特許 6948641 水素化マグネシウム製造装置および水素化マグネシウム製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6948641

(24)【登録日】2021年9月24日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】水素化マグネシウム製造装置および水素化マグネシウム製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 6/04 20060101AFI20210930BHJP

【ＦＩ】

   C01B6/04

【請求項の数】13

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2020-106343(P2020-106343)

(22)【出願日】2020年6月19日

【審査請求日】2020年12月10日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506074015

【氏名又は名称】バイオコーク技研株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501120122

【氏名又は名称】スチールプランテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】上杉 浩之

(72)【発明者】

【氏名】上杉 堅一

【審査官】 神野 将志

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０７０９１５６９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００８−４４８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１００６８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０７８５７２３８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０９１７９３２５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ６／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マグネシウムの薄片を圧縮成形したマグネシウム圧縮体と水素とを反応させて水素化マグネシウム構造体を生成する筒状の生成炉と、
前記生成炉の第１端に連結しており、前記生成炉に投入するマグネシウム圧縮体を加熱する第１室と、
前記生成炉の第２端に連結しており、前記生成炉で生成した水素化マグネシウム構造体を冷却する第２室と、
マグネシウム圧縮体が収容されたユニットを前記第１室から前記生成炉を介して前記第２室に搬送する搬送部と
を備える水素化マグネシウム製造装置。

【請求項2】

前記第１室と前記生成炉との間に配置された第１気密扉と、
前記第２室と前記生成炉との間に配置された第２気密扉と
を備える請求項１に記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項3】

少なくとも前記第１気密扉と、前記第２気密扉と、前記搬送部とを制御する制御部を更に備え、
前記第１室には、前記第１気密扉とは同時に開放されない第３の気密扉が設けられており、
前記第２室には、前記第２気密扉とは同時に開放されない第４の気密扉が設けられており、
前記制御部は、前記第１室における加熱の終了後、前記第１気密扉および前記第２気密扉を開放し、前記搬送部を動作させて、マグネシウム圧縮体が収容された前記ユニットを前記第１室から前記生成炉に向けて動かすとともに、マグネシウム構造体が収容された前記ユニットを前記生成炉から前記第２室に向けて動かすことができるよう構成されている 請求項２に記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項4】

前記第１室は、
前記ユニットを水素雰囲気にする第１置換室と、
前記ユニットを前記生成炉内の温度に合わせて加熱する加熱室と、
前記ユニットの周囲の水素を前記生成炉内の圧力に合わせて昇圧する昇圧室と
をこの順番で備え、
前記第１気密扉は、前記昇圧室に設けられている
請求項２または請求項３に記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項5】

前記第２室は、
前記ユニットの周囲の水素を大気圧に合わせて減圧する減圧室と、
前記ユニットの周囲の水素を大気または不活性ガスに置換する第２置換室と
をこの順番で備え、
前記第２気密扉は、前記第２室の入口に設けられている
請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項6】

前記搬送部は、
前記第１室から前記生成炉に向けて前記ユニットを動かす第１駆動部と、
前記生成炉から前記第２室に向けて前記ユニットを動かす第２駆動部と、
前記第１駆動部が動作する前に前記第１気密扉を開き、前記第１駆動部が動作した後に前記第１気密扉を閉じる第１開閉部と、
前記第１駆動部が動作する前に前記第２気密扉を開き、前記第２駆動部が動作した後に前記第２気密扉を閉じる第２開閉部と
を備える請求項２から請求項５のいずれか一つに記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項7】

前記第１室は、前記ユニットにマグネシウム圧縮体を収容する収容室を備える
請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項8】

前記生成炉は、前記第１端が前記第２端よりも高い位置に配置されており、
前記搬送部は前記ユニットが摺動しながら移動する移動路を備える
請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項9】

前記ユニットは、マグネシウム圧縮体が収容された複数のマグネシウム収容皿を含み、
前記マグネシウム収容皿は、相互の間に隙間を有して積層配置されており、
前記生成炉は、前記隙間に向けて水素を送出する送出口を側面に備える
請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項10】

前記生成炉は、側面の前記送出口よりも前記第２端に近い位置に水素を排出する排出口を備える
請求項９に記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項11】

前記排出口から前記送出口に水素を流すポンプを備える
請求項１０に記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項12】

互いに平行に配置された複数の前記生成炉を有し、
前記第１室および前記第２室は、それぞれ複数の前記生成炉に連結している
請求項１から請求項１１のいずれか一つに記載の水素化マグネシウム製造装置。

【請求項13】

筒状の生成炉の第１端に連結した第１室にマグネシウムの薄片を圧縮成形したマグネシウム圧縮体を収容したユニットを投入し、
ユニットに収容されたマグネシウムを前記第１室内で加熱し、
加熱したマグネシウム圧縮体が収容された前記ユニットを前記生成炉の第１端から第２端に搬送しながら、水素化マグネシウム構造体を生成し、
生成した水素化マグネシウム構造体を収容した前記ユニットを前記生成炉の第２端に連結した第２室で冷却する
水素化マグネシウム製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素化マグネシウム製造装置および水素化マグネシウム製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

薄片状のマグネシウムを圧縮成形した後に水素と反応させて、水素化マグネシウムのタブレットを製造する方法が提案されている（特許文献１）。酸化マグネシウム粉末を不活性ガスの熱プラズマにより還元した後に、水素と反応させて水素化マグネシウム粉末を製造する方法が提案されている（特許文献２）。

【0003】

このようにして製造された水素化マグネシウムは、たとえば燃料電池用の燃料に利用される。燃料電池の需要拡大に伴い、水素化マグネシウムの需要も拡大すると予測される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１０／１００６８４号

【特許文献2】特開２０１１−３２１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された方法では、水素化マグネシウムを量産することは難しい。

【0006】

一つの側面では、水素化マグネシウムの量産に適した水素化マグネシウム製造装置等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

水素化マグネシウム製造装置は、マグネシウムの薄片を圧縮成形したマグネシウム圧縮体と水素とを反応させて水素化マグネシウム構造体を生成する筒状の生成炉と、前記生成炉の第１端に連結しており、前記生成炉に投入するマグネシウム圧縮体を加熱する第１室と、前記生成炉の第２端に連結しており、前記生成炉で生成した水素化マグネシウム構造体を冷却する第２室と、マグネシウム圧縮体が収容されたユニットを前記第１室から前記生成炉を介して前記第２室に搬送する搬送部とを備える。

【発明の効果】

【0008】

一つの側面では、水素化マグネシウムの量産に適した水素化マグネシウム製造装置等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】水素化マグネシウム生成装置の構成を説明する説明図である。

【図2】マグネシウム圧縮体を収容するサブユニットの構成を説明する説明図である。

【図3】生成炉の第１端近傍における断面図である。

【図4】生成炉の第２端近傍における断面図である。

【図5】図３におけるＶ−Ｖ線による生成炉の断面図である。

【図6】水素化マグネシウム製造装置の制御系の構成を説明する説明図である。

【図7】搬送部の動作を説明する説明図である。

【図8】搬送部の動作を説明する説明図である。

【図9】搬送部の動作を説明する説明図である。

【図10】搬送部の動作を説明する説明図である。

【図11】搬送部の動作を説明する説明図である。

【図12】搬送部の動作を説明する説明図である。

【図13】ユニットの温度変化を示すグラフである。

【図14】水素化マグネシウム製造装置の消費電力の推移を示すグラフである。

【図15】プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。

【図16】実施の形態２の水素化マグネシウム製造装置の構成を説明する説明図である。

【図17】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図18】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図19】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図20】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図21】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図22】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図23】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【図24】実施の形態２の搬送部の動作を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態１］
図１は、水素化マグネシウム製造装置１０の構成を説明する説明図である。水素化マグネシウム製造装置１０は、筒状の生成炉２０と、生成炉２０の第１端に連結した第１室２１と、生成炉２０の第２端に連結した第２室２２とを有する。

【0011】

生成炉２０は、第１端側が第２端側より高くなるように、傾斜した状態で設置されている。生成炉２０の第１端側の外周に、水素供給筒２４が取り付けられている。生成炉２０の第２端側の外周に、水素排出筒２５が取り付けられている。後述するように、生成炉２０の外周と水素供給筒２４との間、および、生成炉２０の外周と水素排出筒２５との間には、水素が流れる流路が形成されている。

【0012】

水素排出筒２５と水素供給筒２４とは、水素ポンプ５７８を介して接続されている。さらに水素供給筒２４に第３バルブ５６３を介して第３水素タンク６１３が接続されている。生成炉２０に、ヒータ５８および冷却装置５４が取り付けられている。

【0013】

第１室２１は、生成炉２０に近い側から順に昇圧室２１１、加熱室２１２、第１置換室２１３および収容室２１４を有する。生成炉２０と昇圧室２１１との間に、第１気密扉５５１が設けられている。昇圧室２１１と加熱室２１２との間に、第３気密扉５５３が設けられている。加熱室２１２と第１置換室２１３との間に、第４気密扉５５４が設けられている。第１置換室２１３と収容室２１４との間に、第５気密扉５５５が設けられている。

【0014】

第１置換室２１３に、第１バルブ５６１を介して第１水素タンク６１１が、アルゴンバルブ５６４を介してアルゴンガスタンク６２１がそれぞれ接続されている。さらに第１置換室２１３に第１吸引ポンプ５７１が接続されている。

【0015】

第１バルブ５６１は、加圧された水素を送出する水素送出装置または水素放出管に接続されており、水素を放出するバルブであっても良い。第１水素タンク６１１を使用する代わりに、生成炉２０から回収した水素を精製した後に、第１バルブ５６１から送出する方式でも良い。

【0016】

加熱室２１２に、ヒータ５８が取り付けられている。昇圧室２１１に、第２バルブ５６２を介して第２水素タンク６１２が接続されている。

【0017】

第２室２２は、生成炉２０に近い側から順に冷却室２２１、減圧室２２２、第２置換室２２３および払出室２２４を有する。生成炉２０と冷却室２２１との間に、第２気密扉５５２が設けられている。冷却室２２１と減圧室２２２との間に第６気密扉５５６が設けられている。減圧室２２２と第２置換室２２３との間に、第７気密扉５５７が設けられている。第２置換室２２３と払出室２２４との間に、第８気密扉５５８が設けられている。

【0018】

冷却室２２１に、冷却装置５４が取り付けられている。減圧室２２２に、第３吸引ポンプ５７３が接続されている。第２置換室２２３に、空気ポンプ５７７および第２吸引ポンプ５７２が接続されている。

【0019】

昇圧室２１１に設けられた第１気密扉５５１と第３気密扉５５３とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。加熱室２１２に設けられた第３気密扉５５３と第４気密扉５５４とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。第１置換室２１３に設けられた第４気密扉５５４と第５気密扉５５５とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。

【0020】

冷却室２２１に設けられた第２気密扉５５２と第６気密扉５５６とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。減圧室２２２に設けられた第６気密扉５５６と第７気密扉５５７とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。第２置換室２２３に設けられた第７気密扉５５７と第８気密扉５５８とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。

【0021】

なお、第１室２１を構成する昇圧室２１１、加熱室２１２、第１置換室２１３および収容室２１４は、略水平に配置されている。たとえば収容室２１４の入り口に、昇降機が設置されていてもよい。同様に第２室２２を構成する冷却室２２１、減圧室２２２、第２置換室２２３および払出室２２４は略水平に配置されている。

【0022】

すなわち、図１においては、生成炉２０の部分は水素化マグネシウム製造装置１０を側面視した図であり、それ以外の部分は水素化マグネシウム製造装置１０を平面視した図である。

【0023】

以上の構成により、生成炉２０内の温度および圧力を安定させるとともに、生成炉２０内が酸素および異物等により汚染されることを防止する。これにより、水素化マグネシウム製造装置１０を長時間安定して稼働させられる。

【0024】

水素化マグネシウム製造装置１０の各部には、圧力計５１（図６参照）、温度計５２（図６参照）および流量計５３（図６参照）が取り付けられている。

【0025】

水素化マグネシウム製造工程の概要を説明する。本実施の形態で使用するマグネシウムは、マグネシウムのインゴットから薄片を削り取り、所定の形状に圧縮成形して製造したマグネシウム圧縮体１６である。マグネシウム圧縮体１６は、多孔質構造体であり、実質的な表面積が大きくなっている。

【0026】

マグネシウム圧縮体１６は、乾燥空気と共に気密に封止した容器で輸送されて、収容室２１４に投入される。マグネシウム圧縮体１６を投入する際には、収容室２１４は大気に開放される。すなわち、収容室２１４内では、マグネシウム圧縮体１６は大気雰囲気状態である。

【0027】

なお、収容室２１４にマグネシウム圧縮体１６を製造する製造プラントが接続されていても良い。製造されたマグネシウム圧縮体１６を、収容室２１４に直接投入できる。

【0028】

マグネシウム圧縮体１６は、収容室２１４から第１置換室２１３に搬送される。第１置換室内で、マグネシウム圧縮体１６は不活性ガス雰囲気を介して水素ガス雰囲気に置換される。以下の説明では、不活性ガスにアルゴンを使用する場合を例にして説明する。

【0029】

具体的には、第１吸引ポンプ５７１が動作して、第１置換室２１３内を減圧する。アルゴンバルブ５６４が動作して、第１置換室２１３内にアルゴンを充満させる。第１吸引ポンプ５７１およびアルゴンバルブ５６４の動作を数回繰り返すことにより、第１置換室２１３内がアルゴン雰囲気になる。

【0030】

その後、第１吸引ポンプ５７１が動作して、第１置換室２１３内を減圧する。第１バルブ５６１が動作して、第１置換室２１３内に水素を充満させる。第１吸引ポンプ５７１および第１バルブ５６１の動作を数回繰り返すことにより、第１置換室２１３内が水素雰囲気になる。

【0031】

マグネシウム圧縮体１６は、第１置換室２１３から加熱室２１２に搬送される。マグネシウム圧縮体１６は、加熱室２１２内で加熱される。マグネシウム圧縮体１６は、加熱室２１２から昇圧室２１１に搬送される。マグネシウム圧縮体１６周囲の水素の圧力は、昇圧室２１１内で昇圧する。以上によりマグネシウム圧縮体１６周囲の環境は、生成炉２０内部の環境と一致する。

【0032】

マグネシウム圧縮体１６は、昇圧室２１１から生成炉２０に搬送される。マグネシウム圧縮物は、所定の反応時間の間に生成炉２０の第１端から第２端に移動する。生成炉２０内で（１）式に示す化学反応によりマグネシウムと水素とが化合し、マグネシウム圧縮物が水素化マグネシウム構造体１７に変化する。
Ｍｇ＋Ｈ₂ → ＭｇＨ₂ ‥‥‥ （１）

【0033】

前述の通り、マグネシウム圧縮体１６は多孔質構造体であるため、内部まで水素が迅速に侵入して、（１）式の反応が生じる。マグネシウム圧縮体１６の寸法および圧縮率は、所定の反応時間内にマグネシウム圧縮体１６全体で（１）式の反応が完了するように選択される。

【0034】

水素化マグネシウム構造体１７は、マグネシウム圧縮体１６と同様の多孔質構造体である。水素化マグネシウム構造体１７は、冷却室２２１を介して減圧室２２２に搬送されて、常温常圧の状態になる。その後、水素化マグネシウム構造体１７は減圧室２２２から第２置換室２２３に搬送される。第２置換室２２３内の水素が、空気に置換される。水素化マグネシウム構造体１７は、払出室２２４に搬送される。その後、水素化マグネシウム構造体１７が払出室２２４から取り出される。

【0035】

なお、第２置換室２２３では、まず水素をアルゴン等の不活性ガスに置換した後に、アルゴンを大気に置換しても良い。そのようにする場合には、第２置換室２２３には不活性ガスを供給するタンクまたは不活性ガス製造装置が接続される。

【0036】

水素化マグネシウムは安定な化合物であり、大気中で輸送および保管できる。なお、長期保存が必要である場合等には、第２置換室２２３内の水素をアルゴン等の不活性ガスに置換し、水素化マグネシウム構造体１７を不活性ガスとともに容器に入れて輸送および保管しても良い。不活性ガス雰囲気中で保存することで、５年以上あるいは十数年程度の長期保管後であっても安定した品質を保つ水素化マグネシウム構造体１７を提供できる。

【0037】

このような、不活性ガス雰囲気中での保存は、たとえば災害対策用の備蓄物資用の水素化マグネシウム構造体１７に適している。開封後、すぐに加水分解反応容器に水素化マグネシウム構造体１７を投入し、生成した水素を燃料電池に投入することにより、速やかな電源供給に寄与できる。なお、不活性ガスの代わりに乾燥空気を使用しても良い。不活性ガスを使用する場合よりも安価に、長期保存用の水素化マグネシウム構造体１７を提供できる。

【0038】

生成炉２０の内面、水素供給筒２４の内面、水素排出筒２５の内面およびマグネシウム収容皿等の、高温高圧の水素に触れる部分は、ステンレス鋼、銅またはアルミニウム等で覆うことが望ましい。このようにすることにより、水素による腐食および脆化等を防止できる。

【0039】

図２は、マグネシウム圧縮体１６を収容するサブユニット３３の構成を説明する説明図である。サブユニット３３は、隙間を空けて積層された複数のマグネシウム収容皿３１を含む。マグネシウム収容皿３１は、底および底を囲む側面を有する平皿である。生成炉２０内で、マグネシウム圧縮体１６が水素に触れやすいため、化学反応が速やかに進行する。

【0040】

マグネシウム収容皿３１は、マグネシウム圧縮体１６が通過しない程度の小孔またはスリット等を多数有しても良い。マグネシウム圧縮体１６がさらに水素に触れやすくなるため、（１）式の反応が効率良く進む。

【0041】

サブユニット３３は、たとえば複数の棚板を有するラックに、マグネシウム収容皿３１を収容したものである。サブユニット３３は、スペーサを介してマグネシウム収容皿３１を積層したものであっても良い。スペーサとマグネシウム収容皿３１とが一体になっていても良い。

【0042】

本実施の形態の水素化マグネシウム製造装置１０は、６個のサブユニット３３を図２の奥行方向に連結したユニット３４（図３参照）を、１つの処理単位に使用する。ユニット３４を構成するサブユニット３３は、機械的に連結されていても、機械的に連結されずに単に同時に搬送されるだけでも良い。

【0043】

それぞれのマグネシウム収容皿３１に、マグネシウム圧縮体１６が収容される。マグネシウム圧縮体１６の収容は、収容室２１４内の内部で行われる。マグネシウム圧縮体１６を収容済のサブユニット３３またはユニット３４が、収容室２１４に供給されても良い。

【0044】

図３は、生成炉２０の第１端近傍における断面図である。図１を使用して説明した通り、「生成炉２０の第１端」は生成炉２０の両端のうちの第１室２１に連結した側を意味する。図３は、水素ポンプ５７８から水素供給筒２４に連結する配管の位置で生成炉２０を切断した図を示す。

【0045】

図４は、生成炉２０の第２端近傍における断面図である。図１を使用して説明した通り、「生成炉２０の第２端」は生成炉２０の両端のうちの第２室２２に連結した側を意味する。図４は、水素排出筒２５の中央部で生成炉２０を切断した図を示す。図５は、図３におけるＶ−Ｖ線による生成炉２０の断面図である。

【0046】

生成炉２０は円筒状であり、第１端に第１気密扉５５１が、第２端に第２気密扉５５２がそれぞれ設けられている。生成炉２０の第１端側の外周に、水素供給筒２４が配置されている。水素供給筒２４の両端と、生成炉２０の外周との間には壁が設けられており、生成炉２０の外周を囲む水素の流路が形成されている。

【0047】

同様に、生成炉２０の第２端側の外周に、水素排出筒２５が配置されている。水素排出筒２５の両端と、生成炉２０の外周との間には壁が設けられており、生成炉２０の外周を囲む水素の流路が形成されている。

【0048】

生成炉２０の下部に、移動路５９５が設けられている。移動路５９５の上に、複数のユニット３４が一列に搭載されている。移動路５９５の上に配置されるユニット３４の下面、または、移動路５９５の上面には、たとえば車輪、コロまたは摺動面が設けられているため、ユニット３４は移動路５９５の上を滑らかに図１中の左から右方向に移動できる。

【0049】

なお、移動路５９５はベルトコンベアであっても良い。移動路５９５にベルトコンベアを使用する場合には、生成炉２０は水平に設置されていても良い。生成炉２０は、角筒状または楕円筒状等の任意の形状であっても良い。

【0050】

図３に示すように、水素供給筒２４の内側で生成炉２０の側面に複数の送出口２０１が設けられている。送出口２０１の位置は、マグネシウム収容皿３１同士の隙間に対応している。図４に示すように、水素排出筒２５の内側で生成炉２０の側面に複数の排出口２０２が設けられている。排出口２０２は、ほぼ均等に配置されている。

【0051】

水素ポンプ５７８から水素供給筒２４に連結する配管、および、第３水素タンク６１３から水素供給等２４に連結する配管から、水素供給筒２４の内側に水素が供給される。送出口２０１を介してマグネシウム収容皿３１同士の隙間に向けて水素が送出される。

【0052】

図５に矢印で示すように、生成炉２０の第１端側から第２端側に向けて、水素が流れる。水素は、流れの途中でマグネシウムと反応して、水素化マグネシウムを生成する。反応しなかった水素は、排出口２０２を介して水素ポンプ５７８に吸引され、水素供給筒２４に循環輸送される。水素化マグネシウムの生成により消費された分の水素は、第３水素タンク６１３から補充される。

【0053】

表１に、本実施の形態の水素化マグネシウム製造装置１０の概略寸法を記載する。図２に示すように、サブユニット３３の寸法Ａはサブユニット３３の幅、寸法Ｂはサブユニット３３の高さ、寸法Ｃは、サブユニット３３の奥行をそれぞれ意味する。前述の通り、サブユニット３３は、奥行方向に連結されてユニット３４を形成する。

【0054】

【表1】

【0055】

Ｎｏ．１、Ｎｏ．２とも、年間２８日のメンテナンス日を除き２４時間連続稼働して、水素化マグネシウム構造体１７を製造する。稼働中の生成炉２０の内部には、Ｎｏ．１では５個のユニット３４が、Ｎｏ．２では１０個のユニット３４が、それぞれ１列に並ぶ。

【0056】

マグネシウム圧縮体１６の寸法、および、マグネシウム収容皿３１の深さは、生成炉通過時間内に中心まで（１）式の反応が完了する程度の寸法に設定する。浅いマグネシウム収容皿３１を隙間を空けて多数積層することにより、マグネシウム収容皿３１に収容されたマグネシウム圧縮体１６が水素と接触しやすくなる。そのため、（１）式の反応が進みやすくなる。

【0057】

そのほか、表１に示す寸法はいずれも例示であり、これに限定されるものではない。必要な生産量および設置面積に応じて、適切な寸法が選択される。

【0058】

図６は、水素化マグネシウム製造装置１０の制御系の構成を説明する説明図である。制御装置４０は、制御部４１、主記憶装置４２、補助記憶装置４３、入力部４４、出力部４５、通信部４６、入力Ｉ／Ｆ（Interface）４７、出力Ｉ／Ｆ４８およびバスを備える。本実施の形態の制御装置４０には、水素化マグネシウム製造装置１０専用の装置を利用しても良いし、汎用のパーソナルコンピュータ等を利用しても良い。

【0059】

制御部４１は、本実施の形態に係るプログラムを実行する演算制御装置である。制御部４１には、一または複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）またはマルチコアＣＰＵ等が使用される。制御部４１は、バスを介して制御装置４０を構成するハードウェア各部と接続されている。

【0060】

主記憶装置４２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の記憶装置である。主記憶装置４２には、制御部４１が行う処理の途中で必要な情報および制御部４１で実行中のプログラムが一時的に保存される。

【0061】

補助記憶装置４３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクまたは磁気テープ等の記憶装置である。補助記憶装置４３には、制御部４１に実行させるプログラムおよびプログラムの実行に必要な各種情報が保存される。

【0062】

入力部４４は、たとえば、キーボード、タッチパネル、マウス等である。出力部４５は、たとえば液晶表示装置または有機ＥＬ表示装置等である。出力部４５は、警告灯またはスピーカー等をさらに備えても良い。通信部４６は、ネットワークとの通信を行うインターフェイスである。

【0063】

入力Ｉ／Ｆ４７は、水素化マグネシウム製造装置１０の各所に取り付けられた圧力計５１、温度計５２および流量計５３等の各種センサから、制御部４１がデータを取得するインターフェイスである。

【0064】

出力Ｉ／Ｆ４８は、水素化マグネシウム製造装置１０の各所に取り付けられたバルブ５６、ポンプ５７、ヒータ５８、冷却装置５４、搬送部５９および気密扉５５等に対する制御信号を制御部４１が送出するインターフェイスである。なお、出力Ｉ／Ｆ４８と、バルブ５６、ポンプ５７、ヒータ５８、冷却装置５４、搬送部５９および気密扉５５との間には、図示を省略する駆動回路が設けられている。

【0065】

バルブ５６には、第１バルブ５６１、第２バルブ５６２、第３バルブ５６３およびアルゴンバルブ５６４が含まれる。ポンプ５７には、第１吸引ポンプ５７１、第２吸引ポンプ５７２、第３吸引ポンプ５７３、空気ポンプ５７７および水素ポンプ５７８が含まれる。

【0066】

搬送部５９には移動路５９５と、後述する第１アクチュエータ５９１（図１０参照）および第２アクチュエータ５９２とが含まれる。気密扉５５には、第１気密扉５５１、第２気密扉５５２、第３気密扉５５３、第４気密扉５５４、第５気密扉５５５、第６気密扉５５６、第７気密扉５５７および第８気密扉５５８が含まれる。

【0067】

制御部４１は、入力Ｉ／Ｆ４７を介して取得したデータに基づいて、バルブ５６、ポンプ５７、ヒータ５８および冷却装置５４を制御して、生成炉２０内の温度および圧力を所定の値に保つ。所定の値は、たとえば水素の温度が摂氏４００度程度、水素の圧力が０．９メガパスカル、すなわち９気圧程度である。なお、生成炉２０内の温度および圧力は、制御部４１とは独立したフィードバック回路等により制御されても良い。

【0068】

さらに制御部４１は、気密扉５５および搬送部５９を制御して、ユニット３４を収容室２１４から第１置換室２１３、加熱室２１２、昇圧室２１１、生成炉２０、冷却室２２１および減圧室２２２、第２置換室２２３を介して、払出室２２４に搬送する。

【0069】

図７から図１２は、搬送部５９の動作を説明する説明図である。なお、図７から図１２では、生成炉２０、第１室２１、第２室２２、気密扉５５およびユニット３４を模式的に図示し、水素タンク６１、ポンプ５７および配管等の図示を省略する。

【0070】

以下の説明は、表１のＮｏ．２に示す、生成炉２０内に１０個のユニット３４が１列に並ぶ状態を例にして説明する。Ｎｏ．２では、生成炉２０内に１０個のユニット３４が１列に並ぶ。図７から図１２において、Ｕ₁₀からＵ₂₂の添字はユニット３４の番号を示す。ユニット３４の番号を明示する必要がある場合には、たとえば「ユニット３４Ｕ１０」のように、符号の後ろにユニット番号を続けて記載する。

【0071】

図７は、生成炉２０内で（１）式の反応が行われている場合の状態を示す。表１のＮｏ．１では９．６時間、Ｎｏ．２では４．８時間この状態が維持される。昇圧室２１１、加熱室２１２および第２室２２は空である。冷却室２２１の内部は、生成炉２０の内部と同程度の温度および圧力に維持されている。

【0072】

収容室２１４内は大気中にある。制御部４１は収容室２１４内で、ユニット３４のマグネシウム収容皿３１に、マグネシウム圧縮体１６を収容する。

【0073】

生成炉２０内で、ユニット３４Ｕ１０の処理が終了するよりも所定時間前に、制御部４１は収容室２１４内のユニット３４Ｕ２０を第１置換室内に移動させる。第１置換室２１３は大気雰囲気になる。制御部４１は、第１置換室２１３の雰囲気をアルゴン雰囲気を介して水素雰囲気に置換する。

【0074】

具体的には、制御部４１は第５気密扉５５５を開放する。制御部４１は、搬送部５９を動作させてユニット３４Ｕ２０を収容室２１４から第１置換室２１３に移動させる。制御部４１は第５気密扉５５５を閉鎖する。

【0075】

制御部４１は、第１吸引ポンプ５７１を動作させて、第１置換室２１３内を減圧する。制御部４１は、アルゴンバルブ５６４を動作させて、第１置換室２１３内にアルゴンを充満させる。制御部４１は、第１吸引ポンプ５７１およびアルゴンバルブ５６４の動作を数回繰り返すことにより、第１置換室２１３内をアルゴン雰囲気にする。

【0076】

制御部４１は、第１吸引ポンプ５７１を動作させて、第１置換室２１３内を減圧する。制御部４１は、第１バルブ５６１を動作させて、第１置換室２１３内に水素を充満させる。制御部４１は、第１吸引ポンプ５７１および第１バルブ５６１の動作を数回繰り返すことにより、第１置換室２１３内を水素雰囲気にする。第４気密扉５５４および第５気密扉５５５により、第１置換室２１３内は水素雰囲気に維持される。

【0077】

水素雰囲気への置換が完了した後、制御部４１は第４気密扉５５４および搬送部５９を動作させて、ユニット３４Ｕ２０を第１置換室２１３から加熱室２１２に移動させる。制御部４１は、第４気密扉５５４を閉鎖する。制御部４１は、ヒータ５８を動作させて加熱室２１２の内部を生成炉２０の内部と同程度の温度に加熱する。

【0078】

加熱の終了後、制御部４１は第３気密扉５５３を開き、搬送部５９を動作させて図８に示すようにユニット３４Ｕ２０を昇圧室２１１に移動させる。制御部４１は、第３気密扉５５３を閉鎖する。制御部４１は、第２バルブ５６２を動作させて第２水素タンク６１２から昇圧室２１１に水素を送り込むことにより、昇圧室２１１の内部を生成炉２０の内部と同程度の圧力に加圧する。以上により、昇圧室２１１の内部は、生成炉２０の内部と同程度の温度および圧力に設定される。

【0079】

なお、第２水素タンク６１２と昇圧室２１１との間には、図示を省略するヒータが配置されており、昇圧室２１１には生成炉２０の内部と同程度の温度に加熱した水素が供給される。昇圧室２１１に加熱用のヒータが設けられていても良い。

【0080】

図９に示すように、制御部４１は第１気密扉５５１および第２気密扉５５２を開放し、生成炉２０と、昇圧室２１１と、冷却室２２１とを連続した一つの空間にする。なお、第１気密扉５５１および第２気密扉５５２の開放により、生成炉２０と、昇圧室２１１と、冷却室２２１とは、同一の温度および圧力になる。

【0081】

前述のとおり、第１気密扉５５１および第２気密扉５５２を開放する前に、昇圧室２１１および冷却室２２１の温度および圧力を生成炉２０内と同一の状態にしておくことにより、第１気密扉５５１および第２気密扉５５２の開放による生成炉２０内の状態の変化を防止できる。このようにすることにより、水素化マグネシウム構造体１７の品質ばらつきを防止できる。

【0082】

図１０に示すように、制御部４１は搬送部５９を構成する第１アクチュエータ５９１を動作させて、ユニット３４Ｕ２０を生成炉２０の内部に押し込む。図３を使用して説明した様に、生成炉２０の内部でユニット３４は移動路５９５に一列に搭載されている。図１を使用して説明したように、生成炉２０は、第１端側が第２端側より高くなるように、傾斜した状態で設置されている。以上により、ユニット３４Ｕ２０に押されて、生成炉２０内のすべてのユニット３４が冷却室２２１の方に滑らかに移動する。

【0083】

図１１に示すように、制御部４１は、第１気密扉５５１を閉鎖する。制御部４１は、搬送部５９を構成する第２アクチュエータ５９２を動作させて、ユニット３４Ｕ１０を冷却室２２１内に引き込む。

【0084】

第２アクチュエータ５９２を使用する代わりに、冷却室２２１の入口に下り坂になるような傾斜を設け、図１０に示す状態でユニット３４Ｕ１０が自動的に冷却室２２１内に滑り込むようにしても良い。

【0085】

図１２に示すように、制御部４１は第２気密扉５５２を閉鎖する。制御部４１は冷却装置５４を動作させてユニット３４Ｕ１０を冷却する。制御部４１は、第６気密扉５５６を開放し、搬送部５９を動作させてユニット３４Ｕ１０を減圧室２２２に移動させる。制御部４１は第６気密扉５５６を閉鎖する。

【0086】

制御部４１は、第３吸引ポンプ５７３を動作させて、減圧室２２２内を減圧する。制御部４１は、第７気密扉５５７を開放し、搬送部５９を動作させてユニット３４Ｕ１０を第２置換室２２３に移動させる。制御部４１は第７気密扉５５７を閉鎖する。

【0087】

制御部４１は、第２置換室２２３を水素雰囲気から空気雰囲気に置換する。具体的には、制御部４１は第２吸引ポンプ５７２を動作させて第２置換室２２３内を減圧した後に、空気ポンプ５７７から第２置換室２２３内に空気を送り込む動作を数回繰り返す。

【0088】

制御部４１は、第８気密扉５５８を開放し、搬送部５９を動作させてユニット３４Ｕ１０を払出室２２４に移動させる。制御部４１は第８気密扉５５８を閉鎖する。制御部４１は、完成した水素化マグネシウム構造体１７は払出室２２４から排出する。マグネシウム収容皿３１は、次回の使用に備えて、第１室２１側に搬送される。

【0089】

空気ポンプ５７７を使用する代わりにバルブ５６を介して第２置換室２２３を外気に連通させても良い。第１水素タンク６１１、第２水素タンク６１２および第３水素タンク６１３のうち２つまたは全部が共通の水素タンク６１であっても良い。水素タンク６１の代わりに、水素製造装置が接続されていても良い。

【0090】

第１吸引ポンプ５７１で吸引された不活性ガスおよび水素は、それぞれ分離および精製して再利用されてもよい。第２吸引ポンプ５７２で吸引された水素は精製して再利用されても良い。

【0091】

制御部４１は、第３吸引ポンプ５７３を動作させて、減圧室２２２内を減圧する代わりに、減圧室２２２内に水素吸蔵合金を入れても良い。減圧室２２２内の高圧の水素が、水素吸蔵合金に吸蔵されて、減圧室２２２の圧力が低下する。制御部４１は、水素を吸蔵した水素吸蔵合金を、第１置換室２１３に輸送し、第１置換室２１３内で水素を放出させる。以上により、水素化マグネシウム製造装置１０内の水素を再使用できる。

【0092】

図１３は、ユニット３４の温度変化を示すグラフである。横軸は、収容室２１４でマグネシウム収容皿３１にマグネシウム圧縮体１６を収容する作業を開始した後の経過時間を示す。縦軸は、ユニット３４の温度、さらに詳しくはユニット３４に収容されたマグネシウム圧縮体１６または水素化マグネシウム構造体１７の内部温度を示す。

【0093】

収容作業は、室温である温度Ｐ₁で行われる。時刻Ｔ_１までに収容作業が終了する。図７を使用して説明したように、制御部４１は収容室２１４から第１置換室２１３にユニット３４を搬送する。時刻Ｔ_１に、制御部４１は第１置換室２１３を不活性ガス雰囲気から水素雰囲気に置換する作業を開始する。第１置換室２１３の減圧と水素放出との繰り返しにより、若干の温度変動は発生するが、ユニット３４はほぼ温度Ｐ_１に保たれる。

【0094】

時刻Ｔ₂までに水素雰囲気への置換が終了し、制御部４１は第１置換室２１３から加熱室２１２にユニット３４を搬送する。時刻Ｔ₂に、制御部４１はヒータ５８を動作させてユニット３４の加熱を開始する。加熱完了温度である温度Ｐ２は、前述の通り摂氏４００度程度である。

【0095】

加熱終了後、図８を使用して説明したように制御部４１は昇圧室２１１にユニット３４を搬送し、ユニット３４周囲の水素を昇圧させる。昇圧完了後の水素の圧力は、前述の通り０．９メガパスカル程度である。

【0096】

時刻Ｔ₃に、図９を使用して説明したように、制御部４１は第１気密扉５５１および第２気密扉５５２を開放する。制御部４１は、図１０から図１２を使用して説明したように、生成炉２０内にユニット３４を挿入し、第１気密扉５５１および第２気密扉５５２を閉鎖する。生成炉２０内で（１）式の反応が進行する。

【0097】

同様の作業により、制御部４１は定期的に新たなユニット３４を生成炉２０に挿入する。生成炉２０内のユニット３４は、新たなユニット３４に押し出されて第２端側に移動する。なお、新たなユニット３４を生成炉２０に挿入する時間間隔は、表１のＮｏ．１では９．６時間ごと、Ｎｏ．２では４．８時間ごとである。

【0098】

時刻Ｔ₄に、ユニット３４は図９のユニット３４Ｕ１０の位置に到達する。時刻Ｔ₃から時刻Ｔ₄までの経過時間は、表１の「生成炉通過時間」の行に示した通り、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２ともに４８時間である。

【0099】

制御部４１は、新たなユニット３４を生成炉２０に挿入し、押し出されたユニット３４を冷却室２２１に収容する。制御部４１は、ユニット３４周囲の水素を大気圧まで減圧した後に、減圧室２２２に移動させて室温Ｐ₁に冷却する。時刻Ｔ₅に、制御部４１はユニット３４を第２置換室２２３に移動させて、水素雰囲気から大気雰囲気に置換する作業を開始する。

【0100】

時刻Ｔ₆に、制御部４１は完成した水素化マグネシウム構造体１７を水素化マグネシウム製造装置１０から排出する。

【0101】

図１４は、水素化マグネシウム製造装置１０の消費電力の推移を示すグラフである。横軸は、水素化マグネシウム製造装置１０を起動した後の経過時間であり、単位は時間である。縦軸は水素化マグネシウム製造装置１０の消費電力であり、単位はワットである。

【0102】

電流投入直後には、ヒータ５８、ポンプ５７等の起動電力が発生するため、消費電力は大きい値を示す。約１時間後に、水素化マグネシウム製造装置１０は定常運転状態に達し、消費電力はほぼ一定の値になる。

【0103】

図１５は、プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図１５においては、水素化マグネシウム製造装置１０の起動から動作終了までの処理の概要を説明する。冷却装置５４、気密扉５５、バルブ５６、ポンプ５７、ヒータ５８および搬送部５９等の個々の部分の制御については、記載を省略する。

【0104】

制御部４１は、水素化マグネシウム製造装置１０の各部の運転を準備する初期動作を行なう（ステップＳ５０１）。初期動作は、たとえば生成炉２０が所定の温度および圧力になるまで加熱および加圧を行なうこと等である。

【0105】

制御部４１は、ユニット３４を生成炉２０に投入する準備を行なう（ステップＳ５０２）。具体的には、制御部４１はユニット３４に所定量のマグネシウム圧縮体１６を収容し、水素雰囲気への置換、加熱および加圧を順次行なう。図８のユニット３４Ｕ２０が、ステップＳ５０２が終了した時点のユニット３４を示す。

【0106】

制御部４１は、準備が終了したユニット３４を生成炉２０に投入する（ステップＳ５０３）。制御部４１は、生成炉２０内のユニット３４が所定の数に到達したか否かを判定する（ステップＳ５０４）。所定の数は、表１の「生成炉内のユニットの数」の行に示す数である。

【0107】

所定の数に到達していないと判定した場合（ステップＳ５０４でＮＯ）、制御部４１はステップＳ５０２に戻る。所定の数に到達したと判定した場合（ステップＳ５０４でＹＥＳ）、制御部４１は、次のユニット３４を生成炉２０に投入する準備を行なう（ステップＳ５０５）。

【0108】

制御部４１は、準備が終了したユニット３４を生成炉２０に投入する（ステップＳ５０６）。図１０を使用して説明した様に、処理が完了したユニット３４が冷却室２２１に押し出される。

【0109】

制御部４１は、図１１および図１２を使用して説明したように、押し出されたユニット３４を生成炉２０から取り出す（ステップＳ５０７）。その後、制御部４１はユニット３４の冷却、減圧および大気雰囲気への置換を行ない、水素化マグネシウム構造体１７を水素化マグネシウム製造装置１０から排出する。

【0110】

制御部４１は、水素化マグネシウムの製造を終了するか否かを判定する（ステップＳ５０８）。たとえば、所定のメンテナンス時期が到来した場合、または、計画していた数のユニット３４を生成炉２０に投入完了した場合に、制御部４１は水素化マグネシウムの製造を終了すると判定する。

【0111】

製造を終了しないと判定した場合（ステップＳ５０８でＮＯ）、制御部４１はステップＳ５０５に戻る。製造を終了すると判定した場合（ステップＳ５０８でＹＥＳ）、制御部４１はユニット３４のダミーを生成炉２０に投入する（ステップＳ５０９）。

【0112】

ダミーは、ユニット３４の同様の形状、および比熱を有し、生成炉２０を汚染する物質を含まないことが望ましい。たとえばマグネシウム収容皿にマグネシウム圧縮体１６の代わりに過去に製造した水素化マグネシウム構造体１７、マグネシウム片、ステンレス片を搭載したユニット３４または空のラックをダミーに使用できる。ダミーには、マグネシウム収容皿に何も搭載していないユニット３４を使用しても良い。

【0113】

ダミーを投入することにより、処理が完了したユニット３４が冷却室２２１に押し出される。制御部４１は、押し出されたユニット３４を生成炉２０から取り出す（ステップＳ５１０）。

【0114】

制御部４１は、生成炉２０内のユニット３４の取り出しを終了したか否かを判定する（ステップＳ５１１）。完了していないと判定した場合（ステップＳ５１１でＮＯ）、制御部４１はステップＳ５０９に戻る。完了したと判定した場合（ステップＳ５１１でＹＥＳ）、制御部４１は処理を終了する。

【0115】

なお、メンテナンス時にダミーのユニット３４を取り出す必要が無い場合、次回の水素化マグネシウム製造装置１０の起動は生成炉２０にダミーのユニット３４が入った状態で開始しても良い。このようにする場合には、ステップＳ５０２からステップＳ５０４を省略できる。

【0116】

本実施の形態によると、水素化マグネシウムの量産に適した水素化マグネシウム製造装置１０を提供できる。

【0117】

用途に応じた所望の形状のマグネシウム圧縮体１６をマグネシウム収容皿３１に収容することで、所望の形状の水素化マグネシウム構造体１７を製造できる。

【0118】

生成炉２０が傾斜して配置されているため、生成炉２０内にベルトコンベアのような複雑な構造物を配置することなく、ユニット３４を順次移動させることができる。

【0119】

なお、ユニット３４が自重で第２気密扉５５２に向けてゆっくり滑るように構成されていても良い。このようにする場合には、第２気密扉５５２の手前に、ユニット３４を停止させるストッパを設けることが望ましい。ステップＳ５０７およびステップＳ５１０で処理が完了したユニット３４を生成炉２０から取り出す際には、制御部４１は、まずストッパを除去するか、または、退去させる。制御部４１は、ユニット３４を引き出した後にストッパを元に戻す。

【0120】

ユニット３４が自重で滑るように構成される場合、図８に示す状態で、ユニット３４が１台入る程度の場所があるように、生成炉２０を長くしておいても良い。ユニット３４を生成炉２０に投入する際に、第１アクチュエータ５９１は１台のユニット３４を押し込むだけでよい。したがって、第１アクチュエータ５９１を小型化するとともに、消費電力を少なくできる。

【0121】

１個のユニット３４を構成するサブユニット３３の数は任意である。たとえば、１個または２個等の少数のサブユニット３３で１個のユニット３４を構成する場合には、第１室２１および第２室２２を小型化できる。たとえば、１０個または２０個等の多数のサブユニット３３で１個のユニット３４を構成する場合には、生成炉２０を開く回数が少ないため、安定した反応条件を維持できる。

【0122】

図１においては、粒状のマグネシウム圧縮体１６を例示したが、マグネシウム圧縮体１６の形状はこれに限定しない。マグネシウム圧縮体１６は、たとえば棒状または板状等の、任意の形状であってもよい。

【0123】

冷却室２２１での冷却処理に伴い、冷却室２２１内の圧力が十分に低下する場合には、減圧室２２２を設けなくても良い。

【0124】

なお、マグネシウム圧縮体１６に代えてマグネシウム粉を水素化マグネシウムの原料に使用しても良い。マグネシウム粉を使用する場合には、大気中の酸素との反応を防ぐため、マグネシウム粉は不活性ガス雰囲気中で取り扱う。

【0125】

［実施の形態２］
本実施の形態は、２本の生成炉２０を備える水素化マグネシウム製造装置１０に関する。実施の形態１と共通する部分については、説明を省略する。

【0126】

図１６は、実施の形態２の水素化マグネシウム製造装置１０の構成を説明する説明図である。生成炉２０Ａは、第１端側が第２端側より高くなるように、傾斜した状態で設置されている。生成炉２０Ｂは、生成炉２０Ａと平行に配置されている。生成炉２０Ｂも、第１端側が第２端側より高い。

【0127】

なお、生成炉２０Ａおよび生成炉２０Ｂは、水平に設置されていても良い。生成炉２０Ａと生成炉２０Ｂとのいずれか一方が水平に設置され、他方は第１端側が第２端側より高くなるように、傾斜して設置されていてもよい。

【0128】

生成炉２０Ａの第１端に第１気密扉５５１Ａを介して昇圧室２１１Ａが連結している。生成炉２０Ａの第２端に第２気密扉５５２Ａを介して冷却室２２１Ａが連結している。昇圧室２１１Ａに、第２バルブ５６２Ａを介して第２水素タンク６１２Ａが接続されている。

【0129】

生成炉２０Ａの第１端側の外周に、水素供給筒２４Ａが取り付けられている。生成炉２０Ａの第２端側の外周に、水素排出筒２５Ａが取り付けられている。水素排出筒２５Ａと水素供給筒２４Ａとは、水素ポンプ５７８Ａを介して接続されている。水素供給筒２４Ａに第３バルブ５６３Ａを介して第３水素タンク６１３Ａが接続されている。

【0130】

生成炉２０Ｂの第１端に第１気密扉５５１Ｂを介して昇圧室２１１Ｂが連結している。生成炉２０Ｂの第２端に第２気密扉５５２Ｂを介して冷却室２２１Ｂが連結している。昇圧室２１１Ｂに、第２バルブ５６２Ｂを介して第２水素タンク６１２Ｂが接続されている。

【0131】

生成炉２０Ｂの第１端側の外周に、水素供給筒２４Ｂが取り付けられている。生成炉２０Ｂの第２端側の外周に、水素排出筒２５Ｂが取り付けられている。水素排出筒２５Ｂと水素供給筒２４Ｂとは、水素ポンプ５７８Ｂを介して接続されている。水素供給筒２４Ｂに第３バルブ５６３Ｂを介して第３水素タンク６１３Ｂが接続されている。

【0132】

図１６においては、生成炉２０Ａおよび生成炉２０Ｂにそれぞれに取り付けられた、ヒータ５８および冷却装置５４と、冷却室２２１Ａおよび冷却室２２１Ｂにそれぞれ取り付けられた冷却装置５４との図示を省略する。

【0133】

昇圧室２１１Ａと、昇圧室２１１Ｂとの間に、第１１気密扉２９１が設けられている。冷却室２２１Ａと冷却室２２１Ｂとの間に、第１２気密扉２９２が設けられている。昇圧室２１１Ａと加熱室２１２との間に、第３気密扉５５３が設けられている。冷却室２２１Ａと減圧室２２２との間に第６気密扉５５６が設けられている。

【0134】

図１６においては、加熱室２１２に取り付けられたヒータ５８と、第１置換室に接続された第１バルブ５６１、第１水素タンク６１１、アルゴンバルブ５６４、アルゴンガスタンク６２１および第１吸引ポンプ５７１と、減圧室２２２に接続された第３吸引ポンプ５７３と、第２置換室２２３に接続された空気ポンプ５７７および第２吸引ポンプ５７２との図示を省略する。

【0135】

昇圧室２１１Ａに設けられた第１気密扉５５１Ａと、第３気密扉５５３と、第１１気密扉２９１とのいずれか一つが開放されている場合には他の２つは開放されない。昇圧室２１１Ｂに設けられた第１気密扉５５１Ｂと、第１１気密扉２９１とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。

【0136】

冷却室２２１Ａに設けられた第２気密扉５５２Ａと、第６気密扉５５６と、第１２気密扉２９２とのいずれか一つが開放されている場合には他の２つは開放されない。冷却室２２１Ｂに設けられた第２気密扉５５２Ｂと、第１２気密扉２９２とは、一方が開放している間は他方は閉鎖され、同時には開放されない。

【0137】

図１７から図２４は、実施の形態２の搬送部５９の動作を説明する説明図である。なお、図１７から図２２では、生成炉２０Ａ、生成炉２０Ｂ、第１室２１、第２室２２、気密扉５５およびユニット３４を模式的に図示し、水素タンク６１、ポンプ５７および配管等の図示を省略する。また、実施の形態１と同様の気密扉５５の動作についても説明を省略する。

【0138】

図１７においては、生成炉２０Ａおよび生成炉２０Ｂはそれぞれ、表１のＮｏ．２と同様の概略寸法を有し、それぞれ年間１１２００トンの水素化マグネシウム生産能力を有する。したがって、本実施の形態の水素化マグネシウム製造装置１０は、年間２２４００トンの生産能力を有する。

【0139】

図１７は、生成炉２０Ａおよび生成炉２０Ｂ内で（１）式の反応が行われている場合の状態を示す。冷却室２２１Ａおよび冷却室２２１Ｂの内部は、生成炉２０の内部と同程度の温度および圧力に維持されている。

【0140】

生成炉２０Ａ内で、ユニット３４Ｕ１０の処理が終了するよりも所定時間前に、制御部４１は収容室２１４から第１置換室２１３にユニット３４Ｕ３０を移動させる。第１置換室２１３は大気雰囲気になる。制御部４１は、第１置換室２１３の雰囲気をアルゴン雰囲気を介して水素雰囲気に置換する。

【0141】

制御部４１は、ユニット３４Ｕ３０を第１置換室２１３から加熱室２１２に移動させる。制御部４１は、ヒータ５８を動作させて加熱室２１２の内部を生成炉２０の内部と同程度の温度に加熱する。

【0142】

加熱の終了後、制御部４１は第３気密扉５５３を開き、搬送部５９を動作させて図１８に示すようにユニット３４Ｕ３０を昇圧室２１１Ａに移動させる。制御部４１は、第３気密扉５５３を閉鎖する。なお、第１気密扉５５１Ａおよび第１１気密扉２９１も閉鎖されている。

【0143】

制御部４１は、第２バルブ５６２Ａを動作させて第２水素タンク６１２Ａから昇圧室２１１Ａに水素を送り込むことにより、昇圧室２１１Ａの内部を生成炉２０の内部と同程度の圧力に加圧する。以上により、昇圧室２１１Ａの内部は、生成炉２０の内部と同程度の温度および圧力に設定される。

【0144】

図１９に示すように、制御部４１は第１気密扉５５１Ａおよび第２気密扉５５２Ａを開放し、生成炉２０Ａと、昇圧室２１１Ａと、冷却室２２１Ａとを連続した一つの空間にする。

【0145】

制御部４１は、ユニット３４Ｕ３０を生成炉２０Ａの内部に押し込む。制御部４１は、第１気密扉５５１Ａを閉鎖する。制御部４１は、ユニット３４Ｕ１０を冷却室２２１内に引き込む。制御部４１は第２気密扉５５２Ａを閉鎖する。

【0146】

以上により、図２０に示すように、所定時間の処理が完了したユニット３４Ｕ１０が生成炉２０Ａから取り出される。ユニット３４Ｕ１０は、減圧室２２２、第２置換室２２３および払出室２２４を介して水素化マグネシウム製造装置１０から取り出される。

【0147】

生成炉２０Ｂ内で、ユニット３４Ｕ１１の処理が終了するよりも所定時間前に、制御部４１は収容室２１４から第１置換室２１３にユニット３４Ｕ３１を移動させる。第１置換室２１３は大気雰囲気になる。制御部４１は、第１置換室２１３の雰囲気をアルゴン雰囲気を介して水素雰囲気に置換する。

【0148】

水素雰囲気への置換が完了した後、制御部４１はユニット３４Ｕ３１を第１置換室２１３から加熱室２１２に移動させる。制御部４１は、ヒータ５８を動作させて加熱室２１２の内部を生成炉２０Ｂの内部と同程度の温度に加熱する。

【0149】

加熱の終了後、制御部４１は第３気密扉５５３を開き、搬送部５９を動作させて図２１に示すようにユニット３４Ｕ３１を昇圧室２１１Ａに移動させる。制御部４１は、第３気密扉５５３を閉鎖する。なお、第１気密扉５５１Ａおよび第１１気密扉２９１も閉鎖されている。

【0150】

制御部４１は第１１気密扉２９１を開き、搬送部５９を動作させて図２２に示すようにユニット３４Ｕ３１を昇圧室２１１Ｂに移動させる。制御部４１は、第１１気密扉２９１を閉鎖する。なお、第１気密扉５５１Ｂも閉鎖されている。

【0151】

制御部４１は、第２バルブ５６２Ｂを動作させて第２水素タンク６１２Ｂから昇圧室２１１Ｂに水素を送り込むことにより、昇圧室２１１Ｂの内部を生成炉２０Ｂの内部と同程度の圧力に加圧する。以上により、昇圧室２１１Ｂの内部は、生成炉２０Ｂの内部と同程度の温度および圧力に設定される。

【0152】

図２３に示すように、制御部４１は第１気密扉５５１Ｂおよび第２気密扉５５２Ｂを開放し、生成炉２０Ｂと、昇圧室２１１Ｂと、冷却室２２１Ｂとを連続した一つの空間にする。制御部４１は、ユニット３４Ｕ３１を生成炉２０Ｂの内部に押し込む。制御部４１は、第１気密扉５５１Ｂを閉鎖する。制御部４１は、ユニット３４Ｕ１１を冷却室２２１Ｂ内に引き込む。制御部４１は第２気密扉５５２Ｂを閉鎖する。

【0153】

以上により、図２４に示すように、所定時間の処理が完了したユニット３４Ｕ１１が生成炉２０Ｂから取り出される。ユニット３４Ｕ１１は、冷却室２２１Ａ、減圧室２２２、第２置換室２２３および払出室２２４を介して水素化マグネシウム製造装置１０から取り出される。

【0154】

生成炉２０Ａへのユニット３４の投入と、生成炉２０Ｂへのユニット３４の投入とを２．４時間間隔で交互に行なう。すなわち、制御部４１は、収容室２１４、第１置換室２１３、加熱室２１２、減圧室２２２、第２置換室２２３および払出室２２４を、２．４時間ごとに動作させる。このようにすることにより、２．４時間ごとに水素化マグネシウムを取り出せる。

【0155】

なお、収容室２１４、第１置換室２１３、加熱室２１２、減圧室２２２、第２置換室２２３および払出室２２４の処理能力に余裕がある場合には、３本以上の生成炉２０を並列に設けても良い。

【0156】

生成炉２０同士は、垂直方向に並列に配置されていても、水平方向に並列に配置されていても良い。

【0157】

生成炉２０Ａおよび生成炉２０Ｂは、表１のＮｏ．１と同様の概略寸法を有しても良い。片方の生成炉２０が年間４６００トンの水素化マグネシウム生産能力を有するため、合計で年間９２００トンの生産能力を有する水素化マグネシウム製造装置１０を実現できる。

【0158】

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0159】

１０ 水素化マグネシウム製造装置
１６ マグネシウム圧縮体
１７ 水素化マグネシウム構造体
２０ 生成炉
２０１ 送出口
２０２ 排出口
２１ 第１室
２１１ 昇圧室
２１２ 加熱室
２１３ 第１置換室
２１４ 収容室
２２ 第２室
２２１ 冷却室
２２２ 減圧室
２２３ 第２置換室
２２４ 払出室
２４ 水素供給筒
２５ 水素排出筒
２９１ 第１１気密扉
２９２ 第１２気密扉
３１ マグネシウム収容皿
３３ サブユニット
３４ ユニット
４０ 制御装置
４１ 制御部
４２ 主記憶装置
４３ 補助記憶装置
４４ 入力部
４５ 出力部
４６ 通信部
４７ 入力Ｉ／Ｆ
４８ 出力Ｉ／Ｆ
５１ 圧力計
５２ 温度計
５３ 流量計
５４ 冷却装置
５５ 気密扉
５５１ 第１気密扉
５５２ 第２気密扉
５５３ 第３気密扉
５５４ 第４気密扉
５５５ 第５気密扉
５５６ 第６気密扉
５５７ 第７気密扉
５５８ 第８気密扉
５６ バルブ
５６１ 第１バルブ
５６２ 第２バルブ
５６３ 第３バルブ
５６４ アルゴンバルブ
５７ ポンプ
５７１ 第１吸引ポンプ
５７２ 第２吸引ポンプ
５７３ 第３吸引ポンプ
５７７ 空気ポンプ
５７８ 水素ポンプ
５８ ヒータ
５９ 搬送部
５９１ 第１アクチュエータ
５９２ 第２アクチュエータ
５９５ 移動路
６１ 水素タンク
６１１ 第１水素タンク
６１２ 第２水素タンク
６１３ 第３水素タンク
６２１ アルゴンガスタンク

【要約】

【課題】水素化マグネシウムの量産に適した水素化マグネシウム製造装置等を提供すること。
【解決手段】水素化マグネシウム製造装置１０は、マグネシウムと水素とを反応させて水素化マグネシウムを生成する筒状の生成炉２０と、前記生成炉２０の第１端に連結しており、前記生成炉２０に投入するマグネシウムを加熱する第１室２１と、前記生成炉２０の第２端に連結しており、前記生成炉２０で生成した水素化マグネシウムを冷却する第２室２２とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】