KR20150028294A - 수소 발생 장치 - Google Patents

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KR20150028294A
KR20150028294A KR20157000779A KR20157000779A KR20150028294A KR 20150028294 A KR20150028294 A KR 20150028294A KR 20157000779 A KR20157000779 A KR 20157000779A KR 20157000779 A KR20157000779 A KR 20157000779A KR 20150028294 A KR20150028294 A KR 20150028294A
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water
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pipe
hydrogen generating
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KR20157000779A
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타카시 스기야마
히로시 우에스기
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바이오 코크 랩. 씨오., 엘티디.
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Abstract

발생시키는 수소의 양을 제어할 수 있는 수소 발생 장치를 제공한다. 마그네슘기 수소화물을 수용하는 마그네슘기 수소화물 수용부를 구비하는 수소 발생 용기(1)와, 물 또는 상기 수용액을 저장하는 반응용 수조(3)와, 상기 반응용 수조(3)와 상기 수소 발생 용기(1)에 접속된 배관(4a, 4b)과, 반응용 수조(3)로부터 물 또는 상기 수용액을 흡입하고, 상기 배관(4a, 4b)을 통하여 상기 수소 발생 용기(1)로 배출하도록 작동하는 펌프(5)와, 상기 수소 발생 용기(1)의 내부의 압력을 측정하는 압력계(18)와, 상기 압력계(18)의 압력치에 기초하여, 상기 펌프(5)가 상기 배관에 통류시키는 물의 양을 제어하는 제어부(9)를 구비한다.

Description

수소 발생 장치{HYDROGEN GENERATING DEVICE}
본 발명은 수소를 발생시키는 장치에 관한 것이다.
수소의 저장 방식 중 하나로 흡장 합금 방식이 있다. 흡장 합금 방식은 초고압, 극저온과 같은 특수한 상태에서 수소를 저장할 필요가 없기 때문에, 취급이 용이하며 안전성이 높고, 또한 단위 체적당 수소 저장량이 많다고 하는 뛰어난 특징을 가지고 있다. 특허 문헌 1에는, 흡장 합금 방식을 채용한 수소 발생 장치가 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 따른 수소 발생 장치는, 수소화 마그네슘을 주성분으로 하는 마그네슘기 수소화물 분말 및 산성물 분말과의 혼합 분말을 수용한 원통 형상의 저장실과, 물을 저수(貯水)하는 저수실과, 연료 전지를 구비한다. 저장실에는, 저수실로부터 유도된 주수관(注水管)이 삽입되고, 저수실로부터 저장실로 물이 공급되도록 구성되어 있다. 저장실에 물이 공급된 경우, 마그네슘기 수소화물 분말이 화학식 (1)에 기재된 바와 같이 가수 분해되어 수소를 발생시킨다. 발생된 수소는 연료 전지에 공급되어, 발전에 이용된다.
Figure pct00001
일본특허공개공보 2006-298670호
그러나, 특허 문헌 1에 따른 수소 발생 장치는, 주수관을 통하여 저장실에 물이 적하될 뿐이기 때문에, 수소의 발생량이 부족 또는 과잉이 된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 수소가 과잉으로 발생되는 경우에 대비하여, 저장실은 고압에 대응할 수 있는 용기가 아니면 안 된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 발생시키는 수소의 양을 제어할 수 있는 수소 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 마그네슘기 수소화물을 수용하고, 물 또는 산성 물질 혹은 알칼리성 물질이 포함된 수용액을 주액함으로써, 수소를 발생시키는 수소 발생 장치에 있어서, 마그네슘기 수소화물을 수용하는 상측이 개구된 내측 용기 및 상기 내측 용기를 덮는 외측 용기를 가지고, 상기 외측 용기에는, 발생된 수소를 외부로 배출하는 배기 홀 및 상기 내측 용기의 상측에 배치되고, 물 또는 상기 수용액을 상기 내측 용기에 주액하는 주액 홀이 형성되어 있는 수소 발생 용기와, 물 또는 상기 수용액을 저장하는 수조와, 상기 수조 및 상기 주액 홀과 접속된 배관과, 상기 수조로부터 물 또는 상기 수용액을 흡입하고, 상기 배관을 통하여 상기 주액 홀에 주액하도록 작동하는 펌프와, 상기 외측 용기의 내부의 압력을 측정하는 압력계와, 상기 압력계의 압력치에 기초하여, 상기 펌프가 상기 배관에 통류시키는 물의 양을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 제어부가 압력계의 압력치에 기초하여, 상기 펌프가 상기 배관에 통류시키는 물의 양을 제어하므로, 적절한 양의 수소를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 상기 수소 발생 용기의 온도를 조절하는 온도 조절부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 온도계의 온도에 따라 냉각수의 통류를 행하므로, 마그네슘기 수소화물의 가수 분해 반응에 적절한 온도를 유지할 수 있다. 가수 분해 반응은 온도가 높을수록 촉진되지만, 온도가 너무 높으면 물이 수증기가 되어 수율이 떨어진다. 따라서, 온도 조정부에 의해 가수 분해 반응을 촉진하고, 수소 발생 용기 내의 물이 비등 영역이 되지 않도록 온도와 압력을 유지함으로써, 수소의 수율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 상기 온도 조절부는, 물을 통류시키는 통류로를 가지고, 상기 외측 용기를 덮는 저수 용기와, 상기 수소 발생 용기의 온도를 측정하는 온도계를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 온도계에 의해 측정한 온도에 기초하여, 상기 저수 용기에 모아지는 물의 양을 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 외측 용기를 덮는 저수 용기의 물의 양에 따라 온도 조절을 행하므로, 효과적으로 온도 조절을 행할 수 있다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 상기 온도 조절부는, 상기 수소 발생 용기에 송풍하는 송풍부와, 상기 수소 발생 용기의 온도를 측정하는 온도계를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 온도계에 의해 측정된 온도값에 기초하여, 상기 송풍부의 풍량을 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 송풍부와, 수소 발생 용기의 온도를 측정하는 온도계를 구비하고, 제어부는, 온도계에 의해 측정된 온도값에 기초하여, 송풍부의 풍량을 제어하므로, 온도 조절을 간이하게 행할 수 있다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 상기 배기 홀로부터 배출된 수소를 보존하는 수소 보존 용기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수소 보존 용기를 구비하고, 연료 전지로 발전한 전력을 사용하는 부하측의 전력의 변동에 대해서도 수소 보존 용기 내의 수소를 이용할 수 있기 때문에, 수소의 공급측, 이용측의 전력이 갑자기 변동된 경우라도 대응이 가능해진다. 또한, 수소 발생 용기로부터 대량의 수소가 배출된 경우, 또는 수소의 배출량이 감소한 경우라도, 수소 발생 용기 내에 수소를 보존하고, 수소 발생 용기 내로부터 수소를 방출하므로, 적절량의 수소 배출량을 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 상기 수소 보존 용기는, 팽창 및 수축하는 수소 보존부와, 상기 수소 보존부를 내부에 설치하는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기의 외부에 설치되어 있으며, 상기 수소 보존부에 접속되어 있는 개폐 밸브와, 상기 수소 보존부와 밀폐 용기와의 공간에 불활성 가스가 공급되도록, 상기 밀폐 용기에 설치되어 있는 공급관과, 상기 공급관의 개폐를 행하는 개폐 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공급관으로부터 불활성 가스를 공급함으로써, 수소 보존부에 보존된 수소의 잔존량을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는, 상기 배기 홀과 접속하는 제 2 배관을 구비하고, 상기 수조는 상자 형상을 이루고, 상부 저면에 접합되어 있으며, 일단이 상기 제 2 배관과 접속되고 타단이 내부 저면 근방에 배치된 수소용 배관을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수소 발생 용기에서 발생된 수소를, 제 2 배관을 통하여 수소의 내부 저면 근방에 배기하므로, 배기된 수소를 수조에 모아진 물 또는 수용액을 통하여 순화할 수 있다.
상기 내측 용기는, 바닥이 있는 통 형상으로서, 측부에 망부(網部) 또는 복수의 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 수소 발생 장치.
본 발명에 따르면, 마그네슘기 수소화물을 수용한 내측 용기의 측부에 망부 또는 복수의 홀이 형성되어 있으므로, 발생된 수소를 내측 용기의 외부에 효율적으로 배기할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압력계의 압력치에 기초하여 제어부가 상기 펌프에 의해 배관에 통류시키는 물의 양을 제어하므로, 적절한 양의 수소를 발생시킬 수 있다.
도 1은 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 수소 발생 용기를 도시한 모식적 종단면도이다.
도 3은 수소 보존 용기를 도시한 모식적 종단면도이다.
도 4는 수소 발생 장치를 이용하여 행한 측정을 나타낸 그래프이다.
도 5는 수소 발생 용기를 도시한 모식적 종단면도이다.
도 6은 제습부를 설치한 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 탈취부를 설치한 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 제습부 및 탈취부를 설치한 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9는 수소 발생 장치를 도시한 블록도이다.
도 10은 반응·순화용 수조를 도시한 모식적 횡단면도이다.
도 11은 수소 발생 용기를 도시한 모식적 횡단면도이다.
도 12는 마그네슘기 수소화물 수용부 및 덮개부를 도시한 모식적 측단면도이다.
도 13은 순화용 배관을 통하여 배기된 수소의 흐름을 도시한 설명도이다.
도 14는 수소 발생 장치를 도시한 모식적 측면도이다.
도 15는 수소 발생 용기를 도시한 모식적 횡단면도이다.
도 16은 수소 발생 용기를 도시한 모식적 측면도이다.
제 1 실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 수소 발생 장치는, 가수 분해 반응에 이용하는 물이 저장되어 있는 반응용 수조(3), 이 반응용 수조(3)에 일단이 접속된 배관(4a), 이 배관(4a)의 타단에 접속된 펌프(5), 이 펌프(5)에 일단이 접속된 배관(4b), 냉각수가 저장되어 있는 냉각용 수조(33), 냉각용 수조(33)에 일단이 접속된 배관(34a, 34c), 이 배관(34a)의 타단에 접속된 펌프(35), 이 펌프(35)에 일단이 접속된 배관(34b), 배관(4b, 34b, 34c)의 타단이 접속된 수소 발생 용기(1), 이 수소 발생 용기(1)와 일단이 접속된 배관(6a), 이 배관(6a)의 타단에 형성된 개폐 밸브(7), 이 개폐 밸브(7)에 배관(6c)을 개재하여 접속하고 있는 수소 보존 용기(2), 개폐 밸브(7)와 배관(6b)을 개재하여 접속하고 있는 발전 장치(8), 및 제어부(9)를 포함하여 구성되어 있다.
수소 발생 용기(1)에서는, 반응용 수조(3)에 저장되어 있는 물이 전동식의 펌프(5)에 의해 퍼 올려져, 배관(4a, 4b)을 통하여 수소 발생 용기(1)로 보내진다. 수소 발생 용기(1)에서, 마그네슘기 수소화물과 배관(4a, 4b)을 통하여 공급된 물이 화학식 (1)에 나타낸 반응을 행함으로써, 수소가 발생한다. 발생된 수소는, 개폐 밸브(7)에 의해 배관(6a)과 수소 보존 용기(2)를 통과하도록 함으로써, 수소 보존 용기(2)에 보존된다. 또한, 개폐 밸브(7)에 의해 배관(6b)과 수소 보존 용기(2)를 통과하도록 함으로써, 수소 보존 용기(2) 내의 수소가, 연료 전지를 구비하는 발전 장치(8)로 보내진다. 또한, 수소 발생 용기(1)에는 후술하는 바와 같이 온도 조절을 행하기 위하여, 냉각용 수조(33)로부터 펌프(35) 및 배관(34a, 34b)을 통하여 물이 통류되고, 배관(34c)을 통하여 물이 냉각용 수조(33)로 돌아간다.
발전 장치(8)는, 발생된 전기의 일부를 펌프(5)로 보낸다. 수소 발생 용기(1), 펌프(5), 펌프(35), 개폐 밸브(7)는 CPU인 제어부(9)에 의해 동작이 제어된다. 발전 장치(8)로 보내진 수소는, 산소와의 전기 화학 반응에 이용되고, 이 전기 화학 반응에 의해 발전이 행해진다. 수소 발생 용기(1), 펌프(5), 펌프(35), 개폐 밸브(7) 및 제어부(9)는 발전 장치(8)로부터 전력의 공급을 받는다.
이하, 수소 발생 용기(1)에 대하여 설명한다. 도 2는 수소 발생 용기(1)를 도시한 모식적 종단면도이다. 수소 발생 용기(1)는 마그네슘기 수소화물 수용부(11)와, 이 마그네슘기 수소화물 수용부(11)를 덮는 수소 발생부(12)와, 수소 발생부(12)를 덮는 저수 용기(16)와, 수소 발생부(12)의 주연부에 설치된 플랜지(13)와, 수소 발생부를 밀폐하는 덮개부(14)와, 마그네슘기 수소화물 수용부(11)에 주수하는 주수관(15)과, 온도계(17)와, 압력계(18)를 포함하여 구성되어 있다. 수소 발생부(12)와 저수 용기(16)는 일체의 이중 재킷형 용기여도 된다.
마그네슘기 수소화물 수용부(11)는 스테인레스, 알루미늄 또는 수지제이며, 바닥이 있는 원통 형상을 이룬다. 마그네슘기 수소화물 수용부(11)의 저부(底部)는, 중앙이 외부로 돌출되도록 만곡된 판 형상을 이루고 있다. 저부의 형상에 한정은 없고, 예를 들면 원추 형상을 이루고 있어도 된다. 마그네슘기 수소화물 수용부(11)의 내부에는 태블릿 형상 또는 분체(紛體) 등의 마그네슘기 수소화물이 충전되어 있다.
마그네슘기 수소화물 수용부(11)는 외측면 상에서의 높이 방향의 중앙 부근에 돌기(11a)가 둘레 형성되어 있으며, 이 돌기(11a)는 원환 형상을 이루고 있다. 또한 수소 발생부(12)는, 마그네슘기 수소화물 수용부(11)보다 높이 방향 및 직경 방향 모두 큰 바닥이 있는 원통 형상을 이루는 스테인레스, 알루미늄 또는 수지제이다. 수소 발생부(12)의 내주면에는 돌기(12a)가 둘레 형성되어 있으며, 이 돌기(12a)는 원환 형상을 이루고 있다. 돌기(11a) 및 돌기(12a)는 둘레의 일부에만 형성되어 있어도 된다.
돌기(12a)의 상부에 돌기(11a)가 계지(係止)됨으로써, 마그네슘기 수소화물 수용부(11)의 저면과 수소 발생부(12)의 저부의 내면이 소정 간극을 둔 상태로, 마그네슘기 수소화물 수용부(11)가 배치된다. 이에 의해 마그네슘기 수소화물 수용부(11)를 수소 발생부(12) 내로부터 취출하는 것이 용이해지므로, 마그네슘기 수소화물 수용부(11)에 마그네슘기 수소화물을 다시 채워 넣는 작업을 용이하게 행할 수 있다.
수소 발생부(12)에는, 측부 및 저부에, 비상 시에 기체를 방출하는 배기관(12b, 12b, 12b)이 설치되어 있다. 저부의 배기관(12b)은 원통 형상을 이루고, 수소 발생부(12) 및 저수 용기(16)를 관통하도록 설치되어 있다. 측부의 배기관(12b)은, 내부의 홀이 수소 발생부(12)의 내부로부터, 수소 발생 용기(1)의 외부로 통하고 있다. 배기관(12b, 12b, 12b)은 개폐 밸브(12c, 12c, 12c)를 구비하고 있으며, 통상, 개폐 밸브(12c, 12c, 12c)는 폐쇄된 상태로 되어 있다.
또한, 수소 발생부(12)의 내벽에는 제어부(9)와 접속된 압력계(18)가 설치되어 있다. 압력계(18)는 수소 발생부(12)의 내부의 압력을 측정한다. 제어부(9)는, 압력계(18)가 측정하는 압력치에 따라, 펌프(5)가 반응용 수조(3)로부터 흡수를 행하는 양을 제어한다. 즉, 제어부(9)는 압력치가 상승하면 펌프(5)를 제어하여, 펌프(5)가 반응용 수조(3)로부터 흡수하고, 배관(4a, 4b), 주수관(15)을 통하여 수소 발생부(12)로 배출하는 물의 양을 줄인다. 또한, 제어부(9)는 예를 들면 0.30[MPa] 등, 일정치 이상의 압력으로 흡수를 정지하도록 제어한다. 또한 제어부(9)는, 압력치가 예를 들면 0.25[MPa] 등 일정치보다 감소하면, 펌프(5)의 흡수량을 많게 한다. 펌프(5)의 흡수량이 많을수록 가수 분해 반응으로 발생하는 수소의 양도 많아진다. 따라서, 이러한 제어를 행함으로써, 수소 발생부(12) 내부에서 발생하는 수소의 양을 적절량으로 유지할 수 있다.
플랜지(13)에는 나사 홀(13b, 13b, …)이 형성되어 있다.
덮개부(14)는 스테인레스, 알루미늄 또는 수지제이며, 플랜지(13)와 동심의 원판 형상을 이루고, 플랜지(13)의 상면에 설치되어 있다. 원통 형상의 주수관(15)은, 덮개부(14)의 중앙부를 관통하고 있다. 주수관(15)의 하단부는 마그네슘기 수소화물 내에 삽입되어 있다. 또한, 주수관(15)은 펌프(5)와 접속되어 있다.
한편, 덮개부(14)에서의 주수관(15)의 주위에는 원통 형상의 수소 배기관(14a, 14a)이 설치되어 있다. 수소 배기관(14a, 14a)은 배관(6a)과 접속되어 있으며, 화학식 (1)에 나타나는 가수 분해 반응에 의해, 수소 발생부(12)에 발생한 수소를 배관(6a)으로 배출한다.
또한, 덮개부(14)의 나사 홀에 대응하는 위치에는 삽입 통과 홀(14b, 14b, …)이 형성되어 있다. 나사 홀(13b, 13b, …)과 삽입 통과 홀(14b, 14b, …)을 관통하는 나사에 의해 나사 결합됨으로써, 플랜지(13)와 덮개부(14)가 간극 없이 접합된다.
저수 용기(16)는 스테인레스, 알루미늄 또는 수지제이며, 덮개부(14) 및 플랜지(13)보다 약간 소경이며, 마그네슘기 수소화물 수용부(11)보다 높이 방향이 높은 바닥이 있는 원통 형상을 이루고 있으며, 수소 발생부(12)의 외측에 설치되어 있다. 저수 용기(16)는 외주 전체에, 내벽과 외벽과의 사이에 경질 우레탄 또는 플라스틱 등의 단열 부재가 형성되어 있다. 저수 용기(16)의 측부 및 저부는 배기관(12b)이 관통하고 있다. 저수 용기(16)의 상단은 플랜지(13)의 하면과 접합되어 있다.
저수 용기(16)의 측부에는 배기관(12b)이 관통하고 있다. 이에 의해, 수소 발생부(12)는 저수 용기(16) 내에 고정되어 있다. 또한, 저수 용기(16)의 하부에 설치된 주수관(16b)은 배관(34b)과, 상부에 설치된 배수관(16c)은 배관(34c)과 각각 접속하고 있다. 주수관(16b), 배수관(16c)은 원통 형상을 이루고 있다. 제어부(9)는, 냉각용 수조(33)에 저장되어 있는 물을 펌프(35)에 의해 흡수하고, 주수관(16b)을 통하여 저수 용기(16)와 수소 발생부(12)와의 간극에 유입시킨다. 또한, 배수관(16c)을 통하여 물을 배출시켜, 냉각용 수조(33)로 물을 돌려보낸다. 이에 의해, 수소 발생부(12)의 온도를 조절한다. 또한, 이 간극이 청구항의 통류로에 상당한다.
온도계(17)는 펠티에 소자이며, 수소 발생부(12)의 외면에 설치되어 있다. 온도계(17)는 제어부(9)와 접속하고 있다. 따라서 온도계(17)에 의해 측정되는 온도는 대략 마그네슘기 수소화물 수용부(11)의 온도와 동일하다. 제어부(9)는, 온도계(17)가 측정한 온도가 예를 들면 105 ℃ 정도 이상이 된 경우에는, 펌프(35)를 작동시켜, 저수 용기(16) 내로 배관(34a, 34b)을 통하여 냉각용 수조(33)로부터 물을 유입시켜, 저수한다. 또한, 제어부(9)는 온도계(17)가 측정한 온도가 예를 들면 85 ℃ 정도 이하가 된 경우는, 펌프(35)를 정지시켜, 배수관(16c)을 개구하여 배수한다. 배수는 배관(34c)을 통하여 냉각용 수조(33)로 되돌려진다. 이와 같이 온도계(17)의 측정치에 기초하여 저수량을 제어함으로써, 수소 발생부(12) 내는 화학식 (1)의 가수 분해 반응을 촉진시키고, 또한 수소 발생부(12) 내의 물이 비점을 초과하여 수증기가 되어 배기되는 것을 억제한 온도로 유지된다.
도 3은 수소 보존 용기(2)를 도시한 모식적 종단면도이다. 수소 보존 용기(2)는 용기부(21)와, 이 용기부(21)를 덮는 덮개체(22)와, 이 덮개체(22)를 관통하는 수소관(23)과, 수소관(23)에 장착된 가동부(24)와, 덮개체(22)에 장착된 공급관(25)과, 공급관(25)에 장착된 개폐 밸브(26)를 포함하여 구성되어 있다.
용기부(21)는 스테인레스, 알루미늄 또는 수지제이며, 바닥이 있는 원통 형상을 이룬다. 덮개체(22)는 스테인레스, 알루미늄 또는 수지제의 원판 형상이며, 용기부(21)의 개구된 개소를 덮도록 접합되어 있다. 용기부(21)와 덮개부(22)에 의해 밀폐 용기가 구성된다. 수소관(23)은 덮개체(22)의 중앙에 형성된 홀을 관통하고 있다. 수소관(23)은 상단이 개폐 밸브(7)를 통하여 배관(6a 및 6b)과 접속되어 있다. 가동부(24)는 팽창 및 수축이 자유로운 고무제 또는 수지제이며, 수소관(23)의 하단에 접속되어 있다. 공급관(25)은 덮개체(22)에 형성된 홀을 관통하고 있다. 개폐 밸브(26)는 공급관(25)의 단부에 구비되어 있으며, 일정량의 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스를 가동부(24)와 용기부(21)의 사이의 공간에 유입시킨다.
가동부(24)와 용기부(21) 사이의 불활성 가스의 압력은, 가동부(24) 내의 수소가 모두 배출되는 것과 같은 압력이 되도록 설정되어 있다. 예를 들면, 발전 장치(8)에서의 압력이 0.04 기압인 경우에는, 가동부(24)와 용기부(21)의 사이에는, 가동부(24) 내의 수소가 모두 배출된 경우에 0.04 기압보다 큰 0.05 기압 정도가 되는 양의 불활성 가스가 주입된다. 이에 의해, 가동부(24) 내의 수소는, 가동부(24)와 용기부(21) 사이의 기압에 밀려, 최종적으로는 수소 보존 용기(2) 내에 잔존하지 않고 배출된다.
수소 발생 용기(1)에서 수소를 발생시키기 위해서는, 펌프(5)를 작동시키는 등 일정한 시간을 요한다. 따라서 발전 장치(8)로 긴급하게 발전을 행하는 경우에는, 개폐 밸브(7)를 개방하여 수소 보존 용기(2)에 보존되어 있는 수소를 배출한다. 또한, 수소 발생 용기(1)로부터 발생하는 수소가 너무 많은 경우, 너무 적은 경우, 및 연료 전지로부터의 부하에 따른 전력이 필요한 경우, 적절량의 수소를 공급하도록 수소 보존 용기(2)에서 배출량을 조절한다.
또한 물 대신에, 물에 구연산 등의 산성 물질 또는 알칼리 물질이 포함된 수용액이어도 된다. 산성 물질 또는 알칼리 물질을 첨가함으로써, 마그네슘기 수소화물의 가수 분해 반응을 촉진할 수 있어, 효과적으로 수소를 발생시켜, 발전을 행할 수 있다. 그 외, 수소 발생 용기(1) 및 수소 보존 용기(2)의 형상에 제한은 없고, 예를 들면 용기와 덮개체가 분리되어 있지 않고, 일체로 된 용기여도 된다. 개폐 밸브(7)는 개폐 외에, 유량의 제어를 행하는 제어 밸브여도 된다. 주액관(15)을 통과하는 물과 저수 용기(16)에 저수되는 물은 동일한 반응용 수조(3)의 물이어도 되고, 별개의 수조의 물이어도 된다.
본 실시예에 따르면, 마그네슘기 수소화물의 가수 분해 반응을 촉진하면서, 수증기의 발생을 방지하여 수율을 향상시키는 수소 발생 용기 및 수소 발생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 수소 발생 장치는 발생된 수소를 발전 장치(8)로 보내, 발전을 행하는 장치로서 이용하는 것 외에, 발생된 수소를 공급하기 위한 장치로서 이용해도 된다.
도 4는 수소 발생 장치를 이용하여 행한 측정을 나타낸 그래프이다. 횡축은 시간을 나타내고 있고, 종축은 수소 발생부(12)의 반응 온도[℃], 수소 발생 속도[mL/min], 펌프의 온 / 오프를 나타내고 있다. 도 4의 그래프에서, 동그라미를 포함한 실선은 수소 발생 속도의 시간적 변화를 나타내고, 세모를 포함한 실선은 반응 온도의 시간적 변화를 나타내고, 기호가 없는 실선은 펌프의 온 / 오프를 나타내고 있다.
펌프(5)를 온으로 함으로써, 오프의 경우와 비교하여 수소 발생 속도는 빨라져, 1100[mL/min] 정도의 일정 속도로 유지된다. 또한 제어부(9)가, 저수 용기(16)의 저수량을 제어함으로써 온도 조절을 행하여, 반응 온도가 70 ~ 90[℃] 정도로 유지되고 있다.
제 2 실시예
제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 수소 발생부(12)의 온도 조절을 수냉 대신에 공냉으로 행함으로써, 온도 조절을 행한다.
도 5는 수소 발생 용기(1)를 도시한 모식적 종단면도이다. 본 실시예에서의 수소 발생 용기(1)에는, 온도 조절부로서의 송풍부(36)가 설치되어 있다. 송풍부(36)는 모터에 의해 날개가 작동하는 팬이다. 송풍부(36)는 작동 시에, 수소 발생부(12)에 바람이 맞는 위치 및 방향에 배치되어 있다. 또한 송풍부(36)는, 온도계(17)가 측정한 온도에 기초하여 송풍을 개시 또는 정지하도록, 제어부(9)에 의해 제어되고 있다. 온도계(17)는 수소 발생부(12)의 외면에 설치되어 있지만, 수소 발생부(12)의 내측에 설치되어 있어도 된다.
제어부(9)는, 온도계(17)가 측정한 온도가 예를 들면 105 ℃ 정도 등 일정 온도 이상이 된 경우에는, 송풍부(36)에 송풍을 개시시킨다. 또한, 제어부(9)는 온도계(17)가 측정한 온도가 예를 들면 85 ℃ 정도 등 일정 온도 이하가 된 경우는, 송풍부(36)에 송풍을 정지시킨다. 또한, 온도계(17)가 측정한 온도에 따라, 송풍부(36)가 보내는 풍량의 강약을 조절하도록 해도 된다.
본 실시예에 따르면, 수소 발생부(12)의 온도 조절을 송풍부(36)에 의해 행하므로, 온도 조절을 간이하게 행할 수 있다. 특히, 예를 들면 100[W] 정도 등, 비교적 작은 전력을 발생시키는 수소 발생 장치에 적합하다.
제 3 실시예
제 3 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 수소 발생부(12)에서 발생시킨 수소에 제습, 탈취를 행한다.
도 6은 제습부(41)를 설치한 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 본 실시예에서는, 배관(43a, 43b)의 사이에 제습부(41)가 설치되어 있다. 제습부(41)는, 예를 들면 외면의 2 개소에 내부로 통하는 홀이 형성된 용기이며, 안에 제올라이트가 충전되어 있다. 제습부(41)의 홀 중, 일방은 수소 발생 용기(1)와 접속하고 있는 배관(43a), 타방은 수소 보존 용기(2)와 접속하고 있는 배관(43b)에 각각 접속되어 있다. 배관(43a)을 통하여 보내지는 수소가 제습부(41)를 통과함으로써, 제올라이트에 수분이 흡착되어 제습된다. 또한, 제습부(41)는 배관(6b)의 도중에 설치되도록 해도 된다.
도 7은 탈취부(42)를 설치한 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 수소 발생 장치는 또한, 제습부(41) 대신에, 또는 제습부(41)와 함께, 탈취부(42)를 설치해도 된다. 탈취부(42)는, 예를 들면 외면의 2 개소에 내부로 통하는 홀이 형성된 용기이며, 안에 활성탄이 충전되어 있다. 탈취부(42)의 일방은 배관(43a), 타방은 배관(43b)에 각각 접속되어 있다.
도 8은 제습부(41) 및 탈취부(42)를 설치한 수소 발생 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 8에서는, 제습부(41)는 배관(43a와 43b)에 접속되고, 탈취부(42)는 배관(43b와 43c)에 접속되어 있는 예가 도시되어 있다. 또한, 제습부(41) 및 탈취부(42)가 설치되는 장소는, 도 8에 도시한 예와 다른 위치여도 된다. 제습부(41) 및 탈취부(42) 각각은, 배관(62)의 도중에 설치되어 있어도 된다.
제 4 실시예
제 4 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는, 수조에 저장된 물을, 가수 분해 반응 외에, 생성된 수소의 순화를 위하여 이용하기 위한 형태에 관한 것이다.
도 9는 수소 발생 장치를 도시한 블록도이다. 수소 발생 장치는 반응·순화용 수조(50), 수소 발생 용기(60), 펌프(71), 조절 밸브(72, 73), 제어부(74), 발전 장치(75) 및 배관(76, 77, 78)을 구비한다.
도 10은 반응·순화용 수조(50)를 도시한 모식적 횡단면도이다. 반응·순화용 수조(50)는 저장부(51), 덮개부(52), 주수용 배관(53) 및 순화용 배관(54)을 구비한다.
저장부(51)는 바닥이 있는 원통 형상을 이룬 용기이다. 덮개부(52)는 저장부(51)의 내경보다 큰 직경의 원판 형상을 이룬다. 덮개부(52)는 저장부(51)의 상단에 설치되어 있으며, 저장부(51)의 개구부를 덮는다. 저장부(51) 및 덮개부(52)는 모두 알루미늄 혹은 스테인레스 등의 금속제 또는 수지제이며, 내압성을 가진다. 또한, 저장부(51)와 덮개부(52)는, 나사 고정 등이 행해짐으로써 동심적으로 또한 간극 없이 밀착되어, 상자 형상의 용기를 구성한다. 덮개부(52)에는, 각각 이 덮개부(52)를 관통하는 홀인 홀(52a, 52b, 52c)이 형성되어 있다. 홀(52a, 52b)은 덮개부(52)를 평면에서 봤을 때 중앙 부근에 배치되어 있으며, 홀(52c)은 이 홀(52a, 52b)보다 주연측에 형성되어 있다. 홀(52a, 52b, 52c)은 주연부가 소켓으로 되어 있다.
여기서, 홀(52a, 52b, 52c)은 반응·순화용 수조(50)의 외부에 설치된 배관(76, 77, 78)과 각각 접속한다. 배관(76, 77, 78)은 각각 수지제이며, 가요성(可撓性)을 가진다. 또한, 배관(76, 77, 78)의 양단은 홀(52a, 52b, 52c)에 간극 없이 감합되도록, 플러그로 되어 있다.
주수용 배관(53)은 저장부(51)의 내부에 설치된 직선 형상의 배관이다. 주수용 배관(53)은 상단이 홀(52a)의 하단과 접합되어 있으며, 저장부(51)의 높이 방향으로 연장되고, 하단이 저장부(51)의 내부 저면 근방에 배치되어 있다.
순화용 배관(54)은 저장부(51)의 내부에 설치된 직선 형상의 배관이다. 순화용 배관(54)은 저장부(51)의 높이 방향으로 연장되어 있으며, 상단이 홀(52b)의 하단과 접합되고, 하단이 저장부(51)의 내부 저면 근방에 배치되어 있다. 여기서, 순화용 배관(54)의 하단은, 주수용 배관(53)보다 저장부(51)의 내부 저면에 가까운 위치까지 연장되어 있다. 주수용 배관(53) 및 순화용 배관(54)은 모두 수지제이다.
또한, 주수용 배관(53) 및 순화용 배관(54)은 각각 홀(52a, 52b)을 관통하고 있으며, 상단이 덮개부(52)의 외부에 배치되는 구성이어도 된다. 이 경우, 주수용 배관(53) 및 순화용 배관(54)은 각각의 도중에서 덮개부(52)와 접합되어 있으며, 주수용 배관(53) 및 순화용 배관(54)의 상단과 배관(76, 77)이 각각 직접 접속된다.
저장부(51)의 내부에는 물(55)이 저장되어 있다. 저장되어 있는 물(55)의 양은, 급수용 배관(53) 및 순화용 배관(54)의 하단이 충분히 잠기는 정도이다. 또한 물 대신에, 물에 구연산 등의 산성 물질 또는 알칼리 물질이 포함된 수용액을 이용해도 된다.
도 11은 수소 발생 용기(60)를 도시한 모식적 횡단면도이다. 수소 발생 용기(60)는 외측 용기인 수소 발생부(61), 내측 용기인 마그네슘기 수소화물 수용부(62), 덮개부(63), 흡수제(64), 압력계(65) 및 안전 밸브(66)를 구비한다.
수소 발생부(61)는 내부가 중공인 원기둥 형상을 이룬 용기이다. 수소 발생부(61)는 알루미늄 혹은 스테인레스 등의 금속제 또는 수지제이며, 내압성을 가진다. 수소 발생부(61)의 상부 저면에는, 중심에 감입 홀(61a)이 형성되어 있다. 또한, 수소 발생부(61)의 상부 저면에서의 감입 홀(61a)의 주변에는, 내부로 통하는 배기 홀(61b)이 형성되어 있다. 배기 홀(61b)은 주연부가 소켓으로 되어 있으며, 배관(77)의 타단과 간극 없이 감합된다.
마그네슘기 수소화물 수용부(62)는 감입 홀(61a)보다 작은 직경이며, 수소 발생부(61)보다 높이가 낮고, 상측이 개구된 바닥이 있는 원통 형상을 이루는 용기이다. 마그네슘기 수소화물 수용부(62)는 예를 들면 플라스틱 등의 수지제이다. 마그네슘기 수소화물 수용부(62)는 감입 홀(61a)로부터 감입되고, 수소 발생부(61)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)에서의, 저면 부근을 제외한 측부에는, 복수의 측부 홀(62a, 62a …)이 형성되어 있다.
또한, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)에서의 저면 부근에는 마그네슘기 수소화물(67)이 수용되어 있다. 마그네슘기 수소화물(67)은, 판 형상의 태블릿을 분할한 대략 직육면체 형상 또는 분말 형상이다.
또한, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)의 형상은, 다각형 통 형상 또는 타원 통 형상 등, 바닥이 있는 통 형상이면 특별히 한정은 없다. 도 12는 마그네슘기 수소화물 수용부(62) 및 덮개부(63)를 도시한 모식적 측단면도이다. 마그네슘기 수소화물 수용부(62)에서의 저면 부근을 제외한 측부는 망 형상이어도 된다.
덮개부(63)는, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)의 개구부 및 감입 홀(61a)보다 큰 외경의 원판 형상을 이루고 있다. 덮개부(63)는 마그네슘기 수소화물 수용부(62)의 개구부에 접합되어 있으며, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)를 덮는다. 덮개부(63)는 예를 들면 알루미늄 혹은 스테인레스 등의 금속제 또는 수지제이다.
또한 덮개부(63)는, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)의 내부에 마그네슘기 수소화물을 수용하기 위하여, 개폐 가능하다. 예를 들면, 마그네슘기 수소화물 수용부(62) 및 덮개부(63)의 접합 부분에 모두 나사 홈이 형성되어 있으며, 마그네슘기 수소화물 수용부(62) 및 덮개부(63)를 분리 가능하게 하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 마그네슘기 수소화물 수용부(62) 및 덮개부(63)의 접합 부분의 일부에 힌지가 설치되어 있으며, 덮개부(63)가 힌지를 축으로 회전 이동 가능하도록 구성되어 있어도 된다.
덮개부(63)의 중심에는 주수 홀(63a)이 형성되어 있다. 주수 홀(63a)은 주연부가 소켓으로 되어 있으며, 배관(76)의 타단과 간극 없이 감합된다.
덮개부(63)는, 하면의 주연 부분이 수소 발생부(61)의 감입 홀(61a) 근방의 상면에 접촉하도록, 수소 발생부(61) 상에 재치(載置)되어 있다. 따라서, 감입 홀(62a)에 감입되어 있는 마그네슘기 수소화물 수용부(62)는, 수소 발생부(61)의 내부에서 현수된 상태로 배치되어 있다. 여기서, 수소 발생부(61)와 덮개부(63)는 나사 고정 등을 함으로써, 간극 없이 밀착되어 있다.
흡수재(64)는 수소 발생부(61)의 내부 저면에 설치되어 있다. 흡수재(64)의 예는 폴리 아크릴산 나트륨 등의 고분자 폴리머이지만, 물을 흡수하는 물질이면 특별히 한정은 없다. 예를 들면, 물이 홀(63a)로부터 공급될 때, 일부의 물이 마그네슘기 수소화물 수용부(62)로부터 누설되는 경우가 있다. 또한, 마그네슘기 수소화물 수용부(62)에서, 물과 마그네슘기 수소화물과의 가수 분해 반응이 행해질 시, 물이 마그네슘기 수소화물 수용부(62)로부터 분출되는 경우가 있다. 흡수제(64)는, 이러한 원인에 의해 수소 발생부(61)의 내부 저면에 고인 물을 흡수한다.
압력계(65)는 반도체 피에조 저항식 또는 정전 용량식 등을 이용하고 있다. 압력계(65)는 수소 발생부(61)의 내벽에 설치되어 있으며, 수소 발생부(61) 내부의 압력을 측정한다. 또한, 압력계(65)는 제어부(74)와 전기적으로 접속되어 있으며, 측정한 값을 예를 들면 일정한 주기로 제어부(74)에 송신한다.
안전 밸브(66)는 스프링식의 밸브이다. 안전 밸브(66)는 수소 발생부(61)의 상부 저면에 설치되어 있으며, 예를 들면 밀폐된 수소 발생부(61) 내의 압력이, 3[bar] 정도에 도달한 경우에 밸브가 개방되어, 외부에 배기하도록 구성되어 있다.
펌프(71)는 개방도를 조절할 수 있는 전동식의 펌프이다. 펌프(71)는 배관(76)의 도중에 설치되어 있으며, 개방도를 조절함으로써, 배관(76)을 통류하는 물의 유량을 조절한다.
조절 밸브(72)는 개방도를 조절할 수 있는 전자 밸브이다. 조절 밸브(72)는 배관(77)의 도중에 설치되어 있으며, 개방도를 조절함으로써, 배관(77)을 통류하는 수소의 유량을 조절한다.
조절 밸브(73)는 개방도를 조절할 수 있는 전자 밸브이다. 조절 밸브(73)는 배관(78)의 도중에 설치되어 있으며, 개방도를 조절함으로써, 배관(78)을 통류하는 수소의 유량을 조절한다. 또한, 조절 밸브(72, 73)는 개폐만의 제어가 가능한 밸브여도 된다.
제어부(74)는 CPU 및 메모리를 구비하고, 압력계(65) 외에, 펌프(71) 및 조절 밸브(72, 73)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(74)는 압력계(65)가 측정하는 압력치에 따라 펌프(71)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(74)는, 압력계(65)로부터 수신한 압력치가 상승한 경우에는 반응·순화용 수조(50)로부터 빨아 올려 수소 발생 용기(60)에 공급하는 물의 유량을 적게 하도록 지시하는 신호를 송신하고, 압력치가 하강한 경우에는, 물의 유량을 많게 하도록 지시하는 신호를 펌프(71)에 송신한다. 또한, 제어부(74)는, 압력계(65)로부터 미리 설정된 값 이상의 압력치를 수신한 경우에는, 반응·순화용 수조(50)로부터의 물의 빨아 올림을 정지하는 신호를 펌프(71)에 송신한다.
또한 제어부(74)는, 압력계(65)가 측정하는 압력치에 따라 조절 밸브(72)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(74)는, 압력계(65)로부터 수신한 압력치가 상승한 경우에는, 수소의 유량을 적게 하도록 지시하는 신호를 조절 밸브(72)에 송신하고, 압력치가 하강한 경우에는, 수소의 유량을 많게 하도록 지시하는 신호를 조절 밸브(72)에 송신한다. 또한, 제어부(74)는 조절 밸브(72)와 마찬가지로, 조절 밸브(73)의 제어를 행한다. 또한, 제어부(74)는 입력 수단을 더 구비하고, 사용자가 입력한 정보에 기초하여, 펌프(71) 및 조절 밸브(72, 73)를 제어하도록 해도 된다.
발전 장치(75)는 연료 전지를 구비하고 있으며, 배관(78)과 접속되어 있다. 발전 장치(75)는 송기된 수소에 의해 전기 화학 반응을 행하여, 발전한다.
본 실시예에서의 수소 발생 장치의 동작에 대하여 설명한다. 제어부(74)는 펌프(71)를 작동시킴으로써, 반응·순화용 수조(50)에 저장되어 있는 물을 주수용 배관(53) 및 배관(76)을 통하여 빨아 올려, 홀(63a)로부터 마그네슘기 수소화물 수용부(62)로 주수한다. 마그네슘기 수소화물 수용부(62)에서는, 홀(63a)로부터 공급된 물과 수용되어 있는 마그네슘기 수소화물(67)이, 화학식 (1)의 가수 분해 반응을 행한다.
가수 분해 반응에 의해 발생된 수소는, 측부 홀(62a, 62a …)로부터 마그네슘기 수소화물 수용부(62) 밖으로 송기되고, 또한 배기 홀(61b)로부터 배기된다. 배기 홀(61b)로부터 배기된 수소는, 조절 밸브(72)에 의해 유량이 제어되어, 순화용 배관(54)으로 송기된다.
도 13은 순화용 배관(54)을 통하여 송기된 수소의 흐름을 도시한 설명도이다. 수소의 흐름을 화살표로 나타낸다. 수소 발생 용기(60)의 배기 홀(61b)로부터 배기된 수소는, 배관(77) 및 순화용 배관(54)을 통하여, 저장부(51)에 저장된 물(55) 내로 송기된다. 수소는 물(55)을 통과함으로써, 무기물, 유기물 또는 미립자 등의 불순물이 제거되어 순화된다. 물(55)을 통하여 순화된 수소는, 홀(52c)로부터 송기된다.
홀(52c)로부터 송기된 수소는 조절 밸브(73)에 의해 유량이 제어되고, 배관(78)을 통하여 발전 장치(75)에 송기된다. 발전 장치(75)는 송기된 수소를 이용하여 발전을 행한다.
본 실시예에 따르면, 반응·순화용 수조(50)에 저장된 물(55)을, 가수 분해 반응에 이용하고 또한 발생된 수소를 순화하기 위해서도 이용한다. 이에 의해, 반응·순화용 수조(50)에 저장된 물(55)을 유효하게 이용하여, 순화된 수소를 생성할 수 있다.
제 5 실시예
제 5 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는, 수소 발생 용기와 반응·순화용 수조가 일체로 되어 있는 형태에 관한 것이다.
도 14는 수소 발생 장치를 도시한 모식적 측면도이다. 본 실시예에서의 수소 발생 장치는 제 4 실시예의 구성에 추가하여, 접합부(80), 지지부(81) 및 파지부(82)를 구비한다. 또한, 수소 발생 용기(60)와는 구성이 상이한 수소 발생 용기(90)를 구비한다.
접합부(80)는 평판 형상이며, 반응·순화용 수조(50) 및 수소 발생 용기(90)와 마찬가지로, 알루미늄 혹은 스테인레스 등의 금속제 또는 수지제이다. 접합부(80)의 측부는, 반응·순화용 수조(50)의 저장부(51)에서의 상단의 측부와 접합되어 있다. 또한 접합부(80)는, 저장부(51)와의 접합 개소와 반대측의 측부가, 수소 발생부(91)에서의 상단의 측부와 접합되어 있다. 또한 본 실시예에서는, 반응·순화용 수조(50)와 수소 발생 용기(90)가 동일한 높이이며, 접합부(80)는 수평 방향을 따르고 있다.
지지부(81)는 파지부(82)를 지지하는 부재이다. 지지부(81)는, 저장부(51)에서의 외측면의 상부 주연부로서, 접합부(80)와의 접합 개소와는 반대측에 설치되어 있다. 지지부(81)에는 수평 방향으로 홀(81a)이 형성되어 있다.
파지부(82)는 사용자가 반응·순화용 수조(50) 및 수소 발생 용기(90)를 운반할 시에, 사용자에게 파지되는 부재이다. 파지부(82)는 환 형상부(82a)와, 환 형상이며 환 형상부(82a)가 관통하고 있는 알손잡이(82b)를 구비한다. 또한, 환 형상부(82a)는 홀(81a)을 관통하고 있으며, 이 홀(81a)을 축으로 회전 이동 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 지지부(81) 및 파지부(82)는, 수소 발생부(91)에서의 외측면의 상부 주연부로서, 접합부(80)의 접합 개소와 반대측의 위치에도 설치되어 있다.
수소 발생 용기(90)에 대하여 설명한다. 도 15는 수소 발생 용기(90)를 도시한 모식적 단면도이다. 수소 발생 용기(90)는 수소 발생부(91), 마그네슘기 수소화물 수용부(92), 덮개부(93), 흡수제(94), 압력계(95), 환 형상부(96) 및 안전 밸브(97)를 구비한다. 또한, 마그네슘기 수소화물 수용부(92), 흡수제(94), 압력계(95) 및 안전 밸브(97)는, 마그네슘기 수소화물 수용부(62), 흡수제(64), 압력계(65) 및 안전 밸브(66)와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
수소 발생부(91)는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이며, 상부 주연부의 일부가 접합부(80)와 접합되어 있다.
환 형상부(96)는 수소 발생부(91)의 내벽에서의 둘레면을 따라 간극 없이 접합된 원판 형상을 이루고 있으며, 수소 발생부(91)의 내부에서의 높이 방향 중앙보다 상측에, 수평이 되도록 배치되어 있다. 환 형상부(96)는 중심에 감입 홀(96a)이 형성되어 있으며, 감입 홀(96a)의 주연부에 배기 홀(96b)이 형성되어 있다. 감입 홀(96a)에는 마그네슘기 수소화물 수용부(92)가 감입된다. 배기 홀(96b)은 상단이 소켓으로 되어 있으며, 배관(77)과 간극 없이 접합된다.
덮개부(93)는, 마그네슘기 수소화물 수용부(92) 및 감입 홀(96a)보다 직경이 큰 원판 형상을 이루고 있다. 덮개부(93)는 제 4 실시예와 마찬가지로 마그네슘기 수소화물 수용부(92)와 접합되어 있다. 덮개부(93)는, 하면의 주연 부분과 환 형상부(96)에 서의 감입 홀(96a) 근방의 상면이 접촉하도록, 환 형상부(96)에 재치되어 있다. 또한, 환 형상부(96)와 덮개부(93)는 나사 고정 등이 행해짐으로써, 간극 없이 밀착되어 있다. 이에 의해, 감입 홀(96a)에 감입되어 있는 마그네슘기 수소화물 수용부(92)가, 환 형상부(96)에 의해 수소 발생부(91)의 내부에서 현수된 상태가 되어 배치되어 있다.
덮개부(93)는, 중심에 수소 발생 용기(90)의 높이 방향 외측으로 연장되는 관부(93a)가 설치되어 있다. 관부(93a)는 상단의 높이가 수소 발생부(91)의 상단과 동일하거나 또는 약간 낮은 정도의 길이이며, 배관(76)과 접합된다. 또한 관부(93a)에 형성되어 있는 홀은, 덮개부(93)도 관통하고 있다.
예를 들면 재해 시에는, 장소를 불문하고 긴급하게 발전할 필요가 있는 경우가 있으며, 이러한 경우에는 수소 발생 장치를 운반하는 경우가 있다. 본 실시예에 따르면, 반응·순화용 수조(50) 및 수소 발생 용기(90)가 일체로 되어 있음으로써, 운반이 용이해지므로, 장소를 불문하고 발전을 행하는 것이 용이해진다.
제 6 실시예
제 6 실시예에 대하여 설명한다. 제 5 실시예는 수소 발생 용기를 파지하기 위한 형태에 관한 것이다.
도 16은 수소 발생 용기(60)를 도시한 모식적 측면도이다. 본 실시예에서의 수소 발생 용기(60)는, 제 4 실시예의 구성에 추가하여 지지부(68) 및 파지부(69)를 구비한다.
지지부(68)는 파지부(69)를 지지하는 부재이다. 2 개의 지지부(68, 68)는, 수소 발생부(61)의 외면에서의 상단 주연부에서의 서로 반대측의 위치에 설치되어 있다. 지지부(68, 68)에는 각각 홀(68a, 68a)이 형성되어 있다.
파지부(69)는, 사용자가 수소 발생 용기(60)를 운반할 시에, 사용자에게 파지되는 부재이다. 파지부(69)는, 전체가 수소 발생부(61)의 외경보다 큰 직경의 원호 형상을 이루고 있다. 또한, 파지부(69)는 양단이 환 형상으로 되어 있으며, 이러한 양단의 환이 각각 홀(68a, 68a)을 관통하고 있다. 이에 의해, 파지부(69)는 홀(68a, 68a)을 축으로 회전 이동이 가능하다. 지지부(68, 68) 및 파지부(69)는 각각 스테인레스 또는 알루미늄 등의 금속제 또는 수지제이며, 가요성을 가지지 않는다. 또한, 제 5 실시예와 마찬가지로 파지부(69)에는 도중에 알손잡이를 설치해도 된다.
본 실시예에 따르면, 사용자가 파지부(69)를 사용자가 파지함으로써, 수소 발생 용기(60)의 운반이 용이해진다. 이에 의해, 예를 들면 마그네슘기 수소화물 수용부(62)에 수용하는 마그네슘기 수소화물(67)의 보충, 또는 수소 발생부(61) 내에 고인 물의 제거 등의 작업을 용이하게 행할 수 있다.
개시된 실시예는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아닌, 청구의 범위에 의해 나타나며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 또한, 각 실시예에 기재되어 있는 기술적 특징은 서로 조합 가능하며, 조합함으로써 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.
1 : 수소 발생 용기
2 : 수소 보존 용기
3 : 반응용 수조
4a, 4b : 배관
5 : 펌프
6a ~ 6c : 배관
7 : 개폐 밸브
8 : 발전 장치
9 : 제어부
11 : 마그네슘기 수소화물 수용부
11a : 돌기
12 : 수소 발생부
12a : 돌기
12b : 배기관
12c : 개폐 밸브
13 : 플랜지
13b : 나사 홀
14 : 덮개부
14a : 수소 배기관
14b : 삽입 통과 홀
15 : 주수관(주액관)
16 : 저수 용기
16b : 주수관
16c : 배수관
21 : 용기부
22 : 덮개체
23 : 수소관
24 : 가동부
25 : 공급관
26 : 개폐 밸브
33 : 냉각용 수조
34a ~ 34c : 배관
35 : 펌프
36 : 송풍부
41 : 제습부
42 : 탈취부
43a ~ 43c : 배관
50 : 반응·순화용 수조
51 : 저장부
52 : 덮개부
52a, 52b, 52c : 홀
53 : 주수용 배관
54 : 순화용 배관
55 : 물
60, 90 : 수소 발생 용기
61, 91 : 수소 발생부
61a : 감입 홀
61b : 배기 홀
62, 92 : 마그네슘기 수소화물 수용부
62a, 92a : 측부 홀
63, 93 : 덮개부
63a : 주수 홀
64, 94 : 흡수제
65, 95 : 압력계
66, 97 : 안전 밸브
67 : 마그네슘기 수소화물
68, 81 : 지지부
69, 82 : 파지부
71 : 펌프
72, 73 : 조절 밸브
74 : 제어부
75 : 발전 장치
76, 77, 78 : 배관
80 : 접합부
93a : 관부
96 : 환 형상부
96a : 감입 홀
96b : 배기 홀

Claims (8)

  1. 마그네슘기 수소화물을 수용하고, 물 또는 산성 물질 혹은 알칼리성 물질이 포함된 수용액을 주액함으로써, 수소를 발생시키는 수소 발생 장치에 있어서,
    마그네슘기 수소화물을 수용하는 상측이 개구된 내측 용기 및 상기 내측 용기를 덮는 외측 용기를 가지고, 상기 외측 용기에는, 발생된 수소를 외부로 배출하는 배기 홀 및 상기 내측 용기의 상측에 배치되고, 물 또는 상기 수용액을 상기 내측 용기에 주액하는 주액 홀이 형성되어 있는 수소 발생 용기와,
    물 또는 상기 수용액을 저장하는 수조와,
    상기 수조 및 상기 주액 홀과 접속된 배관과,
    상기 수조로부터 물 또는 상기 수용액을 흡입하고, 상기 배관을 통하여 상기 주액 홀에 주액하도록 작동하는 펌프와,
    상기 외측 용기의 내부의 압력을 측정하는 압력계와,
    상기 압력계의 압력치에 기초하여, 상기 펌프가 상기 배관에 통류시키는 물의 양을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수소 발생 용기의 온도를 조절하는 온도 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 조절부는, 물을 통류시키는 통류로를 가지고, 상기 외측 용기를 덮는 저수 용기와, 상기 수소 발생 용기의 온도를 측정하는 온도계를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 온도계에 의해 측정된 온도에 기초하여, 상기 저수 용기에 모아지는 물의 양을 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 조절부는, 상기 수소 발생 용기에 송풍하는 송풍부와, 상기 수소 발생 용기의 온도를 측정하는 온도계를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 온도계에 의해 측정된 온도에 기초하여, 상기 송풍부의 풍량을 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 홀로부터 배출된 수소를 보존하는 수소 보존 용기를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수소 보존 용기는, 팽창 및 수축하는 수소 보존부와,
    상기 수소 보존부를 내부에 설치하는 밀폐 용기와,
    상기 밀폐 용기의 외부에 설치되어 있으며, 상기 수소 보존부에 접속되어 있는 개폐 밸브와,
    상기 수소 보존부와 밀폐 용기의 공간에 불활성 가스가 공급되도록, 상기 밀폐 용기에 설치되어 있는 공급관과,
    상기 공급관의 개폐를 행하는 개폐 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 홀과 접속하는 제 2 배관을 구비하고,
    상기 수조는 상자 형상을 이루고, 상부 저면에 접합되어 있으며, 일단이 상기 제 2 배관과 접속되고 타단이 내부 저면 근방에 배치된 수소용 배관을 가지는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 용기는, 바닥이 있는 통 형상으로서, 측부에 망부 또는 복수의 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.

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