JPWO2019026872A1 - ガス貯蔵容器 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、運搬及び設置が容易なガス貯蔵容器を提供することである。本発明に係るガス貯蔵容器は、上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能である。また、本発明に係るガス貯蔵容器は、上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能なケーシングと、前記ケーシング内に設置されたガスボンベとを備えていてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、特定の形状を有するガス貯蔵容器に関する。

従来、重量が大きく、ボトル形状を有したガスボンベが一般的に使用されてきた。しかしながら、このようなガスボンベは、占有体積が大きく、運搬及び設置が困難であり、取り扱いが容易ではなかった。また、このようなガスボンベは、外観上の美感を起こさせるとは言い難かった。

特開２０１５−１７８９０６号公報

本発明は、運搬及び設置が容易なガス貯蔵容器を提供することを目的とする。

本発明の態様は、例えば、以下の通りである。
［１］上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能であるガス貯蔵容器。
［２］角柱状である［１］に記載のガス貯蔵容器。
［３］四角柱、五角柱、又は六角柱形状である［２］に記載のガス貯蔵容器。
［４］直方体又は立方体形状である［３］に記載のガス貯蔵容器。
［５］少なくとも１つの側面にガスの排出口が設けられている［１］〜［４］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［６］前記少なくとも１つの側面に凹部を有し、前記凹部内に前記排出口が設けられている、［５］に記載のガス貯蔵容器。
［７］把持部が設けられている［１］〜［６］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［８］内面が球状、円柱状、又は楕円柱状である［１］〜［７］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［９］上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能なケーシングと、前記ケーシング内に設置されたガスボンベとを備えた［１］〜［８］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［１０］ガス残量計測モジュールを更に備えた［１］〜［９］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［１１］前記ケーシングと前記ガスボンベとの間にガス残量計測モジュールを更に備えた［９］に記載のガス貯蔵容器。
［１２］前記ガス残量計測モジュールは温度センサを備えている［１０］又は［１１］に記載のガス貯蔵容器。
［１３］前記ガス残量計測モジュールは無線通信ができるように構成されている［１０］〜［１２］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［１４］前記ガス残量計測モジュールはＧＰＳ通信ができるように構成されている［１０］〜［１３］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［１５］内部に多孔性材料を更に含んでいる［１０］〜［１４］の何れかに記載のガス貯蔵容器。
［１６］前記多孔性材料は、金属有機構造体である、［１５］に記載のガス貯蔵容器。

本発明によると、運搬及び設置が容易なガス貯蔵容器を提供することが可能となる。

図１は、本発明の一態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図２は、図１に示すガス貯蔵容器の断面図である。 図３は、本発明の一態様に係るガス貯蔵容器を上下に積み重ねた状態を示す斜視図である。 図４は、ガス残量計測モジュールの構成の一例を示す概念図である。 図５は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図６は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図７は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図８は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図９は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図１０は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図１１は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図１２は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図１３は、図１２に示すガス貯蔵容器の断面図である。 図１４は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図１５は、図１４に示すガス貯蔵容器の断面図である。 図１６は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。 図１７は、ガス貯蔵量の一例を示すグラフである。 図１８は、ガス貯蔵量の一例を示すグラフである。 図１９は、ガス貯蔵量の一例を示すグラフである。 図２０は、ガス貯蔵量の一例を示すグラフである。

本発明に係るガス貯蔵容器は、上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能である。このような構成を採用することにより、ガス貯蔵容器の運搬及び設置が容易且つ効率的になる。以下、このようなガス貯蔵容器の例について説明する。

図１は、本発明の一態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図２は、図１に示すガス貯蔵容器の断面図である。図３は、本発明の一態様に係るガス貯蔵容器を上下に積み重ねた状態を示す斜視図である。

図１及び図２に示すガス貯蔵容器１は、立方体形状であり、上面１０、下面２０、及び４つの側面３０を備えている。上面１０及び下面２０は共に平らであり、同一形状を有している。これにより、ガス貯蔵容器１は、上下に積み重ね可能になっている。図３には、その一例として、ガス貯蔵容器１Ａ乃至１Ｃが積み重ねられた状態を示している。

ガス貯蔵容器１の側面３０は、典型的には、ガスの排出口３２を備えている。側面３０には、凹部３４が設けられており、排出口３２は、その中に設けられている。このような構成を採用すると、ガス貯蔵容器１の占有体積を減らすことができ、その運搬等が更に容易となる。なお、排出口３２は、通常、ガスの導入口を兼ねている。

排出口３２には、典型的には、ガス残量計測モジュール（図示せず）が設けられている。また、ガス残量計測モジュールは、好ましくは、無線通信ができるように構成されている。また、ガス残量計測モジュールは、ＧＰＳ通信ができるように構成されていてもよい。このような構成を採用すると、ガス貯蔵容器１のガス残量の管理を遠隔で行うことが可能となる。

図４は、ガス残量計測モジュールの構成の一例を示す概念図である。図４に示すガス残量計測モジュールは、ＩｏＴモジュールであり、圧力センサと、温度センサと、上記両センサに接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器に接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。上記ＣＰＵには、無線通信ができるように構成された無線通信モジュールと、ＧＰＳ通信ができるように構成されたＧＰＳ通信モジュールとが更に接続されている。無線通信モジュールは、例えば、モニタ用ＰＣ又はタブレット等に測定値のデータを送信するために使用される。図４に示す例では、モニタ用ＰＣ又はタブレットに、温度（２５℃）、位置情報（東経１３５．４０５度／北緯３５．０１０度）、及び圧力（９．８５ＭＰａ）の情報が表示されている。なお、上記無線通信モジュールとしては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信モジュールを使用することができる。このようなガス残量計測モジュールを用いることにより、ユーザは、ガス貯蔵容器の残量や位置情報などを簡便に知ることができる。また、これにより、ガス貯蔵容器の在庫管理や流通管理が容易になる。

ガス貯蔵容器１の内面７０は、外形とほぼ同一の立方体形状を有している。このような構成を採用すると、ガス貯蔵容器１のガス貯蔵量を最大化することができる。

ガス貯蔵容器１の材料には特に制限はない。ガス貯蔵容器１は、例えば、金属又は合金製である。或いは、ガス貯蔵容器１は、繊維強化プラスチック製、又は繊維強化プラスチックと金属若しくは合金とを含んだ構成であってもよい。或いは、ガス貯蔵容器１は、ジュラルミン製であってもよい。ガス貯蔵容器１の材料は、成形性や重量などを考慮して適宜選択することができる。

図５は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図５に示すガス貯蔵容器１は、よりアールの大きな面取りを有していることを除いては、図１に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を備えている。このような構成を採用すると、ガス貯蔵容器１の耐圧性能を向上させると共に、外見上より柔らかな印象を使用者に与えることができる。なお、ガス貯蔵容器１は、図１及び図５に示すような面取りを有していなくてもよい。

図6は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図６に示すガス貯蔵容器１は、上面に把持部１００を更に有していることを除いては、図5に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を備えている。このような構成を採用することにより、ガス貯蔵容器１の運搬が更に容易となる。

図６に示すガス貯蔵容器１では、上面１０には、凹部１０２が設けられている。これにより、把持部１００は、上面１０からはみ出ないように構成されている。このような構成を採用することにより、ガス貯蔵容器１の上下方向の積み重ねがより容易となる。把持部１００は、上面１０において折り畳み可能に設けられていてもよい。

なお、上記把持部１００は、ガス貯蔵容器１の上面以外に設けられていてもよい。即ち、把持部１００は、ガス貯蔵容器１の外部に設けられていればよい。例えば、把持部１００は、ガス貯蔵容器１の外面に設けられていてもよく、ガス貯蔵容器１の外角部に設けられていてもよい。

図７は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図7に示すガス貯蔵容器１は、排出口３２が設けられた側面３０が凹部を有していないことを除いては、図１に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を備えている。このような構成を採用すると、図１に示す構成と比較して、一般的により多くの量のガスを貯蔵することができる。

図８は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図８に示すガス貯蔵容器１は、上面１０にも排出口１２及び凹部１４が設けられていることを除いては、図１に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を備えている。このような構成を採用すると、上面１０及び側面３０の双方からガスの排出又は導入を行うことが可能となる。また、複数のガス貯蔵容器１の排出口同士を接続することにより、例えば、ガス貯蔵容器１の実効的な容量を増大させることが可能となる。なお、図７を参照しながら説明した通り、凹部１４は、省略してもよい。

図９は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図９に示すガス貯蔵容器１は、他の側面４０にも排出口４２及び凹部４４が設けられていることを除いては、図８に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を備えている。このような構成を採用すると、複数の側面からガスの排出又は導入を行うことが可能となる。また、複数のガス貯蔵容器１の排出口同士を接続することにより、例えば、ガス貯蔵容器１の実効的な容量を増大させることが可能となる。なお、図７を参照しながら説明した通り、凹部４４は、省略してもよい。また、排出口（及び凹部）は、下面及び他の側面に更に設けてもよい。

図１０及び図１１は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図１０に示すガス貯蔵容器１は、正六角柱形状であることを除いては、図１に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を有している。図１１１に示すガス貯蔵容器１は、正五角柱形状であることを除いては、図１に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を有している。このような形状とした場合であっても、ガス貯蔵容器１の運搬及び設置が容易である。

なお、ガス貯蔵容器１の形状は、上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能であれば、特に制限はない。ガス貯蔵容器１は、例えば、円柱状又は角柱形状であり、好ましくは、四角柱、五角柱、又は六角柱形状である。ガス貯蔵容器１が角柱形状である場合、ガス貯蔵容器１は、正多角柱状であることが好ましい。ガス貯蔵容器１は、より好ましくは直方体又は立方体形状であり、特に好ましくは立方体形状である。

ガス貯蔵容器１の内面の形状は、例えば、図２に示す通り、外面の形状とほぼ同一である。ガス貯蔵容器１の内面の形状は、外面の形状と異なっていてもよい。例えば、ガス貯蔵容器１の内面は、球状、円柱状、又は楕円柱状としてもよい。このような構成を採用すると、例えば、ガス貯蔵容器１の耐圧性能を向上させることができる。

図１２は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図１３は、図１２に示すガス貯蔵容器の断面図である。図１２及び１３に示すガス貯蔵容器１は、内面７０が球状であることを除いては、図１及び図２に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を有している。このような構成を採用すると、例えば、ガス貯蔵容器１の耐圧性能を向上させることができる。

図１４は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図１５は、図１４に示すガス貯蔵容器の断面図である。図１４及び１５に示すガス貯蔵容器１は、内面７０が円柱状であることを除いては、図１及び図２に示すガス貯蔵容器１と同様の構成を有している。このような構成を採用すると、例えば、ガス貯蔵容器１の耐圧性能を向上させることができる。

本発明に係るガス貯蔵容器は、上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能なケーシングと、前記ケーシング内に設置されたガスボンベとを備えていてもよい。この場合、ガスボンベの形状によらず、運搬及び設置が容易なガス貯蔵容器を提供することが可能となる。また、この場合、ケーシングの材料とガスボンベの材料とは、互いに異なっていてもよい。そのため、ケーシングの材料とガスボンベの材料とをそれぞれ最適化することにより、ガス貯蔵容器全体の強度、重量、耐圧性、及び外観等を調整することが可能となる。この場合、ガスボンベの材料としては、例えば、先にガス貯蔵容器の材料として例示したものを用いることができる。一方、ケーシングの材料としては、先にガス貯蔵容器の材料として例示したもののほか、プラスチック、金属、及び合金などを適宜使用することができる。

図１６は、本発明の他の態様に係るガス貯蔵容器を示す斜視図である。図１６に示すガス貯蔵容器１は、ケーシング２００と、その内部に設置されたガスボンベ３００とを備えている。ケーシング２００は、ほぼ立方体形状であり、プラスチック製である。ケーシング２００の外角部には、把持部が設けられている。ガスボンベ３００は、繊維強化プラスチック製であり、ケーシング２００内に設置されている。ガスボンベ３００の排出口は、ケーシング２００を通じて外部に露出している。このような構成を採用することにより、耐圧性を強化しつつ、運搬及び設置が容易なガス貯蔵容器を提供することが可能となる。

なお、ガス貯蔵容器がケーシングとガスボンベとを備えた構成である場合、上述したガス残量計測モジュールは、ケーシングとガスボンベとの間に設置してもよい。このようにすると、ガス残量計測モジュールが外部から視認しにくくなり、外観上の美感が損なわれにくくなる。

本発明に係るガス貯蔵容器は、多孔性材料を内部に含んでいてもよい。この多孔性材料は、ガス貯蔵容器が、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、以下の条件を満たすように充填されていてもよい。即ち、１ＭＰａにおけるガス含有量（Ｇ_１Ｍ）と０．１ＭＰａにおけるガス含有量（Ｇ_０．１Ｍ）との差（Δ_１Ｍ＝Ｇ_１Ｍ−Ｇ_０．１Ｍ）は、前記多孔性材料が含まれていない場合の１ＭＰａにおけるガス含有量（ｇ_１Ｍ）と０．１ＭＰａにおけるガス含有量（ｇ_０．１Ｍ）との差（δ_１Ｍ＝ｇ_１Ｍ−ｇ_０．１Ｍ）の２倍以上である。即ち、本発明に係るガス貯蔵容器は、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、Δ_１Ｍ／δ_１Ｍ≧２を満たしていてもよい。

なお、０．１ＭＰａにおけるガス含有量（Ｇ_０．１Ｍ）は、ほぼ大気圧におけるガス含有量である。即ち、この値は、ガス貯蔵容器が減圧なしでガスを放出させることができる限界値の目安となる。

一般的に、ガスボンベは、１４．７ＭＰａの高圧までガスが充填されている。これは、従来のガスボンベの場合、圧力とガス貯蔵量とが正比例するため、高圧にしないと、充分な量のガスを貯蔵できないためである。これに対し、上記の条件を満たすガス貯蔵容器を用いた場合、比較的低い圧力において、高いガス貯蔵量を達成することができる。

本実施態様に係るガス貯蔵容器のガス貯蔵量Ｇ_{ｔｏｔａｌ}は、以下の式により計算できる。

ここで、Ｇ_ｅｘｔは、多孔性材料が充填されていない領域におけるガス貯蔵量である。Ｇ_ｐｏｒｅは、多孔性材料の空孔中に入った通常密度のガスの貯蔵量である。Ｇ_{ｅｘｃｅｓｓ}は、多孔性材料によるガスの過剰吸着量である。

Ｇ_ｅｘｔは、以下の式により計算できる。

ここで、Ｆは、多孔性材料の充填率（％）である。ｇは、同一圧力におけるガス密度（ｍｏｌ／Ｌ）である。Ｇ_ｅｘｔによる寄与分は、多孔性材料の充填率Ｆが大きいほど小さくなる。例えば、Ｆ＝１００％の場合には、Ｇ_ｅｘｔ＝０ｍｏｌ／Ｌである。

Ｇ_ｐｏｒｅは、以下の式により計算できる。

ここで、Ｆは、多孔性材料の充填率（％）である。εは、多孔性材料の空隙率であり、多孔性材料の密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）と多孔性材料の空孔体積Ｖ_ｐ（ｃｍ^３／ｇ）との積により求められる値である。

Ｇ_{ｅｘｃｅｓｓ}は、以下の式により計算できる。

ここで、Ｆは、多孔性材料の充填率（％）である。Ａは、吸着量測定により求められる多孔性材料のガス吸着量（ｃｍ^３（ＳＴＰ）／ｇ）である。ρは、多孔性材料の密度（ｇ／ｃｍ^３）である。なお、本計算式では、１モルあたりの体積（２２．７Ｌ／ｍｏｌ）について、ガスがＳＴＰにおける理想気体であると仮定している。

上式から分かるように、ガス貯蔵量Ｇ_{ｔｏｔａｌ}を増大させるためには、Ｇ_{ｅｘｃｅｓｓ}を大きくすることが重要である。Ｇ_{ｅｘｃｅｓｓ}を大きくするためには、多孔性材料の充填率Ｆを大きくすると共に、ガス吸着量Ａが大きな多孔性材料を用いることが好ましい。

多孔性材料の充填率Ｆ（％）は、上記の条件が満たされている限り制限はないが、例えば６０％以上とし、好ましくは６５％以上とし、より好ましくは７０％以上とする。このような場合、多孔性材料の充填によるガス貯蔵量の増大効果がより顕著になる。また、充填率の上限は１００％であるが、ガスの充填効率や排熱等の観点から、充填率をやや低くしてもよい。例えば、多孔性材料の充填率は、９９％以下としてもよい。また、多孔性材料自体の重量によるガス貯蔵容器の重量増加を考慮して、充填率を更に低くしてもよい。

上述した通り、本実施態様に係るガス貯蔵容器は、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、Δ_１Ｍ／δ_１Ｍ≧２を満たしている。Δ_１Ｍ／δ_１Ｍは、例えば４以上であり、好ましくは６以上であり、更に好ましくは８以上であり、特に好ましくは１０以上である。

本実施態様に係るガス貯蔵容器は、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、Δ_５Ｍ／δ_５Ｍ≧１．５を満たしていることが好ましい。Δ_５Ｍ／δ_５Ｍは、例えば１．８以上であり、好ましくは２以上であり、より好ましくは４以上であり、特に好ましくは５以上である。

本実施態様に係るガス貯蔵容器は、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、Δ_１０Ｍ／δ_１０Ｍ≧１．２を満たしていることが好ましい。Δ_５Ｍ／δ_５Ｍは、例えば１．５以上であり、好ましくは１．８以上であり、より好ましくは２以上であり、特に好ましくは３以上である。

本実施態様に係るガス貯蔵容器は、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、Δ_５Ｍ／δ_{１４．７Ｍ}≧０．３を満たしていることが好ましい。Δ_５Ｍ／δ_{１４．７Ｍ}は、例えば０．５以上であり、好ましくは０．６以上であり、より好ましくは０．８以上であり、特に好ましくは１以上である。Δ_５Ｍ／δ_{１４．７Ｍ}が１以上である場合、ガス貯蔵容器は、５ＭＰａの低圧で、空ボンベの１４．７ＭＰａにおけるのと同等以上の量のガスを貯蔵することができる。

本実施態様に係るガス貯蔵容器は、少なくとも１種類のガスについて、２９８Ｋにおいて、Δ_１Ｍ／δ_{１４．７Ｍ}≧０．１を満たしていることが好ましい。Δ_１Ｍ／δ_{１４．７Ｍ}は、例えば０．２以上であり、好ましくは０．４以上であり、より好ましくは０．６以上であり、更に好ましくは０．８以上であり、特に好ましくは１以上である。Δ_１Ｍ／δ_{１４．７Ｍ}が１以上である場合、ガス貯蔵容器は、１ＭＰａの低圧で、空ボンベの１４．７ＭＰａにおけるのと同等以上の量のガスを貯蔵することができる。

多孔性材料としては、例えば、金属有機構造体（以下、ＭＯＦともいう）、活性炭、ゼオライト、メソポーラスシリカなどを使用することができる。多孔性材料としては、金属有機構造体を使用することが特に好ましい。また、複数の種類の多孔性材料を併用してもよい。

多孔性材料として金属有機構造体を使用する場合、その種類に特に制限はない。金属イオンの種類及び配位数と、多座配位子の種類及びトポロジーとを適切に組み合わせることにより、所望の構造を有する金属有機構造体を製造することができる。

金属有機構造体を構成する金属元素としては、例えば、アルカリ金属（第１族）、アルカリ土類金属（第２族）、及び遷移金属（第３族〜第１２族）に属する任意の元素が挙げられる。金属有機構造体を構成する多座配位子は、典型的には有機配位子であり、例えば、カルボン酸アニオン、並びに、複素環化合物が挙げられる。カルボン酸アニオンとしては、例えばジカルボン酸又はトリカルボン酸が挙げられる。具体的には、例えば、クエン酸、リンゴ酸、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメシル酸、及びこれらの誘導体のアニオンが挙げられる。複素環化合物としては、例えば、ビピリジン、イミダゾール、アデニン、及びこれらの誘導体が挙げられる。或いは、配位子は、アミン化合物、スルホン酸アニオン又はリン酸アニオンであってもよい。なお、金属有機構造体は、単座配位子を更に含んでいてもよい。

金属有機構造体を構成する金属及び配位子の組み合わせは、その機能や所望する細孔のサイズに応じて、適宜決定することができる。なお、金属有機構造体は、２種類以上の金属元素を含んでいてもよく、２種類以上の配位子を含んでいてもよい。また、金属有機構造体は、ポリマーなどにより表面修飾されていてもよい。

金属有機構造体の具体例としては、例えば、文献（Ｙａｂｉｎｇ Ｈｅ ｅｔ ａｌ． Ｍｅｔｈａｎｅ Ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ， Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ Ｒｅｖ， ２０１４）の表１に挙げられているものを使用することができる。或いは、他の文献（Ｃｈｅｍ． Ｓｃｉ．， ２０１４， ５， ３２−５１）に挙げられているものを使用してもよい。また、金属有機構造体として、以下の表１乃至３に示すものを使用してもよい。なお、これらは非限定的な列挙であり、これら以外の金属有機構造体を用いてもよい。

多孔性材料の形状には特に制限はない。多孔性材料としては、例えば、粉末状のものを用いてもよく、ペレット状のものを用いてもよく、ビーズ状のものを用いてもよく、フイルム状のものを用いてもよく、ブロック状のものを用いてもよい。また、複数の形状の多孔性材料を併用してもよい。

ガス貯蔵容器に貯蔵するガスの種類には、特に制限はない。このようなガスの例としては、例えば、窒素；酸素；空気；二酸化炭素；ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガス；水素；メタン、エタン、プロパンなどの飽和炭化水素；アセチレン；ジフルオロメタンなどのフルオロカーボン；ＬＰガス；天然ガス；モノシラン；テオス；ジクロロシラン；アルシン；ホスフィン；ジボラン；三塩化ホウ素；四フッ化炭素；三フッ化窒素；臭化水素；塩素；六フッ化タングステン；セレン化水素；モノゲルマン；酸化エチレン；亜酸化窒素；アンモニアなどが挙げられる。これらのうち、窒素、酸素、空気、二酸化炭素、メタン、及び水素からなる群より選択されるガスを用いることが特に好ましい。

［占有体積］
上述した通り、本発明によると、運搬及び設置が容易なガス貯蔵容器を提供することが可能となる。以下、図１乃至図３を参照しながら説明したガス貯蔵容器を一例として、占有体積の効率化も可能であることを示す。

一般的なガスボンベは、ボトル形状を有している。その直径は２３．２ｃｍであり、その高さは１５１ｃｍであり、その容積は４７Ｌである。これに加えて、ガスボンベを固定するための部材が必要となる。以下、この固定具が２５ｃｍ四方の正方形状であると仮定する。

これに対し、図１乃至図３を参照しながら説明したガス貯蔵容器として、一辺が２５ｃｍの立方体形状のものを用いる場合を考える。この場合、ガス貯蔵容器ひとつ当たりの容積は、２５ｃｍ×２５ｃｍ×２５ｃｍ＝約１５．６Ｌである。そして、上述した通り、このガス貯蔵容器は、上下に積み重ね可能である。仮に従来のガスボンベと同じ高さを仮定すると、６個のガス貯蔵容器を積み重ねることができる。この場合、総容積は、約１５．６Ｌ×６＝約９４Ｌとなる。即ち、ほぼ同一の占有体積に対して、容量を約２倍とすることができる。言い換えれば、３個のガス貯蔵容器を積み重ねて使用すれば、従来のガスボンベと同等の容量を達成できる。即ち、この場合、占有体積を約半分とすることができる。

また、上述した通り、ガス貯蔵容器の内部に多孔性材料を導入することにより、ガスの貯蔵量を更に向上させることができる。以下、その効果の検証例を付加的に説明する。

［多孔性材料の調製］
使用した多孔性材料を下記の表４にまとめる。表中、ＨＫＵＳＴ−１は、文献（Chem. Sci., 2015, 6, 1645-1649）にしたがって、二軸スクリューエクストルーダーを用いて合成した。ＺＩＦ−８、ＭＩＬ−５３（Ａｌ）、ＡＸ−２１、及び１３Ｘは、市販のものを用いた。また、表中の密度及び空孔体積は、文献（Chem. Sci., 2014, 5, 32-51）から援用した。

［吸着量測定］
吸着量の測定は、２９８Ｋにおいて、BELSORP-HP（マイクロトラック・ベル株式会社製）を用いて行った。なお、多孔性材料は、粉末状態のものを使用した。

［窒素］
充填率Ｆ＝６０％とし、ガスとして窒素を用いた場合の比較を行った。その結果を以下の表５及び図１７にまとめる。

充填率Ｆ＝８０％とし、ガスとして窒素を用いた場合の比較を行った。その結果を以下の表６及び図１８にまとめる。

［酸素］
充填率Ｆ＝６０％とし、ガスとして酸素を用いた場合の比較を行った。その結果を以下の表７及び図１９にまとめる。

［メタン］
充填率Ｆ＝６０％とし、ガスとしてメタンを用いた場合の比較を行った。その結果を以下の表８及び図２０にまとめる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…ガス貯蔵容器、１０…上面、１２…排出口（導入口）、１４…凹部、２０…下面、３０…側面、３２…排出口（導入口）、３４…凹部、４０…側面、４２…排出口（導入口）、４４…凹部、７０…内面、１００…把持部、１０２…凹部、２００…ケーシング、３００…ガスボンベ。

Claims (16)

1. 上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能であるガス貯蔵容器。
2. 角柱状である請求項１に記載のガス貯蔵容器。
3. 四角柱、五角柱、又は六角柱形状である請求項２に記載のガス貯蔵容器。
4. 直方体又は立方体形状である請求項３に記載のガス貯蔵容器。
5. 少なくとも１つの側面にガスの排出口が設けられている請求項１乃至４の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
6. 前記少なくとも１つの側面に凹部を有し、前記凹部内に前記排出口が設けられている、請求項５に記載のガス貯蔵容器。
7. 把持部が設けられている請求項１乃至６の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
8. 内面が球状、円柱状、又は楕円柱状である請求項１乃至７の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
9. 上面及び下面が平らであり、上下に積み重ね可能なケーシングと、
   前記ケーシング内に設置されたガスボンベと
   を備えた請求項１乃至８の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
10. ガス残量計測モジュールを更に備えた請求項１乃至９の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
11. 前記ケーシングと前記ガスボンベとの間にガス残量計測モジュールを更に備えた請求項９に記載のガス貯蔵容器。
12. 前記ガス残量計測モジュールは温度センサを備えている請求項１０又は１１に記載のガス貯蔵容器。
13. 前記ガス残量計測モジュールは無線通信ができるように構成されている請求項１０乃至１２の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
14. 前記ガス残量計測モジュールはＧＰＳ通信ができるように構成されている請求項１０乃至１３の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
15. 内部に多孔性材料を更に含んでいる請求項１乃至１４の何れか１項に記載のガス貯蔵容器。
16. 前記多孔性材料は、金属有機構造体である、請求項１５に記載のガス貯蔵容器。
    
    

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