JPS61201997A - 圧縮ガスの充填方法 - Google Patents

圧縮ガスの充填方法

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JPS61201997A
JPS61201997A JP4052585A JP4052585A JPS61201997A JP S61201997 A JPS61201997 A JP S61201997A JP 4052585 A JP4052585 A JP 4052585A JP 4052585 A JP4052585 A JP 4052585A JP S61201997 A JPS61201997 A JP S61201997A
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JP
Japan
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gas
container
pressure
filled
filling
Prior art date
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Pending
Application number
JP4052585A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Mizumaki
水牧 勝美
Nobuyuki Wakasugi
若杉 信行
Junichi Fujiwara
藤原 順一
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
Application filed by Kashiwa Kagaku Kogyo KK filed Critical Kashiwa Kagaku Kogyo KK
Priority to JP4052585A priority Critical patent/JPS61201997A/ja
Publication of JPS61201997A publication Critical patent/JPS61201997A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

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) 本発明は常温常圧で気体状態である元素または化合物(
それらの混合物も含む、以下ガスという)を圧力下で容
器に充填し、ガスを貯蔵・移動・または特定使用の目的
で応用される、所謂高圧ガス工業の産業分野に利用され
る。
ガスは大別すると次の如くである。
イ)元素: L+ Nt+ OZ+ F 2+ Cl 
211 He+ Ne+ Ar+にr等四)無機化合物
’ HCl lHF+ HBr+ HzS+ HtSe
+HzTe、HxSb、HxSn+  HxB、1(x
Si、HxGe、  ^3H3+PH3+  NHz+
  NtO+  NOx、  SOx+  cog、 
 co、  HCN+SCI L SFx、 CF41
 Ash+ SiHF3、(CN) 2等ハ)有機化合
物: CnHtn+tC但しn 〈4) +  CnH
2n(但しn < 5) +  CnH2n−’2 (
但しn < 6) 。
CxHyCl z (但しx < 2) 、  CxH
yFz (但しx<2)、  CxCj2yFz(但し
x<2)、  CH5N、CH2O。
CzHzO,CJaO,COCl z、  CHIPH
2゜CH,SH等 之等のガスは天々目的によって多様の用途があるが、ガ
ス体のためその貯蔵・移動に際しては、圧縮されて高圧
容器に収納されるを常とする。高圧容器は耐圧強度を満
足するため必然的に肉厚となる。本発明方法を応用する
ことにより容器の容積6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、更に分解を防止し得る場
合があり、高圧ガス業界に広範な応用が期待出来る。
(従来の技術) 高圧ガスを貯蔵・移動する場合、従来は耐圧強度をもつ
空洞容器に圧充するか、また液化ガスに限り魔法瓶に収
納されていた。
僅かに、アセチレンガス メシチレン等は多孔質充填体
を入れアセトンまたはDMFに溶解させる溶解ガス、ま
たエチレンガスの活性炭に吸着加圧する特殊な例が知ら
れている。一般に気体は、圧力と温度により支配されて
容積が決定される自然法則がある。即ちPV=nRTと
するボイルシャールの法則で、ガス体により若干の修正
値nは若干変わるが、P=(atm)。
V= (j2/mo l”J 、T= (’ K)とし
たときR= 0.08205 C1,a tm/no 
1、”K)である。而うして10kg/c+a以上の圧
縮ガス2kg/−以上の液化ガスは高圧ガス取締法によ
り規制され、その容器に関しての計算値に基く規格に合
格しなければならない。
本発明者は別に未公開の段階であるが、容器に活性炭を
入れることにより、同圧で約2倍量のガス充填可能とし
た報告−特訓 昭59−131460号、特訓 昭59
−266015号、実用新案願 昭59−61205号
を行ったところであるが、斯様に従来の常識を打破した
発明・発見により容器の収納能力を倍加した技術が提案
されている。
(発明が解決しようとする問題点) 前記の如く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7rrrマンガン鋼ボンベ
について述べると、容器肉厚は胴部5.5n肉厚で重量
55kgである。コスト的に云うとi、oo。
円のN2を販売するのに容器は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・運賃は莫
大である。
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
で充填できるならば、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/c+JG以下で応用するとき
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「ガス吸蔵能力のある」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
ガスはボイルシャールの法則に従わなくなり、しかも吸
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。r」物質として本発明者は活
性能力のある炭素物質を発表したところであるが、本願
においては、新たにaMxOy  −bA l 203
  ・csiO,* dHloの組成を有する会水アル
ミノけい酸塩(以下単にけい酸アルミという)もまた同
様能力のあることをWi認した。(こ\においてMはア
ルカリまたはアルカリ土類金属を主体とする。稀には 
Ti+ Mn、 Nt。
F e +  レアアースの例もある。またMをH゛で
交換した酸性型もこの範晴に含まれる)このものの結晶
の基本単位はSiとAl  を中心として4つの0が頂
点に配位した四面体となり、これが多次元に結合して、
細空洞をもった骨格構造を形成している。またMはSt
をAIに置換したことによる AlO4四面体の電子不
足を補う分である。普遍的にはゼオライトと呼称され、
オフェレタイト、エルデナイト、チャバザイト。
エリオナイト、クリノフチロライトといった天然産品、
また之に対応する各種合成品がある。
ゼオライトは現在 i)吸着・分離剤として分子篩また乾燥剤ii )陽イ
オン交換剤として洗剤ビルダー、水処理剤、土壌改良剤
等 iii )触媒としてまたその担体としてiv)その他
添加剤、充填剤、研磨剤の用途が知られている。
ガスに関連した利用途として分離、濃縮、精製等の目的
で使用した例が報告されているが、本発明の様な高圧ガ
スの貯蔵への応用例はない。
ゼオライトはその組成、製造法によって特定の空洞形状
をもつものが得られそれによって本発明では使用する目
的のガスに対して適性のあるものが選ばれる。例えば細
洞径が2.5〜3.0人のものはHz、 NH3に、3
,0〜3,5人のものはO,、CO,に3.5〜4.0
人のものはエチレンSO2゜4.0〜5.0のものはフ
ロン、プロパンに適する。
この点が活性炭と異る利点で、例えば活性炭ではN2の
吸着は少いのでpt添加カーボンを用いなければならな
いこと、ならびに化学反応のないこと、例えば活性炭で
はO2を充填したときc。
の発生があることの欠点が、けい酸アルミの使用により
解決出来る。従ってガスの品種に対して最適のけい酸ア
ルミを内填された容器に加圧ガスを充填することにより
、空洞容器の場合に比べて大量容積のガスを充填するこ
とが可能となる。
(作 用) ゼオライトの極性効果による選択的吸着性は従来知られ
たところであるが、之が圧力下で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解明されたところである。
このことを図面により説明する。
耐圧容器に単にガス体を圧入した場合、容器l)と圧力
(kg/aJ9)との関係は図面の大量でこの容器に吸
R能力のあるけい酸アルミを詰めてガス体を圧入する0
発熱があるので定温に戻した後、圧力を測り、次いでガ
ス圧がなくなるまでガスを放出し、放出ガス量を測量す
る。
斯様にしてOfについては点線■、N2については長破
線■、CO!について鎖線■、のデータが得られた。こ
の結果からみられる様にガスによっては空洞容器の2倍
ものガスが収納可能となり、吸蔵ガスがどの様な形でい
るのか学術的解明は興味のもたれるところであって、ガ
ス法則に従わなくなっている。この効果は30気圧付近
から少なくなり、50気圧を過ぎると逆転するので本発
明方法では上限を50気圧とした。
けい酸アルミは天然品の場合、粉末が多い。
粉末状を詰めた容器ではガスの急激な噴出によりガス中
にダストが混入するので、出口にフィルターを置く等の
配慮が必要である。合成品の場合、小粒状・ベレット状
のものが多い。これらの詰物は運搬中に偏析したり粉化
したりすることを避けるため、同時に繊維・網と一緒に
詰めた容器、またバインダーで固定した容器等が考え得
る。
本発明の実施に当って、発熱現象があるから、ガス充填
は時間を要する難点はある。特に大型容器では外部から
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、別の高圧容器でけい酸アルミにガスを吸蔵さ
せ常圧に戻してもガス放出がない温度迄冷却し、この含
ガスけい酸アルミを別の取扱い容器に入れるわけで、こ
の方法は小型容器への分立の大量生産に適する。
本発明に使用するけい酸アルミは、合成品で細腔径の定
まった銘柄を使用すれば特定のガスに対して最も望まし
いところであるが、現在のところ未だ高価な現状である
ので、活性炭との併用も考えられる。例えば活性炭に酸
素ガスを充填したとき生ずるco、co□は併結しであ
るけい酸アルミにて吸着され無害化される様になる。ま
た水分を優先して吸着する能力のあるけい酸アルミを併
結した場合は、水分の存在において金属容器を腐食する
様なガス例えばC12゜HCl、SOz等の充填におい
て腐食を少なくする利点があげられる。
(実施例) 実施例1゜ 5.07!内容積ボンベにけい酸アルミ (合成ゼオラ
イド 東洋曹達型5A−5型 1.5鶴φ柱状成型品、
かさ比重0.56) 2.8 kgを詰め、更に上部に
グラスウールで詰物を固定し、圧力調整用ニードル弁を
付して容器を得る。これに手動ポンプで空気を5.5 
kg/cnGまで圧入した。
ニードル弁を開き放出空気量を計量すると51.61で
あった。
けい酸アルミを詰めてないボンベの場合は27.41で
あり、本発明方法によると1.88倍の放出可能な空気
を充填したことになる。このボンベは潜水スポーツに呼
吸用として使用する。5.01ボンベ2ヶ連結し従来は
15分しか潜水できなかったが、本発明によるものは3
0分潜水出来る。なお、プロ潜水用として高圧(100
kg/cd)のものが市販されているが、これに空気ま
た酸素を充填することは高圧ガス取締法に係ることであ
り、この点本実施例は法的規制外となること\、手動空
気入れによって簡便に使用出来レジャー用として最適で
ある。         従来本発 実施例2゜ エチレンガスは果実の熟成用ガスとして使用する例があ
るが、比較的少規模で使用するケースでは現在活性炭に
高圧下に吸蔵したものが使用されている。活性炭の場合
、その品質によって大巾に吸蔵量が変ること、再放出す
るエチレンガス量が少ない等の欠点があった。本発明方
法ではアルミノけい酸は特定の合成品を使用したとき上
記の欠点をカバーし得る。
エアゾール用AD缶にゼオライト〔米国UCC社製 井
DR35〜100メツシュ調粒品) 280gを詰め、
パルプ付マウティンキャップをかしめ、この容器にエチ
レンガスを7kg/cIAGの圧カ迄充填した(本発明
方法)。同様に活性炭〔クラL/ コ−ルGW) 28
0gヲ詰め同様にしてエチレンガスを充填した(従来方
法)ものとの比較は次のとおりである。
圧力  xチレン充填量 ガス放出量 放出効率(kg
/c11)   (g)    (jり    (%)
方法  ?、04   56.25  16.9   
37.6明方法  7.02   49.83  31
.5   83.1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 5.2dの高圧ガスホルダーの例:ガスはCO,
圧力は10〜30kg/cdGで使用する。空洞タンク
であった従来は’100Nn?ホルダーとして使用した
ものを、本発明方法による改造を行った。ゼオライ) 
(UCC社製Na−Aタイプかさ比重0.55) 2.
500 kgを充填し、同圧範囲で使用したところ18
ONn?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
の法則に抵触しないkg/c+J以下の圧力において充
填量をふやすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
図面は横軸に圧力、縦軸に放出可能なガス充填量を示し
たもので、太実線は従来の空洞容器の場合と他のガスに
ついて本発明方法を実施した場合を示す。 以    上 手続補正書(自発) 昭和60年 3月 よ7日 2、発明の名称 アフシュク     シュウテン*ウネウ圧縮ガスの充
填方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒103 トウキコウトチュウオウク ニネンバシコ7ミチック東
京都中央区日本橋小絹町8番4号 カシフifクコウギ暑つ 氏 名  株式会社 相化学工業 明細書第13頁第10行と第11行との間に次の文章を
加入する。 記 実施例4 二重缶構造を有する容器(*工)において、内容積12
0n11を有する可撓性内筒容器に被押出物として軟線
チョコレート100gを充填し、50mA’の空間容積
を有する外筒容器にけい酸アルミ 30 g入れ、CO
tガスを7瞳/−で圧入した。CO2の充填量は1.5
1gであり、けい酸アルミを入れない場合(従来法)は
0.69gであった。性能を次に比較する。 被押出物の90χを押出すに 本発明方法 従来方法必
要な時間        4分45秒  9分30秒そ
のときの外筒の圧力   4.1kg/aJ  2.O
kg/cnl残存チョコレート      5.8g 
   10.2g(*1)斯様な容器は一般にエアゾー
ル業界の如き、充填製品に応用されている。外筒には圧
縮ガスまたは液化ガスが充填されており、この圧力で内
筒の充填物を押出す様に工夫されたものである。 液化ガスを使用するとき押出能力は高いが高圧ガス法に
該当するのでこの排出機構を付すことの指導があり構造
が複雑であり、圧縮ガスでは急激な圧力低下があるので
実用化されなかったものである。けい酸アルミはミヅカ
シーブ13−48Bを使用。 以   上 手続補正書(自発) 昭和60年7り月/乙日 昭和60年 特許側 第040525号2、発明の名称 アフシュク     ジλウテン本つ本つ圧縮ガスの充
填方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒103 トウキョウトチュウオウク ニネンバシコアミチョウ東
京都中央区日本橋小絹町8番4号 カシ7カ方クコウギョウ 氏 名  株式会社 相化学工業 明細書 第7頁第21行以降〜第8頁第1行の間に次記文章を加
入する。 記 気体物質が斯様な吸着物質に圧力下において如何なる物
理的状態であるかは学術的に興味のもたれるところであ
る。本発明はこの現象を「ガス体の貯蔵」という工業的
技術に応用したものである。 一定容積の容器内において気体を圧入するときそのNT
P容量は温度を一定としたとき圧力に比例する。而うし
てその容器内に他の充填物(固体)が入れられた場合、
従来の常識から云えば当然少゛くなる筈である。しかし
乍ら吸着性能のある充填物であれば、ある圧力迄逆の現
象を示す。その実験例は図面に示す通りである。 この現象を「ガスの貯蔵」技術に応用するとすれば、勿
論圧力の高い方が有効であるが圧力が成る範囲内迄は吸
着性充填物のある方がガスは多く充填されるが、それ以
上では反対に少なくなる。 この限界点はガス体によ、っても異なるが、はパ50k
g/cmzAbsである。故に50kg/cm” Ab
s迄はガス圧力の高い方が有利と考えられる。しかし高
圧ガス取締法の煩雑な規制を免れる利点から云えば、本
発明は5〜10kg/cm” Gにおいて最も有利な特
徴が発揮されるのである。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 常温、常圧で気体状態を呈する元素または化合物を容器
    に充填するに際し、ガス吸蔵能力のあるアルミノけい酸
    塩を詰めた容器に1〜50kg/cm^2の圧力で気体
    を充填することを特徴とするガスの充填方法。
JP4052585A 1985-03-01 1985-03-01 圧縮ガスの充填方法 Pending JPS61201997A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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