以下、本発明を実施するための最良の形� ��を図面を参照して説明する。

 [第1実施例]
 図1Aに示すように、本発明の第1実施例に係� ��水素発生器100は、円柱形の外部ケース102を� ��している。本水素発生器100から水素が発生� ��る口である水素発生口104が、上記外部ケー� ��102の長手方向の一端の中央部から突設され� ��いる。この水素発生口104の途中には、スト� ��プ・バルブ106が設けられている。上記外部� ��ース102の他端側には、コントローラ108が配� ��れている。このコントローラ108の一部にコ� ��クタ110が設けられている。

 上記外部ケース102は、電気導電性の高い� ��属、例えば鉄やアルミニウムで構成された� ��圧容器である。上記水素発生口104の先には� ��図示しない水素燃料電池が接続され、その� ��素燃料電池は、本水素発生器100が発生する� ��素を使用して発電する。上記ストップ・バ� ��ブ106は、上記水素発生口104に水素燃料電池� ��接続する前は閉じられており、水素燃料電� ��が接続されると開かれる。

 この水素発生器100の動作は、上記コント� ��ーラ108によって制御される。コントローラ1 08は、上記コネクタ110を介して本水素発生器1 00を使用する機器、例えば携帯電話の制御部� ��の通信が行われ、本水素発生器100の動作が� ��まる。

 図1B及び図1Cに示すように、上記水素発生 器100内には、その中央に外形が円柱形のカー ボン・フィルタ112が本水素発生器100の軸方向 に配置され、その周囲に同心円状に、外形が 円柱形の燃料スティック200が複数、例えば数 十本、配置される。なお、図1B及び図1C、並� �に他の断面図に付したハッチングは、各部� �の違いを明確とするために付したものであ� �、例えば米国特許図面規則に決められてい� �ような材質を表すものではないことに注意� �れたい。

 ここで、カーボン・フィルタ112は多孔性� ��グラファイトである。これは、上記複数の� ��料スティック200の中央に位置すると共に、� ��の長手方向の一端は、上記ストップ・バル� ��106を経由して水素発生口104につながってい� ��。このような配置とすることにより、各燃� ��スティック200から水素が発生する際に発生� ��る水素以外の不純物を吸収し、水素発生口1 04には純粋の水素のみが流れて行くようにな� ��。

 各燃料スティック200は、その長手方向の� ��端側に、当該燃料スティック200に電圧を供� ��するための端子202を有しており、また、他� ��側には後端子204を有している。この後端子2 04が上記外部ケース102に接触するように、各� ��料スティック200は、上記外部ケース102内に� ��置される。

 各燃料スティック200の端子202にはリード� ��114が接続されている。これらリード線114は� ��本水素発生器100の蓋として機能するプラグ1 16を貫通して、該プラグ116の外面上に配され� ��上記コントローラ108に接続されている。本� ��素発生器100内の気密性を保つために、これ� ��のリード線114は、上記プラグ116を樹脂で成� ��する際に一体的に成形する。あるいは、整� ��した上記プラグ116に穴を開けてリード線114� ��通した後にシール材を充填するようにして� ��良い。これらのリード線114は、直接上記コ� ��トローラ108に接続されるのではなく、図示� ��ないコネクタを経由して接続されることが� ��ましい。そのような構成を採用することに� ��り、コントローラ108は、本水素発生器100内� ��のすべての燃料スティック200を使用した後� ��、本水素発生器100から取り外して別の水素� ��生器に取り付けることができる。即ち、コ� ��トローラ108の再利用が可能となる。

 また、上記プラグ116の内面側には圧力セ� ��サ118が配されている。この圧力センサ118の� ��力も同様に、上記プラグ116を貫通して上記� ��ントローラ108に接続される。この圧力セン� ��118は、例えば、ダイヤフラム式のセンサで� ��り、本水素発生器100内部の圧力を計測し、� ��記コントローラ108に伝える機能を備えてい� ��。

 なお、上記プラグ116は、本水素発生器100� ��蓋をする形になる。この場合、合成ゴム等� ��構成されるO-リング120が、上記プラグ116に� �し円周状に装着されている。このO-リング120 が本水素発生器100の外部ケース102と接触する ことにより、本水素発生器100内部の気密性が 保たれる。

 図2A及び図2Bに示すように、上記燃料ステ ィック200の中心には、発熱抵抗体206が設けら れている。この発熱抵抗体206は、電流を流す とその電気エネルギーを熱エネルギーに変換 するものであり、電気ヒータ等と同等の材料 で構成する。発熱抵抗体206の両端は、電気導 電性の上記端子202及び後端子204となっている 。

 この発熱抵抗体206の外側に、ヒート・ミッ� ��ス208が薄く均一に塗布されている。このヒ� ��ト・ミックス208の例としては、リチウム・� ��ルミニウム水素化物(LiAlH ₄ )と塩化アンモニウム(NH ₄ Cl)の混合物である。これは、外部からヒータ 等で少量の熱が与えられると自ら発熱する熱 源となる発熱化合物である。また、単に熱源 としてだけではなく、下記のように若干の水 素を発生するので、水素発生化合物としても 機能する。

  LiAlH ₄  + NH ₄ Cl → LiCl + AlN + 4H ₂
 このヒート・ミックス208は、上記発熱抵抗� ��206の周囲にヒート・ミックスの材料を圧力� ��かける等の方法で塗布することができる。

 上記ヒート・ミックス208の外側には、ア� ��モニア・ボレイン210が同様に均一に塗布さ� ��ている。このアンモニア・ボレイン210も、� ��記ヒート・ミックス208と同様の圧力をかけ� ��方法で、塗布することができる。但し、こ� ��アンモニア・ボレイン210は、上記ヒート・� ��ックス208より厚く塗布する。

 上記アンモニア・ボレイン210の外側には� ��断熱材212が塗布されている。この断熱材212� ��、エアロジェル等のガラス繊維、多孔性セ� ��ミックス、等の通気性のある材料で構成す� ��。即ち、この断熱材212は、水素を透過可能� ��なっている。この断熱材212は、水素発生時� ��発生する熱によって隣接する燃料スティッ� ��200に熱が伝わることと、外部ケース102の外� ��に熱が伝わることの2つを防止する。

 ここで、上記アンモニア・ボレイン210につ� ��て説明する。アンモニア・ボレイン(NH ₃ BH ₃ )は、質量比で約20%の水素を含む物質であり� �熱分解によって水素を発生する水素発生化� �物である。このアンモニア・ボレインは、� �い易く、固体であり、爆発性が無く、安定� �水素源となる。同じ体積であれば、液体水� �の2倍の質量の水素を含んでいる。アンモニ� ��・ボレインは、通常は粉状であるが、必要� ��応じて圧力を加えることによって硬いペレ� ��ト状、棒状、円錐状、等にプレスすること� ��できる物質である。アンモニア・ボレイン� ��、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110℃ で溶けて液体になり、1分子の水素を発生さ� �る。その際の反応式は下記のとおりであり� �これが第1段階の水素発生反応である。

   NH ₃ BH ₃  → NH ₂ BH ₂  + H ₂
 この反応は発熱反応である。従って、この� ��応熱によってアンモニア・ボレイン自身の� ��度が上昇して、第2段階の反応に進む。上記 第1段階の反応で生成されるNH ₂ BH ₂ は、更に温度が上昇して約150℃で1分子の水� �を発生する。その際の反応式は下記のとお� �で、これが第2段階の水素発生反応である。

   NH ₂ BH ₂  → NHBH + H 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� �でNHBHの温度を上げるだけの熱を発生する。� ��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� �下記のとおりで、これが第3段階の水素発生� ��応である。

   NHBH → BN + H ₂
 理論的には、この第3段階の反応も熱分解が 完全に行われるための十分な熱を発生させる 。

 このように、上記アンモニア・ボレイン2 10は、加熱することにより、その1分子から3� �子の水素を発生する。

 次に、本実施例の水素発生器100の水素発生� ��基本動作を説明する。 
 前述したように、上記水素発生口104の先に� ��水素燃料電池が接続され、上記ストップ・� ��ルブ106は開かれているものとする。

 1個の燃料スティック200の端子202と上記外 部ケース102との間に所定の電圧を印加すると 、上記外部ケース102と当該燃料スティック200 の後端子204とが接触しているため、当該燃料 スティック200の発熱抵抗体206に電流が流れる 。従って、上記所定の電圧を一定時間印加す ると、当該燃料スティック200の発熱抵抗体206 が発熱してヒート・ミックス208が加熱され、 その熱によってアンモニア・ボレイン210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208からも水素が発 生する。発生した水素は、断熱材212を通過し て、本水素発生器100の中心にあるカーボン・ フィルタ112を通って上記水素発生口104から放 出される。

 プラグ116は外部ケース102に対してO-リン� �120を介して装着されており、O-リング120の能 力で設定された内部圧力値までは気密性が保 たれている。従って、上記水素発生により本 水素発生器100内部の圧力が高まっても、プラ グ116と外部ケース102との間の隙間から水素が 漏れることはなく、発生した水素はすべてカ ーボン・フィルタ112を通って水素発生口104か ら外部に放出される。

 次に、本実施例における水素発生の動作シ� ��ケンスを説明する。 
 図3に示すように、上記コントローラ108は、 マイクロコントローラ108A、不揮発メモリ108B� ��電流ドライバ108C、2次電池108D、及び充電回� ��108Eを有している。マイクロコントローラ108 Aは、本水素発生器100全体の動作を制御する� �ので、CPU、メモリ、入出力ポート、等の機� �を一体的に有するワンチップマイコンによ� �て構成される。不揮発メモリ108Bは、各燃料� ��ティック200の使用状態を記録するもので、E EPROMやフラッシュメモリのように電気的に書� ��換え可能なメモリによって構成される。電� ��ドライバ108Cは、各燃料スティック200の温度 を上げるために当該燃料スティック200の中心 の発熱抵抗体206に電流を流すためのものであ る。2次電池108Dは、本コントローラ108に電源� ��供給するもので、リチウムイオン電池やニ� ��ケル水素電池によって構成される。なお、� ��図において、一点鎖線で囲まれた部分が、� ��2次電池108Dによって電源を供給される電子� �路である。そして、充電回路108Eは、本水素� ��生器100が接続される水素燃料電池から供給� ��れる電力によって上記2次電池108Dを充電す� �。

 上記不揮発メモリ108Bは、マイクロコント ローラ108Aが自由にリード・ライトすること� �できるように構成されている。該不揮発性� �モリ108Bのメモリアドレスは、それぞれの燃� ��スティック200の使用状態を1対1に対応する� �モリアドレスに記録するように、割り当て� �れている。従って、マイクロコントローラ10 8Aは、不揮発メモリ108Bの1つのアドレスを指� �することにより、そのアドレスに対応する� �料スティック200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� �る。不揮発メモリ108Bの使用状態を示す例と� ��ては、メモリの値が16進数でFFHの場合は未� �用を示し、80Hの場合は使用済みを示し、00H� �場合は燃料スティック200未装着を示す、等� �ある。マイクロコントローラ108Aが未使用の� ��料スティック200を探す場合には、不揮発メ� ��リ108Bの内容をスキャンし、FFHであるものを 探せば良い。

 このように、燃料スティック200の状態を� ��録するメモリとして不揮発メモリ108Bを使用 したことにより、燃料スティック200をすべて 使い切らない状態で本水素発生器100を水素燃 料電池から取り外して、他の水素燃料電池に 接続することができる。この場合でも、マイ クロコントローラ108Aは、どの燃料スティッ� �200が未使用であるかを知ることができるの� �、効率的である。

 以下、図4を参照して、上記マイクロコン トローラ108A(のCPU)の動作シーケンスを説明す る。

 まず、マイクロコントローラ108Aは、上記 圧力センサ118の値を入力する(ステップS10)。� ��の際、圧力センサ118の値を複数回入力し、� ��の平均値を取ることにより、ノイズの影響� ��低減することも可能である。

 次に、マイクロコントローラ108Aは、上記 入力した圧力センサ118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� ��は、本水素発生器100が接続されている水素� ��料電池が継続して発電できる水素の量の限� ��値である。即ち、水素発生器100内部の水素� ��力がこの既定値より小さくなると、水素を� ��たに発生させないと水素燃料電池は継続し� ��発電できなくなる。水素発生器100内部の水� ��圧力がこの規定値より大きければ、十分な� ��素圧力によって本水素発生器100からの水素� ��供給が可能な状態が継続していることを意� ��する。従って、このステップS12で、圧力セ� ��サ118の値が既定値より大きいと判断した場� ��には(フローチャートの「YES」)、マイクロ� �ントローラ108Aは、上記ステップS10の圧力セ� ��サ値の入力の処理に戻る。

 これに対して、上記ステップS12で圧力セ� ��サ118の値が既定値より大きくないと判断し� ��場合には(フローチャートの「NO」)、マイク ロコントローラ108Aは、不揮発メモリ108Bの内� ��をスキャンして未使用の燃料スティック200� ��探し出す(ステップS14)。そして、その結果� �して、未使用の燃料スティック200があるか� �かを判断する(ステップS16)。ここで、未使用 の燃料スティック200があると判断した場合に は(フローチャートの「YES」)、該当する燃料� ��ティック200から水素を発生させる動作の起� ��をかける(ステップS18)。即ち、該当する未� �用の燃料スティック200に対応する電流ドラ� �バ108Cを駆動して、その燃料スティック200の� ��熱抵抗体206に所定の電流を流す。次に、使� ��した当該燃料スティック200に対応する場所( メモリアドレス)の不揮発メモリ108Bの値を未� ��用から使用済みに書き換える(ステップS20)� �上記ステップS18で燃料スティック200からの� �素発生を起動させたが、実際の水素発生ま� �には若干の時間がかかる。そのため、ここ� �一定時間だけ待った後(ステップS22)、上記ス テップS10に戻る。

 このようにして、未使用の燃料スティッ� ��200が存在する限り、次々と燃料スティック� ��切り替えながら水素を発生していく。そし� ��、すべての燃料スティック200を使い切ると� ��上記ステップS16において、すべての燃料ス� ��ィック200が使用されており未使用の燃料ス� ��ィック200がないと判断することとなる(フロ ーチャートの「NO」)。この場合には、マイク ロコントローラ108Aは、燃料切れエラーを本� �素発生器100を使用している上位機器に報告� �る(ステップS24)。

 なお、このように未使用の燃料スティッ� ��200がない場合に燃料切れエラーを報告する� ��うにしているが、未使用の燃料スティック2 00の数が少なくなった場合に、燃料残り少量� ��告を報告するようにしても良いことは勿論� ��ある。

 以上のように、本第1実施例に係る水素発 生器100によれば、アンモニア・ボレイン210等 の水素発生化合物をスティック状に加工した 燃料スティック200を用いることにより、水素 発生器100内のスペースを効率的に使用するこ とが可能となり、結果として水素発生器100を 小型にすることが可能となる。

 また、それぞれのスティック状の水素発� ��化合物は、断熱材212によって他のスティッ� ��状の水素発生化合物から分離されているの� ��、水素発生時に発生する熱の他への影響を� ��くすことが可能となる。

 また、圧力センサ118で水素発生器100内部� ��圧力を測定することにより、水素発生要求� ��オンデマンドで応えることが可能となる。

 [第2実施例]
 次に、本発明の第2実施例に係る水素発生器 を説明する。

 本実施例に係る水素発生器の外観は、図1 Aに示した上記第1実施例に係る水素発生器100� ��同じである。

 図5は、本第2実施例に係る水素発生器300� �断面図である。なお、上記第1実施例に係る� ��素発生器100と同じ機能のものは同じ符号を� ��しており、よって、その説明は省略する。

 本実施例に係る水素発生器300おいては、� ��部ケース102内に金属製の内部ケース302が配� ��れている。また、上記第1実施例に係る水素 発生器100における円柱形のカーボン・フィル タ112の代わりに、その内部ケース302と上記外 部ケース102との間に詰められたカーボン・フ ィルタ304を有している。上記内部ケース302に は、円周状に複数の通気穴306が設けられ、ま た、該内部ケース302と上記コネクタ110とはGND 線308によって接続されている。

 水素発生口104は、外部ケース102に取り付� ��られた円柱状のパイプであり、上記カーボ� ��・フィルタ304に当接している。そして、上� ��第1実施例に係る水素発生器100と同様に、図 示しない水素燃料電池との接続部分にはスト ップ・バルブ106が設けられている。外形が円 柱形の燃料スティック200は、内部ケース302内 に円周状に並べて格納され、各燃料スティッ ク200の後端子204が、上記内部ケース302に接触 して、上記内部ケース302とは電気的に導通状 態になっている。各燃料スティック200の端子 202に、上記コントローラ108の制御によって所 定の電流を流すことが可能となっていること は上記第1実施例で説明した通りである。

 次に、本第2実施例に係る水素発生器300での 水素発生の原理を説明する。 
 燃料スティック200の端子202に所定の電流が� ��れると、当該燃料スティック200の発熱抵抗� ��206が発熱し、ヒート・ミックス208が加熱さ� ��、アンモニア・ボレイン210が加熱されて水� ��が発生する。発生した水素は、燃料スティ� ��ク200の断熱材212を通過した後に、内部ケー� ��302の通気穴306を通ってカーボン・フィルタ3 04を通過した後に、水素発生口104に到達し、� ��の先に接続された水素燃料電池に供給され� ��。ここで、上記通気穴306を水素発生口104か� ��遠い位置に配置しているので、発生した水� ��の温度はカーボン・フィルタ304を通過する� ��に十分下がり、そのまま水素燃料電池に供� ��しても問題のない温度とすることができる� ��

 本実施例においても、上記第1実施例と同 様の構成・シーケンスによって内部の圧力を センスすることで、個々の燃料スティック200 からの水素発生を制御するものであり、従っ て、その動作説明は省略する。

 本第2実施例に係る水素発生器300によれば 、上記第1実施例に係る水素発生器100と同様� �効果を奏することができる。

 以上実施例に基づいて本発明を説明した� ��、本発明は上述した実施例に限定されるも� ��ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の� ��形や応用が可能なことは勿論である。

 例えば、上記燃料スティック200の形状は� ��柱状としたが、図6に示すように、断面を正 六角形とする六角柱としても良い。このよう にすることにより、円柱と円柱の間のスペー スを有効利用できるので、同じ体積であって も、より多くのアンモニア・ボレイン210を格 納することができ、発生させる水素量をより 多くすることが可能である。なお、この場合 であっても、外部ケース102の形状は耐圧容器 とする必要があるので、円柱形であることが 望ましい。

 また、水素発生口104は、プラグ116とは逆� ��に配置させているが、プラグ116側のスペー� ��を整理すれば、プラグ116と同じ側に配置す� ��ことも可能である。