JP3136553U

JP3136553U - 可搬式水素発生装置

Info

Publication number: JP3136553U
Application number: JP2007005915U
Authority: JP
Inventors: 鄒明儒; 廖英佐; 楊乾信
Original assignee: 鄒明儒; 廖英佐
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2017-08-01

Abstract

【課題】持続的に水素を発生できて各種の作業場所に適応できる可搬式水素発生装置を提供する。
【解決手段】水素発生装置の本体１０に設けた反応室１１の中で、反応溶液と金属物質が化学反応を行って水素を発生し、水素発生装置の本体に、気体圧力の監視ユニット２０と反応溶液の監視ユニット３０を設置し、反応室の内部状態を監視、測定しつつ、気体出力ユニット４０から水素を出力する。
【選択図】図１

Description

本考案は水素発生装置に係り、より詳細には金属物質と酸性、又はアルカリ性の溶液との反応を経て水素を発生し、しかも、利便に携行、運送し、作業場の制限が全然ない可搬式水素発生装置に関するものである。

従来から、工業の水素製造方法としては電解法、水素分裂分解法、水素蒸気転換法、精錬工場ガス取り出し法などが挙げられる。

上述した方法は皆、大型の設備又は電力を必要とするため、いずれの地方又は場所に水素の発生設備を設置することが出来なかった。
そのため現在は、作られた水素を収容した高圧ボンベの形態で運送又は貯蔵している。
高圧ボンベの安全性などの問題を考えると高圧ボンベは一定の強度を持ち、外力からの衝撃及び内蔵した気体の圧力に対抗するために、高圧ボンベの厚さが増すだけでなく重量もそれに比例して重くなる。
その反面、高圧ボンベに貯蔵できる容積が非常に小さなものとなる。
内蔵する水素を１５０大気圧力まで圧縮しても、水素の質量が高圧ボンベの質量の百分の一に至らない。
ひどい場合は、高圧ボンベに貯蔵してある水素を使い尽くしたあとは、ただ、工場又は定点に戻して再び高圧ボンベに水素を装填する以外に仕方がなかった。つまり、直ちに、水素を補足できず作業が中断され、持続的に施工することができなかった。

本考案は従来から、伝統的な高圧ボンベに内蔵した水素の容量制限や、運送の不便さ、貯蔵水素の用尽後に直ちに補足できずに作業が中断して持続的に施工ができなかったという従来の問題点を解決するために成されたものである。

本考案により、一方、水素発生装置の本体に、反応室を設ける。反応室の中で、反応溶液と金属物質が化学反応を行って、水素を発生する。また、水素発生装置の本体に、気体圧力の監視ユニット、反応溶液の監視ユニットを設置し、反応室の内部状態を監視、測定する。さらに、気体出力ユニットで、水素を出力する。

すなわち本願の第１考案に係る可搬式水素発生装置は水素発生装置本体１０と、気体圧力の監視ユニット２０と、反応溶液の監視ユニット３０と、気体出力ユニット４０とを具備し、前記水素発生装置本体１０は化学反応を行って水素を発生するために反応溶液及び金属物質を装填するためのフィーダー入口１２と、底部リークバルブ１３１を設けた排出口１３を具有する中空の反応室１１を有し、前記気体圧力の監視ユニット２０は反応室１１と連通し、反応室１１の中における気体圧力を現す気体圧力メーター２１及び自動圧力リーク装置２２を有し、前記反応溶液の監視ユニット３０は反応溶液の濃度又は酸、アルカリ値を現す反応溶液濃度メータ３１及び反応溶液の温度を現す温度計３２を有し、前記気体出力ユニット４０は反応室１１の水素を出力する気体出力管路４１及び接続装置４５、気体の出力流量を制御する気体流量メーター４２及び気体流量制御バルブ４３を含むことを特徴とするものである。
本願の第２考案に係る可搬式水素発生装置は、前記第１考案において、前記金属物質はプロック形状、長細い形状、薄片状、粒子状、粉末状の何れかひとつまたは複数の組み合わせであり、反応溶液はアルカリ性又は酸性溶液であることを特徴とするものである。
本願の第３考案に係る可搬式水素発生装置は、前記第１考案において、前記反応溶液の監視ユニット３０は液面レベル表示メーター３３を含み、反応溶液の液面レベルを現す液面レベル表示メーター３３は水素発生装置本体１０の外側に反応室１１と連通して設けた透明の観察窓口３３１を含み、観察窓口３３１に設けた複数の目盛により反応室１１内の反応溶液の液面レベルを現すことを特徴とするものである。

本考案に係る可搬式水素発生装置は、反応溶液及び金属物質を経由して、直接水素を発生させる。その器材の運搬が利便に出来、設置も容易にできる。
繰り返すように、反応溶液及び金属物質を添加すると、絶えず水素を発生できて十分な補足が簡易に行なえる。
持続的に水素を提供できるので、あらゆる作業場所にも対応できて、燃料電池、溶接機などの異なる設備に合わせて使用することがでる。

以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳述する。

本考案に係る可搬式の水素発生装置は、本体１０と、気体圧力の監視ユニット２０と、気体溶液の監視ユニット３０と、気体の出力ユニット４０の要素から構成される。

図１ないし図５に示すように、水素発生装置の本体１０は中空の反応室１１を持つ。
反応室１１は耐酸、耐アルカリの材質から作られる。
反応室１１はフィーダー入口１２、排出口１３を有する。
フィーダー入口１２が反応室１１の上端に配置されるので、ユーザは利便に、フィーダー入口１２から、反応溶液及び金属物質を反応室１１に装填する。反応溶液は酸性又はアルカリ性の溶液を採用する。
金属物質はアルミニウム金属であり、高純度のアルミニウム金属を使用してもよいし、資源回収のアルミニウムなど相関的な金属を金属材質のソウスとしてもよい。
その中で、化学反応を行って、水素を発生する。
フィーダー入口１２は密封カバー１２１を設けて、水素のリックを防ぐ。
排出口１３は反応室１１の底部に設置され、底部のリックバルブ１３１を設けて、反応溶液の排出を制御する。

図１ないし図５に示すように、気体圧力の監視ユニット２０は反応室１１に連通してある気体圧力メーター２１を含んで、反応室１１の中における圧力状態を現す。
気体圧力の監視ユニット２０はさらに自動リーク装置２２を含む。
自動リーク装置２２で、反応室１１の気体が予定の安全圧力値により大きいときに、自動的に、圧力をリリースし、気体圧力が大き過ぎる恐れを防ぐ。

図１ないし図５に示すように、気体溶液の監視ユニット３０は反応溶液濃度の表示メーター３１を含む。
反応溶液濃度の表示メーター３１で、反応溶液の濃度又は酸、アルカリの値を現すと、操作者は現在における反応溶液の状態が分かる。
温度計３２で、反応溶液の温度を表す。
また、液面レベルの表示メーター３３がある。
液面レベルの表示メーター３３は水素発生装置の本体１０外側に配置され、反応室１１と連通してある透明観察窓口３３１を備わる。
観察窓口３３１に、複数の目盛を設置し、反応室１１の反応溶液の液面レベルを現す。

図１ないし図５に示すように、気体の出力ユニット４０は主に、気体出力管路４１を含む。
気体出力管路４１を経由して、反応室１１の水素を対応の装置へ出力して使う。気体の出力ユニット４０も気体流量メーター４２を含む。
気体流量メーター４２は気体出力管路４１の気体流量を監視、表示する。
気体流量制御バルブ４３は気体出力管路４１に配置される。気体流量制御バルブ４３は活動自在で気体出力管路４１の気体流量を調整する。
気体出力管路４１には気体濾過装置４４もある。
気体濾過装置４４の中に、異なる物理、又は化学濾過材料が装入され、出力の気体を濾過、純化して、出力の気体の水分、雑物又は非水素の気体を除く。
接続装置４５は気体出力管路４１を燃料電池、水素酸素切断機又は水素充填機など水素で作業してある装置に接続する。

図２に示すように、フィーダー入口１２の上方の密封カバー１２１を開ける。
フィーダー入口１２から、反応溶液を反応室１１に装填する。
ユーザは液面レベル表示メーター３３から、添加の反応溶液量を読み取る。
また、反応濃度の表示メーター３１から、現今の反応溶液の濃度又は酸、アルカリ値が分かる。

図３に示すように、反応溶液を添加したあとで、アルミニウム金属をフィーダー入口１２から、反応室１１に装填した後、密封カバー１２１を回して閉める。
アルミニウム金属は反応溶液との化学反応が生じる。その反応式はそれぞれ次のようになる。

アルミニウムとアルカリとの作用で、水素を発生する。

２Ａｌ（ｓ）＋２ＯＨ^-＋６Ｈ₂Ｏ→２Ａｌ（ＯＨ） ₄ ^-＋３Ｈ₂（ｇ）↑

アルミニウムと酸との作用で、水素を発生する。

２Ａｌ（ｓ）＋６Ｈ⁺→２Ａｌ₃ ⁺＋３Ｈ₂（ｇ）↑

図４に示すように、アルミニウム金属と反応溶液との反応が始まって、水素を発生しているうちに、ユーザは気体圧力メーター２１を経由して、反応室１１の圧力状態を読み取る。
反応室１１の気体圧力が有効圧力に至ったあとで、ユーザは気体流量制御バルブ４３を開けて、気体流量メーター４２の表示に基づいて、気体の出力流量を調整し、水素を水素で作業している装置へ送って使う。

ユーザは反応溶液濃度の表示メーター３１で、反応溶液の消耗状況が分かる。
反応溶液の濃度が低すぎるときには、水素が間もなく、使い尽くすしるしである。
気体圧力のメーター２１の指数が正常圧力まで下げたあとで、底部のリークバルブ１３１を開けて、図５に示すように、廃棄の溶液を排出する。
そのときに、ユーザは液面レベルの表示メーター３３で、廃棄の溶液が浄化まで排出するかどうかを確認し、残留の廃棄の溶液が続ける反応効率が影響することを避ける。
廃棄の溶液を排出したあとで、改めて、反応溶液及び金属物質を添加すると、水素が再び発生して使用できる。

アルミニウム金属と反応溶液との反応が進行しているうちに、ユーザは温度計３２の指数で、現在の反応速度の適否が分かる。
温度計３２の現す温度が急速に上がると、現今の反応溶液と金属物質との反応が激し過ぎ、危険を招く恐れがあるので、ユーザは緊急的に底部のリークバルブ１３１を開けて、一部の反応溶液を排出して反応速度を低下させて危険を避ける。

異なる装置のニーズに応じて、水素の発生の反応速度も同じではないので、アルミニウム金属はプロック形状、長細い形状、薄片状、粒子状、粉末状などを採用してもよい。
必要な水素の単位時間の出力量が大きければ、ユーザはただ、小さい粒子の金属へ変更すると、軽易に、水素の発生、反応速度を向上させ、簡便に、使用できる。

本考案の平面を示す説明図である。本考案の動作を示す説明図（一）である。本考案の動作を示す説明図（二）である。本考案の動作を示す説明図（三）である。本考案の動作を示す説明図（四）である。

符号の説明

１０・・・・・水素発生装置の本体
１１・・・・・反応室
１２・・・・・フィーダー入口
１３・・・・・排出口
１２１・・・・密封カバー
１３１・・・・底部リークバルブ
２０・・・・・気体圧力の監視ユニット
２１・・・・・気体メーター
２２・・・・・自動リーク装置
３０・・・・・反応溶液の監視ユニット
３１・・・・・反応溶液の濃度表示メーター
３２・・・・・温度計
３３・・・・・液面レベル表示メーター
３３１・・・・透明観察窓口
４０・・・・・気体出力ユニット
４１・・・・・気体出力管路
４２・・・・・気体流量メーター
４３・・・・・気体流量制御バルブ
４４・・・・・気体濾過装置
４５・・・・・接続装置

Claims

可搬式水素発生装置において、
水素発生装置本体１０と、気体圧力の監視ユニット２０と、反応溶液の監視ユニット３０と、気体出力ユニット４０とを具備し、
前記水素発生装置本体１０は化学反応を行って水素を発生するために反応溶液及び金属物質を装填するためのフィーダー入口１２と、底部リークバルブ１３１を設けた排出口１３を具有する中空の反応室１１を有し、
前記気体圧力の監視ユニット２０は反応室１１と連通し、反応室１１の中における気体圧力を現す気体圧力メーター２１及び自動圧力リーク装置２２を有し、
前記反応溶液の監視ユニット３０は反応溶液の濃度又は酸、アルカリ値を現す反応溶液濃度メーター３１及び反応溶液の温度を現す温度計３２を有し、
前記気体出力ユニット４０は反応室１１の水素を出力する気体出力管路４１及び接続装置４５、気体の出力流量を制御する気体流量メーター４２及び気体流量制御バルブ４３を含むことを特徴とする可搬式水素発生装置。
前記金属物質はプロック形状、長細い形状、薄片状、粒子状、粉末状の何れかひとつまたは複数の組み合わせであり、反応溶液はアルカリ性又は酸性溶液であることを特徴とする請求項１記載の可搬式水素発生装置。
前記反応溶液の監視ユニット３０は液面レベル表示メーター３３を含み、反応溶液の液面レベルを現す液面レベル表示メーター３３は水素発生装置本体１０の外側に反応室１１と連通して設けた透明の観察窓口３３１を含み、観察窓口３３１に設けた複数の目盛により反応室１１内の反応溶液の液面レベルを現すことを特徴とする請求項１記載の可搬式水素発生装置。