(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の水素発生剤と反応液とを反応させて水素を発生させる水素発生装置において、
反応液との反応により膨張し、樹脂の母材中に粒状の水素発生物質を含有する水素発生剤と、
その水素発生剤の周囲を拘束して収容し、水素発生剤の膨張に伴って膨張可能な被覆材を有する発生剤収容部と、
発生剤収容部の外側に設けられ、発生剤収容部との間の空間に反応液を収容可能な反応液収容容器と、
反応液収容容器の反応液を発生剤収容部へ供給可能な反応液供給部と、
発生剤収容部にて発生した水素を反応液収容容器の外部へ供給するための水素供給路とを備え、
前記発生剤収容部は、前記反応液収容容器の内壁によって膨張が阻害されない状態に配置されていることを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
前記発生剤収容部は、前記反応液収容容器の内壁の一部に少なくとも一端が固定され、水素発生剤の反応完了時の膨張状態においても、前記発生剤収容部が前記反応液収容容器の他の内壁部分との間に間隙を有するように配置されている請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項３】
前記固定された発生剤収容部の一端が最上部になるように水素発生装置を設置し、反応液収容容器の内部空間の深さの９０％まで反応液を入れた場合に、反応完了時の反応液の液面高さが反応開始時の６０％以上になるような発生剤収容部が設けられていると共に、
前記反応液供給部は吸水性の供給部材であり、その供給部材の一端側は前記水素発生剤と接触し、他端側は前記発生剤収容部の外側に設けられ、その他端側は反応液収容容器の内部空間の深さの５０％の位置を横切って配置してある請求項１又は２に記載の水素発生装置。
【請求項４】
前記発生剤収容部は、前記水素発生剤の少なくとも周囲を被覆する熱収縮性の被覆材を有する請求項１〜３いずれかに記載の水素発生装置。
【請求項５】
前記反応液収容容器は、疎水性の多孔質部材を介して外部と連通する通気部を有する請求項１〜４いずれかに記載の水素発生装置。
【請求項６】
前記反応液収容容器の内部に、複数の前記発生剤収容部を間隔を空けて設けてある請求項１〜５いずれかに記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体の水素発生剤と反応液とを反応させて水素を発生させる水素発生装置に関し、特に燃料電池に水素を供給するための技術として有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を供給して水素ガスを発生させる水素発生剤としては、鉄、アルミニウム等の金属を主成分とするものや、水素化マグネシウムや水素化カルシウム等の水素化金属化合物を主成分とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、水素化金属と水分との反応速度を適度にコントロールする目的で、水素化金属が水溶性樹脂等の固体状水溶性化合物に包埋されてなる水素発生剤が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献３には、反応がほぼ終了した時点で水素発生剤の膨張により反応液の進入が困難となる充填率にて各々の収容空間に水素発生剤が収容された水素発生装置が開示されている。また、この水素発生装置では、収容空間で反応が終了に近づくと、水素発生剤の膨張により反応液の進入が困難となって、供給経路を経て反応液が隣の収容空間に供給されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１４７９２号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００７／０５５１４６号公報
【特許文献３】特開２００７−６３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載のように、水素発生剤の一般的な性質として、水等との反応によって膨張し易い性質があり、本発明者らの検討によると、変形を許容しない容器に拘束した状態で水素発生剤を収容すると、反応中に反応の進行が終了し易いことが判明した。逆に、自由な膨張を許容する状態で反応を進行させると、環境温度の変化により反応速度が影響され易く、また膨張状態の不均一化によって、反応速度が不安定になり易く、再現性に乏しいことが判明した。このような現象は、吸水体を介して水等を供給する場合に、吸水体と水素発生剤との接触状態に起因して、特に顕著になることが分かった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、水素発生反応の安定性及び再現性が高い水素発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、水素発生剤の周囲を拘束しつつも膨張を許容することで、水素発生反応の安定性及び再現性が高くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記課題を解決するため本発明に係る水素発生装置は、
固体の水素発生剤と反応液とを反応させて水素を発生させる水素発生装置において、
反応液との反応により膨張する水素発生剤と、
その水素発生剤を収容し、水素発生剤の膨張に伴って膨張可能な発生剤収容部と、
発生剤収容部の外側に設けられ、発生剤収容部との間の空間に反応液を収容可能な反応液収容容器と、
反応液収容容器の反応液を発生剤収容部へ供給可能な反応液供給部と、
発生剤収容部にて発生した水素を反応液収容容器の外部へ供給するための水素供給路とを備え、
前記発生剤収容部は、前記反応液収容容器の内壁によって膨張が阻害されない状態に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る水素発生装置によると、水素発生剤を収容する発生剤収容部が、水素発生剤の膨張に伴って膨張可能であるため、水素発生剤の周囲を拘束しつつも膨張を許容する構成となっている。これにより、水素発生剤が水等の反応液と反応して膨張する際に、膨張の不均一化が生じにくいので、反応速度が安定し易く、反応の再現性も良好になる。また、発生剤収容部は、反応液収容容器の内壁によって膨張が阻害されない状態に配置されているので、発生剤収容部に収容された水素発生剤は、反応液収容容器の内壁からの拘束は受けない。その結果、水素発生反応の安定性及び再現性が高い水素発生装置を提供することができる。さらに、発生剤収容部と反応液収容容器との間の空間に反応液が収容されており、水素発生剤は、発生剤収容部を介して反応液に囲まれているので、水素発生剤の環境温度が一定に保たれやすく、水素発生反応の安定性が高い。
【００１１】
本発明において、前記発生剤収容部は、前記反応液収容容器の内壁の一部に少なくとも一端が固定され、水素発生剤の反応完了時の膨張状態においても、前記発生剤収容部が前記反応液収容容器の他の内壁部分との間に間隙を有するように配置されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、発生剤収容部は、収容された水素発生剤の反応完了時の膨張状態においても、反応液収容容器の内壁部分との間に間隙を有するので、水素発生剤は、反応開始時から反応完了時まで反応液収容容器の内壁からの拘束を受けない。
【００１３】
本発明において、前記固定された発生剤収容部の一端が最上部になるように水素発生装置を設置し、反応液収容容器の内部空間の深さの９０％まで反応液を入れた場合に、反応完了時の反応液の液面高さが反応開始時の６０％以上になるような発生剤収容部が設けられていると共に、前記反応液供給部は吸水性の供給部材であり、その供給部材の一端側は前記水素発生剤と接触し、他端側は前記発生剤収容部の外側に設けられ、その他端側は反応液収容容器の内部空間の深さの５０％の位置を横切って配置してあることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、反応液の液面高さは、反応が進行するのに伴い、反応液収容容器の内部空間の深さの９０％から徐々に低くなり、反応完了時には反応液収容容器の内部空間の深さの５６％以上となる。これに対して、供給部材の他端側は、反応液収容容器の内部空間の深さの５０％の位置を横切って配置してある。そのため、供給部材の一部は、反応開始時から反応完了時まで常に反応液に接触することになり、供給部材を介して水素発生剤に確実に反応液を供給し、安定して水素発生反応が進行する。また、この構成によれば、上下を逆に水素発生装置を設置した場合、すなわち、固定された発生剤収容部の一端が最下部になるように水素発生装置を設置した場合にも、供給部材の一部は、反応開始時から反応完了時まで常に反応液に接触することになり、安定して水素発生反応が進行する。
【００１５】
本発明において、前記発生剤収容部は、前記水素発生剤の少なくとも周囲を被覆する熱収縮性の被覆材を有することが好ましい。
【００１６】
熱収縮性の被覆材を使用すると、環境温度が高いときに反応速度が大きくなって水素発生剤の温度上昇が生じる際に、被覆材の収縮力がより大きくなって、反応液の侵入を抑制して反応速度を低下させるので、環境温度の変化に影響されにくい水素発生反応を実現することができる。さらに、熱収縮性の被覆材を使用すると、水素発生剤の周囲を被覆する際に、被覆材を熱収縮させるだけで、水素発生剤を適度かつ均一に拘束することができ、他の被覆材と比較して製造工程の面からも有利となる。さらに、熱収縮性の被覆材には、何らかのトラブルによって、急激な反応で発熱した際に、大きな熱収縮が生じて水素発生反応をストップさせる安全確保のための機能を有する。
【００１７】
本発明において、前記反応液収容容器は、疎水性の多孔質部材を介して外部と連通する通気部を有することが好ましい。
【００１８】
反応液収容容器の通気部は、疎水性の多孔質部材を介して外部と連通しているので、反応液は外部に漏れないが、気体は外部に排出可能であり、反応液収容容器に外部から反応液を注入する際、内部の気体が抵抗になって反応液の注入が困難になるのを防ぐことができる。
【００１９】
本発明において、前記反応液収容容器の内部に、複数の前記発生剤収容部を間隔を空けて設けてあることが好ましい。
【００２０】
複数の発生剤収容部を間隔を空けて設けることで、水素発生剤の膨張に伴って膨張しても発生剤収容部どうしが接触することがなく、互いに安定して水素を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の水素発生装置の一例を示す分解斜視図である。
【図２】水素発生装置の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図３】水素発生装置の断面図を示しており、（ａ）は水素発生反応開始時、（ｂ）は水素発生反応完了時の状態である。
【図４】種々の姿勢に設置した水素発生装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る水素発生装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の水素発生装置の一例を示す分解斜視図であり、図２は、水素発生装置の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【００２３】
本発明の水素発生装置は、固体の水素発生剤と反応液とを反応させて水素を発生させるものである。水素発生装置は、図に示すように、水素発生剤を収容する発生剤収容部１と、発生剤収容部１の外側に設けられ、発生剤収容部１との間の空間に反応液を収容可能な反応液収容容器２と、反応液収容容器２の反応液を発生剤収容部１へ供給可能な吸水体３（供給部材に相当）と、発生剤収容部１にて発生した水素を反応液収容容器２の外部へ供給するための水素供給パイプ４（水素供給路に相当）とを備えている。ただし、水素供給路は、パイプ形状に限定されるものではなく、反応液収容容器２の筐体に設けた単なる孔でもよい。
【００２４】
本実施形態では、同様の構成を有する発生剤収容部１が５つ設けられている例を示す。５つの発生剤収容部１は、間隔を空けて設けられており、それぞれの発生剤収容部１の一端は、反応液収容容器２の上部の内壁に固定されている。
【００２５】
発生剤収容部１は、水素発生剤１１と、その水素発生剤１１の周囲を拘束しかつ変形を許容する被覆材１２とを備えている。本発明の水素発生剤１１は、反応液との反応によって生成する生成物が、元の体積から膨張する性質を有する。被覆材１２は、水素発生剤１１の膨張に伴って変形可能であり、発生剤収容部１は全体として、水素発生剤１１の膨張に伴って膨張可能である。また、被覆材１２は、熱収縮性を有している。
【００２６】
水素発生剤１１の全側面及び下面が、被覆材１２ａにより被覆される。ただし、水素発生剤１１の一側面のみ、吸水性を有する吸水体３１を介して被覆材１２ａにより被覆される。水素発生剤１１の上部には、水素排出孔１３ａを備えた蓋体１３が配置される。水素発生剤１１と反応液が反応して発生した水素は、水素排出孔１３ａから排出される。蓋体１３は、挿入部１３ｂを被覆材１２ａに遊挿した状態で被覆材１２ａを熱収縮させることで、被覆材１２ａの上端部に固定される。被覆材１２ａの一方の側壁には、水素発生剤１１に反応液を供給するための給水孔１４が設けられている。この給水孔１４から供給された反応液は、吸水体３１に吸収されて拡散し、水素発生剤１１の側面全体に供給される。また、蓋体１３には、挿入部１３ｂから延設されたつば部１３ｃを備える。
【００２７】
水素発生剤１１を被覆する被覆材１２ａの周囲には、吸水体３が設けられる。吸水体３は、吸水性を有しており、反応液収容容器２の反応液を吸水し、発生剤収容部１内の水素発生剤１１に供給する機能を有している。吸水体３の一端側３ａは、給水孔１４が設けられた被覆材１２ａの側壁に接触しており、反応液は給水孔１４を介して被覆材１２ａ内部へ供給される。吸水体３は、被覆材１２ｂにより水素発生剤１１の周囲に固定される。具体的には、被覆材１２ａに被覆された水素発生剤１１、及び吸水体３の一端側３ａを、筒状の被覆材１２ｂに遊挿し、被覆材１２ｂを熱収縮させることで、水素発生剤１１の周囲に吸水体３が固定される。吸水体３の他端側３ｂは、被覆材１２ｂの端部から突出し、反応液に接して吸水可能な状態となっている。なお、図では、被覆材１２ａの厚みが強調して描かれており、内側の吸水体３１と外側の吸水体３は離れて見えるが、実際には被覆材１２ａの厚さは薄く、また、被覆材１２ｂの熱収縮により、内側の吸水体３１と外側の吸水体３は給水孔１４を介して接触している。
【００２８】
被覆材１２ａ，及び被覆材１２ｂで被覆された水素発生剤１１の形状は、四角柱、円柱、板状、棒状、直方体、立方体など何れでもよい。図に示す例では、四角柱の形状を有する水素発生剤１１を使用している。
【００２９】
反応液収容容器２は、容器本体２１および容器蓋部２２とで構成される。容器本体２１は、内部に反応液を収容可能である。容器本体２１の上部には、５つの枠部２１ａが一列に配列されている。枠部２１ａの内周は、発生剤収容部１の蓋体１３に形成されたつば部１３ｃの外周よりもわずかに小さく、つば部１３ｃは枠部２１ａに係止することができる。これにより、発生剤収容部１の一端を容器本体２１の上部に固定することができる。容器本体２１の側壁には、通気孔２１ｂ（通気部に相当）が形成されている。通気孔２１ｂは、容器本体２１の外側に貼り付けられた疎水性シート２３（多孔質部材に相当）により塞がれている。また、通気孔２１ｂが形成された側壁と対向する側壁には、反応液収容容器２に反応液を供給するための注水孔２１ｃを設けてもよい。
【００３０】
発生剤収容部１を容器本体２１の上部に固定した状態で、容器蓋部２２は容器本体２１の上端に固定される。発生剤収容部１の蓋体１３の上面と、容器蓋部２２との間には、図２（ｂ）のように空間１５が設けられている。水素発生剤１１により発生した水素は、蓋体１３の水素排出孔１３ａから空間１５に排出される。空間１５に排出された水素は、容器蓋部２２に設けられた水素供給パイプ４を介して反応液収容容器２の外部へ供給される。
【００３１】
水素発生剤１１より発生した水素から、不純物であるアンモニアを除去するために、空間１５には、不図示のアンモニア除去剤を設けてもよい。具体的には、シート状のアンモニア除去剤を空間１５に配置することができる。このようなアンモニア除去剤は、シート状に形成されたものが市販されているが、粒状の吸着剤等を通気性の袋に収容したものを使用することも可能である。
【００３２】
アンモニア除去剤としては、例えば、水素中のアンモニアを吸着除去する吸着剤（吸着・分解や反応吸着などの化学吸着を含む）、アンモニアを溶解除去する吸収剤、アンモニアを反応により除去する反応剤、アンモニアを分解（加熱分解・触媒反応分解等）により除去する分解手段、などが挙げられるが、アンモニアを物理吸着又は化学吸着により除去する吸着剤を備えることが好ましい。
【００３３】
本発明に用いられる水素発生剤としては、粒状等の水素発生物質を単独で使用する（樹脂包埋せずに使用する）ことも可能であるが、樹脂の母材中に粒状の水素発生物質を含有するものが好ましい。その際、使用する樹脂としては、被覆材による拘束力を発揮させる観点から、水溶性樹脂以外のものが好ましい。
【００３４】
水素発生物質としては、水素化カルシウム、水素化リチウム、水素化カリウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化アルミニウムナトリウム、又は水素化マグネシウムなどの水素化金属、アルミニウム、鉄、マグネシウム、カルシウム等の金属、水素化ホウ素化合物等の金属水素錯化合物などが挙げられる。中でも、水素化金属が好ましく、特に水素化カルシウムが好ましい。水素化金属化合物、金属、金属水素錯化合物は、何れかを複数組み合わせて使用することもでき、また、それぞれを組み合わせて使用することも可能である。
【００３５】
即ち、水素発生剤としては、水溶性樹脂を除く樹脂の母材中に、粒状の水素化カルシウム（ＣａＨ２）を含有するものが特に好ましい。この水素発生剤では、粒状の水素化カルシウムが樹脂のマトリックス中に分散又は埋設された状態となり、これにより、水素化カルシウムの反応性が抑制され、水との反応の際の取り扱い性が改善される。また、水素発生物質として水素化カルシウムを使用することで、水等との反応性が高くなり、水等と反応した際に生成する反応物（水酸化カルシウム）の体積膨張率が高くなるため、樹脂母材を崩壊させる作用が大きくなり、水等との反応が自然に内部まで進行し易くなる。
【００３６】
水素発生物質の含有量は、好ましくは水素発生剤中６０重量％以上であるが、保形性を維持しつつ反応の際に樹脂母材を崩壊させる観点から、水素発生剤中、６０〜９０重量％であることが好ましく、７０〜８５重量％がより好ましい。
【００３７】
粒状の水素発生物質の平均粒径は、樹脂中への分散性や反応を適度に制御する観点から、１〜１００μｍが好ましく、６〜３０μｍがより好ましく、８〜１０μｍが更に好ましい。
【００３８】
水素化カルシウムに他の水素発生物質を添加する場合、その水素発生物質の含有量は、水素発生剤中、０〜２０重量％が好ましく、０〜１０重量％がより好ましく、０〜５重量％が更に好ましい。
【００３９】
粒状等の水素発生物質を樹脂包埋せずに使用する場合、被覆材による拘束力を適当な力で働かせる観点より、水素発生物質を樹脂をバインダーとして結着させたり、粒状等の水素発生物質をプレス成形により錠剤化することが好ましい。
【００４０】
樹脂としては、好ましくは水溶性樹脂以外のものが使用され、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂などが挙げられるが、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂を使用することで、一般的に樹脂母材がもろくなり易く、反応の際に樹脂母材がより容易に崩壊して、反応が自然に進行し易くなる。なお、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、芳香族系のポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。
【００４１】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。なかでも、水素発生反応中に樹脂母材が適度な崩壊性を有する観点から、エポキシ樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂を硬化させる際には、必要に応じて硬化剤や硬化促進剤などが適宜併用される。
【００４２】
樹脂の含有量は、好ましくは４０重量％未満であるが、保形性を維持しつつ反応の際に樹脂母材を崩壊させる観点から、水素発生剤中、５〜３５重量％が好ましく、１０〜３０重量％がより好ましい。
【００４３】
用いられる水素発生剤には、上記の成分以外の任意成分として、触媒、充填材、などのその他の成分を含有してもよい。触媒としては、水素発生剤用の金属触媒の他、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ化合物も有効である。
【００４４】
水素発生剤は、多孔質化された構造でもよいが、実質的に中実の構造が好ましい。つまり、本発明の水素発生剤は、空孔率（％）＝空孔体積／全体積×１００が５％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、１％以下が更に好ましい。通常このような空孔が少ない構造では、反応が内部に進行し難いが、本発明では、水素化カルシウムを高濃度で使用することで、このような低い空孔率でも反応を進行させることができ、体積効率を高めることができる。
【００４５】
なお、水素化カルシウム等の水素発生物質は、樹脂との混合又は反応の際に、水素を発生して空孔が生じる場合があるが、加圧下で反応硬化又は冷却固化を行うことで、実質的に中実の構造を得ることができる。
【００４６】
用いられる水素発生剤は、シート状、粒状（粉砕物）、塊状（成形品）など何れの形状でもよいが、反応速度を制御する観点から、シート状、板状、柱状などが好ましい。粉砕を行う場合、その粒径は、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜５ｍｍがより好ましい。
【００４７】
本発明における水素発生剤は、未硬化の熱硬化性樹脂に粒状の水素化カルシウムを６０重量％以上含有する混合物を硬化させる工程を含む製法により製造されることが好ましい。混合物には、前述した他の成分や硬化剤などの成分を含有させることができる。
【００４８】
本発明では、特に、混合物を硬化させる工程が、加圧下で行われることが好ましい。加圧を行う場合の加圧条件としては、製造装置や製造コストを考慮しつつ、水素発生剤の空孔率を下げる観点から、１〜１００ＭＰａが好ましく、２〜５０ＭＰａがより好ましく、５〜３０ＭＰａが更に好ましい。加圧にはプレス成形用の金型等を使用することができる。
【００４９】
熱硬化性樹脂以外の樹脂として、例えば熱可塑性樹脂を使用する場合、樹脂の軟化点以上の温度で粒状の水素化カルシウムを６０重量％以上混合し、これを冷却固化する方法で本発明の水素発生剤を製造することができる。また、耐熱性樹脂の場合には、熱可塑性樹脂の場合と同様にして、軟化した前駆体中に水素化カルシウムを混合した後、反応を行って硬化する方法などが挙げられる。
【００５０】
本発明に用いられる被覆材は、水素発生剤の周囲を拘束しかつ弾性変形及び／又は塑性変形を許容するものであるが、弾性変形を許容する被覆材であることが好ましい。被覆材は、一層だけ被覆するのが好ましいが、二層以上にすることも可能である。
【００５１】
弾性変形を許容する被覆材としては、樹脂弾性体のチューブ、樹脂基材の粘着テープ、ゴムチューブ、ゴム基材の粘着テープ、金属弾性体のＣ字型スリーブなどが挙げられ、塑性変形を許容する被覆材としては、塑性変形可能な樹脂チューブ、樹脂基材の粘着テープなどが挙げられる。
【００５２】
本発明では、特に熱収縮性の被覆材を使用することが好ましく、熱収縮チューブを使用することがより好ましい。熱収縮チューブは、一般的に、収縮が完結する前の状態では、弾性変形又は塑性変形が可能な性質を有する。
【００５３】
熱収縮チューブの材質としては、塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレンなどの汎用熱収縮チューブも使用可能であるが、耐熱性熱収縮チューブが好ましく使用される。耐熱性熱収縮チューブとしては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーンゴムなどが挙げられる。
【００５４】
被覆材の厚みは、例えば１μｍ〜５ｍｍであり、特に熱収縮性の被覆材を使用する場合、適当な拘束力を得る観点から、その厚みは、１０〜３０００μｍが好ましく、１００〜２０００μｍがより好ましい。
【００５５】
本発明において吸水体を設ける場合、水素発生剤と一部が接触した状態となる。吸水体としては、水を含浸可能なものであれば何れでもよいが、濾紙、吸水性フェルト、吸水性樹脂、脱脂綿、吸水性不織布、吸水紙などが好ましい。
【００５６】
吸水体の厚みは、水等の反応液を水素発生剤に適度に供給する観点から、０．０５〜３ｍｍが好ましく、０．１〜１ｍｍがより好ましい。
【００５７】
被覆材の内径は、均一な拘束状態を得る観点から、水素発生剤の外径の１００〜５００％であることが好ましく、１１０〜３００％であることがより好ましい。
【００５８】
被覆材を熱収縮させる際の温度は、被覆材の収縮特性にもよるが、反応時の水素発生剤の温度を考慮すると、７０〜１５０℃が好ましく、８０〜１２０℃がより好ましい。また、この温度範囲で、収縮率が２０〜９５％の熱収縮性の被覆材を使用することが好ましく、収縮率が５０〜８０％であることがより好ましい。
【００５９】
以下に、反応液収容容器２に収容された反応液と吸水体３との関係について詳しく説明する。図３は、水素発生装置の断面図を示しており、（ａ）は水素発生反応開始時、（ｂ）は水素発生反応完了時の状態である。水素発生剤１１は、反応液と反応すると、図３（ｂ）のように膨張する。これとともに、発生剤収容部１も全体として膨張する。
【００６０】
図のように、発生剤収容部１の一端は、反応液収容容器２の内壁の一部に固定されている。図３（ａ）及び（ｂ）は、発生剤収容部１の上端が、反応液収容容器２の天井部分に固定され、発生剤収容部１が上から吊り下げられた状態の例を示す。
【００６１】
反応液は、発生剤収容部１と反応液収容容器２との間に形成される内部空間Ｓに収容される。また、図３に示すように、吸水体３の他端側３ｂは、被覆材１２ｂの下端部から突出し、発生剤収容部１を巻き上げるように配置され、内部空間Ｓの深さＨの５０％の位置を横切って上方に延びている。
【００６２】
水素発生反応開始時において、５つの発生剤収容部１は、図１及び２から分かるように、間隔を空けて設けられている。また、発生剤収容部１は、容器本体２１のすべての側壁の内壁との間に間隙を有し、すべての側壁と接触しないようにしている。また、反応開始時には、図３（ａ）のように、内部空間Ｓの深さＨの約９０％の液面高さｈ１まで反応液が入れられている。
【００６３】
水素発生剤１１と反応液が反応すると、上述のように発生剤収容部１は膨張していき、これに伴い、内部空間Ｓの体積は減少していく。これにより、内部空間Ｓにおける反応液の液面高さは上昇する傾向にある。一方、水素発生剤１１と反応液が反応すると、反応液は消費され、反応液の体積は減少していく。これにより、内部空間Ｓにおける反応液の液面高さは低下する傾向にある。このように、発生剤収容部１の膨張による反応液の液面高さ上昇と、反応液の消費による液面高さ低下とが、内部空間Ｓ内で同時に起こるため、液面高さの変動が少なくなり、内部空間Ｓの体積を小さくすることができ、その結果、水素発生装置全体の大きさも小型化することができる。
【００６４】
図３（ｂ）は、水素発生反応完了時の状態を示しており、反応完了時の液面高さｈ２は、反応開始時の液面高さｈ１の６０％以上となるようになっている。本実施形態では、水素発生反応が進むにつれて、発生剤収容部１が膨張し、内部空間Ｓの体積は減少するが、反応液の一部が反応のために消費されるため、反応液の液面高さは徐々に低下していく。なお、水素発生反応の開始時及び完了時の反応液の液面高さｈ１、ｈ２は、水素発生剤１１の種類や量、反応液収容容器２の体積、反応液の体積などの関係によって定まるものであり、適宜設定可能である。本実施形態では、水素発生反応の途中では反応液の液面高さが徐々に低下するように設定しているが、液面高さがほぼ一定となるようにしてもよい。
【００６５】
また、上記のような反応液の液面高さと吸水体３との関係によれば、水素発生装置を図３の向きに設置しない場合にも安定した水素の発生が可能となる。図４に種々の姿勢に設置した水素発生装置の断面図を示し、（ａ）は図３の水素発生装置を９０度回転させた状態、（ｂ）は図３の水素発生装置を１８０度回転させた状態である。図４は、いずれも最も反応液が少ない水素発生反応完了時の状態を示している。図に示すように、いずれの姿勢においても、吸水体３の一部が反応液と接触しており、吸水体３を介して水素発生剤１１に反応液を供給可能である。
【００６６】
本発明の水素発生装置は、水素発生剤に反応液を供給して水素を発生させるものである。反応液としては、水、酸水溶液、アルカリ水溶液などが挙げられる。供給する反応液の温度は、室温でもよいが、３０〜８０℃に加熱することも可能である。
【００６７】
本発明では、水素発生剤と一部が接触した吸水体を介して水素発生剤に反応液を供給して水素を発生させる方法が、反応速度を一定にする上で好ましい。
【００６８】
反応液の供給は、発生させる水素ガスの量に応じて供給量を調整することも可能であるが、本発明では過剰供給を行っても、反応速度が制御されているため、適度な発生速度で水素発生が可能である。
【００６９】
上記の本実施形態では、発生剤収容部１を５つ設けているが、これに限定されず、１つのみでも、６つ以上設けても構わない。また、複数の発生剤収容部１を設ける際には、それぞれの吸水体３の他端側３ｂを連結させてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１    発生剤収容部
２    反応液収容容器
３    吸水体
３ａ  一端側
３ｂ  他端側
４    水素供給パイプ
１１    水素発生剤
１２    被覆材
１３    蓋体
１３ａ  水素排出孔
２１    容器本体
２１ｂ  通気孔
２２    容器蓋部
２３    疎水性シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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