JPH0374298A - 水素を用いた飛行船 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水素を使用した飛行船の爆発貼止にかんする
。

かりて、飛行船は華やかなスタートを切ったが爆発し易
い水素を使用したためヒンデンブルグ号の悲劇的な火災
事故により其の命運が断たれた。

近年のエネルギー危機により、飛行船の省エネルギー性
が見直され不燃性のヘリュームガスを浮力材とした安全
な飛行船が再登場してきた。

しかしながら、ヘリュームガスは高価であり資源的片寄
りから飛行船の大量生産は不可能であるだけでなく、乱
気流に遭遇し上昇気流で圧力高度以上に押しヒげられた
場合は浮力袋の破裂防止のためへリュームガスの放出を
しなければならず、下降気流に移ればバラストの投下を
要する。此の上昇下降を繰り返すと飛行船のコントロー
ルが不能となる危険性を伴っていた。

この発明は安価でかつ資源的制約の無い水素を浮力材と
して使用しても、安全性を高めるためにエンジンの廃棄
ガスを外装と浮力袋の間に充満させ、常時廃棄ガスを換
流させ万−浮力袋から水素ガスが漏出しても不活性ガス
で希釈排出され安全である。　又、乱気流による上昇−
「降を繰り返しても水素貯蔵合金により水素の外装（２
０）と水素をさせる事により浮力の調節が可能であり、
安全で安価な輸送手段を得る事を目的とする。

この発明を図面に基づいて説明すると、第１図において
水素の爆発限界濃度を示した。

１−１線は水素濃度を示す。

Ｏ線は酸素濃度を示す。

Ａ点は空気中での水素の爆発濃度１４％を、ＩミずＢ［
は廃棄ガス中の酸素濃度を示す。

Ｃ線は水素を含めた全ガス中の酸素濃度を示す。

通常空気中の酸素濃度は２１％であり外装と浮力袋との
間に空気が充満している場合は水素濃度が１４％を越え
ると爆発するが、空気の代わりに廃棄ガスでＷ換すると
爆発限界は 水素濃度　　　　全ガス中の酸素濃度 １５％　　　　　　　　１１．８％ ２０％　　　　　　　　］、００．３ ％２５％　　　　　　　　８．８％　となる。

従って、不活性ガス中の水素濃度ががなり高くなっても
酸素の混入が爆発限界濃度であれば′ＩＩ：今であり、
常時廃棄ガスで掃気していれば爆発を防ぐ事は可能であ
る。　又、外装に一部穴がおいても内部の圧力の方が高
いため空気の流入を防ぐ事は可能である。

第２図は、飛行船の縦断面図に水素及び廃棄ガスの流れ
を示した図である。　矢ａ（↑〉は流れの方向を示す。

この発明では水素貯蔵合金（２〉を利用して浮力の調節
を行う為水素貯蔵合金収納容器（１）を有する。　水素
貯蔵合金（２）としては、各種の合金が既に開発されて
いる。

合金元素　水素貯蔵量ｗＬ％　解離圧　解離温度Ｍｇ１
−１２　　　　　７．６　１　ａ　ｔｍ２９０ｃＭｇ２
ＮｆＨ，３，６１２５０ ＬａＮｉｓｌ−１６１，４１，３２０ ４５０ ＭｍＮ　ｉ４．ｓＡ　１０．５）＋４．９　　２．５　
　２０ニー　　　　　　　１．２　５　　　　５０ミツ
シユメタル（Ｍｍ　）はランタン（１−ａ　＞　２５３
５％セリウム（Ｃｅ）４０−６０％を主成分としプラセ
オジム（Ｐｒ）ネオジム（Ｎｄ　）ガドリニューム（Ｇ
ｄ）等の希土類金属の混合物に鉄（Ｆｅ）マグネシュウ
ム（Ｍｇ）シリコン（Ｓｉ）等の微量不純物を含んだ合
金である。

マグネシュウムは水素貯蔵量が最も多く浮力の１ｉｌｌ
ｉ用には適している。　又、解離汗も１気圧で良いが利
用温度が３００度程炭化較的高く廃棄ガスの熱を使い易
いが反応速度が他の合金に比し３４（ｔｔＭいので始動
初期の水素の放出が出来ない従−）てランタン・ニッケ
ル又はミソシュメタルニッケル　アルミニュームと併用
すれば常温での貯蔵放出が可能である上、これらの合金
は、酸素２酸化炭素、９素、メタン、水分に対して代抗
力が強く、飛行船用として利用しやすい合金である。　
合金によっては、標準状態の水素の約１０００倍の水素
密度を有し液体水素と同等以上の密度で水素を貯蔵する
事ができる。　マグネシュウム・ニッケル合金２４００
Ｋｇ５を使用して１０００ｍ’の水素を貯蔵する容器の
体積（水素圧１０Ｋｇ５／ｃｍ”）は約４ｍ″、重喰は
約５嘲で可能であり約１１．２０　Ｋ　ｇ　ｓの浮力の
調節が可能。

水素用ポンプ（４）は浮力調節用バルブ（３）を介して
−Ｉ−昇する場合は浮力袋（５）方向へ水素を送り、下
降する場合は逆に水素貯蔵合金容器（１）方１ｆリヘ送
る。　上昇する場合水素を解離させるには水素貯蔵合金
容器く２）の加熱を要するため図示されていないエンジ
ンの廃棄ガス導入バイブ（８）より二方弁（９）を介し
第１熱交換器（７）を通り水素貯蔵合金容器（１）を加
熱する。

水素貯蔵合金が解離温度に達すると水素が分離し始めて
解離圧が発生するので、ポンプ（４）により吸引し浮力
４Ａ（５）に送る。　廃棄ガスはまだかなりの熱量を有
するので三方弁（１０）を介し第２熱交換器（■２）に
到り浮力袋（５）内の水素を加熱する。外気温が０度の
時水素温度を１０度高めればシャールの法則により約３
．７％浮力増となる。　水素貯蔵合金は水素放出に必要
なだけ加熱すればよいので放出を要しなくなった場合は
、三方弁（９，１，０）を切り替え廃棄ガスを直接第２
熱交換器（１２）の水素加熱管（１１）に送り水素の加
熱に使用する。

廃棄ガスは外装（２０）の内側での結露を防ぐため外気
温近く迄冷却が必要なため第３熱交換器（１、３　）を
通り外気との熱交換器（１４）により外気温近く迄冷却
された廃棄ガスを熱吸収管（１５）を通し加熱する。　
ここでの熱交換により廃棄ガス中の水蒸気は凝縮し水分
として分離する事が出来る。　この凝縮水はドレーンバ
ルブ（１７）を介して排出する。　飛行船の飛行高度に
より外気温は、著しく変化するため」−斉に伴って外装
（２０）の内側に結露した凝縮水はドレーンバルブ（２
２）を介して排出する。　第３熱交換器（１３）内の熱
吸収管（１５）を通り暖められた廃棄ガスは外装（２０
）に設置された廃棄ガス導入口（１６〉を通じ飛行船の
外装（２０）と浮力袋（５）の空間に充填される。　外
装（２０〉と浮力袋く５）の間には飛行船の骨格〈２１
〉があり、其の空間部を順次押し上げられた廃棄ガスは
上部に設置された逆流防止弁（１８）を通り排気管（１
９）より排出される。　この空間部を下より上に掃気す
る事により万一水素ガスが浮力袋より漏出しても常時不
活性ガスで希釈排出されガス爆発を防ぐ事が可能である
。

４０００ｃｃの排気螢のエンジンを２５００回転させる
と毎分１０　ｍ　’の廃棄ガスで船内の掃気を行う事が
出来る。　浮力を減少させる場合は、水素ガスポンプ（
４）により浮力袋（５）の水素ガスを貯蔵合金（２〉に
送り込む、　合金を水素化するには生成熱を取り去るた
め合金冷却用パイプ（６）に冷却材を流す。　生成熱は
下記の通り合金元素　　　　　生成熱Ｋ　ｃ　ａ　Ｉ　
／　ｍ　ｏ　ｌ　Ｈ２Ｍ　ｇ　Ｈｚ　　　　　　　　　
　　１７　、８Ｍ　　ｇ　２Ｎ　　ｉ　　Ｈ４１５，４
ＬａＮｉｓＨ６７，２ ＭｍＮｒａ、５Ａｌｏ、ｓＨ４，５，５約１噸の浮力減
少には約１０００ｍ’の水素の吸収を必要とし浮力袋（
５）の容積減少分１０００ｍ’を廃棄ガスだけで補充す
ると１００分を要する。従って不活性ガス注入の補助装
置を設は水素貯蔵を早めた分だけ空間部の不活性ガスの
補充をするか、又は、エンジンの出力を用いてヘリコプ
タ−の様に浮力を増減させる事が必要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水素の爆発限界温度表である。 Ｈは水素濃度％　　　０は酸素濃度％ Ａ点は空気中の爆発濃度１４％ Ｂ線は廃棄ガス中の酸素濃度％ Ｃ線は全ガス中（水素を含む）の酸素濃度％第２図は飛
行船の縦断面に水素及び廃棄ガスの流れを示した図であ
る。 １・水素貯蔵合金容器　２．水素貯蔵合金３・水素バル
ブ　　　　４：水素用ポンプ５　浮力袋　　　　　　６
：貯蔵合金冷却管７：第１熱交換器　　　８．廃棄ガス
導入管９、ｌｏ：三方弁　　１１：水素加熱管１２・第
２熱交挨器　　１３　第３熱交換器１４　外気熱交換器
　　１５：廃棄ガス再加熱管１６、廃棄ガス導入口１７
．２２＋ドレンコツク１８　逆流防止弁　　　１９：排
気管 ２０：外装　　　　　　２１・骨格

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、飛行船の外装（２０）と水素を入れる浮力袋（５）
   との空間に不活性ガス又はエンジンの廃棄ガスを導入口
   （１６）より注入し空間部を掃気させ排出口（１９）よ
   り排出させる飛行船。 ２、特許請求の範囲第１項記載の飛行船において、水素
   貯蔵合金を収納した容器（１）を設置し、合金に水素の
   吸収放出をさせ、浮力袋（５）内の水素量を増減させ浮
   力を調節する飛行船。