(57)【要約】【課題】生成物による反応速度の低下の影響を抑制し、安定的に水素を供給することができる水素発生装置、及び、燃料電池において安定した電力を発電させることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】反応用溶液を第１の水素発生物質に送液する第１の溶液導入路と、第２の水素発生物質に送液する第２の溶液導入路と、反応用溶液の送液を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に切り換える制御弁とを備え、第１の水素発生物質に生成物が付着し反応が阻害された場合においても、制御弁の制御により反応用溶液の送液を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路へ切り換え、第２の水素発生物質に反応用溶液が送液されるため、反応速度の低下を抑制でき、安定的に水素を発生させることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素発生物質が収容されるとともに、前記水素発生物質と反応用溶液とを反応させて水素を生成する反応容器と、
前記反応用溶液を流通する溶液流路と、
前記反応用溶液を前記溶液流路に導入する溶液送液手段と、
前記反応用溶液を第１の水素発生物質に導入する第１の溶液導入路と、
前記反応用溶液を第２の水素発生物質に導入する第２の溶液導入路と、
前記反応容器内で発生した水素を排出する水素導出流路と、
前記第１の溶液導入路及び前記第２の溶液導入路のいずれか一方から他方に前記反応用溶液の送液を切り換える制御弁とを備え、
前記制御弁は、前記第１の水素発生物質の消費に伴って、前記第１の溶液導入路から前記第２の溶液導入路に送液を切り換える送液切り換え部を備えることを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
前記送液切り換え部は、前記第１の溶液導入路への前記反応用溶液の供給量が所定量に達した際に、前記第１の溶液導入路から前記第２の溶液導入路に送液を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項３】
前記制御弁は、前記水素発生物質が反応するに従って前記水素発生物質を押圧する押圧部を備え、
前記送液切り換え部は、前記水素発生物質の減少とともに前記押圧部により押圧され、前記第１の溶液導入路から前記第２の溶液導入路に送液を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項４】
前記送液切り換え部は、
前記第１の溶液導入路を塞ぐ閉状態と前記第１の溶液導入路を開放する開状態のいずれか一方の状態に切り換わる第１弁体と、
前記第２の溶液導入路を塞ぐ閉状態と前記第２の溶液導入路を開放する開状態のいずれか一方の状態に切り換わる第２弁体と、
前記第１弁体と前記第２弁体とを連結し、前記押圧部の変位に伴って前記第１弁体を閉状態にするとともに前記第２弁体を開状態にするロッド部とを備えることを特徴とする請求項３に記載の水素発生装置。
【請求項５】
前記制御弁は、前記反応容器内の圧力の変動に伴って変位する受圧変位部を備え、
前記送液切り換え部は、前記反応容器内の圧力の低下に伴う前記受圧変位部の変位により、前記第１の溶液導入路から前記第２の溶液導入路に送液を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項６】
前記送液切り換え部は、
前記第１の溶液導入路を開放し前記第２の溶液導入路を塞ぐ第１状態と、前記第１の溶液導入路を塞ぎ前記第２の溶液導入路を開放する第２状態の、いずれか一方の状態に切り換わる第３弁体と、
前記第３弁体と連結し、前記受圧変位部の変位に伴って前記第３弁体を前記第１状態から前記第２状態へ切り換える連結部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の水素発生装置。
【請求項７】
前記第１の水素発生物質と前記第２の水素発生物質との間を仕切る仕切り部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の水素発生装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の水素発生装置の前記水素導出流路が燃料電池の燃料極室に接続され、発生した水素が燃料極に供給されることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素発生装置に関するものであり、さらには、かかる水素発生装置を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、固体高分子電解質膜を挟んでアノードとカソードを有する発電部のアノード側に例えば水素ガスやメタノール等の燃料流体と、カソード側に酸化用流体例えば酸素や空気を供給し電気化学反応により電力を発生する。
【０００３】
水素ガスを燃料とする場合の水素を低エネルギーで得る方法として、ケミカルハイドライドと呼ばれる金属水素化物を加水分解する方法が知られている。ケミカルハイドライドとして、例えば金属水素化物の一種である水素化ホウ素リチウムや水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムナトリウムがある。
【０００４】
金属水素化物を加水分解して水素を得る場合、反応で生成される金属含有物や泡等の生成物が存在し、生成物が金属水素化物を覆い、金属水素化物と水の接触を阻害する。これにより、水素発生反応の反応速度が低下し、最終的には反応が停止してしまう。
【０００５】
このため、金属水素化物に供給する水を高圧で噴き付けることにより、生成物を除去する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）金属水素化物に供給する水を高圧で噴き付けることにより、生成物を除去するので反応速度の低下を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００２−１３７９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし従来の技術では、水素発生量を維持するために、高圧で大量の水を供給しなければならない。大量の水を供給するため、水の供給を停止した後においてもそれまでに供給した水により水素発生反応が継続して起こり、過剰な水素が発生する。よって、必要時以外にも水素が発生することとなり、無駄に水素を放出してしまう。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、生成物による反応速度の低下の影響を抑制するとともに、必要時に所望量の水素を発生させることができ、安定した電力の供給を可能とする水素発生装置及び燃料電池システム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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の水素発生装置は、水素発生物質が収容されるとともに水素発生物質と反応用溶液とを反応させて水素を生成する反応容器と、反応用溶液を流通する溶液流路と、反応用溶液を溶液流路に導入する溶液送液手段と、反応用溶液を第１の水素発生物質に導入する第１の溶液導入路と、反応用溶液を第２の水素発生物質に導入する第２の溶液導入路と、反応容器内で発生した水素を排出する水素導出流路と、第１の溶液導入路及び第２の溶液導入路のいずれか一方から他方に反応用溶液の送液を切り換える制御弁とを備え、制御弁は、第１の水素発生物質の消費に伴って第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に送液を切り換える送液切り換え部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる特徴によれば、水素発生物質の消費に伴い反応用溶液の送液を第1の溶液導入路から第2の溶液導入路に切り換えることができ、第１の水素発生物質に生成物が付着して水素生成反応が阻害された場合においても生成物が付着していない第２の水素発生物質に反応用溶液を供給するため、生成物が反応を阻害し反応速度を低下させることを抑制することが可能である。このため、余分な水を水素発生物質に供給することなく、安定的に必要量の水素を発生させることが可能となる。
【００１０】
本発明の第２の水素発生装置は、送液切り換え部は、第１の溶液導入路への反応用溶液の供給量が所定量に達した際に、第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に送液を切り換えることを特徴とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、第1の水素発生物質に反応に必要な反応用溶液を供給すると、反応用溶液の送液を第1の溶液導入路から第2の溶液導入路に切り換えることができ、反応用溶液を供給する溶液導入路の切り換えの応答性が良くなるため、生成物の阻害による反応速度の低下が抑制され、安定的に一定量の水素を供給することが可能となる。
【００１２】
本発明の第３の水素発生装置は、制御弁は、水素発生物質が反応するに従って水素発生物質を押圧する押圧部を備え、送液切り換え部は、水素発生物質の減少とともに押圧部により押圧され、第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に送液を切り換えることを特徴とする。
【００１３】
かかる特徴によれば、水素発生物質は反応するに従って押圧され、水素発生物質を溶液導入路の開口部付近に押し付けることができるため、より水素発生物質は反応用溶液と反応し易くなる。また、送液切り換え部は水素発生物質の減少とともに押圧部により押圧され、それに伴い送液を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に切り換えることができるため、簡素な構造により安定的に水素を発生させることができる。
【００１４】
本発明の第４の水素発生装置は、送液切り換え部は、第１の溶液導入路を塞ぐ閉状態と第１の溶液導入路を開放する開状態のいずれか一方の状態に切り換わる第１弁体と、第２の溶液導入路を塞ぐ閉状態と第２の溶液導入路を開放する開状態のいずれか一方の状態に切り換わる第２弁体と、第１弁体と第２弁体とを連結し、押圧部の変位に伴って第１弁体を閉状態にするとともに第２弁体を開状態にするロッド部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、第１弁体と第２弁体、及び第１弁体と第２弁体を連結するロッド部を備え、押圧部の変位に伴いロッド部が押圧されることにより、第１弁体及び第２弁体を変位させ、反応用溶液の送液を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路へ容易に切り換えることができるため、構造が簡素化され、効率よく反応用溶液の送液を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明の第５の水素発生装置は、制御弁は、反応容器内の変動に伴って変位する受圧変位部を備え、送液切り換え部は、反応容器内の圧力の低下に伴う受圧変位部の変位により、第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に送液を切り換えることを特徴とする。
【００１７】
かかる特徴によれば、反応容器内の圧力の低下に伴い、つまり、反応容器内での水素の発生量の減少に伴い反応用溶液の送液を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路に切り換えることができるため、安定的に一定量の水素を供給することが可能となる。
【００１８】
本発明の第６の水素発生装置は、送液切り換え部は、第１の溶液導入路を開放し第２の溶液導入路を塞ぐ第１状態と、第１の溶液導入路を塞ぎ第２の溶液導入路を開放する第２状態の、いずれか一方の状態に切り換わる第３弁体と、第３弁体と連結し、受圧変位部の変位に伴って第３弁体を第１状態から第２状態へ切り換える連結部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、第３弁体、及び第３弁体と連結した連結部を備え、圧力の低下に伴う受圧変位部の変位により連結部が移動し、第３弁体を変位させ、反応用溶液の送液を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路へ容易に切り換えることができるため、構造が簡素化され、効率よく反応用溶液の送液を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明の第７の水素発生装置は、第１の水素発生物質と第２の水素発生物質との間を仕切る仕切り部を備えることを特徴とする。
【００２１】
かかる特徴によれば、第１の水素発生物質の反応により生成した生成物が第２の水素発生物質を覆い、第２の水素発生物質の反応を阻害することを防ぐことができ、また、反応容器の姿勢が変化した場合においても未反応の水素発生物質に反応用溶液が供給されることがない。よって、水素発生物質と反応用溶液の反応が効率よく起こり、より安定した水素供給ができる。
【００２２】
また、本発明の燃料電池システムは、本発明の第１乃至第７のいずれかの水素発生装置の水素導出流路が燃料電池の燃料極室に接続され、発生した水素が燃料極に供給されることを特徴とする。
【００２３】
かかる特徴によれば、生成物による反応速度の低下の影響が抑制され安定的に水素を供給することができる水素発生装置を備え、安定した電力を発電させることができる燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る水素発生装置の概略図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態に係る水素発生装置１は、反応器としての反応容器２を備え、反応容器２内には水素発生反応の反応物としての水素発生物質９が複数個収容されている。複数個の水素発生物質にはそれぞれ溶液導入路７が接続されている。
【００２７】
図示していないが、反応容器２に隣接して反応用溶液貯蔵用の容器が備えられ、容器には反応用溶液が貯蔵されている。
【００２８】
溶液流路４には溶液送液手段３が設けられ、溶液送液手段３により反応用溶液の送液と停止が制御される。溶液送液手段３は溶液流路４に反応用溶液を導入流通させるものであれば、構成は限定されない。例えば、ポンプ等の圧送機構を適用した送液手段を用いることができ、水素の消費量（燃料電池の場合は消費電力等）により送液量が制御されるものが適用される。また、反応容器２内の内圧を利用して開閉される弁を使用した送液手段を用いることができ、反応容器２の内圧が低くなった時に送液を行って水素を発生させるものが適用される。
【００２９】
溶液送液手段３により供給された反応用溶液は、送液切換制御部５により流通を制御される制御弁６を介し、各溶液導入路７に送られ各水素発生物質と反応し、水素を発生する。反応容器２で生成された水素は水素導出流路１０から図示されていない水素消費部に供給される。
【００３０】
制御弁６の詳細な構造について図２に示す。
【００３１】
図２に示すように、制御弁６は、第１の溶液導入路２１への反応用溶液の供給量が所定量に達すると第１の溶液導入路２１から第２の溶液導入路２２へ送液を切り換える送液切り換え部２４を備える（a）。第１の溶液導入路２１より供給された反応用溶液と第１の溶液導入路２１の開口部付近に配置された第１の水素発生物質２８が反応し、水素が発生する。所定量に相当する反応用溶液が第１の水素発生物質に供給されたと送液切換制御部５が判断すると、送液切り換え部２４は第２の溶液導入路２２へ反応用溶液が供給されるように変位し（b)、第２の水素発生物質が反応用溶液と反応し水素を発生する。この繰り返しにより、複数の水素発生物質に反応用溶液が供給され、安定的に水素が発生する
なお、図２において、第１の溶液導入路２１の開口部は送液切り換え部２４に対して右側に形成されているが、この位置に限られることはなく、反応用溶液を第１の水素発生物質２８へ供給することができれば、送液切り換え部２４の上側、左側等に形成されても構わない。
【００３２】
また、図１には示されていないが、反応容器２は各水素発生物質の間を仕切る仕切り部を有していると良い。これにより、第１の水素発生物質の反応により生成した生成物が第２の水素発生物質を覆い、第２の水素発生物質の反応を阻害することを防ぐことができ、且つ反応容器の姿勢が変化した場合においても未反応の水素発生物質に反応用溶液が供給されることがない。よって、水素発生物質と反応用溶液の反応が効率よく起こり、より安定した水素供給が可能となる。
【００３３】
水素発生物質としては、例えば、水素化ホウ素塩、水酸化アルミニウム塩、水酸化ホウ素ナトリウム、水酸化ホウ素リチウム、水酸化アルミニウムリチウム等が挙げられ、特に、水酸化ホウ素ナトリウムが好ましい。水素発生触媒としては、例えば、硫酸、リンゴ酸、クエン酸水等が挙げられ、特に、リンゴ酸が好ましい。これら水素発生物質及び水素発生触媒は、特に限定されるものではなく、水素発生物質は加水分解型の金属水素化物であれば全て適用可能であり、水素発生触媒は、例えば、有機酸および無機酸あるいはルテニウム等、水素発生触媒であれば全て適用可能である。さらに、水素発生物質が水素化ホウ素ナトリウム水溶液で水素発生触媒がリンゴ酸というように、水素発生物質と水素発生触媒の組み合わせは、混合することによって水素を発生する物質であれば全て適用可能である。また、金属と塩基性あるいは酸性水溶液との反応によって水素を得るものであってもよい。
【００３４】
ここで、溶液導入路への反応用溶液の供給量の所定量とは、予め決められた各溶液導入路に供給される反応用溶液の量である。図３で示す様に反応用溶液と水素発生物質９との反応による水素発生流量は、水素発生反応により生成される反応生成物が反応用溶液と水素発生物質９との接触を阻害するため、低下する。水素発生流量が、必要水素流量を下回る時点の反応用溶液の供給量を反応用溶液の水素発生物質との反応量v0とする。
【００３５】
図４に基づいて送液切換制御部５での処理の具体的な流れを説明する。
【００３６】
ステップ２で反応用溶液を供給する溶液導入路が決められる。初期値は、ステップ１でX＝１と設定される為、溶液導入路１に反応用溶液が供給される。次いで、ステップ３で溶液導入路１への反応用溶液の供給量を積算しv1とする。ステップ４で積算反応用溶液量v1と反応用溶液の水素発生物質との反応量v0との比較を行う。ここでv0は、図３で示す、水素発生反応により生成される反応生成物により反応用溶液と水素発生物質９との反応が阻害されることにより、反応用溶液と水素発生物質９との反応による水素発生流量が低下し、必要水素流量を下回る時点の反応用溶液の供給量v0である。積算反応溶液量v1が、所定量v0に達していない（v1＜v0）場合は、溶液導入路１への反応用溶液の供給を継続し、ステップ３の反応用溶液の供給量の積算を継続する。積算反応用溶液量v1が、v0に達した（v1＞v0）場合は、ステップ５でXが設定した溶液導入路数Zに達したかの判断を行う。設定した溶液導入路数Zに達した場合、すなわちX＝Zの場合は、反応用溶液の供給を停止する。設定した溶液導入路数Zに達していない場合は、ステップ６で溶液導入路２への反応用溶液の供給を開始する。同時にXの値は、１加算され、ステップ３での反応用溶液の供給量の積算対象は溶液導入路２への反応用溶液の供給量v2となる。この繰り返しにより、設定した溶液導入路数Z全てへの反応用溶液の供給がなされる。
【００３７】
従って、溶液導入路毎に、所定量の反応用溶液を供給することができ、所定量に達した際には次の溶液導入路へ反応用溶液を供給することができる。このため、常に必要水素流量を確保することができる。
【００３８】
（実施形態２）
図５に、実施形態２に係る水素発生装置の概略図を示す。尚、図１に示した第１実施形態例と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。図５と図１に示した水素発生装置では、図１では水素発生物質９は小分けにされていたが、図５では水素発生物質９は一体となっている点で異なる。図５のように水素発生物質を一体とした場合であっても、各溶液導入路から各開口部付近の水素発生物質に反応用溶液を供給するため、生成物が反応用溶液と水素発生物質の反応を阻害し反応速度を低下させることなく、安定的に水素を供給することができる。
【００３９】
（実施形態３）
図６に、本発明の第３実施形態例に係る水素発生装置の概略構成を示す。
【００４０】
尚、図１に示した第１実施形態例と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４１】
図６に示した水素発生装置は、水素発生物質９の量が減少し規定量に達したことを検知し、制御弁６に切換の信号を出力する水素発生物質残量検知部１１を備える。切換信号を受け取った制御弁６は、反応用溶液を供給する溶液導入路を第１の溶液導入路から第２の溶液導入路へと切り換える。実施形態１と同様に、水素発生物質９が小分けに設置されている。また、同様に、各水素発生物質９の量は、図３の反応用溶液の供給量v0で反応できる水素発生物質の量である。
【００４２】
この構成により、各水素発生物質９の残量を検知し、水素発生物質９の量が規定量に達したことを検知した際に制御弁６に切換の信号が出力されることにより、制御弁の切り換えを行うことができるため、各水素発生物質に安定した水素を供給することができる。
【００４３】
なお、本実施形態３においても、実施形態２のように水素発生物質を一体としても構わない。
【００４４】
（実施形態４）
図７に、本発明の第４実施形態例に係る水素発生装置に係る制御弁の構成を示す。
【００４５】
水素発生物質２８に押しバネ２９で押し付けられ水素発生物質２８の消費に伴い水素発生物質２８を押圧する押圧部３０を備える。
【００４６】
送液切り換え部２４は、押圧部３０により押圧され動作するロッド部３３と、ロッド部３３に固定され第１の溶液導入路２１を塞ぐ閉状態と開放する開状態のいずれか一方の状態に切り換わる第１弁体３１と、ロッド部３３に固定され、第１弁体３１が開状態の場合は第２の溶液導入路２２を塞ぐ閉状態となり、第１弁体３１が閉状態となると第２の溶液導入路２２を開放する開状態となる第２弁体３２とを備える。
【００４７】
具体的な動作の状態を詳細に説明する。
【００４８】
水素発生物質２８に押しバネ２９で押し付けられ水素発生物質２８の消費に伴い変位する押圧部３０は、水素発生物質２８の消費に伴いロッド部３３を図の下方向に押圧する。ロッド部３３に固定されている第１弁体３１と第２弁体３２は、ロッド部３３の移動に伴い図の下方向に移動する。
【００４９】
図７の（ａ）は、水素発生物質２８の残量は充分であり、押圧部３０はロッド部３３から離れた位置にある。このときロッド部３３は、ロッドバネ２５により図の上方向に押し上げられており、ロッド部３３に固定された第１弁体３１は、第１の溶液導入路２１を開放する開状態の位置にあり、第２弁体３２は、第２の溶液導入路２２を塞ぐ閉状態の位置にある。このため、反応用溶液は、第１の溶液導入路２１に供給される。図７の（ｂ）は、水素発生物質２８の残量が減少した場合を示す。このときロッド部３３は、押圧部３０により図の下方向に押し下げられ、ロッド部３３に固定された第１弁体３１は、第１の溶液導入路２１を塞ぐ閉状態の位置に移動し、第２弁体３２は、第２の溶液導入路２２を開放する開状態の位置に移動する。このとき、反応用液体の送液は、第１の溶液導入路２１から第２の溶液導入路２２に切り換わる。
【００５０】
これにより、第１弁体、第２弁体、及び第１弁体と第２弁体を連結するロッド部を有することにより反応用溶液の送液の切り換えを容易に行うことができる。また、水素発生物質を、反応するに従って溶液導入路の開口部付近に押圧することができるため、水素発生物質が反応用溶液と反応し易くなる。よって、センサーや電気的な制御を必要としない簡単な構造により、安定した水素供給ができる。
（実施形態５）
図８に、本発明の第５実施形態例に係る水素発生装置に係る制御弁の構成を示す。
【００５１】
本実施形態の制御弁５０は、送液切り換え部５５と駆動部５４とで構成される。
【００５２】
送液切り換え部５５は、連結部５１と、連結部５１に固定され、第１の溶液導入路２１を開放し第２の溶液導入路２２を塞ぐ第１状態と、第１の溶液導入路２１を塞ぎ第２の溶液導入路２２を開放する第２状態の、いずれか一方の状態に切り換わる第３弁体５２と、第３弁体に固定された連結バネ５２１とを備える。
【００５３】
駆動部５４は、受圧変位部５７と、受圧変位部５７とシール部５３とで仕切られた駆動部空間５８と、連結部５１に押し当てられるように配置されたストッパ体５６とを備える。
【００５４】
制御弁５０は、図８における受圧変位部５７の上面が水素発生装置の反応容器２内の圧力を受ける様に設置される。受圧変位部５７は、反応容器２内の圧力による下方向の力、連結バネ５２１により連結部５１が押し上げられる上方向の力、駆動部空間５８内の圧力による上方向の力、を受けて変形する、いわゆるダイヤフラム構造の隔壁である。また、上下方向に移動する、ピストン構造の隔壁であってもよい。
【００５５】
受圧変位部５７の具体的な動作について詳細に説明する。
【００５６】
水素発生装置の反応容器２内の圧力による下方向の力をFi、連結バネ５２１により連結部５１が押し上げられる上方向の力をFs、駆動部空間５８内の圧力による上方向の力をFaとすると、Fi＞Fs＋Faのとき図８(A)の状態となり、Fi＜Fs＋Faのとき図８(B)の状態となる。図８(A)の状態とは上記の第１状態のことであり、図８(B)の状態とは上記の第２状態のことである。
【００５７】
従って、図８(A)状態から(B)に切り換わる際の反応容器２内の圧力値（切換動作圧力）は、連結バネ５２１の強さと駆動部空間５８内の圧力により調節することが可能である。また、受圧変位部５７と連結部５１を連結し、駆動部空間５８内の圧力による上方向の力を利用して連結部３３を移動させる構造とすることにより、連結バネ５２１を必要としない構造とすることも可能である。この場合、切換動作圧力の設定は駆動部空間５８内の圧力のみで行う。
【００５８】
駆動部５４の拡大図を図９（ａ）に示す。A−A面において駆動部５４を上面から見た図を（ｂ）に示す。
【００５９】
ストッパ体５６は、側面から連結部５１に押し当てられるように配置される。例えば、図９（b）に示すように、ねじりばね６０等を用いてストッパ体５６を連結部５１に押し当てると良い。連結部５１の側面には、切欠き部５９が設けられ、反応容器２内の圧力が低下し図８(B)状態となる、つまり、連結部５１が上方向に押し上げられると、反応用溶液の送液が、第１の溶液導入路２１から第２の溶液導入路２２に切り換わると同時に、切欠き部５９にストッパ体５６が挿入され、連結部５１は固定される。これにより、反応用溶液が、第２の溶液導入路を介し第２の水素発生物質に供給され、水素発生速度が回復し反応容器２内の圧力が上昇した際においても、連結部５１は固定されているため、連結部５１と連結した第３弁体５２が下方向に移動し再び第１の溶液導入路２１を開放することなく、第２の溶液導入路２２への送液を継続することができる。
【００６０】
次に、図８の(A)状態から(B)状態に切り換わる際の反応容器２内の圧力値、切換動作圧力の設定方法を説明する。
【００６１】
図１０に、水素発生装置運転時における反応容器２の内圧の推移の一例を示す。
【００６２】
反応容器２内の圧力が設定値（送液設定圧力）まで低くなった時に反応用溶液を送液する送液手段を使用した例である。この場合、一の水素発生物質に対して一回以上、反応用溶液を供給することとなる。このとき、送液設定圧力より低く、使用する燃料電池の発電特性によって規定される最低必要圧力より高い圧力値を切換動作圧力として設定する。
【００６３】
第１の溶液導入路２１から第２の溶液導入路２２への送液の切り換え動作について説明する。
【００６４】
まず、第１の溶液導入路２１を介し第１の水素発生物質に一定量の反応用溶液を供給すると水素が発生し、反応容器２内の圧力は上昇する。発生した水素が消費されると反応容器２内の圧力は低下するが、当該圧力が送液設定圧力まで低下すると、再び第１の水素発生物質へ反応用溶液を供給することにより、当該圧力は再び上昇する。この動作を繰り返し、第１の水素発生物質より水素を発生させる。そして、第１の水素発生物質へ反応用溶液を供給しても反応容器２内の圧力が上昇せず、切換動作圧力まで低下すると、図８(A)の状態から(B)の状態となる。つまり、受圧変位部５７は上方向に変位し、第３弁体５２は、第１の溶液導入路２１を開放し第２の溶液導入路２２を塞ぐ第１状態から、第１の溶液導入路２１を塞ぎ第２の溶液導入路２２を開放する第２状態へと切り換わり、反応用溶液は第２の溶液導入路２２を介し第２の水素発生物質へ送液され、水素発生速度は回復する。
【００６５】
この動作の繰り返しにより、複数設置された各水素発生物質に順次送液され、水素発生装置内の圧力を送液設定圧力付近に継続維持することが可能である。また、反応容器のセンサーや電気的な制御を必要としない簡単な構造により、安定した水素供給ができる。
【００６６】
なお、本実施形態５においても、実施形態２のように水素発生物質を一体としても構わない。
【００６７】
（実施形態６）
図１１に基づいて燃料電池システムを説明する。
【００６８】
図１１に、本発明の一実施形態例に係る燃料電池システムの概略構成を示す。本実施形態例は、図１に示した水素発生装置１を適用したものであるので、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００６９】
図１１に示した燃料電池システムは、図１に示した水素発生装置１を燃料電池４０に接続したシステムである。即ち、燃料電池４０には燃料極室４２が備えられ、燃料極室４２は燃料電池セル４１の燃料極に接する空間を構成している。燃料極室４２には水素発生装置１の水素導出流路１０が接続されている。
【００７０】
また、水素発生装置１の溶液流路４は溶液容器４３に接続され、溶液容器４３内の反応用溶液４４が溶液送液手段３によって水素発生装置１に送られる。
【００７１】
水素発生装置１で発生した水素は水素導出流路１０から燃料極室４２に供給され、燃料極での燃料電池反応で消費される。燃料極室４２の燃料極での水素の消費量は燃料電池４０の出力に応じて決定される。
【００７２】
尚、水素発生装置として、図５、図６の水素発生装置、及び図２、図７、図８の機構を用いた水素発生装置を適用することも可能である。
【００７３】
上述した燃料電池設システムは、生成物による反応速度の低下の影響を抑制し、安定的に水素を供給する水素発生装置を備えた燃料電池システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る水素発生装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態例に係る制御弁の概略構成図である。
【図３】本発明の反応用溶液供給量と水素発生流量の一例を表すグラフである。
【図４】本発明の送液切換制御部での処理の一例を表すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態例に係る水素発生装置の概略構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態例に係る水素発生装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態例に係る制御弁の概略構成図である。
【図８】本発明の第５実施形態例に係る制御弁の概略構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態例に係る制御弁の拡大図である。
【図１０】本発明の反応容器内の圧力の一例を表すグラフである。
【図１１】本発明の第６実施形態例に係る燃料電池システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  水素発生装置
２  反応容器
３  溶液送液手段
４  溶液流路
５  送液切換制御部
６  制御弁
７  溶液導入路
９、２８  水素発生物質
１０  水素導出流路
１１  水素発生物質残量検知部
２１  第１の溶液導入路
２２  第2の溶液導入路
２４  送液切り換え部
２５  ロッドバネ
２９  押しバネ
３０  押圧部
３１  第１弁体
３２  第２弁体
３３  ロッド部
４０  燃料電池
４１  燃料電池セル
４２  燃料極室
４３  溶液容器
４４  反応用溶液
５０  制御弁
５１  連結部
５２  第３弁体
５２１連結バネ
５３  シール部
５４  駆動部
５５  送液切り換え部
５６  ストッパ体
５７  受圧変位部
５８  駆動部空間
５９  切欠き部
６０  ストッパ押しバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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