JPS61144495A - ガスの充填方法 - Google Patents

ガスの充填方法

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JPS61144495A
JPS61144495A JP59266015A JP26601584A JPS61144495A JP S61144495 A JPS61144495 A JP S61144495A JP 59266015 A JP59266015 A JP 59266015A JP 26601584 A JP26601584 A JP 26601584A JP S61144495 A JPS61144495 A JP S61144495A
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JP
Japan
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gas
container
pressure
gases
filled
Prior art date
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Pending
Application number
JP59266015A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Mizumaki
水牧 勝美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kashiwa Kagaku Kogyo KK
Original Assignee
Kashiwa Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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Publication of JPS61144495A publication Critical patent/JPS61144495A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は無機気体に応用し得るものである。即ちHz 
* He、Nt + Ox 、X e+ K r + 
CJ! *Hz S、Hz Se、Hz Te、HxS
b、HxSn。
HxS i、HxGe、Hs As、Hs P、NHs
 。
HCl、Nz O,NOx、Sow 、COz 、Co
C0C1t 、SFa 、CFz C10、CFa 、
ASFa 。
S i HFs 、  (CN)* 、HCN。
等ならびにその混合気体は常温、常圧で気体である。こ
れらのガスを貯蔵、移動するに際しては、多くは高圧容
器に収納されるを常とするが、大発明方法を応用するこ
とにより、容器の容積9重量を大巾に軽減し得、またガ
ス体によっては安全を保全し、更には分解を防止し得る
場合があり、高圧ガス業界において広範な応用面が期待
出来る。
(従来の技術) 上記無機気体を貯蔵、移動するに際して、従来は耐圧強
度をもつ空洞容器に充填にするか、または液化ガスの場
合に限り魔法瓶に収納される。
僅かに有機ガス例えばアレセチンガスの場合容器内に多
孔質充填物を入れアセトンに溶解させる溶解ガス、また
エチレンガスの吸着式充填容器が知られている。而うし
て10kg/cdG以上の圧縮ガス2ksr/jG以上
の蒸気圧を示す液化ガスは高圧ガス取締法によりその容
器に関しての規制(容器の検査、管理等)がある、斯様
な容器は圧力と温度よりガス特性に合致した容積寸法に
基く耐圧強度が必要である。
(発明が解決しようとする問題点) 高圧ガス容器はその圧力に耐える強度が必要なため自づ
から肉厚となり重量的に大となり、従ってコスト高とな
らざるを得ない。例えば150気圧で充填する7、00
iのマンガン鋼ボンへについて述べると、容器肉厚は胴
部5.5鶴で重量55に+rであり、コスト的に云うと
1 、000円のN2を販売するに容器は24.000
円である。この肉厚板の加工は技術を要するもので、ま
た斯様な重量物を運搬するわけであるから、その労務費
、運賃は真人である。
また液化ガスに関して云うと、シュア瓶の構造的に割高
となること、その取扱いは慎重にしなければならない欠
点を有し、且つ開放式のものは長期保存が困難である。
従って、密閉高圧ガス容量で、同容器のガスをより低圧
で充填出来るならば、あるいは同種容器で同圧でより多
くのガスを充填出来るならば、高圧ガス業界の改新とも
云うべきである。
更に言及すると10kg/cjG以下で応用するときに
は高圧ガス取締法の面倒な制約が省けるので自由な活動
が出来るというものである。
(問題を解決する方法) 本発明者は、前記の問題点即ち〔同一容量容器に充填さ
れるガス量/容器重量〕を多くとるための研究を行い之
に成功した。即ちガス吸蔵性物質具体的には活性炭、木
炭、乾溜炭、カーボンブラック等のアクチーブ構造を有
する炭素質物質を内蔵せしめた容器にガスを加圧充填す
ることである。
かくしてガス体はボイルシャールの法則に従わなくなり
、しかも活性炭に吸蔵されたガスは圧力を取去ることに
よって再放出可能なことを見出したのである。勿論常圧
に戻った時点において炭素質物質には若干のガスが吸蔵
残存しており、充填したガス全量を使用出来ない欠点は
あるが、前述の通り特殊ガスを除いて一般ガスは安価で
あり使い捨ての場合でもコスト上微細であるし、容器を
反覆使用する場合においては之を無視し得る。
(作 用) ガス体によっては、活性炭に吸蔵すること、ならびに加
熱すれば放出することは従来知られたところである。併
し乍ら圧力低下に吸蔵せしめ再放出させる技術とくにガ
ス保存容器にこの現象を応用した例はない。
活性炭は微細孔があり、この細孔に物質が吸着。
吸蔵されるとの理論が一般的であるが、ガス容積を変え
る現象即ちボイルシャールの法則が無視されることを見
出したのは本発明者によって始めて発見されたことであ
り、この機構は更に学術的に解明されるテーマとなるで
あろう。
即ち、本発明者はこの現象を例えば活性炭の様な吸蔵能
力を有する炭素質物質にあることを見出した。他の吸着
性のある物質例えばゼオライト。
無水ケイ酸、水酸化アルミニウムのキセロゲル、セルロ
ーズ加工物等も斯様な効果のあることが実験の結果認め
得たが、現段階では未だ能力は少いとしても将来適切な
ものが開発される可能性はある。
今、内径0.5×長さ1 、45m両端球形の圧延鋼材
容器(内容積 0.25rrr)に圧力40Atmでガ
ス体1ONTPn?を収納する°場合を考え肉厚計算式
%式% によりt+ =12.1.tz = 3.0mとなり容
器全体の重量は185 kgと計算出来る。同容積のガ
ス体を、その半分の圧力20At+mで収納出来るとす
れば、上記値は半分以下とすることが出来、その肉厚分
の加工費を考えれば容器のコストは大巾に下げ得るので
ある。
[本発明者の行った実験結果を若干のガスの例をあげて
図面で説明する。
耐圧容器に単にガス体を圧入した場合、容器内容積17
i当り収納可能なガス量(NTP : It”)と圧力
(kg / cd G )との関係は図面の実線で表わ
される如く、明らかにガス法則に従い直線関係である。
ところがこの容器に吸蔵能力を有する炭素質物質を詰め
て、ガス体を圧入する。発熱があるので定常状態に戻し
た後、圧力を測り、ガス圧がなくなる迄ガスを放出し放
出ガス量を計量する。
第1図は、賦活ヤシガラ炭を詰めた容器にN2ガスまた
はo2ガスを圧入後、その圧力と放出可能ガス量との関
係を求めたものである。この図から明らかに活性炭を充
填した場合は大量のガスを収納出来ることが判り、11
0Atでは2.4〜2.75倍、20Atmでは1.8
〜2.0倍、30Atmでは1.55〜1.69倍のガ
ス体が放出可能なガスとして収納されるのである。但し
、それ以上の圧力では、全体としてのガス量は依然上位
にあるもの\Y =0.82xの函数で以って直線化す
る。即ち詰物実体の容積分が低下するわけである。従っ
て本発明方法を応用すれば30^tm以下の圧力におい
て、とくに効果的であると云えよう。
さて本発明において使用する炭素質物質は活性な吸蔵能
力を有するものから、ガス体によって選択される最適の
品種がある。代表的な例としてヤシガラ活性炭が挙げら
れるが、経済的にはオガクズ活性炭や一般木炭も採用し
得る。草炭等の若年炭を乾溜したいわゆるチャーもその
一つであるが、乾溜温度の比較的低いものがよく、特記
すべきことはオーストラリア、ビクトリア州に埋蔵する
草炭は特定のガスに対してとくに吸蔵する性質を有する
つ石油を不完全燃焼して得られるチャンネルブラック、
ガス分解によるアセチレンブラック等も有効である。
使用に際して、粉末状その侭ではガスの再放出の際、炭
素物質がダストとなって噴出するので出口にフィルター
を置く等の配慮が必要であり、また小粒状、またタブレ
ットペレット状型品を詰める事によって解決し得る。こ
れらの詰物を容器内に入れたとき、とくに大型容器にお
いては運搬途中で偏析することを避けるため、同時に繊
維、網等と一諸に詰める方法、また糊で固定する方法。
更には軽質多孔性物例えばイソライト、ダイカルシウム
シリケート、軽石、バルーン等と共にセメント物質で固
める方法がある。
第2図は比較的活性度の低いHe、Ar、Ht等のガス
の実験例である。
これらのガスは木炭、活性炭では吸蔵性は殆んどないが
、アセチレンブラックでは若干ながら認めることが出来
る。
次に本発明の第二の特徴として、容器の腐食を低減する
ことが挙げられる。一般にガス充填するに当たり、ガス
は充分乾燥したものを用いると常とするが、それでもS
Ox 、Cat 、HCj!等の腐食性ガスは小量の水
分でも容器の侵食する。この点充分に乾燥した炭素質物
質を用いることにより腐れ代を少くすることが出来る。
また、乾燥シリカゲル、珪酸アルミナ、生石灰等を共配
合するか、過塩素酸マグネシウム、塩化カルシウム等の
溶液を含浸した詰物を用いることにより、同様効果が期
待出来る。
更に液化ガスについて言及するならば、塩素(b、  
p−34,1℃)アンモニア(−33,4)  C0(
Jz(8,0)等の通常液化ガスとしてボンベに充填し
取扱われるものは、充填効率が高く本発明の利点が少な
いように考えられるが、実験用等の小量しか必要のない
需要家に対して、容器が極めて軽量となし得ること、な
らびに高圧ガス取締法規制から除外範囲において大量に
充填し得る点など有利である。これらのガスは一般に吸
着量が大きく効率のよいものであって、第3図に粒状活
性炭を用いて、NH3,Co□、 N寞O1について行
った実験結果を示す。
また、A 5 Hs、  P N3. 3 i HF3
.等最近ドーピング剤として脚光を浴びているガスは毒
性が強くその漏洩対策が重要課題となっているが、本発
明方法の応用により圧力を低くして漏洩を少なくするこ
とが出来る。但し、混合ガスの場合、充填したガス組成
が放出するに当り異った組成となることに注意する必要
がある。
本発明の実施に当たって、吸蔵発熱現象があるから、大
型容器ついては外部から水冷を行うとか数回に分けて充
填する手段がとられる。興味ある充填方法としては、ガ
スの固体充填が可能である。
即ち、別の高圧容器で炭素物質にガスを吸蔵させ常圧に
戻してもガス放出がない温度迄冷却し、常圧また若干加
圧状態で別の取扱い容器に吸藏済炭素物質を固体として
取扱することが出来、この方法は使い捨て小型容器の大
量生産に適する。
(実施例) 実施例1゜ 2.51内容積ボンベに活性炭(銘柄:クラレコールG
W)lk、を詰め、之に手押し空気入れで空気を5.0
 kir/cjG迄圧入した。之から空気を常圧迄放出
するとき43Ilであった。活性炭の入っていない同容
量のボンベでは12.51であり、本発明方法の場合約
3倍の空気の充填量である。このボンベを2本セットに
して、潜水用具とする。約10分間の呼吸が出来、容器
は現場で空気入れが出来るから、何回でも使用出来、か
つ高圧ガス取締法の適用は受けない。
実施例2゜ 内容積120mj!のエアゾール缶に、活性炭(ツルミ
コール)40gおよびシリカゲルlogを詰め、口部を
グラスウールで抑え、エアゾール用バルブをかしめつけ
る。この容器に塩素ガスを8kg/ajGで圧入する0
本品(A)と、本発明方法によらない場合(B:活性炭
を詰めない空間)と、同圧でC1tを圧填したちの\比
較を示す。
(A)    (B) 放出可能なCZ、充填量(g)  11.0   3.
1容器の腐食状況        6ケ月  2ケ月で
保 つ  穴かあ( 本島は飲料水の消毒滅菌用に用いて筒便である。
実施例3゜ 化学反応装置における、アキュームレーターを兼ねる内
容積5.2rrrの高圧ガスホルダーの例:ガスはCO
2圧力は10〜30kg/dGで使用する。空洞タンク
であった従来は100Ntrfホルダーとして使用して
いたものを、本発明方法による改造を行った0粒状アセ
チレンブラック1.000 kgを充填し、同圧範囲で
使用したところ18ONtrrのホルダーとしての能力
をもつものとなった。
(発明の効果) 1)同一容器に同圧で高圧ガスを充填する場合、従来よ
り大量のガスを充填することが出来る。
2)同容積のガスを加圧充填するとき、より低圧で可能
なため容器重量を軽くすることが出来る。
3)ガスによっては容器の腐食が軽減する。
4)とくに小容量容器に効果が大で、高圧ガス取締法の
法則に低触せずに充填量をふやすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は横軸に圧力、縦軸に放出可能なガス充
填量をとり、本発明法を実施した場合Nt+  Oz+
  Ht+  Ar+ NHz+  COz+N、 O
,のガスについて従来方法(実線)との比較をみたもの
である。 以上 出 願 人  株式会社 相化学工業 第 1 図 圧力 Kg /am2(。 第2図 FEjJ   Kg  /car2G 第3図 ト0         20 圧力 Kg 7cm2G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 常温、常圧で気体である無機元素、無機化合物を加圧し
    て容器に充填するに際し、吸蔵能力を有する炭素質物質
    を内蔵する容器に充填することを特徴とするガスの充填
    方法。
JP59266015A 1984-12-17 1984-12-17 ガスの充填方法 Pending JPS61144495A (ja)

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