施の形態に係る接続器の接続完了
図である。

【図７】本願発明の実施の形態に係る感知制御装置の概
念図である。

【符号の説明】

１…各種水素ガス製造装置、２…各種水素ガス使用発電
装置、３…異種金属間の電位差利用の水素ガス製造装
置、４…光触媒による水素ガス製造装置 ５…太陽電池
による水素ガス製造装置、６…電気分解による水素ガス
製造装置、７…感知制御装置、７１…光センサー、７２
…流量センサー、７３…優先順位制御、７４…圧力セン
サー、７５…省資源順位、７６…使用量順位、７７…コ
スト順位、１０…電気利用機器、１１…水素ガス利用装
置・機器、１２…水素吸蔵装置、３６、３６’、４６、
４６’、５６、５６’、６６、６６’、１１６、１２
６、１５６、１６６…接続器、１５…燃料電池、１６…
水素ガスタービン、２８…通路、４０、６０…太陽光
線、３１…電解溶液、３２…異種金属、Ａ、Ｂ…接続
具、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電解液に浸漬した密接異種金属間に発生す
   る電位差を利用して電気化学反応によって水素ガスを発
   生させる方法と太陽電池によって生じた電力を電解液中
   の＋極と−極に接続して電気分解によって水素ガスを発
   生させる方法と光触媒によって水素ガスを発生させる方
   法と前記方法によって取り出した水素ガスを燃料電池の
   −極に、＋極には空気中の酸素ガスを作用させて、これ
   によって生じた電力により電解液を電気分解して水素ガ
   スを発生させる方法と前記方法によって取り出した水素
   ガスを発電用タービンの燃焼エネルギーとして発電し、
   この電力により電解液を電気分解して水素ガスを発生さ
   せる方法と少なくとも上記２方法以上を組み合わせたこ
   とを特徴とする水素ガスを製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の水素ガス製造方法により水
   素ガスを製造することを特徴とする水素ガス製造装置。
3. 【請求項３】水素ガスを水素吸蔵合金に吸着貯蔵する水
   素吸蔵装置と、この水素ガスを利用する水素ガス利用装
   置・器具と燃料電池とを並列或いは直列に接続し、製造
   コスト順位と省資源順位と使用量順位と貯蔵量順位で感
   知制御装置で制御して水素ガスを製造することを特徴と
   する請求項２記載の水素ガス製造装置。
4. 【請求項４】各装置の状態を光センサー、圧力センサ
   ー、電圧・電流センサー、流量センサーなどで感知し、
   水素ガスの通路及び接続装置の開閉または電気回路の開
   閉を制御すること若しくは予め記憶させている製造コス
   ト順位、省資源順位、使用量順位により、水素ガスの通
   路を感知制御装置で制御することを特徴とする請求項１
   記載の水素ガス製造方法。
5. 【請求項５】水素ガス製造装置と燃料電池と水素吸蔵装
   置と水素ガス利用装置・器具との少なくともいずれかの
   間には着脱に際し、外部より水素ガス以外のガスが流入
   しないよう、各接続器の逆止弁が作動した後、着脱する
   ようにしたことを特徴とする請求項２記載の水素ガス製
   造装置。
6. 【請求項６】水素ガス製造装置と水素吸蔵装置と燃料電
   池と水素ガス利用装置・器具との少なくともいずれかの
   接続に当たり、接続具の接触面の空気がすべて排除され
   た後、水素ガス通気口を閉路している逆止弁が開路して
   通気するようにしたことを特徴とする請求項２記載の水
   素ガス製造装置。