(57)【要約】この発明はガス発生装置および種々の圧力調整器または圧力調整バルブに向けられている。水素はガス発生装置の内部で発生させられ燃料電池へ搬送される。水素を発生させるための第１の燃料成分の第２の燃料成分への搬送が、ガス発生装置の内部の反応室部の圧力に応じて自動的に開始される。圧力調整器および流れオリフィスが設けられて、水素圧力を調整し、また、燃料電池が受け取る水素の圧力の変動を最小化する。ガス発生装置を燃料電池に結合する連結バルブも提供される。【代表図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料成分を含有する反応室部と、
液体燃料成分を含有する貯蔵部と、
上記液体燃料成分を上記反応室部へ案内してガスを生成させる流路と、
上記液体燃料成分の上記反応室部への流れを制御する手段と、
上記反応室部からのガスの流れを制御する手段とを有するガス発生装置。
【請求項２】
固体燃料成分を含有する気体透過性コンテナと、
液体燃料成分を含有する貯蔵部と、
上記液体燃料成分を上記気体透過性コンテナへ案内してガスを生成させる流路とを有するガス発生装置。
【請求項３】
上記気体透過性コンテナは反応室部内に配される請求項２記載のガス発生装置。
【請求項４】
上記気体透過性コンテナは液体非透過性である請求項３記載のガス発生装置。
【請求項５】
上記気体透過性コンテナは内側層および外側層の間に配された吸収層を有し、上記内側層および上記外側層の少なくとも１つが少なくとの１つの開口を形成させた液体非透過性材料を有する請求項４記載のガス発生装置。
【請求項６】
上記固体燃料成分は親水性材料を有する請求項５記載のガス発生装置。
【請求項７】
上記気体透過性コンテナは少なくとも１つの流体分散チューブを有する請求項４記載のガス発生装置。
【請求項８】
上記流体分散チューブは少なくとも１つの毛細管現象拡張部またはウィッキング拡張部を有する請求項７記載のガス発生装置。
【請求項９】
上記貯蔵部は加圧されている請求項３記載のガス発生装置。
【請求項１０】
上記流路は、上記反応室部の圧力および上記貯蔵部の圧力に対する開成および閉止を行うバルブを有する請求項９記載のガス発生装置。
【請求項１１】
さらに圧力調整バルブを有する請求項２記載のガス発生装置。
【請求項１２】
上記圧力調整バルブは圧力反応膜を有する請求項１１記載のガス発生装置。
【請求項１３】
上記膜はエネルギ貯蔵要素によりバイアスされる請求項１２記載のガス発生装置。
【請求項１４】
上記エネルギ貯蔵要素はバネを有する請求項１３記載のガス発生装置。
【請求項１５】
上記エネルギ貯蔵要素は基準圧力を有する請求項１３記載のガス発生装置。
【請求項１６】
上記膜は上記反応室部と連絡している請求項１２記載のガス発生装置。
【請求項１７】
上記膜はシール部材に結合されている請求項１２記載のガス発生装置。
【請求項１８】
上記シール部材は、上記圧力調整バルブがシールする圧力を可変するように調整可能である請求項１７記載のガス発生装置。
【請求項１９】
燃料サプライを装置に結合するバルブであって、
燃料サプライまたは燃料電池のいずれか一方に結合可能な第１のバルブ要素と、燃料サプライまたは燃料電池の他方に接続可能な第２のバルブ要素とを有し、
上記バルブ要素の各々は、ハウジングと、バイアスされたスライド可能な内側体とを有し、上記スライド可能な内側体がシール面に向けてバイアスされて各バルブ要素の内部において内部シールを形成し、連結時に、遅くとも、上記内部シールが開となって上記バルブを通じて流路が形成される前に、上記第１のバルブ要素および上記第２のバルブ要素が要素間シールを形成し、かつ、
少なくとも１つのバルブ要素が、上記ハウジングから出て伸び、他のバルブ要素に挿入されるように構成されている拡張部材を有するバルブ。
【請求項２０】
上記拡張部材はロッドを有し上記流路は上記拡張部材および上記ロッドの間のスペースを含む請求項１９記載のバルブ。
【請求項２１】
ハウジング部材内に配された移動可能な圧力応答ｊ部材を有する圧力調整バルブであって、上記移動可能な圧力応答部材は入り口圧力および出口圧力に応答し、上記圧力調整バルブは、ガス発生装置に流体的に連結され、上記入り口圧力および出口圧力の少なくとも一方が上記ガス発生装置の圧力である圧力調整バルブ。
【請求項２２】
上記移動可能な圧力応答部材は基準圧力にも露呈される請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項２３】
上記移動可能な圧力応答部材は膜を有し、この膜の外側端が上記ハウジングに固定されている請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項２４】
上記移動可能な圧力応答部材はスライド可能なピストンである請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項２５】
上記移動可能な圧力応答部材は対抗してバイアスされた複数のピストンを有する請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項２６】
上記移動可能な圧力応答部材はさらに膜を有し、上記膜の外側端が上記ハウジングに固着される請求項２４記載の圧力調整バルブ。
【請求項２７】
上記膜はエネルギ貯蔵装置によりバイアスされる請求項２３記載の圧力調整バルブ。
【請求項２８】
上記出口圧力は上記ガス発生装置の内部の反応室部の圧力である請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項２９】
上記入り口圧力は上記ガス発生装置の内部の貯蔵部の圧力である請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項３０】
上記出口圧力は燃料電池の内部の圧力である請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項３１】
上記入り口圧力は上記ガス発生装置の内部の反応室部の圧力である請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項３２】
上記移動可能な圧力応答部材はシール部材に結合される請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項３３】
上記シール部材は上記圧力調整バルブ本体がシールする圧力を可変するために調整可能である請求項３２記載の圧力調整バルブ。
【請求項３４】
連結バルブが上記圧力調整バルブ本体を上記ガス発生装置に結合する請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項３５】
上記連結バルブは２つのバルブ要素を有し、上記バルブ要素の各々は内部シールを具備する請求項３４記載の圧力調整バルブ。
【請求項３６】
上記２つのバルブ要素が遅くとも上記内部シールが開となるのに先立って要素間シールを形成する請求項３５記載の圧力調整バルブ。
【請求項３７】
上記要素間シールは上記バルブ要素の一方から伸びるロッドと他の上記バルブ要素からのシール部材との間に形成される請求項３６記載の圧力調整バルブ。
【請求項３８】
上記シール部材はＯ−リングを有する請求項３７記載の圧力調整バルブ。
【請求項３９】
上記ガス発生装置からのガスは上記ロッドの内部を搬送される請求項３７記載の圧力調整バルブ。
【請求項４０】
上記ガスは上記ロッドの内部の環状のスペースを通って搬送される請求項３９記載の圧力調整バルブ。
【請求項４１】
少なくとも２つのバネが対抗する方向に上記移動可能な圧力応答部材に対して力を加える請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項４２】
上記圧力調整バルブ本体の出口に流体的に連通される流れ制約器をさらに有する請求項２１記載の圧力調整バルブ。
【請求項４３】
上記流れ制約器はオリフィスを有する請求項４２記載の圧力調整バルブ。
【請求項４４】
上記オリフィスの実効直径が可変できる請求項４３記載の圧力調整バルブ。
【請求項４５】
上記オリフィスはカモノハシバルブを有する請求項４４記載の圧力調整バルブ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この出願は２００３年７月２９日に出願された米国特許出願第１０／６２９，００６号、２００５年２月２５日に出願された米国特許出願第１１／０６７，１６７号、２００５年６月１３日に出願された米国仮出願第６０／６８９，５３８号、および２００５年６月１３日に出願された米国仮出願第６０／６８９，５３９号の部分継続出願であり、これらの内容は参照してここにすべて組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、反応物、すなわち燃料および酸素の化学エネルギを直流（ＤＣ）の電気に直接的に変換する装置である。多くの用途において、燃料電池は、化石燃料の燃焼のような従来の発電やリチウムイオン電池のような携帯用蓄電池より効率が良い。
【０００３】
一般に、燃料電池技術は、アルカリ燃料電池、高分子電解質燃料電池、リン酸燃料電池、溶融炭酸燃料電池、固体酸化物燃料電池、および酵素燃料電池のような様々な異なった燃料電池を含む。今日、より重要な燃料電池は、いくつかのカテゴリ、すなわち、（ｉ）燃料として圧縮水素（Ｈ２）を利用している燃料電池、（ｉｉ）アルコール、例えばメタノール（ＣＨ３ＯＨ）、金属水化物、例えば水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）、炭化水素、または水素燃料に改質される他の燃料を用いるプロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池、（ｉｉｉ）非水素燃料を直接に消費できるＰＥＭ燃料電池、すなわち直接酸化燃料電池、および、（ｉｖ）高温で炭化水素燃料を直接電気に変換する固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）を含む。
【０００４】
圧縮水素は、一般的に高圧下に維持され、そのため取扱いが難しい。その上、大きい貯蔵タンクが一般的に必要となり、そのため家庭用電子機器のために十分に小さくすることはできない。従来の改質燃料電池は、燃料を水素に変換させて燃料中の酸化剤を反応させるために、改質材や他の気化および補助システムを必要とする。最近の進歩により、家庭用電子機器用に改質材または改質燃料電池が有望になっている。最も一般的な直接酸化燃料電池は直接メタノール燃料電池またはＤＭＦＣである。他の直接酸化燃料電池は、直接エタノール燃料電池と直接テトラメチルオルトカーボネート燃料電池を含む。メタノールが燃料電池において酸化物と直接に反応させられる場合、ＤＭＦＣは最も簡単で潜在的に最も小さな燃料電池であり、消費者向け電子機器用の電力供給のために有望である。固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）は、ブタンのような炭化水素燃料を高熱で電気に変換する。ＳＯＦＣは、燃料電池反応を起こさせるために、１０００°Ｃの範囲の比較的高温を必要とする。
【０００５】
電気を発生させる化学反応は燃料電池のそれぞれのタイプごとに異なる。ＤＭＦＣでは、各電極での化学電気反応と直接メタノール燃料電池に関する総合的な反応は以下のとおり記述される：
アノードでの半反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−
カソードでの半反応：
１．５Ｏ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ
全体の燃料電池反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  １．５Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ
【０００６】
ＰＥＭを通る水素イオン（Ｈ＋）がアノードからカソードを通り抜けてマイグレーションするために、また、自由電子（ｅ−）がＰＥＭを通り抜けられないため、電子は外部回路を通って流れなければならず、外部回路を通して電流を生じさせる。この外部回路は、モバイルすなわちセル電話、計算機、パーソナルデジタツアシスタンツ、ラップトップコンピュータ、動力工具などの有益な消費者向けの電子製品であってよい。
【０００７】
ＤＭＦＣは、特許文献１および特許文献２に開示されており、詳細は参照してここに組み入れる。一般に、ＰＥＭはＮａｆｉｏｎ（商標）などのポリマーから作られており、これはＤｕＰｏｎｔから入手可能であり、厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲のペルフルオスルホン酸系ポリマー、その他の膜である。アノードは、典型的には、白金ルテニウムなどの触媒の薄層によってサポートされたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎｉｚｅｄ）のカーボン紙から製造される。カソードは、典型的には、白金粒子が膜の一面に接着されるガス拡散電極である。
【０００８】
他の直接酸化燃料電池において、水素化ホウ素燃料電池（ＤＢＦＣ）は、以下のとおり反応する。
アノードでの半反応：
ＢＨ４−＋８ＯＨ−→ＢＯ２−＋６Ｈ２Ｏ＋８ｅ−
カソードでの半反応：
２Ｏ２＋４Ｈ２Ｏ＋８ｅ−→８ＯＨ−
【０００９】
化学金属水素化物燃料電池において、水素化ホウ素ナトリウムが以下のように改質されて反応する。。
ＮａＢＨ４＋２Ｈ２Ｏ→（加熱または触媒）→４（Ｈ２）＋（ＮａＢＯ２）
アノードでの半反応：
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
カソードでの半反応：
２（２Ｈ＋＋２ｅ−）＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
【００１０】
この反応に適切な触媒は、白金およびルテニウム、その他の金属である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成された水素燃料は燃料電池中で、酸化剤例えばＯ２と反応させられ、電気（すなわち電子の流れ）および水の副産物を生成する。ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の副産物もこの改質プロセスで生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は特許文献３に検討されており、参照してここに組み入れる。
【００１１】
燃料電池を利用する上で最も重要な特徴の１つは、燃料ストーリッジである。他の重要な特徴は、燃料カートリッジから燃料電池への燃料の搬送を安定化させることである。商業的に有益にするためには、燃料電池、例えばＤＭＦＣまたはＰＥＭシステムが、消費者の通常の使用を満たすのに十分な燃料を貯蔵する容量を持たなければならない。例えば、モバイル、すなわちセルラー電話、ノートブックコンピュータ、およびパーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）については、燃料電池はこれら装置を少なくとも現行のバッテリと同程度、好ましくは、それよりも長く電源供給できなければならない。さらに、燃料電池は、容易に交換可能な、または再充填可能な燃料タンクを具備して、現行の再充電バッテリに要求される長時間の充電が必要でなくなるようにしなければならない。
【００１２】
基地の水素ガス発生装置の１つの欠点は、反応が一旦始まるとガス発生装置のカートリッジが反応を制御できないということである。このため、反応物の供給が終了し、または反応物のソースを手作業で遮断するまで、反応が継続する。
【００１３】
したがって、少なくとも１つの反応物の反応室への流入を自己制御できる水素ガス発生装置、および燃料の流れを調整する他の装置を実現することが望まれている。
【特許文献１】米国特許第５，９９２，００８号
【特許文献２】米国特許第５，９４５，２３１号
【特許文献３】米国特許第４，２６１，９５６号
【発明の開示】
【００１４】
この発明は、ガス発生装置、および種々の圧力調整器または圧力調整バルブに向けられている。水素はガス発生装置の内部で発生させられ燃料電池へ搬送される。水素を発生させるための第１の燃料成分の第２の燃料成分への搬送が、ガス発生装置の内部の反応室の圧力に応じて自動的に開始される。圧力調整器は、流れオリフィスを含み、これが設けられて、水素圧力を調整し、また、燃料電池が受け取る水素の圧力の変動を最小化する。ガス発生装置を燃料電池に結合する連結バルブも提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面に示され以下に詳細に検討するように、この発明は燃料サプライに向けられており、この燃料サプライは燃料電池燃料、例えば、メタノールおよび水、メタノール／水の混合物、メタノール／水の種々の濃度の混合物、純粋なメタノール、および／または、米国特許第５，３６４，９７７号および同第６，５１２，００５Ｂ２号に説明されるメチルクラスレートを貯蔵する。これら特許の内容は参照してここに組み入れる。メタノールまたは他のアルコールは多くの種類の燃料電池、例えば、ＤＭＦＣ、酵素燃料電池、および改質燃料電池、その他において使用可能である。燃料サプライは他の種類の燃料電池燃料、例えば、エタノールまたはアルコール、水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素へと改質可能な他の化学物質、または燃料電池の改質または効率を改善する他の化学物質を含んでよい。燃料は、また、水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解質を含み、これは金属燃料電池またはアルカリ燃料電池とともに使用でき、燃料サプライに貯蔵可能である。金属燃料電池に対しては、燃料は、ＫＯＨ電解質反応溶液中に浸漬された流体担持亜鉛粒子の形態であり、電池キャビティ内のアノードは亜鉛粒子から生成された粒子アノードである。ＫＯＨ電解質溶液は、２００３年４月２４日に発行された「１またはそれ以上の負荷に電力を供給するよう構成された燃料電池システムの使用方法」と題された米国特許出願公開第２００３／００７４９３号に開示されており、その内容は参照してここに組み入れる。燃料は、また、メタノール、過酸化水素、および硫酸の混合物を含み、これはシリコンチップ状に形成された触媒を通過して流れ燃料電池反応を生成する。燃料は、また、メタノール、水素化ホウ素ナトリウム、電解質、および他の化合物、例えば、米国特許第６，５５４，８７７号、同第６，５６２，４９７号、および同第６，７５８，８７１号に説明されているもののブレンドまたは混合物を含み、これらは参照してその内容をここに組みこむ。燃料は、また、米国特許第６，７７３，４７０号に説明されている、溶媒中に部分的に溶解し、部分的に懸濁するもの、ならびに、米国特許出願公開第２００２／０７６６０２号に説明されている、液体燃料および固体燃料を含むものを含む。適切な燃料は、また、２００５年６月１３日出願の「水素発生カートリッジ用の燃料」というタイトルで出願番号第６０／６８９，５７２号の本出願人に係る仮特許出願に開示されている。これらは参照してその内容をここに組みこむ。
【００１６】
燃料は、また、上述のように、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）のような金属水素化物および水を含む。燃料は、さらに、炭化水素燃料を含み、炭化水素燃料は、これに限定されないが、ブタン、灯油、アルコール、および天然ガスを含み、これは、「液体ヘテロインタフェース燃料電池デバイス」という題名で、２００３年５月２２日に公開された米国特許出願公開第２００３／００９６１５０号に開示されており、参照してここに組みこむ。燃料は、また、燃料と反応する液体酸化物を含む。したがって、この発明は、サプライ中に含有され、また、その他、燃料電池システムにより使用される、任意のタイプの燃料、電解質溶液、酸化物溶液または液体または固体に制約されない。ここで使用される用語「燃料」は、燃料電池または燃料サプライ中で反応することができるすべての燃料を含み、また、上述の適切な燃料、電解質溶液、酸化物溶液、液体、固体および／または化学物質ならびにこれらの混合物のすべてを含むが、これに限定されない。
【００１７】
ここで使用される用語「燃料サプライ」は、これに限定されないが、使い捨てカートリッジ、再充填可能／再使用可能カートリッジ、電子製品内に配置されるカートリッジ、取り外し可能なカートリッジ、電子製品の外部に配置されるカートリッジ、燃料タンク、燃料再充填タンク、燃料を貯蔵する他のコンテナ、および、燃料タンクおよびコンテナに結合された管材を含む。１のカートリッジがこの発明の例示的な実施例との関連で以下に説明されるが、これら実施例は他の燃料サプライにも適用可能であり、この発明は燃料サプライのいかなる特定のタイプにも限定されないことに留意されたい。
【００１８】
この発明の燃料サプライは、燃料電池で使用されない燃料を貯蔵するのに使用しても良い。これらの用途は、これに限定されないが、シリコンチップ上に構築されたマイクロガスタービン用の炭化水素および水素燃料を貯蔵することであり、”Ｈｅｒｅ  Ｃｏｍｅ  ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｓ”、Ｔｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔ（２００１年１２月／２００２年１月）、ｐｐ．２０−２５に検討されている。この出願の目的に関し、「燃料電池」はこれらマイクロエンジンも含む。他の用途は、内燃機関エンジン用の伝統的な燃料や、ポケットおよび実用ライター用の炭化水素例えばブタンおよび液体プロパンを貯蔵することである。
【００１９】
適切な既知の水素発生装置は、本出願人の出願に係る米国特許出願公開第２００５−００７４６４３号および米国特許出願公開第２００５−０２６６２８１号、および２００５年２月２５日出願の１１／０６６，５７３に開示されている。その内容は参照してここに組み入れる。
【００２０】
この発明のガス発生装置は、オプションの第１の反応物を含む反応室部、および第２の反応物を具備する貯蔵部を有して良い。第１および第２の反応物は金属水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、および水であってよい。両反応物は、気体、液体、含水、固体の形態であって良い。好ましくは、反応室部に蓄えられる第１の反応物は、固体金属水素化物または金属ホウ化水素であり、選択された添加物および触媒、例えばルテニウムを伴い、第２の反応物はオプションとして添加物または触媒を混合した水である。この発明の水および金属水素化物は反応して水素ガスを生成し、これが燃料電池で消費されて電気を生成する。他の適切な反応物または試薬は親出願において検討され、すでにその内容はすでにここに組みこんでいる。
【００２１】
さらに、ガス発生装置は貯蔵部から反応室部への第２の反応物の搬送を制御できるデバイスまたはシステムを含んで良い。反応室部および／または貯蔵部内の動作条件、好ましくは、反応室部内の圧力が、貯蔵部内の第２の反応物の反応室部への搬送を制御できる。例えば、反応室部内の圧力が予め定められた値より小さいとき、好ましくは、貯蔵部内の圧力より小さいとき、さらに好ましくは、貯蔵部内の圧力より予め定められた量だけ小さいときに、貯蔵部内の第２の反応物が反応室部へ案内されてよい。第２の反応物の貯蔵部から反応室部への流れは自己調整されることが好ましい。そのため、反応室部が予め定められた圧力、好ましくは、貯蔵部内の圧力より大きな予め定められた圧力に到達したときに、第２の反応物の貯蔵部から反応室部への流れが停止されて水素ガスの生成が停止されてよい。同様に、反応室部の圧力が減少して貯蔵部の圧力を下回ると、好ましくは、予め定められた量だけ貯蔵部の圧力を下回ると、第２の反応物が貯蔵部から反応室部へ流れて良い。貯蔵部内の第２の反応物は任意の既知の手法で反応室部内へ案内でき、この手法は、これに限定されないが、ポンピング、浸透作用、毛細管現象、圧力差分バルブ、他のバルブ、またはこれらの組み合わせを含む。第２の反応ブルは、バネで加圧液体、ガスにより加圧されてもよい。
【００２２】
図１を参照すると、この発明の燃料サプライシステムが示される。このシステムは、ハウジング１３内に包含されるガス発生装置１２を含み、これが燃料管１６およびバルブ３４を介して燃料電池（図示しない）に結合されている。好ましくは、燃料管１６はガス発生装置１２内において出発し、バルブ３４はその管１６と流体連通される。燃料管１６は可撓性のチューブ、例えばプラスチックまたはゴムのチューブでよく、またハウジング１３に結合された実質的に堅固な部品であってよい。
【００２３】
ハウジング１３内において、ガス発生装置１２は、好ましくは２つの主たる室部、すなわち、流体燃料成分２２を含有する流体燃料成分貯蔵部４４、および固体燃料成分２４を含有する反応室部１８を含む。燃料ガス、例えば水素を、流体燃料成分２２の固体燃料成分２４との反応によって生成させることが必要となるまで、貯蔵部４４および反応室部１８は相互にシールされる。ハウジング１３は好ましくは内側壁部１９によって分断されて貯蔵部４４および反応室部１８を形成する。
【００２４】
ただし、貯蔵部４４は、好ましくは、ライナー、ブラダーまたは類似の流体コンテナ２１を含んで、流体または液体燃料成分２２を図示のとおり含有してよい。流体燃料成分２２、好ましくは、水および／または添加物／触媒、または他の液体反応物を含む。付加的な適切な流体燃料成分および添加物がさらにここで検討される。適切な添加物／触媒は、これに限定されないが、凍結抑制剤（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、および他のアルコール）、触媒（例えば、塩化コバルトおよび他の既知の触媒）、ｐＨ調整剤（例えば硫酸のような酸、その他の良く知られた酸）を含む。好ましくは、流体燃料成分２２は、例えば、バネ。または圧縮／液化ガス（ブタンまたはプロパン）によって加圧されるけれども、非加圧であってもよい。液化炭化水素が使用される場合、これが貯蔵部４４に注入されて、ライナー２１およびハウジング１３の間のスペースに含有される。
【００２５】
貯蔵部４４および反応室部１８は燃料搬送管８８によって流体的に連通される。流体搬送管８８は管１５に連結され、これがライナー２１内の液体燃料と流体的に連通され、また流体搬送管８８は１または複数の管１７に結合され、これが液体燃料成分２２を固体燃料成分２４に接触させる。オリフィス１５は直接に管８８に結合されて良く、あるいは、図１に示すように、その内部に管８８を形成するプラグ８６の外側面に形成された溝８４に結合されてよい。穴８７が表面の溝８４を管８８に結合する。プラグ８６の機能については後に説明される。流体搬送管８８はハウジング１３の内部に形成された溝または類似の空洞であってもよく、またハウジング１３の外部に配された外部管であってもよい。他の構造も適切である。
【００２６】
反応室部１８はハウジング１３内に含有され、内側壁部１９により流体燃料成分貯蔵部４４から隔離され、好ましくは、流体非浸透性材料、例えば、ステンレス鋼のような金属、または、樹脂、またはプラスチックから製造される。液体燃料成分２２が固体燃料成分２４と反応室部１８内で混合されて燃料ガス、例えば水素を生成する際に、反応室部１８は好ましくはハウジング１３内に配された圧力逃がしバルブ５２も含む。圧力逃がしバルブ５２は好ましくは圧力トリガーバルブ、例えばチェックバルブまたはカモノハシバルブであり、これは、反応室部内の圧力Ｐ１８が特定のトリガー圧力に到達したときに自動的に生成燃料ガスを排出する。他の圧力逃がしバルブは流体燃料成分貯蔵部４４側に設けてもよい。
【００２７】
固体燃料成分２４は、粒状、塊状、または他の形態であってよく、固体燃料コンテナ２３内に配され、この実施例では、これが気体透過性のブラダー、ライナー、またはバッグである。フィラー、および、他の添加物および化学薬品を固体燃料成分２４に炭化して液体燃料成分との反応を改善させて良い。好ましくは、流体搬送管８８、管１５および１７の内部のバルブおよび他の要素を腐食させることがある添加物は固体燃料２４内に含まれるべきである。固体燃料成分２４は固体燃料コンテナ２３内に充填され、これが、好ましくは、１または複数の流体分散要素８９の周りに、例えば、ゴムまたは金属バンドのようなゴム製または弾性ベルト、熱縮退ラップ圧着テープ、その他によって、緊密に帯びしめ、または包囲される。固体燃料コンテナ２３は熱成形によって形成されてもよい。１実施例において、固体燃料コンテナ２３は複数のフィルムを有し、これらフィルムは選択的に穿孔されて液体反応物、ガス、および／または副産物の流れを制御する。流体分散要素８９の各々は管１７と流体的に連通され、これを通じて液体燃料が固体燃料へと搬送される。分散要素８９は好ましくは非反応性の材料から製造された堅固なチューブ上の空洞構造であり、その長さ方向に沿って、またその先端に開口９１を具備して流体燃料成分２２の分散の最大化を図り固体燃料成分２４と接触させる。好ましくは、流体分散要素８９内の開口９１の少なくともいくつかは毛細流体管９０を含み、これが比較的細い管状延長部であり、固体燃料成分２４の全体にわたってより効率的に流体を分散させる。毛細管９０はフィラー、ファイバ、または他の毛細管であってよい。流体分散要素８９の各々は装着部８５によって反応室部１８内で保持されており、これは、流体分散要素８９が管１７および流体搬送管８８に結合されるポイントである。
【００２８】
流体分散要素８９の内側直径は液体燃料成分２２が搬送されていく量および速度を制御するようにサイズおよび形状のものとされる。所定の例では、要素８９の有効内径は、十分に小さく、そのような小さな管の製造が困難であったり、高価であったりする。このような場合、大きな管８９ａを小さなロッド８９ｂとともに用いてこれを大きな管８９ａ内に配置して大きな管８９ａの有効内径を小さくしてよい。液体燃料成分は、管および内側ロッドの間の環状のスペース８９ｃを通って搬送され、これは図１Ｄに示すとおりである。
【００２９】
他の実施例において、固体燃料成分２４を通る液体燃料成分２２の透過性を増大させるために、親水性材料、例えば、ファイバ、発泡短ファイバ（ｆｏａｍ  ｃｈｏｐｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ）、または他のウィッキング材料を固体燃料成分２４に混ぜてもよい。親水性材料は固体燃料成分２４内において相互結合されたネットワークを形成できるが、透過性を向上させるために、親水性材料を固体燃料成分中において相互に連結する必要はない。
【００３０】
固体燃料コンテナ２３は多くの材料から製造して良く、柔らかくても、著しく堅固であってもよい。図１Ａに示される実施例においては、固体燃料コンテナ２３は好ましくは気体透過性、液体非透過性材料、例えばＣＥＬＧＡＲＤ（商標）およびＧＯＲＥ−ＴＥＸ（商標）の単一層５４から製造される。この発明に利用可能な他の気体透過、液体非透過性部材は、これに限定されないが、約０．１μｍから約０．４５μｍの孔サイズのＳＵＲＢＥＮＴ（商標）ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）であり、これはＭｉｌｌｉｐｏｒｅ社から入手できる。ＳＵＲＢＥＮＴ（商標）ＰＶＤＦの孔サイズは、システムから出る液体燃料成分２２または水の量を調整する。Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から入手可能な０．２μｍハイドロの電子ベントタイプ材料のような材料もこの発明に使用してよい。さらに、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手可能な約１０μｍ未満の孔サイズの焼結および／またはセラミック多硬質材料もこの発明に使用できる。さらに、または代替的に、本出願人の出願の米国特許出願第１０／３５６，７９３号に開示された気体透過、液体非透過性材料もこの発明に使用でき、その内容は参照してここに組み入れる。そのような材料を使用すると、液体燃料成分２２および固体燃料成分２４を混紡させて生成された燃料ガスを固体燃料成分２３を通じて反応室部１８へ排出でき、燃料電池（図示しない）は搬送でき、同時に、液体および／またはペースト状の化学反応副産物が固体燃料成分２３の内部に入るのを阻止できる。
【００３１】
図１Ｂは固体燃料コンテナ２３の代替的な構造を示す。この実施例において、固体燃料コンテナ２３の壁部２３は複数の層５６から形成される。すなわち、吸収層５８により分離された外側層５７および内側層５６である。内側層５６および外側層５７の双方は、そこに少なくとも１つのスリット５５を具備可能な当業界で知られている任意の材料から製造してよい。スリット５５は、内側層５６および外側層５７に形成された開口であり、生成燃料ガスを固体燃料コンテナ２３から排出可能にする。スリット５５を通って排出されてよい固体燃料成分２２および／またはペースト状の副産物の量を最小化するために、吸収層５８が内側層５６および外側層５７の間に配されてバリアを形成する。吸収層５８は当業界で知られている任意の材料で製造されてよいけれども、好ましくは液体を吸収する一方で気体を透過させることが可能である。このような材料の１つはポリアクリレートナトリウム結晶を含有する紙製綿毛であり、そのような材料は広くおむつに使用されている。他の例は、これに限定されないが、フィラー、不織布、紙および発泡体を含む。当業者には理解されるように、固体燃料コンテナ２３は任意の枚数の層を含んでよく、これは、スリット５５を含有する層および吸収層の間で逆になって。
【００３２】
図１Ｃに示される例において、固体燃料成分２４は４つの層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄに包囲される。これらの層は好ましくは気体透過性、液体非透過性である。代替的には、各層は、図示のとおり、複数の穴またはスリット５５を伴う任意の材料から製造されて良く、生成ガスを透過させる。隣接層５４ａ−５４ｄの間に配されるのは吸収層５８である。この実施例において、生成ガスおよび、それがある場合は、されに副産物の流路は、曲がりくねるように構成され、より多くの液体燃料成分が固体燃料２４とより長期に接触してより多くのガスを生成するようになっている。図示のとおり、最も内側の層５４は層サイドにおいて穿孔され、次の層５４ｂは一方のサイドのみで穿孔されている。つぎの層５４ｃも一方のサイドで穿孔されているけれども、これは層５４ｂと逆のサイドである。層５４ｄも一方のサイドで穿孔されているけれども、これは層５４ｃと逆のサイドである。以下同様である。代替的には、固体燃料成分２４を包囲し部分的に穿孔された層５４ａ−５４ｄを使用する代わりに、一方のサイドで穿孔されているけれども、これは層５４ｂと逆のサイドである。透過部分および非透過部分から製造されたライナーまたはバッグを採用して良く、１つのライナーの透過部分は次の外側ライナーの透過部分に対して逆に配置される。
【００３３】
流体搬送管８８内には好ましくは流体搬送バルブ３３が配されて流体燃料成分２２の反応室部１８への流れを制御する。流体搬送バルブ３３は、当業界で知られている、任意のタイプの圧力開成、一方向バルブ、例えば、逆止バルブ（図１に示されるようなもの）、ソレノイドバルブ、カモノハシバルブ、圧力反応膜を具備するバルブであってよく、これは閾値圧力に到達すると開成する。流体搬送バルブ３３はユーザの介入により、および／または、加圧状態の流体燃料成分２２のトリガーにより開とされてよい。換言すると、流体搬送バルブ３３は、流体燃料成分２２の反応室部１８への搬送をトリガーする「オン・オフ」スイッチとして働く。この実施例では、流体搬送バルブ３３は、逆止バルブであり、これは、ボール３６をシール面３７に押しつけるバイアスバネ３５を具備する。好ましくは、変形可能なシール部材３９、例えばＯ−リングも設けられてシールを確実にする。圧縮されてシールを形成するバルブ３３の部分は図１において重なり部分として示される。上述したプラグ８６は、バルブ３３を組み立てる事例的な方法において採用される。ハウジング１３の底端部に流体搬送管８８用にチャネル形成されている。初めに、バネ３５がこのチャネルに挿入され、これにボール３６およびシール部材３９が続く。最後に、プラグ８６がこのチャネルに挿入されバネ３５を圧縮してボール３６およびシール部材３９を押圧してバルブ３３とのシールを形成する。プラグ８６の一部、すなわち、穴８７および周囲の溝８６が流体搬送管８８を管１５に連結して液体燃料成分２２に到達する。
【００３４】
この実施例において、流体搬送バルブ３３は、貯蔵部４４内の圧力が反応室部１８の圧力を予め定められた量だけ上回ったときに、開になる。貯蔵部４４は好ましくは加圧されるので、貯蔵部４４を加圧すると直ちにこのトリガー圧力を上回る。燃料ガスを生成することが必要となる前には流体搬送バルブ３３が開になるのを阻止するために、停止機構（図示しない）、例えば、ラッチまたはプルタブを含ませて、燃料サプライ１０の最初の使用者がこの停止機構を解除して流体燃料成分の搬送を開始するようにしてよい。代替的には、室部１８が不活性ガスまたは水素で加圧されて当該予め定められた量の範囲でバルブ３３に渡って圧力を等価にする。
【００３５】
燃料管１６は図示のとおり当業界で知られている任意の手法でハウジング１３に結合される。オプションとして、気体透過性、液体非透過性の膜３２が管１６の反応室部対抗面に渡って取り付けられてよい。膜３２は、ガス発生装置１２から燃料電池へ燃料管１６を介して搬送される液体または副産物の量を制限する。フィラーまたは発泡体を膜３２と組み合わせて液体または副産物を保持させて目詰まりを抑制してよい。膜３２は、当業者に知られている任意の液体非透過、気体透過性材料から製造してよい。そのような材料は、これに限定されないが、アルケン基を具備する撥水性材料を含む。より具体的な例は、これに限定されないが、ポリエチレン組成物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリグラクチン（ＶＩＣＲＹ、商標）、凍結乾燥硬膜、またはこれらの組み合わせを含む。気体透過性部材３２は、多硬質部材を被覆する気体透過／液体非透過性膜であってもよい。そのような膜３２はここで検討される任意の実施例において使用可能である。バルブ３４は任意のバルブ、例えば圧力トリガーバルブ（逆止バルブまたはカモノハシバルブ）または圧力調整バルブまたは圧力調整器であってよく、これは以下に説明する。バルブ３４が圧力トリガーバルブ（例えばバルブ３３）のときに、燃料はＰ１８が閾値圧力に到達するまで流れない。バルブ３４は図１に示すように燃料管１６内に配置されて良く、また、ガス発生装置１２から離れて配置されてもよい。
【００３６】
連結バルブまたは遮断バルブ２７が好ましくはバルブ３４と流体的に連通して設けられてよい。図２Ａに示すように、連結バルブ２７は好ましくは第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２を具備する分離可能なバルブである。各バルブ要素６０、６２は、内部シールを具備する。さらに第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２は開成前には要素間のシールを形成するように構成されている。連結バルブ２７は親出願’００６に説明される遮断バルブと類似である。連結バルブ２７はガスを搬送するような形状および寸法を伴う。
【００３７】
第１バルブ成分６０はハウジング６１を含み、ハウジング６１がその内部を通る第１の流路７９を形成する。第１のスライド可能体６４が第１の流路７９内に配される。スライド可能体６４はシール面６９を変形可能シール部材７０、例えばＯ−リングに押すことにより第１の流路７９をシールするように構成され、変形可能部材７０は、第１の流路７９を形成することにより生成される肩部８２の近くで第１の流路７９内に配される。スライド可能体６４は、第１バルブ要素６０の第２端に形成された肩部８２の方向にバイアスされシール面６９において形成されるシールを確実なものにする。スライド可能体６４は、第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２が係合するまで、このバイアス位置に止まる。代替的には、スライド可能体６４は弾性部材から製造されてシールを形成して、シール部材７０を省略してよい。
【００３８】
長尺部材６５が、図示のとおり、スライド可能体６４の一端から延びている。長尺部材６５はハウジング６１から突出する針状の拡張部である。長尺部６５は好ましくはチューブ状のシール面６７によりカバーされる。スペースまたは空洞が長尺部材６５およびチューブ状のシール面６７の間の環状空間に形成され第１の流路７９をハウジング６１の外部に伸ばす。チューブ状のシール面６７はオプションのスペーサまたはリブ（図示しない）により長尺部材６５に連結されて第１の流路７９を閉じないようになっている。長尺部材６５およびチューブ状のシール面６７は第２バルブ要素６２内に挿入されるように構成されている。
【００３９】
第２バルブ要素６２は第１バルブ要素６０と類似であり、実質的に堅固な材料から製造されたハウジング６３を含む。ハウジング６３はその内部を通る第２の流路８０を形成する。第２のスライド可能体７４が第１の流路８０内に配される。スライド可能体７４はシール面７５を変形可能シール部材７３に肩部８２の近くで押圧するように構成される。スライド可能体７４はバネ７６によってシール位置にバイアスされる。このため、第２バルブ要素６２は、第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２が正確に結合されるまで、シール状態に維持される。代替的には、スライド可能体７４は弾性部材から製造されてシールを形成して、シール部材７３を省略してよい。
【００４０】
ピン８１はスライド可能体７４の他端から伸びる。ピン８１は針状の拡張部でありハウジング６３内に止まり、第２の流路８０をシールしない。ピン８１は、第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２が係合するときに長尺部材６５と係合するような寸法および形状とされる。シール部材７１は、例えばＯ−リングであり、ピン８１および第２バルブ要素６２のイインタフェース端との間に配されて、第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２が係合している間、およびそれに先立ってチューブ状のシール面６７の周りにシールが形成されるようにする。
【００４１】
第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２を開にしてそれらを通る単一の流路を形成するために、第１バルブ要素６０を第２バルブ要素６２に挿入し、あるいは、その逆に第２のバルブ要素６２を第１のバルブ要素６０に挿入する。２つのバルブ要素６０、６２を一緒に押すと、長尺部材６５がピン８１と係合して、これが相互に押し合って、第１のスライド可能体６４を肩部８２から離れるように移動させ、第１のスライド可能体７４を肩部８３から離れるように移動させる。そのようにして、シール部材７０および７３が係合解除され流体が第１の流路７９および第２の流路８０を通ることが可能となり、これを図２Ｂに示す。
【００４２】
第１バルブ要素６０および第２バルブ要素６２は、好ましくは、第１のスライド可能体６４のシール面６９または第２のスライド可能体７４のシール面７５のいずれかがそれぞれシール部材７０および７３と係合解除される前に、チューブ状のシール面６７およびシール部材７１の間に要素間のシールが形成されるように構成される。
【００４３】
ハウジング６１の第１端およびハウジング６３の第２端は好ましくは返し（ｂａｒｂ）９２および８７を含み、これにより燃料管１６に簡単かつ確実に挿入できるようにする。代替的には、返し９２、８７は当業界で知られている任意のセキュアコネクタ、例えばネジ付きコネクタ、またはプレスフィットコネクタであってよい。連結バルブのさらなる構成は親出願’００６に十分に説明されており、これは、米国特許出願公開第２００５／００２２８８３Ａ１号とし公開され、さきに参照してここに組み入れている。
【００４４】
リテーナ７７は第２バルブ要素６２のインタフェース端に配される。リテーナ７７はシーリング部材、例えば、Ｏ−リング、ガスケット、粘性ゲル、その他であってもよい。リテーナ／シール部材７７は、第１バルブ要素６０の前面シール面７８と係合して他の要素間シールを形成するように構成される。
【００４５】
バルブ要素６０および６２の一方は燃料サプライと一体化されてよく、他のバルブ要素は燃料電池、燃料電池により給電される装置に結合されてよい。バルブ要素６０および／または６２のいずれかは流れまたは圧力調整器、または圧力調整バルブと一体化されてもよく、これは以下に説明する。
【００４６】
最初の使用に先立って、流体搬送バルブ３３は、図１に示すように、プルタブまたはラッチを取り外し、あるいは室部１８内の当初の加圧ガスを除去して、開にされる。加圧流体燃料成分２２が流体搬送管８８を通って反応室部１８に搬送されて固体燃料成分２４と反応する。加圧流体燃料成分２２はオリフィス１５を通って流体搬送管８８に入る。流体搬送バルブ３３が開のときには、流体燃料成分２２が連続して反応室部１８に案内されて燃料ガスを生成し、これが燃料管１６を通って燃料電池または装置に搬送される。１実施例において、さらなるガスの生成を中断するために、流体搬送バルブ３３は手動で遮断可能である。
【００４７】
他の実施例において、いくつかの圧力調整装置の１つをガス発生装置１２内に採用してガス発生を自動的にまたは動的に制御できるようにしてよい。これは、全般的には、流体搬送バルブ３３および／または１または複数の圧力調整バルブ２６を採用して反応室部圧力Ｐ１８が流体燃料成分２２の流入を制御できるようにすることにより実現され、これは以下に説明する。
【００４８】
１実施例において、図３に示すように、圧力調整バルブ２６がマウント８５または管１７に配置されて全体として流体搬送管８８および流体分散要素８９の間の入力ポートとして動作する。圧力調整バルブ２６は管８８または管１５内に配置されてもよい。流体分散要素８９の一端はキャリア９９に結合され、これがスライド可能にマウント８５内に配置される。流体搬送管１７が終端する位置の近くで、キャリア９９の一端がジェット９４を包囲するグローブシール９３と接触する。ジェット９４は流体的に管１７に結合され、グローブシール９３はその間の流体結合を制御するように構成される。図３に示すように、バルブ２６は開構成にあると、流体は流体搬送管８８からジェット９４に流入することが可能となる。
【００４９】
キャリア９９の他端は圧力起動システムに結合され、これは反応室部１８および反応室部圧力Ｐ１８に対して露出されている膜９６、膜９６を反応室部１８の方向にバイアスするバネ９５、および支持板９８を含む。キャリア９９は支持板９８と係合する。膜９６は当業界で知られている任意のタイプの圧力反応膜、例えば、薄いゴム、金属、または弾性シートであってよい。燃料ガスの生成に伴って反応室部圧力Ｐ１８が増大すると、膜９６が変形してマウント８５の基部の方向に拡張するけれども、バネ９５による力Ｆ９５によってその場にとどめられる。反応室部圧力Ｐ１８がバネ９５により与えられているバイアス力Ｆ９５を上回ると、膜９６が支持板９８をマウント８５の基部の方向に押す。キャリア９９が支持板９８と係合すると、キャリア９９もマウント８５の基部の方向へと移動する。この移動によりグローブシール９３が変形させられて流体搬送管８８およびジェット９４の間の結合をシールし、これによって、流体燃料成分２２の反応室部１８への流れを遮断する。
【００５０】
バルブ３３（図１に示す）が開になると、ガス発生装置１２、この結果として、動的かつ循環的な態様で、要求時に燃料を燃料電池に供給する。バルブ３３が最初に開になると、反応室部圧力１８は小さく、圧力調整バルブ２６は十分に開である。バルブ３３および２６は開成および閉成に対して実質的に類似な圧力差分を有し、好ましい実施例では、１つのバルブが他のバックアップとして動作する。代替的には、開成圧力差分が異なり、すなわち、バルブ３３を開成または閉成するための圧力差分がバルブ２６のそれより大きいか、あるいは小さく、管８８を通る流れを付加的に制御する手段を提供する。
【００５１】
流体燃料成分２２はバルブ２６および／またはバルブ３３、および流体分散要素８９を介して反応室部へ供給されると、流体燃料成分２２および固体燃料成分２４の間の反応が開始されて燃料ガスを生成する。燃料ガスの構築に伴って反応室部圧力Ｐ１８が徐々に増大して、これが閾値圧力Ｐ３４になるまで続き、バルブ３４が開となりガスが燃料管１６を通して流れることが可能である。そして燃料ガスは反応室部１８から搬出される。このプロセスが安定状態に至ると、ガスの生成がバルブ３４を介したガスの搬送を上回り、あるいは、代替的には、バルブ３４または他の下流のバルブが手動で閉成され、または燃料電池またはホスト装置により電子的に閉成される。このような状況では、反応室部圧力Ｐ１８は、それがバネ９５により供給される力Ｆ９５を超えるまで、増大し続ける。この時点で、膜９６がマウント８５の基部の方向に変形して、これにより、キャリア９９をマウント８５の基部へ駆動する。上述のとおり、この動作により、グローブシール９３が流体搬送管８８およびジェット９４の間の結合がシールされる。流体燃料成分２２が反応室部１８へ案内されなくなると、燃料ガスの生成が少なくなり、実質的に停止する。バルブ３３はＰ１８によって閉成できる。すなわち、Ｐ１８がＰ４４を上回ると、またはＰ１８およびＰ４４の間の差分が予め定められた量、例えば、バネ３５により付与された力の量だけ小さくなくと、バルブ３３は閉成できる。
【００５２】
もしバルブ３４が依然として開であると、あるいは、再度開成すると、燃料ガスが反応室部１８から搬出され、反応室部圧力Ｐ１８が低下する。実際、反応室部圧力Ｐ１８が減少してバネ９５により付与される力Ｆ９５を下回ると、これがサポート９８を反応室部１８の方向へ押す。サポート９８がキャリア９９と係合すると、キャリア９９も反応室部１８の方向へスライドし、これにより、グローブシール９３が非シール構成に戻ることが可能になる。この結果、さらなる流体燃料成分２２がジェット９４を通じて流れ流体分散要素を介して反応室部へ流入開始する。新たな燃料ガスが生成され、反応室部圧力Ｐ１８が再び増大する。同様にして、Ｐ１８がＰ４４より小さいと、あるいは、予め定められた量だけＰ４４より小さいと、バルブ３３が会となって流体燃料成分２２が流れることが可能になる。
【００５３】
この動的な動作は下記の表１にまとめられる。ただし、バルブ３３が手動で開とされ、またはバルブ３３およびバルブ２６が実質的に同様の差分トリガー圧力を伴って一方のバルブが他方のバルブをバックアップするときである。
【００５４】
表１：バルブ３３が開または省略されている場合のガス発生装置の動作サイクル
【表１】
2009523299.tif 000003
【００５５】
表２：バルブ２６が開または省略されている場合のガス発生装置の動作サイクル
【表２】
2009523299.tif 000004
【００５６】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、他の適切な圧力調整器または圧力調整バルブ１２６が示される。圧力調整バルブ１２６は、図１に示される流体搬送バルブ３３の配置に類似して、流体搬送管８８内に配置される。圧力調整バルブ１２６は好ましくは流体搬送バルブ３３と直列に配置され、あるいは、圧力調整バルブ１２６が流体搬送バルブ３３を置換してもよい。バルブ１２６は他のカートリッジまたは水素発生器と一緒に採用されて良く、圧力調整器として動作する。他の実施例において調整バルブ１２６がバルブ３４を置換してよい。調整バルブ１２６は、燃料電池、または燃料電池を収容する装置と連結され、あるいはその一部を構成してよい。調整バルブ１２６は連結または遮断バルブ２７のバルブ要素６０および６２の上流または下流のいずれに配されてもよい。
【００５７】
上述した、圧力調整バルブ２６と同様に、圧力調整バルブ１２６は圧力反応膜１４０を含む。膜１４０は上述した膜９６と同様である。ただし、この実施例において、膜１４０は２つのハウジング要素、すなわちハウジング１４６およびバルブカバー１４８に間に挟まれ、その中央を通って形成された穴１４９を具備し、これは図４Ａに最も良く示される。さらに、空洞１２９がバルブハウジング１４６およびバルブカバー１４８の間に形成されてチャネル１４３の入り口圧力、チャネル１４５の出口圧力、および基準圧力Ｐｒｅｆに従って移動、すなわち曲がることができる。バルブハウジング１４６は、調整バルブ１２６の流路を形成する内部構造を具備する。具体的には、バルブハウジング１４６の内部にチャネル１４３および１４５が形成され、チャネル１４３が入り口圧力に露呈しチャネル１４５が出口圧力に露呈する。さらに、排出チャネル１４１がバルブカバー１４８に形成され膜１４０が基準圧力Ｐｒｅｆに露呈され、これは雰囲気圧力であってよい。
【００５８】
バルブハウジングチャネル１４３はスライド可能にバルブステム１４２を収容するように構成される。バルブハウジングチャネル１４３は、バルブハウジング１４６およびバルブカバー１４８の中間位置、またはその近くで狭くなるように構成される。バルブステム１４２は好ましくは細いステム部分１３８およびキャップ１３１を具備する一体の要素である。この構成により細いステム部分１３８がバルブハウジングチャネル１４３の狭い部分を通って延び、他方、キャップ１３１は肩部１３７に引っかかる。そして、キャップ１３１および肩部１３７の双方はシール面を含み、キャップ１３１が肩部１３７に当たるときにバルブ１２６を通る流路を肩部１３７で閉止する。さらに、グロメット１４７が膜１４０内の穴１４９にバルブステム１４２を固着し、これによって、膜１４０およびバルブステム１４２の間にシールおよび強固な結合が形成される。したがって、膜１４０が移動するとき、バルブステム１４２も移動してキャップ１３１が肩部１３７に当たり、または底から外れてバルブ１２６を開成、または閉成させる。
【００５９】
圧力調整バルブ１２６がガス発生装置１２の管８８内に配置されるとき、反応室部圧力Ｐ１８がチャネル１４５で出口圧力を付与し、貯蔵部圧力Ｐ４４がチャネル１４３で出口圧力を付与する。反応室部圧力Ｐ１８が低いとき、バルブ１２６は図４Ａに示すように開構成であり、この場合、膜は屈曲されず、バルブステム１４２のキャップ１３１は肩部１３７から外れている。そして、流体燃料成分２２（図１に示す）はバルブ１２６を通って流れ、流体分散要素８９（図１に示す）へと入る。ただし、流体搬送バルブ３３も開であるとする。流体燃料成分２２が固体燃料成分２４に案内されると、ガスの生成が開始され、これが固体燃料コンテナ２３（図１に示す）を通って反応室部１８に漏れるように入っていき、これは上述したとおりである。反応室部圧力Ｐ１８は上昇開始する。管１４５内の圧力がＰ１８に伴って上昇し、空洞１２９に伝わる。燃料ガスの構築に伴って反応室部圧力Ｐ１８が徐々に上昇し、これは、閾値バルブＰ３４に至り、バルブ３４（図１に示す）が開となってガスを燃料管（図１に示す）を通して流せるようになるまで続く。その後、燃料ガスは反応室部１８から搬出される。このプロセスが安定状態に至ると、ガスの生成がバルブ３４を介したガスの搬送を上回り、あるいは、代替的には、バルブ３４またはバルブ２７が手動で閉成され、または電子的に閉成される。このような状況では、反応室部圧力Ｐ１８は、反応室部圧力Ｐ１８がＰｒｅｆ、Ｐ４４（Ｐ４４がＰｒｅｆより小さい）を上回るまで、増大し続ける。バルブ３４（またはバルブ３４、２７）が閉であると反応室部１８からガスが搬送されなくなる。反応室部圧力Ｐ１８の上昇の結果、膜１４０がバルブカバー１４８の方向に屈曲する。反応室部圧力Ｐ１８が上昇し続けると、バルブステム１４２のキャップ１３１が肩部１３７に着座してバルブ１２６を閉止する程度に膜１４０がバルブカバー１４８方向に屈曲する。そして、さらなる流体燃料成分の流れが停止され、反応室部１８内で燃料ガスの生成が少なくなり、実質的に停止する。
【００６０】
バルブ３４が開のままであると、燃料ガスが反応室部１８から搬出され、これにより反応室部圧力Ｐ１８が減少する。このように反応室部圧力Ｐ１８が減少すると、これが管１４５により空洞１２９に伝達され、圧力差が等価を開始し、すなわち、Ｐ１８、Ｐ４４、およびＰｒｅｆ、がバランスし始め、膜１４０が元の構成に復帰開始する。膜１４０が元の位置に戻る際に、バルブステム１４２も移動し、これによってキャップ１３１が肩部１３７の着座から外れてベル部１２６を再び開にする。そして、流体燃料成分２２は再び自由に反応室部１８へ流入する。このサイクルは表１で説明したサイクルと類似であり、流体搬送バルブ３３、燃料搬送バルブ３４、または他の下流のバルブがオペレータまたはコントローラにより閉止されるまで続けられる。
【００６１】
調整器／バルブ１２６が開または閉となる圧力は、キャップ１３１が開および閉位置の間で移動するバルブステムの長さ、すなわちギャップを調整たり、Ｐｒｅｆを調整したりして制御可能である。ステム１３８は、グロメット１４７に対して移動可能なような寸法および形状とされステム１３８の長さを調整できるようになっている。ステム１３８のグロメット１４７およびキャップ１３１の間の長さが大きくなればなるほどバルブ１２６を閉止するための圧力が大きくなる。
【００６２】
圧力調整バルブ１２６が反応室部１８の下流にある実施例では、具体的には、バルブ１２６がバルブ３４を置換するとき、またはバルブ１２６が燃料電池またはこの燃料電池を収容する装置に結合されるとき、Ｐ１８がチャネル１４３における入り口圧力になり、チャネル１４５における出口圧力が、燃料電池が受容する水素燃料ガスの圧力である。好ましくは、出口圧力は実質的に一定、または許容範囲に維持され、基準圧力Ｐｒｅｆはそのような出口圧力を実現するように選択ないし調整される。換言すれば、Ｐｒｅｆは、入り口圧力が予め定められた量を上回ったときに膜１４０が閉止してチャネル１４５における出口圧力が大きくなったり変動したりするのを最小化するように、設定される。
【００６３】
圧力調整バルブの他の実施例が図４Ｃおよび４Ｄに示される。バルブハウジング２４８がバルブキャップ２４７に固着されているので、圧力調整バルブ２２６は先に検討した圧力調整バルブ１２６に類似している。バルブキャップ２４７中に入り口部２４３が形成され、他方、圧力調整出口部２４５はバルブハウジング２４８中に形成される。穴２５１がバルブキャップ２４７の下方部分に形成される。好ましくは、穴２５１は圧力調整バルブ２２６の長さ方向軸から若干芯ずれしている。
【００６４】
変形可能でキャップ状のシリンダ２５０がバルブキャップ２４７およびバルブハウジング２４８の間に挟まれ保持される。キャップ状のシリンダ２５０は上方端２５９、下方端２８７、およびそこに形成された穴またはチャネル２０１を含む。キャップ状のシリンダ２５０は当業界で知られている任意の変形可能な、弾性材料、例えばゴム、ウレタン、またはシリコーンから製造される。キャップ状のシリンダ２５０は圧力反応バルブと同様に機能する。
【００６５】
上方端２５９はバルブキャップ２４７に隣接して配置されて、圧力調整バルブ２２６を通って流体が流れないときに上端２５９がバルブキャップ２４７の下方の面と面一になるようになっている。上方端２５９の端部は位置固定されて上方キャップ２５９の残部が屈曲しても端部は固定してシールされたままであるようになす。
【００６６】
下方端２８７はバルブハウジング２４８に隣接して配置される。空洞２０２がバルブハウジング２４８に形成され、これが下方端２８７の直下に配置されて下方端２８７が自由に屈曲できるようになっている。好ましくは、下方端２８７は上方端２５９ことなる直径を有し、これについては以下に説明する。
【００６７】
リテーナ２５３は実質的に堅固な材料から製造され、キャップ状のシリンダ２５０を包囲する。リテーナ２５３は穴２４１を形成してキャップ状のシリンダ２５０およびリテーナ２５３の間に周回して形成される第２の空洞２０３を基準圧力Ｐｒｅｆに連結する。第２の空洞２０３の部分２０５は下方キャップ２８７の頂部に沿い、またその表面で部分的に伸びるように構成される。
【００６８】
圧力を調整するために、入り口ガスまたは液体が圧力調整バルブに入り口２４３を通って入り穴２５１へと至る。穴２５１はキャップ２４７状に形成された円形の溝またはリングであってよい。入り口２４３から入る入り口ガスまたは液体により付与される圧力が閾値に到達して上方端２５９を変形させるまで、上方端２５９が穴２５１をシールする。ガスが上方端２５９を変形させるとき、この変形がシリンダ２５０の本体を通じて伝達されて下方端２８７も変形させる。上方端２５９が変形すると、ガスが穴２５１を通り抜け、さらにキャップ状のシリンダ２５０を通じて出口２４５から調整された状態で排出される。
【００６９】
キャップ状のシリンダ２５０に加えられた力は、加えられた圧力と圧力が露呈された面積との積であるからキャップ状のシリンダ２５０に働く力はつぎのようにまとめることができる。
入り口の力＋基準の力←→出口の力
（入り口２４３のＰ・上方端２５９の面積）＋（Ｐｒｅｆ・部分２０５の面積）←→（出口２４５のＰ・下方端２８７の面積）
出口の力が、入り口の力に基準の力を加えたものより大きいときに、圧力調整バルブ２２６は閉止され、出口の力が、入り口の力に基準の力を加えたものより小さいときにバルブ２２６は開成される。この実施例では、出口の力が入り口の力および基準の力とバランスしなければならないので、下方端２８７の面積が、有利なことに、図示のとおり、上方端２５９の面積より大きくなっており、出口の圧力を大きくすることなしに、出口の力がより大きくできるようになっている。端２５９および２８７ならびに部分２０５の面積を可変することにより、キャップ状のシリンダ２５０の表面の力のバランスを制御でき、バルブ２２６を開成または閉止するのに必要な圧力差を決定できる。
【００７０】
基準圧力Ｐｒｅｆは下方端２８７を下方に押圧しがちであるので、この付加的な圧力が流れを開始させる閾値圧力を下げることができる。すなわち、基準圧力Ｐｒｅｆは比較的大きく、ガスがキャップ状のシリンダ２５０を変形するのを支援する。Ｐｒｅｆは出口２４５を出るガスの圧力をさらに調整するために大きく、または小さくしてよい。
【００７１】
図５Ａ−５Ｄは圧力調整バルブ３２６を連結または遮断バルブ２７と連結して使用した組み合わせを示す。図５Ａは連結バルブ２７のバルブ要素６０と嵌めあわされて流体的に連通された圧力調整バルブ３２６を示す。圧力調整バルブ３２６が上述した圧力調整バルブ１２６および２２６と類似であり、バネバイアスされた膜３４０を具備する。膜３４０は第１のピストン３０５により支持され、これはバネ３０６によって第２のピストン３０７の方向へバイアスされている。第１のピストン３０５は、バネ３０９によりバイアスされた第２のピストン３０７により対抗されている。ボール３１１はバネ３０９および第２のピストン３０７の間に配されている。
【００７２】
バネ３０６および３０９はお互いに対抗し、２つのバネにより付与される力をバランスさせてチャネル３１３における出口圧力を決定できる。バネ３０９はバルブ要素６０のバネ６６に働かず、すなわち、何の作用を行わない。図５Ｂ−５Ｄに示すように、バルブ要素６２と嵌めあわせることによりバルブ要素６０が開となると、水素ガスまたは他の流体がバルブ要素６０を通じて入り口３１５に流れ込む。流体が水素ガスであれば、水素ガスは燃料電池へ搬送される。バルブ３２６を通る流路は、入り口３１５からバネ３０９を通り、ボール３１１の周囲を経て、ピストン３０７およびハウジング３４６の肩部３３７の間のスペースを通り、ハウジング３４６のオリフィス３３７を通り、さらにハウジング３４８のオリフィスを通り、出口３１３へと確立される。この実施例において、ピストン３０７および肩部３３７の間のスペースは通常では開であり、流れを通すことができる。
【００７３】
入り口３１５から入ってくる流体の圧力、または出口３１３の圧力が十分に大きければ、バネ３０６および３０９の間に働く力に打ち勝ち、膜３４０、ならびにピストン３０５および３０７を図５Ａにおける左側に移動させる。そしてバネ３０９がボール３１１をシール部材３１９にバイアスしてバルブ３２６をシールする。燃料が好ましい経路を確実に流れるようにするためにシール部材３１７を設けてもよい。
【００７４】
１実施例において、膜３４０ならびにピストン３０５および３０７に加わる力を調整できる。バネ３０６は調整部材３２０を回転加減して調整でき、これはねじ付きのロックナット３２１により固着される。調整部材３２１を一方の方向に回転させることによりバネ３０６を押圧して膜およびピストンに加わる力を増大させ、また、逆方向に回転させてバネ３０６を拡張させて膜およびピストンに加わる力を減少させる。さらに、基準圧力Ｐｒｅｆをピストン３０５の後ろの位置でチャネル３２３に加えてピストン３０５に他の力を加えてもよい。
【００７５】
図５Ｂは、バルブ要素６２をバルブ要素６０に結合させることなく、バルブ要素６０を結合させた圧力調整器／バルブ３２６を示す。図５Ｃはバルブ要素６０および６２を部分的に嵌め合わせるけれどもバルブ要素６０および６２を通る流路が形成されないようにした、圧力調整器／バルブ３２６を示す。図５Ｄはバルブ要素６０および６２を十分に嵌め合わせバルブ要素６０および６２を通る流路が形成するようにした、圧力調整器／バルブ３２６を示す。この実施例において、バルブ要素６２は図１に示すようにガス発生装置１２の管１６に結合されてよく、調整器３２６はバルブ３４を置換し、燃料電池または装置に連結される。他方、バルブ要素６２は燃料電池または装置に連結されて良く、調整器３２６およびバルブ要素６０がガス発生装置または燃料サプライに結合される。バルブ３２６を通じて高圧力が急に加えられると、管３１３を通じて搬送可能な燃料の量を、膜３４０が制限する。
【００７６】
圧力調整バルブ４２６の他の実施例が図６Ａおよび６Ｂに示される。圧力調整バルブ４２６は、バルブ４２６が可撓性のキャップ状のシリンダ３５０の代わりにスライド可能なピストン４５０を具備する点を除けば、先に検討した圧力調整バルブ２２６と類似である。バルブ４２６はバルブキャップ４４７に結合されたハウジング４４８を具備する。バルブキャップ４４７中に入り口４４３が形成される。ただし、圧力統制された出口４４５はバルブハウジング４４８に形成される。穴４５１がバルブキャップ４４７の下方端に形成される。好ましくは穴４５１は圧力調整バルブ４２６の長さ方向軸から若干芯ずれしている。穴４５１はリングとして形成された複数の穴を含んで、入り口圧力がスライド可能なピストン４５０に均一に加わるようにしてよい。
【００７７】
ピストン４５０はバルブキャップ４４７およびバルブハウジング４４８の間にスライド可能に配される。スライド可能なピストン４５０は第１の直径の上方部分４５９、第２の直径の下方部分４８７、およびこれを通るように形成された穴４０１を含み、好ましくは第２の直径は上方部分４５９の直径より大きい。スライド可能なピストン４５０は当業界で知られている任意の堅固な材料、例えば、プラスチック、エラストマ、アルミニウム、エラストマおよび堅固な材料の組み合わせ、その他から製造する。
【００７８】
スペース４０２がバルブハウジング４４８中に形成されピストン４５０がキャップ４４７およびハウジング４４８の間をスライドできるようにしている。第２の空洞４０３がスライド可能なピストン４５０およびバルブハウジング４４８の間に形成される、空洞４０３は基準圧力Ｐｒｅｆに結合される。空洞４０３の部分４０５は下方端４８７に対抗するように配置され、基準の力がピストン４５０に加わることが可能な用になっている。
【００７９】
上方部分４５９はバルブキャップ４４７に隣接して配置されて、上述のとおり、出口の力が入り口圧力に基準圧力を加えたものを上回ると、上方部分４５９がバルブキャップ４４７の下方の面と面一になるようになりバルブ４２６を閉止し、これは図６Ａに示すとおりである。出口の力が入り口圧力に基準圧力を加えたものより小さくなるとピストン４５０がハウジング４４８の方向に押されて流体、例えば水素ガスが入り口４４３から穴（複数でもよい）４５１および穴４０１を通って出口４４５へと流れだすことが可能になる。バルブ２２６に関連して先に説明したように、端部４５９および４８７ならびにスペース４０５の表面面積を可変にしてバルブ４２６の開成および閉止を制御できる。
【００８０】
当業者には理解できるように、上述のバルブのいずれも、単独でまたは組み合わせてガス発生装置１２の圧力ベースの調整器を実現できる。例えば、バルブ１２６、２２６、３２６、または４２６をバルブ２６、３３、または３４に代えて採用してよい。
【００８１】
この発明の他の側面によれば、予め選択したオリフィスをバルブ１２６、２２６、３２６、および／または４２６との関連で設けて、これらバルブの出口から排出される、流体、例えば水素ガスの量を調整する。例えば、図５Ａに示すような、バルブ３２６を参照すると、オリフィス３４８を出口３１３の上流に配置する。一側面において、オリフィス３２６が流れ制約器として働き、入り口３１５の位置の、または圧力調整バルブ３２６中の入り口圧力が大きいときにオリフィス３４８が位置３１３で出口の流れを十分に制約して大きな圧力が膜３４０に働き、これが左側に移動して確実にバルブ３２６を閉止するようにする。流れ制約器／オリフィス３４８を使用すると、有益なことに、出口３１３が低圧力、例えば雰囲気圧力に対して開であり、または圧力を維持できない１の室部に対して開であるときに、オリフィス３４８は、膜３４０が入り口圧力を確実に検出するように支援する。
【００８２】
オリフィス３４８は出口３１３から流れ出る流体を制御してもよい。入り口３１５の入り口圧力、または圧力調整バルブ３２６の内部圧力が既知であり、所望の流速も既知であれば、圧縮性流体の流れについての流れの方程式、例えば、ベルヌイの方程式を適用して（または厳密近似として非圧縮性流体の流れの方程式を用いて）オリフィス３４８の直径を決定できる。
【００８３】
さらに、オリフィス３４８の有効直径を入り口３１５における入り口圧力またはバルブ３２６の内部圧力に応じて可変させてよい。１つのそのような可変オリフィスは本出願人の出願に係る米国特許出願公開第２００５／０１１８４６８号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。この’４６８文献は、その図６（ａ）−（ｄ）、および７（ａ）−（ｋ）および文献の対応する説明箇所において示されるバルブ（２５２）を開示する。このバルブ（２５２）の種々の実施例では、流体圧力が大きいと実効直径が小さくなり、流体圧力が小さくなると実効圧力が増大する。
【００８４】
他の可変オリフィス３４８を図７Ａおよび７Ｂに示す。この実施例では、オリフィス３４８または他の流体管がその内部にカモノハシバルブ３５０を配置し、さらにノズルを流体の流れの方向を向くようにしており、これは図示のとおりである。流体の圧力は首部３５４に働き、圧力が比較的小さいときには（ＰＬｏｗ）ノズル３５２の直径は比較的大きく、圧力が比較的大きいときには（ＰＨｉｇｈ）ノズル３５２の直径は比較的小さく流れを制約する。圧力が十分に大きいと、ノズル３５２が遮断し得る。
【００８５】
この発明において利用される燃料のいくつかの例は、これに限定されないが、元素周期表のＩＡ−ＩＶＡのグループの元素の水素化物およびその混合物、例えば、アルカリ性またはアルカリ金属水素化物、またはこれらの混合物を含む。他の化合物、例えばアルカリ金属−アルミニウム水素物（アラネート）および水素化ホウ素アルカリ金属も採用して良い。金属水素化物のより具体的な例は、これに限定されないが、リチウム水素化物、リチウム・アルミニウム水素化物、水素化ホウ素リチウム、ナトリウム水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、カリウム水素化物、水素化ホウ素カリウム、マグネシウム水素化物、カルシウム水素化物、およびこれらの塩および／または誘導物を含む。好ましい水素化物は、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、および水素化ホウ素カリウムである。好ましくは、水素担持燃料はＮａＢＨ４、またはＭｇ（ＢＨ４）２の固定形態であり、また、メタノールクラスレート化合物（ＭＣＣ）であり、これはメタノールを有する固体である。固体形態において、ＮａＢＨ４は水なしには加水分解せず、このためカートリッジの保管寿命を改善する。ただし、液体形態の水素担持燃料、例えば、液体のＮａＢＨ４もこの発明に採用できる。液体形態のＮａＢＨ４を採用するときには、液体形態のＮａＢＨ４を含む室部が安定剤も含む。例示的な安定剤は、これに限定されないが、金属、水酸化金属、例えば、アルカリ金属水酸化物を含んで良い。このような安定剤は、米国特許第６，６８３，０２５号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。好ましくは、安定剤はＮａＯＨである。
【００８６】
固体形態の水素担持燃料は液体形態より好ましい。一般的に、固体燃料は液体燃料より有益である。なぜならば、液体燃料は固体燃料より少ないエネルギしか含まず、液体燃料は対応する固体燃料より不安定であるからである。したがって、この発明において最も好ましい燃料は粉末化または凝集粉の水素化ホウ素ナトリウムである。
【００８７】
この発明によれば、流体燃料成分は好ましくはオプションの触媒の存在下で水素担持固体燃料成分と反応して水素を生成できる。好ましくは、流体燃料成分は、これに限定されないが、水、アルコール、および／または希釈酸を含む。流体年牢成分の最も一般的なソースは水である。先に、または以下の式において示すように、水は、オプションとしての触媒の存在下で、水素担持燃料、例えばＮＡＢＨ４と反応して水素を発生する。
Ｘ（ＢＨ４）ｙ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｘ（ＢＯ）２  ＋  ４Ｈ２
ただし、Ｘは、これに限定されないが、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌｉ、およびすべてのアルカリ金属を含み、Ｙは整数である。
【００８８】
流体燃料成分は溶液のｐＨを増加させ、または減少させるオプションの添加物を含んでも良い。流体燃料成分のｐＨは水素を生成する速度を決定するのに使用できる。例えば、流体反応成分のｐＨを減少させる添加物は、水素発生速度を大きくする。このような添加物は、これに限定されないが、酸、例えば酢酸および硫酸を含む。逆に、ｐＨを増大させる添加物は水素が殆ど生成されないレベルまで反応速度を遅くする。この発明の溶液は、７未満の任意のｐＨを有して良く、例えば、約１から約６までのｐＨであり、好ましくは、約３から約５のｐＨである。
【００８９】
いくつかの事例的な実施例において、流体燃料成分は、水素の発生を開始させ、および／または、流体燃料成分が固体成分と反応する速度を増大させることにより水素の発生を容易にする触媒を含んでよい。これら事例的な実施例のオプションの触媒は、所望の反応を支援できるいかなる形状またはサイズを含んでよい。例えば、触媒は粉末の形態をとるほど小さくて良く、また、反応室部と同じくらいに大きくて良い。これは触媒の所望の表面面積に左右される。いくつかの事例的な実施例では、触媒は触媒床である。この触媒は、反応物または燃料成分の少なくとも一方が触媒に接するようになる限り、反応室部の内部に、または反応室部の近傍にあってよい。
【００９０】
この発明の触媒は、元素の周期律表のＶＩＩＩＢ族からの１またはそれ以上の遷移金属を含んでよい。例えば、触媒は、遷移金属、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）を含んで良い。さらに、ＩＢ族の遷移金属、すなわち、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、および金（Ａｕ）、およびＩＩＢの遷移金属、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、および水銀（Ｈｇ）をこの発明の触媒として採用しても良い。触媒の一部として採用できる、他の遷移金属は、これに限定されないが、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、およびマンガン（Ｍｎ）を含む。この発明の触媒システムに使用して有益な遷移金属は、米国特許第５，８０４，３２９号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。この発明の好ましい触媒はＣｏＣｌ２である。
【００９１】
この発明の触媒のいくつかは一般に次の式で定義される。
ＭａＸｂ
ただし、Ｍは遷移金属の陽イオン、Ｘは陰イオン、「ａ」および「ｂ」は、遷移金属錯体の電荷をバランスさせるのに必要な１から６の整数である。
【００９２】
適切な遷移金属の陽イオンは、これに限定されないが、鉄（ＩＩ）（Ｆｅ２＋）、鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ３＋）、コバルト（Ｃｏ２＋）、ニッケル（ＩＩ）（Ｎｉ２＋）、ニッケル（ＩＩＩ）（Ｎｉ３＋）、ルテニウム（ＩＩＩ）（Ｒｕ３＋）、ルテニウム（ＩＶ）（Ｒｕ４＋）、ルテニウム（Ｖ）（Ｒｕ５＋）、ルテニウム（ＶＩ）（Ｒｕ６＋）、ルテニウム（ＶＩＩＩ）（Ｒｕ８＋）、ロジウム（ＩＩＩ）（Ｒｈ３＋）、ロジウム（ＩＶ）（Ｒｈ４＋）、ロジウム（ＶＩ）（Ｒｈ６＋）、パラジウム（Ｐｄ２＋）、オスミウム（ＩＩＩ）（Ｏｓ３＋）、オスミウム（ＩＶ）（Ｏｓ４＋）、オスミウム（Ｖ）（Ｏｓ５＋）、オスミウム（ＶＩ）（Ｏｓ６＋）、オスミウム（ＶＩＩＩ）（Ｏｓ８＋）、イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ３＋）、イリジウム（ＩＶ）（Ｉｒ４＋）、イリジウム（ＶＩ）（Ｉｒ６＋）、プラチナ（ＩＩ）（Ｐｔ２＋）、プラチナ（ＩＩＩ）（Ｐｔ３＋）、プラチナ（ＩＶ）（Ｐｔ４＋）、プラチナ（ＶＩ）（Ｐｔ６＋）、銅（Ｉ）（Ｃｕ＋）、銅（ＩＩ）（Ｃｕ２＋）、銀（Ｉ）（Ａｇ＋）、銀（ＩＩ）（Ａｇ２＋）、金（Ｉ）（Ａｕ＋）、金（ＩＩＩ）（Ａｕ３＋）、亜鉛（Ｚｎ２＋）、カドミウム（Ｃｄ２＋）、水銀（Ｉ）（Ｈｇ＋）、水銀（ＩＩ）（Ｈｇ２＋）、その他を含む。
【００９３】
適切な陰イオンは、これに限定されないが、水素化物（Ｈ−）、フッ化物（Ｆ−）、塩化物（Ｃｌ−）、臭素化物（Ｂｒ−）、ヨウ化物（Ｉ−），酸化物（Ｏ２−）、硫化物（Ｓ２−）、窒化物（Ｎ３−）、リン化物（Ｐ４−）、次亜塩素酸塩（ＣｌＯ−）、亜塩素酸塩（ＣｌＯ２−）、塩素酸塩（ＣｌＯ３−）、過塩素酸塩（ＣｌＯ４−）、亜硫酸塩（ＳＯ３２−）、硫酸塩（ＳＯ４２−）、硫酸水素塩（ＨＳＯ４−）、水酸化物（ＯＨ−）、シアン化物（ＣＮ−）、チオシアネート（ＳＣＮ−）、シアネート（ＯＣＮ−）、過酸化物（Ｏ２２−）、マンガン酸塩（ＭｎＯ４２−）、過マンガン酸塩（ＭｎＯ４−）、ジクロメート（Ｃｒ２Ｏ７２−）、炭酸塩（ＣＯ３２−）、炭酸水素塩（ＨＣＯ３−）、燐酸塩（ＰＯ４２−）、燐酸水素塩（ＨＰＯ４−）、燐酸二水素塩（Ｈ２ＰＯ４−）、アルミン酸塩（Ａｌ２Ｏ４２−）、ヒ酸塩（ＡｓＯ４３−）、硝酸塩（ＮＯ３−）、酢酸塩（ＣＨ３ＣＯＯ−）、蓚酸塩（Ｃ２Ｏ４２−）、その他を含む。好ましい触媒は、塩化コバルトである。
【００９４】
いくつかの例示的な実施例において、オプションの添加物は、流体燃料成分および／または反応室部の内部にあってよい。このオプションの添加物は、流体燃料成分および／または固体燃料成分の凝固を実質的に防止できる、すなわちその凝固点を小さくできる任意の組成物である。いくつかの例示的な実施例では、添加物はアルコールベースの組成物、例えば、凍結防止剤であってよい。好ましくは、この発明の添加物はＣＨ３ＯＨである。ただし、上述のとおり、流体燃料成分および／または固体燃料成分の凝固点を小さくできる任意の添加物を採用できる。
【００９５】
本明細書を考慮し、またここに開示された本発明の実施を通じて当業者にはこの発明の他の実施例が明らかであろう。たとえば、ここに開示されたいずれのバルブも電子コントローラ、たとえばマイクロプロセッサによりトリガーされてよい。１のバルブの要素を他のバルブに採用してよい。また、ポンプを含んで流体燃料成分を反応室部にポンピングしてよい。本実施例および実例は事例として理解されることを意図されており、この発明の本来の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲およびその均等物である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明に従うガス発生装置の断面模式図である。
【図１Ａ】図１のガス発生装置中において利用される固体燃料コンテナの拡大部分断面図である。
【図１Ｂ】図１のガス発生装置中において利用される代替的な固体燃料コンテナの拡大部分断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの代替的な実施例の図である
【図１Ｄ】燃料管の代替的な実施例の断面図である。
【図２Ａ】図１のガス発生装置中において使用される遮断すなわち連結バルブを、切断すなわち閉止位置で示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される遮断バルブを、連結すなわち開位置で示す断面図である。
【図３】図１のガス発生装置内で使用される圧力調整流体ノズルまたはバルブの断面図である。
【図４Ａ】図１のガス発生装置内で使用される圧力調整流体バルブの断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの圧力調整バルブの分解斜視図である。
【図４Ｃ】代替的な圧力調整バルブの断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｃの圧力調整バルブの分解斜視図である。
【図５Ａ】図２の遮断バルブの第１のバルブ要素に結合された他の圧力調整バルブの断面図である。
【図５Ｂ】圧力調整バルブおよび第１のバルブ要素を、遮断バルブの第２のバルブ要素が非連結位置にある状態で示す断面図である。
【図５Ｃ】圧力調整バルブおよび第１のバルブ要素を、遮断バルブの第２のバルブ要素が連結／閉止位置にある状態で示す断面図である。
【図５Ｄ】圧力調整バルブおよび第１のバルブ要素を、遮断バルブの第２のバルブ要素が連結／開位置にある状態で示す断面図である。
【図６Ａ】図１のガス発生装置内で使用される圧力調整バルブの断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの圧力調整バルブの分解図である。
【図７Ａ】この発明の圧力調整バルブとともに使用される可変直径オリフィスの断面図である。
【図７Ｂ】この発明の圧力調整バルブとともに使用される可変直径オリフィスの断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１２    ガス発生装置
１３    ハウジング
１５    管
１６    燃料管
１７    流体搬送管
１８    反応室部
１９    内側壁部
２１    ライナー
２２    流体燃料成分
２３    固体燃料コンテナ
２４    固体燃料成分
３３    流体搬送バルブ
３４    バルブ
３５    バイアスバネ
３６    ボール
３７    シール面
３９    シール部材
４４    流体燃料成分貯蔵部
８４    溝
８５    マウント
８６    プラグ
８７    穴
８８    燃料搬送管
８９    流体分散要素
９０    毛細流体管
９１    開口
ＩＮＬＥＴ  Ｐ４４    入り口圧力
ＯＵＴＬＥＴ  Ｐ１８    出口圧力
【図１】
2009523299.tif 000005
【図１Ａ】
2009523299.tif 000006
【図１Ｂ】
2009523299.tif 000007
【図１Ｃ】
2009523299.tif 000008
【図１Ｄ】
2009523299.tif 000009
【図２Ａ】
2009523299.tif 000010
【図２Ｂ】
2009523299.tif 000011
【図３】
2009523299.tif 000012
【図４Ａ】
2009523299.tif 000013
【図４Ｂ】
2009523299.tif 000014
【図４Ｃ】
2009523299.tif 000015
【図４Ｄ】
2009523299.tif 000016
【図５Ａ】
2009523299.tif 000017
【図５Ｂ】
2009523299.tif 000018
【図５Ｃ】
2009523299.tif 000019
【図５Ｄ】
2009523299.tif 000020
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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