JPS5850918B2 - 水素ボ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、浮力を発生させる気体として水素ガスを利用
した水上浮遊タンクを備えた小型船舶（以下ポートとい
う）に関し、特に充填用に使用する気体として、可逆的
に水素を吸蔵および放出する水素吸蔵材から放出される
水素ガスを用いたポートに関するものである。

従来より、船舶、とくに小型船舶である種々のポート類
、例えば遊覧用、救命用などには主として、公園などで
使用されているいわゆる木製おわん状の小型ポート、海
水浴場などでよく利用されているゴム製浮き輪型ポート
などがある。

前者は、比較的堅固で耐久性があり、製造も容易で推進
力などの機能面でも優れている。

後者は、小型、軽量で携帯に便利であり、救命用、レジ
ャー用として広く利用されている。

しかしながら、従来のこの種のボラ製伸縮自在型ポート
は、大きな容積をもつ浮き輪内に容気を充填するため、
常にふいごや自転車用空気入れなどの加圧空気供給装置
を携帯しなければならない。

また、この装置の使用の際には当然加圧して空気を供給
するための労力と時間を要する。

さらにこの種のポートは木製おわん状の小型ポートに比
較して軽量であるために、強い風や波に対して進行方向
や推進力のコントロールが容易ではなく、重心の片寄り
などに対する安定性の面でも問題があった。

本発明は、上記従来から利用されている小型、軽量な伸
縮性のゴムポートの長所を維持し、短所の中で特に浮遊
タンクへの空気の充填作業の煩雑さおよびポートの不安
定性の問題を改善した全く新規な構造と方式を有する小
型船舶を提供することを目的とするものである。

本発明のホードは、周囲温度や圧力条件により可逆的に
水素を吸蔵したり、放出したりするある種の金属または
合金からなる水素吸蔵材に、十分水素を吸蔵させ、この
状態で内蔵した熱伝導性の優れた構造と材質を有する水
素吸蔵材収納容器と、水素吸蔵材が流出しないように、
比較的細かい径を有する多孔質体からなるフィルターお
よび水素ガス用開閉バルブを介して前記容器と連通した
ゴム製あるいはステンレス鋼製ベローズなどの伸縮自在
な浮遊タンクとから構成され、前記容器を浮遊タンクの
重心部に配置したものである。

まず、本発明の原理を簡単に説明する。

ここでは水素吸蔵材としてその代表的なものは金属水素
化物であるので、これを用いた場合について説明する。

金属水素化物は、周囲温度と周囲の水素、圧力に対して
第１図のような特性を有している。

いま一定の水素圧力の条件下で、周囲温度を下げれば第
１図の領域Ａの状態となり、水素吸蔵材は水素吸蔵反応
を起こし、周囲の水素ガスをある反応速度でもって、そ
の内部に吸蔵し、周囲の水素圧力を下げる性質を持って
いる。

一方、周囲温度を上げれば領域Ｂの状態となり、逆に水
素吸蔵材は水素放出反応を起こし、吸蔵していた水素を
同様にある反応速度でもって、その外部に放出し、周囲
の水素圧力を高める性質を持っている。

したがって、このような金属水素化物の呵逆的な吸蔵、
放出現象を利用すれば、水素ポートの浮力として働く水
素ガスを浮遊タンクに供給し、また逆に不要になった水
素ガスを再び収納することもできる。

すなわち、金属水素化物収納容器を外部から加熱し、金
属水素化物に固有の水素放出温度以上の状態まで温度を
高めると金属水素化物はその内部に吸蔵している水素を
放出し、容器内部の圧力を高めることができる。

この時、水素ガス開閉バルブを開けば、水素ガスは伸縮
自在の浮遊タンクに容易に充填される。

浮遊タンク内に水素ガスが充満し、満杯の状態になった
時に、水素ガス開閉バルブを閉じ、密封化すれば、ポー
トとして使用可能な状態となる。

このポートの使用後は、金属水素化物収納容器を金属水
素化物固有の水素吸蔵温度以下の状態まで冷却すれば、
容器内の水素ガスは水素吸蔵材に再び吸蔵され、水素ガ
スの圧力は低下する。

このように減圧状態になった時に水素ガス開閉バルブを
開けば、浮遊タンク内の水素ガスはある速度をもって水
素吸蔵材に吸蔵される。

その結果、伸縮性浮遊タンクは収縮し、再び元の状態に
戻る。

上記水素吸蔵材は、何度も水素の吸蔵、放出を繰り返す
ことが出来るので、本発明の水素ポートは何度も繰り返
し使用することが可能である。

また、本発明は、極めて小型の浮遊タンク加圧機構が浮
遊タンクに一体化された構造なので、特別な加圧空気供
給装置が不要である。

したがって、携帯に便利であり、操作が極めて簡単で、
従来のような労力を要しない。

また本発明の原理は規模の大小を問わないから小規模船
舶ばかりでなく、大規模船舶にも利用する事ができる。

以下、具体的実施例によって詳しく説明する。

第２図は本発明の実施例のホードの平面図、第３図は一
部を断面にした平面図である。

これらの図において、１は水素吸蔵材としてのＣａＮｉ
５合金２を収納した内容積２１の容器であり、その開口
には多孔性フィルタ３を介してパイプ４が連結しである
。

パイプ４は２つに分岐し、一方のパイプ５は水素充填バ
ルブ６を有し、末端には初期水素充填ロアを有する。

また他方のパイプ８は主バルブ９を有し、末端は環状の
伸縮性浮遊タンク１０の水素ガス導入口１１に連結され
ている。

まず、初期水素充填ロアから約１０ｋｇの合金２に対し
て飽和に達するまで十分に水素を吸蔵させる。

バルブ６は初期水素充填ロア外は常に閉鎖しておく必要
があるため、初期水素充填後は、安全のために、閉鎖の
状態でバルブの取手を取りはずして使用した。

一般に水素吸蔵材は、水素を吸蔵して金属水素化物とな
ると粉粒状になる。

フィルタ３は伸縮性浮遊タンク１０へ水素ガスを充填す
る時に、水素ガスと共に粉末状のＣａＮｉ５水素化物の
流出を防止するために具備したものである。

いま、使用例として海水浴場における場合を説明すれば
、まず伸縮性浮遊タンク１０を太陽熱で加熱された砂地
上に広げ、同時に水素吸蔵材収納容器１を砂中に埋める
。

ＣａＮｉ５水素化物の解離水素圧が大気圧（１気圧）と
なる時の温度は、約３５°Ｃであるので、通常、夏季に
おける砂浜の砂の温度、すなわち４５℃以上ではＣａＮ
ｉ５水素化物は第１図Ｂの領域にあり、そのため水素放
出反応を起こす。

そこで主バルブ９を開放すれば、タンク１０内に水素ガ
スが充填される。

この際容器１は周囲の熱との熱交換が可能なように、表
面に凹凸を設けたり、銅、アルミニウムなどのフィンを
設けた熱交換器を有するものがよい。

海で使用する場合は、耐食性の強いステンレス鋼などが
よい。

この実施例ではリン青銅製の液圧成型ベローズを用いた
。

本実施例の伸縮性浮遊タンク１０の寸法は、膨張時の断
面の直径が５０ｍで全長８ｍである。

ＣａＮｉ５合金は、１ｇ当たり約１６０ＣＣの水素ガス
を放出しうるため、１０ｋｇのＣａＮｉ５の水素化物を
用いて、約１．３気圧（但し、大気圧を１気圧とする）
の圧力で、水素ガスをブチルゴム性のタンク１０内に、
短時間（約１０分間）で容易に充填することができた。

十分にタンク１０が膨張してから主バルブ９を閉じて、
遊覧用ポートとしで使用した。

本実施例のポートは、図の如く約１０ｋｙの水素吸蔵材
がその収納容器に収納されて、ポートの中央部の底面に
設置されているため、従来のゴムポートに比べ、風や波
に対しても極めて安定で、振動も少なく、安全性、快適
性の点でも優れていた。

とくに、この中央部に配置した金属水素化物を含む容器
の重量がポートの重心に存在させることにより、さらに
安定性を増加させている。

ポートを片付けるときは、使用状態のまま主バルブを開
放すればよい。

なぜなら海水の温度は約２５℃であるので、ＣａＮｉ５
合金は第１図領域穴の水素吸蔵領域にある。

したがって主バルブ９を開放すれば、タンク１０内の水
素ガスは直ちに容器内の合金に吸蔵されはじめ、約１０
分間でタンク１０は収縮し、使用前のようにコンパクト
な状態になった。

なお、海水の温度が高く、合金２が水素を吸蔵しにくい
時は、人為的にタンクを手動で加圧しタンク中の水素圧
を高めれば容易に水素を収納することができる。

実施例では、タンク１０の材質としてブチルコム（イソ
ブチレン−イソプレン共重合体）を使用したが、クロロ
スルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴムなど
の耐ガス透過性の優れたゴム材や、リン青銅、ステンレ
ス鋼製のベローズなどを用いてもよい。

また、容器１と外部との熱交換を効率よく行なうため、
容器１の表面に加熱、冷却用熱交換を設けてもよい。

第４図は水素吸蔵材としての各種水素化物の温度−水素
解離平衡圧力の関係を示す。

図中ａはＬａＣｏ５−Ｈ、ｂはＣａＮ ｉ ５−Ｈ、ｃ
はＶＮｂ−Ｈ，ｄはＴｉＦｅ −Ｈ、ｅはＬａＮｉ５−
Ｈ、ｆはＣｅＣｏ５−Ｈ２ｇはＳｍＣｏ５−Ｈ，ｈはＴ
ｉＭｎ１．−Ｈの特性を示す。

これらの水素吸蔵材は、種々の周囲温度に対して各々固
有の水素吸蔵、放出圧力を有しているから、水素吸蔵材
の加熱源や冷却源の温度条件や伸縮性浮遊タンクの伸縮
強度によって適当なものを選択すればよい。

特に容器内の水素圧力が常温〜３００℃で１気圧以上に
なる材料が望ましい。

３００℃以上の温度を必要とする場合は、その熱源を得
るために、特別な加熱源が必要で、この種のポートの特
徴をそこなうために、好ましくは、３００℃以下が実用
的である。

また、一般に空気より水素ガスの方が約１／１５と軽い
ために、浮力も大きく、比較的小型、軽量化ができ、同
一大きさでは多くの人を乗せたり、救助することが呵能
となり、水素ポートの効果が発揮できることになる。

以上の如く、本発明は取り扱い、操作などが容易で、携
帯に便利であり、かつ安定性が高く、小型、軽量の小型
ポートを提供するものである。

また、あらゆる規模の船舶にも応用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いた水素吸蔵材の水素吸蔵、放出反
応を説明するための周囲温度に対する水素解離平衡圧力
特性を示した図、第２図は本発明の一実施例のポートの
平面図、第３図はその一部を断面にした正面図、第４図
は種々の水素吸蔵材の周囲温度に対する水素解離平衡圧
力特性を示す図である。 １・・・・・・容器、２・・・・・・水素吸蔵材、９・
・・・・・バルフ、１０・・・・・・浮遊タンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水素を吸蔵、放出する水素吸蔵材を内蔵した熱伝導
   性の容器と、水素開閉用バルブを介して前記容器と連通
   ずる伸縮自在な浮遊タンクとを備え、前記容器を浮遊タ
   ンクの重心部に配置したことを特徴とする水素ポート。 ２ ＠記水素吸蔵材を内蔵した容器内の水素圧力が、常
   温〜３００℃で１気圧以上である特許請求の範囲第１項
   記載の水素ポート。