氫發生裝置及燃料電池系統的製作方法

2023-07-22 19:22:41

專利名稱：氫發生裝置及燃料電池系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及將金屬氫化物分解來生成氫的氫發生裝置、以及用氫發生裝置生成的氫作為燃料的燃料電池系統。
背景技術：
近年來，能源問題日漸嚴重，為此，要求具有高能量密度、排放物清潔的電源。燃料電池是具有現有電池的數倍能量密度的發電機，其特徵在於能量效率高，而且排出氣體中不含有或含有很少的氮氧化物、硫氧化物。因此，是符合新生代電源設備要求的極有效的設備。
在利用氫和氧的電化學反應得到電動勢的燃料電池中，作為燃料，氫是必需的。作為生成氫的設備，已知下述構造的氬發生裝置(例如見專利文獻l)。該氫發生裝置具有收容著金屬氫化物(氫化硼鹽)的反應容器、和水槽，用泵將水槽內的水噴出到反應容器內的金屬氬化物上。
已往的氫發生裝置，在將水供給金屬氫化物、生成氫時，生成物滯留在金屬氫化物上，將金屬氫化物覆蓋住，導致反應速度降低。為此，把金屬氫化物配置在容器的上部，將水噴射到金屬氫化物的底面，這樣，使反應中未使用的水、生成物落到容器的底部。反應中未使用的水由泵回收到水槽內，但暫時滯留在容器的底部。
這樣，氫發生裝置的使用姿勢就受到限定，使得金屬氫化物配置在容器的上部，使水、生成物落下到容器的底部。在已往的氫發生裝置中，在將姿勢變化使用時，金屬氫化物被生成物覆蓋。另外，由於反應中未使用的水不落到容器的底部，所以，存在著不能回收到水槽的問題。另外，反應中未使用的水與金屬氫化物再次接觸，該再接觸的水引起氫反應。尤其是，當暫時滯留在容器底部的水因姿勢變化而與金屬氫化物 接觸時，引發預期不到的氫的生成，造成不能控制反應的重大問題。 因此，不能作為需要對應姿勢變化的構造的行動電話、數位相機等便 攜式機器的電源設備使用。
專利文獻1:日本特開2002-137903號公報

發明內容
本發明是鑑於上述狀況做出的，其目的是提供氫發生裝置，在該 氫發生裝置中，生成物不滯留在固體反應物上，並且反應溶液不被送 到固體反應物以外的部位，從而即使在姿勢變化時也能切實控制氫生 成反應。
另外，本發明是鑑於上述狀況做出的，其目的是提供備有氫發生 裝置的燃料電池系統。在上述氫發生裝置中，生成物不滯留在固體反 應物上，並且反應溶液不被送到固體反應物以外的部位，從而即使在 姿勢變化時也能切實控制氫生成反應。
為了實現上述目的，技術方案1的本發明氫發生裝置，備有反應 溶液容器、反應物容器、推壓機構和送液控制機構；上述反應溶液容 器收容反應溶液；上述反應物容器具有被供給來自反應溶液容器的反 應溶液的供給口，並且收容著與上述反應溶液反應、促進氫生成的固 體反應物，還具有將生成的氫排出的排出口；上述推壓機構把與上述 若千供給口對應配設著的上述固體反應物向上述供給孔側推壓；上述 送液控制機構，分別設置於上述若干個供給孔，當被上述推壓機構推 壓的上述固體反應物的端面位於距上述供給孔預定距離內時，將上述 供給孔形成為開放狀態，容許上述反應溶液的流通，當上述固體反應 物的端面不位於距上述供給孔預定距離內時，將上述供給孔形成為關 閉狀態，阻止上述反應溶液的流通。
因此，反應溶液被送到與供給孔接觸著(端面位於預定距離內) 的固體反應物上，產生了氫，從排出口排出。由於氫通過固體反應物 與反應容器的供給孔側的壁面之間，所以，生成物不滯留在固體反應
6物上。另外，由於固體反應物被推壓機構往供給孔側推壓，所以，即 使姿勢變化時，也能把反應溶液供給到固體反應物上。
另外，可以控制氫的生成反應。即，對於固體反應物，供給孔周 圍的反應量多，隨著氫生成反應的進展，在固體反應物上、在供給孔 周圍產生空洞(端面不位於預定距離內)。當空洞深及固體反應物的側 部時，反應溶液不與固體反應物接觸而流出。流出的反應溶液滯留在 容器的底面，當姿勢變化時，固體反應物與滯留的反應溶液接觸，產 生氫的生成反應。而本發明中，當固體反應物離開供給孔時，供給孔 成為關閉狀態，反應溶液不能送達，從而不產生反應溶液的滯留，氫 的生成反應被控制。
當供給孔為若干個時，由於重力的關係，下部供給孔周圍的反應 溶液送液量比上部供給孔多，存在著下部供給孔周圍的固體反應物的 反應量增多的傾向。為此，固體反應物的下部先削減，供給孔成為關 閉狀態，不供給反應溶液。這樣，只在固體反應物的上部產生反應， 上部的固體反應物被消耗，體積減小。結果，下部的供給孔再次成為 接近固體反應物的狀態，供給孔成為開放狀態，反應溶液被送出，反 應開始。然後，反覆這一過程，固體反應物的與供給孔相向的整個面 被均勻消耗。這樣，反應溶液只供給到固體反應物上，不流出到固體 反應物以外的部位。
即使姿勢變化時，上述的作用也相同，所以，被供給反應溶液的 供給孔的周圍的固體反應物被消耗，與供給孔相向的整個面被均勻地 消耗。因此，即使有姿勢變化的情形，反應溶液也只供給到固體反應 物，不流出到固體反應物以外的部位。
技術方案2的本發明氫發生裝置，是在技術方案l記載的氫發生 裝置中，上述送液控制機構由移動體和開閉部件構成；上述移動體由 被上述推壓機構推壓的上述固體反應物推壓而移動；上述開閉部件， 隨著上述移動體的移動而開閉上述供給孔。
因此，在移動體被固體反應物推壓而移動的期間，供給孔成為開 放狀態，反應溶液被供給。當固體反應物的體積因反應而減小、移動體不再被固體反應物推壓時，即，移動體離開固體反應物時，供給孔 成為關閉狀態，反應溶液的供給停止。
技術方案3的本發明氫發生裝置，是在技術方案2記載的氫發生 裝置中，備有將上述移動體向上述固體反應物側推壓的施力機構；上 述移動體是配設在上述供給孔內、可出沒於上述反應物容器的內部側 壁面的柱部件；上述開閉部件是當上述移動體被上述施力機構施力而 從上述反應物容器的內部側壁面伸出時、將上述供給孔關閉的密封部 件。
因此，當固體反應物被消耗時，柱部件被施力機構施力而移動， 直到密封部件將供給孔關閉，移動體一邊保持著與固體反應物的接觸 一邊移動。
技術方案4的本發明氫發生裝置，是在技術方案3記載的氫發生 裝置中，上述柱部件是具有與上述供給孔連通的中空部的管，上述密 封部件是當上述移動體被上述施力機構施力而從上述反應物容器的內 部側壁面伸出時、將上述管的中空部閉塞的閉塞機構。
因此，反應溶液從管的中空部供給，迅速與固體反應物接觸，直 到中空部被閉塞部件閉塞，管移動。
技術方案5的本發明氫發生裝置，是在技術方案3記載的氫發生 裝置中，上述施力機構是粘貼在與上述供給孔對應的上述反應物容器 的內部側壁面上的彈性體片；上述柱部件是配置在上述供給孔內部的 閥體；上述開閉部件是形成在上述閥體上、將上述供給孔與上述反應 物容器的內部側連通的連通路；當上述閥體受到被上述推壓機構推壓 的上述固體反應物的推壓時，上述連通路開通以容許上述反應溶液的 流通，當受到上述彈性體片的彈性力時，上述連通路閉塞以阻止上述 反應溶液的流通。
因此，當閥體被固體反應物推壓時，彈性體片彈性變形，連通路 開通，反應溶液被供給，固體反應物反應，閥體在彈性體片的彈力作 用下移動，在來自固體反應物側的推壓力消失了的狀態下、即閥體離 開了固體反應物的狀態下，藉助彈性體片的彈性力，連通路關閉，反
8應溶液的流通停止。
技術方案6的本發明氫發生裝置，是在技術方案5記載的氫發生 裝置中，上述閥體是與上述彈性體片成一體的彈性部件。
因此，可以把閥體與彈性體片一體地形成，通過任意設定連通路 的形狀，可以調節閉鎖狀況。
技術方案7的本發明氫發生裝置，是在技術方案2記載的氫發生 裝置中，備有將上述移動體向上述固體反應物側推壓的施力機構；上 述移動體是與上述供給孔相鄰設置的、可自由出沒於上述反應物容器 的內部側壁面的導柱部件；上述開閉部件，是安裝在導柱部件上的、 當上述導柱部件被上述施力才幾構施力而從上述反應物容器的內部側壁 面伸出時將上述供給孔閉塞的閉塞部件。
因此，當固體反應物消耗時，導柱部件被施力機構施力而移動， 直到安裝在導柱部件上的閉塞部件將供給孔閉塞住，導柱部件一邊保 持著與固體反應物的接觸一邊移動。
技術方案8的本發明氫發生裝置，是在技術方案1至7中任一項 記載的氫發生裝置中，上述推壓機構備有把上述固體反應物向上述供 給孔側推壓的加載板。
因此，藉助加壓板，可以把固體反應物均勻地向供給孔和備有供 給孔的壁面推壓。
技術方案9的本發明氫發生裝置，是在技術方案1至8中任一項 所迷的氫發生裝置中，備有將上述反應溶液從上述反應溶液容器壓送 到上述反應物容器的泵。
因此，藉助泵，可以切實地輸送反應溶液。
技術方案10的本發明氫發生裝置，是在技術方案1至8中任一項 所述的氫發生裝置中，備有壓差供給機構，藉助上述反應物容器的內 壓低於上述反應溶液容器的內壓時的壓力差，將上述反應溶液從上述 反應溶液容器供給到上述反應物容器。
因此，藉助壓差供給機構，可以根據氫的生成狀況，在需要時切 實地供給反應溶液。具體的壓差供給機構包括導水路、止回閥和壓力
9供給機構。導水路將反應物容器和反應溶液容器連接起來，當反應物 容器的壓力低於反應溶液容器側的壓力時，把反應溶液送到反應容器。 止回閥設在導水路上，當反應物容器的壓力高於反應溶液容器側的壓 力時，該止回閥防止固體反應物或反應溶液或生成物移動到反應溶液 容器。壓力供給機構用於對反應溶液容器的內部施加預定的壓力。
壓力供給機構可以採用各種機構。第1，可以舉出採用推壓反應 溶液容器中的反應溶液的液面而對反應溶液加壓的柱塞、和推壓該柱
塞用的施力機構(彈簧)的機構。第2,可以舉出用彈性體形成反應 溶液容器、對反應溶液容器本身加壓從而加壓反應溶液的機構。第3， 將氣體導入反應溶液容器內部的壓力導入機構。此時，在壓力導入口 設置止回閥，可以防止反應溶液流出到反應溶液容器的外面，另外， 在壓力導入口設置泵，可以對反應溶液容器內施加任意壓力。
為了實現上迷目的的技術方案11的本發明燃料電池系統，將技術 方案1至10中任一項記載的氫發生裝置的上述排出口與具有被供給氫 的陽極室的燃料電池的陽極室連接著。
因此，可以製成如下燃料電池系統，備有無論姿勢如何變化都能 控制氫生成反應的氫發生裝置。
技術方案12記載的本發明燃料電池系統，是在技術方案11記載 的燃料電池系統中，上述陽極室和上述反應物容器形成封閉空間。
因此，可以製成如下燃料電池系統，其中，生成的氫不流出到外 部，可全量利用生成的氫。
本發明的氫發生裝置能夠成為如下的氫發生裝置，生成物不滯留 在固體反應物上，並且反應溶液不被送到固體反應物以外的部位，即 使姿勢變化時也能切實控制氫的生成反應。
另外，本發明的燃料電池系統能夠成為如下的燃料電池系統，備 有氫發生裝置，在該氫發生裝置中，生成物不滯留在固體反應物上， 並且反應溶液不被送到固體反應物以外的部位，即使姿勢變化時也能 切實控制氫的生成反應。


圖l是第1實施方式例的氫發生裝置的概略構造圖。
圖2是反應物容器的要部構造圖。 圖3是供給孔的配置狀況的說明圖。
圖4是備有第2實施方式例的送液機構的反應物容器的要部構造圖。
圖5是備有第3實施方式例的送液機構的反應物容器的要部構造圖。
圖6是備有第4實施方式例的送液機構的反應物容器的要部構造圖。
圖7是備有第5實施方式例的送液機構的反應物容器的要部構造圖。圖8是備有第6實施方式例的送液機構的反應物容器的要部構造
9是備有第7實施方式例的送液機構的反應物容器的要部構造
10是第1實施方式例的燃料電池系統的概略構造圖。 11是第2實施方式例的燃料電池系統的概略構造圖。
具體實施例方式
圖l表示第1實施方式例的氫發生裝置的概略構造。圖2表示反 應物容器的要部狀況。圖3表示供給孔的配置狀況。圖2(a)是全部 供給孔打開的狀態，圖2 (b)是一部分供給孔關閉的狀態。
如圖1所示，氫發生裝置1具有反應物容器2，在反應物容器2 內部保持著作為固體反應物的圓柱形工件3 (例如氫化硼鈉的顆粒 直徑15mm、長度20mm的圓柱)。在反應物容器2的側壁上設有供給 口 4，在供給口 4位置處的反應物容器2的內側設有隔離部件5。隔離 部件5備有與供給口 4相通的液體室6，在隔離部件5的壁面上設有 若干個供給孔7。供給孔7如圖2、圖3所示，在壁面上縱橫各設有3個，共有9個。
工件3，在其一個端面3a被按壓在供給孔7上的狀態下，與隔離 部件5的壁面接觸並被保持著(位於距供給孔7預定距離內)。工件3 的另一個端面3b被加載板8推壓。加載板8藉助後述的推壓機構，把 工件3往供給孔7側推壓。在反應物容器2上設有排出所生成的氫的 排出口9，在排出口 9設有調節閥10。
另外，與反應物容器2相鄰地備有反應溶液容器11,在反應溶液 容器11內儲存著反應溶液12(例如氯化鎳水溶液氯化鎳濃度12% )。 反應溶液容器11和反應物容器2的供給口 4由導水路13連接，在導 水路13上備有閥14，該閥14藉助壓力差開閉，把反應溶液12送到 隔離部件5的液體室6。另外，也可以用泵代替閥14，用泵的動力來 壓送反應溶液12。
下面，說明通過加載板8把工件3往供給孔7側推壓的推壓機構。
在設有供給孔7的隔離部件5的壁面上設置著支承軸15,加載板 8可滑動地保持在支承軸15上。在貫通加載板8的部位的支承軸15、 即伸出到工件3的推壓面相反側一面的支承軸15的部位，保持著壓縮 螺旋彈簧16，壓縮螺旋彈簧16配置在從固定板17到加載板8的與工 件3的推壓面相反側的面上。即，加載板8被壓縮螺旋彈簧16朝著隔 離部件5的供給孔7側推壓，藉助加載板8，工件3保持著被按壓在 供給孔7上的狀態。
另外，作為推壓加載板8的推壓機構，也可以在與工件3的推壓 面相反側的加載板8、和反應物容器2的與供給口 4相反側的壁面之 間，設置壓縮螺旋彈簧。另外，也可以用磁鐵、拉伸彈簧將加載板8 朝反應物容器2的供給口 4側施力。
反應溶液12,除了氯化鎳水溶液外，還可以採用氯化鈷、氯化鈀 等的水溶液，或者也可以釆用蘋果酸水溶液(蘋果酸濃度25%)、琥 珀酸、檸檬酸等的水溶液。
工件3的端面3a被加載板8推壓並保持在隔離部件5的供給孔7 側。當反應物容器2的壓力低於反應溶液容器11的壓力時，閥14打
12開，反應溶液12從供給口 4被送到隔離部件5的液體室6。
為了形成反應物容器2的壓力比反應溶液容器11的壓力低的狀 態，備有對反應溶液容器11的內部施加預定壓力的壓力供給機構。作 為壓力供給機構，可採用把氣體導入反應溶液容器11內部的壓力導入 口 18。這時，在壓力導入口 18設置止回閥，可以使反應溶液12不流 出到反應溶液容器11的外面，另外，通過在壓力導入口 18設置泵， 可以對反應溶液容器11內施加任意壓力。
作為壓力供給機構，也可以採用按壓反應溶液容器11中的反應溶 液12的液面，對反應溶液12加壓的柱塞、和推壓柱塞的施力機構(彈 簧)。另外，也可以採用由彈性體形成反應溶液容器、對反應溶液容器 本身加壓來加壓反應溶液的手段。
反應溶液12被送到隔離部件5的液體室6時，在供給孔7，反應 溶液12與工件3的端面3a接觸而反應，生成氫。由於工件3的端面 3a被按壓在供給孔7的壁面上，所以，生成的氫在壁面與工件3的端 面3a之間的間隙內移動，生成物也與氫一起移動。生成的氫從排出口 9通過調節閥10送到消費部。
在上述氫發生裝置l中，備有與姿勢的變化無關地把反應溶液12 供給到工件3的送液控制機構21。送液控制機構21，在工件3接近供 給孔7時，使供給孔7呈打開狀態，容許反應溶液12從液體室6的流 通，在工件3離開供給孔7時(端面不位於預定距離內時)，使供給孔 7呈關閉狀態，阻止反應溶液12從液體室6的流通。
下面，參照圖2說明送液控制機構21 (第1實施方式例)。
如圖所示，作為柱部件(移動體)的支柱22，可移動地保持在隔 離部件5的供給孔7內，在支柱22與供給孔7之間形成了反應溶液 12可流通的間隙。支柱22的前端側(圖中右端側)，可自由地出沒於 隔離部件5的壁面(反應物容器2的內壁面)，在位於液體室6內的支 柱22的基端側(圖中左端側)安裝著閥體23。在閥體23的內側(支 柱22側)設有密封部件24，當支柱22的前端側從隔離部件5的壁面 伸出時，供給孔7被密封部件24關閉(圖2 (b)中下方的狀態)。設
13有閥體23的支柱22,被作為推壓機構的壓縮彈簧25，朝著伸出於隔 離部件5的壁面的一側推壓，即，被朝著工件3側推壓，被按壓在工 件3的端面3a上，
在工件3被加載板8(見圖1 )朝著隔離部件5的供給孔7側推壓、 保持為按壓在供給孔7上的狀態時，如圖2(a)所示，支柱22被工 件3推壓，支柱22抵抗壓縮彈簧25的彈力，成為縮回狀態。在該狀 態下，反應溶液12被送到液體室6時，反應溶液12從支柱22與供給 孔7的間隙被供給到工件3的端面3a上。在供給孔7的部位，反應溶 液12與工件3的端面3a接觸，工件3和反應溶液12產生反應，生成 氫。
在基於氫發生裝置1 (見圖1)的姿勢而將若干個供給孔7上下排 列著時，由於重力的關係，供給到下部供給孔7的反應溶液12比供給 到上部供給孔7的多。因此，如圖2(b)所示，越到工件3的端面3a 的下部，侵蝕得越多。在壓縮彈簧25的彈力作用下，支柱22的前端 持續地與工件3的端面3a接觸著，隨著侵蝕深度的加深，支柱22在 壓縮彈簧25的彈力作用下朝突出方向移動。當工件3的侵蝕繼續進行、 支柱22的前端離開了工件3的端面3a時(即移動量達到預定量時)， 供給孔7被密封部件24關閉(圖2(b)中最下部的支柱22)，反應溶 液12的供給被停止。
工件3的端面3a與供給孔7接觸(工件3的端面3a位於距供給 孔7預定距離內)的預定距離，優選是支柱22的前端側從隔離部件5 的壁面伸出的最大長度。這樣，在支柱22的前端側從隔離部件5的壁 面伸出最大長度時(最大伸出時)、即工件3的端面3a不位於距供給 孔7預定距離內時，供給孔7被密封部件24關閉。
因此，只在工件3的端面3a的上部產生反應，上部的工件3被消 耗，體積減小。結果，下部的供給孔7再次成為接近工件3的端面3a 的狀態，支柱22被工件3推壓，供給孔7呈打開狀態，反應溶液12 被輸送，反應開始。然後，反覆這一過程，工件3的與供給孔7相向 的整個面被均勻消耗。這樣，反應溶液12隻供給到工件3，不流出到因此，成為如下氫發生裝置1,生成物不滯留在工件3上，並且 反應溶液12不送到工件3以外的部位，即使姿勢變化時，也能切實地 控制氫的生成反應。
下面，參照圖4說明送液機構的第2實施方式例。圖4表示備有 第2實施方式例的送液機構的反應物容器的要部狀況。與圖2所示部 件相同的部件，注以相同標記。
在供給口 4位置處的反應物容器2的內側，設有隔離部件31。隔 離部件31備有與供給口 4相連的液體室32，在隔離部件31的壁面上 設有若干個供給孔33。供給孔33例如與第1實施方式例同樣地，在 壁面上縱橫各設有3個，共有9個。
隔離部件31的供給孔33由筒狀的供給路33a、和具有小徑部的 閥座路33b形成。作為柱部件(移動體)的支柱34可移動地支承在供 給孔33內。在支柱34與供給孔33之間，形成了反應溶液12可流通 的間隙。在位於閥座路33b的支柱34上安裝著作為密封部件的O形 環35，當支柱34的前端側伸出於隔離部件31的壁面時，供給孔33 的閥座路33b的端部(與供給路33a連通的連通部)被0形環35關 閉(圖4中下方的狀態)。即，當工件3的端面3a位於距供給孔33 預定距離內時，容許反應溶液12的流通，當工件3的端面3a不位於 距供給孔33預定距離內時，阻止反應溶液12的流通。在位於供給路 33a的支柱34的外周配設著作為施力機構的壓縮彈簧36，支柱34被 壓縮彈簧36朝著伸出於隔離部件31壁面的一側推壓，即朝著工件3 側推壓，被按壓在工件3的端面3a上。另外，第2實施方式例中的預 定距離，與第1實施方式例同樣地，優選根據支柱34的最大伸長度設 定。
在工件3被加載板8(見圖l)朝著隔離部件31的供給孔33側推 壓、保持著按壓在供給孔33上的狀態時，支柱34被工件3推壓，支 柱34抵抗壓縮彈簧36的彈力，成為縮回狀態，0形環35成為離開閥 座路33b的端部的狀態。在該狀態下，反應溶液12被送到液體室32
15時，反應溶液12從支柱34與供給孔33的間隙被供給到工件3的端面 3a上。在供給孔33的部位，反應溶液12與工件3的端面3a接觸， 工件3和反應溶液12反應而生成氫。
在基於姿勢而將若千個供給孔33上下排列著時，由於重力的關
因此，越到工件3的端面3a的下部，侵蝕越多。壓縮彈簧36的彈力 使得支柱34的前端持續地與工件3的端面3a接觸著，所以，隨著侵 蝕深度的加深，支柱34在壓縮彈簧36的彈力作用下朝伸出方向移動。 工件3的侵蝕繼續進行，當支柱34的前端離開了工件3的端面3a時 (即，移動量達到預定量時)，閥座路33b的端部被0形環35關閉(圖 4中最下部的支柱34)，反應溶液12的供給被停止。
因此，只在工件3的端面3a的上部發生反應，上部的工件3被消 耗，體積減小。結果，下部的供給孔33再次成為接近工件3的端面 3a的狀態，支柱34被工件3推壓，供給孔33呈打開狀態，反應溶液 12被輸送，反應開始。以後，反覆這一過程，工件3的與供給孔33 相向的整個面被均勻消耗。這樣，反應溶液12隻供給到工件3，不流 出到工件3以外的部位。
因此，與第1實施方式例同樣地，成為如下氫發生裝置1，生成 物不滯留在工件3上，並且反應溶液12不送到工件3以外的部位，即 使姿勢變化時，也能切實地控制氫的生成反應。
下面，參照圖5說明送液機構的第3實施方式例。圖5表示備有 第3實施方式例的送液機構的反應物容器的要部狀況。與圖2所示部 件相同的部件，注以相同標記，其重複說明從略。
圖5所示的送液機構，相對於圖2所示的送液機構，是在作為柱 部件(移動體)的支柱41上形成了作為中空部的流路42的管的構造。 在支柱41被工件3推壓的狀態下(侵蝕未進展的狀態工件的端面位 於距供給孔即流路42的端面預定距離內時)，反應溶液12從支柱41 的流路42供給，迅速與工件3接觸。隨著工件3的侵蝕的進展、支柱 41伸出時(工件的端面不位於距供給孔即流路42的端面預定距離內時)，供給孔7被密封部件24關閉，流路42成為閉塞狀態。另外，第 3實施方式例中的預定距離也優選根據支柱41的最大伸出長度設定。
因此，與第l、第2實施方式例同樣地，成為如下氫發生裝置l， 生成物不滯留在工件3上，並且反應溶液12不送到工件3以外的部位， 即使姿勢變化時，也能切實地控制氫的生成反應。
下面，參照圖6說明送液機構的第4實施方式例。圖6表示備有 第4實施方式例的送液機構的反應物容器的要部狀況。與圖2所示部 件相同的部件，注以相同標記，其重複說明從略。
在圖6所示的送液機構中，具有中空部45的管46可移動地支承 在供給孔7內，管46的前端側(圖中右側)面向著工件3 (見圖2) 側，管46的基端(圖中左側的液體室側)被開閉部件47朝工件3(見 圖2)側推壓。即，開閉部件47被作為施力機構的扭轉彈簧48朝轉 動方向推壓，由於開閉部件47被推壓而轉動，管46的基端被推壓， 同時中空部45被閉塞(閉塞機構見圖6(b))。
在管46的前端側被工件3側推壓的狀態下(侵蝕未進展的狀態 工件的端面位於距供給孔即中空部45的端面預定距離內時)，開閉部 件47抵抗扭轉彈簧48的彈力而轉動，中空部45開通，反應溶液12 (見圖2)從中空部45供給，迅速與工件3接觸(見圖6 (a))。隨著 工件3的侵蝕進行，管46伸出時(工件的端面不位於距供給孔即中空 部45的端面預定距離內時)，由於開閉部件47的轉動施力，中空部 45被閉塞。另外，圖中的49是防止反應溶液12 (見圖2)從管46與 供給孔7的間隙洩漏的O形環。另外，第4實施方式例中的預定距離 也優選根據管46的最大伸出長度設定，
因此，與第1~第3實施方式例同樣地，成為如下氫發生裝置l， 生成物不滯留在工件3上，並且反應溶液12不送到工件3以外的部位， 即使姿勢變化時，也能切實地控制氫的生成反應。
下面，參照圖7說明送液機構的第5實施方式例。圖7表示備有 第5實施方式例的送液機構的反應物容器的要部狀況。與圖2所示部 件相同的部件，注以相同標記，其重複說明從略。
17圖7所示的送液機構，在與供給孔7對應的隔離部件5的壁面上 粘貼著作為施力機構的彈性體片51，在供給孔7內部配置著作為柱部 件(移動體)的閥體52。閥體52是用與彈性體片51成一體的彈性部 件形成的。在閥體52上，設有將供給孔7與工件3側(反應物容器的 內部側)連通的連通路53。對於連通路53，當閥體52被工件3推壓 著時，開通以容許反應溶液12 (見圖2)的流通。當受到彈性體片51 的彈力時，閉塞以阻止反應溶液12 (見圖2)的流通。即，與工件3 接觸側的連通路53是大徑部53a，液體室6側的連通路53是縫隙部 53b。
當閥體52的前端側(連通路53的大徑部53a側)是被工件3推 壓著的狀態下(侵蝕不進展的狀態工件3的端面3a位於距供給孔即 連通路53的端面預定距離內時)，閥體52彈性變形，縫隙部53b張開， 容許反應溶液12在連通路53流通。在該狀態下，反應溶液12(見圖 2)從連通路53被供給，迅速與工件3接觸(見圖7 (a))。隨著工件 3侵蝕的進行，閥體52在彈性力作用下伸出，當來自工件3的推壓力 消失時(工件3的端面不位於距供給孔即連通路53的端面預定距離內 時)，在彈性力作用下，縫隙部53b閉合，連通路53被閉塞，阻止反 應溶液12的流通。另外，第5實施方式例中的預定距離也優選根據閥 體52的最大伸出長度設定。
因此，與第1~第4實施方式例同樣地，成為如下氫發生裝置l, 生成物不滯留在工件3上，並且反應溶液12 (見圖2)不送到工件3 以外的部位，即使姿勢變化時，也能切實地控制氫的生成反應。另夕卜， 通過任意設定彈性體片51、以及一體的彈性部件即閥體52的厚度等 的形狀，可以調節連通路53的閉鎖狀況。
下面，參照圖8說明送液機構的第6實施方式例。圖8表示備有 第6實施方式例的送液機構的反應物容器的要部狀況。與圖2所示部 件相同的部件，注以相同標記，其重複說明從略。
圖8所示的送液機構，在與供給孔7對應的隔離部件5的壁面上 粘貼著作為施力機構的彈性體片55,在供給孔7內部安裝著作為柱部件(移動體)的彈性銷56。在彈性體片55的安裝著彈性銷56的周圍， 形成了排出口 57,在供給孔7中形成了與彈性銷56的頭部56a接觸 的座部7a。在彈性體片55的彈性力作用下，彈性銷56的頭部56a與 座部7a相接，這樣，供給孔7成為關閉狀態。當來自工件3的推壓力 作用在彈性銷56的前端時，彈性體片55彈性變形，彈性銷56的頭部 56a離開座部7a，供給孔7成為開放狀態。
當彈性銷56的前端側是被工件側推壓的狀態時(侵蝕不進展的狀 態工件的端面位於距供給孔7預定距離內時)，彈性體片55彈性變 形，彈性銷56的頭部56a離開座部7a，容許反應溶液12 (見圖2) 在供給孔7流通。在該狀態下，反應溶液12 (見圖2)從供給孔7通 過排出口 57被供給，迅速與工件3接觸(見圖8 (a))。隨著工件3 的侵蝕進行，在彈性體片55的彈性力作用下，彈性銷56伸出，來自 工件3的推壓力消失時(工件的端面不位於距供給孔7的端面預定距 離內時)，彈性銷56的頭部56a與座部7a相接，供給孔7成為關閉狀 態(見圖8(b))。另外，第6實施方式例中的預定距離也優選根據彈 性銷56的最大伸出長度設定。
因此，與第1~第5實施方式例同樣地，成為如下氫發生裝置l， 生成物不滯留在工件3上，並且反應溶液12 (見圖2)不送到工件3 以外的部位，即使姿勢變化時，也能切實地控制氫的生成反應。另外， 通過任意設定彈性體片55以及彈性銷56的形狀，可以調節連通供給 孔7的閉鎖狀況。
下面，參照圖9說明送液機構的第7實施方式例。圖9表示備有 第7實施方式例的送液機構的反應物容器的要部狀況。與圖2所示部 件相同的部件，注以相同標記，其重複"^兌明從略。
與隔離部件5的供給孔7相鄰地形成了導孔61 ，導柱部件62 (移 動體)可自由移動地支承在導孔61內。導柱部件62的前端側(圖中 右端側)可自由出沒於隔離部件5的壁面(反應物容器2的內壁面)， 導柱部件62通過彈簧座67，被作為施力機構的壓縮彈簧65朝伸出於 隔離部件5的壁面的一側推壓、即朝著工件3側推壓。在導柱部件62上，通過連接部件68安裝著作為閉塞部件的閥體63，在閥體63上安 裝著與供給孔7密接的密封部件64。另外，圖中的標記66是阻止反 應溶液12從導孔61洩漏的密封板。
在導柱部件62被工件3推壓著的狀態下(侵蝕不進展的狀態工 件的端面位於距供給孔7預定距離內時)，導柱部件62抵抗壓縮彈簧 65的彈力成為縮回狀態，閥體63離開供給孔7，容許供給孔7的流通。 在該狀態下，反應溶液12從供給孔7被供給，與工件3接觸(圖示狀 態)。隨著工件3的侵蝕進行，在壓縮彈簧65的彈力作用下，導柱部 件62伸出，當來自工件3的推壓力消失時(工件的端面不位於距供給 孔7的端面預定距離內時)，閥體63的密封部件64與供給孔7密接， 供給孔7成為關閉狀態。另外，第7實施方式例中的預定距離也優選 根據導柱部件62的最大伸出長度設定。
因此，與第1~第6實施方式例同樣地，成為如下氫發生裝置l， 生成物不滯留在工件3上，並且反應溶液12不送到工件3以外的部位， 即使姿勢變化時，也能切實地控制氫的生成反應。
下面，參照圖10、圖ll說明本發明的燃料電池系統。圖10表示 本發明第1實施方式例的燃料電池系統的概略構造。圖11表示本發明 第2實施方式例的燃料電池系統的概略構造。
在圖10所示的燃料電池系統71中，燃料電池72與圖1~圖3所 示的氫發生裝置1的反應物容器2的排出口 9連接著。燃料電池72 備有陽極腔室73,陽極腔室73構成燃料電池單元74的陽極室75。陽 極室75連接著處理室76，呈適當開放的狀態。被供給到陽極室75的 氫被陽極的燃料電池反應消耗。陽極的氫消耗量由燃料電池72的輸出 電流決定。
另外，連接著燃料電池72的氫發生裝置的送液機構也可採用圖 4~圖9所示的構造。
如圖11所示，也可以由陽極室75和反應物容器2構成封閉空間。 通過構成封閉空間，由於氫不流出到外部，所以，能夠構成全量利用 氫發生裝置1生成的氫的燃料電池系統。另外，連接著燃料電池72的氫發生裝置的送液機構也可採用圖 4~圖9所示的構造。
因此，上述燃料電池系統可以構成為備有如下氬發生裝置1的燃 料電池系統。在該氫發生裝置l中，生成物不滯留在工件3上，並且 反應溶液12不送到工件3以外的部位，即使姿勢變化時，也能切實地 控制氫的生成反應。
本發明可利用於將金屬氫化物分解而生成氫的氬發生裝置、以及 把氫發生裝置生成的氫作為燃料的燃料電池系統的產業領域。
權利要求
1.氫發生裝置，備有反應溶液容器、反應物容器、推壓機構和送液控制機構；上述反應溶液容器收容反應溶液；上述反應物容器具有被供給來自反應溶液容器的反應溶液的供給口，並且收容著與上述反應溶液反應、促進氫生成的固體反應物，還具有將生成的氫排出的排出口；上述推壓機構把與上述若干供給口對應配設著的上述固體反應物向上述供給孔側推壓；上述送液控制機構，分別設置於上述若干個供給孔，當被上述推壓機構推壓的上述固體反應物的端面位於距上述供給孔預定距離內時，將上述供給孔形成為開放狀態，容許上述反應溶液的流通，當上述固體反應物的端面不位於距上述供給孔預定距離內時，將上述供給孔形成為關閉狀態，阻止上述反應溶液的流通。
2. 如權利要求1所述的氫發生裝置，其特徵在於，上述送液控制 機構由移動體和開閉部件構成；上述移動體由被上述推壓機構推壓的 上述固體反應物推壓而移動；上述開閉部件，隨著上述移動體的移動 而開閉上述供給孔。
3. 如權利要求2所述的氫發生裝置，其特徵在於， 備有將上述移動體向上述固體反應物側推壓的施力機構； 上述移動體是配設在上述供給孔內、可出沒於上述反應物容器的內部側壁面的柱部件；上迷開閉部件是當上述移動體被上述施力機構施力而從上述反應 物容器的內部側壁面伸出時、將上述供給孔關閉的密封部件。
4. 如權利要求3所述的氫發生裝置，其特徵在於， 上述柱部件是具有與上述供給孔連通的中空部的管， 上述密封部件是當上述移動體被上述施力機構施力而從上述反應物容器的內部側壁面伸出時、將上述管的中空部閉塞的閉塞機構。
5. 如權利要求3所述的氫發生裝置，其特徵在於， 上述施力機構是粘貼在與上述供給孔對應的上述反應物容器的內部側壁面上的彈性體片；上述柱部件是配置在上述供給孔內部的閥體；上述開閉部件是形成在上述閥體上、將上述供給孔與上述反應物 容器的內部側連通的連通路；當上述閥體受到被上述推壓機構推壓的上述固體反應物的推壓 時，上述連通路開通以容許上述反應溶液的流通，當受到上述彈性體 片的彈性力時，上述連通路閉塞以阻止上述反應溶液的流通。
6. 如權利要求5所述的氫發生裝置，其特徵在於，上述閥體是與 上述彈性體片成一體的彈性部件。
7. 如權利要求2所述的氫發生裝置，其特徵在於， 備有將上迷移動體向上述固體反應物側推壓的施力機構； 上述移動體是與上述供給孔相鄰設置的、可自由出沒於上述反應物容器的內部側壁面的導柱部件；上述開閉部件，是安裝在導柱部件上的、當上述導柱部件被上述 施力機構施力而從上述反應物容器的內部側壁面伸出時將上述供給孔 閉塞的閉塞部件。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的氫發生裝置，其特徵在於， 上述推壓機構備有把上迷固體反應物向上迷供給孔側推壓的加栽板。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的氫發生裝置，其特徵在於， 備有將上述反應溶液從上述反應溶液容器壓送到上述反應物容器的 泵。
10. 如權利要求1至8中任一項所述的氫發生裝置，其特徵在於， 備有壓差供給機構，藉助上述反應物容器的內壓低於上述反應溶液容 器的內壓時的壓力差，將上述反應溶液從上述反應溶液容器供給到上 述反應物容器。
11. 燃料電池系統，將權利要求1至10中任一項記載的氬發生裝 置的上述排出口與具有被供給氫的陽極室的燃料電池的陽極室連接著。
12.如權利要求11所述的燃料電池系統，其特徵在於，上述陽極 室和上述反應物容器形成封閉空間。
全文摘要
本發明提供的氫發生裝置(1)，當工件(3)接近供給孔(7)時，推壓支柱(22)，將供給孔(7)打開，當工件(3)的侵蝕進行、支柱(22)伸出時，密封部件(24)將供給孔(7)關閉，這樣，生成物不滯留在工件(3)上，並且，反應溶液(12)不被送到工件(3)以外的部位，即使姿勢變化時，也能切實地控制氫生成反應。另外，本發明提供的燃料電池系統，將該氫發生裝置(1)的排出口(9)與燃料電池的陽極室連接。
文檔編號H01M8/06GK101583560SQ20078004955
公開日2009年11月18日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年2月16日
發明者尾崎徹, 巖崎文晴, 柳瀨考應, 玉地恆昭, 皿田孝史, 石曾根升, 讓原一貴 申請人:精工電子有限公司