JP2011256070A - 水素発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動条件下でも金属材料の水への投入量を精度良く制御することにより水素の発生量を安定的に制御すること。
【解決手段】水素発生装置は、金属材料を水３２の中に投入して水３２と反応させることにより水素を発生させる。金属材料は、円形の断面形状を有する金属粒３１であり、金属粒３１を水３２の中へ向けて個別に送り出すための送り出し装置３５を備える。送り出し装置３５は、金属粒３１を個別に送り出すための送り出し管４１と、金属粒３１を送り出し管４１へ順次に送るための送り装置４２とを備える。送り出し管４１は、弾性体で形成され、金属粒３１の外周が密接する内部形状を有する。送り装置４２には、ホッパ３４に収容された金属粒３１が送り込まれる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、金属材料を水と反応させて水素を発生させる水素発生装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される水素供給装置が知られている。この装置は、金属材料である金属粒子の集合物を水と反応させて水素を発生させる機能と、水素を貯蔵する機能と、水素を水素需要装置の要求に応じて、その装置に給送する機能とを備える。金属材料を水と反応させるために、この装置は、ホッパに収容された金属材料を、ホッパ出口から自重により落下させて耐圧容器の中の水に投入するように構成される。ここで、金属材料の水への投入量は、ホッパ出口に設けられた投入用開閉弁の開度により調節されるように構成される。

特開２００３−２９２３０２号公報 特開２００３−２２１２０２号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、金属粒子の集合物をホッパ出口から自重により落下させていたので、例えば、この装置を車両に搭載した場合に、車両振動等の影響を受けて、金属粒子の集合物の投入量を精度良く制御することが難しかった。すなわち、金属粒子の集合物の流動性は、振動や温度・湿度等の影響を受けて変動しやすく、特に振動の影響が大きい傾向がある。このため、投入用開閉弁の開度を調節しても、振動等によりホッパ出口からの金属粒子の集合物の落下量が変動し、その集合物の水への投入量が変動するおそれがあった。この結果、水素の発生量を安定的に制御できなくなる懸念があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、振動条件下でも金属材料の水への投入量を精度良く制御することにより水素の発生量を安定的に制御することを可能とした水素発生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金属材料を水中に投入して水と反応させることにより水素を発生させる水素発生装置において、金属材料は、円形の断面形状を有する金属粒であることと、金属粒を水中へ向けて個別に送り出すための送り出し手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、金属材料が、円形の断面形状を有する金属粒より構成されるので、金属粒の流動性は、金属粒子の集合物のそれと比べて、振動や温度・湿度等の影響を受け難い。また、金属粒が、送り出し手段により個別に送り出されるので、金属粒の水中への投入量が、金属粒の個数として決定される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、送り出し手段は、金属粒を個別に送り出すための送り出し管と、金属粒を送り出し管へ順次に送るための送り装置とを備え、送り出し管は、弾性体で形成され、金属粒の外周が密接する内部形状を有することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、金属粒は、送り装置により送り出し管へ順次に送られ、送り出し管から個別に送り出されて水中へ投入される。ここで、送り出し管は、弾性体で形成され、金属粒の外周が密接する内部形状を有するので、金属粒と送り出し管との間に気密性が得られる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、送り装置は、切欠き部を有する案内管と、案内管に入った金属粒に対し、切欠き部を通じて所定の送りを付与するための送り機構とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、案内管に入った金属粒は、送り機構が動作することで、案内管に案内されながら、切欠き部を通じて、送り機構により所定の送りが付与される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、送り出し管は、内部に括れ部を有することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２又は３に記載の発明の作用に加え、送り出し管の内部を通る金属粒は、括れ部にて送り出し管とより多く密接する。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、送り機構は、金属粒を挟んで互いに反対方向へ回転する一対のローラと、一対のローラを駆動するための駆動源とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、駆動源により一対のローラが互いに反対方向へ回転することにより、両ローラの間に挟まれた金属粒に送りが付与され、案内管の中を金属粒が特定方向へ送られる。ここで、一対のローラの回転量を制御することにより、金属粒の送り量が調節可能である。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、送り機構は、金属粒を押圧するための往復運動可能なピストンを有するアクチュエータであることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、アクチュエータが動作して往復運動可能なピストンにより金属粒が押圧されることにより、ピストンのストローク回数（往復運動回数）により金属粒の送り数量がコントロールされる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明において、金属粒は、円球形状をなすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明の作用に加え、円球形状の金属粒は、全方向において円形の断面形状を有し、全外周面にて転動可能であると共に、管材の内部に外接可能である。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明において、金属粒は、長球形状をなすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明の作用に加え、長球形状の金属粒は、短径方向において円形の断面形状を有し、短径方向の外周面にて転動可能であると共に、管材の内部に外接可能である。

上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明において、金属粒は、円柱形状をなすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明の作用に加え、円柱形状の金属粒は、軸線と直交する方向に円形の断面形状を有し、その外周面にて転動可能であると共に、管材の内部に外接可能である。

上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９の何れか一つに記載の発明において、車両に搭載されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至９の何れか一つに記載の発明の作用に加え、車両に搭載され水素発生装置は、車両の走行時に厳しい振動条件下に置かれることになる。

請求項１に記載の発明によれば、振動条件下でも金属材料の水への投入量を精度良く制御することができ、水素の発生量を安定的に制御することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、水素をシールしながら金属粒を送り出すことができる。このため、水素の外部への洩れを防止することができ、水素発生装置を運転しながら、安全に金属粒を補充することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、金属粒を、個別に順次に、送り出し管へ送ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に対し、送り出し管における水素のシール性を向上させることができ、水素の外部への洩れをより確実に防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、駆動源の動作を制御することで、金属粒の送り量を容易に制御することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、アクチュエータの動作を制御することで、金属粒の送り量を容易に制御することができ、また、送り装置の構成を簡略化することができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明の効果に加え、送り出し手段を使用することで、金属粒を最も円滑に送り出すことができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明の効果に加え、送り出し手段を使用することで、金属粒を円滑に送り出すことができる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れか一つに記載の発明の効果に加え、送り出し手段を使用することで、金属粒を円滑に送り出すことができる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項１乃至９の何れか一つに記載の発明の効果に加え、車両走行時の厳しい振動条件下でも、水素の発生量を安定的に制御することができる。

第１実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。 同実施形態に係り、一つの金属粒を拡大して示す正面図。 同実施形態に係り、送り出し装置を構成する送り装置の概略を示す正面図。 同実施形態に係り、送り装置を示す側面図。 同実施形態に係り、案内管と、その中の金属粒を示す側面図。 同実施形態に係り、送り出し管を示す断面図。 同実施形態に係り、送り出し管の作用を示す断面図。 同実施形態に係り、送り出し管の作用を示す断面図。 同実施形態に係り、送り出し管の作用を示す断面図。 第２実施形態に係り、送り装置を示す側面図。 同実施形態に係り、送り装置の作用を示す側面図。 第３実施形態に係り、送り出し管を示す断面図。 同実施形態に係り、送り出し管の作用を示す断面図。 同実施形態に係り、送り出し管の作用を示す断面図。 同実施形態に係り、送り出し管の作用を示す断面図。 別の実施形態に係り、一つの金属粒を拡大して示す正面図。 別の実施形態に係り、一つの金属粒を拡大して示す正面図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の水素発生装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、燃料電池システムを概略構成図により示す。この実形態で、燃料電池システムは、車両である電気自動車１に搭載され、走行用モータ（図示略）に電力を供給するように構成される。この燃料電池システムは、燃料電池装置２と、その装置２に燃料である水素（Ｈ₂）を供給するために、水素を発生させる水素発生装置３と、それら装置２，３を制御するためのコントローラ４とを備える。

燃料電池装置２は、燃料電池１１と、燃料電池１１に水素を供給する水素配管１２と、燃料電池１１に空気を供給する空気配管１３と、空気配管１３に設けられたエアポンプ１４及びエアクリーナ１５と、燃料電池１１から排気ガスを排出する第１排気配管１６及び第２排気配管１７と、第１排気配管１６に設けられた第１排気制御弁１８と、その排気配管１６に設けられた排水配管１９及び排水制御弁２０と、第２排気配管１７に設けられた第２排気制御弁２１とを備える。エアポンプ１４、第１排気制御弁１８、排水制御弁２０及び第２排気制御弁２１は、それぞれコントローラ４に電気的に接続され、コントローラ４により制御されるように構成される。

水素発生装置３は、金属材料である金属粒３１を水中に投入し、水と反応させて水素を発生させるように構成される。すなわち、水素発生装置３は、反応用の水３２を収容する水素反応槽３３と、水素反応槽３３の水３２の中に投入される金属粒３１を多量に収容したホッパ３４と、ホッパ３４から水素反応槽３３の水３２の中へ向けて金属粒３１を個別に送り出すための送り出し手段である送り出し装置３５とを備える。

水素反応槽３３は、水素の圧力に耐えうる耐圧槽として構成される。水素反応槽３３には、水素配管１２が接続され、その水素配管１２に水素制御弁３６が設けられる。水素反応槽３３には、排液配管３７が設けられ、排液配管３７には、排液制御弁３８が設けられる。また、水素反応槽３３には、燃料電池装置２の排水配管１９が接続され、燃料電池装置２の排水を水素反応槽３３に投入可能に構成される。更に、水素反応槽３３には、同槽３３の中の水位を検出するための水位センサ３９が設けられる。

送り出し装置３５は、金属粒３１を個別に送り出すための送り出し管４１と、ホッパ３４に収容された金属粒３１を送り出し管４１へ順次に送るための送り装置４２とを備える。送り出し管４１は、ゴム等の弾性体により形成され、金属粒３１の外周が密接する内部形状を有する。ホッパ３４は、漏斗形状をなし、その出口から金属粒３１が一個ずつ送り出し装置３５へ向けて下降するように構成される。水素制御弁３６、排液制御弁３８、水位センサ３９及び送り装置４２は、それぞれコントローラ４に電気的に接続される。水素制御弁３６、排液制御弁３８及び送り装置４２は、コントローラ４により制御されるように構成される。

従って、図１に示すように、水素発生装置３では、ホッパ３４に収容された多数の金属粒３１が、送り出し装置３５により個別に送り出されて、水素反応槽３３の水３２の中に投入される。これにより、水素反応槽３３の中で、金属粒３１が水３２と反応して水素が発生する。発生した水素は、水素反応槽３３の中に一旦貯められる。そして、水素制御弁３６が適宜開かれることにより、水素反応槽３３の中の水素が、水素配管１２を通じて燃料電池装置２の燃料電池１１に供給され、発電反応に供される。

図２に、一つの金属粒３１を拡大して正面図により示す。この実施形態で、金属粒３１は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属材料により、円形の断面形状を有する円球形状に形成される。この金属粒３１は、粉体を固めたものでも、成形したものでもよく、例えば「２ｍｍ」程度の半径を有する。

図３に、送り出し装置３５を構成する送り装置４２の概略を正面図により示す。図４に、送り装置４２を側面図により示す。図３，４に示すように、送り装置４２は、切欠き部４６ａを有する案内管４６と、案内管４６に入った金属粒３１に対し、切欠き部４６ａを通じて所定の送りを付与するための送り機構４７とを備える。

図５に、案内管４６と、その中の金属粒３１を側面図により示す。案内管４６は、垂直に配置され、金属粒３１の外径とほぼ同じ内径を有する。案内管４６では、ホッパ３４の出口から降下した金属粒３１が下方へ案内される。図３，５に示すように、案内管４６の左右両脇に、一対の切欠き部４６ａが形成される。図５に示すように、切欠き部４６ａは、軸方向に延びる長孔となっている。この切欠き部４６ａから、案内管４６の中にて上下に連なる少なくとも２個の金属粒３１の一部が露出するようになっている。

図３，４に示すように、送り機構４７は、少なくとも２個の金属粒３１を挟んで互いに反対方向へ回転する一対のローラ４８，４９と、それらローラ４８，４９を駆動するために各ローラ４８，４９に設けられた駆動源としてのモータ５０とを備える。各ローラ４８，４９は、ベルト式のものであり、それぞれ駆動プーリ５１及び従動プーリ５２と、それらプーリ５１，５２に巻かれたリングベルト５３とを含む。各プーリ５１，５２は、回転軸５４，５５と一体回転可能に設けられる。回転軸５４，５５は、軸受５６を介してブラケット（図示略）に支持される。一方の回転軸５４は、モータ５０により回転駆動されるようになっている。一対のローラ４８，４９は、それらのリングベルト５３が互いに逆方向へ回転（周回）するようになっている。リングベルト５３の表面には、滑り止めを施すことが望ましい。

従って、この送り機構４７によれば、両ローラ４８，４９がモータ５０により互いに反対方向へ回転することにより、両ローラ４８，４９の間に挟まれた金属粒３１に、案内管４６の切欠き部４６ａを通じて、図面下方へ向けて、すなわち送り出し管４１へ向けて、所定の送りが付与される。ここで、両ローラ４８，４９がゆっくりと回転することで、金属粒３１がゆっくりと送られる。両ローラ４８，４９が速く回転することで、金属粒３１が速く送られる。そして、両ローラ４８，４９の回転量を制御することで、金属粒３１の送り量を調節することが可能である。この送り機構４７の場合、一度に少なくとも２個の金属粒３１に送りを付与して、送り出し管４１へ送ることができる。

図６に、送り出し管４１を断面図により示す。図７〜図９に、それぞれ送り出し管４１の作用を断面図により示す。この送り出し管４１は、ゴム等の弾性体により形成され、金属粒３１の外周面が密接する内部形状を有する。また、送り出し管４１は、内部に上下２つの括れ部４１ａ，４１ｂを有する。送り出し管４１には、上記した送り装置４２の案内管４６から送り出された金属粒３１が、順次に押し込まれるようになっている。

図１に示すように、送り出し管４１の出口部４１ｃは、水素反応槽３３の入口部３３ａに接続される。そして、送り出し管４１の出口部４１ｃから個別に送り出される金属粒３１が、自重により落下することで、水素反応槽３３の水３２の中へ投入されるようになっている。

ここで、図７に示すように、送り出し管４１の中に、複数の金属粒３１が押し込まれた状態では、各金属粒３１の外周面の一部が、送り出し管４１の内周面に密接すると共に、２つの金属粒３１の外周面の一部が、括れ部４１ａ，４１ｂの一部に密接して係合する。これにより、金属粒３１と送り出し管４１との間に気密性が得られる。

その後、図８に示すように、送り出し管４１の中に金属粒３１が上から押し込まれることにより、括れ部４１ａ，４１ｂが金属粒３１により押し拡げられて変形し、金属粒３１が下方へ送られる。このとき、送り出し管４１の出口部４１ｃから、金属粒３１が個別に送り出される。

一方、図９において、金属粒３１の押し込みが停止した状態では、送り出し管４１の出口部４１ｃの側から、水素反応槽３３の中の水素の圧力が、金属粒３１を押し上げるように作用する。このときも、各金属粒３１の外周面の一部が、送り出し管４１の内周面に密接すると共に、下側の１つの金属粒３１の外周面の一部が、括れ部４１ａの一部に密接して係合する。これにより、金属粒３１と送り出し管４１との間に気密性が得られる。

以上説明したこの実施形態の水素発生装置３によれば、水３２の中に投入される金属材料が円形の断面形状を有する円球形状の金属粒３１により構成されるので、金属粒３１の流動性は、金属粒子の集合物のそれと比べて、振動や温度・湿度等の影響を受け難くなる。すなわち、振動の有無、温度・湿度等の変化にかかわらず、金属粒３１の流動性は変わることが少ない。また、金属粒３１が、送り出し装置３５により個別に送り出されるので、水３２の中への金属粒３１の投入量が、金属粒３１の個数として決定される。すなわち、送り出し装置３５を制御することで、金属粒３１をいくつ水３２の中に投入したかを決定することができる。このため、振動等の条件下でも金属粒３１の水３２への投入量を、金属粒３１の個数により精度良く制御することができる。この意味で、水素発生装置３として、水素の発生量を安定的に制御することができる。また、金属粒３１と送り出し管４１との間に気密性が得られているので、水素の外部への洩れを防止することができ、水素発生装置３を運転しながら、安全に金属粒の補充をすることが可能となる。

特に、この実施形態のように、電気自動車１に搭載され水素発生装置３では、電気自動車１の走行時に厳しい振動条件下に置かれることになる。しかし、この水素発生装置３の上記構成により、走行時の厳しい振動条件下でも、水素の発生量を安定的に制御することができる。

この実施形態では、金属粒３１が、送り装置４２により送り出し管４１へ順次に送られ、送り出し管４１から個別に送り出されて水３２の中へ投入される。ここで、送り出し管４２は、ゴム等の弾性体により形成され、金属粒３１の外周が密接する内部形状を有するので、金属粒３１と送り出し管４１との間に気密性が得られる。つまり、送り出し管４１では、金属粒３１と送り出し管４１との協働により、気体のシール性が得られる。このため、水素反応槽３３の中の水素の圧力が送り出し管４１に作用しても、その水素が送り出し管４１の外部へ洩れることを防止することができる。つまり、この送り出し装置３５によれば、水素をシールしながら金属粒３１を送り出すことができる。

特に、この実施形態では、送り出し管４１の内部を通る金属粒３１が、括れ部４１ａ，４１ｂにて送り出し管４１とより多く密接することになる。この意味で、送り出し管４１における水素のシール性を向上させることができ、水素の外部への洩れをより確実に防止することができる。

また、この実施形態の送り装置４２によれば、案内管４６に入った金属粒３１は、送り機構４７が動作することで、案内管４６に案内されながら、切欠き部４６ａを通じて、送り機構４７により所定の送りが付与される。このため、金属粒３１を、個別に順次に、送り出し管４１へ送ることができる。

特に、この実施形態の送り機構４７では、一対のローラ４８，４９が互いに反対方向へ回転することにより、両ローラ４８，４９の間に挟まれた少なくとも２個の金属粒３１に送りが付与され、案内管４６の中を金属粒３１が送り出し管４１の方向へ積極的に送られる。ここで、モータ５０を制御することで、一対のローラ４８，４９の回転量を制御することにより、金属粒３１の送り量を調節することが可能である。このため、モータ５０の回転を制御することで、金属粒３１の送り量を容易に制御することができる。また、この送り機構４７では、少なくとも２個の金属粒３１に対して送りを付与することができる。

この実施形態では、金属材料として円球形状の金属粒３１を使用しているので、金属粒３１は、全方向において円形の断面形状を有し、全外周面にて転動可能であると共に、案内管４６や送り出し管４１の内部と外接可能である。このため、上記した送り出し装置３５を使用することで、水素のシール性を確保しながら、金属粒３１を最も円滑に送り出すことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の水素発生装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、送り装置６１の構成の点で第１実施形態の構成と異なる。図１０に、この実施形態の送り装置６１を側面図により示す。図１１に、この送り装置６１の作用を側面図により示す。この送り装置６１は、切欠き部６２ａを有する案内管６２と、案内管６２に入った金属粒３１に対し、切欠き部６２ａを通じて所定の送りを付与するための送り機構６３とを備える。案内管６２は、「く」の字状に屈折し、垂直部６２ｂと傾斜部６２ｃとを含む。傾斜部６２ｃには、ホッパ３４から降下した金属粒３１が自重により直列的に並ぶようになっている。図１０に示すように、傾斜部６２ｃの最下位に位置する金属粒３１Ａは、切欠き部６２ａから上部が露出した状態で、垂直部６２ｂの内壁に当接して止まる。送り機構６３は、案内管６２の切欠き部６２ａを通じて金属粒３１を押圧するための往復運動可能なピストン６４ａを有するアクチュエータ６４より構成される。このアクチュエータ６４は、通電によりピストン６４ａを突出させ、非通電によりピストン６４ａを没入させるように構成される。

従って、アクチュエータ６４のピストン６４ａを通電により突出させることにより、図１１に示すように、切欠き部６２ａを通じて、金属粒３１がピストン６４ａにより下方へ押圧され、金属粒３１が案内管６２（垂直部６２ｂ）を下方へ送られる。

以上説明したこの実施形態の水素発生装置によれば、送り装置６１において、アクチュエータ６４が動作して往復運動可能なピストン６４ａにより金属粒３１が押圧されることにより、ピストン６４ａのストローク回数（往復運動回数）により金属粒３１の送り数量がコントロールされる。この実施形態では、送り機構６３が１つのアクチュエータ６４のみにより構成されるので、送り装置６１の構成を簡略化することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の水素発生装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、送り出し管７１の構成の点で、第１及び第２の実施形態と構成が異なる。図１２に、この実施形態の送り出し管７１を断面図により示す。図１３〜図１５に、それぞれ送り出し管７１の作用を断面図により示す。この送り出し管７１は、ゴム等の弾性体により形成され、金属粒３１の外周面が密接する内部形状を有する。また、送り出し管７１は、内部に２つの括れ部７１ａ，７１ｂを有する。この実施形態では、送り出し管７１の内部が鍔状に形成されることで、各括れ部７１ａ，７１ｂが形成される。この送り出し管７１には、送り装置４２の案内管４６により案内された金属粒３１が、順次に押し込まれる。

ここで、図１３に示すように、送り出し管７１の中に、複数の金属粒３１が押し込まれた状態では、各金属粒３１の外周面の一部が、送り出し管７１の内周面に密接すると共に、２つの金属粒３１の外周面の一部が、括れ部７１ａ，７１ｂの一部に密接して係合する。これにより、金属粒３１と送り出し管７１との間に気密性が得られる。

その後、図１４に示すように、送り出し管７１の中の金属粒３１が上から押し込まれることにより、括れ部７１ａ，７１ｂが金属粒３１により押し拡げられて変形し、金属粒３１が下方へ送られる。このとき、送り出し管７１の出口部から、金属粒３１が個別に送り出される。

一方、図１５において、金属粒３１の押し込みが停止した状態では、送り出し管７１の出口部の側から、水素反応槽３３の中の水素の圧力が、金属粒３１を押し上げるように作用する。このときも、各金属粒３１の外周面の一部が、送り出し管７１の内周面に密接すると共に、下側の１つの金属粒３１の外周面の一部が、括れ部７１ａの一部に密接して係合する。これにより、金属粒３１と送り出し管７１との間に気密性が得られる。

以上説明したこの実施形態の水素発生装置によれば、送り出し管７１の内部が鍔状に形成されることで、各括れ部７１ａ，７１ｂが形成されるので、第１実施形態の送り出し管４１に比べて、金属粒３１と各括れ部７１ａ，７１ｂとの密接面積が増える。この意味で、第１実施形態と比べ、送り出し管７１における水素のシール性を向上させることができ、水素の外部への洩れを防止することができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

例えば、前記各実施形態では、図２に示すように、金属材料を、円球形状の金属粒３１としたが、金属材料を、図１６に示すように長球形状の金属粒７６とすることもできる。この金属粒７６は、例えば「２ｍｍ」程度の短径と「４ｍｍ」程度の長径を有する。この場合、長球形状の金属粒７６も、円形の断面形状を有することから、送り出し管の中に押し込まれることで、個別に送り出すことが可能である。また、長球形状の金属粒７６は、短径方向において円形の断面形状を有し、短径方向の外周面にて転動可能であると共に、案内管や送り出し管の内部と外接可能である。つまり、この金属粒７６は、その長径方向に沿って、案内管や送り出し管の中を移動可能である。この意味で、送り出し装置を使用することで、金属粒７６を円滑に送り出すことができる。

また、前記各実施形態では、図２に示すように、金属材料を、円球形状の金属粒３１としたが、金属材料を、図１７に示すように円柱形状の金属粒７７とすることもできる。この金属粒７７は、例えば「４ｍｍ」程度の軸長と「２ｍｍ」程度の半径を有する。この場合、円柱形状の金属粒７７も、円形の断面形状を有することから、送り出し管の中に押し込まれることで、個別に送り出すことが可能である。また、円柱形状の金属粒７７は、軸線と直交する方向に円形の断面形状を有し、その外周面にて転動可能であると共に、案内管や送り出し管の内部と外接可能である。つまり、この金属粒７７は、その軸線方向に沿って、案内管や送り出し管の中を移動可能である。この意味で、送り出し装置を使用することで、金属粒７７を円滑に送り出すことができる。

この発明は、例えば、燃料電池に供給される水素を発生させるために利用することができる。

１ 電気自動車（車両）
３ 水素発生装置
３１ 金属粒
３１Ａ 金属粒
３２ 水
３５ 送り出し装置（送り出し手段）
４１ 送り出し管
４１ａ 括れ部
４１ｂ 括れ部
４１ｃ 出口部
４２ 送り装置
４６ 案内管
４６ａ 切欠き部
４７ 送り機構
４８ ローラ
４９ ローラ
５０ モータ（駆動源）
６１ 送り装置
６２ 案内管
６２ａ 切欠き部
６３ 送り機構
６４ アクチュエータ
６４ａ ピストン
７１ 送り出し管
７１ａ 括れ部
７１ｂ 括れ部
７６ 金属粒
７７ 金属粒

Claims (10)

1. 金属材料を水中に投入して水と反応させることにより水素を発生させる水素発生装置において、
   前記金属材料は、円形の断面形状を有する金属粒であることと、
   前記金属粒を前記水中へ向けて個別に送り出すための送り出し手段と
   を備えたことを特徴とする水素発生装置。
2. 前記送り出し手段は、前記金属粒を個別に送り出すための送り出し管と、前記金属粒を前記送り出し管へ順次に送るための送り装置とを備え、
   前記送り出し管は、弾性体で形成され、前記金属粒の外周が密接する内部形状を有することを特徴とする請求項１に記載の水素発生装置。
3. 前記送り装置は、切欠き部を有する案内管と、前記案内管に入った前記金属粒に対し、前記切欠き部を通じて所定の送りを付与するための送り機構とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の水素発生装置。
4. 前記送り出し管は、内部に括れ部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の水素発生装置。
5. 前記送り機構は、前記金属粒を挟んで互いに反対方向へ回転する一対のローラと、前記一対のローラを駆動するための駆動源とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の水素発生装置。
6. 前記送り機構は、前記金属粒を押圧するための往復運動可能なピストンを有するアクチュエータであることを特徴とする請求項３に記載の水素発生装置。
7. 前記金属粒は、円球形状をなすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の水素発生装置。
8. 前記金属粒は、長球形状をなすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の水素発生装置。
9. 前記金属粒は、円柱形状をなすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の水素発生装置。
10. 車両に搭載されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の水素発生装置。

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