JP2000277140A - 発電装置 - Google Patents
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトでエネルギ効率が高く長期使用が
可能な発電装置を提供する。 【解決手段】 酸素１を発生させる酸素ガス発生装置２
１０と、水素２を発生させる水素ガス発生装置１５０
と、酸素１と水素２とを反応させることで電力および水
３を生じる燃料電池１０１とを備えてなる発電装置であ
って、水素ガス発生装置１５０が、水３と反応すること
により水素２を発生する金属燃料４を保持する保持容器
１５１と、燃料電池１００で生じた水３を保持容器１５
１に供給する給水ポンプ１５３および噴射ノズル１５５
とを備えてなり、酸素ガス発生装置２１０が、加熱分解
することにより酸素１を発生する酸素発生剤５を保持す
る保持容器２１１と、酸素発生剤５を送給する送給ポン
プ２１３およびホットパイプ２１７を備えてなる。
可能な発電装置を提供する。 【解決手段】 酸素１を発生させる酸素ガス発生装置２
１０と、水素２を発生させる水素ガス発生装置１５０
と、酸素１と水素２とを反応させることで電力および水
３を生じる燃料電池１０１とを備えてなる発電装置であ
って、水素ガス発生装置１５０が、水３と反応すること
により水素２を発生する金属燃料４を保持する保持容器
１５１と、燃料電池１００で生じた水３を保持容器１５
１に供給する給水ポンプ１５３および噴射ノズル１５５
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る保持容器２１１と、酸素発生剤５を送給する送給ポン
プ２１３およびホットパイプ２１７を備えてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電装置に関し、
特に、水中ロボットや潜水艦などの水中航走体や水中基
地などにおいて電力を供給する場合に適用すると有効な
ものである。
特に、水中ロボットや潜水艦などの水中航走体や水中基
地などにおいて電力を供給する場合に適用すると有効な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】水中ロボットや潜水艦などの水中航走体
や水中基地などで発電を行う発電装置においては、以下
の条件を満たす必要がある。 （１）空気がないため、酸素発生装置が必要である。 （２）深度圧の影響を受けないようにクローズドサイク
ルにする必要がある。 （３）排ガス等の発生がない。
や水中基地などで発電を行う発電装置においては、以下
の条件を満たす必要がある。 （１）空気がないため、酸素発生装置が必要である。 （２）深度圧の影響を受けないようにクローズドサイク
ルにする必要がある。 （３）排ガス等の発生がない。
【０００３】このため、水中等で使用される発電装置に
は、水素と酸素とを電気化学的に反応させて電力を得る
ようにした燃料電池を適用することが考えられている。
燃料電池を適用した発電装置は、図４に示すように、酸
素ボンベ１１内の酸素１が酸素調圧装置１２で作動圧力
に調整されながら酸素調温装置１３で温度調整された後
に燃料電池３１内に供給される一方、水素ボンベ１５内
の水素２が水素調圧装置１６で作動圧力に調整されなが
ら水素調温装置１７で温度調整された後に燃料電池１０
１内に供給されることにより、酸素１と水素２とが電気
化学的に反応して電力および水３を生じ、電気が二次電
池１０２に蓄電されて各種電機系統の負荷１０３に使用
され、上記水３が水タンク１０４内に貯蔵されるように
なっている。
は、水素と酸素とを電気化学的に反応させて電力を得る
ようにした燃料電池を適用することが考えられている。
燃料電池を適用した発電装置は、図４に示すように、酸
素ボンベ１１内の酸素１が酸素調圧装置１２で作動圧力
に調整されながら酸素調温装置１３で温度調整された後
に燃料電池３１内に供給される一方、水素ボンベ１５内
の水素２が水素調圧装置１６で作動圧力に調整されなが
ら水素調温装置１７で温度調整された後に燃料電池１０
１内に供給されることにより、酸素１と水素２とが電気
化学的に反応して電力および水３を生じ、電気が二次電
池１０２に蓄電されて各種電機系統の負荷１０３に使用
され、上記水３が水タンク１０４内に貯蔵されるように
なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような発電装置では、以下のような問題がある。
たような発電装置では、以下のような問題がある。
【０００５】（１）酸素１および水素２をガスで貯蔵し
ているため、十分な発電能力を得ようとすると、これら
原料１，２の貯蔵にかかるスペースが非常に大きくなっ
てしまい、発電能力の向上に限界があった。そこで、液
化した酸素１および水素２を利用することにより、これ
ら原料１，２の貯蔵密度を向上させることが考えらるも
のの、液体水素は、自然蒸発量が大きくて長期間の貯蔵
が困難であるため、液体水素を実機に適用することは現
実的に困難である。
ているため、十分な発電能力を得ようとすると、これら
原料１，２の貯蔵にかかるスペースが非常に大きくなっ
てしまい、発電能力の向上に限界があった。そこで、液
化した酸素１および水素２を利用することにより、これ
ら原料１，２の貯蔵密度を向上させることが考えらるも
のの、液体水素は、自然蒸発量が大きくて長期間の貯蔵
が困難であるため、液体水素を実機に適用することは現
実的に困難である。
【０００６】（２）電気化学反応の効率を向上させるた
め、酸素１および水素２を各調温装置１３，１７で所定
の温度（一般に１００℃前後）に加熱してから燃料電池
１０１に供給する必要がある。この加熱に要するエネル
ギは、発電エネルギの数％にもなってしまい、エネルギ
的に大きな無駄がある。
め、酸素１および水素２を各調温装置１３，１７で所定
の温度（一般に１００℃前後）に加熱してから燃料電池
１０１に供給する必要がある。この加熱に要するエネル
ギは、発電エネルギの数％にもなってしまい、エネルギ
的に大きな無駄がある。
【０００７】（３）反応で生じた水３を水タンク１０４
内でそのまま保管するため、スペース的に無駄を生じて
しまう。なぜなら、水中航走体に適用している場合に上
記水３を外部へ排出してしまうと、排出した重量分だけ
浮力が大きくなるため、浮力バランスが崩れたり重心位
置がずれたりしてしまい、姿勢制御が困難となってしま
うからである。
内でそのまま保管するため、スペース的に無駄を生じて
しまう。なぜなら、水中航走体に適用している場合に上
記水３を外部へ排出してしまうと、排出した重量分だけ
浮力が大きくなるため、浮力バランスが崩れたり重心位
置がずれたりしてしまい、姿勢制御が困難となってしま
うからである。
【０００８】このようなことから、本発明は、コンパク
トでエネルギ効率が高く長期使用が可能な発電装置を提
供することを目的とした。
トでエネルギ効率が高く長期使用が可能な発電装置を提
供することを目的とした。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による発電装置は、酸素ガスを発生させ
る酸素ガス発生手段と、水素ガスを発生させる水素ガス
発生手段と、前記酸素ガスと前記水素ガスとを反応させ
ることで電力および水を生じる発電機器とを備えてなる
発電装置であって、前記水素ガス発生手段が、水と反応
することにより前記水素ガスを発生する金属燃料を保持
する保持手段と、前記発電機器で生じた前記水を前記保
持手段に供給する給水手段とを備えてなることを特徴と
する。
ための、本発明による発電装置は、酸素ガスを発生させ
る酸素ガス発生手段と、水素ガスを発生させる水素ガス
発生手段と、前記酸素ガスと前記水素ガスとを反応させ
ることで電力および水を生じる発電機器とを備えてなる
発電装置であって、前記水素ガス発生手段が、水と反応
することにより前記水素ガスを発生する金属燃料を保持
する保持手段と、前記発電機器で生じた前記水を前記保
持手段に供給する給水手段とを備えてなることを特徴と
する。
【００１０】上述した発電装置において、前記酸素ガス
発生手段が、液状の酸素を保持する保持手段と、前記水
素ガス発生手段での前記水と前記金属燃料との反応に伴
って生じた熱を用いて前記保持手段内の液状の前記酸素
を加熱して気化させる加熱手段とを備えてなることを特
徴とする。
発生手段が、液状の酸素を保持する保持手段と、前記水
素ガス発生手段での前記水と前記金属燃料との反応に伴
って生じた熱を用いて前記保持手段内の液状の前記酸素
を加熱して気化させる加熱手段とを備えてなることを特
徴とする。
【００１１】上述した発電装置において、前記酸素ガス
発生手段が、加熱分解することにより酸素ガスを発生す
る酸素発生剤を保持する保持手段と、前記酸素発生剤を
加熱する加熱手段とを備えてなることを特徴とする。
発生手段が、加熱分解することにより酸素ガスを発生す
る酸素発生剤を保持する保持手段と、前記酸素発生剤を
加熱する加熱手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】上述した発電装置において、前記酸素ガス
発生手段の前記加熱手段が、前記保持手段内の前記酸素
発生剤を送給する送給ポンプと、前記保持手段内に設け
られ、水平方向に沿って軸心を向けて一端側に前記送給
ポンプを連結されると共に他端側を開放されると共に、
上方側に複数の貫通孔を形成されたパイプ本体と、前記
パイプ本体を加熱する起動ヒータとを備えてなることを
特徴とする。
発生手段の前記加熱手段が、前記保持手段内の前記酸素
発生剤を送給する送給ポンプと、前記保持手段内に設け
られ、水平方向に沿って軸心を向けて一端側に前記送給
ポンプを連結されると共に他端側を開放されると共に、
上方側に複数の貫通孔を形成されたパイプ本体と、前記
パイプ本体を加熱する起動ヒータとを備えてなることを
特徴とする。
【００１３】上述した発電装置において、前記酸素ガス
発生手段の前記加熱手段が前記パイプ本体を包囲する保
温材を備えていることを特徴とする。
発生手段の前記加熱手段が前記パイプ本体を包囲する保
温材を備えていることを特徴とする。
【００１４】上述した発電装置において、前記金属燃料
がアルミニウム、マグネシウム、リチウム、水素化リチ
ウム、ナトリウム、水素化ナトリウムのうちのいずれか
またはこれらの組み合わせからなることを特徴とする。
がアルミニウム、マグネシウム、リチウム、水素化リチ
ウム、ナトリウム、水素化ナトリウムのうちのいずれか
またはこれらの組み合わせからなることを特徴とする。
【００１５】上述した発電装置において、前記酸素発生
剤が過塩素酸塩類または無機過酸化物であることを特徴
とする。
剤が過塩素酸塩類または無機過酸化物であることを特徴
とする。
【００１６】上述した発電装置において、前記発電機器
が燃料電池であることを特徴とする。
が燃料電池であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による発電装置の実施の形
態を以下に説明するが、本発明は、これらの実施の形態
に限定されるものではない。
態を以下に説明するが、本発明は、これらの実施の形態
に限定されるものではない。
【００１８】［第一番目の実施の形態］本発明による発
電装置の第一番目の実施の形態を図１を用いて説明す
る。なお、図１は、その概略構成図である。
電装置の第一番目の実施の形態を図１を用いて説明す
る。なお、図１は、その概略構成図である。
【００１９】＜構成＞ 〔全体〕図１に示すように、本実施の形態の発電装置
は、液状の酸素１を気化する酸素ガス発生装置１１０
と、気化した酸素１の圧力を調整する酸素調圧装置１２
０と、気化した酸素の温度を調整する酸素調温装置１３
０と、気化した酸素１が規定の圧力および温度となるよ
うに酸素調圧装置１２０および酸素調温装置１３０を制
御する酸素用制御装置１４０と、金属燃料４に水３を供
給して水素２を発生させる水素ガス発生装置１５０と、
発生した水素２の圧力を調整する水素調圧装置１６０
と、発生した水素２の温度を調整する水素調温装置１７
０と、発生した水素２が規定の圧力および温度となるよ
うに水素調圧装置１６０および水素調温装置１７０を制
御する水素用制御装置１８０と、酸素１と水素２とを電
気化学的に反応させることで電力および水３を生じる燃
料電池１０１と、燃料電池１０１で発生した電気を蓄え
る二次電池１０２とを備えてなっている。
は、液状の酸素１を気化する酸素ガス発生装置１１０
と、気化した酸素１の圧力を調整する酸素調圧装置１２
０と、気化した酸素の温度を調整する酸素調温装置１３
０と、気化した酸素１が規定の圧力および温度となるよ
うに酸素調圧装置１２０および酸素調温装置１３０を制
御する酸素用制御装置１４０と、金属燃料４に水３を供
給して水素２を発生させる水素ガス発生装置１５０と、
発生した水素２の圧力を調整する水素調圧装置１６０
と、発生した水素２の温度を調整する水素調温装置１７
０と、発生した水素２が規定の圧力および温度となるよ
うに水素調圧装置１６０および水素調温装置１７０を制
御する水素用制御装置１８０と、酸素１と水素２とを電
気化学的に反応させることで電力および水３を生じる燃
料電池１０１と、燃料電池１０１で発生した電気を蓄え
る二次電池１０２とを備えてなっている。
【００２０】〔各部〕 《酸素ガス発生装置１１０》酸素ガス発生手段である酸
素ガス発生装置１１０は、液状の酸素１を極低温で貯蔵
する貯蔵容器１１１と、この貯蔵容器１１１内に設けら
れて液状の酸素１を加熱して当該酸素１を気化させる熱
交換器１１２と、この熱交換器１１２の熱媒６（例え
ば、ヘリウムガスや窒素ガス等のような不活性ガスな
ど）を循環させる循環ポンプ１１３と、水素ガス発生装
置１５０での水３と金属燃料４との反応に伴って生じた
熱で上記熱媒６を加熱する熱交換器１５２と、気化した
酸素１中の異物等を除去するフィルタ１１６とを備えて
なっている。
素ガス発生装置１１０は、液状の酸素１を極低温で貯蔵
する貯蔵容器１１１と、この貯蔵容器１１１内に設けら
れて液状の酸素１を加熱して当該酸素１を気化させる熱
交換器１１２と、この熱交換器１１２の熱媒６（例え
ば、ヘリウムガスや窒素ガス等のような不活性ガスな
ど）を循環させる循環ポンプ１１３と、水素ガス発生装
置１５０での水３と金属燃料４との反応に伴って生じた
熱で上記熱媒６を加熱する熱交換器１５２と、気化した
酸素１中の異物等を除去するフィルタ１１６とを備えて
なっている。
【００２１】このような本実施の形態では、貯蔵容器１
１１、フィルタ１１６などにより保持手段を構成し、熱
交換器１１２、循環ポンプ１１３、熱交換器１５２など
により加熱手段を構成している。
１１、フィルタ１１６などにより保持手段を構成し、熱
交換器１１２、循環ポンプ１１３、熱交換器１５２など
により加熱手段を構成している。
【００２２】《酸素調圧装置１２０》酸素調圧手段であ
る酸素調圧装置１２０は、前記フィルタ１１６を介して
送給されてきた酸素１を加熱する熱交換器１２２と、こ
の熱交換器１２２の熱媒６（例えば、ヘリウムガスや窒
素ガス等のような不活性ガスなど）を循環させる循環ポ
ンプ１２３と、水素ガス発生装置１５０での水３と金属
燃料４との反応熱で上記熱媒６を加熱する熱交換器１５
２と、加熱された酸素１を所定の圧力で送出する調圧弁
１２４とを備えてなっている。
る酸素調圧装置１２０は、前記フィルタ１１６を介して
送給されてきた酸素１を加熱する熱交換器１２２と、こ
の熱交換器１２２の熱媒６（例えば、ヘリウムガスや窒
素ガス等のような不活性ガスなど）を循環させる循環ポ
ンプ１２３と、水素ガス発生装置１５０での水３と金属
燃料４との反応熱で上記熱媒６を加熱する熱交換器１５
２と、加熱された酸素１を所定の圧力で送出する調圧弁
１２４とを備えてなっている。
【００２３】《酸素調温装置１３０》酸素調温装置１３
０は、内部に水３を蓄えられた貯水槽１３１と、この貯
水槽１３１内の水３を冷媒７（例えば海水など）により
冷却する熱交換器１３２と、貯水槽１３１と熱交換器１
３２との間で上記水３を循環させる循環ポンプ１３３
と、貯水槽１３１内に設けられて前記調圧弁１２４から
送り出されてきた酸素１を当該水３内に噴射供給する噴
射ノズル１３５とを備えてなっている。
０は、内部に水３を蓄えられた貯水槽１３１と、この貯
水槽１３１内の水３を冷媒７（例えば海水など）により
冷却する熱交換器１３２と、貯水槽１３１と熱交換器１
３２との間で上記水３を循環させる循環ポンプ１３３
と、貯水槽１３１内に設けられて前記調圧弁１２４から
送り出されてきた酸素１を当該水３内に噴射供給する噴
射ノズル１３５とを備えてなっている。
【００２４】《酸素用制御装置１４０》酸素用制御装置
１４０は、酸素調圧装置１２０の熱交換器１２２で加熱
された酸素１の温度を計測する酸素温度計１４１と、こ
の酸素温度計１４１での計測結果に基づいて当該酸素１
を所定範囲の温度とするように酸素調圧装置１２０の循
環ポンプ１２３を制御して上記熱交換器１２２の熱媒６
の流通量を調整する熱媒量制御器１４２と、上記熱交換
器１２２で加熱された酸素１の圧力を計測する一次圧力
計１４３と、この一次圧力計１４３での計測結果に基づ
いて当該酸素１を所定範囲の圧力とするように酸素ガス
発生装置１１０の循環ポンプ１１３を制御して熱交換器
１１２の熱媒６の流通量を調整する熱媒量制御器１４４
と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１内の水３の温度
を計測する水温計１４５と、この水温計１４５での計測
結果に基づいて当該水３を所定範囲の温度とするように
酸素調温装置１３０の循環ポンプ１３３を制御して熱交
換器１３２への水３の流通量を制御する水量制御器１４
６と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１から送出され
てきた酸素１の圧力を計測する二次圧力計１４７と、こ
の二次圧力計１４７での計測結果に基づいて当該酸素１
を所定の圧力で送給するように前記酸素調圧装置１２０
の調圧弁１２４を制御する圧力制御器（調圧弁１２４に
組み込まれている）とを備えてなっている。
１４０は、酸素調圧装置１２０の熱交換器１２２で加熱
された酸素１の温度を計測する酸素温度計１４１と、こ
の酸素温度計１４１での計測結果に基づいて当該酸素１
を所定範囲の温度とするように酸素調圧装置１２０の循
環ポンプ１２３を制御して上記熱交換器１２２の熱媒６
の流通量を調整する熱媒量制御器１４２と、上記熱交換
器１２２で加熱された酸素１の圧力を計測する一次圧力
計１４３と、この一次圧力計１４３での計測結果に基づ
いて当該酸素１を所定範囲の圧力とするように酸素ガス
発生装置１１０の循環ポンプ１１３を制御して熱交換器
１１２の熱媒６の流通量を調整する熱媒量制御器１４４
と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１内の水３の温度
を計測する水温計１４５と、この水温計１４５での計測
結果に基づいて当該水３を所定範囲の温度とするように
酸素調温装置１３０の循環ポンプ１３３を制御して熱交
換器１３２への水３の流通量を制御する水量制御器１４
６と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１から送出され
てきた酸素１の圧力を計測する二次圧力計１４７と、こ
の二次圧力計１４７での計測結果に基づいて当該酸素１
を所定の圧力で送給するように前記酸素調圧装置１２０
の調圧弁１２４を制御する圧力制御器（調圧弁１２４に
組み込まれている）とを備えてなっている。
【００２５】《水素ガス発生装置１５０》水素ガス発生
手段である水素ガス発生装置１５０は、水３と反応する
ことにより水素２を発生する金属燃料４（例えば、アル
ミニウム、マグネシウム、リチウム、水素化リチウム、
ナトリウム、水素化ナトリウム等のうちのいずれかの単
体またはこれらの組み合わせの混合物など）を水３と反
応可能な温度状態（通常は溶融状態であるが、例えば水
素化リチウムなどは溶融状態でなくても水素２を十分に
発生させることができる。）に加熱保持する保持容器１
５１と、この保持容器１５１内に設けられて上記金属燃
料４に水３を噴射する噴射ノズル１５５と、詳しくは後
述する水素調温装置１７０の貯水槽１７１内の水３を上
記噴射ノズル１５５に送給する給水ポンプ１５３と、保
持容器１５１に設けられて水３と金属燃料４との反応に
伴って生じた熱を上述した酸素ガス発生装置１１０およ
び酸素調圧装置１２０の熱交換器１１２，１２２の熱媒
６に吸熱させる熱交換器１５２と、発生した水素２中の
異物等を除去するフィルタ１５６とを備えてなってい
る。
手段である水素ガス発生装置１５０は、水３と反応する
ことにより水素２を発生する金属燃料４（例えば、アル
ミニウム、マグネシウム、リチウム、水素化リチウム、
ナトリウム、水素化ナトリウム等のうちのいずれかの単
体またはこれらの組み合わせの混合物など）を水３と反
応可能な温度状態（通常は溶融状態であるが、例えば水
素化リチウムなどは溶融状態でなくても水素２を十分に
発生させることができる。）に加熱保持する保持容器１
５１と、この保持容器１５１内に設けられて上記金属燃
料４に水３を噴射する噴射ノズル１５５と、詳しくは後
述する水素調温装置１７０の貯水槽１７１内の水３を上
記噴射ノズル１５５に送給する給水ポンプ１５３と、保
持容器１５１に設けられて水３と金属燃料４との反応に
伴って生じた熱を上述した酸素ガス発生装置１１０およ
び酸素調圧装置１２０の熱交換器１１２，１２２の熱媒
６に吸熱させる熱交換器１５２と、発生した水素２中の
異物等を除去するフィルタ１５６とを備えてなってい
る。
【００２６】このような本実施の形態では、保持容器１
５１、フィルタ１５６などにより保持手段を構成し、給
水ポンプ１５３、噴射ノズル１５５などにより給水手段
を構成している。
５１、フィルタ１５６などにより保持手段を構成し、給
水ポンプ１５３、噴射ノズル１５５などにより給水手段
を構成している。
【００２７】《水素調圧装置１６０》水素調圧装置１６
０は、前記フィルタ１５６を介して送給されてきた高温
高圧の水素２を冷媒７（例えば海水など）により冷却し
て当該水素２をある程度にまで減圧する熱交換器１６２
と、減圧された水素２を所定の圧力で送出する調圧弁１
６４とを備えてなっている。
０は、前記フィルタ１５６を介して送給されてきた高温
高圧の水素２を冷媒７（例えば海水など）により冷却し
て当該水素２をある程度にまで減圧する熱交換器１６２
と、減圧された水素２を所定の圧力で送出する調圧弁１
６４とを備えてなっている。
【００２８】《水素調温装置１７０》水素調温装置１７
０は、内部に水３を蓄えられた貯水槽１７１と、この貯
水槽１７１内の水３を冷媒７（例えば海水など）により
冷却する熱交換器１７２と、貯水槽１７１と熱交換器１
７２との間で上記水３を循環させる循環ポンプ１７３
と、貯水槽１７１内に設けられて前記調圧弁１６４から
送り出されてきた水素２を当該水３内に噴射供給する噴
射ノズル１７５とを備えてなっている。
０は、内部に水３を蓄えられた貯水槽１７１と、この貯
水槽１７１内の水３を冷媒７（例えば海水など）により
冷却する熱交換器１７２と、貯水槽１７１と熱交換器１
７２との間で上記水３を循環させる循環ポンプ１７３
と、貯水槽１７１内に設けられて前記調圧弁１６４から
送り出されてきた水素２を当該水３内に噴射供給する噴
射ノズル１７５とを備えてなっている。
【００２９】《水素用制御装置１８０》水素用制御装置
１８０は、水素調圧装置１６０の熱交換器１６２で冷却
された水素２の圧力を計測する一次圧力計１８３と、こ
の一次圧力計１８３での計測結果に基づいて当該水素２
を所定範囲の圧力とするように水素ガス発生装置１５０
の給水ポンプ１５３を制御して保持容器１５１内に供給
する水３の量を調整する給水量制御器１８４と、水素調
温装置１７０の貯水槽１７１内の水３の温度を計測する
水温計１８５と、この水温計１８５での計測結果に基づ
いて当該水３を所定範囲の温度とするように水素調温装
置１７０の循環ポンプ１７３を制御して熱交換器１７２
への水３の流通量を制御する水量制御器１８６と、水素
調温装置１７０の貯水槽１７１から送出されてきた水素
２の圧力を計測する二次圧力計１８７と、この二次圧力
計１８７での計測結果に基づいて当該水素２を所定の圧
力で送給するように前記水素調圧装置１６０の調圧弁１
６４を制御する圧力制御器（調圧弁１６４に組み込まれ
ている）とを備えてなっている。
１８０は、水素調圧装置１６０の熱交換器１６２で冷却
された水素２の圧力を計測する一次圧力計１８３と、こ
の一次圧力計１８３での計測結果に基づいて当該水素２
を所定範囲の圧力とするように水素ガス発生装置１５０
の給水ポンプ１５３を制御して保持容器１５１内に供給
する水３の量を調整する給水量制御器１８４と、水素調
温装置１７０の貯水槽１７１内の水３の温度を計測する
水温計１８５と、この水温計１８５での計測結果に基づ
いて当該水３を所定範囲の温度とするように水素調温装
置１７０の循環ポンプ１７３を制御して熱交換器１７２
への水３の流通量を制御する水量制御器１８６と、水素
調温装置１７０の貯水槽１７１から送出されてきた水素
２の圧力を計測する二次圧力計１８７と、この二次圧力
計１８７での計測結果に基づいて当該水素２を所定の圧
力で送給するように前記水素調圧装置１６０の調圧弁１
６４を制御する圧力制御器（調圧弁１６４に組み込まれ
ている）とを備えてなっている。
【００３０】《燃料電池１０１》発電機器である燃料電
池１０１は、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１から送
られてきた酸素１と水素調温装置１７０の貯水槽１７１
から送られてきた水素２とを電気化学的に反応させるこ
とで電力および水３を生じ、この水３を水素調温装置１
７０の貯水槽１７１に送給するようになっている。
池１０１は、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１から送
られてきた酸素１と水素調温装置１７０の貯水槽１７１
から送られてきた水素２とを電気化学的に反応させるこ
とで電力および水３を生じ、この水３を水素調温装置１
７０の貯水槽１７１に送給するようになっている。
【００３１】《二次電池１０２》二次電池１０２は、燃
料電池１０１の出力を一時的にバッファし、負荷１０３
の消費電力の急変に対応することができるようになって
いる。
料電池１０１の出力を一時的にバッファし、負荷１０３
の消費電力の急変に対応することができるようになって
いる。
【００３２】＜作用・効果＞図１に示したように、本実
施の形態の発電装置では、酸素ガス発生装置１１０およ
び水素ガス発生装置１５０を備えており、酸素１と水素
２とが当量比になるようにこれらガス１，２の温度およ
び圧力を調整しながら燃料電池１０１に供給することに
より、燃料電池１０１で発電させる仕組みとなっている
（制御上の限界から、酸素１および水素２の供給量が一
時的にアンバランスになる場合があるものの、燃料電池
１０１での酸素１と水素２との消費量が当量比によるた
め、酸素１や水素２が未反応のまま蓄積していくことは
ない。）。燃料電池１０１では当量反応が行われるた
め、反応生成物が水３だけである（下記化学式参照）。
施の形態の発電装置では、酸素ガス発生装置１１０およ
び水素ガス発生装置１５０を備えており、酸素１と水素
２とが当量比になるようにこれらガス１，２の温度およ
び圧力を調整しながら燃料電池１０１に供給することに
より、燃料電池１０１で発電させる仕組みとなっている
（制御上の限界から、酸素１および水素２の供給量が一
時的にアンバランスになる場合があるものの、燃料電池
１０１での酸素１と水素２との消費量が当量比によるた
め、酸素１や水素２が未反応のまま蓄積していくことは
ない。）。燃料電池１０１では当量反応が行われるた
め、反応生成物が水３だけである（下記化学式参照）。
【００３３】［化１］ Ｈ2 ＋ 1/2Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【００３４】酸素ガス発生装置１１０は、貯蔵容器１１
１内に液状の酸素１を貯蔵し、熱交換器１１２で酸素１
を気化してシステム内に供給する。酸素ガス発生装置１
１０および酸素調圧装置１２０の熱交換器１１２，１２
２の熱媒６に必要な熱は、水素ガス発生装置１５０の保
持容器１５１内での水３と金属燃料４との反応熱を熱交
換器１５２により利用しているため、燃料電池１０１の
出力の数％を要してしまう加熱電力が不要となる。
１内に液状の酸素１を貯蔵し、熱交換器１１２で酸素１
を気化してシステム内に供給する。酸素ガス発生装置１
１０および酸素調圧装置１２０の熱交換器１１２，１２
２の熱媒６に必要な熱は、水素ガス発生装置１５０の保
持容器１５１内での水３と金属燃料４との反応熱を熱交
換器１５２により利用しているため、燃料電池１０１の
出力の数％を要してしまう加熱電力が不要となる。
【００３５】一方、水素ガス発生装置１５０は、保持容
器１５１内に金属燃料４を溶融した状態で保持し、保持
容器１５１内に噴射ノズル１５５から水３を噴射するこ
とにより、水３と金属燃料４とを反応させ、水素２を発
生させてシステム内に供給する。水３と金属燃料４とが
発熱反応を起こすため、保持容器１５１は、内部温度が
上昇する（局所的に１０００℃以上に達してしま
う。）。そこで、この反応熱を熱交換器１５２で回収す
ることにより、保持容器１５１内の温度上昇を抑えると
共に、酸素ガス発生装置１１０および酸素調圧装置１２
０の熱交換器１１２，１２２の熱媒６の熱源として利用
する。
器１５１内に金属燃料４を溶融した状態で保持し、保持
容器１５１内に噴射ノズル１５５から水３を噴射するこ
とにより、水３と金属燃料４とを反応させ、水素２を発
生させてシステム内に供給する。水３と金属燃料４とが
発熱反応を起こすため、保持容器１５１は、内部温度が
上昇する（局所的に１０００℃以上に達してしま
う。）。そこで、この反応熱を熱交換器１５２で回収す
ることにより、保持容器１５１内の温度上昇を抑えると
共に、酸素ガス発生装置１１０および酸素調圧装置１２
０の熱交換器１１２，１２２の熱媒６の熱源として利用
する。
【００３６】各調温装置１３０，１７０を通過して供給
される酸素１および水素２は、燃料電池１０１で電気化
学的に反応して電力と水３を生じる。燃料電池１０１で
生じた水３の量は、そのときの燃料電池１０１の出力で
必要とされる水素２の消費量に対応してる。そこで、燃
料電池１０１で発生した水３と同量の水３を水素ガス発
生装置１５０の保持容器１５１内に送給して金属燃料４
と反応させることにより、必要量の水素２を発生させる
ことができると同時に、余計な水３を貯蔵しておく必要
がなくなる。
される酸素１および水素２は、燃料電池１０１で電気化
学的に反応して電力と水３を生じる。燃料電池１０１で
生じた水３の量は、そのときの燃料電池１０１の出力で
必要とされる水素２の消費量に対応してる。そこで、燃
料電池１０１で発生した水３と同量の水３を水素ガス発
生装置１５０の保持容器１５１内に送給して金属燃料４
と反応させることにより、必要量の水素２を発生させる
ことができると同時に、余計な水３を貯蔵しておく必要
がなくなる。
【００３７】すなわち、燃料電池１０１から発生する水
３の量と当量反応に必要とされる水素２を含む水３の量
とが等しいため、この水３から水素２を分離するように
したことが本発明の基本思想なのである。
３の量と当量反応に必要とされる水素２を含む水３の量
とが等しいため、この水３から水素２を分離するように
したことが本発明の基本思想なのである。
【００３８】金属燃料４にアルミニウムを適用した場
合、水素ガス発生装置１５０の保持容器１５１内では、
下記の化学式に示した反応を生じる。
合、水素ガス発生装置１５０の保持容器１５１内では、
下記の化学式に示した反応を生じる。
【００３９】［化２］ 2/3Ａｌ＋Ｈ2 Ｏ→ 1/3Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ｈ2
【００４０】つまり、本発明は、酸素ガス発生装置１１
０からの酸素１が水素ガス発生装置１５０へ移動する過
程で電力を発生させるシステムと見なすことができる。
このため、系内の水３の量が増加するという現象を生じ
ることはない。
０からの酸素１が水素ガス発生装置１５０へ移動する過
程で電力を発生させるシステムと見なすことができる。
このため、系内の水３の量が増加するという現象を生じ
ることはない。
【００４１】また、各発生装置１１０，１５０から発生
した酸素１および水素２は、各調圧装置１２０，１６０
および各調温装置１３０，１７０を経由して、燃料電池
１０１での使用に必要とされる条件に整えられる。燃料
電池１０１に供給される酸素１および水素２は、燃料電
池１０１の出力に応じた当量で消費されるので、当該出
力に応じた圧力で送給すればよい（温度は出力に関係な
く略一定である。）。そのため、各制御装置１４０，１
８０により、酸素１および水素２を所定の圧力で送給で
きるように酸素１および水素２の発生量を制御するよう
にしたのである。
した酸素１および水素２は、各調圧装置１２０，１６０
および各調温装置１３０，１７０を経由して、燃料電池
１０１での使用に必要とされる条件に整えられる。燃料
電池１０１に供給される酸素１および水素２は、燃料電
池１０１の出力に応じた当量で消費されるので、当該出
力に応じた圧力で送給すればよい（温度は出力に関係な
く略一定である。）。そのため、各制御装置１４０，１
８０により、酸素１および水素２を所定の圧力で送給で
きるように酸素１および水素２の発生量を制御するよう
にしたのである。
【００４２】このような本実施の形態の発電装置によれ
ば、以下のような効果を得ることができる。
ば、以下のような効果を得ることができる。
【００４３】（１）燃料電池１０１で生成した水３は、
水素ガス発生装置１５０で再利用されるため、貯蔵する
水３が増加してしまうことがない。
水素ガス発生装置１５０で再利用されるため、貯蔵する
水３が増加してしまうことがない。
【００４４】（２）水素２を発生させる金属燃料４は、
常温で固体であるため、長期間の保管に優れると共に、
高温にすると水３と容易に反応して水素２を発生するた
め、水素２の発生密度が極めて高い。このため、液化状
態からガス化して水素２を発生させるシステムより軽量
化および省スペース化を図ることができ、高効率発電や
長時間発電が可能となる。
常温で固体であるため、長期間の保管に優れると共に、
高温にすると水３と容易に反応して水素２を発生するた
め、水素２の発生密度が極めて高い。このため、液化状
態からガス化して水素２を発生させるシステムより軽量
化および省スペース化を図ることができ、高効率発電や
長時間発電が可能となる。
【００４５】（３）水素２の発生量と水３の供給量とが
比例関係にあるので、水３の供給量を制御することによ
り水素２の発生量を容易に調整することができる。
比例関係にあるので、水３の供給量を制御することによ
り水素２の発生量を容易に調整することができる。
【００４６】（４）金属燃料４と水との反応熱を利用し
て、液状の酸素１を気化させるようにしたので、システ
ム内の消費電力を低減させ、発電効率を向上させること
ができる。
て、液状の酸素１を気化させるようにしたので、システ
ム内の消費電力を低減させ、発電効率を向上させること
ができる。
【００４７】（５）アルミニウムおよび液体酸素は低価
格であるため、運転費等のランニングコストが安く済
む。
格であるため、運転費等のランニングコストが安く済
む。
【００４８】［第二番目の実施の形態］本発明による発
電装置の第二番目の実施の形態を図２，３を用いて説明
する。なお、図２は、その概略構成図、図３は、酸素ガ
ス発生装置の概略構成である。ただし、前述した第一番
目の実施の形態と同様な部分については、前述した第一
番目の実施の形態の説明で用いた符号と同様な符号を用
いることにより、その説明を省略する。
電装置の第二番目の実施の形態を図２，３を用いて説明
する。なお、図２は、その概略構成図、図３は、酸素ガ
ス発生装置の概略構成である。ただし、前述した第一番
目の実施の形態と同様な部分については、前述した第一
番目の実施の形態の説明で用いた符号と同様な符号を用
いることにより、その説明を省略する。
【００４９】＜構成＞ 〔全体〕図２に示すように、本実施の形態の発電装置
は、酸素１を発生させる酸素ガス発生装置２１０と、発
生した酸素１の圧力を調整する酸素調圧装置２２０と、
気化した酸素の温度を調整する酸素調温装置１３０と、
気化した酸素１が規定の圧力および温度となるように酸
素調圧装置１２０および酸素調温装置１３０を制御する
酸素用制御装置２４０と、金属燃料４に水３を供給して
水素２を発生させる水素ガス発生装置１５０と、発生し
た水素２の圧力を調整する水素調圧装置１６０と、発生
した水素２の温度を調整する水素調温装置１７０と、発
生した水素２が規定の圧力および温度となるように水素
調圧装置１６０および水素調温装置１７０を制御する水
素用制御装置１８０と、酸素１と水素２とを電気化学的
に反応させることで電力と水３とを生じる燃料電池１０
１と、燃料電池１０１で発生した電気を蓄える二次電池
１０２とを備えてなっている。
は、酸素１を発生させる酸素ガス発生装置２１０と、発
生した酸素１の圧力を調整する酸素調圧装置２２０と、
気化した酸素の温度を調整する酸素調温装置１３０と、
気化した酸素１が規定の圧力および温度となるように酸
素調圧装置１２０および酸素調温装置１３０を制御する
酸素用制御装置２４０と、金属燃料４に水３を供給して
水素２を発生させる水素ガス発生装置１５０と、発生し
た水素２の圧力を調整する水素調圧装置１６０と、発生
した水素２の温度を調整する水素調温装置１７０と、発
生した水素２が規定の圧力および温度となるように水素
調圧装置１６０および水素調温装置１７０を制御する水
素用制御装置１８０と、酸素１と水素２とを電気化学的
に反応させることで電力と水３とを生じる燃料電池１０
１と、燃料電池１０１で発生した電気を蓄える二次電池
１０２とを備えてなっている。
【００５０】〔各部〕 《酸素ガス発生装置２１０》酸素ガス発生手段である酸
素ガス発生装置２１０は、常温で固体の酸素発生剤５
（例えば、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過
塩素酸カリウム等の過塩素酸塩類や、過酸化リチウム、
過酸化ナトリウム、過酸化カリウム等の無機過酸化物な
ど）を溶融状態で保持する分割可能な保持容器２１１
と、この溶融された酸素発生剤５を送給する送給ポンプ
２１３と、この送給ポンプ２１３で送給された酸素発生
剤５を加熱分解させて酸素１を発生させるホットパイプ
２１７と、保持容器２１１内の上部に設けられた飛沫防
止板２１８と、酸素１中の異物等を除去するフィルタ１
１６とを備えてなっている。
素ガス発生装置２１０は、常温で固体の酸素発生剤５
（例えば、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過
塩素酸カリウム等の過塩素酸塩類や、過酸化リチウム、
過酸化ナトリウム、過酸化カリウム等の無機過酸化物な
ど）を溶融状態で保持する分割可能な保持容器２１１
と、この溶融された酸素発生剤５を送給する送給ポンプ
２１３と、この送給ポンプ２１３で送給された酸素発生
剤５を加熱分解させて酸素１を発生させるホットパイプ
２１７と、保持容器２１１内の上部に設けられた飛沫防
止板２１８と、酸素１中の異物等を除去するフィルタ１
１６とを備えてなっている。
【００５１】上記ホットパイプ２１７は、図３に示すよ
うに、水平方向に沿って軸心を向けて一端側に前記送給
ポンプ２１３を連結されると共に他端側を開放されて上
方側に複数の貫通孔２１７ａａを形成されたパイプ本体
２１７ａと、このパイプ本体２１７ａの外周面を包囲す
る保温材２１７ｂと、当該パイプ本体２１７ａを加熱す
る起動ヒータ２１７ｃとを備えてなっている。
うに、水平方向に沿って軸心を向けて一端側に前記送給
ポンプ２１３を連結されると共に他端側を開放されて上
方側に複数の貫通孔２１７ａａを形成されたパイプ本体
２１７ａと、このパイプ本体２１７ａの外周面を包囲す
る保温材２１７ｂと、当該パイプ本体２１７ａを加熱す
る起動ヒータ２１７ｃとを備えてなっている。
【００５２】このような本実施の形態では、保持容器２
１１、飛沫防止板２１８、フィルタ１１６などにより保
持手段を構成し、送給ポンプ２１３、ホットパイプ２１
７などにより加熱手段を構成している。
１１、飛沫防止板２１８、フィルタ１１６などにより保
持手段を構成し、送給ポンプ２１３、ホットパイプ２１
７などにより加熱手段を構成している。
【００５３】《酸素調圧装置２２０》酸素調圧装置２２
０は、前記フィルタ１１６を介して送給されてきた高温
高圧の酸素１を冷媒７（例えば海水など）により冷却し
て当該酸素１をある程度にまで減圧する熱交換器２２２
と、減圧された酸素１を所定の圧力で送出する調圧弁１
２４とを備えてなっている。
０は、前記フィルタ１１６を介して送給されてきた高温
高圧の酸素１を冷媒７（例えば海水など）により冷却し
て当該酸素１をある程度にまで減圧する熱交換器２２２
と、減圧された酸素１を所定の圧力で送出する調圧弁１
２４とを備えてなっている。
【００５４】《酸素用制御装置２４０》酸素用制御装置
１４０は、酸素調圧装置２２０の熱交換器２２２で加熱
された酸素１の圧力を計測する一次圧力計１４３と、こ
の一次圧力計１４３での計測結果に基づいて当該酸素１
を所定範囲の圧力とするように酸素ガス発生装置２１０
の送給ポンプ２１３を制御してホットパイプ２１７への
酸素発生剤５の送給量を調整する酸素発生剤量制御器２
４４と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１内の水３の
温度を計測する水温計１４５と、この水温計１４５での
計測結果に基づいて当該水３を所定範囲の温度とするよ
うに酸素調温装置１３０の循環ポンプ１３３を制御して
熱交換器１３２への水３の流通量を制御する水量制御器
１４６と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１から送出
されてきた酸素１の圧力を計測する二次圧力計１４７
と、この二次圧力計１４７での計測結果に基づいて当該
酸素１を所定の圧力で送給するように前記酸素調圧装置
２２０の調圧弁１２４を制御する圧力制御器（調圧弁１
２４に組み込まれている）とを備えてなっている。
１４０は、酸素調圧装置２２０の熱交換器２２２で加熱
された酸素１の圧力を計測する一次圧力計１４３と、こ
の一次圧力計１４３での計測結果に基づいて当該酸素１
を所定範囲の圧力とするように酸素ガス発生装置２１０
の送給ポンプ２１３を制御してホットパイプ２１７への
酸素発生剤５の送給量を調整する酸素発生剤量制御器２
４４と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１内の水３の
温度を計測する水温計１４５と、この水温計１４５での
計測結果に基づいて当該水３を所定範囲の温度とするよ
うに酸素調温装置１３０の循環ポンプ１３３を制御して
熱交換器１３２への水３の流通量を制御する水量制御器
１４６と、酸素調温装置１３０の貯水槽１３１から送出
されてきた酸素１の圧力を計測する二次圧力計１４７
と、この二次圧力計１４７での計測結果に基づいて当該
酸素１を所定の圧力で送給するように前記酸素調圧装置
２２０の調圧弁１２４を制御する圧力制御器（調圧弁１
２４に組み込まれている）とを備えてなっている。
【００５５】＜作用・効果＞本実施の形態の発電装置
は、酸素ガス発生装置２１０で酸素発生剤５を加熱分解
させて酸素１を発生させることが前述した実施の形態の
発電装置と大きく異なっている。
は、酸素ガス発生装置２１０で酸素発生剤５を加熱分解
させて酸素１を発生させることが前述した実施の形態の
発電装置と大きく異なっている。
【００５６】具体的には、保持容器２１１内で図示しな
いヒータ等で融点にまで加熱された酸素発生剤５を送給
ポンプ２１３でホットパイプ２１７のパイプ本体２１７
ａの一端側から内部に送り込んで起動ヒータ２１７ｃで
加熱して分解し、酸素１を発生させてパイプ本体２１７
ａの貫通孔２１７ａａおよび他端側から送り出し、飛沫
防止板２１８で迂回させることにより減速させながらフ
ィルタ２１６を介して送り出すのである。
いヒータ等で融点にまで加熱された酸素発生剤５を送給
ポンプ２１３でホットパイプ２１７のパイプ本体２１７
ａの一端側から内部に送り込んで起動ヒータ２１７ｃで
加熱して分解し、酸素１を発生させてパイプ本体２１７
ａの貫通孔２１７ａａおよび他端側から送り出し、飛沫
防止板２１８で迂回させることにより減速させながらフ
ィルタ２１６を介して送り出すのである。
【００５７】ここで、ホットパイプ２１７のパイプ本体
２１７ａに貫通孔２１７ａａを形成したのは、酸素発生
剤５を加熱分解する過程において、発生した酸素１が分
解途中の酸素発生剤５を他端側から外部へ押し出さない
ようにするためである（つまり「逃がし孔」であ
る。）。
２１７ａに貫通孔２１７ａａを形成したのは、酸素発生
剤５を加熱分解する過程において、発生した酸素１が分
解途中の酸素発生剤５を他端側から外部へ押し出さない
ようにするためである（つまり「逃がし孔」であ
る。）。
【００５８】なお、酸素発生剤５として過塩素酸リチウ
ムを用いた場合には、ホットパイプ２１７内で以下の反
応が起こる。
ムを用いた場合には、ホットパイプ２１７内で以下の反
応が起こる。
【００５９】［化３］ ＬｉＣｌＯ4 →ＬｉＣｌ＋２Ｏ2
【００６０】過塩素酸リチウムは、分解温度が４４０℃
以上であるため、当該温度以上に加熱すると、分解して
酸素１を発生しながら８００℃以上にまで発熱する。こ
のため、ホットパイプ２１７内である程度まで分解反応
が進行し始めると、起動ヒータ２１７ｃに給電しなくて
も分解温度以上の温度を保持することができる。また、
ホットパイプ２１７のパイプ本体２１７ａを保温材２１
７ｂで包囲しているため、パイプ本体２１７ａ内を分解
温度以上の温度で保持することが容易となり、起動ヒー
タ２１７ｃの消費電力を削減することができ、その間は
逐次再起動が可能となる。
以上であるため、当該温度以上に加熱すると、分解して
酸素１を発生しながら８００℃以上にまで発熱する。こ
のため、ホットパイプ２１７内である程度まで分解反応
が進行し始めると、起動ヒータ２１７ｃに給電しなくて
も分解温度以上の温度を保持することができる。また、
ホットパイプ２１７のパイプ本体２１７ａを保温材２１
７ｂで包囲しているため、パイプ本体２１７ａ内を分解
温度以上の温度で保持することが容易となり、起動ヒー
タ２１７ｃの消費電力を削減することができ、その間は
逐次再起動が可能となる。
【００６１】酸素発生剤５の酸素１の放出後の残留物５
ａ（酸素発生剤５として過塩素酸リチウムを用いた場合
には塩化リチウム）は、ホットパイプ２１７のパイプ本
体２１７ａの他端側から液状（融点６０８℃）で流出
し、保持容器２１１内に滴下する。このとき、酸素発生
剤５の溶融温度が分解温度と十分に差があるため、保持
容器２１１内の酸素発生剤５が分解反応を起こしてしま
うことはない。
ａ（酸素発生剤５として過塩素酸リチウムを用いた場合
には塩化リチウム）は、ホットパイプ２１７のパイプ本
体２１７ａの他端側から液状（融点６０８℃）で流出
し、保持容器２１１内に滴下する。このとき、酸素発生
剤５の溶融温度が分解温度と十分に差があるため、保持
容器２１１内の酸素発生剤５が分解反応を起こしてしま
うことはない。
【００６２】また、前述した実施の形態では、酸素ガス
発生装置１１０で発生した酸素１を酸素調圧装置１２０
の熱交換器１２１で加熱したが、本実施の形態では、酸
素ガス発生装置２１０から発生した酸素１の温度が数百
℃に達するため、酸素調圧装置２２０の熱交換器２２２
で冷却する必要がある。
発生装置１１０で発生した酸素１を酸素調圧装置１２０
の熱交換器１２１で加熱したが、本実施の形態では、酸
素ガス発生装置２１０から発生した酸素１の温度が数百
℃に達するため、酸素調圧装置２２０の熱交換器２２２
で冷却する必要がある。
【００６３】このような本実施の形態の発電装置によれ
ば、前述した実施の形態の場合と同様な効果を得ること
ができると共に、以下のような効果を得ることができ
る。
ば、前述した実施の形態の場合と同様な効果を得ること
ができると共に、以下のような効果を得ることができ
る。
【００６４】（１）酸素１を発生させる酸素発生剤５
は、常温で固体であるため、長期間の保管に優れると共
に、酸素１の発生密度が極めて高い。このため、液化状
態からガス化して酸素１を発生させるシステムより軽量
化および省スペース化を図ることができ、容積効率に優
れ、高効率発電や長時間発電が可能となる。
は、常温で固体であるため、長期間の保管に優れると共
に、酸素１の発生密度が極めて高い。このため、液化状
態からガス化して酸素１を発生させるシステムより軽量
化および省スペース化を図ることができ、容積効率に優
れ、高効率発電や長時間発電が可能となる。
【００６５】（２）酸素１の発生量と酸素発生剤５の加
熱分解量とが比例関係にあるので、酸素発生剤５のホッ
トパイプ２１７への供給量を制御する（送給ポンプ２１
３を調整する）ことにより酸素１の発生量を容易に調整
することができる。
熱分解量とが比例関係にあるので、酸素発生剤５のホッ
トパイプ２１７への供給量を制御する（送給ポンプ２１
３を調整する）ことにより酸素１の発生量を容易に調整
することができる。
【００６６】（３）ホットパイプ２１７のパイプ本体２
１７ａを保温材２１７ｂで包囲したので、酸素発生剤５
の分解反応に伴う発熱を保温することができ、短時間の
停止状態であれば、起動ヒータ２１７ｃを再起動させな
くても酸素１を発生させることができる。
１７ａを保温材２１７ｂで包囲したので、酸素発生剤５
の分解反応に伴う発熱を保温することができ、短時間の
停止状態であれば、起動ヒータ２１７ｃを再起動させな
くても酸素１を発生させることができる。
【００６７】（４）ホットパイプ２１７のパイプ本体２
１７ａの軸心方向を水平方向に沿って向けると共に、当
該パイプ本体２１７ａの上方側に複数の貫通孔２１７ａ
ａを形成することにより、酸素発生剤５のパイプ本体２
１７ａとの接触時間を長く稼ぐことができるようにした
ので、ホットパイプ２１７へ供給された酸素発生剤５の
加熱分解効率を高めることができる。
１７ａの軸心方向を水平方向に沿って向けると共に、当
該パイプ本体２１７ａの上方側に複数の貫通孔２１７ａ
ａを形成することにより、酸素発生剤５のパイプ本体２
１７ａとの接触時間を長く稼ぐことができるようにした
ので、ホットパイプ２１７へ供給された酸素発生剤５の
加熱分解効率を高めることができる。
【００６８】（５）酸素発生剤５は、水溶性であるもの
がほとんどであり、酸素ガス発生装置２１０の保持容器
２１１は、水洗するだけで再利用することができ、コス
ト性に優れている。
がほとんどであり、酸素ガス発生装置２１０の保持容器
２１１は、水洗するだけで再利用することができ、コス
ト性に優れている。
【００６９】
【発明の効果】本発明による発電装置は、酸素ガスを発
生させる酸素ガス発生手段と、水素ガスを発生させる水
素ガス発生手段と、前記酸素ガスと前記水素ガスとを反
応させることで電力および水を生じる発電機器とを備え
てなる発電装置であって、前記水素ガス発生手段が、水
と反応することにより前記水素ガスを発生する金属燃料
を保持する保持手段と、前記発電機器で生じた前記水を
前記保持手段に供給する給水手段とを備えてなるので、
コンパクトでエネルギ効率が高く長期使用が可能になる
と共に、（１）発電機器で生成した水を水素ガス発生手
段で再利用することができ、貯蔵する水の増加を防止す
ることができる。（２）水素の発生量と水の供給量とが
比例関係にあるので、水の供給量を制御することにより
水素の発生量を容易に調整することができる。
生させる酸素ガス発生手段と、水素ガスを発生させる水
素ガス発生手段と、前記酸素ガスと前記水素ガスとを反
応させることで電力および水を生じる発電機器とを備え
てなる発電装置であって、前記水素ガス発生手段が、水
と反応することにより前記水素ガスを発生する金属燃料
を保持する保持手段と、前記発電機器で生じた前記水を
前記保持手段に供給する給水手段とを備えてなるので、
コンパクトでエネルギ効率が高く長期使用が可能になる
と共に、（１）発電機器で生成した水を水素ガス発生手
段で再利用することができ、貯蔵する水の増加を防止す
ることができる。（２）水素の発生量と水の供給量とが
比例関係にあるので、水の供給量を制御することにより
水素の発生量を容易に調整することができる。
【００７０】また、前記酸素ガス発生手段が、液状の酸
素を保持する保持手段と、前記水素ガス発生手段での前
記水と前記金属燃料との反応に伴って生じた熱を用いて
前記保持手段内の液状の前記酸素を加熱して気化させる
加熱手段とを備えてなるので、（１）システム内の消費
電力を低減させることができ、発電効率を向上させるこ
とができる。（２）低価格な液体酸素を使用することが
でき、運転費等のランニングコストが安く済む。
素を保持する保持手段と、前記水素ガス発生手段での前
記水と前記金属燃料との反応に伴って生じた熱を用いて
前記保持手段内の液状の前記酸素を加熱して気化させる
加熱手段とを備えてなるので、（１）システム内の消費
電力を低減させることができ、発電効率を向上させるこ
とができる。（２）低価格な液体酸素を使用することが
でき、運転費等のランニングコストが安く済む。
【００７１】また、前記酸素ガス発生手段が、加熱分解
することにより酸素ガスを発生する酸素発生剤を保持す
る保持手段と、前記酸素発生剤を加熱する加熱手段とを
備えてなるので、さらに、コンパクトでエネルギ効率が
高く長期使用が可能な発電装置を提供することができ
る。
することにより酸素ガスを発生する酸素発生剤を保持す
る保持手段と、前記酸素発生剤を加熱する加熱手段とを
備えてなるので、さらに、コンパクトでエネルギ効率が
高く長期使用が可能な発電装置を提供することができ
る。
【００７２】また、前記酸素ガス発生手段の前記加熱手
段が、前記保持手段内の前記酸素発生剤を送給する送給
ポンプと、前記保持手段内に設けられ、水平方向に沿っ
て軸心を向けて一端側に前記送給ポンプを連結されると
共に他端側を開放されると共に、上方側に複数の貫通孔
を形成されたパイプ本体と、前記パイプ本体を加熱する
起動ヒータとを備えてなるので、（１）酸素の発生量と
酸素発生剤の加熱分解量とが比例関係になり、酸素発生
剤のパイプ本体への供給量を制御する（送給ポンプを調
整する）ことにより酸素の発生量を容易に調整すること
ができる。（２）酸素発生剤のパイプ本体との接触時間
を長く稼ぐことができ、パイプ本体へ供給された酸素発
生剤の加熱分解効率を高めることができる。
段が、前記保持手段内の前記酸素発生剤を送給する送給
ポンプと、前記保持手段内に設けられ、水平方向に沿っ
て軸心を向けて一端側に前記送給ポンプを連結されると
共に他端側を開放されると共に、上方側に複数の貫通孔
を形成されたパイプ本体と、前記パイプ本体を加熱する
起動ヒータとを備えてなるので、（１）酸素の発生量と
酸素発生剤の加熱分解量とが比例関係になり、酸素発生
剤のパイプ本体への供給量を制御する（送給ポンプを調
整する）ことにより酸素の発生量を容易に調整すること
ができる。（２）酸素発生剤のパイプ本体との接触時間
を長く稼ぐことができ、パイプ本体へ供給された酸素発
生剤の加熱分解効率を高めることができる。
【００７３】また、前記酸素ガス発生手段の前記加熱手
段が前記パイプ本体を包囲する保温材を備えているの
で、酸素発生剤の分解反応に伴う発熱を保温することが
でき、短時間の停止状態であれば、起動ヒータを再起動
させなくても酸素を発生させることができる。
段が前記パイプ本体を包囲する保温材を備えているの
で、酸素発生剤の分解反応に伴う発熱を保温することが
でき、短時間の停止状態であれば、起動ヒータを再起動
させなくても酸素を発生させることができる。
【００７４】また、前記金属燃料がアルミニウム、マグ
ネシウム、リチウム、水素化リチウム、ナトリウム、水
素化ナトリウムのうちのいずれかまたはこれらの組み合
わせからなるので、常温で固体であることから長期間の
保管に優れると共に、高温にすると水と容易に反応して
水素を発生するため、水素の発生密度が極めて高い。こ
のため、液化状態からガス化して水素を発生させるシス
テムより軽量化および省スペース化を図ることができ、
高効率発電や長時間発電が可能となる。
ネシウム、リチウム、水素化リチウム、ナトリウム、水
素化ナトリウムのうちのいずれかまたはこれらの組み合
わせからなるので、常温で固体であることから長期間の
保管に優れると共に、高温にすると水と容易に反応して
水素を発生するため、水素の発生密度が極めて高い。こ
のため、液化状態からガス化して水素を発生させるシス
テムより軽量化および省スペース化を図ることができ、
高効率発電や長時間発電が可能となる。
【００７５】また、前記酸素発生剤が過塩素酸塩類また
は無機過酸化物であるので、常温で固体であることから
長期間の保管に優れると共に、酸素の発生密度が極めて
高い。このため、液化状態からガス化して酸素を発生さ
せるシステムより軽量化および省スペース化を図ること
ができ、容積効率に優れ、高効率発電や長時間発電が可
能となる。
は無機過酸化物であるので、常温で固体であることから
長期間の保管に優れると共に、酸素の発生密度が極めて
高い。このため、液化状態からガス化して酸素を発生さ
せるシステムより軽量化および省スペース化を図ること
ができ、容積効率に優れ、高効率発電や長時間発電が可
能となる。
【００７６】また、前記発電機器が燃料電池であるの
で、上記効果をより有効に発現することができる。
で、上記効果をより有効に発現することができる。
【図１】本発明による発電装置の第一番目の実施の形態
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図２】本発明による発電装置の第二番目の実施の形態
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図３】図２の酸素ガス発生装置の概略構成である。
【図４】従来の発電装置の一例の概略構成図である。
１ 酸素 ２ 水素 ３ 水 ４ 金属燃料 ５ 酸素発生剤 ５ａ 残留物 ６ 熱媒 ７ 冷媒 １０１ 燃料電池 １０２ 二次電池 １０３ 負荷 １１０ 酸素ガス発生装置 １１１ 貯蔵容器 １１２ 熱交換器 １１３ 循環ポンプ １１６ フィルタ １２０ 酸素調圧装置 １２２ 熱交換器 １２３ 循環ポンプ １２４ 調圧弁 １３０ 酸素調温装置 １３１ 貯水槽 １３２ 熱交換器 １３３ 循環ポンプ １３５ 噴射ノズル １４０ 酸素用制御装置 １４１ 酸素温度計 １４２ 熱媒量制御器 １４３ 一次圧力計 １４４ 熱媒量制御器 １４５ 水温計 １４６ 水量制御器 １４７ 二次圧力計 １５０ 水素ガス発生装置 １５１ 保持容器 １５２ 熱交換器 １５３ 循環ポンプ １５５ 噴射ノズル １５６ フィルタ １６０ 水素調圧装置 １６２ 熱交換器 １６４ 調圧弁 １７０ 水素調温装置 １７１ 貯水槽 １７２ 熱交換器 １７３ 循環ポンプ １７５ 噴射ノズル １８０ 水素用制御装置 １８３ 一次圧力計 １８４ 給水量制御器 １８５ 水温計 １８６ 水量制御器 １８７ 二次圧力計 ２１０ 酸素ガス発生装置 ２１１ 保持容器 ２１３ 送給ポンプ ２１６ フィルタ ２１７ ホットパイプ ２１７ａ パイプ本体 ２１７ａａ 貫通孔 ２１７ｂ 保温材 ２１７ｃ 起動ヒータ ２１８ 飛沫防止板 ２２０ 酸素調圧装置 ２２２ 熱交換器 ２２４ 調圧弁 ２４０ 酸素用制御装置 ２４４ 酸素発生剤量制御器
Claims (8)
- 【請求項１】 酸素ガスを発生させる酸素ガス発生手段
と、 水素ガスを発生させる水素ガス発生手段と、 前記酸素ガスと前記水素ガスとを反応させることで電力
および水を生じる発電機器とを備えてなる発電装置であ
って、 前記水素ガス発生手段が、 水と反応することにより前記水素ガスを発生する金属燃
料を保持する保持手段と、 前記発電機器で生じた前記水を前記保持手段に供給する
給水手段とを備えてなることを特徴とする発電装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の発電装置において、 前記酸素ガス発生手段が、 液状の酸素を保持する保持手段と、 前記水素ガス発生手段での前記水と前記金属燃料との反
応に伴って生じた熱を用いて前記保持手段内の液状の前
記酸素を加熱して気化させる加熱手段とを備えてなるこ
とを特徴とする発電装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の発電装置において、 前記酸素ガス発生手段が、 加熱分解することにより酸素ガスを発生する酸素発生剤
を保持する保持手段と、 前記酸素発生剤を加熱する加熱手段とを備えてなること
を特徴とする発電装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の発電装置において、 前記酸素ガス発生手段の前記加熱手段が、 前記保持手段内の前記酸素発生剤を送給する送給ポンプ
と、 前記保持手段内に設けられ、水平方向に沿って軸心を向
けて一端側に前記送給ポンプを連結されると共に他端側
を開放されると共に、上方側に複数の貫通孔を形成され
たパイプ本体と、 前記パイプ本体を加熱する起動ヒータとを備えてなるこ
とを特徴とする発電装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の発電装置において、 前記酸素ガス発生手段の前記加熱手段が前記パイプ本体
を包囲する保温材を備えていることを特徴とする発電装
置。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の発電
装置において、 前記金属燃料がアルミニウム、マグネシウム、リチウ
ム、水素化リチウム、ナトリウム、水素化ナトリウムの
うちのいずれかまたはこれらの組み合わせからなること
を特徴とする発電装置。 - 【請求項７】 請求項３から５のいずれかに記載の発電
装置において、 前記酸素発生剤が過塩素酸塩類または無機過酸化物であ
ることを特徴とする発電装置。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の発電
装置において、 前記発電機器が燃料電池であることを特徴とする発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07727099A JP3702121B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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