JP2019137576A

JP2019137576A - 水素生成装置

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Publication number: JP2019137576A
Application number: JP2018021680A
Authority: JP
Inventors: 正裕谷川; Masahiro Tanigawa; 多田　浩司; Koji Tada; 浩司多田; 智夫勝下; Tomoo Katsushita; 柴田　礎一; Kiichi Shibata; 礎一柴田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: JP6799756B2

Abstract

【課題】水素生成化学反応容器を断熱する断熱容器が、従来よりも、破損し難く、断熱容器の高さ方向の寸法が変化し難く、長期にわたって断熱性能を維持できる水素生成装置を提供する。【解決手段】断熱容器３が、無機粉体を含む材料を加圧成形して成り水素生成化学反応容器２の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）と、内部に断熱体を挿入可能に筒状に成型され断熱体の外周面を覆う樹脂製成型筒３０と、樹脂製成型筒３０の上端部に固定され断熱体の開口した上面を断熱体の内周面と外周面のそれぞれの上端部を含めて覆う金属製上蓋２８と、樹脂製成型筒３０の下端部に固定され断熱体の底面を外周面の下端部を含めて覆う金属製下蓋２９と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池発電装置に水素を供給する水素生成装置に関し、より詳細には水素生成装置内の断熱構造に関するものである。

燃料電池発電装置用の水素生成装置としては、一般に水蒸気改質反応方式のものが用いられる。この水素生成装置は、気化部で蒸発した改質水と炭化水素からなる原料ガスとを６００〜８００℃程度の高温で反応させることにより水素を主成分とした改質ガスを生成する改質部と、改質ガス中に含まれる一酸化炭素ガス濃度を変成シフト反応により低減する変成部と、さらに一酸化炭素ガス濃度を選択酸化反応により低減するＣＯ除去部とを備えている。

従来、この種の水素生成装置において、その外周部に断熱性能の高い粉状ヒュームドシリカを圧縮成形したものを適用することで、熱漏洩量を抑えてエネルギー効率を高めることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に開示された従来の水素生成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。図４に示すように、従来の水素生成装置１は、鉛直方向に中心軸を有する多重円筒構造の水素生成化学反応容器２と、水素生成化学反応容器２の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱容器３とで構成される。

水素生成化学反応容器２は、燃焼器４と、蒸発器５と、改質器６と、変成器７と、ＣＯ除去器８とからなる。蒸発器５は、内筒９と、外筒１０と、内筒９と外筒１０との間に設けられた丸棒をスパイラル形状に成形したらせん仕切１１とで蒸発流路を構成する。

このような構造を有する蒸発器５には、原料ガスおよび改質水が供給される。原料ガスは原料供給器１２から供給され、水は改質水供給器１３から供給される。蒸発器５に供給された水は、燃焼ガス流路１４を流れる燃焼ガスによって加熱されて蒸発し、その結果、蒸発器５では原料ガスと水蒸気との混合ガスが生成される。

蒸発器５を通過した混合ガスは、改質反応によって改質する改質器６と、改質反応で生成された一酸化炭素を酸化させる変成器７と、一酸化炭素を酸化させるＣＯ除去器８を経て、水素排出口１５から排出される。

また燃焼器４で発生した燃焼ガスは、燃焼筒１６と内筒９との間の燃焼ガス流路１４を通過し、燃焼ガス排出口１７より排出される。

水素生成化学反応容器２は、断熱容器３に内包される形で断熱されている。

断熱容器３は、ヒュームドシリカ断熱材板１８を複数枚積層したものに対して、接着剤１９を用いて、下部ガラスクロス２０と、胴部ガラスクロス２１と、上部ガラスクロス２２で貼付けることで一体化固定されている。

断熱容器３の形態は、他にも低コストでより効率的な漏洩熱量を抑制するものがある（例えば、特許文献２参照）。

図５は、特許文献２に開示された従来の水素生成装置に用いた断熱容器を示す縦断面図
であり、図６は、同断熱容器の製造方法を模式的に示す縦断面図である。

図５、図６に示すように、金属製の下蓋２３の上に、厚み６０ｍｍのヒュームドシリカ断熱材板１８を９枚積層し、その上端部に金属製の穴付き上蓋２４を配設した後、下蓋２３の大径部２６と上蓋２４の大径部２６とを覆う長さの収縮フィルム２５を被せて、加熱装置２７からの熱で収縮フィルム２５を収縮させて、ヒュームドシリカ断熱材板１８の側面と下蓋２３と上蓋２４とを一体化する。

特開２０１０−１６１０４７号公報特開２０１６−１７９９２９号公報

特許文献１に開示された従来の水素生成装置１の断熱容器３は、ヒュームドシリカ粉末を６０ｍｍ程度にプレス成形したヒュームドシリカ断熱材板１８を縦方向（鉛直方向）に複数枚積層してから、積層方向全体に圧縮荷重を加えることで、各積層すきま無く積層された断熱材高さを所定の厚みに変化させ、その外周部に接着剤を塗布したガラスクロスシート（下部ガラスクロス２０、胴部ガラスクロス２１、上部ガラスクロス２２）を貼付けて一体化構造とすることで、積層界面からの熱漏洩を防いでいる。

接着剤を塗布した下部ガラスクロス２０、胴部ガラスクロス２１、上部ガラスクロス２２を積層されたヒュームドシリカ断熱材板１８の外周部に貼付ける際、下部ガラスクロス２０と上部ガラスクロス２２はヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体の縁まで覆う必要がある。

そして、ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体の曲面（外周面）と平面（上面と底面）とを連続して覆うためにガラスクロスシート（下部ガラスクロス２０、胴部ガラスクロス２１、上部ガラスクロス２２）に複数のスリットを設けて円筒形状に沿う貼付けを行っているため、作業時間が多大である。

また、その貼付けの際に接着剤付きガラスクロスシート（下部ガラスクロス２０、胴部ガラスクロス２１、上部ガラスクロス２２）をヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体の外周面へ押付する工程が必要で、ヒュームドシリカ断熱材板１８を破損させる懸念があった。

また、断熱容器３を運搬する時や、水素生成化学反応容器２を断熱容器３に挿入する作業の際に、断熱容器３の側面が接触して断熱容器３（ヒュームドシリカ断熱材板１８）を破損させる懸念があった。

特許文献２に開示された従来の水素生成装置１の断熱容器３は、加熱装置２７の熱で収縮フィルム２５を収縮させることで、ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体の縁で覆うことができるため、作業時間を大幅に削減出来て、また外周面への押し付けする工程もなくなる為、作業工程上の破損リスクが軽減されるが、収縮フィルム２５もガラスクロスシート（下部ガラスクロス２０、胴部ガラスクロス２１、上部ガラスクロス２２）同様に厚みが薄い為、外部からの衝撃で、ヒュームドシリカ断熱材板１８の側面を破損させる懸念は未だあった。

断熱容器３を構成するヒュームドシリカ断熱材板１８が破損すると、断熱容器３の一定
の厚みを確保出来ないことや、隙間から熱漏洩が発生し、断熱性能が不安定になる課題があった。

またヒュームドシリカ断熱材板１８を縦方向（鉛直方向）に複数枚積層してから、積層方向全体に圧縮荷重を加えることで、断熱材高さを所定の厚みに変化させるが、胴部ガラスクロス２１も収縮フィルム２５も剛性が低い為、ヒュームドシリカ断熱材板のスプリングバックの影響で断熱容器３の高さが安定しない課題があった。

また収縮フィルム２５は、加熱装置２７の熱を用いてヒュームドシリカ断熱材板１８の側面と下蓋２３と上蓋２４に密着させることで一体化させるが、収縮フィルム２５とヒュームドシリカ断熱材板１８が密着していることにより、水素生成化学反応容器２に加熱されたヒュームドシリカ断熱材板１８に含まれる水分が蒸発して、断熱容器３の内部に蒸発水が溜まり、ヒュームドシリカ断熱材板１８を濡らすことにより、ヒュームドシリカ断熱材板１８にひび割れが起こり、断熱性能を劣化させる新たな課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、水素生成化学反応容器を断熱する断熱容器が、従来よりも、破損し難く、断熱容器の高さ方向の寸法が変化し難く、長期にわたって断熱性能を維持できる水素生成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、鉛直方向に中心軸を有する多重円筒構造の水素生成化学反応容器を断熱する断熱容器を、無機粉体を含む材料を加圧成形して成り水素生成化学反応容器の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱体と、内部に断熱体を挿入可能に筒状に成型され断熱体の外周面を覆う樹脂製成型筒と、樹脂製成型筒の上端部に固定され断熱体の開口した上面を断熱体の外周面の上端部を含めて覆う金属製上蓋と、樹脂製成型筒の下端部に固定され断熱体の底面を外周面の下端部を含めて覆う金属製下蓋と、で構成したのである。

上記構成において、有底円筒形の断熱体の外周面を、内部に断熱体を挿入可能に筒状に成型された樹脂製成型筒で覆うので、外部からの水素生成装置の側面への衝撃が樹脂製成型筒で吸収、緩和され、また、外部から樹脂製成型筒に加えられた衝撃が、樹脂製成型筒の内周面と断熱体の外周面との間の隙間によって、断熱体まで伝わり難いため、ガラスクロスシートや収縮フィルムで断熱体を覆っていた従来の水素生成装置よりも、断熱容器が外部からの衝撃で破損し難い。

また、断熱体の上面を覆う金属製上蓋と、断熱体の底面を覆う金属製下蓋とは、樹脂製成型筒の上下方向の端部にそれぞれ固定されており、樹脂製成型筒はガラスクロスシートや収縮フィルムを筒状にしたものよりも高さ方向（中心軸方向）に寸法変化し難いので、断熱体が断熱材料を高さ方向に圧縮して成型されスプリングバックし易い断熱材であっても、樹脂製成型筒に固定された金属製上蓋および金属製下蓋で、断熱体のスプリングバック（断熱容器の高さ方向の寸法変化）を抑制することができる。

また、樹脂製成型筒の内周面と断熱体の外周面との間の隙間を適切に設けることによって、無機粉体を含む材料に含まれる水分の水蒸気を隙間から外部に逃がせたり、その水蒸気が樹脂製成型筒の内周面で結露した場合の結露水が、断熱体に触れ難くなるので、断熱体が濡れて断熱性能が劣化するのを、抑制することができる。

したがって、従来よりも、破損し難く、断熱容器の高さ方向の寸法が変化し難く、長期にわたって断熱性能を維持できる断熱容器を備えた水素生成装置を得ることができる。

本発明の水素生成装置は、樹脂製成型筒によって、断熱容器の外周面の剛性が従来よりも高くなり、外部からの衝撃にも強く、断熱容器及び水素生成装置のハンドリングが容易になる。

また、断熱体の外表面を繊維シートで覆う（繊維シートを貼る）工程や収縮フィルムを熱収縮させる工程を廃止できるので、従来よりも作業工数の削減が図れ、生産性を向上できる。

また、断熱体に、断熱材料を高さ方向に圧縮して成型されスプリングバックし易い断熱材を用いた場合であっても、樹脂製成型筒に固定された金属製上蓋および金属製下蓋で、断熱体のスプリングバック（断熱容器の高さ方向の寸法変化）を抑制することができる。

また、樹脂製成型筒の内周面と断熱体の外周面との間の隙間を適切に設けることによって、断熱体が濡れて断熱性能が劣化するのを、抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の構成を模式的に示す縦断面図同実施の形態の水素生成装置の断熱容器を示す縦断面図同実施の形態の水素生成装置の断熱容器の製造工程を模式的に示す縦断面図特許文献１に開示された従来の水素生成装置の構成を模式的に示す縦断面図特許文献２に開示された従来の水素生成装置の断熱容器を示す縦断面図特許文献２に開示された従来の水素生成装置の断熱容器の製造工程を模式的に示す縦断面図

第１の発明は、鉛直方向に中心軸を有する多重円筒構造の水素生成化学反応容器を、断熱容器で断熱したものであって、断熱容器が、無機粉体を含む材料を加圧成形して成り水素生成化学反応容器の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱体と、内部に断熱体を挿入可能に筒状に成型され断熱体の外周面を覆う樹脂製成型筒と、樹脂製成型筒の上端部に固定され断熱体の開口した上面を断熱体の外周面の上端部を含めて覆う金属製上蓋と、樹脂製成型筒の下端部に固定され断熱体の底面を外周面の下端部を含めて覆う金属製下蓋と、を有する水素生成装置である。

上記構成において、有底円筒形の断熱体の外周面を、内部に断熱体を挿入可能に筒状に成型された樹脂製成型筒で覆うので、外部からの水素生成装置の側面への衝撃が樹脂製成型筒で吸収、緩和され、また、外部から樹脂製成型筒に加えられた衝撃が、樹脂製成型筒の内周面と断熱体の外周面との間の隙間によって、断熱体まで伝わり難いため、ガラスクロスシートや収縮フィルムで断熱体を覆っていた従来の水素生成装置よりも、断熱容器が外部からの衝撃で破損し難い。そのため、断熱容器及び水素生成装置のハンドリング（取り扱い）が容易になる。

なお、樹脂製成型筒の内径寸法は、内部に断熱体を挿入可能にするために、断熱体の外径寸法よりも大きくするのが、通常であり、その結果、樹脂製成型筒の内周面と断熱体の外周面との間に隙間ができる。

断熱体としては、無機粉体を含む材料を加圧成形して成る気相比率９０％前後の多孔体を板状に加工したものの積層体を用いることができ、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を使用することができる。なお、金属製上蓋と金属製下蓋は、少なくとも有底円筒形の断熱体の縁を覆う部分が金属で構成されていれば良い。

第２の発明は、特に、第１の発明における樹脂製成型筒が、金属製上蓋と金属製下蓋のそれぞれと締結されているものである。

上記構成により、断熱体の上面を覆う金属製上蓋と、断熱体の底面を覆う金属製下蓋とが、樹脂製成型筒の上下方向の端部にそれぞれ締結によってしっかりと固定されているので、断熱体として、断熱材板を縦方向（鉛直方向）に複数枚積層してから、積層方向全体に圧縮荷重を加えて、各積層すきま無く積層されたものを用いた場合であっても、断熱体のスプリングバックの応力で、金属製上蓋と金属製下蓋とが、樹脂製成型筒から外れ難いため、断熱体のスプリングバック（復元力）の応力にも耐える安定した断熱容器を得ることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明における金属製上蓋が、断熱体の内周面の上端部を覆うように構成されているものであり、断熱容器に水素生成化学反応容器を収納する時に、水素生成化学反応容器との衝突によって、断熱容器（断熱体）の開口部が破損し難い効果に加えて、金属製上蓋における断熱体の内周面の上端部を覆う部分によって、金属製上蓋と断熱体との半径方向の位置ズレが小さく抑えられて、樹脂製成型筒の内周面と断熱体の外周面との間の隙間寸法を、全周にわたって均一化できる。その結果、断熱体が濡れて断熱性能が劣化するのを、さらに抑制することができる。

以下、本発明による実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の構成を模式的に示す縦断面図を示すものである。なお、本実施の形態において、従来と同一構成については、同一符号を付している。

図１に示すように、本実施の形態の水素生成装置１は、鉛直方向に中心軸を有する多重円筒構造の水素生成化学反応容器２と、水素生成化学反応容器２の底面と外周面を覆うように構成され水素生成化学反応容器２を断熱する断熱容器３と、で構成される。

断熱容器３は、ヒュームドシリカを含む材料を加圧成形したヒュームドシリカ断熱材板１８を積層して成り水素生成化学反応容器２の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱体と
、内部に断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）を挿入可能に筒状に成型され断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面を覆う樹脂製成型筒３０と、樹脂製成型筒３０の上端部に固定され断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の開口した上面を内周面と外周面のそれぞれの上端部を含めて覆う金属製上蓋２８と、樹脂製成型筒３０の下端部に固定され断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の底面を外周面の下端部を含めて覆う金属製下蓋２９と、を有する。

この水素生成化学反応容器２は、原料供給器１２から供給される改質原料と、改質水供給器１３から供給された改質水とを混合気化させる蒸発器５と、気化した改質原料を改質反応によって改質する改質器６と、改質反応で生成された一酸化炭素を変成シフト反応で酸化させる変成器７と、変成器７を未反応で通過した一酸化炭素を酸化させるＣＯ除去器８と、バーナーを備えた燃焼器４とを備えている。

改質器６、変成器７及びＣＯ除去器８は、化学反応部として機能する。化学反応部で生成された水素ガスは、水素排出口１５から排出される。燃焼器４、蒸発器５、改質器６、変成器７、ＣＯ除去器８は、ステンレス製の円筒形に収納され、これらで水素生成化学反応容器２を構成している。

改質器６には、改質反応を促進する触媒が担持されている。改質触媒としては、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属、あるいは、これらの合金を用いることができる。改質器６は、改質反応を行うために燃焼器４からの熱エネルギーによって７００℃程度に維持されている。

変成器７には、シフト反応を促進する触媒が担持されている。シフト触媒としては、銅系触媒などの低温触媒や、鉄系触媒などの高温触媒が知られており、これらを組み合わせることによって、効果的にシフト反応を促進することができる。シフト反応は３００℃程度で行われる。

ＣＯ除去器８には、一酸化炭素の選択酸化触媒が担持されている。この触媒としては、白金、ルテニウム、パラジウム、金、あるいは、これらを第１元素とした合金を用いることができる。ＣＯ除去器８によって、ガス中の一酸化炭素濃度を数ｐｐｍ程度のまで低減することができる。

積層して断熱体を構成するヒュームドシリカ断熱材板１８は、例えば１００ｎｍ以下のマイクロポア構造を有するヒュームドシリカ（５〜３０ｎｍ・球状）の加圧成形体で、固体粒子が点接触で伝熱経路が最小であるとともに、マイクロポアで気体の対流・分子衝突を阻止する構造をもつもので、改質部外周の平均温度３００℃における熱伝導率は０．０２５Ｗ／（ｍ・ｋ）のものを厚み６０ｍｍで成形した。

次に、本実施の形態に係る水素生成装置１の製造方法を説明する。

まず、金属製下蓋２９の開口部に樹脂製成型筒３０の一方の端部を嵌め込んで、スポットカシメを外周方向から均一ピッチの８カ所で締結させる。

なお、スポットカシメによる締結は、これに限らず、スポットカシメの締結方向、ピッチ、締結箇所は上下方向、不均一ピッチ、締結箇所は最低１ヵ所以上等でも可とする。

また、締結方法はスポットカシメに限らず、接着剤、テープ等も可とする。

そして締結された状態の樹脂製成型筒３０と金属製下蓋２９とで構成される有底筒状容
器の中に、ヒュームドシリカ断熱材板１８を複数枚積層し、その上端部に金属製上蓋２８を配設する。

このとき、金属製下蓋２９は、最下段の円柱状のヒュームドシリカ断熱材板１８の底面を最下段のヒュームドシリカ断熱材板１８の外周面の下端部を含めて覆っている。なお、最下段のヒュームドシリカ断熱材板１８の外周面の下端部は、樹脂製成型筒３０の下端部を間に挟む形で、金属製下蓋２９によって覆われている。

また、金属製上蓋２８は、最上段の円筒状のヒュームドシリカ断熱材板１８の上面を最上段のヒュームドシリカ断熱材板１８の内周面と外周面のそれぞれの上端部を含めて覆っている。なお、最上段のヒュームドシリカ断熱材板１８の外周面の上端部は、樹脂製成型筒３０の上端部を間に挟む形で、金属製上蓋２８によって覆われている。

次に、この状態で積層方向全体に圧縮荷重を加えることで、各積層すきま無く積層されたヒュームドシリカ断熱材板１８からなる断熱体の高さを所定の厚みに変化させた（所定の厚みに調節した）状態で、樹脂製成型筒３０と金属製上蓋２８をスポットカシメで締結して、積層されたヒュームドシリカ断熱材板１８と金属製下蓋２９と金属製上蓋２８と樹脂製成型筒３０とを一体化して、断熱容器３を構成する。

樹脂製成型筒３０と金属製上蓋２８の締結方法も、樹脂製成型筒３０と金属製下蓋２９との締結と同様に、本実施の形態のやり方に限定するものではない。

そして、断熱容器３の上面の開口部から水素生成化学反応容器２を断熱容器３の内部に挿入することで、水素生成装置１を完成させることができる。

以上、説明したように本実施の形態の水素生成装置１は、鉛直方向に中心軸を有する多重円筒構造の水素生成化学反応容器２を、断熱容器３で断熱したものであって、断熱容器３が、無機粉体（ヒュームドシリカ）を含む材料を加圧成形して成り水素生成化学反応容器２の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）と、内部に断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）を挿入可能に筒状に成型され断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面を覆う樹脂製成型筒３０と、樹脂製成型筒３０の上端部に固定され断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の開口した上面を断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の内周面と外周面のそれぞれの上端部を含めて覆う金属製上蓋２８と、樹脂製成型筒３０の下端部に固定され断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の底面を外周面の下端部を含めて覆う金属製下蓋２９と、を有している。

上記構成において、有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面を、内部に断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）を挿入可能に筒状に成型された樹脂製成型筒３０で覆うので、外部からの水素生成装置１の側面への衝撃が樹脂製成型筒３０で吸収、緩和される。

また、外部から樹脂製成型筒３０に加えられた衝撃が、樹脂製成型筒３０の内周面と断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面との間の隙間によって、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）まで伝わり難いため、ガラスクロスシートや収縮フィルムで断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）を覆っていた従来の水素生成装置１よりも、断熱容器３が外部からの衝撃で破損し難い。そのため、断熱容器３及び水素生成装置１のハンドリング（取り扱い）が容易になる。

なお、樹脂製成型筒３０の内径寸法は、筒の内部に断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板
１８）を挿入可能にするために、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８）の外径寸法よりも大きくするので、樹脂製成型筒３０の内周面と断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面との間に隙間ができる。

また、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外表面を繊維シートで覆う（繊維シートを貼る）工程や収縮フィルムを熱収縮させる工程を廃止できるので、従来よりも作業工数の削減が図れ、生産性を向上できる。

また、金属製上蓋２８と金属製下蓋２９は、樹脂製成型筒３０の上下方向の端部にそれぞれ固定されており、樹脂製成型筒３０は、ガラスクロスシートや収縮フィルムを筒状にしたものよりも高さ方向（中心軸方向）に寸法変化し難いので、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）が高さ方向に圧縮して所定高さ寸法に調整されスプリングバック（復元）し易い断熱材であっても（ヒュームドシリカ断熱材板１８を縦方向（鉛直方向）に複数枚積層してから、積層方向全体に圧縮荷重を加え、各積層すきま無く積層された断熱材高さを所定の厚みに変化させた後でも）、樹脂製成型筒３０に固定された金属製上蓋２８および金属製下蓋２９で、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）のスプリングバック（断熱容器３の高さ方向の寸法変化）を抑制することができる。

また、樹脂製成型筒３０の内周面と断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面との間の隙間を適切に設けることによって、ヒュームドシリカ（無機粉体）を含む材料に含まれる水分の水蒸気を隙間から外部に逃がせたり、その水蒸気が樹脂製成型筒３０の内周面で結露した場合の結露水が、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）に触れ難くなるので、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）が濡れて断熱性能が劣化するのを、抑制することができる。

断熱体としては、ヒュームドシリカ等の無機粉体を含む材料を加圧成形して成る気相比率９０％前後の多孔体を板状に加工したものの積層体を用いることができ、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を使用することができる。

なお、金属製上蓋２８と金属製下蓋２９は、少なくとも有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の縁を覆う部分が金属で構成されていれば良い。

また、金属製上蓋２８と金属製下蓋２９とが、樹脂製成型筒３０の上下方向の端部にそれぞれ締結によってしっかりと固定されているので、断熱体として、ヒュームドシリカ断熱材板１８を縦方向（鉛直方向）に複数枚積層してから、積層方向全体に圧縮荷重を加えて、各積層すきま無く積層されたものを用いた場合であっても、断熱体のスプリングバック（復元力）の応力で、金属製上蓋２８と金属製下蓋２９とが、樹脂製成型筒３０から外れ難いため、断熱体のスプリングバック（復元力）の応力にも耐える安定した断熱容器３を得ることができる。

金属製上蓋２８が、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の内周面の上端部を覆うように構成されているものであり、断熱容器に水素生成化学反応容器を収納する時に、水素生成化学反応容器との衝突によって、断熱容器３（断熱体）の開口部が破損し難い効果に加えて、金属製上蓋２８における断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の内周面の上端部を覆う部分によって、金属製上蓋２８と断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）との半径方向の位置ズレが小さく抑えられて、樹脂製成型筒３０の内周面と断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外周面との間の隙間寸法を、全周にわたって均一化できる。その結果、断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）が濡れて断熱性能が劣化するのを、さらに抑制することができる。

なお、金属製上蓋２８と金属製下蓋２９は、全体を金属で構成させる必要はなく、少なくとも有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の縁を覆う部分が金属で構成されていれば良く、有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の縁を覆う部分が金属で、その他の部分が樹脂で、それらが一体成形成されたものでも構わない。

例えば、金属製上蓋２８は、有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の外縁を覆う金属製大リングと、有底円筒形の断熱体（ヒュームドシリカ断熱材板１８の積層体）の内縁を覆う金属製小リングと、それらと一体成形される樹脂製円板で構成されても構わず、その場合は、比較的高温になる金属製小リングから比較的低温の金属製大リングに熱が伝わるのを樹脂製円板によって抑制することができる。

以上のように本実施の形態においては、低コストでより強度に優れた断熱容器３を構成でき、熱漏洩しにくい安定した断熱性能を維持する水素生成装置１の断熱容器３が提供できる。

本発明は、低コストで高強度化による安定した断熱性能とサイズが図れるなど、実用性の高く、特に、多重円筒構造の水素生成装置に最適である。

１水素生成装置
２水素生成化学反応容器
３断熱容器
１８ヒュームドシリカ断熱材板
２８金属製上蓋
２９金属製下蓋
３０樹脂製成型筒

Claims

鉛直方向に中心軸を有する多重円筒構造の水素生成化学反応容器を、断熱容器で断熱した水素生成装置であって、
前記断熱容器は、無機粉体を含む材料を加圧成形して成り前記水素生成化学反応容器の底面と外周面を覆う有底円筒形の断熱体と、内部に前記断熱体を挿入可能に筒状に成型され前記断熱体の外周面を覆う樹脂製成型筒と、前記樹脂製成型筒の上端部に固定され前記断熱体の開口した上面を前記断熱体の外周面の上端部を含めて覆う金属製上蓋と、前記樹脂製成型筒の下端部に固定され前記断熱体の底面を外周面の下端部を含めて覆う金属製下蓋と、を有する水素生成装置。
前記樹脂製成型筒は、前記金属製上蓋と前記金属製下蓋のそれぞれと締結されている、請求項１に記載の水素生成装置。
前記金属製上蓋は、前記断熱体の内周面の上端部を覆うように構成されている、請求項１または２に記載の水素生成装置。