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発明の名称 高純度水素発生方法及び薬莢
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−318299
公開日 平成7年(1995)12月8日
出願番号 特願平6−112846
出願日 平成6年(1994)5月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 (外6名)
発明者 生田 一成
要約 目的
本発明は高純度水素発生方法及び薬莢に関し、特に、水とアルミニウム及び高温水蒸気とマグネシウムの各還元反応により得られた水素を高純度化することを目的とする。

構成
本発明による高純度水素発生方法及び薬莢は、着火部(6)を熱源として、アルミニウム(20)と水(21)及びマグネシウム(23)と高温水蒸気との還元反応を経て得られた反応生成物を遠心分離器(19)を用いて純化することにより、高純度水素を得る構成である。
特許請求の範囲
【請求項1】 着火部(6)を熱源として、アルミニウム(20)と水(21)による還元反応を誘発し、さらにマグネシウム(23)と高温水蒸気との還元反応を経て得られた反応生成物を遠心分離器(19)を用いて純化することにより高純度水素を得ることを特徴とする高純度水素発生方法。
【請求項2】 容器(10)内に設けられた着火部(6)と、前記容器(10)の反応室(16)に設けられたアルミニウム(20)及び水(21)と、前記反応室(16)内に設けられマグネシウム(23)を内蔵したアルミニウム管体(22)と、前記反応室(16)を形成するための隔壁(12)に形成されたノズル(18)と、前記ノズル(18)に設けられた膜(17)と、前記隔壁(12)と離間して設けられ遠心分離室(19)を形成した容器蓋部(13)と、前記容器蓋部(13)の孔部(14)に装着された弾(15)とを備え、前記着火部(6)を熱源として前記アルミニウム(20)と水(21)による還元反応によって発生した水素を遠心分離して得た純化水素により前記弾(15)を発射する構成としたことを特徴とする薬莢。
【請求項3】 前記アルミニウム及びマグネシウムは、粉体よりなることを特徴とする請求項2記載の薬莢。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度水素発生方法及び薬莢に関し、特に、水とアルミニウム及び高温水蒸気とマグネシウムの各還元反応により得られた水素を高純度化するための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種の水素発生方法及び薬莢としては、図2で示す特開平4−280890号公報の構成を挙げることができる。すなわち、図2において、符号1で示されるものは、アルミニウムペレットを圧縮成形又は低圧鋳造等により構成され多数の空孔1aを有する多孔質アルミニウム体であり、この多孔質アルミニウム体1の上部には、所定深さの凹部2が形成されている。
【0003】前記凹部2内には、アルミニウム粉と酸化鉄等で構成された点火剤3が装填され、この点火剤3には、この点火剤3に着火するための、例えば、過酸化バリウムとアルミニウム粉末との混合物からなる着火剤4が、マグネシウムリボン5と共に埋設されている。なお、前記点火剤3と着火剤4により着火部6を構成し、この着火部6は周知の通常火薬を用いることができる。
【0004】前述の構成において、マグネシウムリボン5を加熱して点火すると、この高熱によって着火剤4が発火し、同時に、点火剤3が点火する。
【0005】この時に、点火剤3中に含まれる酸化鉄は還元されて溶融鉄が凹部2内の底部2aに貯ると、直ちに多孔質アルミニウム体1も溶融し、同時に水も高温水蒸気となって発熱的に還元され、高温水素が爆発的に発生する。
【0006】前述の反応は、強い発熱反応であるので、水素を発生する火薬として用いることができ、通常火薬を用いた場合もほぼ同様の過程で爆発的に水素を発生することができる。
【0007】また、前述のように、火薬を用いて多孔質アルミニウム体1を加熱する場合だけでなく、周知のテルミット法(アルミニウムを金属酸化物の上で加熱する場合に起こる発熱反応)を利用した場合も、同様に爆発的に高温水素の発生を得ることができる。なお、前記空孔1aは単位体積中にn個形成されており、積na3を適当に選び、アルミニウム体と含浸水の質量をほぼ等しくすることにより、効率よく還元反応を進行させることができ、この積na3≒0.38である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の水素発生方法及び薬莢は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、多孔質アルミニウム体内への水の充填及び保持が極めて難しく、実用化への大きい障害となっていた。
【0009】本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、水とアルミニウム及び高温水蒸気とマグネシウムの各還元反応により得られた水素を高純度化するようにした高純度水素発生方法及び薬莢を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による高純度水素発生方法は、着火部を熱源として、アルミニウムと水による還元反応を誘発し、さらにマグネシウムと高温水蒸気との還元反応を経て得られた反応生成物を遠心分離器を用いて純化することにより高純度水素を得る方法である。
【0011】本発明による薬莢は、容器内に設けられた着火部と、前記容器の反応室に設けられたアルミニウム及び水と、前記反応室内に設けられマグネシウムを内蔵したアルミニウム管体と、前記反応室を形成するための隔壁に形成されたノズルと、前記ノズルに設けられた膜と、前記隔壁と離間して設けられ遠心分離室を形成した容器蓋部と、前記容器蓋部の孔部に装着された弾とを備え、前記着火部を熱源として前記アルミニウムと水による還元反応によって発生した水素を遠心分離して得た純化水素により前記弾を発射するようにした構成である。
【0012】さらに詳細には、前記アルミニウム及びマグネシウムは、粉体よりなる構成である。
【0013】
【作用】本発明による高純度水素発生方法においては、着火部を点火することにより反応室内のアルミニウム粉と水は還元反応により反応生成物である水素と高温水蒸気を発生する。この還元反応による高温状態によりアルミニウム管体内に閉じ込められたマグネシウムは、このアルミニウム管体の温度が1000℃を越えて軟化すると、既にマグネシウムは沸点(約1097℃)に達するため、アルミニウム管体は急速に膨張して破裂し、反応室内の高温水蒸気と急激な発熱性還元反応により反応生成物である酸化マグネシウムと水素を発生すると共に、周囲のアルミニウム粉を加熱させて反応をさらに促進させる。前述の各還元反応により発生した反応生成物は、反応室に隣接する遠心分離器によって質量の重いものと軽いものが遠心分離されて純化され、質量が軽いものからなる高純度の水素が容器蓋部の孔部から取り出される。
【0014】また、本発明による薬莢においては、容器蓋部の孔部に弾が装填されているため、前述の高純度の水素の圧力により、弾が孔部から発射される。
【0015】
【実施例】以下、図面と共に本発明による高純度水素発生方法及び薬莢の好適な実施例について詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて説明する。図1において符号10で示されるものは全体がほぼ筒形をなす容器であり、この容器10中心には、着火部6が設けられている。ここで、着火部6は、従来の材料からなる火薬、又は、アルミニウム粉と酸化鉄等で構成された点火剤3と、過酸化バリウムとアルミニウム粉末との混合物とからなる着火剤4により構成されている。この着火部6は容器10の端部10aに設けられた雷管11を介して外部から点火できるように構成されている。
【0016】前記容器10の内部には、前記端部10aと離間した状態で隔壁12が設けられていると共に、この隔壁12と離間した状態で容器蓋部13が設けられ、この容器蓋部13の中心に形成された孔部14には弾15が装填されている。
【0017】前記端部10aと隔壁12との間には反応室16が形成され、この反応室16の軸心位置には前記着火部6が棒状に設けられており、この着火部6は雷管11によって起爆するように構成されている。また、前記隔壁12の外周位置には膜17を有するノズル18が形成されていると共に、この隔壁12と容器蓋部13との間には遠心分離室19が形成されている。この遠心分離室19は、前記ノズル18から吐出したガス状の反応生成物が容器10の内壁10bに沿って十分に回転できるようにノズル18の吐出角度が軸方向からずれて設計されている。
【0018】前記反応室16内には、粉体又は粒体等からなるアルミニウム20と水21がスラリー化した状態で収容されており、前記着火部6の外周位置には、この着火部6と同軸配置のアルミニウム管体22が配設され、このアルミニウム管体22内には水と還元反応を起こすマグネシウム23が粉体又は粒体等の形態で内設されている。前記マグネシウム23は、前記反応室16内の還元反応の速度を制御することができるように構成されている。
【0019】次に、前述の構成において、まず、高純度水素を発生する場合について述べる。まず、雷管11を介して着火部6を点火することにより反応室16内のアルミニウム20と水21は還元反応により反応生成物である水素と高温水蒸気を発生する。この還元反応による高温状態によりアルミニウム管体22内に閉じ込められたマグネシウム23は、このアルミニウム管体22の温度が1000℃を越えて軟化すると、既にマグネシウム23は沸点(約1097℃)に達するため、アルミニウム管体22は急速に膨張して破裂し、反応室16内の高温水蒸気と急激な発熱性還元反応により反応生成物である酸化マグネシウムと水素を発生すると共に、周囲の残ったアルミニウム20を加熱させて反応をさらに促進させる。前述の各還元反応により発生した反応生成物は、膜17を破壊してノズル18から反応室16に隣接する遠心分離器19に入射し、この遠心分離器19によって質量の重いものと軽いものが遠心分離されて純化され、高純度の水素が容器蓋部13の孔部14から噴射する。
【0020】また、本発明による薬莢においては、容器蓋部13の孔部14に弾15が装填されているため、前述の高純度の水素の圧力により、弾15が孔部14から発射される。なお、前述のアルミニウム管体22は、管体に限ることなく、例えば、棒、箱等からなる他の形状とすることもできる。
【0021】
【発明の効果】本発明による高純度水素発生方法及び薬莢は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、火薬の起爆により発生したアルミニウムと水の還元反応により、マグネシウムと水の還元反応を得ると共に、アルミニウム管体に収容したマグネシウムを反応制御剤として用い、還元反応を最適化し、遠心分離して高温の高純度水素の発生及び弾の発射を行うことができ、電源を用いる必要がないため、携帯性に秀れている。




 

 


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