(57)【要約】【課題】本出願は、燃料混合物と触媒からなるガス発生装置に関する。【解決手段】ガスの要求に応じて選択的に開閉する自己調整型リアクター又はブイの中に触媒が含まれる。燃料混合物は一般に、液体燃料成分中に固形燃料成分を溶解して作られる。混合は最初の使用の起きるのが好ましく、最初の使用の直前に起きることがさらに好ましい。本発明に係るガス発生装置は、好ましくは、最初の使用までは固形燃料を液体燃料から隔離し又は液体燃料を固形燃料から隔離するスターター機構をさらに備える。一実施形態では、スターター機構は、最初の使用の直前にリアクター又はブイ内の触媒を液体又は固形燃料から隔離する触媒シールドをさらに備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃料を含む第１のコンパートメントと第２の燃料を含む第２のコンパートメントを具備し、
第１及び第２の燃料は混合されて燃料混合物となり、前記燃料混合物は触媒の存在により反応してガスを生成し、
第１のコンパートメントは、ガス発生装置の外側に配置されたアクチュエーターに接続されたカバーを備え、アクチュエーターは選択的に作動して第１及び第２の燃料を混合する、
ことを特徴とするガス発生装置。
【請求項２】
カバーは、シャフトでアクチュエーターに堅く接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項３】
シャフトは、ガス発生装置のハウジングに対して相対的に移動可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載のガス発生装置。
【請求項４】
シャフトは中空で、基準圧力と流体連通し、ガス発生装置内の膨張可能な部材とも流体連通している、
ことを特徴とする請求項３に記載のガス発生装置
【請求項５】
リアクターは、触媒を含み、基準圧力とガス発生装置の内部圧力との圧力差に応じて開閉する、
ことを特徴とする請求項４に記載のガス発生装置。
【請求項６】
リアクターは、カップと、膨張可能な部材が接続されたキャップを備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のガス発生装置。
【請求項７】
アクチュエーターはユーザーによって移動可能である、
ことを特徴とする請求項４に記載のガス発生装置。
【請求項８】
カバーは、フレキシブルなコネクターによってアクチュエーターに接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項９】
カバーは、コード又はストリングによってアクチュエーターに接続されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のガス発生装置。
【請求項１０】
フレキシブルな部材は張力を受けている、
ことを特徴とする請求項８に記載のガス発生装置。
【請求項１１】
フレキシブルな部材は解放されて作動する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のガス発生装置。
【請求項１２】
フレキシブルな部材は切断される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のガス発生装置。
【請求項１３】
疎水性のガス分離装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１４】
疎水性のガス分離装置は、圧縮下でガスを分離する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のガス発生装置。
【請求項１５】
リアクターをさらに備え、中空のチューブはリアクターの膨張可能な部材と基準圧力源を接続する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１６】
リアクターは、触媒を含み、膨張可能な部材内の圧力とガス発生装置の内部圧力の圧力差に応じて開閉する、
ことを特徴とする請求項１５に記載のガス発生装置。
【請求項１７】
中空のチューブは、ガス発生装置の外面上に定義された少なくともの１つの表面チャネルに接続されている、
ことを特徴とする請求項１６に記載のガス発生装置。
【請求項１８】
触媒をカバーし、触媒から引き離すことができる触媒シールドをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１９】
触媒シールドはカバーに接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項２０】
カバーは壊れやすい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項２１】
カバーは剥離する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項２２】
アクチュエーターが作動する前に、第１のコンパートメントは少なくとも部分真空下にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項２３】
触媒の存在により反応してガスを生成する燃料と、
触媒を含むリアクターと、
を具備し、
触媒は最初の使用の前に燃料から隔離されている、
ことを特徴とするガス発生装置。
【請求項２４】
ガスを生成する際に取り外して触媒を燃料に晒す触媒シールドをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２３に記載のガス発生装置。
【請求項２５】
燃料は固形燃料と液体燃料の混合物からなる、
ことを特徴とする請求項２３に記載のガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には燃料電池に燃料を供給する装置に係り、特に、ガス発生装置に係り、とりわけ、改善されたリアクター及びスターター機構を持つ電池セルに用いられる水素発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本特許出願は、２００９年１１月３日付で米国を指定して出願された国際特許出願、ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６３１０８の一部継続出願である。本特許出願は、２０１０年４月５日付で出願された米国意匠特許出願第２９／３５９，０３７号の一部継続出願でもある。本明細書は、これらの特許出願全体を参考として援用するものである。
【０００３】
燃料電池は、反応物、すなわち燃料とオキシダントの化学エネルギーを、直流（ＤＣ）電流に直接変換するデバイスである。燃料電池の一般的な燃料は、圧縮体、又は、例えばランタン・ニッケル合金ＬａＮｉ5Ｈ6やその他の水素吸収金属水素化物のような水素吸収材料に格納された水素ガスである。水素は、水素化ホウ素ナトリウムＮａＢＨ4のような化学金属水素化物と水又はメタノールとの化学反応により、オンデマンドで生成することができる。
【０００４】
化学金属化合物反応において、水素化ホウ素ナトリウムＮａＢＨ4のような金属水素化物は、以下の化学式に従って反応して、水素を生成する。
【０００５】
【化１】
2013535388.tif 000003
【０００６】
アノードでの半反応は以下の通りである。
【０００７】
【化２】
2013535388.tif 000004
【０００８】
カソードでの半反応は以下の通りである。
【０００９】
【化３】
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【００１０】
この反応に適した触媒として、コバルト、プラチナ、ルテニウム、並びにその他の金属を挙げることができる。燃料電池内では、水素化ホウ素ナトリウムを改質させて生成した水素燃料が、Ｏ2のようなオキシダントと反応することによって、電気（若しくは、電子の流れ）と、副産物として水を生成する。ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ2）の副産物も、改質の過程で生成される。米国特許第４，２６１，９５６号公報は、水素化ホウ素ナトリウム燃料電池について議論している。本明細書は、この米国特許全体を参考として援用する。化学金属水素化物から生成される水素は、圧縮され、又は、金属水素化物の水素吸収材料内に格納され、その後、燃料電池で消費される。
【００１１】
化学水素化物を燃料に用いた周知の水素ガス生成装置の１つの欠点は、ストレージ及び開始機構を含む点である。時間とともに蓄積された燃料は低下し、触媒は有効性を失う。このため、改善されたリアクター及びスターター能力を持つ水素ガス発生装置が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、かなり長い貯蔵寿命を持つとともに、さらに効率よく水素を生成することができる燃料システム／ガス発生装置に向けられたものである。本発明に係るガス発生装置は、水素を生成し、その水素を燃料電池又は別の水素消費装置へ移送する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１つの実施形態は、第１の燃料を含む第１のコンパートメントと第２の燃料を含む第２のコンパートメントを具備し、第１及び第２の燃料は混合されて燃料混合物となり、前記燃料混合物は触媒の存在により反応してガスを生成するガス発生装置である。ここで、第１のコンパートメントは、ガス発生装置の外側に配置されたアクチュエーターに接続されたカバーを備え、アクチュエーターは選択的に作動して第１及び第２の燃料を混合するようになっている。
【００１４】
カバーは、リジッド又はフレキシブルなコネクターによってアクチュエーターに接続されている。コネクターは、中空で、ガス発生装置のハウジングに対して移動可能であってもよい。ガス発生装置は、自己調整型リアクター、又は、触媒を含んだブイも持っている。本発明に係るガス発生装置は、最初の使用の前に取り外される触媒シールドも持っていてもよい。
【００１５】
前述の一般的な説明と、後述する詳細な説明はともに、例示的で説明を意図したにすぎないものであり、特許請求の範囲に記載の本発明のさらなる説明を提供することを意図したものである、ということを十分理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付の図面は、明細書の一部であり、明細書と併せて参照されたい。
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るガス発生装置の分解図である。
【図２】図２は、図１に示した本発明に係るガス発生装置の部分的な断面図である。
【図３】図３は、図１に示した本発明に係る疎水性の水素出力コンポジットの部分的な断面図である。
【図４】図４は、図１に示した装置の組み立てた状態での斜視図である。
【図５】図５は、図４に示したカートリッジの上面図である。
【図６】図６は、図４に示したカートリッジの底面図である。
【図７】図７は、図３を反転させた位置でスターター機構を図解した、全体の断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７に示したリアクター若しくはブイを垂直方向に示した断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｆ】図８Ｆは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｇ】図８Ｇは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｈ】図８Ｈは、代わりのブイを示した図である。
【図８Ｉ】図８Ｉは、代わりのブイを示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、スターターとブイを組み合わせた装置の断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、スターターとブイを組み合わせた装置の断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、スターターとブイを組み合わせた装置の断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、スターターとブイを組み合わせた装置の断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、スプリング式のスターター機構の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、スプリング式のスターター機構の断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、スプリング式のスターター機構の断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、フランジブル部材を持つスター機構の断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、フランジブル部材を持つスター機構の断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、フランジブル部材を持つスター機構の断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、剥離できる部材を持つスターター機構の断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、剥離できる部材を持つスターター機構の断面図である。
【図１３】図１３は、触媒シールドを持つブイの断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、触媒シールドを含んだ、代わりのスターター機構を示した図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、触媒シールドを含んだ、代わりのスターター機構を示した図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、格納している間は触媒をシールドする、他の代わりの楕円形をしたスターター機構の分解図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、格納している間は触媒をシールドする、他の代わりの楕円形をしたスターター機構の主軸に沿った断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、格納している間は触媒をシールドする、他の代わりの楕円形をしたスターター機構の短軸に沿った断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、格納している間は触媒をシールドする、さらに他の代わりのスターター機構の分解図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、格納している間は触媒をシールドする、さらに他の代わりのスターター機構を組み立てたメカニズムの開成位置の斜視図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、格納している間は触媒をシールドする、さらに他の代わりのスターター機構を組み立てたメカニズムの閉成位置の斜視図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、格納している間は触媒をシールドする、さらに他の代わりのスターター機構を組み立てたメカニズムの開成位置の断面図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、格納している間は触媒をシールドする、さらに他の代わりのスターター機構を組み立てたメカニズムの閉成位置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面で図解するとともに以下で詳細に議論するように、本発明は、燃料電池内で使用される水素のようなガスを生成するガス発生装置に関する。本発明に係るガス発生装置は、改善したリアクター又はブイ、並びにスターター機構を持ち、且つ、貯蔵寿命を改善する。
【００１９】
本発明に係るガス発生装置は、燃料混合物と触媒を備えている。触媒は、自己調整型リアクター又はブイの中に含まれ。ガスの要求に従って選択的に開閉してガスを生成する。この燃料混合物は一般に、液体燃料成分の中に固形燃料成分を溶解させて作った溶液である。混合は最初の使用の前に起きることが好ましく、最初の使用の直前に起きることがより好ましい。
【００２０】
本発明に係るガス発生装置は、好ましくは、最初の使用の前は固形燃料を液体燃料から隔離し、又は逆に、液体燃料を固形燃料から隔離するスターター機構をさらに備えている。一実施形態では、スターター機構は、最初の使用の前はリアクター又はブイ内の触媒を液体又は固体燃料から隔離する触媒シールドをさらに備えている。
【００２１】
本明細書中で使用される「固形燃料」という用語は、水素ガスを生成するために反応することができるすべての固体燃料を含み、本明細書中並びにＷＯ２０１０−０５１５５７号公報で記述されている、水素化リチウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化アルミニウム・リチウム、これらの化合物、塩類、並びに誘導体を含む、すべての適切な水素化合物を含むが、これらに限定されるものではない。本明細書は、ＷＯ２０２０−０５１５５７号公報全体を参考として援用するものである。固形燃料成分は、より好ましくは、水素化ホウ素ナトリウムのような化学金属水素化物である。固体燃料成分は、溶解性を向上した化学物質若しくは安定剤や、水溶性の金属水酸化物のような、他の化学物質を含めることができるが、より好ましくは水酸化ナトリウムである。他の利用可能な安定剤として、とりわけ、水酸化カリウム若しくは水酸化リチウムが含まれる。
【００２２】
本明細書中で使用される「液体燃料」という用語は、水素ガスを発生するために反応するすべての液体燃料を含み、本明細書中並びにＷＯ２０１０−０５１５５７号公報で記述されている、水、アルコールと添加物、触媒、並びにこれらの混合物を含む、適切な燃料を含むが、これらに限定されるものではない。液体燃料は、より好ましくは、水若しくはエタノールのように、触媒の存在により固形燃料と反応して、水素を生成する。液体燃料は、添加物や安定剤、若しくは、その他の反応促進剤を含んでいてもよい。例えば、安定剤としての水酸化ナトリウムや、界面活性剤としてのポリグリコール、あるいはその他の多くのものが挙げられる。
【００２３】
本発明では、液体又は固形の燃料と反応してガスを生成するゲル、懸濁物質、乳剤は、固形又は液体燃料に分類される。
【００２４】
触媒は、プラチナやルテニウム、ニッケル、コバルト、並びに、ＷＯ２０１０−０５１５５７号公報で開示されているその他の金属、並びにその誘導体であってもよい。より好ましい触媒は、塩化コバルト又は塩化ルテニウム、若しくはそれらの両方を含む。その他の好ましい触媒は、コバルトとホウ素を含んでいる化合物である。触媒の存在により、燃料混合物は反応して、水素を生成する。国際出願公開ＷＯ２０１０／０７５４１０号では、好ましい触媒システムについて議論されている。本明細書は、この国際出願全体を参考として援用するものである。
【００２５】
本明細書中で使用される、「燃料供給」という用語は、使い捨てカートリッジ、詰め替え可能並びに再利用可能なカートリッジ、コンテナ、電子機器に内蔵されたカートリッジ、取り外し可能なカートリッジ、電子機器の外部に置かれたカートリッジ、燃料タンク、燃料補給タンク、燃料を格納するその他のコンテナ、並びに、燃料タンク及びコンテナに接続されたチューブを含むが、これらに限定されるものではない。以下では、本発明の典型的な実施形態と関連付けてカートリッジについて記述するが、勿論本実施形態を他の燃料供給に適用することが可能であり、本発明はいかなる特定のタイプの燃料供給に限定されるものではない、という点に留意されたい。
【００２６】
本発明に係る膜アセンブリーとともに使用される燃料供給は、燃料電池内では使用されない燃料を生成するのにも利用することができる。Ｔｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔ出版（２００１年１２月／２００２年１月）の２０−２５ページに掲載されている“Ｈｅｒｅ  Ｃｏｍｅ  ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｓ”では、シリコン・チップ上に作られたマイクロ・ガス・タービン・エンジンのための水素を生成することが議論されている。本発明の応用例は、これを含むことができるが、これに限定されるものではない。本明細書で使用されている「燃料電池」という用語も、マイクロエンジンを含むものとする。
【００２７】
共同所有する米国特許第７，６７４，５４０号及び第７，４８１，８５８号、米国特許出願公開第２００６−０１７４９５２号、国際出願公開ＷＯ２０１０−０５１５５７号、並びに、国際出願公開ＷＯ２０１０／０７５４１０には、本発明に係るガス発生装置を組み込むことができる、周知の適切な水素発生装置について開示されている。本明細書はこれらの開示全体を参照として援用するものである。
【００２８】
図１乃至図７には、代表的なガス発生装置について図解している。以下では、本発明に関しては、水素発生装置１０と呼ぶことにする。図示の水素発生装置１０は、ロック・ノブ１２を内側、又は出口弁１４側に向かって押下することによって作動する。出口弁１４は、水素発生装置１０の反対側の端に配置されている。図示のように、ロック・ノブ１２は、シール・ピストン１６に取り付けられている。ロック・ノブ１６が押下されたときに、シール・ピストン１６は、シール１８を開成位置に向けて動かす。これによって、シール・ピストン１６のカバー２２の内側のチャンバー２０内に含まれている固形燃料が開放され、主チャンバー２４内に格納されている液体燃料と混合される。図６に最もよく示されているように、プル・タブ１３が配設されており、ユーザーがオプショナルなプル・タブ１３を引っ張って装置１０から取り外すまでは、プル・タブ１３がロック・ノブ１２の動きを制限している。そして、固形燃料が、コンテナ２４内部に存在する液体燃料の中に溶解して、上述したように水性燃料混合物が作られる。図７に最もよく示されるように、この実施形態において、ロック・ノブ１２とプル・タブ１３、シール・ピストン１６、シール１８、チャンバー２０、並びにシール・ピストン１６のカバー２２が、スターター機構２３を構成する。図１に最もよく示されるように、ロック・ノブ１２は、ワッシャー若しくはＯリングのようなシールとリテーナーを含み、液体がロック・ノブから排出されないようにしている。スターター機構２３の他の実施形態について、さらに以降に記載している。
【００２９】
水性燃料混合物は、リアクター・ブイ２６内に格納されている触媒に触れると、反応して水素のようなガスを生成する。他の燃料混合物は、触媒と反応して、酸素やアンモニアなどの他のガスを生成する。ＷＯ２０１０−０５１５５７号公報に詳細に記載されているように、リアクター・ブイ２６は、水素発生装置１０の内部圧力と基準圧力との差圧に応じて開閉して、水性燃料混合物の、水素の生成を制御する触媒へのアクセスを制御する。以下では、ブイ２６のさまざまな実施形態やその改善について記載する。後述するように、生成された水素ガスは、膜アセンブリー２８に浸透して、水素発生装置１０の外に移送される。
【００３０】
図１乃至図３に最もよく図解されているように、膜アセンブリー２８は、外側格子３０と、水素出力コンポジット３２を備えている。図１では、明確にするために、外側格子３０を部分的にしか示していない。好ましくは、外側格子３０は、水素出力コンポジット３２全体を包み込む。この好ましい実施形態に係る水素出力コンポジット３２は、内側格子３６のいずれかの側面に配設された２層の水素透過膜３４を備えている。水素透過膜は、水素の通過を許可するが、液体を実質的に排除する。適切な水素透過膜は、当業者に周知の、実質的に液体不透過で、ガス透過の材料を含んでいる。このような材料は、アルカン基を持つ疎水性の材料を含むが、これに限定されるものではない。さらに特定の例として、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（登録商標））、凍結乾燥硬膜、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。市販の適切な水素透過膜は、ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）、ＣＥＬＧＡＲＤ（登録商標）及びＳＵＲＢＥＮＴ（登録商標）ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などがある。さらに、又は代わりに、水素透過膜には、米国特許第７，１４７，９５５号公報に開示されているあらゆるガス透過で実質的に液体不透過の材料を含めることができる。本明細書は、この米国特許公報を参考として援用するものである。
【００３１】
水素透過膜３４は、好ましくは内側格子３６の周りに一緒にシールされて、多層水素出力コンポジット３２を形成する。内側格子３６は、２つの水素透過膜３４同士が接触し、又は一緒にシールする可能性を最小限して、水素の流れを最小限にする。外側格子３０は、水素出力コンポジット３２とコンテナ２４間の接触を最小限にする。これによって、水素の水素出力コンポジット３２への流量を最小限にすることができる。外側格子３０と内側格子３６は、フレキシブルであることが好ましい。好ましい実施形態では、図３に示すように、多層水素出力コンポジット３２は平坦な構造で作り上げられ、水素出力コンポジット３２の一方の側面に水素コンジット３８が取り付けられている。水素出力コンポジット３２と水性燃料混合物から沈殿するあらゆる固体との接触を最小限にするために、段ボール紙又は不織布のような粗いフィルター３７を上記の平坦な構造の上に配置してもよい。平坦構造全体を簡単に巻き上げて、コンテナ２４内に挿入することができる。水素コンジット３８は、水素出力コンジットの内部３２並びに水素チャンバー４０と、流体連通している。膜アセンブリー２８全体が疎水性であることが好ましい。とりわけ、膜３４と同様に、格子３０、３６は疎水性である。
【００３２】
一般に、格子３０、３６は格子状の材料であれば何でもよく、また、硬くても柔軟でもよい。格子材料は、固体格子、布、織物、ナイロン・ニット、芯、メッシュ素材、スクリーン、波状、又は、ラミネーションのためのベースとして使用することができ、膜３４が互いに崩れていくのを防ぐことができるその他のガス透過性の構造であってもよい。共同所有される米国特許第７，１７２，８２５号公報には、燃料袋内に配設され又は挿入されるものを含む、適切な格子材料について開示されている。本明細書は、この米国特許公報全体を参考として援用する。水素出力コンポジット３２は、生成された水素を燃料混合物からフィルタリングし、生成されたガスを水素出口３８や出口弁１４に搬送する。燃料混合物を囲む膜を使用する代わりに、ＷＯ２０２０−０５１５５７号で議論されているような形態で水素分離装置を構成することにより、水素出力コンポジットは圧縮化にあるので、ハウジング内で高い圧力を使用することが可能になる。
【００３３】
疎水性の水素出力コンポジット３２が好ましいが、あらゆる適切な分離装置を水素発生装置１０と一緒に使用することができる。とりわけ、米国特許第７，７２７，２９３号公報、国際出願公開ＷＯ２０１０−０５１５５７号公報、並びに、国際出願公開ＷＯ２０１０／０７５４１０号公報には、他の適切な水素分離装置について開示されている。
【００３４】
水素ガスは、水素透過膜３４を通過して水素出力コンポジット３２内に流れ込むと、水性燃料混合物や反応した燃料、副生成物から分離される。水素ガスは、内側格子３６を通過し又は内側格子３６に沿って、水素コンジット３８に到達して、水素出力コンポジット３２から流出する。水素コンジット３８は水素チャンバー４０に接続されており、チャンバー４０内で水素が収集される。出力バルブ１４は、水素チャンバー４０に接続されるとともに、燃料電池又は他のガス／水素消費装置（図示しない）にも接続されている。水素チャンバー４０には、チャンバー４０内の圧力が所定の閾値レベルを超えたときに水素をベントするための第１の安全弁４２が配設されている。
【００３５】
チャンバー２４には、当該チャンバー内の圧力が別の所定の閾値レベルを超えたときにベントするための第２の安全弁４４が配設されている。第２の安全弁４４の外には、第２の安全弁４４が開いたときにペンとするあらゆる水性燃料や吸収するために、充填剤又は吸収材料を配設することが好ましい。この充填剤又は吸収材料は、液体が塩基性であるとき、以下で説明するように水酸化ナトリウムなどの安定剤が追加されたときに、塩基性の液体を中和する酸性であることがさらに好ましい。適切な酸性の充填剤又は吸収材料として、ローム・アンド・ハース社から市販されるアンバーリスト（登録商標）のような、強い酸性であるスルホン化陽イオン交換イオン交換樹脂を挙げることができる。他の適切な酸性の材料として、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）のようなポリマー電解質膜を挙げることができる。同様の酸性フィルターが、米国特許第７，３２９，３４８号及び第７，６５５，１４７号に開示されている。本明細書は、これらの米国特許公報全体を参考として援用する。
【００３６】
図２に最もよく示されているように、ブイ２６は、中空チューブ４６によって装置外の大気に接続されており、大気圧を基準圧力に用いることができる。チューブ４６は、リジッドでブイ２６をおよそ４５度の角度で保持することが好ましく、より好ましくは３５度から５５度の間で保持する。この角度によれば、ブイが開閉するときに、閉じ込められたガスがブイ２６から離れるようにすることができる。しかしながら、チューブ４６は、垂直方向を含め任意の角度でブイ２６を保持してもよい。図４、５に最もよく示されているように、チューブ４６は、チャンバー２４の外表面に形設された凹みからなる表面チャネル４８に接続されていることが好ましい。たとえユーザーの指や砕片、又はその他の物体がチューブ４６を塞ぎ又は部分的に塞いだとしても、複数の表面チャネル４８により、チューブ４６を大気に開放されたままにすることができる。チャネル４８は、図示のようにチャンバー２４の底面、又は、チャンバー２４の側面に配設することができる。好ましい実施形態では、水素発生装置１０の最初の使用の前には中空チューブは閉塞部材で栓がされている。
【００３７】
出口弁１４は、水素の流れを制御できるものであれば何でもよいが、好ましくは、国際特許出願公開ＷＯ２００９−０２６４４１号及びＷＯ２００９−０２６４３９号に記載されているバルブである。本明細書は、これらの国際特許出願公開公報全体を参考として援用する。好ましくは、図２に最もよく示されているように、出口弁１４は、チャンバー２４に対し実質的に動かず、チャンバー２４の底面に固定的に取り付けることができる中央ポスト４８を備えている。シール５０は、Ｏリング又は平坦ワッシャーでよいが、中央ポスト４８を囲んで、水素チャンバー４０を封じるようになっている。リテーナー５２は、シール５０を適切な場所に保ち又はロックする。他の適切な出口弁として、米国特許第７，５３７，０２４号、第７，０５９，５８２号、第７，６１７，８４２号、並びに、米国特許出願公開ＵＳ２００６−０１７４９５２号及びＵＳ２０１０−００９９００９号に開示されているバルブを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。本明細書は、これらの公報全体を参考として援用する。
【００３８】
出口弁４が意図しないユーザーによって作動するのをより難しくし、又は、水素発生装置１０が互換性のない機械に接続される可能性を低減するために、出口弁１４の周りにはマッチング・プレピボット・ブラインド・ボア５４が配設される。バルブ１４を開くには、対応する又はつがいとなるバルブは、中央ポスト４８の周囲とリテーナー５２の内側に嵌る円筒部材を持ち、シール５０とプレピボット・ボア４６内に嵌る環状／同心の部材を開かなければならない。意図しないユーザーによる作動や互換性のない機械との接続を困難にするための他のメカニズムが、米国特許出願公開ＵＳ２００５−００７４６４３号、ＵＳ２００８−０１４５７３９号、ＵＳ２００８−０２３３４５７号、及びＵＳ２０１０−００９９００９号に開示されている。本明細書は、これらの出願公開公報全体を参考として援用する。
【００３９】
ここまで議論してきたように、スターター機構２３は、水素化ホウ素ナトリウムのような固形燃料、又は、水やアルコールと反応して液体燃料から水素のようなガスを生成するその他の燃料を隔離する。最初の使用の前に燃料を分離する利点は、触媒の不在により、保管中に予混合した燃料が低下すなわち互いに反応する速度を遅くすることにある。保管中並びに最初の使用の前に、２つの燃料を適切なスターター機構によって隔離するべきである。
【００４０】
プル・タブ１３のようなガード機能、又は、ユーザーにさらに２つの動きを実行するように仕掛けることによって比較的高い操作上の抵抗を提供するような他のメカニズム。意図しないユーザーによる使用に抵抗する他の操作上の抵抗機能について、上記で議論し且つ上記で参考として援用した参考資料に開示されている。それゆえ、ＷＯ２０１０−０５１５５７号公報で議論されているように、ユーザーが少なくとも（ｉ）ガード機能１３を取り除き又は克服し、（ｉｉ）例えばロック・ノブ１２を内側に押すなどアクチュエーターを活性化し、（ｉｉｉ）オプションのプラグを基準圧力弁と４６から取り外して大気圧がブイ２６の基準圧力として機能するようにした後に、水素発生装置１０の最初の使用又は運転が開始する。
【００４１】
ユーザーがロック・ノブ１２を押すと、シール・ピストン１６にチャンバー２４内に動かす力が作用して、カバー２２を含むシール・ピストン１６の動きが許可される。チャンバー２４は、好ましくは、少なくとも圧縮空気の泡、又は、空気が充填され圧縮を許容する風船のような別の圧縮部材を有している。液体燃料の抵抗を低減するために、カバー２２の直径を、シール・ピストン１６のシャフトよりも相対的に小さくしてもよい。より小さなカバー２２は、液体内に押されたときに、低い抵抗に会うであろう。シール・ピストン１６のシャフトの直径に対するカバー２２の直径の適切な比は、およそ１．２からおよそ３．０の間であり、好ましくは、およそ１．５からおよそ２．５の間である。結果として、Ｏリング１８により提供されるシールが崩れる。その後、液体燃料と固形燃料が混合して、上述した、水性燃料混合物が生成される。さらに、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）のような安定剤が、水と発熱反応し、これによってｐＨが基本的な範囲に増加し、ｐＨをおよそ１３又はそれよりも高くすることができる。このような安定剤は、触媒の不在で、固形燃料と液体燃料の間のガスを生成する化学反応を最小限に抑える。
【００４２】
図２に示すように、ブイ２６は中空チューブ４６に接続されているので、大気圧のような基準圧力はベロウ５６と通じている。ベロウ５６は、好ましくは拡張可能な部材であり、チャンバー２４内の圧力が基準圧力よりも低いときには拡張した状態になるエラストマー部材であることがより好ましい。この拡張した状態では、触媒６０が水性燃料混合物に晒されて反応して、燃料電池のような水素消費装置によって消費される水素のようなガスを生成する。チャンバー２４内の圧力が基準圧力よりも大きいとき、すなわち、バルブ１４が閉じているとき、又は、ガス生成速度がガス消費速度を超えたときに、ベロウ５６は、少なくとも部分的に、好ましくは完全に崩壊するか又は縮んで、触媒６０を水性燃料混合物から隔離して、ガスの生成速度を落とすか又はガスの生成を停止させる。ブイ２６は、ベロウ５６と触媒５８を収容するような寸法及び大きさとなるキャップ６０とカップ６２をさらに備えている。ベロウ５６が膨らんだとき、キャップ６０はカップ６２から分離する。また、ベロウが縮んだとき、キャップ６０はカップ６２に向かって引っ張られて、触媒５８を隔離する。ブイ２６の動作と構造については、ＷＯ２０１０−０５１５５７号に完全に記載されている。
【００４３】
図７中のブイ２６は、図８Ａでは分かり易くするために、直立して示している。このブイ２６の好ましい特徴は、触媒のスペースの体積を最小にして、ブイが閉じられたとき閉じ込められる燃料の量を低減する点である。さらに、本発明者らは、ブイ２６がある方向を向いているとき、すなわち、ブイ２６とチャンバー２４の相対角がある角度のときに、触媒スペース６４はガスを閉じ込め、これによって、触媒５８を利用可能な燃料の量を制限するが、ブイ２６が別の方向を向いているときには、触媒スペース６４は液体燃料を閉じ込め、これによって、十分に多くの燃料が触媒５８を利用できるようにしている。ゆえに、触媒スペース６４が減ると、燃料の流量のバリエーションが最小限に抑えられる。図示のようなに、キャップ６０は、リップ６６、６８を備えていてもよい。リップ６６、６８は、ブイ２６が閉じて触媒スペース６４が最小になったときに、触媒５８を覆うような寸法と大きさとなっている。ＷＯ２０１０−０５１５５７号で議論されているように、ブイ２６が開いたときに可能な限り瞬時に水性燃料混合物が触媒５８に晒されるようにするために、カップ６２やキャップ６０にもチャネル７０を配設して、外側と同様に内側から水性燃料混合物がブイ２６に入るようにしてもよい。
【００４４】
上記で議論したように、ブイ２６は、本明細書が全体を参考として既に援用しているＷＯ２０１０−０５１５５７号にも開示されている、複数の実施形態を持っている。図８Ｂ乃至図８Ｉには、他の実施形態について記載されている。一例では、図８Ｂに示すように、リップ６８を拡張して、触媒５６に接近するように配置している。別の例では、図８Ｃに示すように、外側のリップ６６を拡張している。別の例では、図８Ｄに示すように、キャップ６０は、スナップ・フィットにより組み立てられた２つの構成要素でできている。
【００４５】
図８Ｅ乃至図８Ｇは、触媒５８がキャップ６０によって運ばれるように構成された、ブイ２６の他の実施形態について示している。図８Ｅに示す例では、ブイ２６が開くと、水性燃料がチャネル７０及びキャップ６０とカップ６２間の間隙を通って触媒の両端に導かれるように触媒５８が配置されている。図８Ｆに示す実施形態は、キャップ６０、カップ６２、並びにブイ２６の触媒５８が円錐形である点を除いては、図８Ｅに示した実施形態と同様である。図８Ｇに示す実施形態も、触媒５８がワッシャー又は平らな形状である点を除いては、同様である。
【００４６】
図８Ｈ乃至図８Ｉは、最初の使用の前に触媒を液体燃料から隔離するために、手動で遮断できるように構成されたブイについて図解している。このブイは、一般に、金属を含み、保管中又は最初の使用の後に、可能な酸化から触媒を保護して、ブイが閉じられている間はガスが全く発生しないようにする。この実施形態では、中空チューブ４６は、スライド式又はハウジングやチャンバー２４に対して移動可能に構成されるとともに、チャンバー２４の外に配設されたアクチュエーター４７を備えている。触媒５８を隔離するために、図８Ｈに示すように、アクチュエーター４７は、チャンバー２４の外側に引き離されている。この構成によれば、ベロウ５６ないとチャンバー２４との圧力差に拘わらず、ブイ２６は開かない。ブイ２６を作動するには、図８Ｉに示すように、アクチュエーター４７をチャンバー２４内に押し込む。すると、ブイ２６は、上記するとともにＷＯ２０１０−０５１５５７号に記載されているように機能する。すなわち、ベロウ５６は、上記圧力差に応じて自在に拡大並びに収縮して、ブイ２６を開閉させる。触媒をシールする他の実施形態について、図９Ａ乃至図９Ｄ、図１３、図１４Ａ乃至図１４Ｂ、図１５Ａ乃至図１５Ｃを参照しながら以下で説明する。本発明は、いかなる特定のブイ２６の構成に限定されるものではなく、ガス発生装置１０の内部に配設されるブイ２６のいかなる特定の個数に限定されるものでもない。
【００４７】
図９Ａ乃至図１２Ｂに図解されるような、さまざまなスターター・モジュール２３を水素発生装置に使用することができる。図９Ａ乃至図９Ｂに図解されるように、１つの実施形態では、スターター・モジュール２３は、反応ブイ２６と組み合わされている。図示のように、シール・ピストン１６は中空チューブ４６を兼ねている。また、カップ６２は、シール・ピストン１６／カバー２２の一部を形成し、保管中に固形燃料をスターター・モジュール２３のチャンバー２０内にシールするためのＯリング７２を有している。上述したように、最初の使用の前に、ロック・ノブ１２が押されると、図９Ｂに示すように、ブイ２６をチャンバー２０の外側に押し出して、固形燃料が液体燃料と混合するようになる。ブイ２６の基準圧力が中空のピストン１６、４６を介して供給される。
【００４８】
図９Ｃ乃至図９Ｄは、別のスターター・モジュール２３を図解している。スターター・モジュール２３の上面及び底面にフロー・チャネル７４及び７６が配設される点を除いては、図９Ａ乃至図９Ｂに示したものと同様である。この実施形態では、ロック・ノブ１２が距離８０を越えて押されると、チャンバー２０の両端が開いて、液体燃料がチャンバー２０の上部及び底部から入ってきて、燃料の混合が加速する。図示のように、シール・ピストンは、シール１８又はＯリング７２が付けられた上部ディスクと底部ディスクを有し、保管中は固形燃料をシールするようになっている。図９Ｃ乃至図９Ｄの実施形態は、ロック・ノブを外側に引っ張ることによって手動で遮断されるという点で、図８Ｈ乃至図８Ｉの実施形態と同様である。
【００４９】
図９Ｃ及び図９Ｄでは、固形燃料チャンバー２０は、上部と底部の両方が同じサイズのオープニングを持ち、同じ距離だけ開くので、バランスがとれている。代わりに、固形燃料チャンバー２０は、上部と底部の両側で異なるサイズのオープニングを持ち、又は、各々の端部で異なるストローク距離で開き、バランスがとれていなくてもよい。さらに、この実施形態では、チャネル７４及び７６を持つスターター機構２３は、ブイ２６から分離して、独立して機能するようにしてもよい。図９Ａ乃至図９Ｂ、並びに、図９Ｃ乃至図９Ｄに示した実施形態では、保管中はシールドされている。
【００５０】
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、水素発生装置１０に使用できるスターター・モジュール２３の別の実施形態を図解している。図１０Ａでは、スターター・モジュール２３は、アクチュエーター又はロック・ノブ１２と、例えばプル・タブ又はラッチ１３のような操作抵抗要素を有している。シール・ピストン１６のシャフトは、スプリング８４によってシール・ピストン１６のカバー２２に対してバイアスされたリテーナー８２に囲まれている。リテーナー８２とスプリング８４は、フレキシブル・スリープ８６によって保護され、固形燃料がリテーナー８２とスプリング８４の作動を干渉しないようになっている。スプリング８４は、圧縮された状態で取り付けられ、シール１８又はＯリング７２とチャンバー２０の間の摩擦力によって部分的に保持されている。ロック・ノブ１２が押し下げられると、ピストン１６のカバー２２がチャンバー２０を越えて押され、スプリング８４が活性化し又は蓄積したエネルギーを解放して、ロック・ノブ１２が押された距離よりも長い距離だけシール・ピストン１６とカバー２２を押す。この実施形態の１つの利点は、ロック・ノブ１２の比較的短いストロークによって、シール・ピストン１６の著しく長いストロークを引き起こして、液体燃料がチャンバー２０内により急速に入り込むことができるという点にある。
【００５１】
図１０Ｂに示したスターター機構は、シール・ピストン１６のシャフトが２つのセグメント１６ａと１６ｂに分割され、スプリング８４が動作したときに、上方のシャフト１６ａを動かすことなくカバー２２と下方のシャフト１６ｂを押して、ロック・ノブ１２がスターター２３の内側に引き込まれることなしにスターター２３の外表面と同じ高さを保つことができるという点を除いては、図１０Ａに示したものと同じである。
【００５２】
図１０Ｃは、ロッド又はスプリング部材８８によってカバー２２に接続された脆いアクチュエーター１２を備えた、別のスターター・モジュール２３を図解している。脆い部材又はロッド／スプリング８８、すなわち、別の実施形態に係るアクチュエーター１２がひとたび破壊され又は取り外されると、スプリング８４が活性化又は開放されて、カバー２２をチャンバー２０から押し出して、液体燃料がチャンバー２０に入り込むようになっている。
【００５３】
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、アクチュエーター１２がとげや針のような鋭い端部９０を持つ、スターター・モジュール２３の別の実施形態を図解している。例えば、図１１Ａでは、ユーザーが、柔軟なスリープ９２によって固形燃料チャンバー２０に接続されているアクチュエーター１２を押し、この動きによって鋭い端部９０は、固形燃料チャンバー２０の上に重なる、エッチング・グラス９４のような脆い部材を穿刺する。脆い部材９４を穿刺すると、液体燃料の流入が起こり、固形燃料と混合して、水性燃料混合物を作る。メッシュ９４がもろい部材の上に重なっているので、破片がチャンバー２４内に入らないようにすることができる。
【００５４】
図１１Ｂは、固形燃料チャンバー２０の上に重なるフレキシブルなダイアフラム又は壁９６に鋭い端部９０が接続された、別のスターター・モジュール２３を図解している。ユーザーがひとたびフレキシブルなダイアフラム９６を押すと、鋭い端部９０が固形燃料を液体燃料から分離する膜９８の方に向かって動いて穿刺し、２つの燃料が混合するようになっている。
【００５５】
代わりに、固形燃料チャンバー２０は、加圧ガスと同様に固形燃料、又は、１又はそれ以上のガス・ポケット１００を備えている。加圧ガスは正圧を生成し、液体燃料がチャンバー２０内に流れ込まないようにする。適切なガスには、窒素、水素、又は不活性ガスが含まれるが、これらに限定されるものではない。鋭い端部９０を備えるスターター・モジュール２３の他の変形例も熟考される。図１１Ｃは、例えばとげのような複数の鋭い端部９０が、図１１Ａ乃至図１１Ｂと同様にロック・ノブ１２に接続されている、スターター・モジュール２３を図解している。
【００５６】
図１２Ａ乃至図１２Ｂは、カバー・ホイル１０２がチャンバー２０内の固形燃料を液体燃料から分離する、スターター・モジュール２３を図解している。他の実施形態とは相違して、ホイル１０２は、穿刺しても取り除かれないが、剥ぎとられるか又は巻き戻される。図１２Ａでは、ホイル１０２は、ナイロン・コード１０４、又は、機械利得を生成する他の適切なプーリーからなるアクチュエーター１２に接続されている。アクチュエーター１２は、停止板１０６に達するまで引っ張られて、ホイル１０２が剥ぎとられる。このような機構を使用し又は機構をインデックスすることに関するさらなる情報は、米国特許出願公開２００８−０２０６１１３号に見出すことができる。本明細書は、この公開公報全体を参考として援用する。図１２Ｂでは、ホイル１０２は、円筒形の固形年利小チャンバー２０の周囲に巻かれている。指導輪のようなアクチュエーター１２が回転して、ホイル１０２をほどく、図１２Ａ及び図１２Ｂの両方では、ホイル１０２がひとたび取り外されると、液体燃料と固形燃料が混合することができる。
【００５７】
図１３には、別の触媒シールドを示している。ブイ２６のキャップ６０には、アンカー１０６が配設されている。ブイ２６の一方の端部には、ストリング又はコード１０８のようなフレキシブルな部材が取り付けられ、ブイ２６及び中空チューブ４６を挿通され、チャンバー２４の外の外側端に取り付けられている。保管中又は最初の使用の前に、コード１０８は、キャップ６０を引っ張ってカップ６２に固定して、触媒５８を液体燃料前駆体又は混合された水性燃料から隔離する。ベロウ５６は圧縮される。コード１０８の外側端は、チャンバー２４の外側に、例えば、テープや、コード１０８の外側端をフックやアンカーに巻き付けることによって固定される。最初の使用の前に、コード１０８の外側端が開放され（又は切り落とされ）、キャップ６０をカップ６２から離れるようにする。図８Ｈ乃至図８Ｉに示した実施形態と同様に、最初の使用の後に、例えば燃料電池が切られたときに、ガスが発生しないようにするために、コード１０８の外側端を引っ張ってキャップ６０をカップ６２に再度固定することができるようになっている。
【００５８】
図１４Ａ乃至図１４Ｂには、別の触媒シールドが図解されている。この実施形態では、触媒シールドは、触媒の周囲に配置され覆うシールド１１０を備えている。シールド１１０は、１又はそれ以上のロッド１１２によってスターター機構２３に取り付けられている。図１４Ａに示すように、最初の使用の前は、シール１１０をシール位置で保持するように、ロッド１１２がシール・ピストン１６のカバー２２に取り付けられている。図１４Ｂに示すように、プル・タブ１３が取り除かれると、アクチュエーター／ロック・ノブ１２が活性化して、固形燃料が液体燃料と混合するようになる。シール・ピストン１６とカバー２２の動きによってロッド１１２とシールド１１０を押して触媒５８から離して、触媒を燃料に晒し、ガスを生成すようにする。ガス発生装置１０に付加的な構造的完全性を与えるために、オプションの支柱１１４を配設することができる。
【００５９】
触媒シールド１１０の利点は、保管中に、拡張できる部材／ベロウ５６を圧縮状態に置かない、という点にある。ベロウ５６は、好ましくは、一般には熱硬化性材料である、エラストマー若しくはゴム材料からなる。圧縮モードで長期貯蔵すると、圧縮された形態での材料のメモリーを設定し、使用時において、ベロウ５６の伸縮に干渉しかねない。好ましい実施形態では、貯蔵中、ベロウ５６は、わずかな張力しか受けていない状態に置く。
【００６０】
図１４Ａ乃至図１４Ｂに示すように、本発明に係る発生装置内に、ＷＯ２０１０−０５１５５７号に開示されるように、１以上のリアクター又はブイ２６を使用することができる。
【００６１】
図１５Ａ乃至図１５Ｃには、別の触媒シールド・メカニズムについて図解されている。この実施形態では、ブイ２６のカップ６２は、スターター機構２３に接続されている。図示のように、カップ６２は、支持コラム１２０の遠位末端１１８を受け入れる大きさ及び寸法からなる受け穴１１６を備えている。例えば上述した図９Ａ乃至図９Ｄの実施形態と同様に、ベント・チューブ４８はピストン１６のシャフトと一体化されている。この実施形態では、カラー１２２が、ブイ２６のベロウ５６に接続され、ベント・チューブ４６／ピストン１６にも接続されて、アクチュエーター／ロック・ノブ１２が作動し又は押し下げられたときに、スターター機構２３のキャップ２２が開いてブイ２６がその格納構造から解放されるようになっている。ベロウ５６がベント・チューブ４６に直接接続され又は別の接続部材を介して間接的に接続される場合には、カラー１２２を省略してもよい。本実施形態に係るロック・ノブ１２のリブ１２４は、対応するリッジ１２６と連動して、作動後のロック・ノブ１２を保持して、ロック・ノブ１２が引き戻されないようにしている。ベント・チューブ４６を支持して、ピストン１６とベント・チューブ４６間の潜在的な流体経路をシールするために、Ｏリング１２８とリテーナー１３０を配置してもよい。
【００６２】
この実施形態では、図１５Ｂ及び図１５Ｃで最もよく示されるように、ベロウ５６は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示した実施形態と同様に、非圧縮状態でも格納される。しかしながら、この実施形態では、ロック・ノブ１２間の相互作用により触媒５８が遮蔽され、ベント・チューブ４６、カラー１２２、ベロウ５６、及びキャップ６０は、好ましくはわずかな張力で保持され、保管中は、キャップ６０をカップ６２の方向に引っ張って、触媒５８をシールする。この実施形態では、触媒シール１１０と同様の触媒シールは配設されない。
【００６３】
図１５Ａ乃至図１５Ｃに示した実施形態、及び、図９Ａ乃至図９Ｄに示したような同様の実施形態の特定の状況では、キャップ２２の「ストローク長」と、カラー１２２／ベロウ５６／キャップ６０の「ストローク長」が互いに異なることが有利である。言い換えれば、スターター機構２３が開く距離Ｘ1はブイ２６が開く距離Ｘ2とは異なる。Ｘ1は固形燃料と液体燃料の混合や、混合された燃料が開いたチャンバー２０内に流入し流出する流れのパターンに関係し、Ｘ2はガス発生中のブイ２６の開閉といった他の機能に関係するので、Ｘ1≠Ｘ2であることは有利であろう。図１５Ａ及び図１５Ｃに最もよく示されるように、コラム１２０の遠位末端１１８がカップ５２上に配設された受け穴１１６内に摺動自在に受け入れられるようにすることで、上記は実現される。カップ６２がコラム１２０に接続された状態を保つように、遠位末端１１８はその先端（図示しない）で大きく形設されている。また、コラム１２０は、受け穴１１２６の直径よりも大きなショルダー１３２を持つ。これによって、ブイ２６のカップ６２の動きは、ショルダー１３２と遠位末端１１８の拡大した先端の間に制限される。この動きの制限によって、ストローク長Ｘ1とＸ2の相違が実現される。
【００６４】
図１６Ａ乃至図１６Ｅに図解されるスターターとブイの組み合わせは、図１５乃至図１５Ｃに示したものと同様である。とりわけ図１に示した実施形態と同様であるが、図１６Ａに最もよく示されるように、アクチュエーター／ロック・ノブ１２は、プル・タブ１３と協働し、また、液体がスターター２３からでないようにするためにＯリング１３４とリテーナー１３６を備えている。図示のように、ベント・チューブ４６とピストン１６のシャフトは一体化され、また、シャフト／チューブ１６／４６は、その近位末端でアクチュエーター１２に接続され、その遠位末端でカバー２２並びにベロウ５６に接続される。リテーナー１３７は、この実施形態では好ましくは星形状のワッシャーであるが、カバー２２にシャフト／チューブ１６／４６を保持する。上記で議論した実施形態と同様に、保管中にカバー２２をチャンバー２０に密封するためにＯリング１８が配設される。リテーナー１３８は、Ｏリング１８を適切な位置に保持する。図１６Ｂ乃至図１６Ｄに示すように、本実施形態に係る固形燃料チャンバー２０は、チャンバー２０の上方に突設した複数の直立ポスト１４０と、これらポスト１４０の末端に接続され又は取り付けられたカラー１４２とを備えている。混合が作動した後に、液体燃料が固形燃料チャンバー２０内に入り込む流路又は開口を形設するために、ポスト１４０とカラーの間にはスペース１４４が定義されている。
【００６５】
図１５Ａ乃至図１５Ｃの実施形態と同様に、ストローク長Ｘ1とＸ2は、図１６Ｃ及び図１６Ｄに最もよく示されているように、好ましくは互いに相違している。図１６Ｄ及び図１６Ｅに最もよく示されるように、コラム１２０は、カバー２２に取り付けられるとともに、ブイ２８のカップ６２上の受け穴１１６に摺動可能に受け入れられるように適合している。カップ６２／ブイ２６とスターター機構２３間の摺動可能な接続又は取り付けを保つために、カップ６２の上（若しくは、ブイ２６の上）には、停留部位１４６が配設されている。カラー１４２上の凸部１４８は、停留部位１４６の動きに干渉することによって停留部位１４６と協働し、摺動可能な接続を保っている。
【００６６】
別の実施形態では、触媒５８はベロウ５６、キャップ６０とカップ６２のうち少なくとも一方の一部であり、例えば触媒材料はこれらの部分の１又はそれ以上の中に成形してもよい。さらに、チャンバー２４が固形燃料を格納する一方、スターター機構２３は液体燃料を格納することができる。さらに、燃料の一方又は両方は固形、液体、ゲル、又はスラリーであってもよい。本発明は、燃料成分の状態に限定されない。
【００６７】
本発明の別の側面によれば、例えばスターター機構２３内のチャンバー２０のような固形燃料を保持するチャンバーは不完全真空下に置かれ、スターター機構が作動して固形燃料チャンバーが開いたときに、液体燃料が固形燃料チャンバー内に吸い込まれて２つの燃料の混合を高めるようになっている。この特徴は、上述したスターター機構のあらゆる実施形態について使用可能である。
【００６８】
本明細書は、共同所有し、同時に提出された、「水素膜分離装置」という発明の名称の、代理人整理番号ＢＩＣ−１３６を持つ米国特許出願全体を、参考として援用するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
当業者であれば、本発明に係るガス発生装置は、他の燃料を使用することにより酸素以外のガスを発生するのに適用することができ、本発明はいかなる特定のできることを理解できよう。本明細書で開示したさまざまな実施形態及びそのコンポーネントを相互に交換して使用することができる。本明細書と、本明細書で開示されている本発明の実施例を考慮すれば、当業者にとって、本発明の他の実施形態は明らかであろう。本明細品と実施例は、特許請求の範囲とその均等物で示されている本発明の真の範囲及び真髄の典型的なものに過ぎないと理解されたい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…水素発生装置
１２…ロック・ノブ、１３…プル・タブ、１４…出口弁
１６…シール・ピストン、１８…シール、２０…チャンバー、
２２…カバー、２３…スターター機構、２４…主チャンバー（コンテナ）
２６…リアクター・ブイ、２８…膜アセンブリー、３０…外側格子
３２…水素出力コンポジット、３４…水素透過膜、３６…内側格子
３７…粗いフィルター、３８…水素コンジット、４０…水素チャンバー
４２…第１の安全弁、４４…第２の安全弁、４６…中空チューブ
４７…アクチュエーターは、４８…表面チャネル、５０…シール
５２…リテーナー、５４…マッチング・プレピボット・ブラインド・ボア
５６…ベロウ、５８…触媒、６０…キャップ、６２…カップ
６４…触媒スペース、６６、６８…リップ、７０…チャネル
７２…Ｏリング、７４、７６…チャネル、８２…リテーナー
８４…スプリング、８８…ロッド又はスプリング部材
９０…鋭い端部、９２…柔軟なスリープ
９４…脆い部材（エッチング・グラス）、９６…フレキシブルなダイアフラム
９８…膜、１００…ガス・ポケット、１０２…カバー・ホイル
１０４…ナイロン・コード、１０６…停止板（アンカー）
１０８…ストリング又はコード、１１０…シールド、１１２…ロッド
１１４…支柱、１１６…受け穴、１１８…遠位末端、１２０…支持コラム
１２２…カラー、１２４…リブ、１２６…リッジ、１２８…Ｏリング
１３０…リテーナー、１３２…ショルダー、１３４…Ｏリング
１３６…リテーナー、１３８…リテーナー、１４０…直立ポスト
１４２…カラー、１４４…スペース、１４６…停留部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年3月1日(2013.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃料を含む第１のコンパートメントと第２の燃料を含む第２のコンパートメントを具備し、
第１及び第２の燃料は混合されて燃料混合物となり、前記燃料混合物は触媒の存在により反応してガスを生成し、
第１のコンパートメントは、ガス発生装置の外側に配置されたアクチュエーターに接続されたカバーを備え、アクチュエーターは選択的に作動して第１及び第２の燃料を混合する、
ことを特徴とするガス発生装置。
【請求項２】
カバーは、シャフトでアクチュエーターに堅く接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項３】
シャフトは、ガス発生装置のハウジングに対して相対的に移動可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載のガス発生装置。
【請求項４】
シャフトは中空で、基準圧力と流体連通し、ガス発生装置内の膨張可能な部材とも流体連通している、
ことを特徴とする請求項３に記載のガス発生装置
【請求項５】
リアクターは、触媒を含み、基準圧力とガス発生装置の内部圧力との圧力差に応じて開閉する、
ことを特徴とする請求項４に記載のガス発生装置。
【請求項６】
リアクターは、カップと、膨張可能な部材が接続されたキャップを備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のガス発生装置。
【請求項７】
アクチュエーターはユーザーによって移動可能である、
ことを特徴とする請求項４に記載のガス発生装置。
【請求項８】
カバーは、フレキシブルなコネクターによってアクチュエーターに接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項９】
疎水性のガス分離装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１０】
リアクターをさらに備え、中空のチューブはリアクターの膨張可能な部材と基準圧力源を接続する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１１】
リアクターは、触媒を含み、膨張可能な部材内の圧力とガス発生装置の内部圧力の圧力差に応じて開閉する、
ことを特徴とする請求項１５に記載のガス発生装置。
【請求項１２】
触媒をカバーし、触媒から引き離すことができる触媒シールドをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１３】
カバーは壊れやすい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１４】
カバーは剥離する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１５】
アクチュエーターが作動する前に、第１のコンパートメントは少なくとも部分真空下にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
【請求項１６】
触媒の存在により反応してガスを生成する燃料と、
触媒を含むリアクターと、
を具備し、
触媒は最初の使用の前に燃料から隔離されている、
ことを特徴とするガス発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
当業者であれば、本発明に係るガス発生装置は、他の燃料を使用することにより酸素以外のガスを発生するのに適用することができ、本発明はいかなる特定のできることを理解できよう。本明細書で開示したさまざまな実施形態及びそのコンポーネントを相互に交換して使用することができる。本明細書と、本明細書で開示されている本発明の実施例を考慮すれば、当業者にとって、本発明の他の実施形態は明らかであろう。本明細品と実施例は、特許請求の範囲とその均等物で示されている本発明の真の範囲及び真髄の典型的なものに過ぎないと理解されたい。なお、本発明は以下の技術的特徴を有するものである。
［技術的特徴１］
第１の燃料を含む第１のコンパートメントと第２の燃料を含む第２のコンパートメントを具備し、
第１及び第２の燃料は混合されて燃料混合物となり、前記燃料混合物は触媒の存在により反応してガスを生成し、
第１のコンパートメントは、ガス発生装置の外側に配置されたアクチュエーターに接続されたカバーを備え、アクチュエーターは選択的に作動して第１及び第２の燃料を混合する、
ことを特徴とするガス発生装置。
［技術的特徴２］
カバーは、シャフトでアクチュエーターに堅く接続されている、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴３］
シャフトは、ガス発生装置のハウジングに対して相対的に移動可能である、
ことを特徴とする技術的特徴２に記載のガス発生装置。
［技術的特徴４］
シャフトは中空で、基準圧力と流体連通し、ガス発生装置内の膨張可能な部材とも流体連通している、
ことを特徴とする技術的特徴３に記載のガス発生装置
［技術的特徴５］
リアクターは、触媒を含み、基準圧力とガス発生装置の内部圧力との圧力差に応じて開閉する、
ことを特徴とする技術的特徴４に記載のガス発生装置。
［技術的特徴６］
リアクターは、カップと、膨張可能な部材が接続されたキャップを備える、
ことを特徴とする技術的特徴５に記載のガス発生装置。
［技術的特徴７］
アクチュエーターはユーザーによって移動可能である、
ことを特徴とする技術的特徴４に記載のガス発生装置。
［技術的特徴８］
カバーは、フレキシブルなコネクターによってアクチュエーターに接続されている、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴９］
カバーは、コード又はストリングによってアクチュエーターに接続されている、
ことを特徴とする技術的特徴８に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１０］
フレキシブルな部材は張力を受けている、
ことを特徴とする技術的特徴８に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１１］
フレキシブルな部材は解放されて作動する、
ことを特徴とする技術的特徴１０に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１２］
フレキシブルな部材は切断される、
ことを特徴とする技術的特徴１１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１３］
疎水性のガス分離装置をさらに備える、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１４］
疎水性のガス分離装置は、圧縮下でガスを分離する、
ことを特徴とする技術的特徴１３に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１５］
リアクターをさらに備え、中空のチューブはリアクターの膨張可能な部材と基準圧力源を接続する、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１６］
リアクターは、触媒を含み、膨張可能な部材内の圧力とガス発生装置の内部圧力の圧力差に応じて開閉する、
ことを特徴とする技術的特徴１５に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１７］
中空のチューブは、ガス発生装置の外面上に定義された少なくともの１つの表面チャネルに接続されている、
ことを特徴とする技術的特徴１６に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１８］
触媒をカバーし、触媒から引き離すことができる触媒シールドをさらに備える、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴１９］
触媒シールドはカバーに接続されている、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴２０］
カバーは壊れやすい、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴２１］
カバーは剥離する、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴２２］
アクチュエーターが作動する前に、第１のコンパートメントは少なくとも部分真空下にある、
ことを特徴とする技術的特徴１に記載のガス発生装置。
［技術的特徴２３］
触媒の存在により反応してガスを生成する燃料と、
触媒を含むリアクターと、
を具備し、
触媒は最初の使用の前に燃料から隔離されている、
ことを特徴とするガス発生装置。
［技術的特徴２４］
ガスを生成する際に取り外して触媒を燃料に晒す触媒シールドをさらに備える、
ことを特徴とする技術的特徴２３に記載のガス発生装置。
［技術的特徴２５］
燃料は固形燃料と液体燃料の混合物からなる、
ことを特徴とする技術的特徴２３に記載のガス発生装置。
【国際調査報告】
2013535388.tif 000045