WO2023136358A1

WO2023136358A1 - 消炎装置、水素製造装置、水素製造方法及び光化学反応用反応器

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Publication number: WO2023136358A1
Application number: PCT/JP2023/001165
Authority: WO
Inventors: 秀善堀江; 学奥山; 薫堀内; 元彦角野; 伸子仮屋; 健志金田; 尚之坂本; 純也味野
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Japan Technological Research Association of Artificial Photosynthetic Chemical Process
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Japan Technological Research Association of Artificial Photosynthetic Chemical Process
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2023-01-17
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2024-07-17
Also published as: JPWO2023136358A1; US20250281781A1

Abstract

本発明の一要旨は、火炎伝播抑制効果及び衝撃波伝播抑制効果に優れた消炎装置と、この消炎装置を備えた水素製造装置とを提供する。消炎装置（１）は、結合配管部（２０）から見て第１配管（１０）側及び／又は第２配管（２２）側に多孔質部を有する火炎伝播抑制部（３）を備え、上昇した内圧を低減させる圧力低減部（２）を、第１配管（１０）及び第２配管（２２）のいずれかに直交しない第３配管（２３）の端部に備える。

Description

消炎装置、水素製造装置、水素製造方法及び光化学反応用反応器

　本発明の第一の要旨及び第二の要旨は、消炎装置と、この消炎装置を用いた水素製造装置とに関する。本発明の第三の要旨は、光触媒を有する光化学反応用反応器と、この光化学反応用反応器を用いた水素と酸素の製造装置及び方法に関する。本発明の第四の要旨は、水を光触媒で分解して水素及び酸素を製造する装置及び方法に関する。なお、「水素製造装置」は、本発明の第三の要旨では「水素及び酸素の製造装置」を意味し、本発明の第四の要旨では「水素・酸素製造装置」を意味する。また、「水素製造方法」は、本発明の第三の要旨では「水素及び酸素の製造方法」を意味し、本発明の第四の要旨では「水素・酸素製造方法」を意味する。さらに、本発明の第一から第四のいずれの要旨においても、「手段」は「装置」又は「方法」等の用語に適宜に置き換え可能である。

　〔本発明の第一の要旨及び第二の要旨の背景技術〕
　可燃性ガスを発生、流通、貯蔵するような機器、配管、貯蔵タンクなどにおいては、何らかの理由で当該ガスに着火すると、爆燃、爆轟が発生する場合がある。この結果、当該機器、配管、貯蔵タンク中での衝撃波発生、火炎伝播を生じ、これがさらに機器破損、場合によっては人命にかかわる大事故を引き起こす可能性がある。

　このような事故を防ぐため、機器、配管、貯蔵タンクを含む流路を伝播する火炎及び衝撃波を阻止するためのフレームアレスターが用いられている。フレームアレスターは機能上、平時は可燃性ガスを少ない圧損で流通させることが望まれ、一方で、爆燃、爆轟の発生時には優れた消炎性能、爆燃・爆轟による衝撃波を阻止する性能、耐衝撃性等を持つことが要求される。

　近年、水素ガスがエネルギー源として注目されているが、特に、生産時にも二酸化炭素を発生しないグリーン水素を得るために、太陽光のエネルギーを使用して水を分解し、水素を得る方法が、多数提案されている。しかし、水素と酸素は水から同時に発生する構成がコスト面から採用される可能性が高く、このような場合は後段に分離膜を配置して水素リッチな混合ガスと、酸素リッチな混合ガスに分ける。しかしながら、光触媒を用いた水の全分解で発生する水素酸素の混合ガスは、最も爆発威力が高くなる「水素：酸素＝２：１」の化学量論組成となり、着火するためのエネルギー（最小着火エネルギー）も約０．０２ｍＪ程度と炭化水素の約１／１０と極めて低い値である。このため、極めて着火しやすく、爆発した場合は爆速が音速を越える爆轟状態に容易に転移する。

　例えば光触媒を内在する水の全分解用反応炉とここで発生する水素酸素ガスをそれぞれ分離するためのガス分離膜の間の移送配管内は、上述した水素酸素量論ガス組成になるため、潜在的には危険な状態と言える。特に発生ガスの輸送のために加圧にしている場合は爆轟の威力も通常とは全く異なるものとなる。水素酸素混合ガスが化学量論組成の水素爆鳴気である場合、その爆轟伝播速度は、常圧で３０００ｍ／ｓ前後とされている。しかし、本発明者らの実験では６０００ｍ／ｓを超える場合もあり、一旦爆轟に転移すると、その衝撃波の影響を抑制し、また、火炎伝播を抑制するのは容易ではない。

　一方、炎の伝播を抑止する装置としては、従来からフレームアレスターなどが知られ、フレームアレスターエレメントの構造よりメッシュ（金網）型、クリンプリボン（波板）型、多孔板型等があり、構成材には金属、セラミックなどが使用される。

　また、乾式安全器又は逆火防止器と言われる安全装置においては、各種機構によってガスの逆流防止用の弁が閉じられるようにしている複合的な機能を内在するものも知られている。

　特許文献１には、無機繊維布帛製のフレームアレスターが記載されている。

　特許文献２には、水素供給ラインに消炎直径よりも小さな穴を集合させた消炎素子を配置した水素燃焼装置が記載されている。なお、特許文献２には、消炎素子を設けた配管の一半側(ガス点火側)に水素：酸素＝２：１の混合ガスを充填し、これを点火して他半（ガス供給元）側への火炎逸走を確認する試験が記載されている。

　特許文献３、４には、水素供給ラインの途中に水封式逆火防止装置が設けられ、この水封部分の圧力が上昇したときに水の圧力を逃すための破裂板を設けてもいいことが記載されている。

　本発明の第二の要旨の背景技術については、加えて、特許文献５には、構造物の通気口に破裂板を設け、通気口の放出側に飛散物質を捕集するためのバッグを設け、それが膨張展開することで構造物の内部圧力を抑制しつつ爆発による飛散物質を捕集することができることが記載されている。

　〔本発明の第三の要旨の背景技術〕
　再生可能エネルギーとして太陽エネルギーを利用した高性能な光エネルギー変換システムの開発は、地球温暖化の抑制、及び枯渇しつつある化石資源依存からの脱却を目指す観点から、近年になって急激にその重要性が増している。中でも、太陽エネルギーを用いて水を分解し水素を製造する技術は、現行の石油精製、アンモニア、メタノールの原料供給技術としてのみならず、燃料電池のエネルギーキャリアとして活用できる技術となり、その技術開発に対する社会的要請が益々高まっている。

　光触媒による水分解反応は、古くから広く研究されている。

　光触媒粒子上での酸性水溶液中における水の分解反応は、次のように推定されている。

　　Ｈ_２Ｏ＋２ｈ^＋→１／２Ｏ_２＋２Ｈ^＋　　　（１）
　　２Ｈ^＋＋２ｅ^－→Ｈ_２　　　　　　　　　　（２）

　このような光触媒を用いた反応装置及びそれを用いて水を分解する水素及び酸素の製造方法が種々提案されている。光触媒と水を反応させる反応容器としては種々のものが知られているが、太陽光を受けやすいため平板のものが多い。その中で円筒形の容器を使う例が特許文献６に記載されている。円筒型の容器は圧力が陽圧となる条件で強度、気密性の点で優れており、反応器下流の閉塞等にも対応できる。

　特許文献６の反応装置は、円筒形の容器を使用し、光透過性材料よりなる基板と天板を備えている。基板の上面に溝が設けられ、溝の内面に光触媒層が形成されている。基板に天板を重ねることにより、溝内が流路孔となった反応装置が構成される。流路孔の内周面、すなわち溝底面、溝側面及び溝天面に沿って水膜状に水を流してパイプフローを形成し、中央ガス流として窒素を流通させる。反応装置外側から光を照射することにより水素と酸素が生成し、窒素ガスと共に装置外に取り出される。

　〔本発明の第四の要旨の背景技術〕
　光触媒を用いて水を分解し、水素と酸素とを含むガス（以下、原ガスということがある。）を生成させ、この原ガスから水素及び酸素を分離膜で分離する水素・酸素製造プロセスにおいては、分離膜に凝縮水が付着すると、水素及び酸素の分離性能が低下する。

　特許文献７には、原ガスから気液分離膜を用いて水を分離した後、水素及び酸素を膜分離する方法が記載されている。

　しかし、この方法では、気液分離膜により凝縮水は原ガス中から除去されるが、水蒸気は除去されない。そのため、水蒸気が水素又は酸素の分離膜で凝縮し、分離膜の分離性能が低下する。

　特許文献８には、水素、酸素及び水蒸気を含むガスから分子篩膜を用いて水蒸気を分離した後、水素を膜分離する方法及び装置が記載されている。しかし、特許文献８の方法及び装置では、分子篩膜に凝縮水が付着し、水及び水蒸気の除去が不十分になるおそれがある。

　また、本発明者らは、このように流通するガスの湿度を低下させると、静電気による着火が問題となるという新しい課題にも気づいた。この場合、流通している気体は水素と酸素を含む混合ガスという、極めて燃焼速度が速く、爆轟と呼ばれる状態になりやすい気体であるから、確実な消炎が行え、被害を局限できる構造も検討されるべきである。特許文献９には、いくつかの消炎の構造が示されているが、これでは水素と酸素を含む混合ガスに対して十分ではないと考えられる。

日本国特開２０１４－２５８号公報日本国特開２０１７－２１９２２１号公報日本国特開２０１８－１９４２１２号公報日本国特開２０２０－２６９２１号公報日本国特開２０１４－１３００２８号公報日本国特開２００９－２３３６０６号公報国際公開２０１３／０２１５０８号公報日本国特開２０１８－２０２４１３号公報日本国特開２０１４－２５８号公報

　〔本発明の第一の要旨が解決すべき課題〕
　単純なフレームアレスターでは、爆燃、爆轟の発生時に対する優れた消炎性能、又は爆燃・爆轟による衝撃波を阻止する性能、耐衝撃性は不足していた。特に水素酸素の混合ガスのような燃焼速度が極めて速い場合には不十分であった。また、弁などの機構を持つ乾式安全器、逆火防止器等では、基本的に火炎伝播を阻止する方向が一方に限られており、また弁が作動するまでの時間がかかる。そのため、爆速の速い爆轟等を適切に抑制できないこと、乾燥ガスのみを前提としていることなどから、それに頼ることも実用的ではない。

　本発明は、火炎伝播抑制効果及び衝撃波伝播抑制効果に優れた消炎装置と、この消炎装置を備えた水素製造装置とを提供することを課題とする。

　〔本発明の第二の要旨が解決すべき課題〕
　特に太陽光をエネルギー源とする水素製造装置においては、何らかの異常、具体的には着火が発生した場合でも、太陽光自体を止めることは難しい。このため、水素の発生を完全に止めることは難しい。従って消炎装置又は圧力解放装置が動作して、火炎伝播が収まっても水素は発生し続けることになる。従って安全弁又は破裂板ユニット等がいったん解放されると、そのあとは着火危険性のある水素ガスなどが、周囲に放出されることになる。

　また水素爆発又は水素酸素混合ガスの爆轟は、小規模なものであっても、音圧が大きく、また、周囲の他機器に衝撃波に付随する損傷を与える可能性がある。

　特許文献５に記載された捕集バッグは、水素爆発を想定し、発電所建物等の破壊を防ぐというもので、装置そのものではなく建物等に設置されるものである。また主として放射性粉塵の飛散防止をしつつ、建物全体の爆発圧力を低減しようとすると、ガスは捕集バックを透過しないと、建物の崩壊を防ぐ安全装置としては事実上機能しないものであった。

　本発明は、消炎装置動作時に系外への衝撃波の伝播による他の機器への損傷を抑制し、外部への過大な音圧伝播も同時に防ぎ、消炎装置から系外への原ガス等の流出を継続的に防ぐ機構を備えた消炎装置と、この消炎装置を備えた水素製造装置とを提供することを課題とする。

　〔本発明の第三の要旨が解決すべき課題〕
　特許文献６の反応装置では、パイプフローが形成されるように中央ガス流のガス速度及び液体の供給速度を制御することが必要であり、そもそも得られた水素、酸素が希釈されてしまうため、水素及び酸素の回収が困難である。またパイプフローにしなくても、マイクロリアクタは微小な反応器を多数連結する構造となるため装置が複雑になり、太陽光水分解水素製造のような大面積への展開が困難である。

　また、実用的な大きさの水と光触媒を含む反応装置では、小スケールでの光触媒能力が得られない傾向も認められる。

　そして他の課題として、大スケールの光触媒と水を含む反応装置では、安全対策が必要である。なぜなら生成ガスは爆鳴気でありわずかなエネルギーで着火し爆発し爆轟（超音速で燃焼が伝播していく現象、超音速であり衝撃波を伴い制御が困難である）に転移するおそれがあるからである。通常の化学プロセスでは希釈して爆発範囲を回避するが、そうしてしまうと水素の回収が困難になるため、希釈せずに生成ガスを安全に回収し水素を分離する必要がある。

　従来技術では、可燃性ガスのガス移送管に逆火防止装置（フレーム・アレスタ）を設置し万が一の着火時に消炎する機構が知られている。しかし爆鳴気のような、極めて爆発時の威力の高い混合ガスの機器破損防止機構としては十分ではなかった。

　そして、かかる爆鳴気の機器破損防止策を講じても、爆鳴気自体の量が多くなれば、爆発力自体も大きくなり、破壊の規模は必然的に大きくなってしまう。従ってシステム中に存在する爆鳴気の量を減らすと同時に、何らかの問題を生じた際には、比較的短時間で新たなる爆鳴気の発生を防ぐことが必要となる。例えば反応管の直径を小さくすれば、光反応により分解する反応物、例えば水の量を減らすことができる。しかしながら、実際の人工光合成プラントは、少なくとも数百メーター四方のサイズとなり、管径を細くすることによる反応管数の増大は、メンテナンスの困難さに直結し、別の意味で危険である。

　また、一方、光触媒は光触媒と助触媒の組み合わせで用いられることが多い。ここで助触媒は光触媒に接触して存在することが多く、通常かなり小さいサイズとなる。このため比表面積も大きく、どうしても水に溶解し、少しずつ失われていき、その結果、光触媒の水を分解する能力は低下していきやすい。これを防ぐためにも光触媒と接触した水が存在できる領域を減らす方がよいが、上述の通り、反応管数を増やすようなことは、人工光合成プラントにとっては好ましいことではない。

　そこで発明者らが鋭意検討した結果、２重管構造を用い外筒と内筒の間に反応させる物質、光触媒による水素製造であれば水を存在させることにより、初期の光触媒の触媒効率が向上すること、そして光触媒の長寿命化が可能であること、そして爆鳴気の貯留量が少なく安全で軽量とできることを見出した。また、特定の安全装置と組み合わせることにより、万一爆発が発生しても、爆轟に至らないか、爆轟となる範囲を局限し、危機の範囲を狭い範囲に抑えることができる安全装置を備えた光化学反応システムを提供できることを見出し、本発明に到達した。

　本発明は、反応速度が大きくまた光触媒の寿命が長いとともに、運転制御も容易である光化学反応用反応器と、この光化学反応用反応器を用いた水素及び酸素の製造方法及び装置を接続することを課題とする。

　〔本発明の第四の要旨が解決すべき課題〕
　本発明は、光触媒を用いて水を分解することにより生成させた水素及び酸素を含む原ガスから液状の水及び水蒸気の双方を十分に除去することができる水素・酸素製造装置、水素・酸素製造方法及び水素・酸素製造装置の運転方法を提供することを課題とし、さらに好ましくは、湿度が下がり、着火しやすくなった原ガスに着火が起こった場合、これを速やかに消炎できる装置と組み合わせた態様を提供する。

　〔本発明の第一の要旨における課題の解決手段〕
　本発明者らは検討の結果、酸素水素混合ガスが着火して発生する爆轟時であっても火炎の伝播を抑制可能な構造を見出し、本発明に到達した。

　本発明は、次を要旨とする。

　［１］　一端側から原ガスが供給される第１配管と、
　それと角度をもって配置される第２配管との間に設置される消炎装置であって、
　前記消炎装置が以下の第１から第３の部位を有することを特徴とする消炎装置。
　第１．第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　第２．前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられ、筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部と多孔質部とを有する火炎伝播抑制部、
　第３．第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管の端部に配置される圧力低減部。

　［２］　前記筐体内流路の狭窄部の径が０．３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である部分を含む［１］記載の消炎装置。

　［３］　結合配管部の配管断面が略円形の断面を有する［１］又は［２］に記載の消炎装置。

　［４］　前記結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす［１］ないし［３］のいずれかに記載の消炎装置。
　２≦Ｐ(tube)≦３０

　［５］　前記圧力低減部が可逆的圧力開放装置を有し、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす［１］ないし［４］のいずれかに記載の消炎装置。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８

　［６］　圧力低減部が破裂板を内在し、当該破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす［１］ないし［４］のいずれかに記載の消炎装置。
　０．２５≦Ｐ(burst)≦１２

　［７］　前記破裂板が第３配管に対して平面形状もしくは凸形状となるように配置される［６］記載の消炎装置。

　［８］　前記圧力低減部を囲う緩衝部を有する［１］ないし［７］のいずれかに記載の消炎装置。

　［９］　前記筐体が金属部を有する［１］ないし［８］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１０］　前記多孔質部を構成する多孔質体の外形が略円柱状であり、その直径方向の中央には上下に貫通する略円柱状の内部空間を有する［１］ないし［９］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１１］　前記多孔質部を構成する多孔質体が金属もしくはセラミックのいずれかを含む［１］ないし［１０］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１２］　前記多孔質部を構成する多孔質体の空隙の長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含む［１］ないし［１１］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１３］　前記多孔質部を構成する多孔質体の空隙の長手方向の幅が５０μｍ以上１００μｍ以下であるものを含む［１］ないし［１１］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１４］　前記原ガスが水素と酸素を含む混合気体である［１］ないし［１３］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１５］　前記原ガスが水を同伴し、かつ、水素と酸素と水蒸気を含む混合気体である［１］ないし［１４］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１６］　前記混合気体が水の分解によるガスである［１４］又は［１５］に記載の消炎装置。

　［１７］　前記原ガスが爆発範囲内である［１］ないし［１６］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１８］　前記原ガスの圧力が加圧である［１］ないし［１７］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１９］　水素含有ガスの生成部と、該生成部に連なる消炎装置とを有する水素製造装置において、該消炎装置が［１］～［１８］のいずれかの消炎装置である水素製造装置。

　［２０］　前記生成部は太陽光を利用して水素を生成させる［１９］の水素製造装置。

　〔本発明の第二の要旨における課題の解決手段〕
　本発明者らは、消炎装置の圧力を低減させる圧力低減部を囲う又は接して緩衝部を設けることにより、圧力低減部から外部に放出されたガスを、消炎後も継続して系外に放出させないことが可能であることを見出し、本発明に到達した。
　本発明は、次を要旨とする。

　［１］　一端側から原ガスが供給される第１配管と、
　第２配管との間に設置される消炎装置であって、
　前記消炎装置が以下の１から４の部位を有することを特徴とする消炎装置。
　１．第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　２．前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられる筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部とを有する火炎伝播抑制部、
　３．第３配管を介して配置される圧力低減部、
　４．圧力低減部を囲う及び／又は接する緩衝部。

　［２］　火炎伝播抑制部が多孔質部を有する［１］に記載の消炎装置。

　［３］　筐体内流路の狭窄部の径が０．３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である部分を有する［１］又は［２］に記載の消炎装置。

　［４］　結合配管部の断面が、略円形である［１］ないし［３］のいずれかに記載の消炎装置。

　［５］　結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たすことを特徴とする［１］ないし［４］のいずれかに記載の消炎装置。
　２≦Ｐ(tube)≦３０

　［６］　圧力低減部が可逆的圧力開放装置を有し、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たすことを特徴とする［１］ないし［５］のいずれかに記載の消炎装置。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８

　［７］　圧力低減部が破裂板を有し、当該破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たすことを特徴とする［１］ないし［５］のいずれかに記載の消炎装置。
　０．２５≦P(burst)≦１２

　［８］　前記破裂板が第３配管に対して凹面状となるように配置されることを特徴とする［７］に記載の消炎装置。

　［９］　前記緩衝部の通常時圧力が略大気圧であることを特徴とする［１］ないし［８］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１０］　前記緩衝部が気体を前記緩衝部の外部から流通可能であることを特徴とする［１］ないし［９］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１１］　前記緩衝部に流通する気体が、窒素を含むことを特徴とする［１０］に記載の消炎装置。

　［１２］　前記筐体が金属部を有する［１］ないし［１１］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１３］　前記筐体内狭窄流路は直線状でない部分を含む［１］ないし［１２］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１４］　前記多孔質部を構成する多孔質体の外形は略円柱状であって、かつ、その直径方向の中央には上下に貫通する略円柱状の内部空間を有することを特徴とする［２］ないし［１３］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１５］　前記多孔質部を構成する多孔質体が金属もしくはセラミックのいずれかを含む［２］ないし［１４］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１６］　前記多孔質部を構成する多孔質体の空隙の長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含む［２］ないし［１５］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１７］　前記多孔質部を構成する多孔質体の空隙の長手方向の幅が５０μｍ以上１００μｍ以下であるものを含む［２］ないし［１５］に記載の消炎装置。

　［１８］　前記原ガスが水素と酸素を含む混合気体であることを特徴とする［１］ないし［１７］のいずれかに記載の消炎装置。

　［１９］　前記原ガスが水を同伴し、かつ、水素と酸素と水蒸気を含む混合気体である［１］ないし［１８］のいずれかに記載の消炎装置。

　［２０］　前記混合気体が水の分解による気体である［１８］又は［１９］に記載の消炎装置。

　［２１］　前記原ガスが爆発範囲内である［１］ないし［２０］のいずれかに記載の消炎装置。

　［２２］　前記原ガスが常圧又は加圧状態で使用される［１］ないし［２１］のいずれかに記載の消炎装置。

　［２３］　前記原ガスの生成部と、該生成部に連なる消炎装置とを有する水素製造装置において、該消炎装置が［１］ないし［２２］のいずれかの消炎装置である水素製造装置。

　［２４］　前記生成部は太陽光を利用して水素を生成させる［２３］の水素製造装置。

　〔本発明の第三の要旨における課題の解決手段〕
　本発明の要旨は、以下の通りである。

　［１］　光化学反応を行う反応器であり、
　内筒と、反応に用いられる光を透過する材料で構成された外筒とを有し、
　外筒と内筒の間が液体の存在スペースとなっており、
　光触媒が内筒の外周面及び外筒の内周面の少なくとも一方に設けられており、
　内筒の両端が封止されている光化学反応用反応器。

　［２］　前記外筒の内周及び/又は外周面に反射防止膜が設けられている［１］に記載の光化学反応用反応器。

　［３］　前記内筒の内周面に光反射膜が設けられている［１］に記載の光化学反応用反応器。

　［４］　前記光触媒が水分解用光触媒である［１］～［３］のいずれかに記載の光化学反応用反応器。

　［５］　［４］に記載の光化学反応用反応器と、該光化学反応用反応器により生成したガスから、水素及び酸素を分離する分離膜装置と、
を有する水素及び酸素の製造装置。

　［６］　［５］に記載の水素及び酸素の製造装置の光化学反応用反応器の外筒と内筒との間のスペースに水を存在させ、外筒の外側から光を照射することにより水素及び酸素を製造する水素及び酸素の製造方法。

　〔本発明の第四の要旨における課題の解決手段〕
　［１］　光触媒により水を分解して水素及び酸素を含むガスを生成させる水分解部と、該水分解部からのガスを凝縮水除去処理する凝縮水除去部と、該凝縮水除去部からのガスを湿度低下処理する湿度低下部と、該湿度低下部からのガスから水素及び／又は酸素を膜分離する膜分離部とを有する水素・酸素製造装置。

　［２］　前記水分解部からのガスが導入される気液分離部を更に備え、該気液分離部を通ったガスが前記凝縮水除去部に導入される［１］の水素・酸素製造装置。

　［３］　前記水分解部からのガスを凝縮水除去部に導く配管が設けられており、該配管は、水分解部に向って下り勾配にて設けられている［１］または［２］の水素・酸素製造装置。

　［４］　前記湿度低下部は水分を吸着する吸湿材を有する［１］～［３］のいずれかの水素・酸素製造装置。

　［５］　前記吸湿材から水分を除去させるための再生用ガスの供給手段を備える［４］の水素・酸素製造装置。

　［６］　消炎装置を含み、前記消炎装置が、一端側から原ガスが供給される第１配管と、それと角度をもって配置される第２配管との間に設置される消炎装置であって、前記消炎装置が以下の(i)から(iii)の構成を有する、［１］～［５］のいずれかの水素・酸素製造装置。
　(i)第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管
部、
　(ii)前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられる火炎伝播抑制部であって、前記火炎伝播抑制部が、筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部と多孔質部とを有する、
　(iii)第１配管からの原ガスの進行方向の延長線上に対し交わる角度で配置され、第３配管を介して配置される圧力低減部。

　［７］　消炎装置を含み、前記消炎装置が、一端側から原ガスが供給される第１配管と、第２配管との間に設置される消炎装置であって、前記消炎装置が以下の（１）から（４）の構成を有する、［１］～［５］のいずれかの水素・酸素製造装置。
　（１）第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　（２）前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられる筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部とを有する火炎伝播抑制部、
　（３）第３配管を介して配置される圧力低減部、
　（４）圧力低減部を囲う及び／又は接する緩衝部。

　［８］　［１］ないし［７］のいずれかに記載の水素・酸素製造装置を用いた水素・酸素製造方法。

　［９］　［５］の水素・酸素製造装置の運転方法であって、前記再生用ガスの供給手段を停止し、前記水分解部からのガスを処理して水素・酸素を前記膜分離部から得る水素・酸素の生産工程と、前記水分解部からのガスの供給を停止し、前記再生用ガスの供給手段を作動させ、前記吸湿材に吸着した水分を除去させる吸湿材再生工程とを有する水素・酸素製造装置の運転方法。

　［１０］　前記生産工程を昼間に行ない、前記吸湿材再生工程を夜間に行なう［９］の水素・酸素製造装置の運転方法。

　〔本発明の第一の要旨の効果〕
　本発明の消炎装置にあっては、第１配管又は第２配管のいずれの側で着火などによる爆燃あるいは爆轟が発生したとしても、火炎伝播抑制部の構造と、第１配管と第２配管が直線上に無いこと、圧力低減部の組み合わせにより、着火した配管と異なる側の配管部への衝撃波伝播抑制及び火炎伝播抑制が実現する。

　本発明の一態様では、火炎伝播抑制部がない配管側（説明のため仮に第１配管側とする）で流通するガスに着火し、爆燃あるいは爆轟が発生した場合、まず結合配管部で第２配管方向と第３配管方向に分かれるが、第２配管方向は第１配管方向に対し０°でない角度を有している結果、第２配管と第１配管は直線状ではない配置となっており、その間に第１配管の延長線上にある圧力低減部で、圧力が抜けるか、あるいは反射波が発生し位相干渉等の効果によって実行的に結合配管部内部のガス圧力が低減することから、第２配管側にある火炎伝播抑制部で火炎の伝播が抑制されることになる。

　逆に火炎伝播抑制部がある配管側（説明のため仮に第２配管側とする）で流通するガスに着火し、爆燃あるいは爆轟が発生した場合、先に火炎伝播抑制部で爆燃、爆轟による火炎伝播が抑制されるものの、完全な消炎、圧力低減が実現するとは限らない。しかしながら分岐でさらに勢いを弱められ、また第３配管の先の圧力低減部が機能することで、完全な消炎、圧力低減が実現する。

　〔本発明の第二の要旨の効果〕
　本発明の消炎装置にあっては、第１配管側又は第２配管側のいずれの側で着火などによる爆燃あるいは爆轟が発生したとしても、「結合配管部によって適正な構成を有する火炎伝播抑制部と、適正な構成を有する圧力低減部が結合され、かつ、圧力低減部を囲う及び／または接する緩衝部を有する」ことから、着火した配管と異なる側の配管部への衝撃波伝播抑制及び火炎伝播抑制が実現し、かつ、圧力低減部から放出された可燃性ガスなどが緩衝部に収容されるので、系外に拡散もしない。

　〔本発明の第三の要旨の効果〕
　本発明の光化学反応用反応器では、外筒と内筒との間のスペースに液体を存在させ、外筒の外側から光を照射して光触媒反応を行う。本発明によると、次のような優れた効果が奏される。

　（１）光触媒の寿命が長い。即ち、水は多くのものを溶かしてしまうため、太い管を使用した場合、どうしても助触媒が流出して失われていきやすい。光触媒の助触媒は溶出が起きたとしても、光照射により再析出する性質を持つが、実用環境では太陽光が照射される日中と、光照射されない夜間が交互に繰り返されるため、助触媒の溶出は避けられない。本発明は、二重管にして水の量を減らしたことにより、流出してしまう助触媒の量を減らし、また水の流れる領域が触媒の近辺になるため、再析出も起こりやすく、この結果、光触媒の光変換効率を高いまま維持でき、長寿命とすることができる。

　（２）二重管であるので、貯まるガスの量が多くならない。単管であると、問題が生じても光が当たり水がある限り反応が継続するため、大量のガスがたまる。２重管であるとそもそものガスがたまりうる体積が小さいのでより安全である。

　（３）水の量を減らせるため、軽量化が可能である。

　（４）さらに特定の消炎装置と組み合わせることにより、より高い安全度を確保できる。

　〔本発明の第四の要旨の効果〕
　本発明の水素・酸素製造方法及び装置によると、原ガス中の凝縮水が凝縮水除去手段で除去され、また原ガス中の水蒸気が脱湿手段で除去される。そのため、水素又は酸素分離膜における水付着に起因した分離性能低下が抑制され、水素・酸素を効率よく製造することが可能となる。

本発明の第一の要旨における実施の形態に係る水素製造装置の一例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第一の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第二の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第三の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第四の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第五の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第六の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第七の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第八の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第一の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第二の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第三の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第四の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第五の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第六の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第七の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第八の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第九の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第十の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る圧力低減部の第一の例の構成を模式的に示す断面図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る圧力低減部の第二の例の構成を模式的に示す断面図である。図２１に示す圧力低減部の側面を模式的に示す右側面図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る圧力低減部の第三の例の構成を模式的に示す断面図である。本発明の第一の要旨における実施の形態に係る緩衝部の一例の構成を模式的に示す断面図である。図２４に示す緩衝部の側面を模式的に示す右側面図である。実施例１－１１で使用した実験装置を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第一の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第二の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第三の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第四の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第五の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第六の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第七の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る消炎装置の第八の例の構成を模式的に示す図である。本発明の第二の要旨における実施の形態に係る、実施例にて作製した消炎装置の構成図である。本発明の第三の要旨における実施の形態に係る光化学反応用反応装置の一例の構成を模式的に示す正面図である。本発明の第三の要旨における実施の形態に係る光化学反応用反応装置の一例の構成を模式的に示す側面図である。本発明の第三の要旨における実施の形態に係る光化学反応用反応器のマニフォルド及びチューブアッセンブリの一例を模式的に示す斜視図である。図３８のＩＩ－ＩＩ線拡大断面図である。図３８のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う模式的な断面図である。実施例３－１の結果を示すグラフである。比較例３－１の装置の模式的な断面図である。比較例３－１の結果を示すグラフである。本発明の第四の要旨における実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成図である。メンブレンガスドライヤの構成図である。本発明の第四の要旨における実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成図である。本発明の第四の要旨における実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成図である。本発明の第四の要旨における実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成図である。本発明の第四の要旨における実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成図である。

　〔本発明の第一の要旨の実施形態〕
　［定義］
　本発明の第一の要旨について、本明細書中では、以下のような記載をする場合がある。

　「ガスの流通」「流通するガス」との表現を用いることがあるが、このような場合のガスは後述する系内を可燃性ガス、支燃性ガス、不活性ガス等のいずれか又はすべてを含むガスが流通していることを意味し、単体のガスの場合も混合ガスの場合もある。また、場合によっては噴霧状の水、液滴状の水など液体を同伴している場合もある。さらに、爆燃、爆轟等が発生している場合に流通するガスは、必ずしも初期的に流れていた組成を有するガスでなく、化学反応の結果、化合、分解などされたガスとなる場合もあり、これらも含めての総称として使用する場合もある。

　「通常時」との表現を用いることがあるが、爆発、爆轟発生が懸念されるあらゆる機械設備、化学設備等において、そのような事態が発生せずに、ガス発生、流通、一時滞留、貯蔵が安全安定な状態を指す。停止時、稼働時を問わずに通常時との表現を用いることがある。

　「爆轟」あるいは「爆轟発生」とは、着火時に爆燃、爆轟を引き起こす可能性のあるガスに、実際に着火し、爆燃が発生し、その後場合によって爆轟に転移し、衝撃波が発生し、爆轟火炎も伝播する一連の反応において、その一部あるいはその全てを指す。いずれの意味にも使用する。

　「水素爆鳴気」とは、特に記載がない限り本明細書においてはあらゆる組成の水素酸素混合ガスを示し、これに水蒸気その他を含む場合においても水素爆鳴気と記載するものとする。

　「系内」「系外」との表現を使用する場合がある。この場合の「系内」は機械設備、化学設備において可燃性ガス及び可燃性ガスと支燃性ガスとの混合ガスなどが発生、流通、一時滞留、貯蔵、消費される部分である。「系内」は、本発明の消炎装置が装着された設備において、可燃性ガス及び可燃性ガスと支燃性ガスとの混合ガスなどが発生、流通、一時滞留、貯蔵、消費される部分を含む。「系外」とはそれ以外の部分である。

　［概要］
　本発明の消炎装置は、爆発、爆轟発生が懸念されるあらゆる機械設備、化学設備等に利用可能であって、また、あらゆる可燃性ガス及び可燃性ガスと支燃性ガスとの混合ガスに適応可能である。本発明の消炎装置は、特に爆発威力が大きい水素と酸素が共存する水素爆鳴気が、発生、流通、一時滞留、貯蔵される化学設備に好適に利用可能である。本発明の消炎装置は、さらに水を分解して水素と酸素を発生させる「電気分解による水素酸素発生及び流通設備」、あるいは「光触媒による水素酸素発生及び流通設備」等に対して好適に利用可能である。このような場合、発生及び流通する水素酸素混合ガスは化学量論組成（水素：酸素＝２：１）である場合もあり、当該混合ガスに着火した際に引き起こされる爆燃、あるいはその後爆轟に転移した場合に発生する衝撃波又は爆轟火炎による設備破損、あるいは、２次被害が甚大になる懸念がある。しかし、本発明者らの検討では、本発明の消炎装置（「消炎機構」とも言う）は、加圧した化学量論組成の水素酸素混合ガスに着火した場合でも、衝撃波又は爆轟火炎の影響を効果的に抑制可能である。このために、本消炎機構は、光触媒による水分解から水素酸素を発生させる場合、その光触媒反応器周辺、その後段に配置される水素酸素分離膜周辺など様々な位置に適宜配置することが可能である。

　本発明の一実施形態の消炎装置は、以下の３つの要件をその構成として有するものである。
　第１．第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　第２．前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられ、筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部と多孔質部とを有する火炎伝播抑制部、
　第３．第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管の端部に配置される圧力低減部。

　そしてこの要素を有していれば、例えば、加圧された、水素酸素の化学量論組成の混合ガスが爆轟するといった、従来想定されている場合よりも極端に激しい反応が発生したとしても、効果的にその衝撃波の影響を緩和し、かつ、火炎伝播を抑制することが可能である。

　［基本構成と効果］
　最初に本発明の基本的な構成について説明する。
　本発明の一実施形態は、一端側から原ガスが供給される第１配管と、
　それと角度をもって配置される第２配管との間に設置される消炎装置であって、
　前記消炎装置が以下の１から３の部位を有することを特徴とする消炎装置であり、
　第１．第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　第２．前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられ、筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部と多孔質部とを有する火炎伝播抑制部、
　第３．第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管の端部に配置される圧力低減部。

　今、通常時のガスの流れ方向に対して、その下流方向を定義したとする。この場合、本発明の消炎機構によって、第１配管で着火した場合には、第２配管への衝撃波伝播緩和効果と火炎伝播抑制効果が期待される。

　また、本発明の消炎機構は、上記効果に加えて、第２配管で着火した場合にあっても、配管部もしくはさらにその第１配管への衝撃波緩和効果と火炎伝播抑制効果も、前記効果に併せ持つように構成することも可能である。

　［光化学反応用プラント］
　以下、図１を参照して実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る光化学反応用プラント１００の構成を模式的に示す図である。

　図１に示すように、光化学反応用プラント１００は、光化学反応用反応装置１１０、凝縮水除去装置１２０、湿度低下装置１３０、分離膜装置１４０、消炎装置１６０及び真空ポンプ１７０を備えている。

　光化学反応用反応装置１１０は、光化学反応用反応器を有している。光化学反応用反応器は、光化学反応を行う反応器である。光化学反応とは、例えば、液体から、光の存在下で高エネルギー物質を生成する反応であり、一例として、光触媒の存在下で水から水素ガスと酸素ガスとを生成する反応が挙げられる。以下、水から水素ガスと酸素ガスとを生成する例に基づいて本発明をより詳しく説明する。

　凝縮水除去装置１２０は、光化学反応用反応装置１１０からのガス中の凝縮水を除去する装置である。凝縮水除去装置１２０は、光化学反応用反応装置１１０からのガスの通気路に適宜に配置されていればよく、光化学反応用反応装置１１０ごとに配置されていてもよく、当該通気路の合流箇所に配置されてもよく、分離膜装置１４０の上流側に配置されていてもよい。凝縮水除去装置１２０の例には、ドレントラップ及びガストラップが含まれる。また、凝縮水除去装置１２０の例には、原ガス中の水蒸気を冷却によって凝縮させるチラーが含まれ得る。凝縮水除去装置１２０は、光化学反応用反応装置１１０が生成したガスに含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水を得る。凝縮水除去装置１２０は、サイフォン等の、溜まった当該凝縮水を自動的に排出する構成をさらに有していてもよい。

　湿度低下装置１３０は、ガスの湿度を下げる装置である。湿度低下装置１３０は、通常、凝縮水除去装置１２０の下流側に配置され、凝縮水が除去されたガスの湿度の低下に供される。湿度低下装置１３０の例には、シリカゲル等の吸湿材を有した水分吸着塔、メンブレンガスドライヤ、及び特開２０１７－２１３４７７号公報に記載の水蒸気選択透過チューブが含まれる。また、湿度低下装置１３０の例には、ヒーター等（例えば熱交換器）の、ガスを昇温させて相対的に湿度を低下させる装置が含まれ得る。湿度低下装置１３０は、凝縮水除去装置１２０が凝縮水除去処理したガスから水分を低減させることにより、当該ガスの湿度を低下させる。

　分離膜装置１４０は、光化学反応用反応装置１１０により生成したガスから、水素と酸素とを分離する装置である。このように分離膜装置１４０は、当該ガスから特定の成分を分離可能な装置であればよい。分離膜装置１４０は、通常、光化学反応用プラント１００におけるガスの流路の最も下流の位置に配置されていればよいが、より上流側の位置に配置されていてもよく、複数配置されていてもよい。分離膜装置１４０の例には、中空糸膜又はゼオライト膜を分離膜として有する公知の装置が含まれる。分離膜装置１４０は、湿度低下装置１３０からのガスから水素及び／又は酸素を膜分離する。

　消炎装置１６０は、爆発又は爆轟が発生したときに生じる火炎の伝播を低減する装置である。消炎装置１６０は、例えば、火炎の伝播が及ぼす影響が光化学反応用プラント１００においてより限定された領域に留まるように、ガスの流路中の複数箇所に適宜に配置されている。消炎装置１６０の具体的な説明については後述する。

　真空ポンプ１７０は、分離膜装置１４０において、特定のガスが分離膜を通過する圧力差を生じるための装置である。

　［本発明の基本構成］
　ここで本消炎装置の基本構成とその動作について、まず図２に記載の形態を詳細に説明する。本図は本消炎装置の基本的構成の一例である。消炎装置１は、原ガスが供給される第１配管１０からと、第２配管２２の間に設置されている。第１配管と第２配管は真直ぐにつながっているのではなく、０°ではないある角度をもって配置されている。あるいは、第１配管の延長線と第２配管の延長線は真直ぐにつながっているのではなく、０°ではないある角度をもって交わることとなる。また、消炎装置１内には第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管２１への分岐を有する結合配管部２０が存在する。なお、第１配管と第２配管は、その間の配管接続部を含む一体物であってもよく、第１配管、第２配管及び配管接続部がそれぞれ互いに接続可能な独立した部材であってもよい。

　また第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管２１の端部に配置される圧力低減部２を有している。一方の第２配管につながる側には、火炎伝播抑制部３が設けられている。この火炎伝播抑制部は、筐体４と、筐体内流路に狭窄部と屈曲部と多孔質部とを有している。このように、消炎装置１は、原ガスが供給される第１配管１０及び第２配管２２とさらなる第３配管２１とに接続する結合配管部２０と、結合配管部２０から見て第２配管２２側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部３と、第３配管２１の端部に配置され、第３配管２１の内圧が上昇したときに当該内圧を低減させる圧力低減部２と、を備える。そして、第３配管２１は、第１配管１０に直交しない。

　この装置において、第１配管側で着火した場合には、第２配管もしくはさらにその下流側への側の衝撃波伝播緩和効果と火炎伝播抑制効果が期待されるものである。ここでは仮に、光触媒による水素酸素発生及び流通設備である、いわゆる「人工光合成プラント」内に本消炎装置が設置されているとして、また、原ガス、すなわち光触媒からの水素酸素混合ガスが流れてくる第１配管側で着火した場合を例に説明する。

　着火点からの距離又は配管径に依存するものの、第１配管側からは衝撃波と爆轟転移後の火炎が伝播してくることとなる。

　その後、本消炎装置に到達した衝撃波及び爆轟火炎は、あらゆる方向にも伝播するものの、比較的直進伝播しやすい特性を有することから、第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管の端部に配置される圧力低減部に容易に到達することとなる。このような衝撃波及び爆轟火炎の伝播を抑制するには、実験的また理論的検討から、本発明者らはその圧力を低減することが重要な必要条件であることを見出している。そこで、圧力低減部にて後述する種々の方法にて実効的に圧力を低減する。

　一方、水素爆鳴気（水素酸素混合ガス）の爆轟により発生し、あらゆる方向に伝播しうる衝撃波及び爆轟火炎を抑制するためには、それだけでは十分でないことも実験的に見出している。特に火炎伝播の抑制には適切な火炎伝播抑制部が必須である。当該火炎伝播抑制部は、一つ以上の分岐を有する結合配管部を介して圧力低減部と結合している。

　ここで、火炎伝播抑制部は、第１配管から直進する延長線上に配置される圧力低減部と異なり、例えば、これとは９０度直交する方向にガスを流すように配置される。すなわち、衝撃波又は爆轟火炎の比較的伝播しやすい方向（つまり直進方向）とは異なる方向に配置される。この配置により爆轟圧を減じつつ火炎伝播抑制部による火炎伝播抑制効果を効果的に発揮でき、第２配管には爆轟による衝撃波も火炎も伝播しないようにすることが可能となる。

　本発明者らの実験から、火炎伝播抑制部は、内部構造を搭載可能な筐体を含むことが好ましく、また少なくとも以下の構成を含むことが好ましい。すなわち、筐体を有する場合にはその筐体内で、ガスを流通させ、かつ、周辺の配管等と比較して狭窄された狭窄部、さらに金属焼結体又はセラミック焼結体等の多孔質体を含む多孔質部、そして火炎の方向を変化させる屈曲部を、構成ユニットとして内在することが好ましい。火炎伝播抑制は、本質的には、その内部で流路を複雑に曲げ、火炎逸走距離を目安として当該流路を狭窄（狭く）し、火炎を直進させない多重の機構を内在させ、同時に、筐体からの放熱を確保するなどして、その温度を容易に下げ得る構成とすることが重要である。そのため、火炎伝播抑制部は、好ましくは上記の狭窄部をさらに含むことがより好ましく、屈曲部をさらに含むことがより一層好ましい。

　また、爆轟発生時の消炎効果を向上させる意図から、火炎伝播抑制部内の流路を極端に狭窄すると、通常時ガスの流通で圧力損失が過剰となるために、各種条件には適正範囲が存在することにもなる。各構成に関する詳細に関してはさらに後述する。そのうえで、火炎伝播抑制部、結合配管部、圧力低減部は、これらを組合せることにより、効果的に衝撃波及び爆轟火炎の伝播を抑制可能である。

　本発明においては、ここまでに記載した基本の構成をベースに、それを組み合わせたものも使用できるため、それを説明する。

　図３はその一例であり、図２の構成で実現可能な効果を拡張するために、１つの火炎伝播抑制部に対して、圧力低減部を２と２Ａの二重に配置した一例である。図３の例は、第１配管側で着火した場合であっても、逆に第２配管側で着火した場合であっても、いずれの場合も、その反対側への衝撃波伝播緩和効果と火炎伝播抑制効果が期待されるものであって、各要素の機能は図２の基本的構成で説明の通りである。図３においては図面下側の構成を本発明の基本的な消炎装置として図示しているが、図面上側の構成（結合配管部２０Ａ、火炎伝播抑制部３及び圧力低減部２Ａを含む構成）を基本的な消炎装置ととらえることも可能である。

　図４は、第１配管側に火炎伝播抑制部を設けた場合である。すなわち、図４の例は、結合配管部から見て第１配管側に火炎伝播抑制部３を備えている。図４の例は、先ほどと同様に第１配管側で着火した場合には、衝撃波及び爆轟火炎は火炎伝播抑制部に先に到達することとなる。当該火炎伝播抑制部は、前述の通りに、少なくとも以下の構成を有している。すなわち、内部構造を搭載可能な筐体、その筐体内でガスを流通させ、かつ、周辺の配管等と比較して狭窄された、すなわち狭くなった流路、さらに金属焼結体等の多孔質体を含む多孔質部を構成ユニットとして内在している。ここを通過して勢いが落ちた火炎は、圧力低減部から解放されれば圧が低下し、解放されない程度の場合には圧力低減部からの反射波などと重なって、第２配管側には進まず、火炎は抑制されることになる。

　図５は、図２及び図４において、火炎伝播抑制部を二重に配置した一例である。すなわち、図５の例は、結合配管部から見て第１配管側及び第２配管側のそれぞれに火炎伝播抑制部３、３を備えている。図５の例は、第１配管から着火した場合であっても、逆に第２配管側から着火した場合であっても、いずれの場合も、その反対側への衝撃波伝播抑制効果と火炎伝播抑制効果が期待されるものであって、各要素の機能は前述の説明の通りである。

　図６、図７は本発明の消炎装置の構成を強化にしたものでさらに強い消炎性能を得ることができる。図６においては図中下側に配置される図４と同様の構成を本発明の消炎装置として図示したが、図中上側にある図２と同様の構成を本発明の消炎装置としてとらえることも可能である。図７においては、図５と同様の構成を有する消炎装置において、結合配管部に付加的に第４の分岐配管が配置され、かつ、その先端に圧力低減部２Ａが付加的に配置されたととらえることも可能である。

　本発明では、圧力低減部から流出する物質を収容可能な緩衝部を設け、圧力低減部から放出される比較的高温の、また、比較的圧力の高いガス並びにそれに含まれる反応生成物及び粒子等の周囲への飛散を防止するようにしてもよい。その一例を図８、９に示す。図８では、図５の実施の形態において圧力低減部２に緩衝部４１を設けている。すなわち、図８の消炎装置１は、圧力低減部２を囲う緩衝部４１を有する。

　図９においては、図２の実施の形態を２重に組み合わせ、圧力低減部２、２Ａにそれぞれ緩衝部４１、４２を設けている。緩衝部４１、４２にそれぞれ希釈気体流通用配管４３、４５が接続されている。また、緩衝部４１、４２内を連通するように希釈気体流通用配管４４が設けられている。図９においては、図中下側の構成を本発明における基本的な消炎装置として図示したが、図中上側の構成を本発明における基本的な消炎装置としてとらえることも可能である。

　希釈ガスとしては、窒素、希ガス、空気、二酸化炭素、あるいはこれらの混合ガスなどを用いることができる。希釈ガスは、配管４３、４４、４５の順又はそれと逆方向に流通される。

　人工光合成などの実用プラントでは、何らかの問題が生じても、水素酸素混合ガスの発生をすぐに止めることは現実に難しい。従って何らかの方法で停止操作を行ったとしても、当面は水素酸素混合ガスが放出されるため、この緩衝部を設けること、そしてより好ましくはここに着火することのないイナートガス流せるようにすることは重要である。又は、二酸化炭素を流通させて消炎性能を向上させることも可能である。また更なる効果として、圧力低減部が開いた場合の衝撃及び音を周囲に広げないという効果も期待できる。

　＜結合配管部＞
　本発明における結合配管部は、第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する部分である。すなわち結合配管部は、原ガスが供給される第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する部分である。ここで第１配管からのガスの流れと第２配管へのガスの流れ、すなわち第１配管を通常時のガス流方向に延長し、また、第２配管を通常時のガス流方向とは反対の方向に延長した場合に、これら２つの直線がなす角の小さい側の値が重要である。この角度は３０度以上であることが好ましく、６０度以上が好ましく、特に好ましくは７５度以上であり、最も好ましくは９０度、つまり直交していることである。９０度以上になると、逆方向からの火炎から見ると角度が浅くなるため、９０度が最も好ましい。

　尚、本発明の効果を得るために必要なものは比較的直進性に富む爆轟火炎の伝播を結合配管部で阻害することである。よって、消炎装置内の結合配管部にて、２回同じ角度で逆方向に曲げるなどすれば第２配管と第１配管が平行に配置されるが、このような複数曲がった結合配管部の場合も、結合配管部として使用できることは明らかである。この場合は各曲がった部分の絶対値の足し算が６０度以上、であることが好ましく、特に好ましくは７５度以上であり、より好ましくは９０度以上である。

　また結合配管部の配管断面は角を持たない構造であることが好ましく、好ましくは略楕円形か略円形であることが好ましく、略円形であることがより好ましく、円形であることが最も好ましい。当該構造は、耐圧性を高める観点から好ましい。

　本消炎装置においては、爆発、爆轟等による火炎伝播などを抑制可能で機器破損抑制、二次被害防止に効果があるが、加圧された水素爆鳴気による衝撃波、爆轟火炎の伝播を抑制するためには、消炎装置全体の耐爆性能も高い必要がある。一般に円筒形断面形状を有する配管、球形であるガス貯蔵タンクなどは、同じ配管厚み、タンク厚みであっても、矩形断面形状を有する配管、直方体であるタンクなどと比較して、その耐圧及び耐爆性能を高くすることができる。よって、本消炎装置を構成する配管の断面は略楕円形か略円形であることが好ましく、略円形であることがより好ましく、円形であることが最も好ましい。

　また、同様の考えから、火炎伝播抑制部、圧力低減部の断面も略楕円形か略円形であることが好ましく、略円形であることがより好ましく、円形であることが最も好ましい。

　なお、ここでいう略円形とは、製造時の誤差、現地設置時の微変形、修理時などの溶接等による微変形などを除けば円形との意味である。

　配管の耐圧Ｐ（tube）（ＭＰａ（Ｇ））は、強烈な衝撃波及び爆轟発生時の圧力変動に耐えうるように、２ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、４ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、８ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、１６ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。

　ただし、過剰に耐圧性能、耐爆性能を高めると配管肉厚が過剰に厚くなり、その重量が過剰となる、コストが過剰となるなどの問題も発生する。このためにその上限は、３０ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、２７．５ＭＰａ（Ｇ）以下であることがより好ましく、２５ＭＰａ（Ｇ）以下であることがさらに好ましく、２２．５ＭＰａ（Ｇ）以下であることが最も好ましい。

　すなわち結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たすことが好ましい。
　２≦Ｐ(tube)≦３０

　耐圧は、材質などに応じた配管の通常の耐圧試験から求められる。本発明では、原ガスの通常の生成のみならず爆轟時にも耐えられる配管が望まれる。一方で、通常の使用に適した強度を有する配管は、本発明において、一般に爆轟にも耐え得る傾向にある。これは、爆轟が生じる時間がミリ秒単位の非常に短い時間であることから、爆轟によって破損するほどの外力が配管の特定の部位にかかりにくいためと考えられる。

　＜火炎伝播抑制部＞
　本発明の消炎装置には少なくとも一つの火炎伝播抑制部が設けられる。火炎伝播抑制部は筐体と筐体内流路を含んでいてよく、原ガスが流通する多孔質部を有し、屈曲部と狭窄部とをさらに有していてよい。すなわち、火炎伝播抑制部は、第１配管及び／又は第２配管に介在して原ガスが流通する筐体をさらに有し、当該筐体は、その内部に屈曲部、狭窄部及び多孔質部を含んでよい。まず全体について説明し、以下それぞれについて説明する。

　（火炎伝播抑制部全体）
　火炎伝播抑制部の耐圧性は、０．５ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、１ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、２ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、４ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。ただし、過剰に耐圧、耐爆性能を高めると筐体の肉厚が過剰に厚くなりその重量が過剰となる、コストが過剰となるなどの問題も発生する。このためにその上限は、２５ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、２０Ｐａ（Ｇ）以下であることがより好ましく、１５ＭＰａ（Ｇ）以下であることがさらに好ましく、１０ＭＰａ（Ｇ）以下であることが最も好ましい。

　（筐体）
　火炎伝播抑制部の材料としては、耐圧と熱伝導率の両立が可能であるものが好ましく、金属材料もしくは金属材料を含む複合材料が好ましい。より好ましくは筐体が金属材料を含むもの、すなわち筐体が金属製、であり、さらには、鉄系材料又はステンレス材料がさらに好ましい。なお、筐体の場所によって、異なる材料を用いてもよい。

　また、その筐体の形状は円筒状であることが好ましく、このような形状を取ることで、他の配管と同様に、耐圧性能、耐爆性能を向上させることが可能である。

　（屈曲部）
　筐体内の屈曲部としては、火炎の進行方向を大きく変えるものであって、Ｕ字又はＬ字の屈曲、Ｔ字又は十字の分岐などをする部分を含んでもよい。火炎は直進性を有するので、このようにすることによって、さらに火炎伝播抑制機能を向上させことが可能である。屈曲部は筐体内流路に複数個所設けることが好ましく、配管状、あるいは筐体内埋め込み形状として屈曲部を実現することが可能である。また、後述する適切な粒子の充填、多孔質体などによって屈曲部を実現することも可能である。特に、粒子の充填、多孔質体などによって実現する屈曲部は、流路の観点では、ランダムに屈曲、湾曲、分岐、統合を繰り返すので、火炎伝播抑制の観点からより好ましい。

　（狭窄部）
　先ず、本発明の火炎伝播抑制部における筐体内の狭窄部の断面積は、第１配管の断面積、第２配管の断面積、結合配管部の断面積のいずれと比較しても小さいことが好ましい。これは火炎伝播抑制部において、効果的に火炎伝播を抑制するためである。よって、筐体内の狭窄流路（部）の断面積は、その他配管部それぞれの断面積の８０％以下であることが好ましく、６０％以下であることがより好ましく、４０％以下であることがさらに好ましく、２０％以下であることが最も好ましい。一方、筐体内の狭窄部の断面積が過度に小さくなると通常時のガス流通時の圧力損失が過剰となる。このため、当該断面積は３％以上であることが好ましく、５％以上であることがより好ましく、１０％以上であることがさらに好ましく、１５％以上であることが最も好ましい。第１配管、第２配管、結合配管部の径が異なる場合には、この平均を基準として使用すればよい。

　筐体内の狭窄部の幅（「径」とも言う）は４．５ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることがより好ましく、３．５ｍｍ以下であることがさらに好ましく、３ｍｍ以下であることが最も好ましい。一方で、過剰に狭い場合には、通常時において、過剰な圧力損失の発生につながることがある。そのため、狭窄部の径は０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．４ｍｍ以上であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．６ｍｍ以上であることが最も好ましい。すなわち、筐体内の狭窄部の径は、爆轟等が発生していない通常時において、過剰な圧力損失が発生しないようにしつつ、十分な火炎伝播抑制機能を発現させるように選択される。狭窄部の径は、特に、可燃性ガスの火炎逸走限界値も参考にして、圧力損失とのバランスを考慮しつつ選択されることが好ましい。

　筐体内の狭窄部の幅（径）は、当該流路内で均一である必要はなく、ある部分では０．３ｍｍ程度と十分な火炎伝播抑制が実現できるような寸法を選択し、その一方で、別の場所は４．５ｍｍ程度に拡張して、圧力損失低減の効果を重視するような選択も可能である。なお、狭窄部の径は、原ガスが流通する隙間における、最も狭い部分における流路壁面間の距離である。たとえば、狭窄部は、上記の特定の径の縦幅または横幅と、それよりも広い横幅または縦幅とを有する上記の隙間であってよい。

　狭窄部の一例としては漏斗状、円錐状の構造にすることが、考えられる。

　（多孔質部について）
　火炎伝播抑制の多孔質部の形状は、筐体、筐体内狭窄流路等の形状に合わせて、任意の形状を取り得る。例えば、筐体が円柱状であって、その内部に第１配管側の筐体内狭窄流路が筐体上部に集約され、一方で、類似の第２配管側筐体内狭窄流路構造が筐体下部に集約される場合、その間に、多孔質部を構成する多孔質体が筐体に沿うように円柱状に配置されてもよい。当該円柱状の多孔質部は、粒子を円管に充填してなる充填層であってもよい。また、上記のような筐体内狭窄流路の例には、Ｕ字又はＬ字の屈曲、Ｔ字又は十字の分岐等を繰り返し、幅もある部分では０．３ｍｍ、別の部分では２ｍｍとなる構造が含まれる。この場合、流通するガスは、マクロに見ると円柱状の多孔質体の上面から下面に向けて流通することになる。一方、これを多孔質体内で、ミクロに見ると多孔質体中の連結した空隙部分をランダムに流通することになる。

　また、多孔質体の別の形状としては、略円柱状で、その直径方向の中央には上下に貫通する略円柱状の内部空間を有する形状、すなわち多孔質部が略円筒状の多孔質体である構造を、より好ましく採用可能である。

　このような形状の場合、その上面、下面の平面形状は略ドーナツ状となる。このような形状において、爆轟発生時に多孔質体の外側から（平面的にはドーナツ形状の外側から）衝撃波あるいは圧力変動が伝播し、かつ、火炎もこの方向から侵入してくるようにし、その後、多孔質体の略円柱状の内部空間（平面的にはドーナツ形状の内側）に流通させるように配置することも好ましい。このようにすると、逆の流れ（すなわち平面的にはドーナツ形状の内側から衝撃波あるいは圧力変動が侵入し、これを外側に流す）の場合と比較して多孔質体の耐圧性、耐爆轟性が改善するので好ましい。これは多孔質体が比較的圧縮性の衝撃には強いものの、引張性の衝撃には弱いためである。この場合、流通するガスは、マクロに見ると円柱状の多孔質体の外側（平面的にはドーナツ形状の外側）から内側の内部空間（平面的にはドーナツ形状の内側）に流通することになる。しかし、多孔質体内でミクロに見ると多孔質体中の連結した空隙部分をランダムに、ガスは流通することになる。

　多孔質体の材料としては、金属、セラミック、これらの複合材料など任意の材料を選択可能である。例えば、金属ではＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ等を列挙可能であって、これらから選択される元素を含む合金であってもよい。また、セラミック材料であれば、Ａｌ_２Ｏ_３系材料、ＳｉＯ_２系材料、ＳｉＣ系材、ＺｒＯ_２系材料等を列挙可能である。その中でも、熱伝導率が高く、かつ安定であることから、多孔質材料は金属からなることが好ましい。さらには、その中でも比較的融点が高く、爆轟火炎との接触にも安定で、その多孔質形状、特に後述する孔径を維持可能であることが好ましい。具体的にはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等を含む合金であるステンレス材料であるＳＵＳ３０４であることが好ましく、これに加えてＭｏを含むステンレス材料ＳＵＳ３１６であることがより好ましく、これに加えて製造上混入するＣの量が低減しているＳＵＳ３１６Ｌであることがさらに好ましい。これは耐水性及び耐腐食性が向上しているからである。

　筐体内の狭窄流路を流れる気体が通過可能であって空隙を有する多孔質体は、意図的に形成される「孔」は任意の方法で形成することが可能である。ただし、レーザ加工等によって形成されうる「直線的な穴」であるよりも、セラミック、金属等の粉末を高温加圧処理して形成しうる焼結時の未焼結部として形成される種々の大きさを有するランダムな空孔（ポア、「空隙」とも言う）であることが好ましい。このようにすることで火炎伝播抑制効果を向上できる。

　これらランダム空孔は焼結度を上げると小サイズ化また単位体積当たりの数も少なくできるが、炎伝播抑制機構において、筐体内の狭窄流路を流れる気体が通過可能なように、かつ、火炎は伝播しにくいように設定することが重要である。空孔はその長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含むことが好ましい。このような「極小孔」は、特に水素爆鳴気などの爆轟火炎の伝播を抑制することに効果的である。

　一方で、このような「極小孔」のみでは通常時のガス流通において圧力損失が過剰に発生する。このため、当該多孔質体には５０μｍ以上１００μｍ以下である比較的大き目の孔（中孔と記載）も同時に有することが好ましい。これらの「極小孔」と「中孔」は、焼結時の未焼結部として残存させることが可能であって、それらのほとんどは多孔質体の表面までランダムに、かつ屈曲、湾曲、分岐、統合等を繰り返して連結していることとなる。このような構成は適度な圧損内で大きな火炎伝播抑制機能を発現可能であって、好ましい。

　なお、このような多孔質体においては、その密度はバルク材料と比較すると９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましく、７０％以下であることがさらに好ましく、６０％以下であることが最も好ましい。また、１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましく、４０％以上であることが最も好ましい。

　なお、火炎伝播抑制のためにメタルシュレット形状または網状形状の材料を試行したが、加圧水素爆鳴気の火炎伝播抑制の観点では、いずれも火炎伝播を抑制できなかった。また、火炎伝播抑制部においては、遮断弁、逆止弁などの可動部を有する機構を追加付与することも可能であるが、流通ガスが湿潤ガスである場合などにおいては故障の原因ともなるため、これらの機構を有さないことが好ましい。

　ここで、図１０～図１７に基づき、火炎伝播抑制部をさらに説明する。図１０～図１７に図示する火炎伝播抑制部は、第２配管２２に設置されているものとし、いずれもＳＵＳ又は真鍮などの金属製である。また、多孔質体は金属の焼結体である。

　図１０は、本実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第一の例の構成を模式的に示す図である。図１０に示されるように、火炎伝播抑制部３００は、筐体３０１、邪魔板３０２及び多孔質体３０３を備えている。筐体３０１は、円筒状の周壁と両端部とを有し、両端部が第２配管２２と接続されている。筐体３０１の両端部では、筐体３０１の一端部であるＡ部の断面形状及び他端部であるＥ部の断面形状に示されるように、筐体３０１の内部と第２配管２２とが連通している。

　筐体３０１の軸方向における一端側には複数の邪魔板３０２が配置されており、他端側には多孔質体３０３が配置されている。邪魔板３０２は、筐体３０１の一端寄りのＢ部の断面形状及び中央寄りのＣ部の断面形状に示されるように、円形の一部の弧が直線で切り欠かれた切り欠き部を有する略円形の平面形状を有する。邪魔板３０２は、隣り合う邪魔板３０２において当該切り欠き部が軸方向において重ならないように配置されている。邪魔板３０２の切り欠き部とそれに隣り合う邪魔板３０２とが形成する隙間は、原ガスの流路における屈曲部を形成している。また、軸方向に隣り合う邪魔板３０２間の隙間、あるいは当該隙間を連通する邪魔板３０２の切り欠き部は、原ガスの流路における狭窄部を形成している。

　多孔質体３０３は、筐体３０１の他端部に隣接して配置されており、筐体３０１の他端寄りのＤ部の断面形状に示されるように、円柱状の多孔質体である。多孔質体３０３の径は筐体３０１の内径よりわずかに小さく、多孔質体３０３の外周面と筐体３０１の内周面との隙間は、原ガスの流路となっている。多孔質体３０３には多数の空孔が連続しており、当該空孔は、筐体３０１の内部と他端側の前述の配管とを連通する、原ガスの流路となっている。

　図１１は、本実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第二の例の構成を模式的に示す図である。図１１に示される火炎伝播抑制部３１０は、複数の邪魔板３０２に代えてスクリュー３１２を有する以外は図１０の火炎伝播抑制部３００と実質的に同じ構成を有している。

　スクリュー３１２は、筐体３０１の一端寄りのＢ部の断面形状及び中央寄りのＣ部の断面形状に示されるように、筐体３０１の内部の一端側に固定されており、筐体３０１の一端から多孔質体３０３に至るらせん状の空間を形成している。当該らせん状の空間は、屈曲部を形成している。また、スクリュー３１２は、スクリュー３１２の一端部と筐体３０１の内壁面との隙間からスクリュー３１２の平行する羽根板間の隙間へ狭まる空間を形成しており、当該空間は狭窄部となっている。

　図１２は、本実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第三の例の構成を模式的に示す図である。図１２に示される火炎伝播抑制部３２０は、筐体３０１の中央部に多孔質体３０３を有し、筐体３０１の両端部に複数の邪魔板３０２を有する以外は、図１０に示される火炎伝播抑制部３００と実質的に同じ構成を有している。図１２の火炎伝播抑制部３２０において、複数の邪魔板３０２は、前述したように、隣り合う邪魔板３０２において当該切り欠き部が軸方向において重ならないように配置されている。

　図１３は、本実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第四の例の構成を模式的に示す図である。図１３に示される火炎伝播抑制部３３０は、筐体３０１の中央部に多孔質体３０３を有し、筐体３０１の両端部のそれぞれにスクリュー３１２を有する以外は、図１１に示される火炎伝播抑制部３１０と実質的に同じ構成を有している。

　図１４は、本実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第五の例の構成を模式的に示す図である。図１４に示される火炎伝播抑制部３４０は、邪魔板を有さず、多孔質体３０３が筐体３０１の他端から一端部まで延在している以外は、図１０に示される火炎伝播抑制部と実質的に同じ構成を有している。多孔質体３０３は、筐体３０１内の一端部に、配管から円周方向外側に広がる円形の第一の隙間を形成し、また筐体３０１内の一端部から他端にわたって、筐体３０１の内周面との間に円筒状の第二の隙間を形成している。第一の隙間は、配管から屈曲する屈曲部を形成している。また、第二の隙間は、第一の隙間から屈曲する屈居部を形成している。さらに第一の隙間は、配管から幅が狭まる流路となっており、狭窄部を形成している。

　図１５は、本発明の実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第六の例の構成を模式的に示す図である。図１５に示される火炎伝播抑制部３５０は、筐体３５１の端部であるＡ部及びＥ部の断面形状に示されるように、第２配管２２が筐体３５１の中心部ではなく周縁部に接続されている点、及び、筐体３５１の端部寄りであるＢ部及びＤ部の断面形状に示されるように、邪魔板３０２に代えて多孔質体３０３の端面に接する連通板３５２を有している点、以外は、前述した図１２の火炎伝播抑制部３２０と実質的に同じ構成を有している。

　連通板３５２は、筐体３５１の内径と同じ径を有する円板であり、周縁部に円形の開口形状を有する連通孔３５４を有している。連通板３５２は、連通孔３５４の位置が軸方向において筐体３５１に接続する第２配管２２に重ならない位置となるように、筐体３５１内に配置されている。連通板３５２と筐体３５１の端部との隙間は、配管から屈曲する屈曲部を形成しており、連通孔３５４は、筐体３５１端部の隙間から連通孔に屈曲する屈曲部を形成している。また連通孔３５４は、当該隙間から連通孔３５４に狭まる狭窄部を形成している。

　図１６は、本発明の実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第七の例の構成を模式的に示す図である。図１６に示される火炎伝播抑制部３６０は、円筒状の多孔質体３６３を有する点、及び多孔質体３６３の一端面に隣接するコマ部３６５を有する点、以外は、図１４の火炎伝播抑制部３４０と実質的に同じ構成を有している。多孔質体３６３は、中心部に、他端側の配管に連通する円柱状の空間を有している。コマ部３６５は、円板部３６６と軸部３６７とを有している。

　円板部３６６は、筐体３０１の一端との間に隙間を形成する厚さを有している。また、円板部３６６は、筐体３０１の一端寄りのＢ部の断面形状に示されるように、多孔質体３６３と同じ直径を有し、外周部と筐体３０１との間に隙間を形成している。軸部３６７は、筐体３０１の中心部Ｃの断面形状に示されるように、多孔質体３６３の中心部の空間よりも小さい径の円柱状の棒材である。

　円板部３６６によって筐体３０１の一端部に形成される隙間は、第２配管２２から屈曲する屈曲部を形成しており、また第２配管２２から流路の幅が狭まる狭窄部を形成している。また、当該一端部の隙間とそれに連通する円板部３６６の外周側の隙間は、一端部の隙間から屈曲する屈曲部を形成している。

　図１７は、本発明の実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第八の例の構成を模式的に示す図である。図１７に示される火炎伝播抑制部３７０は、軸部３６７を有さない以外は、図１６の火炎伝播抑制部３６０と実質的に同じ構成を有している。

　火炎伝播抑制部は、前記の構成に加えて、筐体を冷却する機構を有することも好ましい。

　筐体は、火炎が接触することで放熱機構としての役割を発現し、その結果として火炎そのものの温度を低下させ得る。このため、筐体を積極的に冷却することで、火炎の温度低下をより効果的に引き起こすことができ、消炎性能の向上が期待される。筐体の冷却は、自然空冷であってもよく、空冷は火炎伝播抑制部が簡便に構成できるため好ましい。また、ブロアー等により強制空冷する構成は、筐体の放熱性を高めることが可能であるため、消炎性能向上の観点から、好ましく採用可能である。さらには、火炎伝播抑制部の筐体を水冷することはさらに筐体の放熱性を高めることが可能であるため、さらなる消炎性能向上が期待され、より好ましく採用可能である。その観点で、火炎伝播抑制部の筐体の外装部分に冷却水を流通可能な配管を有することは好ましい。これらにおいて、筐体の外装形状としては、放熱性確保の観点から表面積を増大させる形状をとることは好ましく、放熱フィン等を有する形状とすることはより好ましい。

　一方で、内部構成によって、火炎伝播抑制部に入る火炎の温度低減を図る構成も好ましく採用可能である。例えば、前述したコマ部のように、火炎伝播抑制部に火炎が到達した際に、火炎の進行方向にブロック状あるいは板状の金属部材等を配置し、火炎を薄層化し、当該金属部材と火炎伝播抑制部の筐体との両方によって放熱を図り、火炎の温度低減を図る構成も好ましい。

　図１８は、本発明の実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第九の例の構成を模式的に示す図である。図１８に示される火炎伝播抑制部３８０は、図１６に示される火炎伝播抑制部３６０に類似の構成を有している。図１８の火炎伝播抑制部３８０は、筐体３８１、多孔質体３８３及びコマ部３８５を有する。多孔質体３８３は金属の焼結体であり、その他はいずれもＳＵＳ又は真鍮などの金属製である。

　筐体３８１は、一端側に位置する、より大きい径を有する第一円筒部３８８と、他端側に位置する、より小さい径を有する第二円筒部３８９とを有する。多孔質体３８３は、筐体３８１内の他端側（第二円筒部３８９内）に配置されている。多孔質体３８３は、円柱体の中心に円柱形状の穴を有する、カップ状の形状を有している。コマ部３８５は、円板部３８６と軸部３８７とによって構成されている。円板部３８６は、第一円筒部３８８の内径よりもわずかに小さい径を有している。軸部３８７は、円柱状の棒材であり、多孔質体３８３の穴の深さよりもわずかに短い長さを有している。

　第一円筒部３８８の一端と円板部３８６との隙間は、第２配管２２から屈曲する屈曲部を形成している。当該隙間は、原ガスの流路の幅が配管の幅から狭まる狭窄部ともなっている。また、第一円筒部３８８の内周面と円板部３８６との外周面との隙間、第一円筒部３８８の他端面と円板部３８６との隙間、及び第二円筒部３８９の内周面と多孔質体３８３の外周面との隙間における、隣接する隙間の境界部も、それぞれ、原ガスの進行方向を変化させる屈曲部となっている。さらに、多孔質体３８３の穴の周面とコマ部３８５の軸部３８７の外周面との隙間も、原ガスの進行方向を他端部に向かわせる屈曲部となる。

　また、図１８に示す火炎伝播抑制部３８０では、火炎伝播抑制部３８０に到達した火炎Ｆは、円板部３８６に衝突し、径方向に拡げられる。上記の隙間の大きさは、ガス種に応じた爆発等級で定まる火炎逸走限界値（最大安全隙間）に基づいて設定することができ、よって、火炎Ｆの伝播が防止される。なお、本発明において、火炎伝播抑制部における隙間の大きさは、上記のように火炎逸走限界値（最大安全隙間）に基づいて設定可能である。さらに、コマ部３８５は、火炎Ｆの熱の一部を吸収し、また筐体３８１は、火炎Ｆの熱の一部を吸収して外方へ放出する。筐体３８１は、全体で円筒形状の形態に比べてより広い外表面を有することから、熱をより放出しやすく、火炎伝播時におけるより一層の冷却効果が期待される。

　図１９は、本発明の実施の形態に係る火炎伝播抑制部の第十の例の構成を模式的に示す図である。図１９に示される火炎伝播抑制部３９０は、図１８に示される火炎伝播抑制部３８０の二つを、一方の円板部３８６が原ガスの流れの上流側に対向し、他方の円板部３８６が下流側に対向するように連結した構成を有している。図１９の火炎伝播抑制部３９０は、上流側及び下流側のいずれの方向から伝播する火炎Ｆに対して、図１８の火炎伝播抑制部３８０のそれと同様の機能及び効果を発現する。

　＜圧力低減部＞
　圧力低減部は、配管内を伝播する衝撃波圧、爆燃又は爆轟発生時に付随する直接及び間接的な圧力変動、予期せぬ過剰な化学反応による圧力変動等を低減する機能を有する場合は、その形態は種々選択可能である。

　（圧力低減部の配置と結合配管の形状）
　圧力低減部は、第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管の端部に配置される。

　爆燃又は爆轟に伴う火炎及び衝撃波の伝播は、あらゆる方向に伝播するものの、特に直進性に富む性質がある。このため、第１配管側から伝播する火炎及び衝撃波の影響を最も効果的に低減しようとすると、圧力低減部は第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線上に、対峙するように配置されることが好ましい。最も好ましくは、圧力低減部が当該進行方向に正面から対峙するように配置されることである。このような配置をとる場合で、かつ、第２配管の配置も前述の通りに考慮にいれると、結合配管部はＴ字型の構成になることが最も好ましい。

　一方、圧力低減部は、第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線に直交してしまう第３配管の端部に配置されると、効果は低減する。したがって、本発明の一態様における圧力低減部が配置される第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない。

　第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線に対して、圧力低減部が端部に配置される第３配管が成す２つの角のなかで、小さい値を有する方の角度は、７５°以下であることが好ましく、５０°以下であることがより好ましく、３０°以下であることがさらに好ましく、１５°以下であることがよりさらに好ましく、０°であることが最も好ましい。すなわち、この場合は、圧力低減部は第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線上に、これに正面から対峙することになる。

　（圧力低減部が可逆的圧力開放装置の場合）
　本発明の一態様における圧力低減部は、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる構成である。圧力低減部の一つの形態はいわゆる安全弁を利用する場合であって、この場合は配管内圧力が規定値以上になると、その圧力を系外に開放し、その結果、配管内圧力が低減すると可逆的に閉止された状態に戻る。このため、圧力変動等が比較的小さいと想定される場合に限定的に利用可能な場合もある。その系外に開放する最低圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））は０．１ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、０．２ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、０．３ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、０．４ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。これは過剰に小さな圧力変動時に系内を流通する可燃性ガスなどを不用意に系外放出すると危険な場合もあるからである。一方で、このような簡易な方法による場合、開放する最低圧力が過剰に高いことは安全確保の観点から避けるべきである。よって、開放最低圧力の上限は、０．９８ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、０．９ＭＰａ（Ｇ）以下であることがより好ましく、０．８ＭＰａ（Ｇ）以下であることがさらに好ましく、０．７ＭＰａ（Ｇ）以下であることが最も好ましい。

　これを式で書くと、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たすことである。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８

　可逆的圧力開放装置である圧力低減部の一例を図２０に示す。図２０は、本発明の実施の形態に係る圧力低減部の第一の例の構成を模式的に示す断面図である。図２０は、圧力低減部が安全弁である形態を示している。

　安全弁２００は、第３配管２１の端に位置するフランジ２１１に、ボルト及びナットによって取り付けられている。安全弁２００は、第３配管２１と弁室２０１とを連通する貫通孔を有する弁座２０２、と、弁室２０１において弁座２０２に向けてバネ２０３で付勢されている弁体２０４、弁室２０１と外部とを連通する連通管２０５とを有している。第３配管２１の内圧が弁体２０４へのバネ２０３による付勢力を上回ると、バネ２０３が縮み、第３配管２１の内部が、貫通孔、弁室２０１及び連通管２０５を介して外と連通する。その結果、第３配管２１の内部のガスが連通管２０５から外部へ放出され、第３配管２１の内圧が低減する。第３配管２１の内圧がバネの付勢力を下回ると、弁体２０４がバネ２０３によって付勢され、弁座２０２と密着する。

　（圧力低減部が破裂板ユニットの場合）
　圧力低減部は、第３配管を塞ぐ破裂板ユニットを有していてもよい。圧力低減部が破裂板ユニットの場合、以下の３つの効果を期待することが可能である。破裂板ユニットを使用する一つ目の効果は破裂板が破裂することで、不可逆的に系内の圧力を系外に開放、放出する効果である。この場合、安全弁の場合と異なり、ひとたび破裂板ユニットに装着された破裂板が破裂し、系外に過剰圧力を開放放出したとしても、その部分は閉止されない。このため、効果的かつ確実に系内圧力の低減が可能であって、衝撃波圧、爆燃又は爆轟発生時に付随する直接及び間接的な圧力変動、予期せぬ過剰な化学反応による圧力変動が大きいと想定される場合には、特に好適である。

　破裂板ユニットを使用する二つ目の効果は破裂板における衝撃波又はこれに付随する直接及び間接的な圧力変動をその形状によって抑止する効果である。この効果は時間的に破裂板が破裂しない限り継続するものである。破裂板ユニット部分は破裂板を保持するハウジング部と、材質、厚み、その大きさ又は形状から破損圧力（P（burst）（ＭＰａ（Ｇ）））が設計されている破裂板によって構成される。ここにおいて、特に当該破裂板の形状に関しては、衝撃波又は圧力変動が伝播してくる方向に対して、平面的に対峙する場合、凹面的に対峙する場合、凸面的に対峙する場合、これらを面内で組み合わせた場合など種々の形態が選択可能である。

　本発明者らの検討では、本発明の消炎機構においていずれの形状も好ましいが、垂直面的な平面である場合、凹面である場合、凸面である場合がより好ましく、垂直面的な平面である場合と凸面である場合がさらに好ましく、凸面である場合が最も好ましいことが実験的に確認されている。この場合のメカニズムは明らかではないものの、以下のように推察される。すなわち、破裂板が破裂せず系外に圧力開放しない場合には、圧力変動が伝播してくる方向に対して、破裂板表面で、衝撃波又は圧力変動の波の反射が発生するが、この反射が入射波に対して干渉して、その圧力を低減する効果があることが推察される。このように、本発明における圧力低減部の一態様は、衝撃波の入射波に干渉する反射波を第３配管の端部で発生させて第３配管の内圧を低減させる圧力低減部であり得る。

　破裂板ユニットを使用する三つ目の効果は、上記二つ目の効果と一つ目の効果の重畳効果である。すなわち、破裂板が破裂する前までは、上記二つ目の効果によって、系内圧力が低減され、それでも系内圧力が下がらない場合に破裂板が破裂して系内圧力を確実に系外に放出する効果である。

　主として破裂板が破裂し、系外に圧力を開放することによる圧力低減効果を期待する場合、当該破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））は、その上限選択が重要になる。当該上限は、３ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、２ＭＰａ（Ｇ）以下あることがより好ましく、１ＭＰａ（Ｇ）以下あることがさらに好ましく、０．５ＭＰａ（Ｇ）以下あることが最も好ましい。また、その下限は系内の通常時ガス圧力から適宜選択可能である。当該下限は、０．２５ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、０．３０ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、０．３５ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、０．４０ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。

　一方、主として破裂板表面の形状選択と反射／干渉と思われる実効的な衝撃波又は圧力変動の抑制による圧力低減効果を期待する場合、当該破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））はある程度高いことが必要であって、下限選択が重要になる。当該下限は、５ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、６ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、７ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、８ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。また、その上限は、効果が十分でない場合に圧力開放が可能な様に、１２ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、１１ＭＰａ（Ｇ）以下あることがより好ましく、１０ＭＰａ（Ｇ）以下あることがさらに好ましく、９ＭＰａ（Ｇ）以下あることが最も好ましい。

　これを式で表すと、破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たすことになる。
　０．２５≦Ｐ(burst)≦１２

　破裂板ユニットである圧力低減部の一例を図２１及び図２２に示す。図２１は、本発明の実施の形態に係る圧力低減部の第二の例の構成を模式的に示す断面図である。また、図２２は、図２１に示す圧力低減部の側面を模式的に示す右側面図である。

　図２１に示される圧力低減部２１０は、第３配管２１の端のフランジ２１１、２１２に挟持されている破裂板２１３によって構成されている。例えば破裂板２１３は、不図示の一対の円環状のホルダで不図示のホルダに挟持され、不図示のガスケットを介してフランジ２１１、２１２に当該ホルダをボルト及びナットで締め付けることにより取り付けられる。このような破裂板２１３を含み、かつ破裂板２１３をフランジ２１１、２１２に取り付けるための構成を「破裂板ユニット」と称する。破裂板２１３は、ドーム状の曲面部を有しており、当該曲面部が外側に凸となるように取り付けられている。

　図２１及び図２２に示される圧力低減部２１０は、例えば爆轟等によって第３配管２１の内圧が急激に、かつ特定の圧力以上に上昇したときに破裂する。その結果、第３配管２１が外方に向けて開放され、第３配管２１の内圧が低減する。

　破裂板ユニットである圧力低減部の他の例を図２３に示す。図２３は、本発明の実施の形態に係る圧力低減部の第三の例の構成を模式的に示す断面図である。図２３に示される圧力低減部２２０は、破裂板２２３の曲面部が第３配管２１の内側に凸となるように（外側に凹となるように）取り付けられている。それ以外は、図２３に示される圧力低減部２２０は、図２１及び図２２に示される圧力低減部２１０と実質的に同じ構成を有している。

　図２３の圧力低減部は、例えば配管内で爆轟等が生じても破裂しない。図２３の圧力低減部２２０は、衝撃波の入射波に干渉する反射波を第３配管２１の端部で発生させることにより、第３配管２１の内圧を低減させる、と考えられる。

　ここまでは安全弁又は破裂板による圧力低減を説明したが、これら以外に、配管端部そのものの形状制御によって、圧力低減部を実現することも可能である。例えば、衝撃波又は圧力変動が伝播してくる方向に対して、平面的に対峙する場合、凹面的に対峙する場合、凸面的に対峙する場合、これらを面内で組み合わせた場合など種々の形態が選択可能である。しかし、本発明者らの検討では、垂直面的な平面である場合、凹面である場合、凸面である場合がより好ましく、垂直面的な平面である場合と凸面である場合がさらに好ましく、凸面である場合が最も好ましい。この場合のメカニズムは明らかではないものの、以下のように推察される。すなわち、配管耐圧を十分に確保し系外に圧力開放しない場合には、圧力変動が伝播してくる方向に対して、配管端部表面で、衝撃波又は圧力変動の波の反射が発生する。この反射波が入射波に対して干渉して、その圧力を減衰させ、結果としてその圧力を低減する効果があることが推察される。

　＜緩衝部＞
　本発明の消炎機構における圧力低減部には、その周辺もしくは圧力開放がなされる部分を覆う緩衝部を有することが好ましい。圧力低減部が特に系外に圧力を開放することでその効果を発現する場合は、系内の可燃性ガスが大気中に放出される場合もあり、空気中の酸素等と反応してさらなる被害を誘発する可能性もある。このような場合は、圧力低減部から解放される圧を、十分な体積と耐圧を有する緩衝部で緩和し、系内処理することが好ましい。

　このような観点では緩衝部の正常時圧力は略大気圧であることが好ましい。さらに当該緩衝部には常時希釈ガスを流通させて、圧力低減部から解放されるガス、及び場合によっては液状、粉体状の反応物などが周辺に飛散せずに、希釈されるようにすることが好ましい。この観点では、例えば人工光合成プラントにおいて複数個所の圧力低減部を有する場合、その各所の圧力低減部を覆う緩衝部は単独で機能させても好ましいが、これらを連結して希釈ガスを流通させることも好ましい。

　緩衝部に流通させる希釈ガスは化学的に安定で、他の元素あるいは化合物と容易に反応しないガスであれば単体のガス、あるいはその混合ガスを任意に選択可能である。例えば、希ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンを選択可能であって、また、通常は反応性に乏しい窒素も選択可能である。この中では窒素を含む混合ガスかもしくは窒素ガスが好ましい。また、大量希釈をする場合は意図的に大気を流通させることも好ましい。また、二酸化炭素ガスを流通させることによって、消炎性能を持たせることも可能である。

　本発明の消炎機構における緩衝部は、圧力低減部から圧力開放される場合において、十分な体積と耐圧性能、耐爆性能を有することで、その圧力変動を緩和し、系内処理可能とする機能を有することが好ましい。特に、圧力低減部からの圧力開放が系外になされないようにすることが重要であって、これによって、系内の可燃性ガスが大気放出される場合などに懸念される、空気中の酸素等との反応による二次被害等の懸念を払拭できる。

　このために、緩衝部は十分な耐圧、耐爆性能を有することが好ましく、また、高い気密性を有することが好ましい。緩衝部の耐圧Ｐ(buffer)（ＭＰａ（Ｇ））は、強烈な衝撃波又は爆轟発生時の圧力変動に耐えうるように、２ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、４ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、８ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、１６ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。ただし、過剰に耐圧性能、耐爆性能を高めるとその肉厚が過剰に厚くなり、その重量が過剰となる、コストが過剰となるなどの問題も発生する。このためにその上限は、３０ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、２７．５ＭＰａ（Ｇ）以下であることがより好ましく、２５ＭＰａ（Ｇ）以下であることがさらに好ましく、２２．５ＭＰａ（Ｇ）以下であることが最も好ましい。

　また、緩衝部はその体積が相対的に大きいことが好ましく、これによって、圧力低減部から解放される圧力を効果的に低減できる。緩衝部の体積は、系内の全配管体積を圧力低減部の個数で割った値に対して０．１倍以上であることが好ましく、１倍以上であることがより好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましく、５０倍以上であることが最も好ましい。しかし、過剰に大きい場合には、設置の問題等を誘発することがある。そのため、緩衝部の体積は、系内の全配管体積を圧力低減部の個数で割った値に対して１０００倍以下であることが好ましく、５００倍以下であることが好ましく、２５０倍以下であることがより好ましく、１００倍以下であることが最も好ましい。

　さらに、緩衝部はその形状として円柱状、球状であることが好ましい。これは耐圧、耐爆性能の観点で、同じ肉厚の材料で構成されても、形状として優位になるからである。

　図２４は、本発明の実施の形態に係る緩衝部の一例の構成を模式的に示す断面図である。また、図２５は、図２４に示す緩衝部の側面を模式的に示す右側面図である。図２４に示される緩衝部４００は、圧力低減部２１０を収容する本体部４０１と、本体部４０１の開口部を開閉可能に塞ぐ蓋部４０２とを有する。なお、緩衝部４００はＳＵＳなどの金属製である。また、圧力低減部２１０は、前述した図２１の圧力低減部２１０と同じである。

　本体部４０１は、底部と周壁部とを含む。底部は、第３配管２１の外周面から周方向の外側に延在する、円環状の板部である。周壁部は、底部の周縁から起立する円筒部である。周壁部には、吸気管４０３と排気管４０４の二本の管が貫通している。蓋部４０２は、例えば円環状のボルトバンド４０５によって本体部４０１の開口部に固定されている。

　緩衝部４００は、圧力低減部２１０全体を第３配管２１の軸方向及び周方向のいずれの方向からも覆っている。また、窒素ガスなどの不活性ガスが吸気管４０３及び排気管４０４を流通し、緩衝部４００の内部が常時不活性ガスの雰囲気となっている。配管内での爆轟などにより破裂板２１３が外側に破裂した場合、第３配管２１内のガスは緩衝部４００内に留まり、また破裂の運動エネルギーの伝播は緩衝部４００内に限定される。

　＜消音装置＞
　本発明の消炎機構内の圧力低減部においては、破裂板の破裂による圧力開放効果を期待する場合などに、消音機構を追加設置することが可能であって、周辺への騒音抑制の観点で好ましい。当該消音機構は、各種サイレンサーを適宜適応可能であって、吸収型、干渉型等いずれの方式のものも採用可能である。ただし、吸収型は吸音材が爆轟発生時にその影響をうけて劣化する懸念があるものの、その音圧抑制効果は高く、特段に騒音抑制を図りたい際に好適に利用可能である。一方、干渉型はその形状等によって、騒音抑制を図るものであって、その音圧抑制効果は相対的には高くないものの、その部材を金属材料のみで構成することなどが可能であって、耐久性等の面で特段に配慮が必要な場合などに利用可能である。

　＜消炎装置の用途等＞
　本発明の消炎装置は、爆発、爆轟発生が懸念されるあらゆる機械設備、化学設備等に利用可能であって、また、あらゆる可燃性ガス及び可燃性ガスと支燃性ガスとの混合ガスに適応可能である。特に爆発威力が大きい水素と酸素が共存する水素爆鳴気が流通する化学設備に好適に利用可能であって、「光触媒による水素酸素発生及び流通設備」等により好適に利用可能である。後者は「人工光合成プラント」と称されることもあるが、ガス移送の観点から光触媒反応器が加圧されている場合には、化学量論組成の水素酸素混合ガス（水素爆鳴気）が加圧状態で発生することになる。このような場合には、最も好適に適応可能である。このように、本発明の実施形態に係る消炎装置は、原ガスが水素と酸素を含む混合気体である用途において好適である。

　このような人工光合成プラントでの水分解で発生する水素酸素混合ガスは、その温度における飽和水蒸気を含むことになる。本発明においては、「筐体、筐体内狭窄流路、当該筐体内狭窄流路を流れる気体が通過可能であって空隙を有する多孔質部を内在する、少なくとも１つの火炎伝播抑制部」、「少なくとも１つの圧力低減部」、「少なくとも１つの結合配管部」のいずれも、水蒸気を含むガスを流通させても特段の劣化等が発生しない材料で構成することが好ましい。このように構成すれば飽和水蒸気を含む水素爆鳴気は乾燥しているそれよりも爆轟時の威力は低減すると考えられることから、流通する気体の中に水を共に含むことは非常に好ましい。

　この観点からは、本発明の消炎機構には可動部が存在しないことが好ましい。例えば、火炎伝播抑制部には、爆轟時に火炎及びガスの逆流を防ぐ遮断弁又は逆止弁を内在させることも可能である。しかしながら、これらの遮断弁等はその温度での飽和水蒸気を含むガスを流通させると、外気温度の変動等で結露してしまうことも懸念され、結果的に故障してしまう可能性が高い。このため、ばね、又は場合によっては低融点金属のメルト等に依存する可動機構は火炎伝播抑制部に内在しないことが好ましい。なお、圧力低減部においても同様であって、安全弁等の可逆的可動部を有する構成よりは、破裂板ユニット又は配管端部形状による実効的な圧力低減を実現することがより好ましい。なお、破裂板の圧力開放効果はその非可逆的な破裂（破壊）によって実現するので、可動部として排除する必要はない。

　本発明の消炎機構は前述の通りに人工光合成プラントに好適に利用可能である。当該プラントでは、光触媒反応器で生成した水蒸気を含む水素酸素混合ガスが化学量論組成で発生するが、その後段には脱湿塔などが配置され、さらにその後段には水素と酸素を分子ふるい効果によって分離するガス分離膜が設置される。ここで、本消炎機構を配置する場合に、光触媒反応器の出口であれば、水素：酸素＝２：１の湿潤ガスが流通しており、脱湿塔の出口であれば、水素：酸素＝２：１の乾燥ガスが流通することとなる。また、ガス分離膜の透過側（水素回収側で水素リッチ側）は流通するガスの水素と酸素の比は、分離膜の性能に依存することとなり、ガス分離膜の非透過側（水素が分離膜を透過した結果、酸素が残存し酸素リッチになる側）もガス組成は分離膜の性能に依存する。

　本発明の消炎機構においては、発明者らの実験から、最も激しい爆轟が発生しうる水素：酸素＝２：１の加圧水素爆鳴気であっても消炎が可能であることが確認されている。この観点から、人工光合成プラント内で流通する水素酸素の組成は、プロセス、材料、構成等によって変化しうるが、いずれの場合であっても水素：酸素＝２：１の加圧水素爆鳴気が爆轟した場合よりは威力が弱いと想定されることから、消炎が可能であると考えられる。このため、流通する水素と酸素の流量比が９９：１から１：９９、より好ましくは９６：４から４：９６の爆発範囲にある任意の組成を有する混合気体であっても本消炎機構を好適に利用することが可能である。

　本発明の消炎機構は前述の通りに人工光合成プラントに好適に利用可能であるが、流通する水素酸素（水蒸気）混合ガスの圧力に関しては、適宜選択可能である。例えば、爆轟威力を低減するには光触媒反応器部分の圧力は減圧であることは好ましい。

　しかし、光触媒反応器部分の圧力を減圧にすると水素酸素混合ガス発生時に同伴する水蒸気の量が膨大となるので、その後の脱湿プロセスには過大な負荷がかかることにもなり、注意が必要となる。さらに発生したガスを後段プロセスに移送するために水素酸素混合ガスを一度昇圧することにもなり、新たなプロセスを付与する必要にも迫られる。

　別の場合として、爆轟威力は減圧時に比較して増すものの、光触媒反応器部分の圧力を常圧にした場合、水素酸素混合ガス発生時に同伴する水蒸気の量は減圧時に比較して低減可能であり、好ましい。しかし、ガスを後段プロセスに移送するための圧力確保の問題は残る。これに対して、爆轟発生時の威力は減圧時及び常圧時に比較して増すものの、光触媒反応器部分の圧力を加圧にした場合、水素酸素混合ガス発生時に同伴する水蒸気の量は減圧及び常圧時に比較して低減可能であり、より好ましい。さらに、ガスを後段プロセスに移送するための圧力確保の問題も解決されるため、光触媒パネル部分の水素爆鳴気の圧力は加圧であることがより好ましい。このように、本発明の実施形態では、原ガスが常圧よりも高い圧力を有することが好ましい。

　＜人工光合成プラントについて＞
　本発明の消炎装置は、水を分解して水素と酸素を得る水素又は酸素の製造装置に適用される。特にグリーン水素の製造に関しては、いくつか方法があるが、太陽光などの再生可能エネルギーを用いて水の電気分解を行う方法、及び、光触媒により、水を全分解（水素と酸素に分解して水素を得る方法）が知られている。

　電気分解する方法は、それぞれの電極からそれぞれ水素、酸素が得られることになるが、実際にはある程度混合して取り出されることになる。また、太陽電池を使用する場合には太陽光を一度電気に変え、その電気を用いて水を分解するため、各段階でのエネルギーの変換効率の掛け算となり、ロスが大きい。また、装置コストが高くなる傾向にある。

　これに対し光触媒による水の全分解であると、エネルギー変換時のロスは１回だけであり、光エネルギーの取り込みと水の分解を同時に行えるため、好ましい。光触媒により水を分解する光触媒ユニットは、各種の公知のものを使用することができる。当該光触媒による水の分解では、太陽光を利用して水素を生成することが、エネルギーの有効活用の観点から好ましい。

　この光触媒ユニットには、原材料となる水を供給する手段が取り付けられ、さらに必要に応じ、発生した酸素と水素の混合ガスを取り出すための気液分離手段が取り付けられる。こうして得られた水素酸素混合ガスは、水素と酸素の分離手段に供給される。本発明の消炎装置は、光触媒ユニットのあらゆる場所に設置可能である。この時個々の光触媒ユニットに水素酸素混合ガスを分離する手段をつけるのは非効率的なので、それぞれの光触媒ユニットからの酸素水素混合ガスは、ある程度集合させられてから適当な間隔で設けられた消炎装置を経由して水素と酸素の分離手段の部位に集められる。

　水素と酸素の分離手段としては、公知の各種の方法を用いることができ、特に限定されないが、ゼオライト膜、シリカ膜等を含む分離膜を使用することがその特性から好ましく、また無機膜である観点からも好ましい。特に耐爆性能の観点からも無機膜である点は重要である。この分離膜を用いて、酸素リッチなガスと水素リッチなガスに分離し、そのまま使用するなり、さらに脱湿、冷却、残留ガスのクエンチなどの方法で、それぞれのガスの純度を上げてもよい。こうした構造が、本発明の水素製造装置、あるいは酸素に目を向ければ酸素の製造装置になる。また、本発明の消炎装置は、当該分離膜前後のあらゆる場所に設置可能である。通常は爆発範囲外のガスは流通していたとしても、ガス分離が十分に機能しなくなるなどの場合には爆発範囲内のガスが流通する可能性があることから、そのような場所には本消炎装置を予防的に設置することは好ましい。このように、本発明の実施形態に係る消炎装置は、水素製造装置における水素含有ガスの生成部に連なって配置される用途に好適である。

　［本発明の第一の要旨における実施形態のまとめ］
　以上の説明から明らかなように、以下に表される本発明の第一の要旨における種々の態様は、段落００３９～００６０に記載されている要旨に含まれている。すなわち、本発明の第一の要旨における第１の態様は、原ガスが供給される第１配管（１０）及び第２配管（２２）とさらなる第３配管（２１）とに接続する結合配管部（２０）と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部（３）と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに内圧を低減させる圧力低減部（２）と、を備え、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない消炎装置（１）である。

　また、本発明の第一の要旨における第２の態様は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とを接続する結合配管部と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、衝撃波の入射波に干渉する反射波を端部で発生させて第３配管の内圧を低減させる圧力低減部（破裂板２２３）と、を備え、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない消炎装置である。

　上記の第１の態様及び第２の態様は、いずれも火炎伝播抑制効果に優れる消炎装置を提供することができ、第２の態様は、さらに衝撃波伝播抑制効果に優れる消炎装置を提供することができる。

　本発明の第一の要旨における第３の態様は、第１の態様又は第２の態様において、火炎伝播抑制部が、前記原ガスが流通する狭窄部をさらに有する。第３の態様は、爆轟時における火炎の伝播を抑制する観点、及び、通常時の圧力損失の発生を抑制する観点から一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第４の態様は、第３の態様において、狭窄部の径が０．３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である。第４の態様は、爆轟時における火炎の伝播を抑制する観点、及び、通常時の圧力損失の発生を抑制する観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第５の態様は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、火炎伝播抑制部が、原ガスが流通する屈曲部をさらに有する。第５の態様は、爆轟時における火炎の伝播を抑制する観点、及び、通常時の圧力損失の発生を抑制する観点から一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第６の態様は、第１の態様から第５の態様のいずれかにおいて、結合配管部の配管の断面が略円形の断面である。第６の態様は、耐圧性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第７の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれかにおいて、結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす。第７の態様は、耐圧性向上とコスト削減とを両立させる観点からより一層効果的である。
　２≦Ｐ(tube)≦３０

　本発明の第一の要旨における第８の態様は、第１の態様から第７の態様のいずれかにおいて、圧力低減部が可逆的圧力開放装置（安全弁２００）を有し、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす。第８の態様は、原ガスの外部への漏出防止と装置の破損防止とを両立させる観点からより一層効果的である。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８

　本発明の第一の要旨における第９の態様は、第１の態様から第７の態様のいずれかにおいて、圧力低減部が、第３配管を塞ぐ破裂板ユニットを有し、破裂板ユニットが有する破裂板（２１３）の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす。第９の態様は、系内の開放又は衝撃波の干渉による装置の破損の防止を実現する観点からより一層効果的である。
　０．２５≦Ｐ(burst)≦１２

　本発明の第一の要旨における第１０の態様は、第９の態様において、破裂板が第３配管に対して平面形状もしくは凸形状となるように配置される。第１０の態様は、衝撃波の干渉による装置の破損を防止する観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１１の態様は、第１の態様から第１０の態様のいずれかにおいて、圧力低減部を囲う緩衝部（４１）を有する。第１１の態様は、系内を開放したときの原ガスの拡散を防止する観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１２の態様は、第１の態様から第１１の態様のいずれかにおいて、火炎伝播抑制部は、第１配管及び／又は第２配管に介在して原ガスが流通する筐体（４）をさらに有し、筐体は、その内部に多孔質部を含む。第１２の態様は、火炎伝播抑制部の耐圧性を高める観点から一層効果的である。この第１２の態様において、筐体がその内部に狭窄部及び屈曲部の一方または両方をさらに含んでもよい。この態様は、火炎伝播抑制部の耐圧性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１３の態様は、第１２の態様において、筐体が金属製である。第１３の態様は、火炎伝播抑制部における耐圧性と伝熱性とを高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１４の態様は、第１の態様から第１３の態様のいずれかにおいて、多孔質部が略円筒状の多孔質体である。第１４の態様は、爆轟発生時における耐圧性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１５の態様は、第１の態様から第１４の態様のいずれかにおいて、多孔質部を構成する多孔質体が金属及び／又はセラミックを含む。第１５の態様は、多孔質部の耐熱性、伝熱性及び／又は化学的安定性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１６の態様は、第１の態様から第１５の態様のいずれかにおいて、多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下である空隙を含む。第１６の態様は、原ガスの通気性と爆轟時の火炎伝播の抑制とを両立させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１７の態様は、第１の態様から第１６の態様のいずれかにおいて、多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が５０μｍ以上１００μｍ以下である空隙を含む。第１７の態様は、原ガスの通気時における圧力損失を抑制する観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第１８の態様は、第１の態様から第１７の態様のいずれかにおいて、原ガスが水素と酸素を含む混合気体である。第１８の態様に示されるように、本発明の態様における消炎装置は、爆発威力が大きい原ガスを取り扱う装置での利用に好適である。

　本発明の第一の要旨における第１９の態様は、第１８の態様において、混合気体は水蒸気をさらに含む。第１９の態様は、当該混合気体の爆轟の威力を低減させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第２０の態様は、第１の態様から第１９の態様のいずれかにおいて、原ガスが常圧よりも高い圧力を有する。第２０の態様は、原ガスを系内で流通させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨における第２１の態様は、水素含有ガスの生成部と、生成部に連なる消炎装置とを有する水素製造装置（光化学反応用プラント１００）において、消炎装置が第１の態様から第２０の態様のいずれかの態様の消炎装置である。第２１の態様によれば、火炎伝播抑制効果及び衝撃波伝播抑制効果に優れた消炎装置を備えた水素製造装置を提供することができる。

　本発明の第一の要旨における第２２の態様は、第２１の態様において、生成部は太陽光を利用して水素を生成させる。第２２の態様は、原ガス生成におけるエネルギーの有効活用の観点からより一層効果的である。

　本発明の第一の要旨は上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の第一の要旨の技術的範囲に含まれる。

　〔本発明の第二の要旨の実施形態〕
　［定義］
　本発明の第二の要旨について、本明細書中では、「ガスの流通」、「流通するガス」、「通常時」、「爆轟」あるいは「爆轟発生」、「水素爆鳴気」、「系内」又は「系外」との表現を用いることがある。これらの表現の説明は、前述した「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１１４～０１１９に記載されている説明と同じである。

　［概要］
　本発明の消炎装置は、太陽の光を用いた人工光合成装置など、設備の一部に異常が生じた場合でも、爆発性の気体が発生し続けるような、装置の緊急停止自体が困難な装置に適した消炎装置である。

　そして爆発、爆轟発生が懸念されるあらゆる機械設備、化学設備等に利用可能であって、また、あらゆる可燃性ガス及び可燃性ガスと支燃性ガスとの混合ガスに適応可能である。特に爆発威力が大きい水素と酸素が共存する水素爆鳴気が、発生、流通、一時滞留、貯蔵される化学設備に好適に利用可能である。さらに水を分解して水素と酸素を発生させる「電気分解による水素酸素発生及び流通設備」、あるいは「光触媒による水素酸素発生及び流通設備」等に対して好適に利用可能である。このような場合、発生及び流通する水素酸素混合ガスは化学量論組成（水素：酸素＝２：１）である場合もある。当該混合ガスに着火した際に引き起こされる爆燃、あるいはその後爆轟に転移した場合には、発生する衝撃波又は爆轟火炎による設備破損、あるいは爆轟時の消炎装置の動作後に発生する２次被害などが、甚大になる懸念がある。しかし、本発明者らの検討では、本発明の消炎装置は、化学量論組成の水素酸素混合ガスに着火した場合でも、衝撃波又は爆轟火炎の影響を効果的に抑制し、かつその後の可燃性のガスの外部への流出を止めることができるため、２次被害の発生を抑制できる。

　このために、本消炎装置は、光触媒による水分解から水素酸素を発生させる場合、その光触媒反応器周辺、その後段に配置される水素酸素分離膜周辺など様々な位置に適宜配置することが可能である。

　本発明の一実施形態の消炎装置は、その消炎装置部に一端側から原ガスが供給される第１配管と、第２配管との間に設置される消炎装置であって、前記消炎装置が以下の１から４の部位を有することを特徴とする消炎装置である。
　１．第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　２．前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられる筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部とを有する火炎伝播抑制部、
　３．第３配管を介して配置される圧力低減部、
　４．圧力低減部を囲う及び／又は接する緩衝部。

　［基本構成と効果］
　今、通常時のガスの流れ方向に対して、その上流方向と下流方向を定義したとする。この場合、本発明の消炎装置によって、第１配管側で着火した場合には、第２配管側への衝撃波伝播緩和効果と火炎伝播抑制効果が期待される。また、本発明の消炎装置は、上記効果に加えて、第２配管側で着火した場合にあっても、第１配管側への側の衝撃波緩和効果と火炎伝播抑制効果も、前記効果に併せ持つように構成することも可能である。

　これと同時に、特に、衝撃波伝播緩和効果が圧力低減部における圧力開放によってなされる場合、本発明の消炎装置は、系外にではなく系内の緩衝部に対して圧力開放することから、系外への可燃性ガス等の流出もなく、非常に好ましい。

　ここで本消炎装置の基本構成とその動作について、まず図３０に記載の形態を用いて詳細に説明する。本図は本消炎装置の基本的構成の一例であって、原ガスが供給される第１配管１０側で着火した場合には、第２配管２２側への衝撃波伝播緩和効果と火炎伝播抑制効果が期待されるものである。これと同時に、特に、衝撃波伝播緩和効果が圧力低減部２における圧力開放によってなされる場合、本発明の消炎装置は、系外にではなく系内の緩衝部９に対して圧力開放することから、系外への可燃性ガス、あるいは化学反応の結果、化合、分解などされたガス等の流出もなく、非常に好ましい。

　ここでは仮に、光触媒による水素酸素発生及び流通設備である、いわゆる「人工光合成プラント」内に本消炎装置が設置されているとして、また、原ガスが供給される第１配管１０側で着火した場合を想定して、その動作を説明する。第１配管１０側で着火した場合、配管の距離又は配管径に依存するものの、第３配管２１への分岐を有する結合配管部２０に衝撃波と爆轟転移後の火炎が伝播してくることとなる。その後、衝撃波又は爆轟火炎は、比較的直進伝播しやすい特性を有するものの、あらゆる方向にも伝播するため、第３配管２１を通って圧力低減部２に容易に到達することとなる。衝撃波又は爆轟火炎の伝播を抑制するには、実験的また理論的検討から、本発明者らはその圧力を低減することが重要な必要条件であることを見出している。そこで、圧力低減部にて圧力が解放されたり、比較的弱い衝撃波であれば、圧力低減部２からの反射波によったりして火炎は弱められる。そして火炎伝播抑制部３により、第２配管２２側への火炎の伝播は防がれる。

　同様に図３１にあるように、第１配管１０側に火炎伝播抑制部３がある場合でも、火炎伝播抑制部３を通過する際に、火炎の勢いが抑えられる。火炎はさらに結合配管部２０を通って、圧力低減部２に到達する。そこで圧力解放がされて火炎伝播が止まるか、図３０同様、反射波で止められることになる。

　そして本発明の消炎装置においては、圧力低減部２を囲う又は接する形で緩衝部９を有する。囲うとは、当該緩衝部９が圧力低減部２に直接は接さずに、圧力低減部が解放される動作時に、解放されてガス等が出てくる部位のすべてを覆っていることである。接するは文字通り、圧力低減部の圧力が解放されてガス等が出てくる部位に接触して存在していることである。圧力低減部２が特に外側に圧力を開放することでその効果を発現する場合は、系内の可燃性ガス、あるいは化学反応の結果、化合、分解などされたガス等が大気中に放出される場合もあり、空気中の酸素等と反応してさらなる被害を誘発する可能性もある。よって、圧力低減部２から解放される圧を、十分な体積と耐圧性能、耐爆性能を有する緩衝部より系外に逃さぬように構成し、系内処理する。

　特に水素爆鳴気（水素酸素混合ガス）の爆轟により発生し、あらゆる方向に伝播しうる衝撃波又は爆轟火炎を抑制するためには、圧力低減部２だけでは十分でないことも実験的に見出している。特に火炎伝播の抑制には特別な火炎伝播抑制部が必須である。当該火炎伝播抑制部３は、いくつかの分岐を有する結合配管部を介して圧力低減部と結合している。このように圧力低減部２と火炎伝播抑制部３を合わせて系内に配置することで、爆轟圧を減じつつ火炎伝播抑制部３による火炎伝播抑制効果を効果的に発揮でき、第２配管２２には爆轟による衝撃波も火炎も伝播しないようにすることが可能となる。

　以下、本発明の消炎装置の一適用例として、図１を参照して実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る光化学反応用プラント１００の構成を模式的に示す図である。ここでの光化学反応用プラント１００の説明は、「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１２７～０１３３に記載されている説明と同じである。

　次に上述の基本構成に加え、他の態様について説明する。

　＜結合配管部にて原ガスを直進させない構造＞
　次に、図２７から図２８を用いて、通常時において、原ガスが直進しない構造になっている場合について説明する。本構成は圧力低減部２と火炎伝播抑制部３を結合する結合配管部２０において、原ガスが流れる流路が直進しない構造となっている。換言すると、通常時に図中左側から流通してくる原ガスは図中上側に流通する構造となっている。この場合、結合配管部２０はＴ字の分岐構造となっているが、この構成においては、比較的直進性に富む衝撃波又は爆轟火炎の伝播は抑制されやすくなるため、好ましい。また、図２９はこの形態の更なる応用形態である。さらに図２７から図２９の発展形として、本発明の基本構成を２重としつつ共通部分を省略した構造も考えられる。図３３に示すような、通常時の原ガスの流通経路が結合配管部２０において直進しない構成において、第１配管側と第２配管側のいずれの側にも火炎伝播抑制部（３及び３）を設ける。それにより、第１配管１０側、第２配管２２側のいずれで着火した場合でも、火炎伝播抑制部（３及び３）による火炎伝播抑制を、圧力低減部２による圧力低減よりも時間的に前になるように出来る。この構成においては、圧力低減部２を比較的簡便な方法で構成できる場合があり、好ましい。例えば、圧力低減部２による圧力低減効果を、簡易な安全弁などで実現することも可能である。

　さらに、図３２を用いて応用的構成を説明する。本構成は圧力低減部を２つ用意し、どちらからの火炎であっても先に圧力低減部（２及び２Ａ）での減圧が行われるようにした形態である。火炎伝播抑制部に火炎が到達するタイミングが圧力低減部による圧力低減よりも時間的に後なるように配置した場合、火炎伝播抑制部を比較的簡便な方法で構成できる場合があり、好ましい。例えば当該火炎伝播抑制部に好ましく設置可能な多孔質部を省略するなども可能である。図３２は、さらに複数の圧力低減部が１つの緩衝部９によって囲まれている形態である。この形態は緩衝部を大きな体積としやすい構成であることから、圧力低減部２に開放される圧力の影響を比較的容易に緩和でき、緩衝部の耐圧性能、耐爆性能等を設計しやすい構成であって、好ましい。

　また、図３４の構成は、本発明の消炎装置の基本構成を２つ組み合わせた形状である。この構成であれば第１配管１０側、第２配管２２側のいずれで着火した場合でも、高い衝撃波伝播抑制効果と火炎伝播抑制効果が期待されるものである。図３４はすべての圧力低減部が個別の緩衝部によって囲まれている形態を例示している。

　ここで、上記の基本構成の各構成についてさらに説明する。ここでの火炎伝播抑制部の説明は、前述した「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１８０～０２０２に記載されている説明と同じである。

　次いで、前述の基本構造に含まれる圧力低減部について、図面を用いてさらに説明する。本発明の一態様における圧力低減部は、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる構成である。以下、圧力低減部について、図面に基づいてさらに説明する。

　可逆的圧力開放装置である圧力低減部の一例を図２０に示す。ここでの圧力低減部の説明は、前述した「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０２１０及び０２１１に記載されている説明と同じである。

　破裂板ユニットである圧力低減部の一例を図２１及び図２２に示す。ここでの圧力低減部の説明は、前述した「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０２１９～０２２４に記載されている説明と同じである。

　以下に本発明の各部の構成について、詳細に説明する。

　＜緩衝部＞
　本発明の消炎装置における緩衝部は、圧力低減部から圧力開放される場合において、十分な体積と耐圧性能、耐爆性能を有することで、その圧力変動を緩和し、系内処理可能とする機能を有する。ここでの緩衝部の説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０２２８～０２３１に記載されている説明と実質的に同じである。

　一般に圧力低減部が系外に圧力を開放することでその効果を発現する場合は、系内の可燃性ガスが大気中に放出される場合もあり、空気中の酸素等と反応してさらなる被害を誘発する可能性もある。よって、本発明においては、圧力低減部から解放される圧を、十分な体積と耐圧、耐爆性能を有する緩衝部で緩和し、系内処理する。

　このような観点では緩衝部の通常時圧力は略大気圧であることが好ましい。さらに当該緩衝部には常時希釈ガスを流通させて、圧力低減部から解放されるガス、又は場合によっては液状、粉体状の反応物、などが周辺に飛散せずに、希釈されるようにすることが好ましい。この観点では、例えば人工光合成プラントにおいて複数個所の圧力低減部を有する場合、その各所の圧力低減部を覆う緩衝部は単独で機能させても好ましいが、これらを連結して希釈ガスを流通させることも好ましい。緩衝部に流通させる希釈ガスは化学的に安定で，他の元素あるいは化合物と容易に反応しないガスであれば単体のガス、あるいはその混合ガスを任意に選択可能である。例えば、希ガスであるヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノン，ラドンを選択可能であって、また、通常は反応性に乏しい窒素も選択可能である。この中では窒素を含む混合ガスかもしくは窒素ガスが好ましい。また、大量希釈をする場合は意図的に大気を流通させることも好ましい。また、二酸化炭素ガスを流通させることによって、消炎性能を持たせることも可能である。

　以下、緩衝部について、図面を用いてさらに説明する。図２４は、本発明の実施の形態に係る緩衝部の一例の構成を模式的に示す断面図である。また、図２５は、図２４に示す緩衝部の側面を模式的に示す右側面図である。ここでの緩衝部の説明は、前述した「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０２３２～０２３４に記載されている説明と同じである。

　＜結合配管部＞
　本発明における結合配管部は、第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する部分である。このように、結合配管部は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する。本発明においては第２配管へ向かう分岐と緩衝部へ向かうための第３配管への分岐を有していればよい。そしてより好ましくは、結合配管部での第１配管からのガスの流れと第２配管へのガスの流れが直線状に連ならないことが好ましい。すなわち第１配管を通常時のガス流方向に延長し、また、第２配管を通常時のガス流方向とは反対の方向に延長し、これら２つの直線がなす角の小さい側の値が重要である。この角度は３０度以上であることが好ましく、６０度以上が好ましく、特に好ましくは７５度以上であり、最も好ましくは９０度、つまり直交していることである。９０度以上になると、逆方向からの火炎から見ると角度が浅くなるため、９０度が最も好ましい。

　尚、本発明の効果を得るために必要なものは比較的直進性に富む爆轟火炎の伝播を結合配管部で阻害することである。ここでの配管の曲がり、断面形状及び耐圧に関する説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１５３～０１６１に記載されている説明と実質的に同じである。

　＜火炎伝播抑制部＞
　本発明の消炎装置における火炎伝播抑制部は、結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有し、狭窄部及び屈曲部の一方または両方をさらに有していてよい。

　（火炎伝播抑制部の筐体）
　本発明の消炎装置内の火炎伝播抑制部において、狭窄流路などを内在する筐体の材質は、金属材料、樹脂材料、これらの複合材料など適宜選択可能である。そのうえで、十分な耐圧、耐爆性能を実現可能で、また、十分な熱伝導性が確保できるように選択されることが好ましい。

　火炎伝播抑制部の耐圧性は、０．５ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、１ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、２ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、４ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。ただし、過剰に耐圧、耐爆性能を高めると筐体の肉厚が過剰に厚くなりその重量が過剰となる、コストが過剰となるなどの問題も発生する。このためにその上限は、２５ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、２０Ｐａ（Ｇ）以下であることがより好ましく、１５ＭＰａ（Ｇ）以下であることがさらの好ましく、１０ＭＰａ（Ｇ）以下であることが最も好ましい。

　火炎伝播抑制部の材料としては、耐圧と熱伝導率の両立が可能であるものが好ましく、金属材料もしくは金属材料を含む複合材料が好ましい。より好ましくは筐体が金属材料を含むものであり、さらには、鉄系材料又はステンレス材料がさらに好ましい。このように、筐体は金属製であることが好ましい。なお、筐体の場所によって、異なる材料を用いてもよい。

　（屈曲部）
　筐体内の屈曲部としては、火炎の進行方向を大きく変えるものであって、Ｕ字又はＬ字の屈曲、Ｔ字又は十字の分岐などをする部分を含んでもよい。ここでの屈曲部の説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１６６に記載されている説明と実質的に同じである。

　（狭窄部）
　先ず、本発明の火炎伝播抑制部における筐体内の狭窄部の断面積は、第１配管の断面積、第２配管の断面積、結合配管部の断面積のいずれと比較しても小さいことが好ましい。ここでの狭窄部における断面積、幅及び形状の説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１６７～０１７０に記載されている説明と実質的に同じである。

　狭窄部は、金属、セラミック、さらにはこの複合材料を粒状にした物質を充填することによって、形成してもよい。このように形成される狭窄部は、直線状でない部分を含む。この金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ等を列挙可能であって、これらから選択される元素を含む合金であってもよい。また、セラミック材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３系材料、ＳｉＯ_２系材料、ＳｉＣ系材、ＺｒＯ_２系材料等を列挙可能である。また、これら材料の化合物又は混合物でもよく、ムライト又はジルコン等でもよい。その中でも、熱伝導率が高く、かつ安定であることから、筐体内流路の形成に充填粒子を用いる場合はセラミック材であることが好ましい。さらには、その中でも比較的融点が高く、爆轟火炎との接触にも安定であることから、アルミナ、ムライト、ジルコニア、ジルコンから選択されることが好ましく、ムライト、ジルコンから選択されることがより好ましく、ジルコンを選択することがさらに好ましい。充填においては、ランダム充填程度の充填率で充填することが、現実的であって好ましい。また、充填する際の粒形は球形に近いことが好ましい。本発明者らの検討では、火炎伝播抑制効果を向上させるには、細粒子化することが好ましく、その粒径は１０００μｍ以下が好ましく、５００μｍ以下がより好ましく、２５０μｍ以下がさらに好ましく、２００μｍ以下が最も好ましい。その一方で過剰な細粒子化は通常時の圧力損失を過大にしてしまうため、その粒径は２５μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましく、１５０μｍ以上が最も好ましい。また、その充填部分の長さに関しても、本発明者らの検討から、火炎伝播抑制と圧力損失のトレードオフが存在する。その長さは、火炎伝播抑制の観点から１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、４０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、８０ｍｍ以上であることが最も好ましい。一方、圧力損失低減の観点からは２００ｍｍ以下であることが好ましく、１７５ｍｍ以下であることがより好ましく、１５０ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１２５ｍｍ以下であることが最も好ましい。

　火炎伝播抑制部の筐体内流路の屈曲部と狭窄部とは流路が屈曲しつつその幅が狭窄される場合には、１つの流路でいずれの効果も発現することが可能である。

　（火炎伝播抑制部の多孔質部）
　火炎伝播抑制部においては、筐体内狭窄流路を流れる気体が通過可能であって空隙を有する多孔質体による多孔質部が、さらに設置されることが好ましい。ここでの多孔質部の説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１７１～０１７８に記載されている説明と実質的に同じである。

　＜消炎装置内の配管の形状＞
　消炎装置内の配管の断面は略楕円形か略円形であることが好ましく、略円形であることがより好ましく、円形であることが最も好ましい。ここでの消炎装置内の配管についての説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１５５～０１５８に記載されている説明と実質的に同じである。

　＜圧力低減部の配置と結合配管の形状＞
　爆燃又は爆轟に伴う火炎又は衝撃波の伝播は、直進性に富む性質を有しつつ、あらゆる方向に伝播する。このため、第１配管側から伝播する火炎又は衝撃波の影響を最も効果的に低減しようとすると、圧力低減部は第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線上に、対峙するように配置されることが好ましい。最も好ましくは圧力低減部がこれに正面から対峙するように配置されることである。このような配置をとる場合で、かつ、第２配管の配置も前述の通りに考慮にいれると、結合配管部はＴ字型の構成になることが最も好ましい。

　一方、圧力低減部は、第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線に直交する第３配管の端部に配置されても効果的に機能し得る場合がある。特に通常時の原ガスの初期圧が相対的に低い場合などは、その配置の容易さから、このような構成をとることが好ましい。

　第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線に対して、圧力低減部が端部に配置される第３配管が成す２つの角のなかで、小さい値を有する方の角度は任意の値を取り得る。原ガスの初期圧が比較的高く、例えば０．１ＭＰａ（Ｇ）を超えるような場合においては、９０°であってもよい。当該角度は、７５°以下であることが好ましく、５０°以下であることがより好ましく、３０°以下であることがさらに好ましく、１５°以下であることがよりさらに好ましく、０°であることが最も好ましい。すなわち、この場合は、圧力低減部は第１配管における通常時の原ガスの進行方向の延長線上に、これに正面から対峙することになる。一方、０．１ＭＰａ（Ｇ）以下であるような場合は、３０°以上であることが好ましく、５０°以上であることがより好ましく、７５°以上であることがより好ましく、８０°以上であることが最も好ましい。これは前述の通りに、その配置、設置等の容易さによる。

　その一つの形態はいわゆる安全弁を利用する場合であって、この場合は配管内圧力が規定値以上になると、その圧力を緩衝部に開放し、その結果、配管内圧力が低減すると可逆的に閉止された状態に戻る。このため、圧力変動等が小さいと想定される場合に限定的に利用可能な場合もある。安全弁から緩衝部に圧力を開放する最低開放圧力Ｐ（release）（ＭＰａ（Ｇ））は０．１ＭＰａ（Ｇ）以上であることが好ましく、０．２ＭＰａ（Ｇ）以上であることがより好ましく、０．３ＭＰａ（Ｇ）以上であることがさらに好ましく、０．４ＭＰａ（Ｇ）以上であることが最も好ましい。これは過剰に小さな圧力変動時に系内を流通する可燃性ガスなどを不用意に緩衝部に放出すると、実際には安全な流通プロセスに外乱を加えることにもなりかねないからである。一方で、このような簡易な方法による場合、開放する最低圧力が過剰に高いことは安全確保の観点から避けるべきである。よって、最低開放圧力の上限は、０．９８ＭＰａ（Ｇ）以下であることが好ましく、０．９ＭＰａ（Ｇ）以下であることがより好ましく、０．８ＭＰａ（Ｇ）以下であることがさらの好ましく、０．７ＭＰａ（Ｇ）以下であることが最も好ましい。

　圧力低減部の他の一つの形態はいわゆる破裂板ユニットである。破裂板ユニットは少なくとも、以下の３つの効果を期待することが可能である。

　破裂板ユニットを使用する一つ目の効果は破裂板が破裂することで、不可逆的に系内の圧力を緩衝部に開放、放出する効果である。この場合、安全弁の場合と異なり、ひとたび破裂板ユニットに装着された破裂板が破裂し、緩衝部に過剰圧力を開放放出したとしても、その部分は閉止されない。このため、効果的かつ確実に系内圧力の低減が可能であって、衝撃波圧、爆燃又は爆轟発生時に付随する直接及び間接的な圧力変動、予期せぬ過剰な化学反応による圧力変動が大きいと想定される場合には、特に好適である。本発明者らの検討では、本発明の消炎装置において、特に破裂板の破裂による圧力開放を想定する場合、平面的に対峙する場合、凹面的に対峙する場合、凸面的に対峙する場合、これらを面内で組み合わせた場合など種々の形態が選択可能である。そして、いずれの形状も好ましい。さらに本発明者らの検討では、圧力変動等が発生する入射側に対して、垂直面的な平面である場合、凹面である場合、凸面である場合がより好ましく、垂直面的な平面である場合と凹面である場合がさらに好ましく、凹面である場合が最も好ましいことが実験的に確認されている。この場合のメカニズムは明らかではないものの、破裂板が破裂して圧力開放する場合には、圧力変動が伝播してくる方向に対して、破裂板表面で、衝撃波又は圧力変動の波を受けやすくなっていることが推察される。

　破裂板ユニットを使用する二つ目の効果は破裂板における衝撃波、又はこれに付随する直接及び間接的な圧力変動、をその形状によって抑止する効果である。この効果は時間的に破裂板が破裂しない限り継続するものである。破裂板ユニット部分は破裂板を保持するハウジング部と、材質、厚み、その大きさ又は形状から破裂圧力（Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ）））が設計されている破裂板によって構成される。ここにおいて、特に当該破裂板の形状に関しては、衝撃波又は圧力変動が伝播してくる方向に対して、平面的に対峙する場合、凹面的に対峙する場合、凸面的に対峙する場合、これらを面内で組み合わせた場合など種々の形態が選択可能である。本発明者らの検討では、本発明の消炎装置においていずれの形状も好ましいが、垂直面的な平面である場合、凹面である場合、凸面である場合がより好ましく、垂直面的な平面である場合と凸面である場合がさらに好ましく、凸面である場合が最も好ましいことが実験的に確認されている。この場合のメカニズムは明らかではないものの、破裂板が破裂せず緩衝部に圧力開放しない場合には、圧力変動が伝播してくる方向に対して、破裂板表面で、衝撃波又は圧力変動の波の反射が発生する。この反射が入射波に対して干渉して、その圧力を低減する効果があることが推察される。

　破裂板ユニットを使用する三つ目の効果は、上記二つ目の効果と一つ目の効果の重畳効果である。すなわち、破裂板が破裂する前までは、上記二つ目の効果によって、系内圧力が低減され、それでも系内圧力が下がらない場合に破裂板が破裂して系内圧力を確実に緩衝部に放出する効果である。なお、破裂板の破裂圧についての説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０２１６及び０２１７に記載されている説明と実質的に同じである。

　なお、圧力低減部として破裂板ユニットを使用する場合、前記三つ目の効果が想定されるが、破裂板の破裂に至るかどうかは流通するガス、その圧力、温度等の諸条件によっても結果が異なる。

　圧力低減部においては、破裂板の破裂による圧力開放効果を期待する場合などに、消音装置を追加設置することが可能であって、周辺への騒音抑制の観点で好ましい。当該消音装置は、各種サイレンサーを適宜適応可能であって、吸収型、干渉型等いずれの方式のものも採用可能である。ただし、吸収型は吸音材が爆轟発生時にその影響をうけて劣化する懸念があるものの、その音圧抑制効果は高く、特段に騒音抑制を図りたい際に好適に利用可能である。一方、干渉型はその形状等によって、騒音抑制を図るものであって、その音圧抑制効果は相対的には高くないものの、その部材を金属材料のみで構成することなどが可能であって、耐久性等の面で特段に配慮が必要な場合などに利用可能である。

　＜消炎装置の人工光合成プラントへの適用＞
　本発明の消炎装置は、爆発、爆轟発生が懸念されるあらゆる機械設備、化学設備等に利用可能であって、また、あらゆる可燃性ガス及び可燃性ガスと支燃性ガスとの混合ガスに適応可能である。特に爆発威力が大きい水素と酸素が共存する水素爆鳴気が流通する化学設備に好適に利用可能であって、「光触媒による水素酸素発生及び流通設備」等により好適に利用可能である。後者は「人工光合成プラント」と称されることもあるが、ガス移送の観点から光触媒反応器が加圧されている場合には、化学量論組成の水素酸素混合ガス（水素爆鳴気）が加圧状態で発生することになる。このような場合には、最も好適に適応可能である。

　このような水分解により発生する水素酸素混合ガスは、その温度における飽和水蒸気を含むことになるが、本発明の消炎装置は、水蒸気を含むガスを流通させても特段の劣化等が発生しない材料で構成することが好ましい。このように構成すれば飽和水蒸気を含む水素爆鳴気は乾燥しているそれよりも爆轟時の威力は低減すると考えられることから、流通する気体の中に水を共に含むことは非常に好ましい。

　この観点からは、本発明の消炎装置には可動部が存在しないことが好ましい。例えば、火炎伝播抑制部には、爆轟時に火炎又はガスの逆流を防ぐ遮断弁又は逆止弁を内在させることも可能である。その一方で、これらはその温度での飽和水蒸気を含むガスを流通させると、外気温度の変動等で結露してしまうことも懸念され、結果的に故障してしまう可能性が高い。このため、ばね、又は場合によっては低融点金属のメルト等に依存する可動機構、は火炎伝播抑制部に内在しないことが好ましい。なお、圧力低減部においても同様であって、安全弁等の可逆的可動部を有する構成よりは、破裂板ユニット又は配管端部形状による実効的な圧力低減を実現することがより好ましい。なお、破裂板の圧力開放効果はその非可逆的な破裂（破壊）によって実現するので、可動部として排除する必要はない。

　本発明の消炎装置は前述の通りに人工光合成プラントに好適に利用可能である。当該プラントでは、光触媒反応器で生成した水蒸気を含む水素酸素混合ガスが化学量論組成で発生するが、その後段には脱湿塔などが配置され、さらにその後段には水素と酸素を分子ふるい効果によって分離するガス分離膜が設置される。ここで、本消炎装置を配置する場合に、光触媒反応器の出口であれば、水素：酸素＝２：１の湿潤ガスが流通しており、脱湿塔の出口であれば、水素：酸素＝２：１の乾燥ガスが流通することとなる。また、ガス分離膜の透過側（水素回収側で水素リッチ側）は流通するガスの水素と酸素の比は、分離膜の性能に依存することとなり、ガス分離膜の非透過側（水素が分離膜を透過した結果、酸素が残存し酸素リッチになる側）もガス組成は分離膜の性能に依存する。

　本発明の消炎装置においては、最も激しい爆轟が発生しうる水素：酸素＝２：１の加圧水素爆鳴気であっても消炎が可能である。この観点から、人工光合成プラント内で流通する水素酸素の組成は、プロセス、材料、構成等によって変化しうるが、いずれの場合であっても水素：酸素＝２：１の加圧水素爆鳴気が爆轟した場合よりは威力が弱いと想定されることから、消炎が可能であると考えられる。流通する水素と酸素の流量比が９９：１から１：９９、より好ましくは９６：４から４：９６の爆発範囲にある任意の組成を有する混合気体であっても本消炎装置を好適に利用することが可能である。

　本発明の消炎装置は前述の通りに人工光合成プラントに好適に利用可能であるが、流通する水素酸素（水蒸気）混合ガスの圧力に関しては、適宜選択可能である。

　例えば、爆轟威力を低減するには光触媒反応器部分の圧力は減圧であることは好ましい。しかし、光触媒反応器部分の圧力を減圧にすると水素酸素混合ガス発生時に同伴する水蒸気の量が膨大となるので、その後の脱湿プロセスには過大な負荷がかかることにもなり、注意が必要となる。さらに発生したガスを後段プロセスに移送するために水素酸素混合ガスを一度昇圧することにもなり、新たなプロセスを付与する必要にも迫られる。

　別の場合として、爆轟威力は減圧時に比較して増すものの、光触媒反応器部分の圧力を常圧にした場合、水素酸素混合ガス発生時に同伴する水蒸気の量は減圧時に比較して低減可能であり、好ましい。しかし、ガスを後段プロセスに移送するための圧力確保の問題は残る。これに対して、爆轟発生時の威力は減圧時及び常圧時に比較して増すものの、光触媒反応器部分の圧力を加圧にした場合、水素酸素混合ガス発生時に同伴する水蒸気の量は減圧及び常圧時に比較して低減可能であり、より好ましい。さらに、ガスを後段プロセスに移送するための圧力確保の問題も解決されるため、光触媒パネル部分の水素爆鳴気の圧力は加圧であることがより好ましい。

　＜人工光合成プラントについて＞
　本発明の消炎装置は、水を分解して水素と酸素を得る水素又は酸素の製造装置に適用される。特にグリーン水素の製造に関しては、いくつか方法があるが、太陽光などの再生可能エネルギーを用いて水の電気分解を行う方法、及び光触媒による水の全分解（水素と酸素に分解して水素を得る方法）、が知られている。本発明の消炎装置は、生成部は太陽光を利用して水素を生成させる生成部を備える水素の製造装置に適用される。

　これに対し光触媒による水の全分解であると、エネルギー変換時のロスは１回だけであり、光エネルギーの取り込みと水の分解を同時に行えるため、好ましい。光触媒により水を分解する光触媒ユニットは、各種の公知のものを使用することができる。

　水素と酸素の分離手段としては、公知の各種の方法を用いることができ、特に限定されないが、ゼオライト膜、シリカ膜等を含む分離膜を使用することがその特性から好ましく、また無機膜である観点からも好ましい。特に耐爆性能の観点からも無機膜である点は重要である。この分離膜を用いて、酸素リッチなガスと水素リッチなガスに分離し、そのまま使用するなり、さらに脱湿、冷却、残留ガスのクエンチなどの方法で、それぞれのガスの純度を上げてもよい。こうした構造が、本発明の水素製造装置、あるいは酸素に目を向ければ酸素の製造装置になる。また、本発明の消炎装置は、当該分離膜前後のあらゆる場所に設置可能である。通常は爆発範囲外のガスは流通していたとしても、ガス分離が十分に機能しなくなるなどの場合には爆発範囲内のガスが流通する可能性があることから、そのような場所には本消炎装置を予防的に設置することは好ましい。

　［本発明の第二の要旨における実施形態のまとめ］
　以上の説明から明らかなように、以下に表される本発明の第二の要旨における種々の態様は、段落００６１～００８５に記載されている要旨に含まれている。すなわち、本発明の第二の要旨における第１の態様は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに内圧を低減させる圧力低減部と、圧力低減部を囲い及び／又は接して圧力低減部が内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部と、を備える消炎装置である。第１の態様によれば、消炎装置動作時に系外への衝撃波の伝播による他の機器への損傷を抑制し、外部への過大な音圧伝播も同時に防ぎ、消炎装置から系外への原ガス等の流出を継続的に防ぐことができる。

　本発明の第二の要旨における第２の態様は、第１の態様において、火炎伝播抑制部が、原ガスが流通する狭窄部をさらに有する。第２の態様は、爆轟時における火炎の伝播を抑制する観点、及び、通常時の圧力損失の発生を抑制する観点から一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第３の態様は、第２の態様において、狭窄部の径が０．３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である。第３の態様は、爆轟時における火炎の伝播を抑制する観点、及び、通常時の圧力損失の発生を抑制する観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第４の態様は、第１の態様から第３の態様のいずれかにおいて、火炎伝播抑制部が、原ガスが流通する屈曲部をさらに有する。第４の態様は、爆轟時における火炎の伝播を抑制する観点、及び、通常時の圧力損失の発生を抑制する観点から一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第５の態様は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、結合配管部の断面が、略円形である。第５の態様は、耐圧性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第６の態様は、第１の態様から第５の態様のいずれかにおいて、結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす。第６の態様は、耐圧性向上とコスト削減とを両立させる観点からより一層効果的である。
　２≦Ｐ(tube)≦３０

　本発明の第二の要旨における第７の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれかにおいて、圧力低減部が可逆的圧力開放装置を有し、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす。第７の態様は、原ガスの外部への漏出防止と装置の破損防止とを両立させる観点からより一層効果的である。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８

　本発明の第二の要旨における第８の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれかにおいて、圧力低減部が第３配管を塞ぐ破裂板ユニットを有し、破裂板ユニットが有する破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす。第８の態様は、系内の開放または衝撃波の干渉による装置の破損の防止を実現する観点からより一層効果的である。
　０．２５≦P(burst)≦１２

　本発明の第二の要旨における第９の態様は、第８の態様において、破裂板が第３配管に対して凹面状となるように配置される。第９の態様は、系内の開放または衝撃波の干渉による装置の破損の防止を実現する観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１０の態様は、第１の態様から第９の態様のいずれかにおいて、緩衝部の通常時の圧力が略大気圧である。第１０の態様は、圧力低減部からの圧力の解放の影響を系内にて緩和する観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１１の態様は、第１の態様から第１０の態様のいずれかにおいて、緩衝部が、気体を緩衝部の外部から流通可能である。第１１の態様は、圧力低減部による圧力開放時における原ガスの拡散を防止し、また希釈する観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１２の態様は、第１１の態様において、緩衝部に流通する気体が窒素を含む。第１２の態様は、緩衝部内において原ガスの希釈に供する観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１３の態様は、第１の態様から第１２の態様のいずれかにおいて、火炎伝播抑制部は、第１配管及び／又は第２配管に介在して原ガスが流通する筐体をさらに有し、筐体は、その内部に多孔質部を含む。第１３の態様は、火炎伝播抑制部の耐圧性を高める観点から一層効果的である。この第１３の態様において、筐体がその内部に狭窄部及び屈曲部の一方または両方をさらに含んでもよい。この態様は、火炎伝播抑制部の耐圧性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１４の態様は、第１３の態様において、筐体が金属製である。第１４の態様は、火炎伝播抑制部における耐圧性と伝熱性とを高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１５の態様は、第１の態様から第１４の態様のいずれかにおいて、狭窄部は直線状でない部分を含む。第１５の態様は、屈曲部の効果を併せ持つ狭窄部を実現させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１６の態様は、第１の態様から第１５の態様のいずれかにおいて、多孔質部が略円柱状の多孔質体である。第１６の態様は、爆轟発生時における耐圧性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１７の態様は、第１の態様から第１６の態様のいずれかにおいて、多孔質部を構成する多孔質体が金属及び／又はセラミックのいずれかを含む。第１７の態様は、多孔質部の耐熱性、伝熱性及び／又は化学的安定性を高める観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１８の態様は、第１の態様から第１７の態様のいずれかにおいて、多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下である空隙を含む。第１８の態様は、原ガスの通気性と爆轟時の火炎伝播の抑制とを両立させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第１９の態様は、第１の態様から第１８の態様のいずれかにおいて、多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が５０μｍ以上１００μｍ以下である空隙を含む。第１９の態様は、原ガスの通気時における圧力損失を抑制する観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第２０の態様は、第１の態様から第１９の態様のいずれかにおいて、原ガスが水素と酸素を含む混合気体である。第２０の態様に示されるように、本発明の態様における消炎装置は、爆発威力が大きい原ガスを取り扱う装置での利用に好適である。

　本発明の第二の要旨における第２１の態様は、第２０の態様において、混合気体は水蒸気をさらに含む。第２１の態様は、当該混合気体の爆轟の威力を低減させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第２２の態様は、第１の態様から第２１の態様のいずれかにおいて、原ガスが常圧又は常圧よりも高い圧力で使用される。第２２の態様は、原ガスを系内で流通させる観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨における第２３の態様は、水素含有ガスの生成部と、生成部に連なる消炎装置とを有する水素製造装置において、消炎装置が第１の態様から第２２の態様のいずれかの態様の消炎装置である。第２３の態様によれば、水素製造装置において、消炎装置動作時に系外への衝撃波の伝播による他の機器への損傷を抑制し、外部への過大な音圧伝播も同時に防ぎ、消炎装置から系外への原ガス等の流出を継続的に防ぐことができる。

　本発明の第二の要旨における第２４の態様は、第２３の態様において、生成部は太陽光を利用して水素を生成させる。第２４の態様は、原ガス生成におけるエネルギーの有効活用の観点からより一層効果的である。

　本発明の第二の要旨は上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の第二の要旨の技術的範囲に含まれる。

　〔本発明の第三の要旨の実施形態〕
　［光化学反応用プラント］
　以下、図１を参照して実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光化学反応用プラント１００の構成を模式的に示す図である。光化学反応用プラント１００の説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」及び「本発明の第二の要旨の実施形態」のそれと実質的に同じである。

　図１に示すように、光化学反応用プラント１００は、光化学反応用反応装置１１０と、光化学反応用反応装置１１０により生成したガスから、水素と酸素とを分離する分離膜装置１４０とを備えている。また、光化学反応用プラント１００は、消炎装置１６０をさらに備えている。消炎装置１６０については後に説明する。光化学反応用プラント１００は、さらに、凝縮水除去装置１２０と、湿度低下装置１３０と、真空ポンプ１７０とを備えている。図１に示すように、光化学反応用プラント１００には、４つの光化学反応用反応装置１１０が直列に連なったセットが並列に３セット配置されている。

　図３６は、本発明の実施の形態に係る光化学反応用反応装置１１０の構成を模式的に示す図である。図３７は、本発明の実施の形態に係る光化学反応用反応装置１１０を、横から見たときの構成を模式的に示す図である。図３６、３７に示すように、光化学反応用反応装置１１０は、光化学反応用反応器５０１が載せられる土台１１１と、光化学反応用反応器５０１を土台１１１に固定する固定具１１２と、光化学反応用反応器５０１が載置される土台１１５の表面に配置される反射板５１７とを備えている。

　土台１１１は、光が照射される環境下に光化学反応用反応器５０１を支持するための部材である。例えば外環境であれば、土台１１１は、光化学反応用反応器５０１が太陽光で十分に照射される適当な角度で、後述するマニフォルドを上にして光化学反応用反応器５０１を斜めに支持している。土台１１１は、例えばパイプで組み立てられている。

　土台１１１は、反射板５１７を介して光化学反応用反応器５０１を支持している。すなわち、光化学反応用反応器５０１は、反射板５１７上に載置されている。反射板５１７は、光化学反応用反応器５０１に照射された光の一部を反射する板状部材である。

　光化学反応用反応器５０１は、土台１１１及び反射板５１７に対して固定具１１２によって固定されている。固定具１１２は、光化学反応用反応器５０１における後述する個々のチューブアッセンブリの外周面に周方向に沿って接するコルゲート様の形状を有する帯状の部材である。固定具１１２は、チューブアッセンブリの長手方向における二か所に配置されて、光化学反応用反応器５０１を固定している。なお、固定具１１２はこれに限定されず、チューブアセンブリの長さに応じて適宜に配置されていればよく、一か所以上に配置されていればよい。光化学反応用反応器５０１については後述する。

　凝縮水除去装置１２０は、光化学反応用反応装置１１０からの凝縮水を除去する装置である。湿度低下装置１３０は、ガスの湿度を下げる装置である。分離膜装置１４０は、光化学反応用反応装置１１０により生成したガスから、水素と酸素とを分離する装置である。消炎装置１６０は、爆発又は爆轟が発生したときに生じる火炎の伝播を低減する装置である。真空ポンプ１７０は、分離膜装置１４０において、特定のガスが分離膜を通過する圧力差を生じるための装置である。これらの装置の説明は、前述の「本発明の第一の要旨の実施形態」の段落０１２９～０１３３に記載されている説明と実質的に同じである。

　＜光化学反応用反応器＞
　以下、図３８～４０を参照して本発明の実施の形態に係る光化学反応用反応器５０１について説明する。

　図３８は、本発明の実施の形態に係る光化学反応用反応器５０１のマニフォルド５０２及びチューブアッセンブリ５１０の斜視図である。図３８の通り、本実施の形態の光化学反応用反応器５０１は、マニフォルド５０２と、マニフォルド５０２に連なるチューブアッセンブリ５１０とを有する。光化学反応用反応器５０１は、光化学反応を行う反応器である。

　マニフォルド５０２は、略水平状に配置された長函状であるが、筒状、例えば円筒状など、他の形状であってもよい。マニフォルド５０２の長手方向の一端側にキャリアガスの入口５０３が設けられ、他端側にガス（キャリアガス及び生成したガスを含む混合ガス）の出口５０４が設けられている。また、図示は省略するが、マニフォルド５０２内に注水するための注水口、及びドレンを排出するためのドレン排出口などが設けられている。キャリアガスは使用してもしなくてもよく、キャリアガスの入口５０３は省略することができる。

　図３９は、図３８に示されるチューブアッセンブリをＩＩ－ＩＩ線で切断した断面を模式的に示す図である。図４０は、図３８に示される光化学反応用反応器をＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面を模式的に示す図である。チューブアッセンブリ５１０は、図３９、４０の通り、外筒５１１と、該外筒５１１内に配置された内筒５１２とを有する。外筒５１１は、内筒５１２を格納するとともに、反応に用いられる光を透過する材料で構成されている。内筒５１２は外筒５１１と同軸状に配置されていることが好ましいが、これに限定されず、例えば偏心配置されていてもよい。

　外筒５１１は、光透過性材料よりなる。外筒５１１は、一端がマニフォルド５０２に連結されており、外筒５１１と内筒５１２との間のスペースがマニフォルド５０２内に連通している。外筒５１１の他端は、封止部材５１３によって封止されている。封止部材５１３は、この実施の形態ではキャップ状とされているが、これに限定されない。外筒５１１及び封止部材５１３は、液体を収容可能な筒状容器を構成している。

　内筒５１２は、その両端が封止部材５１４によって封止されている。図４０では封止部材は栓状とされているが、これに限定されず、例えばキャップ状など他形状のものであってもよい。内筒５１２は内部を水が通過できる形状の保持治具による固定などの手段によって外筒５１１に保持されている。このように、内筒５１２及び封止部材５１４は、柱状構造物を構成している。内筒５１２及び封止部材５１４からなる柱状構造物は、軽量化の観点から好ましい。なお、柱状構造物は、外筒５１１内に格納される形態であればよい。例えば、柱状構造物は、ガラス棒等の内部が充填された部材であってもよい。あるいは、内筒５１２及び封止部材５１４からなる柱状構造物において、封止部材５１４で封止されている内筒５１２の中に液体又は固体が収容されていてもよい。

　内筒５１２の外周面には光触媒層が設けられている。この実施の形態では、光触媒は助触媒を含んでいる。光触媒及び助触媒の好適例は後述の通りである。当該光触媒は、外筒５１１内に供給される液体から、光の存在下で高エネルギー物質を生成する成分である。高エネルギー物質とは、そのもの、あるいはそれを原料とする合成物がエネルギー源となり得る物質であり、その例には水素、炭水化物及びアンモニアが含まれる。高エネルギー物質とは、本実施形態では水素である。なお、光触媒層は、内筒５１２の外周面に設けられていてもよく、あるいは外筒５１１の内周面と内筒５１２の外周面の両方に設けられていてもよい。なお、「内筒５１２の外周面に設けられている」とは、内筒５１２の外周面に光触媒層が直接接するように設けられていてもよく、内筒５１２の外周面に別の部材を介して間接的に設けられていてもよいことを意味する。例えば、内筒の外周面に後述する光反射膜が設けられている場合、光触媒層は、当該光反射膜を介して内筒５１２の外周面に設けられる。例えば、外筒５１１内に供給される液体は水であり、光触媒は水分解反応用光触媒である。水分解反応用光触媒は、水から水素及び酸素を含むガスを生成する。外筒５１１内に供給される液体が水であり、光触媒が水分解反応用光触媒である場合、上述した光化学反応用プラント１００は、水素及び酸素の製造装置であり得る。

　この光化学反応用反応器５０１は、チューブアッセンブリ５１０のマニフォルド５０２側（基端側）が上位となり、それと反対側（先端側）が下位となるように傾斜配置されている。このチューブアッセンブリ５１０の水平面に対する傾斜角度は５～９０゜特に１０～８０゜程度が好ましいが、これに限定されない。特に太陽光照射下で使用される場合には、気泡が流動する範囲の傾斜角で設置される土地の緯度等に応じて日射量を最大化する設置角を日射シミュレーション等で求めることができる。

　この実施の形態では、複数本のチューブアッセンブリ５１０がマニフォルド５０２の長手方向に一定間隔をおいて配列されている。図４０の通り、チューブアッセンブリ５１０の上側に発光体５１６が配置され、下側に反射板５１７が配置されている。反射板５１７は拡散反射板であることが好ましい。発光体５１６は、チューブアッセンブリ５１０に設けられている光触媒が触媒能を発揮する光を放出する光源であればよい。発光体５１６は、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）等の照明装置であり得る。チューブアッセンブリ５１０に設けられている光触媒が太陽光（自然光）によっても触媒能を発揮する場合では、光化学反応用反応器５０１は、チューブアッセンブリ５１０に太陽光が照射されるように屋外に設置され得る。あるいは、光化学反応用反応器５０１は、太陽光を導くミラー及び光ファイバなどの導光部材とともに屋内に設置され得る。

　このように構成された光化学反応用反応器５０１において、外筒５１１と内筒５１２との間のスペースの全体が水で満たされ、かつマニフォルド５０２内の上部に通気空間Ｓが形成されるように水を供給する。この空間によって生成ガスと水の気液分離を行うため、Ｓは必須である。Ｓの体積もしくはマニフォルド５０２内の水位は発生する気体の量、キャリアガス流量の総量に対し、マニフォルド５０２内の水が飛沫として同伴しない条件から選ばれる。発光体５１６からチューブアッセンブリ５１０に向って光を照射すると共に、通気空間Ｓに必要に応じてキャリアガスとして窒素等のガスを流す。

　光触媒の触媒作用により水素と酸素が生成し、これらを含んだ気泡が外筒５１１と内筒５１２との間をマニフォルド５０２に向って上昇し、マニフォルド５０２内の水面から気相中に離脱し、生成ガス自圧によるか、キャリアガスに伴われて出口５０４からマニフォルド５０２外に取り出される。

　取り出されたガスは、水素透過膜を有した水素分離装置及び酸素透過膜を有した酸素分離装置（いずれも図示略）に通され、水素及び酸素が得られる。

　この実施の形態に係る光化学反応用反応器によると、前述の通り、チューブアッセンブリ５１０を二重管構造としたことにより、助触媒の流出が抑制され、また助触媒の再析出も生じ易く、光触媒の光変換効率を高くし、長寿命とすることができる。また、チューブアッセンブリ５１０又はマニフォルド５０２内にガスが滞留せず、安全性が高い。また、運転制御が容易であるとともに、装置重量の軽量化が可能である。

　なお、外筒５１１の材料は、光反応に使用される光（赤外光及び紫外光を含む）、特に光反応が最も効率よく行われると考えられる光触媒の吸収波長を全光透過率で５０％以上透過させるものが好ましく、より好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％以上である。光反応に使用される光は、特に限定されないが、通常は太陽光である。この場合、外筒５１１の材料は、太陽光のうち光反応に使用される波長の光、特に可視光を透過する材料が好適であり、具体的にはガラス、透明樹脂などを使用できる。

　空気とガラスあるいは透明樹脂間の屈折率差による反射を防止するため、外筒の外周面及び／又は外筒の内周面に空気と筒の構成材料の中間的な屈折率を有する膜を設けることも好ましい。具体例としては例えばシリカガラスであれば、フッ素を含むシリカ、及び内部に微小な中空部を持たせることにより、屈折率を下げた膜を設けることも好ましい。このように、前述の柱状構造物が、その両端が封止されている内筒である場合には、光利用効率の観点から、光反射防止膜は、外筒の外周面及び／又は外筒内周面に、設けられていることが好ましく、外筒の外周面に、設けられていることがより好ましい。光反射防止膜は、例えば上記の説明中における、フッ素を含むシリカの層であり、あるいは内部に微小な中空部を有する膜、である。光反射防止膜は、外筒の外から外筒に到達した光が外筒で反射することを防止する。これにより、光反射防止膜は、内筒の外周面に設けられた光触媒に届けることができる外筒の外からの光の量を増加することができる。そのため、光化学反応の効率を高めて、光化学反応によって得られる生成物の量を増加することができる。

　内筒の内周面及び外周面の少なくとも一方に、光反応に使用される波長の光を反射する反射層（光反射膜）を設けることも好ましい。内筒がその外周面に光反射膜を備え、かつ光触媒がその外周面に設けられる場合では、光触媒は、光反射膜の内筒から見て外筒側に重ねられる。内筒の内周側及び外周側の少なくとも一方に到達した光を光反射膜によって反射することにより、光触媒に届けることができる光の量を増加することができる。そのため、光化学反応の反応効率を高めて、光化学反応によって得られる生成物の量を増加することができる。

　内筒５１２の外径は光触媒設置面積を大きく取り、反応効率を高める観点から外筒５１１の内径の１０～９９％が好ましい。

　外筒５１１の直径（外径）は、特に限定されないが、直径２００ｍｍ以下が好ましく、実際の取り扱いにおける重量を考えると１００ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは６０ｍｍ以下である。またチューブアッセンブリ５１０の本数が多い場合であってもメンテナンスを容易にする観点から４ｍｍ以上が好ましい。内筒５１２の外径は、外筒５１１の内径より２０ｍｍ以下の範囲で小さいことが好ましく（２０ｍｍで水の厚さは１０ｍｍになる）、より好ましくは１０ｍｍ以下である。そして外筒５１１の内径と内筒５１２の外径の差は、水の層の厚さが適当な厚みになることと、熱膨張による伸縮を考慮して適宜決めればよいが、通常外筒５１１の内径と内筒５１２の外径の差が０．１ｍｍ以上となることが好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上、特に好ましくは１ｍｍ以上である。

　外筒５１１と内筒５１２の断面は外筒５１１の中に内筒５１２をおさめられれば特に限定されないが、通常は外筒５１１の断面と内筒５１２の断面が相似形になっていることが好ましく、最も好ましくは断面が円になっていることである。これは圧力が均一にかかることと、太陽光に対する位置等を深く考える必要がなく、安定した反応が起こせると考えられるためである。

　この実施の形態では、光触媒は内筒５１２の外周面に設けられているが、外筒５１１の内周面に設けられてもよく、内筒５１２の外周面と外筒５１１の内周面の両方に設置してもよい。また、光触媒をスラリ状にして外筒５１１と内筒５１２との間に封入してもよい。ただし、効率が低下した際に内筒５１２のみ交換することができるため、内筒５１２の外周面に光触媒を設けることが好ましい。

　光触媒の好ましい設置量は内筒５１２の外周面又は外筒５１１の内周面に対して０．０１～５０ｇ／ｍ^２、特に０．１～５０ｇ／ｍ^２、とりわけ０．１～３０ｇ／ｍ^２である。

　次に、光触媒の種類、助触媒等の好適例を例示する。

　光触媒が光半導体よりなる場合、光触媒は、好ましくはｄ０又はｄ１０の金属イオンとなり得る金属元素（半金属元素を含む）を含む化合物であり、より好ましくはｄ０又はｄ１０の遷移金属を含む化合物である。ｄ０の金属イオンとなり得る金属元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｌａが挙げられる。また、ｄ１０の金属イオンとなり得る金属元素としては、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉが挙げられる。好ましくは、Ｔｉ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｎｂ及びＴａからなる群から選ばれる１種以上の元素を含む、酸化物、窒化物、酸窒化物、カルコゲン化物、又は、オキシカルコゲン化物が挙げられる。具体的には、ＴｉＯ_２、ＣａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＡｌドープＳｒＴｉＯ_３、Ｓｒ_３Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｓｒ_４Ｔｉ_３Ｏ_７、Ｋ_２Ｌａ_２Ｔｉ_３Ｏ_１０、Ｒｂ_２Ｌａ_２Ｔｉ_３Ｏ_１０、Ｃｓ_２Ｌａ_２Ｔｉ_３Ｏ_１０、ＣｓＬａＴｉ_２ＮｂＯ_１０，Ｌａ_２ＴｉＯ_５、Ｌａ_２Ｔｉ_３Ｏ_９、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７：Ｂａ、ＫａＬａＺｒ_０．３Ｔｉ_０．７Ｏ_４、Ｌａ_４ＣａＴｉ_５Ｏ_７、ＫＴｉＮｂＯ_５、Ｎａ_２Ｔｉ_６Ｏ_１３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、Ｇｄ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｎａ_２Ｔｉ_３Ｏ_７、Ｋ_２Ｔｉ_２Ｏ_５、Ｋ_２Ｔｉ_４Ｏ_９、Ｃｓ_２Ｔｉ_２Ｏ_５、Ｈ^＋－Ｃｓ_２Ｔｉ_２Ｏ_５（Ｈ^＋－ＣｓはＣｓがＨ^＋でイオン交換されていることを示す。以下同様）、Ｃｓ_２Ｔｉ_５Ｏ_１１、Ｃｓ_２Ｔｉ_６Ｏ_１３、Ｈ^＋－ＣｓＴｉＮｂＯ_５、Ｈ^＋－ＣｓＴｉ_２ＮｂＯ_７、ＳｉＯ_２－ｐｉｌｌａｒｅｄ　Ｋ_２Ｔｉ_４Ｏ_９、ＳｉＯ_２－ｐｉｌｌａｒｅｄ　Ｋ_２Ｔｉ_２．７Ｍｎ_０．３Ｏ_７、ＢａＴｉＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、ＡｇＬｉ_１／３Ｔｉ_２／３Ｏ_２等のチタン含有酸化物；ＬａＴｉＯ_２Ｎ等のチタン含有酸窒化物；Ｌａ_５Ｔｉ_２ＣｕＳ_５Ｏ_７、Ｌａ_５Ｔｉ_２ＡｇＳ_５Ｏ_７、Ｓｍ_２Ｔｉ_２Ｏ_５Ｓ_２等のチタン含有（オキシ）カルコゲナイド；ＧａＮ：ＺｎＯ（ガリウム含有窒化物のＺｎＯ固溶体）等のガリウム含有窒化物；ＺｎＧｅＮ_２：ＺｎＯ（ゲルマニウム含有窒化物のＺｎＯ固溶体）等のゲルマニウム含有窒化物；ＢｉＶＯ_４、Ａｇ_３ＶＯ_４等のバナジウム含有酸化物；　Ｋ_４Ｎｂ_６Ｏ_１７、Ｒｂ_４Ｎｂ_６Ｏ_１７、Ｃａ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、Ｂａ_５Ｎｂ_４Ｏ_１５、ＮａＣａ_２Ｎｂ_３Ｏ_１０、ＺｎＮｂ_２Ｏ_６、Ｃｓ_２Ｎｂ_４Ｏ_１１、Ｌａ_３ＮｂＯ_７、Ｈ^＋－ＫＬａＮｂ_２Ｏ_７、Ｈ^＋－ＲｂＬａＮｂ_２Ｏ_７、Ｈ^＋－ＣｓＬａＮｂ_２Ｏ_７、Ｈ^＋－ＫＣａ_２Ｎｂ_３Ｏ_１０、ＳｉＯ_２－ｐｉｌｌａｒｅｄ　ＫＣａ_２Ｎｂ_３Ｏ_１０（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１９９６，８，２５３４．）、Ｈ^＋－ＲｂＣａ_２Ｎｂ_３Ｏ_１０、Ｈ^＋－ＣｓＣａ_２Ｎｂ_３Ｏ_１０、Ｈ^＋－ＫＳｒ_２Ｎｂ_３Ｏ_１０、Ｈ^＋－ＫＣａ_２ＮａＮｂ_４Ｏ_１３）、ＰｂＢｉ_２Ｎｂ_２Ｏ_９等のニオブ含有酸化物；ＣａＮｂＯ_２Ｎ、ＢａＮｂＯ_２Ｎ、ＳｒＮｂＯ_２Ｎ、ＬａＮｂＯＮ_２等のニオブ含有酸窒化物；Ｔａ_２Ｏ_５、Ｋ_２ＰｒＴａ_５Ｏ_１５、Ｋ_３Ｔａ_３Ｓｉ_２Ｏ_１３、Ｋ_３Ｔａ_３Ｂ_２Ｏ_１２、ＬｉＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＡｇＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３：Ｚｒ、ＮａＴａＯ_３：Ｌａ、ＮａＴａＯ_３：Ｓｒ、Ｎａ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｋ_２Ｔａ_２Ｏ_６（ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）、ＣａＴａ_２Ｏ_６、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＢａＴａ_２Ｏ_６、ＮｉＴａ_２Ｏ_６、Ｒｂ_４Ｔａ_６Ｏ_１７、Ｈ_２Ｌａ_２／３Ｔａ_２Ｏ_７、Ｋ_２Ｓｒ_１．５Ｔａ_３Ｏ_１０、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＫＢａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、Ｓｒ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｂａ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｈ_１．８Ｓｒ_０．８１Ｂｉ_０．１９Ｔａ_２Ｏ_７、Ｍｇ－Ｔａ　ｏｘｉｄｅ（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００４　１６，４３０４－４３１０）、ＬａＴａＯ_４、Ｌａ_３ＴａＯ_７等のタンタル含有酸化物；Ｔａ_３Ｎ_５等のタンタル含有窒化物；ＣａＴａＯ_２Ｎ、ＳｒＴａＯ_２Ｎ、ＢａＴａＯ_２Ｎ、ＬａＴａＯ_２Ｎ、Ｙ_２Ｔａ_２Ｏ_５Ｎ_２、ＴａＯＮ等のタンタル含有酸窒化物等が用いられる。さらに上記化合物に異なる金属をドーパントとして有してもよい。

　太陽光を利用した光水分解反応をより効率的に生じさせる観点からは、上記各種光半導体のうち、可視光応答型の光半導体を用いることが好ましい。具体的には、ＢａＮｂＯ_２Ｎ、ＴａＯＮ、Ｔａ_３Ｎ_５、ＬａＴｉＯ_２Ｎ、ＳｎＮｂ_２Ｏ_６、ＢａＴａＯ_２Ｎ、Ｌａ_５Ｔｉ_２ＣｕＳ_５Ｏ_７、ＢｉＶＯ_４が好ましく、この中でも特に、ＢａＮｂＯ_２Ｎ、ＴａＯＮ、Ｔａ_３Ｎ_５、ＬａＴｉＯ_２Ｎ、ＢａＴａＯ_２Ｎ、ＢｉＶＯ_４、ＧａＮ：ＺｎＯが好ましい。尚、これら化合物がドープ元素によって一部置換されていてもよい。上記の各種光半導体は、固相法、溶液法等の公知の合成方法によって容易に合成可能である。

　複数種類の光半導体から複合光触媒を製造する場合に、光半導体の種類の選択方法は特に制限されないが、吸収域が極端に異なるような２種以上の光半導体を選択することが好ましい。これは、光半導体の吸収域がそれぞれ異なると、得られる複合光触媒の吸収幅が広がり、より多くのフォトンを利用可能であることによる。また、吸収域が異なることにより助触媒及び／又は導電体とのエネルギー障壁が小さくなって、電荷移動がスムーズとなるため好ましい。

　例えば２種類の光半導体選択する場合には、一方の光半導体の吸収端が３５０ｎｍ～５５０ｎｍであって、他方の光半導体の吸収端が５００～７５０ｎｍであることが好ましい。３種類以上の光半導体を選択する場合には、少なくともそのうちの２種が上述の吸収端を有することが好ましい。

　また、用いる複数種類の光半導体のうち２種類の光半導体の吸収端を比較した場合に、吸収端の差が２５ｎｍ以上である光半導体を含むことが好ましい。吸収端の差は、より好ましくは５０ｎｍ以上であって、好ましくは２５０ｎｍ以下である。３種類以上の光半導体を選択する場合には、少なくとも２種類の光半導体が上記の関係であることが好ましく、全ての光半導体が互いに上記の関係であることがより好ましい。

　光半導体の好ましい組合せの例としては、ＧａＮとＬａＴｉＯ_２Ｎ、ＧａＮとＢａＴａＯ_２Ｎ、ＴａＯＮとＬａＴｉＯ_２Ｎ、ＢｉＶＯ_４とＬａＴｉＯ_２Ｎ、ＴａＯＮとＢａＴａＯ_２Ｎ、ＴａＯＮとＴａ_３Ｎ_５、ＢｉＶＯ_４とＢａＴａＯ_２Ｎなどが挙げられる。

　光半導体の形態（形状）については、以下に説明する助触媒を担持して光触媒として機能し得るような形態であれば特に限定されるものではない。水分解反応用光触媒は、粒子状の光半導体の表面に後述の助触媒を担持することが好ましい。この場合、光半導体の粒子径の下限が好ましくは５０ｎｍ以上であり、上限が好ましくは５００μｍ以下である。

　なお、この「粒子径」とは、定方向接線径（フェレ径）の平均値（平均粒子径）を意味し、ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＳＥＭ法等の公知の手段によって測定することができる。

　上記の光半導体は、事前に酸処理がなされていることが好ましい。すなわち、加熱工程の前工程として、Ｔｉ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ及びＴａから選ばれる少なくとも一種以上の元素を含む酸化物、酸窒化物又は窒化物の表面に、ポリ有機酸を含む少なくとも一種以上の有機酸の溶液を接触させる、有機酸接触工程、並びに、有機酸接触工程の後で、固形分として残った酸化物、酸窒化物又は窒化物を回収する、回収工程、を備え、回収した固形分を光半導体として用いることが好ましい。詳細については後述する。

　助触媒源には、液中で光半導体とともに加熱することによって助触媒となり得るもの（成分、元素、イオン）が用いられる。例えば、光半導体にＣｏを含む助触媒（酸素発生用助触媒であるＣｏＯ_ｘ等）を担持させる場合は、Ｃｏを含む化合物を助触媒源として用いることができる。Ｃｏを含む化合物の例としては、Ｃｏを含む塩が好ましく、具体的にはＣｏ（ＮＯ_３）_２、Ｃｏ（ＮＨ_３）_６Ｃｌ_３、Ｃｏ（ＯＡｃ）_２等である。さらにリン酸ナトリウム又はホウ酸ナトリウムを添加し、ＣｏＰｉ、ＣｏＢｉとして担持することも可能である。尚、酸素発生用助触媒はＣｏＯ_ｘに限定されるものではなく、本発明の一態様においては酸素発生用助触媒としてＣｒ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔｈ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒの金属、これらの酸化物、硫化物、又は複合酸化物（ＣｏＯ_ｘを除く）等を担持させることもでき、なかでも酸化に対して安定であることからこれらの酸化物が好ましい。これらを担持させる場合は、助触媒源として、例えば、これら元素を含む塩を用いることができる。

　光半導体に水素発生用助触媒を担持することもできる。例えば、光半導体に水素発生用助触媒としてＰｔを担持させる場合は、Ｐｔ単体又はＰｔを含む化合物を助触媒源として用いることができる。Ｐｔを含む化合物の例としては、Ｐｔを含む塩が好ましくＨ_２ＰｔＣｌ_６等である。尚、水素発生用助触媒はＰｔに限定されるものではなく、本発明の一態様においては水素発生用助触媒としてＰｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｒｕ－Ｉｒ、Ｐｔ－Ｉｒ、ＮｉＯ、ＲｕＯ_２、ＩｒＯ_２、Ｒｈ_２Ｏ_３、Ｃｒ－Ｒｈ複合酸化物、これらの金属に硫黄、チオウレアを添加した硫化物等を担持させることもでき、なかでも還元能力があることから金属、もしくは酸化可能な貴金属酸化物が好ましい。これらを担持させる場合は、助触媒源として、例えば、これら元素を含む塩を用いることができる。

　＜消炎装置＞
　本発明の一態様に係る水素及び酸素製造装置は、消炎装置を含んでいることが好ましい。本発明の一態様に係る装置であっても、内部を流れるガスが水素と酸素との混合ガスであるから、燃焼速度が極めて速く、３０００ｍ／ｓ～６０００ｍ／ｓにも達する。このため、水素と酸素との混合ガスに特に適した消炎装置との組合せが好ましい。好適な消炎装置としては、以下の消炎装置Ａ及び消炎装置Ｂの２つが挙げられる。消炎装置Ａは、例えば以下の構成を有する。

　一端側から原ガスが供給される第１配管と、それと角度をもって配置される第２配管との間に設置される消炎装置であって、前記消炎装置が以下の（i）から（iii）の構成を有する。
　（i）第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　（ii）前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられ、筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部と多孔質部とを有する火炎伝播抑制部、
　（iii）第１配管における原ガスの進行方向の延長線に直交しない第３配管の端部に配置される圧力低減部。

　このように、消炎装置Ａは、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、当該結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに当該内圧を低減させる圧力低減部と、を備える。また、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない。

　また、消炎装置Ａは、圧力低減部が第３配管の内圧が上昇したときに当該内圧を低減させる代わりに、衝撃波の入射波に干渉する反射波を第３配管の端部で発生させて第３配管の内圧を低減させてもよい。

　以下の消炎装置Ａの説明において、「必要」のような表現が使用される場合には、本発明に適用されてよい消炎装置Ａを用いる場合に「必要」という意味である。

　（消炎装置Ａの基本構成）
　ここで消炎装置Ａの基本構成とその動作について、図２に記載の形態を用いて説明する。ここでの当該形態の消炎装置Ａの説明は、前述した「本発明の第一の要旨の実施形態」における段落０１３４～０１４３、０１５２～０１８３、０１９５～０１９７、０２０３～０２０９、０２１２～０２３１及び０２３５に記載されている説明と実質的に同じである。

　（消炎装置Ｂ）
　次に別の形態として、消炎装置Ｂを用いた場合について説明する。

　消炎装置Ｂとしては、一端側から原ガスが供給される第１配管と、第２配管との間に設置される消炎装置であって、前記消炎装置が以下の（１）から（４）の構成を有するものも好適である。

　（１）第１配管からの原ガスを第２配管に流すと同時に第３配管への分岐を有する結合配管部、
　（２）前記結合配管部と第１配管及び／又は第２配管との間に設けられる筐体と筐体内流路に、屈曲部と狭窄部とを有する火炎伝播抑制部、
　（３）第３配管を介して配置される圧力低減部、
　（４）圧力低減部を囲う及び／又は接する緩衝部。

　このように、消炎装置Ｂは、上記の結合配管部、火炎伝播抑制部及び圧力低減部に加えて、圧力低減部を囲い及び／又は接して圧力低減部が前記内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部と、さらに備える。なお、消炎装置Ｂでは、消炎装置Ａとは異なり、第１配管及び第２配管に対する第３配管の向きは限定されない。

　消炎装置Ｂは消炎装置Ａに対し、より圧力低減部の効果に重点を置いた構成であり、このため圧力低減部が解放された場合でも、系外に爆発性のガス等を流出することがない点にも注力した構成である。

　ここで消炎装置Ｂの基本構成とその動作について、まず図３０に記載の形態を用いて詳細に説明する。本図は本消炎装置Ｂの基本的構成の一例であって、原ガスが供給される第１配管１０側で着火した場合には、第２配管２２側への衝撃波伝播緩和効果と火炎伝播抑制効果が期待されるものである。これと同時に、特に、衝撃波伝播緩和効果が圧力低減部Ｂ２における圧力開放によってなされる場合、本発明の消炎機構は、系外にではなく系内の緩衝部９に対して圧力開放することから、系外への可燃性ガス、あるいは化学反応の結果、化合、分解などされたガス等の流出もなく、非常に好ましい。

　以下では仮に、本発明の光化学反応用反応器を用いた光触媒による水素酸素発生及び流通設備である、いわゆる「人工光合成プラント」内に消炎装置Ｂが設置されているとして、また、原ガスが供給される第１配管１０側で着火した場合を想定して、その動作を説明する。第１配管１０側で着火した場合、配管の距離及び配管径に依存するものの、第３配管への分岐を有する結合配管部２０に衝撃波と爆轟転移後の火炎が伝播してくることとなる。その後、衝撃波及び爆轟火炎は、比較的直進伝播しやすい特性を有するものの、あらゆる方向にも伝播するため、第３配管２１を通って圧力低減部２に容易に到達することとなる。衝撃波及び爆轟火炎の伝播を抑制するには、実験的また理論的検討から、本発明者らはその圧力を低減することが重要な必要条件であることを見出している。そこで、圧力低減部にて圧力が解放されたり、比較的弱い衝撃波であれば、圧力低減部２からの反射波によったりして火炎は弱められる。そして火炎伝播抑制部３により、第２配管２２側への火炎の伝播は防がれる。

　特に水素爆鳴気（水素酸素混合ガス）の爆轟により発生し、あらゆる方向に伝播しうる衝撃波及び爆轟火炎を抑制するためには、圧力低減部２だけでは十分でないことも実験的に見出している。特に火炎伝播の抑制には適切な火炎伝播抑制部が必須である。当該火炎伝播抑制部は、いくつかの分岐を有する結合配管部を介して圧力低減部と結合している。このように圧力低減部２と火炎伝播抑制部３を合わせて系内に配置することで、爆轟圧を減じつつ火炎伝播抑制による火炎伝播抑制効果を効果的に発揮でき、第２配管２２には爆轟による衝撃波も火炎も伝播しないようにすることが可能となる。

　次に上述の基本構成に加えいくつかのバリエーションについて説明する。

　≪結合配管部にて原ガスを直進させない構造≫
　より消炎効果の高い構成として、通常時において、原ガスが直進しない構造になっている場合について説明する。本構成は圧力低減部２と火炎伝播抑制部３を結合する結合配管部２０において、原ガスが流れる流路が直進しない構造となっている。この場合、結合配管部２０はＴ字の分岐構造となっているが、この構成においては、比較的直進性に富む衝撃波及び爆轟火炎の伝播は抑制されやすくなるため、好ましい。

　以下に本発明の各部の構成について、詳細に説明する。

　≪緩衝部≫
　消炎装置Ｂにおける緩衝部は、圧力低減部から圧力開放される場合において、十分な体積と耐圧性能、耐爆性能を有することで、その圧力変動を緩和し、系内処理可能とする機能を有する。ここでの緩衝部の説明は、前述の「本発明の第二の要旨の実施形態」の段落０２９４、０２９６～０２９８に記載されている説明と実質的に同じである。

　≪結合配管部≫
　消炎装置Ｂにおける結合配管部についてのここでの説明は、前述した「本発明の第二の要旨の実施形態」における段落０２９９及び０３００に記載されている説明と実質的に同じである。

　≪火炎伝播抑制部≫
　本発明の消炎装置における火炎伝播抑制部及び圧力低減部についてのここでの説明は、前述した「本発明の第二の要旨の実施形態」における段落０３０１～０３２１に記載されている説明と実質的に同じである。

　≪消音装置≫
　圧力低減部においては、破裂板の破裂による圧力開放効果を期待する場合などに、消音機構を追加設置することが可能であって、周辺への騒音抑制の観点で好ましい。当該消音機構は、各種サイレンサーを適宜適応可能であって、吸収型、干渉型等いずれの方式のものも採用可能である。ただし、吸収型は吸音材が爆轟発生時にその影響をうけて劣化する懸念があるものの、その音圧抑制効果は高く、特段に騒音抑制を図りたい際に好適に利用可能である。一方、干渉型はその形状等によって、騒音抑制を図るものであって、その音圧抑制効果は相対的には高くないものの、その部材を金属材料のみで構成することなどが可能であって、耐久性等の面で特段に配慮が必要な場合などに利用可能である。

　以上本発明の第三の要旨における光化学反応用反応器との組み合わせに適した消炎装置を例示したが、もちろんその他の消炎装置と組み合わせてもよい。これにより本発明の第三の要旨における光化学反応用反応器、水素及び酸素の製造装置、ならびに水素及び酸素の製造方法の安全性をさらに高めることができる。

　［水素及び酸素の製造方法］
　本発明の一態様に係る水素及び酸素の製造方法は、上述した光化学反応用プラント１００（水素及び酸素の製造装置）を用いて、筒状容器に水を収容し、外筒５１１の外側から光を照射することにより水素及び酸素を製造する。

　生成した水素と酸素との混合ガス中の凝縮水は、凝縮水除去装置１２０によって混合ガス中から除去される。また当該混合ガスの湿度は、混合ガスからの水素ガスの分離に適した湿度となるように、湿度低下装置１３０によって適宜に調整される。そして、分離膜装置１４０において、混合ガスから水素ガスが分離される。分離した水素ガスは、高エネルギー成分として、例えば炭化水素の合成の原料に用いられる。混合ガスから分離した酸素ガスは、大気に放出されてもよいし、特定の用途に供されてもよい。光化学反応用プラント１００における混合ガスの流路には、前述した消炎装置１６０が適宜に配置されており、混合ガスの爆轟が生じた場合でも、火炎の伝播を、当該流路における上記の消炎装置１６０で区切られる領域に留めることができる。

　［本発明の第三の要旨における実施形態のまとめ］
　以上の説明から明らかなように、以下に表される本発明の第三の要旨における種々の態様は、段落００８６～００９２に記載されている要旨に含まれている。すなわち、本発明の第三の要旨における態様１に係る光化学反応用反応器（５０１、１１０）は、光化学反応を行う反応器であり、柱状構造物（内筒５１２）と、柱状構造物を格納するとともに、反応に用いられる光を透過する材料で構成された外筒（５１１）を含む、液体を収容可能な筒状容器とを有し、光の存在下で液体から高エネルギー物質を生成する光触媒が柱状構造物の外周面及び外筒の内周面の少なくとも一方に設けられている、光化学反応用反応器である。

　本発明の第三の要旨における態様２に係る光化学反応用反応器は、前記の態様１において、柱状構造物が、その両端が封止されている内筒である、光化学反応用反応器であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様３に係る光化学反応用反応器は、前記の態様２において、外筒の外周面に光反射防止膜が設けられている、光化学反応用反応器であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様４に係る光化学反応用反応器は、前記の態様２において、内筒の内周面及び外周面の少なくとも一方に光反射膜が設けられている、光化学反応用反応器であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様５に係る光化学反応用反応器は、前記の態様１～４のいずれか１つにおいて、液体が水であり、光触媒が水分解反応用光触媒である、光化学反応用反応器であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様６に係る水素及び酸素の製造装置（光化学反応用プラント１００）は、前記の態様５の光化学反応用反応器と、光化学反応用反応器により生成したガスから、水素と酸素とを分離する分離膜装置（１４０）とを備える、水素及び酸素の製造装置であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様７に係る水素及び酸素の製造装置は、前記の態様６において、消炎装置（１６０）をさらに備える、水素及び酸素の製造装置であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様８に係る水素及び酸素の製造装置は、前記の態様７において、消炎装置は、原ガスが流通する第１配管（１０）及び第２配管（２２）とさらなる第３配管（２１）とに接続する結合配管部（２０）と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部（３）と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに内圧を低減させる圧力低減部（２）と、を備え、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない、水素及び酸素の製造装置であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様９に係る水素及び酸素の製造装置は、前記の態様７において、消炎装置は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、衝撃波の入射波に干渉する反射波を端部で発生させて第３配管の内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない、水素及び酸素の製造装置であってもよい。

　本発明の第三の要旨における態様１０に係る水素及び酸素の製造装置は、前記の態様７において、消炎装置は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、圧力低減部を囲い及び／又は接して圧力低減部が内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部（９）と、を備える、水素及び酸素の製造装置としてもよい。

　本発明の第三の要旨における態様１１に係る水素及び酸素の製造方法は、前記の態様６～１０のいずれか１つに記載の水素及び酸素の製造装置の光化学反応用反応器の外筒と柱状構造物との間のスペースに水を存在させ、外筒の外側から光を照射することにより水素及び酸素を製造する、水素及び酸素の製造方法としてもよい。

　本発明の第三の要旨は上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の第三の要旨の技術的範囲に含まれる。

　〔本発明の第四の要旨の実施形態〕
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

　［光化学反応用プラント］
　以下、図１を参照して実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光化学反応用プラント１００の構成を模式的に示す図である。本実施形態における光化学反応用プラント１００の構成のうち、図１に示される構成の説明は、前述した「本発明の第三の要旨の実施形態」における段落０３６２及び０３６７に記載されている説明と実質的に同じである。

　［水素・酸素製造装置］
　図４４は第１の実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成を模式的に示す図である。この水素・酸素製造装置は、水を光触媒で分解して水素及び酸素を生成させる水分解部７０１を備えている。第１の実施の形態に係る水素・酸素製造装置は、さらに凝縮水除去部７０３と、湿度低下部７０６と、膜分離部７０８とを備えている。第１の実施の形態に係る水素・酸素製造装置の各部は、上流から、水分解部７０１、凝縮水除去部７０３、湿度低下部７０６、及び膜分離部７０８の順で配置されている。第１の実施の形態に係る水素・酸素製造装置は、水分解部７０１と凝縮水除去部７０３との間に配管７０２が設けられ、凝縮水除去部７０３と湿度低下部７０６との間に配管７０５が設けられ、湿度低下部７０６と膜分離部７０８との間に配管７０７が設けられ、膜分離部７０８の下流に配管７０９が設けられている。配管７０２は、水分解部７０１からのガスを凝縮水除去部７０３に導く。配管７０５は、凝縮水除去部７０３からのガスを湿度低下部７０６に導く。配管７０９は、湿度低下部７０６からのガスを膜分離部７０８に導く。水素・酸素製造装置は、上述した光化学反応用プラント１００に相当する。水分解部７０１は、上述した光化学反応用反応装置１１０が備えている部材に相当する。湿度低下部７０６は、上述した湿度低下装置１３０に相当する。膜分離部７０８は、上述した分離膜装置１４０に相当する。

　水分解部７０１は、この実施の形態では太陽光を光触媒及び水に照射することにより、水素及び酸素を生成させる。生成した水素及び酸素と、水が蒸発して生じた水蒸気あるいは更に気体に同伴する水滴とを含む原ガスは、配管７０２を介して凝縮水除去部７０３に導入される。なお、原ガスが配管７０２内を流れる間に、水蒸気の一部が凝縮して液状となることがある。このように、水分解部７０１は、光触媒により水を分解して水素及び酸素を含むガスを生成させる。配管７０２は、凝縮水の滞留の防止（凝縮水の配管７０２内で滞留することによる圧力損失の防止）及び凝縮水の再利用の観点から、水分解部７０１に向って下り勾配にて設けられていることが好ましい。

　凝縮水除去部７０３としては、ドレントラップ、ガストラップ等を用いることができるが、これに限定されない。なお、ドレントラップ、ガストラップ等の上流側に、チラー等の冷却手段（冷却装置）によって原ガス中の水蒸気を凝縮させる凝縮手段（凝縮装置）が設けられてもよい。このように、凝縮水除去部７０３は、水分解部７０１からのガスを凝縮水除去処理する。

　凝縮水除去部７０３でガスから分離された凝縮水は、配管７０４によって凝縮水除去部７０３から取り出され、好ましくは水分解部７０１に返送される。ただし、この凝縮水は系外に排出されてもよい。

　なお、凝縮水を水分解部７０１に返送するために、凝縮水除去部７０３を水分解部７０１よりも上位に配置し、配管７０２、７０４内を凝縮水が重力によって水分解部７０１に流れるように構成してもよい。（後述の第２の実施の形態における気液分離部７１２及び凝縮水除去部７０３も同様に配置されてもよい。）凝縮水を水分解部７０１に戻す場合、濾過又は蒸留などの浄化処理を施してもよい。

　凝縮水除去部７０３にドレン（凝縮水）トラップを用いる場合、ドレントラップの圧力は－１００ｋＰａＧ～－１０ｋＰａＧ、１０ｋＰａＧ～９８０ｋＰａＧであることが好ましい。

　凝縮水除去部７０３で凝縮水が除去されたガスは、配管７０５を介して湿度低下部７０６に送られる。湿度低下部７０６としては、シリカゲル等の水分を吸着する吸湿材を有した水分吸着塔、又はメンブレンガスドライヤ、あるいは特開２０１７－２１３４７７号公報に記載の水蒸気選択透過チューブなどを用いることができる。また、湿度低下部７０６としては、ヒーター等（例えば熱交換器）の昇温手段によってガスを昇温させる相対湿度低下手段を用いてもよい。このように、湿度低下部７０６は、凝縮水除去部７０３からのガスを湿度低下処理する。

　なお、図４５はメンブレンガスドライヤの構成の一例を模式的に示す図である。このメンブレンガスドライヤ７２０は、水蒸気透過膜７２１で隔てられた室７２２、７２３を備えている。一方の室７２２に原ガスが通気され、他方の室７２３に低湿度ガスが通気されることにより、原ガス中の水蒸気濃度が低下する。低湿度ガスとしては冷却機で冷却して除湿した空気、又はヒーターで加熱した空気等を用いることができる。

　湿度低下部７０６にて湿度が低下したガス（好ましくは水蒸気圧が分離膜運転温度（分離膜内ガス温度）における飽和水蒸気圧よりも低くなっているガス）は配管７０７を介して膜分離部７０８に導入される。膜分離部７０８は、湿度低下部７０６からのガスから水素及び／又は酸素を膜分離する。膜分離部７０８には、水素ガスと酸素ガスを分離するモジュールが設けられており、水素リッチガスが配管７０９から取り出され、酸素リッチガスが配管７１０から取り出される。

　図４６は第２の実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成を模式的に示す図である。この第２の実施の形態では、水分解部７０１からの原ガスは、配管７０２ａを介して気液分離部７１２に導入され、原ガス中の液状の水を分離した後、配管７０２ｂを経て凝縮水除去部７０３に送られる。その他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。第２の実施の形態では、水素・酸素製造装置は、水分解部７０１と凝縮水除去部７０３との間に気液分離部７１２を更に備えている。気液分離部７１２は、水分解部７０１からのガスが導入され、水分解部７０１が生成した水素及び酸素を含むガスと、液体とを分離する。水分解部７０１と気液分離部７１２との間には、水分解部７０１からのガスを気液分離部７１２に導く配管７０２ａが設けられている。また、気液分離部７１２と凝縮水除去部７０３との間には、気液分離部７１２からのガスを凝縮水除去部７０３に導く配管７０２ｂが設けられている。配管７０２ａは、配管７０２内に凝縮水及び同伴水が溜まりこんで圧力損失の原因になることを防ぐ観点、ならびに、凝縮水を戻すことで、水を再利用する観点から、水分解部７０１に向って下り勾配にて設けられていることが好ましい。

　この実施の形態では、気液分離部７１２を設けているので、凝縮水除去部７０３に導入される排ガス中の液状の水分量が著しく減少する。これにより、湿度低下部の負荷を下げ、膜分離部７０８に導入されるガス中の水蒸気量を低く保つことができる。

　図４７は第３の実施の形態に係る水素・酸素製造装置の構成を示すものである。この水素・酸素製造装置では、湿度低下部７０６は、シリカゲル等の水分を吸着する吸湿材を用いた吸湿部を備えている。以下、「湿度低下部」を「吸湿部」とも言う。湿度低下部７０６は、昇温降温などによるエネルギーの使用を避ける観点から、水分を吸着する吸湿材を有することが好ましい。

　この吸湿部７０６の前段にガス昇温用のヒーター７１５が設けられている。凝縮水除去部７０３からのガスは配管７０５ａ、ヒーター７１５、配管７０５ｂを経て吸湿部７０６に導入される。ヒーター７１５としては熱交換器等を用いることができるが、これに限定されない。

　また、この実施の形態では、外気（大気）を供給するためのブロワ等の外気供給配管７１３と、外気を配管７０５ａに導く配管７１４とを備えている。配管７０５ａ，１４には、水分解部７０１からの原ガスと、外気供給配管７１３からの外気とのいずれか一方のみをヒーターに導入するためのバルブ等の流路切替手段（図示略）が設けられている。外気は、湿度低下部７０６が有する吸湿材から水分を除去させるための再生用ガスである。外気供給配管７１３は、外気を供給するための公知の外気供給装置であってよく、例えば送風機である。流路切替手段は、流路を切替るための公知の流路切替装置であってよく、例えば流路切替弁である。

　さらに、この実施の形態では、吸湿部７０６からの高湿度排ガスを系外に放出するための配管７１６が配管７０７から分岐している。配管７０７、７１６には、吸湿部７０６からのガスを配管７０７から膜分離部７０８に導く流路選択と、配管７１６から排出する流路選択とを切り替えるための、バルブ等の流路切替手段（図示略）が設けられている。図４７のその他の構成は図４４のそれと同一であり、同一符号は同一部分を示している。

　図４７において、太陽光が照射される昼間にあっては、外気供給配管７１３は停止しており、水分解部７０１からの原ガスが配管７０２から凝縮水除去部７０３に供給される。ヒーター７１５は停止している。

　太陽光が照射されない夜間、又は、吸湿部７０６の吸湿材を再生（水分除去処理）する必要があるときには、水分解部７０１からの原ガス導入を停止し、外気供給配管７１３及びヒーター７１５を作動させ、外気を凝縮水除去部７０３、ヒーター７１５を通して低湿度の加温空気として吸湿部７０６に送気する。

　ヒーター７１５からの加温空気が吸湿部７０６に通気されることにより、吸湿部７０６の吸湿材に吸着されていた水分が除去され、配管７１６から系外に排出される。これにより吸湿部７０６の吸湿材が再生される。

　なお、本明細書で記載する原ガスとは、注目する部位に通常時に流入する流体のすべて、または、その一部を指し示すものである。例えば、図４４において、水分解部７０１から配管７０２を流通して凝縮水除去部７０３に到達する流体は、水素、酸素、水蒸気等の気体、また当該気体に同伴する霧状、液滴状の液体としての水などが列記されるが、これらのすべて、または、その一部をもって原ガスと記載する場合がある。

　また、図４８は、吸湿部７０６の再生時に入れる外気の位置を変えた場合の例であり、図４９は吸湿部７０６のかわりにヒーター７１５を設置し、原ガスの温度を上げることで相対湿度を下げ膜分離部７０８に供給する場合の例である。

　前述の再生用の大気は、上流側に、チラー等の冷却手段によって大気中の水蒸気を除去する手段が設けられてもよい。このほか含まれる不純物(二酸化炭素、油分、塵埃等)を除去して使用することができる。

　なお、吸湿部７０６の吸湿剤を再生するガスは、再生後の吸湿部７０６及び湿度低下部７０６内に大気が残留することを嫌う場合、前述の大気のほか、水素ガスを使用してもよい。もしくは大気を用いて再生を行った後、系内のガスを水素ガスで置換してもよい。

　一般にガス分離膜はその材質によらずに、分離活性な細孔などへの水の吸着によって、分離性能が棄損されるのが普通である。湿度低下部７０６における脱湿操作は、これらの分離膜の特性低下を適正に押えるような相対湿度に調整することが好ましく、相対湿度を約１％ＲＨ以下にすることが好ましく、約０．８％ＲＨ以下にすることがより好ましく、約０．６％ＲＨ以下にすることがさらに好ましく、約０．４％ＲＨ以下にすることが最も好ましい。一方、過剰に低い相対湿度を実現するのは脱湿プロセスを過剰なものとするため、好ましくなく、相対湿度は相対湿度を約０．１％ＲＨ以上にすることが好ましく、約０．２％ＲＨ以上にすることがより好ましく、約０．３％ＲＨ以上にすることがさらに好ましく、約０．４％ＲＨ以上にすることが最も好ましい。

　＜消炎装置＞
　本発明の一態様に係る水素・酸素製造装置は、消炎装置を含んでいることが好ましい。ここでの消炎装置の説明は、前述した「本発明の第三の要旨」の実施形態の段落０４０１～０４２２に記載されている説明と同じである。

　〔水素・酸素製造方法〕
　本発明の一態様に係る水素・酸素製造方法は、上述した水素・酸素製造装置を用いて、水素及び酸素を製造する。

　本発明の一態様に係る水素・酸素製造方法は、水素・酸素の生産工程と、吸湿材再生工程とを有していることが好ましい。水素・酸素の生産工程では、再生用ガスの供給手段（外気供給配管７１３）を停止し、水分解部７０１からのガスを処理して水素及び酸素を膜分離部７０８から得る。吸湿材再生工程では、水分解部７０１からのガスの供給を停止し、再生用ガスの供給手段（外気供給配管７１３）を作動させ、吸湿材に吸着した水分を除去させる。本発明の一態様に係る水素・酸素製造方法は、吸湿材が水分を吸着可能な状態を維持して最終的なガスに含まれる水分量を十分に低下させる観点から、吸湿材再生工程を有していることが好ましい。

　また、水分量が十分に低下した水素及び酸素を効率的に製造する観点から、生産工程を昼間に行ない、吸湿材再生工程を夜間に行なうことが好ましい。光触媒が太陽光によって触媒能を発揮する場合では、昼間は、太陽光が照射されるため、光触媒が動作して水分解反応が起こり、ガスの発生が起きている時間であることから、生産工程を行なう時間として好適である。また、夜間は、太陽光が照射されないため、光触媒が動作せずに水分解反応が起こらず、ガスの発生が起こらない時間であることから、吸湿材再生工程を行なう時間として好適である。また、太陽光以外の光を利用する場合、当該光を照射している間には、触媒が動作して水分解反応が起こり、ガスの発生が起きているため、生産工程を行なうことが好ましい。

　また、当該光を照射していない間には、光触媒が動作せずに水分解反応が起こらず、ガスの発生が起こらないため、吸湿材再生工程を行なうことが好ましい。つまり、吸湿材再生工程は、太陽光の有無にかかわらず、水分解部７０１の運転が停止しガスの発生が起きていない状態で行ってもよい。

　［本発明の第四の要旨における実施形態のまとめ］
　以上の説明から明らかなように、以下に表される本発明の第四の要旨における種々の態様は、段落００９３～０１０２に記載されている要旨に含まれている。すなわち、本発明の第四の要旨における態様１に係る水素・酸素製造装置（１００）は、光触媒により水を分解して水素及び酸素を含むガスを生成させる水分解部（７０１）と、水分解部からのガスを凝縮水除去処理する凝縮水除去部（７０３）と、凝縮水除去部からのガスを湿度低下処理する湿度低下部（７０６）と、湿度低下部からのガスから水素及び／又は酸素を膜分離する膜分離部（７０８）とを備える、水素・酸素製造装置である。

　本発明の第四の要旨における態様２に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様１において、水分解部からのガスが導入される気液分離部（７１２）を更に備え、気液分離部を通ったガスが凝縮水除去部に導入される、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様３に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様１において、水分解部からのガスを凝縮水除去部に導く配管（７０２）が設けられており、配管は、水分解部に向って下り勾配にて設けられている、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様４に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様２において、水分解部からのガスを気液分離部に導く配管（７０２ａ）が設けられており、配管は、水分解部に向って下り勾配にて設けられている、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様５に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様１～４のいずれか１つにおいて、湿度低下部は水分を吸着する吸湿材を有する、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様６に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様５において、吸湿材から水分を除去させるための再生用ガスの供給手段（７１３）を備える、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様７に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様１において、消炎装置（１６０）をさらに備える、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様８に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様７において、消炎装置は、原ガスが流通する第１配管（１０）及び第２配管（２２）とさらなる第３配管（２１）とに接続する結合配管部（２０）と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部（３）と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに内圧を低減させる圧力低減部（２）と、を備え、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様９に係る水素及び酸素の製造装置は、前記の態様７において、消炎装置は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、衝撃波の入射波に干渉する反射波を端部で発生させて第３配管の内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、第３配管は、第１配管及び第２配管のいずれかに直交しない、水素及び酸素の製造装置であってもよい。

　本発明の第四の要旨における態様１０に係る水素・酸素製造装置は、前記の態様７において、消炎装置は、原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、結合配管部から見て第１配管側及び／又は第２配管側に、原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、第３配管の端部に配置され、第３配管の内圧が上昇したときに内圧を低減させる圧力低減部と、圧力低減部を囲い及び／又は接して圧力低減部が内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部（９）と、を備える、水素・酸素製造装置としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様１１に係る水素・酸素製造方法は、前記の態様１～１０のいずれか１つの水素・酸素製造装置を用いて、水素及び酸素を製造する、水素・酸素製造方法としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様１２に係る水素・酸素製造方法は、前記の態様６の水素・酸素製造装置を用いた、水素・酸素製造方法であって、再生用ガスの供給手段を停止し、水分解部からのガスを処理して水素及び酸素を膜分離部から得る水素・酸素の生産工程と、水分解部からのガスの供給を停止し、再生用ガスの供給手段を作動させ、吸湿材に吸着した水分を除去させる吸湿材再生工程とを有する、水素・酸素製造方法としてもよい。

　本発明の第四の要旨における態様１３に係る水素・酸素製造方法は、前記の態様１２において、生産工程を昼間に行ない、吸湿材再生工程を夜間に行なう、水素・酸素製造方法としてもよい。

　本発明の第四の要旨は上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の第四の要旨の技術的範囲に含まれる。

　〔本発明の第一の要旨の実施例〕
　以下実施例を用いて本発明の第一の要旨をより詳しく説明する。

　［実施例１－１］
　図４に模式的に示した消炎機構の効果を確認するために、以下の通りの実験を行った。なお、以下の記載における「上流」「下流」とは爆轟などの発生していない、通常時に気体が主として流通する方向を示している。

　第１配管１０の上流側には実験の都合上、以下の各装置を配置した。最上流側には、任意気体を所望圧力に調整出来る気体混合用の予混合器を配置し、当該予混合器の気体出口には、バルブと、さらに下流側に着火用の放電電極を準備した。

　その下流側には、図示した第１配管を接続し、第１配管の下流側には火炎伝播抑制部３を配置した。当該火炎伝播抑制部の下流側にはＴ字型の結合配管部２０を配置し、結合配管部の下流側の一方（第１配管から直線上となる方）に圧力低減部２を配置し、残りの結合配管部の下流側には第２配管２２を配置した。

　第２配管のさらに下流側には（図示なし）、実験の都合上、高速高感度な圧力センサーと温度センサーを配置し、着火用放電電極を用いて意図的に発生させる火炎が、第２配管に到達するかどうかを確認可能とした。

　ここにおいて、第１配管はポリ塩化ビニル製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径１ｃｍ、断面積約０．８７５ｃｍ^２、長さ１００ｃｍであり、その耐圧は８ＭＰａ（Ｇ）とした。また、結合配管部、第２配管とも同様とした。なお、これらの配管は透明であり、火炎伝播あるいは消炎などが目視もしくは高速度カメラで確認できるように上記装置を構成した。

　火炎伝播抑制部においては、金属筐体内に、屈曲した流路を準備し、当該流路の一部には内径０．２ｃｍ、断面積約０．０３１４ｃｍ^２の狭窄部を配置した。また、当該狭窄部から下流側に金属焼結体を配置した。当該金属焼結体には多数の細孔を意図的に内在させ、圧損が過度に発生せずに通常時の気体流通が可能であるように当該金属焼結体を構成した。また、当該金属焼結体の立体外形は略円柱状（高さ１８ｍｍ）であって、かつ、その直径方向の中央部には上下に貫通する略円柱状の内部空間を配置した。爆轟などが発生していない、通常時の気体流通方向としては、内部空間側から約３．５ｍｍ厚の金属焼結体を通って、外部表面に向けて略放射状に気体が流通する。金属焼結体内の細孔のつながりがランダムであり、このように金属焼結体は、内部空間側から外部表面に向けて最終的には無作為な方向に気体が流通するように構成されている。なお、使用した金属焼結体の表面の空隙は、その長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含みながらも、５０～１００μｍであるものも同時に含むように当該金属焼結体を構成した。

　圧力低減部においては、圧力開放装置として破裂板を内在する破裂板ユニットを用いた。破裂板の破裂圧は０．５ＭＰａ（Ｇ）とした。

　この消炎機構による消炎効果を確認するために、予混合器において、希釈せずに、水素と酸素を２対１の割合で直接混合し、その後、図示した消炎機構部全体を水素：酸素＝２：１の混合ガスで満たし、その圧力を０．２ＭＰａ（Ｇ）と加圧にした。圧力調整完了後に前記予混合器の気体出口に配置したバルブを閉じて着火準備を完了した。その後、ネオントランスに結線した放電電極を放電させ、当該０．２ＭＰａ（Ｇ）の水素酸素混合ガスに着火した。

　爆轟発生時には、上記装置から約１ｍ離れた場所において計測した爆轟時音圧は約８７ｄｂであった。また、第２配管のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、第２配管には火炎は伝播しなかった。また、破裂板は破損せず、系外への気体漏洩はなかった。なお、別途測定した火炎伝播抑制機構の通常時の圧力損失は、約１０Ｌ／ｍｉｎの気体流通時に３０ｋＰａ（Ｇ）と十分に小さかった。

　［参考例１－１］（爆速測定）
　実施例１－１から次の点を変更して、爆轟発生時の爆速を測定した。火炎伝播抑制部を配置せず、第１配管１０と結合配管部２０を直結した。また、当該測定系を満たした水素：酸素＝２：１の混合ガスの圧力を０．０ＭＰａ（Ｇ）(大気圧)へと下げた。ここにおいて、第１配管において高速度カメラで測定した火炎伝播速度は約６５００ｍ／ｓｅｃであった。すなわち、本参考例１－１の場合には確実に爆轟が発生していたといえる。さらに、実施例１－１においては、混合ガスの初期圧力が０．２ＭＰａ（Ｇ）と本参考例１－１よりも高かったことを考えると、さらに大きな威力を有する爆轟であったと推察される。よって、本発明の消炎機構によって、通常よりもより威力の大きい加圧された水素酸素混合ガスの爆轟による火炎伝播も抑制可能であることが分かる。

　［実施例１－２］
　第１配管１０の上流側には、太陽光を照射し、かつ、水（あるいは水蒸気）に接していることで水を水素と酸素に分解可能な光触媒を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）を設置する。人工光合成用光触媒パネル（反応器）からは水素：酸素＝２：１の組成で飽和水蒸気を含む水素酸素水蒸気混合ガスが発生する。水素酸素水蒸気混合ガスを下流側に移送するために、その圧力を０．２ＭＰａ（Ｇ）に調整する。このため、当該混合ガスはひとたび着火すると爆燃、爆轟が発生することから、従来よりも強力な消炎機構が必須である。

　そこで、実施例１－１と同様に、第１配管１０の下流側に火炎伝播抑制部３を配置する。当該火炎伝播抑制部の下流側にはＴ字型の結合配管部を配置し、結合配管部の下流側の一方（第１配管から直線上となる方）に圧力低減部を配置し、残りの結合配管部の下流側には第２配管を配置する。

　ここにおいて、第１配管はステンレス製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径１．０７ｃｍ、断面積約０．９００ｃｍ^２、長さ２０ｃｍであり、その耐圧は２１．６ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第１配管と結合する部分は第１配管と同様とする。一方、第２配管は、内径２．３９ｃｍ、断面積約４．４８６ｃｍ^２、長さ１２０ｍであり、その耐圧は１４．５ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第２配管と結合する部分は第２配管と同様とする。

　火炎伝播抑制部においては、金属筐体内に、屈曲した流路を準備し、当該流路の一部には内径０．３ｃｍ、断面積約０．０７０７ｃｍ^２の狭窄部を配置する。また、当該狭窄部から下流側に金属焼結体を配置する。当該金属焼結体には多数の細孔を意図的に内在させ、圧損が過度に発生せずに通常時の気体流通が可能であるようにする。

　また、当該金属焼結体の立体外形は略円柱状(高さ４６ｍｍ)であって、かつ、その直径方向の中央部には上下に貫通する略円柱状の内部空間を配置する。爆轟などが発生していない、通常時の気体流通方向としては、外部空間側から約５．１ｍｍ厚の金属焼結体を通って、内部表面に向けて略放射状に気体が流通するのと同時に、金属焼結体内の細孔のつながりがランダムであることから、最終的には無作為な方向に気体が流通するようにする。

　なお、使用した金属焼結体の表面の空隙は、その長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含みながらも、５０μｍ～１００μｍであるものも同時に含むように当該金属焼結体を構成する。

　圧力低減部においては、圧力開放装置として破裂板を内在する破裂板ユニットを用いる。破裂板の破裂圧は０．５ＭＰａ（Ｇ）とする。

このような消炎機構を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）においては、第１配管側で着火した火炎は第２配管２２側には伝播しない。また、第２配管側で着火した場合も火炎は第１配管側には伝播せず、さらに上流側に設置された各種の機器破損も抑制される。

　［実施例１－３］
　図２に模式的に示した消炎機構の効果を確認するために、以下を変更した以外は実施例１－１と同様に消炎機構を構成し、当該機構の効果確認実験を行った。

　第１配管１０の下流側にはＴ字型の結合配管部２０を配置した。当該結合配管部の下流側の一方（第１配管から直線上となる方）に圧力低減部を配置し、残りの結合配管部の下流側には火炎伝播抑制部３を配置した。また、さらに火炎伝播抑制部の下流側には第２配管２２を配置した。第１配管の長さは２００ｃｍに変更した。

　爆轟発生時には、上記装置から約１ｍ離れたに場所において計測した爆轟時音圧は約１３２ｄｂであった。また、第２配管のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、火炎は第２配管には伝播しなかった。また、破裂板が破損し、破裂板ユニットの圧力開放効果も確認された。なお、別途測定した火炎伝播抑制機構の通常時の圧力損失は、約１０Ｌ／ｍｉｎの気体流通時に３０ｋＰａ（Ｇ）と十分に小さかった。

　［参考例１－２］（爆速測定）
　実施例１－３から次の点を変更して、爆轟発生時の爆速を測定した。火炎伝播抑制部を配置せず、結合配管部２０と第２配管２２を直結した。また、当該測定系を満たした水素：酸素＝２：１の混合ガスの圧力を０．０ＭＰａ（Ｇ）(大気圧)へと下げた。ここにおいて、第１配管において高速度カメラで測定した火炎伝播速度は約５３００ｍ／ｓｅｃであった。すなわち、本参考例１－２の場合には確実に爆轟が発生していたといえる。さらに、実施例１－３においては、混合ガスの初期圧力が０．２ＭＰａ（Ｇ）と本参考例１－２よりも高かったことを考えると、さらに大きな威力を有する爆轟であったと推察される。よって、本発明の消炎機構によって、通常よりもより威力の大きい加圧された水素酸素混合ガスの爆轟による火炎伝播も抑制可能であることが分かる。

　［実施例１－４］
　圧力低減部２の圧力開放装置として用いた、破裂板ユニット内の破裂板の破裂圧を４ＭＰａ（Ｇ）とした以外は実施例１－３と同様に消炎機構を構成し、当該機構の消炎効果確認実験を行った。爆轟発生時には、上記装置から約１ｍ離れたに場所において計測した爆轟時音圧は約１３１ｄｂであった。また、第２配管２２のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、火炎は第２配管には伝播しなかった。また、破裂板が破損し、破裂板ユニットの圧力開放効果も確認された。

　［実施例１－５］
　圧力低減部２の圧力開放装置として用いた、破裂板ユニット内の破裂板の破裂圧を７ＭＰａ（Ｇ）とした以外は実施例１－３と同様に消炎機構を構成し、当該機構の消炎効果確認実験を行った。爆轟発生時には、上記装置から約１ｍ離れたに場所において計測した爆轟時音圧は約８４．３ｄｂであった。また、第２配管のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、火炎は第２配管には伝播しなかった。また、破裂板は破損せず、系外への気体漏洩はなかった。

　［実施例１－６］
　以下を変更した以外は実施例１－２と同様に消炎機構を構成し、人工光合成用光触媒パネル（反応器）に対して、従来よりも強力な消炎機構を搭載する。第１配管１０の下流側にはＴ字型の結合配管部２０を配置する。当該結合配管部の下流側の一方（第１配管から直線上となる方）に圧力低減部２を配置し、残りの結合配管部の下流側には火炎伝播抑制部３を配置する。また、さらに火炎伝播抑制部の下流側には第２配管２２を配置する。これにより基本構成は図２に類似の形態になる。

　ここにおいて第１配管はステンレス製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径２．３９ｃｍ、断面積約４．４８６ｃｍ^２、長さ１２０ｍであり、その耐圧は１４．５ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第１配管と結合する部分は第１配管と同様とする。一方、第２配管は、内径３．９４ｃｍ、断面積約１２．１８６ｃｍ^２、長さ１００ｍであり、その耐圧は１０．２ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第２配管側に気体が流通される部分の耐圧は、第２配管と同様とする。また、火炎伝播抑制部においては、３個の火炎伝播抑制部を並列に配置する。

　このような消炎機構を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）においては、火炎が第１配管で発生した場合は第２配管には伝播せず、第２配管で発生した場合には第１配管にも伝播せず、機器破損なども抑制される。

　［実施例１－７］
　下流側に向けて衝撃波、あるいは火炎が伝播した場合に動作する遮断弁を火炎伝播抑制部３に追加設置した以外は実施例１－５と同様にして、当該機構の消炎効果確認実験を行った。爆轟発生時には、上記装置から約１ｍ離れた場所において計測した爆轟時音圧は約９５ｄｂであった。また、第２配管２２のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、第２配管には火炎は伝播しなかった。下流側に向けて衝撃波、あるいは火炎が伝播した場合に、動作する遮断弁は閉止したことを確認した。また、破裂板は破損せず、系外への気体漏洩はなかった。

　［実施例１－８］
　第１配管１０の上流側には、太陽光を照射し、かつ、水（あるいは水蒸気）に接していることで水を水素と酸素に分解可能な光触媒を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）を設置する。人工光合成用光触媒パネル（反応器）からは水素：酸素＝２：１の組成で飽和水蒸気を含む水素酸素水蒸気混合ガスが発生する。水素酸素水蒸気混合ガスを下流側に移送するために、その圧力を０．０２ＭＰａ（Ｇ）と加圧に調整する。このため、当該混合ガスはひとたび着火すると爆燃、爆轟が発生することから、従来よりも強力な消炎機構が必須である。

　そこで、図３に模式的に示したように、第２配管２２側にも結合配管部２０Ａと圧力低減部２Ａを設け、火炎伝播抑制部３に対し対称になるように配置した消炎装置を用いる。すなわち第１配管の下流側にはＴ字型の結合配管部２０を配置し、結合配管部の下流側の一方（第１配管から直線上となる方）に圧力低減部２を配置する。残りの結合配管部の下流側には火炎伝播抑制部３を配置する。当該火炎伝播抑制部の下流側には第２配管２２を配置する。さらにその下流側にはＴ字型の結合配管部２０Ａ（結合配管部と同形でも構わない）を配置し、Ｔ字配管の下流側の一方には破裂板ユニット２Ａ（圧力低減部と同形でも構わない）を配置し、もう一方には最下流配管を配置する。

　ここにおいて、第１配管はステンレス製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径０．７８ｃｍ、断面積約０．４７８ｃｍ^２、長さ２０ｃｍであり、その耐圧は４７．７ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第１配管と結合する部分は第１配管と同様とする。一方、第２配管は、内径３．５７ｃｍ、断面積約４．４８６ｃｍ^２、長さ２４０ｍであり、その耐圧は１８．０ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第２配管に気体が流通される部分の耐圧は、第２配管と同様とする。また、Ｔ字配管の耐圧も第２配管と同様とする。

　火炎伝播抑制部においては、金属筐体内に、屈曲した流路を準備し、当該流路の一部には内径０．３ｃｍ、断面積約０．０７０７ｃｍ^２の狭窄部を配置する。また、当該狭窄部から下流側に金属焼結体を配置する。当該金属焼結体には多数の細孔を意図的に内在させ、圧損が過度に発生せずに通常時の気体流通が可能であるようにする。また、当該金属焼結体の立体外形は略円柱状(高さ９２ｍｍ)であって、かつ、その直径方向の中央部には上下に貫通する略円柱状の内部空間を配置する。

　爆轟などが発生していない、通常時の気体流通方向としては、外部空間側から約８．５ｍｍ厚の金属焼結体を通って、内部表面に向けて略放射状に気体が流通するのと同時に、金属焼結体内の細孔のつながりがランダムであることから、最終的には無作為な方向に気体が流通するようにする。なお、使用した金属焼結体の表面の空隙は、その長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含みながらも、５０μｍ～１００μｍであるものも同時に含むように当該金属焼結体を構成する。

　圧力低減部においては、圧力開放装置として破裂板を内在する破裂板ユニットを用いる。破裂板の破裂圧は４ＭＰａ（Ｇ）とする。

　このような消炎機構を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）においては、火炎が第１配管で発生した場合は第２配管また最下流配管には伝播せず、最下流配管側で発生した場合には第１配管にも伝播せず、機器破損なども抑制される。

　［実施例１－９］
　以下を変更した以外は実施例１－８と同様に消炎機構を構成し、人工光合成用光触媒パネル（反応器）に対して、従来よりも強力な消炎機構を搭載する。図９に模式図を示す。本発明の消炎装置の構成を２つつなげた形になる。

　第１配管１０の下流側にはＴ字型の結合配管部２０を配置し、結合配管部の下流側の一方（第１配管から直線上となる方）に圧力低減部２を配置する。残りの結合配管部の下流側には火炎伝播抑制部３を配置する。当該火炎伝播抑制部３の下流側には第２配管２２を配置する。さらにその下流側には火炎伝播抑制部３Ａを配置する。その下流側にはＴ字配管（結合配管部と同形でも構わない）を配置し、Ｔ字配管の下流側の一方には圧力低減部２Ａを配置し、もう一方には最下流配管を配置する。

　さらに、圧力低減部２、２Ａを囲うように緩衝部４１、４２を設置し、緩衝部４１、４２は大量の空気を流通可能なように希釈気体流通用配管４４によって結合する。系内で爆燃、爆轟等が発生した場合には、系内圧力変動が緩衝部によって緩和されるように、各々の圧力低減部をステンレス製の円筒型容器で出来た緩衝部で囲み、それぞれをステンレス製の希釈流体用配管で結合する。当該円筒容器は耐圧を０．９８ＭＰａ（Ｇ）、その各々の体積は、系内の全配管体積を圧力低減部の個数で割った値に対して約２０倍として、破裂板が破損した場合にも十分な体積で爆轟等の影響を緩和できるようにする。

　ここにおいて、第１配管はステンレス製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径０．７８ｃｍ、断面積約０．４７８ｃｍ^２、長さ２０ｃｍであり、その耐圧は４７．７ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第１配管と結合する部分は第１配管と同様とする。一方、最下流配管は、内径３．５７ｃｍ、断面積約４．４８６ｃｍ^２、長さ２４０mであり、その耐圧は１８．０ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部の第２配管側に気体が流通される部分の耐圧は、最下流配管と同様とする。また、Ｔ字配管の耐圧も最下流配管と同様とする。

　このような消炎機構を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）においては、火炎が第１配管で発生した場合は最下流配管側には伝播せず、最下流配管側で発生した場合には第１配管にも伝播せず、機器破損なども抑制される。また、破裂板が破損し爆轟圧が開放された場合でも緩衝部を流通する大量の空気によって希釈されるため、人工光合成用光触媒パネル（反応器）から発生しつづける水素、酸素などを連続希釈可能である。そのため、より安全性が向上する。

　［比較例１－１］
　図４において、火炎伝播抑制部３を省略した構成とした。また、「第１配管はポリ塩化ビニル製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径１ｃｍ、断面積約０．８７５ｃｍ^２、長さ２００ｃｍであり」、「その耐圧は８ＭＰａ（Ｇ）」とし、かつ、「圧力低減部の破裂板の破裂圧を０．２ＭＰａ（Ｇ）」とした。また、「機構部全体を水素：酸素＝２：１の混合ガスで満たし、その圧力を０．０ＭＰａ（Ｇ）とした」以外は、実施例１－１と同様の爆発実験を行った。この結果、破裂板の破損による圧力開放は確認されたものの、第１配管から第２配管にむけて火炎は伝播した。

　［比較例１－２］
　図４において、圧力低減部２を省略し、末端を閉止した。また、「火炎伝播抑制部に替えて市販のフレームアレスター（ファイク社製　ＤＡ－Ｇ－Ｏ２Ｈ２）を配置し」、かつ、「機構部全体を水素：酸素=２：１の混合ガスで満たし、その圧力を０．１ＭＰａ（Ｇ）とした」以外は、実施例１－１と同様の爆発実験を行った。この結果、水素：酸素＝２：１の混合ガスの初期圧力は０．１ＭＰａ（Ｇ）と実施例１－１に比べて相対的に低く、市販の水素酸素混合ガス用のフレームアレスターを配置したものの、第１配管から第２配管にむけて火炎は伝播した。

　［比較例１－３］
　図２において、火炎伝播抑制部３を省略し、代わりに火炎伝播抑制部３の箇所に粒径０．５ｍｍφのジルコンを高さ１７．７ｃｍとなるように充填した充填粒子配管を設置したこと以外は、実施例１－３と同様の爆発実験を行った。この結果、破裂板の破損による圧力開放は確認されたものの、第１配管１０から第２配管２２へ火炎が伝播した。

　［比較例１－４］
　充填粒子配管の中に粒径０．２６ｍｍφのジルコンを高さ１７．７ｃｍとなるように充填したこと以外は、実施１－例３と同様にして爆発実験を行った。この結果、破裂板の破損による圧力開放は確認されたものの、第１配管１０から第２配管２２を通って火炎が伝播した。

　［実施例１－１０］
　充填粒子配管の中に粒径０．１９ｍｍφのジルコンを高さ１０．０ｃｍとなるように充填し、水素：酸素＝２：１の混合ガスの充填圧力を０．１５ＭＰａ（Ｇ）としたこと以外は、実施例１－３と同様の爆発実験を行った。この結果、破裂板による圧力開放は確認された。第１配管１０から第２配管２２への火炎の伝播は生じなかった。充填配管部の通常時の圧力損失は約１０Ｌ／ｍｉｎの気体流通時に７６ｋＰａ（Ｇ）であり、実施例１－３の火炎伝播抑制部の圧損の約２．５倍であった。

　［比較例１－６］
　火炎伝播抑制部から金属焼結体を除いたこと以外は、実施例１－５と同様にして消炎効果確認実験を行った。第２配管２２のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、火炎は下流側に伝播した。

　［比較例１－７］
　火炎伝播抑制部の金属筐体を樹脂筐体に置き換え、流路を直線状としたこと以外は、実施例１－５と同様にして当該機構の消炎効果確認実験を行った。第２配管２２のさらに下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、火炎は下流側に伝播した。

　［実施例１－１１］
　図２６に示すような装置を作成し、実験を行った。第１配管１０の上流側に、仮想の人工光合成用小型光触媒パネルを設置した。当該パネルは、光触媒を搭載可能な長さ１ｍ、内径２ｃｍで断面が円形のガラスカラム部（耐圧５ＭＰａ（Ｇ））１４２、ガラスカラム部から発生する水素酸素水蒸気混合ガスを集合させる長さ１ｍ、内径２ｃｍのマニフォルド部（耐圧７ＭＰａ（Ｇ））１４３等を有するようにした。また、ガラスカラム部とマニフォルド部を結合可能なガラスカラム－マニフォルド結合部１４４を有するようにした。

　この小型光触媒パネル（反応器）は水を充填しうるが、水が充填された場合と、水が充填されていない場合とでは着火しうる水素爆鳴気の体積が異なるので、以下のような実験を行った。

　実験の準備として、マニフォルド部のさらに上流側（図２６の左側で図示せず）には、任意気体を所望圧力に調整出来る気体混合用の予混合器を配置し、当該予混合器の気体出口には、バルブを配置した。また、マニフォルド部内の最上流部に着火用の放電電極１４５を準備した。ここで、「マニフォルド部のほぼ上端（上端に空隙あり）まで水を充填し、ガラスカラム部もすべて水で充填した場合」（水封量高）、「マニフォルド部から水を抜き、一方でガラスカラム部はすべて水で充填した場合」（水封なし）、「マニフォルド部から水を抜き、さらにガラスカラム部からもすべて水を抜いた場合」（水封なし、カラム内水なし）の３通りの水量において、本発明の消炎装置の効果を確認した。

　消炎装置は次の通りにマニフォルド部の下流側に設置した。この場合、マニフォルドの下流側が第１配管１０に相当する。マニフォルドに結合配管部２０を接続し、結合配管部２０の下流側の一方（第１配管１０から直線上となる方）の末端に破裂板を内在する圧力低減部２（破裂板）を設けた。また、残りの結合配管部２０の下流側には火炎伝播抑制部３を配置し、その下流側には第２配管２２を配置した。第２配管２２の下流側には温度センサー１５１及び圧力センサー１５２を有する検出器１５０を配置した。

　火炎伝播抑制部３においては、金属筐体内部に、屈曲した流路を準備し、当該流路の一部には内径０．２ｃｍ、断面積約０．０３１４ｃｍ^２の狭窄部を配置した。また、当該狭窄部から下流側に金属焼結体よりなる多孔質体を配置した。当該金属焼結体には多数の細孔を意図的に内在させ、圧損が過度に発生せずに通常時の気体流通が可能であるようにした。また、当該金属焼結体の立体外形は略円柱状（高さ１８ｍｍ）であって、かつ、その直径方向の中央部には上下に貫通する略円柱状の内部空間を配置した。爆轟などが発生していない、通常時の気体流通方向としては、内部空間側から約３．５ｍｍ厚の金属焼結体を通って、外部表面に向けて略放射状に気体が流通するのと同時に、金属焼結体内の細孔のつながりがランダムであることから、最終的には無作為な方向に気体が流通するようにした。なお、使用した金属焼結体の表面の空隙は、その長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含みながらも、５０～１００μｍであるものも同時に含むようにした。

　圧力低減部２としては、破裂板を内在する破裂板ユニットを用いた。破裂板の破裂圧は０．５ＭＰａ（Ｇ）とした。また、本実験においては、圧力低減部２の圧力開放部にサイレンサーを追加装着し、音圧低減を可能とした。

　この消炎装置による消炎効果を確認するために、予混合器において、希釈せずに、水素と酸素を２対１の割合で直接混合し、その後、図示した消炎装置全体を水素：酸素＝２：１の混合ガスで満たし、その圧力を０．２ＭＰａ（Ｇ）とした。圧力調整完了後に前記予混合器の気体出口に配置したバルブを閉じて着火準備を完了した。その後、ネオントランスに結線した放電電極を放電させ、当該０．２ＭＰａ（Ｇ）の水素酸素混合ガスに着火した。

　本実験で行った３つのケース（「マニフォルド部のほぼ上端まで水を充填し、ガラスカラム部もすべて水で充填した場合」、「マニフォルド部から水を抜き、一方でガラスカラム部はすべて水で充填した場合」、「マニフォルド部から水を抜き、さらにガラスカラム部からもすべて水を抜いた場合」）のいずれにおいても、第２配管２２よりも下流側に設置した圧力センサーと温度センサーで確認したところ、第２配管には火炎は伝播しなかった。また、爆轟発生時には、上記装置から約１ｍ離れたに場所において計測した爆轟時音圧はいずれも１３０ｄｂに到達せず、音圧低減効果があった。なお、別途測定した火炎伝播抑制機構の通常時の圧力損失は、約１０Ｌ／ｍｉｎの気体流通時に３０ｋＰａ（Ｇ）と十分に小さかった。

　〔本発明の第二の要旨の実施例〕
　［実施例２－１］
　図３５に示す消炎装置１Ｈを製作した。

　第１配管１０、第２配管２２、その他配管含めて、外径６ｍｍ、内径４ｍｍ、耐圧２９ＭＰａ（Ｇ）である円形断面を有するステンレス配管を用いた。圧力低減部２、２Ｂは、破裂板ユニットによって構成し、円形の破裂板は第３配管２１、２１Ｂ側から見て凹になるように配置し、その破裂圧は０．５ＭＰａ（Ｇ）とした。また、系内で爆燃、爆轟等が発生した場合には、系内圧力変動が緩和部によって緩和されるように、その全体をステンレス製の円筒型容器よりなる緩衝部９を設置した。当該円筒容器は耐圧を０．９８ＭＰａ（Ｇ）、その全体体積を系内配管体積の約１６０倍として、破裂板が破損した場合にも十分な体積で爆轟等の影響を緩和できるようにした。

　また、火炎伝播抑制部３としては、その円形断面を有する筐体はステンレス配管そのものとし、その中に２５０μｍ径のジルコンビーズを充填した。本火炎伝播抑制部の狭窄流路は、ランダム充填されたジルコンビーズで構成されることから、その流路は直線状ではない部分（すなわち屈曲部）を多数含み、かつ、その充填密度は６２．８％であった。また、このようにして作成した火炎伝播抑制部はその長さを９０ｍｍとした。

　この消炎装置１Ｈを３機備えた水素酸素混合ガス分離装置を以下のように作製した。分離膜に供給するガスとしては、水素爆鳴気（水素酸素混合ガス）とし、分離膜部の上流側である供給側に、前記消炎装置を１機設置した。消炎装置から見てガス供給側が第１配管側になる。また、分離膜部の下流側である透過側にも、前記消炎装置を１機設置した。さらに分離膜部の下流側である非透過側にも、前記消炎装置を１機設置した。また、これら３機の消炎装置それぞれが有する緩衝部をすべてステンレス配管にて結合し、略大気圧と同等の微加圧状態にて窒素ガスを常時流通させるようにした。

　当該消炎装置を有する水素酸素分離装置を用いて、ＣＨＡ型骨格構造を有するゼオライトの表面を修飾したシリル化ＣＨＡ膜を用いた、水素酸素混合ガスの分離実験を行った。この際に非透過側から背圧制御を実施し、供給圧を０．１ＭＰａ（Ｇ）となるようにした。また、ガス組成は供給側組成が水素：酸素＝２：１であり、透過側組成が水素：酸素＝９５．６：４．４であって、非透過側組成が水素：酸素＝６．４：９３．６であった。この場合、供給側に加えて、透過側と非透過側も爆轟範囲内ガスであって、十分なリスク低減策が必要な状況であり、消炎装置は必須であった。

　［参考例２－１］
　図２８に示した消炎装置と類似構造の機能と効果を確認するために、以下の通り水素爆鳴気を用いた着火／消炎確認実験を行った。なお、以下の記載における「上流」「下流」とは、通常時に気体が第１配管１０から結合配管部２０を経由して火炎伝播抑制部３及びさらに下流の第２配管２２へ流通する方向を示している。

　第１配管１０側の上流側に任意気体を所望圧力に調整出来る気体混合用の予混合器を配置し、当該予混合器の気体出口には、バルブと、さらに下流側に着火用の放電電極を準備した。第１配管と結合配管部の分岐までの長さは２００ｃｍとした。

　第２配管２２のさらに下流側には、高速高感度な圧力センサーと温度センサーを配置し、上記の着火用放電電極を用いて意図的に発生させる火炎が、第２配管２２に到達するかどうかを確認可能とした。

　配管は全てポリ塩化ビニル製でその断面は円形であって、内径１ｃｍ、断面積約０．８７５ｃｍ^２、その耐圧は８ＭＰａ（Ｇ）とした。なお、使用したポリ塩化ビニルは透明であり、消炎などが目視あるいは高速度カメラで確認できる構成とした。

　火炎伝播抑制部３においては、上記と同一のポリ塩化ビニル製の配管を筐体とし、ここに２５０μｍ径のジルコンビーズを充填し、ガス流路を狭窄（狭く）した。本火炎伝播抑制部の狭窄流路は、ランダム充填されたジルコンビーズで構成されることから、その流路は直線状ではない部分（屈曲部）を多数含んだ。火炎伝播抑制部として、４５ｍｍ長のものと、６０ｍｍ長のものとの２種類を用いた。

　圧力低減部２においては、圧力開放装置として破裂板を内在する破裂板ユニットを用いた。破裂板の破裂圧は０．５ＭＰａ（Ｇ）とし、圧力低減部からの圧の開放は系外の大気に対して行った。

　この消炎装置による消炎効果を確認するために、予混合器において、希釈せずに、水素と酸素を２対１の割合で直接混合し、その後、図示した消炎装置部全体を水素：酸素＝２：１の混合ガスで満たし、その圧力を０．１ＭＰａ（Ｇ）とした。圧力調整完了後に前記予混合器の気体出口に配置したバルブを閉じて着火準備を完了した。その後、ネオントランスに結線した放電電極を放電させ、当該０．１ＭＰａ（Ｇ）の水素酸素混合ガスに着火した。

　火炎伝播抑制部が４５ｍｍ長の場合、６０ｍｍ長の場合のいずれも、破裂板は破損し、系外への気体漏洩は発生したものの、上記圧力センサーと温度センサーで確認したところ、火炎伝播抑制部３の下流側には火炎は伝播しなかった。

　これらのことから、実施例２－１で記載した場合については、火炎伝播抑制部が９０ｍｍとより長いので、本参考例２－１記載の場合と比較して、その効果が大きいと期待される。また、実施例２－１で記載した場合については、消炎装置及びその中の圧力低減部が複数個所あるので、本参考例２－１記載の場合と比較して、その効果が大きいと期待される。かつ、実施例２－１で記載した場合については、当該圧力低減部の全てが窒素流通する緩衝部の内部に設置されることから、系外への気体漏洩は発生せずに、いかなる場所で着火したとしても火炎伝播がより安全に抑制されると考えられる。

　［参考例２－２］
　参考例２－１から次の点を変更して、爆轟発生時の爆速を測定した。すなわち、火炎伝播抑制部３を配置せず、結合配管部２０と第２配管２２を直結した。また、当該測定系を満たした水素：酸素＝２：１の混合ガスの圧力を０．０ＭＰａ（Ｇ）（大気圧）へと下げた。

　その結果、高速度カメラで測定した火炎伝播速度は約６５００ｍ／ｓｅｃであった。この結果より、参考例２－１の場合には爆轟が発生していたといえる。さらに、参考例２－１においては混合ガスの初期圧力が０．１ＭＰａ（Ｇ）と本参考例２－２よりも高かったことを考えると、さらに大きな威力を有する爆轟であったと推察される。よって、参考例２－１の消炎装置によって、通常よりもさらに威力の大きい加圧された水素酸素混合ガスの爆轟による火炎伝播も抑制可能であることが分かる。

　参考例２－１、参考例２－２も併せて考慮すると、実施例２－１で記載した場合については、通常よりもより強い爆轟が、いかなる場所で発生したしたとしても、火炎伝播がより安全に抑制されると考えられる。

　［実施例２－２］
　第１配管の上流側には、太陽光を照射し、かつ、水（あるいは水蒸気）に接していることで水を水素と酸素に分解可能な光触媒を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）を設置する。人工光合成用光触媒パネル（反応器）からは水素：酸素＝２：１の組成で飽和水蒸気を含む水素酸素水蒸気混合ガスが発生する。水素酸素水蒸気混合ガスを下流側に移送するために、その圧力を０．１ＭＰａ（Ｇ）に調整する。このため、当該混合ガスはひとたび着火すると爆燃、爆轟が発生することから、従来よりも強力な消炎装置が必須である。

　そこで、図３１に示したように、第１配管１０の下流側には火炎伝播抑制部３を配置する。当該火炎伝播抑制部３の下流側にはＴ字型の結合配管部２０を配置し、結合配管部の下流側の一方に圧力低減部２を配置し、残りの結合配管部の下流側（第１配管から直線上となる方）には第２配管２２を配置する。さらに当該圧力低減部２に接するように緩衝部９を配置する。

　ここにおいて、第１配管はステンレス製でその気体流通部分の断面は円形であって、内径１．０７ｃｍ、断面積約０．９００ｃｍ^２、長さ２０ｃｍであり、その耐圧は２１．６ＭＰａ（Ｇ）とする。一方、第２配管は、内径２．３９ｃｍ、断面積約４．４８６ｃｍ^２、長さ１２０ｍであり、その耐圧は１４．５ＭＰａ（Ｇ）とする。また、結合配管部２０の第２配管２２と結合する部分は第２配管と同様とする。

　火炎伝播抑制部３においては、金属筐体４の中に、屈曲した流路を準備し、当該流路の一部には内径０．３ｃｍ、断面積約０．０７０７ｃｍ^２の狭窄部を配置する。また、当該狭窄部から下流側に金属焼結体を配置する。当該金属焼結体には多数の細孔を意図的に内在させ、圧損が過度に発生せずに通常時の気体流通が可能であるようにする。また、当該金属焼結体の立体外形は略円柱状（高さ４６ｍｍ）であって、かつ、その直径方向の中央部には上下に貫通する略円柱状の内部空間を配置する。爆轟などが発生していない、通常時の気体流通方向としては、外部空間側から約５．１ｍｍ厚の金属焼結体を通って、内部表面に向けて略放射状に気体が流通するのと同時に、金属焼結体内の細孔のつながりがランダムであることから、最終的には無作為な方向に気体が流通するようにする。なお、使用した金属焼結体の表面の空隙は、その長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下であるものを含みながらも、５０μｍ～１００μｍであるものも同時に含むようにする。

　圧力低減部２においては、圧力開放装置として破裂板を内在する破裂板ユニットを用い、結合配管部側に対して凹面径となるように破裂圧０．５ＭＰａ（Ｇ）の破裂板を設置する。さらに当該破裂版ユニットに接して破裂板が破裂した際にその開放圧を受けるように緩衝部９を設置する。当該緩衝部はステンレス製の円筒型容器型とし、耐圧１５ＭＰａ（Ｇ）のＳＵＳ材料で構成し、その全体体積を系内配管体積の約３倍として、破裂板が破損した場合にも十分な体積で爆轟等の影響を緩和できるようにする。また、緩衝部に略大気圧と同等の微加圧状態の空気ガスを常時大量流通させるようにした。

　このような消炎装置を搭載した人工光合成用光触媒パネル（反応器）においては、第１配管１０で着火した火炎は第２配管２２には伝播しない。また、第２配管２２で着火した場合も火炎は第１配管１０には伝播せず、さらに上流側に設置された各種の機器破損も抑制される。

　〔本発明の第三の要旨の実施例〕
　［実施例３－１］
　図３８～４０に示す光化学反応用反応器を用いて水を分解して水素を生成させた。

　装置の主な構成は次の通りである。

　マニフォルド５０２の長さ：４５０ｍｍ
　チューブアッセンブリ５１０の本数：９本
チューブアッセンブリ５１０の傾斜角度：３０゜
外筒５１１の材料：ホウケイ酸ガラス
　外筒５１１の長さ：３７０ｍｍ
　外筒５１１の外径：２４ｍｍ
　外筒５１１の内径：１．９ｍｍ
　内筒５１２の材料：ホウケイ酸ガラス
　内筒５１２の長さ：３６０ｍｍ
　内筒５１２の外径：１８ｍｍ
　内筒５１２の内径：１５．６ｍｍ
　封止部材５１４：シリコン樹脂製の栓

　光触媒は、次のように製造し、内筒５１２の外周面に設置した。

　＜光触媒ＳｒＴｉＯ_３：Ａｌの調製＞
　チタン酸ストロンチウムＳｒＴｉＯ_３（三津和化学薬品）１００ｇ，酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３（Ｓｉｇｍａ　Ａｌｄｒｉｃｈ）１．１１ｇを混合し、別途粉砕処理した塩化ストロンチウムＳｒＣｌ_２　５００ｇ（関東化学，９８．０％）と十分に混合した。これをアルミナるつぼＢ５（ＳＳＡ－Ｓ，２８０ｍＬ）に３等分して蓋をしたのち電気炉で１１５０℃４８時間焼成を行った。室温まで放冷後、試料を水洗することで光触媒であるアルミニウムドープチタン酸ストロンチウムＳｒＴｉＯ_３：Ａｌを得た。

　＜助触媒担持光触媒ＲｈＣｒＯ_ｘ／ＳｒＴｉＯ_３：Ａｌの調製＞
　アルミニウムドープチタン酸ストロンチウムＳｒＴｉＯ_３：Ａｌ粉末をミリＱ超純水に懸濁し、これに別途調整した塩化ロジウムＲｈＣｌ_３・ｎＨ_２Ｏ（ｎ≒３）水溶液及び硝酸クロムＣｒ（ＮＯ_３）_３（Ｈ_２Ｏ）_９水溶液をＲｈ，Ｃｒ金属がそれぞれ０．１ｗｔ％となるように添加したのち撹拌しながら水を蒸発させた。この試料を電気炉で３５０℃２時間加熱することで助触媒担持ＲｈＣｒＯ_ｘ／ＳｒＴｉＯ_３：Ａｌを得た。

　＜助触媒担持光触媒のガラス管塗布試料の調製＞
　助触媒担持光触媒ＲｈＣｒＯ_ｘ／ＳｒＴｉＯ_３：Ａｌ粉末をミリＱ超純水に懸濁し、これにシリカコロイド（Ｓｉｇｍａ　Ａｌｄｒｉｃｈ，ＨＳ－３０）を光触媒粉末：シリカ＝１：１の重量比となるように添加した。この混合液を洗浄したホウケイ酸ガラス管（内筒）にエアブラシを用いてホットプレート上で加熱しながら塗布したのち、塗布したガラス管を強制循環式恒温槽で空気を流通しながら２００℃２時間加熱することで光触媒塗布内筒を得た。光触媒の塗布量は内筒の外表面に対して２０～２５ｇ／ｍ^２である。

　＜光触媒反応評価＞
　図４０の通り、内筒５１２の外周面の全体が完全に水に漬かるようにマニフォルド５０２に水を導入したのち、通気スペースＳに窒素ガスを２００ｍＬ／ｍｉｎで流通させながら疑似太陽光（岩崎電気）を照射した。この状態で水素・酸素生成量をガスクロマトグラフィー（Ａｇｉｌｅｎｔ　４９０ＭｉｃｒｏＧＣ）を用いて計測することで光触媒活性の評価を行った。

　結果を図４１に示す。図４１は、実施例３－１の結果を示すグラフである。図４１の通り、水素生成速度は光照射開始後３～４時間でほぼ定常値に到達し、０．８～０．９μｍｏｌ／ｈｃｍ^２であった。

　［比較例３－１］
　図４２は、比較例３－１の装置の模式的な断面図である。図４２の通り、封止部材５１４を設けず、内筒５１２内も水に浸るようにしたこと以外は実施例３－１と同様にして水分解活性評価を行った。結果を図４３に示す。図４３は、比較例３－１の結果を示すグラフである。図４３の通り、水素生成速度は光照射開始後３時間で０．３～０．４μｍｏｌ／ｈｃｍ^２程度であり実施例に比べて非常に低い活性であった。

　以上の実施例３－１、比較例３－１で示す通り、内筒の両端を封止し内部に水が入らないようにしたほうが、水素生成速度が高く、反応器の水分解効率が高い。これは、光触媒の助触媒が光照射前に水に浸漬されることで一部溶出し、光照射によって再析出する現象が起きており、内筒の両端が封止された実施例３－１では溶出した助触媒が内筒の内側に移動することがないために光触媒表面近傍に存在することができ、助触媒の光触媒表面への再析出が起きやすいのに対し、内筒内部にも水が入っている比較例３－１では溶出した助触媒が内筒の内側に移動してしまい、光触媒表面で再析出することができなくなるためと考えられる。

　太陽光を用いた水分解反応では、太陽光が照射される日中と、光照射されない夜間が交互に繰り返されるため、助触媒の溶出は避けられない。したがって、本発明のように内筒両端を封止もしくは内筒を棒状にして内部に水が入らない構造とすることで、助触媒の再析出を促進し、水分解効率を向上させるとともに光触媒寿命を延ばすことができる。これらの効果は水素製造プロセスを低コスト化するのに有利である。

　１、１Ａ～Ｈ、１６０　消炎装置
　２、２Ａ、２Ｂ、２１０、２２０　圧力低減部
　３、３Ａ、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０　火炎伝播抑制部
　４、４Ａ、３０１、３５１、３８１　筐体
　９、４１、４２、４００　緩衝部
　１０　第１配管
　２０、２０Ａ　結合配管部
　２１、２１’、２１Ａ、２１Ｂ　第３配管
　２２　第２配管
　４３～４５　希釈気体流通用配管
　１００　光化学反応用プラント（水素及び酸素の製造装置、水素・酸素製造装置）
　１１０　光化学反応用反応装置
　１１１　土台
　１１２　固定具
　１２０　凝縮水除去装置
　１３０　湿度低下装置
　１４０　分離膜装置
　１４２　ガラスカラム部
　１４３　マニフォルド部
　１４４　ガラスカラム－マニフォルド結合部
　１４５　放電電極
　１５０　検出器
　１５１　温度センサー
　１５２　圧力センサー
　１７０　真空ポンプ
　２００　安全弁
　２０１　弁室
　２０２　弁座
　２０３　バネ
　２０４　弁体
　２０５　連通管
　２１１、２１２　フランジ
　２１３、２２３　破裂板
　３０２　邪魔板
　３０３、３６３　多孔質体
　３１２　スクリュー
　３５２　連通板
　３５４　連通孔
　３６５　コマ部
　３６６、３８６　円板部
　３６７、３８７　軸部
　３８８　第一円筒部
　３８９　第二円筒部
　４０１　本体部
　４０２　蓋部
　４０３　吸気管
　４０４　排気管
　４０５　ボルトバンド
　５０１　光化学反応用反応器
　５０２　マニフォルド
　５０３　キャリアガスの入口
　５０４　ガスの出口
　５１０　チューブアッセンブリ
　５１１　外筒
　５１２　内筒（柱状構造物）
　５１３、５１４　封止部材
　５１６　発光体
　５１７　反射板
　７０１　水分解部
　７０２、７０２ａ、７０２ｂ、７０４、７０５、７０５ａ、７０５ｂ、７０７、７０９、７１０、７１４、７１６　配管
　７０３　凝縮水除去部
　７０６　湿度低下部（吸湿部）
　７０８　膜分離部
　７１２　気液分離部
　７１３　外気供給手段
　７１５　ヒーター
　７２０　メンブレンガスドライヤ
　７２１　水蒸気透過膜
　７２２、７２３　室

Claims

　原ガスが供給される第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、前記第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、
　前記第３配管は、前記第１配管及び前記第２配管のいずれかに直交しない、消炎装置。
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、衝撃波の入射波に干渉する反射波を前記端部で発生させて前記第３配管の内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、
　前記第３配管は、前記第１配管及び前記第２配管のいずれかに直交しない、消炎装置。
　前記火炎伝播抑制部は、前記原ガスが流通する狭窄部をさらに有する、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記狭窄部の径が０．３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である、請求項３に記載の消炎装置。
　前記火炎伝播抑制部は、前記原ガスが流通する屈曲部をさらに有する、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記結合配管部の配管の断面が略円形の断面である、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　２≦Ｐ(tube)≦３０
　前記圧力低減部が可逆的圧力開放装置を有し、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす、請求項１に記載の消炎装置。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８
　前記圧力低減部が、前記第３配管を塞ぐ破裂板ユニットを有し、前記破裂板ユニットが有する破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　０．２５≦Ｐ(burst)≦１２
　前記破裂板が前記第３配管に対して平面形状もしくは凸形状となるように配置される、請求項９に記載の消炎装置。
　前記圧力低減部を囲う緩衝部を有する、請求項１に記載の消炎装置。
　前記火炎伝播抑制部は、前記第１配管及び／又は前記第２配管に介在して原ガスが流通する筐体をさらに有し、前記筐体は、その内部に前記多孔質部を含む、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記筐体が金属製である、請求項１２に記載の消炎装置。
　前記多孔質部が略円筒状の多孔質体である、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記多孔質部を構成する多孔質体が金属及び／又はセラミックを含む、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下である空隙を含む、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が５０μｍ以上１００μｍ以下である空隙を含む、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記原ガスが水素と酸素を含む混合気体である、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　前記混合気体は水蒸気をさらに含む、請求項１８に記載の消炎装置。
　前記原ガスが常圧よりも高い圧力を有する、請求項１又は２に記載の消炎装置。
　水素含有ガスの生成部と、前記生成部に連なる消炎装置とを有する水素製造装置において、前記消炎装置が請求項１又は２に記載の消炎装置である、水素製造装置。
　前記生成部は太陽光を利用して水素を生成させる、請求項２１に記載の水素製造装置。
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、前記第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる圧力低減部と、
　前記圧力低減部を囲い及び／又は接して前記圧力低減部が前記内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部と、
を備える消炎装置。
　前記火炎伝播抑制部は、前記原ガスが流通する狭窄部をさらに有する、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記狭窄部の径が０．３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である、請求項２４に記載の消炎装置。
　前記火炎伝播抑制部は、前記原ガスが流通する屈曲部をさらに有する、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記結合配管部の断面が、略円形である、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記結合配管部の耐圧Ｐ(tube)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす、請求項２３に記載の消炎装置。
　２≦Ｐ(tube)≦３０
　前記圧力低減部が可逆的圧力開放装置を有し、その最低開放圧力Ｐ(release)（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす、請求項２３に記載の消炎装置。
　０．１≦Ｐ(release)≦０．９８
　前記圧力低減部が前記第３配管を塞ぐ破裂板ユニットを有し、前記破裂板ユニットが有する破裂板の破裂圧Ｐ（burst）（ＭＰａ（Ｇ））が以下の式を満たす、請求項２３に記載の消炎装置。
　０．２５≦P(burst)≦１２
　前記破裂板が第３配管に対して凹面状となるように配置される、請求項３０に記載の消炎装置。
　前記緩衝部の通常時の圧力が略大気圧である、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記緩衝部が、気体を前記緩衝部の外部から流通可能である、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記緩衝部に流通する気体が、窒素を含む、請求項３３に記載の消炎装置。
　前記火炎伝播抑制部は、前記第１配管及び／又は前記第２配管に介在して原ガスが流通する筐体をさらに有し、前記筐体は、その内部に前記多孔質部を含む、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記筐体が金属製である、請求項３５に記載の消炎装置。
　前記狭窄部は直線状でない部分を含む、請求項２４に記載の消炎装置。
　前記多孔質部が略円柱状の多孔質体である、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記多孔質部を構成する多孔質体が金属及び／又はセラミックのいずれかを含む、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が０．５０μｍ以上２．４５μｍ以下である空隙を含む、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記多孔質部を構成する多孔質体は、長手方向の幅が５０μｍ以上１００μｍ以下である空隙を含む、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記原ガスが水素と酸素を含む混合気体である、請求項２３に記載の消炎装置。
　前記混合気体は水蒸気をさらに含む、請求項４２に記載の消炎装置。
　前記原ガスが常圧又は常圧よりも高い圧力で使用される、請求項２３に記載の消炎装置。
　水素含有ガスの生成部と、前記生成部に連なる消炎装置とを有する水素製造装置において、前記消炎装置が請求項２３～４４のいずれか一項に記載の消炎装置である、水素製造装置。
　前記生成部は太陽光を利用して水素を生成させる、請求項４５に記載の水素製造装置。
　光化学反応を行う反応器であり、
　柱状構造物と、前記柱状構造物を格納するとともに、反応に用いられる光を透過する材料で構成された外筒を含む、液体を収容可能な筒状容器とを有し、
　光の存在下で前記液体から高エネルギー物質を生成する光触媒が前記柱状構造物の外周面及び前記外筒の内周面の少なくとも一方に設けられている、光化学反応用反応器。
　前記柱状構造物が、その両端が封止されている内筒である、請求項４７に記載の光化学反応用反応器。
　前記外筒の外周面に光反射防止膜が設けられている、請求項４８に記載の光化学反応用反応器。
　前記内筒の内周面及び外周面の少なくとも一方に光反射膜が設けられている、請求項４８に記載の光化学反応用反応器。
　前記液体が水であり、前記光触媒が水分解反応用光触媒である、請求項４７に記載の光化学反応用反応器。
　請求項５１に記載の光化学反応用反応器と、該光化学反応用反応器により生成したガスから、水素と酸素とを分離する分離膜装置と
を備える、水素及び酸素の製造装置。
　消炎装置をさらに備える、請求項５２に記載の水素及び酸素の製造装置。
　前記消炎装置は、
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、前記第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる圧力低減部と、
を備え、
　前記第３配管は、前記第１配管及び前記第２配管のいずれかに直交しない、請求項５３に記載の水素及び酸素の製造装置。
　前記消炎装置は、
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、衝撃波の入射波に干渉する反射波を前記端部で発生させて前記第３配管の内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、
　前記第３配管は、前記第１配管及び前記第２配管のいずれかに直交しない、請求項５３に記載の水素及び酸素の製造装置。
　前記消炎装置は、
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、前記第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、
　前記圧力低減部を囲い及び／又は接して前記圧力低減部が前記内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部と、
を備える、請求項５３に記載の水素及び酸素の製造装置。
　請求項５２～５６のいずれか１項に記載の水素及び酸素の製造装置を用いた、水素及び酸素の製造方法であって、
　前記筒状容器に水を収容し、前記外筒の外側から光を照射することにより水素及び酸素を製造する、水素及び酸素の製造方法。
　光触媒により水を分解して水素及び酸素を含むガスを生成させる水分解部と、
　該水分解部からのガスを凝縮水除去処理する凝縮水除去部と、
　該凝縮水除去部からのガスを湿度低下処理する湿度低下部と、
　該湿度低下部からのガスから水素及び／又は酸素を膜分離する膜分離部と
を備える、水素・酸素製造装置。
　前記水分解部からのガスが導入される気液分離部を更に備え、該気液分離部を通ったガスが前記凝縮水除去部に導入される、請求項５８に記載の水素・酸素製造装置。
　前記水分解部からのガスを前記凝縮水除去部に導く配管が設けられており、該配管は、前記水分解部に向って下り勾配にて設けられている、請求項５８に記載の水素・酸素製造装置。
　前記水分解部からのガスを前記気液分離部に導く配管が設けられており、該配管は、前記水分解部に向って下り勾配にて設けられている、請求項５９に記載の水素・酸素製造装置。
　前記湿度低下部は水分を吸着する吸湿材を有する、請求項５８に記載の水素・酸素製造装置。
　前記吸湿材から水分を除去させるための再生用ガスの供給手段を備える、請求項６２に記載の水素・酸素製造装置。
　消炎装置をさらに備える、請求項５８に記載の水素・酸素の製造装置。
　前記消炎装置は、
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、前記第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、
　前記第３配管は、前記第１配管及び前記第２配管のいずれかに直交しない、請求項６４に記載の水素・酸素製造装置。
　前記消炎装置は、
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、衝撃波の入射波に干渉する反射波を前記端部で発生させて前記第３配管の内圧を低減させる圧力低減部と、を備え、
　前記第３配管は、前記第１配管及び前記第２配管のいずれかに直交しない、請求項６４に記載の水素・酸素製造装置。
　前記消炎装置は、
　原ガスが流通する第１配管及び第２配管とさらなる第３配管とに接続する結合配管部と、
　前記結合配管部から見て前記第１配管側及び／又は前記第２配管側に、前記原ガスが流通する多孔質部を有する火炎伝播抑制部と、
　前記第３配管の端部に配置され、前記第３配管の内圧が上昇したときに前記内圧を低減させる圧力低減部と、
　前記圧力低減部を囲い及び／又は接して前記圧力低減部が前記内圧を低減させる時に開放する圧力を受ける緩衝部と、
を備える、請求項６４に記載の水素・酸素製造装置。
　請求項５８～６７のいずれか一項に記載の水素・酸素製造装置を用いて、水素及び酸素を製造する、水素・酸素製造方法。
　請求項６３に記載の水素・酸素製造装置を用いた、水素・酸素製造方法であって、
　前記再生用ガスの供給手段を停止し、前記水分解部からのガスを処理して水素及び酸素を前記膜分離部から得る水素・酸素の生産工程と、
　前記水分解部からのガスの供給を停止し、前記再生用ガスの供給手段を作動させ、前記吸湿材に吸着した水分を除去させる吸湿材再生工程と
を有する、水素・酸素製造方法。
　前記生産工程を昼間に行ない、前記吸湿材再生工程を夜間に行なう、請求項６９に記載の水素・酸素製造方法。