JP2010126417A

JP2010126417A - Hydrogen generator

Info

Publication number: JP2010126417A
Application number: JP2008304620A
Authority: JP
Inventors: Toshio Horiguchi; 敏夫堀口
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably and efficiently generate hydrogen from a material comprising a compound generating hydrogen even in the case the hydrogen generator is compact. <P>SOLUTION: In the hydrogen generator comprising: a plurality of fuel pellets 3 composed of a material containing a compound generating hydrogen by being heated; a pressure resistant vessel storing the plurality of fuel pellets; and a control board mounted with a controller controlling hydrogen generation from the fuel pellets, a plurality of igniters corresponding to the plurality of fuel pellets 3 are installed on a substrate 16 in the pressure resistant vessel, the plurality of fuel pellets 3 are arranged on the igniters, the circumferences of the respective fuel pellets 3 are surrounded by heat insulation members 20, and further, a lattice-shaped frame composed of a thermal conduction member 18 having high thermal conductivity is arranged in a space with the other fuel pellet 3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気エネルギーを発生させるための水素燃料電池に水素ガスを供給する水素発生器に関する。 The present invention relates to a hydrogen generator that supplies hydrogen gas to a hydrogen fuel cell for generating electrical energy.

携帯電話やＰＤＡ、デジタルカメラ等の携帯情報機器は、主に、リチウムイオン電池等の充電可能な二次電池が電源として用いられてきている。近年、これらの機器の高機能化・多機能化・高速化や長時間駆動の要求に伴い、小型燃料電池が新たな電源として期待されており、一部では試作・試用も始まっている。 In portable information devices such as mobile phones, PDAs, and digital cameras, rechargeable secondary batteries such as lithium ion batteries have been mainly used as power sources. In recent years, along with the demand for higher functionality, more functionality, higher speed, and longer driving of these devices, small fuel cells are expected as a new power source, and some prototypes and trials have begun.

燃料電池は、従来の二次電池とは異なり充電作業が不要で、燃料を補充または燃料カートリッジを交換するだけで瞬時に機器を長時間稼動させることが可能な状態にすることができる。これらの燃料電池のうち、水素を燃料とする水素燃料電池はその特性上、パワー密度を高くすることが可能であるため、従来の二次電池に準じてある程度のピーク負荷にも対応できる燃料電池として、携帯情報機器等への応用が検討されている。 Unlike the conventional secondary battery, the fuel cell does not require a charging operation, and the device can be instantaneously operated for a long time just by replenishing the fuel or replacing the fuel cartridge. Among these fuel cells, a hydrogen fuel cell using hydrogen as a fuel can increase the power density because of its characteristics, so that it can cope with a certain amount of peak load in accordance with a conventional secondary battery. Application to portable information devices and the like is being studied.

特に、携帯情報機器の場合は、水素を如何にコンパクトに且つ軽量に貯蔵するかがキーであり、特許文献１には、水素貯蔵合金で構成されるタンクに水素を充填して使用することが提案されている。しかし、水素吸蔵合金は重量が重く且つサイズも大きくなってしまうので、携帯情報機器には適していない。また、水素吸蔵合金に吸収された水素を使用し終わった場合には、何らかの方法で水素を再度タンクに充填する必要があるが、そのためのインフラを整えねばならないという問題がある。 In particular, in the case of portable information devices, the key is how to store hydrogen in a compact and lightweight manner. In Patent Document 1, it is possible to use hydrogen tanks filled with hydrogen. Proposed. However, hydrogen storage alloys are heavy and large in size, and are not suitable for portable information devices. In addition, when the hydrogen absorbed in the hydrogen storage alloy has been used, it is necessary to refill the tank with hydrogen by some method, but there is a problem that the infrastructure for that must be prepared.

水素吸蔵合金に関わるこれらの問題を解決するために、特許文献２には、アンモニア・ボレインのような水素を多く含む物質を熱分解することによって水素を発生させる水素発生器が提案されている。この方法によれば、水素は固体燃料から発生するので、重く大きい水素吸蔵合金のタンクや、気体の水素を水素吸蔵合金に充填するためのインフラを新たに整える必要はない。
特開２００５−３２１４９０号公報国際公開第０２／１８２６７号パンフレット In order to solve these problems relating to the hydrogen storage alloy, Patent Document 2 proposes a hydrogen generator that generates hydrogen by thermally decomposing a substance containing a large amount of hydrogen such as ammonia and borane. According to this method, since hydrogen is generated from the solid fuel, it is not necessary to newly prepare a heavy and large hydrogen storage alloy tank or an infrastructure for filling the hydrogen storage alloy with gaseous hydrogen.
JP 2005-321490 A International Publication No. 02/18267 Pamphlet

しかしながら、上記特許文献２に記載された水素発生器の物理的な構造は、野外で利用できる運搬可能な発電機等の一般用途には適用できるが、非常に小さいサイズの水素発生器には適用できない。デジタルカメラやＰＤＡ等の携帯情報機器においては、水素発生器のサイズや形状は現状の１次電池または２次電池と同等のサイズや形状（例えば、１８６５０サイズ、直径約１８ミリ×高さ約６５ミリ）が望まれるが、上記特許文献２に開示された水素発生器の構造では、このようなサイズ・形状にすることは不可能である。 However, the physical structure of the hydrogen generator described in Patent Document 2 can be applied to general uses such as a portable generator that can be used outdoors, but is not applicable to a very small size hydrogen generator. Can not. In portable information devices such as digital cameras and PDAs, the size and shape of the hydrogen generator is the same size or shape as the current primary or secondary battery (for example, 18650 size, diameter of about 18 mm × height of about 65 However, in the structure of the hydrogen generator disclosed in Patent Document 2, it is impossible to achieve such a size and shape.

また、上記特許文献２には、上記携帯情報機器用の水素発生器においてアンモニア・ボレインから水素を発生させるためにアンモニア・ボレインの温度を１００℃以上に加熱するための小型の具体的な手段が記載されていない。 Patent Document 2 discloses a small concrete means for heating the temperature of ammonia borane to 100 ° C. or higher in order to generate hydrogen from ammonia borain in the hydrogen generator for portable information devices. Not listed.

更に、水素発生器を小型にするための水素発生器の具体的な構造、各部品の構成、制御手段等についても記載されていない。 Furthermore, it does not describe a specific structure of the hydrogen generator for reducing the size of the hydrogen generator, the configuration of each component, control means, and the like.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、小型の場合であっても水素を発生する化合物を含む材料から安定的且つ効率的に水素を発生させることができ、単位体積当たりの水素発生量を向上させることが可能な水素発生器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can generate hydrogen stably and efficiently from a material containing a compound that generates hydrogen even in a small size. It aims at providing the hydrogen generator which can improve generation amount.

本発明の水素発生器の一態様は、
加熱されることによって水素を発生する化合物を含む材料で構成された複数の燃料ペレットと、
上記複数の燃料ペレットを格納する耐圧容器と、
上記燃料ペレットからの水素発生を制御するコントローラと、
を有する水素発生器において、
上記耐圧容器内の基板上には上記複数の燃料ペレットに対応した複数の発火器が設置されており、
上記複数の燃料ペレットは上記発火器上に配置され、
それぞれの上記燃料ペレットは、断熱部材によってその周囲が囲われており、且つ、他の燃料ペレットとの間には熱伝導率の高い部材で構成された格子状の枠が配置されていることを特徴とする。 One aspect of the hydrogen generator of the present invention is:
A plurality of fuel pellets composed of a material containing a compound that generates hydrogen when heated;
A pressure vessel for storing the plurality of fuel pellets;
A controller for controlling hydrogen generation from the fuel pellets;
In a hydrogen generator having
A plurality of igniters corresponding to the plurality of fuel pellets are installed on the substrate in the pressure vessel,
The plurality of fuel pellets are disposed on the igniter;
Each of the fuel pellets is surrounded by a heat insulating member, and a lattice-shaped frame made of a member having high thermal conductivity is disposed between the fuel pellets and the other fuel pellets. Features.

本発明によれば、小型の場合であっても水素を発生する化合物を含む材料から安定的且つ効率的に水素を発生させることが可能となり、単位体積当たりの水素発生量を向上させることが可能な水素発生器を提供することができる。 According to the present invention, hydrogen can be stably and efficiently generated from a material containing a compound that generates hydrogen even in a small size, and the amount of hydrogen generated per unit volume can be improved. A hydrogen generator can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る水素発生器を説明する前に、水素発生の原理を説明する。 [First Embodiment]
Before describing the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention, the principle of hydrogen generation will be described.

図１（Ａ）は、水素発生器で使用する燃料ペレットの構成を示す図である。 FIG. 1A is a diagram showing the configuration of fuel pellets used in a hydrogen generator.

水素発生化合物であるアンモニア・ボレイン（ＮＨ_３ＢＨ_３）１と、該アンモニア・ボレイン１を加熱するためのヒート・ミックス２とを、それぞれ適当な圧力をかけることによって所定の形状、ここでは円筒状の形状に固め、それらアンモニア・ボレイン１とヒート・ミックス２に更に圧力をかけて一体物となるように形成することで、燃料ペレット３が構成されている。アンモニア・ボレイン１に加える圧力としては、実験的に５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａの値が好ましいことが求められている。 Ammonia borane (NH ₃ BH ₃ ) 1 which is a hydrogen generating compound and a heat mix 2 for heating the ammonia borane 1 are each applied in a predetermined shape, in this case cylindrical, by applying an appropriate pressure. The fuel pellets 3 are formed by solidifying the ammonia borane 1 and the heat mix 2 so as to be integrated with each other. The pressure applied to the ammonia / borane 1 is required to be preferably a value of 50 MPa to 250 MPa experimentally.

ここで、アンモニア・ボレイン１とヒート・ミックス２について説明する。 Here, the ammonia borain 1 and the heat mix 2 will be described.

アンモニア・ボレイン１は、質量比で約２０％の水素を含み、常温では固体で爆発性が無く安定な水素源であり、熱分解によって水素を発生する。同じ体積であれば、液体水素の２倍の質量の水素を含んでいる。アンモニア・ボレイン１は通常は粉状であるが、必要に応じて圧力を加えることによって硬いペレット状、棒状、円錐状等にプレスすることができる物質である。 Ammonia / borane 1 contains about 20% hydrogen by mass, is a solid hydrogen source that is solid and non-explosive at room temperature, and generates hydrogen by thermal decomposition. If the volume is the same, it contains twice as much hydrogen as liquid hydrogen. The ammonia borane 1 is usually a powder, but is a substance that can be pressed into a hard pellet, rod, cone, or the like by applying pressure as necessary.

このアンモニア・ボレイン１は、温度を上昇させることにより３段階に熱分解して水素を発生する。熱せられると約１００℃で溶けて液体になり、その後に１分子の水素を発生させる。その際の反応式は、下記（１）式の通りであり、これが第１段階の水素発生反応である。 This ammonia borane 1 is thermally decomposed in three stages by raising the temperature to generate hydrogen. When heated, it melts at about 100 ° C. and becomes a liquid, after which one molecule of hydrogen is generated. The reaction formula in that case is as the following formula (1), and this is the first stage hydrogen generation reaction.

ＮＨ_３ＢＨ_３ → ＮＨ_２ＢＨ_２＋Ｈ_２ …（１）
この反応は発熱反応であり、この反応熱によってアンモニア・ボレイン１自身の温度が上昇して、第２段階の水素発生反応に進む。即ち、上記第１段階の水素発生反応で生成されるＮＨ_２ＢＨ_２は、更に温度が上昇して約１５０℃で１分子の水素を発生する。その際の反応式は、下記（２）式の通りであり、これが第２段階の水素発生反応である。 NH ₃ BH ₃ → NH ₂ BH ₂ + H ₂ (1)
This reaction is an exothermic reaction, and this reaction heat raises the temperature of the ammonia borane 1 itself and proceeds to the second stage hydrogen generation reaction. That is, the NH ₂ BH ₂ produced in the first stage hydrogen generation reaction further increases in temperature and generates one molecule of hydrogen at about 150 ° C. The reaction formula in that case is as the following formula (2), and this is the second stage hydrogen generation reaction.

ＮＨ_２ＢＨ_２ → ＮＨＢＨ＋Ｈ_２ …（２）
この反応も発熱反応であり、理論的にはＮＨＢＨが第３段階の熱分解を行うことができる温度まで、ＮＨＢＨの温度を上げるだけの熱を発生する。温度が約４８０℃を越えると、残ったＮＨＢＨは最後の１分子の水素を発生させる。その際の反応式は、下記（３）式の通りであり、これが第３段階の水素発生反応である。 NH ₂ BH ₂ → NHBH + H ₂ (2)
This reaction is also an exothermic reaction and theoretically generates heat sufficient to raise the temperature of NHBH to a temperature at which NHBH can perform the third stage of thermal decomposition. When the temperature exceeds about 480 ° C., the remaining NHBH generates the last molecule of hydrogen. The reaction formula in that case is as the following formula (3), and this is the third stage hydrogen generation reaction.

ＮＨＢＨ → ＢＮ＋Ｈ_２ …（３）
理論的には、この第３段階の水素発生反応も、熱分解が完全に行われるための十分な熱を発生させる。 NHBH → BN + H ₂ (3)
Theoretically, this third stage hydrogen generation reaction also generates sufficient heat for complete pyrolysis.

このように、アンモニア・ボレイン１は、加熱することにより、その１分子から３分子の水素を発生する。 Thus, the ammonia borane 1 generates three molecules of hydrogen from one molecule when heated.

一方、上記ヒート・ミックス２は、リチウム・アルミニウム水素化合物（ＬｉＡｌＨ_４）と塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）の混合物である。これは、外部からヒータ等で少量の熱を与えられると自ら発熱する熱源となり、上記アンモニア・ボレイン１を加熱する。また、単に熱源としてだけではなく、下記（４）式のように若干の水素を発生する。 On the other hand, the heat mix 2 is a mixture of lithium aluminum hydride (LiAlH ₄ ) and ammonium chloride (NH ₄ Cl). This becomes a heat source that generates heat by itself when given a small amount of heat by a heater or the like from the outside, and heats the ammonia borane 1. Further, not only as a heat source, but some hydrogen is generated as in the following formula (4).

ＬｉＡｌＨ_４＋ＮＨ_４Ｃｌ → ＬｉＣｌ＋ＡｌＮ＋４Ｈ_２ …（４）
なお、上記ヒート・ミックス２としては、このようなＬｉＡｌＨ_４とＮＨ_４Ｃｌの混合物に限らず、外部から少量の熱を与えられた際に上記アンモニア・ボレイン１が熱分解を開始するために必要な熱を自ら発熱する特性を有するものであれば、どのようなものであっても良い。 LiAlH ₄ + NH ₄ Cl → LiCl + AlN + 4H ₂ (4)
The heat mix 2 is not limited to such a mixture of LiAlH ₄ and NH ₄ Cl, but is necessary for the ammonia borane 1 to start thermal decomposition when a small amount of heat is applied from the outside. Any material may be used as long as it has a characteristic of generating heat by itself.

このようなアンモニア・ボレイン１とヒート・ミックス２でなる燃料ペレット３は、携帯情報機器用に使用することを考慮すると、直径３ｍｍから１０ｍｍ、全体の高さが３ｍｍから１０ｍｍ程度の大きさが適当である。本発明者の実験によれば、直径５．２ｍｍ、高さ３．４ｍｍ程度のサイズのペレットにおいて、高効率で水素を発生させることができた。このペレットでは、アンモニア・ボレイン１とヒート・ミックス２の比率は、質量比で４：１から５：１程度に設定することで最も収率の高い水素発生が行われることが実験的に確かめられている。 The fuel pellet 3 composed of the ammonia borane 1 and the heat mix 2 is appropriate to have a diameter of 3 mm to 10 mm and an overall height of 3 mm to 10 mm in consideration of use for portable information devices. It is. According to the experiments by the present inventors, hydrogen could be generated with high efficiency in pellets having a diameter of about 5.2 mm and a height of about 3.4 mm. In this pellet, it is experimentally confirmed that the highest yield of hydrogen is generated by setting the mass ratio of ammonia borain 1 to heat mix 2 to about 4: 1 to 5: 1. ing.

次に、上記のような燃料ペレット３を使用する水素発生器を説明する。 Next, a hydrogen generator using the fuel pellet 3 as described above will be described.

図１（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る水素発生器の構成を示す図である。 FIG. 1B is a diagram showing a configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention.

水素発生器のケースは、その内部で水素が発生するため耐圧容器１０となっており、ステンレス等の十分強度のある部材で構成される。この水素発生器の耐圧容器１０の一側面には、水素発生口１１が設けられている。この水素発生口１１の内側には水素以外の不純物を吸収するカーボン・フィルタ（図示しない）が内蔵されており、また、外部から開け閉めできるストップバルブ（図示しない）が外付けされている。更に、この水素発生口１１が設けられた側面には、電気信号を入出力するためのコネクタ１２も設けられている。このコネクタ１２には、水素発生器の状態を示す信号の出力端子と、動作を制御するための信号の入力端子が配置されており、この水素発生器の外部に位置する図示しない機器に図示しないケーブルによって接続される。 The case of the hydrogen generator is a pressure vessel 10 because hydrogen is generated therein, and is formed of a sufficiently strong member such as stainless steel. A hydrogen generation port 11 is provided on one side surface of the pressure vessel 10 of the hydrogen generator. A carbon filter (not shown) that absorbs impurities other than hydrogen is incorporated inside the hydrogen generation port 11, and a stop valve (not shown) that can be opened and closed from the outside is externally attached. Further, a connector 12 for inputting / outputting electric signals is also provided on the side surface where the hydrogen generating port 11 is provided. The connector 12 is provided with an output terminal for a signal indicating the state of the hydrogen generator and an input terminal for a signal for controlling the operation. The connector 12 is not shown in a device (not shown) located outside the hydrogen generator. Connected by cable.

また、水素発生器の耐圧容器１０の上面には、破裂板１３も設けられている。この破裂板１３は、当該破裂板１３にかかる圧力が既定の圧力以上になると破れるように構成されている市販の部品である。耐圧容器１０の内部圧力が何らかの異常動作によって最大耐圧を超える前に、この破裂板１３が破れることによって、水素発生器が爆発等の危険な状態になるのを防止する安全装置である。なお、この破裂板１３は、安全弁ＰＲＶ（Pressure Relief Valve）のような機械的なバルブを使用しても良い。 In addition, a rupturable plate 13 is also provided on the upper surface of the pressure vessel 10 of the hydrogen generator. The rupturable plate 13 is a commercially available component that is configured to be broken when the pressure applied to the rupturable plate 13 exceeds a predetermined pressure. This is a safety device that prevents the hydrogen generator from entering a dangerous state such as an explosion by breaking the rupturable plate 13 before the internal pressure of the pressure vessel 10 exceeds the maximum pressure resistance due to some abnormal operation. The rupturable plate 13 may be a mechanical valve such as a safety valve PRV (Pressure Relief Valve).

なお、上記水素発生口１１、コネクタ１２、破裂板１３はそれぞれ水素発生器の耐圧容器１０に取り付けられているが、それらは気密状態を保つため、Ｏリング等の漏れを防ぐ部材が併用されている。 The hydrogen generating port 11, the connector 12, and the rupturable plate 13 are each attached to a pressure vessel 10 of the hydrogen generator. However, in order to maintain an airtight state, a member for preventing leakage such as an O-ring is used in combination. Yes.

図２は、図１（Ｂ）に示した水素発生器の内部構造を示す断面図である。
水素発生器の内部には、当該水素発生器の動作を制御する制御回路が搭載された制御基板１４が配されている。この制御基板１４は、ガラスエポキシやベークライト等の耐熱性と絶縁性を有するもので構成される。この制御基板１４は一端側で上記コネクタ１２に接続され、また、他端側にはコネクタ１５が設けられている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the hydrogen generator shown in FIG.
Inside the hydrogen generator, a control board 14 on which a control circuit for controlling the operation of the hydrogen generator is mounted is disposed. This control board 14 is comprised with what has heat resistance and insulation, such as glass epoxy and a bakelite. The control board 14 is connected to the connector 12 on one end side, and a connector 15 is provided on the other end side.

上記コネクタ１５には、基板１６Ａに設けられたコネクタ１７Ａが接続されるようになっている。この基板１６Ａ上には、格子状の導熱部材１８Ａが配されている。また、上記コネクタ１７Ａとは反対面側に更にコネクタ１９Ａが設けられている。このコネクタ１９Ａには、基板１６Ｂに設けられたコネクタ１７Ｂが接続されるようになっている。この基板１６Ｂ上には、格子状の導熱部材１８Ｂが配されている。また、上記コネクタ１７Ｂとは反対面側に更にコネクタ１９Ｂが設けられている。ここで、基板１６Ａ，コネクタ１７Ａ，導熱部材１８Ａ，コネクタ１９Ａで構成されるユニット、及び基板１６Ｂ，コネクタ１７Ｂ，導熱部材１８Ｂ，コネクタ１９Ｂで構成されるユニットは、水素発生ユニットであり、同一のものである。これら２つの水素発生ユニットがコネクタ１７Ｂとコネクタ１９Ａで接続され、更にそれらがコネクタ１７Ａとコネクタ１５によって制御基板１４に接続されている。なお、コネクタ１９Ｂは、この実施形態では、どこにも接続されないダミーとなる。 A connector 17A provided on the board 16A is connected to the connector 15. A lattice-shaped heat conducting member 18A is disposed on the substrate 16A. Further, a connector 19A is further provided on the side opposite to the connector 17A. A connector 17B provided on the substrate 16B is connected to the connector 19A. A lattice-shaped heat conducting member 18B is disposed on the substrate 16B. Further, a connector 19B is further provided on the side opposite to the connector 17B. Here, the unit composed of the substrate 16A, the connector 17A, the heat conducting member 18A, and the connector 19A, and the unit composed of the substrate 16B, the connector 17B, the heat conducting member 18B, and the connector 19B are hydrogen generation units and are the same. It is. These two hydrogen generation units are connected by a connector 17B and a connector 19A, and further, they are connected to the control board 14 by a connector 17A and a connector 15. In this embodiment, the connector 19B is a dummy that is not connected anywhere.

図３は、変形例として、制御基板１４を水素発生器の耐圧容器１０の外に出した場合の構成図である。コネクタ１７Ａが耐圧容器１０の下側から外に出て、そのコネクタ１７Ａに制御基板１４のコネクタ１５が接続する。このような構成にすると、制御基板１４は温度の上昇や圧力の変化等の影響をほとんど受けないため、複数回の使用にも耐えるので経済的である。 FIG. 3 is a configuration diagram in a case where the control substrate 14 is taken out of the pressure vessel 10 of the hydrogen generator as a modification. The connector 17A comes out from the lower side of the pressure vessel 10 and the connector 15 of the control board 14 is connected to the connector 17A. Such a configuration is economical because the control board 14 is hardly affected by temperature rise, pressure change, etc., and can withstand multiple uses.

なお、図２及び図３は、水素発生ユニットを２段に配置した例を示したが、段数はそれに限定されないことは勿論である。また、図の奥行き方向に複数の水素発生ユニットを配置することも可能である。 2 and 3 show an example in which the hydrogen generation units are arranged in two stages, but the number of stages is of course not limited thereto. It is also possible to arrange a plurality of hydrogen generation units in the depth direction of the figure.

次に、上記水素発生ユニットについて詳細に説明する。なお、上記２つの水素発生ユニットは同一構造であるため、以下の説明では、特に必要な場合を除き、基板１６Ａ，１６Ｂを基板１６、コネクタ１７Ａ，１７Ｂをコネクタ１７、導熱部材１８Ａ，１８Ｂを導熱部材１８、コネクタ１９Ａ，１９Ｂをコネクタ１９として説明する。 Next, the hydrogen generation unit will be described in detail. Since the two hydrogen generation units have the same structure, in the following description, unless specifically required, the substrates 16A and 16B are the substrate 16, the connectors 17A and 17B are the connectors 17, and the heat conducting members 18A and 18B are thermally conducted. The member 18 and the connectors 19A and 19B will be described as the connector 19.

図４は、水素発生ユニットの上面図である。格子状の導熱部材１８が基板１６の上に接着されて、それぞれの格子内には、図１（Ａ）に示したような燃料ペレット３が、エポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂で構成された断熱部材２０によってその円周方向の周囲を囲われて、１個ずつ格納されている。この格子状の導熱部材１８は、その材料にもよるが、約１ｍｍ程度の厚さを有することで、適度な導熱機能と強度を持たせている。また、この格子の内のりは、中に格納される断熱部材２０でその周囲を囲われた円筒形の燃料ペレット３の直径よりも若干大きめの寸法になっている。例えば、断熱部材２０を含んで直径５．２ｍｍの燃料ペレット３の場合には、０．１ｍｍの余裕を見込んで格子の内のりは５．４ｍｍ角にする。このように適当な余裕を持たせることにより、格子内に燃料ペレット３を格納する際に傾いたり、つかえたり等の不具合を防止することができ、また、逆に大きすぎて格子内で燃料ペレット３が動いて遊んでしまい、発火器から離れて正常な水素発生が行われなくなることを防止できる。格子状の導熱部材１８は、基板１６に対しては隙間がないように例えばコーキング機能を持った接着剤で接着されている。これは発生した水素は高熱であり、その水素が隣接する燃料ペレット３に流れ込んで、その隣接燃料ペレット３に対して意図しない高温化を及ぼすことを防止するためである。燃料ペレット３は、図１（Ａ）に示したものであり、その円周方向の周囲を断熱部材２０で囲んだものである。なお、図４の例では、横７個縦５列で合計３５個の燃料ペレット３が格納できるものを示しているが、個数はこれに限定されないことは勿論である。 FIG. 4 is a top view of the hydrogen generation unit. A lattice-shaped heat conducting member 18 is bonded onto the substrate 16, and in each lattice, a fuel pellet 3 as shown in FIG. 1A is a heat insulating member 20 made of epoxy resin or polycarbonate resin. Are enclosed one by one by surrounding the circumference in the circumferential direction. Although this lattice-shaped heat conducting member 18 has a thickness of about 1 mm, depending on the material, it has an appropriate heat conducting function and strength. The inner diameter of the lattice is slightly larger than the diameter of the cylindrical fuel pellet 3 surrounded by the heat insulating member 20 housed therein. For example, in the case of the fuel pellet 3 having a diameter of 5.2 mm including the heat insulating member 20, the inner margin of the lattice is set to 5.4 mm square with an allowance of 0.1 mm. By providing an appropriate margin in this way, it is possible to prevent problems such as tilting and holding when the fuel pellets 3 are stored in the lattice, and conversely, the fuel pellets are too large in the lattice. It is possible to prevent 3 from moving and playing away from the igniter so that normal hydrogen generation is not performed. The lattice-shaped heat conducting member 18 is bonded to the substrate 16 with, for example, an adhesive having a caulking function so that there is no gap. This is because the generated hydrogen has a high temperature and prevents the hydrogen from flowing into the adjacent fuel pellets 3 and unintentionally increasing the temperature of the adjacent fuel pellets 3. The fuel pellet 3 is shown in FIG. 1 (A), and its circumference is surrounded by a heat insulating member 20. In the example of FIG. 4, a total of 35 fuel pellets 3 can be stored in 7 rows and 5 columns, but the number is not limited to this.

以下、各水素発生ユニットについて、図４を使用して説明する。
燃料ペレット３の円周方向の周囲は、断熱部材２０によって囲われており、一方、図中の上方に相当する、基板とは反対側の端面部は、断熱部材によって囲われていないので、燃料ペレット３から発生する水素と熱は、燃料ペレット３の上方に向かって流れ出し、円周方向の周囲にはほとんど伝わらない。つまり、水素発生のために加熱した燃料ペレット３のみが加熱されることになる。 Hereinafter, each hydrogen generation unit will be described with reference to FIG.
The periphery of the fuel pellet 3 in the circumferential direction is surrounded by a heat insulating member 20, while the end surface portion on the side opposite to the substrate corresponding to the upper side in the figure is not surrounded by the heat insulating member. The hydrogen and heat generated from the pellets 3 flow out upward from the fuel pellets 3 and are hardly transmitted to the periphery in the circumferential direction. That is, only the fuel pellet 3 heated for generating hydrogen is heated.

しかし、断熱部材２０の大きさ・形状や、燃料ペレット３への取り付け状態のバラつきによって、断熱部材２０が燃料ペレット３の円周方向の周囲を完全に囲うことができず、微小な隙間が存在する場合も起こりうる。このような場合、水素発生時に発生した熱は、その隙間を通って導熱部材１８に伝わる。この場合、導熱部材１８は熱の伝わり方に関して、電気回路のアースのような働きをする。即ち、導熱部材１８に伝わった熱は、瞬時に導熱部材１８全体に広がり、熱が発生した局地的な場所に留まることはない。導熱部材１８の熱容量は発生した熱に比べて大きいので、導熱部材１８自身の温度上昇は微々たるものである。このように、導熱部材１８が熱アースの働きをすることにより、加熱されるべき燃料ペレット３のみが加熱され、加熱された燃料ペレット３からその周囲に熱が拡散して、本来は加熱されるべきでない周囲の燃料ペレット３が加熱されることを防止できる。 However, due to the size and shape of the heat insulating member 20 and the variation in the state of attachment to the fuel pellet 3, the heat insulating member 20 cannot completely surround the periphery of the fuel pellet 3 in the circumferential direction, and there are minute gaps. It can happen. In such a case, the heat generated during the generation of hydrogen is transmitted to the heat conducting member 18 through the gap. In this case, the heat conducting member 18 acts like a ground of an electric circuit with respect to how heat is transmitted. That is, the heat transmitted to the heat conducting member 18 spreads instantly throughout the heat conducting member 18 and does not stay at the local place where the heat is generated. Since the heat capacity of the heat conducting member 18 is larger than the generated heat, the temperature rise of the heat conducting member 18 is insignificant. As described above, when the heat conducting member 18 functions as a thermal ground, only the fuel pellet 3 to be heated is heated, and heat is diffused from the heated fuel pellet 3 to its surroundings, which is originally heated. It is possible to prevent the surrounding fuel pellets 3 that should not be heated.

なお、水素発生器の耐圧容器１０の外装は、ステンレス等の金属で構成されている。そこで、図５に示すように、該耐圧容器１０の外装と導熱部材１８との間を銅などの金属ばね２１を介して接触させる構造とすることで、導熱部材１８で発生した熱を金属ばね２１を通じて耐圧容器１０に伝え、その外装を通して熱を外部に拡散させることが可能となり、更に放熱効果が向上する。 In addition, the exterior of the pressure vessel 10 of the hydrogen generator is made of a metal such as stainless steel. Therefore, as shown in FIG. 5, the heat generated in the heat conducting member 18 is generated by the metal spring by adopting a structure in which the exterior of the pressure vessel 10 and the heat conducting member 18 are brought into contact via a metal spring 21 such as copper. It is possible to transmit the heat to the pressure vessel 10 through 21 and diffuse the heat to the outside through the exterior, further improving the heat radiation effect.

上記金属ばね２１の内、水素発生口１１が設けられている一側面に対し直交する側面における金属ばね２１に関しては、上記水素発生口１１が設けられている一側面側にその開放端が配されるような取り付け向きで、耐圧容器１０の外装内面に取り付けられる。こうすることで、図２に示すような制御基板１４配置を持つ場合に、上記水素発生口１１が設けられている一側面に対向する側の外装を取り外し、図６（Ａ）及び（Ｂ）に矢印で示すようにスライドさせて、水素発生ユニットを出し入れすることができるので、耐圧容器１０の再利用が可能となる。 Regarding the metal spring 21 on the side surface orthogonal to the one side surface on which the hydrogen generating port 11 is provided, the open end is arranged on the one side surface on which the hydrogen generating port 11 is provided. It is attached to the exterior inner surface of the pressure vessel 10 in such a mounting direction. In this way, when the control substrate 14 is arranged as shown in FIG. 2, the exterior facing the one side where the hydrogen generation port 11 is provided is removed, and FIGS. 6 (A) and 6 (B) Since the hydrogen generating unit can be taken in and out as shown by the arrows, the pressure vessel 10 can be reused.

また、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、銅などの接続部材２２をビス２３によって各水素発生ユニットの導熱部材１８Ａ，１８Ｂに結合させることで、各導熱部材同士を熱的に接続させる構造としても良い。こうすることで、各導熱部材１８Ａ，１８Ｂを一つの大きな導熱部材の一部とすることかでき、更に熱アースの機能が向上する。 Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, by connecting the connecting member 22 such as copper to the heat conducting members 18A and 18B of each hydrogen generating unit with screws 23, the respective heat conducting members are thermally connected to each other. It is good also as a structure to connect. By doing so, each heat conducting member 18A, 18B can be made a part of one large heat conducting member, and the function of thermal grounding is further improved.

更に、図５に示したような導熱部材１８を水素発生器の耐圧容器１０の外装に接触させる構造と、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示したような導熱部材同士を接続する構造との両方を共に採用すれば、より一層の効果が得られることは勿論である。なおこの場合には、金属ばね２１と接続部材２２とが干渉しないように、接続部材２２の上下方向の位置を選定することが必要である。 Further, a structure in which the heat conducting member 18 as shown in FIG. 5 is brought into contact with the exterior of the pressure vessel 10 of the hydrogen generator, and a structure in which the heat conducting members are connected as shown in FIGS. 7 (A) and (B). Of course, if both of these are employed, a further effect can be obtained. In this case, it is necessary to select the vertical position of the connection member 22 so that the metal spring 21 and the connection member 22 do not interfere with each other.

上記導熱部材１８の熱アースの機能は、燃料ペレット３が小さくなればなるほど重要であり、より熱伝導率の高い部材を使用する必要が出て来る。なお、格子状の導熱部材１８の材料としては、コスト的な観点を考慮して、アルミニウムや銅などが使用可能である。燃料ペレット３は８０℃を越えると液体化が始まり、上述したように１００℃を越えると水素を発生するので、この導熱部材１８は、望ましくは、隣接する格子内の温度が例えば６０℃以下となるような材料及び厚さを選定する。 The function of the thermal grounding of the heat conducting member 18 is more important as the fuel pellet 3 becomes smaller, and it becomes necessary to use a member having higher thermal conductivity. In addition, as a material of the lattice-shaped heat conductive member 18, aluminum, copper, or the like can be used in consideration of cost. The fuel pellet 3 starts to be liquefied when the temperature exceeds 80 ° C., and generates hydrogen when the temperature exceeds 100 ° C. as described above. Therefore, the heat conducting member 18 desirably has an adjacent lattice temperature of, for example, 60 ° C. or less. The material and thickness are selected.

この格子状の導熱部材１８の製作方法は、板状の部材に切り込みを入れた部材を複数組み合わせる方法が一般的である。この場合、隣接する格子に対しては気密状態が保たれていなければならない。 The lattice-shaped heat conducting member 18 is generally manufactured by a method of combining a plurality of members obtained by cutting a plate-like member. In this case, an airtight state must be maintained with respect to adjacent lattices.

この格子状の導熱部材１８は、円柱状の燃料ペレット３を囲う断熱部材２０の周囲に接する形になっており、格子の角の部分、即ち、導熱部材１８と断熱部材２０との間には隙間ができる。この隙間は、燃料ペレット３から発生する水素のための空間としての機能も有する。即ち、水素発生器のケースは密閉された耐圧容器１０であり、内部で水素が発生すれば内部圧力が上昇する。このとき、内部に空間が全くないと圧力上昇が急激になり高い圧力まで耐える耐圧設計をする必要があるが、水素発生器の内部のどこかに空間があれば、圧力上昇を緩和することができる。上記隙間を設けないような格子を設計し、圧力緩和用の空間を水素発生器内部のどこかに設ける方法もあるが、そのような格子の形状は複雑であり、また、水素発生器内部の空間のバランスが悪い等の理由で好ましくない。図４の実施形態では、上記隙間を水素発生器内部に均等に設けることにより、全体のバランスを向上させ、且つ、耐圧設計を低い圧力に抑えることにより、設計の自由度の広がり、低コスト化・安全性向上を達成することができ、好都合である。 The lattice-shaped heat conducting member 18 is in contact with the periphery of the heat insulating member 20 that surrounds the cylindrical fuel pellet 3, and between the corner portions of the lattice, that is, between the heat conducting member 18 and the heat insulating member 20. There is a gap. This gap also has a function as a space for hydrogen generated from the fuel pellet 3. That is, the case of the hydrogen generator is a sealed pressure vessel 10, and the internal pressure rises when hydrogen is generated inside. At this time, if there is no space inside, the pressure rises suddenly and it is necessary to design a pressure resistance that can withstand high pressure, but if there is a space somewhere inside the hydrogen generator, the pressure rise can be mitigated. it can. There is a method of designing a grid that does not provide the gap, and providing a space for pressure relaxation somewhere inside the hydrogen generator. However, the shape of such a grid is complicated, and the inside of the hydrogen generator It is not preferable because the balance of space is bad. In the embodiment of FIG. 4, by providing the gaps uniformly within the hydrogen generator, the overall balance is improved, and the pressure-resistant design is suppressed to a low pressure, thereby expanding design freedom and reducing costs. -It is possible and advantageous to improve safety.

次に、水素発生ユニット上の格子内に格納される燃料ペレット３の周囲の状態を説明する。 Next, the state around the fuel pellet 3 stored in the lattice on the hydrogen generation unit will be described.

図８は、水素発生ユニットの断面図である。同図に示すように、基板１６上には、各燃料ペレット３に対応して発火器２４が設けられている。この発火器２４は、制御基板１４に搭載された制御回路（図示せず）からの制御信号により電流を流すことによって発熱して、ヒート・ミックス２を反応させて発熱させ、その熱でアンモニア・ボレイン１を加熱させ、水素を発生させる。前述したように、ヒート・ミックス２とアンモニア・ボレイン１で円筒形の燃料ペレット３を構成している。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the hydrogen generation unit. As shown in the figure, an igniter 24 is provided on the substrate 16 corresponding to each fuel pellet 3. The igniter 24 generates heat by causing a current to flow according to a control signal from a control circuit (not shown) mounted on the control board 14, reacts the heat mix 2 to generate heat, and the heat generates ammonia · Borein 1 is heated to generate hydrogen. As described above, the heat mix 2 and the ammonia borane 1 constitute a cylindrical fuel pellet 3.

各燃料ペレット３の上には、円形状の厚さ０．０１〜０．０２ｍｍで、燃料ペレット３の直径と同じ直径を有するアルミ・フォイル２５が載置される。このアルミ・フォイル２５は、発火器２４によって発火されたヒート・ミックス２から発生した熱や、その熱によってアンモニア・ボレイン１から発生した水素発生反応から発生する熱が、このアルミ・フォイル２５に反射することにより、水素発生を指示された燃料ペレット３周辺にとどまることを助ける機能を有する。 On each fuel pellet 3, an aluminum foil 25 having a circular thickness of 0.01 to 0.02 mm and the same diameter as the fuel pellet 3 is placed. In the aluminum foil 25, heat generated from the heat mix 2 ignited by the igniter 24 and heat generated from the hydrogen generation reaction generated from the ammonia borane 1 due to the heat are reflected on the aluminum foil 25. By doing so, it has a function to help stay around the fuel pellet 3 instructed to generate hydrogen.

上記アルミ・フォイル２５上には、格子の内のり寸法にほぼ合致した大きさの正方形のカーボン・フィルタ２６が載置される。このカーボン・フィルタ２６は、水素以外の不純物を吸収する機能を有する。そして、その上に、円形状の断熱部材の蓋２７が配される。この蓋２７は、断熱部材２０を含めた燃料ペレット３の直径より若干大きめで、且つ格子開口に隙間なく入り込む大きさであり、この蓋２７によってこの格子内部の燃料ペレット３やカーボン・フィルタ２６等が水素発生時の反応によって動くのを防止している。この断熱部材の蓋２７は、エポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂等の断熱部材が使用可能である。 On the aluminum foil 25, a square carbon filter 26 having a size substantially matching the inner dimension of the lattice is placed. The carbon filter 26 has a function of absorbing impurities other than hydrogen. Further, a circular heat insulating member lid 27 is disposed thereon. The lid 27 is slightly larger than the diameter of the fuel pellet 3 including the heat insulating member 20 and is large enough to enter the lattice opening without any gap. The lid 27 allows the fuel pellet 3 inside the lattice, the carbon filter 26, etc. Is prevented from moving due to the reaction during hydrogen generation. As the lid 27 of the heat insulating member, a heat insulating member such as an epoxy resin or a polycarbonate resin can be used.

図８からわかるように、正方形の格子の中に断熱部材２０を周囲に配置された円筒形の燃料ペレット３が格納され、その上に円形のアルミ・フォイル２５、正方形のカーボン・フィルタ２６、円形の断熱部材の蓋２７が順に積層されている構造になっている。 As can be seen from FIG. 8, a cylindrical fuel pellet 3 having a heat insulating member 20 arranged around a square lattice is stored, and a circular aluminum foil 25, a square carbon filter 26, a circular shape are stored thereon. The lids 27 of the heat insulating members are stacked in order.

ここで、カーボン・フィルタ２６のみが正方形である理由は下記のとおりである。もし、カーボン・フィルタ２６が円形であると、正方形の格子と円筒形の燃料ペレット３との間には隙間があり、それが格子の上方に露出する。この状態で水素を発生させた場合に、もし不純物が発生すると不純物がそのまま格子の外に出てしまい、水素発生口１１に取り付けた不純物吸収用フィルタで吸収しきれない場合、水素燃料電池に不純物が流出してしまう。水素燃料電池では、水素は高い純度が要求され、もし水素純度が低いと水素燃料電池の破壊につながる。それを防ぐために、それぞれの燃料ペレット３の段階で不純物が流出しないようにするために、カーボン・フィルタ２６は格子の内のりに合わせた正方形の形状である必要がある。 Here, the reason why only the carbon filter 26 is square is as follows. If the carbon filter 26 is circular, there is a gap between the square grid and the cylindrical fuel pellet 3, which is exposed above the grid. When hydrogen is generated in this state, if impurities are generated, the impurities go out of the lattice as they are and cannot be absorbed by the impurity absorption filter attached to the hydrogen generation port 11. Leaks. In a hydrogen fuel cell, high purity is required for hydrogen. If the hydrogen purity is low, the hydrogen fuel cell is destroyed. In order to prevent this, the carbon filter 26 needs to have a square shape matched to the inside of the lattice in order to prevent impurities from flowing out at the stage of each fuel pellet 3.

また、蓋２７が円形状である理由は、発生した水素がカーボン・フィルタ２６を通して、容易に上方に拡散し易いようにするためである。 The reason why the lid 27 is circular is that the generated hydrogen is easily diffused upward through the carbon filter 26.

このような理由により、アルミ・フォイル２５、カーボン・フィルタ２６、蓋２７の形状が定められている。 For these reasons, the shapes of the aluminum foil 25, the carbon filter 26, and the lid 27 are determined.

図９（Ａ）乃至（Ｄ）は、格子状の導熱部材１８に対する発火器２４、ヒート・ミックス２、アンモニア・ボレイン１、断熱部材２０、アルミ・フォイル２５、カーボン・フィルタ２６、蓋２７の水平方向の位置関係を示す図である。 FIGS. 9A to 9D show horizontal positions of the generator 24, heat mix 2, ammonia borane 1, heat insulating member 20, aluminum foil 25, carbon filter 26, and lid 27 with respect to the lattice-shaped heat conducting member 18. It is a figure which shows the positional relationship of a direction.

図９（Ａ）は、発火器２４が後述するような表面実装型の抵抗器の場合で、外形が正方形の場合を示している。発火器２４の中心点が格子状の導熱部材１８が形成する格子状の平面の中心点とほぼ一致していることを示している。抵抗器の外形が長方形の場合にも同様にその中心点が格子状の導熱部材１８が形成する格子状の平面の中心点とほぼ一致する位置に配置する。 FIG. 9 (A) shows a case where the external shape is a square in the case where the igniter 24 is a surface mount type resistor as will be described later. It shows that the center point of the igniter 24 substantially coincides with the center point of the lattice-shaped plane formed by the lattice-shaped heat conducting member 18. Similarly, when the outer shape of the resistor is rectangular, the center point is arranged at a position that substantially coincides with the center point of the lattice-shaped plane formed by the lattice-shaped heat conducting member 18.

図９（Ｂ）は、円筒形のヒート・ミックス２とアンモニア・ボレイン１と断熱部材２０とアルミ・フォイル２５の中心点が格子状の導熱部材１８が形成する格子開口部の中心点とほぼ一致していることと、格子開口部の一辺の長さがヒート・ミックス２，アンモニア・ボレイン１，アルミ・フォイル２５の部材より若干大きく、隙間があることを示している。そして、この隙間に断熱部材２０が配置される。即ち、断熱部材２０と格子開口部の一辺との間には隙間がない。 In FIG. 9B, the center point of the cylindrical heat mix 2, the ammonia borane 1, the heat insulating member 20, and the aluminum foil 25 is substantially equal to the center point of the lattice opening formed by the lattice-shaped heat conducting member 18. This indicates that the length of one side of the lattice opening is slightly larger than that of the heat mix 2, ammonia borane 1, and aluminum foil 25, and there is a gap. And the heat insulation member 20 is arrange | positioned in this clearance gap. That is, there is no gap between the heat insulating member 20 and one side of the lattice opening.

図９（Ｃ）は、カーボン・フィルタ２６が格子開口と同じ大きさであり、必然的にその中心点は一致することを示している。 FIG. 9 (C) shows that the carbon filter 26 is the same size as the grating opening, and its center points necessarily coincide.

図９（Ｄ）は、蓋２７の直径が格子開口部の一辺とほぼ同じであり、ヒート・ミックス２，アンモニア・ボレイン１，アルミ・フォイル２５とは異なり格子開口部の一辺との間には隙間がないことを示している。 In FIG. 9D, the diameter of the lid 27 is substantially the same as one side of the lattice opening. Unlike the heat mix 2, ammonia borane 1, and aluminum foil 25, the lid 27 has a diameter between the sides of the lattice opening. It shows that there is no gap.

このように、燃料ペレット３と発火器２４の水平方向の位置関係として、それぞれの中心点を略一致させるように格子状の導熱部材１８で規制している。このようにすることで、発火器２４から発生する熱が燃料ペレット３下部のヒート・ミックス２に的確に伝達され、その結果、ヒート・ミックス２がアンモニア・ボレイン１を十分に加熱し、アンモニア・ボレイン１から水素を最大限に発生させることが可能となる。 As described above, the horizontal positional relationship between the fuel pellet 3 and the igniter 24 is regulated by the lattice-shaped heat conducting member 18 so that the respective center points are substantially matched. By doing so, the heat generated from the igniter 24 is accurately transmitted to the heat mix 2 below the fuel pellet 3, and as a result, the heat mix 2 sufficiently heats the ammonia borane 1, It becomes possible to generate hydrogen from the borane 1 to the maximum extent.

次に、上記発火器２４について説明する。
発火器２４は、基板１６上の導熱部材１８の各格子に対応する位置に配置されており、その上に各燃料ペレット３のヒート・ミックス２が接するように位置決めされる。前述したように、発火器２４の中心と燃料ペレット３の中心が略一致するように位置決めされる。発火器２４は表面実装型の抵抗器である。 Next, the ignition device 24 will be described.
The igniter 24 is disposed at a position corresponding to each grid of the heat conducting member 18 on the substrate 16, and is positioned so that the heat mix 2 of each fuel pellet 3 is in contact therewith. As described above, the positioning is performed so that the center of the igniter 24 and the center of the fuel pellet 3 substantially coincide. The igniter 24 is a surface mount type resistor.

図１０は、発火器２４の駆動回路の構成を示す図である。
発火器２４を構成する表面実装型の抵抗器２８は、一端が駆動用ＦＥＴ２９の電流経路を介して駆動回路の電源電圧であるＤＣ＋１２Ｖに接続され、他端がＧＮＤに接続されている。駆動用ＦＥＴ２９の制御端子には、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルの電圧値を示すディジタル信号である駆動制御信号３０が制御基板１４に搭載された制御回路（図示せず）から印加される。駆動用ＦＥＴ２９は、この駆動制御信号３０がＨｉｇｈレベルになるとＯＮし、ＬｏｗレベルになるとＯＦＦ状態となる。 FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit of the igniter 24.
One end of the surface mount type resistor 28 constituting the igniter 24 is connected to DC + 12V which is a power supply voltage of the drive circuit via the current path of the drive FET 29, and the other end is connected to GND. A drive control signal 30 which is a digital signal indicating a voltage value of High level and Low level is applied to a control terminal of the drive FET 29 from a control circuit (not shown) mounted on the control board 14. The drive FET 29 is turned on when the drive control signal 30 is at a high level, and is turned off when the drive control signal 30 is at a low level.

従って、発火させない状態では、駆動制御信号３０はＬｏｗレベルで、駆動用ＦＥＴ２９はＯＦＦの状態であり、抵抗器２８には電流は流れていない。次に、駆動制御信号３０がＨｉｇｈレベルになって駆動用ＦＥＴ２９がＯＮすると、抵抗器２８には電流が流れる。抵抗器２８が例えば４Ωとすると、電源電圧が＋１２Ｖであるため、ＦＥＴの電圧降下約０．６Ｖを考慮しても約２．８Ａの電流が流れるので、発火器２４の抵抗器２８で消費される電力は、４＊２．８＊２．８＝約３１Ｗとなる。この３１Ｗの電力が、表面実装用の抵抗器２８で消費されるため、その温度が急激に上昇してヒート・ミックス２を発熱することが可能となる。 Therefore, in a state where no ignition is performed, the drive control signal 30 is at a low level, the drive FET 29 is in an OFF state, and no current flows through the resistor 28. Next, when the drive control signal 30 becomes High level and the driving FET 29 is turned on, a current flows through the resistor 28. If the resistor 28 is 4Ω, for example, since the power supply voltage is + 12V, a current of about 2.8A flows even if the voltage drop of the FET is about 0.6V, so that it is consumed by the resistor 28 of the igniter 24. The power to be 4 * 2.8 * 2.8 = about 31W. Since this 31 W of electric power is consumed by the surface mount resistor 28, the temperature rapidly rises and the heat mix 2 can be heated.

なお、この発火器２４は、抵抗器２８として、表面実装用の抵抗器を用いたが、印刷技術を用いて抵抗器を基板上に直接印刷しても同様の効果を得ることがでる。その場合は、抵抗器２８の厚さを薄くすることができ、且つ、表面実装用の抵抗器を半田付け等の手段で基板に実装する手間が省け、結果として回路の信頼性を高めることができるので、水素発生器をより小型にするためにはより好適である。 Note that, although the generator 24 uses a surface-mounting resistor as the resistor 28, the same effect can be obtained even if the resistor is directly printed on the substrate by using a printing technique. In that case, the thickness of the resistor 28 can be reduced, and the trouble of mounting the surface mounting resistor on the substrate by means such as soldering can be saved, resulting in an increase in circuit reliability. Therefore, it is more suitable for making the hydrogen generator more compact.

上記に説明した発火器２４は、本実施形態では１つの水素発生ユニットにおいては、図４に示したように横７個縦５列で合計３５個必要となる。そのレイアウトとしては、表面実装用の抵抗器２８が基板１６の上面（燃料ペレット３の搭載面と同じ面）に実装され、駆動用の駆動用ＦＥＴ２９が基板１６の下面に実装され、これらの部品とコネクタ１９を接続する配線パターンが基板１６の上面と下面の両方を使用して配置される。 In the present embodiment, a total of 35 of the above-described igniters 24 are required in a single hydrogen generation unit as shown in FIG. In terms of the layout, the surface mounting resistor 28 is mounted on the upper surface of the substrate 16 (the same surface as the mounting surface of the fuel pellet 3), and the driving FET 29 for driving is mounted on the lower surface of the substrate 16. And a wiring pattern for connecting the connector 19 is arranged using both the upper surface and the lower surface of the substrate 16.

図１１は、基板１６上に配置された３５個の発火器２４と、それぞれの発火器２４にコネクタ１９を介して３５本の駆動制御信号３０が印加される様子を示した模式図である。この接続方法では、それぞれの基板１６に対して独立の駆動制御信号線が必要になる。即ち、基板１６が１枚の場合は３５本の駆動制御信号線で良いが、基板１６が５枚ある場合には、３５×５＝１７５本の駆動制御信号線が必要となり、これらがコネクタ１９を経由するので、コネクタ１９のピン数が増える。 FIG. 11 is a schematic diagram showing 35 igniters 24 arranged on the substrate 16 and a state in which 35 drive control signals 30 are applied to the respective igniters 24 via the connector 19. This connection method requires an independent drive control signal line for each substrate 16. That is, when there is one board 16, 35 drive control signal lines are sufficient. However, when there are five boards 16, 35 × 5 = 175 drive control signal lines are required, and these are the connectors 19. Therefore, the number of pins of the connector 19 increases.

図１２は、別の接続方法を示す図である。基板１６、コネクタ１９及び発火器２４は、図１１の構成と同様である。この接続方法では、各発火器２４への駆動制御信号３０は、６入力６４出力のデコーダ３１の出力端子から印加されている。このデコーダ３１の入力端子には、制御基板１４からコネクタ１９を介して、６ビットデジタル信号３２が入力されると共に、この基板１６を動作可能にするイネーブル信号３３が入力される。ここで、６ビットデジタル信号３２は、どの発火器２４をＯＮにするかを決定する信号である。入力信号が６ビットであるので、最大２の６乗、即ち６４個の発火器２４に対して発火を指示する事ができる。コネクタ１９を経由してデコーダ３１には６ビットデジタル信号３２とイネーブル信号３３が入力される。デコーダ３１は、イネーブル信号３３がＨｉｇｈレベル、即ち「１」の時のみ、その動作が有効になる。 FIG. 12 is a diagram illustrating another connection method. The board | substrate 16, the connector 19, and the ignition device 24 are the same as that of the structure of FIG. In this connection method, the drive control signal 30 to each of the igniters 24 is applied from the output terminal of the 6-input 64-output decoder 31. A 6-bit digital signal 32 is input from the control board 14 through the connector 19 to the input terminal of the decoder 31, and an enable signal 33 that enables the board 16 to operate. Here, the 6-bit digital signal 32 is a signal for determining which of the igniters 24 is turned on. Since the input signal is 6 bits, it is possible to instruct the firing to the sixth power of 2 at the maximum, that is, the 64 igniters 24. A 6-bit digital signal 32 and an enable signal 33 are input to the decoder 31 via the connector 19. The operation of the decoder 31 is valid only when the enable signal 33 is at a high level, that is, “1”.

図１３は、デコーダ３１の入力信号と出力信号の対応の一部を示す図である。入力信号の６４種類のパターンに一義的に対応して、６４本の出力信号のうちのいずれか１本が「１」、即ちＨｉｇｈレベルになることを示している。このＨｉｇｈレベルになった信号を駆動制御信号３０として発火器２４に入力すれば良い。基板１６には、駆動用信号としては６本のみで良く、且つ、それぞれの基板１６で共通に使用できるので、基板枚数が増えても駆動用信号の本数は増えない。ただし、それぞれの基板１６を有効にするイネーブル信号３３がそれぞれの基板１６ごとに１本ずつ必要になるが、この方法の場合、必要な信号線の本数は、基板１６が１枚の場合は６＋１＝７本、基板１６が５枚の場合でも６＋５＊１＝１１本と大幅に少なくすることができる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a part of the correspondence between the input signal and the output signal of the decoder 31. This indicates that any one of the 64 output signals is “1”, that is, a high level, uniquely corresponding to the 64 types of patterns of the input signal. What is necessary is just to input the signal which became this High level to the igniter 24 as the drive control signal 30. Since only six driving signals are required for the substrate 16 and can be used in common by the respective substrates 16, the number of driving signals does not increase even if the number of substrates increases. However, one enable signal 33 for enabling each substrate 16 is required for each substrate 16. In this method, the number of signal lines required is 6 + 1 when one substrate 16 is used. = 7, even when there are five substrates 16, the number can be significantly reduced to 6 + 5 * 1 = 11.

次に、水素発生器の動作を説明する。ここで、図示はしないが、水素発生口１１の先には水素燃料電池が接続され、外付けのストップ・バルブは開かれているものとする。 Next, the operation of the hydrogen generator will be described. Here, although not shown, it is assumed that a hydrogen fuel cell is connected to the tip of the hydrogen generating port 11 and an external stop valve is opened.

制御基板１４に搭載された不図示のコントローラが１個の発火器２４を選択して所定の電流を一定時間流すことにより、発火器２４内の抵抗器２８が発熱してヒート・ミックス２が加熱され、その熱によってアンモニア・ボレイン１が加熱されて水素が発生する。この時、少量ではあるが、ヒート・ミックス２からも水素が発生する。発生した水素は、水素発生口１１の入口に内蔵された不図示カーボン・フィルタを通って、水素発生口１１から放出される。 A controller (not shown) mounted on the control board 14 selects one igniter 24 and passes a predetermined current for a certain period of time, so that the resistor 28 in the igniter 24 generates heat and the heat mix 2 is heated. Then, the ammonia borane 1 is heated by the heat to generate hydrogen. At this time, a small amount of hydrogen is also generated from the heat mix 2. The generated hydrogen is discharged from the hydrogen generation port 11 through a carbon filter (not shown) built in the inlet of the hydrogen generation port 11.

本実施形態における水素発生の動作シーケンスは以下のとおりである。
図１４は、制御基板１４に搭載されているコントローラ３４のブロック構成図である。このコントローラ３４は、マイクロコントローラ３５、不揮発メモリ３６、発火器セレクタ３７、２次電池３８、及び充電回路３９を備え、また、同じく制御基板１４に搭載された又は水素発生器内の任意の場所に取り付けられた圧力センサ４０が接続されている。 The operation sequence of hydrogen generation in this embodiment is as follows.
FIG. 14 is a block diagram of the controller 34 mounted on the control board 14. The controller 34 includes a microcontroller 35, a nonvolatile memory 36, a igniter selector 37, a secondary battery 38, and a charging circuit 39. The controller 34 is also mounted on the control board 14 or at any place in the hydrogen generator. An attached pressure sensor 40 is connected.

マイクロコントローラ３５は、本水素発生器全体の動作を制御するマイクロコントローラであり、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート等の機能を一体的に有するワンチップマイコンによって構成される。不揮発メモリ３６は、燃料ペレット３の使用状態を記録するものであり、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのように電気的に書き換え可能なメモリである。発火器セレクタ３７は、発火させる発火器２４を選択するための信号を生成するものである。２次電池３８は、コントローラ３４に電源を供給するものであり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池が用いられる。充電回路３９は、本水素発生器が接続される水素燃料電池から供給される電力によって上記２次電池３８を充電する。圧力センサ４０は、水素発生器の耐圧容器１０内部の圧力を測定するものである。発火器セレクタ３７によって、前述したような駆動制御信号３０（図１２の場合はイネーブル信号３３も）を生成する。 The microcontroller 35 is a microcontroller that controls the operation of the entire hydrogen generator, and is constituted by a one-chip microcomputer that integrally has functions such as a CPU, a memory, and an input / output port. The non-volatile memory 36 records the usage state of the fuel pellet 3 and is an electrically rewritable memory such as an EEPROM or a flash memory. The igniter selector 37 generates a signal for selecting the igniter 24 to be ignited. The secondary battery 38 supplies power to the controller 34, and a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery is used. The charging circuit 39 charges the secondary battery 38 with electric power supplied from a hydrogen fuel cell to which the present hydrogen generator is connected. The pressure sensor 40 measures the pressure inside the pressure vessel 10 of the hydrogen generator. A drive control signal 30 (also an enable signal 33 in the case of FIG. 12) is generated by the igniter selector 37.

図１４において、一点鎖線で囲まれた部分が２次電池３８によって電源を供給される電子回路であり、破線で囲まれた部分がコントローラ３４である。 In FIG. 14, a portion surrounded by a one-dot chain line is an electronic circuit supplied with power by the secondary battery 38, and a portion surrounded by a broken line is a controller 34.

上記不揮発メモリ３６は、コントローラ３４が自由にリード・ライトすることができるように構成されており、それぞれの燃料ペレット３の使用状態を１対１に対応するメモリアドレスに記録するように割り当てられている。従って、不揮発メモリ３６の１つのアドレスを指定することにより、そのアドレスに対応する燃料ペレット３の使用状態を設定すること、及び使用状態をチェックすることが可能となる。不揮発メモリ３６の使用状態を示す例としては、メモリの値が１６進数で「ＦＦＨ」の場合は燃料ペレット３が未使用、「８０Ｈ」の場合は燃料ペレット３が使用済み、「００Ｈ」の場合は燃料ペレット３が未装着、を示す等である。未使用の燃料ペレット３を探す場合には、不揮発メモリ３６の内容をスキャンし、「ＦＦＨ」であるものを探せば良い。燃料ペレット３の状態を記録するメモリとして不揮発メモリを使用したことにより、燃料ペレット３をすべて使い切らない状態で本水素発生器を取り外して他の水素燃料電池に接続した場合でも、どの燃料ペレット３が未使用であるかを知ることができるので、効率的である。 The non-volatile memory 36 is configured so that the controller 34 can freely read and write, and is assigned to record the usage state of each fuel pellet 3 at a memory address corresponding to one to one. Yes. Therefore, by specifying one address of the nonvolatile memory 36, it is possible to set the usage state of the fuel pellet 3 corresponding to the address and to check the usage state. As an example showing the usage state of the nonvolatile memory 36, when the memory value is "FFH" in hexadecimal, the fuel pellet 3 is unused, when "80H" is used, the fuel pellet 3 is used, and when "00H" is used Indicates that the fuel pellet 3 is not mounted. When searching for unused fuel pellets 3, the contents of the nonvolatile memory 36 may be scanned to find “FFH”. By using a non-volatile memory as a memory for recording the state of the fuel pellets 3, even when the hydrogen generator is removed and connected to another hydrogen fuel cell without using up all the fuel pellets 3, Since it can know whether it is unused, it is efficient.

図１５は、マイクロコントローラ３５の動作シーケンスのフローチャートを示す図である。 FIG. 15 is a flowchart of the operation sequence of the microcontroller 35.

まず、上記圧力センサ４０の値を入力する（ステップＳ１１）。この際、圧力センサ４０の値を複数回入力し、その平均値を取ることによりノイズの影響を低減することも可能である。 First, the value of the pressure sensor 40 is input (step S11). At this time, it is also possible to reduce the influence of noise by inputting the value of the pressure sensor 40 a plurality of times and taking the average value.

次に、上記入力した圧力センサ４０の値が既定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。この既定値は、本水素発生器が接続されている水素燃料電池が継続して発電できる水素の量の限界値である。即ち、水素発生器の耐圧容器１０内部の水素圧力がこの既定値より小さくなると、水素を新たに発生させないと水素燃料電池は継続して発電できなくなる。一方、アンモニア・ボレイン１から水素を発生させる際には、アンモニア・ボレイン１を加熱する際の周囲の初期圧力によって水素発生の収率が影響される。本発明者の実験した結果によると、それぞれの燃料ペレット３を加熱して水素を発生させる際には、周囲の圧力が５気圧（５０万パスカル）以上である方が水素発生収率が高いこと、且つ、１０気圧以上では水素発生収率はそれほど上がらないこと、が判明した。従って、上記既定値としては、５気圧（５０万パスカル）以上で、且つ、水素発生器の耐圧容器１０の最大耐圧（１０気圧（１００万パスカル））を超えない値にすることが望ましい。 Next, it is determined whether or not the input value of the pressure sensor 40 is greater than a predetermined value (step S12). This predetermined value is a limit value of the amount of hydrogen that can be continuously generated by the hydrogen fuel cell to which the present hydrogen generator is connected. In other words, if the hydrogen pressure inside the pressure vessel 10 of the hydrogen generator becomes smaller than the predetermined value, the hydrogen fuel cell cannot continuously generate power unless hydrogen is newly generated. On the other hand, when hydrogen is generated from the ammonia / borane 1, the yield of hydrogen generation is affected by the initial ambient pressure when the ammonia / borane 1 is heated. According to the results of experiments conducted by the inventor, when hydrogen is generated by heating each fuel pellet 3, the hydrogen generation yield is higher when the ambient pressure is 5 atm (500,000 Pascals) or more. It was also found that the hydrogen generation yield does not increase so much at 10 atmospheres or more. Therefore, it is desirable that the predetermined value is 5 atm (500,000 Pascal) or more and does not exceed the maximum withstand pressure (10 atm (1 million Pascal)) of the pressure vessel 10 of the hydrogen generator.

上記ステップＳ１２において、圧力センサ４０の値が既定値よりも大きいと判断した場合には、上記ステップＳ１１の圧力センサ値の入力に戻る。 If it is determined in step S12 that the value of the pressure sensor 40 is greater than the predetermined value, the process returns to the input of the pressure sensor value in step S11.

これに対して、上記ステップＳ１２において、圧力センサ４０の値が既定値以下であると判断した場合には、水素発生要求があるか否かをチェックする（ステップＳ１３）。この水素発生要求は、マイクロコントローラ３５が接続されている上位機器から発生されるもので、今、水素燃料電池を稼動させて発電する必要がない場合、例えば、水素燃料電池が接続されている機器がスリープ状態にある場合など、には発電させる必要はないので、機器から水素発生要求が発生するまで待つ（ステップＳ１４）。 On the other hand, if it is determined in step S12 that the value of the pressure sensor 40 is equal to or less than the predetermined value, it is checked whether there is a hydrogen generation request (step S13). This hydrogen generation request is generated from a host device to which the microcontroller 35 is connected. If it is not necessary to operate the hydrogen fuel cell and generate power now, for example, the device to which the hydrogen fuel cell is connected. Since it is not necessary to generate power when the device is in a sleep state, the apparatus waits until a hydrogen generation request is generated from the device (step S14).

そして、水素発生要求が発生したならば（ステップＳ１４）、不揮発メモリ３６の内容をスキャンして未使用の燃料ペレット３を探し出す（ステップＳ１５）。このスキャンは、最初だけ行い、その結果を不揮発メモリ３６の所定のアドレスに記録しておき、初回以降では不揮発メモリ３６のスキャンを省略しても良い。もし、すべての燃料ペレット３が使用されており未使用の燃料ペレット３がない場合には（ステップＳ１６）、燃料切れエラーをこの水素発生器を使用している上位機器に報告する（ステップＳ１７）。なお、ここでは、未使用の燃料ペレット３がない場合に燃料切れエラーを報告するものとしたが、未使用の燃料ペレット３の数が少なくなった場合に、燃料残り少量警告を報告するようにしても良い。 If a hydrogen generation request is generated (step S14), the contents of the nonvolatile memory 36 are scanned to search for unused fuel pellets 3 (step S15). This scan may be performed only at the beginning, and the result may be recorded at a predetermined address in the nonvolatile memory 36, and the scan of the nonvolatile memory 36 may be omitted after the first time. If all the fuel pellets 3 are used and there are no unused fuel pellets 3 (step S16), a fuel shortage error is reported to the host device using this hydrogen generator (step S17). . In this example, a fuel shortage error is reported when there are no unused fuel pellets 3. However, when the number of unused fuel pellets 3 decreases, a low fuel warning is reported. May be.

これに対して、未使用の燃料ペレット３がある場合には（ステップＳ１６）、その未使用の燃料ペレット３を選択して、その選択した未使用の燃料ペレット３に対応する発火器２４に所定の電流を流すように指示し、該当する燃料ペレット３から水素を発生させる動作の起動をかける（ステップＳ１８）。 On the other hand, when there are unused fuel pellets 3 (step S16), the unused fuel pellets 3 are selected, and a predetermined number is set in the igniter 24 corresponding to the selected unused fuel pellets 3. To start the operation of generating hydrogen from the corresponding fuel pellet 3 (step S18).

その後、その使用した燃料ペレット３に対応する場所の不揮発メモリ３６の値を未使用から使用済みに書き換える（ステップＳ１９）。なお、上記ステップＳ１８において燃料ペレット３からの水素発生を起動させたが、実際の水素発生までには若干の時間がかかるので、一定時間だけ待った後に（ステップＳ２０）、上記ステップＳ１１に戻る。 Thereafter, the value of the nonvolatile memory 36 at the location corresponding to the used fuel pellet 3 is rewritten from unused to used (step S19). In step S18, hydrogen generation from the fuel pellet 3 was started. However, since it takes some time to actually generate hydrogen, after waiting for a certain time (step S20), the process returns to step S11.

これらの水素発生反応は速い速度で行われ、水素燃料電池で発電のために要求されるより速い速度で水素が発生する。このために、少量のアンモニア・ボレイン１を耐圧反応器である水素発生器の耐圧容器１０の中で断続的に水素発生させる。耐圧反応器の中で水素が発生すると内部圧力が高まり、燃料電池が水素を使用すると内部圧力が低下する。内部圧力が予め定められた圧力値より下がるまで、上記ステップＳ１１、ステップＳ１２のループを回り続ける。そして、内部圧力が予め定められた圧力値より下がったことを検出することで、別のアンモニア・ボレイン１の水素発生を開始させることにより、継続的に発電することが可能となる。 These hydrogen generation reactions occur at a high rate, and hydrogen is generated at a higher rate than required for power generation in hydrogen fuel cells. For this purpose, a small amount of ammonia borane 1 is intermittently generated in a pressure vessel 10 of a hydrogen generator which is a pressure resistant reactor. When hydrogen is generated in the pressure resistant reactor, the internal pressure increases, and when the fuel cell uses hydrogen, the internal pressure decreases. The loop of step S11 and step S12 is continued until the internal pressure falls below a predetermined pressure value. Then, by detecting that the internal pressure has fallen below a predetermined pressure value, it is possible to continuously generate power by starting the hydrogen generation of another ammonia borane 1.

以上のように、本第１実施形態によれば、アンモニア・ボレイン１をペレット状に小分けにして水素を発生させる水素発生器の全体構造を提示し、且つそれに必要不可欠な要素として、発火器２４の構成、燃料ペレット３の保持手段、水素発生時に発生する熱の保熱・断熱方法、水素発生器の動作制御フローを具体的に提示したので、アンモニア・ボレイン１から効率的に水素を発生させることができる小型水素発生器を実現することが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the entire structure of the hydrogen generator that generates hydrogen by subdividing the ammonia borane 1 into pellets is presented, and as an indispensable element, the generator 24 The structure of the fuel pellet 3, the means for holding the fuel pellets, the heat retention / heat insulation method for the heat generated during the generation of hydrogen, and the operation control flow of the hydrogen generator are specifically presented. It is possible to realize a small hydrogen generator that can be used.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図１６は、本第２実施形態に係る水素発生器の内部構造を示す断面図である。ここで、上記第１実施形態と同じ機能のものは同じ参照符号を付している。 FIG. 16 is a cross-sectional view showing the internal structure of the hydrogen generator according to the second embodiment. Here, the same functions as those in the first embodiment are given the same reference numerals.

同図において、参照符号１６Ｃは上記基板１６Ａ，１６Ｂと同様の基板であり、１８Ｃは上記導熱部材１８Ａ，１８Ｂと同様の格子状の導熱部材であり、１９Ｃは上記コネクタ１９Ａ，１９Ｂと同様のコネクタである。ここでは、基板１６Ａと導熱部材１８Ａとコネクタ１９Ａとを組み合わせて１つの水素発生ユニットを構成し、基板１６Ｂと導熱部材１８Ｂとコネクタ１９Ｂとを組み合わせて１つの水素発生ユニットを構成し、基板１６Ｃと導熱部材１８Ｃとコネクタ１９Ｃとを組み合わせて１つの水素発生ユニットを構成している。これらの水素発生ユニットは、それぞれコネクタ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを介して制御基板１４に接続されている。制御基板１４上には、上記第１実施形態同様、この水素発生器の動作を制御する制御回路が搭載されている。また、コネクタ１２を介してこの水素発生器の上位機器と接続されている。 In the figure, reference numeral 16C is a substrate similar to the substrates 16A and 16B, 18C is a lattice-shaped heat conductive member similar to the heat conductive members 18A and 18B, and 19C is a connector similar to the connectors 19A and 19B. It is. Here, the substrate 16A, the heat conducting member 18A, and the connector 19A are combined to form one hydrogen generating unit, and the substrate 16B, the heat conducting member 18B, and the connector 19B are combined to form one hydrogen generating unit, and the substrate 16C One hydrogen generating unit is configured by combining the heat conducting member 18C and the connector 19C. These hydrogen generation units are connected to the control board 14 via connectors 41A, 41B, and 41C, respectively. A control circuit for controlling the operation of the hydrogen generator is mounted on the control board 14 as in the first embodiment. Further, it is connected to a host device of this hydrogen generator via a connector 12.

本実施形態においては、それぞれの水素発生ユニットは、コネクタ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを介してそれぞれ独立に制御基板１４に接続されている。従って、すべての燃料ペレット３を使用した水素発生ユニットは、他の水素発生ユニットを脱着させることなく、独立に取り外し・取り付けが可能となっている。また、制御基板１４を立てて配置しているので、上記第１実施形態の構造に比べて水素発生器内部のスペースをより有効に利用することが可能となっている。 In this embodiment, each hydrogen generation unit is independently connected to the control board 14 via connectors 19A, 19B, and 19C. Therefore, the hydrogen generation unit using all the fuel pellets 3 can be detached and attached independently without detaching other hydrogen generation units. Moreover, since the control board 14 is arranged upright, the space inside the hydrogen generator can be used more effectively than the structure of the first embodiment.

図１７は、本第２実施形態に係る水素発生器の変形例の内部構造を示す断面図である。ここで、図１６と同じ機能のものは同じ参照符号を付している。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing the internal structure of a modification of the hydrogen generator according to the second embodiment. Here, the same functions as those in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals.

即ち、本変形例は、図１６に示した水素発生器の耐圧容器１０の内部にあった制御基板１４を耐圧容器１０の外に出したものである。３つの水素発生ユニットは、コネクタ１９Ａとコネクタ４１Ａ、コネクタ１９Ｂとコネクタ４１Ｂ、コネクタ１９Ｃとコネクタ４１Ｃを介して、中継基板４２と接続される。そして、この中継基板４２からの信号は、コネクタ４３により耐圧容器１０の外に出て、該コネクタ４３を制御基板１４上のコネクタ４４に接続することにより、制御基板１４に達する。この構成にすると、制御基板１４は温度の上昇や圧力の変化等の影響をほとんど受けないため、複数回の使用にも耐えるので経済的である。 That is, in this modification, the control substrate 14 that was inside the pressure vessel 10 of the hydrogen generator shown in FIG. 16 is taken out of the pressure vessel 10. The three hydrogen generation units are connected to the relay substrate 42 via the connector 19A and the connector 41A, the connector 19B and the connector 41B, and the connector 19C and the connector 41C. Then, the signal from the relay board 42 goes out of the pressure vessel 10 by the connector 43 and reaches the control board 14 by connecting the connector 43 to the connector 44 on the control board 14. This configuration is economical because the control board 14 is hardly affected by temperature rise or pressure change, and can withstand multiple uses.

本実施形態における水素発生器の動作は、上記第１実施形態と同様であるので省略する。 Since the operation of the hydrogen generator in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, a description thereof will be omitted.

なお、図１６及び図１７は、水素発生ユニットを３段に配置した例を示したが、それに限定されないことは勿論である。また、図の奥行き方向に複数の水素発生ユニットを配置することも可能である。 16 and 17 show an example in which the hydrogen generation units are arranged in three stages, but it is needless to say that the present invention is not limited to this. It is also possible to arrange a plurality of hydrogen generation units in the depth direction of the figure.

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図１８は、本第３実施形態に係る水素発生器の上面図である。ここで、上記第１実施形態と同じ機能のものは同じ参照符号を付している。 FIG. 18 is a top view of the hydrogen generator according to the third embodiment. Here, the same functions as those in the first embodiment are given the same reference numerals.

本実施形態は、格子状の導熱部材１８を、基板１６上に、その開口が正三角形をなすように配置し、燃料ペレット３と断熱部材２０をその内部に配置するようにしたものである。この場合、コネクタ１９は基板１６上に実装されており、基板１６の外形は六角形である。 In the present embodiment, the lattice-shaped heat conducting member 18 is arranged on the substrate 16 so that the openings form an equilateral triangle, and the fuel pellet 3 and the heat insulating member 20 are arranged therein. In this case, the connector 19 is mounted on the substrate 16, and the outer shape of the substrate 16 is a hexagon.

図１９は、本第３実施形態に係る水素発生器の変形例の上面図である。ここで、上記第１実施形態と同じ機能のものは同じ参照符号を付している。 FIG. 19 is a top view of a modification of the hydrogen generator according to the third embodiment. Here, the same functions as those in the first embodiment are given the same reference numerals.

この変形例は、格子状の導熱部材１８を、基板１６上に、その開口が正六角形の形状をなすように配置し、燃料ペレット３と断熱部材２０をその内部に配置するようにしたものである。この場合、コネクタ１９は基板１６上に実装されており、基板１６の外形は正六角形である。 In this modification, the lattice-shaped heat conducting member 18 is arranged on the substrate 16 so that the opening has a regular hexagonal shape, and the fuel pellet 3 and the heat insulating member 20 are arranged therein. is there. In this case, the connector 19 is mounted on the substrate 16 and the outer shape of the substrate 16 is a regular hexagon.

このような正三角形または正六角形の格子開口の場合でも、その大きさは円筒形の燃料ペレット３の直径に対して、開口のそれぞれの辺が０．１ｍｍ程度のギャップで接するように格子寸法を調整する。このことによって、燃料ペレット３の装填を容易にすると共に、水素発生時に燃料ペレット３が発火器から大きくずれることを防止することが可能となる。 Even in the case of such a regular triangular or regular hexagonal lattice opening, the size of the lattice is such that each side of the opening is in contact with the diameter of the cylindrical fuel pellet 3 with a gap of about 0.1 mm. adjust. This facilitates loading of the fuel pellets 3 and prevents the fuel pellets 3 from greatly deviating from the igniter when hydrogen is generated.

本実施形態においても、図示はしていないが、燃料ペレット３の上側には円形のアルミ・フォイル２５、正三角形または正六角形のカーボン・フィルタ２６、円形の断熱部材の蓋２７が順に積層されている。カーボン・フィルタの形状が上記第１実施形態と異なるのみである。 Also in this embodiment, although not shown, a circular aluminum foil 25, a regular triangle or regular hexagonal carbon filter 26, and a circular heat insulating member lid 27 are sequentially laminated on the upper side of the fuel pellet 3. Yes. Only the shape of the carbon filter is different from that of the first embodiment.

格子状の導熱部材１８の開口部が正六角形である場合、断熱部材２０を周囲に配置された円筒形の燃料ペレット３との隙間の体積は開口部が正三角形または正方形の場合に比べて小さくなるので、同じ体積の水素発生器に対してより多くの燃料ペレット３を実装できることになり、単位体積当たりの発生水素量が増加するので、単位体積当たりのエネルギー密度を高くすることができる。 When the opening of the lattice-shaped heat conducting member 18 is a regular hexagon, the volume of the gap with the cylindrical fuel pellet 3 disposed around the heat insulating member 20 is smaller than when the opening is a regular triangle or a square. Therefore, more fuel pellets 3 can be mounted on the same volume of hydrogen generator, and the amount of hydrogen generated per unit volume increases, so that the energy density per unit volume can be increased.

このような水素発生ユニットを使用した水素発生器の外形形状は、図１８の場合は六角柱、図１９の場合は正六角柱または円筒形となる。円筒形の場合は、内部の燃料ペレット３の直径を小さくすることによって円筒外周付近に発生する無駄なスペースを小さくすることができるので、既存の円筒形の２次電池等の形状に近くなり、２次電池との置き換えを容易に行うことが可能となる。 The external shape of a hydrogen generator using such a hydrogen generation unit is a hexagonal column in the case of FIG. 18, and a regular hexagonal column or a cylindrical shape in the case of FIG. In the case of a cylindrical shape, by reducing the diameter of the fuel pellet 3 inside, it is possible to reduce a useless space generated near the outer periphery of the cylinder, so that it becomes close to the shape of an existing cylindrical secondary battery, Replacement with a secondary battery can be easily performed.

また、本実施形態においても、上記第２実施形態のように、制御基板１４の位置を水素発生器の耐圧容器１０内部または外部のいずれにも設定することができる。 Also in this embodiment, the position of the control substrate 14 can be set either inside or outside the pressure vessel 10 of the hydrogen generator, as in the second embodiment.

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention.

例えば、上記第１乃至第３実施形態では、燃料ペレット３をアンモニア・ボレイン１とヒート・ミックス２とから構成しているが、ヒート・ミックス２は必ずしも必須ではなく、発火器２４が直接アンモニア・ボレイン１を加熱するように構成することも可能である。この場合は、アンモニア・ボレイン１の加熱に必要な熱量をすべて発火器２４から得ることになるので、発火器２４と加熱用の電源はより大きなものが必要になる。 For example, in the first to third embodiments, the fuel pellet 3 is composed of the ammonia borane 1 and the heat mix 2, but the heat mix 2 is not necessarily essential, and the igniter 24 is directly connected to the ammonia · It is also possible to configure so that the borane 1 is heated. In this case, since all the amount of heat necessary for heating the ammonia borane 1 is obtained from the igniter 24, the igniter 24 and the heating power source are required to be larger.

また、燃料ペレット３の形状は円筒形としたが、これに限定する必要はなく、例えば図２０に示すように、六角柱や直方体（その断面は六角形や四角形）、あるいは長円柱、楕円柱等の形状であっても構わず、格子状の導熱部材１８の開口部の形状に対応して任意に組合せることができる。 Moreover, although the shape of the fuel pellet 3 is a cylindrical shape, it is not necessary to be limited to this. For example, as shown in FIG. It may be a shape such as, and may be arbitrarily combined corresponding to the shape of the opening of the lattice-shaped heat conducting member 18.

図１（Ａ）は、水素発生器で使用する燃料ペレットの構成を示す図であり、図１（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る水素発生器の構成を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing the configuration of fuel pellets used in the hydrogen generator, and FIG. 1B is a diagram showing the configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention. 図２は、図１（Ｂ）に示した水素発生器の内部構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the hydrogen generator shown in FIG. 図３は、第１実施形態の変形例として、制御基板を水素発生器の耐圧容器の外に出した場合の水素発生器の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the hydrogen generator when the control substrate is taken out of the pressure vessel of the hydrogen generator as a modification of the first embodiment. 図４は、水素発生ユニットの上面図である。FIG. 4 is a top view of the hydrogen generation unit. 図５は、放熱効果を向上するための第１実施形態の別の変形例の構成を説明するための水素発生器の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a hydrogen generator for explaining the configuration of another modification of the first embodiment for improving the heat dissipation effect. 図６（Ａ）は、水素発生ユニットの出し入れを説明するため図５の水素発生器の平面図であり、図６（Ｂ）は、同じく正面図である。FIG. 6 (A) is a plan view of the hydrogen generator of FIG. 5 for explaining the insertion and removal of the hydrogen generation unit, and FIG. 6 (B) is a front view of the same. 図７（Ａ）は、熱アース機能を向上するための第１実施形態の更に別の変形例の構成を説明するための水素発生ユニットの正面図であり、図７（Ｂ）は、同じく側面図である。FIG. 7A is a front view of a hydrogen generation unit for explaining the configuration of still another modification of the first embodiment for improving the thermal earth function, and FIG. FIG. 図８は、水素発生ユニットの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the hydrogen generation unit. 図９（Ａ）は、格子状の断熱部材に対する発火器の水平方向の位置関係を示す図であり、図９（Ｂ）は、格子状の断熱部材に対するヒート・ミックス、アンモニア・ボレイン及びアルミ・フォイルの水平方向の位置関係を示す図であり、図９（Ｃ）は、格子状の断熱部材に対するカーボン・フィルタの水平方向の位置関係を示す図であり、図９（Ｄ）は、格子状の断熱部材に対する蓋の水平方向の位置関係を示す図である。FIG. 9 (A) is a diagram showing a horizontal positional relationship of the igniter with respect to the lattice-shaped heat insulating member, and FIG. 9 (B) is a diagram showing a heat mix, ammonia borane, and aluminum FIG. 9C is a diagram showing a horizontal positional relationship of the foil, FIG. 9C is a diagram showing a horizontal positional relationship of the carbon filter with respect to the lattice-shaped heat insulating member, and FIG. It is a figure which shows the positional relationship of the horizontal direction of the lid | cover with respect to this heat insulation member. 図１０は、発火器の駆動回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit of the igniter. 図１１は、発火器への駆動制御信号の接続方法を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a method of connecting a drive control signal to the generator. 図１２は、発火器への駆動制御信号の別の接続方法を説明するための模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining another connection method of the drive control signal to the generator. 図１３は、デコーダの入力信号と出力信号の対応の一部を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a part of the correspondence between the input signal and the output signal of the decoder. 図１４は、制御基板に搭載されているコントローラのブロック構成図である。FIG. 14 is a block configuration diagram of a controller mounted on the control board. 図１５は、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）の動作シーケンスのフローチャートを示す図である。FIG. 15 is a flowchart of the operation sequence of the microcontroller (CPU). 図１６は、本発明の第２実施形態に係る水素発生器の内部構造を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the internal structure of the hydrogen generator according to the second embodiment of the present invention. 図１７は、第２実施形態に係る水素発生器の変形例の内部構造を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing an internal structure of a modified example of the hydrogen generator according to the second embodiment. 図１８は、本発明の第３実施形態に係る水素発生器の上面図である。FIG. 18 is a top view of a hydrogen generator according to the third embodiment of the present invention. 図１９は、第３実施形態に係る水素発生器の変形例の上面図である。FIG. 19 is a top view of a modification of the hydrogen generator according to the third embodiment. 図２０は、水素発生器で使用する燃料ペレットの構成の別の例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing another example of the configuration of fuel pellets used in the hydrogen generator.

Explanation of symbols

１…アンモニア・ボレイン、２…ヒート・ミックス、３…燃料ペレット、１０…耐圧容器、１１…水素発生口、１２，１５，１７，１７Ａ，１７Ｂ，１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４３，４４…コネクタ、１３…破裂板、１４…制御基板、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ…基板、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…導熱部材、２０…断熱部材、２２…接続部材、２３…ビス、２４…発火器、２５…アルミ・フォイル、２６…カーボン・フィルタ、２７…蓋、２８…抵抗器、２９…駆動用ＦＥＴ、３１…デコーダ、３２…６ビットデジタル信号、３３…イネーブル信号、３４…コントローラ、３５…マイクロコントローラ、３６…不揮発メモリ、３７…発火器セレクタ、３８…２次電池、３９…充電回路、４０…圧力センサ、４２…中継基板。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ammonia borane, 2 ... Heat mix, 3 ... Fuel pellet, 10 ... Pressure-resistant container, 11 ... Hydrogen generating port, 12, 15, 17, 17A, 17B, 19, 19A, 19B, 19C, 41A, 41B, 41C, 43, 44 ... connector, 13 ... bursting plate, 14 ... control board, 16, 16A, 16B, 16C ... board, 18, 18A, 18B, 18C ... heat conducting member, 20 ... heat insulating member, 22 ... connecting member, 23 ... Screws, 24 ... Igniters, 25 ... Aluminum foil, 26 ... Carbon filters, 27 ... Lids, 28 ... Resistors, 29 ... Driving FETs, 31 ... Decoders, 32 ... 6-bit digital signals, 33 ... Enable signals 34 ... Controller, 35 ... Microcontroller, 36 ... Non-volatile memory, 37 ... Ignition selector, 38 ... 2 Secondary battery 39. Charging circuit 40 Pressure sensor 42 Relay board

Claims

A plurality of fuel pellets composed of a material containing a compound that generates hydrogen when heated;
A pressure vessel storing the plurality of fuel pellets;
A controller for controlling hydrogen generation from the fuel pellets;
In a hydrogen generator having
A plurality of igniters corresponding to the plurality of fuel pellets are installed on the substrate in the pressure vessel,
The plurality of fuel pellets are disposed on the igniter;
Each of the fuel pellets is surrounded by a heat insulating member, and a lattice frame made of a member having high thermal conductivity is disposed between the fuel pellets and the other fuel pellets. Characteristic hydrogen generator.

2. The hydrogen generator according to claim 1, wherein the igniter uses heat generated by passing a current through a surface-mounted resistor or a printed resistor printed on a substrate.

The hydrogen generator according to claim 1 or 2, wherein the lattice frame is made of aluminum or copper.

A lowermost part of the fuel pellets arranged in the lattice-shaped frame is in contact with the igniter, and a circular aluminum foil on the fuel pellets, a filter for absorbing impurities other than hydrogen, and a circular heat insulating member Are stacked in order,
The shape and size of the aluminum foil matches the pellet,
The shape and size of the filter coincides with the lattice aperture,
The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the circular heat insulating member has a diameter inscribed in the lattice opening.