氢发生装置及燃料电池系统的制作方法

专利名称：氢发生装置及燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将金属氢化物分解来生成氢的氢发生装置、以及用氢发生装置生成的氢作为燃料的燃料电池系统。
背景技术：
近年来，能源问题日渐严重，为此，要求具有高能量密度、排放物清洁的电源。燃料电池是具有现有电池的数倍能量密度的发电机，其特征在于能量效率高，而且排出气体中不含有或含有很少的氮氧化物、硫氧化物。因此，是符合新生代电源设备要求的极有效的设备。
在利用氢和氧的电化学反应得到电动势的燃料电池中，作为燃料，氢是必需的。作为生成氢的设备，已知下述构造的氬发生装置(例如见专利文献l)。该氢发生装置具有收容着金属氢化物(氢化硼盐)的反应容器、和水槽，用泵将水槽内的水喷出到反应容器内的金属氬化物上。
已往的氢发生装置，在将水供给金属氢化物、生成氢时，生成物滞留在金属氢化物上，将金属氢化物覆盖住，导致反应速度降低。为此，把金属氢化物配置在容器的上部，将水喷射到金属氢化物的底面，这样，使反应中未使用的水、生成物落到容器的底部。反应中未使用的水由泵回收到水槽内，但暂时滞留在容器的底部。
这样，氢发生装置的使用姿势就受到限定，使得金属氢化物配置在容器的上部，使水、生成物落下到容器的底部。在已往的氢发生装置中，在将姿势变化使用时，金属氢化物被生成物覆盖。另外，由于反应中未使用的水不落到容器的底部，所以，存在着不能回收到水槽的问题。另外，反应中未使用的水与金属氢化物再次接触，该再接触的水引起氢反应。尤其是，当暂时滞留在容器底部的水因姿势变化而与金属氢化物 接触时，引发预期不到的氢的生成，造成不能控制反应的重大问题。 因此，不能作为需要对应姿势变化的构造的移动电话、数码相机等便 携式机器的电源设备使用。
专利文献1:日本特开2002-137903号公报

发明内容
本发明是鉴于上述状况做出的，其目的是提供氢发生装置，在该 氢发生装置中，生成物不滞留在固体反应物上，并且反应溶液不被送 到固体反应物以外的部位，从而即使在姿势变化时也能切实控制氢生 成反应。
另外，本发明是鉴于上述状况做出的，其目的是提供备有氢发生 装置的燃料电池系统。在上述氢发生装置中，生成物不滞留在固体反 应物上，并且反应溶液不被送到固体反应物以外的部位，从而即使在 姿势变化时也能切实控制氢生成反应。
为了实现上述目的，技术方案1的本发明氢发生装置，备有反应 溶液容器、反应物容器、推压机构和送液控制机构；上述反应溶液容 器收容反应溶液；上述反应物容器具有被供给来自反应溶液容器的反 应溶液的供给口，并且收容着与上述反应溶液反应、促进氢生成的固 体反应物，还具有将生成的氢排出的排出口；上述推压机构把与上述 若千供给口对应配设着的上述固体反应物向上述供给孔侧推压；上述 送液控制机构，分别设置于上述若干个供给孔，当被上述推压机构推 压的上述固体反应物的端面位于距上述供给孔预定距离内时，将上述 供给孔形成为开放状态，容许上述反应溶液的流通，当上述固体反应 物的端面不位于距上述供给孔预定距离内时，将上述供给孔形成为关 闭状态，阻止上述反应溶液的流通。
因此，反应溶液被送到与供给孔接触着(端面位于预定距离内) 的固体反应物上，产生了氢，从排出口排出。由于氢通过固体反应物 与反应容器的供给孔侧的壁面之间，所以，生成物不滞留在固体反应
6物上。另外，由于固体反应物被推压机构往供给孔侧推压，所以，即 使姿势变化时，也能把反应溶液供给到固体反应物上。
另外，可以控制氢的生成反应。即，对于固体反应物，供给孔周 围的反应量多，随着氢生成反应的进展，在固体反应物上、在供给孔 周围产生空洞(端面不位于预定距离内)。当空洞深及固体反应物的侧 部时，反应溶液不与固体反应物接触而流出。流出的反应溶液滞留在 容器的底面，当姿势变化时，固体反应物与滞留的反应溶液接触，产 生氢的生成反应。而本发明中，当固体反应物离开供给孔时，供给孔 成为关闭状态，反应溶液不能送达，从而不产生反应溶液的滞留，氢 的生成反应被控制。
当供给孔为若干个时，由于重力的关系，下部供给孔周围的反应 溶液送液量比上部供给孔多，存在着下部供给孔周围的固体反应物的 反应量增多的倾向。为此，固体反应物的下部先削减，供给孔成为关 闭状态，不供给反应溶液。这样，只在固体反应物的上部产生反应， 上部的固体反应物被消耗，体积减小。结果，下部的供给孔再次成为 接近固体反应物的状态，供给孔成为开放状态，反应溶液被送出，反 应开始。然后，反复这一过程，固体反应物的与供给孔相向的整个面 被均匀消耗。这样，反应溶液只供给到固体反应物上，不流出到固体 反应物以外的部位。
即使姿势变化时，上述的作用也相同，所以，被供给反应溶液的 供给孔的周围的固体反应物被消耗，与供给孔相向的整个面被均勻地 消耗。因此，即使有姿势变化的情形，反应溶液也只供给到固体反应 物，不流出到固体反应物以外的部位。
技术方案2的本发明氢发生装置，是在技术方案l记载的氢发生 装置中，上述送液控制机构由移动体和开闭部件构成；上述移动体由 被上述推压机构推压的上述固体反应物推压而移动；上述开闭部件， 随着上述移动体的移动而开闭上述供给孔。
因此，在移动体被固体反应物推压而移动的期间，供给孔成为开 放状态，反应溶液被供给。当固体反应物的体积因反应而减小、移动体不再被固体反应物推压时，即，移动体离开固体反应物时，供给孔 成为关闭状态，反应溶液的供给停止。
技术方案3的本发明氢发生装置，是在技术方案2记载的氢发生 装置中，备有将上述移动体向上述固体反应物侧推压的施力机构；上 述移动体是配设在上述供给孔内、可出没于上述反应物容器的内部侧 壁面的柱部件；上述开闭部件是当上述移动体被上述施力机构施力而 从上述反应物容器的内部侧壁面伸出时、将上述供给孔关闭的密封部 件。
因此，当固体反应物被消耗时，柱部件被施力机构施力而移动， 直到密封部件将供给孔关闭，移动体一边保持着与固体反应物的接触 一边移动。
技术方案4的本发明氢发生装置，是在技术方案3记载的氢发生 装置中，上述柱部件是具有与上述供给孔连通的中空部的管，上述密 封部件是当上述移动体被上述施力机构施力而从上述反应物容器的内 部侧壁面伸出时、将上述管的中空部闭塞的闭塞机构。
因此，反应溶液从管的中空部供给，迅速与固体反应物接触，直 到中空部被闭塞部件闭塞，管移动。
技术方案5的本发明氢发生装置，是在技术方案3记载的氢发生 装置中，上述施力机构是粘贴在与上述供给孔对应的上述反应物容器 的内部侧壁面上的弹性体片；上述柱部件是配置在上述供给孔内部的 阀体；上述开闭部件是形成在上述阀体上、将上述供给孔与上述反应 物容器的内部侧连通的连通路；当上述阀体受到被上述推压机构推压 的上述固体反应物的推压时，上述连通路开通以容许上述反应溶液的 流通，当受到上述弹性体片的弹性力时，上述连通路闭塞以阻止上述 反应溶液的流通。
因此，当阀体被固体反应物推压时，弹性体片弹性变形，连通路 开通，反应溶液被供给，固体反应物反应，阀体在弹性体片的弹力作 用下移动，在来自固体反应物侧的推压力消失了的状态下、即阀体离 开了固体反应物的状态下，借助弹性体片的弹性力，连通路关闭，反
8应溶液的流通停止。
技术方案6的本发明氢发生装置，是在技术方案5记载的氢发生 装置中，上述阀体是与上述弹性体片成一体的弹性部件。
因此，可以把阀体与弹性体片一体地形成，通过任意设定连通路 的形状，可以调节闭锁状况。
技术方案7的本发明氢发生装置，是在技术方案2记载的氢发生 装置中，备有将上述移动体向上述固体反应物侧推压的施力机构；上 述移动体是与上述供给孔相邻设置的、可自由出没于上述反应物容器 的内部侧壁面的导柱部件；上述开闭部件，是安装在导柱部件上的、 当上述导柱部件被上述施力才几构施力而从上述反应物容器的内部侧壁 面伸出时将上述供给孔闭塞的闭塞部件。
因此，当固体反应物消耗时，导柱部件被施力机构施力而移动， 直到安装在导柱部件上的闭塞部件将供给孔闭塞住，导柱部件一边保 持着与固体反应物的接触一边移动。
技术方案8的本发明氢发生装置，是在技术方案1至7中任一项 记载的氢发生装置中，上述推压机构备有把上述固体反应物向上述供 给孔侧推压的加载板。
因此，借助加压板，可以把固体反应物均匀地向供给孔和备有供 给孔的壁面推压。
技术方案9的本发明氢发生装置，是在技术方案1至8中任一项 所迷的氢发生装置中，备有将上述反应溶液从上述反应溶液容器压送 到上述反应物容器的泵。
因此，借助泵，可以切实地输送反应溶液。
技术方案10的本发明氢发生装置，是在技术方案1至8中任一项 所述的氢发生装置中，备有压差供给机构，借助上述反应物容器的内 压低于上述反应溶液容器的内压时的压力差，将上述反应溶液从上述 反应溶液容器供给到上述反应物容器。
因此，借助压差供给机构，可以根据氢的生成状况，在需要时切 实地供给反应溶液。具体的压差供给机构包括导水路、止回阀和压力
9供给机构。导水路将反应物容器和反应溶液容器连接起来，当反应物 容器的压力低于反应溶液容器侧的压力时，把反应溶液送到反应容器。 止回阀设在导水路上，当反应物容器的压力高于反应溶液容器侧的压 力时，该止回阀防止固体反应物或反应溶液或生成物移动到反应溶液 容器。压力供给机构用于对反应溶液容器的内部施加预定的压力。
压力供给机构可以采用各种机构。第1，可以举出采用推压反应 溶液容器中的反应溶液的液面而对反应溶液加压的柱塞、和推压该柱
塞用的施力机构(弹簧)的机构。第2,可以举出用弹性体形成反应 溶液容器、对反应溶液容器本身加压从而加压反应溶液的机构。第3， 将气体导入反应溶液容器内部的压力导入机构。此时，在压力导入口 设置止回阀，可以防止反应溶液流出到反应溶液容器的外面，另外， 在压力导入口设置泵，可以对反应溶液容器内施加任意压力。
为了实现上迷目的的技术方案11的本发明燃料电池系统，将技术 方案1至10中任一项记载的氢发生装置的上述排出口与具有被供给氢 的阳极室的燃料电池的阳极室连接着。
因此，可以制成如下燃料电池系统，备有无论姿势如何变化都能 控制氢生成反应的氢发生装置。
技术方案12记载的本发明燃料电池系统，是在技术方案11记载 的燃料电池系统中，上述阳极室和上述反应物容器形成封闭空间。
因此，可以制成如下燃料电池系统，其中，生成的氢不流出到外 部，可全量利用生成的氢。
本发明的氢发生装置能够成为如下的氢发生装置，生成物不滞留 在固体反应物上，并且反应溶液不被送到固体反应物以外的部位，即 使姿势变化时也能切实控制氢的生成反应。
另外，本发明的燃料电池系统能够成为如下的燃料电池系统，备 有氢发生装置，在该氢发生装置中，生成物不滞留在固体反应物上， 并且反应溶液不被送到固体反应物以外的部位，即使姿势变化时也能 切实控制氢的生成反应。


图l是第1实施方式例的氢发生装置的概略构造图。
图2是反应物容器的要部构造图。 图3是供给孔的配置状况的说明图。
图4是备有第2实施方式例的送液机构的反应物容器的要部构造图。
图5是备有第3实施方式例的送液机构的反应物容器的要部构造图。
图6是备有第4实施方式例的送液机构的反应物容器的要部构造图。
图7是备有第5实施方式例的送液机构的反应物容器的要部构造图。图8是备有第6实施方式例的送液机构的反应物容器的要部构造
9是备有第7实施方式例的送液机构的反应物容器的要部构造
10是第1实施方式例的燃料电池系统的概略构造图。 11是第2实施方式例的燃料电池系统的概略构造图。
具体实施例方式
图l表示第1实施方式例的氢发生装置的概略构造。图2表示反 应物容器的要部状况。图3表示供给孔的配置状况。图2(a)是全部 供给孔打开的状态，图2 (b)是一部分供给孔关闭的状态。
如图1所示，氢发生装置1具有反应物容器2，在反应物容器2 内部保持着作为固体反应物的圆柱形工件3 (例如氢化硼钠的颗粒 直径15mm、长度20mm的圆柱)。在反应物容器2的侧壁上设有供给 口 4，在供给口 4位置处的反应物容器2的内侧设有隔离部件5。隔离 部件5备有与供给口 4相通的液体室6，在隔离部件5的壁面上设有 若干个供给孔7。供给孔7如图2、图3所示，在壁面上纵横各设有3个，共有9个。
工件3，在其一个端面3a被按压在供给孔7上的状态下，与隔离 部件5的壁面接触并被保持着(位于距供给孔7预定距离内)。工件3 的另一个端面3b被加载板8推压。加载板8借助后述的推压机构，把 工件3往供给孔7侧推压。在反应物容器2上设有排出所生成的氢的 排出口9，在排出口 9设有调节阀10。
另外，与反应物容器2相邻地备有反应溶液容器11,在反应溶液 容器11内储存着反应溶液12(例如氯化镍水溶液氯化镍浓度12% )。 反应溶液容器11和反应物容器2的供给口 4由导水路13连接，在导 水路13上备有阀14，该阀14借助压力差开闭，把反应溶液12送到 隔离部件5的液体室6。另外，也可以用泵代替阀14，用泵的动力来 压送反应溶液12。
下面，说明通过加载板8把工件3往供给孔7侧推压的推压机构。
在设有供给孔7的隔离部件5的壁面上设置着支承轴15,加载板 8可滑动地保持在支承轴15上。在贯通加载板8的部位的支承轴15、 即伸出到工件3的推压面相反侧一面的支承轴15的部位，保持着压缩 螺旋弹簧16，压缩螺旋弹簧16配置在从固定板17到加载板8的与工 件3的推压面相反侧的面上。即，加载板8被压缩螺旋弹簧16朝着隔 离部件5的供给孔7侧推压，借助加载板8，工件3保持着被按压在 供给孔7上的状态。
另外，作为推压加载板8的推压机构，也可以在与工件3的推压 面相反侧的加载板8、和反应物容器2的与供给口 4相反侧的壁面之 间，设置压缩螺旋弹簧。另外，也可以用磁铁、拉伸弹簧将加载板8 朝反应物容器2的供给口 4侧施力。
反应溶液12,除了氯化镍水溶液外，还可以采用氯化钴、氯化钯 等的水溶液，或者也可以釆用苹果酸水溶液(苹果酸浓度25%)、琥 珀酸、柠檬酸等的水溶液。
工件3的端面3a被加载板8推压并保持在隔离部件5的供给孔7 侧。当反应物容器2的压力低于反应溶液容器11的压力时，阀14打
12开，反应溶液12从供给口 4被送到隔离部件5的液体室6。
为了形成反应物容器2的压力比反应溶液容器11的压力低的状 态，备有对反应溶液容器11的内部施加预定压力的压力供给机构。作 为压力供给机构，可采用把气体导入反应溶液容器11内部的压力导入 口 18。这时，在压力导入口 18设置止回阀，可以使反应溶液12不流 出到反应溶液容器11的外面，另外，通过在压力导入口 18设置泵， 可以对反应溶液容器11内施加任意压力。
作为压力供给机构，也可以采用按压反应溶液容器11中的反应溶 液12的液面，对反应溶液12加压的柱塞、和推压柱塞的施力机构(弹 簧)。另外，也可以采用由弹性体形成反应溶液容器、对反应溶液容器 本身加压来加压反应溶液的手段。
反应溶液12被送到隔离部件5的液体室6时，在供给孔7，反应 溶液12与工件3的端面3a接触而反应，生成氢。由于工件3的端面 3a被按压在供给孔7的壁面上，所以，生成的氢在壁面与工件3的端 面3a之间的间隙内移动，生成物也与氢一起移动。生成的氢从排出口 9通过调节阀10送到消费部。
在上述氢发生装置l中，备有与姿势的变化无关地把反应溶液12 供给到工件3的送液控制机构21。送液控制机构21，在工件3接近供 给孔7时，使供给孔7呈打开状态，容许反应溶液12从液体室6的流 通，在工件3离开供给孔7时(端面不位于预定距离内时)，使供给孔 7呈关闭状态，阻止反应溶液12从液体室6的流通。
下面，参照图2说明送液控制机构21 (第1实施方式例)。
如图所示，作为柱部件(移动体)的支柱22，可移动地保持在隔 离部件5的供给孔7内，在支柱22与供给孔7之间形成了反应溶液 12可流通的间隙。支柱22的前端侧(图中右端侧)，可自由地出没于 隔离部件5的壁面(反应物容器2的内壁面)，在位于液体室6内的支 柱22的基端侧(图中左端侧)安装着阀体23。在阀体23的内侧(支 柱22侧)设有密封部件24，当支柱22的前端侧从隔离部件5的壁面 伸出时，供给孔7被密封部件24关闭(图2 (b)中下方的状态)。设
13有阀体23的支柱22,被作为推压机构的压缩弹簧25，朝着伸出于隔 离部件5的壁面的一侧推压，即，被朝着工件3侧推压，被按压在工 件3的端面3a上，
在工件3被加载板8(见图1 )朝着隔离部件5的供给孔7侧推压、 保持为按压在供给孔7上的状态时，如图2(a)所示，支柱22被工 件3推压，支柱22抵抗压缩弹簧25的弹力，成为缩回状态。在该状 态下，反应溶液12被送到液体室6时，反应溶液12从支柱22与供给 孔7的间隙被供给到工件3的端面3a上。在供给孔7的部位，反应溶 液12与工件3的端面3a接触，工件3和反应溶液12产生反应，生成 氢。
在基于氢发生装置1 (见图1)的姿势而将若干个供给孔7上下排 列着时，由于重力的关系，供给到下部供给孔7的反应溶液12比供给 到上部供给孔7的多。因此，如图2(b)所示，越到工件3的端面3a 的下部，侵蚀得越多。在压缩弹簧25的弹力作用下，支柱22的前端 持续地与工件3的端面3a接触着，随着侵蚀深度的加深，支柱22在 压缩弹簧25的弹力作用下朝突出方向移动。当工件3的侵蚀继续进行、 支柱22的前端离开了工件3的端面3a时(即移动量达到预定量时)， 供给孔7被密封部件24关闭(图2(b)中最下部的支柱22)，反应溶 液12的供给被停止。
工件3的端面3a与供给孔7接触(工件3的端面3a位于距供给 孔7预定距离内)的预定距离，优选是支柱22的前端侧从隔离部件5 的壁面伸出的最大长度。这样，在支柱22的前端侧从隔离部件5的壁 面伸出最大长度时(最大伸出时)、即工件3的端面3a不位于距供给 孔7预定距离内时，供给孔7被密封部件24关闭。
因此，只在工件3的端面3a的上部产生反应，上部的工件3被消 耗，体积减小。结果，下部的供给孔7再次成为接近工件3的端面3a 的状态，支柱22被工件3推压，供给孔7呈打开状态，反应溶液12 被输送，反应开始。然后，反复这一过程，工件3的与供给孔7相向 的整个面被均匀消耗。这样，反应溶液12只供给到工件3，不流出到因此，成为如下氢发生装置1,生成物不滞留在工件3上，并且 反应溶液12不送到工件3以外的部位，即使姿势变化时，也能切实地 控制氢的生成反应。
下面，参照图4说明送液机构的第2实施方式例。图4表示备有 第2实施方式例的送液机构的反应物容器的要部状况。与图2所示部 件相同的部件，注以相同标记。
在供给口 4位置处的反应物容器2的内侧，设有隔离部件31。隔 离部件31备有与供给口 4相连的液体室32，在隔离部件31的壁面上 设有若干个供给孔33。供给孔33例如与第1实施方式例同样地，在 壁面上纵横各设有3个，共有9个。
隔离部件31的供给孔33由筒状的供给路33a、和具有小径部的 阀座路33b形成。作为柱部件(移动体)的支柱34可移动地支承在供 给孔33内。在支柱34与供给孔33之间，形成了反应溶液12可流通 的间隙。在位于阀座路33b的支柱34上安装着作为密封部件的O形 环35，当支柱34的前端侧伸出于隔离部件31的壁面时，供给孔33 的阀座路33b的端部(与供给路33a连通的连通部)被0形环35关 闭(图4中下方的状态)。即，当工件3的端面3a位于距供给孔33 预定距离内时，容许反应溶液12的流通，当工件3的端面3a不位于 距供给孔33预定距离内时，阻止反应溶液12的流通。在位于供给路 33a的支柱34的外周配设着作为施力机构的压缩弹簧36，支柱34被 压缩弹簧36朝着伸出于隔离部件31壁面的一侧推压，即朝着工件3 侧推压，被按压在工件3的端面3a上。另外，第2实施方式例中的预 定距离，与第1实施方式例同样地，优选根据支柱34的最大伸长度设 定。
在工件3被加载板8(见图l)朝着隔离部件31的供给孔33侧推 压、保持着按压在供给孔33上的状态时，支柱34被工件3推压，支 柱34抵抗压缩弹簧36的弹力，成为缩回状态，0形环35成为离开阀 座路33b的端部的状态。在该状态下，反应溶液12被送到液体室32
15时，反应溶液12从支柱34与供给孔33的间隙被供给到工件3的端面 3a上。在供给孔33的部位，反应溶液12与工件3的端面3a接触， 工件3和反应溶液12反应而生成氢。
在基于姿势而将若千个供给孔33上下排列着时，由于重力的关
因此，越到工件3的端面3a的下部，侵蚀越多。压缩弹簧36的弹力 使得支柱34的前端持续地与工件3的端面3a接触着，所以，随着侵 蚀深度的加深，支柱34在压缩弹簧36的弹力作用下朝伸出方向移动。 工件3的侵蚀继续进行，当支柱34的前端离开了工件3的端面3a时 (即，移动量达到预定量时)，阀座路33b的端部被0形环35关闭(图 4中最下部的支柱34)，反应溶液12的供给被停止。
因此，只在工件3的端面3a的上部发生反应，上部的工件3被消 耗，体积减小。结果，下部的供给孔33再次成为接近工件3的端面 3a的状态，支柱34被工件3推压，供给孔33呈打开状态，反应溶液 12被输送，反应开始。以后，反复这一过程，工件3的与供给孔33 相向的整个面被均匀消耗。这样，反应溶液12只供给到工件3，不流 出到工件3以外的部位。
因此，与第1实施方式例同样地，成为如下氢发生装置1，生成 物不滞留在工件3上，并且反应溶液12不送到工件3以外的部位，即 使姿势变化时，也能切实地控制氢的生成反应。
下面，参照图5说明送液机构的第3实施方式例。图5表示备有 第3实施方式例的送液机构的反应物容器的要部状况。与图2所示部 件相同的部件，注以相同标记，其重复说明从略。
图5所示的送液机构，相对于图2所示的送液机构，是在作为柱 部件(移动体)的支柱41上形成了作为中空部的流路42的管的构造。 在支柱41被工件3推压的状态下(侵蚀未进展的状态工件的端面位 于距供给孔即流路42的端面预定距离内时)，反应溶液12从支柱41 的流路42供给，迅速与工件3接触。随着工件3的侵蚀的进展、支柱 41伸出时(工件的端面不位于距供给孔即流路42的端面预定距离内时)，供给孔7被密封部件24关闭，流路42成为闭塞状态。另外，第 3实施方式例中的预定距离也优选根据支柱41的最大伸出长度设定。
因此，与第l、第2实施方式例同样地，成为如下氢发生装置l， 生成物不滞留在工件3上，并且反应溶液12不送到工件3以外的部位， 即使姿势变化时，也能切实地控制氢的生成反应。
下面，参照图6说明送液机构的第4实施方式例。图6表示备有 第4实施方式例的送液机构的反应物容器的要部状况。与图2所示部 件相同的部件，注以相同标记，其重复说明从略。
在图6所示的送液机构中，具有中空部45的管46可移动地支承 在供给孔7内，管46的前端侧(图中右侧)面向着工件3 (见图2) 侧，管46的基端(图中左侧的液体室侧)被开闭部件47朝工件3(见 图2)侧推压。即，开闭部件47被作为施力机构的扭转弹簧48朝转 动方向推压，由于开闭部件47被推压而转动，管46的基端被推压， 同时中空部45被闭塞(闭塞机构见图6(b))。
在管46的前端侧被工件3侧推压的状态下(侵蚀未进展的状态 工件的端面位于距供给孔即中空部45的端面预定距离内时)，开闭部 件47抵抗扭转弹簧48的弹力而转动，中空部45开通，反应溶液12 (见图2)从中空部45供给，迅速与工件3接触(见图6 (a))。随着 工件3的侵蚀进行，管46伸出时(工件的端面不位于距供给孔即中空 部45的端面预定距离内时)，由于开闭部件47的转动施力，中空部 45被闭塞。另外，图中的49是防止反应溶液12 (见图2)从管46与 供给孔7的间隙泄漏的O形环。另外，第4实施方式例中的预定距离 也优选根据管46的最大伸出长度设定，
因此，与第1~第3实施方式例同样地，成为如下氢发生装置l， 生成物不滞留在工件3上，并且反应溶液12不送到工件3以外的部位， 即使姿势变化时，也能切实地控制氢的生成反应。
下面，参照图7说明送液机构的第5实施方式例。图7表示备有 第5实施方式例的送液机构的反应物容器的要部状况。与图2所示部 件相同的部件，注以相同标记，其重复说明从略。
17图7所示的送液机构，在与供给孔7对应的隔离部件5的壁面上 粘贴着作为施力机构的弹性体片51，在供给孔7内部配置着作为柱部 件(移动体)的阀体52。阀体52是用与弹性体片51成一体的弹性部 件形成的。在阀体52上，设有将供给孔7与工件3侧(反应物容器的 内部侧)连通的连通路53。对于连通路53，当阀体52被工件3推压 着时，开通以容许反应溶液12 (见图2)的流通。当受到弹性体片51 的弹力时，闭塞以阻止反应溶液12 (见图2)的流通。即，与工件3 接触侧的连通路53是大径部53a，液体室6侧的连通路53是缝隙部 53b。
当阀体52的前端侧(连通路53的大径部53a侧)是被工件3推 压着的状态下(侵蚀不进展的状态工件3的端面3a位于距供给孔即 连通路53的端面预定距离内时)，阀体52弹性变形，缝隙部53b张开， 容许反应溶液12在连通路53流通。在该状态下，反应溶液12(见图 2)从连通路53被供给，迅速与工件3接触(见图7 (a))。随着工件 3侵蚀的进行，阀体52在弹性力作用下伸出，当来自工件3的推压力 消失时(工件3的端面不位于距供给孔即连通路53的端面预定距离内 时)，在弹性力作用下，缝隙部53b闭合，连通路53被闭塞，阻止反 应溶液12的流通。另外，第5实施方式例中的预定距离也优选根据阀 体52的最大伸出长度设定。
因此，与第1~第4实施方式例同样地，成为如下氢发生装置l, 生成物不滞留在工件3上，并且反应溶液12 (见图2)不送到工件3 以外的部位，即使姿势变化时，也能切实地控制氢的生成反应。另夕卜， 通过任意设定弹性体片51、以及一体的弹性部件即阀体52的厚度等 的形状，可以调节连通路53的闭锁状况。
下面，参照图8说明送液机构的第6实施方式例。图8表示备有 第6实施方式例的送液机构的反应物容器的要部状况。与图2所示部 件相同的部件，注以相同标记，其重复说明从略。
图8所示的送液机构，在与供给孔7对应的隔离部件5的壁面上 粘贴着作为施力机构的弹性体片55,在供给孔7内部安装着作为柱部件(移动体)的弹性销56。在弹性体片55的安装着弹性销56的周围， 形成了排出口 57,在供给孔7中形成了与弹性销56的头部56a接触 的座部7a。在弹性体片55的弹性力作用下，弹性销56的头部56a与 座部7a相接，这样，供给孔7成为关闭状态。当来自工件3的推压力 作用在弹性销56的前端时，弹性体片55弹性变形，弹性销56的头部 56a离开座部7a，供给孔7成为开放状态。
当弹性销56的前端侧是被工件侧推压的状态时(侵蚀不进展的状 态工件的端面位于距供给孔7预定距离内时)，弹性体片55弹性变 形，弹性销56的头部56a离开座部7a，容许反应溶液12 (见图2) 在供给孔7流通。在该状态下，反应溶液12 (见图2)从供给孔7通 过排出口 57被供给，迅速与工件3接触(见图8 (a))。随着工件3 的侵蚀进行，在弹性体片55的弹性力作用下，弹性销56伸出，来自 工件3的推压力消失时(工件的端面不位于距供给孔7的端面预定距 离内时)，弹性销56的头部56a与座部7a相接，供给孔7成为关闭状 态(见图8(b))。另外，第6实施方式例中的预定距离也优选根据弹 性销56的最大伸出长度设定。
因此，与第1~第5实施方式例同样地，成为如下氢发生装置l， 生成物不滞留在工件3上，并且反应溶液12 (见图2)不送到工件3 以外的部位，即使姿势变化时，也能切实地控制氢的生成反应。另外， 通过任意设定弹性体片55以及弹性销56的形状，可以调节连通供给 孔7的闭锁状况。
下面，参照图9说明送液机构的第7实施方式例。图9表示备有 第7实施方式例的送液机构的反应物容器的要部状况。与图2所示部 件相同的部件，注以相同标记，其重复"^兑明从略。
与隔离部件5的供给孔7相邻地形成了导孔61 ，导柱部件62 (移 动体)可自由移动地支承在导孔61内。导柱部件62的前端侧(图中 右端侧)可自由出没于隔离部件5的壁面(反应物容器2的内壁面)， 导柱部件62通过弹簧座67，被作为施力机构的压缩弹簧65朝伸出于 隔离部件5的壁面的一侧推压、即朝着工件3侧推压。在导柱部件62上，通过连接部件68安装着作为闭塞部件的阀体63，在阀体63上安 装着与供给孔7密接的密封部件64。另外，图中的标记66是阻止反 应溶液12从导孔61泄漏的密封板。
在导柱部件62被工件3推压着的状态下(侵蚀不进展的状态工 件的端面位于距供给孔7预定距离内时)，导柱部件62抵抗压缩弹簧 65的弹力成为缩回状态，阀体63离开供给孔7，容许供给孔7的流通。 在该状态下，反应溶液12从供给孔7被供给，与工件3接触(图示状 态)。随着工件3的侵蚀进行，在压缩弹簧65的弹力作用下，导柱部 件62伸出，当来自工件3的推压力消失时(工件的端面不位于距供给 孔7的端面预定距离内时)，阀体63的密封部件64与供给孔7密接， 供给孔7成为关闭状态。另外，第7实施方式例中的预定距离也优选 根据导柱部件62的最大伸出长度设定。
因此，与第1~第6实施方式例同样地，成为如下氢发生装置l， 生成物不滞留在工件3上，并且反应溶液12不送到工件3以外的部位， 即使姿势变化时，也能切实地控制氢的生成反应。
下面，参照图10、图ll说明本发明的燃料电池系统。图10表示 本发明第1实施方式例的燃料电池系统的概略构造。图11表示本发明 第2实施方式例的燃料电池系统的概略构造。
在图10所示的燃料电池系统71中，燃料电池72与图1~图3所 示的氢发生装置1的反应物容器2的排出口 9连接着。燃料电池72 备有阳极腔室73,阳极腔室73构成燃料电池单元74的阳极室75。阳 极室75连接着处理室76，呈适当开放的状态。被供给到阳极室75的 氢被阳极的燃料电池反应消耗。阳极的氢消耗量由燃料电池72的输出 电流决定。
另外，连接着燃料电池72的氢发生装置的送液机构也可采用图 4~图9所示的构造。
如图11所示，也可以由阳极室75和反应物容器2构成封闭空间。 通过构成封闭空间，由于氢不流出到外部，所以，能够构成全量利用 氢发生装置1生成的氢的燃料电池系统。另外，连接着燃料电池72的氢发生装置的送液机构也可采用图 4~图9所示的构造。
因此，上述燃料电池系统可以构成为备有如下氩发生装置1的燃 料电池系统。在该氢发生装置l中，生成物不滞留在工件3上，并且 反应溶液12不送到工件3以外的部位，即使姿势变化时，也能切实地 控制氢的生成反应。
本发明可利用于将金属氢化物分解而生成氢的氩发生装置、以及 把氢发生装置生成的氢作为燃料的燃料电池系统的产业领域。
权利要求
1.氢发生装置，备有反应溶液容器、反应物容器、推压机构和送液控制机构；上述反应溶液容器收容反应溶液；上述反应物容器具有被供给来自反应溶液容器的反应溶液的供给口，并且收容着与上述反应溶液反应、促进氢生成的固体反应物，还具有将生成的氢排出的排出口；上述推压机构把与上述若干供给口对应配设着的上述固体反应物向上述供给孔侧推压；上述送液控制机构，分别设置于上述若干个供给孔，当被上述推压机构推压的上述固体反应物的端面位于距上述供给孔预定距离内时，将上述供给孔形成为开放状态，容许上述反应溶液的流通，当上述固体反应物的端面不位于距上述供给孔预定距离内时，将上述供给孔形成为关闭状态，阻止上述反应溶液的流通。
2. 如权利要求1所述的氢发生装置，其特征在于，上述送液控制 机构由移动体和开闭部件构成；上述移动体由被上述推压机构推压的 上述固体反应物推压而移动；上述开闭部件，随着上述移动体的移动 而开闭上述供给孔。
3. 如权利要求2所述的氢发生装置，其特征在于， 备有将上述移动体向上述固体反应物侧推压的施力机构； 上述移动体是配设在上述供给孔内、可出没于上述反应物容器的内部侧壁面的柱部件；上迷开闭部件是当上述移动体被上述施力机构施力而从上述反应 物容器的内部侧壁面伸出时、将上述供给孔关闭的密封部件。
4. 如权利要求3所述的氢发生装置，其特征在于， 上述柱部件是具有与上述供给孔连通的中空部的管， 上述密封部件是当上述移动体被上述施力机构施力而从上述反应物容器的内部侧壁面伸出时、将上述管的中空部闭塞的闭塞机构。
5. 如权利要求3所述的氢发生装置，其特征在于， 上述施力机构是粘贴在与上述供给孔对应的上述反应物容器的内部侧壁面上的弹性体片；上述柱部件是配置在上述供给孔内部的阀体；上述开闭部件是形成在上述阀体上、将上述供给孔与上述反应物 容器的内部侧连通的连通路；当上述阀体受到被上述推压机构推压的上述固体反应物的推压 时，上述连通路开通以容许上述反应溶液的流通，当受到上述弹性体 片的弹性力时，上述连通路闭塞以阻止上述反应溶液的流通。
6. 如权利要求5所述的氢发生装置，其特征在于，上述阀体是与 上述弹性体片成一体的弹性部件。
7. 如权利要求2所述的氢发生装置，其特征在于， 备有将上迷移动体向上述固体反应物侧推压的施力机构； 上述移动体是与上述供给孔相邻设置的、可自由出没于上述反应物容器的内部侧壁面的导柱部件；上述开闭部件，是安装在导柱部件上的、当上述导柱部件被上述 施力机构施力而从上述反应物容器的内部侧壁面伸出时将上述供给孔 闭塞的闭塞部件。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的氢发生装置，其特征在于， 上述推压机构备有把上迷固体反应物向上迷供给孔侧推压的加栽板。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的氢发生装置，其特征在于， 备有将上述反应溶液从上述反应溶液容器压送到上述反应物容器的 泵。
10. 如权利要求1至8中任一项所述的氢发生装置，其特征在于， 备有压差供给机构，借助上述反应物容器的内压低于上述反应溶液容 器的内压时的压力差，将上述反应溶液从上述反应溶液容器供给到上 述反应物容器。
11. 燃料电池系统，将权利要求1至10中任一项记载的氩发生装 置的上述排出口与具有被供给氢的阳极室的燃料电池的阳极室连接着。
12.如权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，上述阳极 室和上述反应物容器形成封闭空间。
全文摘要
本发明提供的氢发生装置(1)，当工件(3)接近供给孔(7)时，推压支柱(22)，将供给孔(7)打开，当工件(3)的侵蚀进行、支柱(22)伸出时，密封部件(24)将供给孔(7)关闭，这样，生成物不滞留在工件(3)上，并且，反应溶液(12)不被送到工件(3)以外的部位，即使姿势变化时，也能切实地控制氢生成反应。另外，本发明提供的燃料电池系统，将该氢发生装置(1)的排出口(9)与燃料电池的阳极室连接。
文档编号H01M8/06GK101583560SQ20078004955
公开日2009年11月18日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年2月16日
发明者尾崎彻, 岩崎文晴, 柳濑考应, 玉地恒昭, 皿田孝史, 石曾根升, 让原一贵 申请人:精工电子有限公司